流体控制阀及其制造方法与流程

本发明涉及一种流体控制阀及其制造方法，所述流体控制阀具备：流路，其供控制流体流动；环状阀座，其设置在流路上；膜片构件，其通过与环状阀座抵接分离而对控制流体的流动进行控制；以及驱动轴，其与环状阀座排列在同轴上，沿抵接分离的方向驱动膜片构件。

背景技术：

1、作为通过阀芯与阀座抵接或分离来控制流体的流动的流体控制阀，例如在半导体制造装置中使用有化学液阀作为进行化学液的流量控制的流体控制阀。在这样的流体控制阀中，被驱动轴驱动的膜片构件与环状阀座抵接分离，由此对控制流体的流动进行控制。作为膜片构件，例如已知有像专利文献1揭示的那样通过借助激光焊接在与驱动轴结合的轴构件(专利文献1的辅助轴)上接合薄膜构件(专利文献1的膜片)而形成的膜片构件。这样的薄膜构件将流体控制阀的内部划分成供控制流体接触的接液部的区域(接液区域)和不接触控制流体的非接液部的区域(非接液区域)。此外，薄膜构件在膜片构件的与环状阀座的抵接分离动作时反复弹性变形。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本专利特开2022-29522号公报

5、专利文献2：日本专利特开2010-121689号公报

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、(第1问题)

3、在控制流体通过流路时，在流体与流路内面的接触界面上，正负任一种电荷吸附至流路内面，流体中留下极性与吸附至流路内面的电荷相反的电荷。控制流体流动而使得相接触的流体与流路内面被拉开，由此出现电场，从而成为控制流体及接液部带电的状态。也就是产生静电。

4、当控制流体及接液部带电时，流体控制阀内部的接液部与非接液部之间的电位差增大。当电位差增大时，由于薄膜构件的厚度极薄，例如为0.2mm左右，所以有可能引发绝缘破坏。当引发绝缘破坏时，电荷会在薄膜构件的内部剧烈移动而产生热。有因该产生的热而在发生了绝缘破坏的部位在薄膜构件上产生微小的龟裂之虞。当产生龟裂时，有发生流体的泄漏之虞。此外，薄膜构件因与阀座的抵接及分离而反复弹性变形，所以应力集中在产生了龟裂的部位，由此，有龟裂扩大而最终发生疲劳破坏之虞。此外，例如在半导体制造装置中，若带电的控制流体在电路图案的显影时接触晶圆，则有引发缺陷电路图案的显影等不良情况之虞。

5、再者，作为用于防止薄膜构件的绝缘破坏的流体控制阀，已知有专利文献2揭示的膜片阀。该膜片阀企图通过在阀部的非接液部形成导电体膜来促进静电的释放。但形成导电体膜的位置远离接液部，所以担忧接液部的防静电没有效果。

6、(第2问题)

7、在通过激光焊接来接合轴构件与薄膜构件时，薄膜构件有因熔接时的热的影响而导致强度降低之虞。图14为通过借助激光焊接来接合薄膜构件2222与轴构件2221而形成的膜片构件的、薄膜构件2222与轴构件2221的交界附近的截面图。如图14所示，在薄膜构件2222与轴构件2221的交界形成有激光焊接所形成的熔接部w21。该熔接部w21是在激光照射下熔融、固化而成的部分，也就是受到了激光焊接所产生的热的影响的部分。相对于薄膜构件2222的厚度t21而言，薄膜构件2222的受到了热的影响的范围(厚度方向的距离)也就是受到了热的影响的范围a21占到了约80％的大范围。如此，当受到了热的影响的范围较大时，担忧薄膜构件2222的强度降低。当薄膜构件2222的强度降低时，因膜片构件的抵接分离动作时的反复弹性变形而发生疲劳破坏之虞上升。

8、本发明是为了解决上述问题，其目的在于提供一种能防止控制流体的带电而且能防止激光焊接造成的薄膜构件的强度降低的流体控制阀及其制造方法。

9、解决问题的技术手段

10、为解决上述问题，本发明的流体控制阀以及流体控制阀的制造方法具有如下构成。

11、(1)一种流体控制阀，其具备：流路，其供控制流体流动；环状阀座，其设置在所述流路上；膜片构件，其通过与所述环状阀座抵接分离来控制所述控制流体的流动；以及驱动轴，其与所述环状阀座排列在同轴上，沿与所述环状阀座抵接分离的方向驱动所述膜片构件；该流体控制阀的特征在于，所述膜片构件具备：轴构件，其结合于所述驱动轴的所述环状阀座侧的端部；薄膜构件，其由全氟烷氧基烷烃构成，以作面接触的方式位于所述轴构件的结合于所述驱动轴那一侧的相反侧的端面；以及熔接部，其在所述轴构件与所述薄膜构件的交界将所述轴构件与所述薄膜构件接合，由激光焊接形成；所述轴构件由分散有碳系添加剂的氟树脂构成。

12、(2)一种流体控制阀的制造方法，制造流体控制阀，所述流体控制阀具备：流路，其供控制流体流动；环状阀座，其设置在所述流路上；膜片构件，其通过与所述环状阀座抵接分离来控制所述控制流体的流动；以及驱动轴，其与所述环状阀座排列在同轴上，沿与所述环状阀座抵接分离的方向驱动所述膜片构件；该流体控制阀的制造方法的特征在于，具备通过借助激光焊接在所述轴构件与所述薄膜构件的交界形成熔接部来接合轴构件与薄膜构件而获得所述膜片构件的工序，所述轴构件结合于所述驱动轴的所述环状阀座侧的端部，所述薄膜构件由全氟烷氧基烷烃构成，以作面接触的方式位于所述轴构件的结合于所述驱动轴那一侧的相反侧的端面，所述轴构件由分散有碳系添加剂的氟树脂构成。

13、根据(1)记载的流体控制阀或者(2)记载的流体控制阀的制造方法，轴构件由分散有碳系添加剂的氟树脂构成，所以导电性比由一般的氟树脂形成的情况下高。由此，因控制流体通过流路而产生的静电得以释放，从而能防止控制流体及接液部的带电。

14、若能防止控制流体及接液部的带电，则能防止流体控制阀内部的接液部与非接液部之间的电位差的增大。若能防止该电位差的增大，则能防止薄膜构件的绝缘破坏的发生。若能防止薄膜构件的绝缘破坏的发生，则能防止绝缘破坏造成的微小龟裂的产生、进而防止龟裂所引起的流体的泄漏和疲劳破坏的发生。此外，若能防止控制流体的带电，则例如在半导体制造装置中能够防止带电的控制流体接触晶圆，所以引发缺陷电路图案的显影等不良情况之虞得以减少。

15、此外，根据(1)记载的流体控制阀或者(2)记载的流体控制阀的制造方法，轴构件由分散有碳系添加剂的氟树脂构成，所以激光吸收性比由一般的氟树脂形成的情况下高。由于轴构件的激光吸收性高，在通过激光焊接来接合轴构件与薄膜构件时，轴构件容易吸收激光，因此能以比以往低的热量来进行接合，从而能使薄膜构件的受到热的影响的范围比以往小。若能减小薄膜构件的受到热的影响的范围，则能防止激光焊接造成的薄膜构件的强度降低。由此，能够减少发生薄膜构件的反复弹性变形造成的疲劳破坏之虞。

16、(3)

17、在(1)记载的流体控制阀中，优选所述薄膜构件在面向所述轴构件侧的相反侧的面具备与所述环状阀座抵接的抵接部，所述熔接部至少形成于所述抵接部的背侧。

18、(4)

19、在(2)记载的流体控制阀的制造方法中，优选所述薄膜构件在所述轴构件侧的相反侧的面具备与所述环状阀座抵接的抵接部，所述熔接部至少形成于所述抵接部的背侧。

20、通常而言，流体控制阀中，环状阀座与抵接于环状阀座的抵接部之间的流路面积比其他部分小。因此，控制流体在环状阀座与抵接部之间流动时流速变快。因此，在控制流体于环状阀座与抵接部之间流动时容易产生静电。

21、根据(3)记载的流体控制阀或者(4)记载的流体控制阀的制造方法，熔接部形成于抵接部的背侧。也就是说，薄膜构件在容易产生静电的抵接部的背侧接合于提高了导电性的轴构件，所以能更可靠地进行放电。

22、(5)

23、在(1)或(3)记载的流体控制阀中，优选所述薄膜构件在面向所述轴构件那一侧具备含有碳系添加剂的层。

24、(6)

25、在(2)或(4)记载的流体控制阀的制造方法中，优选所述薄膜构件在面向所述轴构件那一侧具备含有碳系添加剂的层。

26、根据(5)记载的流体控制阀或者(6)记载的流体控制阀的制造方法，薄膜构件在面向轴构件那一侧具备含有碳系添加剂而提高了导电性的层。也就是说，薄膜构件的导电性高的层接合于导电性高的轴构件。由此，能更可靠地进行因控制流体通过流路而产生的静电的释放。

27、此外，根据(5)记载的流体控制阀或者(6)记载的流体控制阀的制造方法，薄膜构件在面向轴构件那一侧具备含有碳系添加剂而提高了激光吸收性的层。也就是说，薄膜构件的激光吸收性高的层接合于激光吸收性高的轴构件。由于轴构件以及薄膜构件的面向轴构件的层容易吸收激光，所以在通过激光焊接来接合轴构件与薄膜构件时，能以比以往低的热量来进行接合，从而能进一步减小薄膜构件的受到热的影响的范围。

28、(7)

29、在(1)或(3)记载的流体控制阀中，较理想为所述碳系添加剂例如为碳黑或碳纳米管。或者，在(5)记载的流体控制阀中，较理想为形成所述轴构件的所述氟树脂中分散的所述碳系添加剂为碳黑或碳纳米管，以及所述薄膜构件的所述层所含有的所述碳系添加剂为碳黑或碳纳米管。

30、(8)

31、在(2)或(4)记载的流体控制阀的制造方法中，优选所述碳系添加剂为碳黑或碳纳米管。或者，在(6)记载的流体控制阀的制造方法中，较理想为形成所述轴构件的所述氟树脂中分散的所述碳系添加剂为碳黑或碳纳米管，以及所述薄膜构件的所述层所含有的所述碳系添加剂为碳黑或碳纳米管。

32、在使用碳黑的情况下，含量较理想为1.5重量％以上、5重量％以下，更理想为3重量％以上、4重量％以下。其原因在于，若含量低于1.5重量％，则无法获得充分的激光吸收性及导电性。其原因还在于，虽然含量越高便越能提高激光吸收性及导电性，但若是超过5重量％，则担忧材料强度的降低。

33、在使用碳纳米管的情况下，含量较理想为0.01重量％以上、0.1重量％以下。其原因在于，若含量低于0.01重量％，则无法获得充分的激光吸收性及导电性。其原因还在于，虽然含量越高便越能提高激光吸收性及导电性，但若是超过0.1重量％，则担忧材料强度的降低。

34、发明的效果

35、根据本发明的流体控制阀或者流体控制阀的制造方法，能够防止控制流体的带电，而且能防止激光焊接造成的薄膜构件的强度降低。