(57)【要約】  繰り返し屈曲に起因するパーティクルの発生を抑制することができる樹脂部材を提供する。樹脂部材からなるローリングダイアフラム５は、一面が接液面３７ａとされ、繰り返し屈曲して使用される可撓性を有するものであり、前記屈曲する部分３７１における接液面３７ａの面粗度は、算術平均粗さで０．４０μｍ未満とされ、前記屈曲する部分３７１における接液面３７ａの全光線反射率が、２．０％以上とされている。
2019077843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が接液面とされ、繰り返し屈曲して使用される可撓性を有する樹脂部材であって、
前記屈曲する部分における前記接液面の面粗度は、算術平均粗さで０．４０μｍ未満とされ、
前記屈曲する部分における前記接液面の全光線反射率が、２．０％以上とされている、樹脂部材。
【請求項２】
前記屈曲する部分における前記接液面の断面形状は、凹部及び凸部が交互に連続する形状であり、
前記凹部が凹曲面からなる、請求項１に記載の樹脂部材。
【請求項３】
前記屈曲する部分における前記接液面の断面形状は、凹部及び凸部が交互に連続する形状であり、
前記凸部の先端が先鋭に形成されている、請求項１又は２に記載の樹脂部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体、液晶、有機ＥＬ、太陽電池等の製造プロセスにおいて、薬液を塗布又は調合するときに使用されるポンプ又はバルブには、その駆動時に繰り返し屈曲する部品として、可撓性の樹脂部材からなるダイアフラム又はベローズ等が使用される（例えば、特許文献１及び特許文献２の図１４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１９７７７９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１７３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記樹脂部材からなるダイアフラム等を繰り返し屈曲させた場合、その経時劣化により、ダイアフラム等の接液面からパーティクル（微小なゴミ）が発生する場合があった。この場合には、薬液と共に移送されたパーティクルがウエハ等に塗布されることにより、製造不良などの問題が生じるおそれがある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、繰り返し屈曲に起因するパーティクルの発生を抑制することができる樹脂部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明の樹脂部材は、一面が接液面とされ、繰り返し屈曲して使用される可撓性を有する樹脂部材であって、前記屈曲する部分における前記接液面の面粗度は、算術平均粗さで０．４０μｍ未満とされ、前記屈曲する部分における前記接液面の全光線反射率が、２．０％以上とされている。【０００６】
本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、樹脂部材の前記屈曲する部分における接液面の面粗度を小さくし、且つ前記屈曲する部分における接液面の全光線反射率を大きくすることで、パーティクルの発生を効果的に抑制できることを見出し、かかる知見に基づいて上記（１）に係る発明を完成させた。これにより、樹脂部材の繰り返し屈曲に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。【０００７】
（２）前記樹脂部材において、前記屈曲する部分における前記接液面の断面形状は、凹部及び凸部が交互に連続する形状であり、前記凹部が凹曲面からなるのが好ましい。
この場合、前記屈曲する部分の接液面の断面形状において、前記凹部に平坦面が形成されないため、前記凹部の個数が多くなる。その結果、前記屈曲する部分における接液面の面粗度を効果的に小さくすることができ、且つ前記屈曲する部分における接液面の全光線反射率を効果的に大きくすることができるので、樹脂部材の繰り返し屈曲に起因するパーティクルの発生をさらに効果的に抑制することができる。
また、前記凹部が凹曲面からなることで、従来よりも前記繰り返し屈曲による応力が生じにくくなる。これにより、前記凹部において接液面同士が擦れにくいため、当該凹部の接液面からのパーティクルの発生を抑制することができる。【０００８】
（３）前記樹脂部材において、前記屈曲する部分における前記接液面の断面形状は、凹部及び凸部が交互に連続する形状であり、前記凸部の先端が先鋭に形成されているのが好ましい。
この場合、前記屈曲する部分の接液面の断面形状において、前記凸部に平坦面が形成されないため、前記凸部の個数が多くなる。その結果、前記屈曲する部分における接液面の面粗度を効果的に小さくすることができ、且つ前記屈曲する部分における接液面の全光線反射率を効果的に大きくすることができるので、樹脂部材の繰り返し屈曲に起因するパーティクルの発生をさらに効果的に抑制することができる。
また、前記凸部の先端が先鋭に形成されることで、前記繰り返し屈曲による応力が生じにくくなる。これにより、前記凸部において接液面同士が擦れにくいため、当該凸部の接液面からのパーティクルの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の樹脂部材によれば、繰り返し屈曲に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る樹脂部材からなるローリングダイアフラムを備えたダイアフラムポンプの断面図である。
【図２】図１のダイアフラムポンプの一部拡大断面図である。
【図３】ダイアフラムポンプのピストンが最前進位置にある状態を示す断面図である。
【図４】従来のローリングダイアフラムの屈曲部における接液面の凹凸形状の変化を示す拡大断面図である。
【図５】本実施形態のローリングダイアフラムの屈曲部における接液面の凹凸形状の変化を示す拡大断面図である。
【図６Ａ】従来のローリングダイアフラムの製造時点における屈曲部の接液面を正面から撮影した顕微鏡写真を示す図面代用写真である。
【図６Ｂ】従来のローリングダイアフラムを繰り返し屈曲させた後の屈曲部の接液面を正面から撮影した顕微鏡写真を示す図面代用写真である。
【図７Ａ】第１実施形態のローリングダイアフラムの製造時点における屈曲部の接液面を正面から撮影した顕微鏡写真を示す図面代用写真である。
【図７Ｂ】第１実施形態のローリングダイアフラムを繰り返し屈曲させた後の屈曲部の接液面を正面から撮影した顕微鏡写真を示す図面代用写真である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る樹脂部材からなるベローズの最収縮状態を示す断面図である。
【図９】第２実施形態のベローズの最伸長状態を示す断面図である。
【図１０】従来のベローズの屈曲部における接液面の凹凸形状の変化を示す拡大断面図である。
【図１１】第２実施形態のベローズの屈曲部における接液面の凹凸形状の変化を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る樹脂部材からなるローリングダイアフラムを備えたダイアフラムポンプの断面図である。図１において、ダイアフラムポンプ１は、例えば半導体製造装置において、薬液等を塗布するときに使用されるポンプであり、ハウジング２と、ピストン３と、シャフト４と、ローリングダイアフラム５と、駆動装置６と、案内部材７と、規制機構８とを備えている。なお、本実施形態におけるダイアフラムポンプ１は、その長手方向（軸心方向）が上下方向として配置されているが、当該長手方向を水平方向として配置してもよい。
【００１２】
ハウジング２は、本実施形態においては、シリンダ１１と、ポンプヘッド１２とを有している。シリンダ１１は、円筒状に形成され、軸心方向を上下方向として配置されている。シリンダ１１は、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼から構成されている。シリンダ１１には、その軸心方向と交差する方向に貫通する通気口１４が形成されている。この通気口１４は、真空ポンプまたはアスピレータ等の減圧装置（図示省略）と接続されている。
【００１３】
ポンプヘッド１２は、有蓋円筒状に形成され、シリンダ１１の軸心方向一端側（上端側）にその開口を閉塞するように取り付けられている。ポンプヘッド１２は、シリンダ１１と略同一の内径を有し、シリンダ１１と共にピストン３を収容し得る収容空間を構成している。ポンプヘッド１２は、ポリテトラフロオロエチレン（ＰＴＦＥ）やテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂から形成されている。
【００１４】
ポンプヘッド１２の周壁部には、軸心方向と直交又は交差する方向に貫通する吸入口１５が形成されている。この吸入口１５は、薬液等の液体（移送流体）を貯溜する液体タンク（図示省略）に接続されている。
ポンプヘッド１２の蓋部には、軸心方向に貫通する吐出口１６が当該蓋部の中央部（軸心部）に位置するように形成されている。この吐出口１６は、例えば液体を塗布する噴射ノズル等の液体供給部（図示省略）に接続されている。
【００１５】
ピストン３は、ハウジング２内で当該ハウジング２に対して同軸上に配置されるとともに、ハウジング２の軸心方向（上下方向）に往復移動可能に配置されている。本実施形態において、ピストン３は、ハウジング２（シリンダ１１およびポンプヘッド１２）の内径よりも小さい直径を有する円柱状に形成されている。ピストン３の外周面は、当該外周面と対向するシリンダ１１またはポンプヘッド１２の内周面に対して所定間隔をあけて配置されている。ピストン３は、例えば、アルミニウム合金から形成されている。
【００１６】
図２は、図１のダイアフラムポンプ１の一部拡大断面図である。図２に示すように、ピストン３は、軸心方向一端側（上端側）に開口する第１凹部２１を有するとともに、軸心方向他端側（下端側）に開口する第２凹部２２を有している。第１凹部２１及び第２凹部２２は、それぞれ前記ピストン３の軸心部に形成され、互いに同軸上に配置されている。なお、第１凹部２１と第２凹部２２とは連通していない。
【００１７】
ピストン３は、シャフト４の軸心方向一端部を嵌合可能な嵌合凹部２３を有している。この嵌合凹部２３は、第１凹部２１と第２凹部２２との間でピストン３の軸心部に形成され、第２凹部２２と同軸上に配置されている。嵌合凹部２３は、第２凹部２２よりも小径とされ、第２凹部２２内に臨むようにピストン３の軸心方向他端側（下端側）に開口されている。
【００１８】
ピストン３は、当該ピストン３を軸心方向に貫通する直線状の貫通孔からなる空気通路２５を有している。空気通路２５は、第１凹部２１及び第２凹部２２よりも径方向（軸心方向と直交する方向）外側において、円周方向に所定間隔をおいて複数形成されている。
【００１９】
シャフト４は、その軸心方向一端部（上端部）２７がピストン３の嵌合凹部２３に嵌合されることで、ピストン３と連動するように構成されている。シャフト４は、軸心方向に沿って設けられ、ハウジング２およびピストン３と同軸上に配置されている。シャフト４は、例えば、焼き入れされた高炭素クロム軸受鋼等の鋼材や、マルテンサイト系ステンレス鋼等のステンレス鋼から形成されている。
【００２０】
図１において、駆動装置６は、ステッピングモータ３０と、シャフト４と同軸上に配置され且つシャフト４の軸心方向他端側に連結された出力軸３１とを有している。駆動装置６は、ハウジング２の軸心方向他側（下側）に取り付けられて、シャフト４を介してピストン３を軸心方向に往復移動させるべく、ステッピングモータ３０の回転運動を直線運動に変換して出力軸３１からシャフト４に出力し得るように構成されている。
【００２１】
本実施形態において、駆動装置６は、リニアアクチュエータから構成されており、ハウジング２内でピストン３を、最後進位置（図１参照）と最前進位置（図３参照）との間で軸心方向に往復移動させ得るようになっている。この駆動装置６は、ステッピングモータ３０の回転運動を直線運動に変換して出力し得る直動機構部を有している。
【００２２】
駆動装置６の出力軸３１は、丸棒部３２と、この丸棒部３２に一体に連結されたネジ軸部３３とを有する。出力軸３１は、そのネジ軸部３３と螺合するネジナット３４と共に前記直動機構部に含まれている。出力軸３１は、駆動装置６の本体におけるシリンダ１１内に臨む対向面からシリンダ１１内に向かって上方へ突出して設けられている。そして、出力軸３１は、シャフト４と同軸上に配置され、その突出端部（上端部）側で、すなわち丸棒部３２で、シャフト４の軸心方向他端部（下端部）２８と連結されている。
なお、駆動装置６としてのリニアアクチュエータは、一般的なリニアアクチュエータと実質的に同様の構成を有することから、当該リニアアクチュエータの他の構成についての詳細な説明は省略する。
【００２３】
図２において、ローリングダイアフラム５は、ポリテトラフロオロエチレン（ＰＴＦＥ）やテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂部材から形成されており、ハウジング２内に収容されている。ローリングダイアフラム５は、ハウジング２に取り付けられた円環状の固定部３５と、ピストン３の軸心方向一側に配置された円板状の可動部３６と、固定部３５と可動部３６とを連結している円筒状の連結部３７とを有している。そして、ローリングダイアフラム５は、ハウジング２により位置固定された固定部３５に対して可動部３６がピストン３と一体的に軸心方向に往復移動するように構成されている。
【００２４】
固定部３５は、シリンダ１１とポンプヘッド１２との接合面間で強く挟持されることによって、シリンダ１１とポンプヘッド１２との間に位置し、ハウジング２側に固定されている。
可動部３６は、ピストン３と同程度の直径を有し、固定部３５の径方向内側に配置されている。そして、可動部３６は、ピストン３の第１凹部２１に嵌合して固定されている。
【００２５】
連結部３７は、固定部３５の径方向内端と、可動部３６の径方向外端とを連結している。本実施形態の連結部３７は、可撓性を有するように、例えば厚みを１ｍｍ以下且つ０．１ｍｍ以上とした薄肉（薄膜状）に形成されている。一方、固定部３５及び可動部３６は、剛性を有するように、連結部３７よりも十分に厚い厚肉に形成されている。なお、連結部３７は、所定の可撓性を有していればよく、厚みが１ｍｍ以下且つ０．１ｍｍ以上に限定されるものではない。
【００２６】
連結部３７は、図２（図１）に示す状態において、ハウジング２の内周面とピストン３の外周面との間で断面Ｕ字状に屈曲している。具体的には、連結部３７は、固定部３５の径方向内端からシリンダ１１の内周面に沿って軸心方向他側（下側）に延びた後、径方向内側に折り返して、ピストン３の外周面に沿って可動部３６まで軸心方向一側（上側）に延びている。また、連結部３７は、図３に示す状態では、ハウジング２の内周面とピストン３の外周面との間で軸心方向一側（上側）に延びるように変形する。
【００２７】
図２に示すように、連結部３７の外周面（一面）は、ポンプ室５１（後述）に面しており、当該ポンプ室５１内に充填された液体が接する接液面３７ａとされている。また、連結部３７の内周面（他面）は、ポンプ室５１と隔離して形成された減圧室５３（後述）に面しており、ポンプ室５１内の液体が接しない非接液面３７ｂとされている。
【００２８】
案内部材７は、ハウジング２内でピストン３よりも軸心方向他側（下側）に配置され且つハウジング２に取り付けられ、シャフト４を軸心方向に移動可能に案内し得るように構成されている。本実施形態において、案内部材７は、ハウジング２内を仕切る隔壁として機能する。案内部材７は、外周面がハウジング２の内周面に沿うように板状に形成されており、当該外周面によりシリンダ１１の内周面に隙間なく連結されている。案内部材７は、その軸心部を貫通するシャフト４を案内するようになっており、シリンダ１１と一体に構成されている。
【００２９】
案内部材７は、その軸心部にシャフト４を軸心方向に貫通させ、軸心方向他側（下側）で直接的に案内するようになっている。また、案内部材７の軸方向一側（上側）では、その軸心部に設けられたブッシング４１を介してシャフト４を支持するようになっている。ブッシング４１は、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、真鍮、フッ素樹脂又はナイロン等の金属又は樹脂から構成されている。また、案内部材７とシャフト４との間にはＯリングなどのパッキン４２が設けられている。このパッキン４２は、例えば、フッ素ゴム等のゴム材料から構成されている。そして、このパッキン４２と対向するように、パッキン押え部材４３は、例えば、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼から構成されている。
【００３０】
案内部材７は、ハウジング２内でピストン３寄りに配置されており、案内部材本体４５と、この案内部材本体４５の軸心部から上側へ向かって突出するボス部４６とを有している。ボス部４６は、ピストン３が最後進位置又はその近傍位置に移動する際に、第２凹部２２に嵌め込まれてピストン３を移動可能に案内し得るように形成されている。本実施形態においては、案内部材本体４５からボス部４６に亘ってブッシング４１が延設されている。
【００３１】
本実施形態においては、さらに、案内部材本体４５を挟んでボス部４６の反対側（案内部材７の下側）には、筒状の規制部材４７が設けられている。この規制部材４７は、後述するスライド部材６２の上方へのスライド移動を規制するためのものである。規制部材４７は、シャフト４を支持し得るように、ブッシング４１と同軸上に配置されている。本実施形態の規制部材４７は、パッキン４２を下方から押さえるパッキン押え部材４３と一体に構成されている。
【００３２】
図１において、ダイアフラムポンプ１のハウジング２内は、ローリングダイアフラム５及び案内部材７等によって、液体を充填するためのポンプ室５１、駆動室５２及び減圧室５３が形成されるように仕切られている。
【００３３】
具体的には、ポンプ室５１は、ローリングダイアフラム５により、ハウジング２内のローリングダイアフラム５よりも軸方向一側（上側）に区画形成され、室内の容積を変更可能に構成されている。本実施形態において、ポンプ室５１は、ローリングダイアフラム５とハウジング２のポンプヘッド１２とにより囲まれて形成されており、吸入口１５及び吐出口１６のそれぞれと連通している。ポンプ室５１は、ピストン３の往復移動に伴うローリングダイアフラム５の動作（変形）によって、室内の容積が変化するようになっている。
【００３４】
駆動室５２は、案内部材７により、ハウジング２内の案内部材７よりも軸心方向他側（下側）に区画形成されている。本実施形態において、駆動室５２は、案内部材７とハウジング２のシリンダ１１と駆動装置６とにより囲まれて形成されている。駆動室５２には、駆動装置６の出力軸３１及びシャフト４のそれぞれの一部が収容されている。
【００３５】
減圧室５３は、ピストン３、ローリングダイアフラム５及び案内部材７により、ハウジング２内のポンプ室５１と駆動室５２との間に区画形成されている。本実施形態において、減圧室５３は、ピストン３とローリングダイアフラム５と案内部材７とハウジング２のシリンダ１１とにより囲まれて形成されており、通気口１４と連通している。
【００３６】
そして、減圧室５３は、ダイアフラムポンプ１の駆動時に、通気口１４を介して接続される減圧装置により所定の圧力（負圧）になるように減圧される構成とされている。減圧室５３は、ピストン３の複数の空気通路２５を介して、突き合い接触するピストン３の上面と、ローリングダイアフラム５の固定部３５の下面との間を連通している。
【００３７】
規制機構８は、ハウジング２内の案内部材７よりも軸心方向他側でハウジング２とシャフト４との間に設けられ、シャフト４の軸心方向への往復移動を許容しつつ、軸心回りの回転を規制し得るように構成されている。本実施形態において、規制機構８は、駆動室５２内に設けられており、ガイド部材６１に沿ってスライド部材６２を相対移動させることができる直動ガイドから構成されている。
【００３８】
具体的には、規制機構８は、駆動室５２内に臨むようにハウジング２にその軸心方向に沿って延びるように設けられたレール状のガイド部材６１と、シャフト４に固定され且つガイド部材６１に装着されて当該ガイド部材６１に対して相対移動可能なスライド部材６２とを有している。スライド部材６２は、その内部に配置された複数の転動体であるボール（図示省略）を介して、ガイド部材６１に相対移動可能に嵌め合わされている。こうして、スライド部材６２は、ガイド部材６１に対してガタツキなく軸心方向へスライドするようになっている。
【００３９】
スライド部材６２は、スライド部６３と、このスライド部６３に固定された接続部６４とを有している。スライド部６３は、ガイド部材６１にハウジング２の軸心側から跨るように装着されて、このガイド部材６１により案内されつつ軸心方向にスライド移動可能とされている。接続部６４は、シャフト４に外嵌され、シャフト４の往復移動に伴って当該シャフト４に対して一体的に移動するように固定されている。なお、接続部６４の上方への移動に際しては、接続部６４が規制部材４７に突き当たることで、スライド部材６２全体の上方への移動が規制されるようになっている（図３参照）。
【００４０】
以上の構成において、ダイアフラムポンプ１を駆動するために駆動装置６を作動すると、出力軸３１がネジナット３４の回転に伴って軸方向に直線運動することで、シャフト４が軸心方向に往復移動し、シャフト４が下方向へ復移動する吸込工程と、シャフト４が上方向へ往移動する吐出工程とが交互に繰り返し行われる。これにより、液体タンクに貯溜された液体を液体供給部に定量かつ定流量で供給することができる。
【００４１】
すなわち、吸込工程においては、ピストン３とローリングダイアフラム５の可動部３６とが、シャフト４の復移動に追従して下方へ復移動する（図３に示す状態から図１に示す状態に変化する）。この過程で、ローリングダイアフラム５は、ハウジング２の内周面とピストン３の外周面との隙間で、連結部３７が軸心方向に延びている状態から、連結部３７が屈曲しながら下方へ変位するようにローリングする。これに伴って、ポンプ室５１の容積が拡大するので、液体タンク内の液体が吸入口１５を通じてポンプ室５１に吸入される。
【００４２】
また、吐出工程においては、ピストン３とローリングダイアフラム５の可動部３６とが、シャフト４の往移動に追従して上方へ往移動する（図１に示す状態から図３に示す状態に変化する）。この過程で、ローリングダイアフラム５は、ハウジング２の内周面とピストン３の外周面との隙間で、連結部３７が屈曲しながら上方へ変位するようにローリングする。これに伴って、ポンプ室５１の容積が縮小するので、ポンプ室５１内の液体が吐出口１６から吐出される。
【００４３】
前記吸込工程及び吐出工程では、減圧室５３は、通気口１４を介して接続される減圧装置により所定の圧力（負圧）になるように減圧される。これにより、ローリングダイアフラム５の可動部３６の下面をピストン３の上面に確実に密着させることができる。また、連結部３７の内周面をピストン３の外周面に、連結部３７の外周面をハウジング２の内周面に、それぞれ確実に密着させることができる。
【００４４】
以上のように、吸込工程と吐出工程とが交互に繰り返し行われると、ローリングダイアフラム５の連結部３７では、図３に示す屈曲前の状態から、図１に示すように、断面Ｕ字状に屈曲する部分３７１（以下、屈曲部３７１ともいう）が形成される屈曲時の状態までの屈曲動作が繰り返し行われることになる。このため、屈曲部３７１におけるポンプ室５１側の接液面３７ａでは、前記屈曲動作に起因する経時劣化により、パーティクル（微小なゴミ）が発生するおそれがある。
【００４５】
ここで、ローリングダイアフラムにおけるパーティクルの発生メカニズムについて説明する。図４は、従来のローリングダイアフラムの屈曲部における接液面の凹凸形状（本明細書において「面粗度」といい、一般的には表面粗さとも称される）の変化を示す拡大断面図である。なお、図４は、前記屈曲部における接液面の断面形状を、マイクロスコープで約１０００倍の拡大倍率で観測したときの模式図である（後述する図５、図１０及び図１１も同様）。
【００４６】
図４に示すように、従来のローリングダイアフラムにおける屈曲部の接液面の凹凸形状（断面形状）は、凹部及び凸部が交互に連続する形状であり、凹部の底部および凸部の先端部には、微小な隆起および窪みを有する粗い平坦面が形成されている。このような従来のローリングダイアフラムにおいて、屈曲部の接液面の凹凸形状が、図４の実線で示す屈曲前の形状（製造時点の形状）と、図４の二点鎖線で示す屈曲時の形状とを長期間にわたって交互に繰り返すことで、図４の破線で示すように、屈曲部の接液面の凹部は、その深さがより深くなるように変形（経時劣化）し、当該接液面の面粗度が大きくなる。
【００４７】
このように、前記屈曲動作の繰り返しに伴い屈曲部における接液面の面粗度が大きくなった状態で、さらに前記屈曲動作が繰り返されることで、屈曲部において互いに対向する接液面同士が擦れ易くなる。そして、これらの接液面同士が擦れると、屈曲部を構成するフッ素樹脂部材の微細な摩耗粉が接液面の凹部及び凸部に溜まり、その溜まった摩耗粉が移送流体である液体によって洗い流される。この洗い流された摩耗粉が、屈曲部の接液面から発生するパーティクルとなる。
【００４８】
そこで、本発明では、前記パーティクルの発生を抑制するために、ローリングダイアフラム５の製造時点（使用前）において、屈曲部３７１の接液面３７ａの面粗度を、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．４０μｍ未満としている。また、本発明では、前記パーティクルの発生を抑制するために、ローリングダイアフラム５の製造時点（使用前）において、屈曲部３７１の接液面３７ａにおける波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲での全光線反射率を２．０％以上且つ３．０％以下としている。特に、本実施形態では、屈曲部３７１の接液面３７ａの面粗度を、算術平均粗さで０．１０μｍとし、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲での全光線反射率を２．０％以上且つ３．０％以下（波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における全光線反射率の平均値を２．２％）としている。
【００４９】
ここで、算術平均粗さ（Ｒａ）の測定は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に記載される方法に基づいて測定される。また、全光線反射率の測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１に記載される方法に基づいて測定される。なお、全光線反射率の測定は、波長２００ｎｍ〜２７００ｎｍの範囲で行っているが、そのうち可視光に近い領域である波長３００ｎｍ〜８００ｎｍを対象とした。
【００５０】
図５は、本実施形態のローリングダイアフラム５の屈曲部３７１における接液面３７ａの凹凸形状（面粗度）の変化を示す拡大断面図である。図５に示すように、本実施形態のローリングダイアフラム５における屈曲部３７１の接液面３７ａの凹凸形状（断面形状）は、凹部３７ａ１及び凸部３７ａ２が交互に連続する形状であり、凹部３７ａ１は、なだらかな凹円弧面（凹曲面）からなり、凸部３７ａ２の先端は先鋭（先端の角度は９０°未満）に形成されている。このため、本実施形態の凹部３７ａ１及び凸部３７ａ２には、従来の凹凸形状（図４参照）のように平坦面が形成されていない。なお、凹部３７ａ１は凹円弧面以外の凹曲面であってもよい。
【００５１】
本実施形態のローリングダイアフラム５においても、屈曲部３７１の接液面３７ａの凹凸形状が、図５の実線で示す屈曲前の形状（製造時点の形状）と、図５の二点鎖線で示す屈曲時の形状とを長期間にわたって交互に繰り返すことで、図５の破線で示すように、屈曲部３７１の接液面３７ａの凹部は、その深さがより深くなるように変形する。
【００５２】
しかし、図５の破線で示す屈曲部３７１における接液面３７ａの凹部の変形は、図４の破線で示す従来の屈曲部における接液面の凹部の変形と比較すると、変形量が少なく、屈曲動作の繰り返しに伴い面粗度が大きくなるのを抑制できることが分かる。これにより、上記のように、屈曲部３７１において、互いに対向する接液面３７ａ同士が擦れるのを抑制することができるので、屈曲部３７１を構成するフッ素樹脂部材の摩耗粉がパーティクルとして接液面３７ａから発生するのを効果的に抑制することができる。
【００５３】
以上、本実施形態の樹脂部材からなるローリングダイアフラム５によれば、その屈曲部３７１における接液面３７ａの面粗度を、算術平均粗さで０．４０μｍ未満としているので、屈曲部３７１を繰り返し屈曲させても、パーティクルが発生するのを抑制することができる。その結果、液体と共に移送されたパーティクルがウエハ等に塗布されることにより、製造不良などが生じるのを効果的に抑制することができる。
【００５４】
また、屈曲部３７１における接液面３７ａの面粗度を、算術平均粗さで０．１０μｍとし、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における全光線反射率を２．０％以上且つ３．０％以下（波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における全光線反射率の平均値を２．２％）としているので、屈曲部３７１の繰り返し屈曲に起因するパーティクルの発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００５５】
さらに、屈曲部３７１における接液面３７ａの断面形状は、１０００倍の拡大倍率で観測したときに、凹部３７ａ１及び凸部３７ａ２が交互に連続する形状であり、凹部３７ａ１が凹円弧面からなり、凸部３７ａ２の先端が先鋭に形成されている。これにより、屈曲部３７１における接液面３７ａの断面形状において、凹部３７ａ１の底部及び凸部３７ａ２の先端部に平坦面が形成されないため、凹部３７ａ１及び凸部３７ａ２の個数が多くなる。その結果、屈曲部３７１における接液面３７ａの面粗度を効果的に小さくすることができ、且つ屈曲部３７１における接液面３７ａの全光線反射率を効果的に大きくすることができるので、屈曲部３７１の繰り返し屈曲に起因するパーティクルの発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００５６】
また、凹部３７ａ１がなだらかな凹円弧面からなるため、従来よりも前記繰り返し屈曲による応力が生じにくくなる。これにより、凹部３７ａ１において接液面３７ａ同士が擦れにくいため、凹部３７ａ１の接液面３７ａからのパーティクルの発生を抑制することができる。
また、凸部３７ａ２の先端が先鋭に形成されることで、前記繰り返し屈曲による応力が生じにくくなる。これにより、凸部３７ａ２において接液面３７ａ同士が擦れにくいため、凸部３７ａ２の接液面３７ａからのパーティクルの発生を抑制することができる。
【００５７】
次に、本実施形態のローリングダイアフラム５により得られる効果を検証するために、本発明者らが行った検証試験について説明する。この検証試験では、従来のローリングダイアフラム、及び本実施形態のローリングダイアフラム５について、それぞれ製造時点から５００万回ずつ繰り返し屈曲させた後、それぞれ屈曲部における接液面の面粗度を測定し、比較検証を行った。なお、従来のローリングダイアフラムでは、製造時点における屈曲部の接液面の面粗度は、算術平均粗さで０．４１μｍとし、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における全光線反射率の平均値を１．６％とした。
【００５８】
図６Ａは、上記検証試験において、従来のローリングダイアフラムの製造時点（使用前）における屈曲部の接液面を正面から撮影した顕微鏡写真を示す図面代用写真である。図６Ｂは、上記検証試験において、従来のローリングダイアフラムを５００万回繰り返し屈曲させた後の屈曲部の接液面を正面から撮影した顕微鏡写真を示す図面代用写真である。なお、図６Ａ及び図６Ｂの各下部側には、前記接液面の任意箇所において所定長さ分（約１５０μｍ）を断面視した拡大断面図も図示している。
【００５９】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、従来のローリングダイアフラムを製造時点から５００万回繰り返し屈曲させると、屈曲部の接液面における凹凸形状では、凸部の数が減少し、且つ各凸部の頂部がフラットに変形しているのが分かる。そして、前記５００万回繰り返し屈曲させた後の接液面の面粗度は、算術平均粗さで５．４８μｍとなり、製造時の面粗度（算術平均粗さで０．４１μｍ）に比べて、大幅に大きくなった。一方、前記５００万回繰り返し屈曲させた後の接液面の波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における全光線反射率の平均値は、１．６％となり、製造時の波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における全光線反射率の平均値である１．６％と変化しなかった。
【００６０】
図７Ａは、上記検証試験において、本実施形態のローリングダイアフラム５の製造時点（使用前）における屈曲部３７１の接液面３７ａを正面から撮影した顕微鏡写真を示す図面代用写真である。図７Ｂは、上記検証試験において、本実施形態のローリングダイアフラム５を５００万回繰り返し屈曲させた後の屈曲部３７１の接液面３７ａを正面から撮影した顕微鏡写真を示す図面代用写真である。なお、図７Ａ及び図７Ｂの各下部側には、接液面３７ａの任意箇所において所定長さ分（約１５０μｍ）を断面視した拡大断面図も図示している。
【００６１】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、本実施形態のローリングダイアフラム５を製造時点から５００万回繰り返し屈曲させると、屈曲部３７１の接液面３７ａにおける凹凸形状では、凸部の数はそれほど減少しておらず、且つ各凸部の頂部もそれほど変形していないのが分かる。そして、前記５００万回繰り返し屈曲させた後の接液面の面粗度は、算術平均粗さで０．１５μｍとなり、製造時の面粗度（算術平均粗さで０．１０μｍ）に比べて、ほとんど変化していないことが分かる。なお、従来のローリングダイアフラムと同様に、前記５００万回繰り返し屈曲させた後の接液面の波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における全光線反射率の平均値は、２．２％となり、製造時の波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における全光線反射率の平均値の２．２％と変化していないことも分かる。
【００６２】
以上の検証結果より、ローリングダイアフラム５の屈曲部３７１における接液面３７ａの面粗度を、算術平均粗さで０．４μｍ未満とし、且つ屈曲部３７１における接液面３７ａの全光線反射率を２．０％以上とすることで、当該面粗度が大きくなるのを抑制できるのが分かる。これにより、上記のように、屈曲部３７１において互いに対向する接液面３７ａ同士が擦れるのを抑制することができるので、屈曲部３７１を構成するフッ素樹脂部材の摩耗粉がパーティクルとして接液面３７ａから発生するのを効果的に抑制することができる。
【００６３】
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態に係る樹脂部材からなるベローズを示す断面図である。  第２実施形態のベローズ７０は、例えば半導体製造装置において、薬液等の液体（移送流体）を一定量供給するベローズポンプ（図示省略）に用いられる部材である。
【００６４】
ベローズ７０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂部材により構成されており、底部を有する円筒状に形成されている。ベローズ７０は、軸心方向一側に配置されてポンプケース（図示省略）側に固定される円環状の固定部７１と、軸心方向他側に配置された円板状の可動部７２と、固定部７１と可動部７２とを連結している蛇腹状の連結部７３とを有している。なお、ベローズ７０は、軸心方向一側に配置された前記固定部７１を可動部とし、軸心方向他側に配置された前記可動部７２を固定部としてもよい。
【００６５】
連結部７３は、可撓性を有するように、薄肉（薄膜状）に形成されており、図８に示す最収縮状態と、図９に示す最伸長状態との間で、軸心方向に伸縮するようになっている。一方、固定部７１及び可動部７２は、剛性を有するように、連結部７３よりも十分に厚い厚肉に形成されている。
ベローズ７０は、ポンプケース側に固定された固定部７１に対して、連結部７３が軸心方向に伸縮動作し、可動部７２が軸心方向に往復移動することで、液体を吸引及び吐出するようになっている。
【００６６】
具体的には、ベローズ７０が最収縮状態（図８参照）から最伸長状態（図９参照）まで伸長するときに、ベローズ７０の開放端部に接続されたチェックバルブ（図示省略）を介してベローズ７０の内部に液体が吸い込まれる。そして、ベローズ７０が最伸長状態（図９参照）から最収縮状態（図８参照）まで収縮するときに、前記チェックバルブを介して、ベローズ７０内部の液体が外部に吐出される。
【００６７】
したがって、連結部７３の内周面（一面）は、連結部７３の内部に吸い込まれた液体が接する接液面７３ａとされている。また、連結部７３の外周面（他面）は、前記液体が接しない非接液面７３ｂとされている。
【００６８】
以上の構成において、ベローズポンプを駆動するためにベローズ７０を繰り返し伸縮動作させることで、液体の吸込工程と吐出工程とが交互に繰り返し行われる。これにより、図示を省略するが、液体タンクに貯溜された液体を、ベローズポンプにより液体供給部に定量で供給することができる。
【００６９】
しかし、前記吸込工程と前記吐出工程とが交互に繰り返し行われると、ベローズ７０の連結部７３では、図９に示す屈曲前の状態から、図８に示すように、複数の断面Ｕ字状に屈曲する部分７３１（以下、屈曲部７３１ともいう）が形成される屈曲時の状態までの屈曲動作が繰り返し行われることになる。このため、屈曲部７３１の接液面７３ａでは、前記屈曲動作に起因する経時劣化により、パーティクル（微小なゴミ）が発生するおそれがある。
【００７０】
ここで、ベローズにおけるパーティクルの発生メカニズムについて説明する。図１０は、従来のベローズの屈曲部における接液面の凹凸形状（面粗度）の変化を示す拡大断面図である。図１０に示すように、従来のベローズにおける屈曲部の接液面の凹凸形状（断面形状）は、凹部及び凸部が交互に連続する形状であり、凹部の底部および凸部の先端部には、微小な隆起および窪みを有する粗い平坦面が形成されている。
【００７１】
従来のベローズにおいて、屈曲部の接液面の凹凸形状が、図１０の実線で示す屈曲前の形状（製造時点の形状）と、図１０の二点鎖線で示す屈曲時の形状とを長期間にわたって交互に繰り返すことで、図１０の破線で示すように、屈曲部の接液面の凹部は、その深さがより深くなるように変形（経時劣化）し、当該接液面の面粗度が大きくなる。
【００７２】
このように、前記屈曲動作の繰り返しに伴い屈曲部における接液面の面粗度が大きくなった状態で、前記屈曲動作が繰り返されることによって、屈曲部の接液面の凹部の深さが徐々に深くなるようにさらに変形が進み、当該凹部の底に亀裂が発生し易くなる。そうすると、前記亀裂が発生した箇所から、屈曲部を構成するフッ素樹脂部材の微細な樹脂粉が発生して前記凹部に溜まり、その溜まった樹脂粉が移送流体である液体によって洗い流される。この洗い流された樹脂粉が、屈曲部の接液面から発生するパーティクルとなる。
【００７３】
そこで、本発明では、前記パーティクルの発生を抑制するために、ベローズ７０の製造時点（使用前）において、屈曲部７３１の接液面７３ａの面粗度を、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．４０μｍ未満としている。また、本発明では、前記パーティクルの発生を抑制するために、ベローズ７０の製造時点（使用前）において、屈曲部３７１の接液面３７ａにおける波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲での全光線反射率を２．０％以上且つ３．０％以下としている。
【００７４】
本実施形態では、屈曲部７３１の接液面７３ａの面粗度を、算術平均粗さで０．１０μｍとし、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における全光線反射率を２．０％以上且つ３．０％以下（波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における全光線反射率の平均値を２．０％）としている。
なお、算術平均粗さ（Ｒａ）及び全光線反射率の測定方法は、上記実施形態と同様である。
【００７５】
図１１は、本実施形態のベローズ７０の屈曲部７３１における接液面７３ａの凹凸形状（面粗度）の変化を示す拡大断面図である。図１１に示すように、本実施形態のベローズ７０における屈曲部７３１の接液面７３ａの凹凸形状（断面形状）は、凹部７３ａ１及び凸部７３ａ２が交互に連続する形状であり、凹部７３ａ１は凹曲面である凹円弧面からなり、凸部７３ａ２の先端は先鋭（先端の角度は９０°未満）に形成されている。このため、本実施形態の凹部７３ａ１及び凸部７３ａ２には、従来の凹凸形状（図１０参照）のように平坦面が形成されていない。なお、凹部７３ａ１は凹円弧面以外の凹曲面であってもよい。
【００７６】
本実施形態のベローズ７０においても、屈曲部７３１の接液面７３ａの凹凸形状が、図１１の実線で示す屈曲前の形状（製造時点の形状）と、図１１の二点鎖線で示す屈曲時の形状とを長期間にわたって交互に繰り返すことで、図１１の破線で示すように、屈曲部７３１の接液面７３ａの凹部は、その深さがより深くなるように変形する。
【００７７】
しかし、図１１の破線で示す屈曲部７３１における接液面７３ａの凹部の変形は、図１０の破線で示す従来の屈曲部における接液面の凹部の変形と比較すると、変形量が少なく、屈曲動作の繰り返しに伴い面粗度が大きくなるのを抑制できることが分かる。これにより、上記のように、屈曲部７３１において、凹部の底に亀裂が発生するのを抑制することができるので、屈曲部７３１を構成するフッ素樹脂部材の樹脂粉がパーティクルとして接液面７３ａから発生するのを効果的に抑制することができる。
【００７８】
以上、第２実施形態の樹脂部材からなるベローズ７０によれば、その屈曲部７３１における接液面７３ａの面粗度を、算術平均粗さで０．４０μｍ未満としているので、屈曲部７３１を繰り返し屈曲させても、パーティクルが発生するのを抑制することができる。その結果、液体と共に移送されたパーティクルがウエハ等に塗布されることにより、製造不良などが生じるのを効果的に抑制することができる。
【００７９】
また、屈曲部７３１における接液面７３ａの面粗度を、算術平均粗さで０．１０μｍとし、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における全光線反射率を２．０％以上且つ３．０％以下（波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における全光線反射率の平均値を２．０％）としているので、屈曲部７３１の繰り返し屈曲に起因するパーティクルの発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００８０】
さらに、屈曲部７３１における接液面７３ａの断面形状は、１０００倍の拡大倍率で観測したときに、凹部７３ａ１及び凸部７３ａ２が交互に連続する形状であり、凹部７３ａ１が凹円弧面からなり、凸部７３ａ２の先端が先鋭に形成されている。これにより、屈曲部７３１における接液面７３ａの断面形状において、凹部７３ａ１の底部及び凸部７３ａ２の先端部に平坦面が形成されないため、凹部７３ａ１及び凸部７３ａ２の個数が多くなる。その結果、屈曲部７３１における接液面７３ａの面粗度を効果的に小さくすることができ、且つ屈曲部７３１における接液面７３ａの全光線反射率を効果的に大きくすることができるので、屈曲部７３１の繰り返し屈曲に起因するパーティクルの発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００８１】
また、凹部７３ａ１がなだらかな凹円弧面からなるため、従来よりも前記繰り返し屈曲による応力が生じにくくなる。これにより、凹部７３ａ１において接液面７３ａ同士が擦れにくいため、凹部７３ａ１の接液面７３ａからのパーティクルの発生を抑制することができる。
【００８２】
［その他］
本発明の樹脂部材は、ローリングダイアフラム５以外に、エアオペレイト式バルブダイアフラム等の他のダイアフラムに適用してもよいし、ダイアフラムやベローズ７０以外に、繰り返し屈曲して使用される可撓性を有するものであれば他の樹脂部材に適用してもよい。
また、本実施形態においては、半導体製造装置に用いられるダイアフラムポンプやベローズポンプを一例として説明したが、当該ダイアフラムポンプやベローズポンプの用途については半導体製造装置に限定されるものではない。
【００８３】
また、本実施形態においては、屈曲部３７１（７３１）における接液面の断面形状は、約１０００倍の拡大倍率で観測したときに、凹部３７ａ１（７３ａ１）及び凸部３７ａ２（７３ａ２）が交互に連続する形状となっているが、前記接液面の面粗度が算術平均粗さで０．４０μｍ未満であれば、凹部３７ａ１（７３ａ１）及び凸部３７ａ２（７３ａ２）が交互に連続する形状は、任意の拡大倍率で観測されてもよい。
【００８４】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８５】
５  ローリングダイアフラム（樹脂部材）
３７ａ  接液面
３７ａ１  凹部
３７ａ２  凸部
７０  ベローズ（樹脂部材）
７３ａ  接液面
７３ａ１  凹部
７３ａ２  凸部
３７１  屈曲部（屈曲する部分）
７３１  屈曲部（屈曲する部分）
【図１】
2019077843.tif 000003
【図２】
2019077843.tif 000004
【図３】
2019077843.tif 000005
【図４】
2019077843.tif 000006
【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019077843.tif 000014
【図１１】
2019077843.tif 000015
【国際調査報告】
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