(57)【要約】【課題】フロートの流路内壁面への接触によるパーティクルの発生を防止することができる流量計およびマスフローコントローラを提供する。【解決手段】ケーシング１１の内側には下方から上方に向けて流体を流す鉛直方向に沿った流路１２が形成される。流路１２の一部はテーパ管１５によってテーパ面１６とされている。流路１２内には棒磁石２１を内蔵するフロート２０が収容される。ケーシング１１の外周面にはリング形状の永久磁石である下部リング磁石３０および上部リング磁石３５が周設される。下部リング磁石３０および上部リング磁石３５の双方からフロート２０の棒磁石２１の下端および上端のそれぞれに同じ磁極の反発力による斥力が及ぼされる。これにより、流体の有無に関わらず、フロート２０が流路内壁面に接触することが常に防止され、その結果パーティクルの発生をも防止することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の一方の端を流路入り口である一次側とし、他方の端を流路出口である二次側として、その筒状の長手方向に沿って流体を流す流路を内側に形成した筒状のケーシングと、
前記流路内に流路に沿って移動可能に収容され、棒磁石を内蔵する棒状のフロートと、
前記ケーシングの一次側に付設され、前記棒磁石の一次側端部に斥力を及ぼす一次側磁石と、
前記ケーシングの二次側に付設され、前記棒磁石の二次側端部に斥力を及ぼす二次側磁石と、
を備えることを特徴とする流量計。
【請求項２】
請求項１記載の流量計において、
前記一次側磁石および前記二次側磁石はリング形状を有して前記ケーシングの外周面に周設されることを特徴とする流量計。
【請求項３】
請求項２記載の流量計において、
前記一次側磁石は前記ケーシングの長手方向にＮＳ磁極が形成されるとともに、
前記二次側磁石はリング形状の内周側と外周側とにＮＳ磁極が形成されることを特徴とする流量計。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の流量計において、
前記流路内に収容された前記フロートの前記棒磁石の長手方向延長線上に配置した磁気センサと、
前記磁気センサからの出力に基づいて前記ケーシング内における前記フロートの位置を検出して前記流路を流れる流体の流量を測定する測定部と、
をさらに備えることを特徴とする流量計。
【請求項５】
請求項４記載の流量計において、
前記ケーシングは、前記流路入り口が下で、前記流路出口が上となるように設置されるとともに、
前記ケーシングの上部に設けられ、前記流路を下方から上方に向かってきた流体の流れる向きを変更する流れ方向変更部材をさらに備え、
前記磁気センサは前記流れ方向変更部材の上部に設けられることを特徴とする流量計。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の流量計において、
前記磁気センサからの出力に基づいて、前記ケーシング内における前記フロートの位置を所定位置に調整して前記流路を流れる流体の流量が所定量となるように前記棒磁石に磁力を及ぼす電磁石をさらに備えることを特徴とする流量計。
【請求項７】
流体の流量を所定量に調整するマスフローコントローラであって、
筒状の一方の端を流路入り口である一次側とし、他方の端を流路出口である二次側として、その筒状の長手方向に沿って流体を流す流路を内側に形成した筒状のケーシングと、
前記流路内に流路に沿って移動可能に収容され、棒磁石を内蔵する棒状のフロートと、
前記ケーシングの一次側に付設され、前記棒磁石の一次側端部に斥力を及ぼす一次側磁石と、
前記ケーシングの二次側に付設され、前記棒磁石の二次側端部に斥力を及ぼす二次側磁石と、
前記流路内に収容された前記フロートの前記棒磁石の長手方向延長線上に配置した磁気センサと、
前記磁気センサからの出力に基づいて前記ケーシング内における前記フロートの位置を検出して前記流路を流れる流体の流量を測定する測定部と、
前記磁気センサからの出力に基づいて、前記ケーシング内における前記フロートの位置を所定位置に調整して前記流路を流れる流体の流量が所定量となるように前記棒磁石に磁力を及ぼす電磁石と、
を備えることを特徴とするマスフローコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石を内蔵したフロートを使用した流量計およびマスフローコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、気体、液体などの流体の流量を測定する流量計として円錐状の筒（テーパ管）にフロート（浮子）を収容したフロート式流量計が広く用いられている。フロート式流量計は、面積式流量計とも称され、テーパ管内におけるフロートの位置によって流路面積が増減するため、流量の大小によってフロートが上下動し、その釣り合う位置から流量を測定するものである。
【０００３】
フロート式流量計として、フロート内に磁石を内蔵し、その磁気を検出することによってフロートの高さ位置を測定するものが知られている。例えば、特許文献１には、フロート内に磁石を内蔵し、テーパ管の側面に配置したホールＩＣ素子によってフロート位置を検出して流量を測定するフロート式流量計が開示されている。また、特許文献２には、フロート内に磁石を内蔵した面積式流量計において、磁石の対称軸に垂直な平面上の対称軸からほぼ等距離の位置に複数の磁気センサを設ける構成が開示されている。さらに、特許文献３には、フロートに磁性材料を備え、フロートの外部から磁気を及ぼすことでフロートの変位を検出するフロート式流量計が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６５６１２号公報
【特許文献２】特開平７−１９８４３３号公報
【特許文献３】特開２００６−３４３３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のフロート式流量計においては、内部に流体が存在していない場合、または、流体が流れていない場合（流量が０）に、フロートが流路の内壁面（主に底面）に接触していた。また、流体が流れている場合であっても、流量や圧力が急激に変化した場合にはフロートが流路の内壁面（主に側面および上面）に擦過したり衝突することがあった。フロートが流路の内壁面に接触、擦過または衝突すると、パーティクルが発生する。フロート式流量計を半導体ウェハーなどの精密電子部品用基板を処理する装置に適用している場合、流量計内部にてパーティクルが発生すると、そのパーティクルが処理液とともに基板に供給されて付着し、処理結果に悪影響を与えるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フロートの流路内壁面への接触によるパーティクルの発生を防止することができる流量計およびマスフローコントローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、流量計であって、筒状の一方の端を流路入り口である一次側とし、他方の端を流路出口である二次側として、その筒状の長手方向に沿って流体を流す流路を内側に形成した筒状のケーシングと、前記流路内に流路に沿って移動可能に収容され、棒磁石を内蔵する棒状のフロートと、前記ケーシングの一次側に付設され、前記棒磁石の一次側端部に斥力を及ぼす一次側磁石と、前記ケーシングの二次側に付設され、前記棒磁石の二次側端部に斥力を及ぼす二次側磁石と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る流量計において、前記一次側磁石および前記二次側磁石はリング形状を有して前記ケーシングの外周面に周設されることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る流量計において、前記一次側磁石はケーシングの長手方向にＮＳ磁極が形成されるとともに、前記二次側磁石はリング形状の内周側と外周側とにＮＳ磁極が形成されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る流量計において、前記流路内に収容された前記フロートの前記棒磁石の長手方向延長線上に配置した磁気センサと、前記磁気センサからの出力に基づいて前記ケーシング内における前記フロートの位置を検出して前記流路を流れる流体の流量を測定する測定部と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る流量計において、前記ケーシングは、前記流路入り口が下で、前記流路出口が上となるように設置されるとともに、前記ケーシングの上部に設けられ、前記流路を下方から上方に向かってきた流体の流れる向きを変更する流れ方向変更部材をさらに備え、前記磁気センサは前記流れ方向変更部材の上部に設けられることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明に係る流量計において、前記磁気センサからの出力に基づいて、前記ケーシング内における前記フロートの位置を所定位置に調整して前記流路を流れる流体の流量が所定量となるように前記棒磁石に磁力を及ぼす電磁石をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明は、流体の流量を所定量に調整するマスフローコントローラにおいて、筒状の一方の端を流路入り口である一次側とし、他方の端を流路出口である二次側として、その筒状の長手方向に沿って流体を流す流路を内側に形成した筒状のケーシングと、前記流路内に流路に沿って移動可能に収容され、棒磁石を内蔵する棒状のフロートと、前記ケーシングの一次側に付設され、前記棒磁石の一次側端部に斥力を及ぼす一次側磁石と、前記ケーシングの二次側に付設され、前記棒磁石の二次側端部に斥力を及ぼす二次側磁石と、前記流路内に収容された前記フロートの前記棒磁石の長手方向延長線上に配置した磁気センサと、前記磁気センサからの出力に基づいて前記ケーシング内における前記フロートの位置を検出して前記流路を流れる流体の流量を測定する測定部と、前記磁気センサからの出力に基づいて、前記ケーシング内における前記フロートの位置を所定位置に調整して前記流路を流れる流体の流量が所定量となるように前記棒磁石に磁力を及ぼす電磁石と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１から請求項６の発明によれば、棒磁石を内蔵する棒状のフロートを流路に沿って移動可能に収容するケーシングの一次側に付設され、棒磁石の一次側端部に斥力を及ぼす一次側磁石と、該ケーシングの二次側に付設され、棒磁石の二次側端部に斥力を及ぼす二次側磁石と、を備えるため、フロートをケーシング内部に常に非接触に維持することができ、フロートの流路内壁面への接触によるパーティクルの発生を防止することができる。
【００１５】
特に、請求項２の発明によれば、一次側磁石および二次側磁石はリング形状を有してケーシングの外周面に周設されるため、フロートを安定してケーシング内部に非接触に維持することができる。
【００１６】
特に、請求項４の発明によれば、流路内に収容されたフロートの棒磁石の長手方向延長線上に磁気センサを配置しているため、フロートの位置を高精度にて検出することができ、流体の流量を正確に測定することができる。
【００１７】
特に、請求項６の発明によれば、磁気センサからの出力に基づいて、ケーシング内におけるフロートの位置を所定位置に調整して流路を流れる流体の流量が所定量となるように棒磁石に磁力を及ぼす電磁石をさらに備えるため、流量計に流量調整機能をも付与することができる。
【００１８】
また、請求項７の発明によれば、棒磁石を内蔵する棒状のフロートを流路に沿って移動可能に収容するケーシングの一次側に付設され、棒磁石の一次側端部に斥力を及ぼす一次側磁石と、該ケーシングの二次側に付設され、棒磁石の二次側端部に斥力を及ぼす二次側磁石と、を備えるため、フロートをケーシング内部に常に非接触に維持することができ、フロートの流路内壁面への接触によるパーティクルの発生を防止することができる。また、磁気センサからの出力に基づいて、ケーシング内におけるフロートの位置を所定位置に調整して流路を流れる流体の流量が所定量となるように棒磁石に磁力を及ぼす電磁石を備えるため、フロートの位置を所定位置に移動させて処理液の流量を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る流量計を組み込んだ基板処理装置の構成例の概略を示す図である。
【図２】本発明に係る流量計の構成を示す図である。
【図３】フロートの高さ位置による磁気センサの磁界の強さの変化を説明する図である。
【図４】フロートの高さ位置による磁気センサの磁界の強さの変化を説明する図である。
【図５】本発明に係る流量計の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
まず、本発明に係る流量計の好適な適用例について概説する。図１は、本発明に係る流量計を組み込んだ基板処理装置の構成例の概略を示す図である。基板処理装置１は、処理ユニット５を備える。処理ユニット５は、半導体ウェハーなどの基板Ｗを水平面内で回転させつつ、その基板Ｗの表面に洗浄ノズル６から純水を吐出して洗浄処理を行う洗浄処理ユニットである。
【００２２】
洗浄ノズル６は、単純に純水を吐出するストレートノズルであっても良いし、純水と気体とを混合して純水の微小液滴を生成して吐出する二流体ノズルであっても良いし、高圧の純水を吐出する高圧洗浄ノズルであっても良い。また、超音波振動子を付設して洗浄ノズル６を超音波洗浄ノズルとしても良い。また、処理ユニット５は、洗浄ノズル６以外の洗浄手段（例えば洗浄ブラシ）を備えるものであっても良い。さらに、処理ユニット５は、洗浄ノズル６から処理槽内に純水を供給して貯留し、その純水中に複数の基板Ｗを浸漬して洗浄処理を行うものであっても良い。また、処理ユニット５での処理対象となる基板Ｗは液晶表示装置用のガラス基板などの精密電子部品用基板であっても良い。
【００２３】
洗浄ノズル６は処理液配管７を介して処理液供給源２と連通接続されている。本実施形態においては、処理液供給源２は処理液として純水を供給する。処理液配管７の経路途中には、ポンプ８、供給バルブ３、フィルター４および本発明に係る流量計１０が介挿されている。ポンプ８を作動させつつ供給バルブ３を開放することによって、処理液供給源２から洗浄ノズル６に純水が送給されて基板Ｗに吐出される。フィルター４は、処理液供給源２から送給される純水中に含まれるパーティクルを除去する。流量計１０は、処理液配管７を流れる純水の流量を測定する。なお、本実施形態においては、ポンプ８は一定の圧力にて純水を送給するものとする。
【００２４】
図２は、本発明に係る流量計１０の構成を示す図である。流量計１０は、筒状のケーシング１１の内部にフロート２０を収容して構成される。ケーシング１１は、耐薬品特性に優れた樹脂材料（例えば、フッ素樹脂）によって形成され、上端と下端とが開放された中空の円筒形状を有する。ケーシング１１の円筒軸方向が鉛直方向に沿うように流量計１０は処理液配管７に設けられる。従って、ケーシング１１の内側には下方から上方に向けて流体を流す鉛直方向に沿った流路１２が形成される。ケーシング１１においては、筒状の一方の端が流路１２の入り口である一次側であり、他方の端が流路１２の出口である二次側である。本実施形態の流量計１０は、一次側が下で、二次側が上となるように、設置されている。
【００２５】
フロート２０は、棒磁石２１の表面に耐薬品特性に優れた樹脂層２２をコーティングして構成される。棒磁石２１は棒状の永久磁石であり、本実施形態においては二次側である上側にＮ極、一次側である下側にＳ極が形成されている。フロート２０は、棒磁石２１を内蔵する棒状浮子であり、長尺の円筒形状を有する。フロート２０の直径はケーシング１１の内径よりも小さく、フロート２０は流路１２内に昇降可能に収容される。なお、本実施形態の流量計１０では、フロート２０全体の比重は流量測定対象となる処理液（ここでは純水）の比重よりも大きい。
【００２６】
ケーシング１１の内側壁面に沿ってテーパ管１５が設置されており、このテーパ管１５の内側が流路１２の一部を構成する。テーパ管１５の内側には一次側から二次側へ向けて内径が大きくなるように、すなわち本実施形態の流量計１０では、下方から上方に向けて内径が大きくなるようなテーパ面１６が形成されている。テーパ面１６の底部はフロート止め部１７とされている。テーパ面１６のいずれの位置における内径もフロート２０の直径より大きく、フロート２０の少なくとも下端はテーパ面１６の内側にはまり込む。一方、フロート止め部１７にはフロート２０の直径よりも小さい直径を有する円筒状の開口１８が形成されている。よって、フロート２０がフロート止め部１７よりも下方に落下することは防止される。また、テーパ管１５の下端開口１９は、処理液配管７と連通接続されて流路入口とされている。
【００２７】
ケーシング１１の外周面には一次側磁石である下部リング磁石３０および、二次側磁石である上部リング磁石３５が周設されている。図２の構成例においては、ケーシング１１の外周面であって長手方向中央よりも下側に下部リング磁石３０が周設され、上側に上部リング磁石３５が周設される。
【００２８】
下部リング磁石３０および上部リング磁石３５は、ともにリング形状を有する永久磁石である。本実施形態においては、図２に示すように、下部リング磁石３０についてはリング形状の上側にＳ極、下側にＮ極が形成されている。一方、上部リング磁石３５についてはリング形状の下側にＮ極、上側にＳ極が形成されている。
【００２９】
ケーシング１１の上端にはＬ字管４０が接続されている。Ｌ字管４０は、流体の流れる向きを９０度変更する流れ方向変更部材であり、本実施形態においては流路１２を下方から上方に向かって流れてきた処理液の流れを横方向（水平方向）に曲げる。このＬ字管４０の先端の開口４１は、処理液配管７と連通接続されて流路出口とされている。
【００３０】
Ｌ字管４０の上側には磁気センサ５０が設けられている。本実施形態においては、磁気センサ５０としてホールセンサを用いている。ホールセンサはホール効果を利用して磁界を検出するセンサである。磁気センサ５０は、Ｌ字管４０の上側であって、流路１２内に収容されてケーシング１１の中心軸方向に沿って直立姿勢（長手方向が鉛直方向に沿った姿勢）で浮遊するフロート２０の棒磁石２１の長手方向に沿った上方、つまり棒磁石２１の軸方向延長線上の直上に配置される。
【００３１】
磁気センサ５０は、磁界の強さに比例した電圧を発生して出力する。その電圧信号は磁気センサ５０から出力されて演算部５５に入力される。演算部５５は、通常のコンピュータと同様の構成を備えており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび磁気ディスクなどを備える。演算部５５は、所定の演算用プログラムを実行することによって、磁気センサ５０から出力された電圧信号のレベルを流量計１０の内部を流れる処理液の流量に変換する。
【００３２】
また、磁気センサ５０のさらに上側には電磁石６０が設けられている。電磁石６０は、鉄心のまわりにコイルを巻き付けたものであり、電源６１からコイルに電流を流すことによって磁界を発生する。電源６１からコイルに流す電流値、すなわち電磁石６０の発生する磁力は演算部５５によって制御されている。
【００３３】
本実施形態の流量計１０においては、ケーシング１１内に処理液が存在していないとき、または、処理液が流れていないときであっても、フロート２０は流量計１０の内壁面に接触することなく静止状態で支持される。すなわち、フロート２０は流路１２内に昇降可能に収容されるとともに、棒磁石２１の下端のＳ極には下部リング磁石３０の上側のＳ極から同じ磁極が反発しあうことによる斥力が及ぼされる。下部リング磁石３０は棒磁石２１の下端近傍を取り囲むように配置されているため、下部リング磁石３０のＳ極は棒磁石２１の下端位置をケーシング１１の径方向中心に規制するとともに、棒磁石２１に上向きの力を作用させる。一方、棒磁石２１の上端のＮ極には上部リング磁石３５の下側のＮ極から同じ磁極が反発しあうことによる斥力が及ぼされる。上部リング磁石３５も棒磁石２１の上端近傍を取り囲むように配置されているため、上部リング磁石３５のＮ極は棒磁石２１の上端位置をケーシング１１の径方向中心に規制する。
【００３４】
従って、流量計１０に処理液が存在していないとき、または、処理液が流れていないときであっても、フロート２０はケーシング１１の内側に浮遊状態で支持され、その高さ位置はフロート２０に作用する重力と下部リング磁石３０からの上向きの斥力とが釣り合う位置となる。また、下部リング磁石３０および上部リング磁石３５によってフロート２０の上端および下端がそれぞれケーシング１１の径方向中心に位置される。その結果、フロート２０は、ケーシング１１の内側に直立姿勢にて浮遊状態で支持され、フロート２０は流量計１０の内壁面に全く接触していない。なお、下部リング磁石３０からフロート２０の下端に安定して上向きの力を及ぼせるように、フロート止め部１７の上下にわたって下部リング磁石３０を設けておくことが好ましい。
【００３５】
上記の流量計１０にて処理液の流量を測定するときには、処理液配管７を流れる処理液がテーパ管１５の下端開口１９から流路１２内に流入し、流路１２を一次側から二次側へ、すなわち下方から上方に向けて流れ、さらにＬ字管４０によって横方向に流れの向きが変えられてＬ字管４０の先端の開口４１から流出する。この過程において、処理液はその流量に応じてフロート２０を一次側から二次側へ移動、すなわち押し上げる。具体的には、テーパ管１５のテーパ面１６内におけるフロート２０の高さ位置によってフロート２０下端における流路面積が増減することとなり、フロート２０が二次側寄りの位置、すなわち上方に位置しているほど流路面積が増大する。よって、処理液配管７から流入する処理液の流量が大きくなると流路面積も大きくなるようにフロート２０が上昇し、逆に処理液の流量が小さくなると流路面積も小さくなるようにフロート２０が下降する。但し、本実施形態のフロート２０は磁気浮上によって非接触支持されるものであるため、処理液の流量が所定値以下となった場合であっても一定の高さ位置（処理液が流れていないときにフロート２０が浮遊状態で支持される位置）より下には降下しない。
【００３６】
フロート２０が処理液の流量の変動によって上下動したとしても、下部リング磁石３０および上部リング磁石３５からフロート２０の棒磁石２１の下端および上端に常に磁気による斥力を及ぼしているため、フロート２０は流量計１０の内壁面に接触しない。従って、フロート２０の流路内壁面への接触によるパーティクルの発生を防止することができる。そして、その結果、洗浄ノズル６からパーティクルの混入していない清浄な純水を基板Ｗに吐出することができ、処理ユニット５での処理結果に悪影響を与えるのを防止することができる。
【００３７】
流量計１０を流れる処理液の流量は流路１２内におけるフロート２０の高さ位置を検出することによって測定することができる。上述したように、処理液の流量に応じてフロート２０が上下動するため、一定位置で釣り合っているフロート２０の高さ位置を検出すれば流路１２を流れる処理液の流量を求めることができるのである。そして、本実施形態においては、磁気センサ５０によってフロート２０の高さ位置を検出することによって処理液の流量を測定している。
【００３８】
フロート２０は棒磁石２１を内蔵しており、その棒磁石２１のＮ極からＳ極に向けて磁力線が形成されている。棒磁石２１から磁気センサ５０に磁気を及ぼすことは、このような磁力線が磁気センサ５０を通過することである。そして、棒磁石２１が磁気センサ５０の位置に作る磁界の強さは棒磁石２１の上端と磁気センサ５０との距離に反比例する。従って、処理液の流量が大きく、フロート２０が高く上昇しているほど磁気センサ５０の位置における磁界の強さも強くなる。磁気センサ５０は、磁界の強さに比例した電圧を発生するホールセンサであり、磁気センサ５０から出力された電圧信号のレベルを計測することによってフロート２０の高さ位置を検出することができ、その高さ位置から処理液の流量を求めることができる。図２に示す流量計１０においては、演算部５５が磁気センサ５０から出力された信号に基づいてケーシング１１内におけるフロート２０の高さ位置を検出し、その高さ位置から処理液の流量を測定している。
【００３９】
ここで本実施形態においては、下部リング磁石３０および上部リング磁石３５によってフロート２０がケーシング１１の中心軸に沿った直立姿勢に規制されており、磁気センサ５０はそのフロート２０の棒磁石２１の長手方向に沿った上方（直上）に設けられているため、フロート２０の高さ位置の変化を高精度にて検出することができる。このことを図３および図４を用いて説明する。
【００４０】
図３に示すように、流路１２を流れる処理液の流量が比較的小さいときには、フロート２０は一次側寄りに在って、すなわちフロート２０の高さ位置が低く磁気センサ５０とフロート２０の上端との間隔が離れており、磁気センサ５０を通過する磁力線の密度は小さい。つまり、磁気センサ５０の位置における磁界の強さが弱い。
【００４１】
図３の状態から流路１２を流れる処理液の流量が増加するとフロート２０が二次側へ押し上げられ、その増加した後の流量とフロート２０下端における流路面積とが釣り合う図４の位置にまでフロート２０が上昇する。図４に示すように、フロート２０が二次側寄りに移動し、すなわちフロート２０の高さ位置が高くなって磁気センサ５０とフロート２０の上端とが近づき、磁気センサ５０を通過する磁力線の密度が大きくなる。つまり、磁気センサ５０の位置における磁界の強さが強くなる。このとき、本実施形態においては、磁気センサ５０が棒磁石２１の長手方向延長線上に配置されているため、他の位置（例えば棒磁石の側方）に比較してフロート２０の上下動にともなう磁界の強さの変化率が大きい。従って、フロート２０の高さ位置を高精度で検出することができ、処理液の流量を正確に測定することができる。なお、磁気センサ５０および演算部５５によって測定された処理液の流量を表示パネル（図示省略）に表示するようにしても良いし、予め設定された適正範囲と測定流量とを演算部５５が比較して適正範囲から外れている場合には上下限警報を発報するようにしても良い。
【００４２】
また、流量計１０は電磁石６０を備える。電源６１から電磁石６０のコイルに電流を流すと電磁石６０から新たな磁界が発生してフロート２０の棒磁石２１に磁力を及ぼす。電磁石６０からの磁力を受けてフロート２０が上下動すると、フロート２０の一次側端部とテーパ管１５のテーパ面１６との間隙の面積つまり、フロート２０下端における流路面積が変化し、流路１２を流れる処理液の流量がその流路面積に応じた値に規制されることとなる。すなわち、電磁石６０によって能動的に流路１２を流れる処理液の流量を調整することができ、流量計１０に流量測定機能に加えて流量調整機能を付与することができる。流量調整機能を備える流量計１０はいわゆるマスフローコントローラと呼称されるものと同じである。
【００４３】
電磁石６０を作動させて処理液の流量を調整する場合には、磁気センサ５０からの出力に基づいて、ケーシング１１内におけるフロート２０の高さ位置を所定位置に調整して流路１２を流れる処理液の流量が所定量となるように電磁石６０から棒磁石２１に磁力を及ぼさせる。具体的には、磁気センサ５０から出力された電圧信号のレベルを計測することによって得られたフロート２０の高さ位置に基づいて、演算部５５がフロート２０の高さ位置が所定位置に維持されるように電源６１の出力をフィードバック制御する。これにより、流路１２を流れる処理液の流量が所定量に調整され、処理液配管７を流れる処理液の流量を流量計１０によって一定に保つことができる。但し、磁気センサ５０は電磁石６０が発生する磁界の影響をも受けるため、演算部５５は磁気センサ５０から出力された信号のレベルに対して電磁石６０による磁界の強さを減算する補正を行ってフロート２０の高さ位置を検出する。磁気センサ５０および電磁石６０はともに固定設置されているものであってそれらの間隔は一定であり、また電磁石６０のコイルに流れる電流値は演算部５５自身が制御するものであるため、電磁石６０が磁気センサ５０の位置に作る磁界の強さは容易に算定することができる。
【００４４】
本実施形態の流量計１０によれば、下部リング磁石３０および上部リング磁石３５の双方からフロート２０の棒磁石２１の下端および上端のそれぞれに同じ磁極の反発力による斥力を及ぼしている。下部リング磁石３０は棒磁石２１の下端に上向きの力とケーシング１１の径方向中心に留まる力を与える。上部リング磁石３５は棒磁石２１の上端に下向きの力（棒磁石２１の下端への上向きの力より弱い力）とケーシング１１の径方向中心に留まる力を与える。このため、流量計１０に処理液が存在していないとき、または、処理液が流れていないときは、フロート２０はケーシング１１の内側に浮遊状態で直立姿勢にて支持され、流路内壁面に接触することが防止される。また、流量計１０に処理液が流れてフロート２０が上下動しているときであっても、下部リング磁石３０および上部リング磁石３５からの斥力によって棒磁石２１の位置はケーシング１１の中心軸に規制されるため、フロート２０の上下動もケーシング１１の中心軸に沿ったものとなり、フロート２０が流路内壁面に接触することが防止される。よって、フロート２０をケーシング１１の内部に常に非接触状態に維持することができ、フロート２０の流路内壁面への接触によるパーティクルの発生を防止することができる。
【００４５】
また、本実施形態の流量計１０は、ケーシング１１内に直立姿勢で支持されるフロート２０の棒磁石２１の長手方向に沿った直上位置に配置された磁気センサ５０によってフロート２０の高さ位置を検出して処理液の流量を測定している。両端にＮＳ磁極が形成された棒磁石２１の長手方向延長線上はフロート２０の上下動にともなう磁界の強さの変化率が最大となる。従って、フロート２０が上下動したときに磁気センサ５０から出力される信号レベルの変化も大きくなり、高い精度にてフロート２０の高さ位置を検出することができる。その結果、処理液の流量を正確に測定することができ、流量が微量に変化したときにも正確にその変化を検知することができる。また、フロート２０の高さ位置に関わらず、１個の磁気センサ５０によって連続して棒磁石２１からの磁界の強さを検出して電圧信号として出力することができるため、流量測定の分解能も高いものとすることができる。
【００４６】
また、本実施形態の流量計１０は、さらに電磁石６０を備えることによって、フロート２０の高さ位置を所定位置に移動させて処理液配管７を流れる処理液の流量を調整することができる。これにより、本実施形態の流量計１０は、マスフローコントローラとしての機能をも備えるものとなる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、電磁石６０を磁気センサ５０の上側に設けるようにしていたが、これ代えて、図５に示すように、ケーシング１１の外周面に電磁石１６０を付設するようにしても良い。図５において、上記実施形態の図２と同一の要素については同一の符号を付しており、電磁石１６０の設置位置と上部リング磁石１３５以外については図２と同じ構成を有する。図５に示すように、電磁石１６０をケーシング１１の外周面に付設したとしても、電源６１から電磁石１６０のコイルに電流を流すと電磁石１６０から新たな磁界が発生してフロート２０の棒磁石２１に磁力を及ぼすことができる。このときに、上記実施形態と同様に、磁気センサ５０から出力された電圧信号のレベルを計測することによって得られたフロート２０の高さ位置に基づいて、演算部５５がフロート２０の高さ位置が所定位置に維持されるように電源６１の出力をフィードバック制御する。これにより、処理液配管７を流れる処理液の流量を一定量に調整することができる。電磁石の設置位置は図２，５の例に限定されるものではなく、コイル通電時にフロート２０の棒磁石２１に磁力を及ぼすことができる位置であれば良い。また、図５において、上部リング磁石１３５はリング形状の内周側にＮ極、外周側にＳ極が形成された磁石を使用している。なお、上記実施形態の上部リング磁石３５のように、リング形状の下側にＮ極、上側にＳ極が形成された磁石を使用する方が、比較的弱い磁力の磁石で足りるので好ましい。
【００４８】
また、上記実施形態においては、磁気センサ５０としてホールセンサを用いていたが、これに限定されるものではなく、磁界の強さを計測できるセンサであれば良く、例えば磁気インピーダンス素子やコイルを用いるようにしても良い。但し、磁気センサ５０としてコイルを用いた場合には、静止しているフロート２０の高さ位置をも検出できる検出回路を別途設けておく必要がある。
【００４９】
また、上記実施形態においては、フロート２０の棒磁石２１の長手方向に沿った二次側の位置すなわち直上位置に磁気センサ５０を配置していたが、棒磁石２１の長手方向に沿った一次側の位置すなわち直下位置に磁気センサ５０を配置するようにしても良い。棒磁石２１の長手方向に沿った直下位置であっても直上位置と同様にフロート２０の上下動にともなう磁界の強さの変化率が最大となる。従って、上記実施形態と同様に、フロート２０の高さ位置を高精度にて検出することができ、処理液の流量を正確に測定することができる。すなわち、磁気センサ５０は、ケーシング１１内に直立姿勢で支持されるフロート２０の棒磁石２１の長手方向延長線上に配置すれば良い。
【００５０】
また、上記実施形態においては、下部リング磁石３０および上部リング磁石３５をリング形状の永久磁石としていたが、リング形状に限定されるものではなく、これらをケーシング１１の外周面を取り囲むように配置された複数の永久磁石としても良い。もっとも、棒磁石２１に安定してケーシング１１の径方向中心に留まる磁力を与えるためには、下部リング磁石３０および上部リング磁石３５をリング形状とするのが最も好ましい。
【００５１】
また、上記実施形態においては、下部リング磁石３０のリング形状の上側にＳ極、下側にＮ極を形成し、上部リング磁石３５のリング形状の下側にＮ極、上側にＳ極を形成していたが、これに限定されるものではなく、棒磁石２１の磁極が逆であれば下部リング磁石３０および上部リング磁石３５の磁極も逆にする必要がある。すなわち、棒磁石２１の上側にＳ極、下側にＮ極が形成されていれば、下部リング磁石３０のリング形状の上側にＮ極、下側にＳ極を形成し、上部リング磁石３５のリング形状の下側にＳ極、上側にＮ極を形成する必要がある。
【００５２】
また、下部リング磁石３０のリング形状の上下にＮＳ磁極を形成することに限定されるものでは無い。下部リング磁石３０のリング形状の内周側と外周側とにＮＳ磁極を形成するようにしても良い。
【００５３】
さらに、上記実施形態においては、ケーシング１１の外周面であって長手方向中央よりも下側に下部リング磁石３０が周設され、上側に上部リング磁石３５が周設されていたが、これに限定されるものではなく、相対的にケーシング１１の外周面下側に下部リング磁石３０が設けられ、外周面上側に上部リング磁石３５が設けられる構成であれば良い。例えば、下部リング磁石３０の設置位置がケーシング１１の長手方向中央より上側に越えても良いし、逆に上部リング磁石３５の設置位置が長手方向中央より下側に越えても良い。また、下部リング磁石３０および上部リング磁石３５の設置位置がケーシング１１の長手方向両端を越えていても良い。また、下部リング磁石３０および上部リング磁石３５がケーシング１１の外周面から若干の隙間をあけて設けられていても良い。
【００５４】
要するに、ケーシング１１の下部に付設され、棒磁石２１の一次側すなわち下端部に斥力を及ぼす一次側磁石である下部永久磁石と、ケーシング１１の二次側すなわち上部に付設され、棒磁石２１の二次側すなわち上端部に斥力を及ぼす二次側磁石である上部永久磁石と、を備える構成であれば、上記実施形態と同様に、フロート２０が流路内壁面に接触することが防止され、その結果、パーティクルの発生を防止することもできる。
【００５５】
また、上記実施形態においては、磁気センサ５０によってフロート２０の高さ位置を検出するようにしていたが、透明な処理液であれば目視によってフロート２０の高さ位置を視認して処理液の流量を測定するようにしても良い。また、光学センサ（例えば、透過型の光センサ）によってフロート２０の高さ位置を検出して処理液の流量を測定するようにしても良い。
【００５６】
また、上記実施形態においては、フロート２０の比重は、流量測定対象となる処理液の比重よりも大きいが、処理液の比重と同じにしてもよい。同じにしても、処理液が流れていないときには、フロート２０が所定位置（例えば、上記実施形態における処理液が流れていないときと同じ位置）に留まるように、フロート２０が一次側磁石である下部リング磁石３０から受ける磁力、および/または、二次側磁石である上部リング磁石３５から受ける磁力を調整すればよい。つまり、フロート２０の比重を処理液と同じにしたことによって、フロート２０が重力によって一次側へ引き寄せられていた力が無くなるのを補うように、下部リング磁石３０の磁力を弱めるか、上部リング磁石３５の磁力を強めればよい。
【００５７】
また、フロート２０の比重を、流量測定対象となる処理液の比重よりも小さくしてもよい。小さくしても、処理液が流れていないときに、フロート２０が所定位置に留まるように、フロート２０が一次側磁石である下部リング磁石３０から受ける磁力、および/または、二次側磁石である上部リング磁石３５から受ける磁力を調整すればよい。つまり、フロート２０の比重を処理液より小さくしたことによって、フロート２０が、浮力で二次側へ引き寄せられるのを解消するように、下部リング磁石３０の磁力を弱めるか、上部リング磁石３５の磁力を強めればよい。
【００５８】
また、上記実施形態においては、流量計１０を、一次側が下、二次側が上となるように設置したが、上下逆にしてもよい。逆にすれば、フロート２０の比重が処理液の比重よりも大きい場合には、フロート２０は重力によって二次側に引き寄せられる方向に力を受けることになるが、フロート２０が前記所定位置に留まるようにするには、一次側磁石の磁力を弱める、および/または、二次側磁石の磁力を強くすればよい。
【００５９】
また、流量計１０を水平にしてもよい。この場合には、フロート２０は処理液と比重が同じにするのが最適である。フロート２０の比重が処理液の比重と違っていても、少しの違いであれば、一次側磁石も二次側磁石も、フロート２０の棒磁石２０を取り囲むように配置されているため、フロート２０をケーシング１１の径方向中心に規制するので、支障はない。
【００６０】
また、流量計１０は、上下斜めに設置してもよい。要するに、流量計１０は、どのような向きに設置してもよい。さらには、流量計１０は、無重力状態の環境下に設置してもよい。
【００６１】
また、上記実施形態においては、演算部５５を通常のコンピュータと同様の構成とし、そのＣＰＵに所定の演算用プログラムを実行させて磁気センサ５０の出力信号から処理液の流量を算定させるようにしていたが、演算部５５を特定機能を有する電気回路として構成するようにしても良い。
【００６２】
また、本発明に係る流量計１０による測定対象となる処理液は純水に限定されるものではなく、塩酸（Ｈｃｌ）、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、アンモニア水（ＮＨ3＋Ｈ2Ｏ）等の薬液であっても良い。さらに、本発明に係る流量計１０による測定対象となる流体は液体に限定されるものではなく、気体であっても良い。但し、流量計１０による測定対象となる流体は非磁性流体である必要がある。
【符号の説明】
【００６３】
１  基板処理装置
５  処理ユニット
６  洗浄ノズル
７  処理液配管
１０  流量計
１１  ケーシング
１２  流路
１５  テーパ管
１６  テーパ面
２０  フロート
２１  棒磁石
３０  下部リング磁石
３５，１３５  上部リング磁石
４０  Ｌ字管
５０  磁気センサ
５５  演算部
６０，１６０  電磁石
Ｗ  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011075309.tif 000007