JP2009002366A

JP2009002366A - サックバックバルブ

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Publication number: JP2009002366A
Application number: JP2007160991A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Hanada; 敏広花田
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2027-06-19
Also published as: JP4925936B2

Abstract

【課題】配管の末端からの液だれを防止し、バルブの閉止とサックバック動作のタイミングの調整を不要にしたサックバックバルブを提供する。
【解決手段】本体１と、弁座部２３に圧接または離間される第一弁体２９と、第二弁室２１内の容積を変化させて流体の吸い戻しを行う第二弁体３７と、第一弁体２９を保持する第一可動部材６と、連結棒によって第一可動部材６と連結された第二弁室２１の上方に位置する第二可動部材８と、下端に第二弁体３７が接続されるロッド部４３を有するピストン７と、を具備し、連結棒によって連結された第一可動部材６および第二可動部材８が所定の力で上方に付勢され、鍔部４２が第二可動部材８に当接した状態の時に第二可動部材８に連動可能で、ピストン７が上下動し、第一弁体２９が弁座部２３に当接離間することで弁の開閉を行い、鍔部４２が第二可動部材８から離間することで流体の吸い戻しを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、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工程に使用されるサックバックバルブに関するものであり、さらに詳しくは、流体の流れを閉止した後に配管の末端からの液だれを防止するサックバックバルブに関するものである。

従来、サックバックバルブとしては、ダイヤフラムを変位させることによってバルブ内の容積を変化させて流体を吸い上げる機構をもつものが一般的であり（例えば、特許文献１参照）、さらにサックバックバルブの上流側に流体の流れを閉止するためのオン／オフ弁が配置されたものが用いられていた。このようなバルブの動作としては、まず上流側に配置されたオン／オフ弁を閉止し、その後連続してサックバックバルブを作動させることで下流側に接続された配管の末端からの液だれを防止するものであった。

しかしながら、このようなサックバックバルブではオン／オフ弁とサックバックバルブは個別に制御されているため、オン／オフ弁の閉止とサックバック動作のタイミングを合わせるのが困難であり、タイミングが合わないと所定のサックバック量が得られなくなり、液だれが起こるという問題があった。また、タイミングの調整に手間がかかるだけでなく、一旦調整を行った後でもバルブを動作させるための空気圧が変動した場合などにオン／オフ弁の閉止とサックバック動作のタイミングが狂う恐れがあるため頻繁に調整する必要があるという問題があった。また、サックバックバルブとオン／オフ弁とは各々独立した駆動部が必要であるため、両バルブを設置するためにはスペースを多く取る問題や、部品点数が多く組み立てに時間がかかるという問題があった。

上記従来の問題を解決する手段として、図８に示すようなオン／オフ弁とサックバックバルブとを同軸上に配置して両バルブを同期して動作させるサックバックバルブがあった（特許文献２参照）。その構成は、一端部に第１ポート１０１が形成され他端部に第２ポート１０２が形成された流体通路１０３を有する継手部１０４と、パイロット圧によって変位する可撓性部材である第二ダイヤフラム１０５の負圧作用下に流体通路１０３内の圧力流体を吸引するサックバック機構１０６と、第二ダイヤフラム１０５と同軸状に設けられ、第二ダイヤフラム１０５と連動して変位することにより流体通路１０３を開閉するオン／オフ弁１０７とを備えたものであり、このサックバック機構１０６は、パイロット圧の作用下に変位する第一ダイヤフラム１０８と、本体部１０９内に変位自在に設けられ第一ダイヤフラム１０８と一体的に変位するステム１１０と、ステム１１０の一端部に連結されステム１１０とともに変位する第二ダイヤフラム１０５と、ステム１１０を所定方向に付勢するばね部材１１１とを有し、オン／オフ弁１０７は、ばね部材１１４の弾発力によって変形する弾性部材１１２を有し、弾性部材１１２は第二ダイヤフラム１０５と当接可能に設けられたものであった。

このバルブの動作は、パイロット圧が供給されて第１ダイヤフラム１０８とステム１１０が下方向に変位した場合、第二ダイヤフラム１０５は、ばね部材１１４の弾発力に抗してオン／オフ弁１０７の弾性部材１１２を下方向に押圧することで、オン／オフ弁１０７の弾性部材１１２は着座部１１３から離間して第一ポート１０１と第二ポート１０２とを連通状態にする。また、パイロット圧の供給を停止し大気開放とすると、ばね部材１１１の弾発力によって第二ダイヤフラム１０５が上方へ変位するのと同時に、オン／オフ弁１０７の弾性部材１１２もばね部材１１４の弾発力によって変形し、着座部１１３に圧接されて流体を閉止する。弾性部材１１２が着座部１１３に圧接された後も第二ダイヤフラム１０５は上方へ変位し、これによりバルブ内部の容積が増大して負圧作用が生じ、バルブの下流側の液体が吸引されてサックバック動作が行われる。この動作により、下流側に接続された配管の末端からの液だれを防止し、流体の閉止とサックバック動作が同時に行われるため、両バルブが動作するタイミング調整する手間が省ける効果が得られるものであった。

しかしながら、上記サックバックバルブは、第二ダイヤフラム１０５がオン／オフ弁１０７の弾性部材１１２を下方向に押圧・離間することで、オン／オフ弁１０７を開閉させる構成上、第二ダイヤフラム１０５が弾性部材１１２を下方向に押圧するストロークを大きく取ろうにも限界があり、少ないストロークでの流体通路１０３の開放となると共に、第二ダイヤフラム１０５と弾性部材１１２の当接部分が流体通路１０３の妨げとなるため開口面積を大きくとることができず、使用可能な流量に制限があるという問題があった。また、動作時に弾性部材１１２と第二ダイヤフラム１０５とが流体通路１０３内で押圧・離間を繰り返すことによって発塵するため、流体通路１０３内の発塵量を少しでも抑えたい用途においては不向きであるという問題があった。また、オン／オフ弁１０７の弁体が弾性部材１１２であるため、弾性部材として一般的に用いられるゴムだと長期間の使用や高温の流体に使用する場合などで、弁体のクリープ現象や圧縮永久歪等によって流体のシール性が悪化する恐れがあるという問題があった。このとき、オン／オフ弁１０７による流体の閉止が遅れることでバルブが完全に閉止する以前にサックバック機構１０６が動作を完了してしまい、配管の末端からの液だれを防止できなくなる恐れがあるという問題や、第二ダイヤフラム１０５の当接位置が下方へずれることでサックバック機構１０６のストロークが変化することによりサックバック量が変化する問題や、オン／オフ弁１０７の全開時の開口面積も変化して長期的に一定の流量を供給することが困難となるという問題があった。

実公平０８−０１０３９９号公報特開平１０−２５２９１８号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、流体の流れを閉止した後に配管の末端からの液だれを防止し、バルブの閉止とサックバック動作のタイミングの調整を不要にし、常に安定した閉止動作とサックバック動作を行うことのでき、発塵が抑制されたサックバックバルブを提供することを目的とする。

本発明のサックバックバルブは、下部に入口流路が連通する第一弁室と上部に出口流路が連通する第二弁室とが設けられ、該第一弁室と該第二弁室とを連通する連通流路の該第一弁室側の開口部周縁部に弁座部が形成された本体と、該弁座部に圧接または離間される第一弁体と、該第二弁室内の容積を変化させることにより流体の吸い戻しを行う第二弁体と、該第一弁室の下方に位置し該第一弁体を保持する第一可動部材と、該連通流路の外側に配置された連結棒によって該第一可動部材と連結された該第二弁室の上方に位置する第二可動部材と、該本体上部に配置されたボンネットに内包され、鍔部と該鍔部中央から垂下して下端に該第二弁体が接続されるロッド部を有するピストンと、を具備するサックバックバルブにおいて、該連結棒によって連結された該第一可動部材および該第二可動部材が所定の力で上方に付勢され、該ピストンの該鍔部が該第二可動部材と当接可能に設けられ、該鍔部が該第二可動部材に当接した状態の時に該第二可動部材に連動可能で、該ピストンが上下動し、該第一弁体が弁座部に当接離間することで弁の開閉を行い、該鍔部が該第二可動部材から離間することで流体の吸い戻しを行うことを第１の特徴とする。

また、前記第一弁体の外径方向に膜部が延設されて第一ダイヤフラムを形成し、該第一ダイヤフラムの周縁部が前記本体と該本体下方に設置された第一ダイヤフラム押さえとで挟持固定されることを第２の特徴とする。

また、前記第二弁体の外径方向に膜部が延設されて第二ダイヤフラムを形成し、該第二ダイヤフラムの周縁部が前記本体と該本体上方に設置された第二ダイヤフラム押さえとで挟持固定されることを第３の特徴とする。

また、前記連結棒によって連結された前記第一可動部材および前記第二可動部材を上方に付勢する手段がバネであることを第４の特徴とする。

また、下面が開口された凹部と該凹部天井面中央が開口されたシリンダ部を有するボンネットが前記本体上部に設けられ、該凹部内に前記第二可動部材が配置され、前記ピストンの鍔部が該シリンダ部内周面に上下動可能且つ気密状態で摺接され、該ピストンがバネにより所定の力で上方に付勢され、該ボンネット外表面に該シリンダ部天井面及び内周面と該鍔部上面とで囲まれた空間部に連通されるエアー供給口が設けられたことを第５の特徴とする。

また、前記ボンネット上部に前記シリンダ部天井面を貫通して気密状態で螺着される調節ネジを有することを第６の特徴とする。

また、下面が開口された凹部と該凹部天井面中央が開口されたシリンダ部と該シリンダ部天井面中央を貫通する貫通孔を有するボンネットが前記本体上部に設けられ、ステムを上下動させる駆動部が該ボンネット上部に設けられ、該凹部内に前記第二可動部材が配置され、前記ピストンがバネにより所定の力で上方に付勢され、該ステムが該ボンネットの貫通孔を貫通して該ステム先端が該ピストンの鍔部上部と当接可能に配置または一体的に接続されてなることを第７の特徴とする。

また、前記駆動部がステッピングモータと減速機からなることを第８の特徴とする。

また、前記駆動部がソレノイドからなることを第９の特徴とする。

また、前記駆動部が手動にて前記ステムの軸方向に揺動される操作レバーであり、該操作レバーが前記ボンネット上部を貫通して露出した該ステム上部と連結され、該操作レバーの揺動を該ステムの上下動に変換することを第１０の特徴とする。

半導体製造装置におけるフォトレジスト液を塗布する工程に使用されることを第１１の特徴とする。

食品製造装置における飲食流動体を容器に充墳する工程または医薬品製造装置における試薬を容器に注入する工程に使用されることを第１２の特徴とする。

上記解決するための手段により、本発明のサックバックバルブは以下の優れた効果を奏する。

（１）バルブの閉止動作の後にサックバック動作が行われ、出口流路に連通する配管の末端の液だれが防止される。
（２）バルブの閉止動作の後にサックバック動作が行われることで、一連の動作で流体の閉止とサックバック動作を行うことができるので、バルブの閉止とサックバック動作のタイミングを調整する必要がなく、また、バルブの設置後に動作のタイミングが狂うこともない。
（３）バルブが完全に閉止されるまではサックバック動作が行えない構成であるため、サックバック動作の誤動作が起こることがなく、長期に渡って安定したバルブの閉止動作とサックバック動作を行うことができる。
（４）バルブの開閉を行う第一弁体と、サックバック動作を行う第二弁体とが当接することがないので、発塵が抑制され、半導体の製造における歩留まり低下を抑えることができる。
（５）バルブの開閉のストロークを大きくとる構成にすることができ、バルブ全開時に連通流路を妨げるものがないので大流量を流すことができると共に、バルブ自体をコンパクトに設けることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明するが、本発明が本実施の形態に限定されないことは言うまでもない。

図１は本発明の第一の実施形態であるサックバックバルブが閉状態でありサックバック動作が行われた状態を示す縦断面図である。図２は図１を側面（流路方向）から見た縦断面図である。図３は図１のサックバックバルブが閉状態でありサックバック動作が行われていない状態を示す縦断面図である。図４は図１のサックバックバルブが開状態を示す縦断面図である。図５は本発明の第二の実施形態を示す縦断面図である。図６は本発明の第三の実施形態を示す縦断面図である。図７は本発明の第四の実施形態を示す縦断面図である。

図１において符号１はポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す）製の本体であり、下部中央に入口流路１８と連通した後記第一ダイヤフラム２とで形成される略すり鉢形状の第一弁室２０と、上部中央に出口流路１９と連通した後記第二ダイヤフラム３とで形成される略すり鉢形状の第二弁室２１とを有している。第一弁室２０と第二弁室２１とは連通流路２２によって連通されており、該連通流路２２の第一弁室２０側の開口部の周縁部は弁座部２３となっている。本体１の第一弁室２０下方には後記第一ダイヤフラム押さえ４を受容する凹部２４が設けられていて、凹部２４天井面には後記第一ダイヤフラム２の周縁部３１が嵌合する環状溝４４が設けられている。本体１の第二弁室２１上方には後記第二ダイヤフラム押さえ５を受容する凹部２５が設けられていて、凹部２５底面には後記第二ダイヤフラム３の周縁部３９が嵌合する環状溝４５が設けられている。

符号９は本体の下面に接合されたポリビニリデンフルオライド（以下、ＰＶＤＦと記す）製の台座である。台座９の内部には上面が開口された円筒状の凹部１３と、凹部１３底面中央が開口された円筒状のバネ受容部１４が設けられている。また、凹部１３上部には後記第一ダイヤフラム押さえ４の下部が嵌合される段差部２８が設けられている。

符号２はＰＴＦＥ製の第一ダイヤフラムであり、上面中央に本体１の弁座部２３と圧接・離間する第一弁体２９を有している。第一弁体２９の外周には外径方向に延設された膜部３０と、膜部３０外周縁には本体１の環状溝４４に嵌合される周縁部３１が設けられている。また、第一弁体２９の下部は後記第一可動部材６の円柱部３４の上部と螺着により接続されている。

第一弁体２９は、本実施形態及び他の実施形態において、弁座部２３に圧接離間することにより流路の開閉を行えるものであれば構成は特に限定されないが、流路内への発塵を抑えるためには第一弁体２９の外径方向に膜部３０が延設された第一ダイヤフラム２の構成にすることが好適である。

符号４はＰＶＤＦ製の第一ダイヤフラム押さえであり、第一ダイヤフラム押さえ４は中央に貫通孔３２が設けられて円環状に形成されている。第一ダイヤフラム押さえ４は、上部が本体１の凹部２４に、下部が台座９の段差部２８に嵌合されて、第一ダイヤフラム２の周縁部３１を本体１と第一ダイヤフラム押さえ４によって挟持固定している。このとき、第一ダイヤフラム２は周縁部３１が本体１の環状溝４４に嵌合され、第一ダイヤフラム押さえ４に押圧されるので、第一弁室２０における本体１と第一ダイヤフラム２のシールは膜部３０ではなく環状溝４４に嵌合された周縁部３１で行われるため、第一ダイヤフラム２の特に膜部３０に負荷をかけることなく確実なシールを行うことができ、長期使用において第一ダイヤフラムの特に膜部３０にクラックなどの破損が起こることが抑えられる。

符号６はＰＶＤＦ製の第一可動部材であり、台座９の凹部１３の内部に上下動自在な状態で収容されている。第一可動部材６は鍔部３３と鍔部３３中央から上方に突出した円柱部３４からなり、円柱部３４は第一ダイヤフラム押さえ４の貫通孔３２を貫通した状態で第一ダイヤフラム２の下部中央と接続されている。また、第一可動部材６は、台座９のバネ受容部１４に収容され第一可動部材６下面とバネ受容部１４底面とで挟持された第一バネ１１によって上方へ付勢されている。

符号１０は本体１の上面に接合されたＰＶＤＦ製のボンネットである。ボンネット１０の内部には下面が開口された円筒状の凹部１５と、凹部１５天井面中央が開口された円筒状のシリンダ部１６が設けられている。シリンダ部１６の上面はボンネット１０の側面に設けられたエア供給口１７に連通されている。凹部１５下部には後記第二ダイヤフラム押さえ５の上部が嵌合される段差部３５が設けられている。また、ボンネット１０の上部にはシリンダ部１６天井面中央を貫通して内面にネジ溝が形成された貫通孔３６が設けられ、調整ネジ２６が気密状態でシリンダ部１６天井面から下方へ突出可能に螺合されている。また、調整ネジ２６にはロックナット２７が螺着され、ロックナット２７を締め付けることにより調整ネジ２６を固定するようになっている。

符号３はＰＴＦＥ製の第二ダイヤフラムであり、下面中央に上下に変位することにより第二弁室内の容積を変化させる第二弁体３７を有している。第二弁体３７の外周には外径方向に延設された膜部３８と、膜部３８外周縁には本体１の環状溝４５に嵌合される周縁部３９が設けられている。また、第二弁体３７の上部は後記ピストン７のロッド部４３の下部と螺着により接続されている

本実施形態及び他の実施形態において、流体の吸い戻しを行いサックバックを作動させる第二弁体３７は、流体の吸い戻しを行える構成であればピストン形状にする（図示せず）など特に限定されないが、流路内への発塵を抑えるためには第二弁体３７の外径方向に膜部３８が延設された第二ダイヤフラム３の構成にすることが好適である。

符号５はＰＶＤＦ製の第二ダイヤフラム押さえであり、第二ダイヤフラム押さえ５は中央に貫通孔４０が設けられて円環状に形成されている。第二ダイヤフラム押さえ５は、下部が本体１の凹部２５に、上部がボンネット１０の段差部３５に嵌合されて、第二ダイヤフラム３の周縁部３９を本体１と第二ダイヤフラム押さえ５によって挟持固定している。このとき、第二ダイヤフラム３は周縁部３９が本体１の環状溝４５に嵌合され、第二ダイヤフラム押さえ５に押圧されるので、第二弁室２１における本体１と第二ダイヤフラム３のシールは膜部３８ではなく環状溝４５に嵌合された周縁部３９で行われるため、第二ダイヤフラム３の特に膜部３８に負荷をかけることなく確実なシールを行うことができ、長期使用において第二ダイヤフラムの特に膜部３８にクラックなどの破損が起こることが抑えられる。

符号８はＰＶＤＦ製の第二可動部材であり、ボンネット１０の凹部１５内部に上下動自在な状態で収容されている。第二可動部材８は中央に貫通孔４１が設けられて円環状に形成されている。第二可動部材８と第一可動部材６は、本体１、第一ダイヤフラム押さえ４及び第二ダイヤフラム押さえ５を貫通して設けられた貫通孔４６に上下動自在に嵌挿された連結棒４７に各々連結されており（図２参照）、第一可動部材６と第二可動部材８は一体的に動作するようになっている。また、第一可動部材６と共に第二可動部材８は第一バネ１１によって上方に付勢され、このとき第一可動部材は第一弁体２９を弁座部２３に圧接させ、第二可動部材８の上面がボンネット１０の凹部１５天井面に当接しようとするように設けられている。なお、第二可動部材８の上面とボンネット１０の凹部１５天井面は当接させずに僅かに一定の間隙が設けられた状態が望ましい。

連結棒４７は、本実施形態及び他の実施形態において、連通流路２２内に存在しないように、連通流路２２より外側の位置に配置される必要がある。これは、具体的には本体１において入口流路１８から連通流路２２を通って出口流路１９に至る流路および第一、第二ダイヤフラム２、３に干渉しない位置で本体１を貫通した貫通孔４６（サックバックバルブの構成によっては本体１と第一ダイヤフラム押さえ４と第二ダイヤフラム押さえ５を貫通した貫通孔）を貫通して配置されている。なお、連結棒４７の位置や形状は第一可動部材６と第二可動部材８を連結させる構成であれば特に限定されない。

符号７はＰＶＤＦ製のピストンであり、第二可動部材８の貫通孔４１の内径よりも大きな外径を有する鍔部４２と鍔部４２の下面中央から垂下したロッド部４３が設けられている。鍔部４２外周にはＯ−リングが装着されており、ボンネット１０のシリンダ部１６内周面と気密状態で上下に摺動自在に嵌挿されている。また、ロッド部４３は第二バネ１２、第二可動部材８の貫通孔４１、及び第二ダイヤフラム押さえ５の貫通孔４０を各々貫通した状態で第二ダイヤフラム３の上部中央と接続されている。また、ロッド部４３外周には第二可動部材８の貫通孔４１を貫通してピストン７の鍔部４２下面と第二ダイヤフラム押さえ５上面とで挟持された第二バネ１２が配置され、ピストン７は第二バネ１２によって上方へ付勢されている。このときピストン７の鍔部４２下面と第二可動部材８上面とは一定の間隙が設けられるように配置されている。

本実施形態及び他の実施形態において、第一、第二ダイヤフラム２、３の材質はフッ素樹脂製であることが望ましく、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、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（以下、ＰＦＡと記す）などが好適なものとして挙げられる。

本実施形態及び他の実施形態において、サックバックバルブの本体１、台座９、ボンネット１０、第一、第二ダイヤフラム押さえ４、５、第一、第二可動部材６、８の材質はサックバックバルブとして必要な物性を有していれば特に限定されないが、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＦＡ、ポリクロロトリフルオロエチレンなどのフッ素樹脂が好適なものとして挙げられ、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などの樹脂や、流体による腐食の心配がなければステンレスなどの金属など、いずれでも良い。

次に、上記の構成からなる第一の実施形態のサックバックバルブの作動を説明する。

本発明のサックバックバルブが半導体の製造装置におけるフォトレジスト液を塗布する工程に使用され、サックバックバルブが配管された流路内にフォトレジスト液が流される。サックバックバルブが閉状態の時（図１、図２の状態）、連結棒４７で連結された第一可動部材６と第二可動部材８は第一バネ１１によって上方に付勢され、第一可動部材６は第一ダイヤフラム２を上方へ付勢させて第一弁体２９を弁座部２３に圧接させて連通流路２２を遮断している。このとき第二可動部材８の上面はボンネット１０の凹部１５天井面と一定の間隔をあけた状態で位置している。また、ピストン７は第二バネ１２によって上方に付勢され、ピストン７の上面はシリンダ部１６天井面から突出した調整ネジ２６の先端に当接している（調整ネジ２６をシリンダ部１６天井面から突出させていないときはシリンダ部１６天井面と当接する）。

また、連結棒４７によって連結された第一可動部材６と第二可動部材８を上方に付勢する手段はバネであることが好適である。バネの付勢方法は、上記のように第一可動部材６と第二可動部材８を上方に付勢できるのであれば特に限定されず、第一バネ１１をバネ受容部１４底面と第一可動部材６下面とで挟持してバネ受容部１４に収容しても良く（図１参照）、第二ダイヤフラム押さえ５上面と第二可動部材８下面とで挟持しても良く（図示せず）、第一可動部材６または第二可動部材８を上方から引っ張り上げるように設置しても良い（図示せず）。

ここで、エア供給口１７から圧縮空気を供給すると、圧縮空気の圧力でピストン７が下降して、ピストン７の鍔部４２下面と第二可動部材８の上面が当接する（図３の状態）。ピストン７がさらに下降することでピストン７が第二可動部材８を下方へ押圧して、ピストン７と第二可動部材８が当接した状態で連動して下降する。第二可動部材８は連結棒４７によって第一可動部材６と一体化されているため、第一可動部材６も下方へ移動し、第一可動部材６に接続された第一ダイヤフラム２も下方へ変位して、第一弁体２９が弁座部２３より離間して連通流路２２が開放され、入口流路１８から流入したフォトレジスト液は連通流路２２を経て出口流路１９より流出する。第二可動部材８の下面が第二ダイヤフラム押さえ５の上面と当接することでピストン７と第二可動部材８の連動した下降は停止し、バルブは全開状態となる。このときのピストン７の下降によってロッド部４３に接続された第二ダイヤフラム３も下方へ変位する（図４の状態）。なお、ピストン７は第二可動部材８の下面が第二ダイヤフラム押さえ５の上面と当接することで下降が停止されているが、第一可動部材６の下面が台座９の凹部１３の底面と当接することで下降が停止されても良い。

本発明のピストン７の作動は、図１に示すようにシリンダ部１６にエア供給口１７を設けて作動流体である圧縮空気を供給することでピストン７を作動させても良く、ボンネット１０の上部にステム５４、６３を上下動させる駆動部５１、６１、７１を設けて、ステム５４、６３を上下動させることによりピストン７を作動させても良い。なお、駆動部５１、６１、７１は図５に示すようなステッピングモータ５２と減速機５３からなる電気駆動によるものでも良く、図６に示すようなソレノイド６２からなる磁気駆動によるものでも良く、図７に示すような手動にてステム７４の軸方向に揺動される操作レバー７２を用いた構成にしても良い。

次にエア供給口１７への圧縮空気の供給を停止して大気開放にすると、第一バネ１１の反発力によって第一可動部材６は上方へ押し上げられて、ロッド部４３に接続された第一ダイヤフラム２の第一弁体２９も上昇し、第一弁体２９が本体１の弁座部２３に圧接されて連通流路２２が遮断されてフォトレジスト液の流れが停止し、バルブが全閉状態となる。このとき第一可動部材６と連結棒４７で一体化されている第二可動部材８と第二可動部材８と当接したピストン７も上昇する（図３の状態）。第一ダイヤフラム２の第一弁体２９と弁座部２３が圧接することによって第一可動部材６及び第二可動部材８の上昇は停止するが、ピストン７は第二バネ１２の反発力によって第二可動部材８から離間してさらに上昇して、ピストン７上面と調整ネジ２６の先端が当接する位置で停止する。このときのピストン７の上昇によってロッド部４３の先端に接続された第二ダイヤフラム３も上方へと変位する（図１の状態）。バルブが全閉状態のときに、ピストン７が第二可動部材８から離間して上昇した分の第二ダイヤフラム３の第二弁体３７の変位によって第二弁室２１の容積が増大することにより、サックバックバルブの出口流路１９より下流側のフォトレジスト液の吸い戻しが行われる。この吸い戻しによってサックバック動作が行われ、出口流路１９に連通する配管の末端（フォトレジスト液を滴下するノズル）の液だれが防止されることとなる。

以上のような作動により、バルブの閉止が行われた直後にサックバック動作が行われるため、サックバック動作のタイミングの調整が不要であり、サックバック動作のタイミングが狂うことがない。また、バルブが完全に閉止されるまではサックバック動作が行われない構成であるため、サックバック動作の誤動作が起こることがなく、常に安定したバルブの閉止動作とサックバック動作を行うことができる。また、第一弁体２９と第二弁体３７が当接することがなく、第一弁体２９が弁座部２３に圧接してバルブを閉止する以外に発塵が抑制されるので、発塵量を極力抑えたい半導体の製造における歩留まり低下を抑えることができる。このことから、バルブ閉止後にノズル先端から液だれが発生すると製品の歩留まりが悪化し、バルブ動作による発塵から不良品の発生の恐れがあるフォトレジスト液を塗布する工程に好適に使用される。また、バルブの開閉のストロークを大きくとる構成に設計することができ、バルブ全開時には第二弁体３７が流体の流れの妨げない位置にあるため連通流路を妨げるものがないので大流量を流すことができる。また、第一弁体２９を変位させてバルブの開閉を行うオン／オフ弁機構と、第二弁体３７を変位させてサックバック動作を行うサックバック機構が上下に一体となってコンパクトにサックバックバルブを形成しているためサックバックバルブを設置するスペースが少なくて済む。

なお、サックバック量はバルブが全閉状態になってピストン７が第二可動部材８から離間して調整ネジ２６の先端に当接するまでの移動量によって決まり、ピストン７の移動量を調整ネジ２６によって調整することでサックバック量を変更することができる。

また、第二バネ１２のバネ定数は、流体を遮断する以前にサックバック動作が開始されないように、第一バネ１１のバネ定数よりも小さく設計する必要があり、シリンダ部１６に供給される圧縮空気により下方向へ付勢される力は第一バネ１１と第二バネ１２の反発力の合力より強くなければならない。

次に、本発明の第二の実施形態のサックバックバルブについて説明する。

図５において、符号５１はボンネット１０の上部に設置されたステッピングモータ５２と減速機５３からなる駆動部である。駆動部５１はステッピングモータ５２が駆動することでステム５４を上下動させる。ボンネット１０上部にはシリンダ部１６天井面中央を貫通する貫通孔５５が設けられ、ステム５４が貫通孔５５を貫通してピストン７の鍔部４２上面と当接可能に設けられている。なお、ステム５４下端部とピストン７の鍔部４２上部は一体的に接続されていてもよく、この場合ピストン７の上下動はステッピングモータ５２によって行われる。

次に、上記の構成からなる第二の実施形態のサックバックバルブの動作について説明する。

サックバックバルブが閉状態の時（図５の状態）、連結棒（図示せず）で連結された第一可動部材６と第二可動部材８は第一バネ１１によって上方に付勢され、第一可動部材６は第一ダイヤフラム２を上方へ付勢させて第一弁体２９を弁座部２３に圧接させて連通流路２２を遮断している。ピストン７は第二バネ１２によって上方に付勢され、ピストン７の上面とステム５４の下端が当接している。

ここでステッピングモータ５２を駆動してステム５４を下方へ突出させると、ステム５４下端と当接しているピストン７が下方へ押し下げられ、ピストン７鍔部４２下面と第二可動部材８の上面が当接する。ピストン７がさらに押し下げられることでピストン７が第二可動部材８も下方へ押圧して、ピストン７と第二可動部材８が当接した状態で連動して下降する。連結棒によって第二可動部材８と一体化されている第一可動部材６も下方へ移動し、第一可動部材６に接続された第一ダイヤフラム２も下方へ変位して、第一弁体２９が弁座部２３より離間して連通流路２２が開放される。第二可動部材８の下面が第二ダイヤフラム押さえ５の上面と当接することでピストン７と第二可動部材８の連動した下降は停止し、バルブは全開状態となる。このときのピストン７の下降によってロッド部４３に接続された第二ダイヤフラム３も下方へ変位する。

次にステッピングモータ５２を駆動してステム５４を上方へ移動させると、ステム５４の移動に合わせて第一バネ１１の反発力によって第一可動部材６は上方へ押し上げられて、第一ダイヤフラム２の第一弁体２９も上昇し、第一弁体２９が本体１の弁座部２３に圧接されて連通流路２２が遮断されてバルブは閉状態となる。このとき第一可動部材６と連結棒で一体化されている第二可動部材８も上昇し、ピストン７も第二可動部材８と当接した状態で連動して上昇する。第一ダイヤフラム２の第一弁体２９と弁座部２３が圧接することによって第一可動部材６及び第二可動部材８の上昇は停止するが、ステム５４をさらに上方に上限まで移動させると、ピストン７は第二バネ１２の反発力によって第二可動部材８から離間してさらに上昇して、ピストン７上面とステム５４下端が当接する位置で停止する。このときのピストン７の上昇によってロッド部４３の先端に接続された第二ダイヤフラム３も上方へと変位する。ピストン７が第二可動部材８から離間して上昇した分の第二ダイヤフラム３の第二弁体３７の変位によって第二弁室２１の容積が増大することにより、サックバックバルブの出口流路１９より下流側の流体の吸い戻しが行われる。この吸い戻しによってサックバック動作が行われ、出口流路１９に連通する配管の末端の液だれが防止されることとなる。なお、サックバック量はバルブが閉状態になってピストン７が第二可動部材８から離間してステム５４下端に当接するまでの移動量によって決まるが、ステム５４を上下動させるためにステッピングモータ５２を用いているため、ステム５４の上限を高精度で制御することができるので、流体のサックバック量を高精度で制御することができる。

次に、本発明の第三の実施形態のサックバックバルブについて説明する。

図６において、符号６１はボンネット１０の上部に設置されたソレノイド６２からなる駆動部である。駆動部６１はソレノイド６２の電流を通電、遮断することによってステム６３を上下動させる。ボンネット１０上部にはシリンダ部１６天井面中央を貫通する貫通孔６４が設けられ、ステム６３が貫通孔６４を貫通してピストン７の鍔部４２上面と当接可能に設けられている。なお、ステム６３下端部とピストン７の鍔部４２上部は一体的に接続されていても良い。

次に、上記の構成からなる第三の実施形態のサックバックバルブの動作について説明する。

ソレノイド６２への電流が遮断されている時（図６の状態）、連結棒（図示せず）で連結された第一可動部材６と第二可動部材８は第一バネ１１によって上方に付勢され、第一可動部材６は第一ダイヤフラム２を上方へ付勢させて第一弁体２９を弁座部２３に圧接させて連通流路２２を遮断している。ピストン７は第二バネ１２によって上方に付勢され、ピストン７の上面とステム６３の下端が当接している。

ここで、ソレノイド６２に電流を通電するとステム６３が下方へ突出してステム６３下端と当接しているピストン７が下方へ押し下げられ、ピストン７鍔部４２下面と第二可動部材８の上面が当接する。第二可動部材８も下方へ押し下げられる。ピストン７がさらに押し下げられることでピストン７が第二可動部材８も下方へ押圧して、ピストン７と第二可動部材８が当接した状態で連動して下降する。連結棒によって第二可動部材８と一体化されている第一可動部材６も下方へ移動し、第一可動部材６に接続された第一ダイヤフラム２も下方へ変位して、第一弁体２９が弁座部２３より離間して連通流路２２が開放される。第二可動部材８の下面が第二ダイヤフラム押さえ５の上面と当接することでピストン７と第二可動部材８の連動した下降は停止し、バルブは全開状態となる。このときのピストン７の下降によってロッド部４３に接続された第二ダイヤフラム３も下方へ変位する。

次にソレノイド６２への電流の通電を遮断すると、ステム５３を下方へ付勢する力がなくなり、第一バネ１１の反発力によって第一可動部材６は上方へ押し上げられて、第一ダイヤフラム２の第一弁体２９も上昇し、第一弁体２９が本体１の弁座部２３に圧接されて連通流路２２が遮断されてバルブは全閉状態となる。このとき第一可動部材６と連結棒で一体化されている第二可動部材８も上昇し、ピストン７も第二可動部材８と当接した状態で連動して上昇する。第一ダイヤフラム２の第一弁体２９と弁座部２３が圧接することによって第一可動部材６及び第二可動部材８の上昇は停止するが、ピストン７は第二バネ１２の反発力によって第二可動部材８から離間してさらに上昇して、ピストン７上面とシリンダ部１６天井面が当接する位置で停止する。このときのピストン７の上昇によってロッド部４３の先端に接続された第二ダイヤフラム３も上方へと変位する。ピストン７が第二可動部材８から離間して上昇した分の第二ダイヤフラム３の第二弁体３７の変位によって第二弁室２１の容積が増大することにより、サックバックバルブの出口流路１９より下流側の流体の吸い戻しが行われる。この吸い戻しによってサックバック動作が行われ、出口流路１９に連通する配管の末端の液だれが防止されることとなる。なお、サックバック量はバルブが閉状態になってピストン７が第二可動部材８から離間してステム６３下端に当接するまでの移動量によって決まる。

次に、本発明の第四の実施形態のサックバックバルブについて説明する。

図７において、符号７１はボンネット１０の上部に設置された手動にてステム７４の軸方向に揺動される操作レバー７２からなる駆動部である。駆動部７１は操作レバー７２の支点軸を中心とした揺動をステム７４の直線動に変換してステムを上下動させる。ボンネット１０上部にはシリンダ部１６天井面中央に開口された凹部７５と、凹部７５中央を貫通する貫通孔７６が設けられている。

ステム７４はボンネット１０の貫通孔７６を貫通して、ステム７４上部がボンネット１０から露出した状態で上下動自在且つ回動不能に凹部７５内に配置され、ステム７４下端はピストン７の鍔部４２上面と当接可能に設けられている。ステム７４の下部は鍔状に設けられ、鍔状の部分の上面とボンネット１０の凹部７５天井面との間でバネ７７を挟持することによってステム７４は下方へ付勢されている。なお、ステム７４とピストン７は一体的に接続されていても良い。

操作レバー７２には一側面方向に延設して取手部７８が設けられ、取手部７８が水平方向に向いた時に、下面に第一当接面７９と、取手部７８の反対側の側面に第一当接面７９と成す角が８５°となる第二当接面８０とを有し、第一当接面７９と第二当接面８０の交差部は円弧面にて滑らかに繋がれている。操作レバー７２は第一当接面７９と第二当接面８０とに跨って矩形の切欠部８１が形成され、切欠部８１にはステム７４の上部が挿入され、操作レバー７２の側面（第二当接面８０と直交する面）に設けられた貫通孔とステム７４上部に設けられた貫通孔（弁軸孔）とに接合ピン７３を嵌挿することによって一体化されている。なお、接合ピン７３を支点軸として操作レバー７２が支点軸（接合ピン７３）を中心に揺動するようになっており、支点軸（接合ピン７３）中心から第二当接面８０までの最短距離は支点軸（接合ピン７３）中心から第一当接面７９までの最短距離より長くなるように形成され、この距離の差がピストン７が上下動するストローク以上になるように設計されている。

次に、上記の構成からなる第四の実施形態のサックバックバルブの動作について説明する。

サックバックバルブが閉状態のとき、操作レバー７２は取手部７８を上方へ起した状態（取手部７８が鉛直方向に向いた状態にする）である（図示せず）。このとき、連結棒（図示せず）で連結された第一可動部材６と第二可動部材８は第一バネ１１によって上方に付勢され、第一可動部材６は第一ダイヤフラム２を上方へ付勢させて第一弁体２９を弁座部２３に圧接させて連通流路２２を遮断している。ピストン７は第二バネ１２によって上方に付勢され、ピストン７の上面とステム７４の下端が当接している。

ここで操作レバー７２を支点軸を中心に揺動して取手部７８を倒す（操作レバー７２の取手部７８が水平方向に向いた状態にする）と、第二当接面８０とボンネット１０の上面は離間し、ボンネット１０の上面と当接する面が円弧面を移動して、第一当接面７９とボンネット１０の上面とが当接する。このとき、操作レバー７２の支点軸からの距離が第一当接面７９よりも第二当接面８０のほうが遠いため、この距離の差ほど操作レバー７２の支点軸の位置はボンネット１０の上面から下方へ移動し、支点軸である接合ピン７３によって操作レバー７２に係合されているステム７４も下降する。ステム７４が下降すると、ステム７４下端と当接しているピストン７が下方へ押し下げられ、ピストン７鍔部４２下面と第二可動部材８の上面が当接する。ピストン７がさらに押し下げられることでピストン７が第二可動部材８も下方へ押圧して、ピストン７と第二可動部材８が当接した状態で連動して下降する。連結棒によって第二可動部材８と一体化されている第一可動部材６も下方へ移動し、第一可動部材６に接続された第一ダイヤフラム２も下方へ変位して、第一弁体２９が弁座部２３より離間して連通流路２２が開放される。第二可動部材８の下面が第二ダイヤフラム押さえ５の上面と当接することでピストン７と第二可動部材８の連動した下降は停止し、バルブは全開状態となる。このときのピストン７の下降によってロッド部４３に接続された第二ダイヤフラム３も下方へ変位する（図７の状態）。

次に操作レバー７２を支点軸を中心に揺動して取手部７８を上方へ起こす（取手部７８が鉛直方向に向いた状態にする）と、第一当接面７９とボンネット１０の上面とが離間し、代わって第二当接面８０とボンネット１０の上面とが当接し、操作レバー７２の支点軸からボンネット１０の上面との距離が遠くなるため、この距離の差ほど支点軸によって操作レバー７２に係合されているステム７４がバネ７７を圧縮しながら上昇する。ステム７４が上昇すると、ステム７４の移動に合わせて第一バネ１１の反発力によって第一可動部材６は上方へ押し上げられて、第一ダイヤフラム２の第一弁体２９も上昇し、第一弁体２９が本体１の弁座部２３に圧接されて連通流路２２が遮断されてバルブは閉状態となる。このとき第一可動部材６と連結棒で一体化されている第二可動部材８も上昇し、ピストン７も第二可動部材８と当接した状態で連動して上昇する。第一ダイヤフラム２の第一弁体２９と弁座部２３が圧接することによって第一可動部材６及び第二可動部材８の上昇は停止するが、ステム７４をさらに上方に上限まで移動させると、ピストン７は第二バネ１２の反発力によって第二可動部材８から離間してさらに上昇して、ピストン７上面とステム７４下端が当接する位置で停止する。このときのピストン７の上昇によってロッド部４３の先端に接続された第二ダイヤフラム３も上方へと変位する。ピストン７が第二可動部材８から離間して上昇した分の第二ダイヤフラム３の第二弁体３７の変位によって第二弁室２１の容積が増大することにより、サックバックバルブの出口流路１９より下流側の流体の吸い戻しが行われる。この吸い戻しによってサックバック動作が行われ、出口流路１９に連通する配管の末端の液だれが防止されることとなる。なお、サックバック量はバルブが閉状態になってピストン７が第二可動部材８から離間してステム８４下端に当接するまでの移動量によって決まる。

本発明のサックバックバルブは、半導体製造装置において半導体ウエハに薬液等を供給する装置に使用され、特にフォトレジスト液を塗布する工程に好適に使用される。これは、バルブの動作による発塵を極力抑えた構造であるため、フォトレジスト液を流しても発塵による不良品の発生を抑えることができると共に、バルブ閉止後にノズル先端から液だれの発生を確実に防止することで製品の歩留まりの悪化を防ぐことができるので好適である。また、食品製造装置において飲食流動体を容器に充墳する工程や、医薬品製造装置において試薬を容器に注入する工程などにも好適に使用される。これは、バルブの動作による発塵を極力抑えることで、飲食流動体や試薬を流しても発塵が衛生上の問題の発生源になることを防止することができると共に、開閉ストロークを大きくとることができるので比較的粘度の大きい飲食流動体や試薬でも問題なく流すことができるので好適である。ここで、飲食流動体とは流動可能な液状の食品（プリン、ゼリーなど）や飲料のことであり、試薬とは医薬品製造に用いられる製造前の薬品及び製造後の薬品のことである。

本発明の第一の実施形態であるサックバックバルブが閉状態でありサックバック動作が行われた状態を示す縦断面図である。図１を側面（流路方向）から見た縦断面図である。図１のサックバックバルブが閉状態でありサックバック動作が行われていない状態を示す縦断面図である。図１のサックバックバルブが開状態を示す縦断面図である。本発明の第二の実施形態を示す縦断面図である。本発明の第三の実施形態を示す縦断面図である。本発明の第四の実施形態を示す縦断面図である。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本体
２第一ダイヤフラム
３第二ダイヤフラム
４第一ダイヤフラム押さえ
５第二ダイヤフラム押さえ
６第一可動部材
７ピストン
８第二可動部材
９台座
１０ボンネット
１１第一バネ
１２第二バネ
１３凹部
１４バネ受容部
１５凹部
１６シリンダ部
１７エア供給口
１８入口流路
１９出口流路
２０第一弁室
２１第二弁室
２２連通流路
２３弁座部
２４凹部
２５凹部
２６調整ネジ
２７ロックナット
２８段差部
２９第一弁体
３０膜部
３１周縁部
３２貫通孔
３３鍔部
３４円柱部
３５段差部
３６貫通孔
３７第二弁体
３８膜部
３９周縁部
４０貫通孔
４１貫通孔
４２鍔部
４３ロッド部
４４環状溝
４５環状溝
４６貫通孔
４７連結棒
５１駆動部
５２ステッピングモータ
５３減速機
５４ステム
５５貫通孔
６１駆動部
６２ソレノイド
６３ステム
６４貫通孔
７１駆動部
７２操作レバー
７３接合ピン
７４ステム
７５凹部
７６貫通孔
７７バネ
７８取手部
７９第一当接面
８０第二当接面
８１切欠部

Claims

下部に入口流路が連通する第一弁室と上部に出口流路が連通する第二弁室とが設けられ、該第一弁室と該第二弁室とを連通する連通流路の該第一弁室側の開口部周縁部に弁座部が形成された本体と、
該弁座部に圧接または離間される第一弁体と、
該第二弁室内の容積を変化させることにより流体の吸い戻しを行う第二弁体と、
該第一弁室の下方に位置し該第一弁体を保持する第一可動部材と、
該連通流路の外側に配置された連結棒によって該第一可動部材と連結された該第二弁室の上方に位置する第二可動部材と、
該本体上部に配置されたボンネットに内包され、鍔部と該鍔部中央から垂下して下端に該第二弁体が接続されるロッド部を有するピストンと、を具備するサックバックバルブにおいて、
該連結棒によって連結された該第一可動部材および該第二可動部材が所定の力で上方に付勢され、
該ピストンの該鍔部が該第二可動部材と当接可能に設けられ、該鍔部が該第二可動部材に当接した状態の時に該第二可動部材に連動可能で、該ピストンが上下動し、該第一弁体が弁座部に当接離間することで弁の開閉を行い、該鍔部が該第二可動部材から離間することで流体の吸い戻しを行うことを特徴とするサックバックバルブ。
前記第一弁体の外径方向に膜部が延設されて第一ダイヤフラムを形成し、該第一ダイヤフラムの周縁部が前記本体と該本体下方に設置された第一ダイヤフラム押さえとで挟持固定されることを特徴とする請求項１記載のサックバックバルブ。
前記第二弁体の外径方向に膜部が延設されて第二ダイヤフラムを形成し、該第二ダイヤフラムの周縁部が前記本体と該本体上方に設置された第二ダイヤフラム押さえとで挟持固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサックバックバルブ。
前記連結棒によって連結された前記第一可動部材および前記第二可動部材を上方に付勢する手段がバネであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のサックバックバルブ。
下面が開口された凹部と該凹部天井面中央が開口されたシリンダ部を有するボンネットが前記本体上部に設けられ、
該凹部内に前記第二可動部材が配置され、
前記ピストンの鍔部が該シリンダ部内周面に上下動可能且つ気密状態で摺接され、該ピストンがバネにより所定の力で上方に付勢され、
該ボンネット外表面に該シリンダ部天井面及び内周面と該鍔部上面とで囲まれた空間部に連通されるエアー供給口が設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のサックバックバルブ。
前記ボンネット上部に前記シリンダ部天井面を貫通して気密状態で螺着される調節ネジを有することを特徴とする請求項５記載のサックバックバルブ。
下面が開口された凹部と該凹部天井面中央が開口されたシリンダ部と該シリンダ部天井面中央を貫通する貫通孔を有するボンネットが前記本体上部に設けられ、
ステムを上下動させる駆動部が該ボンネット上部に設けられ、
該凹部内に前記第二可動部材が配置され、
前記ピストンがバネにより所定の力で上方に付勢され、
該ステムが該ボンネットの貫通孔を貫通して該ステム先端が該ピストンの鍔部上部と当接可能に配置または一体的に接続されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のサックバックバルブ。
前記駆動部がステッピングモータと減速機からなることを特徴とする請求項７記載のサックバックバルブ。
前記駆動部がソレノイドからなることを特徴とする請求項７記載のサックバックバルブ。
前記駆動部が手動にて前記ステムの軸方向に揺動される操作レバーであり、
該操作レバーが前記ボンネット上部を貫通して露出した該ステム上部と連結され、該操作レバーの揺動を該ステムの上下動に変換することを特徴とする請求項７記載のサックバックバルブ。
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のサックバックバルブにおいて、半導体製造装置におけるフォトレジスト液を塗布する工程に使用されることを特徴とするサックバックバルブ。
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のサックバックバルブにおいて、食品製造装置における飲食流動体を容器に充墳する工程または医薬品製造装置における試薬を容器に注入する工程に使用されることを特徴とするサックバックバルブ。