JP2000183017A - 薬液濃度制御装置 - Google Patents

薬液濃度制御装置

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JP2000183017A JP10353144A JP35314498A JP2000183017A JP 2000183017 A JP2000183017 A JP 2000183017A JP 10353144 A JP10353144 A JP 10353144A JP 35314498 A JP35314498 A JP 35314498A JP 2000183017 A JP2000183017 A JP 2000183017A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薬液をサンプリングせずに薬液組成の測定及
び組成制御を常時行うことが可能な薬液濃度制御装置を
提供する。 【解決手段】 原液を供給するための原液供給部１と、
この原液供給部１から供給された原液を使用してウェハ
ー１２に対して所定の処理を行うウエハー処理部２とを
有する薬液濃度制御装置であって、原液供給部１とウエ
ハー処理部２との間に設けられた配管１４に直接設置さ
れ、かつ配管１４内を通る原液の濃度を検出するための
濃度検出部１５と、この濃度検出部１５により検出され
た原液濃度に基づいて所定の濃度調整を行い、原液供給
部１から供給される原液の濃度を制御するデータ処理部
３とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
において、エッチング、洗浄等に使用する薬液濃度を正
確かつリアルタイムに測定、管理するための薬液濃度制
御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来では、特開平５−１２１３８８（以
下、公知例１という）に記載されているように、ウエハ
を加熱する手段と、ウエハを保持する手段と、ウエハ洗
浄用薬液をウエハ上に散布する手段を備えた装置が知ら
れている。
【０００３】ここで、この公知例１の装置構成を図６に
基づいて詳細に説明する。
【０００４】図６に記載の装置は、ウエハー６０を加熱
するためのハロゲンランプ６１、ウエハー６０を保持す
るためのウエハー押え６２、ウエハー押え６２を動作さ
せるためのアーム６３、ウエハー６０を回転させるため
のモータ６４、ウエハー６０及びアーム６３に回転運動
を伝えるための回転軸６５とを有する。さらに、薬液を
ウエハー６０に向かって噴射させるためのスプレーノズ
ル６６が設けられている。
【０００５】上記装構成の下、ウエハー６０をモータ６
４により回転させながら、ハロゲンランプ６１によりウ
エハー６０を加熱する。その後、スプレーノズル６６に
より、混合された混合薬液をウエハー６０に向かって噴
射する。
【０００６】公知例１によれば、ウエハー６０をハロゲ
ンランプ６１により加熱することにより、短時間でウエ
ハー６０を所定の温度まで加熱することができる。
【０００７】次に、高精度に薬液濃度を制御するための
薬液濃度制御装置が、特開昭６０−２２３１３１号（以
下、公知例２という）に記載されている。
【０００８】この公知例２では、薬液処理槽の薬液濃度
を検出し、検出結果から濃度の安定化のために原液供給
部を制御する機構を備えており、濃度モニター結果を制
御部にフィードバックし、又モニター以降の濃度変化を
予測して、予測濃度に対応した制御を行うことで、高精
度な薬液濃度制御を実現している。
【０００９】この公知例２の装置構成を図７に基づいて
詳細に説明する。
【００１０】図７において、７０は、内部に所定の濃度
の薬液（洗浄液）を入れた薬液処理槽である。この薬液
処理槽７０上には、例えば、２種の原液Ｃ１、Ｃ２を処
理槽７０内に供給する原液供給部７１が設けられてい
る。
【００１１】この原液供給部７１は、原液Ｃ１、Ｃ２の
夫々のタンク７２ａ，７２ｂと、これらに対応したポン
プ７３ａ，７３ｂとバルブ７４ａ，７４ｂとを有し、ポ
ンプ７３ａ，７３ｂとバルブ７４ａ，７４ｂを制御する
ことによって原液を処理槽７０内に供給する。
【００１２】また、処理槽７０には、処理槽７０内の薬
液の濃度を検出するための濃度モニタ部７５が設けられ
ている。この濃度モニタ部７５は、処理槽７０内の薬液
をサンプリングするためのポンプ７６とモニタ７７とを
有し、モニタ７７は薬液濃度を検出できるようになって
いる。
【００１３】一方、原液供給部７１及びモニタ部７５間
には制御部７８が接続され、モニタ部７５の出力に応じ
て原液供給部７１を制御するようにしている。すなわ
ち、制御部７８は、フィードバック制御系７９ａと予測
制御系７９ｂを内蔵し、これら両制御系７９ａ，７９ｂ
の協働作用によって濃度制御を行う。
【００１４】つまり、モニタ時に、ポンプ７６を作動し
て処理槽７０内の薬液をモニタ部７５のモニタ７７内に
サンプリングした後、検出に必要な若干の時間だけ待
ち、その上で薬液濃度を読み取るようにしている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエハ
ーを１枚ずつ処理する枚葉式のエッチャーなどでは、ウ
エハー処理条件の制御を簡単に行うことができるように
なるが、分解しやすい薬液を使用する場合や、混合溶液
を使用する場合、上記公知例１の装置では、ウエハー毎
の処理中における薬液の濃度変化を検出する手段を持た
ないため、薬液の劣化や薬液の初期濃度異常を早期に発
見することができない。
【００１６】これに対して、上記公知例２の装置では、
薬液の濃度を検出する手段を有する。すなわち、この公
知例２の装置では、薬液ラインの一部から（薬液処理槽
７０（エッチング処理槽）内）、エッチング処理中の薬
液を採取して濃度を検出・測定している。
【００１７】しかし、このサンプリングを行うために薬
液ラインの圧損が生じ、薬液が余分に必要となるだけで
なく、処理に必要な薬液量が変動する要因となる。
【００１８】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、薬液をサ
ンプリングせずに薬液組成の測定及び組成制御を常時行
うことが可能な薬液濃度制御装置を提供することにあ
る。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明では、原液を供給するための原液供給部
と、この原液供給部から供給された原液を使用してウェ
ハーに対して所定の処理を行うウエハー処理部とを有す
る薬液濃度制御装置において、原液供給部とウエハー処
理部との間に設けられた配管に直接設置され、かつ配管
内を通る原液の濃度を検出するための濃度検出部と、こ
の濃度検出部により検出された原液濃度に基づいて所定
の濃度調整を行い、原液供給部から供給される原液の濃
度を制御するデータ処理部とを有する。
【００２０】ここで、原液は、例えば、ウエハーを洗浄
するための洗浄用薬液であり、あるいは、ウエハーをエ
ッチングするためのエッチング用薬液である。
【００２１】また、原液供給部は、複数種類の原液を貯
留する複数のタンクと、各タンクに接続されたポンプ
と、各ポンプに接続されたバルブとを有する。そして、
データ処理部からの制御信号により各ポンプを制御し
て、各タンク内の複数種類の原液を所定の組成比に混合
して、バルブを介してウエハー処理部に供給する。
【００２２】さらに、原液供給部は、基準溶液を貯留す
る基準溶液タンクを有し、この基準溶液タンク内の基準
溶液を濃度検出部により検出して、この検出結果に基づ
いて、データ処理部により原液濃度の更正処理が行われ
る。
【００２３】あるいは、濃度検出部を純水置換し乾燥さ
せてブランク測定を行うことにより、データ処理部によ
り原液濃度の更正処理を行うようにしてもよい。
【００２４】ここで、濃度検出部は、紫外可視あるいは
近赤外による分光光度法により配管内を通る薬液の吸収
波長を測定することにより、原液濃度を検出するように
するのが好ましい。
【００２５】また、データ処理部は、データ変換装置
と、ポンプ制御装置とを有し、濃度検出部で検出され、
このデータ変換装置により変換されたデータに基づい
て、ポンプ制御装置が、配管内を通る薬液濃度を一定に
保つように原液供給部内のポンプの吐出量を制御する。
【００２６】さらに、このデータ処理部は、予め設定さ
れた設定濃度と濃度検出部により検出された検出濃度と
を比較して、この比較結果に基づいて所定の補正量を算
出し、ポンプ制御装置は、この補正量に基づいて原液供
給部内のポンプの吐出量を変化させる。
【００２７】また、データ処理部には、所定の濃度安定
時間が予め設定されており、この濃度安定時間が経過し
た後に補正量の算出を行う。
【００２８】この場合、データ処理部は、濃度安定時間
中には、濃度表示のみを行うようにする。
【００２９】そして、データ処理部は、濃度安定時間ご
とに補正量の算出を繰り返し行うことにより、ポンプの
吐出量濃度を設定濃度に一致させるように制御する。
【００３０】
【作用】本発明では、薬液ラインの途中で吐出ノズルに
近い位置（２液以上を混合している場合は、混合後の配
管部）で薬液の濃度を検出・測定する手段（濃度検出
部）を有し、検出した値から設定された組成比に合わせ
るために必要な原液供給量を算出し、データ処理部（原
液供給制御部）へフィードバックさせるようにして、ウ
エハー処理中の組成変化を一定に制御するようにした。
【００３１】このように構成することによって、枚葉式
のエッチング装置において、常に薬液濃度を検出するこ
とができる。これにより、濃度の検出結果から薬液の適
正な流量を調節することができ、薬液組成を一定に保ち
処理を行うことが可能になる。
【００３２】また、常に薬液濃度を検出しているため、
設定濃度の規格範囲からずれた場合でも、被害を最小限
に押さえることが可能になる。
【００３３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】図１は、本発明の薬液濃度制御装置の構成
を示した図である。
【００３５】本発明の薬液濃度検出装置は、原液供給部
１と、ウエハー処理部２と、データ処理部３とを有す
る。
【００３６】原液処理部１は、原液Ｓ１及び原液Ｓ２を
それぞれ貯留するための原液タンク４ａ及び４ｂ、この
タンク４ａ及び４ｂにそれぞれ接続されたポンプ５ａ及
び５ｂ、基準溶液を貯留するための基準溶液タンク６、
この基準溶液タンク６に接続されたポンプ７、このポン
プ７に接続されたバルブ８、このバルブ８とポンプ５ａ
及び５ｂのそれぞれに接続されたバルブ９とを有する。
【００３７】一方、データ処理部３は、データ変換装置
１０とポンプ制御装置１１とを有する。ウエハー処理部
２には、ウエハー１２が設置されており、このウエハー
１２に対してノズル１３から薬液が噴射される。例え
ば、この薬液は、ウエハー１２を洗浄するための洗浄用
薬液である。あるいは、この薬液は、ウエハー１２をエ
ッチングするためのエッチング用薬液である。
【００３８】また、ウエハー処理部２と原液供給部１と
の間は、配管１４により接続されており、この配管１４
に直接に濃度検出部１５が設置されている。この濃度検
出部１５は、データ処理部３内のデータ変換装置１０に
接続されている。また、データ処理部３内のポンプ制御
部１１は、原液供給部１内のポンプ５ａ及び５ｂにそれ
ぞれ接続されている。このポンプ５ａ及び５ｂを制御す
ることにより、原液タンク４ａ及び４ｂ内より原液Ｓ
１，Ｓ２を吸上げ、バルブ９を介して混合した後に、混
合された薬液がウエハー処理部２へ送られ、ノズル１３
から混合薬液がウエハー１２に向かって噴射される。
【００３９】また、ウエハー処理部２へ薬液を送る配管
１４の途中に設置している濃度検出部１５では、紫外可
視あるいは近赤外による分光光度法により配管１４内を
流れる薬液の吸収波長をモニターし、モニター結果をデ
ータ処理部３内のデータ変換装置１０へ送っている。こ
の濃度検出部１５の測定セルは、石英に代表される、近
赤、紫外可視波長において吸収を持たない材質で形成さ
れており、その光路長（直径）は既知の物が使用され
る。
【００４０】その形状については、図２（ａ）及び
（ｂ）に示されているように、光路長Ｌが既知で、光路
が常に同じ位置を通るように固定されていれば、ランベ
ルト・ベールの法則により、円形、多角形のいずれでも
測定は可能である。
【００４１】ここで、ランベルト・ベールの法則とは、
一般的には、光が光吸収性の物質を通過するときに、そ
の強度が変化することに関する法則を意味する。強度の
変化は、吸収媒体の厚さと、試料と波長とによって決ま
る定数に関する指数関数で表わされる。
【００４２】濃度検出部１５で検出・測定されたデータ
は、データ処理部３へ送られる。濃度検出部１５で検出
され、データ変換装置１０で計算・算出されたデータを
もとに、原液供給部１内のポンプ５ａ及び５ｂをポンプ
制御装置１１によ制御することで、配管１４を通る薬液
濃度が一定に保たれるようになっている。
【００４３】濃度検出部１５およびデータ変換装置１０
は基準溶液タンク６の溶液を測定することで、更正処理
を行う。この場合、基準溶液を用いなくとも、濃度検出
部１５を純水置換し乾燥させブランク測定を行うことで
も、更正処理は可能である。
【００４４】次に、本発明の薬液濃度制御装置の動作を
図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００４５】まず、薬液は常に濃度検出部１５（図２に
記載の測定セル）を通過しており、常時配管１４内の薬
液濃度を検出・測定している（ステップ３１）。そし
て、この測定された濃度の表示が行われる（ステップ３
２）。
【００４６】しかし、濃度検出部１５は、図１に示され
ているように、上流にあるポンプ５ａ及び５ｂからは距
離があるため、吐出量変化後の薬液濃度変化は一定間隔
後に起こる。従って、濃度安定時間（ΔＴ）を経過した
か否かが判定される（ステップ３３）。
【００４７】この結果、この濃度安定時間（ΔＴ）を経
過していると判定されたとき、設定値とそのときの薬液
濃度（測定値）とが比較される（ステップ３４）。
【００４８】この比較の結果、ポンプの吐出量を変更す
る必要があるかどうかを判定する（ステップ３５）。つ
まり、薬液濃度（測定値）が設定値からずれていれば、
ポンプ５ａ及び５ｂの吐出量を変更する必要がある。こ
の場合、データ変換装置１０にあらかじめ記憶されてい
る検量線（例として図５に示す）から、必要な吐出補正
量ΔＶを算出する（ステップ３６）。例えば、図５に示
されているように、混合薬液の組成Ｃ（Ｃ１，Ｃ２）を
組成Ｃ‘（Ｃ'１，Ｃ‘２）に補正する。
【００４９】次に、この算出された信号をポンプ制御装
置１１へ送り、ポンプ制御装置１１により、原液供給部
１内のポンプ５ａ及び５ｂを制御し、ポンプ吐出量を変
更させる（ステップ３７）。このようにして、濃度検出
部１５により検出された検出濃度を設定値に合わせ込む
ようにする。
【００５０】次に、データ処理部１０の具体的な動作を
図４を用いて説明する。
【００５１】まず、ウエハー処理部２にウエハー１２が
セットされ、ポンプ５ａ及び５ｂにより、混合薬液が吐
出される。このとき、濃度検出部１５（測定セル）を通
り薬液濃度が検出・測定される。検出されたデータは、
データ処理部３内のデータ変換装置１０に送られ、設定
濃度Ｃとの比較を行い補正量を算出しポンプ５ａ及び５
ｂの吐出量を変化させる。
【００５２】変化後の濃度は、薬液が原液タンク４ａ及
び４ｂから薬液の濃度検出部１５（測定セル）まで至る
のに必要な時間を経過しないと変化しないため、濃度安
定時間Δｔの間は濃度表示のみ行い、補正動作は行わな
い。濃度安定時間Δｔが経過した後、改めて設定濃度Ｃ
との比較を行う。この動作の繰り返しを行うことで、設
定濃度に吐出液濃度を合わせ込むことができる。
【００５３】以上、混合溶液の濃度を一定に保つ場合を
想定して説明したが、濃度調整は行わずモニターのみの
動作も可能である。
【００５４】
【発明の効果】本発明では、薬液ラインに濃度検出部
（測定セル）を有することにより、配管を流れる薬液濃
度を直接測定することができる。
【００５５】また測定結果から濃度変化に対応する機能
を設けることにより、ウェット処理を常時一定濃度に管
理された薬液で処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薬液濃度制御装置の構成を示した概略
図である。
【図２】濃度検出部（測定セル）の形状を示す図であ
る。
【図３】本発明の薬液濃度制御装置の動作を説明するた
めのフローチャートである。
【図４】データ処理部の具体的な動作を説明するための
図である。
【図５】データ変換装置にあらかじめ記憶されている検
量線を示す図である。
【図６】公知例１の装置構成を示す概略図である。
【図７】公知例２の装置構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 原液供給部 ２ ウエハー処理部 ３ データ処理部 ４ａ，４ｂ 原液タンク ５ａ，５ｂ ポンプ ６ 基準溶液タンク ７ ポンプ ８，９ バルブ １０ データ変換装置 １１ ポンプ制御装置 １２ ウエハー １３ ノズル １４ 配管 １５ 濃度検出部

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 原液を供給するための原液供給部と、こ
    の原液供給部から供給された原液を使用してウェハーに
    対して所定の処理を行うウエハー処理部とを有する薬液
    濃度制御装置において、 原液供給部とウエハー処理部との間に設けられた配管に
    直接設置され、かつ配管内を通る原液の濃度を検出する
    ための濃度検出部と、 この濃度検出部により検出された原液濃度に基づいて所
    定の濃度調整を行い、前記原液供給部から供給される原
    液の濃度を制御するデータ処理部とを有することを特徴
    とする薬液濃度制御装置。
  2. 【請求項２】 前記原液は、前記ウエハーを洗浄するた
    めの洗浄用薬液であることを特徴とする請求項１に記載
    の薬液濃度制御装置。
  3. 【請求項３】 前記原液は、前記ウエハーをエッチング
    するためのエッチング用薬液であることを特徴とする請
    求項１に記載の薬液濃度制御装置。
  4. 【請求項４】 前記原液供給部は、複数種類の原液を貯
    留する複数のタンクと、各タンクに接続されたポンプ
    と、各ポンプに接続されたバルブとを有し、前記データ
    処理部からの制御信号により各ポンプを制御して、各タ
    ンク内の複数種類の原液を所定の組成比に混合して、上
    記バルブを介して前記ウエハー処理部に供給することを
    特徴とする請求項１に記載の薬液濃度制御装置。
  5. 【請求項５】 前記原液供給部は、さらに、基準溶液を
    貯留する基準溶液タンクを有し、この基準溶液タンク内
    の基準溶液を前記濃度検出部により検出して、この検出
    結果に基づいて、前記データ処理部により原液濃度の更
    正処理が行われることを特徴とする請求項４に記載の薬
    液濃度制御装置。
  6. 【請求項６】 前記濃度検出部を純水置換し乾燥させて
    ブランク測定を行うことにより、前記データ処理部によ
    り原液濃度の更正処理を行うことを特徴とする請求項１
    に記載の薬液濃度制御装置。
  7. 【請求項７】 前記濃度検出部は、紫外可視あるいは近
    赤外による分光光度法により配管内を通る薬液の吸収波
    長を測定することにより、原液濃度を検出することを特
    徴とする請求項１に記載の薬液濃度制御装置。
  8. 【請求項８】 前記データ処理部は、データ変換装置
    と、ポンプ制御装置とを有し、前記濃度検出部で検出さ
    れ、このデータ変換装置により変換されたデータに基づ
    いて、ポンプ制御装置が、配管内を通る薬液濃度を一定
    に保つように前記原液供給部内のポンプの吐出量を制御
    することを特徴とする請求項１に記載の薬液濃度制御装
    置。
  9. 【請求項９】 前記データ処理部は、予め設定された設
    定濃度と前記濃度検出部により検出された検出濃度とを
    比較して、この比較結果に基づいて所定の補正量を算出
    し、ポンプ制御装置は、この補正量に基づいて前記原液
    供給部内のポンプの吐出量を変化させることを特徴とす
    る請求項８に記載の薬液濃度制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記データ処理部には、所定の濃度安
    定時間が予め設定されており、この濃度安定時間が経過
    した後に上記補正量の算出を行うことを特徴とする請求
    項９に記載の薬液濃度制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記データ処理部は、上記濃度安定時
    間中には、濃度表示のみを行うことを特徴とする請求項
    １０に記載の薬液濃度制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記データ処理部は、上記濃度安定時
    間ごとに前記補正量の算出を繰り返し行うことにより、
    ポンプの吐出量濃度を上記設定濃度に一致させるように
    制御することを特徴とする請求項１０に記載の薬液濃度
    制御装置。
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