JP4081620B2 - 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流体を吸引することにより、例えば、流体の供給口の液だれを防止し、流体の吸引量を安定化させ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オン／オフ弁を付勢して停止した際、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）。このサックバックバルブ１０は、流体導入ポート１２と流体導出ポート１４とを連通させる流体通路１６が形成された弁本体１８と、前記弁本体１８の上部に連結されるボンネット２０とを有する。前記流体通路１６の中央部には、厚肉部２２および薄肉部２４から構成されたダイヤフラム２６が設けられ、前記ダイヤフラム２６の厚肉部２２および薄肉部２４の全面が前記流体通路１６に臨むように形成されている。
【０００４】
前記ダイヤフラム２６の厚肉部２２はピストン３０と係合し、該ピストン３０には、前記弁本体１８の内壁面を摺動するとともにシール機構を営むＶパッキン３２が装着されている。また、前記弁本体１８内には、前記ピストン３０を上方に向かって常時押圧するスプリング３４が設けられている。前記ボンネット２０には圧力流体供給ポート２８が形成され、該圧力流体供給ポート２８は図示しない流量制御弁等を介して圧力流体供給源（図示せず）に接続される。なお、参照数字３６は、前記ピストン３０に当接して該ピストン３０の変位量を調節することにより、ダイヤフラム２６によって吸引される流体の流量を調整する調節ねじを示す。
【０００５】
このサックバックバルブ１０の概略動作を説明すると、流体導入ポート１２から流体導出ポート１４に向かって流体が供給されている通常の状態では、流量制御弁等を制御して圧力流体供給源から圧力流体供給ポート２８に圧縮空気の如き圧力流体を供給している。このため、圧力流体の圧力によってピストン３０が下方に変位し、ピストン３０に連結されたダイヤフラム２６が、図６中、二点鎖線で示すように流体通路１６内に突出している。
【０００６】
そこで、流体通路１６内の流体の流通を停止した場合、流量制御弁等を制御して圧力流体供給源から圧力流体供給ポート２８への圧力流体の供給を停止させることにより、スプリング３４の弾発力の作用下にピストン３０およびダイヤフラム２６が一体的に上昇し、調節ねじ３６の先端に当接してその変位が規制されるとともに、前記ダイヤフラム２６の負圧作用下に流体通路１６内に残存する所定量の流体が吸引され、流体導出ポート１４に接続された流体の供給口における液だれが防止される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のサックバックバルブ１０では、圧力流体供給ポート２８に接続される流量制御弁等が必要となり、サックバックバルブ１０と流量制御弁等とを接続する配管のための設置作業が煩雑であるとともに、このサックバックバルブ１０を使用したシステムの占有スペースが大きくなるという不具合がある。また、圧力流体供給ポート２８に供給される圧力流体を流量制御弁等により制御し、該圧力流体の圧力によりピストン３０を移動させてダイヤフラム２６を変位させるようにしているため、流量制御弁等を制御してからダイヤフラム２６が変位するまでに時間がかかり、該ダイヤフラム２６の応答速度が遅くなる。従って、流体の供給を停止してから流体を吸引するまでの動作が遅れることに起因して半導体ウェハ等のワークに所定量以上の流体が滴下してしまうという懸念がある。
【０００８】
さらに、ダイヤフラム２６を圧力流体供給ポート２８に供給される圧力流体によって変位させているため、圧力流体供給源から供給される圧力流体の圧力が変動すると、ピストン３０の変位量が変化し、ダイヤフラム２６によって吸引される流体の量が変化する。このため、流体の供給を停止したときに流体通路１６内に残存する流体が充分に吸引されず、ワークに流体が滴下したり、あるいは、吸引される流体の量が所定量以上となり、流体の供給を開始するとき、流体がワークに滴下するまでに時間がかかる等の問題がある。
【０００９】
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、サックバックバルブを使用したシステムを小型化することが可能で設置作業が容易となり、ダイヤフラムの応答速度が向上し、吸引される流体の量が変化する懸念のない、従って、液だれが生起することのないサックバックバルブを提供することを目的とする。
【００１０】
【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、第１のポートおよび第２のポートが形成され、それぞれのポートが連通する流体通路を有する弁ボデイと、
前記弁ボデイに設けられ、前記第１のポートと前記第２のポートとを連通または遮断させるオン／オフ弁と、
前記弁ボデイに設けられ、前記流体通路の内部に向かって変位可能に設けられたダイヤフラムと、
前記弁ボデイに設けられ、コイルの通電作用下に前記ダイヤフラムを変位させるボイスコイル型変位装置と、
を備え、
前記ボイスコイル型変位装置は、ハウジングと、
前記ハウジングの内部に設けられ、前記コイルが固着されると共に前記ハウジングの延在方向に沿って変位自在に設けられる変位部材と、
前記変位部材と平行に配置され、前記コイルによって囲繞される磁石と、
前記変位部材を前記ハウジングの延在方向に沿って案内するレール部材と、
前記変位部材の端部に固着され、前記ダイヤフラムを保持する保持部材とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、ボイスコイル型変位装置を付勢してダイヤフラムを流体通路の内部に向かって変位させておく。次いで、第１のポートから流体が導入され、さらに第２のポートから導出されたこの流体が該第２のポートに接続された流体供給口からワーク等に供給される。第１のポートに供給される流体の流通が停止されると、ボイスコイル型変位装置を付勢してダイヤフラムを流体通路内の容積が大きくなる方向に変位させると負圧が生じ、これによって第２のポートから導出された流体が吸引され、流体が第２のポートに接続された流体供給口から滴下されることが阻止される。
【００１２】
また、ボイスコイル型変位装置を採用することによって、簡素な機構によりダイヤフラムを正確に且つ確実に変位させることができ、しかも、このサックバックバルブを小型に構成することが可能となり、好適である。
【００１３】
さらに、弁ボデイに第１のポートと前記第２のポートとを連通、遮断させるオン／オフ弁を設けることにより、前記サックバックバルブと前記オン／オフ弁を接続する配管が不要となり、このサックバックバルブを使用したシステムを一層小型化することができ、好ましい。
【００１４】
さらに、この場合、オン／オフ弁が電動リニアアクチュエータによって駆動されると、前記オン／オフ弁の応答速度が向上し、一層好適である。
【００１５】
さらにまた、この場合、電動リニアアクチュエータがボイスコイル型変位装置であると、簡素な機構によりオン／オフ弁を正確に制御することができ、しかも、このサックバックバルブを小型に構成することが可能となり、一層好ましい。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１において、参照符号４０は、本発明の第１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４０は長尺状に形成された弁ボデイ４２を備え、該弁ボデイ４２の一端側には第１のポート４４が形成され、他端側には第２のポート４６が形成される。それぞれのポート４４、４６にはチューブ４８ａ、４８ｂの先端部が係合する接続部材５０ａ、５０ｂが設けられ、該接続部材５０ａ、５０ｂの外周に形成された段部５２ａ、５２ｂに前記チューブ４８ａ、４８ｂの端部が係合して該チューブ４８ａ、４８ｂが位置決めされる。前記弁ボデイ４２の端部には雄ねじ５４ａ、５４ｂが螺刻され、該雄ねじ５４ａ、５４ｂにロックナット５６ａ、５６ｂが螺合されることにより、前記チューブ４８ａ、４８ｂは前記接続部材５０ａ、５０ｂに押圧保持される。
【００１８】
前記弁ボデイ４２の内部には一方のチューブ４８ａに連通する流体通路６０と、他方のチューブ４８ｂに連通する流体通路６２とが画成される。それぞれの流体通路６０、６２は前記弁ボデイ４２の内部で、図１中、上方に屈曲して該弁ボデイ４２の外部に画成された凹部６４に連通し、一方の流体通路６０の凹部６４における開口部には着座部６５が形成される。前記凹部６４を形成する壁部には段部６７が形成される。
【００１９】
前記流体通路６０の開口部にはオン／オフ弁６６が臨む。該オン／オフ弁６６は前記段部６７に係合するダイヤフラム６８を備える。該ダイヤフラム６８の中央部には厚肉部７０が形成され、該厚肉部７０の周囲には撓曲自在な薄肉部７２が形成される。このため、前記厚肉部７０は前記薄肉部７２が撓曲することにより矢印Ａ、Ｂ方向に変位自在であり、前記厚肉部７０が矢印Ａ方向に変位すると、該厚肉部７０は前記着座部６５に着座して前記流体通路６０を閉蓋し、一方、前記厚肉部７０が矢印Ｂ方向に変位すると、前記流体通路６０と前記流体通路６２とが連通する。前記薄肉部７２の上面部には、例えば、合成ゴム、天然ゴムの如き材料でリング状に形成された弾性部材７３が係合する。
【００２０】
前記オン／オフ弁６６はボデイ７４を有し、該ボデイ７４の下部には前記凹部６４に嵌入する突部７６が形成され、前記ダイヤフラム６８の周縁部が該突部７６と前記段部６７とによって挟持される。前記ボデイ７４の下部には凹部７８が画成され、該凹部７８は通路８０によって前記ボデイ７４の外部に連通する。該通路８０は前記ダイヤフラム６８の厚肉部７０が矢印ＡまたはＢ方向に変位したときに、凹部７８の内部に空気を導入したり、前記凹部７８内の空気を排出する作用を営む。前記凹部７８はボデイ７４の軸線に沿って延在する孔部８２に連通し、該孔部８２は前記ボデイ７４の上部に画成された凹部８４に連通する。前記孔部８２および凹部８４には上部にフランジ部８５が形成されたピストン８６が摺動自在に挿入され、該ピストン８６の下端部に画成された凹部８８には前記ダイヤフラム６８の厚肉部７０の上部が嵌入する。前記ピストン８６の下部外周にはラッパ状に拡径する保持部材９０が固着され、該保持部材９０は前記弾性部材７３の上面に係合して前記ダイヤフラム６８の薄肉部７２に弾性部材７３を弾性的に保持する機能を営む。
【００２１】
前記ピストン８６および前記フランジ部８５の外周には圧力流体の漏洩を阻止するためのＯリング９２、９４が設けられ、また、前記凹部８４を形成する底部にはダンパ９６が設けられる。前記ボデイ７４には前記凹部８４の底部に連通する通路９８と、前記凹部８４の内壁に連通する通路１００とが画成される。前記ボデイ７４の上部には前記凹部８４に嵌入するカバー部材１０２が設けられ、該カバー部材１０２には前記凹部８４を形成する壁部との間から圧力流体が漏洩することを阻止するためのＯリング１０４が設けられる。前記カバー部材１０２の中央にはねじ孔１０６が画成され、該ねじ孔１０６には一端部に把持部１０８が形成された調節ねじ１１０が螺入される。該調節ねじ１１０はロックナット１１２によって所定のねじ込み位置に係止されるとともに、ねじ込み量を増減変更することにより、前記調節ねじ１１０の他端部に配置したピン部材１１３と前記ピストン８６とが当接する位置を調整し、前記ピストン８６の矢印Ｂ方向への変位範囲を規制する。前記ピン部材１１３の他端部にはリング部材１１４が設けられ、該リング部材１１４によって前記ピン部材１１３は前記ねじ孔１０６から抜け止めされる。
【００２２】
前記カバー部材１０２の下部には前記ピン部材１１３を囲繞して環状凹部１１６が画成され、該環状凹部１１６を形成する天井部には２重に構成されたばね部材１１８ａ、１１８ｂの一端部が着座し、該ばね部材１１８ａ、１１８ｂの他端部は前記ピストン８６の上面に着座する。従って、前記ピストン８６は前記ばね部材１１８ａ、１１８ｂによって矢印Ａ方向に常時付勢される。
【００２３】
前記弁ボデイ４２の上部には前記流体通路６２に連通する孔部１２４が画成され、該孔部１２４を形成する壁部には段部１２６が形成される。該段部１２６にはダイヤフラム１２８の周縁部が保持される。該ダイヤフラム１２８は中央に厚肉部１３０が形成され、該厚肉部１３０の外周に薄肉部１３２が形成される。該薄肉部１３２の上面部にはリング状に形成された弾性部材１３４が係合する。
【００２４】
前記弁ボデイ４２の上部には支持部材１３６が設けられ、該支持部材１３６の下部には突部１３８が形成される。該突部１３８と前記段部１２６によって前記ダイヤフラム１２８の縁部が挟持される。前記支持部材１３６の中央には孔部１４０が画成され、該孔部１４０には円柱状に形成されたグリップ１４２が摺動自在に挿通される。該グリップ１４２の下端部には凹部１４４が画成され、該凹部１４４には前記ダイヤフラム１２８の厚肉部１３０の上部が係合する。前記グリップ１４２の下部外周にはラッパ状に拡径する保持部材１４６が固着され、該保持部材１４６は前記弾性部材１３４の上面に係合して該弾性部材１３６を前記ダイヤフラム１２８の薄肉部１３４に対して保持する機能を営む。
【００２５】
前記支持部材１３６の上部には電動リニアアクチュエータであるリニアボイスコイル型変位装置１４８が設けられる。該リニアボイスコイル型変位装置１４８はハウジング１５０を有し、該ハウジング１５０の下部には前記グリップ１４２が挿通自在な孔部１５２が画成される。前記ハウジング１５０の一方の内壁部には一組の支持部材１５４ａ、１５４ｂを介して固定極磁石１５６が矢印Ａ、Ｂ方向に延在して固着される。該固定極磁石１５６の外壁面と前記ハウジング１５０の内壁面とは前記支持部材１５４ａ、１５４ｂによって所定間隔離間して支持され、固定極磁石１５６とハウジング１５０との間は間隙部１５５として形成される。前記間隙部１５５には前記固定極磁石１５６から前記ハウジング１５０の内壁面に向かって固定磁界が発生する。前記ハウジング１５０の他方の内壁部にはレール部材１５８が矢印Ａ、Ｂ方向に延在して固着され、該レール部材１５８にはガイド部材１６０が摺動自在に設けられる。該ガイド部材１６０には変位部材１６２が固着され、該変位部材１６２の下部には前記グリップ１４２の端部が固着される。前記変位部材１６２には電磁コイル１６４が固着され、該電磁コイル１６４は前記固定極磁石１５６を囲繞するとともに、矢印Ａ、Ｂ方向に変位自在に構成される。前記電磁コイル１６４を形成する電線は前記固定極磁石１５６によって前記間隙部１５５の内部に発生する固定磁界と直交する方向に延在する。前記変位部材１６２にはハーネス１６８の一端部が設けられ、該ハーネス１６８は、図示しないが、前記電磁コイル１６４に電気的に接続される。前記ハーネス１６８は螺旋状に、かつ撓曲自在に形成され、該ハーネス１６８の他端部は前記ハウジング１５０の壁部に設けられたコネクタ１７０に接続される。
【００２６】
第１の実施の形態に係るサックバックバルブは、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
【００２７】
先ず、サックバックバルブ４０の第１のポート４４に連通するチューブ４８ａには半導体ウェハ１８２にコーティングされるコーティング液が貯留されたコーティング液供給源１８０が接続され、一方、第２のポート４６に連通するチューブ４８ｂには半導体ウェハ１８２に向かってコーティング液を滴下する管体１８４が設けられたコーティング液滴下装置１８６が接続される。また、コネクタ１７０には電源１８８が接続される。さらに、通路９８、１００には切換弁１９０を介して圧縮空気供給源１９２が接続される。
【００２８】
以上のような準備段階を経て、切換弁１９０を切り換えて圧縮空気を圧縮空気源１９２から通路９８を経て凹部８４に導入すると、図１に示すように、ピストン８６がばね部材１１８ａ、１１８ｂの弾発力に抗して矢印Ｂ方向に変位し、ダイヤフラム６８の厚肉部７０が着座部６５から離間して流体通路６０と６２とが連通する。コーティング液供給源１８０を付勢すると、コーティング液が一方のチューブ４８ａから流体通路６０、６２を通ってコーティング液滴下装置１８６に供給され、管体１８４から半導体ウェハ１８２に滴下される。この結果、半導体ウェハ１８２には所望の膜厚を有する被膜（図示せず）が形成される。
【００２９】
所定量のコーティング液が半導体ウェハ１８２に塗布された後、切換弁１９０を切り換えて圧縮空気供給源１９２から通路１００に圧縮空気を導入すると、図２に示すように、ピストン８６が矢印Ａ方向に変位し、ダイヤフラム６８の厚肉部７０が変位して着座部６５に着座し、流体通路６０と６２との連通が遮断される。従って、コーティング液滴下装置１８６の管体１８４から半導体ウェハ１８２に対するコーティング液の滴下が停止される。この場合、管体１８４内には半導体ウェハ１８２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。
【００３０】
そこで、電源１８８を付勢して電磁コイル１６４に電流を通電すると、電磁コイル１６４には固定極磁石１５６によって間隙部１５５内に発生した固定磁界と直交する方向に電流が流れることになる。このため、電磁コイル１６４にはフレミングの左手の法則により矢印Ｂ方向に力が発生する。この力は、電磁コイル１６４に通電される電流の大きさおよび極性を適切に調節することによって、所望の方向、大きさおよび持続時間に調整することが可能である。このように、ダイヤフラム１２８の厚肉部１３３が矢印Ｂ方向に変位すると、該ダイヤフラム１２８によって流体通路６２に負圧が生じ、この流体通路６２内の所定量のコーティング液が吸引される。この結果、コーティング液滴下装置１８６の管体１８４内のコーティング液が矢印Ｄ方向に戻されることにより、半導体ウェハ１８２に対する液だれを防止することができる。
【００３１】
半導体ウェハ１８２に再びコーティング液を供給する場合には、再び切換弁１９０を切り換えて圧縮空気を通路９８に導入し、ピストン８６をダイヤフラム６８の厚肉部７０と一体的に矢印Ｂ方向に変位させて流体通路６０と６２とを連通させる。このとき、電源１８８を付勢して電磁コイル１６４に矢印Ａ方向の力がかかるように電流を通電すると、図１に示すように、ダイヤフラム１２８の厚肉部１３０が電磁コイル１６４と一体的に矢印Ａ方向に変位し、コーティング液を流体通路６２側に押し出す。このため、コーティング液の滴下を停止したときに管体１８４から矢印Ｄ方向に戻されたコーティング液が矢印Ｃ方向に供給され、管体１８４からコーティング液が半導体ウェハ１８２に迅速に滴下される。
【００３２】
第１の実施の形態では、ダイヤフラム１２８を変位させるためにリニアボイスコイル型変位装置１４８を使用しているため、圧力流体を使用する従来技術と比較して、流量制御弁等や該流量制御弁等とサックバックバルブ４０とを接続する配管が不要となり、このサックバックバルブ４０を使用したシステムを小型に構成することができる。また、圧力流体を介することなく、電気制御により吸引用のダイヤフラム１２８を駆動するため、ダイヤフラム１２８の応答時間が短縮され、流体の供給を停止してから流体を吸引するまでの動作を迅速に行うことができる。さらに、電気制御であるために制御自体が正確となる。
【００３３】
また、圧力変動の影響を受けることがなく、ダイヤフラム１２８が変位したときにサックバックバルブ４０に吸引される流体の量を一定とし、流体の供給を停止したときに半導体ウェハ１８２等のワークに流体が滴下することを確実に阻止することができる。さらに、ワークに流体を供給する際、ダイヤフラム１２８の変位量が一定であるため、安定した量の流体を滴下させることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るサックバックバルブについて、図３を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３５】
図３において、参照符号２００は、第２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２００は長尺に形成された弁ボデイ２０２を備え、該弁ボデイ２０２の内部には一方のチューブ４８ａに連通する流体通路２０４と、他方のチューブ４８ｂに連通する流体通路２０６とが画成され、該流体通路２０４、２０６は、前記弁ボデイ２０２の内部で上方に屈曲して該弁ボデイ２０２の外部に画成された凹部２０８に連通する。一方の流体通路２０６の凹部２０８における開口部には着座部２１０が形成される。前記凹部２０８を形成する壁部には段部２１２が形成される。
【００３６】
前記流体通路２０６の開口部にはオン／オフ弁２１８が臨む。図４において、該オン／オフ弁２１８は前記段部２１２に係合するダイヤフラム２２０を備える。該ダイヤフラム２２０の中央部には厚肉部２２２が形成され、該厚肉部２２２の周囲には撓曲自在な薄肉部２２４が形成される。このため、前記厚肉部２２２は前記薄肉部２２４が撓曲することにより矢印ＡまたはＢ方向に変位自在であり、前記厚肉部２２２が矢印Ａ方向に変位すると、該厚肉部２２２は前記着座部２１０に着座して前記流体通路２０６を閉蓋し、一方、前記厚肉部２２２が矢印Ｂ方向に変位すると、前記流体通路２０４と流体通路２０６とが連通する。前記薄肉部２２４の上面部には、例えば、合成ゴム、天然ゴムの如き材料でリング状に形成された弾性部材２２６が係合する。
【００３７】
ダイヤフラム２２０の上部には支持部材２２１が設けられる。該支持部材２２１の下部には突部２２３が形成され、該突部２２３と前記段部２１２とによって前記ダイヤフラム２２０の縁部が挟持される。前記支持部材２２１には室２２５が形成され、該室２２５は流体通路２２７によって外部に連通する。前記支持部材２２１の中央には前記室２２５に連通する孔部２２８が画成される。前記孔部２２８にはグリップ２２９が摺動自在に挿通され、該グリップ２２９の下端部には前記ダイヤフラム２２０の厚肉部２２２の上部が係合するとともに、前記グリップ２２９の下部外周にはラッパ状に拡径する保持部材２３１が固着される。前記保持部材２３１は前記弾性部材２２６の上面に係合して該弾性部材２２６を前記ダイヤフラム２２０の薄肉部２２４に対して保持する機能を営む。
【００３８】
前記オン／オフ弁２１８には電動アクチュエータである第１のリニアボイスコイル型変位装置２３０ａが設けられる。該第１のリニアボイスコイル型変位装置２３０ａは、図５に示すように、ハウジング２３２ａを有し、該ハウジング２３２ａの室２３４ａ内には長尺なステム２３６ａが矢印ＡまたはＢ方向に変位自在に設けられる。該ステム２３６ａの下端部には前記グリップ２２９が一体的に形成される（図４参照）。前記室２３４ａ内の上部中央には固定鉄心２３８ａが設けられ、該固定鉄心２３８ａは前記ハウジング２３２ａの長手方向に沿って所定長だけ延在するように形成されている。
【００３９】
また、前記室２３４ａ内には前記固定鉄心２３８ａから所定間隔離間し、支持部材２４０ａを介して前記ハウジング２３２ａの内壁面に固着された固定極磁石２４２ａが設けられる。この場合、固定極磁石２４２ａと固定鉄心２３８ａとの間で略水平方向の磁界が形成される。前記固定鉄心２３８ａは電磁コイル２４４ａが巻回された変位部材（ボビン）２４６ａに囲繞され、該変位部材２４６ａは固定鉄心２３８ａと固定極磁石２４２ａとの間を変位自在である。前記変位部材２４６ａは前記ステム２３６ａと一体的に変位自在に設けられる。なお、参照符号２４８ａは、前記電磁コイル２４４ａに電流を流すためのリード線を示す。
【００４０】
前記ハウジング２３２ａの内壁面には、前記支持部材２４０ａを介してガイド部材２５０ａが設けられ、該ガイド部材２５０ａは前記ステム２３６ａの長手方向に沿って画成されたガイド溝２５２ａと係合することにより前記ステム２３６ａを案内する。
【００４１】
一方、前記弁ボデイ２０２の流体通路２０６側の上部には、図４に示すように、前記流体通路２０６に連通し、上方に向かってラッパ状に拡径する孔部２６０が画成される。該孔部２６０を形成する壁部の縁部には周回する溝部２６３が画成され、該溝部２６３にはダイヤフラム２６４の縁部が係合する。該ダイヤフラム２６４の中央には厚肉部２６６が形成され、該厚肉部２６６の外周には薄肉部２６８が形成される。該薄肉部２６８の上面部にはリング状に形成された弾性部材２７０が係合する。
【００４２】
前記ダイヤフラム２６４の上部には支持部材２７２が設けられる。該支持部材２７２の下部には突部２７４が形成され、該突部２７４と前記溝部２６３の底部とによって前記ダイヤフラム２６４の縁部が挟持される。前記支持部材２７２には室２７６が形成され、該室２７６は流体通路２７８によって外部に連通する。前記支持部材２７２の中央には前記室２７６に連通する孔部２８０が画成される。前記孔部２８０にはグリップ２８２が摺動自在に挿通され、該グリップ２８２の下端部には前記ダイヤフラム２６４の厚肉部２６６の上部が係合するとともに、前記グリップ２８２の下部外周にはラッパ状に拡径する保持部材２８６が固着される。前記保持部材２８６は前記弾性部材２７０の上面に係合して該弾性部材２７０を前記ダイヤフラム２６４の薄肉部２６８に対して保持する機能を営む。
【００４３】
前記支持部材２７２の上部には第２のリニアボイスコイル型変位装置２３０ｂが設けられる。該第２のリニアボイスコイル型変位装置２３０ｂは前記第１のリニアボイスコイル型変位装置２３０ａと同様に構成されている（図５参照）。なお、以下の説明において、前記第１のリニアボイスコイル型変位装置２３０ａと同一の構成要素には同一の参照数字に符号ａに代えて符号ｂを付し、その詳細な説明を省略する。
【００４４】
第２のリニアボイスコイル型変位装置２３０ｂのハウジング２３２ｂの内部には、図３に示すように、エンコーダ２９０が固着される。該エンコーダ２９０はハウジング２３２ｂ側に固定されたフォトセンサ２９０ａと、ステム２３６ｂ側に固定され、一定の間隔でスケールが形成されたガラススケール２９０ｂとを有する。この場合、ステム２３６ｂが変位するとフォトセンサ２９０ａによってガラススケール２９０ｂのスケールが検出され、この検出信号はリード線２９２を介して制御装置２９４にフィードバックされる。従って、前記制御装置２９４では、前記検出信号に基づいて前記ステム２３６ｂの変位量を高精度に制御することができる。
【００４５】
第２の実施の形態に係るサックバックバルブ２００は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
【００４６】
先ず、サックバックバルブ２００の第１のポート４４に連通するチューブ４８ａには半導体ウェハ１８２にコーティングされるコーティング液が貯留されたコーティング液供給源１８０が接続され、一方、第２のポート４６に連通するチューブ４８ｂには半導体ウェハ１８２に向かってコーティング液を滴下する管体１８４が設けられたコーティング液滴下装置１８６が接続される。また、第１のリニアボイスコイル型変位装置２３０ａのリード線２４８ａには駆動装置２９６が接続され、一方、第２のリニアボイスコイル型変位装置２３０ｂのリード線２４８ｂ、２９２には制御装置２９４が接続される。
【００４７】
以上のような準備段階を経て、駆動装置２９６を付勢して電流を電磁コイル２４４ａに通電し、発生した磁界によりステム２３６ａを矢印Ｂ方向に変位させると、図３に示すように、グリップ２２９およびダイヤフラム２２０と一体的に変位し、厚肉部２２２が着座部２１０から離間して流体通路２０４と流体通路２０６とが連通する。コーティング液供給源１８０を付勢すると、コーティング液が一方のチューブ４８ａから流体通路２０４、２０６を通ってコーティング液滴下装置１８６に供給され、管体１８４から半導体ウェハ１８２に滴下される。この結果、半導体ウェハ１８２には所望の膜厚を有する被膜（図示せず）が形成される。
【００４８】
所定量のコーティング液が半導体ウェハ１８２に塗布された後、駆動装置２９６を付勢し、ステム２３６ａを矢印Ａ方向に変位させると、図４に示すように、ダイヤフラム２２０の厚肉部２２２が変位して着座部２１０に着座し、流体通路２０４と流体通路２０６との連通が遮断される。従って、コーティング液滴下装置１８６の管体１８４から半導体ウェハ１８２に対するコーティング液の滴下が停止される。この場合、管体１８４内には半導体ウェハ１８２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。
【００４９】
そこで、制御装置２９４により電磁コイル２４４ｂに電流を通電すると、電磁コイル２４４ｂはステム２３６ｂ、グリップ２８２と一体的に矢印Ｂ方向に変位する。この力は、電磁コイル２４４ｂに通電される電流の方向、大きさおよび極性を適切に調節することによって、所望の大きさおよび持続時間に調整することが可能である。このように、ダイヤフラム２６４の厚肉部２６６が矢印Ｂ方向に変位すると、該ダイヤフラム２６４によって流体通路２０６に負圧が生じ、この流体通路２０６内の所定量のコーティング液が吸引される。この結果、コーティング液滴下装置１８６の管体１８４内のコーティング液が矢印Ｄ方向に戻されることにより、半導体ウェハ１８２に対する液だれを防止することができる。
【００５０】
半導体ウェハ１８２に再びコーティング液を供給する場合には、再び駆動装置２９６を切り換えてステム２３６ａをダイヤフラム２２０の厚肉部２２２と一体的に矢印Ｂ方向に変位させて流体通路２０４と流体通路２０６とを連通させる。このとき、制御装置２９４を付勢してステム２３６ｂを矢印Ａ方向に変位させると、図３に示すように、ダイヤフラム２６４の厚肉部２６６が矢印Ａ方向に変位し、コーティング液を流体通路２０６側に押し出す。このため、コーティング液の滴下を停止したときに管体１８４から矢印Ｄ方向に戻されたコーティング液が矢印Ｃ方向に供給され、管体１８４からコーティング液が半導体ウェハ１８２に迅速に滴下される。
【００５１】
上記したように、第２の実施の形態に係るサックバックバルブ２００によれば、オン／オフ弁２１８を第２のリニアボイスコイル型変位装置２３０ｂによって駆動しているため、圧力流体を使用する従来技術と比較して、その応答速度が向上し、また、切換弁等とサックバックバルブ２００とを接続する配管が不要となり、このサックバックバルブ２００を使用したシステムを一層小型に構成することができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明に係るサックバックバルブによれば、以下のような効果ならびに利点が得られる。
【００５３】
ダイヤフラムを変位させるために電動リニアアクチュエータであるボイスコイル型変位装置を使用しているため、圧力流体を使用する従来技術と比較して、流量制御弁等や該流量制御弁等とサックバックバルブとを接続する配管が不要となり、このサックバックバルブを使用したシステムを小型に構成することができる。しかも、コストを低廉化することが可能で、さらに、この種の装置の設置作業にかかる時間を短縮することができる。また、圧力流体を介することなく、電気制御により吸引用のダイヤフラムを駆動するため、ダイヤフラムの応答時間が短縮され、流体の供給を停止してから流体を吸引するまでの動作を迅速に行うことができる。
【００５４】
さらに、電気制御であるために制御自体が正確となり、また、圧力変動の影響を受けることがなく、ダイヤフラムが変位したときにサックバックバルブに吸引される流体の量を一定とし、流体の供給を停止したときにワークに流体が滴下することを確実に阻止することができる。さらに、ワークに流体を供給する際、ワークに安定した量の流体を供給することができる。
【００５５】
さらにまた、オン／オフ弁をボイスコイル型変位装置によって駆動することにより、オン／オフ弁の応答速度が向上し、このサックバックバルブを迅速に制御することができる。また、簡単な機構によりオン／オフ弁を構成することができ、切換弁等とサックバックバルブとを接続する配管が不要となるため、サックバックバルブを使用したシステムを一層小型に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るサックバックバルブの概略縦断面図である。
【図２】図１のサックバックバルブの使用状態を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るサックバックバルブの概略縦断面図である。
【図４】図３のサックバックバルブのダイヤフラムの一部拡大概略縦断面図である。
【図５】図３のサックバックバルブのリニアボイスコイル型変位装置の一部拡大概略縦断面図である。
【図６】従来技術に係るサックバックバルブの概略縦断面図である。
【符号の説明】
４０、２００…サックバックバルブ
４２、２０２…弁ボデイ
４４、４６…ポート
６０、６２、２０４、２０６、２２７、２７８…流体通路
６６、２１８…オン／オフ弁
６８、１２８、２２０、２６４…ダイヤフラム
８６…ピストン
１４８、２３０ａ、２３０ｂ…リニアボイスコイル型変位装置
１５６、２４２ａ、２４２ｂ…固定極磁石
１６４、２４４ａ、２４４ｂ…電磁コイル
【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流体を吸引することにより、例えば、流体の供給口の液だれを防止し、流体の吸引量を安定化させ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オン／オフ弁を付勢して停止した際、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）。このサックバックバルブ１０は、流体導入ポート１２と流体導出ポート１４とを連通させる流体通路１６が形成された弁本体１８と、前記弁本体１８の上部に連結されるボンネット２０とを有する。前記流体通路１６の中央部には、厚肉部２２および薄肉部２４から構成されたダイヤフラム２６が設けられ、前記ダイヤフラム２６の厚肉部２２および薄肉部２４の全面が前記流体通路１６に臨むように形成されている。
【０００４】
前記ダイヤフラム２６の厚肉部２２はピストン３０と係合し、該ピストン３０には、前記弁本体１８の内壁面を摺動するとともにシール機構を営むＶパッキン３２が装着されている。また、前記弁本体１８内には、前記ピストン３０を上方に向かって常時押圧するスプリング３４が設けられている。前記ボンネット２０には圧力流体供給ポート２８が形成され、該圧力流体供給ポート２８は図示しない流量制御弁等を介して圧力流体供給源（図示せず）に接続される。なお、参照数字３６は、前記ピストン３０に当接して該ピストン３０の変位量を調節することにより、ダイヤフラム２６によって吸引される流体の流量を調整する調節ねじを示す。
【０００５】
このサックバックバルブ１０の概略動作を説明すると、流体導入ポート１２から流体導出ポート１４に向かって流体が供給されている通常の状態では、流量制御弁等を制御して圧力流体供給源から圧力流体供給ポート２８に圧縮空気の如き圧力流体を供給している。このため、圧力流体の圧力によってピストン３０が下方に変位し、ピストン３０に連結されたダイヤフラム２６が、図６中、二点鎖線で示すように流体通路１６内に突出している。
【０００６】
そこで、流体通路１６内の流体の流通を停止した場合、流量制御弁等を制御して圧力流体供給源から圧力流体供給ポート２８への圧力流体の供給を停止させることにより、スプリング３４の弾発力の作用下にピストン３０およびダイヤフラム２６が一体的に上昇し、調節ねじ３６の先端に当接してその変位が規制されるとともに、前記ダイヤフラム２６の負圧作用下に流体通路１６内に残存する所定量の流体が吸引され、流体導出ポート１４に接続された流体の供給口における液だれが防止される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のサックバックバルブ１０では、圧力流体供給ポート２８に接続される流量制御弁等が必要となり、サックバックバルブ１０と流量制御弁等とを接続する配管のための設置作業が煩雑であるとともに、このサックバックバルブ１０を使用したシステムの占有スペースが大きくなるという不具合がある。また、圧力流体供給ポート２８に供給される圧力流体を流量制御弁等により制御し、該圧力流体の圧力によりピストン３０を移動させてダイヤフラム２６を変位させるようにしているため、流量制御弁等を制御してからダイヤフラム２６が変位するまでに時間がかかり、該ダイヤフラム２６の応答速度が遅くなる。従って、流体の供給を停止してから流体を吸引するまでの動作が遅れることに起因して半導体ウェハ等のワークに所定量以上の流体が滴下してしまうという懸念がある。
【０００８】
さらに、ダイヤフラム２６を圧力流体供給ポート２８に供給される圧力流体によって変位させているため、圧力流体供給源から供給される圧力流体の圧力が変動すると、ピストン３０の変位量が変化し、ダイヤフラム２６によって吸引される流体の量が変化する。このため、流体の供給を停止したときに流体通路１６内に残存する流体が充分に吸引されず、ワークに流体が滴下したり、あるいは、吸引される流体の量が所定量以上となり、流体の供給を開始するとき、流体がワークに滴下するまでに時間がかかる等の問題がある。
【０００９】
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、サックバックバルブを使用したシステムを小型化することが可能で設置作業が容易となり、ダイヤフラムの応答速度が向上し、吸引される流体の量が変化する懸念のない、従って、液だれが生起することのないサックバックバルブを提供することを目的とする。
【００１０】
【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、第１のポートおよび第２のポートが形成され、それぞれのポートが連通する流体通路を有する弁ボデイと、
前記弁ボデイに設けられ、前記第１のポートと前記第２のポートとを連通または遮断させるオン／オフ弁と、
前記弁ボデイに設けられ、前記流体通路の内部に向かって変位可能に設けられたダイヤフラムと、
前記弁ボデイに設けられ、コイルの通電作用下に前記ダイヤフラムを変位させるボイスコイル型変位装置と、
を備え、
前記ボイスコイル型変位装置は、ハウジングと、
前記ハウジングの内部に設けられ、前記コイルが固着されると共に前記ハウジングの延在方向に沿って変位自在に設けられる変位部材と、
前記変位部材と平行に配置され、前記コイルによって囲繞される磁石と、
前記変位部材を前記ハウジングの延在方向に沿って案内するレール部材と、
前記変位部材の端部に固着され、前記ダイヤフラムを保持する保持部材とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、ボイスコイル型変位装置を付勢してダイヤフラムを流体通路の内部に向かって変位させておく。次いで、第１のポートから流体が導入され、さらに第２のポートから導出されたこの流体が該第２のポートに接続された流体供給口からワーク等に供給される。第１のポートに供給される流体の流通が停止されると、ボイスコイル型変位装置を付勢してダイヤフラムを流体通路内の容積が大きくなる方向に変位させると負圧が生じ、これによって第２のポートから導出された流体が吸引され、流体が第２のポートに接続された流体供給口から滴下されることが阻止される。
【００１２】
また、ボイスコイル型変位装置を採用することによって、簡素な機構によりダイヤフラムを正確に且つ確実に変位させることができ、しかも、このサックバックバルブを小型に構成することが可能となり、好適である。
【００１３】
さらに、弁ボデイに第１のポートと前記第２のポートとを連通、遮断させるオン／オフ弁を設けることにより、前記サックバックバルブと前記オン／オフ弁を接続する配管が不要となり、このサックバックバルブを使用したシステムを一層小型化することができ、好ましい。
【００１４】
さらに、この場合、オン／オフ弁が電動リニアアクチュエータによって駆動されると、前記オン／オフ弁の応答速度が向上し、一層好適である。
【００１５】
さらにまた、この場合、電動リニアアクチュエータがボイスコイル型変位装置であると、簡素な機構によりオン／オフ弁を正確に制御することができ、しかも、このサックバックバルブを小型に構成することが可能となり、一層好ましい。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１において、参照符号４０は、本発明の第１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４０は長尺状に形成された弁ボデイ４２を備え、該弁ボデイ４２の一端側には第１のポート４４が形成され、他端側には第２のポート４６が形成される。それぞれのポート４４、４６にはチューブ４８ａ、４８ｂの先端部が係合する接続部材５０ａ、５０ｂが設けられ、該接続部材５０ａ、５０ｂの外周に形成された段部５２ａ、５２ｂに前記チューブ４８ａ、４８ｂの端部が係合して該チューブ４８ａ、４８ｂが位置決めされる。前記弁ボデイ４２の端部には雄ねじ５４ａ、５４ｂが螺刻され、該雄ねじ５４ａ、５４ｂにロックナット５６ａ、５６ｂが螺合されることにより、前記チューブ４８ａ、４８ｂは前記接続部材５０ａ、５０ｂに押圧保持される。
【００１８】
前記弁ボデイ４２の内部には一方のチューブ４８ａに連通する流体通路６０と、他方のチューブ４８ｂに連通する流体通路６２とが画成される。それぞれの流体通路６０、６２は前記弁ボデイ４２の内部で、図１中、上方に屈曲して該弁ボデイ４２の外部に画成された凹部６４に連通し、一方の流体通路６０の凹部６４における開口部には着座部６５が形成される。前記凹部６４を形成する壁部には段部６７が形成される。
【００１９】
前記流体通路６０の開口部にはオン／オフ弁６６が臨む。該オン／オフ弁６６は前記段部６７に係合するダイヤフラム６８を備える。該ダイヤフラム６８の中央部には厚肉部７０が形成され、該厚肉部７０の周囲には撓曲自在な薄肉部７２が形成される。このため、前記厚肉部７０は前記薄肉部７２が撓曲することにより矢印Ａ、Ｂ方向に変位自在であり、前記厚肉部７０が矢印Ａ方向に変位すると、該厚肉部７０は前記着座部６５に着座して前記流体通路６０を閉蓋し、一方、前記厚肉部７０が矢印Ｂ方向に変位すると、前記流体通路６０と前記流体通路６２とが連通する。前記薄肉部７２の上面部には、例えば、合成ゴム、天然ゴムの如き材料でリング状に形成された弾性部材７３が係合する。
【００２０】
前記オン／オフ弁６６はボデイ７４を有し、該ボデイ７４の下部には前記凹部６４に嵌入する突部７６が形成され、前記ダイヤフラム６８の周縁部が該突部７６と前記段部６７とによって挟持される。前記ボデイ７４の下部には凹部７８が画成され、該凹部７８は通路８０によって前記ボデイ７４の外部に連通する。該通路８０は前記ダイヤフラム６８の厚肉部７０が矢印ＡまたはＢ方向に変位したときに、凹部７８の内部に空気を導入したり、前記凹部７８内の空気を排出する作用を営む。前記凹部７８はボデイ７４の軸線に沿って延在する孔部８２に連通し、該孔部８２は前記ボデイ７４の上部に画成された凹部８４に連通する。前記孔部８２および凹部８４には上部にフランジ部８５が形成されたピストン８６が摺動自在に挿入され、該ピストン８６の下端部に画成された凹部８８には前記ダイヤフラム６８の厚肉部７０の上部が嵌入する。前記ピストン８６の下部外周にはラッパ状に拡径する保持部材９０が固着され、該保持部材９０は前記弾性部材７３の上面に係合して前記ダイヤフラム６８の薄肉部７２に弾性部材７３を弾性的に保持する機能を営む。
【００２１】
前記ピストン８６および前記フランジ部８５の外周には圧力流体の漏洩を阻止するためのＯリング９２、９４が設けられ、また、前記凹部８４を形成する底部にはダンパ９６が設けられる。前記ボデイ７４には前記凹部８４の底部に連通する通路９８と、前記凹部８４の内壁に連通する通路１００とが画成される。前記ボデイ７４の上部には前記凹部８４に嵌入するカバー部材１０２が設けられ、該カバー部材１０２には前記凹部８４を形成する壁部との間から圧力流体が漏洩することを阻止するためのＯリング１０４が設けられる。前記カバー部材１０２の中央にはねじ孔１０６が画成され、該ねじ孔１０６には一端部に把持部１０８が形成された調節ねじ１１０が螺入される。該調節ねじ１１０はロックナット１１２によって所定のねじ込み位置に係止されるとともに、ねじ込み量を増減変更することにより、前記調節ねじ１１０の他端部に配置したピン部材１１３と前記ピストン８６とが当接する位置を調整し、前記ピストン８６の矢印Ｂ方向への変位範囲を規制する。前記ピン部材１１３の他端部にはリング部材１１４が設けられ、該リング部材１１４によって前記ピン部材１１３は前記ねじ孔１０６から抜け止めされる。
【００２２】
前記カバー部材１０２の下部には前記ピン部材１１３を囲繞して環状凹部１１６が画成され、該環状凹部１１６を形成する天井部には２重に構成されたばね部材１１８ａ、１１８ｂの一端部が着座し、該ばね部材１１８ａ、１１８ｂの他端部は前記ピストン８６の上面に着座する。従って、前記ピストン８６は前記ばね部材１１８ａ、１１８ｂによって矢印Ａ方向に常時付勢される。
【００２３】
前記弁ボデイ４２の上部には前記流体通路６２に連通する孔部１２４が画成され、該孔部１２４を形成する壁部には段部１２６が形成される。該段部１２６にはダイヤフラム１２８の周縁部が保持される。該ダイヤフラム１２８は中央に厚肉部１３０が形成され、該厚肉部１３０の外周に薄肉部１３２が形成される。該薄肉部１３２の上面部にはリング状に形成された弾性部材１３４が係合する。
【００２４】
前記弁ボデイ４２の上部には支持部材１３６が設けられ、該支持部材１３６の下部には突部１３８が形成される。該突部１３８と前記段部１２６によって前記ダイヤフラム１２８の縁部が挟持される。前記支持部材１３６の中央には孔部１４０が画成され、該孔部１４０には円柱状に形成されたグリップ１４２が摺動自在に挿通される。該グリップ１４２の下端部には凹部１４４が画成され、該凹部１４４には前記ダイヤフラム１２８の厚肉部１３０の上部が係合する。前記グリップ１４２の下部外周にはラッパ状に拡径する保持部材１４６が固着され、該保持部材１４６は前記弾性部材１３４の上面に係合して該弾性部材１３６を前記ダイヤフラム１２８の薄肉部１３４に対して保持する機能を営む。
【００２５】
前記支持部材１３６の上部には電動リニアアクチュエータであるリニアボイスコイル型変位装置１４８が設けられる。該リニアボイスコイル型変位装置１４８はハウジング１５０を有し、該ハウジング１５０の下部には前記グリップ１４２が挿通自在な孔部１５２が画成される。前記ハウジング１５０の一方の内壁部には一組の支持部材１５４ａ、１５４ｂを介して固定極磁石１５６が矢印Ａ、Ｂ方向に延在して固着される。該固定極磁石１５６の外壁面と前記ハウジング１５０の内壁面とは前記支持部材１５４ａ、１５４ｂによって所定間隔離間して支持され、固定極磁石１５６とハウジング１５０との間は間隙部１５５として形成される。前記間隙部１５５には前記固定極磁石１５６から前記ハウジング１５０の内壁面に向かって固定磁界が発生する。前記ハウジング１５０の他方の内壁部にはレール部材１５８が矢印Ａ、Ｂ方向に延在して固着され、該レール部材１５８にはガイド部材１６０が摺動自在に設けられる。該ガイド部材１６０には変位部材１６２が固着され、該変位部材１６２の下部には前記グリップ１４２の端部が固着される。前記変位部材１６２には電磁コイル１６４が固着され、該電磁コイル１６４は前記固定極磁石１５６を囲繞するとともに、矢印Ａ、Ｂ方向に変位自在に構成される。前記電磁コイル１６４を形成する電線は前記固定極磁石１５６によって前記間隙部１５５の内部に発生する固定磁界と直交する方向に延在する。前記変位部材１６２にはハーネス１６８の一端部が設けられ、該ハーネス１６８は、図示しないが、前記電磁コイル１６４に電気的に接続される。前記ハーネス１６８は螺旋状に、かつ撓曲自在に形成され、該ハーネス１６８の他端部は前記ハウジング１５０の壁部に設けられたコネクタ１７０に接続される。
【００２６】
第１の実施の形態に係るサックバックバルブは、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
【００２７】
先ず、サックバックバルブ４０の第１のポート４４に連通するチューブ４８ａには半導体ウェハ１８２にコーティングされるコーティング液が貯留されたコーティング液供給源１８０が接続され、一方、第２のポート４６に連通するチューブ４８ｂには半導体ウェハ１８２に向かってコーティング液を滴下する管体１８４が設けられたコーティング液滴下装置１８６が接続される。また、コネクタ１７０には電源１８８が接続される。さらに、通路９８、１００には切換弁１９０を介して圧縮空気供給源１９２が接続される。
【００２８】
以上のような準備段階を経て、切換弁１９０を切り換えて圧縮空気を圧縮空気源１９２から通路９８を経て凹部８４に導入すると、図１に示すように、ピストン８６がばね部材１１８ａ、１１８ｂの弾発力に抗して矢印Ｂ方向に変位し、ダイヤフラム６８の厚肉部７０が着座部６５から離間して流体通路６０と６２とが連通する。コーティング液供給源１８０を付勢すると、コーティング液が一方のチューブ４８ａから流体通路６０、６２を通ってコーティング液滴下装置１８６に供給され、管体１８４から半導体ウェハ１８２に滴下される。この結果、半導体ウェハ１８２には所望の膜厚を有する被膜（図示せず）が形成される。
【００２９】
所定量のコーティング液が半導体ウェハ１８２に塗布された後、切換弁１９０を切り換えて圧縮空気供給源１９２から通路１００に圧縮空気を導入すると、図２に示すように、ピストン８６が矢印Ａ方向に変位し、ダイヤフラム６８の厚肉部７０が変位して着座部６５に着座し、流体通路６０と６２との連通が遮断される。従って、コーティング液滴下装置１８６の管体１８４から半導体ウェハ１８２に対するコーティング液の滴下が停止される。この場合、管体１８４内には半導体ウェハ１８２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。
【００３０】
そこで、電源１８８を付勢して電磁コイル１６４に電流を通電すると、電磁コイル１６４には固定極磁石１５６によって間隙部１５５内に発生した固定磁界と直交する方向に電流が流れることになる。このため、電磁コイル１６４にはフレミングの左手の法則により矢印Ｂ方向に力が発生する。この力は、電磁コイル１６４に通電される電流の大きさおよび極性を適切に調節することによって、所望の方向、大きさおよび持続時間に調整することが可能である。このように、ダイヤフラム１２８の厚肉部１３３が矢印Ｂ方向に変位すると、該ダイヤフラム１２８によって流体通路６２に負圧が生じ、この流体通路６２内の所定量のコーティング液が吸引される。この結果、コーティング液滴下装置１８６の管体１８４内のコーティング液が矢印Ｄ方向に戻されることにより、半導体ウェハ１８２に対する液だれを防止することができる。
【００３１】
半導体ウェハ１８２に再びコーティング液を供給する場合には、再び切換弁１９０を切り換えて圧縮空気を通路９８に導入し、ピストン８６をダイヤフラム６８の厚肉部７０と一体的に矢印Ｂ方向に変位させて流体通路６０と６２とを連通させる。このとき、電源１８８を付勢して電磁コイル１６４に矢印Ａ方向の力がかかるように電流を通電すると、図１に示すように、ダイヤフラム１２８の厚肉部１３０が電磁コイル１６４と一体的に矢印Ａ方向に変位し、コーティング液を流体通路６２側に押し出す。このため、コーティング液の滴下を停止したときに管体１８４から矢印Ｄ方向に戻されたコーティング液が矢印Ｃ方向に供給され、管体１８４からコーティング液が半導体ウェハ１８２に迅速に滴下される。
【００３２】
第１の実施の形態では、ダイヤフラム１２８を変位させるためにリニアボイスコイル型変位装置１４８を使用しているため、圧力流体を使用する従来技術と比較して、流量制御弁等や該流量制御弁等とサックバックバルブ４０とを接続する配管が不要となり、このサックバックバルブ４０を使用したシステムを小型に構成することができる。また、圧力流体を介することなく、電気制御により吸引用のダイヤフラム１２８を駆動するため、ダイヤフラム１２８の応答時間が短縮され、流体の供給を停止してから流体を吸引するまでの動作を迅速に行うことができる。さらに、電気制御であるために制御自体が正確となる。
【００３３】
また、圧力変動の影響を受けることがなく、ダイヤフラム１２８が変位したときにサックバックバルブ４０に吸引される流体の量を一定とし、流体の供給を停止したときに半導体ウェハ１８２等のワークに流体が滴下することを確実に阻止することができる。さらに、ワークに流体を供給する際、ダイヤフラム１２８の変位量が一定であるため、安定した量の流体を滴下させることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るサックバックバルブについて、図３を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３５】
図３において、参照符号２００は、第２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２００は長尺に形成された弁ボデイ２０２を備え、該弁ボデイ２０２の内部には一方のチューブ４８ａに連通する流体通路２０４と、他方のチューブ４８ｂに連通する流体通路２０６とが画成され、該流体通路２０４、２０６は、前記弁ボデイ２０２の内部で上方に屈曲して該弁ボデイ２０２の外部に画成された凹部２０８に連通する。一方の流体通路２０６の凹部２０８における開口部には着座部２１０が形成される。前記凹部２０８を形成する壁部には段部２１２が形成される。
【００３６】
前記流体通路２０６の開口部にはオン／オフ弁２１８が臨む。図４において、該オン／オフ弁２１８は前記段部２１２に係合するダイヤフラム２２０を備える。該ダイヤフラム２２０の中央部には厚肉部２２２が形成され、該厚肉部２２２の周囲には撓曲自在な薄肉部２２４が形成される。このため、前記厚肉部２２２は前記薄肉部２２４が撓曲することにより矢印ＡまたはＢ方向に変位自在であり、前記厚肉部２２２が矢印Ａ方向に変位すると、該厚肉部２２２は前記着座部２１０に着座して前記流体通路２０６を閉蓋し、一方、前記厚肉部２２２が矢印Ｂ方向に変位すると、前記流体通路２０４と流体通路２０６とが連通する。前記薄肉部２２４の上面部には、例えば、合成ゴム、天然ゴムの如き材料でリング状に形成された弾性部材２２６が係合する。
【００３７】
ダイヤフラム２２０の上部には支持部材２２１が設けられる。該支持部材２２１の下部には突部２２３が形成され、該突部２２３と前記段部２１２とによって前記ダイヤフラム２２０の縁部が挟持される。前記支持部材２２１には室２２５が形成され、該室２２５は流体通路２２７によって外部に連通する。前記支持部材２２１の中央には前記室２２５に連通する孔部２２８が画成される。前記孔部２２８にはグリップ２２９が摺動自在に挿通され、該グリップ２２９の下端部には前記ダイヤフラム２２０の厚肉部２２２の上部が係合するとともに、前記グリップ２２９の下部外周にはラッパ状に拡径する保持部材２３１が固着される。前記保持部材２３１は前記弾性部材２２６の上面に係合して該弾性部材２２６を前記ダイヤフラム２２０の薄肉部２２４に対して保持する機能を営む。
【００３８】
前記オン／オフ弁２１８には電動アクチュエータである第１のリニアボイスコイル型変位装置２３０ａが設けられる。該第１のリニアボイスコイル型変位装置２３０ａは、図５に示すように、ハウジング２３２ａを有し、該ハウジング２３２ａの室２３４ａ内には長尺なステム２３６ａが矢印ＡまたはＢ方向に変位自在に設けられる。該ステム２３６ａの下端部には前記グリップ２２９が一体的に形成される（図４参照）。前記室２３４ａ内の上部中央には固定鉄心２３８ａが設けられ、該固定鉄心２３８ａは前記ハウジング２３２ａの長手方向に沿って所定長だけ延在するように形成されている。
【００３９】
また、前記室２３４ａ内には前記固定鉄心２３８ａから所定間隔離間し、支持部材２４０ａを介して前記ハウジング２３２ａの内壁面に固着された固定極磁石２４２ａが設けられる。この場合、固定極磁石２４２ａと固定鉄心２３８ａとの間で略水平方向の磁界が形成される。前記固定鉄心２３８ａは電磁コイル２４４ａが巻回された変位部材（ボビン）２４６ａに囲繞され、該変位部材２４６ａは固定鉄心２３８ａと固定極磁石２４２ａとの間を変位自在である。前記変位部材２４６ａは前記ステム２３６ａと一体的に変位自在に設けられる。なお、参照符号２４８ａは、前記電磁コイル２４４ａに電流を流すためのリード線を示す。
【００４０】
前記ハウジング２３２ａの内壁面には、前記支持部材２４０ａを介してガイド部材２５０ａが設けられ、該ガイド部材２５０ａは前記ステム２３６ａの長手方向に沿って画成されたガイド溝２５２ａと係合することにより前記ステム２３６ａを案内する。
【００４１】
一方、前記弁ボデイ２０２の流体通路２０６側の上部には、図４に示すように、前記流体通路２０６に連通し、上方に向かってラッパ状に拡径する孔部２６０が画成される。該孔部２６０を形成する壁部の縁部には周回する溝部２６３が画成され、該溝部２６３にはダイヤフラム２６４の縁部が係合する。該ダイヤフラム２６４の中央には厚肉部２６６が形成され、該厚肉部２６６の外周には薄肉部２６８が形成される。該薄肉部２６８の上面部にはリング状に形成された弾性部材２７０が係合する。
【００４２】
前記ダイヤフラム２６４の上部には支持部材２７２が設けられる。該支持部材２７２の下部には突部２７４が形成され、該突部２７４と前記溝部２６３の底部とによって前記ダイヤフラム２６４の縁部が挟持される。前記支持部材２７２には室２７６が形成され、該室２７６は流体通路２７８によって外部に連通する。前記支持部材２７２の中央には前記室２７６に連通する孔部２８０が画成される。前記孔部２８０にはグリップ２８２が摺動自在に挿通され、該グリップ２８２の下端部には前記ダイヤフラム２６４の厚肉部２６６の上部が係合するとともに、前記グリップ２８２の下部外周にはラッパ状に拡径する保持部材２８６が固着される。前記保持部材２８６は前記弾性部材２７０の上面に係合して該弾性部材２７０を前記ダイヤフラム２６４の薄肉部２６８に対して保持する機能を営む。
【００４３】
前記支持部材２７２の上部には第２のリニアボイスコイル型変位装置２３０ｂが設けられる。該第２のリニアボイスコイル型変位装置２３０ｂは前記第１のリニアボイスコイル型変位装置２３０ａと同様に構成されている（図５参照）。なお、以下の説明において、前記第１のリニアボイスコイル型変位装置２３０ａと同一の構成要素には同一の参照数字に符号ａに代えて符号ｂを付し、その詳細な説明を省略する。
【００４４】
第２のリニアボイスコイル型変位装置２３０ｂのハウジング２３２ｂの内部には、図３に示すように、エンコーダ２９０が固着される。該エンコーダ２９０はハウジング２３２ｂ側に固定されたフォトセンサ２９０ａと、ステム２３６ｂ側に固定され、一定の間隔でスケールが形成されたガラススケール２９０ｂとを有する。この場合、ステム２３６ｂが変位するとフォトセンサ２９０ａによってガラススケール２９０ｂのスケールが検出され、この検出信号はリード線２９２を介して制御装置２９４にフィードバックされる。従って、前記制御装置２９４では、前記検出信号に基づいて前記ステム２３６ｂの変位量を高精度に制御することができる。
【００４５】
第２の実施の形態に係るサックバックバルブ２００は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
【００４６】
先ず、サックバックバルブ２００の第１のポート４４に連通するチューブ４８ａには半導体ウェハ１８２にコーティングされるコーティング液が貯留されたコーティング液供給源１８０が接続され、一方、第２のポート４６に連通するチューブ４８ｂには半導体ウェハ１８２に向かってコーティング液を滴下する管体１８４が設けられたコーティング液滴下装置１８６が接続される。また、第１のリニアボイスコイル型変位装置２３０ａのリード線２４８ａには駆動装置２９６が接続され、一方、第２のリニアボイスコイル型変位装置２３０ｂのリード線２４８ｂ、２９２には制御装置２９４が接続される。
【００４７】
以上のような準備段階を経て、駆動装置２９６を付勢して電流を電磁コイル２４４ａに通電し、発生した磁界によりステム２３６ａを矢印Ｂ方向に変位させると、図３に示すように、グリップ２２９およびダイヤフラム２２０と一体的に変位し、厚肉部２２２が着座部２１０から離間して流体通路２０４と流体通路２０６とが連通する。コーティング液供給源１８０を付勢すると、コーティング液が一方のチューブ４８ａから流体通路２０４、２０６を通ってコーティング液滴下装置１８６に供給され、管体１８４から半導体ウェハ１８２に滴下される。この結果、半導体ウェハ１８２には所望の膜厚を有する被膜（図示せず）が形成される。
【００４８】
所定量のコーティング液が半導体ウェハ１８２に塗布された後、駆動装置２９６を付勢し、ステム２３６ａを矢印Ａ方向に変位させると、図４に示すように、ダイヤフラム２２０の厚肉部２２２が変位して着座部２１０に着座し、流体通路２０４と流体通路２０６との連通が遮断される。従って、コーティング液滴下装置１８６の管体１８４から半導体ウェハ１８２に対するコーティング液の滴下が停止される。この場合、管体１８４内には半導体ウェハ１８２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。
【００４９】
そこで、制御装置２９４により電磁コイル２４４ｂに電流を通電すると、電磁コイル２４４ｂはステム２３６ｂ、グリップ２８２と一体的に矢印Ｂ方向に変位する。この力は、電磁コイル２４４ｂに通電される電流の方向、大きさおよび極性を適切に調節することによって、所望の大きさおよび持続時間に調整することが可能である。このように、ダイヤフラム２６４の厚肉部２６６が矢印Ｂ方向に変位すると、該ダイヤフラム２６４によって流体通路２０６に負圧が生じ、この流体通路２０６内の所定量のコーティング液が吸引される。この結果、コーティング液滴下装置１８６の管体１８４内のコーティング液が矢印Ｄ方向に戻されることにより、半導体ウェハ１８２に対する液だれを防止することができる。
【００５０】
半導体ウェハ１８２に再びコーティング液を供給する場合には、再び駆動装置２９６を切り換えてステム２３６ａをダイヤフラム２２０の厚肉部２２２と一体的に矢印Ｂ方向に変位させて流体通路２０４と流体通路２０６とを連通させる。このとき、制御装置２９４を付勢してステム２３６ｂを矢印Ａ方向に変位させると、図３に示すように、ダイヤフラム２６４の厚肉部２６６が矢印Ａ方向に変位し、コーティング液を流体通路２０６側に押し出す。このため、コーティング液の滴下を停止したときに管体１８４から矢印Ｄ方向に戻されたコーティング液が矢印Ｃ方向に供給され、管体１８４からコーティング液が半導体ウェハ１８２に迅速に滴下される。
【００５１】
上記したように、第２の実施の形態に係るサックバックバルブ２００によれば、オン／オフ弁２１８を第２のリニアボイスコイル型変位装置２３０ｂによって駆動しているため、圧力流体を使用する従来技術と比較して、その応答速度が向上し、また、切換弁等とサックバックバルブ２００とを接続する配管が不要となり、このサックバックバルブ２００を使用したシステムを一層小型に構成することができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明に係るサックバックバルブによれば、以下のような効果ならびに利点が得られる。
【００５３】
ダイヤフラムを変位させるために電動リニアアクチュエータであるボイスコイル型変位装置を使用しているため、圧力流体を使用する従来技術と比較して、流量制御弁等や該流量制御弁等とサックバックバルブとを接続する配管が不要となり、このサックバックバルブを使用したシステムを小型に構成することができる。しかも、コストを低廉化することが可能で、さらに、この種の装置の設置作業にかかる時間を短縮することができる。また、圧力流体を介することなく、電気制御により吸引用のダイヤフラムを駆動するため、ダイヤフラムの応答時間が短縮され、流体の供給を停止してから流体を吸引するまでの動作を迅速に行うことができる。
【００５４】
さらに、電気制御であるために制御自体が正確となり、また、圧力変動の影響を受けることがなく、ダイヤフラムが変位したときにサックバックバルブに吸引される流体の量を一定とし、流体の供給を停止したときにワークに流体が滴下することを確実に阻止することができる。さらに、ワークに流体を供給する際、ワークに安定した量の流体を供給することができる。
【００５５】
さらにまた、オン／オフ弁をボイスコイル型変位装置によって駆動することにより、オン／オフ弁の応答速度が向上し、このサックバックバルブを迅速に制御することができる。また、簡単な機構によりオン／オフ弁を構成することができ、切換弁等とサックバックバルブとを接続する配管が不要となるため、サックバックバルブを使用したシステムを一層小型に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るサックバックバルブの概略縦断面図である。
【図２】図１のサックバックバルブの使用状態を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るサックバックバルブの概略縦断面図である。
【図４】図３のサックバックバルブのダイヤフラムの一部拡大概略縦断面図である。
【図５】図３のサックバックバルブのリニアボイスコイル型変位装置の一部拡大概略縦断面図である。
【図６】従来技術に係るサックバックバルブの概略縦断面図である。
【符号の説明】
４０、２００…サックバックバルブ
４２、２０２…弁ボデイ
４４、４６…ポート
６０、６２、２０４、２０６、２２７、２７８…流体通路
６６、２１８…オン／オフ弁
６８、１２８、２２０、２６４…ダイヤフラム
８６…ピストン
１４８、２３０ａ、２３０ｂ…リニアボイスコイル型変位装置
１５６、２４２ａ、２４２ｂ…固定極磁石
１６４、２４４ａ、２４４ｂ…電磁コイル
Claims (3)
- 第１のポートおよび第２のポートが形成され、それぞれのポートが連通する流体通路を有する弁ボデイと、
前記弁ボデイに設けられ、前記第１のポートと前記第２のポートとを連通または遮断させるオン／オフ弁と、
前記弁ボデイに設けられ、前記流体通路の内部に向かって変位可能に設けられたダイヤフラムと、
前記弁ボデイに設けられ、コイルの通電作用下に前記ダイヤフラムを変位させるボイスコイル型変位装置と、
を備え、
前記ボイスコイル型変位装置は、ハウジングと、
前記ハウジングの内部に設けられ、前記コイルが固着されると共に前記ハウジングの延在方向に沿って変位自在に設けられる変位部材と、
前記変位部材と平行に配置され、前記コイルによって囲繞される磁石と、
前記変位部材を前記ハウジングの延在方向に沿って案内するレール部材と、
前記変位部材の端部に固着され、前記ダイヤフラムを保持する保持部材とを有することを特徴とするサックバックバルブ。 - 請求項１記載のサックバックバルブにおいて、
前記オン／オフ弁は、電動リニアアクチュエータによって駆動されることを特徴とするサックバックバルブ。 - 請求項２記載のサックバックバルブにおいて、
前記電動リニアアクチュエータは、ボイスコイル型変位装置であることを特徴とするサックバックバルブ。
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