JP3607828B2

JP3607828B2 - 処理液の消泡装置、処理液の消泡方法、処理液の循環装置および処理液の循環方法

Info

Publication number: JP3607828B2
Application number: JP06652299A
Authority: JP
Inventors: 亮一杉岡; 哲也蔭山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2019-03-12
Also published as: JP2000254408A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶等のフラットディスプレイ基板やプリント配線基板等の被処理物に対して、ウェットプロセスによって洗浄、現像または剥離等の処理を行なった後の処理液を回収して再利用する技術に関し、特に、回収した処理液の泡を物理的に消泡する消泡装置およびその方法、並びに消泡装置を含んだ循環装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルやプリント基板等のフォトリソグラフィプロセスによる電極材のパターンニングにおいて、レジスト膜の現像や剥離等の処理を行なうと処理液中にレジストが溶解され、それによって多量の泡が発生する。処理液中に含まれるレジストの濃度が高くなるほど泡の発生が増加し、消泡し難くなるため、処理時間の経過と共に処理槽内に泡が充満することになる。この泡は、現像時における処理液シャワーの均一性を損ない現像精度の低下を引き起こしたり、処理装置内のタンクから溢れ出して処理液の損失や作業環境の悪化を招く原因となる。
【０００３】
現像、剥離または洗浄等の処理液で発生した泡が消え難いのは、レジスト剤中に界面活性剤が含まれており泡の表面張力が増大するためである。したがって、処理液に消泡剤を混入させて化学的に泡の表面張力を低下させれば、泡を破泡し易くすることができる。この消泡剤を使用する最大のメリットは、処理装置に特別な機構を付加することなく泡の発生を抑えることができることである。
【０００４】
処理液に発生した泡を化学的に消泡する方法ではなく、物理的に消泡する方法および装置が開発されており、それに関連する技術として特開昭６０−５４７１５号公報、特開平７−１９４９０３号公報、特開平５−１２５５７２号公報および特開平５−２５３４１０号公報に開示された発明がある。
【０００５】
特開昭６０−５４７１５号公報に開示された発明は、気泡を含有する高粘度体（処理液）から脱泡された液のみを排出させる遠心分離脱泡装置に関するものである。図６は、この遠心分離脱泡装置の概略構成を示しており、遠心分離脱泡装置１００は、下部隅部に脱泡液抜出口１０４が設けられたローター１０１と、脱泡液が排出される排出口１０５とを含む。回転するローター１０１の内面に気泡を有する処理液１０２を供給し、ローター１０１の回転によって生じる遠心力で処理液１０２から気泡１０３を分離する。そして、ローター１０１の下部隅部に設けられた脱泡液抜出口１０４から、脱泡された処理液のみを排出させて回収する。
【０００６】
また、特開平７−１９４９０３号公報に開示された発明は、遠心力によって微細泡沫を含む処理液から小泡を分離して浮上させ、除外する遠心分離脱泡装置に関するものである。図７は、この遠心分離脱泡装置の概略構成を示しており、遠心分離脱泡装置１１０は、遠心分離脱泡装置１１０の側面上部に設けられた処理液流入管１１２およびオーバーフロー溢流管１１３と、円筒形または下部が紡錘形の縦形の容器１１４と、脱泡された処理液を取り出す処理液取出口１１５とを含む。処理液流入管１１２から処理液を接線方向に圧送流入させて処理液に円回転を与え、その遠心力によって小泡を分離して浮上させて、容器１１４の下部に設けられた処理液取出口１１５から脱泡された処理液を取出す。
【０００７】
また、特開平５−１２５５７２号公報に開示された発明は、循環タンク内で処理液の上方に閉空間を確保すると共に、処理液の液面に向けて噴出管から圧縮エアを噴出させる。この時、閉空間内の雰囲気温度とタンク内の処理液の温度との差が絶対値で１０℃以上となるように調整するものである。
【０００８】
さらには、特開平５−２５３４１０号公報に開示された発明は、ヒータ上部にファンを設け、ヒータとファンとによって発生させた熱風を処理液の泡面に吹き付ける。これによって、気泡の表面張力を弱化させながら泡中の空気を膨張させ、気泡を破泡させて消泡するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した処理液に消泡剤を混入させて化学的に泡の表面張力を低下させる方法においては、薄膜を塗布する工程が後工程としてある場合には、消泡剤が残存する箇所で薄膜にピンホールが発生して品質の低下をもたらすという問題点がある。また、消泡剤は高価であるため製品コストが上がり、廃液処理の際に環境に悪影響を与えるという問題点もある。
【００１０】
また、特開昭６０−５４７１５号公報および特開平７−１９４９０３号公報に開示された遠心分離を利用した脱泡装置においては、脱泡した処理液のみを回収する点が記載されているが、分離された泡の処理についての記載はない。したがって、処理液の再利用という観点から見れば、効率的な脱泡装置を提供しているとは言い難い。
【００１１】
また、特開平５−１２５５７２号公報および特開平５−２５３４１０号公報に開示された温風を利用した消泡装置においては、泡が少量の場合には温風によって泡を破裂させることは可能である。しかし、泡が多量に発生した場合にはその泡自体によって温風の流れが遮断されるため、温度分布にバラツキが生じて泡が破裂しない箇所が発生するという問題点があった。
【００１２】
また、破泡の過程において泡が膨張するために破泡の前に泡がタンクから溢れ出たり、処理液の温度が温風によって上昇するため高精細現像処理においては処理液の冷却機構が必要になったり、タンクの材質が高温に耐え得る材質に限られる（たとえば、処理液の温度が４５℃の場合には温風の温度は５５℃以上となるため、塩化ビニール製のタンクでは歪みや変形が発生する。）等の問題点もあった。したがって、装置が高価となる割には効果が上がらなかった。
【００１３】
さらには、上述した従来技術のいずれにも該当することであるが、現像、剥離または洗浄を行なう装置において発生した大量の泡を、消泡装置に送り込むための特別な機構がないため、消泡装置による消泡の効果が発揮される前に現像を行なう装置等において泡が溢れ出るという問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、第１の目的は、安価に構成することができ、泡を効率よく消泡することが可能な消泡装置を提供することである。
【００１５】
第２の目的は、泡を効率よく消泡することが可能な消泡方法を提供することである。
【００１６】
第３の目的は、処理液を有効に再利用することができ、安価な構成で実現できる処理液の循環装置を提供することである。
【００１７】
第４の目的は、処理液を有効に再利用することが可能な処理液の循環方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の処理液の消泡装置は、処理液の泡が供給される内槽を回転させることにより、処理液の泡を遠心力によって内槽の壁面に設けられた複数の小径孔に集めて破泡するための破泡手段と、破泡手段によって破泡されて液化された処理液を回収するための回収手段とを含む。
【００１９】
破泡手段は、処理液の泡を遠心力によって破泡するので、消泡剤等の高価な薬液を使用する必要がなくなり、効率よく消泡が行なえるようになる。また、遠心力を発生させる機構によって泡の破泡が行なえるので、装置の構成を安価にすることが可能になる。
【００２０】
請求項２に記載の処理液の消泡装置は、請求項１記載の処理液の消泡装置であって、破泡手段は処理液の泡が供給される内槽と、内槽の内壁に固定された複数の羽部材と、内槽を回転させるモータとを含み、内槽には、複数の羽部材が固定される箇所の近傍に複数の小径孔が設けられる。
【００２１】
内槽、羽部材およびモータのみで泡の破泡が行なえるので、請求項１に記載の処理液の消泡装置よりもさらに安価に装置を構成することができる。
【００２２】
請求項３に記載の処理液の消泡装置は、請求項２記載の処理液の消泡装置であって、羽部材は内槽の回転方向に対して鋭角となるように内槽に設けられる。
【００２３】
羽部材は、内槽の回転方向に対して鋭角となるように内槽に設けられるので、請求項２に記載の処理液の消泡装置よりもさらに効果的に泡の消泡が行なえるようになる。
【００２４】
請求項４に記載の処理液の消泡装置は、請求項２または３記載の処理液の消泡装置であって、回収手段は、内槽の同心円上に配置され、複数の小径孔を通過した処理液を回収する外槽を含む。
【００２５】
外槽は、内槽の同心円上に配置され、複数の小径孔を通過した処理液を回収するので、効率よく処理液を回収することが可能になる。
【００２６】
請求項５に記載の処理液の消泡方法は、処理液の泡が供給される内槽を回転させることにより、処理液の泡を遠心力によって内槽の壁面に設けられた複数の小径孔に集めて破泡するステップと、破泡されて液化された処理液を回収するステップとを含む。
【００２７】
処理液の泡を遠心力によって破泡するので、消泡剤等の高価な薬液を使用する必要がなくなり、効率よく消泡が行なえるようになる。
【００２８】
請求項６に記載の処理液の循環装置は、被処理物に対して処理液を噴霧するための処理手段と、処理手段による噴霧によって発生した泡を処理液から分離し、処理液を処理手段に循環させるための循環手段と、循環手段によって分離された泡を破泡して処理液を回収し、循環手段に搬出するための消泡手段とを含み、消泡手段は、処理液の泡が供給される内槽を回転させることにより、処理液の泡を遠心力によって内槽の壁面に設けられた複数の小径孔に集めて破泡する。
【００２９】
循環手段は、泡を分離した処理液と、消泡手段によって破泡して回収された処理液を循環させて処理を行なうので、処理液を有効に再利用することが可能となる。
【００３０】
請求項７に記載の処理液の循環装置は、請求項６記載の処理液の循環装置であって、処理液の循環装置はさらに消泡手段によって回収された処理液を蓄え、所定量に達したときに循環手段に搬送するための貯蔵手段を含む。
【００３１】
貯蔵手段は、消泡手段によって回収された処理液を蓄え、所定量に達したときに循環手段に搬送するので、処理液の循環が効率よく行なえるようになる。
【００３２】
請求項８に記載の処理液の循環装置は、請求項６または７記載の処理液の循環装置であって、循環手段は泡を排出する泡排出用ダクトと、処理液を噴出して泡を泡排出用ダクトに向けて押し流す複数のノズルが設けられた管とを含む。
【００３３】
複数のノズルが設けられた管は、処理液を噴出して泡を泡排出用ダクトに向けて押し流すので、新たな泡を発生させることなく処理液と泡とを分離することが可能となる。
【００３４】
請求項９に記載の処理液の循環方法は、被処理物に対して処理液を噴霧するステップと、噴霧によって発生した泡を処理液から分離するステップと、分離された泡を破泡して処理液を回収するステップと、回収された処理液を循環させて再度処理液の噴霧に使用する
ステップとを含み、処理液を回収するステップは、処理液の泡が供給される内槽を回転させることにより、処理液の泡を遠心力によって内槽の壁面に設けられた複数の小径孔に集めて破泡するステップを含む。
【００３５】
泡を分離した処理液と、破泡して回収された処理液を循環させて処理が行なわれるので、処理液を有効に再利用することが可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における消泡装置を含んだ処理液の循環装置の概略構成を示すブロック図である。この処理液の循環装置は、処理液８から泡を分離して泡を含まない処理液８を循環させる循環タンク７と、現像等の処理を行なう処理槽１０と、循環タンク７によって分離された泡１７を消泡する消泡装置１４と、消泡装置１４によって消泡された処理液を回収して循環タンク８へ搬送する回収タンク２４とを含む。
【００３７】
処理槽１０は、基板１２に処理液を噴霧するシャワーノズル１１を含む。このシャワーノズル１１は、ポンプ９に接続されており、循環タンク７から泡を含まない処理液が供給される。ポンプ７によってシャワーノズル１１から処理液が勢いよく噴出され、この噴霧液が基板１２に当たった時に消泡装置１４によって消泡される泡１７の大半が発生する。
【００３８】
循環タンク７は、処理液を噴出して処理液の泡１７を分離する複数のノズル１３を含む。このノズル１３は、小容量のポンプ１６に接続されており、循環タンク７から泡を含まない処理液が供給される。ポンプ１６によって複数のノズル１３から処理液が噴出され、その勢いで泡１７が泡排出用ダクト１５の方へ移動して泡１７のみが排出される。なお、ノズル１３には、噴出時に別の泡を発生させないようにするために霧状ノズルは使用されず、処理液を直接排出するものが使用される。
【００３９】
回収タンク２４は、消泡装置１４によって消泡された処理液の液面を検知する液面センサ２５を含む。所定量の処理液が回収されると、液面センサ２５によって検知される。この検知によってポンプ２６が起動され、回収タンク２４内の処理液が循環タンク７に圧送されて処理液のリサイクルが行なわれる。
【００４０】
図２（ａ）は、循環タンク７の側面を示す図であり、図２（ｂ）はその平面図である。図２（ｂ）に示すように、循環タンク７内に配設された複数のノズル１３は、Ｙ字状に形成された管に設けられており、泡排出用ダクト１５の方向に向かって処理液を噴出する。このノズル１３から噴出される処理液によって、処理槽１０から排出された泡１７を泡排出用ダクト１５の方向へ押し流して消泡装置１４へ排出する。
【００４１】
図３は、消泡装置１４の概略構成を示すブロック図である。この消泡装置１４は、同心円上に配置された内槽１８および外槽１９と、内槽１８に取付けられた複数の羽部材２０と、内槽１８を矢印の方向に回転させるモータ２１とを含む。モータ２１は、回転速度が１０〜１００ｒｐｍ程度の中低速のものが使用され、その性能は回転速度にムラがある交流モータであっても十分である。泡排出用ダクト１５から供給された泡は、内槽１８と共に回転する複数の羽部材２０によって消泡され、液化された処理液２３が回収タンク２４へ搬送される。
【００４２】
外槽１９は、内槽１８を完全に覆う容器で構成され、内槽１８によって破泡されて液化された処理液２３を底部に設けられた溝に集めて、回収タンク２４へ搬出する。なお、外槽１９は、内部の清掃のために上部（内槽１８等）を取出しまたは開閉できる構造とする。
【００４３】
図４（ａ）は消泡装置１４の内槽１８の平面図であり、図４（ｂ）はその斜視図である。図４（ａ）に示すように、内槽１８には複数の羽部材２０が回転中心付近から内槽１８の内壁（外周の壁面）に向けて均等に取付けられている。羽部材２０は、羽部材２０と回転方向との間の角度が鋭角θとなるように内壁に固定される。内槽１８内に供給された泡１７は、内槽１８の回転によって羽部材２０に沿って内壁の方へ移動し、羽部材２０の固定箇所に集められる。集められた泡１７は、遠心力によって変形されて破泡に至る。
【００４４】
図４（ｂ）に示すように、内槽１８の羽部材２０が固定される箇所の近傍には、多数の小径孔２２（数ｍｍ径程度）が設けられている。破泡して液化した処理液２３が、この小径孔２２を通過して外槽１９によって回収される。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態における処理液の消泡装置によれば、消泡剤等の薬液を使用しないので、その費用による製造コストの上昇を防止できると共に、後工程で薄膜を塗布した場合でも品質が低下するのを防止することが可能となった。また、遠心力を利用して泡を破泡するため、泡の発生状況や発生した泡の種類または特徴に左右されることがなく、安定して連続消泡を行なうことが可能になった。
【００４６】
また、本実施の形態における消泡装置を含んだ処理液の循環装置によれば、消泡装置によって多量の泡を消泡することができるため、泡の多量発生による循環タンクの内圧の上昇を防止でき、循環タンクの変形やパッキンまたは配管継ぎ手の損傷等の生産設備上のトラブルを解消することが可能となった。また、循環タンク外に泡が溢れ出すことによって生じる循環装置周辺の汚染や、その汚染によって引き起こされる製品良品率の低下を防止することが可能となった。さらには、泡は破泡して液化された後に回収された循環タンクに搬出されるので、処理液を繰り返し使用することができ、処理液の使用量を大幅に低減できると共に、結果として製品コストを削減することが可能となった。
【００４７】
（実施の形態２）
実施の形態２における処理液の循環装置は、図１〜図４に示す実施の形態１における処理液の循環装置と比較して、消泡装置１４の内槽の形状が異なる点のみが異なる。したがって、重複する構成および機能についての詳細な説明は繰り返さない。なお、内槽および複数の羽部材の参照符号を、それぞれ１８’および２０’として説明する。
【００４８】
図５は、実施の形態２における処理液の消泡装置の内槽１８’の概略構成を示す平面図である。図４に示す実施の形態１における処理液の消泡装置の内槽１８と比較して、内槽１８’の内壁に固定された複数の羽部材２０’が曲線形状を有している点が異なる。このように羽部材２０’を曲線形状とすることによって、回転方向に対する羽部材の角度θ’をさらに鋭角にすることができ、さらに効率よく泡の破泡が行なえるようになる。
【００４９】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における処理液の循環装置の概略構成を示す図である。
【図２】（ａ）は実施の形態１における循環タンク７の概略構成を示す側面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図３】実施の形態１における消泡装置１４の概略構成を示す図である。
【図４】（ａ）は実施の形態１における内槽１８の平面図であり、（ｂ）はその斜視図である。
【図５】実施の形態２における内槽１８’の平面図である。
【図６】従来の遠心分離脱泡装置の概略構成を示す図（その１）である。
【図７】従来の遠心分離脱泡装置の概略構成を示す図（その２）である。
【符号の説明】
７循環タンク
８処理液
９，１６，２６ポンプ
１０処理槽
１１シャワーノズル
１２基板
１３ノズル
１４消泡装置
１５泡排出用ダクト
１７泡
１８内槽
１９外槽
２０羽部材
２１モータ
２２小径孔
２３破泡して液化した処理液

Claims

処理液の泡が供給される内槽を回転させることにより、前記処理液の泡を遠心力によって前記内槽の壁面に設けられた複数の小径孔に集めて破泡するための破泡手段と、
前記破泡手段によって破泡されて液化された処理液を回収するための回収手段とを含む処理液の消泡装置。
前記破泡手段は、前記処理液の泡が供給される内槽と、
前記内槽の内壁に固定された複数の羽部材と、
前記内槽を回転させるモータとを含み、
前記内槽には、前記複数の羽部材が固定される箇所の近傍に複数の小径孔が設けられる、請求項１記載の処理液の消泡装置。
前記羽部材は、前記内槽の回転方向に対して鋭角となるように前記内槽に設けられる、請求項２記載の処理液の消泡装置。
前記回収手段は、前記内槽の同心円上に配置され、前記複数の小径孔を通過した処理液を回収する外槽を含む、請求項２または３記載の処理液の消泡装置。
処理液の泡が供給される内槽を回転させることにより、前記処理液の泡を遠心力によって前記内槽の壁面に設けられた複数の小径孔に集めて破泡するステップと、
前記破泡されて液化された処理液を回収するステップとを含む処理液の消泡方法。
被処理物に対して処理液を噴霧するための処理手段と、
前記処理手段による噴霧によって発生した泡を処理液から分離し、処理液を前記処理手段に循環させるための循環手段と、
前記循環手段によって分離された泡を破泡して処理液を回収し、前記循環手段に搬出するための消泡手段とを含み、
前記消泡手段は、処理液の泡が供給される内槽を回転させることにより、前記処理液の泡を遠心力によって前記内槽の壁面に設けられた複数の小径孔に集めて破泡する、処理液の循環装置。
前記処理液の循環装置はさらに、前記消泡手段によって回収された処理液を蓄え、所定量に達したときに前記循環手段に搬送するための貯蔵手段を含む、請求項６記載の処理液の循環装置。
前記循環手段は、泡を排出する泡排出用ダクトと、
前記処理液を噴出して泡を前記泡排出用ダクトに向けて押し流す複数のノズルが設けられた管とを含む、請求項６または７記載の処理液の循環装置。
被処理物に対して処理液を噴霧するステップと、
前記噴霧によって発生した泡を処理液から分離するステップと、
前記分離された泡を破泡して処理液を回収するステップと、
前記回収された処理液を循環させて再度処理液の噴霧に使用するステップとを含み、
前記処理液を回収するステップは、処理液の泡が供給される内槽を回転させることにより、前記処理液の泡を遠心力によって前記内槽の壁面に設けられた複数の小径孔に集めて破泡するステップを含む、処理液の循環方法。