JP2019087594A - 液体循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体を交換する際にタンク内に液体を過剰に補充する事態を抑制する。【解決手段】薬液を貯留するタンク３１と、薬液を用いて基板１０を処理するエッチング装置２０と、タンク３１内の薬液をエッチング装置２０に供給する第１ポンプ４１と、エッチング装置２０で用いられた薬液をタンク３１に供給する第２ポンプ４２と、タンク３１内の薬液の液位が予め定められた高さよりも低くなったことを検知する液位センサ５３と、タンク３１内の薬液の量が減ることに伴ってタンク３１を上昇させることで、タンク３１内の薬液の液位が液位センサ５３よりも低くなることを抑制するバネ３３と、を備えることに特徴を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、液体循環装置に関する。

従来、基板の洗浄装置やウェットエッチング装置など液体を用いて処理を行う装置においては、処理に用いる液体をタンクと被処理部との間で循環させる液体循環装置を備える構成のものが知られている（下記特許文献１）。下記特許文献１では、洗浄槽で用いる洗浄液をポンプによって循環させるものが記載されている。

特開平１１−１７６７９４号公報

装置の不具合などによって液体の循環が正常に行われず、タンク内の液体が少なくなると液体の液位が下がり、ポンプが空転する可能性が生じる。ポンプが空転すると液体によってポンプが冷却されることがないためポンプの温度が上昇し負荷が掛かる。また、ポンプの空転は、ポンプの駆動部品の摩擦に起因した発塵の原因となる。そこで、ポンプが空転する事態を防止するために、タンク内の液体の液位を測定する液位センサを設け、液位が規定値（下限値）以下になったことを検知して、警報を発生することが行われている。ところで、液体循環装置においては、循環する液体に対して使用期限が定められている場合があり、定期的に新しい液体と交換することが行われる。液体交換時には、タンクや配管などに配されている古い液体を廃棄し、新しい液体をタンクに補充した後、ポンプを動作させることで処理部（洗浄槽など）に液体を供給する。この時、タンクから処理部に供給された液体は、時間が経過することでタンクに戻って来るが、液体がタンクに戻って来るまでの間には、一時的にタンク内の液体が減少する。

上記のように液位センサを備える構成においては、液体交換時において一時的にタンク内の液体が少なくなった際に液位センサによって液位の低下が検知され、装置の不具合でないにも関わらず、警報を発生する場合がある。これにより、液体循環装置を用いた作業が停止してしまうことが考えられる。このような事態を抑制するためには、液体交換時に一時的に減少する液体の量を見込んでタンクへの液体の補充量を多くして、液位が規定値以下にならないようにすることが考えられる。しかしながら、このような対策では、液体の使用量が増加してしまうという問題点がある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、液体を交換する際にタンク内に液体を過剰に補充する事態を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の液体循環装置は、液体を貯留するタンクと、前記液体を用いて被処理物を処理する処理部と、前記タンク内の前記液体を前記処理部に供給する第１ポンプと、前記処理部で用いられた前記液体を前記タンクに供給する第２ポンプと、前記タンク内の前記液体の液位が予め定められた高さよりも低くなったことを検知する液位センサと、前記タンク内の前記液体の量が減ることに伴って、前記タンクを上昇させる又は前記液位センサを下降させることで、前記タンク内の前記液体の液位が前記液位センサよりも低くなることを抑制する液位低下抑制部と、を備えることに特徴を有する。第１ポンプによってタンクから処理部に供給された液体は、第２ポンプによってタンクに供給される。これにより、タンクと処理部の間で液体を循環させつつ、処理部において液体による処理を行うことができる。ところで、タンク内の液体を新しい液体に交換した際には、第１ポンプによって処理部に供給された液体がタンクに戻って来るまでの間、一時的にタンク内の液体の量が低下する。上記構成では、第１ポンプの動作に伴ってタンク内の液体の量が減ると、タンクが上昇（又は液位センサが下降）する。これにより、タンク内の液体の液位が液位センサに対して低くなる事態を抑制できる。このため、一時的にタンク内の液体の量が低下した際に、液位センサが作動する事態を抑制することができる。この結果、液体を交換する際に液位センサを作動させないことを目的として、タンク内に液体を過剰に補充する事態を抑制できる。

本発明によれば、液体を交換する際にタンク内に液体を過剰に補充する事態を抑制することができる。

本発明の実施形態１に係る液体循環装置を示す概略図 図１の液体循環装置において薬液を取り除いた状態を示す図 図１の液体循環装置において薬液をタンクに補充した状態を示す図 図３の液体循環装置において第１ポンプを作動させた状態を示す図 比較例に係る液体循環装置を示す概略図 図５の液体循環装置において薬液を取り除いた状態を示す図 図５の液体循環装置において薬液をタンクに補充した状態を示す図 図７の液体循環装置において第１ポンプを作動させた状態を示す図 実施形態２に係るタンクを示す概略図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１から図８によって説明する。本実施形態では、図１に示すように、液晶パネルを構成する基板１０の製造に用いる薬液（液体）を循環供給する液体循環装置３０を例示する。液体循環装置３０は、図１に示すように、薬液を貯留するタンク３１と、基板１０（被処理物）に対して薬液を用いてエッチング処理を行うエッチング装置２０（処理部）と、タンク３１内の液体をエッチング装置２０へ供給する第１ポンプ４１と、エッチング装置２０で用いられた液体をタンク３１へ供給する第２ポンプ４２と、補助タンク３２と、を備える。エッチング装置２０は、基板１０に対して薬液を供給することが可能なシャワー２１と、薬液を貯留する処理槽２２と、処理槽２２内の薬液を外部に排出するための排出ライン２３と、を備える。

液体循環装置３０においては、タンク３１、第１ポンプ４１、エッチング装置２０、補助タンク３２、第２ポンプ４２の順番で配管３６によって循環接続されている。第１ポンプ４１を動作させることで、タンク３１内の薬液がエッチング装置２０のシャワー２１に供給される構成となっている。配管３６の一部である排出ライン２３は、補助タンク３２と接続されており、処理槽２２内の薬液は、補助タンク３２に貯留され、第２ポンプ４２が動作することで、タンク３１に供給される。つまり、補助タンク３２（バッファタンク）は、エッチング装置２０からタンク３１に向かう液体の一部を貯留することが可能な構成となっている。タンク３１には、タンク３１内の薬液の液位を検知するための液位センサ５１，５２，５３が設けられている。液位センサ５１，５２，５３は、制御部２４に接続されている。なお、補助タンク３２の容量は、例えば、メインタンクであるタンク３１の容量に対して小さい値で設定されている。また、制御部２４には、警報装置２５が接続されている。

液位センサ５１は、３つの液位センサ５１，５２，５３の中で最も高い位置に配されており、タンク３１内の薬液の液位が予め定められた上限位置となったことを検知するためセンサである。液位センサ５１は、薬液の液位が液位センサ５１よりも高い位置にあるとオン状態となり、液位センサ５１よりも低い位置になるとオフ状態になる。タンク３１内の薬液の液位が上昇して、液位センサ５１がオン状態になると、制御部２４は警報装置２５を動作させ、警報を発する。

液位センサ５２は、液位センサ５１と液位センサ５３との中間の高さに配されている。液位センサ５２は、薬液の液位が液位センサ５２よりも高い位置にあるとオン状態となり、液位センサ５２よりも低い位置になるとオフ状態になる。タンク３１内の薬液の液位が液位センサ５２よりも低い位置となり、液位センサ５２がオフ状態になると、制御部２４は第２ポンプ４２とタンク３１の間のバルブ（図示せず）を開き、補助タンク３２からタンク３１への薬液の供給を行う。また、タンク３１内の薬液の液位が液位センサ５２に達し、液位センサ５２がオン状態になると、制御部２４は第２ポンプ４２とタンク３１の間のバルブ（図示せず）を閉じ、補助タンク３２からタンク３１への薬液の供給を停止させる。これにより、図１に示す通常運転時においては、タンク３１内の薬液の液位が、液位センサ５２の高さと一致するように制御され、タンク３１内の薬液の容量が予め設定された規定値Ｘ１で維持される構成となっている。

また、液位センサ５３は、タンク３１内の薬液の液位が予め定められた下限位置（予め定められた高さ）となったことを検知するためセンサである。液位センサ５３は、薬液の液位が液位センサ５３よりも高い位置にあるとオン状態となり、液位センサ５３よりも低い位置になるとオフ状態になる。液位が液位センサ５３よりも低い位置となり、液位センサ５３がオフになると、制御部２４は警報装置２５を動作させ、警報を発することで作業者に報知する。これにより、作業者は液体循環装置３０を停止させる等の対策を行うことができる。この結果、タンク３１内の薬液の液位が下限位置よりも下回る事態を抑制でき、第１ポンプ４１が空転する事態を抑制することができる。

また、タンク３１の底面３９と床面１１の間には、複数のバネ３３（液位低下抑制部、弾性部材）が介在されている。バネ３３は、例えばコイルバネとされ、後述する薬液の交換時において、タンク３１を上昇させることで薬液の液位を調節する機能を担っている（詳しくは後述）。タンク３１は、各バネ３３によって下方から支持されており、タンク３１及び薬液の重さによって自然状態よりも圧縮された状態で配されている。これにより、タンク３１内の薬液の量が減ることに伴ってバネ３３が弾性復帰することでタンク３１が上昇する構成となっている。また、第１ポンプ４１は、駆動時の振動を抑制するために床面１１に対して上下動不能に固定されているが、第１ポンプ４１とタンク３１とはフレキホース３４によって接続されており、タンク３１の上下動を妨げることがない。なお、フレキホース３４の一端は、例えば、タンク３１の底部に接続されている。また、上述した液位センサ５１，５２，５３は、タンク３１に固定されていない。このため、液位センサ５１，５２，５３の設置高さ（床面１１を基準とした高さ）は、タンク３１の上下動に関わらず、一定である。このため、図１に示す通常運転時には、タンク３１の上下動を規制する規制部材３５（図１の２点鎖線）などを用いて、各液位センサ５１，５２，５３とタンク３１との上下方向における位置関係が固定されている。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態の効果を説明するための比較例として液体循環装置３を図５から図８に示す。液体循環装置３においては、液位低下抑制部であるバネ３３を備えておらず、タンク３１は上下動不能に固定されている。液体循環装置３では、図５に示す通常運転時には、タンク３１内の薬液の液位は、液位センサ５２の高さと一致するように制御される。タンク３１内の薬液には、使用期限が設定されており、その使用期限が近づくと薬液を新しい薬液と交換する必要がある。薬液を交換する際には、図６に示すように、タンク３１、補助タンク３２、配管３６内の薬液を廃棄する。続いて、図７に示すように、新しい薬液をタンク３１に補充する。その後、第１ポンプ４１及び第２ポンプ４２を動作させ、タンク３１内の薬液をエッチング装置２０、補助タンク３２、タンク３１の順番で循環させる。

この時、タンク３１から供給された薬液がタンク３１に戻ってくるまでの間には、図８に示すように、補助タンク３２や配管３６に薬液が多く溜まることで、一時的にタンク３１内の薬液が少ない状態となり、液位センサ５３がオフになることがある。この結果、装置の不具合でないにも関わらず制御部２４は、警報装置２５を動作させ、警報を発する。このような事態を抑制するためには、タンク３１に対する薬液の補充量を多くし、一時的にタンク３１内の薬液が減った場合であっても液位が液位センサ５３よりも高い位置となるようにする必要がある。しかしながら、このような対策では、薬液の補充量が多くなるため、コストや環境保全の観点から好ましくない。

これに対して、本実施形態の液体循環装置３０では、薬液を交換する際には、比較例と同様にタンク３１、補助タンク３２、配管３６内の薬液を廃棄する（図２参照）。この時、タンク３１内の薬液が空になるため、各バネ３３は弾性復帰し、タンク３１が上昇する。なお、薬液を交換する際には、図１に示す規制部材３５をタンク３１から取り外し、タンク３１が上下動できるようにしておく。続いて、図３に示すように、新しい薬液をタンク３１に補充する。これにより、補充された薬液３７の重さ分だけ、各バネ３３が圧縮され、タンク３１は下降する。その後、第１ポンプ４１及び第２ポンプ４２を動作させ、タンク３１内の薬液をエッチング装置２０、補助タンク３２、タンク３１の順番で循環させる。

この時、タンク３１から供給された薬液がタンク３１に戻ってくるまでの間には、図４に示すように、一時的にタンク３１内の薬液３８が少ない状態となる。タンク３１内の薬液３８の量が減ることに伴って、各バネ３３は弾性復帰し、タンク３１が上昇する。これにより、タンク３１内の薬液３８の液位が液位センサ５３の設置高さ（予め定められた高さ）よりも低くなることが抑制される。やがて、時間（例えば約３０秒〜６０秒）が経過することで補助タンク３２側から薬液がタンク３１に戻ってくると、タンク３１内の薬液の量が増加し、これに伴ってタンク３１が下降する。これにより、タンク３１内の薬液の容量が通常運転時における規定値Ｘ１となるまでタンク３１内に薬液を供給すれば、液位センサ５１，５２，５３とタンク３１との高さの関係を通常運転時の状態（図１の状態）に復帰させることができる。

このように、本実施形態では、第１ポンプ４１によってタンク３１からエッチング装置２０に供給された薬液は、第２ポンプ４２によってタンク３１に供給される。これにより、タンク３１とエッチング装置２０の間で薬液を循環させつつ、エッチング装置２０において薬液による処理を行うことができる。そして、薬液を交換した際に、一時的にタンク３１内の薬液の量が低下した場合において、タンク３１が上昇することで、液位センサ５３が作動する事態を抑制することができる。この結果、薬液交換時において液位センサ５３を作動させないために、タンク３１内に薬液を過剰に補充する事態を抑制できる。

また、液位低下抑制部は、タンク３１に取り付けられ、タンク３１内の薬体の量が減ることに伴って弾性復帰することでタンク３１を上昇させるバネ３３とされる。バネ３３を用いることで、タンク３１内の薬液の量を検知するセンサ及びアクチュエータを用いてタンク３１を上昇させる構成と比べて、より簡易な構成で液位低下抑制部を実現することができる。また、バネ３３を用いることで、タンク３１内の薬液の量が増えた場合には、タンク３１を下降させることができる。このため、一時的にタンク３１内の薬液の量が低下した後、薬液がタンク３１に戻ることで、タンク３１内の薬液の量が増加した際には、タンク３１が下降することで、液位センサ５１，５２，５３に対するタンク３１の高さをタンク３１が上昇する前の状態（図１に示す通常運転時の状態）に容易に復帰させることができる。

また、エッチング装置２０からタンク３１に向かう薬液の一部を貯留することが可能な補助タンク３２を備える。補助タンク３２を備えることで、タンク３１への薬液供給をより安定して行うことができる。しかしながら、薬液を交換した後に、初めて第１ポンプ４１を動作させた際には、タンク３１、エッチング装置２０、補助タンク３２、タンク３１の順番で薬液が循環することになるから、補助タンク３２に薬液が貯留される分だけ、タンク３１に薬液が戻ってくるまでの時間が長くなる。この結果、タンク３１内の薬液の液位がより低下し易くなる。上記構成では、タンク３１内の薬液の液位が低下することを抑制するバネ３３を備えているため、補助タンク３２を備える構成において特に好適である。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図９によって説明する。上記実施形態と同一部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態の液体循環装置１３０では、液位低下抑制部であるバネの構成が上記実施形態と相違する。本実施形態では、タンク３１を支持する複数のバネのうち、少なくとも一対のバネ１３３，１３４において、液位センサ５３から遠い側のバネ１３３の弾性係数が、近い側のバネ１３４の弾性係数に比べて高い値で設定されている。なお、一対のバネ１３３，１３４は、例えば、タンク３１の中心軸Ａ１を挟む形で配されている。本実施形態のように、一対のバネ１３３，１３４の弾性係数を互いに異なる値とすれば、タンク３１内の薬液が減少し、一対のバネ１３３，１３４が弾性復帰する際には、タンク３１が上昇しつつ、弾性係数の大きいバネ１３３側が高くなるようにタンク３１が傾動する。つまり、図９に示すように、液位センサ５３側が低くなるように、タンク３１を傾けることができる。これにより、タンク３１の底面が水平状態を維持しつつタンク３１が上昇する構成と比べて、タンク３１の傾いた側（液位センサ５３側）に薬液を集めることができ、より少ない薬液の量でより高い液位を確保することができる。なお、本明細書において「タンク３１が上昇する」とは、タンク３１の傾動に伴ってタンク３１の底面の少なくとも一部が傾動前に比して上昇することも含まれる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、被処理部として基板１０を例示し、処理部としてエッチング装置２０を例示したが、これに限定されない。処理部として基板１０を洗浄する洗浄装置を例示することができ、液体として洗浄液を例示することができる。なお、液体の種類はエッチング液や洗浄液に限定されず、処理の内容に応じて適宜変更可能である。
（２）上記実施形態では、液位低下抑制部として、コイルバネを例示したが、これに限定されない。液位低下抑制部として、エアサスペンションなどの空気バネを用いてもよい。また、液位低下抑制部として、タンク３１内の薬液の容量（重量）を測定するセンサと、そのセンサの測定値が減少することに伴ってタンク３１を上昇させるアクチュエータ（例えばシリンダ）と、を例示することができる。なお、実施形態２の構成をアクチュエータによって実現する場合には、一対のアクチュエータによってタンク３１を上昇させる構成とし、一対のアクチュエータの各駆動量を異なる値で設定することで、タンク３１を傾けることが可能となる。
（３）上記実施形態では、バネによってタンク３１を下方から支持する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、バネを用いてタンク３１を上方から吊り下げる構成としてもよい。
（４）上記実施形態において、補助タンク３２を備えていない構成であってもよい。
（５）上記実施形態では、液位低下抑制部として、タンク３１を上昇させる構成を例示したが、これに限定されない。液位低下抑制部として、タンク３１内の薬液の容量（重量）を測定するセンサと、そのセンサの測定値が減少することに伴って液位センサ５３を下降させるアクチュエータと、を例示することができる。これにより、タンク３１内の液体の量が減ることに伴って、液位センサ５３を下降させることで、タンク３１内の液体の液位が液位センサ５３よりも低くなることを抑制することが可能となる。なお、このような構成とした場合、薬液の交換が完了した後、液位センサ５３の高さは規定の高さに復帰させるようにする。

１０…基板（被処理物）、２０…エッチング装置（処理部）、３０…液体循環装置、３１…タンク、３２…補助タンク、３３，１３３，１３４…バネ（液位低下抑制部、弾性部材）、４１…第１ポンプ、４２…第２ポンプ、５３…液位センサ

Claims (4)

1. 液体を貯留するタンクと、
   前記液体を用いて被処理物を処理する処理部と、
   前記タンク内の前記液体を前記処理部に供給する第１ポンプと、
   前記処理部で用いられた前記液体を前記タンクに供給する第２ポンプと、
   前記タンク内の前記液体の液位が予め定められた高さよりも低くなったことを検知する液位センサと、
   前記タンク内の前記液体の量が減ることに伴って、前記タンクを上昇させる又は前記液位センサを下降させることで、前記タンク内の前記液体の液位が前記液位センサよりも低くなることを抑制する液位低下抑制部と、を備える液体循環装置。
2. 前記液位低下抑制部は、前記タンクに取り付けられ、前記タンク内の前記液体の量が減ることに伴って弾性復帰することで前記タンクを上昇させる弾性部材である請求項１に記載の液体循環装置。
3. 前記弾性部材は、前記タンクを下方から支持する形で少なくとも一対設けられ、
   一対の前記弾性部材は、弾性係数が互いに異なる値で設定されている請求項２に記載の液体循環装置。
4. 前記処理部から前記タンクに向かう前記液体を貯留することが可能な補助タンクを備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液体循環装置。

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