JP3190116U - ダイヤフラム式弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本考案はハウジング内に生じがちな汚染空気等の汚染ガスの排出構成をできる限り共通化するようにしたダイヤフラム式弁装置を提供する。【解決手段】下室Ｒｂ内の空気流の圧力がピストン本体１５０ａに作用するとともに、弁体室Ｒｄ内の薬液や洗浄液等の液体の圧力がダイヤフラム１６０ｃに作用すると、ピストン本体１５０ａが、コイルスプリング１７０の付勢力に抗して、上室Ｒａ内の空気を、開孔部１２０を通し排出させながら上室Ｒａ側へ摺動するとともに、ダイヤフラム１６０ｃが、ダイヤフラム室Ｒｃ内の空気を、連通路を通し上室Ｒａ内に流出させつつダイヤフラム室Ｒｃ側へ湾曲しながら変位する。これに伴い、ダイヤフラム室Ｒｃ内の空気がハウジング内の構成部材間の摺動に伴い生ずる微細なゴミ等に起因して汚染されても、ダイヤフラム室内の汚染空気は、ピストン１５０の連通路を通り上室Ｒａ内に流入した後開孔部１２０を通して外気の汚染を嫌う領域の外側に送られる。【選択図】図４

Description

本考案は、半導体素子や液晶パネルの製造に用いられる薬液、純水や洗浄液等の液体の流れを制御するに適したダイヤフラム式弁装置に関する。

従来、この種のダイヤフラム式弁装置としては、下記特許文献１に記載のダイヤフラム弁が提案されている。当該ダイヤフラム弁は、例えば、半導体製造装置の製造ラインにおいて、半導体素子の製造に利用される薬液、純水や洗浄液等の流れを制御するために次のように構成されている。

即ち、当該ダイヤフラム弁は、バルブブロック、ダイヤフラム部、弁体部、ピストン及び作動連結部材を備えている。バルブブロックは、第１〜第３のブロックでもって構成されている。ダイヤフラム部は、弁体部と一体となっており、当該ダイヤフラム部は、その外周部にて、第１及び第２のブロックの間に固定されている。弁体部は、弁座に対し進退するように、ダイヤフラム部の中心部に設けられている。ピストンは、第２及び第３のブロックの間に配設されており、当該ピストンは、第２ブロックの中空部に挿入される作動連結部材でもって、弁体部に接続されている。

しかして、当該ダイヤフラム弁によれば、ピストンは、第３ブロックの流入出部からシリンダ室内に流入する空気流により押動されてダイヤフラム部を弁室側へ変位させるとともに弁体部を弁座に着座させる。これにより、ダイヤフラム弁は閉じて第１ブロックの流入部から流出部への被制御流体の流動を遮断する。また、ピストンは、第３ブロックの他の流入出部から流入する空気流により押動されてシリンダ室内の空気を当該シリンダ室に連通する流入出部から外部へ排出しつつダイヤフラム部を弁室とは反対側へ変位させるとともに弁体部を弁座から離れさせる。これにより、ダイヤフラム弁は開き、被制御流体が第１ブロックの流入部から流出部へ流動する。

また、当該ダイヤフラム弁は、パージ用気体の流入部及び流出部を有しており、当該流入部及び流出部は、第２ブロックに設けられて、ダイヤフラム部の背面側空間と連通している。ここで、ダイヤフラム部の背面側空間は、当該ダイヤフラム部と第２ブロックとの間に形成される空間及び第２ブロックの中空部の内周面と当該中空部内の作動連結部材の外周面との間に形成される空間でもって形成される。

これにより、上述のようなダイヤフラム弁の経時的な作動に伴いダイヤフラム部の背面側空間内に発生する透過ガスは、流入部から流入するパージ用気体と共に流出部から、所定排出先を介し汚染雰囲気を嫌う領域の外側へ排気するように、配管に排出される。

特開２００４−１９７９２号公報

ところで、上述のように構成したダイヤフラム弁によれば、ダイヤフラム部の背面側空間内に発生する透過ガスは、上述のように、パージ用気体でもって、所定排出先を介し汚染雰囲気を嫌う領域の外側へ排気するように、配管に排出される。従って、ダイヤフラム弁が外気汚染を嫌う環境にあっては、上述のように透過ガスが排気されることで、作業環境の悪化やその周辺の空気汚染の原因となるガスが外気汚染を嫌う領域内に排出されることはない。

しかしながら、ダイヤフラム弁は、上述したダイヤフラム部の背面側空間内に発生する透過ガスの他にも、外気汚染の原因として、ダイヤフラム弁内の摺動部から出る微細なゴミ（パーティクル）等が挙げられる。このような微細なゴミで汚染した空気は、半導体ウェハー付近に流動することで、微細なゴミで半導体ウェハーを汚染させることとなる。

このため、例えば、ダイヤフラム弁のシリンダ室内の空気が上述した微細なゴミでもって汚染されてしまう。従って、このような汚染空気も、半導体ウェハーの周辺のように外気汚染を嫌う環境にある場合には、上述の透過ガスと同様に、汚染雰囲気を嫌う領域の外側へ排出することが要請される。

この要請に対する対策としては、上述した透過ガスの排出配管に加えて、シリンダ室内の汚染空気を排出する配管をもダイヤフラム弁の第３ブロックに設けなければならない。これでは、ダイヤフラム弁の配管接続構造がより一層複雑になり、また、例えば、ダイヤフラム弁の軸長や外形寸法の増大を招き、ダイヤフラム弁のコンパクト化の障害になる不具合を招く。

そこで、本考案は、以上のようなことに対処するため、ハウジング内に生じがちな汚染空気等の汚染ガスの排出構成をできる限り共通化するようにしたダイヤフラム式弁装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決にあたり、本考案に係るダイヤフラム式弁装置は、請求項１の記載によれば、
筒状周壁（１００）と、当該筒状周壁の一側軸方向開口部を閉じる一側端壁（９０）と、上記筒状周壁の他側軸方向開口部を閉じる他側端壁（１３０）とを有し、上記筒状周壁のうちの上記一側端壁の近傍部位或いは上記一側端壁に一側流路（９３、９５）を形成するとともに、上記一側端壁に他側流路（９６、９４）を形成してなるハウジング（Ｈ）と、
選択的に開く弁手段と、
上記筒状周壁の軸方向中間部位内に嵌装される隔壁（１６０ａ）と、
上記筒状周壁内に上記他側端壁（１３０）と上記隔壁との間にて軸方向に摺動可能に嵌装されて上記他側端壁側に位置する第１室（Ｒａ）と上記隔壁側に位置する第２室（Ｒｂ）を形成するピストン本体（１５０ａ）と、当該ピストン本体から上記隔壁に同軸的に形成してなる中空部を通り軸方向へ摺動可能に延出する基端側ロッド部（１５２）及びこの基端側ロッド部から上記一側端壁（９０）に向けて延出する先端側ロッド部（１５３）からなるピストンロッド（１５０ｂ）とを有するピストン（１５０）と、
上記ピストンロッドの上記先端側ロッド部に同軸的に設けてなる弁体（１６０ｂ）と、
上記筒状周壁内にて上記隔壁と上記一側端壁との間に設けられるフッ素樹脂製ダイヤフラム（１６０ｃ）とを備えており、
当該フッ素樹脂製ダイヤフラムは、その厚さ方向に湾曲変位可能に上記隔壁と上記弁体との間に連結されるとともに上記隔壁側に位置する第３室（Ｒｃ）と上記一側端壁側に位置して上記弁体を内包する第４室（Ｒｄ）とを形成してなり、
上記一側及び他側の流路の一方は、その内端開孔部（９２ｂ）にて、上記一側端壁のうち上記弁体に対する対向部位に形成されて、上記第４室を介し上記一側及び他側の流路の他方の内端開孔部と連通可能であって上記弁体による着座可能な環状弁座（９２ｂ）として形成されており、
弁手段は、弁体及び環状弁座でもって構成されて、弁体の環状弁座からの離れに応じ開いたとき薬液や洗浄液等の液体を上記一側及び他側の流路の一方から上記第４室を通り上記一側及び他側の流路の他方へ流動させ、弁体の環状弁座への着座に応じて閉じたとき上記液体の上記一側及び他側の流路の一方から上記一側及び他側の流路の他方への流動を遮断するようになっており、
ピストンは、上記ピストンロッドの上記基端側ロッド部と上記先端側ロッド部との境界部から上記ピストン本体を通るように貫通状に形成されて上記第３室の内部を上記第１室の内部に連通する連通路（１５４）を具備しており、
ピストンが、上記ピストン本体にて、上記第１室内に生ずる圧力に基づき上記第２室側へ摺動することで弁手段を閉じ、また、上記ピストン本体にて、上記第２室内に生ずる圧力に基づき上記第１室内の空気を上記筒状周壁の一部位から外部へ排出しつつ上記第１室側へ摺動することで弁手段を開くとともに上記第３室内の空気をピストンの上記連通路及び上記第１室を介し上記筒状周壁の上記一部位から外部へ排出するようにしたものである。

これによれば、ピストンが第１室内にてピストン本体に作用する圧力に基づき弁体を環状弁座に着座させて弁手段を閉じた状態にて、液体が一側及び他側の流路の一方から第４室内に流入して、第２室内に生ずる圧力がピストン本体に作用すると、ピストン本体が、第１室内の空気を、筒状周壁の一部位を通し排出させながら第１室側へ摺動して弁手段を開くとともに、ダイヤフラムが第４室内の液体の圧力を受けて第３室側へ湾曲変位しながら当該第３室内の空気を連通路を通し第１室内に流出させる。

これに伴い、第３室内の空気が、ハウジング内におけるピストンと筒状周壁や隔壁の中空部との間における摺動作用に伴い生ずる微細なゴミ等に起因して、汚染されても、第３室内の汚染空気が、ピストンの連通路を通り第１室内に流入した後筒状周壁の上記一部位を通して外気汚染を嫌う領域の外側に排気される。

また、第１室内の空気が、微細なゴミ等に起因して、汚染されても、当該汚染空気が、筒状周壁を通して外気汚染を嫌う領域の外側に排気される。

従って、当該弁装置が、外気の汚染を嫌う環境内に設置されていても、当該環境の外気が汚染されることがないので、上述した外気の汚染を嫌う環境の外気が清浄に維持され得る。

また、上述のようにピストンロッドに連通路を形成することで、弁手段を開く際に第１室内の空気を外部に排出する役割を果たすハウジングの筒状周壁の一部が、第３室内の汚染空気を外部に排出する経路としての役割をも果たすことになる。従って、第３室内の汚染空気を外部に排出する経路を、筒状周壁の上記一部とは別にハウジングに設ける必要がなく、ハウジングの構成をより一層簡単化することができる。

また、本考案は、請求項２の記載のように、請求項１に記載のダイヤフラム式弁装置において、上記隔壁及び上記弁体は、上記フッ素樹脂でもって、上記ダイヤフラムとともに一体的に形成されていてもよい。

また、本考案は、請求項３の記載のように、請求項１または２に記載のダイヤフラム式弁装置において、
上記連通路は、上記ピストンロッドの上記境界部にて上記第３室内に連通するように径方向に貫通状に形成してなる径方向通路部（１５４ａ）と、上記ピストンロッドの上記基端側ロッド部及び上記ピストン本体に亘り上記径方向通路部の中間部位を上記第１室内に連通させるように貫通状に形成してなる軸方向通路部（１５４ｂ）とでもって構成されていてもよい。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す。

枚葉式洗浄装置に本考案に係るダイヤフラム式弁装置を適用してなる一実施形態を表す概略構成図である。 図１のダイヤフラム式弁装置を閉弁状態にて示す拡大縦断面図である。 図２のダイヤフラム式弁装置を開弁直前状態にて示す拡大縦断面図である。 図３のダイヤフラム式弁装置を開弁状態にて示す拡大縦断面図である。

以下、本考案の一実施形態を図面により説明する。図１は、半導体製造における枚葉式洗浄装置に適用された本考案の一実施形態を示している。当該枚葉式洗浄装置は、半導体製造において処理された半導体ウェハーの表面を１枚ずつ希釈薬液で洗浄処理するように構成されており、当該洗浄処理は、パーティクルや金属汚染物、酸化膜等を半導体ウェハーから除去することを目的として行われる。なお、当該希釈薬液としては、複数種の薬液や純水を適当な比率で混合した液が採用される。

当該枚葉式洗浄装置は、図１にて示すごとく、薬液供給装置１０を備えている。この薬液供給装置１０は上記希釈薬液を蓄えており、当該薬液供給装置１０は、上記希釈薬液を配管機構３０（後述する）を介し、当該配管機構３０の配管３３（後述する）の先端部に支持してなるダイヤフラム式常閉型弁装置Ｖ（後述する）に供給する。

また、当該枚葉式洗浄装置は、処理カップ４０を備えており、当該処理カップ４０内においては、半導体ウェハーＷが、横断面コ字状のスピンテーブル５０内に固定されている。スピンテーブル５０は、その底壁５１の中央部にて、処理カップ４０内にその底壁４１の中央孔部を通り延出する電動機６０の出力軸６１により回転自在に支持されている。なお、電動機６０の出力軸６１は、処理カップ４０の底壁４１の中央孔部により軸受けメタル４２を介し回転自在に支持されている。

しかして、当該枚葉式洗浄装置によれば、半導体ウェハーＷは、電動機６０の回転に伴うスピンテーブル５０の回転のもと、ダイヤフラム式弁装置Ｖ（後述する）から流下する希釈薬液により洗浄される。

また、当該枚葉式洗浄装置は、駆動機構２０、配管機構３０及びダイヤフラム式弁装置Ｖを備えている。駆動機構２０は、電動機２１の作動に伴い、その出力軸２１ａを中心として、可動レバー２２を図１にて紙面に対する直交方向に回動させるように構成されている。

配管機構３０は、薬液供給装置１０から可撓性配管３１を介し供給される希釈薬液を、配管３２を介し配管３３の先端開口部からダイヤフラム式常閉型弁装置Ｖに流入させるように構成されている。

弁装置Ｖは、配管機構３０の配管３３の先端部に支持されており、当該弁装置Ｖは、可動レバー２２の回動に伴う配管３３の移動に応じ、スピンテーブル５０の回転により生ずる遠心力のもと、希釈薬液を、半導体ウェハーＷの上面全体に均一に行き渡るように流下して、当該半導体ウェハーＷを洗浄する。

以下、上述したダイヤフラム式常閉型弁装置Ｖの構成につき、詳細に説明する。 当該弁装置Ｖは、図２に示すごとく、ハウジングＨを備えており、当該ハウジングＨは、ハウジング本体Ｈ１及び蓋体Ｈ２とでもって、構成されている。本実施形態では、ハウジング本体Ｈ１及び蓋体Ｈ２の形成材料としては、耐薬品性を有するポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥともいう）が採用されている。
ハウジング本体Ｈ１は、図２にて示すごとく、円板状底壁９０と、この底壁９０から上方へ円筒状に延出する円筒状周壁１００とを備えている。底壁９０は、弁体室（後述する）としての役割を果たす凹部９２を有しており、当該凹部９２は、底壁９０内に向けその内面９１の中央部から縦断面Ｕ字状に形成されている。

底壁９０は、流入ポート９３及び流出ポート９４を有しており、流入ポート９３は、底壁９０の一側外周面部から外方に向け延出されている。また、流出ポート９４は、底壁９０の他側外周面部から外方に向け延出されている。

また、底壁９０は、流入側連通路９５及び流出側連通路９６を有しており、流入側連通路９５は、底壁９０内にて、流入ポート９３を凹部９２内に連通するように、流入ポート９３の内端開孔部と凹部９２の周壁部に形成した開孔部９２ａとの間に接続形成されている。

これにより、配管３３の延出端開孔部から流出する希釈薬液は、ハウジングＨの流入ポート９３及び流入側連通路９５を通り底壁９０の凹部９２内に流入する。ここで、ハウジングＨは、流入ポート９３の延出端開孔部にて、配管機構３０の配管３３の延出端開孔部内に連通するように、当該配管３３の延出端部に支持されている。これに伴い、ハウジングＨの流出ポート９４は、スピンテーブル５０内の半導体ウェハーＷに向け対向する。

一方、流出側連通路９６は、底壁９０内にて、凹部９２の底壁部に形成した中央開孔部９２ｂを流出ポート９４内に連通するように、中央開孔部９２ｂと流出ポート９４の内端開孔部との間に接続形成されている。

ここで、流出側連通路９６は、底壁９０内にて、凹部９２の中央開孔部９２ｂから下方へ延出して底壁９０の底面に平行となるようにＬ字状に折れ曲がって底壁９０の他側外周面部から外方に向け延出されている。これにより、凹部９２内の希釈薬液は、流出側連通路９６を通りハウジングＨの流出ポート９４からスピンテーブル５０内の半導体ウェハーＷに向け流下する。

また、ハウジング本体Ｈ１の円筒状周壁１００は、図２にて示すごとく、開孔部１１０及び開孔部１２０を有しており、開孔部１１０は、周壁１００内に連通するように当該周壁１００の一側下方部位に貫通状に形成されている。これにより、当該開孔部１１０は、空気流供給源（図示しない）からの空気流を、配管１１１を通して周壁１００の内部に流入し、或いは周壁１００の内部の空気を、配管１１１を通して、例えば、外気汚染を嫌う環境の外側へ排出する。なお、周壁１００の内部への配管１１１からの供給及び周壁１００の内部の空気の配管１１１への排出は、配管１１１の一部に介装した切り換え制御弁（図示しない）によりなされる。

開孔部１２０は、周壁１００内に連通するように、当該周壁１００のうち上記一側下方部位よりも上側の部位に貫通状に形成されている。これにより、当該開孔部１２０は、周壁１００の内部、換言すれば、後述のごとく、蓋体Ｈ２の内部の空気を配管１２１内に流出させる。本実施形態では、配管１２１は、蓋体Ｈ２の内部の空気を汚染雰囲気を嫌う領域の外側へ排気する役割を果たす。

蓋体Ｈ２は、ハウジング本体Ｈ１の周壁１００内にその上端開口部から気密的に嵌装されているもので、当該蓋体Ｈ２は、円板状上壁１３０と、円筒状周壁１４０とを有している。円板状上壁１３０は、周壁１００の上端開口部にＯリング１３１を介し気密的に嵌装されている。円筒状周壁１４０は、円板状上壁１３０の内面から底壁９０の内面９１に向けてＯリング１４１を介し螺合（図２参照）により気密的に嵌装されている。

ここで、Ｏリング１３１は、蓋体Ｈ２の上壁１３０の外周壁部に形成した環状溝部１３１ａ内に収容されて上壁１３０の外周壁部とハウジング本体Ｈ１の周壁１００の内周面の上部との間を気密的にシールしている。また、Ｏリング１４１は、蓋体Ｈ２の周壁１４０の下端外周壁部とハウジング本体Ｈ１の周壁１００の下端内周壁部との間を気密的にシールする。

また、弁装置Ｖは、図２にて示すごとく、ピストン１５０及びダイヤフラム部材１６０を備えている。ピストン１５０は、図２にて示すごとく、ピストン本体１５０ａと、このピストン本体１５０ａの中央部から下方へ同軸的に延出するピストンロッド１５０ｂとにより構成されている。本実施形態では、ピストン１５０及びダイヤフラム部材１６０は、ハウジングＨの形成材料であるＰＴＦＥでもって一体的に形成されている。

ピストン本体１５０ａは、蓋体Ｈ２の周壁１４０内にその下端開口部からＯリング１５１を介し同軸的に摺動可能にかつ気密的に嵌装されて、周壁１４０の内部を上室Ｒａ及び下室Ｒｂに区画形成している。

ここで、Ｏリング１５１は、ピストン本体１５０ａの外周壁に形成した環状溝部１５１ａ内に収容されて周壁１４０の内周面とピストン本体１５０ａの外周壁との間を気密的にシールしている。

また、上室Ｒａは、蓋体Ｈ２の上壁１３０の内面とピストン本体１５０ａの上面との間に形成されており、当該上室Ｒａは、上壁１３０に形成した連通路１３３を介しハウジング本体Ｈ１の周壁１００の開孔部１２０にその内端開孔部から連通している。連通路１３３は、蓋体Ｈ２の上壁１３０にその直径方向に上室Ｒａを介し貫通状に形成されている。なお、上壁１３０にその内面中央部から凹状に形成した凹部１３２は、上室Ｒａ内に開口している。

一方、下室Ｒｂは、ピストン本体１５０ａの下面とダイヤフラム部材１６０の隔壁１６０ａ（後述する）の上面及び上側外周面との間に形成されている。当該下室Ｒｂは、連通路１４２を有しており、当該連通路１４２は、蓋体Ｈ２の周壁１４０の下端部に下室Ｒｂを介し貫通状に形成されている。しかして、下室Ｒｂは、連通路１４２を通りハウジング本体Ｈ１の開孔部１１０にその内端側から連通している。

ピストンロッド１５０ｂは、基端側ロッド部１５２及び先端側ロッド部１５３を有しており、基端側ロッド部１５２は、ピストン本体１５０ａの中央部から隔壁１６０ａの中空部（図２参照）を通りＯリング１４３を介し同軸的に摺動可能にかつ気密的に延出している。先端側ロッド部１５３は、基端側ロッド部１５２の延出端部から底壁９０の凹部９２の底壁に形成した中央開孔部９２ｂに向けて同軸的に延出している。

また、ピストン１５０は、逆Ｔ字状連通路１５４を有しており、当該連通路１５４は、径方向通路部１５４ａ及び軸方向通路部１５４ｂでもって逆Ｔ字状に構成されている。径方向通路部１５４ａは、基端側ロッド部１５２と先端側ロッド部１５３との境界部にその径方向に貫通状に形成されている。ここで、径方向通路部１５４ａは、その両端開孔部にて、ダイヤフラム部材１６０のダイヤフラム１６０ｃ（後述する）と隔壁１６０ａ及びピストンロッド１５０ｂの基端側ロッド部１５２の下端外周壁部との間に形成されるダイヤフラム室Ｒｃ（後述する）内に連通している。

また、軸方向通路部１５４ｂは、基端側ロッド部１５２からピストン本体１５０ａにかけて同軸的に貫通状に形成されている。ここで、軸方向通路部１５４ｂは、その下端開孔部にて、径方向通路部１５４ａの軸方向中間部位内に連通しており、軸方向通路部１５４ｂの上端開孔部は、上室Ｒａ内に連通している。

ダイヤフラム部材１６０は、隔壁１６０ａ、弁体１６０ｂ及びダイヤフラム１６０ｃを備えている。

隔壁１６０ａは、環状鍔部１６１及び筒状ボス部１６２でもって構成されている。環状鍔部１６１は、ハウジング本体Ｈ１の周壁１００内に同軸的に収容されており、当該環状鍔部１６１は、その下面部にて、底壁９０の内面上に着座している。筒状ボス部１６２は、環状鍔部１６１の内周部から同軸的にピストン本体１５０ｂに向けて延出しており、当該筒状ボス部１６２は、その上端部にて、下室Ｒｂを介しピストン本体１５０ｂの下面に対向している。

弁体１６０ｂは、縦断面Ｕ字状に形成されており、当該弁体１６０ｂは、ピストンロッド１５０ｂの先端側ロッド部１５３をその先端側から同軸的に被覆している。ここで、当該被覆は、先端側ロッド部１５３の外周面に形成された雄ねじ部を、弁体１６０ｂの内周面に形成された雌ねじ部内に螺着させることで、なされている。

本実施形態では、当該弁体１６０ｂは、環状弁座９２ｂと共に、弁手段を構成する。また、凹部９２の中央開孔部９２ｂが、弁体１８０ｂを着座させる環状弁座（環状弁座９２ｂともいう）としての役割を果たす。

ダイヤフラム１６０ｃは、薄膜状のもので、当該ダイヤフラム１６０ｃは、その外周縁部にて、隔壁１６０ａの環状鍔部１６１の内周部と一体的に形成されている。また、当該ダイヤフラム１６０ｃは、その内周縁部にて、弁体１６０ｂの上端開口部と一体的に形成されている。これにより、ダイヤフラム１６０ｃは、その両面側にて、ダイヤフラム室Ｒｃと、凹部９２からなる弁体室Ｒｄとを区画形成する。

コイルスプリング１７０は、蓋体Ｈ２の上壁１３０の下面中央部とピストン本体１５０ａの上面中央部との間において、上室Ｒａ内に同軸的に介装されており、当該コイルスプリング１７０は、ピストン本体１５０ａを弁体室Ｒｄに向けて付勢する。このことは、弁体１６０ｂが、コイルスプリング１７０により、底壁９０の環状弁座９２ｂに着座可能に付勢されることを意味する。

しかして、弁体１６０ｂの環状弁座９２ｂへの着座により、弁装置Ｖは、その弁部にて閉弁して、流出側連通路９６を弁体室Ｒｄから遮断する。また、ピストン本体１５０ａがコイルスプリング１７０に抗して蓋体Ｈ２の上壁１３０に向けて摺動すると、弁体１６０ｂは、底壁９０の環状弁座９２ｂから離れる。これにより、弁装置Ｖは、その弁部にて開弁して、流出側連通路９６を弁体室Ｒｄ内に連通させる。

以上のように構成した本実施形態において、駆動機構２０は、その可動レバー２２により、両配管３２、３３を介し、弁装置Ｖをスピンテーブル５０内の半導体ウェハーＷの直上に維持しているものとする。ここで、弁装置Ｖは、コイルスプリング１７０の付勢力（図２にて示す矢印Ａ１参照）のもとに、図２に示すごとく、弁体１６０ｂを環状弁座９２ｂに着座させた閉弁状態にあるものとする。

薬液供給装置１０は、各配管３１、３２、３３を介し弁装置Ｖに希釈薬液を供給する。当該希釈薬液は、配管３３の延出端開口部から弁装置Ｖの流入ポート９３及び流入側連通路９５を通り弁体室Ｒｄ内に流入する（図３にて示す矢印Ａ３参照）。これに伴い、希釈薬液の圧力が、液圧として、図３にて矢印Ａ４にて示すごとく、弁体室Ｒｄ内にてダイヤフラム１６０ｃの下面に作用する。

このような状態において、空気流供給源（図示しない）が、図３にて矢印Ａ２により示すごとく、空気流をハウジング本体Ｈ１の開孔部１１０内に配管１１１を介し供給すると、当該空気流は、開孔部１１０から蓋体Ｈ２の周壁１４０の連通路１４２を通り下室Ｒｂ内に流入する。すると、下室Ｒｂ内に流入した空気流の圧力が、空圧として、下室Ｒｂ内において、ピストン１５０のピストン本体１５０ａの環状下面に作用する。

これにより、ピストン１５０が、コイルスプリング１７０の付勢力に抗して、蓋体Ｈ２の周壁１４０及びダイヤフラム部材１６０の隔壁１６０ａの中空部を通り上室Ｒａ側へ摺動するとともに、ダイヤフラム１６０ｃが、その外周縁部を基準に、ダイヤフラム室Ｒｃ側へ湾曲しつつ変位する。

このとき、ピストン１５０の上室Ｒａ側への摺動に伴い、上室Ｒａ内の空気が、ピストン本体１５０ａの押圧により、ハウジング本体Ｈ２の開孔部１２０を通り配管１２１内に流出するとともに、ダイヤフラム室Ｒｃ内の空気が、ダイヤフラム１６０ｃのダイヤフラム室Ｒｃ側への湾曲変位により、押圧されて、ピストンロッド１５０ｂの連通路１５４ａ及び連通路１５４ｂを通り上室Ｒａ内に流出した後、ハウジング本体Ｈ２の開孔部１２０を通り配管１２１内に流出する。

上述のようにピストン１５０が上室Ｒａ側へ摺動すると、弁体１６０ｂが環状弁座９２ｂから離れる。このため、弁装置Ｖは、図４にて示すごとく、開弁して流出側連通路９６を弁体室Ｒｄ内に環状弁座９２ｂを介し連通させる。

このように流出側連通路９６が弁体室Ｒｄ内に連通すると、流入側連通路９５から弁体室Ｒｄ内に流入する希釈薬液が、環状弁座９２ｂを通り流出側連通路９６内に流入した後、流出ポート９４から半導体ウェハーＷに向けて流下する。これにより、半導体ウェハーＷに対する洗浄処理が、スピンテーブル５０の回転のもとになされる。なお、この洗浄処理にあたっては、弁装置Ｖからの希釈薬液の流下量が、薬液供給装置１０において、適切に調整される。

然る後、上記空気流供給源から下室Ｒｂ内への空気流の供給が停止し、下室Ｒｂ内に流入した空気流の圧力が除圧されると、ピストン１５０が、コイルスプリング１７０の付勢力のもとに、弁体室Ｒｄ側へ摺動して弁体１６０ｂを環状弁座９２ｂに着座させて閉弁するとともに、ダイヤフラム１６０ｃが、その外周縁部を基準に、弁体室Ｒｄ側へ湾曲変位する。

このような段階において、上記空気流供給源からの空気流が、上述と同様に下室Ｒｂ内に流入すると、下室Ｒｂ内の空圧が上述と同様に下室Ｒｂにてピストン本体１５０ａの環状下面に作用する。

これにあわせて、薬液供給装置１０が、上述と同様に、希釈薬液を弁装置Ｖに供給すると、希釈薬液は、配管３３の延出端開口部から弁装置Ｖの流入ポート９３及び流入側連通路９５を通り弁体室Ｒｄ内に流入する（図３にて示す矢印Ａ３参照）。これに伴い、希釈薬液の圧力が、液圧として、図３にて矢印Ａ４にて示すごとく、弁体室Ｒｄ内にてダイヤフラム１６０ｃの下面に作用する。

上述のように下室Ｒｂ内の空圧がピストン本体１５０ａの環状下面に作用するとともに、弁体室Ｒｄ内の液圧がダイヤフラム１６０ｃの下面に作用すると、ピストン１５０が、上述と同様に、コイルスプリング１７０の付勢力に抗して、上室Ｒａ内の空気をハウジング本体Ｈ２の開孔部１２０を通り配管１２１内に流出させながら、上室Ｒａ側へ摺動するとともに、ダイヤフラム１６０ｃが、上述と同様に、その外周縁部を基準に、ダイヤフラム室Ｒｃ内の空気をピストンロッド１５０ｂの連通路１５４ａ、１５４ｂ、上室Ｒａ及びハウジング本体Ｈ２の開孔部１２０を通り配管１２１内に流出させながら、ダイヤフラム室Ｒｃ側へ湾曲しつつ変位する。

上述のようにピストン１５０が上室Ｒａ側へ摺動すると、弁装置Ｖは、上述と同様に開弁して流出側連通路９６を弁体室Ｒｄ内に環状弁座９２ｂを介し連通させる。これに伴い、流入側連通路９５から弁体室Ｒｄ内に流入する希釈薬液が、環状弁座９２ｂ、流出側連通路９６、流出ポート９４を通り半導体ウェハーＷに向けて流下する。これにより、半導体ウェハーＷに対する希釈薬液による洗浄処理がなされる。

ところで、上述のような弁装置Ｖからの希釈薬液による半導体ウェハーＷの洗浄処理過程においては、上述したごとく、弁装置Ｖでは、ピストン１５０の上室Ｒａ側への摺動に伴い、上室Ｒａ内の空気が、ハウジング本体Ｈ２の開孔部１２０を通り配管１２１内に流出するとともに、ダイヤフラム１６０ｃのダイヤフラム室Ｒｃ側への湾曲変位に伴い、ダイヤフラム室Ｒｃ内の空気が、ピストンロッド１５０ｂの両連通路１５４ａ、１５４ｂ、上室Ｒａ及びハウジング本体Ｈ２の開孔部１２０を通り配管１２１内に流出する。

ここで、枚葉式洗浄装置のうちの半導体ウェハーを処理する構成部位及びその付近は、外気の汚染を嫌う環境内に設置されている。然るに、弁装置Ｖにおいて、ダイヤフラム室Ｒｃ内の空気は、ピストンロッド１５０ｂとＯリング１４３との間の摺動に起因して発生する微細なゴミでもって汚染されることがある。また、上室Ｒａ内の空気も、同様に、蓋体Ｈ２の周壁１４０とＯリング１５１との間の摺動に起因して発生する微細なゴミでもって、汚染されることがある。

このため、本実施形態では、弁装置Ｖ内においてダイヤフラム室Ｒｃの近傍に位置するピストンロッド１５０ｂを活用して、ダイヤフラム室Ｒｃの内部を上室Ｒａの内部に連通させるように、逆Ｔ字状連通路１５４を構成する径方向通路部１５４ａ及び軸方向通路部１５４ｂをピストンロッド１５０ｂの内部に形成した。そして、弁装置Ｖの開弁の際に、ダイヤフラム室Ｒｃ内の汚染空気を、径方向通路部１５４ａ及び軸方向通路部１５４ｂを通して上室Ｒａ内に流動させるとともに、当該汚染空気を、上室Ｒａ内の汚染空気とともに、ハウジング本体Ｈ１の開孔部１２０を通して配管１２１内に排出するようにした。

このように排出された汚染空気は、外気の汚染を嫌う環境の外側へ排気される。従って、枚葉式洗浄装置の周囲の外気が、上述の汚染空気でもって汚染することなく、清浄に維持され得る。

また、上述のようにピストンロッド１５０ｂに径方向通路部１５４ａ及び軸方向通路部１５４ｂを形成することで、弁装置Ｖの開弁の際に上室Ｒａ内の空気を排出する役割を果たすハウジング本体Ｈ１の開孔部１２０が、ダイヤフラム室Ｒｃ内の汚染空気を排出する開孔部としての役割をも果たすことになる。従って、ダイヤフラム室Ｒｃ内の汚染空気を排出する開孔部を、開孔部１２０とは別にハウジング本体Ｈ１に設ける必要がなく、ハウジング本体Ｈ１の構成をより一層簡単化することができるのは勿論のこと、ハウジング本体Ｈ１の軸長をより一層短縮することができる。その結果、ハウジングＨの構成をより一層簡単化しつつ弁装置Ｖをより一層コンパクト化することができる。

なお、本考案の実施にあたり、上記実施形態に限ることなく、次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）本考案の実施にあたり、ハウジングＨやピストン１５０の形成材料は、上記実施形態にて述べたＰＴＦＥに限ることなく、耐薬品性のある樹脂や金属その他の耐薬品性のある各種材料を採用してもよい。
（２）本考案の実施にあたり、上記実施形態にて述べたダイヤフラム部材１６０の形成材料は、ＰＴＦＥに限ることなく、フッ素樹脂であればよい。
（３）本考案の実施あたり、ダイヤフラム部材１６０を構成する隔壁１６０ａ、弁体１６０ｂ及びダイヤフラム１６０ｃは、上記実施形態とは異なり、相互に別体でもって、形成するようにしてもよい。
（４）本考案の実施にあたり、蓋体Ｈ２の周壁１４０を廃止して、ピストン本体１５０ａをハウジング本体Ｈ１の周壁１００内に同軸的にかつ気密的に摺動可能に嵌装するようにしてもよい。
（５）本考案の実施あたり、連通路１５４は、ピストン１５０において、上記実施形態とは異なり、例えば、径方向通路部１５４ａのうち半径部分に相当する通路部と軸方向通路部１５４ｂによりＬ字状に形成してもよい。
（６）本考案の実施にあたり、上記実施形態とは異なり、ハウジング本体Ｈ１の開孔部１１０を周壁１００のうち隔壁１６０ａの環状鍔部１６１に対する対応部位に貫通状に形成するとともに、隔壁１６０ａの環状鍔部１６１からボス部１６２にかけてＬ字状に連通路を形成して、当該連通路を介し下室Ｒｂの内部を開孔部１１０に連通させて、蓋体Ｈ２の周壁１４０に形成した連通路１４２を廃止するようにしてもよい。これによれば、ボス部１６２をその外周面にて、周壁１００の内周面下端部に密着させる構成にして、ボス部１６２を周壁１００の下端部内に気密的に嵌装させることができる。その結果、隔壁１６０ａの周壁１００に対する支持がより一層安定し得る。
（７）本考案の実施にあたり、上記実施形態とは異なり、ハウジング本体Ｈ１において凹部９２の底壁を通る横断面（図２参照）を底壁９０の上面と把握してもよい。換言すれば、上記実施形態にて述べた流入ポート９３、流入側連通路９５及び弁体室Ｒｄを筒状周壁１００に含め、底壁９０を、環状弁座部９２ｂ、流出ポート９４及び流出側連通路９６（流入ポート９３、流入側連通路９５及び弁体室Ｒｄを除く）含むように構成してもよい。
（８）本考案の実施にあたり、上記実施形態とは異なり、流入孔部９３及び流入側連通路９５を流出孔部及び流出側連通路とし、かつ、流出孔部９４及び流出側連通路９６を流入孔部及び流入側連通路としてもよい。
（９）本考案の実施にあたり、上記実施形態にて述べた弁装置Ｖにおいて、ハウジング本体Ｈ１の上室Ｒａ内に連通する開孔部１２０内に配管１２１を通して空気流供給源から空気流を供給し、当該空気流の圧力をコイルスプリング１７０の付勢力に代えてピストン本体１５０ａに付与するようにして、コイルスプリング１７０を廃止するようにしてもよい。ここで、上記実施形態にて述べた上室Ｒａ内に生ずる汚染空気は、上記実施形態にて述べたように開孔部１２０から配管１２１内に排出する。なお、開孔部１２０と配管１２１との間に切り換え制御弁（図示しない）を接続して、この切り換え制御弁により上室Ｒａ内への空気流の供給及び上室Ｒａからの汚染空気の排出を切り換え制御する。
（１０）本考案の実施にあたり、上記実施形態とは異なり、弁装置Ｖにおいて、上室Ｒａ内のコイルスプリング１７０を下室Ｒｂ内にてピストン本体１５０ａと隔壁１６０ａとの間に介装してピストン本体１５０ａを常時上室Ｒａ側へ付勢するように構成することで、弁装置Ｖを、常閉型ではなく常開型として構成してもよい。なお、上室Ｒａ内に生ずる空圧が、下室Ｒｂ内のコイルスプリング１７０に抗してピストン本体１５０ａに作用することで、弁体１６０ｂを環状弁座９２ｂに着座させることで、弁装置Ｖは閉弁状態になる。

Ｈ…ハウジング、Ｒａ…上室、Ｒｂ…下室、Ｒｃ…ダイヤフラム室、
Ｒｄ…弁体室、９０…底壁、９２ｂ…開孔部（環状弁座）、９３…流入ポート、
９４…流出ポート、９５…流入連通路、９６…流出連通路、１００…円筒状周壁、
１１０、１２０…開孔部、１３０…上壁、１５０…ピストン、
１５０ａ…ピストン本体、１５０ｂ…ピストンロッド、基端側ロッド部…１５２、
先端側ロッド部…１５３、１５４…連通路、１５４ａ…径方向通路部、
１５４ｂ…軸方向通路部、１６０ａ…隔壁、１６０ｂ…弁体、
１６０ｃ…ダイヤフラム。

Claims (3)

1. 筒状周壁と、当該筒状周壁の一側軸方向開口部を閉じる一側端壁と、前記筒状周壁の他側軸方向開口部を閉じる他側端壁とを有し、前記筒状周壁のうちの前記一側端壁の近傍部位或いは前記一側端壁に一側流路を形成するとともに、前記一側端壁に他側流路を形成してなるハウジングと、
   選択的に開く弁手段と、
   前記筒状周壁の軸方向中間部位内に嵌装される隔壁と、
   前記筒状周壁内に前記他側端壁と前記隔壁との間にて軸方向に摺動可能に嵌装されて前記他側端壁側に位置する第１室と前記隔壁側に位置する第２室を形成するピストン本体と、当該ピストン本体から前記隔壁に同軸的に形成してなる中空部を通り軸方向へ摺動可能に延出する基端側ロッド部及びこの基端側ロッド部から前記一側端壁に向けて延出する先端側ロッド部からなるピストンロッドとを有するピストンと、
   前記ピストンロッドの前記先端側ロッド部に同軸的に設けてなる弁体と、
   前記筒状周壁内にて前記隔壁と前記一側端壁との間に設けられるフッ素樹脂製ダイヤフラムとを備えており、
   当該フッ素樹脂製ダイヤフラムは、その厚さ方向に湾曲変位可能に前記隔壁と前記弁体との間に連結されるとともに前記隔壁側に位置する第３室と前記一側端壁側に位置して前記弁体を内包する第４室とを形成してなり、
   前記一側及び他側の流路の一方は、その内端開孔部にて、前記一側端壁のうち前記弁体に対する対向部位に形成されて、前記第４室を介し前記一側及び他側の流路の他方の内端開孔部と連通可能であって前記弁体による着座可能な環状弁座として形成されており、
   前記弁手段は、前記弁体及び前記環状弁座でもって構成されて、前記弁体の前記環状弁座からの離れに応じ開いたとき薬液や洗浄液等の液体を前記一側及び他側の流路の一方から前記第４室を通り前記一側及び他側の流路の他方へ流動させ、前記弁体の前記環状弁座への着座に応じて閉じたとき前記液体の前記一側及び他側の流路の一方から前記一側及び他側の流路の他方への流動を遮断するようになっており、
   前記ピストンは、前記ピストンロッドの前記基端側ロッド部と前記先端側ロッド部との境界部から前記ピストン本体を通るように貫通状に形成されて前記第３室の内部を前記第１室の内部に連通する連通路を具備しており、
   前記ピストンが、前記ピストン本体にて、前記第１室内に生ずる圧力に基づき前記第２室側へ摺動することで前記弁手段を閉じ、また、前記ピストン本体にて、前記第２室内に生ずる圧力に基づき前記第１室内の空気を前記筒状周壁の一部位から外部へ排出しつつ前記第１室側へ摺動することで前記弁手段を開くとともに前記第３室内の空気を前記ダイヤフラムの湾曲変位に応じて前記ピストンの前記連通路及び前記第１室を介し前記筒状周壁の前記一部位から外部へ排出するようにしたダイヤフラム式弁装置。
2. 前記隔壁及び前記弁体は、前記フッ素樹脂でもって、前記ダイヤフラムとともに一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム式弁装置。
3. 前記連通路は、前記ピストンロッドの前記境界部にて前記第３室内に連通するように径方向に貫通状に形成してなる径方向通路部と、前記ピストンロッドの前記基端側ロッド部及び前記ピストン本体に亘り前記径方向通路部の中間部位を前記第１室内に連通させるように貫通状に形成してなる軸方向通路部とでもって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のダイヤフラム式弁装置。

Images