(57)【特許請求の範囲】
【請求項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第１可撓性部材を介して前記流体通路を開閉するオン／オフ弁と、
前記オン／オフ弁と一体的に形成され、ばね部材の弾発力によって変位する第２可撓性部材の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、
前記サックバック機構に設けられ、負圧作用を営む際における前記第２可撓性部材の変位速度を制御する変位速度制御手段と、
を備え、
前記継手部、サックバック機構およびオン／オフ弁は、それぞれ一体的に組み付けられて設けられ、
前記変位速度制御手段は、ボデイの室内に充填され、外部電界の大きさに対応して粘性が変化する流体と、前記室を囲繞するように設けられ、印加される電圧に対応する外部電界を発生させるコイル部と、前記室を構成する上部側室と下部側室との中間位置に設けられ、上部側室と下部側室との間において流体の流通量を規制する絞り部とを有し、
前記サックバック機構は、前記上部側室および下部側室内にそれぞれ所定間隔離間して配設され、該上部側室および下部側室に沿って変位する第１および第２のピストンと、一端部が前記第２のピストンに固着されて該第２のピストンと一体的に変位するように設けられ、他端部が断面円弧状に形成されて前記第２可撓性部材と係合するステムと、前記第１のピストンが当接することにより前記第２可撓性部材の変位量を規制するストッパとを有し、
前記変位速度制御手段は、前記ストッパによって前記第２可撓性部材の変位量が規制される際に発生する運動エネルギを吸収することを特徴とするサックバックバルブ。
【発明の詳細な説明】
【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（例えば、実公平８−１０３９９号公報参照）を図３に示す。
【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】
なお、参照符号１２は、ねじ込み量の増減作用下にダイヤフラム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とともに、ピストン９に当接して該ピストン９の変位量を規制するストッパを示す。
【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３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】
【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、ばね部材の弾発力の作用下に上昇するピストンがストッパに当接することによりその上限位置が規制されるが、その際、前記ピストンの運動エネルギによって振動が発生する。前記振動は、流体通路を伝搬して図示しない供給口に残存するコーティング液に作用し、前記コーティング液が半導体ウェハに向かって滴下するという不都合がある。
【００１１】
また、従来技術に係るサックバックバルブでは、ばね部材の弾発力の作用下にピストンが上昇することにより、ダイヤフラムの負圧作用下に流体通路内に残存する所定量のコーティング液が吸引されるように構成されている。従って、ピストンの上昇速度は、ばね部材の弾発力によって設定されており、例えば、流体通路を流通する流体の性質等に応じて前記ピストンの上昇速度を自在に制御することができないという不都合がある。
【００１２】
さらに、従来技術に係るサックバックバルブでは、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オン／オフ弁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。
【００１３】
さらにまた、サックバックバルブとオン／オフ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。
【００１４】
本発明は、前記の種々の不都合を悉く克服するためになされたものであり、配管接続作業を不要とするとともに設置スペースの縮小化を図り、ダイヤフラムの応答精度を向上させ、しかもダイヤフラムの変位速度を制御し、振動に起因する液だれを防止することが可能なサックバックバルブを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体通路を有し、一端部に第１ポートが形成され他端部に第２ポートが形成された継手部と、
パイロット圧によって変位する第１可撓性部材を介して前記流体通路を開閉するオン／オフ弁と、
前記オン／オフ弁と一体的に形成され、ばね部材の弾発力によって変位する第２可撓性部材の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、
前記サックバック機構に設けられ、負圧作用を営む際における前記第２可撓性部材の変位速度を制御する変位速度制御手段と、
を備え、
前記継手部、サックバック機構およびオン／オフ弁は、それぞれ一体的に組み付けられて設けられ、
前記変位速度制御手段は、ボデイの室内に充填され、外部電界の大きさに対応して粘性が変化する流体と、前記室を囲繞するように設けられ、印加される電圧に対応する外部電界を発生させるコイル部と、前記室を構成する上部側室と下部側室との中間位置に設けられ、上部側室と下部側室との間において流体の流通量を規制する絞り部とを有し、
前記サックバック機構は、前記上部側室および下部側室内にそれぞれ所定間隔離間して配設され、該上部側室および下部側室に沿って変位する第１および第２のピストンと、一端部が前記第２のピストンに固着されて該第２のピストンと一体的に変位するように設けられ、他端部が断面円弧状に形成されて前記第２可撓性部材と係合するステムと、前記第１のピストンが当接することにより前記第２可撓性部材の変位量を規制するストッパとを有し、
前記変位速度制御手段は、前記ストッパによって前記第２可撓性部材の変位量が規制される際に発生する運動エネルギを吸収することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、変位速度制御手段を設けることにより、負圧作用を営む際における第２可撓性部材の変位速度が制御される。この結果、第２可撓性部材によって吸引される流体の流量を高精度に制御することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るサックバックバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１８】
図１において参照符号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がそれぞれ着脱自在に接続される継手部２４と、前記継手部２４の上部に並設されるオン／オフ弁２６およびサックバック機構２８とを有する。
【００１９】
なお、前記継手部２４、オン／オフ弁２６およびサックバック機構２８は、それぞれ一体的に形成される。
【００２０】
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。
【００２１】
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第１パイロット室４８に沿って矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位する第１ピストン５０とを有する。
【００２２】
この場合、前記第１ピストン５０と第１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第１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。
【００２３】
前記第１ピストン５０の下端部には、第１ダイヤフラム５６（第１可撓性部材）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、第１ピストン５０の下端部に連結されて該第１ピストン５０と一体的に変位するように設けられる。
【００２４】
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。
【００２５】
また、第１ダイヤフラム５６の上面部には、例えば、ゴム材料等によって形成され、該第１ダイヤフラム５６の薄肉部を保護するリング状の保護部材６０が設けられ、前記保護部材６０は第１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。
【００２６】
前記第１弁ボデイ４６には、前記第１パイロット室４８に連通する第１パイロットポート６４が形成される。この場合、図示しない圧力流体供給源の駆動作用下に前記第１パイロットポート６４を介して第１パイロット室４８内に圧力流体（パイロット圧）を供給することにより、ばね部材５４ａ、５４ｂの弾発力に抗して第１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。
【００２７】
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気孔６６が形成され、前記通気孔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。
【００２８】
なお、参照符号６８ａ、６８ｂは、第１ピストン５０の外周面に嵌着され、第１パイロット室４８の気密性を保持するためのシール部材を示し、参照符号７０は、第１ピストン５０が下降した時の衝撃を緩和する緩衝部材を示している。
【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と一体的に形成された第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内に所定間隔離間して配設され、前記室７４に沿って矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位する第２ピストン（第１のピストン）７６および第３ピストン（第２のピストン）７８と、前記第３ピストン７８を介して第２ダイヤフラム（第２可撓性部材）８０の上昇速度を制御する変位速度制御手段８２とを有する。
【００３０】
前記変位速度制御手段８２は、外周にシール部材がそれぞれ嵌着された第２ピストン７６と第３ピストン７８とによって閉塞された室７４を囲繞するように配設されたコイル部８４と、前記室７４内に充填され、前記コイル部８４によって発生する外部電界の作用下に粘性が変化するＥＲ流体（Electro-rheological Fluid ）８６と、前記室７４の中間位置に設けられ、第２ピストン７６に近接する上部側室７４ａと第３ピストン７８に近接する下部側室７４ａとを流通するＥＲ流体８６の流量を規制する絞り部８８とから構成される。
【００３１】
なお、コイル部８４には、該コイル部８４に印加される電圧を増減変更することにより、コイル部８４によって発生する外部電界の大きさを制御する図示しない電源が接続される。
【００３２】
前記ＥＲ流体８６は、例えば、絶縁性分散媒中に分散相粒子を分散・懸濁して得られる流体からなり、そのレオロジー的あるいは流れ性質が外部電界の変化によって粘塑性型の性質に変化する流体をいう。一般に、前記ＥＲ流体８６は、印加される外部電界の大きさに比例してその粘度が著しく上昇する特性を有する。
【００３３】
前記第３ピストン７８の下部側には、流体通路３８に臨む第２ダイヤフラム８０によって閉塞された第２ダイヤフラム室９０が形成され、前記第２ダイヤフラム室９０には、その弾発力によって第３ピストン７８を、常時、上方側（矢印Ｘ1 方向）に向かって付勢するばね部材９２が配設されている。
【００３４】
また、前記第２ダイヤフラム室９０には、一端部が第３ピストン７８の下部に固着され、他端部が第２ダイヤフラム８０の上面に係合するステム９４が配設され、前記ステム９４は、矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に沿って第３ピストン７８と一体的に変位するように形成される。なお、第２ダイヤフラム８０の上面に係合するステム９４の下端部は、断面円弧状に形成されている。
【００３５】
前記第２ピストン７６の上方には、第２パイロットポート９６に連通する第２パイロット室９８が形成され、前記第２パイロット室９８は、第２カバー部材１００によって気密に閉塞される。この場合、前記第２カバー部材１００には、第２ピストン７６の変位量を規制するストッパ１０２が設けられ、前記ストッパ１０２のねじ込み量を増減させることにより、第２ピストン７６の変位量が設定される。
【００３６】
なお、前記第２弁ボデイ７２には、第２ダイヤフラム室９０を大気に連通させる通気孔１０４が形成される。
【００３７】
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。
【００３８】
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（図示せず）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（図示せず）を接続する。
【００３９】
また、第１パイロットポート６４並びに第２パイロットポート９６には、図示しない圧力流体供給源をそれぞれ接続しておく。さらに、ストッパ１０２のねじ込み量を増減させて第２ピストン７６の変位量を予め調整しておく。
【００４０】
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、切換弁（図示せず）の切換作用下に第１パイロットポート６４並びに第２パイロットポート９６に対し圧力流体（圧縮空気）を供給する。
【００４１】
第２パイロットポート９６から導入された圧力流体は、第２パイロット室９８に供給され、前記第２パイロット室９８に供給されたパイロット圧の作用下に第２ピストン７６が下降し、室７４内に充填されたＥＲ流体８６を介して第３ピストン７８およびステム９４を矢印Ｘ2 方向に押圧する。
【００４２】
この結果、第３ピストン７８およびステム９４がばね部材９２の弾発力に抗して矢印Ｘ2 方向に変位し、ステム９４の下端部に係合する第２ダイヤフラム８０が流体通路３８側に湾曲した状態となる（図１参照）。
【００４３】
この場合、コイル部８４は非通電状態にあり、第２ピストン７６と第３ピストン７８との間の室７４内に充填されたＥＲ流体８６の粘性は変化していない。
【００４４】
一方、第１パイロットポート６４から導入された圧力流体（圧縮空気）は、オン／オフ弁２６の第１パイロット室４８に供給され、前記第１パイロット室４８に供給されたパイロット圧は、ばね部材５４ａ、５４ｂの弾発力に抗して第１ピストン５０を矢印Ｘ1 方向に変位させる。
【００４５】
従って、第１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。
【００４６】
図示しない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２６の第１パイロット室４８に供給されるパイロット圧を減少させ、オン／オフ弁２６をオフ状態とする。
【００４７】
すなわち、オン／オフ弁２６の第１パイロット室４８に供給されるパイロット圧が減少することにより、ばね部材５４ａ、５４ｂの弾発力の作用下に第１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に着座する（図２参照）。
【００４８】
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のノズル（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。
【００４９】
そこで、サックバック機構２８の第２パイロットポート９６から第２パイロット室９８に供給されるパイロット圧を減少させることにより、ばね部材９２の弾発力の作用下に第３ピストン７８およびステム９４が矢印Ｘ1 方向に向かって変位する。
【００５０】
この場合、第３ピストン７８およびステム９４が一体的に上昇し、前記ステム９４の上昇作用下に第２ダイヤフラム８０が上方（矢印Ｘ1 方向）に向かって撓曲することにより負圧作用が発生し、流体通路３８内の所定量のコーティング液が、図２中、矢印方向に沿って吸引される。
【００５１】
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。
【００５２】
ばね部材９２の弾発力の作用下に、第３ピストン７８がステム９４と一体的に矢印Ｘ1 方向に向かって変位する際、図示しない電源の付勢作用下にコイル部８４に印加される外部電界の大きさに比例して室７４内に充填されたＥＲ流体８６の粘度を上昇させておく。
【００５３】
すなわち、コイル部８４に印加される電圧の増加作用下に前記コイル部８４によって発生する外部電界の大きさが変更され、前記外部電界の大きさに比例してＥＲ流体８６の粘性が変更される。このようにして粘性が変更された下部側室７４ｂのＥＲ流体８６は、さらに、絞り部８８を通過するときにその流通量が絞られて上部側室７４ａに供給される。
【００５４】
従って、図示しない電源の付勢作用下にコイル部８４によって発生する外部電界の大きさを制御することにより、前記外部電界の大きさに比例してＥＲ流体８６の粘度を上昇させ、しかも、絞り部８８によってこのように粘度が上昇したＥＲ流体８６の下部側室７４ｂから上部側室７４ａへの流通量を規制することにより、第３ピストン７８の上昇速度（変位速度）を所定の速度に減速することができる。
【００５５】
この結果、ＥＲ流体８６を介して第２ピストン７６が矢印Ｘ1 方向に向かって一体的に変位し、前記第２ピストン７６がストッパ１０２に当接して変位終端位置に到達したときに発生する運動エネルギを前記ＥＲ流体８６によって吸収することができる。従って、前記第２ピストン７６がストッパ１０２に当接する際に発生する振動を抑制することができる。
【００５６】
なお、図示しない切換弁の切換作用下に、再び、第１パイロットポート６４および第２パイロットポート９６から圧力流体を供給することにより、オン／オフ弁２６がオン状態となり且つ第２ダイヤフラム８０が下方側に変位して図１に示す状態となることにより、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。
【００５７】
本実施の形態では、ＥＲ流体８６の粘性の変更作用下に、変位速度制御手段８２を介して第３ピストン７８と共に変位する第２ダイヤフラム８０の変位速度を制御することが可能となる。また、前記変位速度制御手段８２の制御作用下に第３ピストン７８の上昇速度を減速することにより、第２ピストン７６がストッパ１０２に当接する際に発生する振動を抑制することができる。この結果、前記振動に起因する液だれを阻止することができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、継手部２４、オン／オフ弁２６およびサックバック機構２８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２０とオン／オフ弁２６との間の配管接続作業を不要とし、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。
【００５９】
さらに、本実施の形態では、オン／オフ弁２６がサックバック機構２８と一体的に形成されているため、従来技術においてそれぞれ別体で構成されたものを一体的に結合した場合と比較して、装置全体の小型化を達成することができる。
【００６０】
さらにまた、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。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００６２】
すなわち、負圧作用を営む際における第２可撓性部材の変位速度が制御され、第２可撓性部材によって吸引される流体の流量を高精度に制御することが可能となる。
【００６３】
また、変位速度制御手段は、ストッパによって第２可撓性部材の変位量が規制される際に発生する運動エネルギを吸収することにより、前記運動エネルギによって発生する振動が抑制される。この結果、前記振動に起因する液だれを防止することができる。
【００６４】
さらに、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、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、省スペース化を図るとともに、流路抵抗が増大することを回避することができる。従って、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。
【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の動作説明図である。
【図３】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
３４、３６…ポート                ３８…流体通路
４８、９８…パイロット室          ５０、７６、７８…ピストン
５４ａ、５４ｂ、９２…ばね部材    ５６、８０…ダイヤフラム
５８、９０…ダイヤフラム室        ５９…着座部
６４、９６…パイロットポート      ７４、７４ａ、７４ｂ…室
８２…変位速度制御手段            ８４…コイル部
８６…ＥＲ流体                    ８８…絞り部
９４…ステム                      １０２…ストッパ
【図１】
0003962933.tif 000002
【図２】
0003962933.tif 000003
【図３】
0003962933.tif 000004