JP5753352B2 - Diaphragm valve and substrate processing apparatus provided with the same - Google Patents
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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。 The present invention relates to a diaphragm valve and a substrate processing apparatus including the same. Examples of substrates to be processed include semiconductor wafers, liquid crystal display substrates, plasma display substrates, FED (Field Emission Display) substrates, optical disk substrates, magnetic disk substrates, magneto-optical disk substrates, and photomasks. Substrate, solar cell substrate and the like.
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。 In the manufacturing process of a semiconductor device, processing using a processing liquid is performed on a substrate such as a semiconductor wafer. A single wafer processing apparatus that processes substrates one by one includes, for example, a spin chuck that horizontally holds and rotates a substrate, and a processing liquid supply mechanism that supplies a processing liquid to the substrate held by the spin chuck. I have. The processing liquid supply mechanism includes, for example, a processing liquid nozzle that discharges the processing liquid, a processing liquid pipe that supplies the processing liquid to the processing liquid nozzle, and a diaphragm valve that is interposed in the processing liquid pipe. The processing liquid flowing through the processing liquid piping is supplied to the processing liquid nozzle by opening the diaphragm valve. Thereby, the processing liquid is discharged from the processing liquid nozzle, and the discharged processing liquid is supplied to the substrate.
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。 The diaphragm valve includes a diaphragm and a valve seat. In Patent Document 1, a rubber seal member is provided between the diaphragm and the valve seat. The diaphragm is pressed against the valve seat via the seal member. As a result, the diaphragm valve is closed. The diaphragm valve is opened and closed as the diaphragm is deformed.
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。 When the diaphragm is pressed against the valve seat via the seal member as in Patent Document 1, when the diaphragm is pressed against the valve seat, the diaphragm and the seal member, and the valve seat and the seal member are rubbed into the diaphragm valve. Particles may be generated. Furthermore, since the sealing member is made of rubber, if the pressure of the diaphragm against the valve seat is high, the sealing member is deformed in a state where the diaphragm is pressed against the valve seat via the sealing member, and the diaphragm and the sealing member, In addition, the valve seat and the seal member may rub. Therefore, particles may be generated in the diaphragm valve.
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。 In the state where the diaphragm valve is closed, the liquid remains in the diaphragm valve, so that particles generated in the diaphragm valve are not discharged. Therefore, these particles are discharged from the diaphragm valve together with the liquid when the diaphragm valve is opened. Therefore, in the above-described substrate processing apparatus, the processing liquid containing particles is discharged from the processing liquid nozzle, and the processing liquid containing particles is supplied to the substrate. This reduces the cleanliness of the substrate.
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。
Therefore, an object of the present invention is to provide a diaphragm valve that can suppress or prevent the generation of particles.
Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of increasing the cleanliness of a substrate.
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を吐出する流出口(24)と、前記流入口と前記流出口とを繋ぐ流路(22)と、断面が凸円弧状の環状の座面外周部と、前記座面外周部から内方に延びる環状で平坦な座面平坦部と、が設けられた座面を含み、前記座面が樹脂で形成されており、前記流入口と前記流出口の間の前記流路内に配置された弁座(25)と、前記座面に対向するとともに当該座面平坦部に平行に形成された平坦な接触面(33a)を含み、前記弁座の前記座面と略等しい硬度を有する樹脂で前記接触面が形成されており、前記流路が閉じられるように前記座面平坦部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平坦部に直交する方向(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。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes an inlet (23) to which a liquid is supplied, an outlet (24) for discharging the liquid supplied to the inlet, the inlet and the A flow path (22) connecting the outlet, an annular seat surface outer peripheral portion having a convex arc shape in cross section, and an annular flat seat surface flat portion extending inward from the seat surface outer peripheral portion are provided. A valve seat (25) disposed in the flow path between the inflow port and the outflow port, the seat surface being opposed to the seat surface and including the seat surface. The contact surface is formed of a resin including a flat contact surface (33a) formed in parallel to the flat surface portion and having a hardness substantially equal to that of the seat surface of the valve seat so that the flow path is closed. Between a closed position in surface contact with the flat portion of the seat surface and an open position at which the flow path is opened away from the seat surface. Serial contact surface and a deformable diaphragm (27) so as to translate in a direction (D1) perpendicular to the seat surface flat portion, a diaphragm valve (12).
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。
In this section, alphanumeric characters in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.
According to this invention, the inflow port and the outflow port are connected by the flow path. A valve seat is disposed in the flow path. The flow path is opened and closed by a diaphragm. That is, the valve seat includes a flat seating surface disposed in the flow path. The diaphragm includes a flat contact surface formed opposite to the seating surface and parallel to the seating surface. The diaphragm can be deformed so that the contact surface moves in a direction perpendicular to the seating surface. As the diaphragm is deformed, the contact surface translates in a direction perpendicular to the seating surface between a closed position in surface contact with the seating surface and an open position away from the seating surface. Thereby, the flow path is opened and closed by the diaphragm.
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。 The contact surface and the seating surface are parallel, and the contact surface translates in a direction orthogonal to the seating surface as the diaphragm is deformed. Therefore, when the contact surface moves to the closed position, the contact surface is pressed perpendicularly to the seating surface. Therefore, when the contact surface moves to the closed position, rubbing between the contact surface and the seating surface is suppressed or prevented. Thereby, generation | occurrence | production of the particle within a diaphragm valve is suppressed or prevented.
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。 Furthermore, in a state where the contact surface is located at the closed position, the contact surface and the seating surface are in surface contact. Therefore, the contact surface and the seat surface are pressed against each other with a uniform pressing pressure (surface pressure). Therefore, it is suppressed or prevented that a large stress is applied to a part of the contact surface and a part of the diaphragm is deformed (displaced). Therefore, rubbing between the contact surface and the seat surface due to the deformation of the diaphragm is suppressed or prevented. Thereby, generation | occurrence | production of the particle within a diaphragm valve is suppressed or prevented.
さらに、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。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。 Further, the diaphragm and the valve seat have substantially the same hardness . In the case where the hardness of the diaphragm and the hardness of the valve seat are different, when the diaphragm is pressed against the valve seat, the member having the lower hardness is easily scraped off. Therefore, according to the present invention, when the diaphragm is pressed against the valve seat, the diaphragm or the valve seat is prevented or prevented from being scraped off. Thereby, generation | occurrence | production of the particle within a diaphragm valve is suppressed or prevented.
さらに、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ので、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2記載の発明のように、断面が凸円弧状の環状の外周部と、前記外周部から内方に延びる平坦な平坦部と、が前記ダイヤフラムの前記接触面に設けられていてもよい。
また、請求項3記載の発明のように、前記ダイヤフラムは、前記座面平坦部に直交する方向に延び且つ前記座面の中心を通る軸線を取り囲む外周面をさらに含み、前記流路内に配置されているとともに前記弁座に近づくに従って外径が増加する円錐台状の傾斜部が、前記外周面に設けられていてもよい。
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。
Further, since the diaphragm and the valve seat are made of the same kind of material, the hardness of the diaphragm and the hardness of the valve seat can be easily brought close to each other.
According to a second aspect of the present invention, an annular outer peripheral portion having a convex arc shape in cross section and a flat flat portion extending inward from the outer peripheral portion may be provided on the contact surface of the diaphragm. .
According to a third aspect of the present invention, the diaphragm further includes an outer peripheral surface that extends in a direction orthogonal to the seating surface flat portion and surrounds an axis passing through the center of the seating surface, and is disposed in the flow path. In addition, a frustoconical inclined portion whose outer diameter increases as it approaches the valve seat may be provided on the outer peripheral surface.
The invention according to claim 4 is the diaphragm valve according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of the contact surface and the seating surface is a polished surface (33a) subjected to polishing.
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。 If both the contact surface and the seating surface are abrasive surfaces, the contact surface and the seating surface are very smooth. On the other hand, for example, when the contact surface is not a polished surface (when the contact surface is rough), the seating surface may be scraped off by the contact surface when the contact surface moves to the closed position. Similarly, when the seating surface is not a polished surface, the contact surface may be scraped off by the seating surface. Therefore, when at least one of the contact surface and the seating surface is a polished surface, one of the contact surface and the seating surface, or the contact surface and the seating surface is scraped off to suppress or prevent generation of particles in the diaphragm valve. Is done.
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。
The invention according to
According to the present invention, since the diaphragm valve is interposed in the processing liquid pipe, the processing liquid flowing through the processing liquid pipe is supplied to the substrate via the diaphragm valve. As described above, since the generation of particles in the diaphragm valve is suppressed or prevented, supply of the processing liquid containing particles to the substrate is suppressed or prevented. Thereby, the cleanliness of the substrate is increased.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus 1 including a
The substrate processing apparatus 1 is a single-wafer type substrate processing apparatus that processes a plurality of substrates W one by one using a processing solution such as a chemical solution or a rinsing solution (for example, DIW: deionized water).
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。
The substrate processing apparatus 1 includes a
The
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。
The processing liquid nozzle 4 is connected to one end of a processing liquid pipe 9 through which the processing liquid supplied to the processing liquid nozzle 4 flows. The other end of the processing liquid pipe 9 is connected to a processing liquid tank 10 in which the processing liquid is stored. In the middle of the processing liquid pipe 9, a
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。
The
Further, one end of a
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。
The substrate processing apparatus 1 includes a
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。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
As shown in FIG. 2, the
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
The
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。
As shown in FIG. 3B, in the state where the
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。
The
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。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
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。
Further, the gap between the outer peripheral surface of the
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。
The
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。
When the air supply valve 15 (see FIG. 1) is opened and the leak valve 18 (see FIG. 1) is closed, the air flowing through the
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。
On the other hand, when the
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。
In the state where the
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。
When the
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。
As described above, in the present embodiment, the
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。
Furthermore, in the state where the
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。
In the present embodiment, the
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。
In the present embodiment, the
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。
Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described.
FIG. 4 is a table showing the relationship between the surface roughness of the contact surface and the number of particles.
The configuration of the diaphragm valve according to Data 1 (Example), Data 2 (Example), and Data 3 (Example) is the same as the configuration of the
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。 The measured value of the number of particles is a value obtained by dividing the total number of particles of 45 nm or more remaining on the three substrates W by the number of substrates W. The substrate W in which the number of particles is counted is the substrate W that has been processed by the substrate processing apparatus 1 using the processing liquid. That is, the substrate W is a substrate W to which a processing liquid is supplied via a diaphragm valve. Particles generated in the diaphragm valve are supplied to the substrate W together with the processing liquid. Therefore, by counting the number of particles remaining on the substrate W, the number of particles generated in the diaphragm valve can be counted.
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。
Measurement condition 1,
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。
Similarly, the number of particles in
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
FIG. 5 is a table showing the relationship between the material of the valve body and the number of particles. In FIG. 5, measurement condition 1,
The configuration of the diaphragm valve according to Data 4 (Example), Data 5 (Example), and Data 6 (Example) is the same as the configuration of the
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。
The material of the diaphragm provided in the diaphragm valves related to data 4,
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。
As shown in FIG. 5, under the measurement condition 1, the number of particles in the data 4 is smaller than the number of particles in the data 6, but both are substantially the same. In each of the
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。
FIG. 6 is a table showing the relationship between the contact state of the contact surface and the seat surface and the number of particles. In FIG. 6, measurement condition 1,
The configuration of the diaphragm valve according to data 7 (example) and data 8 (comparative example) is the same as that of the
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。
As shown in FIG. 6, the number of particles in the data 7 is smaller than the number of particles in the
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。
Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the contents of the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made within the scope of the claims. is there. For example, in the above-described embodiment, the case where the
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。
In the above-described embodiment, the case where the
In the above-described embodiment, the
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。
In the above-described embodiment, the case where the
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。
In the above-described embodiment, the case where the processing liquid such as the chemical liquid or the rinsing liquid is supplied to the
In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate processing apparatus 9 Process liquid piping 12
D1 Opening and closing direction (direction perpendicular to the seating surface)
W substrate
Claims (5)
前記流入口に供給された液体を吐出する流出口と、
前記流入口と前記流出口とを繋ぐ流路と、
断面が凸円弧状の環状の座面外周部と、前記座面外周部から内方に延びる環状で平坦な座面平坦部と、が設けられた座面を含み、前記座面が樹脂で形成されており、前記流入口と前記流出口の間の前記流路内に配置された弁座と、
前記座面に対向するとともに当該座面平坦部に平行に形成された平坦な接触面を含み、前記弁座の前記座面と略等しい硬度を有する樹脂で前記接触面が形成されており、前記流路が閉じられるように前記座面平坦部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平坦部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。 An inlet to which liquid is supplied;
An outlet for discharging the liquid supplied to the inlet;
A flow path connecting the inlet and the outlet;
A seat surface provided with an annular seat surface outer peripheral portion having a convex arc shape in cross section and an annular flat seat surface flat portion extending inwardly from the seat surface outer peripheral portion, wherein the seat surface is formed of resin A valve seat disposed in the flow path between the inlet and the outlet;
The contact surface is formed of a resin having a hardness substantially equal to the seat surface of the valve seat, including a flat contact surface facing the seat surface and parallel to the seat surface flat portion, A direction in which the contact surface is perpendicular to the seating surface flat portion between a closed position where the seating surface flat portion is brought into surface contact so that the channel is closed and an open position where the passage is opened away from the seating surface. A diaphragm valve including a diaphragm that can be deformed so as to translate in parallel.
前記流路内に配置されているとともに前記弁座に近づくに従って外径が増加する円錐台状の傾斜部が、前記外周面に設けられている、請求項1または2に記載のダイヤフラムバルブ。 The diaphragm further includes an outer peripheral surface extending in a direction orthogonal to the seating surface flat portion and surrounding an axis passing through the center of the seating surface,
The diaphragm valve according to claim 1, wherein a frustoconical inclined portion that is disposed in the flow path and increases in outer diameter as it approaches the valve seat is provided on the outer peripheral surface.
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。 The diaphragm valve according to any one of claims 1 to 4,
A substrate processing apparatus including a processing liquid pipe through which a processing liquid supplied to a substrate circulates and in which the diaphragm valve is interposed.
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