JP3947939B2 - 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流体を吸引することにより、例えば、前記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５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。
【０００６】
ボンネット６の上部には、ねじ込み量の増減作用下に、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量を調整するねじ部材１２が設けられる。
【０００７】
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液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。
【０００８】
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５中、二点鎖線で示すように流体通路４内に突出している。
【０００９】
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。
【００１０】
この場合、コーティング液の吸引量はピストン９の変位量に対応し、前記ピストン９はねじ部材１２によってその変位量が調整されている。
【００１１】
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調整するために、チューブ等の管体を通じて図示しないスピードコントローラ等の流量制御弁が接続される。この流量制御弁は、弁内部の通路面積を変化させることにより、流通する圧力流体の流量を制御するものである。
【００１２】
【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、圧力流体供給ポートに供給される圧縮空気の流量を流量制御弁等の機械的手段によって制御しているため、圧力流体供給ポートに供給される圧縮空気の流量を簡便に且つ高精度に制御することができないという不都合がある。
【００１３】
また、従来技術に係るサックバックバルブでは、コーティング液の吸引量の調整を、手動によってねじ部材のねじ込み量の増減作用下に行っているため、前記コーティング液の吸引量を高精度に制御することができないという不都合がある。この場合、一旦設定されたねじ部材のねじ込み量を、コーティング液の吸引量に対応してその都度調整しなければならず、煩雑でもある。
【００１４】
さらに、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量制御弁との間、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量制御弁とオン／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。
【００１５】
さらにまた、サックバックバルブと流量制御弁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。
【００１６】
またさらに、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。
【００１７】
またさらに、電気的手段を用いてダイヤフラムを変位させた場合、前記電気的手段によって発生する熱量の作用下に流体通路中を流通する流体の性質が変化してしまうおそれがある。
【００１８】
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、しかもパイロット圧並びに吸引される流体の流量を高精度に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。
【００１９】
【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、
可撓性部材が変位することによって発生する負圧作用下に前記流体通路内の流体を吸引するサックバック機構と、
パイロット圧の作用下に前記流体通路を開閉するオン／オフ弁機構と、
前記可撓性部材を変位させる電動リニアアクチュエータを有する駆動部と、
前記オン／オフ弁機構に供給されるパイロット圧を制御する流量制御手段と、
前記駆動部に設けられ、前記可撓性部材の変位量を検出する変位量検出手段と、
前記駆動部に設けられ、前記電動リニアアクチュエータを冷却する冷却手段と、
を備え、
前記継手部、サックバック機構、オン／オフ弁機構および駆動部は、それぞれ一体的に組み付けて設けられ、
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部と、前記容器内の流体を加熱制御する発熱手段とを有し、
前記変位量検出手段は、断面楕円形状の孔部が形成されるとともに、周方向に沿って所定間隔離間する複数のスリットが形成された円盤状のディスクを有するエンコーダからなり、
前記電動リニアアクチュエータはステッピングモータからなり、前記ステッピングモータは、ロータが回転することによりケーシングの軸線方向に沿って変位自在に設けられた駆動軸を有し、前記駆動軸の一端部は、前記ディスクの断面楕円形状の孔部に対し該駆動軸の軸線方向に沿って摺動自在に設けられ、
前記冷却手段は、弁ボデイとボンネットとによって閉塞された空間部内に充填される不活性ガスを含み、前記弁ボデイには、空間部に対して前記不活性ガスを供給する供給ポートと、前記空間部内の前記不活性ガスを排気する排気ポートとが設けられ、前記空間部内に収容された前記電動リニアアクチュエータは前記不活性ガスによって冷却されることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、電動リニアアクチュエータの駆動作用下に、可撓性部材の変位量を制御することにより、可撓性部材によって吸引される流体の流量が簡便且つ高精度に制御される。
【００２１】
また、流量制御手段を介して、オン／オフ弁機構に供給されるパイロット圧が高精度に制御される。さらに、弁ボデイとボンネットとによって閉塞された空間部内に電動リニアアクチュエータを収納し、前記空間部に対して供給ポートを介して不活性ガスを供給すると共に、前記空間部内の前記不活性ガスを排気ポートを介して排気し、前記空間部内に収容された前記電動リニアアクチュエータが前記不活性ガスによって好適に冷却される。この結果、前記電動リニアアクチュエータから発生する熱量によって流体通路を流通する流体の性質が劣化または変化するおそれがなく、前記流体を所定の品質に保持することができる。
【００２２】
【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。
【００２３】
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の長手方向に沿った一方の上部に設けられたオン／オフ弁機構２６と、前記継手部２４の長手方向に沿った他方の上部に設けられたサックバック機構２８と、前記サックバック機構２８を駆動する駆動部３０とから構成される。なお、前記継手部２４、オン／オフ弁機構２６、サックバック機構２８および駆動部３０は、図１に示されるように一体的に組み付けられる。
【００２４】
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。
【００２５】
第１ポート３４に近接する継手部２４の上部にはオン／オフ弁機構２６が配設され、前記オン／オフ弁機構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。
【００２６】
前記ピストン５０とカバー部材５２との間には、ばね部材５４が介装され、前記ばね部材５４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ている。
【００２７】
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／オフ弁機構２６を構成する第１ダイヤフラム５６の開閉作用下に、流体通路３８を流通する流体（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。
【００２８】
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。
【００２９】
前記オン／オフ弁機構２６には、パイロット通路６４に連通接続される通路６５と前記通路６５に連通する圧力流体供給ポート６６が形成された管体６７を介して、シリンダ室４８に供給される圧力流体の流量を制御する流量制御手段６８が付設される。
【００３０】
この流量制御手段は、例えば、パイレックスガラスで形成された第１ウェハ６９と、前記第１ウェハ６９の上面部に固着され、例えば、シリコンサブストレートからなる第２ウェハ７０と、前記第２ウェハ７０の上面部に固着され、例えば、パイレックスガラスで形成された第３ウェハ７１とが一体的に積層されて形成される。
【００３１】
前記第１ウェハ６９と第２ウェハ７０との間には、所定間隔離間する一組の導入ポート７２ａ、７２ｂが形成され、前記導入ポート７２ａ、７２ｂは前記圧力流体供給ポート６６にそれぞれ連通するように形成される。
【００３２】
前記一組の導入ポート７２ａ、７２ｂの間には、ノズル孔７３が形成されたノズル部７４が設けられ、前記ノズル孔７３は、前記第１ウェハ６９の底面部に開口する導出ポート７５と連通するように形成される。
【００３３】
前記第２ウェハ７０の内部には断面台形状の室７６が形成され、前記室７６内には、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７７が封入される。前記室７６の底部は薄膜７８状に形成され、この薄膜７８は、前記ノズル部７４の先端から所定間隔離間し、前記流体７７の膨張作用下に該ノズル部７４側に向かって撓曲自在に形成される（図２中、二点鎖線参照）。
【００３４】
前記室７６の上面を構成する第３ウェハ７１の下部にはパターン化された電気抵抗体７９が設けられ、前記電気抵抗体７９は一組の電極８０ａ、８０ｂおよびリード線８１を介して図示しないコントローラと電気的に接続されている。
【００３５】
シリンダ室４８に連通する第１弁ボデイ４６には、パイロット通路６４が形成される。この場合、流量制御手段６８の制御作用下に前記パイロット通路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５４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。
【００３６】
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８２が形成され、前記通路８２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８４は、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８６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。
【００３７】
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と一体的に連結された第２弁ボデイ９２と、前記第２弁ボデイ９２の内部に形成された室９４に沿って矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位するステム９６とを有する。
【００３８】
前記ステム９６の外周部には、環状溝を介してウェアリング９７が装着され、
前記ウェアリング９７は、ステム９６のガイド機能を営む。前記室９４内には、ステム９６のフランジに係着されその弾発力によって該ステム９６を、常時、上方側（矢印Ｘ1 方向）に向かって付勢するばね部材９８が配設されている。
【００３９】
ステム９６の下端部には複数の爪片が形成され、前記複数の爪片によって第２ダイヤフラム１００が保持される。前記第２ダイヤフラム１００は、ステム９６に連結されて該ステム９６と一体的に変位するように設けられ、前記第２ダイヤフラム１００によって第２ダイヤフラム室１０２が形成される。
【００４０】
前記第２ダイヤフラム１００の上面部には、該第２ダイヤフラム１００の薄肉部を保護するリング状の緩衝部材１０４が設けられ、前記緩衝部材１０４はステム９６の下端部に連結された断面Ｌ字状の保持部材１０６によって保持される。
前記第２弁ボデイ９２には、第２ダイヤフラム室１０２を大気に連通させる通路１０８が形成される。
【００４１】
継手ボデイ４０には、第２ダイヤフラム１００の底面部の形状に沿った傾斜面を有する突起部１１０が流体通路３８に臨むように形成され、前記第２ダイヤフラム１００は、前記突起部１１０に対して着座または離間自在に設けられる。この場合、第２ダイヤフラム１００が突起部１１０から離間することによって形成される間隙内に流体が吸引される。
【００４２】
また、第２弁ボデイ９２には、ボンネット１１２内の空間部１１４に対し、例えば、窒素等の不活性ガスを供給する供給ポート１１６ａと、前記空間部１１４内の不活性ガスを排気する排気ポート１１６ｂとが形成される。前記供給ポート１１６ａおよび排気ポート１１６ｂは、それぞれ通路を介して空間部１１４と連通するように形成されている。この場合、前記不活性ガスは、後述するリニアアクチュエータの冷却手段として機能するものである。
【００４３】
駆動部３０は、前記第２弁ボデイ９２の上部に一体的に組み付けられたボンネット１１２を有し、前記ボンネット１１２内の空間部１１４には、ステム９６を介して第２ダイヤフラム１００を矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位させるリニアアクチュエータ１１８と、前記リニアアクチュエータ１１８の変位量に基づいて、前記第２ダイヤフラム１００の変位量を検出するエンコーダ１２０が配設されている。
【００４４】
このリニアアクチュエータ１１８は、実質的に、電気信号によって付勢・滅勢される４相ユニポーラ型のステッピングモータからなり、ケーシング１２２内に設けられた図示しないステータおよびロータと、図示しない電源に接続され前記ステータに対し励磁電流を供給するコネクタ１２４とを含む。この場合、図示しないロータが所定方向に回転することにより、駆動軸１２６が矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位自在に設けられている。
【００４５】
エンコーダ１２０に連結される上部側の駆動軸１２６は、断面非円形状、例えば、断面楕円形状に形成され（図３参照）、一方、駆動軸１２６の下端部には孔部を介してボール１２８が嵌入されている（図４参照）。前記ボール１２８は、ステム９６の上面部と点接触するように形成されている。
【００４６】
この場合、エンコーダ１２０は、ステム９６とリニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６とがカップリング部材等を介して一体的に連結されることがなく、前記ステム９６と駆動軸１２６とが当接するように構成している。従って、組み付け誤差によって、ステム９６とリニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６とが同軸に形成されない場合、換言すると、ステム９６の軸線に対して若干傾斜した角度でリニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６が当接した状態であっても、前記組み付け誤差が許容される。
【００４７】
エンコーダ１２０は、図３に示されるように、中心部に前記上部側の駆動軸１２６の形状に対応する断面楕円形状の孔部１３０が形成されるとともに、周方向に沿って所定間隔離間する複数のスリット１３２が形成された円盤状のディスク１３４を含む。
【００４８】
さらに、エンコーダ１２０は、前記ディスク１３４が回転するための環状溝１３６が内周面に形成され、円形状の約４分の１の部分が切り欠かれて形成された保持部材１３８と、発光素子１３９ａと受光素子１３９ｂとが所定間隔離間して設けられ、断面コの字状に形成された凹部１４０内にディスク１３４の一部が臨むように設けられたフォトインタラプタ１４２とを有する。ディスク１３４のスリット１３２を透過した発光素子１３９ａの発光光を受光素子１３９ｂで受光することにより、リニアアクチュエータ１１８の変位量が検知される。
【００４９】
この場合、リニアアクチュエータ１１８の上部側の駆動軸１２６は、前記ディスク１３４に形成された断面楕円形状の孔部１３０に対し、矢印Ａ方向に沿って摺動自在に設けられている。このため、上下方向（矢印Ａ方向）に対する変位が規制されたディスク１３４に対し、リニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６は、前記断面楕円形状の孔部１３０を介して上下方向に沿って変位自在に設けられている。
【００５０】
従って、ディスク１３４は、駆動軸１２６を回転中心として所定方向に回転自在に設けられているとともに、保持部材１３８の環状溝１３６によって上下方向への変位が規制されている。この結果、ディスク１３４の高さが一定に保持されることにより、フォトインタラプタ１４２の凹部１４０に設けられた発光素子１３９ａおよび受光素子１３９ｂとディスク１３４との間で一定のクリアランスが確保されるように形成されている。
【００５１】
なお、ボンネット１１２の上面部には、駆動軸１２６の一端部が当接するストッパ１４４と、前記ストッパ１４４を所定位置に係止するナット部材１４６とが設けられている。このストッパ１４４は、外周面に刻設されたねじ部を介してボンネット１１２のねじ穴に螺入し、そのねじ込み量を増減させることにより上下方向に沿った所定位置に係止される。
【００５２】
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説明する。
【００５３】
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図示しないコーティング液供給源を接続し、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が設けられた図示しないコーティング液滴下装置を接続する。また、圧力流体供給ポート６６には、図示しない圧力流体供給源を接続しておく。さらに、ストッパ１４４のねじ込み量を調整することにより、リニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６の原点位置を設定しておく。
【００５４】
また、図示しないコントローラからコネクタ１２４を介してリニアアクチュエータ１１８に付勢信号を導出し、図１に示されるように、前記リニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６を下限位置に設定しておく。
【００５５】
このような準備作業を経た後、図示しない圧力流体供給源を付勢し、圧力流体供給ポート６６に対し圧力流体を導入する。圧力流体供給ポート６６から導入された圧力流体（パイロット圧）は、流量制御手段６８に導入される。
【００５６】
そこで、コントローラ（図示せず）は、前記流量制御手段６８に付勢信号を導出する。前記流量制御手段６８では、電極８０ａ、８０ｂを介して電気抵抗体７９に電流が流れ、該電気抵抗体７９が発熱する。
【００５７】
このため、室７６内に充填された流体７７が加熱されて膨張し、図２中、二点鎖線で示されるように、薄膜７８が押圧されて下方側に向かって撓曲し、前記薄膜７８とノズル部７４との離間間隔が所定量に設定される。従って、ノズル孔７３から導出ポート７５に向かって流通する圧力流体の流量は、前記薄膜７８とノズル部７４との離間間隔によって絞られることにより制御される。
【００５８】
この結果、流量制御手段６８の導出ポート７５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／オフ弁機構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。
【００５９】
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５４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／オフ弁機構２６がオン状態となる。その際、コーティング液供給源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。
【００６０】
コーティング液滴下装置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、オン／オフ弁機構２６に対する圧力流体の供給を停止する。従って、ばね部材５４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／オフ弁機構２６がオフ状態となる。
【００６１】
オン／オフ弁機構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。
【００６２】
そこで、図示しないコントローラは、コネクタ１２４を介してリニアアクチュエータ１１８に付勢信号を導出し、前記リニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６を上方（矢印Ｘ1 方向）に向かって変位させる。従って、ばね部材９８の弾発力の作用下に第２ダイヤフラム１００およびステム９６が一体的に上昇し、図４に示す状態に至る。
【００６３】
すなわち、リニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６の変位作用下に第２ダイヤフラム１００が上昇することにより負圧作用が発生する。この負圧作用によって、流体通路３８内の所定量のコーティング液が、図４中、矢印方向に沿って第２ダイヤフラム１００と突起部１１０との間に形成された間隙内に吸引される。この結果、コーティング液滴下装置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。
【００６４】
この場合、第２ダイヤフラム１００の変位量は、リニアアクチュエータ１１８の回転量を介してエンコーダ１２０によって検出され、前記エンコーダ１２０から導出される検出信号（パルス信号）に基づいて、コントローラは、予め設定された位置で第２ダイヤフラム１００が停止するように、リニアアクチュエータ１１８を制御する。
【００６５】
すなわち、図示しないコントローラは、エンコーダ１２０から出力されるパルス信号をカウントして予め設定された所定のパルス数に到達したとき、リニアアクチュエータ１１８に滅勢信号を導出し前記リニアアクチュエータ１１８の駆動状態を停止させる。従って、コーティング液の吸引量に対応する位置で第２ダイヤフラム１００を停止させることができるため、前記コーティング液の吸引量を簡便且つ高精度に制御することができる。
【００６６】
なお、再び、オン／オフ弁機構２６をオン状態にして第１ダイヤフラム５６を着座部５９から離間させるとともに、リニアアクチュエータ１１８の駆動作用下に第２ダイヤフラム１００を突起部１１０に着座させることにより、図１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。
【００６７】
本実施の形態では、第２ダイヤフラム１００によって吸引されるコーティング液の流量をリニアアクチュエータ１１８を介して電気的に制御することが可能となる。従って、第２ダイヤフラム１００によって吸引されるコーティング液の流量を簡便且つ高精度に制御することができる。
【００６８】
この場合、リニアアクチュエータ１１８は、空間部１１４内に充填される不活性ガスによって好適に冷却されるため、前記リニアアクチュエータ１１８から発生する熱量によって流体通路３８を流通する流体の性質が劣化または変化してしまうおそれがなく、流体を所定の品質に保持することができる。
【００６９】
また、本実施の形態では、機械的手段を用いて圧力流体の流量を制御する従来技術と比較して、電気的に制御される流量制御手段６８を介して、オン／オフ弁機構２６に供給されるパイロット圧を高精度に制御することができるとともに、前記オン／オフ弁機構２６の応答精度をより一層向上させることができる。
【００７０】
具体的には、流量制御手段６８によってオン／オフ弁機構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／オフ弁機構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／オフ弁機構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、薄膜７８が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７８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、流量制御手段６８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。
【００７１】
さらに、本実施の形態では、継手部２４、オン／オフ弁機構２６、サックバック機構２８および駆動部３０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と流量制御弁との間、並びに該サックバックバルブ２０とオン／オフ弁機構２６との間の配管接続作業を不要とし、流量制御弁やオン／オフ弁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。
【００７２】
さらにまた、本実施の形態では、オン／オフ弁機構２６および駆動部３０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、従来技術のように、それぞれ別体で構成し、それらを一体的に結合したものと比較して、装置全体の小型化を達成することができる。
【００７３】
またさらに、本実施の形態では、サックバックバルブ２０と流量制御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】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００７５】
すなわち、電気的に制御されるリニアアクチュエータを介して、可撓性部材によって吸引される圧力流体の流量を電気的に且つ高精度に制御することができる。
【００７６】
また、流量制御手段によってオン／オフ弁機構に供給されるパイロット圧を高精度に制御することが可能となる。この結果、前記オン／オフ弁機構の応答精度をより一層向上させることができる。
【００７７】
さらに、従来技術と異なり、サックバックバルブと流量制御弁との間、並びに該サックバックバルブとオン／オフ弁機構との間の配管接続作業が不要となり、設置スペースの有効利用を図ることができる。
【００７８】
さらにまた、サックバックバルブと流量制御弁との間、並びに該サックバックバルブとオン／オフ弁機構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。
【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縦断面図である。
【図２】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３】図１に示すサックバックバルブを構成するエンコーダの一部切欠斜視図である。
【図４】図１に示すサックバックバルブの動作説明図である。
【図５】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／オフ弁機構 ２８…サックバック機構
３０…駆動部 ３４、３６、１１６ａ、１１６ｂ…ポート
３８…流体通路 ５０…ピストン
５６、１００…ダイヤフラム ６４…パイロット通路
６８…流量制御手段 ９６…ステム
９８…ばね部材 １１８…リニアアクチュエータ
１２０…エンコーダ
【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流体を吸引することにより、例えば、前記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５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。
【０００６】
ボンネット６の上部には、ねじ込み量の増減作用下に、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量を調整するねじ部材１２が設けられる。
【０００７】
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液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。
【０００８】
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５中、二点鎖線で示すように流体通路４内に突出している。
【０００９】
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。
【００１０】
この場合、コーティング液の吸引量はピストン９の変位量に対応し、前記ピストン９はねじ部材１２によってその変位量が調整されている。
【００１１】
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調整するために、チューブ等の管体を通じて図示しないスピードコントローラ等の流量制御弁が接続される。この流量制御弁は、弁内部の通路面積を変化させることにより、流通する圧力流体の流量を制御するものである。
【００１２】
【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、圧力流体供給ポートに供給される圧縮空気の流量を流量制御弁等の機械的手段によって制御しているため、圧力流体供給ポートに供給される圧縮空気の流量を簡便に且つ高精度に制御することができないという不都合がある。
【００１３】
また、従来技術に係るサックバックバルブでは、コーティング液の吸引量の調整を、手動によってねじ部材のねじ込み量の増減作用下に行っているため、前記コーティング液の吸引量を高精度に制御することができないという不都合がある。この場合、一旦設定されたねじ部材のねじ込み量を、コーティング液の吸引量に対応してその都度調整しなければならず、煩雑でもある。
【００１４】
さらに、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量制御弁との間、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量制御弁とオン／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。
【００１５】
さらにまた、サックバックバルブと流量制御弁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。
【００１６】
またさらに、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。
【００１７】
またさらに、電気的手段を用いてダイヤフラムを変位させた場合、前記電気的手段によって発生する熱量の作用下に流体通路中を流通する流体の性質が変化してしまうおそれがある。
【００１８】
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、しかもパイロット圧並びに吸引される流体の流量を高精度に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。
【００１９】
【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、
可撓性部材が変位することによって発生する負圧作用下に前記流体通路内の流体を吸引するサックバック機構と、
パイロット圧の作用下に前記流体通路を開閉するオン／オフ弁機構と、
前記可撓性部材を変位させる電動リニアアクチュエータを有する駆動部と、
前記オン／オフ弁機構に供給されるパイロット圧を制御する流量制御手段と、
前記駆動部に設けられ、前記可撓性部材の変位量を検出する変位量検出手段と、
前記駆動部に設けられ、前記電動リニアアクチュエータを冷却する冷却手段と、
を備え、
前記継手部、サックバック機構、オン／オフ弁機構および駆動部は、それぞれ一体的に組み付けて設けられ、
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部と、前記容器内の流体を加熱制御する発熱手段とを有し、
前記変位量検出手段は、断面楕円形状の孔部が形成されるとともに、周方向に沿って所定間隔離間する複数のスリットが形成された円盤状のディスクを有するエンコーダからなり、
前記電動リニアアクチュエータはステッピングモータからなり、前記ステッピングモータは、ロータが回転することによりケーシングの軸線方向に沿って変位自在に設けられた駆動軸を有し、前記駆動軸の一端部は、前記ディスクの断面楕円形状の孔部に対し該駆動軸の軸線方向に沿って摺動自在に設けられ、
前記冷却手段は、弁ボデイとボンネットとによって閉塞された空間部内に充填される不活性ガスを含み、前記弁ボデイには、空間部に対して前記不活性ガスを供給する供給ポートと、前記空間部内の前記不活性ガスを排気する排気ポートとが設けられ、前記空間部内に収容された前記電動リニアアクチュエータは前記不活性ガスによって冷却されることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、電動リニアアクチュエータの駆動作用下に、可撓性部材の変位量を制御することにより、可撓性部材によって吸引される流体の流量が簡便且つ高精度に制御される。
【００２１】
また、流量制御手段を介して、オン／オフ弁機構に供給されるパイロット圧が高精度に制御される。さらに、弁ボデイとボンネットとによって閉塞された空間部内に電動リニアアクチュエータを収納し、前記空間部に対して供給ポートを介して不活性ガスを供給すると共に、前記空間部内の前記不活性ガスを排気ポートを介して排気し、前記空間部内に収容された前記電動リニアアクチュエータが前記不活性ガスによって好適に冷却される。この結果、前記電動リニアアクチュエータから発生する熱量によって流体通路を流通する流体の性質が劣化または変化するおそれがなく、前記流体を所定の品質に保持することができる。
【００２２】
【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。
【００２３】
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の長手方向に沿った一方の上部に設けられたオン／オフ弁機構２６と、前記継手部２４の長手方向に沿った他方の上部に設けられたサックバック機構２８と、前記サックバック機構２８を駆動する駆動部３０とから構成される。なお、前記継手部２４、オン／オフ弁機構２６、サックバック機構２８および駆動部３０は、図１に示されるように一体的に組み付けられる。
【００２４】
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。
【００２５】
第１ポート３４に近接する継手部２４の上部にはオン／オフ弁機構２６が配設され、前記オン／オフ弁機構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。
【００２６】
前記ピストン５０とカバー部材５２との間には、ばね部材５４が介装され、前記ばね部材５４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ている。
【００２７】
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／オフ弁機構２６を構成する第１ダイヤフラム５６の開閉作用下に、流体通路３８を流通する流体（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。
【００２８】
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。
【００２９】
前記オン／オフ弁機構２６には、パイロット通路６４に連通接続される通路６５と前記通路６５に連通する圧力流体供給ポート６６が形成された管体６７を介して、シリンダ室４８に供給される圧力流体の流量を制御する流量制御手段６８が付設される。
【００３０】
この流量制御手段は、例えば、パイレックスガラスで形成された第１ウェハ６９と、前記第１ウェハ６９の上面部に固着され、例えば、シリコンサブストレートからなる第２ウェハ７０と、前記第２ウェハ７０の上面部に固着され、例えば、パイレックスガラスで形成された第３ウェハ７１とが一体的に積層されて形成される。
【００３１】
前記第１ウェハ６９と第２ウェハ７０との間には、所定間隔離間する一組の導入ポート７２ａ、７２ｂが形成され、前記導入ポート７２ａ、７２ｂは前記圧力流体供給ポート６６にそれぞれ連通するように形成される。
【００３２】
前記一組の導入ポート７２ａ、７２ｂの間には、ノズル孔７３が形成されたノズル部７４が設けられ、前記ノズル孔７３は、前記第１ウェハ６９の底面部に開口する導出ポート７５と連通するように形成される。
【００３３】
前記第２ウェハ７０の内部には断面台形状の室７６が形成され、前記室７６内には、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７７が封入される。前記室７６の底部は薄膜７８状に形成され、この薄膜７８は、前記ノズル部７４の先端から所定間隔離間し、前記流体７７の膨張作用下に該ノズル部７４側に向かって撓曲自在に形成される（図２中、二点鎖線参照）。
【００３４】
前記室７６の上面を構成する第３ウェハ７１の下部にはパターン化された電気抵抗体７９が設けられ、前記電気抵抗体７９は一組の電極８０ａ、８０ｂおよびリード線８１を介して図示しないコントローラと電気的に接続されている。
【００３５】
シリンダ室４８に連通する第１弁ボデイ４６には、パイロット通路６４が形成される。この場合、流量制御手段６８の制御作用下に前記パイロット通路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５４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。
【００３６】
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８２が形成され、前記通路８２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８４は、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８６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。
【００３７】
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と一体的に連結された第２弁ボデイ９２と、前記第２弁ボデイ９２の内部に形成された室９４に沿って矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位するステム９６とを有する。
【００３８】
前記ステム９６の外周部には、環状溝を介してウェアリング９７が装着され、
前記ウェアリング９７は、ステム９６のガイド機能を営む。前記室９４内には、ステム９６のフランジに係着されその弾発力によって該ステム９６を、常時、上方側（矢印Ｘ1 方向）に向かって付勢するばね部材９８が配設されている。
【００３９】
ステム９６の下端部には複数の爪片が形成され、前記複数の爪片によって第２ダイヤフラム１００が保持される。前記第２ダイヤフラム１００は、ステム９６に連結されて該ステム９６と一体的に変位するように設けられ、前記第２ダイヤフラム１００によって第２ダイヤフラム室１０２が形成される。
【００４０】
前記第２ダイヤフラム１００の上面部には、該第２ダイヤフラム１００の薄肉部を保護するリング状の緩衝部材１０４が設けられ、前記緩衝部材１０４はステム９６の下端部に連結された断面Ｌ字状の保持部材１０６によって保持される。
前記第２弁ボデイ９２には、第２ダイヤフラム室１０２を大気に連通させる通路１０８が形成される。
【００４１】
継手ボデイ４０には、第２ダイヤフラム１００の底面部の形状に沿った傾斜面を有する突起部１１０が流体通路３８に臨むように形成され、前記第２ダイヤフラム１００は、前記突起部１１０に対して着座または離間自在に設けられる。この場合、第２ダイヤフラム１００が突起部１１０から離間することによって形成される間隙内に流体が吸引される。
【００４２】
また、第２弁ボデイ９２には、ボンネット１１２内の空間部１１４に対し、例えば、窒素等の不活性ガスを供給する供給ポート１１６ａと、前記空間部１１４内の不活性ガスを排気する排気ポート１１６ｂとが形成される。前記供給ポート１１６ａおよび排気ポート１１６ｂは、それぞれ通路を介して空間部１１４と連通するように形成されている。この場合、前記不活性ガスは、後述するリニアアクチュエータの冷却手段として機能するものである。
【００４３】
駆動部３０は、前記第２弁ボデイ９２の上部に一体的に組み付けられたボンネット１１２を有し、前記ボンネット１１２内の空間部１１４には、ステム９６を介して第２ダイヤフラム１００を矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位させるリニアアクチュエータ１１８と、前記リニアアクチュエータ１１８の変位量に基づいて、前記第２ダイヤフラム１００の変位量を検出するエンコーダ１２０が配設されている。
【００４４】
このリニアアクチュエータ１１８は、実質的に、電気信号によって付勢・滅勢される４相ユニポーラ型のステッピングモータからなり、ケーシング１２２内に設けられた図示しないステータおよびロータと、図示しない電源に接続され前記ステータに対し励磁電流を供給するコネクタ１２４とを含む。この場合、図示しないロータが所定方向に回転することにより、駆動軸１２６が矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位自在に設けられている。
【００４５】
エンコーダ１２０に連結される上部側の駆動軸１２６は、断面非円形状、例えば、断面楕円形状に形成され（図３参照）、一方、駆動軸１２６の下端部には孔部を介してボール１２８が嵌入されている（図４参照）。前記ボール１２８は、ステム９６の上面部と点接触するように形成されている。
【００４６】
この場合、エンコーダ１２０は、ステム９６とリニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６とがカップリング部材等を介して一体的に連結されることがなく、前記ステム９６と駆動軸１２６とが当接するように構成している。従って、組み付け誤差によって、ステム９６とリニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６とが同軸に形成されない場合、換言すると、ステム９６の軸線に対して若干傾斜した角度でリニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６が当接した状態であっても、前記組み付け誤差が許容される。
【００４７】
エンコーダ１２０は、図３に示されるように、中心部に前記上部側の駆動軸１２６の形状に対応する断面楕円形状の孔部１３０が形成されるとともに、周方向に沿って所定間隔離間する複数のスリット１３２が形成された円盤状のディスク１３４を含む。
【００４８】
さらに、エンコーダ１２０は、前記ディスク１３４が回転するための環状溝１３６が内周面に形成され、円形状の約４分の１の部分が切り欠かれて形成された保持部材１３８と、発光素子１３９ａと受光素子１３９ｂとが所定間隔離間して設けられ、断面コの字状に形成された凹部１４０内にディスク１３４の一部が臨むように設けられたフォトインタラプタ１４２とを有する。ディスク１３４のスリット１３２を透過した発光素子１３９ａの発光光を受光素子１３９ｂで受光することにより、リニアアクチュエータ１１８の変位量が検知される。
【００４９】
この場合、リニアアクチュエータ１１８の上部側の駆動軸１２６は、前記ディスク１３４に形成された断面楕円形状の孔部１３０に対し、矢印Ａ方向に沿って摺動自在に設けられている。このため、上下方向（矢印Ａ方向）に対する変位が規制されたディスク１３４に対し、リニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６は、前記断面楕円形状の孔部１３０を介して上下方向に沿って変位自在に設けられている。
【００５０】
従って、ディスク１３４は、駆動軸１２６を回転中心として所定方向に回転自在に設けられているとともに、保持部材１３８の環状溝１３６によって上下方向への変位が規制されている。この結果、ディスク１３４の高さが一定に保持されることにより、フォトインタラプタ１４２の凹部１４０に設けられた発光素子１３９ａおよび受光素子１３９ｂとディスク１３４との間で一定のクリアランスが確保されるように形成されている。
【００５１】
なお、ボンネット１１２の上面部には、駆動軸１２６の一端部が当接するストッパ１４４と、前記ストッパ１４４を所定位置に係止するナット部材１４６とが設けられている。このストッパ１４４は、外周面に刻設されたねじ部を介してボンネット１１２のねじ穴に螺入し、そのねじ込み量を増減させることにより上下方向に沿った所定位置に係止される。
【００５２】
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説明する。
【００５３】
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図示しないコーティング液供給源を接続し、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が設けられた図示しないコーティング液滴下装置を接続する。また、圧力流体供給ポート６６には、図示しない圧力流体供給源を接続しておく。さらに、ストッパ１４４のねじ込み量を調整することにより、リニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６の原点位置を設定しておく。
【００５４】
また、図示しないコントローラからコネクタ１２４を介してリニアアクチュエータ１１８に付勢信号を導出し、図１に示されるように、前記リニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６を下限位置に設定しておく。
【００５５】
このような準備作業を経た後、図示しない圧力流体供給源を付勢し、圧力流体供給ポート６６に対し圧力流体を導入する。圧力流体供給ポート６６から導入された圧力流体（パイロット圧）は、流量制御手段６８に導入される。
【００５６】
そこで、コントローラ（図示せず）は、前記流量制御手段６８に付勢信号を導出する。前記流量制御手段６８では、電極８０ａ、８０ｂを介して電気抵抗体７９に電流が流れ、該電気抵抗体７９が発熱する。
【００５７】
このため、室７６内に充填された流体７７が加熱されて膨張し、図２中、二点鎖線で示されるように、薄膜７８が押圧されて下方側に向かって撓曲し、前記薄膜７８とノズル部７４との離間間隔が所定量に設定される。従って、ノズル孔７３から導出ポート７５に向かって流通する圧力流体の流量は、前記薄膜７８とノズル部７４との離間間隔によって絞られることにより制御される。
【００５８】
この結果、流量制御手段６８の導出ポート７５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／オフ弁機構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。
【００５９】
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５４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／オフ弁機構２６がオン状態となる。その際、コーティング液供給源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。
【００６０】
コーティング液滴下装置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、オン／オフ弁機構２６に対する圧力流体の供給を停止する。従って、ばね部材５４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／オフ弁機構２６がオフ状態となる。
【００６１】
オン／オフ弁機構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。
【００６２】
そこで、図示しないコントローラは、コネクタ１２４を介してリニアアクチュエータ１１８に付勢信号を導出し、前記リニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６を上方（矢印Ｘ1 方向）に向かって変位させる。従って、ばね部材９８の弾発力の作用下に第２ダイヤフラム１００およびステム９６が一体的に上昇し、図４に示す状態に至る。
【００６３】
すなわち、リニアアクチュエータ１１８の駆動軸１２６の変位作用下に第２ダイヤフラム１００が上昇することにより負圧作用が発生する。この負圧作用によって、流体通路３８内の所定量のコーティング液が、図４中、矢印方向に沿って第２ダイヤフラム１００と突起部１１０との間に形成された間隙内に吸引される。この結果、コーティング液滴下装置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。
【００６４】
この場合、第２ダイヤフラム１００の変位量は、リニアアクチュエータ１１８の回転量を介してエンコーダ１２０によって検出され、前記エンコーダ１２０から導出される検出信号（パルス信号）に基づいて、コントローラは、予め設定された位置で第２ダイヤフラム１００が停止するように、リニアアクチュエータ１１８を制御する。
【００６５】
すなわち、図示しないコントローラは、エンコーダ１２０から出力されるパルス信号をカウントして予め設定された所定のパルス数に到達したとき、リニアアクチュエータ１１８に滅勢信号を導出し前記リニアアクチュエータ１１８の駆動状態を停止させる。従って、コーティング液の吸引量に対応する位置で第２ダイヤフラム１００を停止させることができるため、前記コーティング液の吸引量を簡便且つ高精度に制御することができる。
【００６６】
なお、再び、オン／オフ弁機構２６をオン状態にして第１ダイヤフラム５６を着座部５９から離間させるとともに、リニアアクチュエータ１１８の駆動作用下に第２ダイヤフラム１００を突起部１１０に着座させることにより、図１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。
【００６７】
本実施の形態では、第２ダイヤフラム１００によって吸引されるコーティング液の流量をリニアアクチュエータ１１８を介して電気的に制御することが可能となる。従って、第２ダイヤフラム１００によって吸引されるコーティング液の流量を簡便且つ高精度に制御することができる。
【００６８】
この場合、リニアアクチュエータ１１８は、空間部１１４内に充填される不活性ガスによって好適に冷却されるため、前記リニアアクチュエータ１１８から発生する熱量によって流体通路３８を流通する流体の性質が劣化または変化してしまうおそれがなく、流体を所定の品質に保持することができる。
【００６９】
また、本実施の形態では、機械的手段を用いて圧力流体の流量を制御する従来技術と比較して、電気的に制御される流量制御手段６８を介して、オン／オフ弁機構２６に供給されるパイロット圧を高精度に制御することができるとともに、前記オン／オフ弁機構２６の応答精度をより一層向上させることができる。
【００７０】
具体的には、流量制御手段６８によってオン／オフ弁機構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／オフ弁機構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／オフ弁機構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、薄膜７８が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７８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、流量制御手段６８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。
【００７１】
さらに、本実施の形態では、継手部２４、オン／オフ弁機構２６、サックバック機構２８および駆動部３０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と流量制御弁との間、並びに該サックバックバルブ２０とオン／オフ弁機構２６との間の配管接続作業を不要とし、流量制御弁やオン／オフ弁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。
【００７２】
さらにまた、本実施の形態では、オン／オフ弁機構２６および駆動部３０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、従来技術のように、それぞれ別体で構成し、それらを一体的に結合したものと比較して、装置全体の小型化を達成することができる。
【００７３】
またさらに、本実施の形態では、サックバックバルブ２０と流量制御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】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００７５】
すなわち、電気的に制御されるリニアアクチュエータを介して、可撓性部材によって吸引される圧力流体の流量を電気的に且つ高精度に制御することができる。
【００７６】
また、流量制御手段によってオン／オフ弁機構に供給されるパイロット圧を高精度に制御することが可能となる。この結果、前記オン／オフ弁機構の応答精度をより一層向上させることができる。
【００７７】
さらに、従来技術と異なり、サックバックバルブと流量制御弁との間、並びに該サックバックバルブとオン／オフ弁機構との間の配管接続作業が不要となり、設置スペースの有効利用を図ることができる。
【００７８】
さらにまた、サックバックバルブと流量制御弁との間、並びに該サックバックバルブとオン／オフ弁機構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。
【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縦断面図である。
【図２】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３】図１に示すサックバックバルブを構成するエンコーダの一部切欠斜視図である。
【図４】図１に示すサックバックバルブの動作説明図である。
【図５】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／オフ弁機構 ２８…サックバック機構
３０…駆動部 ３４、３６、１１６ａ、１１６ｂ…ポート
３８…流体通路 ５０…ピストン
５６、１００…ダイヤフラム ６４…パイロット通路
６８…流量制御手段 ９６…ステム
９８…ばね部材 １１８…リニアアクチュエータ
１２０…エンコーダ
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、
可撓性部材が変位することによって発生する負圧作用下に前記流体通路内の流体を吸引するサックバック機構と、
パイロット圧の作用下に前記流体通路を開閉するオン／オフ弁機構と、
前記可撓性部材を変位させる電動リニアアクチュエータを有する駆動部と、
前記オン／オフ弁機構に供給されるパイロット圧を制御する流量制御手段と、
前記駆動部に設けられ、前記可撓性部材の変位量を検出する変位量検出手段と、
前記駆動部に設けられ、前記電動リニアアクチュエータを冷却する冷却手段と、
を備え、
前記継手部、サックバック機構、オン／オフ弁機構および駆動部は、それぞれ一体的に組み付けて設けられ、
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部と、前記容器内の流体を加熱制御する発熱手段とを有し、
前記変位量検出手段は、断面楕円形状の孔部が形成されるとともに、周方向に沿って所定間隔離間する複数のスリットが形成された円盤状のディスクを有するエンコーダからなり、
前記電動リニアアクチュエータはステッピングモータからなり、前記ステッピングモータは、ロータが回転することによりケーシングの軸線方向に沿って変位自在に設けられた駆動軸を有し、前記駆動軸の一端部は、前記ディスクの断面楕円形状の孔部に対し該駆動軸の軸線方向に沿って摺動自在に設けられ、
前記冷却手段は、弁ボデイとボンネットとによって閉塞された空間部内に充填される不活性ガスを含み、前記弁ボデイには、空間部に対して前記不活性ガスを供給する供給ポートと、前記空間部内の前記不活性ガスを排気する排気ポートとが設けられ、前記空間部内に収容された前記電動リニアアクチュエータは前記不活性ガスによって冷却されることを特徴とするサックバックバルブ。
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