(57)【特許請求の範囲】
【請求項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と圧力流体を導入する圧力流体導入ポートとを有する弁ボデイと、
前記弁ボデイの内部に変位自在に設けられ、前記圧力流体導入ポートから導入される圧力流体の作用下に変位する変位機構と、
前記変位機構に連結され、該変位機構と一体的に変位する可撓性部材と、
前記弁ボデイの流体通路に臨設され、前記可撓性部材が着座または離間する着座部と、
を備え、前記変位機構の変位作用下に可撓性部材が着座部から離間して所定の間隙が形成されることにより、前記間隙内に負圧作用によって流体通路内の所定量の流体が吸引されることを特徴とするサックバックバルブ。
【請求項２】
請求項１記載のサックバックバルブにおいて、可撓性部材は、厚肉部と薄肉部とを有する第１ダイヤフラム弁からなり、前記第１ダイヤフラム弁の厚肉部が着座部に着座した際、流体通路に臨む厚肉部の底面のみが前記流体通路を流通する流体の受圧面となることを特徴とするサックバックバルブ。
【請求項３】
請求項１または２記載のサックバックバルブにおいて、変位機構は、圧力流体導入ポートから導入される圧力流体の作用下に変位する第２ダイヤフラム弁と、弁本体内に変位自在に設けられ前記第２ダイヤフラム弁と一体的に変位するピストンと、前記ピストンを所定方向に付勢するばね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４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のサックバックバルブにおいて、弁ボデイの上面部には、可撓性部材の変位量を規制することにより前記可撓性部材によって吸引される流体の流量を調整するニードルが付設され、前記ニードルには、弁ボデイのねじ穴に沿ってねじ込むことにより新たにねじ溝が形成される係止部材が設けられることを特徴とするサックバックバルブ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のサックバックバルブにおいて、弁ボデイの内部に変位自在に設けられたピストンと該ピストンの一端部に連結された第１ダイヤフラム弁との間には、弾性部材が介装されることを特徴とするサックバックバルブ。
【請求項６】
請求項３記載のサックバックバルブにおいて、第２ダイヤフラム弁とピストンとの間には、前記第２ダイヤフラム弁に付与される負荷を緩衝するダンパ部材が設けられ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、ダイヤフラム弁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、所謂、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弁７が設けられ、前記ダイヤフラム弁７の厚肉部および薄肉部の全面が流体通路に臨むように形成されている。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】
前記ダイヤフラム弁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、ダイヤフラム弁７によって吸引される流体の流量を調整するニードルを示す。
【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弁７が下方向に沿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弁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弁７が一体的に上昇し、前記ダイヤフラム弁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、流体の供給口における液だれが防止される。
【０００８】
【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１では、ダイヤフラム弁７の厚肉部および薄肉部の全面が流体の受圧面となることから、長期間の使用によって前記ダイヤフラム弁７が変形し、あるいは亀裂等が発生することにより作動不良を起こすおそれがある。この結果、ダイヤフラム弁７の耐久性が劣化するという不都合がある。
【０００９】
また、従来技術に係るサックバックバルブ１では、ピストン９が変位する際、弁本体５の内壁面を摺動変位するｖパッキン１０の摺動抵抗によって、流体の供給状態から停止状態または流体の停止状態から供給状態へと状態が切り換わるときの応答速度にばらつきが生じるという不都合がある。
【００１０】
さらに、ボンネット６のねじ穴に螺入されたニードル１２が緩み、ピストン９の変位を規制する流量設定位置が経時変化するという不都合がある。
【００１１】
本発明は、前記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構成する可撓性部材（ダイヤフラム弁）の耐久性を向上させるとともに、応答速度を一定とし、しかも、流量設定位置が変化すること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。
【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と圧力流体を導入する圧力流体導入ポートとを有する弁ボデイと、
前記弁ボデイの内部に変位自在に設けられ、前記圧力流体導入ポートから導入される圧力流体の作用下に変位する変位機構と、
前記変位機構に連結され、該変位機構と一体的に変位する可撓性部材と、
前記弁ボデイの流体通路に臨設され、前記可撓性部材が着座または離間する着座部と、
を備え、前記変位機構の変位作用下に可撓性部材が着座部から離間して所定の間隙が形成されることにより、前記間隙内に負圧作用によって流体通路内の所定量の流体が吸引されることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、弁ボデイの流体通路に臨設して可撓性部材が着座または離間する着座部を設けることにより、流体通路に臨む可撓性部材の底面のみが前記流体通路を流通する流体の受圧面となる。この結果、流体の受圧面を減少させることにより、可撓性部材の耐久性を向上させることができる。
【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〜図３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。
【００１６】
このサックバックバルブ２０は、所定間隔離間して一組のチューブ２２ａ、２２ｂが着脱自在に接続される継手部２４と、前記継手部２４を囲繞して一体的に設けられた弁本体２６と、ねじ部材を介して前記弁本体２６の上部に気密に連結されるカバー部材２８と、前記弁本体２６の内壁面に沿って摺動変位するピストン３０を有する変位機構３２とを含む。なお、前記継手部２４、弁本体２６およびカバー部材２８は、弁ボデイとして機能するものである。
【００１７】
継手部２４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が設けられた円筒状の継手ボデイ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接続部材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）が接続される部位の気密性を保持するロックナット４４とを有する。
【００１８】
継手部２４と弁本体２６との間には、第１ダイヤフラム弁（可撓性部材）４６が設けられ、前記第１ダイヤフラム弁４６は、継手部２４と弁本体２６との連結部位に形成された凹部４８によって挟持される。
【００１９】
前記第１ダイヤフラム弁４６は、円形状の中心部に形成された厚肉部５０と、前記厚肉部５０の外周に形成された薄肉部５２と、前記厚肉部５０の上部に突出し爪部５４を介してピストン３０に連結される突起部５６とから構成される。前記厚肉部５０は下部側に向かって縮径するテーパ状に形成される。
【００２０】
継手部２４の中央部には、前記第１ダイヤフラム弁４６の厚肉部５０が着座する着座部５８が形成され、前記着座部５８は、流体通路３８に連通し且つ前記厚肉部５０の形状に対応する孔部からなり、流体通路３８側に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成される。前記第１ダイヤフラム弁４６の薄肉部５２の上面部には、例えば、ゴム材料から形成されたリング状の弾性部材６０が係合する。
【００２１】
弁本体２６の内部には変位機構３２が設けられ、前記変位機構３２は、凹部６２を介してカバー部材２８と弁本体２６との間に挟持された第２ダイヤフラム弁６４と、前記第２ダイヤフラム弁６４の変位作用下に弁本体２６の内壁面に沿って上下方向に摺動変位するピストン３０と、前記第２ダイヤフラム弁６４とピストン３０との間に介装されるリング状のダンパ部材６６と、前記ピストン３０のフランジに係着され、弾発力の作用下に、常時、ピストン３０を上方向に押圧するばね部材６８とを有する。
【００２２】
第２ダイヤフラム弁６４は、中心部に形成された厚肉部７０と、前記厚肉部７０の外周部に形成された薄肉部７２とから構成され、薄肉部７２の底面に形成された環状凹部内に前記ダンパ部材６６が装着される。前記ピストン３０の下端部には、ラッパ状に拡径する保持部材７４が固定され、前記保持部材７４は、弾性部材６０の上面に係合して第１ダイヤフラム弁４６の薄肉部５２に対し弾性部材６０を保持する機能を営む。
【００２３】
また、弁本体２６の内部には、断面逆Ｕ字状に屈曲する屈曲部７６と第１ダイヤフラム弁４６とによって第１室７８が形成され、この第１室７８は、通路を介して排気ポート８０と連通するように形成されている。この場合、第１ダイヤフラム弁４６が変位することにより、排気ポート８０を通じて大気中に第１室７８内の空気が排気される。
【００２４】
弁本体２６とカバー部材２８との間には、前記第２ダイヤフラム弁６４とカバー部材２８とによって閉塞された第２室８２が設けられ、前記第２室８２はエアー供給ポート（圧力流体導入ポート）８４に連通するように形成される。
【００２５】
カバー部材２８の中心部にはねじ穴が形成され、前記ねじ穴には、外周面にねじ部８６が刻設され、一端部に摘み８８が設けられたニードル９０が螺入される。前記ニードル９０は、ロックナット９２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してニードル９０の他端部と第２ダイヤフラム弁６４とが当接する位置を調整することにより、後述するように第１ダイヤフラム弁４６によって吸引される流量を調整することができる。
【００２６】
前記ニードル９０のねじ部８６には、該ニードル９０の軸線と略直交する方向に樹脂製材料の係止部材９４が嵌入され、前記係止部材９４の端部は、ねじ部８６に露呈するように形成される。なお、ねじ部８６に露呈する係止部材９４の端部は、図４Ａに示されるように予めねじ山が刻設されておらず、カバー部材２８のねじ穴に沿ってニードル９０をねじ込むことにより係止部材９４の端部にねじ溝が形成される（図４Ｂ参照）。この結果、カバー部材２８のねじ穴に螺入されたニードル９０は、ロックナット９２と係止部材９４との共働による係止作用によって緩み止めがなされ、ピストン３０の変位を規制する流量設定位置が経時変化することを回避することができる。
【００２７】
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。
【００２８】
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９６が貯留されたコーティング液供給源９８と、前記コーティング液９６の供給量を制御するオン／オフ弁１００とを接続し、一方、第２ポート３６に連通するチューブ２２ｂには、半導体ウェハ１０２に向かってコーティング液９６を滴下する管体１０４が設けられたコーティング液滴下装置１０６を接続する。また、カバー部材２８のエアー供給ポート８４には、圧縮空気供給源１０８を接続しておく。
【００２９】
このような準備作業を経た後、圧縮空気供給源１０８を付勢し、エアー供給ポート８４を介して第２室８２内に圧縮空気を導入する（図２の矢印参照）。第２室８２に導入された圧縮空気の押圧力がばね部材６８の弾発力に打ち勝つことにより、第２ダイヤフラム弁６４、ダンパ部材６６およびピストン３０が一体的に下方側に変位し、第２ダイヤフラム弁６４がニードル９０の一端部から離間する。前記第２ダイヤフラム弁６４が下方側に変位することにより、ピストン３０および第１ダイヤフラム弁４６の厚肉部５０が一体的に下方側に変位する。この結果、図２に示されるように、第１ダイヤフラム弁４６の厚肉部５０が着座部５８に着座した状態となり、前記厚肉部５０と着座部５８との間にコーティング液９６が浸入することが阻止される。
【００３０】
第１ダイヤフラム弁４６が着座部５８に着座した状態において、コーティング液供給源９８およびオン／オフ弁１００を付勢して流体通路３８に沿ってコーティング液９６を流通させ、コーティング液滴下装置１０６を介して前記コーティング液９６を半導体ウェハ１０２に滴下する。この結果、半導体ウェハ１０２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。
【００３１】
コーティング液滴下装置１０６を介して所定量のコーティング液９６が半導体ウェハ１０２に塗布された後、オン／オフ弁１００を滅勢してコーティング液９６の流通を停止させる。従って、コーティング液滴下装置１０６の管体１０４から半導体ウェハ１０２に対するコーティング液９６の滴下状態が停止される。この場合、コーティング液滴下装置１０６の管体１０４内には、半導体ウェハ１０２に滴下される直前のコーティング液９６が残存しているため、液だれが生ずるおそれがある。
【００３２】
そこで、図示しない切換弁の作用下にエアー供給ポート８４に対する圧縮空気の供給を停止することにより、ばね部材６８の弾発力の作用下にピストン３０、ダンパ部材６６および第２ダイヤフラム弁６４が一体的に上昇する。従って、ピストン３０の下端部に連結された第１ダイヤフラム弁４６の厚肉部５０が上方に変位し、前記厚肉部５０が着座部５８から離間することにより間隙が形成される。その際、前記第１ダイヤフラム弁４６が変位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９６が厚肉部５０と着座部５８との間に形成された間隙内に矢印方向に沿って吸引される（図３参照）。この結果、コーティング液滴下装置１０６の管体１０４内に残存する所定量のコーティング液９６がサックバックバルブ２０側（矢印方向）に向かって戻されることにより、半導体ウェハ１０２に対する液だれを防止することができる。
【００３３】
なお、再び、オン／オフ弁１００を付勢するとともに、エアー供給ポート８４から圧力流体を導入することにより第１ダイヤフラム弁４６が下降して図２に示す状態となり、半導体ウェハ１０２に対するコーティング液９６の滴下が開始される。前記第１ダイヤフラム弁４６が下降して着座部５８に着座する際、弾性部材６０の弾性作用によって第１ダイヤフラム弁４６が下方側に押圧されることにより、厚肉部５０と着座部５８との間の間隙に浸入したコーティング液９６を流体通路３８側に押し出すことができる。この結果、着座部５８に対する第１ダイヤフラム弁４６の着座または離間を円滑且つ迅速に行うことができる。
【００３４】
本実施の形態では、コーティング液９６が流体通路３８に沿って流通する際、第１ダイヤフラム弁４６の厚肉部５０が着座部５８に着座した状態にあり、流体通路３８には、厚肉部５０の底面のみが露呈するように構成されている（図２参照）。
【００３５】
従って、ダイヤフラム弁７の厚肉部および薄肉部の全面が流体の受圧面となる従来技術と比較して、本実施の形態では、第１ダイヤフラム弁４６の厚肉部５０の底面のみが受圧面となって受圧面積を減少させることができ、長期間の使用によって前記第１ダイヤフラム弁４６が変形し、あるいは亀裂等が発生することを阻止することができる。この結果、第１ダイヤフラム弁４６の耐久性を向上させることができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、エアー供給ポート８４から導入される圧縮空気の作用下に変位する第２ダイヤフラム弁６４を設け、前記第２ダイヤフラム弁６４の変位作用下にピストン３０を上昇または下降させる構成を採用している。従って、本実施の形態では、従来技術のように摺動抵抗を有するｖパッキン１０を設ける必要がないため、コーティング液９６の供給状態と停止状態とが相互に切り換わるときの応答速度にばらつきが生じることを回避することができる。
【００３７】
さらに、本実施の形態では、カバー部材２８のねじ穴に沿って螺入することによりねじ溝が刻設される係止部材９４をニードル９０に設け、ロックナット９２と係止部材９４との共働による係止作用下にニードル９０の緩み止めがなされる。この結果、ニードル９０のねじ込み位置を確実に係止することにより、ピストン３０の変位を規制する流量設定位置が経時変化することを回避することができる。
【００３８】
さらにまた、本実施の形態では、第２ダイヤフラム弁６４とピストン３０との間にダンパ部材６６を設けることにより、該ピストン３０に付与される衝撃を緩和し第１ダイヤフラム弁４６に衝撃が伝達されることを阻止する。この結果、第１ダイヤフラム弁４６の寿命を飛躍的に向上させることができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４０】
すなわち、本発明では、可撓性部材が着座する着座部を弁ボデイの内部に設けることにより、従来技術と比較して流体通路の流体の受圧面積を減少させることができ、長期間の使用によって前記可撓性部材が変形すること、あるいは亀裂等が発生することを阻止することができる。この結果、可撓性部材のの耐久性を向上させることができる。
【００４１】
また、本発明では、圧力流体導入ポートから導入される圧力流体の作用下に変位する第２ダイヤフラム弁を設け、前記第２ダイヤフラム弁の変位作用下にピストンを上昇または下降させる構成を採用している。従って、本発明では、従来技術のように摺動抵抗を有する部材（ｖパッキン）を設ける必要がないため、応答速度にばらつきが生じることを回避することができる。
【００４２】
さらに、本発明では、弁ボデイのねじ穴に沿って螺入することによりねじ溝が刻設される係止部材をニードルに設けることにより、ニードルの緩み止めがなされる。この結果、前記ニードルのねじ込み位置を確実に係止することにより、ピストンの変位を規制する流量設定位置が経時変化することを回避することができる。
【００４３】
さらにまた、本発明では、第１ダイヤフラム弁の上面に係合する弾性部材を設け、前記弾性部材の弾性作用によって第１ダイヤフラム弁を下方側に押圧することにより、厚肉部と着座部との間の間隙に吸入された流体を流体通路側に円滑に押し出すことができる。
【００４４】
またさらに、本発明では、第２ダイヤフラム弁とピストンとの間にダンパ部材を設けることにより、該ピストンに付与される負荷を吸収し第１ダイヤフラム弁に前記負荷が伝達されることを阻止する。この結果、第１ダイヤフラム弁の寿命を飛躍的に向上させることができる。
【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ＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図３】図２に示す状態から第１ダイヤフラム弁が変位した状態を示す動作説明図である。
【図４】ニードルに設けられた係止部材の説明図であり、図４Ａは、ニードルをねじ溝に沿って螺入する前の状態を示し、図４Ｂは、前記ニードルを螺入することにより、係止部材にねじ溝が刻設された状態を示す。
【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        ２２ａ、２２ｂ…チューブ
２４…継手部                    ２６…弁本体
２８…カバー部材                ３０…ピストン
３２…変位機構                  ３４、３６…ポート
３８…流体通路                  ４０…継手ボデイ
４６、６４…ダイヤフラム弁      ４８、６２…凹部
５０、７０…厚肉部              ５２、７２…薄肉部
５８…着座部                    ６０…弾性部材
６６…ダンパ部材                ６８…ばね部材
７８、８２…室                  ８０…排気ポート
８４…エアー供給ポート          ８６…ねじ部
９０…ニードル                  ９２…ロックナット
９４…係止部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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