KR20210091253A - pH 계측 장치 및 pH 계측 방법 - Google Patents

pH 계측 장치 및 pH 계측 방법 Download PDF

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Abstract

피검액의 pH를 계측하는 pH 계측 장치는, 공극부와, 공극부에 연통하는 공급 라인과, 공극부에 연통하는 제 1 배출 라인과, 공급 라인으로의 피검액의 공급을 조정하는 피검액 공급 밸브를 가지는 본체 블록으로서, pH 센서가 공극부 내의 피검액에 접촉하도록 pH 센서를 지지하는 일체 구조의 본체 블록을 구비한다.

Description

pH 계측 장치 및 pH 계측 방법
본 개시는 pH 계측 장치 및 pH 계측 방법에 관한 것이다.
피검액의 pH를 검지하는 pH 센서로서, 표준액과 피검액과의 사이의 pH의 차에 따라 발생하는 전위차를 측정함으로써 피검액의 pH를 검지하는 센서가 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조). 이러한 pH 센서로부터는, 그 구조 특성 상, 표준액(예를 들면 염화 칼륨) 또는 전극 성분(예를 들면 메탈) 등이 유출되고, 그 유출 성분이 피검액을 오염시킬 가능성이 있다. 예를 들면 피검액이 반도체 처리용의 약액인 경우, pH 센서로부터의 유출 성분은 반도체 처리에 악영향을 미칠 수 있기 때문에, pH 계측에 의해 오염된 피검액을 반도체 처리에 사용하는 것은 바람직하지 않다.
오염된 피검액이 반도체 처리 등에 이용되는 것을 방지하기 위하여, 피검액의 일부를 샘플링액으로서 추출하여, 당해 샘플링액의 pH를 pH 센서에 의해 검지한 후, 당해 샘플링액을 배출하는 방법을 이용할 수 있다. 이 경우, 피검액의 소비량을 억제하는 관점으로부터, pH 계측에 사용되는 샘플링액의 양을 줄이는 것이 바람직하다. 또한 복수 종류의 약액을 혼합할 시에 중간액의 pH 계측을 행하는 경우, 중간액의 샘플링량이 증가할수록, 최종적으로 얻어지는 혼합액에 있어서의 약액의 함유량 및 함유비가 크게 변동할 수 있다. 따라서 혼합액에 있어서의 약액의 함유량 및 함유비의 변동을 억제하는 관점으로부터도, pH 계측에 이용되는 샘플링액의 양은 적은 것이 바람직하다.
특허 제3064723호
본 개시는, pH 계측을 위하여 사용되는 피검액의 양을 저감시키는데 유효한 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 피검액의 pH를 계측하는 pH 계측 장치는, 공극부와, 공극부에 연통하는 공급 라인과, 공극부에 연통하는 제 1 배출 라인과, 공급 라인으로의 피검액의 공급을 조정하는 피검액 공급 밸브를 가지는 본체 블록으로서, pH 센서가 공극부 내의 피검액에 접촉하도록 pH 센서를 지지하는 일체 구조의 본체 블록을 구비한다.
본 개시에 따르면, pH 계측을 위하여 사용되는 피검액의 양을 저감시키는데 유효하다.
도 1은 pH 계측 장치의 유로 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 2는 pH 계측 장치의 구체적인 구조예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 제어부의 기능 구성을 예시하는 블록도이다.
도 4는 반도체 처리 시스템의 일례를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
이하 도면을 참조하여, 피검액의 pH를 계측하는 pH 계측 장치 및 pH 계측 방법을 예시한다.
[pH 계측 장치]
도 1은 pH 계측 장치(10)의 유로 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 1에 나타나는 pH 계측 장치(10)는, 일체 구조의 본체 블록(11)을 구비한다. 일체 구조의 본체 블록(11)은, 기본적으로 복수의 부분으로 분해할 수 없는 구조를 가지고 있고, 바람직하게는, 전체가 동일한 조성을 가지고, 이음새를 가지지 않는다.
본체 블록(11)은, 공극부(20), 공급 라인(31) 및 제 1 배출 라인(32)을 가진다. 공급 라인(31) 및 제 1 배출 라인(32)의 각각은, 공극부(20)에 연통한다.
공극부(20)는, pH 계측을 위하여 피검액이 저류되는 부위이다. 공극부(20)에 저류되는 피검액에는, 본체 블록(11)에 의해 지지되는 pH 센서(15)가 접촉한다. 공극부(20)는, pH 센서(15)와 본체 블록(11)에 의해 구획되는 공간에 의해 구성된다. 공극부(20)의 구체적인 형상은 한정되지 않지만, 공극부(20)는, 적어도 부분적으로 높이 방향(Dh)(즉 중력 방향과 평행한 방향)으로 연장된다.
공급 라인(31)은, 공극부(20)에 접속되고 또한 피검액 탱크(40)에 접속되어 있으며, 피검액 탱크(40)로부터 공극부(20)로 피검액을 공급하기 위한 라인이다. 공급 라인(31)에는 피검액 공급 밸브(21)가 마련되어 있다. 피검액 공급 밸브(21)는, 공급 라인(31)으로의 피검액의 공급을 조정한다. 도시한 피검액 공급 밸브(21)는, 피검액 탱크(40)로부터 공급 라인(31)으로의 피검액의 유입량을 조절할 수 있다. 공극부(20)에는, 피검액 공급 밸브(21)에 의해 조절된 양의 피검액이, 공급 라인(31)을 거쳐 공급된다. 이와 같이 피검액 공급 밸브(21)는, 피검액 탱크(40)에 저류되어 있는 피검액의 일부를 샘플링액으로서 추출하는 역할을 가지고, pH 계측에 사용하는 피검액의 양을 조절한다.
pH 계측에 사용하는 피검액의 양을 억제하는 관점으로부터는, 피검액 공급 밸브(21)의 오리피스 직경 및 공급 라인(31)의 유로 직경(즉 단면 직경)은, 작은 편이 바람직하다. 단 피검액 공급 밸브(21)의 오리피스 직경 및 공급 라인(31)의 유로 직경이 작아질수록, 피검액이 받는 유로 저항은 증대되어, 압력 손실이 커진다. 이 때문에, pH 계측에 사용되는 피검액의 양뿐 아니라, 피검액의 점도 등의 특성 및 그 외의 사정도 고려하여, 피검액 공급 밸브(21)의 오리피스 직경 및 공급 라인(31)의 유로 직경이 정해지는 것이 바람직하다.
제 1 배출 라인(32)은, 피검액 및 그 외의 액체를 공극부(20)로부터 외부로 배출하기 위한 라인이다. 도시의 제 1 배출 라인(32)에는, 공극부(20)로부터 오버플로우된 피검액 등이 유입된다. 즉 공극부(20) 내의 액체가, 공극부(20)에 대한 제 1 배출 라인(32)의 접속 위치를 넘은 경우에, 공극부(20)로부터 제 1 배출 라인(32)으로 액체가 유입된다. 제 1 배출 라인(32)에는, 이음새(도시 생략)를 개재하여 연락 라인(35)이 접속되어 있다. 공극부(20)로부터 오버플로우되어 제 1 배출 라인(32)으로 유입된 액체는, 연락 라인(35)을 거쳐 액 저류부(16)로 보내진다.
이와 같이 공급 라인(31)을 거쳐 공극부(20)로 공급되는 피검액은, 제 1 배출 라인(32)이 공극부(20)에 접속하는 높이 위치에 도달할 때까지, 공극부(20) 내에 저류된다. 공급 라인(31) 및 제 1 배출 라인(32)의 각각은, pH 센서(15)의 pH 계측에 적합한 피검액이 공극부(20)에 저류되는 것과 같은 높이 위치에 있어서, 공극부(20)에 접속되어 있다. 도 1에 나타내는 예에서는, 높이 방향(Dh)에 관하여, 제 1 배출 라인(32)이 공극부(20)에 접속하는 위치는, 공급 라인(31)이 공극부(20)에 접속하는 위치보다 높다.
연락 라인(35) 및 제 1 배출 라인(32)을 개재하여 공극부(20)에 연통하는 액 저류부(16)는, 액 저류부(16)에 저류되는 액을 검출하는 액량 검출부(17)와 함께, 오버플로우 검출 유닛(18)을 구성한다.
액 저류부(16) 및 액량 검출부(17)의 구체적인 구성은 한정되지 않는다. 예를 들면, 소형 탱크를 액 저류부(16)로서 사용해도 된다. 또한 일반적인 레벨 센서를 액량 검출부(17)로서 사용해도 된다. 액량 검출부(17)는, 액 저류부(16)에 있어서의 정해진 양의 액체의 유무를 검지하는 센서를 이용해도 되고, 액 저류부(16)에 저류되어 있는 액체의 구체적인 양(예를 들면 액면 높이)을 계측하는 센서를 이용해도 된다. 이와 같이 오버플로우 검출 유닛(18)은, 공극부(20)로부터 오버플로우되어 액 저류부(16)로 유입된 액을 검출한다.
예를 들면, 공극부(20) 내의 피검액이, 공극부(20)에 대한 제 1 배출 라인(32)의 접속 위치에 도달하고 있지 않은 경우, 액 저류부(16)에는 피검액이 유입되지 않고, 액량 검출부(17)는 액 저류부(16) 내의 액을 검출하지 않는다. 한편, 공극부(20) 내의 피검액이, 공극부(20)에 대한 제 1 배출 라인(32)의 접속 위치에 도달하여 제 1 배출 라인(32)으로 유입된 경우, 액 저류부(16)에는 피검액이 저류되고, 액량 검출부(17)는 액 저류부(16) 내의 액을 검출한다.
따라서, 공극부(20) 내의 피검액이, 공극부(20)에 대한 제 1 배출 라인(32)의 접속 위치에 도달했을 시에, pH 계측에 충분한 양의 피검액이 공극부(20)에 저류되도록, 공극부(20)에 대한 제 1 배출 라인(32)의 접속 위치(특히 높이 방향(Dh)의 위치)가 정해진다. 이와 같이 하여 공극부(20)에 대한 제 1 배출 라인(32)의 접속 위치를 정함으로써, 액량 검출부(17)의 검출 결과에 기초하여, pH 센서(15)가 피검액의 pH를 적절하게 검지하는데 충분한 양의 피검액이 공극부(20)에 저류되어 있는지 여부를 판정하는 것이 가능하다.
후술한 바와 같이, 액량 검출부(17)의 검출 결과는 제어부(도 3의 부호 '50' 참조)로 보내져, 피검액 공급 밸브(21)를 포함하는 각종의 밸브가 제어부에 의해 제어된다.
예를 들면, 액 저류부(16) 내에 피검액이 저류되어 있는 것을 액량 검출부(17)가 검출하지 않는 동안, 제어부는, 피검액 공급 밸브(21)를 개방 상태로 유지할 수 있다. 이에 의해, 공급 라인(31)은 피검액 공급 밸브(21)에 의해 폐쇄되지 않고, 공급 라인(31)을 거쳐 피검액 탱크(40)로부터 공극부(20)로 피검액을 유입시킬 수 있다. 한편, 액 저류부(16) 내에 피검액이 저류되어 있는 것을 액량 검출부(17)가 검출했을 시, 제어부는, 피검액 공급 밸브(21)를 폐쇄 상태로 할 수 있다. 이에 의해, 공급 라인(31)은 피검액 공급 밸브(21)에 의해 폐쇄되고, 피검액 탱크(40)로부터 공극부(20)로의 피검액의 유입이 정지된다.
이와 같이 액량 검출부(17)의 검출 결과에 따라 공급 라인(31)의 개폐 상태를 전환함으로써, 공극부(20)에 대하여 충분양의 피검액을 공급할 수 있고, 또한 낭비되는 피검액이 공극부(20)에 공급되는 것을 방지할 수 있다. 또한 제어부는, 액량 검출부(17)가 액 저류부(16) 내에 있어서 피검액의 존재를 검출한 타이밍에 피검액 공급 밸브(21)를 폐쇄 상태로 전환해도 되고, 정해진 양의 피검액이 액 저류부(16)에 모인 타이밍에 피검액 공급 밸브(21)를 폐쇄 상태로 전환해도 된다.
도시의 액 저류부(16)는, 제 2 배출 밸브(26)를 개재하여 드레인 라인(36)에 접속되어 있다. 제 2 배출 밸브(26)가 폐쇄 상태에 놓여 있는 동안, 액 저류부(16)에 저류되어 있는 액체는, 드레인 라인(36)을 향해 배출되지 않는다. 한편, 제 2 배출 밸브(26)가 개방 상태에 놓여 있는 동안, 액 저류부(16)는 드레인 라인(36)에 연통하고, 액 저류부(16)에 저류되어 있는 액체는 드레인 라인(36)을 거쳐 드레인 탱크(43)로 배출된다.
pH 센서(15)는, 공극부(20) 내의 피검액에 접촉하도록 본체 블록(11)에 의해 지지되어 있고, 공극부(20)에 저류되어 있는 피검액의 pH를 검지한다. pH 센서(15)가 채용하는 구체적인 pH 계측 메커니즘은 한정되지 않는다. 통상은, 공극부(20)에 저류되어 있는 피검액을 pH 검지부(도 2의 부호 '15a' 참조)로 유도하고, 당해 pH 검지부로 유도된 피검액과 표준액과의 사이의 전위차를 측정함으로써, 피검액의 pH가 검지된다.
공극부(20)에는 세정 라인(33)이 더 연통한다. 세정 라인(33)은, 세정 유체를 공극부(20)로 보내기 위한 라인이며, 세정 라인(33)의 일부가 본체 블록(11)에 형성되어 있다. 도시의 세정 라인(33)은, 공극부(20)에 접속되고 또한, 세정액 탱크(41) 및 세정 가스 탱크(42)에도 접속되어 있고, 세정 유체로서 세정액 및 세정 가스를 세정 라인(33)으로 흘릴 수 있다.
세정 라인(33)에는, 세정액 공급 밸브(22), 세정액 규제 밸브(23) 및 세정 가스 규제 밸브(24)가 마련되어 있다. 세정액 공급 밸브(22)는, 세정 라인(33) 및 공극부(20)에 대한 세정액 및 세정 가스의 공급을 조정한다. 도시한 세정액 공급 밸브(22)는, 본체 블록(11)에 있어서, 후술하는 접속 라인(30)에 마련되어 있고, 접속 라인(30)에 대한 세정액 및 세정 가스의 공급을 조정한다. 세정액 규제 밸브(23)는, 세정액 탱크(41)로부터 세정액 공급 밸브(22)에 이르는 세정 라인(33)의 도중에 마련되어 있다. 세정 가스 규제 밸브(24)는, 세정 가스 탱크(42)로부터 세정액 공급 밸브(22)에 이르는 세정 라인(33)의 도중에 마련되어 있다.
도시의 본체 블록(11)은, 공극부(20)로부터 연장되는 접속 라인(30)을 가진다. 접속 라인(30)은, 공급 라인(31)의 적어도 일부를 구성하고, 또한 세정 라인(33)의 적어도 일부를 구성한다. 접속 라인(30) 중 공급 라인(31)을 구성하는 부분의 전체가, 세정 라인(33)의 일부를 구성한다. 이와 같이 접속 라인(30)의 일부가 공급 라인(31) 및 세정 라인(33)에 의해 공유되는 구성에 따르면, 세정 라인(33)으로 흐르게 되는 세정액 및 세정 가스에 의해, 공극부(20)뿐 아니라, 공급 라인(31)(특히 접속 라인(30)에 의해 구성되는 부분)도 세정할 수 있다.
또한, 공급 라인(31)이 세정 라인(33)보다 공극부(20)에 가까운 위치에 마련되어, 공급 라인(31)의 전체 길이를 효과적으로 짧게 할 수 있다. 피검액 탱크(40)로부터 공극부(20)에 이르는 공급 라인(31)의 길이를 짧게 함으로써, pH 계측 시에 공급 라인(31) 내에 보유되는 피검액의 양을 줄일 수 있고, 나아가서는 pH 계측에 의해 소비되는 피검액의 양을 저감시킬 수 있다.
도시의 본체 블록(11)은, 제 1 배출 라인(32)보다 하방에 있어서 공극부(20)에 연통하는 제 2 배출 라인(34)을 더 가진다. 제 2 배출 라인(34)은, 세정액 및 그 외의 액체를 공극부(20)로부터 외부로 배출하기 위한 라인이며, 특히, 제 1 배출 라인(32)으로부터 오버플로우되지 않는 공극부(20) 내의 액체를 배출할 수 있는 라인이다. 본체 블록(11)은, 제 2 배출 라인(34)에 접속되어 있는 제 1 배출 밸브(25)를 더 가진다. 도시의 제 2 배출 라인(34)은, 제 1 배출 밸브(25)를 개재하여 드레인 라인(36)에 접속되어 있고, 드레인 라인(36)은 드레인 탱크(43)에 접속되어 있다.
제 1 배출 밸브(25)는, 공극부(20)로부터 제 2 배출 라인(34)으로의 액체의 유입을 조정한다. 제 1 배출 밸브(25)가 개방 상태에 놓여 있는 동안, 제 2 배출 라인(34)은 개방되어 있고, 공극부(20) 내의 액체는 중력의 영향으로, 제 2 배출 라인(34) 및 드레인 라인(36)을 거쳐 드레인 탱크(43)로 배출된다. 한편, 제 1 배출 밸브(25)가 폐쇄 상태에 놓여 있는 동안, 제 2 배출 라인(34)은 폐쇄되어 있고, 제 2 배출 라인(34)으로부터 드레인 라인(36)으로 액체는 유입되지 않는다.
또한, 제 1 배출 라인(32)을 거쳐 공극부(20) 내의 액체를 충분히 배출할 수 있으면, 제 2 배출 라인(34) 및 제 1 배출 밸브(25)는 반드시 마련되지 않아도 된다. 예를 들면 공극부(20)를 세정액에 의해 세정할 시에, 세정액을 효율 좋게 배출하기 위하여, 제 1 배출 라인(32) 및 제 2 배출 라인(34)의 양방을 거쳐 세정액을 배출할 수 있다. 그러한 액체의 효율적인 배출이 불필요한 경우, 제 2 배출 라인(34)을 마련하지 않고, 제 1 배출 라인(32)에만 의해 공극부(20) 내의 액체를 배출해도 된다. 또한 피검액의 점도 등의 특성에 따라서는, 세정액에 의한 공극부(20) 및 공급 라인(31)의 세정이 불필요한 경우가 있다. 그러한 경우, 본체 블록(11)에 제 2 배출 라인(34)을 마련하지 않고, 제 1 배출 라인(32)에만 의해 공극부(20) 내의 액체(특히 피검액)를 충분히 배출할 수 있다. 또한 공극부(20)에 흘려지는 액체(특히 피검액)의 특성에 따라, 제 2 배출 라인(34) 경유로 공극부(20)로부터 액체를 배출할지 여부가 정해져도 된다.
도 2는 pH 계측 장치(10)의 구체적인 구조예를 나타내는 단면도이다. 도 2에 나타내는 pH 계측 장치(10)의 유로는, 도 1에 나타내는 유로 구조에 대응하고 있고, 이미 상술되어 있는 사항의 상세한 설명은 생략한다. 도 2에는, 주로, 본체 블록(11) 및 pH 센서(15)가 나타나 있다. 도 1에 나타나 있는 오버플로우 검출 유닛(18), 피검액 탱크(40), 세정액 탱크(41) 및 세정 가스 탱크(42) 등의 요소는, 도 2에서는 도시가 생략되어 있다.
또한 도 2에 있어서 제 1 배출 밸브(25)가 도시되어 있지 않지만, 도 2에 나타내는 pH 계측 장치(10)에 있어서 제 1 배출 밸브(25)는 제 2 배출 라인(34)에 대하여 수평 방향(즉 높이 방향(Dh)과 수직을 이루는 방향)에 마련되어 있다. 즉 제 1 배출 밸브(25)는, 도 2에 나타내는 본체 블록(11)에 의해 숨겨져 보이지 않는 위치에 마련되어 있기 때문에, 도 2에 있어서 도시되어 있지 않은 것 뿐이며, 실제로는 본체 블록(11)에 마련되어 있다.
일체 구조의 본체 블록(11)은, 계측부(12) 및 도입부(13)를 가진다. 도시의 계측부(12) 및 도입부(13)는, 동일 재료에 의해 구성되고, 이음새 없이 서로 이웃하고 있다. 계측부(12)에는, 공극부(20), 제 1 배출 라인(32) 및 제 2 배출 라인(34)이 마련되어 있고, pH 센서(15)는 계측부(12)에 있어서 지지되어 있다. 도입부(13)에는, 피검액 공급 밸브(21) 및 세정액 공급 밸브(22)가 마련되어 있다. 공극부(20)에 연통하는 공급 라인(31) 및 세정 라인(33)(접속 라인(30)을 포함함)은, 계측부(12) 및 도입부(13)의 양방에 걸쳐 마련되어 있다.
도 2에 나타내는 pH 계측 장치(10)에 있어서, 본체 블록(11)과 pH 센서(15)와의 사이에는 어댑터(19)가 개재된다. 어댑터(19)는, 어태치먼트로서 작용하여, pH 센서(15)를 고정적으로 지지하면서, 본체 블록(11)에 의해 고정적으로 지지된다. 또한, 어댑터(19)에 의한 pH 센서(15)의 지지 방법 및 본체 블록(11)에 의한 어댑터(19)의 지지 방법은 한정되지 않으며, 끼워 맞춤 또는 나사 감합 등의 임의의 고정 수단을 이용하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이 공극부(20)는 pH 센서(15) 및 본체 블록(11)에 의해 구획되어 있고, 공극부(20)의 단면 직경 및 용적은, 본체 블록(11)과 pH 센서(15)와의 사이의 거리에 따라 정해진다. 이 때문에 어댑터(19)에 따라, 본체 블록(11)에 대한 pH 센서(15)의 상대 위치가 정해져, 공극부(20)의 용적이 조정된다. 이 때문에, 실제로 사용하는 어댑터(19)의 특성을 적절히 선정함으로써, 피검액의 특성(점도 등)에 따른 적절한 간격을 pH 센서(15)와 본체 블록(11)과의 사이에 확보하여, 공극부(20)의 단면 직경 및 용적을 최적화할 수 있다.
또한 pH 계측에 사용되는 피검액의 양을 억제하는 관점으로부터는, 공극부(20)의 용적은 작은 편이 바람직하다. 단 공극부(20)의 단면 직경 및 용적이 과도하게 작으면, 공극부(20)의 유로 저항이 증대되어, 압력 손실이 커진다. 이 때문에, pH 계측에 의한 피검액의 소비량, 피검액의 점도 등의 특성, 및 그 외의 사정이 고려되어 정해지는 단면 직경 및 용적을 공극부(20)가 가질 수 있는, 적절한 어댑터(19)가 선정된다.
pH 센서(15)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, pH 검지부(15a)와, pH 검지부(15a)에 접속되는 도입 라인(15b)을 가진다. 공극부(20)에 저류되어 있는 피검액의 일부는, 도입 라인(15b)을 거쳐 pH 검지부(15a)로 유도된다. 그리고 pH 검지부(15a)에 의해, 유도된 피검액의 pH(엄밀하게는 표준액과 피검액과의 전위차)가 계측된다. 공극부(20) 내의 피검액이 도입 라인(15b)을 지나 pH 검지부(15a)에 확실하게 도달할 수 있도록, 높이 방향(Dh)에 관하여 pH 검지부(15a)보다 높은 위치에서, 제 1 배출 라인(32)은 공극부(20)에 대하여 접속되어 있다.
도 3은 제어부(50)의 기능 구성을 예시하는 블록도이다.
제어부(50)는, pH 센서(15)의 검지 결과 및 액량 검출부(17)의 검출 결과를 수신한다. 또한 제어부(50)는, 전자 밸브로서 구성되는 피검액 공급 밸브(21), 세정액 공급 밸브(22), 세정액 규제 밸브(23), 세정 가스 규제 밸브(24), 제 1 배출 밸브(25) 및 제 2 배출 밸브(26)의 각각의 개폐를 제어한다.
예를 들면, 제어부(50)는, 액량 검출부(17)의 검출 결과에 따라 피검액 공급 밸브(21)의 개폐를 제어한다. 제어부(50)가 액량 검출부(17)의 검출 결과에 따라 피검액 공급 밸브(21)를 자동적으로 개폐함으로써, 과도한 양의 피검액이 공극부(20)로 공급되는 것을 방지하면서, 충분양의 피검액을 공극부(20)로 공급할 수 있다.
제어부(50)는, pH 센서(15)의 검지 결과 및 액량 검출부(17)의 검출 결과를, 임의의 용도로 이용 가능하다. 예를 들면, 제어부(50)는, 피검액의 적정한 pH를 얻기 위하여, 액량 검출부(17)의 검출 결과를 이용해도 된다.
일반적으로, pH 센서에 의해 피검액의 pH를 안정적 또한 정확하게 검지하기 위해서는, pH 센서를 피검액에 어느 정도의 시간(통상은 1 ~ 5분 정도) 침지시키는 것이 바람직하다. 즉 pH 센서를 피검액에 접촉시킨 직후는, pH 센서의 검지 결과가 불안정하여, 검지 결과의 신뢰성이 결여된다. 이 때문에, pH 센서를 피검액에 접촉시킨 상태로 어느 정도의 시간 경과시킨 후에 얻어지는 pH 센서의 검지값을, 피검액의 pH 계측값으로서 채용하는 것이 바람직하다. 이 때문에 제어부(50)는, 액량 검출부(17)가 피검액을 검출하고 나서(즉 피검액 공급 밸브(21)가 폐쇄 상태로 전환되고 나서), 정해진 시간(예를 들면 2 분 정도) 경과 후에 pH 센서(15)에 의해 검지된 pH값을, 피검액의 pH 계측값으로서 채용할 수 있다.
또한 pH 센서(15)의 검지 결과는, pH 센서(15)로부터 제어부(50)로 계속적으로(규칙적으로) 송신되어도 되고, 제어부(50)로부터의 리퀘스트에 따라 pH 센서(15)로부터 제어부(50)로 송신되어도 된다.
[pH 계측 방법]
이어서, 도 1 및 도 2에 나타내는 pH 계측 장치(10)를 사용한 pH 계측 방법의 일례에 대하여 설명한다. 이하에 설명하는 pH 계측 장치(10)를 구성하는 각 요소의 동작은, 제어부(50)의 제어 하에서 행해진다.
본 예의 pH 계측 방법은, pH 계측 장치(10)에 있어서 공급 라인(31)으로부터 공극부(20)를 향해 피검액을 흘리는 단계와, 공극부(20) 내의 피검액에 접촉하는 pH 센서(15)에 의해 피검액의 pH를 계측하는 단계를 포함한다.
보다 구체적으로는, 피검액 공급 밸브(21)가 개방 상태에 놓이고 또한 세정액 공급 밸브(22) 및 제 1 배출 밸브(25)가 폐쇄 상태에 놓이고, 피검액 탱크(40)로부터 공급 라인(31)을 거쳐 공극부(20)로 피검액(샘플링액)이 공급된다. 그리고 액 저류부(16)에 피검액이 저류된 것을 액량 검출부(17)가 검출한 경우, 피검액 공급 밸브(21)는 폐쇄 상태에 놓이고, 공극부(20)로의 피검액의 공급이 정지된다. 그리고 액 저류부(16) 내의 피검액을 액량 검출부(17)가 검출한 후 또는 피검액 공급 밸브(21)가 폐쇄 상태에 놓인 후, 정해진 시간 경과 후에, pH 센서(15)(구체적으로 pH 검지부(15a))에 의해 검지되는 pH값이 피검액의 pH 계측값으로서 취득된다.
또한 복수 종류의 처리액(제 1 처리액 및 제 2 처리액)의 pH를 연속적으로 계측할 시에 행해지는 공극부(20)의 세정 처리는, 일례로서, 이하와 같이 실시된다.
즉, 피검액 공급 밸브(21)가 개방 상태에 놓이고 또한 세정액 공급 밸브(22) 및 제 1 배출 밸브(25)가 폐쇄 상태에 놓이고, 공급 라인(31)이 제 1 처리액의 공급원(도시 생략 ; 피검액 탱크(40) 참조)에 접속된다. 이에 의해 제 1 처리액이 공급 라인(31)을 거쳐 공극부(20)로 공급되고, pH 센서(15)에 의해 제 1 처리액의 pH가 검지된다.
제 1 처리액의 pH 계측 후, 피검액 공급 밸브(21) 및 세정 가스 규제 밸브(24)가 폐쇄 상태에 놓이고 또한 세정액 규제 밸브(23) 및 세정액 공급 밸브(22)가 개방 상태에 놓이고, 세정 라인(33)을 거쳐 세정액 탱크(41)로부터 공극부(20)로 세정액이 공급된다. 이에 의해 접속 라인(30) 및 공극부(20)에 잔존하는 제 1 처리액이 씻겨내진다.
이 때, 공극부(20)로부터 오버플로우되어 제 1 배출 라인(32)으로 유입된 세정액은, 연락 라인(35)을 거쳐 액 저류부(16)로 보내진다. 제 2 배출 밸브(26)를 개방 상태로 놓음으로써, 액 저류부(16) 내의 세정액은 드레인 라인(36)을 거쳐 드레인 탱크(43)로 배출된다. 또한 필요에 따라 제 1 배출 밸브(25)가 개방 상태에 놓이고, 공극부(20) 내의 세정액이, 제 2 배출 라인(34) 및 드레인 라인(36)을 거쳐 드레인 탱크(43)로 배출된다.
이 후, 피검액 공급 밸브(21) 및 세정액 규제 밸브(23)가 폐쇄 상태에 놓이고, 세정액 공급 밸브(22) 및 세정 가스 규제 밸브(24)가 개방 상태에 놓이고, 세정 라인(33)을 거쳐 세정 가스 탱크(42)로부터 공극부(20)로 세정 가스(예를 들면 N2 등의 압축 기체)가 들어온다. 이에 의해, 접속 라인(30) 및 공극부(20) 내의 잔존액을, 세정 가스에 의해 날려, 제 1 배출 라인(32) 및/또는 제 2 배출 라인(34)으로부터 배출할 수 있다.
이 후, 세정액 공급 밸브(22), 세정액 규제 밸브(23), 세정 가스 규제 밸브(24) 및 제 1 배출 밸브(25)가 폐쇄 상태에 놓이고 또한 피검액 공급 밸브(21)가 개방 상태에 놓이고, 제 2 처리액의 공급원(도시 생략)이 공급 라인(31)에 접속된다. 이에 의해 제 2 처리액이 공급 라인(31)을 거쳐 공극부(20)로 공급되고, pH 센서(15)에 의해 제 2 처리액의 pH를 검지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태의 pH 계측 장치(10) 및 pH 계측 방법에 따르면, 공극부(20), 공급 라인(31), 제 1 배출 라인(32) 및 피검액 공급 밸브(21)가 일체 구조의 본체 블록(11)에 마련된다. 이에 의해, 공급 라인(31)의 전체 길이를 짧게 하여 공급 라인(31)의 용적을 작게 할 수 있어, 공급 라인(31) 내에 보유되는 피검액의 양을 억제하여, 피검액 공급 밸브(21)로부터 공극부(20)를 향해 보내는 피검액의 양을 줄일 수 있다.
종래는, 별체의 도입 블록 및 계측 블록이 이음새를 개재하여 서로 연결되고, 도입 블록의 공급 라인과 계측 블록의 공급 라인이, 이음새에 형성된 공급 라인을 개재하여 연결되어 있었다. 한편, 일체 구조의 본체 블록(11)을 구비하는 상술한 pH 계측 장치(10)에 따르면, 도입부(13) 및 계측부(12)에 걸쳐 공급 라인(31)이 계속적으로 연장되어 있기 때문에, 종래 필요하게 되고 있던 이음새가 본래적으로 불필요하다. 이 때문에, 상술한 pH 계측 장치(10)에서는, 적어도 종래의 이음새에 형성되어 있던 공급 라인에 상당하는 부분이 불필요하며, 그에 따라 공급 라인(31)의 전체 길이를 짧게 할 수 있다.
본건 발명자는, 별체의 도입 블록 및 계측 블록이 이음새를 개재하여 서로 연결되는 종래 타입의 pH 계측 장치와, 상술한 일체 구조의 본체 블록(11)을 구비하는 pH 계측 장치(10)에 기초하여, 다양한 시뮬레이션을 행했다. 그 결과, 종래 타입의 pH 계측 장치에 비해, 일체 구조의 본체 블록(11)을 구비하는 상술한 pH 계측 장치(10)에 따르면, pH 계측에 사용하는 피검액(샘플링액)의 양을 1/10 정도 이하로 저감하는 것도 가능한 것을 알았다.
이와 같이 공극부(20), 공급 라인(31), 제 1 배출 라인(32) 및 피검액 공급 밸브(21)를 일체 구조의 본체 블록(11)에 마련함으로써, 피검액의 pH를 계측할 시에, 피검액의 사용량을 억제하면서, 공극부(20)로 피검액을 신속하게 보낼 수 있다.
또한 어댑터(19)를 구분 사용하여 pH 센서(15)와 본체 블록(11)과의 사이의 거리를 조정함으로써, 공극부(20)의 단면 직경 및 용적을, 피검액의 점도 등의 특성에 따라 최적화할 수 있다. 공극부(20)의 단면 직경 및 용적을 최적화함으로써, 공극부(20)에 대하여 필요 충분양의 피검액을 저류할 수 있어, pH 계측으로 소비되는 피검액의 낭비를 저감하면서, pH 계측을 적절하게 행할 수 있다.
또한 상술한 pH 계측 장치(10)에 따르면, 공극부(20)로부터 배출된 피검액이 액 저류부(16)에 있어서 액량 검출부(17)에 의해 검출되고, 액량 검출부(17)의 검출 결과에 따라 피검액 공급 밸브(21)가 개폐 제어된다. 이에 의해, 공급 라인(31)을 거쳐 공극부(20)로 공급하는 피검액의 양을 억제하면서, 확실하게 공극부(20)를 pH 계측에 필요한 양의 피검액으로 채울 수 있다.
이와 같이 상술한 pH 계측 장치(10) 및 pH 계측 방법은, pH 계측을 위하여 사용되는 피검액의 양을 저감시키는데 유효하며, 피검액의 pH를 정밀도 좋게 계측할 수 있다.
[응용예]
상술한 pH 계측 장치(10) 및 pH 계측 방법은, 다양한 장치, 방법, 및 그 외의 관련 기술에 대하여 응용 가능하며, 응용 대상은 한정되지 않는다. 예를 들면, 도금 처리 등의 약액 처리를 행하는 반도체 처리 시스템에 대해서도, 상술한 pH 계측 장치(10) 및 pH 계측 방법을 응용하는 것이 가능하다.
도 4는 반도체 처리 시스템(70)의 일례를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 4에 나타내는 반도체 처리 시스템(70)은, 혼합액 탱크(51), 반도체 처리 장치(55), 및 도 1 및 도 2에 나타내는 pH 계측 장치(10)를 구비한다.
혼합액 탱크(51)는, 복수 종류의 약액을 함유하는 혼합액을 저류한다. 혼합액 탱크(51)에는, 복수의 약액 공급부(제 1 약액 공급부(61), 제 2 약액 공급부(62) 및 제3 약액 공급부(63))가 접속되어 있고, 각각의 약액 공급부로부터 대응하는 약액이 공급된다. 각각의 약액 공급부로부터 혼합액 탱크(51)로 공급되는 약액이 혼합액 탱크(51)에 있어서 교반기(도시 생략)에 의해 혼합됨으로써, 혼합액 탱크(51)에 있어서 혼합액이 조제된다.
이와 같이 하여 조제되는 혼합액의 구체적인 성분은 한정되지 않는다. 예를 들면, 혼합액 탱크(51)에 있어서 조제되는 혼합액은, 반도체 웨이퍼의 도금 처리에 이용되는 도금액이어도 된다.
반도체 처리 장치(55)는, 혼합액 송출 라인(52)을 개재하여 혼합액 탱크(51)에 접속되어 있는 혼합액 공급 노즐(56)을 가지고, 혼합액 공급 노즐(56)로부터 토출되는 혼합액을 반도체 처리에 사용할 수 있다. 예를 들면, 반도체 처리 장치(55)에 있어서 유지되어 있는 웨이퍼(도시 생략)의 처리면에, 혼합액 공급 노즐(56)로부터 토출되는 혼합액(예를 들면 도금액)을 부여해도 된다.
상술한 도 4에 나타내는 반도체 처리 시스템(70)에 있어서, pH 계측 장치(10)의 공급 라인(31)은, 혼합액 송출 라인(52)을 개재하여 혼합액 탱크(51)에 접속되어 있다. 혼합액 탱크(51)에 저류되어 있는 혼합액의 일부가, 혼합액 송출 라인(52) 및 공급 라인(31)을 거쳐 pH 계측 장치(10)로 공급된다. 또한 공급 라인(31)은, 혼합액 송출 라인(52) 이외의 라인을 개재하여 혼합액 탱크(51)에 접속되어 있어도 된다. 또한 혼합액 송출 라인(52)은, 분기 라인이 도중에서 파생하여, 당해 분기 라인의 단부가 혼합액 탱크(51)에 접속되어 있어도 된다. 이 경우, 혼합액 탱크(51)로부터 혼합액 송출 라인(52)으로 유입된 혼합액을, 분기 라인을 거쳐 혼합액 탱크(51)로 되돌릴 수 있기 때문에, 혼합액을 순환시킬 수 있다.
상술한 반도체 처리 시스템(70)에 있어서, 예를 들면, 제 1 약액 공급부(61)로부터의 제 1 약액 및 제 2 약액 공급부(62)로부터의 제 2 약액을 혼합액 탱크(51)에서 혼합하여 중간액을 조제해도 된다. 또한 이 후, 당해 중간액에 대하여 제 3 약액 공급부(63)로부터의 제 3 약액이 더해져도 된다. 이 경우, 제 1 약액 및 제 2 약액의 혼합액의 pH를 pH 계측 장치(10)에 의해 계측하면서, 중간액을 조제해도 된다. 또한 중간액 및 제 3 약액의 혼합액의 pH를 pH 계측 장치(10)에 의해 계측하면서, 최종적인 혼합액을 조제해도 된다. 이 조제 방법에 따르면, 최종적인 혼합액의 pH뿐 아니라, 중간액의 pH도 원하는 값으로 조제할 수 있기 때문에, 원하는 혼합액을 고정밀도로 조제하는 것이 가능하다.
특히, 상술한 pH 계측 장치(10) 및 pH 계측 방법을 이용함으로써, 매우 적은 양의 피검액(샘플링액)을 사용하여 피검액의 pH를 계측할 수 있다. 이 때문에, 중간액을 조제할 시의 pH 계측으로 소비되는 약액량이 적게 해결되며, 또한 최종적인 혼합액을 조제할 시의 pH 계측으로 소비되는 약액량이 적게 해결된다. 이에 의해, pH 계측에 기인하여 최종적인 혼합액에 있어서의 약액의 함유량 및 함유비가 원하는 함유량 및 함유비로부터 크게 어긋나는 것을, 효과적으로 방지할 수 있다. 이와 같이 도 4에 나타내는 반도체 처리 시스템(70)에 따르면, 고품질의 혼합액을 혼합액 탱크(51)에서 조제하여 반도체 처리 장치(55)로 공급할 수 있다.
[변형예]
본 개시는 상기 실시의 형태 및 변형예 그대로에 한정되는 것은 아니고, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시의 형태 및 변형예에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해, 각종 장치 및 방법이 구성되어도 된다. 실시의 형태 및 변형예에 나타나는 모든 구성 요소로부터 몇 개의 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 상이한 실시의 형태 및 변형예에 걸친 구성 요소를 적절히 조합해도 된다.
예를 들면, pH 계측 장치(10)의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 시에, 컴퓨터가 pH 계측 장치(10)를 제어하여 상술한 pH 계측 방법을 실행시키는 프로그램, 및 그러한 프로그램이 기록된 기록 매체로서, 본 개시가 구체화되어도 된다.
10 : pH 계측 장치
11 : 본체 블록
15 : pH 센서
20 : 공극부
21 : 피검액 공급 밸브
31 : 공급 라인
32 : 제 1 배출 라인

Claims (8)

  1. 피검액의 pH를 계측하는 pH 계측 장치로서,
    공극부와, 상기 공극부에 연통하는 공급 라인과, 상기 공극부에 연통하는 제 1 배출 라인과, 상기 공급 라인으로의 상기 피검액의 공급을 조정하는 피검액 공급 밸브를 가지는 본체 블록으로서, pH 센서가 상기 공극부 내의 상기 피검액에 접촉하도록 상기 pH 센서를 지지하는 일체 구조의 본체 블록을 구비하는 pH 계측 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체 블록은, 계측부 및 도입부를 가지고,
    상기 공극부 및 상기 제 1 배출 라인은, 상기 계측부에 마련되고,
    상기 피검액 공급 밸브는, 상기 도입부에 마련되고,
    상기 공급 라인은, 상기 계측부 및 상기 도입부에 마련되고,
    상기 계측부 및 상기 도입부는, 이음새 없이 이웃하고 있는 pH 계측 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 본체 블록은,
    상기 공극부에 연통하는 세정 라인과,
    상기 세정 라인에 대한 세정액의 공급을 조정하는 세정액 공급 밸브를 가지는 pH 계측 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 본체 블록은, 상기 공극부로부터 연장되는 접속 라인을 가지고,
    상기 접속 라인은, 상기 공급 라인의 적어도 일부를 구성하고, 또한 상기 세정 라인의 적어도 일부를 구성하고,
    상기 접속 라인 중 상기 공급 라인을 구성하는 부분의 전체가, 상기 세정 라인의 일부를 구성하는 pH 계측 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 본체 블록은,
    상기 제 1 배출 라인보다 하방에 있어서 상기 공극부에 연통하는 제 2 배출 라인과,
    상기 공극부로부터 상기 제 2 배출 라인으로의 액체의 유입을 조정하는 배출 밸브를 가지는 pH 계측 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 배출 라인을 개재하여 상기 공극부에 연통하는 액 저류부와,
    상기 액 저류부에 저류되는 액을 검출하는 액량 검출부를 더 구비하고,
    상기 공극부로부터 오버플로우되어 상기 제 1 배출 라인으로 유입된 액체가 상기 액 저류부로 보내지는 pH 계측 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체 블록과 상기 pH 센서와의 사이에 개재하는 어댑터를 구비하고,
    상기 어댑터에 따라, 상기 본체 블록에 대한 상기 pH 센서의 상대 위치가 정해져 상기 공극부의 용적이 조정되는 pH 계측 장치.
  8. pH 계측 장치에 있어서 공급 라인으로부터 공극부를 향해 피검액을 흘리는 단계와,
    상기 공극부 내의 상기 피검액에 접촉하는 pH 센서에 의해 상기 피검액의 pH를 계측하는 단계를 포함하고,
    상기 pH 계측 장치는, 일체 구조의 본체 블록을 구비하고,
    상기 본체 블록은, 상기 공극부와, 상기 공극부에 연통하는 공급 라인과, 상기 공극부에 연통하는 제 1 배출 라인과, 상기 공급 라인으로의 상기 피검액의 공급을 조정하는 피검액 공급 밸브를 가지고, 상기 pH 센서가 상기 공극부 내의 상기 피검액에 접촉하도록 상기 pH 센서를 지지하는,
    pH 계측 방법.
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