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JPH05346402A - Si concentration monitor in chemical solution - Google Patents

Si concentration monitor in chemical solution

Info

Publication number
JPH05346402A
JPH05346402A JP15483292A JP15483292A JPH05346402A JP H05346402 A JPH05346402 A JP H05346402A JP 15483292 A JP15483292 A JP 15483292A JP 15483292 A JP15483292 A JP 15483292A JP H05346402 A JPH05346402 A JP H05346402A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
concentration
solution
mixing
mixed
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.)
Pending
Application number
JP15483292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Hagimae
広明 萩前
Megumi Hamano
恵 浜野
Mitsuyoshi Otake
光義 大竹
Masahiro Watanabe
正博 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP15483292A priority Critical patent/JPH05346402A/en
Publication of JPH05346402A publication Critical patent/JPH05346402A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハのエッチング液(HF)中の微
量Siを精度良く迅速に測定してエッチングレートを一
定に保ちながら安定した酸化膜除去を行うことのできる
薬液中のSi濃度モニタ装置を提供する 【構成】 エッチング液とキャリア(純水)を交互にサ
ンプリングして送出し、これに第1の反応液(モリブデ
ン酸アンモニウムとホウ酸の混合液)を混合して80℃
以下に加熱し、その発色を吸光度測定手段により測定す
る。また、上記処理液中のSi濃度をモニタして新しい
処理液を補給し、これを循環混合する。また、上記混合
液に第2の反応液(4−アミノ3−ヒドロキシナフタレ
ンスルホン酸と亜硫酸ナトリュウムの混合液)を混合加
熱してSi濃度を高感度に測定する。
(57) [Summary] [Purpose] Si in a chemical solution capable of stable oxide film removal while maintaining a constant etching rate by accurately and quickly measuring a small amount of Si in an etching solution (HF) for semiconductor wafers. PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a concentration monitoring device [Configuration] An etching solution and a carrier (pure water) are alternately sampled and sent out, and a first reaction solution (a mixed solution of ammonium molybdate and boric acid) is mixed thereinto at 80 ° C.
It is heated to the following and the color development is measured by an absorbance measuring means. Further, the Si concentration in the treatment liquid is monitored, a new treatment liquid is replenished, and this is circulated and mixed. Further, the second reaction liquid (a mixed liquid of 4-amino-3-hydroxynaphthalenesulfonic acid and sodium sulfite) is mixed and heated with the mixed liquid to measure the Si concentration with high sensitivity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ウェット処理により液
中に溶け出したSiの分析方法に係り、とくにSi酸化
物をHF薬液によりエッチングする工程における薬液中
のSi濃度モニタ方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for analyzing Si dissolved in a liquid by a wet process, and more particularly to a method and an apparatus for monitoring Si concentration in a chemical solution in a step of etching Si oxide with a HF chemical solution.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体ウエハのウェットによるエ
ッチング処理においてはエッチング液の状態を簡単にモ
ニタする方法が無かったため、ダミ−のSiウェハのエ
ッチレ−トからその液の寿命を推定して経験的に処理枚
数を決めるようにしていた。JIS K−0101−1
986の工業用水試験方法には上記Siの測定方法が記
載されている。上記Siの測定方法には、(1)モリブ
デンイエロー法と(2)モリブデンブルー法とがあり、
微量分析にはモリブデンブルー法が用いられる。
2. Description of the Related Art In the conventional wet etching process for semiconductor wafers, there is no method for easily monitoring the state of the etching solution. Therefore, it is empirical to estimate the life of the etching solution from the dummy Si wafer etch rate. I decided to decide the number of sheets to process. JIS K-0101-1
The industrial water test method of 986 describes the method for measuring Si. There are (1) molybdenum yellow method and (2) molybdenum blue method as the above Si measuring methods,
The molybdenum blue method is used for microanalysis.

【0003】モリブデンイエロー法においては、Siと
モリブデン酸アンモニウムとの反応により生成されるヘ
テロポリ化合物に基づく黄色吸光度を測定してSi濃度
を分析する。また、モリブデンブルー法では上記ヘテロ
ポリ化合物を更に4−アミノ3−ヒドロキシナフタレン
スルホン酸で還元しその青色吸光度を測定してSi濃度
を分析する。
In the molybdenum yellow method, the Si concentration is analyzed by measuring the yellow absorbance based on the heteropoly compound produced by the reaction between Si and ammonium molybdate. In the molybdenum blue method, the heteropoly compound is further reduced with 4-amino-3-hydroxynaphthalene sulfonic acid and the blue absorbance thereof is measured to analyze the Si concentration.

【0004】また、特開昭63−226932号公報に
は、半導体のウエット処理用薬液中に溶解した被エッチ
ング材の濃度変化を発光分析によりモニタリングするこ
とが開示されている。また、特開昭64−68483号
公報には、分光光度計が検知するエッチング液の吸収ス
ペクトル波長の吸光度をパソコンに記憶させた既存デ−
タと比較してエッチング液の疲労度を検知し、その結果
の基づいて加工対象物の搬送速度を設定し、さらにエッ
チング液のエッチング能力を一定に保つように新液を補
充することが開示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-226932 discloses monitoring the change in the concentration of the material to be etched dissolved in the chemical liquid for wet processing of semiconductors by optical emission analysis. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 64-68483 discloses an existing data storage system in which the absorbance of the absorption spectrum wavelength of the etching solution detected by a spectrophotometer is stored in a personal computer.
It is disclosed that the fatigue level of the etching solution is detected in comparison with that of the etching solution, the conveyance speed of the processing object is set based on the result, and a new solution is replenished so as to keep the etching ability of the etching solution constant. ing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記湿式分析は人手に
より操作されるので非常に時間が掛ることが問題であっ
た。例えば、半導体ウエハのエッチング処理においては
サンプリングしたエッチング液をその都度毎に分析装置
まで運搬して分析していたので、リアルタイムでエッチ
ング液の状態を把握することができず、時間がかかるう
え、数時間以上前のエッチング液の状態を経験に基づい
て推定する他がなかった。
The above-mentioned wet analysis has a problem that it takes much time because it is manually operated. For example, in the etching process of semiconductor wafers, the sampled etchant was transported to the analyzer for analysis each time, so it was not possible to grasp the state of the etchant in real time, and it took time and several There was no choice but to estimate empirically the state of the etching solution before the lapse of time.

【0006】分析化学Vol.38,419(198
9)にはボイラー等の工業用水中の微量Siをモニタす
ることを目的としてSiを連続、自動的に分析する方法
が記載されているが、HF等のエッチング液中の微量の
Si濃度は測定できないうえ、Siウェハ処理等に伴う
エッチング液の急激な濃度変化に追従できないという問
題があった。本発明の目的は、上記HF薬液中の微量S
iを精度良く迅速に測定でき、さらに、半導体表面のS
i酸化膜除去によりHF薬液中に溶け出したSi量の濃
度より薬液の疲労度を求めて、常にエッチングレートを
一定に保ちながら安定した酸化膜除去を行うる薬液中の
Si濃度モニタ装置を提供することにある。
Analytical Chemistry Vol. 38,419 (198
9) describes a method for continuous and automatic analysis of Si for the purpose of monitoring a small amount of Si in industrial water such as a boiler. However, a minute amount of Si concentration in an etching solution such as HF can be measured. In addition, there is a problem in that it cannot follow a rapid change in the concentration of the etching solution due to the processing of the Si wafer and the like. The object of the present invention is to trace S in the above HF drug solution.
i can be measured accurately and quickly, and S
Provided is a device for monitoring the Si concentration in a chemical solution, in which the degree of fatigue of the chemical solution is obtained from the concentration of the amount of Si dissolved in the HF chemical solution by removing the i oxide film, and the oxide film is stably removed while always maintaining a constant etching rate. To do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、ウエハ処理液とキャリア(純水)の所定量を交互に
サンプリングして送出し、これに第1の反応液(モリブ
デン酸アンモニウムとホウ酸の混合液)を混合して80
℃以下に加熱し、その発色を吸光度測定手段により測定
するようにする。また、上記処理液中のSi濃度をモニ
タして新しい処理液を補給し、これを循環混合するよう
にする。
In order to solve the above problems, a predetermined amount of a wafer processing liquid and a carrier (pure water) is alternately sampled and sent out, and a first reaction liquid (ammonium molybdate and 80) by mixing a mixture of boric acid)
It is heated to a temperature of not higher than 0 ° C., and its color development is measured by an absorbance measuring means. Further, the Si concentration in the treatment liquid is monitored, a new treatment liquid is replenished, and this is circulated and mixed.

【0008】このため、所定量のHF液と純水よりなる
上記新しい処理液の収容槽と、上記新しい処理液を上記
処理液を収容する処理槽および/またはバッファ槽に所
定量づつ補給する制御手段と、上記処理液を処理槽とバ
ッファ槽を介して循環混合する手段とを設けるようにす
る。また、上記処理液、各補給液、キャリア、反応液、
および廃液等をそれぞれ収容する槽と、サンプリング手
段、第1の混合手段、加熱手段、処理液の補給、循環混
合手段等をキャスタ付きのラックに一体に収容して移動
可能にする。
Therefore, a control tank for supplying a predetermined amount of the new processing liquid containing a predetermined amount of HF liquid and pure water and a predetermined amount of the new processing liquid to the processing tank and / or the buffer tank for storing the processing liquid. Means and means for circulatingly mixing the treatment liquid through the treatment tank and the buffer tank are provided. Further, the processing liquid, each replenishing liquid, the carrier, the reaction liquid,
The tanks for storing the waste liquid and the like, the sampling means, the first mixing means, the heating means, the replenishment of the processing liquid, the circulation mixing means, and the like are integrally housed in a rack with casters so as to be movable.

【0009】また、上記混合液に第2の反応液(4−ア
ミノ3−ヒドロキシナフタレンスルホン酸と亜硫酸ナト
リュウムの混合液)を混合して加熱するようにする。ま
た、上記第1の混合手段の直前にて上記第2の反応液
を、モリブデン酸アンモニウムとホウ酸の混合液と塩酸
または硫酸とを混合して生成するようにする。
A second reaction liquid (a liquid mixture of 4-amino-3-hydroxynaphthalene sulfonic acid and sodium sulfite) is mixed with the above liquid mixture and heated. Immediately before the first mixing means, the second reaction solution is produced by mixing a mixed solution of ammonium molybdate and boric acid with hydrochloric acid or sulfuric acid.

【0010】[0010]

【作用】上記ウエハ処理液とキャリア(純水)を所定量
づつサンプリングすることにより、処理液を所定の濃度
に希釈する。第1の反応液内のホウ酸はモリブデン酸イ
エロー法における反応液(HF)内のフッ素成分をマス
クし、モリブデン酸アンモニウムがSiに反応する。ま
た、上記80℃以下の加熱により上記モリブデン酸アン
モニウムとSiの反応速度が速まる。
The wafer processing solution and the carrier (pure water) are sampled in predetermined amounts to dilute the processing solution to a predetermined concentration. Boric acid in the first reaction liquid masks the fluorine component in the reaction liquid (HF) in the molybdate yellow method, and ammonium molybdate reacts with Si. Further, the heating at 80 ° C. or lower accelerates the reaction rate of the ammonium molybdate and Si.

【0011】また、上記第2の反応液(4−アミノ3−
ヒドロキシナフタレンスルホン酸と亜硫酸ナトリュウム
の混合液)は上記第1の反応液内のヘテロポリ化合物に
反応したサンプルを還元し、モリブデンブル−法による
ppbレベルのSi濃度測定を可能にする。
Further, the second reaction liquid (4-amino 3-
The mixed solution of hydroxynaphthalenesulfonic acid and sodium sulfite) reduces the sample reacted with the heteropoly compound in the first reaction solution, and enables the Si concentration measurement at the ppb level by the molybdenum bull method.

【0012】また、純水中のSiを測定する場合におい
ては、サンプルが酸性でないため塩酸又は硫酸によりサ
ンプルのpH値を調整し、上記塩酸又は硫酸を上記加熱
反応の直前で第1の反応液と混合して過水分解を防止
し、上記モリブデン酸アンモニウムとSiを反応させ
る。また、上記処理液中のSi濃度モニタ部、新しい処
理液の補給、循環、混合手段等は、処理液の劣化を防止
して連続的なSi濃度測定を可能にし、上記キャスタ付
きのラックは上記各装置を一体に移動することを可能に
する。
In the case of measuring Si in pure water, since the sample is not acidic, the pH value of the sample is adjusted with hydrochloric acid or sulfuric acid, and the hydrochloric acid or sulfuric acid is added to the first reaction solution immediately before the heating reaction. And hydrogen peroxide to prevent decomposition and to react the ammonium molybdate with Si. Further, the Si concentration monitor in the treatment liquid, a replenishment, circulation, and mixing means of a new treatment liquid prevent deterioration of the treatment liquid to enable continuous Si concentration measurement, and the rack with casters is Allows the devices to be moved together.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明による薬液中のSi濃度測定装
置のブロック図である。処理槽内の処理液(HF)2は
ポンプ1により吸入され、切替えバルブ3のサンプルル
−プ4により一定量サンプリングされる。次に切り替え
バルブ3を切り替え、ポンプ5によりキャリア(水)6
を吸い込んで上記サンプルル−プ4内のサンプル液をミ
キサ7に押し出す。
1 is a block diagram of an apparatus for measuring Si concentration in a chemical solution according to the present invention. The processing liquid (HF) 2 in the processing tank is sucked by the pump 1 and is sampled by the sample loop 4 of the switching valve 3 in a fixed amount. Next, the switching valve 3 is switched, and the carrier (water) 6 is driven by the pump 5.
Is sucked in and the sample solution in the sample loop 4 is pushed out to the mixer 7.

【0014】また、ミキサ7にはポンプ8により反応液
(モリブデン酸アンモニウムとホウ酸の混合液)9が送
られる。脱気装置10はキャリア6と反応液9内に溶け
込んでいる気体成分による気泡を脱気する。ミキサ7に
より反応液9と混合されたサンプル液はオーブン11に
より加熱されて反応し、反応結果は検出器12により吸
光度測定される。
A reaction liquid (mixed liquid of ammonium molybdate and boric acid) 9 is sent to the mixer 7 by a pump 8. The deaerator 10 deaerates the bubbles due to the gas component dissolved in the carrier 6 and the reaction solution 9. The sample solution mixed with the reaction solution 9 by the mixer 7 is heated in the oven 11 to react, and the reaction result is measured by the detector 12 for absorbance.

【0015】ポンプ1がサンプリング液2をサンプリン
グル−プ4内にサンプリング中はポンプ5とミキサ−7
間は非連通状態にされ、分析時には切替えバルブ3が切
り替わりポンプ5とサンプリングル−プ4およびミキサ
−7間を連通状態にしてサンプリングル−プ4内のサン
プルをキャリア6によりミキサ−7に押し出す。
While the pump 1 is sampling the sampling liquid 2 in the sampling loop 4, the pump 5 and the mixer 7
Are not communicated with each other. During analysis, the switching valve 3 is switched so that the pump 5, the sampling loop 4 and the mixer 7 are in communication with each other, and the sample in the sampling loop 4 is pushed out to the mixer 7 by the carrier 6. ..

【0016】オ−ブン11は反応液9と混合されたサン
プル液を約80℃に加熱して反応を促進し、検出器12
は反応液の吸光度を例えば波長400nmにて測定す
る。データ処理装置13は上記吸光度値を標準試料の検
量線上に表示してSi濃度を見やすいようにする。
The oven 11 heats the sample solution mixed with the reaction solution 9 to about 80 ° C. to accelerate the reaction, and the detector 12
Measures the absorbance of the reaction solution at a wavelength of 400 nm, for example. The data processor 13 displays the absorbance value on the calibration curve of the standard sample so that the Si concentration can be easily seen.

【0017】図2は上記Si濃度モニタ装置の構成図で
ある。測定に必要な装置はキャスタ−付の専用ラック内
に一括して収納され、測定場所に応じて容易に移動でき
るようになっている。図2の装置は分析部20(FIA
部)と検出部21、液を供給するための薬液供給部2
2、データを処理するためのデータ処理部23等により
構成される。なお、ポンプ1、5,8や切替えバルブ
3、サンプルループ4、オーブン11などには目的に沿
う市販品を用いることができ、例えばこれらを都合良く
含むフローインジェクション装置(FIA)を用いるこ
とができる。
FIG. 2 is a block diagram of the Si concentration monitoring device. The equipment required for measurement is stored together in a dedicated rack with casters so that it can be easily moved depending on the measurement location. The apparatus of FIG. 2 has an analysis unit 20 (FIA
Part), the detection part 21, and the chemical liquid supply part 2 for supplying the liquid.
2. The data processing unit 23 for processing data is configured. It should be noted that the pumps 1, 5 and 8, the switching valve 3, the sample loop 4, the oven 11 and the like may be commercially available products according to the purpose, and for example, a flow injection device (FIA) that conveniently includes these may be used. ..

【0018】図3は上記本発明の装置により得られたS
i濃度測定結果の一例である。2分毎にHFを主成分と
する処理液2を200μlづつサンプリングし、これに
キャリア(純水)6を1:99(HF:純水)の割合で
混合し、さらに反応液(原子吸光用のSi標準試薬)9
を約0.8ppm混合して測定した。図3においては、
装置立ち上げ後の約20分間はオ−ブン11が安定しな
いためSi濃度が減少ぎみになるが、それ以後の4時間
の測定値バラツキは2%以内であった。
FIG. 3 shows the S obtained by the apparatus of the present invention.
It is an example of the result of i concentration measurement. 200 μl of the treatment liquid 2 containing HF as a main component is sampled every 2 minutes, and the carrier (pure water) 6 is mixed at a ratio of 1:99 (HF: pure water) to the reaction liquid (for atomic absorption). Si standard reagent) 9
Was mixed at about 0.8 ppm and measured. In FIG.
For about 20 minutes after the apparatus was started up, the oven 11 was not stable, and the Si concentration decreased, but the measured value variation for 4 hours thereafter was within 2%.

【0019】以上より、本発明装置は十分にサンプリン
グ液のSi濃度をリアルタイムで安定に測定することが
でき、また、サンプリング液の消費量が極めて微量であ
るためサンプリング液2を補充せずに連続リアルタイム
測定ができることがわかる。
As described above, the apparatus of the present invention can stably measure the Si concentration of the sampling liquid in real time and the consumption of the sampling liquid is extremely small, so that the sampling liquid 2 can be continuously supplied without being replenished. It turns out that real-time measurement is possible.

【0020】図4は上記処理液2にウェハを浸漬してS
i酸化膜をエッチングした際のウェハ処理枚数と処理液
2内のSi濃度との関係を示す図である。実線は処理槽
内の液をフィルタで濾過しながら循環した場合のSi濃
度であり、点線は循環濾過しない場合のSi濃度であ
る。これより循環濾過を行なわないとSi濃度はウェハ
処理枚数に直線的に比例して増加し、循環濾過を行うと
Si濃度の増加度が低くなり、さらに有る程度Si濃度
が増加すると処理液中に例えばコロイド状に成ったSi
成分が濾過されて除かれるのでSi濃度が飽和すること
がわかる。すなわち、処理液2を循環濾過すると処理液
中のSi成分を一定値以下に抑えることができる。
In FIG. 4, the wafer is dipped in the processing liquid 2 and S
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the number of wafers processed and the Si concentration in the processing liquid 2 when the i oxide film is etched. The solid line shows the Si concentration when the liquid in the treatment tank is circulated while being filtered by the filter, and the dotted line shows the Si concentration when the liquid is not circulated and filtered. If the circulating filtration is not performed, the Si concentration increases linearly in proportion to the number of wafers processed, and if the circulating filtration is performed, the degree of increase in the Si concentration decreases. For example, colloidal Si
It can be seen that the Si concentration saturates as the components are filtered out. That is, when the treatment liquid 2 is circulated and filtered, the Si component in the treatment liquid can be suppressed to a certain value or less.

【0021】図5は同様にしてウェハ処理枚数によるエ
ッチレ−ト変化を測定したデ−タである。循環濾過を行
なわない場合(点線)にはウェハ処理枚数が60〜80
枚に近づくとエッチレ−トは急激に低下しに直線的に比
例して増加し処理液が使えなくなるのに対し、循環濾過
を行えば処理液2を長時間使えることがわかる。以上よ
り本発明では図6に示すように、処理槽241内の処理
液をポンプ242によりフィルタ243を介して循環す
るようにする。
FIG. 5 shows data obtained by measuring the change in the etch rate depending on the number of processed wafers in the same manner. If circulation filtration is not performed (dotted line), the number of processed wafers is 60 to 80.
As the number of sheets approaches, the etch rate decreases sharply and linearly increases and the treatment solution cannot be used. On the other hand, if circulation filtration is performed, the treatment solution 2 can be used for a long time. As described above, in the present invention, as shown in FIG. 6, the processing liquid in the processing tank 241 is circulated through the filter 243 by the pump 242.

【0022】図6は本発明による処理液の自動管理シス
テムを含むSi濃度モニタ装置のブロック図である。処
理槽241からオ−バ−フロウした処理液はバッファ槽
244を介してポンプ242によりフィルタ243に送
られ処理槽241に戻される。モニタ部25は処理槽2
41内の処理液のSi濃度を監視し、Si濃度が予め設
定した値を超えると薬液供給部27に信号を送る。上記
信号に応じて薬液供給部27内の制御部271はHF槽
272から計量槽273にはかり取った所定量の50%
HF液を混合層274に送り、同時に一定量の純水を混
合層274に送ってその液位を液面計275により一定
に維持して新しい液を処理槽241に補給する。
FIG. 6 is a block diagram of a Si concentration monitoring device including an automatic management system of a processing liquid according to the present invention. The processing liquid that has flowed over from the processing tank 241 is sent to the filter 243 by the pump 242 via the buffer tank 244 and returned to the processing tank 241. The monitor unit 25 is the processing tank 2
The Si concentration of the treatment liquid in 41 is monitored, and when the Si concentration exceeds a preset value, a signal is sent to the chemical liquid supply unit 27. In response to the above signal, the control unit 271 in the chemical liquid supply unit 27 controls 50% of the predetermined amount taken from the HF tank 272 to the measuring tank 273.
The HF liquid is sent to the mixing layer 274, and at the same time, a fixed amount of pure water is sent to the mixing layer 274, and the liquid level is constantly maintained by the liquid level gauge 275 to supply a new liquid to the processing tank 241.

【0023】上記処理槽241とバッファ槽244を介
する処理液の循環濾過により混合層274に補給される
新しい液を良好に混合されるので図4、5に示したよう
な効果が得られる。また、モニタ部25は処理槽241
内のSi濃度が所定値を超えた場合に警報部26に信号
を送って作業者に異常を知らせる。また、寿命のきた処
理液を自動的に抜くようにしておく。
By circulating filtration of the treatment liquid through the treatment tank 241 and the buffer tank 244, the new liquid to be replenished in the mixing layer 274 is mixed well, so that the effects shown in FIGS. Further, the monitor unit 25 is a processing tank 241.
When the Si concentration therein exceeds a predetermined value, a signal is sent to the alarm unit 26 to notify the operator of the abnormality. In addition, the processing liquid that has reached the end of its life should be automatically drained.

【0024】図7は上記図6の装置により測定したSi
濃度(点線)を計算値(実線)と比較して示すデ−タで
あり、点線と実線がほぼ正確に一致しているので図6の
装置が理論通りに動作していることがわかる。なお、図
7は新しい処理液の補充を止めて測定したものであり、
また、計算値はウエハ面からエッチング除去されるSi
2膜の量より算出している。
FIG. 7 shows Si measured by the apparatus shown in FIG.
The data is shown by comparing the concentration (dotted line) with the calculated value (solid line). Since the dotted line and the solid line almost exactly coincide with each other, it can be seen that the device of FIG. 6 operates according to theory. In addition, FIG. 7 shows the measurement after stopping the replenishment of a new processing solution,
Also, the calculated value is Si which is removed by etching from the wafer surface.
It is calculated from the amount of O 2 film.

【0025】図8は1ppm以下の微量Siを測定する
ことができる本発明によるSi濃度測定装置実施例の構
成図である。図8においては図1の反応液9内のヘテロ
ポリ化合物に反応したサンプルを反応液(4−アミノ3
−ヒドロキシナフタレンスルホン酸と亜硫酸ナトリュウ
ムの混合液)15により還元し、モリブデンブル−法に
よりSi濃度をppbレベルで測定する。上記還元反応
処理方法はJIS K−0101−1986のモリブデ
ンブル−法と同じである。
FIG. 8 is a block diagram of an embodiment of a Si concentration measuring device according to the present invention capable of measuring a minute amount of Si of 1 ppm or less. In FIG. 8, the sample reacted with the heteropoly compound in the reaction solution 9 of FIG.
-A mixture of hydroxynaphthalene sulfonic acid and sodium sulfite) 15 is used for reduction, and the Si concentration is measured at the ppb level by the molybdenum bull method. The reduction reaction treatment method is the same as the molybdenum bull method of JIS K-0101-1986.

【0026】すなわち、オ−ブン11内の反応用コイル
の後にミキサ14を設けてポンプ16により反応液15
を供給し、反応用コイル17で反応させてモリブデンイ
エロ−法により検出器12にて吸光度測定する。図1の
装置ではこの時の測定波長は400nmであったがこの
場合は700nm近辺が好ましい。
That is, the mixer 14 is provided after the reaction coil in the oven 11, and the reaction liquid 15 is supplied by the pump 16.
Is supplied to react with the reaction coil 17, and the absorbance is measured by the detector 12 by the molybdenum yellow method. In the apparatus of FIG. 1, the measurement wavelength at this time was 400 nm, but in this case, a wavelength around 700 nm is preferable.

【0027】図9は上記図8の装置により測定したSi
濃度(点線)を計算値(実線)と比較して示すデ−タで
あり、点線と実線がほぼ正確に一致しているので図8の
装置が理論通りに動作することがわかる。なお、図9は
新しい処理液の補充を止めて手動で測定したものであ
り、また、計算値はウエハ面からエッチング除去される
SiO2膜の量より算出している。
FIG. 9 shows Si measured by the apparatus shown in FIG.
It is the data showing the concentration (dotted line) in comparison with the calculated value (solid line). Since the dotted line and the solid line almost exactly coincide with each other, it can be seen that the apparatus of FIG. 8 operates according to the theory. It should be noted that FIG. 9 is measured manually after stopping the replenishment of a new processing liquid, and the calculated value is calculated from the amount of the SiO 2 film etched and removed from the wafer surface.

【0028】図10、11はそれぞれ純水中のSi濃度
をモリブデンブル−法により測定する本発明のSi濃度
測定装置実施例の構成図である。純水中のSi濃度は例
えば純水製造装置や同監視装置等で問題にされる。Si
を含む純水はHF薬液のように酸性でないためモリブデ
ン酸アンモニウムがSiと反応しない。また、反応液9
にpH調整用の酸を加えると過水分解を起こしやすくな
るため、図10に示すように反応液と別に混合した方が
好ましい。即ち、図1と同様にミキサ7で反応液9とサ
ンプルと混合すると同時にポンプ19によ5り反応液
(塩酸又は硫酸)18を混合する。
10 and 11 are block diagrams of an embodiment of the Si concentration measuring apparatus of the present invention for measuring the Si concentration in pure water by the molybdenum bull method. The Si concentration in pure water is a problem, for example, in a pure water production system or the same monitoring system. Si
Since pure water containing water is not acidic like HF chemicals, ammonium molybdate does not react with Si. Also, the reaction liquid 9
If an acid for pH adjustment is added to the mixture, perhydrolysis is likely to occur. Therefore, it is preferable to mix it with the reaction solution as shown in FIG. That is, as in FIG. 1, the reaction liquid 9 and the sample are mixed in the mixer 7 and the reaction liquid (hydrochloric acid or sulfuric acid) 18 is mixed by the pump 19 at the same time.

【0029】図11は上記純水中のSiが低濃度である
場合に対応して図7と同様に反応液15を加えるように
した場合である。なお、上記本発明の各実施例において
は、モードスイッチの切り替えにより各処理ごとのポイ
ント測定を行なうマニュアルモ−ドと、自動的に連続測
定を行なうオ−トモ−ドを指定できるようにすることが
できる。
FIG. 11 shows a case where the reaction solution 15 is added as in FIG. 7 corresponding to the case where Si in the pure water has a low concentration. In each of the above-described embodiments of the present invention, it is possible to specify a manual mode in which point measurement is performed for each process and an auto mode in which continuous measurement is automatically performed by switching the mode switch. You can

【0030】[0030]

【発明の効果】モリブデンイエロー法において、従来は
半導体のエッチング処理液(HF)に第1の反応液(モ
リブデン酸アンモニウムとホウ酸)を予め混合していた
ためモリブデン酸アンモニウムが過水分解により長時間
使用できなかったところを、本発明においては、反応用
オーブンの直前で上記エッチング処理液と第1の反応液
を混合するので、第1反応液を長時間にわたって連続し
て使用することができる。
In the molybdenum yellow method, the first reaction solution (ammonium molybdate and boric acid) was previously mixed with the semiconductor etching solution (HF) in advance, so that ammonium molybdate was decomposed by perhydration for a long time. Where it could not be used, in the present invention, since the etching treatment liquid and the first reaction liquid are mixed immediately before the reaction oven, the first reaction liquid can be continuously used for a long time.

【0031】また、ポンプとサンプリングバルブによ
り、エッチング処理液、希釈水、反応液等を正確に検量
して混合できるので、エッチング処理液のSi含有量を
例えば繰返し精度2%以下、検出限界0.1ppmの精
度で測定でき、また、1検体測定時間を従来装置の30
〜40分から1分以内に短縮できるので、測定をリアル
タイムで高精度に自動的に行ない、また、エッチングレ
ートを管理することができる。
Further, since the etching treatment liquid, the diluting water, the reaction liquid and the like can be accurately measured and mixed by the pump and the sampling valve, the Si content of the etching treatment liquid is, for example, a repeatability of 2% or less and a detection limit of 0. It can measure with an accuracy of 1ppm, and the measurement time for one sample is 30
Since the time can be shortened from -40 minutes to less than 1 minute, the measurement can be automatically performed in real time with high accuracy, and the etching rate can be managed.

【0032】また、上記従来装置では10ml以上であ
った1検体当りのサンプリング量を0.2ml以下に低
減できるので、エッチング処理液の消耗を1/50以下
に低減することができる。また、上記測定の自動化によ
り、作業者はHFが主成分のエッチング処理液のような
危険な薬品を直接操作せずにすむので、作業の安全性を
高め、同時に、無人化連続測定が可能になる。モリブデ
ンブルー法の場合には1種類の反応液を追加することに
より、同様にしてSi含有量を1ppmの検出限界でリ
アルタイムで自動的に測定することができる。
Further, since the sampling amount per sample, which is 10 ml or more in the above-mentioned conventional apparatus, can be reduced to 0.2 ml or less, the consumption of the etching treatment liquid can be reduced to 1/50 or less. Further, by automating the above-mentioned measurement, the worker does not have to directly operate a dangerous chemical such as an etching treatment liquid containing HF as a main component, so that the safety of the work is improved and at the same time, the unmanned continuous measurement becomes possible. Become. In the case of the molybdenum blue method, by adding one type of reaction solution, the Si content can be automatically measured in real time at a detection limit of 1 ppm in the same manner.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるHF処理液中のSi濃度測定装置
のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for measuring Si concentration in an HF treatment liquid according to the present invention.

【図2】本発明によるSi濃度モニタ装置の構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram of a Si concentration monitoring device according to the present invention.

【図3】本発明装置におけるSi濃度の測定デ−タであ
る。
FIG. 3 is measurement data of Si concentration in the device of the present invention.

【図4】本発明装置におけるSi濃度の測定デ−タであ
る。
FIG. 4 is measurement data of Si concentration in the device of the present invention.

【図5】本発明装置におけるウエハのエッチレ−ト測定
デ−タである。
FIG. 5 is wafer etch rate measurement data in the apparatus of the present invention.

【図6】本発明によるSi濃度自動管理システムのブロ
ック図である。
FIG. 6 is a block diagram of an Si concentration automatic management system according to the present invention.

【図7】本発明装置により測定したSi濃度を計算値と
比較して示すデ−タである。
FIG. 7 is data showing the Si concentration measured by the device of the present invention in comparison with the calculated value.

【図8】本発明による低濃度Si濃度モニタ装置のブロ
ック図である。
FIG. 8 is a block diagram of a low concentration Si concentration monitoring device according to the present invention.

【図9】本発明装置により測定したSi濃度を計算値と
比較して示すデ−タである。
FIG. 9 is data showing the Si concentration measured by the device of the present invention in comparison with the calculated value.

【図10】本発明による純水中のSi濃度モニタ装置の
ブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram of an apparatus for monitoring Si concentration in pure water according to the present invention.

【図11】本発明による純水中のSi濃度モニタ装置の
ブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram of an apparatus for monitoring Si concentration in pure water according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ポンプ,2…処理液,3…切替えバルブ,4…サン
プルル−プ,6…キャリア,7…ミキサ,9…反応液,
10…脱気装置,11…オ−ブン,12…検出器,13
…デ−タ表示装置,14…ミキサ,15…反応液,17
…反応用コイル,18…反応液,20…分析部,21…
検出部,22…薬液供給部,23…データ処理部,24
…処理部,25…モニタ部,26…警報器,27…薬液
供給部、241…処理槽、243…フィルタ、244…
バッファ槽、271…制御部、272…HF槽、273
…計量槽、274…混合槽、275…液面計。
1 ... Pump, 2 ... Processing liquid, 3 ... Switching valve, 4 ... Sample loop, 6 ... Carrier, 7 ... Mixer, 9 ... Reaction liquid,
10 ... Deaeration device, 11 ... Oven, 12 ... Detector, 13
... data display device, 14 ... mixer, 15 ... reaction liquid, 17
... Reaction coil, 18 ... Reaction solution, 20 ... Analytical section, 21 ...
Detection unit, 22 ... Chemical solution supply unit, 23 ... Data processing unit, 24
... Processing unit, 25 ... Monitor unit, 26 ... Alarm device, 27 ... Chemical solution supply unit, 241 ... Processing tank, 243 ... Filter, 244 ...
Buffer tank, 271 ... Control unit, 272 ... HF tank, 273
... measuring tank, 274 ... mixing tank, 275 ... liquid level gauge.

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 正博 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内Front page continuation (72) Inventor Masahiro Watanabe 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama, Kanagawa Pref., Hitachi, Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体製造工程等において処理液中に溶
け出したSiを発色させて吸光度測定を行う薬液中のS
i濃度モニタ装置において、上記処理液とキャリア(純
水)の所定量を交互にサンプリングして送出するサンプ
リング手段と、上記サンプリング手段が出力する試料液
に第1の反応液を混合する第1の混合手段と、第1の混
合手段が出力する混合液を加熱する手段と、上記加熱手
段が出力する混合液の発色を測定する吸光度測定手段と
を備えたことを特徴とする薬液中のSi濃度モニタ装
置。
1. S in a chemical solution for measuring absorbance by developing color of Si dissolved in a processing solution in a semiconductor manufacturing process or the like.
In the i-concentration monitoring device, a sampling means for alternately sampling and sending a predetermined amount of the treatment liquid and a carrier (pure water), and a first reaction liquid for mixing the first reaction liquid with the sample liquid output by the sampling means. Si concentration in the chemical liquid, comprising: mixing means, means for heating the mixed solution output by the first mixing means, and absorbance measuring means for measuring the color development of the mixed solution output by the heating means. Monitor device.
【請求項2】 請求項1において、上記上記加熱手段に
よる混合液の加熱温度を80℃以下にしたことを特徴と
する薬液中のSi濃度モニタ装置。
2. The apparatus for monitoring the Si concentration in a chemical solution according to claim 1, wherein the heating temperature of the mixed solution by the heating means is set to 80 ° C. or lower.
【請求項3】 請求項1または2において、上記第1の
反応液をモリブデン酸アンモニウムとホウ酸の混合液と
したことを特徴とする薬液中のSi濃度モニタ装置。
3. The apparatus for monitoring the Si concentration in a chemical solution according to claim 1, wherein the first reaction solution is a mixed solution of ammonium molybdate and boric acid.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
上記処理液中のSi濃度をモニタするモニタ部と、上記
モニタ部の出力信号に応じて上記処理液に新しい処理液
を補給する手段と、上記処理液を循環混合する手段とを
備えたことを特徴とする薬液中のSi濃度モニタ装置。
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A monitor unit for monitoring the Si concentration in the treatment liquid, means for replenishing the treatment liquid with a new treatment liquid according to an output signal from the monitor unit, and means for circulating and mixing the treatment liquid are provided. A characteristic Si concentration monitoring device in a chemical solution.
【請求項5】 請求項4において、所定量のHF液と純
水よりなる上記新しい処理液を収容する混合槽と、上記
モニタ部の出力信号に応じて上記混合槽の新しい処理液
を上記処理液を収容する処理槽および/またはバッファ
槽に補給する制御手段と、上記処理液を処理槽とバッフ
ァ槽を介して循環混合する手段とを備えたことを特徴と
する薬液中のSi濃度モニタ装置。
5. The mixing tank according to claim 4, which stores the new processing liquid containing a predetermined amount of HF liquid and pure water, and the new processing liquid in the mixing tank is processed according to the output signal of the monitor unit. An apparatus for monitoring the Si concentration in a chemical solution, comprising: a control means for replenishing a treatment tank containing a liquid and / or a buffer tank; and a means for circulatingly mixing the treatment solution through the treatment tank and the buffer tank. ..
【請求項6】 請求項4または5において、少なくとも
上記処理液、各補給液、キャリア、反応液、および廃液
等をそれぞれ収容する槽と、サンプリング手段、第1の
混合手段、加熱手段、処理液の補給、循環混合手段等を
一体にキャスタ付きのラックに収容するようにしたこと
を特徴とする薬液中のSi濃度モニタ装置。
6. The tank according to claim 4 or 5, which contains at least the processing liquid, each replenishing liquid, a carrier, a reaction liquid, a waste liquid, and the like, a sampling unit, a first mixing unit, a heating unit, and a processing liquid. An apparatus for monitoring the Si concentration in a chemical solution, characterized in that the replenishment, circulating mixing means, etc. are integrally housed in a rack with casters.
【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかにおいて、
上記第1の混合手段が出力する混合液に第2の反応液を
混合する第2の混合手段と、第2の混合手段の出力を加
熱する手段とを設けたことを特徴とする薬液中のSi濃
度モニタ装置。
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
A second mixing means for mixing the second reaction solution with the mixed solution output by the first mixing means, and a means for heating the output of the second mixing means are provided. Si concentration monitor.
【請求項8】 請求項7において、上記第2の反応液を
4−アミノ3−ヒドロキシナフタレンスルホン酸と亜硫
酸ナトリュウムの混合液としたことを特徴とする薬液中
のSi濃度モニタ装置。
8. The apparatus for monitoring the Si concentration in a chemical solution according to claim 7, wherein the second reaction solution is a mixed solution of 4-amino-3-hydroxynaphthalenesulfonic acid and sodium sulfite.
【請求項9】 請求項1ないし6のいずれかにおいて、
第1の混合手段により混合される第1の反応液を、モリ
ブデン酸アンモニウムとホウ酸の混合液と塩酸または硫
酸とを第1の混合手段の直前にて混合して生成するよう
にしたことを特徴とする薬液中のSi濃度モニタ装置。
9. The method according to claim 1, wherein
The first reaction solution mixed by the first mixing means is produced by mixing the mixed solution of ammonium molybdate and boric acid with hydrochloric acid or sulfuric acid immediately before the first mixing means. A characteristic Si concentration monitoring device in a chemical solution.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103994994A (en) * 2014-05-16 2014-08-20 攀枝花学院 Method for analyzing silicon in ferro-vanadium
CN108872088A (en) * 2018-08-14 2018-11-23 南京唯诺尔科技项目管理有限公司 One kind being used for detection of drug concentration device

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