KR20110114613A - 유체제어방법 및 유체제어장치 - Google Patents

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히로시 요코타
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구라시키 보세키 가부시키가이샤
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Abstract

복수의 유체를 정확하고 신속하게 목표의 특성이 되도록 혼합한다. 혼합전의 복수의 유체를 흘리기 위한 유로5, 7, 11, 13과, 혼합후의 유체를 흘리기 위한 유로15, 17과, 유체를 유로에서 이동시키기 위해서 혼합전의 복수의 유체의 유량을 각각 조정하기 위한 유량조정부(11b, 13b)와, 혼합후의 유체의 특성을 광학적으로 측정하기 위한 측정부(15a)와, 측정부(15a)의 측정 결과에 의거하여 혼합후의 유체가 목표의 특성이 되도록 유량조정부(11b, 13b)를 제어해서 혼합전의 유체의 유량을 조정하는 제어부(21)를 구비하고 있다.

Description

유체제어방법 및 유체제어장치{FLUID CONTROL METHOD AND FLUID CONTROL DEVICE}
본 발명은, 유로내를 흐르는 유체의 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로, 특히, 복수의 유체를 혼합해서 목표의 특성을 갖는 유체로 하기 위한 유체제어방법 및 유체제어장치에 관한 것이다.
복수의 액체를 혼합하는 장치에 있어서, 일정시간당의 펌프의 토출량이나 밸브의 개도(開度)에 의해, 유량을 설정하고, 각각의 일정시간당의 유량의 액체를 혼합하고, 목적의 혼합액을 작성하는 기술이 있다(예를 들면, 특허문헌1, 특허문헌2를 참조.).
또한, 복수의 액체를 혼합한 액체를 사용하는 기술로서, 예를 들면 실리콘 웨이퍼의 에칭 기술이 있다. 실리콘 웨이퍼의 에칭액에는 복수종류의 산을 혼합한 혼산이 사용된다(예를 들면, 특허문헌3∼5를 참조.). 에칭액은, 그 조성에 의해 에칭 속도가 변화되므로, 그 조성 유지는 대단히 중요한 것이다.
예를 들면, 불산, 질산, 헥사 플루오로 규산을 포함하는 혼산의 경우, 실리콘 웨이퍼를 에칭해 가는 과정에서 불산과 질산은 반응에 사용되어서 감소해간다. 이에 대하여, 헥사 플루오로 규산과 물은 반응에 의해 생성되어 증가해간다. 에칭 처리에 사용한 후의 에칭액을 재생할 경우, 감소한 불산 및 질산에 대해서는, 불산원액 및 질산원액을 에칭액에 추가하면 원하는 불산농도 및 질산농도로 되돌릴 수 있다. 그리고, 불산원액 및 질산원액을 추가 함으로써 다소라도 에칭액중의 헥사 플루오로 규산과 물은 감소한다. 그러나, 불산원액 및 질산원액의 추가에 의한 에칭액중의 헥사 플루오로 규산과 물의 감소량에는 한계가 있으므로, 에칭액의 재생 과정에 있어서 에칭액을 빼내는 조작이 필요하게 된다. 예를 들면, 특허문헌3에서는, 빼낸 에칭액에 대하여 처리를 행하고, 헥사 플루오로 규산과 물을 감소시키고 있다. 또한, 특허문헌5에서는, 에칭 조(槽)에 수용된 에칭액의 농도측정을 행하고, 측정 결과에 의거하여 에칭 조에 산용액의 원액을 공급하고, 또한 에칭 조내의 에칭액을 배출함으로써 에칭액의 재생을 실현하고 있다. 혼산의 측정 장치에 대해서는, 예를 들면, 특허문헌6에 개시된 기술이 있다.
일본국 특표2001-509260호 일본국 공개특허공보 특개2007-155494호 일본국 공개특허공보 특개2005-210144호 일본국 공개특허공보 특개평11-194120호 일본국 공개특허공보 특개2005-187844호 일본 특허 3578470호
복수의 액체를 혼합하는 장치에 있어서, 펌프의 토출량은, 액온변화나 조성 변화에 의한 액의 점도변화나, 펌프 자체의 토출오차에서, 시간적으로 변화된다. 또한, 밸브의 개도는, 시간과 함께 변화되거나, 액의 점도변화에 의해 변화되거나 하므로, 동일 개도에서도 유량은 시간적으로 변화된다.
특허문헌1에서는 복수의 마이크로 펌프를 사용하고 있지만, 그것들의 마이크로 펌프가 완전히 같은 능력을 가진다고 하는 것은 있을 수 없다. 그 때문에 혼합한 후의 액에는, 소정의 혼합비로부터의 차이가 생긴다. 또한, 펌프나 밸브의 고장에 의해, 조합한 액이 목표치로부터 크게 어긋난다고 하는 위험성이 있다.
또한, 혼합하기 전의 액이, 무엇인가의 트러블로 완전히 다른 액으로 치환해두거나, 휘발성의 액이기 때문에 용매가 증발해서 설정 농도보다도 고농도의 액으로 되어 있거나 하는 경우가 있다. 이것들의 경우, 예기하고 있었던 농도와는 완전히 다른 농도의 액이 작성된다. 이러한 액은, 사용시에 많은 문제를 초래한다. 예를 들면, 제조라인에 사용하고 있는 액의 경우에는 많은 결함품이 제작되는 것이 걱정된다. 또한, 엔진으로의 연료공급의 경우에는, 엔진 스톱이 되어 버릴 가능성이 있다. 또한, 연료전지의 경우는, 발전 효율의 열화가 발생한다고 하는 문제를 초래한다.
또한, 특허문헌2는, 혼합한 액을 일시 모아 두는 용기를 설치하고, 오일 및 연료의 점도변화에 따른 펌프 배압변화에 의한 토출변화를 없애려고 하고 있다. 이 방법은, 용기에 액을 일시 저장하기 위해서, 용기내에서 불필요하게 액이 저장되는 경우가 있어, 시간과 함께 액이 변성하는 것이 있다. 또한, 용기내에서는, 항상 과거에 작성한 액이 압출되지 않고 저장해서 변성하고, 그것이 조금씩 공급측에 섞이고, 트러블을 발생할 가능성이 있다. 한층 더, 혼합한 액의 혼합비율을 다이내믹하게 변화시키는 제어가 구조적으로 불가능하다. 또한, 용기의 사이즈가, 소형화, 마이크로화를 막는다고 하는 치명적인 단점이 있다.
또한, 혼산으로 이루어진 에칭액을 재생할 경우, 특허문헌6의 측정 기술을 사용하면 에칭액중의 산농도를 신속히 정확하게 측정할 수 있다. 그러나, 에칭액중의 산농도는 여러 가지의 조건에서 변화되기 쉬우므로, 에칭 조건에 의해, 에칭액중의 산농도는 다양하게 변화된다. 에칭 처리전후에서 에칭액중의 산농도를 고속으로 정확하게 측정할 수 있고, 그 값에 따라서 원액을 추가하면 프로세스가 안정화하는 것은 당연하지만, 그것을 종래기술로는 할 수 없었다.
또한, 에칭 처리에 사용함으로써 에칭액중에서 증가하는 성분, 예를 들면, 물이나 헥사 플루오로 규산에 관해서는, 처리가 복잡해진다. 150℃ 부근의 고온조건에서는, 물도 헥사 플루오로 규산도, 다른 산성분에 비교해서 휘발성이 높으므로, 감소해가지만, 그것들의 감소량을 고속으로 정확하게 측정하는 방법이 없기 때문에, 처리의 진행을 조정할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
현재의 상태에서는, 에칭액을 빼내고, 어느 정도의 양이 괸 단계에서, 고온 및 감압의 처리를 행하고, 물과 헥사 플루오로 규산을 가능한 한 감소시킨다. 그 후에, 그 액에 대해서 일괄(batch) 처리로 각 성분농도를 측정하고, 또는 그 액에 대해서 물 및 헥사 플루오로 규산의 감소량을 예측하고, 그 액과 에칭 처리에 사용되기 전의 에칭액을 소정의 혼합비에서 혼합하고, 토털에서의 에칭액의 양을 절약하고 있다.
또한, 특허문헌5는, 분광측정에 의해 에칭액중의 산농도를 실시간으로 측정하는 방법을 채용하고 있다. 그리고, 산농도의 조정은, 에칭 조내의 에칭액에 대한, 소정 산농도의 증감에 대한 제어에 따라 행하고 있다. 그 때문에, 산용액의 원액용기도, 에칭액중의 용출 물질 제거 장치도 대규모의 것이 되고, 그래서, 저장, 체류하는 약액량은 많고, 약액의 회전률이 나쁘다.
본 발명은, 복수의 유체를 정확하고 신속히 목표의 특성이 되도록 혼합할 수 있는 유체제어방법 및 유체제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 유체제어방법은, 유로내를 흐르는 혼합전의 복수의 유체를 각각 유량조정하면서 혼합하고, 유로내를 흐르는 혼합후의 유체의 특성을 광학적으로 측정하고, 그 측정 결과에 의거하여 상기 혼합후의 유체가 목표의 특성이 되도록 상기 혼합전의 유체의 유량을 조정하는 것이다.
본 발명에 따른 유체제어장치는, 혼합전의 복수의 유체 및 그것들의 유체의 혼합후의 유체를 흘리기 위한 유로와, 상기 혼합전의 복수의 유체의 유량을 각각 조정하기 위한 유량조정부와, 상기 유로내를 흐르는 혼합후의 유체의 특성을 광학적으로 측정 위한 측정부와, 상기 측정부의 측정 결과에 의거하여 상기 혼합후의 유체가 목표의 특성이 되도록 상기 유량조정부를 제어해서 상기 혼합전의 유체의 유량을 조정하는 제어부를 구비한 것이다.
특성, 예를 들면, 농도가 기지인 혼합전의 유체를 혼합할 때, 혼합후의 유체의 특성을 광학적으로 측정하고, 그 측정 결과에 근거해서 소정의 목표치로부터 혼합후의 유체의 특성이 어느 정도 벗어나 있는지를 구하고, 그것을 보정하도록, 혼합전의 유체의 유량을 제어하고, 혼합후의 유체가 목표의 혼합비율에 접근하도록 한다. 혼합후의 유체의 광학적 측정은, 수초이하의 고속으로 행할 수 있다.
혼합전의 유체의 유량조정도 수초이하의 빠른 조작에 의해 행할 수 있다. 이에 따라, 소정의 특성을 갖는 유체를 신속히 조합할 수 있다.
본 발명의 유체제어방법에 있어서, 상기 혼합전의 복수의 유체에 대해서 특성을 각각 광학적으로 측정하도록 하여도 좋다.
본 발명의 유체제어장치에 있어서, 상기 측정부는, 상기 혼합전의 복수의 유체에 대해서 특성을 각각 광학적으로 측정하도록 하여도 좋다.
본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서, 상기 광학적 측정은, 스펙트럼 측정, 또는 소정 파장에 있어서의 투과율 측정 혹은 흡광도 측정인 예를 들 수 있다. 예를 들면, 상기 스펙트럼 측정의 파장범위는, 800∼2600nm(나노미터)의 근적외선 스펙트럼, 400∼800nm의 가시광 스펙트럼 혹은 150∼400nm의 자외선 스펙트럼 또는 그들의 조합이다.
본 발명의 유체제어방법에 있어서, 상기 유로내를 흐르는 유체의 온도를 변화시킴으로써, 상기 유체의 점도를 변화시키고, 상기 유로내에서의 상기 유체의 유량을 조정하는 예를 들 수 있다.
본 발명의 유체제어장치에 있어서, 상기 유량조정부는, 상기 유로내를 흐르는 유체의 온도를 변화 시킴으로써, 상기 유체의 점도를 변화시키고, 상기 유로내에서의 상기 유체의 유량을 조정하는 예를 들 수 있다.
다만, 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서, 유체의 유량의 조정은, 온도에 의한 것에 한정되는 것이 아니고, 다른 방법, 예를 들면, 밸브의 개폐 또는 개도에 의한 것이어도 좋다.
본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서, 상기 유로는 튜브에 의해 형성되어 있는 예를 들 수 있다.
본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서, 상기 유로는 마이크로 유체 시스템내에 형성된 것인 예를 들 수 있다. 그 마이크로 유체 시스템의 일례로서, 2장의 평면판에서 두께가 균일한 칸막이판을 끼워넣음으로써 내부에 유로가 형성된 칩을 들 수 있다.
예를 들면, 유로가 mm(밀리미터)단위의 튜브 배관일 경우, 비례 제어 밸브로 구성한 배관계를 사용함으로써 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치를 실현할 수 있다. 또한, 수mm로부터 수㎛(마이크로미터)의 기판 내부에 에칭 기술에 의해 유로를 작성한 마이크로 유체 시스템에서 구성할 수도 있다.
광학적 측정은, 유로가 보통 사이즈이면, 예를 들면, 유리에 의해 만들어진 광투과의 셀부에 유체를 수송하고, 거기에 광을 조사하고, 유체를 투과한 광을 수광하여서 행한다. 마이크로 유체 시스템을 사용하는 경우에는, 마이크로 유체 시스템내의 유로에 유체를 수송하고, 예를 들면, 광파이버에 의해 소정의 셀 부분에 대하여 투광 및 수광을 행해서 측정한다. 이에 따라, 복수의 측정 점의 광학적 측정을 용이하게 할 수 있다. 한층 더, 순수등을 교정액으로 하여서 복수의 셀의 하나에 할당하면, 순수를 수용한 셀 장소를 측정 함에 의해, 광파이버계도 포함시킨 분광기의 교정이 용이해져, 장기간의 신뢰성 및 측정치의 안정성을 확보할 수 있다.
유체의 유량제어는, 예를 들면, 비례 밸브에 의해 행할 수 있지만, 온도에 의한 액의 점도변화를 적극적으로 이용한 방법을 사용하면, 용이하게 마이크로 유체 시스템화할 수 있다.
본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서, 상기 유체가 액체인 예를 들 수 있다. 다만, 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서의 상기 유체는 액체에 한정되는 것이 아니고, 유체는 기체이어도 된다.
본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서, 상기 유체의 특성으로서, 유체의 온도나, 유체를 구성하고 있는 조성의 농도를 들 수 있다. 다만, 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서의 상기 유체의 특성은 이것에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서, 상기 유체가 액체이며, 상기 유체의 특성이 액체를 구성하고 있는 조성의 농도일 경우, 상기 혼합전의 유체가 알코올 용액과 물이며, 상기 혼합후의 유체가 희석 알코올 용액인 예를 들 수 있다.
또한, 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서, 상기 유체가 액체이며, 상기 유체의 특성이 액체를 구성하고 있는 조성의 농도일 경우, 상기 혼합전의 상기 유체가 농도 조정전의 혼산과 그 혼산의 성분의 산용액과 물이며, 상기 혼합후의 유체가 농도 조정후의 혼산인 예를 들 수 있다.
혼합전의 유체에 농도 조정전의 혼산이 포함될 경우, 본 발명의 유체제어방법에 있어서 가열처리 혹은 감압 처리 또는 그들의 양쪽에 의해 상기 농도 조정전의 혼산의 수분량을 감소시키도록 하고, 또한, 본 발명의 유체제어장치에 있어서 가열처리 혹은 감압 처리 또는 그들의 양쪽에 의해 상기 농도 조정전의 혼산의 수분량을 감소시키기 위한 제거부를 한층 더 구비하고 있도록 하여도 좋다.
상기 농도 조정전의 혼산의 일례로서, 상기 농도 조정후의 혼산이 소정의 처리에 사용된 후의 용액을 들 수 있다.
상기 혼산의 성분의 일례는, 헥사 플루오로 규산, 불산, 질산, 초산, 인산, 황산 중 어느쪽인가 2개이상 포함한다.
또한, 상기 혼산의 성분의 다른 예는, 헥사 플루오로 규산을 포함하고, 한층 더 불산, 질산, 초산, 인산, 황산 중 어느쪽인가 1개이상을 포함한다. 또한, 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서, 혼산의 성분은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
혼합전의 유체에 헥사 플루오로 규산을 포함하는 혼산이 포함될 경우, 본 발명의 유체제어방법에 있어서 상기 농도 조정전의 혼산의 헥사 플루오로 규산 성분량을 가열처리 혹은 감압 처리 또는 그들의 양쪽에 의해 감소시키도록 하고, 또한 동시에 상기 농도 조정전의 혼산의 수분량을 감소시켜도 좋다. 또한, 본 발명의 유체제어장치에 있어서 상기 농도 조정후의 혼산의 헥사 플루오로 규산 성분량을 가열처리 혹은 감압 처리 또는 그들의 양쪽에 의해 감소시키기 위한 제거부를 한층 더 구비하고 있도록 하여도 좋다. 제거부는, 헥사 플루오로 규산 성분량을 감소시키는 것과 동시에 농도 조정전의 혼산의 수분량을 감소시키는 것이어도 좋다.
본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서, 혼합하는 유체 중 1개인 농도 조정전의 혼산이, 소정의 처리에 사용된 후의 농도 조정후의 혼산일 경우, 상기 소정의 처리의 예로서, 실리콘 웨이퍼의 에칭 처리를 들 수 있다. 한층 더, 상기 농도 조정전의 혼산은, 상기 농도 조정후의 혼산이 단위매수의 실리콘 웨이퍼의 에칭 처리에 사용된 것인 예를 들 수 있다. 상기 에칭 처리의 일례는 스핀 에칭 처리다.
본 발명의 유체제어방법에서는, 유로내를 흐르는 혼합전의 복수의 유체를 각각 유량 조정하면서 혼합하고, 유로내를 흐르는 혼합후의 유체의 특성을 광학적으로 측정하고, 그 측정 결과에 의거하여 혼합후의 유체가 목표의 특성이 되도록 혼합전의 유체의 유량을 조정하도록 했다.
본 발명의 유체제어장치에서는, 혼합전의 복수의 유체 및 그것들의 유체의 혼합후의 유체를 흘리기 위한 유로와, 유체를 유로내에서 이동시키기 위한 펌프와, 혼합전의 복수의 유체의 유량을 각각 조정하기 위한 유량조정부와, 측정부에 의해 유로내를 흐르는 혼합후의 유체의 특성을 광학적으로 측정하고, 제어부에 의해 측정부의 측정 결과에 의거하여 유량조정부를 제어해서 혼합후의 유체가 목표의 특성이 되도록 혼합전의 유체의 유량을 조정하도록 했다.
이에 따라, 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 의하면, 유로내에서 복수의 유체를 정확하고 신속하게 목표의 특성이 되도록 혼합할 수 있다.
본 발명의 유체제어방법에 있어서, 혼합전의 복수의 유체에 대해서 특성을 각각 광학적으로 측정하도록 하여도 좋다.
본 발명의 유체제어장치에 있어서, 측정부는, 혼합전의 복수의 유체에 대해서 특성을 각각 광학적으로 측정하도록 하여도 좋다.
혼합전의 유체에 대해서 스펙트럼을 측정하도록 하면, 혼합전의 유체의 특성을 감시할 수 있다. 예를 들면, 특성이 불분명한 유체를 혼합전의 유체로서 사용할 수 있다. 또한, 혼합전의 유체가 무엇인가의 트러블로 완전히 다른 유체로 치환하고 있거나, 유체가 휘발성의 액일 경우에 용매가 증발해서 설정 농도보다도 고농도의 액으로 되어 있거나 하는 경우에 대응할 수 있게 된다.
본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에 있어서, 유체가 액체이며, 유체의 특성이 액체를 구성하고 있는 조성의 농도이며, 혼합전의 유체가 알코올 용액과 물이며, 혼합후의 유체가 희석 알코올 용액이면, 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치를 예를 들면, 연료전지에 적용할 수 있다.
또한, 유체가 액체이며, 액체의 특성이 액체를 구성하고 있는 조성의 농도이며, 혼합전의 유체가 농도 조정전의 혼산과 그 혼산의 성분의 산용액과 물이며, 혼합후의 유체가 농도 조정후의 혼산이며, 농도 조정후의 혼산이 소정의 처리에 사용된 후의 용액일 경우, 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치를 혼산의 리사이클에 적용할 수 있다.
소정의 처리가 예를 들면, 실리콘 웨이퍼에 대한 스핀 에칭 처리일 경우, 에칭액으로서 불산, 질산, 헥사 플루오로 규산을 포함하는 혼산을 사용할 수 있다. 에칭액에 대해서, 에칭 처리에 사용하는 전후에서 산농도를 측정한다. 그렇게 하면, 각 산성분의 농도의 증감이 정확하게 밝혀진다. 감소한 산성분에 대해서는 농도가 높은 원액을 추가함으로써, 에칭 처리에 사용하기 전의 액 조성으로 복귀시킬 수 있다.
불산원액 및 질산원액을 추가함으로써 다소라도 에칭액중의 헥사 플루오로 규산과 물은 감소한다. 그러나, 증가한 물과 헥사 플루오로 규산은, 어느 정도는 감소하지만, 완전하게 본래 상태로 되돌아가지 않는다. 되돌아가려고 하면, 추가하는 불산원액 및 질산원액의 양이 자꾸자꾸 증가하고, 리사이클에 의한 약품 사용량의 감소라고 하는 주지에 반하게 된다. 그 때문에, 증가한 물과 헥사 플루오로 규산을 감소시키는 처리가 필요하게 된다.
이 처리는 복잡하지만, 무엇보다 소형화할 수 있는 처리로서, 에칭액을 고온감압시켜서, 물을 수증기로 하고, 헥사 플루오로 규산을 4불화규소로 해서 가스로서 분리시키는 방법이다. 종래는, 일괄식으로 대규모의 장치로 행하고 있었지만, 에칭 처리에 사용한 후의 에칭액의 분만을 처리하도록 하면 장치의 소형화가 가능해진다. 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치에서는, 물과 헥사 플루오로 규산의 감소량을 정확하게 실시간으로 측정할 수 있으므로, 적절한 처리 시간의 설정이 가능하다. 이에 따라, 에칭액의 재생 처리에 걸리는 시간과 에너지를 절약할 수 있다.
한층 더, 에칭액을 저장하기 위한 조를 이용하지 않고, 실시간으로 사용후의 에칭액의 산농도를 측정하고, 그 측정 결과에 따라 물 및 헥사 플루오로 규산을 감소시켜, 불산원액 및 질산원액을 추가해서 에칭액을 재생할 수 있으므로, 재생한 에칭액을 금방 사용할 수 있고, 또한, 약품의 회전률이 향상한다. 이에 따라, 프로세스에서 체류하고 있는 약품의 총량을 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치는, 예를 들면, 에칭액을 재생할 수 있고, 지구 환경유지에 공헌할 수 있다.
또한, 유로로서 마이크로 유체 시스템내에 형성된 것을 사용하고, 마이크로 유체 시스템은, 2장의 평면판에서 두께가 균일한 칸막이판을 끼워넣음으로써 내부에 유로가 형성된 칩이도록 하면, 칩에 있어서의 유로의 깊이 치수, 즉 광로길이를 균일하게 할 수 있고, 칩의 유로내의 유체의 물성, 예를 들면, 흡광도나 농도의 측정을 정밀도 좋고, 또한 안정하게 행할 수 있다.
도 1은 유체제어장치의 일 실시예의 전체 구성을 설명하기 위한 개략도다.
도 2는 동 실시예의 조액(調液)부를 설명하기 위한 평면도와 측면도다.
도 3은 조액부의 일부분을 구성하는 칩을 나타내는 측면도다.
도 4는 칩을 구성하는, 접합전의 유리 칸막이판 및 2장의 유리판을 나타내는 측면도다.
도 5는 칩의 유리 칸막이판을 나타내는 평면도다.
도 6은 칩의 유리판을 나타내는 측면도다.
도 7은 조액부를 구성하는 칩의 유로 패턴을 설명하기 위한 평면도다.
도 8은 칩내의 믹싱부내에 있어서의 액체의 흐름을 화살표로 나타내는 평면도다.
도 9는 접합전의 유리 칸막이판 및 2장의 유리판을 나타내는 측면도다.
도 10은 칩에 배치하는 센서, 펠티에(Peltier) 소자 및 온도체의 배치를 설명하기 위한 평면도와 측면도를 도시한 도면이다.
도 11은 메탄올의 물 스펙트럼과의 차이 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 12는 염산, 초산, 에탄올, 글루코오스, 사카로스에 대해서, 파장1700nm∼2600nm에서의 물 스펙트럼과의 차이 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 13은 염산, 초산, 에탄올, 글루코오스, 사카로스, 메탄올에 대해서, 파장 800nm∼1400nm에서의 물 스펙트럼과의 차이 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 14는 염산, 초산, 에탄올, 글루코오스, 사카로스, 메탄올에 대해서, 파장 1200nm∼1900nm에서의 물 스펙트럼과의 차이 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 15는 유체제어장치의 다른 실시예의 전체의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 동 실시예의 조액부를 설명하기 위한 개략적인 구성도다.
도 17은 동 실시예의 측정부의 구조를 설명하기 위한 정면도, 측면도 및 평면도다.
도 18은 동 실시예의 광학계를 설명하기 위한 개략적인 구성도다.
연료전지로, 휴대 기기용 소형의 것으로서, 직접 메탄올형 연료전지(DMFC:Direct Methanol Fuel Cell)가 주목받고 있다. DMFC형 연료전지의 연료공급에는, 메탄올 농도 3∼5％의 농도의 메탄올 수용액이 사용된다. 메탄올 농도가 높으면, 메탄올이 연료극으로 미반응한 것이, 전해질막을 투과해서 공기극에 도달하는 크로스오버 현상이 발생하고, 발전 효율이 저하한다고 하는 문제가 발생한다. 메탄올 농도가 낮아도, 발전 효율이 떨어진다. 따라서, 항상 최적의 메탄올 농도를 공급하는 것이 기대된다. 또한, 농도가 진한 메탄올을, 물에서 최적의 농도에 희석해서 사용할 수 있으면, DMFC형 연료전지내에 수용해 두는 메탄올 연료의 체적을 감소할 수 있고, DMFC형 연료전지를 보다 소형으로 할 수 있다. 희석에 필요한 물은, 공기극측에서 발생하는 물을 사용해도 좋고, 공기중의 습도분을 포집해도 좋다.
도 1은, 유체제어장치의 일 실시예의 전체 구성을 설명하기 위한 개략도다.
농도가 30％의 메탄올이 들어간 용기 1과, 물이 들어간 용기 3이 설치된다.
메탄올이 들어간 용기(1)에 튜브(5)의 일단이 접속되어 있다. 물이 들어간 용기(3)에 튜브(7)의 일단이 접속되어 있다. 튜브(5, 7)의 타단은 조액부(9)에 접속되어 있다.
조액부(9)에는, 튜브 5가 접속된 유로 11과, 튜브 7이 접속된 유로 13이 설치된다. 튜브5, 7과는 반대측의 유로 11, 13의 단부는 합류되어서 유로 15에 접속되어 있다.
유로(11)에는 튜브(5)측으로부터 순차적으로 측정부(11a)와 유량조정부(11b)가 설치된다. 유로(13)에는 튜브(7)측으로부터 순차적으로 측정부(13a)와 유량조정부(13b)가 설치된다. 유로(15)에는 측정부(15a)가 설치된다.
측정부(11a, 13a, 15a)는, 유로(11, 13, 15)내의 액체의 스펙트럼을 광학적으로 측정하기 위한 것이다. 유량조정부(11b, 13b)는, 유로(11, 13)내의 액체의 유량을 조정하기 위한 것이다.
조액부(9)에는 유로(15)로부터의 희석 메탄올을 흘리기 위한 튜브(17)도 접속되어 있다. 튜브(17)는 펌프(19)에 접속되어 있다.
유량조정부(11b, 13b)를 제어하기 위한 제어부(21)가 설치된다. 제어부(21)는, 측정부(11a, 13a, 15a)의 측정 결과에 의거하여 유로(15)내의 희석 메탄올이 목표의 농도로 되도록, 유량조정부(11b, 13b)를 제어해서 유로(11, 13)내를 흐르는 메탄올과 물의 유량을 조정한다.
도 2는, 조액부(9)를 설명하기 위한 평면도와 측면도다. 도 3은, 조액부(9)의 일부분을 구성하는 칩(23)을 나타내는 측면도다. 도 4는, 칩(23)을 구성하는, 접합전의 유리 칸막이판(33) 및 2장의 유리판(35, 37)을 나타내는 측면도다. 도 5는, 칩(23)의 유리 칸막이판(33)을 나타내는 평면도다. 도 6은, 칩(23)의 유리판(35, 37)을 나타내는 측면도다. 도 7은, 조액부(9)를 구성하는 칩(23)의 유로 패턴을 설명하기 위한 평면도다. 도 8은, 칩(23)내의 믹싱부(15b)내에 있어서의 액체의 흐름을 화살표로 나타내는 평면도다. 도 9는, 칩(23)에 배치하는 센서, 펠티에 소자 및 온도체의 배치를 설명하기 위한 평면도와 측면도를 도시한 도면이다. 도 10은, 칩(23)에 배치하는 광센서를 분해해서 나타내는 평면도다.
도 2에 나타나 있는 바와 같이, 조액부(13)는, 내부에 유로가 형성된 칩(23)과, 칩(23)을 지지하기 위한 금속제의 프레임부(25)와, 튜브(5, 7, 17)를 칩(23)에 접속하기 위한 이음매(27, 29, 31)를 구비하고 있다. 칩(23)은 마이크로 유체 디바이스다.
칩(23)의 평면 사이즈는 12.5mm×39mm, 두께는 2.2mm이다. 프레임부(25)의 외주 평면 사이즈는 19mm×46mm, 내주 평면 사이즈는 13mm×40mm, 두께는 4.2mm이다. 프레임부(25)에는, 나사로 이음매(27, 29, 31)가 꽂아넣어져 있다. 프레임부(25)의 내측에 배치된 칩(23)은 이음매(27, 29, 31)에 의해 눌려 넣어짐으로써 고정되어 있다. 칩(23)은, 측면에 이음매(27, 29, 31)에 대응하는 위치에, 칩(23) 내부의 유로에 연결되는 테이퍼 형상의 오목부를 구비하고 있다. 이음매(27, 29, 31)의 선단이 칩(23)측면의 오목부에 꽂아넣어짐으로써 유로가 밀봉되어 액 누설을 방지하고 있다.
도 3 및 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 칩(23)은, 유로를 형성하기 위한 두께가 균일한 유리 칸막이판(33)을 2장의 유리 평면판(35, 37) 사이에 끼운 3층구조로 되어 있다.
도 5에 나타나 있는 바와 같이, 유리 칸막이판(33)은 부호 33a∼33e로 나타내는 5개의 유리판으로 구성되어 있다. 각 유리판(33a∼33e)의 두께는, 예를 들면, 0.2mm로 균일하다.
도 6에 나타나 있는 바와 같이, 유리 평면판(35, 37)은 이음매와의 접촉부만이 테이퍼 형상으로 되도록 가공되어 있다. 유리 평면판(35, 37)의 두께는 1mm이다.
유리 칸막이판(33) 및 유리 평면판(35, 37)의 접합면은 평탄하게 연마되어 있다. 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 유리 평면판(35, 37)의 사이에 유리 칸막이판(33)을 배치한다. 구체적으로는, 유리 평면판(37) 위에 유리 칸막이판(33)을 구성하는 유리판(33a∼33e)을 배치하고, 그 위에 유리 평면판(35)을 배치한다. 유리 칸막이판(33) 및 유리 평면판(35, 37)을 포개서 배치한 상태에서 열을 가하고, 옵티칼 콘택트시키면, 접착제를 사용하지 않아도, 유리 칸막이판(33) 및 유리 평면판(35, 37)은 접착한다. 그리고, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 칩(23)이 형성된다.
도 7에 나타나 있는 바와 같이, 칩(23) 내부에는, 튜브(5, 7)가 접속되는 2개의 유로(11, 13)가 설치되어 있다.
유로(11, 13)에 센서부(11a-1, 13a-1)가 설치되어 있다. 센서부(11a-1)는 메탄올의 농도 감시용에 사용되는 소공간이다. 센서부(13a-1)는 물의 농도 감시용에 사용되는 소공간이며, 메탄올 등 불순물이 포함되어 있지 않는가 어떤가가 감시된다.
유로(11, 13)에는, 센서부(11a-1, 13a-1)보다도 하류측에 유량제어부(11b-1, 13b-1)도 설치된다. 유량제어부(11b-1, 13b-1)는 직렬로 접속된 4개의 와권형의 유로를 구비하고 있다. 유량제어부(11b-1, 13b-1)의 유로폭, 즉 단면적은, 칩(23)의 다른 유로부분에 비교하여 작게 형성되어 있다.
유로 11과 유로 13은, 유량제어부(11b-1, 13b-1)보다도 하류측에서 합류되어서 유로 15에 접속되어 있다.
유로(15)에 2개의 믹싱부(15b)가 설치되어 있다.
유로(15)에는, 믹싱부(15b)보다도 하류측에 센서부(15a-1)도 설치된다. 센서부(15a-1)는, 혼합후의 메탄올 농도의 측정에 사용되는 소공간이다.
도 8을 참조하여, 믹싱부(15b)내에 있어서의 액체의 흐름을 설명한다.
믹싱부(15b)는 2개의 넓은 개소(15b-1, 15b-2)를 구비하고 있다. 상류측의 넓은 개소15b-1과 하류측의 넓은 개소15b-2는 2개의 유로(15b-3, 15b-4)로 접속되어 있다.
상류측의 넓은 개소(15b-1)에는, 믹싱부(15b)에 대하여 상류측의 유로(15)가 접속되어 있다. 넓은 개소(15b-1)의 근방에서 유로(15)에 유로의 좁은 개소(15b-5)가 설치된다. 넓은 개소15b-1, 15b-2의 사이를 접속하는 2개의 유로(15b-3, 15b-4)의 상류측의 단부는, 좁은 개소(15b-5)의 양쪽 이웃의 개소에서 넓은 개소(15b-1)에 접속되어 있다.
하류측의 넓은 개소(15b-2)에는, 믹싱부(15b)에 대하여 하류측의 유로(15)가 접속되어 있다. 넓은 개소15b-1, 15b-2의 사이를 접속하는 2개의 유로(15b-3, 15b-4)의 하류측의 단부는, 넓은 개소(15b-2)에 접속된 유로(15)의 양쪽 이웃의 개소에서 넓은 개소(15b-2)에 접속되어 있다. 넓은 개소(15b-2)의 근방에서, 유로(15b-3, 15b-4)에 유로가 좁은 개소(15b-6, 15b-7)가 설치된다.
믹싱부(15b)에 대하여 상류측의 유로(15)로부터 좁은 개소(15b-5)를 거쳐서 넓은 개소(15b-1)에 액체가 흘러 들어간다. 액체는, 좁은 개소(15b-5)를 통과할 때에 유속이 빨라지므로, 넓은 개소(15b-1)내에서 소용돌이를 발생한다(도 8의 개소15b-1내의 화살표를 참조). 개소15b-1내의 액체는 2개의 유로(15b-3, 15b-4)에 흘러 들어간다. 유로(15b-3, 15b-4)에 흘러 들어 온 액체는, 유로가 좁은 개소(15b-6, 15b-7)를 거쳐서 넓은 개소(15b-2)에 흘러 들어간다. 액체는, 좁은 개소(15b-6, 15b-7)를 통과할 때에 유속이 빨라지므로, 넓은 개소(15b-2)내에서 소용돌이를 발생한다(도 8의 개소15b-2내의 화살표를 참조). 이것들의 소용돌이에 의해, 액체의 혼합이 촉진된다.
도 7에 나타나 있는 바와 같이, 믹싱부(15b)는 2단으로 설치되어 있기 때문에, 도 8에 나타낸 혼합 패턴을 2단 반복하는 것에 의해, 액체는 완전하게 혼합된다.
도 9를 참조하여, 칩(23)에 배치하는 센서, 펠티에 소자 및 온도체의 배치를 설명한다. 도 2에서는, 이것들의 센서, 펠티에 소자 및 온도체의 도면에 나타내는 것을 생략하고 있다.
칩(23)의 윗면에 2개의 펠티에 소자(11b-2, 13b-2)가 붙여져 있다. 펠티에 소자(11b-2)는 메탄올이 흘려지는 유량제어부(11b-1) 위에 배치되어 있다. 펠티에 소자(13b-2)는 물이 흘려지는 유량제어부(11b-1) 위에 배치되어 있다.
칩(23)의 밑면에 2개의 온도체(11b-3, 13b-3)가 붙여져 있다. 온도체(11b-3, 13b-3)는, 예를 들면, 백금으로 이루어진다. 온도체(11b-3)는 메탄올이 흘려지는 유량제어부(11b-1) 밑에 배치되어 있다. 온도체(13b-3)는 물이 흘려지는 유량제어부(11b-1) 밑에 배치되어 있다.
칩(23)의 밑면에는, 3개의 광센서(11a-2, 13a-2, 15a-2)도 붙여져 있다. 광센서(11a-2)는 메탄올이 흘려지는 유량제어부(11b-1) 밑에 배치되어 있다. 광센서(13a-2)는 물이 흘려지는 유량제어부(13b-1) 밑에 배치되어 있다. 광센서(15a-2)는 희석 메탄올이 흘려지는 유량제어부(15b-1) 밑에 배치되어 있다.
도 10에 나타나 있는 바와 같이, 광센서(11a-2, 13a-2, 15a-2)는, 예를 들면, 2개의 InGaAs소자39, 39와, InGaAs소자39, 39 표면에 붙여진 간섭필터41, 41을 구비하고 있다. 간섭필터(41)는 특정한 파장만을 통과시키는 밴드패스 필터다. 여기에서는, 간섭필터41, 41은, 메탄올과 물의 근적외선 스펙트럼의 차이가 있는, 파장2200nm와 파장2260nm를 통과시키도록 설정되어 있다.
이 실시예에 있어서, 센서부11a-1 및 광센서11a-2는 측정부11a를 구성하고, 센서부13a-1 및 광센서13a-2는 측정부13a를 구성하고, 센서부15a-1 및 광센서15a-2는 측정부15a를 구성한다.
또한, 유량제어부11b-1, 펠티에 소자11b-2 및 온도체11b-3은 유량조정부11b를 구성하고, 유량제어부13b-1, 펠티에 소자13b-2 및 온도체13b-3은 유량조정부13b를 구성한다.
도 1 내지 도 10을 참조해서 메탄올을 희석하는 동작에 관하여 설명한다.
펌프(19)를 작동시키면, 용기(1)내의 메탄올이 튜브(5)내에 흡인되고, 용기(3)내의 물이 튜브(7)내에 흡인된다. 튜브(5)내에 흡인된 메탄올,및 튜브(7)내에 흡인된 물은, 조액부(9)에 인도된다. 조액부(9)에 인도된 메탄올 및 물은, 칩(23)내의 유로(11, 13)에 이끌어져, 센서부(11a-1, 13a-1) 및 유량제어부(11b-1, 13b-1)를 통과한 후에 유로(15)에서 합류하고, 믹싱부(15b)에 이끌어져서 혼합되어서 희석 메탄올이 된다. 희석 메탄올은 센서부(15a-1)를 통과한 후, 유로(15)로부터 칩(23)밖의 튜브(17)에 인도되어, 펌프(19)를 거쳐서 토출된다.
제어부(21)에 의해, 유량조정부(11b, 13b)의 펠티에 소자(11b-2,13b-2)의 온도가 제어되어, 유량제어부(11b-1, 13b-1)의 온도가 조정된다. 메탄올 및 물은 온도에 기인해서 점도가 변화된다. 점도가 변화되면, 유로(11, 13)내에 있어서의 메탄올 및 물의 유량도 변화된다. 따라서, 유로(11, 13)안을 흐르는 메탄올 및 물의 유량은, 유량제어부(11b-1, 13b-1)의 온도에 따라 유량이 조정된다.
도 9에 나타나 있는 바와 같이, 텅스텐 램프(도시는 생략)로부터의 광(43)을 렌즈(도시는 생략)에서 집광하여 칩(23)에 조사한다. 센서부(11a-1, 13a-1, 15a-1)를 투과한 광을 광센서(11a-2, 13a-2, 15a-2)에서 수광한다. 여기에서, 칩(23)은, 두께가 균일한 유리 칸막이판(33)을 2장의 유리 평면판(35, 37) 사이에 끼운 3층구조로 되어 있으므로, 센서부(11a-1, 13a-1, 15a-1)에 있어서의 유로 깊이, 즉 광로길이는, 예를 들면, 0.2mm로 균일해진다.
도 1에 나타내는 제어부(21)는, 광센서(11a-2, 13a-2, 15a-2)로부터의 신호에 의거하여 센서부(11a-1, 13a-1, 15a-1)를 투과한 광의 감쇠량으로부터, 메탄올 농도를 측정한다.
도 11은, 메탄올의 물 스펙트럼과의 차이 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도 11에 있어서 가로축은 파장(nm), 세로축은 흡광도(a b s)를 나타낸다. 도 11에서는, 메탄올 농도가 1mol/L(몰/리터), 0.5mol/L, 0.25mol/L의 것을 나타낸다. 광로길이는, 0.2mm로 행했다.
파장2260nm에 메탄올의 CH기에 관한 흡수가 있다. 파장2200nm는, 물-메탄올간에 스펙트럼 차이가 적다. 따라서, 파장2260nm와 파장2200nm의 흡광도 차이를 측정함으로써, 메탄올 농도를 란바토비아측으로부터 구할 수 있다.
광센서(11a-2)로부터의 신호는, 센서부(11a-1)에 있어서의 메탄올 농도가 30％인 것을 확인하기 위해서 사용한다. 센서부(11a-1)에 있어서의 메탄올 농도의 측정 결과가 30％가 아니면, 틀린 농도의 메탄올을 공급한 것이기 때문에, 제어부(21)는 경보신호를 내서 표시기(도시는 생략)에 경보를 표시한다.
광센서(13a-2)로부터의 신호는, 센서부(13a-1)에 있어서의 액체가 물인 것을 확인하기 위해서 사용한다. 그렇지 않으면, 물이 아닌 액을 공급한 것이기 때문에, 제어부(21)는 경보신호를 낸다.
광센서(15a-2)로부터의 신호는, 센서부(15a-1)에 있어서의 희석 메탄올의 농도가 목표의 농도인 것을 확인하기 위해서 사용한다. 제어부(21)는 광센서(15a-2)로부터의 신호에 의거하여 희석 메탄올의 농도를 산출한다. 예를 들면, 목표의 메탄올 농도가 4％인 경우에서 생각한다.
제어부(21)에서 산출한 메탄올 농도가 4％보다도 진할 때는, 제어부(21)는, 유량조정부(11b)의 펠티에 소자(11b-2)의 온도를 하강시키는 것에 의해 유량제어부(11b-1)의 온도를 하강시키고, 유량제어부(11b-1)내의 메탄올의 점도를 상승시킴으로써, 유로(11)내의 메탄올의 유량을 감소시킨다. 한층 더, 제어부(21)는, 유량조정부(13b)의 펠티에 소자(13b-2)의 온도를 상승시키는 것에 의해 유량제어부(13b-1)의 온도를 상승시키고, 유량제어부(13b-1)내의 물의 점도를 하강시킴으로써, 유로(13)내의 물의 유량을 증가시킨다.
반대로, 제어부(21)에서 산출한 메탄올 농도가 4％보다도 연할 때는, 제어부(21)는, 유량조정부(11b)의 펠티에 소자(11b-2)의 온도를 상승시키는 것에 의해 유량제어부(11b-1)의 온도를 상승시키고, 유량제어부(11b-1)내의 메탄올의 점도를 하강시킴으로써, 유로(11)내의 메탄올의 유량을 증가시킨다. 한층 더, 제어부(21)는, 유량조정부(13b)의 펠티에 소자(13b-2)의 온도를 하강시키는 것에 의해 유량제어부(13b-1)의 온도를 하강시키고, 유량제어부(13b-1)내의 물의 점도를 상승시킴으로써, 유로(13)내의 물의 유량을 감소시킨다.
제어부(21)는, 펠티에 소자(11b-2, 13b-2)의 온도를 온도체(11b-3, 13b-3)로부터의 신호에 의거하여 측정하고 있다.
센서부(15a-1)에 있어서의 희석 메탄올의 메탄올 농도의 측정은, 예를 들면, 1초간에 20회 행한다. 그 때마다, 제어부(21)에 의해 유량제어를 행하고, 거의 실시간으로 연속적으로, 메탄올 농도를 일정하게 되도록 제어한다.
이 방법에 의해 얻어지는, 메탄올 온도와 물 온도와 메탄올 농도의 관계를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
메탄올 온도는 메탄올측 펠티에 소자(11b-2)의 온도체(11b-3)의 계측값과 가깝고, 물 온도는 물측 펠티에 소자(13b-2)의 온도체(13b-3)의 계측값에 가까우므로, 표 1의 메탄올 온도와 물 온도는, 온도체(11b-3, 13b-3)의 계측값으로 대용할 수 있다.
이에 따라, 물측 펠티에 소자(13b-2)와, 메탄올측 펠티에 소자(11b-2)의 각 온도를 조정 함에 의해, 메탄올 농도를 4％로 제어할 수 있다.
이 실시예에서는, 액온도를 변화시키는 재료로서 펠티에 소자를 사용했지만, 히터를 사용해도 된다. 그 경우는, 칩(23)의 유량제어부(11b-1, 13b-1) 위에 각각 독립된 온도제어 가능한 면 히터가 붙여져 있다. 칩(23)의 밑면에는 히트싱크에 설치한다. 히터의 ON과 함께 유량제어부(11b-1, 13b-1)의 온도가 상승하고, 유량제어부(11b-1, 13b-1)를 흐르는 액의 온도도 상승한다. 면 히터 부근에는 온도체를 설치해두고, 온도체로부터의 온도정보에 의거하여 히터를 피드백 제어한다. 히터에 흘리는 전류를 하강시키면, 방열에 의해, 히트싱크 온도에 따르도록 온도가 떨어진다. 사이즈가 밀리 오더가 되면, 물체의 표면적과 체적의 비율로 표면적측이 압도적으로 커지기 때문에, 방열 스피드는 일상 레벨과 비교해서 대단히 빠르다. 그 때문에, 히터에 의한 가온소자만으로도, 충분히 온도제어가 가능하다.
이 실시예에서는, 믹싱부(15b)는, 미로와 같은 패턴을 통과시켜서 행했지만, 믹싱 방법으로서, 유로에 장해물을 배치하는 방법이나 초음파소자에 의한 초음파를 액에 조사해서 혼합하는 방법등도 있다.
또한, 이 실시예에서는, 광로길이는 0.2mm이지만, 사용하는 파장에 따라, 예를 들면, 1mm, 10mm등, 0.2mm보다도 두꺼운 광로길이어도 좋고, 0.2mm보다도 얇은 광로길이어도 좋다.
상기에서는, 메탄올의 물에 의한 희석 예를 설명했지만, 다른 액체라도 마찬가지로 하여 농도 조정을 행할 수 있다.
도 12는, 염산, 초산, 에탄올, 글루코오스, 사카로스에 대해서, 파장1700nm∼2600nm에서의 물 스펙트럼과의 차이 스펙트럼을 의미하는 도면이다. 광로길이는 0.2mm이다. 도 13은, 염산, 초산, 에탄올, 글루코오스, 사카로스, 메탄올에 대해서, 파장800nm∼1400nm에서의 물 스펙트럼과의 차이 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 광로길이는 10mm이다. 도 14는, 염산, 초산, 에탄올, 글루코오스, 사카로스, 메탄올에 대해서, 파장1200nm∼1900nm에서의 물 스펙트럼과의 차이 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 광로길이는 1mm이다.
도 12, 도 13 및 도 14에 있어서 가로축은 파장(nm), 세로축은 흡광도(abs)를 나타낸다. 도 12, 도 13 및 도 14에서는, 각 용액의 농도가 1mol/L, 0.5mol/L, 0.25mol/L의 것을 나타낸다.
도 11∼도 14에 나타나 있는 바와 같이, 액의 종류에 의해 고유의 근적외 스펙트럼이 있고, 그 액에 특징이 있는 파장을 사용하면, 메탄올이외의 용액의 희석에도 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치는, 희석뿐만아니라, 복수종류의 액체의 혼합에도 사용할 수 있다. 이 경우, 화학반응을 따르는 것이라도 좋다.
도 15는, 유체제어장치의 다른 실시예의 전체의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 16은, 이 실시예의 조액부(119)를 설명하기 위한 개략적인 구성도다. 도 17은, 이 실시예의 측정부(109)의 구조를 설명하기 위한 정면도, 측면도 및 평면도다. 도 18은, 이 실시예의 광학계를 설명하기 위한 개략적인 구성도다. 도 15∼도 18을 참조해서 이 실시예를 설명한다.
용기(101, 103, 105, 107)가 설치된다. 용기(101)에는 농도가 50％의 불산원액이 수용되어 있다. 용기(103)에는 농도가 70％의 질산원액이 수용되어 있다. 용기(105)에는 농도가 30％의 헥사 플루오로 규산원액이 수용되어 있다. 용기(107)에는 순순수가 수용되어 있다.
용기101, 103, 105, 107에 튜브111, 113, 115, 117의 일단이 접속되어 있다. 튜브(111, 113, 115, 117)의 타단은 측정부(109)를 사이에 두고 조액부(119)에 접속되어 있다. 조액부(119)에는, 튜브121과 튜브123도 접속되어 있다. 튜브121은 재생하기 위한 에칭액을 송액하기 위한 것이다. 튜브123은, 튜브111, 113, 115, 117, 121로부터의 액이 조액부(119)내에서 혼합된 액을 송액하기 위한 것이다. 튜브(123)는 측정부(109) 및 펌프(125)를 거쳐서 에칭액 용기(127)에 인도되어 있다.
에칭액 용기(127)에 튜브(129)의 일단이 접속되어 있다. 튜브(129)는 펌프(131) 및 측정부(109)를 거쳐서 에칭 장치(135)에 인도되어 있다. 에칭 장치(135)는, 반도체 웨이퍼를 에칭하기 위한 것으로, 예를 들면, 스핀 에칭 장치다.
에칭 장치(135)에, 에칭 처리후의 에칭액을 에칭 장치(135) 외부로 배출하기 위한 튜브(137)가 접속되어 있다. 튜브(137)는 측정부(109)를 거쳐서 제거부(139)에 인도되어 있다. 제거부(139)는, 에칭액중의 물성분과 헥사 플루오로 규산을 제거하기 위한 것이다. 제거부(139)에는, 수증기와 4불화규소 가스를 배출하기 위한 튜브141과, 에칭액을 송액하기 위한 튜브121이 접속되어 있다. 튜브(121)는 측정부(109)를 사이에 두고 조액부(119)에 접속되어 있다.
측정부(109)로부터의 신호에 의거하여 조액부(119) 및 제거부(139)의 동작을 제어하기 위한 제어부(143)가 설치된다.
도 16을 참조해서 조액부(119)에 관하여 설명한다.
조액부(119)에는, 튜브111, 121을 합류하기 위한 튜브145와, 튜브113, 145를 합류하기 위한 튜브147과, 튜브115, 147을 합류하기 위한 튜브149가 설치된다. 튜브117, 149는 합류되어서 튜브123에 접속되어 있다.
튜브111, 113, 115, 117, 121에, 그것들의 튜브내를 흐르는 액체의 유량을 조정하기 위한 전자 비례 밸브(유량조정부)111a, l13a, 115a, 117a, 121a가 설치된다. 밸브111a, l13a, 115a, 117a, 121a의 개도는, 도 15에 나타낸 제어부(143)에 의해 제어된다. 튜브123, 145, 147, 149에, 그것들의 튜브내를 흐르는 액을 혼합하기 위한 혼합기123a, 145a, 147a, 149a가 설치된다.
도 17을 참조해서 측정부(109)에 관하여 설명한다.
측정부(109)에는, 도 15에 나타나 있는 바와 같이, 튜브111, 113, 115, 117, 121, 123, 129, 137이 인도되어 있다. 부호A∼P로 나타나 있는 바와 같이, 튜브111, 113, 115, 117, 121, 123, 129, 137에는 광학측정용의 셀111b, 113b, 115b, 117b, 121b, 123b, 129b, 137b가 접속되어 있다. 예를 들면, 불산 또는 헥사 플루오로 규산을 함유하는 액이 흘려지는 셀111b, 115b, 117b, 121b, 123b, 129b, 137b는 사파이어제이며, 그 이외의 셀113b, 117b는 석영제다. 이것들의 셀에 있어서, 액체는, 부호A∼P의 근방에 나타내는 화살표의 방향으로 흐른다.
부호151은 투광측 광파이버다. 부호153은 수광측 광파이버다. 부호155는 투광측의 볼록 렌즈다. 볼록 렌즈(155)는, 광파이버(151)의 사출 측단면에서 사출한 광을 집광하고, 셀111b, 113b, 115b, 117b, 121b, 123b, 129b, 137b중 어느 하나에 조사한다. 도 17에서는, 셀(123b)에 광이 조사된다. 셀에 조사된 광은, 셀내의 액체를 투과하고, 수광측의 볼록 렌즈(157)를 통과 후, 집광하고, 광파이버(153)의 일단면에 입사한다. 8개의 셀111b, l13b, 115b, 117b, 121b, 123b, 129b, 137b는, 스테핑 모터를 구비한 슬라이더(159)에 설치되어 있고, 도 17중의 양쪽 방향 화살표의 방향(X축)으로 이동할 수 있다. 슬라이더(159)의 동작에 따라, 셀111b, 113b, 115b, 117b, 121b, 123b 129b, 137b중 어느 하나가 광조사면에 정지된다.
도 18을 참조하여 광학계에 관하여 설명한다.
분광부(161)가 설치되어 있다. 분광부(161)는, 광원인 텅스텐 램프(163)와, 볼록 렌즈(165)와, 8개의 간섭필터(167)를 구비한 회전원판(169)과, 볼록 렌즈171과, 수광측의 볼록 렌즈173과, 수광소자(179)와, 회전원판(169)을 회전시키기 위한 모터(181)를 구비하고 있다. 텅스텐 램프(163)로부터 방사된 광은, 볼록 렌즈(165)에 의해 집광되어, 간섭필터(167)를 통과한다. 여기에서, 회전원판(169)에 유지된 간섭필터(167)는, 광을, 800∼1400nm의 범위내의 소정의 파장의 광으로 분광한다.
간섭필터(167)에 의해 분광된 광은, 볼록 렌즈(171)에 의해 집광되어, 도 17에 나타낸 투광측 광파이버(151)의 입사측 단면(151a)에 조사된다. 투광측 광파이버(151)는 측정부(109)에 연결된다.
투광측 광파이버(151)의 입사측 단면(151a)으로부터 입사된 광은, 도 17을 참조해서 설명한 바와 같이, 투광측 광파이버(151)의 사출측 단면에서 사출된다. 그 광은, 볼록 렌즈155를 거쳐서 셀111b, 113b l15b, 117b, 121b, 123b, 129b, 137b중 어느 하나를 투과하고, 볼록 렌즈157을 거쳐서 수광측 광파이버(153)에 입사측 단면에 입사된다.
수광측 광파이버(153)의 사출측 단면(153a)은 분광부(161)에 설치되어 있다. 측정부(109)에서 수광측 광파이버(153)의 입사측 단면에 입사한 광은, 분광부(161)에서, 수광측 광파이버(153)의 사출측 단면(153a)으로부터 볼록 렌즈(173)에 입사하고, 집광하고, 수광소자(179)에 입사된다. 수광소자(179)는, 입사된 광을, 그 강도에 대응하는 광전류로 변환한다. 수광소자(179)로부터의 전기신호는, 도 15에도 나타낸 제어부(143)에 보내진다.
회전원판(169)은, 8장의 간섭필터(167)를, 원주방향으로 동일한 각도간격으로 유지하고, 구동 모터(181)에 의해 소정의 회전수, 예를 들면, 1200rpm(revolutions per minute)에서 회전 구동된다. 각 간섭필터(167)는, 800∼1400nm의 범위내에서, 측정 대상에 따른, 서로 다른 소정의 투과 파장을 가지고 있다. 여기에서, 회전원판(169)이 회전하면, 각 간섭필터(167)가, 볼록 렌즈(165, 171)의 광축에 순차로 삽입된다. 그리고, 텅스텐 램프(163)로부터 방사된 광은, 간섭필터(167)에 의해 분광된 후, 투광측 광파이버(151), 측정부(109), 수광측 광파이버(153), 볼록 렌즈(173)를 통과하여, 수광소자(179)에 입사된다. 이에 따라, 수광소자(179)로부터, 각 파장의 광의 흡광도에 따른 전기신호가 출력된다.
도 15∼도 18을 참조하여, 에칭액의 재생에 관하여 설명한다.
펌프(131)를 사용하여, 에칭액 용기(127)에 보존되어 있는 농도 조정후의 에칭액을 튜브(129)에 의해 에칭 장치(135)에 송액한다. 그 도중에, 튜브(129)안을 흐르는 에칭액은, 부호A, B의 개소에서 측정부(109)에 인도된다. 측정부(109)에서, 에칭액은 셀(129b)에 도달한다. 제어부(143)에 의해, 슬라이더(159)를 동작시켜서 셀(129b)의 광투과면에 광파이버(151, 153)를 이동시키고, 튜브(129)안을 흐르는 에칭액의 농도를 측정한다. 이에 따라, 에칭 장치(135)로 처리에 사용되기 전의 에칭액중에 있어서의 불산농도와, 질산농도와, 물 농도와, 헥사 플루오로 규산농도를 구한다. 에칭액의 농도의 측정 방법은, 예를 들면, 특허문헌6에 개시되어 있는 방법으로 행할 수 있다.
측정부(109)에서 농도측정된 에칭액은, 에칭 장치(135)에 송액되어, 거기에서 실리콘 웨이퍼의 에칭에 사용된다.
일반적으로, 에칭 처리에 있어서, 불산과 질산이 소비되어서, 헥사 플루오로 규산과 물이 생긴다. 처리에 사용한 에칭액은, 펌프(125)가 작동됨으로써 튜브(137)를 거쳐서 회수된다. 튜브(137)안을 흐르는 사용후의 에칭액은, 부호C, D의 개소에서 측정부(109)에 인도된다. 측정부(109)에서, 에칭액은 셀(137b)에 도달한다. 제어부(143)에 의해, 슬라이더(159)를 동작시켜서 셀(137b)의 광투과면에 광파이버(151, 153)를 이동시키고, 튜브(137)안을 흐르는 에칭액의 농도를 측정한다. 통상은, 사용전의 에칭액과 비교하여, 불산농도와 질산농도가 감소하고, 헥사 플루오로 규산농도와 물 농도가 증가한 측정 결과가 얻어진다. 그 증가한 농도량을 제어부(143)가 산출한다.
측정부(109)에서 농도측정된 사용후의 에칭액은, 제거부(139)에 보내진다. 제거부(139)는, 사용후의 에칭액을 100℃∼150℃정도로 가온하고, 또한 진공펌프로 감압하고 있다. 액온도를 상승시키면, 물과 헥사 플루오로 규산의 감소가 빨라지기 때문에, 단위시간당의 물과 헥사 플루오로 규산 제거율은, 액온도를 변화시킴으로써 조절할 수 있다. 제어부(143)는, 증가한 헥사 플루오로 규산 농도량과 물 농도량에 의거하여 제거부(139)에 있어서의 처리 온도 조건을 조정한다. 제거부(139)에서 발생한 수증기와 4불화 규소 가스는, 튜브(141)로부터 방출되어, 안전한 개소까지 송출되어서 적당하게 처리된다.
제거부(139)를 통과한 에칭액은, 농도 조정전의 에칭액으로서 튜브(121)를 사이에 두고 조액부(119)에 보내진다. 그 도중에, 튜브(121)안을 흐르는 농도 조정전의 에칭액은, 부호E, F의 개소에서 측정부(109)에 인도된다. 측정부(109)에서, 농도 조정전의 에칭액은, 셀(121b)에 도달한다. 제어부(143)에 의해, 슬라이더(159)를 동작시켜서 셀(121b)의 광투과면에 광파이버(151, 153)를 이동시키고, 튜브(121)안을 흐르는 에칭액의 농도를 측정한다. 이에 따라, 제거부(139)에 의한 물과 헥사 플루오로 규산의 제거의 정도가 예상대로인가 아닌가를 확인한다. 측정에 의해 얻어진 농도 조정전의 에칭액에 있어서의 각 성분의 농도를, 불산농도:f-1, 질산농도:n-1, 헥사 플루오로 규산농도:s-1, 물 농도:w-1으로 한다.
측정부(109)에서 농도측정된 농도 조정전의 에칭액은, 조액부(119)에 보내진다. 조액부(119)내의 구성은, 도 16을 참조해서 설명했다. 펌프(125)의 작동에 의해, 튜브111, 113, 115, 117, 121측으로부터 조액부(119)를 거쳐서 튜브123측에 액이 송액되고 있다.
불산용기(101)에 수용된 불산원액은, 튜브111을 사이에 두고(통하여)조액부(119)에 보내진다. 그 도중에, 튜브111안을 흐르는 불산원액은 부호G, H의 개소에서 측정부(109)에 인도된다.측정부(109)에서, 불산원액은 셀111b에 도달한다. 제어부(143)에 의해, 슬라이더(159)를 동작시켜서 셀111b의 광투과면에 광파이버(151, 153)를 이동시키고, 튜브(111)안을 흐르는 불산원액의 농도를 측정한다. 이에 따라, 불산원액의 농도가 소정의 농도, 예를 들면, 50％인지의 여부를 확인한다. 측정 결과의 불산농도를 f-2로 한다. 불산원액의 측정 결과농도가 50％와는 다른 경우이여도, 그 정도에 따라서는, 조액부(119)에서 불산원액을 혼합하는 양을 조절하여서 해결할 수 있다.
질산용기(103)에 수용된 질산원액은, 튜브(113)를 통하여 조액부(119)에 보내진다. 그 도중에, 튜브(113)안을 흐르는 질산원액은, 부호Ⅰ, J의 개소에서 측정부(109)에 인도된다. 측정부(109)에서, 질산원액은 셀(113b)에 도달한다. 제어부(143)에 의해, 슬라이더(159)를 동작시켜서 셀(113b)의 광투과면에 광파이버(151, 153)를 이동시키고, 튜브(113)안을 흐르는 질산원액의 농도를 측정한다. 이에 따라, 질산원액의 농도가 소정의 농도, 예를 들면, 70％인지의 여부를 확인한다. 측정 결과의 질산농도를 n-2로 한다. 질산원액의 측정 결과농도가 70％와는 다른 경우이여도, 그 정도에 따라서는, 조액부(119)에서, 질산원액을 혼합하는 양을 조절하여서 해 해결할 수 있다.
헥사 플루오로 규산 용기(105)에 수용된 헥사 플루오로 규산원액은, 튜브(115)를 통하여 조액부(119)에 보내진다. 그 도중에, 튜브(115)안을 흐르는 헥사 플루오로 규산 원액은 부호K, L의 개소에서 측정부(109)에 인도된다. 측정부(109)에서, 헥사 플루오로 규산원액은 셀(115b)에 도달한다. 제어부(143)에 의해, 슬라이더(159)를 동작시켜서 셀(115b)의 광투과면에 광파이버(151, 153)를 이동시키고, 튜브(115)안을 흐르는 헥사 플루오로 규산원액의 농도를 측정한다. 이에 따라, 헥사 플루오로 규산원액의 농도가 소정의 농도, 예를 들면, 30％인지의 여부를 확인한다. 측정 결과의 헥사 플루오로 규산농도를 s-2로 한다. 헥사 플루오로 규산원액의 측정 결과농도가 30％와는 다른 경우이여도, 그 정도에 따라서는, 조액부(119)에서, 헥사 플루오로 규산원액을 혼합하는 양을 조절하여서 해결할 수 있다.
순수용기(107)에 수용된 순수는, 튜브(117)를 통하여 조액부(119)에 보내진다. 그 도중에, 튜브(117)안을 흐르는 순수는 부호M, N의 개소에서 측정부(109)에 인도된다. 측정부(109)에서, 순수는 셀(117b)에 도달한다. 제어부(143)에 의해, 슬라이더(159)를 동작시켜서 셀(117b)의 광투과면에 광파이버(151, 153)를 이동시키고, 튜브(117)안을 흐르는 순수의 농도를 측정한다. 이에 따라, 순수용기(107)에 수용된 액체가 순수인지의 여부를 확인한다. 순수가 아니면, 제어부(143)는 경보를 낸다.
각 액체를 혼합하는 동작에 대해서 도 16을 참조하여 설명한다.
튜브(121)안을 흐르는 농도 조정전의 에칭액은, 전자비례 밸브(121a)를 통과한 후, 튜브111로부터 공급되는 불산원액과 튜브145에서 합류한다. 불산원액은, 전자비례 밸브(111a)의 개도가 조정됨으로써 부족한 불산 성분량만 공급된다. 불산원액의 공급량은, 튜브(121)에서 측정한 농도 조정전의 에칭액중의 불산농도에 의거하여 결정된다. 튜브(145)에서 합류한 에칭액과 불산원액은 혼합기(145a)에서 혼합된다.
혼합기(145a)를 통과한 에칭액은, 튜브113으로부터 공급되는 질산원액과 튜브147에서 합류한다. 질산원액은, 전자비례 밸브(113a)의 개도가 조정됨으로써 부족한 질산성분량만 공급된다. 질산원액의 공급량은, 튜브(121)에서 측정한 농도 조정전의 에칭액중의 질산농도에 의거하여 결정된다. 튜브(147)에서 합류한 에칭액과 질산원액은, 혼합기(147a)에서 혼합된다.
혼합기(147a)를 통과한 에칭액은, 튜브(149)에 도달한다. 여기에서, 튜브121에서 측정한 농도 조정전의 에칭액중의 헥사 플루오로 규산농도가 원하는 농도보다도 낮은 경우에는, 튜브115로부터 튜브149에 헥사 플루오로 규산원액이 공급된다. 헥사 플루오로 규산원액은, 전자비례 밸브(115a)의 개도가 조정됨으로써 부족한 헥사 플루오로 규산 성분량만 공급된다. 헥사 플루오로 규산원액을 공급하는 경우의 공급량은, 튜브(121)에서 측정한 농도 조정전의 에칭액중의 헥사 플루오로 규산 농도에 의거하여 결정된다. 튜브(149)에서 합류한 에칭액과 헥사 플루오로 규산은, 혼합기(149a)에서 혼합된다.
혼합기(149a)를 통과한 에칭액은, 튜브(123)에 도달한다. 여기에서, 튜브121에서 측정한 농도 조정전의 에칭액중의 물 농도가 원하는 농도보다도 낮은 경우에는, 튜브117로부터 튜브123에 순수가 공급된다. 순수는, 전자비례 밸브(117a)의 개도가 조정 됨으로써 부족한 수분량만 공급된다. 순수를 공급하는 경우의 공급량은, 튜브(121)에서 측정한 농도 조정전의 에칭액중의 물 농도에 의거하여 결정된다. 튜브(123)에서 합류한 에칭액과 물은 혼합기(123a)에서 혼합된다.
불산목표농도:f-0, 질산목표농도:n-0, 헥사 플루오로 규산 목표농도:s-0, 물 목표농도:w-0로 하여서, 이하의 식에 있어서 각 성분이 목표농도로 되도록 a, b, c, d, e를 조정한다.
[f-0]= (a × [f-1]+b × [f-2])/ (a+b+c+d+e)
[n-0]= (a × [n-1]+c × [n-2])/ (a+b+c+d+e)
[s-0]= (a × [s-1]+d × [s-2])/ (a+b+c+d+e)
[w-0]= (a × [w-1]+e)/ (a+b+c+d+e)
여기에서, a, b, c, d, e는, 전자비례 밸브(121a, 111a, 113a, 115a, 117a)를 통과하는 유량에, 그 액체의 밀도를 곱셈한 값이다.
전자비례 밸브(121a, 111a, 113a, 115a, 117a)의 각각에 있어서 통과하는 액체의 농도는, 그다지 변화되지 않으므로 일정값으로 간주하고, 유량에 거의 비례하는 파라미터로 간주해서 좋으므로, 전자비례 밸브(121a, 111a, 113a, 115a, 117a)의 개도 파라미터로 간주할 수 있다.
이에 따라, 각 성분농도가 목표치에 가까운 에칭액을 튜브(123)로부터 배출된다. 이 경우, 수분과 헥사 플루오로 규산을 더하는 d, e파라미터가 큰 값일 경우에는, 제거부(139)의 능력이 높은 것을 의미하므로, 낮게 억제하도록 제어한다. 또한, d, e파라미터가 마이너스가 되는 경우에는, 제거부(139)의 능력이 낮은 것을 의미하므로, 높게 되도록 제어한다.
튜브(123)안을 흐르는 농도 조정후의 에칭액은, 부호 0, P의 개소에서 측정부(109)에 인도된다. 측정부(109)에서, 농도 조정후의 에칭액은 셀(123b)에 도달한다. 제어부(143)에 의해, 슬라이더(159)를 동작시켜서 셀(123b)의 광투과면에 광파이버(151, 153)를 이동시키고, 튜브(123)안을 흐르는 농도 조정후의 에칭액의 각 성분의 농도를 측정한다. 이에 따라, 농도 조정후의 에칭액의 각 성분의 농도가 목표치로 되어 있는 것인가 아닌가를 확인한다. 목표치로부터 벗어나 있는 경우에는, 다음번의 재생시에, 그것을 수정하도록 상기 식의 a, b, c, d, e를 조정한다.
측정부(109)를 통과한 농도 조정후의 에칭액은, 펌프(125)를 통과하고, 에칭액 용기(127)에 일시적으로 보존된다. 에칭액 용기(127)는 없어도 좋다. 즉, 펌프(125, 131)를 동시에 같은 송액량으로 동작시키거나, 그것들의 펌프를 1개의 펌프로 실현함에 의해, 조액부(119)로부터 배출되는 농도 조정후의 에칭액을 직접 에칭 장치(135)에 송액해도 좋다. 이 경우에는, 도 17의 셀123b, 129b에 같은 액체가 흐르므로, 셀123b, 129b중 어느 하나가 생략된다.
이상, 본 발명의 실시예를 설명했지만, 재료, 형상, 배치 등은 일례이며, 본 발명은 이것들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위내에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시예에서는, 혼합하는 유체로서 액체를 사용하고 있지만, 본 발명의 유체제어방법 및 유체제어장치는 기체의 혼합에도 적용할 수 있다. 여기에서, 혼합하는 복수의 기체가 화학반응을 따르는 것이어도 된다.
예를 들면, 마이크로 어레이, 미소 애널리시스 시스템, DNA칩, 마이크로 유체 시스템, 통합형 소형 분석 시스템등의 미소한 시스템이나, 반도체 제조장치등, 소정의 특성을 갖는 유체를 조합할 때에, 설정한 특성의 유체를 확실하게 또한 실시간으로 제작하는 용도에 적용할 수 있다.
5, 7, 11, 13, 15, 17 유로
11a, 13a, 15a 측정부
11b, 13b 유량조정부
19 펌프
21 제어부
109 측정부
111, 113, 115, 117, 121, 123 튜브(유로)
145, 147, 149 튜브(유로)
111a, 113a, 115a, 117a, 121a 전자비례 밸브(유량조정부)
125 펌프
143 제어부

Claims (44)

  1. 유로내를 흐르는 혼합전의 복수의 유체를 각각 유량조정하면서 혼합하고, 유로내를 흐르는 혼합후의 유체의 특성을 광학적으로 측정하고, 그 측정 결과에 의거하여 상기 혼합후의 유체가 목표의 특성이 되도록 상기 혼합전의 유체의 유량을 조정하는 유체제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합전의 복수의 유체에 대해서 특성을 각각 광학적으로 측정하는, 유체제어방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학적 측정은, 스펙트럼 측정, 또는 소정파장에 있어서의 투과율 측정 혹은 흡광도 측정인, 유체제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 측정의 파장범위는, 800∼2600nm의 근적외선 스펙트럼, 400∼800nm의 가시광 스펙트럼 혹은 150∼400nm의 자외선 스펙트럼 또는 이들의 조합인, 유체제어방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로내를 흐르는 유체의 온도를 변화시킴으로써, 상기 유체의 점도를 변화시키고, 상기 유로내에서의 상기 유체의 유량을 조정하는, 유체제어방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는 튜브로 형성되어 있는, 유체제어방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는 마이크로 유체 시스템내에 형성된 것인, 유체제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마이크로 유체 시스템은, 2장의 평면판에서 두께가 균일한 칸막이판을 끼워넣음으로써 내부에 유로가 형성된 칩인, 유체제어방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체가 액체인, 유체제어방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체의 특성이 유체의 온도인, 유체제어방법.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체의 특성이 유체를 구성하고 있는 조성의 농도인, 유체제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 혼합전의 유체가 알코올 용액과 물이며, 상기 혼합후의 유체가 희석 알코올 용액인, 유체제어방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 혼합전의 상기 유체가 농도 조정전의 혼산과 그 혼산의 성분의 산용액과 물이며, 상기 혼합후의 유체가 농도 조정후의 혼산인, 유체제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    가열처리 혹은 감압 처리 또는 이들 양쪽의 처리에 의해 상기 농도 조정전의 혼산의 수분량을 감소시키는, 유체제어방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 농도 조정전의 혼산은, 상기 농도 조정후의 혼산이 소정의 처리에 사용된 후의 용액인, 유체제어방법.
  16. 제 13 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 혼산의 성분은, 헥사 플루오로 규산, 불산, 질산, 초산, 인산, 황산 중 어느쪽인가 2개이상 포함하는, 유체제어방법.
  17. 제 13 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 혼산의 성분은 헥사 플루오로 규산을 포함하고, 한층 더 불산, 질산, 초산, 인산, 황산 중 어느쪽인가 1개이상을 포함하는, 유체제어방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 농도 조정전의 혼산의 헥사 플루오로 규산 성분량을 가열처리 혹은 감압 처리 또는 이들 양쪽의 처리에 의해 감소시키는, 유체제어방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    동시에 상기 농도 조정전의 혼산의 수분량을 감소시키는, 유체제어방법.
  20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 처리가 실리콘 웨이퍼의 에칭 처리인, 유체제어방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 농도 조정전의 혼산은, 상기 농도 조정후의 혼산이 단위매수의 실리콘 웨이퍼의 에칭 처리에 사용된 것인, 유체제어방법.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 에칭 처리가 스핀 에칭 처리인, 유체제어방법.
  23. 혼합전의 복수의 유체 및 그것들의 유체의 혼합후의 유체를 흘리기 위한 유로와,
    상기 혼합전의 복수의 유체의 유량을 각각 조정하기 위한 유량조정부와,
    상기 유로내를 흐르는 상기 혼합후의 유체의 특성을 광학적으로 측정하기 위한 측정부와,
    상기 측정부의 측정 결과에 의거하여 상기 혼합후의 유체가 목표의 특성이 되도록 상기 유량조정부를 제어하여 상기 혼합전의 유체의 유량을 조정하는 제어부를 구비한, 유체제어장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 측정부는, 상기 혼합전의 복수의 유체에 대해서도 특성을 각각 광학적으로 측정하는, 유체제어장치.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상기 측정부가 행하는 측정은, 스펙트럼 측정, 또는 소정파장에 있어서의 투과율 측정 혹은 흡광도 측정인, 유체제어장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 측정의 파장범위는, 800∼2600nm의 근적외선 스펙트럼, 400∼800nm의 가시광 스펙트럼 혹은 150∼400nm의 자외선 스펙트럼 또는 이들의 조합인, 유체제어장치.
  27. 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유량조정부는, 상기 유로내를 흐르는 유체의 온도를 변화시킴으로써, 상기 유체의 점도를 변화시키고, 상기 유로내에서의 상기 유체의 유량을 조정하는 것인, 유체제어장치.
  28. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는 튜브로 형성되어 있는, 유체제어장치.
  29. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는 마이크로 유체 시스템내에 형성된 것인, 유체제어장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 마이크로 유체 시스템은, 2장의 평면판에서 두께가 균일한 칸막이판을 끼워넣음으로써 내부에 유로가 형성된 칩인, 유체제어장치.
  31. 제 23 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체가 액체인, 유체제어장치.
  32. 제 23 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체의 특성이 유체의 온도인, 유체제어장치.
  33. 제 23 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체의 특성이 유체를 구성하고 있는 조성의 농도인, 유체제어장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 혼합전의 유체가 알코올 용액과 물이며, 상기 혼합후의 유체가 희석 알코올 용액인, 유체제어장치.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 혼합전의 상기 유체가 농도 조정전의 혼산과 그 혼산의 성분의 산용액과 물이며, 상기 혼합후의 유체가 농도 조정후의 혼산인, 유체제어장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    가열처리 혹은 감압 처리 또는 이들 양쪽의 처리에 의해 상기 농도 조정전의 혼산의 수분량을 감소시키기 위한 제거부를 더 구비한, 유체제어장치.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 농도 조정전의 혼산은, 상기 농도 조정후의 혼산이 소정의 처리에 사용된 후의 용액인, 유체제어장치.
  38. 제 35 항 또는 제 37 항에 있어서,
    상기 혼산의 성분은, 헥사 플루오로 규산, 불산, 질산, 초산, 인산, 황산 중 어느쪽인가 2개이상 포함하는, 유체제어장치.
  39. 제 35 항 또는 제 37 항에 있어서,
    상기 혼산의 성분은 헥사 플루오로 규산을 포함하고, 한층 더 불산, 질산, 초산, 인산, 황산 중 어느쪽인가 1개이상을 포함하는, 유체제어장치.
  40. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,
    상기 농도 조정후의 혼산의 헥사 플루오로 규산 성분량을 가열처리 혹은 감압 처리 또는 이들 양쪽의 처리에 의해 감소시키기 위한 제거부를 더 구비한, 유체제어장치.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 제거부는, 동시에 상기 농도 조정후의 혼산의 수분량을 감소시키는, 유체제어장치.
  42. 제 37 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 처리가 실리콘 웨이퍼의 에칭 처리인, 유체제어장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 농도 조정전의 혼산은, 상기 농도 조정후의 혼산이 단위매수의 실리콘 웨이퍼의 에칭 처리에 사용된 것인, 유체제어장치.
  44. 제 42 항 또는 제 43 항에 있어서,
    상기 에칭 처리가 스핀 에칭 처리인, 유체제어장치.
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