JPH0720052A - 濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理液供給路を流れる処理液の種類を自動的
に判別して、処理液の濃度計算を行なう濃度測定装置を
提供する。 【構成】 半導体洗浄装置１は、制御部１２が制御線５
０を介して操作弁８〜１１を開閉制御することにより、
薬液供給タンク４〜７のいずれかの薬液を純水に調合し
て洗浄液とする。洗浄液は、洗浄液供給管２を順送され
て透過光強度測定用光学系３２で透過光強度を測定され
る。演算部３１は、制御部１２から操作弁８〜１１の制
御情報を得ることにより、洗浄液供給管２を流れる処理
液の種類を判断し、その処理液に応じた濃度算出方法を
決定し、その手順と前記透過光強度とに基づいて処理液
の濃度を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体洗浄装置等のよ
うに少なくとも２種類の処理液を使い分ける装置におけ
る個々の処理液の濃度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体洗浄装置等のように少なく
とも２種類の処理液を使い分ける装置において個々の処
理液の濃度を測定するには、例えば、特開昭６１−２８
１５３２号公報や特開平３−２２０４５２に開示されて
いるように、まず処理液に紫外光や赤外光を照射して、
その透過光の強度を測定し、この透過光強度と測定した
対象の処理液に固有の濃度基準情報とを用いて濃度を算
出する。濃度基準情報は処理液ごとに異なるので、処理
液の濃度算出にあたっては、その処理液の種類を特定す
る必要がある。従来装置では、測定者が処理液の種類判
別情報を濃度測定装置にキーボード等から入力指示し
て、該当処理液の種類、すなわち濃度基準情報を指定し
ている。

【０００３】

【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、従来装置は、濃度を求める際に、その
都度、測定者が濃度測定装置に対して処理液の種類判別
情報を入力指示する必要があるので煩雑であるという問
題点がある。

【０００４】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、測定者が処理液の種類判別情報を入力
指示することなく、処理液の濃度を求めることができる
濃度測定装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【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、本発明に係る濃度測定装置は、処理槽と、これに連
通する処理液供給路と、この処理液供給路に薬液供給路
を介して連通接続される複数種類の薬液源と、前記薬液
供給路を切り換える流路切り換え機構とを備えた処理装
置に用いられる濃度測定装置であって、前記処理液供給
路を流通する処理液に光を照射し、その透過光の強度を
測定する透過光強度測定手段と、前記流路切り換え機構
の制御情報に基づいて、前記処理液供給路に流れる処理
液の種類を判別する処理液判別手段と、複数種類の処理
液ごとに濃度基準情報を予め記憶し、前記処理液判別手
段からの情報に基づいて、該当処理液の濃度基準情報を
決定し、この濃度基準情報と前記透過光強度測定手段か
ら与えられた透過光強度とに基づいて処理液の濃度を求
める濃度算出手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明の作用は次のとおりである。すなわち、
本発明は、流路切り換え機構が適宜に切り換えられ、処
理液供給路に処理液が流通すると、透過光強度測定手段
は前記処理液の透過光強度を測定し、その測定データを
濃度算出手段に渡す。一方、処理液判別手段は、流路切
り換え機構の制御情報に基づいて、処理液供給路に流れ
る処理液の種類を判別して、その種類判別情報を濃度算
出手段に渡す。濃度算出手段は、処理液に応じて予め記
憶した複数種類の濃度基準情報の中から、前記種類判別
情報に基づいて該当処理液の濃度基準情報を決定し、こ
の濃度基準情報とその処理液の透過光強度とに基づいて
処理液の濃度を求める。

【０００７】

【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濃度測定装置
を含む半導体洗浄装置の概略構成を示す図である。

【０００８】図中、符号１は、半導体ウェハを洗浄する
ために、フッ化水素酸（ＨＦ）等の薬液を使用する半導
体洗浄装置である。半導体洗浄装置１には、洗浄液供給
管２によってイオンを脱した水である純水が所定の圧力
で圧送される。洗浄液供給管２には、薬液と純水とを調
合して洗浄液（処理液）とする分岐管３が継合され、こ
の分岐管３には、薬液源としての薬液供給タンク４〜７
と、加圧ポンプＰと、流路切り換え機構としての操作弁
８〜１１及び流量調節弁Ｖとが薬液供給管２ａ〜２ｄを
介して接続されている。なお、操作弁８〜１１は、後述
の制御部１２から送られる操作弁制御情報に基づいて開
閉動作し、各薬液を洗浄液供給管２に送るか否かを制御
する。本実施例では、一例として薬液供給タンク４はフ
ッ化水素酸（ＨＦ）を貯蔵しており、薬液供給タンク５
はアンモニア（ＮＨ₃ ）を、薬液供給タンク６は塩酸
（ＨＣｌ）を、薬液供給タンク７は過酸化水素水（Ｈ₂
Ｏ₂ ）を、それぞれ貯蔵している。

【０００９】操作弁８〜１１は制御線５０を介して制御
部１２に接続されている。制御部１２は、半導体洗浄装
置１を制御するプログラムを記憶したＲＯＭ１２ａ、プ
ログラムを解釈実行するＣＰＵ１２ｂ、計算処理等で作
業領域として使用されるＲＡＭ１２ｃ、制御状態等を表
示するＣＲＴ１２ｄ、および双方向にデータを転送可能
なインターフェイス１２ｅ等から構成されている。ここ
では、主として、予め決められたプログラムに従って操
作弁制御情報を操作弁８〜１１に送る。

【００１０】洗浄液供給管２の終端は、後述する透過光
強度測定用光学系３２を介して、半導体ウェハを洗浄処
理するための処理槽１３の下部に連通接続されている。
処理槽１３に供給された洗浄液は、処理槽１３に設けら
れた整流多孔板により均一に上昇して、オーバーフロー
し、周囲に設けられた排液槽１４に溢れ、この下部に接
続された排液ドレイン１５を流下する。

【００１１】濃度測定装置３０は、濃度算出プログラム
等を記憶したＲＯＭ３１ａ、プログラムを解釈実行する
ＣＰＵ３１ｂ、計算処理等で作業領域として使用される
ＲＡＭ３１ｃ、測定値等を表示するＣＲＴ３１ｄ、およ
び双方向にデータを転送可能なインターフェイス３１ｅ
等からなる演算部３１と、透過光強度測定用光学系３２
とで構成される。この演算部３１は本発明における処理
液判別手段および濃度算出手段としての機能を備えてい
る。また、透過光強度測定手段としての透過光強度測定
光学系３２は、洗浄液供給管２を流通する洗浄液の一部
を流通させる所定幅の透過性流路を備えたフローセル３
２ａと、このフローセル３２ａを流れる洗浄液に透過光
測定用の光（紫外光および／または赤外光）を照射する
ハロゲンランプ等の光源３２ｂと、透過光の強度を測定
するための光強度検出器３２ｃから構成されている。光
強度検出器３２ｃとしては、紫外光を使用する場合に
は、紫外光に対する感度が高いＧａＰ等の半導体や紫外
光電管が用いられ、また赤外光を使用する場合には、赤
外光に対する感度が高いＰｂＳ等の半導体素子が用いら
れる。なお、演算部３１は、通信信号線５１を介して半
導体洗浄装置１の制御部１２に接続されているととも
に、透過光強度測定用光学系３２の光強度検出器３２ｃ
に接続されている。

【００１２】次に、本実施例の動作を図２を参照して説
明する。図２は、濃度測定装置３０の濃度測定処理手順
を示したフローチャートである。この一連の処理は、半
導体洗浄装置１の制御部１２が、測定開始の信号を濃度
測定装置３０に送信した後に演算部３１によって実行さ
れる。

【００１３】実施例に係る半導体洗浄装置では、例え
ば、一般的にＲＣＡ洗浄法として知られている次のよう
な順序で洗浄を行っている。したがって、以下の説明で
は、洗浄工程（２），（４），（６）で使用される各洗
浄液の濃度測定について説明する。 （１）純水リンス １０分 （２）アンモニア（ＮＨ₃ ）・過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ）
１０分 （３）純水リンス ２０分 （４）フッ酸（ＨＦ） ５分 （５）純水リンス ２０分 （６）塩酸（ＨＣｌ）・過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ） １０
分 （７）純水リンス ２０分

【００１４】ステップＳ１では、濃度測定装置３０の演
算部３１が通信信号線５１を介して、制御部１２に操作
弁８〜１１の制御情報を要求することにより、その情報
を取得する。本実施例において、操作弁制御情報は操作
弁８〜１１に応じた４ビットの信号〔ａｂｃｄ〕から構
成されており、ａは操作弁８の開閉状態、ｂは操作弁９
の開閉状態、ｃは操作弁１０の開閉状態、ｄは操作弁１
１の開閉状態をそれぞれ示している。ここでは、

〔０〕
は操作弁の閉状態を、〔１〕は操作弁の開状態とする。
したがって、上記の純水リンス工程（１），（３），
（５），（６）では、操作弁制御情報として〔０００
０〕を取得し、洗浄工程（２）では〔０１０１〕を取得
し、洗浄工程（４）では〔１０００〕を取得し、洗浄工
程（６）では〔００１１〕を取得する。

【００１５】ステップＳ２₁ ，Ｓ２₂ ，Ｓ２₃ ，…で
は、ステップＳ１で取得した操作弁制御情報に基づい
て、洗浄液供給管２に流れている流体の種類を判別し、
その種類に応じた処理を決定する。

【００１６】すなわち、最初の純水リンス工程（１）で
は、ステップＳ２₁ で操作弁制御情報

〔００００〕が確
認されることにより、洗浄液供給管２に純水が流れてい
るものと判断してステップＳ３に進む。

【００１７】ステップＳ３では、純水の透過光強度Ｉ_C
を測定する。純水リンス工程（１）は１０分間行われる
ので、その間、透過光強度Ｉ_C の測定は適宜の周期で繰
り返し行なわれ、各測定値の平均値が純水の透過光強度
Ｉ_C として演算部３１のＲＡＭ３１ｃに保存される。

【００１８】そして、洗浄工程が次のＮＨ₃ ＋Ｈ₂ Ｏ₂
洗浄工程（２）に移ると、演算部３１はステップＳ１で
得られた操作弁制御情報〔０１０１〕を基に、現在使用
されている洗浄液がＮＨ₃ ＋Ｈ₂ Ｏ₂ 洗浄液であると判
断し、その洗浄液の濃度測定のために予め決められてい
るステップＳ４以降の処理に移る。

【００１９】ステップＳ４では、ＮＨ₃ ＋Ｈ₂ Ｏ₂ 洗浄
液の透過光強度Ｉ_m を測定する。ここでも、上述した純
水の透過光強度の測定と同様に、所定の洗浄時間（１０
分）の間、透過光強度Ｉ_m が繰り返し測定され、その平
均値がＮＨ₃ ＋Ｈ₂ Ｏ₂ 洗浄液の透過光強度Ｉ_m として
演算部３１のＲＡＭ３１ｃに保存される。

【００２０】ステップＳ５では、ステップＳ３で得られ
た純水の透過光強度Ｉ_C と、ステップＳ４で得られたＮ
Ｈ₃ ＋Ｈ₂ Ｏ₂ 洗浄液の透過光強度Ｉ_m とを使い、予め
定められたＮＨ₃ ＋Ｈ₂ Ｏ₂ 洗浄液の濃度基準情報に従
って濃度を算出する。この濃度算出処理については後述
する。

【００２１】ステップＳ６では、ステップＳ５で求めら
れたＮＨ₃ ＋Ｈ₂ Ｏ₂ 洗浄液の濃度をＣＲＴ３１ｄに表
示する。

【００２２】次の純水リンス工程（３）では、再び操作
弁制御情報

〔００００〕を取得することにより、ステッ
プＳ３で新たに純水の透過光強度Ｉ_C が測定される。そ
して、次のＨＦ洗浄工程（４）では、操作弁制御情報
〔１０００〕を取得することにより、ステップＳ１か
ら、Ｓ２₁ 、Ｓ２₂ 、Ｓ２₃ と進む。ステップＳ２₃ で
ＨＦ洗浄液が使われていると判断されると、ステップＳ
７でＨＦ洗浄液の透過光強度Ｉ_m が測定され、次のステ
ップＳ８で、直前に求められた純水の透過光強度Ｉ
_C と、ＨＦ洗浄液の透過光強度Ｉ_m とを使い、ＨＦ洗浄
液の濃度基準情報に従って濃度を算出する。

【００２３】以下、同様に、操作弁制御情報に基づいて
洗浄液供給管２に流れている流体の種類を判別し、各流
体に応じた処理が行われる。すなわち、本実施例では、
所定の洗浄処理の直前の純水リンス工程で、純水の透過
光強度を測定し、この透過光強度と当該洗浄液の透過光
強度とを使って、所定の濃度算出処理に従って洗浄液の
濃度が算出される。

【００２４】以上のように、本実施例では、４ビットの
操作弁制御情報に基づいて洗浄液供給管２に流れている
流体の種類を自動的に判別して、予め定められた各洗浄
液の濃度算出処理を実行するようにしているので、測定
者が濃度測定装置に洗浄液の種類判別情報を入力指示す
る必要がなく、各洗浄液の濃度を速やかに測定すること
ができる。

【００２５】濃度算出処理は、一般的に、濃度算出式を
用いて算出する方法と、検量線データを用いて求める方
法とがあり、ここではＨＦ洗浄液を例に、簡単に説明す
る。濃度算出式を用いる方法では、ランベルト−ベール
の法則（Lambert-Beer's Law）に基づく下記濃度算出式
によって、洗浄液の濃度を算出する。 ｃ＝−１／αｄ・ｌｎ（Ｉ_m ／Ｉ_c ） 上記濃度算出式において、ｃは濃度（％）、αは洗浄液
が光を吸収する度合いを表す各洗浄液固有の吸光係数
（／ｍｍ・％）、ｄはフローセル３２ａに設けられたセ
ル部の長さ、すなわち透過光の光路長（ｍｍ）である。
なお、本実施例においては、吸光係数αは、互いに等し
い光路長のセル部において、光が純水を透過したときの
光強度に対して定義された各洗浄液固有のものであり、
また、濃度基準情報として、各洗浄液に対して対応づけ
られて、演算部３１内のＲＡＭ３１ｃに予め記憶されて
おり、操作弁制御情報によって逐次読み出される。

【００２６】すなわち、純水リンス工程（３）時のステ
ップＳ３で求められた純水の透過光強度Ｉ_C と、ステッ
プＳ７で求められたＨＦ洗浄液の透過光強度Ｉ_m を上記
の濃度算出式に代入して、濃度ｃを求める。このとき、
吸光係数αとしては、ＨＦ溶液固有の値が操作弁制御情
報〔１０００〕によって読み出され、濃度算出式に代入
される。

【００２７】検量線を用いて濃度を求める方法について
は、まず、検量線データを次のように作成する。始め
に、純水と濃度の異なる複数のＨＦ洗浄液を用意し、赤
外光に対する純水の透過光強度、各ＨＦ洗浄液の透過光
強度を測定する。そして、純水の透過光強度に対する各
ＨＦ洗浄液の透過光強度比Ｔを算出し、各透過光強度比
ＴにＨＦ洗浄液の濃度ｃを対応づけて、演算部３１のＲ
ＡＭ３１ｃに保存する。なお、検量線データは、各洗浄
液に対して作成し、濃度基準情報として、各洗浄液に対
応づけて、演算部３１内のＲＡＭ３１ｃに予め記憶して
おく。そして、操作弁制御情報によって逐次特定され
る。ＨＦ洗浄液の濃度を求めるとき（図２のステップＳ
８）は、まず、ステップＳ３で測定した純水の透過光強
度Ｉ_c と、ステップＳ７で測定したＨＦ洗浄液の透過光
強度Ｉ_m との比Ｔ１を算出する。一方、演算部３１では
ＲＡＭ３１ｃに記憶された検量線データの内、ＨＦ洗浄
液の検量線データを操作弁制御情報〔１０００〕に基づ
いて特定し、比Ｔ１と等しい透過光強度比Ｔを検索し、
それに対応する濃度ｃを得る。

【００２８】なお、上述した実施例では、基準となる透
過光強度を被測定洗浄液を使用する洗浄工程の直前の純
水リンス工程で測定したが、本発明はこれに限定され
ず、上記の基準透過光強度を該当洗浄工程の直後の純水
リンス工程で測定してもよい。

【００２９】また、濃度算出処理において基準となる透
過光強度を、当該洗浄工程の直前、または直後の純水リ
ンス工程で測定する理由は、基準透過光強度を測定して
から、被測定洗浄液の透過光強度を測定するまでの時間
は短くすることにより、光源の光量の変動等の影響を少
なくするためである。したがって、光源の光量の変動が
極めて小さい場合などでは、基準透過光強度を当該洗浄
工程の直前、または直後で測定する必要はなく、予め測
定しておいた純水の透過光強度を用いるようにしてもよ
い。

【００３０】また、フローセル３２ａに入射する光の強
度Ｉ_O を測定する光検出部を設け、ランベルト−ベール
の法則に基づく下記濃度算出式によって、洗浄液の濃度
を算出してもよい。 ｃ＝−１／α’ｄ・ｌｎ（Ｉ_m ／Ｉ_O ） なお、α’は洗浄液が光を吸収する度合いを表す各洗浄
液固有の吸光係数（／ｍｍ・％）である。

【００３１】さらに、上記の濃度計算処理は、半導体洗
浄装置１の制御部１２において実行するようにしてもよ
い。この場合、半導体洗浄装置１の制御部１２は、濃度
測定装置３０の演算部３１から通信信号線５１を介して
純水の透過光強度と洗浄液の透過光強度とを取得する。
そして、制御部１２が制御している操作弁８〜１１の制
御情報により、被測定洗浄液に応じた濃度算出手順を用
いて制御部１２のＣＰＵ１２ｂが濃度を算出する。

【００３２】

【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、薬液供給路を切り換えるための流路切り換え
機構の制御情報に基づいて、処理液供給路を流れる処理
液の種類を判別し、その処理液に応じた濃度基準情報に
よって処理液の濃度を求めているので、測定者は処理液
の種類などを入力指示する必要がなく、各種の処理液の
濃度を速やかに測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る濃度測定装置を含む半
導体洗浄装置の概略構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施例に係る濃度測定装置の濃度測
定処理の手順を示したフローチャートである。

【図３】濃度測定に用いる検量線の模式図である。

【符号の説明】

１ … 半導体洗浄装置 ２ … 洗浄液供給管 ８，９，１０，１１ … 操作弁 １２ … 制御部 ３０ … 濃度測定装置 ３１ … 演算部 ３２ … 透過光強度測定用光学系 ５０ … 制御線 ５１ … 通信信号線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽と、これに連通する処理液供給路
   と、この処理液供給路に薬液供給路を介して連通接続さ
   れる複数種類の薬液源と、前記薬液供給路を切り換える
   流路切り換え機構とを備えた処理装置に用いられる濃度
   測定装置であって、 前記処理液供給路を流通する処理液に光を照射し、その
   透過光の強度を測定する透過光強度測定手段と、 前記流路切り換え機構の制御情報に基づいて、前記処理
   液供給路に流れる処理液の種類を判別する処理液判別手
   段と、 複数種類の処理液ごとに濃度基準情報を予め記憶し、前
   記処理液判別手段からの情報に基づいて、該当処理液の
   濃度基準情報を決定し、この濃度基準情報と前記透過光
   強度測定手段から与えられた透過光強度とに基づいて処
   理液の濃度を求める濃度算出手段と、 を備えたことを特徴とする濃度測定装置。