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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Rücksaugventil,
mit dem das Tropfen von Flüssigkeit,
wie es bspw. an einer Versorgungsöffnung eines Flüssigkeitsdurchgangs
auftritt, durch Rücksaugen
einer bestimmten Menge von durch den Fluiddurchgang fließenden Fluids
verhindert wird, indem eine Membran verschoben wird, wobei auch
die angesaugte Menge der Flüssigkeit
stabilisiert werden kann.
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Beschreibung des Standes
der Technik:
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Bisher sind bspw. Halbleiterwafer-Herstellungsprozesse
bekannt, bei denen ein Rücksaugventil
verwendet wird. Wenn die Zufuhr von Beschichtungsflüssigkeit
auf den Halbleiterwafer gestoppt wird, ist in dem Rücksaugventil
eine Funktion vorgesehen, um ein sogenanntes Flüssigkeitsabtropfen zu vermeiden,
bei dem geringe Mengen der Beschichtungsflüssigkeit von einem Versorgungsanschluss auf
den Halbleiterwafer tropfen.
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Das Rücksaugventil entsprechend einer
solchen herkömmlichen
Technik ist in 5 gezeigt
und bspw. durch das japanische Gebrauchsmuster mit der Publikationsnummer
8-10399 offenbart.
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Ein solches Rücksaugventil 1 weist
einen Hauptventilkörper 5 auf,
in dem ein eine Fluideinlassöffnung 2 und
eine Fluidauslassöffnung 3 verbindender
Fluiddurchgang 4 ausgebildet ist, und beinhaltet eine Kappe 6,
welche an einem oberen Abschnitt des Hauptventilkörpers 5 angeschlossen
ist. Eine aus einem dickwandigen Abschnitt und einem dünnwandigen
Abschnitt aufgebaute Membran 7 ist im Zentrum des Flüssigkeitsdurchgangs 4 angeordnet.
Eine nicht dargestellte Druckfluid-Versorgungsquelle ist an die
Kappe 6 angeschlossen, wobei die Kappe 6 ferner
mit einem Druckfluidzufuhranschluss 8 zum Zuführen von
Druckluft zum Betreiben einer Membran unter einer Umschaltwirkung
eines (nicht dargestellten) Richtungssteuerungsventils zu betreiben.
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Ein Kolben 9 ist an die
Membran 7 angepasst, wobei eine in den Kolben 9 aufgenommen V-Dichtung 10 gleitbar
entlang einer inneren Wandfläche
des Hauptventilkörpers 5 vorgesehen
ist und eine Dichtfunktion übernimmt.
Ferner ist in dem Hauptventilkörper 5 eine
Feder 11 vorgesehen, welche den Kolben 9 normalerweise
in eine Richtung nach oben drückt.
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Eine Einstellschraube 12 ist
oben auf der Kappe 6 angeordnet, welche durch Vergrößern oder Verkleinern
ihres eingedrehten Abschnitts gegen den Kolben 9 stößt, wodurch
der durch die Membran 7 angesaugte Menge der Beschichtungsflüssigkeit
eingestellt wird.
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Eine Beschichtungsflüssigkeits-Versorgungsquelle 13,
in der die Beschichtungsflüssigkeit aufgenommen
ist, ist an die zweite Fluideinlassöffnung 2 über eine
Röhre 14 angeschlossen,
und ferner ist eine Richtungssteuerungsventilanordnung 15, welche
bspw. durch einen von dem Rücksaugventil 1 separat
aufgebautes AN/AUS-Ventil gebildet ist, zwischen der Beschichtungsflüssigkeits-Zufuhrquelle 13 und
der Fluideinlassöffnung 2 angeschlossen.
Durch Anregung und Nicht-Anregung dient die Richtungssteuerungsventilanordnung 15 dazu,
zwischen einem Beschichtungsflüssigkeitszufuhrzustand
und einem Nicht-Zufuhrzustand
in Bezug auf das Rücksaugventil 1 zu
schalten.
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Der Betrieb des Rücksaugventils 1 soll
jetzt in Grundzügen
erläutert
werden. In einem üblichen Zustand,
in dem Fluid von der Fluideinlassöffnung 2 zu der Fluidauslassöffnung 3 zugeführt wird,
sind der Kolben 9 und die Membran 7 zusammen nach
unten verschoben, in Übereinstimmung
mit der Wirkung des von dem Druckfluidzufuhranschluss 8 zugeführten Druckfluids.
Die an den Kolben 9 angekoppelte Membran 7 steht,
wie in 5 durch die zweifach
gepunktete Linie dargestellt, in den Fluiddurchgang 4 vor.
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Wenn an diesem Punkt durch einen
Umschaltvorgang der Richtungssteuerungsventilanordnung 15 der
Fluss der Beschichtungsflüssigkeit
in dem Fluiddurchgang 4 angehalten wird, werden in diesem
Fall durch Anhalten der Zufuhr von Druckluft von dem Druckluftzufuhranschluss 8 der
Kolben 9 und die Membran 7 zusammen durch eine
elastische Kraft der Feder 11 nach oben geschoben, wobei
die in dem Fluiddurchgang 4 verbleibende Beschichtungsflüssigkeit
durch eine negative Druckwirkung der Membran 7 angesaugt
wird, so dass ein unerwünschtes
Tropfen von Flüssigkeit
von einem nicht dargestellten Zufuhranschluss vermieden werden kann.
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Übrigens
ist in dem Rücksaugventil 1 gemäß dieser
herkömmlichen
Technik eine separat aufgebaute Richtungssteuerungsventilanordnung 15 zwischen
der Beschichtungsflüssigkeitszufuhrquelle 13 und
dem Rücksaugventil 1 angeordnet,
wobei aufgrund einer AN/AUS-Operation der Richtungssteuerungsventilanordnung 15 durch
eine Antriebseinheit 16 die Beschichtungsflüssigkeit
im Inneren des Fluiddurchgangs 4 des Rücksaugventils 1 zugeführt oder alternativ
deren Zufuhr gestoppt wird.
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Ungeachtet dessen werden bei einem
Rücksaugventil 1 gemäß dieser
herkömmlichen
Technik Rohrverbindungsarbeitsschritte zwischen dem Rücksaugventil 1 und
der Richtungssteuerungsventilanordnung 15 notwendig, wodurch
sich die Komplexität des
Systems erhöht.
Zusätzlich
sind die Richtungs steuerungsventilanordnung 5 und die Antriebseinheit 16 zum
Bewirken ihrer AN/AUS-Operation außerhalb des Rücksaugventils 1 vorzusehen.
Im Ergebnis wird ein gewisser Raum für die Verbindung der Richtungssteuerungsventilanordnung 15 und
der Antriebseinheit 16 notwendig, wodurch sich der gesamte
Installationsraum vergrößert und
der Nachteil steigender Ausrüstungskosten
ergibt.
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Ferner wird durch die Röhren, die
zwischen dem Rücksaugventil 1 und
der Richtungssteuerungsventilanordnung 15 angeschlossen
werden, der Fluiddurchgangswiderstand mit dem Nachteil vergrößert, dass
die Antwortgenauigkeit (Antwortverhalten) der Membran 7 verschlechtert
wird.
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Ein Rücksaugventil gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1 ist in dem Dokument DD 204 979 offenbart, bei dem eine
Flüssigkeit
zum Aufbringen auf einen Silikonwafer durch eine Einlassöffnung eingeführt und
durch eine Auslassöffnung
abgelassen wird. Ein Fluiddruck wird durch eine weitere Öffnung zum
Expandieren einer ersten Membran zugeführt. Dadurch wird die Verschiebung
eines Schwimmpins bewirkt, welcher gegen eine andere Membran zum Öffnen des
Ventils drückt
und es ermöglicht,
dass Flüssigkeit
zwischen den Eingangs- und Auslassöftnungen fließt. Beim
Nachlassen des Fluiddrucks an der weiteren Öffnung zieht sich die erste
Membran zurück
und das Ventil schließt,
während
gleichzeitig ein negativer Druck erzeugt wird, welcher ein Zurückziehen
von Flüssigkeit
in die Auslassöffnung
bewirkt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist eine allgemeine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein Rücksaugventil
vorzusehen, bei dem es möglich
wird, dass der vorzusehende Raum für das Rücksaugventil verringert wird
und der Installationsraum daher effektiv genutzt werden kann, indem
eine Richtungssteuerungsventilanordnung und eine Antriebseinheit
zum Bewirken ihrer AN/AUS-Operation unnötig werden.
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Eine Hauptaufgabe der vorliegenden
Erfindung liegt darin, ein Rücksaugventil
vorzusehen, bei dem das Rücksaugventil
einfach angeordnet und installiert werden kann, indem Rohrverbindungsanschlüsse zum
Verbinden einer Richtungssteuerungsventilanordnung und einer Antriebseinheit
an das Rücksaugventil
vermieden werden.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Rücksaugventil
vorzusehen, bei dem die Antwortgenauigkeit einer Membran verbessert werden
kann, indem der Durchgangswiderstand des Fluidflusses durch einen
Fluiddurchgang reduziert wird.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird
ein Rücksaugventil
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
sind aus den abhängigen
Ansprüchen
ersichtlich.
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Die oben beschriebenen und andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den begleitenden
Zeichnungen deutlich, in denen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung als erläuternde
Beispiele gezeigt sind.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine perspektivische Ansicht des Rücksaugventils gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein vertikaler Querschnitt des Rücksaugventils
gemäß 1, welcher die Verschiebung einer
Membran und das Ansaugen einer Beschichtungsflüssigkeit in einem Durchgang
zeigt.
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3 ist
ein vertikaler Querschnitt eines Rücksaugventils gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein vertikaler Querschnitt eines Rücksaugventils gemäß einer
noch anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein vertikaler Querschnitt eines Rücksaugventils entsprechend
der herkömmlichen Technik.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 1 bezeichnet
Bezugszeichen 20 ein Rücksaugventil
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Rücksaugventil 20 ist durch
eine Kupplung 24 mit einem Paar an ihr in einem festgelegten
getrennten Abstand abnehmbar angeschlossenen Röhren 22a, 22b und
einen Hauptkörper 26 gebildet,
der integral oben auf der Kupplung 24 angeordnet ist.
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Die Kupplung 24 weist auf
einen Kupplungskörper 34 mit
einem an einem Ende ausgebildeten ersten Anschluss 28,
einem an einem anderen Ende davon ausgebildeten zweiten Anschluss 30 zusammen
mit einem den ersten Anschluss 28 und den zweiten Anschluss 30 verbindenden
Fluiddurchgang 32, jeweils an den ersten Anschluss 28 und
den zweiten Anschluss 30 angeschlossene innere Elemente 36,
die in Öffnungen
der Röhren 22a, 22b eingesetzt sind,
und Schließmuttern 38 auf,
welche die Flüssigkeitsdichtheit
der Verbin dungen der Röhren 22a, 22b durch
Aufschrauben auf in die Enden des Kupplungskörpers 34 eingeschnittene
Gewinde erreichen.
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Ein AN/AUS-Ventil 42 zum Öffnen und Schließen des
Fluiddurchgangs 32 durch Aufsitzen auf und Abheben von
einem Sitz 40 ist zentral in dem Kupplungskörper 34 angeordnet.
Das AN/AUS-Ventil 42 weist ein elastomeres Element 44 auf,
welches sich von einem Hohlraum an dem unteren Teil des Kupplungskörpers 34 erstreckt,
nach oben gerichtet ist und durch seine elastische Form auf dem
Sitz 40 aufsitzt, und weist ferner ein Federelement 46 auf, welches
den zentralen Abschnitt des elastomeren Elements 44 normalerweise
durch die elastische Kraft des Federelementes 46 nach oben
vorspannt. Bezugszeichen 48 zeigt einen in der Nähe des Sitzes 40 ausgebildeten
weggeschnittenen Bereich an. Ferner ist der zentrale Bereich des
elastomeren Elements 44 etwas dicker ausgebildet als seine
anderen Teile.
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Eine Stützplatte 50 ist zum
Unterstützen
des elastomeren Elementes 44 in einem zentralen Teil des
Kupplungskörpers 34 angeordnet,
wobei ein Schraubenelement 52 in einer Gewindeöffnung der Stützplatte 50 zum
Einstellen eines trennenden Abstandes zwischen dem elastomeren Element 44 und dem
Sitz 40 angeordnet ist. Ferner ist an einem Ende des Schraubenelementes 52 ein
Loch 54 zum Tragen des Federelementes 46 ausgebildet.
Ferner ist eine Gegenmutter 56 zum Beibehalten einer festen Position
des Schraubenelementes 52 angeordnet.
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Der Hauptkörper 26 weist einen
Ventilkörper 62,
welcher an einen oberen Teil des Kupplungskörpers 34 angeschlossen
ist und einen darin angeordneten Rücksaugmechanismus 60 in
einer in seinem Inneren ausgebildeten Kammer 58 hat, sowie
ein Abdeckelement 64 auf, das an einem oberen Teil des Ventilkörpers 62 ausgebildet
ist und eine Öffnung
des Ventilkörpers 62 abschließt.
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Der Rücksaugmechanismus 60 weist
einen in Richtungen der Pfeile X1 und X2 verschiebbaren Schaft 68, wobei
letzterer durch eine integral in dem Ventilkörper 62 ausgebildete
Führung 66 geführt wird,
und ein Federelement 70 auf, welches mit einem Flansch
des Schaftes 68 in Eingriff steht und den Schaft 68 durch
seine elastische Kraft normalerweise in eine nach oben gerichtete
Richtung (Pfeil X1) vorspannt.
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Eine erste Membran 74, die
mit einer oberen Oberfläche
des Schaftes 68 in Eingriff steht, erstreckt sich von einem
oberen Teil des Schaftes 68, wobei durch Zuführen eines
Steuerdruckes in eine obere Richtung der ersten Membran 74 eine
erste Membrankammer (Steuerkammer) 74 zum Einwirken auf die
erste Membran 74 ausgebildet ist.
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Andererseits ist eine zweite Membrankammer 80,
welche durch die zweite Membran (flexibles Element) 78 abgeschlossen
wird, an einem unteren Teil des Schaftes 68 ausgebildet.
Ferner ist die zweite Membran 78 durch in Eingriff stehen
eines dickwandigen Abschnitts des zweiten Membran 78 mit
einer Vielzahl von Krallen 82, welche an einem unteren Ende
des Schaftes 68 ausgebildet sind, integral zum Verschieben
mit dem Schaft 68 angeordnet.
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Eine Bodenfläche eines zentralen Teils der zweiten
Membran 78 ist zum Stoßen
gegen eine obere Fläche
des zentralen Teils des oben erwähnten elastischen
Elementes 44 angeordnet, wobei die zweite Membran 78 und
das elastomere Element 44 so angeordnet sind, dass sie
durch Verschiebung des Schaftes 68 beide gemeinsam betrieben
werden.
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Genauer drückt durch die Zufuhr eines
Steuerdrucks in die erste Membrankammer 76 und Verschieben
des Schaftes 68 in eine nach unten gerichtete Richtung
(Pfeil X2) der dickwandige Abschnitt der zweiten
Membran nach unten (in die Richtung des Pfeiles X2)
auf den zentralen Abschnitt des elastomeren Elementes 44 des
AN/AUS-Ventils 42 gegen eine elastische Kraft des Federelementes 46.
Demgemäß hebt sich
der zentrale Teil des elastomeren Elementes 44, welches
das AN/AUS-Ventil 42 ausmacht, von dem Sitz 40 ab,
wobei es eine Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 28 und
dem zweiten Anschluss 30 erzeugt, wodurch Druckfluid entlang
des Fluiddurchgangs 32 fließt.
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Ferner ist ein ringförmiges Pufferelement 84, welches
bspw. aus einem Gummimaterial oder dgl. gebildet ist, auf einer
oberen Oberfläche
der zweiten Membran 78 ausgebildet, um einen dünnwandigen Abschnitt
der zweiten Membran 78 zu unterstützen, wobei das Pufferelement 84 durch
ein im Querschnitt L-förmiges Halteelement 86 gehalten
wird, welches an ein unteres Ende des Schaftes 68 angeschlossen ist.
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In diesem Fall ist die zweite den
Rücksaugmechanismus 60 ausmachende
Membran 78 koaxial mit dem das AN/AUS-Ventil 42 ausmachenden
elastomeren Elementes 44 angeordnet. Dabei soll der Begriff "koaxial" so definiert sein,
dass er alle Anordnungen umfasst, in denen die Achsen der zweiten Membran 78 und
des elastomeren Elementes 44 dieselben sind, wobei die
Achsen der zweiten Membran 78 und des elastomeren Elementes 44 ungefähr parallel
ausgebildet sind, und in denen die Achsen der zweiten Membran 78 und
des elastomeren Elementes 44 im Wesentlichen als die Gleichen
vorgesehen sind, jedoch bis zu einer gewissen Toleranz eine Abweichung
voneinander aufweisen.
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Ferner ist ein die zweite Membrankammer 80 mit
der Atmosphäre
verbindender Durchgang 88 in dem Ventilkörper 62 ausgebildet,
wobei durch Zuführen
und Ablassen von Luft in der zweiten Membrankammer 80 durch
den Durchgang 88 die zweite Membran 78 ruhig betrieben
werden kann.
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Ein Steuerdurchgang 90 ist
in dem Abdeckelement 64 ausgebildet und steht mit der ersten
Membrankammer 76 in Verbindung, um der ersten Membrankammer 76 einen
Steuerdruck zuzuführen.
Ferner ist eine Gewindeöffnung
in einem zentralen Teil des Abdeckelementes 64 mit einem
in die Gewindeöffnung
eingeschraubten Stopper 92 ausgebildet, um einen Verschiebungsbetrag
der ersten Membran 74 zu regulieren. Der Stopper 92 wird
durch eine Gegenmutter 94 in einer festen Position gehalten.
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Das Rückstellventil 20 gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung ist im Wesentlichen wie zuvor beschrieben aufgebaut.
Als nächstes
wird eine Erläuterung
des Betriebs und der dabei auftretenden Wirkungen gegeben.
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Als erstes wird eine Beschichtungsflüssigkeits-Zufuhrquelle 96 mit
einer darin gespeicherten Beschichtungsflüssigkeit an die mit dem ersten
Anschluss 28 des Rücksaugventils 20 in
Verbindung stehende Röhre 22a angeschlossen,
wobei ein Beschichtungsflüssigkeitstropfapparat 98 mit
einer Düse
99 zum Tropfen einer Beschichtungsflüssigkeit auf einen Halbleiterwafer 97 an
die mit dem zweiten Anschluss 30 in Verbindung stehende
Röhre 22b angeschlossen
ist. Ferner ist eine nicht dargestellte Druckfluid-Versorgungsquelle
an den Steuerdurchgang 90 angeschlossen.
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Nach Ausführung dieser vorbereitenden Maßnahmen
wird die nicht dargestellte Druckfluid-Versorgungsquelle aktiviert
und Druckfluid (Steuerdruck) in den Steuerdurchgang 90 eingeführt. Das von
dem Steuerdurchgang 90 eingeführte Druckfluid wird der ersten
Membrankammer 76 zugeführt,
und unter der Wirkung des Steuerdrucks biegt sich die erste Membran 74 und
der Schaft 68 wird in Richtung des Pfeiles X2 nach
unten gedrückt.
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Entsprechend wird die zweite Membran 78, die
an ein unteres Ende des Schaftes 68 angeschlossen ist,
nach unten auf den zentralen Teil des elastomeren Elementes 44 des
AN/AUS-Ventils 42 gegen eine elastische Kraft des Federelementes 46 gedrückt. Dadurch
werden der zentrale Teil der zweiten Membran 78 und der
zentrale Teil des elastomeren Elementes 44 des AN/AUS-Ventils 42 gemeinsam
in einer Einheit nach unten in Richtung des Pfeiles X2 betätigt, wobei
sie in einem sich aneinander abstützenden Zustand verbleiben,
woraus der in 1 dargestellte
Zustand resultiert. Im Ergebnis hebt sich das elastomere Element 44 durch
Verschiebung des elastomeren Elementes 44, welches das AN/AUS-Ventil 42 ausmacht,
von dem Sitz 40 ab, bildet dabei einen AN-Zustand und stellt
eine Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 28 und dem zweiten
Anschluss 30 her.
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Auf diese Weise fließt aufgrund
des sich unter der Wirkung des in die erste Membrankammer 76 zugeführten Steuerdruckes
in einem AN-Zustand befindenden AN/AUS-Ventils 42 von der
Beschichtungsflüssigkeits-Zufuhrquelle 96 zugeführte Beschichtungsflüssigkeit
durch den Fluiddurchgang 32, und die Beschichtungsflüssigkeit
wird durch die Düse 99 des
Beschichtungsflüssigkeits-Tropfapparates 98 auf
den Halbleiterwafer 97 getropft. So wird eine (nicht dargestellte)
Beschichtungsschicht mit einer gewünschten Dicke auf dem Halbleiterwafer 97 ausgebildet.
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Nachdem eine vorbestimmte Menge von
Beschichtungsflüssigkeit
dem Halbleiterwafer 97 durch den Beschichtungsflüssigkeitstropfapparat 98 zugeführt worden
ist, wird die Zufuhr von Steuerdruck zu der ersten Membrankammer 76 durch
einen Schaltvorgang eines nicht dargestellten Richtungssteuerventils
gestoppt und der Steuerdruck zur Atmosphäre abgelassen.
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Indem in diesem Fall die Membrankammer 76 in
einen atmosphärischen
Zustand versetzt wird, werden die erste Membran 74, der
Schaft 68 und die zweite Membran 78 gemeinsam
unter der Wirkung der elastischen Kraft des Federelementes 70 nach oben
(Pfeil X1) verschoben und gleichzeitig der
zentrale Abschnitt des das AN/AUS-Ventil 42 ausmachenden
elastomeren Elementes 44 unter der Wirkung der elastischen
Kraft des Federelementes 46 elastisch nach oben verformt.
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Genauer wird der zentrale Teil des
das AN/AUS-Ventil 42 ausmachenden elastomeren Elementes 44 unter
der Wirkung der elastischen Kraft des Federelementes 46 elastisch
verformt und auf dem Sitz 40 aufgesetzt, während es
in einem sich abstützenden
Zustand mit der unteren Oberfläche
des zentralen Teils der zweiten Membran 78 verbleibt. So wird
die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 28 und dem
zweiten Anschluss 30 unterbrochen. Im Ergebnis wird die
Zufuhr von Beschichtungsflüssigkeit
zu dem Halbleiterwafer 97 gestoppt und der tropfende Zustand
von Beschichtungsflüssigkeit
aus der Düse 99 des
Beschichtungsflüssigkeitstropfapparates 98 mit
Bezug auf den Halbleiterwafer 97 wird ebenso gestoppt.
Wenn dies geschieht, besteht die Gefahr, dass unerwünschtes
Tropfen von Flüssigkeit auftreten
kann, weil die Beschichtungsflüssigkeit, welche
der auf den Halbleiterwafer 97 getropften unmittelbar vorausgeht,
im Inneren der Düse 99 des Beschichtungsflüssigkeitstropfapparates 98 verbleibt.
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An diesem Punkt werden nach dem Aufsetzen
des das AN/AUS-Ventil 42 ausmachenden elastomeren Elementes 44 auf
den Sitz 40, die erste Membran 74, der Schaft 68 und
die zweite Membran 78 unter der Wirkung der elastischen
Kraft des Federelementes 70 integral nach oben in Richtung
des Pfeiles X1 verschoben, so dass sie den
in 2 dargestellten Zustand
erreichen, und durch eine durch die zweite Membran 78 erzeugte
negative Druckwirkung wird die in der Düse 99 verbleibende
Beschichtungsflüssigkeit
zurückgesaugt.
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Genauer wird die erste Membran 74 hochgehoben,
bis sie gegen ein Ende des Stoppers 92 stößt, und
weiter hebt sich die zweite Membran 78 durch die Verschiebung
der zweiten Membran 78 in Richtung des Pfeiles X1 durch den Schaft 68 um einen vorgegebenen
Abstand koaxial von dem das AN/AUS-Ventil 42 ausmachenden
elastomeren Element 44 ab. Ferner bewegt sich, wie in 2 dargestellt, die zweite
Membran 78 nach oben, wobei sie einen negativen Druckeffekt
erzeugt, so dass eine feste Menge von Beschichtungsflüssigkeit
im Inneren des Fluiddurchgangs 32 entlang der Richtung
des Pfeiles A durch den weggeschnittenen Bereich 48 gesaugt
wird. Im Ergebnis wird eine bestimmte Menge von Beschichtungsflüssigkeit,
welche im Inneren der Düse 99 des
Beschichtungsflüssigkeitstropfapparates 98 verbleibt,
in Richtung der Seite des Rücksaugventils 20 zurückbewegt,
wodurch das Vermeiden eines unerwünschten Tropfens von Flüssigkeit
in Bezug auf den Halbleiterwafer 97 ermöglicht wird.
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Ferner werden die erste Membran 74,
der Schaft 68 und die zweite Membran 78 nach unten
(in Richtung des Pfeiles X2) verschoben,
wenn durch Schalten eines nicht dargestellten Richtungssteuerventils
der ersten Membrankammer 76 von einer Druckfluid-Versorgungsquelle
wieder Steuerungsdruck zugeführt
wird, und durch Abheben des das AN/AUS-Ventils 42 ausmachenden
elastomeren Elementes von dem Sitz 40 gegen die elastische
Kraft des Federelementes 46 wird der in 1 dargestellte Zustand wiederhergestellt,
wobei das Tropfen von Beschichtungsflüssigkeit auf den Halbleiterwafer 47 wieder
begonnen wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform
sind der Rücksaugventilmechanismus 60,
welcher den Schaft 68 und die zweite Membran 78 aufweist,
und ein AN/AUS-Ventil 42 mit dem elastomeren Element 44 koaxial
angeordnet. Ferner sind die zweite Membran 78, welche eine
negative Druckwirkung erzielt, und das elastomere Element 44,
welches den Fluiddurchgang 32 öffnet/schließt, für einen
Tandembetrieb aufgebaut.
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Im Ergebnis werden bei der vorliegenden Ausführungsform
keine Röhrenverbindungen
zwischen dem Rücksaugventil 20 und
dem AN/AUS-Ventil 42 benötigt, und darüber hinaus
kann im Gegensatz zur herkömmlichen
Technik der Installationsraum effektiv genutzt werden, weil ein
bestimmter Raum zur Installation einer separat aufgebauten Richtungssteuerungsventileinrichtung 15 und einer
Antriebseinrichtung 16 dafür nicht notwendig sind.
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Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform
das AN/AUS-Ventil 42 so angeordnet, dass es im Tandembetrieb
mit dem Rücksaugmechanismus 60 betrieben
wird und ferner wird eine separate Antriebseinrichtung zum Antreiben
des AN/AUS-Ventils 42 im Gegensatz zur herkömmlichen
Technik unnötig,
indem diese integral mit dem Rücksaugmechanismus 60 ausgebildet
wird, wobei der Gesamtapparat in kleinen Abmessungen vorgesehen
werden kann. Demgemäß kann eine
Reduktion der Produktionskosten erreicht werden.
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Weil darüber hinaus keine Rohrverbindung zwischen
dem Rücksaugventil 20 und
dem AN/AUS-Ventil 42 notwendig ist, wird eine Erhöhung des
Fluiddurchgangswiderstands vermieden, so dass die Antwortgenauigkeit
der ersten Membran 74, welche durch den Steuerdruck betrieben
wird, erhöht werden
kann, und im Inneren des Fluiddurchgangs 32 verbleibende
Beschichtungsflüssigkeit
kann rasch durch die zweite Membran 78 zurückgesaugt
werden.
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Als nächstes ist in 3 ein Rücksaugventil 100 gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Strukturelle Elemente, die mit
denen des in 1 gezeigten
Rücksaugventils 20 übereinstimmen,
sind mit denselben Bezugszeichen versehen, und im Folgenden werden
nur die von diesen verschiedenen Elemente beschrieben.
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Das Rücksaugventil 100 unterscheidet
sich von dem Rücksaugventil 20 gemäß 1 darin, dass eine Steuerung
102 zum Steuern eines Druckfluids (Steuerdruck) vorgesehen ist,
welches dem Rücksaugmechanismus 60 zugeführt wird.
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Die Steuerung 102 weist
ein über
eine Platte 104 integral mit dem Ventilkörper 62 zusammengebautes
Gehäuse 106 auf,
wobei ein Druckfluidversorgungsanschluss 108a und ein Druckfluidablassanschluss 108b in
der Platte 104 ausgebildet sind.
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Im Inneren des Gehäuses sind
ein erstes elektromagnetisches Ventil 110, welches als
Zufuhrventil zum Steuern des der ersten Membrankammer 76 durch
den Steuerdurchgang 90 zugeführten Steuerdrucks dient, ein
zweites elektromagnetisches Ventil 112, welches als Ablassventil
zum Ablassen von durch das erste elektromagnetische Ventil 110 zugeführten Druckfluids
nach außen
dient, und ein Drucksensor 115 angeordnet, welcher einen
durch das erste elektromagnetische Ventil 110 zugeführten Steuerdruck
misst und ein entsprechendes Drucksignal an die Hauptsteuereinheit 114 ausgibt.
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Das erste elektromagnetische Ventil 110 und das
zweite elektromagnetische Ventil 112 sind jeweils normal
geschlossene Ventiltypen, wobei jeweils durch Ausgabe eines Stromsignals
an elektromagnetische Spulen 116 des ersten und des zweiten
elektromagnetischen Ventils 110, 112 von der Hauptsteuereinheit 114 darin
befindliche Ventilkörper 118a, 118b in
Richtung des Pfeils X1 gezogen werden, wodurch
ein offener Ventilzustand erzeugt wird.
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Zusammen mit der Anzeige der durch
den Drucksensor 115 gemessenen Druckwerte auf einer LED-Einrichtung 120,
wie benötigt,
werden auch ein gestellte Druckwerte auf der LED-Einrichtung 120 angezeigt,
die über
eine nicht dargestellte Tastatureingabeeinrichtung über einen
Stecker 122 gesetzt werden.
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Eine nicht dargestellte MPU (Multi-Prozessor-Einheit)
mit Funktionen, die für
verschiede Mittel zum Steuern, Auswerten, Durchführen, Berechnen und Speichern
dienen, ist in der Hauptsteuereinheit 114 vorgesehen, wobei
durch Anregung und Nicht-Anregung des ersten elektromagnetischen Ventils 110 und
des zweiten elektromagnetischen Ventils 112 durch Ausgabe
von Steuersignalen der MPU der der ersten Membrankammer 76 zugeführte Steuerdruck
gesteuert wird.
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Ferner sind in der Platte 104 ein
erster Durchgang 124 zum Vorsehen einer Verbindung zwischen dem
Druckfluid-Versorgungsanschluss 108a und dem ersten elektromagnetischen
Ventil 110, ein zweiter Durchgang 126 zum Vorsehen einer
Verbindung zwischen dem ersten elektromagnetischen Ventil 110 und
dem zweiten elektromagnetischen Ventil 112, ein dritter
Durchgang 128, welcher von dem zweiten Durchgang 126 abzweigt
und einen Steuerdruck zu dem Drucksensor 115 führt, ein
Steuerdurchgang 90, welcher von dem zweiten Durchgang 126 abzweigt
und einen Steuerdruck der ersten Membrankammer 76 zuführt, und
ein vierter Durchgang 130 zum Vorsehen einer Verbindung zwischen dem
zweiten elektromagnetischen Ventil 112 und dem Fluiddruck-Ablassanschluss 108b angeordnet.
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Wenn in diesem Fall der elektromagnetischen
Spule 116 des ersten elektromagnetischen Ventils 110 ein
Stromsignal von der Hauptsteuereinheit 114 zugeführt wird,
verschiebt sich der Ventilkörper 118a,
wodurch ein offener Ventilzustand resultiert und eine Verbindung
zwischen dem ersten Durchgang 124 und dem zweiten Durchgang 126 erzeugt wird.
Demgemäß wird von
dem Fluiddruck-Versorgungsanschluss 108a zugeführtes Druckfluid
(Steuerdruck) der ersten Membrankammer 76 durch den ersten
Durchgang 124, den zweiten Durchgang 126 und den
Steuerdurchgang 90 zugeführt.
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Wenn andererseits der elektromagnetischen Spule 116 des
zweiten elektromagnetischen Ventils 112 ein Stromsignal
von der Hauptsteuereinheit 114 zugeführt wird, verschiebt sich der
Ventilkörper 118b, wodurch
ein offener Ventilzustand resultiert und eine Verbindung zwischen
dem zweiten Durchgang 126 und dem vierten Durchgang 130 erzeugt
wird. Demgemäß wird Druckfluid
(Steuerdruck) im Inneren der ersten Membrankammer 76 durch
den vierten Durchgang 130 und den Druckfluid-Ablassanschluss 108b zur
Atmosphäre
abgelassen.
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Als nächstes werden der Betrieb und
die Wirkungen des Rücksaugventils 100 gemäß dieser
Ausführungsform
beschrieben. Betrieb und Wirkungen, die dieselben sind, wie die
des Rücksaugventils 20, werden
weggelassen, und nur davon unterschiedliche Punkte werden betont.
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Eine nicht dargestellte Druckfluid-Versorgungsquelle
wird aktiviert, wobei Druckfluid in den Druckfluid-Versorgungsanschluss 108 eingeführt wird,
und ferner wird der Hauptsteuereinheit 114 ein Eingabesignal über nicht
dargestellte Eingabemittel zugeführt.
Auf Basis des Eingangssignals erzeugt die Hauptsteuereinheit 114 ein
elektrisches Signal an das erste elektromagnetische Ventil 110,
welches dadurch in einen offenen Ventilzustand gesetzt wird. Zu dieser
Zeit ist das zweite elektromagnetische Ventil 112 deaktiviert
und in einem geschlossenen Ventilzustand.
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Demgemäß wird von dem Druckfluid-Versorgungsanschluss 108a eingeführtes Druckfluid
(Steuerdruck) der ersten Membrankammer 76 durch den ersten
Durchgang 124, den zweiten Durchgang 126 und den
Steuerdurchgang 90 zugeführt. Die erste Membran 74 wird
durch die Wirkung des der ersten Membrankammer 76 zugeführten Steuerdrucks
verschoben, wobei es den Schaft 68 in Richtung des Pfeiles
X2 drückt.
Im Ergebnis wird die zweite Membran 78, welche mit dem
unteren Ende des Schaftes 68 verbunden ist, und das das
AN/AUS-Ventil 42 ausmachende elastomere Element 44 gemeinsam
verschoben, wobei durch Abheben des elastomeren Elementes 44 weg
von dem Sitz 40 der erste Anschluss 28 und der
zweite Anschluss 30 miteinander verbunden werden (siehe
doppelt gepunktete Linie in 3).
Zusätzlich
fließt
von einer Beschichtungsflüssigkeitszufuhrquelle 96 zugeführte Beschichtungsflüssigkeit
durch das Rücksaugventil 100 und
wird über
einen Beschichtungsflüssigkeitstropfapparat 98 auf
den Halbleiterwafer 97 getropft.
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Ferner wird der der ersten Membrankammer 46 zugeführte Steuerdruck
dem Drucksensor 115 durch den dritten Durchgang 128 zugeführt, und
ein von dem Drucksensor 115 ausgegebenes Messsignal der
Hauptsteuereinheit 114 zugeführt, wodurch eine Feedback-Steuerung
erreicht wird.
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In diesem Zustand gibt die Hauptsteuereinheit 114 ein
Nicht-Anregungssignal
an das erste elektromagnetische Ventil 110, wodurch das
erste elektromagnetische Ventil 110 in einen geschlossenen Ventilzustand
gesetzt wird, und gleichzeitig ein Anregungssignal an die zweite
elektromagnetische Ventileinheit 112 aus, und das zweite
elektromagnetische Ventil 112 nimmt einen offenen Ventilzustand
an. Demgemäß wird die
Zufuhr von Steuerdruck in die erste Membrankammer 76 gestoppt
und zusätzlich das
in der ersten Membrankammer 76 verbleibende Druckfluid
durch den vierten Durchgang 130 und den Druckfluid-Ablassanschluss 108b in
die Atmosphäre abgelassen.
Zu dieser Zeit wird die erste Membran 74 in Richtung des
Pfeiles X1 unter der Wirkung der elastischen
Kraft des Federelementes 70 angehoben und erreicht den
in 3 dargestellten Zustand.
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Genauer wird die erste Membran 74 angehoben,
und durch eine damit integrale Verschiebung der zweiten Membran 78 über den
Schaft 68 in Richtung des Pfeiles X1 wird
ein negativer Druckeffekt erzeugt. Zu dieser Zeit wird eine definierte
Menge der Beschichtungsflüssigkeit
im Inneren des Fluiddurchgangs 32 entlang der Richtung
des Pfeiles A gesaugt. Im Ergebnis wird alle Beschichtungsflüssigkeit,
die im Inneren der Düse 99 des
Beschichtungsflüssigkeitstropfapparates 98 verbleibt,
in Richtung der Seite des Rücksaugventils 100 zurückgeführt, wodurch
ein unerwünschtes
Tropfen von Beschichtungsflüssigkeit
auf den Halbleiterwafer 97 verhindert werden kann.
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Ferner wird in dem Fall, in dem das
Tropfen von Beschichtungsflüssigkeit
wieder aufgenommen wird, ein Anregungssignal von der Hauptsteuereinheit 114 an
das erste elektromagnetische Ventil 110 ausgegeben, wodurch
dieses in einen AN-Zustand versetzt wird, und gleichzeitig ein Nicht-Anregungssignal
an das zweite elektromagnetische Ventil 112 ausgegeben,
wodurch dieses in einen AUS-Zustand versetzt wird. Dadurch wird
der anfängliche
Zustand wieder hergestellt und das Tropfen von Beschichtungsflüssigkeit
auf den Halbleiterwafer 97 wieder gestartet.
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In der vorliegenden Ausführungsform
kann der Steuerdruck mit guter Genauigkeit durch die ersten und
zweiten elektromagnetischen Ventile 110 und 112 eingestellt
werden, welche elektrisch durch die Hauptsteuereinheit 114 gesteuert
werden. Im Ergebnis kann die Antwortgenauigkeit der durch den Steuerdruck
betriebenen ersten Membran 74 verbessert werden, und in
dem Fluiddurchgang 32 verbleibende Beschichtungsflüssigkeit
kann schnell zurückgesaugt
werden.
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Ferner wird durch Steuern des Steuerdrucks durch
die Steuerung 102 die Qualität der Beschichtungsflüssigkeit,
welche durch den Rücksaugmecha nismus 60 zurückgezogen
wird, nicht verloren, und die Flussmenge der angesaugten Beschichtungsflüssigkeit
kann stabilisiert werden.
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Als nächstes wird ein Rücksaugventil 140 gemäß einer
noch weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, welche in 4 gezeigt
ist, beschrieben. Das Rücksaugventil 140 unterscheidet sich
von dem Rücksaugventil 20 gemäß 1 darin, dass die Membran 78 durch
einen Schaft 144 verschoben wird, welcher durch die Wirkung
einer durch eine elektromagnetische Spule 142 erzeugten
elektromagnetischen Kraft verschoben wird.
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Das Rücksaugventil 140 weist
einen linearen, schwingspulenartigen Ventilantrieb 148 auf,
welcher als elektrisches Stellglied arbeitet und welcher integral
in einem an einen oberen Teil der Kupplung 24 angeschlossenen
Ventilkörper 146 angeordnet
ist. Der Ventilantrieb 148 hat ein Gehäuse 150, in dem ein
longitudinaler Schaft 144 im Inneren einer Kammer 152 des
Gehäuses 150 entlang
den Richtungen der Pfeile X1 und X2 verschiebbar angeordnet ist. Ein fester
Eisenkern 154, der durch einen (nicht dargestellten) Pin
befestigt ist, ist an einer oberen zentralen Stelle im Inneren der
Kammer 152 angeordnet, wobei der feste Eisenkern 154 so
ausgebildet ist, dass er sich um eine vorgegebene Strecke entlang
einer axialen Richtung des Gehäuses 150 erstreckt.
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Ferner ist ein Permanentmagnet 158 im
Inneren der Kammer 152 angeordnet, wobei der Permanentmagnet 158 an
einer Innenwandoberfläche des
Gehäuses
durch ein Halteelement 156 in einem vorgegebenen Abstand
von dem festen Eisenkern 154 befestigt ist. In diesem Fall
ist ein ungefähr
paralleles magnetisches Feld zwischen dem Permanentmagnet 158 und
dem festen Kern 154 ausgebildet. Ferner ist ein Verschiebungselement 160 mit
einer darauf gewickelten elektromagnetischen Spule 172 zwischen
dem festen Eisenkern 154 und dem Permanentmagneten 158 aufgenommen,
wobei das Verschiebungselement 160 zum integralen Verschieben
mit dem Schaft 144 durch einen (nicht dargestellten) Verbindungspin
angeordnet ist. Ferner ist ein festgelegter Zwischenraum zwischen
dem festen Eisenkern 150 und dem Verschiebungselement 160 vorgesehen.
Bezugszeichen 162 deutet Anschlussleitungen zum Zuführen von
Strom zu der elektromagnetischen Spule 142 an.
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Ein Führungselement 164 ist
mit einer Schraubverbindung an eine Innenwand des Gehäuses 150 durch
das Halteelement 156 angeschlossen, wobei das Führungselement 164 den
Schaft 144 entlang einer geraden Linie durch Eingriff mit
einer Ausnehmung 166 des Schaftes 144 führt und
ferner dazu dient, den Verschiebungsbetrag des Schaftes 144 zu regulieren.
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Ein Encoder 170 ist auf
einer dem Führungselement 164 gegenüberliegenden
Innenwandoberfläche
des Gehäuses 150 durch
ein Halteelement 168 befestigt. Der Encoder 170 weist
einen nicht dargestellten Fotosensor auf, welcher an einer Seite
des Gehäuses 150 befestigt
ist, und eine nicht dargestellte Glasskala, welche auf dem Schaft 144 befestigt und
durch eine Glasplatte mit darauf in festgelegten Intervallen ausgebildeten
Skalenwerten gebildet wird. In diesem Fall wird der Verschiebungsbetrag des
Schaftes 144 von dem Fotosensor durch die Glasskala gemessen,
und ein von dem Fotosensor ausgegebenes Detektionssignal wird an
ein nicht dargestelltes Steuerungsmittel über die Anschlussleitung 172 zurückgeführt. Entsprechend
kann der Verschiebungsbetrag des Schaftes 144 mit hoher
Genauigkeit durch die Sterueungsmittel basierend auf dem Fotosensor-Detektionssignal
gesteuert werden.
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Als nächstes werden Betrieb und Wirkungen des
Rücksaugventils 140 gemäß dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
Eine Erläuterung
der Wirkungen und Betriebsweisen, welche dieselben sind wie die
in den zuvor erwähnten Ausführungsformen,
werden weggelassen, und nur die Punkte, die unterschiedlich sind,
werden hervorgehoben.
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Zunächst wird eine nicht dargestellte
elektrische Quelle angeregt, und Strom fließt zu der elektromagnetischen
Spule 142. In diesem Fall werden durch die Wirkung der
(nachfolgend beschriebenen) elektromagnetischen Kraft, die durch
die elektromagnetische Spule 142 erzeugt wird, der Schaft 144 und die
Membran 78 integral in Richtung des Pfeiles X2 verschoben,
wobei sich das das AN/AUS-Ventil 42 ausmachende elastomere
Element 44 von dem Sitz 40 abhebt und ein Verbindungszustand
zwischen dem ersten Anschluss 28 und dem zweiten Anschluss 30 hergestellt
wird (vgl. die doppelt gepunktete Linie in 4).
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Demgemäß wird Beschichtungsflüssigkeit von
der Beschichtungsflüssigkeits-Zufuhrquelle 96 zugeführt, fließt durch
das Rücksaugventil 140 und wird
auf den Halbleiterwafer 97 durch den Beschichtungsflüssigkeitstropfapparat 98 getropft.
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Wenn während des oben beschriebenen
Zustandes ein Strom mit einer Polarisation entgegengesetzt zu der
vorbeschriebenen durch die elektromagnetische Spule 142 fließt, wird
durch einen wechselseitigen Effekt mit dem magnetischen Feld, welches durch
den Permanentmagneten 158 und den festen Eisenkern 154 gebildet
wird, entsprechend der Linke-Hand-Regel von Flemming eine elektromagnetische
Kraft durch die elektromagnetische Spule 142 erzeugt. Unter
Wirkung der elektromagnetischen Kraft werden das Verschiebungselement 160 mit
der darum gewickelten Spule 142 und der Schaft 144 integral
in Richtung des Pfeils X1 verschoben. Durch geeignete
Einstellung der Höhe
des elektrischen Stromes, welcher durch die elektromagnetische Spule 142 fließt, kann
die elektromagnetische Kraft auf die gewünschte Größe eingestellt werden. Ferner kann,
wie zuvor dargestellt, durch Umkehrung der Polarität des durch
die elektromagnetische Spule 142 fließenden Stromes die Richtung
der Kraft von der Richtung des Pfeils X1 zu
der von X2 und umgekehrt verändert werden.
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Auf diese Weise werden durch Verschiebung des
Schaftes 144 in Richtung des Pfeils X1 unter
Wirkung der elektromagnetischen Kraft der Spule 142 die
Membran 78 und das das AN/AUS-Ventil 42 ausmachende
elastomere Element 44 gemeinsam angehoben, und durch Aufsitzen
des elastomeren Elementes 44 auf dem Sitz 40 die
Zufuhr von Beschichtungsflüssigkeit
gestoppt. Zusätzlich
werden unter Wirkung der durch die elektromagnetische Spule 142 erzeugten
elektromagnetischen Kraft das Verschiebungselement 160 und
der Schaft 144 weiter angehoben, wodurch sich die Membran 78 von
dem elastomeren Element 44 abhebt, und ein fester Betrag von
Beschichtungsflüssigkeit
im Inneren des Fluiddurchgangs 32 durch eine Ansaugwirkung
der Membran 78 angesaugt, da sich die Membran 78 in
den in 4 gezeigten Zustand
verschiebt. Im Ergebnis wird die in der Düse 99 des Beschichtungsflüssigkeitstropfapparates 98 in
Richtung des Rücksaugventils 140 zurückgeführt, wodurch
ein unerwünschtes
Tropfen von Flüssigkeit
in Bezug auf den Halbleiterwafer 97 verhindert werden kann.
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Bei dieser Ausführungsform wird die Antwortzeit
der Membran 78 verkürzt,
weil die Membran 78, welche eine negative Druckwirkung
erzeugt, durch eine elektrische Steuerung betrieben wird. Daher
kann die Aktion vom Aufsetzen des das AN/AUS-Ventil 42 ausmachenden
elastomeren Elements 44 auf dem Sitz 40 und dem
Stoppen der Beschichtungsflüssigkeitszufuhr
bis zum Zurücksaugen eines
festen Betrags der Beschichtungsflüssigkeit in kurzer Zeit ausgeführt werden.
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Ferner ist bei dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgrund der Verwendung einer elektrischen
Steuerung eine hochpräzise
Steuerung möglich.
Ungeachtet dessen werden Effekte von Druckveränderungen der Druckfluid-Zufuhrquelle
nicht erhalten, und die Durchflussmenge der Beschich tungsflüssigkeit,
welche durch das Rücksaugventil 140 angesaugt
wird, kann stabil gehalten werden.