KR20190077501A

KR20190077501A - 희석액 제조장치 및 희석액 제조방법

Info

Publication number: KR20190077501A
Application number: KR1020197015953A
Authority: KR
Inventors: 유키나리 야마시타; 쇼타 모리노; 코지 야마나카
Original assignee: 오르가노 코포레이션
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2017-10-06
Publication date: 2019-07-03
Also published as: KR102275626B1; CN109890494A; CN109890494B; TW201838710A; WO2018123193A1; TWI759381B

Abstract

희석액 제조장치(10)는, 제1 액체를 공급하는 제1 배관(11)과, 제2 액체를 저장하는 제1 탱크(12a)와, 제1 탱크(12a)와 제1 배관(11)을 접속하는 제2 배관(13)과, 제1 탱크(12a) 내의 압력을 조정하는 압력조정부(18)로서, 제1 탱크(12a) 내의 제2 액체를 제2 배관(13)을 통해서 압송해서 제1 배관(11)에 공급하는 압력조정부(18)와, 제1 배관(11) 내를 흐르는 제1 액체 또는 희석액의 유량과 희석액의 농도의 측정값에 의거해서, 희석액의 농도가 소정의 농도가 되도록, 압력조정부(18)에 의한 제1 액체에의 제2 액체의 첨가량을 조정하는 제어부(20)와, 제1 탱크(12a)에 직렬로 접속되어, 제1 탱크(12a)에 보충되는 제2 액체를 일시적으로 저장하는 제2 탱크(12b)를 포함하고 있다.

Description

희석액 제조장치 및 희석액 제조방법

본 발명은 희석액 제조장치 및 희석액 제조방법에 관한 것이다.

종래부터, 반도체 디바이스나 액정 디바이스의 제조 프로세스에서는, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 전자부품을 세정하는 세정액으로서, 불순물이 고도로 제거된 초순수가 이용되고 있다. 이러한 초순수를 이용한 세정에서는, 비저항값이 높은 초순수를 이용함으로써, 세정 시에 정전기가 발생하기 쉬워져, 절연막의 정전파괴나 미립자의 재부착을 초래할 우려가 있는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 최근에는, 비저항값(도전율)을 소정의 범위로 조정하고, 정전기의 발생을 억제하는 것을 목적으로 해서, 초순수에 암모니아수이나 탄산수 등의 약액을 고정밀도로 첨가함으로써 소정의 농도로 조정된 희석액이 이용되고 있다.

특허문헌 1에는, 이러한 희석액의 제조장치로서, 초순수를 공급하는 제1 배관과, 약액을 저장하는 탱크와, 탱크와 제1 배관을 접속하는 제2 배관과, 탱크 내의 압력을 조정하는 압력조정기를 구비하고, 압력조정기에 의해서 탱크 내의 약액을 제2 배관을 통해서 압송(壓送)하고, 제1 배관 내의 초순수에 첨가해서 희석액을 제조하는 제조장치가 기재되어 있다. 이 제조장치에 따르면, 초순수 또는 희석액의 유량과 희석액의 농도의 측정값에 의거해서 탱크 내의 압력을 적절하게 제어함으로써, 약액의 첨가량을 고정밀도로 조정할 수 있고, 그 결과, 소정의 농도로 조정된 희석액을 제조할 수 있다.

WO

2016042933

A

희석액의 제조장치에서는, 제조되는 희석액이 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 전자부품의 세정에 사용될 경우, 소정의 농도로 조정된 희석액을 계속적이면서도 안정적으로 제조해서 사용 지점에 공급하는 것이 요구된다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 제조장치에서는, 탱크 내의 약액이 비게 되었을 경우, 장치의 운전을 정지하고, 탱크 내의 압력을 개방해서 약액을 보충하거나, 혹은 약액이 충전된 다른 탱크로 교환할 필요가 있다. 이러한 경우, 장치의 운전 재개 후, 제조되는 희석액의 농도가 안정하게 될 때까지 시간을 필요로 할 경우가 있다. 또한, 장치를 계속적으로 운전한다는 관점에서는, 탱크 내의 약액이 비게 되기 전에, 탱크로부터 약액의 공급을 계속하면서 동일 탱크에 약액을 보충하는 것도 고려된다. 그러나, 이러한 보충 방법은, 탱크로부터의 약액의 공급이 가압용 가스에 의해 탱크 내를 가압 상태로 제어함으로써 행해지므로, 탱크 내의 압력제어의 교란으로 이어지고, 제조되는 희석액의 농도를 불안정하게 하는 것으로 이어진다.

그래서, 본 발명의 목적은, 소정의 농도로 조정된 희석액을 계속적이면서도 안정적으로 제조할 수 있는 희석액 제조장치 및 희석액 제조방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 희석액 제조장치는, 제1 액체에 대해서 제2 액체를 첨가함으로써 제2 액체의 희석액을 제조하고, 사용 지점에 희석액을 공급하는 희석액 제조장치로서, 제1 액체를 공급하는 제1 배관과, 제2 액체를 저장하는 제1 탱크와, 제1 탱크와 제1 배관을 접속하는 제2 배관과, 제1 탱크 내의 압력을 조정하는 압력조정부로서, 제1 탱크 내의 제2 액체를 제2 배관을 통해서 압송해서 제1 배관에 공급하는 압력조정부와, 제1 배관 내를 흐르는 제1 액체 또는 희석액의 유량과 희석액의 농도의 측정값에 의거해서, 희석액의 농도가 소정의 농도가 되도록, 압력조정부에 의한 제1 액체에의 제2 액체의 첨가량을 조정하는 제어부를 포함하고 있다. 또한, 본 발명의 희석액 제조장치는, 일 양상에서는, 제1 탱크에 직렬로 접속되어, 제1 탱크에 보충되는 제2 액체를 일시적으로 저장하는 제2 탱크를 구비하고, 다른 양상에서는, 제1 탱크에 병렬로 접속되어, 제1 탱크 대신에 제1 배관에 공급되는 제2 액체를 저장하는 제2 탱크를 구비하고 있다.

또한, 본 발명의 희석액 제조방법은, 제1 액체에 대해서 제2 액체를 첨가함으로써 제2 액체의 희석액을 제조하고, 사용 지점에 희석액을 공급하는 희석액 제조방법으로서, 제1 배관에 제1 액체를 공급하는 공정과, 제2 액체를 저장하는 제1 탱크 내의 압력을 조정하고, 제1 탱크와 제1 배관을 접속하는 제2 배관을 통해서, 제1 탱크 내의 제2 액체를 압송해서 제1 배관에 공급하는 공정으로서, 제1 배관 내를 흐르는 제1 액체 또는 희석액의 유량과 희석액의 농도를 측정하고, 그 측정값에 의거해서, 희석액의 농도가 소정의 농도가 되도록 제1 액체에의 제2 액체의 첨가량을 조정하는 것을 포함하는, 제2 액체를 제1 배관에 공급하는 공정을 포함하고 있다. 또한, 본 발명의 희석액 제조방법은, 일 양상에서는, 제1 탱크에 직렬로 접속된 제2 탱크에 제2 액체를 일시적으로 저장하는 공정과, 제1 탱크 내의 액위(液位)에 의거해서, 제2 탱크에 저장된 제2 액체를 제1 탱크에 보충하는 공정을 포함하고, 다른 태양에서는, 제1 탱크에 병렬로 접속된 제2 탱크에 제2 액체를 저장하는 공정과, 제1 탱크 내의 액위에 의거해서, 제1 탱크 대신에 제2 탱크로부터 제1 배관에 제2 액체를 공급하는 공정을 포함하고 있다.

이러한 희석액 제조장치 및 희석액 제조방법에서는, 2개의 탱크를 이용함으로써, 한쪽 탱크가 비게 되기 전에, 다른 쪽 탱크로부터 한쪽 탱크에 제2 액체를 보충하거나, 다른 쪽 탱크로 전환시켜서 제2 액체를 공급하거나 할 수 있다. 이것에 의해, 탱크의 교환 작업 등, 장치의 운전 정지의 필요가 없게 됨으로써, 희석액의 제조를 계속적으로 안정적으로 행하는 것이 가능하게 된다.

이상, 본 발명에 따르면, 소정의 농도로 조정된 희석액을 계속적이면서도 안정적으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 희석액 제조장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 희석액 제조장치의 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 희석액 제조장치 순서도이다.
도 4는 실시예 1에 있어서의, 암모니아수의 첨가량에 대해서 희박 암모니아수의 도전율을 플롯한 그래프이다.
도 5a는 실시예 2에 있어서의, 제1 액체의 유량, 제1 탱크 내의 압력, 및 희박 암모니아수의 도전율의 시간변화를 나타내는 그래프이다.
도 5b는 비교예에 있어서의, 제1 액체의 유량, 제1 탱크 내의 압력 및 희박 암모니아수의 도전율의 시간변화를 나타내는 그래프이다.

이하, 도면을 참조해서, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 희석액 제조장치의 개략 구성도이다. 또, 도시한 구성은, 어디까지나 일례로서, 예를 들면, 밸브나 필터를 추가하는 등, 장치의 사용 목적이나 용도, 요구 성능에 따라서 적당히 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다.

희석액 제조장치(10)는, 제1 액체를 공급하는 제1 배관(11)과, 제2 액체를 저장하는 2개의 탱크(12a, 12b)와, 2개의 탱크(12a, 12b)와 제1 배관(11)을 접속하고, 서로 병렬로 접속된 복수의 제2 배관(13)을 구비하고 있다. 제2 액체는 희석되는 약액이며, 제1 액체는 제2 액체를 희석하는 희석 매체이다. 따라서, 희석액 제조장치(10)는, 제1 배관(11)을 흐르는 제1 액체에 대해서 제2 배관(13)을 통해서 제2 액체를 첨가함으로써 제2 액체의 희석액을 제조하고, 제조된 희석액을 제1 배관(11)을 통해서 사용 지점(1)에 공급하는 것이다.

제1 액체로서는, 그 종류에 특별히 제한은 없고, 초순수나 순수, 전해질이나 가스를 용해시킨 물, 아이소프로필알코올 등의 알코올류를 이용 용도에 맞춰서 사용할 수 있다. 또, 제2 액체로서는, 희석될 목적으로 사용되는 한, 그 종류에 특별히 제한은 없고, 탄산수나 수소수 등의 전해질이나 가스를 용해시킨 물이나 아이소프로필알코올 등의 알코올류를 이용 용도에 맞춰서 사용할 수 있다. 제조되는 희석액이 반도체 웨이퍼의 세정에 사용될 경우, 제1 액체로서 초순수를 이용하고, 제2 액체로서 암모니아수용액을 이용하는 것이 바람직하다. 또는, 제2 액체로서, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH) 수용액도 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 여기에서 말하는 초순수란, 초순수 제조장치를 이용해서 피처리수(원수)로부터 이온 및 비이온성 물질을 제거해서 얻어지는 처리수를 의미하고, 구체적으로는, 비저항값이 18MΩ·㎝ 이상인 처리수를 의미한다.

2개의 탱크(12a, 12b)는 서로 병렬로 접속되어 있다. 즉, 2개의 탱크(12a, 12b)는, 그 출구측에 있어서, 각각 밸브(14a, 14b)를 개재해서 복수의 제2 배관(13)에 직렬로 접속되어 있다. 복수의 제2 배관(13)의 입구측에는 각각 밸브(13a)가 설치되어 있다. 2개의 밸브(14a, 14b)와 복수의 밸브(13a) 사이에는, 필터(F1)가 설치되어 있다. 또, 2개의 탱크(12a, 12b)의 출구측에는, 2개의 밸브(14a, 14b) 대신에, 삼방 밸브가 설치되어 있어도 된다. 또한, 2개의 탱크(12a, 12b)에는, 각각 밸브(15a, 15b)를 개재해서, 각 탱크(12a, 12b)에 제2 액체를 공급하는 약액공급라인(액체공급수단)(16)이 접속되어 있다. 밸브(15a)와 탱크(12a) 사이, 그리고 밸브(15b)와 탱크(12b) 사이에는, 각각 필터(F2, F3)가 설치되고, 약액공급라인(16)에는, 밸브(16a)가 설치되어 있다. 또, 2개의 탱크(12a, 12b)에는, 각각 대기 개방 밸브(17a, 17b)가 설치되어 있다. 또한, 2개의 탱크(12a, 12b)의 입구측에는, 2개의 밸브(15a, 15b) 대신에, 삼방 밸브가 설치되어 있어도 된다.

또한, 희석액 제조장치(10)는, 탱크(12a, 12b) 내의 제2 액체를 제2 배관(13)을 통해서 압송해서 제1 배관(11)에 공급하기 위한 수단으로서, 탱크(12a, 12b) 내의 압력을 조정하는 압력조정부(18)를 구비하고 있다. 압력조정부(18)는, 탱크(12a, 12b) 내에 탱크 가압용 가스를 공급하는 탱크 가압용 가스공급라인(18a)과, 탱크 가압용 가스공급라인(18a)에 설치된 급배기 기구(18b)로 구성되어 있다. 급배기 기구(18b)는, 급기(給氣) 밸브(18c)와 배기 밸브(18d)로 구성되어, 이들을 개폐함으로써, 탱크(12a, 12b) 내를 가압하거나 감압하거나 하는 것이 가능하다. 또, 급배기 기구(18b)는, 도시한 구성, 즉, 급기가압기구(급기 밸브(18c))와 배기감압기구(배기 밸브(18d))가 따로따로 구성된 것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 전공 조절기 등의 급기가압기구와 배기감압기구가 일체로 구성된 것이어도 된다. 탱크 가압용 가스공급라인(18a)은, 밸브(19a)를 개재해서 한쪽 탱크(제1 탱크)(12a)에 접속되고, 밸브(19b)를 개재해서 다른 쪽 탱크(제2 탱크)(12b)에 접속되어 있다. 또한, 가스공급라인(18a)에는, 탱크 가압용 가스의 공급 압력을 측정하는 압력계(19c)가 설치되어 있다. 탱크 가압용 가스로서는, 그 종류에 특별히 제한은 없지만, 비교적 용이하게 이용 가능한, 불활성 가스인 질소 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 단, 제조되는 희석액이, 산화되기 쉬운 재료를 포함하는 피처리체의 세정이나 린스에 사용될 경우, 탱크 가압용 가스로서, 산소나 공기를 이용하는 것은 피해야 한다. 그 때문에, 가령 질소 등의 불활성 가스를 이용할 경우이어도, 불순물로서 포함되는 산소의 영향을 받을 가능성이 있으므로, 그 순도에도 충분히 배려하는 것이 필요하다.

본 실시형태에서는, 희석액이 제조되는 통상 운전 시, 제2 액체는 2개의 탱크(12a, 12b)로부터 교대로 제1 배관(11)에 공급된다. 즉, 제1 탱크(12a)로부터 제1 배관(11)에 제2 액체가 공급되는 제1 공급 모드와, 제2 탱크(12b)로부터 제1 배관(11)에 제2 액체가 공급되는 제2 공급 모드가, 각 탱크(12a, 12b) 내의 액위에 의거해서 적절하게 전환될 수 있다. 예를 들면, 제1 공급 모드에 있어서, 제1 탱크(12a) 내의 액위가 소정의 하한 액위를 하회하면, 제1 탱크(12a)로부터의 제2 액체의 공급이 정지되고, 제2 탱크(12b)로부터 제2 액체가 공급되게 된다. 이 전환 동작에 대해서는 후술한다.

또한, 본 실시형태에서는, 제1 배관(11)에의 제2 액체의 공급은, 복수의 제2 배관(13) 중 1개를 통해서 행해지지만, 복수의 제2 배관(13)은, 제2 액체의 폭넓은 공급량을 실현하기 위하여, 내경 및 길이 중 적어도 한쪽이 서로 다르도록 구성되어 있다. 즉, 복수의 제2 배관(13)은, 예를 들면 각각의 탱크(12a, 12b) 내의 압력이 일정해도 서로 다른 유량으로 제2 액체를 통과시키도록, 내경 및 길이 중 적어도 한쪽이 서로 다르도록 구성되어 있다. 이들 제2 배관(13)의 구성에 대해서도 후술한다.

또한, 희석액 제조장치(10)는, 희석액 제조장치(10)의 각종 운전 동작을 제어하는 제어부(20)를 구비하고 있다. 특히, 제어부(20)는, 적어도, 제1 배관(11) 내를 흐르는 제1 액체의 유량을 측정하는 유량측정수단(21)과, 희석액의 농도를 측정하는 농도측정수단(22)의 측정 결과에 의거해서, 희석액의 농도가 소정의 농도가 되도록, 압력조정부(18)에 의한 제1 액체에의 제2 액체의 첨가량을 조정할 수 있다. 이하에서는, 제어부(20)에 의한 제2 액체의 첨가량의 조정 방법에 대해서 설명하지만, 그 전에, 이 첨가량 조정의 기초가 되는 하겐-푸아죄유의 법칙(Hagen-Poiseuille law)에 대해서 간단히 설명한다.

하겐-푸아죄유의 법칙이란, 원형 관로 내의 층류의 손실수두에 관한 법칙이며, 관의 내경을 D[m], 관의 길이를 L[m], 관의 양단의 압력구배를 ΔP[㎩], 액체의 점성계수를 μ[㎩·ｓ], 관내를 흐르는 액체의 유량을 Q[㎥/s]라 하면,

Q = (π×D⁴×ΔP)/(128×μ×L)

이라 하는 관계로 표현된다. 즉, 하겐-푸아죄유의 법칙에 따르면, 원형관을 흐르는 액체의 유량(Q)이 원형관의 내경(D)의 4승과 양단의 압력구배(ΔP)에 비례하고, 원형관의 길이(L)와 액체의 점성계수(μ)에 반비례한다.

본 실시형태의 희석액 제조장치에서는, 각각의 제2 배관을 통한 제2 액체의 공급에 하겐-푸아죄유의 법칙이 응용되고 있다. 제2 배관의 각각의 길이(L) 및 내경(D)은 고정된 값이며, 제2 액체의 종류가 결정되면, 그 점성계수(μ)도 고정된 값이다. 그 때문에, 각각의 제2 배관의 양단 간의 압력구배(ΔP)에 대응하는 탱크 내의 압력을 제어하는 것만으로, 각각의 제2 배관 내의 유량(Q)을 비례 제어하는 것이 가능하게 된다.

다음에, 제1 탱크(12a)로부터 제1 액체에 제2 액체가 첨가될 경우의, 제어부(20)에 의한 제2 액체의 첨가량의 조정 방법에 대해서 설명한다.

우선, 제조되는 희석액의 농도의 목표값이 설정되고, 설정된 목표 농도에 대하여, 제2 액체의 첨가량이 계산된다. 구체적으로는, 유량측정수단(21)에 의해서 제1 액체의 유량이 측정되고, 목표 농도를 달성하기 위한 제2 액체의 목표 첨가량이 계산된다. 다음에, 계산된 목표 첨가량에 대하여, 복수의 제2 배관(13) 중, 사용하는 1개의 제2 배관(13)이 결정되고, 결정된 제2 배관(13)에 대하여, 목표 첨가량(유량)을 실현하기 위한 제1 탱크(12a) 내의 압력의 목표값이 산출된다. 그리고, 사용하는 제2 배관(13)의 밸브(13a)를 개방한 후, 압력조정부(18)에 의해, 산출된 목표 압력에 제1 탱크(12a) 내의 압력을 조정함으로써, 제1 탱크(12a)로부터 제2 배관(13)을 통해서 제1 배관(11) 내의 제1 액체에 제2 액체가 소정의 첨가량으로 첨가된다.

이때, 전술한 하겐-푸아죄유의 법칙에 따르면, 제2 배관(13)을 흐르는 제2 액체의 유량(Q)은 제2 배관(13)의 양단의 압력구배(ΔP)에 비례한다. 그 때문에, 예를 들면 제1 액체의 유량이 변화되었을 경우에는, 그 변화에 대해서 압력구배(ΔP)가 어느 비례 정수로 비례하도록, 제1 탱크(12a) 내의 압력을 변화시킨다. 예를 들면, 제1 액체의 유량이 2배가 되었을 경우, 압력구배(ΔP)를 2배로 해서 제2 액체의 유량도 2배로 하고, 제1 액체의 유량이 1/2가 되었을 경우, 압력구배(ΔP)를 1/2로 해서 제2 액체의 유량도 1/2로 한다. 이러한 조정 방법에 의해, 결과적으로 제1 액체의 유량과 제2 액체의 유량의 비례 관계가 유지되고, 제1 액체의 유량이 변동된 경우에도, 안정적인 농도의 희석액을 얻을 수 있다.

단, 제1 탱크(12a)에 있어서의 제2 액체의 휘산이나 분해 등에 의해, 제2 액체 자체의 농도가 일정하지 않을 경우도 있다. 그 경우, 제조되는 희석액의 농도가, 당초에는 목표 농도를 포함하는 소정의 농도 범위 내로 조정되어 있었다고 해도, 그 농도 범위로부터 서서히 벗어나게 될 가능성이 있다. 그 때문에, 본 실시형태에서는, 농도측정수단(22)에 의해서 희석액의 농도가 측정되고, 측정된 희석액의 농도가 소정의 농도 범위로부터 벗어나고 있으면, 해당 희석액의 농도가 소정의 농도 범위 내로 수속되도록, 전술한 비례 정수가 수정된다. 이 피드백 제어에 의해, 장치의 운전 당초나 희석액의 농도의 목표값이 변경되었을 때에도, 비례 정수를 최적인 값으로 자동적으로 변경할 수 있다. 그 결과, 소정의 농도로 조정된 희석액을 안정적으로 제조할 수 있다.

유량측정수단(21)으로서는, 그 구성에 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 칼만 와류 유량계나 초음파 유량계를 이용할 수 있다. 또한, 유량측정수단(21)은, 제1 배관(11) 내를 흐르는 제1 액체의 유량 변동을 감시할 수 있는 위치에 설치되어 있어도 되고, 그 설치 위치에 특별히 제한은 없다. 또한, 도시한 실시형태에서는, 유량측정수단(21)은, 제1 배관(11)의, 복수의 제2 배관(13)과의 접속부보다도 상류측에 설치되어 있지만, 이 접속부보다도 하류측에 설치되어서, 제1 배관(11) 내를 흐르는 희석액의 유량을 측정하도록 되어 있어도 된다. 이것은, 제2 액체의 공급량(유량)이 제1 액체의 유량과 비교해서 훨씬 적고, 희석액의 유량을 제1 액체의 유량과 등가로 취급할 수 있기 때문이다.

농도측정수단(22)으로서는, 희석액의 농도를 전기 화학적 정수로서 측정할 수 있는 것이면, 그 구성에 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 전기도전율계, pH계, 비저항계, ORP계(산화 환원 전위계), 또는 이온 전극계 등을 이용할 수 있다. 제조되는 희석액이 대전 방지나 제전을 목적으로 해서 피처리체의 세정이나 린스에 사용될 경우, 농도측정수단(22)으로서는, 전기도전율계나 비저항계를 이용하는 것이 바람직하다. 농도측정수단(22)은, 도시한 바와 같이, 제1 배관(11)의, 복수의 제2 배관(13)과의 접속부보다도 하류측에 설치되어 있지만, 이 설치 위치에 있어서, 제1 배관(11)에 직접 부착되어 있어도 되고, 혹은 제1 배관(11)에 병렬로 설치된 바이패스 배관에 부착되어 있어도 된다.

하겐-푸아죄유의 법칙으로부터도 이해할 수 있도록, 제2 액체의 공급량(유량(Q))의 정밀도는, 제2 배관(13)의 양단의 압력구배(ΔP)에 큰 영향을 받는다. 그 때문에, 제1 배관(11)과 제2 배관(13)의 접속부에 있어서의 압력이 크게 변동할 경우, 소정의 농도로 조정된 희석액을 안정적으로 제조하는 것이 곤란해진다. 이 접속부에 있어서의 압력 변동을 감시하기 위해서, 도시한 바와 같이, 제1 배관(11) 내의 압력을 측정하는 압력측정수단(23)이 설치되어 있다. 따라서, 제어부(20)는, 유량측정수단(21), 농도측정수단(22) 및 압력측정수단(23)의 측정 결과에 의거해서, 희석액의 농도를 목표 농도로 하기 위한 제1 탱크(12a) 내의 압력의 목표값을 산출하고, 제2 액체의 첨가량의 조정을 행하도록 되어 있다. 압력측정수단(23)의 구성에는 특별히 제한은 없고, 그 설치 위치도, 도시한 실시형태에서는, 복수의 제2 배관(13)과의 접속부보다도 상류측이지만, 접속부에 있어서의 관 내의 압력을 측정할 수 있으면, 접속부보다도 하류측이어도 된다.

지금까지 반복해서 기술하고 있는 바와 같이, 제2 배관(13) 내를 흐르는 제2 액체의 유량(Q)은, 제2 배관(13)의 양단의 압력구배(ΔP)에 비례한다. 그 때문에, 이 압력구배(ΔP)를 크게 변화시킬 수 있으면, 제2 액체의 폭넓은 공급량(유량)을 실현하고, 폭넓은 농도 범위에 대응하는 것이 가능하다. 그렇지만, 실용상, 각 탱크(12a, 12b)에 가해지는 압력에는 상한이 있으므로, 압력구배(ΔP)를 크게 변화시키는 것은 곤란하고, 제2 액체의 첨가량의 조정 범위에도 한계가 있다.

그 한편으로, 하겐-푸아죄유의 법칙에 따르면, 제2 액체의 유량(Q)은, 제2 배관(13)의 내경(D)(의 4승)에도 비례하고, 그 길이(L)에는 반비례한다. 이 점에 착안해서, 본 실시형태에서는, 제2 액체의 폭넓은 공급량(유량)을 실현하기 위해서, 복수의 제2 배관(13)은, 내경 및 길이 중 적어도 한쪽이 서로 다르도록 구성되어 있다. 즉, 복수의 제2 배관(13)은, 내경 및 길이 중 적어도 한쪽이 서로 다름으로써, 예를 들면 각각의 탱크(12a, 12b) 내의 압력이 일정하여도 서로 다른 유량으로 제2 액체를 통과시키도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 장치 전체로서, 제2 액체의 첨가량의 조정 범위를 넓히는 것이 가능하게 되고, 폭넓은 농도 범위의 희석액을 제조하는 것이 가능하게 된다.

각각의 제2 배관(13)의 내경은, 특정 치수에 한정되는 것은 아니지만, 제조되는 희석액의 농도를 보다 정밀하게 제어하기 위해서는, 각각의 제2 배관(13)의 내경이 0.1㎜ 초과 4㎜ 이하인 것이 바람직하고, 0.2㎜ 초과 0.5㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이것은, 제2 배관(13) 내의 제2 액체의 흐름이 층류(규칙적인 정연한 흐름)가 되기 쉬워지기 때문이다. 즉, 관 내의 흐름이 난류(불규칙한 흐름)가 되면, 전술한 하겐-푸아죄유의 법칙이 성립하지 않게 되고, 제2 배관 내를 흐르는 제2 액체의 유량(Q)을, 제2 배관의 양단 간의 압력구배(ΔP)에서 비례 제어하는 것이 곤란해지기 때문이다. 환언하면, 유량(Q)과 압력구배(ΔP)의 양호한 비례 관계를 유지하기 위해서, 각각의 제2 배관(13)은, 관 내를 흐르는 제2 액체의 흐름이 층류가 되어 있는 것이 바람직하다. 또, 이 내경의 적합한 범위의 상세에 대해서는, 특허문헌 1을 참조하면 된다.

또한, 각각의 제2 배관(13)의 길이에 대해서도, 특정한 치수에 한정되는 것이 아니지만, 길이가 지나치게 짧으면, 관내의 유량에 영향을 미치기 쉽고, 액체의 유량을 배관 양단의 압력구배에서 비례 제어하는 것이 곤란해진다. 또한, 길이가 지나치게 길면, 배관의 설치가 곤란해지는 것에 가해서, 배관과 액체의 접촉 면적이 커지고, 배관 내의 액체의 오염이 증가할 가능성이 있다. 그 때문에, 각각의 제2 배관(13)의 길이는, 0.01m 이상 100m 이하의 범위인 것이 바람직하고, 0.1m 이상 10m 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다.

또, 제2 배관(13)으로서 내경이 0.1mm 이하인 것이나 길이가 100m를 초과하는 것은, 그 조합에도 기인하지만, 제2 액체가 배관(13)을 흐를 때의 저항이 커지기 쉽고, 즉, 탱크 내의 압력이 고압이 되기 쉽다. 따라서, 이러한 내경 및 길이는, 장치를 구성하는 부품류(배관이나 밸브 등)의 선정이 내압의 점에서 곤란해지므로 바람직하지 못하다. 또한, 제2 배관(13)으로서 내경이 4㎜를 초과하는 것이나 길이가 0.01m 미만인 것은, 그 조합에도 기인하지만, 제2 액체가 배관(13)을 흐를 때의 저항이 작아지기 쉽고, 즉, 탱크 내의 압력의 약간의 변화로 제2 액체의 유량이 변화되기 쉬워진다. 따라서, 이러한 내경 및 길이는, 탱크 내의 압력제어가 곤란해지므로 바람직하지 못하다.

제2 배관(13)의 재질이나 형상에는 특별히 제한은 없지만, 수지제의 유연한 튜브가 적합하게 이용된다. 그러한 수지로서는, PFA나 ETFE 등의 불소수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지 등을 들 수 있고, 제조되는 희석액이 반도체 웨이퍼의 세정이나 린스에 사용될 경우에는, 용출이 적은 불소수지가 특히 바람직하다. 또한, 제2 액체가 휘발성이 있는 액체일 경우, 관 내의 액체가 휘발되어 외부로 확산되는 것에 의한 액체의 농도 변동을 억제하므로, 제2 배관(13)으로서는, 가스 투과성이 낮은 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이것은, 전술한 바와 같이, 제조되는 희석액의 용도에 따라서는 희석액에 포함되는 산소가 악영향을 미치는 일도 있으므로, 공기 중의 산소가 제2 배관(13)의 외측에서부터 안쪽으로 확산되는 것을 억제하고, 제2 액체 중의 용존산소농도가 상승하는 것을 억제할 수 있는 점에서도 바람직하다.

제2 배관(13)의 제1 배관(11)에의 접속 방법으로서는, 제1 액체와 제2 액체가 적절하게 혼합하는 것이면 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 제2 배관(13)은, 그 선단이 제1 배관(11)의 중심부에 위치하도록 제1 배관(11)에 접속되어 있는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 효율적으로 제1 액체와 제2 액체를 혼합할 수 있다. 또한, 복수의 제2 배관(13)은, 구조가 간단하게 되어, 액 고임이 적은 구조로도 되는 점에서, 각각 개별로 제1 배관(11)에 접속되어 있는 것이 바람직하다.

도시한 예에서는, 4개의 제2 배관(13)이 설치되어 있지만, 제2 배관(13)의 수는 4개로 한정되는 것은 아니고, 요구되는 희석액의 농도 범위에 따라서, 예를 들면, 2개, 3개 또는 5개 이상으로 적당히 변경 가능하다. 그것에 따라서, 내경과 길이의 조합도, 특정한 조합으로 한정되는 것은 아니고, 적당히 변경 가능하다. 내경과 길이의 조합으로서는, 어느 한쪽만이 다른 것도 고려된다. 그 경우, 전술한 바와 같이, 각 탱크(12a, 12b)에 가해지는 압력에는 상한이 있으므로, 제2 액체의 첨가량의 조정 범위를 보다 넓게 하는 것이 가능한 점에서, 내경이 서로 다른 것을 조합시킨 쪽이 바람직하다. 이것은, 전술한 하겐-푸아죄유의 법칙에 의해, 제2 배관(13)을 흐르는 제2 액체의 유량(Q)에 대하여, 길이(L)가 1승에서 영향을 주는 것에 대해서, 내경(D)이 4승에서 영향을 주는 것으로부터도 명확하다. 또, 본 실시형태에서는, 제1 배관(11)에의 제2 액체의 공급은, 복수의 제2 배관(13) 중 1개를 통해서 행해지지만, 요구되는 희석액의 농도 범위에 따라서는, 복수의 제2 배관(13) 중 2개 이상의 제2 배관(13)을 통해서 행해지게 되어 있어도 된다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 희석액이 제조되는 통상 운전 시, 제1 탱크(12a)로부터 제1 배관(11)에 제2 액체가 공급되는 제1 공급 모드와, 제2 탱크(12b)로부터 제1 배관(11)에 제2 액체가 공급되는 제2 공급 모드의 전환이 행해진다. 이것에 의해, 탱크의 교환 작업이 불필요해지고, 장치의 운전을 정지할 필요가 없어짐으로써, 희석액의 제조를 계속적으로 안정적으로 행하는 것이 가능하게 된다. 이하, 이 전환 동작에 대해서, 제1 공급 모드로부터 제2 공급 모드로 전환될 경우를 예로 들어서 설명한다.

제1 공급 모드에서는, 탱크 가압용 가스공급라인(18a)과 제1 탱크(12a)를 접속하는 밸브(19a)가 개방됨으로써, 제1 탱크(12a)에 탱크 가압용 가스공급라인(18a)을 통해서 탱크 가압용 가스(예를 들면, 질소 가스)가 도입된다. 그리고, 압력계(19c)에 의한 측정값(제1 탱크(12a) 내의 압력)이 급배기 기구(18b)에 의해서 목표 압력이 되도록 조정된다. 이렇게 해서, 제1 탱크(12a) 내의 제2 액체가, 지정된 제2 배관(13)을 통해서 소정의 첨가량으로 제1 배관(11) 내의 제1 액체에 첨가된다. 또, 이때, 이하의 밸브, 즉, 탱크 가압용 가스공급라인(18a)과 제2 탱크(12b)를 접속하는 밸브(19b), 약액공급라인(16)의 밸브(16a), 약액공급라인(16)과 제1 탱크(12a) 사이의 밸브(15a), 약액공급라인(16)과 제2 탱크(12b) 사이의 밸브(15b), 제1 탱크(12a)의 대기 개방 밸브(17a), 및 제2 탱크(12b)의 대기 개방 밸브(17b)는, 모두 폐쇄된 상태에 있다. 또한, 제2 탱크(12b)는, 약간의 양의 제2 액체가 저장된 대기 상태에 있다.

제1 탱크(12a)로부터 제1 배관(11)에 제2 액체가 공급됨으로써, 제1 탱크(12a) 내의 액위가 소정의 하한 액위를 하회하면, 약액공급라인(16)의 밸브(16a)가 개방되고, 제2 탱크(12b)의 대기 개방 밸브(17b)가 개방된다. 계속해서, 약액공급라인(16)과 제2 탱크(12b) 사이의 밸브(15b)가 개방되고, 약액공급라인(16)을 통해서 제2 액체가 제2 탱크(12b)에 공급되어서 저장된다. 그리고, 제2 탱크(12b) 내의 액위가 소정의 상한 액위에 도달하면, 약액공급라인(16)의 밸브(16a), 제2 탱크(12b)의 대기 개방 밸브(17b), 및 약액공급라인(16)과 제2 탱크(12b) 사이의 밸브(15b)가 폐쇄된다. 그 후, 탱크 가압용 가스공급라인(18a)과 제2 탱크(12b)를 접속하는 밸브(19b)가 개방되어, 제2 탱크(12b)에 탱크 가압용 가스공급라인(18a)을 통해서 탱크 가압용 가스가 도입된다. 이때, 압력계(19c)에 의한 측정값이 급배기 기구(18b)에 의해 목표 압력이 되도록 조정된다. 즉, 제1 탱크(12a) 내의 압력이 목표 압력으로 조정된 상태를 유지하면서, 제2 탱크(12b) 내의 압력도 그 목표 압력이 되도록 조정된다. 제2 탱크(12b) 내의 압력이 그 목표 압력에 도달하면, 제2 탱크(12b)와 제2 배관(13)을 접속하는 밸브(14b)가 개방되고, 계속해서, 제1 탱크(12a)와 제2 배관(13)을 접속하는 밸브(14a)가 폐쇄된다. 이렇게 해서, 제1 탱크(12a)로부터 제2 액체가 공급되는 제1 공급 모드로부터, 제2 탱크(12b)로부터 제2 액체의 공급이 공급되는 제2 공급 모드로, 공급 모드의 전환이 완료된다. 그 후, 탱크 가압용 가스공급라인(18a)과 제1 탱크(12a)를 접속하는 밸브(19a)가 폐쇄되고, 제1 탱크(12a)는, 다음 회의 제1 공급 모드를 위하여 제2 액체가 보충될 때까지 대기 상태가 된다.

이 전환 동작에서는, 전술한 바와 같이, 제2 탱크(12b)로부터의 제2 액체의 공급은, 제2 탱크(12b) 내의 압력이 제1 탱크(12a) 내의 압력과 일치하도록 조정된 후에 행해진다. 이것에 의해, 제1 공급 모드로부터 제2 공급 모드로의 전환 직후이어도, 제1 탱크(12a) 내의 제2 액체를 소정의 첨가량으로 제1 배관(11) 내의 제1 액체에 첨가할 수 있다. 그 결과, 모드 전환 시에, 제2 액체의 첨가량의 변동을 최대한 억제할 수 있고, 따라서, 제조되는 희석액의 농도 변동을 최대한 억제할 수 있다.

전술한 예에서는, 제2 탱크(12b)가 대기 상태에 있을 때, 대기 개방 밸브(17b)는 폐쇄되어 있다. 이것은, 제2 탱크(12b)에의 산소의 인입을 억제하고, 그 후의 제2 탱크(12b)에의 제2 액체의 보충 시에 제2 액체에의 산소의 용해를 억제하기 위함이다. 단, 제2 탱크(12b)에서의 제2 액체에의 산소의 용해가 문제가 안 될 경우에는, 대기 개방 밸브(17b)는 폐쇄된 상태가 아니어도 된다. 또한, 제2 탱크(12b)에의 제2 액체의 보충 시에 탱크 내의 기체성분이 없어지는 정도까지 보충을 행할 경우에는, 탱크 내의 대기를 대기 개방 밸브(17b)로부터 배출함으로써, 제2 액체에의 산소의 용해를 경감시킬 수 있으므로, 대기 개방 밸브(17b)는 개방 및 폐쇄 중 어느 쪽의 상태에 있어도 된다.

또한, 전술한 예에서는, 제2 탱크(12b)에의 제2 액체의 보충은, 제1 공급 모드의 종료 직전에 행해지지만, 보충의 타이밍은, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제1 공급 모드로의 전환 직후 등, 제1 공급 모드에 있어서의 임의의 타이밍에서 제2 액체의 보충을 행할 수 있다. 이때, 제2 액체가 휘발성이 있는 액체일 경우, 제2 액체의 휘발을 억제시키기 위하여, 제2 액체의 보충 후에 대기 개방 밸브(17b)는 폐쇄된 채인 것이 바람직하다.

또, 제1 공급 모드에 있어서, 제1 탱크(12a)가 비게 될 때까지 제2 액체의 공급을 행하면, 제2 배관에 탱크 가압용 가스가 머물게 되버려, 다음 회의 제1 공급 모드로의 전환 시에, 그 가스가 제1 배관에 공급되어, 제조되는 희석액에 농도 변동이 발생할 가능성이 있다. 그 때문에, 제1 공급 모드로부터 제2 공급 모드로의 전환은, 전술한 바와 같이, 제1 탱크(12a)가 비게 되기 전에 개시되는 것이 바람직하다.

그런데, 본 실시형태의 희석액 제조장치(10)는, 사용 지점(1)에서 희석액의 수요가 없을 때 등, 통상 운전 사이에, 제1 배관(11)에의 제1 액체의 공급이 일시적으로 정지되어서 희석액의 제조가 일시적으로 정지되는 대기 모드로 이행되는 경우가 있다. 이때, 예를 들면 제1 공급 모드로부터 대기 모드로 이행될 경우, 목표 압력으로 조정되어 있던 제1 탱크(12a) 내의 압력은, 안전면을 고려하면, 대기압으로 되돌려 두는 것이 바람직하다고 여겨진다. 그러나, 이러한 대기압으로의 감압은, 실제로는, 이하의 점에서 바람직하지 못하다.

즉, 제1 탱크(12a) 내의 압력을 감압해서 대기압으로 되돌려버리면, 고압하에서 제2 액체에 용해되어 있던 가스 성분이 기포로서 생성되고, 이 기포가 제2 배관(13) 내에 체류하게 된다. 이 때문에, 통상 운전 재개 후, 제1 탱크(12a)를 다시 가압해도 제2 액체는 첨가되지 않고, 또한, 제1 탱크(12a)는 과잉으로 가압된 상태가 되어버린다. 그 후, 기포는 제2 배관(13)으로부터 빠지고, 제2 액체는 다시 제1 액체에 첨가되게 되지만, 그때, 제2 액체는 급격히 첨가되므로, 첨가량 조정이 양호하게 행해지지 않고, 제조되는 희석액의 농도가 안정적으로 될 때까지 시간을 필요로 하는 일이 있다. 이러한 기포에 의한 영향은, 본 발명자들에 의해서 처음으로 발견된 지견이다.

따라서, 본 실시형태의 희석액 제조장치(10)에서는, 예를 들면 제1 공급 모드로부터 대기 모드로 이행해도, 제1 탱크(12a) 내의 압력은, 대기압을 상회하는 압력으로 유지되어서 조정되고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제2 액체에 용해되어 있던 가스 성분이 기포로서 생성되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 제1 공급 모드의 재개 직후부터 제2 액체의 첨가량 조정을 양호하게 행할 수 있다. 또한, 특히 제2 액체가 휘발성의 액체일 경우에는, 제2 액체의 휘발을 억제해서 농도 변동을 억제하므로, 대기 모드에 있어서의 제1 탱크(12a) 내의 압력은, 대기압보다도 높고, 제2 액체의 포화 증기압보다도 높은 것이 바람직하다. 단, 제2 액체와 탱크 가압용 가스의 조합에 따라서는, 통상 운전 시에 탱크 가압용 가스가 제2 액체에 용해되어 있는 경우도 있다. 그 때문에, 이러한 경우에는, 대기 모드에 있어서의 제1 탱크(12a) 내의 압력은, 제2 액체의 포화 증기압에 부가해서, 제2 액체에의 탱크 가압용 가스의 용해도도 고려해서 결정되는 것이 바람직하다. 한편으로, 통상 운전 재개 후에 양호한 첨가량 조정을 보다 신속하게 재개할 수 있으므로, 대기 모드에 있어서도, 제1 탱크(12a) 내의 압력은, 제1 공급 모드와 마찬가지로 목표 압력으로 조정된 상태로 유지되어 있어도 된다. 이러한 조정은, 특히 제2 액체가 탄산수나 수소수 등의 전해질이나 가스를 용해시킨 물일 경우에 적합하다.

(제2 실시형태)

도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 희석액 제조장치의 개략 구성도이다. 이하, 제1 실시형태와 마찬가지 구성에 대해서는, 도면에 같은 부호를 붙여서 그 설명을 생략하고, 제1 실시형태와 다른 구성만 설명한다.

본 실시형태는, 제2 탱크(12b)의 기능이 변경되어 있는 점에서, 제1 실시형태와 다르다. 구체적으로는, 제2 탱크(12b)가, 제1 탱크(12a)와 병렬이 아니라, 접속 라인(31)을 개재해서 직렬로 접속되어 있다. 보다 구체적으로는, 제2 탱크(12b)는, 제2 탱크(12b) 내의 제2 액체가 수두압에 의해서 제1 탱크(12a)에 공급되도록, 제1 탱크(12a)에 접속되어 있다. 이것에 따라서, 제1 실시형태의 밸브(14a, 14b, 15a, 15b)는 생략되고, 복수의 제2 배관(13)이 제1 탱크(12a)와 제1 배관(11) 사이에만 설치되고, 약액공급라인(16)이 제2 탱크(12b)에만 접속되어 있다. 또한, 압력계(19c)는 제1 탱크(12a)에 설치되고, 접속 라인(31)에는 밸브(31a)와, 체크밸브(도시 생략)가 설치되어 있다.

따라서, 본 실시형태에서는, 제2 탱크(12b)가, 제1 탱크(12a)에 보충되는 제2 액체를 일시적으로 저장하는 일시 저장 탱크로서 기능한다. 즉, 희석액이 제조되는 통상 운전 시, 제1 탱크(12a)의 액위에 의거해서, 제2 탱크(12b)로부터 제1 탱크(12a)에 제2 액체가 적당히 보충되고, 그 결과, 제1 탱크(12a)로부터 제1 배관(11)에 제2 액체가 계속적으로 공급된다. 이것에 의해, 탱크의 교환 작업이 불필요하게 되어, 장치의 운전을 정지할 필요가 없어짐으로써, 희석액의 제조를 계속적으로 안정적으로 행하는 것이 가능하게 된다. 이하, 이 보충 동작에 대해서 설명한다.

통상 운전 시, 제1 탱크(12a)에 탱크 가압용 가스공급라인(18a)을 통해서 탱크 가압용 가스(예를 들면, 질소 가스)가 도입되고, 압력계(19c)에 의한 측정값(제1 탱크(12a) 내의 압력)이 급배기 기구(18b)에 의해 목표 압력이 되도록 조정된다. 이렇게 해서, 제1 탱크(12a) 내의 제2 액체가, 지정된 제2 배관(13)을 통해서 소정의 첨가량으로 제1 배관(11) 내의 제1 액체에 첨가된다. 또, 이때, 이하의 밸브, 즉, 탱크 가압용 가스공급라인(18a)과 제2 탱크(12b)를 접속하는 밸브(19b), 약액공급라인(16)의 밸브(16a), 제2 탱크(12b)의 대기 개방 밸브(17b), 및 접속 라인(31)의 밸브(31a)는, 모두 폐쇄된 상태에 있다. 단, 이때의 제2 탱크(12b)의 대기 개방 밸브(17b)의 상태는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 폐쇄된 상태로 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라서 개방된 상태로 있어도 된다.

제1 탱크(12a)로부터 제1 배관(11)에 제2 액체가 공급됨으로써, 제1 탱크(12a) 내의 액위가 소정의 하한 액위를 하회하면, 제2 탱크(12b)의 대기 개방 밸브(17b)가 개방된다. 계속해서, 약액공급라인(16)의 밸브(16a)가 개방되어, 약액공급라인(16)을 통해서 제2 액체가 제2 탱크(12b)에 공급되어서 저장된다. 그리고, 제2 탱크(12b) 내의 액위가 소정의 상한 액위에 도달하면, 약액공급라인(16)의 밸브(16a)가 폐쇄되고, 제2 탱크(12b)의 대기 개방 밸브(17b)가 폐쇄된다. 그 후, 탱크 가압용 가스공급라인(18a)과 제2 탱크(12b)를 접속하는 밸브(19b)가 개방되어, 제2 탱크(12b)에 탱크 가압용 가스공급라인(18a)을 통해서 탱크 가압용 가스가 도입된다. 이때, 압력계(19c)에 의한 측정값이 급배기 기구(18b)에 의해서 목표 압력이 되도록 조정된다. 즉, 제1 탱크(12a) 내의 압력이 목표 압력으로 조정된 상태를 유지하면서, 제2 탱크(12b) 내의 압력도 그 목표 압력이 되도록 조정된다. 제2 탱크(12b) 내의 압력이 그 목표 압력에 도달하면, 접속 라인(31)의 밸브(31a)가 개방되어서, 제2 탱크(12b)로부터 제2 액체가 수두압에 의해서 제1 탱크(12a)에 이송된다. 제2 액체의 이송이 완료하면, 접속 라인(31)의 밸브(31a)가 폐쇄되고, 제2 탱크(12b)는, 다음번의 보충 동작까지 대기 상태가 된다.

이 보충 동작에서는, 전술한 바와 같이, 제2 탱크(12b)로부터 제1 탱크(12a)에의 제2 액체의 이송은, 제2 탱크(12b) 내의 압력이 제1 탱크(12a) 내의 압력에 일치하도록 조정된 후에 행해진다. 이것에 의해, 제2 탱크(12b)로부터 제1 탱크(12a)에 수두압에 의해서 제2 액체가 이송될 때에, 제1 탱크(12a)의 압력 변동을 최대한 억제할 수 있고, 제조되는 희석액의 농도 변동을 최대한 억제할 수 있다. 또, 제2 탱크(12b)는, 제2 액체가 수두압에 의해서 제1 탱크(12a)에 확실히 이송되도록, 그 밑면이 제1 탱크(12a)의 윗면보다도 높은 위치에 있는 것이 바람직하다.

전술한 예에서는, 제2 탱크(12b)에의 제2 액체의 저장은, 제1 탱크(12a) 내의 액위가 소정의 하한 액위를 하회한 시점에서 개시되지만, 이 타이밍으로 한정되지 않고, 임의의 타이밍에서 행할 수 있다. 이때, 제2 액체가 휘발성이 있는 액체인 경우, 제2 액체의 휘발을 억제하기 위해서, 제2 액체의 보충 후에 대기 개방 밸브(17b)는 폐쇄된 채인 것이 특히 바람직하다. 마찬가지로, 제2 탱크(12b)로부터 제1 탱크(12a)에의 제2 액체의 이송도, 제2 탱크(12b)에 제2 액체가 저장된 후, 임의의 타이밍에서 행할 수 있다. 단, 제1 탱크(12a)가 비게 될 때까지 제2 액체의 공급을 행하면, 제2 배관에 탱크 가압용 가스가 머물게 되어버려서, 그 가스가 제1 배관에 공급되어, 제조되는 희석액에 농도 변동이 발생할 가능성이 있다. 그 때문에, 적어도 제2 탱크(12b)로부터 제1 탱크(12a)에의 제2 액체의 이송은, 제1 탱크(12a)로부터 제2 액체가 계속적으로 공급되도록, 전술한 타이밍, 즉, 제1 탱크(12a)가 비게 되기 전에 개시되는 것이 바람직하다.

다음에, 도 3에 나타낸 순서도를 참조해서, 전술한 제2 실시형태에 대응하는 실시예에 대해서 설명한다. 도 3의 순서도에 있어서, 도 2에 나타낸 부호와 같은 부호는, 제2 실시형태와 마찬가지의 구성을 나타내고 있다.

(실시예 1)

본 실시예에서는, 도 3에 나타낸 구성의 희석액 제조장치(10)를 이용해서, 희석액으로서 희박 암모니아수를 제조하고, 그 희박 암모니아수의 도전율을 측정했다.

제2 배관(13)으로서, 내경 및 길이 중 적어도 한쪽이 다른 5개의 ETFE제 튜브 A 내지 E(튜브 A, B: 제품 번호 "7009", 튜브 C 내지 E: 제품 번호 "7010", 모두 프롬(フロム)사 제품)를 이용하였다. 각 튜브 A 내지 E의 내경 및 길이는, 이하와 같다.

튜브 A 내경: 0.2㎜, 길이: 3m

튜브 B 내경: 0.2㎜, 길이: 1m

튜브 C 내경: 0.3㎜, 길이: 1m

튜브 D 내경: 0.3㎜, 길이: 0.5m

튜브 E 내경: 0.3㎜, 길이: 0.3m

또한, 제1 배관(11), 제1 탱크(12a) 및 제2 탱크(12b)로서, 각각 PFA제인 것을 이용했다.

제1 액체로서, 비저항값이 18MΩ·㎝ 이상, 전체 유기탄소(TOC)가 1.0ppb 이하인 초순수를 이용하고, 제1 배관(11)에는 유량 40ℓ/분, 수압 0.35㎫로 통수시켰다. 제2 액체로서, 29중량%의 암모니아수(전자공업용, 칸토카가쿠(關東化學)(주) 제품)을 이용하고, 제1 탱크(12a)로 도입하는 탱크 가압용 가스로서는, 질소 가스를 이용했다.

각각의 튜브 A 내지 E에 대하여, 제1 탱크(12a) 내의 압력을 변화시키고, 초순수에 첨가하는 암모니아수의 첨가량을 변화시켰을 때의, 희박 암모니아수의 도전율을, 도전율계(제품 번호 "M300", 메틀러 토레도사(METTLER TOLEDO) 제품)를 이용해서 측정했다. 도 4는, 이때의 측정 결과를 나타내는 그래프이며, 가로축이 초순수에의 암모니아수의 첨가량을 나타내고, 세로축이 얻어진 희석액(희박 암모니아수)의 도전율을 나타내고 있다.

암모니아수는 약염기이며, 저농도 영역에서는 첨가량에 대한 도전율의 변화는 크지만, 고농도 영역에서는 첨가량에 대한 도전율의 변화가 둔해진다. 그 때문에, 튜브 A에서의 암모니아수의 최소 첨가량 및 그때의 희석액의 도전율은 각각, 0.015㎖/분 및 1.2μS/㎝인 것에 대해서, 튜브 E에서의 암모니아수의 최대 첨가량 및 그때의 희석액의 도전율은 각각, 8.18㎖/분 및 62.1μS/㎝였다. 즉, 희석액의 도전율을 1.2μS/㎝(튜브 A)로부터 62.1μS/㎝(튜브 E)까지 약 50배로 향상시키기 위해서는, 암모니아수의 첨가량을 0.015㎖/분(튜브 A)로부터 8.18㎖/분(튜브 E)까지 약 545배도 변화시킬 필요가 있었다. 이러한 암모니아수의 첨가량의 조정 범위에 대하여도, 도 4의 그래프로부터도 알 수 있는 바와 같이, 내경 및 길이 중 적어도 한쪽이 다른 5개의 튜브를 이용함으로써 대응할 수 있고, 폭넓은 농도 범위의 희박 암모니아수을 연속해서 제조할 수 있는 것이 확인되었다.

(실시예 2)

본 실시예에서는, 도 3에 나타낸 구성의 희석액 제조장치(10)를 이용하고, 제1 액체로서의 초순수를 제1 배관(11)에 수압 0.16㎫로 통수시킨 점을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지 조건으로 희박 암모니아수를 제조했다. 그리고, 제1 액체의 공급을 일시적으로 정지, 즉, 희석액의 제조를 일시적으로 정지하고, 그 전후에서의 희박 암모니아수의 도전율을 측정했다. 또, 초순수 및 암모니아수의 온도를 23℃로 조정하고, 희석액의 도전율의 목표값을 40μS/㎝로 설정했다. 이때의 측정 결과(제1 액체의 유량, 제1 탱크 내의 압력 및 희박 암모니아수의 도전율의 시간변화)를 도 5a에 나타낸다. 또한, 도 5b에는, 비교예로서, 제1 액체의 공급을 일시적으로 정지했을 때에 제1 탱크(12a) 내의 압력을 대기압으로 되돌렸을 경우의 측정 결과도 나타내고 있다.

본 실시예에서는, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 제1 액체의 공급 재개 후(통상 운전 재개 후)에도 희석액의 도전율이 양호하게 조정되어 있는 것이 확인되었다. 한편으로, 비교예에서는, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 제1 액체의 공급을 일시적으로 정지했을 때 제1 탱크(12a) 내의 압력을 대기압으로 되돌림으로써, 통상 운전 재개 후에 제1 탱크(12a) 내의 압력을 이전보다도 높게 하고 있음에도 불구하고, 희석액의 도전율의 조정을 양호하게 행할 수 없었다. 이것은, 본 실시예에 있어서, 제1 액체의 공급을 일시적으로 정지했을 때에 제1 탱크(12a) 내의 압력이 대기압을 상회하는 압력으로 유지됨으로써 기포의 생성이 억제되었기 때문인 것으로 여겨진다.

1: 사용 지점 10: 희석액 제조장치
11: 제1 배관 12a: 제1 탱크
12b: 제2 탱크 13: 제2 배관
13a: 밸브 14a, 14b: 밸브
15a, 15b: 밸브 16: 약액공급라인(액체공급수단)
16a: 밸브 17a, 17b: 대기 개방 밸브
18: 압력조정부 18a: 탱크 가압용 가스공급라인
18b: 급배기 기구 19a, 19b: 밸브
19c: 압력계 20: 제어부
21: 유량측정수단 22: 농도측정수단
23: 압력측정수단

Claims

제1 액체에 대해서 제2 액체를 첨가함으로써 상기 제2 액체의 희석액을 제조하고, 사용 지점에 상기 희석액을 공급하는 희석액 제조장치로서,
상기 제1 액체를 공급하는 제1 배관;
상기 제2 액체를 저장하는 제1 탱크;
상기 제1 탱크와 상기 제1 배관을 접속하는 제2 배관;
상기 제1 탱크 내의 압력을 조정하는 압력조정부로서, 상기 제1 탱크 내의 상기 제2 액체를 상기 제2 배관을 통해서 압송(壓送)해서 상기 제1 배관에 공급하는 압력조정부;
상기 제1 배관 내를 흐르는 상기 제1 액체 또는 상기 희석액의 유량과 상기 희석액의 농도의 측정값에 의거해서, 상기 희석액의 농도가 소정의 농도가 되도록, 상기 압력조정부에 의한 상기 제1 액체에의 상기 제2 액체의 첨가량을 조정하는 제어부; 및
상기 제1 탱크에 직렬로 접속되어, 상기 제1 탱크에 보충되는 상기 제2 액체를 일시적으로 저장하는 제2 탱크를 포함하는 희석액 제조장치.
제1 액체에 대해서 제2 액체를 첨가함으로써 상기 제2 액체의 희석액을 제조하고, 사용 지점에 상기 희석액을 공급하는 희석액 제조장치로서,
상기 제1 액체를 공급하는 제1 배관;
상기 제2 액체를 저장하는 제1 탱크;
상기 제1 탱크와 상기 제1 배관을 접속하는 제2 배관;
상기 제1 탱크 내의 압력을 조정하는 압력조정부로서, 상기 제1 탱크 내의 상기 제2 액체를 상기 제2 배관을 통해서 압송해서 상기 제1 배관에 공급하는 압력조정부;
상기 제1 배관 내를 흐르는 상기 제1 액체 또는 상기 희석액의 유량과 상기 희석액의 농도의 측정값에 의거해서, 상기 희석액의 농도가 소정의 농도가 되도록, 상기 압력조정부에 의한 상기 제1 액체에의 상기 제2 액체의 첨가량을 조정하는 제어부; 및
상기 제1 탱크에 병렬로 접속되어, 상기 제1 탱크 대신에 상기 제1 배관에 공급되는 상기 제2 액체를 저장하는 제2 탱크를 포함하는 희석액 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 압력조정부가 상기 제2 탱크 내의 압력을 조정가능하고,
상기 제어부는, 상기 제1 탱크 내의 액위(液位)가 소정의 하한 액위를 하회한 경우에, 상기 압력조정부에 의해서 상기 제2 탱크 내의 압력을 상기 제1 탱크 내의 압력에 일치시키도록 조정한 후, 상기 제2 탱크로부터 상기 제1 탱크에의 상기 제2 액체의 보충을 실행하는, 희석액 제조장치.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크는, 상기 제2 탱크 내의 상기 제2 액체가 수두압에 의해서 상기 제1 탱크에 공급되도록 접속되어 있는, 희석액 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 압력조정부가 상기 제2 탱크 내의 압력을 조정 가능하고,
상기 제어부는, 상기 제1 탱크 내의 액위가 소정의 하한 액위를 하회한 경우에, 상기 압력조정부에 의해서 상기 제2 탱크 내의 압력을 상기 제1 탱크 내의 압력에 일치시키도록 조정한 후, 상기 제1 탱크로부터 상기 제1 배관에의 상기 제2 액체의 공급을, 상기 제2 탱크로부터 상기 제1 배관에의 상기 제2 액체의 공급으로 전환하는, 희석액 제조장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 상기 제2 배관을 갖고,
상기 복수의 제2 배관은, 내경 및 길이 중 적어도 한쪽이 서로 다른, 희석액 제조장치.
제6항에 있어서, 상기 복수의 제2 배관이, 각각 개별로 상기 제1 배관에 접속되어 있는, 희석액 제조장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 액체가 초순수이고, 제2 액체가 암모니아수용액 또는 수산화테트라메틸암모늄 수용액인, 희석액 제조장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 배관에의 상기 제1 액체의 공급이 정지되어서 상기 희석액의 제조가 정지될 때에, 상기 제1 탱크 내의 압력이 대기압을 상회하는 압력으로 유지되도록 상기 제1 탱크 내의 압력을 조정하는, 희석액 제조장치.
제9항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 탱크 내의 압력이 상기 제2 액체의 포화 증기압을 상회하는 압력으로 유지되도록 상기 제1 탱크 내의 압력을 조정하는, 희석액 제조장치.
제9항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 탱크 내의 압력이 상기 희석액의 제조가 정지되기 전에 조정되어 있던 압력으로 유지되도록 상기 제1 탱크 내의 압력을 조정하는, 희석액 제조장치.
제1 액체에 대해서 제2 액체를 첨가함으로써 상기 제2 액체의 희석액을 제조하고, 사용 지점에 상기 희석액을 공급하는 희석액 제조방법으로서,
제1 배관에 상기 제1 액체를 공급하는 공정;
상기 제2 액체를 저장하는 제1 탱크 내의 압력을 조정해서, 상기 제1 탱크와 상기 제1 배관을 접속하는 제2 배관을 통해서, 상기 제1 탱크 내의 상기 제2 액체를 압송해서 상기 제1 배관에 공급하는 공정으로서, 상기 제1 배관 내를 흐르는 상기 제1 액체 또는 상기 희석액의 유량과 상기 희석액의 농도를 측정하고, 상기 측정값에 의거해서, 상기 희석액의 농도가 소정의 농도가 되도록 상기 제1 액체에의 상기 제2 액체의 첨가량을 조정하는 것을 포함하는, 상기 제2 액체를 상기 제1 배관에 공급하는 공정;
상기 제1 탱크에 직렬로 접속된 제2 탱크에 상기 제2 액체를 일시적으로 저장하는 공정; 및
상기 제1 탱크 내의 액위에 의거해서, 상기 제2 탱크에 저장된 상기 제2 액체를 상기 제1 탱크에 보충하는 공정을 포함하는, 희석액 제조방법.
제1 액체에 대해서 제2 액체를 첨가함으로써 상기 제2 액체의 희석액을 제조하고, 사용 지점에 상기 희석액을 공급하는 희석액 제조방법으로서,
제1 배관에 상기 제1 액체를 공급하는 공정;
상기 제2 액체를 저장하는 제1 탱크 내의 압력을 조정해서, 상기 제1 탱크와 상기 제1 배관을 접속하는 제2 배관을 통해서, 상기 제1 탱크 내의 상기 제2 액체를 압송해서 상기 제1 배관에 공급하는 공정으로서, 상기 제1 배관 내를 흐르는 상기 제1 액체 또는 상기 희석액의 유량과 상기 희석액의 농도를 측정하고, 상기 측정값에 의거해서, 상기 희석액의 농도가 소정의 농도가 되도록 상기 제1 액체에의 상기 제2 액체의 첨가량을 조정하는 것을 포함하는, 상기 제2 액체를 상기 제1 배관에 공급하는 공정;
상기 제1 탱크에 병렬로 접속된 제2 탱크에 상기 제2 액체를 저장하는 공정; 및
상기 제1 탱크 내의 액위에 의거해서, 상기 제1 탱크 대신에 상기 제2 탱크로부터 상기 제1 배관에 상기 제2 액체를 공급하는 공정을 포함하는, 희석액 제조방법.