DE69808354T2

DE69808354T2 - Rücksaugventil

Info

Publication number: DE69808354T2
Application number: DE69808354T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Fukano; Tetsuro Maruyama
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1998-03-07
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2018-03-08
Also published as: US5931384A; EP0866254B1; DE69808354D1; EP0866254A3; JPH10252919A; JP4035667B2; EP0866254A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rücksaugventil, bei welchem ein Tropfen von Flüssigkeit, welches bspw. an einem Zulaufanschluss eines Fluiddurchganges vorkommt, durch das Saugen einer durch den Fluiddurchgang fließenden vorbestimmten Fluid menge durch Verstellen einer Membran vermieden wird, wobei jedoch die gesaugte Fluidmenge stabilisiert werden kann.

Beschreibung des Standes der Technik

In der US-A-4597719 ist ein Rücksaugventil offenbart, welches alle Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist.
Bisher war z. B. ein Halbleiterwafer-Herstellungsverfahren bekannt, bei welchem ein Rücksaugventil benutzt wird. Wenn die Zufuhr von Beschichtungsflüssigkeit an den Halbleiterwafer angehalten wird, ist in dem Rücksaugventil eine Funktion zum Vermeiden des sogenannten Tropfens von Flüssigkeit vorgesehen, bei welchem winzige Mengen von Beschichtungsflüssigkeit von einem Zulaufanschluss auf den Halbleiterwafer tropfen.
Das Rücksaugventil gemäß diesem Stand der Technik ist in Fig. 6 dargestellt und ist z. B. in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 8-10399 offenbart.
Solch ein Rücksaugventil 1 weist einen Hauptventilkörper 5 auf, welcher mit einem einen Fluideinlassanschluss 2 und einen Fluidauslassanschluss 3 verbindenden Fluiddurchgang 4 ausgestattet ist, und ist mit einer Kappe 6 versehen, die mit einem oberen Teil des Hauptventilkörpers 5 verbunden ist. Eine Membran 7, welche aus einem dickwandigen Teil und einem dünnwandigen Teil besteht, ist in der Mitte des Fluiddurchganges 4 angeordnet. Eine unter Druck stehende Fluidversorgungsquelle 13 ist mit der Kappe 6 verbunden, und ein Druckfluidzufuhranschluss 8, zur Druckluftversorgung zum Bedienen der Membran durch ein Umschalten eines Richtungssteuerventils, ist in der Kappe 6 angeordnet.
Ein Kolben 9 ist passend mit der Membran 7 verbunden, wobei eine V-Dichtung 10 im Kolben 9 angeordnet ist und entlang einer Innenwandfläche des Hauptventilkörpers 5 gleiten kann und zum Abdichten dient. Weiterhin ist eine Feder 11 im Hauptventilkörper 5 angeordnet, die normalerweise den Kolben in eine Aufwärtsrichtung drückt.
Eine Justierschraube 12 ist auf der Kappe 6 angeordnet, welche, durch Erhöhen oder Absenken ihrer Einschraubtiefe, gegen den Kolben 9 stößt und einen Hub des Kolbens 9 justiert, wodurch die Menge der durch die Membran 7 abgesaugten Beschichtungsflüssigkeit justiert wird.
Eine Beschichtungsflüssigkeitsversorgungsquelle, welche eine Beschichtungsflüssigkeit speichert, ist durch eine Leitung, wie bspw. ein Rohr, mit dem Druckfluideinlassanschluss 2 verbunden, und weiterhin ist zwischen der Beschichtungsflüssigkeitsversorgungsquelle 14 und dem Fluideinlassanschluss 2 ein EIN/AUS-Ventil 16 angeschlossen, welches getrennt vom Rücksaugventil aufgebaut wird. Das EIN/AUS-Ventil 16 nimmt eine Umschaltfunktion zwischen einem Versorgungszustand und einem Versorgungsstoppzustand der Beschichtungsflüssigkeit zum Rücksaugventil 1 wahr, und zwar durch An- und Ausschalten des EIN/AUS-Ventils 16.
Die Funktionsweise des Rücksaugventils 1 wird nun in Kürze erklärt. Im Normalzustand, bei welchem das Fluid vom Fluideinlassanschluss 2 zum Fluidauslassanschluss 3 geführt wird, sind der Kolben 9 und die Membran 7 gemäß der Wirkung des vom Druckfluidanschluss 8 zugeführten Druckfluids gemeinsam nach unten verschoben. Die Membran 7, welche an den Kolben 9 gekoppelt ist, ragt in den Fluiddurchgang 4 vor, wie es in der Fig. 6 durch die gestrichelte Linie gezeigt wird.
In dem Fall, dass der Fluss der Beschichtungsflüssigkeit im Fluiddurchgang 4 durch die Umschaltwirkung des EIN/AUS-Ventils 16 angehalten wird, werden an diesem Punkt der Kolben 9 und die Membran 7 durch Unterbrechen der Druckluftversorgung vom Druckfluidzulaufanschluss 8 unter der Wirkung der Spannkraft der Feder 11 gemeinsam gehoben, wobei die Beschichtungsflüssigkeit, die im Fluiddurchgang 4 verbleibt, durch eine Unterdruckwirkung der Membran 7 abgesaugt wird, sodass das Tropfen der Flüssigkeit an einem nicht dargestellten Versorgungsanschluss vermieden wird.
Insbesondere bei dem Rücksaugventil 1 gemäß dem Stand der Technik ist eine Fluiddrucksteuereinheit 18 zwischen der Druckfluidversorgungsquelle 13 und dem Druckfluidzulaufanschluss 8 durch eine Leitung 17, wie z. B. einem Rohr angebracht, um mit hoher Genauigkeit die Durchflussmenge der von der Druckfluidversorgungsquelle zugeführten Druckluft anzupassen. Die Fluiddrucksteuereinheit 18 besteht getrennt vom Rücksaugventil 1 und dient neben dem Vermeiden von Druckschwankungen bei der dem Fluidzulaufanschluss 8 des Rücksaugventils zugeführten Druckluft auch dem Steuern der Durchflussmenge der dem Druckfluidzulaufanschluss 8 zugeführten Druckluft.
Wenn das Rücksaugventil 1 gemäß dem Stand der Technik benutzt wird, wird jedoch, abgesehen von der Druckfluidversorgungsquelle 13, die die Membran 7 bedient, eine Antriebseinheit 19 zum Umschalten zwischen den EIN- und AUS-Zuständen des EIN/AUS-Ventils 16 benötigt, womit zusammen mit der erhöhten Komplexität der Rohrverbindungsmaßnahmen zwischen dem EIN/AUS- Ventil 16 und der Antriebseinheit 19 auch der Nachteil von steigenden Kosten verbunden ist.
Außerdem sind bei dem Rücksaugventil gemäß dem Stand der Technik Rohrverbindungsmaßnahmen zwischen dem Rücksaugventil 1 und der Fluiddrucksteuereinheit 18 sowie zwischen dem Rücksaugventil 1 und dem EIN/AUS- Ventil 16 nötig, was zu erhöhter Komplexität führt. Weiterhin wird entsprechender Raum zum Installieren der Fluiddrucksteuereinheit 18, des EIN/AUS-Ventils 16 und der Antriebseinheit 19, abgesehen vom Rücksaugventil 1 selbst, benötigt, und es besteht der Nachteil, dass der für die Installation der gesamten Vorrichtung benötigte Raum größer wird.
Außerdem steigt der Fluiddurchgangswiderstand wegen der zwischen dem Rücksaugventil 1 und der Fluiddrucksteuereinheit 18 angebrachten Rohre, mit dem Nachteil, dass sich die Reaktionsgenauigkeit (Antwortgeschwindigkeit) der Membran 7 verschlechtert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Rücksaugventils, bei dem die Zufuhr von Druckfluid (Pilotdruck) jeweils an einen Rücksaugmechanismus und an ein EIN/AUS-Ventil gemeinsam erfolgen kann, wobei durch das Durchführen entsprechender Umschaltvorgänge bei der Versorgung des Rücksaugmechanismus und des EIN/AUS-Ventils mit Druckfluid Rohrverbindungsmaßnahmen unnötig werden und die Herstellungskosten sich verringern.
Eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Rücksaugventils, bei dem der Installationsraum für die Vorrichtung minimiert wird, indem eine Antriebseinheit zum An- und Ausschalten eines EIN/AUS- Ventils unnötig wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Rücksaugventils, bei welchem der Fluiddurchgangswiderstand vermindert und bei welchem die Reaktionsgenauigkeit einer Membran verbessert werden kann.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit der beigefügten Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rücksaugventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen senkrechten Querschnitt des Rücksaugventils gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt einen Schaltkreis des Rücksaugventils gemäß Fig. 1.
Fig. 4 zeigt einen teilweisen senkrechten Querschnitt, der die Funktionsweise einer Membran des Rücksaugventils darstellt.
Fig. 5A bis 5C zeigen zeitliche Darstellungen, um die Funktionsweise des Rücksaugventils zu erklären.
Fig. 6 zeigt einen senkrechten Querschnitt eines Rücksaugventils gemäß dem Stand der Technik.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, bezeichnet das Bezugszeichen 20 ein Rücksaugventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Rücksaugventil 20 besteht aus einer Kupplung 24, an der ein Paar Rohre 22a, 22b abnehmbar mit einem festgelegten Abstand angebracht sind, einer Ventilantriebseinheit 30, die an einem oberen Teil der Kupplung 24 angeordnet ist und im Inneren über ein EIN/AUS-Ventil 26 und einen Rücksaugmechanismus 28 verfügt (siehe Fig. 2), und einer Steuerung 32 zum Steuern des Umschaltens eines Druckfluids, das dem EIN/AUS-Ventil 26 bzw. dem Rücksaugmechanismus 28 zugeführt wird, sowie dem Steuern des Druckes (Pilotdruck) eines Druckfluids, welches dem EIN/AUS-Ventil 26 und dem Rücksaugmechanismus 28 zugeführt wird. Außerdem werden, wie in Fig. 1 zu sehen ist, die Kupplung 24, die Ventilantriebseinheit 30 und die Steuerung 32 zu einer Einheit zusammengefügt.
Wie in Fig. 2 zu sehen ist, weist die Kupplung 24 einen Kupplungskörper 40 auf, an dessen einem Ende ein erster Anschluss 34 und an dessen zweitem Ende ein zweiter Anschluss 36 ausgebildet sind, und in dem ein Fluiddurchgang 38 angeordnet ist, welcher die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 34 und dem zweiten Anschluss 36 herstellt, Innenelemente 42, die an den ersten Anschluss 34 bzw. den zweiten Anschluss 36 gekoppelt und in die Öffnungen der Rohre 22a, 22b eingeführt sind, und Verriegelungsmuttern 44, um die Position der Rohre 22a, 22b fluiddicht zu halten, indem die Verriegelungsmuttern auf Gewinde geschraubt werden, welche in Enden des Kupplungskörpers 40 geschnitten sind.
Ein EIN/AUS-Ventil 26 ist in der Nähe des ersten Anschlusses 34 an einem oberen Teil der Kupplung 24 angeordnet, wobei das EIN/AUS-Ventil 26 einen ersten Ventilkörper 46 aufweist, der integral mit dem Kupplungskörper 40 verbunden ist, einen Kolben 50, der in Richtungen der Pfeile X&sub1; und X&sub2; entlang einer Zylinderkammer, die im ersten Ventilkörper 46 ausgebildet ist, verstellbar ist, und ein Abdeckelement 52 zum hermetischen Blockieren der Zylinderkammer 48. Das Abdeckelement 52 erstreckt sich zum und über den Rücksaugmechanismus 28.
Ein Paar Federelemente 54a, 54b mit unterschiedlichem Durchmesser sind eingreifend zwischen dem Kolben 50 und dem Abdeckelement 52 angeordnet, wobei der Kolben 50 normalerweise durch die elastische Kraft der Federelemente 54a, 54b nach unten vorgespannt ist (in Richtung des Pfeils X&sub2;).
Eine erste Membrankammer 58, die durch eine erste Membran 56 blockiert wird, ist an einem unteren Ende des Kolbens 50 ausgebildet, wobei die erste Membran 56 mit dem unteren Ende des Kolbens 50 verbunden und zum einheitlichen Verstellen mit dem Kolben 50 angeordnet ist. In diesem Fall ist die Aufgabe der Membran 56 das Öffnen und Schließen des Fluiddurchgangs 38 durch deren Abheben vom Sitz 59, der im Kupplungskörper 40 ausgebildet ist, und weiterhin durch deren Aufsetzen auf den Sitz 59. Dementsprechend wird unter der Öffnungs- und Schließwirkung des EIN/AUS-Ventils 26 ein Druckfluid, welches durch den Fluiddurchgang 38 fließt (z. B. eine Beschichtungsflüssigkeit), zwischen einem Zufuhrzustand und einem Zufuhrstoppzustand hin und her geschaltet.
Außerdem ist ein ringförmiges Dämpfungselement 60 zum Schutz eines dünnwandigen Teils der ersten Membran 56 an einem oberen Oberflächenabschnitt der ersten Membran 56 angeordnet, wobei das Dämpfungselement 60 durch ein Stützelement 62 mit L-förmigem Querschnitt, welches mit dem unteren Ende des Kolbens 50 verbunden ist, gestützt wird.
Ein erster Steuerdurchgang 64, der zur Verbindung zwischen einem Fluiddurchgangsumschaltelement (später beschrieben) und einer Zylinderkammer 48 des EIN/AUS-Ventils 26 dient, ist im ersten Ventilkörper 46 ausgebildet. In diesem Fall wird der Kolben 50 durch das Zuführen eines Druckfluids in das Innere der Zylinderkammer 48 durch den ersten Steuerdurchgang 64 durch Umschalten des Fluiddurchgangsumschaltelementes gegen den Widerstand der elastischen Kraft der Federelemente 54a, 54b angehoben. Dementsprechend wird der Fluiddurchgang 38 geöffnet, indem die erste Membran 56 um eine vorbestimmte Strecke vom Sitz 59 getrennt wird, wobei die Beschichtungsflüssigkeit vom ersten Anschluss 34 zum zweiten Anschluss 36 fließt.
Weiterhin ist im ersten Ventilkörper 46 ein Durchgang 66 ausgebildet, der die erste Membrankammer 58 mit der Atmosphäre verbindet, wobei die Membran 56 durch das Ablassen von Luft innerhalb der ersten Membrankammer 58 durch den Durchgang 66 gleichmäßig bedient werden kann. Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen 68 jeweilige Dichtungen, die zum Abdichten der Zylinderkammer 48 dienen, und Bezugszeichen 70 bezeichnet ein Dämpfungselement, welches an dem Kolben 50 anliegt und zum Dämpfen dient.
Ein Rücksaugmechanismus 28 ist an einem oberen Teil der Kupplung 24 angeordnet, in der Nähe des zweiten Anschlusses 36. Der Rücksaugmechanismus 28 weist einen zweiten Ventilkörper 72 auf, welcher integral mit dem Kupplungskörper 40 und dem ersten Ventilkörper 46 verbunden ist, und einen Stab 76, welcher in Richtung der Pfeile X&sub1; und X&sub2; verstellbar ist, entlang einer Kammer 74, die im zweiten Ventilkörper 72 ausgebildet ist. Innerhalb der Kammer 74 ist ein Federelement 78 angeordnet, welches normalerweise den Stab 76 durch eine elastische Kraft, die durch den Kontakt mit einem Flansch des Stabs 76 entsteht, nach oben vorspannt (in Richtung des Pfeils X&sub1;).
Eine zweite Membran 80 erstreckt sich von einem oberen Teil des Stabs 76 und ist an eine obere Fläche des Stabs 76 gekoppelt, wobei eine zweite Membrankammer (Pilotkammer) 82 durch die Zufuhr eines Pilotdruckes oberhalb der zweiten Membran 80 entsteht, welche auf die zweite Membran 80 einwirkt. In diesem Fall ist ein Dämpfungselement 84, welches z. B. aus einem Gummimaterial oder ähnlichem besteht, eingreifend zwischen einem dünnwandigen Teil der zweiten Membran 80 und dem Stab 76 angeordnet.
Andererseits ist eine dritte Membrankammer 88, welche durch eine dritte Membran 86 blockiert wird, am unteren Ende des Stabs 76 ausgebildet (siehe Fig. 4). Die Membran 86 ist mit dem Stab 76 verbunden und so angeordnet, dass sie gemeinsam mit dem Stab 76 verstellt wird.
Ein ringförmiges Dämpfungselement 90 zum Schutz eines dünnwandigen Teils der dritten Membran 86 ist an einem oberen Oberflächenteil der dritten Membran 86 angeordnet, wobei das Dämpfungselement 90 durch ein Stützelement 92 mit einem L-förmigen Querschnitt gestützt wird, welches mit einem unteren Ende des Stabs 76 verbunden ist. Außerdem wird der Hub des Stabs 76 in Richtung des Pfeils X&sub1; durch Anstoßen des Stützelementes 92 an einem ringförmigen Absatz 94 des zweiten Ventilkörpers 72 begrenzt, wohingegen der Hub des Stabs 76 in Richtung des Pfeils X&sub2; durch Anstoßen des Flansches des Stabs 76 an einem Vorsprung 96 des zweiten Ventilkörpers 72 begrenzt wird.
Ein Durchgang 98 zum Verbinden der dritten Membrankammer 88 mit der Atmosphäre ist in dem zweiten Ventilkörper 72 ausgebildet, wohingegen ein zweiter Steuerdurchgang 100 zum Zuführen eines Pilotdruckes zu der zweiten Membrankammer 82 in dem Abdeckelement 52 ausgebildet ist.
Die Steuerung 32 weist eine Kappe 102 auf, welche zusammen mit dem ersten Ventilkörper 46 und dem zweiten Ventilkörper 72, die die Ventilantriebseinheit 30 bilden, zu einer Einheit zusammengesetzt ist, wobei ein Druckfluidzulaufanschluss 119a und ein Druckfluidablassanschluss 119b in der Kappe ausgebildet sind.
Innerhalb der Kappe 102 sind ein erstes Magnetventil 104, das als ein Zufuhrventil funktioniert und einen Pilotdruck steuert, welcher der Zylinderkammer 48 des EIN/AUS-Ventils 26 bzw. der zweiten Membrankammer 82 zugeführt wird, ein zweites Magnetventil 106, das durch das Ablassen eines dem ersten Magnetventil 104 zugeführten Druckfluids nach außen als ein Ablassventil funktioniert, und ein Drucksensor 110 zum Detektieren eines Pilotdruckes, welcher dem Magnetventil 104 zugeführt wird, und zum Ausgeben eines daraus resultierenden Detektionssignals an die Hauptsteuereinheit 108 angeordnet.
Das erste Magnetventil 104 und das zweite Magnetventil 106 sind jeweils vom normalerweise geschlossenen Typ, wobei durch die Ausgabe entsprechender Stromsignale von der Hauptsteuereinheit 108 an elektromagnetische Spulen 112 der ersten und zweiten Magnetventile 104 und 106 nicht dargestellte, darin ausgebildete Ventilkörper in die Richtung des Pfeils X&sub1; gezogen werden, wodurch die Magnetventile 104 und 106 jeweils in einen EIN-Zustand versetzt werden.
Außerdem ist ein Fluiddurchgangsumschaltelement 115 in der Kappe 102 angeordnet, zum Umschalten der Druckfluidoutput des ersten Magnetventils 104 zwischen der Zylinderkammer 48 des EIN/AUS-Ventils 26 und der zweiten Membrankammer 82. Das Fluiddurchgangsumschaltelement 115 besteht im Wesentlichen aus einem 3-Wege-Magnetventil, wobei durch Ausgabe von elektrischen Signalen durch die Hauptsteuereinheit 108 an dessen elektromagnetische Spulen 112 ein Umschalten zwischen AUS- und EIN-Zuständen erreicht wird.
Genauer gesagt, wenn das Fluiddurchgangsumschaltelement 150 sich in einem EIN-Zustand befindet, wird der Pilotdruckoutput des ersten Magnetventils 104 der Zylinderkammer 48 des EIN/AUS-Ventils 26 durch den ersten Steuerdurchgang 64 zugeführt, wohingegen, wenn sich das Fluiddurchgangsumschaltelement 115 in einem AUS-Zustand befindet, der Pilotdruck des ersten Magnetventils 104 der zweiten Membrankammer 82 durch den zweiten Steuerdurchgang 100 zugeführt wird.
Ein Druckwert oder ähnliches, welcher von dem Drucksensor 110 detektiert wird, wird auf einer LED-Anzeigeeinheit 116 dargestellt und, falls benötigt, können festgesetzte Druckwerte, die über ein Verbindungsstück 118 durch eine nicht dargestellte Tasteneingabeeinheit festgesetzt werden, auch von der LED- Anzeigeeinheit 116 dargestellt werden.
Außerdem ist eine nicht dargestellte Mikroprozessoreinheit (MPU) in der Hauptsteuereinheit 108 angeordnet, welche als Mittel zum Steuern, Auswerten, Verarbeiten, Berechnen und Abspeichern dient. Durch Aktivieren und Deaktivieren des ersten Magnetventils 104 und des zweiten Magnetventils 106 gemäß den Steuersignalen der Mikroprozessoreinheit werden die Pilotdrücke (Durchflussmengen), die der Zylinderkammer 48 des EIN/AUS-Ventils 26 bzw. der zweiten Membrankammer 82 des Rücksaugmechanismus 28 zugeführt werden, gesteuert (siehe Fig. 5A und 5B).
Weiterhin sind ein erster Durchgang 120, welcher die Verbindung zwischen einem Druckfluidzulaufanschluss 119a und dem ersten Magnetventil 104 herstellt, ein zweiter Durchgang 122, der die Verbindung zwischen dem ersten Magnetventil 104 und dem zweiten Magnetventil 106 herstellt, und ein dritter Durchgang 124, welcher vom zweiten Durchgang 122 abzweigt, um den Pilotdruck dem Drucksensor 110 zuzuführen, in der Kappe 102 ausgebildet.
Außerdem sind ein vierter Durchgang 125, der vom zweiten Durchgang 122 abzweigt und die Verbindung zwischen dem ersten Magnetventil 104 und dem Fluiddurchgangsumschaltelement 115 herstellt, ein erster Steuerdurchgang 64, der mit dem Fluiddurchgangsumschaltelement 115 verbunden ist, um einen Pilotdruck einer Zylinderkammer 48 des EIN/AUS-Ventils zuzuführen, ein zweiter Steuerdurchgang 100, welcher mit dem Fluiddurchgangsumschaltelement 115 verbunden ist, zum Zuführen eines Pilotdruckes zu der zweiten Membrankammer 82, und ein fünfter Durchgang 126, der die Verbindung zwischen dem zweiten Magnetventil 106 und einem Druckfluidablassanschluss 119b herstellt, innerhalb der Kappe 102 angeordnet.
Wenn ein elektrisches Steuersignal von der Hauptsteuereinheit 108 der elektromagnetischen Spule 112 des ersten Magnetventils 104 zugeführt wird, wird in diesem Fall ein nicht dargestellter Ventilkörper darin verstellt und das erste Magnetventil erreicht einen EIN-Zustand, wodurch der erste Durchgang 120, der zweite Durchgang 122 und der vierte Durchgang 125 ineinander verbunden werden. Dementsprechend wird Druckfluid (Pilotdruck), welches von dem Druckfluidzulaufanschluss 119a stammt, dem Fluiddurchgangsumschaltelement 115 über den ersten Durchgang 120, den zweiten Durchgang 122 und den vierten Durchgang 125 zugeführt.
Wenn andererseits ein elektrisches Signal von der Hauptsteuereinheit 108 der elektromagnetischen Spule 112 des zweiten Magnetventils 106 zugeführt wird, wird darin ein nicht dargestellter Ventilkörper verstellt und das zweite Magnetventil 106 in einen EIN-Zustand versetzt, wodurch der zweite Durchgang 122 und der fünfte Durchgang 126 in Verbindung gebracht werden. Dementsprechend wird Druckfluid (Pilotdruck) in der zweiten Membrankammer 82 über den fünften Durchgang 126 und den Druckfluidablassanschluss 119b an die Atmosphäre abgelassen.
Das Rücksaugventil 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben aufgebaut. Nachfolgend werden, mit Bezug auf das in Fig. 3 gezeigte Schaltkreisdiagramm, seine Betriebs- und Wirkungsweise erläutert.
Als Erstes wird eine Beschichtungsflüssigkeitsversorgungsquelle 130, die eine Beschichtungsflüssigkeit speichert, mit einem Rohr 22a verbunden, welches mit dem ersten Anschluss 34 des Rücksaugventils 20 in Verbindung steht, wohingegen eine Beschichtungsflüssigkeitstropfeinheit 132, die eine Düse 138 aufweist, von welcher eine Beschichtungsflüssigkeit auf einen Halbleiterwafer 136 tropft, mit einem Rohr 22b verbunden wird, welches mit dem zweiten Anschluss 36 kommuniziert. Zusätzlich wird eine Druckfluidversorgungsquelle 134 mit dem Druckfluidzulaufanschluss 119a verbunden.
Nach Vollendung dieser Vorbereitungsmaßnahmen wird die Druckfluidversorgungsquelle 134 aktiviert und ein Druckfluid wird in den Druckfluidzulaufanschluss 119a eingeführt, und zusätzlich wird ein Eingabesignal über ein nicht dargestelltes Eingabemittel an die Hauptsteuereinheit 108 eingegeben. Die Hauptsteuereinheit 108 gibt ein auf dem Eingabesignal basierendes Aktivierungssignal nur an das erste Magnetventil 104 aus, sodass das erste Magnetventil 104 in einen EIN-Zustand versetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich das zweite Magnetventil 106 und das Fluiddurchgangsumschaltelement 115 jeweils in einem abgeschalteten AUS-Zustand.
Das Druckfluid (Pilotdruck), welches über den Druckfluidzulaufanschluss 119a eingeführt wird, wird der zweiten Membrankammer 82 über den ersten Durchgang 120, den zweiten Durchgang 122, den vierten Durchgang 125 und den zweiten Steuerdurchgang 100, die in gegenseitiger Verbindung stehen, zugeführt. Unter der Wirkung des Pilotdruckes, der der zweiten Membrankammer 82 zugeführt wird, wird die zweite Membran 80 verstellt, sodass diese den Stab 76 in Richtung des Pfeils X&sub2; drückt. Das Ergebnis ist, dass die dritte Membran 86, welche mit dem unteren Ende des Stabes 76 verbunden ist, verstellt wird, und somit den in Fig. 2 gezeigten Zustand erreicht.
Außerdem wird der Pilotdruck, der der zweiten Membrankammer 82 zugeführt wird, dem Drucksensor 110 durch den dritten Durchgang 124 zugeführt, und ein Detektionssignaloutput des Drucksensors wird der Hauptsteuereinheit 108 eingegeben, sodass eine Kontrollschleife durchgeführt wird. Außerdem wird, wie auch beim Pilotdruck, der der zweiten Membrankammer 82 zugeführt wird, die Durchflussmenge des Druckfluids (Pilotdruck) durch Aktivieren bzw. Deaktivieren des ersten Magnetventils 104 und des zweiten Magnetventils 106 gemäß den Steuersignalen der nicht dargestellten Mikroprozessoreinheit (siehe Fig. 5A) gesteuert.
In einem Zustand, in welchem die zweite Membran 80 unter der Wirkung des der zweiten Membrankammer 82 zugeführten Pilotdrucks in Richtung des Pfeils X&sub2; gedrückt wird, sendet die Hauptsteuereinheit 108 in dieser Weise ein Aktivierungssignal an das Fluiddurchgangsumschaltelement 115 aus, sodass das Fluiddurchgangsumschaltelement 115 einen EIN-Zustand annimmt (siehe Fig. 5C). Als Ergebnis wird durch die Umschaltwirkung des Fluiddurchgangsumschaltelements 115 die Pilotdruckversorgung von der zweiten Membrankammer 82 zu der Zylinderkammer 48 des EIN/AUS-Ventils 26 umgeschaltet.
Genauer gesagt wird ein Druckfluid (Pilotdruck), welches über den Druckfluidzulaufanschluss 119a eingeführt wird, der Zylinderkammer 48 des EIN/AUS-Ventils 26 über den ersten Durchgang 120, den zweiten Durchgang 122, den vierten Durchgang 125 und den ersten Steuerdurchgang 64, die miteinander kommunizieren, zugeführt. Weiterhin wird, wie auch bei dem dem Zylinder 48 des EIN/AUS-Ventils 26 zugeführten Pilotdruck, die Durchflussmenge des Druckfluids durch Aktivieren und Deaktivieren des ersten Magnetventils 104 bzw. des zweiten Magnetventils 106 gemäß den Steuersignalen der nicht dargestellten Mikroprozessoreinheit gesteuert (siehe Fig. 5B).
Das in die Zylinderkammer 48 eingeführte Druckfluid (Pilotdruck) verstellt den Kolben 50 in Richtung des Pfeils X&sub1; gegen den Widerstand der elastischen Kraft der Federelemente 54a, 54b. Dementsprechend trennt sich die mit dem Kolben 50 verbundene erste Membran 56 vom Sitz 59, sodass das EIN/AUS- Ventil 26 einen EIN-Zustand erreicht. Zu diesem Zeitpunkt fließt die von der Beschichtungsflüssigkeitsversorgungsquelle 130 zugeführte Beschichtungsflüssigkeit entlang des Fluiddurchgangs 38 und die Beschichtungsflüssigkeit tropft über die Düse 138 der Beschichtungsflüssigkeitstropfeinheit 132 auf den Halbleiterwafer 136. Demzufolge entsteht auf dem Halbleiterwafer 136 eine Beschichtung (nicht dargestellt), die die gewünschte Dicke aufweist.
Außerdem wird, in dem Fall, dass das Fluiddurchgangsumschaltelement 115 von einem EIN-Zustand in einen AUS-Zustand umschaltet, das der zweiten Membrankammer 82 zugeführte Druckfluid (Pilotdruck) nicht nach außen abgelassen, sondern bei einem vorbestimmten Druckwert (Pkgf/cm²) gehalten, da der zweite Steuerdurchgang 100 in einem blockierten Zustand ist, (siehe Fig. 5A).
Nachdem eine vorbestimmte Menge der Beschichtungsflüssigkeit über die Düse 138 der Beschichtungsflüssigkeitstropfeinheit 132 auf den Halbleiterwafer 136 aufgebracht wurde, wird der der Zylinderkammer 48 des EIN/AUS- Ventils 26 zugeführte Pilotdruck durch Aktivieren und Deaktivieren des ersten Magnetventils 104 bzw. des zweiten Magnetventils 106 gemäß den Steuerungssignalen der nicht dargestellten Mikroprozessoreinheit der Hauptsteuereinheit 108 vermindert, sodass das EIN/AUS-Ventil 26 in einen AUS-Zustand versetzt wird.
Genauer gesagt wird durch Absenken des der Zylinderkammer des EIN/AUS-Ventils 26 zugeführten Pilotdrucks auf Null der Kolben 50 unter der Wirkung der elastischen Kraft der Federelemente 54a, 54b in Richtung des Pfeils X&sub2; verstellt, und die Membran 56 wird auf den Sitz 59 aufgesetzt.
Dementsprechend wird durch Versetzen des EIN/AUS-Ventils 26 in einen AUS-Zustand und durch Unterbrechen des Fluiddurchgangs 38 die Beschichtungsflüssigkeitszufuhr zum Halbleiterwafer 136 gestoppt und das Tropfen der Beschichtungsflüssigkeit von der Düse 138 der Beschichtungsflüssigkeitstropfeinheit auf den Halbleiterwafer 136 wird ausgesetzt. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass unerwünschtes Flüssigkeitstropfen vorkommt, weil die Beschichtungsflüssigkeit, die direkt vor derjenigen liegt, die auf den Halbleiterwafer 136 getropft ist, innerhalb der Düse 138 der Beschichtungsflüssigkeitstropfeinheit 132 verbleibt.
Daraufhin sendet die Hauptsteuereinheit 108 ein Deaktivierungssignal an das erste Magnetventil 104 aus, sodass das erste Magnetventil in einen AUS- Zustand versetzt wird, wobei sie gleichzeitig ein Aktivierungssignal an das zweite Magnetventil 106 aussendet, sodass das zweite Magnetventil 106 in einen EIN-Zustand versetzt wird. Außerdem sendet die Hauptsteuereinheit 108 gleichzeitig ein Deaktivierungssignal an das Fluiddurchgangsumschaltelement 115 aus, sodass das Fluiddurchgangsumschaltelement 115 in einen AUS-Zustand versetzt wird.
Dementsprechend werden durch Umschalten des Fluiddurchgangsumschaltelements 115 von einem EIN-Zustand in einen AUS-Zustand der vierte Durchgang 125 und der zweite Steuerdurchgang 100 miteinander in Verbindung gesetzt, und das in der zweiten Membrankammer 82 enthaltene Druckfluid (Pilotdruck) wird durch den Steuerdurchgang 100, den vierten Durchgang 125, den zweiten Durchgang 122 und den fünften Durchgang 126, die miteinander in Verbindung stehen, über den Druckfluidablassanschluss 119b in die Atmosphäre abgelassen. Sodann hebt sich die zweite Membran 80 unter der Wirkung der elastischen Kraft des Federelements 78 in Richtung des Pfeils X&sub1; und erreicht den Zustand der in Fig. 4 dargestellt ist.
Genauer gesagt wird die zweite Membran 80 angehoben, und durch integrales Verstellen der dritten Membran 86 über den Stab 76 in Richtung des Pfeils X&sub1; wird eine Unterdruckwirkung erzeugt. Sodann wird eine vorbestimmte Menge der Beschichtungsflüssigkeit innerhalb des Fluiddurchgangs 38 in Richtung der Pfeile in Fig. 4 gezogen. Als Ergebnis wird eine vorbestimmte Menge der Beschichtungsflüssigkeit, die in der Düse 138 der Beschichtungsflüssigkeitstropfeinheit 132 verbleibt, in Richtung des Rücksaugventils 20 zurückgeführt, sodass das unerwünschte Tropfen von Flüssigkeit auf den Halbleiterwafer 136 vermieden werden kann.
Weiterhin wird durch erneutes Aussenden eines Aktivierungssignals an das Fluiddurchgangsumschaltelement 115 und durch das Versetzen des EIN/AUS-Ventils 126 in einen EIN-Zustand, wobei gleichzeitig ein Aktivierungssignal von der Hauptsteuereinheit 108 an das erste Magnetventil 104 ausgesandt wird, sodass dieses in einen EIN-Zustand versetzt wird, und ein Deaktivierungssignal an das zweite Magnetventil 106 ausgesandt wird, sodass dieses in einen AUS-Zustand versetzt wird, der Zustand der Fig. 1 erreicht, wobei das Tropfen von Beschichtungsflüssigkeit auf den Halbleiterwafer 136 wieder initiiert wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden Druckfluide (Pilotdruck), die dem Rücksaugmechanismus 28 bzw. dem EIN/AUS-Ventil 26 zugeführt werden, vereint und da die Umschaltsteuerung über das Fluiddurchgangsumschaltelement 115 erfolgt, im Gegensatz zu dem Stand der Technik, ist eine Antriebseinheit zum Antreiben des EIN/AUS-Ventils 26 unnötig. Als Ergebnis wird, zusammen mit einer Verminderung der Herstellungskosten, eine weitere Miniaturisierung der gesamten Vorrichtung ermöglicht.
Außerdem sind die Kupplung 24, das EIN/AUS-Ventil 26, der Rücksaugmechanismus 28 und die Steuerung 32 zu einer Einheit zusammengesetzt, sodass im Gegensatz zum Stand der Technik Rohrverbindungsmaßnahmen zwischen dem Rücksaugventil 20 und der Fluiddrucksteuereinheit 18, sowie zwischen dem Rücksaugventil 20 und dem EIN/AUS-Ventil 26 unnötig sind, und weiterhin wird das Vorsehen eines Raumes für die Installation der Fluiddrucksteuereinheit 18 und des EIN/AUS-Ventils 20 unnötig, sodass der Installationsraum effektiv genutzt wird.
Weiterhin kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Aufbau von kleiner Größe erreicht werden, weil im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem separat hergestellte Elemente miteinander verbunden werden, das EIN/AUS-Ventil 26 und die Steuerung 32, etc., integral mit dem Rücksaugmechanismus 28 zusammengesetzt sind.
Weiterhin kann bei der vorliegenden Ausführungsform eine Erhöhung des Fluiddurchgangswiderstandes vermieden werden, weil die Verrohrung zwischen dem Rücksaugventil 20 und der Fluiddrucksteuereinheit 18 entfällt. Nichts desto trotz kann der Pilotdruck gemäß den ersten und zweiten Magnetventilen 104 und 106, die elektrisch von der Hauptsteuereinheit 108 gesteuert werden, mit guter Genauigkeit angepasst werden. Als Ergebnis wird es möglich, die Reaktionsgenauigkeit der gemäß dem Pilotdruck bedienten zweiten Membran 80 zu erhöhen, sodass Beschichtungsflüssigkeit, welche innerhalb des Fluiddurchgangs 38 verbleibt, schnell abgesaugt werden kann.

Claims

1. Rücksaugventil mit:

einer Kupplung (24), die einen Fluiddurchgang (38) mit einem ersten Anschluss (34) an einem Ende und einem zweiten Anschluss (36) an dem anderen Ende aufweist;

einem Rücksaugmechanismus (28) zum Ansaugen eines Fluides in dem Fluiddurchgang (38) durch die Unterdruckwirkung eines flexiblen Elementes (86), das durch einen Steuerdruck verschoben wird,

einem EIN/AUS-Ventil (26) zum Öffnen und Schließen des Fluiddurchgangs (38) unter der Wirkung des gleichen Steuerdruckes, welcher dem Rücksaugmechanismus (28) zugeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuerung (32) mit einem Zufuhrventil (104) und einem Ablassventil (106) aufweist, um durch Zufuhr und Abfuhr den Druck des Steuerdruckes, der dem Rücksaugmechanismus (28) bzw. dem EIN/AUS-Ventil (26) zugeführt wird, einzustellen, wobei jeweilige elektrische Ausgabesignale an das Zufuhrventil (104) und das Ablassventil (106) das Zufuhrventil (104) und das Ablassventil (106) betätigen oder abschalten; und

einem Fluiddurchgangsschaltelement (115), das in der Steuerung (32) angeordnet ist, um den Steuerdruck zwischen dem Rücksaugmechanismus (28) und dem EIN/AUS-Ventil (26) zu schalten.

2. Rücksaugventil nach Anspruch 1, wobei das Fluiddurchgangsschaltelement ein elektromagnetisches Dreiwegeventil (115) umfasst, wobei durch Schalten des elektromagnetischen Dreiwegeventils (115) in einen EIN-Zustand Steuerdruck einem ersten Steuerdurchgang (64), der mit dem EIN/AUS-Ventil (26) in Verbindung steht, zugeführt wird, während bei Schalten des elektromagnetischen Dreiwegeventils (115) in einen AUS-Zustand der Steuerdruck einem zweiten Steuerdurchgang (100) zugeführt wird, der mit dem Rücksaugmechanismus (28) in Verbindung steht.

3. Rücksaugventil nach Anspruch 1, wobei die Kupplung (24), der Rücksaugmechanismus (28), das EIN/AUS-Ventil (26) und die Steuerung (32) jeweils integral zusammengesetzt sind.

4. Rücksaugventil nach Anspruch 1, wobei das Zufuhrventil und das Ablassventil ein erstes elektromagnetisches Ventil (104) bzw. ein zweites elektromagnetisches Ventil (106) aufweisen.

5. Rücksaugventil nach Anspruch 1, wobei der Rücksaugmechanismus (28) folgende Elemente aufweist:

eine Membran (80), die unter der Wirkung eines von einem Druckfluidzufuhranschluss zugeführten Steuerdruckes verschiebbar ist,

einen Stab (76), der verschiebbar in einem Ventilkörper (72) angeordnet und gemeinsam mit der Membran (80) verschiebbar ist,

eine weitere Membran (86), die mit einem Ende des Stabes (76) verbunden ist und durch Verschiebung zusammen mit dem Stab (76) einen Unterdruck erzeugt, und

ein Federelement (78) zur Vorspannung des Stabes (76) in einer festgelegten Richtung.

6. Rücksaugventil nach Anspruch 1, außerdem mit einer Hauptsteuereinheit (108), die in der Steuerung (32) angeordnet ist, um das Zufuhrventil (104), das Auslassventil (106) und das Fluiddurchgangsschaltelement (115) elektrisch zu steuern.

7. Rücksaugventil nach Anspruch 2, wobei durch Schalten des elektromagnetischen Dreiwegeventils (115) in einen EIN-Zustand einer Zylinderkammer (48) durch den ersten Steuerdurchgang (64) Steuerdruck zugeführt wird, und unter der Wirkung dieses Steuerdruckes ein Kolben (50) von einem Sitz (59) abgehoben wird, so dass das EIN/AUS-Ventil (26) geöffnet wird, während durch Schalten des elektromagnetischen Dreiwegeventils (115) in einen AUS-Zustand der Steuerdruck durch den zweiten Steuerdurchgang (100) einer Membrankammer (82) zugeführt wird und das flexible Element (86) unter der Wirkung dieses Steuerdruckes zu dem Fluiddurchgang (38) verschoben wird.

8. Rücksaugventil nach Anspruch 7, außerdem mit einem Druckfluidablassanschluss (119b), der in einer Kappe (102) der Steuerung (32) angeordnet ist, um einen Steuerdruck, der in der Membrankammer (82) verbleibt, durch Schalten des Dreiwegeventils (115) von einem EIN-Zustand in einen AUS-Zustand abzulassen, wenn das Zufuhrventil (104) in einem AUS-Zustand und das Ablassventil (106) in einem EIN-Zustand ist.