JP2002035566A - 混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は成分の異なる薬液を一定の比率で混
合することを課題とする。 【解決手段】 混合装置１０は、圧縮気体供給源２４か
ら供給される圧縮気体をＨＦタンク１２に供給してＨＦ
タンク１２の上部空間の圧力を高めることにより、ＨＦ
液を脈動のない安定した状態でスタティックミキサ１６
に供給することができ、ＨＦ液と純水とが均一の濃度と
なるように混合する。圧縮気体供給源２４には、ガス供
給管路２６の一端が接続されており、ガス供給管路２６
の他端はＨＦタンク１２に接続される。そして、ガス供
給管路２６には、ＨＦタンク１２に供給される圧力を所
定圧に調整する圧力調整弁２８と、ＨＦタンク１２に供
給されるガスの流量を計測するコリオリ式の質量流量計
３０とが配設されている。また、質量流量計３０がＨＦ
タンク１２に供給される圧縮気体の流量を計測するた
め、微少流量を高精度に計測できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば成分の異な
る複数の薬液を混合することで半導体や液晶などフラッ
トパネルディスプレイ製造プロセスに使用される混合液
を供給する混合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、成分の異なる薬液を混合する混合
装置では、薬液の原液及び純水を超音波渦流量計とエア
駆動バルブとが組み込まれた構成であり、超音波渦流量
計から出力されるパルスに応じて薬液の補充量を計量し
て薬液貯溜槽（供給タンク）へ送液し、薬液貯溜槽にお
いて薬液の原液及び純水を混合している。その後、薬液
貯溜槽の混合液は、半導体製造装置へと供給される。

【０００３】また、従来の混合装置においては、薬液貯
溜槽内の薬液の濃度むらを均一にするため、半導体製造
装置へ送液される薬液のうち一部を薬液貯溜槽へ還流さ
せていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成とされた従来の混合装置では、次のような問
題点があった。

【０００５】薬液の原液を供給する原液供給ラインで
は、原液と純水との混合比が例えば１：５００程度に設
定されているため、純水の供給量に対して原液の供給量
が微少であり、ポンプの圧力変動に起因する脈動や流量
の変動が生じると、原液の流量計測精度が低下して薬液
の混合濃度制御が難しくなり、混合精度が低下するとい
った問題がある。

【０００６】また、原液の流量を計測する超音波式流量
計の計測可能範囲が狭いので、原液の微少流量を正確に
計測することができず、計測精度を確保できる流量で原
液を供給する必要があった。

【０００７】また、原液が腐食性流体の場合において
は、この液体の流量を流量計で直接計測すると、流量計
自体が腐食することにより流量計の計測精度が低下し、
よって所定の混合液の薬液を生成することができなくな
る。

【０００８】そこで、本発明は上記課題を解決した混合
装置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】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。

【０００９】上記請求項１記載の発明は、貯溜タンクに
圧縮気体を供給する加圧手段と、加圧手段により供給さ
れる圧縮気体の流量を計測する流量計と、を備えてな
り、貯溜タンクに供給された圧縮気体の圧力により貯溜
タンク内の液体を安定供給することが可能になり、これ
により液供給量が変動することを防止できるとともに、
微少流量の計測精度を高めることができる。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、加圧手段か
ら供給される圧縮気体の圧力を所定圧に調整する圧力調
整手段を備えており、貯溜タンクに所定圧の圧縮気体を
安定供給することが可能となり、液供給量が変動するこ
とを防止できる。

【００１１】また、請求項３記載の発明は、圧縮気体が
不活性ガスであるので、圧縮気体の流量を計測する流量
計が腐食するおそれがなく、長期間の計測にも耐えるの
で、流量計の計測精度を高めると共に、計測寿命を延ば
すことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の実施の
形態について説明する。

【００１３】図１は本発明になる混合装置の一実施例の
概略構成を示すブロック図である。図１に示されるよう
に、混合装置１０は、ＨＦタンク１２に貯留された５０
％フッ化水素酸（腐食性流体）と、純水製造装置１４に
より生成された純水とをスタティックミキサ１６に供給
して所定の割合で混合し、混合液を下流側に設置された
半導体製造装置１８に供給するように構成されている。
尚、フッ化水素酸は、フッ化水素（hydrogen fluoride
）の水溶液であり、以下「ＨＦ液」と記す。ＨＦタン
ク１２に貯留されたＨＦ液は、上部空間に供給された圧
縮気体により加圧されており、ＨＦタンク１２の底部に
挿入されたＨＦ補充路２０を介してスタティックミキサ
１６に供給される。このＨＦ補充路２０の接液部の材質
は、耐薬品性に優れ、極めて不純物の溶出の少ないフッ
素樹脂、例えばＰＦＡ（バーフロロアルコキシ共重合
体）などにより構成される。

【００１４】ＨＦ補充路２０には、流量調整機構付のＨ
Ｆ補充用エア駆動弁２２が設けられている。このＨＦ補
充用エア駆動弁２２は、空気圧信号の供給により開弁ま
たは閉弁動作する。尚、ＨＦ補充用エア駆動弁２２を開
弁または閉弁させるための空気配管及びエア切替弁の説
明は、省略する。

【００１５】２４は圧縮気体供給源（加圧手段）で、例
えば窒素ガスなどの不活性ガスが加圧された状態で封入
されたガスボンベよりなる。尚、圧縮気体供給源２４と
しては、ガスボンベの代わりにコンプレッサを用いて圧
縮空気を供給するようにしても良い。

【００１６】圧縮気体供給源２４には、ガス供給管路２
６の一端が接続されており、ガス供給管路２６の他端は
ＨＦタンク１２に接続される。そして、ガス供給管路２
６には、ＨＦタンク１２に供給される圧力を所定圧に調
整する圧力調整弁２８と、ＨＦタンク１２に供給される
ガスの流量を計測するコリオリ式の質量流量計３０とが
配設されている。

【００１７】質量流量計３０は、ＨＦタンク１２に供給
されるガスの微少流量を正確に計測できるとともに、不
活性ガスの流量を計測することにより、腐食性流体の流
量を計測するようにしているので、腐食性流体を直接計
測する場合に比べて流量計の計測精度の低下が防止され
ている。

【００１８】また、ＨＦタンク１２では、圧縮気体供給
源２４から供給される圧縮気体の圧力により薬液をスタ
ティックミキサ１６に吐出するため、従来のようにポン
プにより送液する場合よりも圧力変動による脈動が殆ど
ない状態でＨＦ液を安定的に供給することができる。

【００１９】質量流量計３０から出力された流量計測信
号は、制御部３２に供給される。制御部３２は、後述す
るように質量流量計３０からの流量計測信号により瞬時
流量を演算し、ＨＦタンク１２に供給されるガス流量が
一定値を保つように圧力調整弁２８の弁開度を制御す
る。

【００２０】純水製造装置１４には、純水供給管路３４
の一端が接続されており、純水供給管路３４の他端は、
スタティックミキサ１６に接続されている。尚、純水製
造装置１４の内部には、生成された純水を送液するため
のポンプ（図示せず）が設けられている。

【００２１】また、純水供給管路３４には、純水供給圧
力を検出する圧力センサ３６と、純水計量用超音波渦流
量計３８と、流量調整機構付の純水補充用エア駆動弁４
０が配設されている。この純水補充用エア駆動弁４０
は、空気圧信号の供給により開弁または閉弁動作する。
尚、純水補充用エア駆動弁４０を開弁または閉弁させる
ための空気配管及びエア切替弁の説明は、省略する。

【００２２】そして、制御部１９は、圧力センサ３６に
より検出された純水の供給圧力Ｐ１に基づいて圧力調整
弁２８を作動させて圧縮気体供給源２４から供給される
圧縮気体の圧力Ｐ２がＰ２≧Ｐ１となるように圧力調整
を行って純水がＨＦタンク１２に逆流することを防止す
る。

【００２３】スタティックミキサ１６は、内部にＨＦ液
と純水を混合するための流路が形成されており、均一に
混合された混合液を下流側へ吐出する。また、スタティ
ックミキサ１６の吐出側に接続された吐出管路４２は、
電磁弁からなる三方弁４４のａポートに接続されてい
る。また、三方弁４４のｂポートには、半導体製造装置
１８に連通された供給管路４６が接続されている。そし
て、三方弁４４のｃポートには、ドレン管路４８が接続
されている。

【００２４】ここで、ＨＦ液と純水とを１：５００の割
合で混合する場合の制御動作について説明する。

【００２５】図２は制御部３２が実行する制御処理のフ
ローチャートである。

【００２６】図２に示されるように、制御部３２は、ス
テップＳ１１（以下「ステップ」を省略する）で電源ス
イッチ（図示せず）がオンに操作されると、Ｓ１２に進
み、三方弁４４をａポートとｃポートとを連通させるよ
うに切り替える。

【００２７】次のＳ１３では、純水補充用エア駆動弁４
０を開弁させて純水の供給を開始する。続いて、Ｓ１４
に進み、圧力センサ３６により検出された純水の供給圧
力Ｐ１を読み込む。Ｓ１５では、純水計量用超音波渦流
量計３８により測定された流量Ｑ１を読み込む。そし
て、Ｓ１６において、純水の供給流量が例えば５Ｌ／ｍ
ｉｎになるように純水補充用エア駆動弁４０の弁開度を
調整する。

【００２８】次のＳ１７では、純水計量用超音波渦流量
計３８により測定された流量Ｑ１が目標流量５Ｌ／ｍｉ
ｎに達したかどうかをチェックしており、流量がＱ１＝
５Ｌ／ｍｉｎになるまで、流量調整を行う。そして、Ｓ
１７において、流量Ｑ１が目標流量５Ｌ／ｍｉｎに達す
ると、Ｓ１８に進み、ガス供給管路２６に設けられた圧
力調整弁２８の弁開度を調整して圧縮気体供給源２４か
ら供給される圧縮気体の圧力Ｐ２が純水の供給圧力Ｐ１
と同圧か僅かに大きい圧力（Ｐ２≧Ｐ１）となるように
圧力調整を行って純水がＨＦタンク１２に逆流すること
を防止する。

【００２９】Ｓ１９では、Ｐ２≧Ｐ１となるように圧力
調整弁２８の弁開度が調整されたことを確認しており、
圧縮気体の圧力Ｐ２が純水の供給圧力Ｐ１と同圧か僅か
に大きい圧力に調整されると、Ｓ２０に進み、ＨＦ補充
用エア駆動弁２２を開弁する。

【００３０】次のＳ２１では、質量流量計３０により測
定されたＨＦタンク１２に供給されるガス流量Ｑ２を読
み込むとともに、Ｓ２２に進み、流量Ｑ２が目標流量１
０ｍＬ／ｍｉｎに達したかどうかをチェックする。そし
て、Ｓ２２において、ＨＦタンク１２に供給されるガス
流量Ｑ２が目標流量１０ｍＬ／ｍｉｎに達したとき、Ｓ
２３に進み、三方弁４４をａポートとｂポートとを連通
するように切り替える。これで、スタティックミキサ１
６では、純水が５Ｌ／ｍｉｎの流量で安定供給されると
ともに、ＨＦ液が１０ｍＬ／ｍｉｎの流量で安定供給さ
れ、ＨＦ液と純水とが１：５００の割合で安定的に混合
される。

【００３１】次のＳ２４では、電源スイッチがオフに操
作されたかどうかをチェックしており、電源スイッチが
オンであるときは上記Ｓ１４に戻り、Ｓ１４〜Ｓ２４の
処理を繰り返す。また、Ｓ２４において、電源スイッチ
がオフに操作されたときは、Ｓ２５で全ての弁を閉弁さ
せて一連の制御処理を終了する。

【００３２】このように、混合装置１０は、圧縮気体供
給源２４から供給される圧縮気体をＨＦタンク１２に供
給してＨＦタンク１２の上部空間の圧力を高めることに
より、ＨＦ液を脈動のない安定した状態でスタティック
ミキサ１６に供給することができ、ＨＦ液と純水とが均
一の濃度となるように混合することができる。

【００３３】そのため、ＨＦ液の流量を純水の流量に対
して１：５００の割合となるように微少流量に調整する
場合でも安定供給することができ、混合液の濃度のばら
つきを抑制できる。また、２液を混合する手段として、
スタティックミキサ１６を用いることが可能になるた
め、装置の小型化及び省スペース化を図ることができ
る。さらには、２液を混合するためのタンクを設ける必
要がなくなるので、また、本実施例では、ＨＦ液の流量
を直接計測するのではなく、質量流量計３０がＨＦタン
ク１２に供給される圧縮気体の流量を計測するため、微
少流量を高精度に計測できるので、２液を混合された混
合液の濃度調整を安定的に行うことができる。

【００３４】ここで、本発明の変形例について説明す
る。

【００３５】図３は本発明の変形例１の構成を示すブロ
ック図である。

【００３６】図３に示されるように、混合装置５０は、
ＨＦ補充路２０及び純水供給管路３４の下流側先端部分
が挿入された供給タンク５２を有する。供給タンク５２
では、前述したようにＨＦ補充用エア駆動弁２２の開弁
によりＨＦ補充路２０を介してＨＦ液が補充されると共
に、上記純水補充用エア駆動弁４０の開弁により純水供
給管路３４を介して純水が補充され、ＨＦ液と純水が所
定の割合で混合された混合液が生成される。

【００３７】また、供給タンク５２において、ＨＦ液が
１０ｍＬ／ｍｉｎの流量で安定供給され、純水が５Ｌ／
ｍｉｎの流量で安定供給されるため、例えば一定の比率
（１：５００）で混合される。さらに、供給タンク５２
には、混合液の液面を監視する第１、第２液面センサ５
６，５７が挿入されている。第１液面センサ５６は、混
合液の上限位置を検知するレベルゲージであり、第２液
面センサ５７は、混合液の下限位置を検知するレベルゲ
ージである。

【００３８】供給タンク５２内で混合された混合液（薬
液）は、薬液供給ポンプ５３により圧送されて供給管路
４６を介して半導体製造装置４５へ送液される。また、
薬液供給ポンプ５３の下流側には、流量調整機構付きの
薬液供給用エア駆動弁５５が設けられている。

【００３９】また、供給タンク５２と半導体製造装置４
５との間には、半導体製造装置４５で余った余剰混合液
を供給タンク５２へ戻す回収管路５９が連通されてい
る。そのため、供給タンク５では、ＨＦ補充用管路２０
から補充されるＨＦ液と、純水補充用管路３４から補充
される純水と、回収管路５９から回収された混合液とが
混合される。

【００４０】このように、混合装置５０は、圧縮気体供
給源２４から供給される圧縮気体をＨＦタンク１２に供
給してＨＦタンク１２の上部空間の圧力を高めることに
より、ＨＦ液を脈動のない安定した状態で供給タンク５
２に供給できるとともに、ＨＦ液と純水とを一定の比率
で正確に混合することができる。

【００４１】図４は本発明の変形例２の構成を示すブロ
ック図である。

【００４２】図４に示されるように、変形例２におい
て、ガス供給管路２６には、上記質量流量計３０の代わ
りに流量調整手段としての流量調整弁６０と、流量調整
弁６０により調整された不活性ガスの流量を計測する流
量計６１とが設けられている。流量計６１は、タービン
式流量計あるいは容積式流量計などからなり、ガス供給
管路２６を流れる不活性ガスの流量に比例した流量パル
スを制御部３２に出力する。

【００４３】制御部３２では、上記図２に示す処理を実
行すると共に、流量計６０から出力された流量パルスを
積算して現在の瞬時流量を演算する。そして、制御部３
２は、予め設定されている当該流量計６１の計測可能範
囲と計測された流量計測値とを比較し、流量計測値が計
測可能範囲の最小値以下のときは流量調整弁６０の弁開
度を弁開方向に駆動し、流量計測値が計測可能範囲の最
大値以上のときは流量調整弁６０の弁開度を弁閉方向に
駆動する。

【００４４】これにより、流量計６１は、ガス供給管路
２６を流れる不活性ガスの流量を常に計測可能範囲の流
量で計測できるので、計測精度を保持することができ、
不活性ガスの混合制御の信頼性をより高めることができ
る。

【００４５】尚、本実施の形態では、フッ化水素酸と純
水とを所定の割合で混合させる場合を一例として挙げた
が、他の薬液を混合する場合にも本発明が適用できるの
は勿論である。

【００４６】また、本実施の形態では、フッ化水素酸と
純水との２種類の液体を混合する場合を一例として説明
したが、成分が異なる２種以上の液体を混合させる場合
にも本発明が適用できるのは勿論である。

【００４７】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、貯溜タンクに圧縮気体を供給する加圧手段と、加圧
手段により供給される圧縮気体の流量を計測する流量計
と、を備えてなるため、貯溜タンクに供給された圧縮気
体の圧力により貯溜タンク内の液体を安定供給すること
が可能になり、これにより液供給量が変動することを防
止できるとともに、微少流量の計測精度を高めることが
できる。そのため、希薄濃度の薬液を調合する際、所定
の比率になるように薬液の調合精度を高めることが可能
になり、微少流量の薬液と大流量の薬液とを所定の比率
で均一に混合することができる。

【００４８】また、請求項２記載の発明によれば、加圧
手段から供給される圧縮気体の圧力を所定圧に調整する
圧力調整手段を備えてなるため、貯溜タンクに所定圧の
圧縮気体を安定供給することが可能となり、液供給量が
変動することを防止できる。また、請求項３記載の発明
によれば、圧縮気体が不活性ガスであるので、圧縮気体
の流量を計測する流量計が腐食するおそれがなく、長期
間の計測にも耐えるので、流量計の計測精度を高めると
共に、計測寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる混合装置の一実施例の概略構成を
示すブロック図である。

【図２】制御部１９で実行される薬液混合制御処理の手
順を説明するためのフローチャートである。

【図３】混合装置の変形例１の概略構成を説明するため
のブロック図である。

【図４】混合装置の変形例２の概略構成を説明するため
のブロック図である。

【符号の説明】

１０，５０ 混合装置 １２ ＨＦタンク １４ 純水製造装置 ２０ ＨＦ供給路 ２２ ＨＦ供給用エア駆動弁 ２４ 圧縮気体供給源２４ ２８ 圧力調整弁 ３０ 質量流量計 ３２ 制御部 ３４ 純水供給路 ３６ 圧力センサ ３８ 純水計量用超音波渦流量計 ４０ 純水供給用エア駆動弁 ５２ 供給タンク ６０ 流量調整弁 ６１ 流量計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G035 AB36 AE02 AE13 4G037 BA01 BB06 BC02 BC03 BD01 BD02 EA01 5F043 EE24 EE28 EE29 EE31 GG10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体が貯溜された複数の貯溜タンクと、
   該貯溜タンクより供給された液体を供給タンクに補充す
   る複数の補充ラインと、前記各液体を所定の比率で前記
   供給タンクにて混合させるために前記各補充ラインから
   所定量の液体を補充させるべく、前記計量手段からの信
   号に基づき前記各弁手段を制御する制御手段と、を有す
   る混合装置において、 前記貯溜タンクに圧縮気体を供給する加圧手段と、 前記加圧手段により供給される圧縮気体の流量を計測す
   る流量計と、 を備えてなることを特徴とする混合装置。
2. 【請求項２】 前記加圧手段から供給される圧縮気体の
   圧力を所定圧に調整する圧力調整手段を備えてなること
   を特徴とする請求項１記載の混合装置。
3. 【請求項３】 前記圧縮気体は、不活性ガスであること
   を特徴とする請求項１または２記載の混合装置。