JP2006275133A - 開閉バルブ、及びこの開閉バルブを用いた塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布液のボタ落ちや空気の吸い込みをなくすことができると共に、塗布液内への気泡の含有率を最小限度に抑えることができる開閉バルブ、及びこの開閉バルブを用いた塗布装置を提供する。
【解決手段】入口ポートＰ１と出口ポートＰ２とこれらを連通する弁口Ｐ３とを備えるハウジングＨＳと、弁口の外周部に設けられた弁座１１Ｓに着座して弁口を閉塞可能な弁体１３と、弁座に着座する位置と弁座から離座する位置とに弁体を選択的に配置可能とする弁体位置切替手段とを有する開閉バルブ１０において、入口ポートと出口ポートと弁口とを略同一軸線Ｊ１上に配置して形成し、弁体は、磁気吸引可能な磁気被吸引部材１３１を一部または全体に含んで構成し、弁体位置切替手段は、弁座に着座する方向に弁体を付勢するスプリング１４と、このスプリングの付勢力に抗して弁座から離座する方向に弁体を磁気吸引する電磁石１５とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、開閉バルブ、及びこの開閉バルブを用いた塗布装置に関する。特に、液晶表示パネル製造装置の一つであるレジスト液塗布装置における液供給配管などへの使用に好適な開閉バルブ、及びこの開閉バルブを用いた塗布装置に関する。

従来、液晶表示パネルの製造工程の一つであるレジスト液塗布工程では、図４に示すような開閉バルブ７を備えたレジスト液塗布装置を用いていた。図４は従来の開閉バルブ７の内部構成を示す図である。なお、図４（Ａ）は閉塞状態を示し、図４（Ｂ）は開放状態を示す。図５は従来の開閉バルブ７を用いたレジスト液塗布装置６の概略を示す図である。

図５に示すように、レジスト液塗布装置６は、塗布対象となる基板Ｋを水平保持するステージ６２、スリット状のノズル６３１を備えステージ６２の上方に架設された口金６３、口金６３をＸ方向に駆動する駆動機構６４、レジスト液を貯留するメインタンク６５、及びメインタンク６５内のレジスト液を口金６３に導くための移送ポンプ６６を備え、移送ポンプ６６と口金６３との間に開閉バルブ７を備える。

開閉バルブ７は、図４に示すように、入口ポートＰＩと出口ポートＰＯとこれらを連通する弁口ＰＶとを備えるハウジングＨＧ、弁口ＰＶの外周部に設けられた弁座７Ｓに着座することにより弁口ＰＶを閉塞するダイヤフラムＤＦ、ダイヤフラムＤＦの片面側に取り付けられたピストン７３、ダイヤフラムＤＦが弁口ＰＶを閉塞する方向にピストン７３を付勢するスプリング７４、及びピストン７３とハウジングＨＧの内周面とにより形成される密閉空間Ｓ１に圧縮空気を送り込むためのエアー配管７５を備える。

上のように構成されたレジスト液塗布装置６は、次のようにして塗布動作を行う。まず、移送ポンプ６６がレジスト液の吐出動作を開始する。続いて、開閉バルブ７を開放状態とする。開閉バルブ７を開放状態にするには、図４（Ａ）において、エアー配管７５から密閉空間Ｓ１に圧縮空気を送り込むことにより、スプリング７４の付勢力に抗してピストン７３を上昇させる。これにより弁口ＰＶは図４（Ｂ）に示すように開放され、移送ポンプ６６によりメインタンク６５から導かれたレジスト液は、開閉バルブ７の入口ポートＰＩ、弁口ＰＶ及び出口ポートＰＯを介して口金６３に導かれる。

一方、駆動機構６４は、ステージ６２上に基板Ｋを水平保持した状態で、口金６３を塗布開始位置ＸＳから塗布終了位置ＸＥに向けて駆動する。このときノズル６３１からはレジスト液が滲出され、基板Ｋの移動に伴い基板Ｋの表面一面にレジスト液の塗布が行われる。口金６３が塗布終了位置ＸＥに達すると、開閉バルブ７を閉塞状態にすると共に、移送ポンプ６６はレジスト液の吐出動作を停止する。開閉バルブ７を閉塞状態にするには、図４（Ｂ）において、密閉空間Ｓ１の圧縮空気をエアー配管７５から排出する。これによりピストン７３は下側方向に付勢され、ダイヤフラムＤＦが着座することにより弁口ＰＶを閉塞する。その結果、口金６３へのレジスト液の導入が停止し、駆動機構６４は口金６３を待機位置Ｘ０に戻し、次の塗布動作に備える。

ところでこの開閉バルブ７は、閉塞動作時に図４（Ａ）に示すように、開閉バルブ７内における流路の容積が小さくなり、このときに作用する正圧により、残存していたレジスト液をノズル６３１の先端から吐出する、いわゆるボタ落ちを起こすことがあった。待機位置Ｘ０へ移動中の口金６３がこのボタ落ち起こした場合は、レジスト液塗布装置６や塗布済みの基板Ｋを汚してしまう。

これとは反対に開放動作時には図４（Ｂ）に示すように、開閉バルブ７内の流路の容積が大きくなり、このときに作用する負圧により、ノズル６３１の先端から空気を吸い込んでしまうことがあった。そして吸い込んだ空気により生じた気泡がノズル６３１内に残った場合は、次の塗布時に、基板Ｋ上にその移動方向Ｘに沿ったスジ状の跡を形成してしまう。

そこで、このような問題を解決するための開閉バルブとして、特開２００３−１８５０５３号公報に記載したような開閉バルブ８が提案されている。この開閉バルブ８は、図６に示すように、開閉用のダイヤフラムＤＦ１と同一形状のダイヤフラムＤＦ２がリンク棒８６によってダイヤフラムＤＦ１と連結している。従って、ダイヤフラムＤＦ２はダイヤフラムＤＦ１と機械的に連動し、ダイヤフラムＤＦ１が作動したときに下流側流路Ｓ２に生じる容積変化を補償するようにダイヤフラムＤＦ２は作動する。その結果、ダイヤフラムＤＦ１の作動にともなう容積変化はダイヤフラムＤＦ２によって補償されるので、上述した閉塞動作時におけるレジスト液の吐出の問題及び開放動作時における空気の吸気の問題をなくすことができる。

特開２００３−１８５０５３号公報

しかしながら、上述した開閉バルブ８では、入口ポートＰＩと出口ポートＰＯとの間の流路内にリンク棒８６を縦長となるように配置する必要がある。このため、開閉バルブ８内の流路が複雑な形になり、この流路を流れるレジスト液に対流が生じる。その結果、多くの気泡が生じる可能性があり、レジスト液塗布装置における液供給配管などに使用する上で問題がある。本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、塗布液のボタ落ちや空気の吸い込みをなくすことができると共に、塗布液内への気泡の含有率を最小限度に抑えることができる開閉バルブ、及びこの開閉バルブを用いた塗布装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、請求項１の開閉バルブ１０は、入口ポートＰ１と出口ポートＰ２とこれらを連通する弁口Ｐ３とを備えるハウジングＨＳと、前記弁口Ｐ３の外周部に設けられた弁座１１Ｓに着座して前記弁口Ｐ３を閉塞可能な弁体１３と、前記弁座１１Ｓに着座する位置と前記弁座１１Ｓから離座する位置とに前記弁体１３を選択的に配置可能とする弁体位置切替手段とを有する開閉バルブ１０において、前記入口ポートＰ１と前記出口ポートＰ２と前記弁口Ｐ３とを略同一軸線Ｊ１上に配置して形成し、前記弁体１３は、磁気吸引可能な磁気被吸引部材１３１を一部または全体に含んで構成し、前記弁体位置切替手段は、前記弁座１１Ｓに着座する方向に前記弁体１３を付勢するスプリング１４と、このスプリング１４の付勢力に抗して前記弁座１１Ｓから離座する方向に前記弁体１３を磁気吸引する電磁石１５とを備える。

請求項１の発明によると、弁座１１Ｓに着座する位置と弁座１１Ｓから離座する位置とに弁体１３を選択的に配置可能とする弁体位置切替手段により、開閉バルブ１０の開放状態と閉塞状態とを切り替える。本発明では、弁体位置切替手段をスプリング１４と電磁石１５とにより構成することで、従来のような密閉空間への吸気または排気により開放状態と閉塞状態とを切り替える型の開閉バルブと次の点で大きく異なる作用効果を備える。すなわち密閉空間を確保する必要がないため、開閉バルブ自体のサイズを小型化できると共に、開閉バルブ内の流路の形状に融通をきかせることができる。本発明においては、入口ポートＰ１と出口ポートＰ２と弁口Ｐ３とを略同一軸線Ｊ１上に配置する構成とする。これにより、流路が複雑な形とならず、流れる塗布液に対流が生じない。その結果、対流から生じ得る気泡の塗布液内への含有率を最小限度に抑えることができる。また、開放状態と閉塞状態との切替時における流路での圧力変動が小さいため、塗布液のボタ落ちや空気の吸込みなどの現象を防止することができる。

請求項２の発明は、前記開閉バルブ１０の内部における接液部を耐腐食性材料により構成する。請求項２の発明によると、特にレジスト液の流量制御手段として好適となる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の開閉バルブ１０を用いた塗布装置１であって、塗布対象となる基板Ｋを水平保持するステージ２と、スリット状のノズル３１を備え前記ステージ２の上方に架設された口金３と、この口金３の長手方向と直交する水平方向Ｘに該口金３及び前記ステージ２の少なくとも一方を駆動する駆動機構４と、前記口金３に塗布液を導く液供給系５とを備え、前記口金３と前記液供給系５との間に前記開閉バルブ１０を、前記入口ポートＰ１が前記液供給系５に接続し、前記出口ポートＰ２が前記口金３に接続するように構成する。

請求項３の発明によると、開閉バルブ１０を口金３と液供給系５との間に設けているので、ボタ落ちしたレジスト液によりレジスト液塗布装置１や塗布済みの基盤Ｋを汚染する問題や、ノズル３１から空気を吸い込んだ空気により生じた気泡、及び対流により生じた気泡がノズル３１内に残ることにより、基板Ｋの移動方向Ｘに沿ったスジ状の跡ができてしまうという問題がなくなる。

本発明によると、塗布液のボタ落ちや空気の吸い込みをなくすことができると共に、塗布液内への気泡の含有率を最小限度に抑えることができる開閉バルブ、及びこの開閉バルブを用いた塗布装置が提供される。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明に係る開閉バルブ１０を用いたレジスト液塗布装置１の外観を示す斜視図、図２はレジスト液塗布装置１の構成図、図３は開閉バルブ１０の正面一部断面図である。なお、図３（Ａ）は閉塞状態を示し、図３（Ｂ）は開放状態を示す。

図１，２に示すように、レジスト液塗布装置１は、塗布対象となる基板Ｋを水平保持するステージ２、スリット状のノズル３１を備えステージ２の上方に架設された口金３、口金３をＸ方向に駆動する駆動機構４、及び口金３にレジスト液を導く液供給系５を備える。液供給系５は、レジスト液を貯留するメインタンク５１、エアー抜き用バルブ５４が設けられたバッファタンク５３、フィルター５５、レジスト液を口金３に導くための移送ポンプ５７、及び移送ポンプ５７と口金３との間に設けられた開閉バルブ１０などを備える。

開閉バルブ１０は、図３に示すように、第１カバー体１１、第２カバー体１２、弁体１３、スプリング１４及び電磁石１５を備える。第１カバー体１１は、一端側に径大部を備える略円筒体であり、径大部の外周面に雄ネジ１１Ｍが形成されている。第２カバー体１２は、第１カバー体１１と同様に一端側に径大部を備える略円筒体であり、径大部の内周面に雌ネジ１１Ｆが形成されている。第１カバー体１１と第２カバー体１２とは、雄ネジ１１Ｍと雌ネジ１２Ｆとを螺合させることにより一体化して、入口ポートＰ１と出口ポートＰ２と弁口Ｐ３とを備えるハウジングＨＳを形成する。

弁口Ｐ３の外周部、すなわち第１カバー体１１の径大部における内側端面には弁座１１Ｓが形成される。弁座１１Ｓには、オーリング等のシール部材を設けてもよい。一方、第２カバー体１２の径大部における内側端面には、スプリング１４の一端が固定される。

弁体１３は、球状部材からなり、弁座１１Ｓに着座して弁口Ｐ３に球状部材の一部が嵌入することにより弁口Ｐ３を閉塞可能である。弁体１３の内部には、磁気吸引可能な鉄等の金属１３１を含んでいる。弁体１３における着座面と反対側の部分は、有孔皿体１６を介してスプリング１４の他端に連結する。

スプリング１４は、弁座１１Ｓに着座する方向に弁体１３を付勢して弁体１３が弁口Ｐ３を閉塞可能な強さとされる。電磁石１５は、第２カバー体１２における径大部の外周面に設けられ、通電により励磁することで、弁体１３内に設けられた金属１３１を磁気吸引することにより、スプリング１４の付勢力に抗して弁体１３をＺ２方向に駆動可能である。

開閉バルブ１０内における接液部、すなわち第１カバー体１１の内周面、第２カバー体１２の内周面、弁体１３、スプリング１４及び有孔皿体１６などは、全部または一部を例えばステンレス鋼にＰＴＦＥ加工を施したような材質とすることが好ましい。これにより、潤滑性、耐腐食性及び洗浄性に優れ、特にレジスト液の流量制御手段として好適となる。

上のように構成されたレジスト液塗布装置１は、次のようにして塗布動作を行う。液供給系５において、メインタンク５１に貯留されたレジスト液は、流量調整バルブ５２を経由して塗布動作に必要な適当量だけバッファタンク５３に一旦貯留される。バッファタンク５３では、エアー抜き用バルブ５４を開くことによりエアー抜きを行う。エアー抜きのなされたレジスト液は、フィルター５５を通過することにより浄化され、流量調整バルブ５６を経由し移送ポンプ５７に導かれる。

移送ポンプ５７ではレジスト液の吐出動作を開始する。続いて、開閉バルブ１０を開放状態とする。開閉バルブ１０を開放状態にするには、電磁石１５に通電して弁体１３内部における金属１３１を磁気吸引することにより、スプリング１４のＺ１方向への付勢力に抗して弁体１３をＺ２方向に駆動する。これにより、移送ポンプ５７によりメインタンク５７から供給されたレジスト液は、図３（Ｂ）の矢印のように、入口ポートＰ１、弁口Ｐ３及び出口ポートＰ２を介して口金３に導かれる。入口ポートＰ１、弁口Ｐ３及び出口ポートＰ２は略同一軸線Ｊ１上に配置されているため、ハウジングＨＳ内におけるレジスト液は、対流を起こすことなくスムーズに流れる。このため、気泡の発生を最小限度に抑えることができる。

一方、駆動機構４は、ステージ２上に基板Ｋを水平保持した状態で、口金３を塗布開始位置ＸＳから塗布終了位置ＸＥに向けて駆動する。このときノズル３１からはレジスト液が滲出され、基板Ｋの移動に伴い基板Ｋの表面一面にレジスト液の塗布が行われる。口金３が塗布終了位置ＸＥに達すると、開閉バルブ１０を閉塞状態にすると共に、移送ポンプ５７はレジスト液の吐出動作を停止する。開閉バルブ１０を閉塞状態にするには、電磁石１５への通電を遮断する。その結果、弁体１３は、スプリング１４によりＺ１方向に付勢され弁座１１Ｓに着座することにより弁口Ｐ３を閉塞する。

開閉バルブ１０によると、弁座１１Ｓに着座する位置と弁座１１Ｓから離座する位置とに弁体１３を選択的に配置可能とする弁体位置切替手段により、開閉バルブ１０の開放状態と閉塞状態とを切り替える。開閉バルブ１０では、弁体位置切替手段をスプリング１４と電磁石１５とにより構成することで、従来のような密閉空間への吸気または排気により開放状態と閉塞状態とを切り替える型の開閉バルブと次の点で大きく異なる作用効果を備える。すなわち密閉空間を確保する必要がないため、開閉バルブ自体のサイズを小型化できると共に、開閉バルブ内の流路の形状に融通をきかせることができる。開閉バルブ１０においては、入口ポートＰ１と出口ポートＰ２と弁口Ｐ３とを略同一軸線Ｊ１上に配置する構成とする。これにより、流路が複雑な形とならず、流れる塗布液に対流が生じない。その結果、対流から生じ得る気泡の塗布液内への含有率を最小限度に抑えることができる。また、開放状態と閉塞状態との切替時における流路での圧力変動が小さいため、塗布液のボタ落ちや空気の吸込みなどの現象を防止することができる。

また、レジスト液塗布装置１によると、開閉バルブ１０を口金３と液供給系５との間に設けているので、ボタ落ちしたレジスト液によりレジスト液塗布装置１や塗布済みの基盤Ｋを汚染する問題や、ノズル３１から空気を吸い込んだ空気により生じた気泡、及び対流により生じた気泡がノズル３１内に残ることにより、基板Ｋの移動方向Ｘに沿ったスジ状の跡ができてしまうという問題がなくなる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上に開示した実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。例えば、上述のレジスト液塗布装置１では、駆動機構４は、口金３を駆動するように構成されているが、ステージ２を駆動する型式、またはステージ２及び口金３の両方を駆動する型式であってもよい。また、弁体１３は球状部材からなり、弁座１１Ｓに着座し弁口Ｐ３に球状部材の一部が嵌入することにより弁口Ｐ３を閉塞するものとしたが、扁平部材を用い、弁座１１Ｓに着座し弁口Ｐ３に扁平部材の端面が圧接することにより弁口Ｐ３を閉塞するものとしてもよい。

本発明に係る開閉バルブを用いたレジスト液塗布装置の外観を示す斜視図である。 レジスト液塗布装置の構成図である。 開閉バルブの正面一部断面図である。 従来の開閉バルブを用いたレジスト液塗布装置の概略を示す図である。 従来の開閉バルブの内部構成を示す図である。 従来の開閉バルブの内部構成を示す図である。

符号の説明

１ レジスト液塗布装置（塗布装置）
２ ステージ
３ 口金
４ 駆動機構
５ 液供給系
１０ 開閉バルブ
１１Ｓ 弁座
１３ 弁体
１４ スプリング
１５ 電磁石
３１ スリット状のノズル
１３１ 金属（磁気被吸引部材）
ＨＳ ハウジング
Ｊ１ 略同一軸線
Ｐ１ 入口ポート
Ｐ２ 出口ポート
Ｐ３ 弁口
Ｘ 水平方向

Claims (3)

1. 入口ポートと出口ポートとこれらを連通する弁口とを備えるハウジングと、前記弁口の外周部に設けられた弁座に着座して前記弁口を閉塞可能な弁体と、前記弁座に着座する位置と前記弁座から離座する位置とに前記弁体を選択的に配置可能とする弁体位置切替手段とを有する開閉バルブにおいて、前記入口ポートと前記出口ポートと前記弁口とを略同一軸線上に配置し、前記弁体は、磁気吸引可能な磁気被吸引部材を一部または全体に含んで構成し、前記弁体位置切替手段は、前記弁座に着座する方向に前記弁体を付勢するスプリングと、この付勢に抗して前記弁座から離座する方向に前記弁体を磁気吸引可能な電磁石とからなることを特徴とする開閉バルブ。
2. 前記開閉バルブの内部における接液部を耐腐食性材料により構成した請求項１に記載の開閉バルブ。
3. 請求項１または請求項２に記載の開閉バルブを用いた塗布装置であって、塗布対象となる基板を水平保持するステージと、スリット状のノズルを備え前記ステージの上方に架設された口金と、この口金の長手方向と直交する水平方向に該口金及び前記ステージの少なくとも一方を駆動する駆動機構と、前記口金に塗布液を導く液供給系とを備え、前記開閉バルブを前記口金と前記液供給系との間に前記入口ポートが前記液供給系に接続し、前記出口ポートが前記口金に接続するように設けたことを特徴とする塗布装置。

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