JP3952321B2 - サックバックバルブ - Google Patents
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- G05D7/00—Control of flow
- G05D7/005—Control of flow characterised by the use of auxiliary non-electric power combined with the use of electric means
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６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流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６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とは別体で形成され、電気信号を空気圧に変換するバイモル圧電素子（bimorph cell）が配設される。
【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、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、コーティング液の供給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。
【００１３】
また、従来技術に係るサックバックバルブでは、流体圧制御装置に設けられたバイモル圧電素子が有するヒステリシスの作用下に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り、コーティング液を吸引する際のピストンの変位速度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。
【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。
【００１５】
さらにまた、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。
【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】
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圧力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。
【００１８】
【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、
前記サックバック機構によって吸引される流体の流量を電気的に制御する吸引量制御手段が設けられた制御部と、
前記可撓性部材の変位量を検出し、その検出信号を前記制御部に導出する変位量検出手段と、
前記制御部に設けられ、前記サックバック機構およびオン／オフ弁にそれぞれ供給されるパイロット圧を制御する流量制御手段と、
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部と、前記容器内の流体を加熱制御する発熱体とを有し、前記発熱体の発熱量を制御することにより前記容器内の流体が膨張し、前記容器の薄膜がノズル部側に向かって撓曲し該薄膜とノズル部との離間間隔が調整されることにより、前記サックバック機構およびオン／オフ弁に向かって流通する圧力流体の流量が所定量に制御され、
前記吸引量制御手段は、弾発力の作用下に前記可撓性部材を押圧するばね部材と、前記制御部から導出される付勢信号・滅勢信号によって前記サックバック機構に供給されるパイロット圧を調圧する電磁弁を有し、前記ばね部材の押圧力と前記パイロット圧とを平衡させることにより、前記可撓性部材の変位が規制され、
前記制御部には、前記電磁弁および前記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が設けられ、
前記継手部、前記サックバック機構、前記オン／オフ弁および前記制御部は、それぞれ一体的に組み付けて設けられることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、吸引量制御手段によって、制御部から電磁弁に対して導出される付勢信号・滅勢信号によってサックバック機構に供給されるパイロット圧を調圧し、可撓性部材を押圧するばね部材の押圧力と前記サックバック機構に供給されるパイロット圧とを平衡させ前記可撓性部材の変位を規制することにより前記サックバック機構によって吸引される流体の流量が高精度に制御される。さらに本発明では、流量制御手段を構成する発熱体に通電することにより容器内の流体が加熱されて膨張し前記容器の薄膜がノズル部側に向かって撓曲し該薄膜とノズル部との離間間隔が調整され、サックバック機構およびオン／オフ弁に向かって流通する圧力流体の流量が所定量に制御される。従って、オン／オフ弁に供給されるパイロット圧およびサックバック機構に供給されるパイロット圧がそれぞれ高精度に制御されることにより、前記オン／オフ弁および前記サックバック機構を構成し負圧作用を営む可撓性部材の応答精度をより一層向上させることができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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た状態にある。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。前記ステム７６の上面部には、第２ダイヤフラム８０を貫通して連結されたシャフト８３が設けられ、前記シャフト８３はステム７６と一体的に変位するように形成される。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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
前記カバー部材５２の凹部９１には、シャフト８３を介して第２ダイヤフラム８０の変位量を検出するエンコーダ９３が固設される。このエンコーダ９３は、実質的にアブソリュートタイプからなり、エンコーダ本体９５側に固定された図示しないフォトセンサと、ガラス基板に一定の間隔でスケール値が形成されシャフト８３側に固着された図示しないガラススケールとを有する。
【００３５】
この場合、第２ダイヤフラム８０と一体的に変位するシャフト８３の変位量がガラススケールを介して図示しないフォトセンサによって検出され、前記フォトセンサから導出される検出信号は、図示しないリード線を介してメインコントロールユニット１０８に入力される。
【００３６】
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１０３ａおよび圧力流体排出ポート１０３ｂが形成されている。
【００３７】
前記ボンネット１０２の内部には、実質的に２ポート弁用３方弁として機能し、前記オン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給されるパイロット圧を制御する第１電磁弁１０４と、実質的に２ポート弁用３方弁として機能し、前記サックバック機構２８の第２ダイヤフラム室８２に供給されるパイロット圧を制御する第２電磁弁１０６とが配設されている。
【００３８】
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。
【００３９】
さらに、前記ボンネット１０２の内部には、第１電磁弁１０４並びに第２電磁弁１０６から導出された圧力流体の流量をそれぞれ制御し、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並びにサックバック機構２８の第２ダイヤフラム室８２に供給する第１流量制御手段１１５ａおよび第２流量制御手段１１５ｂがそれぞれ設けられる。
【００４０】
この第１流量制御手段１１５ａおよび第２流量制御手段１１５ｂは、同一の構成要素からなり、図４に示されるように、例えば、パイレックスガラスで形成された第１ウェハ１１７と、前記第１ウェハ１１７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１１９と、前記第２ウェハ１１９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１２１とが一体的に積層されて形成される。
【００４１】
前記第１ウェハ１１７と第２ウェハ１１９との間には、所定間隔離間する一組の導入ポート１２３ａ、１２３ｂが形成され、前記導入ポート１２３ａ、１２３ｂは後述する第２通路並びに第３通路を介して第１電磁弁１０４並びに第２電磁弁１０６にそれぞれ連通するように形成される。
【００４２】
前記一組の導入ポート１２３ａ、１２３ｂの間には、ノズル孔１２７が形成されたノズル部１２９が設けられ、前記ノズル孔１２７は、前記第１ウェハ１１７の底面部に開口する導出ポート１３１と連通するように形成される。
【００４３】
前記第２ウェハ１１９の内部には断面台形状の室１３３が形成され、前記室１３３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１３５が封入される。前記室１３３の底部は薄膜１３９状に形成され、この薄膜１３９は、前記ノズル部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部１２９側に向かって撓曲自在に形成される（図４中、二点鎖線参照）。
【００４４】
前記室１３３の上面を構成する第３ウェハ１２１の下部にはパターン化された電気抵抗体１４１が設けられ、前記電気抵抗体１４１は一組の電極１４３ａ、１４３ｂおよびリード線１４５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。
【００４５】
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は、ＬＥＤ表示器１１６に表示される。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。
【００４６】
また、前記ボンネット１０２の内部には、図３に示されるように、圧力流体供給ポート１０３ａから導入された圧力流体を第１電磁弁１０４および第２電磁弁１０６にそれぞれ供給する第１通路１２０と、第１電磁弁１０４と第１流体制御手段１１５ａとを連通させる第２通路１２２と、第２電磁弁１０６と第２流体制御手段１１５ｂとを連通させる第３通路１２４とが形成されている。
【００４７】
さらに、ボンネット１０２の内部には、前記第１流量制御手段１１５ａの導出ポート１３１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流量制御手段１１５ｂの導出ポート１３１に接続されサックバック機構２８の第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１電磁弁１０４および第２電磁弁１０６と圧力流体排出ポート１０３ｂとを連通させる第４通路１２６（図２参照）とが設けられている。
【００４８】
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ると、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および第２通路１２２が相互に連通する。従って、圧力流体供給ポート１０３ａから供給された圧力流体（パイロット圧）は、第１通路１２０および第２通路１２２を介して第１流量制御手段１１５ａに供給される。
【００４９】
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ると、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１通路１２０と第３通路１２４とが連通する。従って、圧力流体供給ポート１０３ａから供給された圧力流体（パイロット圧）は、第１通路１２０および第３通路１２４を介して第２流量制御手段１１５ｂに供給される。
【００５０】
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。
【００５１】
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１０３ａには、圧力流体供給源１３４を接続しておく。
【００５２】
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１０３ａ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。
【００５３】
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および第２電磁弁１０６に付勢信号を導出し、前記第１電磁弁１０４および第２電磁弁１０６をそれぞれオン状態とする。
【００５４】
圧力流体供給ポート１０３ａ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および第３通路１２４を介して第２流量制御手段１１５ｂに導入される。前記第２流量制御手段１１５ｂは、後述するように、薄膜１３９の撓曲作用下に前記圧力流体を所定のパイロット圧に絞った後、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に前記圧力流体を供給する。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。
【００５５】
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、第１流量制御手段１１５ａに電気信号を導出する。前記流量制御手段１１５ａでは電極１４３ａ、１４３ｂを介して電気抵抗体１４１に電流が流れ、該電気抵抗体１４１が発熱する。
【００５６】
このため、室１３３内に充填された流体１３５が加熱されて膨張し、図４中、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とノズル部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から導出ポート１３１に向かって流通する圧力流体の流量は、前記薄膜１３９とノズル部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、第１流量制御手段１１５ａの導出ポート１３１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。
【００５７】
なお、第２流量制御手段１１５ｂの動作は、前述した第１流量制御手段１１５ａと同様であるために、第２ダイヤフラム室８２に供給されるパイロット圧は所定値に制御される。
【００５８】
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。
【００５９】
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、第１電磁弁１０４に滅勢信号を導出し、前記第１電磁弁１０４をオフ状態とする。従って、第２通路１２２が圧力流体排出ポート１０３ｂと連通することにより、シリンダ室４８内の圧力流体が前記圧力流体排出ポート１０３ｂを介して大気中に排気される。この結果、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。
【００６０】
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。
【００６１】
そこで、前記メインコントロールユニット１０８は、第２電磁弁１０６に滅勢信号を導出して該第２電磁弁１０６をオフ状態とする。
【００６２】
従って、第２電磁弁１０６がオフ状態となることにより、第３通路１２４と圧力流体排出ポート１０３ｂとが連通した状態となり、第２ダイヤフラム室８２内に残存する圧力流体（パイロット圧）は、相互に連通する第２パイロット通路１００および第３通路１２４を経由して圧力流体排出ポート１０３ｂから大気中に排出される。この結果、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５に示す状態に至る。
【００６３】
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５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。
【００６４】
この場合、第３ダイヤフラム８６と一体的に上昇する第２ダイヤフラム８０の変位量はシャフト８３を介してエンコーダ９３によって検出され、前記エンコーダ９３から導出される検出信号に基づいて、メインコントロールユニット１０８は、予め設定された位置で第２ダイヤフラム８０が停止するように、第２ダイヤフラム室８２内の圧力を調圧する。
【００６５】
すなわち、第２ダイヤフラム８０は、第２ダイヤフラム室８２内の圧力とばね部材７８の弾発力とが平衡する所定位置で停止するように形成されている。そこで、メインコントロールユニット１０８は、エンコーダ９３から導出される検出信号に基づいて前記第２ダイヤフラム８０の変位量を判断し、第２電磁弁１０６に付勢信号および滅勢信号を導出してオン状態とオフ状態とを適宜切り換えて第２ダイヤフラム室８２内の圧力を調圧し前記ばね部材７８の弾発力と平衡させることにより、コーティング液の吸引量に対応する位置で該第２ダイヤフラム８０を停止させる。
【００６６】
この場合、メインコントローラ１０８は、第２電磁弁１０６および第２流量制御手段１０５ｂのそれぞれに付勢信号および滅勢信号を導出し、前記第２電磁弁１０６および第２流量制御手段１０５ｂとを併用して第２ダイヤフラム室８２内の圧力を調圧してもよい。
【００６７】
なお、再び、メインコントロールユニット１０８から第１電磁弁１０４および第２電磁弁１０６にそれぞれ付勢信号を導出してオン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。
【００６８】
このように、本実施の形態では、第２ダイヤフラム室８２内の圧力とばね部材７８の弾発力とが平衡する所定位置で第２ダイヤフラム８０を停止させ、第２電磁弁１０６に対するオン・オフ制御を介して第２ダイヤフラム室８２内の圧力を調圧することにより、第３ダイヤフラム８６によって吸引されるコーティング液の吸引量を高精度に制御することが可能となる。
【００６９】
また、本実施の形態では、第１流量制御手段１１５ａおよび第２流量制御手段１１５ｂに供給される電流を増減させて電気抵抗体１４１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部１２９と該薄膜１３９との離間間隔を自在に調整することにより、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。
【００７０】
従って、前記第１流量制御手段１１５ａ並びに第２流量制御手段１１５ｂを介して、オン／オフ弁２６に供給されるパイロット圧並びに第２ダイヤフラム室８２に供給されるパイロット圧をそれぞれ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。
【００７１】
具体的には、第１流量制御手段１１５ａ並びに第２流量制御手段１１５ｂ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、ノズル部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１３９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、この第１流量制御手段１１５ａ並びに第２流量制御手段１１５ｂ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。
【００７２】
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。
【００７３】
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ものと比較して、装置の小型化を達成することができる。
【００７４】
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。
【００７５】
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、第１流量制御手段１１５ａ並びに第２流量制御手段１１５ｂ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。
【００７６】
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第１流量制御手段１１５ａ並びに第２流量制御手段１１５ｂを介してオン／オフ弁２６およびサックバック機構２８に供給されるパイロット圧を制御している。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。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００７８】
すなわち、吸引量制御手段を介して、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。
【００７９】
また、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。
【００８０】
さらに、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。
【００８１】
さらにまた、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、しかも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。
【００８２】
またさらに、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。
【００８３】
さらにまた、従来技術と異なって、オン／オフ弁を駆動させる駆動装置が不要となることから、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１に示すサックバックバルブの動作説明図である。
【図６】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 １０３ａ…圧力流体供給ポート
１０３ｂ…圧力流体排出ポート １１５ａ、１１５ｂ…流量制御手段
１２０、１２２、１２４…通路
【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６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流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６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とは別体で形成され、電気信号を空気圧に変換するバイモル圧電素子（bimorph cell）が配設される。
【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、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、コーティング液の供給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。
【００１３】
また、従来技術に係るサックバックバルブでは、流体圧制御装置に設けられたバイモル圧電素子が有するヒステリシスの作用下に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り、コーティング液を吸引する際のピストンの変位速度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。
【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。
【００１５】
さらにまた、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。
【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】
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圧力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。
【００１８】
【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、
前記サックバック機構によって吸引される流体の流量を電気的に制御する吸引量制御手段が設けられた制御部と、
前記可撓性部材の変位量を検出し、その検出信号を前記制御部に導出する変位量検出手段と、
前記制御部に設けられ、前記サックバック機構およびオン／オフ弁にそれぞれ供給されるパイロット圧を制御する流量制御手段と、
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部と、前記容器内の流体を加熱制御する発熱体とを有し、前記発熱体の発熱量を制御することにより前記容器内の流体が膨張し、前記容器の薄膜がノズル部側に向かって撓曲し該薄膜とノズル部との離間間隔が調整されることにより、前記サックバック機構およびオン／オフ弁に向かって流通する圧力流体の流量が所定量に制御され、
前記吸引量制御手段は、弾発力の作用下に前記可撓性部材を押圧するばね部材と、前記制御部から導出される付勢信号・滅勢信号によって前記サックバック機構に供給されるパイロット圧を調圧する電磁弁を有し、前記ばね部材の押圧力と前記パイロット圧とを平衡させることにより、前記可撓性部材の変位が規制され、
前記制御部には、前記電磁弁および前記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が設けられ、
前記継手部、前記サックバック機構、前記オン／オフ弁および前記制御部は、それぞれ一体的に組み付けて設けられることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、吸引量制御手段によって、制御部から電磁弁に対して導出される付勢信号・滅勢信号によってサックバック機構に供給されるパイロット圧を調圧し、可撓性部材を押圧するばね部材の押圧力と前記サックバック機構に供給されるパイロット圧とを平衡させ前記可撓性部材の変位を規制することにより前記サックバック機構によって吸引される流体の流量が高精度に制御される。さらに本発明では、流量制御手段を構成する発熱体に通電することにより容器内の流体が加熱されて膨張し前記容器の薄膜がノズル部側に向かって撓曲し該薄膜とノズル部との離間間隔が調整され、サックバック機構およびオン／オフ弁に向かって流通する圧力流体の流量が所定量に制御される。従って、オン／オフ弁に供給されるパイロット圧およびサックバック機構に供給されるパイロット圧がそれぞれ高精度に制御されることにより、前記オン／オフ弁および前記サックバック機構を構成し負圧作用を営む可撓性部材の応答精度をより一層向上させることができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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た状態にある。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。前記ステム７６の上面部には、第２ダイヤフラム８０を貫通して連結されたシャフト８３が設けられ、前記シャフト８３はステム７６と一体的に変位するように形成される。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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
前記カバー部材５２の凹部９１には、シャフト８３を介して第２ダイヤフラム８０の変位量を検出するエンコーダ９３が固設される。このエンコーダ９３は、実質的にアブソリュートタイプからなり、エンコーダ本体９５側に固定された図示しないフォトセンサと、ガラス基板に一定の間隔でスケール値が形成されシャフト８３側に固着された図示しないガラススケールとを有する。
【００３５】
この場合、第２ダイヤフラム８０と一体的に変位するシャフト８３の変位量がガラススケールを介して図示しないフォトセンサによって検出され、前記フォトセンサから導出される検出信号は、図示しないリード線を介してメインコントロールユニット１０８に入力される。
【００３６】
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１０３ａおよび圧力流体排出ポート１０３ｂが形成されている。
【００３７】
前記ボンネット１０２の内部には、実質的に２ポート弁用３方弁として機能し、前記オン／オフ弁２６のシリンダ室４８に供給されるパイロット圧を制御する第１電磁弁１０４と、実質的に２ポート弁用３方弁として機能し、前記サックバック機構２８の第２ダイヤフラム室８２に供給されるパイロット圧を制御する第２電磁弁１０６とが配設されている。
【００３８】
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。
【００３９】
さらに、前記ボンネット１０２の内部には、第１電磁弁１０４並びに第２電磁弁１０６から導出された圧力流体の流量をそれぞれ制御し、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並びにサックバック機構２８の第２ダイヤフラム室８２に供給する第１流量制御手段１１５ａおよび第２流量制御手段１１５ｂがそれぞれ設けられる。
【００４０】
この第１流量制御手段１１５ａおよび第２流量制御手段１１５ｂは、同一の構成要素からなり、図４に示されるように、例えば、パイレックスガラスで形成された第１ウェハ１１７と、前記第１ウェハ１１７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１１９と、前記第２ウェハ１１９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１２１とが一体的に積層されて形成される。
【００４１】
前記第１ウェハ１１７と第２ウェハ１１９との間には、所定間隔離間する一組の導入ポート１２３ａ、１２３ｂが形成され、前記導入ポート１２３ａ、１２３ｂは後述する第２通路並びに第３通路を介して第１電磁弁１０４並びに第２電磁弁１０６にそれぞれ連通するように形成される。
【００４２】
前記一組の導入ポート１２３ａ、１２３ｂの間には、ノズル孔１２７が形成されたノズル部１２９が設けられ、前記ノズル孔１２７は、前記第１ウェハ１１７の底面部に開口する導出ポート１３１と連通するように形成される。
【００４３】
前記第２ウェハ１１９の内部には断面台形状の室１３３が形成され、前記室１３３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１３５が封入される。前記室１３３の底部は薄膜１３９状に形成され、この薄膜１３９は、前記ノズル部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部１２９側に向かって撓曲自在に形成される（図４中、二点鎖線参照）。
【００４４】
前記室１３３の上面を構成する第３ウェハ１２１の下部にはパターン化された電気抵抗体１４１が設けられ、前記電気抵抗体１４１は一組の電極１４３ａ、１４３ｂおよびリード線１４５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。
【００４５】
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は、ＬＥＤ表示器１１６に表示される。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。
【００４６】
また、前記ボンネット１０２の内部には、図３に示されるように、圧力流体供給ポート１０３ａから導入された圧力流体を第１電磁弁１０４および第２電磁弁１０６にそれぞれ供給する第１通路１２０と、第１電磁弁１０４と第１流体制御手段１１５ａとを連通させる第２通路１２２と、第２電磁弁１０６と第２流体制御手段１１５ｂとを連通させる第３通路１２４とが形成されている。
【００４７】
さらに、ボンネット１０２の内部には、前記第１流量制御手段１１５ａの導出ポート１３１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流量制御手段１１５ｂの導出ポート１３１に接続されサックバック機構２８の第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１電磁弁１０４および第２電磁弁１０６と圧力流体排出ポート１０３ｂとを連通させる第４通路１２６（図２参照）とが設けられている。
【００４８】
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ると、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および第２通路１２２が相互に連通する。従って、圧力流体供給ポート１０３ａから供給された圧力流体（パイロット圧）は、第１通路１２０および第２通路１２２を介して第１流量制御手段１１５ａに供給される。
【００４９】
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ると、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１通路１２０と第３通路１２４とが連通する。従って、圧力流体供給ポート１０３ａから供給された圧力流体（パイロット圧）は、第１通路１２０および第３通路１２４を介して第２流量制御手段１１５ｂに供給される。
【００５０】
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。
【００５１】
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１０３ａには、圧力流体供給源１３４を接続しておく。
【００５２】
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１０３ａ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。
【００５３】
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および第２電磁弁１０６に付勢信号を導出し、前記第１電磁弁１０４および第２電磁弁１０６をそれぞれオン状態とする。
【００５４】
圧力流体供給ポート１０３ａ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および第３通路１２４を介して第２流量制御手段１１５ｂに導入される。前記第２流量制御手段１１５ｂは、後述するように、薄膜１３９の撓曲作用下に前記圧力流体を所定のパイロット圧に絞った後、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に前記圧力流体を供給する。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。
【００５５】
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、第１流量制御手段１１５ａに電気信号を導出する。前記流量制御手段１１５ａでは電極１４３ａ、１４３ｂを介して電気抵抗体１４１に電流が流れ、該電気抵抗体１４１が発熱する。
【００５６】
このため、室１３３内に充填された流体１３５が加熱されて膨張し、図４中、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とノズル部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から導出ポート１３１に向かって流通する圧力流体の流量は、前記薄膜１３９とノズル部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、第１流量制御手段１１５ａの導出ポート１３１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。
【００５７】
なお、第２流量制御手段１１５ｂの動作は、前述した第１流量制御手段１１５ａと同様であるために、第２ダイヤフラム室８２に供給されるパイロット圧は所定値に制御される。
【００５８】
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。
【００５９】
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、第１電磁弁１０４に滅勢信号を導出し、前記第１電磁弁１０４をオフ状態とする。従って、第２通路１２２が圧力流体排出ポート１０３ｂと連通することにより、シリンダ室４８内の圧力流体が前記圧力流体排出ポート１０３ｂを介して大気中に排気される。この結果、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。
【００６０】
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。
【００６１】
そこで、前記メインコントロールユニット１０８は、第２電磁弁１０６に滅勢信号を導出して該第２電磁弁１０６をオフ状態とする。
【００６２】
従って、第２電磁弁１０６がオフ状態となることにより、第３通路１２４と圧力流体排出ポート１０３ｂとが連通した状態となり、第２ダイヤフラム室８２内に残存する圧力流体（パイロット圧）は、相互に連通する第２パイロット通路１００および第３通路１２４を経由して圧力流体排出ポート１０３ｂから大気中に排出される。この結果、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５に示す状態に至る。
【００６３】
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５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。
【００６４】
この場合、第３ダイヤフラム８６と一体的に上昇する第２ダイヤフラム８０の変位量はシャフト８３を介してエンコーダ９３によって検出され、前記エンコーダ９３から導出される検出信号に基づいて、メインコントロールユニット１０８は、予め設定された位置で第２ダイヤフラム８０が停止するように、第２ダイヤフラム室８２内の圧力を調圧する。
【００６５】
すなわち、第２ダイヤフラム８０は、第２ダイヤフラム室８２内の圧力とばね部材７８の弾発力とが平衡する所定位置で停止するように形成されている。そこで、メインコントロールユニット１０８は、エンコーダ９３から導出される検出信号に基づいて前記第２ダイヤフラム８０の変位量を判断し、第２電磁弁１０６に付勢信号および滅勢信号を導出してオン状態とオフ状態とを適宜切り換えて第２ダイヤフラム室８２内の圧力を調圧し前記ばね部材７８の弾発力と平衡させることにより、コーティング液の吸引量に対応する位置で該第２ダイヤフラム８０を停止させる。
【００６６】
この場合、メインコントローラ１０８は、第２電磁弁１０６および第２流量制御手段１０５ｂのそれぞれに付勢信号および滅勢信号を導出し、前記第２電磁弁１０６および第２流量制御手段１０５ｂとを併用して第２ダイヤフラム室８２内の圧力を調圧してもよい。
【００６７】
なお、再び、メインコントロールユニット１０８から第１電磁弁１０４および第２電磁弁１０６にそれぞれ付勢信号を導出してオン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。
【００６８】
このように、本実施の形態では、第２ダイヤフラム室８２内の圧力とばね部材７８の弾発力とが平衡する所定位置で第２ダイヤフラム８０を停止させ、第２電磁弁１０６に対するオン・オフ制御を介して第２ダイヤフラム室８２内の圧力を調圧することにより、第３ダイヤフラム８６によって吸引されるコーティング液の吸引量を高精度に制御することが可能となる。
【００６９】
また、本実施の形態では、第１流量制御手段１１５ａおよび第２流量制御手段１１５ｂに供給される電流を増減させて電気抵抗体１４１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部１２９と該薄膜１３９との離間間隔を自在に調整することにより、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。
【００７０】
従って、前記第１流量制御手段１１５ａ並びに第２流量制御手段１１５ｂを介して、オン／オフ弁２６に供給されるパイロット圧並びに第２ダイヤフラム室８２に供給されるパイロット圧をそれぞれ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。
【００７１】
具体的には、第１流量制御手段１１５ａ並びに第２流量制御手段１１５ｂ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、ノズル部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１３９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、この第１流量制御手段１１５ａ並びに第２流量制御手段１１５ｂ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。
【００７２】
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。
【００７３】
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ものと比較して、装置の小型化を達成することができる。
【００７４】
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。
【００７５】
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、第１流量制御手段１１５ａ並びに第２流量制御手段１１５ｂ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。
【００７６】
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第１流量制御手段１１５ａ並びに第２流量制御手段１１５ｂを介してオン／オフ弁２６およびサックバック機構２８に供給されるパイロット圧を制御している。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。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００７８】
すなわち、吸引量制御手段を介して、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。
【００７９】
また、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。
【００８０】
さらに、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。
【００８１】
さらにまた、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、しかも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。
【００８２】
またさらに、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。
【００８３】
さらにまた、従来技術と異なって、オン／オフ弁を駆動させる駆動装置が不要となることから、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１に示すサックバックバルブの動作説明図である。
【図６】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 １０３ａ…圧力流体供給ポート
１０３ｂ…圧力流体排出ポート １１５ａ、１１５ｂ…流量制御手段
１２０、１２２、１２４…通路
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、
前記サックバック機構によって吸引される流体の流量を電気的に制御する吸引量制御手段が設けられた制御部と、
前記可撓性部材の変位量を検出し、その検出信号を前記制御部に導出する変位量検出手段と、
前記制御部に設けられ、前記サックバック機構およびオン／オフ弁にそれぞれ供給されるパイロット圧を制御する流量制御手段と、
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部と、前記容器内の流体を加熱制御する発熱体とを有し、前記発熱体の発熱量を制御することにより前記容器内の流体が膨張し、前記容器の薄膜がノズル部側に向かって撓曲し該薄膜とノズル部との離間間隔が調整されることにより、前記サックバック機構およびオン／オフ弁に向かって流通する圧力流体の流量が所定量に制御され、
前記吸引量制御手段は、弾発力の作用下に前記可撓性部材を押圧するばね部材と、前記制御部から導出される付勢信号・滅勢信号によって前記サックバック機構に供給されるパイロット圧を調圧する電磁弁を有し、前記ばね部材の押圧力と前記パイロット圧とを平衡させることにより、前記可撓性部材の変位が規制され、
前記制御部には、前記電磁弁および前記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が設けられ、
前記継手部、前記サックバック機構、前記オン／オフ弁および前記制御部は、それぞれ一体的に組み付け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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