JPH11142216A - 圧力および液位検出方法並びにその検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力センサの破壊や被検出流体の汚染をなく
して高精度な検出が可能で、小型コンパクトかつ安価に
圧力および液位を検出する。 【構成】 被検出流体の流入を圧力伝達隔壁２４で遮断
するとともに、上記圧力伝達隔壁２４に付勢された圧力
Ｐまたは液位を圧力センサＡで検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば半導体洗浄
装置における外部雰囲気の圧力や洗浄液の液位を検出す
る圧力および液位検出方法並びにこれらに使用する検出
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の半導体洗浄装置における
洗浄液の液位を検出する方式として、図４で示すものが
知られている。すなわち、同図で示すように、圧力セン
サＡに接続された配管Ｂの先端部Ｂ１を半導体洗浄装置
における洗浄液槽Ｃの洗浄液ａに挿入するとともに、上
記配管Ｂにガス供給装置Ｄを接続し、このガス供給装置
Ｄから上記配管Ｂを通って窒素ガス（Ｎ₂) のような不
活性ガスからなる加圧気体ｂを上記圧力センサＡおよび
洗浄液槽Ｃに供給する。

【０００３】上記洗浄液槽Ｃに供給された加圧気体ｂに
は洗浄液ａの液位Ｈに応じてその流れに流体抵抗が発生
し、この流体抵抗値は液位Ｈが高くなるほど大きくな
り、流体抵抗値に相当する差圧を上記圧力センサＡで検
出し、この差圧を液位Ｈに換算することにより、上記液
位Ｈを検出することができる。その際、上記ガス供給装
置Ｄから配管Ｂを通って上記圧力センサＡおよび洗浄液
槽Ｃに供給される加圧気体ｂの圧力は常に一定値となる
ように制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成に
よれば、洗浄液ａがたとえば硫酸、塩酸、アンモニアも
しくはフッ化水素からなり、半導体素子を含む圧力セン
サＡにとって腐蝕性の強い上記洗浄液ａが気化して配管
Ｂの内部を逆流したり、あるいは保守点検などで半導体
洗浄装置が停止した際、上記洗浄液ａの液位Ｈに基づく
液頭圧で上記洗浄液ａが配管Ｂの内部を逆流して、上記
圧力センサＡを溶融破壊させたり、上記圧力センサＡか
らの溶融破壊で発生した溶出イオンが上記洗浄液ａを汚
染させて半導体洗浄装置としての機能を阻害し、また、
上記加圧気体ｂの圧力は常に一定値となるように高精度
に制御しなければならず、大型かつ複雑で高価になると
いった課題がある。これらのことは、たとえば上記半導
体洗浄装置における外部雰囲気の圧力を検出する場合に
ついてもほぼ同様な課題がある。

【０００５】この発明は上記課題を解消するためになさ
れたもので、１つの目的は圧力センサの破壊や被検出流
体の汚染をなくして圧力および液位を検出することがで
きる圧力および液位検出方法を提供することにある。こ
の発明の他の目的は高精度な検出が可能で、小型コンパ
クトかつ安価な圧力および液位検出装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による請求項１の圧力検出方法は、被検出
流体の流入を圧力伝達隔壁で遮断するとともに、上記圧
力伝達隔壁に付勢された圧力を圧力センサで検出するこ
とを特徴とする。この発明による請求項２の液位検出方
法は、液体内に挿入された圧力導入路の内部空間を圧力
伝達隔壁で遮断するとともに、上記圧力伝達隔壁に付勢
された圧力を圧力センサで検出して上記液体の液位に換
算することを特徴とする。

【０００７】この発明による請求項３の圧力検出装置
は、被検出流体の圧力を検出する圧力センサと、この圧
力センサに被検出流体の圧力を導入する圧力導入路に設
定された圧力伝達隔壁とを備え、この圧力伝達隔壁で上
記圧力センサへの上記被検出流体の流入を遮断するとと
もに、上記圧力伝達隔壁に付勢された圧力を上記圧力セ
ンサで検出するように構成したことを特徴とする。

【０００８】この発明による請求項４の液位検出装置
は、被検出流体の圧力を検出する圧力センサと、上流側
先端部を液体内に挿入するとともに上記圧力センサに被
検出流体の圧力を導入する圧力導入路と、この圧力導入
路に設定された圧力伝達隔壁とを備え、この圧力伝達隔
壁で上記圧力センサへの上記被検出流体の流入を遮断す
るとともに、上記圧力伝達隔壁に付勢された圧力を上記
圧力センサで検出して上記液体の液位に換算するように
構成したことを特徴とする。

【０００９】この発明による請求項５の圧力または液位
検出装置は、上記圧力伝達隔壁が外周部にＯリングを一
体形成したダイヤフラムからなり、圧力導入ポートを備
えたケースに上記ダイヤフラムのＯリングを圧着させて
封止されていることを特徴とする。この発明による請求
項６の圧力または液位検出装置は、上記ダイヤフラムが
フッ素系合成樹脂からなることを特徴とする。

【００１０】この発明による請求項７の圧力または液位
検出装置は、上記圧力センサが、ケースに一体形成され
た圧力導入ポートからの流体圧を一側面に受けるダイヤ
フラムと、このダイヤフラムの変位を検出する差動トラ
ンスとを具備し、上記ダイヤフラムの変位を差動トラン
スで電気信号に変換して上記流体圧を検出するように構
成したことを特徴とする。この発明による請求項８の圧
力または液位検出装置は、圧力センサと圧力伝達隔壁と
の密閉された内部空間の圧力を調整する圧力調整装置を
設けたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】請求項１および２の方法発明によれば、被検出
流体の流入を圧力伝達隔壁で遮断して、上記圧力伝達隔
壁に付勢された圧力を圧力センサで検出したり、液体の
液位に換算するために、圧力および液位の検出に際し上
記圧力センサの破壊や被検出流体の汚染をなくすことが
できる。

【００１２】請求項３および４の装置発明によれば、被
検出流体の流入を圧力伝達隔壁で遮断して圧力および液
位を検出するために、圧力センサの破壊や被検出流体の
汚染をなくすことができるとともに、高精度な検出が可
能で、小型コンパクトかつ安価となる。

【００１３】請求項５の装置発明によれば、圧力伝達隔
壁が外周部にＯリングを一体形成したダイヤフラムから
構成されているために、圧力導入ポートを備えたケース
への組立が容易かつシール性が向上する。請求項６の装
置発明によれば、ダイヤフラムがフッ素系合成樹脂から
形成されているために、耐酸性または耐アルカリ性を有
して長寿命である。

【００１４】請求項７の装置発明によれば、圧力センサ
がケースに一体形成された圧力導入ポートからの流体圧
を一側面に受けるダイヤフラムと、このダイヤフラムの
変位を検出する差動トランスとを具備し、上記ダイヤフ
ラムの変位を差動トランスで電気信号に変換して上記流
体圧を検出するために、高精度な検出が可能で、小型コ
ンパクトかつ安価となる。請求項８の装置発明によれ
ば、圧力センサと圧力伝達隔壁との間の密閉された内部
空間における圧力を圧力調整装置で調整するために、上
記圧力センサへの流体圧の伝達を的確に達成して検出精
度を一層高めることができる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面にもとづいて
説明する。図１はこの発明による圧力検出装置の一例を
示す断面図である。同図において、Ａは圧力センサ、Ｅ
は圧力伝達装置である。圧力センサＡのセンサケース１
はケース本体２と、このケース本体２に嵌合されたカバ
ー３とから構成され、上記ケース本体２には凹所４の内
底面４ａに連通する圧力導入ポート５が形成されるとと
もに、上記カバー３には内外を連通する圧力導入ポート
６が形成されている。

【００１６】上記凹所４の内底面４ａには上記圧力導入
ポート５からの流体圧Ｐａを一側面に受けるダイヤフラ
ム７が収納されるとともに、上記凹所４には上記ダイヤ
フラム７の変位を検出する差動トランス８が収納されて
いる。上記差動トランス８は、複数の差動コイル９を巻
装したコイルスプール１０と、このスプール１０の中空
軸部に沿って軸移動可能に嵌合された磁性体からなるプ
ランジャ１１と、上記スプール１０に突設されたダイヤ
フラム押圧部材１０ａとを備え、上記ダイヤフラム７お
よび押圧部材１０ａの外周部はシール材１２で封止さ
れ、上記圧力導入ポート５がケース本体２の凹所４に連
通するのを防止している。

【００１７】上記ダイヤフラム７の中央部他側面に形成
される空隙１３は、上記スプール１０の中空軸部におけ
る中心孔を通って上記カバー３の圧力導入ポート６に連
通されている。上記プランジャ１１の両端部にはガイド
ピン１１ａ，１１ｂがスプール１０の中心軸と同軸状に
突設され、一方のガイドピン１１ａはダイヤフラム押圧
部材１０ａの中央部に形成された軸受孔に摺動自在に挿
通されて、上記ダイヤフラム７の中央部に当接し、他方
のガイドピン１１ｂはカバー３の中央部に形成された軸
受孔に摺動自在に挿通されている。

【００１８】上記スプール１０の中心孔には復帰ばね１
４が収納されてプランジャ１１をダイヤフラム７側へ押
圧するように構成されている。上記凹所４に収納された
プリント配線基板１５には電子部品を実装して圧力検出
回路部（図示せず）が形成され、複数の端子片１６を介
して圧力検出信号が出力されるように構成されている。

【００１９】上記圧力伝達装置Ｅはケース本体２３にカ
バー２２を螺合したケース２１に圧力伝達隔壁２４を装
着して構成され、上記カバー２２およびケース本体２３
には圧力導入ポート２５，２６が形成されている。すな
わち、上記ケース２１は、たとえばテトラフルオエチレ
ン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（Ｐ
ＦＡ）からなるカバー２２と、ポリブチレン・テレフタ
レート（ＰＢＴ）からなるケース本体２３とから構成さ
れて、これら両者をねじ込むことにより結合構造とされ
ている。

【００２０】上記圧力伝達隔壁２４は、たとえば外周部
にＯリング２４ａを一体形成したフッ素ゴムダイヤフラ
ム（ダイキン工業製・商品名「ダイエルパーフロ」）か
ら構成され、上記Ｏリング２４ａをカバー２２とケース
本体２３とのねじ込みで上記ケース２１に圧着させるこ
とにより封止されている。上記圧力伝達装置Ｅの圧力導
入ポート２５，２６には圧力導入路Ｂを形成する配管２
７，２８が接続され、上記配管２７および圧力導入ポー
ト２５からの圧力Ｐを上記ダイヤフラム２４の一側面に
受け、上記ダイヤフラム２４の変位にもとづく圧力Ｐａ
の変動を上記圧力導入ポート２６および配管２８を通り
上記圧力センサＡの圧力導入ポート５に伝達するように
構成されている。

【００２１】つぎに、上記構成の動作について説明す
る。いま、圧力センサＡの圧力導入ポート６を大気に開
放し状態で、配管２７の先端部（図示せず）をたとえば
半導体洗浄装置の外部雰囲気に開放すると、上記外部雰
囲気の圧力Ｐが配管２７および圧力導入ポート２５を通
ってダイヤフラム２４の一側面に付勢され、このダイヤ
フラム２４の変位で他方の圧力導入ポート２６から配管
２８を通って上記ダイヤフラム２４からの伝達圧力Ｐａ
が圧力導入ポート５から上記圧力センサＡのダイヤフラ
ム７の一側面に付勢される。また、上記圧力センサＡの
他方の圧力導入ポート６からスプール１０の中心孔を通
って大気圧Ｐｂが上記ダイヤフラム７の他側面に付勢さ
れ、各流体圧Ｐａ，Ｐｂの圧力差ΔＰで上記ダイヤフラ
ム７およびプランジャ１１を復帰ばね１４に抗して変位
させ、上記プランジャ１１の変位量を差動コイル９でも
って上記流体圧Ｐａを検出することができる。

【００２２】上記構成によれば、たとえば硫酸、塩酸、
アンモニアもしくはフッ化水素のような腐蝕性の強い洗
浄液ａが気化し、外部雰囲気が上記配管２７の内部を逆
流した場合でも、上記配管２７に装着された圧力伝達装
置Ｅの隔壁２４で遮断されて、上記圧力センサＡの溶融
破壊を防止するとともに、上記圧力センサＡからの溶出
イオンの発生を防止して外部雰囲気の汚染を有効に防止
することができる。

【００２３】図２はこの発明による液位検出装置の一例
を半導体洗浄装置に適用して示す概略的な断面図であ
る。同図で示すように、図１で説明した圧力センサＡに
接続された配管２７の先端部２７ａを半導体洗浄装置に
おける洗浄液槽Ｃの洗浄液ａに挿入することにより、上
記洗浄液ａの液位Ｈを検出することができる。

【００２４】すなわち、図１で示す圧力センサＡに接続
された配管２７の先端部２７ａを図２で示すように洗浄
液ａに挿入し、上記配管２７内の圧力Ｐが洗浄液槽Ｃに
貯溜された洗浄液ａの液位Ｈに応じて昇降し、この圧力
Ｐは圧力伝達隔壁２４を介して圧力センサＡ側の配管２
８内の圧力Ｐａとして伝達され、この圧力Ｐａを上記圧
力センサＡで検出して液位Ｈに換算することにより、上
記洗浄液ａの液位Ｈを検出することができる。その場
合、従来のように上記配管Ｂの内部に加圧気体を流通さ
せて、この加圧気体の圧力を常に一定値となるように高
精度に制御することを要しないために、小型コンパクト
で安価となる。

【００２５】図３はこの発明による液位検出装置の他の
例を半導体洗浄装置に適用して示す概略的な断面図であ
る。同図において、図２と同一部分には同一の符号を付
して、その詳しい説明を省略する。同図で示すように、
上記洗浄液槽Ｃに洗浄液供給装置Ｆを設定し、洗浄液ａ
が上記洗浄液供給装置Ｆから配管２９およびバルブ３０
を通って上記洗浄液槽Ｃに供給される。すなわち、洗浄
液槽Ｃに貯溜された洗浄液ａの液位Ｈが下降すると、上
記圧力センサＡでその液位Ｈを検出し、コントローラ３
１を介して上記配管２９に接続されたバルブ３０を開放
して洗浄液ａを供給し、上記液位Ｈが所定値になると上
記バルブ３０を閉塞して上記洗浄液ａの供給を停止し、
以下同様な動作を繰り返して上記液位Ｈを所定値に制御
する。

【００２６】上記圧力Ｐおよび液位Ｈの検出方法によれ
ば、洗浄液ａなどの被検出流体の流入を圧力伝達隔壁２
４で遮断して、上記圧力伝達隔壁２４に付勢された圧力
Ｐ，Ｐａを圧力センサＡで検出することにより、上記圧
力および液位の検出に際し上記圧力センサＡの破壊や被
検出流体の汚染をなくすことができる。また、上記圧力
および液位の検出装置によれば、洗浄液ａなどの被検出
流体の流入を圧力伝達隔壁２４で遮断して圧力および液
位を検出するために、圧力センサＡの破壊や被検出流体
の汚染をなくすことができるとともに、高精度な検出が
可能で、小型コンパクトかつ安価となる。

【００２７】上記圧力伝達隔壁２４として、外周部にＯ
リング２４ａを一体形成したダイヤフラムから構成する
ことにより、圧力導入ポート２５，２６を備えたケース
２１への組立が容易かつシール性が向上する。その際、
圧力伝達装置Ｅにおけるケース２１および圧力伝達隔壁
２４が耐酸性または耐アルカリ性に優れた材料から形成
されて長寿命である。

【００２８】また、上記圧力センサＡがケース１に一体
形成された圧力導入ポート５からの流体圧Ｐａを一側面
に受けるダイヤフラム７と、このダイヤフラム７の変位
を検出する差動トランス８とを具備し、上記ダイヤフラ
ム７の変位を差動トランス８で電気信号に変換して上記
流体圧を検出するために、高精度な検出が可能で、小型
コンパクトかつ安価となる。さらに、上記圧力センサＡ
と圧力伝達隔壁２４との間の密閉された内部空間におけ
る圧力Ｐａを図２および図３で示す圧力調整装置Ｇで調
整することにより、上記圧力センサＡへの流体圧Ｐａの
伝達を的確に達成して検出精度を一層高めることができ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１および２
の方法発明によれば、被検出流体の流入を圧力伝達隔壁
で遮断して圧力および液位を検出するために、圧力セン
サの破壊や被検出流体の汚染をなくすことができる。

【００３０】請求項３および４の装置発明によれば、被
検出流体の流入を圧力伝達隔壁で遮断して圧力および液
位を検出するために、圧力センサの破壊や被検出流体の
汚染をなくすことができるとともに、高精度な検出が可
能で、小型コンパクトかつ安価となる。

【００３１】請求項５の装置発明によれば、Ｏリングを
一体形成したダイヤフラムから圧力伝達隔壁を構成する
ために、圧力導入ポートを備えたケースへの組立が容易
かつシール性が向上する。請求項６の装置発明によれ
ば、上記ダイヤフラムがフッ素系合成樹脂から形成され
ているために、耐酸性または耐アルカリ性を有して長寿
命である。

【００３２】請求項７の装置発明によれば、ダイヤフラ
ムの変位を差動トランスで電気信号に変換して上記流体
圧を検出するために、高精度な検出が可能で、小型コン
パクトかつ安価となる。請求項８の装置発明によれば、
圧力センサと圧力伝達隔壁との間の密閉された内部空間
の圧力を圧力調整装置で調整するために、上記圧力セン
サへの流体圧の伝達を的確に達成して検出精度を一層高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による圧力検出装置の一例を示す断面
図である。

【図２】この発明による液位検出装置の一例を半導体洗
浄装置に適用して示す概略的な断面図である。

【図３】この発明による液位検出装置の他の例を半導体
洗浄装置に適用して示す概略的な断面図である。

【図４】従来の半導体洗浄装置における洗浄液の液位を
検出する方式を示す概略的な断面図である。

【符号の説明】

ａ 被検出流体（洗浄液） Ａ 圧力センサ Ｂ 圧力導入路 Ｅ 圧力伝達装置 Ｇ 圧力調整装置 Ｈ 液位 Ｐ 被検出圧力 ２１ ケース ２４ 圧力伝達隔壁（ダイヤフラム） ２４ａ Ｏリング ２５ 圧力導入ポート ２６ 圧力導入ポート

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出流体の流入を圧力伝達隔壁で遮断
   するとともに、上記圧力伝達隔壁に付勢された圧力を圧
   力センサで検出することを特徴とする圧力検出方法。
2. 【請求項２】 液体内に挿入された圧力導入路の内部空
   間を圧力伝達隔壁で遮断するとともに、上記圧力伝達隔
   壁に付勢された圧力を圧力センサで検出して上記液体の
   液位に換算することを特徴とする液位検出方法。
3. 【請求項３】 被検出流体の圧力を検出する圧力センサ
   と、この圧力センサに被検出流体の圧力を導入する圧力
   導入路に設定された圧力伝達隔壁とを備え、この圧力伝
   達隔壁で上記圧力センサへの上記被検出流体の流入を遮
   断するとともに、上記圧力伝達隔壁に付勢された圧力を
   上記圧力センサで検出するように構成したことを特徴と
   する圧力検出装置。
4. 【請求項４】 被検出流体の圧力を検出する圧力センサ
   と、上流側先端部を液体内に挿入するとともに上記圧力
   センサに被検出流体の圧力を導入する圧力導入路と、こ
   の圧力導入路に設定された圧力伝達隔壁とを備え、この
   圧力伝達隔壁で上記圧力センサへの上記被検出流体の流
   入を遮断するとともに、上記圧力伝達隔壁に付勢された
   圧力を上記圧力センサで検出して上記液体の液位に換算
   するように構成したことを特徴とする液位検出装置。
5. 【請求項５】 上記圧力伝達隔壁は外周部にＯリングを
   一体形成したダイヤフラムからなり、圧力導入ポートを
   備えたケースに上記ダイヤフラムのＯリングを圧着させ
   て封止されていることを特徴とする請求項３または４に
   記載の圧力または液位検出装置。
6. 【請求項６】 上記ダイヤフラムはフッ素系合成樹脂か
   らなることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに
   記載の圧力または液位検出装置。
7. 【請求項７】 上記圧力センサは、ケースに一体形成さ
   れた圧力導入ポートからの流体圧を一側面に受けるダイ
   ヤフラムと、このダイヤフラムの変位を検出する差動ト
   ランスとを具備し、上記ダイヤフラムの変位を差動トラ
   ンスで電気信号に変換して上記流体圧を検出するように
   構成したことを特徴とする請求項３ないし６のいずれか
   に記載の圧力または液位検出装置。
8. 【請求項８】 上記圧力センサと圧力伝達隔壁との密閉
   された内部空間の圧力を調整する圧力調整装置を設けた
   ことを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の
   圧力または液位検出装置。