진공 배기계용 밸브 document_id A220623012225

일반적으로 반도체 제조설비나 화학품 제조설비 등의 프로세스 챔버에는 화학적 반응성이 풍부한 가스가 공급되고 있다. 그 때문에, 이 프로세스 챔버의 배기계는 이들 반응성이 풍부한 가스를 안전하고 또한 효율적으로 배기하는 것이 요구되고 있다. 그리고, 프로세스 챔버로부터의 배기를 효율적으로 행하기 위해서는, 압축비가 크고, 흡입압이 낮아도 높은 배기속도(l/min)로 배기가 가능한 펌프를 사용할 필요가 있다. 그러나, 현실에는 압축비가 높은 진공 배기용 펌프를 얻을 수 없기 때문에, 종래의 프로세스 챔버 등으로부터의 배기계에서는, 비교적 압축비가 작은 펌프로써 가스의 배기를 효율적으로 행하고, 또한 배기계의 1차측과 2차측의 압력차를 작게 유지하여 펌프의 과부하를 피한다고 하는 두가지의 과제를 달성하기 위해, 배기계의 배관구경을 대구경(공칭직경 4인치 정도)으로 하여 관로의 컨덕턴스를 크게 취하도록 하고 있고, 밸브에 대해서도 마찬가지로, 대구경을 갖는 것이 사용되고 있다. 즉, 유체의 흐름에 있어서는, 그 압력과 유로 내경의 관계에 있어서, 점성 흐름영역과 분자 흐름영역으로 분류된다. 배기를 효율적으로 행하기 위해서는 점성 흐름영역에서 행하는 것이 요구된다. 점성 흐름영역으로 하기 위해서는, 유로 내경(D)을 L≤D(L : 가스분자 등의 평균 자유행정, D : 유로의 내경)로 할 필요가 있다. 또, 가스분자 등의 평균 자유행정(L)과 압력(P)의 사이에는 L=4.98×10-3/P로 되는 관계가 있다. 배관 내를 점성 흐름영역으로 하기 위한 압력과 내경은, 상기와 같은 관계에 있기 때문에, 압력(P)을 보다 높게 함으로써 평균 자유행정(L)을 작게 할 수 있고, 결과적으로 점성 흐름영역을 확보하기 위한 배관 내경(D)을 작게 할 수 있다. 그런데, 상술과 같이 종전의 펌프로는 압축비가 비교적 작기(약 10정도) 때문에 토출구측의 압력을 높이는 것은 불가능하고, 예를 들면 챔버측(1차측)의 압력이 10-3Torr이라고 하면 토출구측은 10-2Torr정도의 저압으로 되고, 따라서 점성 흐름영역의 확보를 보다 확실한 것으로 하기 위해서는 내경 5㎝이상의 배관이 필요하게 되어 있었다. 그 결과, 종전의 진공 배기계에 있어서는, 대구경의 배관계를 필요로 하기 때문에 설비가 대형화한다는 문제가 발생하고 있었다. 또, 진공 배관계의 내경이 크기 때문에 배관 내의 용적이 커져서, 진공 배기시간이 길어진다고 하는 문제도 있었다. 또한, 진공 배기계를 보다 소형으로 구성하고 배기를 효율적으로, 단시간에 행하기 위해서는, 압축비가 크고 또한 배기속도가 큰 고능력의 고가인 진공펌프를 필요로 한다는 문제가 있다. 한편, 진공 배기계에서는, 진공펌프의 정지시간이 길어지면, 배관 내에 체류한 가스의 해리(분해)가 일어나, 배관이나 밸브 등의 배관 부품의 내부에 분해생성물이 석출하여 이것을 부식하는 원인이 되고 있었다. 특히, 배관 내의 가스의 해리에 의해서 발생한 생성물이나 수분이, 배관이나 밸브 등의 배관부품의 내벽에 퇴적되거나 고착되거나 하면, 상기 부식의 문제뿐만 아니라 막힘이나 시트리크의 문제가 발생하기 쉬워진다. 또, 배관계를 가열하여 그 온도를 상승시키면, 수분의 고착은 일어나기 어렵게 되고, 따라서 부식 등의 위험성도 감소한다. 그런데, 배관 내의 온도가 높아지면, 가스의 해리(분해)가 발생하고, 이 분해된 성분이 배관 내에 석출하여 퇴적됨으로써 부식이나 막힘, 시트리크 등이 발생한다는 새로운 문제가 생겼다.