JP3297650B2 - 半導体処理装置 - Google Patents

半導体処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数種の処理液の供給
を受けて処理を行なう処理部を備える半導体処理処理装
置に関し、特に、処理部へ供給される処理液の濃度を、
複数種の処理液に対して濃度測定できるようにした半導
体処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この半導体処理装置では、半導体ウェハ
を洗浄するための処理槽の下部に連通接続される洗浄液
供給管に、薬液としてアンモニア(NH3)、過酸化水
素(H22)、フッ酸(HF)と塩酸(HCl)等とイ
オンを脱した水である純水とが、所定の比率で混合調製
されて洗浄液として供給される。この洗浄液供給管の途
中には、管内を流れる洗浄液に光を照射し、透過した光
の所定波長における強度(透過光強度)を測定するため
の透過光測定用光学部が配設される。この光学部は、光
源と、管内の洗浄液に前記光源の光を照射・透過させる
ための間隙をもつ光透過部(以下、セル部と称する)を
備えたフローセルと、前記セル部を透過した光の強度を
検出する光検出器からなる光検出部とから構成される。
【0003】上記のような構成の半導体洗浄装置におい
て洗浄液の濃度を測定するには、以下の方法がある。
【0004】第1の方法は、フローセルへ入射する所定
波長の光の強度(入射光強度I0)と、洗浄液供給管を
流れる洗浄液の透過光強度Imを測定し、ランベルト−
ベールの法則(Lambert-Beer'sLaw)に基づいて、洗浄
液の濃度を算出する。具体的には、測定された入射光強
度I0と洗浄液の透過光強度Imとを下記(1)式に代入
する。ただし、式中における記号kは、洗浄液が光を吸
収する度合いを表す各洗浄液固有の吸光係数(/mm・
%)、記号dは、流体を透過する光の強度を測定するフ
ローセルに設けられたセル部の長さ、すなわち透過光の
光路長(mm)、記号cは、洗浄液の濃度(%)であ
る。 c=−1/kd・ln(Im/I0) ・・・・・ (1)
【0005】第2の方法は、半導体洗浄装置で半導体ウ
ェハを洗浄してないときに、洗浄液供給管を流れる純水
の透過光強度ICを予め測定しておく。次に、半導体ウ
ェハを洗浄しているときに、洗浄液供給管を流れる洗浄
液の透過光強度Imを測定し、ランベルト−ベールの法
則に基づき、すなわち、測定された純水の透過光強度I
Cと洗浄液の透過光強度Imとを下記(2)式に代入する
ことによって、洗浄液の濃度を算出する。 c=−1/k’d・ln(Im/Ic) ・・・・・ (2) ただし、記号k’は、互いに等しい光路長のセル部にお
いて、光が純水を透過したときの光強度に対して定義さ
れた各洗浄液固有の吸光係数である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法で濃度測定する従来装置には、次のような問題点
がある。第1の方法と第2の方法のいずれの方法で濃度
測定するにせよ、洗浄液の種類ごとに吸光係数(第1の
方法では洗浄液が光を吸収する度合いを表す各洗浄液固
有の吸光係数k、第2の方法では互いに等しい光路長に
て純水を透過したときの光強度に対して定義された各洗
浄液固有の吸光係数k’)が違うので、各種の洗浄液の
薬液供給部ごとに、個々の洗浄液に専用の濃度測定装置
を設けているので、部品点数が増え、装置の価格が増大
する要因になっていた。
【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、複数種の処理液の供給を受けて処理を
行なう半導体処理装置にて、複数種の処理液の濃度を測
定するにつけ、従来よりも、部品点数を少なく、装置価
格も軽減化できるようにした半導体処理装置を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、複数種の薬液タンクを有し、複数種の処理液を供給
する薬液供給部と、複数種の処理液により処理を行なう
処理部と、薬液供給部から供給される処理液を前記処理
部へ供給する処理液供給管とを備える半導体処理装置に
おいて、前記複数種の薬液タンクと前記処理液供給管の
間に介し、前記複数種の薬液タンクを前記処理液供給管
へ接続する分岐管と、各薬液タンクごとに、各薬液タン
クから前記処理液供給管への流路を開閉制御する操作弁
と、前記操作弁を制御する制御部と、分岐管と前記処理
部との間に設けられ、処理液を透過する光強度を検出す
る透過光測定用光学部と、各処理液に固有の吸光係数ま
たは、各処理液に固有の処理液の濃度に対応づけての透
過光強度に関する検量線データを保存しており、前記制
御部から与えられた操作弁の制御情報を基に、処理液供
給管を流れる処理液に対応する前記吸光係数または前記
検量線データから、前記透過光測定用光学部が検出する
透過光強度より、処理配管を流れる処理液の濃度を得る
濃度算出部とを備えることを特徴とする半導体処理装置
である。
【0009】
【作用】本発明の作用は次のとおりである。すなわち、
前記操作弁を制御する制御部が、薬液供給部にある複数
種の薬液タンクのうち所要の薬液タンクからの流路の操
作弁を開けると、前記制御部から与えられた操作弁の制
御情報に基づいて、濃度算出部では、処理液供給管を流
れる処理液に対応する前記吸光係数または前記検量線デ
ータから、透過光測定用光学部が検出する透過光強度よ
り、処理配管を流れる処理液の濃度を算出する。操作弁
を制御する制御部が、先とは別の薬液タンクからの流路
の操作弁を開けると、前記制御部から与えられた先とは
別の操作弁の制御情報に基づいて、濃度算出部では、処
理液供給管を流れる先とは別の処理液に対応する前記吸
光係数または前記検量線データから、透過光測定用光学
部が検出する透過光強度より、処理配管を流れる先とは
別の処理液の濃度を算出する。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。
【0011】まず最初に、本発明の半導体処理装置につ
いて概略を説明する。図1は、本発明の一実施例である
濃度測定方法を使用した、複数の洗浄液によって半導体
ウェハを順に洗浄処理する半導体洗浄装置での洗浄工程
を示す図である。この半導体洗浄装置では、一般的にR
CA洗浄法として知られる方法を用いて洗浄を行ない、
一例として以下の洗浄液と時間とで処理を順に行なう。 (1)純水リンス 10分 (2)アンモニア(NH3 )・過酸化水素(H2 2
10分 (3)純水リンス 20分 (4)フッ酸(HF) 5分 (5)純水リンス 20分 (6)塩酸(HCl)・過酸化水素(H2 2 ) 10
分 (7)純水リンス 20分
【0012】このような処理工程の中で、各洗浄処理
(2),(4),(6)の前工程にあたる純水リンス
(1),(3),(5)時に純水の透過光強度Ic (I
c1 ,Ic 2 ,Ic3 )を測定し、次に、各洗浄液の透過
光強度Im (Im1 ,Im2 ,Im3)を測定する。そし
て、各純水の透過光強度Ic と対応する洗浄液の透過光
強度Iをそれぞれ上記(2)式に代入することにより、
各洗浄液の濃度C1 ,C2 ,C3 を算出する。
【0013】次に、本発明の一実施例について詳細に説
明する。図2は、本発明の一実施例である半導体洗浄装
置の概略構成を示す図である。
【0014】図中、符号10は、洗浄液が流れる洗浄液
供給管である。この洗浄液供給管10の始端には、イオ
ンを脱した水である純水が所定圧力で供給され、終端に
は、供給された洗浄液により半導体ウェハを洗浄処理す
る処理槽等からなる洗浄処理部20が配設される。
【0015】洗浄液供給管10の途中には、洗浄液を調
合するために、所定量の薬液を供給するための薬液供給
部40が分岐管30を介して接続されている。薬液供給
部40は、4個の薬液タンク41a〜41dと、各薬液
タンク内の薬液を圧送するためのポンプPと、分岐流路
を開閉制御する供給弁と、薬液の流量を調節する流量調
節弁を含む操作弁42a〜42dとを備えている。本実
施例では、一例として、各薬液タンク41a〜41dに
フッ酸(HF)、アンモニア(NH3 )、過酸化水素
(H2 2 )、塩酸(HCl)がその順に貯蔵されてい
る。
【0016】この薬液供給部40は制御部50によって
制御される。具体的には、制御部50は、例えば図1に
示したような順序で処理を実行するために、薬液供給部
40の各操作弁42a〜42dを制御する。この制御部
50は、処理プログラムを記憶したROM51、プログ
ラムを解釈実行するCPU52、各処理の実行過程で作
業領域として使用されるRAM53、制御状態等を表示
するCRT54、および双方向にデータを転送可能なイ
ンターフェイス55等から構成されている。
【0017】洗浄処理部20と分岐管との間の洗浄液供
給管10には、流体(純水または洗浄液)の透過光強度
を測定するための透過光測定用光学部60が設けられ
る。これは、紫外から赤外領域まで含む光を放射するハ
ロゲンランプ等の光源61、前記光源61の光を洗浄液
供給管10中の流体に照射・透過させるためのセル長d
をもつ光透過部からなるフローセル62、およびフロー
セル62を透過した所定波長の光強度を検出する光強度
検出器63等から構成される。洗浄液の濃度測定には、
必要に応じて、光源61から照射された光中に含まれる
紫外光および/または赤外光が使用される。光強度検出
器63としては、紫外光を使用する場合には、紫外光に
対する感度が高いGaP等の半導体素子や紫外光電管が
用いられ、また赤外光を使用する場合には、赤外光に対
する感度が高いPbS等の半導体素子が用いられる。
【0018】光強度検出器63で検出された透過光強度
は濃度算出部70に与えられる。濃度算出部70は、制
御部50から与えられた操作弁42a〜42dの制御情
報を基に洗浄液供給管10を流れる流体の種類を判別し
て、該当する洗浄液に応じた濃度算出処理を決定すると
ともに、光強度検出器63から与えられた透過光強度に
基づき被測定洗浄液の濃度を算出する。この濃度算出部
70は、濃度算出処理プログラムを記憶したROM7
1、前記プログラムを実行するCPU72、主に演算等
の作業領域として使用されるRAM73、算出された濃
度等を表示するCRT74、およびインターフェース7
5等で構成されている。
【0019】次に、上述した半導体洗浄装置における濃
度測定を図3に示したフローチャートを参照して説明す
る。
【0020】ステップS1では、薬液供給部40の操作
弁42a〜42dの操作弁制御情報を制御部50が取得
する。
【0021】ステップS2では、ステップS1で取得し
た操作弁制御情報から全ての操作弁が閉止されているか
を判断し、NOであればいずれかの洗浄液が使用されて
いる状態と判断して、後述するステップS4以降の処理
を行い、YESであればどの洗浄液も使用されていない
純水だけが流れている状態と判断する。本実施例では、
NH3 +H2 2 洗浄工程(2)の前処理の純水リンス
工程(1)は、10分間行なわれるので、この純水だけ
が流れる状態が10分間続く。
【0022】ステップS3では、純水の透過光強度IC
を測定する。測定は、純水リンスが行なわれる20分の
間、適宜の周期で繰り返し行なわれ、各測定値の平均値
が透過光強度IC として濃度算出部70のRAM73に
保存される。
【0023】そして、洗浄工程が次のNH3 +H2 2
洗浄工程(2)に移ると、濃度算出部70はステップS
1で得られた操作弁制御情報(ここでは、操作弁42
b,42cが開、操作弁42a,42dが閉)を基に、
現在使用されている洗浄液の種類を判別する。すなわ
ち、ステップS2ではNO(全操作弁が閉止状態でな
い)と判断されてステップS4に進み、ここでYES
(操作弁42b,42cが開、操作弁42a,42dが
閉)と判断されることにより、ステップS5以降のNH
3 +H2 2 洗浄液の濃度算出処理に移る。
【0024】ステップS5では、NH3 +H2 2 洗浄
液の透過光強度Im を測定する。ここでも、上述した純
水の透過光強度の測定と同様に、所定の洗浄時間(10
分)の間、透過光強度Im が繰り返し測定され、その平
均値がNH3 +H2 2 洗浄液の透過光強度Im として
濃度算出部70のRAM73に保存される。
【0025】ステップS6では、ステップS3で得られ
た純水の透過光強度IC と、ステップS5で得られたN
3 +H2 2 洗浄液の透過光強度Im とを使い、予め
定められたNH3 +H2 2 洗浄液の濃度算出処理に従
って濃度を算出する。この濃度算出処理については後述
する。
【0026】ステップS7では、ステップS6で求めら
れたNH3 +H2 2 洗浄液の濃度をCRT74に表示
する。
【0027】次の純水リンス工程(3)では、上述のス
テップS1〜S3の処理により、新たに純水の透過光強
度IC が測定される。そして、次のHF洗浄工程(4)
では、ステップS1から、S2、S4、S8と進む。ス
テップS8でHF洗浄液が使われていると判断される
と、ステップS9でHF洗浄液の透過光強度Im が測定
され、次のステップS10で、直前に求められた純水の
透過光強度IC と、HF洗浄液の透過光強度Im とを使
い、HF洗浄液の濃度算出処理に従って濃度を算出す
る。
【0028】以下、同様に、所定の洗浄処理の直前の純
水リンス工程で、純水の透過光強度を測定し、この透過
光強度と当該洗浄液の透過光強度とを使って、所定の濃
度算出処理に従って洗浄液の濃度が算出される。
【0029】以上のように、濃度算出処理において基準
となる純水の透過光強度を、当該洗浄工程の直前の純水
リンス工程で測定しているので、純水の透過光強度を測
定してから、被測定洗浄液の透過光強度を測定するまで
の時間は極めて短い。したがって、この間の光源の光量
の変動等は僅かであり、洗浄液の濃度を精度よく測定す
ることができる。また、純水の透過光強度は、純水リン
ス工程の最中に測定されるので、純水の透過光強度を測
定するために洗浄装置を停止させる必要もない。
【0030】次に、洗浄液の濃度算出処理を、HF洗浄
液を例に、簡単に説明する。濃度算出処理は、上述した
濃度算出式(2)を用いて算出する手法と、検量線を用
いて求める手法とが例示される。
【0031】上述のHF洗浄液の濃度測定では、濃度算
出式(2)を用いている。すなわち、純水リンス工程
(3)時のステップS3で求められた純水の透過光強度
C と、ステップS9で求められたHF洗浄液の透過光
強度Im を濃度算出式(2)に代入して、濃度cを求め
る。このとき、吸光係数k’としては、HF溶液固有の
値が設定されている。
【0032】検量線を用いて濃度を求める方法について
は、まず、検量線データを次のように作成する。始め
に、純水と濃度の異なる複数のHF洗浄液を用意し、赤
外光に対する純水の透過光強度、各HF洗浄液の透過光
強度を測定する。そして、純水の透過光強度に対する各
HF洗浄液の透過光強度比Tを算出し、各透過光強度比
TにHF洗浄液の濃度cを対応づけて、濃度演算部70
のRAM73に保存する。図4は、検量線データとし
て、透過光強度比Tと濃度cの関係を示した図である。
【0033】HF洗浄液の濃度を求めるとき(図3ステ
ップS10)は、まず、ステップS3で測定した純水の
透過光強度Icと、ステップS9で測定したHF洗浄液
の透過光強度Im との比T1を算出する。そして、濃度
演算部70のRAM73において、比T1と等しい透過
光強度比Tを検索し、それに対応する濃度cを得る。
【0034】なお、上述した実施例では、基準となる純
水の透過光強度を被測定洗浄液を使用する洗浄工程の直
前の純水リンス工程で測定したが、本発明はこれに限定
されず、純水の透過光強度を該当洗浄工程の直後の純水
リンス工程で測定してもよい。
【0035】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数種の処理液の供給を受けて処理を行なう
半導体処理装置にて、複数種の処理液の濃度を測定する
につけ、操作弁の制御情報に基づいて、濃度算出部で
は、処理液供給管を流れる処理液に対応する前記吸光係
数または前記検量線データから、透過光測定用光学部が
検出する透過光強度より、処理配管を流れる処理液の濃
度を算出するようにしたので、処理液の数に相当する台
数の濃度測定する手段を必要とせず、部品点数を少な
く、装置価格も軽減化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される一例である半導体洗浄工程
の工程図である。
【図2】本発明を適用した一実施例に係る半導体洗浄装
置の概略構成を示す図である。
【図3】実施例装置の濃度測定手順を示すフローチャー
トである。
【図4】濃度測定に用いられる検量線の模式図である。
【符号の説明】 10… 洗浄液供給管 40… 薬液供給部 50… 制御部 60… 透過光測定用光学部 70… 濃度算出部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数種の薬液タンクを有し、複数種の処
    理液を供給する薬液供給部と、 複数種の処理液により処理を行なう処理部と、 薬液供給部から供給される処理液を前記処理部へ供給す
    る処理液供給管とを備える半導体処理装置において、 前記複数種の薬液タンクと前記処理液供給管の間に介
    し、前記複数種の薬液タンクを前記処理液供給管へ接続
    する分岐管と、 各薬液タンクごとに、各薬液タンクから前記処理液供給
    管への流路を開閉制御する操作弁と、 前記操作弁を制御する制御部と、分岐管と前記処理部と
    の間に設けられ、処理液を透過する光強度を検出する透
    過光測定用光学部と、 各処理液に固有の吸光係数または、各処理液に固有の処
    理液の濃度に対応づけての透過光強度に関する検量線デ
    ータを保存しており、前記制御部から与えられた操作弁
    の制御情報を基に、処理液供給管を流れる処理液に対応
    する前記吸光係数または前記検量線データから、前記透
    過光測定用光学部が検出する透過光強度より、処理配管
    を流れる処理液の濃度を得る濃度算出部とを備えること
    を特徴とする半導体処理装置。
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