KR101239394B1

KR101239394B1 - 수질 평가방법, 당해 방법을 이용하는 초순수(超純水)평가장치 및 초순수 제조시스템

Info

Publication number: KR101239394B1
Application number: KR1020060130275A
Authority: KR
Inventors: 코바야시 히데끼; 모리타 히로시
Original assignee: 쿠리타 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2013-03-05
Also published as: KR20070065246A; JP5087839B2; CN1987457A; TW200730823A; TWI322265B; JP2007170863A; CN1987457B

Abstract

반도체나 액정제조용 세정수로서 사용되는 초순수(超純水)의 에칭성에 대하여 실리콘 물질에 대한 영향도를 지표로 하여 간단하고 또한 고감도로 평가하는 수질 평가방법과, 당해 수질 평가방법을 이용하는 초순수 평가장치 및 이 초순수 평가장치를 구비한 초순수 제조시스템을 제공한다.

초순수 제조장치가 제조하는 초순수 등의 시료수를 실리콘 물질과 접촉시켜 당해 실리콘 물질과 접촉한 후의 시료수의 용존수소 농도를 측정하고, 당해 실리콘 물질과 접촉하기 전의 상기 시료수에 대한 용존수소 농도의 상승분을 산출하여 당해 용존수소 농도의 상승분에 기초하여 상기 시료수가 실리콘 표면을 에칭하는 성질을 가지는지 여부를 판단한다.

반도체, 실리콘, 에칭

Description

수질 평가방법, 당해 방법을 이용하는 초순수(超純水) 평가장치 및 초순수 제조시스템{Method of estimating water quality, estimation apparatus and preparation system of ultra-pure water using the same}

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 초순수 제조시스템의 모식도.

도 2는 도 1의 초순수 제조시스템에 편성된 초순수 평가장치를 구성하는 실리콘 접촉용기의 단면도이다.

<도면 부호의 설명>

1: 초순수 제조시스템

2a, 2b, 2c: 초순수 평가장치

3: (초순수의) 순환배관

4a, 4b, 4c: 분기관(分岐管)

10: O 링

11: 다공판(目皿)

12: 컬럼

본 발명은 수질 평가방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 특히 반도체나 액정 제조용 세정수로서 사용되는 초순수(超純水)의 에칭성 등의 수질에 대하여 실리콘 물질에 대한 영향도를 지표로 하여 간단하고, 또한 고감도로 평가하는 수질 평가방법, 당해 방법을 이용하는 초순수 평가장치 및 초순수 제조시스템에 관한 것이다.

반도체나 액정 제조용에 사용되는 초순수(超純水)는 불순물 농도가 극히 낮은 물을 안정하게 공급할 필요가 있다. 이 때문에 시료수를 채취하고 고감도의 분석장치를 사용하여 불순물 농도를 측정하여 수질을 확인하고 있다.

종래부터 초순수 중의 불순물이 전기적 방법으로 측정, 지표화될 수 있는 항목이나 불순물이 직접분석될 수 있는 수질 모니터가 초순수 제조장치의 출구 등에 설치되어 수질이 감시되고 있다. 예를 들어, 저항율계(비저항계), TOC계, 실리카계 등의 계측기구가 이용되어 왔다. 그러나 최근의 초순수와 같이 불순물 농도가 극히 낮은 물에 포함되는 불순물 농도를 정확히 측정하기 위해서는 종래의 수질 모니터로는 불충분하고, 시료채취에 의한 고감도 분석이 불가결하다. 예를 들어, Na나 Fe 등의 금속원소의 농도는 1ppt라고 하는 극히 낮은 농도를 측정할 필요가 있고, 이에 응할 수 있는 수질 모니터는 존재하지 않기 때문에 샘플링하여 고감도 분석을 하지 않으면 안 된다.

한편, 초순수의 제조방법에 따라서는 그 제조공정 중에 이온교환수지나 분리막으로부터 용출한 아민류가 혼입될 경우가 있다. 이 아민류가 혼입된 초순수를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 세정하면, 린스 공정에서는 바람직하지 않은 에칭 작용을 야기한다는 것이 알려져 있다. 종래 이 에칭 작용을 확인하기 위하여 예를 들어 실리콘 웨이퍼를 평가대상의 초순수에 침지한 뒤 그 표면을 주사형 전자현미경으로 관찰하는 방법이 있었다. 그러나, 이 방법에 있어서는 주사형 전자현미경을 취급하는 높은 기술이 필요하고, 또한 측정에 시간이 지나치게 걸리는 등의 문제가 있다.

특개 2001-208748호 공보에는 실리콘 웨이퍼의 세정에 사용되는 초순수의 수질 평가방법으로서, 실리콘 웨이퍼를 시료수에 접촉시키고, 시료수 중의 불순물을 웨이퍼에 부착시켜 부착한 불순물을 용리하여 당해 불순물을 분석하는 수질 평가방법이 제안되어 있다. 그러나 이 방법은 그 측정대상을 시료수 중의 미립자나 금속류의 불순물을 측정대상으로 하는 것으로서, 시료수의 에칭성 평가를 달성할 수 있는 것은 아니다.

[특허문헌 1] 특개 2001-208748호 공보

반도체 제조공정에 있어서는 반도체 디바이스의 고정세화(高精細化)가 진행됨에 따라 실리콘 표면의 청정도의 유지, 평탄도의 유지가 중요하게 되고 있다. 고정세도(高精細度)의 반도체를 제조하는 공정에 있어서는 표면의 실리콘을 조금이 라도 용해시키는 초순수는 표면의 에칭에 따르는 표면 거칠음의 원인이 될 가능성이 있고 그에 따르는 전기 특성을 저하시키는 등의 문제가 발생하는 원인이 된다.

따라서, 반도체 제조공정에 있어서는 초순수로 세정시에 실리콘 표면 거칠음이 적은 물을 사용할 필요가 있고, 사용할 물이 실리콘 표면을 에칭하는 성질을 가지는지 여부를 판단하는 것은 공업적으로 지극히 중요한 과제이다.

본원발명은 이러한 사정에 기초하여 특히 반도체나 액정 제조용의 세정수로서 사용되는 초순수의 에칭성 등의 수질에 대하여 실리콘 물질에 대한 영향도를 지표로 하여 간단하고 또한 고감도로 평가하는 수질 평가방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 나아가, 본원발명은 당해 수질 평가방법을 이용하는 초순수 평가장치 및 이 초순수 평가장치를 구비한 초순수 제조시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

그러므로, 본 발명자는 실리콘 표면의 에칭과 당해 실리콘에 접촉 후의 시료수 중의 용존수소 농도와의 관계를 면밀히 검토한 결과, 실리콘 표면을 에칭하기 쉬운 물에 실리콘 웨이퍼를 접촉시킨 경우, 그 물 중의 용존수소 농도가 상대적으로 커지게 되고, 실리콘 표면을 에칭하는 정도가 작은 물의 경우, 그 물 중에 함유되는 용존수소 농도도 작게 되는 관계를 발견하고 이러한 발견에 기초하여 본원발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본원발명은 시료수를 실리콘 물질과 접촉시켜, 당해 실리콘 물질에 접촉 한 후의 시료수에 함유된 실리카 농도에 상관하는 물성치인 용존수소 농도를 측정하고, 당해 실리콘 물질과의 접촉에 따라 상승한 용존수소 농도에 기초하여, 시료수의 수질을 평가하는 것을 특징으로 하는 수질 평가방법을 제공하는 것이다. 나아가 본원발명은 당해 수질평가방법을 이용하는 초순수 평가장치 및 이 초순수 평가장치를 구비한 초순수 제조시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같이, 시료수 중에 아민류 등과 같이 실리콘을 에칭하기 쉬운 물질이 혼입되어 있으면 시료수를 실리콘 물질에 접촉시킨 경우에 실리콘 표면에 에칭이 발생하여 시료수 중에 실리콘이 용출된다. 용출된 실리콘은 OH^- 이온 혹은 물 분자와 반응하여 이온상 실리카(규산 이온)(SiO₃ ² ^-)가 되고, 한편 남은 수소는 용존수소가 되어 수중에 존재하고 있다고 생각된다. 따라서, 용존수소 농도는 실리카 농도와 상관관계에 있기 때문에 용존수소 농도의 상승을 모니터링함으로써 시료수중이 실리콘에 에칭을 발생시키는 수질인지 여부를 평가할 수 있다.

용존수소 농도의 상승에 대해서는 용존수소 농도의 분석기법 및 그 분석장치를 이용함으로써 실리콘 웨이퍼의 파편 또는 실리콘 결정, 구상 실리콘 입자 등의 실리콘 물질과 접촉한 후의 초순수 중의 용존수소 농도를 측정하고, 당해 물질과의 접촉 전의 용존수소 농도와 비교하면, 당해 물질과의 접촉에 따라 상승한 용존수소 농도를 측정할 수 있다. 보통, 상기 실리콘 물질로서 실리콘 단결정체 이외에 실리콘 다결정체를 이용할 수도 있다. 또한, 상기 실리콘 물질로서는 특별히 한정되지 않고 고순도의 실리콘, 예를 들어 실리콘 웨이퍼나 그 파쇄입자, 단결정 실리콘 입자를 이용하는 것이 바람직하다.

그렇게 하면, 정기적 혹은 연속적으로 용존수소 농도를 직접 측정 혹은 모니터링함으로써 초순수 등의 수질, 특히 에칭성의 변동을 모니터링할 수 있다. 또한, 실리콘에의 접촉 조건을 일정하게 함으로써, 복수 종의 시료수가 실리콘에 대하여 가지는 에칭능력을 상대적으로 비교대비할 수 있다.

또한, 시료중에 함유되는 용존수소 농도의 분석기법은 특별히 제한되지 않고, 격막을 이용한 전기화학측정법이 가장 간단하고 바람직하다.

이상의 본원발명의 수질 평가방법은 시료수, 특히 초순수를 실리콘 물질과 접촉시켜 당해 초순수 중의 용존수소 농도를 측정함으로써 이 초순수가 실리콘 웨이퍼 표면을 에칭하는 성질을 가지는지 여부를 용이하게 판정할 수 있기 때문에 반도체 제조상의 부적합 상태(不具合)의 발생 방지에 매우 유효하다.

상기한 본원발명의 수질 평가방법을 이용하는 초순수 평가장치는, 시료수 통수구와 시료수 배출구를 가지며, 내부에 실리콘 물질을 장전하는 접촉용기와, 당해 배출구로부터 배출된 시료수 중의 용존수소 농도를 측정하는 용존수소 농도 측정장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본원발명의 초순수 평가장치는 그 실시형태로서 예를 들어, 초순수 제조장치로부터 유스포인트로의 초순수 송수관 및 유스포인트로부터의 초순수 환수관(還水管)에 있어서의 임의의 위치의 수경로(水經路)에서 수질 평가용 실리콘 접촉용기와, 용존수소 농도 측정장치를 접속한 구성으로 할 수 있다.

당해 용존수소 농도 측정장치는 실리콘 접촉용기와 연결하고 실리콘 접촉용 기에서 실리콘과 접촉한 시료수를 용존수소 농도 측정장치에 도입하여 용존수소 농도를 측정하여도 좋고, 또한 용존수소 농도 측정장치를 실리콘 접촉용기와는 별개의 장소에 준비하고, 실리콘 접촉용기에서 실리콘과 접촉한 시료수를 수채취 용기에 채취하여 용존수소 측정장치가 있는 장소로 운송하여, 용존수소 농도 측정장치에서 측정하여도 좋다. 또한, 실리콘과 접촉시키기 전의 용존수소 농도를 측정하는 경우는 실리콘 접촉용기의 상류측의 시료수를 용존수소 농도 측정장치로 도입, 공급하도록 하여도 좋다.

여기서, 상기 실시형태에 있어서, 초순수 평가장치를 구성하는 실리콘 접촉용기에 제한은 없으며, 반도체 기판에 시료수를 접촉시킨 후, 당해 기판 표면의 분석에 의해 시료수 중의 불순물을 검출 또는 측정하는 수질의 평가방법에서 사용하는 반도체 기판의 유지용기를 이용하는 것도 가능하지만 접촉 표면적이 보다 큰 입자상 실리콘 또는 실리콘 기판 파쇄물을 충전한 컬럼을 이용하는 것이 바람직하다.

본원발명의 초순수 평가장치는, 일차 순수(純水) 제조장치로부터 공급되는 순수를 다시 정제처리하여 유스포인트로 공급하는 서브시스템을 구비한 초순수 제조처리장치에 있어 바람직하게 사용된다. 당해 초순수 제조 처리장치를 구성하는 일차 순수 제조장치는, 응축침전장치, 모래여과기, 활성탄여과기, 역침투막장치, 자외선조사장치, 진공탈기(眞空脫氣) 또는 질소가스 탈기를 행하는 탈가스장치, 촉매탈기장치, 비재생형 이온교환장치 등을 원수(原水) 수질에 따라 적절하게 선택하고, 임의의 순서로 배열하여 형성한다. 서브시스템은 자외선살균장치, 혼상식(混床式) 탈염장치, 한외여과막(UF)장치 등을 적절하게 조합하여 형성한다.

초순수의 순환배관에는 분기관(分岐管)을 미리 필요한 곳에 설치하고, 예를 들어 초순수 제조장치의 출구 직후, 유스포인트 근방, 유스포인트로부터 초순수제조장치로 돌아오는 위치 등 임의의 위치에 분기관을 1개소 이상 설치한다. 본원발명의 효과를 충분히 발휘하기 위해서는, 분기관은 3개소 이상 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 본원발명의 초순수 평가장치는 수질 평가를 행할 때마다 분기관에 부착할 수 있지만, 긴급시에는 곧바로 수질 평가할 수 있도록 상설하여 두는 것이 바람직하다.

시료수와 실리콘 물질과의 접촉은 예를 들어, 실리콘 물질을 장전한 접촉용기 내부에 시료수를 연속적으로 공급한 후, 이 공급된 시료수를 당해 접촉용기와 접속된 용존수소 측정장치 또는 수채취용기에 연속적으로 혹은 간헐적으로 공급함으로써 행할 수 있다. 이 경우의 접촉 조건은 임의로 설정할 수 있고, 실리콘 물질의 충전량 혹은 실리콘 웨이퍼의 충전매수, 당해 실리콘의 표면적, 단위시간당 통수량, 접촉시간 등 소정의 접촉조건을 설정할 수 있다. 예를 들어, 6인치 실리콘 웨이퍼 1 매에 대해서는 초순수 등의 시료수를 1L/min 으로 공급하는 것이 바람직하다.

수질 평가는 미리 설정한 접촉 조건에 기초하여 시료수와 실리콘 물질을 접촉시키고, 시료수의 용존수소 농도의 상승치를 측정하여 미리 정한 허용상승치와 비교함으로써, 시료수가 사용가능한지 혹은 어떠한 대책을 세워야 할 것인지 판단한다. 예를 들어, 어떤 초순수 제조장치가 제조한 초순수의 수질평가에 있어서는 우선, 상기한 바와 같은 조건을 정하고, 당해 정해진 조건과 동일한 조건에서 허용 되는 수질의 표준수로서 초순수의 용존수소 농도의 상승치를 기준으로 하고 그 후, 시간 경과마다 시료수의 용존수소 농도를 측정하고, 용존수소 농도가 허용상승치 이상의 상승이 인지되는 케이스가 발생한 경우는 초순수로서 부적격으로 판정한다. 또한, 시료수와 실리콘 물질과의 접촉조건을 일정하게 함으로써 다른 장소에 설치된 초순수 제조장치로부터 공급되는 초순수에 대해서 각각 평가할 수 있다.

용존수소 농도의 상승치는 실리콘과의 접촉 전후의 용존수소 농도를 측정하고, 그 전후의 용존수소 농도의 차이로부터 용존수소 농도의 상승분을 구할 수 있다. 이 경우, 정상시 초순수의 용존수소 농도가 파악되는 경우는 접촉 전의 용존수소 농도 측정은 생략할 수 있다. 용존수소 농도의 허용 상승치는 상기 접촉 조건이나 초순수의 사용목적 등에 따라 다르지만, 용존수소 농도의 상승치가 0.5 ppb를 초과하는 때는 대책을 강구하는 것이 좋다.

관련된 대책으로서는 용존수소 농도의 상승치가 허용 상승치를 초월하는 경우는 경고를 발한 후, 당해 초순수의 사용을 중지하고, 초순수 제조장치의 수질 저하원인을 배제하는 것 등을 행한다. 예를 들어, 초순수 중에 혼입되는 아민은 이온교환수지 등으로부터 용출된 것으로 생각될 수 있기 때문에 용출 방지를 실시한 이온교환수지 등을 교체함으로써 수질 회복을 도모할 수 있다. 보통, 본원발명의 초순수 평가장치를 이용한 초순수의 수질 평가는 예를 들어, 1회/월 정도의 빈도로 정기적으로 행하는 것만이 아니라 트러블 발생시 등 수시로 행할 수도 있다. 더욱이 흡광도에 따라 실리카 농도를 직접 측정하는 것도 가능하지만, 일반적으로 실리카 농도의 고정도(高精度) 계측에 있어서는 시료수의 농축 공정을 별도로 설계할 필요가 있어 처리가 번잡해지기 때문에 간단하고 쉬운 측정방법인 본 발명을 이용하는 편이 보다 바람직하다.

본원발명의 수질 평가방법 및 당해 수질 평가방법을 이용하는 초순수 평가장치는 시료수, 특히 초순수를 실리콘 물질과 접촉시켜 당해 초순수 중의 용존수소 농도를 측정함으로써, 이 초순수가 실리콘 웨이퍼 표면을 에칭하는 성질을 가지는지 여부를 용이하게 판정할 수 있기 때문에 반도체 제조상의 부적합상태(不具合) 발생 방지에 매우 유효하다.

본원발명의 초순수 평가장치는 초순수 제조장치 바로 근처, 제조장치 내부, 공장으로의 공급배관도상 등 임의의 위치에 샘플링을 위한 기구를 상비하여 실리콘 물질을 이용한 수질 평가가 신속하게 실행될 수 있음으로써, 반도체 제조상의 부적합상태(不具合)의 원인 및 그 발생원(發生源)의 해명에 도움이 되고, 해결에 크게 기여한다.

또한, 상기 본원발명의 초순수 평가장치를 구비한 초순수 제조시스템에 의하면, 생산하고 있는 초순수에 관해서 당해 초순수 중의 용존수소 농도 상승분을 지표로 하고, 이 지표가 일정한 수치 범위 내에 들어가도록 운전관리함으로써, 반도체 제조를 안정하게 유지할 수 있다. 또한, 수질에 이상이 발생한 경우는 실제 공정에서 결과가 나오기 이전에 검지할 수 있고, 손해가 커지기 전에 대책을 찾을 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이상, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 초순수 제조시스템의 모식도이고, 도 2는 도 1의 초순수 제조시스템에 편성된 초순수 평가장치를 구성하는 실리콘 접촉용기의 단면도이다.

도 1의 초순수 제조시스템(1)은 일차 순수제조장치 및 서브시스템을 포함하는 초순수 제조장치, 초순수의 유스포인트, 및 상기 초순수 제조장치로부터 유스포인트로의 초순수 송수관 및 유스포인트로부터의 초순수 환수관을 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 초순수 제조시스템(1)에 있어, 서브시스템의 최종 출구 및 유스포인트 전후의 세 개소에서 시료수 취출구(取出口)를 부착하고, 각각의 시료수 취출구에 대해 청정한 분기관(分岐管) (4a), (4b), (4c)에서 본원발명의 실리콘 접촉용기와 용존수소 측정장치로 구성되는 초순수 평가장치 (2a), (2b), (2c)를 접속하고, 각 초순수 평가장치에 대하여 상시 시료수를 공급가능하게 하였다. 보통, 도 1에서 초순수 제조시스템을 구성하는 일차 순수 제조장치에는 공지의 순수 제조장치가 사용되고 있고, 도 1에서 서브시스템은 자외선 산화장치, 한외여과막장치, 이온교환수지탑을 순차로 조합하여 구성되어 있다.

도 2의 실리콘 접촉용기는 도 1의 초순수 제조시스템(1)에 편성된 초순수 평가장치 (2a), (2b), (2c)를 각각 구성하는 것으로, 실리콘 물질 충전용 컬럼(12)와, 컬럼(12)을 양단으로부터 끼워 넣는 mesh 부착의 다공판(11)과, 컬럼(12)와 다공판(11)의 접합부에 설치된 O링으로 구성되어 있다. 컬럼(12)에 입자상 실리콘 물질을 소정량 충전(充塡)하고, 충전물 상방으로부터 시료수를 공급함과 동시에 충전물 하방으로부터 접촉 완료된 시료수를 배출한다. 실리콘 접촉용기의 주요 구성 재료로서는 물과 접촉해도 용출물이 지극히 적은 재료이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 아크릴 수지가 바람직하다.

이하에서, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

도 1의 초순수 제조시스템에 의하여 제조된 초순수가 실리콘 웨이퍼 표면을 에칭하는 성질을 가지는지 여부에 대해서, 다음의 방법으로 초순수의 수질을 평가하였다.

우선, 입자상 단결정 실리콘을 200ml 준비하고, 당해 실리콘을 0.5% 농도의 희(希)불화수소산 수용액으로 세정하여 이 입자상 실리콘 표면에 형성된 자연산화막을 제거하였다. 다음으로, 자연산화막을 제거한 입자상 실리콘을 도 2의 실리콘 접촉용기 내에 충전한 후, 도 1의 초순수 제조시스템에 의하여 제조된 초순수를 1L/min 유량으로 당해 접촉용기에 통수(通水)하였다. 도 2의 실리콘 접촉용기를 통수한 초순수(이하, '분석용 시료수'라 한다)는 당해 실리콘 접촉용기의 배출구에 접속한 격막전극식의 용존수소 농도계로 통수하고 측정하였다.

분석용 시료수, 즉, 입자상 실리콘 접촉 후의 시료수에 함유되는 용존수소 농도는 0.51ppb 였다. 입자상 실리콘 접촉 전의 초순수에 대해서, 상기 측정방법과 마찬가지로 하여 용존수소 농도를 측정한 경우, 0.02ppb였다. 이 결과로부터, 제조된 초순수는 입자상 실리콘 접촉으로 인해 용존수소 농도가 0.49ppb 상승한 것 을 알 수 있다.

[비교예 1]

상기 실시예 1과 마찬가지로, 0.5% 농도의 희불화수소산 수용액으로 세정된 입자상 단결정 실리콘을 도 2의 실리콘 접촉용기 내에 장착하였다. 다음으로, 도 1의 초순수 제조시스템에 의해 제조된 초순수에 수산화테트라메틸암모니움을 가하여 수산화테트라메틸암모니움 농도가 5ppb가 되도록 시료수를 조제하였다. 이 시료수를 상기 실리콘 접촉용기에 통수(通水)하고, 당해 실리콘 접촉용기의 배출구에 접속한 격막전극식의 용존수소 농도계로 통수하여 측정하였다. 이 분석용 시료수에 대해서 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여 용존수소 농도를 측정하였더니 입자상 실리콘 접촉으로 인해 용존수소 농도는 5.05ppb 상승한 것을 알 수 있다.

[비교예 2]

상기 실시예 1과 마찬가지로, 0.5% 농도의 희불화수소산 수용액으로 세정한 입자상 단결정 실리콘을 도 2의 실리콘 접촉용기 내에 장착하였다. 다음으로, 도 1의 초순수 제조시스템으로부터 제조된 초순수에 수산화테트라메틸암모니움을 가하고, 수산화테트라메틸암모니움 농도가 10ppb가 되도록 시료수를 조제하였다. 이 시료수를 상기 실리콘 접촉용기에 통수하고, 당해 실리콘 접촉용기의 배출구에 접속한 격막전극식의 용존수소 농도계로 통수하고 측정하였다. 이 분석용 시료수에 대해서 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여 용존수소 농도를 측정하였더니, 입자상 실리콘 접촉으로 인해 용존수소 농도는 8.10ppb 상승한 것을 알 수 있다.

상기 실시예 1 및 비교예 1, 2의 각 평가시험에 사용된 실리콘 웨이퍼에 대 해서, 주사형전자현미경(SEM)을 이용하여 30000배의 배율로 관찰하였더니, 실시예 1에 사용된 실리콘 웨이퍼 표면은 평탄하였다. 그러나, 비교예 1 및 2에 사용된 실리콘 웨이퍼 표면은 모두 요철이 형성되고, 그 표면은 꽤 거칠어져 있는 것이 관찰되었다. 이와 같이 초순수 등의 시료수에 대하여 에칭하는 성질로서 허용가능한 범위는 용존수소 농도의 상승치가 0.5ppb이하가 되는 범위이고, 실리콘 물질과 접촉 후의 용존 농도의 상승치가 0.5ppb를 초과하는 때는 대책을 강구하는 것이 좋다는 것을 확인할 수 있었다.

[실시예 2]

초순수 제조시스템으로부터 제조된 초순수가 실리콘 웨이퍼 표면을 에칭하는 성질을 가지는지 여부에 대해서 다음의 방법으로 초순수의 수질을 평가하였다.

우선, 실리콘 접촉용기로서 아크릴컬럼에 1mm~10mm 정도로 파쇄한 실리콘 웨이퍼의 파편을 두께 50mm 정도로 충전하였다. 다음으로, 0.5% 농도의 희불화수소산 수용액을 상기 아크릴컬럼에 통수함으로써, 충전된 실리콘 웨이퍼의 파편을 세정하여 당해 실리콘 웨이퍼 파편의 표면에 형성된 자연산화막을 제거하고, 다시 초순수를 상기 아크릴컬럼에 통수함으로써 당해 아크릴컬럼 내부를 충분히 세정하였다.

다음으로, 이온교환수지를 사용개시부터 12 개월간 미교환상태에서, 도 1의 초순수 제조시스템을 사용하여 초순수를 제조하고, 당해 제조된 초순수에 대해서 이 초순수 제조시스템을 구성하는 상기 초수순 평가장치를 이용하여 용존수소 농도를 연속적으로 측정하였다. 그 결과, 제조된 초순수는 0.5~1.1ppb라는 높은 레벨 의 용존수소 농도를 가지는 것을 알 수 있었다. 이 경우, 대책을 강구하는 것이 바람직하다고 생각된다.

그래서, 상기 초순수 제조시스템의 이온교환수지를 새 것으로 교환하고, 초순수를 제조하였다. 당해 제조된 초순수에 대하여 이 초순수 제조시스템을 구성하는 상기 초순수 평가장치를 이용하여 용존수소 농도를 연속적으로 측정하였더니, 제조된 초순수의 용존수소 농도는 0.01~0.02ppb 라는 낮은 레벨로 안정된 것을 알 수 있었다. 이 경우의 용존수소 농도의 상승치는 작고, 실리콘 물질과 접촉 후의 용존수소 농도의 상승치도 0.5ppb 이하였다. 이로부터 높은 용존수소 농도가 측정된 경우, 이온교환수지를 새 것으로 교환하는 것은, 제조된 초순수의 초순수 에칭성을 개선하는데 극히 유효함을 알 수 있다. 또한, 본원발명의 수질 평가방법 및 당해 수질 평가방법을 이용하는 초순수 평가장치에 의하면, 이온교환수지의 교환시기를 정확히 알 수 있기 때문에, 반도체 제조상의 부적합상태(不具合) 발생 방지에 극히 유효함을 알 수 있다.

본 발명은 반도체나 액정제조용 세정수로서 사용되는 초순수(超純水)의 에칭성에 대하여 실리콘 물질에 대한 영향도를 지표로 하여 간단하고도 고감도로 평가하는 수질 평가방법과, 당해 수질 평가방법을 이용하는 초순수 평가장치 및 이 초순수 평가장치를 구비한 초순수 제조시스템을 제공한다.

Claims

시료수를 실리콘 물질과 접촉시키고 당해 실리콘 물질과 접촉한 후의 시료수에 함유되는 용존수소 농도를 측정하고, 당해 실리콘 물질과의 접촉에 의해 상승한 상기 용존수소 농도에 기초하여 시료수의 수질을 평가하는 것을 특징으로 하는 수질 평가방법.
제1항에 있어서, 상기 실리콘 물질로서, 실리콘 단결정체 또는 실리콘 다결정체를 이용하는 것을 특징으로 하는 수질 평가방법.
제1항에 있어서, 상기 실리콘 물질과 접촉시키는 시료수가 초순수(超純水)인 것을 특징으로 하는 수질 평가방법.
제1항에 있어서, 상기 실리콘 물질과 접촉시키는 시료수가 초순수이고, 상기 실리콘 물질로서 입자상 실리콘 또는 실리콘 파쇄입자를 이용하는 것을 특징으로 하는 수질 평가방법.
시료수 통수구(通水口)와 시료수 배출구를 가지고, 내부에 실리콘 물질을 장전하는 접촉용기와, 당해 배출구로부터 배출된 시료수 중의 용존수소 농도를 측정하는 용존수소 측정장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 수질 평가방법에 사용되는 초순수 평가장치.
초순수 제조장치, 초순수의 유스포인트 및 초순수 제조장치로부터 유스포인트로의 초순수 송수관 및 유스포인트로부터의 초순수 환수관으로 구성되고, 상기 초순수 제조장치의 최종출구, 상기 초순수 송수관 또는 상기 초순수 환수관의 임의의 위치에 있어 제5항의 초순수 평가장치를 설치하는 것을 특징으로 하는 초순수 제조시스템.