JP3034350B2 - Etching liquid flow simulation method - Google Patents
Etching liquid flow simulation methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はチャンバ内を通して鉄板
等の被エッチング処理板を搬送し、エッチング液を噴霧
するエッチング処理における噴霧量分布の最適化技術に
係わり、被エッチング処理板上における噴霧液量分布を
求めるシミュレーション方式に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for optimizing a spray amount distribution in an etching process of transporting a plate to be etched such as an iron plate through a chamber and spraying an etchant. The present invention relates to a simulation method for obtaining a quantity distribution.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、シャドウマスクを製造する場
合、複数のノズルを取り付けたバンクを複数本設けたチ
ャンバを直列に複数配置して鉄板を搬送し、バンクを揺
動させながらエッチング液を鉄板の表側および裏側から
噴霧させてエッチング処理し、鉄板を均一に搾孔するこ
とが行われている。2. Description of the Related Art In general, when a shadow mask is manufactured, a plurality of chambers each having a plurality of banks provided with a plurality of nozzles are arranged in series and a steel plate is conveyed. An iron plate is uniformly pierced by spraying from the front side and the back side and performing an etching process.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、鉄板を搾孔
するエッチング工程においては、スプレー噴霧下の鉄板
上の液流がよどむとスプレーされた新しい腐食力の強い
エッチング液によるエッチングが阻害されるために均一
な腐食ができなくなり、その結果、シャドウマスクの孔
の大きさにむらが生じ、高速の走査線でブラウン管を通
して画像を見た時に、シャドウマスクの孔のむらが顕在
化して観察されてしまう。これはテレビ不良の原因の一
つとされ、孔の均一化のためには鉄板上のエッチング液
のよどみの状況を解析することが極めて重要なことにな
っている。By the way, in the etching step for piercing an iron plate, if the liquid flow on the iron plate under spraying stagnates, the etching by the sprayed new highly corrosive etching solution is hindered. Therefore, the size of the holes in the shadow mask becomes uneven, and when the image is viewed through a CRT with a high-speed scanning line, the holes in the shadow mask become apparent and observed. This is considered to be one of the causes of the television failure, and it is extremely important to analyze the state of the stagnation of the etching solution on the iron plate in order to make the holes uniform.
【0004】しかし、かなり激しいスプレー噴霧下であ
る上にエッチング液は極めて腐蝕性が強いなどのため
に、よどみ状況を正確に実験で定量的に把握することは
困難であった。また、従来の流体解析は、厳密にナヴィ
ェストークス方程式を解くものであり、3次元モデルで
計算しなくてはならないためメッシュ数が膨大となり、
また液滴1つ1つを計算しなくてはならないため、かな
り広い領域での噴霧下の液流解析は現状のコンピュータ
の水準を越える膨大な計算量を必要とし、実際上は困難
であった。[0004] However, it is difficult to accurately and quantitatively grasp the stagnation condition by experiment because the etching solution is extremely corrosive and the spray solution is extremely violently sprayed. In addition, the conventional fluid analysis strictly solves the Navier-Stokes equation, and must be calculated using a three-dimensional model.
In addition, since it is necessary to calculate each droplet, the analysis of the liquid flow under spraying in a considerably large area requires a huge amount of calculation exceeding the level of the current computer, and is actually difficult. .
【0005】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、2次元流速ベクトル及び液の厚みを用い、メッシュ
数を減らして鉄板上でのエッチング液のよどみの状況を
解析することが可能な液流シミュレーション方式を提供
することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a liquid capable of analyzing the state of stagnation of an etchant on an iron plate by reducing the number of meshes using a two-dimensional flow velocity vector and the thickness of the liquid. It is an object to provide a flow simulation method.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の液流シミュレー
ション方式は、エッチングチャンバを通して被エッチン
グ処理板を搬送し、揺動バンクに取付けられた複数のノ
ズルよりエッチング液を噴霧するエッチング処理におけ
る被エッチング処理板上でのエッチング液の液流を計算
機によるシミュレーションで求めるエッチング液流シミ
ュレーション方式であって、ラインスペックデータ、エ
ッチング液噴霧量分布データ、エッチング液打圧分布デ
ータを参照して液流を算出する液流算出処理手段と、算
出結果を出力する出力処理手段とを備え、前記液流算出
処理手段は、被エッチング処理板上の着目点が噴霧エリ
アに入る対象ノズルを判定する対象ノズル判定処理部
と、噴霧ノズルの先端軌道を求めるノズル先端軌道算出
処理部と、エッチング液噴霧量分布データから、ノズル
高さ、ノズル圧力の補間をするとともに、噴霧量分布、
打圧分布を連続化する補間処理部と、算出したノズル先
端軌道、補間処理した噴霧量分布、打圧分布から、鉛直
方向噴霧量及び打圧分布特性より斜方噴霧量及び打圧分
布特性を算出する斜方噴霧変換処理部と、鉛直方向噴霧
量分布特性及び斜方噴霧量分布特性より、被エッチング
処理板上各点での噴霧量を算出する噴霧量算出部と、鉛
直方向噴霧打圧分布特性及び斜方噴霧打圧分布特性よ
り、被エッチング処理板上各点での打圧を算出する打圧
算出部と、噴霧量算出部、打圧算出部の算出結果に基づ
き被エッチング処理板上の供給運動量を算出する供給運
動量算出部と、供給運動量算出結果より液流を算出する
液流算出部とからなることを特徴とする。また、本発明
は、液流算出部で、被エッチング処理板上の2次元流速
値と液の厚みを算出することを特徴とする。According to the liquid flow simulation method of the present invention, a plate to be etched is conveyed through an etching chamber, and an etching target is sprayed from a plurality of nozzles attached to a swinging bank. This is an etchant flow simulation method that uses a computer to calculate the etchant flow on the processing plate, and calculates the liquid flow by referring to line specification data, etchant spray volume distribution data, and etchant pressure distribution data. Liquid flow calculation processing means for performing the calculation, and an output processing means for outputting the calculation result, wherein the liquid flow calculation processing means determines a target nozzle at which a point of interest on the plate to be etched enters the spray area. And a nozzle tip trajectory calculation processing section for obtaining the tip trajectory of the spray nozzle; From the liquid spray volume distribution data, a nozzle height, with the interpolation of nozzle pressure, spray amount distribution,
An interpolation processing unit that makes the compression pressure distribution continuous, and from the calculated nozzle tip trajectory, the interpolated spray volume distribution, and the compression pressure distribution, the oblique spray volume and the compression pressure distribution characteristics from the vertical spray volume and the compression pressure distribution characteristics. An oblique spray conversion processing unit to calculate, a spray amount calculating unit to calculate the spray amount at each point on the plate to be etched from the vertical spray amount distribution characteristics and the oblique spray amount distribution characteristics, and a vertical spray pressure. From the distribution characteristics and the oblique spray compression pressure distribution characteristics, the compression pressure calculation unit that calculates the compression pressure at each point on the plate to be etched, the spray amount calculation unit, and the processing target plate based on the calculation results of the compression pressure calculation unit It is characterized by comprising a supply momentum calculation unit for calculating the above supply momentum, and a liquid flow calculation unit for calculating a liquid flow from the supply momentum calculation result. Further, the present invention is characterized in that the liquid flow calculation unit calculates the two-dimensional flow velocity value on the plate to be etched and the thickness of the liquid.
【0007】[0007]
【作用】本発明は計算機によるシミュレーションにより
被エッチング処理板上でのエッチング液の液流を求める
ようにしたものであり、チャンバ配列、バンク取り付け
位置、ノズルピッチ、ノズル高さ等のチャンバ構成のデ
ータ、ノズル振り角等の揺動条件データ、板幅、板搬送
速度等の搬送条件データを設定し、1ケのノズルからの
噴霧量分布、打圧分布を実験により求め、このデータを
計算機に読み込んでノズルの鉛直方向噴霧特性から揺動
時の噴霧特性を斜方噴霧変換則により導き、時々刻々、
板上の各点でのエッチング液噴霧量、液滴打圧を求めて
板上への供給運動量を求め、これを利用して板上での2
次元流速値と液の厚みを算出し、画像化して容易に板上
での液流を目視により知ることが可能となる。According to the present invention, the flow of the etchant on the plate to be etched is obtained by computer simulation. The data of the chamber configuration such as chamber arrangement, bank mounting position, nozzle pitch, nozzle height, etc. , Swing condition data such as nozzle swing angle, transfer condition data such as plate width, plate transfer speed, etc., and spray amount distribution and impact pressure distribution from one nozzle are experimentally obtained, and this data is read into a computer. With the nozzle's vertical spray characteristics, the spray characteristics at the time of swing are derived from the nozzle's vertical spray characteristics according to the oblique spray conversion rule.
The amount of spraying the etching solution and the pressure of the droplet at each point on the plate are determined to determine the momentum to be supplied onto the plate.
It is possible to calculate the dimensional flow velocity value and the thickness of the liquid, form an image, and easily know the liquid flow on the plate visually.
【0008】[0008]
【実施例】以下、実施例を図面を参照して説明する。ま
ず図3、図4により本発明のエッチング装置について説
明する。図中、10はチャンバ、13はバンク、14は
ノズル、15は板、30は駆動部材、31は押しロッ
ド、32はロッド、36は被駆動軸、37はリンクであ
る。Embodiments will be described below with reference to the drawings. First, the etching apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure, 10 is a chamber, 13 is a bank, 14 is a nozzle, 15 is a plate, 30 is a driving member, 31 is a push rod, 32 is a rod, 36 is a driven shaft, and 37 is a link.
【0009】図3に示したものはチャンバの例であり、
チャンバを通して細い管からなるバンク13が、エッチ
ング処理されるシャドウマスク用の鉄板等の板15の表
と裏側に搬送方向に複数本設けられ、これら各バンク1
3には複数のノズル14が設けられている。板15は矢
印の方向に一定速度で搬送され、チャンバ10内でノズ
ルよりエッチング液が噴霧され、エッチング処理され
る。FIG. 3 shows an example of a chamber.
A plurality of banks 13 made of thin tubes are provided in the transport direction on the front and back sides of a plate 15 such as an iron plate for a shadow mask to be etched through the chamber.
3 is provided with a plurality of nozzles 14. The plate 15 is transported at a constant speed in the direction of the arrow, and an etching solution is sprayed from a nozzle in the chamber 10 to be etched.
【0010】バンク13の揺動は次のようになってい
る。すなわち、図4に示すように駆動部材30の回動に
より、駆動部材に固定された押しロッド31の端部が回
転運動し、その結果押しロッド31に連結したロッド3
2が左右に揺動する。ロッド32には回転可能にリンク
37が取り付けられたているのでロッド32は左右へ動
くとともに、上下への動きが加わることになる。このロ
ッド32によりリンク37が左右に揺動し、被駆動軸3
6を所定角度回転させることにより、被駆動軸36に連
結されたバンク13を回動してノズルを所定振れ角で揺
動する。The swing of the bank 13 is as follows. That is, as shown in FIG. 4, the rotation of the drive member 30 causes the end of the push rod 31 fixed to the drive member to rotate, and as a result, the rod 3 connected to the push rod 31
2 swings left and right. Since the link 37 is rotatably attached to the rod 32, the rod 32 moves to the left and right, and additionally moves up and down. This rod 32 causes the link 37 to swing right and left, and the driven shaft 3
By rotating the nozzle 6 by a predetermined angle, the bank 13 connected to the driven shaft 36 is rotated to swing the nozzle at a predetermined swing angle.
【0011】このようにノズルを振りながら、搬送され
る板にエッチング液を噴霧した時に板の各点における液
流がどのようになっいるか調べることは極めて重要であ
るが、エッチング液は極めて腐蝕性が強いので測定器を
チャンバ内に入れて測定することは極めて難しい。そこ
で、本発明においては、この液流を計算機によるシミレ
ーションにより求めたものである。As described above, it is extremely important to check the flow of the liquid at each point of the plate when the etching liquid is sprayed on the plate being conveyed while shaking the nozzle. However, the etching liquid is extremely corrosive. , It is extremely difficult to put the measuring instrument in the chamber for measurement. Therefore, in the present invention, the liquid flow is obtained by simulation by a computer.
【0012】図1は本発明のシミレーション方式の全体
構成を示す図、図2はハードウエア構成を示す図であ
る。図中、01は噴霧量ノズル分布データ、02は打圧
ノズル分布データ、03はラインスペックデータ、04
はスプレー実験データ、05は液流算出処理手段、05
1は噴霧量算出部、052は打圧算出部、053は供給
運動量算出部、054は液流算出部、055はノズル先
端軌道算出部、056は補間処理部、057は対象ノズ
ル判定処理部、058は斜方噴霧変換処理部、06は出
力手段、07はCPU、08は主メモリ、09は出力装
置、010は入力装置、011は外部記憶装置である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a simulation system according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration. In the figure, 01 is the spray amount nozzle distribution data, 02 is the pressure distribution nozzle distribution data, 03 is the line specification data, 04
Is spray experiment data, 05 is liquid flow calculation processing means, 05
1 is a spray amount calculation unit, 052 is a pressing force calculation unit, 053 is a supply momentum calculation unit, 054 is a liquid flow calculation unit, 055 is a nozzle tip orbit calculation unit, 056 is an interpolation processing unit, 057 is a target nozzle determination processing unit, Reference numeral 058 denotes an oblique spray conversion processing unit, 06 denotes an output unit, 07 denotes a CPU, 08 denotes a main memory, 09 denotes an output device, 010 denotes an input device, and 011 denotes an external storage device.
【0013】ラインスペックデータ03は、主としてチ
ャンバ構成データ、揺動条件データ、搬送条件データか
らなっている。チャンバ構成データは、図5(a)に示
すようにチャンバ配列数、チャンバの幅w、チャンバ長
さL、エッチングされる板のレベルからチャンバの底ま
での深さP、エッチングされる板のレベルからチャンバ
の頂部までの高さH、バンクの取り付け位置(X,Y,
Z)、ノズルピッチP、ノズル高さNH、ノズル特性
T、ノズル長さNL、ノズルのベーン角度θ等からなっ
ている。The line specification data 03 mainly includes chamber configuration data, swing condition data, and transfer condition data. As shown in FIG. 5A, the chamber configuration data includes the number of chambers arranged, the width w of the chamber, the length L of the chamber, the depth P from the level of the plate to be etched to the bottom of the chamber, and the level of the plate to be etched. From the height H to the top of the chamber, and the mounting position of the bank (X, Y,
Z), nozzle pitch P, nozzle height NH, nozzle characteristics T, nozzle length NL, nozzle vane angle θ, and the like.
【0014】また揺動条件データは、図5(b)に示す
ように、回転速度ω、ノズルの振れ角α等からなり、搬
送条件データは、図5(c)に示すように、エッチング
される板の幅W、搬送速度V、板の端点座標(X,Y)
などからなっている。The swing condition data includes a rotation speed ω, a nozzle swing angle α, and the like as shown in FIG. 5B, and the transfer condition data is etched as shown in FIG. 5C. Plate width W, transfer speed V, plate end point coordinates (X, Y)
And so on.
【0015】噴霧量算出部051、打圧算出部052
は、ラインスペックデータを読み込むと共に、噴霧量ノ
ズル分布データ、打圧ノズル分布データを読み込んで噴
霧量、打圧の算出を行うが、その際ノズル先端軌道の算
出部055、補間処理部056の処理結果より対象ノズ
ル判定処理部057で判定した各点における対象ノズ
ル、斜方噴霧変換処理部058で変換した各点における
変換量を読み込んで噴霧量の算出及び打圧の算出を行
う。[0015] Spray amount calculation unit 051, impact pressure calculation unit 052
Reads the line specification data and reads the spray amount nozzle distribution data and the compression nozzle distribution data to calculate the spray amount and the compression pressure. At this time, the processing of the nozzle tip orbit calculation unit 055 and the interpolation processing unit 056 is performed. Based on the result, the target nozzle at each point determined by the target nozzle determination processing unit 057 and the conversion amount at each point converted by the oblique spray conversion processing unit 058 are read to calculate the spray amount and the compression pressure.
【0016】ここでノズル先端軌道算出処理部055の
処理について、図4に示すような揺動系を使用する場合
について以下に説明する。駆動部材30の回動により端
点が回転運動する押しロッド31に一端が接続されたロ
ッド32が上下動しながら左右に往復動すると、リンク
37が左右に揺動して被駆動軸36を回動させることに
よりバンクが回動し、バンクに取り付けられているノズ
ルが振られることになる。いま、図6に示すように、駆
動側中心と揺動部材の揺動中心間の水平距離をD、押し
ロッド31の長さをl、ロッド32の長さをL、駆動部
材30の中心の高さをH、リンク37の回転半径をR、
駆動部材30により駆動される押しロッドの駆動点Qの
回転半径をrとし、駆動側の回転角をφ、ノズル側の揺
動角をχとすると、 Rcosχ =H+rcosφ−[l2 −{(D−L)+Rsinχ−rsinφ}2 ]1/2 が成立する。これをχについて解くと、 ここで、 A=2(HR+rRcosφ) B=2{rRsinφ−(D−L)R} C=R2 +r2 +H2 +(D−L)2 −l2 +2Hrcosφ−2(D−L)rsinφ となる。Here, the processing of the nozzle tip trajectory calculation processing unit 055 will be described below in the case where a swinging system as shown in FIG. 4 is used. When the rod 32, one end of which is connected to the push rod 31 whose end point rotates by the rotation of the driving member 30, reciprocates left and right while moving up and down, the link 37 swings left and right to rotate the driven shaft 36. By doing so, the bank is rotated, and the nozzle attached to the bank is swung. Now, as shown in FIG. 6, the horizontal distance between the center of the drive side and the swing center of the swing member is D, the length of the push rod 31 is 1 and the length of the rod 32 is L. The height is H, the turning radius of the link 37 is R,
Assuming that the rotation radius of the drive point Q of the push rod driven by the drive member 30 is r, the rotation angle on the drive side is φ, and the swing angle on the nozzle side is χ, Rcosχ = H + rcosφ− [l 2 − {(D −L) + Rsinχ−rsinφ} 2 ] 1/2 holds. Solving this for χ, here, A A = 2 (HR + rRcosφ) B = 2 {rRsinφ- (D-L) R} C = R 2 + r 2 + H 2 + (D-L) 2 -l 2 + 2Hrcosφ-2 (D-L) rsinφ.
【0017】これらの式からχを求めることにより、リ
ンク37の運動状態が分かるので、これによって回動さ
れる被駆動軸36に接続されたバンクのノズル14の先
端軌道を求めることができる。補間処理部056はライ
ンスペックデータとスプレー実験データとからノズル高
さ、噴霧圧力に対する補間処理を行うとともに、噴霧量
分布、打圧分布を連続化させる補間処理を行う。By obtaining χ from these equations, the motion state of the link 37 can be known, so that the tip trajectory of the nozzle 14 of the bank connected to the driven shaft 36 rotated by this can be obtained. The interpolation processing unit 056 performs an interpolation process for the nozzle height and the spray pressure from the line specification data and the spray experiment data, and performs an interpolation process for making the spray amount distribution and the impact pressure distribution continuous.
【0018】スプレー実験データ04は、使用するノズ
ル14が決まると、ノズル14を一定の高さに設定し、
図7(a)に示すように所定個数に細分割した枡40を
使用して20〜30秒鉛直下方へスプレー噴霧した際の
各地点での液量を実験により求める。この際ノズルの高
さ、噴霧圧力を変えて各地点での液量を求め、スプレー
実験データとして記憶させておく。また、図7(b)に
示すように、ノズル14を一定の高さに設定し、XーY
ステージ43上に設置された打圧センサ41を矢印で示
すようにX、Y方向に移動させながらノズル14から鉛
直下方へスプレー噴霧し、各地点での打圧を実験により
求め、得られたデータを、例えばパーソナルコンピュー
タ(もしくはデータレコーダ)42に蓄えておく。この
際ノズルの高さ、噴霧圧力を変えて各地点での打圧を求
め、スプレー実験データとして記憶させておく。The spray experiment data 04 indicates that when the nozzle 14 to be used is determined, the nozzle 14 is set at a certain height,
As shown in FIG. 7A, the amount of liquid at each point when the spray is sprayed vertically downward for 20 to 30 seconds using the cell 40 subdivided into a predetermined number is obtained by an experiment. At this time, the liquid amount at each point is obtained by changing the height of the nozzle and the spray pressure, and is stored as spray experiment data. Further, as shown in FIG. 7B, the nozzle 14 is set at a fixed height, and
While moving the pressure sensor 41 installed on the stage 43 in the X and Y directions as indicated by arrows, the spray is sprayed vertically downward from the nozzle 14, and the pressure at each point is obtained by experiment, and the obtained data is obtained. Is stored in a personal computer (or data recorder) 42, for example. At this time, the impact pressure at each point is obtained by changing the height of the nozzle and the spray pressure, and stored as spray experiment data.
【0019】補間処理では、スプレー実験データにより
図8に示すような実測分布50、51が与えられている
時、ノズル高さ、噴霧圧力を変えたときの予想分布52
を補間により求める処理と、実測分布、予想分布が階段
状の分布をしているので、噴霧量算出処理、打圧算出処
理に適するように分布を連続化して、それぞれ分布5
3,54,55を得るような処理を行う。In the interpolation process, when the actually measured distributions 50 and 51 as shown in FIG. 8 are given by the spray experiment data, the expected distribution 52 when the nozzle height and the spray pressure are changed.
Is obtained by interpolation, and the actually measured distribution and the predicted distribution have a stepwise distribution. Therefore, the distribution is made continuous so as to be suitable for the spray amount calculation processing and the pressing pressure calculation processing, and the distribution 5 is obtained.
The processing for obtaining 3, 54, 55 is performed.
【0020】分布を連続化する補間処理は、各区間を直
線近似するか、あるいは2次曲線、3次曲線等で近似す
ることにより行われる。ノズル高さに関する補間処理
は、例えば、図9に示すように、高さH1 の値が実験
値として与えられている時に、高さH2 に対する噴霧量
分布は、微小立体角dωに対する高さH1 における面積
S1 での噴霧量と、高さH2 における面積S2 での噴霧
量とが等しいものとして、H2 における分布を求めるも
のである。The interpolation process for making the distribution continuous is performed by linearly approximating each section, or by approximating a quadratic curve, a cubic curve, or the like. Interpolation processing relating to the nozzle height, for example, as shown in FIG. 9, when the value of the height H 1 is given as an experimental value, spray volume distribution to the height H 2 is the height for small solid angle dω and the spray amount of the area S 1 of the H 1, as is equal to the amount of spray in the area S 2 at the height H 2, and requests the distribution of H 2.
【0021】また圧力補間処理は、例えば、図10に示
すように、P1 ,P2 ,P3 ,P4 ,P5 ,P6 という
ように圧力に対する噴霧量が実験データとして与えられ
ている時に、その間の噴霧量は各点を3次曲線で結ぶこ
とにより補間するものである。In the pressure interpolation processing, for example, as shown in FIG. 10, the spray amount with respect to the pressure is given as experimental data such as P 1 , P 2 , P 3 , P 4 , P 5 , P 6 . Sometimes, the spray amount during that time is interpolated by connecting each point with a cubic curve.
【0022】こうしてノズル先端軌道が求められ、補間
処理が行われると、まず対象ノズル判定処理部057に
より搬送される板の各地点について、噴霧の対象となる
ノズルを判定する。板の各地点での対象ノズルの判定
は、板の進行方向の位置において大まかなノズルの絞り
こみと、絞りこまれたノズルに対する厳密な判定との2
つのプロセスにより行う。When the nozzle tip trajectory is obtained in this way and interpolation processing is performed, first, a nozzle to be sprayed is determined for each point of the plate conveyed by the target nozzle determination processing unit 057. The determination of the target nozzle at each point on the plate is roughly divided into a narrowing of the nozzle at a position in the traveling direction of the plate and a strict determination for the narrowed nozzle.
Performed by two processes.
【0023】通常1つのエッチングラインには多数のノ
ズルを含むチャンバが複数個直列に配列されており、そ
の全てを合計すると膨大な個数のノズルが揺動すること
になる。そのため、ノズル全ての厳密な対象判定を行お
うとすると、処理が膨大になってしまう。Usually, a plurality of chambers each including a large number of nozzles are arranged in series in one etching line, and when all of them are summed up, an enormous number of nozzles swing. Therefore, if strict object determination is performed for all nozzles, the processing becomes enormous.
【0024】そこで厳密な対象判定を行う前に、まずあ
る程度ノズルの個数の絞り込みを行う。即ち、全てのノ
ズルは周期的な往復運動をしているのであるから、各ノ
ズルについて板の上に液を噴霧し得る範囲を、例えば図
11の矩形60のように範囲を特定することができる。
矩形60はノズルを左右に振った時に噴霧される範囲の
全てをカバーできる矩形としたもので、鉛直下方におけ
る噴霧領域は小さく、最大に振った時は液が拡がるため
に噴霧される領域は広くなる。Therefore, before the strict object determination, the number of nozzles is first narrowed down to some extent. That is, since all the nozzles are reciprocating periodically, a range in which the liquid can be sprayed on the plate for each nozzle can be specified, for example, as shown by a rectangle 60 in FIG. .
The rectangle 60 is a rectangle that can cover the entire range sprayed when the nozzle is shaken left and right, and the spray area below vertically is small, and when shaken maximally, the area sprayed because the liquid spreads is wide. Become.
【0025】このように各ノズルについて液が噴霧され
る範囲を板の進行方向について求め、これらの値から、
図12に示すように着目点Pに対して液が吹きかけられ
るためにノズルがなくてはならない板進行方向に対する
範囲が得られる。この範囲にノズルが入るか否かを各ノ
ズルに対して判定を行う。例えば図12については〇印
をつけた2つのノズルが該当することが表している。As described above, the range in which the liquid is sprayed for each nozzle is determined for the traveling direction of the plate, and from these values,
As shown in FIG. 12, a range in the plate advancing direction in which the nozzle must be provided because the liquid is sprayed on the point of interest P is obtained. It is determined for each nozzle whether or not the nozzle falls within this range. For example, FIG. 12 shows that two nozzles marked with “〇” correspond.
【0026】なお、着目点の判定のための範囲の大きさ
は、1度だけ行えばよく、この処理により厳密な判定の
必要な個数はバンクの構成にもよるが、およそ20〜4
0個に絞ることができる。The size of the range for determining the point of interest only needs to be determined once, and the number of strict determinations required by this process depends on the bank configuration.
You can narrow down to zero.
【0027】次に絞りこまれたノズルに対する厳密な対
象ノズルの判定を行うが、ここではノズルによる噴霧領
域は矩形領域で定義されていると仮定する。ノズルが揺
動されると、揺動角に応じて前記仮定した矩形領域の大
きさが変化するので、矩形領域を揺動した時の領域の4
つの端点内に着目点が入るか否かを判定することになる
が、このことは、着目点を揺動角分だけ逆変換して鉛直
下方の方へ移動させた時に、鉛直下方の矩形領域内に入
るか否かの判定を行うのと等価である。Next, a strict determination of the target nozzle with respect to the narrowed nozzle is performed. Here, it is assumed that the spray area by the nozzle is defined as a rectangular area. When the nozzle is swung, the size of the assumed rectangular area changes according to the swing angle.
It is determined whether or not the point of interest falls within one of the two endpoints. This is because when the point of interest is inversely transformed by the swing angle and moved vertically downward, the rectangular area below the vertical This is equivalent to determining whether or not to enter.
【0028】いま、図13に示すように、着目点をPと
し、ノズルの噴霧口から着目点Pの方向を示すベクトル
を(αx ,αy ,αz)とし、その時のノズルの斜方噴
霧軸を示すベクトルを(tx ,ty ,tz )とし、斜方
噴霧軸を鉛直下方になるようにした時の噴霧口から着目
点の方向を示すベクトルを(βx ,βy ,βz )とす
る。そして鉛直下方(または上方)を示す単位ベクトル
を(0,0,ε)(但しε=±1)とし、原点をノズル
揺動中心へ平行移動させた正規直交系を(ex ,ey ,
ez )とすると、変換行列Tは(1)式に示すようにな
る。Now, as shown in FIG. 13, the point of interest is P, the vector indicating the direction of the point of interest P from the spray port of the nozzle is (α x , α y , α z ). The vector indicating the spray axis is (t x , t y , t z ), and the vector indicating the direction of the point of interest from the spray port when the oblique spray axis is vertically downward is (β x , β y , β z ). And a unit vector indicating a vertically downward (or upward) (0,0, epsilon) (where ε = ± 1) and then, the orthonormal system is translating the origin to the nozzle pivot center (e x, e y,
ez ), the transformation matrix T is as shown in equation (1).
【0029】 である。[0029] It is.
【0030】この変換により得られたベクトル(βx ,
βy ,βz ) の延長と板との交点Q(Qx ,Qy ,Qz )が着目点P
の逆変換された点であり、この点がノズルの噴霧矩形領
域に入っているか否かの判定を行えば良い。但し、実際
にはノズルのベーン角度によりノズルは回転されている
ため、Q(Qx ,Qy ,Qz )が対象であるか否かを判
定するための矩形は斜めになっている。The vector (β x ,
β y , β z ) The point of intersection P (Q x , Q y , Q z ) between the extension of
It is sufficient to determine whether or not this point is within the spray rectangular area of the nozzle. However, since the nozzle is actually rotated by the vane angle of the nozzle, the rectangle for determining whether Q (Q x , Q y , Q z ) is the target is oblique.
【0031】矩形領域内に入っているか否かの判断は、
例えば図14(a)に示すように、逆変換して求めたQ
点と、矩形領域の4端点(C1 ,C2 ,C3 ,C4 )を
結ぶ線分同士がなす角θ1 ,θ2 ,θ3 ,θ4 の総和を
求め、この総和が図14(a)に示すように2πとなれ
ば矩形内の点であると判断することができ、一方、図1
4(b)に示すようにθ1 ,θ2 ,θ3 ,θ4 の総和が
0となれば矩形外の点と判断することができる。The determination as to whether or not the object is within the rectangular area
For example, as shown in FIG.
The sum of the angles θ 1 , θ 2 , θ 3 , and θ 4 formed by the line segments connecting the point and the four end points (C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ) of the rectangular area is obtained. As shown in (a), if it becomes 2π, it can be determined that the point is within the rectangle.
If the sum of θ 1 , θ 2 , θ 3 , and θ 4 becomes 0 as shown in FIG. 4B, it can be determined that the point is outside the rectangle.
【0032】このようにして予め絞りこんだノズルの1
つ1つについて厳密な判定処理を行うことにより、対象
ノズルを決定することができる。次に斜方噴霧変換処理
部058の変換処理について説明する。斜方噴霧変換処
理は、図15(a)に示すような補間処理部056から
受け取った鉛直下方向静止状態での噴霧量分布60を、
ノズル軌道先端処理部055から受け取ったノズル揺動
特性に基づき、図15(b)に示すような揺動時の噴霧
量分布61に変換するものであり、微小立体角に対する
噴霧量62と63とが等しいと仮定し、面積比から分布
の高さを求めるものである。The nozzle 1 thus narrowed down in advance
The target nozzle can be determined by performing strict determination processing for each one. Next, the conversion process of the oblique spray conversion processing unit 058 will be described. In the oblique spray conversion process, the spray amount distribution 60 in the vertically downward stationary state received from the interpolation processing unit 056 as shown in FIG.
Based on the nozzle swing characteristics received from the nozzle orbit tip processing unit 055, the spray amount distribution 61 at the time of swing as shown in FIG. 15B is converted. Are assumed to be equal, and the height of the distribution is determined from the area ratio.
【0033】いま、図16(a)に示すように、Rをバ
ンク中心からノズル先端までの距離、Hを鉛直噴霧時の
ノズル先端と板面との距離、H′を斜方向噴霧時のノズ
ル先端と板面との距離、θをバンク揺動角、φを噴霧軸
と液滴発射方向のなす角度、ηを揺動方向と板幅方向の
成す角、ψを噴霧方向と板の進行方向とのなす角、χを
斜方噴霧時の噴霧方向とZ軸(鉛直方向)とのなす角、
dωを鉛直噴霧時の微小立体角、dω′を斜方噴霧時の
微小立体角、vを液滴の平均速度、μを鉛直噴霧時の液
滴空間占有率、μ′を斜方噴霧時の液滴空間占有率、d
Fを単位時間当たりに微小立体角dωを通して噴霧され
る液量、ρを液密度、dtを微小時間とする。Now, as shown in FIG. 16A, R is the distance from the center of the bank to the nozzle tip, H is the distance between the nozzle tip and the plate surface in vertical spraying, and H 'is the nozzle in oblique spraying. Distance between tip and plate surface, θ is bank swing angle, φ is angle between spray axis and droplet ejection direction, η is angle between swing direction and plate width direction, ψ is spray direction and plate advancing direction The angle between the spray direction at the time of oblique spraying and the Z axis (vertical direction);
dω is the minute solid angle at the time of vertical spraying, dω 'is the minute solid angle at the time of oblique spraying, v is the average velocity of the droplets, μ is the droplet space occupancy at the time of vertical spraying, and μ' is the minute solid angle at the time of oblique spraying. Droplet space occupancy, d
F is the amount of liquid sprayed through the minute solid angle dω per unit time, ρ is the liquid density, and dt is the minute time.
【0034】いま、鉛直下方噴霧において、噴霧軸と液
滴発射方向とのなす角φにおける微小立体角dωに対す
る噴霧量を求めるために、図16(c)に示すように噴
霧方向に沿って長さがvdt、噴霧方向に垂直な面積d
Sからなる空間を考え、同様にバンク揺動角θの時、斜
方噴霧軸方向と液滴発射方向のなす角φにおける微小立
体角dωにおいて、長さvdt、噴霧方向に垂直な面積
dS′の空間を考えると、 dS:dS′=H2 sec2φ:H′2 sec2χ ……(3) が成立する。この体積内の液滴量はそれぞれ となる。Now, in order to obtain the spray amount for the small solid angle dω at the angle φ between the spray axis and the droplet discharge direction in the vertically downward spray, as shown in FIG. Is vdt, area d perpendicular to spray direction
Considering the space consisting of S, similarly, at the bank swing angle θ, the length vdt and the area dS ′ perpendicular to the spray direction at a small solid angle dω at an angle φ between the oblique spray axis direction and the droplet ejection direction. Considering the following space, dS: dS ′ = H 2 sec 2 φ: H ′ 2 sec 2 … (3) The amount of droplets in this volume is Becomes
【0035】次に図16(d)に示すように噴霧方向に
沿って円筒形であるとともに、上下が板の面に平行な空
間を考えると、噴霧量 が成立する。Next, as shown in FIG. 16 (d), considering a space which is cylindrical along the spray direction and whose upper and lower sides are parallel to the surface of the plate, the spray amount Holds.
【0036】これら(3)〜(5)より が得られる。From these (3) to (5) Is obtained.
【0037】こうして鉛直下方噴霧と、斜方噴霧との変
換式が得られるので補間処理部056からの鉛直下方噴
霧特性より揺動時の斜方噴霧量を算出することができ
る。In this way, the conversion formula between the vertically downward spray and the oblique spray is obtained, so that the oblique spray amount at the time of swing can be calculated from the vertically downward spray characteristic from the interpolation processing unit 056.
【0038】次に、噴霧量算出部051において、判定
した対象ノズルと斜方噴霧変換特性とから、各着目点に
ついて噴霧量を算出する。Next, the spray amount calculation unit 051 calculates the spray amount for each point of interest from the determined target nozzle and the oblique spray conversion characteristics.
【0039】噴霧量算出処理は、図17に示すようにノ
ズル14-1、14-2……14-7の噴霧について考えたとき、あ
る時刻において着目点Pに対してノズル14-2、14-3、14
-4、14-5が対象ノズルであるとすると、斜方噴霧変換に
より求めた噴霧特性から着目点Pにおける噴霧量を各4
つのノズルについて算出し、各ノズルからの噴霧量の総
和として噴霧量を算出し、さらに時々刻々各着目点につ
いて噴霧量を算出する。As shown in FIG. 17, when the spraying of the nozzles 14-1, 14-2,..., 14-7 is considered as shown in FIG. -3, 14
Assuming that the nozzles -4 and 14-5 are the target nozzles, the spray amount at the point of interest P is calculated based on the spray characteristics obtained by the oblique spray conversion.
The spray amount is calculated for one nozzle, the spray amount is calculated as the sum of the spray amounts from each nozzle, and the spray amount is calculated for each point of interest every moment.
【0040】次に、打圧算出部052における処理につ
いて説明する。mを液滴平均質量、Nを時間dt中にd
Sを通過する液滴総数、N´を時間dt中にdS´を通
過する液滴総数とすると、 が成立する。Next, the processing in the pressing force calculation unit 052 will be described. m is the average droplet mass, N is d during time dt
Assuming that the total number of droplets passing through S and N ′ is the total number of droplets passing through dS ′ during time dt, Holds.
【0041】いま、kを仮想弾性係数、λを入射方向を
示す単位ベクトル、ξを仮想的な運動量の方向を示すベ
クトルとすると、 mvλ・N=kmv・ξ・N+dP ……(8) が成立する。即ち、左辺は板に対して噴霧される液滴の
総運動量で、右辺第1項は板に衝突後の液滴の総運動量
であるので、その差は液滴打圧dPとなる。Now, assuming that k is a virtual elastic coefficient, λ is a unit vector indicating an incident direction, and ξ is a vector indicating a virtual direction of momentum, mvλ · N = kmv · ξ · N + dP (8) holds. I do. That is, the left side is the total momentum of the droplet sprayed on the plate, and the first term on the right side is the total momentum of the droplet after colliding with the plate. Therefore, the difference is the droplet pressing pressure dP.
【0042】λ=(λ1 ,λ2 ,λ3 ,) ξ=(ξ1 、ξ2 、ξ3 ,) のときに(8)式における
板面に垂直な成分について考えると、 mv・λ3 ・N=kmvξ3 N+dP となる。When λ = (λ 1 , λ 2 , λ 3 ) and ξ = (ξ 1 , ξ 2 , ξ 3 ,), the component perpendicular to the plate surface in the equation (8) is given by mv · λ a 3 · N = kmvξ 3 N + dP.
【0043】ここで、k・ξ3 を新ためてK(v,
λ3 )と仮定すると、次のようになる。[0043] Here, the k · ξ 3 and reservoir new K (v,
Assuming λ 3 ),
【0044】 dP=mvλ3 N−K(v,λ3 )・mvN dSに対応するλ3 は cosφ、dS′に対応するλ3 は
cosχとなるので、 dP=mvN{ cosφ−K(v、cos φ)} dP´=mvN{ cosχ−K(v、cos χ)} ……(9) 式となる。この式でmvNを消去すると、 式となる。従って、 として打圧変換式が求められる。DP = mvλ 3 NK (v, λ 3 ) · mvN λ 3 corresponding to dS is cosφ, and λ 3 corresponding to dS ′ is
cosχ, dP = mvN {cosφ−K (v, cosφ)} dP ′ = mvN {cosχ−K (v, cosχ)} (9) Eliminating mvN with this equation gives It becomes an expression. Therefore, The pressure conversion formula is obtained as
【0045】ここでvはノズル種類とその圧力とにより
決まるとみなせるので、ノズル種類を固定すると、Kは
vのかわりに圧力Pの関数とみなせ、従って、K(p,
cosφ) と置くことが可能である。函数K(p, cos
φ) は実験値から重回帰分析により求めることができ
る。Here, since v can be considered to be determined by the type of nozzle and its pressure, if the type of nozzle is fixed, K can be regarded as a function of pressure P instead of v, and therefore K (p,
cosφ). Function K (p, cos
φ) can be obtained from the experimental values by multiple regression analysis.
【0046】しかして、時として cosχ−K (p, cos
χ) 及び cosφ−K(p, cosφ)の両方とも0に近づ
くことにより、dP´の値が正確に求まらない場合があ
り、その場合は新たに、 ここで、 FP (θ,χ,η) I+2J+2L+2 = Σ Σ Σβijl N ik(θ) N jk (φ)N lk( cosη) i=0j=0l=0 I+2J+2L+2 + Σ Σ Σγijl N ik(θ) N jk (φ)N lk( sinη) i=0j=0l=0 (N ik, N jk ,N lkはk次のBスプライン)とおき、
これでβijl ,γijl を重回帰分析で求めることとし
た。However, sometimes cosχ−K (p, cos
χ) and cosφ−K (p, cosφ) both approach 0, so that the value of dP ′ may not be determined accurately. Here, F P (θ, χ, η) I + 2J + 2L + 2 = Σ Σ Σβ ijl N ik (θ) N jk (φ) N lk (cosη) i = 0j = 0l = 0 I + 2J + 2L + 2 + Σ Σ Σγ ijl N ik (θ ) N jk (φ) N lk (sin η) i = 0j = 0l = 0 (N ik , N jk and N lk are k-th order B splines)
Thus, β ijl and γ ijl are determined by multiple regression analysis.
【0047】これにより、打圧変換式は上のFP を用い
て、 と表すことができる。Thus, the pressing pressure conversion formula uses the above F P , It can be expressed as.
【0048】こうして鉛直下方噴霧と、斜方噴霧との変
換式が得られる。次に、判定した対象ノズルと斜方噴霧
変換特性とから、各着目点について液滴打圧を算出す
る。液滴打圧算出処理は、噴霧量算出の場合と同様に、
図17に示すようにノズル14-1、14-2……14-7の噴霧に
ついて考えたとき、ある時刻において着目点Pに対して
ノズル14-2、14-3、14-4、14-5が対象ノズルであるとす
ると、斜方噴霧変換により求めた噴霧特性から着目点P
における液滴打圧を各4つのノズルについて算出し、各
ノズルからの噴霧による打圧の総和として、時々刻々各
着目点について打圧を算出する。In this way, a conversion formula between the vertically downward spray and the oblique spray is obtained. Next, from the determined target nozzle and the oblique spray conversion characteristics, a droplet hitting pressure is calculated for each point of interest. The droplet impact pressure calculation process is similar to the case of the spray amount calculation,
As shown in FIG. 17, when considering the spraying of the nozzles 14-1, 14-2,..., 14-7, the nozzles 14-2, 14-3, 14-4, 14- with respect to the point of interest P at a certain time. Assuming that 5 is the target nozzle, the point of interest P is determined from the spray characteristics obtained by the oblique spray conversion.
Is calculated for each of the four nozzles, and as a total sum of the pressures applied by spraying from the nozzles, the pressure is calculated momentarily for each point of interest.
【0049】次に、供給運動量算出部053の処理につ
いて説明する。前述した打圧算出処理によって得られる
打圧値は、鉛直成分のみからなっている。従ってこの値
は直接液流への運動量供給量としては採用できない。そ
こで、打圧変換式を導いた際に導入した仮想弾性係数を
導入して液流への運動量供給量を評価する。Next, the processing of the supplied exercise amount calculation unit 053 will be described. The pressing force value obtained by the above-described pressing force calculation processing includes only a vertical component. Therefore, this value cannot be directly adopted as the momentum supply amount to the liquid flow. Therefore, the amount of momentum supplied to the liquid flow is evaluated by introducing the virtual elastic coefficient introduced when the pressure conversion formula was derived.
【0050】(8)式において、mvλNは入射液滴の
もつ運動量、kmvξはdp以外の運動量、即ち液滴入
射により液流に供給される運動量、dpは板面におよぼ
される打圧値である。従って、液流への運動量供給量を
求めるにはkmvξNを求めればよいこととなる。
(8)式を成分ごとに分離して、 mvλ1 N=kmvξ1 N ……(12) mvλ2 N=kmvξ2 N ……(13) mvλ3 N=kmvξ3 N+dp ……(14) ここで(λ1 ,λ2 ,λ3 )は液滴の入射方向を表わす
単位ベクトル、(ξ1 ,ξ2 ,ξ3 )は液流の運動方向
を示す単位ベクトルである。In equation (8), mvλN is the momentum of the incident droplet, kmvξ is the momentum other than dp, that is, the momentum supplied to the liquid flow by droplet incidence, and dp is the pressure applied to the plate surface. It is. Therefore, to obtain the momentum supply amount to the liquid flow, kmvkN may be obtained.
The equation (8) is separated for each component, and mvλ 1 N = kmvξ 1 N (12) mvλ 2 N = kmvξ 2 N (13) mvλ 3 N = kmvξ 3 N + dp (14) (Λ 1 , λ 2 , λ 3 ) is a unit vector representing the incident direction of the droplet, and (ξ 1 , ξ 2 , ξ 3 ) is a unit vector representing the moving direction of the liquid flow.
【0051】ここでさらにK=kξ3 をおくと、(1
4)式から を得る。これを(12)、(13),(14)式に代入
すると、液流入の運動量供給量は、仮想弾性係数に相当
するKを用いて、 と表わすことが出来る。ここで、揺動補正関数F
P (θ,χ,η)を用いてKの値を求める。θ,χ,η
はそれぞれ図18(a)(側面図)、図18(b)(上
面図)に示すように、θはスプレーノズルの鉛直線に対
する揺動角、χは鉛直線に対する噴霧中心軸の角度、η
は板進行方向(x方向)に対するスプレーノズル揺動方
向の角度である。[0051] With additional put K = kξ 3, (1
From equation 4) Get. Substituting this into the equations (12), (13), and (14), the momentum supply amount of the liquid inflow is calculated using K corresponding to the virtual elastic coefficient. Can be expressed as Here, the swing correction function F
The value of K is obtained using P (θ, χ, η). θ, χ, η
Is the swing angle of the spray nozzle with respect to the vertical line, χ is the angle of the spray center axis with respect to the vertical line, and η is as shown in FIG. 18 (a) (side view) and FIG. 18 (b) (top view), respectively.
Is the angle of the spray nozzle swinging direction with respect to the plate advancing direction (x direction).
【0052】先ず、図19に示すように、着目液滴軌道
を噴霧中心軸方向にとり、ψだけ斜方にノズルを向けて
噴霧した場合の揺動補正関数と仮想弾性係数との間の関
係式から、 が得られる。(17)式は噴霧方向が鉛直方向で着目噴
射液飛行方向が噴霧中心軸方向の場合と、噴霧方向がψ
(斜方)で着目噴射液飛行方向が噴霧中心軸である場合
の補正関数である。ここでFP (ψ,0,η)はψ=0
°、5°、10°、15°というように実験で求めた値
より、最小二乗法により求める。こうしてFP (ψ,
0,η)が得られると、K(p,cos0)が分かれ
ば、FP (ψ,0,η)の値からK(p,cosψ)の
値を求めることが出来る。First, as shown in FIG. 19, a relational expression between the swing correction function and the virtual elastic coefficient when the target droplet orbit is taken in the direction of the spray center axis and the nozzle is sprayed obliquely by ψ. From Is obtained. Equation (17) is based on the case where the spray direction is vertical and the focused jet flight direction is the spray center axis direction.
This is a correction function in the case of (oblique) the flight direction of the target liquid jet is the spray center axis. Where F P (ψ, 0, η) is ψ = 0
°, 5 °, 10 °, 15 °, etc., are determined by the least-squares method from the values determined experimentally. Thus, F P (ψ,
Once (0, η) is obtained, if K (p, cos0) is known, the value of K (p, cosψ) can be obtained from the value of F P (ψ, 0, η).
【0053】先ず、K(p,cos0)の値を求める。
これは、液滴が板面に垂直に入射した場合を表している
が、この場合に対する運動量供給量は、(16)式にλ
=(0,0,1)を代入して、 となる。従って、x,y方向への運動量供給は0のはず
だが、現実には液は、x,y方向にも等方的に押し出さ
れ、x,y方向への運動量供給がなされる。ここでは、
次に述べる様な単純化したモデルでこの運動量供給を評
価する。First, the value of K (p, cos0) is determined.
This represents the case where the droplet is incident perpendicularly to the plate surface. In this case, the momentum supply amount is expressed as λ in Expression (16).
= (0,0,1) Becomes Therefore, although the momentum supply in the x and y directions should be 0, in reality, the liquid is also isotropically pushed out in the x and y directions, and the momentum supply in the x and y directions is performed. here,
The momentum supply is evaluated using a simplified model as described below.
【0054】図20は垂直方向の供給運動量の水平方向
への分配を説明する図である。図20(a)に示すよう
に、表面の高さがhの静止水面に容量dfの液71が加
えられ、その結果、図20(b)に示すように入射点の
液がdf分だけ外側へ等方的に押し出され、押し出され
た地点に前にあった液は、上方へ持ち上げられるとす
る。この時x,y方向に発生する運動量は、水平方向に
押し出された液の運動量となり、この絶対値の総和が
(18)式における第3成分に等しいとする。すなわ
ち、垂直方向の運動量がx,y平面上に等方向に単純に
分配されるとすると、押し出された液の流速をvとし
て、 πv2 h=df ……(19) となる。これよりvは、 v=(df/πh)1/2 ……(20) となり、このvを用いて液71の運動量が(18)式の
第3成分に等しいと置くと、 が得られる。これから、K(p,cos0)を求める
と、 が得られる。これを(17)式に代入して仮想弾性係数
を求めると、K(p,cosψ) これに、λ3 =cosψを代入して、 (22)式を(16)式に代入することより、運動量供
給量が全て既知量により表されたことになる。FIG. 20 is a diagram for explaining the distribution of the supply momentum in the vertical direction in the horizontal direction. As shown in FIG. 20A, a liquid 71 having a volume df is added to the still water surface having a surface height h, and as a result, as shown in FIG. It is assumed that the liquid that has been extruded isotropically and that is in front of the extruded point is lifted upward. At this time, the momentum generated in the x and y directions is the momentum of the liquid extruded in the horizontal direction, and the sum of the absolute values is assumed to be equal to the third component in the equation (18). That is, assuming that the momentum in the vertical direction is simply distributed in the same direction on the x and y planes, assuming that the flow velocity of the extruded liquid is v, πv 2 h = df (19) From this, v is given by: v = (df / πh) 1/2 (20), and if the momentum of the liquid 71 is equal to the third component of the equation (18) using this v, Is obtained. From this, when K (p, cos0) is obtained, Is obtained. Substituting this into equation (17) to determine the virtual elastic modulus gives K (p, cosψ) Substituting λ 3 = cosψ into this, By substituting the equation (22) into the equation (16), the momentum supply amounts are all represented by known quantities.
【0055】次に、液流算出部054の処理について説
明する。ところで、(16)式は第3成分(z軸方向に
跳ね返った分)を含んでいるのでこれをx,y方向へ分
配してやる必要がある。そこで、図21に示すようにこ
れを単純化した直交メッシュに等分配する。Next, the processing of the liquid flow calculation unit 054 will be described. By the way, since the expression (16) includes the third component (rebounded in the z-axis direction), it is necessary to distribute this in the x and y directions. Therefore, as shown in FIG. 21, this is equally distributed to a simplified orthogonal mesh.
【0056】まず、流量についての収支を図21の(x
i ,yj)を中心とするコントロールボリューム(以下
CV)に対して考察する。図21において、〜はC
Vの境界を示している。このCVにおける液の流入/流
出は、以下の2種に分類出来る。First, the balance of the flow rate is shown by (x
Consider a control volume (hereinafter CV) centered on i , y j ). In FIG.
The boundary of V is shown. The inflow / outflow of liquid in this CV can be classified into the following two types.
【0057】(イ)スプレー噴霧による液の補給 (ロ)CV境界からの液の流出/流入 以下において、次の記号を使用する。(A) Replenishment of liquid by spraying (b) Outflow / inflow of liquid from CV boundary In the following, the following symbols are used.
【0058】f (x,y,t)……単位時間、単位面
積当たりのスプレー噴霧量 vx (x,y,t)……板面上のx方向平均流速 vy (x,y,t)……板面上のy方向平均流速 h (x,y,t)……液面高さを表す関数 px (x,y,t)……スプレー噴霧により供給される
単位時間、単位面積当たりのx方向運動量 py (x,y,t)……スプレー噴霧により供給される
単位時間、単位面積当たりのy方向運動量 収支式は、次の様になる。F (x, y, t): spray amount per unit time, unit area v x (x, y, t): average velocity in the x direction on the plate surface v y (x, y, t) ) y-direction average flow rate h (x on ...... plate surface, y, t) ...... liquid level function p x (x representing the height, y, t) ...... spraying unit time supplied by the unit area Momentum in x direction per unit py (x, y, t)... Momentum in y direction per unit time and unit area supplied by spray atomization The balance equation is as follows.
【0059】 同様に運動量に関しても収支式をとる。ただし、ここで
は、液面の高さの差により生じる液流を生じさせる加速
度は、液面の高さの差に比較するとし、CVの境界面上
での粘性により生じる面積力及び重力は、F=(Fx,
Fy)としてまとめるものとする。ρを液密度、kを液
面の高さの差により生じる加速度の比例係数とすると、
収支式は、 y方向運動量についての収支式も同様にして導くことが
できる。[0059] Similarly, a balance formula is used for the momentum. However, here, the acceleration that causes the liquid flow caused by the difference in liquid level is compared with the difference in liquid level, and the area force and gravity caused by viscosity on the boundary surface of the CV are: F = (Fx,
Fy). Let ρ be the liquid density and k be the proportional coefficient of acceleration caused by the difference in liquid level.
The balance formula is A balance equation for the y-direction momentum can be derived in a similar manner.
【0060】これらの収支式をもとに、整理し、ΔxΔ
yΔtで辺々を割って極限をとることにより、基礎方程
式 ∂h/∂t=f−∂(vx h)/∂x−∂(vy h)/∂y ……(25) ρ∂(vx h)/∂t=px −ρ∂(vx 2 h)/∂x −ρ∂(vx vy h)/∂y+k∂h/∂t+Fx ……(26) ρ∂(vy h)/∂t=py −ρ∂(vy 2 h)/∂x −ρ∂(vx vy h)/∂y+k∂h/∂y+Fy ……(27) が得られる。Based on these balance equations, ΔxΔ
By taking the limit by dividing the sides people in yΔt, basic equations ∂h / ∂t = f-∂ ( v x h) / ∂x-∂ (v y h) / ∂y ...... (25) ρ∂ ( v x h) / ∂t = p x -ρ∂ (v x 2 h) / ∂x -ρ∂ (v x v y h) / ∂y + k∂h / ∂t + F x ...... (26) ρ∂ (v y h) / ∂t = p y -ρ∂ (v y 2 h) / ∂x -ρ∂ (v x v y h) / ∂y + k∂h / ∂y + F y ...... (27) is obtained.
【0061】これらの方程式は、離散化して有限差分法
により解くことが可能である。この時図21のように直
交メッシュを用いると、メッシュ間隔と等しい振動が発
生する。この振動を押さえるには、図22のように流速
と液厚みのメッシュをずらしたメッシュ系を用いればよ
い。図22において○は流速、運動量、打圧のメッシュ
であり、●は液厚、噴霧量のメッシュで、図22(a)
は着目点[i,2j−1]、図22(b)は着目点が
[i,2j]である。このメッシュ系を用いた離散を、
時間進行に対して予測子修正子法を用い、メッシュ間の
値は平均近似で行って解くことができる。そして、ノズ
ルを疑似格子状、千鳥状に配置し、振角7、振速50、
ノズル端圧力3kg/cm2 のときの液流を求めたとこ
ろほぼ良好な結果が得られた。These equations can be discretized and solved by the finite difference method. At this time, if an orthogonal mesh is used as shown in FIG. 21, a vibration equal to the mesh interval is generated. In order to suppress this vibration, a mesh system in which the meshes of the flow velocity and the liquid thickness are shifted as shown in FIG. 22 may be used. In FIG. 22, ○ indicates a mesh of flow velocity, momentum and impact pressure, and ● indicates a mesh of liquid thickness and spray amount.
Indicates the point of interest [i, 2j-1], and FIG. 22B indicates that the point of interest is [i, 2j]. Discrete using this mesh system,
The value between meshes can be solved by performing average approximation using the predictor-corrector method for the time progress. Then, the nozzles are arranged in a quasi-lattice or zigzag pattern, and a swing angle of 7, a vibration speed of 50,
When the liquid flow at a nozzle end pressure of 3 kg / cm 2 was determined, almost satisfactory results were obtained.
【0062】出力処理手段06は、各着目点ごとに求め
られた液流のデータを画像化して出力するものであり、
例えば、液厚を16階調の濃度を持つ画像データとして
表現し、また液流を矢印表示で表現するようにする。こ
の場合、白黒の階調表現としても良く、あるいはカラー
画像の階調表現としてもよい。このように、画像処理さ
れたデータはCRT等の出力装置09より表示され、あ
るいは昇華転写等のプリンタによりプリントアウトする
ことにより、板上の液流を一目で知ることが可能とな
る。The output processing means 06 converts the liquid flow data obtained for each point of interest into an image and outputs the data.
For example, the liquid thickness is represented as image data having a density of 16 gradations, and the liquid flow is represented by an arrow. In this case, the expression may be a monochrome gradation expression or a color image gradation expression. In this way, the image-processed data is displayed on the output device 09 such as a CRT or printed out by a printer such as a sublimation transfer, so that the liquid flow on the plate can be known at a glance.
【0063】なお、本発明のシミュレーション方式は図
2に示すように、液流算出処理手段05の各処理部を構
成するプログラムの各モジュールは、外部記憶装置01
1からCPU07に読み込まれ、また噴霧量ノズル分布
データ、打圧ノズル分布データ、ラインスペックデータ
は主メモリ08に読み込まれて前述したような処理を行
い、必要なデータは適宜入力装置010で入力されると
ともに、処理結果は出力装置09より画像化、或いはプ
リントアウトされるようになっている。In the simulation method of the present invention, as shown in FIG. 2, each module of a program constituting each processing unit of the liquid flow calculation processing means 05 is stored in an external storage device 01.
1 is read by the CPU 07, the spray amount nozzle distribution data, the compression nozzle distribution data, and the line specification data are read into the main memory 08 to perform the above-described processing, and necessary data are appropriately input by the input device 010. At the same time, the processing results are imaged or printed out from the output device 09.
【0064】[0064]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、液滴1つ
1つは扱わず、単位時間当たりに単位面積当たりに供給
される噴霧量とx,y2次元方向の運動量という平均化
された量を扱い、同時に液面の高さも計算することによ
り、2次元流速ベクトル及び液の厚みが満たすべき方程
式を決定し、メッシュ数を減らし、現在の計算機の水準
で計算可能となる。As described above, according to the present invention, the droplets are not treated one by one, but the spray amount supplied per unit area per unit time and the momentum in the x and y two-dimensional directions are averaged. By calculating the liquid level and the liquid level at the same time, the equation to be satisfied by the two-dimensional flow velocity vector and the liquid thickness is determined, the number of meshes is reduced, and the calculation can be performed at the current computer level.
【図1】 シミレーション方式の全体構成を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a simulation system.
【図2】 シミレーション方式のハードウエア構成を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration of a simulation method.
【図3】 エッチング処理装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of an etching apparatus.
【図4】 バンク揺動系を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a bank swing system.
【図5】 データ構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a data configuration.
【図6】 揺動解析の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of swing analysis.
【図7】 スプレー実験データを求める方法を説明する
ための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a method for obtaining spray experiment data.
【図8】 補間処理を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an interpolation process.
【図9】 高さに関する補間処理方法を説明するための
図である。FIG. 9 is a diagram for explaining an interpolation processing method relating to height.
【図10】 圧力に対する補間処理方法を説明するため
の図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an interpolation processing method for pressure.
【図11】 対象ノズル判定処理を説明するための図で
ある。FIG. 11 is a diagram for explaining target nozzle determination processing.
【図12】 対象ノズル判定処理を説明するための図で
ある。FIG. 12 is a diagram for explaining target nozzle determination processing.
【図13】 対象ノズル判定処理を説明するための図で
ある。FIG. 13 is a diagram for explaining target nozzle determination processing.
【図14】 斜方噴霧変換を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining oblique spray conversion.
【図15】 斜方噴霧変換を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining oblique spray conversion.
【図16】 着目点における噴霧量/打圧値の算出を説
明する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating calculation of a spray amount / compression pressure value at a point of interest.
【図17】 着目点における噴霧量/打圧値の算出を説
明する図である。FIG. 17 is a diagram illustrating calculation of a spray amount / a compression pressure value at a point of interest.
【図18】 噴霧時の側面図及び上面図である。FIG. 18 is a side view and a top view at the time of spraying.
【図19】 仮想弾性係数の算出方法を説明する図であ
る。FIG. 19 is a diagram illustrating a method of calculating a virtual elastic coefficient.
【図20】 垂直方向の供給運動量の水平方向への分配
を説明する図である。FIG. 20 is a diagram illustrating the distribution of the supply momentum in the vertical direction in the horizontal direction.
【図21】 直交メッシュを示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an orthogonal mesh.
【図22】 振動を押さえる直交メッシュの設定方法を
示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a method of setting an orthogonal mesh for suppressing vibration.
01…噴霧量ノズル分布データ、02…打圧ノズル分布
データ、03…ラインスペックデータ、04…スプレー
実験データ、05…液流算出処理手段、051…噴霧量
算出部、052…打圧算出部、053…供給運動量算出
部、054…液流算出部、055…ノズル先端軌道算出
部、056…補間処理部、057…対象ノズル判定処理
部、058…斜方噴霧変換処理部、06…出力手段、0
7…CPU、08…主メモリ、09…出力装置、010
…入力装置、011…外部記憶装置。01: spray amount nozzle distribution data, 02: compression nozzle distribution data, 03: line specification data, 04: spray experiment data, 05: liquid flow calculation processing means, 051: spray amount calculation unit, 052: compression pressure calculation unit, 053: supply momentum calculation unit, 054: liquid flow calculation unit, 055: nozzle tip trajectory calculation unit, 056: interpolation processing unit, 057: target nozzle determination processing unit, 058: oblique spray conversion processing unit, 06: output unit 0
7 CPU, 08 main memory, 09 output device, 010
... input device, 011 ... external storage device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 1/00 - 1/08 G06F 17/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 1/00-1/08 G06F 17/00
Claims (2)
グ処理板を搬送し、揺動バンクに取付けられた複数のノ
ズルよりエッチング液を噴霧するエッチング処理におけ
る被エッチング処理板上でのエッチング液の液流を計算
機によるシミュレーションで求めるエッチング液流シミ
ュレーション方式であって、ラインスペックデータ、エ
ッチング液噴霧量分布データ、エッチング液打圧分布デ
ータを参照して液流を算出する液流算出処理手段と、算
出結果を出力する出力処理手段とを備え、前記液流算出
処理手段は、被エッチング処理板上の着目点が噴霧エリ
アに入る対象ノズルを判定する対象ノズル判定処理部
と、噴霧ノズルの先端軌道を求めるノズル先端軌道算出
処理部と、エッチング液噴霧量分布データから、ノズル
高さ、ノズル圧力の補間をするとともに、噴霧量分布、
打圧分布を連続化する補間処理部と、算出したノズル先
端軌道、補間処理した噴霧量分布、打圧分布から、鉛直
方向噴霧量及び打圧分布特性より斜方噴霧量及び打圧分
布特性を算出する斜方噴霧変換処理部と、鉛直方向噴霧
量分布特性及び斜方噴霧量分布特性より、被エッチング
処理板上各点での噴霧量を算出する噴霧量算出部と、鉛
直方向噴霧打圧分布特性及び斜方噴霧打圧分布特性よ
り、被エッチング処理板上各点での打圧を算出する打圧
算出部と、噴霧量算出部、打圧算出部の算出結果に基づ
き被エッチング処理板上の供給運動量を算出する供給運
動量算出部と、供給運動量算出結果より液流を算出する
液流算出部とからなることを特徴とするエッチング液流
シミュレーション方式。1. An etching process in which a plate to be etched is conveyed through an etching chamber and a liquid flow of the etching solution on the plate to be etched in an etching process in which an etching solution is sprayed from a plurality of nozzles attached to a swing bank is calculated by a computer. An etching liquid flow simulation method obtained by simulation, wherein liquid flow calculation processing means for calculating a liquid flow with reference to line specification data, etching liquid spray amount distribution data, and etching liquid impact pressure distribution data, and outputs a calculation result. An output processing means, wherein the liquid flow calculation processing means comprises: a target nozzle determination processing section for determining a target nozzle at which a point of interest on the plate to be etched enters the spray area; and a nozzle tip trajectory for obtaining a tip trajectory of the spray nozzle. Compute nozzle height and nozzle pressure from the calculation processing unit and the etchant spray amount distribution data. While the spray volume distribution,
An interpolation processing unit that makes the compression pressure distribution continuous, and from the calculated nozzle tip trajectory, the interpolated spray volume distribution, and the compression pressure distribution, the oblique spray volume and the compression pressure distribution characteristics from the vertical spray volume and the compression pressure distribution characteristics. An oblique spray conversion processing unit to calculate, a spray amount calculating unit to calculate the spray amount at each point on the plate to be etched from the vertical spray amount distribution characteristics and the oblique spray amount distribution characteristics, and a vertical spray pressure. From the distribution characteristics and the oblique spray compression pressure distribution characteristics, the compression pressure calculation unit that calculates the compression pressure at each point on the plate to be etched, the spray amount calculation unit, and the processing target plate based on the calculation results of the compression pressure calculation unit An etching liquid flow simulation method comprising: a supply momentum calculation section for calculating the supply momentum; and a liquid flow calculation section for calculating a liquid flow from the supply momentum calculation result.
上の2次元流速値と液の厚みを算出することを特徴とす
る請求項1記載のエッチング液流シミュレーション方
式。2. The etching liquid flow simulation method according to claim 1, wherein the liquid flow calculation unit calculates a two-dimensional flow velocity value on the plate to be etched and a liquid thickness.
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