JP7029314B2 - 薬液制御弁および基板処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体基板、液晶表示装置や有機EL(electroluminescence)表示装置などのFPD(Flat Panel Display)用の基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板等の基板に対して供給される薬液を制御するための薬液制御弁およびこれを備えた基板処理装置に関する。
従来の薬液制御弁201は、図7に示すように、流量調整弁202と開閉弁(ON・OFF弁)203とを備えている(例えば、特許文献1,2参照)。流量調整弁202は、供給する薬液の流量を調整する。一方、開閉弁203は、薬液を供給させ、また、薬液の供給を停止させる。流量調整弁202と開閉弁203との間は、V字流路205または特許文献2に記載された円弧状流路(以下、「V字流路205等」と呼ぶ)で接続されている。そのため、流量調整弁202から送られた薬液は、V字流路205等を通過して開閉弁203に送られる。
このような従来の薬液制御弁201には次のような問題がある。上述のように、流量調整弁202から送られた薬液は、V字流路205等を通過して開閉弁203に送られる。V字流路205等に薬液を通過させると、薬液制御弁201の入口から出口までの薬液の置換特性を悪くさせるおそれがある。仮に、薬液の置換特性が悪いと、留まっている古い薬液に起因して液体中にゴミが生じるおそれがある。そのため、薬液制御弁201における薬液の置換特性を向上させることが好ましい。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、薬液の置換特性を向上させることができる薬液制御弁およびこれを備えた基板処理装置を提供することを目的とする。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発明に係る薬液制御弁は、第1外壁および、前記第1外壁と直角な面である第2外壁を有する単一の流路ブロックと、前記第1外壁が凹むように形成された流量調整用弁室と、前記第2外壁が凹むように形成された開閉用弁室と、前記流路ブロックの内部に形成された直線状の中間流路であって、前記流量調整用弁室と前記開閉用弁室との間を接続させ、前記第1外壁および前記第2外壁のいずれか一方に対して直角に延びる前記中間流路と、前記流路ブロックの内部に形成され、前記流量調整用弁室と接続する第1流路と、前記流路ブロックの内部に形成され、前記開閉用弁室と接続する第2流路と、前記流量調整用弁室内に配置されたニードルを有し、前記流量調整用弁室を塞ぐと共に、薬液の流量を調整するために前記ニードルを移動させるニードル移動機構と、前記開閉用弁室内に配置された開閉用弁体を有し、前記開閉用弁室を塞ぐと共に、薬液の供給およびその供給の停止を行うために前記開閉用弁体を移動させる開閉用弁体移動機構と、を備えていることを特徴とするものである。
本発明に係る薬液制御弁によれば、流路ブロックは、第1外壁と、第1外壁と直角な面である第2外壁とを有する。ニードルが配置される流量調整用弁室は、流路ブロックの第1外壁が凹むように形成されている。一方、開閉用弁体が配置される開閉用弁室は、第2外壁が凹むように形成されている。中間流路は、流量調整用弁室と開閉用弁室とを接続するが、中間流路は、第1外壁および第2外壁のいずれか一方に対して直角に延びている。このような構成により、中間流路を直線状に形成することができる。そのため、V字流路等が原因で薬液の悪化するおそれがある薬液の置換特性を向上させることができる。
また、本発明に係る薬液制御弁は、第1外壁および、前記第1外壁と対向すると共に前記第1外壁と平行な面である第2外壁を有する単一の流路ブロックと、前記第1外壁が凹むように形成された流量調整用弁室と、前記第2外壁が凹むように形成された開閉用弁室と、前記流路ブロックの内部に形成された直線状の中間流路であって、前記流量調整用弁室と前記開閉用弁室との間を接続させ、前記第1外壁および前記第2外壁に対して直角に延びる前記中間流路と、前記流路ブロックの内部に形成され、前記流量調整用弁室と接続する第1流路と、前記流路ブロックの内部に形成され、前記開閉用弁室と接続する第2流路と、前記流量調整用弁室内に配置されたニードルを有し、前記流量調整用弁室を塞ぐと共に、薬液の流量を調整するために前記ニードルを移動させるニードル移動機構と、前記開閉用弁室内に配置された開閉用弁体を有し、前記開閉用弁室を塞ぐと共に、薬液の供給およびその供給の停止を行うために前記開閉用弁体を移動させる開閉用弁体移動機構と、
を備えていることを特徴とするものである。
を備えていることを特徴とするものである。
本発明に係る薬液制御弁によれば、流路ブロックは、第1外壁と、第1外壁と対向すると共に前記第1外壁と平行な面である第2外壁とを有する。ニードルが配置される流量調整用弁室は、流路ブロックの第1外壁が凹むように形成されている。一方、開閉用弁体が配置される開閉用弁室は、第2外壁が凹むように形成されている。中間流路は、流量調整用弁室と開閉用弁室とを接続するが、中間流路は、第1外壁および第2外壁に対して直角に延びている。このような構成により、中間流路を直線状に形成することができる。そのため、V字流路等が原因で薬液の悪化するおそれがある薬液の置換特性を向上させることができる。
また、上述の薬液制御弁において、前記第1流路および前記第2流路は各々、直線状であって、前記中間流路に対して直角に延びることが好ましい。金型に材料を流し込んで流路ブロックを形成する際に、中間流路を形成するために金型内に挿入する第1ピン部材と、第1流路および第2流路を形成するために金型内に挿入する第2ピン部材および第3ピン部材の各々とを直角に配置することができる。そのため、第1ピン部材と、第2ピン部材および第3ピン部材の各々とが斜めに配置される(直角でない)場合に比べて、中間流路、第1流路および第2流路を容易に形成することができる。
また、上述の薬液制御弁において、前記第1流路は、前記第2流路と平行であり、前記第1流路における前記流量調整用弁室と接続する部分と反対側の第1接続口は、前記第2流路における前記開閉用弁室と接続する部分と反対側の第2接続口と同じ方向を向いて開口していることが好ましい。金型に材料を流し込んで流路ブロックを形成する際に、第1流路および第2流路を形成するために金型内に挿入する第2ピン部材および第3ピン部材を同じ方向に移動することができる。そのため、第2ピン部材が金型内に挿入される向きが第3ピン部材の向きと異なる場合に比べて、第1流路および第2流路を容易に形成することができる。
また、上述の薬液制御弁において、前記流路ブロックは、PFAで形成されていることが好ましい。流路ブロックがPFAで形成されると、流路ブロックの表面がその内部よりも硬い層(膜)であるスキン層で覆われる。流路ブロックの内部に薬液が染み込んでしまうと、結果的に、流路ブロックの内部からごみを引き出してしまうおそれがある。しかしながら、スキン層が薬液の染み込みを防止するので、薬液の清浄度を悪化させるおそれを抑制することができる。
また、本発明に係る基板処理装置は、基板を保持し、保持した基板を回転する保持回転部と、前記保持回転部に保持された基板に対して薬液を吐出するノズルと、前記ノズルに接続された薬液配管と、前記ノズルから吐出される薬液の流量を調整し、かつ前記ノズルから薬液を吐出させ、薬液吐出を停止させる薬液制御弁と、を備え、前記薬液制御弁は、第1外壁および、前記第1外壁と直角な面である第2外壁を有する単一の流路ブロックと、前記第1外壁が凹むように形成された流量調整用弁室と、前記第2外壁が凹むように形成された開閉用弁室と、前記流路ブロックの内部に形成された直線状の中間流路であって、前記流量調整用弁室と前記開閉用弁室との間を接続させ、前記第1外壁および前記第2外壁のいずれか一方に対して直角に延びる前記中間流路と、前記流路ブロックの内部に形成され、前記流量調整用弁室と接続する第1流路と、前記流路ブロックの内部に形成された第2流路であって、前記開閉用弁室と接続すると共に、前記薬液配管を介して前記ノズルに接続される前記第2流路と、前記流量調整用弁室内に配置されたニードルを有し、前記流量調整用弁室を塞ぐと共に、薬液の流量を調整するために前記ニードルを移動させるニードル移動機構と、前記開閉用弁室内に配置された開閉用弁体を有し、前記開閉用弁室を塞ぐと共に、薬液の供給およびその供給の停止を行うために前記開閉用弁体を移動させる開閉用弁体移動機構と、を備えていること特徴とするものである。
本発明に係る基板処理装置によれば、薬液制御弁を備えている。薬液制御弁において、流路ブロックは、第1外壁と、第1外壁と直角な面である第2外壁とを有する。ニードルが配置される流量調整用弁室は、流路ブロックの第1外壁が凹むように形成されている。一方、開閉用弁体が配置される開閉用弁室は、第2外壁が凹むように形成されている。中間流路は、流量調整用弁室と開閉用弁室とを接続するが、中間流路は、第1外壁および第2外壁のいずれか一方に対して直角に延びている。このような構成により、中間流路を直線状に形成することができる。そのため、V字流路等が原因で薬液の悪化するおそれがある薬液の置換特性を向上させることができる。
また、本発明に係る基板処理装置は、基板を保持し、保持した基板を回転する保持回転部と、前記保持回転部に保持された基板に対して薬液を吐出するノズルと、前記ノズルに接続された薬液配管と、前記ノズルから吐出される薬液の流量を調整し、かつ前記ノズルから薬液を吐出させ、薬液吐出を停止させる薬液制御弁と、を備え、前記薬液制御弁は、第1外壁および、前記第1外壁と対向すると共に前記第1外壁と平行な面である第2外壁を有する単一の流路ブロックと、前記第1外壁が凹むように形成された流量調整用弁室と、前記第2外壁が凹むように形成された開閉用弁室と、前記流路ブロックの内部に形成された直線状の中間流路であって、前記流量調整用弁室と前記開閉用弁室との間を接続させ、前記第1外壁および前記第2外壁に対して直角に延びる前記中間流路と、前記流路ブロックの内部に形成され、前記流量調整用弁室と接続する第1流路と、前記流路ブロックの内部に形成された第2流路であって、前記開閉用弁室と接続すると共に、前記薬液配管を介して前記ノズルに接続される前記第2流路と、前記流量調整用弁室内に配置されたニードルを有し、前記流量調整用弁室を塞ぐと共に、薬液の流量を調整するために前記ニードルを移動させるニードル移動機構と、前記開閉用弁室内に配置された開閉用弁体を有し、前記開閉用弁室を塞ぐと共に、薬液の供給およびその供給の停止を行うために前記開閉用弁体を移動させる開閉用弁体移動機構と、を備えていることを特徴とするものである。
本発明に係る基板処理装置によれば、薬液制御弁を備えている。薬液制御弁において、流路ブロックは、第1外壁と、第1外壁と対向すると共に前記第1外壁と平行な面である第2外壁とを有する。ニードルが配置される流量調整用弁室は、流路ブロックの第1外壁が凹むように形成されている。一方、開閉用弁体が配置される開閉用弁室は、第2外壁が凹むように形成されている。中間流路は、流量調整用弁室と開閉用弁室とを接続するが、中間流路は、第1外壁および第2外壁に対して直角に延びている。このような構成により、中間流路を直線状に形成することができる。そのため、V字流路等が原因で薬液の悪化するおそれがある薬液の置換特性を向上させることができる。
なお、本明細書は、次のような薬液制御弁の製造方法に係る発明も開示している。
(1)本発明に係る薬液制御弁の製造方法は、第1内壁および、前記第1内壁と直角な面である第2内壁を内部空間に有する一対の金型であって、流量調整用弁室を形成するために前記第1内壁に設けられた第1突出部と、開閉用弁室を形成するために前記第2内壁に設けられた第2突出部と、前記第1突出部と前記第2突出部とを接続させると共に、前記第1内壁および第2内壁のいずれか一方に対して直角に延びる方向に挿入された直線状の第1ピン部材とを有する前記一対の金型を準備する工程と、前記第1突出部と接続するように、直線状の第2ピン部材を前記内部空間に挿入する工程と、前記第2突出部と接続するように、直線状の第3ピン部材を前記内部空間に挿入する工程と、前記第2ピン部材および前記第3ピン部材を前記内部空間に挿入した後、加熱されて溶けた樹脂を前記内部空間に流し込む工程と、前記内部空間に流し込まれた樹脂が冷却されて固まった後、単一の流路ブロックとなる樹脂を一対の金型から取り外す工程と、を備えていることを特徴とするものである。
本発明に係る薬液制御弁の製造方法によれば、一対の金型は、第1内壁および、第1内壁と直角な面である第2内壁を内部空間に有する。一対の金型は、流量調整用弁室を形成するために第1内壁に設けられた第1突出部と、開閉用弁室を形成するために第2内壁に設けられた第2突出部と、第1突出部と前記第2突出部とを接続させると共に、第1内壁および第2内壁のいずれか一方に対して直角に延びる方向に挿入された直線状の第1ピン部材とを有する。このような構造で流路ブロックを形成することで、中間流路を直線状に形成することができる。そのため、V字流路等が原因で薬液の悪化するおそれがある薬液の置換特性を向上させることができる。なお、従来の薬液制御弁において、V字流路は、形成後に、流量調整用弁室および開閉用弁室の2方向から切削することで形成される。本発明によれば、切削することなく直線状の中間流路31を形成することができる。
本発明に係る薬液制御弁およびこれを備えた基板処理装置によれば、薬液の置換特性を向上させることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図1は、実施例に係る基板処理装置の概略構成図である。図2は、実施例に係る薬液制御弁の概略構成図である。
<基板処理装置1の構成>
図1を参照する。基板処理装置1は、ノズル2と保持回転部3とを備えている。ノズル2は、保持回転部3で保持された基板Wに対して薬液を吐出するものである。薬液は、例えば、レジスト液、反射防止膜形成用の塗布液、シンナー等の溶剤、純水(DIW)等のリンス液、現像液、またはエッチング液である。
図1を参照する。基板処理装置1は、ノズル2と保持回転部3とを備えている。ノズル2は、保持回転部3で保持された基板Wに対して薬液を吐出するものである。薬液は、例えば、レジスト液、反射防止膜形成用の塗布液、シンナー等の溶剤、純水(DIW)等のリンス液、現像液、またはエッチング液である。
保持回転部3は、基板Wを保持し、保持した基板Wを回転するものである。保持回転部3は、スピンチャック4と回転駆動部5とを備えている。スピンチャック4は、回転軸AX周りに回転可能に構成されている。スピンチャック4は、例えば、基板Wの裏面を真空吸着することにより基板Wを略水平姿勢で保持する。一方、回転駆動部5は、スピンチャック4を回転軸AX周りに回転させる駆動を行う。回転駆動部5は、電動モータ等で構成されている。
また、基板処理装置1は、薬液供給源7、薬液配管8a,8b、ポンプPおよび薬液制御弁9を備えている。薬液供給源7は、例えば、薬液を貯留するタンクまたはボトルで構成されている。薬液配管8a,8bの一端は、薬液供給源7に接続され、その他端は、ノズル2に接続されている。
薬液供給源7とノズル2との間の薬液配管8aには、ポンプPが設けられている。ポンプPとノズル2との間の薬液配管8a,8bには、薬液制御弁9が設けられている。ポンプPは薬液を送る機構である。薬液制御弁9は、ノズル2から吐出させる薬液の流量を調整し、かつ、ノズル2から薬液を吐出させ、薬液吐出を停止させる。薬液制御弁9の詳細は後述する。なお、薬液配管8a,8bには、例えば、異物除去フィルタおよび、液だれ防止のためのサックバック弁の少なくともいずれかが設けられていてもよい。
基板処理装置1は、1または2以上の制御部11と、操作部13とを備えている。制御部11は、中央演算処理装置(CPU)を有している。制御部11は、基板処理装置1および薬液制御弁9の各構成を制御する。操作部13は、入力部、表示部および記憶部を備えている。記憶部は、ROM(Read-only Memory)、RAM(Random-Access Memory)、およびハードディスク等で構成されている。記憶部には、例えば基板処理の各種条件が記憶されている。
<薬液制御弁9の構成>
図2を参照する。薬液制御弁9は、単一の流路ブロック21、ニードル移動機構23および開閉用弁体移動機構25を備えている。
図2を参照する。薬液制御弁9は、単一の流路ブロック21、ニードル移動機構23および開閉用弁体移動機構25を備えている。
流路ブロック21は、例えばPFA(パーフルオロアルコキシアルカン:perfluoroalkoxyalkane)などの熱可塑性および溶融流動性を有するフッ素樹脂その他の樹脂で形成されている。流路ブロック21は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン:polytetrafluoroethylene)などのフッ素樹脂で形成されていてもよい。
なお、流路ブロック21は、PFAで形成されていることが好ましい。流路ブロック21が射出成形によってPFAで形成されると、流路ブロック21の表面がその内部よりも硬い層(膜)であるスキン層で覆われる。流路ブロック21の内部に薬液が染み込んでしまうと、結果的に、流路ブロック21の内部からごみを引き出してしまうおそれがある。しかしながら、スキン層が薬液の染み込みを防止するので、薬液の清浄度を悪化させるおそれを抑制することができる。
流路ブロック21は、第1外壁(面)21aと第2外壁(面)21bとを有する。第2外壁21bは、第1外壁21aとほぼ直角な面である。流路ブロック21の第1外壁(外面)21aには、流量調整用弁室27が設けられている。流路ブロック21の第2外壁(外面)21bには、開閉用弁室29が設けられている。流量調整用弁室27は、第1外壁21aの一部が凹むように形成されている。すなわち、流量調整用弁室27は、第1外壁21aに凹状に形成されている。開閉用弁室29は、第2外壁21bの一部が凹むように形成されている。すなわち、開閉用弁室29は、流路ブロック21の第2外壁21bに凹状に形成されている。
流路ブロック21の内部には、中間流路31、第1流路33および第2流路35が形成されている。中間流路31、第1流路33および第2流路35は各々、直線状に形成されている。中間流路31は、流量調整用弁室27と開閉用弁室29との間を接続させるように形成されている。また、中間流路31は、第2外壁21bとほぼ直角に延びるように形成されている。
第1流路33の一端は、流量調整用弁室27と接続する。第1流路33の他端は、流路ブロック21の外部である、ポンプPが設けられた薬液配管8aと接続する。第2流路35の一端は、開閉用弁室29と接続する。第2流路35の他端は、流路ブロック21の外部である、ノズル2が設けられた薬液配管8bと接続する。すなわち、第2流路35は、薬液配管8bを介してノズル2が接続されている。
第1流路33および第2流路35は各々、中間流路31に対して直角に延びるように形成されている。また、第1流路33は、第2流路35と平行である。そして、第1流路33における流量調整用弁室27と接続する部分と反対側の第1接続口37は、第2流路35における開閉用弁室29と接続する部分と反対側の第2接続口39と同じ方向を向いて開口している。すなわち、第1流路33を通過する薬液の向きが第2流路35を通過する薬液の向きと逆向きになるように、第1流路33および第2流路35が形成されている。
ニードル移動機構23は、流路ブロック21に取り付けられている。ニードル移動機構23は、ニードル41を有する。ニードル移動機構23は、流量調整用弁室27を塞ぐと共に、薬液の流量を調整するためにニードル41を移動させるように構成されている。
なお、図2において、流量調整用弁室27は、第1延長流路40aを有している。第1延長流路40aは、流量調整用弁室27の底部以外の例えば内側壁に設けられている。中間流路31が第1延長流路40aに接続されることで、中間流路31は、流量調整用弁室27に接続される。また、開閉用弁室29は、第2延長流路40bを有している。第2延長流路40bは、開閉用弁室29の底部に設けられている。第2流路35が第2延長流路40bに接続されることで、第2流路35は、開閉用弁室29に接続される。
ニードル移動機構23は、ニードル41の他に、ハウジング43、電動モータ45および変換機構47を備えている。ニードル41は、流量調整用弁室27内に配置されている。また、ニードル41は、流量調整用弁室27に設けられた開口部49と対向するように配置されている。開口部49は円形に形成されている。開口部49は第1流路33に接続されている。ニードル41の先端部41aは円錐状に形成されている。ニードル41の円錐状の先端部41aは、開口部49に通される。すなわち、ニードル41を横移動(X方向移動)させることで、円錐状の先端部41aと開口部49との隙間が調整される(図2参照)。これにより、その隙間を流れる薬液の流量が調整される。ハウジング43は、ニードル41が通るように構成されている。ハウジング43は、流量調整用弁室27を塞いでいる。
電動モータ45は、ニードル41を駆動させる。電動モータ45は、例えばステッピングモータまたはサーボモータで構成されている。電動モータ45がサーボモータで構成される場合は、ロータリーエンコーダなどのセンサが設けられるので、ニードル41の横方向の移動量または位置を正確に得ることができる。変換機構47は、電動モータ45とニードル41との間に設けられ、電動モータ45が出力する回転をニードル41の直線移動に変換する。変換機構47は、例えばねじ軸とガイド部とを有して構成されている。
開閉用弁体移動機構25は、流路ブロック21に取り付けられている。開閉用弁体移動機構25は、ダイアフラム51を有する。開閉用弁体移動機構25は、開閉用弁室29を塞ぐと共に、第2流路35を開閉するためにダイアフラム51を移動させるように構成されている。ダイアフラム51は本発明の開閉用弁体に相当する。
開閉用弁体移動機構25は、ダイアフラム51の他に、ハウジング53、可動部材55、隔壁57、可動仕切り部材59、バネ61、吸排気口63および調整ねじ部65を備えている。
ダイアフラム51は、例えばPTFEまたはPFA等のフッ素樹脂で構成されている。ダイアフラム51の周縁部は、開閉用弁室29の内側壁に固定されている。ダイアフラム51は、ダイアフラム51の上下の移動方向を横切るように、後述する弁座75側と隔壁57側との間を隔てている。ダイアフラム51の中央の肉厚部51aは、可動部材55に固定されている。ハウジング53は、開閉用弁室29を塞いでいる。
円盤状の隔壁57は、ハウジング53の内側壁に設けられている。隔壁57は、可動仕切り部材59側とダイアフラム51側とを隔てている。隔壁57の中央部には、可動部材55が挿入されている。可動部材55は、隔壁57に対して摺動可能である。可動仕切り部材59は、ダイアフラム51の反対側の可動部材55に固定されている。可動仕切り部材59は、ハウジング53の内側壁に対して摺動可能である。可動仕切り部材59は、バネ61側と隔壁57側との間を隔てている。可動部材55と隔壁57との接触部分、および可動仕切り部材59とハウジング53の内側壁との接触部分はシールされている。
バネ61は、ハウジング53の天井53aと可動仕切り部材59との間に配置されている。バネ61は、常時、下方向(ダイアフラム51が存在する方向)に押すように設けられている。吸排気口63は、ハウジング53内における可動仕切り部材59と隔壁57との間の空間に気体を出し入れする開口である。気体配管67は、ボンベや工場内の配管などの気体供給源69と吸排気口63とを接続させる。気体配管67には、例えば三方弁71が設けられる。三方弁71は、気体供給源69からハウジング53内への気体の供給、およびハウジング53内からの気体の排気を選択的に切り替える。
調整ねじ部65は、雄ネジ65aを有する。この雄ネジ65aと、ハウジング53の天井53a付近に設けられた雌ネジ53bとが噛み合うように構成されている。調整ねじ部65は、可動仕切り部材59と分離している。雄ネジ65aの位置により、可動仕切り部材59、可動部材55、およびダイアフラム51の肉厚部51a等の上方向移動が制限される。なお、開口部73は第2流路35に接続されている。弁座75は、開口部73の周囲に設けられ、ダイアフラム51の肉厚部51aを受けるものである。
<薬液制御弁9の製造方法>
次に、薬液制御弁9の製造方法についての一例を説明する。図3(a)は、XY方向における一対の金型の横断面図である。図3(b)は、XZ方向における一対の金型の縦断面図である。また、図3(b)は、図3(a)における第1突出部87および第2ピン部材90部分の縦断面図である。
次に、薬液制御弁9の製造方法についての一例を説明する。図3(a)は、XY方向における一対の金型の横断面図である。図3(b)は、XZ方向における一対の金型の縦断面図である。また、図3(b)は、図3(a)における第1突出部87および第2ピン部材90部分の縦断面図である。
〔ステップS01〕一対の金型81,82を準備する工程
一対の金型81,82を準備する。一対の金型81,82が対向配置されると、一対の金型81,82には、内部空間83が形成される。図3(a)、図3(b)において、太い間隔で示される右下の斜線のハッチングが内部空間83である。内部空間83は、樹脂が満たされる空間である。一対の金型81,82は、第1内壁(面)85と第2内壁(面)86とを内部空間83に有する。第2内壁86は、第1内壁85とほぼ直角な面である。
一対の金型81,82を準備する。一対の金型81,82が対向配置されると、一対の金型81,82には、内部空間83が形成される。図3(a)、図3(b)において、太い間隔で示される右下の斜線のハッチングが内部空間83である。内部空間83は、樹脂が満たされる空間である。一対の金型81,82は、第1内壁(面)85と第2内壁(面)86とを内部空間83に有する。第2内壁86は、第1内壁85とほぼ直角な面である。
一対の金型81,82は、流量調整用弁室27を形成するための第1突出部87と、開閉用弁室29を形成するための第2突出部88と、中間流路31を形成するための直線状の第1ピン部材89とを備えている。第1突出部87は、一対の金型81,82における内部空間83の第1内壁85に設けられている。第1突出部87には、第1延長流路40aに対応する第1接続凸部87aが設けられている。第2突出部88は、第2内壁86に設けられている。第2突出部88には、第2延長流路40bに対応する第2接続凸部88aが設けられている。
第1ピン部材89は、第1突出部87と第2突出部88との間を接続させるように、第2内壁86に対してほぼ直角に延びる方向に挿入されている。第1突出部87は、横方向(X方向)に移動可能である。第1突出部87は、一対の金型81,82の内部空間83に挿入される。また、図3(a)に示すように、第2突出部88と第1ピン部材89は、一体的に構成されている。一体となった第2突出部88および第1ピン部材89は、縦方向(Y方向)に移動可能であり、一対の金型81,82の内部空間83に挿入される。第1ピン部材89の先端部89aは、第1突出部87の第1接続凸部87aに接触される。
なお、第2突出部88および第1ピン部材89は、一体的ではなく、個別に移動するように構成されていてもよい。
〔ステップS02〕第2ピン部材90を挿入する工程
第1突出部87と接続するように、直線状の第2ピン部材90を内部空間83に挿入する。第2ピン部材90は、横方向(X方向)に移動可能である。第2ピン部材90の先端部90aは、第1突出部87に接触される。第2ピン部材90は、第1流路33を形成するためのものである。
第1突出部87と接続するように、直線状の第2ピン部材90を内部空間83に挿入する。第2ピン部材90は、横方向(X方向)に移動可能である。第2ピン部材90の先端部90aは、第1突出部87に接触される。第2ピン部材90は、第1流路33を形成するためのものである。
〔ステップS03〕第3ピン部材91を挿入する工程
第2突出部88と接続するように、直線状の第3ピン部材91を内部空間83に挿入する。第3ピン部材91は、横方向(X方向)に移動可能である。第3ピン部材91の先端部91aは、第2突出部88の第2接続凸部88aに接触される。第3ピン部材91は、第2流路35を形成するためのものである。
第2突出部88と接続するように、直線状の第3ピン部材91を内部空間83に挿入する。第3ピン部材91は、横方向(X方向)に移動可能である。第3ピン部材91の先端部91aは、第2突出部88の第2接続凸部88aに接触される。第3ピン部材91は、第2流路35を形成するためのものである。
〔ステップS04〕樹脂を流し込む工程
第1突出部87、第2突出部88、第1ピン部材89、第2ピン部材90および第3ピン部材91を内部空間83に挿入した後(すなわちステップS01~S03の後)、加熱されて溶けた樹脂(例えばPFA)を内部空間83に流し込む。図示しない射出成形機の加熱シリンダの内部の樹脂は、加熱されることによって溶かされる。すなわち、一対の金型81,82内に流し込まれる樹脂は、加熱により流動化する樹脂である。そして、加熱シリンダによって一対の金型81,82の内部空間83に流し込まれる。
第1突出部87、第2突出部88、第1ピン部材89、第2ピン部材90および第3ピン部材91を内部空間83に挿入した後(すなわちステップS01~S03の後)、加熱されて溶けた樹脂(例えばPFA)を内部空間83に流し込む。図示しない射出成形機の加熱シリンダの内部の樹脂は、加熱されることによって溶かされる。すなわち、一対の金型81,82内に流し込まれる樹脂は、加熱により流動化する樹脂である。そして、加熱シリンダによって一対の金型81,82の内部空間83に流し込まれる。
〔ステップS05〕流路ブロック(成形品)を取り外す工程
内部空間83に流し込まれた樹脂が冷却されて固まった後、一対の金型81,82内から第1突出部87、第2突出部88、第1ピン部材89、第2ピン部材90および第3ピン部材91を引き抜く。その後、単一の流路ブロック21として樹脂を一対の金型81,82から取り外す。この取り外しは、一対の金型81,82が上下方向(図3(b)のZ方向)に相対的に移動されることで行われる。なお、内部空間83に流し込まれた樹脂が一対の金型81,82の内壁(符号85,86等)、第1突出部87、第2突出部88、第1ピン部材89、第2ピン部材90および第3ピン部材91と接する部分にスキン層が形成される。
内部空間83に流し込まれた樹脂が冷却されて固まった後、一対の金型81,82内から第1突出部87、第2突出部88、第1ピン部材89、第2ピン部材90および第3ピン部材91を引き抜く。その後、単一の流路ブロック21として樹脂を一対の金型81,82から取り外す。この取り外しは、一対の金型81,82が上下方向(図3(b)のZ方向)に相対的に移動されることで行われる。なお、内部空間83に流し込まれた樹脂が一対の金型81,82の内壁(符号85,86等)、第1突出部87、第2突出部88、第1ピン部材89、第2ピン部材90および第3ピン部材91と接する部分にスキン層が形成される。
〔ステップS06〕ニードル移動機構および開閉用弁体移動機構を取り付ける工程
一対の金型81,82から取り外された流路ブロック21に対して、図2に示す開口部49および弁座75の表面を研磨するため等の処理が行われる。そして、ニードル移動機構23および開閉用弁体移動機構25その他の部品を流路ブロック21に取り付ける。
一対の金型81,82から取り外された流路ブロック21に対して、図2に示す開口部49および弁座75の表面を研磨するため等の処理が行われる。そして、ニードル移動機構23および開閉用弁体移動機構25その他の部品を流路ブロック21に取り付ける。
なお、後述する変形例などの流路ブロック21の構造によっては、一対の金型81,82、第1突出部87、第2突出部88等は、次のように構成されていてもよい。例えば、第1突出部87は、金型81に対して移動せずに、金型81の第1内壁85に固定されていてもよい。同様に、第2突出部88は、金型82に対して移動せずに金型82の第2内壁86に固定されていてもよい。また、後述する図4の構成に対応して、第2内壁86は、第1内壁85と対向する面であってもよい。
なお、従来の薬液制御弁9において、図7に示すV字流路205は、形成後に、流量調整用弁室および開閉用弁室の2方向から切削することで形成される。すなわち、金型の制約により、図7に示すV字流路205は直線状に形成できなかった。また、例えば、流路ブロック21がPFAで形成される場合、V字流路205部分でPFAのスキン層を削ってしまうため、流路ブロック21(PFA)の内部に薬液が染み込んでしまうおそれがある。本実施例に係る薬液制御弁9の製造方法によれば、切削することなく直線状の中間流路31を形成することができる。
<基板処理装置および薬液制御弁の動作>
次に、基板処理装置1および薬液制御弁9の動作について説明する。
次に、基板処理装置1および薬液制御弁9の動作について説明する。
図1を参照する。図示しない搬送機構は、保持回転部3上に基板Wを搬送する。保持回転部3は、基板Wの裏面を吸着することにより基板Wを保持する。その後、保持回転部3は、保持した基板Wを回転させる。ノズル2は、図示しない移動機構により基板Wの上方に移動されている。制御部11は、薬液制御弁9を操作することにより、基板W上にノズル2から薬液を吐出させる。
図2に示す薬液制御弁9において、まず、開閉用弁体移動機構25の動作を説明する。ダイアフラム51の肉厚部51aは、バネ61の弾性力(復元力)により、開閉用弁室29の開口部73の周囲に設けられた弁座75に押し当てられている(図2の破線で示された肉厚部51a参照)。この状態は、開閉用弁室29から第2流路35に薬液を流通させない閉状態である。閉状態のとき、ノズル2から薬液が吐出されない。
三方弁71を操作することにより、気体配管67および吸排気口63を介して、気体供給源69からハウジング53内における可動仕切り部材59と隔壁57との間の空間に気体が送られる。これにより、可動仕切り部材59がバネ61の弾性力に反発して持ち上げられ、これに伴い、可動部材55およびダイアフラム51の肉厚部51aが持ち上げられる(図2の実線で示された肉厚部51a参照)。この状態は、薬液を流通させる開状態である。開状態のとき、ノズル2から薬液が吐出される。
ここで、開状態になったときの薬液の流れを具体的に説明する。図1に示すポンプPは、薬液供給源7から薬液配管8aを通じて薬液制御弁9の第1流路33に薬液を送る。図2に示す第1流路33に送られた薬液は、ニードル41の先端部41aと開口部49との隙間を通過し、流量調整用弁室27に送られる。その後、薬液は、中間流路31を通じて流量調整用弁室27から開閉用弁室29に送られる。なお、中間流路31は、直線状で構成されているので、図7に示すV字流路205等に比べて薬液を円滑に送ることができる。
その後、薬液は、弁座75の開口部73および第2流路35を通じて開閉用弁室29から薬液配管8bに送られる。薬液配管8bに送られた薬液は、ノズル2に送られて、ノズル2から薬液が吐出される。
また、ニードル移動機構23の動作について説明する。ニードル移動機構23は、ニードル41の先端部41aと開口部49との隙間を調整することにより、第1流路33その他流路ブロック21内の薬液の流量を調整する。ニードル41は、電動モータ45の回転駆動により移動される。変換機構47は、電動モータ45の回転をニードル41の直線移動に変換する。ニードル41は、横方向(X方向)に移動される。
薬液が吐出された後、制御部11は、三方弁71を操作することで、気体供給源69からの気体の供給を停止すると共に、図2に示すハウジング53内の気体を、吸排気口63等を通じて排気する。これにより、バネ61の弾性力によりダイアフラム51の肉厚部51aが押し下げられ、そして、肉厚部51aが弁座75に押し当てられる(閉状態)。閉状態のとき、ノズル2から薬液が吐出されない。
ノズル2からの薬液の吐出が終了後、ノズル2は、基板Wの上方から基板外に退避される。保持回転部3は、保持される基板Wの回転を停止し、その後、基板Wの保持を解除する。図示しない搬送機構は、保持回転部3上の基板Wを他の装置、載置部またはキャリア等に移動させる。
本実施例によれば、流路ブロック21は、第1外壁21aと、第1外壁21aと直角な面である第2外壁21bとを有する。ニードル41が配置される流量調整用弁室27は、流路ブロック21の第1外壁21aが凹むように形成されている。一方、ダイアフラム51が配置される開閉用弁室29は、第2外壁21bが凹むように形成されている。中間流路31は、流量調整用弁室27と開閉用弁室29とを接続するが、中間流路31は、第1外壁21aおよび第2外壁21bのいずれか一方に対して直角に延びている。このような構成により、中間流路31を直線状に形成することができる。そのため、V字流路等が原因で薬液の悪化するおそれがある薬液の置換特性を向上させることができる。なお、置換特性は、新しい薬液が第1接続口37に流入して、元の薬液を押し出しつつ第2接続口39に到達する時間で表される特性である。
また、第1流路33および第2流路35は各々、直線状であって、中間流路31に対して直角に延びている。一対の金型81,82に樹脂を流し込んで流路ブロック21を形成する際に、中間流路31を形成するために一対の金型81,82内に挿入する第1ピン部材89と、第1流路33および第2流路35を形成するために一対の金型81,82内に挿入する第2ピン部材90および第3ピン部材91の各々とを直角に配置することができる。そのため、第1ピン部材89と、第2ピン部材90および第3ピン部材91の各々とが斜めに配置される(直角でない)場合に比べて、中間流路31、第1流路33および第2流路35を容易に形成することができる。
また、第1流路33は、第2流路35と平行である。第1流路33における流量調整用弁室27と接続する部分と反対側の第1接続口37は、第2流路35における開閉用弁室29と接続する部分と反対側の第2接続口39と同じ方向を向いて開口している。一対の金型81,82に樹脂を流し込んで流路ブロック21を形成する際に、第1流路33および第2流路35を形成するために一対の金型81,82内に挿入する第2ピン部材90および第3ピン部材91を同じ方向に移動することができる。そのため、第2ピン部材90が金型内に挿入される向きが第3ピン部材91の向きと異なる場合に比べて、第1流路33および第2流路35を容易に形成することができる。
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)上述した実施例では、開閉用弁室29が設けられた第2外壁21bは、流量調整用弁室27が設けられた第1外壁21aと直角な面であった。この点、図4のように、第2外壁21bは、第1外壁21aと対向する共に第1外壁21aとほぼ平行な面であってもよい。すなわち、第2外壁(面)21bは、流路ブロック21を挟んで第1外壁(面)21aの反対側に設けられる。また、第2外壁21bは、第1外壁21aに対してほぼ平行である。
流量調整用弁室27は、流路ブロック21の第1外壁21aの一部が凹むように形成されている。開閉用弁室29は、流路ブロック21の第2外壁21bの一部が凹むように形成されている。図4のように、流量調整用弁室27は、開閉用弁室29と対向するように配置されている。
直線状の中間流路31は、開閉用弁室29と流量調整用弁室27と接続させるように形成されている。また、中間流路31は、第1外壁21aおよび第2外壁21bに対して直角に延びている。第1流路33および第2流路35は、各々、中間流路31に対して直角に延びている。第1流路33は、流量調整用弁室27に接続されている。一方、第2流路35は、開閉用弁室29に接続されている。
図4に示すダイアフラム51は、縦方向(Y方向)に移動する。そして、本変形例のニードル41も、縦方向に移動する。ニードル41の先端部41aは、流量調整用弁室27と中間流路31との接続部分の開口部49に通される。
本変形例によれば、流路ブロック21は、第1外壁21aと、第1外壁21aと対向すると共に第1外壁21aと平行な面である第2外壁21bとを有する。ニードル41が配置される流量調整用弁室27は、流路ブロック21の第1外壁21aが凹むように形成されている。一方、ダイアフラム51が配置される開閉用弁室29は、第2外壁21bが凹むように形成されている。中間流路31は、流量調整用弁室27と開閉用弁室29とを接続するが、中間流路31は、第1外壁21aおよび第2外壁21bに対して直角に延びている。このような構成により、中間流路31を直線状に形成することができる。そのため、V字流路等が原因で薬液の悪化するおそれがある薬液の置換特性を向上させることができる。
(2)上述した実施例では、中間流路31は、例えば図2のように、開閉用弁室29が設けられた第2外壁21bにほぼ直角に延びるように形成されていた。この点、中間流路31は、図5(a)のように、流量調整用弁室27が設けられた第1外壁21aにほぼ直角に延びるように形成されてもよい。
(3)上述した実施例および変形例(1)では、図2および図4のように、開閉用弁室29の底部の開口部73は、第2流路35に接続されていた。この点、図5(b)のように、開閉用弁室29の底部の開口部73は、中間流路31に接続されていてもよい。
(4)上述した実施例および各変形例では、図2および図4のように、流量調整用弁室27の底部の開口部49には、ニードル41の移動方向に延びる中間流路31または第1流路33が接続されていた。この点、図5(b)のように、流量調整用弁室27の底部の開口部49には、第3延長流路40cを介して、ニードル41の移動方向と直交する方向に延びる中間流路31(または第1流路33)が接続されてもよい。第3延長流路40cは、開口部49からニードル41の移動方向に延びて、中間流路31と接続されている。
なお、図5(a)、図5(b)並びに後述する図6(a)、図6(b)において、ニードル移動機構23および開閉用弁体移動機構25は簡略化されて示されている。
(5)上述した実施例および各変形例では、ニードル移動機構23は、電動モータ45と変換機構47とを備え、電動モータ45が出力する回転を変換機構47によって、ニードル41の直線移動に変換するように構成していた。しかしながら、これに限られるものではない。電動モータ45の代わりに作業者が手動で動かすハンドルやつまみを設け、ハンドルやつまみの回転をニードル41の直線移動に変換するように構成してもよい。
(6)上述した実施例および各変形例では、例えば図2および図4のように、第1流路33の一端の第1接続口37は、第2流路35の一端の第2接続口39と同じ方向を向いていた。すなわち、第1接続口37および第2接続口39は共に、図2および図4において、右向きに開口していた。この点、図6(a)および図6(b)のように、第1接続口37は、第2接続口39と逆向きに開口してもよい。すなわち、図6(c)および図6(d)において、第1接続口37は、左向きに開口し、第2接続口39は、右向きに開口する。
なお、図6(a)および図6(b)において、第1接続口37は、第2接続口39と逆向き、すなわち、第2接続口39に対して中間流路31周りに180度反対に向いて開口している。この点、第1接続口37は、第2接続口39に対して、中間流路31周りに例えば90°を向いて(すなわち0度および180度を除く向きに)開口してもよい。
(7)上述した実施例および各変形例では、開閉用弁体移動機構25は、気体によりダイアフラム51を駆動させていた。この点、開閉用弁体移動機構25は、ニードル移動機構23と同様に、電動モータによりダイアフラム51を駆動させてもよい。電動モータによる回転は、変換機構により直線移動に変換される。よれにより、ダイアフラム51の肉厚部51aを弁座75に押し当てたり、肉厚部51aを弁座75から離したりする。
1 … 基板処理装置
2 … ノズル
3 … 保持回転部
8a,8b … 薬液配管
9 … 薬液制御弁
11 … 制御部
21 … 単一の流路ブロック
21a … 第1外壁
21b … 第2外壁
23 … ニードル移動機構
25 … 開閉用弁体移動機構
27 … 流量調整用弁室
29 … 開閉用弁室
31 … 中間流路
33 … 第1流路
35 … 第2流路
37 … 第1接続口
39 … 第2接続口
41 … ニードル
51 … ダイアフラム
2 … ノズル
3 … 保持回転部
8a,8b … 薬液配管
9 … 薬液制御弁
11 … 制御部
21 … 単一の流路ブロック
21a … 第1外壁
21b … 第2外壁
23 … ニードル移動機構
25 … 開閉用弁体移動機構
27 … 流量調整用弁室
29 … 開閉用弁室
31 … 中間流路
33 … 第1流路
35 … 第2流路
37 … 第1接続口
39 … 第2接続口
41 … ニードル
51 … ダイアフラム
Claims (7)
- 第1外壁および、前記第1外壁と直角な面である第2外壁を有する単一の流路ブロックと、
前記第1外壁が凹むように形成された流量調整用弁室と、
前記第2外壁が凹むように形成された開閉用弁室と、
前記流路ブロックの内部に形成された直線状の中間流路であって、前記流量調整用弁室と前記開閉用弁室との間を接続させ、前記第1外壁および前記第2外壁のいずれか一方に対して直角に延びる前記中間流路と、
前記流路ブロックの内部に形成され、前記流量調整用弁室と接続する第1流路と、
前記流路ブロックの内部に形成され、前記開閉用弁室と接続する第2流路と、
前記流量調整用弁室内に配置されたニードルを有し、前記流量調整用弁室を塞ぐと共に、薬液の流量を調整するために前記ニードルを移動させるニードル移動機構と、
前記開閉用弁室内に配置された開閉用弁体を有し、前記開閉用弁室を塞ぐと共に、薬液の供給およびその供給の停止を行うために前記開閉用弁体を移動させる開閉用弁体移動機構と、
を備えていることを特徴とする薬液制御弁。 - 第1外壁および、前記第1外壁と対向すると共に前記第1外壁と平行な面である第2外壁を有する単一の流路ブロックと、
前記第1外壁が凹むように形成された流量調整用弁室と、
前記第2外壁が凹むように形成された開閉用弁室と、
前記流路ブロックの内部に形成された直線状の中間流路であって、前記流量調整用弁室と前記開閉用弁室との間を接続させ、前記第1外壁および前記第2外壁に対して直角に延びる前記中間流路と、
前記流路ブロックの内部に形成され、前記流量調整用弁室と接続する第1流路と、
前記流路ブロックの内部に形成され、前記開閉用弁室と接続する第2流路と、
前記流量調整用弁室内に配置されたニードルを有し、前記流量調整用弁室を塞ぐと共に、薬液の流量を調整するために前記ニードルを移動させるニードル移動機構と、
前記開閉用弁室内に配置された開閉用弁体を有し、前記開閉用弁室を塞ぐと共に、薬液の供給およびその供給の停止を行うために前記開閉用弁体を移動させる開閉用弁体移動機構と、
を備えていることを特徴とする薬液制御弁。 - 請求項1または2に記載の薬液制御弁において、
前記第1流路および前記第2流路は各々、直線状であって、前記中間流路に対して直角に延びることを特徴とする薬液制御弁。 - 請求項1から3のいずれかに記載の薬液制御弁において、
前記第1流路は、前記第2流路と平行であり、
前記第1流路における前記流量調整用弁室と接続する部分と反対側の第1接続口は、前記第2流路における前記開閉用弁室と接続する部分と反対側の第2接続口と同じ方向を向いて開口していることを特徴とする薬液制御弁。 - 請求項1から4のいずれかに記載の薬液制御弁において、
前記流路ブロックは、PFAで形成されていることを特徴とする薬液制御弁。 - 基板を保持し、保持した基板を回転する保持回転部と、
前記保持回転部に保持された基板に対して薬液を吐出するノズルと、
前記ノズルに接続された薬液配管と、
前記ノズルから吐出される薬液の流量を調整し、かつ前記ノズルから薬液を吐出させ、薬液吐出を停止させる薬液制御弁と、を備え、
前記薬液制御弁は、第1外壁および、前記第1外壁と直角な面である第2外壁を有する単一の流路ブロックと、
前記第1外壁が凹むように形成された流量調整用弁室と、
前記第2外壁が凹むように形成された開閉用弁室と、
前記流路ブロックの内部に形成された直線状の中間流路であって、前記流量調整用弁室と前記開閉用弁室との間を接続させ、前記第1外壁および前記第2外壁のいずれか一方に対して直角に延びる前記中間流路と、
前記流路ブロックの内部に形成され、前記流量調整用弁室と接続する第1流路と、
前記流路ブロックの内部に形成された第2流路であって、前記開閉用弁室と接続すると共に、前記薬液配管を介して前記ノズルに接続される前記第2流路と、
前記流量調整用弁室内に配置されたニードルを有し、前記流量調整用弁室を塞ぐと共に、薬液の流量を調整するために前記ニードルを移動させるニードル移動機構と、
前記開閉用弁室内に配置された開閉用弁体を有し、前記開閉用弁室を塞ぐと共に、薬液の供給およびその供給の停止を行うために前記開閉用弁体を移動させる開閉用弁体移動機構と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。 - 基板を保持し、保持した基板を回転する保持回転部と、
前記保持回転部に保持された基板に対して薬液を吐出するノズルと、
前記ノズルに接続された薬液配管と、
前記ノズルから吐出される薬液の流量を調整し、かつ前記ノズルから薬液を吐出させ、薬液吐出を停止させる薬液制御弁と、を備え、
前記薬液制御弁は、第1外壁および、前記第1外壁と対向すると共に前記第1外壁と平行な面である第2外壁を有する単一の流路ブロックと、
前記第1外壁が凹むように形成された流量調整用弁室と、
前記第2外壁が凹むように形成された開閉用弁室と、
前記流路ブロックの内部に形成された直線状の中間流路であって、前記流量調整用弁室と前記開閉用弁室との間を接続させ、前記第1外壁および前記第2外壁に対して直角に延びる前記中間流路と、
前記流路ブロックの内部に形成され、前記流量調整用弁室と接続する第1流路と、
前記流路ブロックの内部に形成された第2流路であって、前記開閉用弁室と接続すると共に、前記薬液配管を介して前記ノズルに接続される前記第2流路と、
前記流量調整用弁室内に配置されたニードルを有し、前記流量調整用弁室を塞ぐと共に、薬液の流量を調整するために前記ニードルを移動させるニードル移動機構と、
前記開閉用弁室内に配置された開閉用弁体を有し、前記開閉用弁室を塞ぐと共に、薬液の供給およびその供給の停止を行うために前記開閉用弁体を移動させる開閉用弁体移動機構と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。
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