薬液供給システム
【課題】 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内部に発生する負圧を利用して上記薬液タンク１０からの薬液を負圧吸引して該薬液を噴射するノズル１１と、上記薬液供給パイプ７に対しノズル１１が接続された部位の近傍から分岐されて上記薬液タンク１０の上面に接続されその内部空間Ｓの空気を吸引して負圧を発生させる空気吸引手段１２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１３とを備え、上記正圧供給手段１３により薬液タンク１０に供給する正圧ガスの圧力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ものである。
【解決手段】 内部に薬液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内部に発生する負圧を利用して上記薬液タンク１０からの薬液を負圧吸引して該薬液を噴射するノズル１１と、上記薬液供給パイプ７に対しノズル１１が接続された部位の近傍から分岐されて上記薬液タンク１０の上面に接続されその内部空間Ｓの空気を吸引して負圧を発生させる空気吸引手段１２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１３とを備え、上記正圧供給手段１３により薬液タンク１０に供給する正圧ガスの圧力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ものである。
【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７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８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７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、薬液が無駄に消費され非経済的であった。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８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内部に発生する負圧を利用して上記薬液タンクからの薬液を負圧吸引して該薬液を噴射するノズルと、上記薬液供給パイプに対しノズルが接続された部位の近傍から分岐されて上記薬液タンクの上面に接続されその内部空間の空気を吸引して負圧を発生させる空気吸引手段と、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圧力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内部に発生する負圧を利用して上記薬液タンクからの薬液を負圧吸引して該ノズルで薬液を噴射し、上記薬液供給パイプに対しノズルが接続された部位の近傍から分岐されて上記薬液タンクの上面に接続された空気吸引手段で内部空間の空気を吸引して負圧を発生させ、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圧力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。また、真空ポンプ等を用いずに薬液タンクの内部空間を負圧とすることができ、システム全体の構成を簡略化できる。
【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圧力を調整する圧力制御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圧力を容易に調整する。
【００１０】さらに、上記圧力制御手段は、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を用いてもよい。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って、薬液タンクに供給する正圧ガスの圧力を容易に調整する。
【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】また、上記高圧気体の送気により内部に負圧が発生するノズルを、該ノズルに接続された配管系に対する真空吸引手段として用いてもよい。これにより、各配管系に別個に真空ポンプ等を設けなくてもよい。
【００１３】さらに、上記薬液タンクと、ノズルと、それらを接続する配管系と、開閉バルブとを、一つの部材として一体型に形成してもよい。これにより、薬液タンク及びノズル等をコンパクトに形成できると共に、システム構成の全体を小型化し、システム構成が容易にできる。
【００１４】
【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、空気吸引手段１２と、正圧供給手段１３とを備えている。
【００１５】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、薬液タンク１０内には負圧空間が形成されるようになっている。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１４が接続されている。また、符号Ｖ1は上記パイプライン１４の途中に設けられた開閉バルブを示している。
【００１６】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。なお、上記薬液供給パイプ７の途中には、ノズル１１への供給路を開閉する開閉バルブＶ2が設けられている。上記ノズル１１は、外部からの高圧気体の送気により内部に発生する負圧を利用して上記薬液タンク１０からの薬液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１７が接続されている。なお、符号１８は上記高圧気体供給パイプ１７の後端に設けられたコンプレッサを示している。
【００１７】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１９が形成され、この薬液送入口１９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２０が形成され、この高圧気体送入口２０に上記高圧気体供給パイプ１７の先端が接続される。
【００１８】この状態で、図１に示すコンプレッサ１８の運転により高圧気体供給パイプ１７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２０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２１を通って高速噴射し内部混合室２２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１９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２２内に吸引する。上記一次気体噴出口２１から噴出する高速気体は、薬液送入口１９より吸引する薬液５を破砕し、広くなった内部混合室２２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２３から噴射される。
【００１９】一方、図３に示すように、上記高圧気体送入口２０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２４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２５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２３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。
【００２０】上記薬液供給パイプ７と薬液タンク１０の上面との間には、図１に示すように、空気吸引手段１２が接続されている。この空気吸引手段１２は、上記薬液供給パイプ７に対しノズル１１が接続された部位の近傍から分岐されて薬液タンク１０の上面に接続されその内部空間Ｓの空気を吸引して負圧を発生させるもので、上記ノズル１１内に発生した負圧を薬液タンク１０の内部に連通するフィードバックラインから成る。なお、この空気吸引手段１２としてのフィードバックラインの基端部は、上記薬液供給パイプ７上にて開閉バルブＶ2とノズル１１との間に接続されている。また、このフィードバックライン１２上にてその基端部の近傍には、薬液タンク１０の内部への連通路を開閉する開閉バルブＶ3が設けられている。
【００２１】また、上記薬液タンク１０の例えば上面には、正圧供給手段１３が接続されている。この正圧供給手段１３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、基端部に１〜２気圧の不活性ガス、例えば窒素ガス（Ｎ2）を供給する窒素ガスボンベなどが接続されたパイプラインから成る。そして、上記正圧供給手段１３と薬液タンク１０との間には、圧力コントローラ２８が設けられている。この圧力コントローラ２８は、薬液タンク１０に供給する正圧ガスの圧力を調整する圧力制御手段となるもので、上記窒素ガスボンベから供給される窒素ガスの圧力を制御するようになっている。なお、上記正圧供給手段１３としてのパイプラインの途中には、薬液タンク１０への正圧供給路を開閉する開閉バルブＶ4が設けられている。
【００２２】そして、上記正圧供給手段１３により薬液タンク１０に正圧ガスを供給し、圧力コントローラ２８により正圧ガスの圧力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。
【００２３】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、薬液タンク１０の底面に接続された薬液供給パイプ７の途中の開閉バルブＶ2を閉じると共に、パイプライン１４の途中の開閉バルブＶ1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Ｖ1を閉じると共に、正圧供給手段１３の途中の開閉バルブＶ4を閉じて、上記薬液タンク１０内を密閉状態とする。
【００２４】この状態で、薬液供給パイプ７から分岐したフィードバックライン１２の開閉バルブＶ3を開けて、コンプレッサ１８から高圧気体供給パイプ１７を介してノズル１１へ高圧気体を送る。すると、図２を参照して説明したようにノズル１１内の薬液送入口１９の位置に負圧（例えば0.1〜0.4気圧）が発生して、この負圧が上記フィードバックライン１２を介して薬液タンク１０の内部空間Ｓに連通され、該内部空間Ｓの空気を吸引する。この空気吸引により、上記薬液タンク１０の内部空間Ｓが負圧Ｐ2（例えば0.1〜0.4気圧）とされる。この状態で、上記フィードバックライン１２の開閉バルブＶ3を閉じる。
【００２５】次に、上記開閉バルブＶ2を開くと共に、図１に示すコンプレッサ１８から高圧気体供給パイプ１７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１９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を吸引しようとする。このとき、薬液タンク１０の内部空間Ｓは上述のように負圧とされているので、ノズル１１内に発生する負圧（Ｐ1）と、上記内部空間Ｓの負圧（Ｐ2）とが等しくなるように調整する。ここで、開閉バルブＶ2よりも下流側の薬液供給パイプ７に圧力Ｐ1を計測する圧力計を取り付け、薬液タンク１０の内部空間Ｓの圧力Ｐ2を計測する圧力計を取り付けてもよい。
【００２６】この状態では、Ｐ1＝Ｐ2となって薬液５は流れず、薬液供給パイプ７内で薬液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１９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。
【００２７】次に、ノズル１１の噴出口２３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１８から高圧気体供給パイプ１７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であるので、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１３の途中の開閉バルブＶ4を開き、圧力コントローラ２８を適宜調整して、薬液タンク１０に供給する正圧ガスの圧力を調整する。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。
【００２８】このとき、上記圧力コントローラ２８による圧力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の途中には従来のようなニードルバルブ等の流量調整バルブが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。
【００２９】なお、図１においては、正圧供給手段１３の圧力制御手段として圧力コントローラ２８を設けたものとしたが、本発明はこれに限られず、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）を用いてもよい。この場合は、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に調整を行って、該薬液タンク１０に供給する正圧ガスの圧力を容易に調整することができる。また、上記正圧供給手段１３に窒素ガスを供給する代わりに、大気を供給してもよい。
【００３０】図４は、図１に示す実施形態による薬液供給システムの具体的な実施例を示す構成図である。この実施例では、薬液タンク１０に薬液供給タンク３１と第１の洗浄液タンク３２ａとを接続し、上記薬液タンク１０内に薬液を供給したり、洗浄液を供給するようになっている。また、薬液供給パイプ７に第２の洗浄液タンク３２ｂを接続し、上記ノズル１１に洗浄液を供給するようになっている。
【００３１】上記薬液供給タンク３１には薬液吸上げパイプ３３が挿入され、開閉バルブＶ1を介して薬液タンク１０内に薬液５を供給するためのパイプライン１４に接続されている。また、上記第１の洗浄液タンク３２ａには洗浄液吸上げパイプ３５が挿入され、開閉バルブＶ5を介して上記パイプライン１４に接続されている。さらに、上記第２の洗浄液タンク３２ｂには洗浄液吸上げパイプ３６が挿入され、開閉バルブＶ6を介してノズル１１に洗浄液を供給するための他のパイプライン３８に接続されている。
【００３２】そして、上記薬液供給タンク３１の上面には、薬液補充パイプ３７が接続され、この薬液補充パイプ３７の薬液補充口の手前には開閉バルブＶ7が設けられている。また、上記第１の洗浄液タンク３２ａの上面には、洗浄液補充パイプ３９が接続され、この洗浄液補充パイプ３９の洗浄液補充口の手前には開閉バルブＶ8が設けられている。さらに、上記第２の洗浄液タンク３２ｂの上面には、他の洗浄液補充パイプ４０が接続され、この洗浄液補充パイプ４０の洗浄液補充口の手前には開閉バルブＶ9が設けられている。
【００３３】このような構成で、薬液タンク１０に薬液を供給するには、まず、洗浄液吸上げパイプ３５の開閉バルブＶ5を閉じると共に、薬液吸上げパイプ３３の開閉バルブＶ1を開き、正圧供給手段１３の途中の開閉バルブＶ4を閉じ、且つ薬液タンク１０の薬液供給パイプ７の開閉バルブＶ2を閉じておく。次に、フィードバックライン１２の開閉バルブＶ3を開け、コンプレッサ１８から高圧気体供給パイプ１７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内に負圧が発生して、この負圧が上記フィードバックライン１２を介して薬液タンク１０の内部空間Ｓに連通し、その内部空間Ｓの空気を吸引して負圧を発生させる。これにより、上記内部空間Ｓの負圧によって薬液供給タンク３１から薬液を吸い上げ、パイプライン１４を介して薬液が薬液タンク１０内に供給される。その後、上記開閉バルブＶ1を閉じて薬液の供給を終了する。このとき、上記薬液タンク１０の内部空間Ｓは負圧に保たれる。
【００３４】このように薬液が供給されたところで、上記薬液供給パイプ７の開閉バルブＶ2を開くと共に、コンプレッサ１８から高圧気体供給パイプ１７を介してノズル１１へ高圧気体を送ることにより、図１を参照して説明したと同様に動作してノズル１１から薬液が噴射される。
【００３５】次に、所定の薬液の塗布を終了して薬液タンク１０及び薬液供給パイプ７等を洗浄するときは、上記薬液タンク１０から薬液を排出して、該薬液タンク１０に第１の洗浄液タンク３２ａから洗浄液を供給する。まず、薬液吸上げパイプ３３の開閉バルブＶ1を閉じると共に、洗浄液吸上げパイプ３５の開閉バルブＶ5を開き、薬液タンク１０の薬液供給パイプ７の開閉バルブＶ2を閉じておく。次に、フィードバックライン１２の開閉バルブＶ3を開け、コンプレッサ１８から高圧気体供給パイプ１７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内に負圧が発生して、この負圧が上記フィードバックライン１２を介して薬液タンク１０の内部空間Ｓに連通し、その内部空間Ｓの空気を吸引して負圧を発生させる。これにより、上記内部空間Ｓの負圧によって第１の洗浄液タンク３２ａから洗浄液を吸い上げ、パイプライン１４を介して洗浄液が薬液タンク１０内に供給される。
【００３６】このようにして、洗浄液が薬液タンク１０内に満杯になった状態で、引き続きノズル１１へ高圧気体を送って該ノズル１１内に負圧を発生させると、洗浄液は薬液タンク１０から上記フィードバックライン１２を通って吸引され、上記ノズル１１から外部へ排出される。これにより、洗浄液を薬液タンク１０及びフィードバックライン１２並びにノズル１１内に流して洗浄することができる。その後、ノズル１１への高圧気体の送気を停止してフィードバックライン１２による吸引を停止し、洗浄を終了する。
【００３７】さらに、薬液タンク１０内に薬液が入っている状態でノズル１１のみを洗浄するには、該ノズル１１に第２の洗浄液タンク３２ｂから洗浄液を供給する。まず、洗浄液吸上げパイプ３６の開閉バルブＶ6を開き、薬液タンク１０の薬液供給パイプ７の開閉バルブＶ2を閉じると共に、フィードバックライン１２の開閉バルブＶ3を閉じておく。そして、コンプレッサ１８から高圧気体供給パイプ１７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内に負圧が発生して、この負圧がパイプライン３８を介して第２の洗浄液タンク３２ｂ内に連通する。これにより、上記第２の洗浄液タンク３２ｂから洗浄液を吸い上げ、パイプライン３８を介して洗浄液がノズル１１に供給され、外部へ排出される。この結果、洗浄液をノズル１１内に流して、該ノズル１１のみを洗浄することができる。その後、ノズル１１への高圧気体の送気を停止して、洗浄を終了する。
【００３８】図４に示すシステム構成においては、上記コンプレッサ１８からの高圧気体の送気により内部に負圧が発生するノズル１１を、該ノズル１１に接続された各種配管系に対する真空吸引手段として用いることができる。したがって、それぞれの配管系に別個に真空ポンプ等を設けなくてもよく、システム構成を簡略化できると共に、コスト低下を図ることができる。
【００３９】図５及び図６は、図４に示すシステム構成において用いる薬液タンク１０やノズル１１等の具体的な形状、構造を示す正面断面図及び左側断面図である。この例では、上記薬液タンク１０と、ノズル１１と、それらを接続する配管系と、開閉バルブＶ1〜Ｖ6とを、一つの部材として一体型に形成したものである。例えば、鉄やアルミニウム等の金属でできた直方体状のブロック部材を削り込んで、内部に薬液タンク１０となる孔部が穿設され、この薬液タンク１０からノズル１１まで延びる薬液供給パイプ７となる配管が形成され、また、上記薬液タンク１０から開閉バルブＶ3を介して薬液供給パイプ７までつながるフィードバックライン１２となる配管が形成されている。
【００４０】そして、このような削り込みをしたブロック部材に対して、その底面部に継手を介してノズル１１が薬液供給パイプ７につながるように接続され、該ブロック部材の側面部には上記薬液供給パイプ７やフィードバックライン１２等につながるように各開閉バルブＶ1〜Ｖ6が接続されている。なお、図６において、符号４１ａ，４１ｂは、薬液タンク１０内に収容される薬液５の量を計測する透明パイプから成る液面計を取り付ける接続口部である。
【００４１】このような状態で、図１又は図４に示す薬液タンク１０及びノズル１１並びにそれらを接続する配管系、開閉バルブＶ1〜Ｖ6等が一体型に形成される。したがって、薬液タンク１０及びノズル１１等をコンパクトに形成できると共に、システム構成の全体を小型化し、システム構成が容易にできる。また、コスト低下を図ることができる。
【００４２】
【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、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内部に発生する負圧を利用して上記薬液タンクからの薬液を負圧吸引して該ノズルで薬液を噴射し、上記薬液供給パイプに対しノズルが接続された部位の近傍から分岐されて上記薬液タンクの上面に接続された空気吸引手段で内部空間の空気を吸引して負圧を発生させ、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圧力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、真空ポンプ等を用いずに薬液タンクの内部空間を負圧とすることができ、システム全体の構成を簡略化することができる。
【００４３】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圧力を調整する圧力制御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圧力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調整により、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。
【００４４】さらに、請求項３に係る発明によれば、上記圧力制御手段として、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を用いることにより、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って、薬液タンクに供給する正圧ガスの圧力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。
【００４５】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。
【００４６】また、請求項５に係る発明によれば、上記高圧気体の送気により内部に負圧が発生するノズルを、該ノズルに接続された配管系に対する真空吸引手段として用いることにより、各配管系に別個に真空ポンプ等を設けなくてもよい。したがって、システム構成を簡略化できると共に、コスト低下を図ることができる。
【００４７】さらに、請求項６に係る発明によれば、上記薬液タンクと、ノズルと、それらを接続する配管系と、開閉バルブとを、一つの部材として一体型に形成することにより、薬液タンク及びノズル等をコンパクトに形成できると共に、システム構成の全体を小型化し、システム構成が容易にできる。また、コスト低下を図ることができる。
【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】 図１に示す実施形態による薬液供給システムの具体的な実施例を示す構成図である。
【図５】 図４に示すシステム構成において用いる薬液タンクやノズル等の具体的な形状、構造を示す正面断面図である。
【図６】 図５の左側断面図である。
【図７】 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８】 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…空気吸引手段
１３…正圧供給手段
Ｖ1〜Ｖ9…開閉バルブ
１７…高圧気体供給パイプ
１８…コンプレッサ
２８…圧力コントローラ
３１…薬液供給タンク
３２ａ，３２ｂ…洗浄液タンク
【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７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８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７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、薬液が無駄に消費され非経済的であった。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８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内部に発生する負圧を利用して上記薬液タンクからの薬液を負圧吸引して該薬液を噴射するノズルと、上記薬液供給パイプに対しノズルが接続された部位の近傍から分岐されて上記薬液タンクの上面に接続されその内部空間の空気を吸引して負圧を発生させる空気吸引手段と、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圧力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内部に発生する負圧を利用して上記薬液タンクからの薬液を負圧吸引して該ノズルで薬液を噴射し、上記薬液供給パイプに対しノズルが接続された部位の近傍から分岐されて上記薬液タンクの上面に接続された空気吸引手段で内部空間の空気を吸引して負圧を発生させ、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圧力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。また、真空ポンプ等を用いずに薬液タンクの内部空間を負圧とすることができ、システム全体の構成を簡略化できる。
【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圧力を調整する圧力制御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圧力を容易に調整する。
【００１０】さらに、上記圧力制御手段は、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を用いてもよい。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って、薬液タンクに供給する正圧ガスの圧力を容易に調整する。
【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】また、上記高圧気体の送気により内部に負圧が発生するノズルを、該ノズルに接続された配管系に対する真空吸引手段として用いてもよい。これにより、各配管系に別個に真空ポンプ等を設けなくてもよい。
【００１３】さらに、上記薬液タンクと、ノズルと、それらを接続する配管系と、開閉バルブとを、一つの部材として一体型に形成してもよい。これにより、薬液タンク及びノズル等をコンパクトに形成できると共に、システム構成の全体を小型化し、システム構成が容易にできる。
【００１４】
【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、空気吸引手段１２と、正圧供給手段１３とを備えている。
【００１５】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、薬液タンク１０内には負圧空間が形成されるようになっている。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１４が接続されている。また、符号Ｖ1は上記パイプライン１４の途中に設けられた開閉バルブを示している。
【００１６】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。なお、上記薬液供給パイプ７の途中には、ノズル１１への供給路を開閉する開閉バルブＶ2が設けられている。上記ノズル１１は、外部からの高圧気体の送気により内部に発生する負圧を利用して上記薬液タンク１０からの薬液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１７が接続されている。なお、符号１８は上記高圧気体供給パイプ１７の後端に設けられたコンプレッサを示している。
【００１７】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１９が形成され、この薬液送入口１９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２０が形成され、この高圧気体送入口２０に上記高圧気体供給パイプ１７の先端が接続される。
【００１８】この状態で、図１に示すコンプレッサ１８の運転により高圧気体供給パイプ１７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２０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２１を通って高速噴射し内部混合室２２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１９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２２内に吸引する。上記一次気体噴出口２１から噴出する高速気体は、薬液送入口１９より吸引する薬液５を破砕し、広くなった内部混合室２２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２３から噴射される。
【００１９】一方、図３に示すように、上記高圧気体送入口２０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２４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２５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２３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。
【００２０】上記薬液供給パイプ７と薬液タンク１０の上面との間には、図１に示すように、空気吸引手段１２が接続されている。この空気吸引手段１２は、上記薬液供給パイプ７に対しノズル１１が接続された部位の近傍から分岐されて薬液タンク１０の上面に接続されその内部空間Ｓの空気を吸引して負圧を発生させるもので、上記ノズル１１内に発生した負圧を薬液タンク１０の内部に連通するフィードバックラインから成る。なお、この空気吸引手段１２としてのフィードバックラインの基端部は、上記薬液供給パイプ７上にて開閉バルブＶ2とノズル１１との間に接続されている。また、このフィードバックライン１２上にてその基端部の近傍には、薬液タンク１０の内部への連通路を開閉する開閉バルブＶ3が設けられている。
【００２１】また、上記薬液タンク１０の例えば上面には、正圧供給手段１３が接続されている。この正圧供給手段１３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、基端部に１〜２気圧の不活性ガス、例えば窒素ガス（Ｎ2）を供給する窒素ガスボンベなどが接続されたパイプラインから成る。そして、上記正圧供給手段１３と薬液タンク１０との間には、圧力コントローラ２８が設けられている。この圧力コントローラ２８は、薬液タンク１０に供給する正圧ガスの圧力を調整する圧力制御手段となるもので、上記窒素ガスボンベから供給される窒素ガスの圧力を制御するようになっている。なお、上記正圧供給手段１３としてのパイプラインの途中には、薬液タンク１０への正圧供給路を開閉する開閉バルブＶ4が設けられている。
【００２２】そして、上記正圧供給手段１３により薬液タンク１０に正圧ガスを供給し、圧力コントローラ２８により正圧ガスの圧力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。
【００２３】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、薬液タンク１０の底面に接続された薬液供給パイプ７の途中の開閉バルブＶ2を閉じると共に、パイプライン１４の途中の開閉バルブＶ1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Ｖ1を閉じると共に、正圧供給手段１３の途中の開閉バルブＶ4を閉じて、上記薬液タンク１０内を密閉状態とする。
【００２４】この状態で、薬液供給パイプ７から分岐したフィードバックライン１２の開閉バルブＶ3を開けて、コンプレッサ１８から高圧気体供給パイプ１７を介してノズル１１へ高圧気体を送る。すると、図２を参照して説明したようにノズル１１内の薬液送入口１９の位置に負圧（例えば0.1〜0.4気圧）が発生して、この負圧が上記フィードバックライン１２を介して薬液タンク１０の内部空間Ｓに連通され、該内部空間Ｓの空気を吸引する。この空気吸引により、上記薬液タンク１０の内部空間Ｓが負圧Ｐ2（例えば0.1〜0.4気圧）とされる。この状態で、上記フィードバックライン１２の開閉バルブＶ3を閉じる。
【００２５】次に、上記開閉バルブＶ2を開くと共に、図１に示すコンプレッサ１８から高圧気体供給パイプ１７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１９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を吸引しようとする。このとき、薬液タンク１０の内部空間Ｓは上述のように負圧とされているので、ノズル１１内に発生する負圧（Ｐ1）と、上記内部空間Ｓの負圧（Ｐ2）とが等しくなるように調整する。ここで、開閉バルブＶ2よりも下流側の薬液供給パイプ７に圧力Ｐ1を計測する圧力計を取り付け、薬液タンク１０の内部空間Ｓの圧力Ｐ2を計測する圧力計を取り付けてもよい。
【００２６】この状態では、Ｐ1＝Ｐ2となって薬液５は流れず、薬液供給パイプ７内で薬液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１９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。
【００２７】次に、ノズル１１の噴出口２３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１８から高圧気体供給パイプ１７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であるので、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１３の途中の開閉バルブＶ4を開き、圧力コントローラ２８を適宜調整して、薬液タンク１０に供給する正圧ガスの圧力を調整する。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。
【００２８】このとき、上記圧力コントローラ２８による圧力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の途中には従来のようなニードルバルブ等の流量調整バルブが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。
【００２９】なお、図１においては、正圧供給手段１３の圧力制御手段として圧力コントローラ２８を設けたものとしたが、本発明はこれに限られず、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）を用いてもよい。この場合は、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に調整を行って、該薬液タンク１０に供給する正圧ガスの圧力を容易に調整することができる。また、上記正圧供給手段１３に窒素ガスを供給する代わりに、大気を供給してもよい。
【００３０】図４は、図１に示す実施形態による薬液供給システムの具体的な実施例を示す構成図である。この実施例では、薬液タンク１０に薬液供給タンク３１と第１の洗浄液タンク３２ａとを接続し、上記薬液タンク１０内に薬液を供給したり、洗浄液を供給するようになっている。また、薬液供給パイプ７に第２の洗浄液タンク３２ｂを接続し、上記ノズル１１に洗浄液を供給するようになっている。
【００３１】上記薬液供給タンク３１には薬液吸上げパイプ３３が挿入され、開閉バルブＶ1を介して薬液タンク１０内に薬液５を供給するためのパイプライン１４に接続されている。また、上記第１の洗浄液タンク３２ａには洗浄液吸上げパイプ３５が挿入され、開閉バルブＶ5を介して上記パイプライン１４に接続されている。さらに、上記第２の洗浄液タンク３２ｂには洗浄液吸上げパイプ３６が挿入され、開閉バルブＶ6を介してノズル１１に洗浄液を供給するための他のパイプライン３８に接続されている。
【００３２】そして、上記薬液供給タンク３１の上面には、薬液補充パイプ３７が接続され、この薬液補充パイプ３７の薬液補充口の手前には開閉バルブＶ7が設けられている。また、上記第１の洗浄液タンク３２ａの上面には、洗浄液補充パイプ３９が接続され、この洗浄液補充パイプ３９の洗浄液補充口の手前には開閉バルブＶ8が設けられている。さらに、上記第２の洗浄液タンク３２ｂの上面には、他の洗浄液補充パイプ４０が接続され、この洗浄液補充パイプ４０の洗浄液補充口の手前には開閉バルブＶ9が設けられている。
【００３３】このような構成で、薬液タンク１０に薬液を供給するには、まず、洗浄液吸上げパイプ３５の開閉バルブＶ5を閉じると共に、薬液吸上げパイプ３３の開閉バルブＶ1を開き、正圧供給手段１３の途中の開閉バルブＶ4を閉じ、且つ薬液タンク１０の薬液供給パイプ７の開閉バルブＶ2を閉じておく。次に、フィードバックライン１２の開閉バルブＶ3を開け、コンプレッサ１８から高圧気体供給パイプ１７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内に負圧が発生して、この負圧が上記フィードバックライン１２を介して薬液タンク１０の内部空間Ｓに連通し、その内部空間Ｓの空気を吸引して負圧を発生させる。これにより、上記内部空間Ｓの負圧によって薬液供給タンク３１から薬液を吸い上げ、パイプライン１４を介して薬液が薬液タンク１０内に供給される。その後、上記開閉バルブＶ1を閉じて薬液の供給を終了する。このとき、上記薬液タンク１０の内部空間Ｓは負圧に保たれる。
【００３４】このように薬液が供給されたところで、上記薬液供給パイプ７の開閉バルブＶ2を開くと共に、コンプレッサ１８から高圧気体供給パイプ１７を介してノズル１１へ高圧気体を送ることにより、図１を参照して説明したと同様に動作してノズル１１から薬液が噴射される。
【００３５】次に、所定の薬液の塗布を終了して薬液タンク１０及び薬液供給パイプ７等を洗浄するときは、上記薬液タンク１０から薬液を排出して、該薬液タンク１０に第１の洗浄液タンク３２ａから洗浄液を供給する。まず、薬液吸上げパイプ３３の開閉バルブＶ1を閉じると共に、洗浄液吸上げパイプ３５の開閉バルブＶ5を開き、薬液タンク１０の薬液供給パイプ７の開閉バルブＶ2を閉じておく。次に、フィードバックライン１２の開閉バルブＶ3を開け、コンプレッサ１８から高圧気体供給パイプ１７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内に負圧が発生して、この負圧が上記フィードバックライン１２を介して薬液タンク１０の内部空間Ｓに連通し、その内部空間Ｓの空気を吸引して負圧を発生させる。これにより、上記内部空間Ｓの負圧によって第１の洗浄液タンク３２ａから洗浄液を吸い上げ、パイプライン１４を介して洗浄液が薬液タンク１０内に供給される。
【００３６】このようにして、洗浄液が薬液タンク１０内に満杯になった状態で、引き続きノズル１１へ高圧気体を送って該ノズル１１内に負圧を発生させると、洗浄液は薬液タンク１０から上記フィードバックライン１２を通って吸引され、上記ノズル１１から外部へ排出される。これにより、洗浄液を薬液タンク１０及びフィードバックライン１２並びにノズル１１内に流して洗浄することができる。その後、ノズル１１への高圧気体の送気を停止してフィードバックライン１２による吸引を停止し、洗浄を終了する。
【００３７】さらに、薬液タンク１０内に薬液が入っている状態でノズル１１のみを洗浄するには、該ノズル１１に第２の洗浄液タンク３２ｂから洗浄液を供給する。まず、洗浄液吸上げパイプ３６の開閉バルブＶ6を開き、薬液タンク１０の薬液供給パイプ７の開閉バルブＶ2を閉じると共に、フィードバックライン１２の開閉バルブＶ3を閉じておく。そして、コンプレッサ１８から高圧気体供給パイプ１７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内に負圧が発生して、この負圧がパイプライン３８を介して第２の洗浄液タンク３２ｂ内に連通する。これにより、上記第２の洗浄液タンク３２ｂから洗浄液を吸い上げ、パイプライン３８を介して洗浄液がノズル１１に供給され、外部へ排出される。この結果、洗浄液をノズル１１内に流して、該ノズル１１のみを洗浄することができる。その後、ノズル１１への高圧気体の送気を停止して、洗浄を終了する。
【００３８】図４に示すシステム構成においては、上記コンプレッサ１８からの高圧気体の送気により内部に負圧が発生するノズル１１を、該ノズル１１に接続された各種配管系に対する真空吸引手段として用いることができる。したがって、それぞれの配管系に別個に真空ポンプ等を設けなくてもよく、システム構成を簡略化できると共に、コスト低下を図ることができる。
【００３９】図５及び図６は、図４に示すシステム構成において用いる薬液タンク１０やノズル１１等の具体的な形状、構造を示す正面断面図及び左側断面図である。この例では、上記薬液タンク１０と、ノズル１１と、それらを接続する配管系と、開閉バルブＶ1〜Ｖ6とを、一つの部材として一体型に形成したものである。例えば、鉄やアルミニウム等の金属でできた直方体状のブロック部材を削り込んで、内部に薬液タンク１０となる孔部が穿設され、この薬液タンク１０からノズル１１まで延びる薬液供給パイプ７となる配管が形成され、また、上記薬液タンク１０から開閉バルブＶ3を介して薬液供給パイプ７までつながるフィードバックライン１２となる配管が形成されている。
【００４０】そして、このような削り込みをしたブロック部材に対して、その底面部に継手を介してノズル１１が薬液供給パイプ７につながるように接続され、該ブロック部材の側面部には上記薬液供給パイプ７やフィードバックライン１２等につながるように各開閉バルブＶ1〜Ｖ6が接続されている。なお、図６において、符号４１ａ，４１ｂは、薬液タンク１０内に収容される薬液５の量を計測する透明パイプから成る液面計を取り付ける接続口部である。
【００４１】このような状態で、図１又は図４に示す薬液タンク１０及びノズル１１並びにそれらを接続する配管系、開閉バルブＶ1〜Ｖ6等が一体型に形成される。したがって、薬液タンク１０及びノズル１１等をコンパクトに形成できると共に、システム構成の全体を小型化し、システム構成が容易にできる。また、コスト低下を図ることができる。
【００４２】
【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、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内部に発生する負圧を利用して上記薬液タンクからの薬液を負圧吸引して該ノズルで薬液を噴射し、上記薬液供給パイプに対しノズルが接続された部位の近傍から分岐されて上記薬液タンクの上面に接続された空気吸引手段で内部空間の空気を吸引して負圧を発生させ、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圧力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、真空ポンプ等を用いずに薬液タンクの内部空間を負圧とすることができ、システム全体の構成を簡略化することができる。
【００４３】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圧力を調整する圧力制御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圧力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調整により、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。
【００４４】さらに、請求項３に係る発明によれば、上記圧力制御手段として、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を用いることにより、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って、薬液タンクに供給する正圧ガスの圧力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。
【００４５】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。
【００４６】また、請求項５に係る発明によれば、上記高圧気体の送気により内部に負圧が発生するノズルを、該ノズルに接続された配管系に対する真空吸引手段として用いることにより、各配管系に別個に真空ポンプ等を設けなくてもよい。したがって、システム構成を簡略化できると共に、コスト低下を図ることができる。
【００４７】さらに、請求項６に係る発明によれば、上記薬液タンクと、ノズルと、それらを接続する配管系と、開閉バルブとを、一つの部材として一体型に形成することにより、薬液タンク及びノズル等をコンパクトに形成できると共に、システム構成の全体を小型化し、システム構成が容易にできる。また、コスト低下を図ることができる。
【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】 図１に示す実施形態による薬液供給システムの具体的な実施例を示す構成図である。
【図５】 図４に示すシステム構成において用いる薬液タンクやノズル等の具体的な形状、構造を示す正面断面図である。
【図６】 図５の左側断面図である。
【図７】 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８】 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…空気吸引手段
１３…正圧供給手段
Ｖ1〜Ｖ9…開閉バルブ
１７…高圧気体供給パイプ
１８…コンプレッサ
２８…圧力コントローラ
３１…薬液供給タンク
３２ａ，３２ｂ…洗浄液タンク
【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内部に発生する負圧を利用して上記薬液タンクからの薬液を負圧吸引して該薬液を噴射するノズルと、上記薬液供給パイプに対しノズルが接続された部位の近傍から分岐されて上記薬液タンクの上面に接続されその内部空間の空気を吸引して負圧を発生させる空気吸引手段と、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圧力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圧力を調整する圧力制御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】上記圧力制御手段は、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を用い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５】上記高圧気体の送気により内部に負圧が発生するノズルを、該ノズルに接続された配管系に対する真空吸引手段として用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薬液供給システム。
【請求項６】上記薬液タンクと、ノズルと、それらを接続する配管系と、開閉バルブとを、一つの部材として一体型に形成したことを特徴とする請求項１〜５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内部に発生する負圧を利用して上記薬液タンクからの薬液を負圧吸引して該薬液を噴射するノズルと、上記薬液供給パイプに対しノズルが接続された部位の近傍から分岐されて上記薬液タンクの上面に接続されその内部空間の空気を吸引して負圧を発生させる空気吸引手段と、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圧力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圧力を調整する圧力制御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】上記圧力制御手段は、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を用い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５】上記高圧気体の送気により内部に負圧が発生するノズルを、該ノズルに接続された配管系に対する真空吸引手段として用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薬液供給システム。
【請求項６】上記薬液タンクと、ノズルと、それらを接続する配管系と、開閉バルブとを、一つの部材として一体型に形成したことを特徴とする請求項１〜５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７】
【図５】
【図６】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図５】
【図６】
【図８】
【公開番号】特開２００３−３２０２８０（Ｐ２００３−３２０２８０Ａ）
【公開日】平成１５年１１月１１日（２００３．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−１２８８９３（Ｐ２００２−１２８８９３）
【出願日】平成１４年４月３０日（２００２．４．３０）
【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１１月１１日（２００３．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年４月３０日（２００２．４．３０）
【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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