(57)【要約】【課題】循環薬液処理におけるフィルタ破かを検知し、ウェハを効率的に良好な状態で薬液処理をすることが可能な半導体製造装置と半導体製造方法を提供する。【解決手段】ウェハを循環薬液により処理するためのウェハ処理チャンバ１１と、循環薬液の循環ライン１２と、循環ライン１２に設置され、ウェハ処理チャンバ１１から排出される循環薬液中のパーティクルを捕捉するための第１のフィルタ１３と、第１のフィルタ１３の１次側又は２次側に設置され、循環薬液中のパーティクル数を測定するためのパーティクルカウンター１４と、測定されたパーティクル数の時間微分値を算出するための演算処理手段１８を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを循環薬液により処理するためのウェハ処理チャンバと、
前記循環薬液の循環ラインと、
前記循環ラインに設置され、前記ウェハ処理チャンバから排出される前記循環薬液中のパーティクルを捕捉するための第１のフィルタと、
前記第１のフィルタの１次側又は２次側に設置され、前記循環薬液中のパーティクル数を測定するためのパーティクルカウンターと、
前記測定されたパーティクル数の時間微分値を算出するための演算処理手段を備えることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
算出されたパーティクル数の時間微分値に基づき、フィルタの破かを検知するための検知手段と、
前記フィルタの破かが検知されたとき、警告するための警告手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記ウェハ処理チャンバから排出される前記循環薬液中のパーティクルを捕捉するための第２のフィルタと、
前記第１のフィルタから前記第２のフィルタに切り替えるためのフィルタ切替え手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
ウェハを循環薬液により処理する工程と、
フィルタにより前記循環薬液中のパーティクルを捕捉する工程と、
前記循環薬液中のパーティクル数を経時的に測定する工程と、
前記測定されたパーティクル数の時間微分値を算出し、このパーティクル数の時間微分値に基づき、前記フィルタの破かを診断する工程を備えることを特徴とする半導体製造方法。
【請求項５】
前記フィルタ破かの診断する工程において、
時間に対する前記測定されたパーティクル数の減衰曲線において、その極大値で規格化を行い、
前記極大値となる時間から所定時間経過後の、前記パーティクル数の時間微分値を算出し、
前記パーティクル数の時間微分値を予め求めた基準値と比較することを特徴とする請求項４に記載の半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウェハの洗浄処理など、循環薬液処理を行う半導体製造装置及び半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置の製造工程において、ウェハに付着する付着物や、表面酸化膜などを除去するために、薬液による洗浄処理が行なわれている。その一つとして、薬液をフィルタリングしながら循環させ、循環薬液により洗浄処理を行う循環薬液処理が用いられている。
【０００３】
このような循環薬液処理において、定常的に捕捉されたパーティクルにより、フィルタ前後での圧力損失が徐々に大きくなり、循環流量が減少して、循環が止まってしまう。また、継続使用により、フィルタ機能が劣化し、フィルタを通過するパーティクルが増大してしまう。このような状態をフィルタ破かというが、フィルタ破かにより、十分な洗浄処理を行うことができず、ウェハ上にディフェクトが発生してしまうという問題がある。
【０００４】
このような問題を回避するために、通常定期的にフィルタ交換を行なっているが、フィルタ破かに至るまでのフィルタの寿命は、ウェハの初期状態や、処理枚数、処理工程、処理比率などプロセス状況に依存するとともに、その他さまざまな要因により変動してしまう。このような変動に対し、十分なマージンを持つと、短期間でのフィルタ交換が必要となり、コストが上昇するとともに、装置のダウンタイムが増加するという問題がある。
【０００５】
一般に、循環薬液中のパーティクルをモニタリングすることにより、薬液の交換時期や、洗浄の終点を検出する手法が用いられている（例えば特許文献１、２参照）。しかしながら、フィルタの状態が検出されるものではなく、フィルタ破かを効率的に回避することが困難であるという問題がある。
【特許文献１】特開平４−１９２５２４号公報（第１図など）
【特許文献２】特開２００４−３５６３５６号公報（［００１４］〜［００２２］、図１など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、循環薬液処理におけるフィルタ破かを検知し、ウェハを効率的に良好な状態で薬液処理をすることが可能な半導体製造装置と半導体製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、ウェハを循環薬液により処理するためのウェハ処理チャンバと、循環薬液の循環ラインと、循環ラインに設置され、ウェハ処理チャンバから排出される循環薬液中のパーティクルを捕捉するための第１のフィルタと、第１のフィルタの１次側又は２次側に設置され、循環薬液中のパーティクル数を測定するためのパーティクルカウンターと、測定されたパーティクル数の時間微分値を算出するための演算処理手段を備えることを特徴とする半導体製造装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の一態様によれば、ウェハを循環薬液により処理する工程と、フィルタにより循環薬液中のパーティクルを捕捉する工程と、循環薬液中のパーティクル数を測定する工程と、測定されたパーティクル数の時間微分値を算出する工程と、算出されたパーティクル数の時間微分値に基づき、フィルタの破かを診断する工程を備えることを特徴とする半導体製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施態様によれば、循環薬液処理におけるフィルタ破かを検知し、ウェハを効率的に良好な状態で薬液処理をすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１に本実施形態の半導体製造装置の構成を示す。図に示すように、ウェハを循環薬液処理するウェハ処理チャンバ１１と、ウェハ処理チャンバ１１から回収された薬液を循環処理し、ウェハ処理チャンバ１１に供給する循環ライン１２が設置されている。循環ライン１２には、循環薬液中のパーティクルを捕捉するフィルタ１３と、フィルタ１３の１次側に設置され、循環薬液中のパーティクル数を測定するパーティクルカウンター１４と、循環ライン１２内に循環薬液を循環させるために循環圧をかけるポンプ１５と、循環を制御するバルブ１６、制御された流量を確認するための流量計１７が設置されている。
【００１２】
パーティクルカウンター１４には、パーティクルカウンター１４より入力されるパーティクル数よりその時間微分値を算出する演算処理手段１８が接続されている。演算処理手段１８には、パーティクル数の時間微分値よりフィルタ１３の破かを検知する検知手段１９が接続され、この検知手段１９には、フィルタ１３の破かが検知されたときに警告を出す警告手段２０が接続されている。
【００１３】
このような半導体製造装置において、以下のようにしてウェハが循環薬液処理される。先ず、処理に用いられる薬液を、新たに循環ライン１２の回収側１２ａから投入し、温調循環を行なう。パーティクルカウンター１４により測定される循環薬液中のパーティクル数が、フィルタ１３により捕捉されることにより、予め設定された上限値を下回ることを確認した後、ウェハ処理チャンバ１１において、ウェハ処理を開始する。
【００１４】
循環ライン１２のウェハ処理チャンバ１１に供給する側（以下供給側と記す）１２ｂより、ウェハ処理チャンバ１１に循環薬液が供給される。このとき、循環薬液は、例えば、ウェハ処理チャンバ１１において、ウェハ上に吐出されることによりウェハ上に供給され、ウェハが洗浄される。そして、洗浄に用いられた循環薬液は、例えば、常圧下にてバッファタンクとなる回収用のタンク（図示せず）に回収され、回収された循環薬液（以下回収液と記す）回収液は、回収側１２ａより循環ライン１２に導入され、循環薬液と合流する。このとき、循環薬液にはポンプ１５により循環圧がかかっているため、回収液には循環圧を上回るようにポンプなどにより圧力をかける。回収液中には、多くの場合ウェハ上からの脱離ダストが含まれるため、合流した循環薬液中のパーティクル数が増加するが、フィルタ１３を通過することにより捕捉され、循環薬液中のパーティクル数が低減される。このとき、循環液中のパーティクル数は、フィルタ１３の１次側に設けられたパーティクルカウンター１４により測定される。
【００１５】
フィルタ１３による捕捉率は、フィルタ１３の使用により徐々に劣化する。すなわち、図２（ａ）、（ｂ）に概念図を示すように、交換直後の新しいフィルタ１３ａと比較して、使用期間の長いフィルタ１３ｂは、捕捉率が低下する。従って、循環薬液は、フィルタ通過によりパーティクル数を減少させ、パーティクル数は経時的に減衰するが、使用期間の長いフィルタは捕捉率が低く、パーティクル数の減衰速度が遅くなる。
【００１６】
図３に処理時間とパーティクル数の関係を示す。図に示すように、ウェハ処理が始まってから処理完了までの間、パーティクル数は増大し、処理が完了した後は、新たなパーティクルを含む回収液がなくなるため、パーティクル数は減衰する（減衰曲線）。このとき、新しいフィルタを用いたときは、捕捉率が高いため、パーティクルの減衰曲線の傾きは急峻であるが、使用期間の長いフィルタを用いたときは、傾きが小さくなっていることがわかる。すなわち、捕捉率の低下は、減衰曲線の傾きの変動により判断することができる。
【００１７】
そこで、演算処理手段１８において、パーティクルカウンター１４から入力されるパーティクル数より、処理完了から所定時間経過した時点における減衰曲線の接線の傾き（以下時間微分値と記す）が算出される。そして、検知手段１９において、この時間微分値は、予め求めたフィルタ破か直前の状態における時間微分値（設定値）と比較され、この設定値に達した時点を検出することにより、フィルタ破かを検知する。フィルタ破かが検知されたとき、その検知情報に基づき、警告手段２０により警告が発せられる。
【００１８】
このようにして、ウェハの初期状態や、プロセス状況によらず、的確にフィルタ破かを事前に検知することができるため、フィルタ破かに至ることなく、良好な状態でウェハの循環薬液処理を行うことが可能となるとともに、効率的にフィルタ交換を行なうことが可能となる。その結果、ウェハや、ウェハから形成される半導体装置のディフェクトを抑え、フィルタ交換頻度の増大に伴うコストの上昇を抑えることが可能となる。
【００１９】
（実施形態２）
図４に本実施形態の半導体製造装置の構成を示す。本実施形態においては、実施形態１と同様の構成であるが、循環ラインにサブラインを設置し、このサブラインに予備フィルタを設けている点で異なっている。
【００２０】
図に示すように、実施形態１と同様に、ウェハを循環薬液処理するウェハ処理チャンバ２１と、ウェハ処理チャンバ２１から回収された薬液を循環処理し、ウェハ処理チャンバ２１に供給する循環ライン２２が設置されている。循環ライン２２には、循環薬液中のパーティクルを捕捉するフィルタ２３と、フィルタ２３の１次側に設置され、循環薬液中のパーティクル数を測定するパーティクルカウンター２４と、循環ライン２２内に循環薬液を循環させるために循環圧をかけるポンプ２５と、循環を制御するバルブ２６ａ、制御された流量を確認するための流量計２７、循環を切替えるためバルブ２６ｂが設置されている。循環ライン２２には、さらにサブライン３２が設けられており、予備のフィルタ３３と、循環を切替えるためのバルブ３６ｂが設置されている。
【００２１】
そして、パーティクルカウンター２４には、パーティクルカウンター２４より入力されるパーティクル数よりその時間微分値を算出する演算処理手段２８が接続されている。演算処理手段２８には、パーティクル数の時間微分値よりフィルタ２３の破かを検知する検知手段２９が接続され、この検知手段２９には、バルブ２６ｂ、３６ｂと接続されこれらを制御するバルブ制御手段３０が接続されている。
【００２２】
このような半導体製造装置において、実施形態１と同様に、以下のようにしてウェハが循環薬液処理される。先ず、処理に用いられる薬液を、新たに循環ライン２２の回収側２２ａから投入し、温調循環を行なう。パーティクルカウンター２４により測定される循環薬液中のパーティクル数が、フィルタ２３により捕捉されることにより、予め設定された上限値を下回ることを確認した後、ウェハ処理チャンバ２１において、ウェハ処理を開始する。
【００２３】
そして、同様に、循環ライン２２のウェハ処理チャンバ２１に供給する側（以下供給側と記す）２２ｂより、ウェハ処理チャンバ１１に循環薬液が供給される。ウェハの洗浄に用いられ、回収された回収液は、回収側２２ａより循環ライン２２に導入され、循環薬液と合流する。このとき、循環薬液にはポンプ２５により循環圧がかかっているため、回収液には循環圧を上回るようにポンプなどにより圧力をかける。回収液中には、多くの場合ウェハ上からの脱離ダストが含まれるため、合流した循環薬液中のパーティクル数が増加するが、フィルタ２３を通過することにより捕捉され、循環薬液中のパーティクル数が低減される。このとき、循環液中のパーティクル数は、フィルタ２３の１次側に設けられたパーティクルカウンター２４により測定される。
【００２４】
測定されたパーティクル数は、演算処理手段２８に入力され、処理完了から所定時間経過した時点における時間微分値が算出される。そして、検知手段２９において、この時間微分値は、予め求めた設定値と比較され、この設定値に達した時点を検出することにより、フィルタ破かを検知する。
【００２５】
フィルタ破かが検知されたとき、その検知情報に基づき、バルブ制御手段３０によりバルブ２６ｂをオフにするとともに、バルブ３６ｂをオンにすることにより、循環ライン２２をサブライン３２に切替える。そして、オフ状態となったフィルタ２３を交換し、フィルタ３３の破かが検知されるまで待機する。
【００２６】
このようにして、ウェハの初期状態や、プロセス状況によらず、的確にフィルタ破かを事前に検知して循環ラインを切替えることができるため、フィルタ破かに至ることなく、良好な状態でウェハの循環薬液処理を行うことが可能となるとともに、フィルタ交換に伴うダウンタイムの低減が可能となる。その結果、ウェハや、ウェハから形成される半導体装置のディフェクトを抑え、リードタイムを短縮し、コストの上昇を抑えることが可能となる。
【００２７】
本実施形態において、フィルタ破かが検知されたときに、サブライン３２に切替えてフィルタ２３を交換しているが、図５に示すように、フィルタ２３の洗浄用純水を導入、自動薬液ドレイン（図示せず）に排出するためのバルブ２６ｃ、フィルタ３３の洗浄用純水を導入、自動薬液ドレイン（図示せず）に排出するためのバルブ３６ｃ備えて、フィルタ破かの検知情報に基づき、フィルタ２３、３３の夫々切替え後にバルブ２６ｃ又はバルブ３６ｃを制御することにより、循環ラインの洗浄を行なう自動洗浄機能を有していても良い。このような自動洗浄機能を有することにより、水洗済みの循環ラインでのフィルタ交換となるので、フィルタ交換に伴う作業時間の大幅な短縮が可能となる。
【００２８】
尚、これら実施形態において、演算処理手段で、パーティクルカウンターから入力されるパーティクル数より、処理完了から所定時間経過した時点における時間微分値が算出されているが、測定されるパーティクル数は、単位体積中のパーティクル数であるため、洗浄処理後の循環薬液の回収率の低下などにより、循環薬液の総量が減少する場合、それに伴い単位体積中のパーティクル数が増加してしまうことが考えられる。また、ウェハが持ち込んだダストの量が多いと、最初のフィルタによる捕捉率は高くなると考えられる。このような場合にも対応するために、観測されるパーティクル数が極大となるときの値で規格化を行うことが好ましい。このように、規格化を行なった減衰曲線より求めた処理完了から所定時間経過した時点における時間微分値と、設定値と比較することにより、より正確なフィルタ破かの検知が可能となる。
【００２９】
また、これら実施形態において用いられているパーティクルカウンターとしては、循環薬液に対して耐性を持ち、且つ０．１μｍ程度でのパーティクル検出能力を持つことが望ましい。尚、これら実施形態において、パーティクルカウンターをフィルタの１次側に設置しているが、設定値を２次側で測定されたパーティクル数に基づいて予め求められた値とすることにより、２次側に設定することも可能である。
【００３０】
また、これら実施形態において、ウェハ上に循環薬液が吐出されることによりウェハの洗浄を行なう枚葉式の洗浄装置を例に挙げているが、バッチ式の洗浄装置においても適用することが可能である。
【００３１】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一態様の半導体製造装置の構成を示す図。
【図２】本発明の一態様におけるフィルタ使用状態によるパーティクルの捕捉状態の概念図。
【図３】本発明の一態様における処理時間とパーティクル数の関係を示す図。
【図４】本発明の一態様の半導体製造装置の構成を示す図。
【図５】本発明の一態様の半導体製造装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１１、２１・・・ウェハ処理チャンバ、１２、２２・・・循環ライン、１３、２３・・・フィルタ、１４、２４・・・パーティクルカウンター、１５、２５・・・ポンプ、１６、２６ａ、２６ｂ、３６ｂ・・・バルブ、１７、２７・・・流量計、１８、２９・・・演算処理手段、１９、２９・・・検知手段、２０・・警告手段、３０・・・バルブ制御手段、３２・・・サブライン、３３・・・予備のフィルタ
【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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