KR20180057955A - Apparatus for determining the concentration of chemical componenets in a liquid system based on integration of optical, electrical and ultrasonic detection techniques suitable for semiconductor manufacturing process - Google Patents

Apparatus for determining the concentration of chemical componenets in a liquid system based on integration of optical, electrical and ultrasonic detection techniques suitable for semiconductor manufacturing process Download PDF

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KR20180057955A
KR20180057955A KR1020160156474A KR20160156474A KR20180057955A KR 20180057955 A KR20180057955 A KR 20180057955A KR 1020160156474 A KR1020160156474 A KR 1020160156474A KR 20160156474 A KR20160156474 A KR 20160156474A KR 20180057955 A KR20180057955 A KR 20180057955A
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liquid chemical
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KR1020160156474A
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김태성
아툴쿨카르니
박기홍
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a device for measuring the concentration of a liquid chemical. The measuring device includes: a first concentration measuring module including a first passage pipe allowing a liquid chemical to be measured to pass therethrough and an ultrasonic measuring unit disposed in the first passage pipe to measure a concentration of the liquid chemical to be measured using ultrasonic waves, while the liquid chemical is passing through the first passage pipe; a second concentrating measuring module including a second passage pipe allowing the liquid chemical to be measured to pass therethrough and an electric measuring unit disposed in the second passage pipe to measure the concentration of the liquid chemical to be measured using an electric conductivity sensor while the liquid chemical is passing through the second passage pipe; and a third concentration measuring module including a third passage pipe allowing the liquid chemical to be measured to pass therethrough and an optical measuring unit measuring the concentration of the liquid chemical to be measured using light absorptivity while the liquid chemical is passing through the third passage pipe. The first to third passage pipes are coupled such that the passage pipes can be connected to and separated from each other. Due to the first to third passage pipes being connected in series, the first to third concentration measuring modules construct a concentration measuring line for measuring the concentration of the liquid chemical to be measured.

Description

반도체 제조 공정용 광학, 전기, 초음파를 이용한 액체 화학 농도 측정 장치{APPARATUS FOR DETERMINING THE CONCENTRATION OF CHEMICAL COMPONENETS IN A LIQUID SYSTEM BASED ON INTEGRATION OF OPTICAL, ELECTRICAL AND ULTRASONIC DETECTION TECHNIQUES SUITABLE FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING PROCESS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus for measuring liquid chemical concentration using optics, electricity, and ultrasonic waves for a semiconductor manufacturing process. [0002]

본 발명은 액체 화학 농도 측정 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 서로 다른 종류의 액체 화학 물질의 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 액체 화학 농도 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring liquid chemical concentration. More particularly, to a liquid chemical concentration measuring apparatus capable of measuring concentrations of different kinds of liquid chemicals in real time.

반도체 제조 공정에서 웨이퍼의 세정 및 식각에 이용하는 액체 화학 물질은 공정 단계에 따라서 요구되는 화학 물질의 종류 및 농도가 다르다. 예를 들어 SC-1 (standard clean-1, NH3, H2O2, H2O의 혼합물)은 웨이퍼의 입자를 세정하는데 사용하고, SC-2(standard clean-2, HCl, H2O2, H2O의 혼합물)는 웨이퍼의 금속 입자를 세정하는데 사용한다.Liquid chemicals used for cleaning and etching wafers in semiconductor manufacturing processes differ in the type and concentration of chemicals required depending on processing steps. For example, SC-1 (a mixture of standard clean-1, NH 3 , H 2 O 2 and H 2 O) is used to clean particles in the wafer, and SC-2 (standard clean-2, HCl, H 2 O 2 , H 2 O) is used to clean the metal particles of the wafer.

따라서 제조 공정마다 필요한 액체 화학 물질의 농도를 실시간으로 측정하면서 공급하는 것은 제품의 수율과 품질을 보증하기 위해서 반드시 필요한 기술이다.Therefore, it is a necessary technique to guarantee the yield and quality of the product by supplying the concentration of the liquid chemical substance necessary for each manufacturing process in real time.

이러한 액체 화학 물질의 농도를 측정할 수 있는 기술로서 적정법, FT-NIR (Fourier Transform NIR), 전기 전도도, pH, 광 흡수 등이 있다.FT-NIR (Fourier Transform NIR), electrical conductivity, pH, light absorption, etc., can be used to measure the concentration of such liquid chemicals.

하지만 적정법의 경우 다른 기술에 비해 많은 양의 화학 물질을 사용해야 하면서도 공정 중에 농도를 실시간으로 측정할 수 없고, 전기전도도의 경우 두 종류 이상의 화학물질이 혼합되어 있으면 특정 화학 물질의 농도를 선택해서 측정할 수 있으며, 광흡수를 이용할 경우에는 측정하고자 하는 화학물질에 따라서 특정 파장의 빛을 사용하고 분석해야하기 때문에 개발 및 유지에 많은 비용이 필요한 문제점이 있다.However, in the case of the titration method, it is necessary to use a large amount of chemical substance compared to other techniques, but the concentration can not be measured in real time in the process, and in the case of electric conductivity, if two or more kinds of chemical substances are mixed, In the case of using light absorption, there is a problem in that it requires a lot of cost for development and maintenance because light having a specific wavelength needs to be analyzed and analyzed according to a chemical substance to be measured.

따라서 실시간 측정 불가능, 서로 다른 종류의 액체 화학 물질 측정 불가능이라는 현재 액체 화학 물질 농도 측정 기술이 가지고 있는 한계를 극복할 수 있는 새로운 형태의 액체 화학 농도 측정 장치의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop a new type of liquid chemical concentration measuring device which can overcome the limitations of current liquid chemical concentration measurement technology which is impossible to measure different kinds of liquid chemical substances which can not be measured in real time.

본 발명의 목적은 액체 화학 농도 측정 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an apparatus for measuring liquid chemical concentration.

본 발명의 다른 목적은 서로 다른 종류의 액체 화학 물질의 농도를 측정할 수 있는 액체 화학 농도 측정 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a liquid chemical concentration measuring device capable of measuring the concentrations of different kinds of liquid chemicals.

본 발명의 또 다른 목적은 실시간으로 농도를 측정할 수 있는 액체 화학 농도 측정 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a liquid chemical concentration measuring device capable of measuring the concentration in real time.

본 발명의 또 다른 목적은 초음파, 전기 전도도, 빛 흡수도를 이용하여 액체 화학 물질의 농도를 측정할 수 있는 액체 화학 농도 측정 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a liquid chemical concentration measuring device capable of measuring the concentration of a liquid chemical using ultrasonic waves, electrical conductivity, and light absorption.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체 제조 장비의 액체 화학 물질 공급 라인에 결합되어 실시간으로 액체 화학 물질의 종류 및 농도를 모니터링할 수 있는 액체 화학 농도 측정 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a liquid chemical concentration measuring device capable of monitoring the type and concentration of a liquid chemical substance in real time by being coupled to a liquid chemical supply line of semiconductor manufacturing equipment.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은, 본 발명에 따른 액체 화학 농도 측정 장치에 의해 모두 달성될 수 있다.These and other objects of the present invention can be achieved by an apparatus for measuring liquid chemical concentration according to the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 농도 측정 장치는 피측정 액체 화학 물질이 이동할 수 있는 제1 이동관과 상기 제1 이동관에 설치되어 초음파를 이용하여 상기 제1 이동관을 통과하는 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정하는 초음파 측정부를 포함하는 제1 농도 측정 모듈; 피측정 액체 화학 물질이 이동할 수 있는 제2 이동관과 상기 제2 이동관에 설치되어 전기 전도도 센서를 이용하여 상기 제2 이동관을 통과하는 피측정 액체 화학물질의 농도를 측정하는 전기 측정부를 포함하는 제2 농도 측정 모듈; 및 피측정 액체 화학 물질이 이동할 수 있는 제3 이동관과 상기 제3 이동관에 설치되어 빛 흡수도를 이용하여 상기 제3 이동관을 통과하는 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정하는 광학 측정부를 포함하는 제3 농도 측정 모듈을 포함하여 이루어지며, 상기 제1 내지 제3 이동관은 서로 연결 및 분리 가능하게 결합되며, 상기 제1 내지 제3 농도 측정 모듈은 상기 제1 내지 제3 이동관이 일렬로 연결됨에 따라 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정하기 위한 일렬의 농도 측정 라인을 구성하는 것을 특징으로 한다.The apparatus for measuring a liquid chemical concentration according to an embodiment of the present invention includes a first moving pipe through which a liquid chemical to be measured can move, a second liquid passing through the first moving pipe using ultrasonic waves, A first concentration measuring module including an ultrasonic wave measuring unit for measuring a concentration of the ultrasonic wave; A second moving pipe through which the liquid chemical to be measured moves, and a second measuring unit which is installed in the second moving pipe and measures the concentration of the liquid chemical to be measured passing through the second moving pipe by using an electric conductivity sensor, A concentration measurement module; And an optical measuring unit installed on the third moving pipe and measuring the concentration of the liquid chemical to be measured passing through the third moving pipe by using the light absorption degree, 3 concentration measuring module, wherein the first to third moving pipes are coupled to and disconnected from each other, and the first to third concentration measuring modules are connected to the first to third moving pipes in a line And constitutes a series of concentration measurement lines for measuring the concentration of the liquid chemical to be measured.

초음파 측정부는 피측정 액체 화학 물질에 초음파를 송신하는 제1 압전소자, 반사된 상기 초음파를 수신하는 제2 압전 소자를 포함하여 이루어지고, 상기 초음파의 속도를 이용하여 피측정 액체 화학 물질의 농도를 계산할 수 있다.The ultrasonic wave measuring unit includes a first piezoelectric element for transmitting ultrasonic waves to the liquid chemical to be measured and a second piezoelectric element for receiving the reflected ultrasonic waves, and the concentration of the liquid chemical to be measured Can be calculated.

전기 측정부는 두 개의 전류 전극 및 두 개의 전압 전극을 포함하여 이루어지고, 일정한 전류를 인가하고 측정된 전압 값을 측정하여 피측정 액체 화학 물질의 농도를 계산할 수 있다.The electric measuring unit includes two current electrodes and two voltage electrodes, and can calculate the concentration of the liquid chemical to be measured by applying a constant current and measuring the measured voltage value.

전기 측정부는 온도 측정 전극을 더 포함하고, 측정된 온도를 피측정 액체 화학 물질의 농도를 계산함에 있어서 보상 값으로 이용할 수 있다.The electric measuring unit further includes a temperature measuring electrode, and the measured temperature can be used as a compensation value in calculating the concentration of the liquid chemical to be measured.

광학 측정부는 빛을 조사하는 레이저 다이오드, 프리즘, 상기 레이저 다이오드로부터 조사되어 상기 프리즘을 통해 반사된 빛을 수광하는 포토 디텍터를 포함하여 이루어지고, 측정된 빛의 흡수도를 이용하여 피측정 액체 화학 물질의 농도를 계산할 수 있다.The optical measuring unit includes a laser diode for irradiating light, a prism, and a photodetector for receiving the light reflected from the prism through the prism, and the absorbance of the measured liquid chemical substance Can be calculated.

제1 이동관과 제2 이동관은 동일한 하나의 이동관이며, 하나의 이동관에 상기 초음파 측정부와 상기 전기 측정부가 모두 설치될 수 있다.The first moving pipe and the second moving pipe are the same single moving pipe, and both the ultrasonic wave measuring unit and the electricity measuring unit may be installed in one moving pipe.

본 발명은 서로 다른 종류의 액체 화학 물질의 농도를 실시간으로 측정할 수 있어 반도체 제조 장비의 액체 화학 물질 공급 라인에 결합되어 실시간으로 액체 화학 물질의 종류 및 농도를 모니터링할 수 있는 액체 화학 농도 측정 장치를 제공하는 효과를 갖는다.The present invention relates to a liquid chemical concentration measuring device capable of measuring concentrations of different types of liquid chemicals in real time and being able to monitor the type and concentration of the liquid chemicals in real time by being coupled to a liquid chemical supply line of semiconductor manufacturing equipment .

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치의 제1 농도 측정 모듈을 보여주는 개략도이다.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치의 제2 농도 측정 모듈을 보여주는 개략도이다.
제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치의 제3 농도 측정 모듈을 보여주는 개략도이다.
제4도는 제1 내지 제3 농도 측정 모듈을 연결하여 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치의 개략도이다.
제5도는 제1 및 제2 농도 측정 모듈을 하나의 모듈로 구성한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치의 개략도이다.FIG. 1 is a schematic diagram showing a first concentration measurement module of a liquid chemical substance concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a second concentration measurement module of a liquid chemical substance concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
3 is a schematic view showing a third concentration measurement module of the liquid chemical substance concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of an apparatus for measuring a liquid chemical concentration according to an embodiment of the present invention constructed by connecting first to third concentration measurement modules.
FIG. 5 is a schematic view of an apparatus for measuring the concentration of a liquid chemical substance according to another embodiment of the present invention in which the first and second concentration measuring modules are constituted by one module.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치에 대해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a liquid chemical concentration measuring apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 수 있다.In the following description, only parts necessary for understanding a liquid chemical substance concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described, and descriptions of other parts may be omitted so as not to disturb the gist of the present invention.

또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.In addition, terms and words used in the following description and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, but are to be construed in a manner consistent with the technical idea of the present invention As well as the concept.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.

여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.In the various embodiments, elements having the same configuration are represented by the same reference numerals, and description will be made of configurations that are different from those of the other embodiments in other embodiments.

본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치는 초음파를 이용하는 제1 농도 측정 모듈(100), 광학을 이용하는 제2 농도 측정 모듈(200) 및 전기를 이용하는 제3 농도 측정 모듈(300)을 포함하여 이루어진다.The apparatus for measuring concentration of a liquid chemical according to an embodiment of the present invention includes a first concentration measurement module 100 using ultrasound, a second concentration measurement module 200 using optical and a third concentration measurement module 300 using electricity, .

도 1에 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치의 제1 농도 측정 모듈(100)이 도시되어 있다.FIG. 1 shows a first concentration measurement module 100 of a liquid chemical substance concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치의 제1 농도 측정 모듈은 피측정 액체 화학 물질이 이동할 수 있는 제1 이동관(1)과 제1 이동관에 설치되어 초음파를 이용하여 제1 이동관을 통과하는 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정하는 초음파 측정부(10)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, the first concentration measuring module of the liquid chemical concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first moving pipe 1 through which a liquid to be measured can move, And an ultrasonic measuring unit 10 for measuring the concentration of the liquid chemical substance to be measured which passes through the first moving tube using the ultrasonic wave measuring unit 10.

초음파 측정부는 액체 화학 물질의 농도에 따라 속도가 변화하는 초음파의 특성을 이용하여 액체 화학 물질의 농도를 측정한다.The ultrasonic measuring unit measures the concentration of the liquid chemical substance by using the characteristic of the ultrasonic wave whose velocity changes according to the concentration of the liquid chemical substance.

이를 위해 초음파 측정부는 피측정 액체 화학 물질에 초음파를 송신하는 제1 압전소자(11), 제1 압전소자가 송신한 초음파로서 피측정 액체 화학 물질을 통과하여 반사된 초음파를 수신하는 제2 압전소자(12)를 포함하여 이루어질 수 있다.To this end, the ultrasonic measuring unit includes a first piezoelectric element 11 for transmitting ultrasonic waves to the liquid chemical to be measured, a second piezoelectric element 11 for receiving ultrasonic waves reflected through the liquid chemical to be measured as an ultrasonic wave transmitted by the first piezoelectric element, (12).

제1 압전소자(11)는 제1 이동관을 통과하는 피측정 액체 화학 물질을 향해 초음파를 송신하고, 제2 압전소자(12)는 피측정 액체 화학 물질을 통과하여 반사된 초음파를 수신하므로 도 1에 도시된 바와 같이 제1 압전소자와 제2 압전소자는 피측정 액체 화학 물질의 이동 경로의 법선에 대해 서로 대칭되는 위치에 위치하는 것이 바람직하다.The first piezoelectric element 11 transmits ultrasonic waves toward the liquid chemical substance to be measured passing through the first moving tube and the second piezoelectric element 12 receives the reflected ultrasonic wave through the liquid chemical substance to be measured, It is preferable that the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are located at symmetrical positions with respect to the normal line of the movement path of the liquid chemical to be measured.

초음파의 속도(v)는 피측정 액체 화학 물질의 농도(s)와 온도(t)의 함수로 표현할 수 있고(v=F(s,t)), 제1 농도 측정 모듈(100)은 제1 압전소자에서 초음파가 송신된 후 제2 압전소자로 수신되기까지의 거리, 시간 등의 정보를 이용하여 초음파의 속도를 계산하고, 이를 이용하여 피측정 액체 화학 물질의 농도를 도출할 수 있다.The velocity v of the ultrasonic wave can be expressed as a function of the concentration s of the liquid chemical to be measured and the temperature t and v = F (s, t) The velocity of the ultrasonic wave can be calculated using the information such as the distance from the piezoelectric element to the ultrasonic wave transmitted to the second piezoelectric element and the time to be received, and the concentration of the liquid chemical to be measured can be derived using the velocity.

다음으로, 도 2에 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치의 제2 농도 측정 모듈(200)이 도시되어 있다.Next, FIG. 2 shows a second concentration measurement module 200 of the liquid chemical substance concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치의 제2 농도 측정 모듈(200)은 피측정 액체 화학 물질이 이동할 수 있는 제2 이동관(2)과 제2 이동관에 설치되어 전기전도도 센서를 이용하여 제2 이동관을 통과하는 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정하는 전기 측정부(20)를 포함하여 이루어진다.2, the second concentration measuring module 200 of the apparatus for measuring concentration of a liquid chemical substance according to an embodiment of the present invention includes a second moving pipe 2 and a second moving pipe And an electrical measuring unit 20 installed to measure the concentration of the liquid chemical to be measured passing through the second moving pipe by using the electrical conductivity sensor.

전기 측정부(20)는 액체 화학 물질의 농도에 따라 속도가 전기 전도도가 변화하는 특성을 이용하여 액체 화학 물질의 농도를 측정한다.The electrical measuring unit 20 measures the concentration of the liquid chemical substance using the characteristic that the electrical conductivity changes in accordance with the concentration of the liquid chemical substance.

전기 측정부는 전기 전도도를 측정하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 Four-point-probe 측정 원리를 이용한 센서를 포함하여 구성될 수 있다.The electricity measuring unit may be configured to include a sensor using a four-point-probe measuring principle as shown in FIG. 2 to measure electric conductivity.

보다 상세히 설명하면, 전기 측정부는 2개의 전류 공급 전극(21, 25), 2개의 전압 측정 전극(22, 24)을 포함하여 구성될 수 있으며, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 피측정 액체 화학 물질의 이동 경로에 법선 방향으로 배치될 수 있다.More specifically, the electricity measurement unit may include two current supply electrodes 21 and 25 and two voltage measurement electrodes 22 and 24, for example, as shown in FIG. 2, It can be placed in the normal direction to the movement path of the chemical substance.

제2 농도 측정 모듈(200)은 전류 공급 전극을 이용하여 일정한 전류를 인가하고 전압 측정 전극을 이용하여 전압 값을 측정하며, 연산부(26)는 옴의 법칙(V=IR)을 이용하여 전기 전도도를 계산할 수 있고 피측정 액체 화학 물질의 농도에 따라 변화하는 전기 전도도의 관계를 이용하여 피측정 액체 화학 물질의 농도를 계산할 수 있다.The second concentration measurement module 200 applies a constant current using the current supply electrode and measures the voltage value using the voltage measurement electrode. The calculation unit 26 calculates the electric conductivity (V) using the Ohm's law (V = IR) And the concentration of the liquid chemical to be measured can be calculated using the relationship of the electrical conductivity which varies with the concentration of the liquid chemical to be measured.

또한 전기 측정부는 온도 센서(23)를 더 포함할 수 있으며, 연산부(26)는 온도 센서에 의해 측정된 피측정 액체 화학 물질의 온도를 피측정 액체 화학 물질의 농도를 계산함에 있어서 보상 값으로 이용할 수도 있다.The electricity measuring unit may further include a temperature sensor 23. The calculating unit 26 may use the temperature of the liquid chemical measured by the temperature sensor as a compensation value in calculating the concentration of the liquid chemical to be measured It is possible.

다음으로, 도 3에 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치의 제3 농도 측정 모듈(300)이 도시되어 있다.Next, a third concentration measuring module 300 of the liquid chemical concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in Fig.

도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치의 제3 농도 측정 모듈(300)은 피측정 액체 화학 물질이 이동할 수 있는 제3 이동관(2)과 제3 이동관에 설치되어 빛의 흡수도를 이용하여 제3 이동관을 통과하는 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정하는 광학 측정부(30)를 포함하여 이루어진다.3, the third concentration measuring module 300 of the liquid chemical concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a third moving pipe 2 and a third moving pipe And an optical measuring unit (30) for measuring the concentration of the liquid chemical to be measured which passes through the third moving pipe by using the degree of absorption of light.

광학 측정부(30)는 액체 화학 물질의 농도에 따라 빛의 흡수도가 변화하는 특성을 이용하여 액체 화학 물질의 농도를 측정한다.The optical measuring unit 30 measures the concentration of the liquid chemical substance by using the characteristic that the absorption degree of light changes according to the concentration of the liquid chemical substance.

이를 위해 광학 측정부는 도 3에 도시된 바와 같이 피측정 액체 화학 물질과 접촉하는 영역에 위치된 프리즘(31), 프리즘을 향해 빛을 조사하는 레이저 다이오드(32), 프리즘을 통해 반사된 빛을 수광하는 포토 디텍터(33)를 포함하여 구성될 수 있다.3, the optical measuring unit includes a prism 31 positioned in a region in contact with the liquid chemical to be measured, a laser diode 32 for irradiating light toward the prism, And a photodetector 33 for detecting the photodetector.

연산부(34)는 레이저 다이오드(32)에서 발광하여 프리즘(31)을 통해 반사된 후 포토 디텍터(33)에 입사되는 빛의 흡수도를 측정하고 이를 통해 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정할 수 있다.The calculator 34 measures the degree of absorption of the light incident on the photodetector 33 after the light emitted from the laser diode 32 is reflected by the prism 31 and the concentration of the liquid chemical to be measured can be measured have.

이러한 광학 측정부(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 피측정 액체 화학 물질의 이동경로의 법선 방향으로 바람직하게 배치될 수 있다.The optical measuring unit 30 may be disposed preferably in the normal direction of the movement path of the liquid chemical to be measured as shown in FIG.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치의 제1 내지 제3 농도 측정 모듈에 대해서 도1 내지 도3을 참조로 설명하였다.The first to third concentration measuring modules of the liquid chemical concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention have been described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

앞서 설명한 바와 같이 제1 내지 제3 농도 측정 모듈은 피측정 액체 화학 물질이 이동할 수 있는 이동관을 구비하고 있다. 따라서 반도체 제조 공정 등 액체 화학 물질이 사용되는 공정에 액체 화학 물질이 공급되는 라인에 농도 측정 모듈의 이동관을 연결함으로써 공정 라인에 액체 화학 물질 농도 측정 장치를 매우 용이하게 적용할 수 있다.As described above, the first to third concentration measuring modules are provided with a moving pipe through which the liquid chemical to be measured can move. Therefore, it is possible to apply the liquid chemical concentration measuring device to the process line very easily by connecting the moving pipe of the concentration measuring module to the line where the liquid chemical is supplied to the process of using the liquid chemical such as the semiconductor manufacturing process.

또한 제1 내지 제3 농도 측정 모듈의 초음파 측정부, 전기 측정부, 광학 측정부는 이동관의 일측에 설치되어 이동관을 통해 이동하는 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정하기 때문에 액체 화학 물질의 공급 라인에 방해를 주지 않고 액체 화학 물질의 농도를 측정할 수 있다.In addition, since the ultrasonic measuring unit, the electric measuring unit, and the optical measuring unit of the first to third concentration measuring modules are installed on one side of the moving pipe to measure the concentration of the liquid to be measured moving through the moving pipe, The concentration of the liquid chemical can be measured without disturbance.

또한 제1 내지 제3 농도 측정 모듈의 제1 내지 제3 이동관은 서로 연결 및 분리가 가능하다. 따라서 도 4에 도시된 바와 같이 제1 내지 제3 이동관을 서로 연결하는 것만으로 초음파, 전기 전도도, 빛 흡수도를 이용하여 액체 화학 물질의 농도를 측정할 수 있는 액체 화학 물질 농도 측정 장치를 용이하게 구성할 수 있다.Also, the first to third moving pipes of the first to third concentration measuring modules can be connected to and disconnected from each other. Therefore, as shown in FIG. 4, a liquid chemical concentration measuring apparatus capable of measuring the concentration of the liquid chemical substance by using the ultrasonic wave, the electric conductivity, and the light absorption degree can be easily obtained simply by connecting the first to third moving pipes Can be configured.

제1 내지 제3 농도 측정 모듈에 의해 측정된 농도 값은 보정 곡선을 이용하여 서로 다른 종류의 액체 화학 물질의 농도를 측정할 수 있다.The concentration values measured by the first to third concentration measuring modules can be measured by using calibration curves of different kinds of liquid chemical substances.

또한 필요에 따라 이 중 일부 농도 측정 모듈을 제거하고 필요한 농도 측정 모듈만으로 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치를 구성할 수도 있다.If necessary, some of the concentration measuring modules may be removed and a liquid chemical concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention may be constructed with only the necessary concentration measuring module.

또한 앞서 설명한 바와 같이 초음파를 이용하여 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정하는 제1 농도 측정 모듈의 초음파 측정부의 구성요소인 제1, 2 압전 소자는 액체 화학 물질의 이동 경로의 법선에 대해 서로 대칭되는 위치에 위치하는 것이 바람직한 반면, 전기 전도도를 이용하여 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정하는 제2 농도 측정 모듈의 전기 전도도 센서는 액체 화학 물질의 이동 경로의 법선 방향에 바람직하게 위치될 수 있다. 따라서 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 이동관에 초음파 측정부(10)와 전기 측정부(20)를 모두 구비한 하나의 측정 모듈로 구성하여 초음파, 전기 전도도, 빛 흡수도를 이용하여 액체 화학 물질의 농도를 측정할 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치를 보다 작은 크기로 구현할 수도 있다.As described above, the first and second piezoelectric elements, which are components of the ultrasonic measuring unit of the first concentration measuring module for measuring the concentration of the liquid chemical substance to be measured using the ultrasonic waves, are symmetrical with respect to the normal line of the flow path of the liquid chemical substance The electrical conductivity sensor of the second concentration measuring module which measures the concentration of the liquid chemical to be measured using the electrical conductivity can be preferably positioned in the normal direction of the flow path of the liquid chemical . Therefore, as shown in FIG. 5, a single measuring module including both the ultrasonic measuring unit 10 and the electric measuring unit 20 is installed in one moving pipe, and the ultrasonic wave, the electric conductivity, The apparatus for measuring the concentration of a liquid chemical substance according to an embodiment of the present invention, which can measure the concentration of the liquid chemical substance, can be realized in a smaller size.

지금까지 본 발명의 실시예에 따른 액체 화학 물질 농도 측정 장치를 구체적인 실시예를 참고로 한정되게 설명하였다. 그러나 본 발명은 이러한 구체적인 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 청구된 발명의 사상 및 그 영역을 이탈하지 않으면서 다양한 변화 및 변경이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.The liquid chemical substance concentration measuring apparatus according to the embodiment of the present invention has been described with reference to specific examples. It is to be understood, however, that the invention is not limited to those precise embodiments, and that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as claimed.

1: 제1 이동관 2: 제2 이동관
3: 제3 이동관 10: 초음파 측정부
11: 제1 압전소자 12: 제2 압전소자
20: 전기 측정부 21, 25: 전류 공급 전극
22, 24: 전압 측정 전극 23: 온도 센서
26: 연산부 30: 광학 측정부
31: 프리즘 32: 레이저 다이오드
33: 포토 디텍터 34: 연산부
100: 제1 농도 측정 모듈 200: 제2 농도 측정 모듈
300: 제3 농도 측정 모듈1: first moving tube 2: second moving tube
3: Third moving tube 10: Ultrasonic measuring unit
11: first piezoelectric element 12: second piezoelectric element
20: electricity measuring unit 21, 25: current supplying electrode
22, 24: voltage measuring electrode 23: temperature sensor
26: calculating unit 30: optical measuring unit
31: prism 32: laser diode
33: photo detector 34:
100: first concentration measurement module 200: second concentration measurement module
300: Third concentration measurement module

Claims (6)

피측정 액체 화학 물질이 이동할 수 있는 제1 이동관과 상기 제1 이동관에 설치되어 초음파를 이용하여 상기 제1 이동관을 통과하는 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정하는 초음파 측정부를 포함하는 제1 농도 측정 모듈;
피측정 액체 화학 물질이 이동할 수 있는 제2 이동관과 상기 제2 이동관에 설치되어 전기 전도도 센서를 이용하여 상기 제2 이동관을 통과하는 피측정 액체 화학물질의 농도를 측정하는 전기 측정부를 포함하는 제2 농도 측정 모듈; 및
피측정 액체 화학 물질이 이동할 수 있는 제3 이동관과 상기 제3 이동관에 설치되어 빛 흡수도를 이용하여 상기 제3 이동관을 통과하는 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정하는 광학 측정부를 포함하는 제3 농도 측정 모듈;
을 포함하여 이루어지며, 상기 제1 내지 제3 이동관은 서로 연결 및 분리 가능하게 결합되며, 상기 제1 내지 제3 농도 측정 모듈은 상기 제1 내지 제3 이동관이 일렬로 연결됨에 따라 피측정 액체 화학 물질의 농도를 측정하기 위한 일렬의 농도 측정 라인을 구성하는 것을 특징으로 하는 액체 화학 물질 농도 측정 장치.
And an ultrasonic measuring unit installed on the first moving pipe and measuring the concentration of the liquid chemical to be measured which passes through the first moving pipe by using ultrasonic waves, the first moving pipe being capable of moving the liquid to be measured, module;
A second moving pipe through which the liquid chemical to be measured moves, and an electricity measuring unit installed in the second moving pipe for measuring the concentration of the liquid chemical to be measured passing through the second moving pipe by using an electric conductivity sensor, A concentration measurement module; And
A third moving tube through which the liquid chemical to be measured can move and an optical measuring part provided on the third moving tube for measuring the concentration of the liquid chemical to be measured passing through the third moving tube by using the light absorption degree, A concentration measurement module;
Wherein the first to third moving pipes are connected to and disconnected from each other, and the first to third concentration measuring modules are connected to the first to third moving pipes in a line, And a line of concentration measurement line for measuring the concentration of the substance is constituted.
제1항에 있어서,
상기 초음파 측정부는 피측정 액체 화학 물질에 초음파를 송신하는 제1 압전소자, 반사된 상기 초음파를 수신하는 제2 압전 소자를 포함하여 이루어지고, 상기 초음파의 속도를 이용하여 피측정 액체 화학 물질의 농도를 계산하는 것을 특징으로 하는 액체 화학 물질 농도 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the ultrasonic wave measuring unit includes a first piezoelectric element for transmitting ultrasonic waves to a liquid chemical to be measured and a second piezoelectric element for receiving the reflected ultrasonic wave, wherein the concentration of the liquid chemical to be measured Of the liquid chemical concentration measuring device.
제1항에 있어서,
상기 전기 측정부는 두 개의 전류 전극 및 두 개의 전압 전극을 포함하여 이루어지고, 일정한 전류를 인가하고 측정된 전압 값을 측정하여 피측정 액체 화학 물질의 농도를 계산하는 것을 특징으로 하는 액체 화학 물질 농도 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the electricity measuring unit comprises two current electrodes and two voltage electrodes and measures the measured voltage value by applying a constant current to calculate the concentration of the liquid chemical substance to be measured Device.
제3항에 있어서,
상기 전기 측정부는 온도 측정 전극을 더 포함하고, 측정된 온도를 피측정 액체 화학 물질의 농도를 계산함에 있어서 보상 값으로 이용하는 것을 특징으로 하는 액체 화학 물질 농도 측정 장치.
The method of claim 3,
Wherein the electricity measuring unit further comprises a temperature measuring electrode, and the measured temperature is used as a compensation value in calculating the concentration of the liquid chemical to be measured.
제1항에 있어서,
상기 광학 측정부는 빛을 조사하는 레이저 다이오드, 프리즘, 상기 레이저 다이오드로부터 조사되어 상기 프리즘을 통해 반사된 빛을 수광하는 포토 디텍터를 포함하여 이루어지고, 측정된 빛의 흡수도를 이용하여 피측정 액체 화학 물질의 농도를 계산하는 것을 특징으로 하는 액체 화학 물질 농도 측정 장치.
The method according to claim 1,
The optical measuring unit may include a laser diode for emitting light, a prism, and a photodetector for receiving light reflected from the prism through the prism, And the concentration of the substance is calculated.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 이동관과 상기 제2 이동관은 동일한 하나의 이동관이며, 상기 하나의 이동관에 상기 초음파 측정부와 상기 전기 측정부가 모두 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 화학 물질 농도 측정 장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the first moving pipe and the second moving pipe are the same moving pipe, and both the ultrasonic wave measuring unit and the electricity measuring unit are installed in the one moving pipe.
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WO2020111430A1 (en) * 2018-11-26 2020-06-04 조해연 Optical measurement device, chemical substance supply device comprising optical measurement device, and process device using chemical substance comprising optical measurement device
US11340205B2 (en) 2019-01-24 2022-05-24 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. Systems and methods for determining concentrations of materials in solutions

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