固体粒子回收去除装置、液体管理装置及蚀刻液管理装置的制造方法_4

文档序号:9519667阅读:来源:国知局
蚀刻处理槽1内,来得到 蚀刻液的酸浓度以及溶解金属浓度。
[0109] 〈计算机 30>
[0110] 作为控制机构的计算机30与第一物性值测定装置17、第二物性值测定装置18、固 体粒子回收去除装置150、流量调节阀25~28等电连接。计算机30除对这些连接设备发 出动作指令进行控制以外,还进行取得酸浓度和溶解金属浓度的测定数据等与连接设备之 间的信息的发送接收。另外,还具有输入输出功能、运算功能、信息存储功能等多种功能。固 体粒子回收去除装置150通过利用计算机30对电动机37、热交换单元42进行控制,由此来 控制蚀刻液中的金属的析出。
[0111] 在图3中,通过计算机30来进行蚀刻液中的酸浓度和溶解金属浓度的控制,然而 也可以分别设置控制溶解金属浓度的控制装置和控制酸浓度的控制装置。从能够以更简单 且节省空间的方式实现装置的结构的观点出发,优选通过一体的控制装置对酸浓度和溶解 金属浓度进行维持管理,然而更优选的是,通过能够综合处理进行各种运算的运算功能、进 行测定数据等的保持的存储功能、进行设定值的输入和测定数据或运算结果等各种信息的 显示等的输入功能等的、内置于本蚀刻液管理装置中的计算机来完成。
[0112] 〔动作例〕
[0113] 接下来,对上述结构的蚀刻处理装置的动作进行说明。以下,针对使用了在对作为 IT0、IZ0、IG0、IGZ0等金属氧化膜的一种的透明导电膜、氧化物半导体膜进行蚀刻时常用的 草酸水溶液来作为蚀刻液的例子进行说明。
[0114] 当使送液泵8工作时,存积于蚀刻处理槽1中的蚀刻液经由循环管路10供给至蚀 刻液喷射器7,并从该蚀刻液喷射器7喷射。由此,对由辊式输送机5输送的基板6表面进 行蚀刻。蚀刻液为了确保规定的蚀刻速度而被维持在例如35°C。
[0115] 蚀刻后的蚀刻液向蚀刻处理槽1落下而再次存积,与上述相同,经由循环管路10 供给至蚀刻液喷射器7,并从该蚀刻液喷射器7喷射。
[0116] 当喷射维持在例如35°C的蚀刻液时水分优先蒸发。因此,蚀刻液的草酸浓度上升。 草酸溶解铟而成为草酸离子和铟离子而被消耗。尽管如此,由于水分的蒸发量更大,因此草 酸被浓缩,蚀刻速度增大。另外,由于反复进行蚀刻,从基板表面因蚀刻而溶出的铟作为溶 解金属蓄积在蚀刻液中。当蚀刻液中的溶解金属浓度上升时会抑制来自基板表面的金属成 分的溶出,因此导致蚀刻液的蚀刻性能的降低。这样,由于进行蚀刻,产生因蚀刻液的酸浓 度的上升和溶解金属浓度的上升所引起的蚀刻性能的变动。因此,为了防止蚀刻液的变动, 进行下述控制。需要说明的是,在此对从被蚀刻膜溶出铟的情况进行了叙述,然而在被蚀刻 膜含有镓的情况下,对于镓而言与上述铟的情况相同。
[0117] 首先,在测定部E中,对与蚀刻液的酸浓度相关的第一物性值、与溶解金属浓度相 关的第二物性值进行测定。在蚀刻处理中反复使用的蚀刻液通过取样配管31、取样泵32被 始终连续地取样,而供给至测定部E。作为第一物性值测定装置17例如使用电导率计,作为 第二物性值测定装置18例如使用密度计,对与酸浓度具有相关关系的电导率值以及与溶 解金属浓度具有相关关系的密度值进行检测。
[0118] 第一物性值测定装置17以及第二物性值测定装置18接收计算机30的指令而以 规定间隔反复对蚀刻液的电导率值以及密度值进行检测,并将测定数据返回计算机30。在 计算机30中保持有预先取得的蚀刻液的酸浓度与电导率值的相关关系(例如直线关系) 作为检量线,基于该相关关系根据检测出的电导率值来算出蚀刻液的酸浓度。同样的,在计 算机30中保持有预先取得的蚀刻液的溶解金属浓度与密度值的相关关系(例如直线关系) 作为检量线,基于该相关关系根据检测出的密度值来算出蚀刻液的溶解金属浓度。
[0119] 在计算机30中,将这样被始终监视的蚀刻液的酸浓度以及溶解金属浓度与它们 的管理值进行比较,以维持为规定的管理值的方式进行控制。
[0120] 就控制而言,可以采用比例控制、积分控制、微分控制等各种控制方法,但优选采 用将这些控制方法组合而成的PID(ProportionalIntegralDerivative)控制。只要在计 算机30中设定适当的PID参数,就能以酸浓度以及溶解金属浓度被适当维持管理成规定的 管理值的方式进行控制。
[0121] 在蚀刻液的酸浓度降低的情况下,根据计算机30运算出的控制指令,例如为了补 给酸原液而将设置于来自酸原液供给罐23的配管中途的流量调节阀27打开,将酸原液补 给所需量。在蚀刻液的酸浓度上升的情况下,根据计算机30运算出的控制指令,例如为了 补给纯水而将设置于原有的纯水配管的中途的流量调节阀28打开,将纯水补给所需量。这 样,始终对蚀刻液的酸浓度进行监视,并且在偏离管理值的情况下以返回管理值的方式进 行控制,由此以维持成规定的管理值的方式进行控制。
[0122] 在不存在蚀刻液的酸浓度降低的情况下,不需要酸原液供给罐23以及流量调节 阀27,在不存在酸浓度上升的情况下,不需要用于供给纯水的配管以及流量调节阀28。
[0123] 在蚀刻液的溶解金属浓度上升的情况下,根据计算机30运算出的控制指令,使固 体粒子回收去除装置150工作,并对电动机37、热交换单元42进行控制,由此回收去除溶存 于蚀刻液的溶解金属。当溶解金属浓度降低至规定的值时,使固体粒子回收去除装置150 停止。这样,始终对蚀刻液的溶解金属浓度进行监视,并且在与管理值相比上升的情况下, 以使溶解金属浓度降低至规定的浓度的方式使固体粒子回收去除装置150工作。
[0124] 就溶解金属而言,利用该溶解金属相对于蚀刻液的溶解度随着蚀刻液的温度降低 而降低的现象,通过对蚀刻液进行冷却而使溶解金属作为固体粒子析出,并由固体粒子回 收去除装置150回收去除。当对溶解金属处于饱和状态的蚀刻液进行冷却时,由于温度的 降低导致溶解度降低,与之相应地,溶解金属作为固体粒子而析出。对于应当管理浓度的溶 解金属成分,只要预先研究其溶解度的温度依赖性,就能够基于固体粒子回收去除装置150 即将工作之前的溶解金属浓度与被冷却后的蚀刻液的液温而大致算出溶解金属的析出量。 如果具有对蚀刻液的温度进行测定的温度测定机构,则能够基于测定出的液温来控制热交 换单元(冷却机构)42而将液温冷却至所希望的温度,因此能够实现利用了溶解金属的溶 解度的温度依赖性的溶解金属成分的浓度控制,然而,并不一定非要温度测定机构和利用 该温度测定机构的控制,仅通过基于对溶解金属浓度的始终监视而进行的固体粒子回收去 除装置150的动作控制,也能够实现溶解金属成分的浓度控制。
[0125] 通过以上的由计算机30进行的控制,能够将蚀刻处理槽1内的蚀刻液的溶解金属 浓度管理在固定范围内。例如,即使在由蚀刻处理部A进行的蚀刻中产生了溶解金属浓度 的上升,也能够将蚀刻处理槽1内的蚀刻液的溶解金属浓度管理在固定范围内。
[0126] 〈其他的溶解金属浓度的算出方法〉
[0127] 在上述中,在将蚀刻液中的酸浓度设为固定后,算出溶解金属浓度,然而也可以利 用多变量解析法(例如,多元回归分析法)来算出溶解金属浓度。在该情况下,如下构成: 将图3的蚀刻液管理装置的第一物性值测定装置17置换为对至少与蚀刻液的酸浓度相关 的物性值进行测定的测定装置,将第二物性值测定装置18置换为对至少与蚀刻液的溶解 金属浓度相关的物性值进行测定的测定装置,测定部E具有根据上述测定装置测定出的蚀 刻液的物性值并利用多变量解析法(例如,多元回归分析法)来算出蚀刻液的溶解金属浓 度的运算功能。对于溶解金属浓度的运算方法以外的部分,可以使用与图3所示的蚀刻处 理机构同样的构件。
[0128] 含有从被蚀刻膜溶出的金属成分等的蚀刻液通常由酸成分、溶解金属成分等多种 成分构成。因此,即使如上述的蚀刻液管理装置那样,在将其他成分的浓度维持管理成规定 的值的条件下观察特定的成分的话,在该成分浓度与测定出的物性值之间在规定的管理范 围内能近似地得到线性关系等相关关系,然而一般而言,测定出的蚀刻液的物性值不是仅 与特定成分的浓度相关。例如,与酸浓度相关的蚀刻液的电导率值主要取决于酸浓度,然而 更严格而言,也受到来自其他电解质成分的影响,与溶解金属浓度相关的蚀刻液的密度值 主要取决于溶解金属浓度,然而更严格而言,也受到来自其他成分的影响。因此,从更通常 且更精密地对蚀刻液的成分浓度进行管理的观点出发,必需要设定为测定出的蚀刻液的物 性值不仅与欲通过该物性值而检测的特定成分的浓度相关还与其他成分的浓度相关来进 行处理。关于这一点,通过使用多变量解析法、例如多元回归分析法,由此能够根据多个测 定出的蚀刻液的物性值更准确地算出对其造成影响的各成分的浓度。
[0129] 基于多变量解析法的溶解金属浓度的算出方法能够应用于需要更精密地进行溶 解金属浓度的测定、控制、管理的场合。基于测定出的蚀刻液的溶解金属浓度进行的溶解金 属浓度的控制、其它结构由于与上述的蚀刻液管理装置相同,因此省略其说明。
[0130] [多成分运算方法]
[0131] 对作为蚀刻液使用草酸水溶液且在该草酸水溶液中溶存有来自被蚀刻膜的铟的 情况进行研究。在该草酸水溶液中溶存有铟的情况下,草酸水溶液的电导率以及密度的测 定值并非仅与草酸浓度、溶解铟浓度中的各自一种成分相关联,而是相互关联,因此通过多 元回归分析能够更准确地求出浓度。
[0132] 另外,在溶存有铟的草酸水溶液的情况下,根据两种特性值(溶存有铟的草酸水 溶液的电导率值以及密度值)并利用多元线性回归分析法(MLR-ILS:MultipleLinear Regression-InverseLeastSquares)能够运算出更准确的蚀刻液的成分浓度(草酸浓度 以及溶解铟浓度)。
[0133] 在此,对多元回归分析的运算式进行例示。多元回归分析由校正和预测这两个阶 段构成。在η成分系的多元回归分析中,准备m个校正标准溶液。将存在于第i个溶液中 的第j个成分的浓度表示为h。在此,i= 1~m,j= 1~η。对于m个标准溶液,分别测 定P个特性值(例如,某波长下的吸光度、电导率、密度)Alk(k= 1~p)。浓度数据和特性 值数据分别能够汇总以矩阵的形式(C、A)表示。
[0134] 【式1】

[0136] 将对这些矩阵建立关系而得到的矩阵称为校正矩阵,在此用符号S(Sk];k= 1~ p,j= 1~η)表示。
[0137] 【式2】
[0138] C=A·S
[0139] 根据已知的C和A(就A的内容而言,不仅可以是同质的测定值,也可以是异质的 测定值混在一起。例如,电导率和密度。)并利用矩阵运算来算出S的阶段为校正阶段。此 时,必需是P>η且m>np。S的各要素全部为未知数,因此优选m>np,在该情况下如下 那样进行最小二乘运算。
[0140] 【式3】
[0141] S= (ATA) 1 (ATC)
[0142] 在此,上标的T表示转置矩阵,上标的-1表示逆矩阵。
[0143] 对于浓度未知的试料液测定p个特性值,如果将它们设为Au(Auk;k= 1~p),则 将其与S相乘能够得到应当求出的浓度Cu(CUj;j= 1~η)。
[0144] 【式4】
[0145] Cu=Au·S
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