JPH07278847A - 薬液濃度管理方法及び薬液濃度管理装置を備えた化学的処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理糟内の薬液の濃度を自動的に所定の薬液
濃度範囲内に収めること。 【構成】 処理槽２の出口２Ｃに接続されたバルブ７に
並列に薬液濃度測定センサー１１が接続され、前記処理
槽内の薬液濃度をリアルタイムで測定し、その得られた
薬液濃度データを薬液濃度データ処理装置１２で処理
し、そこで得られた制御信号をコントローラ６に供給し
て、その制御信号に基づく開閉信号を得る。前記処理槽
２の補充口２Ｂには、電磁バルブ８を介して薬液補充槽
５が接続されており、前記開閉信号で前記電磁バルブ８
が制御され、薬液補充槽５から薬液の補充が行われ、薬
液の濃度が一定に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、加工物をエッチング
処理、洗浄処理、或いはメッキ処理などを行う場合の処
理槽内の薬液の濃度を自動的に所定の薬液濃度範囲内に
収めることができる薬液濃度管理方法及びその装置を備
えた化学的処理装置に関するものであって、特に半導体
装置を製造する場合の半導体ウエハの処理工程の、例え
ば、エッチング処理工程や洗浄処理工程に用いて好適な
ものである。以下の説明では、加工物として半導体ウエ
ハを取り挙げ、そのウエットエッチング処理（以下、単
に「エッチング処理」と記す）を行う場合について説明
する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の薬液濃度管理方法及び化学的
処理装置を図５乃至図７を用いて説明する。図５は従来
技術の化学的処理装置の一つであるエッチング装置を示
す概念図であり、図６は従来技術のエッチング装置によ
るエッチング量を示したグラフであり、図７は図６に示
したエッチング装置の処理槽内における薬液使用量を示
すグラフである。

【０００３】先ず、図５を用いて、従来技術のエッチン
グ装置の構成を説明する。符号１は全体としてエッチン
グ装置を指す。このエッチング装置１はエッチング処理
用の薬液Ｌが所定量満たされている処理槽２と、この処
理槽２の下部からパイプ９Ａを介して循環ポンプ３が接
続されており、そしてこの循環ポンプ３の出口側にパイ
プ９Ｂを介してフィルター４が、そしてこのフィルター
４の出口側がパイプ９Ｃを介して前記処理槽２の供給口
２Ａに接続されている。また、前記処理槽２には、その
補充口２Ｂにパイプ９Ｄと電磁バルブ８を介して薬液補
充槽５が接続されている。この電磁バルブ８にはコント
ローラ６が接続されていて、このコントローラ６の開閉
信号で開閉される。また、前記パイプ９Ａの中間部には
バルブ７が接続されている。エッチング処理用の薬液Ｌ
としては、ＨＦ、ＢＨＦ、Ｈ₃ ＰＯ₄ の混合液などを挙
げることができる。

【０００４】次に、このエッチング装置１の動作を説明
する。先ず、被加工物である半導体ウエハを複数枚、キ
ャリア（図示せず）に収納して、処理槽２に浸漬させ、
エッチング処理を行う。処理槽２内の薬液Ｌはその流量
がバルブ７で制御されながら、出口２Ｃから循環ポンプ
３で強制的に循環させられ、フィルター４を通って供給
口２Ａから処理槽２に戻される。エッチングが進むに従
って、その薬液Ｌに微粒子を含む不純物が混じるように
なり、その不純物はフィルター４で濾過される。

【０００５】前記処理槽２の薬液は、所定のエッチング
量を確保するために、一定の薬液濃度に保たれる必要が
ある。そのため、エッチング作業時間が進んで、或る程
度その薬液濃度が低下した場合、タイマーで時間規制を
行いながら薬液補充槽５から電磁バルブ８を制御して理
論値に基づいた薬液補充を行うか、またはその薬液を全
て交換するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来技術
の薬液補充方法では、加工物のエッチング量をモニター
して行う薬液補充ではなく、大雑把な補充方法であるた
めに、補充された薬液によるエッチング量が所望のエッ
チング膜厚に正確に達しているか否かが不明である。こ
のことは図６に示した従来技術の薬液濃度管理方法によ
るエッチング量のグラフからも明らかなように、エッチ
ング量が管理限界の上限や下限を超えて、規格上限付近
または規格下限付近までばらつくものである。また、薬
液を交換する場合、その薬液の寿命がくる前に交換して
しまうか、または、薬液の補充を行いがちになり、図７
に示したように、必要最低量に比べてかなり多量の無駄
な薬液を消費している。この発明はこれらの問題を解決
することを課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため、この発明の薬
液濃度管理方法では、処理槽内の薬液濃度をリアルタイ
ムに検知し、その薬液濃度が予め設定された管理限界以
下になった時、薬液補充槽から薬液を自動的に補充する
ようにし、そして予め設定された管理限界以上になった
時、前記薬液補充を停止させる方法を採って、前記課題
を解決した。

【０００８】また、この薬液濃度管理方法を実現できる
薬液濃度管理装置を備えた化学的処理装置として、処理
槽、薬液補充槽、薬液濃度測定センサー、薬液濃度デー
タ処理装置、コントローラなどで構成し、前記薬液濃度
測定センサーにより前記処理槽内の薬液の薬液濃度をリ
アルタイムで測定し、その得られた薬液濃度データを前
記薬液濃度データ処理装置で処理し、そこで得られた制
御信号を前記コントローラに供給して、その制御信号に
基づく開閉信号を成生し、この開閉信号に基づいて前記
薬液補充槽の開閉弁を開閉させるようにして、前記課題
を解決した。

【０００９】

【作用】それ故、処理槽内の薬液の濃度を、常時、自動
的に一定に保つことができ、従って、被加工物に対する
エッチング量を安定させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、図１乃至図４を用いて、この発明の薬
液濃度管理方法及び薬液濃度管理装置を備えた化学的処
理装置の実施例を説明する。図１はこの発明の化学的処
理装置の一つであるエッチング装置の実施例を示す概念
図であり、図２は図１に示したエッチング装置の表示装
置に表示される薬液濃度の表示例を示した表示面であ
り、図３は図１に示したエッチング装置によるエッチン
グ量を示したグラフであり、そして図４は図１に示した
エッチング装置の薬液使用量を示すグラフである。な
お、従来技術のエッチング装置１と同一部分には同一の
符号を付し、それらの構成などの説明を省略する。

【００１１】先ず、図１を用いて、この発明の化学的処
理装置の一つとしてエッチング装置を取り挙げ、その薬
液の薬液濃度管理方法及びその装置を説明する。図１に
おいて、符号１Ａは全体としてこの発明のエッチング装
置を指す。このエッチング装置１Ａは従来技術のエッチ
ング装置１を構成している処理槽２、循環ポンプ３、フ
ィルター４、薬液補充槽５、コントローラ６、バルブ
７、８及び各種パイプの他に、薬液濃度測定センサー１
１、薬液濃度データ処理装置１２、表示装置１３、プリ
ンター１４、入力装置１５、アラーム装置１６などから
構成された薬液濃度管理装置１０を備えている。

【００１２】この薬液濃度管理装置１０の入力側に当た
る前記薬液濃度測定センサー１１は処理槽２の出口２Ｃ
に接続されたバルブ７に並列に接続されている。即ち、
この薬液濃度測定センサー１１の入口側はパイプ９Ｅで
バルブ７Ａを介してバルブ７の入口側のパイプ９Ａに、
またその出口側はパイプ９Ｆを介してバルブ７の出口側
のパイプ９Ａに接続されている。この薬液濃度測定セン
サー１１は、例えば、クラボウ（株）からケミカライザ
ーという商品名で販売されているものが好適であり、フ
ァン等の冷却器１１Ａを備えている。この薬液濃度測定
センサー１１で測定された測定データはその出力側に接
続された伝送ケーブル１７Ａを介して薬液濃度データ処
理装置１２へ伝送される。また、前記薬液濃度管理装置
１０の出力側に当たる前記薬液濃度データ処理装置１２
の出力は伝送ケーブル１７Ｂを通じてコントローラ６の
入力側に接続されている。

【００１３】図２は表示装置１３の表示面を示してい
て、薬液濃度測定センサー１１で得られたデータを薬液
濃度データ処理装置１２で処理し、前記処理槽２内の薬
液濃度をリアルタイムで表示した一例２０を示してい
る。符号２３で示した一点鎖線は表示面上のセンターで
あり、符号２４で示した実線は規格上限を、符号２５で
示した実線は規格下限を指す。また、符号２６で示した
破線は管理限界上限を、符号２７で示した破線は管理限
界下限を指す。前記管理限界上限及び管理限界下限の値
は、薬液濃度データ処理装置１２により、それぞれ矢印
Ｌａ、Ｌｂで示したように、同時に、或いは個別に上下
方向の任意の値に可変できるようになっている。なお、
時間軸（Ｔ）は表示面の左右に採ってある。この表示面
に薬液濃度データの一例を表示した。符号２１、２２は
それぞれ薬液濃度の下ピーク値と上ピーク値とを示して
いる。

【００１４】次に、図１及び図２を用いて、この発明の
エッチング装置１Ａの薬液濃度管理装置１０の動作を説
明する。先ず、バルブ７を閉め、バルブ７Ａを開けてお
く。前記処理槽２の出口２Ｃから流出した薬液Ｌの一部
は、パイプ９Ｅを流れ、薬液濃度測定センサー１１に流
入する。流入した薬液Ｌの濃度はこの薬液濃度測定セン
サー１１で検知され、薬液濃度データ処理装置１２へ伝
送ケーブル１７Ａを通じて送られ、ＣＰＵ１２Ａでデー
タ処理されて、その薬液濃度が判定される。その判定結
果は伝送ケーブル１７Ｂを通じてコントローラ６に入力
され、後記の制御の基になる。この判定結果は時々刻々
と表示装置１３へ出力され、監視することができる。

【００１５】薬液濃度が、図２に示したような予め設定
した管理限界下限２７付近（データ２１部分）になった
場合、薬液濃度データ処理装置１２から薬液補充のＯＮ
指令が、伝送ケーブル１７Ｂを通じてコントローラ６に
伝送され、アラーム１７を発報すると同時に指令を受け
たコントローラ６の制御信号で電磁バルブ８が作動し
て、この電磁バルブ８が開き、薬液補充槽５から前記処
理槽２へ薬液の補充が行われる。

【００１６】また、そのまま薬液の補充を継続すると、
前記処理槽２の薬液濃度は上昇し、図２に示したような
管理限界上限２６付近（データ２２部分）まで上昇す
る。ここまで濃度が上昇した場合、管理限界下限の感知
と同様に、薬液濃度測定センサー１１がこの濃度の管理
限界上限を感知し、薬液濃度データ処理装置１２で薬液
の補充を停止するＯＦＦ指令を出力する。このＯＦＦ指
令を受けた前記コントローラ６の制御信号で電磁バルブ
８が作動して、この電磁バルブ８が閉じ、薬液補充槽５
から前記処理槽２へ薬液の補充を停止する。

【００１７】この発明のエッチング装置１Ａを用いた場
合のエッチング量を図３に示した。この発明のエッチン
グ装置１Ａでは、常時、処理槽２の薬液の濃度がほぼ一
定に保たれるので、図３に示したように被加工物に対す
るエッチング量が安定する。また、この発明のエッチン
グ装置１Ａでは、図４に示したように、薬液Ｌの使用量
をほぼ必要最低限の量で済ませることができ、薬液の無
駄な消費を防ぐことができる。

【００１８】薬液濃度が管理限界以内の正常値に復帰し
た場合、前記薬液濃度データ処理装置１２で「正常」の
指令を出力し、アラーム装置１６を停止させて、通常作
業を継続する。これら規格上限値、下限値、そして管理
限界上限値、下限値の設定は入力装置１５を操作して薬
液濃度データ処理装置１２に命令を与えることにより自
由に行うことができる。また、必要に応じてプリンター
１４を薬液濃度データ処理装置１２に接続し、その出力
データを時々刻々記録することができる。

【００１９】なお、前記薬液濃度測定センサー１１を交
換する場合には、前記バルブ７を開け、バルブ７Ａを閉
じ、処理槽２から流出する薬液Ｌを薬液濃度測定センサ
ー１１を通さず、直接循環ポンプ３へ流入させれば、容
易に交換することができる。

【００２０】前記実施例のエッチング装置１Ａでは、１
台だけの処理槽２を用いて説明したが、２以上の薬液を
使用する場合には、２台以上の処理槽２を用意して、そ
れらの薬液濃度を個別に管理することができる。この場
合も、薬液濃度データ処理装置１２でそれぞれの薬液濃
度の管理限界上限、管理限界下限を設定し、表示装置１
３の表示面にもそれらを個別に表示しながらそれぞれの
薬液を自動的に補充させることができる。

【００２１】この発明の薬液濃度管理方法及びその装置
は、前記のようなエッチング装置に限定されず、薬液に
よる洗浄処理装置、メッキ処理装置などの薬液濃度の管
理にも適用することができることは容易に理解されよ
う。

【００２２】

【発明の効果】それ故、この発明の薬液濃度管理方法及
びその装置を用いると、処理槽における薬液濃度を、常
時、一定に保つことができ、従ってエッチング量を安定
化できる。また、薬液の無駄な消費がなくなり、エッチ
ング、洗浄、メッキなどの工程で薬液量を必要最低限で
済ませることができるようになり、このことにより、定
期的な薬液交換作業を省略できるようになった。また、
薬液交換作業を省略できることから、化学的処理装置の
稼働率を上げることができ、それだけランニングコスト
を逓減することができた。

【００２３】更にまた、前記管理限界上限と管理限界下
限の間隔を除々に狭くして、この両者間でエッチング量
のような処理量を安定させることで、処理能力を飛躍的
に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の化学的処理装置の一つであるエッ
チング装置の実施例を示す概念図である。

【図２】 図１に示したエッチング装置の表示装置に表
示される薬液濃度の表示例を示した表示面である。

【図３】 図１に示したエッチング装置によるエッチン
グ量を示したグラフである。

【図４】 図１に示したエッチング装置の薬液使用量を
示すグラフである。

【図５】 従来技術のエッチング装置を示す概念図であ
る。

【図６】 従来技術のエッチング装置によるエッチング
量を示したグラフである。

【図７】 図５に示したエッチング装置の処理槽内にお
ける薬液使用量を示すグラフである。尚、図３、図４、
図６、図７の縦軸は任意単位とする。

【符号の説明】

Ｌ 薬液 １Ａ この発明のエッチング装置 ２ 処理槽 ３ 循環ポンプ ４ フィルター ５ 薬液補充槽 ６ コントローラ ７ バルブ ８ 電磁バルブ １０ 薬液濃度管理装置 １１ 薬液濃度測定センサー １２ 薬液濃度データ処理装置 １２Ａ 中央演算処理装置（ＣＰＵ） １２Ｂ Ｉ／Ｏインターフェース部 １３ 表示装置 １４ プリンター １５ 入力装置 １６ アラーム装置 ２０ 表示装置１３の表示面 ２１ 下ピーク ２２ 上ピーク ２３ センター ２４ 規格上限 ２５ 規格下限 ２６ 管理限界上限 ２７ 管理限界下限

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽内の薬液濃度をリアルタイムに検
   知し、その薬液濃度が予め設定された管理限界以下にな
   った時、薬液補充槽から薬液を自動的に補充し、そして
   予め設定された管理限界以上になった時、前記薬液補充
   を停止することを特徴とする化学的処理装置における薬
   液濃度管理方法。
2. 【請求項２】 処理槽、薬液補充槽、薬液濃度測定セン
   サー、薬液濃度データ処理装置、コントローラを含んで
   構成され、前記薬液濃度測定センサーにより前記処理槽
   内の薬液の薬液濃度をリアルタイムで測定し、その得ら
   れた薬液濃度データを前記薬液濃度データ処理装置で処
   理し、そこで得られた制御信号を前記コントローラに供
   給して、その制御信号に基づく開閉信号を成生し、この
   開閉信号に基づいて前記薬液補充槽のバルブの開閉を自
   動的に制御する薬液濃度管理装置を備えた化学的処理装
   置。