TWI480547B - 清潔設備、測量方法及校正方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種清潔設備、測量方法和校正方法，更具體而言，係涉及一種用於清潔基材的設備、用於測量在用於該清潔設備中的清潔液中的溶解的氣體(例如溶解的氮氣)的濃度的方法、以及用於校正在該測量方法中使用的測量裝置的方法。
在製造諸如矽晶圓的基材的方法中，通常實施諸如浸漬式或單晶圓式的清潔基材的方法，以從該基材去除導致半導體器件中的缺陷的有機物質、金屬雜質、顆粒(細小顆粒)、自然氧化物膜等。
在清潔基材的方法中，採用各種不同的清潔法以適應其目的。尤其是在通過浸漬式清潔法去除諸如顆粒的外來物質的情況下，係採用以下方法：將基材漬入容納在清潔槽中的清潔液中，然後用稱作「兆聲波(megasonics)」的頻率約為1 MHz的超聲波照射基材浸入其中的清潔液。通常認為頻率約為1 MHz的超聲波能夠改善針對基材表面上的次微米尺寸的微粒的清潔效果，同時能夠減少對基材的損害。
已知在清潔液中溶解的氣體的濃度會影響諸如顆粒的外來物質的去除效率。例如，已知在通過使用超純水作為清潔液而從基材去除顆粒並且用兆聲波照射超純水時，從基材去除顆粒的效率係受到溶解在清潔液中的氮氣的濃度影響。更具體而言，若溶解在清潔液中的氮氣的濃度落入規定的範圍內，則從基材去除顆粒的效率比較高。因此，若在清潔過程中監測在清潔液中溶解的氣體的濃度(例如溶解的氮氣的濃度)，並將溶解在清潔液中的氣體的
濃度控制在特定的範圍內，則在理論上可以有效地去除顆粒。
傳統上，已知一種方法，其中，係將流體介質中所含的氣體組分通過聚合物薄膜引入接收器中，並基於在該接收器中的熱導率的變化計算該氣體組分的濃度(日本專利早期公開第1991-176640號)。因此，係實施一採用該測量方法監測在清潔液中溶解的氮氣的濃度的方法。
基於日本專利早期公開第1991-176640號的方法測量溶解的氮氣的濃度的裝置存在測量精度的穩定性的問題，因此係建議接受每年由製造商實施的校正測試。然而，根據本發明人在使用用於測量溶解的氮氣的濃度的裝置方面的經驗，在一年間測量值的誤差從20%上升至40%。因此，為了精確測量溶解的氮氣的濃度，必須以高於製造商所建議的頻率校正該裝置。
另一方面，在由製造商實施的用於校正溶解的氮氣的濃度的測量裝置的方法中，係通過使用純氮氣來校正構成該測量裝置的熱導率感測器，因此不是使用實際含有溶解的氮氣的水實施校正測試。因此，在引入了用於測量溶解的氮氣的濃度的裝置的清潔設備運行期間或者在清潔步驟之間的間歇期間，係難以採用上述方法校正測量裝置。換言之，傳統上難以簡便且頻繁地對用於測量溶解的氮氣的濃度的裝置進行校正。
因此，為了實現對溶解的氮氣的濃度進行精確地測量，關鍵是尋找一種允許測量裝置的使用者在清潔設備運行期間或者在清潔步驟之間的間歇期間，能簡便地校正該裝置以精確地測量溶解的
氮氣的濃度的方法。此外，尋找該校正方法是重要的，因為其亦提高了用於測量除了溶解的氮氣以外的其他溶解的氣體的濃度的測量裝置的測量精度的穩定性。
此外，為了如上所述精確且穩定地測量溶解的氣體(例如溶解的氮氣)的濃度，期望一種以優異的測量精度的穩定性測量溶解的氣體的濃度的新方法。
通過採用頻繁地對用於測量溶解的氣體的濃度的裝置進行校正的測量方法或具有優異的測量精度的穩定性的測量方法，能夠可靠地清潔基材，同時令人滿意地保持用於清潔基材的條件。
本發明能夠解決上述問題，且本發明的目的是提供能夠有效且穩定地清潔基材的清潔設備、用於校正在該清潔設備中使用的溶解的氣體的濃度的測量裝置的方法、以及用於測量溶解的氣體的濃度的方法。
本發明的發明人詳細地研究了溶解在液體中的氣體的濃度與在用超聲波照射該液體時發生的發光現象(聲致發光)的發光強度之間的關係，從而完成了本發明。換言之，本發明人發現，若用超聲波照射該液體，同時將溶解在該液體中的氣體的濃度從零逐漸升高，則在達到特定的溶解的氣體的濃度時會驟然發生該發光現象。本發明人還發現，隨後進一步升高溶解的氣體的濃度會使得發光強度逐漸降低。
此外，通過本發明人的研究發現，在其他條件(例如用於照射液體的超聲波的頻率、超聲波的強度(功率密度)、超聲波換能器的種類、液體的供應量、液體的溫度、容納液體的容器的尺寸或
形狀(設計)、容器的內部構造(例如在容器內設置的裝配架的配置方式)等)不變的情況下，上述發光現象突然地、驟然地發生時的溶解的氣體的濃度總是顯示出一特定的值。通過利用此現象，可使用強烈發光突然地、驟然地發生時的溶解的氣體的濃度作為參考值，來校正用於測量溶解的氣體的濃度的測量裝置。
基於此發現，根據本發明的校正方法是用於校正用於測量在液體中溶解的氣體的濃度的測量裝置的校正方法，其包括以下步驟。即，實施改變溶解在液體中的氣體的濃度的步驟，以及預先確定在用超聲波照射液體時發生的發光的強度顯示出峰的氣體的濃度作為參考濃度的步驟。然後，實施在通過用超聲波照射液體同時改變液體中的氣體的濃度而使發光的強度顯示出峰時，利用待校正的測量裝置測量液體中的氣體的濃度，以確定氣體的濃度的測量值的步驟。實施基於測量值和參考濃度對待校正的測量裝置進行校正的步驟。在上述預先確定的步驟中，可以採用任何能夠精確地測量濃度的方法作為用於測量溶解在液體中的氣體的濃度的方法。例如，在上述預先確定的步驟中，可以使用與待測量的測量裝置相同類型之具有從工廠出貨時的設定的測量裝置(即剛剛由製造商調節過的能夠精確測量的測量裝置)。
以此方式，可以簡便且精確地通過利用聲致發光校正測量裝置。
根據本發明的測量方法是用於測量在液體中溶解的氣體的濃度的測量方法，其包括以下步驟。即，實施藉助發光強度測量裝置來測量通過用超聲波照射待測量的液體所發生的發光的強度，以獲得發光的強度的測量值的步驟。實施基於預先求得的溶解在液體中的氣體的濃度與在用超聲波照射液體時所發生的發光的強度
之間的關係，由發光的強度的測量值得出氣體的濃度的步驟。
以此方式，關於具有由於液體中的聲致發光而發光的強度與溶解在液體中的氣體的濃度之間的關係的氣體的濃度的範圍，可以容易地由發光的強度求得溶解在液體中的氣體的濃度。
根據本發明的清潔設備是採用上述測量方法清潔基材的設備，其包括清潔槽、超聲波發生單元、發光強度測量裝置及處理單元。清潔槽容納用於清潔基材的清潔液。超聲波發生單元發生超聲波以用超聲波照射清潔液。超聲波發生單元經由能夠將超聲波傳導至清潔槽中的清潔液的介質連接至清潔槽。發光強度測量裝置測量在用超聲波照射清潔液時發生的發光的強度。處理單元由通過發光強度測量裝置測量的發光的強度的測量值以及預先求得的溶解在清潔液中的氣體的濃度與發光的強度之間的關係，得出溶解在清潔液中的氣體的濃度。
以此方式，可由因聲致發光而生之發光的強度精確地測量在清潔液中溶解的氣體的濃度，從而能夠精確地把握受清潔液中之氣體的濃度影響的清潔液的特性(清潔能力)。此外，可通過調節清潔液使得氣體濃度在適當的範圍內，從而可以令人滿意地保持清潔液的特性。
根據本發明，可通過利用液體中的聲致發光，精確且簡便地校正用於測量溶解在液體中的氣體的濃度的測量裝置。通過利用液體中的聲致發光，還可以精確地測量溶解在該液體中的氣體的濃度。
下面參考附圖描述根據本發明的實施態樣。在所提供的附圖中，利用相同的附圖標記表示相同或相應的部件，而不重複其描述。
第一實施態樣
參考圖1至5描述用於根據本發明校正溶解氮氣濃度計的校正方法。具體而言，對於圖2所示的超聲波清潔設備1，根據本發明的校正方法是用於校正溶解氮氣濃度計的方法，該溶解氮氣濃度計是監測裝置40。
在此，如圖2所示，實施根據本發明的校正方法的超聲波清潔設備1包括用於將清潔液(例如超純水)容納在內部的清潔槽20、用於將清潔液供應至清潔槽20的供應裝置10、用於容納清潔槽20的連接槽21、設置在連接槽21的底部的用於照射超聲波的照射裝置30以及用於監測溶解在供應至清潔槽20中的清潔液中的氮氣的濃度的監測裝置40。供應裝置10具有用於將含有溶解在其中的氮氣的超純水供應至清潔槽20的第一供應閥11以及用於將經脫氣的超純水供應至清潔槽20的第二供應閥12。
第一供應閥11連接至未示出的第一槽。含有溶解在其中的氮氣的超純水儲存在第一槽中。第二供應閥12連接至未示出的用於產生經脫氣的水的裝置。將超純水供應至用於產生經脫氣的水的裝置，溶解在超純水中的氣體可以通過脫氣薄膜去除。在連接至第一供應閥11的管路與連接至第二供應閥12的管路在第一供應閥11和第二供應閥12的下游側匯合成單一的管路時，將含有溶解在其中的氮氣的超純水和經脫氣的超純水加以混合。應當注意，可以在第一供應閥11和第二供應閥12的下游側設置混合槽(未示
出)，在此情況下，含有溶解在其中的氮氣的超純水和經脫氣的超純水可以在該混合槽內徹底混合。
然後，混合的超純水經過該連接至第一供應閥11和第二供應閥12的下游側的位於清潔槽20內的管路，並供應至液體導入管23。液體導入管23位於清潔槽20的底面的週邊末端附近。通過分別調節第一供應閥11和第二供應閥12的閥位置，對於待引入清潔槽20內的超純水，可以在溶解在其中的氮氣的濃度及供應量方面加以控制。
多個未示出的噴嘴位於液體導入管23上。將用作清潔液的超純水從液體導入管23經由噴嘴供應至清潔槽20中。這些噴嘴沿著液體導入管23延伸的方向互相間隔地排列。這些噴嘴的排列還使得將清潔液實質上噴向清潔槽20的中心(保持待清潔的晶圓W的區域)。
用於將晶圓W保持在內部的保持部分22位於清潔槽20中。例如半導體晶圓可以用作晶圓W。通過保持部分22將晶圓W保持在清潔槽20內部，將由上述混合的超純水組成的清潔液從液體導入管23供應至清潔槽20中。
如上所述，液體導入管23位於清潔槽20的下部(位於底壁附近或者位於用於連接底壁和側壁的底壁週邊部分的區域)。將規定量的清潔液(混合的超純水)從液體導入管23供應至清潔槽20中。清潔槽20內裝滿該清潔液，調節清潔液的供應量，使得規定量的清潔液從清潔槽20的頂部溢流。
以此方式，晶圓W係浸沒於清潔槽20內部的清潔液中，如圖2所示。
連接槽21連接至不同於上述供應裝置10的介質的供應管線(未示出)。將用作介質的水從該供應管線供應至連接槽21中。至少上述清潔槽20的底壁係與儲存在連接槽21中的水接觸。並將規定量的水連續地從供應管線供應至連接槽21，從而使特定量的水從連接槽21溢流。
設置照射裝置30連接至連接槽21的底壁。照射裝置30用超聲波照射連接槽21內的水。照射的超聲波經由連接槽21內的水和清潔槽20與水接觸的部分(例如底部)照射清潔槽20內的清潔液和晶圓W。
照射裝置30可以產生例如頻率為不小於20千赫茲(kHz)且不大於2百萬赫茲(MHz)且功率密度為不小於0.05瓦特/平方公分(W/cm2
)且不大於7.0瓦特/平方公分的超聲波。通過如此用超聲波照射清潔液和晶圓W，可以有效地清潔浸入清潔液中的晶圓W。較佳將不小於400千赫茲且不大於1百萬赫茲的頻率範圍的超聲波用作由照射裝置30照射的超聲波。
監測裝置40包括用於將規定量的清潔液從清潔槽20內部排出的排出管41、連接至排出管41的用於將清潔液引入溶解氮氣濃度計43的泵42、以及連接至泵42的下游側的溶解氮氣濃度計43。將溶解在清潔液中的氮氣的濃度的測量資料由溶解氮氣濃度計43輸出至超聲波清潔設備的控制裝置、外部顯示器等。任何校正裝置可以用作溶解氮氣濃度計43，例如可以使用將包含在清潔液中的溶解的氣體組分通過聚合物薄膜引入接收器中並基於在該接收器中的熱導率的變化計算該氣體組分的濃度的測量裝置。
清潔槽20例如由厚度為3.0毫米的石英玻璃組成。清潔槽20可以具有任意的形狀，例如將內部尺寸為寬270毫米×長69毫米×高270毫米的矩形槽用作清潔槽20。在此情況下，清潔槽20的容積為5升。
此外，較佳根據自照射裝置30發出的超聲波的頻率，適當地調節由石英玻璃製成之形成清潔槽20的底壁的板材的厚度。例如，在由照射裝置30發出的超聲波的頻率為950千赫茲的情況下，形成底壁的板材的厚度較佳為3.0毫米。此外，在由照射裝置30發出的超聲波的頻率為750千赫茲的情況下，形成底壁的板材的厚度較佳例如為4.0毫米。
從供應裝置10供應至清潔槽20的清潔液(混合的超純水)的量可以為5升/分鐘。此外，由照射裝置30發出的超聲波的頻率可以是如上所述的950千赫茲和750千赫茲，而其輸出功率可以是1200瓦特(功率密度為5.6瓦特/平方公分)。此外，照射裝置30中的振動板的照射面的尺寸可以為80毫米×270毫米。由照射裝置30發出的超聲波照射清潔槽20的整個底面。
將根據本發明的校正方法應用於超聲波清潔設備1。即，參照圖1，在根據本發明的校正方法中，首先實施確定在開始發光時溶解的氮氣的濃度的參考值(C0
)的步驟(S10)。
在該步驟(S10)中，對於如圖2所示的超聲波清潔設備1，用作發光探測裝置60的圖像放大單元和超聲波清潔設備1設置在暗室50內，如圖3所示。發光探測裝置60連接至影像處理裝置61。將剛剛由製造商調節過的具有高測量精度的溶解氮氣濃度計43預先設置在超聲波清潔設備1中。使用該結構，在設置在暗室50內
的超聲波清潔設備1內，用超聲波照射清潔液，同時改變溶解在清潔液中的氮氣的濃度，在規定的氮氣濃度下觀察到突然發生的發光現象(聲致發光)。
具體而言，如圖3所示，超聲波清潔設備1位於暗室50內，而發光探測裝置60朝向暗室50內的超聲波清潔設備1。將剛剛由製造商調節過的溶解氮氣濃度計用作超聲波清潔設備1的溶解氮氣濃度計43。然後，對於超聲波清潔設備1，改變溶解在清潔液中的氮氣的濃度，同時用來自照射裝置30的超聲波照射清潔液，從而通過使用溶解氮氣濃度計43進行測量而確定突然發生發光時的溶解的氮氣的濃度(下面稱作在開始發光時之溶解的氮氣的濃度參考值)。
在此，用作發光探測裝置60的圖像放大單元(檢測極弱光線的放大單元)是用於檢測和放大極弱的光線以獲得具有對比度的圖像的裝置。具體而言，可採用由Hamamatsu Photonics生產的圖像放大器(V4435U-03)的單元作為該單元。該單元使用Cs-Te作為光電表面材料的材料，靈敏度波長範圍為160至320奈米，最大靈敏度波長為250奈米。此外，認為在用超聲波照射水時係通過水分解產生的羥基自由基(OH基)導致發光，並且發光的波長在309奈米附近的紫外線範圍內。因此，在此情況下使用由波長在上述靈敏度波長範圍內的光電表面材料(Cs-Te)構成的圖像放大單元。亦可以將光電倍增管用作發光探測裝置60。
此時照射的超聲波的頻率調節為950千赫茲。超聲波的輸出功率為如上所述的1200瓦特(功率密度：5.6瓦特/平方公分)。然後，對於清潔液，觀察到發光現象，同時溶解的氮氣的濃度逐漸
升高。清潔液的供應量為5升/分鐘。
具體而言，溶解的氮氣的濃度從2.5 ppm逐漸升高至16.4 ppm。結果，在溶解的氮氣的濃度接近6.3 ppm時，在清潔液中突然發生發光現象。本發明人的實驗確認，在保持設備條件基本上不變的情況下，在溶解的氮氣的濃度接近6.3 ppm時以良好的再現性觀察到發光現象。圖4所示為繪製成圖的觀察結果。在圖4中，橫軸代表清潔液中溶解的氮氣的濃度，橫軸顯示以單位ppm計的溶解的氮氣的濃度，縱軸代表測量的發光點的數量。通過用影像處理裝置61處理由發光探測裝置60測量的發光現象的圖像資料而計算發光點的數量。由圖4可以看出，在超聲波的頻率為950千赫茲的情況下，發光點的數量急劇上升時的溶解的氮氣的濃度為如上所述的6.3 ppm。本發明人還確認，在上述溶解的氮氣的濃度接近6.3 ppm時以良好的再現性觀察到該發光現象。因此，在超聲波的頻率為950千赫茲的情況下，可以如下所述校正溶解氮氣濃度計：通過在溶解在清潔液中的氮氣的濃度逐漸升高時，將突然發生發光時的溶解的氮氣的濃度設定為6.3 ppm。
此外，在所採用的超聲波的頻率設定為750千赫茲的情況下，通過將溶解的氮氣的濃度從1.9 ppm逐漸升高至14.9 ppm進行同樣的觀察。結果，在超聲波的頻率為750千赫茲的情況下，發現突然發生發光現象的溶解的氮氣的濃度為8.8 ppm。圖5所示為繪製成圖的觀察結果。在圖5中，橫軸如同圖4代表清潔液中的溶解的氮氣的濃度，橫軸顯示以單位ppm計的溶解的氮氣的濃度，縱軸代表測量的發光點的數量。從圖5可以看出，在超聲波的頻率為750千赫茲的情況下，發光點的數量急劇上升時的溶解的氮
氣的濃度為如上所述的8.8 ppm。本發明的發明人還確認，在如上所述採用頻率為750千赫茲的超聲波的情況下，以良好的再現性觀察到發光現象。因此，在超聲波的頻率為750千赫茲的情況下，可以如下所述校正溶解氮氣濃度計：通過在溶解在清潔液中的氮氣的濃度逐漸升高時，將突然發生發光時的溶解的氮氣的濃度設定為8.8 ppm。
以此方式，在清潔液中的溶解的氮氣的濃度逐漸升高時，確定突然開始發光現象(聲致發光)時的溶解的氮氣的濃度，作為在開始發光時的溶解的氮氣的濃度參考值(C0
)。在此，將在開始發光時的溶解的氮氣的濃度定義為在用超聲波照射的溶液中的溶解的氮氣的濃度逐漸升高時突然發生發光(聲致發光)現象時的溶解的氮氣的濃度。此外，在開始發光時的溶解的氮氣的濃度參考值定義為在開始發光時的溶解的氮氣的濃度(即在用超聲波照射的溶液中溶解的氮氣的濃度逐漸升高時突然發生發光(聲致發光)現象時的溶解的氮氣的濃度)，其是在待測量的設備的結構固定在特定條件下的情況下，通過使用具有精確的測量精度的溶解氮氣濃度計(例如剛剛由製造商調節過的溶解氮氣濃度計)來測量。設備的條件的實例包括超聲波頻率、超聲波強度、容納該溶液的水槽的設計、溶液的供應量等。
然後，如圖1所示，實施利用待校正的溶解氮氣濃度計測定在開始發光時的溶解的氮氣的濃度(CA
)的步驟。具體而言，準備具有與上述步驟(S10)中所用的超聲波清潔設備相同結構的超聲波清潔設備1，其中設置有待校正的溶解氮氣濃度計(例如在由製造商調節之後約5個月的溶解氮氣濃度計)。將包括此待校正的溶
解氮氣濃度計的超聲波清潔設備1裝入如圖3所示的測量系統。然後，觀察發光現象，同時如同步驟(S10)改變溶解的氮氣的濃度。在此，使用待校正的溶解氮氣濃度計測量溶解的氮氣的濃度。以此方式測量在開始突然發生發光現象時的溶解的氮氣的濃度(在開始發光時的溶解的氮氣的濃度(CA
))。在此採用的超聲波的頻率與在上述步驟(S10)中所採用的超聲波的頻率相同。具體而言，所述超聲波的頻率為950千赫茲。在此情況下，在開始發光時的溶解的氮氣的濃度(CA
)(即在開始發光時的溶解的氮氣的濃度的測量值)為5.0 ppm。
然後，實施校正如圖1所示的溶解氮氣濃度計的步驟(S30)。具體而言，由上述的在開始發光時的溶解的氮氣的濃度參考值(C0
)和在開始發光時的溶解的氮氣的濃度(CA
)求得用於校正由待校正的溶解氮氣濃度計獲得的測量值的校正係數。換言之，可以根據以下等式由校正之前的溶解的氮氣的濃度的測量值(Cmeas
)及在上述步驟(S10)和步驟(S20)中測量的C0
與CA
的比例(C0
/CA
)求得在使用校正係數校正測量值之後的(在校正之後是精確的)溶解的氮氣的濃度(Ccal
)：Ccal
=Cmeas
×C0
/CA
因為如上所述C0
為6.3 ppm而CA
為5.0 ppm，所以上述等式表示為：Ccal
=Cmeas
×6.3/5.0
因此，可以通過根據該包括校正係數的等式換算由溶解氮氣濃度計獲得的測量值，從而求得精確的溶解的氮氣的濃度。例如利用接收了來自溶解氮氣濃度計的測量值的資料的控制裝置，可以
進行處理，其中通過將所述測量值乘以如上所述的校正係數而計算出溶解的氮氣的濃度的精確的計算值，並將該計算值輸出至外部顯示裝置等。
第二實施態樣
參照圖6和7描述根據本發明測量溶解的氮氣的濃度的方法和根據本發明的清潔設備。
如圖6所示，在根據本發明測量溶解的氮氣的濃度的方法中，首先實施測量步驟(S110)。具體而言，在具有如圖7所示的設備結構的清潔設備中，對於超聲波清潔設備1的清潔槽20中的清潔液進行發光現象觀察。如圖7所示，根據本發明的清潔設備包括超聲波清潔設備1、暗室50、發光探測裝置60、影像處理裝置61和控制裝置70。如圖7所示，超聲波清潔設備1位於暗室50內部。發光探測裝置60並設置成朝向超聲波清潔設備1的清潔槽20。發光探測裝置60連接至影像處理裝置61。影像處理裝置61又連接至控制裝置70。控制裝置70分別經由電線71，72連接至構成超聲波清潔設備1的供應裝置10的第一供應閥11和第二供應閥12。
在該設備結構中，將具有規定的頻率(例如950千赫茲)的超聲波從照射裝置30施加至清潔液，同時將清潔液供應至超聲波清潔設備1。在此情況下，利用發光探測裝置60觀察清潔液中的發光情況。利用發光探測裝置60觀測的測量資料(圖像資料)於影像處理裝置61進行處理，從而得出發光點的數量。
然後，實施如圖6所示的計算步驟(S120)。具體而言，由在步驟(S110)中求得的發光點的數量，基於如圖4或5所示的溶解的氮氣的濃度與發光點的數量之間的關係，求得溶解在清潔液中
的氮氣的濃度，其係與在步驟(S110)中所採用的頻率的超聲波相關。例如，在上述步驟(S110)中所採用的超聲波的頻率為950千赫茲的情況下，預先獲得如圖4所示的溶解的氮氣的濃度與發光點的數量之間的關係。在上述步驟(S110)中所採用的超聲波的頻率為750千赫茲的情況下，預先獲得如圖5所示的溶解的氮氣的濃度與發光點的數量之間的關係。
已注意到，可以通過上述方法求得溶解的氮氣的濃度的濃度範圍是其中發光點的數量與溶解的氮氣的濃度之間的關係是一對一對應的溶解的氮氣的濃度範圍。例如，在如圖4所示(超聲波的頻率為950千赫茲)的關係的情況下，關於不小於6.3 ppm且不大於9 ppm的溶解的氮氣的濃度範圍，可通過採用根據本發明的上述測量方法來確定在清潔液中溶解的氮氣的濃度。在如圖5所示(在超聲波的頻率為750 kHz)的關係的情況下，關於不小於8.8 ppm且不大於15.0 ppm的溶解的氮氣的濃度範圍，可通過採用上述測量方法來確定在清潔液中溶解的氮氣的濃度。以此方式，關於其中發光點的數量與溶解的氮氣的濃度之間的關係是在一一對一對應的基礎(例如具有成比例的關係)，可由發光點的數量的測量結果求得溶解在清潔液中的氮氣的濃度。
關於在如圖4或5所示的圖中的發光點的數量與溶解的氮氣的濃度之間的關係，可以通過提高實施測量的溶解的氮氣的濃度的標準數以增加資料的項數，從而提高精度。或者，由規定項數的實驗資料可以近似地求得發光點的數量與溶解的氮氣的濃度之間的關係式，從而可以基於該關係式由發光點的數量求得溶解的氮氣的濃度。
在通過在計算步驟(S120)中進行計算而求得溶解的氮氣的濃度的情況下，還可以將在超聲波清潔設備1中在清潔液中溶解的氮氣的濃度控制為規定值(設定值)。例如，可以於如圖7所示的控制裝置70實施上述步驟(S120)，以求得溶解的氮氣的濃度的現值(current value)，然後將該溶解的氮氣的濃度的現值與設定值進行比較，並且可以通過控制裝置70控制第一供應閥11和第二供應閥12，以減少差值。以此方式，可以實施回饋控制以使溶解在超聲波清潔設備1中之清潔液中的氮氣的濃度接近設定值。
在除氮氣以外的氣體，例如分子氣體(如氧氣、氫氣或二氧化碳)或惰性氣體(如氦氣或氬氣)，溶解在液體中的情況下，原則上也類似地以如上所述規定的溶解的氣體的濃度突然發生發光的現象。因此，有待通過本發明測量的溶解的氣體並不限制於氮氣，本發明還適用於在液體中溶解其他氣體的情況。
下面列舉本發明的特徵，雖然它們部分地與上述實施態樣重疊。
根據本發明的校正方法是用於校正用作測量溶解在液體中的氣體的濃度的測量裝置的溶解氮氣濃度計43的校正方法，其包括以下步驟。即，實施改變溶解在液體(清潔液)中的氣體(氮氣)的濃度並預先確定在用超聲波照射液體時發生的發光的強度顯示出峰時的氣體的濃度作為參考濃度(在開始發光時的溶解的氮氣的濃度參考值(C0
))的步驟(S10)。然後，實施通過用超聲波照射液體同時改變液體中的氣體的濃度使發光的強度顯示出峰時，利用待校正的測量裝置(溶解氮氣濃度計43)測量清潔液中的氮氣的濃度，以確定氮氣的濃度的測量值(在開始發光時的溶解的氮氣的濃度(CA
))的步驟(S20)。實施基於測量值(在開始發光
時的溶解的氮氣的濃度(CA
))和參考濃度(在開始發光時的溶解的氮氣的濃度參考值(C0
))校正待校正的測量裝置(溶解氮氣濃度計43)的步驟(S30)。在上述預先確定的步驟(S10)中，可以將任何能夠精確地測量濃度的方法作為用於測量液體中溶解的氣體的濃度的方法。例如，在上述預先確定的步驟(S10)中，可以使用與待測量的溶解氮氣濃度計43相同類型的、具有從工廠出貨時的設定的溶解氮氣濃度計(即剛剛由製造商調節過的能夠精確測量的溶解氮氣濃度計)。
以此方式，通過利用聲致發光可以簡便且精確地校正溶解氮氣濃度計43。
在上述校正方法中，在校正步驟(S30)中，基於測量值(在開始發光時的溶解的氮氣的濃度(CA
))和參考濃度(在開始發光時的溶解的氮氣的濃度參考值(C0
))，可以確定用於校正由溶解氮氣濃度計43輸出的資料的校正係數(C0
與CA
的比例(C0
/CA
))。在此情況下，通過將由測量裝置輸出的資料乘以校正係數，可以獲得溶解在液體中的氣體的濃度的精確值。
在上述校正方法中，上述液體可以是水。使用水作為各種處理中的介質，用於測量溶解在水中的氣體的濃度的測量裝置的校正方法具有廣泛的適用範圍，因此可以有效地利用本發明。
在上述校正方法中，使用圖像放大器和光電倍增管之一來測量發光的強度。在此情況下，即使在用超聲波照射清潔液時發生的發光的強度微弱，也可以比較精確地測量發光的強度。
在上述校正方法中，所述氣體可以是氮氣。與諸如氧氣的其他氣體相比，在氮氣的情況下，難以穩定地以良好的精度測量液體
(清潔液)中的溶解濃度。若溶解的氣體是氮氣，根據本發明可以保持高的溶解濃度的測量精度，因此本發明的效果特別顯著。
在上述校正方法中，所述液體可以是用於清潔半導體基材的清潔液。測量裝置可以包含在如圖2所示的用於清潔半導體基材(晶圓W)的清潔設備(超聲波清潔設備1)中。在此情況下，通過實施根據本發明的校正方法以校正用於測量溶解在超聲波清潔設備1中之清潔液中的氣體的溶解濃度的測量裝置(溶解氮氣濃度計43)，可以保持高的測量裝置的測量精度。
根據本發明的測量方法是用於測量溶解在液體(清潔液)中的氣體(例如氮氣)的濃度的測量方法，其包括以下步驟。即，實施藉助發光強度測量裝置(發光探測裝置60)來測量通過用超聲波照射待測量的液體(清潔液)所發生的發光的強度，以獲得發光的強度的測量值(發光點的數量)的步驟(測量步驟(S110))。然後，實施基於如圖4或5所示預先確定的溶解在液體中的氣體(氮氣)的濃度(清潔液)與在用超聲波照射液體(清潔液)時發生的發光的強度(例如，發光點的數量)之間的關係，由發光的強度的測量值(發光點的數量的測量資料)求得溶解在清潔液中的氣體的濃度的步驟(計算步驟(S120))。
以此方式，關於在液體(清潔液)中由於聲致發光的發光的強度(發光點的數量資料)與溶解在液體(清潔液)中的氣體(氮氣)的濃度之間具有如圖4或圖5等所示的關係的氣體的濃度範圍，由發光的強度(發光點的數量資料)可以容易地求得溶解在液體(清潔液)中的氣體的濃度(溶解的氮氣的濃度)。
在上述測量方法中，求得的氣體(氮氣)的濃度的範圍較佳在
一其中如圖4或5所示的關係在氣體的濃度(溶解的氮氣的濃度)與發光的強度(發光點的數量)之間係顯示出一一對一對應關係的範圍內。在此情況下，可以由發光的強度(發光點的數量資料)可靠地求得溶解在液體(清潔液)中的氣體的濃度(溶解的氮氣的濃度)。
如圖7所示，根據本發明的清潔設備是採用上述測量方法清潔晶圓W的設備，其包括清潔槽20、超聲波發生單元(照射裝置30)、發光強度測量裝置(發光探測裝置60)和處理單元(控制裝置70)。清潔槽20保持用於清潔基材(晶圓W)的清潔液。超聲波發生單元(照射裝置30)用於用超聲波照射清潔液並產生超聲波。照射裝置30經由能夠將超聲波傳導至清潔槽20中的清潔液的介質(保持在連接槽21中的水和清潔槽20的底壁)連接至清潔槽20。發光強度測量裝置(發光探測裝置60)測量用超聲波照射清潔液時發生的發光的強度。處理單元(控制裝置70)由通過發光探測裝置60測量的發光的強度的測量值(由影像處理裝置61計算的發光點的數量)以及由預先求得的溶解在清潔液中的氣體的濃度(溶解的氮氣的濃度)與發光的強度(發光點的數量)之間的如圖4或5所示的關係，得出溶解在清潔液中的氣體的濃度(溶解的氮氣的濃度)。
以此方式，由因為聲致發光而發光的強度(發光點的數量)可以精確地測量溶解在清潔液中的氣體(氮氣)的濃度，從而能夠基於測量結果精確地控制在清潔液中之氮氣的濃度。因此，能夠精確地把握受氮氣濃度影響的清潔液的特性(清潔能力)，並且通過調節清潔液而使溶解的氮氣的濃度在適當的範圍內，從而可以
令人滿意地保持清潔液的特性。
上述清潔設備可以進一步包括用於將清潔液供應至清潔槽20的供應單元(供應裝置10)。處理單元(控制裝置70)可以根據求得的氣體的濃度(溶解的氮氣的濃度)，控制在由供應裝置10供應的清潔液中的上述氣體的濃度(溶解的氮氣的濃度)。在此情況下，可以調節在清潔液中的氮氣的濃度，從而提高受氮氣濃度影響的清潔液的特性(清潔能力)。因此，可以實現獲得提高的清潔能力的清潔設備。
應當理解，在此所公開的實施態樣在各個方面均是例示性的，不是限制性的。本發明的範圍由申請專利範圍的範圍加以定義，而不是由以上的描述加以定義，並且應當包括任何在等價於申請專利範圍的範圍的含義和範圍內的全部態樣。
產業利用性
本發明尤其可以有利地應用於使用液體且其中需要測量在液體中溶解的氣體的濃度的清潔設備等。
1‧‧‧超聲波清潔設備
10‧‧‧供應裝置
11‧‧‧第一供應閥
12‧‧‧第二供應閥
20‧‧‧清潔槽
21‧‧‧連接槽
22‧‧‧保持部分
23‧‧‧液體導入管
30‧‧‧照射裝置
40‧‧‧監測裝置
41‧‧‧排出管
42‧‧‧泵
43‧‧‧溶解的氮氣的濃度計
50‧‧‧暗室
60‧‧‧發光探測裝置
61‧‧‧影像處理裝置
70‧‧‧控制裝置
71，72‧‧‧電線
W‧‧‧晶圓
圖1所示為根據本發明之校正溶解的氮氣的濃度計的方法的流程圖。
圖2所示為清潔設備的示意性截面圖。
圖3所示為實施校正方法時的設備構造的示意圖。
圖4所示為測量結果圖。
圖5所示為測量結果圖。
圖6所示為用於解釋根據本發明之測量溶解的氮氣的濃度的方法的流程圖。
圖7所示為利用圖6中所示的測量方法的清潔設備的示意圖。
Claims (9)
- 一種校正方法，其係用於校正用於測量溶解在液體中的氣體的濃度的測量裝置，包括以下步驟：改變該溶解在該液體中的氣體的濃度，及預先確定在用超聲波照射該液體時發生的發光強度顯示出峰的該氣體的濃度，作為一參考濃度；在通過用超聲波照射該液體同時改變該液體中的該氣體的濃度使該發光的強度顯示出峰時，利用待校正的該測量裝置測量該液體中的該氣體的濃度，以確定該氣體的濃度的測量值；及基於該測量值和該參考濃度校正該測量裝置。
- 根據請求項1的校正方法，其中該液體是水。
- 根據請求項1的校正方法，其中使用影像增強器和光電倍增管之一來測量該發光的強度。
- 根據請求項2的校正方法，其中使用影像增強器和光電倍增管之一來測量該發光的強度。
- 根據請求項1至4之一的校正方法，其中該氣體是氮氣。
- 根據請求項1至4之一的校正方法，其中該液體是用於清潔一半導體基材的清潔液，而該測量裝置包含在一用於清潔該半導體基材的清潔設備中。
- 根據請求項5的校正方法，其中該液體是用於清潔一半導體基材的清潔液，而該測量裝置包含在一用於清潔該半導體基材的清潔設備中。
- 一種用於測量溶解在液體中的氣體的濃度的測量方法，其包括以下步驟：藉助一發光強度測量裝置來測量一通過用超聲波照射待測量的液體所發生的發光的強度，以獲得該發光的強度的測量值；及基於預先求得的該溶解在該液體中的氣體的濃度與該用超聲波照射該液體時所發生的發光的強度之間的關係，由該發光的強度的該測量值得出該氣體的濃度。
- 一種利用根據請求項8的測量方法清潔基材的設備，其包括：一清潔槽，用於容納一用於清潔該基材的清潔液；一用於用超聲波照射該清潔液的超聲波發生單元，該超聲波發生單元經由一能夠將超聲波傳導至該清潔槽中的該清潔液的介質而連接至該清潔槽；一發光強度測量裝置，用於測量在用超聲波照射該清潔液時發生的發光的強度；及一處理單元，用於由該通過該發光強度測量裝置測量的該發光的強度的測量值及預先求得的該溶解在該清潔液中的氣體的濃度與該發光的強度之間的關係，得出該溶解於該清潔液中的氣體的濃度。
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