JP7473931B1 - Temperature measurement and static elimination structure using silicon carbide - Google Patents
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Abstract
腐食性液体の温度を瞬時に測定することができるとともに、帯電防止構造を備えている、炭化ケイ素を用いた温度測定及び帯電防止構造を提供する。半導体製造装置の薬液を移送するための耐食性配管内を流通する当該薬液に炭素を含侵させた炭化ケイ素製素材が直接接触するようにして、上記炭化ケイ素製素材の抵抗値が変化することにより薬液温度を測定するとともに、当該薬液及び耐食性配管が帯電しないように上記炭化ケイ素製素材により除電する構造を有する。A temperature measurement and anti-static structure using silicon carbide is provided, which can instantly measure the temperature of a corrosive liquid and is also equipped with an anti-static structure. A carbon-impregnated silicon carbide material is brought into direct contact with a chemical liquid flowing through a corrosion-resistant pipe for transporting the chemical liquid in a semiconductor manufacturing device, and the temperature of the chemical liquid is measured by detecting a change in the resistance value of the silicon carbide material, and the silicon carbide material is used to eliminate static electricity so that the chemical liquid and the corrosion-resistant pipe do not become charged.
Description
本発明は炭化ケイ素を用いた温度測定及び除電構造に関し、特に、腐食性液体の温度測定及び除電構造に関する。 The present invention relates to a temperature measurement and static elimination structure using silicon carbide, and in particular to a temperature measurement and static elimination structure for corrosive liquids.
例えば、半導体製造プロセスの半導体洗浄に用いられる超純水のような腐食性液体が流通する配管内の液体温度測定装置としては、図９に示す流体温度測定装置が特許文献１に開示されている。図９において、腐食性液体に対して耐食性を有するフッ素樹脂で形成したＴ字管５１を用いるとともに、温度計５２として、同じく腐食性液体に対して耐食性のあるフッ素樹脂で形成した保護棒５３の中に温度検知素子５４を埋め込んだ構造のものを用いている。Ｔ字管５１のうち、メイン管５５の中央から突出する中央管部５６に保護棒５３を挿入して、温度検知素子５４が封入されている先端部位をメイン管５５を流通する腐食性液体に浸漬させ、中央管部５６をナット５７で締め付け、保護棒５３の外周面と中央管部５６の内周面とを密着させてシールするようにしている。For example,
しかし、図９に示す流体温度測定装置ば、温度検知素子５４が保護棒５３で保護費されているため、温度測定の応答時間が長く、応答性が悪い。However, in the fluid temperature measuring device shown in Figure 9, the
また、特許文献２には、図１０に示すように、硫化ガス、酸性ガス、窒素酸化物ガスのような腐食性ガスが流通する環境下で使用される温度センサとして、温度変化により抵抗値が変化するサーミスタ６１と、サーミスタ６１の両側に電気的に接続された封止電極６２と、サーミスタ６１と封止電極６２を被覆するガラス管６３と、封止電極６２に接続されたリード線６４とを有し、封止電極６２とリード線６４の接続部に、当該接続部を覆う粘弾性の特性を有するシリコーンエラストマーのコート６５を形成した温度センサが開示されている。しかし、図１０に示す温度センサは、サーミスタ６１がガラス管６３とシリコーンエラストマーのコート６５で保護されているため、特許文献１と同様に応答性が悪い。
In addition,
さらに、特許文献３には、非接触式で温度測定を行う装置として、放射計を用いた温度測定装置が開示されている。しかし、この温度測定装置では、測定対象の放射率が変動したり、あるいは未知である場合には、正確な測定結果が得られないという問題点がある。Furthermore,
半導体製造装置の薬液が耐食性配管内を流れると、薬液と配管内面との摩擦により静電荷が発生し、その静電荷で配管が帯電することがある。特に、耐食性配管がフッ素樹脂製である場合、フッ素樹脂の体積抵抗率は１０１８Ω・ｃｍ以上と非常に高いため、容易に帯電してしまう。その結果、静電荷の蓄積によって静電放電が生じ、配管が損傷してしまうことがある。そのため、半導体製造装置の薬液が流通する耐食性配管が帯電しないようにすることは極めて重要である。 When chemicals from a semiconductor manufacturing device flow through a corrosion-resistant pipe, friction between the chemicals and the inner surface of the pipe generates static charges, which may electrify the pipe. In particular, when the corrosion-resistant pipe is made of fluororesin, the volume resistivity of fluororesin is very high, at 10 18 Ω·cm or more, and the pipe is easily electrified. As a result, the accumulation of static charges may cause electrostatic discharge, which may damage the pipe. Therefore, it is extremely important to prevent the corrosion-resistant pipe through which the chemicals from the semiconductor manufacturing device flow from becoming electrified.
そこで、カーボンブラックや鉄粉などの導電性物質を混入したフッ素樹脂をチューブに成形し、フッ素樹脂チューブに導電性を付与することが考えられるが、前記導電性物質は黒色であるためチューブも不透明となり、チューブ内で流体が詰まったときなど、その場所が判明しないという不具合が生じる。One possible solution is to mold a fluororesin tube containing a conductive material such as carbon black or iron powder, thereby making the fluororesin tube conductive. However, because the conductive material is black, the tube also becomes opaque, which creates the problem that if fluid becomes clogged inside the tube, it is difficult to determine where it is.
このような不具合に対して、例えば、特許文献４では、それぞれチューブの長手方向に延びる、導電性物質を含有させたポリテトラフルオロエチレン組成物からなる導電部部分と、ポリテトラフルオロエチレンのみからなる透明部分とを備えるチューブを提案しており、特許文献５では、導電性物質を混入したフッ素樹脂組成物からなりチューブの長手方向に延びるストライプ状の導電部分を、透明なフッ素樹脂チューブの肉厚部分に内在させたフッ素樹脂チューブを提案している。また、カーボンを含有させたナイロンまたはポリエチレンチューブをスパイラル状にカットしたものやステンレスコイルなどの導電部材を、透明なフッ素樹脂チューブに巻き付けたものも使用されている。これらの帯電防止フッ素樹脂チューブは何れも、導電部分と、透明なフッ素樹脂部分とを備えており、導電性の付与と同時に管内が見えるように構成されている。In response to such problems, for example,
しかし、特許文献４に記載の帯電防止フッ素樹脂チューブでは、導電性物質が内壁に露出しているため管内を通過する通過物を汚染する問題がある。特許文献５に記載の帯電防止樹脂チューブでは、この通過物を汚染する心配はないものの、導電部分がチューブの肉厚部分に埋め込まれているため、帯電防止性能が不充分であった。However, the antistatic fluororesin tube described in
また、これらの帯電防止フッ素樹脂チューブは、導電性物質を含有する導電部分用成形材料と、フッ素樹脂のみからなる透明部分用成形材料とを同時に押し出し管状に成形して得られる。しかし、導電部分用成形材の方が導電性物質を含有することから熱伝導率が大きく、冷却速度が速いため、この成形に際して、導電部分と接する透明部分の肉厚が細くなる所謂「ヒケ」と呼ばれる現象が発生したり、導電部分と透明部分との冷却時の収縮率の差により、チューブ外径の変形や肉厚に差が発生し、寸法精度の良好なチューブを成形することが困難であるという問題がある。上記した特許文献４に記載の帯電防止フッ素樹脂チューブでは、導電部分と透明部分とが同一の厚みであり、また、特許文献５に記載の帯電防止樹脂チューブでも、透明部分のかなりの部分を占めるように導電部分が埋め込まれており、ともに導電部分が厚く形成されることから、ヒケや変形が顕著になりやすい。In addition, these antistatic fluororesin tubes are obtained by simultaneously extruding a conductive part molding material containing a conductive substance and a transparent part molding material consisting only of fluororesin into a tube shape. However, since the conductive part molding material contains a conductive substance, it has a higher thermal conductivity and a faster cooling rate, and therefore during this molding, a phenomenon called "sink marks" occurs in which the thickness of the transparent part in contact with the conductive part becomes thinner, and due to the difference in the shrinkage rate during cooling between the conductive part and the transparent part, deformation of the tube outer diameter and differences in wall thickness occur, making it difficult to mold a tube with good dimensional accuracy. In the antistatic fluororesin tube described in
チューブの変形は継ぎ手とのシール性に悪影響を及ぼし、通過物が漏洩し易くなる。特に、通過物が可燃性流体の場合には、漏洩した可燃性ガスが室内に充満することとなり、このとき、帯電防止フッ素樹脂チューブの外周面が帯電していると、作業者がチューブに触れると火花が散り、爆発が起こる可能性がある。 Tube deformation adversely affects the sealing with the joint, making it easier for the passing material to leak. In particular, if the passing material is a flammable fluid, the leaked flammable gas will fill the room. In this case, if the outer surface of the antistatic fluororesin tube is charged, sparks may fly and an explosion may occur when a worker touches the tube.
一方、導電部材を巻き付けた構成の帯電防止フッ素樹脂チューブは、作製に際して複雑な巻き付け、固定作業が必要であり、かなりのコスト増を招くという問題を抱えている。On the other hand, antistatic fluororesin tubes that are wrapped with conductive material have the problem that their production requires complex winding and fixing work, resulting in a significant increase in costs.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、上記のような従来技術の欠点がなく、腐食性液体の温度を瞬時に測定することができるとともに、流路及び流体に帯電した静電気を除電する機能を備えている、炭化ケイ素を用いた温度測定及び除電構造を提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a temperature measurement and static elimination structure using silicon carbide that does not have the drawbacks of the conventional technology as described above, is capable of instantly measuring the temperature of a corrosive liquid, and has the function of eliminating static electricity charged to the flow path and fluid.
炭化ケイ素は、炭素とケイ素の１：１の化合物で、極めて硬度が高く（新モース硬度１３）、化学的に安定しており、熱したフッ化水素酸や硝酸や硫酸や水酸化ナトリウムにも侵されず、耐酸化性に優れており（酸素と反応してできる二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の緻密な膜がＳｉＣの表面を覆う保護膜が形成される）、熱膨張率が低く（４．５×１０－６／℃）、耐熱性に優れており（分解温度２４５０℃）、熱伝導率が高く（１００～３５０Ｗ／ｍ・Ｋ）、半導電性であるという、様々な特徴を備えている。 Silicon carbide is a 1:1 compound of carbon and silicon that has a variety of characteristics, including extremely high hardness (13 on the new Mohs hardness scale), chemical stability, resistance to hot hydrofluoric acid, nitric acid, sulfuric acid, and sodium hydroxide, excellent oxidation resistance (a dense film of silicon dioxide (SiO 2 ) formed by reaction with oxygen forms a protective film over the surface of SiC), a low coefficient of thermal expansion (4.5 x 10 -6 /°C), excellent heat resistance (decomposition temperature 2450°C), high thermal conductivity (100-350 W/m·K), and semi-conductivity.
近年、炭化ケイ素は、その半導体特性を利用して、パワー半導体デバイスの材料として注目されている。基本的な作動原理は、メモリ、マイコン、ＩＣといった半導体デバイスとおなじであるが、パワー半導体デバイスはメモリなどと比較して高耐圧で大電流を制御する必要がある。このため、バンドギャップが大きく、絶縁破壊強度が大きいなどの要件が求められる。 In recent years, silicon carbide has been attracting attention as a material for power semiconductor devices, taking advantage of its semiconducting properties. The basic operating principle is the same as that of semiconductor devices such as memory, microcontrollers, and ICs, but compared to memory and other devices, power semiconductor devices need to control large currents at high voltage resistance. For this reason, requirements such as a large band gap and high dielectric breakdown strength are required.
以下の表１に示すように、４Ｈ－ＳｉＣ（炭化ケイ素の一種）はパワー半導体デバイスの材料に求められる要件を備えている。Ｓｉより絶縁破壊強度が大きい４Ｈ－ＳｉＣは、小型化できるために電力の損失が減少し、バンドギャップが大きいので高温動作が可能であり、過酷な条件下で利用できるからである。As shown in Table 1 below, 4H-SiC (a type of silicon carbide) meets the requirements for a material in power semiconductor devices. 4H-SiC has a higher dielectric breakdown strength than Si, which allows it to be miniaturized, reducing power loss, and its large band gap allows it to operate at high temperatures and can be used under harsh conditions.
表１において、４Ｈ－ＳｉＣは炭化ケイ素の結晶の一例であり、炭化ケイ素には多くの結晶系が存在するが（現在２１５種が発見されている）、その結晶構造は図１のとおりである。図１（ａ）に示すように、正三角形に筋目をつけて折り上げ、接する稜線を貼りつければ、正三角形４枚を表面とする正四面体ができる。この４つの頂点にＳｉ原子あるいはＣ原子、そして重心の位置にＣ原子あるいはＳｉ原子を置いた正四面体から、炭化ケイ素の結晶を組みあげることができる。なお、ダイアモンドでは頂点と重心位置とがすべてＣ原子、シリコンでは、すべてＳｉ原子である。炭化ケイ素のダイアモンドとシリコンの中間的な性質はこの構造による。In Table 1, 4H-SiC is an example of a silicon carbide crystal; there are many crystal systems of silicon carbide (currently 215 types have been discovered), and their crystal structures are as shown in Figure 1. As shown in Figure 1(a), if an equilateral triangle is folded with scores and the adjacent edges are glued together, a regular tetrahedron with four equilateral triangles as its surface is created. A silicon carbide crystal can be assembled from a regular tetrahedron with Si or C atoms at the four vertices and a C or Si atom at the center of gravity. In diamond, the vertices and center of gravity are all C atoms, while in silicon, they are all Si atoms. This structure gives silicon carbide its intermediate properties between diamond and silicon.
上記四面体を密に平面上に並べると、図１（ｂ）に示すように網目模様となり、正三角形の中央で１２０°間隔の三本足をつけた黒丸が正四面体の頂点の原子、それ以外の黒丸が正四面体の底面の原子である。このようにして正四面体の詰まった層が１つできる。その第１層の上に乗る第２層の正四面体は、第１層の頂点、すなわち三本足つき黒丸を足場に並べることになる。この場合、図１（ｂ）の右端部に斜線をつけた（＜）と（＞）の二通りの並べ方があり、この（＜）と（＞）が炭化ケイ素に多くの結晶多形を作ることになる。When the above tetrahedrons are densely arranged on a plane, a mesh pattern is formed as shown in Figure 1(b), where the three-legged black circles spaced 120° apart in the center of the equilateral triangle are the atoms at the vertices of the tetrahedron, and the other black circles are the atoms at the base of the tetrahedron. In this way, one layer of packed tetrahedrons is created. The regular tetrahedrons in the second layer, which sits on top of the first layer, are arranged on the vertices of the first layer, that is, the three-legged black circles. In this case, there are two possible arrangements, indicated by the diagonal lines (<) and (>) on the right side of Figure 1(b), and these (<) and (>) create many crystal polymorphs in silicon carbide.
斜線つき正三角形の（＜）か（＞）のいずれかで第２層を並べていく。第２層の頂点は斜線つき正三角形の中央、すなわち、図１（ｂ）で（＜）の記号、あるいは（＞）の記号を囲む白い丸のところになり、そこが第３層を積む足場になる。The second layer is arranged in either a (<) or (>) diagonal equilateral triangle. The apex of the second layer is the center of the diagonal equilateral triangle, that is, the white circle surrounding the (<) symbol or the (>) symbol in Figure 1 (b), which becomes the base for stacking the third layer.
図１（ｂ）の（＞）の記号を囲む白い丸の真下には第１層の底面の原子がある。すなわち、（＜）の向きの第１層に（＞）の向きの第２層を重ね、その上にまた（＜）の向きの第３層というように、（＜）（＞）（＜）（＞）（＜）（＞）・・・と積むと、原子はジグザグを描いて上がり、２層が１周期になる。この結晶は六方晶系（hexagonal）の対称性を持つから、２Ｈと記載し、また、（＜）が１つ、（＞）が１つだから、ジグザグ１１と記載する。また、（＜）（＜）（＜）（＜）・・・と積むと、３層が１周期になるものは、立方晶系（cubic）の対称性を持つから、３Ｃと記載する。
以下の表２に、繰り返し周期の小さい方の炭化ケイ素結晶系をいくつか記載する。
The atoms on the bottom of the first layer are directly below the white circle surrounding the (>) symbol in Figure 1(b). That is, if the first layer is oriented in the (<) direction and the second layer is oriented in the (>) direction, and then the third layer is oriented in the (<) direction, stacking them in the order (<)(>)(<)(>)(<)(>)..., the atoms will rise in a zigzag pattern, and two layers will make one period. This crystal has hexagonal symmetry, so it is described as 2H, and since there is one (<) and one (>), it is described as zigzag 11. If three layers are stacked in the order (<)(<)(<)(<)..., it will have cubic symmetry and be described as 3C.
Table 2 below lists some silicon carbide crystal systems with smaller repeat periods.
表２において、１５Ｒのジグザグの「（３２）３」は、（＜）（＜）（＜）（＞）（＞）を３回繰り返して１周期を形成するという意味である。Ｒは、６枚の菱形に囲まれた菱面体結晶（rhomboheral）の対称性を持っているという意味である。炭化ケイ素の結晶系は多いが、同じ結晶層を重ねるときの（＜）か（＞）の向きの違いだけであり、隣り合うＳｉ－Ｃの原子間距離は結晶系によらず同じであり、密度もすべての結晶系で同じである。炭化ケイ素は、工業的には、左右端部の黒鉛電極のあいだに黒鉛粉末の層を存在させ、その黒鉛粉末層の上下に珪石粉末とコークスなどからなる層を存在させ、左右端部の電極に電圧をかけると、黒鉛粉が発熱して周囲の原料を加熱する。その結果、１５００℃を超えると微細な３Ｃが生成しはじめ、昇温とともに３Ｃは消滅し、４Ｈ、６Ｈなどが生成する。この反応は、ＳｉＯ２＋３Ｃ→ＳｉＣ＋２ＣＯで表せる。本願発明の炭化ケイ素としては、表２に記載した炭化ケイ素を使用することができるが、これに限定されるものではない。 In Table 2, the zigzag "(32)3" of 15R means that one period is formed by repeating (<) (<) (<) (>) (>) three times. R means that it has the symmetry of a rhombohedral crystal surrounded by six rhombohedrons. There are many crystal systems of silicon carbide, but the only difference is the orientation of (<) or (>) when the same crystal layers are stacked. The distance between adjacent Si-C atoms is the same regardless of the crystal system, and the density is also the same in all crystal systems. For silicon carbide, in industry, a layer of graphite powder is placed between the graphite electrodes at the left and right ends, and layers of silica powder and coke are placed above and below the graphite powder layer. When a voltage is applied to the electrodes at the left and right ends, the graphite powder generates heat and heats the surrounding raw materials. As a result, when the temperature exceeds 1500°C, fine 3C begins to be generated, and as the temperature rises, 3C disappears and 4H, 6H, etc. are generated. This reaction can be expressed as SiO 2 + 3C → SiC + 2CO. As the silicon carbide of the present invention, the silicon carbides listed in Table 2 can be used, but are not limited thereto.
本願発明は、上記のように、パワー半導体デバイスの材料として注目されている炭化ケイ素を用いることを特徴としており、本願発明の要旨は、「半導体製造装置の薬液を移送するための耐食性配管内を流通する当該薬液に炭素を含侵させた炭化ケイ素製素材が直接接触するようにして、上記炭化ケイ素製素材の抵抗値が変化することにより薬液温度を測定するとともに、当該薬液及び耐食性配管が帯電しないように上記炭化ケイ素製素材により除電する構造を有すること」にある。As described above, the present invention is characterized by the use of silicon carbide, which has attracted attention as a material for power semiconductor devices. The gist of the present invention is that "a carbon-impregnated silicon carbide material is brought into direct contact with a chemical liquid flowing through a corrosion-resistant pipe for transporting the chemical liquid in a semiconductor manufacturing device, and the temperature of the chemical liquid is measured by measuring the change in resistance of the silicon carbide material, and the silicon carbide material is used to eliminate static electricity so that the chemical liquid and the corrosion-resistant pipe are not charged."
本願発明は、炭化ケイ素製素材の抵抗値が変化することにより薬液温度を測定できるだけでなく、炭化ケイ素製素材が接触する薬液及び耐食性配管より除電することもできるという極めて重要な特徴を備えている。 The present invention has the extremely important feature of not only being able to measure the temperature of the chemical solution by detecting changes in the resistance value of the silicon carbide material, but also being able to remove static electricity from the chemical solution and corrosion-resistant piping that come into contact with the silicon carbide material.
以下、本願発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。この実施の形態では、半導体ウェーハの洗浄処理およびリンス処理を行う場合について説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a cleaning process and a rinsing process for a semiconductor wafer will be described.
図２は、本願発明を適用することができる半導体製造装置の一実施形態の要部構成を示す図である。 Figure 2 is a diagram showing the essential configuration of one embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus to which the present invention can be applied.
半導体洗浄装置１は、半導体ウェハ２を洗浄処理およびリンス処理するための処理槽３と、第１の排液配管４のバイパス配管に設けられ、リンス処理を行った処理液中のパーティクル数を測定するパーティクル数測定手段であるパーティクルモニタ６と、第２の排液配管５に設けられ、リンス処理を行った処理液の比抵抗を測定する比抵抗測定手段である比抵抗測定器７と、パーティクルモニタ６の測定結果と比抵抗測定器７の測定した比抵抗とに基づいてリンス処理が完了する終点を判断し、処理槽３のリンス処理を終了させる制御手段である制御部８と、を備えている。ここで洗浄処理とは、レジストを剥離するような処理や、アルカリ、酸処理等でパーティクルや金属不純物を除去する処理や、ウェハ上に形成された膜をエッチング除去する処理等を含むものである。第１の排液配管4と第２の排液配管５は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であるが、例えば、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）を使用することも可能であり、要するに、耐薬液性を有するフッ素樹脂を使用することができる。The
この半導体洗浄装置１は、半導体ウェハ２を処理槽３に貯留された処理液に浸漬してＳＣ１等の洗浄薬液（Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）で洗浄処理した後、超純水（ＵＰＷ）でリンス処理を行うとともに、処理液を処理槽３から逐次オーバフローさせて、第１の排液配管４および第２の排液配管５を介してこの処理液を排出するようになっている。洗浄処理を行う場合は、バルブが開かれて洗浄薬液、超純水、オゾン化した超純水（Ｏｚｏｎａｔｅｄ ＵＰＷ）、および加熱された超純水（Ｈｏｔ ＵＰＷ）が処理槽３に供給されるようになっている。また、リンス処理を行う場合は、バルブが開閉されて超純水のみが処理槽３に供給されるようになっている。In this
また、上述のようにリンス処理を制御する制御部８は、パーティクルモニタ６により測定されたパーティクル数が所定値以下になるとともに、比抵抗測定器７が測定した比抵抗が所定値以上になった場合に、所望のリンス処理が完了したと判断するようになっている。
In addition, as described above, the
次に、上記半導体洗浄装置１を用いた半導体洗浄方法について説明する。Next, we will explain the semiconductor cleaning method using the above-mentioned
始めに、洗浄処理を行うため半導体ウェハ２を処理槽３内の処理液に浸漬する。
次に、半導体洗浄装置１のバルブを開き、洗浄薬液、超純水、オゾン化した超純水、および加熱された超純水を処理槽３に供給する。
First, the
Next, the valves of the
所定の洗浄処理を行った後、洗浄薬液を除去するためのリンス処理を開始し、上記バルブを開閉し超純水のみを処理槽３に供給するとともに、処理液を処理槽３から逐次オーバフローさせる。After the specified cleaning process has been performed, a rinsing process is started to remove the cleaning solution, and the above valve is opened and closed to supply only ultrapure water to the
次に、パーティクルモニタ６によりリンス処理を行った処理液のパーティクル数を測定するとともに、比抵抗測定器７によりリンス処理を行った処理液の比抵抗を測定する。Next, the number of particles in the processing liquid that has been rinsed is measured using a
次に、制御部８が、測定されたパーティクル数および比抵抗をそれぞれ所定値と比較し、リンス処理が完了する終点を判断する。すなわち、このステップでは、制御部８は、パーティクル数が所定値以下になるとともに、比抵抗が所定値以上になった場合に、所望のリンス処理が完了したと判断する。一方、パーティクル数が所定値より多いか、または比抵抗が所定値より低い場合は、制御部８は所望のリンス処理が完了していないと判断し、段落００３６に記載のステップに戻ってパーティクル数、比抵抗の測定が継続される。Next, the
次に、制御部８は、ステップ５でリンス処理が完了したと判断した場合には、ウェハ搬送要求が可能となり、ウェーハを処理槽から乾燥機へ搬送し、乾燥させる。そして、次工程に進める。以上により、半導体洗浄装置１による半導体洗浄が完了する。
Next, if the
図３は、本願発明を適用することができる半導体洗浄装置の別の実施形態の要部構成を示す図である。本実施形態においては、パーティクルモニタ６は、半導体ウェハ２を洗浄処理する前の清浄度が高い処理液中のパーティクル数をさらに測定するようになっている。そして、半導体洗浄装置１は、このパーティクルモニタ６が測定した半導体ウェハ２を洗浄処理する前の処理液中のパーティクル数と、リンス処理を行った処理液中のパーティクル数との差分を演算する演算手段である演算処理部９をさらに備えている。
Figure 3 is a diagram showing the essential configuration of another embodiment of a semiconductor cleaning apparatus to which the present invention can be applied. In this embodiment, the
ここで、制御部８は、演算処理部８の演算結果と比抵抗測定器７の測定した比抵抗とに基づいて、リンス処理の完了する終点を判断し、リンス処理を終了させるようになっている。すなわち、制御部８は、演算処理部９が演算したパーティクル数の差分が所定値以下になるとともに、比抵抗が所定値以上になった場合に、リンス処理が完了したと判断するようになっている。Here, the
次に、上記半導体洗浄装置１を用いた半導体洗浄方法について説明する。Next, we will explain the semiconductor cleaning method using the above-mentioned
本実施形態の半導体洗浄方法は、半導体ウェハ２の洗浄処理を行う前の処理液のパーティクル数を測定するステップをさらに備えている。The semiconductor cleaning method of this embodiment further includes a step of measuring the number of particles in the processing liquid before performing the cleaning process on the
また、リンス処理が完了する終点を判断するステップは、制御部８が、洗浄処理前の処理液のパーティクル数とリンス処理を行った処理液のパーティクル数との差分および比抵抗の測定結果とに基づいて、リンス処理が完了する終点を判断する。すなわち、リンス処理が完了する終点を判断するステップは、洗浄処理前の処理液のパーティクル数とリンス処理を行った処理液のパーティクル数との差分が所定値以下になるとともに、処理液の比抵抗が所定値以上になった場合に、リンス処理が完了したと判断するものである。一方、パーティクル数の差分が所定値より多いか、または比抵抗が所定値より低い場合は、制御部８は所望のリンス処理が完了していないと判断し、段落００３６に記載のステップに戻ってパーティクル数、比抵抗の測定を継続する。In addition, the step of determining the end point at which the rinse process is completed is performed by the
リンス処理が完了する終点を判断するステップでリンス処理が完了したと判断された場合は、上記実施形態と同様にリンス処理を終了し、半導体ウェハ２を乾燥して、次の処理に進む。If it is determined that the rinse process is complete in the step of determining the end point of the rinse process, the rinse process is terminated as in the above embodiment, the
次に、図４に示すように、流路１３に、薬液および超純水に代えて２５℃の水を注入して、処理槽を経て第１の排液配管４と第２の排液配管５から上記２５℃の水を排出するようにして、流路１３を流通する水に一部が接触するように炭素を５．３％含浸させた炭化ケイ素製の丸棒１０を流路１３を貫通するように配置し（後記する図６に示すように）、炭化ケイ素製の丸棒１０の上端と下端に接続した配線１１ａと１１ｂの他端を電源１２に接続して、炭化ケイ素製の丸棒１０に０．００１ｍＡの電流を流した。そして、炭化ケイ素製の丸棒１０の抵抗値が４．２ＭΩで、丸棒１０の端子間電圧が４．２Ｖであることを確認した。そこで、２５℃の水に代えて４０℃の温水を流路１３に注入すると、図７に示すように、約１Ｖの電圧変化がみられたことをオシロスコープにより確認し、２５℃の水に代えて９０℃の温水を流路１３に注入すると、図８に示すように、約３．５Ｖの電圧変化がみられたことをオシロスコープにより確認した。その電圧変化の確認に要した時間（応答時間）は、いずれの温水温度でも、約０．２秒であり、炭化ケイ素製の丸棒１０は温度センサとして使用できることが示された。なお、炭化ケイ素製の丸棒１０への炭素の含浸量は、４．９～５．７％程度が好ましい。
Next, as shown in Fig. 4, 25°C water was injected into the
図５は、炭化ケイ素製の丸棒を半導体製造装置の温度センサ及び除電部材として使用することができる別の実施形態を示す図である。この半導体製造装置は、半導体ウエハ等の基板（この実施形態ではほぼ円形の基板）Ｗを１枚ずつ処理するための枚葉型の装置である。この半導体製造装置は、基板Ｗをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック２１と、このスピンチャック２１に回転力を与える回転駆動機構２２と、スピンチャック２１に保持されて回転されている基板Ｗに対して薬液を供給する薬液ノズル２３と、スピンチャック２１に保持されて回転されている基板Ｗに対して純水を供給する純水ノズル２４と、スピンチャック２１に保持されて回転されている基板Ｗに対して有機溶剤（イソプロピルアルコール）を供給する有機溶剤ノズル２５とを備えている。
Figure 5 shows another embodiment in which a silicon carbide rod can be used as a temperature sensor and a charge removing member in a semiconductor manufacturing device. This semiconductor manufacturing device is a single-wafer type device for processing substrates W such as semiconductor wafers (substantially circular substrates in this embodiment) one by one. This semiconductor manufacturing device is equipped with a
スピンチャック２１は、ほぼ鉛直方向に沿って配置された回転軸２６と、この回転軸２６の上端に結合された基板吸着部２７とを備えており、真空吸着によって基板Ｗの下面の中央領域を吸着して保持するものである。回転軸２６には、回転駆動機構２２からの回転力が伝達されるようになっている。回転駆動機構２２は、モータ等を含み、制御装置２８によって駆動制御されるようになっている。これにより、スピンチャック２１の回転速度を変動させたり、その回転を停止させたりすることができる。The
薬液ノズル２３には、薬液供給源からの薬液が薬液バルブ２９を介して供給されるようになっている。薬液供給源からは、たとえば、フッ酸等のエッチング液や、基板Ｗの表面のレジスト残渣を除去するポリマー除去液などのような薬液が薬液ノズル２３へと供給される。A chemical liquid is supplied to the chemical
純水ノズル２４には、純水供給源からの純水が純水バルブ３０を介して供給されるようになっている。ただし、純水を供給する代わりに、いわゆる機能水をノズル２４から基板Ｗの表面へと供給するようにしてもよい。機能水とは、炭酸水、水素水（還元水）、オゾン水および電解イオン水のように、純水に対していずれかの機能を付与した水である。Pure water from a pure water supply source is supplied to the
有機溶剤ノズル２５には、有機溶剤供給源からの有機溶剤が有機溶剤バルブ３１を介して供給されるようになっている。
Organic solvent is supplied to the organic
薬液バルブ２９の開閉、純水バルブ３０の開閉および有機溶剤バルブ３１の開閉は、制御装置２８によって制御されるようになっている。The opening and closing of the chemical
薬液ノズル２３、純水ノズル２４、有機溶剤ノズル２５の上流側には、それぞれ、薬液、純水、有機溶剤が流通している流路を貫通するように（図６に示すように）、それぞれの流路を流通する薬液、純水、有機溶剤に一部が接触するように炭素を５．３％含浸させた炭化ケイ素製の丸棒３２ａ、３２ｂ、３２ｃが配置されている。Upstream of the
図６において、４１は、薬液、純水または有機溶剤が矢示で示す方向に流通しているＰＴＦＥ製の中空配管であり、その中空配管４１を貫通するように、炭化ケイ素製の丸棒４２は配置されている。４３ａ、４３ｂは丸棒４２をシールするためのＯリングである。
In Fig. 6, 41 is a hollow pipe made of PTFE through which a chemical solution, pure water, or an organic solvent flows in the direction indicated by the arrow, and a
図５に示すような構成の半導体製造装置において、薬液ノズル２３、純水ノズル２４、有機溶剤ノズル２５の上流側に、炭素を５．３％含浸させた炭化ケイ素製の丸棒３２ａ、３２ｂ、３２ｃが配置されていない状態において、基板吸着部２７によって基板Ｗを吸着して、回転駆動機構２２によって基板Ｗを所定の回転速度で回転させるように制御装置２８で制御しつつ、薬液ノズル２３、純水ノズル２４、有機溶剤ノズル２５から基板Ｗに向けて、薬液、純水または有機溶剤を吐出すると、薬液、純水または有機溶剤とＰＴＦＥ製の中空配管との摩擦により、ＰＴＦＥ製の中空配管と薬液、純水または有機溶剤に高圧静電気が帯電し、薬液ノズル２３、純水ノズル２４、有機溶剤ノズル２５から吐出される薬液や純水や有機溶剤が基板Ｗに接触した瞬間に基板Ｗ上の半導体電気回路が静電破壊された。なお、このとき、薬液ノズル２３の近傍において、シシド静電気株式会社製の商品名が「Statiron Dz4」である静電気計測器で静電気を計測すると、１．６万ボルトであった。In a semiconductor manufacturing apparatus having the configuration shown in FIG. 5, when the silicon
そこで、図５に示すように、薬液ノズル２３、純水ノズル２４、有機溶剤ノズル２５の上流側に、炭素を５．３％含浸させた炭化ケイ素製の丸棒３２ａ、３２ｂ、３２ｃが配置された状態において、基板吸着部２７によって基板Ｗを吸着して、回転駆動機構２２によって基板Ｗを所定の回転速度で回転させるように制御装置２８で制御しつつ、薬液ノズル２３、純水ノズル２４、有機溶剤ノズル２５から基板Ｗに向けて、薬液、純水または有機溶剤を吐出しても、基板Ｗ上の半導体電気回路は静電破壊されなかった。このとき、薬液ノズル２３の近傍において、シシド静電気株式会社製の商品名が「Statiron Dz4」である静電気計測器で静電気を計測すると、８０ボルトであった。すなわち、薬液、純水または有機溶剤とＰＴＦＥ製の中空配管との摩擦により発生した高圧静電気は炭化ケイ素製の丸棒３２ａ、３２ｂ、３２ｃへ流れたものと思われる。
As shown in Fig. 5, when the silicon
本願発明の温度測定及び帯電防止構造は、特に、半導体製造装置において使用される薬液が流通する耐食性配管の当該薬液の温度測定及び除電構造として有益である。The temperature measurement and antistatic structure of the present invention is particularly useful as a temperature measurement and antistatic structure for chemical liquids used in semiconductor manufacturing equipment in corrosion-resistant piping through which the chemical liquids flow.
１ 半導体製造装置
２ 半導体ウェハ
３ 処理槽
４ 第１の排液配管
５ 第２の排液配管
６ パーティクルモニタ
７ 比抵抗測定器
８ 制御部
９ 演算処理部
１０ 炭化ケイ素製の丸棒
１１ａ、１１ｂ 固定部材
１２ａ、１２ｂ 配線
１３ 電源
２１ スピンチャック
２２ 回転駆動機構
２３ 薬液ノズル
２４ 純水ノズル
２５ 有機溶剤ノズル
２６ 回転軸
２７ 基板吸着部
２８ 制御装置
２９ 薬液バルブ
３０ 純水バルブ
３１ 有機溶剤バルブ
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 炭化ケイ素製の丸棒
４１ ＰＴＦＥ製の中空配管
４２ 炭化ケイ素製の丸棒
４３ａ、４３ｂ Ｏリング
REFERENCE SIGNS
Claims (2)
The temperature measuring device using silicon carbide according to claim 1, characterized in that the corrosion-resistant piping is made of PTFE..
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