JPS60223131A - 薬液濃度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は薬液処理槽の薬液濃度を所定の濃度に管理する
薬液濃度制御技術に関し、特に管理精度の向上を図った
制御技術に関するものである。

〔背景技術〕

半導体装置の製造工程では、例えばエソチング工程の後
処理とし℃超音波洗浄等の清浄工程が施され、半導体ウ
ェーハな洗浄液等の薬液内に浸漬して洗浄を行なってい
る。ところで、この洗浄に限らず被処理物を薬液処理す
る場合、安定な処理を達成するため釦は薬液の濃度を一
定ないし所定の範囲に管理制御することが必要とされる
。しかしながら、薬液濃度のモニタの応答性が遅いため
圧制御しにくいという問題があることが本発明者によっ
て明らかにされた。

紫外可視分光光度計は、試料化合物の濃度を測定できる
（岩波理化学辞典第３版増補版、１９８１年２月２４日
発行、岩波書店発行、Ｐ５４７　’）。

〔発明の目的〕

本発明の目的は薬液の濃度を高精度に管理制御すること
を可能とし、これにより薬液による処理の安定化、高信
頼化を達成することのできる薬液濃度制御装置を提供す
ることにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は１
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、濃度制御部をフィードバック制御と予測制御
を組合せた構成とし、モニタ時以降における薬液濃度の
変化を予測してこの予測濃度忙対応した制御を行ない得
るように構成することにより、検出遅れによる制御上の
問題を解消し、これにより管理幅を狭めて極めて高精度
な薬液濃度制御を実現するものである。

〔実施例〕

第１図は本発明を半導体ウェーハの洗浄装置忙適用した
一実施例であり、図において１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１上には例えば２種の原液Ｃｔ、Ｃｔを処理槽１内に
供給する原液供給部２を設けている。この原液供給部２
は原液ＣＩ＋Ｃ７の夫々のタンク３ａ、３ｂと、これら
に対応したポンプ４ａ、４ｂとパルプ５ａ、５ｂを有し
、ポンプ４ａ、４ｂとパルプ５ａ、５ｂを制御すること
忙より原液を処理槽１内に供給できる。また、前記処理
槽１には処理槽１内の薬液の濃度を検出するための濃度
モニタ部６を設けている。この濃度モニタ部６は処理槽
１内の薬液をサンプリングするためのポンプ７と、モニ
タ８を有し、モニタ８は紫外線分光光度計やイオンメー
タで構成して薬液濃度を検出することができる。なお、
この検出に際しては薬液の化学反応を利用するために若
干の時間が必要とされる。

一方、前記原液供給部２およびモニタ部６間には制御部
９を接続し、モニタ部６の出力に応じて原液供給部２を
制御するようにしている。即ち、制御部９はフィードバ
ック制御系１０と予測制御系１１を内蔵し、これら再制
御系１０．１１の協働作用によって濃度制御を行なうも
ので、第２図にフローチャートを示す制御を行なう。つ
まり、モニタ時にポンプ７を作動して処理槽１内の薬液
をモニタ部６のモニタ８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。そして、予測制御系１１では検出濃度と前述
の検出時間との相関から薬液濃度の低減特性（自然分解
曲線の傾き）を算出し、更にこれから次に予定されたモ
ニタ（サンプリング）時の濃度を算出予測する。すると
、フィードバック制御系１０ではこの予測された濃度に
対応する原液供給量を算出し、この量を以後法のモニタ
時までの間に１回または複数回に分けて処理槽１内に供
給するように原液供給部２のポンプ４ａ　、　４ｂやパ
ルプ５ａ、５ｂを制御する。なお、前記予測制御系１１
内には検出濃度と制御濃度（設定濃度）の比較機能およ
び算出値の補正機能を有している。

次に、以上の構成の制御装置の作用を第３図に合わせて
説明する。先ず、洗浄の開始に伴なって処理槽１内の薬
液は濃度が低下され、所定時期にモニタ部６が作動して
時点ｔ１でポンプ７によるサンプリン夛を行なう。そし
て、若干時間の経過後（時点１１　）に濃度検出が完了
される。すると、予測制御系１１では直ちに自然分解曲
線の傾きを算出しかつこれに基づいて次のモニタ時（時
間ｔａ）における低下された濃度を予測算出する。する
と。

フィードバック制御系１０は、この予測濃度を所定の濃
度に修正するに必要な原液供給量を算出し。

かつこの算出量に応じた原液供給を時点　、／から開始
する。この場合原液の供給は複数回に分けて間欠的に行
ない、しかも各回の供給は定量とする。

これにより、濃度は次第に増加し、次のモニタ時には所
定の濃度に略一致した濃度を得ることができる。以下、
この作用を繰返せば、同図から判るように次第に濃度の
変化は小さくなり、所定時間後には極めて精度の高い濃
度制御が行なわれることになる。

ここで、第４図のように予測制御およびこれに基づく原
液供給を行なっても濃度がオーバ側又はアンダー側に制
御されることがある。これは、予測制御系１１における
自然分解曲線の傾き検出に誤差が生じているためであり
、この場合には第３図のように次のモニタ時（時間ｔｓ
　）におけるサンプルの検出濃度と制御濃度（設定濃度
）を比較し、その差に基づいて自然分解曲線の傾きを＋
または一補正すればよい。

なお、原液の供給に際しては、第５図のように。

供給量を漸減させるように、つまり初期の供給量を第４
図のものよりも多く供給することにより、濃度の制御応
答性を改善することもできる。また管理幅が比較的ゆる
くてよい場合には第１図のように原液の供給は、一度Ｋ
まとめてだすことも可能である。原液供給は、複数回に
わけなくても、小さな量を時間内に長い時間をかけてゆ
っくり出すことＫより濃度の変動幅を押えることもでき
る。

〔効果〕

（１）薬液のモニタ部と原液供給部との間に設けた制御
部を予測制御系とフィードバック制御系とで構成し、次
のモニタ時の濃度を予測して原液の供給を行なうように
しているので、濃度の大幅な変動を防止して高精度の濃
度制御を行なうことができる。

（２）原液の供給は必要量を複数回に分けて行なうので
、濃度の急激な変動を防止でき、薬液槽内での処理に悪
影響を与えることがない。

（３）モニタ毎に予測の適格性をチェックしているので
、複数回のモニタ後には正確な予測が実現でき、制御の
高精度化に有効となる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、モニタは他
の方式のものでもよく、また原液は１糧類或いは３種類
以上であってもよい。更に、制御部内の具体的な回路構
成は種々の構成が考えられる。

〔利用分野〕 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体ウェーハの洗
浄装置に適用した場合について説明したが、それに限定
されるものではなく、半導体装置の製造工程における種
々の薬液ないし半導体製造以外の分野における種々の薬
液の濃度制御に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図は制御
部の動作フローチャート、第３図は制御動作を説明する
特性タイムチャート。 第４図および第５図は夫々異なる他の特性を示すタイム
チャートである。 １・・・薬草処理槽、２・・・原液供給部、６・・・モ
ニタ部、８・・・モニタ、９・・・制御部、１０・・・
フィートノ（ツク制御系、１１・・・予測制御系。 第　２　図 第　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所要濃度の薬液を入れた薬液処理槽と、この処理槽
   内の薬液の濃度を検出するモニタ部と、前記処理槽内に
   原薬液を供給して濃度を復旧させる原液供給部と、前記
   モニタ部の濃度検出信号忙基づいて前記原液供給部を制
   御し℃処理槽内の薬液濃度を制御する制御部とを備え、
   この制御部はモニタ時よりも先の時点における薬液濃度
   を予測する予測制御系と、この予測された濃度に基づい
   て必要な原液供給量を算出しかつ前記原液供給部により
   原液を供給させるフィードバラ、り制御系とを有するこ
   とを特徴とする薬液濃度制御装置。 ２、制御部は原液供給部を間欠的に動作させ、必要な供
   給量を一度にまたは複数回に分けて供給し得るよう構成
   してなる特許請求の範囲第１項記載の薬液濃度制御装置
   。 ３、複数回の供給は夫々等しい量を供給してなる特許請
   求の範囲第２現記７載の薬液濃度制御装置。 ４、複数回の供給は初期量を多くしてなる特許請求の範
   囲第２項記載の薬液濃度制御装置。 ５、予測制御系は次のモニタ時における薬液濃度を予測
   し得るよう構成してなる特許請求の範囲第１項ないし第
   ４項のいずれかに記載の薬液濃度制御装置。