DE19828247C2 - Öffnungs- und Schließventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Öffnungs- und Schließventil, das an Stelle eines Rücksaugventiles verwendet werden kann. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Öffnungs- und Schließventil, das es ermöglicht, Flüssigkeitstropfen zu vermeiden, die beispiels­ weise beim Schließen des Ventiles von einer Ablaßöffnung einer mit einer Fluidauslaßseite des Öffnungs- und Schließventiles verbundenen Fluiddüse bewirkt werden können, so daß die Dicke des Fluids auf einer mit dem Fluid bearbeiteten Oberfläche stabilisiert werden kann.

Bisher werden Rücksaugventile beispielsweise bei der Produk­ tion von Halbleiterwafern verwendet. Das Rücksaugventil hat die Funktion das sog. Flüssigkeitstropfen zu verhindern, bei dem eine minimale Menge an Beschichtungsflüssigkeit aus einer Ablaßöffnung einer mit einer Fluidauslaßseite des Rück­ saugventiles verbundenen Fluiddüse auf den Halbleiterwafer tropft, wenn die Zufuhr der Beschichtungsflüssigkeit zu dem Halbleiterwafer durch Betätigen eines Öffnungs- und Schließ­ ventiles, das mit einer Fluidzuflußseite des Rücksaugventiles verbunden ist, gestoppt wird, so daß das Ventil geschlossen wird.

Ein herkömmliches Rücksaugventil ist in Fig. 5 dargestellt. Ein solches Rücksaugventil ist beispielsweise in der JP 8-10399 U beschrieben.

Das Rücksaugventil 10 weist einen Hauptventilkörper 18 auf, der einen Fluiddurchgang 16 zur Verbindung eines Fluideinlaß­ anschlusses 12 mit einem Fluidauslaßanschluß 14 aufweist, und eine Kappe 20, die mit der Spitze des Hauptventilkörpers 18 verbunden ist.

Beispielsweise wird eine Beschichtungsflüssigkeitszufuhrquel­ le 23 über ein Öffnungs- und Schließventil 21 mit dem Fluideinlaßanschluß verbunden. Ein Diaphragma (Membran) 26, das aus einem Material, wie beispielsweise Fluorharz her­ gestellt ist, ist verschiebbar in dem Fluiddurchgang 16 angeordnet. Eine Kammer 17, die durch das Diaphragma 26 verschlossen wird, steht mit einem Durchgang 19 für die Zufuhr und Abfuhr von Luft in bzw. aus der Kammer 17 in Verbindung, wenn das Diaphragma 26 verschoben wird. Ein dickwandiger Abschnitt 22 ist in einem mittleren Bereich des Diaphragmas 26 ausgebildet, und ein dünnwandiger Abschnitt 24 ist am Umfang des dickwandigen Abschnitts 22 vorgesehen.

Ein Vorsprung 27 ist an der Spitze des dickwandigen Ab­ schnitts 22 ausgebildet. Der Vorsprung 27 greift an einer Aussparung 29 an, die an einem unteren Ende eines Kolbens 30 ausgebildet ist. Dadurch ist das Diaphragma 26 mit dem Kolben 30 verbunden. Eine V-Dichtung 32, die an der inneren Wandfläche des Hauptventilkörpers 18 entlanggleitet und als Dichtung fungiert, ist an dem Kolben 30 angebracht. Eine Feder 34, die den Kolben 30 immer nach oben drückt, ist in dem Hauptventilkörper 18 vorgesehen. Ein Druckluftzufuhr­ anschluß 28 ist durch die Kappe 30 hindurch ausgebildet. Der Druckluftzufuhranschluß 28 ist über ein Durchflußmengen­ steuerventil 33 zur Steuerung der Durchflußmenge mit einer Druckluftzufuhrquelle 35 verbunden, um den dickwandigen Abschnitt 22 in Vertikalrichtung zu bewegen. Das Bezugszeichen 36 bezeichnet eine Einstellschraube zum Einstellen der Durchflußmenge der über das Diaphragma 26 angesaugten Beschichtungsflüssigkeit, indem sie gegen den Kolben 30 anliegt, um den Verschiebungsweg des Kolbens 30 zu steuern.

Nachfolgend wird die Funktion des Rücksaugventiles 10 schematisch beschrieben. In einem Normalzustand ist das Öffnungs- und Schließventil 21 offen und die Beschichtungs­ flüssigkeit wird von dem Fluideinlaßanschluß 12 zu dem Fluidauslaßanschluß 14 gefördert. In diesem Zustand wird das Durchflußmengensteuerventil 33 gesteuert, um die unter Druck stehende Luft von der Druckluftzufuhrquelle 35 zu dem Druckluftzufuhranschluß 28 zu fördern. Dementsprechend bewirkt der Druck der unter Druck stehenden Luft eine nach unten gerichtete Verschiebung des Kolbens 30. Das Diaphragma 26, das mit dem Kolben 30 verbunden ist, steht in den Fluiddurch­ gang 16 vor, wie es durch die gestrichelte Linie in Fig. 5 angedeutet ist.

Wenn der Durchfluß an Beschichtungsflüssigkeit in dem Fluiddurchgang 16 gestoppt wird, wird das Durchflußmengen­ steuerventil 33 so gesteuert, daß es die Zufuhr an unter Druck stehender Luft von der Druckluftzufuhrquelle 35 zu dem Druckluftzufuhranschluß 28 stoppt. Dann werden der Kolben 30 und das Diaphragma 26 unterstützt durch die elastische Kraft der Feder 34 gemeinsam nach oben bewegt. Der Kolben 30 liegt gegen das vordere Ende der Einstellschraube 36 an, wodurch seine Verschiebung begrenzt wird. Eine festgelegte Menge an Beschichtungsflüssigkeit, die in dem Fluiddurchgang 16 verbleibt, wird gemäß dem durch das Diaphragma 26 erzeugten Unterdruck angesaugt. Somit wird das Flüssigkeitstropfen an der Beschichtungsflüssigkeitszufuhröffnung einer nicht dargestellten Fluiddüse, die mit dem Fluidauslaßanschluß 14 verbunden ist, verhindert.

Es ist eine wesentliche Aufgabe der Erfindung, ein Öffnungs- und Schließventil zu schaffen, das es ermöglicht, Flüssig­ keitstropfen an einer Ablaßöffnung einer Fluiddüse zu verhindern, indem die Durchflußmenge während des Schließ­ vorgangs des Ventils gesteuert wird.

Hierbei sollen vorzugsweise ein herkömmliches Öffnungs- und Schließventil und ein Rücksaugventil in einer Einheit kombiniert werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zu­ sammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt, der eine schematische Anordnung eines Öffnungs- und Schließventiles gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar­ stellt,

Fig. 2A einen vergrößerten Teilschnitt durch das Öffnungs- und Schließventil gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2B einen vergrößerten Teilschnitt, der Details eines in Fig. 2A gezeigten Ventilstopfens darstellt,

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das die Funktion des Öffnungs- und Schließventiles gemäß der Erfindung während des Schließprozesses des Ventiles darstellt,

Fig. 4 schematisch ein Ventilschließprogramm-Steuermuster für das Rücksaugventil gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch ein herkömm­ liches Rücksaugventil.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 40 ein Öffnungs- und Schließventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Öffnungs- und Schließventil 40 weist einen Ventilkörper 42 auf. Ein erster Anschluß 48 ist an einem Ende des Ventilkörpers 42 ausgebildet und ein zweiter Anschluß 50 ist an dem anderen Ende ausgebildet. Verbindungselemente 54a, 54b, mit denen vordere Enden von Rohren 52a, 52b in Eingriff stehen, sind an den ersten und zweiten Öffnungen 48, 50 vorgesehen. Die Enden der Rohre 52a, 52b greifen an Stufen­ abschnitten 56a, 56b an, die an dem äußeren Umfang der Verbindungselemente 54a, 54b ausgebildet sind. Dadurch werden die Rohre 52a, 52b positioniert. Außengewinde 58a, 58b sind auf Endabschnitte des Ventilkörpers 42 aufgeschnitten. Kappenmuttern 60a, 60b sind auf die Außengewinde 58a, 58b aufgeschraubt. Dadurch werden die Rohre 52a, 52b luftdicht mit dem ersten Anschluß 58 und dem zweiten Anschluß 50 des Ventilkörpers 52 verbunden.

Ein Fluiddurchgang 62, der eine Verbindung zwischen dem ersten Anschluß 48 und dem zweiten Anschluß 50 herstellt, ist durch den Ventilkörper 42 hindurch ausgebildet. Der Fluiddurch­ gang 62 ist so geformt, daß er mit einer Aussparung 66 des Ventilkörpers 42 in Verbindung steht.

Wie in den Fig. 2A und 2B dargestellt ist, weist das Öffnungs- und Schließventil 40 einen Ventilstopfen 168 auf, der durch ein Diaphragma gebildet wird und mit einem Stufenabschnitt 166 an einem Wandabschnitt der Aussparung 66 in Eingriff steht. Der Ventilstopfen 168 weist einen ersten dünnen Film 170 und einen zweiten dünnen Film 172 auf, die aufeinander angeordnet sind. Eine Vielzahl kleiner Öffnungen 174 ist in dem zweiten dünnen Film 172 ausgebildet. Ein dickwandiger Abschnitt 176 ist in einem mittleren Bereich des ersten dünnen Filmes 170 ausgebildet. Dementsprechend setzt bei einer Verschiebung des dickwandigen Abschnitt 176 in Richtung des Pfeiles A durch flexible Biegung des ersten dünnen Filmes 170 der dickwandige Abschnitt 176 auf einem Sitzabschnitt 180 auf, der durch eine Öffnung des Fluiddurchgangs 62 gebildet wird, und der Fluiddurchgang 62 wird blockiert. Andererseits wird bei einer Verschiebung des dickwandigen Abschnitts 176 in Richtung des Pfeiles B der dickwandige Abschnitt 176 von dem Sitz­ abschnitt 180 abgehoben und der erste Anschluß 48 kommuniziert mit dem zweiten Anschluß 50. Eine Aussparung 162 mit im wesentlichen V-förmigem Querschnitt ist an der Spitze des dickwandigen Abschnitts 176 ausgebildet. Eine Umfangsnut 184 ist an der äußeren Wand des dickwandigen Abschnitts 176 ausgebildet.

Der Ventilkörper 42 weist ein Halteelement 186 auf, das den Ventilkörper 42 umgibt. Der erste dünne Film 170 und der zweite dünne Film 172 sind an ihren Kanten zwischen dem Halteelement 186 und dem Stufenabschnitt 166 des Ventilkör­ pers 42 angeordnet. Eine Kammer 187, die durch den Ventil­ stopfen 168 verschlossen wird, wird durch das Halteelement 186 gebildet. Ein Durchgang 188, der mit der Kammer 187 in Verbindung steht, wird durch das Halteelement 186 gebildet. Der Durchgang 188 ist dazu vorgesehen, eine Verbindung nach außen herzustellen. Das Halteelement 186 weist einen Vorsprung 190 auf, der nach unten vorspringt. Eine Öffnung 192 ist durch einen mittleren Abschnitt des Vorsprungs 190 hindurch ausgebildet. Der dickwandige Abschnitt 176 des Ventilstopfens 168 ist in die Öffnung 192 eingesetzt und eingepaßt. Eine Hülse 194 ist an einer Wand vorgesehen, um die Öffnung 192 zu begrenzen.

Ein Körper 196 ist an der Spitze des Halteelements 186 befestigt. Eine Aussparung 198, die mit der Öffnung 192 kommuniziert, ist in dem Körper 196 ausgebildet. Ein O- Ring 200 ist an der Öffnung der Aussparung 198 vorgesehen. Eine Aussparung 204, die mit der Aussparung 198 über eine Öffnung 202 kommuniziert, ist an einem oberen Abschnitt des Körpers 196 ausgebildet.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine lineare Schwingspulen­ antriebseinheit 134, die aus einem elektrischen Stellglied besteht, in der Aussparung 204 angeordnet. Die lineare Schwingspulenantriebseinheit 134 weist ein Gehäuse 136 auf. Das Gehäuse 136 weist eine Kammer 138 auf, in der ein länglicher Stab 140 in Richtung der Pfeile A und B ver­ schieblich angeordnet ist. Ein fester Eisenkern 142 ist an einer oberen mittigen Position in der Kammer 138 angeordnet. Der feste Eisenkern 142 ist so ausgebildet, daß er sich um eine festgelegte Länge in Längsrichtung des Gehäuses 136 erstreckt.

Ein fester Polmagnet 146 ist in der Kammer 138 angeordnet. Der feste Polmagnet 146 ist von dem festen Eisenkern 142 um einen festgelegten Abstand beabstandet und mit Hilfe eines Halte­ elementes 144 an der inneren Wandfläche des Gehäuses 136 befestigt. Bei dieser Ausführungsform wird ein im wesentlichen horizontales Magnetfeld zwischen dem festen Polmagnet 146 und dem festen Eisenkern 142 ausgebildet. Ein Verschiebungselement (Spule) 150, um die eine elektromagnetische Wicklung 148 gewunden ist, ist zwischen dem festen Eisenkern 142 und dem festen Polmagnet 146 angeordnet. Das Verschiebungselement 150 ist mit Hilfe eines nicht dargestellten Verbindungsstiftes gemeinsam mit dem Stab 140 verschiebbar. Zwischen dem festen Eisenkern 142 und dem Verschiebungselement 150 ist ein festgelegtes Spiel vorgesehen. Das Bezugszeichen 152 bezeich­ net eine Leitung, die einen Strom von einer Steuereinheit 242 zu der elektromagnetischen Wicklung 148 fließen läßt, um den Stab 140 zu betätigen.

Ein Führungselement 154 ist über das Halteelement 144 an der inneren Wandfläche des Gehäuses 136 vorgesehen. Das Führungs­ element 154 steht mit einer Aussparung 156 des Stabes 140 in Eingriff und dient der linearen Führung des Stabes 140. Außerdem wird der Verschiebungsweg des Stabes 140 begrenzt.

Ein Encoder (Anhebungsdetektionseinrichtung) 160 ist über ein Halteelement 158 an einem inneren Wandabschnitt des Gehäu­ ses 136 gegenüber dem Gleitelement 154 befestigt. Der Encoder 160 weist einen nicht dargestellten Fotosensor auf, der an der Seite des Gehäuses 136 befestigt ist, und eine nicht dargestellte Glasskala, die an der Seite des Stabes 140 befestigt ist und Skalenwerte aufweist, die in konstanten Abständen vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform wird der Verschiebungsweg des Stabes 140 durch den nicht dargestellten Fotosensor unter Nutzung der Glasskala festgestellt. Ein gepulstes Detektionssignal, das von dem Fotosensor ausgegeben wird, wird als Feedback über eine Leitung 162 zu der Steuer­ einheit 242 geführt.

Ein stangenförmiges Verschiebungselement 206 ist am Boden des Stabes 140 der linearen Schwingspulenantriebseinheit 134 befestigt. Das Verschiebungselement 206 ist in die Öffnung 202 und die Aussparung 198 eingesetzt. Wie in Fig. 2A dargestellt ist, ist ein Flanschabschnitt 208 an dem äußeren Umfang des Verschiebungselements 206 ausgebildet. Ein Ende einer Spulenfeder 210 sitzt auf der oberen Fläche des Flansch­ abschnittes 208 auf. Das andere Ende der Spulenfeder 210 sitzt auf dem oberen Oberflächenabschnitt auf, der die Aus­ sparung 198 bildet.

Somit befindet sich das Verschiebungselement 206 in einem Zustand, in dem es durch die elastische Kraft der Spulenfe­ der 210 in Richtung des Pfeiles A gedrückt wird. Ein konischer Abschnitt 212 ist an dem vorderen Ende des Verschiebungs­ elements 206 ausgeformt. Der konische Abschnitt 212 tritt in die Aussparung 182 des dickwandigen Abschnitts 176 ein, wobei der dickwandige Abschnitt 176 zwischen dem konischen Abschnitt 212 und einem zylindrischen Element 216 angeordnet ist, das auf ein an dem Verschiebungselement 206 ausgebildetes Außengewinde 214 aufgeschraubt ist.

Der Encoder 160, der Stab 140, das Verschiebungselement 206 und der Ventilstopfen 168 sind so aufgebaut, daß sie sich einstückig in Richtung des Pfeiles A oder B verschieben.

Die Steuereinheit 242 umfaßt einen Pulszähler 243 zum Empfangen und Zählen der gepulsten Detektionssignale, die von dem Encoder 160 ausgegeben werden, um einen Zählwert zu erhalten, der der Anhebungsposition des Ventilstopfens 168 entspricht, einen Stromverstärker 244 zum Verstärken eines Stromwertsignales und zum Aufgeben eines verstärkten Stromes auf die elektromagnetische Wicklung 148, ROM-Speicherein­ richtungen 245 zum Speichern eines Steuerprogramms zum Steuern einer Zentraleinheit 246, die später beschrieben wird, und eine Vielzahl von Ventilschließprogrammsteuermustern, die zum Schließen des Ventiles verwendet werden, sowie die Zentral­ einheit 246 zum Vergleichen der Anhebungsposition des Ventilstopfens 168 auf der Basis des durch den Pulszähler 243 erhaltenen Zählwertes mit einer Anhebungsposition des Ventilstopfens 168 auf der Basis des Ventilschließprogramm­ steuermusters, um unter der Steuerung des in dem ROM- Speicher 245 gespeicherten Steuerprogramms eine Differenz zwischen diesen Werten festzustellen. Das Stromwertsignal wird auf der Basis dieser Differenz dem Stromverstärker 244 zugeführt.

Bei dieser Ausführungsform weist die Zentraleinheit 246 ihrer Funktion nach Zeiteinrichtungen (Timer) 246a zum Messen der Zeit an jedem festgelegten Zeitintervall, Differenzbe­ rechnungseinrichtungen 246b zum Festlegen der Differenz zwischen der Anhebungsposition des Ventilstopfens 168 auf der Basis des Ventilschließprogrammsteuermusters an jedem festgelegten Zeitinterwall und der Anhebungsposition des Ventilstopfens 168 auf der Basis des durch den Pulszähler 243 erhaltenen Zählwertes sowie Stromwertsteuereinrichtungen (Strommengensteuereinrichtungen) 246c zum Ausgeben des Stromwertsignales auf der Basis der Differenz, um die durch die Differenzberechnungseinrichtungen 246b festgestellte Differenz auf Null zu setzen.

Der Encoder 160 sowie der Stromverstärker 244, der Pulszäh­ ler 243, der Timer 246a, die Differenzberechnungsein­ richtung 246b und die Stromwertsteuereinrichtung 246c (bis auf den ROM-Speicher 245) dienen als Steuereinrichtung.

Das Öffnungs- und Schließventil 40 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend wird seine Betätigung, Funktion und Wirkung erläutert.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine Beschichtungsflüssig­ keitstropfvorrichtung 236, die eine Fluiddüse 234 zum Tropfen der Beschichtungsflüssigkeit auf einen Halbleiterwafer 230 aufweist, mit dem Rohr 52b verbunden, das mit der zweiten Öffnung 50 des Öffnungs- und Schließventiles 40 in Verbindung steht. Andererseits ist eine Beschichtungsflüssigkeits­ zufuhrquelle 232, in welcher die auf den Halbleiterwafer 230 zu tropfende Beschichtungsflüssigkeit zur Zufuhr der Beschich­ tungsflüssigkeit bei einem festgelegten Druck gespeichert ist, mit dem Rohr 52a verbunden, das mit dem ersten Anschluß 48 in Verbindung steht. Die Steuereinheit 242 ist mit der linearen Schwingspulenantriebseinheit 134 bzw. dem Encoder 160 verbunden.

Wenn die lineare Schwingspulenantriebseinheit 134 des Öffnungs- und Schließventiles 40 durch die Steuereinheit 242 betätigt wird, um den Strom durch die elektromagnetische Spule 148 fließen zu lassen, wird die elektromagnetische Kraft in der elektromagnetischen Spule 148 generiert. Der Stab 140 und das Verschiebungselement 150, das mit der elektro­ magnetischen Spule 148 umwunden ist, werden gemäß der sog. Fleming'schen linke-Hand-Regel mit Hilfe der Zusammenwirkung der elektrischen Kraft und des durch den festen Polmagnet 146 und den festen Eisenkern 142 gebildeten magnetischen Feldes einstückig in Richtung des Pfeiles A verschoben. Die elektro­ magnetische Kraft ist einstellbar, um eine gewünschte Größe und Zeitdauer zu liefern, indem die Größe des durch die elektromagnetische Spule 148 fließenden Stromes entsprechend geregelt wird. Die Richtung der Kraft ist zwischen den Richtungen der Pfeile A oder B änderbar, indem die Polarität des durch die elektromagnetische Spule 148 fließenden Stromes umgekehrt wird.

Wenn der Stab 140 in Richtung des Pfeiles B verschoben wird, so wird das Verschiebungselement 206 gegen die elastische Kraft der Spulenfeder 210 verschoben und der dickwandige Abschnitt 176 des Ventilstopfens 168 wird von dem Sitz­ abschnitt 180 abgehoben. Somit steht der erste Anschluß 48 in Verbindung mit dem zweiten Anschluß 50.

Nach den oben beschriebenen Vorbereitungsschritten durchtritt die Beschichtungsflüssigkeit beim Betätigen der Beschichtungs­ flüssigkeitszufuhrquelle 232 das eine Rohr 52a, den Fluid­ durchgang 62 und das andere Rohr 52b und wird der Beschich­ tungsflüssigkeitstropfvorrichtung 236 zugeführt. Die Beschich­ tungsflüssigkeit wird von der Fluiddüse 234 auf den Halblei­ terwafer 230 getropft. Als Folge hiervon wird ein Beschich­ tungsfilm (nicht dargestellt) mit einer gewünschten Dicke auf dem Halbleiterwafer 230 ausgebildet.

Nachfolgend wird der Prozeß des Schließens des Öffnungs- und Schließventiles 40 mit Bezug auf das Blockschaltbild gemäß Fig. 3 erläutert.

Wenn das Öffnungs- und Schließventil 40 angewiesen wird, das Ventil zu öffnen, wird die Ausführung des Programms gestartet. Ein Viskositätsinstruktionssignal und ein Oberflächen­ spannungsinstruktionssignal, die für die Beschichtungsflüssig­ keit als Fluid eingestellt werden, werden durch die Steuer­ einheit 242 gelesen (Schritt S1).

Im einzelnen wird das Ventilschließprogrammsteuermuster durch die Viskosität und die Oberflächenspannung der Beschichtungs­ flüssigkeit sowie den Druck der von der Beschichtungsflüssig­ keitszufuhrquelle 232 zugeführten Beschichtungsflüssigkeit, die Umgebungstemperatur und das Volumen von dem Öffnungs- und Schließventil 40 bis zu dem vorderen Ende der Fluiddüse 234 einschließlich der Beschichtungsflüssigkeitstropfvor­ richtung 236 beeinflußt. Bei der Vorrichtung, für die das Öffnungs- und Schließventil 40 dieser Ausführungsform vorgesehen ist, werden jedoch der Druck der von der Beschich­ tungsflüssigkeitszufuhrquelle 232 zugeführten Beschichtungs­ flüssigkeit, die Umgebungstemperatur und das Volumen von dem Öffnungs- und Schließventil 40 bis zu dem vorderen Ende der Fluiddüse 234 einschließlich der Beschichtungsflüssigkeits­ tropfvorrichtung 236 vor der Installation des Öffnungs- und Schließventiles festgelegt. Daher wird angenommen, daß diese Parameter bereits in dem in dem ROM-Speicher 245 gespeicherten Ventilschließprogrammsteuermuster Niederschlag gefunden haben. Diese Ausführungsform soll einen Fall darstellen, bei dem das System lediglich auf eine Änderung der verwendeten Beschich­ tungsflüssigkeit angewandt wird.

Nach der Ausführung des Schrittes S1 wird das Öffnung- und Schließventil 40 so gesteuert, daß es offen ist.

Nach der Steuerung des Öffnungs- und Schließventiles 40 in den Öffnungszustand nach Schritt S1 wird ein entsprechendes Ventilschließprogrammsteuermuster (Ablaufsteuerung) aus dem ROM-Speicher 245 auf der Basis der Viskositäts- und Ober­ flächenspannungsinstruktionssignale für die Beschichtungs­ flüssigkeit, die in das System eingelesen wurden, eingelesen. Das Ventilschließprogrammsteuermuster wird zu einem nicht dargestellten RAM-Speicher geschickt und dort gespeichert (Schritt S2). Ein Beispiel für ein Ventilschließprogramm­ steuermuster ist in Fig. 4 dargestellt.

Aus Fig. 4 ergibt sich auch der Öffnungsgrad des Ventiles relativ zu der Zeit, die seit der Zeit t₀, zu der der Befehl zum Schließen des Ventiles gegeben wurde, vergangen ist, d. h. die Anhebeposition des Ventilstopfens 168 wird dargestellt. Das Ventilschließprogrammsteuermuster ist so eingestellt, daß der Ventilstopfen 168 in Schließrichtung des Ventiles mit einer steilen Steigung bewegt wird, die relativ zu der Zeit festgelegt wird, bis die Anhebeposition des Ventilstopfens 168 an der Position P₁ ankommt, während der Ventilstopfen 268 nach Erreichen der Anhebeposition P₁ in Schließrichtung des Ventiles mit einer langsameren Steigung bewegt wird, die relativ zu der Zeit bis zum Schließen festgelegt wird.

Nachfolgend wird der Grund der Verwendung eines solchen Ventilschließprogrammsteuermusters beschrieben.

Nach dem Schritt S2 wartet die Routine auf den Befehl zum Schließen des Ventiles (Schritt S3). Wenn der Befehl zum Schließen des Ventiles gegeben wird, wird die Zeitmessung durch den Timer 246a gestartet (Schritt S4). Anschließend wird der durch den Pulszähler 243 erhaltene Zählwert gelesen (Schritt S5). Nach Schritt S5 wird überprüft, ob der Ventil­ stopfen 168 an der vollständig geschlossenen Position ankommt oder nicht (Schritt S6).

Wenn die Überprüfung gemäß Schritt S6 ergibt, daß der Ventilstopfen 168 nicht in der vollständig geschlossenen Position ankommt, wird Bezug auf das Ventilschließprogramm­ steuermuster genommen. Die Anhebeposition des Ventil­ stopfens 168, die der nächsten Zeitmessung durch den Timer 246a entspricht, wird von dem Ventilschließprogramm­ steuermuster gelesen (Schritt S7). Ein Unterschied zwischen der in Schritt S7 gelesenen Anhebeposition des Ventil­ stopfens 168 und der auf dem von dem Pulszähler erhaltenen Zählwert basierenden Anhebeposition wird festgelegt (Schritt S8). Ein Stromwertsignal wird auf der Basis der in Schritt S8 festgelegten Differenz zu dem Stromverstärker 244 geschickt (Schritt S9).

Der Strom, der den von dem Stromverstärker 244, welcher das Stromwertsteuersignal empfangen hat, ausgegebenen Stromwert hat, wird zu der elektromagnetischen Spule 148 geschickt. Somit wird der Ventilstopfen 168 in Richtung zum Schließen des Ventiles angetrieben. Dieser Zustand wird fortgeführt bis die festgelegte nächste Zeitmessung erfolgt (Schritt S10). Wenn es sich in Schritt S10 herausstellt, daß die Zeit für die nächste Zeitmessung gekommen ist, wird die Routine erneut ausgeführt, indem nach dem Schritt S10 die auf den Schritt S5 folgenden Schritte wiederholt werden.

Die wiederholte Ausführung wird mehrfach nacheinander in Richtung zum Schließen des Ventiles durchgeführt, bis in Schritt S6 festgestellt wird, daß der Ventilstopfen 168 an der vollständig geschlossenen Position ankommt.

Bei dieser Ausführungsform wird die Anhebeposition des Ventilstopfens 168, die dem auf den Zeitpunkt, an dem die Anhebeposition des Ventilstopfens 168 in Schritt S5 gelesen wird, folgenden Zeitmeßzeitpunkt entspricht, von dem Ventil­ schließprogrammsteuermuster in dem folgenden Schritt S7 gelesen, weil beabsichtigt ist, das Stromwertsteuersignal unmittelbar zu der Zeit des Beginns des Ventilschließens (T₀) zu senden.

Daher wird, nachdem eine festgelegte Menge an Beschichtungs­ flüssigkeit auf den Halbleiterwafer 230 aufgebracht wurde, die Steuereinheit 242 dazu verwendet, den Ventilstopfen 168 des Öffnungs- und Schließventiles 40 in Schließrichtung des Ventiles zu bewegen. Die lineare Schwingspulenantriebseinheit 134 wird so betätigt, daß sie dem Ventilschließprogramm­ steuermuster folgt, und der Stab 140 wird in Richtung des Pfeiles A verschoben. Wie in Fig. 2A dargestellt ist, wird der dickwandige Abschnitt 176 des Ventilstopfens 168 sukzessive in Richtung zu dem Sitzabschnitt 180 bewegt, wobei ersterer schließlich an letzterem anschlägt. Somit wird die Verbindung zwischen dem ersten Anschluß 48 und dem zweiten Anschluß 50 blockiert. Dadurch wird das Tropfen von Beschichtungsflüssig­ keit von der Fluiddüse 234 der Beschichtungsflüssigkeitstropf­ vorrichtung 236 auf den Halbleiterwafer 230 gestoppt.

Das Ventilschließmuster des Ventilstopfens 168, das verwendet wird, wenn die Steuerung gemäß dem oben beschriebenen Ventilschließprogrammsteuermuster durchgeführt wird, folgt dem Ventilschließprogrammsteuermuster gemäß Fig. 4. Bei diesem Prozeß wird, wenn der Ventilstopfen 168 den Befehl erhält, das Ventil ausgehend von dem offenen Zustand zu schließen, der Ventilstopfen 168 mit steiler Steigung in Schließrichtung des Ventiles angetrieben, bis er die Position P₁ erreicht, und der Ventilstopfen 168 erreicht in kurzer Zeit die Position P₁. Der Ventilstopfen 168 wird nach Erreichen der Position P₁ mit sanfter Steigung weiter in Schließrichtung des Ventiles angetrieben, bis das Ventil geschlossen ist.

Das Flüssigkeitstropfen der Beschichtungsflüssigkeit wird nun mit Bezug auf das Öffnungs- und Schließventil 40 beschrieben, das der Ventilschließsteuerung gemäß dem oben beschriebenen Ventilschließprogrammsteuermuster unterworfen wurde.

Die nachfolgenden Tatsachen wurden in Experimenten bestätigt. Beim Start des Ventilschließprozesses verbleibt die Beschich­ tungsflüssigkeit, die auf den Halbleiterwafer 230 zu tropfen ist, in der Fluiddüse 234. In diesem Zustand wird, wenn die Anhebeposition des Ventilstopfens 168 schnell auf die Position P₁ abgesenkt und der Ventilstopfen 168 nachfolgend mit sanfter Steigung weiter in Schließrichtung des Ventils angetrieben wird, die Beschichtungsflüssigkeit, die beim Start des Ventilschließprozesses in der Fluiddüse verblieben war, in dem Zustand gehalten, in dem sie in dem Rohr, das von dem Öffnungs- und Schließventil 40 zu der Fluiddüse 234 reicht, verbleibt. Die Beschichtungsflüssigkeit wird nicht als Flüssigkeitstropfen von der Fluiddüse 234 getropft.

In diesem Fall basieren die Steigung von dem Ventilöffnungs­ zustand zu der Position P₁ und die Steigung in Schließrichtung des Ventils von der Position P₁ zu dem Zustand Ventil ge­ schlossen auf der Viskosität und der Oberflächenspannung der Beschichtungsflüssigkeit. Es hat sich herausgestellt, daß diese Steigungen auf der Basis von beispielsweise den Charakteristiken wie Viskosität und Oberflächenspannung der Beschichtungsflüssigkeit, Druck der Beschichtungsflüssigkeit und Volumen bis zu dem vorderen Ende der Fluiddüse 234 festgelegt werden können.

Hierbei wurde folgende Annahme zugrundegelegt und bestätigt. Die Menge an Beschichtungsflüssigkeit, die durch das Öffnungs- und Schließventil 40 hindurchtritt, wird durch schnelles Antreiben des Öffnungs- und Schließventiles 40 an der steilen Steigung bis zu der Position P₁ nahe dem Zustand Ventil geschlossen schnell verringert. Die Gegenwart von aus dem Öffnungs- und Schließventil 40 an der Position P₁ heraus­ fließender Beschichtungsflüssigkeit verringert jedoch den durch das Wassersprung-Phänomen erzeugten maximalen Druck. Außerdem fließt eine kleine Menge an Beschichtungsflüssigkeit aus dem Öffnungs- und Schließventil 40. Somit erfährt die Beschichtungsflüssigkeit, die in dem von dem Öffnungs- und Schließventil 40 zu der Fluiddüse 234 reichenden Bereich verbleibt, kein Flüssigkeitstropfen von der Fluiddüse 234, das anderenfalls durch Überwinden der Oberflächenspannung der Beschichtungsflüssigkeit bewirkt würde. Anschließend wird der Ventilstopfen 168 von der Position P₁ nahe dem Zustand Ventil geschlossen bis zum vollständigen Schließen sukzessive dem Ventilschließen mit der sanften Steigung unterworfen. Daher wird die durch das Öffnungs- und Schließventil 40 hindurch­ tretende Beschichtungsflüssigkeit allmählich verringert. Ein Grad an kinetischer Energie, der groß genug ist, um die Beschichtungsflüssigkeit entgegen der Oberflächenspannung der Beschichtungsflüssigkeit von der Fluiddüse 234 abzulassen, wird durch die in dem Bereich zwischen dem Öffnungs- und Schließventil 40 und der Fluiddüse 234 verbleibende Beschich­ tungsflüssigkeit nicht erreicht. Somit erfolgt kein Flüssig­ keitstropfen.

Wie oben beschrieben, kann das Flüssigkeitstropfen von Beschichtungsflüssigkeit vermieden werden, indem das Ventil­ schließprogrammsteuermuster, d. h. die Position P₁, die Steigung der Bewegung von der offenen Position des Öffnungs- und Schließventiles 40 zu der Position P₁ des Ventilstop­ fens 168 und die Steigung von der Position P₁ zu dem Zustand Ventil geschlossen in Abhängigkeit beispielsweise von der Temperatur, dem Druck der Beschichtungsflüssigkeit, dem Volumen des Rohrdurchgangs und der Viskosität und der Oberflächenspannung der Beschichtungsflüssigkeit eingestellt wird.

Die lineare Schwingspulenantriebseinheit 134 wird elektrisch gesteuert. Daher ist es möglich, die Verschiebung des Stabes leicht und genau zu steuern. Dementsprechend kann der Ventilstopfen 168 gleichmäßig verschoben werden, wie es durch die durchgezogene Linie in Fig. 4 dargestellt ist.

Die Steuereinheit 242 steuert die Verschiebung des Stabes 140 auf der Basis des Signals, das dem Verschiebungsweg des Stabes 140 entspricht, so wie es von dem Encoder 160 für die lineare Schwingspulenantriebseinheit 134 eingegeben wird. Dementsprechend ist es möglich, die Verschiebung des Ventil­ stopfens 168 und damit die Menge an Beschichtungsflüssigkeit, die von dem Öffnungs- und Schließventil 40 angesaugt wird, hochgenau zu steuern.

Bei dieser Ausführungsform ist das elektrische Stellglied die lineare Schwingspulenantriebseinheit 134. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. So ist es durchaus möglich, einen nicht dargestellten Gleichstrommotor oder einen Linearpulsmotor zu verwenden. Alternativ ist es möglich, ein elektrisches Linearstellglied zu verwenden, das eine an einer Drehwelle eines Drehgleichstrommotors oder eines Drehschritt­ motors angebrachte Kugelspindel aufweist, wobei die Drehbewe­ gung der Kugelspindel unter Verwendung eines Verschiebungs­ elements in eine Linearbewegung umgesetzt wird.

Claims (7)

1. Öffnungs- und Schließventil mit einem Durchflußdurch­ gang (62), der durch Antreiben eines elektrischen Stell­ glieds (134) geöffnet und geschlossen werden kann, gekenn­ zeichnet durch:
eine Speichereinrichtung (245), die eine Vielzahl von Ventilschließprogrammsteuermustern speichert, die Charakteri­ stiken von Fluiden entsprechen, die durch den Fluiddurchgang (62) fließen können, um ein Flüssigkeitstropfen zu verhindern, wenn das Ventil (40) geschlossen wird, wobei das Muster durch zwei Steigungen festgelegt wird, wobei die erste Steigung die Zeit betrifft, die ein Ventilstopfen (168) von dem Zeit­ punkt (P₀) des Befehls zum Schließen des Öffnungs- und Schließventiles (40) bis zum Erreichen einer festgelegten Ventilstopfenanhebeposition (P₁) benötigt, und wobei die zweite Steigung die Zeit von der Ankunft des Ventilstop­ fens (168) an der festgelegten Ventilstopfenanhebeposition (P₁) bis zum Schließen des Ventils (40) betrifft, und wobei die zweite Steigung sanfter ist als die erste Steigung, und
eine Steuereinrichtung (160, 243, 244, 246) zum Steuern der Ventilstopfenanhebeposition in einer Schließrichtung des Ventils (40) durch Steuern einer auf das elektrische Stell­ glied (134) aufgegebenen Strommenge gemäß dem von den Speichereinrichtungen (245) eingelesenen Ventilschließ­ programmsteuermuster auf der Basis der Charakteristiken des Fluids, das durch den Durchgang (62) fließen kann.

2. Öffnungs- und Schließventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristiken des Fluids die Viskosität und die Oberflächenspannung des Fluids enthalten.

3. Öffnungs- und Schließventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die festgelegte Ventilstopfen­ anhebeposition (P₁), die erste Steigung und die zweite Steigung auf der Basis der Viskosität und der Oberflächen­ spannung des Fluids festgelegt werden.

4. Öffnungs- und Schließventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Anhebedetektionseinrichtung (160) zum Feststellen der Ventilstopfenanhebeposition, eine Differenzberechnungsein­ richtung (246b) zum Bestimmen einer Differenz zwischen der von der Anhebedetektionseinrichtung (160) festgestellten Ventil­ stopfenanhebeposition und der Ventilstopfenanhebeposition auf der Basis des Ventilschließprogrammsteuermusters, und eine Strommengensteuereinrichtung (246c) zum Senden einer Strommen­ ge zu dem elektrischen Stellglied (134) auf der Basis der durch die Differenzberechnungseinrichtung (246c) bestimmten Differenz aufweist.

5. Öffnungs- und Schließventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anhebedetektionseinrichtung einen Encoder (160) aufweist, der an einem Stab (140) des Öffnungs- und Schließventiles (40) angebracht ist, und einen Zähler (243) zum Zählen von Outputs des Encoders (160).

6. Öffnungs- und Schließventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließprogramm­ steuermuster zuvor in einem ROM-Speicher (245) gespeichert ist.

7. Öffnungs- und Schließventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Ventilstopfen (168), der aus einem Diaphragma besteht, das einen ersten dünnen Film (170) und einen zweiten dünnen Film (172) aufweist, die übereinander angeordnet sind.