JP2002316085A - サックバックバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】倒立状態でのダイアフラム周囲からの泡抜けを
良好にすること。 【解決手段】サックバックバルブは、液体の流路２と、
流路２の途中に設けられたサックバック室１０に受圧面
９ａが露呈するダイアフラム９と、ダイアフラム９を変
位させるピストンロッド１５ａとを備える。サックバッ
ク室１０は、流路２の内径より大きい内径を有する。サ
ックバック室１０の底壁１０ａには、流路２の中心部へ
向かう傾斜が付与される。ダイアフラム９は、ロッド１
５ａが下死点に位置するときにサックバック室１０を最
小容積とする状態となり、ロッド１５ａが上死点に位置
するときにサックバック室１０を最大容積とするサック
バック状態となる。サックバック状態での受圧面９ａ
は、流路２の内周面と同位置かそれより流路２の中心側
へ張り出した位置に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、半導体
の製造装置において半導体ウエハに薬液等の液体を供給
する回路に使用されるサックバックバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のサックバックバルブとして、レジ
スト液等の薬液を流す流路と、その流路に受圧面が露呈
してサックバックを行うダイアフラムと、このダイアフ
ラムを変位させるピストン等の作動体とを備えたものが
ある。このようなサックバックバルブは、例えば、半導
体ウエハに薬液を塗布する塗布ノズルと、薬液供給源と
の間に介在され、作動体によりダイアフラムを変位させ
て流路の容積を変化させるようになっている。これによ
り不要な薬液がノズルから半導体ウエハ上に垂れ落ちる
のを防いでいる。

【０００３】特開平７−７７２８５号公報には、この種
のサックバックバルブの一例が開示されている。図６に
示すように、このサックバックバルブでは、作動体５１
をステップモータ５２の出力軸５３の進退により往復動
させることにより、ダイアフラム５４を変位させるよう
になっている。このサックバックバルブでは、ダイアフ
ラム５４の外径が流路５５の内径よりも大きく設定され
ている。このダイアフラム５４が、流路５５の途中に設
けられたサックバック室５６に対応して配置されてい
る。従って、サックバック室５６の一部は、流路５５の
両脇から張り出した張出空間を構成することになる。

【０００４】実公平８−１０３９９号公報（実開平３−
２２５７０号）には、この種のサックバックバルブの他
の一例が開示されている。図７に示すように、このサッ
クバックバルブでは、作動体としてのピストン５７を作
動流体により往復動させることにより、ダイアフラム５
４を変位させるようになっている。このサックバックバ
ルブでは、ダイアフラム５４の受圧面５４ａが流路５５
の流れ方向に沿った内周壁面５５ａ上に配置されてい
る。これにより、ダイアフラム５４の受圧面５４ａと流
路５５の流れ方向に沿った内周壁面５５ａとの間にデッ
ドスペースを形成させないで、デッドスペースによる液
溜まりや泡溜まりができるのを防いでいる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６に示す
従来のサックバックバルブは、流路５５の途中にサック
バック室５６を有することから、その張出空間が流路５
５を流れる液体に対して泡溜まりとなるおそれのあるこ
とも考えられた。仮に、万が一、張出空間が泡溜まりと
なった場合、サックバック時における液吸引の安定性
や、液流量の調整精度の低下が問題となる。これらは、
例えば、サックバックバルブを、薬液の塗布ノズルと薬
液供給源との間に設けて使用した場合に、塗布ノズルに
よる薬液の切れや、薬液の塗布量調整に影響を及ぼすお
それが考えられる。

【０００６】ここで、サックバックバルブにおいて、液
体は流路５５を流れ、サックバック室５６を通過してい
くものであり、張出空間が泡溜まりとなることは、実際
には考え難いことである。しかし、従来のサックバック
バルブでは、取付向きや流体の供給圧力等が各種使用条
件に応じて変えられることがある。例えば、従来のサッ
クバックバルブでは、図６を正立状態として、この正立
状態から全体を９０度回転させて垂直状態で使用した
り、正立状態から全体を１８０度回転させた倒立状態で
使用したりすることがある。これら条件の違いによっ
て、万が一、張出空間に泡が入りかけても、それらを抜
け易くしておくことが望ましい。

【０００７】ここで、サックバックバルブを垂直状態で
使用した場合には、流路５５が垂直に配置されることか
ら、泡は流路５５を垂直に抜け流れ、張出空間に溜まる
ことはない。一方、サックバックバルブを倒立状態で使
用した場合には、ダイアフラム５４が下側に、張出空間
の底壁が上側に位置することになり、この底壁を利用し
て泡を抜け易くすることが可能である。

【０００８】一方、図７に示す従来のサックバックバル
ブでは、正立状態で使用された場合に、ダイアフラム５
４の受圧面５４ａにデッドスペースができることを問題
にして、受圧面５４ａを流路５５の内周壁面５５ａ上に
配置することでデッドスペースを解消していた。ここ
で、同様のことが、図６に示す従来のサックバックバル
ブについても考えられることから、そのサックバック室
５６に対応して配置されたダイアフラム５４と流路５５
との位置関係を特定しておくことが望ましい。

【０００９】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その第１の目的は、倒立状態におけるダイア
フラム周囲からの泡抜けを一層良好なものにすることを
可能にしたサックバックバルブを提供することにある。
又、この発明の第２の目的は、第１の目的に加え、ダイ
アフラムの受圧面が泡溜まりを生じさせることのないサ
ックバックバルブを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、液体が流れる流路と、そ
の流路に受圧面が露呈してサックバックを行うダイアフ
ラムと、そのダイアフラムを変位させるために往復動さ
せる作動体とを備えたサックバックバルブにおいて、ダ
イアフラムに対応して流路の途中に設けられ、流路の内
径より大きい内径を有するサックバック室と、サックバ
ック室の底壁に流路の中心部へ向かう傾斜を付与したこ
ととを備えたことを趣旨とする。

【００１１】上記発明の構成によれば、作動体を往復動
させることにより、流路に露呈したダイアフラムの受圧
面が変位して、流路を流れる液体のサックバックが行わ
れる。ここで、流路の途中に設けられたサックバック室
は、流路の内径より大きい内径を有することから、流路
から張り出した張出空間が存在することになる。この張
出空間に、万が一、泡が入りかけても、それらを抜け易
くしておくことが望ましい。例えば、サックバックバル
ブを倒立状態で使用した場合、ダイアフラムの受圧面が
下側に、張出空間の底壁が上側に位置することになり、
この底壁を利用して泡の抜けを改善ずることが可能であ
る。この発明では、サックバック室の底壁に流路の中心
部へ向かう傾斜が付与されることから、張出空間の底壁
の傾斜に沿って泡が流路の中心部へ向かって案内される
ことになり、泡抜けが容易となる。

【００１２】上記目的を達成するために、請求項２に記
載の発明は、請求項１に記載の発明において、ダイアフ
ラムは、作動体が下死点に位置するときにサックバック
室を最小容積とする状態になり、作動体が上死点に位置
するときにサックバック室を最大容積とするサックバッ
ク状態になることと、サックバック状態でのダイアフラ
ムの受圧面は、流路の内周面と同位置かそれより流路の
中心側へ張り出した位置に設定されることとを備えたこ
とを趣旨とする。

【００１３】上記発明の構成によれば、請求項１に記載
の発明の作用に加え、ダイアフラムがサックバック室を
最大容積とするサックバック状態になるときにも、その
受圧面が流路の内周面と同位置かそれより流路の中心側
へ張り出した位置に設定されることから、流路に対して
凹みとなる空間が形成されることがない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のサックバックバル
ブを具体化した一実施の形態を図面を参照して詳細に説
明する。

【００１５】図１に、正立状態のサックバックバルブ１
の断面図を示す。図２に、図１のＡ−Ａ線に沿った断面
図を示す。サックバックバルブ１は、バルブボディ３と
シリンダ４とを含む。バルブボディ３には、液体が流れ
る流路２が設けられる。

【００１６】バルブボディ３には、流路２に通じる一対
のポート５，６が設けられる。各ポート５，６には、管
継手７，８が設けられる。バルブボディ３には、流路２
に受圧面９ａが露呈してサックバックを行うダイアフラ
ム９が設けられる。ダイアフラム９に対応して、バルブ
ボディ３には、サックバック室１０が設けられる。サッ
クバック室１０は、ダイアフラム９に対応して流路２の
途中に設けられるものであり、流路２の内径Ｄ１より大
きい内径Ｄ２を有する。サックバック室１０は、流路２
を中心にその両脇に張り出した張出空間１１を有する。

【００１７】バルブボディ３とシリンダ４との間には、
管状のガイドワッシャ１２が設けられる。ダイアフラム
９の外周部９ｂは、ガイドワッシャ１２のフランジ１２
ａとバルブボディ３の段部３ａとの間に挟持され、固定
される。図３には、その挟持部分を断面図に詳しく示
す。バルブボディ３の段部３ａには、例えば、金属や硬
質樹脂よりなる剛体１３が埋設されており、この剛体１
３にダイアフラム９の外周部９ｂが密着している。これ
により、ダイアフラム９の径方向の密着性の向上が図ら
れている。

【００１８】シリンダ４の中空部１４には、その軸線方
向に沿って、本発明の作動体としてのピストン１５が往
復動可能に設けられる。ピストン１５は、その外周に装
着されたシール１６を介して中空部１４に摺動自在に設
けられる。ピストン１５の下方へ延びるピストンロッド
１５ａは、ガイドワッシャ１２の中空部１２ｂをその軸
線方向に沿って往復動可能に組み付けられる。ピストン
ロッド１５ａは、その外周に装着されたシール１７を介
して中空部１２ｂに摺動自在に設けられる。ガイドワッ
シャ１２のフランジ１２ａとピストン１５との間には、
圧縮スプリング１８が介在される。圧縮スプリング１８
により、ピストン１５が上方へ付勢される。ピストンロ
ッド１５ａの下端には、ダイアフラム９の中央突部９ｃ
が結合される。

【００１９】シリンダ４の中空部１４は、ピストン１５
により上下二室１４Ａ，１４Ｂに区画される。上側の作
動室１４Ａには、シリンダ４に設けられた作動通路１９
を通じて作動流体が導入・導出される。一方、下側の大
気室１４Ｂには、シリンダ４に設けられた大気通路２０
を通じて大気が導入される。

【００２０】従って、作動通路１９を通じて作動室１４
Ａに作動流体が導入されることにより、ピストン１５が
押されて下動し、ピストンロッド１５ａと共にダイアフ
ラム９の受圧面９ａが下方へ変位する。一方、作動通路
１９を通じて作動室１４Ａから作動流体が導出されるこ
とにより、圧縮スプリング１８によりピストン１５が押
されて上動し、ピストンロッド１５ａと共にダイアフラ
ム９の受圧面９ａが上方へ変位する。このようにピスト
ン１５の動きによりダイアフラム９の受圧面９ａが変位
するようになっている。

【００２１】シリンダ４の軸線上に位置するネジ孔４ａ
には、調節ネジ２１が設けられる。調節ネジ２１の下端
部のフランジ２１ａには、シール２２が装着され、この
シール２２により作動室１４Ａの密閉性が確保される。
このフランジ２１ａの下端は、ピストン１５に当接可能
に設けられる。調節ネジ２１の上端部は、シリンダ４の
上部に螺合されたキャップナット２３を貫通して設けら
れる。この調節ネジ２１の上端部には、摘み２４が固定
される。

【００２２】従って、摘み２４の操作により調節ネジ２
１をネジ孔４ａに螺合して進退させることにより、フラ
ンジ２１ａの作動室１４Ａに対す突出量が調節される。
これにより、ピストン１５のストローク及びダイアフラ
ム９の受圧面９ａの変位量が調節され、サックバック室
１０におけるサックバック量が調節される。一旦調節が
完了した調節ネジ２１は、キャップナット２３の締め付
けにより固定される。

【００２３】ここで、サックバック室１０に関する特徴
を詳しく説明する。図４には、図１のＢ−Ｂ線に沿った
断面におけるサックバック室１０の部分のみを断面図に
示す。前述したように流路２の両脇に張り出したサック
バック室１０の張出空間１１は、それぞれ受圧面９ａに
対向する底壁１０ａを有する。これら底壁１０ａには、
流路２の中心部へ向かう所定角度θ１の傾斜が付与され
ている。

【００２４】この実施の形態では、サックバック室１０
でのダイアフラム９の配置が次のように設定される。即
ち、ダイアフラム９は、ピストン１５が下死点に位置す
るときにサックバック室１０を最小容積とする状態とな
り、ピストン１５が上死点に位置するときにサックバッ
ク室１０を最大容積とするサックバック状態となる。図
１，図４には、サックバック状態のダイアフラム９を示
す。ここで、サックバック状態でのダイアフラム９の受
圧面９ａは、流路２の内周面と同位置かそれより流路２
の中心側へ張り出した位置に設定される。

【００２５】以上説明したように本実施の形態のサック
バックバルブ１の構成によれば、図１に示す正立状態に
おいて、ピストン１５を上下に作動させることにより、
流路２に露呈したダイアフラム９の受圧面９ａが変位
し、サックバック室１０の容積が変化して流路２を流れ
る液体のサックバックが行われる。

【００２６】ここで、流路２の途中に設けられたサック
バック室１０は、流路２の内径Ｄ１より大きい内径Ｄ２
を有することから、流路２から張り出した張出空間１１
が存在する。この張出空間１１に、万が一、泡が入りか
けても、それらを抜け易くしておくことが望ましい。例
えば、サックバックバルブ１を倒立状態（図１の正立状
態から１８０度回転させた状態）で使用した場合には、
ダイアフラム９の受圧面９ａが下側に、張出空間１１の
底壁１０ａが上側にそれぞれ位置することになり、この
底壁１０ａを利用して泡の抜けを改善することが可能で
ある。この実施の形態のサックバックバルブ１では、サ
ックバック室１０の底壁１０ａに流路２の中心部へ向か
う傾斜が付与されることから、図５に示すように、倒立
状態において、底壁１０ａが流路２へ向けて上方へ傾く
ことになる。従って、サックバック室１０に泡が入りか
けても、その泡が底壁１０ａの傾斜に沿って、図５に矢
印で示すように流路２の中心部へ向けて案内され、泡抜
けが容易となる。このため、従来のサックバックバルブ
に比べ、倒立状態におけるダイアフラム９の周囲からの
泡抜けを一層良好なものにすることができ、サックバッ
ク室１０が泡溜まりとなることを未然に防止することが
できる。

【００２７】このため、サックバックバルブ１によるサ
ックバック時に液体の吸引を安定させることができ、液
流量の調整を正確なものにすることができる。従って、
例えば、サックバックバルブ１が、薬液の塗布ノズルと
薬液供給源との間に設けられ使用されても、サックバッ
ク室１０に張出空間１１があることによって塗布ノズル
による薬液の切れや、薬液の塗布量調整が不安定になる
ことはない。

【００２８】又、この実施の形態では、ダイアフラム９
がサックバック室１０を最大容積とするサックバック状
態になるときにも、その受圧面９ａが流路２の内周面と
同位置かそれより流路２の中心側へ張り出した位置に設
定されることから、流路２の内周面に対して凹みとなる
空間が形成されることがない。このため、サックバック
バルブ１が正立状態に配置された状態で、サックバック
室１０に配置されたダイアフラム９の受圧面９ａが泡溜
まりを生じさせることを未然に防止することができる。
このことも、サックバック時の液体の吸引を安定化さ
せ、液体流量の調整を正確なものにすることに寄与す
る。

【００２９】尚、この発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲
で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。

【００３０】例えば、前記実施の形態では、サックバッ
ク室１０の底壁１０ａの傾斜に関する構成と、同室１０
におけるダイアフラム９の配置に関する構成とを組み合
わせたが、後者の配置に関する構成を省略することもで
きる。

【００３１】又、前記実施の形態では、作動体としての
ピストン１５を、ダイアフラム９を変位させるために作
動流体により往復動させる構成としたが、作動体を、ダ
イアフラムを変位させるために電気的構成による往復
動、例えば、ステップモータの出力軸の進退により往復
動させる構成とすることもできる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明の構成によれば、
サックバック室の張出空間の底壁の傾斜に沿って泡が流
路の中心部へ向けて案内され、泡抜けが容易となる。こ
のため、従来のサックバックバルブに比べ、倒立状態に
おけるダイアフラム周囲からの泡抜けを一層良好なもの
にすることができ、サックバック室が泡溜まりとなるこ
とを防止することができる。

【００３３】請求項２に記載の発明の構成によれば、請
求項１に記載の発明の効果に加え、ダイアフラムがサッ
クバック状態になるときでも、流路の内周面に対して凹
みとなる空間が形成されない。このため、ダイアフラム
の受圧面が泡溜まりを生じさせることを未然に防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態に係り、サックバックバルブを示
す縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図３】ダイアフラム外周部の挟持部分を示す断面図で
ある。

【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面でのサックバック
室部分を示す断面図である。

【図５】倒立状態におけるサックバック室を拡大して示
す断面図である。

【図６】従来のサックバックバルブを示す縦断面図であ
る。

【図７】従来のサックバックバルブを示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ サックバックバルブ ２ 流路 ９ ダイアフラム ９ａ 受圧面 １０ サックバック室 １０ａ 底壁 １１ 張出空間 １５ ピストン（作動体） θ１ 所定角度 Ｄ１ 内径 Ｄ２ 内径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F042 AA02 AA07 CB08 CB11 CB19 CB24 5F043 AA01 EE33

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体が流れる流路と、 前記流路に受圧面が露呈してサックバックを行うダイア
   フラムと、 前記ダイアフラムを変位させるために往復動させる作動
   体とを備えたサックバックバルブにおいて、 前記ダイアフラムに対応して前記流路の途中に設けら
   れ、前記流路の内径より大きい内径を有するサックバッ
   ク室と、 前記サックバック室の底壁に前記流路の中心部へ向かう
   傾斜を付与したこととを備えたことを特徴とするサック
   バックバルブ。
2. 【請求項２】 前記ダイアフラムは、前記作動体が下死
   点に位置するときに前記サックバック室を最小容積とす
   る状態になり、前記作動体が上死点に位置するときに前
   記サックバック室を最大容積とするサックバック状態に
   なることと、 前記サックバック状態での前記ダイアフラムの受圧面
   は、前記流路の内周面と同位置かそれより前記流路の中
   心側へ張り出した位置に設定されることとを備えたこと
   を特徴とする請求項１に記載のサックバックバルブ。