JPH1090038A - 液面検出装置 - Google Patents

液面検出装置

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JPH1090038A
JPH1090038A JP24233996A JP24233996A JPH1090038A JP H1090038 A JPH1090038 A JP H1090038A JP 24233996 A JP24233996 A JP 24233996A JP 24233996 A JP24233996 A JP 24233996A JP H1090038 A JPH1090038 A JP H1090038A
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JP
Japan
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pressure
gas supply
supply pipe
liquid level
gas
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Application number
JP24233996A
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English (en)
Inventor
Yoshihiko Uchida
良彦 内田
Kenichi Matsuzono
賢一 松園
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液面検出媒体の通気管の詰まりを防止し、安
全で作業性よく通気性回復ができ、これによりタンク内
の液面高さを安定した精度で検出する。 【解決手段】 タンク28内の薬液に一方側の開放端部
が浸され、他方側から気体が一定な圧力Ps で供給され
る気体供給管34と、薬液面の高さに応じて変化する気
体供給管34の内圧を検出する圧力検出手段38と、気
体供給管34の内部に供給される気体の供給圧を、例え
ば一定圧Ps から高圧Ph (高圧エア)に切り換える切
換手段42とを有する。この切換は、制御部41による
自動化が可能である。切換手段42は、電磁弁又は圧力
調整弁等から構成でき、また、圧力検出手段38を保護
する必要がある場合は、気体供給管34から分岐した検
出管36に遮断手段46を設けるとよい。一方、同様な
目的で液体(薬液の溶剤等)も導入できるように構成し
てもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウェ
ーハ工程において、エッチングや前処理の薬液タンク等
に設けられる液面検出装置に係わり、特に、薬液面の高
さが圧力変化として検出される気体を供給する気体供給
管の詰まり防止技術に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば半導体ウェーハ工程に用いるウェ
ット・エンチング装置には、その内部に、エッチング液
となる薬液を一定量溜めることができる秤量タンクが据
えられ、秤量タンクの液面検出装置としては、例えば図
6(a)に示す圧力検出型のものが、一般に知られてい
る。
【0003】この液面検出装置は、秤量タンク2内部に
連通した気体供給管4と、気体供給管4の途中から分岐
した検出管6と、検出管6の端部に取り付けられた圧力
センサ8と、当該ウェット・エンチング装置の操作パネ
ル等に設けられて圧力センサ8に接続され、その検出圧
を表示する、例えば6セグメントのインジゲータ10と
から構成されている。気体供給管4の一方側は、当該ウ
ェット・エンチング装置のエア供給系に接続され、これ
により、例えば0.2kg/cm2 程度の一定な供給圧
Ps で、圧力検出媒体としての気体(例えば、N2
ス)が気体供給管4に常時、送り込まれている。これに
対し、気体供給管4は、その他方側の開放端部が秤量タ
ンク2の薬液内に浸されたかたちで、タンク枠体に固定
されている。
【0004】このように配管された気体供給管4の内圧
は、その一方側からの気体の供給圧Ps と、他方側開放
端で秤量タンク2の薬液から受ける戻り圧Pr とによ
り、その大きさが決まる。戻り圧Pr は、秤量タンク2
に薬液が注入され、液面の高さが高くなるにつれて大き
くなる。この液面検出装置は、液面の高さに応じて変化
する戻り圧Pr をレベル表示するものである。すなわ
ち、検出管6を介して気体供給管4に連通した圧力セン
サ8は、気体供給管4の内圧を検出するので、これに接
続されたインジゲータ10の零点を供給圧Ps 付近に予
め設定しておくと、内圧の変化分である戻り圧Pr をイ
ンジゲータ10に表示させることができる。これによ
り、作業者は、秤量タンク2内に薬液がどれくらい注入
されたかを容易に知ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の液
面検出装置では、例えばフッ化アンモニウム(NH
4 F)水溶液など、常温で溶質が結晶化しやすい薬液を
用いた場合、これを溜めておく秤量タンク2内で薬液に
浸された気体供給管4の開口端部付近には、例えば図6
(b)に拡大して示すように、薬液の結晶化物が付着し
やすかった。
【0006】結晶化物は時間とともに成長し、気体供給
管4の内径φをこの部分で見かけ上、次第に細くするこ
とから、この従来の液面検出装置では、液面検出結果に
ついて経時変動誤差が大きいといった問題があった。通
常、N2 ガスの供給圧Ps は、気体供給管4の内径φが
一様であることを前提として設定され、この設定値をも
とにインジゲータ10の零点調整がされている。したが
って、結晶化物の付着による気体供給管4の内径φが一
部分とはいえ細くなると、この小径化部分から見たガス
供給側の内圧が設定値より高くなってしまい、この結
果、秤量タンク2が空であるにもかかわらず、インジゲ
ータ10のLEDが、1〜2程度のレベルで点灯するこ
とがあった。
【0007】この問題に対処するために、従来では、液
量測定の合間、即ち秤量タンク2から図示せぬ混合槽な
どに秤量後の薬液を排出するたびに、人手により結晶化
物を除去する作業を行なっていた。すなわち、作業者が
ドライエアの注射器型ノズルを手で持って、空の秤量タ
ンク2に手を入れ、ドライエアを気体供給管4の開放端
面から管内部に吹きつけ、インジゲータ10のLEDが
消灯するまで、付着している結晶化物を除去していた。
【0008】この作業は、作業者が秤量タンク2に手を
入れ、高圧のドライエアにより薬液が飛び散って危険で
ある。また、作業性が悪いことから、作業者によってム
ラがあるし、また液量測定等の段取り時間の増加にもつ
ながる。このため、安全で作業性よく結晶化物を除去で
きる機構を備えた液面検出装置が、従来から強く望まれ
ていた。
【0009】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れ、液面検出媒体としての気体が通された気体供給管の
詰まり防止機構を備え、安全で作業性がよい通気性回復
作業ができ、これにより、タンク内の液面高さを安定し
た精度で検出できる液面検出装置を供給することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上記目的を達成するために、本発明の液面
検出装置は、タンク内の薬液に一方側の開放端部が浸さ
れ、他方側から気体が一定な圧力で管内部に供給される
気体供給管と、前記薬液の液面の高さに応じて変化する
気体供給管の内圧を検出する圧力検出手段と、を有する
液量検出装置であって、前記気体供給管の内部に供給さ
れる気体の供給圧を切り換える切換手段が設けられてい
る。例えば秤量後の溶液を排出するごとに、作業者が切
換手段による気体供給圧の切換操作をするだけで、高圧
気体等を管部内に導入でき、これにより結晶化物がタン
ク内の薬液に戻される。
【0011】また、この気体供給圧の切換えを自動化す
るには、圧力検出手段の出力を監視し、その基準値(例
えば、零点)がある程度変化したときは、切換手段の切
換動作を指示する制御手段を設けるとよい。これによ
り、作業者による切換操作さえ不要となる。
【0012】具体的に、切換手段は、入力側が2系統で
出力側が1系統の電磁弁から構成させてもよいし、また
入力側と出力側が共に1系統の圧力調整弁から構成させ
ることもできる。また、高圧エア導入時に、圧力検出手
段を保護する必要がある場合は、気体供給管から分岐し
た検出管に、遮断手段を設けるとよい。
【0013】一方、本発明の液面検出装置では、高圧エ
アに代えて、あるいは高圧エアに加えて液体(例えば、
薬液の溶剤)も導入できるように、切換手段を構成させ
ることも可能である。この場合の切換手段は、気体と液
体との切換が可能なものがあれば、それを用いてもよい
が、通常、気体供給管と、気体供給管から分岐した液体
供給管とにそれぞれ設けられた、入力側と出力側が共に
1系統の2つの電磁弁から構成させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる液面処理装
置を、図面にもとづいて詳細に説明する。
【0015】第1実施形態 図1は、本発明の液面検出装置を用いた半導体装置の一
例として、ウェット・エッチング装置の全体構成を示す
ブロック図である。図示例のウェット・エッチング装置
12は、例えばエッチング窓開けのフォトリソグラフィ
工程後の半導体ウェーハについて、レジスト等の開口部
から表面に露出した下地の酸化シリコン膜又はポリシリ
コン膜を、バファード・フッ酸(BufferedHF)といっ
たフッ酸(HF)ベースの水溶液を用いてエッチングす
るためのものである。
【0016】このウェット・エッチング装置12は、エ
ッチングを行なう処理部14,処理後のウェーハを水洗
する後処理部16を中心に、ウェーハ搬送部18や制御
部20などから構成されている。処理部14は、半導体
ウェーハをエッチング液に浸漬してエッチングする処理
槽22,幾つかの薬液を混合してバファード・フッ酸を
つくる混合槽24,フッ酸やフッ化アンモニュウム水溶
液等を所定量溜めて混合槽24に供給する秤量タンク2
6,28などから構成される。
【0017】この秤量タンク26,28には、それぞれ
液面検出装置30,32が付設されている。図2は、フ
ッ化アンモニュウム水溶液用の秤量タンク28に付設さ
れ、本発明に係わる液面処理装置32の概略構成を示す
図である。この液面検出装置32は、秤量タンク28内
部に連通した気体供給管34と、気体供給管34の途中
から分岐した検出管36と、検出管36の端部に取り付
けられた圧力センサ38と、当該ウェット・エンチング
装置12の操作パネル等に設けられて圧力センサ38に
接続され、その検出圧を表示する、例えば6セグメント
のインジゲータ40と、制御部41とから構成されてい
る。
【0018】気体供給管34の一方側は、当該ウェット
・エンチング装置12のエア供給系に接続され、これに
より、例えば0.2kg/cm2 程度の一定な供給圧P
s で、液面検出媒体としての気体(例えば、N2 ガス)
が気体供給管34に常時、送り込まれている。これに対
し、気体供給管34の他方側は、その開放端部が秤量タ
ンク28の薬液(フッ化アンモニュウム水溶液)内に差
し込まれたかたちで、タンク枠体に固定されている。
【0019】本実施形態に係わる液面検出装置32にお
いて、検出管36の分岐点より反秤量タンク28側の気
体供給管34途中には、その気体供給路の切換手段とし
て、例えば、入力側が2系統で出力側が1系統の第1の
電磁弁42が設けられている。具体的には、上記した供
給圧Ps で液面検出媒体としてN2 ガスが供給される気
体供給管34が、第1の電磁弁42の出力と、2つの入
力の一方側とに接続されている。また、入力の他方側に
は、比較的に高い圧力Ph の気体(例えば、N 2 ガス,
ドライエア等)が供給される高圧エア供給管44が、こ
の高圧気体を出力側の気体供給管34に導入可能に接続
されている。
【0020】一方、気体供給管34からの分岐点と圧力
センサ38との間の検出管36途中には、その通気路を
一時的に遮断するための第2の電磁弁46が設けられて
いる。この第2の電磁弁46は、第1の電磁弁42が切
り換えられて高圧エアが秤量タンク28側に導入される
際に、検出管36の通気路を一時的に遮断し、高圧エア
から圧力センサ38を保護するためのものである。
【0021】制御部41により、上述した第1の電磁弁
42の導入ガス切換え、及び第2の電磁弁46による通
気路の一時的な遮断が制御される。これらの制御は、作
業者の操作に基づいてもよいが、ここでは自動化できる
ように圧力センサ38の出力が制御部41に入力されて
いる。これにより制御部41が、圧力センサ38の無負
荷時の基準値、即ち零点がずれていると判断したとき
は、自動的に第2の電磁弁46を閉めて第1の電磁弁4
2を切り換えることが可能となる。なお、この制御部4
1の機能は、ウェット・エッチング装置12の制御部2
0(図1)にもたせてもよく、以後の説明では、図面及
び説明の簡略化のため、この制御を制御部20が行なう
こととする。
【0022】つぎに、このように構成された液面検出装
置32の動作について、液面検出時と、高圧エアによる
気体供給管34の通気性回復作業時とに分けて説明す
る。まず、液面検出時について説明する。この液面検出
時には、第1の電磁弁42が一定圧Ps のN2 ガスを秤
量タンク28側に供給可能な状態で、また第2の電磁弁
46が開状態となっている。また、圧力センサ38に接
続されたインジゲータ40は、その零点を供給圧Ps 付
近に予め設定されている。
【0023】秤量タンク28が空のときは、圧力センサ
38の検出圧はPs であり、インジゲータ40は“0”
レベルを示してLEDが一切点灯していない。この状態
で、秤量タンク28に薬液(フッ化アンモニュウム水溶
液)が注入され、その液面が気体供給管34の開放端面
に到達すると、これより以後の気体供給管34の内圧
は、秤量タンク28内の開放端で薬液から受ける戻り圧
Pr が液面が高くなるにつれて大きくなるので、N2
スの気体供給圧Ps から徐々に高くなっていく。
【0024】この液面の上昇にともなって、圧力センサ
38の検出圧も徐々に高くなり、インジゲータ40のL
EDが、“1”レベルから始めて秤量タンク28の秤量
値を示す所定レベル(例えば、“5”レベル)まで徐々
に高く点灯するようになる。これにより、作業者は、秤
量タンク28内に現在、薬液がどれくらい注入されてい
るかを容易に確認することができる。
【0025】秤量タンク28内に所定量の薬液が注入さ
れ、作業者の操作による薬液排出の指示があると、制御
部20が薬液排出側のバルブを開け、タンク28内の薬
液が一斉に混合槽24側に排出される。以上の動作を繰
り返して、薬液が計量されながら混合槽24に供給され
る。
【0026】ところで、フッ化アンモニュウム水溶液
は、その溶質(フッ化アンモニュウム)が常温で結晶化
しやすく、この結晶化物が、図6(b)に示し従来技術
の問題点として指摘したように、気体供給管34の開放
端面を塞ぐように付着することがある。また、気体供給
管34の端部が薬液に浸されたまま、N2 ガス供給が停
止されることが何度もあると、結晶化物が気体供給管3
4の内壁にも付着することがある。先に指摘したよう
に、この結晶化物の付着により気体供給管34の内径φ
が一部分とはいえ細くなると、この小径化部分から見た
ガス供給側の内圧が設定値より高くなってしまい、この
結果、秤量タンク28が空であるにもかかわらず、イン
ジゲータ40のLEDが、1〜2程度のレベルで点灯す
ることがある。
【0027】つぎに、この結晶化物を除去する気体供給
管の通気性回復作業時について説明する。秤量タンク2
8が薬液が排出され空となった状態で、作業者の操作
(又は、制御部20)による通気性回復の指示がある
と、制御部20が第1の電磁弁42を高圧エア供給管4
4側に切り換えるとともに、第2の電磁弁46を閉状態
に移行させる。そして、例えば2kg/cm2 と、N2
ガスより一桁程度高い供給圧のドライエアが、第1の電
磁弁42を介して気体供給管34内に導入され、秤量タ
ンク28内の開放端から吹き出される。これにより、こ
の開放端面或いは内壁に付着していた薬液の結晶化物が
吹き飛ばされて、秤量タンク28の内底部に落とされ
る。
【0028】この通気性回復作業が手動の場合は、作業
者がインジゲータ40のLEDを見ながら全LEDが消
灯するまで高圧ガス導入を行なう。また、自動の場合
は、圧力センサ38の出力値が所定の初期レベルの範囲
に戻されるまで、高圧ガス導入が続けられる。なお、秤
量タンク28内に落とされた結晶化物は、次の薬液注入
により薬液内に溶け込むか、図示せぬフィルタリング装
置で捕獲されて外部に排泄される。
【0029】本発明の液面検出装置32において、切換
手段(第1の電磁弁42)や遮断手段(第2の電磁弁4
6)の構成、及び圧力センサ38の取付け位置について
は、図3,4に示す変形が考えられる。図3は、第1の
電磁弁42の代わりに圧力調整弁48を設けた場合であ
る。この場合、その圧力調整弁48の入力側には比較的
に高い圧力Ph でN2 ガスを供給しておき、液面検出時
は、図示のように圧力調整弁48を調整して、所定の供
給圧Ps でN2 ガスを秤量タンク28側に供給させる。
これにより、図2に比べ配管が簡略化できる。
【0030】図4は、図2に示す検出管36及び第2の
電磁弁46を省略した場合である。図2では、圧力セン
サ38により、第1の電磁弁42と秤量タンク28との
間でN2 ガスの圧力を検出していた。これに対し、図4
では、圧力センサ38は第1の電磁弁42よりも供給側
のガス圧力を検出することとしているので、第1の電磁
弁42の存在により高圧エアから保護され第2の電磁弁
46が不要であり、従って、検出管36を分岐させる必
要もない。すなわち、この液面検出装置では、第1の電
磁弁42の入力側の気体供給管34途中に、その内圧を
検出可能に圧力センサ38を直付けさせている。
【0031】また、本発明では、圧力センサ38を保護
する必要がない場合、図2,3においても遮断手段(第
2の電磁弁46)及び検出管36は省略可能である。
【0032】本発明の液面検出装置32は、液面検出媒
体として気体(N2 ガス)を気体供給管34に通すこと
により一定な圧力Ps で秤量タンク28の薬液内に供給
させ、その圧力変化を圧力検出手段(圧力センサ38)
で検出する構成であり、また気体供給管34の途中に
は、その内部に供給される気体の供給圧を一定な圧力P
s から比較的に高い圧力Ph に切り換えて、気体供給管
34の通気性をよくする切換手段(第1の電磁弁42)
が設けられていることから、秤量タンク28の蓋を開け
ずに、気体供給管34に付着した薬液の結晶化物を除去
することができる。従って、このような気体供給管34
の通気性回復について、安全性及び作業性が著しく改善
される。
【0033】第2実施形態 本実施形態は、気体供給管の通気性回復を、第1実施形
態のように気体ではなく、液体で行なう場合である。図
5は、本実施形態に係わる液面検出装置の概略構成を示
す図である。ここで、図1,2と同じ構成は、同一符号
を付し説明を省略する。本実施形態においける気体供給
管34の途中からは、液体を供給する液体供給管50が
分岐されている。また、本実施形態においける切換手段
は、気体用の第3の電磁弁52と、液体用の第4の電磁
弁54とから構成され、その電磁弁52,54が、それ
ぞれ分岐点の供給側の気体供給管34と液体供給管50
とに設けられている。
【0034】液体供給管50から供給される液体として
は、例えば、高圧Ph の薬液の溶媒(この場合、純水)
を用いることができる。これにより、薬液の溶媒注入時
に、気体供給管34に付着した結晶化物を除去でき、第
1実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、本
実施形態の場合も、図4と同様に第2の電磁弁46及び
検出管36を省略することができ、また切換手段とし
て、気体及び液体が両用できるものがあれば、これを図
2の第1の電磁弁42と同様に接続して用いることがで
きる。
【0035】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係わ
る液面検出装置によれば、タンクの薬液内に一方側の開
放端部が浸される気体供給管内に通される気体の供給圧
を、例えば液面検出時の一定な圧力から比較的に高い圧
力に切り換えることができる。あるいは、供給媒体自体
を、例えば一定な供給圧の気体から比較的に高い供給圧
の液体に切り換えることがきる。したがって、従来のよ
うにタンクの蓋を開けることなく、気体供給管に付着し
た薬液の結晶化物を除去することができ、この気体供給
管の通気性回復作業について、安全性及び作業性が著し
く改善される。この通気性回復作業は、手動でもよいが
自動で行なうこともでき、この場合、更に作業性が向上
する。
【0036】また、この通気性回復作業の安全性及び作
業性が改善されることとも関連して、この通気性回復作
業を、例えばタンク内の薬液排出ごとといった定常的な
作業手順の中に取り込むことが容易化され、これにより
液面検出の誤差を小さくできる。とくに、圧力検出手段
の検出圧によってタンク内の薬液量が計量され、混合液
が作られる場合においては、混合比のバラツキを小さく
抑えることができ、例えば複数の薬液を所定比で混ぜて
作るエッチング液について、そのエッチングレートの安
定化を図ることができる。
【0037】さらに、例えばエッチングレートが規格外
となって廃棄する薬液量も低減でき、エッチング装置等
の稼働率向上と相まって、従来に比べ経済的にも有利で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係わる液面検出装置を
用いた半導体装置の一例として、ウェット・エッチング
装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2】図1のフッ化アンモニュウム水溶液用の秤量タ
ンクに付設され、本発明に係わる液面処理装置の概略構
成を示す図である。
【図3】図2に対する第1の変形例として、第1の電磁
弁の代わりに圧力調整弁を設けた場合である。
【図4】図2に対する第2の変形例として、検出管及び
第2の電磁弁を省略した場合である。
【図5】本発明の第2実施形態に係わる液面検出装置の
概略構成を示す図である。
【図6】従来の液面検出装置の問題点を説明するための
図であり、同図(a)は概略構成図、同図(b)は部分
拡大図である。
【符号の説明】
12…ウェット・エッチング装置、14…処理部、16
…後処理部、18…ウェーハ搬送部、20…制御部、2
2…処理槽、24…混合槽、26,28…秤量タンク
(タンク)、30,32…液面検出装置、34…気体供
給管、36…検出管、38…圧力センサ(圧力検出手
段)、40…インジゲータ、42…第1の電磁弁(切換
手段)、44…高圧エア供給管、46…第2の電磁弁
(遮断手段)、48…圧力調整弁(切換手段)、50…
液体供給管、52…第3の電磁弁(切換手段)、54…
第4の電磁弁(切換手段)、Ph …比較的に高い供給
圧、Pr …液面検出媒体が薬液から受ける戻り圧、Ps
…一定な供給圧。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タンク内の薬液に一方側の開放端部が浸
    され、他方側から気体が一定な圧力で管内部に供給され
    る気体供給管と、 前記薬液の液面の高さに応じて変化する気体供給管の内
    圧を検出する圧力検出手段と、を有する液量検出装置で
    あって、 前記気体供給管の内部に供給される気体の供給圧を切り
    換える切換手段を有する液面検出装置。
  2. 【請求項2】 前記圧力検出手段からの出力を監視し、
    当該圧力検出手段の基準値が所定幅以上変化したとき
    は、前記切換手段を制御して前記気体供給菅内の気体の
    供給圧を高圧側に切り換えさせる制御手段を、更に有す
    る請求項1に記載の液面検出装置。
  3. 【請求項3】 前記切換手段は、入力側が2系統で、出
    力側が1系統の電磁弁から構成されている請求項1に記
    載の液面検出装置。
  4. 【請求項4】 前記切換手段は、入力側と出力側が共に
    1系統の圧力調整弁から構成されている請求項1に記載
    の液面検出装置。
  5. 【請求項5】 前記圧力検出手段は、前記気体供給管か
    ら分岐された検出管に設けられ、 当該検出管には、その通気路を遮断する遮断手段が設け
    られている請求項1に記載の液面検出装置。
  6. 【請求項6】 タンク内の薬液に一方側の開放端部が浸
    され、他方側から気体が一定な圧力で管内部に供給され
    る気体供給管と、 前記薬液の液面の高さに応じて変化する気体供給管の内
    圧を検出する圧力検出手段と、を有する液面検出装置で
    あって、 前記気体供給管の内部に供給される媒体を、前記一定な
    供給圧の気体から液体に切り換える切換手段が設けられ
    ている液面検出装置。
  7. 【請求項7】 前記圧力検出手段からの出力を監視し、
    当該圧力検出手段の基準値が所定幅以上変化したとき
    は、前記切換手段を制御して前記気体供給菅内の供給媒
    体を切り換えさせる制御手段を、更に有する請求項6に
    記載の液面検出装置。
  8. 【請求項8】 前記切換手段は、前記気体供給管と気体
    供給管から分岐した液体供給管とにそれぞれ設けられ
    た、入力側と出力側が共に1系統の2つの電磁弁から構
    成されている請求項6に記載の液面検出装置。
  9. 【請求項9】 前記圧力検出手段は、前記気体供給管か
    ら分岐された検出管に設けられ、 当該検出管には、その通気路を遮断する遮断手段が設け
    られている請求項6に記載の液面検出装置。
  10. 【請求項10】 前記液体は、前記薬液の溶剤である請
    求項6に記載の液面検出装置。
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