JP4000491B2 - サックバックバルブ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤフラムの開閉作用下に流体通路を流通する所定量の流体を吸い込むことにより、例えば、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、図示しない切換弁の切換作用下に圧力流体が供給され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流体の流量を調整するねじ部材を示す。
【0006】
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に向かって流体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から供給された圧力流体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中に突出している。
【0007】
そこで、流体通路4中の流体の流通を停止した場合、圧力流体供給ポート8からの圧力流体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中に残存する所定量の流体が吸引され、図示しない供給口における液だれが防止される。
【0008】
ところで、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力流体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流体制御装置が接続される。この流体制御装置は、サックバックバルブと別体で形成され、サックバックバルブの圧力流体供給ポートに対して供給される圧力流体の圧力変動を防止するとともに、前記圧力流体供給ポートに供給される圧力流体の流量を制御する機能を営む。
【0009】
【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を用いた場合、該サックバックバルブおよび流体制御装置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を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。
【0010】
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。
【0011】
本発明は、前記の種々の不都合を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、設置スペースの省力化を図り、しかもダイヤフラムの応答精度を向上させ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。
【0012】
【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、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流体通路を有する継手部と、
前記継手部の上部に設けられ、ピストンと共に一体的に変位することにより前記流体通路を開閉する第1ダイヤフラムと、該ピストンの配設されるシリンダ室を閉塞するカバー部材とを有するオン・オフ弁と、
前記継手部の上部に設けられ、前記カバー部材を介して前記オン・オフ弁と連結されると共に、パイロット圧が供給されるパイロット室に設けられた第2ダイヤフラムと、前記パイロット室に供給されるパイロット圧によって変位するステムと、前記ステムに連結されて該ステムと一体的に変位する第3ダイヤフラムと、前記ステムを所定方向に付勢するばね部材とを有し、前記第3ダイヤフラム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、
前記給気弁および排気弁を電気的に制御するメインコントロールユニットを有し、給排作用下に前記パイロット室内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を有し、前記給気弁並びに排気弁にそれぞれ電気信号を導出することにより該給気弁並びに排気弁を付勢・滅勢する制御部と、
前記第1ダイヤフラムに設けられ、該第1ダイヤフラムの薄肉部を保護する第1緩衝部材と、
前記第2ダイヤフラムとステムとの間に設けられる第2緩衝部材と、
前記第3ダイヤフラムに設けられ、該第3ダイヤフラムの薄肉部を保護する第3緩衝部材と、
を備え、
前記カバー部材は、前記サックバック機構まで延在するように形成され、該カバー部材および前記継手部によって前記オン・オフ弁とサックバック機構とが一体的に組み付けられ、該カバー部材の上部に前記制御部が一体的に組み付けられるとともに、前記第1ダイヤフラムおよび第3ダイヤフラムが、前記流体通路に臨むように配置され、前記第1ダイヤフラムには、前記第1緩衝部材を保持する第1保持部材を備え、前記第3ダイヤフラムには、前記第3緩衝部材を保持する第2保持部材を備えることを特徴とする。
【0013】
本発明によれば、負圧作用下に圧力流体を吸引する第3ダイヤフラムを有するサックバック機構を、給気弁並びに排気弁を有する制御部によって電気的に制御している。この場合、オン・オフ弁およびサックバック機構が、継手部およびカバー部材によって一体的に組み付けられ、前記制御部が前記カバー部材に対して一体的に組み付けられることにより、前記オン・オフ弁、継手部、サックバック機構および制御部を一体として配管接続作業を不要とし、設置スペースの有効利用を図ることができる。
【0014】
【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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
前記第1弁ボデイ46には、図示しない圧力流体供給源に接続されシリンダ室48に連通する圧力流体出入ポート64が形成される。この場合、図示しない切換弁の切換作用下に前記圧力流体出入ポート64を介してシリンダ室48に圧力流体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側に向かって流体が流通する。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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パイロット通路100が形成されている。
【0027】
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。
【0028】
前記ボンネット102の内部には、前記パイロット通路100を介して第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。
【0029】
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、弁体114a、114bが矢印X1 方向に吸引されて弁開の状態となる。
【0030】
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。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および第2電磁弁106を付勢・滅勢することにより、第2ダイヤフラム室82に供給されるパイロット圧が制御される。
【0031】
また、前記ボンネット102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、前記第2通路122から分岐し第2ダイヤフラム室82にパイロット圧を供給するパイロット通路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4通路126とが設けられている。
【0032】
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弁体114aが変位して弁開状態となり、第1通路120と第2通路122とが連通する。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およびパイロット通路100を介して第2ダイヤフラム室82に供給される。
【0033】
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弁体114bが変位して弁開状態となり、第2通路122と第4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4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。
【0034】
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。
【0035】
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管体(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、圧力流体出入ポート64および圧力流体供給ポート119aには、それぞれ圧力流体供給源134を接続しておく。
【0036】
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にのみ電気信号を導出し、前記第1電磁弁104は弁開状態となる。その際、第2電磁弁106は、滅勢されて弁閉状態にある。
【0037】
この結果、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、第1通路120、第2通路122およびパイロット通路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に供給されるパイロット圧の作用下に第2ダイヤフラム80が撓曲してステム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。なお、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、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。
【0038】
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、オン・オフ弁26をオン状態とする。すなわち、圧力流体出入ポート64から圧力流体をシリンダ室48に導入し、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が弁開状態となる。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。
【0039】
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、図示しない切換弁の切換作用下にオン・オフ弁26に対する圧力流体の供給を停止し、オン・オフ弁26をオフ状態とする。すなわち、ばね部材54a、54bの弾発力の作用下にピストン50が矢印X2 方向に変位して第1ダイヤフラム56が着座部59に着座することにより、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の管体(図示せず)から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の管体内には、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。
【0040】
そこで、オン・オフ弁26がオン状態からオフ状態に切り換わったことを図示しない検出手段によって検出し、その検出信号をメインコントロールユニット108に導入する。前記メインコントロールユニット108は、前記検出手段からの検出信号に同期して第1電磁弁104に滅勢信号を導出し該第1電磁弁104を弁閉状態にすると同時に第2電磁弁106に付勢信号を導出し該第2電磁弁106を弁開状態とする。従って、第2ダイヤフラム室82に対するパイロット圧の供給が停止されるとともに、第2ダイヤフラム室82内に残存する圧力流体が第4通路126を介して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4に示された状態に至る。
【0041】
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4の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の管体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。
【0042】
なお、再び、オン・オフ弁26を付勢して弁開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。
【0043】
本実施の形態では、継手部24、弁駆動部30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、従来技術と異なりサックバックバルブおよび流体制御装置間の配管接続作業を不要とし、流体制御装置を付設するための占有スペースを設ける必要がないという点で設置スペースの有効利用を図ることができる。
【0044】
また、サックバックバルブと流体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し、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電磁弁104および第2電磁弁106によってパイロット圧を精度良く加減することができる。この結果、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迅速に吸引することができる。
【0045】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【0046】
すなわち、継手部、オン・オフ弁、サックバック機構および制御部をそれぞれ一体的に組み付けることにより、従来技術と異なりサックバックバルブおよび流体制御装置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を付設するための占有スペースを設ける必要がないという点で設置スペースの有効利用を図ることができる。
【0047】
また、サックバックバルブと流体制御装置との間に配管を設ける必要がないため、流路抵抗を増大させることがないとともに、制御部によってパイロット圧を精度良く加減することができる。この結果、パイロット圧によって作動する第3ダイヤフラム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。
【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 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
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
119a…圧力流体供給ポート 119b…圧力流体排出ポート
Claims (1)
- 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流体通路を有する継手部と、
前記継手部の上部に設けられ、ピストンとともに一体的に変位することにより前記流体通路を開閉する第1ダイヤフラムと、該ピストンの配設されるシリンダ室を閉塞するカバー部材とを有するオン・オフ弁と、
前記継手部の上部に設けられ、前記カバー部材を介して前記オン・オフ弁と連結されるとともに、パイロット圧が供給されるパイロット室に設けられた第2ダイヤフラムと、前記パイロット室に供給されるパイロット圧によって変位するステムと、前記ステムに連結されて該ステムと一体的に変位する第3ダイヤフラムと、前記ステムを所定方向に付勢するばね部材とを有し、前記第3ダイヤフラム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、
前記給気弁および排気弁を電気的に制御するメインコントロールユニットを有し、給排作用下に前記パイロット室内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を有し、前記給気弁並びに排気弁にそれぞれ電気信号を導出することにより該給気弁並びに排気弁を付勢・滅勢する制御部と、
前記第1ダイヤフラムに設けられ、該第1ダイヤフラムの薄肉部を保護する第1緩衝部材と、
前記第2ダイヤフラムとステムとの間に設けられる第2緩衝部材と、
前記第3ダイヤフラムに設けられ、該第3ダイヤフラムの薄肉部を保護する第3緩衝部材と、
を備え、
前記カバー部材は、前記サックバック機構まで延在するように形成され、該カバー部材および前記継手部によって前記オン・オフ弁とサックバック機構とが一体的に組み付けられ、該カバー部材の上部に前記制御部が一体的に組み付けられるとともに、前記第1ダイヤフラムおよび第3ダイヤフラムが、前記流体通路に臨むように配置され、前記第1ダイヤフラムには、前記第1緩衝部材を保持する第1保持部材を備え、前記第3ダイヤフラムには、前記第3緩衝部材を保持する第2保持部材を備えることを特徴とするサックバックバルブ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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