JP5978123B2 - 電磁流量計を使用した洗浄品質管理システム、及び洗浄品質管理方法 - Google Patents

電磁流量計を使用した洗浄品質管理システム、及び洗浄品質管理方法 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、電磁流量計を使用した洗浄品質管理システム、及び洗浄品質管理
方法に関する。
電磁流量計は、導電性を有する流体の流量を計測する装置である。電磁流量計は、流速
を検出する電極が流体を流す測定管の内壁部に設けられ、流体に接液した状態で、電気伝
導率が３μＳ／ｃｍ以上の流体の測定に用いられる一般的なタイプと、電極が測定管間壁
外部に設けられ、流体に非接液の状態で、電気伝導率が０．０１μＳ／ｃｍ以上の純水の
電気伝導率でも測定が可能な高い入力インピーダンスを備える容量式と呼ばれるタイプと
、が有る。
このような電磁流量計は、流体を流す測定管の内壁に稼働部が無いため、電気伝導率を
上昇させる（不純物含有量増加する）要因が少なく、また、稼働部品が無いことから、半
導体製造工程の各処理工程における洗浄装置、薬品濃度調整装置など、各種の洗浄時の流
量測定に使用されている。
例えば、半導体ウェーハの製造工程では、オーバーフロー方式の純水供給装置が使用さ
れ、複数の洗浄槽を用いてウェーハが純水で洗浄されている。この洗浄槽への純水供給量
を制御するために流量計が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、残留塩素やその他薬品の残留濃度を測定する残留塩素測定装置においは、純水に
よる濃度調合が行われ、その純水の流量制御に流量計が使用されている。（例えば、特許
文献２参照）。
また、半導体ウェーハ表面のポリッシング装置においても、研磨剤の供給や洗浄に供給
する純水の制御に流量計が使用されている（例えば、特許文献３参照。）。
公開平５−１４４７８７号公報 公開平６−１９４３３７号公報 公開平２０００−２０２７６５号公報
半導体ウェーハ製造工程の洗浄において、半導体の洗浄品質を管理し、且つ、洗浄に使
用する純水の量を最小になるように削減することは純水製造コスト及び半導体製造の時間
を短縮する上で重要である。
しかしながら、特許文献１に示すようなオーバーフロー方式の複数の洗浄槽を用いてウ
ェーハを純水で洗浄する方法においては、ウェーハ処理枚数、及び処理する洗浄品質の程
度が、処理工程毎に条件が異なるので洗浄品質の良否を自動的に判断することが困難であ
った。
そのため、洗浄工程での品質は、一定量以上の大量の純水を使う方法や、または、洗浄
後の排水の電気伝導率を都度測定して排水が純水になるまで洗浄を継続する管理方法が採
用されてきたが、大量の純水を消費する問題や、洗浄品質の良否判定に手間がかかる問題
があった。
また、特許文献２に示すような残留濃度制御の場合には、混合品や洗浄後の排水の薬品
濃度が一定以下になるまで純水を供給して希釈処理を続けるので、やはり、混合液や洗浄
排水の品質を精度よく自動的に判定したいという課題があった。
また、特許文献３に開示されたウェーハのポリッシング工程の洗浄では、洗浄後の排水
の電気伝導度を都度測定して管理基準以下の値の電気伝導率となるまで洗浄を続けるので
、手間がかかる問題があった。
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、低電気伝導率の流体でも測定
が可能な電磁流量計の特性を利用して、各種の洗浄工程での洗浄排水の電気伝導率を都度
測定することなく、電磁流量計の検出信号と洗浄排水の電気伝導率を予め対応付けしてお
き、洗浄排水の電気伝導率を連続的に測定して、洗浄が完了したか否かの洗浄品質の良否
を自動的に判定することが可能な、電磁流量計を使用した洗浄品質管理システム、及び洗
浄品質の管理方法を提供することを目的とする。
本実施形態の電磁流量計を使用した洗浄品質管理システムは、流量測定が可能な一定量以上の洗浄排水を流して洗浄排水の流量を測定する第１及び第２の電磁流量計と、前記第１及び第２の電磁流量計の検出信号から洗浄が完了したか否かの洗浄品質を自動的に判定する洗浄品質管理装置と、前記洗浄品質管理装置の外部に供える洗浄装置から供給される、予め設定された洗浄品質に基づいた排水系統の切替え信号により、前記洗浄排水を前記第１の電磁流量計、または、前記第２の電磁流量計へ流すように切り替える排水系統の切替え部と、を備え、前記電磁流量計は、前記洗浄排水に接液する電極を備える接液形の第１の電磁流量計と、非接液型の電極を備える容量式の第２の電磁流量計とし、前記洗浄品質管理装置は、前記第１及び第２の電磁流量計の検出信号のＳ／Ｎ比を測定するＳ／Ｎ比測定部と、予め設定された電気伝導率の洗浄排水を用いて前記Ｓ／Ｎ比測定部の出力と前記洗浄排水の電気伝導率と、を予め対応付けした、前記第１及び第２の電磁流量計に対応するＳ／Ｎ比・電気伝導率判定テーブルを備え、予め定める電気伝導率以下となった場合に洗浄完了を出力する洗浄完了判定部と、を備え、
前記排水系統の切替え信号があった場合、前記排水系統の切替え部は前記洗浄排水の供給系統を対応する前記第１の電磁流量計、又は、前記第２の電磁流量計に切り替えるとともに、前記洗浄完了判定部は、対応する前記Ｓ／Ｎ比・電気伝導率判定テーブルに切り替え、前記洗浄完了判定部は、前記排水系統の切替え信号に対応する系統の前記洗浄排水の洗浄品質を、自動的に判定するようにしたことを特徴とする。
第１の実施形態の洗浄品質管理装置の構成図。 電気伝導率とＳ／Ｎとの対応を示す特性図。 第２の実施形態の洗浄品質管理装置の構成図。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第１の実施形態)
図１及び図２を参照して第１の実施形態の電磁流量計を使用した洗浄品質管理装置につ
いて説明する。
先ず、本願の測定原理について説明する。一般に、洗浄品質は、洗浄排水に含まれる不
純物の量により、電気伝導率が変わる。即ち、不純物が少ないほど電気伝導率は低くなり
、理想的な純水に近くなるとその電気伝導率も０．０５μＳ／ｃｍに近くなる。
従って、高入力インピーダンスの電磁流量計であっても、純水に近い領域での流量測定
は、検出信号が低下して測定に必要なＳ／Ｎ比が得られなくなる。
そこで、本実施形態の電磁流量計を使用した洗浄品質管理装置の測定原理は、予め設定
された電気伝導率の洗浄排水を用いてＳ／Ｎ比と洗浄排水の電気伝導率と、を予め対応付
けしたＳ／Ｎ比・電気伝導率判定テーブルを作成しておき、流量測定が可能な一定量以上
の洗浄排水が流されている状態において、洗浄排水の流量を測定する電磁流量計の検出信
号のＳ／Ｎ比を測定する。
そして、純水に近い領域において、Ｓ／Ｎ比・電気伝導率判定テーブルを参照して、こ
の測定されたＳ／Ｎ比が予め定める洗浄が完了したとみなされる電気伝導率以下となった
ことを判定して、洗浄完了を出力するようにしたものである。
次に、第１の実施形態の電磁流量計を使用した洗浄品質管理装置の構成について図１を
参照して説明する。
第１の実施形態の電磁流量計を使用した洗浄品質管理システムは、流量測定が可能な一
定量以上の洗浄排水を流す洗浄装置１からの洗浄排水の流量を測定する電磁流量計２ａと
、電磁流量計２ａの検出信号から洗浄品質の良否を判定する洗浄品質管理装置２ｂと、を
備える。
洗浄品質管理装置２ｂは、電磁流量計２ａの検出信号のＳ／Ｎ比を測定するＳ／Ｎ測定
部２ｂ１と、予め設定された電気伝導率の洗浄排水を用いてＳ／Ｎ比測定部２ｂ１の出力
値と洗浄排水の電気伝導率と、を予め対応付けしたＳ／Ｎ比・電気伝導率判定テーブルを
備え、予め定める電気伝導率以下となった場合に洗浄完了を出力する洗浄完了判定部２ｂ
２と、を備える。
測定される洗浄排水を排出する洗浄装置１は、一般に、特許文献１〜３に開示されたよ
うな被洗浄物の洗浄剤を供給する洗浄タンク等を備える洗浄剤供給部１ａと、洗浄中に使
用する純水タンク等を備える純水供給部１ｂと、純水供給部１ｂから供給された純水とを
用いて、被洗浄物を洗浄する洗浄部１ｃとを備え、洗浄排水を装置外に排出する。
洗浄装置１による洗浄は、被測定物の洗浄工程毎に、予め使用する洗浄剤及び純水の供
給量が定められており、洗浄排水の流量は、洗浄品質判定時には予め定める一定量以上の
流量が流されているものとする。また、洗浄が完了したか否かの洗浄排水の基準品質は、
予め定められているものとする。
次に、このような測定原理に基づく、洗浄品質管理装置２の動作について説明する。先
ず、Ｓ／Ｎ比・電気伝導率判定テーブル２ｂ２の作成方法について図２を参照して説明す
る。
図２は、Ｓ／Ｎ比・電気伝導率判定テーブルを作成するための、電気伝導率と電磁流量
計の検出信号の特性を模擬的に示したものである。図２において、横軸は洗浄排水の電気
伝導率（μＳ／ｃｍ）を、縦軸は，電磁流量計の検出信号から求めたＳ／Ｎを示す。
第１の電磁流量計は、例えば、洗浄排水に接液する電極を備える接液形のタイプの特性
を、また、第２の電磁流量計は、非接液型の電極を備える容量式と呼ばれる高入力インピ
ーダンスタイプの特性を示す。
図２に示すように、第１の電磁流量計での検出信号と電気伝導率との対応付けが可能な
Ｓ／Ｎ比の範囲は矢印Ａ１で、この時の対応する電気伝導率の範囲はρ１である。また、
第２の電磁流量計での検出信号と電気伝導率との対応付けが可能なＳ／Ｎ比の範囲を矢印
Ａ２で、この時の対応する電気伝導率の範囲はρ２である。
洗浄排水の品質判定は、このρ１、及びρ２の夫々の範囲において、例えば、ρ１内の
Ｐ１、ρ２内のＰ２の各１点、又は図示しない複数点が設定される。
この品質判定の電気伝導率の範囲は、電磁流量計の特性により異なるので、洗浄品質を
管理するための予め設定された電気伝導率の洗浄排水を用いて、Ｓ／Ｎ比測定部２ｂ１の
出力値と洗浄排水の電気伝導率と、を対応付けし、Ｓ／Ｎ比・電気伝導率判定テーブルと
して求めておく。
また、Ｓ／Ｎ比と電気伝導率との対応関係は線形でなくてもよく、洗浄完了判定ポイン
トについて、要求される洗浄管理品質（精度）の再現性があれば良い。
また、Ｓ／Ｎ比の測定は、Ｓ／Ｎ比の低下の原因が、洗浄排水が流量が低下した場合や
流れていない場合と、電気伝導率が低下した場合と、を識別可能とするために、予め洗浄
装置１側で安定した流量測定が可能な流量を保証しておくことが必要である。
例えば、図２においては、電気伝導率との対応付けが可能なＳ／Ｎ比の範囲Ａ１、Ａ２
は、１＜対応可能なＳ／Ｎ比＜３、であるので、電気伝導率が低下していない洗浄排水に
おいて、Ｓ／Ｎ比３以上の流量を求めておき、電気伝導率測定時には、この流量以上の洗
浄排水を流して測定する。
次に、洗浄品質管理装置２の動作について説明する。洗浄装置１からの洗浄排水は、配
管を介して電磁流量計２ａに供給され、排出される。
そして、洗浄が開始されると電磁流量計１では、流量の測定を行うとともに、その検出
信号をＳ／Ｎ比測定部２ｂ１に送る。
Ｓ／Ｎ比測定部２ｂ１の測定方式は、例えば、検出信号を波高分析し、予め定める一定
の測定時間内の予め設定される波高値でのパルス数をカウントする波高分析パルスカウン
ト方式でも良い。ここでは、このＳ／Ｎ比の求め方は、個々の電磁流量計の測定信号の処
理方式に応じて定義すれば良いので、この測定方式は限定されない。
そして、Ｓ／Ｎ比測定部２ｂ１のＳ／Ｎ比の出力は、洗浄完了判定部２ｂ２に送られ、
Ｓ／Ｎ比・電気伝導率判定テーブルを参照し、予め設定される洗浄完了の判定基準となる
電気伝導率と比較して洗浄が完了したか否かを判定する。
また、洗浄品質が理想的な純水に近い低電気伝導率に洗浄完了基準が設定される場合に
は、容量式の電磁流量計を使用することで、測定可能な範囲を選択することが出来る。
（第２の実施形態）
次に、図３を参照して、第２の実施形態の電磁流量計を使用した洗浄品質管理装置につ
いて説明する。
第２の実施形態が第１の実施形態と同一部分は、同じ符号を付し、その説明を省略する
。第２の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態は、洗浄排水の洗浄
完了を１台の電磁流量計で判定したが、第２の実施形態の洗浄品質管理装置は、排水系統
の切替え部３を備え、洗浄措置１からの洗浄排水系統の切替え信号に基づいて、第１及び
第２の電磁流量計のいずれかに洗浄排水を供給し、洗浄排水の洗浄品質を広範囲に自動的
に判定するようにしたことにある。
第２の実施形態の電磁流量計に拠れば、洗浄排水の系統を自動的に切り替えることで、
短時間で洗浄排水の品質を判定することが出来る。
以上説明したように、本実施の形態によれば、低電気伝導率の流体でも測定が可能な電
磁流量計の特性を利用して、各種の洗浄工程での洗浄排水の電気伝導率を都度測定するこ
となく、電磁流量計の検出信号と洗浄排水の電気伝導率を予め対応付けしておき、洗浄排
水の電気伝導率を連続的に測定して、洗浄が完了したか否かの洗浄品質の良否を自動的に
判定することが可能な、電磁流量計を使用した洗浄品質管理装置、及び洗浄品質の管理方
法を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
。
１ 洗浄装置
１ａ 洗浄剤供給部
１ｂ 純水供給部
１ｃ 洗浄部
２ 洗浄品質管理システム
２ａ、２ａ１、２ａ２ 電磁流量計
２ｂ 洗浄品質管理装置
２ｂ１ Ｓ／Ｎ比測定部
２ｂ２ 洗浄品質判定部
３ 排水系統切替え部

Claims (1)

  1. 流量測定が可能な一定量以上の洗浄排水を流して洗浄排水の流量を測定する第１及び第２の電磁流量計と、前記第１及び第２の電磁流量計の検出信号から洗浄が完了したか否かの洗浄品質を自動的に判定する洗浄品質管理装置と、
    前記洗浄品質管理装置の外部に供える洗浄装置から供給される、予め設定された洗浄品質に基づいた排水系統の切替え信号により、前記洗浄排水を前記第１の電磁流量計、または、前記第２の電磁流量計へ流すように切り替える排水系統の切替え部と、
    を備え、
    前記電磁流量計は、前記洗浄排水に接液する電極を備える接液形の第１の電磁流量計と、非接液型の電極を備える容量式の第２の電磁流量計とし、
    前記洗浄品質管理装置は、前記第１及び第２の電磁流量計の検出信号のＳ／Ｎ比を測定するＳ／Ｎ比測定部と、
    予め設定された電気伝導率の洗浄排水を用いて前記Ｓ／Ｎ比測定部の出力と前記洗浄排水の電気伝導率と、を予め対応付けした、前記第１及び第２の電磁流量計に対応するＳ／Ｎ比・電気伝導率判定テーブルを備え、予め定める電気伝導率以下となった場合に洗浄完了を出力する洗浄完了判定部と、
    を備え、
    前記排水系統の切替え信号があった場合、前記排水系統の切替え部は前記洗浄排水の供給系統を対応する前記第１の電磁流量計、又は、前記第２の電磁流量計に切り替えるとともに、前記洗浄完了判定部は、対応する前記Ｓ／Ｎ比・電気伝導率判定テーブルに切り替え、
    前記洗浄完了判定部は、前記排水系統の切替え信号に対応する系統の前記洗浄排水の洗浄品質を、自動的に判定するようにしたことを特徴とする電磁流量計を使用した洗浄品質管理システム。
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