JP7217501B2 - ダイヤフラム弁 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置において高純度薬液や超純水の液体を流動させるダイヤフラム弁に採用するに適したダイヤフラム弁に関する。

従来、この種のダイヤフラム弁は、筒状ハウジングと、当該ハウジング内にて軸方向に湾曲状に変位可能に支持されるダイヤフラムと、当該ハウジングに組み付けられてダイヤフラムを軸方向に湾曲状に変位させるように駆動する駆動機構とにより構成されている。

ここで、当該ダイヤフラム弁の閉弁の際には、駆動機構が、ピストンを、コイルスプリングの付勢力を受けてピストン軸とともに、ダイヤフラムに向けて軸動させ、当該軸動方向にダイヤフラムを湾曲変位させてその中央部にて環状弁座に着座させる。また、当該ダイヤフラム弁の開弁の際には、ピストンが、空気圧を受けてコイルスプリングの付勢力に抗して上述の軸動とは逆方向にピストン軸とともに軸動し、この軸動に伴い当該軸動方向にダイヤフラムを湾曲変位させてその中央部にて環状弁座から分離させる。

このような構成からなるダイヤフラム弁が半導体製造装置に用いられる場合、当該半導体製造装置における洗浄工程や剥離工程では、強酸・強アルカリ等の腐食性の高い薬液が高純度薬液として使用されることから、ダイヤフラム弁内のダイヤフラムの形成材料としては、耐酸性や耐アルカリ性等の耐薬品性に優れるフッ素樹脂を採用することが望ましい。

また、半導体製造装置においては、ダイヤフラム弁からの金属成分や有機物成分の溶出は許されないことから、ダイヤフラムの形成材料としては、低溶出性を有するフッ素樹脂を採用することが望ましい。

また、上述のようなダイヤフラム弁としての構成上、屈曲性に優れ長寿命を維持し得るフッ素樹脂を採用することが望ましい。

以上のようなことから、ダイヤフラムの形成材料としては、耐薬品性、低溶出性を有し、かつ屈曲性に優れ長寿命を維持し得るフッ素樹脂を採用することが要請される。

特許第５２８６３３０号公報

ところで、上述のような構成を有するダイヤフラム弁では、さらに、半導体製造装置においてダイヤフラム弁からのパーティクルによる液体の汚染は許されないことから、ダイヤフラム弁内の流路系統に流れる液体を、ダイヤフラムでもって、駆動機構から隔離することが必要で、そのためには、当該ダイヤフラムを、外周部、湾曲変位部及び中央部でもって一体的に構成することが要請される。

ここで、ダイヤフラムの形成材料として、ＰＴＦＥを採用する場合、ＰＴＦＥは、メルトフローレートが低いため、射出成形や押出成形では、良好な品質のダイヤフラムを形成することはできない。従って、ダイヤフラムは、ＰＴＦＥの圧縮成形丸棒を切削加工することで形成される。

このように切削加工により形成されるＰＴＦＥ製ダイヤフラムの寿命は長いものの、このようなダイヤフラムを用いたダイヤフラム弁においては、その動作に伴い、切削加工してなる湾曲変位部がその表面にて伸延或いは圧縮することから、当該湾曲変位部から微小ではあるが発塵する。但し、このような発塵は、例えば、半導体製造装置で製造されるシリコンウエハの配線ピッチが１０（ｎｍ）より大きい場合は、許容範囲以内にある。

また、ダイヤフラムの形成材料として、ＰＴＦＥに代えて、ＰＦＡを採用する場合、ダイヤフラムは、射出成形丸棒、圧縮成形丸棒或いは押し出し成形丸棒を切削加工することで形成される。

このように切削加工により形成されるＰＦＡ製ダイヤフラムの寿命は短い。また、このように切削加工により形成してなるＰＦＡ製ダイヤフラムを用いたダイヤフラム弁は、その動作に伴い、切削加工してなる湾曲変位部の表面にて、切削加工により形成されるＰＴＦＥ製ダイヤフラムの湾曲変位部と同様に、伸延或いは圧縮することから、湾曲変位部から微小ではあるが発塵する。

ここで、ダイヤフラムの形成材料として、ＰＦＡを採用し、当該ＰＦＡを用いて射出成形により湾曲変位部の厚いものを成形するとともに切削加工することでダイヤフラムを形成する場合、射出成形や圧縮成形で厚肉形状に成形すると、湾曲変位部における結晶化が均一には起こらず、その界面が破壊の起点となるとともに寿命が短くなるため、このような湾曲変位部を有するダイヤフラムは、殆ど採用されていない。

一方、近年、半導体製造装置による半導体素子、例えば、シリコンウエハの製造にあたり、さらなる微細化が要請されている。例えば、シリコンウエハにおける配線ピッチを１０（ｎｍ）以下にしたいという要請がある。従って、ダイヤフラム弁からの発塵は、数ｎｍサイズのパーティクルの発塵さえも許されない状況となっている。

しかるに、上述したごとく、切削加工により形成したダイヤフラムを用いたダイヤフラム弁は、その動作に伴い、切削加工してなる湾曲変位部の表面にて伸延や圧縮を生じ、これに伴い、湾曲変位部から微小ではあるが、発塵する。

このようなことでは、上述したダイヤフラム弁からの数ｎｍサイズのパーティクルの発塵さえも許されない状況には対応し得ず、切削加工してなる湾曲変位部を有するダイヤフラムに対して、さらなる改良が要請される。

これに対しては、ＰＦＡ製のフィルムは、薄肉であるため、結晶化を均一にし得ることから、当該ＰＦＡ製のフィルムを、押出成形や圧縮成形により形成して、少なくともダイヤフラムの湾曲変位部として採用すれば、上述したダイヤフラムの改良につながるものと認識した。

ところで、上記ダイヤフラム弁においては、その構成上、駆動機構によりダイヤフラムを湾曲状に変位させるにあたり、ダイヤフラムは、その中央部にて、駆動機構の駆動軸に連結される。

しかしながら、ダイヤフラムが上述のようにフィルム状であって非常に薄いことから、当該ダイヤフラムの中央部において、駆動機構の駆動軸と連結するに要する連結部を形成することはできない。従って、当該連結部なくして、ダイヤフラムの中央部を駆動機構の駆動軸と連結することは極めて困難である。

これに対しては、上記特許文献１に記載の樹脂ダイヤフラムのシール方法によるレーザー溶接を適用してなるダイヤフラム弁の構成を利用することが考えられる。

当該特許文献１にいうダイヤフラム弁においては、シール目的ではあるが、ダイヤフラムが、そのフランジ部にて、弁体室を密封するように、下ハウジングのフランジ部とレーザー溶接されている。このようなことに着目して、レーザー溶接を、ＰＦＡ製ダイヤフラムの中央部と駆動機構の駆動軸との連結に利用することは可能であろうと推測される。

一方、このようなことから、ＰＦＡ製ダイヤフラムの中央部と駆動機構の駆動軸との連結がレーザー溶接による接合でもって実現しても、当該ダイヤフラム弁の閉弁時には、ピストンが、コイルスプリングの付勢力に応じてピストン軸を液圧に抗してダイヤフラムの中央部を介し環状弁座に着座させる。このことは、ダイヤフラムがその中央部にて環状弁座に着座することを意味する。このとき、環状弁座に着座したダイヤフラムの中央部に加わるピストン軸の衝撃力は、コイルスプリングのばね荷重の大きさにより決まる。

ここで、コイルスプリングのばね荷重としては、ダイヤフラムを液体の圧力に抗して中央部にて適正速度で環状弁座に着座させるに要する荷重に加え、ダイヤフラムの荒れた面を均す荷重が必要とされる。このため、コイルスプリングのばね荷重は必然的に大きくならざるを得ず、これに伴い、環状弁座に着座したダイヤフラムの中央部に加わるピストン軸の衝撃力は、コイルスプリングのばね荷重が大きい程大きくなる。

このようなことから、上述の衝撃力が、繰り返し、環状弁座に着座したダイヤフラムの中央部に加わると、ダイヤフラムがその中央部にて破損して、当該破損に伴うダイヤフラムの破損部分が、微小なパーティクルとなって液体内に混入し易い。これでは、液体を清浄には維持できない。このようなことは、ダイヤフラムが上述のようにフィルムのように薄ければ、より一層著しい。従って、ダイヤフラムがフィルムのように薄くても、上述した衝撃力により生じがちなダイヤフラムの中央部の破損等の損傷に起因する微小なパーティクルの発生や当該パーティクルの液体への混入をできる限り抑制する必要がある。

そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、屈曲性や長寿命性を確保し得るようなフィルム状のＰＦＡを、数ｎｍ程度の発塵をも最少に抑制し得るダイヤフラムの形成材料として選択するとともに、ダイヤフラムがフィルムのように薄くても駆動手段の駆動軸によるダイヤフラムの中央部に対する衝撃力をできる限り緩和して、当該衝撃力により生じがちなダイヤフラムの中央部の損傷に起因する微小な発塵や当該発塵の液体への混入をできる限り抑制するようにしたダイヤフラム弁を提供することを目的とする。

上記課題の解決にあたり、本発明に係るダイヤフラム弁は、請求項１の記載によれば、弁部の開弁に伴い高純度薬液や超純水の液体を流入側から流出側へ流動させ、また、上記弁部の閉弁に伴い液体の上記流出側への流動を遮断するものである。

当該ダイヤフラム弁において、
筒状周壁（１３０、１１２）及び当該筒状周壁にその軸方向両端開口部を閉塞するように互いに対向して形成してなる両対向壁（１１０ａ、１４０）を有するハウジング（１００、１００ａ、１００ｂ）と、
筒状周壁の軸方向中間部位に設けられて両対向壁の一方の対向壁（１４０）との間にて一側中空部を形成するとともに他方の対向壁（１１０ａ）との間にて他側中空部を形成するように筒状周壁の内部を区画する隔壁（１２０）と、
筒状周壁の上記一側中空部内に設けられる駆動手段（３００）と、
筒状周壁の上記他側中空部内に設けられて他方の対向壁（１１０ａ）との間にて液体室（Ｒａ）を形成するとともに隔壁（１２０）との間にて空気室（Ｒｂ）を形成するように上記他側中空部を区画するＰＦＡ製のフィルム状ダイヤフラム（２００ａ）と、
筒状周壁の上記他側中空部内にてダイヤフラムの上面にその外周部に沿うようにレーザー溶接により接合してなるフッ素樹脂製環状補強体（２００ｂ）とを備えており、
ハウジングは、液体室内にてダイヤフラムの中央部（２２０）に対向して当該中央部と共に弁部を構成する環状弁座部（１１３、１１６）、液体を上記流入側から上記環状弁座部を介し液体室内に流入させる一側流路及び液体室内の液体を上記流出側へ流出させる他側流路を他方の対向壁（１１０ａ）に設けてなり、
駆動手段は、上記一側中空部から隔壁（１２０）及び空気室（Ｒｂ）を通りダイヤフラムの上記中央部に対向するように軸動可能に延出する駆動軸（３２０、３２０ｂ、３２０ｃ）と、当該駆動軸をダイヤフラムの上記中央部に向けて付勢する付勢手段（３３０）と、当該駆動軸の延出端部（３２３、３２５）にダイヤフラムの上記中央部に対向するように組み付けられる弾性ゴム材料製の緩衝体（３４０、４２０）とを具備してなることを特徴とする。

このような構成によれば、ダイヤフラムは、ＰＦＡでもってフィルム状のダイヤフラムとして形成されている。従って、当該ダイヤフラムは、フィルム状であっても、耐薬品性、低溶出性、屈曲性や長寿命性に優れたダイヤフラムであって発塵性を最少（最小限）に抑制し得るダイヤフラムとして形成され得る。
また、上述のごとく、フッ素樹脂製環状補強体が、ダイヤフラムの上面にその外周部に沿うようにレーザー溶接により接合されている。これによれば、ダイヤフラムがフィルムのように薄いために取扱いにくくても、上述のようなダイヤフラムの外周部と環状補強体とのレーザー溶着による接合構成でもって、環状補強体が、ダイヤフラムに対し補強機能を発揮し得る。従って、ダイヤフラムが薄くても曲がったりすることなく容易に取り扱われ得る。

ここで、上述のように、緩衝体が、弾性ゴム材料により形成されて、駆動手段の駆動軸の延出端部とダイヤフラムの中央部との間にて駆動軸の延出端部に組み付けられている。

このため、ダイヤフラム弁の閉弁の際には、駆動軸が付勢手段の付勢力を受けて液体室内の液圧に抗して他方の対向壁側へ軸動すると、ダイヤフラムは、当該駆動軸の延出端部に組み付けてなる緩衝体により押動されて湾曲し、中央部にて、環状弁座部に着座する。これに伴い、駆動軸が、付勢手段による付勢力に起因する衝撃力を、緩衝体を介し、環状弁座部に着座したダイヤフラムの中央部に加える。

ここで、緩衝体が、弾性ゴム材料からなるため、当該緩衝体は、その弾性により、駆動軸からの衝撃力を緩和してダイヤフラムの中央部に加える。

このため、ダイヤフラム弁の閉弁が繰り返されても、当該閉弁ごとに、駆動軸からダイヤフラムの中央部に加わる衝撃力が緩衝体の弾性でもって緩和される。従って、ダイヤフラムがフィルムのように薄くても、上述のような衝撃力の緩和のため、当該ダイヤフラムの中央部の衝撃力による損傷が最少に抑制され得る。これにより、ダイヤフラムの中央部からの発塵が最少に抑制されて、当該発塵の液体内への混入も最少に抑制され得る。

また、上述のように緩衝体が、駆動軸により、環状弁座部に着座したダイヤフラムの中央部に押圧されたとき、弾性ゴム材料からなる緩衝体は、その弾性のもとにダイヤフラムの中央部に押圧される。このため、ダイヤフラムの上面に荒れが生じていても、緩衝体は、ダイヤフラムの上面の荒れのうちの中央部の荒れを均すことなく当該荒れになじむようにして当該中央部に当接する。従って、付勢手段の付勢力は、液圧に対応する力よりも大きければ、ダイヤフラムの上面の荒れを均すに要する付勢力分は少なくとも軽減し得る。

一方、ダイヤフラム弁の開弁の際には、駆動軸が、付勢手段の付勢力に抗して一方の対向壁側へ軸動すると、当該駆動軸の延出端部に組み付けてなる緩衝体が、駆動軸の一方の対向壁側へ軸動に伴い、環状弁座部に着座したダイヤフラムの中央部から離れる。これに伴い、ダイヤフラムは、その弾力或いは当該弾力及び液体室内の液圧の双方の作用を受けて、原形状に復帰して、中央部にて環状弁座部から分離する。これにより、流入側から流出側へ液体を流動させる。

ここで、当該液体には、上述のようにダイヤフラム弁の閉弁時に生じがちなダイヤフラムからの発塵が最少に抑制されるとともに、ダイヤフラム弁の開弁時にダイヤフラムの中央部が環状弁座部から分離する際の当該中央部からの発塵も、ダイヤフラムがＰＦＡからなることから最少に抑制され得る。従って、流出側へ流動する液体に対するダイヤフラムの発塵の混入は最少に抑制され得る。その結果、半導体素子の製造に用いられる液体は清浄に維持され得る。

また、本発明に係るダイヤフラム弁は、請求項２の記載によれば、
弁部の開弁に伴い高純度薬液や超純水の液体を流入側から流出側へ流動させ、また、上記弁部の閉弁に伴い液体の上記流出側への流動を遮断するものである。

当該ダイヤフラム弁において、
筒状周壁（１３０、１１２）及び当該筒状周壁にその軸方向両端開口部を閉塞するように互いに対向して形成してなる両対向壁（１１０ａ、１４０）を有するハウジング（１００、１００ａ、１００ｂ）と、
筒状周壁の軸方向中間部位に設けられて両対向壁の一方の対向壁（１４０）との間にて一側中空部を形成するとともに他方の対向壁（１１０ａ）との間にて他側中空部を形成するように筒状周壁の内部を区画する隔壁（１２０）と、
筒状周壁の上記一側中空部内に設けられる駆動手段（３００）と、
筒状周壁の上記他側中空部内に設けられて他方の対向壁（１１０ａ）との間にて液体室（Ｒａ）を形成するとともに隔壁（１２０）との間にて空気室（Ｒｂ）を形成するように上記他側中空部を区画するＰＦＡ製のフィルム状ダイヤフラム（２００ａ）と、
当該ダイヤフラムの上面にその外周部（２１０）に沿うように積層される環状補強体（４１０）と、ダイヤフラムの中央部（２２０）に当該ダイヤフラムの上記上面側から対向するように環状補強体よりも上側にて位置する緩衝体（４２０）と、ダイヤフラムにおいてその外周部と上記中央部との間に一体的に形成してなる湾曲変位部（２３０）にダイヤフラムの上記上面側から対向して環状補強体の内周部から傾斜状に緩衝体に向けて延出し当該緩衝体の外周部に連結される連結膜（４３０）とを有するように、弾性ゴム材料でもって一体的に形成してなる補強緩衝部材（４００ａ）とを備えており、
ハウジングは、液体室内にてダイヤフラムの上記中央部に対向して当該中央部と共に上記弁部を構成する環状弁座部（１１３、１１６）、液体を上記流入側から上記環状弁座部を介し液体室内に流入させる一側流路及び液体室内の液体を上記流出側へ流出させる他側流路を他方の対向壁（１１０ａ）に設けてなり、
駆動手段は、上記一側中空部から隔壁（１２０）及び空気室（Ｒｂ）を通り緩衝体を介しダイヤフラムの上記中央部に対向するように軸動可能に延出する駆動軸（３２０、３２０ｂ、３２０ｃ）と、当該駆動軸をダイヤフラムの上記中央部に向けて付勢する付勢手段（３３０）とを具備してなることを特徴とする。

このような構成によれば、ダイヤフラムは、請求項１に記載の発明と同様に、ＰＦＡでもってフィルム状のダイヤフラムとして形成されていることから、当該ダイヤフラムは、フィルム状であっても、耐薬品性、低溶出性、屈曲性や長寿命性に優れたダイヤフラムであって発塵性を最少（最小限）に抑制し得るダイヤフラムとして形成され得る。

ここで、上述のごとく、請求項1に記載の緩衝体とは異なる補強緩衝部材が、環状補強体、連結膜及び緩衝体を有するように弾性ゴム材料でもって一体的に形成されており、当該補強緩衝部材は、環状補強体にて、ダイヤフラムの上面にその外周部に沿うように積層されている。また、緩衝体は、環状補強体よりも上側にて駆動軸とダイヤフラムの中央部との間に位置し、連結膜は、ダイヤフラムの湾曲変位部に対向するように、環状補強体の内周部から上側に位置する緩衝体に向けて傾斜状に延出し当該緩衝体の外周部に連結されている。

ここで、当該補強緩衝部材においては、環状補強体が、上述のごとく、ダイヤフラムの上面にその外周部に沿うように積層されている。このため、ダイヤフラムがフィルムのように薄いために取扱いにくくても、環状補強体が弾性ゴム材料からなることから、上述のようなダイヤフラムの外周部と環状補強体との積層構成でもって、環状補強体が、その弾力に基づき、ダイヤフラムに対し補強機能を良好に発揮し得る。

また、ダイヤフラム弁の閉弁の際には、駆動軸が付勢手段の付勢力を受けて液体室内の液圧に抗して他方の対向壁側へ軸動すると、補強緩衝部材が、その緩衝体にて、駆動軸によりその他方の対向壁側への軸動方向に傾斜状の連結膜を変形させながら押動され、ダイヤフラムが、その中央部にて、緩衝体によりその押動方向に押動されて、湾曲変位部を湾曲させながら環状弁座部に着座する。これに伴い、駆動軸が、付勢手段による付勢力に起因する衝撃力を、補強緩衝部材の緩衝体を介し、環状弁座部に着座したダイヤフラムの中央部に加える。

ここで、補強緩衝部材において、緩衝体が連結膜及び環状補強体と一体になっていても、当該緩衝体は、弾性ゴム材料からなるため、その弾性により、駆動軸からの衝撃力を緩和してダイヤフラムの中央部に加える。

このため、ダイヤフラム弁の閉弁が繰り返されても、当該閉弁ごとに、駆動軸からダイヤフラムの中央部に加わる衝撃力が環状補強体の緩衝体の弾性でもって緩和される。従って、ダイヤフラムがフィルムのように薄くても、上述のような衝撃力の緩和のため、当該ダイヤフラムの中央部の衝撃力による損傷が最少に抑制され得る。これにより、ダイヤフラムの中央部からの発塵が最少に抑制されて、当該発塵の液体内への混入も最少に抑制され得る。

また、上述のように補強緩衝部材において、緩衝体が、駆動軸により、環状弁座部に着座したダイヤフラムの中央部に押圧されたとき、弾性ゴム材料からなる緩衝体は、その弾性のもとにダイヤフラムの中央部に押圧される。このため、ダイヤフラムの上面に荒れが生じていても、緩衝体は、ダイヤフラムの上面の荒れのうちの中央部の荒れを均すことなく当該荒れになじむようにして当該中央部に当接する。従って、付勢手段の付勢力は、液圧に対応する力よりも大きければ、ダイヤフラムの上面の荒れを均すに要する付勢力分は少なくとも軽減し得る。

一方、ダイヤフラム弁の開弁の際には、駆動軸が、付勢手段の付勢力に抗して一方の対向壁側へ軸動すると、補強環状体が弾性ゴム材料からなるため、連結膜が、駆動軸の一方の対向壁側への軸動に伴い環状補強体から上側へ傾斜状に延出して原形状に復帰して緩衝体をダイヤフラムの中央部から離してその上側へ変位させる。これに伴い、ダイヤフラムは、その弾力或いは当該弾力及び液体室内の液圧の双方の作用を受けて、原形状に復帰して、中央部にて環状弁座部から分離する。このとき、補強緩衝部材においては、連結膜が、環状補強体の中央側上方に緩衝体を位置させるように、弾性ゴム材料でもって形成されているので、連結膜の駆動軸のダイヤフラムの中央部への軸動方向に応じた変形や当該連結膜の駆動軸のダイヤフラムの中央部とは反対方向への軸動に応じた原形状への復帰でもって、緩衝体のダイヤフラムの中央部への変位及び原位置への復帰が、良好になされ得る。

これにより、流入側から流出側への液体の流動が良好になされ得る。

ここで、以上のように、補強緩衝部材が、ゴム弾性材料でもって、環状補強体、連結膜及び緩衝体からなる一体的構成として形成されていることから、環状補強体によるダイヤフラムに対する補強機能を良好に確保し得るとともに、緩衝体によりその連結膜との連携のもとに、環状弁座部に着座したダイヤフラムの中央部に対する駆動軸からの衝撃力を緩和することで、液体には、上述のようにダイヤフラム弁の閉弁時に生じがちなダイヤフラムからの発塵が最少に抑制されるとともに、ダイヤフラム弁の開弁時にダイヤフラムの中央部が環状弁座部から分離する際の当該中央部からの発塵も、ダイヤフラムがＰＦＡからなることから最少に抑制され得る。従って、流出側へ流動する液体に対するダイヤフラムの発塵の混入は最少に抑制され得る。その結果、半導体素子の製造に用いられる液体は清浄に維持され得る。

また、本発明は、請求項３の記載によれば、請求項１に記載のダイヤフラム弁において、
緩衝体は、駆動軸の上記延出端部にその端面部（３２３ａ）側から形成してなる凹部（３２４）内に係脱可能に係合する係合部（３４０ａ）と、当該係合部と一体的に形成されて駆動軸の上記延出端部の上記端面部とダイヤフラムの上記中央部との間にて上記延出端部の上記端面部に当接する基部（３４０ｃ、３４０ｄ）とを有することを特徴とする。

これによれば、緩衝体の駆動軸の延出端部に対する組み付けがより一層具体的に達成され得る。その結果、請求項１に記載の発明の作用効果がより一層確実に達成され得る。

また、本発明の請求項４の記載によれば、請求項３に記載のダイヤフラム弁において、緩衝体の基部は、平板部（３４０ｃ）であってもよい。

また、本発明の請求項５の記載によれば、請求項３に記載の発明において、
緩衝体の基部は、ダイヤフラムの上記中央部側の端面部にて当該中央部側へ凸な湾曲面部（３４３）に形成されており、
環状弁座部（１１６）は、他側流路の内端開孔部自体でもって形成されており、
緩衝体は、駆動軸により押圧されて、ダイヤフラムの上記中央部を環状弁座部内に湾曲状に押し込むように湾曲させることを特徴とする。

これによれば、緩衝体の基部は、ダイヤフラムの中央部側の端面部にて当該中央部側へ凸な湾曲面部に形成されており、環状弁座部は、他側流路の内端開孔部自体でもって形成されている。従って、環状弁座部の内径は、例えば他側流路の内端開孔部から隆起するように形成される環状弁座部の内径よりも小さいことから、ダイヤフラムの中央部に対する環状弁座部内の液体の液圧は、より一層高くなる。このため、ダイヤフラムは、その自己復帰力及び液体室内の液体の液圧の双方でもって、より一層良好に、原形状に復帰し得る。

また、本発明は、請求項６の記載によれば、請求項２に記載のダイヤフラム弁において、
補強緩衝部材は、環状補強体にて、ダイヤフラムの上記外周部を通して他方の対向壁（１１０ａ）の外周部に締着部材（４１１）により締着されるとともに、連結膜にて、緩衝体の外周部から環状補強体の内周部にかけて順次薄くなるとともに下に凸な湾曲形状にて末広がり状となるように形成されていることを特徴とする。

これによれば、補強緩衝部材の連結膜が、緩衝体の外周部から環状補強体の内周部にかけて順次薄くなるとともに下に凸な湾曲形状にて末広がり状となるように形成されているから、連結膜は、環状補強体の外周部側を基準に容易に湾曲により変形し得る。これにより、請求項２に記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。

また、本発明は、請求項７の記載によれば、請求項１に記載のダイヤフラム弁において、
駆動手段は、
筒状周壁の上記一側中空部内に一方の対向壁と隔壁との間にてその軸方向に沿い摺動可能に嵌装されて一側室を一方の対向壁との間にて形成するとともに他側室を隔壁との間にて形成するように筒状周壁の上記一側中空部を区画するピストン（３１０）とを具備して、
付勢手段は、ピストンを他側室及び一側室のいずれか一方の室に向けて付勢するコイルスプリング（３３０）であり、
駆動軸は、ピストンから他側室を通りダイヤフラムの上記中央部に対向するように延出するピストン軸（３２０）であり、
緩衝体は、ピストン軸の延出端部とダイヤフラムの上記中央部との間にてピストン軸の延出端部に組み付けられていることを特徴とする。

これによれば、ダイヤフラム弁は、その閉弁の際には、ピストンがコイルスプリングのばね荷重を付勢力として受け液体室内の液圧に抗して他側室及び一側室のいずれか一方の室に向けて付勢されて摺動し、この摺動に連動してピストン軸が緩衝体を介しダイヤフラムをその中央部にて環状弁座部に着座させ、
一方、当該ダイヤフラム弁は、その開弁の際には、ピストンがいずれか他方の室への空気流の供給によりコイルスプリングのばね荷重に抗して摺動し、この摺動に連動してピストン軸が緩衝体と共に環状弁座部に着座してなるダイヤフラムの中央部から離れ、ダイヤフラムが、その弾力或いは当該弾力及び液体室内の液圧の双方の作用を受けて、原形状に復帰して、中央部にて環状弁座部から分離する。これにより、当該ダイヤフラム弁は、空気作動形ダイヤフラム弁として機能する。

このような空気作動形ダイヤフラム弁であっても、請求項１に記載の発明と同様の作用効果が達成され得る。

また、本発明は、請求項８の記載によれば、請求項２に記載のダイヤフラム弁において、
駆動手段は、
筒状周壁の上記一側中空部内に一方の対向壁と隔壁との間にてその軸方向に沿い摺動可能に嵌装されて一側室を一方の対向壁との間にて形成するとともに他側室を隔壁との間にて形成するように筒状周壁の上記一側中空部を区画するピストン（３１０）とを具備して、
付勢手段は、ピストンを他側室及び一側室のいずれか一方の室に向けて付勢するコイルスプリング（３３０）であり、
駆動軸は、ピストンから他側室を通り補強緩衝部材の緩衝体を介しダイヤフラムの上記中央部に対向するように延出するピストン軸（３２０）であることを特徴とする。

このような構成によれば、ダイヤフラム弁の閉弁の際には、ピストンがコイルスプリングのばね荷重を付勢力として受けることで、液体室内の液圧に抗して他側室及び一側室のいずれか一方の室に向けて他方の対向壁側へ付勢されて摺動し、この摺動に連動して、ピストン軸がダイヤフラムの中央部に向けて軸動し、補強緩衝部材が、その緩衝体にて、ピストン軸により、そのダイヤフラムの中央部への軸動に伴い傾斜状の連結膜を変形させながら、押動され、ダイヤフラムが、その中央部にて、緩衝体によりその押動方向に押動されて、湾曲変位部を湾曲させながら環状弁座部に着座させ、
一方、当該ダイヤフラム弁の開弁の際には、ピストンがいずれか他方の室への空気流の供給によりコイルスプリングのばね荷重に抗して摺動し、この摺動に連動して、ピストン軸が、その延出端部にて、補強緩衝部材の緩衝体から離れ、これに伴い、連結膜が、環状補強体から上側へ傾斜状に延出するように原形状に復帰して緩衝体をダイヤフラムの中央部から離してその上側へ変位させ、ダイヤフラムは、その弾力或いは当該弾力及び液体室内の液圧の双方の作用を受けて、原形状に復帰して、中央部にて環状弁座部から分離する。これにより、当該ダイヤフラム弁は空気作動形ダイヤフラム弁として機能する。

このような空気作動形ダイヤフラム弁であっても、請求項２に記載の発明と同様の作用効果が達成され得る。

また、本発明は、請求項９の記載によれば、請求項１～８のいずれか１つに記載のダイヤフラム弁において、ダイヤフラムは、ＰＦＡを押し出し成形或いは圧縮成形することにより、フィルム状に形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、ダイヤフラム弁において、ダイヤフラムが、ＰＦＡを押し出し成形或いは圧縮成形することにより、フィルム状に形成されている。これにより、切削加工によるダイヤフラムの形成に比べて発塵は少なく、特に数ｎｍサイズのパーティクル等の発塵さえも最少（最小限）に抑制し得るような平滑度の高い面を有するダイヤフラムであって耐薬品性、低溶出性、屈曲性や長寿命性に優れたダイヤフラムの形成が可能である。

また、上述のように、ダイヤフラムが、ＰＦＡを押し出し成形或いは圧縮成形することにより、フィルム状に形成されているので、ダイヤフラムは、その湾曲変位部を中心として結晶化を均一にすることができ、ダイヤフラムの寿命をより一層長くし得る。以上により、請求項１～８のいずれか１つに記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。

また、本発明は、請求項１０の記載によれば、請求項９に記載のダイヤフラム弁において、
ダイヤフラムは、０．１（ｍｍ）以上で０．６（ｍｍ）以下の範囲以内の厚さを有することを特徴とする。

これによれば、請求項９に記載の発明の作用効果と同様の作用効果をより一層確実に達成し得る。ここで、ダイヤフラムの厚さを０．１（ｍｍ）以上としたのは、０．１（ｍｍ）未満では、ダイヤフラムが薄過ぎて破れ易いためである。また、０．６（ｍｍ）以下としたのは、ダイヤフラムは、０．６（ｍｍ）よりも厚いと、当該ダイヤフラムの湾曲変位部が硬すぎて敏感には変位しにくくなるとともに、ダイヤフラムにクラック等の破壊が生じ易いためである。

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。

本発明に係るダイヤフラム弁の第１実施形態を閉弁状態にて示す縦断面図である。 本発明に係るダイヤフラム弁の第１実施形態を開弁状態にて示す縦断面図である。 上記第１実施形態におけるダイヤフラム部材を示す縦断面図である。 （ａ）は、図３の補強体を示す縦断面図であり、（ｂ）は図３のダイヤフラムを示す縦断面図である。 図１のピストン及びピストン軸を示す拡大側面図である。 図１の緩衝体を示す拡大縦断面図である。 本発明に係るダイヤフラム弁の第２実施形態を閉弁状態にて示す縦断面図である。 本発明に係るダイヤフラム弁の第２実施形態を開弁状態にて示す縦断面図である。 図７の緩衝体を示す拡大縦断面図である。 本発明に係るダイヤフラム弁の第３実施形態を閉弁状態にて示す縦断面図である。 本発明に係るダイヤフラム弁の第３実施形態を開弁状態にて示す縦断面図である。 図１０のピストン及びピストン軸を示す拡大側面図である。 図１０の緩衝体を示す拡大縦断面図である。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明を適用してなるダイヤフラム弁の第１実施形態を示している。当該ダイヤフラム弁としては、半導体素子を製造する半導体製造装置に適用される空気作動形ダイヤフラム弁が採用される。

当該ダイヤフラム弁は、上記半導体製造装置の配管系統内に介装されて、当該配管系統を流れる液体をその上流側から下流側へ流動させるように構成されている。本第１実施形態において、上記液体は、高純度薬液や超純水の液体をいい、上記半導体製造装置の液体供給源から上記配管系統に供給されるようになっている。また、当該液体には、上記半導体製造装置としての性格上、清浄であることが要請される。

当該ダイヤフラム弁は、図１或いは図２にて示すごとく、筒状ハウジング１００と、当該筒状ハウジング１００内に組み付けられるダイヤフラム部材２００及び空気作動形駆動機構３００とを備えて、常閉型ダイヤフラム弁として構成されている。なお、本第１実施形態において、空気作動形駆動機構３００は、以下、駆動機構３００ともいう。

筒状ハウジング１００は、下側ハウジング部材１００ａ及び上側ハウジング部材１００ｂにより構成されている。

下側ハウジング部材１００ａは、図１或いは図２にて示すごとく、底壁１１０と、隔壁１２０とを備えており、底壁１１０は、底壁本体１１０ａ、一側筒１１０ｂ及び他側筒１１０ｃでもって構成されている。

底壁本体１１０ａは、横断面矩形状に形成されており、当該底壁本体１１０ａは、図１にて示すごとく、下壁１１１と、当該下壁１１１から上方へ同軸的に延出する環状壁１１２とを有している。

ここで、環状壁１１２は、下壁１１１の外周部から上方へ同軸的に延出されており、当該環状壁１１２は、内側環状壁部１１２ａ及び外側環状壁部１１２ｂでもって構成されている。内側環状壁部１１２ａは、環状壁１１２の中央側に形成されており、外側環状壁部１１２ｂは、内側環状壁部１１２ａの外周側にて当該内側環状壁部１１２ａよりも上方へ環状に突出するように形成されている。

また、当該底壁本体１１０ａは、環状弁座部１１３を有しており、当該環状弁座部１１３は、下壁１１１の上面中央部、即ち、一側流路部１１４（後述する）の内端開孔部から隔壁１２０側へ同軸的にかつ環状に隆起するように形成されている。ここで、当該環状弁座部１１３は一側流路部１１４（後述する）の内端開孔部内に連通するように形成されている。

底壁本体１１０ａは、一側流路部１１４及び他側流路部１１５を有しており、一側流路部１１４は、下壁１１１内にて、環状弁座部１１３から一側筒１１０ｂに向けてＬ字状に延出するように形成されている。当該一側流路部１１４は、その内端開孔部にて環状弁座部１１３内に連通するようになっている。

一方、他側流路部１１５は、下壁１１１の上面右側部から他側筒１１０ｃに向けて延出するように、下壁１１１内にてＬ字状に形成されている。ここで、当該他側流路部１１５は、その内端開孔部にて、下壁１１１の上面右側部から液体室Ｒａ（後述する）内に開口するように下壁１１１内に形成されている。

一側筒１１０ｂは、下壁１１１にその一側流路部１１４の外端開孔部から外方へ延出するように形成されており、当該一側筒１１０ｂは、上記配管系統の上流側に一側流路部１１４を連通させる役割を果たす。一方、他側筒１１０ｃは、下壁１１１にその他側流路部１１５の外端開孔部から外方へ延出するように形成されており、当該他側筒１１０ｃは、他側流路部１１５を上記配管系統の下流側に連通させる役割を果たす。

隔壁１２０は、図１にて示すごとく、隔壁本体１２０ａ及び環状フランジ１２０ｂを有している。隔壁本体１２０ａは、その下部にて、底壁本体１１０ａの環状壁１１２の外側環状壁部１１２ｂ内に嵌装されており、当該隔壁本体１２０ａは、その外周部にて、ダイヤフラム部材２００の補強体２００ｂ及びダイヤフラム２００ａ（後述する）を介し内側環状壁部１１２ａ上に着座している。

環状フランジ１２０ｂは、隔壁本体１２０ａの軸方向中間部位から径方向に沿い外方へ環状に突出するように形成されており、当該環状フランジ１２０ｂは、底壁本体１１０ａの環状壁１１２の外側環状壁部１１２ｂ上に同軸的に着座している。このようにして、隔壁１２０は、ダイヤフラム２００ａ及び補強体２００ｂを介して、底壁本体１１０ａにその上方から同軸的に組み付けられている。

また、当該隔壁１２０は、連通路１２１を有しており、当該連通路１２１は、隔壁１２０内にて図１にて示すごとくＬ字状に形成されている。ここで、当該連通路１２１は、その外端開孔部にて、隔壁１２０の外部に開放されており、当該連通路１２１の内端開孔部は、ダイヤフラム２００ａと隔壁本体１２０ａとの間に形成される空気室Ｒｂ（後述する）内に開口している。

上側ハウジング部材１００ｂは、横断面矩形状に形成されており、当該上側ハウジング部材１００ｂは、筒壁１３０と、上壁１４０とでもって、構成されている。筒壁１３０は、上壁１４０から下方に向け筒状に延出してなるもので、当該筒壁１３０の中空部１３１は、その内周面にて、横断面円形状に形成されている。また、当該筒壁１３０は、その延出端開口部にて、隔壁１２０の隔壁本体１２０ａにその上方からＯリング１２３を介し同軸的にかつ気密的に嵌装されて環状フランジ１２０ｂ上に着座している。

ダイヤフラム部材２００は、図１～図４のいずれかにて示すごとく、ダイヤフラム２００ａ及び補強体２００ｂでもって構成されている。ダイヤフラム２００ａは、その外周部２１０にて、補強体２００ｂと共に、底壁１１０の底壁本体１１０ａと隔壁１２０の隔壁本体１２０ａとの間に挟持されている。これにより、当該ダイヤフラム２００ａは、底壁本体１１０ａの環状壁１１２のうち外側環状壁部１１２ｂの内周側にて内側環状壁部１１２ａとの間に液体室Ｒａを形成するとともに隔壁本体１２０ａとの間に空気室Ｒｂを形成するように下側ハウジング部材１００ａの内部における内側環状壁部１１２ａと隔壁本体１２０ａとの間の空間部を区画する。

ここで、液体室Ｒａには、上記半導体製造装置の配管系統の上流側から一側筒１１０ｂ及び底壁１１０の一側流路部１１４を通り流動する液体が環状弁座部１１３を通り流入する。これにより、当該液体が液体室Ｒａ内にてダイヤフラム２００ａの下面２５０に作用する液圧を発生する。一方、空気室Ｒｂには、外気が隔壁１２０の連通路１２１を通り流入する。これにより、当該外気が空気室Ｒｂ内にてダイヤフラム２００ａの上面２４０に作用する空気圧（大気圧）を発生する。

ダイヤフラム２００ａは、所定のフッ素樹脂でもって、円板状かつフィルム状のダイヤフラムとして形成されている（図４（ｂ）参照）。

本第１実施形態において、ダイヤフラム２００ａは、ダイヤフラム弁としての構成上、強酸・強アルカリ等の腐食性の高い薬液等の高純度薬液と接触するから、当該ダイヤフラム２００ａは、耐酸性や耐アルカリ性等の耐薬品性に優れることが望ましい。

また、ダイヤフラム弁のダイヤフラム２００ａやその他の構成部材からの金属成分や有機物成分の溶出は許されないことから、少なくともダイヤフラムの形成材料としては、低溶出性を有するフッ素樹脂を採用することが望ましい。

また、ダイヤフラム２００ａは、ダイヤフラム弁の開閉毎に湾曲変位を繰り返すことから、少なくとも屈曲性や長寿命性に優れることが望ましい。

そこで、本第１実施形態では、上記所定のフッ素樹脂として、耐薬品性、低溶出性、耐熱性や耐食性に優れ、かつ、屈曲性や長寿命性を確保し得る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）が採用されている。なお、本第１実施形態においては、筒状ハウジング１００及び隔壁１２０の各形成材料としても、ＰＦＡが採用されている。

また、当該ダイヤフラム２００ａは、外周部２１０、中央部２２０及び湾曲変位部２３０からなるフィルム状のダイヤフラムとして、所定の厚さ範囲以内の厚さ、例えば、０．５（ｍｍ）を有するようにＰＦＡでもって一体的に形成されている。

本第１実施形態において、上記所定の厚さ範囲は、０．１（ｍｍ）以上で０．６（ｍｍ）以下の厚さ範囲をいう。ここで、０．１（ｍｍ）以上としたのは、０．１（ｍｍ）未満では、ダイヤフラム２００ａが薄過ぎて破れ易いためである。また、０．６（ｍｍ）以下としたのは、ダイヤフラム２００ａが０．６（ｍｍ）よりも厚いと、当該ダイヤフラムの湾曲変位部が硬すぎて敏感には変位しにくくなるとともに、ダイヤフラムにクラック等の破壊が生じ易いためである。

以上のように構成してなるダイヤフラム２００ａは、その中央部２２０にて、環状弁座部１１３に対向する弁体部（以下、弁体部２２０ともいう）としての役割を果たす。このことは、弁体部２２０が、環状弁座部１１３と共に、ダイヤフラム弁の弁部を構成することを意味する。なお、フィルム状のダイヤフラム２００ａのうち湾曲変位部２３０は、当該フィルム状のダイヤフラム２００ａの外周部２１０と中央部２２０との間のフィルム状部位をいう。

補強体２００ｂは、フィルム状のダイヤフラム２００ａをその外周部２１０側から補強する役割を果たすもので、当該補強体２００ｂは、環状に形成されて、ダイヤフラム２００ａの外周部２１０に沿い当該ダイヤフラム２００ａの上面２４０側からレーザー溶接により接合されている。これにより、補強体２００ｂは、ダイヤフラム２００ａの外周部２１０と一体的に形成されている。このことは、ダイヤフラム部材２００は、ダイヤフラム２００ａ及び補強体２００ｂでもって、一体的に形成されていることを意味する。なお、以下、補強体２００ｂは、環状補強体２００ｂともいう。

本第１実施形態では、当該環状補強体２００ｂは、ＰＦＡを用いて円柱状に射出成形した後環状に切削することで、形成されている（図４（ａ）参照）。ここで、補強体２００ｂは、ダイヤフラム２００ａの外径に等しい外径を有しており、当該補強体２００ｂの軸方向幅及び厚さは、フィルム状のダイヤフラム２００ａを補強して取り扱い易くするに適した各値に設定されている。

駆動機構３００は、図１及び図２のいずれかにて示すごとく、ハウジング１００の内部に組み付けられている。当該駆動機構３００は、ピストン３１０と、ピストン軸３２０と、コイルスプリング３３０と、緩衝体３４０とにより構成されている。

ピストン３１０は、図１及び図２のいずれかにて示すごとく、ハウジング部材１００ｂの筒壁１３０の中空部１３１内に、Ｏリング３１１を介し、気密的にかつ摺動可能に嵌装されており、当該ピストン３１０は、上壁１４０側にて上側室１３１ａを形成するとともに隔壁１２０側にて下側室１３１ｂを形成するように、筒壁１３０の中空部１３１を区画している。なお、本第１実施形態において、Ｏリング３１１は、ピストン３１０の軸方向中間部位に形成してなる環状溝部３１２（図５参照）内に嵌装されて、筒壁１３０の内周面とピストン３１０の外周面との間を気密的に保持する役割を果たす。また、ピストン３１０は、ピストン軸３２０とともに、ＰＦＡでもって形成されている。

ここで、上側室１３１ａは、ハウジング部材１００ｂの上壁１４０に形成してなる環状溝部１４１、連通路部１４２及び開孔部１４３を通りハウジング部材１００ｂの外部に開放されている。

環状溝部１４１は、上側室１３１ａ側から上壁１４０の中央部内に同軸的に環状に形成されている。開孔部１４３は、上壁１４０の外周部内に形成されており、連通路部１４２は、環状溝部１４１を開孔部１４３に連通させるように、上壁１４０の外周部内に形成されている。

一方、下側室１３１ｂは、筒壁１３０に形成してなる連通路部１３３及び開孔部１３４を介し圧縮空気流供給源（図示しない）に接続されている。これにより、下側室１３１ｂの内部には、上記圧縮空気流供給源からの圧縮空気流が一定の圧力にて開孔部１３４及び連通路部１３３を通り供給されるようになっている。本第１実施形態では、上記一定の圧力は、ピストン３１０をコイルスプリング３３０の付勢力に抗して適正な速度にて摺動させ得るような当該コイルスプリング３３０のばね荷重よりも大きな値に設定されている。なお、開孔部１３４は、開孔部１４３の下方にて、連通路部１３３を通り下側室１３１ｂ内に連通するように筒壁１３０の一部に形成されている。連通路部１３３は、開孔部１３４を下側室１３１ｂの内部に連通させるように筒壁１３０の一部に形成されている。

ピストン軸３２０は、図1、図２、図５及び図６のいずれかにて示すごとく、上側ピストン軸部３２０ａと、下側ピストン軸部３２０ｂとにより構成されている。上側ピストン軸部３２０ａは、ピストン３１０から上方へ同軸的に延出されており、当該上側ピストン軸部３２０ａは、上側ハウジング１００ｂの上壁１４０に同軸的に形成してなる中央孔部１４４内に上側室１３１ａから摺動可能に嵌装されている。

下側ピストン軸部３２０ｂは、ピストン３１０から上側ピストン軸部３２０ａと同軸的に下側室１３１ｂ内に延出されており、当該下側ピストン軸部３２０ｂは、さらに、Ｏリング３２１を介し、隔壁１２０に形成してなる貫通孔部１２２を摺動可能に通り空気室Ｒｂ内に延出している。なお、Ｏリング３２１は、下側ピストン軸部３２０ｂの軸方向中間部位に形成してなる環状溝部３２２（図５参照）内に嵌装されており、当該Ｏリング３２１は、貫通孔部１２２の内周面と下側ピストン軸部３２０ｂの外周面との間を気密的に保持する役割を果たす。また、貫通孔部１２２は、隔壁本体１２０ａの中央部に同軸的にかつ貫通状に形成されている。

コイルスプリング３３０は、図１及び図２のいずれかにて示すごとく、上壁１４０の環状溝部１４１内に嵌装されており、当該コイルスプリング３３０は、環状溝部１４１の底部とピストン３１０との間に挟持されて、ピストン３１０を下側室１３１ｂに向けて付勢している。

本第１実施形態において、コイルスプリング３３０のばね荷重は、ピストン３２０が、液体室Ｒａ内に生ずる液体の液圧に抗して適正な速度にて摺動し緩衝体３４０（後述する）を介しダイヤフラム２００ａの中央部２２０を環状弁座部１１３に着座させるに要する最小限の値に設定されている。このことは、上述したコイルスプリング３３０の付勢力が当該コイルスプリング３３０のばね荷重に相当することを意味する。

緩衝体３４０は、後述のごとく、下側ピストン軸部３２０ｂの延出端部３２３（図５参照）の抜け止め用凹部３２４内に係脱可能に同軸的に組み付けられている（図１、図２或いは図５参照）。

当該緩衝体３４０は、図６にて拡大して示すごとく、円錐台状の頭部３４０ａと、円柱状の頸部３４０ｂと、円板状の胴部３４０ｃとを一体的に有するように、弾性ゴム材料（例えば、エラストマー）でもって形成されている。

頭部３４０ａは、その小径側上端部３４１から大径側下端部３４２にかけて末広がり状に形成されている。頸部３４０ｂは、頭部３４０ａの大径側下端部３４２から同軸的にかつ円柱状に延出されており、当該頸部３４０ｂの外径は、頭部３４０ａの大径側下端部３４２の外径よりも小さくなっている。また、胴部３４０ｃは、その中央上部にて頸部３４０ｂの延出端部と連結されて、当該頸部３４０ｂと共に逆Ｔ字状に形成されている。

一方、当該抜け止め用凹部３２４は、図５にて示すごとく、下側ピストン軸部３２０ｂの延出端部３２３の中央部内にその延出端面３２３ａ側から凹状に形成されている。当該抜け止め用凹部３２４は、収容部３２４ａ及び開口部３２４ｂでもって構成されており、収容部３２４ａは、緩衝体３４０の頭部３４０ａの大径側下端部３４１ｂの外径よりも幾分大きな内径を有するように形成されている。また、開口部３２４ｂは、頭部３４０ａの大径側下端部３４２の外径よりも小さくかつ緩衝体３４０の頸部３４０ｂの外径よりも幾分大きな内径を有するように形成されている。

しかして、このように形成してなる抜け止め用凹部３２４内に対し緩衝体３４０を上述のごとく組み付けるにあたっては、緩衝体３４０が弾性ゴム材料でもって形成されていることから、当該緩衝体３４０の頭部３４０ａが、その弾力に抗して、小径側上端部３４１側から抜け止め用凹部３２４の開口部３２４ｂを通り収容部３２４ａ内に嵌装される。これに伴い、緩衝体３４０の頭部３４０ａが、その大径側下端部３４２を中心に原形状に復帰する。

これにより、緩衝体３４０は、頸部３４０ｂを抜け止め用凹部３２４の開口部３２４ｂ内に位置させるようにして、頭部３４０ａにて抜け止め用凹部３２４の収容部３２４ａ内に収容される。その結果、当該緩衝体３４０は、頭部３４０ａにて抜け止め用凹部３２４の開口部３２４ｂにより抜け止めされるように、抜け止め用凹部３２４内に保持され得る。

また、このように緩衝体３４０を下側ピストン軸部３２０ｂの延出端部３２３の抜け止め用凹部３２４内に保持することで、当該緩衝体３４０は、その胴部３４０ｃにて、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０に対向して位置する。

このように構成した駆動機構３００において、上記圧縮空気供給源からの圧縮空気流が下側室１３１ｂ内に供給されていない場合には、ピストン３１０が、コイルスプリング３３０の付勢力により下側室１３１ｂ側へ摺動されて、ピストン軸３２０が、緩衝体３４０を介して、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０（弁体部２２０）を環状弁座部１１３に着座させるように変位する。このことは、当該ダイヤフラム弁が閉弁することを意味する。

一方、上記圧縮空気供給源からの圧縮空気流が、一定の圧力にて、開孔部１３４及び連通路部１３３を通り下側室１３１ｂ内に供給されると、ピストン３１０が、下側室１３１ｂ内の圧縮空気流による一定の圧力のもとに、コイルスプリング３３０の付勢力に抗して、上側室１３１ａ内の空気を環状溝部１４１、連通路部１４２及び開孔部１４３から外部へ排出しながら当該上側室１３１ａ側へ摺動し、ピストン軸３２０が、ピストン３１０の摺動方向と同一方向に連動して、緩衝体３４０を、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０から分離させる。

以上のように構成した本第１実施形態において、ダイヤフラム部材２００の下側ハウジング部材１００ａに対する組み付けにあたっては、ダイヤフラム２００ａが、環状補強体２００ｂを上側に位置させる状態にて、外周部２１０にて、環状補強体２００ｂとともに下側ハウジング部材１００ａの環状壁１１２のうちの外側環状壁部１１２ｂ内に嵌装されて、環状壁１１２のうちの内側環状壁部１１２ａ上に着座する。

この場合、ダイヤフラム部材２００においては、環状補強体２００ｂがダイヤフラム２００ａの外周部２１０に当該ダイヤフラム２００ａの上面２４０側からレーザー溶接により接合されている。このため、ダイヤフラム２００ａが薄いために取扱いにくくても、環状補強体２００ｂが、ダイヤフラム２００ａに対しその外周部２１０側から補強機能を良好に発揮する。従って、ダイヤフラム２００ａが、環状補強体２００ｂと共に下側ハウジング部材１００ａの環状壁１１２のうちの外側環状壁部１１２ｂの内周側に容易に嵌装され得る。

然る後は、隔壁１２０が、隔壁本体１２０ａにて環状壁１１２のうちの外側環状壁部１１２ｂの内周側に嵌装される。これに伴い、隔壁１２０が、その隔壁本体１２０ａにて、環状補強体２００ｂ及びダイヤフラム２００ａの外周部２１０を介し環状壁１１２の内側環状壁部１１２ａ上に着座するとともに。環状フランジ１２０ｂにて、環状壁１１２の外側環状壁部１１２ｂ上に係合する。

このことは、ダイヤフラム部材２００において、ダイヤフラム２００ａが、その外周部２１０にて、その上側に接合してなる環状補強体２００ｂと共に、隔壁本体１２０ａの外周部と環状壁１１２の内側環状壁部１１２ａとの間に挟持されるように、隔壁１２０が下側ハウジング部材１００ａの環状壁１１２に組み付けられることを意味する。

ついで、図１或いは図２にて示すごとく駆動機構３００を組み付けてなる上側ハウジング部材１００ｂが、その開口端部にて、隔壁１２０の隔壁本体１２０ａに嵌装されて環状フランジ１２０ｂに係合する。これに併せて、駆動機構３００の下側ピストン軸部３２０ｂが、隔壁１２０の貫通孔部１２２内にＯリング３２１を介し摺動可能に挿通されて、空気室Ｒｂ内に延出する。これにより、緩衝体３４０が、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０に対向するように、下側ピストン軸部３２０ｂにより保持される。

しかして、半導体素子を上記半導体製造装置により製造するにあたり、上述のように組み付けてなるダイヤフラム弁が、閉弁状態にあるものとする（図１参照）。

このとき、当該ダイヤフラム弁においては、ピストン３１０が、コイルスプリング３３０による付勢力に基づき、上側ハウジング部材１１０ｂ内において、下方へ摺動している。これに伴い、ピストン軸３２０が、緩衝体３４０を介し、ダイヤフラム２００ａをその中央部２２０である弁体部２２０にて環状弁座部１１３に着座させている。

このようなダイヤフラム弁の閉弁状態において、圧縮空気流が上記圧縮空気流供給源から一定の圧力にて上側ハウジング部材１００ｂの開孔部１３４及び連通路部１３３を通り下側室１３１ｂ内に供給され、一方、液体が上記液体供給源から上記配管系統の上流部に供給されるものとする。

上述のように圧縮空気流が上記圧縮空気流供給源から下側室１３１ｂ内に供給されると、ピストン３１０が、ピストン軸３２０と共に、下側室１３１ｂ内の圧縮空気流の一定の圧力に基づきコイルスプリング３３０の付勢力に抗して、上側室１３１ａ内の空気を環状溝部１４１、連通路部１４２及び開孔部１４３から外部へ排出しながら当該上側室１３１ａ側へ上側ハウジング部材１００ｂの中空部１３１を通り摺動する。これに伴い、緩衝体３４０が、ピストン軸３２０と一体となって、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０から分離する（図２参照）。

一方、上述のように液体が上記液体供給源から上記配管系統の上流部に供給されると、当該液体が、一側筒１１０ｂ、一側流路部１１４及び環状弁座部１１３を通り液体室Ｒａ内に流入する。これに伴い、液体室Ｒａ内に流入する液体の液圧がダイヤフラム２００ａにその下面２５０側から作用する。

ここで、上述のように、緩衝体３４０がダイヤフラム２００ａの中央部２２０から分離すると、ダイヤフラム部材２００においては、ダイヤフラム２００ａが、その弾性力でもって空気室Ｒｂ側へ自力でもって原形状に自己復帰しようとする。また、上述のように液体室Ｒａ内の液圧がダイヤフラム２５０ａの下側面２５０に作用する。

このような状態においては、ダイヤフラム２００ａが原形状への自己復帰可能な弾性力を適正に自己復帰力として有していれば、当該ダイヤフラム２００ａは、その中央部２２０及び湾曲変位部２３０にて、原形状に自己復帰し得る。また、このようなダイヤフラム２００ａの自己復帰に要する弾性力が不足していても、上述のように液体室Ｒａ内にてダイヤフラム２００ａに作用する液体の液圧が、ダイヤフラム２００ａの自己復帰を助勢する役割を果たす。このことは、ダイヤフラム２００ａが、その自己復帰力及び液体の液圧の双方でもって、ピストン３２０による引張り力がなくても、良好に、原形状に復帰し得ることを意味する。

以上のようなことから、ダイヤフラム２００ａは、その中央部２２０及び湾曲変位部２３０にて、原形状に復帰して環状弁座部１１３から良好に分離し得る。これにより、ダイヤフラム弁が開弁状態になる。これに伴い、上述のように液体室Ｒａ内に流入する液体は、他側流路部１１５及び他側筒１１０ｃを通り上記配管系統の下流部内に流出する。

このような状態において、当該ダイヤフラム弁が経時的に閉弁及び開弁を繰り返す場合、当該ダイヤフラム弁の閉弁ごとに、駆動機構３００において、ピストン３１０が、コイルスプリング３３０のばね荷重のもとに下側室１３１ｂ側へ摺動することで、ピストン軸３２０が、緩衝体３４０を介しダイヤフラム２００ａの中央部２２０を環状弁座部１１３に着座させる。換言すれば、当該ダイヤフラム弁の閉弁ごとに、ピストン軸３２０が、コイルスプリング３３０のばね荷重に起因して、緩衝体３４０を介し、環状弁座部１１３に着座したダイヤフラム２００ａの中央部２２０に対し衝撃力を加えることになる。

ここで、ダイヤフラム２００ａは、上述のごとく、ＰＦＡでもって押し出し成形により形成されたフィルム状のダイヤフラムである。このため、当該ダイヤフラム２００ａは、その両面にて、良好な平滑面となっている。

従って、ダイヤフラム弁が上述のようなピストン軸３２０による繰り返しの作動状態にあっても、切削痕に起因するようなパーティクルが、ダイヤフラム２００ａの液体との接触により当該ダイヤフラム２００ａから剥離されて液体内に混入するという事態を生じないのは勿論のこと、数ｎｍサイズの微小なパーティクルの液体内への混入さえも最少（最小限）に抑制し得る。

また、上述のように、コイルスプリング３３０のばね荷重は、ピストン３１０及びピストン軸３２０を、液体室Ｒａ内に生ずる液体の液圧に抗して適正な速度にて摺動し、ピストン軸３２０を、緩衝体３４０（後述する）を介しダイヤフラム２００ａをその中央部２２０にて環状弁座部１１３に着座させるに要する最小限の値に設定されている。

このため、コイルスプリング３３０のばね荷重は、少なくとも、ダイヤフラム２００ａの面の荒れを均すに要する荷重分だけは小さくなっている。しかも、緩衝体３４０は、弾性ゴムにより形成されていることから、当該緩衝体３４０は、柔軟な弾力性を発揮し得る。

従って、上述のようにピストン軸３２０による衝撃力が、緩衝体３４０を介し、環状弁座部１１３に着座したダイヤフラム２００ａの中央部２２０に加わっても、当該衝撃力は、緩衝体３４０により緩和されて、環状弁座部１１３に着座したダイヤフラム２００ａの中央部２２０に加わることになる。しかも、コイルスプリング３３０のばね荷重は、上述のようにダイヤフラム２００ａの面の荒れを均すに要する荷重分を含んでいないため、上述の衝撃力によっては、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０の面の荒れを均すことはできないが、緩衝体３４０は、上述のごとく柔軟な弾性力を有することから、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０の面の荒れになじむようにして環状弁座部１１３に着座したダイヤフラム２００ａの中央部２２０に当接することとなる。

このため、上述のごとく、ダイヤフラム２００ａがフィルム状のダイヤフラムであって非常に薄いにもかかわらず、ピストン軸３２０による衝撃力が、環状弁座部１１３に着座したダイヤフラム２００ａの中央部２２０に繰り返し加わっても、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０は破損等損傷しにくく、ダイヤフラム２００ａの寿命を長く維持し得るのは勿論のこと、損傷によるパーティクルの発生や当該パーティクルの液体室Ｒａ内の液体内への混入を招くことがない。

以上のようなことから、液体室Ｒａ内にて流入する液体は、数ｎｍサイズの微小なパーティクルの混入さえも最少に抑制することで、実質的に清浄に維持されて、連通路部１１５及び他側筒１１０ｃを通り上記配管系統の下流部内に流出する。

従って、上記配管系統の下流部内に流出した液体が、半導体素子の製造にあたり、例えば、例えば１０（ｎｍ）以下の配線ピッチを有する半導体ウェハーの表面に沿い流動しても、数ｎｍサイズのパーティクルが当該半導体ウェハーの表面に付着して配線間の短絡その他の異常を招くことはない。その結果、製造された半導体素子の品質が良好に維持され得る。

また、フィルム状のダイヤフラム２００ａは、上述のごとく、ＰＦＡを用いた押し出し成形により形成されているから、数ｎｍサイズのパーティクルの発塵をも最少に抑制し得るとともに屈曲性に優れ長寿命を維持し得るダイヤフラムとして形成され得る。従って、このようなダイヤフラム２００ａを有するダイヤフラム弁が半導体製造装置に適用されても、ダイヤフラム２００ａが長期に亘り屈曲作動を良好に維持することから、当該ダイヤフラム弁は、半導体製造装置に適用されるダイヤフラム弁として、長期に亘り良好な機能を維持し得る。

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態を示している。当該第２実施形態では、空気作動形ダイヤフラム弁が、上記第１実施形態にて述べた緩衝体３４０に代えて、図７～図９のいずれかにて示すような縦断面形状を有する緩衝体を採用してなるものである。なお、本第２実施形態にいう緩衝体も、上記第１実施形態にて述べた緩衝体３４０と同様に、符号３４０にて示すこととする。

本第２実施形態にいう緩衝体３４０は、上記第１実施形態にて述べた緩衝体３４０において、円板状の胴部３４０ｃに代えて、胴部３４０ｄを備えている（図７～図９のいずれ参照）。当該胴部３４０ｄは、その下面にて、上記第１実施形態にいう胴部３４０ｃの平面状下面とは異なり、下側に向けて凸な縦断面円弧状に形成されている。なお、以下、胴部３４０ｄの縦断面円弧状下面は、円弧面３４３ともいう。

これに伴い、本第２実施形態では、上記第１実施形態にいう底壁本体１１０ａにおいて、環状弁座部１１３に代えて、環状弁座部１１６が採用されている。当該環状弁座部１１６は、上記第１実施形態にいう環状弁座部１１３のように一側流路部１１４の内端開孔部から隆起するのではなく、当該一側流路部１１４の内端開孔部自体より構成されている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

以上のように構成した本第２実施形態において、上記第１実施形態と同様に、半導体素子を上記半導体製造装置により製造するにあたり、ダイヤフラム弁が閉弁状態にあるものとする（図７参照）。

このとき、当該ダイヤフラム弁においては、ピストン３１０が、コイルスプリング３３０による付勢力に基づき、上側ハウジング部材１１０ｂ内において、下方へ摺動している。これに伴い、ピストン軸３２０が、緩衝体３４０を介しダイヤフラム２００ａをその中央部２２０である弁体部２２０にて環状弁座部１１６に着座させている。

ここで、上記第１実施形態にいう緩衝体３４０の胴部３４０ｃが平面状下面を有するのとは異なり、本第２実施形態にいう緩衝体３４０の胴部３４０ｄは、その下面にて円弧面３４３に形成されている。従って、本第２実施形態にいう緩衝体３４０は、上記第１実施形態にいう緩衝体３４０とは異なり、円弧面３４３の縦断面円弧状に沿うようにダイヤフラム２００ａの中央部２２０を湾曲させて環状弁座部１１６に着座させている。しかも、環状弁座部１１６は、上記第１実施形態にて述べた環状弁座部１１３のように一側流路部１１４の内端開孔部から隆起するのではなく、当該一側流路部１１４の内端開孔部自体より構成されている。以上のようなことから、環状弁座部１１６の内径は、上記第１実施形態にて述べた環状弁座部１１３の内径よりも小さくなっている。

このようなダイヤフラム弁の閉弁状態において、上記第１実施形態と同様に、圧縮空気流が上記圧縮空気流供給源から下側室１３１ｂ内に供給されると、ピストン３１０が、ピストン軸３２０と共に、下側室１３１ｂ内の圧縮空気流の一定の圧力に基づきコイルスプリング３３０の付勢力に抗して、上側室１３１ａ内の空気を環状溝部１４１、連通路部１４２及び開孔部１４３から外部へ排出しながら当該上側室１３１ａ側へ上側ハウジング部材１００ｂの中空部１３１を通り摺動する。これに伴い、緩衝体３４０が、ピストン軸３２０と一体となって、胴部３４０ｄの円弧面３４３にて、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０から分離する（図８参照）。

一方、上記第１実施形態と同様に液体が一側筒１１０ｂ、一側流路部１１４及び環状弁座部１１３を通り液体室Ｒａ内に流入すると、液体室Ｒａ内に流入する液体の液圧がダイヤフラム２００ａにその下面２５０側から作用する。

ここで、上述のように、緩衝体３４０が、その円弧面３４３にて、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０から分離すると、ダイヤフラム部材２００においては、
ダイヤフラム２００ａの中央部２２０が上述のように湾曲状に環状弁座部１１６に着座していることから、ダイヤフラム２００ａは、その弾性力でもって、中央部２２０及び湾曲変位部２３０にて、空気室Ｒｂ側へ自力でもって原形状に自己復帰しようとする。また、上述のように液体室Ｒａ内の液圧がダイヤフラム２５０ａの下側面２５０に作用する。

ここで、上述のように、緩衝体３４０がその円弧面３４３にてダイヤフラム２００ａの中央部２２０から分離すると、ダイヤフラム部材２００においては、ダイヤフラム２００ａが、その弾性力のもとに、中央部２２０及び湾曲変位部２３０にて、空気室Ｒｂ側へ自力でもって原形状に自己復帰しようとする。また、上述のように液体室Ｒａ内の液圧がダイヤフラム２００ａの下面２５０に作用する。

このような状態においては、ダイヤフラム２００ａが原形状への自己復帰可能な弾性力を適正に有していれば、当該ダイヤフラム２００ａは、その中央部２２０及び湾曲変位部２３０にて、原形状に自己復帰し得る。また、このようなダイヤフラム２００ａの自己復帰に要する弾力が不足していても、上述のように液体室Ｒａ内にてダイヤフラム２００ａに作用する液圧が、ダイヤフラム２００ａの自己復帰を助勢する役割を果たす。

ここで、本第２実施形態では、環状弁座部１１６の内径は、上記第１実施形態にいう環状弁座部１１３の内径よりも小さいことから、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０に対する環状弁座部１１６内の液体の液圧は、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０に対する環状弁座部１１３内の液体の液圧よりも高くなる。このため、ダイヤフラム２００ａは、その自己復帰力及び液体室Ｒａ内の液体の液圧の双方でもって、ピストン３２０による引張り力に依存しなくても、上記第１実施形態よりも、より一層良好に、原形状に復帰し得る。

以上のようなことから、ダイヤフラム２００ａは、その中央部２２０及び湾曲変位部２３０にて、原形状に復帰して環状弁座部１１６からより一層良好に分離し得る。これにより、ダイヤフラム弁が開弁状態になる。これに伴い、上述のように液体室Ｒａ内に流入する液体は、他側流路部１１５及び他側筒１１０ｃを通り上記配管系統の下流部内に流出する。

このような状態において、当該ダイヤフラム弁が経時的に閉弁及び開弁を繰り返す場合、本第２実施形態にいう緩衝体３４０が、上記第１実施形態にいう緩衝体３４０とは異なり、胴部にて円弧面を有していても、当該ダイヤフラム弁の閉弁ごとに、ピストン軸３２０が、コイルスプリング３３０のばね荷重に起因して、緩衝体３４０を介し、環状弁座部１１６に着座したダイヤフラム２００ａの中央部２２０に対し衝撃力を加えることになる。

ここで、上述のように、コイルスプリング３３０の荷重は、ピストン軸３２０が液体室Ｒａ内に生ずる液体の液圧に抗して適正な速度にて摺動し、本第２実施形態にいう緩衝体３４０を介しダイヤフラム２００ａの中央部２２０を環状弁座部１１３に着座させるに要する最小限の値に設定されている。これに伴い、コイルスプリング３３０のばね荷重は、少なくとも、ダイヤフラム２００ａの面の荒れを均すに要する荷重分だけ小さくなっている。しかも、本第２実施形態にいう緩衝体３４０は、上記第１実施形態にいう緩衝体３４０と同様に、弾性ゴムにより形成されていることから、当該緩衝体３４０は、柔軟な弾力性を発揮し得る。

従って、本第２実施形態においても、上述のようにピストン軸３２０による衝撃力が、緩衝体３４０を介し、上記第１実施形態にいう環状弁座部１１３に代わる環状弁座部１１６に着座したダイヤフラム２００ａの中央部２２０に加わっても、当該衝撃力は、緩衝体３４０により緩和されて、環状弁座部１１６に着座したダイヤフラム２００ａの中央部２２０に加わることになる。しかも、コイルスプリング３３０のばね荷重は、上記第１実施形態と同様に、ダイヤフラム２００ａの面の荒れを均すに要する荷重分を含んでいないため、上述の衝撃力によっては、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０の湾曲面の荒れを均すことはできないが、緩衝体３４０は、上述のごとく柔軟な弾性力を有することから、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０の湾曲面の荒れなじむようにして環状弁座部１１６に着座したダイヤフラム２００ａの中央部２２０に当接することになる。

このため、上述のごとく、ダイヤフラム２００ａがフィルム状のダイヤフラムであって非常に薄いにもかかわらず、ピストン軸３２０による衝撃力が、環状弁座部１１６に着座するダイヤフラム２００ａの中央部２２０に繰り返し加わっても、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０は破損等損傷しにくく、ダイヤフラム２００ａの寿命を長く維持し得るのは勿論のこと、損傷によるパーティクルの発生や当該パーティクルの液体室Ｒａ内の液体内への混入を招くこともない。その他の作用効果は上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図１０は、本発明に係るダイヤフラム弁の第３実施形態を示している。当該第３実施形態では、上記第１実施形態にて述べた駆動機構３００において、ピストン軸３２０に代えて、ピストン軸を、図１０～図１２のいずれかにて示すごとく、採用するとともに、ダイヤフラム部材４００を、上記第１実施形態にて述べたダイヤフラム部材２００及び緩衝体３４０に代えて、採用する構成となっている。なお、本第３実施形態にいうピストン軸は、上記第１実施形態にいうピストン軸３２０と同様に、符号３２０により示すものとする。

本第３実施形態にいう駆動機構３００において、ピストン軸３２０は、図１０～図１２のいずれかにて示すごとく、上記第１実施形態にいうピストン軸３２０において、下側ピストン軸部３２０ｂに代えて、下側ピストン軸部３２０ｃを有するように構成されている。

当該下側ピストン軸部３２０ｃは、図１２にて拡大して示すごとく、上記第１実施形態にいう下側ピストン軸部３２０ｂにおいて、延出端部３２３に代えて、延出端部３２５を有する構成となっている。ここで、当該下側ピストン軸部３２０ｃの延出端部３２５は、下側ピストン軸部３２０ｂの延出端部３２３とは異なり、平面状の端面部３２５ａを有するように形成されている。

これに伴い、当該下側ピストン軸部３２０ｃは、その延出端部３２５の平面状の端面部３２５ａにて、緩衝体４２０（後述する）を介し、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０に対向している。なお、下側ピストン軸部３２０ｃの延出端部３２５は、その延出端面部３２５ａにて、緩衝体４２０の上面４２１（後述する）に係合して、当該緩衝体４２０をその下面４２２にてダイヤフラム２００ａの中央部２２０に当該ダイヤフラム２００ａの上面２４０側から係合可能に当該中央部２２０に対向している。

ダイヤフラム部材４００は、上記第１実施形態にて述べたダイヤフラム２００ａと、当該ダイヤフラム２００ａにその上面２４０側から積層される補強緩衝部材４００ａとでもって、構成されている。

当該補強緩衝部材４００ａは、図１０、図１１及び図１３のいずれにて示すごとく、補強体４１０と、緩衝体４２０と、連結膜４３０とを一体的に有するように、上述した弾性ゴム材料でもって形成されている。

補強体４１０は、上記第１実施形態にて述べた補強体２００ｂと同様にダイヤフラム２００ａをその外周部２１０側から補強する役割を果たすもので、当該補強体４１０は、上記第１実施形態にて述べた補強体２００ｂとは形成材料を異にするものの、当該補強体２００ｂと同様の環状形状を有するように形成されている。なお、以下、補強体４１０は、環状補強体４１０ともいう。

緩衝体４２０は、上記第１実施形態にて述べた緩衝体３４０と同様にダイヤフラム２００ａの中央部２２０に対する衝撃力を緩和する役割を果たすもので、当該緩衝体４２０は、上記第１実施形態にて述べた緩衝体３４０と同様の形成材料（弾性ゴム材料）でもって、当該緩衝体３４０と同様の形状を有するように形成されている。

本第３実施形態では、緩衝体４２０は、下側ピストン軸部３２０ｃの延出端部３２５とダイヤフラム２００ａの中央部２２０との間に位置するように介装されている。ここで、当該緩衝体４２０は、その上面４２１にて、下側ピストン軸部３２０ｃの延出端部３２５の延出端面部３２５ａに同軸的にかつ分離可能に係合しており、当該緩衝体４２０は、その下面４２２にて、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０に同軸的に係合可能に位置している。

連結膜４３０は、環状補強体４１０と緩衝体４２０との間にて環状補強体４１０をこれら環状補強体４１０及び緩衝体４２０に一体的に連結するように形成されている。当該連結膜４３０は、環状補強体４１０の内周縁部から緩衝体４２０の外周縁部にかけて下に凸な湾曲状にて末すぼまり状に形成されている。換言すれば、当該連結膜４３０は、緩衝体４２０の外周縁部から環状補強体４１０の内周縁部にかけて下に凸な湾曲状にて末ひろがり状に形成されている。これにより、連結膜４３０は、その原形状において、緩衝体４２０を環状補強体４１０よりも上方に支持するように形成されている。なお、このような原形状を有する連結膜４３０を備えた補強緩衝部材４００ａは、弾性ゴム材料を用いた射出成形により形成されている。

また、連結膜４３０は、ダイヤフラム２００ａの湾曲変位部２３０と同様に環状に形成されており、当該連結膜４３０は、その厚さにて、緩衝体４２０の外周側から環状補強体４１０の内周側にかけて順次薄くなるように形成されている。 このため、当該連結膜４３０は、ダイヤフラム２００ａの湾曲変位部２３０に向けて湾曲し易くなっている。

また、当該連結膜４３０は、一対の貫通孔部４３１を有しており、当該一対の貫通孔部４３１は、連結膜４３０の径方向中間部位にて、周方向に等角度間隔にて形成されている。ここで、当該一対の貫通孔部４３１は、補強緩衝部材４００ａとダイヤフラム２００ａとの間に形成される空気室Ｒｃ（後述する）を空気室Ｒｂに連通させる役割を果たす。なお、補強緩衝部材４００ａの外径は、ダイヤフラム２００ａの外径と一致している。

このように構成してなる補強緩衝部材４００ａは、図１３にて示す原形状のまま、ダイヤフラム２００ａにその上面２４０側から積層されている。このとき、補強緩衝部材４００ａは、緩衝体４２０及び連結膜４３０をそれぞれダイヤフラム２００ａの中央部２２０及び湾曲変位部２３０に対向させるように、環状補強体４１０にて、ダイヤフラム２００ａの外周部２１０にその上側から積層されている。

これにより、連結膜４３０は、環状補強体４１０の内周縁部から下に凸な湾曲状にて末すぼまり状に上方へ立ち上がり、緩衝体４２０をダイヤフラム２００ａの中央部２２０の直上に保持する。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
以上のように構成してなる本第３実施形態において、上記第１実施形態と同様に、半導体素子を上記半導体製造装置により製造するにあたり、当該ダイヤフラム弁が閉弁状態にあるものとする。

このとき、当該ダイヤフラム弁においては、ピストン３１０が、コイルスプリング３３０による付勢力（ばね荷重）に基づき、上側ハウジング部材１１０ｂ内において、下方へ摺動して、下側ピストン軸部３２０ｃでもって、補強緩衝部材４００ａの緩衝体４２０を介し、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０を環状弁座部１１６に着座させている（図１０参照）。

このような状態では、補強緩衝部材４００ａにおいて、緩衝体４２０が、その上面４２１にて、下側ピストン軸部３２０ｃの延出端部３２５の延出端面部３２５ａにより押圧され、連結膜４３０がその弾性に抗してダイヤフラム２００ａの湾曲変位部２３０側へ湾曲変位して、緩衝体４２０が、その下面４２２にてダイヤフラム２００ａの中央部２２０を押圧して環状弁座部１１３に着座させている。

このようなダイヤフラム弁の閉弁状態において、上記第１実施形態と同様に、圧縮空気流が上記圧縮空気流供給源から下側室１３１ｂ内に供給されると、ピストン３１０が、ピストン軸３２０と共に、下側室１３１ｂ内の圧縮空気流の一定の圧力に基づきコイルスプリング３３０の付勢力に抗して、上記第１実施形態と同様に上側室１３１ａ側へ上側ハウジング部材１００ｂの中空部１３１を通り摺動する。これに伴い、補強緩衝部材４００ａの緩衝体４２０が、連結膜４３０の弾力に応じてダイヤフラム２００ａの中央部２２０から分離する（図１１参照）。このことは、補強緩衝部材４００ａが、連結膜４３０の弾性力に基づき、緩衝体４２０をダイヤフラム２００ａの直上に保持するように、原形状に自己復帰することを意味する。

一方、上記第１実施形態と同様に液体が液体室Ｒａ内に流入すると、液体室Ｒａ内に流入する液体の液圧はダイヤフラム２００ａにその下面２５０側から作用する。ここで、上述のように、緩衝体４２０が、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０から分離すると、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０が上述のように環状弁座部１１３に着座していることから、その中央部２２０及び湾曲変位部２３０にて、その弾性力のもとに空気室Ｒｂ側へ自力でもって原形状に自己復帰しようとする。また、上述のように液体室Ｒａ内の液圧がダイヤフラム２００ａの下側面２５０に作用する。

このような状態においては、ダイヤフラム２００ａが原形状への自己復帰可能な弾性力を適正に有していれば、当該ダイヤフラム２００ａは、その中央部２２０及び湾曲変位部２３０にて、原形状に自己復帰し得る。また、このようなダイヤフラム２００ａの自己復帰に要する弾力が不足していてとも、上述のように液体室Ｒａ内にてダイヤフラム２００ａに作用する液圧が、ダイヤフラム２００ａの自己復帰を助勢する役割を果たす。

これにより、ダイヤフラム２００ａは、その自己復帰力及び液体室Ｒａ内の液体の液圧の双方のもとに、ピストン３２０による引張り力に依存しなくても、上記第１実施形態と同様に良好に原形状に復帰し得る。その結果、当該ダイヤフラム弁は開弁状態になる（図１１参照）。これに伴い、上述のように液体室Ｒａ内に流入する液体は、他側流路部１１５及び他側筒１１０ｃを通り上記配管系統の下流部内に流出する。

このような状態において、当該ダイヤフラム弁が経時的に閉弁及び開弁を繰り返す場合、本第３実施形態にいう緩衝体４２０が、上記第１実施形態にいう緩衝体３４０とは異なり、連結膜４３０及び環状補強体４１０との一体構成でもって補強緩衝部材４００ａを構成していても、当該ダイヤフラム弁の閉弁ごとに、ピストン軸３２０が、下側ピストン軸部３２０ｃにて、コイルスプリング３３０のばね荷重に起因して、緩衝体４２０を介し、環状着座部１１３に着座するダイヤフラム２００ａの中央部２２０に対し衝撃力を加えることになる。

ここで、上述のように、コイルスプリング３３０のばね荷重は、ピストン３１０及びピストン軸３２０を液体室Ｒａ内に生ずる液体の液圧に抗して適正な速度にて摺動し、本第３実施形態にいう緩衝体３４０を介しダイヤフラム２００ａの中央部２２０を環状弁座部１１３に着座させるに要する最小限の値に設定されている。これに伴い、コイルスプリング３３０のばね荷重は、少なくとも、上記第１実施形態と同様に、ダイヤフラム２００ａの面の荒れを均すに要する荷重分だけ小さくなっている。しかも、本第３実施形態にいう緩衝体４２０は、上記第１実施形態にいう緩衝体３４０と同様に、弾性ゴム材料により形成されていることから、当該緩衝体４２０は、柔軟な弾力性を発揮し得る。

従って、上述のようにピストン軸３２０による衝撃力が、緩衝体４２０を介し、環状弁座部１１３に着座するダイヤフラム２００ａの中央部２２０に加わっても、当該衝撃力は、緩衝体４２０により緩和されて、環状弁座部１１３に着座するダイヤフラム２００ａの中央部２２０に加わることになる。しかも、コイルスプリング３３０のばね荷重は、上述のようにダイヤフラム２００ａの面の荒れを均すに要する荷重分を含んでいないため、上述の衝撃力によっては、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０の湾曲面の荒れを均すことはできないが、緩衝体４２０は、上述のごとく柔軟な弾性力を有することから、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０の湾曲面の荒れになじむようにして、環状弁座部１１３に着座したダイヤフラム２００ａの中央部２２０に当接する。

このため、上述のごとく、ダイヤフラム２００ａがフィルム状のダイヤフラムであって非常に薄いにもかかわらず、ピストン軸３２０による衝撃力が、環状弁座部１１３に着座するダイヤフラム２００ａの中央部２２０に繰り返し加わっても、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０は破損等損傷しにくく、ダイヤフラム２００ａの寿命を長く維持し得るのは勿論のこと、損傷によるパーティクルの発生は当該パーティクルの液体室Ｒａ内の液体内への混入を招くこともない。

また、ピストン軸３２０による衝撃力が、環状弁座部１１３に着座するダイヤフラム２００ａの中央部２２０に繰り返し加わるために、ダイヤフラム２００ａがフィルム状のダイヤフラムであって非常に薄いことに起因して、当該ダイヤフラム２００ａの中央部２２０にその上面側から破損が生じるとしても、当該破損により生ずるパーティクルは、補強緩衝体４００ａにおいてダイヤフラム弁の開弁時ごとに連結膜４３０及び緩衝体４２０とダイヤフラム２００ａの湾曲変位部２３０及び中央部２２０との間に形成される空気室Ｒｃ（図１１参照）を介しダイヤフラム弁の閉弁時ごとに連結膜４３０の各貫通孔部４３１を通り空気室Ｒｂ内に進入した後、ダイヤフラム弁の開弁時ごとに空気室Ｒｂから隔壁１２０の連通路１２１を通り外部に排出される。従って、空気室Ｒｃ内のパーティクルが、液体室Ｒａ内の液体内に混入することもない。その他の作用効果は上記第１実施形態と同様である。

なお、本発明の実施にあたり、上記各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）本発明の実施にあたり、上記各実施形態にて述べたダイヤフラム２００ａは、ＰＦＡを押し出し成形によりフィルム状に押し出し成形することで形成されるダイヤフラムに限ることなく、ＰＦＡを圧縮成形方法によりフィルム状に圧縮成形することで形成されるダイヤフラムであってもよい。

当該圧縮成形方法は、ＰＦＡを型内に充填してフィルム状に圧縮する方法をいい、ダイヤフラム２００ａを、押し出し成形方法により成形する場合と同様に、耐薬品性、低溶出性、屈曲性や長寿命性に優れた平滑度の高いフィルム状のダイヤフラムであって数ｎｍサイズのパーティクルの発塵性をも最少に抑制し得るダイヤフラムとして形成され得る。これによっても、上記実施形態と同様の作用効果が達成され得る。

（２）本発明の実施にあたり、上記各実施形態にて述べた駆動機構３００は、コイルスプリング３３０を、上記各実施形態とは異なり、下側室１３１ｂ内にて、ピストン３１０を隔壁１２０とは反対方向に付勢するように構成してもよい。このことは、ダイヤフラム弁が常開型ダイヤフラム弁として機能することを意味する。

このように、上記各実施形態にて述べたダイヤフラム弁が、常開型ダイヤフラム弁として作動するようにしても、上記各実施形態と実質的に同様の作用効果が達成され得る。

（３）本発明の実施にあたり、上記第３実施形態にて述べた貫通孔部４３１は、一対とは限らず、少なくとも１つ以上であればよく、また、当該貫通孔部４３１の内径は、０．５（ｍｍ）～１．０（ｍｍ）の範囲以内の値となっている。

（４）本発明の実施にあたり、上記各実施形態にて述べた空気作動形ダイヤフラム弁に代えて、電磁作動形ダイヤフラム弁を採用してもよい。当該電磁作動形ダイヤフラム弁は、上記各実施形態にて述べたダイヤフラム弁において、空気作動形駆動機構３００に代えて、電磁作動形駆動機構を採用する構成となっている。

当該電磁作動形駆動機構においては、プランジャーが、空気作動形駆動機構３００のピストン３１０及びピストン軸３２０に代えて採用されており、当該プランジャーは、上記各実施形態にいうコイルスプリング３３０に代わるコイルスプリングにより、ソレノイドの消磁状態において付勢されて、先端部にて、ダイヤフラム２００ａの中央部２２０を、緩衝体を介し環状弁座部に向けて付勢し、また、ソレノイドの磁気的吸引力によりプランジャーを上記コイルスプリングに抗して吸引することで、当該プランジャーを緩衝体と共に或いは当該緩衝体とは分離して変位させるようになっている。

ここで、プランジャーは、その先端部にて、上記第１或いは第２の実施形態にて述べた緩衝体と上記第１或いは第２の実施形態と同様に組み付けられていてもよい。この場合には、緩衝体は、プランジャーに連動する。これにより、上記第１或いは第２の実施形態にて述べたと同様の作用効果を達成し得る。

また、プランジャーが、その先端部にて、上記第３実施形態にいう補強緩衝体４００ａの緩衝体４２０に分離可能に係合するようになっていてもよい。これによれば、プランジャーは、上記ソレノイドによる磁気的吸引力により吸引される際には、緩衝体４２０から分離して吸引される。これにより、電磁作動形ダイヤフラム弁は、常閉型ダイヤフラム弁として、上記第３実施形態にて述べたと同様の作用効果を達成し得る。

ここで、上述した電磁作動形駆動機構において、ソレノイドの消磁状態において、プランジャーをコイルスプリングの付勢力により緩衝体と共に或いは当該緩衝体とは分離して、環状弁座部から離れる方向に移動させ、ソレノイドの磁気的吸引力の発生の際には、プランジャーを、緩衝体を介しダイヤフラム２００ａの中央部２２０を環状弁座部に着座させるようにしてもよい。これによれば、電磁作動形ダイヤフラム弁は、常開型ダイヤフラム弁として、上記第３実施形態にて述べたと実質的に同様の作用効果を達成し得る。

１００…ハウジング、１００ａ…下側ハウジング部材、
１００ｂ…上側ハウジング部材、１１０ａ…下壁、１１２…環状壁、
１１３、１１６…環状弁座部、１１０ｂ…一側筒、１１０ｃ…他側筒、
１２０…隔壁、１３０…筒壁、１３１ａ…上側室、１３１ｂ…下側室、
１４０…上壁、２００、４００…ダイヤフラム部材、２００ａ…ダイヤフラム、
２００ｂ…環状補強体、３００…空気作動形駆動機構、３１０…ピストン、
３２０…ピストン軸、３２０ｂ、３２０ｃ…ピストン軸部、
３２３、３２５…延出端部、３３０…コイルスプリング、
３４０、４２０…緩衝体、４００ａ…補強緩衝部材、４３０…連結膜、
Ｒａ…液体室、Ｒｂ…空気室。

Claims (10)

1. 弁部の開弁に伴い高純度薬液や超純水の液体を流入側から流出側へ流動させ、また、前記弁部の閉弁に伴い前記液体の前記流出側への流動を遮断するダイヤフラム弁において、
   筒状周壁及び当該筒状周壁にその軸方向両端開口部を閉塞するように互いに対向して形成してなる両対向壁を有するハウジングと、
   前記筒状周壁の軸方向中間部位に設けられて前記両対向壁の一方の対向壁との間にて一側中空部を形成するとともに他方の対向壁との間にて他側中空部を形成するように前記筒状周壁の内部を区画する隔壁と、
   前記筒状周壁の前記一側中空部内に設けられる駆動手段と、
   前記筒状周壁の前記他側中空部内に設けられて前記他方の対向壁との間にて液体室を形成するとともに前記隔壁との間にて空気室を形成するように前記他側中空部を区画するＰＦＡ製のフィルム状ダイヤフラムと、
   前記筒状周壁の前記他側中空部内にて前記ダイヤフラムの上面にその外周部に沿うようにレーザー溶接により接合してなるフッ素樹脂製環状補強体とを備えており、
   前記ハウジングは、前記液体室内にて前記ダイヤフラムの中央部に対向して当該中央部と共に前記弁部を構成する環状弁座部、前記液体を前記流入側から前記環状弁座部を介し前記液体室内に流入させる一側流路及び前記液体室内の前記液体を前記流出側へ流出させる他側流路を前記他方の対向壁に設けてなり、
   前記駆動手段は、前記一側中空部から前記隔壁及び前記空気室を通り前記ダイヤフラムの前記中央部に対向するように軸動可能に延出する駆動軸と、当該駆動軸を前記ダイヤフラムの前記中央部に向けて付勢する付勢手段と、前記駆動軸の延出端部に前記ダイヤフラムの前記中央部に対向するように組み付けられる弾性ゴム材料製の緩衝体とを具備してなることを特徴とするダイヤフラム弁。
2. 弁部の開弁に伴い高純度薬液や超純水の液体を流入側から流出側へ流動させ、また、前記弁部の閉弁に伴い前記液体の前記流出側への流動を遮断するダイヤフラム弁において、
   筒状周壁及び当該筒状周壁にその軸方向両端開口部を閉塞するように互いに対向して形成してなる両対向壁を有するハウジングと、
   前記筒状周壁の軸方向中間部位に設けられて前記両対向壁の一方の対向壁との間にて一側中空部を形成するとともに他方の対向壁との間にて他側中空部を形成するように前記筒状周壁の内部を区画する隔壁と、
   前記筒状周壁の前記一側中空部内に設けられる駆動手段と、
   前記筒状周壁の前記他側中空部内に設けられて前記他方の対向壁との間にて液体室を形成するとともに前記隔壁との間にて空気室を形成するように前記他側中空部を区画するＰＦＡ製のフィルム状ダイヤフラムと、
   当該ダイヤフラムの上面にその外周部に沿うように積層される環状補強体と、前記ダイヤフラムの中央部に当該ダイヤフラムの前記上面側から対向するように前記環状補強体よりも上側にて位置する緩衝体と、前記ダイヤフラムにおいてその外周部と前記中央部との間に一体的に形成してなる湾曲変位部に前記ダイヤフラムの前記上面側から対向して前記環状補強体の内周部から傾斜状に前記緩衝体に向けて延出し当該緩衝体の外周部に連結される連結膜とを有するように、弾性ゴム材料でもって一体的に形成してなる補強緩衝部材とを備えており、
   前記ハウジングは、前記液体室内にて前記ダイヤフラムの前記中央部に対向して当該中央部と共に前記弁部を構成する環状弁座部、前記液体を前記流入側から前記環状弁座部を介し前記液体室内に流入させる一側流路及び前記液体室内の前記液体を前記流出側へ流出させる他側流路を前記他方の対向壁に設けてなり、
   前記駆動手段は、前記一側中空部から前記隔壁及び前記空気室を通り、前記緩衝体を介し前記ダイヤフラムの前記中央部に対向するように軸動可能に延出する駆動軸と、当該駆動軸を前記ダイヤフラムの前記中央部に向けて付勢する付勢手段とを具備してなることを特徴とするダイヤフラム弁。
3. 前記緩衝体は、前記駆動軸の前記延出端部にその端面部側から形成してなる凹部内に係脱可能に係合する係合部と、当該係合部と一体的に形成されて前記駆動軸の前記延出端部の前記端面部と前記ダイヤフラムの前記中央部との間にて前記延出端部の前記端面部に当接する基部とを有することを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム弁。
4. 前記緩衝体の前記基部は、平板部であることを特徴とする請求項３に記載のダイヤフラム弁。
5. 前記緩衝体の前記基部は、前記ダイヤフラムの前記中央部側の端面部にて当該中央部側へ凸な湾曲面部に形成されており、
   前記環状弁座部は、前記他側流路の内端開孔部自体でもって形成されており、
   前記緩衝体は、前記駆動軸により押圧されて、前記ダイヤフラムの前記中央部を前記環状弁座部内に湾曲状に押し込むように湾曲させることを特徴とする請求項３に記載のダイヤフラム弁。
6. 前記補強緩衝部材は、前記環状補強体にて、前記ダイヤフラムの前記外周部を通して前記他方の対向壁の外周部に締着部材により締着されるとともに、前記連結膜にて、前記緩衝体の外周部から前記環状補強体の内周部にかけて順次薄くなるとともに下に凸な湾曲形状にて末広がり状となるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のダイヤフラム弁。
7. 前記駆動手段は、
   前記筒状周壁の前記一側中空部内に前記一方の対向壁と前記隔壁との間にてその軸方向に沿い摺動可能に嵌装されて一側室を前記一方の対向壁との間にて形成するとともに他側室を前記隔壁との間にて形成するように前記筒状周壁の前記一側中空部を区画するピストンとを具備して、
   前記付勢手段は、前記ピストンを前記他側室及び前記一側室のいずれか一方の室に向けて付勢するコイルスプリングであり、
   前記駆動軸は、前記ピストンから前記他側室を通り前記ダイヤフラムの前記中央部に対向するように延出するピストン軸であり、
   前記緩衝体は、前記ピストン軸の延出端部と前記ダイヤフラムの前記中央部との間にて前記ピストン軸の前記延出端部に組み付けら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弁。
8. 前記駆動手段は、
   前記筒状周壁の前記一側中空部内に前記一方の対向壁と前記隔壁との間にてその軸方向に沿い摺動可能に嵌装されて一側室を前記一方の対向壁との間にて形成するとともに他側室を前記隔壁との間にて形成するように前記筒状周壁の前記一側中空部を区画するピストンとを具備して、
   前記付勢手段は、前記ピストンを前記他側室及び前記一側室のいずれか一方の室に向けて付勢するコイルスプリングであり、
   前記駆動軸は、前記ピストンから前記他側室を通り前記補強緩衝部材の前記緩衝体を介し前記ダイヤフラムの前記中央部に対向するように延出するピストン軸であることを特徴とする請求項２に記載のダイヤフラム弁。
9. 前記ダイヤフラムは、ＰＦＡを押し出し成形或いは圧縮成形することにより、フィルム状に形成されていることを特徴とする請求項１～８のいずれか１つに記載のダイヤフラム弁。
10. 前記ダイヤフラムは、０．１（ｍｍ）以上で０．６（ｍｍ）以下の範囲以内の厚さを有することを特徴とする請求項９に記載のダイヤフラム弁。

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