JPH0712726A - 透過光測定用光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的構成の簡単な透過光測定用光学装置を
提供する。 【構成】 紫外域から赤外域にわたる光を照射する単一
のハロゲンランプ２からの光が単一のフローセル１を透
過した後、ダイクロイックミラー３に入射して、紫外波
長領域と赤外波長領域とに分離される。そして、紫外光
ＵＶは、紫外バンドパスフィルタ４を透過し、紫外光に
感度のある検出器５に入射することによりその光強度が
測定され、赤外光ＩＲは、赤外バンドパスフィルタ６を
透過し、赤外光に感度のある検出器７に入射することに
よりその光強度が測定されるので、光源とフローセルと
を各々単一で構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体洗浄装置等にお
いて薬液の濃度を測定する際に使用される透過光測定用
光学装置に係り、特に薬液を透過する紫外光と赤外光の
各々の光の強度（以下、透過光強度と称する）を測定す
る透過光測定用光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の透過光測定用光学装置の概略構成
を、例えば特開平４−２４９７４８号公報に開示された
装置を例に採って説明する。この種の装置を使用して濃
度測定される薬液、例えば半導体基板の洗浄液は、一般
に、アンモニア・過酸化水素、塩酸・過酸化水素、フッ
酸（ＨＦ）溶液の３種類であり、各洗浄液の成分濃度を
求めるために、紫外光と赤外光との各々の透過光強度が
測定される。以下、図３を参照して具体的に説明する。

【０００３】図３は、透過光測定用光学装置の概略構成
を示す図である。図中、符号１０１は半導体洗浄装置の
流体供給管に継合された透過光測定用フローセルであ
る。このフローセル１０１には、上述したような洗浄液
１０２がポンプにより圧送される。そして、圧送された
洗浄液１０２は、流路１０３と流路１０４との２つの流
路に分岐される。各流路１０３，１０４には、洗浄液１
０２を透過する紫外光と赤外光の各々の透過光強度を測
定するために、絞り込まれた狭い光透過性の流路１０３
ａ，１０４ａ（以下、セル部と称する）がある。

【０００４】一方の流路１０３のセル部１０３ａには、
紫外光を含む光を放射する重水素ランプ等の紫外光源１
１０が配設される。この紫外光源１１０の前面には、放
射光から所望波長の紫外光を選択するフィルタ１１１が
置かれ、これを透過した紫外光ＵＶは、セル部１０３ａ
を透過する際に洗浄液１０２で一部吸収され、吸収され
ない透過光が紫外光検出器１１２に入射し、その光強度
が測定される。他方の流路１０４のセル部１０４ａに
は、赤外光を含む光を放射するハロゲンランプ等の赤外
光源１２０が配設される。この赤外光源１２０の前面に
は、放射光から赤外光を選択するフィルタ１２１が置か
れ、これを透過した赤外光ＩＲは、セル部１０４ａを透
過する際に洗浄液１０２で一部吸収され、吸収されない
透過光が赤外光検出器１２２に入射し、その光強度が測
定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、上述した従来装置は、紫外光と赤外光
の透過光強度を測定するために、二つのセル部を設け、
各セル部に個別の光源を備えているので、部品点数、組
立工数が増え、また光学系が大きくなるという問題点が
ある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、薬液を透過する紫外光と赤外光の各々
の透過光強度を測定することができる比較的構成の簡単
な透過光測定用光学装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、本発明に係る透過光測定用光学装置は、薬液を透過
する紫外光および赤外光の光の強度をそれぞれ測定する
透過光測定用光学装置において、光透過性の部材からな
り、特定幅の間隙に前記薬液の流入を受けるセル部と、
前記セル部に光を照射するハロゲンランプと、前記セル
部を透過した前記照射光のうち、紫外領域の光を含む紫
外光と赤外領域の光を含む赤外光とを分離する光分離手
段と、分離された前記紫外光のうち、特定紫外領域に属
する特定紫外光を選択する紫外フィルタ手段と、前記特
定紫外領域に分光感度を有し、前記特定紫外光の光強度
を検出する紫外光検出手段と、分離された前記赤外光の
うち、特定赤外領域に属する特定赤外光を選択する赤外
フィルタ手段と、前記特定赤外領域に分光感度を有し、
前記特定赤外光の光強度を検出する赤外光検出手段とを
備えたものである。

【０００８】

【作用】本発明の作用は次のとおりである。すなわち、
ハロゲンランプから放射された照射光は、セル部及び薬
液を透過して、光分離手段に入射する。ハロゲンランプ
からの照射光は、紫外から赤外領域をカバーしており、
光分離手段によって紫外光と赤外光とに分離される。分
離された紫外光のうち、特定紫外領域に属する特定紫外
光のみが紫外フィルタ手段によってさらに選択され、こ
の特定紫外光の光強度が紫外光検出手段によって検出さ
れる。一方、分離された赤外光のうち、特定赤外光領域
に属する特定赤外光のみが赤外フィルタ手段によってさ
らに選択され、この特定赤外光の光強度が赤外光検出手
段によって検出される。ここでは、セル部及び薬液を透
過した後に、照射光を紫外光と赤外光とに分離するの
で、単一のハロゲンランプ（光源）及びセル部を用い
て、紫外光及び赤外光の透過光強度を測定することがで
きる。なお、ハロゲンランプからの照射光は紫外領域に
ついて光強度が微弱であるが、紫外光検出手段が特定紫
外領域に分光感度を有するので、セル部及び薬液を透過
した特定紫外光の光強度を充分に検出する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る透過光測定用
光学装置の概略構成を示す図である。図中、符号１は、
半導体洗浄装置の流体供給管などに継合されたフローセ
ルである。このフローセル１には、アンモニア・過酸化
水素、塩酸・過酸化水素、フッ酸溶液などの洗浄液１０
２がポンプにより圧送される。そして、圧送された洗浄
液１０２は、透過光強度測定のために所定の幅（例え
ば、２ｍｍ）に絞り込まれた光透過性のセル部１ａに流
入する。

【００１０】セル部１ａに光を照射するための光源とし
ては、紫外から赤外までの波長範囲の光を含む、ハロゲ
ンランプ２が用いられ、ハロゲンランプ２からの照射光
はコリメートレンズ１１によりコリメートされる。この
ハロゲンランプ２とコリメートレンズ１１との間に、赤
外光を安定して測定するために光を見かけ上周期的に点
滅させるためのチョッピング用セクター８を配設してい
る。このチョッピング用セクター８は、例えば複数個の
スリットが径方向に形成された回転円板で構成されてい
る。後述する赤外光検出器７は熱的影響を受けやすいの
で、遮光状態で赤外検出器７の暗電流（基準電流）を測
定し、光照射状態で測定された光電流から前記暗電流を
差し引くことにより、赤外光を精度よく測定している。

【００１１】なお、照射光のチョッピングは、上述した
ようなチョッピング用セクター８によるものに限らず、
ハロゲンランプ２を変調することによって行なってもよ
い。また、チョッピング用セクター８は、ハロゲンラン
プ２と赤外光検出器７との間であれば、どこに配置して
もよい。さらに、チョッピング用セクター８が光を見か
け上点滅させている周期と赤外光検出器７の検出周期と
を同期させ、不要なノイズを除くロックイン検出法を採
用しても実施可能である。

【００１２】ハロゲンランプ２からの照射光がセル部１
ａを透過する際、この光に含まれる紫外光と赤外光は、
洗浄液の成分濃度に応じて、それぞれ固有の光量だけ洗
浄液に吸収される。セル部１ａを透過した光は、照射光
の光路に対してほぼ４５度の角度で配設されたダイクロ
イックミラー３に入射する。このダイクロイックミラー
３は、紫外波長領域の光を反射して残りの可視・赤外波
長領域の光を透過する。

【００１３】ダイクロイックミラー３によって反射され
た紫外波長領域の光は、所定の波長範囲の紫外光を選択
透過する紫外バンドパスフィルタ４によって、さらに波
長領域が選択される。紫外バンドパスフィルタ４を透過
した紫外光ＵＶは、集光レンズ１２を介して、紫外光に
対する感度が高いＧａＰ等からなる半導体素子または紫
外用光電管で構成される紫外光検出器５に入射し、その
光強度が検出される。

【００１４】一方、ダイクロイックミラー３を透過した
可視・赤外波長領域の光は、所定の波長範囲の赤外光を
選択透過する赤外バンドパスフィルタ６によって、さら
に赤外光の波長領域が選択される。赤外バンドパスフィ
ルタ６を透過した赤外光ＩＲは、集光レンズ１３を介し
て、赤外光に対する感度が高いＰｂＳやＧａＡｓＰ等か
らなる半導体素子で構成される赤外光検出器７に入射
し、その光強度が検出される。熱的変動を軽減するため
に、赤外検出器７を冷却するのが好ましい。

【００１５】なお、コリメートレンズ１１及び集光レン
ズ１２，１３の硝材としては、紫外光及び赤外光を良好
に透過する石英が用いられる。ここで、紫外光の測定波
長は２７０ｎｍ〜３１０ｎｍが好適であり、紫外バンド
パスフィルタ４の選択波長域（中心波長値）を２７０ｎ
ｍ〜３１０ｎｍに設定するのがよい。一方、赤外光の測
定波長は２１００ｎｍ〜２３００ｎｍが好適であり、赤
外バンドパスフィルタ６の選択波長域（中心波長値）を
２１００〜２３００ｎｍに設定するのがよい。望ましく
は、紫外光の測定波長を２９０ｎｍ、赤外光の測定波長
を２２１０ｎｍとすると、各測定波長の洗浄液に対する
単位濃度・単位光路長の吸光度がほぼ等しくなるので、
紫外光と赤外光に対する薬液の吸光度を各々精度よく測
定することができる。このとき、セル部１ａの光路長は
洗浄液の濃度に適した値にするのが好ましい。例えば、
洗浄液の濃度が約２％とすると、光路長は、２ｍｍに設
定される。

【００１６】上記の構成においては、ハロゲンランプ２
から放射された照射光が、セル部１ａ及び薬液を透過し
てから、ダイクロイックミラー３によって、紫外波長領
域の光と可視・赤外波長域の光とに分離されるため、単
一のハロゲンランプ２（光源）及びセル部１ａのみで、
紫外光及び赤外光の透過光強度測定を可能としている。
また、紫外バンドパスフィルタ４及び赤外バンドパスフ
ィルタ６によって紫外光及び赤外光の測定波長がそれぞ
れ選択され、この選択された波長に対する分光感度を有
する紫外光検出器５及び赤外光検出器７を採用している
ので、透過光強度を効果的に検出する。特に、ハロゲン
ランプ２からの照射光は紫外領域については光強度が微
弱であるにも拘らず、上記の構成により、セル部１ａ及
び薬液を透過した紫外光の光強度を充分に検出すること
ができる。

【００１７】この透過光測定用光学装置による洗浄液の
成分濃度の測定は、紫外光検出器５および赤外光検出器
７の各出力信号（透過光強度）が、図示しない濃度演算
装置に取得されることにより行なわれる。例えば、濃度
演算装置は、紫外光検出器５および赤外光検出器７から
洗浄液の各透過光強度および純水の透過光強度をそれぞ
れ取得し、まず、純水に対する洗浄液の紫外光および赤
外光の各々の光透過率を求める。次に、これらの光透過
率と予め濃度演算装置の記憶部に保存されている洗浄液
の紫外光および赤外光の各吸光度およびセル長とに基づ
いて、洗浄液の成分濃度を算出する。

【００１８】なお、本発明に係る透過光測定用光学装置
は、光源部・フローセル部・測光部のように各々機能的
に分離し、各部の投光部・受光部を光ファイバーによっ
て接続することにより光源部・フローセル部・測光部を
配置自在な光学装置とすることもできる。図２は、上記
の透過光測定用光学装置の概略構成を示す図である。

【００１９】ハロゲンランプ２、コリメートレンズ５
１、チョッピング用セクター８及び集光レンズ５２を含
む光源部１０と、コリメートレンズ５３、所定の光路長
をもつフローセル１及び集光レンズ５４からなるフロー
セル部２０と、コリメートレンズ５５、ダイクロイック
ミラー３、紫外バンドパスフィルタ４、集光レンズ５
６、紫外検出器５、赤外バンドパスフィルタ６、集光レ
ンズ５７及び赤外検出器７を備えた測光部３０とが、各
々配置自在にユニット毎に分離されている。各々のユニ
ットの投光部、受光部には光ファイバーコネクタ４１を
介して光ファイバー４０が接続されており、図１の装置
と同等の作用を呈する。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、光源とセル部とを各々単一で構成することが
できる。その結果、装置の部品点数、組立工数が減り、
比較的小型の透過光測定用光学装置を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る透過光測定用光学装置
の概略構成を示す図である。

【図２】本発明の別実施例に係る装置の概略構成を示す
図である。

【図３】従来装置の概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１ … フローセル ２ … ハロゲンランプ ３ … ダイクロイックミラー ４ … 紫外バンドパスフィルタ ５ … 紫外光検出器 ６ … 赤外バンドパスフィルタ ７ … 赤外光検出器 ８ … チョッピング用セクター １０ … 光源部 ２０ … フローセル部 ３０ … 測光部 ４０ … 光ファイバー ４１ … 光ファイバーコネクタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薬液を透過する紫外光および赤外光の光
   の強度をそれぞれ測定する透過光測定用光学装置におい
   て、 光透過性の部材からなり、特定幅の間隙に前記薬液の流
   入を受けるセル部と、 前記セル部に光を照射するハロゲンランプと、 前記セル部を透過した前記照射光のうち、紫外領域の光
   を含む紫外光と赤外領域の光を含む赤外光とを分離する
   光分離手段と、 分離された前記紫外光のうち、特定紫外領域に属する特
   定紫外光を選択する紫外フィルタ手段と、 前記特定紫外領域に分光感度を有し、前記特定紫外光の
   光強度を検出する紫外光検出手段と、 分離された前記赤外光のうち、特定赤外領域に属する特
   定赤外光を選択する赤外フィルタ手段と、 前記特定赤外領域に分光感度を有し、前記特定赤外光の
   光強度を検出する赤外光検出手段と、 を備えたことを特徴とする透過光測定用光学装置。