JPS61169753A - 測定方法および装置 - 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、測定技術、特に半導体装置の製造におけるウ
ェハ処理工程において、ウェハ洗浄液の濃度測定技術に
適用して有効な技術に関する。

［背景技術］ 一般に、半導体装置の製造においては、たとえば、シリ
コンなどの半導体からなる基板、すなわちウェハに、い
わゆるブレーナ技術によって所定の半導体素子を形成す
ることが行われる。

この場合、ウェハの表面に化学気相成長法などによって
薄膜を形成する工程に先立って、ウェハ表面に付着する
異物や金属イオンなどを除去するため、たとえば過酸化
水素やアンモニアなどを所定の濃度に含有する水溶液か
らなる洗浄液によって洗浄することが行われる。

この洗浄液の濃度を測定する方法としては、たとえば二
つのコイルを同軸状に対向させ、一方のコイルには所定
の周波数の交流電流を通じておき、被測定液を二つのコ
イルの軸部に介在させ、他方のコイルに発生される誘導
起電力を測定することによって被測定液の電解質の濃度
を測定する、いわゆる電磁濃度計を、洗浄液が貯留され
る槽内に浸漬し、洗浄液中の過酸化水素やアンモニアな
どの電解質の濃度を測定することが考えられる。

しかしながら、上記の場合、たとえば過酸化水素などの
分解反応などによって液中に気泡が生じることは避けら
れず、この気泡が測定精度を低下させる原因となり、さ
らに、洗浄液が貯留される槽内に浸漬される電ＴＩｆ１
濃度計自身が汚染源となって洗浄液が汚染されるなどの
不具合があることを本発明者は見いだした。

なお、半導体装置の製造におけるウェハ処理工程につい
て説明されている文献としては、株式会社工業調査会、
昭和５６年１１月１０日発行、「電子材料Ｊ　１９８１
年別冊、Ｐ９５〜１０２がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、被測定液を汚染することなく高精度に
測定することが可能な測定技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明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、っぎの通りである。

すなわち、被測定液が貯留される貯留槽の外部に設けら
れ、測定部が挿入されるセルと、このセルの被測定液供
給ノズルに接続され、被測定液を貯留槽から前記セル内
に送る第１のポンプ機構と、セルの被測定液出口ノズル
に接続され、セル内の被測定液を排出する第２のポンプ
機構とを設けることにより、セル内の測定部が浸漬され
る被測定液が測定部の測定動作毎にセル外に排出され、
測定部が被測定液の外部に露出されるようにすることに
よって、被測定液に浸漬される測定部表面に発生される
気泡に起因する測定誤差を低減するとともに測定部によ
る被測定液の汚染を防止し、さらに、被測定液に浸漬さ
れた測定部から入力され、予め設定された第１のしきい
値と比較することによって所定のノイズ成分が除去され
た入力信号を、この入力信号に基づいて逐次更新される
第２のしきい値と比較することにより、前記入力信号に
含まれ、測定部に浸入される気泡などに起因して経時的
に変化するノイズ成分を除去することを可能にして測定
精度を向上させるものである。

〔実施例］ 第１図は本発明の一実施例であるウェハ洗浄液の濃度測
定装置の一部を略断面図で示すブロック図である。

貯留槽ｌには、所定の濃度に過酸化水素あるいはアンモ
ニアなどを含む洗浄液２が貯留されている。

この貯留槽ｌの外部には、セル３が設けられ、たとえば
電！ｆｔｔＭ度計Ｋ（測定部）が挿入されている。

さらに、セル３には被測定液供給ノズル４が設けられ給
液ポンプ機構５（第１のポンプ機構）を介して貯留槽１
内の洗浄液２がセル３内に送られ、セル３内は洗浄液２
によって満たされ、セル３内に挿入される電磁濃度計Ｋ
が洗浄液２に浸漬される構造とされている。

このように、電磁濃度計Ｋが洗浄液２が貯留される貯留
槽ｌの外部に設けられたセル３内において洗浄液２に浸
漬される構造であるため、電磁濃度計に自身が汚染源と
なって貯留槽１内に貯留される洗浄液２が汚染されるこ
とが防止される。

また、セル３には被測定液排出ノズル６が設けられ、こ
の被測定液排出ノズル６に接続された排液ポンプ機構７
（第２のポンプ機構）によって、所定の時期にセル３内
に満たされた洗浄液２がセル３の外部に排出されるよう
に構成されている。

この場合、給液ポンプ機構５および排液ポンプ機構７は
交互に作動され、−回の給液ポンプ機構５の作動によっ
てセル３内に満たされ、電磁濃度計Ｋが浸漬される所定
量の洗浄液２によって測定動作が行われた後、セル３内
の洗浄液２は排液ポンプ機ｌＩ７を動作させることによ
って迅速にセル３の外部に排出され、電磁濃度計にの表
面は洗浄液２の外部に露出される操作が繰り返される。

このため、たとえば電磁濃度計にの表面の洗浄液２に浸
漬される部分に発生して付着され、経時的に増加する気
泡は、前記の排液操作によって電磁濃度計にの表面が被
測定液２の外部に露出される際に消滅され、次の測定動
作時に電磁濃度計にの表面に付着される気泡に起因して
測定誤差が増大することが防止される。

また、セル３の上部には排液ポンプ機構７の下流側に連
通されるオーバーフローパイプ８が設けられ、給液ポン
プ機構５によってセル３内に供給される過剰の洗浄液２
が適宜排出される構造とされている。

同様にセル３の上部には、排気ノズル９が設けられ、セ
ル３の内部で電磁濃度計にと洗浄液２との接触面などに
おいて気泡となって発生される気体がセル３の外部の所
定の部位に排除されるように構成されている。

一方、電磁濃度計Ｋによって得られた測定値は、たとえ
ば電圧などの電気的な信号に変換され、入力信号Ｓ１と
して、第１比較部ＩＯに入力される。

この第１比較部１０においては、固定しきい値保持部１
１に予め手動操作などで設定され、保持される固定しき
い値ＴＩ　　（第１のしきい値）に基づいて入力信号Ｓ
ｌに含まれる所定のレベルのノイズ成分が除去され入力
信号Ｓ２として次の第２比較部１２に送達される。

この場合、第１比較部１０において所定のレベルのノイ
ズ成分が除去された入力信号Ｓ２の一部は分岐されてし
きい値算出部１３に送達され、所定数の入力信号Ｓ２に
基づいて逐次更新される演算しきい値Ｔ２（第２のしき
い値）が算出される。

このしきい値算出部１３の構造としては、たとえば所定
数の入力信号Ｓ２を格納できるメモリを二つ設け、所定
数の入力信号Ｓ２から演算しきい値Ｔ２の算出に要する
時間ごとに二つのメモリを交互に使用することによって
、連続的にしきい値演算部１３に送達される入力信号Ｓ
２を処理する構造とすることが考えられる。

そして、第２比較部１２においては、しきい値蒐出部１
３において得られた演算しきい値Ｔ２に基づいて入力信
号Ｓ２が処理され、たとえば大きな気泡がセル内に侵入
される場合などの経時的な変化に起因するノイズが除去
され、入力信号Ｓ３としてデータ保持部１４に送達され
る。

このデータ保持部１４においては、所定の時間内に入力
された入力信号Ｓ３の平均値が算出され、たとえばブラ
ウン管などで構成される表示部１５において測定値とし
て表示される。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、セル３の被測定液供給ノズル４に接続される給液
ポンプ機構５が作動され、貯留槽ｌ内の洗浄液２は所定
量だけセル３内に導入される。

この時、排液ポンプ機構７は停止されており、セル３の
内部は洗浄液２によって満たされ、セル３の内部に挿入
される！磁濃度計には洗浄液２の液面下に没入されて浸
漬される。

そして、電磁濃度計Ｋに検出された測定値は、入力信号
Ｓ１として第１比較部１０に送達される。

第１比較部１０においては、固定しきい値保持部１１に
予め手動操作などによって設定された固定しきイ１値Ｔ
１によって所定のレベルのノイズ成分が除去され、入力
信号Ｓ２として第２比較部１２に送達される。

この時、入力信号Ｓ２の一部はしきい値演算部１３に送
達され、入力信号Ｓ２に基づいて逐次更新される演算し
きい値Ｔ２が算出される。

そして、第２比較部１２においては、前記の演算しきい
値Ｔ２に基づいて入力信号Ｓ２が処理される。

このため、たとえばセル３内において電磁濃度計Ｋが洗
浄液２に浸漬される測定時間内に、大きな径の気泡が侵
入するなどして、第１比較部において除去できない大き
なノイズが入力信号Ｓ１に混入され入力信号Ｓ２となっ
て第２比較部１２に送達されても、演算しきい値Ｔ２が
前記気泡浸入前の通常の入力信号Ｓ２に基づいて算出さ
れているため、極端な値を持つ入力信号Ｓ２は抑制され
る。

この結果、データ保持部には正確な入力信号Ｓ２のみが
送達され、表示部１５において正確な洗浄液２の濃度が
知られる。

所定時間経過後、排液ポンプ機構７が作動され、セル３
内の洗浄液２はセル３の外部に排出され、１！磁濃度計
にの表面が洗浄液２の外部に露出される。

このように、測定処理後セル３内の洗浄液２がセル３の
外部に排除され電磁濃度計にの表面が露出されるため、
セル３内において電磁濃度計Ｋが洗浄液２に浸漬される
際に電磁濃度計にの表面に徐々に発生される気泡が消滅
され、後の測定動作時に電磁濃度計にの表面に付着され
る気泡に起因して測定誤差が増大することが防止される
。

所定の時間経過後、排液ポンプ機構７が停止され、給液
ポンプ機構５が作動されて、セル３内には再び貯留槽１
から供給される新たな洗浄液２が満たされる。

上記の一連の操作を繰り返すことによって、貯留槽１内
の洗浄液２の濃度が、洗浄液２を汚染することなく、継
続して高精度に行われる。

［効果］ （１）、被測定液に浸漬された測定部から入力され、予
め設定された第１のしきい値と比較することによって所
定のノイズ成分が除去された入力信号を、この入力信号
に基づいて逐次更新される第２のしきい値と比較するこ
とにより、前記入力信号に含まれ、経時的に変化するノ
イズ成分が除去されるため、測定精度が向上される。

（２）、測定部が挿入されるセルと、このセルの被測定
液供給ノズルに接続され、被測定液を貯留槽から前記セ
ル内に送る第１のポンプ機構と、セルの被測定液出口ノ
ズルに接続され、セル内の被測定液を排出する第２のポ
ンプ機構とからなり、セル内の測定部が浸漬される被測
定液が測定部の測定操作毎にセル外に排出され、測定部
が被測定液の外部に露出されるため、測定部が被測定液
に浸漬される際に測定部表面に徐々に形成される気泡が
消滅され、後の測定操作おいて測定部表面に形成される
気泡に起因する測定精度の低下が防止される。

（３）、前記（２）の結果、測定部が汚染源となって貯
留槽内の被測定液が汚染されることが防止される。

（４）、前記（１１，（２１，（３１の結果、ウェハ洗
浄工程における生産性が向上される。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前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。

たとえば測定部としては、紫外線分光光度計、イオン電
極などを使用することも可能である。

Ｃ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ウェハ洗浄液の濃度
測定技術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、たとえば、継続的な濃度管理が
必要とされる溶液の濃度測定技術に広く適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるウェハ洗浄液の濃度測
定装置の一部を略断面図で示すブロック図である。 １・・・貯留槽、２・・・洗浄液（被測定液）、３・・
・セル、４・・・被測定液供給ノズル、５・・・給液ポ
ンプ機構、６・・・排液ノズル、７・・・排液ポンプ機
構、８・・・オーバーフローパイプ、９・・・排気パイ
プ、１０・・・第１比較部、１１・・・固定しきい値保
持部、１２・・・第２比較部、１３・・・しきい値演算
部、１４・、・・データ保持部、１５・・・表示部、Ｋ
・・・電磁濃度計（測定部）、Ｓｌ、Ｓ２・・・入力信
号、Ｔ１・・・固定しきい値（第１のし、きい値）、Ｔ
２・・・演算しきい値（第２のしきい値）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定液に浸漬された測定部から入力され、予め設
   定された第１のしきい値と比較することによって所定の
   ノイズ成分が除去された入力信号を、該入力信号に基づ
   いて逐次更新される第２のしきい値と比較することによ
   って、前記入力信号に含まれ、経時的に変化するノイズ
   成分を除去することを特徴とする測定方法。 ２、被測定液がウェハの洗浄液であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の測定方法。 ３、測定部が挿入されるセルと、該セルの被測定液供給
   ノズルに接続され、被測定液を貯留槽から前記セル内に
   送る第１のポンプ機構と、セルの被測定液出口ノズルに
   接続され、セル内の被測定液を排出する第２のポンプ機
   構とからなり、セル内の測定部が浸漬される被測定液が
   測定部の測定動作毎にセル外に排出され、測定部が被測
   定液の外部に露出されることを特徴とする測定装置。 ４、測定部が電磁濃度計であることを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の測定装置。