进行物质氧化的方法和该方法采用的氧化设备技术

本发明专利技术提供了一种在含有一氧化二氮（Ｎ↓［２］Ｏ）的液体中进行物质氧化的方法和所使用的氧化设备。在该方法中，物质的氧化是使物质存在于含一氧化二氮（Ｎ↓［２］Ｏ）的溶液中，并用波长为２４０纳米或更低的光进行照射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种进行物质氧化的方法和用于进行氧化物质的设备，更具体地说，本专利技术涉及在液体中采用溶解于水中的一氧化二氮(N2O)的物质的氧化。
技术介绍
通过氧化有机化合物生产工业化产品的方法通常包括将被称之为氧化剂的含氧物质与有机化合物混合，采用催化剂、加热或其它手段进行氧化反应。例如，作为尼龙原料的己二酸的工业化生产就采用硝酸氧化法，即采用大量的硝酸氧化作为原料的环己酮或环己醇。这种方法采用了强酸硝酸作为氧化剂，因此造成诸如防止设备腐蚀所采取的措施导致成本增加，以及降低生产过程中的危险性而导致成本增加等问题。作为聚酯原料的对苯二甲酸是生产聚酯的工业生产采用空气氧化法，即采用空气中的氧气来氧化对二甲苯。该方法采用钴、锰和硼化合物作为催化剂，因而存在诸如防止由于硼对设备的腐蚀所采取的措施导致成本增加，以及降低由于硼导致的环境负荷而使成本增加。氧化物质如硅片的方法的一个例子是使物质与含有溶解于其中的氧化性物质的水进行接触的方法。含有溶解于其中的氧化性物质的水的实例包括过氧化氢溶液和臭氧水。使用其氧化能力，过氧化氢溶液用于漂白纸或纸浆、洗涤半导体、杀菌、消毒等。臭氧水用于对供水系统和污水系统进行灭菌和对食品及餐具进行灭菌，近年来用于洗涤半导体等。过氧化氢溶液是相对稳定的，在用于各种用途后，过氧化氢在废水中还保持相当长的时间。因此，过氧化氢溶液的废水需要进行分解处理，以降低环境负荷。在工业上大量使用过氧化氢溶液等会引起进行分解处理所需成本增加的问题。与此同时，臭氧水则是相对不稳定的，在相对较短的时间内会白行分解。但是，即使浓度很低，臭氧水也对人体有毒，并且对管道系统等所用的材料带来很重的负荷，因而，臭氧水需要分解处理。所以臭氧水存在引起处理成本问题。臭氧水是相对不稳定的，为保护其长期氧化性能以贮藏臭氧水是基本不可能的。也就是说，臭氧水不方便使用，因为在所需要的时间内，由大量贮藏的臭氧水来供给使用所需量的臭氧水是不可能的。进而，在启动处于停止状态的臭氧水生产设备后，稳定地供应臭氧水需要一定的启动设备的时间。可以想像，在想要间歇地使用臭氧水的情形下，如果设备启动时间长于不需要臭氧水的时间，则臭氧水生产设备也必须全天候处于操作状态，即使在不需要臭氧水时也须如此。因此，不可避免地造成无效的原料消耗或者无效的操作成本。另一个进行物质氧化的方法的实例是采用光催化剂的方法。光催化剂是一种在光照射下时显示出催化活性的物质，光催化剂的典型例子是具有锐钛矿结晶结构的二氧化钛。二氧化钛在波长低于约380纳米的光照射下显示出氧化活性。在气相中，在待氧化的目的物质以气相存在时，使二氧化钛存在于气相中，用光照射该气相以氧化目的物质。在待氧化的目的物质存在于水中时，使二氧化钛存在于水中，用光照射水以使目的物质氧化。利用二氧化钛作为光催化剂的氧化能力，二氧化钛可用于除臭和分解恶臭成分如氨或甲醛，灭菌以及纯化饮用水或废水等。二氧化钛经常以固定于适宜基材表面上的薄膜形式使用，这样方便使用，并且显示出仅对二氧化钛表面上的被吸收的物质起氧化作用。因此，待氧化物质本身由二氧化钛表面或到二氧化钛表面在气相或水中的扩散和吸附将控制氧化的速度，从而，使用二氧化钛存在氧化速度相对较低的问题。在水中使用二氧化钛时，吸附于二氧化钛表面上的水分子会被氧化而形成具有氧化能力的羟基(hydroxy radical)。这种羟基寿命非常短，并在与二氧化钛非常近的位置存在。因此，可证实由羟基扩散而得到的羟基在距二氧化钛远的水中无明显的氧化作用。这样，羟基与过氧化氢溶液或臭氧水不同，其存在的问题是，即使当在水中不显示出溶解性的固体物质如半导体基材浸渍在含有二氧化钛的水中时，固体基材的表面在光照射或不照射情况下均不会被氧化。当试图通过将二氧化钛以细粉末的形式分散于水中以增加氧化速度时，存在的问题是，在氧化处理后二氧化钛的分离和回收非常难。目前已提出了一种采用一氧化二氮的氧化方法。一氧化二氮(N2O)是一种在常温和常压下稳定的气体，可见光照射时不会分解。例如，非专利文献1描述了一氧化二氮的性质。公知的是，在波长短于240纳米的光照射下，一氧化二氮可分解成氮气分子(N2)和原子氧(O)。例如，非专利文献2描述了这种现象。许多的研究致力于采用气相中产生的原子氧(O)来氧化目的物质。例如，非专利文献3描述了Si片表面的氧化。专利文献1公开了一个专利技术，该专利技术包括采用稀氢氟酸溶液除去硅基材表面上的自然氧化膜(natural oxide film)；将硅基材加热至约300℃；使超纯氧气体与硅基材接触，以形成约分子间距离的氧化硅膜，将硅基材加热至900℃，形成具有预定厚度的氧化膜。硅基材可采用含氧的溶液和/或含氧分子进行氧化。可采用的溶液可以是含溶解于其中氧的溶液、含溶解于其中臭氧的溶液、过氧化氢溶液、硫酸/过氧化氢水溶液、盐酸/过氧化氢水溶液或者氨/过氧化氢水溶液(参见专利文献1第0013段)。专利文献2描述了一种采用一氧化二氮并使用由一氧化二氮产生的氧原子在半导体基材表面上形成自然氧化物的方法。氧化物的形成在气相中在低于大气压的压力下进行。电子元件的生产采用氧化(以下称之为局部氧化)并将用于各种目的的导电材料上选定的区域进行绝缘处理的技术。进而，实现了加工基材的技术，即通过局部氧化形成具有高耐化学性的氧化膜层，采用氧化膜层作为掩模用于通过化学物质溶解和除去未氧化的区域。装饰物的生产广泛采用了在基材表面上形成具有不同于非氧化区的颜色的氧化区域或者形成与非氧化区域相比具有颜色性能改善的氧化区域作为获得具有美感外观的装饰性的技术。局部氧化区域通常采用以下方法形成在光蚀刻步骤中形成抗蚀剂图案或耐氧化材料的图案；使用上述图案作为掩膜；氧化未被掩模覆盖的区域。或者，局部氧化区域通常采用以下方法形成预先在基材表面形成氧化层；在光蚀刻步骤中形成抗蚀剂图案；采用该图案作为蚀刻掩模；溶解和除去未被掩模覆盖的区域中的氧化层，以获得覆盖区域中仅由抗蚀剂保护和覆盖的氧化层。图12显示了采用常规使用的光蚀刻步骤并采用如上所述的抗蚀剂的局部氧化方法。首先，如图12(a)所示，在基材70上形成光致抗蚀剂层71，以通过液体抗蚀剂的旋涂法或辊涂法、干膜抗蚀剂的层压法等常规和经常采用的方法进行局部氧化。接下来，如图12(b)所示，将光致抗蚀剂层71通过具有预定图案的掩模(分划板)72进行曝光，然后显影，从而使光致抗蚀剂层71形成如图12(c)所示具有预定形状的掩模图案。然后，如图12(d)所示，对在基材70上相应于光致抗蚀剂层71开放部分的区域进行选择性氧化，通过采用具有预定形状的光致抗蚀剂层71作为掩模，采用使用含氧化剂的溶液诸如过氧化物溶液或臭氧水的湿法化学氧化法、在电解质溶液中的阳极氧化法、干氧化法如氧离子灌输或采用石英反应管的热氧化等，从而形成氧化的区域70a。在局部氧化后，通过采用等离子体的干灰处理，采用抗蚀剂除去液体的湿处理法等除去抗蚀剂层71，从而获得如图12(e)所示在其上形成有所需氧化区域70a的基材70。氧化区域70a可形成为漂浮在基材70表面上的形式(岛)，如图12(e)所示，或者可形成为接触初级层73的形式，如图12(f)所示，这取决于所需的用途。例如，半导体设备的生产通常采用硅局部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种进行物质氧化的方法，其特征在于，该方法包括：使物质与含有一氧化二氮（Ｎ↓［２］Ｏ）的溶液进行接触；用紫外光照射所述溶液；和根据紫外光照射的时间控制氧化物质的时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：外赤隆二，木村善哉，
申请(专利权)人：三菱瓦斯化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]