JP6412734B2 - Silicon concentration measuring apparatus, semiconductor etching apparatus, and silicon concentration measuring method - Google Patents
Silicon concentration measuring apparatus, semiconductor etching apparatus, and silicon concentration measuring method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6412734B2 JP6412734B2 JP2014166651A JP2014166651A JP6412734B2 JP 6412734 B2 JP6412734 B2 JP 6412734B2 JP 2014166651 A JP2014166651 A JP 2014166651A JP 2014166651 A JP2014166651 A JP 2014166651A JP 6412734 B2 JP6412734 B2 JP 6412734B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon concentration
- phosphoric acid
- acid solution
- liquid
- fine particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 127
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 127
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 127
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 24
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 294
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 147
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 112
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 99
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 57
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 claims description 34
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 21
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 4
- BFXAWOHHDUIALU-UHFFFAOYSA-M sodium;hydron;difluoride Chemical compound F.[F-].[Na+] BFXAWOHHDUIALU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- ASZZHBXPMOVHCU-UHFFFAOYSA-N 3,9-diazaspiro[5.5]undecane-2,4-dione Chemical compound C1C(=O)NC(=O)CC11CCNCC1 ASZZHBXPMOVHCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-O azanium;hydrofluoride Chemical compound [NH4+].F LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 153
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 15
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- -1 fluoride ions Chemical class 0.000 description 12
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 4
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 241000282320 Panthera leo Species 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229940070337 ammonium silicofluoride Drugs 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- FWZMWMSAGOVWEZ-UHFFFAOYSA-N potassium;hydrofluoride Chemical compound F.[K] FWZMWMSAGOVWEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Weting (AREA)
Description
本発明は、半導体のエッチング処理のために繰り返し使用される燐酸溶液に含まれる珪素の濃度を測定する珪素濃度測定装置、該珪素濃度測定装置を備える半導体用エッチング処理装置、及び珪素濃度測定方法に関する。 The present invention relates to a silicon concentration measuring device that measures the concentration of silicon contained in a phosphoric acid solution that is repeatedly used for etching processing of a semiconductor, a semiconductor etching processing device that includes the silicon concentration measuring device, and a silicon concentration measuring method. .
従来、例えば半導体ウェーハの薄膜を除去するためにウェットエッチング処理(以下、単にエッチング処理と称す。)を行うことが知られている。従来、エッチング処理は、珪素化合物からなる薄膜を溶解させるために、例えば略160℃に加温された燐酸溶液を必要とすることがある。 Conventionally, for example, it is known to perform a wet etching process (hereinafter simply referred to as an etching process) in order to remove a thin film from a semiconductor wafer. Conventionally, an etching process may require a phosphoric acid solution heated to, for example, about 160 ° C. in order to dissolve a thin film made of a silicon compound.
また、従来、珪素化合物からなる薄膜が燐酸溶液によって溶解するため、燐酸溶液が繰り返し使用されると、燐酸溶液の珪素濃度が使用毎に増加することが知られている。 Conventionally, since a thin film made of a silicon compound is dissolved by a phosphoric acid solution, it is known that when the phosphoric acid solution is repeatedly used, the silicon concentration of the phosphoric acid solution increases with each use.
エッチング処理の品質は、燐酸溶液の珪素濃度に影響される。例えば、燐酸溶液の珪素濃度が増加すると、エッチングレートは低下する。また、燐酸溶液の珪素濃度が増加すると、酸化珪素からなる薄膜は溶解されにくくなり、かつ窒化珪素からなる薄膜は溶解されやすくなる。さらに、燐酸溶液の珪素濃度が増加すると、燐酸溶液中の珪素成分は、異物として半導体ウェーハ上に析出する。析出した異物は燐酸溶液の循環流路に配設されるフィルタを詰まらせる。従って、燐酸溶液を繰り返し使用するエッチング処理では、品質管理のために燐酸溶液の珪素濃度を測定し、該珪素濃度を管理することが重要である。 The quality of the etching process is affected by the silicon concentration of the phosphoric acid solution. For example, as the silicon concentration of the phosphoric acid solution increases, the etching rate decreases. Further, when the silicon concentration of the phosphoric acid solution increases, the thin film made of silicon oxide becomes difficult to dissolve, and the thin film made of silicon nitride becomes easy to dissolve. Furthermore, when the silicon concentration of the phosphoric acid solution increases, the silicon component in the phosphoric acid solution is deposited on the semiconductor wafer as foreign matter. The deposited foreign matter clogs the filter disposed in the circulation path of the phosphoric acid solution. Therefore, in the etching process that repeatedly uses the phosphoric acid solution, it is important to measure the silicon concentration of the phosphoric acid solution and control the silicon concentration for quality control.
そこで、特許文献1に記載の珪素濃度測定装置は、加温された燐酸溶液に弗化珪素酸を添加することによって発生した四弗化珪素ガスを用いて燐酸溶液の珪素濃度を間接的に測定している。より具体的には、特許文献1に記載の珪素濃度測定装置は、発生した四弗化珪素ガスを脱イオン水に通気させることにより、変化した脱イオン水の導電率に基づいて珪素濃度を測定している。
Therefore, the silicon concentration measuring device described in
四弗化珪素ガスを発生させて間接的に珪素濃度の測定する方法として、特許文献2に記載の方法は、四弗化珪素ガスに対する赤外吸収測定器の測定結果に基づいて珪素濃度を測定している。
As a method for indirectly measuring the silicon concentration by generating silicon tetrafluoride gas, the method described in
また、特許文献3に記載の珪素濃度測定装置は、燐酸溶液に所定濃度のフッ化物イオンを添加し、燐酸溶液中のフッ化物イオンの濃度を測定することにより、間接的に燐酸溶液の珪素濃度を測定している。特許文献3には、燐酸溶液中のフッ化物イオンの測定のために、イオン強度調整剤を燐酸溶液に添加することが必要である旨が記載されている。
In addition, the silicon concentration measuring device described in
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載の方法では、珪素濃度の測定に十分な量の四弗化珪素ガスを発生させることが難しい。例えば、特許文献1に記載の珪素濃度測定装置は、十分な量の四弗化珪素ガスが発生するまでに5分以上の時間を必要とする。
However, in the methods described in
特許文献2に記載の方法は、四弗化珪素ガスを発生させる前に燐酸溶液を5〜50℃に冷却しているため、十分な量の四弗化珪素ガスが発生しにくく、正確に珪素濃度を測定することが出来ない場合がある。
In the method described in
また、特許文献3に記載の珪素濃度測定装置は、比較的に強い酸である燐酸溶液をpH5〜6にするまでに、イオン強度調整剤を十分に添加する必要がある。従って、特許文献3に記載の珪素濃度測定装置は、比較的高額なイオン強度調整剤を多量に必要とし、経済的に珪素濃度を測定することが出来ない。
Moreover, the silicon concentration measuring apparatus described in
そこで、本発明は、四弗化珪素ガスを発生させる必要がなく、かつ燐酸溶液の酸性度を調整することを必要としない珪素濃度測定装置、該珪素濃度測定装置を備えた半導体用エッチング処理装置、及び珪素濃度測定方法を提供することにある。 Accordingly, the present invention provides a silicon concentration measuring apparatus that does not require generation of silicon tetrafluoride gas and does not require adjustment of the acidity of a phosphoric acid solution, and an etching processing apparatus for a semiconductor that includes the silicon concentration measuring apparatus. And providing a silicon concentration measuring method.
本発明は、半導体のエッチング処理に循環使用される燐酸溶液の珪素濃度を測定する珪素濃度測定装置であって、前記燐酸溶液を含む液体の単位量当たりの微粒子数を計測する計測器と、前記燐酸溶液の一部を前記計測器に供給する第1供給流路と、前記計測器が計測した前記微粒子数の自然対数に基づいて前記珪素濃度を算出する算出部と、を備える。 The present invention is a silicon concentration measuring device for measuring the silicon concentration of a phosphoric acid solution that is circulated and used in a semiconductor etching process, the measuring instrument for measuring the number of fine particles per unit amount of a liquid containing the phosphoric acid solution, A first supply channel for supplying a part of the phosphoric acid solution to the measuring device; and a calculation unit for calculating the silicon concentration based on a natural logarithm of the number of fine particles measured by the measuring device.
珪素成分であるシロキサンは、燐酸溶液中に固体の微粒子の状態で存在する。計測器は、測定対象となる燐酸溶液を含む液体に光を照射し、散乱した光の強さに応じて当該液体に含まれる所定の粒径(例えば粒径0.2μm)以上の微粒子数を計測する。 Siloxane, which is a silicon component, exists in the form of solid fine particles in a phosphoric acid solution. The measuring instrument irradiates a liquid containing a phosphoric acid solution to be measured with light, and determines the number of fine particles having a predetermined particle diameter (for example, a particle diameter of 0.2 μm) or more contained in the liquid according to the intensity of the scattered light. measure.
本願発明者は、燐酸溶液を含む液体の単位当たりの微粒子数が燐酸溶液の珪素濃度と所定の関係を有することを見出した。この関係は、単に微粒子数n(個/ml)と珪素濃度(ppm)とが一次比例するものではなく、珪素濃度dが微粒子数nの自然対数ln(n)に一次比例するものである。ただし、lnは、自然対数関数である。 The inventor of the present application has found that the number of fine particles per unit of the liquid containing the phosphoric acid solution has a predetermined relationship with the silicon concentration of the phosphoric acid solution. In this relationship, the number of fine particles n (pieces / ml) and the silicon concentration (ppm) are not linearly proportional, but the silicon concentration d is linearly proportional to the natural logarithm ln (n) of the number of fine particles n. Here, ln is a natural logarithmic function.
本発明の珪素濃度測定装置は、この所定の関係を利用し、燐酸溶液を含む液体の単位当たりの微粒子数の自然対数から珪素濃度を算出する。従って、本発明の珪素濃度測定装置は、従来技術のように四弗化珪素ガスを発生させる必要がなく、かつイオン強度調整剤を用いて燐酸溶液の酸性度を調整する必要もなく、珪素濃度を測定することができる。 The silicon concentration measuring apparatus of the present invention uses this predetermined relationship to calculate the silicon concentration from the natural logarithm of the number of fine particles per unit of the liquid containing the phosphoric acid solution. Therefore, the silicon concentration measuring device of the present invention does not need to generate silicon tetrafluoride gas as in the prior art, and does not need to adjust the acidity of the phosphoric acid solution using an ionic strength adjusting agent. Can be measured.
また、珪素濃度測定装置は、前記第1供給流路の途中に前記液体を貯留する測定槽と、弗素化合物を前記測定槽に供給する第2供給流路と、を備え、前記計測器は、前記測定槽に前記液体のみが供給される状態で第1微粒子数を計測し、前記測定層に前記液体及び前記弗素化合物が供給される状態で第2微粒子数を計測し、前記算出部は、前記第1微粒子数と前記第2微粒子数との変化量の自然対数、に基づいて前記珪素濃度を算出してもよい。 The silicon concentration measuring apparatus includes a measurement tank that stores the liquid in the middle of the first supply flow path, and a second supply flow path that supplies a fluorine compound to the measurement tank. The first fine particle number is measured in a state where only the liquid is supplied to the measurement tank, the second fine particle number is measured in a state where the liquid and the fluorine compound are supplied to the measurement layer, and the calculation unit includes: The silicon concentration may be calculated based on a natural logarithm of the amount of change between the first fine particle number and the second fine particle number.
測定槽に含まれる燐酸溶液に弗素化合物(例えば弗化水素酸)を添加すると、シロキサンは、弗素化合物との化学反応により、弗化珪素化合物(例えばヘキサフルオロ珪酸)に変化する。弗化珪素化合物(例えばヘキサフルオロ珪酸)は、燐酸溶液に対して溶解性を有するため、燐酸溶液を含む液体への弗素化合物の添加前後で、シロキサンからなる微粒子(例えば粒径0.2μm以上のもの)の数は減少する。 When a fluorine compound (for example, hydrofluoric acid) is added to the phosphoric acid solution contained in the measurement tank, the siloxane is changed to a silicon fluoride compound (for example, hexafluorosilicic acid) by a chemical reaction with the fluorine compound. Since a silicon fluoride compound (eg, hexafluorosilicic acid) is soluble in a phosphoric acid solution, fine particles composed of siloxane (eg, having a particle size of 0.2 μm or more) before and after the addition of the fluorine compound to a liquid containing the phosphoric acid solution. The number of things) decreases.
なお、正確には、液体の微粒子数は、シロキサンからなる微粒子数の減少にのみ影響されるのではなく、供給された弗素化合物の微粒子数にも影響を受ける。 To be exact, the number of fine particles in the liquid is not only influenced by the decrease in the number of fine particles made of siloxane, but also by the number of fine particles of the supplied fluorine compound.
本願発明者は、燐酸溶液を含む液体に対して弗素化合物を添加すると、シロキサンからなる微粒子数が変化することに着目し、燐酸溶液を含む液体への弗素化合物の添加前後における、液体の単位量当たりの微粒子数の変化と、燐酸溶液の珪素濃度とが所定の関係を有することを見出した。この関係は、珪素濃度dが、所定量cだけオフセットさせた変化量diffの自然対数ln(diff+c)に一次比例するものである。ただし、変化量diff(個/ml)は、弗素化合物の添加前後における液体の微粒子数の変化量である。 The inventor of the present application pays attention to the fact that when the fluorine compound is added to the liquid containing the phosphoric acid solution, the number of fine particles made of siloxane changes, and the unit amount of the liquid before and after the addition of the fluorine compound to the liquid containing the phosphoric acid solution It has been found that the change in the number of fine particles per unit has a predetermined relationship with the silicon concentration of the phosphoric acid solution. This relationship is such that the silicon concentration d is linearly proportional to the natural logarithm ln (diff + c) of the amount of change diff offset by a predetermined amount c. However, the change amount diff (pieces / ml) is the change amount of the number of fine particles of the liquid before and after the addition of the fluorine compound.
珪素濃度測定装置は、弗素化合物の添加でシロキサンからなる微粒子数が変化することを利用するため、測定対象となる燐酸溶液が比較的に不純物を含んでいても、当該不純物の微粒子数に影響されずに珪素濃度を測定することができる。 Since the silicon concentration measuring device utilizes the fact that the number of fine particles made of siloxane changes with the addition of a fluorine compound, even if the phosphoric acid solution to be measured contains relatively impurities, it is affected by the number of fine particles of the impurities. Without being able to measure the silicon concentration.
同様に、珪素濃度測定装置は、測定対象となる燐酸溶液が微小な気泡を含み、かつ計測器が微小な気泡を微粒子と誤計測してしまう場合でも、弗素化合物によって変化することがない微小な気泡に影響されずに珪素濃度を測定することができる。 Similarly, the silicon concentration measuring device is a micrometer that is not changed by the fluorine compound even when the phosphoric acid solution to be measured contains microbubbles and the measuring instrument erroneously measures microbubbles as microparticles. The silicon concentration can be measured without being affected by bubbles.
前記弗素化合物は、弗化水素酸、弗化水素カリウム、弗化水素アンモニウム、弗化アンモニウム、弗化水素ナトリウムから選択される1以上の化合物である。 The fluorine compound is one or more compounds selected from hydrofluoric acid, potassium hydrogen fluoride, ammonium hydrogen fluoride, ammonium fluoride, and sodium hydrogen fluoride.
弗素化合物を添加することによってシロキサンは水溶性の水和物に変化する。ただし、エッチング処理装置が用いられる半導体工場では、弗化水素酸の供給ラインが利用可能であることが多い。従って、弗素化合物としては、半導体工場で利用しやすい弗化水素酸を用いることが特に望ましい。 By adding a fluorine compound, the siloxane is changed to a water-soluble hydrate. However, a hydrofluoric acid supply line is often available in a semiconductor factory where an etching processing apparatus is used. Therefore, it is particularly desirable to use hydrofluoric acid that is easily used in semiconductor factories as the fluorine compound.
また、珪素濃度測定装置は、超純水を前記測定槽に供給する第3供給流路と、前記測定槽に貯留される前記液体を撹拌する撹拌機構と、を備えてもよい。 The silicon concentration measuring device may include a third supply channel that supplies ultrapure water to the measurement tank, and a stirring mechanism that stirs the liquid stored in the measurement tank.
この構成では、測定対象となる液体の濃度が計測器に適した濃度となり、かつ、均一に微粒子数を計測することができる。 In this configuration, the concentration of the liquid to be measured becomes a concentration suitable for the measuring instrument, and the number of fine particles can be measured uniformly.
また、珪素濃度測定装置は、前記第1供給流路の途中に設けられ、前記液体を冷却する冷却機構を備えてもよい。 In addition, the silicon concentration measuring device may include a cooling mechanism that is provided in the middle of the first supply channel and cools the liquid.
この構成では、超純水は、冷却された燐酸溶液に供給されるため、燐酸溶液中で気化しにくくなる。従って、珪素濃度測定装置は、微粒子であると誤計測される虞がある超純水の気化による気泡を減少させることができる。 In this configuration, since the ultrapure water is supplied to the cooled phosphoric acid solution, it is difficult to vaporize in the phosphoric acid solution. Therefore, the silicon concentration measuring apparatus can reduce bubbles due to vaporization of ultrapure water that may be erroneously measured as fine particles.
また、本発明は、珪素濃度測定装置に限らず、珪素濃度測定装置と、前記燐酸溶液を循環使用して半導体ワークの薄膜に対して前記エッチング処理を行うエッチング処理部と、を備える半導体用エッチング処理装置であってもよい。 Further, the present invention is not limited to a silicon concentration measuring apparatus, and is an etching for semiconductor comprising a silicon concentration measuring apparatus and an etching processing section that performs the etching process on a thin film of a semiconductor workpiece by circulating the phosphoric acid solution. It may be a processing device.
また、本発明は、半導体のエッチング処理に循環使用される燐酸溶液の珪素濃度を測定する珪素濃度測定方法、前記燐酸溶液の一部を抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップで抽出された燐酸溶液を含む液体の単位量当たりの微粒子数を計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された前記微粒子数の自然対数に基づいて前記珪素濃度を算出する算出ステップと、を有する。 The present invention also relates to a silicon concentration measuring method for measuring the silicon concentration of a phosphoric acid solution that is circulated and used for semiconductor etching, an extraction step for extracting a part of the phosphoric acid solution, and the phosphoric acid solution extracted in the extraction step A measurement step of measuring the number of fine particles per unit amount of the liquid containing the liquid, and a calculation step of calculating the silicon concentration based on the natural logarithm of the number of fine particles measured in the measurement step.
この発明は、燐酸溶液を含む液体の単位量当たりの微粒子数を測定し、測定した微粒子数の自然対数から燐酸溶液の珪素濃度を算出するため、従来技術のように四弗化珪素ガスを発生させる必要がなく、かつイオン強度調整剤を用いて燐酸溶液の酸性度を調整する必要もなく、燐酸溶液の珪素濃度を測定することができる。 This invention measures the number of fine particles per unit amount of a liquid containing a phosphoric acid solution, and calculates the silicon concentration of the phosphoric acid solution from the natural logarithm of the measured number of fine particles. It is not necessary to adjust the acidity of the phosphoric acid solution using an ionic strength adjusting agent, and the silicon concentration of the phosphoric acid solution can be measured.
図1に示すように、本発明の実施形態に係る半導体用エッチング処理装置200は、測定装置100と、エッチング処理部101と、を備えている。なお、図1において、実線は、流路を示し、点線は、制御部30からの制御信号及びセンサから制御部30への検出信号を示している。
As shown in FIG. 1, a semiconductor
エッチング処理部101は、流路1を備えている。燐酸溶液(H3PO4)は、例えば略160℃に加温された状態で流路1を循環している。エッチング処理部101は、流路1を循環する燐酸溶液を用いて、半導体ウェーハWに形成された薄膜(珪素化合物を含む)を溶解させるウェットエッチング処理を行う。エッチング処理部101は、エッチング処理に用いた燐酸溶液を流路1に戻す。すなわち、エッチング処理部101は、流路1を循環する燐酸溶液を繰り返し使用する。
The
測定装置100は、流路1を循環する燐酸溶液の珪素の濃度(ppm)を測定するものである。測定装置100は、サンプリングライン2、熱交換器3、エッチング液受入タンク4、エッチング液供給ライン9、弗素化合物供給ライン12(第2供給流路に相当する。)、超純水供給ライン19、測定槽15、スターラ17、微粒子計測送液ライン21、及び液中微粒子計測器22を備えている。本発明の第1供給流路は、サンプリングライン2、エッチング液供給ライン9、及び微粒子計測送液ライン21で実現されている。
The measuring
サンプリングライン2は、流路1を循環する燐酸溶液を取得するための流路である。サンプリングライン2は、一端が流路1に接続されている。サンプリングライン2は、流路1からの燐酸溶液の取得を開始又は停止するために、流路途中にバルブを備えている。
The
サンプリングライン2が取得した燐酸溶液は、熱交換器3を経由する。熱交換器3は、燐酸溶液の熱と、CWS(Cooling Water Supply)の熱とを交換することにより、略160℃の燐酸溶液を5℃〜50℃の範囲までに冷却する。なお、排熱は熱交換器3からCWR(Cooling Water Return)を送水することによって行われる。ただし、燐酸溶液の冷却は、空冷及び熱伝導素子による冷却、等の他の方法で行われてもよい。
The phosphoric acid solution obtained by the
熱交換器3を経由した燐酸溶液は、エッチング液受入タンク4に供給される。エッチング液受入タンク4は、例えば200mlの燐酸溶液を貯留可能である。エッチング液受入タンク4内の気体は、燐酸溶液の供給に伴って排気ライン5から排気される。
The phosphoric acid solution that has passed through the
測定装置100は、レベルセンサ6と、温度センサ7と、を備えている。レベルセンサ6は、エッチング液受入タンク4に貯留された燐酸溶液の量を検出する。温度センサ7は、エッチング液受入タンク4に貯留された燐酸溶液の温度を検出する。測定装置100は、エッチング液受入タンク4に所望液温(5〜50℃)の燐酸溶液を所望量(例えば200ml)貯留する。
The measuring
エッチング液供給ライン9は、エッチング液受入タンク4に貯留された燐酸溶液を測定槽15に供給するための流路である。エッチング液供給ライン9は、測定槽15への燐酸溶液の供給を開始又は停止するために、流路途中にバルブを備えている。燐酸溶液の測定槽15への供給は、当該バルブを開閉制御することと、パージ用窒素供給ライン10から供給される窒素をキャリアとして用いることと、によって実現される。エッチング液供給ライン9は、測定槽15に供給した燐酸溶液の液量を検出するために、流路途中に流量センサ11を備えている。なお、測定槽15へ供給されず、珪素濃度が測定されない燐酸溶液は、エッチング液受入タンク4から廃液ライン8を介して廃液される。
The etchant supply line 9 is a flow path for supplying the phosphoric acid solution stored in the
弗素化合物供給ライン12は、弗素化合物を測定槽15に供給するための流路である。弗素化合物の供給は、弗素化合物供給ライン12に設けられるバルブの開閉制御することと、パージ用窒素供給ライン13から供給される窒素をキャリアとして用いることと、によって実現される。弗素化合物供給ライン12は、化合物を所定量(例えば5ml)だけ測定槽15に供給するために、流路途中に流量センサ14を備えている。
The fluorine
ただし、燐酸溶液と弗素化合物の測定槽15への供給は、窒素をキャリアとして用いる方法に限らず、ポンプによる圧送で行われてもよい。
However, the supply of the phosphoric acid solution and the fluorine compound to the
超純水供給ライン19は、測定槽15に超純水を供給するための流路である。超純水の測定槽15への供給は、超純水供給ライン19の途中に設けられるバルブの開閉制御により実現される。
The ultrapure
測定装置100は、レベルセンサ16を備えている。レベルセンサ16は、測定槽15内の液量を検出する。例えば、レベルセンサ16は、測定槽15に超純水が500mlだけ供給されたことを検出する。
The measuring
スターラ17は、測定槽15の底面に撹拌子18を備えている。スターラ17は、撹拌子18を例えば250rmpで回転させることにより、測定槽15内の液体を撹拌する。
The
微粒子計測送液ライン21は、一端が測定槽15に接続され、他端が液中微粒子計測器22に接続されている。廃液ライン25は微粒子計測送液ライン21及び液中微粒子計測器22を介してエッチング液受入タンク4に接続されている。廃液ライン25は、流路途中にポンプ23及び流量計24を備えている。
One end of the particle measurement liquid feeding line 21 is connected to the
流量計24は、廃液ライン25を流れる液体の量を検出する。ポンプ23の圧力により、測定槽15内の液体は、微粒子計測送液ライン21を介して液中微粒子計測器22に供給される。ポンプ23は、微粒子計測送液ライン21の送液量が所定量で一定となるように、流量計24の計量結果に基づいて動作する。液中微粒子計測器22は、一定量で流れる液体に光を照射し、散乱した光の強さを求めることにより、当該液体の単位当たりの微粒子の数(個/ml)を計測する。微粒子数が計測された液体は、廃液ライン25から廃液される。
The
半導体用エッチング処理装置200は、上述の構成を統括的に制御する制御部30を備えている。具体的には、制御部30は、各バルブの開閉、エッチング処理部101のエッチング処理、スターラ17の攪拌、及びポンプ23の駆動、の制御を行う。制御部30は、レベルセンサ6,16、流量センサ11,14,21、及び温度センサ7からの検出信号を取得する。ただし、制御部30がエッチング処理部101を制御することは本発明に必須の構成ではない。
The
制御部30は、燐酸溶液を含む液体の単位量当たりの微粒子数から当該燐酸溶液の珪素濃度を算出するためのパラメータを記憶する記憶部31を備えている。珪素濃度の算出及びパラメータは後述する。
The
図2に示すように、制御部30は、燐酸溶液の珪素濃度測定のために、まず、超純水の測定槽15への供給処理を行う(S1)。ただし、珪素濃度測定のために、測定槽15は、廃液ライン20から液体が廃液されることにより、予め空(液体が存在しない)の状態になっているものとする。
As shown in FIG. 2, the
具体的には、制御部30は、ステップS1において、測定槽15の容量より多い量の超純水が測定槽15に供給されるように、超純水供給ライン9のバルブを開閉制御する。これにより、超純水供給ライン19内及び測定槽15内に粉塵が存在しても、当該粉塵は、測定槽15からあふれ出た超純水と共に超純水供給ライン19及び測定槽15から排出される。そして、制御部30は、測定槽15内の液量が所定量になるまでポンプ23を駆動させて廃液ライン20から超純水を廃液する。制御部30は、超純水の廃液が終わるとポンプ23を停止させる。
Specifically, in step S <b> 1, the
次に、制御部30は、燐酸溶液の測定槽15への供給処理を行う(S2)。そして、制御部30は、測定槽15内の液体の撹拌処理を行う(S3)。これにより、燐酸溶液は、超純水で希釈される。以下、超純水で希釈された燐酸溶液を希釈後燐酸溶液と称す。繰り返しエッチング処理に用いられた燐酸溶液には珪素成分であるシロキサンは微粒子の状態で存在する。従って、希釈後燐酸溶液にもシロキサンの微粒子が含まれている。
Next, the
次に、制御部30は、ポンプ23を駆動制御することにより、測定槽15内の希釈後燐酸溶液を液中微粒子計測器22に送らせつつ、希釈後燐酸溶液の単位量当たりの微粒子数(個/ml)を液中微粒子計測器22に計測させる(S4)。
Next, the
最後に、制御部30は、液中微粒子計測器22で計測した希釈後燐酸溶液の単位量当たりの微粒子数(個/ml)に基づいて珪素濃度(ppm)を算出する(S5)。
Finally, the
ここで、本願発明者は、測定槽15内の希釈後燐酸溶液の単位量当たりの液体に含まれる微粒子数n(個/ml)と、希釈前の燐酸溶液の珪素濃度dと、が所定の関係を有することを見出した。この関係は、以下の式によって表すことができる。
Here, the inventor of the present application determines that the number n (particles / ml) of fine particles contained in the liquid per unit amount of the phosphoric acid solution after dilution in the
d=a1×ln(n)+b1
ただし、lnは、自然対数関数である。
d = a 1 × ln (n) + b 1
Here, ln is a natural logarithmic function.
すなわち、珪素濃度dと微粒子数nの自然対数ln(n)とは、傾きa1と切片b1とによる一次比例の関係を有する。 That is, the silicon concentration d and the natural logarithm ln (n) of the number n of fine particles have a linear relationship with the slope a 1 and the intercept b 1 .
制御部30は、記憶部31が傾きa1及び切片b1を予め記憶しているため、ステップS5において、単位量当たりの希釈後燐酸溶液中に含まれる微粒子数nから希釈前燐酸溶液の珪素濃度dを求めることができる。
Since the
測定装置100は、従来技術のように四弗化珪素ガスを発生させる必要がなく、かつイオン強度調整剤を用いて燐酸溶液の酸性度を調整する必要もなく、希釈後燐酸溶液の単位量当たりの微粒子数の自然対数に基づいて、希釈前の流路1を循環する燐酸溶液の珪素濃度を算出することができる。
The measuring
また、一般的に液体の温度が高ければ高いほど当該液体に含まれる気泡が多くなるが、測定装置100は、燐酸溶液を5℃〜50℃の範囲までに冷却してから希釈後燐酸溶液中の単位量当たりの微粒子数を計測する。従って、測定装置100は、液中微粒子計測器22で微粒子であると誤計測される虞がある、超純水の気化による気泡を減少させることができ、より精度高く燐酸溶液を含む液体の微粒子数を計測することができる。
In general, the higher the temperature of the liquid, the more bubbles are contained in the liquid. However, the measuring
また、測定装置100は、希釈前燐酸溶液の単位量当たりの微粒子数が液中微粒子計測器22の計測可能上限数を超えていても、超純水で燐酸溶液を希釈することにより、希釈後燐酸溶液の単位量当たりの微粒子数を計測可能な値にまで減少させることができる。
In addition, the measuring
また、測定装置100は、希釈後燐酸溶液をスターラ17で撹拌するため、測定槽15内の液体にシロキサンの微粒子がより均一に含まれるようにすることができ、微粒子数の計測のバラつきを抑えることができる。
Moreover, since the measuring
ただし、ステップS1及びステップS3は、本実施形態において必須の処理ではない。すなわち、測定装置100は、超純水で燐酸溶液を希釈せず、撹拌せずに微粒子数を計測してもよい。この場合、サンプリングライン2が液中微粒子計測器22に直接的に接続される態様であっても構わない。
However, step S1 and step S3 are not essential processes in the present embodiment. That is, the measuring
また、測定装置100は、ステップS2において熱交換器3で冷却していない燐酸溶液を測定槽15に供給してもよい。ただし、希釈前燐酸溶液の微粒子数が少ないことによって液中微粒子計測器22で微粒子数を十分に計測できない場合、測定装置100は、希釈前燐酸溶液を熱交換器3で冷却してシロキサンを微粒子の状態で析出させることによって、微粒子数を増加させることが望ましい。
Moreover, the measuring
図3に示すように、制御部30の動作の変形例は、ステップS4以降が図2のフローチャートに示す動作と異なる。
As shown in FIG. 3, the modified example of the operation of the
制御部30は、測定槽15内の希釈後燐酸溶液の単位量当たりの微粒子数n1が計測されると(S4)、弗素化合物の測定槽15への供給処理を行い(S41)、測定槽15内の液体を撹拌させた(S42)後に、再度、測定槽15内の燐酸溶液を含む液体の単位量当たりの微粒子数n2を液中微粒子計測器22に計測させる(S43)。そして、制御部30は、微粒子数の変化量diff(微粒子数n1−微粒子数n2)に基づいて珪素濃度dを算出する(S50)。
When the number n1 of fine particles per unit amount of the diluted phosphoric acid solution in the
例えば弗化水素酸(HF)を燐酸溶液に添加すると、弗化水素酸は、以下の式によって表される化学反応を発生させる。 For example, when hydrofluoric acid (HF) is added to a phosphoric acid solution, hydrofluoric acid generates a chemical reaction represented by the following formula.
SinOn−1(OH)2n+2+6nHF → nH2SiF6+(3n+1)H2O
すなわち、シロキサン(Si2O1(OH)4)は、ヘキサフルオロ珪酸(H2SiF6)に変化する。ただし、液中のシロキサンは、全てがヘキサフルオロ珪酸に変化せず、一部がヘキサフルオロ珪酸に変化する。
Si n O n-1 (OH) 2n + 2 + 6nHF → nH 2 SiF 6 + (3n + 1) H 2 O
That is, siloxane (Si 2 O 1 (OH) 4 ) is changed to hexafluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ). However, all of the siloxane in the liquid does not change to hexafluorosilicic acid, and part thereof changes to hexafluorosilicic acid.
ヘキサフルオロ珪酸は、燐酸溶液に対して溶解性を有するため、微粒子を形成しない。従って、シロキサンを含む燐酸溶液に弗化水素酸を添加すると、液中の単位量当たりの微粒子数は、微粒子を形成するシロキサンが減少するため、減少する。弗化水素酸添加前後における液体の単位量当たりの微粒子数の変化量diffは、ヘキサフルオロ珪酸の生成量が多ければ多いほど、多くなる。変化量diffは、ヘキサフルオロ珪酸の生成量が燐酸溶液の珪素濃度が高ければ高いほど多くなるため、珪素濃度が高ければ高いほど、多くなる。 Since hexafluorosilicic acid is soluble in a phosphoric acid solution, it does not form fine particles. Therefore, when hydrofluoric acid is added to a phosphoric acid solution containing siloxane, the number of fine particles per unit amount in the liquid is reduced because siloxane forming the fine particles is reduced. The amount of change diff of the number of fine particles per unit amount of liquid before and after the addition of hydrofluoric acid increases as the amount of hexafluorosilicic acid produced increases. The amount of change diff increases as the amount of hexafluorosilicic acid produced increases as the silicon concentration of the phosphoric acid solution increases. Therefore, the amount of change diff increases as the silicon concentration increases.
本願発明者は、変化量diffが希釈前燐酸溶液の珪素濃度dと所定の関係を有することを見出した。この関係は、以下の式によって表すことができる。 The inventor of the present application has found that the amount of change diff has a predetermined relationship with the silicon concentration d of the phosphoric acid solution before dilution. This relationship can be expressed by the following equation.
d=a2×ln(diff+c2)+b2
すなわち、珪素濃度dと、所定量c2オフセットさせた変化量diffの自然対数とは、傾きa2と切片b2とによる一次比例の関係を有する。
d = a 2 × ln (diff + c 2 ) + b 2
That is, the silicon concentration d and the natural logarithm of the change amount diff offset by the predetermined amount c 2 have a linear proportional relationship between the slope a 2 and the intercept b 2 .
制御部30は、記憶部31が傾きa2及び切片b2を予め記憶しているため、ステップS50において、変化量diffから珪素濃度dを求めることができる。
Since the
測定装置100は、制御部30の動作の変形例においても、従来技術のように四弗化珪素ガスを発生させる必要がなく、かつイオン強度調整剤を用いて燐酸溶液の酸性度を調整する必要もなく、変化量diffの自然対数に基づいて珪素濃度を算出することができる。
In the modified example of the operation of the
また、制御部30の動作の変形例では、燐酸溶液に不純物が多く含まれ、不純物が微粒子として液中微粒子計測器22によって計測されてしまう場合でも、測定装置100は、弗素化合物の添加によってシロキサンからなる微粒子が減少することを利用して珪素濃度を算出する。従って、測定装置100は、不純物が多く含まれる燐酸溶液に対しても、不純物の微粒子数に影響を受けずに燐酸溶液の珪素濃度を測定することができる。
Further, in the modified example of the operation of the
同様に、制御部30の動作の変形例では、測定装置100は、燐酸溶液が微小な気泡を含み、かつ微小な気泡が微粒子として誤計測されてしまう場合でも、弗素化合物により変化しない微小な気泡に影響されずに珪素濃度を測定することができる。
Similarly, in a modified example of the operation of the
また、弗素化合物は、弗化水素酸に限らず、弗化水素酸、弗化水素カリウム、弗化水素アンモニウム、弗化アンモニウム、弗化水素ナトリウムからなる群から選択される1以上の化合物であってもよい。弗素化合物としてこれら化合物を燐酸溶液に添加すると、シロキサンは、化学変化によって、ヘキサフルオロ珪酸(弗化水素酸)、珪弗化カリウム(弗化水素カリウム)、珪弗化アンモニウム(弗化アンモニウム)、珪弗化ナトリウム(弗化水素ナトリウム)、及びこれらの水和物のいずれかになる。いずれの水和物も燐酸溶液に対して溶解性を有する。ただし、括弧内の物質名は、添加した弗素化合物を示す。ただし、弗化水素酸は、半導体用エッチング処理装置200が用いられる半導体工場で利用可能であることが多く、好適に使用される。
The fluorine compound is not limited to hydrofluoric acid, but may be one or more compounds selected from the group consisting of hydrofluoric acid, potassium hydrogen fluoride, ammonium hydrogen fluoride, ammonium fluoride, and sodium hydrogen fluoride. May be. When these compounds are added to the phosphoric acid solution as fluorine compounds, the siloxane is converted into hexafluorosilicic acid (hydrofluoric acid), potassium silicofluoride (potassium hydrofluoride), ammonium silicofluoride (ammonium fluoride), by chemical change. It becomes sodium silicofluoride (sodium hydrogen fluoride) or any of these hydrates. Both hydrates are soluble in phosphoric acid solution. However, the substance name in parentheses indicates the added fluorine compound. However, hydrofluoric acid is often available in a semiconductor factory where the
なお、正確には、測定槽15内の液体の微粒子数は、シロキサンが変化することによって減少するのみならず、供給された弗素化合物に含まれる微粒子数によって増加する。しかし、供給された弗素化合物に含まれる微粒子数は、シロキサンの化学変化による微粒子数の変化量に比べて無視できるほど小さい。ただし、シロキサンの化学変化に応じた微粒子数の変化量のみを計測するために、純度がより高い(微粒子が少ない)弗素化合物を測定槽15へ供給することが望ましい。
To be precise, the number of fine particles of the liquid in the
希釈前燐酸溶液の珪素濃度dと、希釈後燐酸溶液の単位量当たりの微粒子数nの自然対数ln(n)とが、一次比例の関係を有する例として、実施例を用いて説明する。以下、希釈前燐酸溶液の珪素濃度dを単に珪素濃度dと称し、希釈後燐酸溶液の単位量当たりの微粒子数nを単に微粒子数nと称し、微粒子数nの自然対数ln(n)を単に自然対数ln(n)と称す。 An example will be described as an example in which the silicon concentration d of the phosphoric acid solution before dilution and the natural logarithm ln (n) of the number n of fine particles per unit amount of the phosphoric acid solution after dilution have a linear proportional relationship. Hereinafter, the silicon concentration d of the phosphoric acid solution before dilution is simply referred to as the silicon concentration d, the number n of fine particles per unit amount of the phosphoric acid solution after dilution is simply referred to as the number n of fine particles, and the natural logarithm ln (n) of the number n of fine particles is simply referred to as “n”. It is called the natural logarithm ln (n).
(実施例1)
5種類の85wt%の燐酸溶液であって、各珪素濃度dが既知である燐酸溶液を類用いた。それぞれの珪素濃度dは、0ppm、8ppm、19ppm、36ppm、及び63ppmである。
Example 1
Five types of 85 wt% phosphoric acid solutions, each having a known silicon concentration d, were used. The respective silicon concentrations d are 0 ppm, 8 ppm, 19 ppm, 36 ppm, and 63 ppm.
測定装置100は、超純水を測定槽15に500mlだけ供給し(S1)、燐酸溶液を5mlだけ測定槽15に供給した(S2)。そして、測定装置100は、60秒間だけ測定槽15内の希釈後燐酸溶液を撹拌し(S3)、液中微粒子計測器22(リオン社製 KL−28BF)で微粒子数n1を計測した。計測対象とする微粒子は、粒径0.2μm以上のものとした。これにより、計測された微粒子数n1と、既知の珪素濃度dとの5組を表1に示す。
The measuring
図4に示すように、微粒子数n1を横軸とし、珪素濃度dを縦軸としたグラフでは、表1に示す5点は対数曲線に沿っている。 As shown in FIG. 4, in the graph with the number of fine particles n1 as the horizontal axis and the silicon concentration d as the vertical axis, the five points shown in Table 1 are along a logarithmic curve.
図4に示す対数曲線は、例えば、最小二乗法によって求められる。測定装置100は、この対数曲線を用いることにより、珪素濃度dxが未知である燐酸溶液について、当該燐酸溶液を超純水で希釈した液体の単位量当たりの微粒子数を計測することによって、当該燐酸溶液の珪素濃度dxを算出することができる。
The logarithmic curve shown in FIG. 4 is obtained by, for example, the least square method. The measuring
図4に示す珪素濃度dと微粒子数n1との関係は、対数曲線に示されるため、表2に示すように、珪素濃度dと、微粒子数n1の自然対数と、の関係に変換可能である。表2は、表1に示す微粒子数n1を自然対数ln(n1)に代えたものである。 Since the relationship between the silicon concentration d and the number of fine particles n1 shown in FIG. 4 is shown in a logarithmic curve, it can be converted into the relationship between the silicon concentration d and the natural logarithm of the number of fine particles n1, as shown in Table 2. . Table 2 is obtained by replacing the number of fine particles n1 shown in Table 1 with a natural logarithm ln (n1).
この表2に示す5点をグラフで示すと、図5に示すように、珪素濃度d1と自然対数(ln(n1)とからなる5点は、直線に沿っている。この直線は、以下の式によって表される。 When the five points shown in Table 2 are shown in a graph, as shown in FIG. 5, the five points consisting of the silicon concentration d1 and the natural logarithm (ln (n1)) are along a straight line. Represented by an expression.
d=15.9×ln(n1)−107.92
測定装置100は、この式を用いることにより、珪素濃度dxが未知である燐酸溶液について、当該燐酸溶液を超純水で希釈した液体の単位量当たりの微粒子数を計測することによって、当該燐酸溶液の珪素濃度dxを算出することができる。
d = 15.9 × ln (n1) −107.92
By using this equation, the measuring
(実施例2)
この実施例では、測定装置100は、燐酸溶液を測定槽15に供給した(S2)後に、50wt%の弗化水素酸を5mlだけ測定槽15に供給し(S41)、20秒間だけ撹拌(S42)した後に再び液中の単位量当たりの微粒子数n2を計測した(S43)。ステップS1では、測定装置100は、超純水を200mlだけ測定槽15に供給している。その他の条件は、実施例1の条件と同じである。これにより、求められた既知の珪素濃度dと、弗化水素酸添加前の液体の単位量当たりの微粒子数n1と、弗化水素酸添加後の液体の単位量当たりの微粒子数n2と、弗化水素酸添加前後における液体の単位量当たりの微粒子数の変化量diffとの関係を表3に示す。
(Example 2)
In this embodiment, after supplying the phosphoric acid solution to the measuring tank 15 (S2), the measuring
図6に示すように、変化量diffを横軸とし、珪素濃度dを縦軸としたグラフでは、表3に示す5点は対数曲線に沿っている。なお、0ppmと8ppmの珪素濃度の燐酸溶液を用いた例では、変化量diffが負の値となっている。すなわち、0ppmと8ppmの珪素濃度の燐酸溶液を用いた例では、微粒子数は、供給された弗化水素酸に含まれる微粒子によって増加している。 As shown in FIG. 6, in the graph with the amount of change diff as the horizontal axis and the silicon concentration d as the vertical axis, the five points shown in Table 3 are along a logarithmic curve. In the example using phosphoric acid solutions having silicon concentrations of 0 ppm and 8 ppm, the amount of change diff is a negative value. That is, in the example using the phosphoric acid solution having silicon concentrations of 0 ppm and 8 ppm, the number of fine particles is increased by the fine particles contained in the supplied hydrofluoric acid.
表4は、300(個/ml)だけオフセットさせた変化量diffの自然対数(ln(diff+300))と、珪素濃度dとの関係を示している。この表4に示す5点をグラフで示すと、図7に示すように、当該自然対数及び珪素濃度dからなる5点は直線に沿っている。未知の珪素濃度dxは、この直線が以下の式によって表されるため、300だけオフセットされた変化量diffの自然対数に基づいて算出される。 Table 4 shows the relationship between the natural logarithm (ln (diff + 300)) of the amount of change diff offset by 300 (pieces / ml) and the silicon concentration d. When the five points shown in Table 4 are shown in a graph, as shown in FIG. 7, the five points composed of the natural logarithm and the silicon concentration d are along a straight line. The unknown silicon concentration dx is calculated based on the natural logarithm of the change amount diff offset by 300 because this straight line is expressed by the following equation.
dx=9.46×ln(diff+300)−41.95
なお、50wt%の弗化水素酸は、5mlに限らず、超純水で希釈した燐酸溶液に対して1〜15%の体積量比となる液量であればよい。また、燐酸溶液に添加する弗化水素酸は、50wt%のものに限らない。
dx = 9.46 × ln (diff + 300) −41.95
The amount of hydrofluoric acid of 50 wt% is not limited to 5 ml, but may be a liquid amount that provides a volume ratio of 1 to 15% with respect to the phosphoric acid solution diluted with ultrapure water. The hydrofluoric acid added to the phosphoric acid solution is not limited to 50 wt%.
(実施例3)
この実施例では、希釈前燐酸溶液の珪素濃度及び希釈前燐酸溶液の不純物含有量が異なる点、並びに、計測対象となる微粒子の粒径が0.5μm以上である点において実施例2と相違する。その他の条件は、実施例2の条件と同じである。
(Example 3)
This example differs from Example 2 in that the silicon concentration of the undiluted phosphoric acid solution and the impurity content of the undiluted phosphoric acid solution are different, and that the particle size of the fine particles to be measured is 0.5 μm or more. . Other conditions are the same as those of the second embodiment.
表5に示すように、85wt%の燐酸溶液は、珪素濃度dがそれぞれ0ppm、14ppm、24ppm、55ppm、及び70ppmである。これら燐酸溶液は、エッチング処理部101で循環使用されたことにより、実施例2の各燐酸溶液に比べて不純物が多く含まれている。特に、珪素濃度24ppmの燐酸溶液は、不純物が多く含まれているため、微粒子数が他の燐酸溶液の微粒子数より極多くなっている。
As shown in Table 5, the 85 wt% phosphoric acid solution has silicon concentrations d of 0 ppm, 14 ppm, 24 ppm, 55 ppm, and 70 ppm, respectively. Since these phosphoric acid solutions are circulated and used in the
図8に示すように、表5に示す変化量diff及び珪素濃度dからなる5点は、対数曲線に沿っている。 As shown in FIG. 8, the five points including the change amount diff and the silicon concentration d shown in Table 5 are along a logarithmic curve.
表6は、15(個/ml)だけオフセットさせた変化量diffの自然対数と珪素濃度dとの5組を示すものである。 Table 6 shows five sets of the natural logarithm of the amount of change diff offset by 15 (pieces / ml) and the silicon concentration d.
図9に示すように、表6に示す5点は、以下の式に示す一次関数に沿っている。従って、未知の珪素濃度dxは、15だけオフセットされた変化量diffの自然対数に基づいて算出される。 As shown in FIG. 9, the five points shown in Table 6 are along a linear function shown in the following equation. Therefore, the unknown silicon concentration dx is calculated based on the natural logarithm of the change amount diff offset by 15.
dx=23.32.46×ln(diff+15)−61.40
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
dx = 23.32.46 × ln (diff + 15) −61.40
The above description of the embodiment is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
1…流路
2…サンプリングライン
3…熱交換器
4…エッチング液受入タンク
5…排気ライン
6…レベルセンサ
7…温度センサ
8…廃液ライン
9…エッチング液供給ライン
10…パージ用窒素供給ライン
11…レベルセンサ
12…弗素化合物供給ライン
13…パージ用窒素供給ライン
14…レベルセンサ
15…測定槽
16…レベルセンサ
17…スターラ
18…撹拌子
19…超純水供給ライン
20…廃液ライン
21…微粒子計測送液ライン
22…液中微粒子計測器
23…ポンプ
24…流量計
25…廃液ライン
100…測定装置
101…エッチング処理部
200…半導体用エッチング処理装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記燐酸溶液を含む液体に光を照射し、散乱した光の強さを求めることで前記液体の単位量当たりの微粒子数を計測する計測器と、
前記燐酸溶液の一部を前記計測器に供給する第1供給流路と、
前記計測器が計測した前記微粒子数の自然対数に基づいて前記珪素濃度を算出する算出部と、
を備える珪素濃度測定装置。 A silicon concentration measuring device for measuring a silicon concentration of a phosphoric acid solution used in circulation for etching a semiconductor,
A measuring instrument that measures the number of fine particles per unit amount of the liquid by irradiating the liquid containing the phosphoric acid solution with light and determining the intensity of the scattered light ;
A first supply channel for supplying a part of the phosphoric acid solution to the measuring instrument;
A calculation unit that calculates the silicon concentration based on a natural logarithm of the number of fine particles measured by the measuring instrument;
A silicon concentration measuring device.
弗素化合物を前記測定槽に供給する第2供給流路と、
を備え、
前記計測器は、前記測定槽に前記液体のみが供給される状態で第1微粒子数を計測し、前記測定槽に前記液体及び前記弗素化合物が供給される状態で第2微粒子数を計測し、
前記算出部は、前記第1微粒子数と前記第2微粒子数との変化量の自然対数、に基づいて前記珪素濃度を算出する、
請求項1に記載の珪素濃度測定装置。 A measuring tank provided in the middle of the first supply flow path and storing the liquid;
A second supply channel for supplying a fluorine compound to the measurement tank;
With
The measuring instrument measures the number of first particles in a state where only the liquid is supplied to the measurement tank , and measures the number of second particles in a state where the liquid and the fluorine compound are supplied to the measurement tank ;
The calculation unit calculates the silicon concentration based on a natural logarithm of the amount of change between the number of first particles and the number of second particles.
The silicon concentration measuring apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の珪素濃度測定装置。 The fluorine compound is one or more compounds selected from hydrofluoric acid, potassium hydrogen fluoride, ammonium hydrogen fluoride, ammonium fluoride, and sodium hydrogen fluoride.
The silicon concentration measuring apparatus according to claim 2.
前記測定槽に貯留される前記液体を撹拌する撹拌機構と、
を備える請求項2又は請求項3に記載の珪素濃度測定装置。 A third supply channel for supplying ultrapure water to the measurement tank;
An agitation mechanism for agitating the liquid stored in the measurement tank;
A silicon concentration measuring apparatus according to claim 2 or 3, comprising:
を備える請求項4に記載の珪素濃度測定装置。 A cooling mechanism provided in the middle of the first supply flow path for cooling the liquid;
A silicon concentration measuring apparatus according to claim 4, comprising:
前記燐酸溶液を循環使用して半導体ワークの薄膜に対して前記エッチング処理を行うエッチング処理部と、
を備える半導体用エッチング処理装置。 A silicon concentration measuring device according to any one of claims 1 to 5,
An etching processing unit for performing the etching process on the thin film of the semiconductor workpiece by using the phosphoric acid solution in circulation;
An etching processing apparatus for a semiconductor comprising:
前記燐酸溶液の一部を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップで抽出された燐酸溶液を含む液体に光を照射し、散乱した光の強さを求めることで前記液体の単位量当たりの微粒子数を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された前記微粒子数の自然対数に基づいて前記珪素濃度を算出する算出ステップと、
を有する珪素濃度測定方法。 A silicon concentration measurement method for measuring the silicon concentration of a phosphoric acid solution used in circulation for etching a semiconductor,
An extraction step of extracting a portion of the phosphoric acid solution;
A measurement step of measuring the number of fine particles per unit amount of the liquid by irradiating the liquid containing the phosphoric acid solution extracted in the extraction step with light, and determining the intensity of the scattered light ;
A calculation step of calculating the silicon concentration based on the natural logarithm of the number of fine particles measured in the measurement step;
A method for measuring silicon concentration.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014166651A JP6412734B2 (en) | 2014-08-19 | 2014-08-19 | Silicon concentration measuring apparatus, semiconductor etching apparatus, and silicon concentration measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014166651A JP6412734B2 (en) | 2014-08-19 | 2014-08-19 | Silicon concentration measuring apparatus, semiconductor etching apparatus, and silicon concentration measuring method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016046265A JP2016046265A (en) | 2016-04-04 |
JP6412734B2 true JP6412734B2 (en) | 2018-10-24 |
Family
ID=55636595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014166651A Active JP6412734B2 (en) | 2014-08-19 | 2014-08-19 | Silicon concentration measuring apparatus, semiconductor etching apparatus, and silicon concentration measuring method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6412734B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108695201B (en) | 2017-03-30 | 2023-08-08 | 东京毅力科创株式会社 | Weighing apparatus and method, substrate liquid processing apparatus and method, and storage medium |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09275091A (en) * | 1996-04-03 | 1997-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | Etching device of semiconductor nitride film |
US6399517B2 (en) * | 1999-03-30 | 2002-06-04 | Tokyo Electron Limited | Etching method and etching apparatus |
JP2009058306A (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Kurabo Ind Ltd | Method and device for measuring dissolved inorganic material concentration in liquid, and etching liquid regeneration system with the same device |
JP5165635B2 (en) * | 2009-05-01 | 2013-03-21 | 倉敷紡績株式会社 | Etch solution regeneration system |
JP5752530B2 (en) * | 2011-08-31 | 2015-07-22 | 倉敷紡績株式会社 | Substrate processing equipment |
JP6087063B2 (en) * | 2012-05-01 | 2017-03-01 | 東京エレクトロン株式会社 | Etching method, etching apparatus and storage medium |
-
2014
- 2014-08-19 JP JP2014166651A patent/JP6412734B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016046265A (en) | 2016-04-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6189380B2 (en) | Analysis of silicon concentration in etchant solution | |
EP1724824A3 (en) | Equipment and method for measuring silicon concentration in phosphoric acid solution | |
JP2016032029A (en) | Substrate processing device and substrate processing method | |
JP6412734B2 (en) | Silicon concentration measuring apparatus, semiconductor etching apparatus, and silicon concentration measuring method | |
JP2013041923A (en) | Device for measuring silicon concentration in phosphate solution, and measuring method therefor | |
Bigman et al. | Monitoring of chemicals and water | |
US9274079B2 (en) | Etchant product analysis in alkaline etchant solutions | |
JP6383254B2 (en) | Processing apparatus and processing method | |
JPH05102122A (en) | Etching method | |
US20160018358A1 (en) | Analysis of silicon concentration in phosphoric acid etchant solutions | |
US20070204789A1 (en) | Method For Evaluating Crystal Defects Of Silicon Wafer | |
JP2008182201A (en) | Silicon etching method | |
TW202020441A (en) | Methods and apparatuses for selective monitoring of multiple silicon compounds in etchant solutions | |
WO2018179503A1 (en) | Method and apparatus for supplying water of specified concentration | |
US20090229995A1 (en) | Analysis of fluoride at low concentrations in acidic processing solutions | |
WO2020166676A1 (en) | Semiconductor wafer treatment liquid containing hypochlorite ions and ph buffer | |
JP6265289B1 (en) | Oxidant concentration measuring device and oxidant concentration measuring method | |
US10008426B2 (en) | Etching method and etchant | |
JP2006352097A (en) | Apparatus and method for measuring silicon concentration in phosphoric acid solution | |
KR20220136262A (en) | Semiconductor treatment liquid | |
JP7186116B2 (en) | Etching solution and etching method | |
US9658203B2 (en) | Metal collection solution and method of analyzing substrate contamination | |
JP5254672B2 (en) | Chemical supply method and chemical supply device | |
JP2008216178A (en) | Analytic method of hydrofluoric acid in aqueous solution containing hydrofluoric acid and silicon compound | |
Kashkoush et al. | In-Situ Chemical Concentration control cor Wafer Wet Cleaning |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170718 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180703 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180629 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180903 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180911 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181001 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6412734 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |