KR20160010259A

KR20160010259A - 고체입자 회수 제거장치, 액체 관리장치 및 에칭액 관리장치

Info

Publication number: KR20160010259A
Application number: KR1020140147483A
Authority: KR
Inventors: 토시모또 나카가와; 히로유키 시라이
Original assignee: 가부시키가이샤 히라마 리카 켄큐쇼
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2016-01-27
Also published as: KR20160010329A; JP2016028807A; CN105274524A; TW201630650A; JP6345631B2; TWI675697B

Abstract

공간절약이며, 처리 시간을 단축할 수 있는 고체입자 회수 제거장치, 이 장치를 구비하는 액체 관리장치 및 에칭액 관리장치를 제공한다.
통상(筒狀)으로 형성된 케이싱(35)과; 케이싱(35) 내에 설치된 중심축(36a); 중심축(36a)의 주위 케이싱(35)의 내벽에 근접해서 스파이럴 상(狀)으로 설치된 스크루(screw) 날개(36b; 羽根)와; 고체입자를 포함하는 액체를 보조 공급하는 유입 구 및 배출하는 배출구와; 고체입자를 케이싱으로부터 배출하는 고체입자 배출관을 를 갖추고; 고체입자 배출관은 유입구 및 유출구보다 윗쪽 측에 설치되어 있고; 케이싱(35)은 소정의 각도를 가지고 배치되어 모터(37)가 스크루(screw) 날개(36b; 羽根)를 회전시킴으로써 액체 중의 고체입자를 케이싱(35) 내의 액체 중에서 고체입자 배출관으로 반송해서 배출한다.

Description

고체입자 회수 제거장치, 액체 관리장치 및 에칭액 관리장치{SOLID PARTICLE RECOVERING AND REMOVING APPARATUS, LIQUID MANAGING APPARATUS AND ETCHING SOLUTION MANAGING APPARATUS}

본 발명은 고체입자 회수 제거장치, 액체 관리장치 및 에칭액 관리장치에 관한 것으로서, 특히 액체 중에 혼재하는 고체입자를 액체와 분리하여 액체로부터 제거하는 고체입자 회수 제거장치, 액체를 냉각함으로써 고체입자를 석출시켜 이것을 회수 제거하는 고체입자 회수 제거장치, 이 장치를 구비하는 액체 관리장치 및 에칭액 관리장치에 관한 것이다.

여러 가지 산업에서 액체가 취급되고 있지만, 그 액체에 고체입자가 혼입함으로써 액체가 흐르는 장치나 계기(計器)를 상하게 하는 원인이 될 수 있다. 또한 냉각, 가열농축, 첨가제를 가하는 등에 의해 적극적으로 고형물을 석출시킴으로써 액상물(液狀物)의 순도를 높이는, 농축하는, 혹은 유가물(有價物)을 석출 회수하는 등, 액체로부터 고체입자를 회수 제거하는 것이 행하여지고 있다.

액체 중에 혼재하는 고체입자나 액체 중에 석출시킨 고체입자를 회수 제거함으로써 고액 분리를 하는 방법으로서, 침전조에 액체를 저류(貯留)해서 고체입자와 액체의 비중차를 이용하여 고형물을 침강 분리하는 방법, 또는 필터나 여과막을 이용하여 액체를 여과하는 방법을 들 수 있다.

예를 들면, 반도체나 액정 패널기판 등의 제조 공정에서는 여러 가지 액종(液種)의 액상물(液狀物)이 사용되고 있고, 현상공정, 에칭공정, 박리공정, 세정 공정 등으로 대량의 약액(藥液)이 순환 사용되고 있다. 그때에 액 중에 용해한 불필요 물은 약액(藥液)을 열화시키거나 고체로 되어 석출하여 찌꺼기가 생기고, 제품 품질을 악화시키기 때문에 사용 약액 중의 불필요 물, 특히 고체로 되어서 석출된 고체입자의 혼입을 피하는 것이 불가결로 되고 있다.

에칭액에서 석출되는 고체입자를 제거하는 방법으로서 예를 들면, 다음의 특허문헌 1에는 에칭액을 NF막에 의해 여과해서 재생하는 방법 및 장치가 기재되어 있다. 또, 특허문헌 2에는 에칭액에서 석출되는 고체입자를 침전조로 침강 분리하여 다시 얻어진 슬러리(slurry)를 원심분리기로 분리함으로써 에칭액을 재생하는 방법이 기재되어 있다.

[특허문헌 1] 특허공개 2006-013158호 공보 [특허문헌 2] 특허공개 2004-359989호 공보

그렇지만, 특허문헌 1에 기재되어 있는 방법 및 장치에서는 필터가 고체입자에 의해 막히기 때문에 소정 주기로 필터의 교환이나 역으로 세정할 필요가 있었다. 또한, 액체를 순환 사용하고 있는 경우는 교환이나 역으로 세정할 때마다 순환을 정지하지 않으면 안 되어 처리 시간이 걸린다고 하는 문제가 있었다. 또, 필터가 막히므로 가압하기 위해 별도장치가 필요하게 되는 경우도 있었다. 특허문헌 2에 기재되어 있는 액 중에 혼재하는 고체입자를 침전조에서 침강 분리하려고 할 경우, 큰 침전조를 설치할 필요가 있고, 또, 침강 분리에 많은 시간을 요하는 등, 설치 스페이스, 처리 시간의 면에서 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 제 과제를 해결하고자 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 공간절약이며, 동시에 액체가 흐르는 관로 내에서 액체 중에 포함되는 고체입자 또는 액체 중에 석출시킨 고체입자를 회수, 반송하여 액체로부터 분리 제거하는 고체입자 회수 제거장치 및, 이 장치를 구비하여 액체 중의 고체입자 또는 용액 중의 용질성분(溶質成分)을 소정의 농도 이하로 관리할 수 있는 액체 관리장치 및 에칭 액 관리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 통상(筒狀)으로 형성된 케이싱과, 케이싱에 길이방향으로 설치된 중심축과, 중심축의 주위, 케이싱의 내벽에 근접해서 스파이럴 상(狀)으로 설치된 스크루(screw) 날개(羽根)와, 중심축을 회전시키는 모터와, 고체입자를 포함하는 액체를 케이싱에 공급하는 유입구와, 고체입자를 케이싱으로부터 배출하는 고체입자 배출관과, 고체입자가 제거된 액체를 배출하는 유출구를 구비하고, 고체입자 배출관은 연직방향에 대하여 유입구 및 유출구보다 윗쪽 측에 설치되어 있고, 케이싱은 수평에 대하여 소정의 각도를 가지고 배치되어 모터가 중심축을 회전 중심으로 해서 스크루(screw) 날개(羽根)를 회전시킴으로써 액체 중의 고체입자를 케이싱 내의 액체 중에서 고체입자 배출관으로 반송하여 배출하는 것을 특징으로 하는 고체입자 회수 제거장치를 제공한다.

본 발명의 고체입자 회수 제거장치에 의하면, 케이싱이 소정의 각도를 가지고 배치되고, 케이싱 내 케이싱의 내벽에 근접해서 설치된 스크루 날개를 구비하고 있으므로 케이싱 내에서 침전하고 있는 고체입자를 모터로 회전하는 스크루 날개에 의해 반송할 수 있다. 고체입자를 배출하는 고체입자 배출관은 액체의 유입구 및 유출구보다 윗쪽 측에 설치되어 있는 즉, 케이싱 내 액체의 액면보다 윗쪽 측에 설치되어 있으므로 스크루 날개로 고체입자를 반송함으로써 액체와 고체입자를 분리하여 고체입자만을 고체입자 배출관으로부터 배출할 수 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 통상(筒狀)으로 형성된 케이싱과, 케이싱에 길이방향으로 설치된 중심축과, 중심축의 주위 케이싱의 내벽에 근접해서 스파이럴 상(狀)으로 설치된 스크루(screw) 날개(羽根)와, 중심축을 회전시키는 모터와, 냉각에 의해 용질성분(溶質成分)이 고체입자로서 석출하는 용액을 케이싱에 공급하는 유입구와, 고체입자를 케이싱으로부터 배출하는 고체입자 배출관과, 고체입자가 제거된 용액을 배출하는 유출구와, 케이싱 내의 용액을 냉각하는 냉각수단를 구비하고, 고체입자 배출관은 연직방향에 대하여 유입구 및 유출구보다 윗쪽 측에 설치되어 있고, 케이싱은 수평에 대하여 소정의 각도를 가지고 배치되어 모터가 중심축을 회전 중심으로 해서 스크루(screw) 날개(羽根)를 회전시킴으로써 용액 중의 고체입자를 케이싱 내의 용액 중에서 고체입자 배출관으로 반송하여 배출하는 것을 특징으로 하는 고체입자 회수 제거장치를 제공한다.

본 발명의 고체입자 회수 제거장치에 의하면, 케이싱 내의 냉각에 의해 용질성분(溶質成分)이 고체입자로서 석출하는 용액을 냉각하는 냉각수단을 구비하고 있으므로 케이싱 내에서 용액으로부터 고체입자를 석출시킬 수 있다. 그리고 케이싱이 소정의 각도를 가지고 배치되어 케이싱 내 케이싱의 내벽에 근접해서 설치된 스크루 날개를 갖추고 있으므로 케이싱 내에서 침전하고 있는 고체입자를 모터로 회전하는 스크루 날개에 의해 반송할 수 있다. 고체입자를 배출하는 고체입자 배출관은 용액의 유입구 및 유출구보다 윗쪽 측에 설치되어 있는 즉, 케이싱 내의 용액의 액면보다 윗쪽 측에 설치되어 있으므로 스크루 날개로 고체입자를 반송함으로써 용액과 고체입자를 분리하여 고체입자만을 고체입자 배출관으로부터 배출할 수 있다. 한편, 냉각에 의해 용질성분이 고체입자로서 석출하는 용액으로서는 예를 들면, 용액 중에 포함되는 용질성분의 용해도가 온도의 함수이며 온도의 저하에 따른 용해도가 작아지는 것 같은 용액이 있다. 이러한 용액에서는 포화 상태부터 냉각에 의해 저하된 용해도의 저하분(低下分)에 상당하는 양의 용질성분이 고체입자로서 석출된다.

본 발명의 다른 태양에 있어서 용액은 온도에 따라서 다른 용해도를 나타내는 2종류 이상의 용질성분을 갖는 것이 바람직하다.

이 태양에 의하면, 냉각수단에 의해 온도를 제어함으로써 한 방향의 용질성분을 우선적으로 고체입자로서 석출시켜, 혹은 특정한 용질성분만을 고체입자로서 석출시켜 회수할 수 있다. 따라서 용액 중의 특정한 성분의 농도만을 저하시킬 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 있어서 액체 또는 용액은 에칭액이며, 고체입자가 에칭 처리에 의해 피 에칭막으로부터 용출된 금속성분을 포함하는 것이 바람직하다.

이 태양은 사용되는 액체의 종류를 특별히 정한 것이며, 액체로서 에칭처리로 의해 피 에칭막으로부터 용출된 금속성분이 고체입자로서 석출하여 포함되는 에칭액을 이용함으로써 또는 용액으로서 에칭처리에 의해 피 에칭막으로부터 용출된 금속성분을 용존재시킨 에칭액을 이용함으로써 금속성분을 고체입자로서 회수 제거할 수 있다. 즉, 미리 냉각되어 금속성분을 석출시킨 에칭액 이여도 금속성분이 용 존재한 에칭액 이여도, 본 발명에 의해 금속성분을 에칭액으로부터 고체입자로서 회수 제거할 수 있으므로 에칭액에 포함되는 금속성분의 농도를 저하되게 할 수 있다. 따라서 금속성분이 포화 상태 가까이 까지 용존하고 있는 것에 의해 피 에칭 막으로부터의 금속성분의 용출이 억제되어 에칭 성능이 저하된 열화 에칭액을 금속성분의 회수 제거에 의해 재생하여 에칭액의 피 에칭막의 용해성을 높일 수 있고, 에칭액의 에칭 성능을 유지할 수 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 상기 기재한 고체입자 회수 제거장치와, 액체 중의 고체입자의 입자수 또는 고체입자의 농도를 측정하는 측정수단과, 측정수단에 의해 측정된 고체입자의 입자수 또는 고체입자의 농도에 근거하여 고체입자의 입자수 또는 고체입자의 농도를 관리 값 이하로 되도록 모터를 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 액체 관리장치를 제공한다.

본 발명의 액체 관리장치에 의하면, 액체 중의 고체입자의 입자수 또는 고체입자의 농도를 측정하는 측정수단을 갖추고, 이 측정 수단에 의해 액체 중의 고체입자의 입자수 또는 고체입자의 농도를 상시 감시할 수 있다. 그리고 이 측정수단에서 의해 구한 수치에 근거하여 액체 중의 고체입자수 또는 고체입자 농도가 관리 값 이하로 되도록 제어수단에 의해 모터를 제어함으로써 액체로부터 고체입자를 회수 제거하고, 액체 중의 고체입자수 또는 고체입자 농도를 상시 소정의 관리 값 이하로 유지관리 할 수 있다.

한편, 측정수단으로서는 액체 중의 고체입자를 측정하는 수단으로서 파티클(particle) 카운터를 이용할 수 있다. 또, 액체 중의 고체입자의 농도를 측정하는 수단으로서 액체의 현탁도를 측정하는 장치를 이용할 수 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 상기 기재한 고체입자 회수 제거장치와, 용액 중에 용해하는 용질성분의 성분농도를 측정하는 농도 측정수단과, 농도 측정수단에 의해 측정된 용질성분의 성분 농도에 근거하여 용질성분의 성분 농도를 관리값 이하로 되도록 모터 및 냉각수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 액체 관리장치를 제공한다.

본 발명의 액체 관리장치에 의하면, 용액 중에 용해하는 용질성분의 성분 농도를 측정하는 농도 측정수단을 갖추고, 이 농도 측정수단에 의해 용액 중에 용해하는 용질성분의 성분 농도를 상시 감시할 수 있다. 그리고, 이 농도 측정수단에 의해 구한 수치에 근거하여 용액 중의 용질성분의 성분 농도가 관리 값 이하로 되도록 모터 및 냉각수단을 제어함으로써 액체로부터 고체입자를 회수 제거하여 용액 중의 용질성분의 성분 농도를 상시 소정의 관리 값 이하로 유지관리 할 수 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 상기 기재한 고체입자 회수 제거장치와, 에칭액 중의 금속성분의 농도를 측정하는 금속성분 농도 측정수단과, 금속성분농도 측정수단에 의해 측정된 에칭액의 금속성분의 농도에 근거하여 금속성분의 농도가 관리 값 이하로 되도록 모터 및 냉각수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 에칭액 관리장치를 제공한다.

본 발명의 에칭액 관리장치에 의하면, 에칭액 중의 금속성분의 농도를 측정하는 금속성분 농도 측정수단을 갖추고, 이 금속성분 농도 측정 수단에 의해 에칭 액 중에 용해하는 금속성분의 성분 농도를 상시 감시할 수 있다. 그리고, 이 금속농도 측정수단에서 의해 구한 수치에 근거하여 에칭액에서 석출한 금속성분을 회수 제거하여 에칭액 중의 금속성분의 농도가 관리 값 이하로 되도록 모터 및 냉각수단을 제어함으로써 에칭액 중의 금속성분의 농도를 상시 소정의 관리 값 이하로 유지관리 할 수 있다.

본 발명의 고체입자 회수 제거장치, 액체 관리장치 및 에칭액 관리장치에 의하면, 다음의 효과를 갖는다.

(1) 종래는 고체입자를 침전 제거하는 큰 침전조를 설치하기 위한 넓은 설치 스페이스가 필요했지만, 고체입자의 침강에 거슬러 스크루(screw)로 회수 반송하고 있기 때문에 고체입자 회수 제거장치를 공간 절약화 할 수 있다.

(2) 고체입자 회수 제거장치에 액체를 흘리며 연속적으로 고체입자의 회수, 제거를 할 수 있으므로 고체입자를 여과하는 필터를, 유로를 차단해서 교환하거나 역으로 세정하거나 하는 유지보수의 필요 없이 액의 관리를 할 수 있다. 따라서 액을 사용하는 설비의 효율향상, 생산성의 향상을 실현할 수 있다.

(3) 액체 관리장치 또는 에칭액 관리장치에 의하면, 액체에 포함되는 고체입자 농도나 특정 성분의 농도 등을 상시 소정의 관리 값 이하로 유지하는 것이 가능해지기 때문에 농도 조정으로 이용하는 보충액의 액량 삭감이나 비용 삭감, 액 성능유지에 따르는 액수명의 연장, 폐액 처리의 액량 삭감이나 비용 삭감 등을 실현할 수 있다.

도 1은 제1실시 형태의 고체입자 회수 제거장치의 모식도,
도 2는 제2실시 형태의 고체입자 회수 제거장치의 모식도,
도 3은 에칭액 관리장치를 포함하는 에칭 처리기구의 계통도,
도 4는 에칭액의 옥살산 농도와 도전율의 관계를 나타내는 그래프,
도 5는 에칭액의 용해 금속농도와 밀도의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시의 형태를 상세하게 설명한다. 단, 이 실시의 형태에 기재되어 있는 구성 기기의 형상, 그 상대 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것들 만에 한정하는 것이 아니고, 단순한 설명 예에 지나지 않는다.

[고체입자 회수 제거장치]

<제1실시 형태>

도 1은 제1실시 형태의 고체입자 회수 제거장치(50)의 모식도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 고체입자 회수 제거장치(50)는 주로 수평에 대하여 소정의 각도(θ)로 기울어져 설치된 케이싱(35)과, 반송 스크루(36), 반송 스크루(36)를 회전시키는 모터(37), 고체입자 회수용기(38) 및, 케이싱(35) 내의 고체입자를 고체입자 회수용기(38)로 배출하기 위한 접속배관(39; 고체입 자배출관)으로 구성되어 있다. 케이싱(35)은 통상(筒狀)으로 형성되고 있고, 케이싱 내에 반송 스크루(36)를 구비한다.

반송 스크루(36)는 케이싱(35) 내의 길이방향으로 설치되어 모터(37)에 의해 회전시켜지는 중심축(36a)의 주위에 스크루 날개(36b)가 스파이럴 상(狀)으로 달려있다. 반송 스크루(36)는 케이싱(35)의 내벽에 근접하여 케이싱(35) 내에 설치되어 있다. 모터(37)에 의해 중심축(36a)을 회전중심으로 하여 스크루 날개(36b)가 소정방향으로 회전함으로써 케이싱(35) 내 액체 중의 고체입자를 액체 중에서 접속배관(39; 고체입자 배출관)으로 반송하여 고체입자 회수용기(38)로 회수할 수 있다.

케이싱(35)은 액체의 유속이나 점성, 고체입자의 입경이나 비중, 반송 스크루(36)의 반송속도 등에 따라서 적절하게 조절된 소정의 각도(θ)로 수평방향에 대하여 기울어져 설치된다.

케이싱(35)은 그 상부에 하향의 개구부(39a)를 소유하여 접속배관(고체입자 39; 배출관)을 통해서 고체입자 회수용기(38)와 접속되어 있다. 케이싱(35) 내의 고체입자는 반송 스크루(36)에 의해 개구부(39a)까지 반송되어 접속배관(39; 고체입자 배출관) 내를 낙하하여 고체입자 회수용기(38)로 회수되어 액체로부터 고체입자가 제거된다.

소정의 각도(θ)로 기울어져 배치된 케이싱(35)은 그 하부에 상향의 개구부 (41a)를 소유하여 상향 배관(41)이 설치되어 있다. 케이싱(35)은 케이싱(35)의 외주면에 설치된 배관 접속부(44)와, 상향 배관(41)에 설치된 배관 접속부(45)에 의해 케이싱(35) 내로 액체를 흘릴 수 있다. 액체를 흘리는 방향은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 배관 접속부(44, 45)의 한 방향을 액체를 공급하는 유입구, 다른 쪽을 액체를 배출하는 유출구로 할 수도 있다. 결국 어느 쪽의 방향에서 액체를 공급해 유통시켜도 좋다.

또한 접속배관(39)이 케이싱(35)에 접속하는 위치는 배관 접속부(44, 45)의 위치보다 연직방향에 대하여 높은 위치(윗쪽 측)에 설치한다. 케이싱(35) 내 액체 의 액면위치는 케이싱(35) 내로 유입하는 액량과 케이싱(35)에서 배출되는 액량이 밸런스 하도록 액체의 유입량과 배출량을 조절함으로써 접속배관(39; 고체입자 배출관)과 케이싱(35)이 접속하는 개구부(39a)보다 낮은 위치로 할 수 있다. 따라서, 접속배관(39; 고체입자 배출관)의 케이싱(35)의 접속 위치를 배관 접속부(44, 45)보다 높게 하는 것으로 액체가 고체입자 회수용기(38) 내에 흐르는 것을 방지할 수 있다. 액체가 흐르는 방향은 특별히 한정되지 않지만, 배관 접속부(44, 45) 중 액체를 배출하는 배출구를, 케이싱(35) 내의 액면위치로서 적절하게 되는 위치에 설치하고, 액체를 공급하는 유입구는 액면위치보다 아래의 위치(유출구 보다도 낮은 위치)에 설치하는 것이 바람직하다.

또, 상향 배관(41) 및 케이싱(35)의 상부에는 상향 배관(41) 내 및 케이싱(35) 내의 압력을 개방하는 에어포트(46, 47)가 각각 설치되어 있다. 에어포트(46, 47)에 의해 상향 배관(41) 내 및 케이싱(35) 내의 액면을 같은 높이로 할 수 있어 케이싱(35) 내의 액체가 고체입자 회수용기(38) 내로 흐르는 것을 방지할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는 고체입자가 분산되어 있는 액체에 대하여 실시할 수 있다.

<제2실시 형태>

도 2는 제2실시 형태의 고체입자 회수 제거장치(150)의 모식도이다. 제2실시 형태의 고체입자 회수 제거장치(150)는 케이싱(35)의 외주면에 케이싱(35) 내의 액체를 냉각하는 열교환 유닛(42; 냉각수단)을 갖추고 있는 점이 제1실시 형태와 다르다.

열교환 유닛(42)은 예를 들면 펠티어 소자(Peltier device) 등으로 이루어지는 서모 모듈(thermo-module)과, 서모 모듈(thermo-module)의 열을 흡수하기 위한 열교환 자켓으로 이루어지고, 서모 모듈은 여열 때문에 냉각수에 의해 냉각된다. 케이싱(35)은 게다가 외부열원과의 단열을 도모하기 위해 그 외측이 단열재(도시하지 않음)로 덮어져 있는 것이 바람직하다. 한편, 열교환 유닛(42)은 케이싱(35) 외측면을 둘러싸도록 냉매를 순환시켜서 냉각하는 냉매 자켓으로 하여도 좋다. 또, 도 2에는 도시하지 않았지만, 액체의 온도를 측정하기 위한 온도 측정수단을 갖추고 있어도 좋다. 이 경우 온도 측정수단에 의해 측정된 액체 온도에 근거하여 케이싱(35) 내의 액체를 냉각하는 열교환 유닛(42; 냉각수단)을 제어할 수도 있다.

본 실시 형태에서 이용되는 액체는 고체입자가 용질로서 용해하고 있어 소정의 온도에서 고체입자로서 석출하는 것을 이용할 수 있다. 한편, 고체입자는 완전히 용해하고 있지 않고 일부가 석출하고 있어도 좋다. 열교환 유닛(42)에 의해 케이싱(35) 내의 액체를 냉각함으로써 액체 중에 고체입자를 석출시킬 수 있다. 액체 중에 고체입자를 석출시킨 후의 고체입자를 회수 제거하는 방법, 다른 구성에 대해서는 제1실시 형태와 같으므로 그 설명을 생략한다.

또, 본 실시 형태에 있어서는 액체로서 온도에 따라서 다른 용해도를 나타내는 2종류 이상의 용질성분이 용해하고 있는 용액을 이용할 수도 있다. 이 경우 온도를 제어하는 것으로 석출하는 고체입자의 종류를 제어할 수 있다. 따라서 용질성분의 종류에 따라서 특정한 용질성분을 고체입자로서 석출시켜 회수 제거를 할 수 있다.

[실험예]

다음에 제1실시 형태인 고체입자 회수 제거장치(50)에 의해 고체입자를 회수, 제거하는 방법의 일 예를 실험에 의해 설명한다. 실험 예로서 액체 중에 고체입자가 분산되어 있는 조건에서 고체입자의 회수, 제거를 했다.

고체입자로서는 모래를 사용하고, 수도물을 흘려보내면서 스크루의 회전, 고체입자의 반송상태를 확인했다. 수도물의 액 유량은 33ml/min 으로 하고, 스크루 회전속도는 0.5∼5.0rpm, 수평방향에 대한 케이싱의 각도를 35∼55°의 범위에서 변경해 시험을 했다. 결과를 표 1에 나타냈다.

스크루 회전속도 [rpm]	원통형 배관 설치각도[°]
	35		45		50		55
	회전	반송	회전	반송	회전	반송	회전	반송
0.5	가	가	가	가	가	불가	가	불가
1.0	가	가	가	가	가	가	가	불가
5.0	가	가	가	가	가	가	가	불가

표 1에 나타낸 바와 같이 설정한 모든 조건에서 스크루(screw)의 회전이 가능했다. 또, 케이싱의 설치 각도가 50°이하인 경우 스크루(screw)의 회전속도가 1.0rpm 과 1.0rpm 인 경우는 고체입자의 반송이 가능하지만, 스크루(screw)의 회전속도가 0.5rpm의 경우는 케이싱의 설치 각도가 50°일때 고체입자의 반송이 되지 않았다. 또한 케이싱의 설치 각도가 55°인 경우 스크루(screw)의 모든 회전속도에서 고체입자의 반송이 되지 않았다.

본 실험 예는 고체입자의 회수, 제거를 하는 일 예를 나타낸 것이며, 케이싱(35)의 설치 각도, 스크루 회전속도에 대해서는 사용하는 액체, 고체입자의 종류에 의해 적당히 변경이 가능하며, 본 실험 예의 조건에 한정되지 않는다.

한편, 용질성분이 용액 중에 용해하고 있는 경우에 있어서도 열교환 유닛(42)에 의해 케이싱(35) 내의 용액을 냉각하여 용질성분을 고체입자로서 석출시킴으로써 상기한 액체 중에 고체입자가 분산되어 있는 조건과 동일하게 고체입자의 회수를 할 수 있다.

본 실시 형태의 고체입자 회수 제거장치를 채함으로써 종래의 고체입자회수 기술에서 다용(多用) 되고 있었던 거대한 침전조 또는 정석탑(晶析塔) 및 이것에 포함되는 고액 분리장치 등의 번잡한 설비가 불필요하게 되어 공간절약으로 고체입자의 회수 제거를 실현하는 것이 가능하게 된다.

<액체 관리장치>

다음에 고체입자 회수 제거장치를 갖는 액체 관리장치에 대해서 설명한다. 한편, 도 3에 있어서는 에칭액 관리장치의 예로 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 에칭액 이외의 고체입자가 분산된 액체, 또는 고체입자가 용질로서 용해된 액체에 이용할 수 있다.

도 3은 에칭액 관리장치를 포함하는 에칭 처리기구(100)의 계통도이다. 본 실시 형태의 에칭액 관리장치는 주로 금속막 또는 금속 화합물막을 에칭하는 에칭 처리에 있어서, 에칭액 중에 용해하는 금속성분 농도(이하,「용해 금속농도」라고한다.)의 관리가 중요한 경우 등에 적용되는 것이다. 도 3의 계통도에는 본 발명의 에칭액 관리장치와 접속되어 소정의 성분농도에 유지 관리되는 에칭액이 저류되는 에칭 처리조(1)을 포함하는 에칭 처리부(A), 에칭 처리조(1)에 저류된 에칭액을 순환해 교반하는 에칭액 순환부(B), 에칭액 중에 용존하는 금속성분을 에칭액으로부터 회수해 제거하는 고체입자 회수 제거부(C), 각종 보충액을 저류하는 보충액 공급통(21 ∼ 23)과 보충액 공급관로에 설치되어 개폐 제어되는 유량 조절밸브(25 ∼ 28)를 포함하는 보충액 공급부(D), 에칭액의 산농도나 용해 금속농도에 상관하는 에칭액의 물성 값을 측정하는 측정부(E), 여러 가지 연산이나 제어를 하는 컴퓨터(30) 등을 구비하고 있다. 한편, 본 발명의 에칭액 관리장치는 고체입자 회수 제거부(C), 측정부(E), 컴퓨터(30)로 구성된다.

<에칭 처리부(A)>

에칭 처리부(A)는 반송되는 기판표면에 에칭액을 분사하고, 이것에 의해 기판표면을 에칭하기 위한 것이다.

도 3에 나타낸 바와 같이 에칭 처리부(A)는 에칭액이 저류되는 에칭 처리조 (1), 에칭 처리조(1)로부터 오버플로가 발생한 에칭액을 받기 위한 오버플로우조( 2), 에칭 처리조(1) 내의 에칭액의 액면을 측정하는 액면 레벨계(3), 에칭실 푸드(4), 에칭 처리조(1) 윗쪽에 배치된 기판(6)을 반송하기 위한 롤러 컨베이어(5) 및, 에칭액 스프레이(7) 등을 구비하고 있다.

에칭 처리조(1)와 에칭액 스프레이(7)는 도중에 송액(送液)펌프(8) 및 에칭 액의 미세입자 등을 제거하기 위한 필터(9)가 설치된 순환관로(10)에 의해 접속되어 있다.

송액(送液)펌프(8)를 작동시키면, 에칭 처리조(1)에 저류(貯留)된 에칭액은 순환관로(10)를 통해서 에칭액 스프레이(7)에 공급되어 이 에칭액 스프레이(7)로부터 분사된다. 그에 따라 롤러 컨베이어(5; roller conveyer)에 의해 반송되는 기판(6) 표면이 에칭된다. 한편, 기판(6)의 표면은 금속막 또는 금속 화합물막과 레지스트(resist) 막으로 덮어져 있다.

에칭 후의 에칭액은 에칭 처리조(1)에 낙하해 다시 저류(貯留)되고, 상기와 같이 순환관로(10)를 통해서 에칭액 스프레이(7)에 공급되어 이 에칭액 스프레이(7)로부터 분사된다.

<에칭액 순환부(B)>

에칭액 순환부(B)는 주로 에칭 처리조(1) 내에 저류(貯留)된 에칭액을 순환하고, 교반하기 위한 것이다.

에칭 처리조(1)의 저부(低部)는 도중에 순환펌프(11)가 설치된 순환관로(12)에 의해 에칭 처리조(1)의 측부(側部)와 접속되어 있다. 순환펌프(11)를 작동시키면, 에칭 처리조(1)에 저류된 에칭액은 순환관로(12)를 통해서 순환한다. 에칭액은 순환관로(12)를 통해서 에칭 처리조(1)의 측부에서 에칭 처리조(1)로 되돌려져 저류된 에칭액을 교반한다.

또한, 합류관로(29)를 통해서 순환관로(12)에 보충액이 유입했을 경우, 이 유입한 보충액은 순환관로(12) 내에 있어서 순환하는 에칭액과 혼합되면서 에칭 처리조(1) 내에 공급된다.

<고체입자 회수 제거부(C)>

고체입자 회수 제거부(C)는 에칭처리에 의해 피 에칭 막으로부터 에칭액 중에 용출한 금속성분을 고체입자로서 석출시켜 회수하여 에칭액에서 분리 제거하기 위한 것이다. 금속성분을 에칭액으로부터 회수ㆍ제거함으로써 에칭액 중의 용해 금속농도를 저하시킬 수 있다.

고체입자 회수 제거부(C)는 고체입자 회수 제거장치(150)와, 에칭 처리조(1)에 저류(貯留)된 에칭액을 고체입자 회수 제거장치(150)로 송액(送液)하는 송액배관(14a)과, 송액배관(14a)에 설치되어 에칭액을 순환시키는 순환펌프(15)와, 고체입자 회수 제거장치(150)로 처리된 에칭액을 에칭 처리조(1)로 되돌리기 위한 되돌림 배관(14b)으로 이루어진다. 에칭 처리조(1)와 고체입자 회수 제거장치(150)는 송액배관(14a)과 되돌림 배관(14b)에 접속되어 있다. 고체입자 회수 제거장치(150)는 컴퓨터(30)과 접속되어 컴퓨터(30)로부터의 지령에 근거해서 적절히 작동하거나 정지하거나 한다. 도 3에서는 되돌림 배관(14b)이 에칭 처리조(1)의 측부에 접속된 태양을 도시하였지만, 되돌림 배관(14b)으로부터 배출되는 에칭액을 한번 리시브 탱크(도시하지 않음)에 저류(貯留)하여 리시브 탱크 내의 에칭액을 반송펌프(도시하지 않음)에 의해 송액(送液)해서 에칭 처리조(1)의 상부로부터 되돌리는 것으로 하여도 좋다.

고체입자 회수 제거장치(150)가 작동하고 있을 때에는 순환펌프(15)를 작동시켜서 에칭 처리조(1) 안의 에칭액을 송액배관(14a)을 통해서 고체입자 회수 제거 장치(150)로 송액(送液)한다. 고체입자 회수 제거장치(150)에 송액된 에칭액은 고체입자 회수 제거장치(150)에서 에칭액에 용존하는 금속성분(고체입자)이 회수 제거되어 에칭액의 용해 금속농도가 저하된다. 고체입자 회수 제거장치(150)는 에칭 액의 용해 금속농도의 측정값에 근거하고, 컴퓨터(30)에 의해 에칭액 중의 용해 금속농도가 소정의 관리되는 농도의 임계값 이하(관리 값 이하)로 되도록 작동된다. 한편, 고체입자 회수 제거장치(150)의 동작 제어에는 컴퓨터(30) 대신에 시퀀서 등의 컨트롤러를 사용할 수도 있다.

<보충액 공급부(D)>

보충액 공급부(D)는 에칭 처리조(1) 내에 보충액을 공급하기 위한 것이다. 보충액으로서는 에칭 원액, 에칭 신액(新液), 산원액(酸原液), 순수(純水) 및 에칭 재생액이 있다. 이것들은 반드시 모두 필요하다는 것은 아니고, 에칭액의 조성, 농도변화의 정도, 설비조건, 운전조건, 보충액의 입수 상황 등에 의해 최적인 보충 액 및 공급 장치가 선택된다.

보충액 공급부(D)는 각 보충액을 저류(貯留)하기 위해 에칭 원액 공급통(21), 에칭 신액(新液) 공급통(22), 산원액 공급통(23) 및, 순수(純水) 공급용의 이미 설치한 배관 등을 갖추고 있다. 단, 공급통(21 ∼ 23)은 하나의 예로서 도시하고 있는 것에 지나지 않고, 공급통의 설치수나 그 내용물인 보충액의 종류는 상기 제조건 등에 의해 적절히 선택하면 좋다.

각 공급통(21 ∼ 23)에서 보충액을 보내는 송액배관 및 순수(純水) 공급용의 이미 설치된 배관은 컴퓨터(30)에 의해 개폐 제어되는 유량 조절밸브(25 ∼ 28)가 설치되어 유량 조절밸브보다 앞에서 합류관로(29)로 집약되어 순환관로(12)와 접속한다. 각 공급통(21 ∼ 23)에는 N₂가스 공급용의 배관(24)이 접속되어 있어 이 배관 (24)으로부터 공급되는 N₂가스에 의해 각 공급통(21 ∼ 23)은 가압되고 있다. 이 때문에 컴퓨터(30)에 의해 유량 조절밸브(25 ∼ 28) 중 적어도 하나를 열도록 제어하면, 그 제어된 유량 조절밸브에 대응하는 보충액이 송액관로, 합류관로(29) 및 순환관로(12)을 통해서 에칭 처리조(1) 내에 압송(壓送) 된다. 한편, 유량 조절밸브( 25 ∼ 28)의 개폐 제어에는 컴퓨터(30) 대신 시퀀서 등의 컨트롤러를 사용할 수도 있다.

한편, 에칭 처리조(1) 내에 저류(貯留)된 에칭액을 배출하기 위한 액 배출 펌프(20)가 설치되어 있다. 이것은 에칭 처리조(1) 내의 초기 세정이나 액 교환 때에 사용된다.

보충 액공급부(D)에서는 이하에 기재하는 측정부(E)의 제1물성값 측정장치 (17)로 측정된 물성값으로부터 얻어진 에칭액의 산농도에 근거하여 보충액의 보급을 한다. 컴퓨터(30)는 얻어진 에칭액의 산농도의 값과 관리되는 산농도의 값을 비교하여 산농도가 부족하면 산농도를 높이도록, 산농도가 과잉하면 산농도를 낮추도록 에칭 원액, 에칭 신액(新液), 에칭 재생액, 산원액, 물 중 적어도 하나를 보충액으로서 보급하여 산농도를 관리되는 농도범위 내, 거의 일정한 값으로 제어한다.

<측정부(E)>

측정부(E)는 샘플링한 에칭액의 산농도 및 용해 금속농도를 측정하기 위한 것이다.

측정부(E)는 순환관로(10)로부터 에칭액을 샘플링하기 위한 샘플링 펌프(32)와 샘플링 배관(31)이 접속되어 있어 샘플링된 에칭액의 산농도에 상관하는 에칭 액의 제1물성값을 측정하기 위한 제1물성값 측정장치(17)와, 에칭액의 용해 금속농도에 상관하는 에칭액의 제2물성값을 측정하기 위한 제2물성값 측정장치(18; 금속성분 농도 측정수단)와, 샘플링된 에칭액을 되돌리는 되돌림 배관(33)을 구비하고 있다.

제1물성값 측정장치(17)는 에칭액 중의 산의 농도에 상관하는 제1물성값을 측정한다. 미리 얻어진 에칭액의 산농도와 제1물성값 사이의 상관관계를 이용하면, 측정된 제1물성값으로부터 에칭액의 산농도를 얻을 수 있다. 또한, 제2물성값 측정 장치(18)는 에칭액 중의 용해 금속농도에 상관하는 제2물성값을 측정한다. 미리 얻어진 에칭액의 용해 금속농도와 제2물성값 사이의 상관관계를 이용하면, 측정된 제2물성값으로부터 에칭액의 용해 금속농도를 얻을 수 있다.

제1물성값 측정장치(17) 및 제2물성값 측정장치(18)는 컴퓨터(30)에 접속되어 있어 측정 결과 등이 통신된다.

에칭액의 산농도와 제1물성값 측정장치(17)에 의해 측정되는 물성값 사이의 상관관계는 에칭액의 산농도와 제1물성값 측정장치(17)에 의해 측정되는 물성값이 일의적(一義的)으로 대응되는 관계라면 좋고, 바람직하게는 다항식, 지수함수, 대수 함수 등의 간단한 함수로 근사적으로 표현할 수 있는 관계이며, 더 바람직하게는 직선관계다. 이 상관관계를 이용하는 것으로 제1물성값 측정장치(17)가 측정한 에칭액의 물성값으로부터 에칭액의 산농도를 얻을 수 있다.

또한, 에칭액의 용해 금속농도와 제2물성값 측정 장치(18)에 의해 측정되는 물성값 사이의 상관관계는 에칭액의 용해 금속농도와 제2물성값 측정장치(18)에 의해 측정되는 물성값이 일의적(一義的)으로 대응되는 관계라면 좋고, 바람직하게는 다항식, 지수함수, 대수 함수 등이 간단한 함수로 근사적으로 표현할 수 있는 관계이며, 더 바람직하게는 직선관계다. 이 상관관계를 이용하는 것으로 제2물성값 측정장치(18)가 측정한 에칭액의 물성값으로부터 에칭액의 금속농도를 얻을 수 있다.

컴퓨터(30)는 이렇게 하여 얻어진 용해 금속농도 값을 그 관리 값과 비교함으로써 고체입자 회수 제거장치(150)를 가동시킬지 판단한다. 용해 금속농도가 관리되는 농도의 임계값(관리값)보다 높을 경우는 고체입자 회수 제거장치(150)에 의해 에칭액에 용해하고 있는 금속을 회수 제거하여 용해 금속농도를 관리되는 농도의 임계값(관리값)보다 낮게 한다. 한편, 고체입자 회수 제거장치(150)의 가동 유무는 측정된 제2물성값으로부터 상관관계를 이용해서 얻어진 용해 금속농도와 용해 금속농도의 관리값의 비교에 의해 할 수도 좋고, 측정된 제2물성값과 상관관계에 있어서 용해 금속농도의 관리값에 대응하는 물성값과의 비교에 의해 할 수도 있다.

용해 금속농도가 관리되는 값은 용해 금속농도가 관리되는 농도범위의 상한 이하의 용해 금속농도 값으로 하는 것이 바람직하다. 또, 용해 금속농도가 관리되는 값은 미리 설정해 두는 것이 바람직하지만, 장치의 가동중에 적절히 조정해도 좋다.

제1물성값 측정장치(17)로서는 도전율계, 또는 초음파 농도계를 이용할 수 있다. 산을 포함하는 에칭액의 산농도와, 에칭액의 도전율 값 또는 에칭액의 초음파 전파속도는 산농도의 관리범위를 포함하는 소정의 범위 내에서 상관관계를 갖는다. 따라서, 에칭액의 도전율 값 또는 초음파 전파속도를 측정함으로써 에칭액 중의 산농도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.

제2물성값 측정장치(18)로서는 밀도계, 또는 흡광 광도계를 이용할 수 있다. 금속막 또는 금속 화합물막을 에칭하는 에칭액의 용해 금속농도와, 에칭액의 밀도 또는 에칭액의 특정 파장에 있어서의 흡관 광도값은 용해 금속농도의 관리 범위를 포함하는 소정의 범위 내에서 상관관계를 갖는다. 따라서, 에칭액의 밀도값 또는 흡광도값을 측정함으로써 에칭액 중의 용해 금속농도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.

[용해 금속농도의 측정방법]

다음에, 에칭액의 용해 금속농도를 측정하는 방법의 일 예를 설명한다. 한편 이하의 설명에서는 산으로 옥살산을 이용하여 에칭액의 산농도의 관리 값을 3.4%, 에칭액 중의 용해 금속을 인듐으로 한 예로 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 다른 재료, 다른 관리 값에서도 행해질 수 있다.

에칭액으로서는 ITO, IZO, IGO, IGZO 등의 금속 산화막의 일종인 투명 도전막이나 산화물 반도체막을 에칭하기 위해 이용되고 있는 3.4% 옥살산 수용액을 이용하고, 용해 금속으로서 인듐을 이용하여 모의 샘플액을 조제했다. 이 모의 샘플 액의 도전율과 밀도를 측정하여 옥살산 농도 및 인듐 농도와의 상관을 조사했다.

샘플의 조제는 옥살산 2수화물과 산화 인듐을 소정량 측량하고, 순수(純水)에 녹여서 각종 농도의 샘플을 준비했다. 표 2는 조제한 옥살산 농도(wt%)와 인듐 농도(ppm) 및, 도전율(mS/cm)과 밀도(g/cm3)의 관계를 나타냈다. 샘플은 A계열 샘플 10종류(A-1 ∼ A-10), B계열 샘플 10종류(B-1 ∼ B-10), C계열 샘플 14종류(C-1 ∼ C-14)를 조제하고, 각각에 대해서 도전율 및 밀도를 측정했다. C계열 샘플은 옥살산 농도가 약 3.4% 부근에 관리되고 있는 상황을 모방한 샘플이다. 한편, 샘플의 옥살산 농도 및 인듐 농도는 샘플 조제를 위해 측량한 시약의 측량 값으로부터 산출한 값이다. 또, 옥살산 농도는 무 수화물로서 환산한 농도이다. 샘플의 도전율 값은 도전율계에 의해 밀도는 진동식 밀도계에 의해 측정했다. 측정시의 온도는 전샘플 측정온도 25℃로 했다.

샘플 번호	중량조제값		측정결과
샘플 번호	옥살산농도(wt%)	인듐농도(ppm)	도전율(mS/)	밀도(g/)
A-1	3.4	0	54.90050	1.013258
A-2	3.7	100	58.09550	1.014863
A-3	3.1	100	51.74878	1.012157
A-4	3.3	200	53.87667	1.013259
A-5	3.5	200	56.05467	1.014004
A-6	3.9	300	59.97350	1.015858
A-7	2.9	300	49.27683	1.011436
A-8	3.6	400	56.70939	1.014291
A-9	3.9	400	59.72589	1.015759
A-10	3.2	500	52.32689	1.012460
B-1	3.5	0	55.92256	1.013966
B-2	3.0	100	50.59261	1.011763
B-3	3.6	150	57.02933	1.014672
B-4	4.0	150	60.90344	1.016514
B-5	3.2	175	52.78144	1.012851
B-6	4.5	175	65.74339	1.018869
B-7	2.1	200	39.71483	1.007763
B-8	4.5	250	65.75661	1.018988
B-9	2.9	250	49.45389	1.011475
B-10	3.8	275	59.07256	1.015918
C-1	3.3853	0	54.71689	1.013515
C-2	3.4191	25	55.07344	1.013743
C-3	3.3992	40	54.86711	1.013657
C-4	3.3764	55	54.65772	1.013637
C-5	3.4318	70	55.23944	1.013847
C-6	3.3400	80	54.26733	1.013472
C-7	3.3587	105	54.45883	1.013604
C-8	3.4583	85	55.49522	1.014024
C-9	3.4500	185	55.44239	1.014149
C-10	3.4388	225	55.34056	1.014151
C-11	3.3561	235	54.47461	1.013749
C-12	3.3876	140	54.84544	1.013849
C-13	3.4100	170	55.08317	1.013948
C-14	3.3867	220	54.83614	1.013866

도 4 및 도 5는 표 2의 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 도 4는 가로축이 샘플의 옥살산 농도(wt%), 세로축이 샘플의 도전율(mS/cm)인 좌표계에 모든 샘플의 도전율 값의 측정 결과를 플롯한 그래프이다. 도 4로부터 명확한 바와 같이 인듐이 용해하고 있는 옥살산 수용액의 옥살산 농도와 도전율은 직선관계에 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 이 관계에 근거하여 이 직선관계가 얻어지는 옥살산 농도 영역에서 옥살산 수용액의 도전율을 검출함으로써 옥살산 수용액의 옥살산 농도를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있다.

도 5는 가로축이 샘플의 인듐 농도(ppm), 세로축이 샘플의 밀도(g/cm3)인 좌표계에 모든 샘플의 밀도 측정 결과를 플롯한 그래프이다. 도 5로부터 명확한 바와 같이 옥살산 농도가 거의 일정한 값으로 관리되고 있는 경우를 모방한 C계열 샘플에 있어서는 인듐 농도와 밀도는 직선관계에 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 이 관계에 근거하여 옥살산 농도가 거의 일정하게 관리되고 있는 경우에는 옥살산 수용액의 밀도를 검출함으로써 옥살산 수용액에 용해하는 인듐 농도를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있다.

이와 같이 에칭액의 산농도와 에칭액의 도전율 사이에는 직선관계가 있어 이 직선관계에 근거하면 에칭액의 도전율을 검출함으로써 에칭액의 산농도를 측정할 수 있다. 또, 산농도가 거의 일정하게 관리되고 있는 경우에는 에칭액의 용해 금속농도와 에칭액의 밀도 사이에는 직선관계가 있어 이 직선관계에 근거하면 에칭액의 밀도를 검출함으로써 에칭액의 용해 금속농도를 측정할 수 있다.

산농도의 관리로서는 관리 목표값(표 2에 있어서는 3.4%)의 ± 0.1% 이내, 바람직하게는 관리 목표값의 ± 0.05% 이내다. 옥살산 농도를 거의 일정한 값으로 함으로써 산농도의 변화의 영향에 의한 밀도값의 변화를 억제할 수 있으므로 용해금속의 농도변화를 에칭액의 밀도 변화에게 상관시킬 수 있다. 따라서, 용액 중에 용해한 용해금속의 농도를 정확하게 측정할 수 있다.

이들 지식에 의해 측정부(E)에 있어서 에칭액의 도전율을 검출함으로써 에칭액의 산농도와 도전율 사이의 상기 직선관계에 근거해서 에칭액의 산농도를 얻을 수 있다. 또, 에칭 액의 밀도를 검출함으로써 에칭액의 용해 금속농도와 밀도 사이의 상기 직선관계에 근거해서 에칭액의 용해 금속농도를 얻을 수 있다.

한편, 제1물성값 측정장치(17)로서는 도전율계가 바람직하지만, 에칭액의 초음파 전파속도를 검출하는 초음파 농도계를 채용할 수도 있다. 제2물성값 측정장치(18)로서는 밀도계가 바람직하지만, 에칭액의 특정 파장에 있어서의 흡광도값을 측정하는 흡광광도계를 채용할 수도 있다. 제1물성값 측정장치(17) 및 제2물성값 측정장치(18)는 측정 오차를 최소한으로 하기 위한 제 보상기능을 갖추고 있다.

또한, 도 3에 있어서는 제1물성값 측정장치(17) 및 제2물성값 측정장치(18)가 에칭 처리조(1)와는 별도로 설치되어 샘플링 배관(31)을 통해서 에칭액의 샘플링을 하고 있지만, 제1물성값 측정장치(17) 및 제2물성값 측정장치(18)의 물성값 검출 프로브부를 에칭 처리조(1) 설치하는 것으로, 에칭액의 산농도 및 용해 금속농도를 얻을 수 있다.

<컴퓨터(30)>

제어수단인 컴퓨터(30)는 제1물성값 측정장치(17), 제2물성값 측정장치(18), 고체입자 회수 제거장치(150), 유량 조절밸브(25 ∼ 28) 등과 전기적으로 접속되어 있다. 컴퓨터(30)는 이들 접속 기기에 대하여 동작 지령을 발하여 제어하는 것 이외에 산농도나 용해 금속농도의 측정 데이터를 취득하는 등, 접속 기기와 정보의 송수신을 한다. 또한, 입출력기능, 연산기능, 정보 기억기능 등, 다양한 기능을 갖추고 있다. 고체입자 회수 제거장치(150)는 컴퓨터(30)에 의해, 모터(37), 열교환 유닛(42)을 제어함으로써 에칭액 중의 금속의 석출을 제어한다.

도 3에 있어서는 에칭액 중의 산농도와 용해 금속농도의 제어를 컴퓨터(30)에 의해 하고 있지만, 용해 금속농도를 제어하는 제어장치와 산농도를 제어하는 제어장치를 따로따로 설치해도 좋다. 장치의 구성을 보다 간소하게 공간절약으로 실현된다고 하는 관점에서 산농도와 용해 금속농도를 일체의 제어장치로 유지관리 하는 것이 바람직하지만, 각종 연산을 하는 연산기능, 측정 데이터 등을 보유하는 기억기능, 설정값의 입력과 측정 데이터나 연산결과 등 각종 정보의 표시 등을 하는 입출력 기능 등을 일괄해서 처리할 수 있는 본 에칭액 관리장치에 내장된 컴퓨터에 의해 행해지는 것이 보다 바람직하다.

[동작예]

다음에, 상기 구성의 에칭 처리장치의 동작에 대해서 설명한다. 이하, 에칭액으로서 ITO, IZO, IGO, IGZO와 같은 금속 산화막의 일종인 투명 도전막, 산화물 반도체막을 에칭 하는데도 다용되는 옥살산 수용액을 사용한 예에 대해서 설명한다.

송액펌프(8)를 작동시키면, 에칭 처리조(1)에 저류(貯留)된 에칭액은 순환관로(10)를 통해서 에칭액 스프레이(7)에 공급되어 이 에칭액 스프레이(7)로부터 분사시켜진다. 그에 따라 롤러 컨베이어(5; roller conveyer)에 의해 반송되는 기판(6) 표면이 에칭된다. 에칭액은 소정의 에칭속도를 유지하기 위해 예를 들면 35℃로 유지되고 있다.

에칭 후의 에칭액은 에칭 처리조(1)에 낙하해 다시 저류(貯留)되어 상기와 같이 순환관로(10)을 통해서 에칭액 스프레이(7)로 공급되어 이 에칭액 스프레이(7)로부터 분사시켜진다.

예를 들면 35℃로 유지된 에칭액이 스프레이 되면 수분이 우선적으로 증발한다. 그 때문에 에칭액의 옥살산 농도가 상승한다. 옥살산은 인듐을 용해해서 옥살산 이온과 인듐 이온으로 되어 소비된다. 그럼에도 불구하고 수분의 증발량쪽이 크기 때문에 옥살산이 농축되어 에칭 속도가 커지게 된다. 또, 에칭이 반복해 행하여짐으로써 기판 표면부터 에칭에 의해 용출한 인듐이 에칭액 중에 용해 금속으로서 축적된다. 에칭액 중의 용해 금속농도가 상승하면 기판 표면에서의 금속성분의 용출이 억제되기 때문에 에칭액의 에칭 성능의 저하를 초대하는 것이 된다. 이와 같이 에칭을 함으로써 에칭액의 산농도의 상승과 용해 금속농도의 상승에 기인하는 에칭 성능의 변동이 생긴다. 그래서 에칭액의 변동을 방지하기 위해 다음의 제어를 한다. 한편, 여기에서는 피 에칭막으로부터 인듐이 용출하는 경우에 대해서 설명했지만, 피 에칭막이 갈륨도 포함한 경우에는 갈륨에 대해서도 상기 인듐과 같은 것을 말할 수 있다.

먼저, 측정부(E)에서 에칭액의 산농도에 상관하는 제1물성값, 용해 금속농도에 상관하는 제2물성값이 측정된다. 에칭 처리에 반복해서 사용되는 에칭액은 샘플링 배관(31), 샘플링 펌프(32)에 의해 상시 연속해서 샘플링되어 측정부(E)에 공급된다. 제1물성값 측정장치(17)로서는 예를 들면 도전율계가, 제2물성값 측정장치(18)로서는 예를 들면 밀도계를 이용할 수 있어 산농도와 상관관계를 갖는 도전율값 및, 용해 금속농도와 상관관계를 갖는 밀도값이 검출된다.

제1물성값 측정장치(17) 및 제2물성값 측정장치(18)는 컴퓨터(30)의 지령을 받아서 소정간격으로 반복해 에칭액의 도전율값 및 밀도값을 검출하여 측정 데이터를 컴퓨터(30)에 돌려준다. 컴퓨터(30)에는 미리 취득된 에칭액의 산농도와 도전율값의 상관관계(예컨대 직선관계)가 검량선(檢量線)으로서 보유되어 있어 이 상관관계에 근거하여 검출된 도전율 값으로부터 에칭액의 산 농도가 산출된다. 마찬가지로 컴퓨터(30)에는 미리 취득된 에칭액의 용해 금속농도와 밀도값의 상관관계(예를 들면 직선관계)이 검량선(檢量線)으로서 보유되어 있어 이 상관관계에 근거하여 검출된 밀도 값으로부터 에칭액의 용해금속 농도가 산출된다.

컴퓨터(30)에서는 이렇게 하여 상시 감시되는 에칭액의 산농도 및 용해 금속농도가 그들의 관리값과 비교되어 소정의 관리값으로 유지되도록 제어가 행해진다.

제어는 비례제어나 적분제어, 미분제어 등 각종 제어방법을 채용할 수 있지만, 이들을 조합시킨 PID(Proportional Integral Derivative) 제어로 하는 것이 바람직하다. 컴퓨터(30)에는 적절한 PID 파라미터를 설정해 두면, 산농도 및 용해 금속농도가 소정의 관리값으로 적절하게 유지관리되도록 제어된다.

에칭액의 산농도가 저하한 경우는 컴퓨터(30)가 연산한 제어 지령에 의해 예를 들면 산원액을 보급하기 위해 산원액 공급통(23)으로부터의 배관 도중에 설치된 유량 조절밸브(27)가 열려 산원액이 필요량 보급된다. 에칭액의 산농도가 상승한 경우는 컴퓨터(30)가 연산한 제어 지령에 의해 예컨대 순수(純水)를 보급하기 위해 이미 설치한 순수(純水) 배관의 도중에 설치된 유량 조절밸브(28)가 열려 순수(純水)가 필요량 보급된다. 이렇게 하여 에칭액의 산농도는 상시 감시되면서 관리값으로부터 벗어난 경우에는 관리값으로 되돌리게 제어되어 소정의 관리값으로 유지되도록 제어된다.

에칭액의 산농도가 저하되는 적이 없는 경우에 있어서는 산원액 공급통(23) 및 유량 조절밸브(27)는 불필요하고, 산농도가 상승하는 적이 없는 경우에 있어서는 순수(純水)를 공급하기 위한 배관 및 유량 조절밸브(28)는 불필요하다.

에칭액의 용해 금속농도가 상승한 경우는 컴퓨터(30)가 연산한 제어 지령에 의해 고체입자 회수 제거장치(150)가 가동하여 모터(37), 열교환 유닛(42)을 제어하는 것으로, 에칭액에 용존하는 용해 금속이 회수 제거된다. 용해 금속농도가 소정의 값까지 저하하면, 고체입자 회수 제거장치(150)는 정지시켜진다. 이렇게 하여 에칭 액의 용해 금속농도는 상시 감시되면서 관리 값보다도 상승한 경우에는 소정의 농도까지 용해 금속농도를 내리도록 고체입자 회수 제거장치(150)가 가동된다.

용해 금속은 에칭액에 대한 그 용해도가 에칭액의 온도 저하에 따라 저하하는 것을 이용하여 에칭액을 냉각함으로써 고체입자로서 석출시켜 고체입자 회수 제거장치(150)에 의해 회수 제거된다. 용해 금속이 포화 상태에 있는 에칭액이 냉각되면, 온도의 저하에 의해 용해도가 감소한 분(分), 용해 금속이 고체입자로서 석출한다. 농도를 관리해야 할 용해 금속성분에 대해서 그 용해도의 온도의존성을 미리 조사해 두면, 고체입자 회수 제거장치(150)가 가동하기 직전의 용해 금속농도와 냉각된 에칭액의 액체 온도에 근거하여 용해 금속의 석출량을 개산(槪算)할 수 있다. 에칭액의 온도를 측정하는 온도 측정수단을 갖추고 있으면, 측정되는 액체 온도에 근거해서 열교환 유닛(42; 냉각수단)을 제어하여 액체 온도를 소망의 온도로 냉각할 수 있으므로 용해 금속 용해도의 온도 의존성을 이용한 용해 금속성분의 농도제어를 실현할 수 있다. 그러나 온도측정 수단이나 이것을 이용한 제어는 반드시 필요하다는 것이 아니고, 용해 금속농도의 상시 감시에 근거하는 고체입자 회수 제거장치(150)의 동작 제어만이라도 용해 금속성분의 농도제어는 가능하다.

이상의 컴퓨터(30)에 의한 제어에 의해 에칭 처리조(1) 내의 에칭액의 용해 금속농도를 일정 범위로 관리하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 에칭 처리부(A)에 의한 에칭 중에 용해 금속농도의 상승이 일어났다고 하여도 에칭 처리조(1) 내의 에칭액의 용해 금속농도를 일정 범위로 관리하는 것이 가능해진다.

<다른 용해 금속농도의 산출방법>

상기에 있어서는 에칭액 중의 산농도를 일정하게 한 후, 용해 금속농도를 산출하고 있지만, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)에 의해 용해 금속농도를 산출할 수도 있다. 이 경우 도 3의 에칭액 관리 장치의 제1물성값 측정장치(17)를 적어도 에칭액의 산농도에 상관이 있는 물성값을 측정하는 측정 장치로, 제2물성값측정장치(18)를 적어도 에칭액의 용해 금속농도에 상관이 있는 물성값을 측정하는 측정 장치로 바꿔 놓고, 측정부(E)는 이들이 측정한 에칭액의 물성값으로부터 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)에 의해 에칭 액의 용해 금속농도를 산출하는 연산 기능을 갖춘 것이다. 용해 금속농도의 연산 방법 이외에 대해서는 도 3에 나타낸 에칭 처리기구와 같은 것을 이용할 수 있다.

피 에칭막에서 용출한 금속성분 등을 포함하는 에칭액은 통상, 산성분이나 용해 금속성분 등, 다양한 성분으로 이루어진다. 그 때문에 상기한 에칭액 관리장치와 같이 다른 성분의 농도가 소정의 값으로 유지관리되는 조건 하에서 특정 성분에 대해서 살펴보면 그 성분농도와 측정되는 물성값의 사이에 소정의 관리범위 내에서 선형관계 등의 상관관계가 근사적으로 얻을 수 있다고 하여도 일반적으로는 측정되는 에칭액의 물성값이 특정 성분의 농도에만 상관하고 있는 것은 아니다. 예를 들면, 산농도에 상관하는 에칭액의 도전율 값은 산농도에 강하게 의존한다고 하여도 보다 엄밀하게는 다른 전해질 성분으로부터의 도움도 받고, 용해 금속농도에 상관하는 에칭액의 밀도값은 용해 금속농도에 강하게 의존한다고 하여도 보다 엄밀하게는 다른 성분으로부터의 도움도 받는다. 따라서, 보다 일반적으로 보다 정밀하게 에칭액의 성분농도를 관리한다는 관점에서는 측정되는 에칭액의 물성값이 그것에 의해 검출하려고 하고 있는 특정 성분의 농도뿐만 아니라 타성분의 농도에도 상관한다 라고 하여 취급하는 것이 필요 불가결하다. 이점 다변량 해석법 예를 들면 중회귀 분석법을 이용함으로써 복수의 측정되는 에칭액의 물성값으로부터 이것에 영향을 주는 각 성분의 농도를 보다 정확하게 산출할 수 있다.

다변량 해석법에 의한 용해 금속농도의 산출 방법은 용해 금속농도의 측정, 제어, 관리를 보다 정밀하게 하는 것이 필요한 경우에 적용할 수 있다. 측정한 에칭액의 용해 금속농도에 근거하는 용해 금속농도의 제어, 다른 구성에 대해서는 상기한 에칭액 관리장치와 같으므로 그 설명을 생략한다.

[다성분 연산 수법]

에칭액으로서 옥살산 수용액을 이용하고, 이 옥살산 수용액에 피 에칭막으로부터 인듐이 용존하고 있는 경우에 대해서 검토한다. 이 옥살산 수용액에 인듐이 용존하는 경우, 옥살산 수용액의 도전율 및 밀도의 측정값은 옥살산 농도, 용해 인듐 농도 중 각각 하나의 성분에만 감응하는 게 아니고 서로 상관하므로 중회귀 분석에 의해 더욱 정확하게 농도를 구할 수 있다.

또한, 인듐이 용존하는 옥살산 수용액의 경우, 2종류의 특성값(인듐이 용존하는 옥살산 수용액의 도전율값 및 밀도값)으로부터 선형 중회귀 분석법(MLR-ILS; Multiple Linear Regression-Inverse Least Squares)에 의해 더욱 정확한 에칭액의 성분농도(옥살산 농도 및 용해 인듐 농도)를 연산할 수 있다.

여기서 중회귀 분석의 연산식에 대해여 예시한다. 중회귀 분석은 교정과 예측의 2단계로 이루어진다. n성분계의 중회귀 분석에 있어서, 교정 표준용액을 m개 준비했다고 한다. i번째의 용액 중에 존재하는 j번째의 성분 농도를 C_ij로 나타낸다. 여기서 i=1∼m, j=1∼n이다. m개의 표준용액에 대해서 각각 p개의 특성값(예를 들면, 어떤 파장에 있어서의 흡광도라든가 도전율이라든가 밀도)A_ik(k=1∼p)를 측정한다. 농도 데이터와 특성값 데이터는 각각 통합해서 행렬의 형(C, A)으로 나타낼 수 있다.

이들 행렬과 관계하는 행렬을 교정 행렬로 하고, 여기에서는 기호S(S_kj;k=1∼p, j=1∼n)로 나타낸다.

[수학식 2]

C = AㆍS

이미 알고 있는 C와 A(A의 내용은 동질인 측정값뿐만 아니라 이질적인 측정 값이 혼재해도 상관없다. 예컨대 도전율과 밀도.)로부터 S를 행렬 연산에 의해 산출하는 것이 교정 단계이다. 이때, p>=n, 또한, m>=np가 아니면 안 된다. S의 각 요소는 모두 미지수이기 때문에 m>np 인 것이 바람직하고, 그 경우는 다음과 같이 최소자승 연산을 한다.

[수학식 3]

여기서 위첨자 T는 전치 행렬을, 위첨자 -1은 역행열을 의미한다.

농도 미지의 시료액에 대해서 p개의 특성값을 측정하고, 그것들을 Au(A_uk; k=1∼p)로 하면, 거기에 S를 곱하여 구해야 할 농도Cu(C_uj;j=1∼n)을 얻을 수 있다.

[수학식 4]

Cu = AuㆍS

이것이 예측 단계이다.

본 발명자는 상기 표 2에 기재한 인듐이 용해한 옥살산 수용액을 모의(模擬) 한 샘플 액을 이용하고, 복수의 교정 표준용액 중 하나를 미지 시료로 보고 나머지 표준용액으로 교정 행렬을 구해 가정한 미지 시료의 농도를 산출하여 이미 알고 있는 농도(중량 조제값)와 비교하는 수법(한개 제외 교차확인법)에 의해 MLR-ILS 계산을 하고, 그 계산 결과를 표 3에 나타냈다. 표 3은 도전율과 밀도의 측정값으로부터 구한 옥살산 및 인듐의 농도이다.

샘플 번호	중량 제조값		Leave-One-Out 예측값		차이(差分)
샘플 번호	옥살산농도 (wt%)	인듐농도 (ppm)	옥살산농도 (wt%)	인듐농도 (ppm)	옥살산농도 (wt%)	인듐농도 (ppm)
A-1	3.4000	0.00	3.4029	-2.26	0.0029	-2.26
A-4	3.3000	200.17	3.3009	162.54	0.0009	-37.63
A-5	3.5000	200.17	3.5065	157.14	0.0065	-43.03
B-1	3.5000	0.00	3.4973	19.66	-0.0027	19.66
B-3	3.6000	150.13	3.5957	160.02	-0.0043	9.90
B-5	3.2000	174.94	3.1954	191.97	-0.0046	17.03
C-1	3.3853	0.00	3.3855	-16.33	0.0002	-16.33
C-2	3.4191	24.98	3.4173	36.00	-0.0018	11.02
C-3	3.3992	39.99	3.3979	33.47	-0.0013	-6.53
C-4	3.3764	55.01	3.3766	94.48	0.0002	39.47
C-5	3.4318	70.02	3.4328	43.31	0.0010	-26.71
C-6	3.3400	79.98	3.3401	87.45	0.0001	7.46
C-7	3.3587	105.01	3.3567	124.20	-0.0020	19.19
C-8	3.4583	84.99	3.4552	86.06	-0.0031	1.07
C-9	3.4500	184.99	3.4460	211.44	-0.0040	26.45
C-10	3.4388	224.98	3.4350	249.87	-0.0038	24.89
C-11	3.3561	234.99	3.3550	221.05	-0.0011	-13.94
C-12	3.3875	139.99	3.3921	169.30	0.0046	29.30
C-13	3.4100	169.98	3.4146	159.75	0.0046	-10.23
C-14	3.3867	220.02	3.3908	176.36	0.0042	-43.66
				표준편차	0.0032	24.04

이때의 교정 행렬을 표 4에 나타냈다.

	옥살산 농도(wt%)	인듐 농도(ppm)
도전율	0.105932	-373
밀도	-27.1591	845610

상기한 실험에 근거하는 중회귀 분석법을 이용한 연산에 의해 본 발명자는 에칭액의 도전율이 소정의 범위(예를 들면, 55.00 ± 2.5(mS/cm))라면, 용해 인듐 농도로서 표준편차 24(ppm) 정도의 정밀도로, 옥살산 농도로서 표준편차 32(ppm) 정도의 정밀도로 산출할 수 있는 것을 알 수 있었다.

한편, 다성분 연산수법은 본 실시 형태에 있어서는 컴퓨터(30)의 연산 기능에 의해 실현된다. 즉, 컴퓨터(30)에 미리 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)의 연산 프로그램을 짜 두면, 컴퓨터(30)는 적어도 에칭액의 산농도에 상관이 있는 제1물성값을 측정하는 제1물성값 측정장치(17)와 적어도 에칭액의 용해 금속농도에 상관이 있는 제2물성값을 측정하는 제2물성값 측정장치(18)에 접속되어 있기 때문에 이것들에 의해 측정되는 에칭액의 다른 둘의 물성값(예컨대, 도전율과 밀도)을 취득하여 연산 프로그램에 의해 에칭액의 산농도 및 용해 금속농도가 산출된다.

에칭액의 용해 금속농도를 산출한 후의 동작은 산농도를 일정하게 한 후, 물성값의 상관관계로부터 용해 금속농도를 구하는 경우와 같으므로 그 설명을 생략한다.

<다른 액체 관리장치>

상기에서는 액체 관리장치를 옥살산을 포함하는 에칭액에 피 에칭막으로부터 인듐이 용출하는 경우에 있어서의 에칭액의 에칭액 관리장치로서 설명했지만, 액체관리장치로서는 이것에 한정되지 않는다.

예를 들면, 반도체나 액정 패널기판 등의 제조에 있어서의 현상공정, 에칭공정, 박리공정, 세정공정 등에서 사용되는 각종 약액, 즉, 현상액, 에칭액, 박리액, 세정 액 등에 고체입자가 석출ㆍ혼입하지 않도록 관리하는 액체 관리장치로서 본 발명의 액체 관리장치를 응용할 수 있다. 또, 예컨대 프린트 기판 제조공정에서 사용되는 약액, 도금 처리나 표면연마(화학연마) 등 금속 등 소재의 표면 가공이나 표면처리에 사용되는 약액에 본 발명의 액체 관리장치를 응용할 수 있다.

이들의 공정은 필연적으로 제품을 제조하는 과정에 있어서의 불필요물이 약액 중에 혼입하는 공정이라고 말할 수 있다. 그리고, 불필요물이 약액에 대하여 불용성(不溶性) 혹은 난용성(難溶性)의 것이라면, 사용 후의 약액은 고체입자를 포함하는 액체가 된다. 또, 불필요물이 약액에 대하여 용해성의 것이라면, 사용후의 약액은 용질성분이 용존하는 용액이 된다.

액체가 용질성분을 용존시킨 용액인 경우에도 액이 냉각됨으로써 고체입자를 석출시키기 쉬운 약액이 많다. 예를 들면, 구리배선 막을 에칭 처리하기 위한 황산ㆍ과산화수소 수용액이나 황산동 용액 등에서는 고체입자로서 황산동을 석출시키기 쉽다. 예컨대 알루미늄 배선 막을 에칭 처리하기 위한 인산ㆍ초산ㆍ질산의 혼산 수용액에서는 고체입자로서 알루미늄 화합물을 석출시키기 쉽다. 예를 들면, 규소 화합물막을 처리하기 위한 열인산(熱燐酸) 등의 인산을 포함하는 약액에서는 고체입자로서 약액 중에 규소화합물이 생기기 쉽다. 예컨대 크롬막이나 크롬 합금막을 처리하기 위한 질산제2세륨암모늄 수용액(질산2암모늄세륨(Ⅳ) 수용액)에서는 고체입자로서 세륨(Cerium) 화합물이 생기기 쉽다. 예를 들면, 니켈 막이나 니켈 화합물막을 처리하는 염화제2철용액(염화철(Ⅲ)용액)에서는 염화 니켈이 석출하기 쉽다. 이들 약액은 모두 35 ∼ 50℃ 정도의 비교적 높은 온도(열인산의 경우에는 160 ∼ 180도)로 사용되기 때문에 사용시에는 용질성분이 약액에 용해하고 있었다고 하여도 배관을 유통ㆍ순환하고 있는 사이에 자연스럽게 차가워지는 등 용질성분이 약액 중에 고체입자로서 석출하여 고체입자가 혼재한 용액으로 되는 것도 많다.

따라서, 예를 들면 고체입자를 포함하는 액체에서 고체입자를 회수하는 장치로서 현상액, 에칭액, 박리액, 세정액, 프린트 기판 처리액, 도금액, 표면처리액, 표면연마 액 등의 각종 약액에 이용할 수 있다. 즉, 불용성의 고체입자가 혼입한 이들의 물약이나, 용존하고 있었던 용질성분이 자연냉각 등에 의해 고체입자로서 이들의 약액 등에 이용할 수 있다. 이 경우 액체 중의 고체입자는 고체입자의 입자수, 또는 고체입자의 농도를 측정하여 그 관리 값과 비교하는 것으로, 고체입자 회수 제거장치를 가동시킬지 판단한다.

고체입자의 입자수를 측정하는 측정수단으로서는 예를 들면 파티클(particl e) 카운터를 이용할 수 있다. 또, 고체입자의 농도를 측정하는 장치로서는 액체의 현탁도를 측정하는 장치(탁도계)를 이용할 수 있다.

또한, 액체에 고체입자가 용질로서 용해하고 있는 용액으로부터 고체입자를 회수하는 장치로서, 마찬가지로 현상액, 에칭액, 박리액, 세정액, 프린트 기판 처리액, 도금액, 표면처리액, 표면연마액 등의 각종 약액에 이용할 수 있다. 이 경우 용액 중의 용질성분의 농도를 측정하는 농도 측정수단으로서는 용질성분 농도와 상관관계를 갖춘 용액의 물성값을 측정하는 측정장치를 이용할 수 있다. 이 측정 장치의 측정결과와 미리 얻어둔 검량선(상관관계)으로부터 용질성분의 농도를 구할 수 있다. 한편, 이 용액은 일부 고체입자가 미리 혼재한 것이 여도 좋다. 이 경우 미리 혼재하고 있었던 고체입자는 냉각에 의해 석출한 고체입자와 함께 머지않아 회수 제거된다.

게다가 본 발명의 액체 관리장치는 상기 각 공정에서 사용되는 각종 약액(藥液)의 재생ㆍ재활용 처리나, 약액(藥液) 중에 혼입한 유가물ㆍ유가금속의 회수 처리나 유해물질의 분리 제거, 약액(藥液)의 청정화ㆍ고순도화 등에도 응용할 수 있다.

ITO막을 에칭 처리하는 옥살산 수용액을 관리하는 액체 관리장치와는 다른 이들의 다른 액체 관리장치의 실시 예로서는 전술의 옥살산 수용액을 관리하는 액체 관리장치의 실시 예로서 설명한 태양의 것을 그대로 이용할 수 있다.

특히, 옥살산 수용액 이외의 에칭액의 경우나, 현상액, 박리액의 경우에 있어서의 처리 공정은 도 3에 나타낸 처리기구와 거의 같은 처리기구가 다용(多用) 되고 있어 그 처리기구의 액체 관리장치로서 옥살산 수용액의 경우에서 설명한 에칭액 관리장치와 같은 구성의 액체 관리장치를 적용할 수 있다. 동작 예 등도 같으므로 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도금액의 경우에는 처리공정에 있어서 스프레이식이 아니고 딥식(침적방식)이 이용되지만, 이 경우의 액체 관리장치로서 옥살산 수용액의 경우에서 설명한 에칭 액 관리장치와 같은 구성의 액체 관리장치로서 실시할 수 있다. 다른 액종(液種)의 경우에 있어서도 처리 공정으로서는 옥살산 수용액의 경우에서 설명한 처리기구와 다른 부분이 있다고 하여도 액체 관리장치로서 옥살산 수용액의 경우에서 같은 구성의 액체 관리장치를 적용하는 것이 가능하다.

약액(藥液)의 재생ㆍ재활용 처리나, 약액(藥液) 중에 혼입한 유가물ㆍ유가금속의 회수 처리나 유해물질의 분리 제거, 약액(藥液)의 청정화ㆍ고순도화 등에 응용할 경우에는 액체를 저류(貯留)하는 저류조와 액체 관리장치를 송액배관, 되돌림 배관, 반송펌프 등에 의해 접속되어 순환하고, 저류조에 저류(貯留)한 액체를 샘플링해서 그 입자수나 입자농도, 성분농도를 측정하면서 그 측정 결과에 근거하여 고체입자 회수 제거장치를 구동ㆍ제어하는 태양으로 함으로써 전술의 옥살산 수용액의 경우에서 설명한 에칭액 관리장치의 동작 예 등을 적적히 응용할 수 있다.

1…에칭 처리조, 2…오버플로우(overflow)조,
6…기판, 7…에칭액 스프레이,
8…송액펌프, 10, 12…순환관로,
11, 15…순환펌프, 14a …송액배관,
14b…되돌림 배관, 17… 제1물성값 측정장치,
18… 제2물성값 측정장치, 20…액 배출펌프,
21…에칭원액 공급통, 22…에칭 신액(新液) 공급통,
23…산원액 공급통, 24…배관,
25, 26, 27…유량 조절 밸브,
28…유량 조절밸브(순수(純水) 보급밸브),
29…합류관로, 30…컴퓨터,
31…샘플링 배관, 32…샘플링 펌프,
33…되돌림 배관, 35…케이싱,
36…반송 스크루(screw), 38…고체입자 회수용기,
39…접속배관(고체입자 배출관), 42…열교환 유닛,
50, 150…고체입자 회수 제거 장치, 100…에칭 처리기구

Claims

통상(筒狀)으로 형성된 케이싱과;
상기 케이싱에 길이방향으로 설치된 중심축과;
상기 중심축의 주위, 상기 케이싱의 내벽에 근접하여 스파이럴 상(狀)으로 설치된 스크루(screw) 날개(羽根)와;
상기 중심축을 회전시키는 모터와;
고체입자를 포함하는 액체를 상기 케이싱에 공급하는 유입구와;
상기 고체입자를 상기 케이싱으로부터 배출하는 고체입자 배출관과;
상기 고체입자가 제거된 상기 액체를 배출하는 유출구를 구비하고;
상기 고체입자 배출관은 연직방향에 대하여 상기 유입구 및 상기 유출구 보다 윗쪽 측에 설치되어 있고;
상기 케이싱은 수평에 대하여 소정의 각도를 가지고 배치되어 상기 모터가 상기 중심축을 회전 중심으로 하여 상기 스크루(screw) 날개(羽根)를 회전시킴으로써 상기 액체 중의 고체입자를 상기 케이싱 내의 상기 액체 중에서 상기 고체입자 배출관으로 반송하여 배출하는 것을 특징으로 하는 고체입자 회수 제거장치.
통상(筒狀)으로 형성된 케이싱과;
상기 케이싱에 길이방향으로 설치된 중심축과;
상기 중심축의 주위, 상기 케이싱의 내벽에 근접해서 스파이럴 상(狀)으로 설치된 스크루(screw) 날개(羽根)와;
상기 중심축을 회전시키는 모터와;
냉각에 의해 용질성분(溶質成分)이 고체입자로서 석출하는 용액을 상기 케이싱에 공급하는 유입구와;
상기 고체입자를 케이싱으로부터 배출하는 고체입자 배출관과;
상기 고체입자가 제거된 상기 용액을 배출하는 유출구와;
상기 케이싱 내의 상기 용액을 냉각하는 냉각수단를 구비하고;
상기 고체입자 배출관은 연직방향에 대하여 상기 유입구 및 상기 유출구보다 윗쪽 측에 설치되어 있고;
상기 케이싱은 수평에 대하여 소정의 각도를 가지고 배치되어 상기 모터가 상기 중심축을 회전 중심으로 하여 상기 스크루(screw) 날개(羽根)를 회전시킴으로써 상기 용액 중의 고체입자를 상기 케이싱 내의 상기 용액 중에서 상기 고체입자 배출관으로 반송하여 배출하는 것을 특징으로 하는 고체입자 회수 제거장치.
제 2항에 있어서, 상기 용액은 온도에 따라서 다른 용해도를 나타내는 2종류 이상의 용질성분을 갖는 것을 특징으로 하는 고체입자 회수 제거장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 또는 상기 용액은 에칭액이며, 상기 고체입자가 에칭 처리에 의해 피 에칭막으로부터 용출된 금속성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체입자 회수 제거장치.
제 1항에 기재한 고체입자 회수 제거장치와;
상기 액체 중의 상기 고체입자의 입자수 또는 상기 고체입자의 농도를 측정하는 측정수단과;
상기 측정수단에 의해 측정된 상기 고체입자의 입자수 또는 상기 고체입자의 농도에 근거하여 상기 고체입자의 입자수 또는 상기 고체입자의 농도를 관리 값 이하로 되도록 상기 모터를 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 액체 관리장치.
제 2항 또는 제 3항에 기재한 고체입자 회수 제거장치와;
상기 용액 중에 용해하는 용질성분의 성분농도를 측정하는 농도 측정수단과;
상기 농도 측정수단에 의해 측정된 상기 용질성분의 성분 농도에 근거하여 상기 용질성분의 성분 농도를 관리 값 이하로 되도록 상기 모터 및 상기 냉각수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 액체 관리장치.
제 4항에 기재한 고체입자 회수 제거장치와;
상기 에칭액 중의 상기 금속성분의 농도를 측정하는 금속성분 농도 측정수단과;
상기 금속성분농도 측정수단에 의해 측정된 상기 에칭액의 상기 금속성분의 농도에 근거하여 상기 금속성분의 농도가 관리 값 이하로 되도록 상기 모터 및 상기 냉각수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 에칭액 관리장치.