(57)【要約】【課題】  許容漏れ量は１×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下の高気密性と、半導体製造等に用いられる腐食性ガスに対する高耐食性とを兼ね備え、構造がシンプルなメタルＯリングを提供する。【解決手段】  メタルＯリング１は、断面中空のオーステナイト系ステンレス鋼で環状に形成され、表面硬度がビッカース硬さ２００から２５０Ｈｖとし、かつ断面肉厚を０．２７から０．３０ｍｍとする。また、断面外径ｄはφ０．８から１．０ｍｍであることが好ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面中空のオーステナイト系ステンレス鋼で環状に形成され、表面硬度がビッカース硬さ２００から２５０Ｈｖとし、かつ断面肉厚を０．２７から０．３０ｍｍとしたことを特徴とするメタルＯリング。
【請求項２】
断面外径ｄがφ０．８から１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のメタルＯリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体製造用配管部材を気密に連結するために使用されるメタルＯリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に半導体製造用には、薄膜成形するための材料としてアンモニア、臭気ガス、三フッ化窒素、および、フッ素等のフッ素系ガスなどのプロセスガスが用いられている。これらプロセスガスは、不純物が含まれると反応の大きさが不安定になったり、プロセスガスを供給する流体制御装置の流路内に反応生成物が付着し流体の制御を不安定になることから、高純度が求められている。
また、腐食性ガスを扱うラインでは、ガス透過性や耐食性の面で、ゴムや樹脂などを用いることができないケースも多い。このため、通常、このような配管部材や流体制御装置の接続部には、金属ガスケットや断面Ｃリング状の金属リングが用いられ、例えばこれら接続部の許容漏れ量は１×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下である。
【０００３】
例えば特許文献１には、真空装置用継手に挟まれ、かつ当該継手の当接部に押圧されて圧潰・変形してシールしてなる、真空装置用金属製ガスケットにおいて、前記当接部に押圧されて圧潰・変形するシール面を、前記当接部に当接しないランド部に対して厚さ方向に薄く構成し、前記シール面に傷が付かないように前記ランド部が該シール面に対して保護してなる金属製ガスケットが記載されている。また、この金属製ガスケットは、ステンレス鋼からなり、熱処理工程による焼なましにより、ビッカース硬さ１２０〜１８０Ｈｖに調整することが記載されている。
【０００４】
また特許文献２には、断面Ｃリング状の金属外被材からなる外被と前記外被に装着されたバネ材からなるバネとを備える金属ガスケットであって、前記バネ材が析出硬化型ステンレス鋼である金属ガスケットが記載され、前記金属外被材は焼鈍または固溶化熱処理によって表面硬度がＨｖ８０乃至１５０まで低減可能な外被材とすることが記載されている。
【０００５】
さらに特許文献３には、重量比でＮｉが１２．９０〜１５．００％、Ｃｒが１６．５０〜１８．００％、Ｍｏが２．００〜３．００％、Ｃが０．０２％以下、Ｓｉが０．３０％以下、Ｍｎが０．４０％以下、Ｐが０．０３％以下、Ｓが０．００３％以下、Ｃｕが０．２５％以下、Ａｌが０．０１％以下であるステンレス鋼製であり、表面のビッカース硬度が９０〜１６０であるガスケットが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−９０４３７号公報
【特許文献２】特開２００１−１８２８３３号公報
【特許文献３】特開平１１−２３６６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１から特許文献３に記載された技術によれば、高気密性が確保され配管内部を流れる流体を高純度に維持することができるものであるが、いずれも焼鈍または固溶化熱処理によって表面硬度を低く維持させる製造工程を必要とするという問題があった。また断面Ｃリング状外被に装着されたバネを備えるなど複雑な形状・構造であり、配管部材の接続部を小型化することが困難であるという問題があった。
【０００８】
これに対して、断面中空のステンレス製Ｏリングの表面にニッケルメッキ層を設けたメタルＯリングは、構造がシンプルであり配管接続部を小型化するためには好適であった。
しかしながら、上述のプロセスガスの中には例えば酸素のようにニッケルと化学反応するものがある。したがって、このようなニッケルと反応するプロセスガスには使用できないという問題があった。
一方で、ニッケルメッキ層を設けないステンレス製Ｏリングでは、高気密性を維持できないという問題があった。
【０００９】
したがって本発明の目的は、上記の問題点を解消して、高気密性と高耐食性とを兼ね備え、構造がシンプルなメタルＯリングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のメタルＯリングは、断面中空のオーステナイト系ステンレス鋼で環状に形成され、表面硬度がビッカース硬さ２００から２５０Ｈｖとし、かつ断面肉厚を０．２７から０．３０ｍｍとしたことを特徴とする。
また、断面外径ｄはφ０．８から１．０ｍｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、断面中空のオーステナイト系ステンレス鋼で環状に形成され、表面硬度がビッカース硬さ２００から２５０Ｈｖとし、かつ断面肉厚を０．２７から０．３０ｍｍとしているので、高気密性と高耐食性とを兼ね備え、構造がシンプルなメタルＯリングとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の詳細を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態に係わるメタルＯリングの断面図、図２は本発明のメタルＯリングを配管接続部材に組み込んだ状態を説明する断面図、図３は本発明のメタルＯリングの気密性を評価した結果を示すグラフ、である。
【００１３】
図１に示すように、メタルＯリング１は、全体が環状に形成され、断面は中空の円形に形成されている。また材質は、オーステナイト系ステンレス鋼で、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２１等を選択することができる。特に耐食性においてＳＵＳ３１６Ｌが好適である。
【００１４】
メタルＯリング１は、以下の工程を経て製造することができる。
まず、肉厚と硬度と巾寸法を適宜管理されたフープ材料を円筒状に曲げ加工し、フープの突合せ部をシーム溶接しチューブ状に形成する。続いて、引抜きダイスを通過させ、シーム溶接部の凹凸を最小に矯正する。さらに、メタルＯリングの円周長さ程度に切断し、リング状に曲げ加工した後、両端をシーム溶接する。最後にバレル研磨を施して表面粗さの仕上げを行う（以下、この一連の工程をセミシームレスともいう）。
この工程において、フープ材料の硬度や肉厚は、加工硬化や引抜き工程における減肉分を考慮して適宜設定することができる。また、シーム溶接部の寸法差は線径φｄにおいて０．０４ｍｍ以下に管理されている。
【００１５】
メタルＯリング１は、所謂シームレスパイプから得ることもできる。しかし、シームレスでは微妙な肉厚の管理が困難であるために、上述のセミシームレスが望ましい。
また、最終工程のバレル研磨は、化学研磨や電解研磨としても良く、またこれらを組み合わせることもできる。
【００１６】
このようにして得られるメタルＯリングは、表面硬度がビッカース硬さ２００から２５０Ｈｖとし、かつ断面肉厚ｔは０．２７から０．３０ｍｍであり、断面の外径ｄはφ０．９ｍｍである。また、リングの外径寸法Ｄは例えばφ２５．４ｍｍであるが、配管部材の大きさによって適宜設定することができる。
図２に示すように、メタルＯリング１は、鏡面仕上げされた印籠部２１が形成された配管部材２と、鏡面仕上げされた印籠部３１が形成されたフランジ部材３とに挟着され、配管部材２とフランジ部材３とを図示しないボルト等で締結されることによって、メタルＯリングが圧縮され高気密にシールされる。例えば、メタルＯリング１の圧縮代は０．１５ｍｍである。
【００１７】
（実施例）
図２に示したように配管部材２とフランジ部材３とに装着されたメタルＯリング１の気密性の評価を行った結果を図３に示す。
評価は、配管部材２の他端側（図２の上方側）を封止し、フランジ部材３の他端側（図２の下方側）を真空ポンプに連結して、内部を高真空にした後、周囲をヘリウム環境に設け、メタルＯリング部から侵入するヘリウム量を測定するヘリウムリークデテクタを用いて行った。評価において、漏れ量が１×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下であった試料は黒丸で、漏れ量が１×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以上であった試料は白抜き菱形で示している。また、図３は、縦軸がメタルＯリング１の肉厚ｔ、横軸がメタルＯリング１の表面硬度をビッカースＨｖで示している。
【００１８】
図３に示すように、肉厚ｔが０．２７ｍｍ以上で、ビッカース硬さが２５０Ｈｖ以下の領域では、漏れ量が１×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下を満足していることが判る。
肉厚ｔは０．３０ｍｍ以上であると曲げ加工に影響があり、また材料費も嵩むこととなるので、上限は０．３０ｍｍとすることが好ましい。また、ビッカース硬さは、２００Ｈｖ以下であっても基準とした漏れ量を満足することができるが、２００Ｈｖ以下を安定的にするためには焼鈍または固溶化熱処理を必要とするのでコストが嵩んでしまう。
【００１９】
したがって、メタルＯリング１の高気密シール性を維持させるためには、表面硬度がビッカース硬さ２００から２５０Ｈｖとし、かつ断面肉厚を０．２７から０．３０ｍｍとするべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係わるメタルＯリングの断面図である。
【図２】本発明のメタルＯリングを配管接続部材に組み込んだ状態を説明する断面図である。
【図３】本発明のメタルＯリングの気密性を評価した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１：メタルＯリング、２：配管部材、３：フランジ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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