JP2012084647A - Manufacturing method of semiconductor device and cleaning device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wet cleaning method of a substrate which allows for efficient removal of pollution by foreign matters such as particles adhering to the substrate, and which allows for improvement in the yield of a product such as a semiconductor device.SOLUTION: When a wafer is cleaned by applying ultrasonic wave to a cleaning chemical, an arrangement direction of the wafer in the cleaning fluid for maximizing the cleaning efficiency is determined based on the distribution of the number of particles adhering onto the wafer before cleaning in the substrate, and the sound pressure distribution in an ultrasonic cleaning tank. The arrangement direction of the wafer thus determined is set for a wafer to be cleaned, and cleaning is performed while maintaining that arrangement direction in the cleaning fluid.

Description

本発明は、半導体装置の製造工程のうち特に基板の表面に付着したパーティクルなどを主とする汚染を除去するウェット洗浄工程に関するものである。   The present invention relates to a wet cleaning process for removing contamination mainly of particles adhering to the surface of a substrate, among semiconductor device manufacturing processes.

近年電子デバイス、特に半導体集積回路装置は急速にその高集積化、高速化および高機能化が進められている。また半導体集積回路装置を形成するための半導体基板も大口径化している。これに伴って集積回路を構成する半導体素子のパターン寸法が微細化され、これを通じて特性を向上させるために様々な新たな種類の金属材料が採用されるようになってきている。このような状況の下においては、製造工程中に基板表面を汚染する金属粒子等のパーティクルを、洗浄工程によって従来以上に効率よく除去し、製造歩留まりが低下しないようにすることが半導体製品完成後の不良発生を防ぐために極めて重要である。   In recent years, electronic devices, in particular, semiconductor integrated circuit devices, have been rapidly increasing their integration, speed, and functionality. In addition, a semiconductor substrate for forming a semiconductor integrated circuit device has also been increased in diameter. Along with this, the pattern dimensions of semiconductor elements constituting an integrated circuit have been miniaturized, and various new types of metal materials have been adopted in order to improve the characteristics. Under these circumstances, after the completion of the semiconductor product, particles such as metal particles that contaminate the substrate surface during the manufacturing process can be removed more efficiently than before by the cleaning process so that the manufacturing yield does not decrease. It is extremely important to prevent the occurrence of defects.

洗浄工程においてパーティクルに対する洗浄性能を向上させ、歩留まり向上を図る洗浄処理方法の例は例えば特許文献1に開示されている。図18は特許文献1に記載された洗浄処理装置の構成を示す図である。洗浄槽20内にはフッ化水素酸の希釈液やリンス液などの洗浄液Lが満たされ、その中にウエハWが浸漬されて洗浄が行われる。ウエハWの洗浄中には、定量圧送手段としての電動式ベローズポンプ30により吸入管路51を経由して内槽21から洗浄液Lの一部を吸引し、パーティクルカウンタ50で洗浄液Lに混入されるパーティクルの量を検出することが可能となっている。   For example, Patent Document 1 discloses an example of a cleaning processing method that improves the cleaning performance for particles in the cleaning process and improves the yield. FIG. 18 is a diagram showing the configuration of the cleaning processing apparatus described in Patent Document 1. In FIG. The cleaning tank 20 is filled with a cleaning liquid L such as a dilute hydrofluoric acid solution or a rinse liquid, and the wafer W is immersed in the cleaning tank 20 for cleaning. During the cleaning of the wafer W, a part of the cleaning liquid L is sucked from the inner tank 21 via the suction pipe 51 by the electric bellows pump 30 as a constant pressure feeding means, and mixed into the cleaning liquid L by the particle counter 50. It is possible to detect the amount of particles.

そしてパーティクルカウンタ50で所定量以上のパーティクル数が検出された場合には中央演算処理装置(CPU)60を通じてアラームが表示され、この結果に従って例えば洗浄槽20内の洗浄液Lを排出すると共に、新規な洗浄液Lを洗浄槽20内に供給して次の洗浄処理に備える、などといった対策がとられる。このようにして洗浄液を洗浄適正状態に管理して洗浄性能の向上および歩留まりの向上を図っているのである。   When the particle counter 50 detects the number of particles equal to or larger than a predetermined amount, an alarm is displayed through the central processing unit (CPU) 60, and the cleaning liquid L in, for example, the cleaning tank 20 is discharged according to the result. Measures are taken such as supplying the cleaning liquid L into the cleaning tank 20 to prepare for the next cleaning process. In this way, the cleaning liquid is managed in an appropriate cleaning state to improve the cleaning performance and the yield.

特開平11−233478号公報JP-A-11-233478

しかしながら特許文献1に開示される洗浄処理方法は次のような問題があった。すなわち、半導体集積回路などの製造歩留まりに直接影響を及ぼす洗浄工程での主要原因は、洗浄薬液中に浸漬された半導体基板の表面に付着しているパーティクルであるが、上に説明したように特許文献1の洗浄方法において、洗浄液の一部を吸入し洗浄液中のパーティクル数をパーティクルカウンタで測定する。このようにして求められるパーティクル数は洗浄液中のパーティクル数であって半導体基板上に付着したパーティクル数ではない。   However, the cleaning method disclosed in Patent Document 1 has the following problems. In other words, the main cause in the cleaning process that directly affects the manufacturing yield of semiconductor integrated circuits and the like is particles adhering to the surface of the semiconductor substrate immersed in the cleaning chemical solution, as described above. In the cleaning method of Document 1, a part of the cleaning liquid is sucked and the number of particles in the cleaning liquid is measured with a particle counter. The number of particles obtained in this way is the number of particles in the cleaning liquid, not the number of particles adhering to the semiconductor substrate.

パーティクルには例えばシリコンや酸化シリコン、金属などの無機物質の微粒子の他有機物質の微粒子も含まれており、それらは様々な表面状態や形状を有している。パーティクルの表面状態が異なると半導体基板への吸着定数が異なり、半導体基板へ優先的に付着するものとそうでないものとがあるため、洗浄液中のパーティクル数は必ずしも洗浄槽中の半導体基板上のパーティクル数を反映しないと考えられる。   The particles include, for example, fine particles of inorganic substances such as silicon, silicon oxide, and metal, and fine particles of organic substances, and these have various surface states and shapes. If the surface condition of the particles is different, the adsorption constant on the semiconductor substrate will be different, and there are some that preferentially adhere to the semiconductor substrate and some that do not, so the number of particles in the cleaning liquid is not necessarily the number of particles on the semiconductor substrate in the cleaning tank It is thought that it does not reflect the number.

また特許文献1のようにポンプなどで洗浄液を吸引する方式では、配管中へポンプの圧力により強制的に洗浄液を吸引するため洗浄液中に微細な気泡を発生しやすく、これがパーティクルカウンタではパーティクルとして誤検知される可能性が高く、パーティクル数のカウント自体も不正確となる恐れがある。   Further, in the method of sucking the cleaning liquid with a pump or the like as in Patent Document 1, the cleaning liquid is forcibly sucked into the pipe by the pressure of the pump, so that fine bubbles are likely to be generated in the cleaning liquid. There is a high possibility of detection, and the particle count itself may be inaccurate.

以上のように洗浄液中のパーティクル数の管理手法によって行う洗浄処理方法では、半導体基板のパーティクル汚染状況を洗浄液中のパーティクル数から推定するものであり、また測定されるパーティクル数も精密なものであるとはいえないので、洗浄力の向上にも限界があった。特に例えば65nmノード以下のCMOSプロセス技術などを用いて製造される半導体集積回路装置のように微細寸法を有する半導体素子を搭載したデバイスの歩留まり向上に対してはより一層洗浄力の向上が要求される。   As described above, the cleaning method performed by the method for managing the number of particles in the cleaning liquid estimates the particle contamination state of the semiconductor substrate from the number of particles in the cleaning liquid, and the number of particles to be measured is also precise. However, there was a limit to improving the cleaning power. In particular, for example, a semiconductor integrated circuit device manufactured using a CMOS process technology of 65 nm node or less or the like is required to further improve the cleaning power in order to improve the yield of a device including a semiconductor element having a fine dimension. .

また一般に従来からアンモニア+過酸化水素水混合液、硫酸+過酸化水素水混合液、塩酸+過酸化水素水混合液などを用いるRCA洗浄や、その他の酸、アルカリ、界面活性剤などの薬品を用いる洗浄方法が採用され、基板表面の清浄化が図られてきた。洗浄薬液の中には、半導体集積回路装置の微細化に伴いその材料として多種多様な金属材料が採用される状況において、それら金属材料の腐食を加速するものがあるため、洗浄薬液による腐食を避けるための薬液低濃度化や処理時間を短くしても高効率な洗浄方法が要求される。   Also, in general, RCA cleaning using ammonia + hydrogen peroxide mixture, sulfuric acid + hydrogen peroxide mixture, hydrochloric acid + hydrogen peroxide mixture, and other chemicals such as acids, alkalis, surfactants etc. The cleaning method used has been employed to clean the substrate surface. Some cleaning chemicals accelerate the corrosion of these metal materials in situations where a wide variety of metal materials are used as the semiconductor integrated circuit device is miniaturized. Therefore, a highly efficient cleaning method is required even if the chemical solution concentration is reduced and the processing time is shortened.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、洗浄液を用いるウェット洗浄工程において、より一層洗浄力を向上させることのできる洗浄方法を含む半導体装置の製造方法を提供することを主な目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and mainly provides a method for manufacturing a semiconductor device including a cleaning method capable of further improving the cleaning power in a wet cleaning process using a cleaning liquid. Objective.

上記課題を解決するための本発明に係る半導体装置の製造方法の第1は、半導体基板の表面上に付着したパーティクル数の前記半導体基板内分布を求める工程と、洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量の値の分布を測定する工程と、前記パーティクル数の前記半導体基板内分布から求められる、前記パーティクル数が周囲より大きい前記半導体基板上の領域の少なくとも一部と、前記洗浄液中の、前記パーティクル除去力を示す物理量の値が周囲より大きい領域の少なくとも一部とが重なるように、前記半導体基板を前記洗浄液中に配置する工程と、前記洗浄液中の前記半導体基板の配置を維持して、前記洗浄液中で前記半導体基板を洗浄する工程とを含むものである。   A first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention for solving the above-described problems shows a step of obtaining a distribution in the semiconductor substrate of the number of particles adhering to the surface of the semiconductor substrate, and a particle removing power in the cleaning liquid. A step of measuring a distribution of physical quantity values, at least a part of a region on the semiconductor substrate in which the number of particles is larger than the surroundings, obtained from the distribution of the number of particles in the semiconductor substrate, and the particles in the cleaning liquid A step of arranging the semiconductor substrate in the cleaning liquid so that at least a part of a region where the physical quantity value indicating the removal force is larger than the surrounding area, and maintaining the arrangement of the semiconductor substrate in the cleaning liquid, Cleaning the semiconductor substrate in a cleaning solution.

上記半導体装置の製造方法の一形態では、前記半導体基板の洗浄を前記洗浄液に超音波を印加して行い、前記洗浄液中のパーティクル除去力を表示する物理量を前記超音波の音圧とする。   In one form of the manufacturing method of the semiconductor device, the semiconductor substrate is cleaned by applying an ultrasonic wave to the cleaning liquid, and the physical quantity indicating the particle removal force in the cleaning liquid is set as the sound pressure of the ultrasonic wave.

また上記半導体装置の製造方法の別の形態では、前記洗浄液を前記半導体基板の表面に対してエッチング性を有する洗浄液とし、前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量を前記半導体基板の表面の前記洗浄液によるエッチング速度として洗浄を実施する。   In another form of the method for manufacturing a semiconductor device, the cleaning liquid is a cleaning liquid having an etching property with respect to the surface of the semiconductor substrate, and a physical quantity indicating a particle removing force in the cleaning liquid is set as the cleaning liquid on the surface of the semiconductor substrate. The cleaning is carried out as the etching rate by.

上記半導体装置の製造方法のさらに別の形態では、前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量を、前記洗浄液による前記半導体基板の洗浄におけるパーティクル除去率とする。   In still another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device, a physical quantity indicating a particle removing power in the cleaning liquid is a particle removal rate in cleaning the semiconductor substrate with the cleaning liquid.

本発明に係る半導体装置の製造方法の第2として次のようにすることもできる。すなわち半導体装置の製造方法の第1において、前記半導体基板の表面上に付着したパーティクル数の前記半導体基板内分布を、基準粒子径以上のパーティクルの数に関する半導体基板内分布、および前記基準粒子径より小さいパーティクルの数に関する半導体基板内分布から構成されるものとし、前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量を、洗浄液に超音波を印加した時の、前記洗浄液中における超音波の音圧、および前記洗浄液中における前記半導体基板の表面の前記洗浄液によるエッチング速度とする。   A second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention may be as follows. That is, in the first method of manufacturing a semiconductor device, the distribution in the semiconductor substrate of the number of particles adhering to the surface of the semiconductor substrate is calculated from the distribution in the semiconductor substrate related to the number of particles larger than the reference particle diameter and the reference particle diameter. It is composed of a distribution within a semiconductor substrate with respect to the number of small particles, and a physical quantity indicating the particle removal force in the cleaning liquid, the ultrasonic sound pressure in the cleaning liquid when ultrasonic waves are applied to the cleaning liquid, and the The etching rate of the surface of the semiconductor substrate in the cleaning solution by the cleaning solution is used.

そして前記基準粒子径以上のパーティクルの数に関する半導体基板内分布から求められる、前記パーティクル数が周囲より大きい前記半導体基板上の領域の少なくとも一部と、前記洗浄液中の、前記音圧が周囲より大きい領域の少なくとも一部とが重なるように、前記半導体基板を前記洗浄液中に配置し、前記配置を維持して前記洗浄液に超音波を印加しながら前記洗浄液中で前記半導体基板を洗浄する第1洗浄工程と、前記基準粒子径より小さいパーティクルの数に関する半導体基板内分布から求められる、前記パーティクル数が周囲より大きい前記半導体基板上の領域の少なくとも一部と、前記洗浄液中の、前記エッチング速度が周囲より大きい領域の少なくとも一部とが重なるように、前記半導体基板を前記洗浄液中に配置し、前記配置を維持して前記洗浄液中で前記半導体基板を洗浄する第2洗浄工程とを含むようにする。   Then, at least a part of the region on the semiconductor substrate where the number of particles is larger than the surroundings, and the sound pressure in the cleaning liquid is larger than the surroundings, which is obtained from the distribution in the semiconductor substrate related to the number of particles having the reference particle size or larger. First cleaning is performed in which the semiconductor substrate is disposed in the cleaning liquid so as to overlap at least a part of the region, and the semiconductor substrate is cleaned in the cleaning liquid while applying the ultrasonic wave to the cleaning liquid while maintaining the layout. And at least a part of the region on the semiconductor substrate in which the number of particles is larger than the surroundings, and the etching rate in the cleaning liquid is determined from the process and the distribution in the semiconductor substrate related to the number of particles smaller than the reference particle diameter. The semiconductor substrate is placed in the cleaning solution so that at least a part of the larger region overlaps, and the placement is performed. By keeping to include a second cleaning step of cleaning the semiconductor substrate with the in the cleaning liquid.

上記第2の半導体装置の製造方法においては、前記第1洗浄工程と前記第2洗浄工程とを同時に行うことができる。   In the second method for manufacturing a semiconductor device, the first cleaning step and the second cleaning step can be performed simultaneously.

上記第1および第2の半導体装置の製造方法では、前記洗浄液を、アンモニアと過酸化水素の混合液とするときが効果的である。また前記洗浄液に超音波を印加する場合は、前記超音波の周波数を20kHz以上で10MHz以下とすることが望ましい。   In the first and second semiconductor device manufacturing methods, it is effective to use the cleaning liquid as a mixed liquid of ammonia and hydrogen peroxide. When applying ultrasonic waves to the cleaning liquid, it is desirable that the frequency of the ultrasonic waves be 20 kHz or more and 10 MHz or less.

本発明に係る半導体装置の製造方法の第3は、半導体装置の製造方法の第1において、前記半導体基板の表面部にプラチナを含むニッケルのシリサイド層が形成され、前記半導体基板上に付着したプラチナ粒子が前記パーティクルとなる場合であり、この時前記洗浄液を硝酸と塩酸の混合液の希釈液とし、前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量を、前記洗浄液に超音波を印加した時の、前記洗浄液中における超音波の音圧とし、前記半導体基板の洗浄を前記洗浄液に超音波を印加して行うものである。   A third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the platinum deposited on the semiconductor substrate, wherein a silicide layer of nickel containing platinum is formed on a surface portion of the semiconductor substrate in the first method of manufacturing a semiconductor device. When the particles become the particles, at this time the cleaning solution is a diluted solution of a mixture of nitric acid and hydrochloric acid, the physical quantity indicating the particle removal force in the cleaning solution, the ultrasonic wave is applied to the cleaning solution, The semiconductor substrate is cleaned by applying ultrasonic waves to the cleaning liquid, using ultrasonic sound pressure in the cleaning liquid.

この製造方法はさらに具体的に以下の構成を有する場合に適用されることがのぞましい。すなわち、前記半導体基板は、その上にゲート絶縁膜を介して形成されたシリコンからなるゲート電極と、前記ゲート電極の側壁に形成された絶縁膜からなるサイドウォールと、前記サイドウォールの下から、前記ゲート電極と前記サイドウォールとからなる構成体の両側の前記半導体基板にかけて形成されたソース/ドレインとを備え、前記プラチナを含むニッケルのシリサイド層は、前記ゲート電極および前記ソース/ドレイン上を含む領域に、プラチナを含むニッケル膜を形成する工程と、熱処理により前記プラチナを含むニッケル膜と前記ソース/ドレインの表面とを反応させ、前記プラチナを含むニッケル膜のシリサイド層を形成する工程と、前記熱処理後、未反応の前記プラチナを含むニッケル膜を選択的に除去する工程とによって形成され、前記プラチナ粒子は、前記プラチナを含むニッケル膜の選択的除去後の表面に残留したプラチナ粒子である。   More specifically, this manufacturing method is preferably applied to the case where the following configuration is provided. That is, the semiconductor substrate includes a gate electrode made of silicon formed thereon via a gate insulating film, a side wall made of an insulating film formed on a side wall of the gate electrode, and from below the side wall, A source / drain formed over the semiconductor substrate on both sides of the structure composed of the gate electrode and the sidewall; and the nickel silicide layer including platinum includes over the gate electrode and the source / drain Forming a nickel film containing platinum in the region; reacting the nickel film containing platinum with the surface of the source / drain by heat treatment to form a silicide layer of the nickel film containing platinum; and After the heat treatment, a step of selectively removing the unreacted nickel film containing platinum. Formed Te, the platinum particles are platinum particles remaining on the surface after the selective removal of the nickel film containing the platinum.

次に、上記課題を解決するための本発明に係る洗浄装置は、洗浄液を満たし、基板を前記洗浄液中に浸漬して洗浄するための洗浄槽と、前記基板の表面上に付着しているパーティクル数の前記基板内分布と、前記洗浄槽に満たされた前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量の値の分布とに基づいて、前記パーティクル数の前記基板内分布から求められる、前記パーティクル数が周囲より大きい前記基板上の領域の少なくとも一部と、前記洗浄液中の、前記パーティクル除去力を示す物理量の値が周囲より大きい領域の少なくとも一部とが重なるように、前記基板の配置方向を設定する機構と、前記設定された配置方向で前記基板を前記洗浄液中に搬送する搬送機構とを備える。   Next, a cleaning apparatus according to the present invention for solving the above-described problems is provided with a cleaning tank for filling a cleaning liquid and immersing the substrate in the cleaning liquid for cleaning, and particles adhering to the surface of the substrate. The number of particles determined from the distribution of the number of particles in the substrate based on the distribution of the number of particles in the substrate and the distribution of the physical quantity value indicating the particle removal force in the cleaning liquid filled in the cleaning tank, The arrangement direction of the substrate is set so that at least a part of the region on the substrate that is larger than the periphery overlaps at least a part of the region that has a physical quantity value that indicates the particle removal force in the cleaning liquid that is larger than the periphery. And a transport mechanism for transporting the substrate into the cleaning liquid in the set arrangement direction.

上記洗浄装置の、洗浄液中における前記基板の配置方向を設定する機構の形態として、前記洗浄液中において前記基板を、前記基板の面内で、前記基板の基準配置方向から回転させて設置した時、各回転角に対する洗浄効率を、前記パーティクル数の前記基板内分布と前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量の値の分布とに基づいて算出し、前記算出された洗浄効率が所定値以上となるときの前記回転角の範囲を算出する演算部と、前記算出された回転角の範囲で前記基板を、前記基板の面内で、前記基板の基準配置方向から回転させる基板回転機構からなるものとすることができる。   As a form of a mechanism for setting the arrangement direction of the substrate in the cleaning liquid of the cleaning apparatus, when the substrate is installed in the cleaning liquid by rotating from the reference arrangement direction of the substrate in the plane of the substrate, The cleaning efficiency for each rotation angle is calculated based on the distribution of the number of particles in the substrate and the distribution of the physical quantity value indicating the particle removal force in the cleaning liquid, and the calculated cleaning efficiency is equal to or greater than a predetermined value. A calculation unit that calculates a range of the rotation angle at the time, and a substrate rotation mechanism that rotates the substrate within the plane of the calculated rotation angle from the reference arrangement direction of the substrate. can do.

特に前記基板が半導体基板であるときは、前記洗浄液中における前記基板の基準配置方向を、前記基板の面が前記洗浄液中において垂直でかつ、前記基板に設けられたノッチまたはオリエンテーションフラットが前記基板の面内を通る鉛直線上に位置する方向とすることが望ましい。   In particular, when the substrate is a semiconductor substrate, the reference arrangement direction of the substrate in the cleaning liquid is such that the surface of the substrate is vertical in the cleaning liquid and the notch or orientation flat provided on the substrate is It is desirable that the direction be on a vertical line passing through the plane.

また本発明に係る洗浄装置において、前記洗浄槽を、洗浄液に超音波を与える超音波振動板を備えるものとし、前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量を、超音波の音圧とすることができる。さらに洗浄装置は、前記パーティクル数の前記基板内分布を測定する測定装置、および前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量の値の分布を測定する測定装置を備えていてもよい。   In the cleaning apparatus according to the present invention, the cleaning tank may include an ultrasonic vibration plate that applies ultrasonic waves to the cleaning liquid, and the physical quantity indicating the particle removal force in the cleaning liquid may be an ultrasonic sound pressure. it can. Further, the cleaning device may include a measuring device that measures the distribution of the number of particles in the substrate, and a measuring device that measures a distribution of a physical quantity value indicating a particle removing force in the cleaning liquid.

本発明によれば、基板の表面上に付着したパーティクル数の基板内分布から決定することができる、パーティクル数が周囲より大きい基板内の領域の少なくとも一部と、超音波の音圧、洗浄液によるエッチング速度など、洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量の値が周囲より大きい領域の少なくとも一部とが重なるように、基板を洗浄液中に配置して洗浄を行う。このように本発明によれば基板上のパーティクルの多い部分を洗浄液中の洗浄力の強い部分に曝すことになるので、洗浄力をより向上させることができ、洗浄時間を短縮できたり、半導体装置の製造歩留りの向上を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to determine from the distribution in the substrate of the number of particles adhering to the surface of the substrate, the at least part of the region in the substrate where the number of particles is larger than the surrounding area, the ultrasonic sound pressure, and the cleaning liquid. Cleaning is performed by placing the substrate in the cleaning liquid so that at least a part of the region where the physical quantity value indicating the particle removal force in the cleaning liquid such as the etching rate is larger than the surrounding area overlaps. As described above, according to the present invention, a portion with a lot of particles on the substrate is exposed to a portion with a strong cleaning power in the cleaning liquid, so that the cleaning power can be further improved and the cleaning time can be shortened. The production yield can be improved.

本発明に係る洗浄装置の要部構成を示す平面図。The top view which shows the principal part structure of the washing | cleaning apparatus which concerns on this invention. 図1の洗浄装置に備えられた異物検査装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the foreign material inspection apparatus with which the washing | cleaning apparatus of FIG. 1 was equipped. 図1の洗浄装置に備えられたウエハ方向設定装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the wafer direction setting apparatus with which the washing | cleaning apparatus of FIG. 1 was equipped. 図1の洗浄装置に備えられた薬液洗浄槽の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the chemical | medical solution washing tank with which the washing | cleaning apparatus of FIG. 1 was equipped. 本発明の第1の実施形態に係る洗浄方法を説明する洗浄処理フロー図。FIG. 3 is a cleaning process flow diagram illustrating a cleaning method according to the first embodiment of the present invention. 薬液洗浄槽に固定された座標系と該薬液洗浄槽中に設置されたウエハに固定された座標系との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the coordinate system fixed to the chemical | medical solution washing tank, and the coordinate system fixed to the wafer installed in this chemical | medical solution washing tank. ウエハ上に付着したSiN微粒子数分布の例を示す図。The figure which shows the example of number distribution of SiN fine particles adhering on a wafer. 薬液洗浄槽中の超音波の鉛直面における音圧分布の例を示す図。The figure which shows the example of the sound pressure distribution in the vertical surface of the ultrasonic wave in a chemical | medical solution washing tank. 薬液洗浄槽中の超音波の水平面における音圧分布の例を示す図。The figure which shows the example of the sound pressure distribution in the horizontal surface of the ultrasonic wave in a chemical | medical solution washing tank. SiN微粒子の除去率の超音波音圧依存性を示す図。The figure which shows the ultrasonic sound pressure dependence of the removal rate of SiN microparticles | fine-particles. 算出された洗浄効率Lとウエハの回転角ωとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the calculated cleaning efficiency L and the rotation angle (omega) of a wafer. 本発明の第1の実施形態に係る洗浄方法と従来の洗浄方法に対するSiN微粒子除去率を示す図。The figure which shows the SiN fine particle removal rate with respect to the cleaning method which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the conventional cleaning method. (a)SiN微粒子除去率の洗浄薬液による熱酸化膜エッチング量依存性、および(b)ウエハ上の高エッチング速度領域を示す図。(A) Thermal oxide film etching amount dependence by cleaning chemical | medical solution of SiN fine particle removal rate, (b) The figure which shows the high etching rate area | region on a wafer. 超音波洗浄によるSiN微粒子除去率のSiN微粒子径依存性を示す図。The figure which shows the SiN microparticle diameter dependence of the SiN microparticle removal rate by ultrasonic cleaning. MOS型半導体装置のサリサイド形成工程を示す工程断面図。Process sectional drawing which shows the salicide formation process of a MOS type semiconductor device. 本発明の第4の実施形態に係る洗浄方法と従来の洗浄方法に対する残留Pt粒子除去率を示す図。The figure which shows the residual Pt particle removal rate with respect to the cleaning method which concerns on the 4th Embodiment of this invention, and the conventional cleaning method. 従来の洗浄方法の、NiPtSi層に対する問題点を示す図。The figure which shows the problem with respect to the NiPtSi layer of the conventional cleaning method. 従来の洗浄処理装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the conventional washing | cleaning processing apparatus.

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施形態1)
〈洗浄装置の構成〉
図1は本発明の第1の実施形態に係る洗浄方法を行うための洗浄装置の要部構成を示す平面図である。この洗浄装置は所定のサイズを有する一般的な基板を洗浄可能なように設計されているが、ここでは特に半導体集積回路装置に用いられる半導体基板(シリコン単結晶ウエハ)の洗浄処理に最適に構成されているものとする。この洗浄装置は本実施形態のみならず、以下に説明するすべての実施形態に係る洗浄処理に用いられるものである。まずこの洗浄装置について説明する。
(Embodiment 1)
<Configuration of cleaning device>
FIG. 1 is a plan view showing a main configuration of a cleaning apparatus for performing a cleaning method according to the first embodiment of the present invention. This cleaning device is designed to be able to clean a general substrate having a predetermined size, but here it is optimally configured for cleaning a semiconductor substrate (silicon single crystal wafer) used in a semiconductor integrated circuit device. It is assumed that This cleaning apparatus is used not only for the present embodiment but also for the cleaning process according to all embodiments described below. First, the cleaning apparatus will be described.

図1において、キャリアローダー101は被洗浄処理体であるウエハ103を複数枚収納するキャリア102a、102bを設置できるポートを有している。キャリア102a、102bは例えばFOUPなどであり、その内部に設けられた溝状の各スロットにウエハ103を1枚づつ表面を水平方向に積層載置して収納することができ、密閉状態で各半導体製造装置間を外部汚染することなく運搬することができる。キャリア102aはこれから洗浄処理を実施しようとするウエハ103を収納しており、キャリア102bはキャリア102aの次の洗浄処理のためのウエハを収納して待機中の状態にあるものである。キャリアローダー101には赤外センサ(不図示)が備えられ、例えばキャリア102aを設置すると内部のウエハ枚数とウエハが収納されているスロット位置とを判別することができる。   In FIG. 1, a carrier loader 101 has a port in which carriers 102a and 102b for storing a plurality of wafers 103 to be cleaned can be installed. The carriers 102a and 102b are, for example, FOUPs and the like. Each wafer 103 can be stacked and accommodated in a groove-like slot provided in the carrier 102a and 102b. It can be transported between manufacturing equipment without external contamination. The carrier 102a stores a wafer 103 to be cleaned, and the carrier 102b stores a wafer for the next cleaning process of the carrier 102a and is in a standby state. The carrier loader 101 is provided with an infrared sensor (not shown). For example, when the carrier 102a is installed, the number of internal wafers and the slot position in which the wafers are stored can be determined.

図1には本洗浄装置の側面図は示していないが、キャリアローダー101、キャリア102a、102bのみがクリーンルーム環境に露出しており、その他の部分はすべてほぼ外部からのパーティクルなどが侵入しない程度に筐体内部に格納されている。   Although the side view of this cleaning apparatus is not shown in FIG. 1, only the carrier loader 101 and the carriers 102a and 102b are exposed to the clean room environment, and the other parts are almost not penetrated by external particles. Stored inside the housing.

キャリアローダー101に隣接して洗浄処理の準備をする処理準備部104が設けられ、処理準備部104に隣接して異物検査部106が設けられている。キャリア102aは処理準備部104のロードロックドア105に密接し、ロードロックドア105が開くと同時にキャリア102aの蓋も開かれ、収納されたウエハが処理準備部104へ露出する。また異物検査部106にも開閉用ロードロックドア107が備え付けられている。   A processing preparation unit 104 that prepares for cleaning processing is provided adjacent to the carrier loader 101, and a foreign matter inspection unit 106 is provided adjacent to the processing preparation unit 104. The carrier 102a is in close contact with the load lock door 105 of the processing preparation unit 104. At the same time when the load lock door 105 is opened, the lid of the carrier 102a is opened, and the stored wafer is exposed to the processing preparation unit 104. The foreign matter inspection unit 106 is also provided with an open / close load lock door 107.

異物検査部106は内部に異物検査装置108を有する。図2は異物検査装置108を側面から見た図である。回転自在に構成された回転支持軸131の先端に平板の真空チャック132が取り付けられ、これによりウエハ103がその回転対称中心と回転支持軸131の回転軸とがほぼ一致するように載置され、吸着固定できるようになっている。ウエハ103の上方にレーザー光源133が設置されており、レーザー光源133から射出されたレーザー光135はウエハ表面に入射し、ウエハ表面上のパーティクルなどで反射散乱した散乱光136が検知装置134で検知される。検知装置134は散乱光強度の検知信号を信号線137を通じて、後に説明する洗浄装置の洗浄制御部に伝送する。   The foreign matter inspection unit 106 includes a foreign matter inspection device 108 therein. FIG. 2 is a side view of the foreign matter inspection apparatus 108. A flat vacuum chuck 132 is attached to the tip of a rotatable support shaft 131 configured to be rotatable, whereby the wafer 103 is placed so that its rotational symmetry center and the rotation axis of the rotation support shaft 131 substantially coincide with each other. It can be fixed by suction. A laser light source 133 is installed above the wafer 103, and laser light 135 emitted from the laser light source 133 enters the wafer surface, and scattered light 136 reflected and scattered by particles on the wafer surface is detected by the detection device 134. Is done. The detection device 134 transmits the detection signal of the scattered light intensity to the cleaning control unit of the cleaning device described later through the signal line 137.

回転支持軸131および真空チャック132は大きく開口された異物検査部104の底板130から上方に突出しており、水平方向(x−y方向)に2次元的に移動することができる。これによってレーザー光135の所定の大きさのスポットがウエハ103の表面上を走査し、ウエハ103の全面に亘って異物(パーティクル)を検出できる。また異物検査装置108からの検出信号を用いて、前記洗浄制御部での演算処理により、ウエハ103上のパーティクル位置座標、パーティクルの粒径が数値として算出される。   The rotation support shaft 131 and the vacuum chuck 132 protrude upward from the bottom plate 130 of the foreign matter inspection unit 104 having a large opening, and can move two-dimensionally in the horizontal direction (xy direction). As a result, a spot of a predetermined size of the laser beam 135 scans on the surface of the wafer 103, and foreign matter (particles) can be detected over the entire surface of the wafer 103. Further, using the detection signal from the foreign substance inspection apparatus 108, the particle position coordinates on the wafer 103 and the particle diameter of the particles are calculated as numerical values by the arithmetic processing in the cleaning control unit.

また、これと共にウエハ103毎に測定日時、測定条件、レーザー光135照射位置、検知装置134位置なども記録される。なお、異物検査装置108はパーティクルとウエハ103上の色むらとの区別、集積回路パターンが形成されたウエハ上のパーティクル検出も可能に構成されている。   At the same time, the measurement date and time, measurement conditions, laser light 135 irradiation position, detection device 134 position, and the like are recorded for each wafer 103. The foreign matter inspection apparatus 108 is configured to be able to distinguish between particles and uneven color on the wafer 103 and to detect particles on the wafer on which the integrated circuit pattern is formed.

処理準備部104内にはまたウエハ方向設定装置109(図1)が設けられている。図3はウエハ方向設定装置108を側面から見た図である。処理準備部104の底板140に形成された穴から上方へ、モーターに連結された回転支持軸141が突出し、その先端にウエハ103を吸着固定する平板の真空チャック142が形成されている。ウエハ103はその回転対称中心と回転支持軸141の回転軸とがほぼ一致するように載置することができる。   A wafer direction setting device 109 (FIG. 1) is also provided in the processing preparation unit 104. FIG. 3 is a side view of the wafer direction setting device 108. A rotation support shaft 141 connected to a motor projects upward from a hole formed in the bottom plate 140 of the processing preparation unit 104, and a flat vacuum chuck 142 for attracting and fixing the wafer 103 is formed at the tip. The wafer 103 can be placed so that the rotational symmetry center thereof and the rotation axis of the rotation support shaft 141 substantially coincide.

ウエハ103の端部を挟んでLEDやレーザー光源である発光部143および受光部144からなる、ウエハ103のノッチ(切欠き部)検出装置が設けられ、発光部143からの光が受光部144で受光されるか否かでノッチ位置を検出する。そして検出されたノッチ位置を基準位置として回転支持軸141を回転させ、予め定められた角度だけその表面と平行な面内でウエハ103を回転させウエハ103の方向を設定する。ウエハ103を上記角度だけ回転させる制御は、例えば信号線145を通じて前記制御部に伝送されたノッチ検出装置からのノッチ検出信号に基づいて前記制御部が回転支持軸141に回転駆動する指令を発して行う。   A notch (notch) detection device for the wafer 103 is provided, which includes an LED and a light emitting unit 143 and a light receiving unit 144 that are laser light sources across the end of the wafer 103, and light from the light emitting unit 143 is received by the light receiving unit 144. The notch position is detected based on whether light is received. Then, the rotation support shaft 141 is rotated using the detected notch position as a reference position, and the wafer 103 is rotated in a plane parallel to the surface by a predetermined angle to set the direction of the wafer 103. For controlling the rotation of the wafer 103 by the above angle, for example, based on a notch detection signal from the notch detection device transmitted to the control unit through the signal line 145, the control unit issues a command to rotate the rotation support shaft 141. Do.

図3においてはウエハ103のノッチを検出するノッチ検出装置について述べたが、ウエハがオリエンテーションフラットを有する場合は、そのフラット部分を検出できるように構成されたオリエンテーションフラット検出装置を用いても良い。   Although the notch detection device for detecting the notch of the wafer 103 has been described with reference to FIG. 3, when the wafer has an orientation flat, an orientation flat detection device configured to detect the flat portion may be used.

処理準備部104内にはまたウエハカセット110が設置されている。ウエハカセット110は、ウエハ方向設定装置109で方向を設定されたウエハ103をその方向を維持したまま受け取り、複数のウエハ103の面を対向させて水平積層し一時的に収納する。処理準備部104はさらに第1のウエハ搬送機111を備えている。この第1のウエハ搬送機111はウエハ103を支持するボートを有し、複数のウエハ103を、それらの面が垂直になるようにボート上に支持して、処理準備部104から洗浄処理部113にかけて設置されたガイド112に沿って洗浄処理部113へ搬送することができる。   A wafer cassette 110 is also installed in the processing preparation unit 104. The wafer cassette 110 receives the wafer 103 whose direction is set by the wafer direction setting device 109 while maintaining the direction, and horizontally stacks the wafers 103 with the surfaces of the plurality of wafers 103 facing each other. The processing preparation unit 104 further includes a first wafer transfer device 111. The first wafer transfer device 111 has a boat that supports the wafer 103, and supports the plurality of wafers 103 on the boat so that their surfaces are vertical, and the cleaning preparation unit 113 from the processing preparation unit 104. It can be conveyed to the cleaning processing unit 113 along the guide 112 installed over.

以上の説明において、キャリア102aと異物検査装置108間、異物検査装置108とウエハ方向設定装置109間、ウエハ方向設定装置109とウエハカセット110間のウエハ103の搬送と設置は、図示はしていないが、図1の処理準備部104内の適切な位置に適切な数だけ設置され、先端にウエハ103の支持アームを有する多関節ロボットにより行われる。またウエハカセット110と第1のウエハ搬送機111間のウエハ103の移載は、処理準備部104に設置され、ウエハ103の姿勢の水平・垂直転換機能を有する搬送ロボットにより行われる。   In the above description, transfer and installation of the wafer 103 between the carrier 102a and the foreign matter inspection device 108, between the foreign matter inspection device 108 and the wafer direction setting device 109, and between the wafer direction setting device 109 and the wafer cassette 110 are not shown. 1 is performed by an articulated robot that is installed in an appropriate number in an appropriate position in the processing preparation unit 104 in FIG. 1 and has a support arm for the wafer 103 at the tip. Further, the transfer of the wafer 103 between the wafer cassette 110 and the first wafer transfer device 111 is performed by a transfer robot installed in the processing preparation unit 104 and having a function of changing the posture of the wafer 103 horizontally and vertically.

洗浄処理部113には薬液洗浄槽114、116、リンス槽115、117および乾燥槽118が設置されている。薬液洗浄槽114および116は各種の酸あるいはアルカリ系洗浄液などによるウエハの洗浄を行うための槽である。またリンス槽115およびリンス槽117はそれぞれ薬液洗浄槽114および116における洗浄処理後の純水などによるリンス処理を行うための槽である。また乾燥槽118はリンス処理によってウエハ表面に残留した純水を例えば、IPA(イソプロピルアルコール)ベーパー中でIPAと置換しウォーターマークのない清浄なウエハ乾燥(IPA乾燥)を行う槽である。   The cleaning processing unit 113 is provided with chemical cleaning tanks 114 and 116, rinse tanks 115 and 117, and a drying tank 118. The chemical cleaning tanks 114 and 116 are tanks for cleaning the wafer with various acid or alkaline cleaning liquids. The rinsing tank 115 and the rinsing tank 117 are tanks for performing a rinsing process with pure water after the cleaning process in the chemical solution cleaning tanks 114 and 116, respectively. The drying tank 118 is a tank that performs pure wafer drying (IPA drying) without a watermark by replacing pure water remaining on the wafer surface by rinsing with IPA in, for example, IPA (isopropyl alcohol) vapor.

なお、薬液洗浄槽114および116には洗浄の目的によって同一種の薬液が満たされていても、また異種の洗浄薬液が満たされていてもよい。薬液洗浄槽114、116、リンス槽115、117、および乾燥槽118は通常透明石英製あるいはテフロン(登録商標)製の容器からなる。   The chemical solution cleaning tanks 114 and 116 may be filled with the same type of chemical solution or different types of cleaning chemical solutions depending on the purpose of cleaning. The chemical cleaning tanks 114 and 116, the rinsing tanks 115 and 117, and the drying tank 118 are usually made of transparent quartz or Teflon (registered trademark).

洗浄処理部113内には、薬液洗浄槽114、116、乾燥槽118に対応する第2のウエハ搬送機119、121、123がガイド125に取り付けられ、ガイド125に沿って移動可能とされている。これら第2のウエハ搬送機119、121、123にはそれぞれ複数のウエハの表面をほぼ垂直にして支持する石英製のウエハボート120、122、124が接続されており、処理準備部104から第1のウエハ搬送機111で洗浄処理部113に搬送されてきたウエハ103を、第1のウエハ搬送機111とこれら3つのウエハボート120、122、124との間で授受が可能なように構成されている。薬液洗浄、リンスおよび乾燥の各処理はウエハを搭載したウエハボート120、122、124を各処理槽に浸漬して行う。   In the cleaning processing unit 113, second wafer transfer machines 119, 121, and 123 corresponding to the chemical cleaning tanks 114 and 116 and the drying tank 118 are attached to the guide 125, and are movable along the guide 125. . These second wafer transfer devices 119, 121, 123 are connected to quartz wafer boats 120, 122, 124 that support the surfaces of a plurality of wafers substantially vertically, respectively. The wafer 103 transferred to the cleaning processing unit 113 by the wafer transfer device 111 is configured to be exchanged between the first wafer transfer device 111 and the three wafer boats 120, 122, and 124. Yes. The chemical cleaning, rinsing, and drying processes are performed by immersing wafer boats 120, 122, and 124 loaded with wafers in the processing tanks.

次に上記薬液洗浄層114あるいは116についてさらに詳細に説明する。図4は図1の洗浄装置の洗浄処理部113に設置されている薬液洗浄層114または116の構成を示す図である。石英からなる上部が開放された洗浄内槽150内には洗浄薬液165が満たされており、洗浄内槽150の上部周辺を一周に亘って取り囲むように浅底の石英からなる周辺槽151が洗浄内槽150と溶接して取り付けられている。周辺槽151の底面に接続する配管はバルブ155、循環ポンプ156、フィルタ157、インライン温度調節機158を経由して循環ライン159を構成する配管につながり、循環ライン159は洗浄内槽150の内部に固定された石英製の薬液吐出管152に繋がっている。   Next, the chemical liquid cleaning layer 114 or 116 will be described in more detail. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the chemical solution cleaning layer 114 or 116 installed in the cleaning processing unit 113 of the cleaning apparatus of FIG. The cleaning inner tank 150 whose upper part made of quartz is opened is filled with the cleaning chemical solution 165, and the peripheral tank 151 made of the shallow quartz is cleaned so as to surround the upper periphery of the cleaning inner tank 150 over the entire circumference. It is welded to the inner tank 150 and attached. The pipe connected to the bottom surface of the peripheral tank 151 is connected to the pipe constituting the circulation line 159 via the valve 155, the circulation pump 156, the filter 157, and the in-line temperature controller 158. The circulation line 159 is connected to the inside of the cleaning inner tank 150. It is connected to a fixed quartz chemical solution discharge pipe 152.

薬液洗浄処理中、ウエハ103は第2のウエハ搬送機119または121に付随するウエハボート167(図2:図1の120または122に対応)に支持され洗浄薬液165中に浸漬される。そして循環ポンプ156が洗浄薬液165を単位時間当たり一定量圧送することによって、洗浄内槽150から洗浄薬液165が周辺槽151へオーバーフローし、バルブ155、循環ポンプ156を通り、ウエハ103の表面から脱離して洗浄薬液165中に浮遊したパーティクルやその他の異物などがフィルタ157で除去され、さらにインライン温度調節機158で一定の温度に調節される。この後、薬液吐出管152から再び洗浄薬液165が洗浄内槽150に戻され供給される。このようにして洗浄薬液165が循環する。   During the chemical cleaning process, the wafer 103 is supported by a wafer boat 167 (corresponding to 120 or 122 in FIG. 1) associated with the second wafer transfer device 119 or 121 and immersed in the cleaning chemical 165. Then, the circulation pump 156 pumps the cleaning chemical solution 165 by a constant amount per unit time, so that the cleaning chemical solution 165 overflows from the cleaning inner tank 150 to the peripheral tank 151, passes through the valve 155 and the circulation pump 156, and is removed from the surface of the wafer 103. Particles and other foreign matters that are separated and floated in the cleaning chemical 165 are removed by the filter 157, and further adjusted to a constant temperature by the in-line temperature controller 158. Thereafter, the cleaning chemical solution 165 is returned from the chemical solution discharge pipe 152 to the cleaning inner tank 150 and supplied. In this way, the cleaning chemical 165 circulates.

また、ある場合には洗浄内槽150内の洗浄薬液165の一部を、図示していないが廃液ラインから廃棄し、その後例えばバルブ155を閉じると共にバルブ162を開き、薬液供給槽160で調合された新たな清浄な洗浄薬液165を、薬液供給管161、バルブ162、フィルタ157、インライン温度調節機158、循環ライン159を経由して薬液吐出管152から洗浄内槽150に供給する。   In some cases, a part of the cleaning chemical 165 in the cleaning inner tank 150 is discarded from the waste liquid line (not shown), and then, for example, the valve 155 is closed and the valve 162 is opened to prepare the chemical in the chemical supply tank 160. The new clean cleaning chemical 165 is supplied from the chemical discharge pipe 152 to the cleaning inner tank 150 via the chemical supply pipe 161, the valve 162, the filter 157, the in-line temperature controller 158, and the circulation line 159.

一方、洗浄内槽150の外部には石英などからなる洗浄外槽153が設けられている。洗浄外槽153の内部には超音波振動板164が、洗浄内槽150の底から数mm〜数cm下方に離間し、且つ洗浄内槽150の底面とほぼ並行になるように設置され、発振機163から超音波振動板164に超音波振動を与え、液体吐出管154から洗浄外槽153内に供給した超音波伝達媒体となる液体166を介して洗浄内槽150に満たされた洗浄薬液165に超音波エネルギーが印加されるようになっている。   On the other hand, an outer cleaning tank 153 made of quartz or the like is provided outside the inner cleaning tank 150. Inside the outer cleaning tank 153, an ultrasonic vibration plate 164 is placed several mm to several centimeters below the bottom of the inner cleaning tank 150, and is arranged so as to be substantially parallel to the bottom surface of the inner cleaning tank 150. The cleaning chemical liquid 165 filled in the cleaning inner tank 150 via the liquid 166 serving as an ultrasonic transmission medium supplied from the liquid discharge pipe 154 into the cleaning outer tank 153 by applying ultrasonic vibration to the ultrasonic vibration plate 164 from the machine 163. Ultrasonic energy is applied to the.

上記液体166としては、例えば超音波の伝播効率をよくし、洗浄薬液165内における音圧を高めるために溶存酸素濃度1ppm以下の脱気水が適している。また、超音波振動板164に与える超音波の周波数は20kHz〜10MHz、好ましくは200kHz〜5MHz、より好ましくは750kHz〜3MHzである。   As the liquid 166, for example, deaerated water having a dissolved oxygen concentration of 1 ppm or less is suitable for improving the propagation efficiency of ultrasonic waves and increasing the sound pressure in the cleaning chemical liquid 165. The frequency of the ultrasonic wave applied to the ultrasonic vibration plate 164 is 20 kHz to 10 MHz, preferably 200 kHz to 5 MHz, more preferably 750 kHz to 3 MHz.

最後に、図1において、洗浄装置のキャリアローダー101とは反対側の右端には制御部126が設けられている。制御部は主として中央演算装置(CPU)(あるいは演算部)と記憶装置とから構成され、CPUは洗浄処理工程の一切、すなわち、ウエハ103の搬送・設置、薬液洗浄処理、リンス処理、乾燥処理のフローや洗浄条件などを制御する。また記憶装置は、上に述べたウエハ上のパーティクル数、パーティクル分布やそのサイズなど、異物検査装置108で取得された測定データ、薬液洗浄層114、116内における洗浄力分布などに関する基礎データ、一連の洗浄処理の処理実行プログラム、洗浄に関する演算プログラムなどを記憶している。   Finally, in FIG. 1, a control unit 126 is provided at the right end of the cleaning device opposite to the carrier loader 101. The control unit mainly includes a central processing unit (CPU) (or a processing unit) and a storage device. The CPU performs all cleaning processing steps, that is, transfer / installation of the wafer 103, chemical cleaning processing, rinsing processing, and drying processing. Control flow and cleaning conditions. The storage device also includes measurement data acquired by the foreign substance inspection apparatus 108 such as the number of particles on the wafer, particle distribution and size thereof, basic data regarding the cleaning power distribution in the chemical cleaning layers 114 and 116, and the like. A processing execution program of the cleaning process, a calculation program related to cleaning, and the like are stored.

〈洗浄方法〉
本発明による洗浄処理は以上に説明した図1の洗浄装置を用いて行うことができる。図5は本発明の第1の実施形態に係る洗浄方法を説明するための洗浄処理工程フロー図であり、以下に当該洗浄装置を用いた洗浄処理方法を主として図5および図1を中心に参照して説明する。まず洗浄処理を施すべきウエハ103が収納されたキャリア102a(図1)をキャリアローダー101上にセットすると、処理準備部104のロードロックドア105が開くと同時にキャリア102aも開扉される。
<Washing method>
The cleaning process according to the present invention can be performed using the cleaning apparatus of FIG. 1 described above. FIG. 5 is a flow chart of the cleaning process for explaining the cleaning method according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the cleaning process method using the cleaning apparatus will be mainly referred to mainly with reference to FIGS. To explain. First, when the carrier 102a (FIG. 1) containing the wafer 103 to be cleaned is set on the carrier loader 101, the carrier 102a is opened at the same time as the load lock door 105 of the processing preparation unit 104 is opened.

次に異物検査部106のロードロックドア107が開いた後、処理準備部104に設置されており、上に説明した図示しない多関節ロボットがキャリア102aからウエハ103を1枚取り出し、搬送経路aを経て異物検査部106内の異物検査装置108の真空チャック132(図2参照)上へ載置する。このとき多関節ロボットは円形ウエハ103の回転対称中心と異物検査装置108の回転支持軸131の回転軸とがほぼ一致するように正確にウエハ103を載置することができる(ステップS1)。   Next, after the load lock door 107 of the foreign substance inspection unit 106 is opened, it is installed in the processing preparation unit 104. The multi-joint robot (not shown) that has been described above takes out one wafer 103 from the carrier 102a and moves it through the transfer path a. After that, it is placed on the vacuum chuck 132 (see FIG. 2) of the foreign matter inspection apparatus 108 in the foreign matter inspection unit 106. At this time, the articulated robot can accurately place the wafer 103 so that the rotational symmetry center of the circular wafer 103 and the rotation axis of the rotation support shaft 131 of the foreign substance inspection apparatus 108 substantially coincide (step S1).

異物検査装置108は、回転支持軸131を水平方向(x−y方向)に、必要に応じて回転駆動して、真空チャック132に固定されたウエハ103の全表面に亘ってレーザー光135でスキャンし、付着しているパーティクルを判別して検知する。この異物検査装置108はウエハ103の表面上に固定されたX−Y直交座標系を用いて検出したパーティクルに対する少なくとも位置座標(x,y)および粒径(単位:nm、もしくはμm)を算出し、これらの測定データを制御部126に送信する。送信された測定データは制御部126の記憶装置に保存される(ステップS2)。   The foreign matter inspection apparatus 108 scans with the laser beam 135 over the entire surface of the wafer 103 fixed to the vacuum chuck 132 by rotating the rotation support shaft 131 in the horizontal direction (xy direction) as necessary. The attached particles are detected and detected. The foreign matter inspection apparatus 108 calculates at least the position coordinates (x, y) and the particle size (unit: nm or μm) for the particles detected using an XY orthogonal coordinate system fixed on the surface of the wafer 103. These measurement data are transmitted to the control unit 126. The transmitted measurement data is stored in the storage device of the control unit 126 (step S2).

制御部126の記憶装置には、ウエハ103の表面全面を例えば多数の小さい矩形状単位区画に仮想的に分割し、マトリックス状に配列した区画配列データと単位区画の代表位置座標データが記憶されている。そこで制御部126は、ステップS2にて取得された各パーティクルの位置座標に基づいてパーティクルをそれが存在する単位区画に割り当て、単位区画ごとのパーティクル数(あるいはパーティクル数密度であってもよい)をカウントしてウエハ内パーティクル数分布データを作成する(ステップS3)。単位区画の大きさは200mm径のウエハを用いる場合、5mm〜10mm角の区画が望ましく、300mm径のウエハを用いる場合、10mm〜15mm角が望ましい。   In the storage device of the control unit 126, the entire surface of the wafer 103 is virtually divided into, for example, a large number of small rectangular unit sections, and section arrangement data arranged in a matrix and representative position coordinate data of the unit sections are stored. Yes. Therefore, the control unit 126 assigns the particle to the unit block where the particle exists based on the position coordinates of each particle acquired in step S2, and sets the number of particles per unit block (or may be a particle number density). Counting is performed to generate particle number distribution data in the wafer (step S3). The size of the unit section is preferably 5 mm to 10 mm square when a 200 mm diameter wafer is used, and preferably 10 mm to 15 mm square when a 300 mm diameter wafer is used.

次に制御部126はウエハ103を薬液などで洗浄する時、洗浄効率を高くするような、すなわち洗浄効率を最大とできて効率的にウエハ103の表面からパーティクル除去できるような、薬液洗浄槽114あるいは116中でのウエハ配置方向(配置姿勢)を求めるための演算を行う(ステップS4)。この演算について以下に説明する。   Next, when cleaning the wafer 103 with a chemical solution or the like, the control unit 126 increases the cleaning efficiency, that is, maximizes the cleaning efficiency and efficiently removes particles from the surface of the wafer 103. Alternatively, a calculation for obtaining the wafer arrangement direction (arrangement posture) in 116 is performed (step S4). This calculation will be described below.

図6は、図4に示した薬液洗浄槽内に満たされた洗浄薬液165中に、ウエハボート167(図4参照)上にその表面を垂直にして支持されて設置されたウエハ103の配置方向を説明するための図である。X−Y座標系は円形状のウエハ103の回転対称中心を原点Oとし、ウエハ103の表面内に固定された座標系である。またX’−Y’座標系は薬液洗浄槽に固定された座標系であり、原点はX−Y座標系の原点Oと一致し、Y’軸の負方向が下方向である。   FIG. 6 shows the arrangement direction of the wafer 103 installed with the surface thereof supported vertically on the wafer boat 167 (see FIG. 4) in the cleaning chemical solution 165 filled in the chemical cleaning tank shown in FIG. It is a figure for demonstrating. The XY coordinate system is a coordinate system fixed in the surface of the wafer 103 with the rotational symmetry center of the circular wafer 103 as the origin O. The X′-Y ′ coordinate system is a coordinate system fixed to the chemical cleaning tank, the origin coincides with the origin O of the XY coordinate system, and the negative direction of the Y ′ axis is the downward direction.

ステップS4における演算を実行するため、最初にウエハ103の基準配置方向を定める。この基準配置方向は図6の場合、例えばノッチPとウエハ103の回転対称中心(原点O)とを結び、ウエハ103の面内にある線が垂直となり(鉛直線)、しかも回転対称中心から見てノッチPが下方となる配置方向である。一般にはノッチPに代えてウエハ103上に想定した点や直線がある定められた位置に来る状態をウエハ103の基準配置方向とすることができる。図6に示されたウエハ103の配置方向は、基準配置方向からウエハ103の面内で原点Oに対して反時計回りに角度ωだけ回転した方向となっている。   In order to execute the calculation in step S4, the reference arrangement direction of the wafer 103 is first determined. In the case of FIG. 6, this reference arrangement direction connects, for example, the notch P and the rotational symmetry center (origin O) of the wafer 103, and the line in the plane of the wafer 103 is vertical (vertical line). Therefore, the notch P is arranged in the downward direction. In general, instead of the notch P, an assumed point or straight line on the wafer 103 can be in a predetermined position as the reference arrangement direction of the wafer 103. The arrangement direction of the wafer 103 shown in FIG. 6 is a direction rotated counterclockwise by an angle ω with respect to the origin O in the plane of the wafer 103 from the reference arrangement direction.

はウエハ103上に設定されたk番目の単位区画で、単位区画Rの代表位置を例えばRの2つの対角線の交点(Rの中心)と定義すればその位置座標はX−Y座標系では極座標に直して(r,θ)、薬液洗浄槽に固定したX’−Y’座標系では極座標で(r’,θ’)であり、図6から明らかなように(r,θ+ω)と等価である。Rの位置を代表する点はR内の任意の点としてもよい。また、ステップS3で制御部126によって算出された単位区画におけるパーティクル数はRに対してNとすると、Nは上記両座標系において一定であり座標系に依存しない。 In R k are the k-th unit block that is set on the wafer 103, the position coordinates by defining the two diagonals of the intersection (the center of R k) of the representative position of the unit blocks R k example R k are X- In the Y coordinate system, it is converted to polar coordinates (r k , θ k ), and in the X′-Y ′ coordinate system fixed to the chemical solution washing tank, it is polar coordinates (r ′ k , θ ′ k ), as is apparent from FIG. Is equivalent to (r k , θ k + ω). Point representing the position of the R k may be any point in the R k. Further, when the number of particles in the unit section calculated by the control unit 126 in step S3 is N k with respect to R k , N k is constant in both the coordinate systems and does not depend on the coordinate system.

さて、本実施の形態による洗浄方法ではパーティクルの除去能力を高めるために、薬液洗浄槽に付随する超音波振動版164(図4)から洗浄薬液165に超音波エネルギーを与え、超音波洗浄を行うのであるが、超音波エネルギー強度、または超音波の音圧は洗浄内槽150内部の位置によって大小の分布を有している。これは特に超音波振動板164から洗浄内槽150へ向かう進行波と洗浄内槽150の底面やその内部のウエハボート167などから下方への反射波とによって、洗浄薬液165中に定在波を形成する傾向があるためと考えられる。従って超音波の音圧は洗浄内槽150内の位置に依存し、区画Rにおける音圧AをA(r,θ+ω)と表す。音圧Aはその値が大きいほど超音波エネルギーが大きく、パーティクルの除去能力が大きい。 In the cleaning method according to the present embodiment, ultrasonic energy is applied to the cleaning chemical liquid 165 from the ultrasonic vibration plate 164 (FIG. 4) attached to the chemical cleaning tank in order to enhance the particle removal capability, thereby performing ultrasonic cleaning. However, the ultrasonic energy intensity or the sound pressure of the ultrasonic wave has a large or small distribution depending on the position inside the cleaning inner tank 150. In particular, a standing wave is generated in the cleaning chemical liquid 165 by a traveling wave from the ultrasonic vibration plate 164 toward the cleaning inner tank 150 and a reflected wave downward from the bottom surface of the cleaning inner tank 150 or the wafer boat 167 inside the cleaning inner tank 150. This is thought to be due to the tendency to form. Therefore, the sound pressure of the ultrasonic wave depends on the position in the cleaning inner tank 150, and the sound pressure A k in the section R k is expressed as A k (r k , θ k + ω). Sound pressure A k is large ultrasonic energy higher the value, the greater removal capacity of the particles.

そこで制御部126は、以下の式(1)で示す洗浄効率Lというパラメータを、ωを0°≦ω<360°の範囲内で例えば数度ステップずつ増加させながら計算する。式(1)のnはウエハ103上で分割された全区画数である。   Therefore, the control unit 126 calculates a parameter called the cleaning efficiency L shown in the following formula (1) while increasing ω in steps of several degrees within a range of 0 ° ≦ ω <360 °, for example. N in the formula (1) is the total number of sections divided on the wafer 103.

次に制御部126は、計算した洗浄効率Lが最大値を含めて所定値以上となるときのωの範囲を求める。式(1)は単位区画におけるパーティクル数と音圧との積の、各区画に対する和で構成され、パーティクルの多い単位区画(領域)位置が音圧の大きい領域位置に重なる場合にLの値が大きくなる。このことはウエハ上のパーティクルが多く付着する区画(領域)が大きい音圧に曝される場合を意味し、従ってLの値が大きいことは、多くのパーティクルを効率よく除去できることを意味する。このようにパラメータLは実質的に洗浄効率を表す。   Next, the control unit 126 obtains a range of ω when the calculated cleaning efficiency L is equal to or greater than a predetermined value including the maximum value. Expression (1) is formed by the sum of the product of the number of particles and sound pressure in each unit section for each section, and the value of L is obtained when the unit section (region) position with many particles overlaps with the region position with high sound pressure. growing. This means that a section (region) to which many particles on the wafer adhere is exposed to a large sound pressure. Therefore, a large value of L means that many particles can be efficiently removed. Thus, the parameter L substantially represents the cleaning efficiency.

またωを変化させながらLを計算しLが所定値以上となるωの範囲を求めることは、ウエハ103を基準配置方向から、回転対称中心(原点O)を中心として反時計方向に回転させながらLを計算し、洗浄効率L(パーティクルの除去効率)が所定値以上となるようなウエハ配置方向を求めることに相当する。さらに言い換えて一般化すると、ウエハ上のパーティクル数が周囲より大きい領域の少なくとも一部と薬液洗浄槽内あるいは洗浄薬液中の音圧が周囲より大きい領域の少なくとも一部が重なるようにウエハを基準配置方向から回転させて、洗浄効率が大きくなる洗浄薬液中のウエハ配置方向を求めることに相当する。なお、算出された洗浄効率Lのωに対する依存性がほとんどなく、ある閾値以下である場合、制御部126はω=0とする。   In addition, calculating L while changing ω to obtain a range of ω where L is equal to or greater than a predetermined value means that the wafer 103 is rotated counterclockwise from the reference arrangement direction about the rotational symmetry center (origin O). This corresponds to calculating L and determining the wafer arrangement direction such that the cleaning efficiency L (particle removal efficiency) is a predetermined value or more. In other words, in general terms, at least a part of the area where the number of particles on the wafer is larger than the surrounding area and at least a part of the area where the sound pressure in the chemical cleaning tank or cleaning chemical liquid is larger than the surrounding area are placed in a standard arrangement. This is equivalent to obtaining the wafer arrangement direction in the cleaning chemical solution that is rotated from the direction to increase the cleaning efficiency. Note that when the calculated cleaning efficiency L has little dependency on ω and is equal to or less than a certain threshold, the control unit 126 sets ω = 0.

以上のようにしてステップS4が終了した後、ウエハ103は図示しない多関節ロボットによって搬送経路b(図1参照)を経てウエハ方向設定装置109の真空チャック142に載置される。この時、多関節ロボットは、ウエハ103の回転対称中心(図6の原点O)と回転支持軸141の回転軸とが一致するようにウエハ103を水平に載置することができる。この後ウエハ方向設定装置109は、回転支持軸141の回転軸を中心とし、ウエハ103を、ウエハ方向設定装置109において予め定められているウエハ103の基準配置方向から、ステップS4における演算で求められた角度ωの範囲のうちの適切な値を選択しそのωだけ回転させる(ステップS5)。   After step S4 is completed as described above, the wafer 103 is placed on the vacuum chuck 142 of the wafer direction setting device 109 via the transfer path b (see FIG. 1) by a multi-joint robot (not shown). At this time, the articulated robot can place the wafer 103 horizontally such that the rotational symmetry center of the wafer 103 (the origin O in FIG. 6) and the rotation axis of the rotation support shaft 141 coincide. Thereafter, the wafer direction setting device 109 obtains the wafer 103 from the reference arrangement direction of the wafer 103 determined in advance by the wafer direction setting device 109 by the calculation in step S4 with the rotation axis of the rotation support shaft 141 as the center. An appropriate value in the range of the angle ω is selected and rotated by that ω (step S5).

次に図示しない多関節ロボットにより、搬送経路cを経てウエハ103はウエハカセット110(図1)に水平に収納される。ウエハカセット110に収納された時のウエハ103の基準配置方向は予め定められており、例えば図1に示すようにウエハカセット110のウエハ103挿入口側とは反対側のPにノッチがくる方向である。そして回転済みのウエハ103は上記基準配置方向から所定角度回転した状態でウエハカセット110に収納される。 Next, the wafer 103 is horizontally stored in the wafer cassette 110 (FIG. 1) through the transfer path c by an articulated robot (not shown). The reference arrangement direction of the wafer 103 when stored in the wafer cassette 110 is determined in advance. For example, as shown in FIG. 1, a direction in which a notch is formed at P 0 on the side opposite to the wafer 103 insertion port side of the wafer cassette 110. It is. Then, the rotated wafer 103 is stored in the wafer cassette 110 while being rotated by a predetermined angle from the reference arrangement direction.

次に制御部126はキャリア102aに洗浄すべきウエハが残存するかどうかを判断し(ステップS6)、洗浄すべきウエハが存在する場合はそのウエハに対して再度ステップS1〜ステップS6までが繰り返し行なわれる。こうしてキャリア102a内にウエハ103がなくなった時、全ウエハ103が一時的にウエハカセット110に収納され、次に図示しない搬送ロボットにより、ウエハ103はステップ5における回転後の配置方向を維持したまま、搬送経路dを経て第1のウエハ搬送機111へ移載され、その表面を垂直にして保持される。第1のウエハ搬送機111にウエハ103が保持された後の基準配置方向は例えばノッチPがウエハ103の回転対称中心から垂直下方に位置する方向である。   Next, the control unit 126 determines whether or not a wafer to be cleaned remains on the carrier 102a (step S6). If there is a wafer to be cleaned, steps S1 to S6 are repeated for the wafer. It is. When the wafers 103 are thus removed from the carrier 102a, all the wafers 103 are temporarily stored in the wafer cassette 110. Next, the wafer 103 is maintained in the orientation direction after the rotation in step 5 by a transfer robot (not shown). The wafer is transferred to the first wafer transfer device 111 via the transfer path d, and is held with its surface vertical. The reference arrangement direction after the wafer 103 is held by the first wafer transfer device 111 is, for example, a direction in which the notch P is positioned vertically downward from the rotational symmetry center of the wafer 103.

さらにウエハ103は、第1のウエハ搬送機111により搬送経路eを経て洗浄処理部113に搬送され、例えば第2のウエハ搬送機119のウエハボート120へ第1のウエハ搬送機111から移載される。次いでウエハ103はウエハボート120と共に、図4に示す構成を有し、洗浄薬液が満たされた薬液洗浄槽114中に浸漬され、超音波エネルギーが与えられた薬液による洗浄処理が実施される(ステップS7)。   Further, the wafer 103 is transferred to the cleaning processing unit 113 via the transfer path e by the first wafer transfer device 111, and is transferred from the first wafer transfer device 111 to the wafer boat 120 of the second wafer transfer device 119, for example. The Next, the wafer 103 has the structure shown in FIG. 4 together with the wafer boat 120, and is immersed in a chemical cleaning tank 114 filled with the cleaning chemical, and a cleaning process using the chemical supplied with ultrasonic energy is performed (step). S7).

ウエハボート120は薬液洗浄槽114中にウエハ103に固定されたX−Y座標系の原点Oと薬液洗浄槽114に固定されたX’−Y’座標系の原点が一致するように、ウエハ103を浸漬することができる。また、薬液洗浄槽114中における各ウエハ103の配置方向は、ウエハ方向設定装置109にて基準配置方向から所定角だけ回転済みの配置方向を保っており、薬液洗浄槽114中での基準配置方向は図6に関して説明したとおりウエハ103の回転対称中心から見てノッチPが垂直下方にあるときの方向である。   In the wafer boat 120, the wafer 103 is arranged such that the origin O of the XY coordinate system fixed to the wafer 103 in the chemical cleaning tank 114 coincides with the origin of the XY ′ coordinate system fixed to the chemical cleaning tank 114. Can be immersed. In addition, the arrangement direction of each wafer 103 in the chemical solution cleaning tank 114 is maintained at an arrangement direction rotated by a predetermined angle from the reference arrangement direction by the wafer direction setting device 109, and the reference arrangement direction in the chemical solution cleaning tank 114 is maintained. Is the direction when the notch P is vertically downward as seen from the rotational symmetry center of the wafer 103 as described with reference to FIG.

薬液洗浄終了後、ウエハ103はリンス槽115において室温の超純水でリンスされ、次に乾燥槽118中に移され乾燥処理がされる。なお薬液洗浄槽114自体は洗浄処理終了後所定の後処理が施される。またリンス液は室温の超純水の他、室温より高温の超純水あるいは超純水に水素ガス、ヘリウムガス、窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、炭酸ガスなどの気体を溶解させた機能水、微量のアンモニアや塩酸を溶解させpH5〜9の範囲で調整したリンス水、超音波印加純水などが使用可能である。   After completion of the chemical cleaning, the wafer 103 is rinsed with ultrapure water at room temperature in the rinsing tank 115, and then transferred into the drying tank 118 and dried. The chemical solution cleaning tank 114 itself is subjected to predetermined post-processing after the cleaning process is completed. In addition to ultrapure water at room temperature, the rinse liquid is functional water in which a gas such as hydrogen gas, helium gas, nitrogen gas, oxygen gas, argon gas, carbon dioxide gas is dissolved in ultrapure water or ultrapure water having a temperature higher than room temperature. Rinse water prepared by dissolving a small amount of ammonia or hydrochloric acid and adjusted in the range of pH 5 to 9, pure water applied with ultrasonic waves, or the like can be used.

乾燥処理後、再びウエハ103は第1のウエハ搬送機111に移載され、搬送経路fを経て処理準備部104に搬入される。さらに図示しない多関節ロボットにより、搬送経路gを経てウエハ103はすべてキャリアローダー101上で待機するキャリア102aに収納され、洗浄工程が終了する(ステップS8)。   After the drying process, the wafer 103 is transferred again to the first wafer transfer device 111 and is transferred to the process preparation unit 104 via the transfer path f. Further, the wafer 103 is all stored in the carrier 102a waiting on the carrier loader 101 through the transfer path g by an unillustrated articulated robot, and the cleaning process is completed (step S8).

〈洗浄効果の実例〉
上に述べた第1の実施形態に係る洗浄方法は様々な表面状態の基板の洗浄処理に適用することができるものであるが、以下本洗浄方法によるパーティクルの除去効果に関する実験例を示す。洗浄処理工程は基本的に図5に示したフローに従った。
<Example of cleaning effect>
The cleaning method according to the first embodiment described above can be applied to cleaning processing of substrates having various surface states. Hereinafter, experimental examples relating to the effect of removing particles by this cleaning method will be described. The cleaning process basically followed the flow shown in FIG.

用いたウエハは200mm径のシリコン単結晶を全面に露出する半導体基板であり、ウエハ面上を粒径100nm以上の窒化シリコン(SiN)微粒子で故意に強制的に汚染させたものである。具体的には、塩酸でpH値を3に調整した液体を満たした浸漬槽にSiN微粒子を100ppmの濃度に分散させ、フッ酸で表面の自然酸化膜を除去した上記のウエハを30秒浸漬し、その後純水によるオーバーフローリンスを10分間実施した。このようにして表面にSiN微粒子が約2500個付着したウエハを得た。このSiN微粒子がパーティクルと見なされるものである。   The used wafer is a semiconductor substrate on which a silicon single crystal having a diameter of 200 mm is exposed on the entire surface, and the wafer surface is intentionally and forcibly contaminated with silicon nitride (SiN) fine particles having a particle diameter of 100 nm or more. Specifically, SiN fine particles are dispersed at a concentration of 100 ppm in a dipping tank filled with a liquid whose pH value is adjusted to 3 with hydrochloric acid, and the above-mentioned wafer from which the natural oxide film on the surface has been removed with hydrofluoric acid is dipped for 30 seconds. Thereafter, overflow rinsing with pure water was carried out for 10 minutes. In this way, a wafer having about 2500 SiN fine particles adhered to the surface was obtained. The SiN fine particles are regarded as particles.

図7は、図2のようなレーザ式異物検査装置によって、洗浄処理前のウエハ上におけるSiN微粒子数分布を測定した結果を示す。異物検査装置のSiN微粒子の粒径検出感度は0.1μm以下である。図7において、格子で区切られマトリックス状に配列された矩形の領域は10mm×10mmのサイズを有する単位区画、単位区画内の数字は洗浄工程(図5)のステップS3による処理で得られた、単位区画内に存在する所定サイズ以上のSiN微粒子数である。   FIG. 7 shows the result of measuring the number distribution of SiN particles on the wafer before the cleaning process by the laser type foreign matter inspection apparatus as shown in FIG. The particle size detection sensitivity of the SiN fine particles of the foreign matter inspection apparatus is 0.1 μm or less. In FIG. 7, rectangular regions partitioned by a grid and arranged in a matrix form are unit sections having a size of 10 mm × 10 mm, and the numbers in the unit sections are obtained by the processing in step S3 of the cleaning process (FIG. 5). This is the number of SiN fine particles having a predetermined size or more existing in the unit compartment.

図7に示すようにSiN微粒子数分布には不均一性があり、ノッチPを基準としてウエハの右上にSiN微粒子数(あるいは密度)の高い点線で囲まれる領域Aがある。領域Aは単位区画内のSiN微粒子数10を一応の閾値と定め、閾値以上の複数の区画が集中する領域を含む領域としたものである。   As shown in FIG. 7, the distribution of the number of SiN particles is non-uniform, and a region A surrounded by a dotted line with a high number (or density) of SiN particles is located at the upper right of the wafer with the notch P as a reference. The region A is a region including a region where the number of SiN fine particles in the unit partition is set as a temporary threshold and a plurality of partitions equal to or greater than the threshold are concentrated.

一方図8は、図4に示したような薬液洗浄槽に洗浄薬液を満たし、それに超音波を印加した時の薬液洗浄槽内部の音圧分布測定結果を示す。音圧分布は薬液洗浄槽内の鉛直面方向の分布であり、音圧値はW/cmやV(ボルト)などの任意単位で示され、また点線の円形は洗浄処理中のウエハの位置を示す。音圧は、例えば図1の洗浄装置の洗浄処理部113内に、密閉された石英製のチューブ内の先端付近にPZTなどの圧電素子を取り付けた音圧プローブと、音圧プローブを洗浄薬液中に浸漬した上で薬液洗浄槽中を鉛直面内および水平面内で移動させることができるロボットを設置することによって可能であり、本図もこのような測定装置で測定した結果である。 On the other hand, FIG. 8 shows the measurement result of the sound pressure distribution inside the chemical cleaning tank when the chemical cleaning tank as shown in FIG. 4 is filled with the cleaning chemical and ultrasonic waves are applied thereto. The sound pressure distribution is a distribution in the vertical plane direction in the chemical cleaning tank, the sound pressure value is shown in arbitrary units such as W / cm 2 and V (volt), and the dotted circle is the position of the wafer during the cleaning process. Indicates. For example, in the cleaning processing unit 113 of the cleaning apparatus shown in FIG. 1, the sound pressure includes a sound pressure probe in which a piezoelectric element such as PZT is attached in the vicinity of the tip of a sealed quartz tube, and the sound pressure probe in the cleaning chemical solution. It is possible to install a robot that can be moved in the vertical and horizontal planes after being immersed in the chemical solution washing tank, and this figure is also the result of measurement by such a measuring device.

図8の例では洗浄薬液内に音圧分布が存在し、音圧が特に高い領域Bが3箇所存在する。これは既に述べたように超音波の定在波の効果と考えられる。図10は別途行った実験で予め得られているSiN微粒子除去率の音圧依存性を示す図であるが、音圧(図8と同一の任意単位)が0.5以上で急激に除去率が増加することから、洗浄力という観点から図8における高音圧領域Bを決定する音圧の閾値を0.5に定めることができる。これに基づき図8の領域Bを閾値0.5以上の高音圧が集中して現れる領域を含む領域としている。   In the example of FIG. 8, there is a sound pressure distribution in the cleaning chemical, and there are three regions B where the sound pressure is particularly high. As described above, this is considered to be an effect of the standing wave of the ultrasonic wave. FIG. 10 is a diagram showing the sound pressure dependence of the SiN fine particle removal rate obtained in advance in a separate experiment. The removal rate is sharp when the sound pressure (arbitrary unit as in FIG. 8) is 0.5 or more. Therefore, the threshold value of the sound pressure for determining the high sound pressure region B in FIG. 8 can be set to 0.5 from the viewpoint of detergency. Based on this, a region B in FIG. 8 is a region including a region where high sound pressure with a threshold value of 0.5 or more appears in a concentrated manner.

図8は鉛直面内での音圧分布であるが、図9は薬液洗浄槽(洗浄内槽150)内における水平方向の音圧分布、すなわち洗浄内槽150を上から平面視した時の音圧分布測定結果を示すものである。洗浄内槽150の下方に洗浄内槽150の底面積に近い大きさの超音波振動板164が設置され、ウエハ103は表面を垂直にして浸漬されている。この例では高音圧領域Bが平面視でも3箇所存在するがウエハ103の表面と垂直方向への分布はほぼ一様である。   FIG. 8 shows the sound pressure distribution in the vertical plane, while FIG. 9 shows the sound pressure distribution in the horizontal direction in the chemical cleaning tank (cleaning inner tank 150), that is, the sound when the cleaning inner tank 150 is viewed from above. The pressure distribution measurement result is shown. An ultrasonic vibration plate 164 having a size close to the bottom area of the cleaning inner tank 150 is installed below the cleaning inner tank 150, and the wafer 103 is immersed with the surface vertical. In this example, there are three high sound pressure regions B even in a plan view, but the distribution in the direction perpendicular to the surface of the wafer 103 is almost uniform.

図11は、図7のSiN微粒子数分布測定結果、図8および図9に示した音圧分布に基づき、図5のステップS4の演算を行って求めた洗浄効率Lのウエハ回転角ωに対する依存性を示す図である。回転角ωの定義は図6と同一であり、演算に際してωは4.5°ステップで変化させている。洗浄効率Lの最大値はウエハの基準配置方向に対してω=90°回転させた時に得られるが、実際の洗浄工程における洗浄効率Lの許容範囲として最大値の例えば70%以上となるようなω(図11の点線ではさまれる範囲)のうちの1つを選択することができる。   11 shows the dependence of the cleaning efficiency L on the wafer rotation angle ω obtained by performing the calculation in step S4 of FIG. 5 based on the SiN fine particle number distribution measurement result of FIG. 7 and the sound pressure distribution shown in FIGS. It is a figure which shows sex. The definition of the rotation angle ω is the same as in FIG. 6, and ω is changed in steps of 4.5 ° during the calculation. The maximum value of the cleaning efficiency L is obtained when ω = 90 ° is rotated with respect to the reference arrangement direction of the wafer, but the allowable range of the cleaning efficiency L in the actual cleaning process is, for example, 70% or more of the maximum value. One of ω (the range sandwiched by the dotted line in FIG. 11) can be selected.

また図5のステップS7の薬液洗浄条件は以下の通りである。
(1) 薬液洗浄槽; 図4に示す構造の薬液洗浄槽
(2) ウエハ; 求められた回転角ω(90°)だけ基準配置方向から反時計方向に回転させ(ステップS5)この配置方向を維持して洗浄薬液中に浸漬
(3) 洗浄薬液; アンモニア+過酸化水素水混合液(APM)、すなわちNHOH(濃度29wt%)5リットル+H(濃度31wt%)5リットル+HO(超純水)、体積比が1:1:5、温度45℃
(4) 洗浄時間; 洗浄薬液温度が45℃となった後、5分間循環させてから超音波印加で10分間洗浄
Moreover, the chemical | medical solution washing | cleaning conditions of FIG.5 S7 are as follows.
(1) Chemical cleaning tank; Chemical cleaning tank with the structure shown in Fig. 4
(2) Wafer; Rotate counterclockwise from the reference arrangement direction by the determined rotation angle ω (90 °) (step S5) and maintain the arrangement direction and immerse in the cleaning chemical.
(3) Cleaning chemical solution: ammonia + hydrogen peroxide solution mixture (APM), that is, NH 4 OH (concentration 29 wt%) 5 liters + H 2 O 2 (concentration 31 wt%) 5 liters + H 2 O (ultra pure water), volume Ratio 1: 1: 5, temperature 45 ° C
(4) Cleaning time: After the cleaning chemical temperature reaches 45 ° C, it is circulated for 5 minutes and then cleaned for 10 minutes by applying ultrasonic waves.

図12は本実験に係る洗浄方法と従来の洗浄方法で得られたSiN微粒子除去率を示す図である。ここでSiN微粒子除去率は洗浄処理前後のウエハ上のSiN微粒子数を異物検査装置で測定し、その差から求めた。また従来の洗浄方法は、ウエハ上のSiN微粒子分布および超音波音圧分布を考慮せず、ウエハを単純に基準配置方向(ノッチ位置がウエハの回転対称中心から鉛直下方)にして洗浄薬液中に浸漬し超音波印加洗浄するものである。図12に示すように、従来の洗浄方法ではSiN微粒子除去率が42%であるのに対して本発明による洗浄方法では除去率が64%であり、洗浄能力が向上していることが分かる。   FIG. 12 is a diagram showing the SiN fine particle removal rate obtained by the cleaning method according to this experiment and the conventional cleaning method. Here, the SiN fine particle removal rate was obtained from the difference between the number of SiN fine particles on the wafer before and after the cleaning process, measured by a foreign matter inspection apparatus. In addition, the conventional cleaning method does not take into account the SiN fine particle distribution and the ultrasonic sound pressure distribution on the wafer, and the wafer is simply placed in the cleaning chemical solution in the reference arrangement direction (the notch position is vertically downward from the rotational symmetry center of the wafer). It is immersed and cleaned by applying ultrasonic waves. As shown in FIG. 12, in the conventional cleaning method, the SiN fine particle removal rate is 42%, whereas in the cleaning method according to the present invention, the removal rate is 64%, which indicates that the cleaning performance is improved.

本発明の洗浄方法ではウエハの配置方向を最適にする以外の洗浄条件を同一にしても洗浄能力が向上する。そこで上の実例について洗浄薬液温度を45℃から40℃に低下させ、洗浄処理時間を10分から5分に短縮しても従来の洗浄能力は維持されるので、これにより生産性の向上が図れ、半導体集積回路などの電子デバイスの製造コストを低減させることができる。   The cleaning method of the present invention improves the cleaning ability even if the cleaning conditions are the same except for optimizing the wafer arrangement direction. Therefore, the conventional cleaning ability is maintained even if the cleaning chemical temperature is lowered from 45 ° C. to 40 ° C. and the cleaning processing time is reduced from 10 minutes to 5 minutes for the above example, thereby improving productivity. The manufacturing cost of electronic devices such as semiconductor integrated circuits can be reduced.

以上の説明を総合すると、本実施形態による洗浄方法では、ウエハ上のパーティクル数が予め定められた閾値以上となる領域を含む領域の少なくとも一部と、超音波の音圧が予め定められた閾値以上となる領域を含む領域の少なくとも一部とが重なるように、薬液洗浄槽内でのウエハの配置方向を設定した上で超音波洗浄を実施する。そしてそれを具体化した洗浄工程が図5に示したフローである。このようにして本発明によれば上記実験結果で説明されるようにパーティクルの除去効率を向上させることができる。   Summarizing the above description, in the cleaning method according to the present embodiment, at least a part of a region including a region where the number of particles on the wafer is equal to or greater than a predetermined threshold, and a threshold value where the sound pressure of the ultrasonic wave is predetermined. Ultrasonic cleaning is performed after setting the wafer arrangement direction in the chemical cleaning tank so that at least a part of the region including the above region overlaps. The cleaning process embodying this is the flow shown in FIG. Thus, according to the present invention, the particle removal efficiency can be improved as described in the above experimental results.

通常パーティクルはウエハの表面に不均一に存在し、一方バッチ浸漬式洗浄装置では薬液洗浄槽内でウエハを保持するための治具や、薬液供給管などの部材によって薬液流れが不均一になることによっても洗浄能力ムラを生ているため、従来の洗浄方法のようにウエハを洗浄薬液に浸漬し、ウエハ上のパーティクル汚染の高い領域と薬液洗浄槽内の洗浄能力の弱い部分が重なった場合、パーティクル汚染の除去が非常に困難であった。さらにこれを避けようとすると洗浄に長時間を要した。しかし本発明によればこのような問題を十分に解消することができる。   Normally, particles are present unevenly on the surface of the wafer. On the other hand, in batch immersion type cleaning equipment, the chemical flow is uneven due to the jig for holding the wafer in the chemical cleaning tank and the chemical supply pipe. Even if the wafer is immersed in the cleaning chemical solution as in the conventional cleaning method, the high particle contamination area on the wafer overlaps with the weak cleaning portion in the chemical cleaning tank. Removal of particle contamination was very difficult. Furthermore, it took a long time for cleaning to avoid this. However, according to the present invention, such a problem can be sufficiently solved.

(実施の形態2)
第1の実施形態に係る洗浄方法は洗浄薬液中の超音波音圧分布を利用するものであったが、第2の実施形態にかかる洗浄方法はこれに代えて洗浄薬液によるウエハ表面のエッチング速度分布の、薬液洗浄槽内での位置による不均一性を利用するものである。図13(a)は熱酸化により成長したシリコン酸化膜のAPMによるエッチング量とシリコン酸化膜上に付着したSiN微粒子の除去率との関係を示す図である。APMは、NHOH(濃度29wt%):H(濃度31wt%):HO=1:1:5(体積比)、温度45℃の混合液である。図のエッチング量は熱酸化膜のAPM洗浄時間を変えて得たものであり、エッチング量が増加するに従ってSiN微粒子除去率が増加し、エッチング速度を洗浄能力を表す物理量として使用できることを示している。
(Embodiment 2)
Although the cleaning method according to the first embodiment uses the ultrasonic sound pressure distribution in the cleaning chemical, the cleaning method according to the second embodiment is replaced with the etching rate of the wafer surface by the cleaning chemical. The non-uniformity of the distribution depending on the position in the chemical cleaning tank is used. FIG. 13A is a diagram showing the relationship between the etching amount by APM of a silicon oxide film grown by thermal oxidation and the removal rate of SiN fine particles adhering to the silicon oxide film. APM is a mixture of NH 4 OH (concentration 29 wt%): H 2 O 2 (concentration 31 wt%): H 2 O = 1: 1: 5 (volume ratio) and a temperature of 45 ° C. The etching amount in the figure is obtained by changing the APM cleaning time of the thermal oxide film, and the SiN fine particle removal rate increases as the etching amount increases, indicating that the etching rate can be used as a physical quantity representing the cleaning ability. .

また図13(b)は、図4に示す薬液洗浄槽の洗浄内槽150に上記のAPMを満たし、超音波を印加しないでウエハボート167に支持されたウエハ103の洗浄処理を行った際の、熱酸化膜エッチング速度が予め定められた閾値以上となる領域Cを示す図である。ウエハ103上の熱酸化膜エッチング量分布は、ウエハ103中央部(ウエハ103の中心から65mm以内)25点とウエハ103の外周部(ウエハの中心から65mmを越え、ウエハ103のエッジから5mm以内)24点における膜厚変化量測定から求めた。   FIG. 13B shows a case where the cleaning inner tank 150 of the chemical cleaning tank shown in FIG. 4 is filled with the above APM and the wafer 103 supported by the wafer boat 167 is cleaned without applying ultrasonic waves. FIG. 5 is a diagram showing a region C where the thermal oxide film etching rate is equal to or higher than a predetermined threshold value. The thermal oxide film etching amount distribution on the wafer 103 is 25 points at the center of the wafer 103 (within 65 mm from the center of the wafer 103) and the outer periphery of the wafer 103 (over 65 mm from the center of the wafer and within 5 mm from the edge of the wafer 103). It was determined from the measurement of the change in film thickness at 24 points.

ウエハ103中央部ではエッチング量が0.3nmであるのに対し、薬液供給管152に近い領域C内では0.33nmと高エッチング量であり、洗浄内槽150内部にエッチング速度の分布が存在して、図13(a)から高エッチング量の領域Cにおいて高い洗浄能力が得られることを示唆している。これを利用する第2の実施形態の洗浄方法が採用する洗浄工程ステップは第1の実施形態(図5に示すフロー)と基本的に同様であるが、ステップS4のみが変更されるので、このステップを以下に説明し残りのステップの説明は省略する。   While the etching amount is 0.3 nm in the central portion of the wafer 103, the etching amount is as high as 0.33 nm in the region C close to the chemical solution supply pipe 152, and the etching rate distribution exists in the cleaning inner tank 150. Thus, FIG. 13A suggests that a high cleaning ability can be obtained in the region C where the etching amount is high. The cleaning process steps adopted by the cleaning method of the second embodiment using this are basically the same as those of the first embodiment (flow shown in FIG. 5), but only step S4 is changed. The steps will be described below, and description of the remaining steps will be omitted.

まず、図5のステップS1、S2を経た後、ウエハ表面上に分割設定された単位区画ごとのパーティクル数(パーティクル数密度)をカウントしてウエハ内パーティクル数分布データを作成するステップS3を実施する。その後ステップS4において、図1に示す洗浄装置の制御部126は、以下の式(2)で示す洗浄効率Lというパラメータを、ωを0°≦ω<360°の範囲内で例えば数度づつ増加させながら計算する。   First, after steps S1 and S2 in FIG. 5, step S3 is performed in which the number of particles (particle number density) per unit section divided and set on the wafer surface is counted to generate particle number distribution data in the wafer. . Thereafter, in step S4, the control unit 126 of the cleaning apparatus shown in FIG. 1 increases the parameter of the cleaning efficiency L shown in the following formula (2) by several degrees within a range of 0 ° ≦ ω <360 °, for example. To calculate.

ここでNはウエハ上に設定されたk番目の単位区画におけるパーティクル数(あるいはパーティクル数密度)、ωはウエハ基準配置方向からの回転角、nは全区画数、B(r,θ+ω)はk番目の単位区画位置における洗浄薬液によるウエハ表面エッチング速度、r、θ+ωは薬液洗浄槽に固定された座標系で表した極座標表示でのk番目の単位区画の代表位置座標である。 Here, N k is the number of particles (or particle number density) in the k-th unit section set on the wafer, ω is the rotation angle from the wafer reference arrangement direction, n is the total number of sections, and B (r k , θ k + Ω) is the wafer surface etching rate by the cleaning chemical at the kth unit partition position, and r k and θ k + ω are the representative position coordinates of the kth unit partition in the polar coordinate display expressed in the coordinate system fixed to the chemical cleaning tank. It is.

次に制御部126は、計算した洗浄効率Lが最大値を含めて所定値以上となるときのωの範囲を求める。このようにしてステップS4を終了した後、求めたωの範囲から適切な値を選択し、第1の実施形態と同様にステップS5〜S8を実行して洗浄工程が終了する。本実施形態による洗浄方法は、その洗浄工程フローから理解されるように第1の実施形態と同様にウエハ上の付着パーティクルに対する洗浄能力向上という効果を有する。   Next, the control unit 126 obtains a range of ω when the calculated cleaning efficiency L is equal to or greater than a predetermined value including the maximum value. After completing step S4 in this manner, an appropriate value is selected from the obtained range of ω, and steps S5 to S8 are executed as in the first embodiment, and the cleaning process is completed. As can be understood from the cleaning process flow, the cleaning method according to the present embodiment has an effect of improving the cleaning ability with respect to the adhered particles on the wafer as in the first embodiment.

なお、本実施形態では薬液洗浄槽内の洗浄力を表す物理量としてのエッチング速度分布を求めるために熱酸化膜を用いたが、この他の絶縁膜、例えばPSG、BSG、BPSG、FSG(フッ素ドープシリコン酸化膜)、TEOSシリコン酸化膜、SiOC、CVDSiO、SiC、SiCN、SiON、SiNを用いても良い。 In this embodiment, the thermal oxide film is used to obtain the etching rate distribution as a physical quantity representing the cleaning power in the chemical cleaning tank. However, other insulating films such as PSG, BSG, BPSG, FSG (fluorine-doped Silicon oxide film), TEOS silicon oxide film, SiOC, CVDSiO 2 , SiC, SiCN, SiON, SiN may be used.

(実施形態3)
第3の実施形態に係る洗浄方法は、洗浄薬液に印加する超音波および洗浄薬液によるウエハ表面のエッチングによるパーティクル除去特性、および超音波の音圧とエッチング速度の薬液洗浄槽内分布を利用するものである。
(Embodiment 3)
The cleaning method according to the third embodiment uses the ultrasonic wave applied to the cleaning chemical solution and the particle removal characteristics by etching of the wafer surface with the cleaning chemical solution, and the distribution of the ultrasonic sound pressure and etching rate in the chemical cleaning tank. It is.

現実のウエハ上に付着するパーティクルの粒径は一様ではなく、分布を持っている。図14は、洗浄薬液にウエハを浸漬して周波数1MHzの超音波を印加し洗浄した場合の、SiN微粒子除去率のSiN微粒子径依存性を示す図である。超音波印加薬液洗浄の場合はSiN粒子径によって除去率が異なり、粒子径200nm以上の比較的大きい粒子に対して効率的に洗浄できることを示している。本実施形態にかかる洗浄方法はこの性質を利用するもので、パーティクルの基準粒子径(例えば200nm)を境界としてそれ以上大きいパーティクルに対しては超音波エネルギーによって除去効率を向上させ、基準粒子径より小さいパーティクルに対しては洗浄薬液によるウエハ表面エッチング効果により除去効率を向上させるものである。   The particle size of particles adhering to an actual wafer is not uniform and has a distribution. FIG. 14 is a diagram showing the dependency of the SiN particle removal rate on the SiN particle diameter when the wafer is immersed in a cleaning chemical solution and cleaned by applying an ultrasonic wave having a frequency of 1 MHz. In the case of ultrasonic chemical cleaning, the removal rate varies depending on the SiN particle size, indicating that relatively large particles having a particle size of 200 nm or more can be efficiently cleaned. The cleaning method according to the present embodiment uses this property. For particles larger than the reference particle diameter (for example, 200 nm) as a boundary, the removal efficiency is improved by ultrasonic energy. For small particles, the removal efficiency is improved by the wafer surface etching effect of the cleaning chemical.

本実施形態による洗浄方法もまた図5に示す洗浄工程フローの要素ステップを採用し、その第1の洗浄方法は以下のようになる。まず、ステップS1、S2を実施した後、ステップ3を行う。このステップではウエハ表面上に分割設定された単位区画ごとに前記基準粒子径以上のパーティクル数(パーティクル数密度)をカウントして第1のウエハ内パーティクル数分布データを作成すると共に、同じ単位区画ごとに前記基準粒子径より小さいパーティクル数(パーティクル数密度)をカウントして第2のウエハ内パーティクル数分布データを作成する。   The cleaning method according to the present embodiment also employs the element steps of the cleaning process flow shown in FIG. 5, and the first cleaning method is as follows. First, after performing steps S1 and S2, step 3 is performed. In this step, the number of particles (particle number density) equal to or larger than the reference particle diameter is counted for each unit section divided and set on the wafer surface to generate the first wafer particle number distribution data, and for each unit section. Then, the number of particles (particle number density) smaller than the reference particle diameter is counted to generate second in-wafer particle number distribution data.

次にステップS4では予め求められ記憶装置(例えば図1の制御部126内の記憶装置)に保存されている、薬液洗浄槽(例えば図4の洗浄内槽150)内超音波音圧分布データと薬液洗浄槽内の洗浄薬液によるウエハ表面エッチング速度分布データを用いて、以下の式(3)で示す洗浄効率Lというパラメータを、ωを0°≦ω<360°の範囲内で例えば数度づつ増加させて計算する。   Next, in step S4, the ultrasonic sound pressure distribution data in the chemical solution cleaning tank (for example, the cleaning inner tank 150 in FIG. 4), which is obtained in advance and stored in the storage device (for example, the storage device in the control unit 126 in FIG. 1), Using the wafer surface etching rate distribution data by the cleaning chemical solution in the chemical cleaning tank, the parameter of the cleaning efficiency L shown in the following formula (3) is set, for example, several times within the range of 0 ° ≦ ω <360 °. Increase to calculate.

ここでN1はウエハ上のk番目の単位区画における基準粒子径以上のパーティクル数(あるいはパーティクル数密度)、N2はウエハ上のk番目の単位区画における基準粒子径より小さいパーティクル数(あるいはパーティクル数密度)、ωはウエハ基準配置方向からの回転角、nは全区画数、A(r,θ+ω)はk番目の単位区画位置における音圧、B(r,θ+ω)はk番目の単位区画位置における洗浄薬液のエッチング速度、r、θ+ωは薬液洗浄槽に固定された座標系で表した極座標表示でのk番目の単位区画の代表位置座標である。次に計算した洗浄効率Lが最大値を含めて所定値以上となるときのωの範囲を求める。 Here N1 k is the number of particles on the reference particle size or less in the k-th unit block on the wafer (or particle number density), N2 k is smaller the number of particles than the reference particle diameter in the k-th unit block on the wafer (or particles Number density), ω is the rotation angle from the wafer reference arrangement direction, n is the total number of sections, A (r k , θ k + ω) is the sound pressure at the kth unit section position, B (r k , θ k + ω) Is the etching rate of the cleaning chemical at the position of the kth unit section, and r k and θ k + ω are the representative position coordinates of the kth unit section in the polar coordinate display expressed in the coordinate system fixed to the chemical cleaning tank. Next, the range of ω when the calculated cleaning efficiency L is equal to or greater than a predetermined value including the maximum value is obtained.

このようにしてステップS4を終了した後、求めたωの範囲から適切な値を選択し、第1の実施形態と同様にステップS5〜S8を実行して洗浄工程を終了する。本実施形態の第1の洗浄方法は、式(3)から理解されるように、基準粒子径以上のパーティクル数が予め定められた閾値以上となる領域を含む領域の少なくとも一部が、超音波の音圧が予め定められた閾値以上となる領域を含む領域の少なくとも一部とが重なり、同時に基準粒子径より小さいパーティクル数が予め定められた閾値以上となる領域を含む領域の少なくとも一部が、洗浄薬液のエッチング速度がが予め定められた閾値以上となる領域を含む領域の少なくとも一部とが最大限重なるように、薬液洗浄槽内でのウエハの配置方向を設定して洗浄処理することを意味している。   After completing step S4 in this manner, an appropriate value is selected from the obtained range of ω, and steps S5 to S8 are executed similarly to the first embodiment to finish the cleaning process. As understood from the equation (3), the first cleaning method of the present embodiment is configured such that at least a part of a region including a region where the number of particles equal to or larger than the reference particle size is equal to or larger than a predetermined threshold is ultrasonic. At least part of the region including the region including the region where the sound pressure is equal to or greater than the predetermined threshold, and at least part of the region including the region where the number of particles smaller than the reference particle diameter is equal to or greater than the predetermined threshold. The cleaning process is performed by setting the wafer arrangement direction in the chemical cleaning tank so that at least a part of the region including the region where the etching rate of the cleaning chemical is equal to or higher than a predetermined threshold is maximized. Means.

また、もし洗浄工程中のステップ数が増加することを許容するならば以下に説明する第2の洗浄方法も可能である。すなわち図5のステップS1、S2を実施後、本実施形態の第1の洗浄方法におけるステップS3を行う。次にステップS4においてまず第1実施形態の式(1)を用い洗浄効率L1を計算する。ただし式(1)においてはNに代えてN1を用いる。そして計算した洗浄効率L1が最大値を含めて所定値以上となるときの第1のωの範囲を求める。次に第2実施形態の式(2)を用い洗浄効率L2を計算する。ただし式(2)においてはNに代えてN2を用いる。そして計算した洗浄効率L2が最大値を含めて所定値以上となるときの第2のωの範囲を求める。 If it is allowed to increase the number of steps in the cleaning process, the second cleaning method described below is also possible. That is, after performing steps S1 and S2 in FIG. 5, step S3 in the first cleaning method of the present embodiment is performed. Next, in step S4, first, the cleaning efficiency L1 is calculated using the equation (1) of the first embodiment. However using N1 k in place of N k In Equation (1). Then, the first range of ω when the calculated cleaning efficiency L1 is equal to or greater than a predetermined value including the maximum value is obtained. Next, the cleaning efficiency L2 is calculated using Expression (2) of the second embodiment. However using N2 k in place of N k In Equation (2). Then, the second range of ω when the calculated cleaning efficiency L2 is equal to or greater than a predetermined value including the maximum value is obtained.

その後求めた第1のωの範囲から適切な値を選択し、ステップS5においてウエハを基準配置方向から選択した回転角だけ回転させ、ステップS6を経てステップS7において洗浄薬液に超音波を印加して洗浄処理を実行する。ステップ7の終了後、洗浄処理済みのウエハを再びウエハ方向設定装置に戻す。次にステップS4で求めた第2のωの範囲から適切な値を選択し、ステップS5においてウエハを基準配置方向から選択した回転角だけ回転させ、ステップS6を経てステップS7の洗浄処理を実行する。この洗浄処理を行う場合は超音波印加洗浄であってもなくてもよい。そして洗浄処理後ステップS8を実行して洗浄工程を終了する。   Thereafter, an appropriate value is selected from the obtained first ω range, the wafer is rotated by the selected rotation angle from the reference arrangement direction in step S5, and ultrasonic waves are applied to the cleaning chemical solution in step S7 through step S6. Perform the cleaning process. After step 7, the cleaned wafer is returned to the wafer direction setting device. Next, an appropriate value is selected from the second ω range obtained in step S4, the wafer is rotated by the selected rotation angle from the reference arrangement direction in step S5, and the cleaning process in step S7 is executed through step S6. . When this cleaning process is performed, the ultrasonic cleaning may or may not be performed. Then, after the cleaning process, step S8 is executed to finish the cleaning process.

以上の第2の洗浄方法の場合はステップ数は増加するが、洗浄処理中、ウエハ上の粒径の大きいパーティクルが多く存在する領域と超音波音圧の大きい領域とを重ね合わたウエハ配置方向と、粒径の小さいパーティクルが多く存在する領域と洗浄薬液によるウエハ表面のエッチング速度が大きい領域とを重ね合わせたウエハ配置方向とを独立に実現できるので第1の洗浄方法より洗浄効率が向上するという利点がある。   In the case of the second cleaning method described above, the number of steps is increased, but during the cleaning process, a wafer arrangement direction in which a region where many particles having a large particle diameter are present and a region where the ultrasonic sound pressure is large is superposed is superposed. The cleaning efficiency can be improved compared to the first cleaning method because the wafer arrangement direction in which the region where many particles having a small particle size are present and the region where the etching speed of the wafer surface by the cleaning chemical solution is superimposed can be realized independently. There are advantages.

以上に説明した第1〜第3の実施形態では、パーティクル除去力を示す物理量として超音波の音圧、洗浄薬液によるウエハ表面のエッチング速度を用いたがこれら以外の物理量も利用することができる。例えば薬液洗浄槽中の位置による「パーティクル除去率」そのものである。パーティクル除去率は、例えば表面に均一密度に分布させたSiN微粒子を付着させたウエハを洗浄槽中、一定条件の下で洗浄処理し、洗浄前後のSiN微粒子数(または密度)変化を測定することによって、そのウエハ内分布と共に容易に得ることができる。   In the first to third embodiments described above, the ultrasonic sound pressure and the etching rate of the wafer surface by the cleaning chemical are used as the physical quantity indicating the particle removal force, but other physical quantities can be used. For example, it is the “particle removal rate” itself depending on the position in the chemical cleaning tank. The particle removal rate is obtained by, for example, cleaning a wafer having SiN fine particles distributed at a uniform density on the surface in a cleaning tank under a certain condition, and measuring a change in the number (or density) of SiN fine particles before and after the cleaning. Can be easily obtained together with the distribution in the wafer.

また、図1の洗浄装置も種々の変形が可能である。例えば図1の異物検査部106は洗浄装置の一部としたものであるが、洗浄装置とは別置きの独立した異物検査装置とすることができる。この場合、パーティクルに関する測定データをネットワークを通じて洗浄装置本体に送信し、制御部126で各種の演算を行わせることができる。   Also, the cleaning device of FIG. 1 can be variously modified. For example, the foreign matter inspection unit 106 in FIG. 1 is a part of the cleaning device, but can be a separate foreign matter inspection device that is separate from the cleaning device. In this case, the measurement data regarding the particles can be transmitted to the cleaning apparatus main body via the network, and the controller 126 can perform various calculations.

(実施形態4)
本発明の第4の実施形態は、本発明に係る洗浄方法を含む半導体装置の製造方法を提供するものである。図15は第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であり、特にMOS型半導体集積回路装置のサリサイド形成工程部分を示している。図15が対象とするMOS型半導体集積回路装置は特に60nmノード以下のプロセスを用いて製造されるデバイスである。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment of the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device including the cleaning method according to the present invention. FIG. 15 is a process sectional view for explaining the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment, and particularly shows a salicide forming process portion of the MOS type semiconductor integrated circuit device. The MOS type semiconductor integrated circuit device targeted by FIG. 15 is a device manufactured using a process of 60 nm node or less.

まず、図15(a)の断面を得るまでの製造工程をまとめて説明する。半導体基板(シリコン基板)170の所定の箇所に、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法によりシリコン酸化膜などを埋め込んだ素子分離領域171を形成する。次いで素子分離領域171間の半導体基板170上に、例えば膜厚2nmの熱酸化シリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜172を形成する。   First, the manufacturing process until the cross section of FIG. An element isolation region 171 in which a silicon oxide film or the like is embedded is formed in a predetermined portion of the semiconductor substrate (silicon substrate) 170 by, for example, an STI (Shallow Trench Isolation) method. Next, a gate insulating film 172 made of, for example, a thermally oxidized silicon oxide film having a thickness of 2 nm is formed on the semiconductor substrate 170 between the element isolation regions 171.

次にゲート絶縁膜を含む全面に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法による膜厚100nmのシリコン膜を堆積し、例えばイオン注入法により不純物を導入する。このシリコン膜はMOS型トランジスタのゲート電極となる膜であって、NMOSトランジスタの場合はn型不純物として例えばリンを加速電圧15keV、ドーズ量1×1016cm−2で導入する。またPMOSトランジスタの場合は、p型不純物として例えばボロンを加速電圧5keV、ドーズ量5×1015cm−2で導入する。この後、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりシリコン膜をパターニングしてゲート電極173とする。 Next, a silicon film having a thickness of 100 nm is deposited on the entire surface including the gate insulating film by, eg, CVD (Chemical Vapor Deposition), and impurities are introduced by, eg, ion implantation. This silicon film is a film that becomes a gate electrode of a MOS transistor. In the case of an NMOS transistor, for example, phosphorus is introduced as an n-type impurity at an acceleration voltage of 15 keV and a dose of 1 × 10 16 cm −2 . In the case of a PMOS transistor, for example, boron is introduced as a p-type impurity at an acceleration voltage of 5 keV and a dose of 5 × 10 15 cm −2 . Thereafter, the silicon film is patterned by photolithography and dry etching to form a gate electrode 173.

次にゲート電極173をマスクとして、例えばイオン注入法によりゲート電極173の両側の半導体基板170に不純物を導入する。NMOSトランジスタの場合は、n型不純物として例えば砒素を加速電圧2keV、ドーズ量1×1015cm−2で導入する。またPMOSトランジスタの場合は、p型不純物として例えばボロンを加速電圧0.5keV、ドーズ量3×1015cm−2で導入する。これにより、ソース/ドレインのエクステンション領域176を構成する非常に浅い不純物領域が形成される。 Next, using the gate electrode 173 as a mask, impurities are introduced into the semiconductor substrate 170 on both sides of the gate electrode 173, for example, by ion implantation. In the case of an NMOS transistor, for example, arsenic is introduced as an n-type impurity at an acceleration voltage of 2 keV and a dose of 1 × 10 15 cm −2 . In the case of a PMOS transistor, for example, boron is introduced as a p-type impurity at an acceleration voltage of 0.5 keV and a dose of 3 × 10 15 cm −2 . As a result, a very shallow impurity region constituting the source / drain extension region 176 is formed.

次にゲート電極173を被覆して半導体基板170上全面に、例えばCVD法により絶縁膜、例えば膜厚10nmのシリコン酸化膜と例えば膜厚50nmのシリコン窒化膜を積層して堆積する。この後例えばRIE(Reactive Ion Etching)法により堆積したシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを異方性エッチングし、ゲート電極173の側壁部分にL字型のシリコン酸化膜よりなるサイドウォール174とシリコン窒化膜からなるサイドウォール175を形成する。   Next, an insulating film, for example, a 10 nm-thickness silicon oxide film and a 50 nm-thickness silicon nitride film, for example, are laminated and deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 170 so as to cover the gate electrode 173. Thereafter, the silicon oxide film and the silicon nitride film deposited by, for example, RIE (Reactive Ion Etching) are anisotropically etched to form a sidewall 174 made of an L-shaped silicon oxide film on the side wall portion of the gate electrode 173 and silicon nitride. A sidewall 175 made of a film is formed.

次いでゲート電極173およびサイドウォール174、175をマスクとして、例えばイオン注入法によりゲート電極173およびサイドウォール174、175で構成される構造の両側の半導体基板170に不純物を導入する。NMOSトランジスタの場合は、n型不純物として例えば砒素を加速電圧20keV、ドーズ量5×1015cm−2で導入する。PMOSトランジスタの場合は、p型不純物として例えばボロンを加速電圧5keV、ドーズ量5×1015cm−2で導入する。これにより、ソース/ドレインの深い不純物領域177が形成される。さらに所定の熱処理を行うことにより、エクステンション領域176およびソース/ドレインの深い不純物領域177を構成する不純物を活性化し、ソース/ドレインが形成される。 Next, using the gate electrode 173 and the sidewalls 174 and 175 as a mask, impurities are introduced into the semiconductor substrate 170 on both sides of the structure constituted by the gate electrode 173 and the sidewalls 174 and 175, for example, by ion implantation. In the case of an NMOS transistor, for example, arsenic is introduced as an n-type impurity at an acceleration voltage of 20 keV and a dose of 5 × 10 15 cm −2 . In the case of a PMOS transistor, boron, for example, is introduced as a p-type impurity at an acceleration voltage of 5 keV and a dose of 5 × 10 15 cm −2 . As a result, a deep source / drain impurity region 177 is formed. Further, by performing a predetermined heat treatment, the impurities constituting the extension region 176 and the deep impurity region 177 of the source / drain are activated, and the source / drain is formed.

次に上面が露出したゲート電極173、および表面が露出したエクステンション領域176およびソース/ドレインの深い不純物領域177上を含む全面に、例えばプラチナ(Pt)が添加されたニッケル(Ni)ターゲットを用い、スパッタリング法により例えば膜厚7〜15nmのプラチナを含むニッケル膜(NiPt膜)178を堆積する。ターゲットにおけるNiPt膜に対するPtの組成比は、例えば2〜10原子%(atm%)である。従ってターゲットから堆積されたNiPt膜178はある組成比で構成されるが、以下便宜的にNiPtと表記する。   Next, for example, a nickel (Ni) target to which platinum (Pt) is added is used on the entire surface including the gate electrode 173 whose upper surface is exposed, the extension region 176 whose surface is exposed, and the deep impurity region 177 of the source / drain. For example, a nickel film (NiPt film) 178 containing platinum having a thickness of 7 to 15 nm is deposited by sputtering. The composition ratio of Pt to the NiPt film in the target is, for example, 2 to 10 atomic% (atm%). Accordingly, the NiPt film 178 deposited from the target is configured with a certain composition ratio, but is hereinafter referred to as NiPt for convenience.

続いてNiPt膜178上に例えばスパッタリング法により、例えば膜厚5〜30nmの窒化チタン(TiN)膜よりなる保護膜179を形成する。この保護膜179はNiPt膜178が後の工程処理において酸化することを防止するように作用する。NiPt膜178とTiN膜179は同一のスパッタリング装置を用いて大気開放せずに連続的に堆積してもよい。   Subsequently, a protective film 179 made of, for example, a titanium nitride (TiN) film having a thickness of 5 to 30 nm is formed on the NiPt film 178 by, eg, sputtering. This protective film 179 acts to prevent the NiPt film 178 from being oxidized in the subsequent process. The NiPt film 178 and the TiN film 179 may be continuously deposited using the same sputtering apparatus without opening to the atmosphere.

この後、図15(b)で示すように例えばRTA(Rapid Thermal Annealing)法で例えば200〜400℃、30秒間熱処理を行う。これによりNiPt膜178の構成成分Ni、Ptとゲート電極173表面部のSiとを反応させると同時に、前記Ni、Ptとソース/ドレインの表面部を構成するSiとを反応させ、ゲート電極173の上部と主としてソース/ドレインの深い不純物領域177の表面部にNiPtSi層180、すなわちNiPtのシリサイド層を形成する(サリサイド形成工程)。NiPtSi層180はNi、Pt、Siのある組成比を有しているが便宜上NiPtSiと表記する。   Thereafter, as shown in FIG. 15B, heat treatment is performed, for example, at 200 to 400 ° C. for 30 seconds by, for example, RTA (Rapid Thermal Annealing). As a result, the constituent components Ni and Pt of the NiPt film 178 react with Si on the surface portion of the gate electrode 173, and simultaneously, the Ni and Pt react with Si constituting the surface portion of the source / drain. A NiPtSi layer 180, that is, a NiPt silicide layer is formed on the upper portion and mainly on the surface of the deep impurity region 177 of the source / drain (salicide forming step). The NiPtSi layer 180 has a certain composition ratio of Ni, Pt, and Si, but is expressed as NiPtSi for convenience.

次に図15(c)に示すように、RTAによる熱処理後Siと反応しなかった未反応のNiPt膜178と保護膜179を、酸化剤を含む比較的高温の薬液を用いたウェットエッチングにより、NiPtSi層180を残して選択的に除去する。酸化剤を含む薬液として例えば、硫酸と過酸化水素との混合液(SPM液:Sulfuric acid−Hydrogen Peroxide Mixture)を用いる。SPMにおける硫酸の体積パーセント濃度は例えば50〜90%、過酸化水素の体積パーセント濃度は例えば10〜50%である。その他例えば1〜69wt%の熱硝酸水、1〜30wt%の熱過酸化水素水、1〜200ppmの溶存オゾン水なども適用することができる。   Next, as shown in FIG. 15C, the unreacted NiPt film 178 and the protective film 179 that did not react with Si after the heat treatment by RTA are wet-etched using a relatively high temperature chemical solution containing an oxidizing agent. The NiPtSi layer 180 is left and selectively removed. For example, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide (SPM solution: Sulfuric Acid-Hydrogen Peroxide Mixture) is used as the chemical solution containing the oxidizing agent. The volume percent concentration of sulfuric acid in SPM is, for example, 50 to 90%, and the volume percent concentration of hydrogen peroxide is, for example, 10 to 50%. In addition, for example, 1 to 69 wt% hot nitric acid water, 1 to 30 wt% hot hydrogen peroxide water, 1 to 200 ppm dissolved ozone water, and the like can also be applied.

ここで上記未反応NiPt膜178および保護膜179の選択エッチング用薬液は、TiNおよびNiは容易に溶解させるのであるがPtの溶解は非常に困難であるために、選択エッチング後の表面に膜成分のPt粒子が残留するので、次に残留Pt粒子を除去するための洗浄を行う(図15(c))。この洗浄に本発明の第1の実施形態による洗浄方法を適用し、基本的に図5に示すフローに従って処理を行う。すなわち例えば図1に示す洗浄装置を使用し、ステップS1、S2、S3を実施する。異物検査装置で検出されるパーティクルはこの場合、ほとんどすべて残留Pt粒子であるから、ステップS3において作成されるウエハ内のパーティクル分布データは残留Pt粒子数の分布データである。   Here, the chemical solution for selective etching of the unreacted NiPt film 178 and the protective film 179 easily dissolves TiN and Ni, but it is very difficult to dissolve Pt. Next, cleaning for removing the remaining Pt particles is performed (FIG. 15C). The cleaning method according to the first embodiment of the present invention is applied to this cleaning, and processing is basically performed according to the flow shown in FIG. That is, for example, the cleaning apparatus shown in FIG. 1 is used, and steps S1, S2, and S3 are performed. In this case, almost all particles detected by the foreign substance inspection apparatus are residual Pt particles. Therefore, the particle distribution data in the wafer created in step S3 is distribution data of the number of residual Pt particles.

次にステップS4、S5、S6を経てステップS7において残留Pt粒子を除去する洗浄を行う。洗浄は例えば図4に示す薬液洗浄槽を用いることができる。洗浄薬液165はこの場合、69wt%硝酸:36wt%塩酸:超純水が1:3:10の混合液であり、インライン温度調節機158で温度40℃を保ち、希釈王水安定化のため2時間循環保持させた後半導体基板170を洗浄内槽150に浸漬し、さらにその後超音波を洗浄薬液165に印加して5分間洗浄する。洗浄中半導体基板170を洗浄内槽150においてステップS5で設定されたウエハ配置方向を維持する。洗浄が終了後、ステップS8を経て工程を終了する。   Next, after steps S4, S5, and S6, cleaning is performed to remove residual Pt particles in step S7. For example, a chemical cleaning tank shown in FIG. 4 can be used for cleaning. In this case, the cleaning chemical solution 165 is a mixed solution of 69 wt% nitric acid: 36 wt% hydrochloric acid: ultrapure water, and a temperature of 40 ° C. is maintained by an in-line temperature controller 158, and 2 for stabilization of diluted aqua regia. After the time circulation holding, the semiconductor substrate 170 is immersed in the cleaning inner tank 150, and then ultrasonic waves are applied to the cleaning chemical solution 165 for cleaning for 5 minutes. During cleaning, the semiconductor substrate 170 is maintained in the cleaning inner tank 150 in the wafer arrangement direction set in step S5. After the cleaning is finished, the process is finished through step S8.

以上が本発明による半導体装置の製造方法である。この半導体装置で用いられるNiPtのシリサイドは低抵抗であり、NiSiと比較して耐熱性、熱的安定性が大きく、シリサイド形成を微小スケールで制御しやすいので、60nm以下の寸法を有する半導体集積回路装置におけるシリサイド層として採用されている。しかしながら上記のように製造工程で残留Pt粒子を生じるという問題があるため、従来は王水(体積比:硝酸:塩酸=1:3)のような強酸で除去することが考えられていた。   The above is the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. The silicide of NiPt used in this semiconductor device has a low resistance, has a large heat resistance and thermal stability compared to NiSi, and can easily control the formation of silicide on a microscale, so that a semiconductor integrated circuit having a dimension of 60 nm or less It is adopted as a silicide layer in the device. However, since there is a problem that residual Pt particles are generated in the manufacturing process as described above, it has been conventionally considered to remove with a strong acid such as aqua regia (volume ratio: nitric acid: hydrochloric acid = 1: 3).

図17(a)は未反応のNiPt膜をSPMで選択除去した後のNiPtSi層表面のSEM写真であり、円内にPt粒子が残留している。図17(b)はこの状態での断面模式図であり、NiPtSi層180の表面上の残留Pt粒子182がない領域には酸化性のSPMによる薄いシリコン酸化膜181が成長しているが、残留Pt粒子182直下はこの粒子に遮られてシリコン酸化膜181が成長していない。   FIG. 17A is a SEM photograph of the NiPtSi layer surface after the unreacted NiPt film is selectively removed by SPM, and Pt particles remain in the circle. FIG. 17B is a schematic cross-sectional view in this state, and a thin silicon oxide film 181 is grown on the surface of the NiPtSi layer 180 where no residual Pt particles 182 are formed by oxidizing SPM. The silicon oxide film 181 is not grown directly under the Pt particle 182 because it is blocked by this particle.

図17(c)は、残留Pt粒子を王水で除去した後のNiPtSi層表面のSEM写真であり、王水により残留Pt粒子は溶解して除去されているが下地のNiPtSi層も溶解してダメージが生じている。図17(d)はこの状態での断面模式図である。王水に対する耐性を有する薄いシリコン酸化膜181で覆われているNiPtSi層180の領域には異常がない。しかし王水中の塩素はNiPtSi層180中のNiに対しても腐食性があるので残留Pt粒子182が存在することによって、NiPtSi層180が露出した部分のNiが塩化物イオンとなりNiPtSi層が溶解して凹部183が発生する。   FIG. 17 (c) is a SEM photograph of the NiPtSi layer surface after the residual Pt particles are removed with aqua regia. The residual Pt particles are dissolved and removed by aqua regia, but the underlying NiPtSi layer is also dissolved. Damage has occurred. FIG. 17D is a schematic sectional view in this state. There is no abnormality in the region of the NiPtSi layer 180 covered with the thin silicon oxide film 181 having resistance to aqua regia. However, since chlorine in aqua regia is corrosive to Ni in the NiPtSi layer 180, the presence of residual Pt particles 182, Ni in the portion where the NiPtSi layer 180 is exposed becomes chloride ions and the NiPtSi layer dissolves. Thus, a recess 183 is generated.

これに対して本発明の洗浄方法によれば、硝酸と塩酸の混合液の純水による希釈液を洗浄薬液として用いることによってNiPtSi層の腐食・溶解を抑制してダメージなく残留Pt粒子を溶解除去することができる。硝酸と塩酸の混合液の純水による希釈液では王水よりも残留Pt粒子の溶解能力が低下するが、本発明の洗浄方法は、図5に示すフローを採用し、半導体基板上の残留Pt粒子数が予め定められた閾値以上となる領域を含む領域と洗浄薬液中の超音波の音圧が予め定められた閾値以上となる領域を含む領域とが重なるように、洗浄薬液中での半導体基板の配置方向を設定して洗浄処理することにより、残留Pt粒子の機械的除去能力を向上させることができる。このようにして本発明による洗浄方法は十分残留Pt粒子を除去することができる。   On the other hand, according to the cleaning method of the present invention, by using a diluted solution of pure water of nitric acid and hydrochloric acid as a cleaning chemical solution, corrosion / dissolution of the NiPtSi layer is suppressed and residual Pt particles are dissolved and removed without damage. can do. Although the solution of nitric acid and hydrochloric acid with pure water has a lower ability to dissolve residual Pt particles than aqua regia, the cleaning method of the present invention employs the flow shown in FIG. The semiconductor in the cleaning chemical solution so that the region including the region where the number of particles is equal to or greater than the predetermined threshold and the region including the region where the ultrasonic sound pressure in the cleaning chemical is equal to or greater than the predetermined threshold overlap. By performing the cleaning process by setting the substrate arrangement direction, it is possible to improve the mechanical removal capability of residual Pt particles. Thus, the cleaning method according to the present invention can sufficiently remove residual Pt particles.

図16に従来の洗浄方法と本発明の洗浄方法による残留Pt粒子除去率の比較を示す。ただし従来の洗浄方法とは洗浄薬液や洗浄時間が本発明による洗浄方法と同じで、洗浄薬液中の半導体基板の配置方向の設定を行わない方法である。図16に示したように本発明の洗浄方法によれば洗浄処理後従来の方法より3倍近くに残留Pt粒子を除去することができる。   FIG. 16 shows a comparison of the residual Pt particle removal rate between the conventional cleaning method and the cleaning method of the present invention. However, the conventional cleaning method is a method in which the cleaning liquid and the cleaning time are the same as the cleaning method according to the present invention, and the arrangement direction of the semiconductor substrate in the cleaning chemical is not set. As shown in FIG. 16, according to the cleaning method of the present invention, residual Pt particles can be removed nearly three times after the conventional cleaning method.

なお本発明による洗浄方法は上記NiPtサリサイド形成工程だけでなく、異物検査工程に連続して実施可能な洗浄工程、例えばイオン注入用レジストマスクアッシング処理後の洗浄工程、ゲート電極用シリコン膜のドライエッチング後の残渣除去工程、CVD法などによる成膜後の洗浄工程等にも適用することができる。   The cleaning method according to the present invention is not limited to the NiPt salicide forming process, but can be performed continuously after the foreign substance inspection process, for example, a cleaning process after ashing treatment for resist mask for ion implantation, and dry etching of the silicon film for gate electrode. The present invention can also be applied to a subsequent residue removal process, a cleaning process after film formation by a CVD method, and the like.

本発明は特に半導体装置の製造におけるウェット洗浄工程の洗浄効率を向上させるために有効であるが、板状体の洗浄やその他一般の物体の洗浄にも使用して有益である。   The present invention is particularly effective for improving the cleaning efficiency of the wet cleaning process in the manufacture of semiconductor devices, but is also useful when used for cleaning plate-like bodies and other general objects.

101 キャリアローダー
102a、102b キャリア
103 ウエハ
104 処理準備部
105、107 ロードロックドア
106 異物検査部
108 異物検査装置
109 ウエハ方向設定装置
110 ウエハカセット
111 第1のウエハ搬送機
112、125 ガイド
113 洗浄処理部
114、116 薬液洗浄槽
115、117 リンス槽
118 乾燥槽
119、121、123 第2のウエハ搬送機
120、122、124、167 ウエハボート
126 制御部
130、140 底板
131、141 回転支持軸
132、142 真空チャック
133 レーザー光源
134 検知装置
135 レーザー光
136 散乱光
137、145 信号線
143 発光部
144 受光部
146 底板の穴
150 洗浄内槽
151 周辺槽
152 薬液吐出管
153 洗浄外槽
154 液体吐出管
155、162 バルブ
156 循環ポンプ
157 フィルタ
158 インライン温度調節機
159 循環ライン
160 薬液供給槽
161 薬液供給管
163 発振機
164 超音波振動板
165 洗浄薬液
166 液体
170 半導体基板
171 素子分離領域
172 ゲート絶縁膜
173 ゲート電極
174、175 サイドウォール
176 エクステンション領域
177 ソース/ドレインの深い不純物領域
178 NiPt膜
179 保護膜
180 NiPtSi層
181 シリコン酸化膜
182 残留Pt粒子
183 凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Carrier loader 102a, 102b Carrier 103 Wafer 104 Process preparation part 105, 107 Load lock door 106 Foreign substance inspection part 108 Foreign substance inspection apparatus 109 Wafer direction setting apparatus 110 Wafer cassette 111 1st wafer conveyance machine 112, 125 Guide 113 Cleaning process part 114, 116 Chemical solution washing tank 115, 117 Rinse tank 118 Drying tank 119, 121, 123 Second wafer transfer machine 120, 122, 124, 167 Wafer boat 126 Control unit 130, 140 Bottom plate 131, 141 Rotation support shaft 132, 142 Vacuum chuck 133 Laser light source 134 Detector 135 Laser light 136 Scattered light 137, 145 Signal line 143 Light emitting part 144 Light receiving part 146 Bottom plate hole 150 Cleaning inner tank 151 Peripheral tank 152 Chemical solution discharge pipe 153 Cleaning outer tank 154 Liquid discharge pipes 155 and 162 Valve 156 Circulation pump 157 Filter 158 In-line temperature controller 159 Circulation line 160 Chemical liquid supply tank 161 Chemical liquid supply pipe 163 Oscillator 164 Ultrasonic vibration plate 165 Cleaning chemical liquid 166 Liquid 170 Semiconductor substrate 171 Element isolation region 172 Gate Insulating film 173 Gate electrode 174, 175 Side wall 176 Extension region 177 Deep source / drain impurity region 178 NiPt film 179 Protective film 180 NiPtSi layer 181 Silicon oxide film 182 Residual Pt particles 183 Recess

Claims (15)

半導体基板の表面上に付着したパーティクル数の前記半導体基板内分布を求める工程と、
洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量の値の分布を測定する工程と、
前記パーティクル数の前記半導体基板内分布から求められる、前記パーティクル数が周囲より大きい前記半導体基板上の領域の少なくとも一部と、前記洗浄液中の、前記パーティクル除去力を示す物理量の値が周囲より大きい領域の少なくとも一部とが重なるように、前記半導体基板を前記洗浄液中に配置する工程と、
前記洗浄液中の前記半導体基板の配置を維持して、前記洗浄液中で前記半導体基板を洗浄する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Obtaining a distribution in the semiconductor substrate of the number of particles adhering to the surface of the semiconductor substrate;
A step of measuring a distribution of physical quantity values indicating the particle removing power in the cleaning liquid;
At least a part of the region on the semiconductor substrate where the number of particles is larger than the surroundings, and a physical quantity value indicating the particle removal force in the cleaning liquid, which is obtained from the distribution of the number of particles in the semiconductor substrate, is larger than the surroundings. Disposing the semiconductor substrate in the cleaning liquid so that at least a part of the region overlaps;
Maintaining the arrangement of the semiconductor substrate in the cleaning liquid and cleaning the semiconductor substrate in the cleaning liquid.
前記半導体基板の洗浄は前記洗浄液に超音波を印加して行い、前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量は前記超音波の音圧であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the cleaning of the semiconductor substrate is performed by applying an ultrasonic wave to the cleaning liquid, and a physical quantity indicating a particle removing force in the cleaning liquid is a sound pressure of the ultrasonic wave. Production method. 前記洗浄液は前記半導体基板の表面に対してエッチング性を有する洗浄液であり、前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量は前記半導体基板の表面の前記洗浄液によるエッチング速度であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The cleaning liquid is a cleaning liquid having an etching property with respect to a surface of the semiconductor substrate, and a physical quantity indicating a particle removing power in the cleaning liquid is an etching rate of the surface of the semiconductor substrate by the cleaning liquid. 2. A method for manufacturing a semiconductor device according to 1. 前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量は、前記洗浄液による前記半導体基板の洗浄におけるパーティクル除去率であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the physical quantity indicating the particle removal force in the cleaning liquid is a particle removal rate in cleaning the semiconductor substrate with the cleaning liquid. 前記半導体基板の表面上に付着したパーティクル数の前記半導体基板内分布は、基準粒子径以上のパーティクルの数に関する半導体基板内分布、および前記基準粒子径より小さいパーティクルの数に関する半導体基板内分布であり、
前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量は、洗浄液に超音波を印加した時の、前記洗浄液中における超音波の音圧、および前記洗浄液中における前記半導体基板の表面の前記洗浄液によるエッチング速度であり、
前記基準粒子径以上のパーティクルの数に関する半導体基板内分布から求められる、前記パーティクル数が周囲より大きい前記半導体基板上の領域の少なくとも一部と、前記洗浄液中の、前記音圧が周囲より大きい領域の少なくとも一部とが重なるように、前記半導体基板を前記洗浄液中に配置し、前記配置を維持して前記洗浄液に超音波を印加しながら前記洗浄液中で前記半導体基板を洗浄する第1洗浄工程と、
前記基準粒子径より小さいパーティクルの数に関する半導体基板内分布から求められる、前記パーティクル数が周囲より大きい前記半導体基板上の領域の少なくとも一部と、前記洗浄液中の、前記エッチング速度が周囲より大きい領域の少なくとも一部とが重なるように、前記半導体基板を前記洗浄液中に配置し、前記配置を維持して前記洗浄液中で前記半導体基板を洗浄する第2洗浄工程と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
The distribution in the semiconductor substrate of the number of particles adhering to the surface of the semiconductor substrate is a distribution in the semiconductor substrate with respect to the number of particles larger than a reference particle diameter, and a distribution in the semiconductor substrate with respect to the number of particles smaller than the reference particle diameter. ,
The physical quantity indicating the particle removal force in the cleaning liquid is an ultrasonic sound pressure in the cleaning liquid when an ultrasonic wave is applied to the cleaning liquid, and an etching rate of the surface of the semiconductor substrate in the cleaning liquid by the cleaning liquid. ,
At least a part of the region on the semiconductor substrate in which the number of particles is larger than the surroundings, and a region in the cleaning liquid in which the sound pressure is larger than the surroundings, obtained from the distribution in the semiconductor substrate regarding the number of particles having the reference particle diameter or more. A first cleaning step of disposing the semiconductor substrate in the cleaning liquid so that at least a part of the semiconductor substrate overlaps, and cleaning the semiconductor substrate in the cleaning liquid while applying the ultrasonic wave to the cleaning liquid while maintaining the disposition When,
At least a part of the region on the semiconductor substrate in which the number of particles is larger than the surrounding, which is obtained from the distribution in the semiconductor substrate regarding the number of particles smaller than the reference particle diameter, and the region in the cleaning liquid in which the etching rate is larger than the surrounding A second cleaning step of disposing the semiconductor substrate in the cleaning liquid so that at least a part of the semiconductor substrate overlaps, and maintaining the disposition and cleaning the semiconductor substrate in the cleaning liquid;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記第1洗浄工程と前記第2洗浄工程とを同時に行うことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the first cleaning step and the second cleaning step are performed simultaneously. 前記洗浄液は、アンモニアと過酸化水素の混合液であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the cleaning liquid is a mixed liquid of ammonia and hydrogen peroxide. 前記超音波の周波数は20kHz以上で10MHz以下であることを特徴とする請求項2、5、6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a frequency of the ultrasonic wave is 20 kHz or more and 10 MHz or less. 前記半導体基板はその表面部にプラチナを含むニッケルのシリサイド層が形成され、
前記パーティクルは前記半導体基板上に付着したプラチナ粒子であり、
前記洗浄液は硝酸と塩酸の混合液の希釈液であり、
前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量は、前記洗浄液に超音波を印加した時の、前記洗浄液中における超音波の音圧であり、
前記半導体基板の洗浄は前記洗浄液に超音波を印加して行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
The semiconductor substrate has a silicide layer of nickel containing platinum formed on a surface portion thereof,
The particles are platinum particles adhering to the semiconductor substrate;
The cleaning solution is a diluted solution of a mixture of nitric acid and hydrochloric acid,
The physical quantity indicating the particle removal force in the cleaning liquid is the sound pressure of the ultrasonic wave in the cleaning liquid when an ultrasonic wave is applied to the cleaning liquid.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the cleaning of the semiconductor substrate is performed by applying an ultrasonic wave to the cleaning liquid.
前記半導体基板は、その上にゲート絶縁膜を介して形成されたシリコンからなるゲート電極と、前記ゲート電極の側壁に形成された絶縁膜からなるサイドウォールと、前記サイドウォールの下から、前記ゲート電極と前記サイドウォールとからなる構成体の両側の前記半導体基板にかけて形成されたソース/ドレインとを備え、
前記プラチナを含むニッケルのシリサイド層は、前記ゲート電極および前記ソース/ドレイン上を含む領域に、プラチナを含むニッケル膜を形成する工程と、熱処理により前記プラチナを含むニッケル膜と前記ソース/ドレインの表面とを反応させ、前記プラチナを含むニッケル膜のシリサイド層を形成する工程と、前記熱処理後、未反応の前記プラチナを含むニッケル膜を選択的に除去する工程とによって形成され、
前記プラチナ粒子は、前記プラチナを含むニッケル膜の選択的除去後の表面に残留したプラチナ粒子であることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
The semiconductor substrate includes a gate electrode made of silicon formed thereon via a gate insulating film, a side wall made of an insulating film formed on a side wall of the gate electrode, and the gate from below the side wall. A source / drain formed over the semiconductor substrate on both sides of a structure composed of an electrode and the sidewall;
The silicide layer of nickel containing platinum includes a step of forming a nickel film containing platinum in a region containing the gate electrode and the source / drain, and a surface of the nickel film containing platinum and the source / drain by heat treatment. And a step of forming a silicide layer of the nickel film containing platinum and a step of selectively removing the unreacted nickel film containing platinum after the heat treatment,
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the platinum particles are platinum particles remaining on the surface after the selective removal of the nickel film containing platinum.
洗浄液を満たし、基板を前記洗浄液中に浸漬して洗浄するための洗浄槽と、
前記基板の表面上に付着しているパーティクル数の前記基板内分布と、前記洗浄槽に満たされた前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量の値の分布とに基づいて、前記パーティクル数の前記基板内分布から求められる、前記パーティクル数が周囲より大きい前記基板上の領域の少なくとも一部と、前記洗浄液中の、前記パーティクル除去力を示す物理量の値が周囲より大きい領域の少なくとも一部とが重なるように、前記基板の配置方向を設定する機構と、
前記設定された配置方向で前記基板を前記洗浄液中に搬送する搬送機構と
を備えたことを特徴とする洗浄装置。
A cleaning tank for filling the cleaning liquid and immersing the substrate in the cleaning liquid for cleaning;
Based on the distribution in the substrate of the number of particles adhering to the surface of the substrate and the distribution of the value of the physical quantity indicating the particle removal force in the cleaning liquid filled in the cleaning tank, the number of the particles At least a part of the region on the substrate where the number of particles is larger than the surroundings, and at least a part of the region where the physical quantity value indicating the particle removal force in the cleaning liquid is larger than the surroundings, obtained from the distribution in the substrate. A mechanism for setting the arrangement direction of the substrates so as to overlap,
A cleaning apparatus comprising: a transport mechanism configured to transport the substrate into the cleaning liquid in the set arrangement direction.
前記洗浄液中における前記基板の配置方向を設定する機構は、前記洗浄液中において前記基板を、前記基板の面内で、前記基板の基準配置方向から回転させて設置した時、各回転角に対する洗浄効率を、前記パーティクル数の前記基板内分布と前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量の値の分布とに基づいて算出し、前記算出された洗浄効率が所定値以上となるときの前記回転角の範囲を算出する演算部と、前記算出された回転角の範囲で前記基板を、前記基板の面内で、前記基板の基準配置方向から回転させる基板回転機構からなることを特徴とする請求項11に記載の洗浄装置。   The mechanism for setting the arrangement direction of the substrate in the cleaning liquid is the cleaning efficiency for each rotation angle when the substrate is rotated in the cleaning liquid from the reference arrangement direction of the substrate in the plane of the substrate. Is calculated based on the distribution of the number of particles in the substrate and the distribution of physical quantity values indicating the particle removal force in the cleaning liquid, and the rotation angle when the calculated cleaning efficiency is equal to or greater than a predetermined value. 12. A calculation unit that calculates a range, and a substrate rotation mechanism that rotates the substrate within a range of the calculated rotation angle within a plane of the substrate from a reference arrangement direction of the substrate. The cleaning apparatus according to 1. 前記パーティクル数の前記基板内分布を測定する測定装置、および前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量の値の分布を測定する測定装置をさらに備えたことを特徴とする請求項11または12に記載の洗浄装置。   The measurement device for measuring the distribution of the number of particles in the substrate, and the measurement device for measuring the distribution of a physical quantity value indicating the particle removal force in the cleaning liquid are further provided. Cleaning equipment. 前記基板は半導体基板であり、前記洗浄液中における前記基板の基準配置方向は、前記基板の面が前記洗浄液中において垂直でかつ、前記基板に設けられたノッチまたはオリエンテーションフラットが前記基板の面内を通る鉛直線上に位置する方向であることを特徴とする請求項12に記載の洗浄装置。   The substrate is a semiconductor substrate, and the reference arrangement direction of the substrate in the cleaning liquid is such that the surface of the substrate is vertical in the cleaning liquid, and a notch or orientation flat provided on the substrate is within the surface of the substrate. The cleaning apparatus according to claim 12, wherein the cleaning apparatus is in a direction located on a vertical line passing through. 前記洗浄槽は、洗浄液に超音波を与える超音波振動板を備えており、前記洗浄液中のパーティクル除去力を示す物理量は、超音波の音圧であることを特徴とする請求項11〜14のいずれかに記載の洗浄装置。   The said washing tank is provided with the ultrasonic vibration board which gives an ultrasonic wave to a washing | cleaning liquid, The physical quantity which shows the particle removal power in the said washing | cleaning liquid is the sound pressure of an ultrasonic wave of Claim 11-14 characterized by the above-mentioned. The cleaning apparatus according to any one of the above.
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