JP2012026476A - ダイヤフラムバルブおよびこれを備えた基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクルの発生を抑制または防止することができるダイヤフラムバルブを提供すること。
【解決手段】ダイヤフラムバルブ１２は、液体が供給される流入口２３と、流入口２３に供給された液体が吐出される流出口２４と、流入口２３と流出口２４とを繋ぐ流路２２と、流入口２３と流出口２４の間の流路２２内に配置され、平坦な座面２５ａを含む弁座２５と、座面２５ａに対向するとともに当該座面２５ａに平行に形成された平坦な接触面３３ａを含み、流路２２が閉じられるように座面２５ａに面接触する閉位置と座面２５ａから離れて流路２２が開かれる開位置との間で接触面３３ａが座面２５ａに直交する方向Ｄ１に平行移動するように変形可能なダイヤフラム２７とを含む。
【選択図】図２

Description

この発明は、ダイヤフラムバルブおよびこれを備えた基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、太陽電池用基板などが含まれる。

半導体装置の製造工程では、半導体ウエハなどの基板に対して処理液を用いた処理が行われる。基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置は、たとえば、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持された基板に処理液を供給する処理液供給機構とを備えている。処理液供給機構は、たとえば、処理液を吐出する処理液ノズルと、処理液ノズルに処理液を供給する処理液配管と、処理液配管に介装されたダイヤフラムバルブとを含む。処理液配管を流れる処理液は、ダイヤフラムバルブが開かれることによって処理液ノズルに供給される。これにより、処理液ノズルから処理液が吐出され、吐出された処理液が基板に供給される。

ダイヤフラムバルブは、ダイヤフラムと、弁座とを備えている。特許文献１では、ダイヤフラムと弁座との間にゴム製のシール部材が設けられている。ダイヤフラムは、シール部材を介して弁座に押し付けられる。これにより、ダイヤフラムバルブが閉じられる。ダイヤフラムバルブは、ダイヤフラムの変形に伴って開閉される。

特開２００９−２２２１８９号公報

特許文献１のように、シール部材を介してダイヤフラムが弁座に押し付けられる場合、ダイヤフラムが弁座に押し付けられるときに、ダイヤフラムとシール部材、および弁座とシール部材が擦れて、ダイヤフラムバルブ内にパーティクルが発生する場合がある。さらに、シール部材がゴム製であるので、弁座に対するダイヤフラムの押し付け圧が高いと、シール部材を介してダイヤフラムが弁座に押し付けられている状態でシール部材が変形して、ダイヤフラムとシール部材、および弁座とシール部材が擦れる場合がある。そのため、ダイヤフラムバルブ内にパーティクルが発生する場合がある。

ダイヤフラムバルブが閉じられている状態では、液体がダイヤフラムバルブ内に留まるから、ダイヤフラムバルブ内に発生したパーティクルは排出されない。したがって、これらのパーティクルは、ダイヤフラムバルブが開かれたときに、液体と共にダイヤフラムバルブから排出される。そのため、前述の基板処理装置では、パーティクルを含む処理液が処理液ノズルから吐出され、パーティクルを含む処理液が基板に供給される。これにより、基板の清浄度が低下する。

そこで、この発明の目的は、パーティクルの発生を抑制または防止することができるダイヤフラムバルブを提供することである。
また、この発明の他の目的は、基板の清浄度を高めることができる基板処理装置を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、液体が供給される流入口（２３）と、前記流入口に供給された液体が吐出される流出口（２４）と、前記流入口と前記流出口とを繋ぐ流路（２２）と、前記流入口と前記流出口の間の前記流路内に配置され、平坦な座面（２５ａ）を含む弁座（２５）と、前記座面に対向するとともに当該座面に平行に形成された平坦な接触面（３３ａ）を含み、前記流路が閉じられるように前記座面に面接触する閉位置と前記座面から離れて前記流路が開かれる開位置との間で前記接触面が前記座面に直交する方向（Ｄ１）に平行移動するように変形可能なダイヤフラム（２７）とを含む、ダイヤフラムバルブ（１２）である。

なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
この発明によれば、流入口と流出口とが流路によって繋がれている。流路内には、弁座が配置されている。流路は、ダイヤフラムによって開閉される。すなわち、弁座は、流路内に配置された平坦な座面を含む。ダイヤフラムは、座面に対向するとともに当該座面に平行に形成された平坦な接触面を含む。ダイヤフラムは、接触面が座面に直交する方向に平行移動するように変形可能である。接触面は、ダイヤフラムの変形に伴って、座面に面接触する閉位置と、座面から離れた開位置との間で、座面に直交する方向に平行移動する。これにより、流路がダイヤフラムによって開閉される。

接触面および座面は平行であり、接触面は、ダイヤフラムの変形に伴って座面に直交する方向に平行移動する。したがって、接触面が閉位置に移動するときには、接触面が座面に垂直に押し付けられる。そのため、接触面が閉位置に移動するときに、接触面と座面とが擦れることが抑制または防止される。これにより、ダイヤフラムバルブ内でのパーティクルの発生が抑制または防止される。

さらに、接触面が閉位置に位置している状態では、接触面および座面が面接触している。したがって、接触面および座面は、均一な押し付け圧（面圧）で互いに押し付けられる。そのため、接触面の一部に大きな応力が加わって、ダイヤフラムの一部が変形（変位）することが抑制または防止される。よって、ダイヤフラムの変形に伴う接触面と座面との擦れが抑制または防止される。これにより、ダイヤフラムバルブ内でのパーティクルの発生が抑制または防止される。

請求項２記載の発明は、前記ダイヤフラムおよび弁座は、互いに略等しい硬度を有している、請求項１記載のダイヤフラムバルブである。ダイヤフラムの硬度と弁座の硬度とが異なる場合には、ダイヤフラムが弁座に押し付けられるときに、硬度の低い方の部材が削り取られ易い。したがって、この発明によれば、ダイヤフラムが弁座に押し付けられるときに、ダイヤフラムまたは弁座が削り取られることが抑制または防止される。これにより、ダイヤフラムバルブ内でのパーティクルの発生が抑制または防止される。

請求項３記載の発明は、前記ダイヤフラムおよび弁座は、同種の材料によって形成されている、請求項２記載のダイヤフラムバルブである。この発明によれば、ダイヤフラムの硬度と弁座の硬度を容易に近づけることができる。
請求項４記載の発明は、前記接触面および座面の少なくとも一方は、研磨が施された研磨面（３３ａ）である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のダイヤフラムバルブである。

接触面および座面の両方が研磨面である場合、接触面および座面は非常に滑らかである。一方、たとえば接触面が研磨面でない場合（接触面が粗い場合）、接触面が閉位置に移動するときに、接触面によって座面が削り取られる場合がある。同様に、座面が研磨面でない場合には、座面によって接触面が削り取られる場合がある。したがって、接触面および座面の少なくとも一方が研磨面である場合には、接触面および座面の一方、または接触面および座面が削り取られてダイヤフラムバルブ内にパーティクルが発生することが抑制または防止される。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のダイヤフラムバルブと、基板（Ｗ）に供給される処理液が流通し、前記ダイヤフラムバルブが介装された処理液配管（９）とを含む、基板処理装置（１）である。
この発明によれば、ダイヤフラムバルブが処理液配管に介装されているから、処理液配管を流れる処理液は、ダイヤフラムバルブを経由して基板に供給される。前述のように、ダイヤフラムバルブ内でのパーティクルの発生が抑制または防止されるから、パーティクルを含む処理液が基板に供給されることが抑制または防止される。これにより、基板の清浄度が高められる。

本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブを備える基板処理装置の模式図である。 本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブの断面図である。 本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブの一部を拡大した図である。 接触面の表面粗さとパーティクル数との関係を示す表である。 バルブボディの材質とパーティクル数との関係を示す表である。 接触面および座面の接触状態とパーティクル数との関係を示す表である。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブ１２を備える基板処理装置１の模式図である。
基板処理装置１は、薬液やリンス液（たとえばＤＩＷ：脱イオン化された水）などの処理液を用いて複数枚の基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置である。

基板処理装置１は、隔壁（図示せず）により区画された処理室２内に、基板Ｗを水平に保持して回転させるスピンチャック３と、スピンチャック３に保持された基板Ｗの上面に向けて処理液を吐出する処理液ノズル４と、スピンチャック３の周囲を取り囲んでおり、基板Ｗから飛散する処理液を捕獲するカップ５とを備えている。
スピンチャック３は、モータ６と、このモータ６の回転駆動力によって鉛直軸線まわりに回転される円盤状のスピンベース７と、スピンベース７の上面周縁部に設けられ、基板Ｗを水平な姿勢で挟持する複数個の挟持部材８とを備えている。スピンチャック３は、複数個の挟持部材８によって基板Ｗを水平に保持した状態で、モータ６の回転駆動力によってスピンベース７を回転させる。これにより、基板Ｗが、スピンベース７とともに水平な姿勢で鉛直軸線まわりに回転する。

また、処理液ノズル４は、処理液ノズル４に供給される処理液が流通する処理液配管９の一端に接続されている。処理液配管９の他端は、処理液が貯留された処理液タンク１０に接続されている。処理液配管９の途中部には、処理液タンク１０に貯留されている処理液を、処理液ノズル４側に向けて送り出すための送りポンプ１１と、エアオペレート（air operated）式のダイヤフラムバルブ１２とが、処理液タンク１０側からこの順番で介装されている。このダイヤフラムバルブ１２が、本発明の一実施形態にかかるダイヤフラムバルブである。

ダイヤフラムバルブ１２は、ダイヤフラムバルブ１２内にエアを供給するためのエア供給配管１４に接続されている。このエア供給配管１４には、エア供給源からのエアが供給される。エア供給配管１４の途中部には、エア供給バルブ１５が介装されている。
また、エア供給バルブ１５よりも下流側のエア供給配管１４の途中部には、ダイヤフラムバルブ１２からエアをリークさせるためのリーク配管１７の一端が接続されている。このリーク配管１７の他端は大気中に開放されている。また、リーク配管１７の途中部には、リークバルブ１８が介装されている。

基板処理装置１は、マイクロコンピュータを含む制御装置１９を備えている。この制御装置１９には、モータ６、送りポンプ１１、エア供給バルブ１５およびリークバルブ１８などが制御対象として接続されている。制御装置１９は、スピンチャック３によって基板Ｗを回転させながら、処理液ノズル４から基板Ｗの上面中央部に向けて処理液を吐出させる。処理液ノズル４から吐出された処理液は、基板Ｗの上面中央部に供給される。そして、基板Ｗの上面中央部に供給された処理液は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、基板Ｗ上を外方に広がっていく。これにより、基板Ｗの上面全域に処理液が供給され、基板Ｗの上面が処理液によって処理される。

図２は、本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブ１２の断面図である。また、図３は、本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブ１２の一部を拡大した図である。図３（ａ）は、ダイヤフラムバルブ１２が開いた状態を示しており、図３（ｂ）は、ダイヤフラムバルブ１２が閉じた状態を示している。
図２に示すように、ダイヤフラムバルブ１２は、バルブ本体２０と、ダイヤフラムバルブ１２を開閉させる駆動部２１とを備えている。バルブ本体２０には、流路２２が形成されている。流路２２は、流路２２の一端に設けられた流入口２３と、流路２２の他端に設けられた流出口２４とを含む。処理液配管９は、第１配管９ａおよび第２配管９ｂを含む。第１配管９ａおよび第２配管９ｂは、それぞれ、流入口２３および流出口２４に接続されている。ダイヤフラムバルブ１２が開いている状態では、第１配管９ａに供給された処理液は、流路２２を通って第２配管９ｂに供給される。また、ダイヤフラムバルブ１２が閉じている状態では、第１配管９ａに供給された処理液は、流路２２の途中で堰き止められる。

図２に示すように、バルブ本体２０は、弁座２５が設けられたバルブボディ２６と、弁体としてのダイヤフラム２７とを備えている。流路２２は、バルブボディ２６に形成されている。流路２２の中間部は、たとえば、Ｓ字状に屈曲している。弁座２５は、流路２２の中間部内に配置されている。図３に示すように、弁座２５は、流路２２の中間部を取り囲む環状で平坦な座面２５ａと、座面２５ａの内周縁から座面２５ａに直交する方向に延びる円筒状の内周面２５ｂと、座面２５ａの外周縁から外方に延びており座面２５ａを取り囲む環状凹部２５ｃとを含む。座面２５ａと環状凹部２５ｃとの結合部は丸められており、座面２５ａと内周面２５ｂとの結合部は丸められている。環状凹部２５ｃは、座面２５ａよりも凹んでいる。

また、図２に示すように、ダイヤフラム２７は、弁座２５の近傍に配置されている。ダイヤフラム２７は、バルブボディ２６に固定された固定部２８と、弁座２５に接触する接触部２９とを含む。固定部２８は、たとえば、概ね円板状であり、接触部２９は、固定部２８の中央部から突出している。固定部２８は、バルブボディ２６に形成された取付孔３０に配置されており、接触部２９は、流路２２の中間部に配置されている。取付孔３０は、バルブボディ２６の外部と流路２２とを接続する孔であり、バルブボディ２６の外面で開口している。ダイヤフラム２７は、取付孔３０からバルブボディ２６内に取り付けられている。固定部２８の外周部は、取付孔３０に取り付けられた固定部材３１とバルブボディ２６とによって挟まれている。これにより、ダイヤフラム２７がバルブボディ２６に固定されている。また、取付孔３０と流路２２との結合部はダイヤフラム２７によって塞がれている。これにより、流路２２から取付孔３０に処理液が漏れることが防止されている。

図２に示すように、接触部２９は、たとえば、一端が塞がれた円筒状である。図３に示すように、接触部２９は、座面２５ａに直交する方向に延び且つ座面２５ａの中心Ｃ１を通る第１軸線Ｌ１に沿って配置されている。さらに、接触部２９は、接触部２９の端面３３が弁座２５側に位置するように配置されている。接触部２９は、円筒状の外周面３２と、概ね円形の端面３３とを含む。外周面３２と端面３３との結合部は、丸められている。外周面３２は、弁座２５に近づくに従って外径が増加する円錐台状の傾斜部３２ａを含む。外周面３２の外径の最大値は、環状凹部２５ｃ（座面２５ａよりも凹んでいる部分）の外径よりも小さい。また、端面３３は、中央部が外周部よりも突出した凹凸面である。端面３３は、端面３３の外周部を構成する環状で平坦な接触面３３ａと、端面３３の中央部を構成する円形の平坦面３３ｂと、接触面３３ａおよび平坦面３３ｂを同軸的に接続する円錐台状の傾斜面３３ｃとを含む。

接触面３３ａは、たとえば、研磨が施された研磨面である。接触面３３ａの表面粗さは、Ｒａ（算術平均粗さ：JIS B0601:2001）０．０５以下であることが好ましい。図３に示すように、接触面３３ａおよび座面２５ａは平行である。接触面３３ａの中心Ｃ２および座面２５ａの中心Ｃ１は、第１軸線Ｌ１上に配置されている。接触面３３ａの外径は、たとえば、座面２５ａの外径と概ね等しい。また、接触面３３ａの内径は、たとえば、座面２５ａの内径よりも小さい。駆動部２１は、ダイヤフラム２７を弾性変形させることにより、閉位置（図３（ｂ）に示す位置）と開位置（図３（ａ）に示す位置）との間で接触面３３ａを開閉方向Ｄ１に平行移動させる。閉位置は、流路２２が閉じられるように接触面３３ａが座面２５ａに面接触する位置であり、開位置は、接触面３３ａが座面２５ａから離れて流路２２が開かれる位置である。また、開閉方向Ｄ１は、第１軸線Ｌ１に沿う方向であり、接触面３３ａおよび座面２５ａに直交している。

図３（ｂ）に示すように、接触面３３ａが閉位置に位置している状態では、接触面３３ａが座面２５ａに押し付けられて、接触面３３ａおよび座面２５ａが全周に亘って接触している。したがって、この状態では、接触面３３ａおよび座面２５ａが面接触している。これにより、座面２５ａの内側（流路２２の中間部）が接触部２９によって塞がれ、流路２２が閉じられる。一方、図３（ａ）に示すように、接触面３３ａが開位置に位置している状態では、開閉方向Ｄ１に間隔を空けて接触面３３ａが座面２５ａに対向しており、接触面３３ａが座面２５ａから離れている。したがって、この状態では、流入口２３に供給された処理液が、座面２５ａの内側を通って流出口２４に供給される。これにより、流入口２３に供給された処理液が流出口２４から吐出される。

ダイヤフラム２７およびバルブボディ２６は、処理液に対する耐性を有する材料によって形成されている。処理液に対する耐性を有する材料としては、たとえば、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシエチレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、および変性ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が挙げられる。ＰＴＦＥは、ＴＦＥの重合によってできたポリマーである。また、変性ＰＴＦＥは、ＴＦＥを含む２種以上のモノマーの共重合によってできたポリマーである。変性ＰＴＦＥは、ＰＴＦＥよりも耐摩耗性が高い。ＰＦＡの硬度（ショア硬さ）は６０〜６４程度であり、ＰＴＦＥの硬度（ショア硬さ）は５３〜５８程度であり、変性ＰＴＦＥの硬度（ショア硬さ）は５５〜６０程度である。本実施形態では、ダイヤフラム２７およびバルブボディ２６は、同一の材料（たとえばＰＦＡ）によって形成されている。そのため、ダイヤフラム２７およびバルブボディ２６は、互いに略等しい硬度を有している。

一方、図２に示すように、駆動部２１は、バルブボディ２６に取り付けられたハウジング３４と、ハウジング３４内に収容されたシャフト３５および圧縮コイルばね３６とを備えている。シャフト３５は、第１軸線Ｌ１に沿って配置されている。シャフト３５は、第１端部３７および第２端部３８と、第１端部３７および第２端部３８の間に配置された円板状のピストン３９とを含む。第１端部３７、第２端部３８、ピストン３９の中心軸線は、第１軸線Ｌ１上に配置されている。シャフト３５の第１端部３７は、ハウジング３４の内部に設けられた筒状のボス４０内（第１ガイド孔４１に相当）に嵌合されている。また、シャフト３５の第２端部３８は、固定部材３１を開閉方向Ｄ１に貫通する第２ガイド孔４２に嵌合されている。シャフト３５の第１端部３７および第２端部３８は、それぞれ、ボス４０および固定部材３１に対して開閉方向Ｄ１に移動可能である。シャフト３５は、ボス４０および固定部材３１によって開閉方向Ｄ１に案内される。

また、第２端部３８の外周面と固定部材３１の内周面との間の隙間は、第２端部３８に取り付けられた第１シール部材４３（たとえば、Ｏリング）によってシールされている。また、シャフト３５の第２端部３８の先端部は、固定部材３１からダイヤフラム２７側に突出している。シャフト３５の第２端部３８の先端部は、ダイヤフラム２７の内部（接触部２９の内部）に嵌合されている。シャフト３５の第２端部３８の先端部は、たとえば雄ねじと雌ねじとの結合によって、接触部２９に固定されている。したがって、シャフト３５を開閉方向Ｄ１に移動させることにより、ダイヤフラム２７を弾性変形させて、接触面３３ａを開閉方向Ｄ１に平行移動させることができる。これにより、接触面３３ａを閉位置と開位置との間で開閉方向Ｄ１に平行移動させることができる。

また、ピストン３９は、ハウジング３４の内部に配置されており、ハウジング３４の内部を２つに仕切っている。ピストン３９の外周面とハウジング３４の内面との間の隙間は、ピストン３９に取り付けられた第２シール部材４４（たとえば、Ｏリング）によってシールされている。ハウジング３４は、ピストン３９によって仕切られた第１空間４５および第２空間４６と、第１空間４５に連通する第１ポート４７と、第２空間４６に連通する第２ポート４８とを含む。エア供給配管１４は、第２ポート４８に接続されている。また、圧縮コイルばね３６は、弾性的に圧縮された状態で第１空間４５に配置されている。ピストン３９は、圧縮コイルばね３６の復元力によって、ダイヤフラム２７に向けて開閉方向Ｄ１に押されている。第２空間４６にエアが供給されていない状態では、圧縮コイルばね３６の復元力によってダイヤフラム２７が弁座２５に押し付けられている。すなわち、ダイヤフラムバルブ１２は、第２空間４６にエアが供給されていない状態では閉じているように構成された、常時閉のバルブである。

エア供給バルブ１５（図１参照）が開かれ、リークバルブ１８（図１参照）が閉じられている状態では、エア供給配管１４を流れるエアが第２空間４６に供給される。第２空間４６にエアが供給されると、第２空間４６の空気圧が増加する。第２空間４６の空気圧が増加すると、ピストン３９が、空気圧によってダイヤフラム２７とは反対側に押され、圧縮コイルばね３６の復元力に抗して、ダイヤフラム２７とは反対側に移動する。そのため、シャフト３５全体がダイヤフラム２７とは反対側に移動し、接触面３３ａが開位置に向かって開閉方向Ｄ１に平行移動する。これにより、接触面３３ａが開位置に配置され、ダイヤフラムバルブ１２が開かれる。

一方、ダイヤフラムバルブ１２が閉じられている状態で、リークバルブ１８が開かれ、エア供給バルブ１５が閉じられると、第２空間４６へのエアの供給が停止されるとともに、第２空間４６内のエアが、第２ポート４８、エア供給配管１４、およびリーク配管１７（図１参照）を通って大気中に排出される。したがって、第２空間４６の空気圧が減少し、ピストン３９をダイヤフラム２７とは反対側に押す力が弱まる。そのため、ピストン３９が、圧縮コイルばね３６の復元力によってダイヤフラム２７側に押され、接触面３３ａが閉位置に向かって開閉方向Ｄ１に平行移動する。これにより、接触面３３ａが閉位置に配置され、ダイヤフラム２７が閉じられる。

ダイヤフラムバルブ１２が閉じられている状態では、処理液の圧力（液圧）がダイヤフラム２７の接触部２９の外周面３２に設けられた傾斜部３２ａに加わる。傾斜部３２ａは、弁座２５に近づくに従って外径が増加する円錐台状である。図３（ｂ）に示すように、傾斜部３２ａに加わる液圧は、傾斜部３２ａによって、接触部２９全体を弁座２５側に移動させる力（分力）に変換される。したがって、ダイヤフラムバルブ１２が閉じられている状態では、圧縮コイルばね３６の復元力に加えて、傾斜部３２ａに加わる液圧によって、接触面３３ａが座面２５ａに押し付けられる。これにより、接触面３３ａと座面２５ａとの間の隙間が確実にシールされて、流路２２が確実に塞がれる。また、座面２５ａと内周面２５ｂとの結合部、および座面２５ａと環状凹部２５ｃとの結合部がそれぞれ丸められているから、たとえばこれらの結合部が尖っている場合に比べて、接触面３３ａが閉位置に配置されるときに、ダイヤフラム２７が弁座２５によって削り取られることが抑制または防止される。これにより、パーティクルの発生が抑制または防止される。

また、ダイヤフラムバルブ１２が閉じられている状態では、接触面３３ａおよび座面２５ａは、所定の圧力（以下では、「面圧」という。）で互いに押し付けられる。面圧は、１５ＭＰａ〜５０ＭＰａであることが好ましい。すなわち、面圧が低いと、接触面３３ａと座面２５ａとの間の隙間が確実に塞がれず、処理液が弁座２５を通過してしまう場合がある。一方、面圧が高いと、接触面３３ａと座面２５ａとの間の隙間が確実に塞がれるものの、ダイヤフラム２７の一部が変形（変位）して、接触面３３ａと座面２５ａとが擦れる場合がある。そのため、ダイヤフラム２７の摩耗によって流路２２にパーティクルが発生し、ダイヤフラムバルブ１２が開かれたときに、このパーティクルが処理液と共に流出口２４から吐出されてしまう。面圧が、１５ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲内であれば、流路２２を確実に塞げるとともに、接触面３３ａの摺動を抑制または防止することができる。

以上のように本実施形態では、平坦な座面２５ａを含む弁座２５と、座面２５ａに対向する平坦な接触面３３ａを含むダイヤフラム２７とが、ダイヤフラムバルブ１２に備えられている。接触面３３ａおよび座面２５ａは、平行であり、接触面３３ａは、ダイヤフラム２７の変形に伴って座面２５ａに直交する方向（開閉方向Ｄ１）に平行移動する。したがって、接触面３３ａが閉位置に移動するときには、接触面３３ａが座面２５ａに垂直に押し付けられる。そのため、接触面３３ａが閉位置に移動するときの接触面３３ａと座面２５ａとの擦れが抑制または防止される。これにより、ダイヤフラムバルブ１２内でのパーティクルの発生が抑制または防止される。したがって、パーティクルを含む処理液が基板Ｗに供給されることが抑制または防止され、基板Ｗの清浄度が高められる。

さらに、接触面３３ａが閉位置に位置している状態では、接触面３３ａおよび座面２５ａが面接触している。したがって、接触面３３ａおよび座面２５ａは、均一な面圧で互いに押し付けられる。そのため、接触面３３ａの一部に大きな応力が加わって、ダイヤフラム２７の一部が変形することが抑制または防止される。よって、ダイヤフラム２７の変形に伴う接触面３３ａと座面２５ａとの擦れが抑制または防止される。これにより、ダイヤフラムバルブ１２内でのパーティクルの発生が抑制または防止される。したがって、パーティクルを含む処理液が基板Ｗに供給されることが抑制または防止され、基板Ｗの清浄度が高められる。

また、本実施形態では、ダイヤフラム２７および弁座２５が、同一の材料によって形成されており、互いに等しい硬度を有している。したがって、接触面３３ａおよび座面２５ａが互いに等しい硬度を有している。そのため、ダイヤフラム２７が弁座２５に押し付けられるときに、接触面３３ａおよび座面２５ａのうち硬度の低い方の面が削り取られることが抑制または防止される。これにより、ダイヤフラムバルブ１２内でのパーティクルの発生が抑制または防止される。したがって、パーティクルを含む処理液が基板Ｗに供給されることが抑制または防止され、基板Ｗの清浄度が高められる。

また、本実施形態では、接触面３３ａが、研磨が施された研磨面である。したがって、接触面３３ａは非常に滑らかである。たとえば接触面３３ａが研磨面でない場合（接触面３３ａが粗い場合）、接触面３３ａが閉位置に移動するときに、接触面３３ａによって座面２５ａが削り取られる場合がある。したがって、本実施形態では、座面２５ａが削り取られて、ダイヤフラムバルブ１２内にパーティクルが発生することが抑制または防止される。これにより、パーティクルを含む処理液が基板Ｗに供給されることが抑制または防止され、基板Ｗの清浄度が高められる。

以下では、本発明の実施例および比較例について説明する。
図４は、接触面の表面粗さとパーティクル数との関係を示す表である。
データ１（実施例）、データ２（実施例）、およびデータ３（実施例）に係るダイヤフラムバルブの構成は、前述の実施形態に係るダイヤフラムバルブ１２の構成と同様である。これらのデータに係るダイヤフラムバルブの構成の相違点は、接触面３３ａの表面粗さである。すなわち、データ１では、接触面の表面粗さ（Ｒａ）が０．１５であり、データ２では、接触面の表面粗さ（Ｒａ）が０．０３であり、データ３では、接触面の表面粗さ（Ｒａ）が０．０１５である。

また、パーティクル数の測定値は、３枚の基板Ｗ上に残った４５ｎｍ以上のパーティクルの総数を基板Ｗの枚数で割った値である。パーティクル数が数えられた基板Ｗは、基板処理装置１によって処理液による処理が行われた基板Ｗである。つまり、この基板Ｗは、ダイヤフラムバルブを経由した処理液が供給された基板Ｗである。ダイヤフラムバルブ内で発生したパーティクルは、処理液と共に基板Ｗに供給される。したがって、基板Ｗ上に残ったパーティクル数を数えることにより、ダイヤフラムバルブ内で発生したパーティクル数を数えることができる。

また、測定条件１、測定条件２、および測定条件３は、ダイヤフラムバルブの開閉回数を除き同一である。すなわち、測定条件１におけるパーティクル数は、ダイヤフラムバルブを複数回開閉して１００１回目にダイヤフラムバルブを開いたときにダイヤフラムバルブを経由した処理液によって処理された基板Ｗと、１００２回目にダイヤフラムバルブを開いたときにダイヤフラムバルブを経由した処理液によって処理された基板Ｗと、１００３回目にダイヤフラムバルブを開いたときにダイヤフラムバルブを経由した処理液によって処理された基板Ｗの合計３枚の基板Ｗ上に残った４５ｎｍ以上のパーティクルの総数を基板Ｗの枚数で割った値である。

同様に、測定条件２におけるパーティクル数は、ダイヤフラムバルブを開いた回数が、３００１、３００２、および３００３であるときの３枚の基板Ｗ上に残った４５ｎｍ以上のパーティクルの総数を基板Ｗの枚数で割った値である。また、測定条件３におけるパーティクル数は、ダイヤフラムバルブを開いた回数が、５００１、５００２、および５００３であるときの３枚の基板Ｗ上に残った４５ｎｍ以上のパーティクルの総数を基板Ｗの枚数で割った値である。

図４に示すように、測定条件１、測定条件２、および測定条件３のいずれの条件においても、データ３のパーティクル数が最も少なく、データ２のパーティクル数が２番目に少ない。すなわち、接触面が滑らかであるほど、ダイヤフラムバルブ内で発生したパーティクル数が少ない。特に、接触面の表面粗さ（Ｒａ）が０．０３以下では（データ２およびデータ３では）、接触面の表面粗さ（Ｒａ）が０．１５である場合に比べて（データ１に比べて）、ダイヤフラムバルブ内で発生したパーティクル数が非常に少ない。したがって、接触面を滑らかにすることにより、ダイヤフラムバルブ内でのパーティクルの発生を抑制できることが分かる。これは、接触面が粗いと、接触面によって座面が削り取られて、パーティクルが発生するためと考えられる。

図５は、バルブボディの材質とパーティクル数との関係を示す表である。図５において、測定条件１、測定条件２、および測定条件３は、それぞれ、図４における測定条件１、測定条件２、および測定条件３と同じである。
データ４（実施例）、データ５（実施例）、およびデータ６（実施例）に係るダイヤフラムバルブの構成は、前述の実施形態に係るダイヤフラムバルブ１２の構成と同様である。これらのデータに係るダイヤフラムバルブの構成の相違点は、バルブボディの材質である。すなわち、データ４では、バルブボディの材質がＰＦＡであり、データ５では、バルブボディの材質がＰＴＦＥであり、データ６では、バルブボディの材質が変性ＰＴＦＥである。

また、データ４、データ５、およびデータ６に係るダイヤフラムバルブに備えられたダイヤフラムの材質は、変性ＰＴＦＥである。したがって、データ６では、ダイヤフラムおよびバルブボディは、互いに等しい硬度を有している。また、前述のように、ＰＦＡの硬度（ショア硬さ）は６０〜６４程度であり、ＰＴＦＥの硬度（ショア硬さ）は５３〜５８程度であり、変性ＰＴＦＥの硬度（ショア硬さ）は５５〜６０程度である。ＰＦＡの硬度と変性ＰＴＦＥの硬度の範囲は若干異なるが、データ４では、ダイヤフラムの変性ＰＴＦＥおよびバルブボディのＰＦＡは、概ね等しい硬度を有している。

図５に示すように、測定条件１では、データ４のパーティクル数の方が、データ６のパーティクル数よりも少ないが、両者は概ね同じである。また、測定条件２および測定条件３のそれぞれの条件では、データ６のパーティクル数が最も少なく、データ４のパーティクル数が２番目に少ない。したがって、ダイヤフラムの硬度とバルブボディの硬度とを等しくする、または概ね等しくすることにより、ダイヤフラムバルブ内でのパーティクルの発生を抑制できることが分かる。特に、ダイヤフラムの硬度とバルブボディの硬度とを等しくすることにより、ダイヤフラムバルブを３００１回以上開閉させたときに（測定条件２、３のときに）、ダイヤフラムバルブ内でのパーティクルの発生を効率的に抑制できることが分かる。これらの結果は、ダイヤフラムとバルブボディの硬度の差が大きいと、両者が接触した際に硬度の低い方の部材が削り取られて、パーティクルが発生するためと考えられる。

図６は、接触面および座面の接触状態とパーティクル数との関係を示す表である。図６において、測定条件１、測定条件２、および測定条件３は、それぞれ、図４における測定条件１、測定条件２、および測定条件３と同じである。
データ７（実施例）およびデータ８（比較例）に係るダイヤフラムバルブの構成は、前述の実施形態に係るダイヤフラムバルブ１２と同様である。これらのデータに係るダイヤフラムバルブの構成の相違点は、ダイヤフラムバルブが閉じられているときの接触面および座面の接触状態である。すなわち、データ７では、座面が、平面視環状の平面（前述の実施形態に係る座面の形状）であり、ダイヤフラムバルブが閉じられているときには、接触面および座面が面接触している。また、データ８では、座面が、平面視環状で半径に沿う断面が半円状であり、ダイヤフラムバルブが閉じられているときには、座面の頂部（半円状の頂点を結ぶ線）が接触面に接触している。したがって、データ８では、ダイヤフラムバルブが閉じられているときには、接触面および座面が線接触している。

図６に示すように、測定条件１、測定条件２、および測定条件３のいずれの条件においても、データ７のパーティクル数の方が、データ８のパーティクル数よりも少ない。したがって、ダイヤフラムバルブが閉じられている状態で接触面および座面を面接触させることにより、接触面および座面を線接触させた場合に比べて、ダイヤフラムバルブ内でのパーティクルの発生を抑制できることが分かる。これは、接触面および座面が線接触していると、接触面の一部に大きな応力が加わり、ダイヤフラムの変形に伴ってパーティクルが発生するためと考えられる。

この発明の実施形態および実施例の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態および実施例の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述の実施形態では、ダイヤフラムバルブ１２が、空気圧によって開閉される場合について説明した。しかし、ダイヤフラムバルブ１２は、電力や油圧によって開閉されてもよい。

また、前述の実施形態では、接触面３３ａが研磨面である場合について説明した。しかし、座面２５ａが研磨面であってもよいし、接触面３３ａおよび座面２５ａの両方が研磨面であってもよい。
また、前述の実施形態では、ダイヤフラム２７およびバルブボディ２６は、同一の材料（たとえばＰＦＡ）によって形成されることにより、ダイヤフラム２７およびバルブボディ２６は、互いに略等しい硬度とされているが、必ずしも、同一の材料でなくてもよい。たとえば、ダイヤフラム２７は変性ＰＴＦＥによって形成され、バルブボディ２６はＰＴＦＥによって形成されていてもよく、その場合、ダイヤフラム２７の変性ＰＴＦＥおよびバルブボディ２６のＰＴＦＥが略等しい硬度を有していればよい。すなわち、ダイヤフラム２７およびバルブボディ２６が異なる材料であっても、互いに略等しい硬度を有していればよい。

また、前述の実施形態では、複数枚の基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置１にダイヤフラムバルブ１２が備えられている場合について説明した。しかし、ダイヤフラムバルブ１２が備えられる基板処理装置は、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式の基板処理装置であってもよい。また、ダイヤフラムバルブ１２が備えられる装置は、基板処理装置以外の装置であってもよい。

また、前述の実施形態では、薬液やリンス液などの処理液がダイヤフラムバルブ１２に供給される場合について説明した。しかし、ダイヤフラムバルブ１２に供給される液体は、処理液以外であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 基板処理装置
９ 処理液配管
１２ ダイヤフラムバルブ
２２ 流路
２３ 流入口
２４ 流出口
２５ 弁座
２５ａ 座面
２７ ダイヤフラム
３３ａ 接触面（研磨面）
Ｄ１ 開閉方向（座面に直交する方向）
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 液体が供給される流入口と、
   前記流入口に供給された液体が吐出される流出口と、
   前記流入口と前記流出口とを繋ぐ流路と、
   前記流入口と前記流出口の間の前記流路内に配置され、平坦な座面を含む弁座と、
   前記座面に対向するとともに当該座面に平行に形成された平坦な接触面を含み、前記流路が閉じられるように前記座面に面接触する閉位置と前記座面から離れて前記流路が開かれる開位置との間で前記接触面が前記座面に直交する方向に平行移動するように変形可能なダイヤフラムとを含む、ダイヤフラムバルブ。
2. 前記ダイヤフラムおよび弁座は、互いに略等しい硬度を有している、請求項１記載のダイヤフラムバルブ。
3. 前記ダイヤフラムおよび弁座は、同種の材料によって形成されている、請求項２記載のダイヤフラムバルブ。
4. 前記接触面および座面の少なくとも一方は、研磨が施された研磨面である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のダイヤフラムバルブ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のダイヤフラムバルブと、
   基板に供給される処理液が流通し、前記ダイヤフラムバルブが介装された処理液配管とを含む、基板処理装置。

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