JPH0566714U - 液位及び分離液層制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容器に入れられた比重の異なる２種類の液体
のそれぞれの液位を所定の範囲に保ち，安定したエッチ
ングを可能とした液位及び分離液層制御装置を提供す
る。 【構成】 比重の異なる第１，第２の液体が混入され，
前記２種の液体の飽和溶液からなる第１の層と，前記２
種の液体のうちの一方の液体からなる第２の層を有し，
前記第１，第２層の層境界を計測する第１計測手段と，
前記第２層の液位を計測する第２計測手段と，前記第
１，第２計測手段の計測結果を入力する演算手段と，前
記演算手段の演算結果に基づいて前記第１，第２液体を
補給する第１，第２液体補給手段を備えている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，例えばシリコンウエハのエッチング液の液位管理に用いて好適な制 御装置に関し，２種類の液の飽和溶液層の液位と全体の液位を管理するための液 位及び分離液層制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図３はシリコンの濃度差エッチングに用いる液層を示す断面図である。図にお いて１は透明容器（例えばガラス）である。この透明容器１には水１００ＣＣに 対して水酸化カリウム（以下，ＫＯＨという…比重２．１２）を３０ｇの割合で 溶解した第１液体に，イソ・プロピルアルコール（以下，ＩＰＡという…比重０ ．７８８７）を３０ＣＣの割合で混入し飽和溶液として得られる第１の層２と， 第１液体に飽和し切れなくてＩＰＡだけで形成される第２の層３が入れられてい る。具体的な液量の一例をあげれば直径が１０ｃｍ程度のシリコンウエハを濃度 差エッチングする場合，水５０００ＣＣに対してＫＯＨを１５００ｇ溶解し，Ｉ ＰＡを１５００ＣＣ混入して飽和溶液である第１層２の厚さが１５〜１６ｃｍ， 第２層３の厚さが２〜３ｃｍ程度になるような容器を用いている。エッチング時 の液の温度は７０〜７５℃である。

【０００３】 なお，第１層がエッチング溶液として機能するのであるが，一般にエッチング すべき部分のエッチング量はこの第１層２への浸漬時間により決定している。そ の場合の条件としては先に述べた温度と第１，第２溶液の混合比が重要な要素と なる。 しかしながら，飽和溶液が直接空気に接した状態にすると飽和溶液中の水とＩ ＰＡの蒸発比が異なるので時間の経過に伴って混合比が変化する。その結果，安 定したエッチングができないことになる。容器の上部のＩＰＡ（第２層３）は混 合比を一定の値（飽和状態）に維持するために寄与する。そして，従来は目視に より頻繁に層境界４（ＩＰＡの存在）を確認しながらエッチング作業を行ってい た。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら，目視による頻繁な確認は作業能率の低下を招くという問題があ り，目視可能な容器としては透明なガラスやプラスチックを使わねばならず，作 業時の容器の破壊防止に気を配らなければならないという問題がある。 液層管理としては例えば図４に示すように液体中にフロートセンサ５を配置し てＩＰＡ（第２層３）のレベルを監視するしておき，一定のレベルを越えた時点 で警報を発する事が考えられる。

【０００５】 ところで，大量のシリコンウエハのエッチング作業を連続的に行う場合，ウエ ハを複数枚取りつけたウエハキャリアを頻繁に出し入れする訳であるが，その出 し入れの際にはわずかではあるが第１層２を形成する飽和溶液が付着してくるの でこの溶液が減少してレベルが低下する。その結果，シリコンウエハの一部が飽 和溶液に浸漬されない状態となりエッチングが行われないという事態になる。

【０００６】 図４に示す装置では液全体レベルしか分からないので，このような状態の解決 はできない。なお，上記の問題を解決するためには作業中のＩＰＡの蒸発や飽和 溶液の目減りが問題にならない程度に深くて大きな容器を用意すれば良いがＩＰ Ａは発火を伴う危険物であり，廃液処理の関係からもその使用量は最小限に抑え る必要がある。

【０００７】 本考案は上記従来技術の問題点を解決するためになされたもので，第１層２と 第２層３の両方のレベルを検出する手段と，その検出結果に応じて各液の補給手 段を設けることにより安定したエッチングが可能な装置を提供することを目的と する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決する為に本考案は，比重の異なる第１，第２の液体が混入され ，前記２種の液体の飽和溶液からなる第１の層と，前記２種の液体のうちの一方 の液体からなる第２の層を有し，前記第１，第２層の層境界を計測する第１計測 手段と，前記第２層の液位を計測する第２計測手段と，前記第１，第２計測手段 の計測結果を入力する演算手段と，前記演算手段の演算結果に基づいて前記第１ ，第２液体を補給する第１，第２液体補給手段を備えたことを特徴とするもので ある。

【０００９】

【作用】

第１計測手段は飽和溶液のレベルを検出し，所定のレベルに達した時点で演算 手段に信号を発する。演算手段は第１液体補給手段に信号を発して第１液体を補 給する。補給により所定のレベルに達した時点で第１計測手段は演算手段に信号 を発する。演算手段は第１液体補給手段に信号を発して第１液体の補給を停止す る。同様に第２計測手段は第２液体のレベルを検出し，所定のレベルに達した時 点で演算手段に信号を発する。演算手段は第２液体補給手段に信号を発して第２ 液体を補給する。補給により所定のレベルに達した時点で第２計測手段は演算手 段に信号を発する。演算手段は第２液体補給手段に信号を発して第２液体の補給 を停止する

【００１０】

【実施例】

始めに図２（ａ）〜（ｃ）を用いて本考案で使用する液層検知フロートについ て説明する。なお，図３と同一要素には同一符号を付している。 （ａ）図において，１０は液層検知手段であり，支持棒１２及びフロート１３ で構成されている。このフロート１３は第１，第２液体の層境界に位置するよう に形成され，中央部には支持棒１２よりもわずかに大きな貫通孔が形成されてお り，図（ｂ），（ｃ）に示すように層境界の変位に応じて移動する。このフロー トの変位は例えばフロートの内径側に配置された永久磁石と支持棒内に配置され た磁気検出手段等公知の技術により検出されて電気信号としてリード線１４を介 して取り出される。

【００１１】 図１は本考案の液位及び分離液層制御装置の一実施例を示す構成図である。 図において１ａは容器（例えばステンレス）であり，図３で述べた容器と同様 の容積中に同様の量の第１の層２と，第２の層３が入れられている。１０は図２ で述べた層境界を計測する第１計測手段である。１１は図４で述べたと同様のフ ロートセンサであり，第２の層３（ＩＰＡ）の液位を計測する第２計測手段であ る。

【００１２】 １５はポンプ，１６は第１液体（水＋ＫＯＨ）タンクであり第１液体補給手段 を構成している。同様に１５ａはポンプ，１７は第２液体タンクであり第２液体 （ＩＰＡ）補給手段を構成している。１８は第１，第２計測手段１０，１１から の信号をリード線１４を介して入力する演算装置である。

【００１３】 上記の構成において，第１計測手段１０は第１の層（飽和溶液）２のレベル（ 層境界）を検出し，所定のレベル（下限）に達した時点で演算手段１８に信号を 発する。そして，演算手段１８は第１液体補給手段に信号を発してポンプ１５を 起動し第１液体２を補給する。補給により所定のレベル（上限）に達した時点で 第１計測手段１０は演算手段１８に信号を発する。演算手段１８は第１液体補給 手段に信号を発してポンプ１５を停止し第１液体の補給を終了する。

【００１４】 同様に第２計測手段１１は第２液体（ＩＰＡ）のレベルを検出し，所定のレベ ル（下限）に達した時点で演算手段１８に信号を発する。演算手段１８は第２液 体補給手段に信号を発して第２液体を補給する。補給により所定のレベル（上限 ）に達した時点で第２計測手段１１は演算手段１８に信号を発する。演算手段１ ８は第２液体補給手段に信号を発して第２液体の補給を停止する。 なお，本実施例においては装置をエッチング液の液量管理に利用した場合につ いて説明したがこの例に限ることなく，比重の異なる２液の全体の液位と層境界 の液位のレベル管理が必要なものであれば各種の作業に適用可能である。また， ３種類のフロートを用意し，容器に異なった３種の比重を有する液体を入れ，３ 層に分かれた各層の液位を検出することも可能である。

【００１５】

【考案の効果】

以上実施例とともに具体的に説明した様に，本考案のによれば容器に入れられ た比重の異なる２種類の液体のそれぞれの液位を所定の範囲に保つことが可能で ある。従ってこの装置を半導体製造プロセスのエッチング液の液量管理に利用す れば，安定したエッチングが可能となり，頻繁な目視確認が不要なので作業効率 が向上する。また，容器の材質も透明部材に限定されないので金属（例えばステ ンレス鋼）を利用すれば，容器破損に対する余計な配慮も不要である。

【提出日】平成４年１２月２４日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】考案の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】 【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，例えばシリコンウエハのエッチング液の液位管理に用いて好適な制 御装置に関し，２種類の液の飽和溶液層の液位と全体の液位を管理するための液 位及び分離液層制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図３はシリコンの濃度差エッチングに用いる液層を示す断面図である。図にお いて１は透明容器（例えばガラス）である。この透明容器１には水１００ＣＣに 対して水酸化カリウム（以下，ＫＯＨという…比重２．１２）を３０ｇの割合で 溶解した第１液体に，イソ・プロピルアルコール（以下，ＩＰＡという…比重０ ．７８８７）を３０ＣＣの割合で混入し飽和溶液として得られる第１の層２と， 第１液体に飽和し切れなくてＩＰＡだけで形成される第２の層３が入れられてい る。具体的な液量の一例をあげれば直径が１０ｃｍ程度のシリコンウエハを濃度 差エッチングする場合，水５０００ＣＣに対してＫＯＨを１５００ｇ溶解し，Ｉ ＰＡを１５００ＣＣ混入して飽和溶液である第１層２の厚さが１５〜１６ｃｍ， 第２層３の厚さが２〜３ｃｍ程度になるような容器を用いている。エッチング時 の液の温度は７０〜７５℃である。

【０００３】 なお，第１層がエッチング溶液として機能するのであるが，一般にエッチング すべき部分のエッチング量はこの第１層２への浸漬時間により決定している。そ の場合の条件としては先に述べた温度と第１，第２溶液の混合比が重要な要素と なる。 しかしながら，飽和溶液が直接空気に接した状態にすると飽和溶液中の水とＩ ＰＡの蒸発比が異なるので時間の経過に伴って混合比が変化する。その結果，安 定したエッチングができないことになる。容器の上部のＩＰＡ（第２層３）は混 合比を一定の値（飽和状態）に維持するために寄与する。そして，従来は目視に より頻繁に層境界４（ＩＰＡの存在）を確認しながらエッチング作業を行ってい た。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら，目視による頻繁な確認は作業能率の低下を招くという問題があ り，目視可能な容器としては透明なガラスやプラスチックを使わねばならず，作 業時の容器の破壊防止に気を配らなければならないという問題がある。 液層管理としては例えば図４に示すように液体中にフロートセンサ５を配置し てＩＰＡ（第２層３）のレベルを監視するしておき，一定のレベルを越えた時点 で警報を発する事が考えられる。

【０００５】 ところで，大量のシリコンウエハのエッチング作業を連続的に行う場合，ウエ ハを複数枚取りつけたウエハキャリアを頻繁に出し入れする訳であるが，その出 し入れの際にはわずかではあるが第１層２を形成する飽和溶液が付着してくるの でこの溶液が減少してレベルが低下する。その結果，シリコンウエハの一部が飽 和溶液に浸漬されない状態となりエッチングが行われないという事態になる。

【０００６】 図４に示す装置では液全体レベルしか分からないので，このような状態の解決 はできない。なお，上記の問題を解決するためには作業中のＩＰＡの蒸発や飽和 溶液の目減りが問題にならない程度に深くて大きな容器を用意すれば良いがＩＰ Ａは発火を伴う危険物であり，廃液処理の関係からもその使用量は最小限に抑え る必要がある。

【０００７】 本考案は上記従来技術の問題点を解決するためになされたもので，第１層２と 第２層３の両方のレベルを検出する手段と，その検出結果に応じて各液の補給手 段を設けることにより安定したエッチングが可能な装置を提供することを目的と する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決する為に本考案は，比重の異なる第１，第２の液体が混入され ，前記２種の液体の飽和溶液からなる第１の層と，前記２種の液体のうちの一方 の液体からなる第２の層を有し，前記第１，第２層の層境界を計測する第１計測 手段と，前記第２層の液位を計測する第２計測手段と，前記第１，第２計測手段 の計測結果を入力する演算手段と，前記演算手段の演算結果に基づいて前記第１ ，第２液体を補給する第１，第２液体補給手段を備えたことを特徴とするもので ある。

【０００９】

【作用】

第１計測手段は飽和溶液のレベルを検出し，所定のレベルに達した時点で演算 手段に信号を発する。演算手段は第１液体補給手段に信号を発して第１液体を補 給する。補給により所定のレベルに達した時点で第１計測手段は演算手段に信号 を発する。演算手段は第１液体補給手段に信号を発して第１液体の補給を停止す る。同様に第２計測手段は第２液体のレベルを検出し，所定のレベルに達した時 点で演算手段に信号を発する。演算手段は第２液体補給手段に信号を発して第２ 液体を補給する。補給により所定のレベルに達した時点で第２計測手段は演算手 段に信号を発する。演算手段は第２液体補給手段に信号を発して第２液体の補給 を停止する

【００１０】

【実施例】

始めに図２（ａ）〜（ｃ）を用いて本考案で使用する液層検知フロートについ て説明する。なお，図３と同一要素には同一符号を付している。 （ａ）図において，１０は液層検知手段であり，支持棒１２及びフロート１３ で構成されている。このフロート１３は第１，第２液体の層境界に位置するよう に形成され，中央部には支持棒１２よりもわずかに大きな貫通孔が形成されてお り，図（ｂ），（ｃ）に示すように層境界の変位に応じて移動する。このフロー トの変位は例えばフロートの内径側に配置された永久磁石と支持棒内に配置され た磁気検出手段等公知の技術により検出されて電気信号としてリード線１４を介 して取り出される。

【００１１】 図１は本考案の液位及び分離液層制御装置の一実施例を示す構成図である。 図において１ａは容器（例えばステンレス）であり，図３で述べた容器と同様 の容積中に同様の量の第１の層２と，第２の層３が入れられている。１０は図２ で述べた層境界を計測する第１計測手段である。１１は図４で述べたと同様のフ ロートセンサであり，第２の層３（ＩＰＡ）の液位を計測する第２計測手段であ る。

【００１２】 １５はポンプ，１６は第１液体（水＋ＫＯＨ）タンクであり第１液体補給手段 を構成している。同様に１５ａはポンプ，１７は第２液体タンクであり第２液体 （ＩＰＡ）補給手段を構成している。１８は第１，第２計測手段１０，１１から の信号をリード線１４を介して入力する演算装置である。

【００１３】 上記の構成において，第１計測手段１０は第１の層（飽和溶液）２のレベル（ 層境界）を検出し，所定のレベル（下限）に達した時点で演算手段１８に信号を 発する。そして，演算手段１８は第１液体補給手段に信号を発してポンプ１５を 起動し第１液体２を補給する。補給により所定のレベル（上限）に達した時点で 第１計測手段１０は演算手段１８に信号を発する。演算手段１８は第１液体補給 手段に信号を発してポンプ１５を停止し第１液体の補給を終了する。

【００１４】 同様に第２計測手段１１は第２液体（ＩＰＡ）のレベルを検出し，所定のレベ ル（下限）に達した時点で演算手段１８に信号を発する。演算手段１８は第２液 体補給手段に信号を発して第２液体を補給する。補給により所定のレベル（上限 ）に達した時点で第２計測手段１１は演算手段１８に信号を発する。演算手段１ ８は第２液体補給手段に信号を発して第２液体の補給を停止する。 なお，本実施例においては装置をエッチング液の液量管理に利用した場合につ いて説明したがこの例に限ることなく，比重の異なる２液の全体の液位と層境界 の液位のレベル管理が必要なものであれば各種の作業に適用可能である。また， ３種類のフロートを用意し，容器に異なった３種の比重を有する液体を入れ，３ 層に分かれた各層の液位を検出することも可能である。

【００１５】

【考案の効果】

以上実施例とともに具体的に説明した様に，本考案のによれば容器に入れられ た比重の異なる２種類の液体のそれぞれの液位を所定の範囲に保つことが可能で ある。従ってこの装置を半導体製造プロセスのエッチング液の液量管理に利用す れば，安定したエッチングが可能となり，頻繁な目視確認が不要なので作業効率 が向上する。また，容器の材質も透明部材に限定されないので金属（例えばステ ンレス鋼）を利用すれば，容器破損に対する余計な配慮も不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の液位及び分離液層制御装置の一実施例
を示す構成図である。

【図２】本考案で使用する液層検出装置（第１計測手
段）の説明図である。

【図３】従来例を示す断面図である。

【図４】液体中にフロートセンサ５を配置した従来例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ａ 容器 ２ 第１の層 ３ 第２の層 ４ 層境界 １０ 第１計測手段 １１ 第２計測手段 １４ リード線 １５，１５ａ ポンプ １６ 第１液体タンク １７ 第２液体タンク １８ 演算手段

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【実用新案登録請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｊ 7342−4Ｍ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 比重の異なる第１，第２の液体が混入さ
   れ，前記２種の液体の飽和溶液からなる第１の層と，前
   記２種の液体のうちの一方の液体からなる第２の層を有
   し，前記第１，第２層の層境界を計測する第１計測手段
   と，前記第２層の液位を計測する第２計測手段と，前記
   第１，第２計測手段の計測結果を入力する演算手段と，
   前記演算手段の演算結果に基づいて前記第１，第２液体
   を補給する第１，第２液体補給手段を備えたことを特徴
   とする液位及び分離液層制御装置。