薬液用濃度計
【課題】酸、アルカリ水溶液等の薬液濃度を導電率から測定する際に、薬液濃度と導電率との関係がリニアな特性を有し、高精度な濃度測定が継続的に可能な薬液用濃度計を提供する。
【解決手段】測定用管路２内に、管路中心を通り管路軸に対して垂直方向に管路を横断する耐薬液用材料からなる一対の定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび一対の電圧測定用電極１２ａ，１２ｂを配置し、４電極法によって導電率を測定する。そして、電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの１本当たりの被測定薬液に接する部分の表面積Ｓ1に対する測定用
管路２の管路軸に対する垂直面の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1を０．８以上とした。
【解決手段】測定用管路２内に、管路中心を通り管路軸に対して垂直方向に管路を横断する耐薬液用材料からなる一対の定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび一対の電圧測定用電極１２ａ，１２ｂを配置し、４電極法によって導電率を測定する。そして、電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの１本当たりの被測定薬液に接する部分の表面積Ｓ1に対する測定用
管路２の管路軸に対する垂直面の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1を０．８以上とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造時に使用される酸およびアルカリ等の洗浄液などの被測定薬液の流路となる測定用管路内に該被測定薬液と接触する電極を配置して、電極間における電流と電圧との関係から得られた導電率によって被測定薬液の濃度を測定する薬液用濃度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、シリコンウェハの表面に付着した不純物、酸化物などを取り除くためにウェハ表面が洗浄される。この洗浄工程に使用される洗浄用の薬液としては、強酸であるフッ酸などが用いられているが、シリコンウェハの表面に付着した不純物、酸化物などを取り除く除去能力は、薬液中のフッ酸濃度により大きく変化するため、薬液の濃度（イオン度）が一定となるように厳密に管理する必要がある。
【０００３】
このような薬液の濃度を測定するための装置の一つとして、薬液が流れる管路内に一対の電極を配置して電極間における電流と電圧との関係から導電率を測定する導電率計がある（特許文献１〜３）。導電率計における測定形態としては、２電極法、３電極法、および４電極法が知られている。
【０００４】
図１０は、２電極法による導電率測定の原理を説明する図である。２電極法では、被測定液１４１に接触する２本の電極１１１ａ、１１１ｂを配置し、これらの電極間に定電圧交流電源１０１から交流の定電圧Ｖを印加したときに流れる電流Ｉを測ることにより導電率を測定する。
【０００５】
図１１は、３電極法による導電率測定の原理を説明する図である。３電極法では、被測定液１４１に接触する３本の電極１２１ａ〜１２１ｃを配置し、両端の２本の電極１２１ａ，１２１ｃと中央の１本の電極１２１ｂとの間に定電圧交流電源１０１から交流の定電圧Ｖを印加したときに流れる電流Ｉを測ることにより導電率を測定する。
【０００６】
図１２は、４電極法による導電率測定の原理を説明する図である。４電極法では、被測定液１４１に接触する４本の電極１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂを配置し、両端の２本の電極１３１ａ，１３１ｂ間に定電流交流電源１０２から交流の定電流Ｉを流した状態で、中央の２本の電極１３２ａ，１３２ｂ間の電圧を高入力インピーダンス交流電圧計１０３によって測ることにより導電率を測定する。
【０００７】
上記のような導電率計を液の濃度測定に使用する場合、被測定液の濃度と導電率との関係がリニアであることが望ましいが、４電極法の場合、３電極法や２電極法と比べて電極の汚れや電極と被測定液との界面における分極の影響を受けにくく、高濃度でも特性がリニアであり広い濃度範囲で高精度の濃度測定ができる。
【０００８】
被測定液の濃度と導電率との関係がリニアな特性になるためには、濃度計のセル定数Ｋが測定対象の導電率の範囲内において一定であることが必要になる。ここでセル定数Ｋ（ｃｍ-1）は、被測定液の導電率をσ（ｍＳ・ｃｍ-1）、センサ電極間の抵抗をＲとすると、次式：
σ＝Ｋ／Ｒ
で表される。すなわち、測定対象の導電率の範囲内においてセル定数Ｋが一定値であれば、被測定液の導電率σとセンサ電極間の抵抗Ｒの逆数との関係は比例関係となり、リニアな特性が得られる。
【０００９】
なお、特許文献１には、電極形状を環状として、被測定液が流れる測定用管路に各電極を同軸上に配置した４電極法による導電率計が記載されている。
特許文献２には、グラッシーカーボン（アモルファスカーボンと同種材料）からなる電極を用いた半導体洗浄液用の薬液用濃度計が記載されており、その実施形態１（図１）には２電極法による構成が、実施形態２(図５)には３電極法による構成が記載されている。
【００１０】
特許文献３には、ガラス状炭素（アモルファスカーボンと同種材料）からなる電極を用いた薬液用濃度計が記載されており、その第１図には、被測定液が流れる測定用管路の管路面近傍に面状の一対の電極を配置した２電極法による導電率計が記載されている。
【特許文献１】特開昭５３−１１９０８５号公報
【特許文献２】特開２００４−２０２３１号公報
【特許文献３】実用新案登録第２５２８０２５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述したようなフッ酸などの半導体洗浄液の濃度管理には、高い精度が要求されている。このような要求を満足するためには、液の濃度と導電率との関係がリニアな特性であることが求められ、そのためには、前述したように、導電率の変化に対してセル定数Ｋが一定であることが必要である。より具体的には、導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率が０．２％以内であることが望ましい。
【００１２】
一方、このような用途では、電極の材料として、酸、アルカリ等の薬液に対して耐薬品性を有する材料を選択する必要があるが、このような電極材料を用いて上記の条件を満たすことが必要になる。
【００１３】
本発明は、酸、アルカリ等の薬液濃度を導電率から測定する際に、薬液濃度と導電率との関係がリニアな特性を有し、高精度な濃度測定が継続的に可能な薬液用濃度計を提供することを目的としている。
【００１４】
特に、導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率が０．２％以内であるような高精度の濃度測定が可能な薬液用濃度計を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の薬液用濃度計は、測定用管路内に該被測定薬液と接触する複数の電極を配置して、電極間における電流と電圧との関係から得られた導電率により被測定薬液の濃度を測定する薬液用濃度計であって、
前記測定用管路内に、管路中心を通り管路軸に対して垂直方向に管路を横断する耐薬液用材料からなる４電極法用の一対の定電流供給用電極および一対の電圧測定用電極が管路方向へ所定間隔で配置され、
前記電圧測定用電極の１本当たりの被測定薬液に接する部分の表面積Ｓ1に対する前記
測定用管路の管路軸に対する垂直面の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1が、０．８以上であること
を特徴としている。
【００１６】
上記の発明において、測定対象の導電率は、０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲内であることが好ましい。
上記の発明において、前記定電流供給用電極および電圧測定用電極は、炭素を主成分とした材料で形成されたものであることが好ましく、特に、アモルファスカーボンで形成されたものであることが好ましい。アモルファスカーボンを電極材料とする場合、その表面
が、ゴミや気泡の付着しない程度に表面を平滑に処理されたものが好ましい（特許文献３参照）。
【００１７】
上記の発明において、測定対象の前記被測定薬液として、半導体製造時における洗浄工程などにおいて使用される酸、アルカリ、またはその他の電解質の水溶液が好適に使用できる。
【００１８】
本発明によれば、測定用管路内に上記のように４電極法用の４本の電極を配置すると共に、電圧測定用電極の表面積Ｓ1に対する測定用管路の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1を特定の値以上としたので、導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率が０．２％以内であるような高精度の濃度測定が継続的に可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の薬液用濃度計は、薬液濃度と導電率との関係がリニアな特性を有し、高精度な濃度測定が継続的に可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。図１は、本発明の薬液用濃度計の測定用管路と、その内部に配置された電極を示した管路軸に沿った断面図、図２は、管路軸に対して垂直方向の断面図である。
【００２１】
図示したように、本発明の薬液用濃度計は、被測定薬液の流路となる測定用管路２を構成する測定管１を備えている。測定用管路２は、管路軸Ｃと垂直な断面が円形である円筒状の流路であり、その一方側から他方側へ被測定薬液が流れるようになっている。
【００２２】
測定用管路２内には、４本の棒状電極が管路方向へ順に配置されており、そのうち、管路方向両端側に配置された一対の棒状電極は、交流の定電流を供給するための定電流供給用電極１１ａ，１１ｂを構成している。そして、定電流供給用電極１１ａ，１１ｂの間に配置された一対の棒状電極は、定電流供給用電極１１ａ，１１ｂに定電流が供給された状態で電圧を測定するための一対の電圧測定用電極１２ａ，１２ｂを構成している。
【００２３】
これらの定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂは、測定用管路２内に、管路中心を通り、管路軸Ｃに対して垂直方向に管路を横断するように配置されている。
【００２４】
定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂは、好ましくは円柱形状である。定電流供給用電極１１ａおよび１１ｂの径は互いに同一であることが好ましく、電圧測定用電極１２ａおよび１２ｂの径は互いに同一であることが好ましい。しかし、定電流供給用電極１１ａ，１１ｂと、電圧測定用電極１２ａ，１２ｂとの径は、必ずしも互いに同一である必要はない。
【００２５】
また、定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂは、管路軸Ｃに沿って見たときに４本の電極位置が全て重なるように、電極軸が互いに同一方向を向くように配置することが好ましい。
【００２６】
定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂは、酸性またはアルカリ性の被測定薬液に対して耐性を有する材料で形成されている。このような耐薬液用材料としては、炭素を主成分とした材料、白金、ハステロイ（登録商標）などを挙げることができるが、炭素を主成分とした材料が好ましい。また、高度な耐食性を必要としない場合はステンレス等の金属を使用することができる。
【００２７】
炭素を主成分とした材料としては、緻密なアモルファスカーボン（ガラス状カーボン）、炭化珪素などを挙げることができる。これらの中でも、アモルファスカーボンが特に好ましい。このアモルファスカーボンは、気孔のない緻密な構造を有しており、フッ酸等の薬液に接する場合においても長期的に安定である。
【００２８】
定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの製作は、成形加工された円柱状の材料から所定の厚みに切断し、切断された円板より所定の断面寸法を有する角状の電極を切り出す。次に、研磨により角状から所定寸法の円柱状の電極に加工する。しかしながら、定電流供給用電力１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂを構成する材料としてアモルファスカーボンを用いる場合、アモルファスカーボンは硬く、脆い性質があるため、細く長い円筒形状などに加工することが難しい。
【００２９】
また、定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの寸法は、加工精度、コスト、更に流体の流速に対応できる強度などを考慮に入れて決める必要がある。おおむね、直径が３ｍｍ以上であると上記条件を満たすことができるが、直径が３ｍｍ以下であっても、上記条件を満たすものであるならば、定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂとして利用することができる。
【００３０】
本発明の薬液用濃度計において、被測定薬液としては、フッ酸、塩酸、硝酸、硫酸等の強酸および、アンモニア等のアルカリ性の水溶液などを挙げることができる。特に、上記炭素を主成分とした材料を電極に用いて、半導体製造工程におけるウェハ洗浄工程やエッチング液の供給工程においてフッ酸等の強酸水溶液の濃度を測定する態様が好ましい。
【００３１】
本発明の薬液用濃度計は、被測定薬液を測定用管路２に流した状態で、測定用管路２内において被測定薬液と接する定電流供給用電極１１ａ，１１ｂ間に不図示の定電流交流電源から交流の定電流を供給し、この状態で、中央の２本の電圧測定用電極１２ａ，１２ｂ間の電圧を不図示の高入力インピーダンス交流電圧計によって測ることにより導電率が測定される。これはいわゆる４電極法に従ったものである。
【００３２】
本発明では、電圧測定用電極１２ａおよび電圧測定用電極１２ｂの表面積Ｓ1に対する
測定用管路２の管路軸Ｃに対する垂直面の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1が、０．８以上、好ま
しくは１．０以上である。比率Ｓ2／Ｓ1の上限は、本発明の効果を得る点からは特に制限はないが、例えば、精度確保の点から装置に適応した管路径が選定される必要があるなどその他の制約があるため、あまり大きくすることは好ましくない。
【００３３】
ここで、電圧測定用電極１２ａおよび電圧測定用電極１２ｂの表面積Ｓ1は、測定用管
路２の管路内に露出し、被測定薬液に接する電極側面の表面積のことである。例えば図１の場合、電圧測定用電極１２ａおよび電圧測定用電極１２ｂの表面積Ｓ1は、電圧測定用
電極１２ａおよび電圧測定用電極１２ｂの直径をｄ、測定用管路２の直径をＤとすると、πｄ×Ｄであり、測定用管路２の断面積Ｓ2は、（π／４）×Ｄ2で表される。
【００３４】
Ｓ2／Ｓ1を０．８以上とすることで、導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率を、例えば０．２％以内と、大幅に小さくすることができる。これにより、薬液濃度と導電率との関係がリニアな特性を有し、高精度の濃度測定が継続的に可能となる。図５は、Ｓ2／Ｓ1を０．８以上とした場合の具体的な実施例を示している。同図のグラフに示されるように、導電率に対するセル定数Ｋの変化はきわめて小さく、高いリニアリティが得られている。これに対して、図６〜図９では、Ｓ2／Ｓ1が０．８より小さい比較例を示しているが、これらのいずれにおいてもセル定数Ｋの変化率は０．２％よりも大きくなっている。このように、電圧測定用電極の表面積Ｓ1と、測定用
管路の断面積Ｓ2との比を適切に設定することで、導電率に対するセル定数Ｋの変化率は
大幅に小さくなる。
【００３５】
なお、電極１２ａ，１２ｂの表面積Ｓ1に関して、電極表面の凹凸の影響は考慮に入れ
ていない。これは、電極１２ａ，１２ｂの凹凸が少ない方がゴミや気泡が付着しにくくなるため、電極表面を平滑に処理しているからである。
【００３６】
本発明の構成における薬液用濃度計においては、両側の１対の電極１１ａ，１１ｂによって発生する電界は、空間的に広がっているが、実際に電流が流れるのは、流体が流れる測定用管路２内に限られる。このため、測定用管路２内に流れる電流値は、電極１１ａ（１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）の径や電極間の距離が同じであっても、電極１１ａ（１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）と測定用管路２の内壁とから形成される流体の流路３の大きさが大きく影響する。即ち、電極の径と管路径との関係により決定される流体の流路３の大きさが変化することによって、流れる電流値が変化することになる。
【００３７】
図６から図９に示したように、電極径に対して、管路径が小さい場合は流体のイオン濃度と導電率の関係が直線的にならないことが確認された。図示したように、導電率の変化に対してセル定数Ｋが一定となっていない。これは、Ｓ2／Ｓ1を０．８よりも小さく設定した場合、電極１１ａ（１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）と測定用管路２の内壁とから形成される流体の流路の大きさが小さくなり、流体内を移動する電気（イオン）の量が少なくなることによって、被測定流体の濃度変化に対応した電流値の変化が生じていないことを示すものである。
【００３８】
従って、最適値としては、本発明で示すＳ2／Ｓ1が０．８以上となるように電極径と管路径を選択することが好ましい。
Ｓ2／Ｓ1を０．８以上とすることで、図２に示す測定用管路２の断面において、電極１１ａ（１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）から生じる電気力線が、測定管１の影響を受けにくくなるために、電場の歪みを抑制することができ、測定用管路２内の電場が安定し、上記特性を得ることができる。
【００３９】
図３は、本発明の薬液用濃度計の一実施形態を示した管路軸に沿った断面図、図４は、そのＡ方向矢視図である。図示した薬液用濃度計２０は、半導体製造時におけるシリコンウェハ洗浄用のフッ酸水溶液の濃度を測定するものであり、洗浄液の供給ラインにおける配管に接続して使用される。
【００４０】
薬液用濃度計２０は、これを機器類に設置するための不図示の取り付け孔が形成されたベース板２１と、濃度計本体２２と、濃度計本体２２に対してこれを覆うように固定された蓋部材２３とを備えている。
【００４１】
濃度計本体２２は、被測定対象のフッ酸水溶液を流通させる円筒状の測定用管路２を有する測定管１を備えており、この測定管１の図３において上側の側壁には、測定用管１に、その管路軸方向に対して垂直な方向に定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂを装着するための電極装着用開口部２４ａ〜２４ｄが所定間隔離間して形成されている。
【００４２】
測定管１における電極装着用開口部２４ａ〜２４ｄの反対側の壁面にはそれぞれ、４本の電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの先端部分を固定するための凹部２５ａ〜２５ｄが形成されている。これらの凹部２５ａ〜２５ｄに電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの先端部分を挿着することによって、測定管１の管路軸方向に対して垂直な方向に電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを固定できるようになっている。
【００４３】
電極装着用開口部２４ａ〜２４ｄには、端部がテーパ状に加工されたシール溝２６が形成されており、このシール溝２６内に、測定管１の接液部と電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂとを液密にシールするためのＯリングからなるシール材２７が収容され、シール溝２６におけるシール材２７の上部に、リング形状の固定部材２８を取り付けることによってシール材２７が固定されている。
【００４４】
電極装着用開口部２４ａ〜２４ｄに電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを装着し、シール溝２６内にシール材２７および固定部材２８を装着した状態で、電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの上端が電極取り付け具２９によって挟持固定される。
【００４５】
電極取り付け具２９の上部には、電極取り付け具２９に当接した状態で略矩形平板状の電極固定板３０が配置されており、この電極固定板３０には、リード線３１とこれに接続されたリード線接続端子を電極固定板３０の上部に引き出すための不図示の開口部が、電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂに対応した位置に計４個形成されている。
【００４６】
蓋部材２３を図示しない締結部材でベース板２１に固定することによって、蓋部材２３、濃度計本体２２、ベース板２１が一体的に連結、固定されると共に、蓋部材２３によって電極固定板３０が下方へ押圧されることにより、電極取り付け具２９、電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ、シール材２７および固定部材２８が電極固定板３０によって固定される。
【００４７】
蓋部材２３と濃度計本体２２との間の内部空間は、樹脂を充填することによって封止されている。また、蓋部材２３の側壁には、リード線３１が挿着されるリード線クランプ３２が装着されており、このリード線クランプ３２によって蓋部材２３がシールされるようになっている。
【００４８】
濃度計本体２２における測定管１の両端には、機器類の配管に接続するための接続配管３３，３４が溶接によって連結されている。なお、測定管１および接続配管３３，３４の材質としては、耐食性をもつＰＴＦＥ樹脂、ＰＦＡ樹脂などが使用される。
【００４９】
以上のような構成を備えた薬液用濃度計２０は、半導体製造工程において設置される洗浄液ラインの配管に接続され、洗浄液を測定用管路２に流した状態で、測定用管路２内において洗浄液と接する定電流供給用電極１１ａ，１１ｂ間に、リード線３１へ電気的に接続された不図示の定電流交流電源から交流の定電流が供給される。この状態で、中央の２本の電圧測定用電極１２ａ，１２ｂ間の電圧を電圧計によって測ることにより導電率が測定され、得られた導電率から濃度が算出される。なお、薬液用濃度計２０は、演算用の電子回路やデジタル表示部等を備えたものであるが、図示は省略している。
実施例
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
[実施例１]
図３に示したような薬液用濃度計を用いて、導電率既知の標準溶液を流速５〜１０ｌ／ｍｉｎで測定用管路２に流し、表面を鏡面処理した緻密なアモルファスカーボン（ガラス状カーボン）からなる定電流供給用電極１１ａ，１１ｂ間に１〜５０ｋＨｚの交流定電流を供給した状態で、上記のアモルファスカーボンからなる電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの間の電圧を測定した。測定には市販のＬＣＲメータを使用し、測定電流は２ｍＡであった。
【００５０】
測定用管路２の直径Ｄは１６ｍｍ、電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの直径ｄはそれぞれ
４ｍｍであり、電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの表面積Ｓ1に対する測定用管路２の断面
積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1は、１であった。
【００５１】
導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲において測定した導電率とセル定数との関係を図５に示す。導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率は、１．８×１０-3％であった。なお、セル定数Ｋの変化率は、次式：
セル定数Ｋの変化率＝セル定数の変化量（測定最大値−測定最小値）／導電率計測範囲
より算出した。
[比較例１]
２本の電極を実施例１と同様の形態で測定用管路２に配置し、２電極法によって実施例１と同様に導電率を測定した。測定用管路２の直径Ｄは１０ｍｍ、各電極の直径ｄは４ｍｍであり、電極の表面積Ｓ1に対する測定用管路２の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1は、０．６３であった。
【００５２】
導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲において測定した導電率とセル定数との関係を図６に示す。導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率は、４．３％であった。
[比較例２]
３本の電極を実施例１と同様の形態で測定用管路２に配置し、３電極法によって実施例１と同様に導電率を測定した。測定用管路２の直径Ｄは１０ｍｍ、各電極の直径ｄは４ｍｍであり、電極の表面積Ｓ1に対する測定用管路２の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1は、０．６３であった。
【００５３】
導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲において測定した導電率とセル定数との関係を図７に示す。導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率は、４．１％であった。
[比較例３]
測定用管路２の直径Ｄを９．５ｍｍとした以外は実施例１と同様にして測定を行った。なお、電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの表面積Ｓ1に対する測定用管路２の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1は、０．５９であった。
【００５４】
導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲において測定した導電率とセル定数との関係を図８に示す。導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率は、０．４３％であった。
[比較例４]
測定用管路２の直径Ｄを１０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして測定を行った。なお、電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの表面積Ｓ1に対する測定用管路２の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1は、０．６３であった。
【００５５】
導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲において測定した導電率とセル定数との関係を図９に示す。導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率は、０．２６％であった。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の薬液用濃度計の測定用管路と、その内部に配置された電極を示した管路軸に沿った断面図である。
【図２】図１の薬液用濃度計における管路軸に対して垂直方向の断面図である。
【図３】本発明の薬液用濃度計の一実施形態を示した管路軸に沿った断面図である。
【図４】図３の薬液用濃度計におけるＡ方向矢視図である。
【図５】実施例１における導電率とセル定数との関係を示したグラフである。
【図６】比較例１における導電率とセル定数との関係を示したグラフである。
【図７】比較例２における導電率とセル定数との関係を示したグラフである。
【図８】比較例３における導電率とセル定数との関係を示したグラフである。
【図９】比較例４における導電率とセル定数との関係を示したグラフである。
【図１０】２電極法による導電率測定の原理を説明する図である。
【図１１】３電極法による導電率測定の原理を説明する図である。
【図１２】４電極法による導電率測定の原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 測定管
２ 測定用管路
３ 流路
１１ａ，１１ｂ 定電流供給用電極
１２ａ，１２ｂ 電圧測定用電極
２０ 薬液用濃度計
２１ ベース板
２２ 濃度計本体
２３ 蓋部材
２４ａ〜２４ｄ 電極装着用開口部
２５ａ〜２５ｄ 凹部
２６ シール溝
２７ シール材
２８ 固定部材
２９ 電極取り付け具
３０ 電極固定板
３１ リード線
３２ リード線クランプ
３３、３４ 接続配管
ｄ 電圧測定用電極の直径
Ｄ 測定用管路の直径
Ｃ 管路中心軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造時に使用される酸およびアルカリ等の洗浄液などの被測定薬液の流路となる測定用管路内に該被測定薬液と接触する電極を配置して、電極間における電流と電圧との関係から得られた導電率によって被測定薬液の濃度を測定する薬液用濃度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、シリコンウェハの表面に付着した不純物、酸化物などを取り除くためにウェハ表面が洗浄される。この洗浄工程に使用される洗浄用の薬液としては、強酸であるフッ酸などが用いられているが、シリコンウェハの表面に付着した不純物、酸化物などを取り除く除去能力は、薬液中のフッ酸濃度により大きく変化するため、薬液の濃度（イオン度）が一定となるように厳密に管理する必要がある。
【０００３】
このような薬液の濃度を測定するための装置の一つとして、薬液が流れる管路内に一対の電極を配置して電極間における電流と電圧との関係から導電率を測定する導電率計がある（特許文献１〜３）。導電率計における測定形態としては、２電極法、３電極法、および４電極法が知られている。
【０００４】
図１０は、２電極法による導電率測定の原理を説明する図である。２電極法では、被測定液１４１に接触する２本の電極１１１ａ、１１１ｂを配置し、これらの電極間に定電圧交流電源１０１から交流の定電圧Ｖを印加したときに流れる電流Ｉを測ることにより導電率を測定する。
【０００５】
図１１は、３電極法による導電率測定の原理を説明する図である。３電極法では、被測定液１４１に接触する３本の電極１２１ａ〜１２１ｃを配置し、両端の２本の電極１２１ａ，１２１ｃと中央の１本の電極１２１ｂとの間に定電圧交流電源１０１から交流の定電圧Ｖを印加したときに流れる電流Ｉを測ることにより導電率を測定する。
【０００６】
図１２は、４電極法による導電率測定の原理を説明する図である。４電極法では、被測定液１４１に接触する４本の電極１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂを配置し、両端の２本の電極１３１ａ，１３１ｂ間に定電流交流電源１０２から交流の定電流Ｉを流した状態で、中央の２本の電極１３２ａ，１３２ｂ間の電圧を高入力インピーダンス交流電圧計１０３によって測ることにより導電率を測定する。
【０００７】
上記のような導電率計を液の濃度測定に使用する場合、被測定液の濃度と導電率との関係がリニアであることが望ましいが、４電極法の場合、３電極法や２電極法と比べて電極の汚れや電極と被測定液との界面における分極の影響を受けにくく、高濃度でも特性がリニアであり広い濃度範囲で高精度の濃度測定ができる。
【０００８】
被測定液の濃度と導電率との関係がリニアな特性になるためには、濃度計のセル定数Ｋが測定対象の導電率の範囲内において一定であることが必要になる。ここでセル定数Ｋ（ｃｍ-1）は、被測定液の導電率をσ（ｍＳ・ｃｍ-1）、センサ電極間の抵抗をＲとすると、次式：
σ＝Ｋ／Ｒ
で表される。すなわち、測定対象の導電率の範囲内においてセル定数Ｋが一定値であれば、被測定液の導電率σとセンサ電極間の抵抗Ｒの逆数との関係は比例関係となり、リニアな特性が得られる。
【０００９】
なお、特許文献１には、電極形状を環状として、被測定液が流れる測定用管路に各電極を同軸上に配置した４電極法による導電率計が記載されている。
特許文献２には、グラッシーカーボン（アモルファスカーボンと同種材料）からなる電極を用いた半導体洗浄液用の薬液用濃度計が記載されており、その実施形態１（図１）には２電極法による構成が、実施形態２(図５)には３電極法による構成が記載されている。
【００１０】
特許文献３には、ガラス状炭素（アモルファスカーボンと同種材料）からなる電極を用いた薬液用濃度計が記載されており、その第１図には、被測定液が流れる測定用管路の管路面近傍に面状の一対の電極を配置した２電極法による導電率計が記載されている。
【特許文献１】特開昭５３−１１９０８５号公報
【特許文献２】特開２００４−２０２３１号公報
【特許文献３】実用新案登録第２５２８０２５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述したようなフッ酸などの半導体洗浄液の濃度管理には、高い精度が要求されている。このような要求を満足するためには、液の濃度と導電率との関係がリニアな特性であることが求められ、そのためには、前述したように、導電率の変化に対してセル定数Ｋが一定であることが必要である。より具体的には、導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率が０．２％以内であることが望ましい。
【００１２】
一方、このような用途では、電極の材料として、酸、アルカリ等の薬液に対して耐薬品性を有する材料を選択する必要があるが、このような電極材料を用いて上記の条件を満たすことが必要になる。
【００１３】
本発明は、酸、アルカリ等の薬液濃度を導電率から測定する際に、薬液濃度と導電率との関係がリニアな特性を有し、高精度な濃度測定が継続的に可能な薬液用濃度計を提供することを目的としている。
【００１４】
特に、導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率が０．２％以内であるような高精度の濃度測定が可能な薬液用濃度計を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の薬液用濃度計は、測定用管路内に該被測定薬液と接触する複数の電極を配置して、電極間における電流と電圧との関係から得られた導電率により被測定薬液の濃度を測定する薬液用濃度計であって、
前記測定用管路内に、管路中心を通り管路軸に対して垂直方向に管路を横断する耐薬液用材料からなる４電極法用の一対の定電流供給用電極および一対の電圧測定用電極が管路方向へ所定間隔で配置され、
前記電圧測定用電極の１本当たりの被測定薬液に接する部分の表面積Ｓ1に対する前記
測定用管路の管路軸に対する垂直面の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1が、０．８以上であること
を特徴としている。
【００１６】
上記の発明において、測定対象の導電率は、０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲内であることが好ましい。
上記の発明において、前記定電流供給用電極および電圧測定用電極は、炭素を主成分とした材料で形成されたものであることが好ましく、特に、アモルファスカーボンで形成されたものであることが好ましい。アモルファスカーボンを電極材料とする場合、その表面
が、ゴミや気泡の付着しない程度に表面を平滑に処理されたものが好ましい（特許文献３参照）。
【００１７】
上記の発明において、測定対象の前記被測定薬液として、半導体製造時における洗浄工程などにおいて使用される酸、アルカリ、またはその他の電解質の水溶液が好適に使用できる。
【００１８】
本発明によれば、測定用管路内に上記のように４電極法用の４本の電極を配置すると共に、電圧測定用電極の表面積Ｓ1に対する測定用管路の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1を特定の値以上としたので、導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率が０．２％以内であるような高精度の濃度測定が継続的に可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の薬液用濃度計は、薬液濃度と導電率との関係がリニアな特性を有し、高精度な濃度測定が継続的に可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。図１は、本発明の薬液用濃度計の測定用管路と、その内部に配置された電極を示した管路軸に沿った断面図、図２は、管路軸に対して垂直方向の断面図である。
【００２１】
図示したように、本発明の薬液用濃度計は、被測定薬液の流路となる測定用管路２を構成する測定管１を備えている。測定用管路２は、管路軸Ｃと垂直な断面が円形である円筒状の流路であり、その一方側から他方側へ被測定薬液が流れるようになっている。
【００２２】
測定用管路２内には、４本の棒状電極が管路方向へ順に配置されており、そのうち、管路方向両端側に配置された一対の棒状電極は、交流の定電流を供給するための定電流供給用電極１１ａ，１１ｂを構成している。そして、定電流供給用電極１１ａ，１１ｂの間に配置された一対の棒状電極は、定電流供給用電極１１ａ，１１ｂに定電流が供給された状態で電圧を測定するための一対の電圧測定用電極１２ａ，１２ｂを構成している。
【００２３】
これらの定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂは、測定用管路２内に、管路中心を通り、管路軸Ｃに対して垂直方向に管路を横断するように配置されている。
【００２４】
定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂは、好ましくは円柱形状である。定電流供給用電極１１ａおよび１１ｂの径は互いに同一であることが好ましく、電圧測定用電極１２ａおよび１２ｂの径は互いに同一であることが好ましい。しかし、定電流供給用電極１１ａ，１１ｂと、電圧測定用電極１２ａ，１２ｂとの径は、必ずしも互いに同一である必要はない。
【００２５】
また、定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂは、管路軸Ｃに沿って見たときに４本の電極位置が全て重なるように、電極軸が互いに同一方向を向くように配置することが好ましい。
【００２６】
定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂは、酸性またはアルカリ性の被測定薬液に対して耐性を有する材料で形成されている。このような耐薬液用材料としては、炭素を主成分とした材料、白金、ハステロイ（登録商標）などを挙げることができるが、炭素を主成分とした材料が好ましい。また、高度な耐食性を必要としない場合はステンレス等の金属を使用することができる。
【００２７】
炭素を主成分とした材料としては、緻密なアモルファスカーボン（ガラス状カーボン）、炭化珪素などを挙げることができる。これらの中でも、アモルファスカーボンが特に好ましい。このアモルファスカーボンは、気孔のない緻密な構造を有しており、フッ酸等の薬液に接する場合においても長期的に安定である。
【００２８】
定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの製作は、成形加工された円柱状の材料から所定の厚みに切断し、切断された円板より所定の断面寸法を有する角状の電極を切り出す。次に、研磨により角状から所定寸法の円柱状の電極に加工する。しかしながら、定電流供給用電力１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂを構成する材料としてアモルファスカーボンを用いる場合、アモルファスカーボンは硬く、脆い性質があるため、細く長い円筒形状などに加工することが難しい。
【００２９】
また、定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの寸法は、加工精度、コスト、更に流体の流速に対応できる強度などを考慮に入れて決める必要がある。おおむね、直径が３ｍｍ以上であると上記条件を満たすことができるが、直径が３ｍｍ以下であっても、上記条件を満たすものであるならば、定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂとして利用することができる。
【００３０】
本発明の薬液用濃度計において、被測定薬液としては、フッ酸、塩酸、硝酸、硫酸等の強酸および、アンモニア等のアルカリ性の水溶液などを挙げることができる。特に、上記炭素を主成分とした材料を電極に用いて、半導体製造工程におけるウェハ洗浄工程やエッチング液の供給工程においてフッ酸等の強酸水溶液の濃度を測定する態様が好ましい。
【００３１】
本発明の薬液用濃度計は、被測定薬液を測定用管路２に流した状態で、測定用管路２内において被測定薬液と接する定電流供給用電極１１ａ，１１ｂ間に不図示の定電流交流電源から交流の定電流を供給し、この状態で、中央の２本の電圧測定用電極１２ａ，１２ｂ間の電圧を不図示の高入力インピーダンス交流電圧計によって測ることにより導電率が測定される。これはいわゆる４電極法に従ったものである。
【００３２】
本発明では、電圧測定用電極１２ａおよび電圧測定用電極１２ｂの表面積Ｓ1に対する
測定用管路２の管路軸Ｃに対する垂直面の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1が、０．８以上、好ま
しくは１．０以上である。比率Ｓ2／Ｓ1の上限は、本発明の効果を得る点からは特に制限はないが、例えば、精度確保の点から装置に適応した管路径が選定される必要があるなどその他の制約があるため、あまり大きくすることは好ましくない。
【００３３】
ここで、電圧測定用電極１２ａおよび電圧測定用電極１２ｂの表面積Ｓ1は、測定用管
路２の管路内に露出し、被測定薬液に接する電極側面の表面積のことである。例えば図１の場合、電圧測定用電極１２ａおよび電圧測定用電極１２ｂの表面積Ｓ1は、電圧測定用
電極１２ａおよび電圧測定用電極１２ｂの直径をｄ、測定用管路２の直径をＤとすると、πｄ×Ｄであり、測定用管路２の断面積Ｓ2は、（π／４）×Ｄ2で表される。
【００３４】
Ｓ2／Ｓ1を０．８以上とすることで、導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率を、例えば０．２％以内と、大幅に小さくすることができる。これにより、薬液濃度と導電率との関係がリニアな特性を有し、高精度の濃度測定が継続的に可能となる。図５は、Ｓ2／Ｓ1を０．８以上とした場合の具体的な実施例を示している。同図のグラフに示されるように、導電率に対するセル定数Ｋの変化はきわめて小さく、高いリニアリティが得られている。これに対して、図６〜図９では、Ｓ2／Ｓ1が０．８より小さい比較例を示しているが、これらのいずれにおいてもセル定数Ｋの変化率は０．２％よりも大きくなっている。このように、電圧測定用電極の表面積Ｓ1と、測定用
管路の断面積Ｓ2との比を適切に設定することで、導電率に対するセル定数Ｋの変化率は
大幅に小さくなる。
【００３５】
なお、電極１２ａ，１２ｂの表面積Ｓ1に関して、電極表面の凹凸の影響は考慮に入れ
ていない。これは、電極１２ａ，１２ｂの凹凸が少ない方がゴミや気泡が付着しにくくなるため、電極表面を平滑に処理しているからである。
【００３６】
本発明の構成における薬液用濃度計においては、両側の１対の電極１１ａ，１１ｂによって発生する電界は、空間的に広がっているが、実際に電流が流れるのは、流体が流れる測定用管路２内に限られる。このため、測定用管路２内に流れる電流値は、電極１１ａ（１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）の径や電極間の距離が同じであっても、電極１１ａ（１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）と測定用管路２の内壁とから形成される流体の流路３の大きさが大きく影響する。即ち、電極の径と管路径との関係により決定される流体の流路３の大きさが変化することによって、流れる電流値が変化することになる。
【００３７】
図６から図９に示したように、電極径に対して、管路径が小さい場合は流体のイオン濃度と導電率の関係が直線的にならないことが確認された。図示したように、導電率の変化に対してセル定数Ｋが一定となっていない。これは、Ｓ2／Ｓ1を０．８よりも小さく設定した場合、電極１１ａ（１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）と測定用管路２の内壁とから形成される流体の流路の大きさが小さくなり、流体内を移動する電気（イオン）の量が少なくなることによって、被測定流体の濃度変化に対応した電流値の変化が生じていないことを示すものである。
【００３８】
従って、最適値としては、本発明で示すＳ2／Ｓ1が０．８以上となるように電極径と管路径を選択することが好ましい。
Ｓ2／Ｓ1を０．８以上とすることで、図２に示す測定用管路２の断面において、電極１１ａ（１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）から生じる電気力線が、測定管１の影響を受けにくくなるために、電場の歪みを抑制することができ、測定用管路２内の電場が安定し、上記特性を得ることができる。
【００３９】
図３は、本発明の薬液用濃度計の一実施形態を示した管路軸に沿った断面図、図４は、そのＡ方向矢視図である。図示した薬液用濃度計２０は、半導体製造時におけるシリコンウェハ洗浄用のフッ酸水溶液の濃度を測定するものであり、洗浄液の供給ラインにおける配管に接続して使用される。
【００４０】
薬液用濃度計２０は、これを機器類に設置するための不図示の取り付け孔が形成されたベース板２１と、濃度計本体２２と、濃度計本体２２に対してこれを覆うように固定された蓋部材２３とを備えている。
【００４１】
濃度計本体２２は、被測定対象のフッ酸水溶液を流通させる円筒状の測定用管路２を有する測定管１を備えており、この測定管１の図３において上側の側壁には、測定用管１に、その管路軸方向に対して垂直な方向に定電流供給用電極１１ａ，１１ｂおよび電圧測定用電極１２ａ，１２ｂを装着するための電極装着用開口部２４ａ〜２４ｄが所定間隔離間して形成されている。
【００４２】
測定管１における電極装着用開口部２４ａ〜２４ｄの反対側の壁面にはそれぞれ、４本の電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの先端部分を固定するための凹部２５ａ〜２５ｄが形成されている。これらの凹部２５ａ〜２５ｄに電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの先端部分を挿着することによって、測定管１の管路軸方向に対して垂直な方向に電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを固定できるようになっている。
【００４３】
電極装着用開口部２４ａ〜２４ｄには、端部がテーパ状に加工されたシール溝２６が形成されており、このシール溝２６内に、測定管１の接液部と電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂとを液密にシールするためのＯリングからなるシール材２７が収容され、シール溝２６におけるシール材２７の上部に、リング形状の固定部材２８を取り付けることによってシール材２７が固定されている。
【００４４】
電極装着用開口部２４ａ〜２４ｄに電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを装着し、シール溝２６内にシール材２７および固定部材２８を装着した状態で、電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの上端が電極取り付け具２９によって挟持固定される。
【００４５】
電極取り付け具２９の上部には、電極取り付け具２９に当接した状態で略矩形平板状の電極固定板３０が配置されており、この電極固定板３０には、リード線３１とこれに接続されたリード線接続端子を電極固定板３０の上部に引き出すための不図示の開口部が、電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂに対応した位置に計４個形成されている。
【００４６】
蓋部材２３を図示しない締結部材でベース板２１に固定することによって、蓋部材２３、濃度計本体２２、ベース板２１が一体的に連結、固定されると共に、蓋部材２３によって電極固定板３０が下方へ押圧されることにより、電極取り付け具２９、電極１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ、シール材２７および固定部材２８が電極固定板３０によって固定される。
【００４７】
蓋部材２３と濃度計本体２２との間の内部空間は、樹脂を充填することによって封止されている。また、蓋部材２３の側壁には、リード線３１が挿着されるリード線クランプ３２が装着されており、このリード線クランプ３２によって蓋部材２３がシールされるようになっている。
【００４８】
濃度計本体２２における測定管１の両端には、機器類の配管に接続するための接続配管３３，３４が溶接によって連結されている。なお、測定管１および接続配管３３，３４の材質としては、耐食性をもつＰＴＦＥ樹脂、ＰＦＡ樹脂などが使用される。
【００４９】
以上のような構成を備えた薬液用濃度計２０は、半導体製造工程において設置される洗浄液ラインの配管に接続され、洗浄液を測定用管路２に流した状態で、測定用管路２内において洗浄液と接する定電流供給用電極１１ａ，１１ｂ間に、リード線３１へ電気的に接続された不図示の定電流交流電源から交流の定電流が供給される。この状態で、中央の２本の電圧測定用電極１２ａ，１２ｂ間の電圧を電圧計によって測ることにより導電率が測定され、得られた導電率から濃度が算出される。なお、薬液用濃度計２０は、演算用の電子回路やデジタル表示部等を備えたものであるが、図示は省略している。
実施例
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
[実施例１]
図３に示したような薬液用濃度計を用いて、導電率既知の標準溶液を流速５〜１０ｌ／ｍｉｎで測定用管路２に流し、表面を鏡面処理した緻密なアモルファスカーボン（ガラス状カーボン）からなる定電流供給用電極１１ａ，１１ｂ間に１〜５０ｋＨｚの交流定電流を供給した状態で、上記のアモルファスカーボンからなる電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの間の電圧を測定した。測定には市販のＬＣＲメータを使用し、測定電流は２ｍＡであった。
【００５０】
測定用管路２の直径Ｄは１６ｍｍ、電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの直径ｄはそれぞれ
４ｍｍであり、電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの表面積Ｓ1に対する測定用管路２の断面
積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1は、１であった。
【００５１】
導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲において測定した導電率とセル定数との関係を図５に示す。導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率は、１．８×１０-3％であった。なお、セル定数Ｋの変化率は、次式：
セル定数Ｋの変化率＝セル定数の変化量（測定最大値−測定最小値）／導電率計測範囲
より算出した。
[比較例１]
２本の電極を実施例１と同様の形態で測定用管路２に配置し、２電極法によって実施例１と同様に導電率を測定した。測定用管路２の直径Ｄは１０ｍｍ、各電極の直径ｄは４ｍｍであり、電極の表面積Ｓ1に対する測定用管路２の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1は、０．６３であった。
【００５２】
導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲において測定した導電率とセル定数との関係を図６に示す。導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率は、４．３％であった。
[比較例２]
３本の電極を実施例１と同様の形態で測定用管路２に配置し、３電極法によって実施例１と同様に導電率を測定した。測定用管路２の直径Ｄは１０ｍｍ、各電極の直径ｄは４ｍｍであり、電極の表面積Ｓ1に対する測定用管路２の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1は、０．６３であった。
【００５３】
導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲において測定した導電率とセル定数との関係を図７に示す。導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率は、４．１％であった。
[比較例３]
測定用管路２の直径Ｄを９．５ｍｍとした以外は実施例１と同様にして測定を行った。なお、電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの表面積Ｓ1に対する測定用管路２の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1は、０．５９であった。
【００５４】
導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲において測定した導電率とセル定数との関係を図８に示す。導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率は、０．４３％であった。
[比較例４]
測定用管路２の直径Ｄを１０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして測定を行った。なお、電圧測定用電極１２ａ，１２ｂの表面積Ｓ1に対する測定用管路２の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1は、０．６３であった。
【００５５】
導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲において測定した導電率とセル定数との関係を図９に示す。導電率０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲における導電率に対するセル定数Ｋの変化率は、０．２６％であった。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の薬液用濃度計の測定用管路と、その内部に配置された電極を示した管路軸に沿った断面図である。
【図２】図１の薬液用濃度計における管路軸に対して垂直方向の断面図である。
【図３】本発明の薬液用濃度計の一実施形態を示した管路軸に沿った断面図である。
【図４】図３の薬液用濃度計におけるＡ方向矢視図である。
【図５】実施例１における導電率とセル定数との関係を示したグラフである。
【図６】比較例１における導電率とセル定数との関係を示したグラフである。
【図７】比較例２における導電率とセル定数との関係を示したグラフである。
【図８】比較例３における導電率とセル定数との関係を示したグラフである。
【図９】比較例４における導電率とセル定数との関係を示したグラフである。
【図１０】２電極法による導電率測定の原理を説明する図である。
【図１１】３電極法による導電率測定の原理を説明する図である。
【図１２】４電極法による導電率測定の原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 測定管
２ 測定用管路
３ 流路
１１ａ，１１ｂ 定電流供給用電極
１２ａ，１２ｂ 電圧測定用電極
２０ 薬液用濃度計
２１ ベース板
２２ 濃度計本体
２３ 蓋部材
２４ａ〜２４ｄ 電極装着用開口部
２５ａ〜２５ｄ 凹部
２６ シール溝
２７ シール材
２８ 固定部材
２９ 電極取り付け具
３０ 電極固定板
３１ リード線
３２ リード線クランプ
３３、３４ 接続配管
ｄ 電圧測定用電極の直径
Ｄ 測定用管路の直径
Ｃ 管路中心軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定用管路内に該被測定薬液と接触する複数の電極を配置して、電極間における電流と電圧との関係から得られた導電率により被測定薬液の濃度を測定する薬液用濃度計であって、
前記測定用管路内に、管路中心を通り管路軸に対して垂直方向に管路を横断する耐薬液用材料からなる４電極法用の一対の定電流供給用電極および一対の電圧測定用電極が管路方向へ所定間隔で配置され、
前記電圧測定用電極の１本当たりの被測定薬液に接する部分の表面積Ｓ1に対する前記
測定用管路の管路軸に対する垂直面の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1が、０．８以上であること
を特徴とする薬液用濃度計。
【請求項２】
測定対象の導電率が、０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の薬液用濃度計。
【請求項３】
前記定電流供給用電極および電圧測定用電極は、炭素を主成分とした材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の薬液用濃度計。
【請求項４】
前記定電流供給用電極および電圧測定用電極は、アモルファスカーボンからなることを特徴とする請求項３に記載の薬液用濃度計。
【請求項５】
測定対象の前記被測定薬液は、酸、アルカリ、またはその他の電解質の水溶液であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薬液用濃度計。
【請求項１】
測定用管路内に該被測定薬液と接触する複数の電極を配置して、電極間における電流と電圧との関係から得られた導電率により被測定薬液の濃度を測定する薬液用濃度計であって、
前記測定用管路内に、管路中心を通り管路軸に対して垂直方向に管路を横断する耐薬液用材料からなる４電極法用の一対の定電流供給用電極および一対の電圧測定用電極が管路方向へ所定間隔で配置され、
前記電圧測定用電極の１本当たりの被測定薬液に接する部分の表面積Ｓ1に対する前記
測定用管路の管路軸に対する垂直面の断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1が、０．８以上であること
を特徴とする薬液用濃度計。
【請求項２】
測定対象の導電率が、０〜６０ｍＳ・ｃｍ-1の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の薬液用濃度計。
【請求項３】
前記定電流供給用電極および電圧測定用電極は、炭素を主成分とした材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の薬液用濃度計。
【請求項４】
前記定電流供給用電極および電圧測定用電極は、アモルファスカーボンからなることを特徴とする請求項３に記載の薬液用濃度計。
【請求項５】
測定対象の前記被測定薬液は、酸、アルカリ、またはその他の電解質の水溶液であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薬液用濃度計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−３２７９５０（Ｐ２００７−３２７９５０Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２７０２８（Ｐ２００７−１２７０２８）
【出願日】平成１９年５月１１日（２００７．５．１１）
【出願人】（０００１４３９４９）株式会社鷺宮製作所 (253)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１１日（２００７．５．１１）
【出願人】（０００１４３９４９）株式会社鷺宮製作所 (253)
【Ｆターム（参考）】
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