CN1433049A - 处理液配制和供给方法及装置 - Google Patents

Abstract

处理液配制及供给装置，包括溶解配制池，向所述溶解配制池供给原料粉末和超纯水。该溶解配制池通过管子与基片处理装置相连，并将由原料粉末配制的处理液原位供给所述处理装置。为了降低超纯水中微生物浓度的增加，该超纯水基本上是不断循环的。在将该处理液供给使用方时，这样会抑制用于处理半导体基片的处理液的变质及浓度波动。这样还会减少颗粒并且提高经济效率。

Description

处理液配制和供给方法及装置

发明背景

发明领域

本发明涉及处理液的配制和供给方法及装置，更具体地，涉及配制用于处理其上形成元件的基片的处理液并将所配制的处理液供给基片处理步骤的方法，以及用于该方法的装置。

相关背景技术

通常，为了在基片上形成元件，例如在半导体组件如记忆或逻辑电路或液晶显示器的制造过程中，在平板显示器的制造过程中，或者在多层印刷电路板的制造过程中，薄膜如绝缘层、半导体层、导体层首先在基片表面上顺序形成。

然后，在这些薄膜的最上层涂布抗蚀剂层后，利用一个光掩膜进行曝光，利用光刻胶显影剂形成图案。通过显影得到的光致抗蚀图案(resist pattern)用作保护膜，利用蚀刻剂通过蚀刻形成底层薄膜的图案。然后，利用抗蚀剂去除剂除去基片表面上剩余的抗蚀剂。

另外，在这些过程之前或之后，利用清洁剂除去粘附在基片表面上的细颗粒、异物等。按照光掩膜的个数，重复这一系列的光刻法步骤。从而要使用大量的处理液如显影剂、蚀刻剂、抗蚀剂去除剂及清洁剂。

另一方面，在基片上形成用于各元件内部及各元件间相互连接的连接部件的金属导线层。通过电镀形成将来最常用的铜线。在该电镀过程中，将基片浸入电镀池中，所述电镀池中含有铜电极，该铜电极同时补充铜离子，另外通过循环作为处理液的铜电镀液进行电沉积。

随着最近基片生产规模及生产量的增加，在上述光刻法及电镀过程中处理液的用量明显增加。

在这些处理液中，必须严格控制每种光刻法处理液的组成和浓度，以便按照相应的处理步骤获得高的分辨率、高的图案准确性和精度、高的稳定性以及高的收率。具体地，随着近来图案密度的增大，需要减小图案的幅宽。

例如，对于半导体基片、液晶基片及多层印刷电路板所要求的线宽分别为0.1μm水平、1μm水平及10μm水平。另外，需要通过低温聚硅TFT技术，将1μm或更小的小线宽结合到液晶基片上的半导体电路中。为了达到这种小的线宽，必须将光刻法的处理液浓度变化控制为目标浓度±1/1000或更小。

另外，为了使图案缺陷最少，在光刻法处理液中所谓的颗粒含量必须很小。例如，所要求的严格界限是在1ml光刻法处理液中，0.1μm或更大的颗粒的个数为10或更少，在某些情况下为1或更少。这样的颗粒控制条件同样适用于上述电镀液。

通常，每种处理液都是由处理液制造商(这里指的是“供应方”)专门配制的，其配制过程通过在纯水中溶解原料粉末配制未稀释溶液，通过稀释这种未稀释溶液来调节浓度，并且通过微滤法滤出颗粒。这种处理液被注入容器，然后供给基片处理场所(这里指的是“使用方”)如半导体制造厂、液晶基片制造厂或多层印刷电路板制造厂。

这样是因为如果在半导体制造厂、液晶基片制造厂等，通过溶解晶体粉末或晶粒形式的固体原料并且原位调节其组成和浓度来配制处理液，则装置成本和操作成本会增加。

另外，很好地控制处理原料粉末等、稀释未稀释的溶液、及其组成和浓度是非常难的。并且为粉末状等固体原料本身会产生颗粒，从而使用固体原料实质上是不受欢迎的。如果固体原料含有金属，则这种趋势是特别明显的。在这种情况下，在半导体制造厂、液晶基片制造厂等，现在已经没有处理液是由固体原料原位配制的了。

另外，光刻法处理液的浓度主要随处理液的类型、用途等变化。在供给方，所述浓度通常被调节到0.1-5质量％。

更具体地，在液晶基片制造过程中，用作透明导体膜蚀刻剂的草酸水溶液最常见的是草酸浓度为3.5质量％的水溶液。在液晶基片制造过程中，用作STN显影剂的氢氧化钾水溶液最常见的是氢氧化钾浓度为0.7质量％的水溶液。

另外，在印刷电路板制造过程中，用作显影剂的氢氧化钠水溶液最常见的是氢氧化钠浓度为1.0质量％的水溶液。另外，在印刷电路板制造过程中，用作蚀刻剂去除剂的氢氧化钠水溶液最常见的是氢氧化钠浓度为5.0质量％的水溶液。

发明概述

如上文所述，由供给方配制的处理液的量主要随着稀释比增加。这通常会明显增加将大量处理液运输到使用方时所需要的容器的制造成本、将处理液注入所述容器的成本、以及运输成本。因此，这些花费占据了处理液成本的相当大的比例，并且增加了基片的处理成本。

在某些情况下，高浓度处理原料液(未稀释溶液)是由供给方配制的，并且这种未稀释溶液是在使用方利用纯水稀释的。但在由供给方配制的处理液或其原料液在使用方使用之前，运输和贮存需要相当长的时间，并且在这段时间内处理液或其原料液会变质。

另外，按照本发明人的发现，特别是当处理液或原料液在静置贮存时，能存活的各种病毒、细菌、活菌等可能会明显增加。因此这些真菌体的排泄物及尸体可能会增大有机碳总浓度(TOC)。这些真菌体及TOC可能会成为颗粒源。

如果处理液或未稀释溶液在贮存时吸收了大气中的二氧化碳气等，则上述变质很容易引发。另外，如果大气中的氧被溶解，则在溶液中的溶氧浓度(DO)增大。DO的增大可能会影响基片处理，并且会提高前述真菌体的增加比例。这些情况会同样发生在用于稀释未稀释溶液(原料液)的纯水中。

如果固体原料在水中的溶解度小，则已经溶解在高浓度未稀释溶液中的原料可能会沉淀。这种沉淀出来的原料可能会成为颗粒源，也会造成难以进行适当的浓度控制。例如，作为透明导体膜蚀刻剂的草酸在水中的溶解度相对较小；可商购得到的高浓度未稀释溶液的浓度最大为约6质量％。

如上文所述，很难完全除去由原料粉末所造成的颗粒。另外，处理液浓度变化，特别是在大量生产的工厂中，会导致大量缺陷产品或停止生产线的运行。这样可能导致严重损失。

本发明已经考虑了上述情况，并且其目的是提供处理液配制和供给方法及装置，当用于处理其上需要形成元件的基片如半导体基片、液晶基片、显示基片或及多层印刷电路板的处理液供给使用方时，所述处理液配制和供给方法及装置能够抑制处理液的变质及浓度波动，能够减少颗粒，并且还能够提高经济效率。

为了达到上述目的，本发明的处理液配制和供给方法是一种方法，该方法配制用于处理其上需要形成元件(包括一个元件结构或一些其它微结构)的基片的处理液，并且将处理液供给基片处理步骤，包括通过在纯水中溶解处理液固体原料来配制处理液的配制步骤，以及通过管线将处理液供给基片处理步骤的供给步骤，其中在配制步骤中，纯水被循环或使其基本上不断地流动。

在上述本发明方法中，处理液是通过在配制步骤中在纯水中溶解固体原料来配制的。所希望的是直接或间接测量浓度，并且以测量值为基准，控制浓度在预定的浓度范围内。在供给步骤中，将所配制的具有所希望的组成及浓度的处理液通过管线供给基片处理步骤。因此，在基片处理步骤中无论何时需要，均可以原位供给处理液。这就不再需要将处理液贮存相当长的时间了。

在配制步骤中，纯水不需要静置，而是要循环或使之基本上不断地流动。这样就抑制了纯水中和处理液中微生物如真菌体浓度及TOC的增大。更具体地，连续或间歇地循环纯水或使纯水流动，可以有效地使纯水或处理液所要求的其它物理量中，特别是微生物的浓度不超过其初始值的100倍(即为其初始值的100倍或更少)。

如上文所述，极有可能的是微生物如真菌体直接变成颗粒源。因此，通过保持微生物浓度在适当的控制值，可以有效防止颗粒流入使用方。在纯水等的其它物理量中，TOC浓度和DO浓度的升高与微生物如活菌的增加相关，因此控制这些浓度也是有用的。但由于颗粒可以很容易地直接控制，因此基于微生物浓度的控制是更优选的。应用上述关联，微生物浓度不仅可以利用通常使用的颗粒计数仪进行测量，也可以利用如T0C表或D0表进行测量。

另外，纯水的电导率(即电阻率)经常与纯水中的杂质浓度相关联；如果电导率增大，杂质可能被混入基片处理步骤中。因此，从不同于颗粒的角度来看，也可以将该电导率用作物理性能控制值。

为了控制这些物理量如微生物浓度达到预定值，可以在实际处理操作过程中，使用取样测量并控制纯水或处理液，或者在初始配制池或在试运行过程中，预先确定纯水的循环条件。

在配制步骤中，优选将促进或加速固体原料在纯水中溶解的溶解助剂加入到固体原料和纯水的混合物中。这些混合及加入操作可以按任意顺序进行。

如前文所述，如果不便的是处理液固体原料在纯水中的溶解度小而所需要的处理液浓度高时，则在配制步骤中可能会产生溶解残余物。但当加入溶解助剂时，固体原料在纯水中的溶解被促进或加速，这样就阻止了溶解残余物的生成，而该溶解残余物会生成颗粒并引起浓度变化。即使当固体原料在纯水中的溶解度足够大时，溶解助剂也是优选的，因为溶解速度会增大。

除了溶解助剂外，或者如果该溶解助剂是非必须的，也可以加入其它添加剂。

更具体地，如果基片处理步骤是对基片上的叠层材料进行蚀刻的步骤，则所述配制步骤包括配制用于叠层材料的蚀刻剂作为处理液。

特别当叠层材料是透明导体膜时，有用的配制步骤包括利用草酸作为固体原料配制含有草酸离子的溶液作为处理液。在该配制过程中，优选将烷基苯磺酸、烷基苯磺酸酯、全氟代烷基磺酸及全氟代烷基磺酸酯中的至少一种作为溶解助剂加入到草酸和纯水的混合物中。在这种情况下，溶解助剂不仅促进溶解，而且可以作为透明导体膜蚀刻剂的第二种主组分，从而改善蚀刻作用。

如果叠层材料是含铬的膜，则有用的配制步骤包括利用硝酸铈铵(ceric nitrate ammonium)作为固体原料配制含有高铈离子的溶液作为处理液。在该配制过程中，高氯酸和/或硝酸优选作为溶解助剂加入到硝酸铈铵和纯水的混合物中。

这样就阻止了水解生成氢氧化铈沉淀，并且极为有效地加速了溶解。另外，当铈为铬蚀刻剂中的第一主组分时，高氯酸和/或硝酸作为第二主组分，并且这样会改善蚀刻作用。

如果基片处理步骤是叠层在基片上的光刻胶的显影步骤，或是除去光刻胶的步骤时，则所述配制步骤包括配制光刻胶显影剂或去除剂作为处理液。

在该配制步骤中，特别有用的是利用选自碱金属的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐及硅酸盐、以及铵化合物、特别是四甲基氨氢氧化物(TMAH)中的至少一种化合物作为固体原料，配制碱基溶液作为处理液。这些固体原料可以是相对易溶于纯水中的，从而使用任何溶解助剂不是特别必须的。但为了改善显影剂或去除剂的作用，优选适当加入表面活性剂。

如果基片处理步骤是利用金属电镀基片的步骤，则所述配制步骤包括配制所述金属的电镀液作为处理液。特别当所要电镀的金属是铜时，有用的配制步骤包括利用硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)作为固体原料配制含有铜离子的溶液作为处理液。

在该配制过程中，优选将硫酸作为溶解助剂加入到硫酸铜和纯水的混合物中。这样就阻止了水解生成氢氧化铜沉淀，并且极为有效地加速了溶解。另外，硫酸本身为铜电镀溶液的主要溶剂组分。还可以适当加入氯离子、氯基离子、增白剂等。

本发明的处理液配制和供给装置有效实施了本发明的处理液配制和供给方法。即该处理液配制和供给装置是一种装置，该装置用于配制用于处理其上需要形成元件的基片的处理液，并且将处理液供给用于处理基片的装置，包括一个配制地，向其中供给处理液固体原料和纯水并且在其中通过在纯水中溶解固体原料来配制处理液，一个与配制池相连并且贮存固体原料的固体原料供给单元，一个与配制池相连的纯水供给单元，在其中循环纯水或使纯水基本上不断地流动，以及与配制池和基片处理装置相连的管线，通过所述管线将处理液由配制池供给基片处理装置。

另外，在纯水供给单元中，纯水被连续或间歇地循环或使纯水流动，其流动方式使纯水或处理液中的微生物浓度不超过其初始值的100倍(为其初始值的100倍或更少)。

附图简要说明

图1的示意图给出了本发明处理液配制和供给装置的第一种实施方案的概述图；

图2的示意图给出了本发明处理液配制和供给装置的第二种实施方案的概述图；以及

图3的示意图给出了本发明处理液配制和供给装置的第三种实施方案的概述图。

优选实施方案的描述

下面将详细描述本发明的实施方案。相同的参考标记表示相同的部件，并且将不对其进行重复解释。除非另有规定，位置关系以附图所示为基准。尺寸比并不局限于附图所示。

图1所示的处理液配制和供给装置100包括通过管子K1(管线)与处理装置90相连的溶解配制池102(配制池)，所述处理装置90用于处理基片如半导体基片、液晶基片或印刷电路板。其中贮存作为处理液W的第一主组分的原料粉末G(固体原料)的原料供给池101(固体原料供给单元)与所述溶解配制池102相连。另外，超纯水供给系统103(纯水供给单元)和溶解助剂供给系统104(溶解助剂供给单元)分别通过管子K2和K3与溶解配制池102相连。

原料供给池101设置在溶解配制池102的上方。利用螺旋加料器等将原料粉末G由下部漏斗加入到溶解配制池102中。

超纯水供给系统103有一个装置(未画出)用于产生所谓的超纯水J，所谓超纯水的离子浓度、颗粒浓度等均被适当控制。溶解助剂供给系统104贮存或接收溶解助剂Y，所述溶解助剂Y促进或加速原料粉末G溶解于超纯水J中。该溶解助剂Y按照原料粉末G的类型适当选择。根据处理液W，溶解助剂Y也可以作为第二种主组分，该第二种主组分改善处理液W的原始处理性能。

溶解配制池102包括一个具有轴向流动搅拌叶片或类似元件的搅拌器M。带有密度计110的循环管K10设置在溶解配制池102的外部。密度计110测量在溶解配制池102中配制的处理液W的组分浓度。对于该密度计110，可以使用各种测量仪器，如电导率计、吸光计、折射计、粘度计、超声密度计、液体密度计及自动滴定设备。

控制器120与密度计110相连。该控制器120向原料供给池101和流量控制阀V1(下文有述)输出指示信号，该信号对应于来自密度计110的指示处理液W中组分浓度的信号，从而调节进入溶解配制池102的原料粉末G、超纯水J及溶解助剂Y的供给量，以及进入处理装置90的处理液W的供给量。

溶解配制池102通过管子K11与排放系统111相连。另外，溶解配制池102和助剂贮存池105分别与密封管K4和K5偶连，而所述密封管K4和K5与润湿池106相连。该润湿池106与上述超纯水供给系统103及密封气供给系统107相连。

在润湿池106中，将来自密封气供给系统107的氮气N供给超纯水J，以产生湿氮气N。该湿氮气N密封溶解配制池102、助剂贮存池105以及与这些池相连的管子。

与废气系统108相连的排气管K6形成密封管K4和K5的支路。应注意流量控制阀V1、开关阀V2以及泵P均是按需要适当设置在各管子中的。管子K1进一步含有一个过滤器F用于除去颗粒。

下面将描述本发明处理液配制和供给方法的一个例子，其中利用如上文所述建造的处理液配制和供给装置100。在下述各处理步骤中，温度按需要适当控制。

首先，将预定量的超纯水J和氮气N供给润湿池106，以产生湿氮气N，而溶解配制池102和助剂贮存池105利用该湿氮气N密封。这样就阻止了在溶解配制池102中配制的处理液W、以及为液体形式的溶解助剂Y吸收大气中的氧气、二氧化碳气、氨气等。

然后，将预定量的超纯水J和原料粉末G供给溶解配制池102，并利用搅拌器M搅拌混合，从而溶解原料粉末G，配制处理液W。如果原料粉末G在超纯水J中的溶解度小，则按照需要向溶解配制池102中加入溶解助剂Y。

在这种情况下，处理液W在循环管K10中循环，并且利用密度计110监测该处理液W中的组分浓度。更具体地，例如当该密度计110为吸光计或电导率计时，则无论何时处理液W通过，对应于处理液W吸光度或电导率的检测信号均由密度计110连续或间歇地输出到控制器120。

表明检测信号强度与组分浓度之间关联的数据(如关联系数或校正曲线)被提前输入或存储在控制器120的运算单元(未画出)内。根据测量得到的检测信号强度，计算溶解配制池102中组分浓度的测量值。

另外，组分浓度的目标设定值也被提前输入或存储在运算单元中，并且计算组分浓度的测量值与目标值之间的差。按照该差值，将调节原料粉末G、溶解助剂Y及超纯水J供给的控制信号输出到各流量控制阀V1和各泵P。该组分浓度控制操作是连续或间歇进行的，以调节处理液W中的组分浓度达到所希望的值(配制步骤)。

对于原料粉末G，可以使用对应于在所述处理装置90中进行的基片处理类型的处理液W的固体原料。例如，如果处理装置90进行半导体元件等制造过程中的湿法蚀刻过程，则处理液W为用于湿法蚀刻的蚀刻剂。

更具体地，如果蚀刻对象是透明的导体膜，如薄的铟锡氧化物膜(ITO)，则使用草酸粉末作为原料粉末G，并且在溶解配制池102中配制草酸溶液作为处理液W。在该处理液W中的草酸浓度优选为1-6质量％，更优选为3.3-3.6质量％。

在这种情况下，烷基苯磺酸、烷基苯磺酸酯、全氟代烷基磺酸及全氟代烷基磺酸酯中的至少一种可以用作溶解助剂Y。草酸在水中的溶解度相对较小，从而草酸通常以未稀释溶液(原料液)供给，其草酸浓度约为6质量％。因此为了在溶解配制池102中原位配制草酸溶液，利用溶解助剂Y同时控制温度，可以有利地抑制溶解残余物，并且提高配制速度。

溶解助剂Y的加入量取决于其类型。但相对于100质量份的草酸，该加入量优选为0.1-3质量份，更优选为0.3-1质量份。

如果蚀刻对象为铬膜或含铬膜，则使用含有铈作为氧化因子的化合物，具体为硝酸铈铵粉末作为原料粉末G，并且在溶解配制池102中配制硝酸铈铵溶液作为处理液W。在该处理液W中，硝酸铈铵浓度优选为10-20质量％，更优选为14-18质量％。

在这种情况下，可以使用酸如高氯酸或硝酸作为溶解助剂Y。尽管该溶解助剂Y的加入量取决于其类型，但相对于100质量份作为原料粉末G的硝酸铈铵，该加入量优选为5-20质量份，更优选为10-15质量份。

在作为铬蚀刻剂的处理液W中，铈为第一主组分，酸如高氯酸或硝酸为溶解助剂，同时作为第二主组分。

另外，如果处理装置90对半导体元件等的制造过程中光刻法所使用的光刻胶进行显影处理，或者在此之后对其进行去除处理，则处理液W为该过程的显影剂或去除剂。

在微处理或微加工过程中，按照其目的或条件使用各种类型光刻胶。例子有正光刻胶、  负光刻胶、i-线光刻胶、KrF受激物(excimer)激光光刻胶以及ArF受激物激光光刻胶。这些光刻胶的各种原料也可以使用。例子有通过在作为基质材料的Novolac(N)树脂中混合重氮醌(DQ)基光敏剂形成的DQN抗蚀剂、含有光酸产生剂的抗蚀剂、以及化学增幅抗蚀剂。

更具体地，碱基处理液广泛用于其它光刻胶中具体为正光刻胶的显影过程。因此针对这种处理过程，优选使用选自碱金属的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐及硅酸盐、以及铵化合物(包括取代的或非取代的烷基铵化合物)中的至少一种化合物，即至少一种碱性试剂作为原料粉末G，并且在溶解配制池102中配制碱基显影剂或类似物作为处理液W。

在这些化合物中，碱金属盐更优选为钾或钠的盐或氢氧化物，并且最优选为氢氧化钾。铵化合物的例子为TMAH和三甲基单乙醇铵氢氧化物(胆碱)，并且TMAH是更优选的。

铵化合物有用是因为它能够除去碱金属的污染。具体地，为强碱的TMAH在改善显影性能和降低用量方面是有利的。

这种碱性组分原料的浓度优选为0.1-2.5质量％，更优选为0.1-2.4质量％。在该优选范围内，按照作为对象的光刻胶的类型和/或碱，可以适当进行浓度控制。

作为例子，如果碱性组分(如TMAH)优选为2.2-2.4质量％(更具体为2.375-2.385质量％)，并且更优选为2.3-2.4质量％(更具体为2.377-2.383质量％)，则用于半导体元件(设备)等制造过程中的光刻胶处理液W是有用的。

对于用于液晶元件制造过程中的光刻胶(如DQN抗蚀剂)，有用的碱性组分优选为2.2-2.4质量％(更具体为2.370-2.390质量％)，并且更优选为2.3-2.4质量％(更具体为2.375-2.385质量％)。对于丙烯酸基抗蚀剂，有用的碱性组分优选为0.1-0.6质量％。

如果处理装置90进行半导体元件等制造过程中的金属电镀过程，则处理液W是用于该过程的电镀液。近来，导线金属由铝变为铜，并且最常用的处理形式为镶嵌法(damascene process)。由于针对这种铜线没有有用的CVD源，通常通过电镀电沉积形成膜。因此对于铜电镀来说，优选使用硫酸铜粉末作为原料粉末G，并且在溶解配制池102中配制硫酸铜溶液作为处理液W。在该处理液W中，硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)的浓度优选为60-90g/l，并且更优选为66-75g/l。

在这种情况下，硫酸可以用作溶解助剂Y。尽管该溶解助剂Y的加入量取决于其类型，但该加入量优选为140-240g/l，并且更优选为170-190g/l。也可以加入其它添加剂。例子为加速在基片上形成的孔和沟的由底部向上注入(bottom up fill)的加速剂、加速区域膜形成平面化的表面流动控制剂(一种过度电镀抑制剂)、氯离子、氯基离子以及增白剂。

通常，超纯水J可以是用于如半导体元件、液晶元件、电路及多层印刷布线的制造过程中的任何超纯水，并且是容易得到的。由于在这些处理设备中通常设有超纯水制备装置，该超纯水制备装置也可以用作处理液配制和供给装置100的超纯水供给系统103。

当按照本发明配制处理液W时，超纯水J被循环或使之基本上不断地流动。更具体地，超纯水J被连续或间歇地循环，或使之流动，从而使该超纯水J中或处理液W中的微生物浓度优选为初始值的100倍或更小，更优选为初始值的50倍或更小，特别优选的是保持该微生物浓度基本上与初始值相同。

作为实现这一目的的一种方法，使超纯水J流入溶解配制池102中。在这种情况下，为了使该溶解配制池102中处理液W中的组分浓度保持不变，通过利用密度计110得到的浓度及前述控制器120控制原料粉末G及溶解助剂Y的供给。

另外，旁路管或排放管可以与超纯水供给系统103或管子K2相连，以使超纯水J不断或基本不断地流到溶解配制池102的外部。也可以通过循环等使超纯水J在超纯水供给系统103的内部及外部流动，从而使该超纯水J的静止尽可能少。

例如，如下方法可以用作循环超纯水J的方法，从而使微生物的浓度为初始值的100倍或更少。也就是说，当需要对处理液W进行实际操作时，通过取样等操作随时得到系统中的超纯水J或处理液W，以测量物理量，正如前述组分浓度控制过程。向溶解配制池102内部及外部供给超纯水J的流量和频率是通过反馈进行控制的，从而使该物理量等于或小于控制目标值。

另外，当溶解配制池102是初始建成时，即当装置是刚开车或在实际运行之前进行试运行时，超纯水J供给量和供给频率与超纯水J或处理液W中的前述物理量之间的关系是提前得到的。按照处理液W的配制步骤的操作方式，实际操作是利用超纯水J的供给量和供给频率进行的，对于该超纯水其微生物浓度为初始值的100倍或更小。当考虑对处理装置90的影响及其方便性时，后一种方法被认为是优选的。

如上文所述，处理装置90通常需要符合很严格的限制，即在1ml处理液W中0.1μm或更大的颗粒的个数为10或更少，或者为1或更少。另外，在微生物中，活菌的典型尺寸为约4-5μm，细菌的典型尺寸为约1μm，而病毒、孢子和活菌碎片的典型尺寸为约0.1μm。

当考虑这些时，作为超纯水J或处理液W中微生物浓度实际控制值的例子，如表示为活菌的个数，初始值优选为10^-2菌/ml的量级或更小，而控制值优选为1菌/ml的量级或更小。更优选地，初始值为10^-3菌/ml的量级或更小，而控制值为10^-1菌/ml的量级或更小。

除了超纯水J或处理液W的微生物浓度以外，待选控制项目为超纯水J或处理液W的TOC浓度或DO浓度或超纯水J的电导率。如前文所述，微生物浓度是形成颗粒的直接主要原因，并且两者通常以级数形式增加。相反，DO浓度和TOC浓度通常线性增加，尽管它们与微生物浓度是相关联的。

除了真菌体尸体等的贡献外，TOC溶解量还随管材而变化。例如在超纯水J中，TOC浓度的初始值为约10-100μg/l，并且在某些情况下，其增加比亦取决于管材等。这些值均与微生物浓度相关联。具体地，固体组分可以是颗粒源，因而控制固体组分也是有用的。如果该TOC浓度变得高于初始值的两倍，则处理液W中颗粒的增加受到影响。在某些情况下，微生物浓度可能过分增大。

另外，如果处于不动状态的水中的微生物的增加比由于DO浓度而明显变化，并且该DO浓度线性增大的话，则微生物的浓度可能以级数(指数)形式增大。因此超纯水J中DO浓度的初始值优选通过脱气来设定，优选为1mg/l的量级或更小，更优选为0.1mg/l的量级或更小，最优选为0.01mg/l或更小。

由于处理液W中的DO浓度可能对在基片上形成膜的步骤有负面影响，因此从这一点来说，也希望对该DO浓度进行控制。如果DO浓度变得高于初始值的两倍，则真菌体如活菌个数的增加比上升。这将造成难以很好地减少颗粒。

另一方面，电导率经常随着超纯水J中氯离子、金属离子及碳酸根离子的增加而增大。从不同于抑制颗粒等的角度，也希望控制超纯水J的电导率。

通常，在许多情况下控制电阻率而不是电导率。也就是说，电阻率减小(电导率增大)可能增大在基片处理步骤中混入杂质的可能性。在25℃下，超纯水J的电阻率的初始值优选为约20MΩ.cm或更大，更优选为约50MΩ·cm的量级或更大。如果该电阻率小于其初始值的两倍(换句话说，如果电导率大于其初始值的两倍)，则杂质混合可能会对半导体元件等的元件特性有很大影响。

将如上文所述调节到具有所希望的组成及浓度的处理液W供给管子K1。在利用过滤器F进一步除去颗粒后，通过管子K1将该处理液W供给处理装置90(供给步骤)。优选通过调节用于密封溶解配制池102的湿氮气N的压力，利用压头差将处理液W供给处理装置90，或辅助该操作的进行。这样做是因为能量消耗量及波动可以减少。

为了在池内初始配制过程中、在检测情况下或在紧急情况下从溶解配制池102中提取处理液W，通过管子K11将处理液W排放到排放系统111。

在如上文所述构造的处理液配制和供给装置100及使用所述装置的处理液配制和供给方法中，在配制步骤中，通过在溶解配制池102中在超纯水J中溶解原料粉末G得到处理液W。在供给步骤中，通过管子K1将所述处理液W供给处理装置90，而不用贮存预定时间或曝露在大气中。

因此，当基片如半导体基片或液晶基片需要处理时，处理液W可以原位供给。这样就解决了在贮存过程中由于吸收大气中的氧气或二氧化碳气而造成处理液W变质或增大其DO的传统问题。因此可以抑制处理液W中微生物的个数及TOC的增加，并且减少这些因素所形成的颗粒。

在配制步骤中，超纯水J没有静置，而是被循环或使之基本上不断地流动。更具体地，进行控制使超纯水J或处理液W中的微生物浓度为初始值的100倍或更小。这样就可以更有效地防止颗粒混入处理装置90中。

图2所示的处理液配制和供给装置200基本上与图1所示的处理液配制和供给装置100有相同的配置，只是在溶解配制池102之后设置了与处理装置90相连的调节池202，另外一个添加剂供给系统204通过添加剂贮存池205和管子K23与该调节池202相连。

调节池202和添加剂贮存池205分别与密封管K24及与润湿池106相连的密封管K5的支管相连，并且与溶解配制池102类似地被湿氮气N密封。另外，超纯水供给系统103通过管子K22与调节池202相连。这样由溶解配制池102、调节池202和管子K20构造成配制池。

在该处理液配制和供给装置200中，在溶解配制池102中配制的处理液W利用压头差通过管子K20被自然地转移到调节池202中。溶解助剂供给系统104与调节池202相连，并且向该调节池202中加入溶解助剂Y和添加剂Z，从而配制出其液体性质及组分浓度受控的处理液W1。该处理液W1通过管子K21供给处理装置90。在这种实施方案中，在溶解配制池102中可以配制其浓度高于所希望的组分浓度的处理液W，并且可以在调节池202中通过稀释该处理液W进一步调节该浓度。

对于添加剂Z，按照处理液W的类型和目的可以使用各种添加剂。例如，当处理液W是光刻胶显影剂时，可以使用表面活性剂。当处理液W是铜电镀液时，可以进一步加入前述加速剂或表面流动控制剂或抑制剂或增白剂。当处理液W是IT0蚀刻剂时，烷基苯磺酸等可以使用。如上文所述，该烷基苯磺酸也可以作为溶解助剂。

图3所示的处理液配制和供给装置300基本上与图2所示的处理液配制和供给装置200有相同的配置，只是在调节池202之后设置了与处理装置90相连的均匀池302。

该均匀池302分别通过管子K30及K40与溶解配制池102和调节池202相连。该均匀池302也与同润湿池106相连的密封管K34相连，并与溶解配制池102和调节池202类似地被湿氮气N密封。另外，该均匀池302通过管子K32与超纯水供给系统103相连。这样由溶解配制池102、调节池202、均匀池302、管子K20和管子K30构造成配制池。

在该处理液配制和供给装置300中，在溶解配制池102中配制的处理液W利用压头差被自然地通过管子K20和K30转移到调节池202和均匀池302中，而在调节池202中的处理液W1被自然地通过管子K40转移到均匀池302中。在这种实施方案中，在调节池202中被调节到具有目标组分浓度的处理液W1在均匀池302中进一步进行浓度均匀，以得到处理液W2。这样就减小了在配制或调节过程中不可避免的轻微浓度误差。

在如上文所述构造的处理液配制和供给装置200和300以及使用这些装置的本发明的处理液配制和供给方法中，可以达到如上文所述利用处理液配制和供给装置100所达到的相同作用和效果。但不再对其进行详细解释，以省略重复解释。另外，利用调节池202和均匀池302可以更容易地将处理液W供给处理装置90。另外，与处理液W是按间歇方式供给时相比，所要供给的处理液W的组分浓度可以保持得更稳定和更准确。

本发明并不局限于前述实施方案。例如，密度计110优选具有温度补偿功能。另外，控制器120可以基于所测量的温度，具有纠正检测信号强度的这种温度补偿功能。

另外，利用控制器120，可以进行手动控制而不是自动控制。可以对上述超纯水J和/或处理液W、W1和W2进行脱气(除去溶解的气体)处理。另外，为了计算处理液W、W1和W2中的组分浓度，可以在各溶解配制池102、调节池202及均匀池302中设置液位计、体积计或重量计，以测量这些池中的溶液量。

密度计110与溶解配制池102等外部的循环管K10设置在一起。但传感器单元、电极单元等也可以与池中的处理液W、W1和W2直接接触。

也可以利用管路混合器将超纯水J与液体形式的溶解助剂Y或添加剂Z混合，并将混合物供给溶解配制池102、调节池202或均匀池302。另外，也可以利用射流搅拌而不是搅拌器M对处理液W等进行搅拌。

另外，唯一必须的是要控制原料粉末G和超纯水J中至少一种的供给量。例如，可以控制超纯水J的供给量，而使原料粉末G的供给量保持不变。

对原料供给池101供料的螺旋加料器优选也可以由固定量螺旋单元和控制螺旋单元构成，其中固定量螺旋单元用于进行大多数的固定量供给，而控制螺旋单元用于进行轻微的量控制。在这种情况下，如果基于处理液W组分浓度的原料粉末G的供给量控制是由控制螺旋单独完成的，则可以进行更精细的浓度控制。同样，超纯水J、溶解助剂Y及添加剂Z中每一种的供给泵P也可以由两种类型的泵构成。

如上文所述，本发明不再需要在供给方配制用于处理其上需要形成元件(元件结构)的基片如半导体基片、液晶基片、显示基片或多层印刷电路板的处理液的未稀释溶液，并且在作为基片处理装置的使用方贮存及稀释该处理液，从而可以按照需要原位配制和供给处理液。

另外，纯水被循环或使之按预定流量、频率等流动。因此当处理液被供给使用方时，可以很好地抑制处理液的变质及组分浓度的波动。也可以减少颗粒并提高经济效率。

Claims (28)

1.一种处理液配制和供给方法，所述方法配制用于处理其上需要形成元件的基片的处理液，并且将所述处理液供给处理所述基片的步骤，该方法包括：

配制步骤，该步骤通过在纯水中溶解所述处理液的固体原料来配制所述处理液；以及

供给步骤，该步骤通过管线将所述处理液供给基片处理步骤，

其中在所述配制步骤中，所述纯水被循环或使之基本上不断地流动。

2.权利要求1的方法，其中在所述配制步骤中，将促进或加速所述固体原料在所述纯水中溶解的溶解助剂加入到所述固体原料和所述纯水的混合物中。

3.权利要求1的方法，其中如果所述基片处理步骤是对所述基片上的叠层材料进行蚀刻的步骤，则在所述配制步骤中配制所述叠层材料的蚀刻剂作为所述处理液。

4.权利要求3的方法，其中如果所述叠层材料是透明导体膜，则在所述配制步骤中，利用草酸作为所述固体原料配制含有草酸离子的溶液作为所述处理液。

5.权利要求4的方法，其中将烷基苯磺酸、烷基苯磺酸酯、全氟代烷基磺酸及全氟代烷基磺酸酯中的至少一种作为溶解助剂加入到所述草酸和所述纯水的混合物中。

6.权利要求3的方法，其中如果所述叠层材料是含铬的膜，则在所述配制步骤中，利用硝酸铈铵作为所述固体原料配制含有高铈离子的溶液作为所述处理液。

7.权利要求6的方法，其中将高氯酸和/或硝酸作为溶解助剂加入到所述硝酸铈铵和所述纯水的混合物中。

8.权利要求1的方法，其中如果所述基片处理步骤是叠层在所述基片上的光刻胶的显影步骤，或是除去所述光刻胶的步骤时，则在所述配制步骤中，配制所述光刻胶的显影剂或去除剂作为所述处理液。

9.权利要求8的方法，其中利用选自碱金属的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐及硅酸盐、以及四甲基氨氢氧化物中的至少一种化合物作为所述固体原料，配制碱基溶液作为所述处理液。

10.权利要求1的方法，其中如果所述基片处理步骤是利用金属电镀所述基片的步骤，则在所述配制步骤中，配制所述金属的电镀液作为所述处理液。

11.权利要求10的方法，其中如果所要电镀的所述金属是铜时，则在所述配制步骤中，利用硫酸铜作为所述固体原料配制含有铜离子的溶液作为所述处理液。

12.权利要求11的方法，其中将硫酸作为溶解助剂加入到所述硫酸铜和所述纯水的混合物中。

13.一种处理液配制和供给方法，所述方法配制用于处理其上需要形成元件的基片的处理液，并且将所述处理液供给处理所述基片的步骤，该方法包括：

配制步骤，该步骤通过在纯水中溶解所述处理液的固体原料来配制所述处理液；以及

供给步骤，该步骤通过管线将所述处理液供给到基片处理步骤，

其中在所述配制步骤中，所述纯水被循环或使之基本上不断地流动，从而使所述纯水或所述处理液中的微生物浓度不超过所述微生物浓度初始值的100倍。

14.权利要求13的方法，其中在所述配制步骤中，将促进或加速所述固体原料在所述纯水中溶解的溶解助剂加入到所述固体原料和所述纯水的混合物中。

15.权利要求13的方法，其中如果所述基片处理步骤是对所述基片上的叠层材料进行蚀刻的步骤，则在所述配制步骤中配制所述叠层材料的蚀刻剂作为所述处理液。

16.权利要求15的方法，其中如果所述叠层材料是透明导体膜，则在所述配制步骤中，利用草酸作为所述固体原料配制含有草酸离子的溶液作为所述处理液。

17.  权利要求16的方法，其中将烷基苯磺酸、烷基苯磺酸酯、全氟代烷基磺酸及全氟代烷基磺酸酯中的至少一种作为溶解助剂加入到所述草酸和所述纯水的混合物中。

18.权利要求15的方法，其中如果所述叠层材料是含铬的膜，则在所述配制步骤中，利用硝酸铈铵作为所述固体原料配制含有高铈离子的溶液作为所述处理液。

19.权利要求18的方法，其中将高氯酸和/或硝酸作为溶解助剂加入到所述硝酸铈铵和所述纯水的混合物中。

20.权利要求13的方法，其中如果所述基片处理步骤是叠层在所述基片上的光刻胶的显影步骤，或是除去所述光刻胶的步骤时，则在所述配制步骤中，配制所述光刻胶的显影剂或去除剂作为所述处理液。

21.权利要求20的方法，其中利用选自碱金属的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐及硅酸盐、以及四甲基氨氢氧化物中的至少一种化合物作为所述固体原料，配制碱基溶液作为所述处理液。

22.权利要求13的方法，其中如果所述基片处理步骤是利用金属电镀所述基片的步骤，则在所述配制步骤中，配制所述金属的电镀液作为所述处理液。

23.权利要求22的方法，其中如果所要电镀的所述金属是铜时，则在所述配制步骤中，利用硫酸铜作为所述固体原料配制含有铜离子的溶液作为所述处理液。

24.权利要求23的方法，其中将硫酸作为溶解助剂加入到所述硫酸铜和所述纯水的混合物中。

25.一种处理液配制和供给装置，所述装置用于配制用于处理其上需要形成元件的基片的处理液，并且将所述处理液供给处理所述基片的装置，该装置包括：

配制池，向其中供给所述处理液的固体原料和纯水，在其中通过在所述纯水中溶解所述固体原料来配制所述处理液；

固体原料供给单元，该单元与所述配制池相连并且贮存所述固体原料；

纯水供给单元，该单元与所述配制池相连，并且在其中所述纯水被循环或使之基本上不断地流动；以及

管线，所述管线与所述配制池和基片处理装置相连，并且通过所述管线将所述处理液由所述配制池供给所述基片处理装置。

26.权利要求25的装置，进一步包括溶解助剂供给单元，该单元与所述配制池相连，并且贮存用于促进或加速所述固体原料在所述纯水中溶解的溶解助剂。

27.一种处理液配制和供给装置，所述装置用于配制用于处理其上需要形成元件的基片的处理液，并且将所述处理液供给处理所述基片的装置，该装置包括：

配制池，向其中供给所述处理液的固体原料和纯水，在其中通过在所述纯水中溶解所述固体原料来配制所述处理液；

固体原料供给单元，该单元与所述配制池相连并且贮存所述固体原料；

纯水供给单元，该单元与所述配制池相连；以及

管线，所述管线与所述配制池和基片处理装置相连，并且通过所述管线将所述处理液由所述配制池供给所述基片处理装置，

其中在所述纯水供给单元中，所述纯水被连续或间歇地循环或使之流动，从而使所述纯水或所述处理液中的微生物浓度不超过所述微生物浓度初始值的100倍。

28.权利要求27的装置，进一步包括溶解助剂供给单元，该单元与所述配制池相连，并且贮存用于促进或加速所述固体原料在所述纯水中溶解的溶解助剂。

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