液状体の回転式スプレイ塗布方法及び装置
【課題】 表面に多数の微細な凹凸パターンでなる突起を有する被塗物へ成膜する際に、生産性を上げると共に、塗布むらをなくし均一にかつ薄く塗膜を形成させて塗布膜品質を大幅に向上させ得る液状体の回転式スプレイ塗布方法及び装置を提供する。
【解決手段】 搬送装置２３により搬送される被塗物５に、回転中心Ａを中心として回転する回転円周軌道Ｂ上に複数個配置されたスプレイガン４０から液状体をスプレイして塗布するに当って、該スプレイガンを、その液状体のスプレイパターンが、表面に頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起５ａを有した被塗物５の該突起の頂部Ｓ、谷部Ｖ及び側部ＤＳ、ＲＳ、ＵＳ、ＬＳに向けてスプレイされるように、該回転円周軌道Ｂ上に該被塗物の表面と所定角度α、θを有して向き合うにように取付け、液状体を該突起の頂部、谷部及び側部でなる塗布面に略均一にかつ薄い成膜を形成するように塗布する。
【解決手段】 搬送装置２３により搬送される被塗物５に、回転中心Ａを中心として回転する回転円周軌道Ｂ上に複数個配置されたスプレイガン４０から液状体をスプレイして塗布するに当って、該スプレイガンを、その液状体のスプレイパターンが、表面に頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起５ａを有した被塗物５の該突起の頂部Ｓ、谷部Ｖ及び側部ＤＳ、ＲＳ、ＵＳ、ＬＳに向けてスプレイされるように、該回転円周軌道Ｂ上に該被塗物の表面と所定角度α、θを有して向き合うにように取付け、液状体を該突起の頂部、谷部及び側部でなる塗布面に略均一にかつ薄い成膜を形成するように塗布する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体シリコーンウェハー、ガラス基板、各種樹脂部材、及び金属平板等の被塗物に、液状フォトレジスト剤、表面保護膜剤、及び機能性塗布剤等の液状体を高速でスプレイ塗布して成膜するに際し、塗布付着効率の向上と塗布むらをなくし、均一に薄く成膜形成する回転式スプレイ塗布方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体シリコーンウェハーやガラス基板等の被塗物に乾燥膜厚１０μ以下のレジスト剤や機能膜を成膜する場合、スピンコーターや、バーコーター等の塗布技術が盛んに使用されている。
【０００３】
しかし、半導体シリコーンウェハーやガラス基板が平板状のものやレジスト剤を塗布する表面が平面状であればそれで良いが、図１３に示すような平板状に数十ミクロンの凹凸パターン群Ｎの溝を持った（アスペクト比が大きい）、窪みや穴が空いていたりする場合は、スピンコーターやロールコーター及びスリットコーター等で塗布する際、段差の側面部や穴も含めての成膜は困難である。そのため、塗布材料をスプレイして成膜する方法が検討される。
【０００４】
そのスプレイ方式は２流体スプレイ（俗にエアスプレイという）や、エアレススプレイ又は遠心力霧化式等の１流体スプレイがあるが、薄膜形成の場合は、液の微細な微粒化と低吐出量域での吐出安定性が薄膜を作成する絶対条件になるため、２流体スプレイが使用される。その場合、スプレイ霧化の欠点でもあるオーバースプレイミストが発生し、通常塗着効率が５０％以下になってしまい被塗物用支持治具や同移動用コンベアが汚染され、それらの洗浄手入れに多くの工数も費やされ量産としての実用性が問題になる。
【０００５】
また、これに静電気を印加して（一般に５０〜１００ＫＶ）塗着効率を増大しようとした場合、被塗物表面の表面固有抵抗値が１０７Ω／ｃｍ２以下であれば静電気の力が作用して被塗物の平板周囲部に塗布粒子が集まり膜厚が平板周囲が厚く、中央部が薄くなる。また表面固有抵抗値が１０７Ω／ｃｍ２よりも大きいと静電反発を起こして逆に塗布粒子は付着しずらくなる。そのため２流体スプレイ塗布で５０％以上の塗着効率を向上させ、薄膜形成することとして次の方式がとられている。
【０００６】
スプレイ塗布による成膜形成の場合、１０μ以下の乾燥膜厚を得るには塗布液を霧化された粒径は通常１μ〜１０μ前後に形成されるが、塗膜のムラや膜厚バラツキを低減させる塗布条件、及び発泡等がなくしかも塗布液の飛散を低減させる塗布条件は、被塗物への付着時のスプレイ霧化パターンＰ幅を５０ｍｍ以下のようにできるだけ狭くし、０．３ＭＰａ以下の低い霧化エア圧力で吐出量も５０ｃｃ／ｍｉｎ以下に下げて何回も薄く塗り重ねするスプレイ方法が基本である。
すなわち、図１２及び図１４に示すように、塗布ガン４を直交座標型ロボットに搭載させて直交座標型ロボットＹ軸２の方向に往復動作させながらその往復動作の９０度の直交座標型ロボットＸ軸１方向にスプレイ霧化パターンＰ幅の１／２以下の塗り重ねピッチで、被塗物５に対し連続塗布していくことが精度の良い膜厚を得るには必要となる。
【０００７】
その場合、被塗物５の生産性をあげるには、塗布ガン４を複数持たせて塗布パターンを広くするか、直交座標型ロボットの塗布速度を早くすることが必要となる。ただ直交座標型ロボットの動作限界速度としては現在のものではせいぜい毎秒１ｍであるため、精度の良い膜厚を維持しながらの被塗物生産速度は直交座標型ロボット速度に依存してしまう。例えば直交座標型ロボットの動作限界速度が毎秒１ｍで、２０ｍｍのパターン幅を有する塗布ガンを１ガンとして、図１３に示すような凹凸パターン群Ｎを持った１平方ｍの被塗物でビア（孔）又は突起５ａの高さ（Ｈ１）５０ミクロン、トップビア幅（Ｒ１）８０ミクロン、ボトムビア幅（Ｑ）５０ミクロンとしたときの、凹凸パターンの各面をそれぞれ１０μの成膜をスプレイで形成する場合、Ｘ軸１、Ｙ軸２各方向から塗布ガン移動ピッチを５ｍｍピッチでは１０分以上は費やしてしまう。
【０００８】
また、塗布ガン４を直交座標型ロボットＺ軸３に複数持たせ、スプレイ霧化パターンＰを一度に多数作成させて塗布ガン移動ピッチ間隔を広げる方法もあるが、各ガンの吐出量管理等でばらつきを生じたやすく、塗布膜のムラを発生しやすくなりあまり適さない。そのため０．５平方メートルの被塗物でさえもスプレイで薄膜形成する場合、生産性が良くないことが短所となっていた。このように上記の直線的動作の塗り重ね方式によって、塗布ムラの発生を抑えることや、生産速度の大幅向上を実現することは困難であった。
【０００９】
一方、塗布生産性を向上させる塗布方法として、例えば特許文献１に記載されているような回転式スプレイ塗布装置（ロータリースプレー塗装装置）を適用することが考えられる。この回転式スプレイ塗布方法は、既に一般に塗装業界で瓦塗装とか、外壁建材への上塗り塗装等で一部使用されている。
【特許文献１】 特開２０００−６１３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のごとく、半導体シリコーンウェハーや大型ガラス基板等の被塗物に、液状フォトレジスト剤及び表面保護膜剤や機能性塗布剤等の液状体を高速でスプレイ塗布して成膜する際、塗布付着効率の向上と塗布むらをなくし、均一に薄く成膜形成するように塗布する上で、スピンコートやスリットコート及びロールコート方式では凹凸面を有する平板被塗物は均一性がなく、また前記直交座標型ロボットによるスプレイ方法では、ある一定の塗着効率を維持しながら塗布しようとすれば生産性が満足できないという問題がある。
【００１１】
そして、生産性を向上させるために前記特許文献１に記載されているような回転式スプレイ塗布方法を、単に、表面に多数の微細な凹凸パターンでなる突起を有する半導体シリコーンウェハーやガラス基板及び各種樹脂部材等の被塗物へのスプレイ塗布に適用するだけでは、該無数の突起が形成される段差の側面部や穴、谷部などに所望する均一な薄膜形成はできないという問題がある。
【００１２】
本発明は、前記の問題を解決しようとするものであり、半導体シリコーンウェハーやガラス基板等の表面に多数の微細な凹凸パターンでなる突起を有する被塗物へ成膜する際に、生産性を上げると共に、塗布むらをなくし均一にかつ薄く塗膜を形成させて塗布膜品質を大幅に向上させ、塗布液の飛散も抑えることが可能な回転式スプレイ塗布方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記の目的を達成するために、次のような回転式スプレイ塗布方法及び装置とした。すなわち、
（１）搬送装置により搬送される被塗物に、該被塗物搬送面と平行でかつ該被塗物搬送面よりも上方の面内で回転中心を中心として回転する回転円周軌道上に、間隔をおいて複数個配置されたスプレイガンから液状体をスプレイして塗布する液状体の回転式スプレイ塗布方法であって、該搬送装置で搬送される被塗物はその表面に頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起を有しており、該スプレイガンを、その液状体のスプレイパターンが該突起の頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように、該回転円周軌道上に該被塗物の表面と所定角度を有して向き合うにように取付け、液状体を該突起の頂部、谷部及び側部でなる塗布面に略均一にかつ薄い成膜を形成するように塗布する液状体の回転式スプレイ塗布方法とした。
【００１４】
これにより、被塗物が搬送されつつ、スプレイガンが該被塗物を略横断しながら回転されて被塗物に液状体が噴出されて塗布されることにより、塗布の生産性があがると共に、塗布に際してスプレイガンは液状体のスプレイパターンが被塗物表面の多数の突起の頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように所定の角度を向けられているので、効率良く該多数の突起の頂部、谷部及び側部に略均一にかつ薄い成膜が形成される。また、
【００１５】
（２）前記（１）液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、そのスプレイパターンが該回転円周軌道上のガン取付け部の鉛直線に対して回転方向寄りに０〜４５度の方向に向くように設定するようにした。
【００１６】
このことにより、スプレイパターンの向かう方向が被塗物の突起の頂部や谷部だけでなく側面のうちの特に被塗物の搬送方向（進行方向）と交差する側の側面にも向けられることになり、真上からスプレイパターンが噴射されることに比して頂部や谷部はもとより突起の側面をも効率良く塗布することができる。また、
【００１７】
（３）前記（２）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、さらに、スプレイパターンが、該回転円周軌道上のガン取付け部の接線に対して外側に０〜４５度の方向に向くように設定するようにした。
【００１８】
このことにより、前記スプレイパターンの向かう方向が被塗物の突起の頂部や谷部のみでなく、突起の側面のうちの特に被塗物の搬送方向（進行方向）側に位置する側面にも向けられることになり、真上からスプレイパターンが噴射されることに比して突起の該側面をも効率良く塗布することができ、したがって前記突起の搬送方向と交差する側の側面に加えて、搬送方向側に位置する側面をも塗布することができ、突起の頂部、谷部及び側部を効率良く塗布することができる。また、
【００１９】
（４）前記（３）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、搬送されている被塗物に対して、該回転円周軌道上を回転するスプレイガンにより搬送方向上流側において該被塗物表面の突起の下流側の側部（即ち被塗物の搬送方向側の側部）及び左右（即ち被塗物の搬送方向と交差する側）の一方側の側部を塗布するようにし、搬送方向下流側において該被塗物表面の突起の上流側の側部及び左右の他方側の側部を塗布するようにし、搬送方向の上流側と下流側においてそれぞれ頂部及び谷部を塗布するようにした。
【００２０】
このことにより、被塗物の上流側と下流側で塗布するので塗布生産性が確実に向上されると共に突起の全ての側部が塗布され、また突起の頂部と谷部は斜めからスプレイパターンが噴射され側部の塗布に比べて粒子の密度が薄くなっても上流側と下流側で少なくとも２回塗布されるので突起の頂部、谷部及び側部に対して略均一厚みの塗膜を効率良く塗布することができる。また、
【００２１】
（５）前記（１）〜（４）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該被塗物は、その表面の該頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起が５〜３００μｍの段差パターンをもつ平板状被塗物とした。
【００２２】
これにより、該段差パターンの多数の微細な突起を有する平板被塗物に対して該突起の頂部、谷部及び側部に対して略均一厚みの塗膜を効率良く塗布することができる。また、
【００２３】
（６）前記（１）〜（５）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該スプレイガンは、気体で液状体を霧化する２流体スプレイガンであり、該２流体スプレイガンは該回転円周軌道に等間隔で２〜１２箇所配設され、該回転円周軌道の直径及び回転速度はそれぞれ５００ｍｍ〜１５００ｍｍ及び２０〜８０ＲＰＭであり、被塗物の搬送速度は１〜１０ｍ／ｍｉｎであり、該被塗物の表面と該２流体スプレイガンのノズルの吐出口先端との距離が３０〜２００ｍｍであり、該被塗物は、塗布に先立ち温度が２０〜８０℃に予熱されたものであり、該液状体は、粘度が１０〜８００ＣＰＳであるとよい。
【００２４】
これにより、２流体スプレイガンによって液の微細な微粒化と低吐出量域での吐出安定性が維持されて薄膜形成が達成され、かつ上記の各数値範囲内の適宜な値を採用することにより、生産性よく、被塗物の突起の頂部、谷部及び側部の表面に対して所望する薄い膜厚、例えば１０μ前後の膜厚の塗膜を効率よく塗布することができるようになる。この場合、被塗物が予め該所定温度に予熱されることにより、塗布された液状体の溶媒が蒸発されて固形分が多くなるため、例えば突起の角や側面に塗布された液状体の垂れが防がれ付着が良好となり、頂部や谷部との膜厚の変化の少ないものとなり塗布むらが少なくなり全体的に薄い成膜が形成されることになる。また、
【００２５】
（７）前記（６）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該２流体スプレイガンは、先端部が角度３〜１０度の長細く尖ったニードルと、該ニードル先端部との間で弁機構を構成し、該ニードル先端部に対応した形状の第１ノズル孔を有し該第１ノズル孔の出口径が０．２〜０．６ｍｍである第１ノズルと、該第１ノズル孔の出口周囲を取り囲んで該第１ノズルとの間で環状の霧化用圧縮気体通路を形成し、下端に口径０．８〜１．５ｍｍの第２ノズル孔を形成した第２ノズルと、該ニードルの後端部と当接可能に設けられ、該針状ニードル先端部と該第１ノズルの第１ノズル孔との開き間隙を極微小量調整可能なようにニードルの移動距離を８〜１５μ単位で移動可能に設けたニードル移動量調整装置と、を有し、液状体吐出時に該ニードル移動量調節装置により該ニードル先端部と第１ノズル孔との間隙を調整して第１ノズルの第１ノズル孔から該ニードル先端部に沿って液状体を滲み出させながら該霧化用圧縮気体通路を流れる圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第１霧化用圧縮気体によって微粒化させつつ第２ノズルの第２ノズル孔から噴出させることにより、吐出液圧０．０１〜０．４ＭＰａ、吐出量０．１〜３０．０ｃｍ３／ｍｉｎの液状体を吐出することにより、少量の液状体をスプレイする２流体スプレイガンとした。
【００２６】
これにより、ニードル移動量調節装置、例えばマイクロアジャスト、によって、ニードル先端部と第１ノズル孔との間隙が極微小量、調整可能とされて少量の液状体が霧化されて第２ノズルから噴出（スプレイ）され、吐出量制御の熟練を要せず、再現性良く、少量の液体の定量吐出量の制御調整を容易に且つ確実に行なうことができる。したがって、被塗物の突起の頂部、谷部及び側部の表面に対して所望する薄膜、例えば１０μ前後の薄い膜厚の塗膜を効率よく塗布することができるようになる。また、
【００２７】
（８）前記（７）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該第２ノズルの下端部に該第２ノズル孔を囲むようにして口径が１．０〜２．０ｍｍの第３ノズル孔を有し該第３ノズル孔の周囲に第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体の複数の供給通路を形成した第３ノズルをさらに設け、該第２ノズル孔から噴出した噴出流を該第３ノズル孔を通して噴出させつつ該複数の圧縮気体供給通路から圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体を供給して衝突させることにより、該噴出流をさらに微粒化させ、かつ旋回させて拡散させ、被塗物に塗布するようにした。
【００２８】
これにより、第２ノズルからスプレイされる噴出流がさらに微粒化される。同時に該噴出流は旋回されるのでスプレイ流が拡散される。これにより、被塗物の表面の突起の頂部、谷部及び側部の表面に対して薄い膜厚の塗膜を効率よく塗布することができるようになる。また、
【００２９】
（９）前記（１）〜（８）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該被塗物は、半導体シリコーンウェハー又はガラス基板又は各種透明部材又は各種樹脂部材又は金属平板であり、該液状体は、フォトレジスト剤又は表面保護膜剤又は機能性塗布剤とした。
【００３０】
これにより、被塗物としての半導体シリコーンウェハー又はガラス基板又は各種樹脂部材又は金属平板に、液状体としての液状フォトレジスト剤又は表面保護膜剤又は機能性塗布剤を高速でスプレイ塗布して塗布付着効率の向上と塗布むらをなくし、均一に薄く成膜形成することができる。また、
【００３１】
（１０）搬送装置により搬送される被塗物に、該被塗物搬送面と平行でかつ該被塗物搬送面よりも上方の面内で回転中心を中心として回転する回転円周軌道上に、間隔をおいて複数個配置されたスプレイガンから液状体をスプレイして塗布する液状体の回転式スプレイ塗布装置であって、該搬送装置で搬送される被塗物はその表面に頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起を有しており、該スプレイガンを、その液状体のスプレイパターンが該突起の頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように、該回転円周軌道上に該被塗物の表面と向き合う角度を調整可能に取付け、液状体を該突起の頂部、谷部及び側部でなる塗布面に略均一にかつ薄い成膜を形成するように塗布する液状体の回転式スプレイ塗布装置とした。
【００３２】
これにより、被塗物が搬送されつつ、スプレイガンが該被塗物を略横断しながら回転されて被塗物に液状体が噴出されて塗布されることにより、塗布の生産性があがると共に、塗布に際してスプレイガンは液状体のスプレイパターンが被塗物表面の多数の突起の頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように被塗物の表面と向き合う角度を調整可能に取付けられているので、該角度を所望の角度となるように調節することにより、該多数の突起の頂部、谷部及び側部に略均一にかつ薄い成膜を効率よく形成させることができるようになる。また、
【００３３】
（１１）前記（１０）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、そのスプレイパターンが該回転円周軌道上のガン取付け部の鉛直線に対して回転方向寄りに角度０〜４５度の方向に向くように該角度範囲で調整可能に取付けた。
【００３４】
これにより、スプレイパターンの向かう方向が被塗物の突起の頂部や谷部だけでなく突起の側面のうちの特に被塗物の搬送方向（進行方向）と交差する側の側面にも向けられることになり、真上からスプレイパターンが噴射されることに比して頂部や谷部はもとより突起の該側面をも効率良く塗布することができる。そして、この場合、スプレイガンの被塗物の表面と向き合う角度をスプレイパターンが該回転円周軌道上のガン取付け部の鉛直線に対して回転方向寄りに角度０〜４５度の範囲内で所望の角度に調整可能となることにより被塗物の突起の形状、すなわち頂部、谷部、側部の形状の違いに応じてスプレイパターンの適切な投入角度を選ぶことができ、均一な塗膜を形成できるようになる。また、
【００３５】
（１２）前記（１１）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、さらに、スプレイパターンが、該回転円周軌道上のガン取付け部の接線に対して外側に角度０〜４５度の方向に向くように該角度範囲で調整可能に取付けた。
【００３６】
これにより、前記スプレイパターンの向かう方向が被塗物の突起の頂部や谷部だけでなく被塗物の突起の側面のうちの特に搬送方向（進行方向）側に位置する側面にも向けられることになり、真上からスプレイパターンが噴射されることに比して突起の該側面をも効率良く塗布することができ、したがって前記突起の搬送方向と交差する側の側面に加えて、搬送方向側に位置する側面をも塗布することができ、突起の頂部、谷部及び側部を効率良く塗布することができる。そして、この場合、スプレイガンの被塗物の表面と向き合う角度を、スプレイパターンが該回転円周軌道上のガン取付け部の接線に対して外側に該０〜４５度の範囲内で所望の角度に調整可能となることにより、被塗物の突起の形状、すなわち頂部、谷部、側部の形状の違いに応じてスプレイパターンの適切な投入角度を選ぶことができ、均一な塗膜を形成できるようになる。また、
【００３７】
（１３）前記（１２）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、搬送されている被塗物に対して、該回転円周軌道上を回転するスプレイガンにより搬送方向上流側において該被塗物表面の突起の下流側の側部及び左右の一方側の側部を塗布するようにし、搬送方向下流側において該被塗物表面の突起の上流側の側部及び左右の他方側の側部を塗布するようにし、搬送方向の上流側と下流側においてそれぞれ頂部及び谷部を塗布するようにした。
【００３８】
これにより、被塗物の上流側と下流側で塗布するので塗布生産性が確実に向上されると共に突起の全ての側部が塗布され、また突起の頂部と谷部は斜めからスプレイパターンが噴射され側部の塗布に比べて粒子の密度が薄くなっても上流側と下流側で少なくとも２回塗布されるので突起の頂部、谷部及び側部に対して略均一厚みの塗膜を効率良く塗布することができる。また、
【００３９】
（１４）前記（１０）〜（１３）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、該被塗物は、その表面の該頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起が５〜３００μｍの段差パターンをもつ平板状被塗物とした。
【００４０】
これにより、該段差パターンの多数の微細な突起を有する平板被塗物に対して該突起の頂部、谷部及び側部に対して略均一厚みの塗膜を効率良く塗布することができる。また、
【００４１】
（１５）前記（１０）〜（１４）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、該スプレイガンは、気体で液状体を霧化する２流体スプレイガンであり、該２流体スプレイガンは該回転円周軌道に等間隔で２〜１２箇所配設され、該回転円周軌道の直径及び回転速度はそれぞれ５００ｍｍ〜１５００ｍｍ及び２０〜８０ＲＰＭであり、被塗物の搬送速度は１〜１０ｍ／ｍｉｎであり、該被塗物の表面と該２流体スプレイガンのノズルの吐出口先端との距離が３０〜２００ｍｍであり、該被塗物は、塗布に先立ち温度が２０〜８０℃に予熱されたものであり、該液状体は、粘度が１０〜８００ＣＰＳとした。
【００４２】
これにより、２流体スプレイガンによって液の微細な微粒化と低吐出量域での吐出安定性が維持されて薄膜形成が達成され、かつ上記の各数値範囲内の適宜な値を採用することにより、生産性よく、被塗物の突起の頂部、谷部及び側部の表面に対して所望する薄い膜厚、例えば１０μ前後の膜厚の塗膜を効率よく塗布することができるようになる。この場合、被塗物が予め該所定温度に予熱されることにより、塗布された液状体の溶媒が蒸発されて固形分が多くなるため、例えば突起の角や側面に塗布された液状体の垂れが防がれ付着が良好となり、頂部や谷部との膜厚の変化の少ないものとなり塗布むらが少なくなり全体的に薄い成膜が形成されることになる。また、
【００４３】
（１６）前記（１５）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、該２流体スプレイガンは、先端部が角度３〜１０度の長細く尖ったニードルと、該ニードル先端部との間で弁機構を構成し、該ニードル先端部に対応した形状の第１ノズル孔を有し該第１ノズル孔の出口径が０．２〜０．６ｍｍである第１ノズルと、該第１ノズル孔の出口周囲を取り囲んで該第１ノズルとの間で環状の霧化用圧縮気体通路を形成し、下端に口径０．８〜１．５ｍｍの第２ノズル孔を形成した第２ノズルと、該ニードルの後端部と当接可能に設けられ、該針状ニードル先端部と該第１ノズルの第１ノズル孔との開き間隙を極微小量調整可能なようにニードルの移動距離を８〜１５μ単位で移動可能に設けたニードル移動量調整装置と、を有し、液状体吐出時に該ニードル移動量調節装置により該ニードル先端部と第１ノズル孔との間隙を調整して第１ノズルの第１ノズル孔から該ニードル先端部に沿って液状体を滲み出させながら霧化用圧縮気体通路を流れる圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第１霧化用圧縮気体によって微粒化させつつ第２ノズルの第２ノズル孔から噴出させることにより、吐出液圧０．０１〜０．４ＭＰａ、吐出量０．１〜３０．０ｃｍ３／ｍｉｎの液状体を吐出することにより、少量の液状体をスプレイする２流体スプレイガンとした。
【００４４】
これにより、ニードル移動量調節装置、例えばマイクロアジャスト、によって、ニードル先端部と第１ノズル孔との間隙が極微小量、調整可能とされて少量の液状体が霧化されて第２ノズルから噴出（スプレイ）され、吐出量制御の熟練を要せず、再現性良く、少量の液体の定量吐出量の制御調整を容易に且つ確実に行なうことができる。したがって、被塗物の突起の頂部、谷部及び側部の表面に対して所望する薄膜、例えば１０μ前後の薄い膜厚の塗膜を効率よく塗布することができるようになる。また、
【００４５】
（１７）前記（１６）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、該第２ノズルの下端部に該第２ノズル孔を囲むようにして口径が１．０〜２．０ｍｍの第３ノズル孔を有し該第３ノズル孔の周囲に第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体の複数の供給通路を形成した第３ノズルをさらに設け、該第２ノズル孔から噴出した噴出流を該第３ノズル孔を通して噴出させつつ該複数の圧縮気体供給通路から圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体を供給して衝突させることにより、該噴出流をさらに微粒化させ、かつ旋回させて拡散させ、被塗物に塗布するようにした。
【００４６】
これにより、第２ノズルからスプレイされる噴出流がさらに微粒化される。同時に該噴出流は旋回されるのでスプレイ流が拡散される。これにより、被塗物の表面の突起の頂部、谷部及び側部の表面に対して薄い膜厚の塗膜を効率よく塗布することができるようになる。また、
【００４７】
（１８）前記（１０）〜（１７）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、さらに、スプレイ位置よりも上流側の該被塗物搬送装置の搬送部に設けた被塗物の幅及び長さを検知する被塗物検知センサと、該被塗物検知センサの信号に基づき該２流体スプレイガンの各々の塗布液及び霧化用圧縮気体の供給、停止を被塗物の幅及び長さに応じて司るためのガン吐出制御装置と、被塗物搬送装置の搬送面の下部に設けた被塗物を２０℃〜１００℃に加温可能なヒーターと、少なくとも被塗物搬送装置の被塗物搬送方向に沿う縁部に設けられスプレイミストの該ヒーターへの付着を防ぐためのエアカーテン噴出口とを設けた。
【００４８】
これによって、被塗物は、搬送装置に載せられて、塗布開始に先立ち被塗物搬送装置の搬送面の下部に設けたヒーターにより２０℃〜１００℃に予熱される。そして被塗物は、所定温度に予熱された後、搬送装置により回転式スプレイ塗布装置に送られ、被塗物検知センサによって検知され、その検知信号がガン吐出制御装置に入力される。ガン吐出制御装置はその被塗物検知信号に基づき、回転円周軌道で回転している複数のスプレイガンのうち被塗物の側面から被塗物に最も接近して来たスプレイガンの弁機構を開く動作と霧化用圧縮気体を供給する動作を行なわせ、液状体（塗布液）の供給及び霧化用圧縮気体の供給が開始され、被塗物が塗布される。
【００４９】
塗布されている間も、被塗物は該ヒーターによって加熱され所定温度に維持される。被塗物に付着しなかったスプレイミストは、エアーカーテン噴出口から上方へ噴出されて形成されるエアーカーテンにより搬送装置下部に位置するヒーター等の他部位への付着が防止されると共に飛散が抑えられる。
【発明の効果】
【００５０】
前記したように、本発明では、表面に頂部と谷部が繰り返し形成された多数の微細な凹凸パターン等でなる突起を有する被塗物へ成膜する際に、生産性を上げることができると共に、塗布むらをなくし略均一にかつ薄い塗膜を形成させて塗布膜品質を大幅に向上させることができる。即ち、被塗物が特に数十ミクロンの凹凸を有する半導体シリコーンウェハーやガラス基板及び各種透明部材等である場合、液状体として液状フォトレジスト剤や表面保護膜剤及び機能性塗布剤等をスプレイ塗布する際に、従来の大きな欠点であった配線パターンエッジへの成膜不足、凹凸面の側面部の成膜不足や、従来のスプレイ塗布作業での塗布作業の生産速度が上がらないスループット（生産性）の弱小化を解消して、凹凸面各面部の均一な成膜と仕上がり向上と生産性アップが可能となり、塗布スプレイの連続量産作業が実現でき、材料使用量の削減、環境衛生の向上に大きく寄与し、次世代向けフラットパネルディスプレイ等のコスト削減に大きく貢献するなど、多くのメリットを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の被塗物送り出し装置と被塗物引き出し装置を備えた回転式スプレイ塗布装置の平面図（上図）及び正面図（下図）、図２は図１の回転式スプレイ塗布装置の部分を示す破断斜視図、図３は図２の回転式スプレイ塗布装置の部分の正面断面図、図４は本発明の回転円周軌道上に配されたスプレイガンの取付け状態の一実施形態を示す平面図、図５は図４のＶ〜Ｖ線矢視正面図、図６は本発明の実施形態の２流体スプレイガンの縦断面図、図７は図６のＶＩＩ部の拡大図、図８は図７を底面視したときの第２、第３ノズル部分を示す図である。
【００５２】
図９は凹凸形状パターンを有する被塗物の拡大説明図、図１０は回転式スプレイ塗布装置による被塗物への液状体の塗布軌跡及び塗布状態を示す平面図、図１１は本発明の被塗物送り出し装置と被塗物引き出し装置を備えた回転式スプレイ塗布装置の他の実施形態を示す平面図（上図）及び正面図（下図）である。
【００５３】
先ず、図１、図２及び図３に示す回転式スプレイ塗布装置１５について説明する。これら図１〜図３は２流体スプレガンを用いた大型ワーク用の回転式スプレイ塗布装置の実施形態を示すものであり、大型サイズのガラス基板又は各種透明部材等の被塗物５に、表面保護膜や機能性塗布剤等の塗布液（液状体）を高速でスプレイ塗布する２流体スプレガンを用いた量産型の回転式スプレイ塗布装置の実施形態を示すものである。
【００５４】
回転式スプレイ塗布装置１５は、周囲が壁で密閉されて形成された密閉室１５ｂと、その内部に、被塗物の搬送方向と直行する方向（被塗物の幅方向）に間隔を空けてそれぞれ設けられ、かつ、被塗物の搬送方向に適宜の間隔をおいて搬送面が水平状態となるように設けられた複数の回転自在な被塗物搬送ローラ２３で構成される被塗物搬送装置と、該被塗物搬送装置の搬送面と平行でかつ該被塗物搬送面よりも所定距離上方の面内で回転中心Ａを中心として回転する回転円周軌道Ｂ上に２流体スプレイガン４０を等間隔で複数個（本実施形態では８個）配置された回転式スプレイ装置本体１５ａと、該被塗物搬送装置の下部に後記する予熱ヒーターＨで予め予熱された被塗物５をその温度に維持し続けるためヒーターとしての平面形状が矩形の遠赤外線ヒーター２４と、該ヒーター２４の外側周囲を取り囲むようにして、被塗物搬送装置（搬送ローラ２３）支持部の外側に接して被塗物５の搬送方向に沿って延在すると共にその交差方向に配置され、上方に空気を噴出させてエアーカーテン２５ａを形成するためのエアーカーテン噴出口２５と、該エアーカーテン噴出口２５の外側周囲を取り囲むようにして、被塗物搬送装置に沿って延在して配置されると共にその交差方向に配置されてなる排気用バッフル板１６から成る第１集塵装置と、その下部で間隔をおいて排気用内部ダクト３２内に設置された排気フィルタ５５でなる第２集塵装置と、から構成されている。
【００５５】
図１の平面図（上図）の符号Ｃは２流体スプレイガン４０の配置位置を示す。該回転式スプレイ装置本体１５ａは、その回転中心Ａに位置した流体用回転継手２０に取付けられ該継手２０から回転円周軌道Ｂの円周方向に間隔を等しくして放射状に延びた複数本（本実施形態では８本）の水平回転式アーム１９を有し、そのそれぞれの先端には２流体スプレイガン４０が取付けられ、該アーム１０の先端のスプレイガン取付け位置は該回転円周軌道Ｂを構成している。該回転式スプレイ装置本体１５ａの回転中心Ａは、図１にも示すように平面視で該被塗物の搬送方向側の中心線５ｂ上に位置している。
【００５６】
該流体用回転継手２０は可変速型ガン回転用電動機２１により回転ギアボックス２２及びベルト等の適宜の動力伝達機構を介して回転駆動される。回転ギアボックス２２は密閉室１５ｂの天井に支持されて取付けられている。また、該流体用回転継手２０には、液状体（塗布液）配管及び圧縮空気（圧縮気体）配管がそれぞれ複数系列接続されて取付けられている。即ち、図３に示すように、密閉室１５ｂには霧化エア用操作盤３１と電磁弁及びバルブ箱２８が設置され、該霧化エア用操作盤３１と該流体用回転継手２０の間には該電磁弁及びバルブ箱２８を介してガン動作用エア配管３０と霧化エア用エア配管２９が接続されている。また、密閉室１５ｂには塗布液供給ユニット２６が設置され、該塗布液供給ユニット２６と該流体用回転継手２０の間には塗布液用配管２７が接続されている。
【００５７】
密閉室１５ｂの天井には、図示していない給気（押込み）ブロワや給気ダクトでなる給気装置５６が設置され、またその給気出口には給気フィルタ５７が設けられている。密閉室１５ｂ内には該給気装置５６及び給気フィルタ５７により清浄空気が給気５６ａとして供給され、密閉室内で浮遊するスプレイミストを底部の集塵装置に誘導する。即ち、該給気５６ａは下方に行くにしたがいスプレイミストを伴って下降し下部の排気用バッフル板１６に吸引される。密閉室内は常に給気が上方から下方にかけて平均風速０．２〜０．３ｍ／秒で流通されている。
【００５８】
該エアーカーテン噴出口２５は、長尺のパイプ又はダクトの頂部に無数の空気噴出穴を直線上に穿って形成されている。該エアーカーテン噴出口２５は、複数の長細状（スリット状）の空気噴出口として形成させても良い。第１集塵装置としての排気用バッフル板１６は、多数の上方に突出して形成された排気流入穴と、その上部で該排気流入穴を覆うようにかつ該流入穴の外壁と僅かな隙間を持たせて排気が該流入穴に流入可能とした上部カバーとからなり、排気が該上部カバーの外周囲を下降して流れた後、該流入穴の外壁と該上部カバーの内壁との間の僅かの隙間を流通抵抗を付与されて通過上昇し、該上部カバーの天井内壁に衝突して反転、下降して内部ダクトに排出される構成とされている。
【００５９】
また該第２集塵装置としての排気フィルタ５５は繊維状フィルタで構成される。密閉室１５ｂ無いの排気に含まれるスプレイミストは排気が該排気用バッフル板１６の排気流入穴の外壁と該上部カバーの僅かの隙間を通過上昇した後、該上部カバーの天井内壁に衝突して反転して下降する間で該流入穴の外壁と該上部カバーの内壁面で捕捉される。ここで半分以上の量のスプレイミストが集塵される。そして該排気フィルタ５５でミストが最終的に除去される。清浄排気は排気用内部ダクト３２を通過し排気チャンバー８に流入して排気口８ａから外部へ排気される。なお排気口８ａの下流には図示していない排気（吸引）ブロワが設置されている。
【００６０】
図１に示すように、回転式スプレイ塗布装置１５の被塗物搬送方向の上流側位置と下流側位置には、それぞれ被塗物送り出し装置Ｉ及び被塗物引き出し装置Ｊが設けられており、該被塗物送り出し装置Ｉ及び被塗物引き出し装置Ｊにはそれぞれ被塗物搬送ローラ２３が回転式スプレイ塗布装置１５の搬送ローラとそれぞれ上面高さ位置を等しくして設けられている。被塗物送り出し装置Ｉの下部には前記した被塗物５を予熱するための予熱用遠赤外線ヒーターＨが設けられている。回転式スプレイ塗布装置１５の密閉室１５ｂの該被塗物送り出し装置Ｉ及び被塗物引き出し装置Ｊとの接続部には、それぞれ被塗物を該被塗物送り出し装置Ｉから回転式スプレイ塗布装置１５に送り込むときに開かれる入口シャッター９ａ及び回転式スプレイ塗布装置１５で塗布が完了した被塗物を回転式スプレイ塗布装置１５から被塗物引き出し装置Ｊへ送り出すときに開かれる出口シャッター９ｂが取付けられている。
【００６１】
該被塗物送り出し装置Ｉの被塗物搬送ローラ２３の下流位置の回転式スプレイ塗布装置１５の入口シャッター９ａに近接した位置には、被塗物搬送ローラ２３を挟む上下位置に透過型センサでなる被塗物検知センサ５ｃが設置されており、該被塗物検知センサ５ｃは被塗物送り出し装置Ｉを送られて来る被塗物５の幅及び長さを検知する。そして、被塗物検知センサ５ｃの検知信号は前記霧化エア用操作盤３１と電磁弁及びバルブ箱２８でなるガン吐出制御装置に送られ、各々の２流体スプレイガン４０による塗布液及び霧化用圧縮空気の供給及び停止が行なわれる構成とされている。
【００６２】
２流体スプレイガン４０は、図４及び図５に示すように、その液状体のスプレイパターンが被塗物５表面の突起５ａの頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように、該回転円周軌道Ｂ上に該被塗物の表面と所定角度α、θを有して向き合うにように取付けられている。即ち、図５に示すように、該スプレイガン４０の該被塗物５の表面と向き合う角度は、該スプレイガン４０を正面視したとき、そのスプレイパターンの噴射方向ＳＤが該回転円周軌道Ｂ上のガン取付け部の鉛直線ＶＬに対してガンの回転方向（速度向い方向）寄りに０〜４５度（本実施形態では１５度）の方向に向くように設定される。即ち、ガン４０は、そのスプレイパターンの噴射方向ＳＤと回転円周軌道Ｂ上のガン取付け部の鉛直線ＶＬとのなす角度θが０〜４５度（本実施形態では１５度）となるように取付け設定される。
【００６３】
また、該スプレイガン４０の該被塗物５の表面と向き合う角度は、図４に示すように、さらに、該スプレイガン４０を平面視したとき、スプレイパターンの噴射方向ＳＤが、該回転円周軌道Ｂ上のガン取付け部の接線ＴＬに対して外側に０〜４５度（本実施形態では１５度）の方向に向くように設定されている。即ち、ガン４０は、スプレイパターンの噴射方向ＳＤと回転円周軌道Ｂ上のガン取付け部の接線ＴＬとのなす角度αが０〜４５度（本実施形態では１５度）となるように取付け設定される。
【００６４】
次に、図６〜図８に基づいて、本発明に適用される２流体スプレイガン４０の実施形態を説明する。２流体スプレイガン４０は液体（液状体、塗布液）を低吐出量、噴霧（噴射）するガンとして構成されており、中央に長くて極細のニードル本体４８が上下動可能に位置されて設けられており、該ニードル本体４８の上端部分にはエアピストン４２ｂが固設されており、該エアピストン４２ｂとエアピストンカバー４２ａとの間には、ニードル本体４８を常に下方に付勢し（押圧し）、先端部が針状で長細く尖ったニードル先端部４８ａと第１ノズル４７の第１ノズル孔４７ａとの間で構成される弁機構を閉じるためのばね４２ｆが介装されている。該ニードル本体４８とその周囲のガン本体４１との間には液体供給通路４６ａが形成されており、その端部の配管４６には前記塗布液用配管２７（図３）が流体用回転継手２０を介して接続される。
【００６５】
該ガン本体４１の下端部には第１ノズル４７が固着されて取付けられている。第１ノズル４７には該ニードル先端部４８ａが挿抜自在に嵌合可能である第１ノズル孔４７ａが該ニードル先端部の形状に対応したテーパ形状で形成されている。該第１ノズル４７の外側には、第１ノズル４７の周囲を取り囲んで第１ノズル４７との間で下側に行くに従い断面積が小さくなる環状の第１霧化用圧縮気体の通路４５ａを形成し下端に第１ノズル孔４７ａの出口開口の周囲に絞られた小口径の第２ノズル孔４９ａを形成した第２ノズル４９がガン本体４１に固設されて取付けられている。即ち、第２ノズル４９の内壁面は逆円錐形状に形成され下端は絞られて小口径Ｄ２の第２ノズル孔４９ａを形成している。該第２ノズル４９の下端部には、第３ノズル５０が固着されて取付けられており、該第３ノズル５０はその出口開口で第２ノズル４９の第２ノズル孔４９ａを取り囲むようにして形成されている。
【００６６】
第３ノズル５０には、図８にも示すように、平面視で第１ノズル孔４７ａ及び第２ノズル孔４９ａの中心部、即ち針状ニードル先端部４８ａの軸心を中心とした同一円周上に等間隔で、正面視で傾斜されて穿設された複数の第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮空気の供給通路５０ｂが形成されている。そして第３ノズル５０の下端部は第２ノズル４９の下面よりも所定距離突出して前記の第３ノズル孔５０ａが形成されると共に該第３ノズル孔５０ａの外側壁は逆円錐状の傾斜面５０ｃが形成される。これにより該圧縮空気供給通路５０ｂから噴出された第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮空気流は該傾斜面５０ｃに沿って流れ、全周で整流された安定した渦巻流を形成し、この渦巻流が第３ノズル孔５０ａを噴出する噴出流に衝突し、安定した乱れがない旋回噴出流を形成する。これにより噴出流は安定して幅広く微細霧化されたものとなる。
【００６７】
なお、第２ノズル孔４９ａから噴出した噴出流は、該第３ノズル孔５０ａの該突出した内部空間では第２霧化用兼渦巻形成用圧縮空気の流れに影響されることがないので、下方の被塗物方向に安定して噴出すると共に、第１ノズル４７と第２ノズル４９とで間で行なわれる第一段の液体霧化作用が安定して行なわれる。
【００６８】
第３ノズルはガン本体４１に対して押え用ナット５１ｂで取付けられており、該押えナット５１ｂは内部を箱状に形成されて該第２ノズル４９と該第３ノズル５０の外側との間で第二段霧化用圧縮空気の通路５１ａを構成している。該第二段霧化用圧縮空気の通路５１ａが接続される配管５１及び第一霧化用圧縮空気の通路４５ａが接続される配管４５には、図３に示すように流体用回転継手２０、電磁弁及びバルブ箱２８介して霧化エア用配管２９が接続される。
【００６９】
２流体スプレイガン４０の上端部には、針状ニードル先端部４８ａと第１ノズル４７の第１ノズル孔４７ａとの開き間隙を極微小量調整可能なニードル移動量調整装置としてのマイクロアジャスト４２ｃが取付けられており、該マイクロアジャスト４２ｃの下端にはマイクロアジャストエンド４２ｄが形成されている。該マイクロアジャストエンド４２ｄはニードル本体４８の後端部（上端部）と当接可能に設けられている。
【００７０】
そして、１０〜８００ＣＰＳの低粘度で吐出量０．１〜１０．０ｃｍ３／ｍｉｎの少量吐出の液体を微粒化し塗布するときにおいて、第１ノズル４７の第１ノズル孔７ａの出口開口径Ｄ１は、０．２〜０．６ｍｍφであり、該針状のニードル先端部４８ａの角度は３〜１０度であり、該第２ノズル４９の第２ノズル孔４９ａの開口内径Ｄ２は、０．８〜１．５ｍｍφであり、該第３ノズル５０の第３ノズル孔５０ａの開口径Ｄ３は、１．０〜２．０ｍｍφであり、該マイクロアジャスト４２ｃによる針状ニードル先端部４８ａと第１ノズル孔４７ａとの開き間隙を極微小量調整するためのニードルの移動移動距離は、８〜１５μ毎に（単位で）調整可能とされている。
【００７１】
このように構成された２流体スプレイガン４０は、前記霧化エア用操作盤３１を作動させることにより、ガン動作用エア配管３０、電磁弁及びバルブ箱２８、及び流体用回転継手２０を介してガン駆動用圧縮空気配管４３からバルブエアピストン部４２の中に圧縮空気が流れ、エアピストン４２ｂをばね４２ｆの弾発力に抗してマイクロアジャスト４２ｃ側に動作し、エアピストン４２ｂと連結されているニードル本体４８の後端部がマイクロアジャストエンド４２ｄに突き当てられてニードル本体４８のストロークが定位置で停止され、第１ノズル孔４７ａとニードル先端部４８ａとの直径方向の間隙が所定の間隔に保たれる。
【００７２】
そしてニードル本体４８のニードル先端部４８ａが、第１ノズル孔４７ａから離れて第１ノズル孔４７ａとの間に微小の間隙が形成され、液体供給通路４６ａにある液体が塗布液供給ユニット２６の図示しない液体供給用定量供給ポンプの圧送圧力により、第１ノズル孔４７ａ内部からニードル先端部４８ａ表面に押出されると同時に、第１霧化用圧縮気体の通路４５ａから流れ出る第１霧化用圧縮空気のエゼクター効果により、ニードル先端部４８ａ表面の液体は、第１ノズル孔４７ａの出口（下端）開口から吸引されて引き出され、該第１ノズル孔４７ａの出口開口部を引き出された液体は、同時に第１霧化用圧縮空気によって霧化、即ち微粒化され、第２ノズル４９の第２ノズル孔４９ａを出て第３ノズル５０の第３ノズル孔５０ａ内へ噴出流として送られ、ここで第一段霧化パターン５２が形成される。
【００７３】
そして、該霧化されて形成された液体微粒子の噴出流である第一段霧化パターン５２は、第二段霧化用圧縮空気の通路５１ａを介して第３ノズル５０の複数の第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮空気の供給通路５０ｂから流れ出る第二段霧化用圧縮空気によってエゼクター効果によりさらに微粒化されると共に旋回されて旋回流が形成され、渦巻状パターンの第二段霧化パターン５３が形成され、被塗物５に付着、塗布される。
【００７４】
以上のように、本実施形態では、出口開口径０．２〜０．６ｍｍφの第１ノズル孔４７ａを有する第１ノズル４７に対し、液体吐出を制御するバルブとしての役割であるニードル先端部４８ａが角度３〜１０°の鋭角の構造を有して、第１ノズル４７の第１ノズル孔４７ａ及び第２ノズル４９の第２ノズル孔４９ａ、さらには第３ノズル５０の第３ノズル孔５０ａにまで突き出させ、液体を吐出させる際、ニードル引き代としての開度を８〜１５μ単位で調整可能な構造にしてエア霧化が行なわれる構成にされている。８〜１５μ単位でニードル４８の引き代が調整可能なマイクロアジャスト４２ｃを取付けることにより、バルブ開閉毎の吐出量の再現性が確保され、安定吐出が得られる。
【００７５】
液体吐出は、極細ニードル先端部４８ａに沿って液体がにじみ出るとき、その周囲の圧力０．０１〜０．４ＭＰａの第１霧化用圧縮空気流により負圧効果で液体が霧化されて、０．８〜１．５ｍｍφの第２吐出ノズル４９の第２ノズル孔４９ａから噴出され、口径１．０〜２．０ｍｍφの第３ノズル５０の第３ノズル孔５０ａから圧力０．０１〜０．４Ｍｐａの第２霧化用兼渦巻用圧縮空気流により衝突拡散によってさらなる液体の微粒化促進と霧化パターン領域の拡散が行なえる。
【００７６】
なお、以上の２流体スプレイガン４０の実施形態においては、第２ノズル４９の下端部に第３ノズルをガン本体４１に対して押え用ナット５１ｂで取付けて二段霧化によるスプレイガンとした実施形態を示したが、本発明においては、該押え用ナット５１ｂ及び第３ノズルを省略して、第１ノズル４７及び第２ノズル４９で構成される一段霧化による２流体スプレイガンであってもよいものである。
【００７７】
以上のように構成された第１実施形態の大型ワーク（被塗物）用の回転式スプレイ装置１５の作動を説明する。即ち、大型サイズのガラス基板又は各種透明部材等の被塗物５に、表面保護膜や機能性塗布剤等の塗布液（液状体）を高速でスプレイ塗布する２流体スプレガンを用いた量産型の回転式スプレイ塗布装置の作動を説明する。
【００７８】
図１〜図３において、被塗物送り出し装置Ｉにセットされた被塗物５は、被塗物搬送ローラー２３の下部にある被塗物予熱用遠赤外線ヒーターＨにより予熱完了後に、回転式スプレイ塗布装置１５の運転準備が整えば自動搬送され、回転式スプレイ塗布装置１５の入口部あるシャッター９ａが開いて被塗物５は、回転式スプレイ塗布装置１５の密閉室１５ｂ内に送り込まれる。被塗物５が回転式スプレイ塗布装置内に入るとシャッター９ａは自動的に閉じられる。回転式スプレイ塗布装置の密閉室１５ｂ内では、回転式スプレイ塗布装置本体１５ａを構成する複数本の水平回転式アーム（ガンアーム）１９の先端に取付けられた複数個の２流体スプレガン４０が、ガン回転用電動機２１により回転ギアボックス２２及び流体用回転継手２０を介して所定の回転数で回転している。
【００７９】
シャッター９ａ付近に設置されている被塗物検知センサ５ｃによって被塗物（ワーク）５を検知された制御信号が、霧化エア用操作盤３１に入力されると、２流体スプレガン４０が被塗物５の幅のサイズよりも大きい５０〜１００ｍｍの位置からスプレイ（オーバースプレイ）を開始して被塗物５を塗布していく。その塗布スプレイの間で被塗物５は、被塗物搬送用ローラー２３の下部にある遠赤外線ヒーター２４によって予熱温度を維持し続ける。
【００８０】
２流体スプレイガン４０から出る霧化粒子で、被塗物５のスプレイ塗布後の面１７に付着しなかった粒子（スプレイミスト）は、排気装置系の第１集塵装置である排気用バッフル板１６に大半が付着し、その後、第２集塵装置の排気フィルター５５で集塵される。その際、排気用バッフル板１６にたどり着かないで、他の箇所の例えば被塗物５の搬送下部に位置する該遠赤外線ヒーター２４に付着しようとする霧化粒子が存在するが、それらは、被塗物５や遠赤外線ヒーター２４の外側周囲を取り囲むように位置しているエアーカーテン噴出口２５から上方へ噴出されるエアーカーテン２５ａの所定風速（略１０ｍ／秒）の上昇空気流に引き込まれて随伴されると共に給気装置５６から供給されて密閉室１５ｂ内を下降する給気５６ａに随伴されて排気装置系の第１集塵装置である排気用バッフル板１６に流入されることにより捕捉される。勿論、該エアーカーテン２５ａは該遠赤外線ヒーター２４の外側空間に浮遊するスプレイミストの該ヒーター２４への侵入も防止する。
【００８１】
このようにして、該遠赤外線ヒーター２４にスプレイミストが付着することが防がれる。即ち、該被塗物５に付着しなかったスプレイミストの他の部位への付着は、エアーカーテン２５ａ及び給気５６ａにより、排気用バッフル板１６に集塵されるようある一定の調整された風速、風向により規制、抑制される。図３に鎖線で示すようにエアーカーテン２５ａを形成した空気は所定高さ上昇した後、前記密閉室１５ｂ内を下降し排気用バッフル板１６を介して排気ブロワにより吸引される給気５６ａの流れによって反転して給気５６ａに随伴される。該付着しなかった粒子（スプレイミスト）は排気用バッフル板１６に大半が付着し、その後、第２集塵装置の排気フィルター５５で集塵される。
【００８２】
このように塗布が回転式スプレイ塗布装置１５の密閉室１５ｂ内で行なわれ、かつ被塗物５に付着しなかった粒子は集塵されることにより密閉室１５ｂ内において飛散する粒子すなわち塗布液の滞留が防止される。
【００８３】
塗布を終了した被塗物５は回転式スプレイプレイ装置１５の下流側の出口シャッター９ｂが開かれ、後面の被塗物引き出し装置Ｊへ送り出される。なお、２流体スプレガン４０の個数は、被塗物５の生産速度、成膜条件により決められる。
【００８４】
ここで図９、図１０に基づいて２流体スプレイ装置４０を用いた回転式スプレイ塗布方法を説明する。
被塗物５の表面には縦横に頂部Ｓと谷部Ｖが繰り返されて多数の微細な突起５ａが形成されており、この多数の突起の頂部Ｓと谷部Ｖは凹凸パターン群Ｎを形成している。この突起５ａは５〜３００μｍのパターン段差Ｈ１を持つものである。このような表面に多数の微細な突起５ａを有した被塗物５は、回転式スプレイ装置１５内で搬送ローラ２３上を搬送されており、一方、回転円周軌道Ｂ上で複数の２流体スプレイガン４０を有した回転式スプレイ装置本体１５ａは、該搬送されている被塗物の上部で回転中心Ａを被塗物５の搬送方向側の中心線５ｂ上に位置されて回転されている。
【００８５】
被塗物５の搬送方向上流側位置ＵＳＰにおいて、図１０及びその上流側凹凸パターン平面のＥ部拡大図に示すように、搬送されている被塗物５に対して、回転円周軌道Ｂ上を平面視で時計方向に回転している２流体スプレイガン４０により被塗物表面の突起５ａの搬送方向下流側に位置する側面（側部）ＤＳ、及び、搬送方向に対して右側に位置する側面（側部）ＲＳに向けて液状体がスプレイ（噴射）されて該側面ＤＳ、ＲＳに塗布される。図中、ＳＤはスプレイパターンの噴射方向を示している。上流側ＵＳＰで被塗物５の全幅の塗布を終了した２流体スプレイガン４０は塗布動作を中止する。
【００８６】
一方、搬送方向下流側位置ＤＳＰにおいて、図１０及びその下流側凹凸パターン平面のＦ部拡大図に示すように、搬送されている被塗物５に対して、回転円周軌道Ｂ上を平面視で時計方向に回転している２流体スプレイガン４０により被塗物表面の突起５ａの搬送方向上流側に位置する側面（側部）ＵＳ、及び、搬送方向に対して左側に位置する側面（側部）ＬＳに向けて液状体がスプレイされ該側面ＵＳ、ＬＳに塗布される。そして、突起５ａの頂部Ｓ及び谷部Ｖは搬送方向の上流側位置ＵＳＰと下流側位置ＤＳＰの両側において液状体がそれぞれ塗布される。
【００８７】
このような突起５ａの側部ＤＳ、ＲＳ、ＵＳ、ＬＳの塗布において、前記図４及び図５において説明したように２流体スプレイガン４０が回転円周軌道Ｂ上にそのスプレイパターンの噴射方向ＳＤが被塗物５の表面と所定角度α、θを有して向き合うにように取付けられているので、該それぞれの側部に対して、スプレイパターンのスプレイ噴射方向ＳＤがその突起の傾斜面である該側部ＤＳ、ＲＳ、ＵＳ、ＬＳに向けられることになるため、該側部に塗膜を確実に形成することができる。また、突起５ａの頂部Ｓ、及び谷部Ｖの塗布においては、スプレイ噴射方向ＳＤは斜めから及ぼされることになり、前記側部への噴射に比べて粒子の密度が薄くなったとしても上流側ＵＳＰと下流側ＤＳＰで少なくとも２回塗布することにより所定の膜厚の塗膜を塗布することができる。従って突起５ａの側部ＤＳ、ＲＳ、ＵＳ、ＬＳ、頂部Ｓ、及び谷部Ｖに対して略均一厚みの塗膜を効率良く塗布するようにすることができる。そして、複数の２流体スプレイガン４０を備えた回転式スプレイ塗布であり、かつ被塗物の上流側ＵＳＰと下流側ＤＳＰで塗布するので、塗布生産性を確実に向上させることができる。
【００８８】
次に、図１１に基づいて、本発明の回転式スプレイ塗布装置の他の実施形態を説明する。なお、図１１は上図が平面図であり、下図は正面図である。この回転式スプレイ塗布装置は前記図１〜図３の第１実施形態である大型ワーク用回転式スプレイ塗布装置を半導体シリコーンウェハー用として小型化したものである。図１１において、回転式スプレイ塗布装置の前後面にはそれぞれ被塗物送り出しと引き出しを兼ねた装置Ｉ、Ｊが備えられている。
【００８９】
本実施形態は、被塗物治具３４に被塗物５である半導体シリコーンウェハーを複数個載せて搬送する構造となっている。また被塗物送り出し装置Ｉと被塗物引き出し装置Ｊが兼用になった被塗物送り出し装置Ｉ上部に、上下移動が可能な吸着接触式ヒーター３３を設けた箇所に、被塗物５である半導体シリコーンウェハーが載置された被塗物治具３４が吸着されて予熱され、一定温度に加温されたら、前記前記図１〜図３の第１実施形態の大型ワーク用２流体スプレイガンを備えた回転式スプレイ塗布装置と同様に、回転式スプレイ塗布装置１５に移載され、塗布が行われる。
【００９０】
塗布が行われた被塗物治具３４は被塗物引き出し装置Ｊに移されるが、半導体の種類によっては、凹凸部の複雑で段差が大きい（高アスペクト比である）パターン分布を持ったものも最近多く生産されている。そのような場合に、塗布作業が終わり被塗物引き出し装置Ｊにて被塗物治具３４は、再度その場所にて予熱のため吸着接触式ヒーター３３にて吸引されて、９０度インデックスされて９０度回転し、予熱完了後、回転式スプレイ塗布装置１５に移載され塗布が行われる。
【００９１】
次に、図１〜図３に示した回転式スプレイ塗布装置１５を用いて被塗物５に液状体（塗布液）を塗布する場合の好ましい塗布条件を示す。
（１）以下の塗布条件は、５μｍ〜６０μｍの段差パターン部を複数有する幅（ＷＯＳ）５００ｍｍ、長さ（ＬＯＳ）１０００ｍｍの大きさの平板ガラス板の被塗物５に塗布する場合である。
（２）液状フォトレジスト剤で、粘度が１０〜１００ＣＰＳ（固形分５〜３０％）程度の塗布液材料が、所望するフラット面塗布膜厚さ［（１〜１０μ）±１μ］には最適である。
（３）２流体スプレイガン４０の各種の圧力としては、第１及び第２用霧化エア圧力が０．０１〜０．４ＭＰａであり、吐出液圧が０．０１〜０．４ＭＰａが最適条件である。
（４）２流体スプレイガン４０の設置台数は、最小２台、最大１２台であり、各々の液吐出量は、５〜３０ｃｃ／ｍｉｎである。スプレイ吐出制御は被塗物幅ＷＯＳに対し＋１００ｍｍ多めに塗布するよう制御する。
（５）２流体スプレイガン４０を有する回転円周軌道Ｂの回転直径は１０００ｍｍであり、回転数は４０ＲＰＭが標準条件である。
（６）２流体スプレイガン４０の第３ノズル５０と被塗物４の間の距離は、４０〜８０ｍｍ（６０ｍｍが標準条件）であり、スプレイパターン幅Ｗの標準条件は、２５ｍｍである。
（７）被塗物搬送速度は、２ｍ／ｍｉｎが標準である。
（８）２流体スプレイガン４０の傾き（スプレイパターン噴射方向ＳＤ）は、外側１５度（回転円周軌道Ｂ上のガン取付け部の接線ＴＬに対して外側に１５度）の方向であり、かつ、速度向い方向１５度（回転円周軌道Ｂ上のガン取付け部の鉛直線ＶＬに対してガンの回転方向寄りに１５度）の方向が標準条件である。いずれの方向においても０〜１０度の条件は被塗物形状により有効な場合もある。
（９）室温は、２０〜３０℃である。
（１０）相対湿度は、３０〜７０％である。
（１１）被塗物５の予熱温度は、４０℃が標準条件である。但し、使用する塗布材料の溶剤種類によって変更が必要である。この条件の場合３０〜７０℃でも有効範囲内である。上記の諸条件は所望する膜厚状態を得るための標準条件である。
【００９２】
前記の条件で、フラット面塗布膜厚さの目標値（１０μ±１μ）を得るべく、行なった塗布テスト結果は次のとおりであった。図９の断面図に示す頂部Ｓと谷部Ｖが繰り返されて多数の微細な突起５ａが形成された断面の凹凸パターン群Ｎを有する被塗物５の該パターン段差Ｈ１が４０〜１００μ、頂部Ｓのパターン幅Ｒが４０〜８０μ、谷部Ｖの底面幅Ｑが２０〜６０μである場合、被塗物面上のパターン上部（頂部Ｓ）では膜厚ｔ２は１０±１．２μであり、これに対し、底面部（谷部Ｖ）では膜厚ｔ１は６〜８μであり、側面部では膜厚ｔ３は７〜１０μであり、パターン上部の肩の膜厚ｔ４は４．５〜６μが得られた。このように突起のパターン上部、底面部、側面部、及び肩部にほぼ均一厚みの塗膜を形成させることができた。
【００９３】
前記値は被塗物５の予熱温度として従来のスキャン塗布装置１０より１０℃程度落とすと肩の部分の膜厚ｔ４が５．５μ以上となることが特徴であることが認められた。それは回転式スプレイ塗布装置１５のガン速度が従来のスキャン塗布装置１０の塗布速度より数倍速いためと、被塗物が適切温度に予熱されているために、溶剤が蒸発し、スプレイ粒子の被塗物へ付着時における固形分含有量が上がり、スプレイ粒子の垂れが適切に防がれて塗布されるためであると考えられる。
【００９４】
また、２流体スプレイガン４０の傾きは、外側方向１５度、速度向い方向１５度が、側面の塗り込みが上面（頂部Ｓ）と底面（谷部Ｖ）とほぼ均等に得られることになり、ある一定の角度をつけることにより、凹凸のある平面への塗り込みは好結果が得られることが分かった。図１０にあるように、回転円周軌道Ｂ上を回転する２流体スプレイガン４０が、まず被塗物５の搬送方向の上流側ＵＳＰにて、突起５ａの搬送方向下流側の側面部ＤＳと右側面部ＲＳのパターン面をしっかり塗布した後、回転円周軌動Ｂの反対側（被塗物５の搬送方向の下流側ＤＳＰ）の２流体スプレイガン４０によって突起５ａの搬送方向上流側の側面部ＵＳと左側面部ＬＳを塗布することによって、前後左右の両側面部は完全に塗布が可能となる。上面（頂部Ｓ）、底面（谷部Ｖ）については、回転円周軌動Ｂの被塗物搬送方向の上流側ＵＳＰと下流側ＤＳＰにおいて２流体スプレイガン４０により２回塗布されることにより、側面ＤＳ、ＲＳ、ＵＳ、ＬＳとほぼ同様の厚みの塗膜になるのである。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】 本発明の第１実施形態の被塗物送り出し装置と被塗物引き出し装置を備えた回転式スプレイ塗布装置の平面図（上図）及び正面図（下図）である。
【図２】 図１の回転式スプレイ塗布装置の部分を示す破断斜視図である。
【図３】 図２の回転式スプレイ塗布装置の部分の正面断面図である。
【図４】 本発明の回転円周軌道上に配されたスプレイガンの取付け状態の一実施形態を示す平面図である。
【図５】 図４のＶ〜Ｖ線矢視正面図である。
【図６】 本発明の実施形態を示す２流体スプレイガンの縦断面図である。
【図７】 図６のＶＩＩ部の拡大図である。
【図８】 図７を底面視したときの第２、第３ノズル部分を示す図である。
【図９】 凹凸形状パターン群を有する被塗物の拡大断面図である。
【図１０】 回転式スプレイ塗布装置本体による被塗物への液状体の塗布軌跡及び塗布状態を示す平面図である。
【図１１】 本発明の他の実施形態を示す被塗物送り出し装置と被塗物引き出し装置を備えた回転式スプレイ塗布装置の平面図（上図）及び正面図（下図）である。
【図１２】 従来のスプレイガン往復動作方式（スキャン方式）のスプレイ塗布装置の破断斜視図である。
【図１３】 凹凸状パターンを有する被塗物面の状態説明図である。
【図１４】 従来のスプレイガン往復動作方式の状態説明図である。
【符号の説明】
【００９６】
１ 直交座標型ロボットＸ軸
２ 直交座標型ロボットＹ軸
３ 直交座標型ロボットＺ軸
４、４０ ２流体スプレイガン
５ 被塗物
５ａ 突起
５ｃ 被塗物検知センサ
６、２３ 被塗物搬送用ローラ
７ 排気口
８ 排気チャンバー
９ シャッター
１０ スキャン式塗布装置
Ｌ スキャン式塗布ガン移動軌道
Ｍ 塗布ガン移動ピッチ
Ｐ スプレイ霧化パターン
Ｎ 凹凸パターン群
Ｈ１ ビア高さ（パターン段差、突起高さ）
Ｒ トップビア幅（パターン幅、頂部幅）
Ｑ ボトムビア幅（底面幅、谷部幅）
Ｓ 突起の頂部
Ｖ 突起の谷部
１４ 塗布エアリア
１５ 回転式スプレイ塗布装置
１５ａ 回転式スプレイ塗布装置本体
１６ 排気用バッフル板（第１集塵装置）
１７ スプレイ塗布後の面
１９ ガンアーム（水平回転式アーム）
２０ 流体用回転継手
２１ ガン回転用電動機
２２ ギヤボックス
２４ 遠赤外線ヒーター
２５ エアーカーテン噴出口
２５ａ エアーカーテン
Ａ 回転式スプレイ塗布装置本体の回転円周軌道の回転中心
Ｂ ２流体スプレイガンの回転円周軌道
Ｃ ２流体スプレイガンの配置位置
Ｄ 被塗物搬送面
Ｈ 被塗物予熱用遠赤外線ヒーター
Ｉ 被塗物送り出し装置
Ｊ 被塗物引き出し装置
２６ 塗布液供給ユニット
２７ 塗布液用配管
２８ 電磁弁及びバルブ箱
２９ 霧化エア用エア配管
３０ ガン動作用エア配管
３１ 霧化エア用操作盤
３２ 排気用内部ダクト
３３ 吸着接触式ヒーター
３４ 被塗物治具
４２ｃ ニードル移動量調整装置（２流体スプレイガン）
４７ 第１ノズル（２流体スプレイガン）
４８ ニードル本体（２流体スプレイガン）
４８ａ ニードル先端部（２流体スプレイガン）
４９ 第２ノズル（２流体スプレイガン）
５０ 第３ノズル（２流体スプレイガン）
５５ 排気フィルタ（第２集塵装置）
５６ 給気装置
５６ａ 給気（清浄化用空気）
５７ 給気フィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体シリコーンウェハー、ガラス基板、各種樹脂部材、及び金属平板等の被塗物に、液状フォトレジスト剤、表面保護膜剤、及び機能性塗布剤等の液状体を高速でスプレイ塗布して成膜するに際し、塗布付着効率の向上と塗布むらをなくし、均一に薄く成膜形成する回転式スプレイ塗布方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体シリコーンウェハーやガラス基板等の被塗物に乾燥膜厚１０μ以下のレジスト剤や機能膜を成膜する場合、スピンコーターや、バーコーター等の塗布技術が盛んに使用されている。
【０００３】
しかし、半導体シリコーンウェハーやガラス基板が平板状のものやレジスト剤を塗布する表面が平面状であればそれで良いが、図１３に示すような平板状に数十ミクロンの凹凸パターン群Ｎの溝を持った（アスペクト比が大きい）、窪みや穴が空いていたりする場合は、スピンコーターやロールコーター及びスリットコーター等で塗布する際、段差の側面部や穴も含めての成膜は困難である。そのため、塗布材料をスプレイして成膜する方法が検討される。
【０００４】
そのスプレイ方式は２流体スプレイ（俗にエアスプレイという）や、エアレススプレイ又は遠心力霧化式等の１流体スプレイがあるが、薄膜形成の場合は、液の微細な微粒化と低吐出量域での吐出安定性が薄膜を作成する絶対条件になるため、２流体スプレイが使用される。その場合、スプレイ霧化の欠点でもあるオーバースプレイミストが発生し、通常塗着効率が５０％以下になってしまい被塗物用支持治具や同移動用コンベアが汚染され、それらの洗浄手入れに多くの工数も費やされ量産としての実用性が問題になる。
【０００５】
また、これに静電気を印加して（一般に５０〜１００ＫＶ）塗着効率を増大しようとした場合、被塗物表面の表面固有抵抗値が１０７Ω／ｃｍ２以下であれば静電気の力が作用して被塗物の平板周囲部に塗布粒子が集まり膜厚が平板周囲が厚く、中央部が薄くなる。また表面固有抵抗値が１０７Ω／ｃｍ２よりも大きいと静電反発を起こして逆に塗布粒子は付着しずらくなる。そのため２流体スプレイ塗布で５０％以上の塗着効率を向上させ、薄膜形成することとして次の方式がとられている。
【０００６】
スプレイ塗布による成膜形成の場合、１０μ以下の乾燥膜厚を得るには塗布液を霧化された粒径は通常１μ〜１０μ前後に形成されるが、塗膜のムラや膜厚バラツキを低減させる塗布条件、及び発泡等がなくしかも塗布液の飛散を低減させる塗布条件は、被塗物への付着時のスプレイ霧化パターンＰ幅を５０ｍｍ以下のようにできるだけ狭くし、０．３ＭＰａ以下の低い霧化エア圧力で吐出量も５０ｃｃ／ｍｉｎ以下に下げて何回も薄く塗り重ねするスプレイ方法が基本である。
すなわち、図１２及び図１４に示すように、塗布ガン４を直交座標型ロボットに搭載させて直交座標型ロボットＹ軸２の方向に往復動作させながらその往復動作の９０度の直交座標型ロボットＸ軸１方向にスプレイ霧化パターンＰ幅の１／２以下の塗り重ねピッチで、被塗物５に対し連続塗布していくことが精度の良い膜厚を得るには必要となる。
【０００７】
その場合、被塗物５の生産性をあげるには、塗布ガン４を複数持たせて塗布パターンを広くするか、直交座標型ロボットの塗布速度を早くすることが必要となる。ただ直交座標型ロボットの動作限界速度としては現在のものではせいぜい毎秒１ｍであるため、精度の良い膜厚を維持しながらの被塗物生産速度は直交座標型ロボット速度に依存してしまう。例えば直交座標型ロボットの動作限界速度が毎秒１ｍで、２０ｍｍのパターン幅を有する塗布ガンを１ガンとして、図１３に示すような凹凸パターン群Ｎを持った１平方ｍの被塗物でビア（孔）又は突起５ａの高さ（Ｈ１）５０ミクロン、トップビア幅（Ｒ１）８０ミクロン、ボトムビア幅（Ｑ）５０ミクロンとしたときの、凹凸パターンの各面をそれぞれ１０μの成膜をスプレイで形成する場合、Ｘ軸１、Ｙ軸２各方向から塗布ガン移動ピッチを５ｍｍピッチでは１０分以上は費やしてしまう。
【０００８】
また、塗布ガン４を直交座標型ロボットＺ軸３に複数持たせ、スプレイ霧化パターンＰを一度に多数作成させて塗布ガン移動ピッチ間隔を広げる方法もあるが、各ガンの吐出量管理等でばらつきを生じたやすく、塗布膜のムラを発生しやすくなりあまり適さない。そのため０．５平方メートルの被塗物でさえもスプレイで薄膜形成する場合、生産性が良くないことが短所となっていた。このように上記の直線的動作の塗り重ね方式によって、塗布ムラの発生を抑えることや、生産速度の大幅向上を実現することは困難であった。
【０００９】
一方、塗布生産性を向上させる塗布方法として、例えば特許文献１に記載されているような回転式スプレイ塗布装置（ロータリースプレー塗装装置）を適用することが考えられる。この回転式スプレイ塗布方法は、既に一般に塗装業界で瓦塗装とか、外壁建材への上塗り塗装等で一部使用されている。
【特許文献１】 特開２０００−６１３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のごとく、半導体シリコーンウェハーや大型ガラス基板等の被塗物に、液状フォトレジスト剤及び表面保護膜剤や機能性塗布剤等の液状体を高速でスプレイ塗布して成膜する際、塗布付着効率の向上と塗布むらをなくし、均一に薄く成膜形成するように塗布する上で、スピンコートやスリットコート及びロールコート方式では凹凸面を有する平板被塗物は均一性がなく、また前記直交座標型ロボットによるスプレイ方法では、ある一定の塗着効率を維持しながら塗布しようとすれば生産性が満足できないという問題がある。
【００１１】
そして、生産性を向上させるために前記特許文献１に記載されているような回転式スプレイ塗布方法を、単に、表面に多数の微細な凹凸パターンでなる突起を有する半導体シリコーンウェハーやガラス基板及び各種樹脂部材等の被塗物へのスプレイ塗布に適用するだけでは、該無数の突起が形成される段差の側面部や穴、谷部などに所望する均一な薄膜形成はできないという問題がある。
【００１２】
本発明は、前記の問題を解決しようとするものであり、半導体シリコーンウェハーやガラス基板等の表面に多数の微細な凹凸パターンでなる突起を有する被塗物へ成膜する際に、生産性を上げると共に、塗布むらをなくし均一にかつ薄く塗膜を形成させて塗布膜品質を大幅に向上させ、塗布液の飛散も抑えることが可能な回転式スプレイ塗布方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記の目的を達成するために、次のような回転式スプレイ塗布方法及び装置とした。すなわち、
（１）搬送装置により搬送される被塗物に、該被塗物搬送面と平行でかつ該被塗物搬送面よりも上方の面内で回転中心を中心として回転する回転円周軌道上に、間隔をおいて複数個配置されたスプレイガンから液状体をスプレイして塗布する液状体の回転式スプレイ塗布方法であって、該搬送装置で搬送される被塗物はその表面に頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起を有しており、該スプレイガンを、その液状体のスプレイパターンが該突起の頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように、該回転円周軌道上に該被塗物の表面と所定角度を有して向き合うにように取付け、液状体を該突起の頂部、谷部及び側部でなる塗布面に略均一にかつ薄い成膜を形成するように塗布する液状体の回転式スプレイ塗布方法とした。
【００１４】
これにより、被塗物が搬送されつつ、スプレイガンが該被塗物を略横断しながら回転されて被塗物に液状体が噴出されて塗布されることにより、塗布の生産性があがると共に、塗布に際してスプレイガンは液状体のスプレイパターンが被塗物表面の多数の突起の頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように所定の角度を向けられているので、効率良く該多数の突起の頂部、谷部及び側部に略均一にかつ薄い成膜が形成される。また、
【００１５】
（２）前記（１）液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、そのスプレイパターンが該回転円周軌道上のガン取付け部の鉛直線に対して回転方向寄りに０〜４５度の方向に向くように設定するようにした。
【００１６】
このことにより、スプレイパターンの向かう方向が被塗物の突起の頂部や谷部だけでなく側面のうちの特に被塗物の搬送方向（進行方向）と交差する側の側面にも向けられることになり、真上からスプレイパターンが噴射されることに比して頂部や谷部はもとより突起の側面をも効率良く塗布することができる。また、
【００１７】
（３）前記（２）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、さらに、スプレイパターンが、該回転円周軌道上のガン取付け部の接線に対して外側に０〜４５度の方向に向くように設定するようにした。
【００１８】
このことにより、前記スプレイパターンの向かう方向が被塗物の突起の頂部や谷部のみでなく、突起の側面のうちの特に被塗物の搬送方向（進行方向）側に位置する側面にも向けられることになり、真上からスプレイパターンが噴射されることに比して突起の該側面をも効率良く塗布することができ、したがって前記突起の搬送方向と交差する側の側面に加えて、搬送方向側に位置する側面をも塗布することができ、突起の頂部、谷部及び側部を効率良く塗布することができる。また、
【００１９】
（４）前記（３）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、搬送されている被塗物に対して、該回転円周軌道上を回転するスプレイガンにより搬送方向上流側において該被塗物表面の突起の下流側の側部（即ち被塗物の搬送方向側の側部）及び左右（即ち被塗物の搬送方向と交差する側）の一方側の側部を塗布するようにし、搬送方向下流側において該被塗物表面の突起の上流側の側部及び左右の他方側の側部を塗布するようにし、搬送方向の上流側と下流側においてそれぞれ頂部及び谷部を塗布するようにした。
【００２０】
このことにより、被塗物の上流側と下流側で塗布するので塗布生産性が確実に向上されると共に突起の全ての側部が塗布され、また突起の頂部と谷部は斜めからスプレイパターンが噴射され側部の塗布に比べて粒子の密度が薄くなっても上流側と下流側で少なくとも２回塗布されるので突起の頂部、谷部及び側部に対して略均一厚みの塗膜を効率良く塗布することができる。また、
【００２１】
（５）前記（１）〜（４）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該被塗物は、その表面の該頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起が５〜３００μｍの段差パターンをもつ平板状被塗物とした。
【００２２】
これにより、該段差パターンの多数の微細な突起を有する平板被塗物に対して該突起の頂部、谷部及び側部に対して略均一厚みの塗膜を効率良く塗布することができる。また、
【００２３】
（６）前記（１）〜（５）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該スプレイガンは、気体で液状体を霧化する２流体スプレイガンであり、該２流体スプレイガンは該回転円周軌道に等間隔で２〜１２箇所配設され、該回転円周軌道の直径及び回転速度はそれぞれ５００ｍｍ〜１５００ｍｍ及び２０〜８０ＲＰＭであり、被塗物の搬送速度は１〜１０ｍ／ｍｉｎであり、該被塗物の表面と該２流体スプレイガンのノズルの吐出口先端との距離が３０〜２００ｍｍであり、該被塗物は、塗布に先立ち温度が２０〜８０℃に予熱されたものであり、該液状体は、粘度が１０〜８００ＣＰＳであるとよい。
【００２４】
これにより、２流体スプレイガンによって液の微細な微粒化と低吐出量域での吐出安定性が維持されて薄膜形成が達成され、かつ上記の各数値範囲内の適宜な値を採用することにより、生産性よく、被塗物の突起の頂部、谷部及び側部の表面に対して所望する薄い膜厚、例えば１０μ前後の膜厚の塗膜を効率よく塗布することができるようになる。この場合、被塗物が予め該所定温度に予熱されることにより、塗布された液状体の溶媒が蒸発されて固形分が多くなるため、例えば突起の角や側面に塗布された液状体の垂れが防がれ付着が良好となり、頂部や谷部との膜厚の変化の少ないものとなり塗布むらが少なくなり全体的に薄い成膜が形成されることになる。また、
【００２５】
（７）前記（６）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該２流体スプレイガンは、先端部が角度３〜１０度の長細く尖ったニードルと、該ニードル先端部との間で弁機構を構成し、該ニードル先端部に対応した形状の第１ノズル孔を有し該第１ノズル孔の出口径が０．２〜０．６ｍｍである第１ノズルと、該第１ノズル孔の出口周囲を取り囲んで該第１ノズルとの間で環状の霧化用圧縮気体通路を形成し、下端に口径０．８〜１．５ｍｍの第２ノズル孔を形成した第２ノズルと、該ニードルの後端部と当接可能に設けられ、該針状ニードル先端部と該第１ノズルの第１ノズル孔との開き間隙を極微小量調整可能なようにニードルの移動距離を８〜１５μ単位で移動可能に設けたニードル移動量調整装置と、を有し、液状体吐出時に該ニードル移動量調節装置により該ニードル先端部と第１ノズル孔との間隙を調整して第１ノズルの第１ノズル孔から該ニードル先端部に沿って液状体を滲み出させながら該霧化用圧縮気体通路を流れる圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第１霧化用圧縮気体によって微粒化させつつ第２ノズルの第２ノズル孔から噴出させることにより、吐出液圧０．０１〜０．４ＭＰａ、吐出量０．１〜３０．０ｃｍ３／ｍｉｎの液状体を吐出することにより、少量の液状体をスプレイする２流体スプレイガンとした。
【００２６】
これにより、ニードル移動量調節装置、例えばマイクロアジャスト、によって、ニードル先端部と第１ノズル孔との間隙が極微小量、調整可能とされて少量の液状体が霧化されて第２ノズルから噴出（スプレイ）され、吐出量制御の熟練を要せず、再現性良く、少量の液体の定量吐出量の制御調整を容易に且つ確実に行なうことができる。したがって、被塗物の突起の頂部、谷部及び側部の表面に対して所望する薄膜、例えば１０μ前後の薄い膜厚の塗膜を効率よく塗布することができるようになる。また、
【００２７】
（８）前記（７）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該第２ノズルの下端部に該第２ノズル孔を囲むようにして口径が１．０〜２．０ｍｍの第３ノズル孔を有し該第３ノズル孔の周囲に第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体の複数の供給通路を形成した第３ノズルをさらに設け、該第２ノズル孔から噴出した噴出流を該第３ノズル孔を通して噴出させつつ該複数の圧縮気体供給通路から圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体を供給して衝突させることにより、該噴出流をさらに微粒化させ、かつ旋回させて拡散させ、被塗物に塗布するようにした。
【００２８】
これにより、第２ノズルからスプレイされる噴出流がさらに微粒化される。同時に該噴出流は旋回されるのでスプレイ流が拡散される。これにより、被塗物の表面の突起の頂部、谷部及び側部の表面に対して薄い膜厚の塗膜を効率よく塗布することができるようになる。また、
【００２９】
（９）前記（１）〜（８）の液状体の回転式スプレイ塗布方法において、該被塗物は、半導体シリコーンウェハー又はガラス基板又は各種透明部材又は各種樹脂部材又は金属平板であり、該液状体は、フォトレジスト剤又は表面保護膜剤又は機能性塗布剤とした。
【００３０】
これにより、被塗物としての半導体シリコーンウェハー又はガラス基板又は各種樹脂部材又は金属平板に、液状体としての液状フォトレジスト剤又は表面保護膜剤又は機能性塗布剤を高速でスプレイ塗布して塗布付着効率の向上と塗布むらをなくし、均一に薄く成膜形成することができる。また、
【００３１】
（１０）搬送装置により搬送される被塗物に、該被塗物搬送面と平行でかつ該被塗物搬送面よりも上方の面内で回転中心を中心として回転する回転円周軌道上に、間隔をおいて複数個配置されたスプレイガンから液状体をスプレイして塗布する液状体の回転式スプレイ塗布装置であって、該搬送装置で搬送される被塗物はその表面に頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起を有しており、該スプレイガンを、その液状体のスプレイパターンが該突起の頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように、該回転円周軌道上に該被塗物の表面と向き合う角度を調整可能に取付け、液状体を該突起の頂部、谷部及び側部でなる塗布面に略均一にかつ薄い成膜を形成するように塗布する液状体の回転式スプレイ塗布装置とした。
【００３２】
これにより、被塗物が搬送されつつ、スプレイガンが該被塗物を略横断しながら回転されて被塗物に液状体が噴出されて塗布されることにより、塗布の生産性があがると共に、塗布に際してスプレイガンは液状体のスプレイパターンが被塗物表面の多数の突起の頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように被塗物の表面と向き合う角度を調整可能に取付けられているので、該角度を所望の角度となるように調節することにより、該多数の突起の頂部、谷部及び側部に略均一にかつ薄い成膜を効率よく形成させることができるようになる。また、
【００３３】
（１１）前記（１０）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、そのスプレイパターンが該回転円周軌道上のガン取付け部の鉛直線に対して回転方向寄りに角度０〜４５度の方向に向くように該角度範囲で調整可能に取付けた。
【００３４】
これにより、スプレイパターンの向かう方向が被塗物の突起の頂部や谷部だけでなく突起の側面のうちの特に被塗物の搬送方向（進行方向）と交差する側の側面にも向けられることになり、真上からスプレイパターンが噴射されることに比して頂部や谷部はもとより突起の該側面をも効率良く塗布することができる。そして、この場合、スプレイガンの被塗物の表面と向き合う角度をスプレイパターンが該回転円周軌道上のガン取付け部の鉛直線に対して回転方向寄りに角度０〜４５度の範囲内で所望の角度に調整可能となることにより被塗物の突起の形状、すなわち頂部、谷部、側部の形状の違いに応じてスプレイパターンの適切な投入角度を選ぶことができ、均一な塗膜を形成できるようになる。また、
【００３５】
（１２）前記（１１）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、さらに、スプレイパターンが、該回転円周軌道上のガン取付け部の接線に対して外側に角度０〜４５度の方向に向くように該角度範囲で調整可能に取付けた。
【００３６】
これにより、前記スプレイパターンの向かう方向が被塗物の突起の頂部や谷部だけでなく被塗物の突起の側面のうちの特に搬送方向（進行方向）側に位置する側面にも向けられることになり、真上からスプレイパターンが噴射されることに比して突起の該側面をも効率良く塗布することができ、したがって前記突起の搬送方向と交差する側の側面に加えて、搬送方向側に位置する側面をも塗布することができ、突起の頂部、谷部及び側部を効率良く塗布することができる。そして、この場合、スプレイガンの被塗物の表面と向き合う角度を、スプレイパターンが該回転円周軌道上のガン取付け部の接線に対して外側に該０〜４５度の範囲内で所望の角度に調整可能となることにより、被塗物の突起の形状、すなわち頂部、谷部、側部の形状の違いに応じてスプレイパターンの適切な投入角度を選ぶことができ、均一な塗膜を形成できるようになる。また、
【００３７】
（１３）前記（１２）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、搬送されている被塗物に対して、該回転円周軌道上を回転するスプレイガンにより搬送方向上流側において該被塗物表面の突起の下流側の側部及び左右の一方側の側部を塗布するようにし、搬送方向下流側において該被塗物表面の突起の上流側の側部及び左右の他方側の側部を塗布するようにし、搬送方向の上流側と下流側においてそれぞれ頂部及び谷部を塗布するようにした。
【００３８】
これにより、被塗物の上流側と下流側で塗布するので塗布生産性が確実に向上されると共に突起の全ての側部が塗布され、また突起の頂部と谷部は斜めからスプレイパターンが噴射され側部の塗布に比べて粒子の密度が薄くなっても上流側と下流側で少なくとも２回塗布されるので突起の頂部、谷部及び側部に対して略均一厚みの塗膜を効率良く塗布することができる。また、
【００３９】
（１４）前記（１０）〜（１３）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、該被塗物は、その表面の該頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起が５〜３００μｍの段差パターンをもつ平板状被塗物とした。
【００４０】
これにより、該段差パターンの多数の微細な突起を有する平板被塗物に対して該突起の頂部、谷部及び側部に対して略均一厚みの塗膜を効率良く塗布することができる。また、
【００４１】
（１５）前記（１０）〜（１４）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、該スプレイガンは、気体で液状体を霧化する２流体スプレイガンであり、該２流体スプレイガンは該回転円周軌道に等間隔で２〜１２箇所配設され、該回転円周軌道の直径及び回転速度はそれぞれ５００ｍｍ〜１５００ｍｍ及び２０〜８０ＲＰＭであり、被塗物の搬送速度は１〜１０ｍ／ｍｉｎであり、該被塗物の表面と該２流体スプレイガンのノズルの吐出口先端との距離が３０〜２００ｍｍであり、該被塗物は、塗布に先立ち温度が２０〜８０℃に予熱されたものであり、該液状体は、粘度が１０〜８００ＣＰＳとした。
【００４２】
これにより、２流体スプレイガンによって液の微細な微粒化と低吐出量域での吐出安定性が維持されて薄膜形成が達成され、かつ上記の各数値範囲内の適宜な値を採用することにより、生産性よく、被塗物の突起の頂部、谷部及び側部の表面に対して所望する薄い膜厚、例えば１０μ前後の膜厚の塗膜を効率よく塗布することができるようになる。この場合、被塗物が予め該所定温度に予熱されることにより、塗布された液状体の溶媒が蒸発されて固形分が多くなるため、例えば突起の角や側面に塗布された液状体の垂れが防がれ付着が良好となり、頂部や谷部との膜厚の変化の少ないものとなり塗布むらが少なくなり全体的に薄い成膜が形成されることになる。また、
【００４３】
（１６）前記（１５）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、該２流体スプレイガンは、先端部が角度３〜１０度の長細く尖ったニードルと、該ニードル先端部との間で弁機構を構成し、該ニードル先端部に対応した形状の第１ノズル孔を有し該第１ノズル孔の出口径が０．２〜０．６ｍｍである第１ノズルと、該第１ノズル孔の出口周囲を取り囲んで該第１ノズルとの間で環状の霧化用圧縮気体通路を形成し、下端に口径０．８〜１．５ｍｍの第２ノズル孔を形成した第２ノズルと、該ニードルの後端部と当接可能に設けられ、該針状ニードル先端部と該第１ノズルの第１ノズル孔との開き間隙を極微小量調整可能なようにニードルの移動距離を８〜１５μ単位で移動可能に設けたニードル移動量調整装置と、を有し、液状体吐出時に該ニードル移動量調節装置により該ニードル先端部と第１ノズル孔との間隙を調整して第１ノズルの第１ノズル孔から該ニードル先端部に沿って液状体を滲み出させながら霧化用圧縮気体通路を流れる圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第１霧化用圧縮気体によって微粒化させつつ第２ノズルの第２ノズル孔から噴出させることにより、吐出液圧０．０１〜０．４ＭＰａ、吐出量０．１〜３０．０ｃｍ３／ｍｉｎの液状体を吐出することにより、少量の液状体をスプレイする２流体スプレイガンとした。
【００４４】
これにより、ニードル移動量調節装置、例えばマイクロアジャスト、によって、ニードル先端部と第１ノズル孔との間隙が極微小量、調整可能とされて少量の液状体が霧化されて第２ノズルから噴出（スプレイ）され、吐出量制御の熟練を要せず、再現性良く、少量の液体の定量吐出量の制御調整を容易に且つ確実に行なうことができる。したがって、被塗物の突起の頂部、谷部及び側部の表面に対して所望する薄膜、例えば１０μ前後の薄い膜厚の塗膜を効率よく塗布することができるようになる。また、
【００４５】
（１７）前記（１６）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、該第２ノズルの下端部に該第２ノズル孔を囲むようにして口径が１．０〜２．０ｍｍの第３ノズル孔を有し該第３ノズル孔の周囲に第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体の複数の供給通路を形成した第３ノズルをさらに設け、該第２ノズル孔から噴出した噴出流を該第３ノズル孔を通して噴出させつつ該複数の圧縮気体供給通路から圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体を供給して衝突させることにより、該噴出流をさらに微粒化させ、かつ旋回させて拡散させ、被塗物に塗布するようにした。
【００４６】
これにより、第２ノズルからスプレイされる噴出流がさらに微粒化される。同時に該噴出流は旋回されるのでスプレイ流が拡散される。これにより、被塗物の表面の突起の頂部、谷部及び側部の表面に対して薄い膜厚の塗膜を効率よく塗布することができるようになる。また、
【００４７】
（１８）前記（１０）〜（１７）の液状体の回転式スプレイ塗布装置において、さらに、スプレイ位置よりも上流側の該被塗物搬送装置の搬送部に設けた被塗物の幅及び長さを検知する被塗物検知センサと、該被塗物検知センサの信号に基づき該２流体スプレイガンの各々の塗布液及び霧化用圧縮気体の供給、停止を被塗物の幅及び長さに応じて司るためのガン吐出制御装置と、被塗物搬送装置の搬送面の下部に設けた被塗物を２０℃〜１００℃に加温可能なヒーターと、少なくとも被塗物搬送装置の被塗物搬送方向に沿う縁部に設けられスプレイミストの該ヒーターへの付着を防ぐためのエアカーテン噴出口とを設けた。
【００４８】
これによって、被塗物は、搬送装置に載せられて、塗布開始に先立ち被塗物搬送装置の搬送面の下部に設けたヒーターにより２０℃〜１００℃に予熱される。そして被塗物は、所定温度に予熱された後、搬送装置により回転式スプレイ塗布装置に送られ、被塗物検知センサによって検知され、その検知信号がガン吐出制御装置に入力される。ガン吐出制御装置はその被塗物検知信号に基づき、回転円周軌道で回転している複数のスプレイガンのうち被塗物の側面から被塗物に最も接近して来たスプレイガンの弁機構を開く動作と霧化用圧縮気体を供給する動作を行なわせ、液状体（塗布液）の供給及び霧化用圧縮気体の供給が開始され、被塗物が塗布される。
【００４９】
塗布されている間も、被塗物は該ヒーターによって加熱され所定温度に維持される。被塗物に付着しなかったスプレイミストは、エアーカーテン噴出口から上方へ噴出されて形成されるエアーカーテンにより搬送装置下部に位置するヒーター等の他部位への付着が防止されると共に飛散が抑えられる。
【発明の効果】
【００５０】
前記したように、本発明では、表面に頂部と谷部が繰り返し形成された多数の微細な凹凸パターン等でなる突起を有する被塗物へ成膜する際に、生産性を上げることができると共に、塗布むらをなくし略均一にかつ薄い塗膜を形成させて塗布膜品質を大幅に向上させることができる。即ち、被塗物が特に数十ミクロンの凹凸を有する半導体シリコーンウェハーやガラス基板及び各種透明部材等である場合、液状体として液状フォトレジスト剤や表面保護膜剤及び機能性塗布剤等をスプレイ塗布する際に、従来の大きな欠点であった配線パターンエッジへの成膜不足、凹凸面の側面部の成膜不足や、従来のスプレイ塗布作業での塗布作業の生産速度が上がらないスループット（生産性）の弱小化を解消して、凹凸面各面部の均一な成膜と仕上がり向上と生産性アップが可能となり、塗布スプレイの連続量産作業が実現でき、材料使用量の削減、環境衛生の向上に大きく寄与し、次世代向けフラットパネルディスプレイ等のコスト削減に大きく貢献するなど、多くのメリットを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の被塗物送り出し装置と被塗物引き出し装置を備えた回転式スプレイ塗布装置の平面図（上図）及び正面図（下図）、図２は図１の回転式スプレイ塗布装置の部分を示す破断斜視図、図３は図２の回転式スプレイ塗布装置の部分の正面断面図、図４は本発明の回転円周軌道上に配されたスプレイガンの取付け状態の一実施形態を示す平面図、図５は図４のＶ〜Ｖ線矢視正面図、図６は本発明の実施形態の２流体スプレイガンの縦断面図、図７は図６のＶＩＩ部の拡大図、図８は図７を底面視したときの第２、第３ノズル部分を示す図である。
【００５２】
図９は凹凸形状パターンを有する被塗物の拡大説明図、図１０は回転式スプレイ塗布装置による被塗物への液状体の塗布軌跡及び塗布状態を示す平面図、図１１は本発明の被塗物送り出し装置と被塗物引き出し装置を備えた回転式スプレイ塗布装置の他の実施形態を示す平面図（上図）及び正面図（下図）である。
【００５３】
先ず、図１、図２及び図３に示す回転式スプレイ塗布装置１５について説明する。これら図１〜図３は２流体スプレガンを用いた大型ワーク用の回転式スプレイ塗布装置の実施形態を示すものであり、大型サイズのガラス基板又は各種透明部材等の被塗物５に、表面保護膜や機能性塗布剤等の塗布液（液状体）を高速でスプレイ塗布する２流体スプレガンを用いた量産型の回転式スプレイ塗布装置の実施形態を示すものである。
【００５４】
回転式スプレイ塗布装置１５は、周囲が壁で密閉されて形成された密閉室１５ｂと、その内部に、被塗物の搬送方向と直行する方向（被塗物の幅方向）に間隔を空けてそれぞれ設けられ、かつ、被塗物の搬送方向に適宜の間隔をおいて搬送面が水平状態となるように設けられた複数の回転自在な被塗物搬送ローラ２３で構成される被塗物搬送装置と、該被塗物搬送装置の搬送面と平行でかつ該被塗物搬送面よりも所定距離上方の面内で回転中心Ａを中心として回転する回転円周軌道Ｂ上に２流体スプレイガン４０を等間隔で複数個（本実施形態では８個）配置された回転式スプレイ装置本体１５ａと、該被塗物搬送装置の下部に後記する予熱ヒーターＨで予め予熱された被塗物５をその温度に維持し続けるためヒーターとしての平面形状が矩形の遠赤外線ヒーター２４と、該ヒーター２４の外側周囲を取り囲むようにして、被塗物搬送装置（搬送ローラ２３）支持部の外側に接して被塗物５の搬送方向に沿って延在すると共にその交差方向に配置され、上方に空気を噴出させてエアーカーテン２５ａを形成するためのエアーカーテン噴出口２５と、該エアーカーテン噴出口２５の外側周囲を取り囲むようにして、被塗物搬送装置に沿って延在して配置されると共にその交差方向に配置されてなる排気用バッフル板１６から成る第１集塵装置と、その下部で間隔をおいて排気用内部ダクト３２内に設置された排気フィルタ５５でなる第２集塵装置と、から構成されている。
【００５５】
図１の平面図（上図）の符号Ｃは２流体スプレイガン４０の配置位置を示す。該回転式スプレイ装置本体１５ａは、その回転中心Ａに位置した流体用回転継手２０に取付けられ該継手２０から回転円周軌道Ｂの円周方向に間隔を等しくして放射状に延びた複数本（本実施形態では８本）の水平回転式アーム１９を有し、そのそれぞれの先端には２流体スプレイガン４０が取付けられ、該アーム１０の先端のスプレイガン取付け位置は該回転円周軌道Ｂを構成している。該回転式スプレイ装置本体１５ａの回転中心Ａは、図１にも示すように平面視で該被塗物の搬送方向側の中心線５ｂ上に位置している。
【００５６】
該流体用回転継手２０は可変速型ガン回転用電動機２１により回転ギアボックス２２及びベルト等の適宜の動力伝達機構を介して回転駆動される。回転ギアボックス２２は密閉室１５ｂの天井に支持されて取付けられている。また、該流体用回転継手２０には、液状体（塗布液）配管及び圧縮空気（圧縮気体）配管がそれぞれ複数系列接続されて取付けられている。即ち、図３に示すように、密閉室１５ｂには霧化エア用操作盤３１と電磁弁及びバルブ箱２８が設置され、該霧化エア用操作盤３１と該流体用回転継手２０の間には該電磁弁及びバルブ箱２８を介してガン動作用エア配管３０と霧化エア用エア配管２９が接続されている。また、密閉室１５ｂには塗布液供給ユニット２６が設置され、該塗布液供給ユニット２６と該流体用回転継手２０の間には塗布液用配管２７が接続されている。
【００５７】
密閉室１５ｂの天井には、図示していない給気（押込み）ブロワや給気ダクトでなる給気装置５６が設置され、またその給気出口には給気フィルタ５７が設けられている。密閉室１５ｂ内には該給気装置５６及び給気フィルタ５７により清浄空気が給気５６ａとして供給され、密閉室内で浮遊するスプレイミストを底部の集塵装置に誘導する。即ち、該給気５６ａは下方に行くにしたがいスプレイミストを伴って下降し下部の排気用バッフル板１６に吸引される。密閉室内は常に給気が上方から下方にかけて平均風速０．２〜０．３ｍ／秒で流通されている。
【００５８】
該エアーカーテン噴出口２５は、長尺のパイプ又はダクトの頂部に無数の空気噴出穴を直線上に穿って形成されている。該エアーカーテン噴出口２５は、複数の長細状（スリット状）の空気噴出口として形成させても良い。第１集塵装置としての排気用バッフル板１６は、多数の上方に突出して形成された排気流入穴と、その上部で該排気流入穴を覆うようにかつ該流入穴の外壁と僅かな隙間を持たせて排気が該流入穴に流入可能とした上部カバーとからなり、排気が該上部カバーの外周囲を下降して流れた後、該流入穴の外壁と該上部カバーの内壁との間の僅かの隙間を流通抵抗を付与されて通過上昇し、該上部カバーの天井内壁に衝突して反転、下降して内部ダクトに排出される構成とされている。
【００５９】
また該第２集塵装置としての排気フィルタ５５は繊維状フィルタで構成される。密閉室１５ｂ無いの排気に含まれるスプレイミストは排気が該排気用バッフル板１６の排気流入穴の外壁と該上部カバーの僅かの隙間を通過上昇した後、該上部カバーの天井内壁に衝突して反転して下降する間で該流入穴の外壁と該上部カバーの内壁面で捕捉される。ここで半分以上の量のスプレイミストが集塵される。そして該排気フィルタ５５でミストが最終的に除去される。清浄排気は排気用内部ダクト３２を通過し排気チャンバー８に流入して排気口８ａから外部へ排気される。なお排気口８ａの下流には図示していない排気（吸引）ブロワが設置されている。
【００６０】
図１に示すように、回転式スプレイ塗布装置１５の被塗物搬送方向の上流側位置と下流側位置には、それぞれ被塗物送り出し装置Ｉ及び被塗物引き出し装置Ｊが設けられており、該被塗物送り出し装置Ｉ及び被塗物引き出し装置Ｊにはそれぞれ被塗物搬送ローラ２３が回転式スプレイ塗布装置１５の搬送ローラとそれぞれ上面高さ位置を等しくして設けられている。被塗物送り出し装置Ｉの下部には前記した被塗物５を予熱するための予熱用遠赤外線ヒーターＨが設けられている。回転式スプレイ塗布装置１５の密閉室１５ｂの該被塗物送り出し装置Ｉ及び被塗物引き出し装置Ｊとの接続部には、それぞれ被塗物を該被塗物送り出し装置Ｉから回転式スプレイ塗布装置１５に送り込むときに開かれる入口シャッター９ａ及び回転式スプレイ塗布装置１５で塗布が完了した被塗物を回転式スプレイ塗布装置１５から被塗物引き出し装置Ｊへ送り出すときに開かれる出口シャッター９ｂが取付けられている。
【００６１】
該被塗物送り出し装置Ｉの被塗物搬送ローラ２３の下流位置の回転式スプレイ塗布装置１５の入口シャッター９ａに近接した位置には、被塗物搬送ローラ２３を挟む上下位置に透過型センサでなる被塗物検知センサ５ｃが設置されており、該被塗物検知センサ５ｃは被塗物送り出し装置Ｉを送られて来る被塗物５の幅及び長さを検知する。そして、被塗物検知センサ５ｃの検知信号は前記霧化エア用操作盤３１と電磁弁及びバルブ箱２８でなるガン吐出制御装置に送られ、各々の２流体スプレイガン４０による塗布液及び霧化用圧縮空気の供給及び停止が行なわれる構成とされている。
【００６２】
２流体スプレイガン４０は、図４及び図５に示すように、その液状体のスプレイパターンが被塗物５表面の突起５ａの頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように、該回転円周軌道Ｂ上に該被塗物の表面と所定角度α、θを有して向き合うにように取付けられている。即ち、図５に示すように、該スプレイガン４０の該被塗物５の表面と向き合う角度は、該スプレイガン４０を正面視したとき、そのスプレイパターンの噴射方向ＳＤが該回転円周軌道Ｂ上のガン取付け部の鉛直線ＶＬに対してガンの回転方向（速度向い方向）寄りに０〜４５度（本実施形態では１５度）の方向に向くように設定される。即ち、ガン４０は、そのスプレイパターンの噴射方向ＳＤと回転円周軌道Ｂ上のガン取付け部の鉛直線ＶＬとのなす角度θが０〜４５度（本実施形態では１５度）となるように取付け設定される。
【００６３】
また、該スプレイガン４０の該被塗物５の表面と向き合う角度は、図４に示すように、さらに、該スプレイガン４０を平面視したとき、スプレイパターンの噴射方向ＳＤが、該回転円周軌道Ｂ上のガン取付け部の接線ＴＬに対して外側に０〜４５度（本実施形態では１５度）の方向に向くように設定されている。即ち、ガン４０は、スプレイパターンの噴射方向ＳＤと回転円周軌道Ｂ上のガン取付け部の接線ＴＬとのなす角度αが０〜４５度（本実施形態では１５度）となるように取付け設定される。
【００６４】
次に、図６〜図８に基づいて、本発明に適用される２流体スプレイガン４０の実施形態を説明する。２流体スプレイガン４０は液体（液状体、塗布液）を低吐出量、噴霧（噴射）するガンとして構成されており、中央に長くて極細のニードル本体４８が上下動可能に位置されて設けられており、該ニードル本体４８の上端部分にはエアピストン４２ｂが固設されており、該エアピストン４２ｂとエアピストンカバー４２ａとの間には、ニードル本体４８を常に下方に付勢し（押圧し）、先端部が針状で長細く尖ったニードル先端部４８ａと第１ノズル４７の第１ノズル孔４７ａとの間で構成される弁機構を閉じるためのばね４２ｆが介装されている。該ニードル本体４８とその周囲のガン本体４１との間には液体供給通路４６ａが形成されており、その端部の配管４６には前記塗布液用配管２７（図３）が流体用回転継手２０を介して接続される。
【００６５】
該ガン本体４１の下端部には第１ノズル４７が固着されて取付けられている。第１ノズル４７には該ニードル先端部４８ａが挿抜自在に嵌合可能である第１ノズル孔４７ａが該ニードル先端部の形状に対応したテーパ形状で形成されている。該第１ノズル４７の外側には、第１ノズル４７の周囲を取り囲んで第１ノズル４７との間で下側に行くに従い断面積が小さくなる環状の第１霧化用圧縮気体の通路４５ａを形成し下端に第１ノズル孔４７ａの出口開口の周囲に絞られた小口径の第２ノズル孔４９ａを形成した第２ノズル４９がガン本体４１に固設されて取付けられている。即ち、第２ノズル４９の内壁面は逆円錐形状に形成され下端は絞られて小口径Ｄ２の第２ノズル孔４９ａを形成している。該第２ノズル４９の下端部には、第３ノズル５０が固着されて取付けられており、該第３ノズル５０はその出口開口で第２ノズル４９の第２ノズル孔４９ａを取り囲むようにして形成されている。
【００６６】
第３ノズル５０には、図８にも示すように、平面視で第１ノズル孔４７ａ及び第２ノズル孔４９ａの中心部、即ち針状ニードル先端部４８ａの軸心を中心とした同一円周上に等間隔で、正面視で傾斜されて穿設された複数の第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮空気の供給通路５０ｂが形成されている。そして第３ノズル５０の下端部は第２ノズル４９の下面よりも所定距離突出して前記の第３ノズル孔５０ａが形成されると共に該第３ノズル孔５０ａの外側壁は逆円錐状の傾斜面５０ｃが形成される。これにより該圧縮空気供給通路５０ｂから噴出された第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮空気流は該傾斜面５０ｃに沿って流れ、全周で整流された安定した渦巻流を形成し、この渦巻流が第３ノズル孔５０ａを噴出する噴出流に衝突し、安定した乱れがない旋回噴出流を形成する。これにより噴出流は安定して幅広く微細霧化されたものとなる。
【００６７】
なお、第２ノズル孔４９ａから噴出した噴出流は、該第３ノズル孔５０ａの該突出した内部空間では第２霧化用兼渦巻形成用圧縮空気の流れに影響されることがないので、下方の被塗物方向に安定して噴出すると共に、第１ノズル４７と第２ノズル４９とで間で行なわれる第一段の液体霧化作用が安定して行なわれる。
【００６８】
第３ノズルはガン本体４１に対して押え用ナット５１ｂで取付けられており、該押えナット５１ｂは内部を箱状に形成されて該第２ノズル４９と該第３ノズル５０の外側との間で第二段霧化用圧縮空気の通路５１ａを構成している。該第二段霧化用圧縮空気の通路５１ａが接続される配管５１及び第一霧化用圧縮空気の通路４５ａが接続される配管４５には、図３に示すように流体用回転継手２０、電磁弁及びバルブ箱２８介して霧化エア用配管２９が接続される。
【００６９】
２流体スプレイガン４０の上端部には、針状ニードル先端部４８ａと第１ノズル４７の第１ノズル孔４７ａとの開き間隙を極微小量調整可能なニードル移動量調整装置としてのマイクロアジャスト４２ｃが取付けられており、該マイクロアジャスト４２ｃの下端にはマイクロアジャストエンド４２ｄが形成されている。該マイクロアジャストエンド４２ｄはニードル本体４８の後端部（上端部）と当接可能に設けられている。
【００７０】
そして、１０〜８００ＣＰＳの低粘度で吐出量０．１〜１０．０ｃｍ３／ｍｉｎの少量吐出の液体を微粒化し塗布するときにおいて、第１ノズル４７の第１ノズル孔７ａの出口開口径Ｄ１は、０．２〜０．６ｍｍφであり、該針状のニードル先端部４８ａの角度は３〜１０度であり、該第２ノズル４９の第２ノズル孔４９ａの開口内径Ｄ２は、０．８〜１．５ｍｍφであり、該第３ノズル５０の第３ノズル孔５０ａの開口径Ｄ３は、１．０〜２．０ｍｍφであり、該マイクロアジャスト４２ｃによる針状ニードル先端部４８ａと第１ノズル孔４７ａとの開き間隙を極微小量調整するためのニードルの移動移動距離は、８〜１５μ毎に（単位で）調整可能とされている。
【００７１】
このように構成された２流体スプレイガン４０は、前記霧化エア用操作盤３１を作動させることにより、ガン動作用エア配管３０、電磁弁及びバルブ箱２８、及び流体用回転継手２０を介してガン駆動用圧縮空気配管４３からバルブエアピストン部４２の中に圧縮空気が流れ、エアピストン４２ｂをばね４２ｆの弾発力に抗してマイクロアジャスト４２ｃ側に動作し、エアピストン４２ｂと連結されているニードル本体４８の後端部がマイクロアジャストエンド４２ｄに突き当てられてニードル本体４８のストロークが定位置で停止され、第１ノズル孔４７ａとニードル先端部４８ａとの直径方向の間隙が所定の間隔に保たれる。
【００７２】
そしてニードル本体４８のニードル先端部４８ａが、第１ノズル孔４７ａから離れて第１ノズル孔４７ａとの間に微小の間隙が形成され、液体供給通路４６ａにある液体が塗布液供給ユニット２６の図示しない液体供給用定量供給ポンプの圧送圧力により、第１ノズル孔４７ａ内部からニードル先端部４８ａ表面に押出されると同時に、第１霧化用圧縮気体の通路４５ａから流れ出る第１霧化用圧縮空気のエゼクター効果により、ニードル先端部４８ａ表面の液体は、第１ノズル孔４７ａの出口（下端）開口から吸引されて引き出され、該第１ノズル孔４７ａの出口開口部を引き出された液体は、同時に第１霧化用圧縮空気によって霧化、即ち微粒化され、第２ノズル４９の第２ノズル孔４９ａを出て第３ノズル５０の第３ノズル孔５０ａ内へ噴出流として送られ、ここで第一段霧化パターン５２が形成される。
【００７３】
そして、該霧化されて形成された液体微粒子の噴出流である第一段霧化パターン５２は、第二段霧化用圧縮空気の通路５１ａを介して第３ノズル５０の複数の第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮空気の供給通路５０ｂから流れ出る第二段霧化用圧縮空気によってエゼクター効果によりさらに微粒化されると共に旋回されて旋回流が形成され、渦巻状パターンの第二段霧化パターン５３が形成され、被塗物５に付着、塗布される。
【００７４】
以上のように、本実施形態では、出口開口径０．２〜０．６ｍｍφの第１ノズル孔４７ａを有する第１ノズル４７に対し、液体吐出を制御するバルブとしての役割であるニードル先端部４８ａが角度３〜１０°の鋭角の構造を有して、第１ノズル４７の第１ノズル孔４７ａ及び第２ノズル４９の第２ノズル孔４９ａ、さらには第３ノズル５０の第３ノズル孔５０ａにまで突き出させ、液体を吐出させる際、ニードル引き代としての開度を８〜１５μ単位で調整可能な構造にしてエア霧化が行なわれる構成にされている。８〜１５μ単位でニードル４８の引き代が調整可能なマイクロアジャスト４２ｃを取付けることにより、バルブ開閉毎の吐出量の再現性が確保され、安定吐出が得られる。
【００７５】
液体吐出は、極細ニードル先端部４８ａに沿って液体がにじみ出るとき、その周囲の圧力０．０１〜０．４ＭＰａの第１霧化用圧縮空気流により負圧効果で液体が霧化されて、０．８〜１．５ｍｍφの第２吐出ノズル４９の第２ノズル孔４９ａから噴出され、口径１．０〜２．０ｍｍφの第３ノズル５０の第３ノズル孔５０ａから圧力０．０１〜０．４Ｍｐａの第２霧化用兼渦巻用圧縮空気流により衝突拡散によってさらなる液体の微粒化促進と霧化パターン領域の拡散が行なえる。
【００７６】
なお、以上の２流体スプレイガン４０の実施形態においては、第２ノズル４９の下端部に第３ノズルをガン本体４１に対して押え用ナット５１ｂで取付けて二段霧化によるスプレイガンとした実施形態を示したが、本発明においては、該押え用ナット５１ｂ及び第３ノズルを省略して、第１ノズル４７及び第２ノズル４９で構成される一段霧化による２流体スプレイガンであってもよいものである。
【００７７】
以上のように構成された第１実施形態の大型ワーク（被塗物）用の回転式スプレイ装置１５の作動を説明する。即ち、大型サイズのガラス基板又は各種透明部材等の被塗物５に、表面保護膜や機能性塗布剤等の塗布液（液状体）を高速でスプレイ塗布する２流体スプレガンを用いた量産型の回転式スプレイ塗布装置の作動を説明する。
【００７８】
図１〜図３において、被塗物送り出し装置Ｉにセットされた被塗物５は、被塗物搬送ローラー２３の下部にある被塗物予熱用遠赤外線ヒーターＨにより予熱完了後に、回転式スプレイ塗布装置１５の運転準備が整えば自動搬送され、回転式スプレイ塗布装置１５の入口部あるシャッター９ａが開いて被塗物５は、回転式スプレイ塗布装置１５の密閉室１５ｂ内に送り込まれる。被塗物５が回転式スプレイ塗布装置内に入るとシャッター９ａは自動的に閉じられる。回転式スプレイ塗布装置の密閉室１５ｂ内では、回転式スプレイ塗布装置本体１５ａを構成する複数本の水平回転式アーム（ガンアーム）１９の先端に取付けられた複数個の２流体スプレガン４０が、ガン回転用電動機２１により回転ギアボックス２２及び流体用回転継手２０を介して所定の回転数で回転している。
【００７９】
シャッター９ａ付近に設置されている被塗物検知センサ５ｃによって被塗物（ワーク）５を検知された制御信号が、霧化エア用操作盤３１に入力されると、２流体スプレガン４０が被塗物５の幅のサイズよりも大きい５０〜１００ｍｍの位置からスプレイ（オーバースプレイ）を開始して被塗物５を塗布していく。その塗布スプレイの間で被塗物５は、被塗物搬送用ローラー２３の下部にある遠赤外線ヒーター２４によって予熱温度を維持し続ける。
【００８０】
２流体スプレイガン４０から出る霧化粒子で、被塗物５のスプレイ塗布後の面１７に付着しなかった粒子（スプレイミスト）は、排気装置系の第１集塵装置である排気用バッフル板１６に大半が付着し、その後、第２集塵装置の排気フィルター５５で集塵される。その際、排気用バッフル板１６にたどり着かないで、他の箇所の例えば被塗物５の搬送下部に位置する該遠赤外線ヒーター２４に付着しようとする霧化粒子が存在するが、それらは、被塗物５や遠赤外線ヒーター２４の外側周囲を取り囲むように位置しているエアーカーテン噴出口２５から上方へ噴出されるエアーカーテン２５ａの所定風速（略１０ｍ／秒）の上昇空気流に引き込まれて随伴されると共に給気装置５６から供給されて密閉室１５ｂ内を下降する給気５６ａに随伴されて排気装置系の第１集塵装置である排気用バッフル板１６に流入されることにより捕捉される。勿論、該エアーカーテン２５ａは該遠赤外線ヒーター２４の外側空間に浮遊するスプレイミストの該ヒーター２４への侵入も防止する。
【００８１】
このようにして、該遠赤外線ヒーター２４にスプレイミストが付着することが防がれる。即ち、該被塗物５に付着しなかったスプレイミストの他の部位への付着は、エアーカーテン２５ａ及び給気５６ａにより、排気用バッフル板１６に集塵されるようある一定の調整された風速、風向により規制、抑制される。図３に鎖線で示すようにエアーカーテン２５ａを形成した空気は所定高さ上昇した後、前記密閉室１５ｂ内を下降し排気用バッフル板１６を介して排気ブロワにより吸引される給気５６ａの流れによって反転して給気５６ａに随伴される。該付着しなかった粒子（スプレイミスト）は排気用バッフル板１６に大半が付着し、その後、第２集塵装置の排気フィルター５５で集塵される。
【００８２】
このように塗布が回転式スプレイ塗布装置１５の密閉室１５ｂ内で行なわれ、かつ被塗物５に付着しなかった粒子は集塵されることにより密閉室１５ｂ内において飛散する粒子すなわち塗布液の滞留が防止される。
【００８３】
塗布を終了した被塗物５は回転式スプレイプレイ装置１５の下流側の出口シャッター９ｂが開かれ、後面の被塗物引き出し装置Ｊへ送り出される。なお、２流体スプレガン４０の個数は、被塗物５の生産速度、成膜条件により決められる。
【００８４】
ここで図９、図１０に基づいて２流体スプレイ装置４０を用いた回転式スプレイ塗布方法を説明する。
被塗物５の表面には縦横に頂部Ｓと谷部Ｖが繰り返されて多数の微細な突起５ａが形成されており、この多数の突起の頂部Ｓと谷部Ｖは凹凸パターン群Ｎを形成している。この突起５ａは５〜３００μｍのパターン段差Ｈ１を持つものである。このような表面に多数の微細な突起５ａを有した被塗物５は、回転式スプレイ装置１５内で搬送ローラ２３上を搬送されており、一方、回転円周軌道Ｂ上で複数の２流体スプレイガン４０を有した回転式スプレイ装置本体１５ａは、該搬送されている被塗物の上部で回転中心Ａを被塗物５の搬送方向側の中心線５ｂ上に位置されて回転されている。
【００８５】
被塗物５の搬送方向上流側位置ＵＳＰにおいて、図１０及びその上流側凹凸パターン平面のＥ部拡大図に示すように、搬送されている被塗物５に対して、回転円周軌道Ｂ上を平面視で時計方向に回転している２流体スプレイガン４０により被塗物表面の突起５ａの搬送方向下流側に位置する側面（側部）ＤＳ、及び、搬送方向に対して右側に位置する側面（側部）ＲＳに向けて液状体がスプレイ（噴射）されて該側面ＤＳ、ＲＳに塗布される。図中、ＳＤはスプレイパターンの噴射方向を示している。上流側ＵＳＰで被塗物５の全幅の塗布を終了した２流体スプレイガン４０は塗布動作を中止する。
【００８６】
一方、搬送方向下流側位置ＤＳＰにおいて、図１０及びその下流側凹凸パターン平面のＦ部拡大図に示すように、搬送されている被塗物５に対して、回転円周軌道Ｂ上を平面視で時計方向に回転している２流体スプレイガン４０により被塗物表面の突起５ａの搬送方向上流側に位置する側面（側部）ＵＳ、及び、搬送方向に対して左側に位置する側面（側部）ＬＳに向けて液状体がスプレイされ該側面ＵＳ、ＬＳに塗布される。そして、突起５ａの頂部Ｓ及び谷部Ｖは搬送方向の上流側位置ＵＳＰと下流側位置ＤＳＰの両側において液状体がそれぞれ塗布される。
【００８７】
このような突起５ａの側部ＤＳ、ＲＳ、ＵＳ、ＬＳの塗布において、前記図４及び図５において説明したように２流体スプレイガン４０が回転円周軌道Ｂ上にそのスプレイパターンの噴射方向ＳＤが被塗物５の表面と所定角度α、θを有して向き合うにように取付けられているので、該それぞれの側部に対して、スプレイパターンのスプレイ噴射方向ＳＤがその突起の傾斜面である該側部ＤＳ、ＲＳ、ＵＳ、ＬＳに向けられることになるため、該側部に塗膜を確実に形成することができる。また、突起５ａの頂部Ｓ、及び谷部Ｖの塗布においては、スプレイ噴射方向ＳＤは斜めから及ぼされることになり、前記側部への噴射に比べて粒子の密度が薄くなったとしても上流側ＵＳＰと下流側ＤＳＰで少なくとも２回塗布することにより所定の膜厚の塗膜を塗布することができる。従って突起５ａの側部ＤＳ、ＲＳ、ＵＳ、ＬＳ、頂部Ｓ、及び谷部Ｖに対して略均一厚みの塗膜を効率良く塗布するようにすることができる。そして、複数の２流体スプレイガン４０を備えた回転式スプレイ塗布であり、かつ被塗物の上流側ＵＳＰと下流側ＤＳＰで塗布するので、塗布生産性を確実に向上させることができる。
【００８８】
次に、図１１に基づいて、本発明の回転式スプレイ塗布装置の他の実施形態を説明する。なお、図１１は上図が平面図であり、下図は正面図である。この回転式スプレイ塗布装置は前記図１〜図３の第１実施形態である大型ワーク用回転式スプレイ塗布装置を半導体シリコーンウェハー用として小型化したものである。図１１において、回転式スプレイ塗布装置の前後面にはそれぞれ被塗物送り出しと引き出しを兼ねた装置Ｉ、Ｊが備えられている。
【００８９】
本実施形態は、被塗物治具３４に被塗物５である半導体シリコーンウェハーを複数個載せて搬送する構造となっている。また被塗物送り出し装置Ｉと被塗物引き出し装置Ｊが兼用になった被塗物送り出し装置Ｉ上部に、上下移動が可能な吸着接触式ヒーター３３を設けた箇所に、被塗物５である半導体シリコーンウェハーが載置された被塗物治具３４が吸着されて予熱され、一定温度に加温されたら、前記前記図１〜図３の第１実施形態の大型ワーク用２流体スプレイガンを備えた回転式スプレイ塗布装置と同様に、回転式スプレイ塗布装置１５に移載され、塗布が行われる。
【００９０】
塗布が行われた被塗物治具３４は被塗物引き出し装置Ｊに移されるが、半導体の種類によっては、凹凸部の複雑で段差が大きい（高アスペクト比である）パターン分布を持ったものも最近多く生産されている。そのような場合に、塗布作業が終わり被塗物引き出し装置Ｊにて被塗物治具３４は、再度その場所にて予熱のため吸着接触式ヒーター３３にて吸引されて、９０度インデックスされて９０度回転し、予熱完了後、回転式スプレイ塗布装置１５に移載され塗布が行われる。
【００９１】
次に、図１〜図３に示した回転式スプレイ塗布装置１５を用いて被塗物５に液状体（塗布液）を塗布する場合の好ましい塗布条件を示す。
（１）以下の塗布条件は、５μｍ〜６０μｍの段差パターン部を複数有する幅（ＷＯＳ）５００ｍｍ、長さ（ＬＯＳ）１０００ｍｍの大きさの平板ガラス板の被塗物５に塗布する場合である。
（２）液状フォトレジスト剤で、粘度が１０〜１００ＣＰＳ（固形分５〜３０％）程度の塗布液材料が、所望するフラット面塗布膜厚さ［（１〜１０μ）±１μ］には最適である。
（３）２流体スプレイガン４０の各種の圧力としては、第１及び第２用霧化エア圧力が０．０１〜０．４ＭＰａであり、吐出液圧が０．０１〜０．４ＭＰａが最適条件である。
（４）２流体スプレイガン４０の設置台数は、最小２台、最大１２台であり、各々の液吐出量は、５〜３０ｃｃ／ｍｉｎである。スプレイ吐出制御は被塗物幅ＷＯＳに対し＋１００ｍｍ多めに塗布するよう制御する。
（５）２流体スプレイガン４０を有する回転円周軌道Ｂの回転直径は１０００ｍｍであり、回転数は４０ＲＰＭが標準条件である。
（６）２流体スプレイガン４０の第３ノズル５０と被塗物４の間の距離は、４０〜８０ｍｍ（６０ｍｍが標準条件）であり、スプレイパターン幅Ｗの標準条件は、２５ｍｍである。
（７）被塗物搬送速度は、２ｍ／ｍｉｎが標準である。
（８）２流体スプレイガン４０の傾き（スプレイパターン噴射方向ＳＤ）は、外側１５度（回転円周軌道Ｂ上のガン取付け部の接線ＴＬに対して外側に１５度）の方向であり、かつ、速度向い方向１５度（回転円周軌道Ｂ上のガン取付け部の鉛直線ＶＬに対してガンの回転方向寄りに１５度）の方向が標準条件である。いずれの方向においても０〜１０度の条件は被塗物形状により有効な場合もある。
（９）室温は、２０〜３０℃である。
（１０）相対湿度は、３０〜７０％である。
（１１）被塗物５の予熱温度は、４０℃が標準条件である。但し、使用する塗布材料の溶剤種類によって変更が必要である。この条件の場合３０〜７０℃でも有効範囲内である。上記の諸条件は所望する膜厚状態を得るための標準条件である。
【００９２】
前記の条件で、フラット面塗布膜厚さの目標値（１０μ±１μ）を得るべく、行なった塗布テスト結果は次のとおりであった。図９の断面図に示す頂部Ｓと谷部Ｖが繰り返されて多数の微細な突起５ａが形成された断面の凹凸パターン群Ｎを有する被塗物５の該パターン段差Ｈ１が４０〜１００μ、頂部Ｓのパターン幅Ｒが４０〜８０μ、谷部Ｖの底面幅Ｑが２０〜６０μである場合、被塗物面上のパターン上部（頂部Ｓ）では膜厚ｔ２は１０±１．２μであり、これに対し、底面部（谷部Ｖ）では膜厚ｔ１は６〜８μであり、側面部では膜厚ｔ３は７〜１０μであり、パターン上部の肩の膜厚ｔ４は４．５〜６μが得られた。このように突起のパターン上部、底面部、側面部、及び肩部にほぼ均一厚みの塗膜を形成させることができた。
【００９３】
前記値は被塗物５の予熱温度として従来のスキャン塗布装置１０より１０℃程度落とすと肩の部分の膜厚ｔ４が５．５μ以上となることが特徴であることが認められた。それは回転式スプレイ塗布装置１５のガン速度が従来のスキャン塗布装置１０の塗布速度より数倍速いためと、被塗物が適切温度に予熱されているために、溶剤が蒸発し、スプレイ粒子の被塗物へ付着時における固形分含有量が上がり、スプレイ粒子の垂れが適切に防がれて塗布されるためであると考えられる。
【００９４】
また、２流体スプレイガン４０の傾きは、外側方向１５度、速度向い方向１５度が、側面の塗り込みが上面（頂部Ｓ）と底面（谷部Ｖ）とほぼ均等に得られることになり、ある一定の角度をつけることにより、凹凸のある平面への塗り込みは好結果が得られることが分かった。図１０にあるように、回転円周軌道Ｂ上を回転する２流体スプレイガン４０が、まず被塗物５の搬送方向の上流側ＵＳＰにて、突起５ａの搬送方向下流側の側面部ＤＳと右側面部ＲＳのパターン面をしっかり塗布した後、回転円周軌動Ｂの反対側（被塗物５の搬送方向の下流側ＤＳＰ）の２流体スプレイガン４０によって突起５ａの搬送方向上流側の側面部ＵＳと左側面部ＬＳを塗布することによって、前後左右の両側面部は完全に塗布が可能となる。上面（頂部Ｓ）、底面（谷部Ｖ）については、回転円周軌動Ｂの被塗物搬送方向の上流側ＵＳＰと下流側ＤＳＰにおいて２流体スプレイガン４０により２回塗布されることにより、側面ＤＳ、ＲＳ、ＵＳ、ＬＳとほぼ同様の厚みの塗膜になるのである。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】 本発明の第１実施形態の被塗物送り出し装置と被塗物引き出し装置を備えた回転式スプレイ塗布装置の平面図（上図）及び正面図（下図）である。
【図２】 図１の回転式スプレイ塗布装置の部分を示す破断斜視図である。
【図３】 図２の回転式スプレイ塗布装置の部分の正面断面図である。
【図４】 本発明の回転円周軌道上に配されたスプレイガンの取付け状態の一実施形態を示す平面図である。
【図５】 図４のＶ〜Ｖ線矢視正面図である。
【図６】 本発明の実施形態を示す２流体スプレイガンの縦断面図である。
【図７】 図６のＶＩＩ部の拡大図である。
【図８】 図７を底面視したときの第２、第３ノズル部分を示す図である。
【図９】 凹凸形状パターン群を有する被塗物の拡大断面図である。
【図１０】 回転式スプレイ塗布装置本体による被塗物への液状体の塗布軌跡及び塗布状態を示す平面図である。
【図１１】 本発明の他の実施形態を示す被塗物送り出し装置と被塗物引き出し装置を備えた回転式スプレイ塗布装置の平面図（上図）及び正面図（下図）である。
【図１２】 従来のスプレイガン往復動作方式（スキャン方式）のスプレイ塗布装置の破断斜視図である。
【図１３】 凹凸状パターンを有する被塗物面の状態説明図である。
【図１４】 従来のスプレイガン往復動作方式の状態説明図である。
【符号の説明】
【００９６】
１ 直交座標型ロボットＸ軸
２ 直交座標型ロボットＹ軸
３ 直交座標型ロボットＺ軸
４、４０ ２流体スプレイガン
５ 被塗物
５ａ 突起
５ｃ 被塗物検知センサ
６、２３ 被塗物搬送用ローラ
７ 排気口
８ 排気チャンバー
９ シャッター
１０ スキャン式塗布装置
Ｌ スキャン式塗布ガン移動軌道
Ｍ 塗布ガン移動ピッチ
Ｐ スプレイ霧化パターン
Ｎ 凹凸パターン群
Ｈ１ ビア高さ（パターン段差、突起高さ）
Ｒ トップビア幅（パターン幅、頂部幅）
Ｑ ボトムビア幅（底面幅、谷部幅）
Ｓ 突起の頂部
Ｖ 突起の谷部
１４ 塗布エアリア
１５ 回転式スプレイ塗布装置
１５ａ 回転式スプレイ塗布装置本体
１６ 排気用バッフル板（第１集塵装置）
１７ スプレイ塗布後の面
１９ ガンアーム（水平回転式アーム）
２０ 流体用回転継手
２１ ガン回転用電動機
２２ ギヤボックス
２４ 遠赤外線ヒーター
２５ エアーカーテン噴出口
２５ａ エアーカーテン
Ａ 回転式スプレイ塗布装置本体の回転円周軌道の回転中心
Ｂ ２流体スプレイガンの回転円周軌道
Ｃ ２流体スプレイガンの配置位置
Ｄ 被塗物搬送面
Ｈ 被塗物予熱用遠赤外線ヒーター
Ｉ 被塗物送り出し装置
Ｊ 被塗物引き出し装置
２６ 塗布液供給ユニット
２７ 塗布液用配管
２８ 電磁弁及びバルブ箱
２９ 霧化エア用エア配管
３０ ガン動作用エア配管
３１ 霧化エア用操作盤
３２ 排気用内部ダクト
３３ 吸着接触式ヒーター
３４ 被塗物治具
４２ｃ ニードル移動量調整装置（２流体スプレイガン）
４７ 第１ノズル（２流体スプレイガン）
４８ ニードル本体（２流体スプレイガン）
４８ａ ニードル先端部（２流体スプレイガン）
４９ 第２ノズル（２流体スプレイガン）
５０ 第３ノズル（２流体スプレイガン）
５５ 排気フィルタ（第２集塵装置）
５６ 給気装置
５６ａ 給気（清浄化用空気）
５７ 給気フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送装置により搬送される被塗物に、該被塗物搬送面と平行でかつ該被塗物搬送面よりも上方の面内で回転中心を中心として回転する回転円周軌道上に、間隔をおいて複数個配置されたスプレイガンから液状体をスプレイして塗布する液状体の回転式スプレイ塗布方法であって、該搬送装置で搬送される被塗物はその表面に頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起を有しており、該スプレイガンを、その液状体のスプレイパターンが該突起の頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように、該回転円周軌道上に該被塗物の表面と所定角度を有して向き合うにように取付け、液状体を該突起の頂部、谷部及び側部でなる塗布面に略均一にかつ薄い成膜を形成するように塗布することを特徴とする液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項２】
該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、そのスプレイパターンが該回転円周軌道上のガン取付け部の鉛直線に対して回転方向寄りに０〜４５度の方向に向くように設定することを特徴とする請求項１の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項３】
該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、さらに、スプレイパターンが、該回転円周軌道上のガン取付け部の接線に対して外側に０〜４５度の方向に向くように設定することを特徴とする請求項２の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項４】
搬送されている被塗物に対して、該回転円周軌道上を回転するスプレイガンにより搬送方向上流側において該被塗物表面の突起の下流側の側部及び左右の一方側の側部を塗布するようにし、搬送方向下流側において該被塗物表面の突起の上流側の側部及び左右の他方側の側部を塗布するようにし、搬送方向の上流側と下流側においてそれぞれ頂部及び谷部を塗布するようにしたことを特徴とする請求項３の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項５】
該被塗物は、その表面の該頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起が５〜３００μｍの段差パターンをもつ平板状被塗物であることを特徴とする請求項１〜４の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項６】
該スプレイガンは、気体で液状体を霧化する２流体スプレイガンであり、該２流体スプレイガンは該回転円周軌道に等間隔で２〜１２箇所配設され、該回転円周軌道の直径及び回転速度はそれぞれ５００ｍｍ〜１５００ｍｍ及び２０〜８０ＲＰＭであり、被塗物の搬送速度は１〜１０ｍ／ｍｉｎであり、該被塗物の表面と該２流体スプレイガンのノズルの吐出口先端との距離が３０〜２００ｍｍであり、該被塗物は、塗布に先立ち温度が２０〜８０℃に予熱されたものであり、該液状体は、粘度が１０〜８００ＣＰＳであることを特徴とする請求項１〜５の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項７】
該２流体スプレイガンは、先端部が角度３〜１０度の長細く尖ったニードルと、該ニードル先端部との間で弁機構を構成し、該ニードル先端部に対応した形状の第１ノズル孔を有し該第１ノズル孔の出口径が０．２〜０．６ｍｍである第１ノズルと、該第１ノズル孔の出口周囲を取り囲んで該第１ノズルとの間で環状の霧化用圧縮気体通路を形成し、下端に口径０．８〜１．５ｍｍの第２ノズル孔を形成した第２ノズルと、該ニードルの後端部と当接可能に設けられ、該針状ニードル先端部と該第１ノズルの第１ノズル孔との開き間隙を極微小量調整可能なようにニードルの移動距離を８〜１５μ単位で移動可能に設けたニードル移動量調整装置と、を有し、液状体吐出時に該ニードル移動量調節装置により該ニードル先端部と第１ノズル孔との間隙を調整して第１ノズルの第１ノズル孔から該ニードル先端部に沿って液状体を滲み出させながら該霧化用圧縮気体通路を流れる圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第１霧化用圧縮気体によって微粒化させつつ第２ノズルの第２ノズル孔から噴出させることにより、吐出液圧０．０１〜０．４ＭＰａ、吐出量０．１〜３０．０ｃｍ３／ｍｉｎの液状体を吐出することにより、少量の液状体をスプレイする２流体スプレイガンであることを特徴とする請求項６の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項８】
該第２ノズルの下端部に該第２ノズル孔を囲むようにして口径が１．０〜２．０ｍｍの第３ノズル孔を有し該第３ノズル孔の周囲に第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体の複数の供給通路を形成した第３ノズルをさらに設け、該第２ノズル孔から噴出した噴出流を該第３ノズル孔を通して噴出させつつ該複数の圧縮気体供給通路から圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体を供給して衝突させることにより、該噴出流をさらに微粒化させ、かつ旋回させて拡散させ、被塗物に塗布するようにしたことを特徴とする請求項７の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項９】
該被塗物は、半導体シリコーンウェハー又はガラス基板又は各種透明部材又は各種樹脂部材又は金属平板であり、該液状体は、フォトレジスト剤又は表面保護膜剤又は機能性塗布剤であることを特徴とする請求項１〜８の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項１０】
搬送装置により搬送される被塗物に、該被塗物搬送面と平行でかつ該被塗物搬送面よりも上方の面内で回転中心を中心として回転する回転円周軌道上に、間隔をおいて複数個配置されたスプレイガンから液状体をスプレイして塗布する液状体の回転式スプレイ塗布装置であって、該搬送装置で搬送される被塗物はその表面に頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起を有しており、該スプレイガンを、その液状体のスプレイパターンが該突起の頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように、該回転円周軌道上に該被塗物の表面と向き合う角度を調整可能に取付け、液状体を該突起の頂部、谷部及び側部でなる塗布面に略均一にかつ薄い成膜を形成するように塗布することを特徴とする液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１１】
該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、そのスプレイパターンが該回転円周軌道上のガン取付け部の鉛直線に対して回転方向寄りに角度０〜４５度の方向に向くように該角度範囲で調整可能に取付けたことを特徴とする請求項１０の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１２】
該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、さらに、スプレイパターンが、該回転円周軌道上のガン取付け部の接線に対して外側に角度０〜４５度の方向に向くように該角度範囲で調整可能に取付けたことを特徴とする請求項１１の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１３】
搬送されている被塗物に対して、該回転円周軌道上を回転するスプレイガンにより搬送方向上流側において該被塗物表面の突起の上流側の側部及び左右の一方側の側部を塗布するようにし、搬送方向下流側において該被塗物表面の突起の下流側の側部及び左右の他方側の側部を塗布するようにし、搬送方向の上流側と下流側においてそれぞれ頂部及び谷部を塗布するようにしたことを特徴とする請求項１２の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１４】
該被塗物は、その表面の該頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起が５〜３００μｍの段差パターンをもつ平板状被塗物であることを特徴とする請求項１０〜１３の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１５】
該スプレイガンは、気体で液状体を霧化する２流体スプレイガンであり、該２流体スプレイガンは該回転円周軌道に等間隔で２〜１２箇所配設され、該回転円周軌道の直径及び回転速度はそれぞれ５００ｍｍ〜１５００ｍｍ及び２０〜８０ＲＰＭであり、被塗物の搬送速度は１〜１０ｍ／ｍｉｎであり、該被塗物の表面と該２流体スプレイガンのノズルの吐出口先端との距離が３０〜２００ｍｍであり、該被塗物は、塗布に先立ち温度が２０〜８０℃に予熱されたものであり、該液状体は、粘度が１０〜８００ＣＰＳであることを特徴とする請求項１０〜１４の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１６】
該２流体スプレイガンは、先端部が角度３〜１０度の長細く尖ったニードルと、該ニードル先端部との間で弁機構を構成し、該ニードル先端部に対応した形状の第１ノズル孔を有し該第１ノズル孔の出口径が０．２〜０．６ｍｍである第１ノズルと、該第１ノズル孔の出口周囲を取り囲んで該第１ノズルとの間で環状の霧化用圧縮気体通路を形成し、下端に口径０．８〜１．５ｍｍの第２ノズル孔を形成した第２ノズルと、該ニードルの後端部と当接可能に設けられ、該針状ニードル先端部と該第１ノズルの第１ノズル孔との開き間隙を極微小量調整可能なようにニードルの移動距離を８〜１５μ単位で移動可能に設けたニードル移動量調整装置と、を有し、液状体吐出時に該ニードル移動量調節装置により該ニードル先端部と第１ノズル孔との間隙を調整して第１ノズルの第１ノズル孔から該ニードル先端部に沿って液状体を滲み出させながら霧化用圧縮気体通路を流れる圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第１霧化用圧縮気体によって微粒化させつつ第２ノズルの第２ノズル孔から噴出させることにより、吐出液圧０．０１〜０．４ＭＰａ、吐出量０．１〜３０．０ｃｍ３／ｍｉｎの液状体を吐出することにより、少量の液状体をスプレイする２流体スプレイガンであることを特徴とする請求項１５の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１７】
該第２ノズルの下端部に該第２ノズル孔を囲むようにして口径が１．０〜２．０ｍｍの第３ノズル孔を有し該第３ノズル孔の周囲に第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体の複数の供給通路を形成した第３ノズルをさらに設け、該第２ノズル孔から噴出した噴出流を該第３ノズル孔を通して噴出させつつ該複数の圧縮気体供給通路から圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体を供給して衝突させることにより、該噴出流をさらに微粒化させ、かつ旋回させて拡散させ、被塗物に塗布するようにしたことを特徴とする請求項１６の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１８】
さらに、スプレイ位置よりも上流側の該被塗物搬送装置の搬送部に設けた被塗物の幅及び長さを検知する被塗物検知センサと、該被塗物検知センサの信号に基づき該２流体スプレイガンの各々の塗布液及び霧化用圧縮気体の供給、停止を被塗物の幅及び長さに応じて司るためのガン吐出制御装置と、被塗物搬送装置の搬送面の下部に設けた被塗物を２０℃〜１００℃に加温可能なヒーターと、少なくとも被塗物搬送装置の被塗物搬送方向に沿う縁部に設けられ、スプレイミストの該ヒーターへの付着を防ぐためのエアーカーテン噴出口、とを含むことを特徴とする請求項１０〜１７の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１】
搬送装置により搬送される被塗物に、該被塗物搬送面と平行でかつ該被塗物搬送面よりも上方の面内で回転中心を中心として回転する回転円周軌道上に、間隔をおいて複数個配置されたスプレイガンから液状体をスプレイして塗布する液状体の回転式スプレイ塗布方法であって、該搬送装置で搬送される被塗物はその表面に頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起を有しており、該スプレイガンを、その液状体のスプレイパターンが該突起の頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように、該回転円周軌道上に該被塗物の表面と所定角度を有して向き合うにように取付け、液状体を該突起の頂部、谷部及び側部でなる塗布面に略均一にかつ薄い成膜を形成するように塗布することを特徴とする液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項２】
該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、そのスプレイパターンが該回転円周軌道上のガン取付け部の鉛直線に対して回転方向寄りに０〜４５度の方向に向くように設定することを特徴とする請求項１の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項３】
該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、さらに、スプレイパターンが、該回転円周軌道上のガン取付け部の接線に対して外側に０〜４５度の方向に向くように設定することを特徴とする請求項２の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項４】
搬送されている被塗物に対して、該回転円周軌道上を回転するスプレイガンにより搬送方向上流側において該被塗物表面の突起の下流側の側部及び左右の一方側の側部を塗布するようにし、搬送方向下流側において該被塗物表面の突起の上流側の側部及び左右の他方側の側部を塗布するようにし、搬送方向の上流側と下流側においてそれぞれ頂部及び谷部を塗布するようにしたことを特徴とする請求項３の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項５】
該被塗物は、その表面の該頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起が５〜３００μｍの段差パターンをもつ平板状被塗物であることを特徴とする請求項１〜４の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項６】
該スプレイガンは、気体で液状体を霧化する２流体スプレイガンであり、該２流体スプレイガンは該回転円周軌道に等間隔で２〜１２箇所配設され、該回転円周軌道の直径及び回転速度はそれぞれ５００ｍｍ〜１５００ｍｍ及び２０〜８０ＲＰＭであり、被塗物の搬送速度は１〜１０ｍ／ｍｉｎであり、該被塗物の表面と該２流体スプレイガンのノズルの吐出口先端との距離が３０〜２００ｍｍであり、該被塗物は、塗布に先立ち温度が２０〜８０℃に予熱されたものであり、該液状体は、粘度が１０〜８００ＣＰＳであることを特徴とする請求項１〜５の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項７】
該２流体スプレイガンは、先端部が角度３〜１０度の長細く尖ったニードルと、該ニードル先端部との間で弁機構を構成し、該ニードル先端部に対応した形状の第１ノズル孔を有し該第１ノズル孔の出口径が０．２〜０．６ｍｍである第１ノズルと、該第１ノズル孔の出口周囲を取り囲んで該第１ノズルとの間で環状の霧化用圧縮気体通路を形成し、下端に口径０．８〜１．５ｍｍの第２ノズル孔を形成した第２ノズルと、該ニードルの後端部と当接可能に設けられ、該針状ニードル先端部と該第１ノズルの第１ノズル孔との開き間隙を極微小量調整可能なようにニードルの移動距離を８〜１５μ単位で移動可能に設けたニードル移動量調整装置と、を有し、液状体吐出時に該ニードル移動量調節装置により該ニードル先端部と第１ノズル孔との間隙を調整して第１ノズルの第１ノズル孔から該ニードル先端部に沿って液状体を滲み出させながら該霧化用圧縮気体通路を流れる圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第１霧化用圧縮気体によって微粒化させつつ第２ノズルの第２ノズル孔から噴出させることにより、吐出液圧０．０１〜０．４ＭＰａ、吐出量０．１〜３０．０ｃｍ３／ｍｉｎの液状体を吐出することにより、少量の液状体をスプレイする２流体スプレイガンであることを特徴とする請求項６の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項８】
該第２ノズルの下端部に該第２ノズル孔を囲むようにして口径が１．０〜２．０ｍｍの第３ノズル孔を有し該第３ノズル孔の周囲に第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体の複数の供給通路を形成した第３ノズルをさらに設け、該第２ノズル孔から噴出した噴出流を該第３ノズル孔を通して噴出させつつ該複数の圧縮気体供給通路から圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体を供給して衝突させることにより、該噴出流をさらに微粒化させ、かつ旋回させて拡散させ、被塗物に塗布するようにしたことを特徴とする請求項７の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項９】
該被塗物は、半導体シリコーンウェハー又はガラス基板又は各種透明部材又は各種樹脂部材又は金属平板であり、該液状体は、フォトレジスト剤又は表面保護膜剤又は機能性塗布剤であることを特徴とする請求項１〜８の液状体の回転式スプレイ塗布方法。
【請求項１０】
搬送装置により搬送される被塗物に、該被塗物搬送面と平行でかつ該被塗物搬送面よりも上方の面内で回転中心を中心として回転する回転円周軌道上に、間隔をおいて複数個配置されたスプレイガンから液状体をスプレイして塗布する液状体の回転式スプレイ塗布装置であって、該搬送装置で搬送される被塗物はその表面に頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起を有しており、該スプレイガンを、その液状体のスプレイパターンが該突起の頂部、谷部及び側部に向けてスプレイされるように、該回転円周軌道上に該被塗物の表面と向き合う角度を調整可能に取付け、液状体を該突起の頂部、谷部及び側部でなる塗布面に略均一にかつ薄い成膜を形成するように塗布することを特徴とする液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１１】
該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、そのスプレイパターンが該回転円周軌道上のガン取付け部の鉛直線に対して回転方向寄りに角度０〜４５度の方向に向くように該角度範囲で調整可能に取付けたことを特徴とする請求項１０の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１２】
該スプレイガンの該被塗物の表面と向き合う角度は、さらに、スプレイパターンが、該回転円周軌道上のガン取付け部の接線に対して外側に角度０〜４５度の方向に向くように該角度範囲で調整可能に取付けたことを特徴とする請求項１１の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１３】
搬送されている被塗物に対して、該回転円周軌道上を回転するスプレイガンにより搬送方向上流側において該被塗物表面の突起の上流側の側部及び左右の一方側の側部を塗布するようにし、搬送方向下流側において該被塗物表面の突起の下流側の側部及び左右の他方側の側部を塗布するようにし、搬送方向の上流側と下流側においてそれぞれ頂部及び谷部を塗布するようにしたことを特徴とする請求項１２の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１４】
該被塗物は、その表面の該頂部と谷部が繰り返されて形成された多数の微細な突起が５〜３００μｍの段差パターンをもつ平板状被塗物であることを特徴とする請求項１０〜１３の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１５】
該スプレイガンは、気体で液状体を霧化する２流体スプレイガンであり、該２流体スプレイガンは該回転円周軌道に等間隔で２〜１２箇所配設され、該回転円周軌道の直径及び回転速度はそれぞれ５００ｍｍ〜１５００ｍｍ及び２０〜８０ＲＰＭであり、被塗物の搬送速度は１〜１０ｍ／ｍｉｎであり、該被塗物の表面と該２流体スプレイガンのノズルの吐出口先端との距離が３０〜２００ｍｍであり、該被塗物は、塗布に先立ち温度が２０〜８０℃に予熱されたものであり、該液状体は、粘度が１０〜８００ＣＰＳであることを特徴とする請求項１０〜１４の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１６】
該２流体スプレイガンは、先端部が角度３〜１０度の長細く尖ったニードルと、該ニードル先端部との間で弁機構を構成し、該ニードル先端部に対応した形状の第１ノズル孔を有し該第１ノズル孔の出口径が０．２〜０．６ｍｍである第１ノズルと、該第１ノズル孔の出口周囲を取り囲んで該第１ノズルとの間で環状の霧化用圧縮気体通路を形成し、下端に口径０．８〜１．５ｍｍの第２ノズル孔を形成した第２ノズルと、該ニードルの後端部と当接可能に設けられ、該針状ニードル先端部と該第１ノズルの第１ノズル孔との開き間隙を極微小量調整可能なようにニードルの移動距離を８〜１５μ単位で移動可能に設けたニードル移動量調整装置と、を有し、液状体吐出時に該ニードル移動量調節装置により該ニードル先端部と第１ノズル孔との間隙を調整して第１ノズルの第１ノズル孔から該ニードル先端部に沿って液状体を滲み出させながら霧化用圧縮気体通路を流れる圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第１霧化用圧縮気体によって微粒化させつつ第２ノズルの第２ノズル孔から噴出させることにより、吐出液圧０．０１〜０．４ＭＰａ、吐出量０．１〜３０．０ｃｍ３／ｍｉｎの液状体を吐出することにより、少量の液状体をスプレイする２流体スプレイガンであることを特徴とする請求項１５の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１７】
該第２ノズルの下端部に該第２ノズル孔を囲むようにして口径が１．０〜２．０ｍｍの第３ノズル孔を有し該第３ノズル孔の周囲に第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体の複数の供給通路を形成した第３ノズルをさらに設け、該第２ノズル孔から噴出した噴出流を該第３ノズル孔を通して噴出させつつ該複数の圧縮気体供給通路から圧力が０．０１〜０．４ＭＰａである第２霧化用兼渦巻流形成用圧縮気体を供給して衝突させることにより、該噴出流をさらに微粒化させ、かつ旋回させて拡散させ、被塗物に塗布するようにしたことを特徴とする請求項１６の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【請求項１８】
さらに、スプレイ位置よりも上流側の該被塗物搬送装置の搬送部に設けた被塗物の幅及び長さを検知する被塗物検知センサと、該被塗物検知センサの信号に基づき該２流体スプレイガンの各々の塗布液及び霧化用圧縮気体の供給、停止を被塗物の幅及び長さに応じて司るためのガン吐出制御装置と、被塗物搬送装置の搬送面の下部に設けた被塗物を２０℃〜１００℃に加温可能なヒーターと、少なくとも被塗物搬送装置の被塗物搬送方向に沿う縁部に設けられ、スプレイミストの該ヒーターへの付着を防ぐためのエアーカーテン噴出口、とを含むことを特徴とする請求項１０〜１７の液状体の回転式スプレイ塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１１３０１９（Ｐ２００９−１１３０１９Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０９４２０（Ｐ２００７−３０９４２０）
【出願日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【出願人】（０００１１１３３９）ノードソン株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【出願人】（０００１１１３３９）ノードソン株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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