WO2020217960A1 - ダイヤフラム、バルブ、およびダイヤフラムの製造方法 - Google Patents

ダイヤフラム、バルブ、およびダイヤフラムの製造方法 Download PDF

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thin film
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thin
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研太 近藤
敏之 稲田
中田　知宏
一誠 渡辺
朋貴 中田
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株式会社フジキン
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
    • F16K7/126—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm the seat being formed on a rib perpendicular to the fluid line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K25/00—Details relating to contact between valve members and seat
    • F16K25/005—Particular materials for seats or closure elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/1221—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston one side of the piston being spring-loaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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    • F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm

Definitions

  • the present disclosure relates to diaphragms, valves, and diaphragm manufacturing methods used in semiconductor manufacturing equipment and the like.
  • a diaphragm having a thin film layer formed on the substrate has been proposed in order to suppress the entry of particles into the process chamber.
  • one of the purposes of the present disclosure is to provide a technique capable of appropriately controlling the size of particles entering the process chamber during the manufacture of a semiconductor.
  • the diaphragm which is one aspect of the present disclosure includes a thin metal plate and a thin film layer formed on the entire one side surface of the thin plate.
  • the maximum height Rmax of the surface roughness of the thin film layer is smaller than 0.1 ⁇ m.
  • the maximum height Rmax of the surface roughness of the thin film layer may be smaller than 0.02 ⁇ m.
  • the maximum height Rmax of the surface roughness of the thin film layer may be smaller than 0.01 ⁇ m.
  • the thin film layer may be a carbon film or a fluororesin film.
  • the carbon film may be composed of DLC.
  • a valve according to one aspect of the present disclosure includes a body in which a fluid passage is formed, a valve seat provided in the body, and the above-mentioned opening and closing of the fluid passage in contact with the valve seat and away from the valve seat.
  • the thin film layer of the diaphragm is located on the valve seat side.
  • the method for manufacturing a diaphragm which is one aspect of the present disclosure, is a method for manufacturing a diaphragm including a thin metal plate and a thin film layer, in which the thin plate is formed into a spherical shell shape and the entire concave surface of the thin plate is covered.
  • the thin film layer having a maximum surface roughness Rmax of less than 0.1 ⁇ m is formed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the valve 1 in the open state according to the present embodiment.
  • the valve 1 includes a body 10 and an actuator 20.
  • the actuator 20 side of the valve 1 will be referred to as the upper side
  • the body 10 side will be referred to as the lower side.
  • the body 10 includes a body body 11, a seat 12 which is a valve seat, a bonnet 13, a diaphragm 30, a holding adapter 14, a diaphragm holding 15, a holder 16, and a compression coil spring 17.
  • the body body 11 is formed with a valve chamber 11a and an inflow passage 11b and an outflow passage 11c communicating with the valve chamber 11a.
  • the resin sheet 12 has an annular shape, and is provided on the peripheral edge of the body main body 11 where the valve chamber 11a and the inflow path 11b communicate with each other. As shown in FIG. 2, the top surface 12A of the sheet 12 has a flat shape.
  • the inflow passage 11b and the outflow passage 11c correspond to fluid passages.
  • the bonnet 13 has a substantially cylindrical shape with a lid, and is fixed to the body body 11 so as to cover the valve chamber 11a by screwing the lower end portion thereof into the body body 11.
  • the fluid passage is opened and closed by separating and abutting (pressing) the diaphragm 30 with respect to the sheet 12.
  • the detailed configuration of the diaphragm 30 will be described later.
  • the diaphragm retainer 15 is provided on the upper side of the diaphragm 30, and is configured to be able to press the central portion of the diaphragm 30.
  • the diaphragm retainer 15 is fitted to the holder 16.
  • the holder 16 has a substantially cylindrical shape and is arranged in the bonnet 13 so as to be vertically movable.
  • the stem 23B which will be described later, is screwed to the upper part of the holder 16.
  • the compression coil spring 17 is provided in the bonnet 13 and always urges the holder 16 downward.
  • the valve 1 is kept in a closed state by the compression coil spring 17 in a normal state (when the actuator 20 is not operating).
  • the actuator 20 is an air-driven type and has a substantially cylindrical shape as a whole, and includes a casing 21, a partition disk 22, a first piston portion 23, and a second piston portion 24.
  • the casing 21 has a lower casing 21A and an upper casing 21B whose lower end is screwed to the upper end of the lower casing 21A.
  • the lower casing 21A has a substantially stepped cylindrical shape.
  • the outer circumference of the lower end of the lower casing 21A is screwed into the inner circumference of the through hole of the bonnet 13.
  • the upper casing 21B has a substantially cylindrical shape with a lid.
  • a fluid introduction path 21c is formed at the upper end of the upper casing 21B.
  • a nut 25 is screwed onto the outer circumference of the lower end of the lower casing 21A.
  • the nut 25 comes into contact with the bonnet 13 and suppresses the rotation of the lower casing 21A with respect to the bonnet 13.
  • the partition disk 22 has a substantially disk shape and is immovably provided in the casing 21.
  • the first piston portion 23 has a first piston 23A, a stem 23B, and a first upper extension portion 23C.
  • the first piston 23A is provided between the partition disk 22 and the lower casing 21A, and has a substantially disk shape.
  • the first pressure chamber S1 is formed by the lower casing 21A and the first piston 23A.
  • the stem 23B extends downward from the central portion of the first piston 23A.
  • the lower end of the stem 23B is screwed into the holder 16.
  • the first upper extending portion 23C extends upward from the central portion of the first piston 23A and penetrates the partition disc 22.
  • a first fluid inflow path 23d extending in the vertical direction and communicating with the first pressure chamber S1 and the second pressure chamber S2 is formed in the first piston 23A, the stem 23B, and the first upper extending portion 23C.
  • the second piston portion 24 has a second piston 24A and a second upper extension portion 24B.
  • the second piston 24A is provided between the partition disk 22 and the upper casing 21B, and has a substantially disk shape.
  • a second pressure chamber S2 is formed by the partition disc 22 and the second piston 24A.
  • the upper end portion of the first upper extension portion 23C is connected to the second piston 24A.
  • the second upper extension portion 24B extends upward from the central portion of the second piston 24A and is inserted into the fluid introduction path 21c.
  • a second fluid inflow passage 24c communicating with the fluid introduction passage 21c and the first fluid inflow passage 23d is formed in the second upper extension portion 24B.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the valve 1 in the closed state in the vicinity of the diaphragm 30.
  • valve 1 of the present embodiment when the driving fluid does not flow into the first and second pressure chambers S1 and S2, the holder 16 and the stem 23B are lowered by the urging force of the compression coil spring 17 as shown in FIG. At the dead point (close to the body body 11), the diaphragm 30 is pushed by the diaphragm retainer 15, the lower surface of the diaphragm 30 is pressed against the seat 12, and the valve 1 is closed. That is, the valve 1 is in a closed state in a normal state (a state in which the driving fluid is not supplied).
  • the drive fluid is made to flow from the drive fluid supply source (not shown) to the valve 1.
  • the driving fluid is supplied to the valve 1.
  • the drive fluid passes through the fluid introduction passage 21c, the first and second fluid inflow passages 23d and 24c, and flows into the first and second pressure chambers S1 and S2 via an air tube and a pipe joint (not shown). To do.
  • the driving fluid flows into the first and second pressure chambers S1 and S2, the first and second pistons 23A and 24A rise against the urging force of the compression coil spring 17.
  • the holder 16, the diaphragm retainer 15, and the stem 23B move to the top dead point and separate from the body body 11, and the diaphragm 30 moves upward due to the elastic force and the pressure of the fluid (gas), and flows out from the inflow path 11b.
  • the valve 1 is in an open state when it communicates with the road 11c.
  • the three-way valve (not shown) is switched to a flow in which the driving fluid is discharged from the actuator 20 (first and second pressure chambers S1 and S2) of the valve 1 to the outside.
  • the driving fluid in the first and second pressure chambers S1 and S2 is discharged to the outside through the first and second fluid inflow passages 23d and 24c and the fluid introduction passage 21c.
  • the holder 16 and the stem 23B move to the bottom dead center by the urging force of the compression coil spring 17, and the valve 1 is closed.
  • the diaphragm 30 has a spherical shell shape, and the upwardly convex arc shape is in a natural state.
  • the diaphragm 30 includes, for example, a plurality of thin metal plates 31 and a thin film layer 32.
  • Each thin plate 31 is made of nickel-cobalt alloy, stainless steel, or the like, and is formed in a spherical shell shape by cutting out a flat plate-shaped material in a circular shape and bulging the central portion upward.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of the thin plate 31 and the thin film layer 32 located closest to the sheet 12, and FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view of a part of the thin plate 31 and the thin film layer 32 of (a). is there.
  • the thin film layer 32 is formed on the entire wetted surface 31A, which is a concave surface of the thin plate 31.
  • the wetted surface 31A corresponds to one surface of the thin plate 31.
  • the thin film layer 32 is, for example, a carbon film or a fluororesin film.
  • the carbon film is, for example, a DLC (Diamond-like Carbon) film
  • the fluororesin film is, for example, tetrafluoroethylene resin (PTFE), tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer (FEP), or tetrafluoroethylene.
  • PTFE tetrafluoroethylene resin
  • FEP tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer
  • PFA -Perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • the thin film layer 32 has a film thickness of 2 to 4 ⁇ m, and the maximum height Rmax of the surface roughness is smaller than 0.1 ⁇ m. That is, the maximum height Rmax of the surface roughness of the thin film layer 32 is larger than 0 ⁇ m and smaller than 0.1 ⁇ m.
  • the maximum height Rmax of the surface roughness of the thin film layer 32 is preferably smaller than 0.02 ⁇ m, more preferably smaller than 0.01 ⁇ m.
  • the maximum height (Rmax) of the surface roughness of the thin film layer 32 is the "maximum height (Rmax)" defined in JIS B0601 (2001).
  • the surface roughness of the wetted surface 31A of the thin plate 31 is, for example, Ra 0.05 ⁇ m.
  • a plurality of integrated thin plates are fixed to a jig of a pressing device, and a central portion is pressed by a punch to form a spherical shell.
  • the thin film layer 32 is formed on the concave surface of the thin plate 31.
  • the thin film layer 32 is a DLC film
  • the thin film layer 32 is formed by a physical vapor deposition method (PVD) and / or a chemical vapor deposition method (CVD).
  • PVD physical vapor deposition method
  • CVD chemical vapor deposition method
  • a DLC film is formed by combining magnetron sputtering and PACVD (plasma assist CVD).
  • PACVD plasma assist CVD
  • a film is formed by using electrostatic coating or a film heat welding press.
  • the maximum height Rmax of the surface roughness of the thin film layer 32 can be controlled, and the thin film layer 32 having the above-mentioned maximum height Rmax can be obtained.
  • DLC coating by using a vapor deposition method instead of spray coating or dip coating, it selectively adheres to the recesses of the surface to be coated (wet contact surface 31A of the thin plate 31), and the result (thin film layer 32) is coated. The surface becomes smoother.
  • the thin film layer 32 has a film thickness of 2 to 4 ⁇ m, and the maximum height Rmax of the surface roughness is smaller than 0.1 ⁇ m. Therefore, it is possible to prevent particles having a particle size of ⁇ 0.1 ⁇ m or more from being captured and accumulated on the surface of the thin film layer 32 during purging. Therefore, it is possible to prevent particles having a particle size of ⁇ 0.1 ⁇ m or more from entering the process chamber during manufacturing of the semiconductor. Therefore, according to the valve 1 provided with the diaphragm 30 of the present embodiment, it is possible to appropriately control the size of particles entering the process chamber during the manufacture of the semiconductor.
  • a size of ⁇ 0.1 ⁇ m or more in the process chamber is introduced in the manufacturing process. It is possible to suppress the entry of particles of. Therefore, the yield of the semiconductor can be improved as compared with the case where the conventional semiconductor manufacturing apparatus is used as it is.
  • the maximum height Rmax of the surface roughness of the thin film layer 32 is preferably smaller than 0.02 ⁇ m, more preferably smaller than 0.01 ⁇ m.
  • the maximum height Rmax of the surface roughness of the thin film layer 32 is preferably smaller than 0.02 ⁇ m, more preferably smaller than 0.01 ⁇ m.
  • the thin film layer 32 is a carbon film or a fluororesin film and the carbon film is made of DLC, it is possible to provide a diaphragm 30 having excellent low friction, wear resistance, and corrosion resistance, and the sheet 12 can be provided. Transfer to the diaphragm 30 can be suppressed.
  • the thin plate 31 is formed into a spherical shell shape, and a thin film layer 32 having a maximum surface roughness Rmax of less than 0.1 ⁇ m is formed on the entire concave surface of the thin plate 31. According to the manufacturing method, since the thin plate 31 is not formed after the thin film layer 32 is formed, it is possible to reliably provide the diaphragm 30 having the thin film layer 32 having a maximum surface roughness Rmax of less than 0.1 ⁇ m. it can.
  • the number of thin plates 31 was a plurality, but it may be one. Further, although the top surface 12A of the sheet 12 is flat, it may be an upwardly convex curved surface (the cross-sectional shape along the radial direction is an R surface).
  • the actuator 20 was an air-driven type, but may be an electromagnetically driven type or a piezo element driven type.
  • Valve 11 Body body 11b: Inflow path 11c: Outflow path 12: Seat 30: Diaphragm 31: Thin plate 31A: Wet contact surface 32: Thin film layer

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Abstract

半導体の製造中にプロセスチャンバ内へ進入するパーティクルのサイズを適切に制御することができる技術を提供する。　ダイヤフラム（３０）は、金属製の薄板（３１）と、薄板（３１）の一方側の面（接液面（３１Ａ））の全体に形成された薄膜層（３２）と、を備える。薄膜層（３２）の表面粗さの最大高さＲｍａｘが０．１μｍより小さい。

Description

ダイヤフラム、バルブ、およびダイヤフラムの製造方法
　本開示は、半導体製造装置等に用いるダイヤフラム、バルブ、およびダイヤフラムの製造方法に関する。
　半導体の微細化に伴い、プロセスチャンバ内へ進入するパーティクルのサイズの適切な制御が求められている。プロセスチャンバ内へのパーティクルの進入を抑制するために、基盤に薄膜層を形成したダイヤフラムが提案されている。
特開２００４－６０７４１号公報
　しかし、特許文献１のダイヤフラムでは、薄膜層の表面の粗さは考慮されておらず、半導体の製造中にプロセスチャンバ内へ進入するパーティクルのサイズを適切に制御することができない。
　そこで本開示は、半導体の製造中にプロセスチャンバ内へ進入するパーティクルのサイズを適切に制御することができる技術を提供することを目的の一つとする。
　上記目的を解決するために、本開示の一態様であるダイヤフラムは、金属製の薄板と、前記薄板の一方側の面の全体に形成された薄膜層と、を備える。前記薄膜層の表面粗さの最大高さＲｍａｘが０．１μｍより小さい。
　前記薄膜層の表面粗さの最大高さＲｍａｘは０．０２μｍより小さくてもよい。
　前記薄膜層の表面粗さの最大高さＲｍａｘは０．０１μｍより小さくてもよい。
　前記薄膜層は、炭素膜またはフッ素樹脂膜であってもよい。
　前記炭素膜は、ＤＬＣにより構成されていてもよい。
　本開示の一態様であるバルブは、流体通路が形成されたボディと、前記ボディに設けられた弁座と、前記弁座に当接および前記弁座から離間して前記流体通路を開閉する上記のダイヤフラムと、を備え、前記ダイヤフラムの前記薄膜層は、前記弁座側に位置している。
　本開示の一態様であるダイヤフラムの製造方法は、金属製の薄板と、薄膜層とを備えるダイヤフラムの製造方法であって、前記薄板を球殻状に成形し、前記薄板の凹状面の全体に、表面粗さの最大高さＲｍａｘが０．１μｍより小さい前記薄膜層を形成する。
　本開示によれば、半導体の製造中にプロセスチャンバ内へ進入するパーティクルのサイズを適切に制御することができる技術を提供することができる。
実施形態に係る開状態にあるバルブの断面図である。 閉状態にあるバルブにおけるダイヤフラム近傍の拡大断面図である。 （ａ）は、最もシート側に位置する薄板と薄膜層の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の薄板と薄膜層の一部を拡大した断面図である。
　本開示の一実施形態に係るダイヤフラム３０およびバルブ１について、図面を参照して説明する。
　図１は、本実施形態に係る開状態にあるバルブ１の断面図である。
　図１に示すように、バルブ１は、ボディ１０と、アクチュエータ２０と、を備える。なお、以下の説明において、バルブ１の、アクチュエータ２０側を上側、ボディ１０側を下側として説明する。
　［ボディ１０］
　ボディ１０は、ボディ本体１１と、弁座であるシート１２と、ボンネット１３と、ダイヤフラム３０と、押えアダプタ１４と、ダイヤフラム押え１５と、ホルダ１６と、圧縮コイルスプリング１７を備える。
　ボディ本体１１には、弁室１１ａと、弁室１１ａに連通する流入路１１ｂおよび流出路１１ｃとが形成されている。樹脂製のシート１２は、環状をなし、ボディ本体１１において、弁室１１ａと流入路１１ｂとが連通する箇所の周縁に設けられている。図２に示すように、シート１２の頂面１２Ａは、平面状をなしている。流入路１１ｂおよび流出路１１ｃは流体通路に相当する。
　図１に示すように、ボンネット１３は、有蓋の略円筒状をなし、その下端部をボディ本体１１に螺合させることにより、弁室１１ａを覆うようにボディ本体１１に固定されている。
　弁体であるダイヤフラム３０は、ボンネット１３の下端に配置された押えアダプタ１４とボディ本体１１の弁室１１ａを形成する底面とにより、その外周縁部が挟圧され保持されている。ダイヤフラム３０がシート１２に対し離間および当接（圧接）することによって、流体通路の開閉が行われる。ダイヤフラム３０の詳細な構成について後述する。
　ダイヤフラム押え１５は、ダイヤフラム３０の上側に設けられ、ダイヤフラム３０の中央部を押圧可能に構成されている。ダイヤフラム押さえ１５はホルダ１６に嵌合されている。
　ホルダ１６は、略円柱状をなし、ボンネット１３内に上下移動可能に配置されている。後述のステム２３Ｂは、ホルダ１６の上部に対し螺合されている。
　圧縮コイルスプリング１７は、ボンネット１３内に設けられ、ホルダ１６を常に下側に付勢している。バルブ１は、圧縮コイルスプリング１７によって、通常時（アクチュエータ２０の非作動時）は閉状態に保たれる。
　［アクチュエータ２０］
　アクチュエータ２０は、エア駆動式であり、全体で略円柱形状をなし、ケーシング２１と、仕切ディスク２２と、第１ピストン部２３と、第２ピストン部２４と、を備える。
　ケーシング２１は、下ケーシング２１Ａと、下端部が下ケーシング２１Ａの上端部に螺合された上ケーシング２１Ｂとを有する。下ケーシング２１Ａは、略段付き円筒状をなしている。下ケーシング２１Ａの下端部の外周が、ボンネット１３の貫通孔の内周に螺合されている。上ケーシング２１Ｂは、有蓋の略円筒状をなしている。上ケーシング２１Ｂの上端部には、流体導入路２１ｃが形成されている。
　下ケーシング２１Ａの下端部の外周には、ナット２５が螺合されている。ナット２５は、ボンネット１３に当接して、下ケーシング２１Ａのボンネット１３に対する回動を抑制する。
　仕切ディスク２２は、略円盤状をなし、ケーシング２１内に移動不能に設けられている。
　第１ピストン部２３は、第１ピストン２３Ａと、ステム２３Ｂと、第１上延出部２３Ｃとを有する。第１ピストン２３Ａは、仕切ディスク２２と下ケーシング２１Ａとの間に設けられ、略円盤状をなしている。下ケーシング２１Ａと第１ピストン２３Ａとにより、第１圧力室Ｓ１が形成されている。
　ステム２３Ｂは、第１ピストン２３Ａの中央部から下側に向かって延びている。ステム２３Ｂは、その下端部はホルダ１６に螺合されている。第１上延出部２３Ｃは、第１ピストン２３Ａの中央部から上側に向かって延び、仕切ディスク２２を貫通している。
　第１ピストン２３Ａ、ステム２３Ｂ、および第１上延出部２３Ｃには、上下方向に延び第１圧力室Ｓ１および第２圧力室Ｓ２に連通する第１流体流入路２３ｄが形成されている。
　第２ピストン部２４は、第２ピストン２４Ａと、第２上延出部２４Ｂとを有する。第２ピストン２４Ａは、仕切ディスク２２と上ケーシング２１Ｂとの間に設けられ、略円盤状をなしている。仕切ディスク２２と第２ピストン２４Ａとにより、第２圧力室Ｓ２が形成される。第２ピストン２４Ａには、第１上延出部２３Ｃの上端部が連結されている。
　第２上延出部２４Ｂは、第２ピストン２４Ａの中央部から上側に向かって延び、流体導入路２１ｃに挿入されている。第２上延出部２４Ｂには、流体導入路２１ｃおよび第１流体流入路２３ｄに連通する第２流体流入路２４ｃが形成されている。
　［バルブ１の開閉動作］
　次に、本実施形態に係るバルブ１の開閉動作について説明する。
　図２は、閉状態にあるバルブ１におけるダイヤフラム３０近傍の拡大断面図である。
　本実施形態のバルブ１では、第１、２圧力室Ｓ１、Ｓ２に駆動流体が流入していない状態では、図２に示すように、ホルダ１６およびステム２３Ｂは圧縮コイルスプリング１７の付勢力によって下死点にあり（ボディ本体１１に近接し）、ダイヤフラム押え１５によりダイヤフラム３０が押され、ダイヤフラム３０の下面がシート１２に圧接されてバルブ１は閉状態となっている。つまり、バルブ１は、通常状態（駆動流体が供給されていない状態）では閉状態である。
　そして、図示せぬ駆動流体供給源からバルブ１へ駆動流体が流れる状態にする。これにより、バルブ１へ駆動流体が供給される。駆動流体は、図示せぬエアチューブおよび管継手を介して、流体導入路２１ｃを通過し、第１、２流体流入路２３ｄ、２４ｃを通過して、第１、２圧力室Ｓ１、Ｓ２に流入する。第１、２圧力室Ｓ１、Ｓ２に駆動流体が流入すると、第１、２ピストン２３Ａ、２４Ａが、圧縮コイルスプリング１７の付勢力に抗して上昇する。これにより、ホルダ１６、ダイヤフラム押え１５およびステム２３Ｂは上死点に移動してボディ本体１１から離間し、弾性力および流体（ガス）の圧力によってダイヤフラム３０は上側に移動し、流入路１１ｂと流出路１１ｃとが連通し、バルブ１は開状態となる。
　バルブ１を開状態から閉状態にするには、図示せぬ三方弁を、駆動流体がバルブ１のアクチュエータ２０（第１、２圧力室Ｓ１、Ｓ２）から外部へ排出する流れに切り替える。これにより、第１、２圧力室Ｓ１、Ｓ２内の駆動流体が、第１、２流体流入路２３ｄ、２４ｃ、および流体導入路２１ｃを介して、外部へ排出される。これにより、ホルダ１６およびステム２３Ｂは圧縮コイルスプリング１７の付勢力によって下死点に移動し、バルブ１は閉状態となる。
　［ダイヤフラム３０］
　次に、ダイヤフラム３０の構成について説明する。
　ダイヤフラム３０は、球殻状をなし、上に凸の円弧状が自然状態となっている。ダイヤフラム３０は、例えば、複数枚の金属の薄板３１と薄膜層３２とを備えている。各薄板３１は、ニッケルコバルト合金、ステンレス鋼等により構成され、平板状の素材を円形に切り抜き、中央部を上方へ膨出させて球殻状に形成される。
　図３（ａ）は、最もシート１２側に位置する薄板３１と薄膜層３２の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の薄板３１と薄膜層３２の一部を拡大した断面図である。
　薄膜層３２は、薄板３１の凹状面である接液面３１Ａの全体に形成されている。接液面３１Ａは、薄板３１の一方側の面に相当する。薄膜層３２は、例えば、炭素膜またはフッ素樹脂膜である。炭素膜は、例えば、ＤＬＣ（Diamond like Carbon）膜であり、フッ素樹脂膜は、例えば、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）や四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）やテトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）である。
　薄膜層３２は、その膜厚は２～４μｍであり、表面粗さの最大高さＲｍａｘが０．１μｍより小さい。すなわち、薄膜層３２の表面粗さの最大高さＲｍａｘは、０μｍより大きく、０．１μｍより小さい。薄膜層３２の表面粗さの最大高さＲｍａｘは、好ましくは０．０２μｍより小さく、より好ましくは０．０１μｍより小さい。ここで、薄膜層３２の表面粗さの最大高さ（Ｒｍａｘ）は、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１）で規定されている「最大高さ（Ｒｍａｘ）」である。なお、薄板３１の接液面３１Ａの表面粗さは、例えばＲａ０．０５μｍである。
　次に、ダイヤフラム３０の製造方法について説明する。
　複数枚の円板状かつ平板状の薄板（素材）を準備し、それらを積層して接着剤等により互いに接着させて一体にする。一体化した複数枚の薄板を、プレス装置の冶具に固定して、パンチにより中央部を押圧して、球殻状に成形する。
　次に、成形後の複数枚の薄板を、成膜装置の冶具に固定して、薄板３１の凹状面に薄膜層３２を成膜する。薄膜層３２がＤＬＣ膜である場合には、物理蒸着法（ＰＶＤ）および／または化学蒸着法（ＣＶＤ）により薄膜層３２を成膜する。例えば、マグネトロンスパッタとＰＡＣＶＤ（プラズマアシストＣＶＤ）とを組み合わせてＤＬＣ膜を成膜する。薄膜層３２がＰＦＡ膜である場合には、静電塗装またはフィルム熱着プレスを用いて成膜する。なお、成膜条件を変更することにより、薄膜層３２の表面粗さの最大高さＲｍａｘを制御することができ、上記のような最大高さＲｍａｘを有する薄膜層３２を得ることができる。また、ＤＬＣコーティングに関して、噴霧塗装、浸漬塗装ではなく蒸着法を用いることで、被コーティング面（薄板３１の接液面３１Ａ）の凹部に選択的に付着し、結果物（薄膜層３２）のコーティング表面がより平滑になる。
　以上説明した本実施形態のダイヤフラム３０を備えるバルブ１によれば、薄膜層３２は、その膜厚は２～４μｍであり、表面粗さの最大高さＲｍａｘが０．１μｍより小さい。このため、パージの際中に、粒径φ０．１μｍ以上のサイズのパーティクルが薄膜層３２の表面に捕捉され堆積することを抑制できる。よって、半導体の製造中にプロセスチャンバ内へ粒径φ０．１μｍ以上のサイズのパーティクルが進入するのを抑制することができる。したがって、本実施形態のダイヤフラム３０を備えるバルブ１によれば、半導体の製造中にプロセスチャンバ内へ進入するパーティクルのサイズを適切に制御することができる。例えば、線幅１００ｎｍの半導体を、従来からある半導体製造装置を用いて製造する場合に、当該ダイヤフラム３０を備えるバルブ１を用いることにより、製造プロセスにおいてプロセスチャンバ内へ粒径φ０．１μｍ以上のサイズのパーティクルが進入するのを抑制することができる。よって、従来からある半導体製造装置をそのまま用いた場合と比較して、半導体の歩留まりを向上させることができる。
　薄膜層３２の表面粗さの最大高さＲｍａｘは、好ましくは０．０２μｍより小さく、より好ましくは０．０１μｍより小さい。これにより、線幅が０．０２μｍの現在の半導体の製造プロセスにおいて、プロセスチャンバ内へ粒径φ０．０２μｍ以上のサイズのパーティクルが進入するのを抑制することができる。さらに、線幅が０．０１μｍの次世代の半導体の製造プロセスにおいて、プロセスチャンバ内へ粒径φ０．０１μｍ以上のサイズのパーティクルが進入するのを抑制することができる。
　薄膜層３２は、炭素膜またはフッ素樹脂膜であり、炭素膜は、ＤＬＣにより構成されているので、低摩擦、耐摩耗、耐腐食性に優れたダイヤフラム３０を提供することができ、シート１２のダイヤフラム３０への転写を抑制することができる。
　ダイヤフラム３０の製造方法は、薄板３１を球殻状に成形し、薄板３１の凹状面の全体に、表面粗さの最大高さＲｍａｘが０．１μｍより小さい薄膜層３２を形成している。当該製造方法によれば、薄膜層３２形成後に、薄板３１の成形を行わないので、表面粗さの最大高さＲｍａｘが０．１μｍより小さい薄膜層３２を有するダイヤフラム３０を確実に提供することができる。
　なお、本開示は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本開示の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。
　薄板３１は、複数枚であったが、一枚であってもよい。また、シート１２の頂面１２Ａは、平面状であったが、上に凸の曲面（径方向に沿った断面形状がＲ面）であってもよい。アクチュエータ２０は、エア駆動式であったが、電磁駆動式またはピエゾ素子駆動式であってもよい。
１：バルブ
１１：ボディ本体
１１ｂ：流入路
１１ｃ：流出路
１２：シート
３０：ダイヤフラム
３１：薄板
３１Ａ：接液面
３２：薄膜層

 

Claims (8)

  1. 　金属製の薄板と、
    　前記薄板の一方側の面の全体に形成された薄膜層と、を備えるダイヤフラム。
  2. 　前記薄膜層の表面粗さの最大高さＲｍａｘが０．１μｍより小さい、請求項１に記載のダイヤフラム。
  3. 　前記薄膜層の表面粗さの最大高さＲｍａｘは０．０２μｍより小さい、請求項２に記載のダイヤフラム。
  4. 　前記薄膜層の表面粗さの最大高さＲｍａｘは０．０１μｍより小さい、請求項３に記載のダイヤフラム。
  5. 　前記薄膜層は、炭素膜またはフッ素樹脂膜である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のダイヤフラム。
  6. 　前記炭素膜は、ＤＬＣにより構成されている、請求項５に記載のダイヤフラム。
  7. 　流体通路が形成されたボディと、
    　前記ボディに設けられた弁座と、
    　前記弁座に当接および前記弁座から離間して前記流体通路を開閉する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のダイヤフラムと、を備え、
    　前記ダイヤフラムの前記薄膜層は、前記弁座側に位置している、バルブ。
  8. 　金属製の薄板と、薄膜層とを備えるダイヤフラムの製造方法であって、
    　前記薄板を球殻状に成形し、
    　前記薄板の凹状面の全体に、表面粗さの最大高さＲｍａｘが０．１μｍより小さい前記薄膜層を形成する、ダイヤフラムの製造方法。

     
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