(57)【要約】【課題】  微細気泡を含む液体の溶存ガス濃度を、正確に測定することできる液体中溶存ガス濃度測定装置、液体中溶存ガス濃度測定方法、基板処理装置、および基板処理方法を提供する。【解決手段】  微細気泡含有液体Ｌを生成する微細気泡発生器３と、微細気泡発生器３で生成した微細気泡含有液体Ｌを貯留タンク１と濃度測定機構５とに分岐して供給する配管とを有し、前記濃度測定機構は５、排気管Ｐ９と濃度計５０を有し、濃度計５０の測定値に基づいて微細気泡発生器３に供給する気体の量を制御することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細気泡含有液体を生成する微細気泡発生器と、
前記微細気泡発生器で生成した微細気泡含有液体を貯留タンクと濃度測定機構とに分岐して供給する配管とを有し、
前記濃度測定機構は、排気管と濃度計を有し、
前記濃度計の測定値に基づいて前記微細気泡発生器に供給する気体の量を制御することを特徴とする液体中溶存ガス濃度測定装置。
【請求項２】
微細気泡含有液体を基板の表面に供給して前記基板の処理を行う基板処理装置であって、
前記微細気泡含有液体中の溶存ガス濃度を測定する液体中溶存ガス濃度測定装置を有し、
前記液体中溶存ガス濃度測定装置は、排気管と濃度計とを備えた濃度測定機構を有し、
前記濃度測定機構において測定した測定値は、前記基板に供給する微細気泡含有液体に含まれる溶存ガス濃度を制御するために用いられることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
液体に気体を供給することによって微細気泡含有液体を生成する微細気泡発生ステップと、
前記微細気泡発生ステップにて生成した微細気泡含有液体を貯留タンクと濃度測定機構とに分岐して供給するステップと、
前記濃度測定機構にて排気をした後に濃度測定を行なうステップと、
前記濃度測定を行なうステップにおいて得られた測定値に基づいて前記微細気泡発生ステップで供給する気体の量を制御することを特徴とする微細気泡含有液体中溶存ガス濃度測定方法。
【請求項４】
微細気泡含有液体を基板の表面に供給して前記基板の処理を行う基板処理方法であって、
前記微細気泡含有液体中の溶存ガス濃度を測定する微細気泡含有液体中溶存ガス濃度測定ステップと、
前記微細気泡含有液体中溶存ガス濃度測定ステップは、排気を行なうステップの後に溶存ガス濃度測定を行なうステップを有し、
前記溶存ガス濃度測定ステップにおいて測定した測定値を前記基板に供給する微細気泡含有液体に含まれる溶存ガス濃度を制御するステップと、
を有することを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、液体中溶存ガス濃度測定装置、液体中溶存ガス濃度測定方法、基板処理装置、および基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板や液晶用基板等に対する洗浄その他の処理工程において、微細気泡を含む液体によって処理を行う技術が用いられている。ここで、微細気泡とは、マイクロバブルやマイクロナノバブル、ナノバブルなどの概念を含む気泡である。たとえば、マイクロバブルは１０μｍ〜数十μｍの直径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは数百ｎｍ〜１０μｍの直径を有する気泡であり、ナノバブルは数百ｎｍ以下の直径を有する気泡である。
【０００３】
微細気泡を含む液体を処理に用いるにあたっては、液体中の溶存ガス濃度によって処理の効率等が変わってくる。このため、最も好適な処理を行うため、タンク内に貯留された液体の溶存ガス濃度をガス濃度測定器をによって測定し、その測定値に基づいて溶存ガス濃度を制御することがある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３５８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液体中に含まれる気泡の中には、例えばマイクロバブルやそれより直径が大きいものも含まれており、このような直径の大きな気泡は、液体中の溶存ガス濃度を測定するときに、測定の妨げになることがある。たとえば、タンクの一方の壁側に設けた投光部より投光し、他方の壁側に設けた受光部で受光した光量によって溶存ガス濃度を測定するタイプのガス濃度測定器にて液体中の溶存ガス濃度を測定する場合、液体中に直径の大きな気泡が存在すると、投光部からの光がその気泡に当たって大きく乱反射することで受光部での受光量が減少し、濃度が濃いと誤判断したり、電極を用いて濃度測定を行なうタイプの場合は、感応部である電極の周辺に気泡が付着して覆ってしまうため測定の妨げになるなど、気泡の存在によって測定が正確に行えないことになる。
【０００６】
本発明は、微細気泡を含む液体の溶存ガス濃度を、正確に測定することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体中溶存ガス濃度測定装置は、
微細気泡含有液体を生成する微細気泡発生器と、
前記微細気泡発生器で生成した微細気泡含有液体を貯留タンクと濃度測定機構とに分岐して供給する配管とを有し、
前記濃度測定機構は、排気管と濃度計を有し、
前記濃度計の測定値に基づいて前記微細気泡発生器に供給する気体の量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、微細気泡を含む液体の溶存ガス濃度を、正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一の実施形態の液体中溶存ガス濃度測定装置の概略を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の液体中溶存ガス濃度測定装置が有する気泡除去機構部の概略を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施形態の液体中溶存ガス濃度測定装置が有する濃度測定部の概略を示す図である。
【図４】本発明の実施形態である液体中溶存ガス濃度測定装置を用いた基板処理装置の概略を示す図である。
【図５】本発明の第二の実施形態の液体中溶存ガス濃度測定装置の概略を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施形態の液体中溶存ガス濃度測定装置が有する濃度測定タンクの概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第一の実施形態の液体中溶存ガス濃度測定装置の概略を示す図である。
【００１２】
ここに示す液体中溶存ガス濃度測定装置１００は、その後の工程に処理液として用いる微細気泡含有液体Ｌを貯留する上方が開放された貯留タンク１と、貯留タンク１中の液体に微細気泡を含む微細気泡含有液体Ｌを供給するノズル２と、配管Ｐ１、Ｐ２を介してノズル２に供給する微細気泡含有液体Ｌを生成する微細気泡発生器３と、バルブＶ１を有する配管Ｐ４を介して気体を微細気泡発生器３に供給する気体供給源４と、バルブＶ３を有する配管Ｐ２２を介して微細気泡発生器３に処理液を供給する処理液供給源４０を有する。気体供給源４から供給される気体としては、オゾンガスなどが、また処理液供給源４０から供給される処理液としては純水などの液体があげられるが、これに限定されるものではない。
【００１３】
さらに、貯留タンク１と微細気泡発生器３は、バルブＶ２を有する配管Ｐ５を介して接続されている。つまり、貯留タンク１内の液体Ｌは、配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ５を介して循環供給が可能となっている。配管Ｐ１は、途中でノズル２側に接続される配管Ｐ２に分岐するが、気泡除去機構部５ａに接続されている。この気泡除去機構部５ａの詳細は後述するが、気泡除去機構部５ａは配管Ｐ３を介して濃度測定部５ｂに接続される。この濃度測定部５ｂの具体的な構成についても後述するが、本実施形態では、この気泡除去機構部５ａと濃度測定部５ｂは濃度測定機構を構成する。
【００１４】
貯留タンク１内に貯留された微細気泡含有液体Ｌは、バルブＶ４を有する配管Ｐ６を介して、処理装置、例えば洗浄装置のノズルに供給されるようになっている。なお、すべてのバルブの開閉、気体供給源４からの気体の供給量の調節は、すべて制御部７が行なうとともに、濃度測定部５ｂによる測定結果は制御部７に入力されるようになっている。
【００１５】
次に、気泡除去機構部５ａおよび濃度測定部５ｂの構造について説明する。
【００１６】
図２は、本発明の第一の実施形態の液体中溶存ガス濃度測定装置が有する気泡除去機構部５ａの概略を示す図である。
【００１７】
気泡除去機構部５ａは、密閉状態可能な容器５ａ１を有する。容器５ａ１の上面部には、上述の配管Ｐ１と、配管Ｐ３が密封貫通する状態で設けられる。そこで、配管Ｐ１経由で容器５ａ１内に供給される微細気泡含有液体Ｌは、配管Ｐ３経由で図示しないポンプなどの駆動源によって濃度測定部５ｂに送られる。ここで、不図示のバルブの制御などによって、容器５ａ１に対して配管Ｐ１から供給される微細気泡含有液体Ｌの供給動作（供給量や供給／停止タイミング等）と、容器５ａ１から配管Ｐ３を介して濃度測定部５ｂに供給される微細気泡含有液体Ｌの供給動作の調整により、容器５ａ１内の上方部には気相空間が生じるように調整される。そのために、容器側面などに液面センサを設けるようにしても良い。そしてこの容器５ａ１には、気相空間に開口する配管Ｐ１０が設けられ、その一端は貯留タンク１に貯留される微細気泡含有液体Ｌの面下に位置づけられる。また、容器５ａ１内において、配管Ｐ３の開放端は、容器５ａ１の底部近くに位置づけられる。
【００１８】
濃度測定部５ｂは、図３に表すように密閉状態の容器５ｂ１を有する。容器５ｂ１の上面部には、上述の配管Ｐ３が、側面部には、貯留タンク１と接続された、バルブＶ６を有する配管Ｐ７、下面部には排液するためのバルブＶ７を有する配管Ｐ８が設けられている。この濃度測定部５ｂは、光散乱式で液体中の濃度を測定する濃度計５０を内蔵しており、投光部５０ａと受光部５０ｂを有しており、受光部５０ｂは投光部５０ａから照射された測定光（可視光）を受光して、その受光量によって、濃度測定部５ｂ内の微細気泡含有液体Ｌ中の溶存ガス濃度を測定する。なお、バルブＶ６、７は、上述のバルブＶ１〜４と同様、制御部７によってその開閉が制御されている。また、バルブＶ６の制御などによって、容器５ｂ１に対して配管Ｐ３から供給される微細気泡含有液体Ｌの供給動作（供給量や供給／停止タイミング等）に対する、容器５ｂ１から配管Ｐ７を介して貯留タンク１に戻される微細気泡含有液体Ｌの供給動作の調整により、容器５ｂ１内には所定高さの液面が維持されるように調整される。そのために、容器側面などに液面センサを設けるようにしても良い。
【００１９】
次に、液体中溶存ガス濃度測定装置１００を用いた測定手順について説明する。
【００２０】
まず、制御部７は、バルブＶ１〜Ｖ３を開けて、微細気泡発生器３に対し、気体供給源４から気体（たとえばオゾンガス）を供給し、処理液供給源４０から液体（たとえば純水）を供給する。微細気泡発生器３は、供給された液体と気体とを旋回させることによって微細気泡を生成するなど、公知の微細気泡発生装置の構造を有しており、オゾンガスバブルを含む純水（微細気泡含有液体Ｌ）を生成する。
【００２１】
微細気泡発生器３で生成された微細気泡含有液体Ｌは、その一部は配管Ｐ１を介して気泡除去機構部５ａに供給され、残りは配管Ｐ１及びそこから分岐する配管Ｐ２を介してノズル２に供給され、ノズル２から貯留タンク１に供給される。
【００２２】
配管Ｐ２から貯留タンク１内に貯留された微細気泡含有液体Ｌは、バルブＶ２を介して配管Ｐ５から微細気泡発生器３に戻され、微細気泡発生器３と貯留タンク１の間で微細気泡含有液体Ｌの循環供給がなされる。
【００２３】
一方、配管Ｐ１から気泡除去機構部５ａに供給された微細気泡含有液体Ｌは、気泡除去機構部５ａで余剰気体や測定の妨げになる大きな気泡を除去したあと、配管Ｐ３を介して濃度測定部５ｂに供給される。すなわち、気泡除去機構部５ａが有する容器５ａ１は、密閉状態可能な小さなタンクになっており、供給された微細気泡含有液Ｌに含まれる、マイクロバブルなどの大きな気泡はすぐに液面に浮上する。浮上した気泡は余剰気体となって、気泡除去機構部５ａの上部に溜まり、この溜まった余剰気体は、配管Ｐ１０を介して貯留タンク１内の液体内に排気される。
【００２４】
濃度測定部５ｂに供給された、大きな気泡の除去された液体（以下、液体Ｌ１）は容器５ｂ１内に貯留され、濃度計５０によってオゾンガスの溶存ガス濃度測定が行なわれる。この液体Ｌ１中には、ナノバブル等の径の小さな気泡は含まれているものの、測定の妨げになるようなマイクロバブル等の径の気泡は気泡除去機構部５ａにて除去されているため、ほとんど含まれていない。なお、バルブＶ６が制御されることで、容器５ｂ１内には所定高さの液面が維持されるように調整されることは既述したとおりである。
【００２５】
貯留タンク１と微細気泡発生器３との間で微細気泡含有液体Ｌの循環が繰り返されるにつれて、貯留タンク１内の微細気泡含有液体Ｌの溶存ガス量（濃度）は上昇していく。これに伴い、濃度測定部５ｂの濃度計５０の値も上昇していく。この循環を一定時間繰り返すと、濃度計５０の測定値は、ある値以上は上昇しなくなる。このとき、制御部７は、貯留タンク１内の液体中の気体溶存量は、飽和溶解量に達していると見なす。
【００２６】
ところで、ナノバブルなどの微細気泡は、気泡内の圧力が大気圧に比べて高いため、液体の飽和溶解量を超えて気体を溶解させることが可能となる特性を有していることが知られている。したがって、上述の飽和溶解量に達したとみなされたときの濃度計５０の値があらかじめ設定した（希望する）溶存ガス濃度を下回る場合、制御部７は、気体供給源４からの気体濃度（オゾンガス濃度）を増やすことによって、より多くの微細気泡を含ませた液体を貯留タンク１に供給し、貯留タンク１内に貯留される液体の溶存ガスの濃度を高めることができる。
【００２７】
すなわち、制御部７は、まず気体供給源４から初期設定の圧力で気体を微細気泡発生装置３に供給を開始する。濃度計５０によって得られた測定値は、時間の経過とともに上昇していくが、その後、一定の値から上昇しなくなる（頭打ちとなる）と、その値と、予め設定した溶存ガス濃度とを比較して、ガス供給濃度の増減の必要性を判断し、気体供給源４から供給する気体の供給濃度を調整し決定する。気体供給源４からの供給濃度を調節した後、濃度計５０の測定値が再び変動しなくなるまで上記の工程を繰り返し行い、溶存ガス濃度の測定を続ける。制御部７は、濃度計５０の測定値が再度一定値に落ち着いたときのその測定値が、あらかじめ設定した（希望する）溶存ガス濃度と比較し、許容範囲内になったことを確認すると、制御部７は、バルブＶ４を開き、後述する基板処理装置２００への微細気泡含有液体Ｌの供給を開始する。このとき、バルブＶ２を閉めるようにしても良いが、開状態を維持しておき、微細気泡発生器３と貯留タンク３との間で液体を循環させるようにしても良い。
【００２８】
このように、上記した実施形態では、微細気泡を含む液体の溶存ガス濃度を測定するにあたり、配管を分岐させて微細気泡含有液体Ｌを気泡除去機構部５ａ、濃度測定部５ｂに供給して溶存ガス濃度を測定するように構成した。微細気泡を含む液体は、気泡除去機構部５ａに供給されることで、マイクロバブルのような、ナノバブルやマイクロバブルと比較して直径の大きいバブルが取り除かれる。これによって、濃度測定部５ｂにおいては、気泡の存在による誤検出が防止され、正確に液体中の溶存ガス濃度を測定することができる。
【００２９】
次に、液体中溶存ガス濃度測定装置１００を用いた基板処理装置２００について、説明する。
【００３０】
図４は、上述した液体中溶存ガス濃度測定装置を用いた基板処理装置の概略を示す図である。
【００３１】
基板処理装置は、基板の表面の洗浄や、現像、剥離、研磨などさまざまな処理を行う処理装置が想定されるが、ここでは基板の洗浄を例に挙げて説明する。
【００３２】
洗浄対象物である基板Ｗは、保持部材８の上に載置されている。保持部材８は、回転軸８ａを中心に回転可能であり、載置された基板Ｗは回転しながら処理液がかけられて洗浄される。基板Ｗの上方には供給部９が備えられており、貯留タンク１に貯留された処理液としての微細気泡含有液体Ｌが基板に向かって供給される。
【００３３】
供給された処理液（微細気泡含有液体Ｌ）は、処理に好適な溶存ガス濃度を有する微細気泡を含む液体であるので、処理を効率液に行なうことができる。
【００３４】
次に、本発明の第二の実施形態の液体中溶存ガス濃度測定装置３００について説明する。
【００３５】
図５は、本発明の第二の実施形態の液体中溶存ガス濃度測定装置３００の概略を示す図である。なお、前述の第一の実施形態と同一の部品については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００３６】
第一の実施形態との違いは、濃度測定機構としての気泡除去機構部５ａと濃度測定部５ｂとを一体化した点である。
【００３７】
図５に示すように、配管Ｐ１は、前述の第一の実施形態の液体中溶存ガス濃度測定装置と同様、途中で配管Ｐ２に分岐し、分岐した配管Ｐ２は、第一の実施形態と同様、ノズル２に接続されるが、濃度測定部５に接続されている。
【００３８】
図６は、濃度測定部５の概略を示す図である。
【００３９】
濃度測定部５は、密閉状態可能な容器６０を有する。容器６０の上面部には、微細気泡発生器３で生成された微細気泡含有液体Ｌを供給する配管Ｐ１がバルブＶ９を介して接続されている。バルブＶ９は、制御部７によって開閉制御される。また、容器６０には、第一の実施形態と同様の濃度計５０が内蔵されており、この測定結果は、第一の実施形態と同様、制御部７へ送られる。また、容器６０の上部空間に形成される気相空間が形成されるように、バルブＶ６、９などの制御などにって容器６０に対して配管Ｐ１から供給される微細気泡含有液体Ｌの供給動作と、容器６０から配管Ｐ７を介して貯留タンク１に戻される微細気泡含有液体Ｌの供給動作の調整される。そしてこの容器６０には、気相空間に開口する配管Ｐ１１が設けられ、その一端は貯留タンク１に貯留される微細気泡含有液体Ｌの面下に位置づけられる。
【００４０】
次に、図５に示す液体中溶存ガス濃度測定装置３００を用いた測定手順について説明する。
【００４１】
まず制御部７は、まず全てのバルブを閉めた状態から、バルブＶ１〜Ｖ３を開けて、微細気泡発生器３に対し、気体供給源４から気体（たとえばオゾンガス）を供給し、処理液供給源４０から液体（たとえば純水）を供給する。微細気泡発生器３にて生成された微細気泡含有液体Ｌは貯留タンク１に供給され、そして貯留される。貯留タンクに貯留された微細気泡含有液体Ｌは、バルブＶ２を介して配管Ｐ５から微細気泡発生器３に戻され、この循環を一定時間繰り返す（この循環に要する時間は、使用する貯留タンクの容量等によって変わるため、予め実験によって求めておく。）。一定時間が経過すると、バルブＶ９を開いて、微細気泡発生器３にて生成された微細気泡混合液体Ｌを、配管Ｐ１を介して濃度測定部５が有する容器６０に供給する。
【００４２】
図６に示すように、制御部７の制御により、配管Ｐ１からの微細気泡含有液体Ｌの供給は、予め定めた一定時間が経過するまで行なわれる。この時間設定は、容器６０の容量に応じて、予め実験によって求めておいても良いし、容器６０に液面高さを検知することができるセンサを設けるようにしても良い。一定時間が経過すると、制御部７はバルブＶ９を閉め、そのままの状態で一定時間放置する。この放置時間の間に、容器６０内に溜められた微細気泡含有液体Ｌに含まれる大きな泡は浮上してくる。浮上した気泡は余剰気体となって、容器上部の気相空間に溜まる。この溜まった余剰気体は、配管Ｐ１１を介して貯留タンク１内の液体内に排気される。
【００４３】
上述した放置時間の放置により、容器６０内に貯留された微細気泡含有液体Ｌからは、マイクロバブルなどの大きな気泡が除去された液体Ｌ１となる。
【００４４】
制御部７は、濃度計５０を作動させて液体Ｌ１の溶存ガス濃度を測定する。
【００４５】
次に、バルブＶ６を開いて容器６０内の液体を貯留タンク１に戻す。
【００４６】
さらに所定時間が経過すると、バルブＶ６を閉め、バルブＶ９を開き、容器６０内に所定の液面となるまで微細気泡発生器３にて生成された微細気泡含有液体Ｌを供給する。その後の一定時間の放置、濃度計５０を作動させての液体Ｌ１の溶存ガス濃度測定、容器６０内の液体の貯留タンク１への戻しは、上述したとおりである。
【００４７】
制御部７は、この測定を一定時間ごとに繰り返し行い、第一の実施形態と同様、測定値の上昇がみられなくなったときに、制御部７はこの測定値と、予め設定した溶存ガス濃度とを比較して、気体供給源４からの気体濃度（オゾンガス濃度）の増減の必要性を判断し、気体供給源４を制御するが、これらについては先に述べた第一の実施形態と同様である。
【００４８】
制御部７は、濃度計５０の測定値が次工程で用いる処理液として好適な溶存ガス濃度に達したと判断したら、バルブＶ４を開き、基板処理装置２００への微細気泡含有液体Ｌの供給を開始する。
【００４９】
この第二の実施形態においても、配管を分岐させて微細気泡含有液体Ｌを濃度測定部５の容器６０に供給した後、マイクロバブルのような、ナノバブルやマイクロバブルと比較して直径の大きいバブルが取り除かれる所定時間だけ放置するようにした。そして、この放置後に溶存ガス濃度の測定をすることによって、第一の実施形態と同様の効果が得られるとともに、第一の実施形態の液体中溶存ガス濃度測定装置１００が有する気泡除去機構部５ａと濃度測定部５ｂを一つの濃度測定部５で賄うことができるので、装置設置場所の削減を図ることもできる。
【００５０】
なお、上記実施形態においては、使用する液体を純水、気体をオゾンガスとして説明したが、これに限らず、次工程の処理に用いることができる液体と気体の組み合わせであれば良い。
【００５１】
また、上記実施形態において、容器５ｂ１や容器６０に供給された微細気泡含有液体Ｌは、溶存ガス濃度の測定後、配管Ｐ８を介して排液するようにしても良い。
【００５２】
また、上記実施形態においては、濃度計５０は、投光部５０ａと受光部５０ｂとを有する構造のものを例に示したが、これに限らず、液体中の溶存ガス濃度を測定できる公知の濃度計であれば良い。
【符号の説明】
【００５３】
１            貯留タンク
２            ノズル
３            微細気泡発生器
４            気体供給源
５            ガス濃度測定タンク
６            排気管
７            制御部
８            保持部
８ａ          回転軸
５０          ガス濃度計
１００        微細気泡含有液中溶存ガス濃度測定装置
２００        基板処理装置
Ｐ１〜Ｐ２２  配管
Ｖ１〜Ｖ９    バルブ
Ｌ            微細気泡含有液体
Ｌ１          余剰気体が除去された液体
Ｗ            基板
【図１】
2014190693.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014190693.tif 000005
【図４】
2014190693.tif 000006
【図５】
2014190693.tif 000007
【図６】
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