JP3940854B2 - サックバックバルブ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤフラムの変位作用下に流体通路を流通する所定量の圧力流体を吸引することにより、例えば、前記圧力流体の供給口の液だれを防止することが可能なサックバックバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、半導体ウェハ等の製造工程においてサックバックバルブ（suck back valve ）が使用されている。このサックバックバルブは、半導体ウェハに対するコーティング液の供給を停止した際、供給口から微量のコーティング液が半導体ウェハに向かって滴下する、いわゆる液だれを防止する機能を有する。
【０００３】
ここで、従来技術に係るサックバックバルブを図７に示す（例えば、実公平８−１０３９９号公報参照）。
【０００４】
このサックバックバルブ１は、流体導入ポート２と流体導出ポート３とを連通させる流体通路４が形成された弁本体５と、前記弁本体５の上部に連結されるボンネット６とを有する。前記流体通路４の中央部には、厚肉部および薄肉部から構成されたダイヤフラム７が設けられている。前記ボンネット６には、図示しない圧力流体供給源に接続され、切換弁（図示せず）の切換作用下に前記ダイヤフラム作動用の圧縮空気を供給する圧力流体供給ポート８が形成される。
【０００５】
前記ダイヤフラム７にはピストン９が嵌合され、前記ピストン９には、弁本体５の内壁面を摺動するとともにシール機能を営むｖパッキン１０が装着されている。また、弁本体５内には、ピストン９を上方に向かって常時押圧するスプリング１１が設けられている。なお、参照数字１２は、ピストン９に当接して該ピストン９の変位量を調整することにより、ダイヤフラム７によって吸引されるコーティング液の流量を調整するねじ部材を示す。
【０００６】
前記流体導入ポート２には、コーティング液が貯留された図示しないコーティング供給源がチューブ等の管路を介して接続され、さらに、前記コーティング液供給源と前記流体導入ポート２との間には、サックバックバルブ１と別体で構成されたオン／オフ弁（図示せず）が接続されている。このオン／オフ弁は、その付勢・滅勢作用下に該サックバックバルブ１に対するコーティング液の供給状態と供給停止状態とを切り換える機能を営む。
【０００７】
このサックバックバルブ１の概略動作を説明すると、流体導入ポート２から流体導出ポート３に向かってコーティング液が供給されている通常の状態では、圧力流体供給ポート８から供給された圧縮空気の作用下にピストン９およびダイヤフラム７が下方向に向かって一体的に変位し、ピストン９に連結されたダイヤフラム７が、図７中、二点鎖線で示すように流体通路４内に突出している。
【０００８】
そこで、図示しないオン／オフ弁の切換作用下に流体通路４内のコーティング液の流通を停止した場合、圧力流体供給ポート８からの圧縮空気の供給を停止させることにより、スプリング１１の弾発力の作用下にピストン９およびダイヤフラム７が一体的に上昇し、前記ダイヤフラム７の負圧作用下に流体通路４内に残存する所定量のコーティング液が吸引され、図示しない供給口における液だれが防止される。
【０００９】
ところで、前記の従来技術に係るサックバックバルブ１では、圧力流体供給ポート８に供給される圧縮空気の流量を高精度に調整するために、チューブ等の管体を通じて図示しない流体圧制御装置が圧力流体供給ポート８に接続される。この流体圧制御装置は、サックバックバルブ１と別体で形成され、前記流体圧制御装置内には、例えば、電気信号を空気圧に変換する電歪素子等の制御要素が配設される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係るサックバックバルブでは、電歪素子が有するヒステリシスによって印加される電圧に対する変位量の再現性に若干難点があるため、圧力流体供給ポートに供給される圧縮空気の流量を高精度に制御することが困難となる。また、前記電歪素子では、クリープが大きく耐久性が劣るという不都合がある。
【００１１】
また、従来技術に係るサックバックバルブを用いた場合、該サックバックバルブと流体制御装置との間、並びに該サックバックバルブとオン／オフ弁との間の配管接続作業が必要となって煩雑であるとともに、サックバックバルブ以外に流体圧制御装置とオン／オフ弁とをそれぞれ付設するための占有スペースが必要となり、設置スペースが増大するという不都合がある。
【００１２】
さらに、サックバックバルブと流体圧制御装置との間に接続される配管によって流路抵抗が増大し、ダイヤフラムの応答精度が劣化するという不都合がある。
【００１３】
さらにまた、オン／オフ弁のオン状態とオフ状態とを切り換えるための駆動装置が別途必要となり、前記オン／オフ弁と駆動装置との配管接続作業が煩雑であるとともに、コストが高騰するという不都合がある。
【００１４】
本発明は、前記の種々の不都合を悉く克服するためになされたものであり、配管接続作業を不要とするとともに設置スペースの縮小化を図り、ダイヤフラムの応答精度を向上させ、しかも高精度に流体圧を制御することが可能なサックバックバルブを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体通路を有し、一端部に第１ポートが形成され他端部に第２ポートが形成された継手部と、
パイロット圧によって変位する可撓性部材の負圧作用によって前記流体通路内の圧力流体を吸引するサックバック機構と、
前記パイロット圧の作用下に前記流体通路を開閉するオン／オフ弁と、
前記オン／オフ弁に供給されるパイロット圧を電気的に制御する流量制御手段が設けられた制御部と、
を備え、
前記流量制御手段は、熱によって膨張・収縮する流体が封入され、且つ一部が薄膜状に形成された容器と、前記容器の薄膜に臨むノズルと、前記容器内の流体を加熱制御する発熱手段とを有し、
前記制御部は、給排気作用下に前記サックバック機構に供給されるパイロット圧を加減する給気弁並びに排気弁と、前記給気弁、排気弁、および流量制御手段をそれぞれ電気的に制御するメインコントロールユニットとを有し、
前記継手部、サックバック機構、オン／オフ弁および制御部は、それぞれ一体的に組み付けられて設けられることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、負圧作用下に圧力流体を吸引する可撓性部材を有するサックバック機構に供給されるパイロット圧を給気弁並びに排気弁の給排気作用下に加減し、一方、流体通路を開閉するオン／オフ弁に供給されるパイロット圧を流量制御手段によって制御し、前記給気弁、排気弁、および流量制御手段を制御部に設けられたメインコントロールユニットによってそれぞれ電気的に制御することにより高精度に制御することができる。また、本発明では、前記継手部、サックバック機構、オン／オフ弁および制御部は、それぞれ一体的に組み付けられて設けられることにより、各構成要素間の配管接続作業を不要とし設置スペースの縮小化を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るサックバックバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１８】
図１において参照数字２０は、本発明の実施の形態に係るサックバックバルブを示す。このサックバックバルブ２０は、一組のチューブ２２ａ、２２ｂが着脱自在に所定間隔離間して接続される継手部２４と、前記継手部２４の上部に設けられ内部にオン／オフ弁２６およびサックバック機構２８（図２参照）を有する弁駆動部３０と、前記オン／オフ弁２６およびサックバック機構２８にそれぞれ供給される圧力流体を切り換え制御するとともに、前記オン／オフ弁２６およびサックバック機構２８に供給される圧力流体の圧力（パイロット圧）を制御する制御部３２とから構成される。なお、前記継手部２４、弁駆動部３０および制御部３２は、図１に示されるように一体的に組み付けられる。
【００１９】
図２に示されるように、継手部２４には、一端部に第１ポート３４が、他端部に第２ポート３６が形成されるとともに、前記第１ポート３４と第２ポート３６とを連通させる流体通路３８が設けられた継手ボデイ４０と、前記第１ポート３４および第２ポート３６にそれぞれ係合し、且つチューブ２２ａ、２２ｂの開口部に挿入されるインナ部材４２と、前記継手ボデイ４０の端部に刻設されたねじ溝に螺入することによりチューブ２２ａ、２２ｂの接続部位の液密性を保持するロックナット４４とを有する。
【００２０】
第１ポート３４に近接する継手部２４の上部にはオン／オフ弁２６が配設され、前記オン／オフ弁２６は、継手ボデイ４０と一体的に連結された第１弁ボデイ４６と、前記第１弁ボデイ４６の内部に形成されたシリンダ室４８に沿って矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位するピストン５０と、前記シリンダ室４８を気密に閉塞するカバー部材５２とを有する。なお、前記カバー部材５２は、サックバック機構２８まで延在している。前記ピストン５０とカバー部材５２との間には、一組のばね部材５４ａ、５４ｂが介装され、前記ばね部材５４ａ、５４ｂの弾発力によって該ピストン５０が、常時、下方側（矢印Ｘ2 方向）に向かって付勢された状態にある。
【００２１】
前記ピストン５０の下端部には、第１ダイヤフラム５６によって閉塞された第１ダイヤフラム室５８が形成され、前記第１ダイヤフラム５６は、ピストン５０の下端部に連結されて該ピストン５０と一体的に変位するように設けられる。この場合、前記第１ダイヤフラム５６は、継手ボデイ４０に形成された着座部５９から離間し、または前記着座部５９に着座することにより流体通路３８を開閉する機能を営む。従って、オン／オフ弁２６の開閉作用下に、流体通路３８を流通する圧力流体（例えば、コーティング液）の供給状態またはその供給停止状態が切り換えられる。
【００２２】
また、第１ダイヤフラム５６の上面部には、該第１ダイヤフラム５６の薄肉部を保護するリング状の緩衝部材６０が設けられ、前記緩衝部材６０はピストン５０の下端部に連結された断面Ｌ字状の保持部材６２によって保持される。
【００２３】
前記第１弁ボデイ４６には、後述する流量制御手段とオン／オフ弁２６のシリンダ室４８とを連通させる第１パイロット通路６４が形成される。この場合、流量制御手段の制御作用下に前記第１パイロット通路６４を介してシリンダ室４８内に圧力流体（パイロット圧）を供給することにより、ばね部材５４ａ、５４ｂの弾発力に抗してピストン５０が上昇する。従って、第１ダイヤフラム５６が着座部５９から所定間隔離間することにより流体通路３８が開成し、第１ポート３４から第２ポート３６側に向かってコーティング液が流通する。
【００２４】
また、第１弁ボデイ４６には、第１ダイヤフラム室５８を大気に連通させる通路６６が形成され、前記通路６６を介して第１ダイヤフラム室５８内のエアーを給排気することにより第１ダイヤフラム５６を円滑に作動させることができる。なお、参照数字６８は、それぞれシリンダ室４８の気密性を保持するためのシール部材を示し、参照数字７０は、ピストン５０に当接して緩衝機能を営む緩衝部材を示す。
【００２５】
第２ポート３６に近接する継手部２４の上部にはサックバック機構２８が設けられ、前記サックバック機構２８は、継手ボデイ４０および第１弁ボデイ４６と一体的に連結された第２弁ボデイ７２と、前記第２弁ボデイ７２の内部に形成された室７４に沿って矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位するステム７６とを有する。前記室７４内には、ステム７６のフランジに係着されその弾発力によって該ステム７６を、常時、上方側（矢印Ｘ1 方向）に向かって付勢するばね部材７８が配設されている。
【００２６】
前記ステム７６の上部には該ステム７６の上面部に係合する第２ダイヤフラム８０が張設され、前記第２ダイヤフラム８０の上方にはパイロット圧が供給されることにより該第２ダイヤフラム８０を作動させる第２ダイヤフラム室（パイロット室）８２が形成される。この場合、第２ダイヤフラム８０の薄肉部とステム７６との間には、例えば、ゴム材料等によって形成された緩衝部材８４が介装される。
【００２７】
一方、ステム７６の下端部には第３ダイヤフラム８６によって閉塞される第３ダイヤフラム室８８が形成され、前記第３ダイヤフラム８６は、ステム７６に連結されて該ステム７６と一体的に変位するように設けられる。
【００２８】
前記第３ダイヤフラム８６の上面部には、該第３ダイヤフラム８６の薄肉部を保護するリング状の緩衝部材９０が設けられ、前記緩衝部材９０はステム７６の下端部に連結された断面Ｌ字状の保持部材９２によって保持される。なお、ステム７６の矢印Ｘ1 方向に対する変位量は、前記保持部材９２が第２弁ボデイ７２の環状段部９４に当接することにより規制され、一方、該ステム７６の矢印Ｘ2 方向に対する変位量は、ステム７６のフランジが第２弁ボデイ７２のボス９６に当接することにより規制される。
【００２９】
前記第２弁ボデイ７２には、第３ダイヤフラム室８８を大気に連通させる通路９８が形成され、一方、カバー部材５２には、前記第２ダイヤフラム室８２にパイロット圧を供給する第２パイロット通路１００が形成されている。
【００３０】
制御部３２は、弁駆動部３０を構成する第１弁ボデイ４６および第２弁ボデイ７２と一体的に組み付けられたボンネット１０２を有し、前記ボンネット１０２には、圧力流体供給ポート１１９ａおよび圧力流体排出ポート１１９ｂが形成されている。
【００３１】
前記ボンネット１０２の内部には、前記オン／オフ弁２６のシリンダ室４８並びに第２ダイヤフラム室８２にそれぞれ供給されるパイロット圧を制御し給気弁として機能する第１電磁弁１０４と、前記第１電磁弁１０４に供給された圧力流体を外部に排出することにより排気弁として機能する第２電磁弁１０６と、前記第１電磁弁１０４に供給されるパイロット圧を検出してその検出信号をメインコントロールユニット１０８に導出する圧力センサ１１０が配設されている。
【００３２】
前記第１電磁弁１０４および第２電磁弁１０６は、それぞれノーマルクローズタイプからなり、メインコントロールユニット１０８からそれぞれ第１電磁弁１０４、第２電磁弁１０６の電磁コイル１１２に対して電流信号を導出することにより、図示しない弁体が矢印Ｘ1 方向に吸引されてオン状態となる。
【００３３】
さらに、前記ボンネット１０２の内部には、第１電磁弁１０４から導出された圧力流体の流量を制御し、所定の圧力値に制御された圧力流体（パイロット圧）をオン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給する流量制御手段１１５が設けられる。
【００３４】
この流量制御手段１１５は、図４並びに図５に示されるように、基板１１７上に固着されたケース１２１の内部に、単結晶のシリコン、またはこれに類似するガラス等の部材で形成された第１ウェハ１２３が固着され、前記第１ウェハ１２３の下部には導入ポート１４９が形成される。前記導入ポート１４９は後述する第４通路を介して第１電磁弁１０４に連通するように形成される。
【００３５】
前記導入ポート１４９の上部には、小径なノズル孔１２７が形成されたノズル１２９が設けられる。前記ノズル孔１２７は、前記第１ウェハ１２３の上面に開口するとともに、前記第１ウェハ１２３と第２ウェハ１３１との間に形成された第１室１３３に連通するように形成される。
【００３６】
前記第１ウェハ１２３の上面には、該第１ウェハ１２３と同様に単結晶のシリコン、またはこれに類似するガラス等によって形成された第２ウェハ１３１が固着され、前記第２ウェハ１３１の内部には、例えば、シリコン液のように加熱されることにより膨張する流体１３５が充填された第２室１３７が形成される。前記第２室１３７の底部は薄膜状に形成され、この薄膜１３９は、前記ノズル１２９の先端から所定間隔離間し、前記流体１３５の膨張作用下に該ノズル１２９側に向かって撓曲自在に形成される。
【００３７】
前記第２室１３７は、耐熱ガラスで形成されたガラスウェハ１４１が前記第２ウェハ１３１の上面に固着されることにより密封される。前記第２室１３７の上面を構成するガラスウェハ１４１の下部にはパターン化された電気抵抗１４３が設けられ、前記電気抵抗１４３は図示しない電極およびリード線を介して前記メインコントロールユニット１０８と電気的に接続されている。前記第２ウェハ１３１およびガラスウェハ１４１には、前記第１室１３３に連通する通路１４５が形成され、前記通路１４５は前記ケース１２１の上部に形成された導出ポート１４７と連通するように形成される。なお、前記導出ポート１４７は、第１パイロット通路６４を介してオン／オフ弁２６と連通するように形成されている。
【００３８】
前記圧力センサ１１０によって検出された圧力値等はＬＥＤ表示器１１６に表示されるとともに、必要に応じて、コネクタ１１８を介して図示しないキー入力装置により設定した設定圧力値が前記ＬＥＤ表示器１１６に表示される。
【００３９】
なお、前記メインコントロールユニット１０８には、制御・判断・処理・演算・記憶の各手段として機能する図示しないＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）が設けられ、該ＭＰＵから導出される制御信号によって第１電磁弁１０４および／または第２電磁弁１０６を付勢・滅勢することにより、オン／オフ弁２６のシリンダ室４８とサックバック機構２８の第２ダイヤフラム室８２にそれぞれ供給されるパイロット圧（流量）が制御される。
【００４０】
また、前記ボンネット１０２の内部には、圧力流体供給ポート１１９ａと第１電磁弁１０４とを連通させる第１通路１２０と、第１電磁弁１０４と第２電磁弁１０６とを連通させる第２通路１２２と、前記第２通路１２２から分岐し圧力センサ１１０にパイロット圧を導入する第３通路１２４とが形成されている。
【００４１】
さらに、ボンネット１０２の内部には、前記第２通路１２２から分岐し前記流量制御手段１１５の導入ポート１４９に接続される第４通路１２５と、前記流量制御手段１１５の導出ポート１４７に接続されオン／オフ弁２６のシリンダ室４８にパイロット圧を供給する第１パイロット通路６４と、前記第２通路１２２から分岐して第２ダイヤフラム室８２にパイロット圧を供給する第２パイロット通路１００と、第２電磁弁１０６と圧力流体排出ポート１１９ｂとを連通させる第５通路１２６とが設けられている。
【００４２】
この場合、メインコントロールユニット１０８から第１電磁弁１０４の電磁コイル１１２に電流信号が供給されたときに図示しない弁体が変位して該第１電磁弁１０４がオン状態となり、第１通路１２０、第２通路１２２および第４通路１２５が相互に連通する。従って、圧力流体供給ポート１１９ａから供給された圧力流体（パイロット圧）は、第１通路１２０、第２通路１２２および第４通路１２５を介して流量制御手段１１５に供給される。
【００４３】
一方、メインコントロールユニット１０８から第２電磁弁１０６の電磁コイル１１２に電流信号が供給されたときに図示しない弁体が変位して第２電磁弁１０６がオン状態となり、第２通路１２２と第５通路１２６とが連通する。従って、第２ダイヤフラム室８２内の圧力流体（パイロット圧）は、第２パイロット通路１００、第２通路１２２、第５通路１２６並びに圧力流体排出ポート１１９ｂを通じて大気中に排出される。
【００４４】
本実施の形態に係るサックバックバルブ２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について、図３に示す回路構成図に沿って説明する。
【００４５】
まず、サックバックバルブ２０の第１ポート３４に連通するチューブ２２ａには、コーティング液が貯留されたコーティング液供給源１３０を接続し、一方、第２ポート３６に連通するチューブ２２ｂには、図示しない半導体ウェハに向かってコーティング液を滴下するノズル（図示せず）が設けられたコーティング液滴下装置１３２を接続する。また、圧力流体供給ポート１１９ａには、圧力流体供給源１３４を接続しておく。
【００４６】
このような準備作業を経た後、圧力流体供給源１３４を付勢し、圧力流体供給ポート１１９ａに対し圧力流体を導入するとともに、図示しない入力手段を介してメインコントロールユニット１０８に入力信号および電源信号を導入する。メインコントロールユニット１０８は、前記入力信号に基づいて第１電磁弁１０４にのみ付勢信号を導出し、前記第１電磁弁１０４をオン状態とする。その際、第２電磁弁１０６および流量制御手段１１５は、それぞれ滅勢されてオフ状態にある。
【００４７】
圧力流体供給ポート１１９ａから導入された圧力流体（パイロット圧）は、相互に連通する第１通路１２０、第２通路１２２および第２パイロット通路１００を経由して第２ダイヤフラム室８２に供給される。前記第２ダイヤフラム室８２に供給されたパイロット圧の作用下に第２ダイヤフラム８０が撓曲または変形してステム７６を矢印Ｘ2 方向に押圧する。この結果、ステム７６の下端部に連結された第３ダイヤフラム８６が変位して図２に示す状態となる。
【００４８】
なお、前記第２ダイヤフラム室８２に供給されたパイロット圧は、第３通路１２４を介して圧力センサ１１０に導入され、前記圧力センサ１１０から出力される検出信号がメインコントロールユニット１０８に導入されてフィードバック制御が行われる。また、前記第２ダイヤフラム室８２に供給されるパイロット圧は、図示しないＭＰＵから導出される制御信号によって第１電磁弁１０４および／または第２電磁弁１０６を付勢・滅勢することにより、圧力流体（パイロット圧）の流量が制御される。
【００４９】
このように第２ダイヤフラム室８２に供給されたパイロット圧の作用下に第２ダイヤフラム８０が矢印Ｘ2 方向に押圧された状態において、メインコントロールユニット１０８は、流量制御手段１１５に電気信号を導出する。前記流量制御手段１１５では電気抵抗１４３に電流が流れ、該電気抵抗１４３が発熱する。
【００５０】
このため、第２室１３７内に充填された流体１３５が加熱されて膨張し、図４の二点鎖線で示されるように薄膜１３９が押圧されて下方側に向かって撓曲し、前記薄膜１３９とノズル１２９との離間間隔が所定量に設定される。従って、ノズル孔１２７から第１室１３３内に供給される圧力流体の流量は、前記薄膜１３９とノズル１２９との離間間隔によって絞られることにより制御される。この結果、流量制御手段１１５の通路１４５を介して導出ポート１４７から排出される圧力流体の流量が調整されることにより、オン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給されるパイロット圧が所定値に制御される。
【００５１】
この場合、オン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給されるパイロット圧は、前述した流量制御手段１１５によってのみ制御してもよいし、あるいは図示しないＭＰＵから導出される制御信号によって第１電磁弁１０４および／または第２電磁弁１０６を付勢・滅勢することにより制御してもよい。また、前記流量制御手段１１５と前記第１電磁弁１０４および／または第２電磁弁１０６とを併用してオン／オフ弁２６に供給されるパイロット圧を制御することも可能である。
【００５２】
前記シリンダ室４８に導入された圧力流体（パイロット圧）は、ばね部材５４ａ、５４ｂの弾発力に抗してピストン５０を矢印Ｘ1 方向に変位させる。従って、ピストン５０に連結された第１ダイヤフラム５６が着座部５９から離間してオン／オフ弁２６がオン状態となる。その際、コーティング液供給源１３０から供給されたコーティング液は、流体通路３８に沿って流通し、コーティング液滴下装置１３２を介してコーティング液が半導体ウェハに滴下される。この結果、半導体ウェハには、所望の膜厚を有するコーティング被膜（図示せず）が形成される。
【００５３】
コーティング液滴下装置１３２を介して所定量のコーティング液が図示しない半導体ウェハに塗布された後、メインコントロールユニット１０８は、流量制御手段１１５に電気信号を導出してオン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給されるパイロット圧を減少させ、オン／オフ弁２６をオフ状態とする。
【００５４】
すなわち、メインコントロールユニット１０８から出力される制御信号によって流量制御手段１１５の電気抵抗１４３に供給される電流を増大させ、第２室１３７内に充填された流体１３５の膨張作用下に薄膜１３９がノズル１２９側に向かって撓曲し、前記薄膜１３９とノズル１２９との離間間隔が狭小となる。この結果、流量制御手段１１５を通過する圧力流体が薄膜１３９とノズル１２９との離間間隔によって絞られ、オン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給されるパイロット圧が減少する。そして、ばね部材５４ａ、５４ｂの弾発力の作用下にピストン５０が矢印Ｘ2 方向に変位し、第１ダイヤフラム５６が着座部５９に着座してオン／オフ弁２６がオフ状態となる。
【００５５】
なお、メインコントロールユニット１０８の図示しないＭＰＵから導出される制御信号によって第１電磁弁１０４および／または第２電磁弁１０６を付勢・滅勢することにより、オン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給されるパイロット圧を減少させてオン／オフ弁２６をオフ状態にしてもよい。
【００５６】
オン／オフ弁２６がオフ状態となって流体通路３８が遮断されることにより半導体ウェハに対するコーティング液の供給が停止し、コーティング液滴下装置１３２のノズル（図示せず）からの半導体ウェハに対するコーティング液の滴下状態が停止する。この場合、コーティング液滴下装置１３２のノズル内には、半導体ウェハに滴下される直前のコーティング液が残存しているため、液だれが生ずるおそれがある。
【００５７】
そこで、前記メインコントロールユニット１０８は、第１電磁弁１０４に滅勢信号を導出して該第１電磁弁１０４をオフ状態にすると同時に第２電磁弁１０６に付勢信号を導出して該第２電磁弁１０６をオン状態とする。
【００５８】
従って、第１電磁弁１０４がオフ状態となり、且つ第２電磁弁１０６がオン状態となることにより、第５通路１２６と第２パイロット通路１００とが連通した状態となり、第２ダイヤフラム室８２内に保持された圧力流体（パイロット圧）は、相互に連通する第２パイロット通路１００、第２通路１２２および第５通路１２６を経由して圧力流体排出ポート１１９ｂから大気中に排出される。その際、第２ダイヤフラム８０は、ばね部材７８の弾発力の作用下に矢印Ｘ1 方向に上昇し、図６に示された状態に至る。
【００５９】
すなわち、第２ダイヤフラム８０が上昇し、ステム７６を介して第３ダイヤフラム８６が矢印Ｘ1 方向に向かって一体的に変位することにより負圧作用が発生する。その際、流体通路３８内の所定量のコーティング液が、図６中、矢印方向に沿って吸引される。この結果、コーティング液滴下装置１３２のノズル内に残存する所定量のコーティング液がサックバックバルブ２０側に向かって戻されることにより、半導体ウェハに対する液だれを防止することができる。
【００６０】
なお、再び、流量制御手段１１５に付勢信号を導出してオン／オフ弁２６をオン状態とすると同時に、メインコントロールユニット１０８から第１電磁弁１０４に付勢信号を導出してオン状態にし、第２電磁弁１０６に滅勢信号を導出してオフ状態とすることにより図２に示す状態に至り、半導体ウェハに対するコーティング液の滴下が開始される。
【００６１】
上記したように、本実施の形態では、流量制御手段１１５に供給される電流を増減させ電気抵抗１４３の発熱量を増減させることにより薄膜１３９をノズル１２９側に向かって撓曲させることができる。従って、前記薄膜１３９の撓曲作用下にノズル１２９と該薄膜１３９との離間間隔を自在に調節することにより、ノズル孔１２７を流通する圧力流体の流量を調整することができる。この場合、薄膜１３９の撓曲作用下にノズル孔１２７を前記薄膜１３９によって閉塞することにより、圧力流体の流通を遮断することも可能である。
【００６２】
従って、流量制御手段１１５によってオン／オフ弁２６に供給されるパイロット圧を高精度に制御するとともに、前記オン／オフ弁２６の応答精度をより一層向上させることができる。
【００６３】
具体的には、流量制御手段１１５によってオン／オフ弁２６に供給されるパイロット圧を制御することにより、従来技術と比較して前記オン／オフ弁２６の駆動速度を向上させるとともに駆動レンジを大幅に拡大することができる。また、前記オン／オフ弁２６のオン状態とオフ状態との切換速度が上昇することにより、半導体ウェハに対して滴下されるコーティング液の流量を高精度に設定することが可能となる。さらに、ノズル１２９に臨む薄膜１３９をシリコンの単結晶、またはこれに類似するガラス等で形成しているため、頻度の高い撓曲作用に十分に耐えることができ、且つクリープが減少されて再現性も高くなる。この結果、駆動部分である薄膜１３０の疲労が少なく、耐久性に優れ、経年変化もほとんどない。なお、この流体制御手段１１５は、半導体製造技術を用いて製造することができるため、高精度にしかも大量生産することができる利点がある。
【００６４】
また、本実施の形態では、継手部２４、オン／オフ弁２６、サックバック機構２８および制御部３２をそれぞれ一体的に組み付けることにより、前述した従来技術と異なり、サックバックバルブ２０と流体圧制御装置との間、並びに該サックバックバルブ２０とオン／オフ弁２６との間の配管接続作業を不要とし、流体圧制御装置並びにオン／オフ弁２６を付設するための占有スペースを設ける必要がないことから、設置スペースの有効利用を図ることができる。
【００６５】
さらに、本実施の形態では、オン／オフ弁２６および制御部３２等がサックバック機構２８と一体的に形成されているため、従来技術においてそれぞれ別体で構成されたものを一体的に結合した場合と比較して、装置の小型化を達成することができる。
【００６６】
さらにまた、本実施の形態では、サックバックバルブ２０と流体圧制御装置との間に配管を設ける必要がないため、流路抵抗が増大することを回避することができる。
【００６７】
またさらに、サックバック機構２８とオン／オフ弁２６にそれぞれ供給される圧力流体（パイロット圧）を共通化し、流量制御手段１１５を介して流量制御することにより、従来技術と異なり、オン／オフ弁２６を駆動させる駆動装置が不要となる。この結果、装置全体をさらに小型化することができるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、メインコントロールユニット１０８によって電気的に制御される流量制御手段１１５を介してオン／オフ弁２６に供給されるパイロット圧を制御しているが、これに限定されるものではなく、サックバック機構２８に供給されるパイロット圧を制御することも可能である。この場合、パイロット圧によって作動する第２ダイヤフラム８０の応答精度を高めることが可能となり、流体通路３８内に残存するコーティング液をより一層迅速に吸引することができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００７０】
流量制御手段によってパイロット圧を高精度に制御するとともに、前記オン／オフ弁並びにサックバック機構の応答精度をより一層向上させることができる。
【００７１】
すなわち、流量制御手段に設けられた薄膜をシリコンの単結晶、またはこれに類似するガラス等で形成しているため、頻度の高い撓曲作用に十分に耐えることができ耐久性が向上するとともに、クリープが減少されて再現性も高くなる。また、パイロット圧を高精度に制御することができるため、パイロット圧によって作動する可撓性部材の応答精度を高めることが可能となり、流体通路内に残存する圧力流体を迅速に吸引することができる。なお、この流体制御手段は、半導体製造技術を用いて製造することができるため、高精度にしかも大量生産することができるという利点がある。
【００７２】
また、従来技術と異なり、サックバックバルブと流体制御装置との間、並びに該サックバックバルブとオン／オフ弁との間の配管接続作業が不要となり、またサックバックバルブ以外に流体制御装置、オン／オフ弁を駆動させる駆動装置等を付設するための占有スペースが不要となることから、設置スペースの有効利用を図ることができる。
【００７３】
さらに、サックバックバルブと流体制御装置との間、並びに該サックバックバルブとオン／オフ弁との間に配管を設ける必要がないため、流路抵抗が増大することを回避することができる。
【００７４】
さらにまた、サックバック機構とオン／オフ弁にそれぞれ供給される圧力流体（パイロット圧）を共通化し、流量制御手段を介して制御することにより、従来技術と異なり、オン／オフ弁を駆動させる駆動装置が不要となる。この結果、装置全体の小型化を達成することができるとともに、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るサックバックバルブの斜視図である。
【図２】図１に示すサックバックバルブの縦断面図である。
【図３】図１に示すサックバックバルブの回路構成図である。
【図４】図１に示すサックバックバルブを構成する流量制御手段の縦断面図である。
【図５】図４に示す流量制御手段の分解断面図である。
【図６】図１に示すサックバックバルブの動作説明図である。
【図７】従来技術に係るサックバックバルブの縦断面図である。
【符号の説明】
２０…サックバックバルブ ２４…継手部
２６…オン／オフ弁 ２８…サックバック機構
３０…弁駆動部 ３２…制御部
３４、３６…ポート ３８…流体通路
５０…ピストン ５２…カバー部材
５６、８０、８６…ダイヤフラム ５８、８２、８８…ダイヤフラム室
６４、１００…パイロット通路 １０４、１０６…電磁弁
１０８…メインコントロールユニット １１０…圧力センサ
１１５…流量制御手段 １１９ａ…圧力流体供給ポート
１１９ｂ…圧力流体排出ポート
１２０、１２２、１２４、１２５、１２６、１４５…通路
１２１…ケース １２３、１３１…ウェハ
１２７…ノズル孔 １２９…ノズル
１３３、１３７…室 １３５…流体
１４１…ガラスウェハ １４３…電気抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤフラムの変位作用下に流体通路を流通する所定量の圧力流体を吸引することにより、例えば、前記圧力流体の供給口の液だれを防止することが可能なサックバックバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、半導体ウェハ等の製造工程においてサックバックバルブ（suck back valve ）が使用されている。このサックバックバルブは、半導体ウェハに対するコーティング液の供給を停止した際、供給口から微量のコーティング液が半導体ウェハに向かって滴下する、いわゆる液だれを防止する機能を有する。
【０００３】
ここで、従来技術に係るサックバックバルブを図７に示す（例えば、実公平８−１０３９９号公報参照）。
【０００４】
このサックバックバルブ１は、流体導入ポート２と流体導出ポート３とを連通させる流体通路４が形成された弁本体５と、前記弁本体５の上部に連結されるボンネット６とを有する。前記流体通路４の中央部には、厚肉部および薄肉部から構成されたダイヤフラム７が設けられている。前記ボンネット６には、図示しない圧力流体供給源に接続され、切換弁（図示せず）の切換作用下に前記ダイヤフラム作動用の圧縮空気を供給する圧力流体供給ポート８が形成される。
【０００５】
前記ダイヤフラム７にはピストン９が嵌合され、前記ピストン９には、弁本体５の内壁面を摺動するとともにシール機能を営むｖパッキン１０が装着されている。また、弁本体５内には、ピストン９を上方に向かって常時押圧するスプリング１１が設けられている。なお、参照数字１２は、ピストン９に当接して該ピストン９の変位量を調整することにより、ダイヤフラム７によって吸引されるコーティング液の流量を調整するねじ部材を示す。
【０００６】
前記流体導入ポート２には、コーティング液が貯留された図示しないコーティング供給源がチューブ等の管路を介して接続され、さらに、前記コーティング液供給源と前記流体導入ポート２との間には、サックバックバルブ１と別体で構成されたオン／オフ弁（図示せず）が接続されている。このオン／オフ弁は、その付勢・滅勢作用下に該サックバックバルブ１に対するコーティング液の供給状態と供給停止状態とを切り換える機能を営む。
【０００７】
このサックバックバルブ１の概略動作を説明すると、流体導入ポート２から流体導出ポート３に向かってコーティング液が供給されている通常の状態では、圧力流体供給ポート８から供給された圧縮空気の作用下にピストン９およびダイヤフラム７が下方向に向かって一体的に変位し、ピストン９に連結されたダイヤフラム７が、図７中、二点鎖線で示すように流体通路４内に突出している。
【０００８】
そこで、図示しないオン／オフ弁の切換作用下に流体通路４内のコーティング液の流通を停止した場合、圧力流体供給ポート８からの圧縮空気の供給を停止させることにより、スプリング１１の弾発力の作用下にピストン９およびダイヤフラム７が一体的に上昇し、前記ダイヤフラム７の負圧作用下に流体通路４内に残存する所定量のコーティング液が吸引され、図示しない供給口における液だれが防止される。
【０００９】
ところで、前記の従来技術に係るサックバックバルブ１では、圧力流体供給ポート８に供給される圧縮空気の流量を高精度に調整するために、チューブ等の管体を通じて図示しない流体圧制御装置が圧力流体供給ポート８に接続される。この流体圧制御装置は、サックバックバルブ１と別体で形成され、前記流体圧制御装置内には、例えば、電気信号を空気圧に変換する電歪素子等の制御要素が配設される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係るサックバックバルブでは、電歪素子が有するヒステリシスによって印加される電圧に対する変位量の再現性に若干難点があるため、圧力流体供給ポートに供給される圧縮空気の流量を高精度に制御することが困難となる。また、前記電歪素子では、クリープが大きく耐久性が劣るという不都合がある。
【００１１】
また、従来技術に係るサックバックバルブを用いた場合、該サックバックバルブと流体制御装置との間、並びに該サックバックバルブとオン／オフ弁との間の配管接続作業が必要となって煩雑であるとともに、サックバックバルブ以外に流体圧制御装置とオン／オフ弁とをそれぞれ付設するための占有スペースが必要となり、設置スペースが増大するという不都合がある。
【００１２】
さらに、サックバックバルブと流体圧制御装置との間に接続される配管によって流路抵抗が増大し、ダイヤフラムの応答精度が劣化するという不都合がある。
【００１３】
さらにまた、オン／オフ弁のオン状態とオフ状態とを切り換えるための駆動装置が別途必要となり、前記オン／オフ弁と駆動装置との配管接続作業が煩雑であるとともに、コストが高騰するという不都合がある。
【００１４】
本発明は、前記の種々の不都合を悉く克服するためになされたものであり、配管接続作業を不要とするとともに設置スペースの縮小化を図り、ダイヤフラムの応答精度を向上させ、しかも高精度に流体圧を制御することが可能なサックバックバルブを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体通路を有し、一端部に第１ポートが形成され他端部に第２ポートが形成された継手部と、
パイロット圧によって変位する可撓性部材の負圧作用によって前記流体通路内の圧力流体を吸引するサックバック機構と、
前記パイロット圧の作用下に前記流体通路を開閉するオン／オフ弁と、
前記オン／オフ弁に供給されるパイロット圧を電気的に制御する流量制御手段が設けられた制御部と、
を備え、
前記流量制御手段は、熱によって膨張・収縮する流体が封入され、且つ一部が薄膜状に形成された容器と、前記容器の薄膜に臨むノズルと、前記容器内の流体を加熱制御する発熱手段とを有し、
前記制御部は、給排気作用下に前記サックバック機構に供給されるパイロット圧を加減する給気弁並びに排気弁と、前記給気弁、排気弁、および流量制御手段をそれぞれ電気的に制御するメインコントロールユニットとを有し、
前記継手部、サックバック機構、オン／オフ弁および制御部は、それぞれ一体的に組み付けられて設けられることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、負圧作用下に圧力流体を吸引する可撓性部材を有するサックバック機構に供給されるパイロット圧を給気弁並びに排気弁の給排気作用下に加減し、一方、流体通路を開閉するオン／オフ弁に供給されるパイロット圧を流量制御手段によって制御し、前記給気弁、排気弁、および流量制御手段を制御部に設けられたメインコントロールユニットによってそれぞれ電気的に制御することにより高精度に制御することができる。また、本発明では、前記継手部、サックバック機構、オン／オフ弁および制御部は、それぞれ一体的に組み付けられて設けられることにより、各構成要素間の配管接続作業を不要とし設置スペースの縮小化を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るサックバックバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１８】
図１において参照数字２０は、本発明の実施の形態に係るサックバックバルブを示す。このサックバックバルブ２０は、一組のチューブ２２ａ、２２ｂが着脱自在に所定間隔離間して接続される継手部２４と、前記継手部２４の上部に設けられ内部にオン／オフ弁２６およびサックバック機構２８（図２参照）を有する弁駆動部３０と、前記オン／オフ弁２６およびサックバック機構２８にそれぞれ供給される圧力流体を切り換え制御するとともに、前記オン／オフ弁２６およびサックバック機構２８に供給される圧力流体の圧力（パイロット圧）を制御する制御部３２とから構成される。なお、前記継手部２４、弁駆動部３０および制御部３２は、図１に示されるように一体的に組み付けられる。
【００１９】
図２に示されるように、継手部２４には、一端部に第１ポート３４が、他端部に第２ポート３６が形成されるとともに、前記第１ポート３４と第２ポート３６とを連通させる流体通路３８が設けられた継手ボデイ４０と、前記第１ポート３４および第２ポート３６にそれぞれ係合し、且つチューブ２２ａ、２２ｂの開口部に挿入されるインナ部材４２と、前記継手ボデイ４０の端部に刻設されたねじ溝に螺入することによりチューブ２２ａ、２２ｂの接続部位の液密性を保持するロックナット４４とを有する。
【００２０】
第１ポート３４に近接する継手部２４の上部にはオン／オフ弁２６が配設され、前記オン／オフ弁２６は、継手ボデイ４０と一体的に連結された第１弁ボデイ４６と、前記第１弁ボデイ４６の内部に形成されたシリンダ室４８に沿って矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位するピストン５０と、前記シリンダ室４８を気密に閉塞するカバー部材５２とを有する。なお、前記カバー部材５２は、サックバック機構２８まで延在している。前記ピストン５０とカバー部材５２との間には、一組のばね部材５４ａ、５４ｂが介装され、前記ばね部材５４ａ、５４ｂの弾発力によって該ピストン５０が、常時、下方側（矢印Ｘ2 方向）に向かって付勢された状態にある。
【００２１】
前記ピストン５０の下端部には、第１ダイヤフラム５６によって閉塞された第１ダイヤフラム室５８が形成され、前記第１ダイヤフラム５６は、ピストン５０の下端部に連結されて該ピストン５０と一体的に変位するように設けられる。この場合、前記第１ダイヤフラム５６は、継手ボデイ４０に形成された着座部５９から離間し、または前記着座部５９に着座することにより流体通路３８を開閉する機能を営む。従って、オン／オフ弁２６の開閉作用下に、流体通路３８を流通する圧力流体（例えば、コーティング液）の供給状態またはその供給停止状態が切り換えられる。
【００２２】
また、第１ダイヤフラム５６の上面部には、該第１ダイヤフラム５６の薄肉部を保護するリング状の緩衝部材６０が設けられ、前記緩衝部材６０はピストン５０の下端部に連結された断面Ｌ字状の保持部材６２によって保持される。
【００２３】
前記第１弁ボデイ４６には、後述する流量制御手段とオン／オフ弁２６のシリンダ室４８とを連通させる第１パイロット通路６４が形成される。この場合、流量制御手段の制御作用下に前記第１パイロット通路６４を介してシリンダ室４８内に圧力流体（パイロット圧）を供給することにより、ばね部材５４ａ、５４ｂの弾発力に抗してピストン５０が上昇する。従って、第１ダイヤフラム５６が着座部５９から所定間隔離間することにより流体通路３８が開成し、第１ポート３４から第２ポート３６側に向かってコーティング液が流通する。
【００２４】
また、第１弁ボデイ４６には、第１ダイヤフラム室５８を大気に連通させる通路６６が形成され、前記通路６６を介して第１ダイヤフラム室５８内のエアーを給排気することにより第１ダイヤフラム５６を円滑に作動させることができる。なお、参照数字６８は、それぞれシリンダ室４８の気密性を保持するためのシール部材を示し、参照数字７０は、ピストン５０に当接して緩衝機能を営む緩衝部材を示す。
【００２５】
第２ポート３６に近接する継手部２４の上部にはサックバック機構２８が設けられ、前記サックバック機構２８は、継手ボデイ４０および第１弁ボデイ４６と一体的に連結された第２弁ボデイ７２と、前記第２弁ボデイ７２の内部に形成された室７４に沿って矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位するステム７６とを有する。前記室７４内には、ステム７６のフランジに係着されその弾発力によって該ステム７６を、常時、上方側（矢印Ｘ1 方向）に向かって付勢するばね部材７８が配設されている。
【００２６】
前記ステム７６の上部には該ステム７６の上面部に係合する第２ダイヤフラム８０が張設され、前記第２ダイヤフラム８０の上方にはパイロット圧が供給されることにより該第２ダイヤフラム８０を作動させる第２ダイヤフラム室（パイロット室）８２が形成される。この場合、第２ダイヤフラム８０の薄肉部とステム７６との間には、例えば、ゴム材料等によって形成された緩衝部材８４が介装される。
【００２７】
一方、ステム７６の下端部には第３ダイヤフラム８６によって閉塞される第３ダイヤフラム室８８が形成され、前記第３ダイヤフラム８６は、ステム７６に連結されて該ステム７６と一体的に変位するように設けられる。
【００２８】
前記第３ダイヤフラム８６の上面部には、該第３ダイヤフラム８６の薄肉部を保護するリング状の緩衝部材９０が設けられ、前記緩衝部材９０はステム７６の下端部に連結された断面Ｌ字状の保持部材９２によって保持される。なお、ステム７６の矢印Ｘ1 方向に対する変位量は、前記保持部材９２が第２弁ボデイ７２の環状段部９４に当接することにより規制され、一方、該ステム７６の矢印Ｘ2 方向に対する変位量は、ステム７６のフランジが第２弁ボデイ７２のボス９６に当接することにより規制される。
【００２９】
前記第２弁ボデイ７２には、第３ダイヤフラム室８８を大気に連通させる通路９８が形成され、一方、カバー部材５２には、前記第２ダイヤフラム室８２にパイロット圧を供給する第２パイロット通路１００が形成されている。
【００３０】
制御部３２は、弁駆動部３０を構成する第１弁ボデイ４６および第２弁ボデイ７２と一体的に組み付けられたボンネット１０２を有し、前記ボンネット１０２には、圧力流体供給ポート１１９ａおよび圧力流体排出ポート１１９ｂが形成されている。
【００３１】
前記ボンネット１０２の内部には、前記オン／オフ弁２６のシリンダ室４８並びに第２ダイヤフラム室８２にそれぞれ供給されるパイロット圧を制御し給気弁として機能する第１電磁弁１０４と、前記第１電磁弁１０４に供給された圧力流体を外部に排出することにより排気弁として機能する第２電磁弁１０６と、前記第１電磁弁１０４に供給されるパイロット圧を検出してその検出信号をメインコントロールユニット１０８に導出する圧力センサ１１０が配設されている。
【００３２】
前記第１電磁弁１０４および第２電磁弁１０６は、それぞれノーマルクローズタイプからなり、メインコントロールユニット１０８からそれぞれ第１電磁弁１０４、第２電磁弁１０６の電磁コイル１１２に対して電流信号を導出することにより、図示しない弁体が矢印Ｘ1 方向に吸引されてオン状態となる。
【００３３】
さらに、前記ボンネット１０２の内部には、第１電磁弁１０４から導出された圧力流体の流量を制御し、所定の圧力値に制御された圧力流体（パイロット圧）をオン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給する流量制御手段１１５が設けられる。
【００３４】
この流量制御手段１１５は、図４並びに図５に示されるように、基板１１７上に固着されたケース１２１の内部に、単結晶のシリコン、またはこれに類似するガラス等の部材で形成された第１ウェハ１２３が固着され、前記第１ウェハ１２３の下部には導入ポート１４９が形成される。前記導入ポート１４９は後述する第４通路を介して第１電磁弁１０４に連通するように形成される。
【００３５】
前記導入ポート１４９の上部には、小径なノズル孔１２７が形成されたノズル１２９が設けられる。前記ノズル孔１２７は、前記第１ウェハ１２３の上面に開口するとともに、前記第１ウェハ１２３と第２ウェハ１３１との間に形成された第１室１３３に連通するように形成される。
【００３６】
前記第１ウェハ１２３の上面には、該第１ウェハ１２３と同様に単結晶のシリコン、またはこれに類似するガラス等によって形成された第２ウェハ１３１が固着され、前記第２ウェハ１３１の内部には、例えば、シリコン液のように加熱されることにより膨張する流体１３５が充填された第２室１３７が形成される。前記第２室１３７の底部は薄膜状に形成され、この薄膜１３９は、前記ノズル１２９の先端から所定間隔離間し、前記流体１３５の膨張作用下に該ノズル１２９側に向かって撓曲自在に形成される。
【００３７】
前記第２室１３７は、耐熱ガラスで形成されたガラスウェハ１４１が前記第２ウェハ１３１の上面に固着されることにより密封される。前記第２室１３７の上面を構成するガラスウェハ１４１の下部にはパターン化された電気抵抗１４３が設けられ、前記電気抵抗１４３は図示しない電極およびリード線を介して前記メインコントロールユニット１０８と電気的に接続されている。前記第２ウェハ１３１およびガラスウェハ１４１には、前記第１室１３３に連通する通路１４５が形成され、前記通路１４５は前記ケース１２１の上部に形成された導出ポート１４７と連通するように形成される。なお、前記導出ポート１４７は、第１パイロット通路６４を介してオン／オフ弁２６と連通するように形成されている。
【００３８】
前記圧力センサ１１０によって検出された圧力値等はＬＥＤ表示器１１６に表示されるとともに、必要に応じて、コネクタ１１８を介して図示しないキー入力装置により設定した設定圧力値が前記ＬＥＤ表示器１１６に表示される。
【００３９】
なお、前記メインコントロールユニット１０８には、制御・判断・処理・演算・記憶の各手段として機能する図示しないＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）が設けられ、該ＭＰＵから導出される制御信号によって第１電磁弁１０４および／または第２電磁弁１０６を付勢・滅勢することにより、オン／オフ弁２６のシリンダ室４８とサックバック機構２８の第２ダイヤフラム室８２にそれぞれ供給されるパイロット圧（流量）が制御される。
【００４０】
また、前記ボンネット１０２の内部には、圧力流体供給ポート１１９ａと第１電磁弁１０４とを連通させる第１通路１２０と、第１電磁弁１０４と第２電磁弁１０６とを連通させる第２通路１２２と、前記第２通路１２２から分岐し圧力センサ１１０にパイロット圧を導入する第３通路１２４とが形成されている。
【００４１】
さらに、ボンネット１０２の内部には、前記第２通路１２２から分岐し前記流量制御手段１１５の導入ポート１４９に接続される第４通路１２５と、前記流量制御手段１１５の導出ポート１４７に接続されオン／オフ弁２６のシリンダ室４８にパイロット圧を供給する第１パイロット通路６４と、前記第２通路１２２から分岐して第２ダイヤフラム室８２にパイロット圧を供給する第２パイロット通路１００と、第２電磁弁１０６と圧力流体排出ポート１１９ｂとを連通させる第５通路１２６とが設けられている。
【００４２】
この場合、メインコントロールユニット１０８から第１電磁弁１０４の電磁コイル１１２に電流信号が供給されたときに図示しない弁体が変位して該第１電磁弁１０４がオン状態となり、第１通路１２０、第２通路１２２および第４通路１２５が相互に連通する。従って、圧力流体供給ポート１１９ａから供給された圧力流体（パイロット圧）は、第１通路１２０、第２通路１２２および第４通路１２５を介して流量制御手段１１５に供給される。
【００４３】
一方、メインコントロールユニット１０８から第２電磁弁１０６の電磁コイル１１２に電流信号が供給されたときに図示しない弁体が変位して第２電磁弁１０６がオン状態となり、第２通路１２２と第５通路１２６とが連通する。従って、第２ダイヤフラム室８２内の圧力流体（パイロット圧）は、第２パイロット通路１００、第２通路１２２、第５通路１２６並びに圧力流体排出ポート１１９ｂを通じて大気中に排出される。
【００４４】
本実施の形態に係るサックバックバルブ２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について、図３に示す回路構成図に沿って説明する。
【００４５】
まず、サックバックバルブ２０の第１ポート３４に連通するチューブ２２ａには、コーティング液が貯留されたコーティング液供給源１３０を接続し、一方、第２ポート３６に連通するチューブ２２ｂには、図示しない半導体ウェハに向かってコーティング液を滴下するノズル（図示せず）が設けられたコーティング液滴下装置１３２を接続する。また、圧力流体供給ポート１１９ａには、圧力流体供給源１３４を接続しておく。
【００４６】
このような準備作業を経た後、圧力流体供給源１３４を付勢し、圧力流体供給ポート１１９ａに対し圧力流体を導入するとともに、図示しない入力手段を介してメインコントロールユニット１０８に入力信号および電源信号を導入する。メインコントロールユニット１０８は、前記入力信号に基づいて第１電磁弁１０４にのみ付勢信号を導出し、前記第１電磁弁１０４をオン状態とする。その際、第２電磁弁１０６および流量制御手段１１５は、それぞれ滅勢されてオフ状態にある。
【００４７】
圧力流体供給ポート１１９ａから導入された圧力流体（パイロット圧）は、相互に連通する第１通路１２０、第２通路１２２および第２パイロット通路１００を経由して第２ダイヤフラム室８２に供給される。前記第２ダイヤフラム室８２に供給されたパイロット圧の作用下に第２ダイヤフラム８０が撓曲または変形してステム７６を矢印Ｘ2 方向に押圧する。この結果、ステム７６の下端部に連結された第３ダイヤフラム８６が変位して図２に示す状態となる。
【００４８】
なお、前記第２ダイヤフラム室８２に供給されたパイロット圧は、第３通路１２４を介して圧力センサ１１０に導入され、前記圧力センサ１１０から出力される検出信号がメインコントロールユニット１０８に導入されてフィードバック制御が行われる。また、前記第２ダイヤフラム室８２に供給されるパイロット圧は、図示しないＭＰＵから導出される制御信号によって第１電磁弁１０４および／または第２電磁弁１０６を付勢・滅勢することにより、圧力流体（パイロット圧）の流量が制御される。
【００４９】
このように第２ダイヤフラム室８２に供給されたパイロット圧の作用下に第２ダイヤフラム８０が矢印Ｘ2 方向に押圧された状態において、メインコントロールユニット１０８は、流量制御手段１１５に電気信号を導出する。前記流量制御手段１１５では電気抵抗１４３に電流が流れ、該電気抵抗１４３が発熱する。
【００５０】
このため、第２室１３７内に充填された流体１３５が加熱されて膨張し、図４の二点鎖線で示されるように薄膜１３９が押圧されて下方側に向かって撓曲し、前記薄膜１３９とノズル１２９との離間間隔が所定量に設定される。従って、ノズル孔１２７から第１室１３３内に供給される圧力流体の流量は、前記薄膜１３９とノズル１２９との離間間隔によって絞られることにより制御される。この結果、流量制御手段１１５の通路１４５を介して導出ポート１４７から排出される圧力流体の流量が調整されることにより、オン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給されるパイロット圧が所定値に制御される。
【００５１】
この場合、オン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給されるパイロット圧は、前述した流量制御手段１１５によってのみ制御してもよいし、あるいは図示しないＭＰＵから導出される制御信号によって第１電磁弁１０４および／または第２電磁弁１０６を付勢・滅勢することにより制御してもよい。また、前記流量制御手段１１５と前記第１電磁弁１０４および／または第２電磁弁１０６とを併用してオン／オフ弁２６に供給されるパイロット圧を制御することも可能である。
【００５２】
前記シリンダ室４８に導入された圧力流体（パイロット圧）は、ばね部材５４ａ、５４ｂの弾発力に抗してピストン５０を矢印Ｘ1 方向に変位させる。従って、ピストン５０に連結された第１ダイヤフラム５６が着座部５９から離間してオン／オフ弁２６がオン状態となる。その際、コーティング液供給源１３０から供給されたコーティング液は、流体通路３８に沿って流通し、コーティング液滴下装置１３２を介してコーティング液が半導体ウェハに滴下される。この結果、半導体ウェハには、所望の膜厚を有するコーティング被膜（図示せず）が形成される。
【００５３】
コーティング液滴下装置１３２を介して所定量のコーティング液が図示しない半導体ウェハに塗布された後、メインコントロールユニット１０８は、流量制御手段１１５に電気信号を導出してオン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給されるパイロット圧を減少させ、オン／オフ弁２６をオフ状態とする。
【００５４】
すなわち、メインコントロールユニット１０８から出力される制御信号によって流量制御手段１１５の電気抵抗１４３に供給される電流を増大させ、第２室１３７内に充填された流体１３５の膨張作用下に薄膜１３９がノズル１２９側に向かって撓曲し、前記薄膜１３９とノズル１２９との離間間隔が狭小となる。この結果、流量制御手段１１５を通過する圧力流体が薄膜１３９とノズル１２９との離間間隔によって絞られ、オン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給されるパイロット圧が減少する。そして、ばね部材５４ａ、５４ｂの弾発力の作用下にピストン５０が矢印Ｘ2 方向に変位し、第１ダイヤフラム５６が着座部５９に着座してオン／オフ弁２６がオフ状態となる。
【００５５】
なお、メインコントロールユニット１０８の図示しないＭＰＵから導出される制御信号によって第１電磁弁１０４および／または第２電磁弁１０６を付勢・滅勢することにより、オン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給されるパイロット圧を減少させてオン／オフ弁２６をオフ状態にしてもよい。
【００５６】
オン／オフ弁２６がオフ状態となって流体通路３８が遮断されることにより半導体ウェハに対するコーティング液の供給が停止し、コーティング液滴下装置１３２のノズル（図示せず）からの半導体ウェハに対するコーティング液の滴下状態が停止する。この場合、コーティング液滴下装置１３２のノズル内には、半導体ウェハに滴下される直前のコーティング液が残存しているため、液だれが生ずるおそれがある。
【００５７】
そこで、前記メインコントロールユニット１０８は、第１電磁弁１０４に滅勢信号を導出して該第１電磁弁１０４をオフ状態にすると同時に第２電磁弁１０６に付勢信号を導出して該第２電磁弁１０６をオン状態とする。
【００５８】
従って、第１電磁弁１０４がオフ状態となり、且つ第２電磁弁１０６がオン状態となることにより、第５通路１２６と第２パイロット通路１００とが連通した状態となり、第２ダイヤフラム室８２内に保持された圧力流体（パイロット圧）は、相互に連通する第２パイロット通路１００、第２通路１２２および第５通路１２６を経由して圧力流体排出ポート１１９ｂから大気中に排出される。その際、第２ダイヤフラム８０は、ばね部材７８の弾発力の作用下に矢印Ｘ1 方向に上昇し、図６に示された状態に至る。
【００５９】
すなわち、第２ダイヤフラム８０が上昇し、ステム７６を介して第３ダイヤフラム８６が矢印Ｘ1 方向に向かって一体的に変位することにより負圧作用が発生する。その際、流体通路３８内の所定量のコーティング液が、図６中、矢印方向に沿って吸引される。この結果、コーティング液滴下装置１３２のノズル内に残存する所定量のコーティング液がサックバックバルブ２０側に向かって戻されることにより、半導体ウェハに対する液だれを防止することができる。
【００６０】
なお、再び、流量制御手段１１５に付勢信号を導出してオン／オフ弁２６をオン状態とすると同時に、メインコントロールユニット１０８から第１電磁弁１０４に付勢信号を導出してオン状態にし、第２電磁弁１０６に滅勢信号を導出してオフ状態とすることにより図２に示す状態に至り、半導体ウェハに対するコーティング液の滴下が開始される。
【００６１】
上記したように、本実施の形態では、流量制御手段１１５に供給される電流を増減させ電気抵抗１４３の発熱量を増減させることにより薄膜１３９をノズル１２９側に向かって撓曲させることができる。従って、前記薄膜１３９の撓曲作用下にノズル１２９と該薄膜１３９との離間間隔を自在に調節することにより、ノズル孔１２７を流通する圧力流体の流量を調整することができる。この場合、薄膜１３９の撓曲作用下にノズル孔１２７を前記薄膜１３９によって閉塞することにより、圧力流体の流通を遮断することも可能である。
【００６２】
従って、流量制御手段１１５によってオン／オフ弁２６に供給されるパイロット圧を高精度に制御するとともに、前記オン／オフ弁２６の応答精度をより一層向上させることができる。
【００６３】
具体的には、流量制御手段１１５によってオン／オフ弁２６に供給されるパイロット圧を制御することにより、従来技術と比較して前記オン／オフ弁２６の駆動速度を向上させるとともに駆動レンジを大幅に拡大することができる。また、前記オン／オフ弁２６のオン状態とオフ状態との切換速度が上昇することにより、半導体ウェハに対して滴下されるコーティング液の流量を高精度に設定することが可能となる。さらに、ノズル１２９に臨む薄膜１３９をシリコンの単結晶、またはこれに類似するガラス等で形成しているため、頻度の高い撓曲作用に十分に耐えることができ、且つクリープが減少されて再現性も高くなる。この結果、駆動部分である薄膜１３０の疲労が少なく、耐久性に優れ、経年変化もほとんどない。なお、この流体制御手段１１５は、半導体製造技術を用いて製造することができるため、高精度にしかも大量生産することができる利点がある。
【００６４】
また、本実施の形態では、継手部２４、オン／オフ弁２６、サックバック機構２８および制御部３２をそれぞれ一体的に組み付けることにより、前述した従来技術と異なり、サックバックバルブ２０と流体圧制御装置との間、並びに該サックバックバルブ２０とオン／オフ弁２６との間の配管接続作業を不要とし、流体圧制御装置並びにオン／オフ弁２６を付設するための占有スペースを設ける必要がないことから、設置スペースの有効利用を図ることができる。
【００６５】
さらに、本実施の形態では、オン／オフ弁２６および制御部３２等がサックバック機構２８と一体的に形成されているため、従来技術においてそれぞれ別体で構成されたものを一体的に結合した場合と比較して、装置の小型化を達成することができる。
【００６６】
さらにまた、本実施の形態では、サックバックバルブ２０と流体圧制御装置との間に配管を設ける必要がないため、流路抵抗が増大することを回避することができる。
【００６７】
またさらに、サックバック機構２８とオン／オフ弁２６にそれぞれ供給される圧力流体（パイロット圧）を共通化し、流量制御手段１１５を介して流量制御することにより、従来技術と異なり、オン／オフ弁２６を駆動させる駆動装置が不要となる。この結果、装置全体をさらに小型化することができるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、メインコントロールユニット１０８によって電気的に制御される流量制御手段１１５を介してオン／オフ弁２６に供給されるパイロット圧を制御しているが、これに限定されるものではなく、サックバック機構２８に供給されるパイロット圧を制御することも可能である。この場合、パイロット圧によって作動する第２ダイヤフラム８０の応答精度を高めることが可能となり、流体通路３８内に残存するコーティング液をより一層迅速に吸引することができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００７０】
流量制御手段によってパイロット圧を高精度に制御するとともに、前記オン／オフ弁並びにサックバック機構の応答精度をより一層向上させることができる。
【００７１】
すなわち、流量制御手段に設けられた薄膜をシリコンの単結晶、またはこれに類似するガラス等で形成しているため、頻度の高い撓曲作用に十分に耐えることができ耐久性が向上するとともに、クリープが減少されて再現性も高くなる。また、パイロット圧を高精度に制御することができるため、パイロット圧によって作動する可撓性部材の応答精度を高めることが可能となり、流体通路内に残存する圧力流体を迅速に吸引することができる。なお、この流体制御手段は、半導体製造技術を用いて製造することができるため、高精度にしかも大量生産することができるという利点がある。
【００７２】
また、従来技術と異なり、サックバックバルブと流体制御装置との間、並びに該サックバックバルブとオン／オフ弁との間の配管接続作業が不要となり、またサックバックバルブ以外に流体制御装置、オン／オフ弁を駆動させる駆動装置等を付設するための占有スペースが不要となることから、設置スペースの有効利用を図ることができる。
【００７３】
さらに、サックバックバルブと流体制御装置との間、並びに該サックバックバルブとオン／オフ弁との間に配管を設ける必要がないため、流路抵抗が増大することを回避することができる。
【００７４】
さらにまた、サックバック機構とオン／オフ弁にそれぞれ供給される圧力流体（パイロット圧）を共通化し、流量制御手段を介して制御することにより、従来技術と異なり、オン／オフ弁を駆動させる駆動装置が不要となる。この結果、装置全体の小型化を達成することができるとともに、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るサックバックバルブの斜視図である。
【図２】図１に示すサックバックバルブの縦断面図である。
【図３】図１に示すサックバックバルブの回路構成図である。
【図４】図１に示すサックバックバルブを構成する流量制御手段の縦断面図である。
【図５】図４に示す流量制御手段の分解断面図である。
【図６】図１に示すサックバックバルブの動作説明図である。
【図７】従来技術に係るサックバックバルブの縦断面図である。
【符号の説明】
２０…サックバックバルブ ２４…継手部
２６…オン／オフ弁 ２８…サックバック機構
３０…弁駆動部 ３２…制御部
３４、３６…ポート ３８…流体通路
５０…ピストン ５２…カバー部材
５６、８０、８６…ダイヤフラム ５８、８２、８８…ダイヤフラム室
６４、１００…パイロット通路 １０４、１０６…電磁弁
１０８…メインコントロールユニット １１０…圧力センサ
１１５…流量制御手段 １１９ａ…圧力流体供給ポート
１１９ｂ…圧力流体排出ポート
１２０、１２２、１２４、１２５、１２６、１４５…通路
１２１…ケース １２３、１３１…ウェハ
１２７…ノズル孔 １２９…ノズル
１３３、１３７…室 １３５…流体
１４１…ガラスウェハ １４３…電気抵抗
Claims (1)
- 流体通路を有し、一端部に第１ポートが形成され他端部に第２ポートが形成された継手部と、
パイロット圧によって変位する可撓性部材の負圧作用によって前記流体通路内の圧力流体を吸引するサックバック機構と、
前記パイロット圧の作用下に前記流体通路を開閉するオン／オフ弁と、
前記オン／オフ弁に供給されるパイロット圧を電気的に制御する流量制御手段が設けられた制御部と、
を備え、
前記流量制御手段は、熱によって膨張・収縮する流体が封入され、且つ一部が薄膜状に形成された容器と、前記容器の薄膜に臨むノズルと、前記容器内の流体を加熱制御する発熱手段とを有し、
前記制御部は、給排気作用下に前記サックバック機構に供給されるパイロット圧を加減する給気弁並びに排気弁と、前記給気弁、排気弁、および流量制御手段をそれぞれ電気的に制御するメインコントロールユニットとを有し、
前記継手部、サックバック機構、オン／オフ弁および制御部は、それぞれ一体的に組み付けられて設けられることを特徴とするサックバックバルブ。
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