JP2010054278A - 導電率測定装置および導電率測定装置を用いた導電率測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配管経路内を流れる被測定流体の導電率を精度良く算出する。
【解決手段】配管経路を流れる被測定流体と接触するように前記配管経路の主流路の所定位置に電極２２ａ〜２２ｄを配置し、４電極法により電極間のインピーダンス値を測定し、このインピーダンス値から被測定流体の導電率を算出する導電率測定装置であり、主流路の測定部に配置された少なくとも一対の電極と、導電率センサと、前記導電率センサによって測定された電流値に基づき配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分のインピーダンス値を得て、前記被測定流体の導電率を算出する。前記測定部に配置された電極間長さｌに対する前記不導体の配管からなる経路部分の長さから前記電極間長さを引いた長さＬの比率を算出し、前記配管経路全体のインピーダンス値と前記比率から、前記電極間のインピーダンス値のみを算出し、前記被測定流体の導電率を算出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えばシリコンウェハなどの半導体製造時に、シリコンウェハを洗浄するために用いられる薬液などの被測定流体の導電率を測定するための導電率測定装置およびこの導電率測定装置を用いた導電率測定方法に関する。

従来、例えば半導体製造工程では、シリコンウェハの表面に付着した不純物や酸化物などを取り除くために洗浄工程が行われている。この洗浄工程において、十分に不純物や酸化物などを取り除くことにより、パターニング工程において電子回路のパターニングを正確に行えるようになる。

このため洗浄工程では、薬液として例えばフッ酸，硝酸，塩酸，リン酸，フッ硝酸，硫酸，アンモニアなどを用いて、シリコンウェハの表面に付着した不純物や酸化物などが取り除かれている。

なお洗浄工程で使用される薬液は、酸化物などを取り除く除去能力が薬液の濃度によって大きく変化することから、薬液の濃度の管理が必要である。
このように薬液の濃度を管理するに際し、薬液の濃度を測定する測定装置が用いられている。

このような測定装置は、配管経路内にこの配管経路内を流れる被測定流体と接触するように２対の電極を配置し、この電極間に電圧を印加して電流値を得て、電圧と電流値の関係から被測定流体の導電率を算出し、この導電率から被測定流体の濃度を算出するようになっている（例えば特許文献１）。

なお、２対の電極を配置した測定装置は、外側に位置する１対の電極に定電流交流電源より交流定電流を流し、内側に位置するもう１対の電極間の電圧を、高入力インピーダンス交流電圧計により測定するようにしているため、分極の影響を受け難く測定精度が良好であるという利点を有している。

しかしながら、このような測定装置は、配管経路内に設置された場合、配管経路全体のうち、電極間以外の箇所の配管の影響を受けて、電極間のインピーダンス値に誤差を生じ、実際の値よりも小さな値が出力される場合がある。

このため従来は、図８に示したように測定装置１００の電極１０２が、被測定流体で満たされた配管経路に対して垂直方向に設置され、これにより外部配管１０４に電流がほとんど流れないようにした構造の物や、図９に示したように測定装置２００の電極２０２全体を、カバー（絶縁物）２０６で覆ってガードすることにより、外部配管２０４に電流が流れないようにした構造の物などが用いられていた。

このように、外部配管に電流が流れない構造であれば、電極間のインピーダンス値に誤差を生じることがないため、このインピーダンス値に補正をかけずに済むことになる。
特開２００７−３２７９５０号公報

ところで、特にこの電極間のインピーダンス値に生ずる誤差は、電極間以外の箇所の配
管長さが短ければ短いほど大きくなってしまうものであるため、配管経路全体の長さが電極間長さに比べて遥かに長い場合には、電極間のインピーダンス値に生ずる誤差は僅かであるものの、配管経路全体の長さが比較的短い場合には、電極間のインピーダンス値に生ずる誤差も大きくなるという問題が生じていた。

さらに、電極全体をカバー（絶縁物）で覆うと、配管経路の内径によって設置できないという問題が生ずる場合もあった。
本発明はこのような現状に鑑み、測定環境によって配管経路の長さや材質が異なっても、配管経路内を流れる被測定流体の導電率を精度良く算出することができ、どのような配管経路においても確実に設置可能な導電率測定装置およびこの導電率測定装置を用いた導電率測定方法を提供することを目的とする。

本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、
本発明の導電率測定装置は、
配管経路を流れる被測定流体と接触するように前記配管経路の主流路の所定位置に電極を配置し、この電極間に電圧を印加して流れる電流と電極間の電圧から電極間のインピーダンス値を測定し、このインピーダンス値を基に被測定流体の導電率を算出する導電率測定装置であって、
前記導電率測定装置は、
前記配管経路の主流路の測定部に配置された少なくとも一対の電極と、
前記電極間に交流電圧を印加して前記電極間に流れる電流値を測定する導電率センサと、
前記導電率センサによって測定された電極間に流れる電流値に基づいて配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分のインピーダンス値を得て、このインピーダンス値に所定の演算処理を施すことにより前記被測定流体の導電率を算出する算出部と、
を少なくとも有し、
前記算出部において、
前記測定部に配置された電極間長さ（ｌ）に対する前記配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分の長さから前記電極間長さを引いた長さ（Ｌ）の比率を算出し、
前記配管経路全体のインピーダンス値と、
前記測定部に配置された電極間長さ（ｌ）に対する前記配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分の長さから前記電極間長さを引いた長さ（Ｌ）の比率から、前記電極間のインピーダンス値のみを算出し、
このインピーダンス値を基に前記被測定流体の導電率を算出するよう構成されていることを特徴とする。

また、本発明の導電率測定方法は、
配管経路を流れる被測定流体と接触するように前記配管経路の主流路の所定位置に電極を配置し、この電極間に電圧を印加して流れる電流と電極間の電圧から電極間のインピーダンス値を測定し、このインピーダンス値を基に被測定流体の導電率を算出する導電率測定方法であって、
前記導電率測定方法は、
前記配管経路の主流路の測定部に少なくとも一対の電極を配置する工程と、
前記配置された電極間に導電率センサを介して交流電圧を印加して前記電極間に流れる電流値を測定する工程と、
前記導電率センサによって測定された電極間に流れる電流値に基づいて、算出部で配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分のインピーダンス値を得て、このインピーダンス値に所定の演算処理を施すことにより前記被測定流体の導電率を算出する工程と
、
を少なくとも有し、
前記被測定流体の導電率を算出する工程において、
前記測定部に配置された電極間長さ（ｌ）に対する前記配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分の長さから前記電極間長さを引いた長さ（Ｌ）の比率を算出し、
前記配管経路全体のインピーダンス値と、
前記測定部に配置された電極間長さ（ｌ）に対する前記配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分の長さから前記電極間長さを引いた長さ（Ｌ）の比率から、前記電極間のインピーダンス値のみを算出し、
このインピーダンス値を基に前記被測定流体の導電率を算出することを特徴とする。

このように算出部において、測定部に配置された電極間長さ（ｌ）と、これに対する配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分の長さから電極間長さを引いた長さ（Ｌ）との比率と、配管経路全体のインピーダンス値と、から電極間のインピーダンス値のみを算出し、このインピーダンス値を基に被測定流体の導電率を算出するようにすれば、特に配管経路の主流路に電極を配置した際において、被測定流体の導電率を精度良く算出することができる。

また、本発明の導電率測定装置は、
配管経路を流れる被測定流体と接触するように前記配管経路の主流路とは別に一部分岐して形成された副流路の所定位置に電極を配置し、この電極間に電圧を印加して流れる電流と電極間の電圧から電極間のインピーダンス値を測定し、このインピーダンス値を基に被測定流体の導電率を算出する導電率測定装置であって、
前記導電率測定装置は、
前記配管経路の副流路の測定部に配置された少なくとも一対の電極と、
前記電極に交流電圧を印加して前記電極間に流れる電流値を測定する導電率センサと、
前記導電率センサによって測定された電極間に流れる電流値に基づいて配管経路全体のインピーダンス値を得て、このインピーダンス値に所定の演算処理を施すことにより前記被測定流体の導電率を算出する算出部と、
を少なくとも有し、
前記算出部において、
前記副流路の電極間長さ（ｔ）に対する前記副流路全体の長さから電極間長さを引いた長さおよび主流路全体の長さとを足した長さ（Ｔ）の比率を算出し、
前記副流路および主流路において副流路の両端部が接続された接続間管路のインピーダンス値と、
前記副流路の電極間長さ（ｔ）に対する前記副流路全体の長さから電極間長さを引いた長さおよび主流路全体の長さとを足した長さ（Ｔ）の比率から、前記電極間のインピーダンス値のみを算出し、
このインピーダンス値を基に前記被測定流体の導電率を算出するよう構成されていることを特徴とする。

また、本発明の導電率測定方法は、
配管経路を流れる被測定流体と接触するように前記配管経路の主流路とは別に一部分岐して形成された副流路の所定位置に電極を配置し、この電極間に電圧を印加して流れる電流と電極間の電圧から電極間のインピーダンス値を測定し、このインピーダンス値を基に被測定流体の導電率を算出する導電率測定方法であって、
前記導電率測定方法は、
前記配管経路の副流路の測定部に少なくとも一対の電極を配置する工程と、
前記配置された電極間に導電率センサを介して交流電圧を印加して前記電極間に流れる電流値を測定する工程と、
前記導電率センサによって測定された電極間に流れる電流値に基づいて、算出部で配管経路全体のインピーダンス値を得て、このインピーダンス値に所定の演算処理を施すことにより前記被測定流体の導電率を算出する工程と、
を少なくとも有し、
前記被測定流体の導電率を算出する工程において、
前記副流路の電極間長さ（ｔ）に対する前記副流路全体の長さから電極間長さを引いた長さおよび主流路全体の長さとを足した長さ（Ｔ）の比率を算出し、
前記副流路および主流路において副流路の両端部が接続された接続間管路のインピーダンス値と、
前記副流路の電極間長さ（ｔ）に対する前記副流路全体の長さから電極間長さを引いた長さおよび主流路全体の長さとを足した長さ（Ｔ）の比率から、前記電極間のインピーダンス値のみを算出し、
このインピーダンス値を基に前記被測定流体の導電率を算出することを特徴とする。

このように算出部において、副流路の電極間長さ（ｔ）に対する前記副流路全体の長さから電極間長さを引いた長さおよび主流路全体の長さとを足した長さ（Ｔ）の比率と、配管経路全体のインピーダンス値から、電極間のインピーダンス値のみを算出し、このインピーダンス値を基に被測定流体の導電率を算出するようにすれば、特に配管経路の主流路とは別に一部分岐して形成された副流路に電極を配置した際において、被測定流体の導電率を精度良く算出することができる。

また、本発明の導電率測定装置および導電率測定方法は、
前記算出部で算出された導電率を出力する出力部を有することを特徴とする。
また、本発明の導電率測定方法は、
前記導電率を算出する工程で算出された導電率を出力部で出力する工程を有することを特徴とする。

このように算出された導電率を出力部で出力するようにすれば、測定者が実際に視認することができるため、被測定流体の管理を良好に行うことができる。
また、本発明の導電率測定装置および導電率測定方法は、
前記電極が、前記配管経路の流れ方向に沿うよう水平に併設されていることを特徴とする。

このように電極が配管経路の流れ方向に沿うよう水平に併設されていれば、流れ方向に垂直に配置した場合と比べて電極を広い範囲で設置できるため、電極が小さくなり所望の測定値を得にくいといった不具合を防止することができる。

さらに、電極を配管経路の流れ方向に沿うように水平に併設すれば、流れ方向に垂直に配置した場合のように電極が被測定流体の流れを遮断して乱流を生ずることがないため、常に精度良く測定を行うことができる。

また、本発明の導電率測定装置および導電率測定方法は、
前記電極の数が、１対または２対のいずれかであることを特徴とする。
特に２対になった電極を用いれば、電極界面において被測定流体内に気泡が生じたとしても測定に影響を生じてインピーダンス値が上下してしまうことがなく、被測定流体の導電率を精度良く算出することができる。

また、本発明の導電率測定装置および導電率測定方法は、
前記被測定流体が、シリコンウェハの表面に付着した不純物や酸化物などを取り除くための薬液で且つ導電性を有する流体であることを特徴とする。

このように被測定流体が薬液で且つ導電性を有する流体であれば、特にシリコンウェハの製造工程において、本導電率測定装置および導電率測定方法を用いることができる。
このため、シリコンウェハを製造するに際し、本導電率測定装置および導電率測定方法を用いれば、高品質なシリコンウェハを得るのに役立てることができる。

また、本発明の導電率測定装置および導電率測定方法は、
前記算出部が、
算出した前記被測定流体の導電率を基に、被測定流体の濃度を算出する機能を有することを特徴とする。

このように算出部が被測定流体の導電率を基に、濃度を算出する機能を有していれば、特にシリコンウェハの製造時において、重要な被測定流体である薬液の濃度を常に管理することができるため、シリコンウェハ製造時に本導電率測定装置および導電率測定方法を好適に適用することができる。

本発明によれば、測定環境によって配管経路の長さや材質が異なっても、配管経路内を流れる被測定流体の導電率を精度良く算出することができ、どのような配管経路においても確実に設置可能な導電率測定装置およびこの導電率測定装置を用いた導電率測定方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は本発明の導電率測定装置の実施例１における使用状態を説明するための説明図、図２は図１に示した導電率測定装置の拡大図、図３は、本発明の導電率測定装置に用いられるコントローラ、図４は、図１に示した導電率測定装置の算出部によって、被測定流体の導電率を算出する際に用いられる数値箇所を説明するための概略図である。

本発明の導電率測定装置および導電率測定方法は、例えばシリコンウェハなどの半導体製造時に、シリコンウェハを洗浄するために用いられる薬液などの被測定流体の導電率を測定するためのものである。

以下、本発明の実施例における導電率測定装置および導電率測定方法について説明する。
図１および図２に示したように、本発明の導電率測定装置１０は、配管経路１２を流れる被測定流体１４と接触するように配管経路１２の主流路１８の測定部２０に電極２２ａ〜２２ｄを配置し、この電極２２ａ〜２２ｄのうち、電極２２ａと電極２２ｂ間に交流電圧を印加して流れる電流と電極２２ｃと電極２２ｄ間の電圧から、電極２２ｃと電極２２ｄ間のインピーダンス値を測定し、このインピーダンス値を基に、配管経路１２を流れる被測定流体１４の導電率を算出するように構成されている。

なお被測定流体１４は、導電性を有する流体（混合液を含む）であれば如何なるものでも測定可能であるが、本導電率測定装置をシリコンウェハの洗浄時に用いる際には、フッ酸，硝酸，塩酸，リン酸，フッ硝酸，硫酸，アンモニアなどの薬液がその測定対象である。

また、本願発明の電極２２ａ〜２２ｄを用いた導電率測定装置１０および導電率測定方法では、電極を対で用いるいわゆる２電極法や４電極法を用いることができるが、特に図１および図２に示した本実施例においては、２対の電極を用いた４電極法が用いられてい
る。

この４電極法は、従来より公知の技術であり、例えば特許文献１にもその技術内容について説明がなされているが、簡単に説明すると被測定流体に接触するように４つの電極を並べて配設し、これらの電極のうち外側に位置する電極２２ａと電極２２ｂ間に交流電圧を印加し、流れる電流と内側の電極２２ｃと電極２２ｄ間の電圧から、被測定流体のインピーダンス値を得るようにしたものである。

このような導電率測定装置１０は、具体的には、配管経路１２の主流路１８の測定部２０に配置された２対の電極と、電極２２ａと電極２２ｂ間に交流電圧を印加して電極２２ａと電極２２ｂ間の電流値と電極２２ｃと電極２２ｄ間の電圧値を測定する導電率センサ２４と、導電率センサ２４によって測定された電極２２ｃと電極２２ｄ間の電圧値に基づいて配管経路１２全体のうちで不導体からなる配管経路１２部分のインピーダンス値を得て、このインピーダンス値に所定の演算処理を施すことにより被測定流体１４の導電率を算出する算出部２６と、を少なくとも有している。

なお、「配管経路１２全体のうちで不導体からなる配管経路１２部分」とは、配管経路１２の材質が、測定部２０以外、全て導体（例えばＳＵＳ）である場合、全て不導体（例えばＰＴＦＥ）である場合、導体と不導体とが混在している場合、の３つの場合における配管経路部分のことである。

図１および図２に示した本実施例においては、配管経路１２の材質は全て不導体を想定している。
また、配管経路の途中に設けられた導電率測定装置が位置する測定部２０の配管材質は不導体（例えばＰＴＦＥ）である。

さらに、本実施例における導電率測定装置１０は、図１および図３に示したように出力部２８と算出部２６がコントローラ３０に配設されており、このコントローラ３０が装置本体２１とは別に設けられている。

このようなコントローラ３０には、被測定流体１４の導電率を出力する出力部２８の他にも、温度を表示する温度表示部３１が設けられていても良く、機能は適宜追加可能なものである。

このような導電率測定装置１０が設置されている本実施例における配管経路１２では、被測定流体１４が予めタンク１６内に貯留され、タンク１６内の被測定流体１４はポンプ３４を介して矢印の方向である導電率測定装置１０の方向に流されるようになっている。

そして、ポンプ３４によって流された被測定流体１４は、導電率測定装置１０内を通過した後に熱交換器３２へと送られ、再びタンク１６内へ戻され、一連のサイクルが形成されている。

ところで、このような本発明の導電率測定装置１０は、特に上記した算出部２６において、以下のような演算処理が行われており、演算処理に用いられる各種の数値については、図４に示した配管経路の模式図を用いて説明する。

本発明における算出部２６では、図４に示したように、まず測定部２０に配置された電極２２ａと電極２２ｂ間の長さ（ｌ）と、配管経路１２全体のうち不導体の配管からなる経路部分の長さから電極２２ａ〜２２ｂ間長さを引いた長さ（Ｌ）が入力される。

なお、本実施例では上記したように配管経路１２の材質を全て不導体として想定しているため、長さ（Ｌ）は、配管経路１２全体の長さから電極２２ａと電極２２ｂ間の長さ（ｌ）を引いた距離である。

仮に、配管経路１２の材質が測定部２０以外において全て導体である場合には、長さ（Ｌ）は、測定部２０の電極２２ａと電極２２ｂ間以外の箇所である不導体部Ｎ１,Ｎ２の
みとなる。

つまりこの場合における長さ（Ｌ）は、配管経路１２全体の長さから、電極２２ａと電極２２ｂ間の長さ（ｌ）と、測定部２０以外の配管経路の長さ（Ｍ）を引いた距離、すなわち不導体部（Ｎ１）と不導体部（Ｎ２）だけを足した距離である。

さらに、配管経路１２が導体と不導体の混在となっている場合には、配管経路１２全体の長さから、電極２２ａと電極２２ｂ間の長さ（ｌ）と、導体部分の長さを引いた残りの距離が長さ（Ｌ）となる。

次いで、測定部２０に配置された電極２２ａから電極２２ｂ間の長さ（ｌ）に対する配管経路１２全体の長さ（Ｌ）の比率を算出する。
ここでｌとＬの比をｌ：Ｌ＝１：ａと仮定すれば、下記数式（１）が得られる。

また、上記したｌ：Ｌの長さの比は、電極２２ａと電極２２ｂ間のインピーダンス値（Ｚ）と、配管経路１２全体のうち不導体からなる配管経路１２部分の長さから電極２２ａと電極２２ｂ間長さ（ｌ）を引いた長さ（Ｌ）の部分のインピーダンス値（Ｚ１）の比と同じであるため、
ｌ：Ｌ＝Ｚ：Ｚ１＝１：ａの関係となり、これより下記数式（２）が得られる。

この関係は、配管経路１２の内径（ｒ）と、測定部２０の内径（Ｒ）とが同じ大きさである場合に成り立つものであり、図１または図２に示した本実施例においては配管経路１２の内径（ｒ）と、測定部２０の内径（Ｒ）とは、同じ大きさとなっている。

なお、配管経路１２の内径（ｒ）と、測定部２０の内径（Ｒ）の大きさが異なる場合には、それぞれの内径の断面積比を考慮し、配管経路１２の内径（ｒ）が測定部２０の内径（Ｒ）と同じとなるように換算した後、上記した数式（１）のように測定部２０に配置された電極２２ａ〜２２ｂ間の長さ（ｌ）に対する配管経路１２全体から電極２２ａと電極２２ｂ間長さ（ｌ）を引いた長さ（Ｌ）の比率を求めれば良い。

ここで、配管経路１２の内径（ｒ）が測定部２０の内径（Ｒ）と異なる場合、配管経路１２の内径（ｒ）が測定部２０の内径（Ｒ）と同じ大きさであると換算した仮想の配管経
路１２の長さは下記の数式（３）により算出される。

なお、導電率センサ２４によって実際に測定された電極間に係る交流電圧と電極間に流れる電流値から、電極間の被測定流体１４のインピーダンス値（Ｚ０）が得られるようになっているが、この電極間の被測定流体１４のインピーダンス値（Ｚ０）は、電極２２ａと電極２２ｂ間のインピーダンス値（Ｚ）と、配管経路１２全体から電極２２ａと電極２２ｂ間長さ（ｌ）を引いた長さ部分のインピーダンス値（Ｚ１）とが合成されたものである。

Ｚ０,Ｚ,Ｚ１の関係は、合成抵抗の公式である下記数式（４）のとおりである。

上記した数式（４）に数式（２）を代入すると、下記数式（５）が得られる。

なお、算出部２６においては、電極２２ａと電極２２ｂ間に流れる電流と、電極２２ｃと電極２２ｄ間の電圧から求められるインピーダンス値が得られる。

このインピーダンス値に

を掛けた値が真値となる。
したがって、例えば測定部２０に配置された電極２２ａと電極２２ｂ間長さ（ｌ）が１００ｍｍ、配管経路１２全体の長さ（Ｌ）が２０００ｍｍ、配管経路１２全体が不導体からなれば、ｌおよびＬを数式（１）に当てはめると、

が算出される。
そして、この定数ａ＝２０を上記した数式（５）に代入すれば、

となる。
このため、電極２２ａと電極２２ｂ間のインピーダンス値（Ｚ）は、電極間に係る交流電圧と電極間に流れる電流から求められた電極間の被測定流体のインピーダンス値（Ｚ０）を１．０５倍することで得られる。電極２２ｃと電極２２ｄ間のインピーダンス値を求めるときも１．０５倍すれば良い。

つまり、ここで電極２２ｃと電極２２ｄ間に係る交流電圧と、電極２２ａと電極２２ｂ間に流れる電流から求められた電極間の被測定流体のインピーダンス値が、例えば１００Ωであれば、電極２２ｃと電極２２ｄ間のインピーダンス値（Ｚｃｄ）は、数式（５）により、

となる。
そして、電極２２ｃと電極２２ｄ間のインピーダンス値（Ｚｃｄ）に予め決められた係数を掛け合わせることで、被測定流体の導電率が算出され、この被測定流体の導電率が、コントローラ３０の出力部２８に出力されることにより測定者が視認できるようになっている。

なお、上記した算出部２６に、既知の被測定流体１４の導電率と濃度との関係式を予め記憶させておけば、算出された被測定流体１４の導電率から被測定流体１４の濃度を算出することができる。

また、出力部２８においても、被測定流体１４の導電率だけでなく、導電率の逆数である抵抗率や濃度を表示するようにしたりするなど、状況に応じて適宜表示内容を選択できることは勿論のことである。

さらにコントローラ３０は、被測定流体１４の導電率や濃度の他にも被測定流体１４の温度を表示する温度表示部３１を設けても良く、この場合には温度センサを別途設けるなどすることで機能を果たすことができる。このように被測定流体１４の導電率や濃度の他に追加される機能については、使用環境などに応じて適宜追加が可能である。

このように上記した実施例１における導電率測定装置および導電率測定方法は、算出部において上記したような演算処理を行うことにより、被測定流体の導電率および濃度を精度良く測定することができるものである。

次に本発明の実施例２による導電率測定装置および導電率測定方法について説明する。
図５は本発明の導電率測定装置の実施例２における使用状態を説明するための説明図、図６は図５に示した導電率測定装置の拡大図、図７は図５に示した導電率測定装置の算出部によって、被測定流体の導電率を算出する際に用いられる数値箇所を説明するための概略図である。

なお、実施例２と実施例１との違いは、実施例２において、電極を主流路とは別途設けられた副流路に配設している点である。
図５および図６に示したように、本発明の実施例２における導電率測定装置１０は、配管経路１２を流れる被測定流体１４と接触するように配管経路１２の主流路１８とは別に一部分岐して形成された副流路３６の所定位置に電極２２ａ〜２２ｄを配置し、この電極のうち、電極２２ａと電極２２ｂ間に交流電圧を印加して流れる電流と電極間の電圧から電極２２ａと電極２２ｂ間のインピーダンス値を測定し、このインピーダンス値を基に、配管経路１２を流れる被測定流体１４の導電率を算出するように構成されている。

なお、本実施例２においても、上記した実施例１と同様に２電極法や４電極法を用いることができるが、本実施例２では４電極法が用いられている。
このような導電率測定装置１０は、具体的には、配管経路１２の副流路３６の測定部２０に配置された２対の電極と、電極２２ａと電極２２ｂ間に交流電圧を印加して電極２２ａと電極２２ｂ間の電流値と電極２２ｃと電極２２ｄ間の電圧値を測定する導電率センサ２４と、導電率センサ２４によって測定された電極２２ｃと電極２２ｄ間の電圧値に基づいて、副流路３６および主流路１８全体のインピーダンス値を得て、このインピーダンス値に所定の演算処理を施すことにより被測定流体１４の導電率を算出する算出部２６と、を少なくとも有している。

そして、測定部２０においては、被測定流体１４が主流路１８と副流路３６の２経路を通過するようになっている。
なお、配管経路１２の測定部２０以外の構成は実施例１と同様であるため説明を省略する。

また、導電率測定装置１０は実施例１と同様、図３に示したようなコントローラ３０が装置本体２１とは別に設けられており、コントローラ３０には被測定流体１４の導電率を算出する算出部２６およびこの算出部２６により算出された被測定流体１４の導電率を出力する出力部２８とが少なくとも備えられている。

ところで、このような本発明の実施例２における導電率測定装置１０は、特に上記した算出部２６において、以下のような演算処理が行われており、演算処理に用いられる各種の数値については、図７に示した配管経路の模式図を用いて説明する。

本発明における算出部２６では、図７に示したように、まず副流路３６の電極２２ａと電極２２ｂ間の長さ（ｔ）と、副流路３６全体の長さから電極２２ａと電極２２ｂ間長さを引いた長さおよび主流路１８全体の長さとを足した長さ（Ｔ）が入力される。

次いで、副流路３６の電極２２ａと電極２２ｂ間の長さ（ｔ）に対する副流路３６全体の長さから電極２２ａと電極２２ｂ間長さを引いた長さおよび主流路１８全体の長さとを
足した長さ（Ｔ）の比率を算出する。

ここでｔとＴの比をｔ：Ｔ＝１：ａと仮定すれば、下記数式（６）が得られる。

また、上記したｔ：Ｔの長さの比は、副流路３６の電極２２ａと電極２２ｂ間のインピーダンス値（Ｘ）と、副流路３６全体の長さから電極２２ａと電極２２ｂ間長さを引いた長さおよび主流路１８全体の長さとを足した長さ部分のインピーダンス値（Ｘ１）の比と同じであるため、
ｔ：Ｔ＝Ｘ：Ｘ１＝１：ａの関係となり、これより下記数式（７）が得られる。

この関係は、主流路１８の内径（ｈ）と、副流路３６の内径（Ｈ）とが同じ大きさである場合に成り立つものであり、図５から図７に示した本実施例においては主流路１８の内径（ｈ）と、副流路３６の内径（Ｈ）とが異なっている。

このため、それぞれの内径の断面積比を考慮し、主流路１８の内径（ｈ）が副流路３６の内径（Ｈ）と同じとなるように換算した後、上記した数式（６）のように副流路３６の電極２２ａと電極２２ｂ間の長さ（ｔ）に対する副流路３６全体の長さから電極２２ａと電極２２ｂ間長さを引いた長さおよび主流路１８全体の長さとを足した長さ（Ｔ）の比率を求めれば良い。

ここで、主流路１８の内径（ｈ）が副流路３６の内径（Ｈ）と同じ大きさであると換算した仮想の副流路３６全体の長さから電極２２ａと電極２２ｂ間長さを引いた長さおよび主流路１８全体の長さとを足した長さは、下記の数式（８）により算出される。

ここで、電極間に係る交流電圧と電極間に流れる電流から求められた電極間の被測定流体１４のインピーダンス値（Ｘ０）は、電極２２ａと電極２２ｂ間のインピーダンス値（Ｘ）と、副流路３６全体の長さから電極２２ａと電極２２ｂ間長さを引いた長さおよび主流路１８全体の長さとを足した長さ部分のインピーダンス値（Ｘ１）とが合成されたものである。

Ｘ０,Ｘ,Ｘ１の関係は、合成抵抗の公式である下記数式（９）のとおりである。

上記した数式（９）に数式（７）を代入すると、下記数式（１０）が得られる。

したがって、例えば副流路３６に配置された電極２２ａと電極２２ｂ間の長さ（ｔ）が１１０ｍｍ、副流路３６全体の長さから電極２２ａと電極２２ｂ間の長さ（ｔ）を引いた長さが２１０ｍｍ、主流路１８において副流路３６の両端部が接続された接続間管路３９の長さが２２０ｍｍ、主流路１８全体の長さから接続間管路３９を引いた長さが２０００ｍｍ、副流路３６の内径が５ｍｍ、主流路１８の内径が１０ｍｍであれば、上記した数式（８）に各値を代入することで、仮想の副流路３６全体の長さから電極２２ａと電極２２ｂ間長さを引いた長さおよび主流路１８全体の長さとを足した長さ（Ｔ）は、

が算出される。
このＴの値と、ｔの値とを数式（６）に代入すれば、

が算出されることとなる。
そして、この定数ａ＝２．３６０を上記した数式（１０）に代入すれば、

となる。
このため、電極２２ａと電極２２ｂ間のインピーダンス値（Ｘ）は、電極間に係る交流電圧と電極間に流れる電流から求められた電極間の被測定流体のインピーダンス値（Ｘ０）を１．４２４倍することで得られる。電極２２ｃと電極２２ｄ間のインピーダンスを求めるときも１．４２４倍すれば良い。

つまり、ここで電極２２ｃと電極２２ｄ間に係る交流電圧と電極２２ａと電極２２ｂ間に流れる電流から求められた電極間の被測定流体のインピーダンス値が例えば１００Ωであれば、電極２２ａと電極２２ｂ間のインピーダンス値（Ｘｃｄ）は、数式（１０）により、

となる。
そして、電極２２ｃと電極２２ｄ間のインピーダンス値（Ｘｃｄ）に予め決められた係数を掛け合わせることで、被測定流体の導電率が算出され、この被測定流体の導電率がコントローラ３０の出力部２８に出力されることにより測定者が視認できるようになっている。

なお、上記した算出部２６に、既知の被測定流体１４の導電率と濃度との関係式を予め記憶させておけば、算出された被測定流体１４の導電率から被測定流体１４の濃度を算出することができる。

また、出力部２８においても、被測定流体１４の導電率だけでなく、導電率の逆数である抵抗率や濃度を表示するようにしたりするなど、状況に応じて適宜表示内容を選択できることは勿論のことである。

さらにコントローラ３０は、被測定流体１４の導電率や濃度の他にも被測定流体１４の温度を表示する温度表示部３１を設けても良く、この場合には温度センサを別途設けるなどすることで機能を果たすことができる。このように被測定流体１４の導電率や濃度の他に追加される機能については、使用環境などに応じて適宜追加が可能である。

このように上記した実施例２における導電率測定装置および導電率測定方法は、算出部において上記したような演算処理を行うことにより、被測定流体の導電率および濃度を精度良く測定することができるものである。

以上、本発明の好ましい形態である実施例１および実施例２について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、例えば実施例１,２においてはコントローラ
３０は装置本体とは別に設けているが、装置本体とコントローラとが一体的に構成されていても良いなど、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能なものである。

図１は、本発明の導電率測定装置の実施例１における使用状態を説明するための説明図である。 図２は、図１に示した導電率測定装置の拡大図である。 図３は、本発明の導電率測定装置に用いられるコントローラである。 図４は、図１に示した導電率測定装置の算出部によって、被測定流体の導電率を算出する際に用いられる数値箇所を説明するための概略図である。 図５は、本発明の導電率測定装置の実施例２における使用状態を説明するための説明図である。 図６は、図５に示した導電率測定装置の拡大図である。 図７は、図５に示した導電率測定装置の算出部によって、被測定流体の導電率を算出する際に用いられる数値箇所を説明するための概略図である。 図８は、従来の測定装置を用いた配管経路の概略図である。 図９は、従来の測定装置を用いた配管経路の概略図である。

符号の説明

１０・・・導電率測定装置
１２・・・配管経路
１４・・・被測定流体
１６・・・タンク
１８・・・主流路
２０・・・測定部
２１・・・装置本体
２２ａ・・電極
２２ｂ・・電極
２２ｃ・・電極
２２ｄ・・電極
２４・・・導電率センサ
２６・・・算出部
２８・・・出力部
３０・・・コントローラ
３１・・・温度表示部
３２・・・熱交換器
３４・・・ポンプ
３６・・・副流路
３９・・・接続間管路
Ｎ１・・不導体部
Ｎ２・・不導体部
１００・・・測定装置
１０２・・・電極
１０４・・・外部配管
２００・・・測定装置
２０２・・・電極
２０４・・・外部配管
２０６・・・カバー（絶縁物）

Claims (14)

1. 配管経路を流れる被測定流体と接触するように前記配管経路の主流路の所定位置に電極を配置し、この電極間に電圧を印加して流れる電流と電極間の電圧から電極間のインピーダンス値を測定し、このインピーダンス値を基に被測定流体の導電率を算出する導電率測定装置であって、
   前記導電率測定装置は、
   前記配管経路の主流路の測定部に配置された少なくとも一対の電極と、
   前記電極間に交流電圧を印加して前記電極間に流れる電流値を測定する導電率センサと、
   前記導電率センサによって測定された電極間に流れる電流値に基づいて配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分のインピーダンス値を得て、このインピーダンス値に所定の演算処理を施すことにより前記被測定流体の導電率を算出する算出部と、
   を少なくとも有し、
   前記算出部において、
   前記測定部に配置された電極間長さ（ｌ）に対する前記配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分の長さから前記電極間長さを引いた長さ（Ｌ）の比率を算出し、
   前記配管経路全体のインピーダンス値と、
   前記測定部に配置された電極間長さ（ｌ）に対する前記配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分の長さから前記電極間長さを引いた長さ（Ｌ）の比率から、前記電極間のインピーダンス値のみを算出し、
   このインピーダンス値を基に前記被測定流体の導電率を算出するよう構成されていることを特徴とする導電率測定装置。
2. 配管経路を流れる被測定流体と接触するように前記配管経路の主流路とは別に一部分岐して形成された副流路の所定位置に電極を配置し、この電極間に電圧を印加して流れる電流と電極間の電圧から電極間のインピーダンス値を測定し、このインピーダンス値を基に被測定流体の導電率を算出する導電率測定装置であって、
   前記導電率測定装置は、
   前記配管経路の副流路の測定部に配置された少なくとも一対の電極と、
   前記電極に交流電圧を印加して前記電極間に流れる電流値を測定する導電率センサと、
   前記導電率センサによって測定された電極間に流れる電流値に基づいて配管経路全体のインピーダンス値を得て、このインピーダンス値に所定の演算処理を施すことにより前記被測定流体の導電率を算出する算出部と、
   を少なくとも有し、
   前記算出部において、
   前記副流路の電極間長さ（ｔ）に対する前記副流路全体の長さから電極間長さを引いた長さおよび主流路全体の長さとを足した長さ（Ｔ）の比率を算出し、
   前記配管経路全体のインピーダンス値と、
   前記副流路の電極間長さ（ｔ）に対する前記副流路全体の長さから電極間長さを引いた長さおよび主流路全体の長さとを足した長さ（Ｔ）の比率から、前記電極間のインピーダンス値のみを算出し、
   このインピーダンス値を基に前記被測定流体の導電率を算出するよう構成されていることを特徴とする導電率測定装置。
3. 前記算出部で算出された導電率を出力する出力部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の導電率測定装置。
4. 前記電極が、前記配管経路の流れ方向に沿うよう水平に併設されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の導電率測定装置。
5. 前記電極の数が、１対または２対のいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の導電率測定装置。
6. 前記被測定流体が、シリコンウェハの表面に付着した不純物や酸化物などを取り除くための薬液で且つ導電性を有する流体であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の導電率測定装置。
7. 前記算出部が、
   算出した前記被測定流体の導電率を基に、被測定流体の濃度を算出する機能を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の導電率測定装置。
8. 配管経路を流れる被測定流体と接触するように前記配管経路の主流路の所定位置に電極を配置し、この電極間に電圧を印加して流れる電流と電極間の電圧から電極間のインピーダンス値を測定し、このインピーダンス値を基に被測定流体の導電率を算出する導電率測定方法であって、
   前記導電率測定方法は、
   前記配管経路の主流路の測定部に少なくとも一対の電極を配置する工程と、
   前記配置された電極間に導電率センサを介して交流電圧を印加して前記電極間に流れる電流値を測定する工程と、
   前記導電率センサによって測定された電極間に流れる電流値に基づいて、算出部で配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分のインピーダンス値を得て、このインピーダンス値に所定の演算処理を施すことにより前記被測定流体の導電率を算出する工程と、
   を少なくとも有し、
   前記被測定流体の導電率を算出する工程において、
   前記測定部に配置された電極間長さ（ｌ）に対する前記配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分の長さから前記電極間長さを引いた長さ（Ｌ）の比率を算出し、
   前記配管経路全体のインピーダンス値と、
   前記測定部に配置された電極間長さ（ｌ）に対する前記配管経路全体のうちで不導体の配管からなる経路部分の長さから前記電極間長さを引いた長さ（Ｌ）の比率から、前記電極間のインピーダンス値のみを算出し、
   このインピーダンス値を基に前記被測定流体の導電率を算出することを特徴とする導電率測定方法。
9. 配管経路を流れる被測定流体と接触するように前記配管経路の主流路とは別に一部分岐して形成された副流路の所定位置に電極を配置し、この電極間に電圧を印加して流れる電流と電極間の電圧から電極間のインピーダンス値を測定し、このインピーダンス値を基に被測定流体の導電率を算出する導電率測定方法であって、
   前記導電率測定方法は、
   前記配管経路の副流路の測定部に少なくとも一対の電極を配置する工程と、
   前記配置された電極間に導電率センサを介して交流電圧を印加して前記電極間に流れる電流値を測定する工程と、
   前記導電率センサによって測定された電極間に流れる電流値に基づいて、算出部で配管経路全体のインピーダンス値を得て、このインピーダンス値に所定の演算処理を施すことにより前記被測定流体の導電率を算出する工程と、
   を少なくとも有し、
   前記被測定流体の導電率を算出する工程において、
   前記副流路の電極間長さ（ｔ）に対する前記副流路全体の長さから電極間長さを引いた長さおよび主流路全体の長さとを足した長さ（Ｔ）の比率を算出し、
   前記副流路および主流路において副流路の両端部が接続された接続間管路のインピーダンス値と、
   前記副流路の電極間長さ（ｔ）に対する前記副流路全体の長さから電極間長さを引いた長さおよび主流路全体の長さとを足した長さ（Ｔ）の比率から、前記電極間のインピーダンス値のみを算出し、
   このインピーダンス値を基に前記被測定流体の導電率を算出することを特徴とする導電率測定方法。
10. 前記導電率を算出する工程で算出された導電率を出力部で出力する工程を有することを特徴とする請求項８または９に記載の導電率測定方法。
11. 前記電極が、前記配管経路の流れ方向に沿うよう水平に併設されていることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の導電率測定方法。
12. 前記電極の数が、１対または２対のいずれかであることを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の導電率測定方法。
13. 前記被測定流体が、シリコンウェハの表面に付着した不純物や酸化物などを取り除くための薬液で且つ導電性を有する流体であることを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の導電率測定方法。
14. 前記算出部が、
    算出した前記被測定流体の導電率を基に、被測定流体の濃度を算出する機能を有することを特徴とする請求項８から１３のいずれかに記載の導電率測定方法。