(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラと、
主容器から採取されたサンプル溶液を収容するサンプル容器と、
前記コントローラからの制御信号によって第１及び第２サンプル流れ経路を選択的に形成する流路形成手段と、
サンプル溶液の陽イオン成分を検出するための第１伝導度検出機と、
前記流路形成手段による第１サンプル流れ経路を通じて流れるサンプル溶液を所定量貯蔵し、この貯蔵したサンプル溶液を前記第１伝導度検出機に収容させるための第１検出部と、
サンプル溶液の陰イオン成分を検出するための第２伝導度検出機と、
前記流路形成手段による第２サンプル流れ経路を通じて流れるサンプル溶液を所定量貯蔵し、この貯蔵したサンプル溶液を前記第２伝導度検出機に収容させるための第２検出部と、
を備えることを特徴とするサンプル半導体溶液分析装置。
【請求項２】
前記流路形成手段に、２方向３ポートバルブを備えることを特徴とする請求項１に記載のサンプル半導体溶液分析装置。
【請求項３】
前記サンプル溶液が半導体基板の洗浄溶液であることを特徴とする請求項１に記載のサンプル半導体溶液分析装置。
【請求項４】
前記洗浄溶液が脱イオン水であることを特徴とする請求項３に記載のサンプル半導体溶液分析装置。
【請求項５】
前記第１及び第２検出部は、前記第１及び第２検出部に貯蔵されたサンプル溶液を移送させるための移送手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のサンプル半導体溶液分析装置。
【請求項６】
前記移送手段は、貯蔵されたサンプル溶液を前記伝導度検出機に流出させるために移動溶液を移送させるポンプを備えることを特徴とする請求項５に記載のサンプル溶液分析装置。
【請求項７】
前記移動溶液がＨＣＩ溶液であることを特徴とする請求項６に記載のサンプル溶液分析装置。
【請求項８】
前記移動溶液が前記第１及び第２検出部にそれぞれ送出され、かつ、前記第１及び第２排出口から排出されることを特徴とする請求項１に記載のサンプル溶液分析装置。
【請求項９】
コントローラと、主容器から採取されたサンプル溶液を収容するサンプル容器と、前記コントローラの制御信号によって第１及び第２サンプル流れ経路を選択的に形成する経路選択バルブと、サンプル溶液の陽イオン成分を検出するための第１伝導検出機と、前記第１サンプル流れ経路を通じて流れるサンプル溶液を所定量貯蔵し、この貯蔵されたサンプル溶液を前記第１伝導度検出機に収容させるための第１検出部と、サンプル溶液の陰イオン成分を検出するための第２伝導度検出機とを有し、また、前記第２サンプル流れ経路を通じて流れるサンプル溶液を所定量貯蔵し、この貯蔵されたサンプル溶液を前記第２伝導度検出機に収容させるための第２検出部を有するサンプル溶液分析装置における制御方法において、
前記サンプル容器にサンプル溶液を受ける段階と、
次に、前記経路選択バルブによって、前記第１及び第２サンプル流れ経路を通じて前記第１及び第２検出部の各サンプルループラインにサンプル溶液を選択的に供給する段階と、
さらに、前記サンプルループラインに満たしたサンプル溶液を前記第１及び第２検出部で移動溶液の注入によって前記第１及び第２伝導度検出機に収容するための段階と、
次に、前記注入された移動溶液を前記第１及び第２排出口を通じてそれぞれ排出する段階を有することを特徴とするサンプル溶液分析装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造におけるサンプル半導体溶液を分析して、このサンプル半導体溶液に含有した極微量のイオン不純物を検出するサンプル半導体溶液分析装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のサンプル半導体溶液分析装置にあって、サンプル半導体溶液が供給される際に形成される第１溶液流れ経路を説明するための図である。図５において、サンプル容器１０に収容されたサンプル半導体溶液（以下、サンプル溶液と略称する）が、溶液供給ライン１２を通じて陽イオン検出部Ａのサンプルループライン１８に満たされる。さらに、サンプル溶液が溶液供給ライン１２と一つの流路が形成されるように陽イオン検出部Ａと接続ライン２２で連結された陰イオン検出部Ｂのサンプルループライン２８に満たされる。
【０００３】
この場合、溶液供給ライン１２と一つの流路が形成されるように陽イオン検出部Ａと接続ライン２２で連結された陰イオン検出部Ｂのサンプルループライン２８に断続して満たされる。すなわち、サンプル容器１０と陽イオン検出部Ａのサンプルループライン１８及び陰イオン検出部Ｂのサンプルループライン２８が一つの流路に形成されてサンプル溶液の一段階の供給が行われる。このときのサンプル容器１０には、図示しない所定工程の処理に伴うサンプル溶液を収容した洗浄槽から所定量が供給されて収容する。
【０００４】
図５におけるサンプル溶液は溶液供給ライン１２を通じて陽イオン検出部Ａの方向バルブ１４へ供給される。この際、方向バルブ１４はコントローラ１の制御信号によってサンプルループライン１８にサンプル溶液を満たすように調整される。このようにしてサンプルループライン１８に満たされたサンプル溶液がコントローラ１の制御によって方向バルブ２０を通じて接続ライン２２へ流れる。
【０００５】
そして、接続ライン２２を通じて陰イオン検出部Ｂに流入するサンプル溶液が方向バルブ２４を通じて流れてサンプルループライン２８に満たされ、かつ、方向バルブ３０を通じて排出ライン３２へ流れる。このように陽イオン検出部Ａ、陰イオン検出部Ｂのサンプルループライン１８，２８にサンプル溶液を満たす流路が、コントローラ１の制御信号で制御される方向バルブ１４，２０によって形成される。このようなサンプル溶液の流れ段階を以下、サンプル供給段階と記載する。
【０００６】
図６はサンプル溶液とサンプルループライン１８，２８からそれぞれ供給される第２溶液の流れ経路を示す図である。図６において、この際のサンプル溶液の流れ経路は、コントローラ１の制御信号によって方向バルブ１４，２０が制御されて形成される。
【０００７】
図６にあって、サンプルループライン１８，２８に満たされたサンプル溶液は方向バルブ１４，２４を通じて伝導度検出機４０，４８にそれぞれ供給される。コントローラ１の制御信号によってポンプ３４が作動すると、移動溶液が移動溶液供給ライン３６を通じて方向バルブ２０へ流れる。この結果、サンプルループライン１８に満たされたサンプル溶液がサンプルループライン１８から流出して伝導度検出機４０へ流れる。以下、このサンプル溶液の流れ段階をサンプルローディング段階と記載する。
【０００８】
この流れは、コントローラ１からの制御信号で方向バルブ１４，２４が制御されて伝導度検出機４０，４８へ流れることによるサンプル流入経路が形成されており、サンプルループライン１８のサンプル溶液が方向バルブ１４を通じて伝導度検出機４０へ流入する。ここで伝導度検出機４０は流入したサンプル溶液を分析して陽イオン性質を帯びた成分（以下、単に陽イオン成分と記載する）を検出する。
【０００９】
また、コントローラ１からの制御信号によってポンプ４２が作動すると、このポンプ４２によってＨＣＩ溶液などの移動溶液が移動溶液供給ライン４４を通じて方向バルブ３０に流れる。この結果、サンプルループライン２８に満されたサンプル溶液は、サンプルループライン２８から流出して伝導度検出機４８へ流れる。この流れはコントローラ１からの制御信号で方向バルブ１４，２４が制御されて、伝導度検出機４８へ流れることによるサンプル流入経路が形成されることによって、サンプルループライン２８のサンプル溶液が方向バルブ２４を通じて伝導度検出機４８へ流入する。ここで、伝導度検出機４８は流入したサンプル溶液を分析して陰イオン性質を帯びた成分（以下、単に陰イオン成分と記載する）を検出する。
【００１０】
このようにしてサンプル溶液の陽又は陰イオン成分を検出した後に再度、新しいサンプル溶液を検出すると、前記と同様に作動する。すなわち、図５に示したように第１溶液流れ経路を通じてサンプル容器１０から新しいサンプル溶液がサンプルループライン１８，２８に満たされる。次に、この満たされたサンプル溶液を図６に図示すように伝導度検出機４０，４８へそれぞれ流出させる。
【００１１】
ここでサンプルループライン１８，２８を満たす第１溶液流れ経路を通じてサンプル容器１０から新しいサンプル溶液が流れる。そして、全分析工程でサンプルループライン１８，２８に満たされているＨＣＩ溶液などの移動溶液が排出ライン３２を通じて排出されるが、この場合、ＨＣＩ溶液などの移動溶液の極微量が陰イオン検出部Ｂのサンプルループライン２８に残存するようになる。
【００１２】
図７はＨＣＩ溶液を移動溶液として使用した際にサンプル溶液に含有する陰イオン成分の分析結果を示す図（グラフ）であり、図８は移動溶液としてＭＳＡ（methane sulfonic acid)溶液を使用した際のサンプル溶液に含有する陰イオン成分の分析結果を示す図（グラフ）である。図７及び図８に示すように、極微量のＨＣＩ溶液が存在しているため新しいサンプル溶液のイオン成分を正確に分析できない。
【００１３】
すなわち、図７に示すように脱イオン水をサンプル溶液として使用する場合、脱イオン水に含有した陰イオン成分を検出する間に、約４．２ｍｉｎでピーク値Ｃ(Peak value)が検出される。このピーク値はサンプルループライン２８に残存する極少量のＨＣＩ溶液などの移動溶液によって脱イオン水が汚染されたことを示している。
【００１４】
また、このピーク値を示すイオン成分を分析するために高性能イオン分析機（high performance ion choromatography）を使用する場合はサンプル溶液として脱イオン水を使用し、移動溶液にＭＳＡ溶液を使用した場合、図８に示すようにピーク値Ｄがもっと大きな値を示すことが知られている。これは陰イオン検出部Ｂのサンプルループライン２８がＭＳＡ溶液によって汚染されるためである。
【００１５】
すなわち、サンプルローディング段階でＨＣＩ溶液の陰イオン成分又はＭＳＡの陽イオン成分がサンプルループライン２８を汚染させるため、サンプル溶液から極微量のイオン成分を正確に検出することが出来なくなる。また、陰イオン検出部Ｂに溶液供給ライン１２が連結された場合でも、サンプル溶液から極微量のイオン成分を正確に検出することは困難である。これは移動溶液のイオン成分によって陽イオン検出部Ａのサンプルループライン１８が汚染されるためである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の技術における課題を解決するものであり、移動溶液によってサンプルループラインが汚染されないようにでき、サンプル溶液のイオン成分が正確に連続して検出可能になるサンプル半導体溶液分析装置及び制御方法の提供を目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のサンプル半導体溶液分析装置は、コントローラと、主容器から採取されたサンプル溶液を収容するサンプル容器と、コントローラからの制御信号によって第１及び第２サンプル流れ経路を選択的に形成する流路形成手段とを有している。さらに、サンプル溶液の陽イオン成分を検出するための第１伝導度検出機と、流路形成手段による第１サンプル流れ経路を通じて流れるサンプル溶液を所定量貯蔵し、この貯蔵したサンプル溶液を第１伝導度検出機に収容させるための第１検出部を有し、かつ、サンプル溶液の陰イオン成分を検出するための第２伝導度検出機と、流路形成手段による第２サンプル流れ経路を通じて流れるサンプル溶液を所定量貯蔵し、この貯蔵されたサンプル溶液を第２伝導度検出機に収容させるための第２検出部とを備えている。
【００１８】
また、本発明のサンプル半導体溶液分析装置は、流路形成手段に２方向３ポートバルブを備え、また、サンプル溶液が半導体基板の洗浄溶液である。さらに、洗浄溶液が脱イオン水であり、また、第１及び第２検出部に、第１及び第２検出部に貯蔵されたサンプル溶液を移送させるための移送手段を備えている。また、移送手段は貯蔵されたサンプル溶液を伝導度検出機に流出させるために移動溶液を移送させるポンプを備え、さらに、移動溶液がＨＣＩ溶液であり、移動溶液が第１及び第２検出部にそれぞれ送出され、かつ、第１及び第２排出口から排出される。
【００１９】
また、本発明のサンプル半導体溶液分析装置における制御方法では、コントローラと、主容器から採取されたサンプル溶液を収容するサンプル容器と、コントローラの制御信号によって第１及び第２サンプル流れ経路を選択的に形成する経路選択バルブと、サンプル溶液の陽イオン成分を検出するための第１伝導検出機と、第１サンプル流れ経路を通じて流れるサンプル溶液を所定量貯蔵し、この貯蔵したサンプル溶液を第１伝導度検出機に収容させるための第１検出部を有し、かつ、サンプル溶液の陰イオン成分を検出するための第２伝導度検出機と、第２サンプル流れ経路を通じて流れるサンプル溶液を所定量貯蔵し、この貯蔵したサンプル溶液を第２伝導度検出機に収容させるための第２検出部を備えて、サンプル容器にサンプル溶液を受ける段階と、次に、経路選択バルブによって、第１及び第２サンプル流れ経路を通じて第１及び第２検出部の各サンプルループラインにサンプル溶液を選択的に供給する段階とを有している。さらに、サンプルループラインに満たしたサンプル溶液を第１及び第２検出で移動溶液の注入によって第１及び第２伝導度検出機にローディングさせる段階と、次に、注入された移動溶液を第１及び第２排出口を通じてそれぞれ排出する段階とを有している。
【００２０】
このようなサンプル半導体溶液分析装置及び制御方法では、サンプルループラインが移動溶液によって汚染されなくなり、サンプル溶液のイオン成分が正確に連続して検出される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のサンプル半導体溶液分析装置及び制御方法の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１本発明の実施形態によるサンプル半導体溶液分析装置の構成を示す図であり、図２はサンプル溶液をサンプル容器から陰イオン検出部のサンプルループラインに満たす流れ経路を示す図である。
【００２２】
図１及び図２において、このサンプル半導体溶液分析装置は、サンプル容器１０と陽イオン検出部Ａａ又は陰イオン検出部Ｂａの間に連結されコントローラ１の制御信号ＣＳ１によってサンプル溶液をサンプル容器１０から陽イオン又は陰イオン検出部Ａａ，Ｂａへ選択的に供給するための経路選択バルブ１３を備えている。この構成では経路選択バルブ１３によってサンプル溶液がサンプル容器１０から陽イオン又は陰イオン検出部Ａａ，Ｂａのサンプルループライン１８，２８へ直接供給される。以下、このような供給をサンプル供給段階と記載する。また、コントローラ１によってサンプルループライン１８，２８に満たされたサンプル溶液を伝導度検出機４０，４８へ流入させることをサンプルローディング（収容）段階と記載する。
【００２３】
サンプルローディング段階でサンプルループライン１８，２８に満たされたサンプル溶液は、ポンプ３４，４２によって導度検出機４０，４８へそれぞれ流出する。このサンプルローディング段階後、サンプル容器１０からサンプルループライン１８，２８に再度、サンプル溶液が満たされた場合、全段階で流入した移動溶液がサンプルループライン１８，２８から完全に除去される。これは新しく流入するサンプル溶液が陽イオン検出部Ａａを通過して陰イオン検出部Ｂａへ供給されずに経路選択バルブ１３によって直接、陽イオン又は陰イオン検出部Ａａ，Ｂａへ供給されるためである。
【００２４】
そして、この実施形態では洗浄溶液としてサンプル溶液を使用し、また、洗浄溶液は脱イオン水である。なお、移動溶液は、使用するサンプル溶液によって選択することが出来る。また、脱イオン水をサンプル溶液として使用する場合は、ＨＣＩ溶液が使用されることもある。そして、経路選択バルブ１３は２方向３ポートバルブを用いている。
【００２５】
以下、図１及び図２を参照してサンプル半導体溶液分析装置のサンプル供給段階を詳細に説明する。
【００２６】
図１はサンプル溶液をサンプル容器１０から陽イオン検出部Ａａのサンプルループライン１８へ供給する場合を示している。サンプル容器１０のサンプル溶液は主供給ライン１１を経由して、経路選択バルブ１３へ供給される。経路選択バルブ１３はコントローラ１からの制御信号ＣＳ１によって陽イオン検出部Ａａへサンプル溶液が供給されるように制御される。この際、陽イオン検出部Ａａへの流れ経路が経路選択バルブ１３によって開かれ、また、陰イオン検出部Ｂａへの流れ経路が閉じられて形成される。
【００２７】
陽イオン検出部Ａａへ供給されるサンプル溶液は溶液供給ライン１２を経由して陽イオン検出部Ａａの方向バルブ１４へ供給される。また、方向バルブ１４はサンプル溶液がサンプルループライン１８、方向バルブ２０及び排出ライン２１を経由して流れるようにコントローラ１からの制御信号よって制御される。この際、サンプルループライン１８がサンプル溶液で満たされる。
【００２８】
上記のようにサンプル溶液が陽イオン検出部Ａａのサンプルループライン１８に満たされると、図２に図示したように、経路選択バルブ１３がコントローラ１の制御信号ＣＳ１によって再度制御されて、サンプル溶液がサンプル容器１０から陰イオン検出部Ｂａのサンプルループライン２８に満たされる。図２はコントローラ１からの制御信号によって陰イオン検出部Ｂａにサンプル溶液が供給されるように経路選択バルブ１３を制御した状態を示している。
【００２９】
この際、経路選択バルブ１３が開かれ、陽イオン検出部Ａａへのサンプル溶液の流れ経路が閉じられて、陰イオン検出部Ｂａへのサンプル溶液の流れ経路が形成される。陰イオン検出部Ｂａへ供給されるサンプル溶液は接続ライン２２を経由して陰イオン検出部Ｂａの方向バルブ２４へ供給される。この方向バルブ２４はサンプル溶液がサンプルループライン２８、方向バルブ３０及び排出ライン３３を経由して流れるようにコントローラ１からの制御信号よって制御される。この際、サンプルループライン２８がサンプル溶液で満たされる。
【００３０】
図３はサンプル溶液がサンプルループライン１８，２８に満された後に、伝導度検出機４０，４８へそれぞれ流出する状態を示す図である。図３において、このようにサンプル溶液で満たされた後に、サンプルループライン１８のサンプル溶液に含有した陽イオン成分、及び、サンプルループライン２８のサンプル溶液に含有した陰イオン成分を検出する伝導度検出機４０，４８にそれぞれ供給される。
【００３１】
以下、図３を参照して溶液分のサンプルローディング段階を詳細に説明する。サンプルローディング段階はサンプルループライン１８に満たされたサンプル溶液が方向バルブ１４を通じて伝導度検出機４０に供給されるものである。図３において、コントローラ１からの制御信号によってポンプ３４が作動すると、ＨＣＩ溶液などの移動溶液がポンプ３４によって移動溶液供給ライン３６を通じて方向バルブ２０に流れる。この結果、サンプルループライン１８に満たされたサンプル溶液がサンプルループライン１８から押されて伝導度検出機４０へ流れるようになる。
【００３２】
このような流れはコントローラ１の制御信号によって方向バルブ１４，２０が制御されて伝導度検出機４０へ流れる流入経路を形成するため、サンプルループライン１８のサンプル溶液が方向バルブ１４を通じて伝導度検出機４０に流入する。ここで伝導度検出機４０は流入したサンプル溶液を分析して陽イオン成分を検出する。
【００３３】
前記のサンプルローディング段階のようにコントローラ１の制御信号によってポンプ４２が作動すると、このポンプ４２によって移動溶液が移動溶液供給ライン４４を通じて方向バルブ３０に流れる。この結果、サンプルループライン２８に満たされたサンプル溶液がサンプルループライン２８から流出するように押されて伝導度検出機４８に流れるようになる。
【００３４】
このような流れはコントローラ１の制御信号によって方向バルブ２４，３０が制御されて、サンプルループライン２８のサンプル溶液が方向バルブ２４を通じて伝導度検出機４８に流入する。ここ伝導度検出機４８は流入したサンプル溶液を分析して陰イオン成分を検出する。
【００３５】
図４はＨＣＩ溶液を移動溶液として使用した際のサンプル溶液に含有した陰イオン成分の分析結果を示す図（グラフ）である。図４において、前回流入したサンプル溶液のイオン成分を検出した後、新しいサンプル溶液が供給されてイオン成分を検出する際に、新しいサンプル溶液のイオン成分を正確に検出することが出来る。これは、全サンプル流入段階でサンプルループライン１８，２８で満たされた移動溶液が排出ライン３１，３３からそれぞれ直ちに排出され、サンプルループラインに新しいサンプル溶液が流入するときにはサンプルループラインには極少量の移動溶液も存在しないためである。
【００３６】
すなわち、サンプル溶液として脱イオン水が使用され、ＨＣＩ溶液が移動溶液として使用された際のサンプル溶液の陰イオン成分を検出した結果、図４に示すように脱イオン水で陰イオン成分の検出の間にピークの値が検出されない。すなわち、従前の図８に示したピーク値Ｄが発生しなくなる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のサンプル半導体溶液分析装置及び制御方法によれば、サンプルループラインが移動溶液によって汚染されないため、サンプル溶液のイオン成分を連続的に正確に検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるサンプル半導体溶液分析装置の構成を示す図。
【図２】実施形態にあってサンプル溶液をサンプル容器から陰イオン検出部のサンプルループラインに満たす流れ経路を示す図。
【図３】実施形態にあってサンプル溶液をサンプルループラインに満たした後に伝導度検出機へそれぞれ流出させる状態を示す図。
【図４】実施形態にあってＨＣＩ溶液が移動溶液として使用した際のサンプル溶液に含有した陰イオン成分の分析結果を示す図。
【図５】従来のサンプル半導体溶液分析装置にあって、サンプル半導体溶液が供給される際に形成される第１溶液流れ経路を説明するための図。
【図６】従来例にあってサンプル溶液とサンプルループラインからそれぞれ供給される第２溶液の流れ経路を示す図。
【図７】従来例にあってＨＣＩ溶液を移動溶液として使用した際にサンプル溶液に含有する陰イオン成分の分析結果を示す図。
【図８】従来例にあって移動溶液としてＭＳＡ溶液を使用した際のサンプル溶液に含有する陰イオン成分の分析結果を示す図。
【符号の説明】
１  コントローラ
１０  サンプル容器
１３  経路選択バルブ
１８，２８  サンプルループライン
３４，４２  ポンプ
４０，４８  伝導度検出機
Ａａ  陽イオン検出部
Ｂａ  陰イオン検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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