JP3741253B2 - 薬品製造装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薬品製造装置に係り、詳しくは一般工業用のガスから半導体装置等の電子デバイスの製造に用いられる純度の高い薬品を製造し供給する薬品製造装置に関するものである。
【０００２】
近年、半導体装置やＬＣＤ等の電子デバイスは、高集積化が進められると共に低価格化が要求されている。そのため、電子デバイスの製造設備において、その製造に用いられるガスや薬品にかかるコストの低減が要求されている。
【０００３】
【従来の技術】
従来、半導体装置やＬＣＤ等の電子デバイスの製造工程では、様々なガス及び薬液が多量に使用されている。特に薬品は、製造工程に合わせて、或いはプロセスのパラメータ変更や新規の製造プロセスが開発される度に新しい濃度及び調合比を変えたものが多種必要となっている。それらは、組成を指定して薬品メーカから購入していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各種薬品は、それぞれの使用量に応じて通い容器に充填され納品されるか、又はローリーから製造設備に備えられたタンクに充填される。この際、薬品に不純物が混入する可能性があり、要求通りの品質の薬品を使用できないことがある。また、薬品は、保管している間に濃度が変化してしまう。これらにより、電子デバイスの製造時に製品不良となるものが多くなるおそれがあった。
【０００５】
濃度が変化した薬品は、その濃度を調整して使用しなければならない。また、不純物が混入した薬品は、その不純物を除去しなければならない。このため、設備に係る費用が増大すると共に、調整や除去などの手間がかかる。そして、工場全体での薬品購入額は多大であり、電子デバイスのコスト上昇を招いていた。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は一般工業用ガスを用いてコストの低減を図ることのできる薬品製造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ガスを製造タンクに貯えた純水又は混合液に溶解させて薬品を製造するガス溶解部と、ガス溶解部からの排気の量を制御する排気制御部、及び、ガス溶解部から一定量の薬品を排水する排水制御部の少なくとも一方と、供給されるガスを微細な泡にして噴出口から純水又は混合液中に噴出するバブラー部とを備え、ガスの泡を鉛直方向から所定角度傾けて噴出させるように噴出口を形成するか、又は噴出口から鉛直方向に噴出された泡を所定角度方向に誘導する誘導板を設け、排気制御部による制御及び排水制御部における排水の少なくとも一方とガスの溶解とを同時に実施する。
噴出されたガスの泡はタンク内で渦を形成するため、これにより薬液がかき混ぜられてガスの溶解量が多くなる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、溶解中の薬品を冷却する冷却部を更に備えた。従って、薬品をガスの溶解に適した温度に冷却することができるため、ガスの溶解効率が向上する。
【０００９】
排気及び排水には、ガスの不純物が含まれる。従って、一般工業用のガスの溶解と薬品の精製が同時に行われるため、薬品の購入費用が大幅に低減できると共に、短時間で安定した薬品を製造し電子デバイスの生産設備に供給することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明のように、薬品の濃度を測定する濃度測定手段と、その測定結果に基づいて薬品を所望の濃度に調整する濃度調整手段とを更に備えた。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、濃度測定手段による濃度の測定に粘度測定器、比重測定器、超音波伝達速度測定器及び導電率測定器のうちの少なくとも一つと温度計を用い、それらの測定結果より演算した濃度に基づいてガス等の供給量を制御する制御装置を更に備えた。
【００１２】
請求項５に記載の発明によれば、ガスを製造タンクに貯えた純水又は混合液に溶解させて薬品を製造するガス溶解部と、ガス溶解部からの排気の量を制御する排気制御部、及び、ガス溶解部から一定量の薬品を排水する排水制御部の少なくとも一方とを備え、排気制御部は排気の一部を薬品の製造タンクにバブリングにて導入し、排気制御部による制御及び排水制御部における排水の少なくとも一方とガスの溶解とを同時に実施する。
【００１３】
請求項６に記載の発明によれば、ガスを製造タンクに貯えた純水又は混合液に溶解させて薬品を製造するガス溶解部と、ガス溶解部からの排気の量を制御する排気制御部、及び、ガス溶解部から一定量の薬品を排水する排水制御部の少なくとも一方とを備え、排気制御部は、排気中のガス濃度を測定し、ガス濃度が所定値以上の場合に排気を薬品の製造タンクにバブリングにて導入し、排気制御部による制御及び排水制御部における排水の少なくとも一方とガスの溶解とを同時に実施する。
【００１４】
請求項７に記載の発明によれば、ガスを製造タンクに貯えた純水又は混合液に溶解させて薬品を製造するガス溶解部と、ガス溶解部からの排気の量を制御する排気制御部、及び、ガス溶解部から一定量の薬品を排水する排水制御部の少なくとも一方と、供給されるガスを微細な泡にして噴出口から純水又は混合液中に噴出するバブラー部とを備え、電子デバイスの生産設備から排出された使用済のガスをガス溶解部にて液体に溶解させるようにし、排気制御部による制御及び排水制御部における排水の少なくとも一方とガスの溶解とを同時に実施する。これにより、ガスのクローズドシステムを構成し、ガスの購入費用を低減することができる。
【００１５】
請求項８に記載の発明によれば、ガスを液体に溶解させて薬品を製造するとともに、該溶解中の薬品を冷却するガス溶解部と、ガス溶解部における未溶解ガスの排気量を制御する排気制御部とを備え、電子デバイスの生産設備から排出された使用済のガスをガス溶解部にて液体に溶解させるようにした。このように、ガスの溶解と薬品の精製及び冷却を同時に行うことで、効率よくガスを溶解させることができるとと共に、ガスの購入費用を低減することができる。
【００１６】
請求項９に記載の発明によれば、ガスを製造タンクに貯えた純水又は混合液に溶解させて薬品を製造するガス溶解部と、ガス溶解部からの排気の量を制御する排気制御部、及び、ガス溶解部から一定量の薬品を排水する排水制御部の少なくとも一方と、供給されるガスを微細な泡にして噴出口から純水又は混合液中に噴出するバブラー部と、電子デバイスの生産設備から排出された使用済の薬品からガスを回収するガス回収部とを備え、ガス回収部にて回収したガスをガス溶解部にて液体に溶解させるようにし、排気制御部による制御及び排水制御部における排水の少なくとも一方とガスの溶解とを同時に実施する。
【００１７】
請求項１０に記載の発明によれば、ガスを液体に溶解させて薬品を製造するとともに、該溶解中の薬品を冷却するガス溶解部と、ガス溶解部における未溶解ガスの排気量を制御する排気制御部と、電子デバイスの生産設備から排出された使用済の薬品からガスを回収するガス回収部とを備え、ガス回収部にて回収されたガスをガス溶解部にて液体に溶解させるようにした。
【００１８】
請求項１１に記載の発明によれば、ガス回収部は、薬品を加熱すること、及び、薬品に不活性ガスをバブリングすることの少なくとも一方にてガスを回収する。
【００１９】
これにより、効率よくガスを回収することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第一実施形態）
以下、本発明を具体化した第一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
【００２１】
図１は、クローズドシステムの概略図である。このクローズドシステムは、薬品製造装置１を備え、その薬品製造装置１は、ガス貯蔵部２に蓄えられた一般工業用ガスの溶解と精製を同時に行って製造した高純度な精製薬品を生産設備３に供給する。薬品製造装置１は、一般工業用ガスを洗浄した精製ガスを生産設備３に供給する。また、薬品製造装置１は、生産設備３からの使用済ガス及び使用済薬品から回収したガスにて製造した薬品を生産設備３に供給する。
【００２２】
薬品製造装置１は、ガス溶解精製装置１１、ガス洗浄部１２、ガス回収部１３を備えている。
ガス溶解精製装置１１は、工業用ガスの溶解と精製を同時に行って生産設備３の要求に応じた組成の高純度な精製薬品を製造し、その精製薬品を生産設備３に供給する。これにより、精製薬品のコストを低減すると共に、安定した品質の薬品を供給する。これは、一般工業用ガスの購入費用は半導体用ガスのそれに比べて１／１０以下だからである。また、生産設備３の要求に応じた薬品の製造を行うので、製造した薬品を長期間保管する必要が無いため、不純物の混入と薬品の成分変化が極めて少ない。更に、溶解と精製を同時に行うため、短時間で薬品の製造が行える。
【００２３】
また、ガス溶解精製装置１１は、生産設備３からの要求に応じて工業用ガスをそのままガス洗浄部１２に供給し、ガス洗浄部１２は、工業用ガスを洗浄して不純物を取り除いて精製ガスを製造し、その精製ガスを生産設備３に供給する。
【００２４】
ガス回収部１３は、生産設備３からの使用済薬品からガスを回収し、その回収ガスをガス溶解精製装置１１に供給する。ガス溶解精製装置１１は、使用済ガス及び回収ガスを使用して製造した精製薬品を生産設備３に供給する。これにより、新規な工業用ガスの使用量を減らし、薬品の製造コスト低減を図ることができる。
【００２５】
次に、ガス溶解精製装置１１の構成を説明する。
図２は、本実施形態のガス溶解精製装置１１の概略図である。
ガス溶解精製装置１１は、薬品製造タンク２１と、ガス溶解部２２，排気制御部２３，排水制御部２４，冷却部２５，ガス及び薬品供給部２６を備える。
【００２６】
ガス溶解部２２は、薬品製造タンク２１に図１の生産設備３からの要求に基づく組成の薬品を製造する。ガス溶解部２２は、薬品製造タンク２１に純水、又は純水と原料タンク２７から供給した薬液（例えば５０重量％（ｗｔ％）のフッ酸）の混合液にガスボンベ２８から供給したガスを溶解させて所定濃度の薬品を製造する。
【００２７】
尚、原料タンク２７は、製造する薬液に応じて備えられる。例えば、フッ化アンモニウムとフッ酸の混合液を製造する場合には原料タンク２７が必要となるが、アンモニア水のみを製造する場合には原料タンク２７を必要としない。更に、ガスボンベ２８のガスと異なるガスを溶解した薬品を生成するためにガスボンベを設けても良い。
【００２８】
排気制御部２３は、薬品製造タンク２１における未溶解のガスを排気する。この排気ガスには不純物が含まれる。これにより、不純物を除去して高純度な薬品を生成する。
【００２９】
排水制御部２４は、薬品製造タンク２１から一定量の薬品を排水する。この廃水には、上記の排気制御部２３により排気として除去できない不純物（例えば金属等の不揮発成分）が含まれる。これにより、不純物を除去して高純度な薬品を生成する。
【００３０】
排気制御部２３と排水制御部２４のうちの少なくとも一方は、上記のガス溶解部２２により薬品製造タンク２１内の液体にガスを溶解させる時に同時にそれぞれの処理を実行する。これにより、ガス溶解精製装置１１は、ガスの溶解と同時に薬品の精製を行い、短時間で高純度な薬品を製造する。
【００３１】
冷却部２５は、薬品製造タンク２１内の液体を、ガスの溶解度が最適となるような例えば２０℃以下に冷却する。ガスの溶解時に発生する熱（中和熱）は、タンク２１内の液体の温度上昇を招く。一般に、ガスの溶解率は、溶媒の温度が低いほど高くなる。このため、溶媒（薬品）の温度上昇を抑えることでガスの溶解効率が上昇し、ガスの溶解を容易にするためである。
【００３２】
ガス及び薬品供給部２６は、図１の生産設備３の要求に応答して供給される工業用ガス及び生成した薬品を生産設備３に供給する。
次に、各部２２〜２６の構成を説明する。
【００３３】
ガス溶解部２２は、制御装置３１、制御バルブ３２〜３５、マスフローコントローラ３６〜３８、バブラー部３９、温度計４０、超音波伝達速度測定器４１、導電率測定器４２を含む。
【００３４】
制御バルブ３２とマスフローコントローラ３６はガスボンベ２８からガスを供給する配管Ｌ１に設けられている。制御装置３１はバルブ３２の開閉及びマスフローコントローラ３６の流量を制御し、ガスの供給／停止及びその供給量を制御する。
【００３５】
制御バルブ３３とマスフローコントローラ３７は原料タンク２７から薬品製造タンク２１へ薬液を供給する配管Ｌ２に設けられている。制御装置３１はバルブ３３の開閉及びマスフローコントローラ３７の流量を制御し、ガス又は薬品の供給／停止及びその供給量を制御する。
【００３６】
制御バルブ３４とマスフローコントローラ３８は純水を薬品製造タンク２１へ供給する配管Ｌ３に設けられている。制御装置３１はバルブ３４の開閉及びマスフローコントローラ３８の流量を制御し、純水の供給／停止及びその供給量を制御する。
【００３７】
制御バルブ３５は配管Ｌ１からガスを薬品製造タンク２１内に引き込み配管Ｌ４に設けられている。制御装置３１は、バルブ３５を開閉制御してガスを薬品製造タンク２１内に供給する。
【００３８】
バブラー部３９は、薬品製造タンク２１の底部に備えられ、配管Ｌ４が接続される。バブラー部３９には、複数の噴出口３９ａが形成され、配管Ｌ４を介して供給されるガスが複数の噴出口３９ａから微細な泡として液体中に噴出される。このように、バブラー部３９は、ガスの泡を微細化することで、ガスの溶解効率を高めている。
【００３９】
図３は、バブラー部３９の説明図である。
図３（ａ）に示すように、バブラー部３９は、略四角形板状に形成され、その上面にはガスを微細な泡にして純水中に噴出させるための噴出口３９ａが複数形成されている。ガスの泡を微細化することで、ガスが純水に容易に溶解する。
【００４０】
図３（ｂ）に示すように、各噴出口３９ａは、ガスの泡が鉛直方向から所定角度（例えば３０度）傾いて噴出するように形成されている。このように、所定角度方向に噴出した泡は、薬品製造タンク２１内で渦を巻き、薬品製造タンク２１内の液体を攪拌する。これにより、ガスの高い溶解効率が得られる。
【００４１】
温度計４０、超音波伝達速度測定器４１、導電率測定器４２は、薬品製造タンク２１にて生成される薬液の濃度を測定する手段として備えられ、それらは制御装置３１に接続されている。制御装置３１は、温度計４０、伝達速度測定器４１及び導電率測定器４２から受け取る信号に基づいて、その時々の薬品の濃度を算出する。そして、制御装置３１は、算出した濃度に基づいて、薬品が所望の濃度となるようにガス、薬液及び純水の供給量をバルブ３２〜３４及びマスフローコントローラ３６〜３８にて制御する。
【００４２】
尚、薬品の濃度は、温度計４０による液体の温度の変化量から概算することもできる。ガスを溶解する際に反応熱（中和熱）が発生し、これにより薬品製造タンク２１内の薬品の温度が変化する。ガスの溶解量と薬品温度の変化量はほぼ比例する。尚、冷却部２５は、その比例計数を変化させる。従って、薬品の温度変化を測定することで、薬品の濃度が得られる。
【００４３】
また、ガスの使用量から薬品の濃度を概算することもできる。即ち、制御装置３１は、ガスボンベ２８のロードセル２８ａに接続され、そのロードセル２８ａから受け取る信号によりガスボンベ２８内のガスの残量を測定し、その残量から原料として使用したガスの量を算出する。薬品の濃度はガスの使用量にほぼ比例する。これにより、制御装置３１は、薬品製造タンク２１にて生成している薬品の濃度を得ることができる。
【００４４】
排気制御部２３は、制御装置３１、濃度計４３及び制御バルブ４４，４５を含む。バルブ４４は薬品製造タンク２１から未溶解のガスを排気する配管Ｌ５に設けられ、濃度計４３は、その配管Ｌ５による排気中のガス濃度を測定する。制御バルブ４５は、濃度計４３と制御バルブ４４の間に分岐接続された配管Ｌ６に設けられ、その先端は薬品製造タンク２１の薬品中に挿入されている。
【００４５】
制御装置３１は、濃度計４３にて測定した排気中のガス濃度に基づいて制御バルブ４４，４５を開閉制御する。詳述すると、制御装置３１は、ガス濃度が所定値より低い場合にはバルブ４４を開き、バルブ４５を閉じる。これにより、不純物を含むガスが配管Ｌ５を介して排気される。一方、制御装置３１は、ガス濃度が所定値以上の場合にはバルブ４４を閉じ或いは開度を制御し、バルブ４５を開く。これにより、ガスの濃度が高い排気を液体中にバブリングして溶解させ、ガスが無駄に排気されることを防ぐ。
【００４６】
排水制御部２４は、制御装置３１とバルブ４６を含む。バルブ４６は薬品製造タンク２１の底部に接続された廃液排出用の配管Ｌ７に設けられている。制御装置３１は、ガスの溶解中にバルブ４６を開閉制御し、不純物を含む一定量の薬品を排出する。
【００４７】
冷却部２５は、制御装置３１、冷却器４７及びポンプ４８を含む。冷却器４７及びポンプ４８は、薬品製造タンク２１の底部に一端が接続され、他端がタンク２１の上部からその中に挿入された配管Ｌ８に設けられている。
【００４８】
制御装置３１は、ポンプ４８を駆動してタンク２１の液体を配管Ｌ８を介して循環させ、その循環する液体を冷却器４７にて冷却し、タンク２１内の液体をガスの溶解度が最適となるような例えば２０℃以下に冷却する。
【００４９】
ガス及び薬品供給部２６は、制御装置３１、制御バルブ４９，５０及びポンプ５１を含む。バルブ５０及びポンプ５１は、薬品製造タンク２１の底部に接続された配管Ｌ９に設けられている。制御装置３１は、バルブ４９を開閉制御してガスボンベ２８からのガスを図１のガス洗浄部１２を介して生産設備３へ供給する。また、制御装置３１は、薬品製造タンク２１にて製造した薬品を、バルブ５０を開制御しポンプ５１を駆動して図１の生産設備３へ供給する。
【００５０】
上記のように構成されたガス溶解精製装置１１にてアンモニア水を製造し生産設備３へ供給する場合を説明する。アンモニアガスは、液化した状態でガスボンベ２８に貯蔵されている。
【００５１】
先ず、制御装置３１は、バルブ３４及びマスフローコントローラ３８を制御して所定量の純水を薬品製造タンク２１に蓄える。次に、制御装置３１は、バルブ３２，３５及びマスフローコントローラ３６を制御して薬品製造タンク２１内に所定量のアンモニアガスをバブリングする。
【００５２】
このとき、薬品製造タンク２１内の純水中にアンモニアガスが溶解する際に発生する水和熱により溶液温度が上昇するため、制御装置３１は、ポンプ４８で循環すると共に冷却器４７で溶媒を冷却する。
【００５３】
例えば、半導体製造プロセスで使用するアンモニア水の濃度である０〜２９ｗｔ％の任意の濃度にするために、制御装置３１は、温度計４０と超音波の伝達速度測定器４１と導電率測定器４２によりそれぞれのパラメータを測定し、アンモニア水の濃度を演算する。
【００５４】
そして、制御装置３１は、バルブ３２，３４，３５及びマスフローコントローラ３６，３８を制御してアンモニアガス及び純水を薬品製造タンク２１に供給し、アンモニア水の濃度を調整する。その調整により目的の濃度になると、制御装置３１は、制御バルブ３５の開閉によりアンモニアガスのバブリングを終了する。
【００５５】
その後、制御装置３１は、図１の生産設備３からの要求に応答し、バルブ５０及びポンプ５１を制御して薬品製造タンク２１にて製造したアンモニア水を生産設備３に供給する。
【００５６】
次に、上記と同様に、ガス溶解精製装置１１にてフッ化アンモニウムとフッ酸の混合液を製造し供給する場合を説明する。原料タンク２７には、５０重量％（ｗｔ％）のフッ酸が蓄えられている。
【００５７】
先ず、制御装置３１は、バルブ３３，３４及びマスフローコントローラ３７，３８を制御して所定量のフッ酸及び純水を薬品製造タンク２１に蓄える。次に、制御装置３１は、バルブ３２，３５及びマスフローコントローラ３６を制御して薬品製造タンク２１内にアンモニアガスをバブリングする。
【００５８】
この時、薬品製造タンク２１内のフッ化アンモニウムとフッ酸の混合液中にアンモニアガスが溶解する際に中和熱により混合液の温度が上昇するため、制御装置３１は、ポンプ４８で混合液を循環すると共に冷却器４７で混合液を冷却する。
【００５９】
例えば、半導体で使用するフッ化アンモニウム濃度である０〜４０ｗｔ％及びフッ酸０〜５ｗｔ％の任意の濃度にするために、制御装置３１は、温度計４０と超音波の伝達速度測定器４１と導電率測定器４２によりそれぞれのパラメータを測定し、フッ化アンモニウムとフッ酸の混合液の濃度を演算する。
【００６０】
そして、制御装置３１は、演算結果に基づいて、バルブ３２〜３５及びマスフローコントローラ３６〜３８を制御してフッ化アンモニウムとフッ酸の混合液の濃度を調整する。その調整により目的の濃度になると、制御装置３１は、制御バルブ３５の開閉によりアンモニアガスのバブリングを終了する。
【００６１】
その後、制御装置３１は、図１の生産設備３からの要求に応答し、バルブ５０及びポンプ５１を制御して薬品製造タンク２１にて製造した所定濃度のフッ化アンモニウムとフッ酸の混合液を生産設備３に供給する。
【００６２】
次に、図１のガス洗浄部１２の構成を、図４に従って説明する。
ガス洗浄部１２は、ガス洗浄タンク６１を備え、その上端にはタンク６１内に純水を噴射するためのスプレーヘッド６２が設けられ、下端は不純物を含む純水を排水するための配管Ｌ１１が接続されている。また、タンク６１の側壁下部にはガスボンベ２８から工業用ガスを供給するための配管Ｌ１２が接続され、側壁上部には精製したガスを生産設備３に供給するための配管Ｌ１３が接続されている。
【００６３】
ガス洗浄部１２において、タンク６１内に供給された工業用ガスに純水を噴射することにより、そのガスに含まれていた金属及び微粒子が純水に溶解し、純水と共に配管Ｌ１１から廃水として除去される。
【００６４】
このガス洗浄部１２（洗浄工程）により、不純物を多く含む一般工業で使用されるガスから、電子デバイスの製造に用いることができる高純度なガスが精製され配管Ｌ１３を介して図１の生産設備３に供給される。
【００６５】
次に、図１のガス回収部１３の構成を、図５に従って説明する。
ガス回収部１３は、ガス取出し用タンク６３及びヒータ６４を備え、タンク６３には生産設備３から廃水として使用後のアンモニア水が配管Ｌ１４を介して供給される。タンク６３に溜められたアンモニア水はヒータ６４による加熱、及び配管Ｌ１５を介して供給される不活性ガスとしての窒素ガスのバブリングのうちの少なくとも一方によりアンモニアガスと液体（不純物を含む水）に分解される。このようにして取り出されたアンモニアガスは、配管Ｌ１６を介してガス溶解精製装置１１の薬品製造タンク２１に供給される。
【００６６】
薬品製造タンク２１には、生産設備３から使用済のアンモニアガスが配管Ｌ１７を介して供給される。両配管Ｌ１６，Ｌ１７にはそれぞれ制御バルブ６５，６６が設けられ、それらバルブ６５，６６を適宜開閉することで、使用済みのアンモニアガス又は回収したアンモニアガスが薬品製造タンク２１に蓄えられた液体（純水，フッ酸等）にバブリングされる。
【００６７】
このようにして、生産設備３から排出される使用済ガス及び使用済薬品から回収したガスを再利用することで、新規ガスの使用量を少なくし、ガスの購入費用を低減することができる。
【００６８】
以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）一般工業にて使用されるガスを薬品製造タンク２１に貯えた純水又は混合液に溶解させて薬品を製造するとともに、排気の量を制御する排気制御部２３、及び、ガス溶解部から一定量の薬品を排水する排水制御部２４の少なくとも一方を同時に実施するようにした。排気及び排水には、ガスの不純物が含まれる。従って、一般工業用のガスの溶解と薬品の精製が同時に行われるため、薬品の購入費用が大幅に低減できると共に、短時間で安定した薬品を製造し電子デバイスの生産設備に供給することができる。
【００６９】
（２）冷却部２５にてガス溶解中の薬品をガスの溶解に適した温度に冷却するため、ガスの溶解効率を向上させることができる。
（３）バブラー部３９の噴出口３９ａをガスの泡が鉛直方向から所定角度傾いた方向に噴出させるように形成した。噴出されたガスの泡はタンク２１内で渦を形成するため、これにより薬液がかき混ぜられてガスの溶解効率を向上させることができる。
【００７０】
（４）温度計４０、超音波伝達速度測定器４１、導電率測定器４２にて測定した各パラメータから薬品の濃度を演算するようにした。これにより、純水にガスを溶解させた１成分系の薬品、混合液にガスを溶解させた２成分系の薬品の濃度を精度良く測定することができる。
【００７１】
（５）排気制御部２３は、排気の一部を薬品製造タンク２１にバブリングにて導入する。これにより、溶解されずに排気されるガスを再び液体中に導入することで、ガスの溶解量が増大する。
【００７２】
（６）電子デバイスの生産設備３から排出された使用済のガスを液体に溶解させるようにした。これにより、ガスのクローズドシステムが構成され、ガスの購入費用を低減することができる。
【００７３】
（７）電子デバイスの生産設備４から排出された使用済の薬品からガス回収部１３にてガスを回収し、その回収ガスを液体に溶解させるようにした。これにより、ガスのクローズドシステムを構成し、ガスの購入費用を低減することができる。
【００７４】
（第二実施形態）
以下、本発明を具体化した第二実施形態を図１２に従って説明する。
尚、説明の便宜上、第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を一部省略する。
【００７５】
図１２は、本実施形態のガス溶解精製装置８１の概略図である。このガス溶解精製装置８１は、第一実施形態の装置１１に換えて用いられ、クローズドシステムの薬品製造装置を構成する。
【００７６】
ガス溶解精製装置８１は、冷却装置８２、ガス溶解部８３、排気制御部８４、脱泡装置８５、濃度測定装置８６、調合タンク８７、循環制御部８８、排水制御部８９、薬品供給部９０を備える。
【００７７】
冷却装置８２は、第一実施形態に於ける薬品製造タンク２１と冷却部２５の機能を持つ。即ち、本実施形態では、冷却装置８２内でガスを純水に溶解すると共に、その薬品をガスの溶解度が最適となるような例えば２０℃以下に冷却する。
【００７８】
ガス溶解部８３は、ガスシリンダ９１，９２内のガスを必要に応じて冷却装置８２に供給する。ガス溶解部８３は、制御装置９３、制御バルブ９４〜９６、マスフローコントローラ９７〜９９を含む。制御装置９３は、制御バルブ９４〜９６、マスフローコントローラ９７〜９９及び各部８３〜９０の制御及び動作タイミングを調整する。
【００７９】
制御バルブ９４，９５及びマスフローコントローラ９７，９８は、ガスシリンダ９１，９２から冷却装置８２へガスをそれぞれ供給する配管Ｌ２１，Ｌ２２に設けられ、制御バルブ９６及びマスフローコントローラ９９は純水を冷却装置８２へ供給する配管Ｌ２３に設けられている。制御装置９３は、バルブ９６及びマスフローコントローラ９９を制御して所定量の純水を冷却装置８２に供給した後、バルブ９４，９５及びマスフローコントローラ９７，９８を制御してガスシリンダ９１，９２から所定量のガスを冷却装置８２内の純水にバブリングする。これにより、純水に２成分のガスを溶解させた薬品を短時間で生成する。尚、ガスは、１つのガスを純水に溶解してその濃度を調整した後、別のガスを調整後の薬品に溶解させるように制御してもよい。
【００８０】
冷却装置８２には、図示しないが第一実施形態と同様に温度計、超音波伝達速度測定器、導電率測定器が設けられ、制御装置９３は、それらの測定結果に基づいて冷却装置８２中の薬品の濃度を演算し、その演算結果に基づいてガス及び純水を供給して薬品の濃度を調整する。尚、制御装置９３は、ガスシリンダ９１，９２にそれぞれ設けられたロードセル９１ａ，９２ａによりガスの残量を測定し、それに基づいて冷却装置８２内の薬品の濃度を求めるようにしても良い。また、これらの方法を併用してもよい。
【００８１】
冷却装置８２にて未溶解のガスは、排気制御部８４へ送られる。排気制御部８４は、制御装置９３、バルブ１００，１０１、濃度計１０２を含む。バルブ１０１は、冷却装置８２から未溶解のガスを排気する配管Ｌ２４に設けられ、濃度計１０２はその配管Ｌ２４による排気中のガス濃度を測定する。バルブ１００は、濃度計１０２とバルブ１０１の間に分岐接続された配管Ｌ２５に設けられ、その先端は冷却装置８２の薬品中に挿入されている。
【００８２】
制御装置９３は、濃度計１０２にて測定した排気中のガス濃度に基づいてバルブ１００，１０１を開閉制御する。詳述すると、制御装置９３は、ガス濃度が所定値より低い場合にはバルブ１００を閉じ、バルブ１０１を開く。これにより、不純物を含むガスが配管Ｌ２４を介して排気される。
【００８３】
一方、制御装置９３は、ガス濃度が所定値以上の場合にバルブ１０１を閉じ、バルブ１００を開く。これにより、排気中にガスが所定濃度以上含まれる場合にその排気を冷却装置８２内の液体にバブリングして溶解させ、ガスが無駄に排気されるのを防ぐ。
【００８４】
冷却装置８２の二次側には、配管Ｌ２６を介して脱泡装置８５が接続され、その脱泡装置８５は、冷却装置８２から送られる薬品中に含まれる未溶解のガスを除去し、その除去したガスは配管Ｌ２７を介して排気制御部８４へ送られる。従って、この脱泡装置８５により未溶解のガスが更に除去され、その除去されたガスは濃度によって冷却装置８２に戻される。
【００８５】
脱泡装置８５にて未溶解のガスが除去された薬品は、配管Ｌ２８を介して濃度測定装置８６に送られ、その濃度測定装置８６にて薬品の濃度が測定された後、配管Ｌ２９を介して調合タンク８７に送られ、そのタンク８７に貯えられる。
【００８６】
循環制御部８８は、制御装置９３、制御バルブ１０３、循環ポンプ１０４を含む。バルブ１０３及びポンプ１０４は、調合タンク８７の底部と冷却装置８２の一時側を接続する配管Ｌ３０に設けられている。制御装置９３は、濃度測定装置８６の測定結果に基づいて、タンク８７内の薬品が所望の濃度ではない場合、その薬品をポンプ１０４により冷却装置８２に送り、ガス又は純水を供給して薬品の濃度を調整する。
【００８７】
排水制御部８９は、制御装置９３と排水バルブ１０５を含み、制御装置９３は、バルブ１０５を開閉制御して調合タンク８７に貯えられた薬品を一定量排水する。これにより、排気として除去できない不純物を除去して高純度な薬品を生成する。
【００８８】
薬品供給部９０は、制御装置９３、制御バルブ１０６、製品用ポンプ１０７を含み、バルブ１０６及びポンプ１０７は調合タンク８７と図１の生産設備３を結ぶ配管Ｌ３１に設けられている。制御装置９３は、濃度調整後の薬品を、バルブ１０６及びポンプ１０７を制御して生産設備３へ供給する。
【００８９】
以上記述したように、本実施の形態によれば、第一実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（１）冷却装置８２にてガスを溶解させ薬品を冷却するとともに、その冷却装置８２における未溶解のガスを排気するようにした。その結果、ガスの溶解と薬品の精製及び冷却を同時に行うことで、効率よくガスを溶解させることができるとと共に、ガスの購入費用を低減することができる。
【００９０】
尚、前記実施形態は、以下の態様に変更してもよい。
○上記第一実施形態では、バブラー部３９を略四角形板状に形成したが、例えば、図６（ａ）に示す櫛形形状のバブラー部７１ａ、図６（ｂ）に示す円形状のバブラー部７１ｂ、図６（ｃ）に示す渦巻き状のバブラー部７１ｃ等のように、薬品製造タンク２１の構造（形状、内寸法、深さ）に合わせて形状を適宜変更しても良い。
【００９１】
○上記第一実施形態において、バブラー部３９の各噴出口３９ａを傾ける方向は、薬品製造タンク２１内の薬液中にガスの泡の渦を形成できれば適宜変更しても良い。例えば、図７（ａ）に示すように各噴出口３９ａを４方向に傾けたバブラー部７２ａ、又は図７（ｂ）に示すように各噴出口３９ａを２方向に傾けたバブラー部７２ｂ等適宜形状を変更する。尚、図の矢印は、泡の噴射方向を示す。
【００９２】
○上記第一実施形態では、バブラー部３９の各噴出口３９ａを鉛直方向から所定角度傾けて形成してガスの泡を斜め方向に噴射させたが、図８に示すように、各噴出口３９ａを鉛直方向泡が噴出するように形成したバブラー部７３を備え、その上部にガスの泡を斜め方向に誘導するための誘導板７４を設けて実施しても良い。このような構成によれば、誘導板７４の傾きを適宜変更することで、様々な形状の薬品製造タンク２１に容易に対応することができる。また、バブラー部７３を所定角度傾けて設置するようにしてもよい。
【００９３】
○上記実施形態では、薬品製造タンク２１の薬品温度をガスの溶解効率が最適な温度付近に保つために冷却器４７を用いたが、その他の構成により薬品の温度を最適な温度付近に保つようにしてもよい。
【００９４】
例えば、図９に示すバブラー部７５を用いて実施しても良い。このバブラー部７５には冷却水が循環供給され、熱交換器としての機能を有する。アンモニアガスがバブラー部７５に供給されて泡が微細化されると、バブラー部７５と純水の界面でアンモニアガスの溶解が始まり、このとき発生する水和熱によりバブラー部７５付近の液体温度が上昇する。従って、バブラー部７５に冷却機構を備えることで、熱の発生要因付近で液体を冷却することができる。このように、液体中のガスの溶解は、液体の温度が低ければガスの溶解度は増大するため、本発明の熱交換器を兼ね備えたバブラー部７５によりガスの溶解量を増大し、溶解せずに排気されてしまうアンモニアガスの量を低減することができる。
【００９５】
また、図１０に示すように、ガスボンベ２８と薬品製造タンク２１を接続する熱交換用の配管７６を用いて実施しても良い。液体アンモニアガスを気化させる際に、ガスボンベ２８では吸熱反応になる。また、アンモニアガスを純水中に溶解させる場合及びアンモニアガスを５０ｗｔ％フッ酸中に溶解させる場合は発熱反応になる。そのため、熱交換用の配管７６にてそれぞれを熱交換することにより、有効に熱エネルギーを利用することができる。
【００９６】
○上記第一実施形態では、純水又はフッ酸中にガスをバブリングにて溶解して薬品を製造したが、その他の方法を用いて薬品を製造するようにしてもよい。例えば、図１１に示すように、ガスボンベ２８中のアンモニアガスと氷粒発生器７７で発生した氷粒７８を薬品製造タンク２１内で互いに接触させる。アンモニアガスがアンモニア水になる際に発生する水和熱を氷粒７８の溶解熱で冷却し、前記水和熱により形成された氷粒７８表面の水膜中にアンモニアガスが溶解するという相乗効果により、効率よくアンモニアガスを溶解させることができる。
【００９７】
○上記各実施形態において、ガスの供給量を調整する手段としてマスフローコントローラ３６，９７，９８を備えたが、減圧弁、手動弁、自動弁、マスフローコントローラのうちの少なくとも一つを備え、それによりガスの供給量を調整する用にしても良い。
【００９８】
○上記各実施形態において、溶解したガスの量（薬品の濃度）の測定に、重量計、中和滴定、近赤外線の吸収波長測定等の方法、装置を用いて実施しても良い。
【００９９】
○上記各実施形態において、一般工業用のガスとしてアンモニアガスを用いたが、アンモニアガス、フッ化水素ガス、硫化水素ガス、塩化水素ガスの少なくとも一つを使用して薬品を製造及び供給する薬品製造装置に具体化しても良い。
【０１００】
また、上記各実施形態ではアンモニア水及びアンモニア水とフッ酸の混合液を製造したが、使用するガスをアンモニアとし、アンモニア水、アンモニア水と過酸化水素の混合液、フッ化アンモニウムとフッ酸の混合液の少なくとも一つの薬品を製造及び供給する薬品製造装置に具体化しても良い。
【０１０１】
○上記各実施形態において、図１ではガス洗浄部１２にて生産設備３に供給するガスを精製する構成としたが、ガス溶解精製装置１１に供給する工業用ガスを精製する、即ち、ガス洗浄部をガス溶解精製装置１１，８１に工業用ガスを供給する配管Ｌ１，Ｌ２１，Ｌ２２に設けた構成としても良い。このように構成すれば、精製したガスを純水等の溶媒に溶解させることで、更に清浄度が高い（高純度な）薬品を製造することができる。
【０１０２】
○上記第一実施形態では、工業用ガスを精製する手段として純水のシャワーによるガス洗浄部１２に具体化したが、この手段の構成を適宜変更しても良く、例えばスタティックミキサを用いて実施しても良い。工業用ガスと純水を共にスタティックミキサに入れて混合することによりガスと純水の接触面積が増大し、効率良く工業用ガスを精製することができる。
【０１０３】
○上記各実施形態では、製品用ポンプ５１，１０７を駆動して製造した薬品を生産設備３に供給するようにしたが、その他の方法、例えば不活性ガスをタンク２１，８７に供給してガスの圧力にて薬品を生産設備３に供給する方法を用いて実施しても良い。
【０１０４】
○上記各実施形態では、薬品の濃度を測定するために温度計４０、超音波伝達速度測定器４１、導電率測定器４２を使用したが、超音波伝達速度測定器４１、導電率測定器４２、粘度測定器及び比重測定器のうちの少なくとも１つと温度計４０を使用して薬品の濃度を測定するようにしても良い。
【０１０５】
以上の実施形態をまとめ、本発明の構成に関する以下の事項を開示する。
（１） 冷却部は、薬品の製造タンクと配管の間で薬品を循環させるポンプと、薬品を循環させる配管に設けられた冷却器とを備えたことを特徴とする薬品製造装置。
【０１０６】
（２） 冷却部として、液化ガスを貯留したガスボンベと薬品を製造するタンクの間で熱交換する熱交換器を備えたことを特徴とする薬品製造装置。
【０１０７】
（３） ガスの溶解における反応熱を温度計にて測定し、該測定結果から溶解したガス量を算出し、該ガス量から薬品の濃度を演算することを特徴とする薬品製造装置。
【０１０８】
（４） ガスを貯えた容器の重量を測定し、該測定結果から使用したガスの量を算出し、薬品の濃度を演算することを特徴とする薬品製造装置。
【０１０９】
（５） ガスとして、アンモニアガス、フッ化水素ガス、硫化水素ガス、塩化水素ガスの少なくとも一つを使用することを特徴とする薬品製造装置。
【０１１０】
（６） ガスにアンモニアガスを使用し、アンモニア水、アンモニア水と過酸化水素の混合液、フッ化アンモニウムとフッ酸の混合液の少なくとも一つの薬品を製造することを特徴とする薬品製造装置。
【０１１１】
（７） 氷粒を生成する氷粒生成装置を備え、氷粒にガスを接触させてガスを純水に溶解させることを特徴とする薬品製造装置。
（８） ガスを供給する配管に流量制御手段を備え、該流量制御手段を制御して必要量に応じたガスを供給することを特徴とする薬品製造装置。
【０１１２】
（９） ガスを貯える容器において、容器中のガス重量を測定し、ガスの供給量を測定することにより、必要量に応じたガスを供給することを特徴とする薬品製造装置。
【０１１３】
（１０） ガス溶解部から供給される薬品中に含まれる未溶解ガスを分離する疎水性のフィルタを備え、分離した未溶解ガスを排気制御部に供給することを特徴とする薬品製造装置。
【０１１４】
（１１） 薬品製造後の配管の途中に薬品の濃度を測定する手段を備え、該測定結果によって製造後の薬品をポンプによって循環し、再び必要量に応じたガスを供給し、規定濃度内に薬品を調製することを特徴とする薬品製造装置。
【０１１５】
（１２） 製造した薬品に、原料としたガスと別の原料を供給し、少なくとも一成分系以上の薬品を製造し供給することを特徴とする薬品製造装置。
【０１１６】
（１３） ガスを純水にて洗浄して精製するガス洗浄部を備え、精製後のガスを生産設備に供給することを特徴とする薬品製造装置。
【０１１７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ガスを製造タンクに貯えた純水又は混合液に溶解させて薬品を製造するガス溶解部と、ガス溶解部からの排気の量を制御する排気制御部、及び、ガス溶解部から一定量の薬品を排水する排水制御部の少なくとも一方を備え、排気制御及び排水制御の少なくとも一方とガスの溶解を同時に実施する。排気及び排水には、ガスの不純物が含まれる。従って、一般工業用のガスの溶解と薬品の精製が同時に行われるため、薬品の購入費用が大幅に低減できると共に、短時間で安定した薬品を製造し電子デバイスの生産設備に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 クローズドシステムの概略図である。
【図２】 第一実施形態のガス溶解精製装置の概略図である。
【図３】 バブラー部の説明図である。
【図４】 ガス洗浄部の説明図である。
【図５】 ガス回収部の説明図である。
【図６】 別のバブラー部の説明図である。
【図７】 別のバブラー部の説明図である。
【図８】 別のバブラー部の説明図である。
【図９】 別のバブラー部の説明図である。
【図１０】 熱交換の説明図である。
【図１１】 別の溶解方法の説明図である。
【図１２】 第二実施形態のガス溶解精製装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 薬品製造装置
３ 生産設備
１３ ガス回収部
２１ 薬品製造タンク
２２，８３ ガス溶解部
２３，８４ 排気制御部
２４，８９ 排水制御部
３２〜３５，９４〜９６ 流量制御部としての制御バルブ
３６〜３８，９７〜９９ 流量制御部としてのマスフローコントローラ
３９ バブラー部
３９ａ 噴出口
４０ 温度計
４１ 超音波伝達速度測定器
４２ 導電率測定器
７４ 誘導板

Claims (11)

  1. 製造タンクに貯えた純水又は混合液にガスを溶解させて薬品を製造するガス溶解部と、
    前記ガス溶解部からの排気の量を制御する排気制御部、及び、前記ガス溶解部から一定量の前記薬品を排水する排水制御部の少なくとも一方と、
    供給される前記ガスを微細な泡にして噴出口から前記純水又は混合液中に噴出するバブラー部と
    を備え、前記ガスの泡を鉛直方向から所定角度傾けて噴出させるように前記噴出口を形成するか、又は前記噴出口から鉛直方向に噴出された泡を所定角度方向に誘導する誘導板を設け、
    前記排気制御部による制御及び前記排水制御部における排水の少なくとも一方と前記ガスの溶解とを同時に実施することを特徴とする薬品製造装置。
  2. 溶解中の前記薬品を冷却する冷却部を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の薬品製造装置。
  3. 前記薬品の濃度を測定する濃度測定手段と、
    その測定結果に基づいて前記薬品を所望の濃度に調整する濃度調整手段と
    を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の薬品製造装置。
  4. 前記濃度測定手段による濃度の測定に粘度測定器、比重測定器、超音波伝達速度測定器及び導電率測定器のうちの少なくとも一つと温度計を用い、それらの測定結果より演算した濃度に基づいて前記ガス等の供給量を制御する制御装置を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の薬品製造装置。
  5. 製造タンクに貯えた純水又は混合液にガスを溶解させて薬品を製造するガス溶解部と、
    前記ガス溶解部からの排気の量を制御する排気制御部、及び、前記ガス溶解部から一定量の前記薬品を排水する排水制御部の少なくとも一方と
    を備え、前記排気制御部は前記排気の一部を前記薬品の製造タンクにバブリングにて導入し、
    前記排気制御部による制御及び前記排水制御部における排水の少なくとも一方と前記ガスの溶解とを同時に実施することを特徴とする薬品製造装置。
  6. 製造タンクに貯えた純水又は混合液にガスを溶解させて薬品を製造するガス溶解部と、
    前記ガス溶解部からの排気の量を制御する排気制御部、及び、前記ガス溶解部から一定量の前記薬品を排水する排水制御部の少なくとも一方と
    を備え、前記排気制御部は、前記排気中のガス濃度を測定し、ガス濃度が所定値以上の場合に前記排気を前記薬品の製造タンクにバブリングにて導入し、
    前記排気制御部による制御及び前記排水制御部における排水の少なくとも一方と前記ガスの溶解とを同時に実施することを特徴とする薬品製造装置。
  7. 製造タンクに貯えた純水又は混合液にガスを溶解させて薬品を製造するガス溶解部と、
    前記ガス溶解部からの排気の量を制御する排気制御部、及び、前記ガス溶解部から一定量の前記薬品を排水する排水制御部の少なくとも一方と、
    供給される前記ガスを微細な泡にして噴出口から前記純水又は混合液中に噴出するバブラー部と
    を備え、電子デバイスの生産設備から排出された使用済のガスを前記ガス溶解部にて液体に溶解させるようにし、
    前記排気制御部による制御及び前記排水制御部における排水の少なくとも一方と前記ガスの溶解とを同時に実施することを特徴とする薬品製造装置。
  8. ガスを液体に溶解させて薬品を製造するとともに、該溶解中の薬品を冷却するガス溶解部と、
    前記ガス溶解部における未溶解ガスの排気量を制御する排気制御部と
    を備え、電子デバイスの生産設備から排出された使用済のガスを前記ガス溶解部にて液体に溶解させるようにしたことを特徴とする薬品製造装置。
  9. 製造タンクに貯えた純水又は混合液にガスを溶解させて薬品を製造するガス溶解部と、
    前記ガス溶解部からの排気の量を制御する排気制御部、及び、前記ガス溶解部から一定量の前記薬品を排水する排水制御部の少なくとも一方と、
    供給される前記ガスを微細な泡にして噴出口から前記純水又は混合液中に噴出するバブラー部と、
    電子デバイスの生産設備から排出された使用済の薬品からガスを回収するガス回収部と
    を備え、
    前記ガス回収部にて回収したガスを前記ガス溶解部にて液体に溶解させるようにし、
    前記排気制御部による制御及び前記排水制御部における排水の少なくとも一方と前記ガスの溶解とを同時に実施することを特徴とする薬品製造装置。
  10. ガスを液体に溶解させて薬品を製造するとともに、該溶解中の薬品を冷却するガス溶解部と、
    前記ガス溶解部における未溶解ガスの排気量を制御する排気制御部と、
    電子デバイスの生産設備から排出された使用済の薬品からガスを回収するガス回収部と
    を備え、前記ガス回収部にて回収されたガスを前記ガス溶解部にて液体に溶解させるようにしたことを特徴とする薬品製造装置。
  11. 前記ガス回収部は、前記薬品を加熱すること、及び、前記薬品に不活性ガスをバブリングすることの少なくとも一方にてガスを回収することを特徴とする請求項９又は１０に記載の薬品製造装置。
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