(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路の外側に周回状に設けられた測定電極及びグランド電極を備え前記流路内の静電容量の変化を検出する静電容量センサと、
前記流路を流れる絶縁性流動体の割合を判断するために該流路の基準の静電容量の変化を予め記憶する基準値記憶手段と、
前記検出した静電容量の変化と記憶した静電容量の変化とを比較して前記流路を流れる絶縁性流動体の割合を計測する割合計測手段とを備え、
前記測定電極及びグランド電極は、相互間に隙間を有して一対設けられると共に、グランド電極が測定電極よりも細く形成され且つ流動方向に沿って螺旋状に巻き付けられ、
前記流路の断面の周方向で、前記一対の測定電極及びグランド電極が相互間の隙間を持って前記流路の外側を包囲し、該一対の測定電極及びグランド電極間で静電容量を検出することを特徴とする絶縁性流動体の計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の絶縁性流動体の計測装置であって、
前記割合計測手段は、前記流路を流れる絶縁性流動体の純度を計測することを特徴とする絶縁性流動体の計測装置。
【請求項３】
請求項１記載の絶縁性流動体の計測装置であって、
前記割合計測手段は、前記流路を流れる絶縁性流動体の混合割合を計測することを特徴とする絶縁性流動体の計測装置。
【請求項４】
請求項２記載の絶縁性流動体の計測装置であって、
前記静電容量センサの上流側に前記流路を流れる絶縁性流動体に混在する異物を除去するための異物除去フィルタを備えると共に該異物除去フィルタの下流側に前記絶縁性流動体の取出口及び分岐口を備え、
前記絶縁性流動体の流れを前記取出口及び分岐口の何れかへ切り換える調整手段を備え、
前記純度の計測値が設定値内であるとき前記絶縁性流動体を前記取出口側へ流し、前記純度の計測値が設定値外であるとき前記絶縁性流動体を前記分岐口側へ流すように前記調整手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする絶縁性流動体の純度制御装置。
【請求項５】
請求項３記載の絶縁性流動体の計測装置であって、
少なくとも２種の絶縁性流動体を混合して前記流路に流す混合手段を備えると共に該混合手段の下流側に前記前記絶縁性流動体の取出口及び分岐口を備え、
前記絶縁性流動体の流れを前記取出口及び分岐口の何れかへ切り換える調整手段を備え、
前記混合割合の計測値が設定値内であるとき前記絶縁性流動体を前記取出口側へ流し、前記混合割合の計測値が設定値外であるとき前記絶縁性流動体を前記分岐口側へ流すように前記調整手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする絶縁性流動体の混合度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流路を流れる絶縁性流動体の純度、混合割合等を計測することのできる絶縁性流動体の計測装置、及び計測結果に基づき絶縁性流動体の純度を制御する純度制御装置、計測結果に基づき絶縁性流動体の混合割合を制御する混合度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、管内の流動状態を判断するものとして、例えば図１０に示すようなものがある。この図１０では、管体２０１に電極２０３，２０５を差し込み、管体２０１内を流れる流動体２０７の流動状態を判断する。流動状態の判断は、電極２０３，２０５によって管体２０１内の導電率を検出し、流動体２０７と微小異物２０９との導電率の相違を検出することにより行っている。この判断結果により、管体２０１内を流動する流動体２０７に対する微小異物２１１の混入を判断し、微小異物２１１の混在した流動体２０７を分岐廃出するなどして微少異物２１１の混在しない流動体２０７を取り出すようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の図１０のような装置では、絶縁性流動体に対する絶縁性微小異物の混入を判断することができないという問題があった。
【０００４】
従来、半導体シリコンウエハの洗浄には超純水が用いられ、洗浄後排出された超純水は再生されて繰り返し使用されている。前記洗浄後に排出された超純水は、半導体シリコンウエハの微小な欠片を含んでいる。この半導体シリコンウエハの微小な欠片を含む超純水をそのまま洗浄に再利用すると、半導体シリコンウエハの表面を傷つけてしまい、歩留まりが低下する。このため、フィルタを用いて前記欠片を除去し、洗浄後に排出された超純水の再生を行っている。再生された超純水は半導体シリコンウエハの洗浄に再利用される前にセンサにより微小な欠片の混入が検査される。微小異物の混入が検出されると再びフィルタに通される等して前記欠片の混入のない超純水のみが再利用される。
【０００５】
しかし、前記超純水及び半導体シリコンウエハの微小な欠片は共に絶縁性物質のため、前記図１０のような導電率の測定では超純水に対する半導体シリコンウエハの微小な欠片の混入を検出することはできなかった。
【０００６】
また、半導体シリコンウエハを鏡面仕上げするために研磨剤（スラリー液）が使用されている。このスラリー液は、超純水にアルミナセラミックの一種である「シリカ」の微粒子（数ｍミクロン粒）を混在させたものである。このスラリー液は、超純水に対する「シリカ」の微粒子濃度が低ければ鏡面仕上げを十分に行うことができず、逆に濃度が高ければマスクパターンを傷つけてしまうものとなる。従って、スラリー液の濃度管理は極めて重要なファクターである。しかし、超純水及び「シリカ」の微粒子は共に絶縁性物質のため、前記図１０のような導電率の測定では超純水に対する「シリカ」の微粒子濃度を検出することはできなかった。
【０００７】
さらに、このスラリー液も繰り返し再生利用され、超純水での洗浄の場合と同様の理由で、半導体シリコンウエハの研磨に再利用される前にセンサにより微小な欠片の混入が検査され、前記欠片の混入のないスラリー液のみが再利用される。しかし、前記同様の理由により前記図１０のような導電率の測定では半導体シリコンウエハの微小な欠片の混入を検出することはできなかった。
【０００８】
これに対し、超音波、可視光線、ＵＶモニターなどを利用した測定器も利用されているが、何れも精度が低く、半導体シリコンウエハの歩留まり向上には至っていなかった。
【０００９】
本発明は、流路を流れる絶縁性流動体の純度、混合割合等を正確に計測することのできる絶縁性流動体の計測装置、及び計測結果に基づき絶縁性流動体の純度を制御する純度制御装置、計測結果に基づき絶縁性流動体の混合割合を制御する混合度制御装置の提供を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、流路の外側に周回状に設けられた測定電極及びグランド電極を備え前記流路内の静電容量の変化を検出する静電容量センサと、前記流路を流れる絶縁性流動体の割合を判断するために該流路の基準の静電容量の変化を予め記憶する基準値記憶手段と、前記検出した静電容量の変化と記憶した静電容量の変化とを比較して前記流路を流れる絶縁性流動体の割合を計測する割合計測手段とを備え、前記測定電極及びグランド電極は、相互間に隙間を有して一対設けられると共に、グランド電極が測定電極よりも細く形成され且つ流動方向に沿って螺旋状に巻き付けられ、前記流路の断面の周方向で、前記一対の測定電極及びグランド電極が相互間の隙間を持って前記流路の外側を包囲し、該一対の測定電極及びグランド電極間で静電容量を検出することを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１記載の絶縁性流動体の計測装置であって、前記割合計測手段は、前記流路を流れる絶縁性流動体の純度を計測することを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１記載の絶縁性流動体の計測装置であって、前記割合計測手段は、前記流路を流れる絶縁性流動体の混合割合を計測することを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項２記載の絶縁性流動体の計測装置であって、前記静電容量センサの上流側に前記流路を流れる絶縁性流動体に混在する異物を除去するための異物除去フィルタを備えると共に該異物除去フィルタの下流側に前記絶縁性流動体の取出口及び分岐口を備え、前記絶縁性流動体の流れを前記取出口及び分岐口の何れかへ切り換える調整手段を備え、前記純度の計測値が設定値内であるとき前記絶縁性流動体を前記取出口側へ流し、前記純度の計測値が設定値外であるとき前記絶縁性流動体を前記分岐口側へ流すように前記調整手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項３記載の絶縁性流動体の計測装置であって、少なくとも２種の絶縁性流動体を混合して前記流路に流す混合手段を備えると共に該混合手段の下流側に前記前記絶縁性流動体の取出口及び分岐口を備え、前記絶縁性流動体の流れを前記取出口及び分岐口の何れかへ切り換える調整手段を備え、前記混合割合の計測値が設定値内であるとき前記絶縁性流動体を前記取出口側へ流し、前記混合割合の計測値が設定値外であるとき前記絶縁性流動体を前記分岐口側へ流すように前記調整手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１の発明では、測定電極及びグランド電極は、相互間に隙間を有して一対設けられると共に、グランド電極が測定電極よりも細く形成され且つ流動方向に沿って螺旋状に巻き付けられ、前記流路の断面の周方向で、前記一対の測定電極及びグランド電極が相互間の隙間を持って前記流路の外側を包囲し、該一対の測定電極及びグランド電極間で静電容量を検出することができる。基準値記憶手段では、流路を流れる絶縁性流動体の割合を判断するために該流路の基準の静電容量の変化を予め記憶することができる。割合計測手段では、前記検出した静電容量の変化と記憶した静電容量の変化とを比較して前記流路を流れる絶縁性流動体の割合を計測することができる。
【００１９】
従って、流路内の絶縁性流動体と絶縁性の微小異物との割合や２種以上の絶縁性流動体の混合割合等を的確に計測することができる。
【００２３】
請求項２の発明では、請求項１の発明の効果に加え、前記割合計測手段により、前記流路を流れる絶縁性流動体の純度を正確に計測することができる。
【００２４】
請求項３の発明では、請求項１の発明の効果に加え、前記割合計測手段により、前記流路を流れる絶縁性流動体の混合割合を正確に計測することができる。
【００２５】
請求項４の発明では、請求項２の発明の効果に加え、前記静電容量センサの上流側に前記流路を流れる絶縁性流動体に混在する異物を除去するための異物除去フィルタを備えると共に該異物除去フィルタの下流側に前記絶縁性流動体の取出口及び分岐口を備え、前記絶縁性流動体の流れを前記取出口及び分岐口の何れかへ切り換える調整手段を備え、前記純度の計測値が設定値内であるとき前記絶縁性流動体を前記取出口側へ流し、前記純度の計測値が設定値外であるとき前記絶縁性流動体を前記分岐口側へ流すように前記調整手段を制御する制御手段を備えたため、純度の計測値が設定値内である絶縁性流動体のみを的確に取り出すことができる。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項３の発明の効果に加え、少なくとも２種の絶縁性流動体を混合して前記流路に流す混合手段を備えると共に該混合手段の下流側に前記前記絶縁性流動体の取出口及び分岐口を備え、前記絶縁性流動体の流れを前記取出口及び分岐口の何れかへ切り換える調整手段を備え、前記混合割合の計測値が設定値内であるとき前記絶縁性流動体を前記取出口側へ流し、前記混合割合の計測値が設定値外であるとき前記絶縁性流動体を前記分岐口側へ流すように前記調整手段を制御する制御手段を備えたため、混合割合の計測値が設定値内である絶縁性流動体のみを的確に取り出すことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係り、絶縁性流動体の純度制御装置の全体概略図である。図１のように、管体１は、本実施形態において絶縁性流動体として、例えば半導体シリコンウエハ洗浄用の超純水を内部側の流路１ａに流し、配送する構成となっている。
【００２８】
前記管体１は、本実施形態において絶縁材、例えば塩化ビニル等の絶縁樹脂製のパイプにより形成されている。但し、管体１は、後述する第１，第２，第３センサユニット１９，２１，２３に対応する部分でのみ絶縁性樹脂等の絶縁材で形成することもできる。また、前記絶縁材としては、石英ガラス等を用いることもこともできる。
【００２９】
この管体１の一端３には、再生装置５が接続され、同他端の端末には取出口７が設けられている。この管体１の取出口７側には、分岐口である第１，第２分岐口９，１１が設けられている。この第１，第２分岐口９，１１には、第１，第２分岐管１３，１５が接続されている。この第１，第２分岐管１３，１５は、回収タンク１７に接続されている。この回収タンク１７は、前記再生装置５に接続されている。前記回収タンク１７には、前記取出口７から取り出されて半導体シリコンウエハを洗浄した後の超純水を回収するようになっている。
【００３０】
前記管体１には、流路１ａの静電容量を検出する静電容量センサとして第１、第２，第３センサーユニット１９，２１，２３が上流側から順に設けられている。各第１，第２，第３センサーユニット１９，２１，２３により、流路１ａの静電容量の変化を検出することができる。前記第２センサーユニット２１は、前記管体１の第１分岐口９の上流側に備えられ、前記第３センサーユニット２３は、前記管体１の第２分岐口１１の上流側に備えられている。
【００３１】
前記第２，第３センサーユニット２１，２３の上流側には、異物除去フィルタ２５が備えられている。この異物除去フィルタ２５は、前記流路１ａを流れる超純水に混在する異物として、例えば半導体シリコンウエハの微小な欠片を除去するためのものである。
【００３２】
前記管体１の後流側には、前記絶縁性流動体である超純水の流れを前記取出口７及び分岐口である第１，第２分岐口９，１１の何れかへ切り換える調整手段として第１，第２，第３電磁開閉バルブ２７，２９，３１が備えられている。
【００３３】
前記第１電磁開閉バルブ２７は、前記取出口７側で前記第２分岐口１１の後流側に備えられている。この第１電磁開閉バルブ２７を開けると、管体１の取出口７から超純水が取り出され、第１電磁開閉バルブ２７が閉じられると、取出口７からの超純水の取り出しが停止される。
【００３４】
前記第２電磁開閉バルブ２９は、前記第１分岐管１３に備えられ、前記第３電磁開閉バルブ３１は、前記第２分岐管１５に備えられている。前記第１，第３電磁開閉バルブ２７，３１が閉じられているときに第２電磁開閉バルブ２９が開けられると、管体１の流路１ａから第１分岐管１３を介して回収タンク１７に超純水が排出される。前記第１，第２電磁開閉バルブ２７，２９が閉じられているときに第３電磁開閉バルブ３１が開けられると、管体１の流路１ａから第２分岐管１５を介して回収タンク１７に超純水が排出される。前記第１電磁開閉バルブ２７が開けられ第２，第３電磁開閉バルブ２９，３１が閉じられると、管体１の流路１ａから回収タンク１７への超純水の排出は停止される。
【００３５】
前記第１、第２，第３センサーユニット１９，２１，２３の検出信号は、信号処理回路３３を介して制御装置３５に入力されるようになっている。この制御装置３５には、基準値３７として、前記第１、第２，第３センサーユニット１９，２１，２３と同様のセンサーユニットにより検出された流路１ａの基準の静電容量の変化が前記信号処理回路３３を介して入力されている。
【００３６】
前記基準の静電容量の変化としては、前記流路１ａを流れる超純水が気体（泡）及び半導体シリコンウエハの欠片の異物を含まない高純度のときのもの（第１基準値）、超純水が気体（泡）を含むときのもの（第２基準値）、超純水が半導体シリコンウエハの欠片を含むときのもの（第３基準値）を予め検出したものとしている。なお、この基準値は、必要により種々設定することができる。
【００３７】
前記制御装置３５は、例えばＭＰＵ（Microprocessing  Unit）３９によって演算部が構成され、メモリ４１等を備えている。前記演算部はＤＳＰ（DigitalSignal  Processor）等によって構成することもできる。
【００３８】
前記メモリ４１には、前記基準値３７が記憶されている。本実施形態においてメモリ４１は、基準値記憶手段を構成している。すなわち、メモリ４１には、流路１ａを流れる絶縁性流動体としての超純水の割合を判断するために該流路１ａの基準の静電容量として第１，第２，第３基準値の変化が予め記憶されている。
【００３９】
前記制御装置３５は、前記検出した静電容量の変化と後述するように前記メモリ４１で記憶した静電容量の変化とを比較して前記流路１ａを流れる絶縁性流動体の割合を計測する割合計測手段を構成している。
【００４０】
すなわち、前記第１センサーユニット１９が検出する静電容量の変化と第１，第２，第３基準値との比較により、流路１ａを流れる超純水に気体（泡）及び半導体シリコンウエハの欠片がどれだけ含まれているかの割合を計測することができる。また、前記第２センサーユニット２１が検出する静電容量の変化と前記第１，第２基準値との比較により、流路１ａを流れる超純水に気体（泡）がどれだけ含まれているかの割合を計測することができる。前記第３センサーユニット２３が検出する静電容量の変化と第１，第３基準値との比較により、流路１ａを流れる超純水に半導体シリコンウエハの欠片がどれだけ含まれているかの割合を計測することができる。かかる計測により、制御装置３５は、本実施形態において流路１ａを流れる絶縁性流動体としての超純水の純度を計測している。
【００４１】
前記制御装置３５は、また前記純度の計測値が設定値内であるとき前記絶縁性流動体としての超純水を前記取出口７側へ流し、前記純度の計測値が設定値外であるとき前記絶縁性流動体としての超純水を前記分岐口としての第１，第２分岐口９，１１側へ流すように前記第１，第２，第３電磁開閉バルブ２７，２９，３１を制御する制御手段を構成している。このため、前記制御装置３５には、駆動回路４３を介して前記第１，第２，第３電磁開閉バルブ２７，２９，３１が接続されている。
【００４２】
前記制御装置３５には、その他、電源４５，表示パネル４７，環境センサ４９，データ転送インターフェース５１が接続されている。
【００４３】
前記第１、第２，第３センサーユニット１９，２１，２３は、例えば図２〜図４のようになっている。
【００４４】
図２は前記第１、第２，第３センサーユニット１９，２１，２３及びその周辺を示す拡大断面図である。図３は図２のＳＡ−ＳＡ矢視における拡大断面図である。図４は図２の一部をさらに拡大して示す要部拡大断面図である。なお、第１、第２，第３センサーユニット１９，２１，２３は同一構成であり、第１センサーユニット１９を説明し、第２，第３センサーユニット２１，２３の説明は省略する。
【００４５】
図２〜図４のように、前記静電容量センサとしての第１センサーユニット１９は、前記流路１ａに対し絶縁状態で周回状の導電性金属泊製の測定電極及びグランド電極として電極５５を備えたものである。
【００４６】
前記電極５５は、流路１ａを形成する管体１の外側に装着された装着用円筒５３に周回状に巻き付けられている。前記装着用円筒５３は、本実施形態において、絶縁材、例えば塩化ビニル製のパイプで形成されている。但し、装着用円筒５３は、絶縁性であれば良く、石英ガラス、その他の絶縁材で形成することもでき、樹脂モールドによって形成することもできる。この装着用円筒５３は管体１の外周面に密に嵌合している。この嵌合は、接着剤などで固定することもできる。このように、例えば塩化ビニル製のパイプの装着用円筒５３を用いることで、第１センサーユニット１９を管体１に対しアッセンブリとして一体に取り扱うことができ、管体１への取り付けも容易に行うことができる。
【００４７】
前記電極５５は銅泊などの導電性金属箔製であり、その具体的構成は後述する。電極５５の外側は、絶縁材５７で密に覆われ、その外側にシールド材５９が設けられている。前記絶縁材５７は、本実施形態において塩化ビニル製のパイプで形成されている。但し、絶縁材５７は、石英ガラス等で形成することもでき、樹脂モールドによって形成することもできる。
【００４８】
前記シールド材５９は、本実施形態においてアルミパイプによって形成されている。シールド材５９は、絶縁材５７の外面に密に嵌合している。シールド材５９の両端部には端部シールド材６１ａ，６１ｂが固着されている。端部シールド材６１ａ，６１ｂは、本実施形態によってアルミニウムによって形成されている。
【００４９】
前記一方の端部シールド材６１ａには、図４のように貫通孔６３が設けられ、前記電極５５の配線６５が外部に引き出されている。端部シールド材６１ａと配線６５との間には、例えば樹脂モールド６７が施されている。配線６５の端部には、図２，図５のように接続用のコネクタ６８が設けられている。
【００５０】
前記電極５５の具体的構成は図５のようになっている。図５においては、塩化ビニル製パイプの装着用円筒５３に電極５５を螺旋状に巻き付けた状態を一点鎖線で示し、電極５５の展開状態を実線で示している。図５のように、電極５５は測定電極６９と、グランド電極７１とからなっている。両電極６９，７１ともに銅箔により展開状態で略平行四辺形帯状に形成されている。両電極６９，７１の短辺の長さ（図５の実線図示の右端又は左端の上下方向の長さ）は、両電極６９，７１間の後述する隙間７３を加えて、装着用円筒５３の外周長さとほぼ一致している。
【００５１】
前記グランド電極７１は測定電極６９よりも細く形成されている。測定電極６９、グランド電極７１は装着用円筒５３の外周面に一点鎖線図示のように流動方向に沿って螺旋状に巻き付けられ、接着などにより固定されている。巻き付け回数は、本実施形態において装着用円筒５３の外周面をほぼ３周する程度である。但し、電極６９，７１により管体１の全周に渡って静電容量の変化が検出できる限り、巻き付け回数は任意に選択できるものである。装着用円筒５３に巻き付けた両電極６９，７１の間には、隙間７３が設けられている。
【００５２】
前記両電極６９，７１は、図５の装着用円筒５３に巻き付け状態において両者が交互に配置された構成となっている。この巻き付け状態において、隣接する測定電極６９相互は、短絡点ＡＢ間において短絡接続されている。前記グランド電極７１は、巻き付け状態において短絡点ＣＤ間において短絡接続されている。電極５５の図５の巻き付け状態において、短絡点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置は、便宜的に同一面側に同時に示しているが、実際の短絡点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置は展開状態の位置で示される箇所にある。
【００５３】
このような構成によって、例えば図６の電極５５Ａと同様な構成の電極配置となっている。すなわち図５の電極５５は、図６のような電極５５Ａにおける点Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１に前記短絡点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが位置的に対応し、電極５５では略平行四辺形帯状の電極６９，７１及び前記短絡点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄでの短絡接続とにより装着用円筒５３の外面に螺旋状に巻き付けることができるようにしたものである。
【００５４】
尚、電極５５に代え、図６の電極５５Ａの構成にすることも勿論可能である。図６では、電極５５Ａが測定電極６９Ａとグランド電極７１Ａとを装着用円筒５３の外面全周に周回状に巻き付けるものである。但し、図５の電極５５のように装着用円筒５３の外面に螺旋状に巻き付ける場合は、流路１ａの静電容量の変化をより的確かつ容易に検出することができる。
【００５５】
図７は、絶縁性流動体の計測装置を含めた絶縁性流動体の純度制御装置の概略ブロック図を示している。第１，第２，第３センサーユニット１９，２１，２３、発振回路７５、周波数電圧変換回路７７、Ａ／Ｄ変換回路７９、ＭＰＵ３９は、絶縁性流動体の計測装置８３を構成している。この絶縁性流動体の計測装置８３に駆動回路４３、制御バルブ８５を加えて絶縁性流動体の純度制御装置８７を構成している。この場合、制御バルブ８５は、図１の第１，第２，第３電磁開閉バルブ２７，２９，３１で構成されている。
【００５６】
前記第１，第２，第３センサーユニット１９，２１，２３が静電容量の変化を検出すると、発振回路７５から静電容量の変化に対応した周波数変化として周波数電圧変換回路７７に入力される。周波数電圧変換回路７７では、入力された周波数変化を電圧変化に変換し、Ａ／Ｄ変換回路７９に入力する。Ａ／Ｄ変換回路７９では、入力された電圧変化をディジタル信号の２進数数値に置き換え、ＭＰＵ３９へ入力する。ＭＰＵ３９では、検出により入力された静電容量の変化と前記基準値３７としての静電容量の変化とが比較される。
【００５７】
前記ＭＰＵ３９は、前記比較結果により、前記第１センサーユニット１９の箇所で前記流路１ａを流れる超純水に気体（泡）及び半導体シリコンウエハの欠片がどれだけ含まれているかの割合を計測する。また、前記第２センサーユニット２１の箇所で流路１ａを流れる超純水に気体（泡）がどれだけ含まれているかの割合を計測する。さらに、前記第１センサーユニット１９の箇所で流路１ａを流れる超純水に半導体シリコンウエハの欠片がどれだけ含まれているかの割合を計測する。
【００５８】
そして、図１のように、流路１ａを超純水が流動し、取出口７まで配送されるとき、第１，第２，第３センサーユニット１９，２１，２３において流路１ａの静電容量の変化が検出される。
【００５９】
この検出により、第２センサーユニット２１の箇所で気体（泡）が検出されたときは、ＭＰＵ３９から駆動回路４３を介し、第１，第２，第３電磁開閉バルブ２７，２９，３１に信号が送られる。このとき、第１，第３電磁開閉バルブ２７，３１は閉、第２電磁開閉バルブ２９は開とされ、気体（泡）を含んだ超純水が第１分岐管１３を通り、回収タンク１７に排出される。
【００６０】
前記検出により、第３センサーユニット２３の箇所で半導体シリコンウエハの欠片が検出されたときは、同様の制御により第１，第２電磁開閉バルブ２７，２９は閉、第３電磁開閉バルブ３１は開とされ、半導体シリコンウエハの欠片を含んだ超純水が第２分岐管１５を通り、回収タンク１７に排出される。
【００６１】
前記検出により、第３センサーユニット２３の箇所で半導体シリコンウエハの欠片が検出されないときは、同様の制御により第２，第３電磁開閉バルブ２９，３１は閉、第１電磁開閉バルブ２７は開とされ、半導体シリコンウエハの欠片等の異物を含まない高純度の超純水が取出口７から取り出される。
【００６２】
この結果、取出口７から取り出された高純度の超純水により半導体シリコンウエハを洗浄することができる。これにより、半導体シリコンウエハを洗浄時に傷つけることが無くなり、製品の歩留まりを著しく向上させることができる。
【００６３】
前記半導体シリコンウエハ洗浄後の超純水は、前記回収タンク１７に回収される。回収タンク１７からは、再生装置５に送られ、ここで超純水から半導体シリコンウエハの欠片等を取り除く再生処理が施される。再生された超純水は、前記管体１の一端３から、流路１ａに再度送られる。
【００６４】
尚、第１，第２センサーユニット１９，２１の検出結果の比較により、異物除去フィルタ２５が、正常に働いているか否かを検出することができる。この検出により異物除去フィルタ２５の交換等のメンテナンスを的確に行うことができる。
【００６５】
以上のようなサイクルにより超純水は半導体シリコンウエハの洗浄に繰り返し使用される。
【００６６】
また、流路１ａを流動する超純水の流動状態を非接触で検出することができるため、電極の腐蝕なども起こることはなく、流路１ａを流動する超純水の純度を高度に保つことができる。
【００６７】
前記静電容量の変化は大きな電圧変化をもたらすため、検出結果を積分する必要はなく、演算量が少なく迅速かつ的確な制御を行うことができ、また装置も小型化することができる。
【００６８】
前記超純水の純度を静電容量の変化で計測するため、磁場の影響を受けにくく、例えば第１，第２，第３電磁開閉バルブ２７，２９，３１に近接した位置に第２，第３センサーユニット２１，２３を設けることも可能であり、設計自由度を広げることができる。
【００６９】
図８は、絶縁性流動体の純度制御装置の変形例を示している。なお、図８において、図７と対応する構成部分には同符号を付して説明する。図８の絶縁性流動体の純度制御装置８７Ａでは、前記Ａ／Ｄ変換回路７９及びＭＰＵ３９に代えて、電圧比較回路８９、基準電圧発生回路９１を設けている。
【００７０】
そして、第１，第２，第３センサーユニット１９，２１，２３、発振回路７５、周波数電圧変換回路７７、電圧比較回路８９、基準電圧発生回路９１が絶縁性流動体の計測装置８３Ａを構成している。
【００７１】
基準電圧発生回路９１では、電圧比較回路８９において比較すべき基準電圧を発生するもので、設定すべき基準値３７の静電容量の変化に対応した基準電圧が発生される。従って、基準電圧発生回路９１は、本実施形態において基準値記憶手段を構成している。
【００７２】
前記基準電圧発生回路９１で発生した基準電圧が電圧比較回路８９へ送られ、検出された静電容量の変化に応じた電圧変化と比較され、比較結果に応じて駆動回路４３を介し制御バルブ８５（２７，２９，３１）に信号が出力される。
【００７３】
この図８の実施形態においても、上記同様に静電容量の変化の比較により、第１，第２，第３電磁開閉バルブ２７，２９，３１が制御され、高純度の超純水を取出口７から取り出すことができる。
【００７４】
尚、上記実施形態では、第２分岐管１５に第３電磁開閉バルブ３１を設ける構成にしたが、第１電磁開閉バルブ２７を３方弁とし、該３方弁に第２分岐管１５を接続することもできる。この３方弁を制御装置３５による電気的な切り替え制御で切り替え、管体１から取出口７側への流れと回収タンク１７側への流れとに切り替えることができる。
【００７５】
上記実施形態では、直線状の管体１に第１，第２，第３センサーユニット１９，２１，２３を嵌合させるようにしたが、装着用円筒５３，５７、シールド材５９等を軟質なものとすれば、管体１にコーナー部があっても容易に嵌合させることができ、またコーナー部に取り付けることも可能である。かかる場合、電極５５のように螺旋状に巻き付けられていると、管体１のコーナー部に沿って電極５５を的確に配置することができる。
【００７６】
電極５５，５５Ａは、塩化ビニル製のパイプなどで形成された管体１に直接巻き付け、内側の装着用円筒５３を省略することもできる。また、装着用円筒５３を管体１の途中に結合し、管体１の一部を構成するように形成することもできる。
（第２実施形態）
図９は本発明の第２実施形態に係り、絶縁性流動体の混合度制御装置の全体概略図である。なお、上記実施形態と対応する構成部分には同符号を付して説明する。
【００７７】
図２のように、本実施形態において管体１は、絶縁性流動体として、例えば半導体シリコンウエハを鏡面仕上げするために研磨剤（スラリー液）を配送する構成となっている。このスラリー液は、超純水にアルミナセラミックの一種である「シリカ」の微粒子（数ｍミクロン粒）を混在させたものである。
【００７８】
従って、本実施形態では、図１の上記実施形態の異物除去フィルタ２５，再生装置５に代えて図９のように混合手段としてのミキサー９３、研磨剤取出装置１１３を設けている。前記ミキサー９３は、少なくとも２種の絶縁性流動体を混合して前記流路１ａに流すものである。本実施形態では、「シリカ」と超純水とを混合するものとしている。
【００７９】
前記管体１には、前記ミキサー９３の上流側に合流口９５が設けられ、第２センサーユニット２１の下流側に分岐口として環流口９７が設けられている。前記合流口９５には、合流管９９が接続され、前記環流口９７には、環流管１０１が接続されている。これら合流管９９及び環流管１０１には、超純水供給管１０３が接続されている。この超純水供給管１０３の端部１０５からは、超純水が適宜供給されるようになっている。
【００８０】
前記管体１の一端３側の第１センサーユニット１９上流には、第４電磁開閉バルブ１０７が設けられている。前記超純水供給管１０３の一端１０５側には、第５電磁開閉バルブ１０９が設けられている。前記環流管１０１には、第６電磁開閉バルブ１１１が設けられている。
【００８１】
制御装置３５には、基準値３７Ａとして基準の静電容量の変化が記憶されている。この基準の静電容量は、前記流路１ａを取出口７側へ流れるスラリー液が適正な標準濃度であるときのもの（適正基準値）である。
【００８２】
前記制御装置３５は、第１実施形態と同様に、第１，第２，第３センサーユニット１９，２１，２３で検出した静電容量の変化とメモリ４１で記憶した静電容量の変化とを比較して前記流路１ａを流れる絶縁性流動体の割合を計測する割合計測手段を構成している。すなわち、前第１，第２，第３センサーユニット１９，２１，２３が検出する静電容量の変化と適正基準値との比較により、流路１ａを流れるスラリー液の適正な標準濃度を計測することができる。かかる計測により、制御装置３５は、本実施形態において流路１ａを流れる絶縁性流動体の混合割合を計測している。
【００８３】
前記制御装置３５は、また前記超純水に対する「シリカ」の微粒子の混合割合の計測値が設定値内であるとき前記絶縁性流動体としてのスラリー液を前記取出口７側へ流し、前記混合割合の計測値が設定値外であるとき前記絶縁性流動体としてのスラリー液を前記分岐口としての第１，第２分岐口９，１１側又は環流口９７側へ流すように前記調整手段としての前記第１，第２，第３，第６電磁開閉バルブ２７，２９，３１，１１１を制御する制御手段を構成している。このため、前記制御装置３５には、駆動回路４３を介して前記第１，第２，第３，第６電磁開閉バルブ２７，２９，３１，１１１が接続されている。
【００８４】
前記駆動回路４３には、前記スラリー液と超純水との供給を制御するために第４，第５電磁開閉バルブ１０７，１０９が接続されている。
【００８５】
本実施形態の絶縁性流動体の混合度制御装置の概略ブロック図としては、前記図７，図８と同様に構成することができる。この場合、図７，図８の絶縁性流動体の純度制御装置８７，８７Ａが、絶縁性流動体の混合度制御装置となる。
【００８６】
そして、図９のように、流路１ａの一端３から、スラリー液及び「シリカ」が供給され、超純水供給管１０３の端部１０５から必要に応じて超純水が供給される。前記スラリー液及び「シリカ」の供給は、制御装置３５が第４電磁開閉バルブ１０７を開閉制御することにより調整される。前記超純水の供給は、制御装置３５による第５電磁開閉バルブ１０９の開閉制御により調整される。
【００８７】
前記必要に応じて供給された超純水は合流管９９から合流口９５を介し管体１側へ流れる。この超純水とスラリー液及び「シリカ」とは、後流側のミキサー９３で混合され、その後流の第２センサーユニット２１を通過する。
【００８８】
前記第２センサーユニット２１の箇所で、スラリー液の濃度が適正な標準濃度よりも低いと検出されたときは、制御装置３５により第６電磁開閉バルブ１１１が開制御され、濃度の低いスラリー液が環流管１０１から合流管９９側へ戻される。また、第２センサーユニット２１の箇所で、スラリー液の濃度が高いと検出されたときは、第２電磁開閉バルブ２９が開とされ、濃度の高いスラリー液が第１分岐管１３を通り、回収タンク１７に排出される。
【００８９】
前記第２センサーユニット２１の箇所で、スラリー液が適正な標準濃度であると検出されたとき、後流の第３センサーユニット２３を次に通過する。この第３センサーユニット２３の箇所で半導体シリコンウエハの欠片が検出されたときは、第３電磁開閉バルブ３１が開とされ、半導体シリコンウエハの欠片を含んだスラリー液が第２分岐管１５を通り、回収タンク１７に排出される。
【００９０】
前記第３センサーユニット２３の箇所で半導体シリコンウエハの欠片が検出されず適正な標準濃度であるときは、第１電磁開閉バルブ２７が開とされ、半導体シリコンウエハの欠片等の異物を含まない適正な標準濃度のスラリー液のみが取出口７から取り出される。
【００９１】
この結果、取出口７から取り出された適正な標準濃度のスラリー液により半導体シリコンウエハの鏡面仕上げを的確に行うことができる。また、半導体シリコンウエハを研磨時に傷つけることが無く、製品の歩留まりを著しく向上させることができる。
【００９２】
前記半導体シリコンウエハ研磨後のスラリー液は、前記回収タンク１７に回収される。回収タンク１７からは、研磨剤取出装置１１３に送られ、ここでスラリー液から半導体シリコンウエハの欠片等を取り除く等して再生処理が施される。再生されたスラリー液は、前記管体１の一端３側に戻される。
【００９３】
以上のようなサイクルによりスラリー液は半導体シリコンウエハの研磨に繰り返し使用される。
【００９４】
従って、第１実施形態と同様な効果を奏することができる他、異物を含まない適正な標準濃度のスラリー液により、半導体シリコンウエハの研磨を的確に行うことができ、歩留まりを著しく向上させることができる。
【００９５】
上記実施形態では、３種以上の絶縁性流動体の混合に適用することも可能である。
【００９６】
なお、各実施形態において、前記静電容量の比較は、その変化値の比較判断に限らず静電容量そのものの比較も均等の範囲である。前記第１，第２，第３センサーユニット１９，２１，２３は、管体１内に配置することも可能である。前記第１，第３電磁開閉バルブ２７，３１又３方弁を調整手段とし、また、第２，第３センサーユニット２１，２３の何れかのみを用いる構成にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る絶縁性流動体の純度制御装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係り、センサーユニット及びその周辺を示す断面図である。
【図３】第１実施形態に係り、図２のＳＡ−ＳＡ矢視における拡大断面図である。
【図４】第１実施形態に係り、センサーユニットの要部拡大断面図である。
【図５】第１実施形態に係り、電極の巻き付け状態の説明図である。
【図６】第１実施形態に係り、図５の電極に対応する電極を展開状態で示す説明図である。
【図７】第１実施形態に係り、絶縁性流動体の純度制御装置の概略ブロック図である。
【図８】変形例の実施形態に係る絶縁性流動体の純度制御装置の概略ブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係り、絶縁性流動体の混合度制御装置の概略構成図である。
【図１０】従来例に係る絶縁性流動体の計測装置の概略説明図である。
【符号の説明】
１  管体
１ａ  流路
１９  第１センサーユニット（静電容量センサ）
２１  第２センサーユニット（静電容量センサ）
２３  第３センサーユニット（静電容量センサ）
２７  第１電磁開閉バルブ（調整手段）
２９  第２電磁開閉バルブ（調整手段）
３１  第３電磁開閉バルブ（調整手段）
３５  制御装置（割合計測手段、制御手段）
４１  メモリ（基準値記憶手段）
６９，６９Ａ  測定電極
７１，７１Ａ  グランド電極
８３，８３Ａ  絶縁性流動体の計測装置
８７，８７Ａ  絶縁性流動体の純度制御装置（絶縁性流動体の混合度制御装置）
９１  基準電圧発生回路（基準値記憶手段）
基準の静電容量
９３  ミキサー（混合手段）
１１１  第６電磁開閉バルブ（調整手段）
【図１】
0003813104.tif 000002
【図２】
0003813104.tif 000003
【図３】
0003813104.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003813104.tif 000007
【図７】
0003813104.tif 000008
【図８】
0003813104.tif 000009
【図９】
0003813104.tif 000010
【図１０】
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