JP2001269633A - 混合流体中の各成分の濃度制御方法および濃度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合流体中の各流体成分の濃度を適正範囲に
制御する場合に、流体成分の濃度に対応する変量を測定
し測定値に基づいた制御を行うだけで、流体成分の濃度
を精度良く適正範囲に調整でき、測定値が目標範囲から
外れても、測定値を目標範囲に速やかに戻すことができ
る方法を提供する。 【解決手段】 混合溶液の、赤外光および紫外光の各吸
光度を成分検出部５０で測定する。混合溶液の、紫外光
および赤外光の各吸光度のうちの一方の測定値が所定範
囲内でもう一方の測定値が所定の下限値未満となったと
き、および両方の測定値が所定の下限値未満となったと
きに、アンモニア水の高濃度原液を混合溶液に補充しま
たはアンモニアガスを混合溶液に溶解させ、その後に必
要に応じて過酸化水素水の高濃度原液を混合溶液に補充
しまたは純水を混合溶液に追加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、２種類もしくは
それ以上の種類の流体成分が混合された混合流体中の各
流体成分の濃度がそれぞれ適正範囲内となるように制御
する混合流体中の各成分の濃度制御方法、ならびに、そ
の方法を実施するために使用される濃度制御装置に関
し、この濃度制御方法および濃度制御装置は、例えば、
半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、電子部品な
どの基板を、処理槽内に収容された２種類の薬液の混合
溶液からなる処理液中に浸漬させて処理する基板処理な
どにおいて、処理槽内の混合溶液中の各薬液成分の濃度
をそれぞれ適正に管理する場合などに用いられる。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体デバイスの製造プロセス
において、基板、例えばシリコンウエハの表面に付着し
たパーティクルや有機物といった不要物をウエハ表面か
ら除去する場合には、アンモニア水と過酸化水素水と純
水との混合溶液を用いてウエハを洗浄し、その洗浄後に
ウエハを純水で水洗して、ウエハ上に残存している薬液
や分解生成物等の不要物をウエハ表面から除去するよう
にしている。このようなウエハの洗浄処理において、処
理品質を高くかつ均一に維持するためには、混合溶液中
のアンモニア成分および過酸化水素成分の各濃度をそれ
ぞれ適正に管理する必要がある。

【０００３】アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液
中のアンモニア成分および過酸化水素成分の各濃度を管
理する方法としては、例えば特開平８−１５１４６号公
報、実用新案登録公報第２５３３４６０号等に開示され
ているように、混合溶液中のアンモニア濃度を、赤外光
の吸光度を測定することに検出するとともに、混合溶液
中の過酸化水素濃度を紫外光の吸光度を測定することに
より検出し、各成分の濃度変化に応じてアンモニア水も
しくは過酸化水素水の高濃度原液または純水の供給量を
調整することにより、混合溶液中のアンモニア成分およ
び過酸化水素成分の各濃度がそれぞれ一定範囲となるよ
うに制御する方法が知られている。

【０００４】このように、赤外光の吸光度を測定して溶
液中のアンモニア濃度を検出し、また、紫外光の吸光度
を測定して溶液中の過酸化水素濃度を検出する方法によ
ると、アンモニア水あるいは過酸化水素水の単独水溶液
であれば、その各濃度は、それぞれ赤外光あるいは紫外
光の吸光度に比例する。したがって、水溶液の、赤外光
あるいは紫外光の吸光度の変化を検出し、その吸光度が
基準値から所定量以上変動していたときに、アンモニア
水あるいは過酸化水素水の高濃度原液を水溶液に補充し
て、水溶液の吸光度が一定範囲となるように制御するこ
とが可能である。しかしながら、アンモニア水と過酸化
水素水との混合溶液においてアンモニア成分および過酸
化水素成分の各濃度がそれぞれ変化する場合には、測定
される赤外光および紫外光の２種の吸光度は、それぞれ
アンモニア成分および過酸化水素成分の両方の濃度に依
拠し、しかも、それぞれの成分単独の、各吸光度に対す
る寄与分の単純な線形和とはならない複雑な挙動を示
す。

【０００５】そこで、従来は、アンモニア水と過酸化水
素水との混合溶液におけるアンモニア成分および過酸化
水素成分の各濃度を種々に変化させて赤外光および紫外
光の各吸光度をそれぞれ測定することにより、赤外光お
よび紫外光の各吸光度と混合溶液中のアンモニア成分お
よび過酸化水素成分の各濃度との関係を示す近似式を実
験的に求めておき、測定された赤外光および紫外光の各
吸光度を前記近似式にそれぞれ代入することにより、混
合溶液中のアンモニア成分および過酸化水素成分の各濃
度をそれぞれ算出し、その計算値に基づいて混合溶液中
の各成分の濃度を制御するようにしていた。

【０００６】また、予め、混合溶液中のアンモニア成分
の濃度値と過酸化水素成分の濃度値との多数の組合せと
それぞれのときの赤外光および紫外光の各吸光度とを対
応づける表を作成してマイクロコンピュータに記憶させ
ておき、混合溶液の吸光度を測定するごとに、前記表を
参照してアンモニア成分の濃度および過酸化水素成分の
濃度をそれぞれ求める、といった方法も考えられる。さ
らに、混合溶液中のアンモニア成分の濃度の変化は赤外
光の吸光度の変動に対して、また過酸化水素成分の濃度
の変化は紫外光の吸光度の変動に対して、それぞれ寄与
する程度が大きいことを利用し、赤外光の吸光度が変動
したときは、アンモニア水の高濃度原液を混合溶液に補
充し、紫外光の吸光度が変動したときは、過酸化水素水
の高濃度原液を混合溶液に補充する、といった簡略化し
た濃度制御方法も考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、混合溶
液中の各成分の濃度と赤外光および紫外光の各吸光度と
の関係を表わす近似式を実験的に求めておき、その近似
式を用いて混合溶液中の各成分の濃度を制御する方法
は、各成分の濃度を算出するための計算が煩雑である
上、広い濃度範囲にわたって精度良く濃度算出に適用す
ることができる近似式を得ることは難しい、といった問
題点がある。

【０００８】また、混合溶液中の各成分の濃度値の組合
せとそのときの赤外光および紫外光の各吸光度とを対応
づける表を作成し記憶しておき、その表を参照して混合
溶液中の各成分の濃度を制御する方法は、マイクロコン
ピュータの記憶容量の問題で、余り実用的でない。ま
た、上記の簡略化した濃度制御方法は、一方の吸光度の
変動に対し一方の薬液を混合溶液に補充すると、もう一
方の吸光度にも必ず影響を及ぼすことになり、このた
め、それぞれの成分の濃度を共に目標値に収束させるの
に多くの時間を要する、といった問題点がある。

【０００９】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、２種類もしくはそれ以上の種類の流
体成分が混合された混合流体中の各流体成分の濃度を適
正範囲に制御する場合において、各成分の濃度を算出す
るために煩雑な計算を行ったり各成分の濃度を求めるた
めの表を予め作成し記憶しておいたりする、といったこ
とを行わなくても、各流体成分の濃度に対応する変量を
測定しその各測定値に基づいた制御を行うだけで、それ
ぞれの流体成分の濃度を精度良く適正範囲に調整するこ
とができ、測定値が目標範囲から外れたとしても、測定
値を目標範囲に速やかに戻すことができる濃度制御方法
を提供すること、ならびに、その方法を好適に実施する
ことができる濃度制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
少なくとも２種類の流体成分が混合された混合流体中の
各流体成分の濃度に対応する変量（以下、「成分変量」
という）をそれぞれ測定し、その各測定値に基づいて混
合流体中の各流体成分の濃度がそれぞれ適正範囲内とな
るように制御する混合流体中の各成分の濃度制御方法に
おいて、混合流体中の各成分変量のうちの一方の測定値
が所定範囲内でもう一方の測定値が所定の下限値未満と
なったとき、および、両方の測定値がそれぞれ所定の下
限値未満となったときに、それぞれ、流体成分のうち他
方の成分変量に対し影響を及ぼす流体成分またはより大
きい影響を及ぼす流体成分（以下、「優先成分」とい
う）を混合流体に補充し、その後に必要に応じて他方の
流体成分を混合流体に補充することを特徴とする。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１記載の濃
度制御方法において、混合流体がアンモニア水と過酸化
水素水との混合溶液であり、その混合溶液の、赤外光お
よび紫外光の各吸光度をそれぞれ測定し、その各測定値
に応じて、混合溶液にアンモニア水の高濃度原液を補充
しもしくはアンモニアガスを溶解させ、もしくは過酸化
水素水の高濃度原液を補充し、または純水を追加し、混
合溶液の、紫外光および赤外光の各吸光度のうちの一方
の測定値が所定範囲内でもう一方の測定値が所定の下限
値未満となったとき、および、両方の測定値がそれぞれ
所定の下限値未満となったときに、それぞれアンモニア
水の高濃度原液を混合溶液に補充しまたはアンモニアガ
スを混合溶液に溶解させ、その後に必要に応じて過酸化
水素水の高濃度原液を混合溶液に補充しまたは純水を混
合溶液に追加することを特徴とする。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項２記載の濃
度制御方法において、混合溶液の、紫外光の吸光度が所
定の上限値を越えたとき、および、紫外光の吸光度が所
定範囲内で赤外光の吸光度が所定の上限値を越えたとき
に、混合溶液にそれぞれ純水を追加し、混合溶液の、赤
外光の吸光度が所定の上限値を越えかつ紫外光の吸光度
が所定の下限値未満となったときに混合溶液に過酸化水
素水の高濃度原液を補充することを特徴とする。

【００１３】請求項４に係る発明は、請求項３記載の濃
度制御方法において、アンモニア水と過酸化水素水との
混合溶液が、洗浄槽内に収容され基板を浸漬させて基板
表面を洗浄するために使用される洗浄液であることを特
徴とする。

【００１４】請求項５に係る発明は、少なくとも２種類
の流体成分が混合された混合流体中の各成分変量をそれ
ぞれ測定する成分検出手段と、各流体成分を混合流体に
それぞれ補充する成分補充手段と、前記成分検出手段に
よる各測定値に基づいて、混合流体中の各流体成分の濃
度がそれぞれ適正範囲内となるように前記成分補充手段
を制御する補充制御手段と、を備えた混合流体中の各成
分の濃度制御装置において、混合流体中の各成分変量の
うちの一方の測定値が所定範囲内でもう一方の測定値が
所定の下限値未満となったとき、および、両方の測定値
がそれぞれ所定の下限値未満となったときに、それぞ
れ、優先成分を混合流体に補充し、その後に必要に応じ
て他方の流体成分を混合流体に補充するように、前記補
充制御手段による前記成分補充手段の制御が行われるよ
うにしたことを特徴とする。

【００１５】請求項６に係る発明は、請求項５記載の濃
度制御装置において、混合流体がアンモニア水と過酸化
水素水との混合溶液であり、前記成分検出手段が、混合
溶液の、赤外光および紫外光の各吸光度をそれぞれ測定
する吸光光度計であり、前記成分補充手段が、アンモニ
ア水の高濃度原液を混合溶液に補充するアンモニア水供
給部またはアンモニアガスを混合溶液に溶解させるアン
モニアガス溶解部と、過酸化水素水の高濃度原液を混合
溶液に補充する過酸化水素水供給部とであり、さらに純
水を混合溶液に追加する純水供給部を設け、混合溶液
の、紫外光および赤外光の各吸光度のうちの一方の測定
値が所定範囲内でもう一方の測定値が所定の下限値未満
となったとき、および、両方の測定値がそれぞれ所定の
下限値未満となったときに、それぞれアンモニア水の高
濃度原液を混合溶液に補充しまたはアンモニアガスを混
合溶液に溶解させ、その後に必要に応じて過酸化水素水
の高濃度原液を混合溶液に補充しまたは純水を混合溶液
に追加するように、前記補充制御手段による前記アンモ
ニア水供給部および過酸化水素水供給部ならびに純水供
給部の制御が行われるようにしたことを特徴とする。

【００１６】請求項７に係る発明は、請求項６記載の濃
度制御装置において、混合溶液の、紫外光の吸光度が所
定の上限値を越えたとき、および、紫外光の吸光度が所
定範囲内で赤外光の吸光度が所定の上限値を越えたとき
に、混合溶液にそれぞれ純水を追加し、混合溶液の、赤
外光の吸光度が所定の上限値を越えかつ紫外光の吸光度
が所定の下限値未満となったときに混合溶液に過酸化水
素水の高濃度原液を補充するように、前記補充制御手段
による前記純水供給部および過酸化水素水供給部の制御
が行われるようにしたことを特徴とする。

【００１７】請求項８に係る発明は、請求項６または請
求項７記載の濃度制御装置において、アンモニア水と過
酸化水素水との混合溶液が、洗浄槽内に収容され基板を
浸漬させて基板表面を洗浄するために使用される洗浄液
であることを特徴とする。

【００１８】請求項１に係る発明の濃度制御方法では、
各成分変量のうちの一方の測定値が所定範囲内でもう一
方の測定値が所定の下限値未満になると、あるいは、両
方の測定値がそれぞれ所定の下限値未満になると、優先
成分が混合流体に補充される。その後、必要に応じて、
例えば、優先成分の補充によって優先成分の濃度に対応
する変量の測定値が所定の上限値を越えても、他方の測
定値が所定の下限値未満のままであるときは、他方の流
体成分を混合流体に補充するなどして、最終的に両方の
測定値がそれぞれの所定範囲内に収束するようにされ
る。

【００１９】以上のように、この濃度制御方法では、混
合流体中の各成分変量のうちの一方の測定値が所定範囲
内でもう一方の測定値が所定の下限値未満となったと
き、あるいは、両方の測定値がそれぞれ所定の下限値未
満となったときに、まず、優先成分、すなわち流体成分
のうち他方の成分変量に対し影響を及ぼす流体成分また
はより大きい影響を及ぼす流体成分が混合流体に補充さ
れ、その優先成分の補充により、優先成分の成分変量の
測定値と共に他方の成分変量の測定値も変化する。した
がって、優先成分の補充だけで、両方の測定値がそれぞ
れの所定範囲内となる可能性も高く、また、優先成分の
補充によって優先成分の濃度に対応する変量の測定値が
所定の上限値を越えても、他方の測定値が所定の下限値
未満のままであるときは、他方の流体成分を混合流体に
補充すればよく、このため、速やかに両方の測定値をそ
れぞれの所定範囲内に収束させることができる。そし
て、この方法では、流体成分の濃度を算出するために煩
雑な計算を行ったり流体成分の濃度を求めるための表を
予め作成し記憶しておいたりする、といったことを行う
必要が無く、成分変量を測定しその測定値に基づいた制
御を行うだけで、流体成分の濃度を精度良く適正範囲に
調整することが可能になる。また、この濃度制御方法で
は、流体成分の濃度に対応する変量を測定し、その測定
値を濃度値に変換しなくても、測定値に基づいて直接的
に制御を行うことが可能である。

【００２０】請求項２に係る発明の濃度制御方法では、
混合溶液の、赤外光および紫外光の各吸光度のうちの一
方の測定値が所定範囲内でもう一方の測定値が所定の下
限値未満になると、あるいは、両方の測定値がそれぞれ
所定の下限値未満になると、アンモニア水の高濃度原液
が混合溶液に補充されまたはアンモニアガスが混合溶液
に溶解される。その後、必要に応じて、例えば、アンモ
ニア成分の補充によって赤外光の吸光度の測定値が所定
の上限値を越えても、紫外光の吸光度の測定値が所定の
下限値未満のままであるときは、過酸化水素水の高濃度
原液が混合流体に補充され、また、紫外光の吸光度の測
定値が所定範囲内となり赤外光の吸光度の測定値が所定
の上限値を越えたりしたときは、純水を混合溶液に追加
するなどして、最終的に両方の測定値がそれぞれの所定
範囲内に収束するようにされる。

【００２１】ここで、赤外光の吸光度の測定値が所定範
囲内で紫外光の測定値が所定の下限値未満になったとき
にも、過酸化水素水を補充しないでアンモニア成分を補
充するのは、アンモニア成分と過酸化水素成分とが共存
している溶液中では、混合溶液にアンモニア成分を補充
すると、アンモニア成分による紫外光領域での吸収が起
こることによる。

【００２２】図３は、アンモニア成分と過酸化水素成分
とが共存するときの、混合溶液中のアンモニア濃度に対
する紫外光の吸光度の変化を示すグラフである。データ
は、液温が６０℃であるときのものであり、吸光度は、
波長２９０ｎｍの紫外線に対するものである。図中、直
線Ｉは、過酸化水素成分が存在しないときのものであ
り、吸光度は０である。また、曲線IIは、４００ｍｌの
過酸化水素水に対してアンモニア水の添加量を変えたと
きの吸光度の変化を示し、曲線IIIは、８００ｍｌの過
酸化水素水に対してアンモニア水の添加量を変えたとき
の吸光度の変化を示す。図３から分かるように、溶液中
に過酸化水素成分が共存すると、アンモニア濃度が高く
なるのに従って紫外光の吸光度が上昇し、また、溶液中
の過酸化水素濃度が高いほど、アンモニア濃度の上昇に
伴う紫外光の吸光度の上昇の程度が大きくなる（アンモ
ニア水の添加量が多くなるに従って曲線Ｉと曲線IIとの
間の開きが大きくなる）。

【００２３】したがって、混合溶液の、赤外光の吸光度
の測定値が所定範囲内でも紫外光の測定値が所定の下限
値未満になったときには、混合溶液にアンモニア水を補
充しまたはアンモニアガスを溶解させるようにする。こ
れにより、赤外光の吸光度の測定値と共に紫外光の吸光
度の測定値も上昇して、紫外光の吸光度の測定値が所定
範囲内に移行することになる。そして、紫外光の吸光度
の測定値が所定範囲内に移行した時点で、赤外光の吸光
度の測定値が所定の上限値を越えてしまったときは、混
合溶液中に純水を追加することにより、最終的に両方の
測定値がそれぞれの所定範囲内に収束するようにされ
る。

【００２４】また、純度の高いアンモニア水と過酸化水
素水との混合溶液では、主としてアンモニアが経時的な
濃度低下を起こし、過酸化水素の濃度変化は少ない、と
いった特性があるが、この濃度制御方法では、測定値が
所定の下限値未満になったときに、まずアンモニア成分
を混合溶液に補充するので、この点でも有利である。

【００２５】請求項３に係る発明の濃度制御方法では、
混合溶液の、紫外光の吸光度が所定の上限値を越えたと
き、および、紫外光の吸光度が所定範囲内で赤外光の吸
光度が所定の上限値を越えたときに、混合溶液にそれぞ
れ純水が追加されることにより、混合溶液中の過酸化水
素濃度が下がり、この結果、紫外光の吸光度が低下して
所定範囲内に移行し、また、混合溶液中のアンモニア濃
度が下がり、この結果、赤外光の吸光度が低下して所定
範囲内に移行する。一方、混合溶液の、赤外光の吸光度
が所定の上限値を越えかつ紫外光の吸光度が所定の下限
値未満となったときに、混合溶液に過酸化水素水の高濃
度原液が補充されることにより、混合溶液中の過酸化水
素濃度が上がり、この結果、紫外光の吸光度が上昇して
所定範囲内に移行し、同時に、過酸化水素水の補充によ
って混合溶液中のアンモニア濃度が相対的に下がり、こ
の結果、赤外光の吸光度が低下して所定範囲内に移行す
る。

【００２６】なお、上記したように、アンモニア成分と
過酸化水素成分とが共存している溶液中では、混合溶液
にアンモニア成分を補充すると、アンモニア成分による
紫外光領域での吸収が起こる。このため、混合溶液の、
紫外光の吸光度が所定の上限値を越えかつ赤外光の吸光
度が所定の下限値未満となったときには、混合溶液にア
ンモニア水の高濃度原液を補充しまたはアンモニアガス
を溶解させても、アンモニア成分の補充によって赤外光
の吸光度と共に紫外光の吸光度も上昇することになる。
したがって、この場合には、混合溶液に純水を追加し
て、紫外光の吸光度を所定範囲内とした後に、混合溶液
にアンモニア水を補充しまたはアンモニアガスを溶解さ
せる、といったことが行われる。

【００２７】請求項４に係る発明の濃度制御方法は、ア
ンモニア水と過酸化水素水との混合溶液を洗浄液として
用いた基板の洗浄処理において、洗浄液中のアンモニア
濃度および過酸化水素濃度をそれぞれ適正範囲に維持さ
せるために使用される。

【００２８】請求項５に係る発明の濃度制御装置を使用
する場合においては、成分検出手段によって測定された
各成分変量のうちの一方の測定値が所定範囲内でもう一
方の測定値が所定の下限値未満になると、あるいは、両
方の測定値がそれぞれ所定の下限値未満になると、補充
制御手段により成分補充手段が制御されて、成分補充手
段により優先成分が混合流体に補充される。その後、必
要に応じて、例えば、優先成分の補充によって優先成分
の濃度に対応する変量の測定値が所定の上限値を越えて
も、他方の測定値が所定の下限値未満のままであるとき
は、他方の流体成分が混合流体に補充されるなどして、
最終的に両方の測定値がそれぞれの所定範囲内に収束す
るようにされる。

【００２９】請求項６に係る発明の濃度制御装置では、
吸光光度計によって測定された混合溶液の、赤外光およ
び紫外光の各吸光度のうちの一方の測定値が所定範囲内
でもう一方の測定値が所定の下限値未満になると、ある
いは、両方の測定値がそれぞれ所定の下限値未満になる
と、アンモニア水供給部からアンモニア水の高濃度原液
を混合溶液に補充しまたはアンモニアガス溶解部でアン
モニアガスを混合溶液に溶解させるように制御される。
その後、必要に応じて、例えば、アンモニア成分の補充
によって赤外光の吸光度の測定値が所定の上限値を越え
ても、紫外光の吸光度の測定値が所定の下限値未満のま
まであるときは、過酸化水素水の高濃度原液を混合流体
に補充し、また、紫外光の吸光度の測定値が所定範囲内
となり赤外光の吸光度の測定値が所定の上限値を越えた
りしたときは、純水供給部から純水を混合溶液に追加す
るなどして、最終的に両方の測定値がそれぞれの所定範
囲内に収束するように制御される。

【００３０】請求項７に係る発明の濃度制御装置では、
吸光光度計によって測定された混合溶液の、紫外光の吸
光度が所定の上限値を越えたとき、および、紫外光の吸
光度が所定範囲内で赤外光の吸光度が所定の上限値を越
えたときに、純水供給部から混合溶液にそれぞれ純水が
追加されることにより、混合溶液中の過酸化水素濃度が
下がり、この結果、紫外光の吸光度が低下して所定範囲
内に移行し、また、混合溶液中のアンモニア濃度が下が
り、この結果、赤外光の吸光度が低下して所定範囲内に
移行する。一方、吸光光度計によって測定された混合溶
液の、赤外光の吸光度が所定の上限値を越えかつ紫外光
の吸光度が所定の下限値未満となったときに、過酸化水
素水供給部から混合溶液に過酸化水素水の高濃度原液が
補充されることにより、混合溶液中の過酸化水素濃度が
上がり、この結果、紫外光の吸光度が上昇して所定範囲
内に移行し、同時に、過酸化水素水の補充によって混合
溶液中のアンモニア濃度が相対的に下がり、この結果、
赤外光の吸光度が低下して所定範囲内に移行する。

【００３１】請求項８に係る発明の濃度制御装置は、ア
ンモニア水と過酸化水素水との混合溶液を洗浄液として
用いた基板の洗浄処理装置において、洗浄槽内に収容さ
れる洗浄液中のアンモニア濃度および過酸化水素濃度を
それぞれ適正範囲に維持させるために使用される。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について図１および図２を参照しながら説明する。

【００３３】図１は、この発明に係る濃度制御方法を実
施するために使用される濃度制御装置の構成の１例を示
す模式図であり、この濃度制御装置を基板洗浄装置に用
いた例を示している。この基板洗浄装置は、底部に液導
入口１２を有し内部に洗浄液１４が収容される洗浄槽１
０を備えている。そして、洗浄処理しようとする基板、
例えばシリコンウエハは、ウエハホルダ（図示せず）に
複数枚収納されて、洗浄槽１０内へ投入され洗浄液１４
中に浸漬させられる。

【００３４】洗浄槽１０には、溢流液受け部１８が付設
されており、洗浄槽１０の上部から溢れ出た洗浄液１４
が溢流液受け部１８内へ流入するようになっている。溢
流液受け部１８内には、液循環用配管２０の一端が挿入
されており、液循環用配管２０の他端は、洗浄槽１０の
液導入口１２に連通して接続されている。液循環用配管
２０には、循環ポンプ２２、ヒータ２４およびフィルタ
２６が介挿されており、洗浄液１４は、洗浄槽１０、溢
流液受け部１８および液循環用配管２０で構成された循
環経路を循環させられる。また、液循環用配管２０に
は、温度検出器２８が介挿されており、温度検出器２８
によって検出された温度信号がコントローラ３０へ送ら
れ、その信号に基づいてコントローラ３０から温度制御
信号がヒータ２４へ送られ、循環経路を循環する洗浄液
１４の温度が所定温度に維持されるように制御される。
なお、図示していないが、液循環用配管２０の途中に
は、排液管が分岐して設けられており、排液管に設けら
れた開閉弁を開くことにより、循環経路を循環している
洗浄液の一部を必要により排出することができるように
なっている。

【００３５】洗浄液１４は、アンモニア水と過酸化水素
水と純水とを混合して調製される。この洗浄液１４を調
製しかつ洗浄液中のアンモニア成分および過酸化水素成
分の各濃度がそれぞれ適正範囲内となるように各薬液を
補充するために、アンモニア水の高濃度原液および過酸
化水素水の高濃度原液がそれぞれ別々に貯留された薬液
タンク３２、３４が配設されており、また、純水供給源
３６が設けられている。各薬液タンク３２、３４には、
アンモニア水供給管３８および過酸化水素水供給管４０
がそれぞれ接続されており、それぞれの薬液の供給管３
８、４０の先端が溢流液受け部１８内にそれぞれ挿入さ
れている。また、純水供給源３６は、洗浄槽１０内に先
端が挿入された純水供給管４２に接続されている。そし
て、アンモニア水供給管３８、過酸化水素水供給管４０
および純水供給管４２には、それぞれ開閉制御弁４４、
４６、４８が介挿されている。それぞれの開閉制御弁４
４、４６、４８は、コントローラ３０に接続されてい
る。

【００３６】また、液循環用配管２０の途中には、洗浄
液の吸光度（透過光強度）を測定するための成分検出部
５０が設けられている。成分検出部５０は、赤外吸光度
測定部５２と紫外吸光度測定部５４とから構成されてい
る。各吸光度測定部５２、５４は、光源５６、６２、液
循環用配管２０に介挿されて内部を洗浄液が流通する測
定セル５８、６４、および光検出器６０、６６からそれ
ぞれ構成されており、各光検出器６０、６６から出力さ
れる検出信号がそれぞれコントローラ３０へ送られるよ
うになっている。赤外吸光度測定部５２の光源５６に
は、赤外線を放射する、例えばハロゲンランプが使用さ
れ、その光検出器６０には、赤外線領域の測定波長に対
する分光感度を有する、例えばＰｂＳ、ＧａＡｓＰ等か
らなる半導体素子を用いたものが使用される。また、紫
外吸光度測定部５４の光源６２には、紫外線を放射す
る、例えば重水素ランプやキセノンランプが使用され、
その光検出器６６には、紫外線領域の測定波長に対する
分光感度を有する、例えばＧａＰ等からなる半導体素子
を用いたものや紫外用光電管が使用される。

【００３７】次に、上記した構成の基板洗浄装置におけ
る洗浄液中の各成分濃度の制御方法の１例について説明
する。

【００３８】洗浄液中のアンモニア濃度および過酸化水
素濃度がそれぞれ適正範囲内となるときの赤外光および
紫外光のそれぞれの吸光度範囲を、実験などにより予め
把握しておき、それらを目標吸光度範囲とし、赤外光お
よび紫外光の各吸光度の上限値および下限値をそれぞれ
設定する。そして、アンモニア濃度および過酸化水素濃
度がそれぞれ適正範囲内となるように洗浄液を調製し
て、洗浄槽１０内に洗浄液１４を貯留し、循環経路を通
して洗浄液１４を循環させ、洗浄槽１０内の洗浄液１４
を所定温度に調整し保持する。この状態で、ウエハホル
ダに保持された複数枚のシリコンウエハを洗浄槽１０内
の洗浄液１４中に浸漬させて洗浄し、洗浄処理が終了す
ると、洗浄液１４中からウエハを引き上げて図示しない
水洗槽へ移送し、次の複数枚のウエハを洗浄槽１０内へ
投入する。

【００３９】上記のようなウエハの一連の処理を行って
いる期間中、成分検出部５０において、循環経路を通し
て循環し洗浄槽１０内へ導入される洗浄液の、赤外光お
よび紫外光の各吸光度が赤外吸光度測定部５２および紫
外吸光度測定部５４によりそれぞれ測定され、それぞれ
の検出信号がコントローラ３０へ送られる。表１は、赤
外光および紫外光の各吸光度の測定値と制御動作との関
係をまとめたものであり、この表を参照しながら、洗浄
液の濃度管理操作について説明する。

【００４０】

【表１】

【００４１】ウエハの洗浄処理を繰り返し行っているう
ちに、洗浄液中のアンモニア濃度および過酸化水素濃度
が次第に低下していき、それに伴って赤外光および紫外
光の各吸光度の測定値が低下し、赤外光および紫外光の
各吸光度のうちいずれか一方の測定値でも下限値未満に
なったことが検出されると、まず、コントローラ３０か
らアンモニア水供給管３８に介挿された開閉制御弁４４
へ制御信号が送られて、開閉制御弁４４が開かれ、循環
経路を通して循環している洗浄液に薬液タンク３２から
アンモニア水の高濃度原液が補充される（表１の、
、）。このアンモニア水の補充により、上述したよ
うに、洗浄液の、赤外光の吸光度と共に紫外光の吸光度
が上昇することになる。そして、赤外光および紫外光の
各吸光度の測定値が所定範囲内に収まると、コントロー
ラ３０から開閉制御弁４４へ制御信号が送られて、開閉
制御弁４４が閉じられ、洗浄液へのアンモニア水の補充
が停止される（表１の）。

【００４２】一方、洗浄液へのアンモニア水の補充を続
けた結果、赤外光の吸光度の測定値が上限値を越えて
も、紫外光の吸光度の測定値が下限値未満であるときに
は、コントローラ３０から開閉制御弁４４へ制御信号が
送られて、開閉制御弁４４が閉じられ、アンモニア水の
補充が停止されるとともに、コントローラ３０から過酸
化水素水供給管４０に介挿された開閉制御弁４６へ制御
信号が送られて、開閉制御弁４６が開かれ、洗浄液に薬
液タンク３４から過酸化水素水の高濃度原液が補充され
る（表１の）。この過酸化水素水の補充により、紫外
光の吸光度が上昇し、一方、アンモニア濃度が相対的に
下がって赤外光の吸光度が低下することになる。そし
て、赤外光および紫外光の各吸光度の測定値が所定範囲
内に収まると、コントローラ３０から開閉制御弁４６へ
制御信号が送られて、開閉制御弁４６が閉じられ、洗浄
液への過酸化水素水の補充が停止させられる（表１の
）。

【００４３】また、洗浄液へのアンモニア水の補充によ
り、紫外光の吸光度の測定値が適正範囲内となり、一
方、赤外光の吸光度の測定値が上限値を越えてしまった
ときは、コントローラ３０から開閉制御弁４４へ制御信
号が送られて、開閉制御弁４４が閉じられ、アンモニア
水の補充が停止されるとともに、コントローラ３０から
純水供給管４２に介挿された開閉制御弁４８へ制御信号
が送られて、開閉制御弁４８が開かれ、洗浄槽１０内の
洗浄液１４に純水供給源３６から純水が追加される（表
１の）。この純水の追加により、アンモニア濃度が下
がって赤外光の吸光度が低下することになる。そして、
赤外光および紫外光の各吸光度の測定値が所定範囲内に
収まると、コントローラ３０から開閉制御弁４８へ制御
信号が送られて、開閉制御弁４８が閉じられ、洗浄液へ
の純水の供給が停止させられる（表１の）。

【００４４】さらに、赤外光の吸光度の測定値が適正範
囲で紫外光の吸光度の測定値が上限値を越えた状態にな
ったときや、赤外光および紫外光の各吸光度の両方の測
定値が共に上限値を越えた状態になったときにも、上記
と同様の操作により、それぞれ洗浄液に純水が追加され
る（表１の、）。また、赤外光の吸光度の測定値が
下限値未満となり紫外光の吸光度の測定値が上限値を越
えた状態になったときに、洗浄液にアンモニア水を補充
すると、赤外光の吸光度の測定値が上昇することになる
が、アンモニア成分と過酸化水素成分との共存下でのア
ンモニア濃度の上昇によって紫外光の吸光度の測定値も
さらに上昇することになる。このため、一時的にこのよ
うな状態になったときは、洗浄液に純水を追加し（表１
の）、いったん紫外光の吸光度の測定値を上限値以下
に下げた後に、洗浄液にアンモニア水を補充するように
する（表１の）。

【００４５】以上のような各動作を繰り返すことによ
り、洗浄液の、赤外光および紫外光の各吸光度の測定値
が共に目標吸光度範囲内に収束するように制御される。
これによって、結果的に洗浄液中のアンモニア濃度およ
び過酸化水素濃度が、それぞれ適正範囲内となるように
調整される。図２に、上記した一連の制御動作を行わせ
るためのフローチャートの１例を示す。図２中、ＵＶは
紫外光の吸光度の測定値を示し、ＩＲは赤外光の吸光度
の測定値を示す。

【００４６】以上説明したような濃度制御方法による
と、洗浄液の、赤外光および紫外光の各吸光度をそれぞ
れ測定しその各測定値に基づいた制御を行うだけで、洗
浄液中のアンモニア濃度および過酸化水素濃度がそれぞ
れ適正範囲内となるように精度度良く制御することがで
きる。また、吸光度の測定値が目標範囲から外れたとし
ても、測定値を目標範囲に速やかに戻すことができ、す
なわちアンモニア濃度および過酸化水素濃度をそれぞれ
適正範囲に速やかに戻すことができるので、安定した洗
浄処理が行われることになる。さらに、この濃度制御方
法では、洗浄液の吸光度を測定し、その測定値を濃度値
に変換することなく、測定値に基づいて直接的に制御が
行われるので、制御機構が簡単になり、制御精度も向上
することになる。また、純度の高いアンモニア水と過酸
化水素水との混合溶液では、主としてアンモニアが経時
的な濃度低下を起こし、過酸化水素の濃度変化は少な
い、といった特性があるが、この濃度制御方法では、測
定値が所定の下限値未満になったときに、まずアンモニ
ア水を洗浄液に補充するので、この点での有利性もあ
る。

【００４７】なお、上記した実施形態では、循環経路を
通して循環している洗浄液にアンモニア成分を補充する
のに、薬液タンク３２からアンモニア水の高濃度原液を
溢流受け部１８内へ供給するようにしているが、それに
代えて、ガスボンベ等のアンモニアガス供給源からアン
モニアガスを溢流受け部１８へ供給し、溢流受け部１８
に貯留されている洗浄液中にアンモニアガスを吹き込ん
で、アンモニアガスを洗浄液に溶解させるような構成と
してもよい。また、液循環用配管２０の途中の、例えば
温度検出器２８の介挿位置とフィルタ２６の介挿位置と
の間に、内部に中空糸膜等を有するガス溶解器を介挿さ
せ、アンモニアガス供給源からガス溶解器へアンモニア
ガスを供給して、液循環用配管２０からガス溶解器内に
流入しガス溶解器内を通過する洗浄液にアンモニアガス
を溶解させた後、ガス溶解器内から洗浄液を液循環用配
管２０内へ流出させるようにしてもよい。

【００４８】また、上記した実施形態では、成分検出部
５０を赤外吸光度測定部５２と紫外吸光度測定部５４と
から構成し、それぞれの吸光度測定部５２、５４を光源
５６、６２、測定セル５８、６４および光検出器６０、
６６で構成したが、成分検出部５０の構成は、これに限
らない。例えば、赤外線および紫外線の両方の発光領域
を有する単一の光源を用い、その光源からの光を分岐さ
せて各測定セルにそれぞれ入射させるようにしてもよ
い。また、赤外線領域および紫外線領域の両方の測定波
長に対する分光感度を有する受光素子を用いた単一の光
検出器を使用し、赤外光の吸光度を測定するタイミング
と紫外光の吸光度を測定するタイミングとを予めプログ
ラム等で区別しておき、それぞれの測定セルを通過した
光を光検出器に入射させて、赤外光および紫外光の各吸
光度を交互に測定するようにしてもよい。

【００４９】さらに、上記した実施形態では、アンモニ
ア水と過酸化水素水との混合溶液中のアンモニア濃度と
過酸化水素濃度との管理を、混合溶液の、赤外光および
紫外光の各吸光度を測定することにより行う例について
説明したが、混合流体を形成する流体成分は、この発明
に係る方法の適用が可能であれば、アンモニア水と過酸
化水素水に限らないし、ガスであっても構わない。ま
た、濃度管理のために測定される変量も、この発明に係
る方法の適用が可能であれば、赤外光と紫外光に限らな
い。

【００５０】

【発明の効果】請求項１に係る発明の濃度制御方法によ
ると、２種類もしくはそれ以上の種類の流体成分が混合
された混合流体中の各流体成分の濃度を適正範囲に制御
する場合に、各成分の濃度を算出するために煩雑な計算
を行ったり各成分の濃度を求めるための表を予め作成し
記憶しておいたりする、といった必要が無くなり、各流
体成分の濃度に対応する変量を測定しその各測定値に基
づいた制御を行うだけで、それぞれの流体成分の濃度を
精度良く適正範囲に調整することができる。また、測定
値が目標範囲から外れたとしても、測定値を目標範囲に
速やかに戻すことができ、すなわち流体成分の濃度が適
正範囲内となるように速やかに戻すことができる。さら
に、制御機構が簡単になり、制御精度も向上する。

【００５１】請求項２に係る発明の濃度制御方法による
と、混合溶液の、赤外光および紫外光の各吸光度をそれ
ぞれ測定しその各測定値に基づいた制御を行うだけで、
混合溶液中のアンモニア成分および過酸化水素成分の各
濃度をそれぞれ精度良く適正範囲に調整することがで
き、また、吸光度の測定値が目標範囲から外れたとして
も、測定値を目標範囲に速やかに戻すことができ、すな
わちアンモニア成分および過酸化水素成分の各濃度が適
正範囲内となるように速やかに戻すことができる。ま
た、純度の高いアンモニア水と過酸化水素水との混合溶
液では、主としてアンモニアが経時的な濃度低下を起こ
し、過酸化水素の濃度変化は少ない、といった特性があ
るが、この濃度制御方法は、その特性にも合致したもの
である。

【００５２】請求項３に係る発明の濃度制御方法では、
混合溶液中のアンモニア濃度および過酸化水素濃度が速
やかに適正範囲内に収束するように調整される。

【００５３】請求項４に係る発明の濃度制御方法では、
アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液を洗浄液とし
て用いた基板の洗浄処理を行う場合に、洗浄液中のアン
モニア濃度および過酸化水素濃度をそれぞれ適正範囲に
維持させて、洗浄処理品質を高くかつ均一に保つことが
できる。

【００５４】請求項５に係る発明の濃度制御装置を使用
すると、請求項１に係る発明の方法を好適に実施するこ
とができ、上記した効果が確実に得られる。

【００５５】請求項６に係る発明の濃度制御装置を使用
すると、請求項２に係る発明の方法を好適に実施するこ
とができ、上記した効果が確実に得られる。

【００５６】請求項７に係る発明の濃度制御装置では、
混合溶液中のアンモニア濃度および過酸化水素濃度が速
やかに適正範囲内に収束するように調整することができ
る。

【００５７】請求項８に係る発明の濃度制御装置では、
アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液を洗浄液とし
て用いた基板の洗浄処理において、洗浄液中のアンモニ
ア濃度および過酸化水素濃度をそれぞれ適正範囲に維持
させて、洗浄処理品質を高くかつ均一に保つことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る濃度制御方法を実施するために
使用される濃度制御装置の構成の１例を示す模式図であ
り、この濃度制御装置を基板洗浄装置に用いた例を示
す。

【図２】図１に示した濃度制御装置を用いて行われる一
連の制御動作を行わせるためのフローチャートの１例を
示す図である。

【図３】アンモニア成分と過酸化水素成分とが共存する
ときの、混合溶液中のアンモニア濃度に対する紫外光の
吸光度の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 洗浄槽 １２ 洗浄槽の液導入口 １４ 洗浄液 １８ 溢流液受け部 ２０ 液循環用配管 ２２ 循環ポンプ ２４ ヒータ ２６ フィルタ ２８ 温度検出器 ３０ コントローラ ３２、３４ 薬液タンク ３６ 純水供給源 ３８ アンモニア水供給管 ４０ 過酸化水素水供給管 ４２ 純水供給管 ４４、４６、４８ 開閉制御弁 ５０ 成分検出部 ５２ 赤外吸光度測定部 ５４ 紫外吸光度測定部 ５６、６２ 光源 ５８、６４ 測定セル ６０、６６ 光検出器

フロントページの続き (72)発明者 中島 和男 京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神 北町１番地の１ 大日本スクリーン製造株 式会社内 Ｆターム(参考） 3B201 AA03 AB08 AB44 BB04 BB05 BB82 BB92 BB93 CD42 CD43

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２種類の流体成分が混合され
   た混合流体中の各流体成分の濃度に対応する変量をそれ
   ぞれ測定し、その各測定値に基づいて混合流体中の各流
   体成分の濃度がそれぞれ適正範囲内となるように制御す
   る混合流体中の各成分の濃度制御方法において、 混合流体中の各流体成分の濃度に対応する変量のうちの
   一方の測定値が所定範囲内でもう一方の測定値が所定の
   下限値未満となったとき、および、両方の測定値がそれ
   ぞれ所定の下限値未満となったときに、それぞれ、流体
   成分のうち他方の流体成分の濃度に対応する変量に対し
   影響を及ぼす流体成分またはより大きい影響を及ぼす流
   体成分を混合流体に補充し、その後に必要に応じて他方
   の流体成分を混合流体に補充することを特徴とする混合
   流体中の各成分の濃度制御方法。
2. 【請求項２】 混合流体がアンモニア水と過酸化水素水
   との混合溶液であり、その混合溶液の、赤外光および紫
   外光の各吸光度をそれぞれ測定し、その各測定値に応じ
   て、混合溶液にアンモニア水の高濃度原液を補充しもし
   くはアンモニアガスを溶解させ、もしくは過酸化水素水
   の高濃度原液を補充し、または純水を追加し、 混合溶液の、紫外光および赤外光の各吸光度のうちの一
   方の測定値が所定範囲内でもう一方の測定値が所定の下
   限値未満となったとき、および、両方の測定値がそれぞ
   れ所定の下限値未満となったときに、それぞれアンモニ
   ア水の高濃度原液を混合溶液に補充しまたはアンモニア
   ガスを混合溶液に溶解させ、その後に必要に応じて過酸
   化水素水の高濃度原液を混合溶液に補充しまたは純水を
   混合溶液に追加する請求項１記載の混合流体中の各成分
   の濃度制御方法。
3. 【請求項３】 混合溶液の、紫外光の吸光度が所定の上
   限値を越えたとき、および、紫外光の吸光度が所定範囲
   内で赤外光の吸光度が所定の上限値を越えたときに、混
   合溶液にそれぞれ純水を追加し、混合溶液の、赤外光の
   吸光度が所定の上限値を越えかつ紫外光の吸光度が所定
   の下限値未満となったときに混合溶液に過酸化水素水の
   高濃度原液を補充する請求項２記載の混合流体中の各成
   分の濃度制御方法。
4. 【請求項４】 アンモニア水と過酸化水素水との混合溶
   液が、洗浄槽内に収容され基板を浸漬させて基板表面を
   洗浄するために使用される洗浄液である請求項２または
   請求項３記載の混合流体中の各成分の濃度制御方法。
5. 【請求項５】 少なくとも２種類の流体成分が混合され
   た混合流体中の各流体成分の濃度に対応する変量をそれ
   ぞれ測定する成分検出手段と、 各流体成分を混合流体にそれぞれ補充する成分補充手段
   と、 前記成分検出手段による各測定値に基づいて、混合流体
   中の各流体成分の濃度がそれぞれ適正範囲内となるよう
   に前記成分補充手段を制御する補充制御手段と、を備え
   た混合流体中の各成分の濃度制御装置において、 混合流体中の各流体成分の濃度に対応する変量のうちの
   一方の測定値が所定範囲内でもう一方の測定値が所定の
   下限値未満となったとき、および、両方の測定値がそれ
   ぞれ所定の下限値未満となったときに、それぞれ、流体
   成分のうち他方の流体成分の濃度に対応する変量に対し
   影響を及ぼす流体成分またはより大きい影響を及ぼす流
   体成分を混合流体に補充し、その後に必要に応じて他方
   の流体成分を混合流体に補充するように、前記補充制御
   手段による前記成分補充手段の制御が行われるようにし
   たことを特徴とする混合流体中の各成分の濃度制御装
   置。
6. 【請求項６】 混合流体がアンモニア水と過酸化水素水
   との混合溶液であり、 前記成分検出手段が、混合溶液の、赤外光および紫外光
   の各吸光度をそれぞれ測定する吸光光度計であり、 前記成分補充手段が、アンモニア水の高濃度原液を混合
   溶液に補充するアンモニア水供給部またはアンモニアガ
   スを混合溶液に溶解させるアンモニアガス溶解部と、過
   酸化水素水の高濃度原液を混合溶液に補充する過酸化水
   素水供給部とであり、さらに純水を混合溶液に追加する
   純水供給部が設けられ、 混合溶液の、紫外光および赤外光の各吸光度のうちの一
   方の測定値が所定範囲内でもう一方の測定値が所定の下
   限値未満となったとき、および、両方の測定値がそれぞ
   れ所定の下限値未満となったときに、それぞれアンモニ
   ア水の高濃度原液を混合溶液に補充しまたはアンモニア
   ガスを混合溶液に溶解させ、その後に必要に応じて過酸
   化水素水の高濃度原液を混合溶液に補充しまたは純水を
   混合溶液に追加するように、前記補充制御手段による前
   記アンモニア水供給部またはアンモニアガス溶解部およ
   び過酸化水素水供給部ならびに純水供給部の制御が行わ
   れるようにした請求項５記載の混合流体中の各成分の濃
   度制御装置。
7. 【請求項７】 混合溶液の、紫外光の吸光度が所定の上
   限値を越えたとき、および、紫外光の吸光度が所定範囲
   内で赤外光の吸光度が所定の上限値を越えたときに、混
   合溶液にそれぞれ純水を追加し、混合溶液の、赤外光の
   吸光度が所定の上限値を越えかつ紫外光の吸光度が所定
   の下限値未満となったときに混合溶液に過酸化水素水の
   高濃度原液を補充するように、前記補充制御手段による
   前記純水供給部および過酸化水素水供給部の制御が行わ
   れるようにした請求項６記載の混合流体中の各成分の濃
   度制御装置。
8. 【請求項８】 アンモニア水と過酸化水素水との混合溶
   液が、洗浄槽内に収容され基板を浸漬させて基板表面を
   洗浄するために使用される洗浄液である請求項６または
   請求項７記載の混合流体中の各成分の濃度制御装置。