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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-09-30
(45)【発行日】2025-10-08
(54)【発明の名称】ダイアフラムポンプ
(51)【国際特許分類】
F04B 43/06 20060101AFI20251001BHJP
【ＦＩ】
F04B43/06 A
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2023148667
(22)【出願日】2023-09-13
(65)【公開番号】P2025041397
(43)【公開日】2025-03-26
【審査請求日】2025-08-28
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000106760
【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000291
【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】東 尚嗣
(72)【発明者】
【氏名】西田 成伸
(72)【発明者】
【氏名】川原 歩夏
【審査官】松浦 久夫
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第５６９９９３４（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１７６５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－３２４９２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－３６６７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３２８９４８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｂ ４３／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体ウエハに供給する薬液を所定量ずつ吸引および吐出するダイアフラムポンプであって、樹脂によって形成された膜状のダイアフラムと、
前記ダイアフラムが変位可能に配置される空間部を有し、前記空間部は、前記ダイアフラムによって、前記薬液が流入する薬液室と、前記ダイアフラムを変位させる操作流体が供給される駆動室とに区画されているボディと、
前記ダイアフラムの前記駆動室の側に位置する面に接触可能に前記ボディに保持され、前記ダイアフラムに追従して移動可能な被検知部と、
前記被検知部の位置に基づいて前記ダイアフラムの変位を検出する検出部と、
を有し、
前記被検知部が移動可能な移動距離は、前記ダイアフラムの最大ストローク量より小さい、
ように構成されているダイアフラムポンプ。
【請求項2】
請求項１に記載するダイアフラムポンプにおいて、前記ダイアフラムが押出成形か、又は圧延成形か、又はその両方により成形されている、
ように構成されているダイアフラムポンプ。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載するダイアフラムポンプにおいて、前記ダイアフラムの材質はＰＦＡである、
ように構成されているダイアフラムポンプ。
【請求項4】
請求項１または請求項２に記載するダイアフラムポンプにおいて、前記ダイアフラムは、膜厚が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である、
ように構成されているダイアフラムポンプ。
【請求項5】
半導体ウエハに供給する薬液を所定量ずつ吸引および吐出するダイアフラムポンプであって、
樹脂によって形成された膜状のダイアフラムと、
前記ダイアフラムが変位可能に配置される空間部を有し、前記空間部は、前記ダイアフラムによって、前記薬液が流入する薬液室と、前記ダイアフラムを変位させる操作流体が供給される駆動室とに区画されているボディと、
前記ダイアフラムの前記駆動室の側に位置する面に接触可能に前記ボディに保持され、前記ダイアフラムに追従して移動可能な被検知部と、
前記被検知部の位置に基づいて前記ダイアフラムの変位を検出する検出部と、
を有し、
前記ダイアフラムは、膜厚が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であり、
前記被検知部を空間部側へ付勢する付勢部材を有し、
前記付勢部材の付勢力が、０．０５Ｎ以上０．１５Ｎ以下である、
ように構成されているダイアフラムポンプ。
【請求項6】
半導体ウエハに供給する薬液を所定量ずつ吸引および吐出するダイアフラムポンプであって、
樹脂によって形成された膜状のダイアフラムと、
前記ダイアフラムが変位可能に配置される空間部を有し、前記空間部は、前記ダイアフラムによって、前記薬液が流入する薬液室と、前記ダイアフラムを変位させる操作流体が供給される駆動室とに区画されているボディと、
前記ダイアフラムの前記駆動室の側に位置する面に接触可能に前記ボディに保持され、前記ダイアフラムに追従して移動可能な被検知部と、
前記被検知部の位置に基づいて前記ダイアフラムの変位を検出する検出部と、
を有し、
前記ダイアフラムは、負荷がかからない無負荷状態のとき、前記空間部に対応する部分が撓んだ状態で前記ボディに配置されている、
ように構成されているダイアフラムポンプ。
【請求項7】
半導体ウエハに供給する薬液を所定量ずつ吸引および吐出するダイアフラムポンプであって、
樹脂によって形成された膜状のダイアフラムと、
前記ダイアフラムが変位可能に配置される空間部を有し、前記空間部は、前記ダイアフラムによって、前記薬液が流入する薬液室と、前記ダイアフラムを変位させる操作流体が供給される駆動室とに区画されているボディと、
前記ダイアフラムの前記駆動室の側に位置する面に接触可能に前記ボディに保持され、前記ダイアフラムに追従して移動可能な被検知部と、
前記被検知部の位置に基づいて前記ダイアフラムの変位を検出する検出部と、
を有し、
前記ボディは、前記駆動室の内壁に開口する有底の保持孔を有し、
前記保持孔には、前記被検知部と、前記被検知部を空間部側へ付勢する付勢部材と、が収容され、
前記検出部は、前記保持孔の外側に配置されている、
ように構成されているダイアフラムポンプ。
【請求項8】
請求項７に記載するダイアフラムポンプにおいて、前記被検知部は、
前記検出部に検出されるマグネットと、
前記マグネットが取り付けられ、前記保持孔に突出または退避可能に収容される可動部と、
前記保持孔の内部に配置され、前記可動部の移動を制限するストッパ部と、
を有する、
ように構成されているダイアフラムポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体製造装置の薬液供給ラインに設置されるダイアフラムポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
ダイアフラムポンプは、半導体製造装置の薬液供給ラインに設置され、半導体ウエハに供給する薬液の供給制御に用いられる。ダイアフラムポンプは、ボディの内部に形成された空間部を薬液室と駆動室に仕切るダイアフラムを変位可能に収容し、駆動室内の圧力を正圧と負圧に変化させることによりダイアフラムを薬液室側と駆動室側に交互に変位させ、薬液を吸引および吐出する。ダイアフラムポンプには、ダイアフラムの変位を検出するための磁石と磁石位置センサとが取り付けられている。ダイアフラムの駆動室側中央部には、連結部が膜部から突出して設けられ、その連結部に磁石がネジにより固定され、ボディ側に磁石位置センサを設置している。この磁石位置によりダイアフラム位置を検出することで薬液の吐出量を所定量に制御することができる（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
またダイアフラムポンプは、ダイアフラムの表面から発生するパーティクルを抑制するため、ダイアフラム材質をＰＦＡ（四ふっ化エチレン－パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）とし、その表面を押出成形により平滑化している。（例えば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００６－４６２８４号公報
【文献】特許第６６０２５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ダイアフラムポンプのダイアフラム変位は、中立位置から駆動室側に膨らむ状態（吸引）と中立位置から薬液室側に膨らむ状態（吐出）とが交互に繰り返される。ダイアフラムは、変位する際に、連結部と膜部との境界付近に応力が集中し、劣化しやすかった。
【0006】
また、ダイアフラムは、パーティクルが発生しにくい素材を選択したとしても、応力集中により劣化した部分からパーティクルを発生するおそれがあった。近年、半導体回路の微細化が進み、パーティクル測定装置では測定できない２０ｎｍ未満の微細なパーティクルさえも、半導体の歩留まりに影響することがある。よって、半導体の製造に用いられるダイアフラムポンプでは、パーティクル発生原因を極力排除し、パーティクルの発生を抑制することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題の解決を目的としてなされたダイアフラムポンプの一態様は、（１）半導体ウエハに供給する薬液を所定量ずつ吸引および吐出するダイアフラムポンプであって、樹脂によって形成された膜状のダイアフラムと、前記ダイアフラムが変位可能に配置される空間部を有し、前記空間部は、前記ダイアフラムによって、前記薬液が流入する薬液室と、前記ダイアフラムを変位させる操作流体が供給される駆動室とに区画されているボディと、前記ダイアフラムの前記駆動室の側に位置する面に接触可能に前記ボディに保持され、前記ダイアフラムに追従して移動可能な被検知部と、前記被検知部の位置に基づいて前記ダイアフラムの変位を検出する検出部と、を有する、ように構成されている。
【0008】
上記構成を有するダイアフラムポンプでは、ダイアフラムに追従して移動する被検知部の位置に基づいてダイアフラムの位置が検出される。膜状のダイアフラムは、被検知部がダイアフラムに追従して動作する場合、被検知部とダイアフラムとが接触しているだけなので、被検知部に対して自由に変形できる。そのため、ダイアフラムは、応力集中による劣化が生じにくく、パーティクルの発生を抑制される。よって、上記構成のダイアフラムポンプによれば、ダイアフラムの変位を検出する機能を有するダイアフラムポンプにおいて、ダイアフラムの耐久性を向上させて、パーティクルの発生を抑制することができる。
【0009】
（２）（１）に記載するダイアフラムポンプにおいて、前記ダイアフラムが押出成形か、又は圧延成形か、又はその両方により成形されている、ことが好ましい。
【0010】
上記構成を有するダイアフラムポンプでは、ダイアフラムの表面が切削加工されていないため、ダイアフラムの表面に切削痕の凹凸がなく、滑らかである。よって、ダイアフラムの凹凸に基づくパーティクルの発生が抑制される。
【0011】
（３）（１）または（２）に記載するダイアフラムポンプにおいて、前記ダイアフラムの材質はＰＦＡである、ことが好ましい。
【0012】
上記構成を有するダイアフラムポンプでは、ＰＦＡを原材料とするダイアフラムは、圧縮成形されたＰＴＦＥ製のダイアフラムと比べ、接液面で生じるパーティクルが抑制されるので、ＰＦＡを原材料とするダイアフラムを使用することで、半導体の製造に影響するパーティクルの発生を抑制することができる。
【0013】
（４）（１）から（３）の何れか１つに記載するダイアフラムポンプにおいて、前記被検知部が移動可能な移動距離は、前記ダイアフラムの最大ストローク量より小さい、ことが好ましい。
【0014】
上記構成のダイアフラムポンプは、被検知部がダイアフラムのストロークの一部でダイアフラムに追従し、残りのストロークでダイアフラムに追従しないので、ダイアフラムが可動部に擦れて摩耗しにくく、ダイアフラムの耐久性が向上する。
【0015】
（５）（１）から（４）の何れか１つに記載するダイアフラムポンプにおいて、前記ダイアフラムは、膜厚が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である、ことが好ましい。
【0016】
上記構成のダイアフラムポンプでは、ダイアフラムの膜厚が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下と薄いので、ダイアフラムが変位する際の張力が小さく、ダイアフラムが駆動室の内圧変動に応じて変形し易い。よって、上記構成のダイアフラムポンプは良好な吐出性能を期待できる。また、ダイアフラムの膜厚が薄く、変形時に応力集中による劣化を生じにくいので、パーティクルの発生を抑制できる。
【0017】
（６）（５）に記載するダイアフラムポンプにおいて、前記被検知部を空間部側へ付勢する付勢部材を有し、前記付勢部材の付勢力が、０．０５Ｎ以上０．１５Ｎ以下である、ことが好ましい。
【0018】
上記構成のダイアフラムポンプでは、被検知部を空間部側へ付勢する付勢部材の付勢力が、膜厚の薄いダイアフラムの張力より著しく大きくならない荷重であるので、ダイアフラムが被検知部に対して自由に変形し易い。
【0019】
（７）（１）から（６）の何れか１つに記載するダイアフラムポンプにおいて、前記ダイアフラムは、負荷がかからない無負荷状態のとき、前記空間部に対応する部分が撓んだ状態で前記ボディに配置されている、ことが好ましい。
【0020】
上記構成のダイアフラムポンプでは、ダイアフラムが変位する場合に張力がダイアフラムに作用しないので、ダイアフラムの変位時に圧力損失を発生しにくく、薬液の吐出量が安定する。また、ダイアフラムポンプは、変位するダイアフラムに応力集中が生じにくく、ダイアフラムが破損しにくい。
【0021】
（８）（１）から（７）の何れか１つに記載するダイアフラムポンプにおいて、前記ボディは、前記駆動室の内壁に開口する有底の保持孔を有し、前記保持孔には、前記被検知部と、前記被検知部を空間部側へ付勢する付勢部材と、が収容され、前記検出部は、前記保持孔の外側に配置されている、ことが好ましい。
【0022】
上記構成のダイアフラムポンプでは、駆動室を気密にした状態で被検知部と検出部とを配置しているので、被検知部からの操作流体の漏れが無く、ダイアフラムを透過した薬液により検出部を腐食させることが無い。
【0023】
（９）（８）に記載するダイアフラムポンプにおいて、前記被検知部は、前記検出部に検出されるマグネットと、前記マグネットが取り付けられ、前記保持孔に突出または退避可能に収容される可動部と、前記保持孔の内部に配置され、前記可動部の移動を制限するストッパ部と、を有する、ことが好ましい。
【0024】
上記構成のダイアフラムポンプでは、被検知部から生じるパーティクルを抑制しつつ、コンパクトな構造で被検知部をダイアフラムから独立した状態でボディに移動可能に配置できる。
【発明の効果】
【0025】
本明細書に開示される技術によれば、ダイアフラムの変位を検出する機能を有するダイアフラムポンプにおいて、ダイアフラムの耐久性を向上させて、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】
【0026】
【図1】ダイアフラムポンプの断面図であって、無負荷状態を示す。
【図2】ダイアフラムポンプの断面図であって、吐出完了状態を示す。
【図3】ダイアフラムポンプの断面図であって、吸引完了状態を示す。
【図6】被検知部の拡大図である。
【図8】ダイアフラムポンプの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下に、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。本明細書では、半導体製造装置に組み込まれ、レジスト液の供給に使用するダイアフラムポンプを開示する。
【0028】
図１～図３に示すダイアフラムポンプ１は、半導体製造装置の薬液供給ラインに配設され、図示しない半導体ウエハに供給する薬液の供給制御に用いられる。本形態のダイアフラムポンプ１は、薬液の一例として、レジスト液を制御する。ダイアフラムポンプ１は、駆動室１５が交互に正圧状態と負圧状態とにされることで、図１に示すダイアフラム２０が図２および図３に示すように薬液室１４側と駆動室１５側とに変位し、レジスト液を所定量ずつ吐出および吸引することができる。
【0029】
図１に示すように、ダイアフラムポンプ１は、ボディ１０と、ダイアフラム２０と、被検知部３と、検出部４と、を備えている。
【0030】
ボディ１０は、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２とがダイアフラム２０を介して連結されている。第１ハウジング１１および第２ハウジング１２は、耐腐食性の高いフッ素樹脂によって形成されている。本形態の第１ハウジング１１および第２ハウジング１２の材質は、ＰＦＡである。
【0031】
第１ハウジング１１と第２ハウジング１２とは、互いに当接する面に、第１凹面１１１と第２凹面１２１とが略ドーム形状に形成されている。ボディ１０は、第１凹面１１１と第２凹面１２１とによって、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２との間に空間部１３が形成されている。空間部１３には、ダイアフラム２０が変位可能に配置されている。ダイアフラム２０は、膜状をなし、外縁部が第１ハウジング１１と第２ハウジング１２との間で挟持されることにより、空間部１３を薬液室１４と駆動室１５とに気密に区画している。
【0032】
第１ハウジング１１は、流入流路１６と流出流路１７とが第１凹面１１１に開口するように形成され、薬液室１４にレジスト液を流出入させるための流路が形成されている。第２ハウジング１２は、図示しない操作流路が第２凹面１２１に開口するように形成され、駆動室１５に操作エアを給排気するための流路が形成されている。操作エアは「操作流体」の一例である。
【0033】
ダイアフラム２０は、成形しやすい樹脂によって形成されている。ダイアフラム２０の原材料は、耐腐食性のあるフッ素樹脂であることが好ましい。より好ましくは、ダイアフラム２０の原材料は、ＰＦＡであることが好ましい。発明者らは、ＰＦＡ製のダイアフラム２０を組み込んだダイアフラムポンプ１と、圧縮成形されたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製のダイアフラムを組み込んだダイアフラムポンプとについて、流体を一定量供給させ、その一定量の流体中に含まれるパーティクルの数をパーティクルカウンタによりカウントする試験を行い、その結果、ＰＦＡ製のダイアフラムはＰＴＦＥ製のダイアフラムよりパーティクルの発生量が少ないことを確認したからである。
【0034】
なお、ダイアフラム２０の原材料は、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＤＦ（ふっ化ビニリデン樹脂）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）など、ＰＦＡ以外のフッ素樹脂であってもよい。これらのフッ素樹脂により形成したダイアフラムも、ＰＴＦＥ製のダイアフラムより、パーティクルを抑制する効果を期待できる。さらに、これらのフッ素樹脂を原材料とするダイアフラムは、押出成形、または圧延成形、またはその両方により成形されることで、パーティクルの発生を抑制する効果が高くなることが期待できる。
【0035】
ダイアフラム２０は、薄い膜状に成形されている。ダイアフラム２０の膜厚は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることが好ましい。ダイアフラム２０の膜厚が０．１ｍｍ未満の場合、被検知部３と接触して擦れる際に破れる可能性があるからである。一方、ダイアフラム２０の膜厚が０．３ｍｍより大きい場合、ダイアフラム２０に作用する張力が大きくなり、ポンプ吐出性能が低下したり、応力集中によるパーティクルが発生したりする可能性があるからである。
【0036】
ダイアフラム２０は、空間部１３に配置される部分が一方に撓むように成形されている。図４に示すように、ボディ１０に無負荷状態で組み付けた場合に、被検知部３がダイアフラム２０から所定量Ｌ１離れた位置に配置され、ダイアフラム２０に張力が作用しないようにするためである。特に、ダイアフラム２０が薬液室１４側に撓むように成形されることで、ダイアフラム２０が被検知部３から分離して変位する範囲を広げ、ダイアフラム２０の摩耗を抑制できる。無負荷状態におけるダイアフラム２０の位置を「中立位置Ｐ１」とする。
【0037】
本形態のダイアフラム２０は、押出成形により図１に示す形状に成形された後、圧延成形により表面が平滑化されている。ダイアフラム２０の表面からパーティクルが発生することを抑制するためである。
【0038】
ボディ１０は、第２凹面１２１の中央部に、保持孔１２２が円柱状に開設されている。被検知部３は、ダイアフラム２０と別体に設けられ、保持孔１２２に移動可能に収容されている。被検知部３は、ダイアフラム２０の駆動室１５の側に位置する面に接触可能にボディ１０に保持され、ダイアフラム２０に追従して移動することができる。
【0039】
図４～図７を参照して被検知部３の構成を具体的に説明する。図４は、図１のＡ１部を拡大した図である。図５は、図２のＡ２部を拡大した図である。図６は、図４に対応する拡大図であって、ダイアフラム２０が被検知部３に当接した状態を示す。図７は、図３のＡ３部の拡大図である。
【0040】
図４～図７に示すように、被検知部３は、ポンプねじ３２と、マグネット３３と、プランジャ３４と、によって構成され、マグネット３３がポンプねじ３２とプランジャ３４との間で挟持されている。ポンプねじ３２およびプランジャ３４は、「可動部」の一例である。
【0041】
被検知部３は、ガイド部材３８とブッシュ３９とを用いて、ダイアフラム２０の変位方向（図中左右方向）に沿って移動可能に、保持孔１２２に保持されている。被検知部３は、スプリング３によって保持孔１２２から突出する方向に常時付勢されている。
【0042】
図４に示すように、マグネット３３は、中空穴３３１を備える円筒形状をなす。ポンプねじ３２は、雄ねじ部３２１ａが形成された脚部３２１の一端に頭部３２２が設けられている。頭部３２２の外径寸法は、マグネット３３の外周面３３２の外径寸法と同程度にされている。プランジャ３４は、略円柱形状をなし、ダイアフラム２０に接触する接触面３４３と対向する面３４５に、雄ねじ部３２１ａが締結される雌ネジ孔３４１が開設されている。
【0043】
被検知部３は、マグネット３３の中空穴３３１に挿通したポンプねじ３２の脚部３２１をプランジャ３４にねじ込むことにより、プランジャ３４とポンプねじ３２の頭部３２２との間で軸方向への移動を制限した状態でマグネット３３が保持されている。プランジャ３４は、雌ネジ孔３４１の開口部外周に沿って段差部３４２が環状に形成されている。マグネット３３は、その段差部３４２とポンプねじ３２の脚部３２１とによって径方向のがたつきが抑制されている。
【0044】
被検知部３は、ガイド部材３８によって移動量を規制されている。ガイド部材３８は、一方に開口する開口部３８１を備えるコップ形状をなし、閉鎖面３８２に挿通穴３８３が形成されている。ガイド部材３８は、開口端部を保持孔１２２の底面に突き当てた状態で保持孔１２２に嵌め込まれている。
【0045】
ポンプねじ３２の頭部３２２は、脚部３２１と反対側に位置する端面外周に沿って、鍔部３２３が径方向外向きに突出して設けられている。挿通穴３８３の内径寸法は、頭部３２２の外径寸法より大きく、鍔部３２３の外径寸法より小さい。被検知部３は、開口部３８１側から鍔部３２３を閉鎖面３８２に当接可能にガイド部材３８に取り付けられている。
【0046】
スプリング３６は、ポンプねじ３２の頭部３２２と保持孔１２２の底面との間に縮設され、被検知部３に対して保持孔１２２から駆動室１５に突出する方向の付勢力を常時付与している。スプリング３６は「付勢部材」の一例である。被検知部３は、鍔部３２３が閉鎖面３８２に係止されることにより、保持孔１２２から駆動室１５に突出する突出方向の移動が制限される。つまり、被検知部３が駆動室１５に最大限突出する最大突出量が規定されている。この場合における被検知部３の位置を「オフ位置Ｐ１１」とする。
【0047】
図７に示すように、被検知部３は、鍔部３２３が保持孔１２２の底面に係止されることで駆動室１５から保持孔１２２へ退避する退避方向の移動が制限される。つまり、被検知部３が駆動室１５に最小限突出する最小突出量が規定されている。この場合における被検知部３の位置を「オン位置Ｐ１２」とする。本形態では、鍔部３２３と、閉鎖面３８２と、有底孔１２２の底面と、によって、「ストッパ部」の一例が構成されている。
【0048】
被検知部３は、ダイアフラム２０と接するプランジャ３４の接触面３４３が平坦に設けられ、接触面３４３の角部３４４がＲ加工（丸め加工）を施され、滑らかな曲面にされている。これにより、被検知部３とダイアフラム２０との間に生じる摩擦抵抗が小さくされている。
【0049】
被検知部３がオフ位置Ｐ１１からオン位置Ｐ１２へ移動する移動距離Ｌ３は、ダイアフラム２０の最大ストローク量Ｌ４より小さくされている。最大ストローク量は、ダイアフラム２０が第１凹面１１１に沿って変形する吐出完了位置Ｐ２と、ダイアフラム２０が第２凹面１２１に沿って変形するフルストローク位置Ｐ４との間の距離である。被検知部３が、図６および図７に示すようにダイアフラム２０のストロークの一部でダイアフラム２０に接触し、図４～図６に示すようにダイアフラム２０のストロークの残部でダイアフラム２０に接触しないことで、ダイアフラム２０が被検知部３に接触する範囲を小さくして、ダイアフラム２０の摩耗を抑制するためである。
【0050】
移動距離Ｌ３は、最大ストローク量の５０％以下であることが好ましい。ダイアフラム２０が被検知部３に接触する状態で変位する範囲を減らし、ダイアフラム２０の摩耗を抑制するためである。より好ましくは、移動距離Ｌ３は、最大ストローク量の３０％以下であることが好ましい。ダイアフラム２０がフルストローク位置Ｐ４に到達する直前で被検知部３に接触することで、ダイアフラム２０が被検知部３から受ける負荷が小さくなり、ダイアフラム２０の耐久性が向上するからである。
【0051】
ダイアフラムポンプ１は、駆動室１５を正圧状態および負圧状態にすることより、レジスト液の吐出と吸引とを行う。そのため、スプリング３６は、ダイアフラム２０を変位させる目的でなく、被検知部３をオン位置Ｐ１２からオフ位置Ｐ１１へ戻す目的で配置されている。よって、スプリング３６の付勢力は、ダイアフラム２０の張力より著しく大きくならない荷重をダイアフラム２０に付与する程度に設定されている。本形態のダイアフラム２０は、膜厚が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下と薄く、張力が小さいので、スプリング３６の付勢力は、０．０５Ｎ以上０．１５Ｎ以下にされている。
【0052】
ブッシュ３９は、ガイド部材３８に突き当たる位置まで保持孔１２２に圧入され、スプリング３６の付勢力が作用するガイド部材３８を保持孔１２２内で位置決め保持している。ガイド部材３８とブッシュ３９とが保持孔１２２に圧入により嵌め込まれているので、被検知部３は、スプリング３６をねじることなく、保持孔１２２に取り付けることができる。ブッシュ３９は、保持孔１２２の内周面とプランジャ３４の外周面との間に配設され、プランジャ３４をスライド可能に保持している。
【0053】
なお、ポンプねじ３２と、プランジャ３４と、ガイド部材３８と、ブッシュ３９とは、フッ素樹脂によって形成されている。これらは、押出成形、射出成形など、切削加工以外の加工方法で形成されることが望ましい。切削痕からパーティクルが発生することを抑制し、被検知部３がダイアフラム２０の変位に応じて応答性良く移動可能にするためである。
【0054】
図１に戻り、検出部４は、被検知部３の位置を検出する磁気センサである。検出部４は、保持孔１２２の外側に配置され、被検知部３の位置に基づいてダイアフラム２０の変位を検出する。検出部４は、図示しない半導体ウエハに対して行うプロセスを管理する上位コントローラに接続されている。検出部４は、被検知部３がオン位置Ｐ１２に配置される場合、図示しない上位コントローラに検出信号を送信し、被検知部３がオン位置Ｐ１２に配置されていない場合、図示しない上位コントローラに検出信号を送信しない。
【0055】
続いて、ダイアフラムポンプ１の動作を説明する。図１に示すダイアフラムポンプ１は、駆動室１５が操作エアを供給されて正圧状態になると、図２に示すように、ダイアフラム２０が第１凹面１１１に沿うように変形し、吐出完了位置Ｐ２に配置される。これにより、薬液室１４の容積が最小となる。
【0056】
図５に示すように、被検知部３は、ダイアフラム２０が吐出完了位置Ｐ２に配置される場合、ポンプねじ３２の鍔部３２３がガイド部材３８の閉鎖面３８２に係止され、オフ位置Ｐ１１に配置されている。
【0057】
ダイアフラム２０は、オフ位置Ｐ１１に配置される被検知部３から離れて吐出完了位置Ｐ２に配置されている。しかも、ダイアフラム２０は、無負荷状態のとき、第１凹面１１１側に撓む状態でボディ１０に組み付けられている。よって、ダイアフラム２０は、無負荷状態のときフラットな状態でボディ１０に組み付けられるダイアフラムと比べ、吐出完了位置Ｐ２にて作用する張力が小さい。
【0058】
図２に示す検出部４は、オフ位置Ｐ１１にある被検知部３のマグネット３３を検出しない。そのため、検出部４は、図示しない上位コントローラに検出信号を送信しない。
【0059】
図２に示すダイアフラムポンプ１は、駆動室１５から操作エアが排気され、駆動室１５の内圧が低下すると、ダイアフラム２０が自身の弾性力によって第２凹面１２１側（駆動室１５側）に変形し、ダイアフラム２０が第１凹面１１１にシールするシール力が低下する。
【0060】
図５に示すように、第１凹面１１１は、周方向に複数の溝１１２が形成され、さらに、径方向に複数の溝１１３が形成されている。よって、シール力が低下すると、流入流路１６に入力したレジスト液が溝１１２，１１３を通り抜けて流出流路１７側へ流れ始める。これにより、ダイアフラム２０には、第１凹面１１１から離間する方向（第２凹面１２１側）の力が作用する。
【0061】
このように、ダイアフラムポンプ１は、駆動室１５から操作エアが排気され始めると、ダイアフラム２０が、自身の弾性力とレジスト液の圧力とによって、応答性良く第１凹面１１１から離間し、第２凹面１２１側（駆動室１５側）へ変位することができる。
【0062】
図６に示すように、ダイアフラム２０は、吐出完了位置Ｐ２から、被検知部３の接触面３４３に当接する当接位置Ｐ３まで、被検知部３から分離した状態で変位する。そのため、被検知部３は、ダイアフラム２０が吐出完了位置Ｐ２から当接位置Ｐ３まで変位する間、ダイアフラム２０に追従して移動せず、オフ位置Ｐ１１に配置されている。
【0063】
ダイアフラム２０は、当接位置Ｐ３から第２凹面１２１側（駆動室１５側）へ膨らむように変形する場合、被検知部３の接触面３４３を保持孔１２２側へ押圧する。被検知部３を付勢するスプリング３６の付勢力は０．０５Ｎ以上０．１５Ｎ以下と小さい。よって、被検知部３は、ダイアフラム２０の変位を損なうことなくダイアフラム２０に追従して、退避方向に移動できる。
【0064】
図３に示すように、ダイアフラムポンプ１は、第２凹面１２１に沿って変形するフルストローク位置Ｐ４までダイアフラム２０が変位する。ダイアフラム２０が第２凹面１２１側に膨らむように変形するのに応じて、レジスト液が薬液室１４に流入する。ダイアフラム２０がフルストローク位置Ｐ４まで変位すると、薬液室１４の容積が最大となる。
【0065】
図７に示すように、被検知部３は、ポンプねじ３２の頭部３２２が保持孔１２２の底面に突き当たることにより退避方向の移動が制限され、オン位置Ｐ１２に配置される。この際、被検知部３は、プランジャ３４が駆動室１５側に僅かに突出している。よって、被検知部３は、フルストローク位置Ｐ４に配置されるダイアフラム２０によって保持孔１２２に押し込まれ、オン位置Ｐ１２に安定して配置される。
【0066】
被検知部３は、接触面３４３が平坦に設けられ、その接触面３４３の角部３４４が滑らかな曲面にされている。そのため、フルストローク位置Ｐ４に配置されるダイアフラム２０は、接触面３４３と第２凹面１２１との間で緩やかに変形し、被検知部３と接触する部分に応力集中による劣化が生じにくい。よって、応力集中による劣化部分からパーティクルが発生することを抑制できる。
【0067】
図３に示す検出部４は、被検知部３がオン位置Ｐ１２に配置されると、マグネット３３を検出し、図示しない上位コントローラに検出信号を送信する。図示しない上位コントローラは、検出信号に基づいて、ダイアフラムポンプ１がレジスト液を所定量吸引したことを検出する。
【0068】
図３に示すダイアフラムポンプ１は、駆動室１５が操作エアを供給されて正圧状態になると、図２に示すように、ダイアフラム２０が吐出完了位置Ｐ２まで変位する。ダイアフラム２０が第１凹面１１１側に膨らむように形成することで、薬液室１４に所定量流入したレジスト液が流出流路１７から吐出される。
【0069】
図６に示すように、ダイアフラム２０が第１凹面１１１側（薬液室１４側）へ変位し始めると、被検知部３がスプリング３６に付勢されて突出方向に移動する。つまり、被検知部３は、ダイアフラム２０に追従して移動できる。
【0070】
被検知部３とダイアフラム２０とは別体であり、被検知部３はダイアフラム２０に接触しているだけである。そのため、被検知部３がダイアフラム２０に追従して移動する場合、ダイアフラム２０は、被検知部３に対して自由に変形でき、被検知部３と接触する部分に作用する張力が小さい。
【0071】
しかも、スプリング３６の付勢力が０．０５Ｎ以上０．１５Ｎ以下と小さい。そのため、被検知部３がダイアフラム２０に接触する部分に作用する荷重が小さい。よって、被検知部３がダイアフラム２０と接触し、ダイアフラム２０に追従して移動しても、ダイアフラム２０は、被検知部３と接触する部分が摩耗しにくく、パーティクルを生じにくい。
【0072】
図５に示すように、被検知部３は、ポンプねじ３２の鍔部３２３がガイド部材３８の閉鎖面３８２に係止されることで、オフ位置Ｐ１１を超えて突出方向へ移動できない。そのため、ダイアフラム２０は、当接位置Ｐ３から吐出完了位置Ｐ２まで変位する間、被検知部３から分離して変位するので、操作エア以外の荷重を受けず、応力集中による劣化が生じにくい。
【0073】
図２に示す検出部４は、被検知部３がオン位置Ｐ１２からオフ位置Ｐ１１へ移動すると、マグネット３３を検出できなくなるので、図示しない上位コントローラに検出信号を送信しなくなる。図示しない上位コントローラは、検出信号を受信しなくなることで、ダイアフラムポンプ１が図示しない半導体ウエハにレジスト液を所定量供給したことを検出する。
【0074】
ダイアフラムポンプ１は、ダイアフラム２０の吐出完了位置Ｐ２とフルストローク位置Ｐ４とが第１凹面１１１と第２凹面１２１とによって規定されるので、薬液室１４の最大容積と最小容積とが安定する。よって、ダイアフラムポンプ１は、吐出と吸引とを繰り返しても、図示しない半導体ウエハに所定量のレジスト液を精度良く供給できる。
【0075】
ダイアフラム２０は、無負荷状態において、空間部１３に対応する部分が第１凹面１１１側に撓む状態でボディ１０に組み付けられているので、変位する際に張力が作用しない。よって、ダイアフラムポンプ１は、ダイアフラム２０の変位時に圧力損失を生じにくく、レジスト液の吐出量が安定する。
【0076】
ダイアフラム２０は、膜厚が薄く、ダイアフラム２０に作用する張力が小さいため、駆動室１５の圧力変動に応じて変形しやすい。よって、ダイアフラムポンプ１は、良好な吐出性能を期待できる。また、ダイアフラム２０は、変形を繰り返しても、応力集中による劣化が生じにくく、パーティクルの発生を抑制できる。
【0077】
ダイアフラム２０は、パーティクルが発生しにくいＰＦＡを原材料としている。また、ダイアフラム２０は、押出成形と圧延成形により形成され、切削痕による凹凸がなく、パーティクルが発生しにくい。よって、ダイアフラム２０は、変形を繰り返しても、表面からパーティクルが生じにくい。
【0078】
しかも、ダイアフラム２０は、被検知部３と別体に設けられ、被検知部３と分離して変位できるため、操作エア以外の荷重が作用しない。よって、ダイアフラム２０に作用する張力が小さく、ダイアフラム２０は、応力集中による劣化しにくく、劣化部分からパーティクルが生じにくい。
【0079】
図５～図７に示すように、ダイアフラムポンプ１は、被検知部３がダイアフラム２０のストロークの一部でダイアフラム２０に接触して移動する。そのため、ダイアフラムポンプ１は、被検知部がダイアフラムの全ストロークでダイアフラムに接触する場合と比べ、ダイアフラム２０が被検知部３と擦れて摩耗しにくく、ダイアフラム２０の耐久性が向上する。
【0080】
仮に、ダイアフラム２０が被検知部３と擦れて摩耗し、パーティクルが発生したとしても、被検知部３が駆動室１５側に設けられているので、パーティクルが駆動室１５に封じ込められ、レジスト液に混入しない。
【0081】
ダイアフラムポンプ１は、被検知部３が保持孔１２２の内部に配設され、被検知部３を検出する検出部４が保持孔１２２の外側に設けられている。つまり、ダイアフラムポンプ１は、駆動室１５を気密にした状態で被検知部３と検出部４とを配置している。そのため、被検知部３からの操作エアの漏れが無く、ダイアフラム２０を透過したレジスト液により検出部４を腐食させることが無い。
【0082】
また、ダイアフラムポンプ１は、被検知部３が保持孔１２２にスライド可能に配設され、ポンプねじ３２の鍔部３２３をガイド部材３８の閉鎖面３８２と保持孔１２２の底面とに当接させることで、被検知部３の移動範囲を規制しているので、被検知部３から生じるパーティクルを抑制できる。また、ダイアフラムポンプ１は、コンパクトな構造で被検知部３をダイアフラム２０から独立した状態でボディ１０に移動可能に配置できる。
【0083】
以上説明したように、本形態のダイアフラムポンプ１では、ダイアフラム２０に追従して移動する被検知部３の位置に基づいてダイアフラム２０の位置が検出される。膜状のダイアフラム２０は、被検知部３がダイアフラム２０に追従して動作する場合、被検知部３とダイアフラム２０とが接触しているだけなので、被検知部３に対して自由に変形できる。そのため、ダイアフラム２０は、応力集中による劣化が生じにくく、パーティクルの発生を抑制される。よって、本形態のダイアフラムポンプ１によれば、ダイアフラム２０の変位を検出する機能を有するダイアフラムポンプ１において、ダイアフラム２０の耐久性を向上させて、パーティクルの発生を抑制することができる。
【0084】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。例えば、被検知部３の接触面３４３は、フラットな平坦面でなく、緩やかな凸曲面や、緩やかな凹曲面であってもよい。
【0085】
例えば、ダイアフラム２０は、押出成形と圧延成形との何れかによって成形されてもよい。また、ダイアフラム２０は射出成形により成形してもよい。さらに、ダイアフラム２０は、押出機内で溶融可塑化した樹脂をチューブ形成金型を通して薄膜チューブ状に押出成形した後、その薄膜チューブ状押出成形品を切り開いてシート状にすることにより、形成してもよい。
【0086】
例えば、ダイアフラム２０の膜厚は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下でなくてもよい。ただし、膜厚が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の薄いダイアフラム２０は、押出成形、または圧延成形、またはそれらの両方により成形されることにより、パーティクルの発生を抑制する効果が高くなることを期待できる。
【0087】
ダイアフラム２０と被検知部３とが別体で分離可能であれば、検知部３の移動距離Ｌ３はダイアフラム２０の最大ストローク量と同じでもよい。ただし、移動距離Ｌ３が最大ストローク量Ｌ４より小さいことで、ダイアフラム２０が被検知部３から離れて移動し、被検知部３と擦れて摩耗することを抑制できる。
【0088】
例えば、図８に示すように、ダイアフラム２０は、負荷がかからない無負荷状態のとき、フラットな状態で空間部１３に配置されていてもよい。
【0089】
例えば、ダイアフラム２０は、平坦なシート形状に成形されていてもよい。ただし、ダイアフラム２０は、空間部１３に配置される部分を湾曲に成形されていることで、無負荷状態のとき、空間部１３に対応する部分が撓んだ状態でボディ１０に配置しやすい。
【0090】
例えば、検出部４は、保持孔１２２に連通するように配置されていてもよい。
【0091】
例えば、ポンプねじ３２は、ガイド部材３８に係止される第１部品と、プランジャ３４の雌ねじ孔３４１に締結する雄ねじ部３２１ａを備える第２部品とに分割されていてもよい。
【0092】
例えば、可動部を一部品で構成し、マグネット３３がその可動部にインサート成形により組み付けられていてもよい。
【符号の説明】
【0093】
１ ダイアフラムポンプ
３ 被検知部
４ 検出部
１０ ボディ
２０ ダイアフラム
３ 被検知部
４ 検出部
１０ ボディ
２０ ダイアフラム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
