(57)【要約】【課題】パーティクルの発生を抑えるようなピンチバルブを有する流体移送システムを提供する。  【解決手段】半導体製造装置内の流体を移送するシステムであって、流体供給手段１と、流体供給手段１から供給された流体を移送する、内面の金属溶出量が１０ｎｇ／ｃｍ２・日以下であるフッ素樹脂製の流体移送配管２と、流体移送配管２の少なくとも１箇所に配置されたピンチバルブ３とを備え、ピンチバルブ３は、ピンチバルブ３を２４時間全閉状態で静置した後に全閉状態から全開状態としたときの粒子径０．０５μｍ以上のパーティクル発生量が２０個以下となるように、接液面がフッ素系エラストマーによって構成された管体を有する。【選択図】図１
2014020411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置内の流体を移送するシステムであって、
流体供給手段と、
前記流体供給手段から供給された流体を移送する、内面の金属溶出量が１０ｎｇ／ｃｍ２・日以下であるフッ素樹脂製の流体移送配管と、
前記流体移送配管の少なくとも１箇所に配置されたピンチバルブとを備え、
前記ピンチバルブは、該ピンチバルブを２４時間全閉状態で静置した後に全閉状態から全開状態としたときの粒子径０．０５μｍ以上のパーティクル発生量が２０個以下となるように、接液面がフッ素系エラストマーによって構成された管体を有することを特徴とする流体移送システム。
【請求項２】
さらに前記ピンチバルブは、該ピンチバルブを連続開閉させたときの粒子径０．０５μｍ以上の流体中のパーティクル発生量がピンチバルブの開閉動作１回当り５個以下となるように、接液面がフッ素系エラストマーによって構成された管体を有することを特徴とする請求項１に記載の流体移送システム。
【請求項３】
前記ピンチバルブが、
バルブ本体と、
該バルブ本体内に配置された管体と、
該管体を径方向に押圧して流路を開閉させる挟圧子と、
該挟圧子を駆動する駆動部とを備え、
前記管体が、
筒状の内層と、
該内層の外周面に密着して形成された筒状の外層とを有し、
前記内層および前記外層は、互いに異なる材料からなり、前記外層の１００％モジュラス値が前記内層の１００％モジュラス値よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体移送システム。
【請求項４】
前記流体移送システムに流入する前記流体に含まれる粒径０．０５μｍ以上のパーティクルが１００個／ｍｌ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の流体移送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置内の各種流体を移送する際に用いられる流体移送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造装置分野では、回路の高集積化、デバイスの微細化に伴い、各種工程における不純物、特に、パーティクルの管理は依然として重要な課題となっている。不純物は主に作業者や製造装置内の搬送機構などから発生するが、半導体装置内の各種流体を移送するシステムからも不純物が発生している。
【０００３】
ここで、半導体装置内の各種流体を移送するシステムには、流体を吐出する流体吐出手段と、流体吐出手段から吐出された流体を移送する流体移送配管と、流体移送配管に設けられたバルブとからなる流体移送システムがある。流体移送システムに用いられるバルブとして、図１１に示すようなダイヤフラムバルブが知られている。このダイヤフラムバルブは、弁室１０１に連通する流体流入路１０２と流体流出路１０３とを有し、流体流入路１０２の弁室１０１側の開口部の外周に弁座部１０４が形成されている本体１０５と、駆動部材１０６により往復動せしめられ弁座部１０４に圧接または離間されるダイヤフラム１０７とを具備してダイヤフラムバルブの開閉をおこなう。
【０００４】
ところで、流体移送システムに用いられるバルブは、流路を開閉するための可動部を持つことから、流体移送システムにおける主なパーティクル発生源として知られている。また、流体移送システムには多数のバルブが配置されるのが一般的で、流体移送システムの末端部にも配置されていることが多く、流体移送システムにパーティクルの発生量の少ないバルブを使用することは重要である。しかしながら、図１１のようなダイヤフラムバルブの流路は屈曲部が多く、弁座部１０４やダイヤフラム、弁室１０１には多くの凹凸部が存在するため、液溜まりが生じやすく不純物が滞留しやすい。また、ダイヤフラムバルブの流路の開閉は硬質の弁座部１０４に軟質のダイヤフラム１０７を圧接することが多く、バルブを開閉させることによってパーティクルが発生しやすい。さらに、弁座部１０４とダイヤフラム１０７が同じ材質であっても、局部的に荷重が作用することが多く、バルブを開閉させることによってパーティクルが発生しやすい。従って、ダイヤフラムバルブを用いた流体移送システムは、ダイヤフラムバルブの内部に滞留した不純物や流路を開閉することによって発生したパーティクルによって流体を汚染し、汚染された流体を移送するおそれがある。
【０００５】
このようなダイヤフラムバルブの内部に滞留した不純物およびバルブを開閉することによって発生したパーティクルによって流体が汚染されるのを防止するために、流体移送システム内のバルブにピンチバルブを用いることがある。その一例として、図１２に示すようなピンチバルブが知られている（例えば、特許文献１参照）。このピンチバルブは、図１２に示すように、ケーシング２０１と、両端を外部に開放された状態でケーシング２０１内に挿入セットされた弾性を有するチューブ２０２と、チューブ２０２を押圧してチューブ２０２の開口面積を変える押圧手段２０３とを備える。チューブ２０２は、耐腐食性を有するとともに不純物が付着しにくいポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ）などの合成樹脂製の内側チューブ２０４と、弾性の大きいシリコーンなどのエラストマー製の外側チューブ２０５とが一体になった２重構造になっている。押圧手段２０３は、チューブ２０２に対向するようにケーシング２０１に設けられた上下のダイアフラム２０６、２０７である。ダイアフラム２０６、２０７に空気圧をかけてダイアフラム２０６、２０７をチューブ２０２側へ移動させることによってピンチバルブの流路の開閉を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３５５７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１記載のピンチバルブのチューブ２０２は流路を完全に閉止するために大きな押圧力をうける。大きな押圧力が長時間かかったり、押圧力が繰り返しかかると、弾性が低い合成樹脂製の内側チューブ２０４に亀裂や変形、破損、固着が生じやすくなる。内側チューブ２０４の変形などによって内側チューブ２０４の内周面に傷がつくと、その部分を起点として合成樹脂が剥離しやすくなり、剥離によるパーティクルの発生や損傷個所の周辺に不純物が付着しやすくなる。また、合成樹脂製の内側チューブ２０４はチューブ２０２にかかる押圧力によって変形しやすく、一度変形すると、エラストマー製の外側チューブ２０５の復元力を利用しても変形を復元することは困難であり、内側チューブ２０４の内周面に不純物が滞留、付着しやすくなる。さらに、内側チューブ２０４と外側チューブ２０５は一体的に結合されているが、内側チューブ２０４はチューブ２０２にかかる押圧力によって亀裂や変形、破損、固着が生じやすく、それらの発生箇所を起点として結合部が短期間で完全に剥離するおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、ピンチバルブのチューブが押圧部材によって押圧された状態で長期間放置されても、あるいは頻繁に流路の開閉を行っても、内周面に亀裂や変形、破損、固着が生じにくく、パーティクルの発生の少ないバルブを流体移送システムに設けることによって、半導体製造装置内の各種流体を汚染することなく移送することができる流体移送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、半導体製造装置内の流体を移送するシステムであって、流体供給手段と、流体供給手段から供給された流体を移送する、内面の金属溶出量が１０ｎｇ／ｃｍ２・日以下であるフッ素樹脂製の流体移送配管と、流体移送配管の少なくとも１箇所に配置されたピンチバルブとを備え、ピンチバルブは、ピンチバルブを２４時間全閉状態で静置した後に全閉状態から全開状態としたときの粒子径０．０５μｍ以上のパーティクル発生量が２０個以下となるように、接液面がフッ素系エラストマーにより構成された管体を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、流体移送システムに配置するバルブを、バルブが流路を開閉するときのパーティクルの発生量が極めて低いピンチバルブにしたことによって、半導体製造装置内の流体を汚染することなく移送することができる流体移送システムを提供することができる。この流体移送システムを使用することによって、流体中に浮遊するパーティクルがウェハ表面に付着して生じるパターン欠陥などの不良の発生を抑えることができ、半導体製造装置の製品歩留りを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る流体移送システムを備えたレジスト現像装置の概略構成を示す図である。
【図２】（ａ）本発明の実施の形態に係る流体移送システムに用いられるピンチバルブに使用されている管体の外観斜視図であり、図２（ｂ）は管体のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る流体移送システムに用いられるピンチバルブの閉状態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る流体移送システムに用いられるピンチバルブの開状態を示す縦断面図である。
【図５】図３、４のシリンダー本体の底面図である。
【図６】図３、４の連結体受けの縦断面図である。
【図７】手動駆動式のピンチバルブの縦断面図である。
【図８】電気駆動式のピンチバルブの縦断面図である。
【図９】バルブ閉め切り後パーティクル発生試験の試験結果を示す図である。
【図１０】バルブ連続開閉時パーティクル発生試験の試験結果を示す図である。
【図１１】従来のダイヤフラムバルブを示す縦断面図である。
【図１２】従来のピンチバルブを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図１０を参照して、本発明による流体移送システムの実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る流体移送システムを備えたレジスト現像装置の概略構成を示す図である。
【００１３】
本発明の実施の形態に係る流体移送システムは、流体の供給源としての流体供給手段と、流体供給手段から供給された流体を移送する流体移送配管２と、流体移送配管２に配置されたピンチバルブ３とを備える。流体供給手段は薬液容器１を含み、薬液容器１に窒素ガスを供給することによって、流体移送配管２へ流体を吐出する。
【００１４】
薬液容器１はポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ）製であり、レジスト現像装置内に配置され、薬液を調合および貯留する容器である。薬液容器１には、レジスト現像装置外から濃縮薬液を導入するための濃縮薬液配管４と、純水を導入するための純水配管５と、窒素ガスを導入するための窒素配管６とが接続されている。また、薬液容器１内の薬液を使用する場所（以下、ユースポイントＵＰ）に移送するために、薬液容器１には流体移送配管２が接続されている。また、薬液容器１には、薬液容器１に導入された濃縮薬液と純水が均一の濃度になるようにミキサー７が設けられている。本発明の実施の形態では、薬液容器１に窒素配管６から窒素ガスを供給することによって、薬液容器１から流体移送配管２を介してユースポイントＵＰに薬液を圧送する。すなわち、流体供給手段として窒素ガスによる圧送を用いているが、薬液をユースポイントに移送することができれば、特に限定されず、例えば、ポンプでも良い。薬液容器１には必要に応じて、排液配管や温度調整機器、濃度測定機器、液量監視機器などを設けても良い。
【００１５】
流体移送配管２は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（以下、ＰＦＡ）製であり、金属溶出量が１０ｎｇ／ｃｍ２・日以下である。流体移送配管２の一端は薬液容器１の下部に接続され、他端はユースポイントＵＰまで延伸されている。薬液容器１から流体移送配管２を介して圧送された薬液は流体移送配管２の末端に設けられたノズル８から吐出され、現像カップ９内のスピンチャック１０に固定された半導体ウェハ１１上へ供給される。また、流体移送配管２には流量計１２とピンチバルブ３が具備されており、必要に応じて、温度調整機器、流量調整機器、圧力調整機器、フィルターなどを設けても良い。
【００１６】
なお、流体移送配管２の金属溶出量の測定方法は、例えば以下のようなものである。まず、流体移送配管２を適当に切断したサンプルの内部に洗浄液（３．６％塩酸）を入れ、２０時間洗浄し、その後、純水を用いてすすぐ。次に、洗浄後のサンプルの内部に溶出液（３．６％塩酸）を入れ、室温で２０時間静置して金属を溶出させる。溶出させた金属の定量は誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）を用いて行う。これにより検出した元素は、例えばナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、クロム、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウム、鉛の１２元素であり、これらの元素の合計質量が、金属溶出量である。
【００１７】
ピンチバルブ３は、流体移送配管２に設けられた流量計１２の下流側に継手を用いて接続されている。ピンチバルブ３は、ピンチバルブ３を２４時間全閉状態で静置した後で、全閉状態から全開状態にしたときの粒子径０．０５μｍ以上のパーティクル発生量が、２０個以下となるように構成されている。また、ピンチバルブ３は、ピンチバルブ３を連続で開閉させたときのパーティクル発生量についても制限している。すなわち、ピンチバルブ３は、ピンチバルブ３を連続開閉させたときの粒子径０．０５μｍ以上のパーティクル発生量が、ピンチバルブ３を全閉状態から全開状態とし再び全閉状態にする動作１回当り５個以下となるように構成されている。なお、流体移送配管２には複数のピンチバルブ３を配置してもよく、流体移送システムを流れる流体を清浄に保つためには、流体移送配管２に配置される流路の開閉を目的とした全てのバルブにピンチバルブ３を用いることが望ましい。また、ユースポイントＵＰに清浄な流体を移送するためには、最もユースポイントＵＰの近くに配置される流路の開閉を目的としたバルブにピンチバルブ３を用いることが望ましい。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態に係る流体移送システムの主な作用について説明する。図１において、濃縮薬液配管４および純水配管５から薬液容器１に濃縮薬液および純水が導入され、導入された濃縮薬液と純水はミキサー７によって均一の濃度になるように薬液が調合される。調合された薬液は薬液容器１に貯留され、窒素配管６から薬液容器１に窒素が導入されると薬液容器１の内圧が高くなり、薬液容器１内の薬液が流体移送配管２に吐出される。薬液容器１から流体移送配管２に吐出された薬液は、流量計１２を通過し、さらに、薬液容器１に窒素ガスを供給するのと同じタイミングで全閉状態から全開状態にされたピンチバルブ３を経て、流体移送配管２の末端に設けられたノズル８から吐出される。ノズル８から吐出された薬液は現像カップ９内のスピンチャック１０に固定された半導体ウェハ１１上へ供給される。
【００１９】
ここで、流体移送配管２の金属不純物の溶出量は１０ｎｇ／ｃｍ２・日以下であり、このような金属不純物の発生が極めて少ない配管を流体移送配管２に用いることによって、流体移送システム中の流体が金属不純物に汚染されることを防ぐことができる。半導体を製造する洗浄工程、成膜工程、レジスト工程などの各種工程において、薬液や純水などの流体中に金属不純物が存在すると、ウェハ表面に金属不純物が付着することによって接合リーク電流の増大やゲート絶縁膜の耐圧不良、フラットバンド電圧シフトなどの電気的特性の劣化を引き起こす。従って、流体移送配管２の金属溶出量を１０ｎｇ／ｃｍ２・日以下にすることによって、製品歩留まりや洗浄工程における洗浄効率を改善することができる。
【００２０】
また、本発明の実施の形態の流体移送システムの主なパーティクル発生源はピンチバルブ３である。半導体を製造する洗浄工程、成膜工程、レジスト工程などの各種工程において、薬液や純水などの流体中にパーティクルが存在すると、ウェハ表面にパーティクルが付着することによって局所的にエッチングや露光されていない部分が生じ、パターン欠陥を引き起こす。
【００２１】
そこで、本発明の実施の形態の流体移送システムでは、ピンチバルブ３を２４時間全閉状態で静置した後で、全閉状態から全開状態にしたときの粒子径０．０５μｍ以上のパーティクル発生量が、２０個以下となるように構成されたピンチバルブ３を使用している。ピンチバルブ３からのパーティクル発生量が極めて少ないピンチバルブ３を用いることによって、製品歩留まりや洗浄工程における洗浄効率を改善することができる。また、長時間停止させていた半導体洗浄装置を運転する際に、流体移送システム中に存在する不純物を速やかに排出することができ、半導体洗浄装置の立ち上がりの時間を短くし、生産性の向上に大きく寄与することができる。
【００２２】
また、本発明の実施の形態の流体移送システムに使用されているピンチバルブ３は、ピンチバルブ３を連続開閉させてもパーティクルの発生量が極めて低いという特性を併せて備えている。すなわち、ピンチバルブ３を連続開閉させたときの粒子径０．０５μｍ以上のパーティクル発生量が、ピンチバルブ３の全閉状態から全開状態とし再び全閉状態にする動作１回当り５個以下となるように構成されている。ピンチバルブ３を連続開閉させても、ピンチバルブ３からのパーティクル発生量が極めて少ないため、製品歩留まりや洗浄工程における洗浄効率を改善することができる。
【００２３】
流体移送システムには多数のバルブが配置されることが一般的であることから、流体移送システムを流れる流体を清浄に保つためには、ピンチバルブ３のようなパーティクル発生量が極めて少ないバルブを用いることが重要であり、流体移送システムに使用される流路の開閉を目的とした全てのバルブにピンチバルブ３を用いることが望ましい。また、バルブは流体移送システムのユースポイントＵＰである末端部にも配置されていることが多く、ユースポイントＵＰに清浄な流体を移送するためには、最もユースポイントＵＰの近くに配置される流路の開閉を目的としたバルブにピンチバルブ３を用いることが望ましい。
【００２４】
本発明の実施の形態において、流体移送システムは、流体に含まれる粒径０．０５μｍ以上のパーティクルが１００個／ｍｌ以下である清浄な流体、更に好ましくは粒径０．０５μｍ以上のパーティクルが２０個／ｍｌ以下の極めて清浄な流体を取水し、取水した流体を半導体製造装置内に移送されるのに好適に使用される。本発明の実施の形態のような流体移送システムは、システムからの不純物の発生が極めて少ないため、取水した流体を汚染することなく半導体製造装置に移送することができ、製品歩留まりや洗浄工程における洗浄効率を改善することができる。特に、半導体製造装置に流入するときの流体が清浄であればあるほど、流体移送システム中に配置された配管部材から発生したパーティクルが流体の清浄度に及ぼす影響が大きくなる。従って、高付加価値の半導体製品を製造するような極めて清浄な流体を使用する半導体製造装置に、本発明の実施の形態のような流体移送システムを用いると特に効果的である。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態に係る流体移送システムに使用されるピンチバルブ３の一例について図２〜６を用いて詳細に説明する。図２はピンチバルブ３に使用されている管体２１の外観斜視図および断面図であり、図３はピンチバルブ３の閉状態を示す縦断面図であり、図４はピンチバルブ３の開状態を示す縦断面図であり、図５はシリンダー本体３１の底面図であり、図６は連結体受け４６の縦断面図である。
【００２６】
図３に示すように、ピンチバルブ３は、バルブ本体ＢＤと、バルブ本体ＢＤ内に配設されて、開閉可能な流路２６を形成する管体２１と、管体２１を径方向に押圧して流路２６を開閉させる挟圧子４２と、挟圧子４２を駆動する駆動部１００とを備える。
【００２７】
図２（ａ）は管体２１の縦断面図であり、図２（ｂ）は管体２１のＡ−Ａ線断面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、管体２１は内層２２と、内層２２の外周面に密着して形成された外層２３とを有し、内層２２の内部に流路２６が形成されている。内層２２と外層２３は、それぞれ異なる材料からなるエラストマーによって構成され、とくに、外層２３の１００％モジュラス値が内層２２の１００％モジュラス値よりも大きくなるように材料を配合している。例えば、内層２２はパーフロロエラストマーによって構成され、外層２３はフッ素ゴムによって構成されている。
【００２８】
ここで、１００％モジュラス値とは、ゴム弾性体に一定のひずみを与えたときの応力、すなわち、その物体が原型を保つために抵抗し元の形状に復元しようとする力を指し、１００％伸び時における引張り応力（ＭＰａ）をＪＩＳ Ｋ ６２５１に従い、ＪＩＳダンベル状３号型試験片を用いて、試験温度２３℃にて測定した値である。
【００２９】
内層２２は中間部２４と両端部２５から構成され、内層２２の流路方向両端部は外層２３の両端面よりも外側に突設されている。中間部２４は円筒状に形成され、その中間部２４の外周面に環状凹部２７が設けられ、環状凹部２７に外層２３が嵌合されている。両端部２５は、管体２１と継手やパイプ、バルブなどの配管部材や配管部材を構成する部品とを接続する部分であり、円筒形状をなしている。両端部２５の内径および外径は、中間部２４の両端の内径および外径より大きい。両端部２５を円筒形状とすることにより、汎用的な継手やパイプなどの他の配管部材との接続が可能になり、管体２１と配管部材との接続構造を簡素化することができる。また、両端部２５は外層２３と比較して柔軟性を有する内層２２のみから形成されているので、管体２１と配管部材との接続が容易になり、作業性を向上させることができる。
【００３０】
本発明では、ピンチバルブ３の管体２１の内層２２、すなわち流路と接液する部分にフッ素系エラストマーを用いている。フッ素系エラストマーはＰＴＦＥのような合成樹脂と比較して柔軟性、弾性に優れているので、全開状態から全閉状態になるときに、内層２２同士が当接することによって生じる衝撃を効果的に吸収することができ、パーティクルの発生を抑えることができる。また、フッ素系エラストマーは他のエラストマーと比較して、優れた耐薬品性、耐熱性を有するだけでなく、ピンチバルブ３で連続して流路２６の開閉を行っても、内層２２の内周面の貼り付きや損傷を防ぐことができ、パーティクルの発生をより効果的に抑えることができる。特に、内層２２にパーフロロエラストマーを用いると、パーティクルの発生をより効果的に抑えることができる。
【００３１】
外層２３は円筒形状であり、その内径および外径はそれぞれ内層２２の環状凹部２７の外径および中間部２４の両端の外径とほぼ同一である。これにより外層２３が内層２２の環状凹部２７に段差なく収納され、管体２１の周囲の部品に外層２３が引っ掛かることを防止できる。また、外層２３は、内周面だけでなく両端面も内層２２に加硫接着することができ、外層２３と内層２２を強固に一体化することができる。このため、管体２１が挟圧子４２によって押圧された状態で長期間放置しても、あるいは頻繁に流路の開閉を行っても、内層２２と外層２３の層間剥離は生じにくい。
【００３２】
本発明では、ピンチバルブ３の管体２１の外層２３にエラストマーを用いており、かつ、外層２３の１００％モジュラス値は内層２２の１００％モジュラス値よりも大きい。外層２３と内層２２は強固に一体化されているので、内層２２は常に外層２３の元の形状に復元しようとする力の影響を受けている。すなわち、ピンチバルブ３が全閉状態にあるときに、外層２３は、外層２３の元の形状に復元しようとする力によって、内層２２を常に外周方向に引っ張っており、内層２２の内周面が固着するのを常に防止している。
【００３３】
外層２３の材質は、使用する流体や環境によって侵されず、かつ、使用する流体を汚染しない材質であれば特に限定されず、フッ素ゴム、シリコンゴムなどのエラストマーが好適に用いられる。内層２２は、流体と接液することから、パーフロロエラストマーやフッ素ゴムなどのフッ素系のエラストマーが用いられる。また、内層２２と外層２３の材質の組み合わせは流路２６を流れる流体の腐食性や温度、管体２１が使用される環境に応じて適宜選択される。
【００３４】
外層２３の１００％モジュラス値が内層２２の１００％モジュラス値よりも大きい範囲において、内層２２および外層２３の１００％モジュラス値は使用目的に応じて適宜設定される。１００％モジュラス値が大きいと流路２６を閉止するのに必要な押圧力も大きくなるため、挟圧子４２を駆動する駆動部１００が大掛かりなものとなる。一方、１００％モジュラス値が小さいと流路２６内周面が固着したときに固着を引き離しづらくなる。これらのバランスを考慮して、１００％モジュラス値を設定すればよい。
【００３５】
管体２１の形状や厚みは、流路２６を流れる流体に対する耐薬品性や透過性、流路２６を閉止するシール性を確保するのに必要な弾性、流路２６を繰り返し開閉するのに必要な柔軟性などを考慮して設定すればよい。また、内層２２と外層２３を加硫接着によって一体化するようにしたが、内層２２と外層２３との接合面が管体２１に求められる曲げや径方向からの押圧に対して剥離しなければ、他の方法で一体化しても良い。
【００３６】
管体２１の断面形状は、内層２２と外層２３が密着し、かつ筒形状であれば良く、円形状、楕円形状、三日月形状、紡錘形状などが挙げられ、特に限定されない。例えば、管体２１の耐久性やシール性の要求が厳しい使用条件では、より小さい押圧力で管体２１を押圧するために、流路方向に垂直な面で切った断面形状が、挟圧子４２により押し付けられる方向を短径方向とした楕円形状としてもよい。ただし、管体２１と継手などとの接続を考慮すると、両端部２５の形状は円筒形状であることが好ましい。また、内層２２、外層２３の形状において、内周の形状は楕円形状で外周の形状は円形状というように内周と外周とで形状が異なっていても良く、両端側と中央側とで形状が異なっていても良い。
【００３７】
図３、４において、ピンチバルブのバルブ本体ＢＤは、本体４３と、本体４３の上部に固定されるシリンダー本体３１と、シリンダー本体３１の上端部に取り付けられるシリンダー蓋３３と、連結体受け４６を介して管体２１の両端部に取り付けられる連結体５４とを有する。駆動部１００は、外部エアーによってシリンダー本体３１内で昇降するピストン４０を有する。
【００３８】
シリンダー本体３１は、円筒状空間を形成するシリンダー部３２を有し、その上端部に円盤状のシリンダー蓋３３がＯリングを介して螺合されている。図５は、シリンダー本体３１の底面図である。シリンダー本体３１の下面中央部には、ピストン連結部４１が貫通する貫通孔３４と、挟圧子４２を収納する長円状のスリット３５が連続して設けられている。貫通孔３４の上方には、シリンダー部３２の内周面及び底面とピストン４０の下端面とによって第１の空間部３６が形成され、ピストン４０の上方には、シリンダー部３２の内周面とシリンダー蓋３３の下端面とピストン４０の上端面とによって第２の空間部３７が形成されている。シリンダー本体３１の周側面には、第１の空間部３６および第２の空間部３７に連通するエアー口３８、３９が設けられ、エアー口３８、３９を介して各空間部３６、３７にそれぞれ外部エアー供給機器など（図示せず）からエアーが供給される。
【００３９】
ピストン４０は円盤状で周側面にＯリングが装着され、シリンダー部３２の内周面に上下動可能かつ密封状態に嵌合されている。ピストン連結部４１はピストン中央より垂下して設けられ、シリンダー本体３１の下面中央部に設けられた貫通孔３４を密封状態で貫通し、その先端部に挟圧子４２が固定されている。
【００４０】
挟圧子４２は、流路軸線と直交するようにピストン連結部４１に固定され、バルブ開時には、シリンダー本体３１の長円状スリット３５内に収納される。長円状スリット３５は、挟圧子４２の回り止めとして機能する。挟圧子４２の管体２１を押圧する部分の断面は、略矩形の両端角部にＲを付した形状、すなわち、かまぼこ状に形成されている。
【００４１】
本体４３は、シリンダー本体３１の下端面にボルト・ナットなど（図示せず）で接合固定される。本体４３の流路軸線上には、管体２１を受容する断面矩形状の溝４４が設けられている。溝４４の流路方向両端部には、それぞれ連結体受け４６の嵌合部４７を受容する溝４５が溝４４よりも深く設けられ、各溝４５の底面にはそれぞれ受け口４９が設けられている。
【００４２】
図６は、連結体受け４６の断面図である。連結体受け４６の中央部には鍔部５０が形成され、連結体受け４６の一端部には、本体４３の溝４５に嵌合する断面矩形状の嵌合部４７が形成され、嵌合部４７の先端底部には、本体４３の溝４５に設けられた受け口４９に嵌合する抜け防止用凸部４８が設けられている。一方、連結体受け４６の他端部には受け口４９が設けられ、その外周面には雄ネジ部が設けられている。連結体５４の端部には六角形状の鍔部５７が設けられている。連結体受け４６の受け口５９は鍔部５７と同形状を呈し、鍔部５７は連結体受け４６の受け口５９に受容される。
【００４３】
連結体受け４６の一端部には、抜け防止用凸部４８に嵌合部４７が連設され、雄ネジ部と嵌合部４７との間には、外周面が嵌合部４７の対角線長さと略同一の直径を有する環状の鍔部５０が設けられている。鍔部５０の端面はシリンダー本体３１及び本体４３と接触し、連結体受け４６が両本体３１、４３の内部へ移動することを防止する。連結体受け４６の内部には、一端部側に、管体２１の中間部２４の外径と略同一径を有する貫通孔５２が設けられ、さらに貫通孔５２に連続して、受け口４９に通じる貫通孔５１が貫通孔５２よりも拡径して設けられている。貫通孔５１は、管体２１の両端部２５の外径と略同一径であり、連結体受け４６の内周面に段差部５３が形成されている。
【００４４】
この段差部５３に管体２１の両端部２５が係合し、管体２１が連結体受け４６内に挟持固定される。このとき、両端部２５の内周面、外周面、両端面が、連結体受け４６および連結体５４により支持される。すなわち両端部２５は四方向から圧接される。そのため、管体２１と連結体５４との境界面からの流体の漏洩が防止されるとともに、仮に管体２１と連結体５４との境界面から流体が漏洩しても、漏洩した流体が両端部２５の外周面を介して外層２３側に流出することを防止できる。従って、外層２３の耐久性が向上するだけでなく、外層２３の材料として内層２２よりも耐薬品性の低い材料を使用することができ、材料選択の幅が広がる。
【００４５】
連結体５４の内部には流路５５が形成されている。連結体５４の一端部には、外径が管体２１の両端部２５の内径よりも大きく形成された挿入部５６が設けられ、挿入部５６に管体２１の両端部２５が挿入される。連結体５４の他端部には、他の管体が接続される配管接続部が設けられている。この場合、管体２１の両端部２５は円筒形状であるので、連結体５４として汎用的な継手を容易に使用することができる。また、管体２１の両端部２５は外層２３と比較して柔軟性に富む内層２２の材料のみから形成されているため、連結体５４との接続作業が容易であり、管体２１と連結体５４との境界面におけるシール性も向上する。
【００４６】
連結体５４の外周中央部には両端部よりも拡径して断面六角形状の鍔部５７が設けられている。鍔部５７を連結体受け４６の受け口５９に嵌合し、鍔部５７の端面にキャップナット５８を当接させて、キャップナット５８を連結体受け４６の外周の雄ネジ部に螺合することにより、連結体５４が連結体受け４６に嵌合固定される。
【００４７】
次に、本発明の実施の形態に係るピンチバルブ３の主要な動作について説明する。図３に示すようにピンチバルブ３が全閉の状態において、エアー口３８から第１の空間部３６へ圧縮空気を供給圧入するとともに、第２の空間部３７からエアー口３９により圧縮空気を排出すると、空気圧により、ピストン４０が側周面をシリンダー部３２内周に摺接させながら上昇し始め、それに伴ってピストン４０より垂下して設けられたピストン連結部４１を介して挟圧子４２が上昇する。挟圧子４２が上昇して、その上端面がシリンダー本体３１の下端面に設けられた長円状スリット３５の上端面に到達すると、ピストン４０及び挟圧子４２の上昇は止まり、ピンチバルブ３は全開状態（図４）となる。
【００４８】
ここで、管体２１はエラストマーにより構成されており、管体２１の外層２３の１００％モジュラス値は内層２２の１００％モジュラス値よりも大きく、外層２３の復元力の方が内層２２の復元力より大きいため、内層２２は外層２３によって常に外周方向に引っ張られている。これにより、全閉状態において、内層２２の内周面が過剰に圧接されるのを防止することができ、全閉状態から全開状態に向かうときに互いに当接していた内周面を円滑に離すことができる。そのため、ピンチバルブ３の流路の開閉を連続的に行っても、内層２２の内周面が損傷しにくく、流路の開閉に伴うパーティクルの発生を防止するとともに、管体２１の耐久性を向上させることができる。
【００４９】
また、仮に長期的に全閉状態が続き内層２２の内周面が長期的に密着していても、内層２２は外層２３によって常に外周方向に引っ張られているので、内層２２の内周面が強固に固着することはなく、外層２３の復元力によって内層２２の内周面の張り付きを引き離し、管体２１を元の形状に復元することができる。このとき、内層２２の内周面が強固に固着することがないので、外層２３の復元力によって内層２２の内周面が互いに張り付いても内周面の損傷を抑えながら円滑に引き離すことができる。そのため、互いに張り付いた内層２２を引き離すときでも、流路の開閉に伴うパーティクルの発生および損傷した内周面からの剥離に伴うパーティクルの発生を抑えることができる。
【００５０】
一方、管体を、接液面がフッ素系エラストマー以外のエラストマーによって構成する場合は、チューブの内周面が固着しやすく、一度固着するとその部分を起点として剥離しやすくなり、使用期間が長くなるにつれてパーティクル発生量が増加する傾向にある。また、管体を、合成樹脂とエラストマーをコンパウンドした材質の多層構造によって構成する場合は、多層構造であることから一層当りの厚みが薄いため衝撃に弱い傾向があり、そのため、頻繁にバルブを開閉させると内周面が損傷しやすく、それに伴い、パーティクル発生量も増加する傾向にある。
【００５１】
次に、図４に示すようにピンチバルブ３が全閉の状態において、エアー口３９から第２の空間部３７へ圧縮空気を供給圧入するとともに、第１の空間部３６内の圧縮空気をエアー口３８から排除すると、空気圧により、ピストン４０が下降し始め、それに伴ってピストン連結部４１を介して挟圧子４２も下降する。ピストン４０の下端面がシリンダー部３２底面に到達すると、ピストン４０及び挟圧子４２の下降が止まり、ピンチバルブは全閉状態となる（図３）。このとき、挟圧子４２の上端面はシリンダー本体３１の長円状スリット３５内に位置し、挟圧子４２の回転が防止される。
【００５２】
本発明の実施の形態に用いられているピンチバルブ３の駆動部は、外部エアーによってシリンダー本体３１内でピストン４０を昇降させ、ピストン４０に固定された挟圧子４２を昇降させる空気駆動式のものであるが、空気駆動式に限定されるものではなく、ハンドル６１の操作によって挟圧子６２を昇降させる手動駆動式（図７参照）、モーター７１などによって挟圧子７２を昇降させる電気駆動式（図８参照）などでもよく、特に限定されない。
【００５３】
なお、本実施の形態におけるピンチバルブ３の本体４３、連結体５４、連結体受け４６、挟圧子４２、シリンダー本体３１などの各種構成部品は、金属、プラスチックなどの剛性のあるものであれば特に限定されるものではないが、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニリデンフルオロライド、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどのプラスチックが好ましい。管体１２の構成は、管体１２の接液面がフッ素系エラストマーによって構成されているので、パーティクルの発生量が抑えられ、ピンチバルブ３を２４時間全閉状態で静置した後に全閉状態から全開状態としたときの粒子径０．０５μｍ以上のパーティクル発生量を２０個以下とすることができる。また、ピンチバルブ３を連続開閉させたときの粒子径０．０５μｍ以上の流体中のパーティクル発生量をピンチバルブ３の開閉動作１回当り５個以下にすることができる。パーティクル発生量を効果的に抑えるためには、フッ素系エラストマーのうち、とくにパーフロロエラストマーにより管体１２を構成することが好ましく、上述した内層外層構造とすることがより好ましい。
【００５４】
本発明の実施の形態に係る流体移送システムに用いられているピンチバルブ３を連続開閉したときのパーティクルの発生量と、長期間全閉状態を保持した後で全開状態にしたときのパーティクルの発生量について、以下に示す試験方法で評価した。
【００５５】
（１）前処理
流量１０００ｍｌ／ｍｉｎの純水が流れるラインに測定サンプルを設置し、測定サンプルを７２時間続けて、５秒間かけて全閉状態から全開状態にした後に５秒間かけて全開状態から全閉状態にする動作（以下、開閉動作）を行い、測定サンプルのフラッシングを行った。
（２）バルブ閉め切り後パーティクル発生試験
流量１０００ｍｌ／ｍｉｎの純水が流れるラインに前処理を行った測定サンプルを設置し、測定サンプルの下流側にパーティクルカウンターを配置した。測定サンプルを所定時間全閉状態に保持した後に、５秒間かけて全閉状態から全開状態するとともに、測定サンプルを通過した流体２０ｍｌを２分間続けてパーティクルカウンターに通水させた。パーティクルカウンターで０．０５μｍ以上のパーティクルの個数の積算値を３０秒間、１０ｍｌ毎に計測した。測定サンプルを全閉状態で保持する時間は１時間、３時間、２４時間とした。
（３）バルブ連続開閉時パーティクル発生試験
流量１０００ｍｌ／ｍｉｎの純水が流れるラインに前処理を行った測定サンプルを設置し、測定サンプルの下流側にパーティクルカウンターを配置した。測定サンプルを６０分間続けて開閉動作を行うとともに、測定サンプルを通過した流体２０ｍｌを６０分間続けてパーティクルカウンターに通水させた。パーティクルカウンターで０．０５μｍ以上のパーティクルの個数の積算値を３０秒間、１０ｍｌ毎に計測し、その積算値から１ｍｌ当りに含まれるパーティクルの平均値を求め、その平均値から開閉動作１回当りから発生するパーティクルの個数を導出した。
【００５６】
―試験例１―
本発明の実施の形態の流体移送システムに使用されているピンチバルブ３、すなわちエアー駆動型のピンチバルブ３で、管体２１の中央部の外径が１０ｍｍ、内径が５ｍｍ、パーフロロエラストマーにより構成される内層２２の１００％モジュラス値が５ＭＰａ、フッ素ゴムにより構成される外層２３の１００％モジュラス値が６ＭＰａであるピンチバルブ３を用いて、バルブ閉め切り後パーティクル発生試験およびバルブ連続開閉時パーティクル発生試験を行った。
【００５７】
―比較例１―
管体がエラストマーと合成樹脂をコンパウンドした材質で多層構造からなり、管体の中央部の外径が１０ｍｍ、内径が５ｍｍであり、管体以外の構成が試験例１と同じ構成であるピンチバルブを用いて、バルブ閉め切り後パーティクル発生試験およびバルブ連続開閉時パーティクル発生試験を行った。
【００５８】
―比較例２―
図１１に示されるような汎用的な構成であり、本体およびダイヤフラムの材質がともにＰＴＦＥであるダイヤフラムバルブを用いて、バルブ閉め切り後パーティクル発生試験およびバルブ連続開閉時パーティクル発生試験を行った。
【００５９】
図９は、バルブ閉め切り後パーティクル発生試験の試験結果を示す図である。図９に示すように、試験例１では、２４時間全閉状態を保持し内層２２の内周面を密着させた後に全閉状態から全開状態にしても、発生するパーティクルの個数は全開状態直後の３０秒間で４個というようにとても少なく、全開状態にした直後からほとんどパーティクルが発生していないことが確認された。一方、比較例１、比較例２では、２４時間全閉状態を保持した後に全閉状態から全開状態にすると、試験例１の１０倍以上のパーティクルが発生した。さらに、比較例１、比較例２では、全開状態にした後にバルブ内のパーティクルが流され、バルブを通過する流体がバルブから発生したパーティクルによって汚染されなくなるまでに時間がかかることが確認された。
【００６０】
試験例１のように、異なる種類のエラストマーからなる内層２２と外層２３を一体的に形成し、かつ外層２３の１００％モジュラス値を内層２２の１００％モジュラス値より大きくした管体２１を用いたピンチバルブ３は、外層２３の復元力の方が内層２２の復元力より大きいため、内層２２は外層２３によって常に外周方向に引っ張られている。これにより、仮に長期的に全閉状態が続き内層２２の内周面が長期的に密着していても、内層２２の内周面が強固に固着することはなく、外層２３の復元力によって内層２２の内周面の張り付きを引き離し、管体２１を元の形状に復元することができる。このとき、内層２２の内周面が強固に固着することがないので、外層２３の復元力によって内層２２の内周面が互いに張り付いても内周面の損傷を抑えながら円滑に引き離すことができる。そのため、互いに張り付いた内層２２を引き離すときでも、開閉動作に伴うパーティクルの発生および損傷した内周面からの剥離に伴うパーティクルの発生を抑えることができる。
【００６１】
図１０は、バルブ連続開閉時パーティクル発生試験の試験結果を示す図である。図１０に示すように、試験例１では、連続的にバルブの開閉動作を行ってもバルブの開閉動作１回当りに発生するパーティクルの個数はとても少ないことが確認された。一方、比較例１、比較例２では、バルブの開閉動作１回当りに発生するパーティクルの個数がともに試験例１の１０倍以上であった。試験例１のように、異なる種類のエラストマーからなる内層２２と外層２３を一体的に形成し、かつ外層２３の１００％モジュラス値を内層２２の１００％モジュラス値より大きくした管体２１を用いたピンチバルブ３は、外層２３の復元力の方が内層２２の復元力より大きいため、内層２２は外層２３によって常に外周方向に引っ張られている。これにより、全閉状態において、内層２２の内周面が過剰に圧接されるのを防止することができ、全閉状態から全開状態に向かうときに互いに当接していた内周面を円滑に離すことができる。そのため、ピンチバルブ３の開閉動作を連続的に行っても、内層２２の内周面が損傷しにくく、開閉動作に伴うパーティクルの発生を防止するとともに、管体２１の耐久性を向上させることができる。
【００６２】
これらの結果から、本発明の流体移送システムは、流体システム中の主要なパーティクル発生源であるバルブを、管体２１が挟圧子４２によって押圧された状態で長期間放置しても、あるいは頻繁に開閉動作を行っても、内層２２の内周面に損傷や固着などが生じにくく、パーティクルの発生が極めて少ないピンチバルブ３としたことによって、半導体製造装置内の各種流体を汚染することなく移送することができる。
【符号の説明】
【００６３】
ＢＤ    バルブ本体
１    薬液容器
２    流体移送配管
３    ピンチバルブ
４    濃縮薬液配管
５    純水配管
６    窒素配管
７    ミキサー
８    ノズル
９    現像カップ
１０    スピンチャック
１１    半導体ウェハ
１２    流量計
２１    管体
２２    内層
２３    外層
２４    中間部
２５    両端部
２６    流路
２７    環状凹部
３１    シリンダー本体
３２    シリンダー部
３３    シリンダー蓋
３４    貫通部
３５    長円状スリット
３６    第１の空間部
３７    第２の空間部
３８    エアー口
３９    エアー口
４０    ピストン
４１    ピストン連結部
４２    挟圧子
４３    本体
４４    溝
４５    溝
４６    連結体受け
４７    嵌合部
４８    抜け防止用凸分
４９    受け口
５０    鍔部
５１    貫通孔
５２    貫通孔
５３    段差部
５４    連結体
５５    流路
５６    挿入部
５７    鍔部
５８    キャップナット
６１    ハンドル
６２    挟圧子
７１    モーター
７２    挟圧子
１００    駆動部
【図１】
2014020411.tif 000003
【図２】
2014020411.tif 000004
【図３】
2014020411.tif 000005
【図４】
2014020411.tif 000006
【図５】
2014020411.tif 000007
【図６】
2014020411.tif 000008
【図７】
2014020411.tif 000009
【図８】
2014020411.tif 000010
【図９】
2014020411.tif 000011
【図１０】
2014020411.tif 000012
【図１１】
2014020411.tif 000013
【図１２】
2014020411.tif 000014