换向阀及涂敷装置的制作方法

本发明涉及换向阀及涂敷装置。

背景技术：

有从喷嘴喷出流动体、向基板等工件的表面涂敷流动体的涂敷装置。此外，在喷嘴与容纳着流动体的罐之间设置有换向阀。在将流动体向喷嘴供给时，由换向阀将喷嘴与罐连接。在将流动体的供给停止时，由换向阀将流路切换，从而将喷嘴与回收罐等连接。

但是，当用换向阀切换了流路时，有在处于配管的内部或换向阀的内部中的流动体中发生气泡的情况。如果在流动体中发生气泡，则包含气泡的流动体被供给到工件的表面，有可能发生涂敷不匀，或在涂敷膜的内部中发生气孔。

所以，希望进行能够抑制由气泡带来的不良状况的发生的技术的开发。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－63807号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

本发明要解决的课题是提供一种能够抑制由气泡造成的不良状况的发生的换向阀及涂敷装置。

用来解决课题的手段

有关技术方案的换向阀具备：壳体，具有阀室、和分别连接在上述阀室上的第1端口、第2端口及第3端口；以及阀芯，可旋转地设置在上述阀室中，在外壁上具有凹部。

附图说明

图1是用来例示有关本实施方式的换向阀及涂敷装置的示意图。

图2(a)～图2(c)是用来例示有关比较例的换向阀的示意剖视图。

图3是用来例示有关本实施方式的换向阀的示意立体图。

图4(a)～图4(c)是用来例示有关本实施方式的换向阀的示意剖视图。

图5(a)是用来例示有关比较例的换向阀的端口的配置的示意图。图5(b)、图5(c)是用来例示有关本实施方式的换向阀的端口的配置的示意图。

图6(a)～图6(c)是用来例示由孔进行的流路的切换的示意图。

图7(a)～图7(c)是用来例示由凹部进行的流路的切换的示意图。

图8(a)～图8(c)是用来例示有关其他实施方式的凹部的示意图。

图9是用来例示有关其他实施方式的涂敷装置的示意图。

图10(a)是用来例示换向阀的动作的时间图。图10(b)是用来例示流动体的压力变化的示意曲线图。

标号说明

1换向阀；1a～1c端口；2供给部；3涂敷部；4载置部；5回收罐；6控制部；7检测部；11壳体；11a阀室；12阀芯；12a中心轴；12b凹部；13驱动部；21罐；22泵；31移动单元；32喷嘴；41工作台；41a台座；42驱动部；43杯；100涂敷装置；101涂敷装置。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行例示。另外，在各图中，对同样的构成要素赋予相同的标号而将详细的说明适当省略。

以下，作为一例，说明有关本实施方式的涂敷装置是旋涂机的情况。另外，有关本实施方式的涂敷装置并不限定于旋涂机等具有旋转的工作台的结构。例如，涂敷装置也可以为具有固定的工作台的结构，也可以为具有XY工作台等的在平面内移动的工作台的结构，也可以为具有鼓状等曲面的工作台的结构，也可以为具有带式输送机等的带状的工作台的结构。

图1是用来例示有关本实施方式的换向阀1及涂敷装置100的示意图。

图2(a)～图2(c)是用来例示有关比较例的换向阀200的示意剖视图。

图3是用来例示有关本实施方式的换向阀1的示意立体图。

图4是用来例示有关本实施方式的换向阀1的示意剖视图。

如图1所示，在涂敷装置100中，设置有换向阀1、供给部2、涂敷部3、载置部4、回收罐5(相当于第2罐的一例)及控制部6。

如图3及图4所示，在换向阀1中，设置有壳体11、阀芯12及驱动部13。

在壳体11上，设置有端口1a(相当于第1端口的一例)、端口1b(相当于第2端口的一例)及端口1c(相当于第3端口的一例)。端口1a连接在供给部2(罐21(相当于第1罐))上，端口1b连接在涂敷部3(喷嘴32)上，端口1c连接在回收罐5上。此外，在壳体11的内部设置有阀室11a。端口1a、端口1b及端口1c分别连接在阀室11a上。此外，与阀芯12的中心轴12a平行的方向上的端口1c的位置与端口1b的位置不同。

阀芯12设置在阀室11a的内部中。阀芯12被设置为，能够以中心轴12a为中心旋转。阀芯12可以呈圆柱状。但是，阀芯12的形状并不限定于圆柱状。阀芯12的形状例如也可以是球状，也可以是圆锥台状。即，阀芯12只要具有与中心轴12a正交的方向的截面为圆的形状就可以。在阀芯12的外壁上设置有凹部12b。凹部12b与阀室11a的内壁之间的空间为流动体的流路。如后述那样，凹部12b在与端口1a连接时与端口1b或端口1c连接。即，换向阀1可以做成三通阀。

驱动部13使阀芯12旋转。驱动部13例如可以为气缸等的空压设备、螺线管等的电气设备、伺服马达或脉冲马达等的控制马达等。如果考虑阀芯12的转速的控制及阀芯12的旋转位置的控制等，则驱动部13优选的是控制马达。

换向阀1通过凹部12b进行流路的切换。例如，在供给流动体时，换向阀1经由凹部12b使端口1a与端口1b之间连通。此时，端口1a与端口1c之间被封闭。在将流动体的供给停止时，换向阀1经由凹部12b使端口1b与端口1c之间连通。此时，端口1a与端口1b之间被封闭。

另外，关于端口1a、端口1b及端口1c的配置以及凹部12b的形状等的详细情况后述。

这里，对有关比较例的换向阀200进行说明。

如图2(a)～图2(c)所示，换向阀200也是三通阀。换向阀200具有壳体201和阀芯202。在壳体201的内部，形成设置有阀芯202的阀室201a。在壳体201上设置有端口200a、端口200b及端口200c。端口200a能够连接在供给部2上，端口200b能够连接在涂敷部3上，端口200c能够连接到回收罐5。

阀芯202呈球状，以中心轴202a为中心旋转。在阀芯202的内部设置有L字状的孔202b。端口200a、端口200b、端口200c及孔202b各自的中心设置在与中心轴202a正交的相同的平面内。

在供给流动体时，使供给流动体的泵动作，如图2(a)所示，将孔202b的一方的开口与端口200a连接，将孔202b的另一方的开口与端口200b连接。此时，端口200c被阀芯202的外壁封闭。当使流动体的涂敷停止时，使供给流动体的泵停止，使阀芯202旋转，如图2(c)所示，将孔202b的一方的开口与端口200c连接，将孔202b的另一方的开口与端口200a连接。此时，端口200b被阀芯202的外壁封闭。然后，当再次进行流动体的涂敷时，使阀芯202向反方向旋转，成为图2(a)所示的状态。

如图2(b)所示，在进行流路的切换的过程中，端口200a、端口200b及端口200c被阀芯202的外壁封闭。此外，孔202b的2个开口被阀室201a的内壁封闭。因此，在进行流路的切换的过程中，为对处于供给部2侧的流动体和处于孔202b的内部的流动体作用着压力的状态。即，在处于这些部分的流动体中有残压。在此情况下，如果流动体的压力较高，则混入到流路中的气体容易溶入到流动体中。并且，如图2(c)所示，如果处于大致大气压的回收罐5侧与孔202b及供给部2侧被连接，则处于孔202b及供给部2侧的流动体的压力急剧地下降。因此，溶存在流动体中的气体容易析出。

如果气体析出，则在流动体中发生气泡。处于孔202b及供给部2侧的流动体被残压向回收罐5的内部压出，但并不是全部的流动体被容纳到回收罐5的内部中。即，在孔202b及供给部2侧残留包含气泡的流动体。如果在孔202b及供给部2侧残留包含气泡的流动体，则当再次进行流动体的涂敷时包含气泡的流动体被供给到工件的表面，有可能发生涂敷不匀，或在涂敷膜的内部发生气孔。

此外，如果如后述那样使用L字状的孔202b进行流路的切换，则切换时间即流动体的压力变高的时间变长，溶存气体的量变多。因此，产生的气泡的数量及体积容易增加。

这里，对有关比较例的换向阀200的端口的配置和有关本实施方式的换向阀1的端口的配置进行说明。

图5(a)是用来例示有关比较例的换向阀200的端口的配置的示意图。

图5(b)、图5(c)是用来例示有关本实施方式的换向阀1的端口的配置的示意图。

如上述那样，在有关比较例的换向阀200中，端口200a、端口200b、端口200c及孔202b的各自的中心设置在与中心轴202a正交的相同的平面内。即，端口200a、端口200b及端口200c的各自的中心如图5(a)所示，设置在重力方向的相同的位置。因此，残留的流动体中包含的气泡难以移动。在此情况下，由于端口200b侧成为涂敷部3侧(工件110侧)，所以如果有包含气泡的流动体，则包含气泡的流动体容易被供给到工件的表面。

相对于此，在有关本实施方式的换向阀1中，如图5(b)、图5(c)所示，端口1c设置在比端口1b靠重力方向的上方。因此，容易被供给到工件的表面的处于涂敷部3侧的气泡容易向凹部12b侧移动。如果气泡向凹部12b侧移动，则气泡与喷嘴32的前端之间的距离变长，所以能够抑制气泡被供给到工件的表面上。此外，由于端口1c设置在比端口1b靠重力方向的上方，所以当进行了流路的切换时，能够经由凹部12b将气泡向端口1c侧排出。

即，如果为换向阀1，则能够抑制气泡向工件供给，所以能够抑制因气泡造成的不良状况的发生。

重力方向上的端口1c的中心与端口1b的中心之间的距离L1只要比0(零)大就可以。距离L1的适合值由于受到流动体的粘度及配管阻力等的影响，所以优选的是通过进行实验或模拟来适当决定。

处于凹部12b及供给部2侧的流动体被残压向回收罐5的内部压出。因此，端口1a在重力方向上能够设置在与端口1c相同的位置。但是，如果考虑气泡的排出，则优选的是如图5(b)所示那样将端口1a设置在端口1c与端口1b之间，或如图5(c)所示那样将端口1a设置在与端口1b相同的位置。在此情况下，越是将端口1a设置在端口1b侧，气泡的排出越容易。

接着，对有关比较例的换向阀200的孔202b和有关本实施方式的换向阀1的凹部12b进行说明。

图6(a)～图6(c)是用来例示由孔202b进行的流路的切换的示意图。

图7(a)～图7(c)是用来例示由凹部12b进行的流路的切换的示意图。

如上述那样，孔202b为呈L字状的流路。因此，当供给流动体时，如图6(a)所示，将孔202b的一方的开口与端口200a连接，将孔202b的另一方的开口与端口200b连接。当使流动体的涂敷停止时，如图6(c)所示，将孔202b的一方的开口与端口200c连接，将孔202b的另一方的开口与端口200a连接。在进行流路的切换的过程中，如图6(b)所示，孔202b的一方的开口位于端口200a与端口200c之间，孔202b的另一方的开口位于端口200a与端口200b之间。

即，在有关比较例的换向阀200的情况下，如果孔202b的2个开口与2个端口不重叠，则不进行流路的切换。这里，如果将端口200a与端口200b之间的距离、以及端口200a与端口200c之间的距离缩短，则能够使流路的切换时间变短。但是，在将这些距离缩短方面有极限。因此，如果做成具有L字状的孔202b的换向阀200，则流路的切换时间变长。在此情况下，在换向阀200切换的过程中发生密闭状态而内压上升，有可能在切换完成而压力被释放的瞬间溶入在流动体中的气体作为气泡发生。因此，需要以短时间切换换向阀，以使得内压不上升。

相对于此，在有关本实施方式的换向阀1中，设置有凹部12b。因此，当供给流动体时，如图7(a)所示，将凹部12b的一方的端面12ba的近旁与端口1a连接，将凹部12b的另一方的端面12bb的近旁与端口1b连接。当使流动体的涂敷停止时，如图7(c)所示那样将凹部12b的端面12ba的近旁与端口1c连接，将凹部12b的端面12bb的近旁与端口1a连接。在进行流路的切换的过程中，如图7(b)所示，在凹部12b上仅连接着端口1a，在凹部12b上没有连接端口1b、1c。

即，在有关本实施方式的换向阀1的情况下，如果凹部12b的端面的近旁与端口1b或端口1c重叠，则能够进行流路的切换。在此情况下，凹部12b的端面的位置不论端口1a～1c的位置如何都能够变更。因此，即使在不能将端口1a与端口1b之间的距离、以及端口1a与端口1c之间的距离缩短的情况下，也能够通过变更凹部12b的端面的位置来缩短流路的切换时间。

此外，在设凹部12b的端面12ba与端面12bb之间的距离为L1，设端口1b的端口1c侧的端部与端口1c的端口1b侧的端部之间的距离为L2的情况下，也可以设为“L1>L2”。如果这样，则能够缩短流路的切换时间。在此情况下，到凹部12b的端面12bb向端口1b的外侧移动完为止的时间、即到端口1b被封闭为止的时间变长。但是，如果凹部12b也被连接到管路阻力比端口1b侧小的端口1c侧，则流动体变得容易流动到端口1c侧，难以流动到端口1b侧。因此，即使到端口1b被封闭为止的时间稍稍变长，流动体从喷嘴32的泄漏也很少。

另一方面，如果设为“L1≤L2”，则能够将到端口1b被封闭为止的时间缩短。因此，即使在流动体的粘度较低而流动体容易从喷嘴32泄漏的情况下，也能够抑制流动体的泄漏。

图8(a)～图8(c)是用来例示有关其他实施方式的凹部12b的示意图。

如图8(a)所示，能够使凹部12b的端面12bb及端面12bc相对于中心轴12a倾斜。

此外，如图8(b)、图8(c)所示，在凹部12b的与端口1b重叠的位置，可以设置从端面12bb突出的连接部12bb1。在凹部12b的与端口1c重叠的位置，可以设置从端面12bc突出的连接部12bc1。可以使连接部12bb1的前端的尺寸比端口1b的直径尺寸小。可以使连接部12bc1的前端的尺寸比端口1c的直径尺寸小。如果使端面12bb及端面12bc倾斜，或设置连接部12bb1及连接部12bc1，则能够逐渐地进行端口1b及端口1c的开闭。因此，能够使流动体的压力逐渐变化，所以能够抑制气泡的发生。

接着，回到图1，对涂敷装置100进一步进行说明。

在供给部2上设置有罐21及泵22。

罐21容纳流动体。流动体例如可以为光敏抗蚀液等。但是，流动体并不限定于光敏抗蚀液。流动体只要是粘度比水高就可以。流动体例如也可以是使树脂用溶剂溶解者、或粘接剂等。

泵22的吸引口连接在设于罐21的内部的配管上。泵22的排出口经由配管连接在换向阀1的端口1a上。即，端口1a经由泵22与罐21连接。泵22将容纳在罐21中的流动体经由换向阀1向涂敷部3(喷嘴32)供给。此外，在泵22中，可以设置流量调整阀及开闭阀等。另外，作为流动体的供给机构而例示了泵22，但流动体的供给机构并不限定于泵22。流动体的供给机构例如也可以是向罐21供给氮气等、将容纳在罐21中的流动体压送的机构。

在涂敷部3设置有移动单元31及喷嘴32。

移动单元31具有移动部31a及升降部31b。

移动部31a经由升降部31b使喷嘴32沿与工作台41的面平行的方向移动。移动部31a使喷嘴32在工作台41的上方与载置部4的外方之间移动。升降部31b设置在移动部31a上。升降部31b保持喷嘴32，使喷嘴32沿与工作台41的面垂直的方向移动。移动单元31例如可以为2轴控制的机器人等。

喷嘴32能够向工件110供给流动体。喷嘴32的一方的端部开口，另一方的端部经由配管与换向阀1的端口1b连接。

在载置部4设置有工作台41、驱动部42及杯43。

工作台41能够载置工件110。工作台41具有台座41a及驱动轴41b。台座41a设置在杯43的内部中。台座41a例如呈圆板状。在台座41a的一方的面上载置工件110。也可以在台座41a上设置真空吸盘等保持机构，将所载置的工件110保持。在台座41a的另一方的面上连接着驱动部42的一方的端部。驱动轴41b的另一方的端部在杯43的外侧与驱动部42连接。

工件110例如可以为半导体晶片或玻璃基板等的板状体。但是，工件110并不限定于进行了例示的结构。

驱动部42例如可以做成伺服马达等控制马达。

杯43以将台座41a的周围包围的方式设置。杯43的上端开口。杯43的上端处于比载置在台座41a上的工件110的上表面高的位置。因此，能够抑制涂敷在工件110的上表面上的流动体向涂敷装置100的外方飞散。此外，在杯43的底部，设置有排出口43a。在排出口43a上能够连接回收装置。通过台座41a旋转，将供给到工件110的上表面的流动体平整而形成涂敷膜111。此外，将剩余的流动体向工件110的外方排出。从工件110排出的流动体被杯43的内侧面承接，并被引导到杯43的底面。被引导到杯43的底面的流动体经由排出口43a被向回收装置输送。

回收罐5经由配管连接在换向阀1的端口1c上。如上述那样，当使流动体的涂敷停止时，将泵22停止，经由凹部12b将端口1a与端口1c连接。于是，将残留在凹部12b的内部及端口1a与泵22的排出口之间的流动体通过残压压出。被压出的流动体被收纳到回收罐5中。即，回收罐5收纳残余的流动体。

控制部6例如可以为计算机等。控制部6控制设置在涂敷装置100的各要素的动作。例如，控制部6控制驱动部13而进行阀芯12的位置、以及流路的切换。控制部6控制泵22而经由换向阀1将流动体向喷嘴32供给。控制部6控制移动部31a及升降部31b而使喷嘴32的位置移动。控制部6控制驱动部42，从而由供给到工件110的上表面的流动体形成涂敷膜111。

接着，对涂敷装置100的作用进行说明。

首先，通过输送装置等将工件110载置到台座41a之上。载置的工件110被真空吸盘等保持。

接着，向工件110的上表面供给流动体，形成涂敷膜111。

首先，使工作台41以规定的转速旋转。

接着，向工件110的上表面以旋涡状供给流动体。例如，使泵22动作，并使喷嘴32从工件110的中心侧朝向外周侧移动。此时，使换向阀1的阀芯12旋转，经由凹部12b使端口1a与端口1b之间连通。通过使喷嘴32在旋转的工件110的上方移动，将流动体以旋涡状向工件110的上表面供给。

接着，使流动体的供给停止。例如，使泵22停止。接着，使换向阀1的阀芯12反向旋转，经由凹部12b使端口1b与端口1c之间连通。处于凹部12b及供给部2侧的流动体通过残压被向回收罐5的内部压出。

接着，使工作台41以规定的转速旋转，将以旋涡状涂敷的流动体平整而形成涂敷膜111。此时，将剩余的流动体向工件110的外方排出，经由杯43回收。

接着，通过输送装置等将形成了涂敷膜111的工件110从涂敷装置100取出。

如以上这样，能够在工件110的上表面形成涂敷膜111。

接着，对有关其他实施方式的涂敷装置101进行例示。

图9是用来例示有关其他实施方式的涂敷装置101的示意图。

图10(a)是用来例示换向阀1的动作的时间图。图10(b)是用来例示流动体的压力变化的示意曲线图。

如图9所示，在涂敷装置101上设置有换向阀1、供给部2、涂敷部3、载置部4、回收罐5、检测部7及控制部6。即，在涂敷装置101除了设置在涂敷装置100的要素以外还设置有检测部7。

检测部7被连接在换向阀1的端口1a与罐21之间。检测部7可以设为检测流动体的压力的压力传感器。

这里，为了将适当的量的流动体向工件110的上表面供给，以图10(a)所示那样的时点使换向阀1动作，进行流动体的供给和停止。

如果将换向阀1从流动体的供给切换为停止，则处于凹部12b及供给部2侧的流动体被残压向回收罐5的内部压出。因此，在将换向阀1切换到供给的停止之后，如图10(b)所示，流动体的压力逐渐下降。在此情况下，如果流动体供给时的压力较高，则如图10(b)的点线所示，存在到残留的流动体排出结束为止的时间(到残压消失为止的时间)变长的情况。如果残留的流动体的排出没有结束，则不能进行接着的涂敷，所以优选的是缩短该时间。

所以，在涂敷装置101中，由检测部7检测流动体的压力，基于检测出的压力进行换向阀1的控制。例如，压力越高，使阀芯12的转速越快。如果阀芯12的转速变快，则流路的切换时间变短，所以能够将到成为能进行接着的涂敷为止的时间缩短。此外，使被供给到工件110的上表面的流动体与在涂敷膜111的形成中需要的流动体的量相比稍稍多。因此，在不比涂敷膜111的形成中需要的流动体的量少的范围中，能够将进行流动体的供给的停止的时点提早。

在此情况下，控制部6基于检测部7的检测值，控制设置在换向阀1的阀芯12转速。

以上，例示了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，不是要限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种各样的省略、替换、变更等。这些实施方式及其变形例包含在发明的范围或主旨中，并且包含在技术方案所记载的发明和其等价的范围中。此外，上述各实施方式能够相互组合而实施。