DE102004032273A1

DE102004032273A1 - Rücksaugventil

Info

Publication number: DE102004032273A1
Application number: DE102004032273A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Tsukuba Fukano
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2024-07-03
Also published as: KR100552137B1; DE102004032273B4; KR20050006072A; JP4035728B2; TW200506255A; CN1320299C; JP2005030506A; CN1576671A; US7143956B2; US20050006609A1; TWI249011B

Abstract

Ein Rücksaugventil umfasst einen EIN/AUS-Ventilmechanismus (26), welches einen Fluiddurchgang (34) öffnet bzw. schließt, indem ein Ventilelement (50) zusammen mit einem ersten Kolben (48) durch ein in eine erste Zylinderkammer (60) eingeführtes Druckfluid verschoben wird, und einen Rücksaugmechanismus (28), der ein Saugelement (92) aufweist, welches deformierbar in einer Durchflusskammer (96) vorgesehen ist, um ein in dem Fluiddurchgang (34) enthaltenes Druckfluid anzusaugen, indem das Saugelement (92) zusammen mit einem zweiten Kolben (74) durch das einer zweiten Zylinderkammer (80) zugeführte Druckfluid verschoben wird. Der EIN/AUS-Ventilmechanismus (26) und der Rücksaugmechanismus (28) sind koaxial und integral zusammengesetzt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rücksaugventil, mit dem ein Flüssigkeitstropfen, bspw. von einem Zufuhranschluss für ein Druckfluid durch Ansaugen einer festgelegten Menge des durch einen Fluiddurchgang fließenden Druckfluides verhindert werden kann.
Rücksaugventile werden bspw. bei der Herstellung von Halbleiterwafern oder dgl. eingesetzt. Das Rücksaugventil dient dazu, das sogenannte "Flüssigkeitstropfen", bei welchem eine minimale Menge an Beschichtungsflüssigkeit von einem Zufuhranschluss auf den Halbleiterwafer tropft, wenn die Zufuhr der Beschichtungsflüssigkeit zu dem Halbleiterwafer unterbrochen wird, zu vermeiden.

Ein solches herkömmliches Rücksaugventil ist in 5 dargestellt (vgl. bspw. die japanische Patentoffenlegung Nr. 6-47092).

Das Rücksaugventil 1 umfasst einen Grundkörper 5 mit einer Durchflusskammer 4 zur Verbindung eines Einlassanschlusses 2 mit einem Auslassanschluss 3, und eine Abdeckung 6, die mit einem oberen Bereich des Grundkörpers 5 verbunden ist. Der Einlassanschluss 2 ist mit einer Ablassflüssigkeitszufuhrquelle 19 über ein EIN/AUS-Ventil 18 verbunden, welches separat von dem Rücksaugventil 1 vorgesehen ist. Der Auslassanschluss 3 ist mit einer Düse 19a verbunden, welche die Beschichtungsflüssigkeit auf den Halbleiterwafer tropft.

Eine Öffnung 7, die sich nach oben erstreckt, ist an einem im Wesentlichen zentralen Bereich der Durchflusskammer 4 ausgebildet. Eine erste Membran 8, welche die obere Fläche der Durchflusskammer 4 in luftdichter Weise ver schließt, erstreckt sich über die Öffnung 7. Ein vertikal bewegliches Element 10, welches mit seinem unteren Ende an der ersten Membran 8 anliegt, ist in einer Aufnahmekammer 9 vorgesehen, die oberhalb der ersten Membran 8 ausgebildet ist.

Eine zweite Membran 11, die zwischen dem Grundkörper 5 und der Abdeckung 6 angeordnet ist, ist an einem oberen Bereich des vertikal beweglichen Elementes 10 vorgesehen. Die zweite Membran 11 bewegt sich zusammen mit dem vertikal beweglichen Element 10 mit Hilfe eines Vorsprunges 12, der mit dem Ende des vertikal beweglichen Elementes 10 verstemmt und an der zweiten Membran 11 befestigt ist.

Eine Spulenfeder 13, die die zweite Membran 11 nach oben vorspannt, ist zwischen der ersten Membran 8 und der zweiten Membran 11 angeordnet. Eine Druckkammer 15, der über einen Pilot- oder Steuerluftanschluss 14 Pilot- oder Steuerluft zugeführt wird, ist zwischen der zweiten Membran 11 und der Abdeckung 6 ausgebildet. Eine Erfassungseinheit 17, die einen Erfassungsstift 16 zur Anlage gegen den Vorsprung 12 des vertikal beweglichen Elementes 10 aufweist, ist an der Abdeckung 6 vorgesehen.

Die Betriebsweise des herkömmlichen Rücksaugventils 1 wird kurz erläutert. Wenn das separat vorgesehene und aufgebaute EIN/AUS-Ventil 18 in dem EIN-Zustand ist und die Flüssigkeit von der Ablassflüssigkeitszufuhrquelle 19 zugeführt wird, hat die Druckkammer 15, zu welcher die Zufuhr von einem nicht dargestellten elektropneumatischen Proportionalventil zu dem Pilotluftanschluss 14 erfolgt, einen hohen Druck. Die zweite Membran 11 ist an der in 5 mit einer strichpunktierten Linie angedeuteten unteren Position angeordnet, wobei die Spulenfeder 13 elastisch zusammengedrückt wird. Die erste Membran 8, die gemeinsam mit dem vertikal beweglichen Element 10 betätigt wird, ist ebenfalls an der unteren Position angeordnet, so dass das Volumen der Durchflusskammer 4 klein ist.

Ausgehend von dem oben beschriebenen Zustand wird, wenn das EIN/AUS-Ventil 18 in den AUS-Zustand geschaltet wird, um die Zufuhr der Flüssigkeit zu unterbrechen, der Pilotdruck, der von dem Pilotluftanschluss 14 zugeführt wird, reduziert, und der Druck in der Druckkammer 15 verringert sich. Dadurch wird die erste Membran 8 zusammen mit der zweiten Membran 11 und dem vertikal beweglichen Element 10 nach oben bewegt, um den in 5 durch die durchgezogene Linie dargestellten Zustand zu erreichen. Als Folge hiervon wird die erste Membran 8 deformiert und das Volumen der Durchflusskammer 4 vergrößert. Dementsprechend wird die in der Düse 19a verbleibende Flüssigkeit angesaugt.

Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Rücksaugventil 1 wird jedoch das separat von dem Rücksaugventil 1 vorgesehene EIN/AUS-Ventil 18 verwendet, um das Fließen entlang der Durchflusskammer 4 und/oder die Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes zu erreichen. Hierdurch wird der Installationsraum vergrößert und es ist erforderlich, zusätzliche Verrohrungen zur Verbindung des EIN/AUS-Ventils 18 mit dem Rücksaugventil 1 vorzusehen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rücksaugventil vorzuschlagen, bei dem durch geringe Größe und niedriges Gewicht der Installationsraum verkleinert wird. Außerdem sollen Verrohrungen mit einem EIN/AUS-Ventil vermieden werden.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß werden ein erster Kolben und ein Ventilelement, die einen EIN/AUS-Ventilmechanismus bilden, mit Hilfe des Druckfluides, das einer ersten Zylinderkammer zugeführt wird, verschoben, um einen Fluiddurchgang zu schließen. Außerdem werden ein zweiter Kolben und ein Saugelement, die einen Rücksaugmechanismus bilden, welcher integral und koaxial mit dem EIN/AUS-Ventilmechanismus zusammengesetzt ist, mit Hilfe des einer zweiten Zylinderkammer zugeführten Druckfluides gemeinsam verschoben. Das Saugelement, welches gemeinsam mit dem zweiten Kolben verschiebbar ist, wird deformiert, um das Volumen einer Durchflusskammer zu vergrößern. Dementsprechend wird eine Ansaugwirkung erzeugt und jegliches Flüssigkeitstropfen vermieden.

Der EIN/AUS-Ventilmechanismus und der Rücksaugmechanismus werden mit Hilfe des ersten Kolbens und des zweiten Kolbens, die koaxial angeordnet sind, koaxial und integral zusammengesetzt. Dadurch ergibt sich eine geringe Größe und ein niedriges Gewicht, und es ist möglich, den Installationsraum zu verkleinern.

Außerdem ist es im Gegensatz zu der herkömmlichen Technik nicht notwendig, eine Verrohrung für das EIN/AUS-Ventil vorzusehen. Dadurch wird auch die Installation vereinfacht.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unab hängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Längsschnitt durch ein Rücksaugventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt einen vergrößerten Längsteilschnitt, welcher den EIN-Zustand eines EIN/AUS-Ventilmechanismus, in welchem ein erster Kolben und ein zweiter Kolben gemeinsam aufwärts bewegt sind, darstellt;
3 zeigt einen vergrößerten Längsteilschnitt, der einen Zustand darstellt, in dem ein Rücksaugmechanismus in dem EIN-Zustand ist und ein Saugelement aufwärts bewegt ist, wenn der EIN/AUS-Ventilmechanismus in dem AUS-Zustand ist;
4 zeigt ein Schaltschema eines Rücksaugsystems mit dem in 1 gezeigten Rücksaugventil; und
5 zeigt einen Längsschnitt durch ein herkömmliches Rücksaugventil.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 20 ein Rücksaugventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Rücksaugventil 20 umfasst einen Verbindungsabschnitt 24, mit welchem ein Paar von Rohren 22a, 22b lösbar verbunden ist, wobei sie voneinander einen festgelegten Abstand aufweisen, und einen Ventilantriebsabschnitt 30, der an dem Verbindungsabschnitt 24 ausgebildet ist und durch integrales Zusammensetzen eines EIN/AUS-Ventil mechanismus 26 und eines darin angeordneten Rücksaugmechanismus 28 gebildet wird.
Der Verbindungsabschnitt 24 umfasst einen Verbindungskörper 36 mit einer ersten Anschlussöffnung 32a an einem Ende und einer zweiten Anschlussöffnung 32b an dem anderen Ende und mit einem Fluiddurchgang 34 zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 32a und dem zweiten Anschluss 32b, innere Elemente 38, die mit dem ersten Anschluss 32a bzw. dem zweiten Anschluss 32b in Eingriff stehen und in Öffnungen der Rohre 22a, 22b eingesetzt sind, und Verriegelungsmuttern 40, die die Flüssigkeitsdichtigkeit oder Luftdichtigkeit der Verbindungsbereiche der Rohre 22a, 22b gewährleisten, indem sie in Gewindenuten, die in die Enden des Verbindungskörpers 36 geschnitten sind, geschraubt werden.
Der Ventilantriebsabschnitt 30 umfasst ein Abdeckelement 44, einen ersten Körper 42a und einen zweiten Körper 42b, die jeweils aus einem aus Kunststoff hergestellten Blockelement bestehen. Der erste Körper 42a, der zweite Körper 42b und das Abdeckelement 44 sind mit Hilfe einer nicht dargestellten Welle integral mit dem Verbindungskörper 36 verbunden. Eine erste Kammer 46 ist in dem ersten Körper 42a ausgebildet. Ein Ventilelement 50 und ein erster Kolben 48 zur Bildung des EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 sind in der ersten Kammer 46 so vorgesehen, dass sie gemeinsam verschiebbar sind.
Der erste Körper 42a, der zweite Körper 42b, das Abdeckelement 44 und der Verbindungskörper 36, die integral zusammengesetzt sind, dienen als Grundkörperabschnitt.
Wie in 2 dargestellt ist, umfasst der erste Kolben 48 einen diametral erweiterten Abschnitt 48a, der an der oberen Seite angeordnet ist, einen zylindrischen Abschnitt 48b, der an der unteren Seite angeordnet ist, und einen ring förmigen Stufenabschnitt 48c, der zwischen dem diametral erweiterten Abschnitt 48a und dem zylindrischen Abschnitt 48b angeordnet ist. Eine erste Kolbendichtung 52a mit U-förmigem Querschnitt ist an einer Ringnut an der äußeren Umfangsfläche des diametral erweiterten Abschnitts 48a angebracht. Ein Verschleißring 56a und eine Dichtung 54a mit einem U-förmigen Querschnitt sind in Ringnuten an der äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Stufenabschnittes 48c angebracht.
Eine Durchgangsöffnung 58, die sich in axialer Richtung erstreckt, ist in dem ersten Kolben 48 ausgebildet. Außerdem ist ein Ventilelement 50, welches den Fluiddurchgang 34 öffnet/verschließt, mit einem Ende (an der unteren Seite) in Axialrichtung des ersten Kolbens 48 verschraubt.
Eine erste Zylinderkammer 60 ist an der unteren Seite des diametral erweiterten Abschnittes 48a des ersten Kolbens 48 ausgebildet. Die erste Zylinderkammer 60 ist vorgesehen, um über einen Durchgang eine Verbindung mit einem ersten Pilot- oder Steueranschluss 62 herzustellen.
Ein ringförmiges erstes Dämpfungselement 64, welches verhindert, dass der diametral erweiterte Abschnitt 48a des ersten Kolbens 48 an dem ersten Körper 42a anschlägt, und welches bei der Abwärtsbewegung alle Stöße absorbiert, ist an der Innenwandfläche des ersten Körpers 42a, die der ersten Zylinderkammer 60 zugewandt ist, angeordnet.
Das Ventilelement 50 umfasst ein zylindrisches Element 50a mit einem Innengewinde, das an der Innenwandfläche ausgebildet ist, um mit einem an dem Außenumfangsbereich des ersten Kolbens 48 ausgebildeten Außengewinde in Eingriff zu treten, einen Anlageabschnitt 50b, der an dem Bodenflächenbereich des zylindrischen Elementes 50a vorgesehen ist, um die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 32a und dem zweiten Anschluss 32b zu blockieren, in dem er auf einem Sitzabschnitt 66, der an dem Verbindungskörper 36 ausgebildet ist, aufsetzt, einen dünnwandigen Abschnitt 50c, der von dem Bodenflächenbereich des zylindrischen Elementes 50a radial nach außen vorsteht und biegsam ausgebildet ist, und einen dickwandigen Zwischenabschnitt 50d, der an dem Umfangskantenbereich des dünnwandigen Abschnitts 50c ausgebildet ist, und zwischen dem Verbindungskörper 36 und dem ersten Körper 42a angeordnet ist.
Bei dieser Anordnung wird bevorzugt, dass das zylindrische Element 50a, der Anlageabschnitt 50b, der dünnwandige Abschnitt 50c und der Zwischenabschnitt 50d zur Bildung des Ventilelementes 50 integral, bspw. aus Kunstharz oder Kunststoffmaterial, wie Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet werden.
Eine zweite Kammer 68 ist oberhalb des ersten Kolbens 48 vorgesehen. In der zweiten Kammer 68 ist eine erste Spulenkammer 70 angeordnet. Ein Ende der ersten Spulenfeder 70 ist an einer Aussparung 72 des ersten Kolbens 48 befestigt, während das andere Ende an einer Ringnut des zweiten Körpers 42b befestigt ist. Der erste Kolben 48 wird durch die Federkraft der ersten Spulenfeder 70 immer nach unten gepresst. Der erste Kolben 48 wird so vorgespannt, dass der Anlageabschnitt 50b des Ventilelementes 50 auf dem Sitzabschnitt 66 aufsetzt.
Ein zweiter Kolben 74, der den Rücksaugmechanismus 28 bildet, ist in der zweiten Kammer 68 angeordnet. Der zweite Kolben 74 umfasst einen ersten Kolbenabschnitt 74a mit kleinem Durchmesser, welcher sich entlang der Durchgangsöffnung 58 des ersten Kolbens 48 erstreckt, einen zweiten Stangenabschnitt 74b mit einem mittleren Durchmesser, welcher anschließend an den ersten Stangenabschnitt 74a ausgebildet ist und eine ringförmige Stufe 76 aufweist, um mit der Aussparung 72 des ersten Kolbens 48 in Eingriff zu treten, und einen Abschnitt 74c mit großem Durchmesser, welcher anschließend an den zweiten Stangenabschnitt 74b ausgebildet ist.
Bei dieser Anordnung wird der diametral erweiterte Abschnitt 48a des ersten Kolbens 48 durch die Wirkung des über den ersten Pilotanschluss 62 in die erste Zylinderkammer 60 zugeführten Pilot- oder Steuerdruckes nach oben gepresst, um die addierte Federkraft der ersten Spulenfeder 70 und einer zweiten Spulenfeder 78 (wird später beschrieben) zu überwinden. Dementsprechend sind der erste Kolben 48 und der zweite Kolben 74 gemeinsam in Aufwärtsrichtung verschiebbar.
Mit anderen Worten wird der diametral erweiterte Abschnitt 48a des ersten Kolbens 48 durch die Wirkung des in die erste Zylinderkammer 60 eingeführten Pilotdruckes nach oben gepresst, und auch der zweite Kolben 74 wird mit Hilfe des ringförmigen Stufenabschnitts 76 des zweiten Kolbens 74, der mit der Aussparung 72 des ersten Kolbens 48 in Eingriff steht, nach oben gepresst, um die addierte Federkraft der ersten und zweiten Spulenfedern 70, 78, die an dem ersten Kolben 48 bzw. dem zweiten Kolben 74 befestigt sind, zu überwinden. Dementsprechend werden der erste Kolben 48 bzw. der zweite Kolben 74 nach oben bewegt.
Eine zweite Kolbendichtung 52b mit einem U-förmigen Querschnitt ist an einer Ringnut an der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 74c mit großem Durchmesser angebracht. Ein Verschleißring 56b und eine Dichtung 54b mit einem U-förmigen Querschnitt sind an Ringnuten an der äußeren Umfangsfläche des zweiten Stangenabschnittes 74b angebracht.
Unterhalb des Abschnitts 74c mit großen Durchmesser ist eine zweite Zylinderkammer 80 ausgebildet. Die zweite Zylinderkammer 80 ist vorgesehen, um über einen Durchgang eine Verbindung mit einem zweiten Pilot- oder Steueranschluss 82 herzustellen. Bei dieser Anordnung wird der Abschnitt 74c mit großem Durchmesser durch die Wirkung des von dem zweiten Pilotanschluss 82 zugeführten Pilotdruckes nach oben gepresst. Der zweite Kolben 74 einschließlich des Abschnittes 74c mit großem Durchmesser ist in Vertikalrichtung verschieblich.
Ein ringförmiges zweites Dämpfungselement 84, welches ein Anschlagen des Abschnittes 74c mit großem Durchmesser des zweiten Kolbens 74 an der Innenwandfläche des zweiten Körpers 42b verhindert und bei der Abwärtsbewegung alle Stöße absorbiert, ist an der Innenwandfläche des zweiten Körpers 42b, die der zweiten Zylinderkammer 80 zugewandt ist, angeordnet.
Zwischen dem zweiten Kolben 74 und dem Abdeckelement 44 ist eine dritte Kammer 86 vorgesehen. Die zweite Spulenfeder 78 ist in der dritten Kammer 86 angeordnet. Ein Ende der zweiten Spulenfeder 78 ist an einer Aussparung 88 des zweiten Kolbens 74 befestigt, während das andere Ende an einer Aussparung 90 des Abdeckelementes 44 befestigt ist. Bei dieser Anordnung wird der zweite Kolben 74 durch die Federkraft der zweiten Spulenfeder 78 immer nach unten gepresst. Der zweite Kolben 74 wird so vorgespannt, dass der zweite Stangenabschnitt 74b an der Aussparung 72 des ersten Kolbens 48 anliegt.
Bei dieser Anordnung wird der Abschnitt 74c mit großem Durchmesser durch den von dem zweiten Pilotanschluss 82 zugeführten Pilotdruck nach oben gepresst, um die Federkraft der zweiten Spulenfeder 78 zu überwinden. Dementsprechend ist lediglich der zweite Kolben 74 einschließlich des Abschnittes 74c mit großem Durchmesser in Aufwärtsrichtung verschiebbar vorgesehen.
Ein Saugelement 92, das bspw. aus einem flexiblen Material gebildet ist, ist auf das untere Ende des ersten Stangenabschnittes 74a aufgeschraubt. Das Saugelement 92 umfasst einen dickwandigen Abschnitt 92a, der zentral angeordnet ist, einen dünnwandigen Abschnitt 92b, der um den dickwandigen Abschnitt 42a angeordnet ist, und einen Zwischenabschnitt 92c, der zwischen der Endfläche des ersten Kolbens 48 und einem Ringflansch des Ventilelementes 50 angeordnet ist. Ein Schutzring 94, der bspw. aus einem Gummimaterial besteht und den dünnwandigen Abschnitt 92b schützt, ist an der oberen Fläche des dünnwandigen Abschnittes 92b vorgesehen.
Bei dieser Anordnung ist das Saugelement 92 mit Hilfe des ersten Stangenabschnittes 74a gemeinsam mit dem zweiten Kolben 74 in vertikaler Richtung verschiebbar. Das Saugelement 92 ist aufwärts bewegbar, um sich zu deformieren, so dass eine Durchflusskammer 96 zwischen den Bodenflächen des dickwandigen Abschnittes 92a und des dünnwandigen Abschnittes 92b und der Innenwandfläche des zylindrischen Abschnittes 48b des ersten Kolbens 48 gebildet wird.
Das Rücksaugventil 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise erläutert.
4 zeigt ein Rücksaugsystem 110 mit dem Rücksaugventil 20 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Rücksaugsystem 110 umfasst erste und zweite elektropneumatische Proportionalventile 112a, 112b, die identisch aufgebaut sind und pneumatische Drucksignale ausgeben, die eingegebenen elektrischen Signalen entsprechen.
Die ersten und zweiten elektropneumatischen Proportionalventile 112a, 112b umfassen erste und zweite Steuereinheiten (Steuermittel) 114a, 114b und solenoidbetätigte Zufuhrventile (Zufuhrelektromagnetventile) 116 und solenoidbetätigte Ablassventile (Ablasselektromagnetventile) 118 der normalerweise geschlossenen Art, die auf der Basis von Steuersignalen (EIN-Signal/AUS-Signal) angetrieben/abgeschaltet werden, wobei die Signale von den ersten und zweiten Steuereinheiten 114a, 114b ausgegeben werden.
Erste und zweite Dateneinstellmittel 120a, 120b, die Einstellsignale in die ersten und zweiten Steuereinheiten 114a, 114b eingeben, sind mit den ersten bzw. zweiten elektropneumatischen Proportionalventilen 112a, 112b verbunden.
Bei dieser Anordnung ist ein Durchgang 122, der von einem Verbindungsdurchgang zwischen dem Zufuhrelektromagnetventil 116 und dem Ablasselektromagnetventil 118 des ersten elektropneumatischen Proportionalventiles 112a abzweigt, mit dem ersten Pilotanschluss 62 des EIN/AUS-Ventilmechanimus 26 verbunden. Ein Durchgang 124, der von dem Verbindungsdurchgang zwischen dem Zufuhrelektromagnetventil 116 und dem Ablasselektromagnetventil 118 des zweiten elektropneumatischen Proportionalventiles 112b abzweigt, ist mit dem zweiten Pilotanschluss 82 des Rücksaugmechanismus 28 verbunden.
Eine nicht dargestellt MPU (Mikroprozessoreinheit), die als Mittel zur Steuerung, Beurteilung, Verarbeitung, Berechnung und Speicherung dient, ist jeweils für die ersten und zweiten Steuereinheiten 114a, 114b vorgesehen. Ein Steuersignal, das von der MPU kommt, wird dazu verwendet, das Zufuhrelektromagnetventil 116 und/oder das Ablasselektromagnetventil 118 einzuschalten/auszuschalten. Dementsprechend wird der Pilotdruck, der der ersten Zylinderkammer 60 des EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 und der zweiten Zylinderkammer 80 des Rücksaugmechanismus 28 zugeführt wird, gesteuert.
Ein erster Positionserfassungssensor 128a, der an dem EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 vorgesehen ist, ist elektrisch an die erste Steuereinheit 114a angeschlossen. Ein Positionserfassungssignal, das von dem ersten Positionserfassungssensor 128a erhalten wird, wird in die erste Steuereinheit 114a eingegeben. Ein zweiter Positionserfassungssensor 128b, der an dem Rücksaugme chanismus 28 vorgesehen ist, ist elektrisch an die zweite Steuereinheit 114b angeschlossen. Ein Positionsertassungssignal, das von dem zweiten Positionserfassungssensor 128b erhalten wird, wird in die zweite Steuereinheit 114b eingegeben.
Eine Beschichtungsflüssigkeitszufuhrquelle 130, in welcher die Beschichtungsflüssigkeit gespeichert ist, ist mit dem Rohr 22 verbunden, welches mit dem ersten Anschluss 32a des Rücksaugventils 20 in Verbindung steht. Eine Beschichtungsflüssigkeitstropfvorrichtung 132, die eine Düse zum Tropfen der Beschichtungsflüssigkeit auf einen nicht dargestellten Halbleiterwafer aufweist, wurde vorab mit dem Rohr 22b verbunden, welches mit dem zweiten Anschluss 32b in Verbindung steht.
Nach Abschluss dieser Vorbereitungsmaßnahmen werden die Druckfluidzufuhrquellen 126 betrieben, um das Druckfluid (bspw. Luft) in die ersten und zweiten elektropneumatischen Proportionalventile 112a, 112b einzuführen. Der Pilotdruck, der über das Zufuhrelektromagnetventil 116 in den EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 eingegeben wird, wird über den ersten Pilotanschluss 62 der ersten Zylinderkammer 60 zugeführt. Der erste Kolben 48, das Ventilelement 50 und der zweite Kolben 74 überwinden die addierte Federkraft der ersten und zweiten Spulenfedern 70, 78 und bewegen sich gemeinsam nach oben. Dementsprechend wird der Anlageabschnitt 50b des Ventilelementes 50 von dem Sitzabschnitt 66 abgehoben, um den EIN-Zustand zu erreichen, in welchem der erste Anschluss 32a und der zweite Anschluss 32b miteinander in Verbindung stehen (vgl. 2).
Die Beschichtungsflüssigkeit, die in dem EIN-Zustand des EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 in der oben beschriebenen Weise von der Beschichtungsflüssigkeitszufuhrquelle 130 zugeführt wird, fließt entlang des Fluiddurchgangs 34 und wird mit Hilfe der Beschichtungsflüssigkeitstropfvorrichtung 132 auf den Halbleiterwafer getropft. Hierdurch wird ein Beschichtungsfilm (nicht dargestellt) mit einer gewünschten Filmdicke auf dem Halbleiterwafer ausgebildet.
Eine festgelegte Menge der Beschichtungsflüssigkeit wird mit Hilfe der Beschichtungsflüssigkeitstropfvorrichtung 132 auf den nicht dargestellten Halbleiterwafer aufgebracht. Anschließend werden das Zufuhrelektromagnetventil 116 und/oder das Ablasselektromagnetventil 118 durch das Steuersignal von der nicht dargestellten MPU der ersten Steuereinheit 114a in geeigneter Weise eingeschaltet bzw. abgeschaltet. Dementsprechend wird der Pilotdruck, der der ersten Zylinderkammer 60 des EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 zugeführt wird, verringert, so dass der EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 in dem AUS-Zustand ist.
Dies bedeutet, dass der Pilotdruck, der der ersten Zylinderkammer 60 des EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 zugeführt wird, auf Null verringert wird. Dementsprechend werden der erste Kolben 48 und der zweite Kolben 74 durch die Wirkung der Federkräfte der ersten Spulenfeder 70 und der zweiten Spulenfeder 78 gemeinsam nach unten verschoben. Der Anlageabschnitt 50b des Ventilelementes 50 wird auf dem Sitzabschnitt 66 aufgesetzt (vgl. 1). Die Verschiebung des ersten Kolbens 48 wird durch den ersten Positionserfassungssensor 128a erfasst, und das Positionssignal wird in die erste Steuereinheit 114a eingegeben. Dementsprechend bestätigt die erste Steuereinheit 114a die Tatsache, dass der EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 in dem AUS-Zustand ist.
Nachdem der EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 in dem AUS-Zustand ist, ist der Fluiddurchgang 34 blockiert, so dass die Zufuhr der Beschichtungsflüssigkeit zu dem Halbleiterwafer unterbrochen wird, so dass das Tropfen der Beschichtungsflüssigkeit von der Düse der Beschichtungsflüssigkeitstropfvorrichtung 132 auf den Halbleiterwafer unterbrochen wird. In dieser Situation verbleibt die Beschichtungsflüssigkeit, die unmittelbar vor dem Tropfen auf den Halbleiterwafer steht, in der Düse der Beschichtungsflüssigkeitstropfvorrichtung 132. Es besteht daher die Befürchtung, dass ein Flüssigkeitstropfen auftreten kann.
Dementsprechend gibt die zweite Steuereinheit 114b das Einschaltsignal an das Zufuhrelektromagnetventil 116 des zweiten elektropneumatischen Proportionalventiles 112b, so dass das Zufuhrelektromagnetventil 116 in dem EIN-Zustand ist. Gleichzeitig gibt die zweite Steuereinheit 114b das Abschaltsignal an das Ablasselektromagnetventil 118, so dass das Ablasselektromagnetventil 118 in dem AUS-Zustand ist.
Wenn der Pilotdruck der zweiten Zylinderkammer 80 des Rücksaugmechanismus 28 zugeführt wird, überwindet der zweite Kolben 74 die Federkraft der zweiten Spulenfeder 78 und bewegt sich nach oben. In dieser Situation schlägt die obere Fläche des zweiten Kolbens 74 an der Innenwandfläche des Abdeckelementes 44 an, so dass die Aufwärtsverschiebung des zweiten Kolbens 74 reguliert wird. Der erste Kolben 48 ist in dem Zustand, in dem der erste Kolben 48 durch die Federkraft der ersten Spulenfeder 70 nach unten gepresst wird. Der erste Kolben 48 ist in stationärem Zustand.
Wie in 3 dargestellt ist, wird daher das Saugelement 92, das mit einem Ende des zweiten Kolbens 74 verbunden ist, gemeinsam mit dem zweiten Kolben 74 nach oben bewegt, um sich zu deformieren. Dementsprechend wird das Volumen der darin ausgebildeten Durchflusskammer 96 vergrößert, so dass ein Unterdruck erzeugt wird. Während dieses Vorganges wird eine festgelegte Menge der in dem Fluiddurchgang 34 enthaltenen Beschichtungsflüssigkeit entsprechend der Expansion der Durchflusskammer 96 angesaugt. Als Folge hiervon wird eine festgelegte Menge der in der Düse der Beschichtungsflüssigkeitstropfvorrichtung 132 verbleibenden Beschichtungsflüssigkeit zu dem Rücksaugventil 20 gesaugt. Dadurch ist es möglich, jegliches Flüssigkeitstropfen auf den Halbleiterwafer zu verhindern.
Wenn der Druck des Pilotdruckes, der der zweiten Zylinderkammer 80 zugeführt wird, erhöht wird, um den zweiten Kolben 74 nach oben zu bewegen, erfasst der zweite Positionsertassungssensor 128b die Verschiebung des zweiten Kolbens 74, und das Positionserfassungssignal, das von dem zweiten Positionssensor 128b ausgegeben wird, wird in die zweite Steuereinheit 114b eingegeben.
Die erste Steuereinheit 114a gibt das Einschaltsignal, so dass der EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 in dem EIN-Zustand ist. Gleichzeitig wird das Abschaltsignal von der zweiten Steuereinheit 114b an das Zufuhrelektromagnetventil 116 gegeben, um den AUS-Zustand herzustellen, während das Einschaltsignal an das Ablasselektromagnetventil 118 gegeben wird, um den EIN-Zustand zu erreichen. Dementsprechend wird der Ursprungszustand erreicht und das Tropfen der Beschichtungsflüssigkeit auf den Halbleiterwafer beginnt.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden der erste Kolben 48 und das Ventilelement 50, die den EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 bilden, zusammen mit dem Öffnen/Schließen des Fluiddurchgangs 34 durch den der ersten Zylinderkammer 60 zugeführten Pilotdruck verschoben. Außerdem wird ein Teil des zweiten Kolbens 74 (erster Stangenabschnitt 74a), der den Rücksaugmechanismus 28 bildet, in der in dem ersten Kolben 48 ausgebildeten Durchgangsöffnung 58 angebracht. Der zweite Kolben 74 und das Saugelement 92 werden durch den der zweiten Zylinderkammer 80 zugeführten Pilotdruck gemeinsam verschoben.
In dieser Situation werden der erste Kolben 48 und der zweite Kolben 72 durch den der ersten Zylinderkammer 60 zugeführten Pilotdruck gemeinsam nach oben verschoben, wobei sie die addierte Federkraft der ersten und zweiten Spulenfedern 70, 78 überwinden. Außerdem wird lediglich der zweite Kolben 74 durch den der zweiten Zylinderkammer 80 zugeführten Pilotdruck nach oben bewegt. Das Saugelement 92, das mit dem Ende des zweiten Kolbens 74 verbunden ist, wird deformiert, um das Volumen der Durchflusskammer 96 zu vergrößern, so dass das Ansaugen erfolgt.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden daher die koaxial angeordneten ersten und zweiten Kolben 48, 74 dazu verwendet, den EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 und den Rücksaugmechanismus 28 koaxial und integral zusammenzusetzen. Dadurch werden eine geringe Größe und ein geringes Gewicht realisiert, und es ist möglich, den Installationsraum zu verringern.
Erfindungsgemäß sind der EIN/AUS-Ventilmechanismus 26 und der Rücksaugmechanismus 28 koaxial und integral in dem Raum zusammengesetzt und angeordnet, der durch den ersten Körper 42a, den zweiten Körper 42b und das Abdeckelement 44 gebildet wird. Daher ist es, anders als bei dem in 5 dargestellten Stand der Technik, nicht notwendig, eine Verrohrung des EIN/AUS-Ventils 18 vorzusehen. Die Installation kann in einfacher Weise erfolgen.

Claims

Rücksaugventil mit: einem Grundkörperabschnitt mit einem Fluiddurchgang (34) zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem ersten Anschluss (32a) an einem Ende und einem zweiten Anschluss (32b) an dem anderen Ende; einem EIN/AUS-Ventilmechanismus (26), welcher den Fluiddurchgang öffnet/schließt, indem ein Ventilelement (50) zusammen mit einem ersten Kolben (48) durch ein Druckfluid verschoben wird, das über einen ersten Pilot- oder Steueranschluss (62) in eine erste Zylinderkammer (60) eingeführt wird; und einem Rücksaugmechanismus (28), der ein deformierbares Saugelement (92) aufweist, wobei darin eine Durchflusskammer (96) ausgebildet ist, so dass das in dem Fluiddurchgang enthaltene Druckfluid durch das Verschieben des Saugelementes (92) zusammen mit einem zweiten Kolben (74) durch das einer zweiten Zylinderkammer (80) über einen zweiten Pilot- oder Steueranschluss (82) zugeführte Druckfluid angesaugt wird, wobei: der EIN/AUS-Ventilmechanismus (26) und der Rücksaugmechanismus (28) koaxial und integral zusammengesetzt sind.
Rücksaugmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchgangsöffnung (58), die sich in einer axialen Richtung erstreckt, in dem ersten Kolben (48) ausgebildet ist, das ein Teil des zweiten Kolbens (74) in der Durchgangsöffnung angebracht ist, und dass der erste Kolben (48) und der zweite Kolben (74) durch das in die erste Zylinderkammer (60) eingeführte Druckfluid gemeinsam nach oben bewegt werden, während lediglich der zweite Kolben (74) durch das in die zweite Zylinderkammer (80) eingeführte Druckfluid nach oben bewegt wird.
Rücksaugventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (48) einen diametral erweiterten Abschnitt (48a), der an der oberen Seite angeordnet ist, einen zylindrischen Abschnitt (48b), der an der unteren Seite angeordnet ist, und einen ringförmigen Stufenabschnitt (48c) aufweist, der zwischen dem diametral erweiterten Abschnitt (48a) und dem zylindrischen Abschnitt (48b) ausgebildet ist.
Rücksaugventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zylinderkammer (60) zwischen einer Innenwand des Grundkörperabschnittes und dem diametral erweiterten Abschnitt (48a) unterhalb des diametral erweiterten Abschnittes (48a) des ersten Kolbens (48) ausgebildet ist.
Rücksaugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (50) ein zylindrisches Element (50a), welches auf einen Außenumfang des ersten Kolbens (48) gesetzt ist, einen Anlageabschnitt (50b), welcher an einem Bodenflächenbereich des zylindrischen Elementes (50a) vorgesehen ist, um auf einem Sitzabschnitt (66) des Grundkörperabschnittes aufzusetzen, einen dünnwandigen Abschnitt (50c), welcher von dem Bodenflächenbereich des zylindrischen Elementes radial nach außen vorsteht und biegsam ausgebildet ist, und einen Zwischenabschnitt (50b), welcher an einer Umfangskante des dünnwandigen Abschnittes (50c) ausgebildet ist, aufweist.
Rücksaugventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Element (50a), der Anlageabschnitt (50b), der dünnwandige Ab schnitt (50c) und der Zwischenabschnitt (50d), die das Ventilelement (50) bilden, jeweils integral aus einem Kunststoffmaterial geformt sind.
Rücksaugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein erstes Federelement (70), welches den ersten Kolben (48) und das Ventilelement (50) vorspannt, wobei das Ventilelement (50) durch das erste Federelement (70) so vorgespannt wird, dass es auf einem Sitzabschnitt (66), der an dem Grundkörperabschnitt ausgebildet ist, aufsetzt.
Rücksaugventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolben (74) einen ersten Stangenabschnitt (74a), der sich entlang einer Durchgangsöffnung des ersten Kolbens (48) erstreckt, einen zweiten Stangenabschnitt (74b), der einen ringförmigen Stufenabschnitt (76) zum Eingriff mit einer Aussparung (72) des ersten Kolbens (48) aufweist, und einen Abschnitt (74c) mit großem Durchmesser, der anschließend an den zweiten Stangenabschnitt (74b) ausgebildet ist, aufweist.
Rücksaugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kammer (86) zwischen dem zweiten Kolben (74) und einer Innenwand des Grundkörperabschnittes ausgebildet ist, und dass eine zweite Feder (78) in der Kammer (86) angeordnet ist.
Rücksaugventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugelement (92) mit einem Ende des ersten Stangenabschnittes (74a) verbunden ist.
Rücksaugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugelement (92) einen zentral angeordneten dickwandigen Abschnitt (92a), einen um den dickwandigen Abschnitt (92a) ausgebildeten dünnwandigen Abschnitt (92b) und einen zwischen dem ersten Kolben (48) und dem Ventilelement (50) angeordneten Zwischenabschnitt (92c) aufweist.
Rücksaugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Dämpfungselement (64) und ein zweites Dämpfungselement (84), die Stöße absorbieren, wenn der erste Kolben (48) und der zweite Kolben (74) verschoben werden, in der ersten Zylinderkammer (60) bzw. der zweiten Zylinderkammer (80) vorgesehen sind.