JP2000111388A - 液面検知装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属製容器の場合であっても、容器内に貯留
している液体の液面高さを正確に検知することができる
液面検知装置および方法を提供する。 【解決手段】 廃液は廃液配管６０を介してタンク１０
内に回収され、その液面レベルは時間の経過とともに徐
々に高くなって行く。シリンダ２０は、制御部４０から
のタイミング信号に従ってピストン２１を進退動作させ
ることにより、タンク１０に上方から振動を与える。周
波数検出センサ３０は、タンク１０が振動しているとき
に、タンク１０からの弾性波の周波数を検出することに
よって、タンク１０の振動の周波数を検出する。ここ
で、タンク１０内の廃液の液面レベルが高くなるにした
がって、タンク１０の振動の周波数も高くなる。そし
て、その相関関係を参照しつつ、制御部４０はタンク１
０の振動の周波数に基づいてタンク１０内の廃液の液面
レベルを判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板、液晶
表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光
ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）の製
造工程において排出された廃液を回収する容器内に貯留
している液体の液面高さを検知する液面検知装置および
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような基板に対しては、基板処理
装置においてレジスト塗布処理、現像処理およびそれら
に付随する熱処理を順次行わせることにより一連の基板
処理を達成している。これら一連の処理には、レジスト
を使用するレジスト塗布処理、現像液を使用する現像処
理等、種々の処理液を使用する薬液処理も含まれてい
る。従って、基板製造の一連の処理工程においては、薬
液の原液、その溶剤および水などの種々の使用済み処理
液が廃液として排出されることとなる。

【０００３】一般に、このような廃液は、そのまま基板
処理装置外部に排出することはできないため、装置内部
に廃液貯留用のタンク（容器）を設け、一旦そのタンク
に廃液を貯留した後、タンクを装置外部に搬出すること
によって廃液排出を行っている。

【０００４】タンクに廃液を貯留する際には、静電容量
センサ、光学式センサ、重量センサ等によって液面レベ
ル（タンク内の液面の高さ）の監視を行い、液面レベル
が所定のレベルを超えた時点で、そのタンクを装置外部
に搬出し、新しい空のタンクと交換するようにしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、廃液貯留用
のタンクには種々の形態のものが存在するが、その後の
廃液処理の利便性から金属製の容器（いわゆる一斗缶な
ど）を使用する場合も多い。金属製容器の場合は、静電
容量センサ、光学式センサを使用することが出来ないた
め、もっぱら重量センサによって液面レベルの監視を行
うこととなる。

【０００６】重量センサは、計測したタンクの重量とタ
ンク内の廃液の比重とからタンク内の貯留液量を検知す
るセンサである。従って、重量センサによってタンク内
の廃液の液面レベルを検知するためには、当該廃液の比
重を予め正確に把握しておく必要がある。

【０００７】しかしながら、基板処理装置内には複数種
類の薬液処理部が設けられているため、その廃液は多く
の種類の液体が様々な混合比率で混合されたものとなっ
ている。このため、廃液の比重は逐一変化しており、こ
れを予め正確に把握しておくことは極めて困難である。

【０００８】従って、従来より、金属製容器を使用して
重量センサによって液面レベルを監視するときには、安
全性を考慮し、相当の余裕（マージン）を見込んだ重量
に達した時点で容器内が満杯であると検出（以下、単に
「満杯検出」と称する）するようにしており、実際には
タンク容量の１／２〜２／３の液量で満杯検出されてい
た。

【０００９】すなわち、従来においては、タンク容量の
１／３〜１／２が使用されることなくタンク交換がなさ
れており、頻繁にタンクの交換を行わなければならず、
その結果コストアップに繋がっていた。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、金属製容器の場合であっても、容器内に貯留し
ている液体の液面高さを正確に検知することができる液
面検知装置および方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、容器内に貯留している液体の液
面高さを検知する液面検知装置であって、(a) 前記容器
の外部から前記容器に対して振動を付与する振動付与手
段と、(b) 前記容器の振動特性を検出する振動特性検出
手段と、(c) 前記検出された振動特性に基づいて、前記
容器内の液面高さを判別する判別手段と、を備えてい
る。

【００１２】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
に係る液面検知装置において、前記振動付与手段に、前
記容器の上方から前記容器に振動を付与させ、前記振動
特性検出手段に、前記容器の振動の周波数を検出させ、
前記判別手段に、前記検出された周波数に基づいて、前
記容器内の液面高さを判別させている。

【００１３】また、請求項３の発明は、請求項２の発明
に係る液面検知装置において、前記判別手段に、前記検
出された周波数が予め設定された値以上となったとき
に、前記容器内の液面高さが所定高さ位置に達したもの
と判別させている。

【００１４】また、請求項４の発明は、請求項１の発明
に係る液面検知装置において、前記振動付与手段に、前
記容器の所定高さ位置における側方から前記容器に振動
を付与させ、前記振動特性検出手段に、前記容器の振動
の大きさを検出させ、前記判別手段に、前記検出された
振動の大きさに基づいて、前記容器内の液面高さを判別
させている。

【００１５】また、請求項５の発明は、請求項４の発明
に係る液面検知装置において、前記判別手段に、前記検
出された振動の大きさが予め設定された値以下となった
ときに、前記容器内の液面高さが前記所定高さ位置に達
したものと判別させている。

【００１６】また、請求項６の発明は、容器内に貯留し
ている液体の液面高さを検知する液面検知方法であっ
て、(a) 前記容器の外部から前記容器に対して振動を付
与する振動付与工程と、(b) 前記容器の振動特性を検出
する振動特性検出工程と、(c)前記検出された振動特性
に基づいて、前記容器内の液面高さを判別する判別工程
と、を備えている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００１８】＜第１の実施の形態＞図１は、本発明に係
る液面検知装置の一例を示す概念的構成図である。この
液面検知装置は、レジスト塗布処理、現像処理等を行う
基板処理装置の一部として組み込まれているものであ
り、基板処理装置内に設けられた廃液貯留用のタンク１
０内の廃液の液面レベルを検知する装置である。そし
て、液面検知装置は、シリンダ２０と周波数検出センサ
３０と制御部４０とを備えている。

【００１９】シリンダ２０は、タンク１０の上方に固定
的に設けられており、制御部４０からのタイミング信号
に基づいてピストン２１を進退させる。シリンダ２０か
ら見てピストン２１が後退しているときには、ピストン
２１はタンク１０とは接触せず、ピストン２１が前進し
ているときには、ピストン２１はタンク１０と接触す
る。すなわち、シリンダ２０は制御部４０からのタイミ
ング信号に基づいて、タンク１０の上方からピストン２
１による打撃を行い、タンク１０に打撃による振動を付
与する機能を有する。なお、ピストン２１の進退動作の
周期は、予め制御部４０に与えられているプログラムに
基づいて決定され、例えば１回／１分または１回／３０
秒の間隔で行われる。

【００２０】周波数検出センサ３０は、タンク１０の上
方に離間して設けられており、タンク１０が振動してい
るときに、タンク１０からの弾性波（音波）の周波数を
検出することによって、タンク１０の振動の周波数を検
出し、その検出結果を制御部４０に伝達する。

【００２１】制御部４０は、ＣＰＵやメモリ等を用いて
構成されており、シリンダ２０にピストン２１の動作用
のタイミング信号を送るとともに、周波数検出センサ３
０によって検出されたタンク１０の振動の周波数に基づ
いてタンク１０内に貯留されている液体の液面レベルを
判別する機能を有する。このときの液面レベルの判別手
法についてはさらに後述する。

【００２２】なお、本実施形態においては、シリンダ２
０が振動付与手段に、周波数検出センサ３０が振動特性
検出手段に、制御部４０が判別手段にそれぞれ相当す
る。

【００２３】次に、上記構成を有する液面検知装置によ
る液面検知動作について説明する。基板処理装置の薬液
処理部から排出された廃液は、廃液配管６０を介してタ
ンク１０内に回収される。従って、タンク１０内の廃液
の液面レベルは時間の経過とともに徐々に高くなって行
く。

【００２４】一方、液面検知装置のシリンダ２０は所定
の時間間隔にてピストン２１による打撃をタンク１０に
加え、タンク１０に振動を付与する。そして、液面検知
装置の周波数検出センサ３０は、そのときのタンク１０
の振動の周波数を検出する。

【００２５】図２は、タンク１０内に貯留している廃液
の液面レベルと振動の周波数との相関を示す図である。
同図に示すように、タンク１０内の廃液の液面レベルが
高くなるにしたがって、タンク１０の振動の周波数も高
くなる。これは、タンク１０内の液面レベルが変化する
ことによって、廃液を貯留するタンク１０全体の固有振
動数が変化したことに起因するものである。なお、液面
レベルと振動周波数との相関は、タンク１０の形状、容
量、材質等によって影響されるものであり、図２に示し
た相関はその１例である。

【００２６】従って、使用対象となるタンク１０につい
て、図２に示すような相関関係を予め実験によって測定
しておき、その結果を制御部４０のメモリにテーブルと
して記憶させておくことにより、周波数検出センサ３０
の検出した振動周波数に基づいてタンク１０内の廃液の
液面レベルを制御部４０が判別することができる。

【００２７】そして、満杯検出を行うときには、満杯で
あるとして設定すべき液面レベルＦに対応する振動周波
数Ｈ₁を制御部４０のメモリに予め設定しておき、周波
数検出センサ３０の検出した振動周波数が周波数Ｈ₁以
上となった時点で、廃液の液面レベルが液面レベルＦに
到達したものと制御部４０が判断する、すなわち満杯検
出を行うようすれば良い。

【００２８】以上のようにすれば、タンク１０が金属製
容器の場合であっても、タンク１０内に貯留している液
体の液面高さを正確に検知することができる。そして、
満杯検出時の液面レベルＦが従来の液面レベルよりも高
くなる。すなわち、従来に比較して、満杯検出を行うと
きのマージンを少なくすることができ、タンク１０の容
量を有効に利用することができ、その結果、タンク交換
の頻度を少なくすることができ、コストを下げることが
可能となる。

【００２９】＜第２の実施の形態＞図３は、第２の実施
の形態における本発明に係る液面検知装置の一例を示す
概念的構成図である。この第２実施形態における液面検
知装置が上記第１実施形態と構成上異なるのは、シリ
ンダ２０をタンク１０の上方ではなく、側方に設けてい
る点、タンク１０の振動の周波数を検出する周波数検
出センサ３０に代えて、振動の大きさ（振幅）を検出す
る振幅検出センサ３１を備えている点、振幅検出セン
サ３１をタンク１０の側方に離間して設けている点であ
る。なお、残余の構成については上記第１実施形態と同
じである。

【００３０】また、上記第１実施形態と同様に、基板処
理装置の薬液処理部から排出された廃液は、廃液配管６
０を介してタンク１０内に回収される。そして、液面検
知装置のシリンダ２０は所定の時間間隔にてピストン２
１による打撃をタンク１０に加え、タンク１０に振動を
付与するとともに、振幅検出センサ３１は、そのときの
タンク１０の振動の大きさを検出するのである。

【００３１】ここで、第２実施形態においては、満杯で
あるとして設定すべき液面レベルＦと同じ高さ位置にシ
リンダ２０および振幅検出センサ３１を設けている。す
なわち、満杯であるとして設定すべき液面レベルＦと同
じ高さ位置にてタンク１０に振動を付与し、当該位置に
設けられた振幅検出センサ３１によって検出されたタン
ク１０の振動の大きさに基づいて制御部４０がタンク１
０内に貯留されている液体の液面レベルを判別するので
ある。

【００３２】図４は、タンク１０内に貯留している廃液
の液面レベルと振動の大きさとの相関を示す図である。
但し、同図は、満杯であるとして設定すべき液面レベル
Ｆと同じ高さ位置にシリンダ２０を設けた場合のもので
ある。同図に示すように、タンク１０内の廃液の液面レ
ベルが高くなるにしたがって、タンク１０の振動の大き
さは小さくなる。また、廃液の液面レベルがシリンダ２
０の高さ位置（満杯であるとして設定すべき液面レベル
Ｆ）を越える時点では、タンク１０の振動の大きさが急
激に小さくなっている。これは、タンク１０内の液面レ
ベルが高くなるにしたがって、シリンダ２０からタンク
１０に付与された振動の減衰の程度が大きくなり、特に
液面レベルがシリンダ２０の高さ位置を越える時点にお
いてその影響が顕著になるためである。なお、液面レベ
ルと振動の大きさとの相関は、タンク１０の形状、容
量、材質等によって影響されるものであり、図４に示し
た相関はその１例である。

【００３３】従って、使用対象となるタンク１０につい
て、図４に示すような相関関係を予め実験によって測定
しておき、その結果を制御部４０のメモリにテーブルと
して記憶させておくことにより、振幅検出センサ３１の
検出した振動の大きさに基づいてタンク１０内の廃液の
液面レベルを制御部４０が判別することができる。

【００３４】そして、満杯検出を行うときには、満杯で
あるとして設定すべき液面レベルＦに対応する振動の大
きさＶ₁を制御部４０のメモリに予め設定しておき、振
幅検出センサ３１の検出した振動の大きさがＶ₁以下と
なった時点で、廃液の液面レベルが液面レベルＦに到達
したものと制御部４０が判断する、すなわち満杯検出を
行うようすれば良い。なお、第２実施形態においては、
廃液の液面レベルが液面レベルＦを越える時点で振動の
大きさが急激に小さくなるため、満杯検出のための設定
値Ｖ₁として設定可能な範囲はある程度の幅を持たせる
ことができる。

【００３５】以上のようにすれば、第１実勢形態と同様
に、タンク１０が金属製容器の場合であっても、タンク
１０内に貯留している液体の液面高さを正確に検知する
ことができる。そして、満杯検出時の液面レベルＦが従
来の液面レベルよりも高くなる。すなわち、従来に比較
して、満杯検出を行うときのマージンを少なくすること
ができ、タンク１０の容量を有効に利用することがで
き、その結果、タンク交換の頻度を少なくすることがで
き、コストを下げることが可能となる。

【００３６】＜３．変形例＞以上、本発明の実施の形態
について説明したが、この発明は上記の例に限定される
ものではない。例えば、第１実施形態においては、周波
数検出センサ３０はタンク１０の上方に設けられていた
が、これを第２実施形態のようにタンク１０の側方に設
けるようにしてもよい。また、逆に、第２実施形態にお
ける振幅検出センサ３１を第２実施形態のようにタンク
１０の上方に設けるようにしてもよい。すなわち、周波
数検出センサ３０および振幅検出センサ３１は、タンク
１０からの弾性波を受けることが出来る位置に設置され
ていればよいのである。

【００３７】また、タンク１０に振動を付与する手段と
しては、シリンダ２０に限定されるものではなく、モー
タ等その他の衝撃を与えるものであればよい。さらに、
振動付与手段としては、超音波振動子であってもよい。

【００３８】また、周波数検出センサ３０および振幅検
出センサ３１は、タンク１０に接触させるようにしても
よい。もっとも、周波数検出センサ３０等を接触させる
ことによってタンク１０の固有振動数に影響を与えるこ
とも考えられるため、そのような影響を排除する観点か
らは上記各実施形態のように、タンク１０から離間させ
る方が好ましい。

【００３９】また、第１実施形態の周波数による液面検
知と第２実施形態の振動の大きさによる液面検知とを交
互に行うようにしても良い。このようにすれば、より高
い信頼性の下で、液面高さの検知を行うことができる。

【００４０】さらに、上記第１、第２実施形態において
は、タンク１０の振動の周波数または振動の大きさを検
出することによって、タンク１０内の液面高さの検知を
行うようにしていたが、これに限らず、例えば共鳴時間
を検出することによって液面高さの検知を行うようにし
てもよい。換言すれば、タンク１０に何らかの振動を付
与し、タンク１０の振動特性を検出することによって液
面高さの検知を行う形態であればよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
容器の外部から容器に振動を付与して当該容器の振動特
性を検出し、その検出された振動特性に基づいて容器内
の液面高さを判別しているため、金属製容器の場合であ
っても、容器内に貯留している液体の液面高さを正確に
検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液面検知装置の一例を示す概念的
構成図である。

【図２】タンク内に貯留している廃液の液面レベルと振
動の周波数との相関を示す図である。

【図３】第２の実施の形態における本発明に係る液面検
知装置の一例を示す概念的構成図である。

【図４】タンク内に貯留している廃液の液面レベルと振
動の大きさとの相関を示す図である。

【符号の説明】

１０ タンク ２０ シリンダ ２１ ピストン ３０ 周波数検出センサ ３１ 振幅検出センサ ４０ 制御部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に貯留している液体の液面高さを
   検知する液面検知装置であって、 (a) 前記容器の外部から前記容器に対して振動を付与す
   る振動付与手段と、 (b) 前記容器の振動特性を検出する振動特性検出手段
   と、 (c) 前記検出された振動特性に基づいて、前記容器内の
   液面高さを判別する判別手段と、を備えることを特徴と
   する液面検知装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液面検知装置において、 前記振動付与手段は、前記容器の上方から前記容器に振
   動を付与し、 前記振動特性検出手段は、前記容器の振動の周波数を検
   出し、 前記判別手段は、前記検出された周波数に基づいて、前
   記容器内の液面高さを判別することを特徴とする液面検
   知装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の液面検知装置において、 前記判別手段は、前記検出された周波数が予め設定され
   た値以上となったときに、前記容器内の液面高さが所定
   高さ位置に達したものと判別することを特徴とする液面
   検知装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の液面検知装置において、 前記振動付与手段は、前記容器の所定高さ位置における
   側方から前記容器に振動を付与し、 前記振動特性検出手段は、前記容器の振動の大きさを検
   出し、 前記判別手段は、前記検出された振動の大きさに基づい
   て、前記容器内の液面高さを判別することを特徴とする
   液面検知装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の液面検知装置において、 前記判別手段は、前記検出された振動の大きさが予め設
   定された値以下となったときに、前記容器内の液面高さ
   が前記所定高さ位置に達したものと判別することを特徴
   とする液面検知装置。
6. 【請求項６】 容器内に貯留している液体の液面高さを
   検知する液面検知方法であって、 (a) 前記容器の外部から前記容器に対して振動を付与す
   る振動付与工程と、 (b) 前記容器の振動特性を検出する振動特性検出工程
   と、 (c) 前記検出された振動特性に基づいて、前記容器内の
   液面高さを判別する判別工程と、を備えることを特徴と
   する液面検知方法。