(57)【要約】  【課題】  半導体ウェハの表面状態に依存することなく、洗浄状態を検出しながら、より適切な洗浄を行う。  【解決手段】  半導体ウェハを洗浄液中に浸漬して洗浄する半導体ウェハの洗浄方法であって、前記洗浄液の液中に含有するダストを測定する工程と、測定された前記ダストの液中濃度に応じて、洗浄条件を制御する工程とを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを洗浄液中に浸漬して洗浄する半導体ウェハの洗浄方法であって、
前記洗浄液の液中に含有されるダストを測定する工程と、
測定された前記ダストの液中濃度に応じて、洗浄条件を制御する工程とを含む半導体ウェハの洗浄方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体ウェハの洗浄方法であって、
前記制御する工程は、前記ダストの液中濃度に応じて半導体ウェハの洗浄終了点を判断する工程を含む半導体ウェハの洗浄方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体ウェハの洗浄方法であって、
前記洗浄液は純水である半導体ウェハの洗浄方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の半導体ウェハの洗浄方法であって、
さらに、前記洗浄液の比抵抗を測定する工程を含み、
前記判断する工程は、前記洗浄液の比抵抗と、前記ダストの液中濃度とに応じて半導体ウェハの洗浄終了点を判断する工程である半導体ウェハの洗浄方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の半導体ウェハの洗浄方法であって、
前記半導体ウェハは、フッ酸処理後のウェハである半導体ウェハの洗浄方法。
【請求項６】
半導体ウェハを洗浄液中に浸漬してオーバーフロー洗浄を行う半導体ウェハの洗浄装置であって、
半導体ウェハを浸漬して洗浄する洗浄液を収納する洗浄槽と、
前記洗浄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、洗浄条件を制御する制御手段とを具備した半導体ウェハ用洗浄装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体ウェハ用洗浄装置であって、
さらに前記洗浄槽内で前記洗浄水の比抵抗を測定する抵抗測定手段を具備した半導体ウェハ洗浄装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体ウェハ用洗浄装置であって、
前記制御手段は、前記抵抗測定手段の測定値と前記ダスト測定手段の測定値とに基づいて洗浄終了点を決定するように構成された半導体ウェハ洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ洗浄方法およびその装置に係り、特に薬液処理後の水洗処理における半導体ウェハの信頼性の向上に関する。
【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、半導体ウェハの洗浄、特に、薬液処理後の水洗処理は極めて重要であり、長時間洗浄を続行すれば、信頼性は向上するが、１チップの製造には極めて多数回の洗浄工程を必要とすることから、コストの増大につながってしまうため、最小限に適切な洗浄時間を設定する必要がある。
【０００５】
従来、図６に示すような洗浄装置（特許文献１）が用いられており、半導体ウェハ１をフッ酸水溶液の薬液槽１０で処理した後、水洗槽２０中の純水２１でオーバーフローしながら洗浄する。従来はあらかじめ処理前と処理後の半導体ウェハ１の比抵抗を測定し、その結果から水洗終了時間を決定し、プロセス条件を決定しておくようにし、このプロセス条件に従って水洗処理を行うという方法がとられていた。しかしながら、水圧が高い時には、水洗処理は早く終了する上、温度が若干高くても、半導体ウェハ表面が活性化され、水洗処理が早く終了することになる。また、水圧が下がっていて、洗浄が完了していない場合に、時間が過ぎたことで洗浄工程を終了し、残液により後続工程に悪影響を与えることがあった。
【０００６】
そこで、半導体ウェハ表面の比抵抗を測定するという方法もとられているが、半導体ウェハにパターン形成を行っている場合には、比抵抗にはパターン依存性があり、比抵抗は工程毎に逐次変化することになり、比抵抗の変化がパターン変化によるものであるのか洗浄状態によるものであるかという点については判断できないことがあった。
【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、規定時間内に洗浄工程が完了しない場合には、微小薬液残という問題があり、一方、リカバリーが急峻である場合には、過剰な純水使用がコストの無駄となってしまうという問題があった。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、半導体ウェハの表面状態に依存することなく、洗浄状態を検出しながら、より適切な洗浄を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで本発明の半導体ウェハの洗浄方法では、半導体ウェハを洗浄液中に浸漬して洗浄する半導体ウェハの洗浄方法であって、前記洗浄液の液中に含有するダストを測定する工程と、測定された前記ダストの液中濃度に応じて、洗浄条件を制御する工程とを含む。
この構成によれば、半導体ウェハ上のダストを測定するのではなく、洗浄液の液中のダスト濃度を測定するものであるため、洗浄途中での測定が可能であり、洗浄しながら測定することにより、適宜洗浄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。
【００１０】
また本発明の半導体ウェハの洗浄方法では、前記制御する工程が、前記ダストの液中濃度に応じて半導体ウェハの洗浄終了点を判断する工程を含む。
この構成によれば、過剰洗浄や薬液残を防止し信頼性の高い洗浄が可能となる。
【００１１】
また本発明の半導体ウェハの洗浄方法では、前記洗浄液は純水であるものを含む。
【００１２】
また本発明の半導体ウェハの洗浄方法では、さらに、前記洗浄液の比抵抗を測定する工程を含み、前記判断する工程は、前記洗浄液の比抵抗と、前記ダストの液中濃度とに応じて半導体ウェハの洗浄終了点を判断する工程であるものを含む。
この構成によれば、洗浄液の比抵抗を測定しているため、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、洗浄終了点を判断しているため、より高精度の判断が可能となる。
【００１３】
また本発明の半導体ウェハの洗浄方法では、前記半導体ウェハは、フッ酸処理後のウェハであるものを含む。
フッ酸処理は、残液がある場合に、特にＳＣ２洗浄の薬液として硝酸（ＨＮＯ３）を使用した場合、フッ酸（ＨＦ）と硝酸との間で反応が生じ、フッ硝酸が生成され、シリコン基板をエッチングしてしまうという問題があった。あるいはＳＣ２洗浄の薬液がＨＰＭの場合でも、ＨＦ残留液でウェハ表面に形成された絶縁膜（熱酸化膜、ＨＴＯ、ＴＥＯＳ、ＬＰＣＶＤ膜、ＮＳＧ膜、常圧ＣＶＤ膜）などをエッチングしてしまうという問題があった。これに対し、上記構成によれば、確実に洗浄完了を確認することができるため、信頼性の高い洗浄が可能となる。
【００１４】
また本発明の半導体ウェハの洗浄装置は、半導体ウェハを洗浄液中に浸漬してオーバーフロー洗浄を行う半導体ウェハの洗浄装置であって、半導体ウェハを浸漬して洗浄する洗浄液を収納する洗浄槽と、前記洗浄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、洗浄条件を制御する制御手段とを具備したものを含む。
この構成によれば、半導体ウェハ上のダストを測定するのではなく、洗浄液の液中のダスト濃度を測定するものであるため、洗浄途中での測定が可能であり、洗浄しながら測定することにより、適宜洗浄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。
【００１５】
また本発明の半導体ウェハの洗浄装置では、さらに前記洗浄槽内で前記洗浄水の比抵抗を測定する抵抗測定手段を具備したものを含む。
この構成によれば、過剰洗浄や薬液残を防止し信頼性の高い洗浄が可能となる。
【００１６】
また本発明の半導体ウェハの洗浄装置では、前記制御手段は、前記抵抗測定手段の測定値と前記ダスト測定手段の測定値とに基づいて洗浄終了点を決定するように構成されたものを含む。
この構成によれば、洗浄液の比抵抗を測定しているため、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、洗浄終了点を判断しているため、より高精度の判断が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、洗浄液のダスト濃度を測定し、この測定結果に基づいて洗浄条件を制御しているため、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、洗浄終了点を判断するようにすれば、より高精度の判断が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
この洗浄装置は、固体撮像素子チップの製造工程でフッ酸エッチング工程後の洗浄用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、浸漬して洗浄する洗浄液としての純水を充填する洗浄槽２１と、前記純水中に含有するダストを測定するダスト測定手段２５と、前記純水の比抵抗を測定する比抵抗測定手段２４と、測定されたダストの液中濃度および洗浄水の比抵抗とに基づいて、洗浄条件を制御するメインコントローラからなる制御手段２６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２５は洗浄槽中でダストを検出するダストセンサ２２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。また比抵抗測定手段２４は、洗浄槽中に浸漬される検査端子２３を具備し、この検査端子２３を用いて比抵抗を測定している。そして洗浄後の半導体ウェハをリンス液の充填された薬液槽１０に浸漬し、処理を終了する。
【００２０】
また制御手段２６は比抵抗測定手段２４の出力と、ダスト測定手段の出力とによって得られた出力値である比抵抗およびダスト濃度が、あらかじめ決定された各基準値を満たしているか否かを比較する比較手段を具備し、この比較手段の出力に基づいて、半導体ウェハを引き上げる搬送手段４０を制御している。また、洗浄槽の底部に設けられた廃棄バルブ２７および回収バルブ２８に指令を送ることにより、廃液としての洗浄後の純水を廃棄するか回収するかを制御している。
【００２１】
またこの洗浄槽２１には、給水タンク３０からバルブ３１を介して純水が供給されるようになっているが、通常はオーバーフローさせるようになっている。
【００２２】
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の洗浄工程でこの洗浄装置を用いる場合について説明する。
【００２３】
次にこの洗浄装置を用いた洗浄工程について説明する。
この洗浄工程のフローチャートを、図２に示す。
まず、バルブ３１を開くことにより洗浄液（ここでは純水）２１を給水タンク３０から洗浄槽２０に供給し、オーバーフローさせながら、フッ酸処理後の半導体ウェハを洗浄槽２０に浸漬する（洗浄ステップ１００）。
【００２４】
そして、ダストセンサ２２でダストの液中濃度を測定し（ステップ１０１）、洗浄液の液中ダストがあらかじめ決定された基準値Ａ以下であるか否かを判断し（判断ステップ１０２）、基準値Ａ以下であると判断されたとき、洗浄槽２０の底部に設けられた廃液バルブ２７を閉じ、回収バルブ２８を開く。ここで基準値Ａは洗浄液を回収して再生しうる基準値として、あらかじめ決定される。
【００２５】
次いで、ダストセンサ２２でダストの液中濃度を測定し（ステップ１０１）、洗浄液の液中ダストがあらかじめ決定された基準値Ａ以下であるか否かを判断し（判断ステップ１０２）、基準値Ａ以下であると判断されたとき、制御手段２６は、洗浄槽２０の底部に設けられた廃液バルブ２７を閉じ、回収バルブ２８を開く。なお、ダストセンサは常時作動し、測定を続行するものとする。また測定中も洗浄処理は続行する。
【００２６】
そして、洗浄液の液中ダストがあらかじめ決定された基準値Ｂ以下であるか否かを判断し（判断ステップ１０４）、基準値Ｂ以下であると判断された場合、次に、制御手段２６は、洗浄液の比抵抗を測定する（測定ステップ１０５）。そして、洗浄液の比抵抗が基準値Ｄ以下であるか否かを判断する（判断ステップ１０６）。そして洗浄液の比抵抗が基準値Ｄ以下であると判断されたとき、半導体ウェハは十分に洗浄がなされたと判断し、制御手段２６は、洗浄ステップを終了する。
【００２７】
一方、判断ステップ１０４で洗浄液の液中ダストがあらかじめ決定された基準値Ｂ以下でないと判断されたときは、洗浄ステップを続行し、再度ダストを測定し、判断ステップ１０４を実行する。
【００２８】
この方法による水洗経過時間と洗浄液（純水）比抵抗の測定結果を図３に示す。縦軸は純水比抵抗、横軸は水洗経過時間である。この結果、水洗時間は１０分程度が適切であることがわかる。
【００２９】
なお、比抵抗測定ステップは必須ではなく、比抵抗測定手段を用いない場合には判断ステップ１０４で基準値Ｂ以下であると判断されたとき、半導体ウェハは十分に洗浄がなされたと判断し、洗浄ステップを終了するようにしてもよい。
【００３０】
この方法によれば、半導体ウェハ１上のダストを測定するのではなく、洗浄液の液中のダスト濃度を測定するものであるため、洗浄途中での測定が可能であり、洗浄を停止することなく、洗浄しながら測定することができる。そして洗浄しながら、適宜洗浄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。
【００３１】
またこの方法によれば、適切なダスト濃度となった時点で洗浄を停止することができるため、過剰洗浄を防止することができ、無駄を防ぎ、低コスト化をはかることができる。また、薬液残を防止することができ、半導体ウェハ上へのパーティクルの残留を防止することができ、信頼性の高い洗浄を行うことが可能となる。
さらにまたこの方法によれば、半導体ウェハではなく、洗浄液の比抵抗を測定しているため、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、洗浄終了点を判断しているため、より高精度の判断が可能となる。
【００３２】
（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、液中のダスト濃度と比抵抗の両方を測定したが、本実施の形態では、比抵抗測定手段は用いず、ダストセンサのみを用いて、洗浄を制御するようにしたことを特徴とする。
【００３３】
図４にそのフローチャートを示す。これは図２に示した実施の形態１のフローチャートの比抵抗測定ステップ１０５および判断ステップ１０６をもたないだけで、他は実施の形態１のフローチャートと同様である。従って本実施の形態では判断ステップ１０４で  洗浄液の液中ダストがあらかじめ決定された基準値Ｂ以下であるか否かを判断し（判断ステップ１０４）、基準値Ｂ以下であると判断された場合、次に、半導体ウェハは十分に洗浄がなされたと判断し、制御手段２６は、洗浄ステップを終了する。
【００３４】
一方、判断ステップ１０４で洗浄液の液中ダストがあらかじめ決定された基準値Ｂ以下でないと判断されたときは、洗浄ステップを続行し、再度ダストを測定し、判断ステップ１０４を実行する。
【００３５】
この方法によっても、半導体ウェハ１枚あたりの水洗時間は約１０分程度であり、実施の形態１と同様、洗浄しながら、適宜洗浄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。
【００３６】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。
前記実施の形態２では、液中のダスト濃度を２段階で判断したが、洗浄液の回収を行わない場合、あるいはすべてを回収する場合には、ダスト濃度を１段階で判断し、洗浄終了としてもよい。この例を以下に説明する。
【００３７】
図５にそのフローチャートを示す。これは図４に示した実施の形態２のフローチャートの判断ステップ１０２、回収への切り替えステップ１０３、判断ステップ１０４に代えて、洗浄完了を示すより適切な基準値Ｃを導入し、この基準日Ｃ以下であるか否かを判断する判断ステップ２０２を導入する。この判断ステップ２０２において、洗浄液の液中ダストがあらかじめ決定された基準値Ｃ以下であるか否かを判断し、基準値Ｃ以下であると判断された場合、次に、半導体ウェハは十分に洗浄がなされたと判断し、制御手段２６は、洗浄ステップを終了する。
【００３８】
一方、判断ステップ２０２で洗浄液の液中ダストがあらかじめ決定された基準値Ｃ以下でないと判断されたときは、洗浄ステップを続行し、再度ダストを測定し、判断ステップ２０２を繰り返す。
【００３９】
この方法によっても、半導体ウェハ１枚あたりの水洗時間は約１１分程度であり、実施の形態２と同様、洗浄しながら、適宜洗浄条件を制御することができ、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。
【００４０】
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】
【００４１】
以上、説明したように本発明の洗浄方法は、薬液残、付着パーティクルの抑制により、より歩留まりを向上することができることから、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、半導体ウェハの洗浄に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１の洗浄装置を示す概要図
【図２】本発明の実施の形態１の洗浄方法を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１の洗浄方法による洗浄結果を示す図
【図４】本発明の実施の形態２の洗浄方法を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態３の洗浄方法を示すフローチャート
【図６】従来例の洗浄装置を示す概要図
【符号の説明】
【００４３】
１  半導体ウェハ
２１  洗浄槽
２２  ダストセンサ
２３  検査端子
２４  比抵抗測定手段
２５  ダスト測定手段
２６  制御手段
２７  廃棄バルブ
２８  回収バルブ
３０  給水タンク
３１  供給バルブ
４０  搬送手段
【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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