JP4705490B2 - ダイヤフラム弁および基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイヤフラム弁およびこのダイヤフラム弁を備えた基板処理装置に関し、とりわけ、ダイヤフラム近傍に静電気が蓄積してこの静電気による火花放電によって当該ダイヤフラムに絶縁破壊が生じることを抑止することができるダイヤフラム弁およびこのダイヤフラム弁を備えた基板処理装置に関する。

基板、例えばウエハ上に塗布されているレジストを除去するために、オゾンガスを利用した基板処理装置が用いられる。この基板処理装置の例において、ウエハをチャンバーに収納し、このチャンバーにオゾンガスおよび水蒸気の混合気体を送ることにより、ウエハの表面に塗布されているレジストを水溶化させて後のウェット洗浄により除去する処理が行われるようになっている。

チャンバーには流体の排出路が接続されており、この排出路からチャンバー内の流体が排出されるようになっている。また、排出路には流体の制御を行うための開閉弁やリリーフ弁が介設されている。チャンバーの排出路に設けられる開閉弁やリリーフ弁としては、例えば特許文献１、２等に開示されるようなダイヤフラム弁が使用される。

而して、ダイヤフラム弁に送られる被制御流体にオゾンガスが含まれる場合には、このオゾンガスは腐食性のものであるので、ダイヤフラム弁の耐蝕性および耐薬品性を向上させるために、ダイヤフラムや弁体部、バルブブロックの材料を例えばフッ素樹脂のような耐蝕性および耐薬品性に優れた樹脂とすることが好ましい。

特開２００４−１９７９２号公報 特開２００１−９９３４４号公報

しかしながら、ダイヤフラム弁のダイヤフラムや弁体部、バルブブロックを例えばフッ素樹脂のような耐蝕性および耐薬品性に優れた樹脂から形成した場合には、ダイヤフラムが上下動した際に例えば弁座の貫通孔と弁体部との摩擦により静電気が発生し、電荷がダイヤフラムや弁体部に蓄積されてしまう。ここで、ダイヤフラム弁のダイヤフラムや弁体部、バルブブロックが非導電性樹脂である場合には、ダイヤフラムや弁体部の近傍に蓄積された電荷を十分に逃すことができず、例えばダイヤフラムの下面に蓄積された電荷がダイヤフラムの上方にあるバルブブロックに移動しようとして、当該電荷がダイヤフラムを打ち破ってこのダイヤフラムに小穴が形成されてしまうという問題がある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ダイヤフラム近傍に静電気が蓄積してこの静電気による火花放電によって当該ダイヤフラムに絶縁破壊が生じることを抑止することができるダイヤフラム弁およびこのダイヤフラム弁を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、第１のバルブブロックおよび第２のバルブブロックと、前記第１のバルブブロックおよび前記第２のバルブブロックの間に配設され、被制御流体の流入部および流出部にそれぞれ連通する弁室を内部に有する弁座と、前記弁座または前記第１のバルブブロックに取り付けられたダイヤフラム保持部と、前記弁座の弁室内に設けられ、前記ダイヤフラム保持部に保持されたダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの中心部に取り付けられ前記弁室内で往復移動自在となっている弁体部であって、前記弁室の一部を塞いで流入部から流出部への被制御流体の流れを調整するための弁体部と、を備え、前記ダイヤフラム保持部は、前記ダイヤフラムの端縁を保持する非導電性の弾性部材と、この弾性部材に取り付けられた導電性部材とを有し、当該導電性部材にはダイヤフラム保持部近傍に発生する静電気を取り除くためのアース線が接続されており、前記第１のバルブブロック、前記第２のバルブブロック、前記弁座および前記ダイヤフラムはそれぞれ非導電性樹脂からなり、前記被制御流体はオゾンガスを含み、前記ダイヤフラム保持部の弾性部材は、前記第１のバルブブロックに取り付けられた第１の弾性部材部分と前記弁座に当接するよう設けられた第２の弾性部材部分とからなり、前記第１の弾性部材部分が前記ダイヤフラムの端縁を保持するとともに、当該第１の弾性部材部分と第２の弾性部材部分との間で前記導電性部材がシール状態で挟持されることを特徴とするダイヤフラム弁である。

このようなダイヤフラム弁によれば、ダイヤフラムの表面にある電荷をダイヤフラム保持部の導電性部材およびアース線により除去することができ、ダイヤフラム近傍に静電気が蓄積されることを抑制することができる。このことにより、ダイヤフラム近傍に蓄積された静電気により当該ダイヤフラムが絶縁破壊されてしまうことを防止することができる。また、アースを行うための導電性部材およびアース線はダイヤフラム保持部に含まれているので、アースを行うための機構が弁室内における被制御流体の流れを乱したり妨げたりすることはなく、弁室内において所望の被制御流体の流れが得られる。しかも、導電性部材が第１の弾性部材部分と第２の弾性部材部分との間においてシール状態で挟持されており、第２の弾性部材部分が弁座に当接してこの当接箇所もシール状態となっていることにより、弁室に送られた被制御流体がアース線に接触してしまうことを抑止することができる。

上記のダイヤフラム弁においては、前記弁体部は、前記弁室内の被制御流体の圧力が予め設定された設定圧力以下のときには前記弁室を塞いで流入部から流出部への被制御流体の流れを遮断し、前記弁室内の被制御流体の圧力が前記設定圧力を超えたときに前記弁室を塞ぐ状態を解除して流入部から流出部へ被制御流体を送るよう構成されていることが好ましい。このようなダイヤフラム弁は、リリーフ弁として使用することができる。

本発明は、上記のダイヤフラム弁と、前記ダイヤフラム弁の上流側に設けられ、基板の処理を行うための基板処理室と、前記基板処理室にオゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、を備え、前記ダイヤフラム弁は、前記基板処理室から排出されるオゾンガスの流量を調整することによりこの基板処理室内のオゾンガスの圧力を調整するようになっていることを特徴とする基板処理装置である。

本発明のダイヤフラム弁によれば、ダイヤフラム近傍に静電気が蓄積してこの静電気による火花放電によって当該ダイヤフラムに絶縁破壊が生じることを抑止することができる。

また、本発明の基板処理装置によれば、ダイヤフラム弁のダイヤフラム近傍に静電気が蓄積してこの静電気による火花放電によって当該ダイヤフラムに絶縁破壊が生じることを抑止することができる。

以下、図面を参照して本発明の一の実施の形態について説明する。

〔基板処理装置の全体構成〕
まず、図４を参照して、本実施の形態における基板処理装置の全体構成を説明する。図４は、本実施の形態における基板処理装置の回路系統を説明するための概略構成図である。

基板処理装置Ａは、レジストが塗布されたウエハＷに対してレジスト水溶化処理を施すためのものである。具体的には、この基板処理装置Ａにおいて、オゾンガスおよび水蒸気の混合気体を用いることにより、ウエハＷの表面に塗布されているレジストを水溶化させる処理が行われる。

図４に、基板処理装置Ａにおける基板処理ユニット１の流体の供給回路および排出回路を示す。基板処理ユニット１は、ウエハＷが収納される密閉構造のチャンバー１０と、チャンバー１０内に供給する水蒸気を発生させるための水蒸気発生装置１２と、チャンバー１０内に供給するガスの供給源であるガス供給源１３とを備えている。また、基板処理装置Ａは、チャンバー１０内に供給するオゾンガスを発生させるためのオゾンガス発生装置１１を備えている。図６に示すように、このオゾンガス発生装置１１は基板処理ユニット１の外部に設置されている。オゾンガス発生装置１１、水蒸気発生装置１２およびガス供給源１３は、切替混合弁１５を介してチャンバー供給路１６に接続されている。なお、オゾンガス発生装置１１はオゾンガスまたは酸素を選択的に供給することができる。ガス供給源１３から供給されるガスとしては、例えば窒素ガス等の不活性ガスや、空気等が用いられる。また、チャンバー供給路１６には、当該チャンバー供給路１６の形状に沿って管状に設置される温度調節器１７が設けられており、チャンバー供給路１６を通過するオゾンガス、水蒸気等の流体は、当該チャンバー供給路１６を通過する間、温度調節器１７によって温度調節されるようになっている。

さらに、基板処理装置Ａは、チャンバー１０から流体を回収し、流体から液体を分離するためのミストトラップ２０と、チャンバー１０から回収した流体中のオゾンガスを分解するためのオゾン分解装置２１とを備えている。チャンバー１０とミストトラップ２０との間にはチャンバー排出路２２が設けられており、このチャンバー排出路２２は、チャンバー１０から排出された流体をミストトラップ２０に送出するようになっている。また、チャンバー排出路２２には開閉弁２４およびリリーフ弁３０が介設されており、開閉弁２４を開くことによりチャンバー１０から処理流体を排出してミストトラップ２０に送出する状態にする。

リリーフ弁３０は、通常は弁を閉じているが、流体の圧力が設定値以上になると自力で弁が開放され、チャンバー１０内の流体を設定圧力以下に保つ機能を有するものである。具体的には、リリーフ弁３０は、チャンバー１０から排出されるオゾンガスまたはオゾンガスと水蒸気の混合気体の流量を調節することによりこのチャンバー１０内の気体の圧力を調整するようになっている。このリリーフ弁３０の詳細については後に説明する。

ミストトラップ２０とオゾン分解装置２１はミストトラップ排気管２３によって接続されている。チャンバー１０内のオゾンガスは、チャンバー排出路２２、ミストトラップ２０およびミストトラップ排気管２３を順に通過してオゾン分解装置２１で分解され、オゾン分解装置排気管２７へ排出されるようになっている。

ウエハＷに塗布されたレジストを水溶化する処理を行うときは、ウエハＷを収納して密閉状態としたチャンバー１０の内部に、オゾンガスと水蒸気の混合気体を充填させて処理を行う。すなわち、オゾンガス発生装置１１により生成されるオゾンガスと水蒸気発生装置１２により生成される水蒸気とをこれらの装置からそれぞれ送出し、切替混合弁１５においてオゾンガスと水蒸気の混合気体を生成して、チャンバー供給路１６によってチャンバー１０の内部に供給する。

また、例えばチャンバー１０内からオゾンガスと水蒸気の混合気体を排出するときは、切替混合弁１５を切り替えてガス供給源１３とチャンバー供給路１６を接続する状態とし、ガス供給源１３からチャンバー１０内にガスを供給するとともに、開閉弁２４を開くことによりチャンバー排出路２２から混合気体が排出されるようにする。そして、チャンバー１０内の混合気体をガスによってチャンバー排出路２２に押し出す。

また、オゾンガス発生装置１１、切替混合弁１５、およびオゾンガス発生装置１１と切替混合弁１５とを接続するオゾンガス発生装置供給路１１ａの中にそれぞれ残留しているオゾンガスを排出するときは、切替混合弁１５の切り替えによりオゾンガス発生装置供給路１１ａとチャンバー供給路１６とを接続する状態とする。そして、オゾンガス発生装置１１から酸素を供給して、オゾンガス発生装置１１、切替混合弁１５およびオゾンガス発生装置供給路１１ａ内の混合気体等の雰囲気をガスによってチャンバー排出路２２に押し出すようにする。このようにオゾンガス発生装置１１、切替混合弁１５およびオゾンガス発生装置供給路１１ａからオゾンガスを排出することにより、安全性を高めることができる。

以下、このような基板処理装置Ａの各構成要素の詳細について説明する。

オゾンガス発生装置１１は、酸素中に放電を行うことによりオゾンガスを発生させるものである。また、放電を停止させることにより、酸素を供給することができるようになっている。オゾンガス発生装置１１から供給されるオゾンガスまたは酸素は、オゾンガス発生装置供給路１１ａによって切替混合弁１５に供給されるようになっている。

図５および図６に示すように、オゾンガス発生装置供給路１１ａのうち、基板処理ユニット１とオゾンガス発生装置１１とを接続する部分は二重管から構成されている。図５は、基板処理ユニット１とオゾンガス発生装置１１とを接続する接続管として使用される二重管５０の断面図であり、図６は、オゾンガス発生装置１１、基板処理ユニット１およびこれらを接続する二重管５０の構成を示す説明図である。

従来では、このようなオゾンガス発生装置１１および基板処理ユニット１を接続する接続管として、例えば実公平８−９８０号公報に示されるような二重管からなる配管構造のものが知られていた。具体的には、実公平８−９８０号公報等に示される配管装置は、有害・有毒ガスを通過させる内管およびこの内管を気密に包む外管から構成されており、さらに内管と外管に囲まれた空間内に乾燥窒素ガス等を導入する窒素ガス導入部、および上記空間内の有害・有毒ガスを検出するガス検出器がそれぞれ配設されている。
上記の構成の配管装置において、窒素ガス導入部から上記空間内の一端に導入された窒素ガスは、空間内を流れてガス検出器に達し、ここで有害・有毒ガスの有無が検出され、その後排出管から排ガス装置等を通って排出されるようになっている。ここで、もしガス検出器で有害・有毒ガスが検出されると、内管に介設されたバルブが直ちに閉鎖され、その後に、空間内の有害・有毒ガスの除去や内管の漏洩箇所の探索、修理が行われるようになっている。

しかしながら、このような従来の二重管からなる配管構造は、内管が破損してしまいこの内管から有害・有毒ガスが外部へ漏出してしまうという問題に対処することを目的としており、内管内のガスが当該内管を透過して内管の外部に漏出してしまうという問題については何ら想定されていない。すなわち、常時内管を透過して外部に漏出している低濃度の透過ガスをもガス検出器が誤って検出してしまい、内管に破損が生じていないにもかかわらずバルブを誤検出に基づいて閉鎖してしまう場合がある。

本実施の形態の配管構造は、このような従来技術の問題点を解決するよう構成されており、内管内のガスが当該内管を透過して内管の外部に漏出する場合、および内管が破損してしまいこの内管から有害・有毒ガスが外部へ漏出する場合の両方に対応することができるようになっている。以下、このような配管構造を図５、６により具体的に説明する。

オゾンガス発生装置１１および基板処理ユニット１を接続する接続管は、内管５０ａおよび外管５０ｂからなる二重管５０から構成されている。この二重管５０の内管５０ａおよび外管５０ｂはそれぞれフッ素樹脂から形成されており、オゾンガスまたはオゾンガスと水蒸気の混合気体は内管５０ａ内を通過するようになっている。外管５０ｂの一端はオゾンガス発生装置１１内に配置され、この外管５０ｂの一端にはＴ字継ぎ手（いわゆるチーズ継ぎ手）５０ｄが設けられている。具体的に説明すると、外管５０ｂの一端はＴ字継ぎ手５０ｄの第１の開口に挿入されており、内管５０ａはＴ字継ぎ手５０ｄ内を直線的に延伸してこのＴ字継ぎ手５０ｄの第２の開口から外方に延びている（第１の開口および第２の開口は、それぞれＴ字継ぎ手のいわゆる両腕部分にある）。また、Ｔ字継ぎ手５０ｄの第３の開口（Ｔ字継ぎ手のいわゆる頭部分にある開口）には別の配管５１が挿入されており、この配管５１は外管５０ｂと内管５０ａの間の空間に連通している。図６に示すように、配管５１にはオゾン分解フィルター１１ｂが介設されている。なお、このオゾン分解フィルター１１ｂもオゾンガス発生装置１１内に設置されている。オゾン分解フィルター１１ｂは、オゾンガスを活性炭等の触媒により分解してその濃度を例えば０．１ｐｐｍ以下とするよう構成されている。

一方、外管５０ｂと内管５０ａとの間には、外管５０ｂの他端（継ぎ手５０ｄが設けられていない側）に設けられた供給口５０ｃから空気や窒素ガス等のパージ用流体が送られるようになっている。内管５０ａ内を通過する際にこの内管５０ａの壁を透過したオゾンガスは、パージ用流体により配管５１を介してオゾンガス発生装置１１内にあるオゾン分解フィルター１１ｂに送られ、このオゾン分解フィルター１１ｂにより分解されるようになっている。このように、オゾンガス発生装置１１および基板処理ユニット１を接続する接続管が二重管５０から構成されることにより、この二重管５０の内管５０ａ内を通過するオゾンガスやオゾンガスと水蒸気の混合気体が当該内管５０ａの壁を透過した場合であっても、この透過したオゾンガスを含む流体が外部に漏れることなく、当該オゾンガスを確実に除去することができる。

また、オゾン分解フィルター１１ｂの下流側にはオゾン検出センサ１１ｃが設けられている。二重管５０の内管５０ａ内を通過するオゾンガスがこの内管５０ａの壁を透過するのではなく、内管５０ａ自体に破損がありこの内管５０ａの破損部分からオゾンガスが漏洩した場合は、この漏洩したオゾンガスの濃度が非常に高いことにより（例えば９％）、オゾン分解フィルター１１ｂでは当該オゾンガスを十分に除去することはできない。この場合は、オゾン検出センサ１１ｃによりこの除去できなかった漏洩オゾンガスが検出され、オゾンガス発生装置１１自体が強制停止されることとなる。

なお、オゾン分解フィルター１１ｂおよびオゾン検出センサ１１ｃは、オゾンガス発生装置１１内に設置される代わりに基板処理ユニット１の内部に設置されていてもよい。この場合においても、外管５０ｂの端部がＴ字継ぎ手５０ｄ、配管５１を介してオゾン分解フィルター１１ｂに接続されている。

このように、オゾンガス発生装置供給路１１ａおよびチャンバー供給路１６を構成する接続管が内管５０ａおよび外管５０ｂからなる二重管５０から構成され、外管５０ｂの一端はオゾン分解フィルター１１ｂおよびオゾン検出センサ１１ｃに順次接続され、外管５０ｂの他端には、内管５０ａと外管５０ｂとの間の空間にパージ用流体を供給する供給口５０ｃが設けられている。このことにより、内管５０ａ内のガスが当該内管５０ａを透過して内管５０ａの外部に漏出する場合、および内管５０ａが破損してしまいこの内管５０ａから有害・有毒ガスが外部へ漏出する場合の両方に対応することができるようになる。

水蒸気発生装置１２は、内部に熱源１２ｄを有し、純水供給回路１９から当該水蒸気発生装置１２に供給される純水（ＤＩＷ）を高温に熱することにより、チャンバー１０内に供給するための蒸気を発生させるようになっている。水蒸気発生装置１２内で発生した水蒸気は、水蒸気供給管１２ａを通過して切替混合弁１５に送出される。切替混合弁１５に送られた水蒸気は、この切替混合弁１５においてオゾンガスと混合して混合気体となり、チャンバー供給路１６を通過して、チャンバー１０に供給される。混合気体は、チャンバー供給路１６を通過する間、温度調節器１７により所望の温度に調整される。

また、水蒸気発生装置１２には、ミストトラップ２０に接続する水蒸気排気管１２ｂと、リリーフ弁３０の下流側においてチャンバー排出路２２の途中に接続する純水排液管１２ｃとがそれぞれ接続されている。ウエハＷに供給されない水蒸気を水蒸気発生装置１２から排出するとき、または水蒸気発生装置１２内の圧力を低下させるときに、水蒸気排気管１２ｂによって水蒸気をミストトラップ２０内に排気する。また、水蒸気発生装置１２内の純水を排液するときは、当該水蒸気発生装置１２の下部から純水排液管１２ｃによって排出し、チャンバー排出路２２を通過させてミストトラップ２０内に排液する。

ミストトラップ２０には、このミストトラップ２０内から液体を排液するためのミストトラップ排液管２０ａが接続されている。また、ミストトラップ２０には、当該ミストトラップ２０内の流体を冷却するための冷却水循環ライン２０ｂが設けられている。チャンバー１０内からチャンバー排出路２２によって排出された流体、水蒸気発生装置１２から水蒸気排気管１２ｂによって排気された水蒸気、水蒸気発生装置から純水排液管１２ｃとチャンバー排出路２２によって排液された純水は、ミストトラップ２０内部に貯留される。そして、ミストトラップ２０外部に巻回された冷却水循環ライン２０ｂに冷却水を通過させることにより、これらのミストトラップ２０内部に貯留された回収流体を冷却する。すなわち、水蒸気を凝縮して液化し、ミストトラップ２０の下部に貯留させることにより、ミストトラップ２０内に貯留されたオゾンガスと水蒸気の混合流体を、オゾンガスを含む気体と液滴とに好適に分離することができるようになっている。これにより、チャンバー１０内から排出された処理流体から水蒸気を分離することができる。オゾンガス等のミストトラップ２０内の気体はミストトラップ排気管２３によってミストトラップ２０内部から排気される。また、ミストトラップ２０内で処理流体から分離された液滴はミストトラップ排液管２０ａからドレンとして排液される。

オゾン分解装置２１は、ヒータ２１ａによってオゾンガスを高温にして分解するオゾンキラー２５と、オゾンキラー２５を通過した気体を冷却する冷却装置２６とを備えている。また、オゾンガスを分解して冷却した気体をオゾン分解装置２１から排気するためのオゾン分解装置排気管２７が設けられている。ミストトラップ排気管２３を通過してオゾン分解装置２１に回収されるオゾンガスは、まずオゾンキラー２５内でヒータ２１ａの加熱により酸素に熱分解され、次に冷却装置２６によって冷却される。冷却装置２６には、当該冷却装置２６に冷却水を循環供給する冷却水供給回路２８が接続されている。すなわち、冷却水を循環供給することにより、冷却装置２６内の気体を冷却するようになっている。冷却水供給回路２８には、ミストトラップ２０の内部を冷却する冷却水循環ライン２９が介設され、冷却水供給回路２８内を循環する冷却水の一部はミストトラップ２０の内部を冷却するために冷却水循環ライン２９内に循環供給されるようになっている。このように、オゾン分解装置２１は、オゾンキラー２５を通過する際にオゾンガスを除去することにより、基板処理装置Ａから排気する気体の無害化を図るようになっている。

〔リリーフ弁の構成〕
次に、基板処理装置Ａにおけるリリーフ弁３０の構成の詳細について説明する。このリリーフ弁３０は、図１乃至図３に示すようなダイヤフラム弁３０ａから構成されている。ここで、図１は、本実施の形態におけるダイヤフラム弁３０ａが閉状態であるときの構成を示す縦断面図であり、図２は、図１のダイヤフラム弁３０ａが開状態であるときの構成を示す縦断面図である。また、図３（ａ）は、図１のダイヤフラム弁３０ａにおけるダイヤフラム保持部４１の拡大断面図（図１の範囲Ａの拡大断面図）であり、図３（ｂ）は、図１のダイヤフラム弁３０ａにおける追加のダイヤフラム保持部４３の拡大断面図（図１の範囲Ｂの拡大断面図）である。

図１に示すように、ダイヤフラム弁３０ａは、上方バルブブロック（第１のバルブブロック）３１および下方バルブブロック（第２のバルブブロック）３２と、これらの上方バルブブロック３１および下方バルブブロック３２の間に配設された弁座３３とを備えている。弁座３３は、被制御流体の流入部３４および流出部３５にそれぞれ連通する弁室３６を内部に有している。また、流入部３４および流出部３５はそれぞれチャンバー排出路２２（図４参照）に連通している。

弁座３３の弁室３６内には、中心部が開口となっている略円形のダイヤフラム４０が配設されており、このダイヤフラム４０はダイヤフラム保持部材４１によりその端縁が保持されている。図１に示すように、ダイヤフラム保持部材４１は上方バルブブロック３１と弁座３３との間に取り付けられている。ダイヤフラム４０の中心部の開口には、上下方向に往復移動可能な弁体部３８が気密に取り付けられている。弁体部３８は、被制御流体が弁室３６内に流されないときあるいはこの被制御流体の圧力が予め設定された設定圧力以下のときには、図１に示すように下方に位置しており、このことにより当該弁体部３８によって弁室３６に形成された貫通孔３６ｃを塞ぐようになっている。また、ダイヤフラム弁３０ａは調圧部３７を有しており、この調圧部３７は、上方ダイヤブロック３１とダイヤフラム４０との間の領域である調圧気体通過領域３６ｂ（後述）に調圧気体を送ることにより弁体部３８に対してエアコントロール等の制御を行うようになっている。

以下、このようなダイヤフラム弁３０ａの各構成要素の詳細について説明する。

上方バルブブロック３１および下方バルブブロック３２はそれぞれ例えば非導電性フッ素樹脂等の非導電性樹脂から構成されている。上方バルブブロック３１および下方バルブブロック３２がフッ素樹脂等から構成される理由は以下の通りである。すなわち、ダイヤフラム弁３０ａは、チャンバー１０から送出されたオゾンガスやオゾンガスと水蒸気の混合気体を被制御流体とするため、耐蝕性および耐薬品性に優れた材質のものから構成されることが望まれる。もし上方バルブブロック３１や下方バルブブロック３２が金属から構成されていた場合には、オゾンガスがダイヤフラム弁３０ａを通過する際にこのオゾンガスがダイヤフラム４０や追加のダイヤフラム４２（後述）を透過することにより、これらのバルブブロック３１、３２を腐食させてしまうおそれがある。このように、上方バルブブロック３１および下方バルブブロック３２がフッ素樹脂等から構成されることにより、当該バルブブロック３１、３２の耐蝕性等を向上させることができる。

弁座３３は例えば非導電性フッ素樹脂のような非導電性樹脂から構成されており、前述のように内部に弁室３６を有している。

ダイヤフラム４０は、例えば中心部に開口を有する円形の非導電性フッ素樹脂等のような非導電性樹脂から構成されている。このダイヤフラム４０は弁座３３の弁室３６内で横方向に配設されており、その端縁がダイヤフラム保持部材４１により保持されている。図１に示すように、ダイヤフラム４０は、弁室３６を被制御流体通過領域３６ａと調圧気体通過領域３６ｂとに区画するようになっている。すなわち、流入部３４から流入した被制御流体はダイヤフラム４０の下方にある被制御流体通過領域３６ａを通過して流出部３５に送られるようになっている。

ここで、弁座３３およびダイヤフラム４０がフッ素樹脂等から構成されることにより、これらの弁座３３およびダイヤフラム４０の耐蝕性等を向上させることができ、被制御流体としてオゾンガスやオゾンガスと水蒸気の混合気体を用いた場合であっても弁座３３およびダイヤフラム４０の腐食が抑制されることとなる。

上方バルブブロック３１には、調圧部３７から調圧気体通過領域３６ｂに空気や窒素ガス等の調圧用の気体を送るための調圧気体流入部４５およびこの調圧気体通過領域３６ｂから調圧気体を排出するための調圧気体流出部４６が設けられており、調圧部３７から調圧気体流入部４５を介して調圧気体が調圧気体通過領域３６ｂに流入し、この流入した調圧気体は調圧気体流出部４６から排出されるようになっている。このことにより、流入部３４から被制御流体通過領域３６ａに送られた被制御流体（とりわけオゾンガス）がダイヤフラム４０を透過してこのダイヤフラム４０の背面側（上面側）に浸出した場合であっても、この浸出した被制御流体を調圧気体により押し流すことができる。

また、調圧気体流出部４６には、オゾン分解フィルター４７が介設されている。このオゾン分解フィルター４７は、濃度が例えば１０〜１００ｐｐｍの範囲内にあるオゾンガスを分解してその濃度を例えば０．１ｐｐｍ以下とするよう構成されている。このようなオゾン分解フィルター４７が設置されていることにより、ダイヤフラム４０を透過して調圧気体通過領域３６ｂに浸出したオゾンガスが調圧気体流出部４６に排出されたときにこのオゾンガスを除去することができ、調圧気体流出部４６から大気等へオゾンガスが放出されることを抑止することができる。さらに、オゾン分解フィルター４７の出口にオゾンガス検出器を取り付けてもよい。このオゾンガス検出器は、予期しない原因によりダイヤフラム４０が破損した際、オゾン分解フィルター４７で処理できない量のオゾンガスが流れてきた際にこの流出オゾンガスを検出し、このことにより例えば装置を停止することもできるようになる。

弁体部３８は、例えばフッ素樹脂等のような非導電性樹脂から構成されている。この弁体部３８は、後述の調圧部３７により下方に押圧されるよう制御されている。図１は、弁体部３８が最も下方の位置にある状態を示しており、図２は、弁体部３８が図１に示す位置よりも上方の位置に移動させられた状態を示している。図１に示すように、調圧部３７から調圧気体通過領域３６ｂに送られた調圧気体により押圧されることによって弁体部３８が最も下方の位置にあるときに、この弁体部３８は弁室３６の貫通孔３６ｃを塞ぐようになっている。また、この弁体部３８はダイヤフラム４０の中心部の開口に嵌設されており、当該弁体部３８とダイヤフラム４０とは気密にシールされている。このため、図１に示すように、弁室３６の被制御流体通過領域３６ａと調圧気体通過領域３６ｂは完全なシール状態で区画されることとなる。

弁体部３８がフッ素樹脂等から構成されることにより、この弁体部３８の耐蝕性等を向上させることができ、被制御流体としてオゾンガスやオゾンガスと水蒸気の混合気体を用いた場合であっても弁体部３８の腐食が抑制されることとなる。

調圧部３７は、調圧気体流入部４５を介して調圧気体を調圧気体通過領域３６ｂに送るようになっている。この調圧部３７から供給される調圧気体の圧力は当該調圧部３７において自在に設定することができるようになっている。

また、図１に示すように、弁体部３８の下端部にも追加のダイヤフラム４２が取り付けられており、この追加のダイヤフラム４２の端縁は追加のダイヤフラム保持部材４３により保持されている。追加のダイヤフラム保持部材４３の構成の詳細については後述する。
追加のダイヤフラム４２は、図１に示すようにダイヤフラム弁３０ａが閉状態にあるときには下方バルブブロック３２の上面に密着し、一方、図２に示すようにダイヤフラム弁３０ａが開状態となったときには下方バルブブロック３２の上面から離間するよう配設されている。

弁体部３８の下面には、追加の調圧部４４が取り付けられている。この追加の調圧部４４は、下方バルブブロック３２に設けられ外部空間に連通する調圧室４４ａと、調圧室４４ａの内部に設置され下方バルブブロック３２に下端が取り付けられたバネ４４ｂと、弁体部３８の下面に取り付けられバネ４４ｂの上端が接続されたバネ受け部材４４ｃとから構成されている。この追加の調圧部４４は、バネ４４ｂの反発力により弁体部３８を上方に押圧するようになっている。具体的には、図１に示すようにダイヤフラム弁３０ａが閉状態であるときには、バネ４４ｂは圧縮された状態にありこのバネ４４ｂは反発力によってバネ受け部材４４ｃを介して弁体部３８を上方に押圧している。一方、図２に示すようにダイヤフラム弁３０ｂが開状態にあるときには、バネ４４ｂの反発力は図１に示すような状態と比べて十分に弱くなる。

このように、調圧部３７は弁体部３８を下方に押圧するようになっているとともに、追加の調圧部４４が弁体部３８を上方に押圧するようになっている。このため、弁体部３８において、調圧気体による下方への押圧力からバネ４４ｂによる上方への押圧力を減じた圧力が被制御流体の設定圧力となる。すなわち、弁室３６に被制御流体が流されなかったり、あるいは弁室３６に流される被制御流体の圧力が上記設定圧力以下であったりした場合には、図１に示すように弁体部３８が下方に押圧させられこの弁体部３８は弁室３６の貫通孔３６ｃを塞ぐようになっている。一方、弁室３６に流れる被制御流体の圧力が上記設定圧力を上回ったときには、図２に示すように弁体部３８が上方に移動させられ、当該弁体部３８は弁室３６の貫通孔３６ｃから退避することとなる。

ダイヤフラム４０および調圧部３７に加えて、追加のダイヤフラム４２および追加の調圧部４４が設けられていることにより、流入側の被制御流体の圧力を精度良く調整することができるとともに、流出側の被制御流体の圧力変動の影響を受けることのないようなリリーフ弁としてダイヤフラム弁３０ａを用いることができるようになる。

ダイヤフラム保持部材４１は、図３（ａ）に示すように、ダイヤフラム４０の端縁を保持する非導電性の上方弾性部材（第１の弾性部材部分）４１ａと、上方弾性部材４１ａの下方に導電性シート４１ｂを介して取り付けられた下方弾性部材（第２の弾性部材部分）４１ｃとから構成されている。図３（ａ）に示すように、上方弾性部材４１ａは上方バルブブロック３１の下面に取り付けられており、この上方弾性部材４１ａがダイヤフラム４０の端縁を保持するようになっている。一方、下方弾性部材４１ｃはその下面が弁座３３に当接するよう設けられている。導電性シート４１ｂは、例えばステンレス、あるいはフッ素樹脂にカーボンファイバー等を含ませた例えば輪状の導電性フッ素樹脂からなり、上方弾性部材４１ａと下方弾性部材４１ｃとの間においてシール状態で挟持されている。さらに、導電性シート４１ｂには、弁室３６の被制御流体通過領域３６ａとは反対側に延びるアース線４１ｄが接続されている。アース線４１ｄは、ダイヤフラム保持部材４１の近傍にある電荷を取り除く機能を有している。導電性シート４１ｂが上方弾性部材４１ａと下方弾性部材４１ｃとの間においてシール状態で挟持されており、下方弾性部材４１ｃの下面が弁座３３に当接してこの当接箇所もシール状態となっていることにより、弁室３６の被制御流体領域３６ａに送られた被制御流体がアース線４１ｄに接触してしまうことを抑止することができる。

同様に、追加のダイヤフラム保持部材４３は、図３（ｂ）に示すように、追加のダイヤフラム４２の端縁を保持する非導電性の下方弾性部材４３ａと、下方弾性部材４３ａの上方に導電性シート４３ｂを介して取り付けられた上方弾性部材４３ｃとから構成されている。図３（ｂ）に示すように、下方弾性部材４３ａは下方バルブブロック３２の上面に取り付けられており、この下方弾性部材４３ａが追加のダイヤフラム４２の端縁を保持するようになっている。一方、上方弾性部材４３ｃはその上面が弁座３３に当接するよう設けられている。導電性シート４３ｂは、例えばステンレス、あるいはフッ素樹脂にカーボンファイバー等を含ませた例えば輪状の導電性フッ素樹脂からなり、下方弾性部材４３ａと上方弾性部材４３ｃとの間においてシール状態で挟持されている。さらに、導電性シート４３ｂには、弁室３６の被制御流体領域３６ａとは反対側に延びるアース線４３ｄが接続されている。アース線４３ｄは、追加のダイヤフラム保持部材４３の近傍にある電荷を取り除く機能を有している。導電性シート４３ｂが下方弾性部材４３ａと上方弾性部材４３ｃとの間においてシール状態で挟持されており、上方弾性部材４３ｃの上面が弁座３３に当接してこの当接箇所もシール状態となっていることにより、弁室３６の被制御流体領域３６ａに送られた被制御流体がアース線４３ｄに接触してしまうことを抑止することができる。

〔作用効果〕
次に、本実施の形態の基板処理装置Ａおよびダイヤフラム弁３０ａの作用効果について以下に説明する。

チャンバー１０内にあるオゾンガスまたはオゾンガスと水蒸気の混合気体は、チャンバー排出路２２を通ってミストトラップ２０に送られる。この際に、上記混合気体は開閉弁２４およびリリーフ弁３０を通過する。すなわち、開閉弁２４が開状態となっており、さらに、弁室３６に送られるオゾンガスまたは混合気体の圧力が予め設定された圧力以上でありリリーフ弁３０が開状態となっているときのみにおいてチャンバー１０内にあるオゾンガスまたは混合気体がミストトラップ２０に排出される。リリーフ弁３０がチャンバー排出路２２に介設されていることにより、チャンバー１０内のオゾンガスまたは混合気体の圧力を、大気圧よりも大きな圧力で一定に保つことができる。このことにより、ウエハＷに対する所望の処理を行うことができるようになる。

リリーフ弁３０において、開閉弁２４が閉状態となっておりチャンバー１０からオゾンガスまたはオゾンガスと水蒸気の混合気体が送られないとき、あるいはチャンバー１０から流入部３４へ送られるオゾンガスまたは混合気体の圧力が設定圧力以下であるときには、図１に示すように、弁体部３８は調圧部３７から調圧気体通過領域３６ｂに送られた調圧気体の圧力に逆らって上方に移動することができず、この弁体部３８によって弁室３６の貫通孔３６ｃを塞ぐような状態となる。このため、流入部３４から流出部３５へのオゾンガスまたは混合気体の流れが遮断される。一方、チャンバー１０から流入部３４へ送られるオゾンガスまたは混合気体の圧力が設定圧力を超えたときには、図２に示すように、弁体部３８は調圧気体通過領域３６ｂにある調圧気体の圧力に逆らって上方に移動し、この弁体部３８の下端部分は貫通孔３６ｃから退避する。このことによって、流入部３４から流出部３５へオゾンガスまたは混合気体が流れるようになる。

上記リリーフ弁３０を構成するような本実施の形態のダイヤフラム弁３０ａによれば、ダイヤフラム保持部材４１はダイヤフラム４０の端縁を保持する非導電性の弾性部材４１ａ、４１ｃと、この弾性部材４１ａ、４１ｃに取り付けられた導電性部材４１ｂを有し、さらに、導電性部材４１ｂにはダイヤフラム保持部材４１近傍に発生する静電気を取り除くためのアース線４１ｄが接続されている。このため、ダイヤフラム４０の表面にある電荷を導電性部材４１ｂおよびアース線４１ｄにより除去することができ、ダイヤフラム４０近傍に静電気が蓄積されることを抑制することができる。このことにより、ダイヤフラム４０近傍に蓄積された静電気により当該ダイヤフラム４０が絶縁破壊されてしまうことを防止することができる。また、アースを行うための導電性部材４１ｂおよびアース線４１ｄはダイヤフラム保持部材４１に含まれているので、アースを行うための機構が弁室３６内における被制御流体の流れを乱したり妨げたりすることはなく、弁室３６内において所望の被制御流体の流れが得られる。

〔変形例〕
本発明によるダイヤフラム弁は、上記の態様に限定されるものではなく、様々の変更を加えることができる。
例えば、ダイヤフラム弁の弁体部を制御する機構としては、上述のようなダイヤフラム４０の上面側の調圧気体通過領域３６ｂに調圧気体を供給する調圧部３７に限定されることはなく、代わりに、弁体部３８の上面にバネ機構を取り付け、このバネ機構のバネの反発力により弁体部３８を下方に押圧するような構成となっていてもよい。

また、本発明に係るダイヤフラム弁は、図１に示すようなリリーフ弁に限定されることはない。すなわち、本発明のダイヤフラム弁は、例えば図４のチャンバー排出路２２に配設される開閉弁２４のような、リリーフ弁以外のものであってもよい。本発明のダイヤフラム弁が例えば開閉弁として用いられる場合には、弁体部の上方に弁体作動部が取り付けられるようになる。この弁体作動部は、弁体部の上面に接続された作動連結部材と、作動連結部材の更に上方に設けられたピストン部材とから構成され、ピストン部材が作動連結部材を上下方向に往復運動させることにより、弁体部が弁室の貫通孔を塞ぐ状態およびこの弁体部が貫通孔から退避する状態を切り替えることができるようになる。このようにして、弁の開閉を調整することが可能となる。このような開閉弁として使用されるダイヤフラム弁においても、本発明の特徴を有することによって、ダイヤフラムの表面にある電荷をダイヤフラム保持部の導電性部材およびアース線により除去することができ、ダイヤフラム近傍に静電気が蓄積されることを抑制することができるようになる。

本発明の実施の形態におけるダイヤフラム弁が閉状態であるときの構成を示す縦断面図である。 図１のダイヤフラム弁が開状態であるときの構成を示す縦断面図である。 （ａ）は、図１のダイヤフラム弁におけるダイヤフラム保持部の拡大断面図（図１の範囲Ａの拡大断面図）であり、（ｂ）は、図１のダイヤフラム弁における追加のダイヤフラム保持部の拡大断面図（図１の範囲Ｂの拡大断面図）である。 本実施の形態における基板処理装置の回路系統を説明するための概略構成図である。 図４の基板処理装置において、オゾンガス発生装置および基板処理ユニットを接続する接続管の断面図である。 図４の基板処理装置において、オゾンガス発生装置、基板処理ユニットおよびこれらを接続する二重管の構成を示す説明図である。

符号の説明

１ 基板処理ユニット
１０ チャンバー
１１ オゾンガス発生装置
１１ａ オゾンガス発生装置供給路
１１ｂ オゾン分解フィルター
１１ｃ オゾン検出センサ
１２ 水蒸気発生装置
１２ａ 水蒸気供給管
１２ｂ 水蒸気排気管
１２ｃ 純水排液管
１２ｄ 熱源
１３ ガス供給源
１５ 切替混合弁
１６ チャンバー供給路
１７ 温度調節器
１９ 純水供給回路
２０ ミストトラップ
２０ａ ミストトラップ排液管
２０ｂ 冷却水循環ライン
２１ オゾン分解装置
２１ａ ヒータ
２２ チャンバー排出路
２３ ミストトラップ排気管
２４ 開閉弁
２５ オゾンキラー
２６ 冷却装置
２７ オゾン分解装置排気管
２８ 冷却水供給回路
２９ 冷却水循環ライン
３０ リリーフ弁
３０ａ ダイヤフラム弁
３１ 上方バルブブロック
３２ 下方バルブブロック
３３ 弁座
３４ 流入部
３５ 流出部
３６ 弁室
３６ａ 被制御流体通過領域
３６ｂ 調圧気体通過領域
３６ｃ 貫通孔
３７ 調圧部
３８ 弁体部
４０ ダイヤフラム
４１ ダイヤフラム保持部材
４１ａ 上方弾性部材
４１ｂ 導電性シート
４１ｃ 下方弾性部材
４１ｄ アース線
４２ 追加のダイヤフラム
４３ 追加のダイヤフラム保持部材
４３ａ 下方弾性部材
４３ｂ 導電性シート
４３ｃ 上方弾性部材
４３ｄ アース線
４４ 追加の調圧部
４４ａ 調圧室
４４ｂ バネ
４４ｃ バネ受け部材
４５ 調圧気体流入部
４６ 調圧気体流出部
４７ オゾン分解フィルター
５０ 二重管
５０ａ 内管
５０ｂ 外管
５０ｃ 供給口
５０ｄ Ｔ字継ぎ手
５１ 配管

Claims (3)

1. 第１のバルブブロックおよび第２のバルブブロックと、
   前記第１のバルブブロックおよび前記第２のバルブブロックの間に配設され、被制御流体の流入部および流出部にそれぞれ連通する弁室を内部に有する弁座と、
   前記弁座または前記第１のバルブブロックに取り付けられたダイヤフラム保持部と、
   前記弁座の弁室内に設けられ、前記ダイヤフラム保持部に保持されたダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムの中心部に取り付けられ前記弁室内で往復移動自在となっている弁体部であって、前記弁室の一部を塞いで流入部から流出部への被制御流体の流れを調整するための弁体部と、
   を備え、
   前記ダイヤフラム保持部は、前記ダイヤフラムの端縁を保持する非導電性の弾性部材と、この弾性部材に取り付けられた導電性部材とを有し、当該導電性部材にはダイヤフラム保持部近傍に発生する静電気を取り除くためのアース線が接続されており、
   前記第１のバルブブロック、前記第２のバルブブロック、前記弁座および前記ダイヤフラムはそれぞれ非導電性樹脂からなり、前記被制御流体はオゾンガスを含み、
   前記ダイヤフラム保持部の弾性部材は、前記第１のバルブブロックに取り付けられた第１の弾性部材部分と前記弁座に当接するよう設けられた第２の弾性部材部分とからなり、前記第１の弾性部材部分が前記ダイヤフラムの端縁を保持するとともに、当該第１の弾性部材部分と第２の弾性部材部分との間で前記導電性部材がシール状態で挟持されることを特徴とするダイヤフラム弁。
2. 前記弁体部は、前記弁室内の被制御流体の圧力が予め設定された設定圧力以下のときには前記弁室を塞いで流入部から流出部への被制御流体の流れを遮断し、前記弁室内の被制御流体の圧力が前記設定圧力を超えたときに前記弁室を塞ぐ状態を解除して流入部から流出部へ被制御流体を送るよう構成されていることを特徴とする請求項１記載のダイヤフラム弁。
3. 請求項１または２記載のダイヤフラム弁と、
   前記ダイヤフラム弁の上流側に設けられ、基板の処理を行うための基板処理室と、
   前記基板処理室にオゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、
   を備え、
   前記ダイヤフラム弁は、前記基板処理室から排出されるオゾンガスの流量を調整することによりこの基板処理室内のオゾンガスの圧力を調整するようになっていることを特徴とする基板処理装置。

Images