JP5788546B2 - Hydroxyl radical-containing water supply device - Google Patents

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本発明は、ヒドロキシルラジカル含有水供給装置に関する。   The present invention relates to a hydroxyl radical-containing water supply apparatus.

近年、半導体材料の製造分野におけるシリコンウエハ洗浄工程やフォトエッチング工程等で使用されるヒドロキシルラジカル含有水に関して、製品の歩留まり向上、安全性、作業効率などの観点から濃度管理が不可欠であり、そのための濃度分析が要求されている。   In recent years, with regard to hydroxyl radical-containing water used in silicon wafer cleaning processes and photoetching processes in the field of semiconductor material manufacturing, concentration management is indispensable from the viewpoints of product yield improvement, safety, work efficiency, etc. Concentration analysis is required.

また、半導体材料の製造分野に限らず、食品の殺菌洗浄、環境汚染物質の分解処理等の分野においても、ヒドロキシルラジカル含有水のより高精度な濃度制御が必要不可欠なものとなっている。   Further, not only in the field of manufacturing semiconductor materials, but also in fields such as food sterilization and washing and environmental pollutant decomposition, it is indispensable to control the concentration of hydroxyl radical-containing water with higher accuracy.

従来、TOC(全有機炭素)成分含有水中のTOC成分をヒドロキシルラジカルにより有機酸まで分解し、得られる処理水からイオン除去するTOC成分除去方法において、ヒドロキシルラジカルによる処理後の処理水のTOC値によりヒドロキシルラジカル発生量をフィードバック制御するTOC成分除去装置が存在する(例えば、特許文献1)。   Conventionally, in a TOC component removal method in which TOC component in TOC (total organic carbon) component-containing water is decomposed to an organic acid by hydroxyl radicals and ions are removed from the treated water, the TOC value of treated water after treatment with hydroxyl radicals There exists a TOC component removal apparatus that feedback-controls the amount of hydroxyl radicals generated (for example, Patent Document 1).

特開平11−057752号公報JP-A-11-057552

しかしながら、特許文献1に記載のTOC成分除去装置は、TOC値を測定しているのであり、ヒドロキシルラジカル濃度は測定していないため、フィードバック制御された結果、所望のヒドロキシルラジカル濃度となっているか否かを直接に知ることはできない。そのため、高精度なヒドロキシルラジカル濃度の制御を期待することはできないといった問題があった。一方、ヒドロキシルラジカル濃度の測定には、電子スピン共鳴(ESR:Electron Spin Resonance)を利用することができる。しかしながら、ESRにおいては、サンプルを取り出して測定しなければならず、常時、モニタすることはできないばかりか、測定結果をフィードバックさせるシステムに用いるには不適である。さらに、上述したように、半導体材料の製造や食品の殺菌洗浄等の分野においては、洗浄等のために生成したヒドロキシルラジカル含有水の濃度を高精度に測定できることが期待されている。   However, since the TOC component removing device described in Patent Document 1 measures the TOC value and does not measure the hydroxyl radical concentration, whether or not the desired hydroxyl radical concentration is obtained as a result of feedback control. I can't know directly. For this reason, there is a problem that it is not possible to expect high-precision control of the hydroxyl radical concentration. On the other hand, electron spin resonance (ESR) can be used to measure the hydroxyl radical concentration. However, in ESR, a sample must be taken and measured, and not only can it be monitored at all times, but also is not suitable for use in a system that feeds back measurement results. Furthermore, as described above, in the field of manufacturing semiconductor materials and sterilizing and washing foods, it is expected that the concentration of hydroxyl radical-containing water generated for washing and the like can be measured with high accuracy.

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、生成したヒドロキシルラジカル含有水の濃度を高精度にモニタし、好ましくは、濃度制御を精度よく行うことを可能とするヒドロキシルラジカル含有水供給装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to monitor the concentration of the generated hydroxyl radical-containing water with high accuracy, and preferably to enable hydroxyl concentration to be accurately controlled. The object is to provide a radical-containing water supply device.

以上のような目的を達成するために、本発明は、以下のようなものを提供する。
すなわち、本発明のヒドロキシルラジカル含有水供給装置は、ヒドロキシルラジカル含有水を生成して供給する生成手段と、上記生成手段により生成されたヒドロキシルラジカル含有水の140〜210nmの範囲内における1以上の波長での吸光特性を測定することにより、ヒドロキシルラジカル濃度を定量する定量手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following.
That is, the hydroxyl radical-containing water supply device of the present invention includes a generating means for generating and supplying hydroxyl radical-containing water, and one or more wavelengths within the range of 140 to 210 nm of hydroxyl radical-containing water generated by the generating means. And a quantitative means for quantifying the hydroxyl radical concentration by measuring the light absorption characteristics of the sample.

上記構成によれば、ヒドロキシルラジカル含有水を生成する生成手段により生成されたヒドロキシルラジカル含有水に含まれるヒドロキシルラジカル濃度を、140〜210nmの範囲内における1以上の波長での吸光特性により定量するため、ヒドロキシルラジカル濃度をインラインで直接、且つ、高精度にモニタすることが可能となる。   According to the above configuration, the hydroxyl radical concentration contained in the hydroxyl radical-containing water produced by the producing means for producing hydroxyl radical-containing water is quantified by the light absorption characteristics at one or more wavelengths within the range of 140 to 210 nm. It is possible to monitor the hydroxyl radical concentration directly in-line and with high accuracy.

上記構成においては、上記定量手段によるヒドロキシルラジカル濃度の定量結果に基づいて、上記生成手段により生成するヒドロキシルラジカル含有水のヒドロキシルラジカル濃度を調整する濃度調整手段を備えたことが好ましい。ヒドロキシルラジカル濃度の定量結果に基づいて、生成するヒドロキシルラジカル含有水のヒドロキシルラジカル濃度を調整することにより、リアルタイムでヒドロキシルラジカル濃度を所望の値とすることが可能となるからである。   In the above configuration, it is preferable that a concentration adjusting unit that adjusts the hydroxyl radical concentration of hydroxyl radical-containing water generated by the generating unit based on the determination result of the hydroxyl radical concentration by the determining unit is provided. This is because the hydroxyl radical concentration can be set to a desired value in real time by adjusting the hydroxyl radical concentration of the generated hydroxyl radical-containing water based on the quantitative result of the hydroxyl radical concentration.

上記構成において、上記定量手段は、ヒドロキシルラジカル含有水を収容する収容槽の光学材質からなる壁面の一部に取り付けられた全反射減衰プローブと、上記全反射減衰プローブの界面へ臨界角より大きい入射角で遠紫外光を照射する投光光学系と、上記全反射減衰プローブの界面から全反射する反射光を光検出器で受光する受光光学系とを備え、上記全反射光を測定して、ヒドロキシルラジカル含有水の吸光度を求めることにより、ヒドロキシルラジカル濃度を定量することが好ましい。   In the above configuration, the quantification means includes a total reflection attenuation probe attached to a part of a wall surface made of an optical material of a storage tank for storing hydroxyl radical-containing water, and an incidence greater than a critical angle at an interface between the total reflection attenuation probe. A projection optical system that irradiates far ultraviolet light at an angle, and a light receiving optical system that receives reflected light totally reflected from the interface of the total reflection attenuation probe with a photodetector, and measures the total reflected light, It is preferable to quantify the hydroxyl radical concentration by determining the absorbance of hydroxyl radical-containing water.

上記構成においては、被洗浄物が設置され、且つ、ヒドロキシルラジカル含有水が上記被洗浄物のほうに噴射される回転ステージが設けられるとともに、上記定量手段は、上記回転ステージからヒドロキシルラジカル含有水が落ちてくる位置に配置される光学材質の全反射減衰プローブと、光源により発生された遠紫外光を上記全反射減衰プローブの界面へ臨界角より大きい入射角で遠紫外光を照射する投光光学系と、上記全反射減衰プローブの界面から全反射する反射光を光検出器で受光する受光光学系とを備え、上記全反射光を測定して、ヒドロキシルラジカル含有水の吸光度を求めることにより、ヒドロキシルラジカル濃度を定量することも好ましい。   In the above configuration, a rotating stage in which an object to be cleaned is installed and hydroxyl radical-containing water is sprayed toward the object to be cleaned is provided, and the quantification unit is configured to receive hydroxyl radical-containing water from the rotating stage. A total reflection attenuating probe made of an optical material placed at the falling position, and a projection optics that irradiates far ultraviolet light generated by a light source to the interface of the total reflection attenuating probe with an incident angle larger than the critical angle. System and a light receiving optical system that receives reflected light totally reflected from the interface of the total reflection attenuating probe with a photodetector, and measures the total reflected light to obtain the absorbance of hydroxyl radical-containing water, It is also preferred to quantify the hydroxyl radical concentration.

上記構成においては、被洗浄物が設置され、且つ、ヒドロキシルラジカル含有水が上記被洗浄物のほうに噴射される回転ステージが設けられるとともに、上記ヒドロキシルラジカル含有水を噴射口に移送する配管が設けられ、上記定量手段は、光学材質からなる上記配管の一部に取り付けられた全反射減衰プローブと、上記全反射減衰プローブの界面へ臨界角より大きい入射角で遠紫外光を照射する投光光学系と、上記全反射減衰プローブの界面から全反射する反射光を光検出器で受光する受光光学系とを備え、上記全反射光を測定して、ヒドロキシルラジカル含有水の吸光度を求めることにより、ヒドロキシルラジカル濃度を定量することも好ましい。   In the above configuration, an object to be cleaned is installed, a rotary stage is provided in which the hydroxyl radical-containing water is injected toward the object to be cleaned, and a pipe for transferring the hydroxyl radical-containing water to the injection port is provided. The quantification means includes a total reflection attenuating probe attached to a part of the pipe made of an optical material, and a projection optical that irradiates far ultraviolet light at an incident angle larger than a critical angle to the interface of the total reflection attenuating probe. System and a light receiving optical system that receives reflected light totally reflected from the interface of the total reflection attenuating probe with a photodetector, and measures the total reflected light to obtain the absorbance of hydroxyl radical-containing water, It is also preferred to quantify the hydroxyl radical concentration.

上記構成においては、上記投光光学系と上記受光光学系に中空の光ファイバを用い、上記光ファイバの一端を上記全反射減衰プローブの入射面と出射面の近くに位置し、上記光ファイバ内の光路中の空気を、上記遠紫外光を吸収しない気体で置換したことが好ましい。   In the above configuration, a hollow optical fiber is used for the light projecting optical system and the light receiving optical system, and one end of the optical fiber is positioned near the entrance surface and the exit surface of the total reflection attenuating probe. It is preferable that the air in the optical path is replaced with a gas that does not absorb the far ultraviolet light.

上記構成において、上記光学材質は、遠紫外域の測定波長範囲で、全反射光のエバネッセント波の潜り込み深さが150nm以上になるように選択された屈折率を有することが好ましい。   In the above configuration, it is preferable that the optical material has a refractive index selected so that the penetration depth of the evanescent wave of the total reflected light is 150 nm or more in the measurement wavelength range of the far ultraviolet region.

上記構成においては、被洗浄物が設置され、且つ、ヒドロキシルラジカル含有水が前記被洗浄物のほうに噴射される回転ステージと、前記ヒドロキシルラジカル含有水を噴射口に移送する配管と、前記配管の途中に設けられた、前記ヒドロキシルラジカル含有水が通過する測定セルとを備え、前記測定手段は、遠紫外光領域において、前記測定セルを透過した光を測定して、ヒドロキシルラジカル含有水の吸光度を求めることにより、ヒドロキシルラジカル濃度を定量することも好ましい。   In the above configuration, the object to be cleaned is installed, and the rotation stage in which the hydroxyl radical-containing water is injected toward the object to be cleaned, the piping for transferring the hydroxyl radical-containing water to the injection port, and the piping A measurement cell provided in the middle, through which the hydroxyl radical-containing water passes, and the measurement means measures the light transmitted through the measurement cell in the far-ultraviolet region to determine the absorbance of the hydroxyl radical-containing water. It is also preferable to quantify the hydroxyl radical concentration by determining.

上記構成において、上記生成手段は、オゾンと、過酸化水素と、水溶性有機物、無機酸、上記無機酸の塩、及び、ヒドラジンからなる群より選択される少なくとも1種以上の添加物質とを純水に溶解させてヒドロキシルラジカル含有水を生成することが好ましい。   In the above-described configuration, the generating means purifies ozone, hydrogen peroxide, at least one additive selected from the group consisting of a water-soluble organic substance, an inorganic acid, a salt of the inorganic acid, and hydrazine. It is preferable to dissolve in water to produce hydroxyl radical-containing water.

上記構成においては、上記ヒドロキシルラジカル含有水が、半導体・液晶製造プロセスにおいて用いられる洗浄液として供給されることが好ましい。   In the said structure, it is preferable that the said hydroxyl radical containing water is supplied as a washing | cleaning liquid used in a semiconductor and liquid crystal manufacturing process.

本発明によれば、生成したヒドロキシルラジカル含有水の濃度を高精度にモニタし、好ましくは、濃度制御を精度よく行うことを可能とするヒドロキシルラジカル含有水供給装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the density | concentration of produced | generated hydroxyl radical containing water can be monitored with high precision, Preferably the hydroxyl radical containing water supply apparatus which makes it possible to perform density | concentration control accurately can be provided.

本発明の一実施形態に係るヒドロキシルラジカル含有水供給装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hydroxyl radical containing water supply apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示した制御装置において行われる制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control processing performed in the control apparatus shown in FIG. 遠紫外域での各種光学材質の屈折率の波長依存性のグラフである。It is a graph of the wavelength dependence of the refractive index of various optical materials in the far ultraviolet region. 石英プローブの全反射面での水へのエバネッセント波の潜り込み深さのグラフである。It is a graph of the penetration depth of the evanescent wave to water on the total reflection surface of the quartz probe. サファイアプローブの全反射面での水へのエバネッセント波の潜り込み深さのグラフである。It is a graph of the penetration depth of the evanescent wave to water at the total reflection surface of the sapphire probe. 石英ATRプローブ及びサファイアATRプローブを用いて測定した水の吸光度のグラフである。It is a graph of the light absorbency of water measured using the quartz ATR probe and the sapphire ATR probe. 石英ATRプローブ及びサファイアATRプローブを用いて測定したNaIの水溶液の吸光度のグラフである。It is a graph of the light absorbency of the aqueous solution of NaI measured using the quartz ATR probe and the sapphire ATR probe. バッチ式洗浄法に用いる半導体洗浄システムの図である。It is a figure of the semiconductor cleaning system used for a batch type cleaning method. 濃度測定部の内部に設けられる光学測定部の図である。It is a figure of the optical measurement part provided in the inside of a density | concentration measurement part. 枚葉式の半導体洗浄システムにおけるヒドロキシルラジカル含有水供給装置の図である。It is a figure of the hydroxyl radical containing water supply apparatus in a single wafer type semiconductor cleaning system. 枚葉式の半導体洗浄システムにおけるヒドロキシルラジカル含有水供給装置の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment of the hydroxyl radical containing water supply apparatus in a single wafer type semiconductor cleaning system. 中空構造の光ファイバを用いた光学系の一部の図である。It is a figure of a part of optical system using the optical fiber of a hollow structure. 中空構造の光ファイバを用いた光学系の一部の図である。It is a figure of a part of optical system using the optical fiber of a hollow structure. 枚葉式の半導体洗浄システムにおけるヒドロキシルラジカル含有水供給装置の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment of the hydroxyl radical containing water supply apparatus in a single wafer type semiconductor cleaning system.

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るヒドロキシルラジカル含有水供給装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係るヒドロキシルラジカル含有水供給装置120は、ヒドロキシルラジカル含有水(以下、「ラジカル水」ともいう)を、オゾンと、過酸化水素と、特定の薬剤とを純水に溶解させて生成する。そして、生成したラジカル水の濃度をラジカルモニタ136にてモニタし、得られたヒドロキシルラジカル濃度(以下、「ラジカル濃度」ともいう)に応じて、オゾンと、過酸化水素と、ヒドロキシルラジカルの生成反応促進に寄与する特定の薬剤の供給量を調整する。これにより、ヒドロキシルラジカル含有水の濃度をリアルタイム且つ高精度で所望の値とすることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hydroxyl radical-containing water supply device according to an embodiment of the present invention. The hydroxyl radical-containing water supply device 120 according to the present embodiment is produced by dissolving hydroxyl radical-containing water (hereinafter also referred to as “radical water”) by dissolving ozone, hydrogen peroxide, and a specific chemical in pure water. To do. Then, the concentration of the generated radical water is monitored by the radical monitor 136, and ozone, hydrogen peroxide, and hydroxyl radicals are generated according to the obtained hydroxyl radical concentration (hereinafter also referred to as "radical concentration"). Adjust the supply of specific drugs that contribute to the promotion. Thereby, the density | concentration of hydroxyl radical containing water can be made into a desired value with real time and high precision.

図1に示すように、ヒドロキシルラジカル含有水供給装置120は、オゾン発生装置122と、オゾン溶解装置124と、薬剤添加装置126と、過酸化水素添加装置128と、薬剤濃度計130と、オゾン濃度計132と、収容槽134と、ラジカルモニタ136と、制御装置138とを備える。   As shown in FIG. 1, the hydroxyl radical-containing water supply device 120 includes an ozone generator 122, an ozone dissolving device 124, a drug adding device 126, a hydrogen peroxide adding device 128, a drug concentration meter 130, and an ozone concentration. A total 132, a storage tank 134, a radical monitor 136, and a control device 138 are provided.

オゾン発生装置122は、図示しない酸素ボンベに接続されており、酸素ボンベからの酸素ガス140をオゾンガスに変換する。オゾン発生装置122としては、例えば、汎用型水冷式オゾン発生器、無声放電方式オゾン発生器等を用いることができる。   The ozone generator 122 is connected to an oxygen cylinder (not shown), and converts the oxygen gas 140 from the oxygen cylinder into ozone gas. As the ozone generator 122, for example, a general-purpose water-cooled ozone generator, a silent discharge ozone generator, or the like can be used.

オゾン溶解装置124は、純水142が移送される配管L1に接続されるとともに、オゾン発生装置122に接続されており、オゾン発生装置122により発生させたオゾンを純水142に溶解させ、オゾン水を生成する。   The ozone dissolving device 124 is connected to the pipe L1 to which the pure water 142 is transferred, and is also connected to the ozone generating device 122, and the ozone generated by the ozone generating device 122 is dissolved in the pure water 142 to generate ozone water. Is generated.

薬剤添加装置126は、オゾン溶解装置124により生成されたオゾン水が移送される配管L2に接続されており、特定の薬剤をオゾン水に添加する。なお、特定の薬剤については、後に説明することとする。   The chemical addition device 126 is connected to a pipe L2 to which the ozone water generated by the ozone dissolving device 124 is transferred, and adds a specific chemical to the ozone water. The specific medicine will be described later.

過酸化水素添加装置128は、配管L2の薬剤添加装置126よりも下流側に接続されており、薬剤が添加されたオゾン水に、さらに、過酸化水素を添加する。これにより、ヒドロキシルラジカルが発生し、ヒドロキシルラジカル含有水が得られることとなる。そして、配管L2の下流端部に接続された収容槽134には、得られたヒドロキシルラジカル含有水が収容される。収容槽134としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシルラジカル含有水供給装置120を、シリコンウェハの洗浄液(ラジカル水)の供給装置として使用する場合には、洗浄槽であり、TOCの分解液(ラジカル水)の供給装置として使用する場合には、分解槽である。   The hydrogen peroxide addition device 128 is connected to the downstream side of the chemical addition device 126 in the pipe L2, and further adds hydrogen peroxide to the ozone water to which the chemical is added. As a result, hydroxyl radicals are generated, and hydroxyl radical-containing water is obtained. And the obtained hydroxyl radical containing water is accommodated in the storage tank 134 connected to the downstream end part of the piping L2. Although it does not specifically limit as the storage tank 134, For example, when using the hydroxyl radical containing water supply apparatus 120 as a supply apparatus of the washing | cleaning liquid (radical water) of a silicon wafer, it is a washing tank and is the decomposition liquid ( When used as a supply device for radical water), it is a decomposition tank.

薬剤濃度計130は、配管L2の薬剤添加装置126よりも下流側に接続されており、オゾン水中の薬剤濃度を測定し、測定した薬剤濃度を示すデータを制御装置138に送信する。また、オゾン濃度計132は、配管L2の過酸化水素添加装置128よりも上流側と、過酸化水素添加装置128よりも下流側との2箇所に接続されている。オゾン濃度計132は、過酸化水素添加装置128よりも上流側において、初期オゾン濃度を測定し、下流側において、最終オゾン濃度を測定する。そして、オゾン濃度計132は、これらの初期オゾン濃度を示すデータ、及び、最終オゾン濃度を示すデータを制御装置138に送信する。なお、初期オゾン濃度とは、過酸化水素を添加する前のオゾン濃度をいい、最終オゾン濃度とは、過酸化水素が添加された後、収容槽134に収容される前のオゾン濃度をいう。   The drug concentration meter 130 is connected to the downstream side of the drug addition device 126 in the pipe L <b> 2, measures the drug concentration in ozone water, and transmits data indicating the measured drug concentration to the control device 138. In addition, the ozone concentration meter 132 is connected to two locations of the pipe L2 upstream of the hydrogen peroxide addition device 128 and downstream of the hydrogen peroxide addition device 128. The ozone concentration meter 132 measures the initial ozone concentration on the upstream side of the hydrogen peroxide addition device 128 and measures the final ozone concentration on the downstream side. Then, the ozone concentration meter 132 transmits data indicating the initial ozone concentration and data indicating the final ozone concentration to the control device 138. The initial ozone concentration refers to the ozone concentration before the addition of hydrogen peroxide, and the final ozone concentration refers to the ozone concentration before being stored in the storage tank 134 after the addition of hydrogen peroxide.

ラジカルモニタ136は、収容槽134に収容されたヒドロキシルラジカル含有水のヒドロキシルラジカル濃度を測定し、測定したヒドロキシルラジカル濃度を示すデータを制御装置138に送信する。薬剤濃度計130、オゾン濃度計132、及び、ラジカルモニタ136による濃度の測定は、連続的、又は、間欠的に行われ、測定されるごとに、制御装置138に送信される。   The radical monitor 136 measures the hydroxyl radical concentration of the hydroxyl radical-containing water stored in the storage tank 134, and transmits data indicating the measured hydroxyl radical concentration to the control device 138. The concentration measurement by the drug concentration meter 130, the ozone concentration meter 132, and the radical monitor 136 is performed continuously or intermittently and is transmitted to the control device 138 each time it is measured.

制御装置138は、中央演算処理装置とメモリとを有するとともに、ラジカルモニタ136、オゾン発生装置122、オゾン溶解装置124、薬剤添加装置126、過酸化水素添加装置128、薬剤濃度計130、及び、オゾン濃度計132が接続されており、これらの装置の動作制御等を行う。例えば、制御装置138は、ラジカルモニタ136、薬剤濃度計130、及び、オゾン濃度計132から受信したデータに基づき、オゾン発生装置122から発生させるオゾンガス量、薬剤添加装置126から添加する薬剤の量、及び、過酸化水素添加装置128から添加する過酸化水素の量を調整する。以下、制御装置が実行する処理について、フローチャートを用いて説明する。   The control device 138 includes a central processing unit and a memory, as well as a radical monitor 136, an ozone generator 122, an ozone dissolving device 124, a drug adding device 126, a hydrogen peroxide adding device 128, a drug concentration meter 130, and ozone. A densitometer 132 is connected to control the operation of these devices. For example, the control device 138 determines the amount of ozone gas generated from the ozone generator 122, the amount of drug added from the drug addition device 126 based on the data received from the radical monitor 136, the drug concentration meter 130, and the ozone concentration meter 132, Then, the amount of hydrogen peroxide added from the hydrogen peroxide adding device 128 is adjusted. Hereinafter, processing executed by the control device will be described with reference to flowcharts.

図2は、図1に示した制御装置において行われる制御処理を示すフローチャートである。まず、制御装置138は、ラジカルモニタ136から受信したラジカル濃度値が設定ラジカル濃度値範囲内であるか否かを判断する(ステップS10)。受信したヒドロキシルラジカル濃度値が設定ラジカル濃度値範囲内であると判断した場合(ステップS10:YES)、処理をステップS10に戻す。一方、受信したラジカル濃度値が設定ラジカル濃度値範囲内ではないと判断した場合(ステップS10:NO)、処理をステップS12に移す。   FIG. 2 is a flowchart showing a control process performed in the control device shown in FIG. First, the control device 138 determines whether or not the radical concentration value received from the radical monitor 136 is within the set radical concentration value range (step S10). If it is determined that the received hydroxyl radical concentration value is within the set radical concentration value range (step S10: YES), the process returns to step S10. On the other hand, if it is determined that the received radical concentration value is not within the set radical concentration value range (step S10: NO), the process proceeds to step S12.

ステップS12において、制御装置138は、オゾン濃度計132から受信した初期オゾン濃度値が設定初期オゾン濃度値範囲内であるか否か判断する。受信した初期オゾン濃度値が設定初期オゾン濃度値範囲内であると判断した場合、処理をステップS16に移す。一方、受信した初期オゾン濃度値が設定初期オゾン濃度値範囲内ではないと判断した場合(ステップS12:NO)、制御装置138は、オゾン濃度調整コマンドをオゾン発生装置122に送信することにより、オゾン発生装置122によるオゾン発生量を調整する処理を行う(ステップS14)。ステップS14の処理の後、処理をステップS10に戻す。   In step S12, the control device 138 determines whether or not the initial ozone concentration value received from the ozone concentration meter 132 is within the set initial ozone concentration value range. If it is determined that the received initial ozone concentration value is within the set initial ozone concentration value range, the process proceeds to step S16. On the other hand, when it is determined that the received initial ozone concentration value is not within the set initial ozone concentration value range (step S12: NO), the control device 138 transmits an ozone concentration adjustment command to the ozone generator 122, thereby Processing for adjusting the amount of ozone generated by the generator 122 is performed (step S14). After the process of step S14, the process returns to step S10.

ステップS16において、制御装置138は、薬剤濃度計130から受信した薬剤濃度値が設定薬剤濃度範囲内であるか否か判断する。受信した薬剤濃度値が設定薬剤濃度値範囲内であると判断した場合、処理をステップS20に移す。一方、受信した初期オゾン濃度値が設定初期オゾン濃度値範囲内ではないと判断した場合(ステップS16:NO)、制御装置138は、薬剤濃度調整コマンドを薬剤濃度計130に送信することにより、薬剤濃度計130による薬剤の添加量を調整する処理を行う(ステップS18)。ステップS18の処理の後、処理をステップS10に戻す。   In step S16, the control device 138 determines whether or not the drug concentration value received from the drug concentration meter 130 is within the set drug concentration range. If it is determined that the received drug concentration value is within the set drug concentration value range, the process proceeds to step S20. On the other hand, when it is determined that the received initial ozone concentration value is not within the set initial ozone concentration value range (step S16: NO), the control device 138 transmits a drug concentration adjustment command to the drug concentration meter 130, thereby A process of adjusting the amount of drug added by the densitometer 130 is performed (step S18). After the process of step S18, the process returns to step S10.

ステップS20において、制御装置138は、オゾン濃度計132から受信した最終オゾン濃度値が設定最終オゾン濃度値よりも大きいか否か判断する。オゾン濃度計132から受信した最終オゾン濃度値が設定最終オゾン濃度値よりも大きくないと判断した場合(ステップS20:NO)、制御装置138は、過酸化水素添加量減少コマンドを過酸化水素添加装置118に送信することにより、過酸化水素の添加量を減少させる(ステップS22)。これにより、オゾンの分解が抑制されることとなる。一方、オゾン濃度計132から受信した最終オゾン濃度値が設定最終オゾン濃度値よりも大きいと判断した場合(ステップS20:YES)、制御装置138は、過酸化水素添加量増加コマンドを過酸化水素添加装置118に送信することにより、過酸化水素の添加量を増加させる(ステップS24)。これにより、オゾンの分解が促進されることとなる。ステップS22又はステップS24の処理の後、処理をステップS10に戻す。   In step S20, the control device 138 determines whether or not the final ozone concentration value received from the ozone concentration meter 132 is larger than the set final ozone concentration value. When it is determined that the final ozone concentration value received from the ozone concentration meter 132 is not larger than the set final ozone concentration value (step S20: NO), the control device 138 issues a hydrogen peroxide addition amount reduction command to the hydrogen peroxide addition device. By transmitting to 118, the amount of hydrogen peroxide added is decreased (step S22). Thereby, decomposition | disassembly of ozone will be suppressed. On the other hand, when it is determined that the final ozone concentration value received from the ozone concentration meter 132 is larger than the set final ozone concentration value (step S20: YES), the control device 138 issues a hydrogen peroxide addition amount increase command to add hydrogen peroxide. By transmitting to the apparatus 118, the amount of hydrogen peroxide added is increased (step S24). Thereby, decomposition | disassembly of ozone will be accelerated | stimulated. After the process of step S22 or step S24, the process returns to step S10.

このように、ヒドロキシルラジカル含有水供給装置120によれば、ヒドロキシルラジカル濃度が一定の範囲内にない場合には(ステップS10:NO)、初期オゾン濃度、薬剤濃度、最終オゾン濃度が調整され(ステップS14、ステップS18、ステップS22、ステップS24)、ヒドロキシルラジカル濃度をリアルタイム且つ高精度に所望の値とすることができる。   Thus, according to the hydroxyl radical-containing water supply device 120, when the hydroxyl radical concentration is not within a certain range (step S10: NO), the initial ozone concentration, the chemical concentration, and the final ozone concentration are adjusted (step). S14, step S18, step S22, step S24), and the hydroxyl radical concentration can be set to a desired value in real time and with high accuracy.

オゾン発生装置122、薬剤添加装置116、及び、過酸化水素添加装置118は、本発明の、ヒドロキシルラジカル含有水を生成する生成手段に相当する。また、ラジカルモニタ136は、本発明の定量手段に相当する。また、ステップS14、ステップS18、ステップS22、及び、ステップS24の処理を実行するとき、制御装置138は、本発明の濃度調整手段として機能する。   The ozone generator 122, the chemical addition device 116, and the hydrogen peroxide addition device 118 correspond to the generation means for generating hydroxyl radical-containing water according to the present invention. The radical monitor 136 corresponds to the quantification means of the present invention. Further, when executing the processing of step S14, step S18, step S22, and step S24, the control device 138 functions as the density adjusting means of the present invention.

ここで、上述した実施形態におけるラジカル水の生成方法について詳述することとする。上述した実施形態では、ラジカル水は、オゾンと、過酸化水素と、特定の薬剤とを純水に溶解させて生成する。このラジカル水の生成方法は、本発明者らが鋭意研究を行った結果、オゾンと、過酸化水素と、特定の薬剤とを純水に溶解させると、ヒドロキシルラジカルを比較的高効率で生成することができ、しかも、その濃度を数分程度維持できることを見出して、完成させた発明である。この方法によれば、紫外線照射設備等の設備を用いなくても、純水にオゾン、過酸化水素、及び、特定の薬剤を溶解させるだけで、ヒドロキシルラジカルを比較的高効率で生成させることができる。   Here, the generation method of radical water in the above-described embodiment will be described in detail. In the above-described embodiment, the radical water is generated by dissolving ozone, hydrogen peroxide, and a specific chemical in pure water. As a result of the inventors' diligent research, this radical water generation method generates hydroxyl radicals with relatively high efficiency when ozone, hydrogen peroxide, and a specific drug are dissolved in pure water. The invention has been completed by finding that the concentration can be maintained for about several minutes. According to this method, it is possible to generate hydroxyl radicals with relatively high efficiency simply by dissolving ozone, hydrogen peroxide, and a specific agent in pure water without using equipment such as ultraviolet irradiation equipment. it can.

上記特定の薬剤としては、水溶性有機物、無機酸、前記無機酸の塩、及び、ヒドラジンを挙げることができ、これらは、単独で使用してもよく、2種以上を使用することとしてもよい。   As said specific chemical | medical agent, a water-soluble organic substance, an inorganic acid, the salt of the said inorganic acid, and hydrazine can be mentioned, These are good also as using individually or 2 types or more. .

まず、上記特定の薬剤として水溶性有機物を採用する場合について説明する。水中にオゾンと過酸化水素と水溶性有機物が存在する場合、以下に示す反応式に基づいてヒドロキシルラジカルを生成させるものと考えられる。
まず、オゾンと過酸化水素からヒドロキシルラジカルが生成される(式1)。ヒドロキシルラジカルは寿命が短いためすぐに消滅してしまうが、水溶性有機物が存在する場合はヒドロキシルラジカルが水溶性有機物と連鎖反応を起こす(式2)。
さらに、この連鎖反応によって生じた有機ラジカル(R・)と過酸化水素によってヒドロキシルラジカルが生成される(式3)。
First, the case where a water-soluble organic substance is employed as the specific drug will be described. When ozone, hydrogen peroxide, and water-soluble organic substances are present in water, it is considered that hydroxyl radicals are generated based on the reaction formula shown below.
First, hydroxyl radicals are generated from ozone and hydrogen peroxide (Formula 1). Since hydroxyl radicals have a short lifetime, they immediately disappear, but when water-soluble organic substances are present, hydroxyl radicals cause a chain reaction with water-soluble organic substances (Formula 2).
Furthermore, a hydroxyl radical is generated by the organic radical (R ·) generated by this chain reaction and hydrogen peroxide (Formula 3).

反応式;
オゾンと過酸化水素の反応によるヒドロキシルラジカル生成(式1)
+H → OH・+HO・+O
⇔ HO +H
+HO → OH・+O ・+O
有機物による連鎖反応(式2)
RH+OH・ → R・+H
R・+O → RO
RO・+RH → ROOH+R・
RO・+HO・ → RO・+O+OH・
過酸化水素の分解による生成(式3)
+R・ → HOR+OH・
Reaction formula;
Hydroxyl radical generation by reaction of ozone and hydrogen peroxide (Formula 1)
O 3 + H 2 O 2 → OH · + HO 2 + O 2
H 2 O 2 ⇔ HO 2 + H +
O 3 + HO 2 → OH · + O 2 · + O 2
Chain reaction with organic matter (Formula 2)
RH + OH · → R · + H 2 O
R ・ + O 2 → RO 2
RO 2・ + RH → ROOH + R ・
RO 2・ + HO 2・ → RO ・ + O 2 + OH ・
Production by decomposition of hydrogen peroxide (Equation 3)
H 2 O 2 + R · → HOR + OH ·

水溶性有機物は、ヒドロキシルラジカル生成の観点から、オゾン反応速度定数10L/mol/sec以下、特に1.0L/mol/sec以下、好ましくは0.001〜1.0L/mol/secのものが使用される。オゾン反応速度定数はオゾンとの反応時における反応速度定数であり、小さいほどオゾンと反応し難いことを示す。上記のようにオゾン反応速度定数が比較的小さい水溶性有機物を使用することにより、オゾンによるヒドロキシルラジカルの生成を阻害することなく、水溶性有機物によるヒドロキシルラジカルの生成反応の促進に寄与できる。種々の化合物のオゾン反応速度定数は公知の文献より知見でき、例えば、第4回「オゾン・ラジカル殺菌及び脱臭研究会」より発行された「オゾン処理とヒドロキシルラジカル」(中山繁樹著)における表2.2「オゾン及びOHラジカルと化合物の水中での反応速度定数」に記載されている。   As the water-soluble organic substance, an ozone reaction rate constant of 10 L / mol / sec or less, particularly 1.0 L / mol / sec or less, preferably 0.001 to 1.0 L / mol / sec is used from the viewpoint of hydroxyl radical generation. Is done. The ozone reaction rate constant is a reaction rate constant at the time of reaction with ozone. The smaller the ozone reaction rate constant, the more difficult it is to react with ozone. By using the water-soluble organic substance having a relatively small ozone reaction rate constant as described above, it is possible to contribute to the promotion of the hydroxyl radical-generating reaction by the water-soluble organic substance without inhibiting the generation of the hydroxyl radical by ozone. The ozone reaction rate constants of various compounds can be found from known literature, for example, Table 2 in “Ozone treatment and hydroxyl radical” (written by Shigeki Nakayama) published by the 4th “Ozone radical sterilization and deodorization study group”. .2 “Reaction rate constants of ozone and OH radicals and compounds in water”.

そのような水溶性有機物として、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、t−ブタノール等のアルコール類、アセトン、酢酸、蟻酸、クエン酸等が挙げられる。   Examples of such water-soluble organic substances include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, and t-butanol, acetone, acetic acid, formic acid, citric acid, and the like. .

上記水溶性有機物の中でも、ラジカル水の電子部品等の洗浄液としての使用の観点からは、沸点が比較的低いものが好ましく使用され、例えば、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、t−ブタノール等が挙げられる。最も好ましい水溶性有機物はiso−プロパノール(イソプロパノール)である。   Among the above water-soluble organic substances, those having a relatively low boiling point are preferably used from the viewpoint of use as cleaning water for radical water electronic components and the like. For example, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso- Examples include butanol and t-butanol. The most preferred water-soluble organic substance is iso-propanol (isopropanol).

次に、上記特定の薬剤として無機酸を採用する場合について説明する。
上記無機酸又は上記無機酸の塩としては、例えば、塩酸、硫酸、炭酸、炭酸塩、炭酸水素塩、亜硝酸、亜硝酸塩、亜硫酸、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、フッ酸を挙げることができる。なかでも、ラジカル水使用後に炭酸ガスとして揮散させることができることから、炭酸が好ましい。
Next, a case where an inorganic acid is employed as the specific drug will be described.
Examples of the inorganic acid or the salt of the inorganic acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, carbonic acid, carbonate, hydrogen carbonate, nitrous acid, nitrite, sulfite, sulfite, hydrogen sulfite, and hydrofluoric acid. Among these, carbonic acid is preferable because it can be volatilized as carbon dioxide gas after using radical water.

水中にオゾンと過酸化水素と炭酸が存在する場合、以下に示す反応式に基づいてヒドロキシルラジカルを生成させるものと考えられる。
まず、オゾンと過酸化水素とからヒドロキシルラジカルが生成される(式4)。ヒドロキシルラジカルは、寿命が短いためすぐに消滅してしまうが、炭酸が存在する場合はヒドロキシルラジカルが炭酸と連鎖反応を起こす(式5)。
さらに、炭酸と過酸化水素との反応によって生じたヒドロペルキシルラジカル(HO・)とオゾンとによってヒドロキシルラジカルが生成される(式6)。
When ozone, hydrogen peroxide, and carbonic acid are present in water, it is considered that hydroxyl radicals are generated based on the reaction formula shown below.
First, hydroxyl radicals are generated from ozone and hydrogen peroxide (Formula 4). Hydroxyl radicals disappear immediately because of their short lifetime, but in the presence of carbonic acid, the hydroxyl radical causes a chain reaction with carbonic acid (Formula 5).
Furthermore, hydroxyl radicals are generated by hydroperxyl radicals (HO 2. ) Generated by the reaction between carbonic acid and hydrogen peroxide and ozone (formula 6).

反応式;
オゾンと過酸化水素との反応によるヒドロキシルラジカル生成(式4)
+H → OH・+HO・+O
⇔ HO +H
+HO → OH・+O ・+O
炭酸による連鎖反応(式5)
CO+HO ⇔ HCO +H
HCO ⇔ CO 2−+H
CO 2−+OH・ → CO ・+OH
CO ・+OH・ → CO+HO
+HO → OH・+O ・+O
炭酸と過酸化水素との反応によって生じたヒドロペルキシルラジカルとオゾンとによるヒドロキシルラジカル生成(式6)
CO+HO ⇔ HCO +H
HCO ⇔ CO 2−+H
CO 2−+OH・ → CO ・+OH
CO ・+H → HCO +HO
HO・ ⇔ +O ・+H
・+O → O ・+O
・+HO → OH・+O+OH
Reaction formula;
Hydroxyl radical generation by the reaction of ozone and hydrogen peroxide (Formula 4)
O 3 + H 2 O 2 → OH · + HO 2 + O 2
H 2 O 2 ⇔ HO 2 + H +
O 3 + HO 2 → OH · + O 2 · + O 2
Chain reaction with carbonic acid (Formula 5)
CO 2 + H 2 O⇔HCO 3 + H +
HCO 3 ⇔ CO 3 2− + H +
CO 3 2− + OH · → CO 3 · + OH
CO 3 · + OH · → CO 2 + HO 2
O 3 + HO 2 → OH · + O 2 · + O 2
Hydroxyl radical formation by hydroperxyl radical and ozone generated by the reaction of carbonic acid and hydrogen peroxide (Formula 6)
CO 2 + H 2 O⇔HCO 3 + H +
HCO 3 ⇔ CO 3 2− + H +
CO 3 2− + OH · → CO 3 · + OH
CO 3 · + H 2 O 2 → HCO 3 + HO 2 ·
HO 2 · ⇔ + O 2 - · + H +
O 2 · + O 3 → O 3 · + O 2
O 3 · + H 2 O → OH · + O 2 + OH

純水は不純物質が除去された水であり、通常は、電気抵抗率15MΩ・cm以上のものが使用される。電子部品、半導体、液晶関連部品等の部品(以下、電子部品等という)の洗浄液としてラジカル水を使用する観点から、好ましくは電気抵抗率17MΩ・cm以上の超純水が使用される。なお、電気抵抗率は、市販の比抵抗率計を用いて測定することができる。   Pure water is water from which impurities have been removed, and usually water having an electrical resistivity of 15 MΩ · cm or more is used. From the viewpoint of using radical water as a cleaning liquid for electronic parts, semiconductors, liquid crystal related parts and the like (hereinafter referred to as electronic parts), ultrapure water having an electric resistivity of 17 MΩ · cm or more is preferably used. The electrical resistivity can be measured using a commercially available specific resistivity meter.

以上、本実施形態に係るラジカル水の生成方法に説明した。なお、本発明においてラジカル水の生成方法は、上述した方法に限定されず、例えば、純水に、オゾンと特定の薬剤を加えたものに、紫外線照射装置を用いて紫外線を照射することにより、ラジカル水を生成する方法を挙げることができる。この場合、オゾン発生装置、薬剤添加装置、及び、紫外線照射装置が本発明の生成手段に相当することとなる。また、ラジカル水の生成方法として、上記以外に、従来公知の方法を採用してもよく、例えば、特定の薬剤を用いずに、単にオゾンに紫外線を照射する方法、過酸化水素に紫外線を照射する方法、次亜塩素酸に紫外線を照射する方法を採用することとしてもよい。   The radical water generation method according to this embodiment has been described above. In the present invention, the method for generating radical water is not limited to the above-described method. For example, by irradiating ultraviolet rays using a UV irradiation device to pure water added with ozone and a specific agent, The method of producing | generating radical water can be mentioned. In this case, the ozone generation device, the chemical addition device, and the ultraviolet irradiation device correspond to the generation means of the present invention. In addition to the above, a conventionally known method may be employed as a method for generating radical water, for example, a method of simply irradiating ultraviolet rays to ozone without using a specific agent, or irradiating hydrogen peroxide to ultraviolet rays. Or a method of irradiating hypochlorous acid with ultraviolet rays.

上述したラジカルモニタ138には、例えば、本発明者らがこれまでに発明した水溶液の測定方法(特開2005−214863号公報)を利用した測定装置を用いることができる。   For the radical monitor 138 described above, for example, a measuring device using the method for measuring an aqueous solution (JP-A-2005-214863) previously invented by the present inventors can be used.

特開2005−214863号公報に開示した水溶液の測定方法は、遠紫外領域に現れる水の吸収バンド(水分子のn→σ遷移吸収バンド)の吸収ピークの高波長側の裾の部分(たとえば170〜210nm)で遠紫外線の吸収を測定する方法である。この吸収スペクトルは、水に溶解している荷電性の溶解成分(例えば、ナトリウムイオンやカリウムイオン等の陽イオンや、塩化物イオンや硝酸イオン等の陰イオン)の濃度と相関しているのであるが、本発明者らは、水に溶解されているヒドロキシルラジカルについても、この吸収スペクトルと、ヒドロキシルラジカル濃度とが相関していることを発見している。そこで、この方法を利用することにより、水溶液中のヒドロキシルラジカルの定量測定を高感度に行うことができる。 The method for measuring an aqueous solution disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-214863 is based on the bottom part of the absorption peak of the absorption peak of water (n → σ * transition absorption band of water molecules) appearing in the far ultraviolet region (for example, This is a method for measuring absorption of far ultraviolet rays at 170 to 210 nm). This absorption spectrum correlates with the concentration of charged dissolved components dissolved in water (for example, cations such as sodium ions and potassium ions and anions such as chloride ions and nitrate ions). However, the present inventors have also found that this absorption spectrum correlates with the hydroxyl radical concentration for hydroxyl radicals dissolved in water. Therefore, by utilizing this method, quantitative measurement of hydroxyl radicals in an aqueous solution can be performed with high sensitivity.

また、上述したラジカルモニタ138には、本発明者らがこれまでに発明した全反射減衰型遠紫外分光装置(例えば、特開2007−279025号公報や、特開2008−224240号公報に開示した全反射減衰型遠紫外分光装置)を用いることもできる。上記水の吸収バンドは、その吸光度が非常に大きいため、透過スペクトルにて測定する場合には、セル長を可能な限り短くする必要があるが、全反射減衰吸光法を利用した上記全反射減衰型遠紫外分光装置によれば、理論的に波長オーダーのセル長による透過スペクトルと類似の吸収スペクトルを得ることができるため、好ましく利用することができる。   Further, the radical monitor 138 described above is disclosed in the total reflection attenuation type far-ultraviolet spectroscopic device invented by the present inventors (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-279025 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-224240). It is also possible to use a total reflection attenuation type far ultraviolet spectrometer. The water absorption band has a very high absorbance, so when measuring with a transmission spectrum, it is necessary to make the cell length as short as possible. According to the type far-ultraviolet spectroscopic apparatus, an absorption spectrum similar to a transmission spectrum due to a cell length in the wavelength order can be obtained theoretically, and therefore, it can be preferably used.

ここで全反射減衰吸光についてもう少し説明しておく。屈折率がより高い媒体(たとえば合成石英)と屈折率がより低い媒体(測定対象のサンプル、たとえば水)の間の界面に、屈折率がより高い媒体側から光線が当たると、入射角θが臨界角より大きな場合には光線は全反射される。しかし、光線は、屈折率がより低い媒体にも波長オーダーの一定の距離潜り込み、界面方向に進み、その後、反射される。この屈折率がより低い媒体に潜り込む光線をエバネッセント波という。エバネッセント波の電界強度は反射点で最大であり、界面方向と界面に鉛直な方向に向かってすぐに減衰する。エバネッセント波の電場強度が1/eまで減衰する距離を潜り込み深さ(penetration depth)という。全反射減衰吸光法によれば、光が全反射する際に形成される波長オーダーの光の潜り込み(エバネッセント波)に対する光の吸収を反射光から測定できる。この光の潜り込み深さが通常の透過スペクトルの光路長に対応するので、微少なセル長が実現でき、理論的に波長オーダーのセル長による透過スペクトルと類似の吸収スペクトルを得ることができる。   Here, a little more explanation of total reflection attenuation absorption will be given. When a light beam hits an interface between a medium having a higher refractive index (for example, synthetic quartz) and a medium having a lower refractive index (a sample to be measured, for example, water) from the medium side having a higher refractive index, the incident angle θ is If it is larger than the critical angle, the light beam is totally reflected. However, the light beam penetrates into a medium having a lower refractive index by a certain distance on the order of the wavelength, travels toward the interface, and is then reflected. The light rays that enter the medium having a lower refractive index are called evanescent waves. The electric field intensity of the evanescent wave is maximum at the reflection point, and is attenuated immediately in the interface direction and the direction perpendicular to the interface. The distance at which the electric field intensity of the evanescent wave attenuates to 1 / e is called the penetration depth. According to the total reflection attenuation absorption method, the absorption of light with respect to the penetration of light of the wavelength order (evanescent wave) formed when the light is totally reflected can be measured from the reflected light. Since the light penetration depth corresponds to the optical path length of a normal transmission spectrum, a very small cell length can be realized, and an absorption spectrum that is theoretically similar to a transmission spectrum with a cell length in the wavelength order can be obtained.

特開2007−279025号公報に開示した減衰全反射型遠紫外分光装置が備える全反射減衰プローブは、遠紫外領域で水のn→σ遷移吸収バンドを測定するには、光学プローブ(プリズム)の材質の屈折率がサンプル物質の屈折率よりも大きいという全反射条件と、光学プローブの材質の光透過率が測定波長領域で十分に高いという透過条件とから、特別な構造の全反射減衰プローブを要するという考えの下、3層構造のプローブとして提案したものである。 The total reflection attenuation probe provided in the attenuated total reflection type far ultraviolet spectrometer disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-279025 is an optical probe (prism) for measuring the n → σ * transition absorption band of water in the far ultraviolet region. The total reflection attenuating probe has a special structure based on the total reflection condition that the refractive index of the material is greater than the refractive index of the sample substance and the transmission condition that the light transmittance of the optical probe material is sufficiently high in the measurement wavelength region. It is proposed as a probe having a three-layer structure.

ここで、紫外域での全反射減衰プローブの材質として代表的なサファイアと石英とを比較すると(図3参照)、サファイアは、全波長範囲で水より屈折率が高い。これに対して、石英は160nm付近の波長範囲では水より屈折率が低くなり全反射が起こらないため、全反射減衰プローブとして使用できない。   Here, when comparing sapphire and quartz, which are typical materials for the total reflection attenuation probe in the ultraviolet region (see FIG. 3), sapphire has a higher refractive index than water in the entire wavelength range. In contrast, quartz has a refractive index lower than that of water in the wavelength range near 160 nm and does not cause total reflection, so it cannot be used as a total reflection attenuation probe.

しかし、半導体洗浄の処理槽内の洗浄液濃度の測定に全反射減衰プローブを用いる場合、全反射減衰プローブの材質はサンプル中に溶出したり侵食されたりしない材質のものでなければならないうえ、測定領域において常にサンプルよりも屈折率が高く、十分な透過率を有するものに限定される。従って、全反射減衰プローブに適用できる材質は高純度の合成石英に限られる。   However, when using a total reflection attenuating probe to measure the concentration of the cleaning solution in a semiconductor cleaning treatment tank, the total reflection attenuating probe must be made of a material that does not elute or erode in the sample. In this case, the refractive index is always higher than that of the sample and limited to those having sufficient transmittance. Therefore, the material applicable to the total reflection attenuation probe is limited to high-purity synthetic quartz.

そこで、本発明者らは、全反射減衰吸光法を半導体洗浄プロセスで使用される洗浄液の成分濃度測定に適用するために、合成石英を用いた遠紫外用の全反射減衰プローブについて潜り込み深さの最適化のため測定光の入射角度条件と測定波長領域の選定を試行錯誤で検討し吸光データを得ることに成功した。その結果、上述した特別な構造の全反射減衰プローブを用いなくとも水溶液中の微量な成分濃度の測定が可能となる減衰全反射型遠紫外分光装置を発明するに至ったのである。この衰全反射型遠紫外分光装置では、全反射減衰プローブの材質にその屈折率が測定対象(水溶液)と非常に近い物質を用いて、全反射光のエバネッセント波の潜り込み深さを積極的に拡張して遠紫外吸光測定を行う。このように、以下に示す衰全反射型遠紫外分光装置は、半導体洗浄プロセスで使用する際に、ラジカルモニタ136として、好適に使用することができる。そこで、これについて以下に説明する。   Therefore, in order to apply the total reflection attenuation absorption method to the measurement of the component concentration of the cleaning liquid used in the semiconductor cleaning process, the present inventors have studied the depth of penetration of the total reflection attenuation probe for far ultraviolet using synthetic quartz. For optimization, we selected the incident angle condition of the measurement light and the selection of the measurement wavelength region by trial and error and succeeded in obtaining the absorption data. As a result, the present inventors have invented an attenuated total reflection type far-ultraviolet spectroscopic device that can measure a minute component concentration in an aqueous solution without using the total reflection attenuation probe having the special structure described above. In this attenuated total reflection type far-ultraviolet spectroscope, the material of the total reflection attenuation probe is made of a material whose refractive index is very close to that of the object to be measured (aqueous solution), and the depth of penetration of the evanescent wave of the total reflected light is positively determined. Extend and measure far ultraviolet absorption. As described above, the attenuated total reflection type far-ultraviolet spectroscopic device described below can be suitably used as the radical monitor 136 when used in a semiconductor cleaning process. This will be described below.

全反射減衰プローブ(以下、「ATRプローブ」ともいう)の界面でのエバネッセント波の潜り込み深さdは、下記の式(1)のように、波長λ、入射角θ、プローブの材質の屈折率n、測定対象(水)の屈折率nから計算される。 The penetration depth d p of the evanescent wave at the interface of the total reflection attenuation probe (hereinafter also referred to as “ATR probe”) is the wavelength λ, the incident angle θ, and the refraction of the probe material as shown in the following equation (1). It is calculated from the refractive index n 1 and the refractive index n 2 of the measurement target (water).

Figure 0005788546
全反射は臨界角以上の入射角θで起こる。
Figure 0005788546
Total reflection occurs at an incident angle θ greater than the critical angle.

Figure 0005788546
図4は、石英プローブにおける光の測定対象(水)への潜り込み深さの計算結果に示す。ここで、入射角θが68度、70度、72度、74度である場合のデータを示している。
Figure 0005788546
FIG. 4 shows the calculation result of the penetration depth of light into the measurement target (water) in the quartz probe. Here, data when the incident angle θ is 68 degrees, 70 degrees, 72 degrees, and 74 degrees are shown.

石英では160nm付近でその屈折率nが水の屈折率nより小さくなるため(図1参照)、入射角度θが75度以上では、168nmより短波長側の光は全反射せずに透過してしまい、測定対象の吸光度を測ることができない。しかし、図4に示されるように、全反射条件の境となる170nm付近の波長ではエバネッセント波の潜り込み深さが数百nm以上と大きくなる。このため、ATR測定により170nm付近で水の吸収バンドが拡大されて観測される。この170nm付近は、水のn→σ遷移吸収バンドの傾斜部分であり、吸光度は、水溶液中に含まれる溶解成分の濃度に依存して変化するため、170nm付近でのATR測定は、水溶液中の成分濃度の定量に利用できる。従来、この全反射条件の境界となる波長領域を積極的に利用して、水の遠紫外吸収スペクトルの裾の部分を拡大して観測するという試みはなされていなかった。しかし、全反射条件を考慮した潜り込み深さの最適化の研究により、水溶液中の溶解成分の定量測定に適用できることが分かったのである。したがって、ATRプローブとして合成石英を用い、水溶液を測定する場合、水の吸収ピークの付近で合成石英の屈折率と水の屈折率とが接近するため、全反射光のエバネッセント波の潜り込み深さを遠紫外域の測定波長範囲で150nm以上として全反射光を測定でき、これにより、吸光度を高感度で測定できる。このとき、測定波長範囲はほぼ170〜175nmの範囲である。 In quartz, the refractive index n 2 is smaller than the refractive index n 1 of water at around 160 nm (see FIG. 1). Therefore, when the incident angle θ is 75 degrees or more, light on the shorter wavelength side than 168 nm is transmitted without being totally reflected. As a result, the absorbance of the measurement target cannot be measured. However, as shown in FIG. 4, the penetration depth of the evanescent wave increases to several hundred nm or more at a wavelength near 170 nm, which is the boundary of the total reflection condition. For this reason, the water absorption band is enlarged and observed around 170 nm by ATR measurement. The vicinity of 170 nm is an inclined portion of the n → σ * transition absorption band of water, and the absorbance changes depending on the concentration of the dissolved component contained in the aqueous solution. Therefore, the ATR measurement near 170 nm is performed in the aqueous solution. It can be used for quantitative determination of the component concentration. Conventionally, there has been no attempt to enlarge and observe the bottom part of the far-ultraviolet absorption spectrum of water by actively utilizing the wavelength region that becomes the boundary of the total reflection condition. However, the study of optimization of the penetration depth in consideration of the total reflection condition has revealed that it can be applied to quantitative measurement of dissolved components in an aqueous solution. Therefore, when using synthetic quartz as an ATR probe and measuring an aqueous solution, the refractive index of synthetic quartz and the refractive index of water are close to each other near the water absorption peak. The total reflected light can be measured at 150 nm or more in the measurement wavelength range of the far ultraviolet region, whereby the absorbance can be measured with high sensitivity. At this time, the measurement wavelength range is approximately 170 to 175 nm.

また、プローブの材質(石英)と測定対象の屈折率が170nm付近に比べて接近していない175〜300nmの領域でも、その屈折率差がやはり小さいために全反射光の潜り込み深さは100nm程度あり、吸光度は分光測定装置により測定できる。したがって、溶質自体の吸収もこの波長範囲にあれば観測できる。170〜300nmの遠紫外領域における水溶液の吸光係数は非常に大きいため、ATR法を用いても十分な測定感度を得ることができる。従って、特開2005-214863号公報に記載された水溶液の透過測定と同様の測定が、ATRプローブを用いて全反射光について行えるようになる。   In addition, even in the region of 175 to 300 nm where the probe material (quartz) and the refractive index of the measurement object are not close compared to around 170 nm, the depth of the total reflected light is about 100 nm because the difference in refractive index is still small. Yes, the absorbance can be measured with a spectrophotometer. Therefore, the absorption of the solute itself can be observed if it is in this wavelength range. Since the extinction coefficient of the aqueous solution in the far ultraviolet region of 170 to 300 nm is very large, sufficient measurement sensitivity can be obtained even using the ATR method. Therefore, the same measurement as the transmission measurement of the aqueous solution described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-214863 can be performed for the total reflected light using the ATR probe.

比較のため、図5に、サファイアプローブにおける光の水への潜り込み深さの計算結果を、入射角が56度から66度まで範囲の場合に示す。潜り込み深さは遠紫外域で70nm以下である。サファイア材質の場合、プローブの材質と測定対象の間の屈折率差が大きいため、遠紫外波長域の全域でATR測定は可能であるが、潜り込み深さは100nmより小さい。   For comparison, FIG. 5 shows the calculation result of the depth of penetration of light into the water in the sapphire probe when the incident angle is in the range from 56 degrees to 66 degrees. The depth of penetration is 70 nm or less in the far ultraviolet region. In the case of the sapphire material, since the difference in refractive index between the probe material and the object to be measured is large, ATR measurement is possible in the entire far ultraviolet wavelength region, but the depth of penetration is less than 100 nm.

図6は、石英ATRプローブ及びサファイアATRプローブを用いて測定した水の吸光度を示す。本来、水のn→σ遷移吸収バンドの吸収のピークは150nm付近にあり、ATRプローブの材質をサファイア等の高屈折率材質とした場合には170nm付近には水の吸収バンドは観測されない。しかし、プローブの材質を合成石英とした場合は、その屈折率が水の屈折率に近接する領域でエバネッセント波の潜り込み深さが非常に大きくなるため、ATR測定であっても170nm付近に水の吸収バンドが拡大されて観測される。 FIG. 6 shows the absorbance of water measured using a quartz ATR probe and a sapphire ATR probe. Originally, the absorption peak of the n → σ * transition absorption band of water is around 150 nm, and when the material of the ATR probe is a high refractive index material such as sapphire, no water absorption band is observed around 170 nm. However, when the probe material is synthetic quartz, the depth of penetration of the evanescent wave becomes very large in the region where the refractive index is close to the refractive index of water. The absorption band is enlarged and observed.

図7は、石英プローブ及びサファイアプローブを用いて測定したNaIの水溶液の遠紫外領域での吸光度を示す。なお、図において2つの矢印で囲まれた範囲は、全反射が起こらない波長範囲を示す。ここで、230nm付近のピークは溶質(NaI)による吸収によるピークである。サンプル内のNaIの濃度は、0,20,40,60,80,100mMである。なお、サファイアについては純水の場合のみを示しているが、NaIによる吸収も観測されている。しかし、そのピークは低いため、図示を省略している。   FIG. 7 shows the absorbance in the far ultraviolet region of an aqueous solution of NaI measured using a quartz probe and a sapphire probe. In the figure, a range surrounded by two arrows indicates a wavelength range in which total reflection does not occur. Here, the peak near 230 nm is a peak due to absorption by the solute (NaI). The concentration of NaI in the sample is 0, 20, 40, 60, 80, 100 mM. For sapphire, only pure water is shown, but absorption by NaI is also observed. However, since the peak is low, illustration is omitted.

なお、以上に、ATRプローブの材質として石英を用いた水溶液の測定を説明したが、一般に、ATRプローブの材質にその屈折率が測定対象の屈折率と非常に近い光学材質を用いて、全反射光のエバネッセント波の潜り込み深さを積極的に拡張して遠紫外分光測定を行うことができる。すなわち、全反射光のエバネッセント波の潜り込み深さは、遠紫外光の波長、サンプルの屈折率、全反射減衰プローブの光学材質の屈折率、および、プローブとサンプルとの界面への紫外光の入射角により定められるが、測定対象の屈折率と非常に近い屈折率をもつ光学材質を使用できる場合、測定対象への潜り込み深さが150nm以上となるように、ATRプローブの光学材質、測定波長及び入射角を選択する。そのような屈折率を有する光学材質で作成した全反射減衰プローブを用い、全反射減衰プローブの界面にサンプルを接触させる。そして、臨界角以上の入射角および上記測定波長で遠紫外光を界面に入射して、その潜り込み深さが150nm以上となるようにする。そして、界面からの全反射光を測定して、サンプルの吸光度を求める。   In the above, the measurement of the aqueous solution using quartz as the material of the ATR probe has been described. In general, the ATR probe is made of an optical material whose refractive index is very close to the refractive index of the object to be measured. It is possible to perform far ultraviolet spectroscopic measurement by actively extending the penetration depth of the light evanescent wave. In other words, the penetration depth of the evanescent wave of the total reflection light is the wavelength of the far ultraviolet light, the refractive index of the sample, the refractive index of the optical material of the total reflection attenuation probe, and the incidence of the ultraviolet light at the probe-sample interface. Although it is determined by the angle, when an optical material having a refractive index very close to the refractive index of the measurement target can be used, the optical material of the ATR probe, the measurement wavelength, and the Select the angle of incidence. Using a total reflection attenuation probe made of an optical material having such a refractive index, the sample is brought into contact with the interface of the total reflection attenuation probe. Then, far-ultraviolet light is incident on the interface at an incident angle greater than the critical angle and the above measurement wavelength so that the penetration depth is 150 nm or more. Then, the total reflected light from the interface is measured to determine the absorbance of the sample.

次に、上述の測定方法を半導体洗浄システムのヒドロキシルラジカル濃度の管理に適用した場合について説明する。図8は、バッチ式洗浄法に用いる洗浄槽1を示す。洗浄槽1は合成石英製であり、ヒドロキシルラジカル含有水である洗浄液7を収容する。この洗浄槽1の中に複数のウエハ2(被洗浄物)が設置され、洗浄液7に浸される。ここで、たとえば4つの濃度測定部3,4,5,6が洗浄槽1の側面に設置される。ATRプローブを含む濃度測定部は洗浄槽1の壁面であればどこにでも設置可能である。これにより、洗浄槽1内の洗浄液7の濃度を、洗浄液を洗浄槽1の外に取り出さずに、リアルタイムでチェックできる。複数箇所への設置により洗浄槽1内の洗浄液7の濃度分布ばらつきをチェックできる。   Next, the case where the above-described measurement method is applied to the management of the hydroxyl radical concentration of the semiconductor cleaning system will be described. FIG. 8 shows the cleaning tank 1 used for the batch cleaning method. The cleaning tank 1 is made of synthetic quartz and contains a cleaning liquid 7 that is hydroxyl radical-containing water. A plurality of wafers 2 (objects to be cleaned) are installed in the cleaning tank 1 and immersed in the cleaning liquid 7. Here, for example, four concentration measuring units 3, 4, 5, and 6 are installed on the side surface of the cleaning tank 1. The concentration measuring unit including the ATR probe can be installed anywhere on the wall surface of the cleaning tank 1. Thereby, the concentration of the cleaning liquid 7 in the cleaning tank 1 can be checked in real time without taking the cleaning liquid out of the cleaning tank 1. The concentration distribution variation of the cleaning liquid 7 in the cleaning tank 1 can be checked by installing in a plurality of locations.

図9は、濃度測定部(衰全反射型遠紫外分光装置)3,4,5,6の内部に設けられる光学測定部を示す。処理槽の壁面22と同じく合成石英からなるATRプローブ21は、洗浄槽の壁面22に直接に固定され、洗浄槽の壁面22と一体化される。紫外光源(たとえば重水素ランプ)23から発生された光は、投光レンズ26で平行光にされ、単色分光器である回折格子24で反射され、さらに投光レンズ27を通ってATRプローブ21に入射する。これらは、ATRプローブ21へ光を照射する投光光学系を構成する。光学プローブ21への入射角は、適当な値に設定する。光学プローブ21からの全反射光は、受光レンズ28をとおり、光検出器(紫外光センサ)25に入射する。これらは、ATRプローブ21から出射する反射光を光検出器25で受光する受光光学系を構成する。また、ATRプローブ21の光入出射端面とその投受光光学系部分の空気を窒素で置換するため光学系を密閉する密閉構造(ハウジング)31を備える。この密封構造において、遠紫外域で吸収を生じない窒素ガスが入口29から導入され、出口30から排出され、こうして光学系内から酸素ガスが排除される。(なお、アルゴンガスによる空気置換を用いてもよいし、空気自体を真空に排気するという方法もとれる。)光検出器25で検出されたスペクトルは、外部の信号処理部(図示しない)で処理され、測定データを基に吸光度が計算される。ここで、複数波長での吸光度に対する公知の多変量解析により検量線を作成できる。また、この検量線を用いて測定はリアルタイムで行える。これにより、この測定装置を用いて洗浄槽22内の洗浄液の濃度を直接測定できる。この測定装置では、プローブ21の材質に処理槽の壁面2と同じく合成石英を用いているので、プロセス中にプローブ21から不純物が溶出したり、プローブ21自体が洗浄液によって侵食されたりする問題も解消できる。また、測定用紫外光が作用するのはプローブの界面に接するごく一部のサンプル物質であるため、実質的に紫外光照射によるサンプル変化を回避できる。   FIG. 9 shows an optical measurement unit provided inside the density measurement unit (attenuated total reflection type far-ultraviolet spectrometer) 3, 4, 5 and 6. Similar to the wall 22 of the processing tank, the ATR probe 21 made of synthetic quartz is directly fixed to the wall 22 of the cleaning tank and integrated with the wall 22 of the cleaning tank. Light generated from an ultraviolet light source (for example, a deuterium lamp) 23 is collimated by a light projection lens 26, reflected by a diffraction grating 24, which is a monochromator, and further passes through a light projection lens 27 to the ATR probe 21. Incident. These constitute a light projecting optical system for irradiating the ATR probe 21 with light. The incident angle to the optical probe 21 is set to an appropriate value. The totally reflected light from the optical probe 21 passes through the light receiving lens 28 and enters the photodetector (ultraviolet light sensor) 25. These constitute a light receiving optical system in which reflected light emitted from the ATR probe 21 is received by the photodetector 25. Further, a sealed structure (housing) 31 is provided for sealing the optical system in order to replace nitrogen in the light incident / exit end face of the ATR probe 21 and the air in the light projecting / receiving optical system portion with nitrogen. In this sealed structure, nitrogen gas that does not absorb in the far ultraviolet region is introduced from the inlet 29 and discharged from the outlet 30, and thus oxygen gas is excluded from the optical system. (Air replacement with argon gas may be used, or the air itself is evacuated to a vacuum.) The spectrum detected by the photodetector 25 is processed by an external signal processing unit (not shown). Then, the absorbance is calculated based on the measurement data. Here, a calibration curve can be created by known multivariate analysis for absorbance at a plurality of wavelengths. Measurement can be performed in real time using this calibration curve. Thereby, the density | concentration of the washing | cleaning liquid in the washing tank 22 can be directly measured using this measuring apparatus. In this measuring apparatus, since synthetic quartz is used as the material of the probe 21 in the same manner as the wall 2 of the processing tank, the problem that impurities are eluted from the probe 21 during the process or the probe 21 itself is eroded by the cleaning liquid is solved. it can. In addition, since the measurement ultraviolet light acts on a very small part of the sample material in contact with the interface of the probe, the sample change due to ultraviolet light irradiation can be substantially avoided.

図10は、枚葉式の半導体洗浄システムにおけるヒドロキシルラジカル含有水供給装置を示す。枚様式の場合、シリコンウエハの回転ステージ(回転台)の横にATRプローブを設置し、液を噴射した際にウエハから落ちる洗浄液がATRプローブの上に落ちるようにする。具体的には、ウエハ回転ステージ44の上に設置されたウエハ43に対し、ウエハ回転ステージ44の上方に位置される洗浄ノズル41から洗浄液42が噴射される(スプレー)。ウエハ43の方へ噴射された洗浄液46は、ウエハ回転ステージ44の回転による遠心力の作用により、外周方向から外に落ちる。ここで、ウエハ回転ステージ44の側方に、図9に示した濃度測定部3と同様の構成を有する濃度測定部45が設置されている。濃度測定部45において、ATRプローブ1が洗浄液との界面を上方にして位置されている。ウエハ回転ステージ44から濃度測定部45のATRプローブの上に落ちてきた洗浄液の吸光度が測定される。   FIG. 10 shows a hydroxyl radical-containing water supply device in a single wafer type semiconductor cleaning system. In the case of a single sheet type, an ATR probe is installed beside a silicon wafer rotation stage (rotation table) so that the cleaning liquid falling from the wafer when the liquid is ejected falls on the ATR probe. Specifically, the cleaning liquid 42 is sprayed from the cleaning nozzle 41 located above the wafer rotation stage 44 (spray) onto the wafer 43 placed on the wafer rotation stage 44. The cleaning liquid 46 sprayed toward the wafer 43 falls outside from the outer peripheral direction by the action of centrifugal force generated by the rotation of the wafer rotation stage 44. Here, a concentration measuring unit 45 having the same configuration as that of the concentration measuring unit 3 shown in FIG. In the concentration measurement unit 45, the ATR probe 1 is positioned with the interface with the cleaning liquid facing upward. The absorbance of the cleaning liquid that has fallen from the wafer rotation stage 44 onto the ATR probe of the concentration measurement unit 45 is measured.

図11は、枚葉式の半導体洗浄システムにおけるヒドロキシルラジカル含有水供給装置の他の実施形態を示す。図11に示すヒドロキシルラジカル含有水供給装置においては、図9に示した濃度測定部3と同様の構成を有する濃度測定部47が、シリコンウエハの回転ステージの横(図10参照)ではなく、洗浄液を洗浄ノズル41(本発明の噴射口に相当)に移送する配管L3上に設置されている。配管L3は、その一部が上述した光学材質から構成されており、濃度測定部47のATRプローブ21は、配管L3の光学材質部分に直接に固定され、配管L3の壁面と一体化されている。そして、濃度測定部47において、配管L3内を移送される洗浄液の吸光度が測定される。濃測定部47の配管L3上における設置位置は、洗浄ノズル41の直前であることが好ましく、具体的には、噴射口から噴射される0〜300秒前のヒドロキシルラジカル含有水を測定できる位置とすればよく、0〜10秒前のヒドロキシルラジカル含有水を測定できる位置とすることがより好ましく、0.1〜1秒前ヒドロキシルラジカル含有水を測定できる位置とすることがさらに好ましい。噴射口から噴射される0〜300秒前のヒドロキシルラジカル含有水の濃度であれば、使用時(本実施形態では、洗浄時)の濃度と同視し得るからである。なお、配管L3は、本発明のヒドロキシルラジカル含有水を噴射口に移送する配管に相当する。   FIG. 11 shows another embodiment of the hydroxyl radical-containing water supply device in the single wafer semiconductor cleaning system. In the hydroxyl radical-containing water supply apparatus shown in FIG. 11, the concentration measuring unit 47 having the same configuration as that of the concentration measuring unit 3 shown in FIG. 9 is not located next to the rotation stage of the silicon wafer (see FIG. 10), but the cleaning liquid. Is installed on a pipe L3 that transfers the water to the cleaning nozzle 41 (corresponding to the injection port of the present invention). A part of the pipe L3 is made of the optical material described above, and the ATR probe 21 of the concentration measuring unit 47 is directly fixed to the optical material part of the pipe L3 and integrated with the wall surface of the pipe L3. . Then, in the concentration measuring unit 47, the absorbance of the cleaning liquid transferred through the pipe L3 is measured. The installation position on the pipe L3 of the concentration measuring unit 47 is preferably immediately before the cleaning nozzle 41, and specifically, a position where hydroxyl radical-containing water from 0 to 300 seconds before being injected from the injection port can be measured. What is necessary is just to set it as the position which can measure the hydroxyl radical containing water of 0-10 seconds ago, and it is still more preferable to set it as the position which can measure 0.1-1 second before hydroxyl radical containing water. This is because the hydroxyl radical-containing water concentration from 0 to 300 seconds before injection from the injection port can be regarded as the concentration at the time of use (in the present embodiment, at the time of cleaning). In addition, the piping L3 is corresponded to the piping which transfers the hydroxyl radical containing water of this invention to a jet nozzle.

また、たとえば、投受光光学系に中空の光ファイバを用い、光ファイバ内の光路中の空気を窒素あるいはアルゴンで置換してもよい。中空光ファイバを用いるため、図12と図13に示すように、光学系を光ファイバで接続される2つの部分に分離できる。図12と図13は、散布液を導入する配管の壁面62にATRプローブ61を設ける例を示す。このATRプローブ61は半球状である。中空光ファイバ(投光側)65からの入射光63は、ATRプローブ61の洗浄液との界面に入射し、全反射して反射光として中空光ファイバ(受光側)65’に入る。光ファイバ65,65’は、光の入射角に対応して設置される。一方、光学系の他の部分は、図13に示される密封構造(ハウジング)の中に設けられる。光源66から発生される遠紫外光は、回折格子67で反射されて、中空光ファイバ(投光側)65に入る。また、中空光ファイバ(受光側)65’からの反射光は、ミラー68で反射されて、光検出器69で検出される。また、密封構造の中に、酸素ガスを排除するため、遠紫外域で吸収を生じない窒素ガスが入口70から導入され、光ファイバ65,65’の中空部分に入る。そして、図12に示される端部から出ていく。   Further, for example, a hollow optical fiber may be used for the light projecting / receiving optical system, and the air in the optical path in the optical fiber may be replaced with nitrogen or argon. Since a hollow optical fiber is used, as shown in FIGS. 12 and 13, the optical system can be separated into two parts connected by the optical fiber. 12 and 13 show an example in which the ATR probe 61 is provided on the wall surface 62 of the pipe for introducing the spray liquid. The ATR probe 61 is hemispherical. Incident light 63 from the hollow optical fiber (projecting side) 65 enters the interface with the cleaning liquid of the ATR probe 61, is totally reflected and enters the hollow optical fiber (light receiving side) 65 'as reflected light. The optical fibers 65 and 65 ′ are installed corresponding to the incident angle of light. On the other hand, the other part of the optical system is provided in a sealing structure (housing) shown in FIG. The far ultraviolet light generated from the light source 66 is reflected by the diffraction grating 67 and enters the hollow optical fiber (projecting side) 65. The reflected light from the hollow optical fiber (light receiving side) 65 ′ is reflected by the mirror 68 and detected by the photodetector 69. Further, in order to exclude oxygen gas in the sealed structure, nitrogen gas that does not absorb in the far ultraviolet region is introduced from the inlet 70 and enters the hollow portions of the optical fibers 65 and 65 ′. And it goes out from the edge part shown by FIG.

なお、図9〜図13に種々の遠紫外測定装置の構造が示されているが、それらに含まれる構成要素は組み合わせることができる。たとえば、図12と図13に示す中空光ファイバは、図9、図10及び図11の構造においても使用できる。   In addition, although the structure of various deep ultraviolet measuring apparatuses is shown by FIGS. 9-13, the component contained in them can be combined. For example, the hollow optical fibers shown in FIGS. 12 and 13 can also be used in the structures of FIGS.

図14は、枚葉式の半導体洗浄システムにおけるヒドロキシルラジカル含有水供給装置の他の実施形態を示す。このヒドロキシルラジカル含有水供給装置は、本発明者らがこれまでに発明した水溶液の測定方法(特開2005−214863号公報)を利用した装置である。図14に示すように、洗浄ノズル41に洗浄液を移送するための配管L3の途中には、ヒドロキシルラジカル含有水が通過する透過率測定用セル50が設けられている。また、ヒドロキシルラジカル含有水供給装置には、紫外光源部51、受光部52、及び、信号処理部53が備えられている。紫外光源部41から照射される紫外線は、遠紫外光領域(100nm〜280nm)の波長の少なくとも一部を含んでおり、透過率測定用セル50、及び、その中を通過する洗浄液を透過する。透過率測定用セル50、及び、洗浄液を透過した光は、受光部52に入り、複数の波長に分光される。信号処理部53は、各測定波長での信号を演算して濃度を定量する。この装置としては、190nm〜280nmの波長で測定できる常用の分光装置を使用でき、例えば、島津製作所の紫外・可視分光分析計3100PCを使用することができる。   FIG. 14 shows another embodiment of the hydroxyl radical-containing water supply device in the single wafer semiconductor cleaning system. This hydroxyl radical-containing water supply apparatus is an apparatus that utilizes the method for measuring an aqueous solution (JP-A-2005-214863) invented so far by the present inventors. As shown in FIG. 14, a transmittance measuring cell 50 through which hydroxyl radical-containing water passes is provided in the middle of a pipe L <b> 3 for transferring the cleaning liquid to the cleaning nozzle 41. Further, the hydroxyl radical-containing water supply device includes an ultraviolet light source unit 51, a light receiving unit 52, and a signal processing unit 53. The ultraviolet rays emitted from the ultraviolet light source 41 include at least a part of the wavelength in the far ultraviolet region (100 nm to 280 nm), and pass through the transmittance measuring cell 50 and the cleaning liquid passing therethrough. The light that has passed through the transmittance measuring cell 50 and the cleaning liquid enters the light receiving section 52 and is split into a plurality of wavelengths. The signal processing unit 53 calculates the signal at each measurement wavelength and quantifies the concentration. As this apparatus, a conventional spectroscopic apparatus capable of measuring at a wavelength of 190 nm to 280 nm can be used. For example, an ultraviolet / visible spectroscopic analyzer 3100PC manufactured by Shimadzu Corporation can be used.

本発明において、得られた吸光度からのラジカル濃度の算出は、ラジカルモニタ136(例えば、上述した全反射減衰型遠紫外分光装置等)が行うこととしてもよく、ラジカルモニタ136から送信された吸光度を示すデータに基づいて、制御装置138が算出することとしてもよい。ラジカルモニタ136がラジカル濃度の算出を行う場合、算出結果がラジカルモニタ136から、制御装置138に送信されることとなる。また、ラジカル濃度を算出することなく、測定したラジカル水の吸光度に基づいて、ラジカル濃度の調整(例えば、オゾン発生装置122から発生させるオゾンガス量の調整、薬剤添加装置126から添加する薬剤量の調整、過酸化水素添加装置128から添加する過酸化水素の調整等)を行うこととしてもよい。この方法も、本発明の、ヒドロキシルラジカル濃度の定量結果に基づいて生成するヒドロキシルラジカル含有水のヒドロキシルラジカル濃度を調整すること、に含まれる。   In the present invention, the radical concentration can be calculated from the obtained absorbance by the radical monitor 136 (for example, the above-mentioned total reflection attenuation type far-ultraviolet spectroscopic device), and the absorbance transmitted from the radical monitor 136 can be calculated. The control device 138 may calculate based on the data shown. When the radical monitor 136 calculates the radical concentration, the calculation result is transmitted from the radical monitor 136 to the control device 138. Further, based on the measured absorbance of radical water without calculating the radical concentration, the radical concentration is adjusted (for example, adjustment of the amount of ozone gas generated from the ozone generator 122, adjustment of the amount of drug added from the drug addition device 126). Further, adjustment of hydrogen peroxide added from the hydrogen peroxide adding device 128 may be performed. This method is also included in the adjustment of the hydroxyl radical concentration of hydroxyl radical-containing water generated based on the quantitative result of the hydroxyl radical concentration of the present invention.

上述した実施形態では、本発明のヒドロキシルラジカル含有水供給装置を半導体洗浄システムに適用した場合について説明したが、本発明のヒドロキシルラジカル含有水供給装置は、この例に限定されず、例えば、フォトエッチング工程等で使用される処理液としてのヒドロキシルラジカル含有水を供給する装置であってもよい。また、本発明のヒドロキシルラジカル含有水供給装置は、上述したような、半導体材料の製造分野に限定されず、液晶表示装置等の製造分野において使用されてもよく、食品の殺菌洗浄、環境汚染物質の分解処理等の分野において使用されるものであってもよい。   In the above-described embodiment, the case where the hydroxyl radical-containing water supply device of the present invention is applied to a semiconductor cleaning system has been described. However, the hydroxyl radical-containing water supply device of the present invention is not limited to this example. The apparatus which supplies the hydroxyl radical containing water as a process liquid used at a process etc. may be sufficient. Further, the hydroxyl radical-containing water supply device of the present invention is not limited to the field of manufacturing semiconductor materials as described above, and may be used in the field of manufacturing liquid crystal display devices, etc. It may be used in the field of decomposition processing.

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、各手段等の具体的構成は、適宜設計変更可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。   The embodiment of the present invention has been described above, but only specific examples are illustrated, and the present invention is not particularly limited. The specific configuration of each unit and the like can be appropriately changed. The effects described in the embodiments of the present invention are only the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are limited to those described in the embodiments of the present invention. is not.

1 洗浄槽
2 ウエハ
3,4,5,6 濃度測定部
7 洗浄液
22 処理槽の壁面
21 ATRプローブ
22 洗浄槽の壁面
23 紫外光源
24 回折格子
25 光検出器
26 投光レンズ
27 投光レンズ
28 受光レンズ
29 Nガス入口
30 Nガス出口
31 密閉構造
41 洗浄ノズル
42 洗浄液
43 ウエハ
44 ウエハ回転ステージ
45、47 濃度測定部
46 洗浄液
50 透過率測定用セル
61 ATRプローブ
62 配管の壁面
65、65’ 中空光ファイバ
66 光源
67 回折格子
68 ミラー
69 光検出器
70 Nガス入口120 ヒドロキシルラジカル含有水供給装置
122 オゾン発生装置
124 オゾン溶解装置
126 薬剤添加装置
128 過酸化水素添加装置
130 薬剤濃度計
132 オゾン濃度計
134 収容槽
136 ラジカルモニタ
138 制御装置
140 酸素ガス
142 純水L1、L2、L3 配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cleaning tank 2 Wafer 3, 4, 5, 6 Concentration measurement part 7 Cleaning liquid 22 Wall surface 21 of a processing tank ATR probe 22 Wall surface 23 of a cleaning tank Ultraviolet light source 24 Diffraction grating 25 Light detector 26 Projection lens 27 Projection lens 28 Light reception Lens 29 N 2 gas inlet 30 N 2 gas outlet 31 Sealing structure 41 Cleaning nozzle 42 Cleaning liquid 43 Wafer 44 Wafer rotation stage 45, 47 Concentration measuring unit 46 Cleaning liquid 50 Transmittance measuring cell 61 ATR probe 62 Piping wall surface 65, 65 ′ Hollow optical fiber 66 Light source 67 Diffraction grating 68 Mirror 69 Photo detector 70 N 2 gas inlet 120 Hydroxyl radical-containing water supply device 122 Ozone generator 124 Ozone dissolution device 126 Drug addition device 128 Hydrogen peroxide addition device 130 Drug concentration meter 132 Ozone Densitometer 134 Containment tank 136 Radical monitor 138 140 oxygen gas 142 pure L1, L2, L3 pipe

Claims (1)

オゾンと、過酸化水素と、水溶性有機物、無機酸、前記無機酸の塩、及び、ヒドラジンからなる群より選択される少なくとも1種以上の添加物質とを純水に溶解させてヒドロキシルラジカル含有水を生成して供給するものであり、オゾンを発生させるオゾン発生装置と、過酸化水素を添加する過酸化水素添加装置と、前記添加物質を添加する薬剤添加装置とを有する生成手段と、
前記生成手段により生成されたヒドロキシルラジカル含有水の1以上の波長での吸光特性を測定することにより、ヒドロキシルラジカル濃度を定量する定量手段と、
前記定量手段によるヒドロキシルラジカル濃度の定量結果に基づいて、前記生成手段により生成するヒドロキシルラジカル含有水のヒドロキシルラジカル濃度を調整する濃度調整手段と、
過酸化水素を添加する前の初期オゾン濃度を測定するオゾン濃度計と、
前記添加物質を添加した後の添加物質濃度を測定する薬剤濃度計と、
過酸化水素を添加した後の最終オゾン濃度を測定するオゾン濃度計と、を備えるヒドロキシルラジカル含有水供給装置であって、
前記濃度調整手段における制御は、前記定量手段によるヒドロキシルラジカル濃度の定量結果が設定値の範囲内でないとき、
前記オゾン濃度計による初期オゾン濃度が、設定範囲内でない場合に、前記オゾン発生装置によるオゾン発生量を調節する制御を行ない、
初期オゾン濃度が設定範囲内の場合には、前記薬剤濃度計による添加物質濃度が設定範囲内でない場合に、前記薬剤添加装置による前記添加物質の添加量を調整する制御を行ない、
前記薬剤濃度計による添加物質濃度が設定範囲内の場合には、前記オゾン濃度計による最終オゾン濃度を設定値と比較して、前記過酸化水素添加装置による過酸化水素の添加量を調節する制御を含むヒドロキシルラジカル含有水供給装置。
Hydroxyl radical-containing water by dissolving ozone, hydrogen peroxide, water-soluble organic substance, inorganic acid, salt of inorganic acid, and at least one additive selected from the group consisting of hydrazine in pure water. Generating means comprising ozone generating device for generating ozone, hydrogen peroxide adding device for adding hydrogen peroxide, and drug adding device for adding the additive substance ,
A quantitative means for quantifying the hydroxyl radical concentration by measuring the light absorption characteristics at one or more wavelengths of the hydroxyl radical-containing water produced by the production means;
Based on the quantification result of the hydroxyl radical concentration by the quantification means, a concentration adjustment means for adjusting the hydroxyl radical concentration of hydroxyl radical-containing water produced by the production means,
An ozone concentration meter to measure the initial ozone concentration before adding hydrogen peroxide,
A drug concentration meter for measuring an additive substance concentration after adding the additive substance;
A hydroxyl radical-containing water supply device comprising an ozone concentration meter that measures the final ozone concentration after adding hydrogen peroxide,
The control in the concentration adjusting means, when the quantitative result of the hydroxyl radical concentration by the quantitative means is not within the set value range,
When the initial ozone concentration by the ozone concentration meter is not within a set range, control is performed to adjust the amount of ozone generated by the ozone generator,
When the initial ozone concentration is within the set range, if the additive substance concentration by the drug concentration meter is not within the set range, control is performed to adjust the addition amount of the additive substance by the drug addition device,
Control that adjusts the amount of hydrogen peroxide added by the hydrogen peroxide addition device by comparing the final ozone concentration by the ozone concentration meter with a set value when the concentration of the additive substance by the chemical concentration meter is within a set range Hydroxyl radical-containing water supply apparatus comprising:
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