本發(fā)明涉及一種制造稀釋液的稀釋液制造方法以及稀釋液制造裝置。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體裝置、液晶顯示器的制造過程中，作為硅晶圓、液晶面板用玻璃基板的清洗液，采用使用超純水稀釋氨水等藥液所得到的稀釋液。作為稀釋液的制造方法，已知的是對(duì)朝向使用點(diǎn)供給的超純水添加微少量的藥液的方法，并提出了多種方法。

例如，專利文獻(xiàn)1中提出如下一種方法：使用藥液供給泵向超純水所流動(dòng)的配管內(nèi)添加藥液罐體內(nèi)的藥液，并且測(cè)定添加藥液后的超純水(藥液的稀釋液)的電導(dǎo)率，基于該測(cè)定值來調(diào)節(jié)藥液的添加量。

另外，專利文獻(xiàn)2中提出如下一種方法：將設(shè)置有閥的多根細(xì)管并列地連結(jié)于超純水流通的流通管與藥液的供給裝置之間，將向流通管添加藥液時(shí)的壓力設(shè)為某個(gè)固定值，根據(jù)打開的閥的數(shù)量來控制藥液向流通管的供給量。

并且，專利文獻(xiàn)3中提出如下一種方法：使用藥液供給管將清洗液供給管與藥液貯存容器連接，只基于清洗液供給管中的清洗液的流量來調(diào)整向藥液貯存容器內(nèi)供給的氣體的壓力，由此控制從藥液供給管向清洗液供給管添加的藥液量。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2000-208471號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2003-311140號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特許第3343776號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

但是，在上述的專利文獻(xiàn)1、2、3中記載的稀釋液的制造方法中，分別存在以下問題點(diǎn)。

在專利文獻(xiàn)1所記載的稀釋液的制造方法中，在由于藥液供給泵的脈動(dòng)的影響而稀釋液中的藥液的濃度不均勻的情況下，或者在設(shè)定了高稀釋倍率的情況下，需要使將藥液暫時(shí)稀釋到某種程度后的藥液貯存在罐體中，并將稀釋后的藥液添加到超純水中。

另外，在專利文獻(xiàn)2所記載的稀釋液的制造方法中，需要設(shè)置多個(gè)設(shè)置有閥的細(xì)管，因此裝置構(gòu)造變得復(fù)雜。并且，能夠制造的稀釋液的濃度取決于所設(shè)置的細(xì)管的根數(shù)，因此難以準(zhǔn)確地制造規(guī)定濃度的稀釋液。

另外，在專利文獻(xiàn)3所記載的稀釋液的制造方法中，只基于清洗液的流量來調(diào)整藥液貯存容器內(nèi)的壓力。因此，在藥液貯存容器內(nèi)的藥液濃度由于藥液揮發(fā)或分解等而發(fā)生了變動(dòng)的情況下，會(huì)導(dǎo)致所得到的稀釋液的濃度從目標(biāo)值偏離。

由此，本發(fā)明是鑒于上述的各問題點(diǎn)而完成的，目的在于提供一種稀釋液的制造方法以及制造裝置，不使裝置構(gòu)造變得復(fù)雜就能夠?qū)⑽⑸倭康母邼舛纫后w精確地添加到稀釋介質(zhì)，以得到規(guī)定濃度的稀釋液。

用于解決問題的方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，提供一種稀釋液制造方法，通過對(duì)第一液體添加第二液體來制造第二液體的稀釋液，該稀釋液制造方法包括以下步驟：使第一液體在第一配管中流動(dòng)；以及對(duì)用于貯存第二液體的罐體內(nèi)的壓力進(jìn)行控制，通過用于將罐體與第一配管連接的第二配管來將第二液體添加到第一配管內(nèi)的第一液體，其中，在添加第二液體的步驟中包括以下步驟：測(cè)定在第一配管內(nèi)流動(dòng)的第一液體的流量或稀釋液的流量；測(cè)定稀釋液的成分濃度；以及基于流量的測(cè)定值和成分濃度的測(cè)定值，來控制罐體內(nèi)的壓力，使得稀釋液的成分濃度為規(guī)定值。

并且，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方式，提供一種稀釋液制造裝置，通過對(duì)第一液體添加第二液體來制造第二液體的稀釋液，該稀釋液制造裝置具有：第一配管，其用于供給第一液體；罐體，其用于貯存第二液體；第二配管，其用于將第二液體從罐體供給到第一配管內(nèi)；流量計(jì)，其測(cè)定在第一配管內(nèi)流動(dòng)的第一液體的流量或稀釋液的流量；測(cè)定器，其測(cè)定稀釋液的成分濃度；控制部，其基于流量計(jì)的測(cè)定值和測(cè)定器的測(cè)定值，來控制罐體內(nèi)的壓力，使得稀釋液的成分濃度為規(guī)定值。

上述的方法及裝置的發(fā)明解決了專利文獻(xiàn)1、2、3各自記載的稀釋液的制造方法中存在的問題點(diǎn)。即，在本發(fā)明的稀釋液制造方法以及稀釋液制造裝置中，通過對(duì)收容第二液體的罐體內(nèi)的壓力進(jìn)行控制，來對(duì)在第一配管與經(jīng)由第二配管而連接于第一配管的罐體之間產(chǎn)生的壓力梯度進(jìn)行調(diào)整，并將罐體內(nèi)的第二液體添加到在第一配管內(nèi)流動(dòng)的第一液體。第二液體是想要稀釋的藥液，第一液體是純水等稀釋介質(zhì)，通過對(duì)稀釋介質(zhì)添加藥液而得到的液體是藥液的稀釋液。這種藥液添加方法在以下點(diǎn)上與專利文獻(xiàn)2、3所記載的稀釋液的制造方法不同。

在本發(fā)明的稀釋液制造方法以及稀釋液制造裝置中，測(cè)定在第一配管中流動(dòng)的稀釋液的流量和成分濃度，基于流量的測(cè)定值和成分濃度的測(cè)定值，調(diào)節(jié)罐體內(nèi)壓力，來控制來自罐體的藥液的添加量。與此相對(duì)，在專利文獻(xiàn)2、3所記載的稀釋液的制造方法中，測(cè)定第一配管中流動(dòng)的稀釋液的流量和成分濃度中的一方，基于該一方的測(cè)定值來控制來自罐體的藥液的添加量。此處提及的“成分濃度”是指來自于藥液的成分的濃度。稀釋液中的成分濃度能夠直接測(cè)定，或者能夠根據(jù)導(dǎo)電率等間接地測(cè)定。

在只基于稀釋液的流量的測(cè)定值對(duì)來自罐體的藥液的添加量進(jìn)行控制的情況下，例如，在罐體內(nèi)的藥液濃度由于藥液揮發(fā)或分解等而發(fā)生了變動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致所得到的稀釋液的成分濃度從目標(biāo)值偏離。另外，在只基于稀釋液的成分濃度的測(cè)定值對(duì)藥液的添加量進(jìn)行控制的情況下，例如在稀釋液的流量發(fā)生了變動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生測(cè)定器檢測(cè)出成分濃度為止的時(shí)間的偏移，因此無法在流量變動(dòng)初期將稀釋液的成分濃度維持為規(guī)定值。由此，為了即使稀釋液或第一液體(稀釋介質(zhì))的流量發(fā)生變動(dòng)或罐體內(nèi)的第二液體(藥液)的濃度發(fā)生變動(dòng)也得到規(guī)定的成分濃度的稀釋液，需要基于稀釋液的流量和成分濃度這兩方的測(cè)定值來控制罐體內(nèi)壓力。

在本發(fā)明中，測(cè)定第一配管中流動(dòng)的稀釋液的流量和成分濃度，或測(cè)定第一配管中流動(dòng)的第一液體的流量和成分濃度，基于流量的測(cè)定值和成分濃度的測(cè)定值來控制罐體內(nèi)的壓力，使得稀釋液的成分濃度為規(guī)定值。因此，與專利文獻(xiàn)2、3所記載的稀釋液的制造方法相比，能夠更準(zhǔn)確地得到規(guī)定的成分濃度的稀釋液。

如上述那樣，本發(fā)明的稀釋液制造裝置通過控制罐體內(nèi)壓力，調(diào)整罐體與第一配管之間的壓力梯度，來控制通過第二配管的第二液體(藥液)的供給量。該流量控制應(yīng)用了關(guān)于圓形管路內(nèi)的層流的水頭損失的哈根-泊肅葉(Hagen·Poiseuille)定律。

<哈根-泊肅葉定律>

通過以下數(shù)式求出具有粘性的液體在固定時(shí)間內(nèi)流動(dòng)直徑為D[m]、長(zhǎng)度為L(zhǎng)[m]的圓管的量Q[m³/s]。

Q＝π×D⁴×ΔP÷(128×μ×L)

也就是說，“流量Q[m³/s]與直徑D[m]的4次方成比例，與管的兩端的壓力梯度ΔP[Pa]成比例，與管的長(zhǎng)度L[m]成反比例，與粘性系數(shù)μ[Pa·s]成反比例”。將此稱作哈根-泊肅葉定律。

也就是說，在本發(fā)明的稀釋液制造裝置中，在決定了在第二配管中流動(dòng)的第二液體的種類的基礎(chǔ)上，只對(duì)罐體內(nèi)壓力進(jìn)行控制，由此能夠?qū)νㄟ^第二配管的第二液體(藥液)的供給量進(jìn)行控制。進(jìn)一步地說，在實(shí)際制作并使用本發(fā)明的稀釋液制造裝置時(shí)，第二配管的長(zhǎng)度L和內(nèi)徑D以及在該第二配管中流動(dòng)的第二液體的粘性μ的值是固定的值，因此只使用與第二配管的兩端之間的壓力梯度ΔP對(duì)應(yīng)的罐體內(nèi)壓力，就能夠?qū)Φ诙涔軆?nèi)的流量Q進(jìn)行比例控制。

另外，哈根-泊肅葉定律是以管路內(nèi)的流動(dòng)是層流為前提的，層流是指規(guī)則正確的有序的流動(dòng)。另一方面，紊流是指不規(guī)則的流動(dòng)。

層流與紊流的大致的區(qū)別一般是根據(jù)雷諾數(shù)Re判斷的。層流范圍被認(rèn)為是Re≤2300，紊流范圍被認(rèn)為是Re>2300。雷諾數(shù)Re是使用流體中發(fā)揮作用的慣性力與粘性力之比定義的無量綱數(shù)。

在此，當(dāng)將動(dòng)粘性系數(shù)設(shè)為ν[m²/s]、將管內(nèi)的平均流速設(shè)為u[m/s]、將管的內(nèi)徑設(shè)為D[m]時(shí)，使用以下式子定義雷諾數(shù)Re[-]。

Re＝u×D÷v

根據(jù)該式子，管內(nèi)的平均流速u[m/s]越快、管的內(nèi)徑D[m]越大、動(dòng)粘性系數(shù)ν[m²/s]越小，則雷諾數(shù)Re越大，管內(nèi)的流動(dòng)越容易變?yōu)槲闪鳌?/p>

在管內(nèi)的流動(dòng)變?yōu)槲闪鞯那闆r下，上述的哈根-泊肅葉定律不成立，因此難以根據(jù)第二配管的兩端之間的壓力梯度ΔP(以下有時(shí)稱為壓差)來對(duì)在第二配管內(nèi)流動(dòng)的第二液體的流量Q進(jìn)行比例控制。由此，管內(nèi)中流動(dòng)的液體的流動(dòng)為層流在對(duì)該液體的流量進(jìn)行控制方面是重要的。特別是在即使稀釋液的流量發(fā)生變動(dòng)也將稀釋液的成分濃度控制為規(guī)定值這種精準(zhǔn)控制的情況下，管內(nèi)中流動(dòng)的液體的流動(dòng)為層流是非常重要的。因而，在實(shí)施本發(fā)明的情況下，期望在第二配管內(nèi)流動(dòng)的液體的流動(dòng)為層流。

另外，在本發(fā)明中，為了更精準(zhǔn)控制要制造的稀釋液的成分濃度，期望用于供給第二液體(想要稀釋的藥液)的第二配管的內(nèi)徑超過0.1mm且在4mm以下。

以下，對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行說明。管內(nèi)的平均流速u[m/s]能夠使用流量Q[m³/s]以及直徑D[m]以u(píng)＝4×Q÷(π×D²)這樣的式子定義。因而，上述的雷諾數(shù)Re[-]的式子還能夠使用流量Q[m³/s]、直徑D[m]以及動(dòng)粘性系數(shù)ν[m²/s]以Re＝4×Q÷(π×D×ν)這樣的其它式子表示。

在此，當(dāng)想要使在第二配管內(nèi)流動(dòng)的第二液體保持層流狀態(tài)地以某個(gè)流量Q流動(dòng)時(shí)，動(dòng)粘性系數(shù)ν取決于流動(dòng)的液體和配管摩擦，因此僅僅是只對(duì)第二配管的內(nèi)徑D適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定。在該情況下，如根據(jù)上述其它的式子可知的那樣，在流量相同的情況下，第二配管的內(nèi)徑D越大，則管內(nèi)的流動(dòng)越容易變?yōu)閷恿?。然而，?dāng)使第二配管的內(nèi)徑D大時(shí)，如根據(jù)哈根-泊肅葉定律可知的那樣，第二配管的兩端之間的壓力梯度ΔP會(huì)變小。即使壓力梯度ΔP過于小，也容易對(duì)第二配管內(nèi)的流量調(diào)整產(chǎn)生罐體內(nèi)壓力的微小的設(shè)定誤差、管內(nèi)的壓力變動(dòng)的影響，因此有時(shí)實(shí)質(zhì)上不能夠?qū)⒌诙涔軆?nèi)的流量調(diào)整為規(guī)定值。

根據(jù)以上內(nèi)容可知，在本發(fā)明的稀釋液制造裝置中，在第二配管的內(nèi)徑被設(shè)定為固定的范圍內(nèi)的情況下，在第二配管內(nèi)流動(dòng)的第二液體的流動(dòng)容易變?yōu)閷恿?，從而易于?duì)第二液體的流量進(jìn)行比例控制。

如實(shí)施例的表1所示的那樣，在第二配管的內(nèi)徑D大于4mm的情況下，流動(dòng)隨著第二配管內(nèi)的流量Q增多而容易變?yōu)槲闪?，并且壓力梯度ΔP隨著第二配管內(nèi)的流量Q減少而變得過于小。因此，有時(shí)難以對(duì)來自第二配管的液體添加量進(jìn)行控制。另外，在第二配管的內(nèi)徑D為0.1mm以下的情況下，管內(nèi)徑過于小而壓力梯度ΔP變得過于大，因此現(xiàn)實(shí)上有時(shí)難以對(duì)來自第二配管的液體添加量進(jìn)行控制。由此，通過使第二配管的內(nèi)徑為超過0.1mm且在4mm以下的范圍內(nèi)，能夠準(zhǔn)確地得到規(guī)定的成分濃度的稀釋液。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，基于所制造的稀釋液的流量的測(cè)定值以及成分濃度的測(cè)定值，來適當(dāng)?shù)乜刂瀑A存有想要稀釋的高濃度液體的罐體內(nèi)的壓力，因此能夠?qū)⒏邼舛纫后w精確地添加到稀釋介質(zhì)中而制造規(guī)定的成分濃度的稀釋液。除此之外，根據(jù)本發(fā)明，裝置構(gòu)造也不會(huì)變得復(fù)雜。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的稀釋液制造裝置的概念圖。

圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的稀釋液制造裝置的概念圖。

圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的稀釋液制造裝置的概念圖。

圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施例1的稀釋液制造裝置的概念圖。

圖5是實(shí)施例1中的使用點(diǎn)使用水量變動(dòng)的曲線圖。

圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施例2的稀釋液制造裝置的概念圖。

圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施例3的稀釋液制造裝置的概念圖。

圖8是示出比較例1的稀釋液制造裝置的概念圖。

圖9是示出比較例2的稀釋液制造裝置的概念圖。

圖10是示出改變管的內(nèi)徑來調(diào)查向管通水時(shí)的流量與管兩端之間的壓差之間的關(guān)系所得到的結(jié)果的曲線圖。

圖11是示出改變管的內(nèi)徑來調(diào)查向管通水時(shí)的雷諾數(shù)與管兩端之間的壓差之間的關(guān)系所得到的結(jié)果的曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖來對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。

(實(shí)施方式1)

圖1示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的稀釋液制造裝置。但是，雖然圖1中沒有進(jìn)行記載，但是也可以在圖中的配管系統(tǒng)中設(shè)置過濾器、閥等。

實(shí)施方式1的稀釋液制造裝置具備：第一配管11，其向使用點(diǎn)供給第一液體；罐體12，其貯存第二液體；以及第二配管13，其將第二液體從罐體12供給到第一配管11內(nèi)。第二液體是想要稀釋的藥液，第一液體是用于稀釋第二液體的純水等稀釋介質(zhì)。因而，通過對(duì)第一液體供給第二液體而得到的液體是第二液體的稀釋液。

第一配管11的中途具有用于連結(jié)第二配管13的連結(jié)部11a。在第一配管11的比連結(jié)部11a靠上游側(cè)的部分設(shè)置有流量計(jì)14，該流量計(jì)14用于測(cè)定第一配管11內(nèi)流動(dòng)的第一液體的流量。在第一配管11的靠連結(jié)部11a的下游側(cè)的部分設(shè)置有測(cè)定器15，該測(cè)定器15用于測(cè)定稀釋液的成分濃度。

連結(jié)部11a中將第一配管11與第二配管13連結(jié)的連結(jié)方法如果是使第一液體與第二液體適當(dāng)?shù)鼗旌系倪B結(jié)方法即可，沒有特別限制。例如，以使第二配管13的前端位于第一配管11的中心部的方式將第一配管11與第二配管13連接能夠有效地將第一液體與第二液體混合，因此是優(yōu)選的。

罐體12與罐體內(nèi)壓力調(diào)整器16相連接，該罐體內(nèi)壓力調(diào)整器16用于將罐體內(nèi)壓力調(diào)整為規(guī)定值。并且，實(shí)施方式1的稀釋液制造裝置具備控制部17，該控制部17基于流量計(jì)14的測(cè)定值和測(cè)定器15的測(cè)定值，來計(jì)算使稀釋液的成分濃度為規(guī)定值時(shí)的罐體內(nèi)壓力的目標(biāo)值，對(duì)罐體內(nèi)壓力調(diào)整器16進(jìn)行控制，以將罐體內(nèi)壓力調(diào)整為該目標(biāo)值。

罐體內(nèi)壓力調(diào)整器16如果能夠基于控制部17的命令立即調(diào)整壓力即可，其結(jié)構(gòu)沒有特別限制，但是優(yōu)選的是，包含用于向罐體12內(nèi)的上部供給惰性氣體的氣體供給部以及用于調(diào)整該惰性氣體的供給壓力的調(diào)節(jié)器而構(gòu)成。作為惰性氣體的種類，沒有特別限制，但是優(yōu)選的是能夠比較容易地使用的氮?dú)?。另外，關(guān)于流量計(jì)14及測(cè)定器15進(jìn)行的測(cè)定，既可以是連續(xù)的測(cè)定，也可以是每隔固定時(shí)間進(jìn)行的測(cè)定。

在控制部17中，為了將所制造的稀釋液的成分濃度設(shè)為規(guī)定值，計(jì)算第二液體的供給量相對(duì)于由流量計(jì)14測(cè)定的第一液體的流量為何種程度是良好的。接著，計(jì)算與所計(jì)算出的供給量對(duì)應(yīng)的罐體12內(nèi)的壓力的目標(biāo)值。此時(shí)，根據(jù)哈根-泊肅葉定律，第二配管13中流動(dòng)的第二液體的流量Q與第二配管13的兩端的壓力梯度ΔP成比例這種關(guān)系成立。因此，以壓力梯度ΔP與第一液體的流量的變化以某個(gè)比例常數(shù)成比例的方式使罐體12內(nèi)的壓力變化即可。例如，如果第一液體的流量變?yōu)?倍，則將壓力梯度ΔP也設(shè)為2倍即可，如果第一液體的流量變?yōu)?/2倍，則將壓力梯度ΔP也設(shè)為1/2倍即可。通過實(shí)施這種控制方法，其結(jié)果，能夠保持第一液體的流量與第二液體的流量的比例關(guān)系，從而得到濃度穩(wěn)定的稀釋液。但是，由于罐體中的第二液體的揮發(fā)、分解等，第二液體的成分濃度等未必一定是固定的。因此，例如即使最初稀釋液的成分濃度為規(guī)定值，但是也有可能逐漸地從規(guī)定值偏離。因此，實(shí)施方式1的稀釋液制造裝置具有如下的反饋功能：利用測(cè)定器15測(cè)定稀釋液的成分濃度，當(dāng)所測(cè)定出的稀釋液的成分濃度從規(guī)定值偏離時(shí)，修正比例常數(shù)，使得該稀釋液的成分濃度為規(guī)定值。通過該反饋功能，在裝置最初運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)或變更了稀釋液的成分濃度的目標(biāo)值時(shí)，人不特意計(jì)算比例常數(shù)也能夠自動(dòng)地將該比例常數(shù)變更為最佳的比例常數(shù)。

并且，為了維持流量Q與壓力梯度ΔP的良好的比例關(guān)系，如在[用于解決問題的方案]這一欄所述的那樣，優(yōu)選的是第二配管13內(nèi)的第二液體以層流狀態(tài)流動(dòng)。另外，作為第二配管13，優(yōu)選使用內(nèi)徑為超過0.1mm且4mm以下的范圍的配管，更加優(yōu)選的是，第二配管的內(nèi)徑為超過0.1mm且1mm以下的范圍。

作為第二配管13的材質(zhì)，沒有特別限制，但是在制造電子材料清洗用的稀釋液的情況下，能夠適當(dāng)?shù)亓信ePFA等氟烴樹脂、聚乙烯系樹脂、聚丙烯系樹脂等。特別優(yōu)選的是使用這些材質(zhì)中的溶出少的氟烴樹脂制的管。

第二配管13的長(zhǎng)度沒有特別限制，但是優(yōu)選為0.01m以上且100m以下的范圍，更優(yōu)選的是0.1m以上且10m以下的范圍。如果第二配管13的長(zhǎng)度為0.01m以下，則長(zhǎng)度過于短而容易對(duì)管內(nèi)的流量產(chǎn)生影響，因此不是優(yōu)選的。也就是說，當(dāng)使用長(zhǎng)度為0.01m以下的第二配管13時(shí)，難以利用第二配管13的兩端之間的壓力梯度ΔP來對(duì)供給到第一配管11的第二液體的流量Q進(jìn)行比例控制。另外，在第二配管13的長(zhǎng)度為100m以上的情況下，難以進(jìn)行配管的設(shè)置，除此之外，配管與液體的接觸面積變大而配管內(nèi)的液體的污染增加，因此不是優(yōu)選的。

所設(shè)置的第二配管13的根數(shù)也沒有特別限制。在大幅度地變更稀釋倍率之類的情況下，能夠根據(jù)稀釋液制造裝置的設(shè)置狀況來適當(dāng)?shù)剡x擇并使用具有最佳的內(nèi)徑和長(zhǎng)度的第二配管13。另外，第二液體的通液量?jī)?yōu)選為10μL/min以上且500mL/min以下的范圍。如果在該范圍內(nèi)，則使用具有超過0.1mm且在4mm以下的內(nèi)徑的配管能夠準(zhǔn)確地控制第二液體的通液量。

另外，作為第一液體，其種類沒有特別限制，能夠與利用用途相匹配地使用超純水或純水、電解質(zhì)或氣體溶解得到的水、異丙醇等酒精類。另外，作為第二液體，如果是稀釋后使用即可，其種類沒有特別限制，能夠與利用用途相匹配地使用電解質(zhì)或氣體溶解得到的水、異丙醇等酒精類。

在將使用本發(fā)明的稀釋液制造裝置制造出的稀釋液用于電子材料的清洗的情況下，能夠考慮將超純水作為第一液體使用，將使電解質(zhì)溶解得到的水溶液作為第二液體使用。作為該使電解質(zhì)溶解得到的水溶液，其種類沒有特別限制，例如能夠使用酸性的鹽酸、硫酸、氫氟酸、硝酸、碳酸水或者堿性的氨水、氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈉水溶液等。其理由在于，近年來，明確了通過對(duì)超純水添加少量的氫、氧、臭氧等氣體成分或者鹽酸、氫氟酸、碳酸、氨水等的藥品而得到的清洗水具有去除半導(dǎo)體晶圓表面的雜質(zhì)、防止靜電等效果而受到關(guān)注。

例如，已知通過將使29wt％的高濃度氨水稀釋至數(shù)十萬倍所得到的稀薄氨水用作晶圓清洗水，具有防止晶圓清洗時(shí)的靜電的效果。在為了進(jìn)行該高濃度氨水的稀釋(高濃度氨水向超純水的添加)而如專利文獻(xiàn)1所示那樣使用泵的情況下，由于是高的稀釋倍率，需要將高濃度氨水暫時(shí)稀釋到某種程度后使用泵來添加該稀釋后的氨水。與此相對(duì)，在本發(fā)明的稀釋液制造裝置中，能夠精確地控制向超純水供給高濃度氨水的供給量，因此不需要將高濃度氨水暫時(shí)稀釋到某種程度。

用于測(cè)定使用本發(fā)明的稀釋液制造裝置制造出的稀釋液的流量或第一液體的流量的流量計(jì)14如果具有向控制部17發(fā)送測(cè)定值的功能即可，其結(jié)構(gòu)沒有特別限制。作為流量計(jì)14，例如能夠使用卡爾曼渦旋式流量計(jì)、超聲波流量計(jì)。另外，用于測(cè)定稀釋液的成分濃度的測(cè)定器15如果具有將稀釋液的成分濃度作為電化學(xué)常數(shù)來進(jìn)行測(cè)定并發(fā)送測(cè)定值的功能即可，其結(jié)構(gòu)沒有特別限制。作為測(cè)定器15，能夠使用電導(dǎo)率計(jì)、pH計(jì)、比電阻計(jì)、ORP計(jì)(氧化還原電位計(jì))、離子電極計(jì)等。

流量計(jì)14的設(shè)置位置如果是能夠監(jiān)視向使用點(diǎn)供給稀釋液的第一配管11的內(nèi)部的流量變動(dòng)的位置即可，沒有特別限制?？梢匀鐖D1所示那樣將流量計(jì)14設(shè)置在第一配管11的比連結(jié)部11a靠上游側(cè)的部分，來測(cè)定第一配管11內(nèi)的第一液體的流量。或者，也可以將流量計(jì)14設(shè)置在第一配管11的靠連結(jié)部11a的下游側(cè)的部分，來測(cè)定第一配管11內(nèi)流動(dòng)的稀釋液的流量。其理由在于，第二液體的供給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于第一液體的流量，從而能夠?qū)⒌谝灰后w的流量與稀釋液的流量等效地進(jìn)行處理。

測(cè)定器15的設(shè)置位置如圖1所示那樣是第一配管11的靠連結(jié)部11a的下游側(cè)。在該設(shè)置位置，既可以將測(cè)定器15直接設(shè)置于第一配管15，或者也可以設(shè)置將第一配管15分支后再次與第一配管15相連接的旁路，并在該旁路設(shè)置測(cè)定器15。

(實(shí)施方式2)

圖2示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的稀釋液制造裝置。此處，對(duì)與實(shí)施方式1相同的構(gòu)成要素使用同一附圖標(biāo)記，主要說明與實(shí)施方式1的不同之處。

如圖2所示，實(shí)施方式2的稀釋液制造裝置除了具備實(shí)施方式1的構(gòu)成要素以外，還具備壓力計(jì)18，該壓力計(jì)18能夠測(cè)定將第一配管11與第二配管13連結(jié)的連結(jié)部11a處的管內(nèi)的壓力。并且，本實(shí)施方式的控制部17基于流量計(jì)14的測(cè)定值、測(cè)定器15的測(cè)定值以及壓力計(jì)18的測(cè)定值，計(jì)算使稀釋液的成分濃度為規(guī)定值時(shí)的罐體12內(nèi)的壓力的目標(biāo)值，并對(duì)罐體內(nèi)壓力調(diào)整器16進(jìn)行控制，以將罐體12內(nèi)的壓力調(diào)整為該目標(biāo)值。

如根據(jù)哈根-泊肅葉定律也能夠理解的那樣，第二配管13的兩端的壓力梯度ΔP對(duì)第二液體的供給量的精度產(chǎn)生影響。因此，在連結(jié)部11a的壓力大幅變動(dòng)的情況下，難以穩(wěn)定地制造規(guī)定的成分濃度的稀釋液。在實(shí)施方式2的情況下，由于能夠監(jiān)視連結(jié)部11a的壓力變動(dòng)，因此能夠更加準(zhǔn)確地控制第二液體的供給量，從而能夠穩(wěn)定地得到規(guī)定的成分濃度的稀釋液。

壓力計(jì)18如果具有向控制部17發(fā)送測(cè)定值的功能即可，其結(jié)構(gòu)沒有特別限制。另外，壓力計(jì)18的設(shè)置位置在圖2中是第一配管11的靠連結(jié)部11a的下游側(cè)，但是如果能夠測(cè)定連結(jié)部11a處的管內(nèi)的壓力即可，也可以是在第一配管11的比連結(jié)部11a靠上游側(cè)。因而，在本說明書中，“連結(jié)部11a處的管內(nèi)的壓力”不只是第一配管11與第二配管13恰好相連結(jié)的位置的管內(nèi)壓力，還包括該位置的附近的管內(nèi)壓力?！斑B結(jié)部11a的附近”例如是指第一配管11的連結(jié)部11a的前后1m的范圍內(nèi)。

(實(shí)施方式3)

圖3示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的稀釋液制造裝置。在此，對(duì)與實(shí)施方式1、2相同的構(gòu)成要素使用同一附圖標(biāo)記，主要說明與實(shí)施方式1、2的不同之處。

如圖3所示，實(shí)施方式3的稀釋液制造裝置除了具備實(shí)施方式1、2的構(gòu)成要素以外，還具備連結(jié)部壓力調(diào)整器19，該連結(jié)部壓力調(diào)整器19基于壓力計(jì)18的測(cè)定值來將連結(jié)部11a處的管內(nèi)的壓力調(diào)整為規(guī)定值。并且，本實(shí)施方式的控制部17基于流量計(jì)14的測(cè)定值、測(cè)定器15的測(cè)定值以及壓力計(jì)18的測(cè)定值，來計(jì)算使稀釋液的成分濃度為規(guī)定值時(shí)的罐體12內(nèi)的壓力的目標(biāo)值，并對(duì)罐體內(nèi)壓力調(diào)整器16進(jìn)行控制，以將罐體12內(nèi)的壓力調(diào)整為該目標(biāo)值。此外，由連結(jié)部壓力調(diào)整器19將連結(jié)部11a處的管內(nèi)的壓力調(diào)整為規(guī)定值，因此控制部17也可以基于流量計(jì)14的測(cè)定值和測(cè)定器15的測(cè)定值來計(jì)算上述罐體12內(nèi)的壓力的目標(biāo)值。

作為連結(jié)部壓力調(diào)整器19，其方式?jīng)]有特別限制，例如能夠采用如下方式：在第一配管11的比連結(jié)部11a靠上游側(cè)的部分設(shè)置泵，控制該泵的轉(zhuǎn)速，使得連結(jié)部11a處的管內(nèi)的壓力為規(guī)定值?；蛘?，作為連結(jié)部壓力調(diào)整器19，能夠采用如下方式：在第一配管11的比連結(jié)部11a靠上游側(cè)或下游側(cè)的部分設(shè)置開度調(diào)整閥，調(diào)整閥的開度，使得連結(jié)部11a處的管內(nèi)的壓力為規(guī)定值。特別是使用泵的方式易于控制連結(jié)部11a處的管內(nèi)的壓力，因此是優(yōu)選的，作為所使用的泵種類，沒有特別限制，能夠列舉波紋管式泵、磁懸浮式泵等。

實(shí)施例

接著，列舉實(shí)施例來具體地說明本發(fā)明，但是這些實(shí)施例只是例示，而并不是用于限制本發(fā)明。在此，將制造能夠在電子材料的清洗中使用的稀薄氨水作為稀釋液的例子列舉為實(shí)施例。

<實(shí)施例1>

圖4中示出實(shí)施例1的稀薄氨水制造裝置的概念圖。

首先，使超純水在PFA制的第一配管11中流動(dòng)。作為超純水，使用了電阻率為18MΩ·cm以上且TOC(有機(jī)碳)為1.0ppb以下的超純水。接著，通過將作為藥液的29wt％的高濃度氨水(電子工業(yè)用、関東化學(xué)(株))從PFA制的罐體12通過第二配管13而供給到第一配管11內(nèi)的超純水，來制造規(guī)定的成分濃度的稀薄氨水并供給到使用點(diǎn)。作為第二配管13，使用了具有0.3mm的內(nèi)徑以及1m的長(zhǎng)度的PFA制的管。

以導(dǎo)電率來監(jiān)視稀薄氨水的成分濃度(氨濃度)，制造出導(dǎo)電率為20μS/cm(目標(biāo)值)的稀薄氨水。具體地說，使用導(dǎo)電率計(jì)15A測(cè)定稀薄氨水的導(dǎo)電率，并且使用流量計(jì)14測(cè)定第一配管11中流動(dòng)的超純水的流量，基于各自的測(cè)定值來計(jì)算出罐體12內(nèi)的壓力的目標(biāo)值。此時(shí)的目標(biāo)值是基于從罐體12向第一配管11供給的高濃度氨水的供給量來能夠?qū)⑾♂屢旱某煞譂舛仍O(shè)為規(guī)定值這樣的值。而且，控制部17利用調(diào)節(jié)器(EVD-1500、CKD(株))16A對(duì)從氮?dú)夤┙o源(未圖示)向罐體12供給的氮?dú)膺M(jìn)行控制，使得罐體12內(nèi)的壓力與該目標(biāo)值一致。作為流量計(jì)14，使用了超聲波流量計(jì)(UCUF-20K、東京計(jì)裝(株)(Tokyokeiso))，作為導(dǎo)電率計(jì)15A，使用了導(dǎo)電率計(jì)(M300、メトラートレド(株)(METTLER TOLEDO))。

通過以上這種控制而將所制造的稀薄氨水的導(dǎo)電率調(diào)整為20μS/cm。其理由在于，在實(shí)際上使用稀薄氨水來作為電子產(chǎn)業(yè)用的清洗液的情況下，要求導(dǎo)電率為5μS/cm～40μS/cm的稀薄氨水。

在如圖5所示那樣使制造水量(使用點(diǎn)處的使用水量)呈階梯狀地變動(dòng)的情況下，所得到的稀薄氨水的導(dǎo)電率相對(duì)于目標(biāo)值20μS/cm在18.3μS/cm～21.9μS/cm的范圍內(nèi)推移。也就是說，即使制造水量變動(dòng)，高濃度氨水的供給量也立即追隨該變動(dòng)而變動(dòng)，使得制造中的稀薄氨水的導(dǎo)電率為規(guī)定值，因此能夠制造出導(dǎo)電率穩(wěn)定的稀薄氨水。此外，在該試驗(yàn)中，在計(jì)算上認(rèn)為第二配管13內(nèi)的流量在0.122mL/min～0.974mL/min的范圍內(nèi)變動(dòng)且此時(shí)的雷諾數(shù)Re為6～48。也就是說，認(rèn)為第二配管13內(nèi)的流動(dòng)為層流。

<實(shí)施例2>

圖6示出實(shí)施例2的稀薄氨水制造裝置的概念圖。

在實(shí)施例2中，相對(duì)于實(shí)施例1的裝置(圖4)添加了能夠測(cè)定第一配管11與第二配管13之間的連結(jié)部11a的壓力計(jì)(HPS、サーパス工業(yè)(株)(Surpass industry))18A，基于流量計(jì)14的測(cè)定值、導(dǎo)電率計(jì)15A的測(cè)定值以及壓力計(jì)18A的測(cè)定值來計(jì)算出罐體12內(nèi)的壓力的目標(biāo)值。除此以外的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。

在以與實(shí)施例1同樣的方式使制造水量(使用點(diǎn)處的使用水量)呈階段性地變動(dòng)的情況下，所得到的稀薄氨水的導(dǎo)電率相對(duì)于目標(biāo)值20μS/cm在18.9μS/cm～21.2μS/cm的范圍內(nèi)推移。與實(shí)施例1相比，在實(shí)施例2中能夠制造出導(dǎo)電率更加穩(wěn)定的稀薄氨水。

<實(shí)施例3>

圖7示出實(shí)施例3的稀薄氨水制造裝置的概念圖。

在實(shí)施例3中，相對(duì)于實(shí)施例1的裝置(圖4)添加了壓力計(jì)(HPS、サーパス工業(yè)(株))18A以及磁懸浮式的供給泵(BPS-4、レビトロニクスジャパン(株)(Levitronix Japan))19A，其中，該壓力計(jì)18A能夠測(cè)定第一配管11與第二配管13之間的連結(jié)部11a的壓力，該供給泵19A用于基于壓力計(jì)18A的測(cè)定值來將連結(jié)部11a的壓力設(shè)為規(guī)定值。而且，對(duì)泵19A的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，使得壓力計(jì)18A的測(cè)定值為280kPa，并且基于流量計(jì)14的測(cè)定值和導(dǎo)電率計(jì)15A的測(cè)定值來計(jì)算出罐體12內(nèi)的壓力的目標(biāo)值。除此以外的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。

在以與實(shí)施例1同樣的方式使使用點(diǎn)處的使用水量呈階梯狀地變動(dòng)的情況下，所得到的稀薄氨水的導(dǎo)電率相對(duì)于目標(biāo)值20μS/cm在19.3μS/cm～20.5μS/cm的范圍內(nèi)推移。與實(shí)施例2相比，在實(shí)施例3中能夠制造出導(dǎo)電率更加穩(wěn)定的稀薄氨水。

<實(shí)施例4>

在實(shí)施例4中，作為第二配管13，使用了具有0.2mm的內(nèi)徑以及3m的長(zhǎng)度的PFA制的管，來制造出導(dǎo)電率為5μS/cm(目標(biāo)值)的稀薄氨水。除此以外的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3相同。

在以與實(shí)施例1同樣的方式使制造水量(使用點(diǎn)處的使用水量)呈階梯狀地變動(dòng)的情況下，所得到的稀薄氨水的導(dǎo)電率相對(duì)于目標(biāo)值5μS/cm在4.7μS/cm～5.2μS/cm的范圍內(nèi)推移。此外，在該試驗(yàn)中，在計(jì)算上認(rèn)為第二配管13內(nèi)的流量在0.012mL/min～0.098mL/min的范圍內(nèi)變動(dòng)且此時(shí)的雷諾數(shù)Re為1～7。也就是說，認(rèn)為第二配管13內(nèi)的流動(dòng)為層流。

<比較例1>

圖8示出比較例1的稀薄氨水制造裝置的概念圖。

在實(shí)施例1～3中，為了向超純水供給高濃度氨水而使用了收容有高濃度氨水的罐體與超純水所流動(dòng)的配管之間的壓力梯度，但是在比較例1中，利用了使用泵來向超純水供給高濃度氨水的方法。

在比較例1中，將29wt％的高濃度氨水貯存在PFA制的一次罐體12A中，一邊使用一次泵20A向二次罐體12B供給高濃度氨水一邊使用超純水來將該高濃度氨水稀釋至200倍。使用二次泵20B將被稀釋后的該氨水供給到第一配管11內(nèi)的超純水。泵20A、20B使用了藥液注入泵(DDA、グルンドフォス泵(株)(Grundfos Pump))。

關(guān)于使用二次泵20B的供給量，基于流量計(jì)14的測(cè)定值和導(dǎo)電率計(jì)15A的測(cè)定值，來計(jì)算出二次泵20B的排出壓力的目標(biāo)值。此時(shí)的目標(biāo)值是基于從罐體12B向第一配管11供給的高濃度氨水的供給量來能夠?qū)⑾♂屢旱某煞譂舛仍O(shè)為規(guī)定值這樣的值。除了如這樣使用泵來向第一配管11內(nèi)的超純水供給高濃度氨水的結(jié)構(gòu)以外的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。

在以與實(shí)施例1同樣的方式使使用點(diǎn)處的使用水量呈階梯狀地變動(dòng)的情況下，所得到的稀薄氨水的導(dǎo)電率相對(duì)于目標(biāo)值20μS/cm在17.3μS/cm～22.6μS/cm的范圍內(nèi)推移。

<比較例2>

圖9示出比較例2的稀薄氨水制造裝置的概念圖。

在實(shí)施例1～3中，是基于流量計(jì)14的測(cè)定值和導(dǎo)電率計(jì)15A的測(cè)定值來計(jì)算出罐體內(nèi)壓力的目標(biāo)值的，但是在比較例2中，只基于流量計(jì)14的測(cè)定值來計(jì)算出罐體內(nèi)壓力的目標(biāo)值。除此以外的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。

在以與實(shí)施例1同樣的方式使使用點(diǎn)處的使用水量呈階梯狀地變動(dòng)的情況下，所得到的稀薄氨水的導(dǎo)電率相對(duì)于目標(biāo)值20μS/cm在17.3μS/cm～21.6μS/cm的范圍內(nèi)推移。與實(shí)施例1相比，導(dǎo)電率的控制范圍增大，特別是低于目標(biāo)值20μS/cm的情形多。認(rèn)為這是由于在稀薄氨水的制造過程中罐體12內(nèi)的高濃度氨水在氣相中揮發(fā)從而罐體12內(nèi)的氨濃度與最初的規(guī)定的濃度相比有所降低。

<實(shí)施例5>

另外，為了確認(rèn)在用于向超純水添加微少量的藥液的管(第二配管13)的內(nèi)徑被設(shè)定為什么范圍內(nèi)的情況下能夠精確地控制藥液添加量，進(jìn)行了以下所示的實(shí)驗(yàn)。即，準(zhǔn)備長(zhǎng)度相同但內(nèi)徑不同的三種管，測(cè)定在各種內(nèi)徑的管中流過超純水時(shí)的壓差(即、管兩端之間的壓力梯度)，來確認(rèn)出流量與壓差之間存在比例關(guān)系的范圍。此外，準(zhǔn)備的三種管的長(zhǎng)度為2m，三種管各自的內(nèi)徑為φ2.5mm、φ4mm、φ6mm。

另外，基于管中流過超純水時(shí)的流量[L/h]與該管的內(nèi)徑[mm]還計(jì)算出雷諾數(shù)。計(jì)算時(shí)使用了基于上述的哈根-泊肅葉定律的數(shù)式：Re＝4×Q÷(π×D×ν)。此外，將動(dòng)粘性系數(shù)ν設(shè)為20℃的大氣壓下的純水的動(dòng)粘性系數(shù)(1.004×10^-6(m²/s))。

將上述的確認(rèn)結(jié)果在下述的表1中示出。另外，圖10中基于表1的數(shù)據(jù)來按管的內(nèi)徑示出表示流量與壓差之間的關(guān)系的曲線圖，圖11中基于表1的數(shù)據(jù)來按管的內(nèi)徑示出表示雷諾數(shù)與壓差之間的關(guān)系的曲線圖。

如表1所示，在管內(nèi)徑為φ2.5mm的情況下，當(dāng)向管通水時(shí)的流量被變更為5L/h、10L/h、15L/h、20L/h、25L/h時(shí)，各個(gè)流量時(shí)的壓差分別為4kPa、9kPa、14kPa、21kPa、28kPa。當(dāng)流量超過20L/h時(shí)，圖10的曲線圖的直線的斜率稍微增大，流量與壓差之間的比例關(guān)系不再成立。

在管內(nèi)徑為φ4mm的情況下，當(dāng)向管通水時(shí)的流量被變更為10L/h、20L/h、30L/h、40L/h、50L/h時(shí)，各個(gè)流量時(shí)的壓差分別為1kPa、3kPa、5kPa、7kPa、9kPa。當(dāng)流量超過30L/h時(shí)，圖10的曲線圖的直線的斜率稍微增大，流量與壓差之間的比例關(guān)系不再成立，計(jì)算上的雷諾數(shù)Re也超過2300，從而管內(nèi)的流動(dòng)變?yōu)槲闪鳌?/p>

在管內(nèi)徑為φ6mm的情況下，當(dāng)向管通水時(shí)的流量被變更為30L/h、50L/h、100L/h、150L/h時(shí)，各個(gè)流量時(shí)的壓差分別為1kPa、3kPa、8kPa、17kPa。當(dāng)流量超過50L/h時(shí)，圖10的曲線圖的直線的斜率稍微增大，流量與壓差之間的比例關(guān)系不再成立，計(jì)算上的雷諾數(shù)Re也超過2300，從而管內(nèi)的流動(dòng)變?yōu)槲闪鳌?/p>

并且，表1中還示出向內(nèi)徑為φ0.1mm和φ0.2mm的管通水時(shí)的流量、該流量時(shí)的壓差以及雷諾數(shù)。但是，關(guān)于表1中的管內(nèi)徑為φ0.1mm和φ0.2mm的情況下的數(shù)據(jù)，由于管徑過于小，因此不是通過實(shí)驗(yàn)得出的，而是通過計(jì)算得出的。在管內(nèi)徑為φ0.1mm的情況下，當(dāng)將向管通水時(shí)的流量變更為0.001L/h、0.005L/h、0.01L/h時(shí)，各個(gè)流量時(shí)的壓差在計(jì)算上分別變?yōu)?27kPa、1127kPa、2268kPa，在實(shí)際使用的范圍內(nèi)的添加量時(shí)，需要大的壓差。當(dāng)對(duì)該結(jié)果與表1中的管內(nèi)徑為φ0.2mm的情況下的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較時(shí)，還可知：關(guān)于相同流量時(shí)所需要的壓差，管內(nèi)徑為φ0.1mm的管的該壓差變得非常大。

當(dāng)對(duì)以上的結(jié)果進(jìn)行考察時(shí)，能夠認(rèn)為：當(dāng)管內(nèi)徑大于φ4mm時(shí)，圖10、圖11的曲線圖的斜率實(shí)質(zhì)上變小。也就是說，在管內(nèi)徑大于φ4mm的情況下，隨著管內(nèi)的流量增多而容易變?yōu)槲闪?，并且隨著管內(nèi)的流量減少而壓差變得過于小，因此有時(shí)難以控制藥液添加量。另一方面，能夠認(rèn)為：當(dāng)管內(nèi)徑小于φ2.5mm時(shí)，圖10、圖11的曲線圖的斜率實(shí)質(zhì)上變大。特別是如表1中示出的管內(nèi)徑為φ0.1mm的情況那樣，在管內(nèi)徑過于小而壓差過于大的情況下，也有時(shí)難以控制藥液添加量。

[表1]

*表中附有括號(hào)的數(shù)值表示將會(huì)進(jìn)入紊流范圍的雷諾數(shù)

附圖標(biāo)記說明

11：第一配管；11a：連結(jié)部；12：罐體；12A：一次罐體；12B：二次罐體；13：第二配管；14：流量計(jì)；15：測(cè)定器；15A：導(dǎo)電率計(jì)；16：罐體內(nèi)壓力調(diào)整器；16A：調(diào)節(jié)器；17：控制部；18、18A：壓力計(jì)；19：連結(jié)部壓力調(diào)整器；19A：定量泵；20A、20B：藥液注入泵。