JPH0862085A - 液体供給監視装置と液体供給監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェーハ処理液の処理容器への供給監
視装置とその方法に係り、特に液体供給配管系における
異常を速やかに検知して対処し得るように構成して生産
性向上を図ることを目的とする。 【構成】 液体処理容器に一定流量の処理液を供給する
定量液供給配管系を備えた液体供給監視装置を、液源と
前記処理容器とを繋ぐ配管途中に、該処理容器１からの
作動信号で開閉する流液弁242,243 と流量制御弁241 と
が配されている定量液供給配管系24と、該配管系内の複
数箇所の管壁外面に接して装着され、各装着域近傍配管
内の液流に起因して発生する音響エネルギを電圧波形信
号として連続して出力するセンサ31_-1〜31_-4と、該電圧
波形信号をベースとして上記定量液供給配管系24におけ
る異常発生を検出して警報信号と上記液体処理容器１へ
の緊急停止信号とを発信する異常検出回路部４、とを備
えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体処理容器への液体供
給監視装置と監視方法に係り、特に液体供給配管系にお
ける異常を速やかに検知して対処し得るように供給監視
装置を構成することで生産性向上を図った液体供給監視
装置と液体供給監視方法に関する。

【０００２】例えば、半導体ウェーハの液処理工程にお
いては所定量の液体が正常に供給されていることが必要
であるためその配管系に供給量を一定化せしめるための
装置が備えられているが、その配管系等に何らかの異常
が発生して供給量が変動したときでもその検知が時間的
に遅れ易く、半導体ウェーハとしての歩留りに大きく影
響することからその解決が強く望まれている。

【０００３】

【従来の技術】図５は従来の液体供給監視方法をその配
管系と共に説明する図であるが、図では半導体ウェーハ
の洗浄処理槽における場合を例として説明する。

【０００４】図で洗浄槽１には、それを稼働せしめるの
に必要とする種々の信号を制御する中央処理装置（以下
ＣＰＵとする）11と該洗浄槽１内の温度を検知する熱電
対12及び該熱電対12に繋がる図示されない警報装置が配
設されており、該熱電対12による温度情報は上記ＣＰＵ
11にフィードバックされるようになっている。

【０００５】一方、貯液タンクの如き液源21と該洗浄槽
１とを繋ぐ配管22の液源側に設けたフィルタ23と該洗浄
槽１との間に、定量液供給配管系24が配設されている。
そしてこの場合の該定量液供給配管系24は、上記配管22
の途中に設けた流量制御弁241 とその両サイドに配置し
た空気作動弁242,243 、該空気作動弁242,243を一括し
て制御する電磁弁244 、及び圧搾空気源245 とで構成さ
れているものであり、上記流量制御弁241 と電磁弁244
とは上述した洗浄槽１のＣＰＵ11に接続されている。

【０００６】そこで先ず、洗浄槽１のＣＰＵ11からの信
号で上記流量制御弁241 の開口を所要値に設定する。次
いで、通常閉弁されている電磁弁244 を洗浄槽１のＣＰ
Ｕ11からの信号によって開弁すると圧搾空気源245 から
の圧搾空気で空気作動弁242,243 が共に開弁するので、
上記流量制御弁241 で制御された一定量の洗浄液を該洗
浄槽１に供給することができる。

【０００７】この場合、例えば上述した定量液供給配管
系24に何らかの異常が発生すると洗浄槽１に流入する洗
浄液の量が変動することになり、それにつれて該洗浄槽
内の温度が変化するが、この場合の該温度変化は上記熱
電対12で検出される。

【０００８】従って、その情報を上記ＣＰＵ11を介して
洗浄槽１にフィードバックしその作動を停止することが
できると共に、熱電対12に繋がる警報装置13で上記異常
を知ることができて爾後の対応を採ることができる。

【０００９】かかる定量液供給配管系24と警報装置13と
を備えた液体供給監視方法では、その装置構成が容易で
あるため価格的に安価に構成し得るメリットがある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】かかる液体供給監視方
法で、定量液供給配管系24で発生する異常が配管部や継
手部等における破損の如く該部での漏液量が多いと洗浄
槽１に流入する液量が変化し結果的に槽内の温度が大き
く変動するので熱電対12による検出で容易に対応するこ
とができる。

【００１１】しかし上述した異常が例えばクラックのよ
うにそこでの漏液量が少ない場合には、洗浄槽１に流入
する液量の変動が小さいことから熱電対12による検出ま
でに時間がかかることになり、結果的に警報装置13で異
常が発見された時点で適切な処置を施したとしても異常
発生時から該処置時までに処理された半導体ウェーハが
不良になり易く、生産性向上が期待できないと言う問題
があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、液体処理容
器に一定流量の処理液を供給する定量液供給配管系を備
えた液体供給監視装置であって、液源と前記液体処理容
器とを繋ぐ配管途中に、該液体処理容器からの作動信号
で開閉する流液弁と流量制御弁とが配設されている定量
液供給配管系と、該定量液供給配管系内の複数箇所の管
壁外面に接して装着され、各装着域近傍配管内の液流に
起因して発生する音響エネルギを電圧波形信号として連
続して出力するセンサと、該電圧波形信号をベースとし
て上記定量液供給配管系における異常発生を検出して警
報信号と上記液体処理容器への緊急停止信号とを発信す
る異常検出回路部とを備えている液体供給監視装置によ
って解決される。

【００１３】また、液体処理容器に一定流量の処理液を
供給する定量液供給配管系における液体供給監視方法で
あって、該定量液供給配管系内の複数箇所の管壁外面
に、各装着域近傍配管内の液流に起因して発生する音響
エネルギをその大きさに対応する電圧波形信号として出
力し得るセンサを接触させた状態で装着した後、配管内
液流時に該センサから連続して出力される上記電圧波形
信号を、該電圧波形信号をベースとして上記定量液供給
配管系における異常発生を検出して警報信号と上記液体
処理容器への緊急停止信号とを発信する異常検出回路部
に、投入する液体供給監視方法によって解決される。

【００１４】

【作用】一定量の液流を形成する配管系ではその一部に
破損や亀裂・クラック等の異常が発生すると、その時点
で少なくとも該異常発生箇所以降の配管系では液流に乱
れが生ずる。

【００１５】一方最近では、例えば液流を発生源とする
微小の音響エネルギをアコースティック・エミッション
(Acoustic Emission 以下ＡＥとする）としてその配管
の外壁面で検出する技術が実用化されており、またこの
場合の該音響エネルギすなわちＡＥは該配管内を流れる
液体の量によって変わると共に配管系における異常発生
時の機械的破壊音等も検出できることが知られている。

【００１６】更にこれに伴って、微小の該音響エネルギ
すなわちＡＥを検出するセンサが“アコースティック・
エミッション・センサ”（以下ＡＥセンサとする）とし
て市販されるようになってきている。

【００１７】そこで本発明では、上記ＡＥセンサを前述
した定量液供給配管系の主要部に配置し、該各ＡＥセン
サが受ける時系列的情報を取り出して該配管系内の流量
変動を検出し該系内における異常を検知せしめると同時
に洗浄槽の機能を停止せしめ得るような液体供給監視方
法をその装置と共に実現するようにしている。

【００１８】このことは、配管系としての異常がその発
生時点で検出できるとを示しているので、各ＡＥセンサ
からの信号で該液体供給監視装置を働かせることで洗浄
槽としての機能を停止させることができる。

【００１９】従って、異常発生時以降の半導体ウェーハ
の不良をなくすことができて生産性の向上を期待するこ
とができる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明になる液体供給監視装置の構成
を概略的に説明する図であり、図２はＡＥセンサの出力
波形例を説明する図、図３はＡＥセンサの出力波形と評
価パラメータとの関係を説明する図、図４は液体供給監
視方法をマイコンの動作フローと共に説明する図であ
る。

【００２１】なお図ではいずれも図５で説明した定量液
供給配管系をそのまま利用する場合を例としているの
で、図５と同じ対象部材や部位には同一の記号を付すと
共に重複する説明についてはそれを省略する。

【００２２】図１で本発明になる液体供給監視装置３
は、図５で説明した定量液供給配管系24の空気作動弁24
2,243 の各壁面に装着した２個のＡＥセンサ31_-1，31_-2
と配管22の複数箇所（図では２箇所）の管壁に装着した
２個のＡＥセンサ31_-3，31_-4と、そのそれぞれに繋がる
異常検出回路部４とで構成されている。

【００２３】そして各ＡＥセンサ31_-1〜31_-4は、内部に
圧電セラミックスが組み込まれた例えば円柱状で、その
片側端面を管壁面に密着させて装着することで該装着域
近傍の内側で発生する微小の音響エネルギすなわちＡＥ
を電圧波形信号として採り出せるようになっている。

【００２４】また異常検出回路部４は、上記各ＡＥセン
サ31_-1〜31_-4からの電圧波形信号を「０」，「１」の数
値データに変換するデータ変換装置41と、そのデータを
解析して流液量の変動ひいては定量液供給配管系24とし
ての異常有無を判断するマイコン42、及びその結果を表
示するＣＲＴの如き表示装置43とからなる。

【００２５】そして入出力装置421 とそのデータを演算
する演算部としてのＣＰＵ422 及びメモリ423 からなる
この場合のマイコン42は、そのメモリ423 に記憶されて
いる後述する各評価パラメータの処理条件ごとの基準値
をベースとして上記データ変換装置41から供給されるデ
ータを比較して上記定量液供給配管系24における異常有
無を判断すると共に、表示装置43へは表示用の警報信号
をまた洗浄槽１へはその機能停止用の信号をそれぞれ送
達し得るようになっている。

【００２６】以下図２に示す波形信号の例によって上記
監視装置３としての液体供給監視方法を説明するが、各
波形信号における横軸Ｘは経過時間 (t)を示しまた縦軸
Ｙは電圧(v) を表わしている。

【００２７】例えば図６で示した電磁弁244 の作動で空
気作動弁242,243 が開弁して配管２２内を洗浄液が流れ
始めると、空気作動弁243 の近傍に装着されているＡＥ
センサ31_-1は図２の(1) で示す如く、先ず開弁動作に伴
う音響エネルギに対応する瘤状のＡＥ信号波形a₁を出力
するが、その開弁動作が終了した後には洗浄液の流れに
起因するＡＥ信号波形a₂を出力する。

【００２８】なおこの場合の該ＡＥ信号波形a₂は洗浄液
の流量が一定のときは、それに起因する音響エネルギが
ほぼ一定であるため図示のように振幅がほぼ一定した波
形となる。

【００２９】そしてこの場合のＡＥ信号波形a₁の振幅を
A₁としＡＥ信号波形a₂の振幅を A₂とすると一般には“
A₁ ＞ A₂ ”が成立する。また、配管22の管壁に装着さ
れているＡＥセンサ31_-3, 31_-4は図２の(2) で示す如
く、洗浄液が流れないときの電圧「０」から徐々に立ち
上がった後ほぼ一定した振幅を持つＡＥ信号波形a₃を出
力する。

【００３０】なおこの場合の振幅を A₃ とすると、一般
には“ A₂ ＝ A₃ ”が成立する。そしてこの場合の該振
幅A₃は、配管中を流れる洗浄液の流量が多くなると図２
の(3) で示すＡＥ信号波形a₄の振幅 A₄ のように流量に
対応して振幅の大きいＡＥ信号波形となって出力され
る。

【００３１】一方、空気作動弁242,243 や配管22のいず
れかに異常が発生して該空気作動弁や配管内を流れる洗
浄液の流量が変化すると、該空気作動弁242,243 や配管
22に装着されている上記各ＡＥセンサ31_-1〜31_-4から出
力されるＡＥ信号波形がその流量に対応して変化する。

【００３２】例えば図２の(4) は、時刻t₁に流量制御弁
243 に亀裂等の異常が発生しそこでの漏液で該弁内を流
れる洗浄液の流量が減少したときのＡＥセンサ31_-4から
出力されるＡＥ信号波形を示したものである。

【００３３】すなわちこの場合は、当初(1) で示したＡ
Ｅ信号波形a₂であったものが、該時刻t₁でＡＥ信号波形
a₅に変化したことを示している。そしてこの場合のＡＥ
信号波形a₅の振幅をA₅とすると、該振幅が上述したよう
に洗浄液の流量に対応することから“ A₂ ＞ A₅ ”が成
立するが、この波形変化は上記異常発生時に同時に発生
する。

【００３４】従って該波形変化時点を検知して即応せし
めることで速やかなる処置を採ることができる。また図
２の(5) は、時刻t₂に配管22の流量制御弁241 より液源
21側の何処かに亀裂等の異常が発生して漏液したときの
ＡＥセンサ31_-3から出力されるＡＥ信号波形を示したも
のである。

【００３５】すなわちこの場合は、ＡＥセンサ31_-3が装
着されている近傍では当初(1) で示したＡＥ信号波形a₂
であったものが該時刻t₂に洗浄液の流量増加に対応する
ＡＥ信号波形a₆に変化したことを示している。

【００３６】そしてこの場合のＡＥ信号波形a₆の振幅を
A₆とすると、該振幅が洗浄液の流量に対応することから
“ A₆ ＞ A₂ ”が成立するが、この波形変化も上記異常
発生時に同時に発生することから該波形変化時点での即
応で速やかに処置し得ることは上記(4) の場合と同様で
ある。

【００３７】更に図２の(6) は、時刻t₃に配管22の流量
制御弁241 と処理槽１との間の何処かに亀裂等の異常が
発生して漏液したときのＡＥセンサ31_-4におけるＡＥ信
号波形を示したものである。

【００３８】すなわちこの場合は、ＡＥセンサ31_-4が装
着されている近傍では当初(1) で示したＡＥ信号波形a₂
であったものが該時刻t₃に洗浄液の流量減少に対応する
ＡＥ信号波形a₇に変化したことを示している。

【００３９】そしてこの場合のＡＥ信号波形a₇の振幅を
A₇とすると、該振幅が洗浄液の流量に対応することから
“ A₂ ＞ A₇ ”が成立するので、その波形変化時点での
即応で上記同様に速やかに処置することができる。

【００４０】そこでこれらのことから、上記ＡＥセンサ
を前述した定量液供給配管系内の適当な複数箇所に装着
し各ＡＥセンサからの出力波形を監視しながらその変化
を検知することで、配管系としての異常をその発生箇所
と共に速やかに把握し得る液体供給監視方法を実現する
ことができる。

【００４１】洗浄液が流れ始めたときのＡＥセンサから
の波形信号b₁をモデル例としてＡＥ信号波形に関する評
価パラメータを説明する図３で、図１で説明したメモリ
423に予め記憶せしめておく評価パラメータとして、例
えば リングダウンカウント ピーク値 立ち上がり時間 持続時間 の各項目を設定する。

【００４２】この場合のリングダウンカウントは、予め
規定したしきい値電圧Vsを越える山数（図の場合では６
個）で定義するように定める。そしてこの場合のしきい
値電圧Vsを越える山をその初期（図の左側）から例えば
m₁〜m₆としたときに、ピーク値は最大振幅を示す波形m₃
の振幅すなわち図のＰで定義し、立ち上がり時間は波形
m₁〜m₃までの時間すなわち図のＴで定義し、更に持続時
間は波形m₁〜m₆間の時間すなわち図のＬで定義するよう
に定める。

【００４３】そして、上記各項目ごとの基準値を所要の
流量すなわち処理条件に対応させて予め設定し上記メモ
リ423 に記憶させておくと、該各基準値を越える項目を
ピックアップすることができる。

【００４４】以下、液体供給監視方法を図１におけるマ
イコン42の動作を含めて工程的に説明する。 １．データ変換装置41からのＡＥ信号波形の数値データ
を入出力部421 に取り込む（ステップ１“ＳＴ１”）。

【００４５】２．次いで、取り込んだ該データを信号処
理してその雑音を除去する（ステップ２“ＳＴ２”）。 ３．そして該入出力部421 で、取り込んだ該データから
図３で説明した各評価パラメータを抽出する（ステップ
３“ＳＴ３”）。

【００４６】また、その時点で処理槽１が行っている処
理条件に対応する各評価パラメータの基準値データを上
記メモリ423 から取り込む（ステップ４“ＳＴ４”）。 ４．次に、上記ステップ３で抽出した各評価パラメータ
をステップ４で取り込んだ基準値データと比較し、各評
価パラメータが基準値内にあるか否かを判断はしめる
（ステップ５“ＳＴ５”）。

【００４７】５．判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、処
理槽１からの情報に基づいて洗浄処理が終了したか否か
を判断させる（ステップ６“ＳＴ６”）。そしてこの判
断結果が「ＹＥＳ」の場合には、マイコン42としての動
作が終了する。

【００４８】またこの判断結果が「ＮＯ」の場合には、
上記ステップ１に戻って以後の動作を再度行わせる。 ６．上記ステップ５における判断結果が「ＮＯ」の場合
には、この時点でのＡＥ信号波形の数値データを一旦メ
モリ423 に記憶させる（ステップ７“ＳＴ７”）。

【００４９】７．続いて、警報信号を出力させる（ステ
ップ８“ＳＴ８”）と共にその信号を表示装置43に送っ
て表示させる。 ８．同時に処理槽１に緊急停止信号を送って該処理槽１
を停止させる（ステップ９“ＳＴ９”）。

【００５０】かかる工程が実行できる異常検出回路部４
を備えた液体供給監視装置３で、例えば図２の(6) で説
明したように時刻t₃に配管22の流量制御弁241 と処理槽
１との間の何処かに異常が発生したと仮定する。

【００５１】この場合、ＡＥセンサ31_-4からのＡＥ信号
波形は該異常が発生した時点でa₂からa₇に変化するが、
それに伴ってマイコン42が直ちに警報信号と緊急停止信
号とを出力するので、該異常発生時刻t₃に対して遅れる
ことなく警報表示と処理槽１の停止を実現することがで
きる。

【００５２】従って、処理槽内における被洗浄物への影
響をなくすことができて不良発生による歩留り低下を抑
制することができる。更に異常発生に対する処置を速や
かに採ることができて、更なる生産性向上が期待し得る
メリットがある。

【００５３】

【発明の効果】上述の如く本発明により、定量液供給配
管系における異常を速やかに検知して対処し得るように
構成することで生産性向上を図った液体供給監視方法と
その装置を提供することができる。

【００５４】なお、本発明の説明では処理槽が洗浄槽で
ある場合を例としているが洗浄槽に限定されるものでな
く、例えば半導体ウェーハのウェットエンチング装置の
如く液体を使用する液体処理容器にも適用し得ることは
明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明になる液体供給監視装置の構成を概略
的に説明する図。

【図２】 ＡＥセンサの出力波形例を説明する図。

【図３】 ＡＥセンサの出力波形と評価パラメータとの
関係を説明する図。

【図４】 液体供給監視方法をマイコンの動作フローと
共に説明する図。

【図５】 従来の液体供給監視方法をその配管系と共に
説明する図。

【符号の説明】

１ 洗浄槽（液体処理容器） ３ 液体供給監視装置 ４ 異常検出回路部 24 定量液供給配管系 31_-1〜31_-4 ＡＥセンサ（センサ） 41 データ変換装置 42 マイコン 43 表示装置 241 流量制御弁 242,243 空気作動弁 421 入出力部 422 ＣＰＵ 423 メモリ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体処理容器に一定流量の処理液を供給
   する定量液供給配管系を備えた液体供給監視装置であっ
   て、 液源と前記液体処理容器とを繋ぐ配管途中に、該液体処
   理容器からの作動信号で開閉する流液弁と流量制御弁と
   が配設されている定量液供給配管系と、 該定量液供給配管系内の複数箇所の管壁外面に接して装
   着され、各装着域近傍配管内の液流に起因して発生する
   音響エネルギを電圧波形信号として連続して出力するセ
   ンサと、 該電圧波形信号をベースとして上記定量液供給配管系に
   おける異常発生を検出して警報信号と上記液体処理容器
   への緊急停止信号とを発信する異常検出回路部とを備え
   ていることを特徴とする液体供給監視装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の異常検出回路部が、 前記センサから出力される電圧波形信号を数値データに
   変換するデータ変換装置と、 流液量の変動に対応して変化する上記データをベースと
   して所定の評価パラメータに関するデータを抽出し、前
   記液体処理容器での所要の処理条件に対応する該評価パ
   ラメータの各基準値データとの比較で前記定量液供給配
   管系における異常発生を検出すると共に、異常時にはそ
   の情報信号を発信するマイコンと、 該異常有無を表示する表示装置とを少なくとも備えてい
   ることを特徴とする液体供給監視装置。
3. 【請求項３】 液体処理容器に一定流量の処理液を供給
   する定量液供給配管系における液体供給監視方法であっ
   て、 該定量液供給配管系内の複数箇所の管壁外面に、各装着
   域近傍配管内の液流に起因して発生する音響エネルギを
   その大きさに対応する電圧波形信号として出力し得るセ
   ンサを接触させた状態で装着した後、 配管内液流時に該センサから連続して出力される上記電
   圧波形信号を、 該電圧波形信号をベースとして上記定量液供給配管系に
   おける異常発生を検出して警報信号と上記液体処理容器
   への緊急停止信号とを発信する異常検出回路部に、投入
   することを特徴とする液体供給監視方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の異常検出回路部を、 前記電圧波形信号をベースとして所定の評価パラメータ
   に関するデータを抽出させるステップと、 該データを前記液体処理槽での液体処理条件に対応する
   該評価パラメータごとの基準値データと比較して上記定
   量液供給配管系における異常発生を検出せしめるステッ
   プと、 該異常発生検出信号から表示装置に繋がる警報信号と上
   記液体処理槽に繋がる緊急停止信号とを発信せしめるス
   テップとが、順次連続して実行し得るように構成するこ
   とを特徴とする液体供給監視方法。