KR20230134475A - 염기성 화학물질의 선택적 모니터링 - Google Patents

염기성 화학물질의 선택적 모니터링 Download PDF

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유진 샬리트
추안난 바이
아론 하버
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이씨아이 테크놀로지 인코포레이티드
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Abstract

처리 용액 중 여러 가지 염기성 화학물질의 선택적 측정 및 모니터링을 위한 방법이 제공된다. 방법은 복수의 염기성 화학물질을 포함하는 처리 용액을 제공하는 단계 및 용액의 적정 또는 pH 측정과 같은 제2 분석 방법과 조합하여 용액 배합물의 전도도 측정과 같은 제1 분석 방법을 수행하는 단계를 포함한다. 이러한 측정으로부터, 하나 이상의 염기성 화학물질의 농도가 선택적으로 결정될 수 있다. 이러한 방법에서, 동일한 처리 용액 중 다수의 염기가 유리하게도 선택적으로 측정되고 정확하게 모니터링될 수 있다.

Description

염기성 화학물질의 선택적 모니터링
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2021년 1월 22일에 출원된 미국 가특허 출원 시리얼 번호 63/140,405의 우선권을 주장하고, 그 내용은 참조로 본원에 전부 원용된다.
본 발명은 처리 용액, 예를 들어, 반도체 처리 용액의 분석에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 이러한 처리 용액 중 여러 염기성 화학물질을 측정 및 모니터링하기 위한 기술에 관한 것이다.
원하는 특성을 가진 제품을 생산하기 위해서 반도체 산업을 포함한 여러 산업에서 처리 용액이 사용된다. 이러한 처리 용액은 예를 들어 재료 처리에 사용하기 위한 염기성 화학물질을 포함할 수 있다. 일 그룹의 염기성 화학물질은 X-OH로 나타낼 수 있는 수산화물을 포함하고, 여기서 X는 금속일 수 있다. 다른 그룹의 염기성 화학물질은 예를 들어 (Rl-N-R2,R2,R3)+로 나타낼 수 있는 질소 기반일 수 있다. 경우에 따라, 특정 염기, 예를 들어, 수산화암모늄(NH4OH) 및 수산화테트라메틸암모늄((CH3)4N(0H)) 또는 TMAH는 두 가지 특징을 모두 가질 수 있다.
상이한 염기 재료는 용액에서 다른 처리 특징을 제공할 수 있다. 이와 같이, 예를 들어, 특정한 특징을 제품에 제공하기 위해서 여러 염기성 화학물질의 조합이 사용될 수 있다. 프로세스 제어는 용액 배합물 중 여러 염기의 정확하고 선택적 측정 및 모니터링을 요구할 수 있다. 특정 방법은 두 염기의 연속 적정을 제공할 수 있다. 하지만, 이러한 방법은 상대적으로 큰 pK 값 차이(예컨대, 강염기 및 약염기)를 요구할 수 있고, 2개의 강염기는 용액에서 서로 구별될 수 없기 때문에 제한될 수 있다. 다른 방법은 용매가 존재하는 상태에서 두 염기의 연속 적정을 포함한다. 용매는 염기의 강도를 조종할 수 있고 경우에 따라 두 가지 다른 염기가 다른 속성을 가지도록 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 염기는 강염기가 될 수 있고 다른 염기는 약염기가 될 수 있다. 하지만, 가연성 용매의 사용은 안전상 위험을 발생시킬 수 있고 환경 위해성일 수 있다. 추가 방법은 이온 크로마토그래피 및 모세관 전기영동을 포함하지만, 비용이 많이 들고, 자동화가 어려우며, 비교적 긴 분석 시간을 가질 수 있다.
따라서, 프로세스가 처리 용액에서 여러 염기성 화학물질, 예를 들어, 용액 배합물에서 2가지 염기성 화학물질의 경제적이고, 안전하며, 효율적이고, 신속하며 정확한 선택적 측정 및 모니터링을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은 반도체 처리 용액과 같은 처리 용액에 있어서 여러 염기성 화학물질의 선택적 측정 및 모니터링을 제공한다. 구체적으로, 특정 실시형태에서, 본 발명은 적정 또는 pH 측정과 같은 제1 분석 방법을 전도도 측정과 같은 제2 분석 방법과 조합함으로써 여러 염기성 화학물질의 선택적 측정 및 모니터링을 제공한다. 이러한 방법에서, 동일한 처리 용액에 있어서 여러 염기성 화학물질은 선택적으로 측정되고 정확하게 모니터링될 수 있다. 또한, 이러한 방법은 이를 결정하기 위한 경제적이고, 안전하며, 효율적이고, 신속한 수단을 제공한다.
제1 염기성 화학물질 및 제2 염기성 화학물질을 포함하는 처리 용액에 있어서 적어도 하나의 염기성 화학물질의 농도를 결정하기 위한 예시적인 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1 측정을 제공하도록 상기 처리 용액의 전도도를 측정하는 것을 포함하는 제1 분석 방법을 수행하는 단계, 제2 측정을 제공하도록 상기 처리 용액의 제2 분석 방법을 수행하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 측정을 기반으로 상기 제1 염기성 화학물질 및 상기 제2 염기성 화학물질 중 적어도 하나의 농도를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 제1 염기성 화학물질은 상기 제2 염기성 화학물질과 상이하다. 상기 제1 분석 방법은 상기 제2 분석 방법과 상이하다.
특정 실시형태에서, 상기 제2 분석 방법은 상기 처리 용액을 적정하는 단계를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 제2 분석 방법은 상기 처리 용액의 pH를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 제1 염기성 화학물질 및 상기 제2 염기성 화학물질은 강염기일 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 처리 용액은 반도체 처리 용액일 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 제1 염기성 화학물질은 수산화물 화합물일 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 제1 염기성 화학물질은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 또는 수산화리튬(LiOH)일 수 있다.
특정 실시형태에서, 제2 염기성 화학물질은 아민 화합물일 수 있다. 특정 실시형태에서, 제2 염기성 화학물질은 모노에틸아민(MEA), 수산화암모늄, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH), 수산화테트라에틸암모늄(TEAH), 수산화테트라프로필암모늄, 수산화트리메틸하이드록시에틸암모늄, 수산화디메틸디하이드록시에틸암모늄, 수산화메틸트리하이드록시에틸암모늄, 수산화페닐트리메틸암모늄, 수산화페닐트리에틸암모늄, 또는 수산화벤질트리메틸암모늄일 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 처리 용액의 전도도는 고정된 온도에서 측정될 수 있다.
수산화물 화합물 및 아민 화합물을 포함하는 처리 용액에 있어서 적어도 하나의 염기성 화학물질의 농도를 결정하기 위한 방법이 제공된다. 예시된 방법은 제1 측정을 제공하도록 상기 처리 용액의 전도도를 측정하는 것을 포함하는 제1 분석 방법을 수행하는 단계, 제2 측정을 제공하도록 상기 처리 용액의 제2 분석 방법을 수행하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 측정을 기반으로 상기 수산화물 화합물 및 상기 아민 화합물 중 적어도 하나의 농도를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 제1 분석 방법은 상기 제2 분석 방법과 상이하다.
특정 실시형태에서, 상기 제2 분석 방법은 상기 처리 용액을 적정하는 단계를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 제2 분석 방법은 상기 처리 용액의 pH를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 수산화물 화합물 및 상기 아민 화합물이 강염기일 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 처리 용액은 반도체 처리 용액일 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 수산화물 화합물은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 또는 수산화리튬(LiOH)일 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 아민 화합물은 모노에틸아민(MEA), 수산화암모늄, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH). 수산화테트라에틸암모늄(TEAH), 수산화테트라프로필암모늄, 수산화트리메틸하이드록시에틸암모늄, 수산화디메틸디하이드록시에틸암모늄, 수산화메틸트리하이드록시에틸암모늄, 수산화페닐트리메틸암모늄, 수산화페닐트리에틸암모늄, 또는 수산화벤질트리메틸암모늄일 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 처리 용액의 전도도는 고정된 온도에서 측정될 수 있다.
도 1a는 실시예 1에 따른 용액 배합물에서 NaOH의 예상 농도(N)에 대한 전도도 및 적정 측정에 의한 수산화나트륨(NaOH)의 측정 농도(N) 결과를 보여준다.
도 1b는 실시예 1에 따른 용액 배합물에서 MEA의 예상 농도(N)에 대한 전도도 및 적정 측정에 의한 모노에틸아민(MEA)의 측정 농도(N) 결과를 보여준다.
도 1c는 실시예 1에 따른 용액 배합물에서 NaOH의 예상 농도(N)에 대한 전도도 및 pH 측정에 의한 수산화나트륨(NaOH)의 측정 농도(N) 결과를 보여준다.
도 2a는 실시예 2에 따른 용액 배합물에서 염기 1(B)의 예상 농도(wt%)에 대한 전도도 및 적정 측정에 의한 염기 1(B)의 측정 농도(wt%)의 결과를 보여준다.
도 2b는 실시예 2에 따른 용액 배합물에서 염기 2(TMAH)의 예상 농도(wt%)에 대한 전도도 및 적정 측정에 의한 염기 2(TMAH)의 측정 농도(wt%)의 결과를 보여준다.
도 2c는 실시예 2에 따른 용액 배합물에서 염기 1(B)의 예상 농도(wt%)에 대한 전도도 및 pH 측정에 의한 염기 1(B)의 측정 농도(wt%)의 결과를 보여준다.
도 2d는 실시예 2에 따른 용액 배합물에서 염기 2(TMAH)의 예상 농도(wt%)에 대한 전도도 및 pH 측정에 의한 염기 2(TMAH)의 측정 농도(wt%)의 결과를 보여준다.
본 발명은 반도체 처리 용액과 같은 처리 용액에서 여러 염기성 화학물질의 선택적 측정 및 모니터링을 위한 기술을 제공한다. 특정 실시형태에서, 본 발명은 용액 배합물에서 하나 이상의 염기성 화학물질의 농도를 정확하게 결정하기 위해서 적정 또는 pH 측정과 같은 제1 분석 방법을 전도도 측정과 같은 제2 분석 방법과 조합한 것을 제공한다. 따라서, 동일한 처리 용액에서 여러 염기성 화학물질은 유리하게도 선택적으로 측정 및 모니터링될 수 있다. 특정 실시형태에서, 처리 용액은 여러 강염기를 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용된 기술 용어는 일반적으로 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다. 본원에서 사용되는 어구 “미리 정해진 농도”는 용액 중 성분의 알려진, 목표 또는 최적 농도를 지칭한다.
본원에서 사용되는 "강염기”는 용액에서 완전히 이온화할 수 있는 염기를 지칭한다. 특정 측면에서, 본원에서 사용되는 “강염기”는 산-염기 반응에서 심지어 매우 약한 산의 분자로부터 양성자(H+)를 제거할 수 있는 염기성 화합물을 지칭한다.
본원에서 사용되는 “약염기”는 용액에서 완전히 이온화되지 않는 염기를 지칭한다. 특정 측면에서, 본원에서 사용되는 “약염기”는 불완전한 양성자화를 갖는 염기 화합물을 지칭한다.
본원에 사용된 대로, 용어 “선택적” 또는 “선택적으로”는, 예를 들어, 특정한 또는 특별한 구성요소의 특성에 대한 특별한 모니터링, 측정 또는 결정을 지칭한다. 예를 들어, 염기성 화학물질의 선택적 측정은 용액에 존재하는 복수의 염기성 화학물질로부터 한 가지 특정한 또는 미리 정해진 목표 염기성 화학물질의 측정을 지칭한다.
본원에 사용된 대로, 용어 “정확한” 또는 “정확하게”는, 예를 들어, 기존 또는 실제 값, 표준 또는 알려진 측정 또는 값에 비교적 가깝거나 근접한 측정 또는 결정을 지칭한다.
본원에 사용된 대로, 용어 “약” 또는 “대략”은 본 기술분야의 당업자에 의해 결정된 특정 값에 대한 허용가능한 오차 범위 내를 의미하며, 이는 부분적으로 값이 측정되거나 결정되는 방법, 즉 측정 시스템의 제약에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, “약”은 주어진 값의 최대 20%, 최대 10%, 최대 5%, 및/또는 최대 1%까지의 범위를 의미할 수 있다.
본 발명의 방법은 처리 용액을 포함한 다양한 유형의 용액에 적용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 처리 용액은 반도체 처리 용액일 수 있다.
특정 실시형태에서, 처리 용액은 하나 이상의 염기성 화학물질을 포함할 수 있다. 본 기술분야의 당업자는 매우 다양한 염기성 화학물질이 본 발명과 함께 사용하기에 적합하다는 것을 이해할 것이다. 특정 실시형태에서, 하나 이상의 염기성 화학물질은 수산화물 화합물을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 수산화물 화합물은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 또는 수산화리튬(LiOH)을 포함할 수 있다. 본 기술분야의 당업자는 매우 다양한 수산화물 화합물이 본 발명과 함께 사용하기에 적합하다는 것을 이해할 것이다. 특정 실시형태에서, 하나 이상의 염기성 화학물질은 아민 화합물을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 아민 화합물은 모노에틸아민(MEA), 수산화암모늄, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH), 수산화테트라에틸암모늄(TEAH), 수산화테트라프로필암모늄, 수산화트리메틸하이드록시에틸암모늄, 수산화디메틸디하이드록시에틸암모늄, 수산화메틸트리하이드록시에틸암모늄, 수산화페닐트리메틸암모늄, 수산화페닐트리에틸암모늄, 수산화벤질트리메틸암모늄 등을 포함할 수 있다. 본 기술분야의 당업자는, 매우 다양한 아민 화합물이 본 발명과 함께 사용하기에 적합하다는 것을 이해할 것이다. 특정 실시형태에서, 하나 이상의 염기성 화학물질은 적어도 하나의 강염기를 포함할 수 있고, 처리 용액 중 하나 이상의 염기성 화학물질 각각은 강염기일 수 있다. 특정 실시형태에서, 하나 이상의 염기성 화학물질은 적어도 하나의 약염기를 포함할 수 있고, 처리 용액 중 하나 이상의 염기성 화학물질 각각은 약염기일 수 있다. 특정 실시형태에서, 하나 이상의 염기성 화학물질은 처리 용액에서 적어도 하나의 약염기 및 적어도 하나의 강염기를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 처리 용액은 여러 염기성 화학물질을 포함할 수 있다. 여러 염기성 화학물질은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, 처리 용액은 수산화물 화합물 및 아민 화합물을 포함할 수 있다. 수산화물 화합물은 수산화나트륨일 수 있고 아민 화합물은 모노에틸아민(MEA)일 수 있다. 본 기술분야의 당업자는 광범위한 조합의 염기성 화학물질이 본 발명과 함께 사용하기에 적합하다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 방법은 동일한 처리 용액에서 여러 염기성 화학물질을 유리하게도 선택적으로 측정하도록, 예를 들어, 다수의 처리 용액 분석 방법 및 측정을 제공한다. 특정 실시형태에서, 처리 용액의 전도도, 적정, 및 pH 측정을 결정할 수 있다. 이 측정은 유리하게도 처리 용액에서 여러 염기성 화학물질의 농도를 선택적으로 결정하는 데 사용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 적정 측정과 같은 제1 분석 방법은 전도도 측정과 같은 제2 분석 방법과 조합될 수 있다. 또한, 특정 실시형태에서, pH 측정과 같은 제1 분석 방법은 전도도 측정과 같은 제2 분석 방법과 조합될 수 있다.
특정 실시형태에서, 처리 용액의 전도도가 측정될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, 처리 용액의 전도도는 전도도 측정기에 의해 측정될 수 있다. 처리 용액에서 각각의 염기 종은 다음과 같이 측정된 전도도에 기여할 수 있다: 전도도 = a x (염기 1의 농도, N) + b x (염기 2의 농도, N). 계수 (a) 및 (b)는 알려진 농도의 염기를 갖는 여러 표준 용액의 전도도 측정에 의해 결정될 수 있다. 특정 실시형태에서, 전도도 측정은 고정된 온도 또는 온도 보상으로 수행될 수 있다. 특정 실시형태에서, 전도도 측정은 실온에서, 예를 들어, 약 22℃에서 수행될 수 있다.
특정 실시형태에서, 하나 이상의 염기성 화학물질은 전체 염기로서 함께 적정될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, 전체 염기 적정은 종점에 도달할 때까지 알려진 농도를 갖는 적정제/산을 고정 부피의 미지의 염기 샘플에 첨가함으로써 수행될 수 있다. 종점은, 예를 들어, pH 표시기 a 또는 pH 전극에 의해 결정될 수 있고 적정제 부피가 기록될 수 있다. 전체 염기(N)는 다음과 같이 결정될 수 있다. 전체 염기 (N) = 적정제/산의 농도 x 적정제의 부피/미지의 염기 샘플의 부피. 특정 측면에서, 처리 용액에서 각각의 염기 종은 다음과 같이 적정에 의해 측정된 전체 염기(N)에 기여할 수 있다: 적정에 의한 전체 염기, N = (염기 1의 농도, N) + (염기 2의 농도, N).
특정 실시형태에서, 처리 용액의 pH를 측정할 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, pH는 pH 전극에 의해 측정될 수 있다. 처리 용액에서 각각의 염기 종은 다음과 같이 처리 용액의 측정된 pH에 기여할 수 있다: pH = fl (염기 1의 농도, N) + fl x (염기 2의 농도, N), 여기서 fl 및 f2는 선형 또는 로그 함수일 수 있다. 예를 들어, f(x) = n + mX, 또는 f(x) = N + Mlog(x).
특정 측면에서, 하나 이상의 염기성 화학물질은 처리 용액의 전도도 및 적정 측정에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, 하나 이상의 염기성 화학물질의 농도는 다음과 같이 결정될 수 있다: 농도 (염기 (i)) = 오프셋 + 전도도 x 전도도 기울기 (j) + 전체 염기 x 전체 염기 기울기 (j).
특정 측면에서, 하나 이상의 염기성 화학물질은 처리 용액의 전도도 및 pH 측정에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 염기성 화학물질의 농도는 다음과 같이 결정될 수 있다: 농도 (염기 (i)) = 오프셋 + 전도도 x 전도도 기울기 (j) + pH x pH 기울기 (j).
본 발명의 방법은 처리 용액에서 적어도 하나의 염기성 화학물질의 농도를 결정하는 것을 제공한다. 처리 용액은 복수의 염기성 화학물질을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 방법은 처리 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 처리 용액은 복수의 염기성 화학물질, 예를 들어, 제1 염기성 화학물질 및 제2 염기성 화학물질을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 처리 용액의 제1 분석 방법은 제1 측정을 제공하도록 수행될 수 있다. 제1 분석 방법은 처리 용액의 전도도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 방법은 제2 측정을 제공하도록 처리 용액의 제2 분석 방법을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 분석 방법은 처리 용액의 pH를 측정하거나 적정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 제1 및 제2 측정을 기반으로 제1 및 제2 염기성 화학물질 중 적어도 하나의 농도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 제1 염기성 화학물질은 제2 염기성 화학물질과 상이하다. 특정 실시형태에서, 제1 분석 방법은 제2 분석 방법과 상이하다.
본 발명의 방법은 처리 용액에서 적어도 하나의 염기성 화학물질의 농도를 결정하는 것을 더 제공한다. 특정 실시형태에서, 상기 방법은 처리 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 처리 용액은 수산화물 화합물 및 아민 화합물을 포함할 수 있다. 처리 용액의 제1 분석 방법은 제1 측정을 제공하도록 수행될 수 있다. 제1 분석 방법은 처리 용액의 전도도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 방법은 제2 측정을 제공하도록 처리 용액의 제2 분석 방법을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 분석 방법은 처리 용액의 pH를 측정하거나 적정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 제1 및 제2 측정을 기반으로 수산화물 화합물 및 아민 화합물 중 적어도 하나의 농도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 제1 분석 방법은 제2 분석 방법과 상이하다.
본원의 개시된 주제는 다음 실시예를 참조하여 더 잘 이해될 것이다. 다음의 실시예는 본원의 개시된 주제를 예시하는 것일 뿐이며 어떤 식으로도 주제의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
실시예
다음의 실시예는 본원의 개시된 주제를 예시하는 것일 뿐이며 어떤 식으로도 주제의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
실시예 1: 용액 배합물에서 수산화나트륨(NaOH) 및 모노에틸아민(MEA)의 선택적 측정
이 실시예는 용액 배합물에서 2가지 다른 염기성 화학물질, 수산화나트륨(NaOH) 및 모노에틸 아민(MEA)의 선택적 측정을 제공한다. 두 염기는 (적어도 DIW 기반 매트릭스에서) 강염기이고 전체 염기로서 함께 적정되었다. 9개의 샘플(샘플 1-9)은 표 1에 제공된 것처럼 준비되었다. 용액 배합물에서 여러 염기의 농도를 선택적으로 결정하기 위해 아래에 언급된 다양한 계산에 샘플 측정이 사용되었다. 전체 염기(N)는 샘플 lOmL를 0.1N 염화수소(HC1)로 적정하여 측정되었다. 종점은 pH 전극에 의해 결정되었고 적정제(0.1N HC1)의 최종 부피가 기록되었다. 전체 염기(N)는 적정제 농도(0.1N)*최종 부피/샘플 부피(lOmL)로서 계산되었다. 샘플의 pH는 pH 전극에 의해 측정되었다. 샘플의 전도도(mS/cm)는 전도도 측정기에 의해 측정되었다. 그 결과는 표 1에 제공된다.
아래 계산은 각 염기 종이 측정된 신호(즉, 적정, 전도도 및 pH)에 어떻게 기여할 수 있는지를 표현한 것이다.
적정에 의한 전체 염기, N = (염기 1(NaOH)의 농도, N) + (염기 2(MEA)의 농도, N).
전도도 = a x (염기 1(NaOH)의 농도, N) + b x (염기 2(MEA)의 농도, N). 계수(a) 및 (b)는 알려진 농도의 염기로 여러 표준 용액의 전도도 측정에 의해 결정되었다.
pH = fl (염기 1(NaOH)의 농도, N) + fl x (염기 2(MEA)의 농도, N), 여기서 fl 및 f2는 선형 또는 로그 함수일 수 있다. 예를 들어, f(x) = n + mX, 또는 f(x) = N + Mlog(x).
Figure pct00001
표 1에 제공된 적정 및 전도도 측정으로부터, 용액 중 NaOH 및 MEA의 농도가 선택적으로 결정되었다.
NaOH에 대한 결과는 표 2 및 도 1a에 제공된다.
Figure pct00002
MEA에 대한 결과는 표 3 및 도 1b에 제공된다.
Figure pct00003
표 1에 제공된 pH 및 전도도 측정으로부터, 용액 중 NaOH의 농도가 선택적으로 결정되었다. 그 결과는 표 4 및 도 1c에 제공된다.
Figure pct00004
표 2 내지 표 4 및 도 1a 내지 도 1c에 나타낸 것처럼, 본 발명의 방법은 용액 배합물에서 여러 염기성 화학물질의 정확하고 선택적인 측정 및 모니터링을 제공한다.
계산 파라미터
용액 배합물에서 여러 염기성 화학물질의 측정 농도를 선택적으로 결정하는 데 다음 계산 파라미터(수학식 1 및 2와 표 4 및 5)가 사용되었다.
수학식 1: 농도 (염기 (i)) = 오프셋 + 전도도 x 전도도 기울기 (j) + 전체 염기 x 전체 염기 기울기 (j)
Figure pct00005
수학식 2: 농도 (NaOH) = 오프셋 + 전도도 x 전도도 기울기 + pH x pH 기울기
Figure pct00006
실시예 2: 용액 배합물에서 여러 염기(염기 1 및 염기 2)의 선택적 측정
이 실시예는 반도체 디바이스의 세정을 위한 상업용 제제에서 2가지 상이한 염기성 화학물질, 염기 1(B) 및 염기 2(TMAH)의 선택적 측정을 제공한다. 두 염기를 전체 염기로서 함께 적정하였다. 9개의 샘플(샘플 10-18)은 표 7에 제공된 것처럼 준비되었다. 용액 배합물에서 여러 염기의 농도를 선택적으로 결정하기 위해 아래에 언급된 다양한 계산에 샘플 측정이 사용되었다. 전체 염기(N)는 샘플 lmL를 0.1N 염화수소(HC1)로 적정하여 측정되었다. 종점은 pH 전극에 의해 결정되었고 적정제(0.1N HC1)의 최종 부피가 기록되었다. 전체 염기(N)는 적정제 농도(0.1N)*최종 부피/샘플 부피(lmL)로서 계산되었다. 샘플의 pH는 pH 전극에 의해 측정되었다. 샘플의 전도도(mS/cm)는 전도도 측정기에 의해 측정되었다. 그 결과는 표 7에 제공된다.
아래 계산은 각 염기 종이 측정된 신호(즉, 적정, 전도도 및 pH)에 어떻게 기여할 수 있는지를 표현한 것이다.
적정에 의한 전체 염기, N = (염기 1(B)의 농도, N) + (염기 2(TMAH)의 농도, N).
전도도 = a x (염기 1(B)의 농도, N) + b x (염기 2(TMAH)의 농도, N). 계수 (a) 및 (b)는 알려진 농도의 염기를 갖는 여러 표준 용액의 전도도 측정에 의해 결정되었다.
pH = fl (염기 1(B)의 농도, N) + fl x (염기 2(TMAH)의 농도, N), 여기서 fl 및 f2는 선형 또는 로그 함수일 수 있다. 예를 들어, f(x) = n + mX, 또는 f(x) = N + Mlog(x).
Figure pct00007
표 7에 제공된 적정 및 전도도 측정으로부터, 용액 중 염기 1(B) 및 염기 2(TMAH)의 농도가 선택적으로 결정되었다.
염기 1(B)에 대한 결과는 표 8 및 도 2a에 제공된다.
Figure pct00008
염기 2(TMAH)에 대한 결과는 표 9 및 도 2b에 제공된다.
Figure pct00009
표 7에 제공된 pH 및 전도도 측정으로부터, 용액 중 염기 1(B) 및 염기 2(TMAH)의 농도가 선택적으로 결정되었다.
염기 1(B)에 대한 결과는 표 10 및 도 2c에 제공된다.
Figure pct00010
염기 2(TMAH)에 대한 결과는 표 11 및 도 2d에 제공된다.
Figure pct00011
표 8 내지 표 11 및 도 2a 내지 도 2d에 나타낸 것처럼, 본 발명의 방법은 용액 배합물에서 여러 염기성 화학물질의 정확하고 선택적인 측정 및 모니터링을 제공한다.
계산 파라미터
용액 배합물에서 여러 염기성 화학물질의 측정 농도를 선택적으로 결정하는 데 다음 계산 파라미터(수학식 3 및 4와 표 12 및 13)가 사용되었다.
수학식 3: 농도 (염기 (i)) = 오프셋 + 전도도 x 전도도 기울기 (j) + 전체 염기 x 전체 염기 기울기 (j)
Figure pct00012
수학식 4: 농도 (염기 (i)) = 오프셋 + 전도도 x 전도도 기울기 (j) + pH x pH 기울기 (j)
Figure pct00013
본원의 설명은 단지 개시된 주제의 원리만 보여준다. 기술된 실시형태에 대한 다양한 수정 및 변경은 본원 교시를 고려하면 당업자에게 명백해질 것이다. 따라서, 본원의 개시는 개시된 주제의 범위를 예시하기 위한 것이지 제한하려는 것이 아니다. 더욱이, 개시된 주제의 원리는 다양한 구성으로 구현될 수 있으며 본원에 제시된 특정 실시형태에 어떠한 방식으로도 제한되지 않는다.
도시되고 청구된 다양한 실시형태에 더하여, 개시된 주제는 또한 본원에 개시되고 청구된 특징의 다른 조합을 갖는 다른 실시형태에 관한 것이다. 이와 같이, 본원에 제시된 특정한 특징은 개시된 주제가 본원에 개시된 특징의 임의의 적합한 조합을 포함하도록 개시된 주제의 범위 내에서 다른 방식으로 서로 조합될 수 있다. 개시된 주제의 특정 실시형태의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 개시된 주제를 개시된 실시형태로 제한하거나 배타적이지 않다.
개시된 주제의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 개시된 주제의 시스템 및 방법에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 개시된 주제는 첨부된 청구범위 및 그 등가물의 범위 내에 있는 수정 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (18)

  1. 제1 염기성 화학물질 및 제2 염기성 화학물질을 포함하는 처리 용액에 있어서 적어도 하나의 염기성 화학물질의 농도를 결정하기 위한 방법으로서,
    제1 측정을 제공하도록 상기 처리 용액의 전도도를 측정하는 것을 포함하는 제1 분석 방법을 수행하는 단계;
    제2 측정을 제공하도록 상기 처리 용액의 제2 분석 방법을 수행하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 측정을 기반으로 상기 제1 염기성 화학물질 및 상기 제2 염기성 화학물질 중 적어도 하나의 농도를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 염기성 화학물질은 상기 제2 염기성 화학물질과 상이하고, 상기 제1 분석 방법은 상기 제2 분석 방법과 상이한, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 분석 방법은 상기 처리 용액을 적정(titrating)하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 분석 방법은 상기 처리 용액의 pH를 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 염기성 화학물질 및 상기 제2 염기성 화학물질은 강염기인, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 처리 용액은 반도체 처리 용액인, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 염기성 화학물질은 수산화물 화합물을 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 염기성 화학물질은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 또는 수산화리튬(LiOH)인, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 염기성 화학물질은 아민 화합물을 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 염기성 화학물질은 모노에틸 아민(MEA), 수산화암모늄, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH), 수산화테트라에틸암모늄(TEAH), 수산화테트라프로필암모늄, 수산화트리메틸하이드록시에틸암모늄, 수산화디메틸디하이드록시에틸암모늄, 수산화메틸트리하이드록시에틸암모늄, 수산화페닐트리메틸암모늄, 수산화페닐트리에틸암모늄, 또는 수산화벤질트리메틸암모늄인, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 처리 용액의 전도도는 고정된 온도에서 측정되는, 방법.
  11. 수산화물 화합물 및 아민 화합물을 포함하는 처리 용액에 있어서 적어도 하나의 염기성 화학물질의 농도를 결정하기 위한 방법으로서,
    제1 측정을 제공하도록 상기 처리 용액의 전도도를 측정하는 것을 포함하는 제1 분석 방법을 수행하는 단계;
    제2 측정을 제공하도록 상기 처리 용액의 제2 분석 방법을 수행하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 측정을 기반으로 상기 수산화물 화합물 및 상기 아민 화합물 중 적어도 하나의 농도를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 분석 방법은 상기 제2 분석 방법과 상이한, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 분석 방법은 상기 처리 용액을 적정하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제2 분석 방법은 상기 처리 용액의 pH를 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 수산화물 화합물 및 상기 아민 화합물은 강염기인, 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 처리 용액은 반도체 처리 용액인, 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 수산화물 화합물은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 또는 수산화리튬(LiOH)인, 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 아민 화합물은 모노에틸아민(MEA), 수산화암모늄, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH). 수산화테트라에틸암모늄(TEAH), 수산화테트라프로필암모늄, 수산화트리메틸하이드록시에틸암모늄, 수산화디메틸디하이드록시에틸암모늄, 수산화메틸트리하이드록시에틸암모늄, 수산화페닐트리메틸암모늄, 수산화페닐트리에틸암모늄, 또는 수산화벤질트리메틸암모늄인, 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 처리 용액의 전도도는 고정된 온도에서 측정되는, 방법.
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