薬液供給システム
【課題】 薬液供給システムにおいて、薬液タンクからの薬液を負圧吸引して噴射するノズルを利用して薬液供給の微少流量制御を可能とする。
【解決手段】 内部に薬液５を収容して密閉可能とされた薬液タンク１０と、この薬液タンク１０に薬液供給パイプ７で接続され外部からの高圧気体の送気により上記薬液タンク１０から供給される薬液５を負圧吸引して該薬液５を噴射するノズル１１と、上記薬液タンク１０内に形成される負圧空間Ｓに対し任意圧力の正圧ガスを供給する正圧供給手段１２とを備え、上記正圧供給手段１２により薬液タンク１０に供給する正圧ガスの流量を調整することによって上記ノズル１１への薬液５の供給流量を制御するものである。これにより、薬液タンク１０からの薬液５を負圧吸引して噴射するノズル１１を利用して薬液供給を微少流量で制御できる。
【解決手段】 内部に薬液５を収容して密閉可能とされた薬液タンク１０と、この薬液タンク１０に薬液供給パイプ７で接続され外部からの高圧気体の送気により上記薬液タンク１０から供給される薬液５を負圧吸引して該薬液５を噴射するノズル１１と、上記薬液タンク１０内に形成される負圧空間Ｓに対し任意圧力の正圧ガスを供給する正圧供給手段１２とを備え、上記正圧供給手段１２により薬液タンク１０に供給する正圧ガスの流量を調整することによって上記ノズル１１への薬液５の供給流量を制御するものである。これにより、薬液タンク１０からの薬液５を負圧吸引して噴射するノズル１１を利用して薬液供給を微少流量で制御できる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体基板、ディスプレイ基板、ガラス、その他の工業用の膜形成対象物等に対し各種処理の薬液を塗布する際の薬液供給システムに関し、詳しくは、薬液タンクからの薬液を負圧吸引して噴射するノズルを利用して薬液供給の微少流量制御を可能とする薬液供給システムに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置、液晶表示装置などの製造工程において、半導体基板やディスプレイ基板などに薄膜を塗布するには、図５に示すように、例えばウェハ１を水平支持して高速回転させ、その上方から該ウェハ１の中心孔２寄りの位置に薬液３を滴下する薬液供給システムが用いられている。そして、上記高速回転するウェハ１上に滴下された薬液３に働く遠心力の作用により、該薬液３をウェハ１の表面上で放射状に伸ばして、該ウェハ１の表面全体に薄膜を塗布していた。
【０００３】また他の例として、半導体基板やディスプレイ基板などにスプレーコーティングにより薬液を塗布する場合は、図６に示すように、内部に薬液５を収容した薬液タンク６と、この薬液タンク６に接続された薬液供給パイプ７と、この薬液供給パイプ７に接続され上記薬液タンク６から薬液５を供給されて吐出するノズル８とを有する薬液供給システムが用いられている。なお、上記薬液供給パイプ７の途中には、ノズル８への薬液５の供給流量を制御するための例えばニードルバルブ等の流量調整バルブ９が設けられている。そして、上記薬液タンク６内の薬液５を加圧したり、図示省略のポンプで圧送して、流量調整バルブ９で薬液供給の流量を制御してノズル８から薬液５を吐出して塗布していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示す従来例では、ウェハ１上に滴下する薬液３の量があまり少なくては拡散せず、例えば１０ml/min以上の量を滴下することとなる。そして、この場合、薬液３は高速回転するウェハ１により遠心力で外周方向へ拡散されて、一部はウェハ１の表面に塗布されるが、他の部分は該ウェハ１の外側に捨てられるものであった。このように、薬液３を滴下する量が多いことと、該薬液３がウェハ１の外側に捨てられる量が多いことから、薬液塗布の効率が低下すると共に、非経済的であった。また、ウェハ１の外側に捨てられる薬液３によってその周辺が汚染されることがあった。
【０００５】また、図６に示す従来例では、ノズル８に供給する薬液５の流量制御を、薬液供給パイプ７の途中に設けられたニードルバルブ等の流量調整バルブ９で行っていたので、このような流量調整バルブ９では例えば１ml/min程度或いはそれ以下のレベルでの流量制御はできないものであった。したがって、例えば１ml/min以下の流量制御により薬液５を供給して、対象物に対して薄膜を均一に塗布することが難しかった。また、薬液タンク６内の薬液５にゴミやカーボン等の異物が混入していると、ノズル８への供給途中で上記流量調整バルブ９のところで詰まりが発生して、ノズル８へ薬液５を供給できない状態となることがあった。したがって、薬液塗布の工程がスムーズに進まないことがあった。
【０００６】そこで、本発明は、このような問題点に対処し、薬液タンクからの薬液を負圧吸引して噴射するノズルを利用して薬液供給の微少流量制御を可能とする薬液供給システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明による薬液供給システムは、内部に薬液を収容して密閉可能とされた薬液タンクと、この薬液タンクに薬液供給パイプで接続され外部からの高圧気体の送気により上記薬液タンクから供給される薬液を負圧吸引して該薬液を噴射するノズルと、上記薬液タンク内に形成される負圧空間に対し任意圧力の正圧ガスを供給する正圧供給手段とを備え、上記正圧供給手段により薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整することによって上記ノズルへの薬液の供給流量を制御するものである。
【０００８】このような構成により、密閉可能とされた薬液タンクで内部に薬液を収容しておき、この薬液タンクに薬液供給パイプで接続されたノズルに外部から高圧気体を送気し上記薬液タンクから供給される薬液を負圧吸引して該ノズルで薬液を噴射し、上記薬液タンク内に形成される負圧空間に対し正圧供給手段で任意圧力の正圧ガスを供給し、上記正圧供給手段により薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整することによって上記ノズルへの薬液の供給流量を制御する。これにより、薬液タンク内の圧力とノズルに発生する負圧との差により薬液供給の微少流量制御を可能とする。
【０００９】また、上記正圧供給手段と薬液タンクとの間には、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整する流量調整手段を備えたものである。これにより、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を容易に調整する。
【００１０】さらに、上記流量調整手段は、正圧ガスの質量流量を測定して流量を調整するマスフローコントローラとしてもよい。これにより、圧力や温度変化の影響を受けず、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を質量流量に比例して安定に調整を行う。
【００１１】さらにまた、上記正圧供給手段には、大気又は不活性ガスを供給するものである。特に、不活性ガスを供給した場合は、薬液タンク内の薬液に影響を与えず安定に保つことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による薬液供給システムの実施の形態を示すシステム概要図である。この薬液供給システムは、例えば半導体基板、ディスプレイ基板、ガラス、その他の工業用の膜形成対象物等に対し各種処理の薬液を塗布する際に薬液を供給するもので、薬液タンク１０と、ノズル１１と、正圧供給手段１２とを備えている。
【００１３】上記薬液タンク１０は、工業用の膜形成対象物等に塗布する各種の薬液５を内部に収容しておくもので、所定の大きさの容器状に形成され、上面に蓋をして密閉可能とされている。そして、内部に収容された薬液５の液面が下降することにより、該薬液タンク１０内には負圧空間Ｓが形成される。なお、薬液タンク１０の上面には、該薬液タンク１０内に薬液５を供給するためのパイプライン１３が接続されている。また、符号１４は上記パイプライン１３の途中に設けられた開閉バルブを示している。
【００１４】上記薬液タンク１０の例えば底面には薬液供給パイプ７が接続され、この薬液供給パイプ７の先端にノズル１１が接続されている。このノズル１１は、外部からの高圧気体の送気により上記薬液タンク１０から薬液供給パイプ７を介して供給される薬液５を負圧吸引して該薬液５を噴射するもので、該ノズル１１の側面部に上記薬液供給パイプ７の先端が接続され、ノズル１１の軸心部に高圧気体供給パイプ１５が接続されている。なお、符号１６は上記高圧気体供給パイプ１５の後端に設けられたコンプレッサを示している。
【００１５】図２及び図３は、上記ノズル１１の具体的な構造の一例を示す断面図である。図２は上記薬液供給パイプ７が接続される面を含む縦断面図であり、図３は図２の断面と直交する縦断面図である。図２において、ノズル１１の側面部には薬液送入口１７が形成され、この薬液送入口１７に上記薬液供給パイプ７の先端が接続される。また、ノズル１１の軸心部の後端には高圧気体送入口１８が形成され、この高圧気体送入口１８に上記高圧気体供給パイプ１５の先端が接続される。
【００１６】この状態で、図１に示すコンプレッサ１６の運転により高圧気体供給パイプ１５を介して送られた高圧気体は、図２に示す高圧気体送入口１８からノズル１１内の軸心部に流入し、小口径の一次気体噴出口１９を通って高速噴射し内部混合室２０に入る。このとき、図１に示す薬液供給パイプ７が接続された薬液送入口１７の位置にベンチュリ管の原理により負圧を生じ、上記薬液供給パイプ７からの薬液５を内部混合室２０内に吸引する。上記一次気体噴出口１９から噴出する高速気体は、薬液送入口１７より吸引する薬液５を破砕し、広くなった内部混合室２０の中で薬液５と混合され、流速を落としてノズル先端の噴出口２１から噴射される。
【００１７】一方、図３に示すように、上記高圧気体送入口１８からノズル１１内に流入した高圧気体は、ノズル１１内の軸心部の外側に形成された二次気体通路２２を通って、ノズル１１の先端部にスパイラル状に形成された二次気体噴出溝２３に至り、高速な旋回流となって噴射される。このとき、上記噴出口２１から噴射される薬液５を二次混合しながら破砕微粒化して前方に噴射する。なお、図２及び図３では、旋回流を発生して噴射するノズル１１の例を示したが、本発明はこれに限られず、旋回流を発生しない通常のノズルであってもよい。
【００１８】上記薬液タンク１０の例えば上面には、図１R>１に示すように、正圧供給手段１２が接続されている。この正圧供給手段１２は、上記薬液タンク１０内に形成される負圧空間Ｓに対し任意圧力の正圧ガスを供給するもので、基端部が１気圧の大気（AIR）に連通された空気供給パイプから成る。そして、上記正圧供給手段１２と薬液タンク１０との間には、流量調整バルブ２４が設けられている。この流量調整バルブ２４は、薬液タンク１０に供給する正圧ガスの流量を調整する流量調整手段となるもので、例えば体積流量を調整するニードルバルブ等から成る。
【００１９】そして、上記正圧供給手段１２により薬液タンク１０に正圧ガスを供給し、流量調整バルブ２４により正圧ガスの流量を調整することによって、上記ノズル１１への薬液の供給流量を制御するようになっている。
【００２０】次に、このように構成された薬液供給システムの動作について説明する。まず、図１において、パイプライン１３の途中の開閉バルブ１４を開いて薬液タンク１０内に薬液５を所定量だけ供給する。その後、上記開閉バルブ１４及び正圧供給手段１２の流量調整バルブ２４を閉じて、上記薬液タンク１０内を密閉状態とする。
【００２１】この状態で、図１に示すコンプレッサ１６から高圧気体供給パイプ１５を介してノズル１１へ高圧気体を送る。すると、前述のようにノズル１１内の薬液送入口１７の位置に負圧（例えば0.1〜0.4気圧）が発生して薬液供給パイプ７からの薬液５を吸引し、ノズル１１の噴出口２１（図２参照）から薬液５を噴射する。これにより、上記薬液タンク１０内の薬液５が少しずつ減少し、該薬液タンク１０の液面が徐々に下がって行く。このとき、薬液タンク１０は密閉されているので、液面が下がった空間Ｓは負圧になって真空レベルに近付いて行き、ノズル１１内に発生する負圧（Ｐ1）と、上記空間Ｓの負圧（Ｐ2）とが等しくなったところで、上記ノズル１１からの薬液５の噴射が停止する。
【００２２】この状態では、Ｐ1＝Ｐ2となって薬液５は流れず、薬液タンク１０及び薬液供給パイプ７に何ら遮断弁等を設けなくても薬液５が安定して停止する。そして、この状態をもって薬液供給の初期状態とし、ここから薬液供給の工程がスタートする。なお、このとき、薬液５は図２に示すノズル１１内の薬液送入口１７の付近で停止することとなるので、ノズル１１へ至る経路が乾くことがない。したがって、その後において、上記ノズル１１から薬液５をすぐに噴射することができる。
【００２３】次に、ノズル１１の噴出口２１を薬液５の塗布対象物に向けてセットし、上記と同様にコンプレッサ１６から高圧気体供給パイプ１５を介してノズル１１へ高圧気体を送る。しかし、この状態ではＰ1＝Ｐ2となるので、薬液５はノズル１１から噴射されない。そこで、図１に示す正圧供給手段１２に設けられた流量調整バルブ２４を適宜の量だけ開いて、薬液タンク１０内の負圧空間Ｓに大気を流量調整しながら供給する。すると、上記薬液タンク１０内の圧力が変化して圧力Ｐ2が大きくなって、Ｐ2とＰ1との差が生じてこの差圧により薬液タンク１０からノズル１１に薬液５が供給される。これにより、上記ノズル１１から薬液５が噴射される。
【００２４】このとき、上記流量調整バルブ２４による流量調整を細かく行うことにより、圧力Ｐ2とＰ1との差を微細に調整して、ノズル１１への薬液５の供給流量を微少に制御することができる。例えば、従来は不可能であった１ml/min程度或いはそれ以下のレベル（例えば0.1~0.9ml/min程度）での流量制御が可能となる。また、ノズル１１へ至る薬液供給パイプ７の途中には何も設けられていないので、この部分に異物が詰まることはなく、スムーズに薬液５がノズル１１に供給される。さらに、薬液５が粘度の高いものであっても、ノズル１１の負圧及び圧力Ｐ2とＰ1との差圧により薬液５が供給される。なお、上記正圧供給手段１２に大気を供給する代わりに、窒素ガス（Ｎ2）などの不活性ガスを供給してもよい。
【００２５】図４は本発明の他の実施形態を示すシステム概要図である。この実施形態は、正圧供給手段１２と薬液タンク１０との間に設けられた流量調整手段を、正圧ガスの質量流量を測定して流量を調整するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２５としたものである。このマスフローコントローラ２５には正圧ガスとして例えば１〜２気圧の窒素ガス（Ｎ2）が窒素ガスボンベ等から供給され、薬液タンク１０に至るガス供給パイプの途中には開閉バルブ２６が設けられている。
【００２６】上記マスフローコントローラ２５は、その内部構造は図示省略したが、流量センサ、コントロールバルブ、制御回路等から構成されている。そして、上記流量センサ内をガスが流れると該センサの上流と下流との間に温度が生じ、ガスの質量流量に比例した出力が得られ、この出力信号と外部からの設定信号とを比較して、両信号が一致するようにコントロールバルブの開度を自動調整するようになっている。これにより、圧力や温度変化の影響を受けず、薬液タンク１０に供給する正圧ガスの流量を質量流量に比例して安定な流量調整が行われる。
【００２７】この実施形態による薬液供給システムは、図１に示す流量調整バルブ２４を、上記マスフローコントローラ２５と開閉バルブ２６とを組み合わせたものに替えただけであり、開閉バルブ２６を開けてマスフローコントローラ２５で窒素ガスの流量を調整することにより、図１の場合と全く同様に動作する。この場合は、上記マスフローコントローラ２５で０〜１０ml/min程度の正圧ガスの流量調整ができるので、ノズル１１に供給する薬液５の流量を１ml/min程度或いはそれ以下のレベルで微少に且つ安定して制御することができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、薬液タンク内に形成される負圧空間に対し任意圧力の正圧ガスを供給する正圧供給手段により薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整することによって、薬液タンクからの薬液を負圧吸引して噴射するノズルへの薬液の供給流量を制御することができる。これにより、薬液タンク内の圧力とノズルに発生する負圧との差により薬液供給を微少流量で制御することができる。したがって、対象物に対して薬液を均一に塗布することができる。また、薬液の使用量を低減して、薬液塗布の効率を向上できると共に、経済性を改善することができる。さらに、薬液タンク内の負圧により、内部に収容された薬液の脱気をすることができ、ノズルへ至る薬液供給パイプの所謂ベーパーロックを防止できる。さらにまた、薬液が粘度の高いものであっても、ノズルの負圧及び薬液タンク内の圧力との差によりノズルに薬液を供給できる。また、ノズルへ至る薬液供給パイプの途中には何も設けられていないので、この部分に異物が詰まることはなく、スムーズに薬液をノズルに供給できる。
【００２９】また、請求項２に係る発明によれば、上記正圧供給手段と薬液タンクとの間に、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整する流量調整手段を備えたことにより、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を容易に調整することができる。したがって、薬液タンク内の圧力を容易に調整して、上記ノズルへの薬液供給を微少流量で制御することができる。
【００３０】さらに、請求項３に係る発明によれば、上記流量調整手段を、正圧ガスの質量流量を測定して流量を調整するマスフローコントローラとしたことにより、圧力や温度変化の影響を受けず、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を質量流量に比例して安定に調整を行うことができる。したがって、薬液タンク内の圧力を容易かつ安定に調整して、上記ノズルへの薬液供給を微少流量で制御することができる。
【００３１】さらにまた、請求項４に係る発明によれば、上記正圧供給手段に、大気又は不活性ガスを供給するものとしたことにより、特に、不活性ガスを供給した場合は、薬液タンク内の薬液に影響を与えず安定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による薬液供給システムの実施の形態を示すシステム概要図である。
【図２】 上記薬液供給システムに用いるノズルの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図３】 図２に示す断面と直交する断面における上記ノズルの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図４】 本発明の他の実施形態を示すシステム概要図である。
【図５】 従来技術において半導体基板やディスプレイ基板などに薄膜を塗布する状態を示す説明図である。
【図６】 従来技術において対象基板などにスプレーコーティングにより薬液を塗布する場合の薬液供給システムを示すシステム概要図である。
【符号の説明】
５…薬液
７…薬液供給パイプ
１０…薬液タンク
１１…ノズル
１２…正圧供給手段
１５…高圧気体供給パイプ
１６…コンプレッサ
２４…流量調整バルブ
２５…マスフローコントローラ
２６…開閉バルブ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体基板、ディスプレイ基板、ガラス、その他の工業用の膜形成対象物等に対し各種処理の薬液を塗布する際の薬液供給システムに関し、詳しくは、薬液タンクからの薬液を負圧吸引して噴射するノズルを利用して薬液供給の微少流量制御を可能とする薬液供給システムに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置、液晶表示装置などの製造工程において、半導体基板やディスプレイ基板などに薄膜を塗布するには、図５に示すように、例えばウェハ１を水平支持して高速回転させ、その上方から該ウェハ１の中心孔２寄りの位置に薬液３を滴下する薬液供給システムが用いられている。そして、上記高速回転するウェハ１上に滴下された薬液３に働く遠心力の作用により、該薬液３をウェハ１の表面上で放射状に伸ばして、該ウェハ１の表面全体に薄膜を塗布していた。
【０００３】また他の例として、半導体基板やディスプレイ基板などにスプレーコーティングにより薬液を塗布する場合は、図６に示すように、内部に薬液５を収容した薬液タンク６と、この薬液タンク６に接続された薬液供給パイプ７と、この薬液供給パイプ７に接続され上記薬液タンク６から薬液５を供給されて吐出するノズル８とを有する薬液供給システムが用いられている。なお、上記薬液供給パイプ７の途中には、ノズル８への薬液５の供給流量を制御するための例えばニードルバルブ等の流量調整バルブ９が設けられている。そして、上記薬液タンク６内の薬液５を加圧したり、図示省略のポンプで圧送して、流量調整バルブ９で薬液供給の流量を制御してノズル８から薬液５を吐出して塗布していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示す従来例では、ウェハ１上に滴下する薬液３の量があまり少なくては拡散せず、例えば１０ml/min以上の量を滴下することとなる。そして、この場合、薬液３は高速回転するウェハ１により遠心力で外周方向へ拡散されて、一部はウェハ１の表面に塗布されるが、他の部分は該ウェハ１の外側に捨てられるものであった。このように、薬液３を滴下する量が多いことと、該薬液３がウェハ１の外側に捨てられる量が多いことから、薬液塗布の効率が低下すると共に、非経済的であった。また、ウェハ１の外側に捨てられる薬液３によってその周辺が汚染されることがあった。
【０００５】また、図６に示す従来例では、ノズル８に供給する薬液５の流量制御を、薬液供給パイプ７の途中に設けられたニードルバルブ等の流量調整バルブ９で行っていたので、このような流量調整バルブ９では例えば１ml/min程度或いはそれ以下のレベルでの流量制御はできないものであった。したがって、例えば１ml/min以下の流量制御により薬液５を供給して、対象物に対して薄膜を均一に塗布することが難しかった。また、薬液タンク６内の薬液５にゴミやカーボン等の異物が混入していると、ノズル８への供給途中で上記流量調整バルブ９のところで詰まりが発生して、ノズル８へ薬液５を供給できない状態となることがあった。したがって、薬液塗布の工程がスムーズに進まないことがあった。
【０００６】そこで、本発明は、このような問題点に対処し、薬液タンクからの薬液を負圧吸引して噴射するノズルを利用して薬液供給の微少流量制御を可能とする薬液供給システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明による薬液供給システムは、内部に薬液を収容して密閉可能とされた薬液タンクと、この薬液タンクに薬液供給パイプで接続され外部からの高圧気体の送気により上記薬液タンクから供給される薬液を負圧吸引して該薬液を噴射するノズルと、上記薬液タンク内に形成される負圧空間に対し任意圧力の正圧ガスを供給する正圧供給手段とを備え、上記正圧供給手段により薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整することによって上記ノズルへの薬液の供給流量を制御するものである。
【０００８】このような構成により、密閉可能とされた薬液タンクで内部に薬液を収容しておき、この薬液タンクに薬液供給パイプで接続されたノズルに外部から高圧気体を送気し上記薬液タンクから供給される薬液を負圧吸引して該ノズルで薬液を噴射し、上記薬液タンク内に形成される負圧空間に対し正圧供給手段で任意圧力の正圧ガスを供給し、上記正圧供給手段により薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整することによって上記ノズルへの薬液の供給流量を制御する。これにより、薬液タンク内の圧力とノズルに発生する負圧との差により薬液供給の微少流量制御を可能とする。
【０００９】また、上記正圧供給手段と薬液タンクとの間には、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整する流量調整手段を備えたものである。これにより、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を容易に調整する。
【００１０】さらに、上記流量調整手段は、正圧ガスの質量流量を測定して流量を調整するマスフローコントローラとしてもよい。これにより、圧力や温度変化の影響を受けず、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を質量流量に比例して安定に調整を行う。
【００１１】さらにまた、上記正圧供給手段には、大気又は不活性ガスを供給するものである。特に、不活性ガスを供給した場合は、薬液タンク内の薬液に影響を与えず安定に保つことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による薬液供給システムの実施の形態を示すシステム概要図である。この薬液供給システムは、例えば半導体基板、ディスプレイ基板、ガラス、その他の工業用の膜形成対象物等に対し各種処理の薬液を塗布する際に薬液を供給するもので、薬液タンク１０と、ノズル１１と、正圧供給手段１２とを備えている。
【００１３】上記薬液タンク１０は、工業用の膜形成対象物等に塗布する各種の薬液５を内部に収容しておくもので、所定の大きさの容器状に形成され、上面に蓋をして密閉可能とされている。そして、内部に収容された薬液５の液面が下降することにより、該薬液タンク１０内には負圧空間Ｓが形成される。なお、薬液タンク１０の上面には、該薬液タンク１０内に薬液５を供給するためのパイプライン１３が接続されている。また、符号１４は上記パイプライン１３の途中に設けられた開閉バルブを示している。
【００１４】上記薬液タンク１０の例えば底面には薬液供給パイプ７が接続され、この薬液供給パイプ７の先端にノズル１１が接続されている。このノズル１１は、外部からの高圧気体の送気により上記薬液タンク１０から薬液供給パイプ７を介して供給される薬液５を負圧吸引して該薬液５を噴射するもので、該ノズル１１の側面部に上記薬液供給パイプ７の先端が接続され、ノズル１１の軸心部に高圧気体供給パイプ１５が接続されている。なお、符号１６は上記高圧気体供給パイプ１５の後端に設けられたコンプレッサを示している。
【００１５】図２及び図３は、上記ノズル１１の具体的な構造の一例を示す断面図である。図２は上記薬液供給パイプ７が接続される面を含む縦断面図であり、図３は図２の断面と直交する縦断面図である。図２において、ノズル１１の側面部には薬液送入口１７が形成され、この薬液送入口１７に上記薬液供給パイプ７の先端が接続される。また、ノズル１１の軸心部の後端には高圧気体送入口１８が形成され、この高圧気体送入口１８に上記高圧気体供給パイプ１５の先端が接続される。
【００１６】この状態で、図１に示すコンプレッサ１６の運転により高圧気体供給パイプ１５を介して送られた高圧気体は、図２に示す高圧気体送入口１８からノズル１１内の軸心部に流入し、小口径の一次気体噴出口１９を通って高速噴射し内部混合室２０に入る。このとき、図１に示す薬液供給パイプ７が接続された薬液送入口１７の位置にベンチュリ管の原理により負圧を生じ、上記薬液供給パイプ７からの薬液５を内部混合室２０内に吸引する。上記一次気体噴出口１９から噴出する高速気体は、薬液送入口１７より吸引する薬液５を破砕し、広くなった内部混合室２０の中で薬液５と混合され、流速を落としてノズル先端の噴出口２１から噴射される。
【００１７】一方、図３に示すように、上記高圧気体送入口１８からノズル１１内に流入した高圧気体は、ノズル１１内の軸心部の外側に形成された二次気体通路２２を通って、ノズル１１の先端部にスパイラル状に形成された二次気体噴出溝２３に至り、高速な旋回流となって噴射される。このとき、上記噴出口２１から噴射される薬液５を二次混合しながら破砕微粒化して前方に噴射する。なお、図２及び図３では、旋回流を発生して噴射するノズル１１の例を示したが、本発明はこれに限られず、旋回流を発生しない通常のノズルであってもよい。
【００１８】上記薬液タンク１０の例えば上面には、図１R>１に示すように、正圧供給手段１２が接続されている。この正圧供給手段１２は、上記薬液タンク１０内に形成される負圧空間Ｓに対し任意圧力の正圧ガスを供給するもので、基端部が１気圧の大気（AIR）に連通された空気供給パイプから成る。そして、上記正圧供給手段１２と薬液タンク１０との間には、流量調整バルブ２４が設けられている。この流量調整バルブ２４は、薬液タンク１０に供給する正圧ガスの流量を調整する流量調整手段となるもので、例えば体積流量を調整するニードルバルブ等から成る。
【００１９】そして、上記正圧供給手段１２により薬液タンク１０に正圧ガスを供給し、流量調整バルブ２４により正圧ガスの流量を調整することによって、上記ノズル１１への薬液の供給流量を制御するようになっている。
【００２０】次に、このように構成された薬液供給システムの動作について説明する。まず、図１において、パイプライン１３の途中の開閉バルブ１４を開いて薬液タンク１０内に薬液５を所定量だけ供給する。その後、上記開閉バルブ１４及び正圧供給手段１２の流量調整バルブ２４を閉じて、上記薬液タンク１０内を密閉状態とする。
【００２１】この状態で、図１に示すコンプレッサ１６から高圧気体供給パイプ１５を介してノズル１１へ高圧気体を送る。すると、前述のようにノズル１１内の薬液送入口１７の位置に負圧（例えば0.1〜0.4気圧）が発生して薬液供給パイプ７からの薬液５を吸引し、ノズル１１の噴出口２１（図２参照）から薬液５を噴射する。これにより、上記薬液タンク１０内の薬液５が少しずつ減少し、該薬液タンク１０の液面が徐々に下がって行く。このとき、薬液タンク１０は密閉されているので、液面が下がった空間Ｓは負圧になって真空レベルに近付いて行き、ノズル１１内に発生する負圧（Ｐ1）と、上記空間Ｓの負圧（Ｐ2）とが等しくなったところで、上記ノズル１１からの薬液５の噴射が停止する。
【００２２】この状態では、Ｐ1＝Ｐ2となって薬液５は流れず、薬液タンク１０及び薬液供給パイプ７に何ら遮断弁等を設けなくても薬液５が安定して停止する。そして、この状態をもって薬液供給の初期状態とし、ここから薬液供給の工程がスタートする。なお、このとき、薬液５は図２に示すノズル１１内の薬液送入口１７の付近で停止することとなるので、ノズル１１へ至る経路が乾くことがない。したがって、その後において、上記ノズル１１から薬液５をすぐに噴射することができる。
【００２３】次に、ノズル１１の噴出口２１を薬液５の塗布対象物に向けてセットし、上記と同様にコンプレッサ１６から高圧気体供給パイプ１５を介してノズル１１へ高圧気体を送る。しかし、この状態ではＰ1＝Ｐ2となるので、薬液５はノズル１１から噴射されない。そこで、図１に示す正圧供給手段１２に設けられた流量調整バルブ２４を適宜の量だけ開いて、薬液タンク１０内の負圧空間Ｓに大気を流量調整しながら供給する。すると、上記薬液タンク１０内の圧力が変化して圧力Ｐ2が大きくなって、Ｐ2とＰ1との差が生じてこの差圧により薬液タンク１０からノズル１１に薬液５が供給される。これにより、上記ノズル１１から薬液５が噴射される。
【００２４】このとき、上記流量調整バルブ２４による流量調整を細かく行うことにより、圧力Ｐ2とＰ1との差を微細に調整して、ノズル１１への薬液５の供給流量を微少に制御することができる。例えば、従来は不可能であった１ml/min程度或いはそれ以下のレベル（例えば0.1~0.9ml/min程度）での流量制御が可能となる。また、ノズル１１へ至る薬液供給パイプ７の途中には何も設けられていないので、この部分に異物が詰まることはなく、スムーズに薬液５がノズル１１に供給される。さらに、薬液５が粘度の高いものであっても、ノズル１１の負圧及び圧力Ｐ2とＰ1との差圧により薬液５が供給される。なお、上記正圧供給手段１２に大気を供給する代わりに、窒素ガス（Ｎ2）などの不活性ガスを供給してもよい。
【００２５】図４は本発明の他の実施形態を示すシステム概要図である。この実施形態は、正圧供給手段１２と薬液タンク１０との間に設けられた流量調整手段を、正圧ガスの質量流量を測定して流量を調整するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２５としたものである。このマスフローコントローラ２５には正圧ガスとして例えば１〜２気圧の窒素ガス（Ｎ2）が窒素ガスボンベ等から供給され、薬液タンク１０に至るガス供給パイプの途中には開閉バルブ２６が設けられている。
【００２６】上記マスフローコントローラ２５は、その内部構造は図示省略したが、流量センサ、コントロールバルブ、制御回路等から構成されている。そして、上記流量センサ内をガスが流れると該センサの上流と下流との間に温度が生じ、ガスの質量流量に比例した出力が得られ、この出力信号と外部からの設定信号とを比較して、両信号が一致するようにコントロールバルブの開度を自動調整するようになっている。これにより、圧力や温度変化の影響を受けず、薬液タンク１０に供給する正圧ガスの流量を質量流量に比例して安定な流量調整が行われる。
【００２７】この実施形態による薬液供給システムは、図１に示す流量調整バルブ２４を、上記マスフローコントローラ２５と開閉バルブ２６とを組み合わせたものに替えただけであり、開閉バルブ２６を開けてマスフローコントローラ２５で窒素ガスの流量を調整することにより、図１の場合と全く同様に動作する。この場合は、上記マスフローコントローラ２５で０〜１０ml/min程度の正圧ガスの流量調整ができるので、ノズル１１に供給する薬液５の流量を１ml/min程度或いはそれ以下のレベルで微少に且つ安定して制御することができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、薬液タンク内に形成される負圧空間に対し任意圧力の正圧ガスを供給する正圧供給手段により薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整することによって、薬液タンクからの薬液を負圧吸引して噴射するノズルへの薬液の供給流量を制御することができる。これにより、薬液タンク内の圧力とノズルに発生する負圧との差により薬液供給を微少流量で制御することができる。したがって、対象物に対して薬液を均一に塗布することができる。また、薬液の使用量を低減して、薬液塗布の効率を向上できると共に、経済性を改善することができる。さらに、薬液タンク内の負圧により、内部に収容された薬液の脱気をすることができ、ノズルへ至る薬液供給パイプの所謂ベーパーロックを防止できる。さらにまた、薬液が粘度の高いものであっても、ノズルの負圧及び薬液タンク内の圧力との差によりノズルに薬液を供給できる。また、ノズルへ至る薬液供給パイプの途中には何も設けられていないので、この部分に異物が詰まることはなく、スムーズに薬液をノズルに供給できる。
【００２９】また、請求項２に係る発明によれば、上記正圧供給手段と薬液タンクとの間に、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整する流量調整手段を備えたことにより、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を容易に調整することができる。したがって、薬液タンク内の圧力を容易に調整して、上記ノズルへの薬液供給を微少流量で制御することができる。
【００３０】さらに、請求項３に係る発明によれば、上記流量調整手段を、正圧ガスの質量流量を測定して流量を調整するマスフローコントローラとしたことにより、圧力や温度変化の影響を受けず、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を質量流量に比例して安定に調整を行うことができる。したがって、薬液タンク内の圧力を容易かつ安定に調整して、上記ノズルへの薬液供給を微少流量で制御することができる。
【００３１】さらにまた、請求項４に係る発明によれば、上記正圧供給手段に、大気又は不活性ガスを供給するものとしたことにより、特に、不活性ガスを供給した場合は、薬液タンク内の薬液に影響を与えず安定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による薬液供給システムの実施の形態を示すシステム概要図である。
【図２】 上記薬液供給システムに用いるノズルの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図３】 図２に示す断面と直交する断面における上記ノズルの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図４】 本発明の他の実施形態を示すシステム概要図である。
【図５】 従来技術において半導体基板やディスプレイ基板などに薄膜を塗布する状態を示す説明図である。
【図６】 従来技術において対象基板などにスプレーコーティングにより薬液を塗布する場合の薬液供給システムを示すシステム概要図である。
【符号の説明】
５…薬液
７…薬液供給パイプ
１０…薬液タンク
１１…ノズル
１２…正圧供給手段
１５…高圧気体供給パイプ
１６…コンプレッサ
２４…流量調整バルブ
２５…マスフローコントローラ
２６…開閉バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】内部に薬液を収容して密閉可能とされた薬液タンクと、この薬液タンクに薬液供給パイプで接続され外部からの高圧気体の送気により上記薬液タンクから供給される薬液を負圧吸引して該薬液を噴射するノズルと、上記薬液タンク内に形成される負圧空間に対し任意圧力の正圧ガスを供給する正圧供給手段とを備え、上記正圧供給手段により薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整することによって上記ノズルへの薬液の供給流量を制御することを特徴とする薬液供給システム。
【請求項２】上記正圧供給手段と薬液タンクとの間には、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整する流量調整手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の薬液供給システム。
【請求項３】上記流量調整手段は、正圧ガスの質量流量を測定して流量を調整するマスフローコントローラであることを特徴とする請求項２記載の薬液供給システム。
【請求項４】上記正圧供給手段には、大気又は不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薬液供給システム。
【請求項１】内部に薬液を収容して密閉可能とされた薬液タンクと、この薬液タンクに薬液供給パイプで接続され外部からの高圧気体の送気により上記薬液タンクから供給される薬液を負圧吸引して該薬液を噴射するノズルと、上記薬液タンク内に形成される負圧空間に対し任意圧力の正圧ガスを供給する正圧供給手段とを備え、上記正圧供給手段により薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整することによって上記ノズルへの薬液の供給流量を制御することを特徴とする薬液供給システム。
【請求項２】上記正圧供給手段と薬液タンクとの間には、薬液タンクに供給する正圧ガスの流量を調整する流量調整手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の薬液供給システム。
【請求項３】上記流量調整手段は、正圧ガスの質量流量を測定して流量を調整するマスフローコントローラであることを特徴とする請求項２記載の薬液供給システム。
【請求項４】上記正圧供給手段には、大気又は不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薬液供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００３−１３６０１１（Ｐ２００３−１３６０１１Ａ）
【公開日】平成１５年５月１３日（２００３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−３３４４２０（Ｐ２００１−３３４４２０）
【出願日】平成１３年１０月３１日（２００１．１０．３１）
【出願人】（３９１０６１５１０）株式会社藤森技術研究所 (20)
【出願人】（５０１４２３８１６）株式会社エヌシーエス (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年５月１３日（２００３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年１０月３１日（２００１．１０．３１）
【出願人】（３９１０６１５１０）株式会社藤森技術研究所 (20)
【出願人】（５０１４２３８１６）株式会社エヌシーエス (7)
【Ｆターム（参考）】
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