JP7162334B2 - ダイヤフラム式制御弁 - 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にあたり採用するに適したダイヤフラム式制御弁に関する。

従来、この種の制御弁は、底側ハウジング部材と、上側ハウジング部材と、これら底側ハウジング部材及び上側ハウジング部材の間に組み付けられる中側ハウジング部材とを備えて、上側ハウジング部材と中側ハウジング部材との間に一側収容室を形成するとともに中側ハウジング部材と底側ハウジング部材との間に他側収容室を形成してなるハウジングと、上側ハウジング部材側にて第１調圧室を形成するとともに中側ハウジング側にて第１液体室を形成するように一側収容室の内部を区画する第１ダイヤフラムと、底側ハウジング部材側にて第２調圧室を形成するとともに中側ハウジング側にて第２液体室を形成するように他側収容室の内部を区画する第２ダイヤフラムと、第１液体室の中央部から第２液体室の中央部にかけて設けてなる中央連通路内に第１ダイヤフラムの中央部から延出する軸状連結部材と、第２ダイヤフラムの中央部から中央連通路内に延出して軸状連結部材と連結される軸状弁体部材とを備えている。

しかして、このように構成してなる当該制御弁において、その流入側から流入する液体が第１液体室及び第２液体室内に流入すると、第１液体室内内に流入する液体の液圧が第１ダイヤフラムに対し第１調圧室側から作用する設定圧に対向して作用するとともに、第２液体室内に流入する液体の液圧が第２ダイヤフラムに対し第２調圧室側から作用する設定圧に対向して作用する。

これに伴い、第１ダイヤフラム、第２ダイヤフラム及び互いに結合或いは分離可能に連結する軸状連結部材及び軸状弁体部材からなる構成体が、第１ダイヤフラムを介し互いに対向して作用する第１調圧室内の設定圧と第１液体室内の液圧及び第２ダイヤフラムを介し互いに対向して作用する第２調圧室内の設定圧と第２液体室内の液圧に応じて変位して、中央連通路の第１液体室側開孔端部に設けてなる環状弁座部と第２液体室内側から当該環状弁座部に対向するように軸状弁体部材に設けてなる弁体部との間隔を一定の間隔に制御する。

このことは、当該制御弁は、その流入側から流入する液体を、両設定圧のもとに、当該液体の流量に応じた構成体の変位に伴い、軸状弁体部材の弁体部と中央連通路の環状弁座部との一定の間隔に対応する一定の流量でもって、流出側へ流出するように制御することを意味する。

このような構成からなる制御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からなる高純度薬液が、上述の液体として使用されることから、制御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、制御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、上述のような制御弁としての構成上、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制御弁では、さらに、半導体製造装置において制御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、制御弁内の流路系統に流れる液体を、ダイヤフラムでもって、一方の室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制御弁においては、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少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制御弁は、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、湾曲変位部から微少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、制御弁からの発塵は、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制御弁は、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、湾曲変位部から微少ではあるが、発塵する。

このようなことでは、上述した制御弁からの数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。

ところで、上記制御弁において、第１ダイヤフラムは、その中央部にて、軸状連結部材と連結される。しかしながら、上記制御弁の第１ダイヤフラムとして、上述のようにフィルム状であって非常に薄いダイヤフラムが採用されると、当該ダイヤフラムの中央部において、軸状連結部材と連結するに要する連結部を形成することはできない。このことは、当該連結部なくして、フィルム状の第１ダイヤフラムの中央部を軸状連結部材と連結することは極めて困難であることを意味する。

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製のフィルム状のダイヤフラムの中央部と軸状連結部材との連結に利用することは可能であろうという着想に至った。

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、当該ダイヤフラムの中央部との連結し易さを考慮して適宜なフッ素樹脂製軸状連結部材を活用し、ダイヤフラムがフィルムのように薄くても、当該弁体とダイヤフラムの中央部との連結にレーザー溶接を適用したダイヤフラム構造として構成してなるダイヤフラム部材を用いる制御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式制御弁は、請求項１の記載によれば、
流入側に流入して流出側へ流出する高純度薬液や超純水の液体の液圧の変動に応じて、当該液体の流量を制御するものである。

当該制御弁において、
筒状周壁（１４０、１５０）と、当該筒状周壁をその軸方向両端開口部から閉塞するように互いに対向してなる両対向壁（１１０、１８０）と、筒状周壁の内部を、両対向壁の一方の対向壁（１８０）との間にて第１収容室（Ｓ）を形成するとともに他方の対向壁（１１０）との間にて第２収容室（Ｒ）を形成するように区画する区画壁（１３０）とを有するハウジング（１００）と、
第１収容室内に収容されてＰＦＡ製のフィルム状の第１ダイヤフラム（２００ａ）とフッ素樹脂製の軸状連結部材（２００ｃ）とを有する第１ダイヤフラム部材（２００）と、
第２収容室内に収容されてＰＦＡ製のフィルム状の第２ダイヤフラム（３００ａ）とフッ素樹脂製の軸状弁体部材（３００ｃ）とを有する第２ダイヤフラム部材（３００）とを備えており、
第１ダイヤフラム部材において、
第１ダイヤフラムは、その外周部（２１０）にて、筒状周壁のうちの第１収容室側の周壁部の軸方向中間部位内に支持されて、第１収容室の内部を、上記一方の対向壁側にて第１調圧室（Ｓａ）を形成するとともに区画壁側にて第１液体室（Ｓｂ）を形成するように区画してなり、
第１ダイヤフラムの両面のうち、第１調圧室側の面を一側面とし、第１液体室側の面を他側面として、軸状連結部材は、その基部にて、第１ダイヤフラムの上記他側面側にて当該第１ダイヤフラムの中央部にレーザー溶接により接合されて、第１ダイヤフラムの上記中央部から第１液体室内へ延出されており、
第２ダイヤフラム部材において、
第２ダイヤフラムは、その外周部（３１０）にて、筒状周壁のうちの第２収容室側の周壁部の軸方向中間部位内に支持されて、第２収容室の内部を、上記他方の対向壁側にて第２調圧室（Ｒａ）を形成するとともに区画壁側にて第２液体室（Ｒｂ）を形成するように区画してなり、
第２ダイヤフラムの両面のうち、第２液体室側の面を一側面とし、第２調圧室側の面を他側面として、軸状弁体部材は、第２ダイヤフラムの上記一側面側にて当該第２ダイヤフラムの中央部にレーザー溶接により接合される基体（３６０）と、当該基体から第２液体室及び区画壁の中央部に形成してなる中央連通路（１３３）を通り軸状連結部材の延出端部に結合されるロッド（３７０）とを有してなり、
区画壁は、上記中央連通路の第２液体室側の開孔部にて、軸状弁体部材の弁体部（３７０ｂ）に対向して当該弁体部と共に弁部を構成する環状弁座部（１３３ａ）を有してなり、
筒状周壁は、液体を上記流入側から第２液体室内に流入させる流入路（１６０、１３１）及び第２液体室内の液体を上記環状弁座部、上記中央連通路及び第１液体室を通り上記流出側へ流出させる流出路（１３２、１７０）を設けてなり、
第１ダイヤフラムが第１調圧室内に生ずる設定圧を受けるとともに第２ダイヤフラムが第２調圧室内に生ずる設定を受ける状態にて、第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムが、上記流入側の液体の液圧の変動に応じて、互いに結合してなる軸状連結部材及び軸状弁体部材を介して、上記弁体部の上記環状弁座部との開度を一定の開度に制御することで、上記一定の開度に応じた一定の流量にて、上記流入側の液体を、流入路、第２液体室、上記環状弁座部、上記中央連通路、第１液体室及び流出路を通り上記流出側へ流出するようにしたことを特徴とする。

これによれば、当該制御弁においては、第１ダイヤフラム、互いに結合してなる軸状連結部材及び軸状弁体部材及び第２ダイヤフラムからなる一体的構成体が、両設定圧のもと、流入側から流入する液体の液圧の変動に応じて弁体部の環状弁座部に対する開度を一定の開度にするように変位して、液体の流量を一定の流量にする制御がなされる。

ここで、第１ダイヤフラム部材が、ＰＦＡ製の第１ダイヤフラムと、当該第１ダイヤフラムの中央部に同軸的にレーザー溶接により接合されて当該中央部から延出するフッ素樹脂製軸状連結部材との双方により構成されている。

従って、第１ダイヤフラムが薄くて取扱いにくくても、第１ダイヤフラムの中央部が上述のごとく軸状連結部材の基部とレーザー溶接済みであるから、軸状連結部材が、第１ダイヤフラムの補強的役割を果たし、第１ダイヤフラムを筒状周壁の軸方向中間部位内に容易に支持し得る。

また、第２ダイヤフラム部材が、ＰＦＡ製の第２ダイヤフラムと、当該第２ダイヤフラムの中央部に同軸的にレーザー溶接により接合されて当該中央部から延出するフッ素樹脂製軸状弁体部材との双方により構成されている。

これによれば、第２ダイヤフラムの中央部と軸状弁体部材との連結は、レーザー溶接によりなされるので、軸状弁体部材と第２ダイヤフラムの中央部とが良好に接合連結され得る。

また、第１ダイヤフラムは、第２ダイヤフラムと共に、ＰＦＡでもってフィルム状のダイヤフラムとして形成される。従って、第１ダイヤフラムや第２ダイヤフラムは、フィルム状であっても、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、上述したフィルム状の第１ダイヤフラムは非常に薄いものの、第１ダイヤフラムがその中央部にて軸状連結部材とレーザー溶接により接合されているため、当該第１ダイヤフラムがその中央部にて軸状連結部材との連結に要する連結部を有さなくても、軸状連結部材をダイヤフラムの中央部にレーザー溶接により容易に連結することができる。

また、本発明に係るダイヤフラム式制御弁は、請求項２の記載によれば、請求項１に記載のダイヤフラム式制御弁とは、第１ダイヤフラムが第１調圧室内に生ずる設定圧を受けるとともに第２ダイヤフラムが第２調圧室内に生ずる設定圧を受ける状態にて、第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムが、上記流入側の液体の液圧の変動に応じて、互いに分離可能に連結してなる軸状連結部材及び軸状弁体部材を介して、上記弁体部の上記環状弁座部との開度を一定の開度に制御することで、上記一定の開度に応じた一定の流量にて、上記流入側の液体を、流入路、第２液体室、上記環状弁座部、上記中央連通路、第１液体室及び流出路を通り上記流出側へ流出する点において相違する。

このような構成によれば、制御弁が、請求項１に記載の発明とは異なり、第１ダイヤフラム、互いに分離可能に連結してなる軸状連結部材及び軸状弁体部材並びに第２ダイヤフラムでもって分離可能構成体を構成していても、当該制御弁は、両設定圧のもと、流入側から流入する液体の液圧の変動に応じた分離可能構成体の変位に伴い、弁体部の環状弁座部に対する開度を一定の開度、換言すれば、流入側からの液体の流量を一定の流量に制御し得る。その他の作用効果は請求項１に記載の発明と同様である。

また、本発明は、請求項３の記載によれば、請求項１または２に記載のダイヤフラム式制御弁において、
第１ダイヤフラム部材は、第１ダイヤフラムの上記他側面或いは上記一側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るフッ素樹脂製補強用環状体（２００ｂ）を備えることを特徴とする。

これによれば、第１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、上述のような第１ダイヤフラムの外周部と補強用環状体とのレーザー溶接による接合構成でもって、補強用環状体が、第１ダイヤフラムに対し補強機能を良好に発揮し得る。従って、請求項１に記載の発明の作用効果とともに、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という作用効果が達成され得る。

また、本発明は、請求項４の記載によれば、請求項１～３のいずれか１つに記載のダイヤフラム式制御弁において、
第１ダイヤフラム部材は、第１ダイヤフラムの撓みを抑制して当該第１ダイヤフラムの可動範囲を規制し得るように、当該第１ダイヤフラムにその上記一側面側からレーザー溶接により同軸的に接合してなる板状補助部材（２９０）を具備することを特徴とする。

これによれば、板状補助部材は、その第１ダイヤフラム側の面にて、当該第１ダイヤフラムにその上記一側面側からレーザー溶接により同軸的に接合されている。これにより、第１ダイヤフラムは、撓むことなく、良好に湾曲変位し得る。その結果、請求項１～３のいずれか１つに記載の発明がより一層良好に達成され得る。

また、本発明は、請求項５の記載によれば、請求項１～４のいずれか１つに記載のダイヤフラム式制御弁において、
第１ダイヤフラムは、第２ダイヤフラムと共に、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。

これによれば、このように第１ダイヤフラムや第２ダイヤフラムを、ＰＦＡを押し出し成形或いは圧縮成形することにより、フィルム状に形成することで、切削加工により第１ダイヤフラムや第２ダイヤフラムを形成するのに比べて発塵はより一層少なく、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第１ダイヤフラムや第２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第１ダイヤフラムや第２ダイヤフラムを形成することができる。

また、上述のように、第１ダイヤフラムや第２ダイヤフラムを、ＰＦＡを押し出し成形或いは圧縮成形することにより、フィルム状に形成するので、第１ダイヤフラムや第２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、第１ダイヤフラムや第２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１～４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６の記載によれば、請求項５に記載のダイヤフラム式制御弁において、
第１ダイヤフラムは、第２ダイヤフラムと共に、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。

これにより、請求項５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。ここで、第１ダイヤフラムや第２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、第１ダイヤフラムや第２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、第１ダイヤフラムや第２ダイヤフラムは、０．６（ｍｍ）よりも厚いと、第１ダイヤフラムや第２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、第１ダイヤフラムや第２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式制御弁の第１実施形態を示す縦断面図である。 上記第１実施形態における第１ダイヤフラム部材の断面図である。 上記第１実施形態における第２ダイヤフラム部材の断面図である。 本発明に係るダイヤフラム式制御弁の第２実施形態の要部を示す断面図である。 本発明に係るダイヤフラム式制御弁の第３実施形態を示す縦断面図である。 上記第３実施形態における第１ダイヤフラム部材の断面図である。 本発明に係るダイヤフラム式制御弁の第４実施形態の要部を示す断面図である。 本発明に係るダイヤフラム式制御弁の第５実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係るダイヤフラム式制御弁の第６実施形態を示す縦断面図である。

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式制御弁の第１実施形態を示す。当該制御弁は、半導体素子を製造する半導体製造装置に適用されるものである。当該半導体製造装置は、液体供給源（図示しない）からポンプ（図示しない）を介し配管経路に供給される液体を利用して半導体ウェハーや当該半導体ウェハーを利用した半導体素子を製造する。ここで、上記ポンプは、上記液体供給源からの液体を上記配管経路内に吐出する。また、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としての性格上、清浄であることが要請される。

当該制御弁は、例えば、上記ポンプの吐出側にて上記配管経路内に介装されており、当該制御弁は、当該ポンプから吐出される液体を一定の流量に制御して流出する役割を果たす。

当該制御弁は、図１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第１ダイヤフラム部材２００及び第２ダイヤフラム部材３００とを備えるように構成されている。

筒状ハウジング１００は、底側ハウジング部材１００ａと、中側ハウジング部材１００ｂと、上側ハウジング部材１００ｃとによって構成されている。

底側ハウジング部材１００ａは、底壁１１０と、周壁１２０とにより構成されており、底壁１１０は、横断面矩形状に形成されている。底壁１１０は、給気通路部１１１及び排気孔部１１２を有しており、給気通路部１１１は、周壁１２０の内部を底壁１１０の外部に連通させるように、底壁１１０内にてその上面中央開孔部から図１に図示左側へＬ字状に延出するように形成されている。排気孔部１１２は、給気通路部１１１の右側にて周壁１２０の内部を底壁１１０の外部に連通させるように当該底壁１１０にその厚さ方向に貫通状に形成されている。

本第１実施形態において、給気通路部１１１は、圧縮空気流供給源（以下、第２圧縮空気流供給源ともいう）（図示しない）からの圧縮空気流を第２調圧室Ｒａ（後述する）内に供給し、一方、排気孔部１１２は、第２調圧室Ｒａ内に供給された圧縮空気流を外部に排気する役割を果たす。

周壁１２０は、横断面矩形状に形成されており、当該周壁１２０は、底壁１１０から図１にて図示上方へ同軸的に延出されている。当該周壁１２０は開口壁部１２０ａを有しており、当該開口壁部１２０ａは、内側環状壁部１２１及び外側環状壁部１２２でもって形成されている。内側環状壁部１２１は、開口壁部１２０ａの内周側部位にて環状に形成されており、一方、外側環状壁部１２２は、開口壁部１２０ａの外周側部位にて内側環状壁部１２１よりも上方へ環状に突出するように形成されている。

中側ハウジング部材１００ｂは、図１にて示すごとく、底側ハウジング部材１００ａにその上方から同軸的に組み付けられており、当該中側ハウジング部材１００ｂは、中側壁１３０、下側周壁１４０、上側周壁１５０、流入筒１６０及び流出筒１７０でもって、構成されている。

中側壁１３０は、横断面矩形状に形成されており、当該中側壁１３０は、流入側連通路１３１及び流出側連通路１３２を備えている。流入側連通路１３１は、中側壁１３０の左側部位内にて流入筒１６０を下側周壁１４０（後述する）の内部に連通させるようにＬ字状に形成されている。一方、流出側連通路１３２は、上側周壁１５０の内部を流出筒１７０内に連通させるように中側壁１３０の右側部位内にてＬ字状に形成されている。

また、当該中側壁１３０は、中央連通路１３３を有しており、当該中央連通路１３３は、中側壁１３０の中央部に同軸的に貫通形成されている。当該中央連通路１３３は、上側周壁１５０の内部を下側周壁１４０（後述する）の内部に連通するようになっており、当該中央連通路１３３は、その下側周壁１４０側の開孔端部にて、環状弁座部１３３ａを形成する。

下側周壁１４０は、中側壁１３０の外周部から下方へ同軸的に延出されており、当該下側周壁１４０は、その開口壁部１４０ａにて、底側ハウジング部材１００ａの周壁１２０の開口壁部１２０ａに同軸的に組み付けられている。具体的には、下側周壁１４０の開口壁部１４０ａは、内側環状壁部１４１及び外側環状壁部１４２を有しており、内側環状壁部１４１は、外側環状壁部１４２よりも下方へ突出するように、開口壁部１４０ａの内周側部位にて周壁１２０の内側環状壁部１２１に対向して環状に形成されている。外側環状壁部１４２は、開口壁部１４０ａの外周側部位にて、周壁１２０の外側環状壁部１２２に対向するように環状に形成されている。

しかして、下側周壁１４０は、その内側環状壁部１４１にて、周壁１２０の外側環状壁部１２２内に同軸的に嵌装されて、第２ダイヤフラム部材３００の外周部を介し周壁１２０の内側環状壁部１２１に係合するとともに、外側環状壁部１４２にて、周壁１２０の外側環状壁部１２２上に係合することで、下側周壁１４０は、周壁１２０に組み付けられている。これにより、下側周壁１４０及び周壁１２０は、その各内部に第２ダイヤフラム３００を収容する収容室Ｒ（以下、第２収容室Ｒともいう）を形成する。

流入筒１６０は、流入側連通路１３１の外端開孔部から中側壁１３０の外方へ延出されており、当該流入筒１６０は、上記配管経路の上流側へ流入側連通路１３１を連通させる役割を果たす。流出筒１７０は、流出側連通路１３２の外端開孔部から外方へ延出されており、当該流出筒１７０は、流出側連通路１３２を上記配管経路の下流側に連通させる役割を果たす。

上側周壁１５０は、横断面矩形状に形成されており、当該上側周壁１５０は、中側壁１３０から図１にて図示上方へ同軸的に延出されている。当該上側周壁１５０は開口壁部１５０ａを有しており、当該開口壁部１５０ａは、内側環状壁部１５１及び外側環状壁部１５２でもって形成されている。内側環状壁部１５１は、開口壁部１５０ａの内周側部位にて環状に形成されており、一方、外側環状壁部１５２は、開口壁部１５０ａの外周側部位にて内側環状壁部１５１よりも上方へ環状に突出するように形成されている。

上側ハウジング部材１００ｃは、上壁１８０及び周壁１９０により構成されている。上壁１８０は、横断面矩形板状に形成されており、当該上壁１８０には、給気孔部１８１及び排気孔部１８２が、図１にて示すごとく、形成されている。

本第１実施形態において、給気孔部１８１は、圧縮空気流供給源（以下、第１圧縮空気流供給源ともいう）（図示しない）からの圧縮空気流を第１調圧室Ｓａ（後述する）内に供給し、一方、排気孔部１８２は、第１調圧室Ｓａ内に供給された圧縮空気流を外部に排気する役割を果たす。

周壁１９０は、上壁１８０の外周部から下方に向け同軸的に延出するように形成されており、当該周壁１９０は、中側ハウジング部材１００ｂの上側周壁１５０の開口壁部１５０ａに対向する開口壁部１９０ａを有するように形成されている。当該開口壁部１９０ａは、上側周壁１５０の開口壁部１５０ａの内側環状壁部１５１及び外側環状壁部１５２に対向する内側環状壁部１９１及び外側環状壁部１９２を有する。

内側環状壁部１９１は、開口壁部１９０ａの内周側部位にて、外側環状壁部１９２よりも下方へ環状に突出するように形成されており、当該内側環状壁部１９１は、第１ダイヤフラム部材２００の外周部を介し、上側周壁１５０の内側環状壁部１５１に対向するようになっている。一方、外側環状壁部１９２は、開口壁部１９０ａの外周側部位にて、上側周壁１５０の外側環状壁部１５２に対向するように下方へ突出して形成されている。

しかして、上側ハウジング部材１００ｃは、周壁１９０の開口壁部１９０ａにて、第１ダイヤフラム部材２００を介し、上側周壁１５０の開口壁部１５０ａに係合するようにして、中側ハウジング部材１００ｂに組み付けられている。ここで、上側ハウジング部材１００ｃは、周壁１９０の内側環状壁部１９１にて、上側周壁１５０の内側環状壁部１５１に第１ダイヤフラム部材２００の外周部を介し対向するように、周壁１９０の外側環状壁部１９２にて、上側周壁１５０の外側環状壁部１５２に係合することで、中側ハウジング部材１００ｂに組み付けられている。これにより、上側ハウジング部材１００ｃは、中側ハウジング部材１００ｂと共に、上側周壁１５０及び周壁１９０の各内部にて、第１ダイヤフラム部材２００を収容する収容室Ｓ（以下、第１収容室Ｓともいう）を構成する。

第１ダイヤフラム部材２００は、図１及び図２のいずれかにて示すごとく、ダイヤフラム２００ａ（以下、第１ダイヤフラム２００ａともいう）、補強用環状体２００ｂ及び軸状連結部材２００ｃでもって構成されている。第１ダイヤフラム２００ａは、外周部２１０、中央部２２０及び湾曲変位部２３０でもって、一体的に形成されている。ここで、湾曲変位部２３０は、外周部２１０と中央部２２０との間にて環状に同芯的に形成されている。

しかして、当該第１ダイヤフラム２００ａは、その外周部２１０にて、補強用環状体２００ｂとともに、中側ハウジング部材１００ｂの上側周壁１５０の開口壁部１５０ａのうち外側環状壁部１５２の内周側に嵌装されて、補強用環状体２００ｂを下側に位置させる状態にて、上側周壁１５０の開口壁部１５０ａのうち内側環状壁部１５１上に係合し、上側ハウジング部材１００ｃの周壁１９０の開口壁部１９０ａの内側環状壁部１９１と、上側周壁１５０の開口壁部１５０ａの内側環状壁部１５１との間に挟持されている。

これにより、当該第１ダイヤフラム２００ａは、その中央部２２０及び湾曲変位部２３０にて、第１収容室Ｓの内部に位置し、上壁１８０側にて調圧室Ｓａ（以下、第１調圧室Ｓａともいう）を形成するとともに中側壁１３０側にて液体室Ｓｂ（以下、第１液体室Ｓｂともいう）を形成するように、第１収容室Ｓの内部を区画する。これに伴い、第１調圧室Ｓａは、その内部にて、給気孔部１８１を通し上記第１圧縮空気流供給源から一定の圧力にて供給される圧縮空気流に基づき、設定圧に維持されるようになっている。このことは、当該設定圧が、第１ダイヤフラム２００ａの上面２４０に作用することを意味する。

また、第１液体室Ｓｂには、上記ポンプから吐出される液体が上記配管経路の上流側を介し流入筒１６０及び中側壁１３０の流入側連通路１３１を通り流入する。これにより、当該液体が第１液体室Ｓｂ内にて第１ダイヤフラム２００ａの下面２５０に作用する液圧を発生する。

第１ダイヤフラム２００ａは、上述した外周部２１０、中央部２２０及び湾曲変位部２３０を一体的に有するように、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）でもって押し出し成形方法による成形により、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。

本第１実施形態において、第１ダイヤフラム２００ａの形成材料としてＰＦＡを採用する根拠について説明する。

第１ダイヤフラム２００ａは、制御弁としての構成上、上記配管経路を流動する液体のうちの強酸・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、当該第１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、制御弁の第１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、第１ダイヤフラム２００ａは、制御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、ＰＦＡが、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ことから、第１ダイヤフラム２００ａの形成材料として採用されている。なお、本第１実施形態においては、筒状ハウジング１００の形成材料としても、ＰＦＡが採用されている。

また、当該第１ダイヤフラム２００ａは、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、第１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、第１ダイヤフラム２００ａは、０．６（ｍｍ）よりも厚いと、第１ダイヤフラム２００ａ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、第１ダイヤフラム２００ａにクラック等の破壊が生じ易いためである。

また、上述のように第１ダイヤフラム２００ａの形成にあたり、ＰＦＡを用いた押し出し成形方法を採用したのは、以下の根拠に基づく。

例えば、ＰＦＡからなる材料を切削加工することでダイヤフラムを形成すると、当該ダイヤフラムの面には切削痕が形成される。従って、このような切削加工によるダイヤフラムが制御弁の第１液体室Ｓｂにおいて流動する液体と接触する場合、ダイヤフラムの切削痕に起因して、パーティクル、例えば、数ｎｍサイズの微小なパーティクル等が微少ではあるがダイヤフラムから剥がれて発塵し液体内に混入すると、当該液体は清浄には維持され得ない。引いては、当該液体が、上述のごとく、上記第１液体供給源に還流されると、上記ポンプから上記配管経路内に吐出される液体が、清浄には維持され得ない。

これでは、半導体製造装置による製造品、例えば、配線ピッチが１０（ｎｍ）以下であるようなシリコンウエハの品質不良を招く。このため、制御弁内の液体に対するパーティクルの混入、例えば、数ｎｍサイズのパーティクルの液体に対する混入さえも確実に防止しなければならない。

また、ダイヤフラムをＰＦＡの射出成形でもってフィルム状に形成することは困難であるのは勿論のこと、フィルム状に形成できたとしても、屈曲性に優れた長寿命のダイヤフラムを形成することは困難である。

そこで、本第１実施形態においては、第１ダイヤフラム２００ａをＰＦＡの押し出し成形方法による成形でもってフィルム状に形成することとした。これにより、押し出し成形機により押し出し成形されたフィルム状のダイヤフラムは、その各面にて、非常に良好な平滑面、所謂、つるつるの滑らかな面を有するように形成された数ｎｍサイズのパーティクルの発塵をも最少に抑制し得るダイヤフラムであって、耐薬品性、低溶出性や屈曲性に優れた長寿命を有するダイヤフラムとして形成され得る。

補強用環状体２００ｂは、フィルム状のダイヤフラム２００ａを補強するためのもので、当該補強用環状体２００ｂは、ダイヤフラム２００ａの外周部２１０に沿い当該ダイヤフラム２００ａの下面２５０側からレーザー溶接により接合されている。これにより、補強用環状体２００ｂは、ダイヤフラム２００ａの外周部２１０と一体的に形成されて、当該外周部２１０の下側に位置して、当該外周部２１０と共に、中側ハウジング部材１００ｂの上側周壁１５０の外側環状壁部１５２の内周側に嵌装されることで、上側周壁１５０の内側環状壁部１５１と、上側ハウジング部材１００ｃの周壁１９０の内側環状壁部１９１との間に挟持されている。

この場合、第１ダイヤフラム２００ａが薄いために取扱いにくくても、上述のような第１ダイヤフラム２００ａの外周部２１０と補強用環状体２００ｂとのレーザー溶着による接合構成でもって、補強用環状体２００ｂが、第１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して、当該第１ダイヤフラム２００ａを中側ハウジング部材１００ｂの上側周壁１５０の外側環状壁部１５２の内周側に容易に嵌装され得る。これに伴い、第１ダイヤフラム２００ａは、内側環状壁部１５１上に補強用環状体２００ｂと共に良好に係合して、上述のように挟持され得る。

本第１実施形態では、当該補強用環状体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。ここで、補強用環状体２００ｂは、第１ダイヤフラム２００ａの外径に等しい外径を有しており、当該補強用環状体２００ｂの軸方向幅及び厚さは、フィルム状の第１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。

軸状連結部材２００ｃは、図１及び図２のいずれかにて示すごとく、第１ダイヤフラム２００ａの中央部２２０から軸状弁体部材３００ｃ（後述する）に向け同軸的に延出されている。当該軸状連結部材２００ｃは、図２にて示すごとく、円板状基部２６０、円錐台部２７０及び連結軸部２８０を一体的に有するように、ＰＦＡを用いて射出成形により形成されている。

当該軸状連結部材２００ｃにおいて、円板状基部２６０は、第１ダイヤフラム２００ａの下面２５０側にて当該第１ダイヤフラム２００ａの中央部２２０にレーザー溶接により接合されている。本第１実施形態では、軸状連結部材２００ｃが、その円板状基部２６０にて、上述のごとく、第１ダイヤフラム２００ａの中央部２２０にレーザー溶接により接合されているので、当該軸状連結部材２００ｃが、その円板状基部２６０にて、第１ダイヤフラム２００ａをその中央部２２０側から良好に補強する役割を果たす。これにより、上述のように第１ダイヤフラム２００ａを中側ハウジング部材１００ｂの上側周壁１５０の外側環状壁部１５２の内周側に嵌装することが、軸状連結部材２００ｃにより、その円板状基部２６０でもって、補強用環状体２００ｂと相俟って、より一層容易に達成され得る。

円錐台部２７０は、円板状基部２６０の中央部から軸状弁体部材３００ｃに同軸的に対向するように末すぼまり状に延出されている。連結軸部２８０は、円錐台部２７０の延出端部２７１の中央部から軸状弁体部材３００ｃに同軸的に対向するように軸状に延出されており、当該連結軸部２８０には、雌ねじ孔部２８１が形成されている。本第１実施形態では、雌ねじ孔部２８１は、連結軸部２８０内にその延出端部から同軸的に形成されている。このように構成してなる軸状連結部材２００ｃは、ダイヤフラム２００ａ及び補強用環状体２００ｂと一体的となって第１ダイヤフラム部材２００を構成する。

第２ダイヤフラム部材３００は、図１及び図３にて示すごとく、ダイヤフラム３００ａ（以下、第２ダイヤフラム３００ａともいう）、補強用環状体３００ｂ及び軸状弁体部材３００ｃでもって構成されている。第２ダイヤフラム３００ａは、外周部３１０、中央部３２０及び湾曲変位部３３０でもって、一体的に形成されている。ここで、湾曲変位部３３０は、外周部３１０と中央部３２０との間に環状にかつ同芯的に形成されている。

しかして、当該第２ダイヤフラム３００ａは、その外周部３１０にて、補強用環状体３００ｂとともに、底側ハウジング部材１００ａの周壁１２０の開口壁部１２０ａのうちの外側環状壁部１２２の内周側に嵌装されて、補強用環状体３００ｂを上側に位置させる状態にて、周壁１２０の開口壁部１２０ａのうち内側環状壁部１２１上に係合し、下側周壁１４０の開口壁部１４０ａのうち内側環状壁部１４１と、周壁１２０の開口壁部１２０ａのうち内側環状壁部１２１との間に挟持されている。

これにより、当該第２ダイヤフラム３００ａは、その中央部３２０及び湾曲変位部３３０にて、第２収容室Ｒの内部に位置し、底壁１１０側にて調圧室Ｒａ（以下、第２調圧室Ｒａともいう）を形成するとともに中側壁１３０側にて液体室Ｒｂ（以下、第２液体室Ｒｂともいう）を形成するように、第２収容室Ｒの内部を区画する。これに伴い、第２調圧室Ｒａは、その内部にて、給気連通路１１１を通し上記第２圧縮空気流供給源（図示しない）から一定の圧力にて供給される圧縮空気流に基づき、設定圧に維持されるようになっている。このことは、当該設定圧は、ダイヤフラム３００ａの下面３５０に作用することを意味する。

また、第２液体室Ｒｂは、中側壁１３０の環状弁座部１３３ａ及び中央連通路１３３を介して第１液体室Ｓｂ内に連通し得るようになっている。これに伴い、第２液体室Ｒｂ内の液体が、軸状弁体部材３００ｃの弁体部３７０ｂの着座部３７３ａ（後術する）と環状弁座部１３３ａとの間から中央連通路１３３を通り第１液体室Ｓｂ内に流動可能となっている。

これにより、当該液体は、第２液体室Ｒｂ内にてダイヤフラム３００ａの上面３４０に作用する液圧を発生するとともに、軸状弁体部材３００ｃの着座部３７３ａと環状弁座部１３３ａとの間から中央連通路１３３、第１液体室Ｓｂ、流出側連通路１３２及び流出筒１７０を通り上記配管経路の下流側に流出する。ここで、第２ダイヤフラム３００ａは、上述の第１ダイヤフラム２００ａの場合と同様の根拠に基づき、当該第１ダイヤフラム２００ａと同様の構成にて、ＰＦＡの押し出し成形によりフィルム状に形成されている。

補強用環状体３００ｂは、フィルム状の第２ダイヤフラム３００ａをその外周部側から補強するためのもので、当該補強用環状体３００ｂは、第２ダイヤフラム３００ａの外周部３１０に沿い当該第２ダイヤフラム３００ａの上面３４０側からレーザー溶接により接合されている。

これに伴い、補強用環状体３００ｂは、第２ダイヤフラム３００ａの外周部３１０と一体的に形成されて、当該外周部３１０の上側に位置して、当該外周部３１０と共に、底側ハウジング部材１００ａの周壁１２０の外側環状壁部１２２の内周側に嵌装されている。ここで、補強用環状体３００ｂは、その外周部側から第２ダイヤフラム３００ａを良好に補強する役割を果たす。従って、第２ダイヤフラム３００ａが薄くて取り扱いにくくても、当該第２ダイヤフラム３００ａは、上述のような補強用環状体３００ｂによる補強機能のもと、補強用環状体３００ｂと共に、底側ハウジング部材１００ａの周壁１２０の外側環状壁部１２２の内周側に容易に嵌装され得る。

従って、このような嵌装のもと、第２ダイヤフラム３００ａは、その外周部３１０にて、補強用環状体３００ｂと共に、下側周壁１４０の内側環状壁部１４１と、底側ハウジング部材１００ａの周壁１２０の内側環状壁部１２１との間に挟持されている。なお、本第１実施形態では、補強用環状体３００ｂの径方向幅は、上述した補強用環状体２００ｂの径方向幅よりも広く設定されている。また、補強用環状体３００ｂは、補強用環状体２００ｂと同様にＰＦＡでもって形成されている。

軸状弁体部材３００ｃは、図３にて示すごとく、円形基板３６０及びロッド３７０を備えている。本第１実施形態では、軸状弁体部材３００ｃは、ＰＦＡでもって形成されている。

円形基板３６０は、第２ダイヤフラム３００ａの中央部３２０に当該第２ダイヤフラム３００ａの上面３４０側からレーザー溶接により接合されている。本第１実施形態では、軸状弁体部材３００ｃが、その円形基板３６０にて、上述のごとく、第２ダイヤフラム３００ａの中央部３２０にレーザー溶接により接合されているので、当該軸状弁体部材３００ｃが、その円形基板３６０にて、第２ダイヤフラム３００ａをその中央部３２０側から補強する役割を果たす。これにより、上述のように第２ダイヤフラム３００ａを底側ハウジング部材１００ａの周壁１２０の外側環状壁部１２２の内周側に嵌装することが、軸状弁体部材３００ｃにより、その円形基板３６０でもって、補強用環状体３２００ｂと相俟って、より一層容易に達成され得る。

また、ロッド３７０は、円形基板３６０の中央部から軸状連結部材２００ｃに対向するように、中側壁１３０の中央連通路１３３内に同軸的に延出されており、当該ロッド３７０は、基端側ロッド部３７０ａと、弁体部３７０ｂと、先端側ロッド部３７０ｃとでもって、一体的に構成されている。

基端側ロッド部３７０ａは、円形基板３６０の中央部から軸状連結部材２００ｃ に対向するように同軸的に延出されている。弁体部３７０ｂは、図３にて示すごとく、円柱部３７１と、当該円柱部３７１の軸方向下側端部から下方へ同軸的にかつ末すぼまり状に延出する下側円錐台部３７２と、円柱部３７１の軸方向上側端部から上方へ同軸的にかつ末すぼまり状に延出する上側円錐台部３７３でもって、一体的に形成されている。

しかして、弁体部３７０ｂは、上側円錐台部３７３の円柱部３７１からの延出基端部３７３ａ（以下、着座部３７３ａともいう）にて、環状弁座部１３３ａ（後述する）と．共に弁部を構成する。これに伴い、当該弁部は、上側円錐台部３７３の着座部３７３ａの環状弁座部１３３ａへの着座により閉じる。このことは、制御弁が閉弁することを意味する。また、当該弁部は、上側円錐台部３７３の着座部３７３ａの環状弁座部１３３ａからの分離により開く。このことは、当該制御弁が開弁することを意味する。ここで、中側壁１３０の中央連通路１３３の下側開口端部１３３ａが、環状弁座部１３３ａとして形成されている。

先端側ロッド部３７０ｃは、大径軸部３７４及び雄ねじ部３７５でもって一体的に構成されており、大径軸部３７４は、弁体部３７０ｂの上側円錐台部３７３の末すぼまり端部から上方へ同軸的に延出する。また、雄ねじ部３７５は、大径軸部３７４の中央部から軸状連結部材２００ｃに向けて同軸的に延出されており、当該雄ねじ部３７５は、軸状連結部材２００ｃの連結軸部２８０の雌ねじ孔部２８１内に同軸的に締着される。これに伴い、大径軸部３７４は、その外周部にて、連結軸部２８０の外周部に係合する。これにより、軸状弁体部材３００ｃは、軸状連結部材２００ｃと一体的に連結或いは結合されている。

以上のように構成した本第１実施形態において、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、圧縮空気流が上記第１圧縮空気流供給源から上記一定の圧力にて第１調圧室Ｓａ内に上側ハウジング部材１００ｃの給気孔部１８１を通り供給されると、上記設定圧（以下、第１設定圧ともいう）が、第１調圧室Ｓａ内に発生する。一方、圧縮空気流が上記第２圧縮空気流供給源から上記一定の圧力にて第２調圧室Ｒａ内に底側ハウジング部材１００ａの連通路部１１１を通り供給されると、上記設定圧（以下、第２設定圧ともいう）が、第２調圧室Ｒａ内に発生する。

ここで、第２ダイヤフラム部材３００の軸状弁体部材３００ｃは、その雄ねじ部３７５にて、第１ダイヤフラム部材２００の軸状連結部材２００ｃの連結軸部２８０の雌ねじ孔部２８１内に同軸的に締着されている。このことは、第１ダイヤフラム２００ａ及び第２ダイヤフラム３００ａは、軸状連結部材２００ｃ及び軸状弁体部材３００ｃの相互の結合により、軸状連結部材２００ｃ及び軸状弁体部材３００ｃとともに、一体的構成体となっていることを意味する。

このような構成のもと、本第１実施形態においては、上記第１圧縮空気流の上記一定の圧力及び上記第２圧縮空気流の上記一定の圧力は、制御弁において、上記ポンプからの吐出液体の液圧の変動に伴う上記一体的構成体の変位に応じて弁体部３７０ｂの環状弁座部１３３ａとの開度（弁部の開度）を一定の間隔に制御して一定の流量の液体として流出するように、選定されている。これに伴い、第１調圧室Ｓａ内の主設定圧及び第２調圧室Ｒａ内の副設定圧は、それぞれ、上記第１圧縮空気流の上記一定の圧力及び上記第２圧縮空気流の上記一定の圧力でもって、設定されている。

しかして、上述のように、液体が第２液体室Ｒｂ及び第１液体室Ｓｂ内に流入すると、当該液体の液圧が第２ダイヤフラム３００ａに第２液体室Ｒｂ側から作用するとともに第１ダイヤフラム２００ａに第１液体室Ｓｂ側から作用する。

これに伴い、当該制御弁は、上記一体的構成体にて、互いに向き合うように作用する第１調圧室Ｓａ内の設定圧及び第２調圧室Ｒａ内の設定圧のもとに、これら設定圧に対向するように作用する第１液体室Ｓｂ内の液圧及び第２液体室Ｒｂ内の液圧に応じて、弁体部３７０ｂの着座部３７３ａの環状弁座部１３３ａに対する間隔（弁部の開度）を一定の間隔に制御する。このことは、当該制御弁が、上記ポンプからの吐出液体を、弁体部３７０ｂの着座部３７３ａの環状弁座部１３３ａに対する一定の間隔に対応する一定の流量に制御して、流入側連通路１３１、第２液体室Ｒｂ、中央連通路１３３、第１液体室Ｓｂ及び流出側連通路１３２を通り流出筒１７０から流出させることを意味する。

このような状態において、上記ポンプから吐出される液体の液圧が変動すると、この変動に応じて、当該制御弁が、上記一体的構成体を、上記両設定圧のもと、弁体部３７０ｂの着座部３７３ａの環状弁座部１３３ａに対する開度を上記一定の開度に維持すべく変位させるように制御する。換言すれば、当該制御弁は、上記両設定圧のもと、上記ポンプの吐出液体の液圧の変動に応じて上記一体的構成体を変位させて、吐出液体を一定の流量にて流出側へ流出するように制御する。

ここで、各ダイヤフラム２００ａ、３００ａは、上述のごとく、ＰＦＡの押し出し成形でもって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、３００ａは、その各両面にて、良好な平滑面となっている。

従って、当該制御弁が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、第１ダイヤフラム２００ａや第２ダイヤフラム３００ａの液体との接触により当該第１ダイヤフラム２００ａや第２ダイヤフラム３００ａ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、このようなことは、当該制御弁の作動状態において、軸状連結部材２００ｃが環状弁座部１３３ａに着座したり当該環状弁座部１３３ａから離れたりしても、同様に成立する。

以上のようなことから、制御弁において、その第１液体室Ｓｂ内や第２液体室Ｒｂ内にて流動する液体は、上述のように数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、環状弁座部１３３ａ、中央連通路１３３、第１液体室Ｓｂ、流出側連通路１３２及び流出筒１７０を通り上記配管経路の下流側に流出する。

従って、半導体素子の製造にあたり、上述のように配管経路の下流側に流出した液体が、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、フィルム状の第１ダイヤフラム２００ａや第２ダイヤフラム３００ａは、上述のごとく、ＰＦＡの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、このような第１ダイヤフラム２００ａや第２ダイヤフラム３００ａを有する制御弁が半導体製造装置に適用されても、第１ダイヤフラム２００ａや第２ダイヤフラム３００ａが長期に亘り屈曲作動を良好に維持することから、当該制御弁は、半導体製造装置に適用されて長期に亘り良好な機能を維持し得る。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態の要部を示している。当該第２実施形態において、上記第１実施形態にて述べた第１ダイヤフラム部材２００が、ダイヤフラム２００ａ、補強用環状体２００ｂ及び軸状連結部材２００ｃに加えて、円板状補助部材２９０を備えている。

補助部材２９０は、ＰＦＡにより円板状に形成されており、当該補助部材２９０は、ダイヤフラム２００ａの湾曲変位部２３０の可動範囲を規制する役割を果たすものである。当該補助部材２９０は、その下面にて、第１ダイヤフラム２００ａにその上面２４０側からレーザー溶接により同軸的に接合されている。なお、補助部材２９０は、その外径及び厚さにおいて、第１ダイヤフラム２００ａの撓みを抑制して当該第１ダイヤフラム２００ａの可動範囲を規制するように設定されている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

このように構成してなる本第２実施形態においては、補助部材２９０が、上述のように第１ダイヤフラム２００ａにレーザー溶接により接合されているから、第１ダイヤフラム部材２００において、第１ダイヤフラム２００ａは、湾曲変位部２３０にて、撓むことなく、良好に湾曲変位し得る。当該制御弁としてのその他の構成、作動及び作用効果は上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図５は、本発明に係るダイヤフラム式制御弁の第３実施形態を示している。当該第３実施形態では、ダイヤフラム式制御弁が、図５及び図６のいずれかにて示すごとく、補強用環状体２００ｂを第１ダイヤフラム２００ａの外周部２１０にその上面２４０側からレーザー溶接により接合してなる第１ダイヤフラム部材を、上記第１実施形態にて述べた第１ダイヤフラム部材２００に代えて採用してなるものである。なお、本第３実施形態にいう第１ダイヤフラム部材も、上記第１実施形態と同様に、符号２００により示す。

本第３実施形態にいう制御弁において、第１ダイヤフラム部材２００は、上記第１実施形態と同様に、第１ダイヤフラム２００ａ、補強用環状体２００ｂ及び軸状連結部材２００ｃでもって構成されている。本第３実施形態においても、軸状連結部材２００ｃは、その円板状基部２６０にて、上記第１実施形態と同様に、第１ダイヤフラム２００ａの中央部２２０にその下面２５０側からレーザー溶接により接合されている（図６参照）。また、補強用環状体２００ｂは、上記第１実施形態とは異なり、ダイヤフラム２００ａの外周部２１０にて、上面２４０側からレーザー溶接により接合されている（図６参照）。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３実施形態においては、上述のように構成してなる第１ダイヤフラム部材２００では、第１ダイヤフラム２００ａが、補強用環状体２００ｂを上側に位置させる状態にて、外周部２１０にて、補強用環状体２００ｂとともに中側ハウジング部材１００ｂの上側周壁１５０の開口壁部１５０ａのうち外側環状壁部１５２の内周側に嵌装されて、中側ハウジング部材１００ｂの上側周壁１５０の開口壁部１５０ａのうち内側環状壁部１５１と、上側ハウジング部材１００ｃの周壁１９０の開口壁部１９０ａのうち内側環状壁部１９１との間に挟持されている。

この場合、上述のように、補強用環状体２００ｂが第１ダイヤフラム２００ａにその上面２４０側からレーザー溶接により接合されていても、このような接合構成でもって、第１ダイヤフラム２００ａが薄いために取扱いにくくても、補強用環状体２００ｂが、第１ダイヤフラム２００ａに対し補強機能を良好に発揮して、第１ダイヤフラム２００ａを中側ハウジング部材１００ｂの上側周壁１５０の外側環状壁部１５２の内周側に容易に嵌装し得る。これに伴い、第１ダイヤフラム２００ａは、内側環状壁部１５１上に補強用環状体２００ｂと共に良好に着座して、上述のように挟持され得る。その他の当該制御弁の構成、作動及び作用効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態の要部を示している。当該第４実施形態において、上記第３実施形態にて述べた第１ダイヤフラム部材２００が、第１ダイヤフラム２００ａ、補強用環状体２００ｂ及び軸状連結部材２００ｃに加えて、上記第２実施形態にて述べた円板状補助部材２９０を備えている。

当該補助部材２９０は、上記第２実施形態とは異なり、その下面にて、補強用環状体２００ｂの内周側において、第１ダイヤフラム２００ａにその上面２４０側からレーザー溶接により同軸的に接合されている。その他の構成は上記第２或いは第３の実施形態と同様である。

このように構成した本第４実施形態においては、補助部材２９０が、上記第２実施形態とは異なり、補強用環状体２００ｂの内周側にて、第１ダイヤフラム２００ａにその上面２４０側からレーザー溶接により接合されていても、第１ダイヤフラム部材２００において、第１ダイヤフラム２００ａは、湾曲変位部２３０にて、撓むことなく、良好に湾曲変位し得る。制御弁としてのその他の構成、作動及び作用効果は上記第２或いは第３の実施形態と同様である。

（第５実施形態）
図８は、本発明に係るダイヤフラム式制御弁の第５実施形態を示している。当該第５実施形態においては、上記第１実施形態にて述べた第１ダイヤフラム部材２００の軸状連結部材２００ｃが、その連結軸部２８０において、雌ねじ孔部２８１に代えて、縦断面台形形状の凹部２８２を備えるとともに、第２ダイヤフラム部材３００が、その軸状弁体部材３００ｃの先端側ロッド部３７０ｃにおいて、雄ねじ部３７５に代えて、縦断面台形形状の突出部３７０ｄを備えている。

凹部２８２は、連結軸部２８０内にその延出端部側から縦断面台形凹状に同軸的に形成されており、当該凹部２８２は、連結軸部２８０内に向け末すぼまり状に形成されている。また、突出部３７０ｄは、軸状弁体部材３００ｃの大径軸部３７４から軸状連結部材２００ｃに向けて同軸的にかつ末すぼまり状に延出するように縦断面台形形状に形成されている。

このように構成してなる軸状弁体部材３００ｃは、その突出部３７０ｄにて、連結軸部２８０の凹部２８２内に相互に分離可能に係合している。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てなる本第５実施形態においては、上記第１実施形態における制御弁の一体的構成体とは異なり、第２ダイヤフラム部材３００の軸状弁体部材３００ｃが、その突出部３７０ｄにて、第１ダイヤフラム部材２００の軸状連結部材２００ｃの凹部２８２内に分離可能に係合するようになっている。このことは、第１ダイヤフラム２００ａ及び第２ダイヤフラム３００ａは、軸状連結部材２００ｃ及び軸状弁体部材３００ｃの相互の分離可能な連結により、軸状連結部材２００ｃ及び軸状弁体部材３００ｃとともに、上記一体的構成体とは異なり、分離可能構成体となっていることを意味する。

これに伴い、当該制御弁が、上記第１実施形態と同様に上記ポンプからの吐出液体を一定の流量の液体として流出するように制御している状態において、当該制御弁の流出側の液圧負荷が突然増大することで、流出筒１６０及び第１液体室Sb内の液圧が突然増圧されると、第１ダイヤフラム２００ａに対する第１調圧室Ｓａ側への液圧が増圧される。

このため、第１ダイヤフラム２００ａが第１調圧室Ｓａ側へ湾曲変位することで、当該第１ダイヤフラム２００ａが軸状連結部材２００ｃに対し第１調圧室Ｓａ側への引張り力を作用させる。

しかしながら、上述のごとく、分離可能構成体において、軸状連結部材２００ｃ及び軸状弁体部材３００ｃは相互に分離可能となっているので、軸状連結部材２００ｃが、軸状弁体部材３００ｃから分離して第１調圧室Ｓａ側へ移動するのみであって、軸状弁体部材３００ｃは、そのままの位置に維持され得る。従って、上述した引張り力が弁体部３７０ｂにも作用した場合に生じがちな着座部３７３ｂの環状弁座部１３３ａとの摩擦係合が生ずることがなく、当該摩擦係合による着座部３７３ｂや環状弁座部１３３ａからのパーティクルの発生が起こるという事態を招くことがない。

このような作用効果のもとに、上記第１実施形態にて述べた第１ダイヤフラム部材２００ａや第２ダイヤフラム部材３００に基づく制御弁としての作動及び作用効果が達成され得る。

（第６実施形態）
図９は、本発明に係るダイヤフラム式制御弁の第６実施形態を示している。当該第６実施形態においては、上記第５実施形態とは、第１ダイヤフラム部材２００の構成において、上記第３実施形態と同様に環状体２００ｂがダイヤフラム２００ａの上面１４０にレーザー溶接により接合されている点において、相違するのみで、その他の構成は、上記第５実施形態と同様である。

従って、このように構成した本第６実施形態においては、上記第５実施形態にて述べた分離可能一体構成に基づく制御弁としての動作や作用効果が、同様に達成され得る。

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、上記実施形態にて述べたダイヤフラム２００ａは、ＰＦＡの押し出し成形によりフィルム状に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の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小限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）また、本発明の実施にあたり、ダイヤフラム部材２００は、ダイヤフラム２００ａ、補強用環状体２００ｂ及び軸状連結部材２００ｃのうち、軸状連結部材２００ｃを含まない構成として把握してもよい。

（３）また、本発明の実施にあたり、補強用環状体２００ｂは、必要に応じて廃止してもよい。この場合には、軸状連結部材２００ｃがダイヤフラム２００ａに対する補強部材として役割を果たすことで、ダイヤフラム２００ａは、その外周部２１０にて、中側ハウジング部材１００ｂの周壁１２０の外側環状壁部１２２の内周側において、中側ハウジング部材１００ｂの周壁１２０の内側環状壁部１２１と、上側ハウジング部材１００ｃの周壁１６０の内側環状壁部１６１との間に容易に挟持され得る。

（４）本発明の実施にあたり、ハウジング１００において中側ハウジング部材１００ｂは、中側壁１３０を、上下両側周壁１５０，１４０からなる筒状周壁の軸方向中間部位に設けて、当該筒状周壁の内部を、底側ハウジング部材１００ａ側にて収容室Ｒを形成するとともに上側ハウジング部材１００ｃ側にて収容室Ｓを形成するに区画する区画壁として把握するようにしてもよい。

（５）本発明の実施にあたり、軸状連結部材２００ｃや軸状弁体部材３００ｃの形成材料は、ＰＦＡに限ることなく、フッ素樹脂であればよい。

１００…ハウジング、１００ａ…底側ハウジング部材、
１００ｂ…中側ハウジング部材、１００ｃ…上側ハウジング部材、１１０…底壁、
１３０…中側壁、１３１…流入側連通路、１３２…流出側連通路、
１３３…中央連通路、１３３ａ…環状弁座部、１２０、１６０…周壁、
１４０、１５０…筒状周壁、１８０…上壁、１６０…流入筒、１７０…流出筒、
２００…ダイヤフラム部材、２００ａ、３００ａ…ダイヤフラム、
２００ｂ、３００ｂ…補強用環状体、２００ｃ…軸状連結部材、
２１０、３１０…外周部、２８２…凹部、２９０…板状補助部材、
３００ｃ…軸状弁体部材、３６０…円形基板、３７０…ロッド、
３７０ｂ…弁体部、３７０ｄ…突出部、Ｒａ、Ｓａ…調圧室、
Ｒｂ、Ｓｂ…液体室。

Claims (6)

1. 流入側に流入して流出側へ流出する高純度薬液や超純水の液体の流量を制御するようにしたダイヤフラム式制御弁において、
   筒状周壁と、当該筒状周壁をその軸方向両端開口部から閉塞するように互いに対向してなる両対向壁と、前記筒状周壁の内部を、前記両対向壁の一方の対向壁との間にて第１収容室を形成するとともに他方の対向壁との間にて第２収容室を形成するように区画する区画壁とを有するハウジングと、
   前記第１収容室内に収容されてＰＦＡ製のフィルム状の第１ダイヤフラムとフッ素樹脂製の軸状連結部材とを有する第１ダイヤフラム部材と、
   前記第２収容室内に収容されてＰＦＡ製のフィルム状の第２ダイヤフラムとフッ素樹脂製の軸状弁体部材とを有する第２ダイヤフラム部材とを備えており、
   前記第１ダイヤフラム部材において、
   前記第１ダイヤフラムは、その外周部にて、前記筒状周壁のうちの前記第１収容室側の周壁部の軸方向中間部位内に支持されて、前記第１収容室の内部を、前記一方の対向壁側にて第１調圧室を形成するとともに前記区画壁側にて第１液体室を形成するように区画してなり、
   前記第１ダイヤフラムの両面のうち、前記第１調圧室側の面を一側面とし、前記第１液体室側の面を他側面として、前 記軸状連結部材は、その基部にて、前記第１ダイヤフラムの前記他側面側にて当該第１ダイヤフラムの中央部にレーザー溶接により接合されて、前記第１ダイヤフラムの前記中央部から前記第１液体室内へ延出されており、
   前記第２ダイヤフラム部材において、
   前記第２ダイヤフラムは、その外周部にて、前記筒状周壁のうちの前記第２収容室側の周壁部の軸方向中間部位内に支持されて、前記第２収容室の内部を、前記他方の対向壁側にて第２調圧室を形成するとともに前記区画壁側にて第２液体室を形成するように区画してなり、
   前記第２ダイヤフラムの両面のうち、前記第２液体室側の面を一側面とし、前記第２調圧室側の面を他側面として、前 記軸状弁体部材は、前記第２ダイヤフラムの前記一側面側にて当該第２ダイヤフラムの中央部にレーザー溶接により接合される基体と、当該基体から前記第２液体室及び前記区画壁の中央部に形成してなる中央連通路を通り前記軸状連結部材の延出端部に結合されるロッドとを有してなり、
   前記区画壁は、前記中央連通路の前記第２液体室側の開孔部にて、前記軸状弁体部材の弁体部に対向して当該弁体部と共に弁部を構成する環状弁座部を有してなり、
   前記筒状周壁は、前記液体を前記流入側から前記第２液体室内に流入させる流入路及び前記第２液体室内の前記液体を前記環状弁座部、前記中央連通路及び前記第１液体室を通り前記流出側へ流出させる流出路を設けてなり、
   前記第１ダイヤフラムが前記第１調圧室内に生ずる設定圧を受けるとともに前記第２ダイヤフラムが前記第２調圧室内に生ずる設定圧を受ける状態にて、前記第１ダイヤフラム及び前記第２ダイヤフラムが、前記流入側の液体の液圧の変動に応じて、互いに結合してなる前記軸状連結部材及び前記軸状弁体部材を介して、前記弁体部の前記環状弁座部との開度を一定の開度に制御することで、前記一定の開度に応じた一定の流量にて、前記流入側の液体を、前記流入路、前記第２液体室、前記環状弁座部、前記中央連通路、前記第１液体室及び前記流出路を通り前記流出側へ流出するようにしたことを特徴とするダイヤフラム式制御弁。
2. 流入側に流入して流出側へ流出する高純度薬液や超純水の液体の流量を制御するようにしたダイヤフラム式制御弁において、
   筒状周壁と、当該筒状周壁をその軸方向両端開口部から閉塞するように互いに対向してなる両対向壁と、前記筒状周壁の内部を、前記両対向壁の一方の対向壁との間にて第１収容室を形成するとともに他方の対向壁との間にて第２収容室を形成するように区画する区画壁とを有するハウジングと、
   前記第１収容室内に収容されてＰＦＡ製のフィルム状の第１ダイヤフラムとフッ素樹脂製の軸状連結部材とを有する第１ダイヤフラム部材と、
   前記第２収容室内に収容されてＰＦＡ製のフィルム状の第２ダイヤフラムとフッ素樹脂製の軸状弁体部材とを有する第２ダイヤフラム部材とを備えており、
   前記第１ダイヤフラム部材において、
   前記第１ダイヤフラムは、その外周部にて、前記筒状周壁のうちの前記第１収容室側の周壁部の軸方向中間部位内に支持されて、前記第１収容室の内部を、前記一方の対向壁側にて第１調圧室を形成するとともに前記区画壁側にて第１液体室を形成するように区画してなり、
   前記第１ダイヤフラムの両面のうち、前記第１調圧室側の面を一側面とし、前記第１液体室側の面を他側面として、前 記軸状連結部材は、その基部にて、前記第１ダイヤフラムの前記他側面側にて当該第１ダイヤフラムの中央部にレーザー溶接により接合されて、前記第１ダイヤフラムの前記中央部から前記第１液体室内へ延出されており、
   前記第２ダイヤフラム部材において、
   前記第２ダイヤフラムは、その外周部にて、前記筒状周壁のうちの前記第２収容室側の周壁部の軸方向中間部位内に支持されて、前記第２収容室の内部を、前記他方の対向壁側にて第２調圧室を形成するとともに前記区画壁側にて第２液体室を形成するように区画してなり、
   前記第２ダイヤフラムの両面のうち、前記第２液体室側の面を一側面とし、前記第２調圧室側の面を他側面として、前 記軸状弁体部材は、前記第２ダイヤフラムの前記一側面側にて当該第２ダイヤフラムの中央部にレーザー溶接により接合される基体と、当該基体から前記第２液体室及び前記区画壁の中央部に形成してなる中央連通路を通り前記軸状連結部材の延出端部に互いに分離可能に連結されるロッドとを有してなり、
   前記区画壁は、前記中央連通路の前記第２液体室側の開孔部にて、前記軸状弁体部材の弁体部に対向して当該弁体部と共に弁部を構成する環状弁座部を有してなり、
   前記筒状周壁は、前記液体を前記流入側から前記第２液体室内に流入させる流入路及び前記第２液体室内の前記液体を前記環状弁座部、前記中央連通路及び前記第１液体室を通り前記流出側へ流出させる流出路を設けてなり、
   前記第１ダイヤフラムが前記第１調圧室内に生ずる設定圧を受けるとともに前記第２ダイヤフラムが前記第２調圧室内に生ずる設定圧を受ける状態にて、前記第１ダイヤフラム及び前記第２ダイヤフラムが、前記流入側の液体の液圧の変動に応じて、互いに分離可能に連結してなる前記軸状連結部材及び前記軸状弁体部材を介して、前記弁体部の前記環状弁座部との開度を一定の開度に制御することで、前記一定の開度に応じた一定の流量にて、前記流入側の液体を、前記流入路、前記第２液体室、前記環状弁座部、前記中央連通路、前記第１液体室及び前記流出路を通り前記流出側へ流出するようにしたことを特徴とするダイヤフラム式制御弁。
3. 前記第１ダイヤフラム部材は、前記第１ダイヤフラムの前記他側面或いは前記一側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るフッ素樹脂製補強用環状体を備え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制御弁。
4. 前記第１ダイヤフラム部材は、前記第１ダイヤフラムの撓みを抑制して当該第１ダイヤフラムの可動領域を規制し得るように、当該第１ダイヤフラムにその前記一側面側からレーザー溶接により同軸的に接合してなる板状補助部材を具備することを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載のダイヤフラム式制御弁。
5. 前記第１ダイヤフラムは、前記第２ダイヤフラムと共に、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１～４のいずれか１つに記載のダイヤフラム式制御弁。
6. 前記第１ダイヤフラムは、前記第２ダイヤフラムと共に、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５に記載のダイヤフラム式制御弁。

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