KR0141059B1 - 액체공급시스템 액체공급방법 - Google Patents
액체공급시스템 액체공급방법Info
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Abstract
본 발명은 반도체제조에 사용되는 무기 또는 유기약품 등의 액체를 공급하는 액체 공급방법에 관한 것으로서, 특히 미립자제거를 효율좋게 행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하며, 그 구성에 있어서는, 상기 액체도입부(1)와 상기 액체공급부(2)를 연결한 메인라인(3)과, 이 메인라인(3)내에 배설되고 상기 액체를 여과하는 필터(4)와, 상기 메인라인(3)내에 있어서 상기 필터(4)의 상류쪽에 배치되어서 상기 필터(4)에의 도입전의 액압을 검출하는 제 1압력검출기(5)와, 상기 메인라인(3)내에 있어서 상기 필터(4)의 하류쪽에 배치되어서 상기 필터통과후의 액압을 검출하는 제 2압력검출기(6)와 상기 메인라인(3)의 액체를 액체도입부(1)에 복귀시키는 제 1순환라인(8)과, 제 1압력검출기(5)와 상기 제 2압력검출기(6)와의 차압을 측정하는 차압연산기(9)와, 제 1순환라인에 배치된 조정밸브(19)와 차압연산기(9)로 부터의 차압신호에 의거해서 상기 조정밸브(19)의 개방도를 조정하는 제어부(18)를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다. (제 1도)
Description
제 1도는 본 발명의 액체공급시스템의 일실시예를 표시한 개략도
제 2도는 개폐밸브의 밸브개폐속도를 0.07m/sec로 하고, 2분마다 밸브를 개폐한 경우, 입구쪽과 출구쪽에서 발생하는 미립자농도의 변화를 표시한 그래프
제 3도는 개폐밸브의 밸브개폐속도를 0.007m/sec로 하고, 2분마다 밸브를 개폐한 경우 입구쪽과 출구쪽에서 발생하는 미립자농도의 변화를 표시한 그래프
제 4도는 2단식필터에 있어서 2단째의 필터의 차압을 적정하다고 생각되는 범위내에서 변동시켰을때의 상태를 표시한 그래프
제 5도는 제 1순환라인을 이용해서 필터의 차압이나 그 차압변동폭을 적정한 상태로해서 실험한 예를 표시한 표
제 6도는 제 1순환라인을 이용해서, 필터의 차압이나 그 차압변동폭을 적정한 상태로 해서 실험한 예를 표시한 표
제 7도는 제 1순환라인을 이용해서 필터의 차압변동폭이나 개폐밸브의 밸브개폐속도를 부적정한 상태로 해서 실험한 예를 표시한 표
제 8도는 본 발명의 액체공급시스템에 제 2순환라인 및 스로틀부를 형성해서 실험한 예를 표시한표
(1) ... 액체도입부 (2) ... 액체공급부
(3) ... 메인라인 (4) ... 필터
(5) ... 제 1압력검출기 (6) ... 제 2압력검출기
(7) ... 제 1분기점 (8) ... 제 1 순환라인
(9) ... 차압연산기 (10) ... 개방도조정장치
(11) ... 저류탱크 (12) ... 송액장치
(13)(14)(15) ... 배관 (16)(17) ... 개폐벨브
(18) ... 제어부 (19) ... 조정벨브
(20) ... 제 2분기점 (21) ... 제 2순환라인
(22) ... 스로틀부 A,B ... 사용지점
C ... 차압신호 D ... 제어신호
본 발명은 반도체제조에 사용되는 무기 또는 유기약품등의 액체를 공급하는 액체공급시스템 및 액체공급방법에 관한 것으로서, 특히 미립자를 제거한 액체를 반도체제조장치의 사용지점까지 공급하는 액체공급시스템 및 액체공급방법에 관한 것이다.
LSI, 초LSI등의 반도체제조기술에서는 분진이 없는 청정한 환경이 필요하게 되고 있다. 그리고, 반도체를 세정하는 무기 또는 유기약품등의 세정액에 있어서, 미립자가 혼입되어 있는 것은 매우 바람직하지 않다. 그래서, 통상의 경우, 약품 등으로 이루어진 액체는 공업적으로 제조된 후 필터에 의해서 여과처리하여 사용되고 있었다.
그러나, 이와 같은 여과처리가 실시되어도 제조현장으로부터 실제의 이용현장까지 액체가 배관에 의해 반송되거나, 액체가 일시적으로 탱크에 저류되거나 하면, 배관이나 탱크의 재질로부터 발생하는 미립자나 무기 더스트가 액체중에 혼입한다. 그 결과, 제조직후의 액체의 미립자농도에 대해서 실제의 이용현장에서 사용되는 액체의 미립자농도가 상승해버린다. 그리고, 미립자농도가 상승한 그대로 액체가 이용되면, 제품으로서의 전자부품(예를 들면 반도체)의 품질이 떨어지는 경우가 있다. 따라서, 세정액을 사용하기 직전에 있어서, 재차 미립자제거를 행할 필요가 있으나, 놓은 효율로 미립자를 제거하는 시스템이나 방법은 알려져 있지 않아 이 개발이 요망되고 있었다.
본 발명은, 이상과 같은 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 특히, 미립자제거를 효율좋게 행할 수 있도록 한 액체공급시스템 및 액체공급방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 액체공급시스템은, 액체를 도입하는 액체도입부와, 사용지점에 상기 액체를 공급하는 액체공급부와, 상기 액체도입부와 상기 액체공급부를 연결한 메인라인과, 이 메인라인내에 배설되고 상기 액체를 여과하는 필터와, 상기 메인라인내에 있어서 상기 필터의 상류쪽에 배치되어서 상기 필터에의 도입전의 액압을 검출하는 제 1압력검출기와, 상기 메인라인내에 있어서 상기 필터의 하류쪽에 배치되어서 상기 필터통과후의 액압을 검출하는 제 2압력검출기와, 상기 메인라인내에 있어서 상기 제 2압력검출기의 하류쪽에 배치된 제 1분기점과 상기 액체도입부를 연결해서, 상기 액체도입부에 상기 액체를 복귀시키는 제 1순환라인과, 상기 제 1압력검출기와 상기 제 2압력 검출기와의 차압을 측정하는 차압연산기와, 상기 제 1순환라인에 배치된 조정밸브와, 상기 차압연산기로부터의 차압신호에 의거해서 상기 조정밸브의 개방도를 조정하는 제어부를 구비하고 있다.
그래서, 본 발명에 의한 액체공급시스템에 있어서는, 액체도입부로부터 도입된 액체는 메인라인에 배설한 필터를 통과하고, 그곳에 있어서 액체중의 미립자가 제거되고, 그후 액체공급부에 공급된다. 그리고, 필터의 전후에 배치된 제 1압력검출기와 제 2압력검출기에 의해서 필터의 전후의 압력이 검출되고, 이 차압은 차압연산기에 의해 측정된다. 이 측정치가 소정의 설정치에 있는 경우, 필터에 적절한 유량의 액체가 통과해서 필터의 차압이 적정하므로, 개방도조정장치의 조정밸브의 개방도는 수정되지않고, 제 1순환라인의 유량이 유지된다. 또, 차압연산기에 의해 측정된 값이 소정의 설정치를 넘을 경우 필터에 가잉의 유체가 통과해서 필터의 차압이 과대하므로, 차압신호에 의거해서 개방도조정장치의 조정밸브는 조여지고, 제 1순환라인에 흐르는 유량은 감소한다. 이에 의해 필터의 차압은 소정의 설정치로 수정되고 필터의 차압의 변동이 억제되고, 필터의 미립자포착능력은 적정한 상태로 항상 유지된다.
또, 본 발명의 액체공급방법은, 액체도입부로부터 액체공급부까지 뻗은 메인라인에 배설한 필터에 의해서 액체중의 미립자를 제거하고, 이 액체를 사용지점에 공급하는 액체공급방법에 있어서, 상기 필터의 상류쪽에 배치한 제 1압력검출기와 상기 필터의 하류쪽에 배치한 제 2압력검출기와의 차압을 검출하고, 이 차압에 의거해서 상기 메인라인내에 있어서의 상기 제 2압력검출기의 하류쪽에 배치된 제 1분기점과 상기 액체도입부를 연결한 제 1순환라인에 배설한 조절밸브의 개방도를 제어해서, 상기 필터의 차압을 제어시키는 것을 특징으로 하는 방법이다.
상기한 목적이나 다른 목적은, 후술하는 설명으로부터 명백해진다.
이하, 도면과 함께 본 발명에 의한 액체 공급시스템 및 액체공급방법의 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 적용되는 액체에 대해서 설명한다.
반도체제조에 사용되는 무기약품의 구체예는, 과산화수소수 등의 과산화물 수용액, 염산, 황산, 질산, 인산, 불산, 혼산류 등의 무기산, 암모니아수 등의 알칼리수용액, 불화암모늄 등의 무기염류의 수용액등이 있다. 또, 유기약품의 구체예는, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등의 알콜류, 아세튼등의 케톤류, 부틸아세테이트 등의 에스테르류, N-메틸-2-피롤리돈 등의 질소함유화합물등으로 대표되는 유기용제, 반도체포토레지스트에 사용되는 노볼락수지함유용액, 충간절연막에 사용되는 폴리실록산용액 등의 폴리머함유용액, 포토레지스트 현상액에 사용되는 테트라메틸암모늄하이드록사이드 등의 유기알칼리용액 등이 있다.
그리고, 상기한 액체는 예를 들면 테플론제의 배관의 재질이나 저류탱크의 재질에 기인한 미립자나 무기더스트를 함유하고 있다. 그래서, 이하의 설명에 있어서 제어되는 대상이 되는 미립자의 입자직경은, 통상 0.1㎛정도이상이고, 그 입자의 함유량은 액체 1ml당 통상 수백～1만개이다.
다음에, 본 발명의 액체공급시스템의 구성에 대해서 설명한다.
제 1도에 표시한 바와 같이, 본 발명의 액체 공급시스템은, 액체를 도입하는 액체도입부(1)와, 사용지점A,B의 액체를 공급하는 액체공급부(2)와, 액체도입부(1)와 액체공급부(2)를 연결한 메인라인(3)과, 이 메인라인(3)내에 배설되는 동시에 메인라인(3)내를 흐르는 액체속에 함유되는 미립자를 여과하는 필터(4)와, 메인라인(3)내에 있어서 필터(4)의 상류쪽에 배치되어서 필터(4)에의 도입전의 액압을 검출하는 제 1압력검출기(5)와, 메인라인(3)내에 있어서 필터(4)의 하류쪽에 배치되어서 필터(4)를 통과한 후의 액압을 검출하는 제 2압력검출기(6)와, 메인라인(3)내에 있어서 제 2압력검출기(6)의 하류쪽에 배치된 제 1분기점(7)과 액체도입부(1)를 연결해서, 액체도입부(1)에 액체를 복귀시키는 제 1순환라인(8)과, 제 1압력검출기(5)와 제 2압력검출기(6)와의 차압을 측정하는 차압연산기(9)와, 이 차압연산기(9)로부터의 차압신호C에 의해 제 1순환라인(8)의 유량을 조절하는 개방도조정장치(10)를 구비하고 있다.
상기한 액체도입부(1)는,제조된 액체를 메인라인(3)에 보내넣기 위하여, 통상의 경우, 저류탱크(11) 및 송액장치(12)를 구비하고 있다. 이 저류탱크(11)에 있어서, 액체와 접촉하는 부분 예를 들면 탱크의 내벽면, 액체도입구 및 액체배출구의 내벽면의 재질은, 액체에 의한 미립자의 발생을 고려해서 여러 가지의 것으로 변경될 수 있다. 예를 들면 산계 또는 알칼리계의 액체가 적용되는 경우에는 테플론계 재질이, 유기용제계의 액체가 적용되는 경우에는 스테인레스계재질이, 폴리머함유용액이 적용되는 경우에는 테플론계재질이나 파이렉스유리계재질이 바람직하다. 또, 저류탱크(11)의 용량은, 이 시스템내에 도입되는 액체량과 순환되는 액체량 등의 여러 가지 상황을 고려해서 적당히 결정된다. 또, 이 저류탱크(11)에는, 외부로부터 직접액체를 받아들이기위한 배관(13)을 설치해도 된다.
상기한 송액장치(12)는, 다이어프램식펌프, 벨로즈식펌프, 피스톤식펌프, 원심식펌프등의 펌프를 이용하고 있다. 또한, 펌프를 사용하지 않고 저류탱크(11)내를 가압함으로써, 메인라인(3)에 액체가 공급되도록 설계되어 있어도 된다. 이 경우, 저류탱크(11)와는 별도로, 제 1순환라인(8) 및 후술하는 제 2순환라인(2)으로부터의 액체를 받아들이는 저류탱크가 필요하게 된다.
상기한 메인라인(3)은 액체도입부(1)의 출구(1a)와 액체공급부(2)의 입구(2a)와의 사이에 배설되어 있다. 이 메인라인(3)의 재질은 액체에 의한 부식에 견딜 수 있는 것으로부터 적당히 선택된다. 예를 들면, 산계 또는 알칼리계액체가 적용되는 경우에는 테플론계재질이나 파이렉스유리계재질등의 배관이 바람직하다. 메인라인(3)의 내경은, 통상 0.1～5cm이지만, 그 용도나 그 액량에 따라서 적당히 선택되는 것이다.
필터(4)는, 메인라인(3)의 도중에 짜넣어지고, 이에 의해 메인라인(3)을 흐르는 모든 액체는 필터(4)를 통과한다. 따라서, 이 필터(4)에 의해, 액체도입부(1)로부터 송출된 액체속에 함유되는 미립자는 적절하게 제거된다. 또한, 필터(4)는 사용하는 액체에 적합한 것으로부터 적당히 선택된다. 예를 들면, 멤브레인필터를 이용하는 경우, 폴리테트라플루오로 에틸렌이나 테트라플루오로에틸렌퍼플루오로알킬비닐에테르공중합체등의 테플론계재질, 폴리에틸렌 등의 폴리에틸렌계재질, 폴리프로필렌 등의 폴리프로필렌계재질이 바람직하다.
또, 다수의 미소구멍으로 이루어진 필터(4)의 구멍직경은, 전자공업요으로서, 예를 들면 입자직경0.1㎛정도이상의 미립자가 제거되는 경우, 통상 약 0.01～0.1㎛이고, 바람직하게는 약 0.01～0.05㎛이다. 필터(4)의 두께는, 전자공업용으로서, 예를 들면, 입자 직경0.1㎛정도이상의 미립자가 제거되는 경우, 통상 약 10～15㎛이고, 바람직하게는 약40～100㎛이다. 또, 2개이상의 필터(4)가 메인라인(3)에 직렬로 짜넣어질 수 있고, 이 경우, 보다 효율좋은 미립자의 제거가 이루어진다. 또한, 필터(4)의 구멍직경이나 두께는 제거해야할 미립자의 크기에 따라서 적당히 선택될 수 있는 것이다.
액체공급부(2)는, 메인라인(3)의 말단에 접속되고, 외부의 사용지점A,B까지 뻗은 배관(14)(15)과, 각 배관(14)(15)에 설치한 개폐밸브(16)(17)를 구비하고 있다. 각 개폐 밸브(16)(17)의 밸브 개폐 속도는, 느린편이 바람직하다. 왜냐하면, 매우 빠른 속도로 밸브의 개폐가 행해지면, 밸브내의 개폐에 추종해서 메인라인(3)내의 액체의 유량이 급격하게 변동하고, 또한 밸브체 작동에 의한 액체충격이 각 개폐밸브(16)(17)의 상류 및 하류라인에 전파한다. 그 결과, 필터(4)의 하류쪽의의 메인라인(3)에 부착한 미립자나, 필터(4)에 부착한 미립자나 개폐밸브(16)(17)에 부착한 미립자, 나아가서는 이들 장치재료의 접액재료의 접액표면으로부터 발생한 미립자가, 메인라인(3)속에 유출하게 되고, 액체속의 미립자의 농도를 높여서, 그것이 실용상부적절한 액체를 얻는 경우를 발생시키게 된다.
그래서, 여러 가지의 실험을 행한 결과, 개폐벨브(16)(17)의 밸브개폐속도는 바람직하게는 0.02m/sec이하라고 판명했다.
예를 들면, 제 2도에 표시한 바와 같이 5kg/㎠G의 에어압력으로 구동하는 에어실린더를 가지고, 디스크다이어프램식 밸브체를 가진 개폐밸브(16)(17)를 사용해서, 그 밸브계페속도(밸브봉속도)0.07m/sec에서, 2분마다 그 밸브가 개폐된 경우, 미립자농도가 개폐밸브(16)(17)의 입구쪽과 출구쪽에 있어서 급격하게 증가하고 있다는 것을 알 수 있다. 이에 대해서, 제 3도에 표시한 바와 같이, 밸브개폐속도를 0.02m/sec이하 예를들면 0.007m/sec로 하고, 2분마다 밸브를 개폐한 경우, 미립자농도가 개폐밸브(16)(17)의 입구쪽과 출구쪽에 있어서 그다지 변화하지 않는다는 것을 알 수 있다. 또한, 제 2도, 제 3도에 있어서 2개의 개폐밸브를 병렬로 하고, 액체로서 과산화수소수를 이용해서 실험은 행해졌다. 또한 실험결과는 표시되지 않으나, 밸브개폐속도는 가장 바람직하게는 0.003m/sec이하이다.
일예로서, 메인라인(3)의 내경이 1.5～2.5cm인 배관을 이용한 경우, 완전개방으로부터 완전폐쇄까지 또는 완전폐쇄로부터 완전개방까지 개폐밸브(16)(17)를 구동시키는 소요 시간은 바람직하게는 0.5초이상, 더욱 바람직하게는 1초이상, 가장 바람직하게는 1.5초이상이다.
상기한 제 1순환라인(8)은 제 1분기점(7)과 액체도입부(1)의 저류탱크(11)를 연결함으로써 액체도입부(1)에 액체를 복귀시키도록 배관된다. 그 재질은, 메인라인(3)과 동일한 것이 이용된다.
또, 제 1순환라인의 내경은, 적당히 선택되는 것이지만, 통상 0.1～5cm정도인 것이 이용된다.
상기한 제 1압력검출기(5) 및 제 2압력검출기(6)는, 주지의 압력계, 예를 들면 다이어프램식, 벨로즈식, 부르동관식등의 압력검출기에 의해 구성되어 있다. 또, 제 1압력검출기(5)를 필터(4)의 직전에 배치시키고, 제 2압력검출기(6)를 필터(4)의 직후에 배치시킴으로써, 필터(4)의 차압을 정확하게 계측할 수 있다. 또한, 복수의 필터(4)를 직렬로 배설한 경우, 최하류에 배설된 필터(4)의 차압이, 후술하는 값이 되도록 개방도조정장치(10)에 의해서 제 1순환라인(8)의 유량을 조절하는 것이 필요하다.
여기서, 제 1압력검출기(5)와 제 2압력검출기(6)와의 차압은, 차압연산기(9)에서 측정된다. 제 1압력검출기(5), 제 2압력검출기(6) 및 차압연산기(9)는, 각각 독립한 것이 아니어도 되고, 차압검출기로서 일체적으로 구성되어 있어도 된다. 이 차압검출기는, 예를 들면 그 고압쪽이 필터(4)의 상류쪽과, 저압쪽이 필터(4)의 하류쪽과 직접 도관에 의해서 접속되어, 차압을 직접검출할 수 있다. 이 경우도, 차압연산기(9)의 때와 마찬가지로 차압출력신호가 차압검출기로부터 얻어진다. 차압연산기(9)로부터 발하는 차압신호C에 의거해서, 개방도조정장치(10)는, 제 1 순환라인(8)의 유체유량을 조절한다. 이 개방도조정장치(10)는 차압연산기(9)로부터의 차압신호C에 의거해서, 조정밸브(19)의 개방도를 조정하는 제어부(18)와 제 1순환라인(8)에 배치되는 동시에 제어부(18)로부터의 제어신호D에 의거해서 제 1순환라인(8)의 유량을 조절하는 조정밸브(19)를 구비하고 있다. 따라서, 제 1 및 제 2압력검출기(5)(6)에서 필터(4)의 전후의 압력변동을 감시하고, 개방도조정장치(10)를 구동시킴으로써, 개폐밸브(16)(17)의 개방도의 변경이나, 개폐밸브(16)(17)의 일시적폐쇄에 기인하는 필터(4) 전후의 차압변동이 억제된다. 여기서, 제어부(18)는 차압연산기(9)와 일체적으로 구성되어도되고, 나아가서는 차압검출기와 일체가 되어서 차압조절기를 구성해도 된다.
그래서, 필터(4)의 미립자포착능력을 적정한 상태로 항상 유지하기 위하여, 조정밸브(19)의 개방도를 조절하면서, 제 1순환라인(8)에 유입되는 액체의 유량이 조정되고, 상기한 차압은 0.01～1kg/㎠의 어느 하나의 적정치로 제어된다. 또한, 차압은, 통상 0.01～3kg/㎠으로 조정되고, 또, 차압의 변동폭은 0.2kg/㎠이하, 특히 0.1kg/㎠이하가 되도록, 개방도조정장치(10)를 구동시키는 것이 바람직하다.
이 개방도조정장치(10)의 구체예로서, 제어부(18)에는 조절계기나 컴퓨터가 이용되고, 조정밸브(19)에는 에어압력에 의해서 구동하는 자동조정밸브가 이용되고, 예를 들면, 다이어프램구동식자동조정밸브, 실린더구동식자동조정밸브, 밸로즈구동식조정밸브이다. 또한, 제 1 및 제 2압력검출기(5)(6), 조정밸브(19)등에 있어서, 액체에 접촉하는 부분의 재질은, 이 액체에 의한 부식에 견딜 수 있는 것으로부터 적당히 선택된다.
메인라인(3)에 있어서, 액체공급부(2)에 액체를 도입하기 직전에는, 제 2분기점(20)이 배치되고, 이 제 2분기점(20)과 액체도입부(1)의 저류탱크(11)와의 사이에는, 메인라인(3)을 유동하는 액체의 일부를 저류탱크(11)에 복귀시키기 위한 제 2순환라인(21)이 뻗어설치되어 있다. 또, 이 제 2 순환라인(21)에는, 일정개방도 또는 스로틀도를 가진 스로틀부(22)가 배치되어 있다. 따라서, 제 1분기점(7)과 액체공급부(2)의 입구(2a)와의 사이의 메인라인(3)이 길고, 개폐밸브(16)(17)가 장시간 폐쇄된 경우에도, 스로틀부(22)의 개방도 또는 스로틀도를 일정하게 해둠으로써, 제 2순환라인(21)을 개재해서, 메인라인(3)내의 액체가 항상 유동되는 것이 가능하고, 메인라인(3)내에서 미립자가 체류하는 일이 없다. 따라서, 개폐밸브(16)(17)를 장시간 폐쇄한 후에, 개폐밸브(16)(17)를 개방한 경우에도, 개폐밸브(16)(17)로부터 방출되는 액체의 미립자농도가 높아지는 일은 없다. 또한, 제 2분기점(20)과 액체공급부(2)의 입구(2a)와의 사이의 길이는, 짧은 쪽이 좋다는 것은 말할 나위도 없다.
여기서, 필터(4)의 배출구로부터 제 2분기점(20)까지의 사이에 있어서 메인라인(3)에 이용하는 배관의 내표면적을 S라고 하고, 개폐밸브(16)(17)가 폐쇄되었을때의 제 2순환라인(21)의 유량을 Q라고 한 경우, 이들의 비율Q(㎥/hr)/S(㎡) 0.001이상, 바람직하게는 0.01이상이 되도록, 스로틀부(22)의 개방도 또는 스로틀도가 선택되면, 제 2순환라인(21)의 목적은 다할 수 있다. 또한, 상기한 내표면적S는, 통상의 경우 0.1～100㎡이다. 또, 스로틀부(22)로서는, 예를 들면 디스크다이어프램밸브, 다이어프램밸브, 니들밸브 등의 수동밸브, 오리피스, 벤튜리관, 캐필러리관 등이 적절하다.
다음에, 상기한 액체공급시스템에 의거한 액체공급방법에 대해서 설명한다.
먼저, 공업적으로 제조된 액체는, 배관(13)을 개재해서 저류탱크(11)에 소정량만큼 모인 후, 펌프로 이루어진 송액장치(12)가 구동되고, 소정의 유압으로 메인라인(3)에 액체를 계속 보낸다. 그리고, 입자직경 0.1㎛이상의 미립자는, 필터(4)에 의해 계속여과된다.
여기서, 필터(4)의 상류쪽(바람직하게는 직전)에 배치한 제 1압력검출기(5)에 의해서, 필터(4)에 액체를 도입하기 전의 압력이 측정되고, 필터(4)의 하류쪽(바람직하게는 직후)에 배치한 제 2압력검출기(6)에 의해서, 필터(4)로부터 배출된 액체의 압력이 측정된다. 그후, 제 1압력검출기(5)에 의해서 측정한 압력치와 제 2압력검출기(6)에 의해서 측정한 압력치의 차압치를 차압연산기(9)에서 검출하고, 이 검출치가, 차압신호 C로서 제어부(18)에 입력되고, 제어부(18)에서 설정치와 비교되고 제어신호D에 의해 조정밸브(19)의 개방도가 조절된다. 이때, 차압이 소정의 설정치, 예를 들면0.3kg/㎠의 값에 있을 경우, 필터(4)에 적절한 유량의 액체가 통과해서, 필터(4)의 차압이 적정하므로, 조정밸브(19)는 수정되지 않고, 제 1순환라인(8)에 있어서의 조정밸브(19)의 개방도를 유지한다.
다음에 차압연산기(9)에 의해 검출된 검출치가 소정의 설정치, 예를 들면 0.3kg/㎠일 넘은 경우, 예를 들면 차압이 0.4kg/㎠일 경우, 필터(4)를 과잉의 액체가 통과해서 필터(4)의 차압이 과대가 되므로, 조정밸브(19)를 소정량 조임으로써, 제 1순환라인(8)에 유입되는 유량은 감소한다. 또 차압연산기(9)에 의해 검출된 검출치가 소정의 설정치, 예를 들면 0.3kg/㎠을 하회할 경우, 예를 들면 차압이 0.2kg/㎠일 경우, 필터(4)를 과소의 액체가 통과해서 필터(4)의 차압이 작아지고 있으므로, 조정밸브(19)를 소정량 개방함으로써, 제 1순환라인(8)에 유입되는 유량은 증가한다. 그 결과 필터(4)의 차압은 소정의 설정치로 수정되고, 필터(4)의 차압변동이 억제되므로 미립자포착능력이 적정한 상태로 항상 유지된다.
여기서, 스로틀부(22)의 개방도 또는 스로틀도를 일정하게 해둠으로써 메인라인(3)내에서 액체가 체류하는 것은 방지된다. 즉, 개폐밸브(16)(17)가 폐쇄된 경우에 메인라인(3)내의 제 1분기점(7)보다 하류의 액체는 항상 제 2순환라인(21)에 유동하게 된다. 따라서, 개폐밸브(16)(17)를 장시간 폐쇄한 후에, 개폐밸브(16)(17)가 개방된 경우에도 개폐밸브(16)(17)로부터 방출되는 액체의 미립자농도가 높아지는 일이 없고, 항상 균질의 액체가 사용지점A,B에 공급된다.
또, 외부의 사용지점 A,B에 액체를 공급하는 각 개폐밸브(16)(17)의 밸브개폐속도는 느린 편이 바람직하다. 특히, 본 발명에 있어서는, 개폐밸브(16)(17)의 밸브개폐속도를 0.02m/sec이하로 하므로써, 필터(4)의 하류쪽의 메인라인(3)에 부착한 미립자나 필터(4)에 부착한 미립자나, 개폐밸브(16)(17)에 부착한 미립자가, 메인라인(3)내의 액체속에 유출하는 일이 없고, 또한 메인라인(3), 필터(4), 개폐밸브(16)(17)등의 장치재료의 접액표면으로부터의 미립자의 발생도 억제되고, 밸브의 개폐에 의한 액체속의 미립자농도의 상승이 없어진다.
이하, 본 발명의 액압공급시스템 및 액압공급방법에 있어서, 상기한 수치의 근거가 되는 실험에 대해서 설명한다.
여기서, 제 5도～제 7도에 표시한 실험 1～10을 행하는데 있어서의 조건에 대해서 설명한다.
개폐밸브(16)(17)는, 폴리불화에틸렌계수지로 이루어진 디스크다이어프램밸브를 이용한다. 메인라인(13)의 내경은 15.8mm,이 내벽재질은 폴리불화에틸렌계수지, 이 전체길이는 10m이다. 필터(4)는 접액부분이 폴리불화에틸렌계수지인 폴리트필터를 이용하고, 이 공칭 구멍직경은 0.05㎛, 이 유효면적은 0.6m2, 이 두께는 80㎛이다. 제 1 및 제 2압력검출기(5)(6)는 다이어프램식압력검출기이다. 제 1순환라인(8)의 내벽재질은 폴리불화에틸렌계수지, 그 내경은 15.8mm이다. 조정밸브(19)는 다이어프램구동식조정밸브를 이용한다. 이 시스템에 적용시키는 액체로서는, 0.1㎛이상의 입자직경의 미립자를 350개/ml함유하는 31중량%의 과산화수소수이다. 또, 이 과산화수소수 2.0㎥는 20시간 걸려서 사용지점에 공급되고, 상온(약 25℃)에서 실험은 행해졌다. 또한, 액체속의 미립자량의 측정은 스미토모카가쿠식 파티클카운터(HPS-100M,스미토모카가쿠코교카부시키가이샤제)를 이용했다.
다음에 상기한 조건하에서, 차압이나 차압변동폭이나 개폐밸브의 밸브개폐속도등을 변화시켰을때의 실험결과를 실험예 1～10에 의거하여 검증한다.
실험예 1～3 및 5～7에 있어서는, 차압이 0.01～1kg/㎠의 범위내에 있고, 차압변동폭이 0.2kg/㎠이하에 있고, 개폐밸브의 밸브개폐속도가 0.02m/sec(여기서는 0.007m/sec)이하에 있다. 따라서, 필터(4)에 의한 매우 높은 미립자포착률이 달성되고 있는 것을 알 수 있다. 또, 실험예 4에 있어서는, 차압변동폭이 0.2kg/㎠을 약간 넘은 0.3kg/㎠이다. 미립자포착률이 85.7%로서 약간의 저하경향은 확인되지만, 실용적으로는 문제가 없는 수준이라고 생각된다.
이에 대해서, 실험예 8, 9에 있어서는, 차압변동폭이 0.2kg/㎠을 상당히 넘은 0.6 및 0.7kg/㎠이 되고 있으므로, 미립자포착률은 실용에 견딜 수 없는 것이 되고 있다. 또, 실험예 10에 있어서는, 차압변동폭은 0.2kg/㎠이하가 되고는 있으나, 개폐밸브의 밸브 개폐속도가 0.02m/sec이상인 0.07m/sec가 되고 있고 개폐밸브가 매우 빨리 개폐하고 있다. 이에 의해, 메인라인내의 액체의 유량이 급격하게 변동하고 또한 밸브체작동에 의한 액체충격이 개폐밸브의 상류 및 하류라인에 전파하고, 메인라인(3), 필터(4), 개폐밸브(16)(17)등에 부착한 미립자나 이들 장치재료의 접액표면으로부터 발생한 미립자가 유출해서 액체속의 미립자농도가 상승하고 있는 것을 알 수 있다.
다음에, 본 발명의 액체공급시스챔에 제 2순환라인(21) 및 스로틀부(22)를 설치한 경우에 대해서 설명한다.
여기서, 제 8도에 표시한 실험 11～13을 행하는 데 있어서의 조건에 대해서 설명한다.
제 2순환라인(21)의 내경은 15.8mm, 이 내벽재질은 폴리불화에틸렌계수지, 이 전체길이는 10m이다. 스로틀부(22)에는 디스크다이어프램밸브를 이용한다. 또한 그밖의 조건은 상기한 실험예1～10과 동일하다. 개폐밸브는 폐쇄된 상태에 있다.
이들 실험예 11,12에 있어서, 필터(4)의 배출구로부터 제 2분기점(20)까지의 사이에 있어서 메인라인(3)에 이용하는 배관의 내표면적은 S라고 하고, 제 2순환라인(21)의 유량을Q라고 한 경우, 이들의 비율Q(㎥/hr)/S(㎡)는 0.001이상이 되고 있고, 매우 높은 미립자포착률을 달성하고 있는 것을 알 수 있다. 또, 실험예 13에 있어서의 비율Q(㎥/hr)/S(㎡)는 0.0009가 되고 있고, 미립자포착률이 81.0%로서 약간의 저하경향이 확인되나, 실용적으로는 문제가 없는 수준이라고 생각된다.
다음에, 제 4도는 2단식 필터를 이용해서 차압을 적정하다고 생각되는 범위내에서 변동시켰을때의 상태를 표시한 것이다. 이 제 4도로부터 알 수 있는 바와 같이, 차압변동폭이 비교적 큰 0.3kg/㎠～0의 범위내에 있는 경우, 1단째의 필터로부터 나가는 미립자의 개수가 커지고, 2단째의 필터의 입구쪽의 미립자량을 많게 하고 있다. 따라서, 1단째의 필터에 비해서, 2단째의 필터에 의해서 미립자를 포착하는 부담이 커지는 것을 알 수 있다. 이에 대해서, 차압변동폭이 비교적 작은 0.3～0.2kg/㎠ 및 0.3～0.15kg/㎠일 경우, 1단째의 필터에 의해서 포착되는 미립자의 양이 많아지고 있으므로, 2단째의 필터에 의해서 미립자를 포착하는 부담이 경감되고 있는 것을 알 수 있다.
본 발명에 의한 액체공급시스템 및 액체공급방법은, 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 필터의 상류쪽에 배치한 제 1압력검출기와 상기 필터의 하류쪽에 배치한 제 2압력검출기의 차압을 검출하고, 이 차압에 의거해서, 메인라인내에 있어서의 제 2압력검출기의 하류쪽에 배치된 제1분기점과 액체도입부를 연결한 제 1순환라인의 유량을 조정해서, 필터의 차압을 제어시킴으로써, 필터에 의한 미립자제거가 효율좋게 행해지고, 특히, 0.1㎛이상의 미립자가 효율좋게 제거되므로, 필터에 의해 미립자제거된 액체는 전자 공업용으로서 폭넒게 이용할 수 있다.
본 발명에 있어서의 특히 바람직한 실시예에 관해서 상세하게 설명했으나, 그 변형이나 변경은 발명의 진정한 정신이나 범위로부터 일탈하지 않고 행해지는 것은 말할 나위도 없다.
Claims (7)
- 액체를 도입하는 액체도입부와, 사용지점에 상기 액체를 공급하는 액체공급부와, 상기 액체도입부와 상기 액체공급부를 연결한 메인라인과, 이 메인라인내에 배설되고 상기 액체를 여과하는 필터와, 상기 메인라인내에 있어서 상기 필터의 상류쪽에 배치되어 상기 필터에의 도입전의 액압을 검출하는 제 1압력검출기와, 상기 메인라인내에 있어서 상기 필터의 하류쪽에 배치되어서 상기 필터통과후의 액압을 검출하는 제 2압력검출기와, 상기 메인라인내에 있어서 상기 제 2압력검출기의 하류쪽에 배치된 제 1분기점과 상기 액체도입부를 연결해서, 상기 액체도입부에 상기 액체를 복귀시키는 제 1순환라인과, 상기 제1압력검출기와 상기 제 2압력검출기와의 차압을 측정하는 차압연산기와, 상기 제 1 순환라인에 배치된 조정밸브와, 상기 차압연산기로부터 차압신호에 의거해서 상기 조정밸브의 개방도를 조정하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 액체공급시스템.
- 상기 메인라인에 있어서 액체공급부에 액체를 도입하기 직전에 배치된 제 2분기점으로부터 상기 액체도입부까지 뻗은 제 2순환라인을 설치하고, 개방도 또는 스로틀도를 일정하게 유지하는 스로틀부를 상기 제 2순환라인에 배설한 것을 특징으로하는 액체공급시스템.
- 상기 액체공급부의 액체공급라인에 개폐밸부를 구비하고, 이 개폐밸브의 밸브개폐 속도를 0.02m/sec이하로 한 것을 특징으로 하는 액체공급시스템.
- 액체도입부로부터 액체공급부까지 뻗은 메인라인에 배설한 필터에 의해서 액체중의 미립자를 제거하고, 이 액체를 사용지점에 공급하는 액체공급방법에 있어서,상기 필터의 상류쪽에 배치한 제 1압력검출기와 상기 필터의 하류쪽에 배치한 제 2압력검출기와의 차압을 검출하고, 이 차압에 의거해서 상기 메인라인내에 있어서의 상기 제 2압력검출기의 하류쪽에 배치된 제 1분기점과 상기 액체도입부를 연결한 제 1순환라인의 유량을 제어해서, 상기 필터의 차압을 제어시키는 것을 특징으로 하는 액체공급방법.
- 제 4항에 있어서상기 메인라인에 있어서 액체공급부에 액체를 도입하기 직전에 배치된 제 2분기점으로부터 상기 액체도입부까지 뻗은 제 2순환라인을 설치하고, 개방도 또는 스로틀도를 일정하게 유지하는 스로틀부를 상기 제 2순환라인에 배설한 것을 특징으로 하는 액체공급방법.
- 제4항에 있어서상기 액체공급부의 액체공급라인에 개폐밸브를 구비하고, 이 개폐밸브의 밸브개폐 속도를 0.02m/sec이하로 한 것을 특징으로 하는 액체공급방법.
- 제5항에 있어서개폐밸브가 폐쇄되었을때의 제 2순환라인의 유량을 Q(㎥/hr)로 하고, 필터의 배출구로부터 제 2분기점까지의 사이에 있어서 메인라인에 이용하는 배관의 내표면적을 S(㎡)라고 할 때, Q/S가 0.001이상이 되도록 스로틀부의 개방도 또는 스로틀도를 조절한 것을 특징으로 하는 액체공급방법.
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