JP2019202237A - 液体流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】薬液吐出システムが大型化することなく、発生した気泡を排出し、下流側に気泡を含まない薬液を送ることが可能な技術を提供することを目的とする。【解決手段】液体流量計１１は、入液ポート１ａと出液ポート１ｂとを有するケーシング１と、入液ポート１ａと連通する第１薬液収容室１ｃと、出液ポート１ｂと連通する第２薬液収容室１ｅと、第１薬液収容室１ｃと第２薬液収容室１ｅとを接続する接続配管１ｄと、接続配管１ｄに配置された流量調整弁２とを備えている。第２薬液収容室１ｅは、接続配管１ｄの断面積より大きな断面積の、薬液に溶存した気体の気泡６を溜めることが可能な内部空間３を有し、かつ、内部空間３に溜まった気泡７を排出可能なエアオペレーションバルブ４に接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、加圧方式による薬液吐出システムで使用される薬液の流量を制御する液体流量計に関するものである。

加圧方式による薬液吐出システムでは、薬液はキャニスターなどからＮ₂により加圧して供給されるため、薬液中にＮ₂が溶存する。そのため、液体流量計の調整弁など配管中の細い箇所および曲げ部において溶存しているＮ₂が、圧力低下の影響によって気泡化してしまう。

写真製版プロセスで用いるエッジビードリンス（ＥＢＲ）処理時にノズルから気泡が出た際に気泡が弾けて薬液が飛散することで、レジストパターン異常となってしまう。この場合、レジストパターン異常が発見されたときは、再生処理、すなわちやり直しを実施する手間が掛かる。他方、レジストパターン異常が発見されなかったときは、製品の歩留まりが低下するという問題があった。

例えば特許文献１には、加圧方式による薬液吐出システムとしての処理装置が開示されている。処理装置では、リンス液供給管の途中に流量が変化するサックバックバルブが設置され、その下流に脱気管が設けられ、脱気管に空気とリンス液とを分離しリンス液を回収するトラップタンクおよび気泡排出用のエアオペレーションバルブが設けられている。これにより、気泡による処理液の飛散を防止し、製品の歩留まりの向上を図っている。

特開平７−２８３１８４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、脱気管を別途設ける必要があるため、薬液吐出システムが大型化するという問題がある。

そこで、本発明は、薬液吐出システムが大型化することなく、発生した気泡を排出し、下流側に気泡を含まない薬液を送ることが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る液体流量計は、薬液が流入する入液ポートと前記薬液が流出する出液ポートとを有するケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、かつ、前記入液ポートと連通する第１薬液収容室と、前記ケーシング内に設けられ、かつ、前記出液ポートと連通する第２薬液収容室と、前記ケーシング内に設けられ、かつ、前記第１薬液収容室と前記第２薬液収容室とを接続する接続配管と、前記接続配管に配置された流量調整弁とを備え、前記第２薬液収容室は、前記接続配管の断面積より大きな断面積の、前記薬液に溶存した気体の気泡を溜めることが可能な内部空間を有し、かつ、前記内部空間に溜まった前記気泡を排出可能なドレイン機構に接続されたものである。

本発明によれば、薬液に溶存した気体の気泡を溜めておき、溜まった気泡を排出する機能を、薬液吐出システムで用いられる液体流量計に持たせたため、脱気管を別途設ける必要がない。これにより、薬液吐出システムが大型化することなく、発生した気泡を排出し、下流側に気泡を含まない薬液を送ることができる。

実施の形態に係る液体流量計の断面図である。 実施の形態に係る液体流量計を備える薬液吐出システムの配管図である。

＜実施の形態＞
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態に係る液体流量計１１の断面図である。

液体流量計１１は、フロート式の流量計であり、ケーシング１、入液ポート１ａ、出液ポート１ｂ、第１薬液収容室１ｃ、接続配管１ｄ、第２薬液収容室１ｅ、および流量調整弁２を備えている。なお、液体流量計１１は液面検出センサー１１ａも備えているが、実施の形態の変形例において後述する。

入液ポート１ａは、薬液が充填されるキャニスター８（図２参照）に接続される接続部であり、キャニスター８から薬液が流入する。出液ポート１ｂは、吐出ノズル１２（図２参照）に接続される接続部であり、吐出ノズル１２へ薬液を流出する。入液ポート１ａおよび出液ポート１ｂは共にケーシング１の側部に設けられ、入液ポート１ａは出液ポート１ｂより下側に設けられている。

第１薬液収容室１ｃは、ケーシング１の下部の内部に設けられ、第１薬液収容室１ｃの下端部において入液ポート１ａに連通している。第２薬液収容室１ｅは、ケーシング１の上部の内部に設けられ、第２薬液収容室１ｅの下端部において出液ポート１ｂに連通している。

接続配管１ｄは、ケーシング１の上下方向中央部より少し上側の内部に設けられ、第１薬液収容室１ｃと第２薬液収容室１ｅとを接続している。すなわち、第１薬液収容室１ｃと第２薬液収容室１ｅは接続配管１ｄを介して連通している。流量調整弁２は、ニードルバルブ型の調整弁であり、接続配管１ｄに配置されている。そのため、入液ポート１ａから流入した薬液は、第１薬液収容室１ｃ、接続配管１ｄ、第２薬液収容室１ｅの順に通過し、出液ポート１ｂから流出する。

流量調整弁２より下流側である第２薬液収容室１ｅは、接続配管１ｄの断面積より大きな断面積の内部空間３を有している。内部空間３は、薬液に溶存した気体の気泡６を溜めることが可能な大きさである。具体的には、内部空間３は、接続配管１ｄの直径より２倍以上の直径を有している。すなわち、内部空間３は、接続配管１ｄの断面積の４倍以上の断面積を有している。なお、薬液に溶存した気体とはＮ₂である。

このように構成された液体流量計１１において、薬液が流量調整弁２にて閉塞された部分を通過する際、薬液の流速が速くなる。流速が速くなるとベルヌーイの定理で説明されるように、静圧が低下し、飽和蒸気圧より静圧が低下することで薬液に溶存した気体が気泡化する。気泡６を含む薬液が内部空間３を通過する際、気泡６は薬液より軽いため上方へ移動し、内部空間３の上部に溜められる。

第２薬液収容室１ｅの上端には、エアオペレーションバルブ４を有する廃液配管５が接続されており、エアオペレーションバルブ４が開くことで、内部空間３に溜まった気泡７がエアオペレーションバルブ４を介して廃液配管５に排出される。なお、エアオペレーションバルブ４が内部空間３に溜まった気泡７を排出可能なドレイン機構に相当する。

次に、液体流量計１１を備える薬液吐出システムについて説明する。図２は、実施の形態に係る液体流量計１１を備える薬液吐出システムの配管図である。

図２に示すように、薬液吐出システムは、キャニスター８、加圧レギュレータ９、トラップタンク１０、液体流量計１１、吐出ノズル１２、エアオペレーションバルブ４，１４，１５、および吐出制御システム１３を備えている。

キャニスター８には薬液が充填されており、加圧レギュレータ９によりキャニスター８の内部が加圧されている。液体流量計１１の入液ポート１ａは、トラップタンク１０を介してキャニスター８に接続されている。トラップタンク１０はエアオペレーションバルブ１５を介して廃液配管５に接続されている。液体流量計１１の出液ポート１ｂは、エアオペレーションバルブ１４を介して吐出ノズル１２に接続されている。

吐出制御システム１３は、エアオペレーションバルブ４，１４を制御し、エアオペレーションバルブ１４を開けることで、薬液が吐出ノズル１２から吐出する。トラップタンク１０に、キャニスター８内の薬液がなくなったことを検出する液面検出センサー１０ａが設けられている。液面検出センサー１０ａは、例えばキャニスター８からトラップタンク１０に流入する薬液の量を検出することで、キャニスター８内の薬液がなくなったかどうかを検出する。

吐出制御システム１３は、液面検出センサー１０ａと配線で接続されており、液面検出センサー１０ａがキャニスター８内の薬液がなくなったことを検出したとき、エアオペレーションバルブ４を開けることができる。換言すると、吐出制御システム１３は、薬液が流れていないタイミングを判断して、エアオペレーションバルブ４を開けることができる。エアオペレーションバルブ４を開けることで、内部空間３に溜まった気泡７を廃液配管５へ排出することができる。これにより、気泡６を含まない薬液が出液ポート１ｂから流出し、吐出ノズル１２から吐出する。

以上のように、実施の形態に係る液体流量計１１では、第２薬液収容室１ｅは、接続配管１ｄの断面積より大きな断面積の、薬液に溶存した気体の気泡６を溜めることが可能な内部空間３を有し、かつ、内部空間３に溜まった気泡７を排出可能なエアオペレーションバルブ４に接続された。

したがって、薬液に溶存した気体の気泡６を溜めておき、溜まった気泡７を排出する機能を、薬液吐出システムで用いられる液体流量計１１に持たせたため、脱気管を別途設ける必要がない。これにより、薬液吐出システムが大型化することなく、発生した気泡６を排出し、下流側に気泡６を含まない薬液を送ることができる。

さらに下流側に流速が変化し易い箇所があっても、溶存した気体の気泡６を除去しているため、気泡化し難い薬液となる。

入液ポート１ａは、薬液が充填されるキャニスター８にトラップタンク１０を介して接続され、トラップタンク１０に、キャニスター８内の薬液がなくなったことを検出する液面検出センサー１０ａが設けられ、エアオペレーションバルブ４は、キャニスター８内の薬液がなくなったときに、内部空間３に溜まった気泡７を排出するように動作する。したがって、気泡７と一緒に薬液が排出されることを抑制できる。

＜実施の形態の変形例＞
次に、実施の形態の変形例について説明する。上記では、エアオペレーションバルブ４は、キャニスター８内の薬液がなくなったときに、内部空間３に溜まった気泡７を排出するように動作したが、これに替えて、内部空間３に溜まった気泡７の量が予め定められた量以上になったときに、内部空間３に溜まった気泡７を排出するように動作してもよい。

図１に示すように、液面検出センサー１１ａは、液体流量計１１の第２薬液収容室１ｅ内に設けられ、第２薬液収容室１ｅに収容されている薬液の液面の高さ位置を検出することで、内部空間３に溜まった気泡７の量を検出する。具体的には、内部空間３において薬液の液面より上方全体に気泡７が溜まっているものと想定して気泡７の量が検出される。なお、液面検出センサー１１ａは、液体流量計１１の第２薬液収容室１ｅ内ではなく、第２薬液収容室１ｅ外に設けられていてもよい。

図１と図２に示すように、吐出制御システム１３は、液面検出センサー１１ａと配線１３ａで接続されている。吐出制御システム１３は、内部空間３に溜まった気泡７の量が予め定められた量以上になったときに、設定された時間だけエアオペレーションバルブ４を開ける。設定された時間が経過すると、吐出制御システム１３はエアオペレーションバルブ４を閉じる。ここで、吐出制御システム１３は、エアオペレーションバルブ１４が閉じていることを条件にエアオペレーションバルブ４を開ける。

これにより、内部空間３に溜まった気泡７を随時排出することができるため、内部空間３に溜まった気泡７が薬液に混じって出液ポート１ｂを介して吐出ノズル１２から吐出することをさらに抑制できる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ ケーシング、１ａ 入液ポート、１ｂ 出液ポート、１ｃ 第１薬液収容室、１ｄ 接続配管、１ｅ 第２薬液収容室、２ 流量調整弁、４ エアオペレーションバルブ、８ キャニスター、１０ トラップタンク、１０ａ，１１ａ 液面検出センサー。

Claims (3)

1. 薬液が流入する入液ポートと前記薬液が流出する出液ポートとを有するケーシングと、
   前記ケーシング内に設けられ、かつ、前記入液ポートと連通する第１薬液収容室と、
   前記ケーシング内に設けられ、かつ、前記出液ポートと連通する第２薬液収容室と、
   前記ケーシング内に設けられ、かつ、前記第１薬液収容室と前記第２薬液収容室とを接続する接続配管と、
   前記接続配管に配置された流量調整弁と、
   を備え、
   前記第２薬液収容室は、前記接続配管の断面積より大きな断面積の、前記薬液に溶存した気体の気泡を溜めることが可能な内部空間を有し、かつ、前記内部空間に溜まった前記気泡を排出可能なドレイン機構に接続された、液体流量計。
2. 前記入液ポートは、前記薬液が充填されるキャニスターにトラップタンクを介して接続され、
   前記トラップタンクに、前記キャニスター内の前記薬液がなくなったことを検出する液面検出センサーが設けられ、
   前記ドレイン機構は、前記キャニスター内の前記薬液がなくなったときに、前記内部空間に溜まった前記気泡を排出するように動作する、請求項１記載の液体流量計。
3. 前記第２薬液収容室に収容されている前記薬液の液面の高さ位置を検出することで、前記内部空間に溜まった前記気泡の量を検出する液面検出センサーをさらに備え、
   前記ドレイン機構は、前記内部空間に溜まった前記気泡の量が予め定められた量以上になったときに、前記内部空間に溜まった前記気泡を排出するように動作する、請求項１記載の液体流量計。

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