(57)【要約】【課題】シールの信頼性が高いダイアフラム及びダイアフラム弁を提供すること。弁シート部のシールに要する力が小さくてすみ、弁駆動部の小出力化が可能となるダイアフラム及びダイアフラム弁を提供すること。パーティクルの弁シート部への噛み込みによるリーク発生の危険性が低いダイアフラム及びダイアフラム弁を提供すること。品質の良好な膜を形成することが可能な成膜装置を提供すること。【解決手段】弁シートと接触する側の面に、超弾性金属材料の薄膜層１２が形成されていることを特徴とする。超弾性材料の縦弾性係数は、３０００ｋｇ／ｍｍ２以下が好ましい。薄膜層はＩＢＡＤ法により形成することが好ましい。また、超弾性材料はＴｉ基合金が好ましい。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁シートと接触する側の面に、超弾性金属材料の薄膜層が形成されていることを特徴とするダイアフラム。
【請求項２】
前記超弾性材料の縦弾性係数は、５０００ｋｇ／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１記載のダイアフラム。
【請求項３】
前記薄膜層はＩＢＡＤ法（Ｉｏｎ・Ｂｅａｍ−Ａｓｓｉｓｔ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：イオンビームアシスト堆積法）により形成された薄膜層であることを特徴とする請求項１記載のダイアフラム。
【請求項４】
前記超弾性材料はＴｉ合金であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のダイアフラム。
【請求項５】
前記Ｔｉ合金は、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｏ、Ｎのいずれか１種以上を含有することを特徴とする請求項４記載のダイアフラム。
【請求項６】
前記Ｔｉ合金はＣｏ含有することを特徴とする請求項４または５記載のダイアフラム。
【請求項７】
前記薄膜層を形成する基盤部は、Ｎｉ−Ｃｏ合金からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載のダイアフラム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項記載のダイアフラムを用いたことを特徴とするダイアフラム弁。
【請求項９】
弁シート部が金属からなることを特徴とする請求項８記載のダイアフラム弁。
【請求項１０】
請求項８または９記載のダイアフラム弁を有していることを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】
前記成膜装置は、半導体素子、液晶素子を形成するための装置であることを特徴とする請求項１０記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ダイアフラム及びダイアフラム弁並びに成膜装置に係り、より詳細には、例えば、半導体・液晶製遁ライン等に代表される超高純度流体ラインに用いられるメタルダイアフラム及びダイアフラム弁並びに成膜装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的に使用されているダイアフラム弁構造の構成例を図４、図５に示す。
【０００３】
図４は、弁シート４に樹脂を使用したものでありボディ１に固定された樹脂製の弁シート４をダイアフラム３で押し付ける事により弁座部分のシールをする構造となっている。
【０００４】
図５はボディ１に弁シート部２を形成したもので、このボディ１と同材質の弁シート部２をダイアフラム３で押し付ける事により弁座部分のシールをする構造となっている。
【０００５】
しかし、従来例では、以下の問題点がある。
【０００６】
図４に示す例では、弁シート４に樹脂を使用しているゆえに、（１）流体の種類・温度により適用範囲が狭い。（２）表面に吸着した水分の除去に長い時間を要する。（３）弁シート４にクリープが発生しシール性能に影響を与える事となる。
【０００７】
図５に示す例では、弁シート部４がボディ１と同材質の金属であるゆえに、樹脂の材料特性に依存する先に述べた問題点は著しく改善されるものの、（１）弁シート部４をダイアフラム２でシールするためには大きな力を必要とする。（２）ダイアフラム２を弁シート部４に押しつけでシールする場合、ダイアフラム２全体としては弾性領域内である力を加えたとしても弁シート４との接触面において応力集中が生じることがある。応力集中が生じた部分は塑性変形が生ずる場合がある。そのため除加したとしても変形は残ってしまう。その結果、シールが不完全となり、弁としての信頼性を損なってしまう。（３）弁シート部４とダイアフラム２はともに金属であるため両者の接触によりその金属のパーティクルが発生することがある。このパーティクルは弁シート部４に噛み込みむことがある。パーティクルが噛み込むとリークしやすくなる。（４）弁シート部４とダイアフラム３とは両方とも金属であるため、両者の接触面（シール部）は完全な面接触とはなりにく。完全な面接触とするためには、弁シート部４及びダイアフラム２のそれぞれのシール面の表面粗度を小さくする必要がある。表面粗度を小さくするためには高度の加工技術が必要となる。（５）弁シート部４とダイアフラム２とシールを完全にしようとするとダイアフラムを弁シート部４に大きな押圧力で押しつける必要がある。しかし、大きな押圧力を与えるとダイアフラムが塑性変形を起こし、押圧力を除去しても塑性変形は残ってしまい、結局はリークの原因となってしまう。リークの無い安定性ないし信頼性をもってガスを供給することができない。（５）パーティクルがガスの使用部（例えば成膜装置）に混入してしまい、成膜した膜は不純物を含む特性の悪い膜となってしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するものである。
【０００９】
本発明は、シールの信頼性を高めることが可能なダイアフラムを提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、樹脂の材料特性に依存する問題（耐食、機械強度の温度依存性、水分脱離時間、クリープ）が発生しないダイアフラムを提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、弁シート部のシールに要する力が小さくてすみ、弁駆動部の小出力化が可能となるダイアフラム及びダイアフラム弁を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は、パーティクルの弁シート部への噛み込みによるリーク発生の危険性が低いダイアフラム及びダイアフラム弁を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明は、弁シート部のシール部の高度な加工技術が不必要となるダイアフラム及びダイアフラム弁を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明は、品質の良好な膜を形成することが可能な成膜装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイアフラムは、弁シートと接触する側の面に、超弾性金属材料の薄膜層が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明では、一方の面に超弾性金属材料の薄膜層が形成されている。
超弾性金属材料は、超弾性特性を示す金属材料である。なお、金属材料中には合金材料も含まれる。超弾性特性は、材料を大きく変形させても力を除くと元の形に戻る特性である。
【００１７】
元の形に戻る場合の戻り方としては、▲１▼加重を付加していく場合の応力−歪曲線に沿って戻る場合、▲２▼ループを描いて戻る場合がある。なお、「大きく変形」とは、従来の材料における塑性変形に達する変形である。
【００１８】
局部的に応力集中が生じた場合、その応力σ０が弾性領域内であれば従来技術においても除加すれば局部的な変形は残らない。しかし、弾性領域を超える応力集中（応力σ１）が生じた場合には、従来技術においては、除加しても局部的変形が残ってしまう．。
【００１９】
それに対して、本発明においては、応力集中が生じ、その応力が上記のσ０であろうとσ１であろうと除荷した後には局部変形は残らない。そのため、信頼性の高い弁機能を果たすことができる。
【００２０】
また、超弾性金属材料は、低い縦弾性係数を有している。そのため、大きな力を加えなくとも薄膜層は弁シートと大きな接触面積をもって接触する。すなわち、小さな力を加えるのみでシール性が良好となる。
【００２１】
のみならず、接触面におけるこすれが少なくなり、パーティクルの発生が激減する。その結果、パーティクル巻き込みによるリークの発生を防止できる。また、ガスへのパーティクルの混入も激減するため、ガス使用部へ高純度のガスを供給することができる。特にガスの使用部が半導体などの成膜装置の場合には高品質の膜を成膜することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施の形態に係るダイアフラムを示す。
【００２３】
ダイアフラム３はその凹面側（弁シートとのシール面側）に、超弾性金属材料からなる薄膜層１２が形成されている。このダイアフラムは、図２に示すダイアフラム弁において使用される。なお、図２は、図Ｙに示す構造とダイアフラム以外は同じであるので説明は省略する。
【００２４】
（ダイアフラムの基盤）
薄膜層１２は基盤１１上に形成されている。基盤１１の材料は、超弾性金属材料以外の材料を用いることが好ましい。例えば、Ｎｉ−Ｃｏ合金からなる基盤が好ましい。Ｎｉ−Ｃｏ合金からなる基盤を用いた場合、高剛性・高耐久性・高耐食性が得られる。
【００２５】
（弾性係数）
薄膜層１２の縦弾性係数は、５０００ｋｇ／ｍｍ２以下とすることが好ましい。４０００ｋｇ／ｍｍ２以下がより好ましく、３０００ｋｇ／ｍｍ２以下がさらに好ましい。ただ、１００ｋｇ／ｍｍ２未満では強度的に弱くなるため下限としては１００ｋｇ／ｍｍ２が好ましい。５０００ｋｇ／ｍｍ２以下とすることにより薄膜層１２は弁シートへの追従性が良好となる。すなわち、より小さな力を加えるのみで弁シート部との接触面積が大きくなり、よりシール特性が良好となる。
【００２６】
なお、縦弾性係数の制御は、金属材料の組成を変化させることにより行ってもよい。例えば、Ｔｉ基合金の場合、Ａｌ、Ｖの添加量を増加させることにより縦弾性係数を大きくすることができる。また、組成制御とともに、アニール処理により縦弾性係数を制御してもよい。例えば、温度、時間を変更させて所望の縦弾性係数にすればよい。具体的材料において、予め実験により求めておけばよい。
【００２７】
（薄膜層の形成方法）
薄膜層１２は、超弾性金属材料からなるフィルムを基盤１１上に接着することにより形成してもよい。
【００２８】
基盤１１への密着性が良好であり、かつ、緻密な薄膜層とするためには、ＩＢＡＤ法（Ｉｏｎ・Ｂｅａｍ−Ａｓｓｉｓｔ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：イオンビームアシスト堆積法）により形成することが好ましい。
【００２９】
ＩＢＡＤ法の概念図を図３に示す。この方法は、基盤３１上に電子線蒸着法やクラスイオンビーム蒸着法によって薄膜層３２を形成する際に、蒸着槽内に配置されたイオンガンからイオンビームを照射することにより成膜を行う方法である。
【００３０】
ＩＢＡＤ法を用いると、ＣＶＤ法あるいはスパッタリング法により形成した場合よりも密着性が良好であり、かつ緻密な薄膜層３２を基盤３１上に形成することができる。
【００３１】
例えば、Ｔｉ基合金の場合にあっては、ＩＢＡＤ法により形成した薄膜層は超弾性特性を有している。
【００３２】
（薄膜層の層厚）
薄膜層の厚さとしては０．１μｍ〜１０μｍが好ましい。ＩＢＤＡ法により形成した場合には、３μｍ以下が好ましく１μｍ以下がより好ましい。０．１μｍ以上とすることにより繰り返し使用による破断を防止することができる。特にＩＢＡＤにより形成した薄膜は０．１μｍであっても疲労強度が高い。なお、１０μｍを超えても、本発明のシール性などの効果は飽和する。従って、コスト的な観点からは、１０μｍ以下が好ましい。
【００３３】
（超弾性材料の組成）
超弾性材料としては、Ｔｉ基合金が好ましい。Ｔｉをベースとして、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆ，Ｏ、Ｎのいずれか１種以上を含有することが好ましい。また、Ｃを含有せしめてもよい。Ｎｂ、Ｔａ、Ｖａ、Ｚｒ、Ｈｆ，Ｏ、Ｎ、Ｃのいずれか１種以上を含有せしめることにより、することが好ましい。また、Ｃを含有せしめてもよい。
【００３４】
Ｔｉ基合金におけるＴｉ以外の成分としては、例えば、１〜１０重量％のＡｌなどがあげられる。
【００３５】
（ダイアフラム弁）
上記ダイアフラムを使用したダイアフラム弁としては、図４、５に示す基本構造においてダイアフラムとして本発明のダイアフラムとすればよい。特に、弁シート部２が金属からなるダイアフラム弁において本発明の効果は顕著である。
【００３６】
なお、図４に示す構造において、弁シート４を樹脂に替えて金属としたものにおいても本発明に係るダイアフラムを用いてもよい。
【００３７】
（成膜装置）
本発明に係るダイアフラム弁は成膜装置に好適に使用される。特に、高純度のガスの供給が要求され、かつ、スループットの向上が要請される、半導体素子、液晶素子を形成するための成膜装置に好適に使用される。
【００３８】
【発明の効果】
本発明により、以下の効果がある。
【００３９】
（１）樹脂を用いないので、樹脂の材料特性に依存する問題（耐食、機械強度の温度依存性、水分脱離時間、クリープ）が発生しない
（２）ダイアフラム凹面（弁座シールする面）側に形成された超弾性金属材料の薄膜層の効果により、弁座部分のシールに要するカが小さくてすみ、弁駆動部の小出力化が可能となる
（３）ダイアフラム凹面（弁座シールする面）側に形成された超弾性金属材料の薄膜層の効果により、パーティクルの弁座部分への噛み込みによるリーク発生の危険性は低くなる。
（４）ダイアフラム凹面（弁座シールする面）側に形成された起弾性金属材料の薄膜層の効果により、シール部の高度な加工技術が不必要となる。
（５）小出力で切り替えが可能なため、成膜室にガスの導入の切り替えを迅速に行うことが可能となり、所望のタイミングでガスの導入・停止を行うことが可能であるため、品質の良好な膜を形成することが可能となる。
【００４０】
また、パーティクルの混入が防止できるため品質の良好な膜を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様に係るダイアフラムの断面図及びその拡大図である。
【図２】本発明の実施態様に係るダイアフラム弁の断面図である。
【図３】本発明の実施態様に係るダイアフラムの薄膜層を形成するための装置例の概念図である。
【図４】従来例に係るダイアフラム弁の断面図である。
【図５】他の従来例に係るダイアフラム弁の断面図である。
【符号の説明】
１　ホディ
２　弁シート部
３　ダイアフラム
４　弁シート
１１　基盤
１２　薄膜層
３１　基盤
３２　薄膜層
３３　反応ガス
３４　蒸発源、
３５イオンガン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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