(57)【要約】【課題】  液中処理工程における半導体ウェハのパーティクルの付着を防止し、処理の高速化をはかることができるとともに、信頼性の向上を図る。【解決手段】  半導体ウェハを処理液中に投入し、浸漬して処理する半導体ウェハの処理方法であって、処理液の充填された処理槽に新たな処理液を補給する供給工程と、処理液の供給後、少なくとも所定時間、前記処理液の液中に含有するダストを測定する工程と、測定された前記処理液中のダスト濃度と、あらかじめ決められた基準値とを比較する比較工程と、前記ダスト濃度が前記基準値を超えている場合は、前記処理槽への半導体ウェハの投入を禁止するように制御する制御工程と、前記半導体ウェハを前記処理槽に所定時間浸漬して処理する処理工程とを含む。【選択図】  図１
2006222292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを処理液中に投入し、浸漬して処理する半導体ウェハの処理方法であって、
処理液の充填された処理槽に新たな処理液を補給する供給工程と
処理液の供給後、少なくとも所定時間、前記処理液の液中に含有するダストを測定する工程と、
測定された前記処理液中のダスト濃度と、あらかじめ決められた基準値とを比較する比較工程と、
前記ダスト濃度が前記基準値を超えている場合は、前記処理槽への半導体ウェハの投入を禁止するように制御する制御工程と、
前記ダスト濃度が前記基準値内にある場合は、前記半導体ウェハを前記処理槽に所定時間浸漬して処理する処理工程とを含む半導体ウェハの処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体ウェハの処理方法であって、
前記処理液の供給は脱泡手段を作動して脱泡しつつ実行されるようにした半導体ウェハの処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体ウェハの処理方法であって、
前記処理液はＨＰＭ処理液であり、Ｈ２Ｏ２の濃度を測定しつつ処理液を補給する工程を含む半導体ウェハの処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体ウェハの処理方法であって、
前記処理工程後、前記半導体ウェハ表面を酸化する酸化工程を含む半導体ウェハの処理方法。
【請求項５】
半導体ウェハを処理液中に浸漬して処理する半導体ウェハ処理装置であって、
半導体ウェハを浸漬して処理する処理液を収納する処理槽と、
前記処理槽に前記処理液を供給する供給手段と、
前記処理液の液中に含有するダストを測定するダスト測定手段と、
測定された前記ダストの液中濃度に応じて、半導体ウェハの前記処理槽への投入を制御する制御手段とを具備した半導体ウェハ処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体ウェハ処理装置であって、
さらに前記処理槽の前記供給手段の近傍に脱泡手段を具備した半導体ウェハ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ処理方法および処理装置に係り、特に薬液処理における処理液の補給における発泡によるパーティクルの付着防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
エリアセンサ等の撮像デバイスであるＣＣＤを用いた固体撮像素子は、基本構造として、フォトダイオードなどの光電変換部と、この光電変換部からの電荷読み出し部と、読み出し電荷を転送するための電荷転送電極を備えた電荷転送部とを有する。この電荷転送電極は、半導体基板表面に形成された電荷転送チャネル上に複数個隣接して配置され、クロック信号で順次に駆動される。
【０００３】
近年、固体撮像素子においては、撮像画素数の増加により、画素の微細化が進んでいる。それに伴い固体撮像素子チップにおける半導体素子の高集積化は進む一方であり、固体撮像素子製造工程における信頼性の向上が以前にもまして重要になっている。
【０００４】
このような状況の中で、半導体ウェハの薬液処理特に、薬液処理後の洗浄処理は極めて重要である。例えば、ゲート酸化膜の形成前には、表面洗浄を行い清浄なシリコン表面を形成した後に熱酸化を行い、ゲート酸化膜を形成する必要があることから、金属汚染などを除去する目的でＨＰＭ処理と呼ばれる塩酸過水を用いた洗浄処理工程を実行することが多い。この工程は、５０℃〜８０℃程度に維持した塩酸：過酸化水素：水を１：１：６低度の割合で混合した混合液を用いて、半導体ウェハを所定時間浸漬する工程である。処理工程を重ねるにつれて、過酸化水素の濃度が減少するため、過酸化水素を補給する必要がある。
【０００５】
従来、図４に示すような処理装置（特許文献１）が用いられており、半導体ウェハ１を、ＨＰＭ溶液の充填された処理槽１０中のＨＰＭ溶液に過酸化水素タンク（Ｈ２Ｏ２供給手段）１６からＨＰＭ溶液を補給しながら洗浄する。濃度センサあるいは液面低下センサの出力が所定の値に達したとき補給を行う。ここでＨＰＭ溶液は処理槽からオーバーフローしたものをポンプ１１で引きフィルタ１２を介して処理槽に戻すという循環方式で維持されている。
このような過酸化水素の補給において、処理槽１０内に泡が増え、泡が半導体ウェハに付着するとダストが付着してしまい、半導体ウェハが乾燥すると、表面にパーティクルとして残留し、とれなくなる。
そこで泡が消失するのをまって半導体ウェハを浸漬するようにしようとすると、処理液補給後１時間は待機しなければならないという問題があった。
【０００６】
従来、半導体ウェハ表面におけるダストやパーティクルを測定することによって半導体ウェハの検査を行う方法も提案されているが、これらはいずれも処理槽から引き上げた後の半導体ウェハを測定するものであった。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１９５６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、従来は、このような過酸化水素の補給において、処理槽１０内に泡が増え、泡が半導体ウェハに付着するとダストが付着してしまい、とれなくなるという問題があった。
【０００９】
従来、半導体ウェハ表面におけるダストやパーティクルを測定することによって半導体ウェハの検査を行う方法も提案されているが、これらはいずれも処理槽から引き上げた後の半導体ウェハを測定するものであり、処理中の半導体ウェハについては、後に処理をしなおすなどの方法をとるしかなかった。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、液中処理工程における半導体ウェハのパーティクルの付着を防止し、処理の高速化をはかることができるとともに、信頼性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで本発明の半導体ウェハの処理方法では、半導体ウェハを処理液中に投入し、浸漬して処理する半導体ウェハの処理方法であって、処理液の充填された処理槽に新たな処理液を補給する供給工程と、処理液の供給後、少なくとも所定時間、前記処理液の液中に含有するダストを測定する工程と、測定された前記処理液中のダスト濃度と、あらかじめ決められた基準値とを比較する比較工程と、前記ダスト濃度が前記基準値を超えている場合は、前記処理槽への半導体ウェハの投入を禁止するように制御する制御工程と、前記ダスト濃度が前記基準値内にある場合は、前記半導体ウェハを前記処理槽に所定時間浸漬して処理する処理工程とを含む。
この方法によれば、処理液中のダスト濃度を測定し、ダスト濃度が基準値を超えている場合は半導体ウェハの投入を禁止するように制御しているため、半導体ウェハ表面へのパーティクルの付着を防止することができる。半導体ウェハ表面に付着したパーティクルを測定するのではなく、処理液のダスト濃度を測定することによりパーティクルの付着可能性を予測し、基準値を超えて付着しやすい場合には半導体ウェハの投入を禁止しているため、パーティクルの付着を防止し、信頼性の向上をはかることができる。
【００１１】
また、本発明の半導体ウェハの処理方法では、前記処理液の供給は脱泡手段を作動して脱泡しつつ実行されるようにしたものを含む。
この構成によれば、脱泡フィルタなどの脱泡手段を用いているため、よりパーティクルの付着が防止される。
【００１２】
また、本発明の半導体ウェハの処理方法では、前記処理液がＨＰＭ処理液であり、Ｈ２Ｏ２の濃度を測定しつつ処理液を補給する工程を含む。
この構成によれば、金属汚染を除去するためのＨＰＭ処理においてパーティクルの付着を防止することができる。従って、後続工程が酸化工程である場合には特に、パーティクルの存在による酸化膜の膜厚のばらつきを防止することができる。また、処理液の補給による発泡に起因するパーティクルの付着を防止することができるため、多数回にわたって処理液の補給を行うことができ、Ｈ２Ｏ２の濃度を高精度に制御することができるため、より適切な洗浄処理が可能となる。例えば、工場レベルで、Ｈ２Ｏ２の濃度を０．０２モル％程度となるように容易かつ高精度に制御できるため、処理温度が従来は８０℃程度必要であったのに対し、５０℃に抑えることができる。このため、処理液から引き上げた後に生成される、自然酸化膜の膜厚を最小限に抑えることができ、また自然酸化膜の生成を均一にすることができる。このため自然酸化膜の、熱酸化膜に対する割合を大幅に低減することができ膜質の改善を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の半導体ウェハの処理方法では、前記処理工程後、前記半導体ウェハ表面を酸化する酸化工程を含むものを含む。
この構成によれば、半導体ウェハ表面へのパーティクルの付着を防止することができるため、酸化膜の膜厚のばらつきを防止することができる。
【００１４】
また、本発明の半導体ウェハの処理装置は、半導体ウェハを処理液中に浸漬して処理する半導体ウェハ処理装置であって、半導体ウェハを浸漬して処理する処理液を収納する処理槽と、前記処理槽に前記処理液を供給する供給手段と、前記処理液の液中に含有するダストを測定するダスト測定手段と、測定された前記ダストの液中濃度に応じて、半導体ウェハの前記処理槽への投入を制御する制御手段とを具備している。
この構成によれば、処理液の液中に含有するダストを測定するダスト測定手段を具備し、制御手段によって、測定された前記ダストの液中濃度に応じて、半導体ウェハの前記処理槽への投入を制御するようにしているため、処理槽内での発泡に起因するパーティクルの付着を防止することができる。
【００１５】
また、本発明の半導体ウェハの処理装置は、さらに前記処理槽の前記供給手段の近傍に脱泡手段を具備したものを含む。
この構成によれば、脱泡フィルタなどの脱泡手段を具備しているため、パーティクルの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、処理液のダスト濃度を測定し、この測定結果に基づいて半導体ウェハの投入を制御しているため、度重なる処理液の補給に際しても発泡によるパーティクルの半導体ウェハへの付着を防止し、信頼性の高い処理を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
この処理装置は、固体撮像素子チップの製造工程でゲート酸化膜の形成の前処理に用いられるもので、図１に要部説明図を示すように、フッ酸処理のための処理槽から取り出された半導体ウェハ１を、浸漬してＨＰＭ洗浄するための処理液としてＨＰＭ洗浄液を充填する処理槽１０と、前記処理液中に含有するダストを測定するダスト測定手段１５と、測定されたダストの液中濃度に基づいて、半導体ウェハの投入を制御するメインコントローラからなる制御手段２０とを具備したことを特徴とするものである。ここでダスト測定手段１５は処理槽中でダストを検出するダストセンサ（図示せず）を具備しモニタ機能を具備したもので、測定結果はダスト濃度として出力するように構成されている。１１はポンプ、１２はフィルタであり、１３はＨ２Ｏ２の濃度を測定する濃度センサであり、その測定結果に応じて制御手段２０からの指令により薬液供給手段１６からＨＰＭ溶液の補給がなされる。１４は脱泡手段としての泡除去フィルタであり、この泡除去フィルタを介して処理槽の底部に処理液が循環供給される。
ここで処理液としては、５０℃〜８０℃程度に維持した塩酸：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）：水を１：１：６程度の割合で混合したいわゆるＨＰＭ処理液を用いる。処理工程は、半導体ウェハを所定時間浸漬する工程であるが、処理工程を重ねるにつれて、過酸化水素の濃度が減少するため、過酸化水素を補給する必要がある。
この装置では、この過酸化水素の補給に際して、生じる発泡の状態を、ダスト測定手段１５で検出し、泡の量が基準値を超えているときは、制御手段２０によって、半導体ウェハの投入を禁止するように制御している。
【００１９】
また、制御手段２０は濃度センサ１３によってＨ２Ｏ２の濃度を測定し、この濃度が１．５％から０．２％の間に維持されるように、薬液供給手段１６にＨ２Ｏ２の補給を指令する。
【００２０】
ここで、被処理基板としては、内部にフォトダイオードが形成されたシリコンウェハに、電荷転送部を形成するための準備のなされたものが用いられ、フッ酸を用いたエッチング工程後、ゲート酸化膜形成前の洗浄工程でこの処理装置を用いる場合について説明する。
【００２１】
次にこの処理装置を用いた処理工程について説明する。
この処理工程のフローチャートを、図２に示す。
まず、バルブ（図示せず）を開くことにより処理液（ここではＨＰＭ処理液）をタンク（図示せず）から処理槽１０に供給し、オーバーフローさせる。
【００２２】
そして、制御手段２０は濃度センサ１３によってＨ２Ｏ２の濃度を測定し（測定ステップ１００）、この濃度が１．５％を超えたか否かを判断し（判断ステップ１０１）、１．５％を超えた場合には、製品投入を禁止する（禁止ステップ１０２）。一方この濃度が１．５％以下であるときは、０．２％を越えているか否かを判断し（判断ステップ１０３）、０．２％以上であるとき正常状態であるとし、製品投入を許可する（許可ステップ１０４）。この時点で、フッ酸処理後の半導体ウェハ１を処理槽１０に浸漬する。そしてこの測定および処理ステップは常時続行する。
また０．２％に満たないときは、薬液供給手段１６にＨＰＭ溶液の補給を指令する。
【００２３】
一方、ダスト測定手段１５でダストの液中濃度を測定し（測定ステップ２００）、処理液の液中ダストがあらかじめ決定された基準値Ａ（ここでは１０００個／ｍｌ）以下であるか否かを判断し（判断ステップ２０１）、基準値Ａを超えていると判断されたとき、製品投入を禁止する（禁止ステップ１０２）。一方、基準値Ａ以下であると判断されたとき、正常状態であるとし、製品投入を許可する（許可ステップ１０４）この測定および処理ステップは常時続行する。
【００２４】
この方法による水洗経過時間と処理液のダスト濃度（パーティクル数換算）の測定結果を図３に示す。縦軸はダスト濃度（パーティクル数換算）、横軸は液交換後ポンプＯＮからの経過時間である。この結果、過酸化水素の補給から、所定時間経過した後に半導体ウェハを投入するのが適切であることがわかる。
【００２５】
なお、これに加えて液中の比抵抗測定手段を配設し、比抵抗を測定しながら処理液の状態を制御するようにしてもよい。
【００２６】
この方法によれば、過酸化水素などの薬液の補給による発泡を測定し、発泡がおさまったところで半導体ウェハの投入を行うようにしているため、パーティクルの半導体ウェハへの付着を抑制することができる。また、半導体ウェハ１上のダストを測定するのではなく、処理液の液中のダスト濃度を測定するものであるため、処理途中での測定が可能であり、処理を停止することなく、処理しながら測定することができる。そして処理しながら、適宜処理条件を制御することができるため、測定値をより早く制御に反映することができる。また、測定が極めて容易である。
【００２７】
またこの方法によれば、発泡が基準値を超えたとき、すなわち、ダスト濃度が基準値を超えた時点で半導体ウェハの投入を停止することができるため、パーティクルの付着を防止することができる。
さらにまた、処理液の比抵抗を測定するようにしてもよく、この場合特に、半導体ウェハがパターンを形成している場合にもパターン依存性もなく高速かつ信頼性の高い測定が可能となる。また、ダストと比抵抗の両方を測定しこれらの値を基準として、処理終了点を判断するようにしてもよく、これにより高精度の判断が可能となる。
【００２８】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。
前記実施の形態では、ＨＰＭ処理において処理液中のダスト濃度を測定したが、本実施の形態では、ＡＰＭ処理における処理液中のダスト濃度を測定するようにしたことを特徴とする。
【００２９】
この方法によっても、処理液交換後、泡が消失するまでに１時間程度かかるが、脱泡フィルタを用いて泡を除去しつつかつダスト濃度を測定しながら半導体ウェハの投入を決定することにより、実施の形態１と同様、洗浄処理しながら、適宜処理条件を制御することができるため、測定値をより早く制御に反映することができる。また、全体的に要する処理時間を低減することができる。
【００３０】
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されることなく、本発明の技術思想の範囲内において、適宜可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上、説明したように本発明の処理方法は、発泡によるパーティクルの付着を抑制することができることから、濃度調整のために薬液の補給を行う必要のある処理工程において特に有効であり、ＨＰＭ洗浄やＡＰＭ洗浄だけでなく、微細な固体撮像素子の製造工程における、シリコンウェハの洗浄など、半導体ウェハに対する種々の処理に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１の処理装置を示す概要図
【図２】本発明の実施の形態１の処理方法を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１の処理方法による処理結果を示す図
【図４】従来例の処理装置を示す概要図
【符号の説明】
【００３３】
１  半導体ウェハ
１０  処理槽
１１  ポンプ
１２  フィルタ
１３  Ｈ２Ｏ２濃度測定手段
１４  脱泡フィルタ
１５  ダスト測定手段
１６  補給手段
２０  制御手段
【図１】
2006222292.tif 000003
【図２】
2006222292.tif 000004
【図３】
2006222292.tif 000005
【図４】
2006222292.tif 000006