JP2004233254A - 高純度薬品の供給装置、これを用いた高純度薬品の供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高純度薬品中のパーティクル量を極微量に維持したまま、１つの液面センサによって複数の高純度薬品残量を知ることができ、コンパクト化の可能な高純度薬品の供給装置及びこれを用いた高純度薬品の供給方法を得る。
【解決手段】内部表面が電解研磨されたステンレス鋼製の容器本体部１及び該容器本体部に接合可能な形状の蓋部２から構成され、該容器本体部１及び／または蓋部２が、該容器本体部１へ高純度薬品を注入するための高純度薬品注入口３、該容器本体部１から高純度薬品を取り出すための高純度薬品供給口５、及び光学的液面センサ７を備えてなることを特徴とする高純度薬品の供給装置において、光学的液面センサ７が、鉛直方向に稜線を有するプリズム部により発光素子からの光信号を反射し、受光素子にてこれを受信し得る受発光素子対を、複数有するものである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高純度薬品の供給装置及びこれを用いた高純度薬品の供給方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より高純度薬品の供給装置や貯蔵のためのタンクには、内部表面を研磨したステンレス製のタンクが用いられてきた。これは、内部表面を極力精密に仕上げることにより不純物を減らそうとするためである。つまり、タンク内部表面が粗いと、その微細な凹凸にゴミなどの粒子（パーティクル）が付着してしまい、タンク内部を洗浄しても、付着した粒子を容易に取り除くことができない。
【０００３】
そこで、ステンレス製容器の内部を電解研磨して鏡面仕上げすることによりパーティクルの混入を極力減らしている。このため、ステンレス製容器の内容物（高純度薬品）の残量を知ることはできない。即ち、通常のタンクなどではガラス窓を設けるなどして残量を知ることができたが、ガラス部分を設けることでガラスをステンレス製容器に固定しなければならず、そのため、内容物が漏洩しないようにパッキンなどを使用してガラスを固定するので、そのガラス接合部分に内容物が触れると内容物中のパーティクル量が増大するという問題点がある。また、ガラスを使用するため振動や衝撃などの力が加わることで破損してしまう恐れがある。
【０００４】
フロート式などの液面センサを備えればガラス窓を設けずとも内容物残量を知ることはできるが、フロートなどの可動部から新たなパーティクルが発生してしまうので採用することはできない。
【０００５】
このような欠点を解消するため、特許文献１〜１１では光学的液面センサを用いている。これらで用いられる液面センサは可動部がないので新たなパーティクルは発生しないが、プリズムの稜線あるいは頂点が下方向に設けられているため、内容物残量が所定量になる前に予報警告するなど、複数の内容物残量について液面検出しようとする場合、複数の液面センサを設置しなければならず、装置のコンパクト化が困難なものであった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１５３８６５号公報
【特許文献２】
特開２０００−２０８５０４号公報
【特許文献３】
特開２０００−２１２７５０号公報
【特許文献４】
特開２０００−２１９９７０号公報
【特許文献５】
特開２０００−２７７５０３号公報
【特許文献６】
特開２０００−２７７５０４号公報
【特許文献７】
特開２０００−２７７５０５号公報
【特許文献８】
特開２０００−２７７５１６号公報
【特許文献９】
特開２０００−２７７５１７号公報
【特許文献１０】
特開２００１−０４１８０２号公報
【特許文献１１】
特開２００１−０４９４３４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、高純度薬品中のパーティクル量を極微量に維持したまま、１つの液面センサによって高純度薬品残量を複数の個所について知ることができ、コンパクト化の可能な高純度薬品の供給装置及びこれを用いた高純度薬品の供給方法を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記に鑑み鋭意研究の結果本発明に到達した。即ち本発明は、内部表面が電解研磨されたステンレス鋼製の容器本体部及び該容器本体部に接合可能な形状の蓋部から構成され、該容器本体部及び／または蓋部が、該容器本体部へ高純度薬品を注入するための高純度薬品注入口、該容器本体部から高純度薬品を取り出すための高純度薬品供給口、及び光学的液面センサを備えてなる高純度薬品の供給装置において、光学的液面センサが、鉛直方向に稜線を有するプリズム部により発光素子からの光信号を反射し、受光素子にてこれを受信し得る受発光素子対を、複数有するものであることを特徴とする高純度薬品の供給装置であり、また、本発明は、この高純度薬品の供給装置の高純度薬品注入口から高純度薬品を該高純度薬品供給装置に注入する工程；該高純度薬品供給装置の高純度薬品供給口から高純度薬品を供給する工程；該高純度薬品供給装置内の高純度薬品の残量を光学的液面センサにて検出する工程；及び検出された高純度薬品の残量情報に基づいて高純度薬品の供給を停止する工程、からなることを特徴とする高純度薬品の供給方法であり、特に高純度薬品が、テトラエトキシシラン、ペンタエトキシタンタル、オクタメチルシクロテトラシロキサン、トリメチルボレート、トリエチルボレート、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリメチルホスファイト、四塩化チタン、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン、テトラキス（ジエチルアミノ）チタン、テトラキス（エチルメチルアミノ）チタン、ビス〔１−（２−メトキシ−エトキシ）−２，２，６，６，−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート〕バリウム、テトラキス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）ハフニウム、ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルトリシロキサン、トリス〔２，４−オクタンジオネート〕ルテニウム、トリス（トリメチルシリル）ボレート、ジメチル（トリメチルシリル）フォスファイト、テトラキス（トリメチルシロキシ）チタニウム、ビス〔１−（２−メトキシ−エトキシ）−２，２，６，６，−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート〕ストロンチウム、チタニウムテトラエトキシド、ビス〔２，２，６，６，−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート〕（２−メチル−２，４−ペンタンジオキシ）チタニウム、ビス〔１−（２−メトキシ−エトキシ）−２，２，６，６，−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート〕（２−メチル−２，４−ペンタンジオキシ）チタニウム、テトラメチルジシロキサン、ゲルマニウムテトラメトキシド、トリメトキシシラン、メタノール、ビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム、ビス（ブチルシクロペンタジエニル）ルテニウム、ビス（６−エチル−２，２−ジメチル−３，５−デカンジオナト）銅、テトライソシアネートシラン、トリス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）アルミニウム、テトラ（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）シラン、トリメチルシラン、エチルシクロヘキサン、テトラヒドロフラン、ｎオクタン、酢酸ブチルからなる群より選ばれる１種もしくは２種以上を含有するものである場合にその有効性が顕著なものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は、高純度薬品の供給装置の容器本体部内の高純度薬品の残量を検出するために、鉛直方向に稜線を有するプリズム部により発光素子からの光信号を反射し、受光素子にてこれを受信し得る受発光素子対を、複数有する光学的液面センサを使用することにある。
【００１０】
この光学的液面センサの一態様について、図２〜４を用いて説明する。図２は光学的液面センサの正面図（模式図）である。図３は図２のＡ−Ａ矢視横断面図（模式図）であり、図４は図２のＢ−Ｂ矢視縦断面図（模式図）である。
【００１１】
光学的液面センサ（７）は、光学的液面センサ本体ケース（１１）内に複数の受発光素子対（１６）を備えている。また光学的液面センサ本体ケース（１１）は、稜線（１０）を備えるプリズム部と一体的に構成されている。
【００１２】
光学的液面センサ本体ケース（１１）内の受発光素子対（１６）は、基板（１４）に設けられた発光素子（１２）及び受光素子（１３）から構成されている。尚、受発光素子対（１６）には、発光素子（１２）及び受光素子（１３）を制御し電力を供給するための電源電線（図示せず）が接続されており、又、受光素子（１３）にはスイッチング回路が内臓されており、液面位の変化をスイッチング信号として出力するための信号電線（図示せず）が接続されている。これら受発光素子対（１６）に接続された電線は、他の受発光素子対（１６）からのものと合わせて電線束（９）として光学的液面センサ本体ケース（１１）外へ出されている（図１参照）。
【００１３】
尚、受光素子（１３）からのスイッチング信号は、例えば電圧変化や抵抗値の変化などとして出力することができ、複数の受光素子（１３）からそれぞれ別個の信号として出力してもよいし、或いは基板（１４）上に回路を設けて複数の受光素子（１３）からの信号を合成して１つの信号として出力してもよい。又、電源電線は信号電線と兼用されていてもよい。
【００１４】
このような構成の光学的液面センサは以下のように作動する。
【００１５】
プリズム部稜線（１０）が鉛直方向に設けられ、液面が受発光素子対（１６）の位置より低い場合、即ち、この受発光素子対（１６）の正面のプリズム部が高純度薬品中に浸漬していない場合は、発光素子（１２）から射出された光信号の殆どは、プリズム部で内反射して（光路（１５）を通り）受光素子（１３）に入射し、プリズム部を介して外部へ光が散乱しないので射出光と入射光の強度の差は小さい。
【００１６】
これに対し、液面が発光素子対（１６）の位置より高い場合、即ち、この受発光素子対（１６）の正面のプリズム部が高純度薬品中に浸漬している場合には、発光素子（１２）からの射出光の殆どはプリズム部の内反射面を透過し、従ってプリズム部で内反射して受光素子（１３）に入射する光は非常に弱く、射出光と入射光の強度の差は大きい。
【００１７】
このように本発明に使用する光学的液面センサは、射出光と入射光の強度の差の変化により受光素子（１３）内のスイッチング回路を作動させ、液面の位置を検出することができる構成のものである。更に、本発明においては複数の発光素子対（１６）を設けることにより１本のセンサによって、複数の液面位置を検出することができるので細かい液面管理が可能であり、且つコンパクトな構成とすることができる。尚、受発光素子対（１６）の数は任意であり必要に応じて増減させることができる。
【００１８】
また、このような本発明に使用する光学的液面センサ（７）は、光学的液面センサ本体ケース（１１）がプリズム部と一体成型、例えばフッ素樹脂材料等により一体成型されており、このような構成の光学的液面センサは機械的接触がなく、新たなパーティクルを発生することがないので、高純度薬品の供給装置に設置することにより、容器内の薬品を高純度に維持したままその残量を監視することができるものである。
【００１９】
尚、上述のような構成を有する光学的液面センサは、例えば特開平１１−３０５４９号公報にも開示されている。
【００２０】
又、光学的液面センサ（７）を容器本体部（１）の所定の位置に精度良く設置するために、光学的液面センサ本体ケース（１１）中に支持棒（例えば金属棒）を挿入して光学的液面センサの形状を保持できるような構成とすることもでき、或いは基板（１４）剛性のある素材（例えばガラスエポキシ等）とすることにより替えることもできる。
【００２１】
本発明の高純度薬品の供給装置により供給可能な高純度薬品は特に限定されるものではないが、例えばテトラエトキシシラン、ペンタエトキシタンタル、オクタメチルシクロテトラシロキサン、トリメチルボレート、トリエチルボレート、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリメチルホスファイト、四塩化チタン、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン、テトラキス（ジエチルアミノ）チタン、テトラキス（エチルメチルアミノ）チタン、ビス〔１−（２−メトキシ−エトキシ）−２，２，６，６，−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート〕バリウム、テトラキス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）ハフニウム、ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルトリシロキサン、トリス〔２，４−オクタンジオネート〕ルテニウム、トリス（トリメチルシリル）ボレート、ジメチル（トリメチルシリル）フォスファイト、テトラキス（トリメチルシロキシ）チタニウム、ビス〔１−（２−メトキシ−エトキシ）−２，２，６，６，−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート〕ストロンチウム、チタニウムテトラエトキシド、ビス〔２，２，６，６，−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート〕（２−メチル−２，４−ペンタンジオキシ）チタニウム、ビス〔１−（２−メトキシ−エトキシ）−２，２，６，６，−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート〕（２−メチル−２，４−ペンタンジオキシ）チタニウム、テトラメチルジシロキサン、ゲルマニウムテトラメトキシド、トリメトキシシラン、メタノール、ビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム、ビス（ブチルシクロペンタジエニル）ルテニウム、ビス（６−エチル−２，２−ジメチル−３，５−デカンジオナト）銅、テトライソシアネートシラン、トリス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）アルミニウム、テトラ（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）シラン、トリメチルシラン、エチルシクロヘキサン、テトラヒドロフラン、ｎオクタン、酢酸ブチルからなる群より選ばれる１種もしくは２種以上を含有する高純度薬品等を例示することができる。これらは、単独もしくは複数の有効成分として配合される場合や、単独もしくは複数の有効成分と溶媒として配合される場合などがある。
【００２２】
また、本発明の高純度薬品の供給装置により高純度薬品を供給される装置もまた特に限定されるものではないが、例えばＣＶＤ（化学気相成長）装置、ＡＬＤ（原子層成長）装置等を例示することができ、更にこれらの高純度薬品を洗浄剤とする、これらの装置やその他高純度、高精度が要求される装置の洗浄装置も例示することができる。
【００２３】
更に、本発明方法は、容器本体部内の高純度薬品の残量を光学的液面センサにて検出する工程と、検出された高純度薬品の残量情報に基づいて高純度薬品の供給を停止する工程を備えてなることを特徴とする。本発明方法では、高純度薬品の残量を光学的液面センサにより検出することにより、新たにパーティクルを発生させることなく、高純度薬品の純度を保持したまま、容器本体部内の高純度薬品の残量に応じて高純度薬品の供給を停止することができる。
【００２４】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明の装置及び方法を更に説明する。
本発明の高純度薬品の供給装置の一実施態様を図１により説明する。図１に記載する高純度薬品の供給装置において、容器本体部（１）及び蓋部（２）は、共に内部表面が電解研磨されたステンレス鋼製のものであり、容器本体部（１）と蓋部（２）は例えばそのフランジ部をボルト及びナット（８）のような接合手段により気密状態に接合可能な形状となっている。なお、容器本体部（１）及び蓋部（２）の形状は特に限定されるものではなく、用途等に応じて任意の形状とすることができる。また、容器本体部（１）と蓋部（２）の接合方法も特に限定されるものではなく、慣用の任意の手段を用いることができる。
【００２５】
また、蓋部（２）には、高純度薬品（１７）を注入するための高純度薬品注入口（３）が設けられており、注入用バルブ（４）を適宜操作することにより該容器本体部（１）内に高純度薬品を充填可能な構成となっている。また、蓋部（２）には、容器本体部（１）内から高純度薬品を適宜供給するための高純度薬品供給口（５）が設置されており、供給用バルブ（６）を適宜操作することにより高純度薬品は使用に供される。なお、図１に示す実施態様においては、高純度薬品注入口（３）及び高純度薬品供給口（５）は蓋部（２）に設置された構成となっているが、容器本体部（１）の形状等を勘案して適宜容器本体部（１）に設置することもできる。
【００２６】
更に、蓋部（２）には、光学的液面センサ（７）が設置されている。また、光学的液面センサ（７）からは、受発光素子対（１６）へ接続された電源電線及び信号電線を束ねた電線束（９）が出されている。これら電線を適宜電源や、表示装置に接続することにより、高純度薬品（１７）の残量を表示させ、この情報に基づいて高純度薬品の供給停止や、高純度薬品を使用する装置の運転停止等の様々な制御を行うことができる構成となっている。
【００２７】
尚、光学的液面センサ（７）から出力される信号により高純度薬品の供給停止や、高純度薬品を使用する装置の運転停止等の様々な制御を自動的に行うように構成することもできる。
【００２８】
また、光学的液面センサ（７）には受発光素子対（１６）が複数設置されているので高純度薬品（１７）の液面の変化を順次表示することができ、高純度薬品（１７）が管理限界残量に達する前に高純度薬品の供給停止や、高純度薬品を使用する装置の運転停止等に備えることができる。このことは、高純度薬品を使用する装置の運転停止に比較的時間を要するＣＶＤ装置などの場合特に好適である。更に、本発明に用いる光学的液面センサ（７）はこの効果を１本のセンサで発揮することができるので、装置自体をシンプルに構成することができ使い勝手が良い特徴も有するものである。
【００２９】
次に、図１に示す高純度薬品の供給装置の使用例を説明する。まず、図１に示すような形状の容器本体部（内径１３ｃｍ、内部高さ１３ｃｍ）（１）と蓋部（２）を、クラス１０００のクリーンルーム内において、電子工業用イソプロピレンアルコール（ＩＰＡ）及び超純水で洗浄し、次に、クリーンオーブン（クラス１００）で充分に乾燥した。次に、容器本体部（１）と蓋部（２）を接合し、気密試験を行った。なお、光学的液面センサ（７）中の最も低位置の受発光素子対（１６）の位置が容器本体部（１）の底部から５ｍｍの位置となるように光学的液面センサを設置した。また、ここで使用した光学的液面センサは、知恵の輪有限会社製のＣＯＰ−０５（商品名、受発光素子対５対）であった。次に、高純度薬品としてテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）８００ｇを高純度薬品注入口（３）を介して容器本体部（１）内に充填した後に高純度薬品供給口（５）を介してＴＥＯＳの抜き取りを開始し、光学的液面センサ（７）中の最も低位置の受発光素子対（１６）が出射光と入射光の強さの差に変化を示す信号を発した時点でＴＥＯＳの抜き取りを停止し、蓋部（２）を取り外し、容器本体部（１）中のＴＥＯＳ残量を測定した。また、抜き取り開始直後のＴＥＯＳとＴＥＯＳ残液中の０．２μｍ以上のパーティクルの数を測定した。この操作を４回反復して得られた結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
この結果、本発明の高純度薬品の供給装置は、充填直後及び残液中のパーティクル数共に顕著に少なく、且つ精度よく残液管理することができるものであった。又、この装置は細かい液面管理ができるにもかかわらずコンパクトで使い勝手のよいものであった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の効果は、高純度薬品中のパーティクル量を極微量に維持したまま、１つの液面センサによって高純度薬品残量を複数の個所について知ることができ、コンパクト化の可能な高純度薬品の供給装置及びこれを用いた高純度薬品の供給方法を得ることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高純度薬品の供給装置の１態様を示す模式図である。
【図２】本発明に使用する光学的液面センサの１態様を示す正面図（模式図）である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視横断面図（模式図）である。
【図４】図２のＢ−Ｂ矢視縦断面図（模式図）である。
【符号の説明】
１ 容器本体部
２ 蓋部
３ 高純度薬品注入口
４ 注入用バルブ
５ 高純度薬品供給口
６ 供給用バルブ
７ 光学的液面センサ
８ ボルト及びナット
９ 電線束
１０ プリズム部稜線
１１ 光学的液面センサ本体ケース
１２ 発光素子
１３ 受光素子
１４ 基板
１５ 光路
１６ 受発光素子対
１７ 高純度薬液

Claims (3)

1. 内部表面が電解研磨されたステンレス鋼製の容器本体部及び該容器本体部に接合可能な形状の蓋部から構成され、該容器本体部及び／または蓋部が、該容器本体部へ高純度薬品を注入するための高純度薬品注入口、該容器本体部から高純度薬品を取り出すための高純度薬品供給口、及び光学的液面センサを備えてなる高純度薬品の供給装置において、光学的液面センサが、鉛直方向に稜線を有するプリズム部により発光素子からの光信号を反射し、受光素子にてこれを受信し得る受発光素子対を、複数有するものであることを特徴とする高純度薬品の供給装置。
2. 請求項１に記載の高純度薬品の供給装置の高純度薬品注入口から高純度薬品を該高純度薬品供給装置に注入する工程；該高純度薬品供給装置の高純度薬品供給口から高純度薬品を供給する工程；該高純度薬品供給装置内の高純度薬品の残量を光学的液面センサにて検出する工程；及び検出された高純度薬品の残量情報に基づいて高純度薬品の供給を停止する工程、からなることを特徴とする高純度薬品の供給方法。
3. 高純度薬品が、テトラエトキシシラン、ペンタエトキシタンタル、オクタメチルシクロテトラシロキサン、トリメチルボレート、トリエチルボレート、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリメチルホスファイト、四塩化チタン、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン、テトラキス（ジエチルアミノ）チタン、テトラキス（エチルメチルアミノ）チタン、ビス〔１−（２−メトキシ−エトキシ）−２，２，６，６，−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート〕バリウム、テトラキス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）ハフニウム、ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルトリシロキサン、トリス〔２，４−オクタンジオネート〕ルテニウム、トリス（トリメチルシリル）ボレート、ジメチル（トリメチルシリル）フォスファイト、テトラキス（トリメチルシロキシ）チタニウム、ビス〔１−（２−メトキシ−エトキシ）−２，２，６，６，−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート〕ストロンチウム、チタニウムテトラエトキシド、ビス〔２，２，６，６，−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート〕（２−メチル−２，４−ペンタンジオキシ）チタニウム、ビス〔１−（２−メトキシ−エトキシ）−２，２，６，６，−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート〕（２−メチル−２，４−ペンタンジオキシ）チタニウム、テトラメチルジシロキサン、ゲルマニウムテトラメトキシド、トリメトキシシラン、メタノール、ビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム、ビス（ブチルシクロペンタジエニル）ルテニウム、ビス（６−エチル−２，２−ジメチル−３，５−デカンジオナト）銅、テトライソシアネートシラン、トリス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）アルミニウム、テトラ（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）シラン、トリメチルシラン、エチルシクロヘキサン、テトラヒドロフラン、ｎオクタン、酢酸ブチルからなる群より選ばれる１種もしくは２種以上を含有するものである請求項２に記載の高純度薬品の供給方法。

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