JP4330959B2 - 半導体基板の洗浄方法および洗浄装置、半導体基板、ならびに半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板の洗浄工程に係り、特に半導体基板を薬液洗浄した後の洗浄水を用いる半導体基板の最終洗浄における半導体基板の洗浄方法および洗浄装置、それらにより最終洗浄された半導体基板、およびそのような半導体基板を備える半導体装置に関する。

半導体基板に設けられる半導体素子の特性や歩留まりを向上させるために、半導体装置の製造プロセスで発生する汚染や、その他予期せぬ不意な汚染などから半導体基板を防ぐ様々な対策が取られている。そのような対策として、例えば半導体基板の薬液洗浄が一般的に行われている。半導体基板の洗浄に用いられる一般的な薬液としては、例えば塩酸と過酸化水素水との混合水溶液、アンモニアと過酸化水素水との混合水溶液、あるいは濃硫酸と過酸化水素水との混合水溶液等がある。また、弗化水素酸（弗酸）の水溶液も一般的に用いられている。さらに最近では、弗酸とオゾン水との混合水溶液、あるいは弗酸と過酸化水素水との混合水溶液等も使用されている。

また、半導体基板の洗浄方法には、大別して次に述べる２通りの洗浄方法がある。一方は、例えば複数枚の半導体基板を薬液が入った処理槽にまとめて浸漬して洗浄する、いわゆるバッチ式洗浄方法である。他方は、例えば複数枚の半導体基板を１枚ずつ回転させつつその表面に薬液を供給して洗浄する、いわゆる枚葉式洗浄方法である。

薬液洗浄終了後は、超純水を用いて半導体基板に付着した薬液を十分に除去した後、半導体基板を乾燥させる。続けて、次の半導体製造工程に進む。なお、半導体基板に付着した不純物を１種類の薬液による洗浄で除去することが困難な場合には、複数種類の薬液を用いて、各薬液ごとの洗浄を連続して行う。この際、各薬液による洗浄の間に、超純水によるリンス工程を入れる。そして、洗浄工程の最後に、さらに最終の超純水リンスを行い、半導体基板に付着した薬液を十分に除去した後、半導体基板を乾燥させる。この最終の超純水リンスは、半導体基板に付着した薬液を十分に洗浄して除去することを目的として行われる。

ところが、半導体基板に付着した薬液が十分に除去されたものとみなされる水洗終了ポイントを直接知ることはできない。そこで、例えばバッチ式洗浄方法では、処理槽内の溶液中に存在する、薬液に含まれている所定のイオンの濃度に基づいて、水洗終了ポイント（水洗時間）を決定するのが一般的である。具体的には、最終水洗の際に、処理槽から流れ出る溶液の比抵抗またはその逆数である導電率をモニタリングすることにより、溶液中の薬液のイオン濃度を測定する。そして、測定した薬液のイオン濃度が、半導体基板に付着した薬液が十分に除去されたものとみなされる値以下になった時点を以って、最終水洗の終了とする。なお、半導体基板に付着した薬液が十分に除去されたものとみなされる値は、実験などによって予め定められるのが一般的である。

一般的な溶液の比抵抗の測定方法として、例えば図５（ａ）および（ｂ）に示す２通りの洗浄装置１０１，１０２を用いる測定方法がある。図５（ａ）に示す洗浄装置１０１を用いる測定方法では、半導体基板１０３が入れられた槽１０４の上部開口１０４ａ付近に、溶液１０５の比抵抗をモニタリングする比抵抗測定セル（比抵抗測定計）１０６を設置する。そして、この比抵抗測定セル１０６により、上部開口１０４ａからオーバーフローする溶液１０５の比抵抗を測定する。また、図５（ｂ）に示す洗浄装置１０２を用いる測定方法では、半導体基板１０３が入れられた槽１０７の中間部に、槽１０７内の溶液１０５を抜き取るためのポート１０８を設けるとともに、このポート１０８に比抵抗測定セル１０６を設置する。そして、この比抵抗測定セル１０６により、ポート１０８を介して槽１０７内から抜き取ったサンプリング用の溶液１０５の比抵抗を測定する。なお、槽１０４，１０７には、薬液が付着した半導体基板１０３を水洗するための水洗槽、あるいは半導体基板１０３を槽内で薬液洗浄した後、槽内に供給する液体を薬液から純水に置換できる機構が設けられた処理槽が用いられるのが一般的である。

図５（ａ）に示す測定方法により測定した、溶液１０５の比抵抗の時間変化の一例を図６に示す。通常は、少なくとも１度、図６に示すような比抵抗の時間変化を測定して、そのデータを取得する。そして、比抵抗が上昇して、略一定の値で安定すれば、槽１０４内の薬液が略完全に純水に置換されたものとみなす。例えば、図６に示す例において、最終水洗時間を１０minと決定する。この場合、溶液１０５の比抵抗は、その上昇が略止まってから約２分程経過しており、約１６ＭΩｃｍで略安定している。すなわち、槽１０４内の薬液は略完全に純水に置換されており、半導体基板１０３に付着した薬液は十分に除去されたものとみなすことができる。このように、通常は余裕を十分に含ませて水洗時間を決定している。

ところが、近年、半導体デバイスの低価格化が続いており、生産コストを削減しつつ大量生産を行う必要に迫られている。このため、基板洗浄における純水使用量の削減、あるいは洗浄処理時間の短縮等、水洗時間の短縮が行われている。例えば、前述した溶液の比抵抗を測定することにより基板の最終水洗時間を決定する洗浄方法において、比抵抗が所定の値に達した時点を以って水洗終了とする基板の洗浄方法が考えられている。図６においては、前述したように溶液１０５の比抵抗が１６ＭΩｃｍ以上になれば基板の水洗終了とみなすことができる。したがって、この場合、溶液１０５の比抵抗が図６中実線矢印で示すポイントＡに達した時点を以って水洗終了と設定する。なお、半導体基板の洗浄とは異なるが、前述した水洗時間の決定方法と同様の比抵抗の終点を用いる考え方が、半導体基板洗浄用超純水精製装置の比抵抗管理方法として提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１１３８号公報

前述した溶液の比抵抗が所定の値に達した時点を以って水洗終了とする半導体基板の洗浄方法の場合、薬液の種類、濃度、あるいは処理すべき半導体基板の枚数などによって、水洗時間が変化したり、あるいは比抵抗が設定値に到達しなかったりするなどの問題がある。このため、そのような洗浄方法を採用したシステムを組み込んだ半導体基板の洗浄機は、その実用化が困難であった。特に、図５（ａ）に示す方法（装置）では、いわゆる大気巻き込みにより、大気中に存在する炭酸ガス等が、槽１０４の上部開口１０４ａからオーバーフローする溶液１０５中に溶け込み易い。二酸化炭素等の炭酸ガスが溶液１０５中に溶け込むと、それが洗浄装置１０１の洗浄系のノイズとなり、溶液１０５の比抵抗が減少する等の問題が発生する。しかも、図５（ａ）に示す方法（装置１０１）では、溶液１０５の大気接触面積が変化すること（液面の揺らぎ）により、溶液１０５内への炭酸ガスの溶解量が容易に変化するので、洗浄系のノイズが変化し易い。

このように、今までの半導体基板の洗浄方法では、溶液の比抵抗（導電率）が所定の値に達したか否かを高い精度で安定して測定することが困難である。すなわち、半導体基板に付着した薬液等の汚れが十分に除去されて、半導体基板が適正な清浄な状態に洗浄されたか否かを高い精度で安定して判定することが困難である。ひいては、半導体基板の洗浄に使用する純水の量を削減したり、あるいは洗浄処理時間を短縮したりするなど、半導体基板の洗浄効率を向上させることが困難である。また、薬液等が十分に除去されていない汚染された半導体基板に半導体素子等を設けると、その特性や歩留まりが低下し易い。すなわち、汚染された半導体基板を備えた半導体装置は、その性能、品質、信頼性、および歩留まりが低い。さらに、そのような半導体基板を備えた半導体装置は生産効率が低く、生産コストも高い。

本発明は、以上説明したような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、半導体基板の洗浄効率を向上させつつ半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できる半導体基板の洗浄方法および洗浄装置を提供することにある。また、薬液等が十分に除去されて、適正な清浄な状態に洗浄された半導体基板、およびそのような半導体基板を備えており、性能、品質、信頼性、および歩留まりが向上された半導体装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体基板の洗浄方法は、薬液を用いて洗浄された半導体基板に対して洗浄水を供給する工程と、前記薬液および前記洗浄水を含む溶液の比抵抗を測定し、その測定値を時間微分した値を求める工程と、前記比抵抗の測定値を時間微分した値が、最大値を過ぎた後、０．０５ＭΩｃｍ／sec以下で、かつ、５秒以上継続するまで、前記洗浄水による前記半導体基板の洗浄を続ける工程とを含む。

この半導体基板の洗浄方法においては、半導体基板の洗浄時間の決定に、半導体基板の薬液洗浄に用いられた薬液および薬液洗浄された半導体基板の洗浄に用いる洗浄水を含む溶液の、比抵抗を時間で微分した値を用いる。この溶液の比抵抗を時間微分した値は、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、その測定を開始する際には略０である。そして、比抵抗の時間微分値は測定時間が経過するにつれて上昇し、所定の時刻でピークを迎える。その後、比抵抗の時間微分値は測定時間が経過するにつれて下降し、略０となる。すなわち、溶液の比抵抗を時間で微分した値は、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、上に凸な曲線を描く。

この半導体基板の洗浄方法では、そのような溶液の比抵抗の時間微分値の特徴を利用する。すなわち、溶液の比抵抗の時間微分値が、予め実験などにより求めたデータ等に基づいて予め設定された、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できる所定の値以下で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで半導体基板の洗浄を続ける設定とする。これにより、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できた直後に、洗浄水による半導体基板の洗浄を終了することができる。このように、本発明に係る半導体基板の洗浄方法によれば、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、半導体基板の洗浄に使用する洗浄水の使用量を削減するとともに、半導体基板の洗浄時間を短縮しつつ、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄することができる。

また、前記課題を解決するために、本発明の他の態様に係る半導体基板の洗浄方法は、薬液を用いて洗浄された半導体基板に対して洗浄水を供給する工程と、前記薬液および前記洗浄水を含む溶液の導電率を測定し、その測定値を時間微分した値を求める工程と、前記導電率の測定値を時間微分した値が、最小値を過ぎた後、−２０μＳ／ｃｍ・sec以上で、かつ、５秒以上継続するまで、前記洗浄水による前記半導体基板の洗浄を続ける工程とを含む。

この半導体基板の洗浄方法においては、半導体基板の洗浄時間の決定に、半導体基板の薬液洗浄に用いられた薬液および薬液洗浄された半導体基板の洗浄に用いる洗浄水を含む溶液の、導電率を時間で微分した値を用いる。この溶液の導電率を時間微分した値は、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、その測定を開始する際には略０である。そして、導電率の時間微分値は測定時間が経過するにつれて下降し、所定の時刻でピークを迎える。その後、導電率の時間微分値は測定時間が経過するにつれて上昇し、略０となる。すなわち、溶液の導電率を時間で微分した値は、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、下に凸な曲線を描く。

この半導体基板の洗浄方法では、そのような溶液の導電率の時間微分値の特徴を利用する。すなわち、溶液の導電率の時間微分値が、予め実験などにより求めたデータ等に基づいて予め設定された、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できる所定の値以上で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで半導体基板の洗浄を続ける設定とする。これにより、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できた直後に、洗浄水による半導体基板の洗浄を終了することができる。このように、本発明に係る半導体基板の洗浄方法によれば、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、半導体基板の洗浄に使用する洗浄水の使用量を削減するとともに、半導体基板の洗浄時間を短縮しつつ、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄することができる。

また、前記課題を解決するために、本発明の他の態様に係る半導体基板の洗浄装置は、薬液洗浄された半導体基板が収容される洗浄槽と、この洗浄槽内に前記半導体基板を洗浄するための洗浄水を供給する洗浄水供給装置と、前記薬液洗浄に用いられた薬液および前記洗浄水を含む溶液の比抵抗を測定する電気特性測定装置と、この電気特性測定装置により測定された前記溶液の比抵抗の測定値を時間微分した値を求める演算装置と、この演算装置により求められた前記溶液の比抵抗の測定値を時間微分した値が、最大値を過ぎた後、０．０５ＭΩｃｍ／sec以下で、かつ、５秒以上継続するまで、前記洗浄水供給装置を作動させて前記洗浄槽内に前記洗浄水を供給させる制御装置とを具備する。

この半導体基板の洗浄装置においては、半導体基板の薬液洗浄に用いられた薬液および薬液洗浄された半導体基板の洗浄に用いる洗浄水を含む、溶液の比抵抗の測定値を時間で微分した値を求める演算装置を備えている。それとともに、演算装置により求められた溶液の比抵抗の時間微分値が、予め設定された所定の値以下で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで、薬液洗浄された半導体基板が収容される洗浄槽内に洗浄水を供給する洗浄水供給装置を作動させて、洗浄槽内に洗浄水を供給させる制御装置を備えている。

溶液の比抵抗を時間微分した値は、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、その測定を開始する際には略０である。そして、比抵抗の時間微分値は測定時間が経過するにつれて上昇し、所定の時刻でピークを迎える。その後、比抵抗の時間微分値は測定時間が経過するにつれて下降し、略０となる。すなわち、溶液の比抵抗を時間で微分した値は、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、上に凸な曲線を描く。

この半導体基板の洗浄装置では、そのような溶液の比抵抗の時間微分値の特徴を利用する。すなわち、演算装置により求められた溶液の比抵抗の時間微分値が、予め実験などにより求めたデータ等に基づいて予め設定された、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できる所定の値以下で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで、制御装置により洗浄水供給装置を作動させる。これにより、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できた直後に洗浄水供給装置の動作を止めて、半導体基板の洗浄を終了することができる。このように、本発明に係る半導体基板の洗浄装置によれば、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、半導体基板の洗浄に使用する洗浄水の使用量を削減するとともに、半導体基板の洗浄時間を短縮しつつ、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄することができる。

また、前記課題を解決するために、本発明の他の態様に係る半導体基板の洗浄装置は、薬液洗浄された半導体基板が収容される洗浄槽と、この洗浄槽内に前記半導体基板を洗浄するための洗浄水を供給する洗浄水供給装置と、前記薬液洗浄に用いられた薬液および前記洗浄水を含む溶液の導電率を測定する電気特性測定装置と、この電気特性測定装置により測定された前記溶液の導電率の測定値を時間微分した値を求める演算装置と、この演算装置により求められた前記溶液の導電率の測定値を時間微分した値が、最小値を過ぎた後、−２０μＳ／ｃｍ・sec以上で、かつ、５秒以上継続するまで、前記洗浄水供給装置を作動させて前記洗浄槽内に前記洗浄水を供給させる制御装置とを具備する。

この半導体基板の洗浄装置においては、半導体基板の薬液洗浄に用いられた薬液および薬液洗浄された半導体基板の洗浄に用いる洗浄水を含む、溶液の導電率の測定値を時間で微分した値を求める演算装置を備えている。それとともに、演算装置により求められた溶液の導電率の時間微分値が、予め設定された所定の値以上で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで、薬液洗浄された半導体基板が収容される洗浄槽内に洗浄水を供給する洗浄水供給装置を作動させて、洗浄槽内に洗浄水を供給させる制御装置を備えている。

溶液の導電率を時間微分した値は、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、その測定を開始する際には略０である。そして、導電率の時間微分値は測定時間が経過するにつれて下降し、所定の時刻でピークを迎える。その後、導電率の時間微分値は測定時間が経過するにつれて上昇し、略０となる。すなわち、溶液の導電率を時間で微分した値は、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、下に凸な曲線を描く。

この半導体基板の洗浄装置では、そのような溶液の導電率の時間微分値の特徴を利用する。すなわち、演算装置により求められた溶液の導電率の時間微分値が、予め実験などにより求めたデータ等に基づいて予め設定された、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できる所定の値以上で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで、制御装置により洗浄水供給装置を作動させる。これにより、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できた直後に洗浄水供給装置の動作を止めて、半導体基板の洗浄を終了することができる。このように、本発明に係る半導体基板の洗浄装置によれば、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、半導体基板の洗浄に使用する洗浄水の使用量を削減するとともに、半導体基板の洗浄時間を短縮しつつ、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄することができる。

また、前記課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体基板は、本発明に係る半導体基板の洗浄方法により洗浄処理が施されたことを特徴とするものである。

また、前記課題を解決するために、本発明の他の態様に係る半導体基板は、本発明に係る半導体基板の洗浄装置により洗浄処理が施されたことを特徴とするものである。

これらの半導体基板においては、本発明に係る半導体基板の洗浄方法または洗浄装置により洗浄処理が施されている。したがって、薬液等が十分に除去されて、適正な清浄な状態に洗浄されている。

また、前記課題を解決するために、本発明に係る半導体装置は、本発明に係る半導体基板を具備することを特徴とするものである。

この半導体装置においては、本発明に係る半導体基板の洗浄方法または洗浄装置により洗浄処理が施された半導体基板を備えている。したがって、その半導体基板に設けられた半導体素子等は、その特性や歩留まりが向上されている。

本発明に係る半導体基板の洗浄方法によれば、半導体基板の薬液洗浄に用いられた薬液および薬液洗浄された半導体基板の洗浄に用いる洗浄水を含む、溶液の比抵抗を時間微分した値が、予め設定された所定の値以下で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで半導体基板の洗浄を続ける。あるいは、半導体基板の薬液洗浄に用いられた薬液および薬液洗浄された半導体基板の洗浄に用いる洗浄水を含む、溶液の導電率を時間微分した値が、予め設定された所定の値以上で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで半導体基板の洗浄を続ける。これにより、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、半導体基板の洗浄効率を向上させつつ半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できる。

また、本発明に係る半導体基板の洗浄装置においては、半導体基板の薬液洗浄に用いられた薬液および薬液洗浄された半導体基板の洗浄に用いる洗浄水を含む、溶液の比抵抗を電気特性測定装置が測定した値を時間微分した値を求める演算装置を備えている。溶液の比抵抗の測定値を時間で微分した値を求める演算装置を備えている。それとともに、演算装置により求められた溶液の比抵抗の時間微分値が、予め設定された所定の値以下で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで、薬液洗浄された半導体基板が収容される洗浄槽内に洗浄水を供給する洗浄水供給装置を作動させて、洗浄槽内に洗浄水を供給させる制御装置を備えている。あるいは、半導体基板の薬液洗浄に用いられた薬液および薬液洗浄された半導体基板の洗浄に用いる洗浄水を含む、溶液の導電率を電気特性測定装置が測定した値を時間微分した値を求める演算装置を備えている。溶液の導電率の測定値を時間で微分した値を求める演算装置を備えている。それとともに、演算装置により求められた溶液の導電率の時間微分値が、予め設定された所定の値以上で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで、薬液洗浄された半導体基板が収容される洗浄槽内に洗浄水を供給する洗浄水供給装置を作動させて、洗浄槽内に洗浄水を供給させる制御装置を備えている。これにより、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、半導体基板の洗浄効率を向上させつつ半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できる。

また、本発明に係る半導体基板においては、本発明に係る半導体基板の洗浄方法または洗浄装置により洗浄処理が施されている。したがって、本発明に係る半導体基板は、薬液等が十分に除去されて、適正な清浄な状態に洗浄されている。

さらに、本発明に係る半導体装置においては、本発明に係る半導体基板の洗浄方法または洗浄装置により洗浄処理が施された半導体基板を備えている。したがって、本発明に係る半導体装置は、その性能、品質、信頼性、および歩留まりが向上されている。

以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。

（第１の実施の形態）
先ず、本発明に係る第１実施形態を図１〜図３を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る半導体基板の洗浄方法をフローチャートにして示す図である。図２は、本実施形態に係る半導体基板の洗浄装置を簡略化して示すブロック図である。図３は、実施形態に係る半導体基板の水洗時間（洗浄時間）と比抵抗の時間微分値との関係を、洗浄薬液の種類および洗浄する半導体基板の枚数ごとにグラフにして示す図である。

本実施形態は、半導体基板の洗浄工程において、半導体基板を薬液洗浄した後の最終水洗の終了時間を明確化して、洗浄水の使用量の削減および正味の水洗時間（Row Process Time：ＲＰＴ）の短縮を図りつつ、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄するものである。具体的には、半導体基板の最終水洗の終了を明確に規定するために、最終水洗を行う際に、洗浄水を含む溶液の純水比抵抗（導電率）を連続してモニタリングする。これにより得られた比抵抗の連続データを微分して、その傾きの時間変化を求める。そして、その傾きの時間変化および最終水洗継続時間に基づいて水洗終了点を求める。これにより、洗浄水の使用量の削減およびＲＰＴの短縮を図りつつ、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄する。以下、詳しく説明する。

先ず、図２を参照しつつ、本実施形態に係る半導体基板の洗浄装置１について説明する。洗浄装置１は、薬液洗浄された１枚ないしは複数枚の半導体基板（ウェーハ）２が収容される洗浄槽３を備えている。この洗浄槽３には、洗浄用薬液が付着したウェーハ２を水洗するための水洗専用の処理槽、あるいは図示は省略するが、ウェーハ２を薬液洗浄した後、ウェーハ２に向けて供給する溶液を薬液から洗浄水に切り替え可能な装置が設けられた処理槽のどちらを用いても構わない。洗浄槽３の底部には、洗浄槽３の内部にウェーハ２の水洗に用いられる洗浄水を送るための給水管４が接続されている。そして、この給水管４の中間部には、洗浄槽３内に洗浄水を供給する洗浄水供給装置としての洗浄水供給バルブ５が設けられている。本実施形態では、洗浄水として超純水を用いる。したがって、洗浄水供給バルブは、超純水供給バルブ５とも称することができる。

洗浄槽３の上部には開口部３ａが設けられている。ウェーハ２に付着していた薬液および洗浄槽３内に供給された純水を含む溶液６は、開口部３ａを介して洗浄槽３の内部から洗浄槽３の外部に溢れ出る（オーバーフローする）。洗浄槽３の開口部３ａ付近には、洗浄槽３内から溢れ出た溶液６を一旦受け止めた後、洗浄槽３の外部に排出する排水ポート７などが設けられている。溶液６の比抵抗または導電率を測定する電気特性測定装置８は、排水ポート７内の溶液６に接触して設けられている。

なお、比抵抗と導電率とは、互いに逆数の関係にある。したがって、溶液６の比抵抗または導電率のうちいずれか一方を測定すれば、実質的に他方も測定したことに相当する。本実施形態では、電気特性測定装置８により溶液６の比抵抗を測定するものとする。したがって、本実施形態では、電気特性測定装置として比抵抗測定計（比抵抗測定セル）８を用いる。このように、本実施形態では、溶液６の比抵抗として、洗浄槽３の上部に設けられた開口部３ａを介して、洗浄槽３の内部から洗浄槽３の外部に排水されるオーバーフロー水６ａの比抵抗を比抵抗測定セル８を用いて測定する。

比抵抗測定セル８が測定した溶液６の比抵抗の測定値は、電気信号として比抵抗測定回路９に送られる。比抵抗測定回路９は、比抵抗測定セル８から出力された電気信号に基づいて、比抵抗測定セル８が測定した溶液６の比抵抗の測定値を計測する。

比抵抗測定回路９が計測した溶液６の比抵抗の計測値は、電気信号として比抵抗測定回路９からＡ／Ｄ変換器１０に送られる。本実施形態では、比抵抗測定回路９は、これが計測した溶液６の比抵抗の計測値をアナログ信号として出力する設定とする。それとともに、演算・制御回路１１は、デジタル信号を受信する設定とする。したがって、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器１０は、比抵抗測定回路９から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換した後、このデジタル信号を演算・制御回路１１に向けて出力する設定とする。

Ａ／Ｄ変換器１０においてアナログ信号からデジタル信号に変換された溶液６の比抵抗の計測値は、Ａ／Ｄ変換器１０から演算・制御装置１１に送られる。演算・制御装置１１は、比抵抗測定回路９が計測した溶液６の比抵抗の計測値を所定の時間毎に取得して所定の時間保持するとともに、取得した計測値に対して時間による微分演算を行い、さらに超純水供給バルブ５の開閉等を制御する。本実施形態では、演算・制御装置１１は、比抵抗測定セル８により測定された溶液６の比抵抗の測定値を時間微分した値を求める演算装置（演算部、演算回路）と、この演算装置により求められた微分値が、予め設定された所定の値以下で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで超純水供給バルブ５を作動させて洗浄槽３内に洗浄水を供給させる制御装置（制御部、制御回路）とが一体となって構成されている。

なお、洗浄槽３、給水管４、および超純水供給バルブ５は、洗浄装置１の洗浄系１２を構成する。また、比抵抗測定セル８、比抵抗測定回路９、Ａ／Ｄ変換器１０、および演算・制御装置１１は、洗浄装置１の測定系１３を構成する。

次に、図１を参照しつつ、本実施形態に係る半導体基板の洗浄方法について説明する。本実施形態の半導体基板の洗浄方法は、具体的には、薬液洗浄された半導体基板２に付着している薬液などの汚れを洗浄水により落して、半導体基板２を適正な清浄な状態に洗浄する、半導体基板の最終水洗工程における洗浄方法である。本実施形態の半導体基板の洗浄方法では、ウェーハ２の薬液洗浄に用いられた薬液および薬液洗浄されたウェーハ２の水洗に用いる洗浄水を含む溶液６の比抵抗を測定し、その測定値を時間微分した値を求める。そして、その時間微分した値が、予め設定された所定の値以下で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまでウェーハ２の水洗を続ける。また、本実施形態の半導体基板の洗浄方法では、前述した半導体基板の洗浄装置１を用いてウェーハ２を水洗する。以下、詳しく説明する。

先ず、薬液洗浄が終了して薬液が付着した状態の１枚ないしは複数枚の半導体基板（ウェーハ）２を、洗浄槽３内に収容する。次に、超純水供給バルブ５を開くバルブ制御信号を、演算・制御装置１１から超純水供給バルブ５に送ることにより超純水供給バルブ５を開く。これにより、洗浄槽３内に超純水を供給して、ウェーハ２の超純水洗浄（超純水リンス）を開始する。それとともに、比抵抗測定セル８による、洗浄槽３から排水される溶液６（オーバーフロー水６ａ）の比抵抗の測定を開始する。そして、比抵抗測定セル８が測定した測定値（検知値）を、比抵抗測定回路９により連続して計測する。さらに、Ａ／Ｄ変換器１０により、比抵抗測定回路９からアナログ信号（アナログ値）として出力された比抵抗の計測値（比抵抗値）を、デジタル信号（デジタル値）に連続して変換する。そして、このデジタル信号を、Ａ／Ｄ変換器１０から演算・制御装置１１に向けて出力する。

次に、Ａ／Ｄ変換器１０から出力されたデジタル信号が入力された演算・制御装置１１は、そのデジタル信号に基づいて所定の処理を行う。図１中破線で囲んで示す部分が、演算・制御装置１１による処理を示す部分である。以下、具体的に説明する。

先ず、演算・制御装置１１内にデジタル信号として入力された比抵抗値を、演算・制御装置１１において予め定められた単位時間毎に、同じく予め定められた所定の時間保持する。次に、演算・制御装置１１により、保持した所定数の比抵抗値および保持した時間に基づいて、保持時間に対する比抵抗の傾き（変化率）、すなわち保持時間に対する比抵抗の微分値を計算する。この際、必要に応じて、比抵抗値に所定の平滑化処理を施した後、その微分値を計算しても構わない。比抵抗の微分値は、所定の時刻における比抵抗の傾きに相当する。このため、微分値を求めるために保持した比抵抗値のデータの前に保持した、所定数の比抵抗値のデータに対してリアルタイムで平滑化処理を施し、その傾きを求めてもよい。また、平滑化処理としては、洗浄装置１の洗浄系１２や測定系１３のノイズ等を考慮できるものであれば、加重平均や重みつき平均等、その平滑化方法および平滑化度は問わない。

次に、演算・制御装置１１により求めた微分値が、予め設定された所定の値以下で、かつ、予め設定された所定の時間継続したか否かを、演算・制御装置１１により判定する。微分値が、予め設定された所定の値以下で、かつ、予め設定された所定の時間継続した場合、ウェーハ２に付着している薬液等の汚れが十分に除去されて、ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたものとみなす。本実施形態では、微分値がその最大値を過ぎた後、０．０５ＭΩｃｍ／sec以下の大きさで５秒以上継続したか否かを演算・制御装置１１により判定する設定とする。そして、微分値がその最大値を過ぎた後、０．０５ＭΩｃｍ／sec以下の大きさで５秒以上継続したと判定された場合、ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたものとみなし、ウェーハ２の超純水洗浄を終了する設定とする。

前述した微分値の判定条件は、ウェーハ２に求められる清浄度に応じて適宜、適正な値に設定される。また、その条件の値は、予め実験などにより予め求められる。超純水洗浄の理想の終了タイミングは、比抵抗の微分値が０．００ＭΩｃｍ／secとなった時点、つまり時間に対する比抵抗の傾きが０となった時点である。ところが、洗浄装置１の洗浄系１２のノイズや測定系１３のノイズ（電気信号ノイズ）等により、比抵抗の微分値が０．００ＭΩｃｍ／secになることは実際には殆どあり得ない。本発明者らが行った実験や経験によれば、比抵抗の微分値がその最大値を過ぎた後、０．０５ＭΩｃｍ／sec以下で少なくとも５秒継続すれば、ウェーハ２の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、ウェーハ２を適正な清浄な状態に洗浄できることが分かっている。したがって、本実施形態では、比抵抗の微分値がその最大値を過ぎた後、０．０５ＭΩｃｍ／sec以下で少なくとも５秒継続すれば、ウェーハ２の超純水洗浄を終了とする設定とする。

微分値がその最大値を過ぎても、０．０５ＭΩｃｍ／sec以下の大きさで５秒以上継続しなかったと演算・制御装置１１が判定した場合には、微分値がその条件を満たすことができるまで、ウェーハ２の超純水リンスを続けるとともに、演算・制御装置１１による比抵抗値のデータの保持およびそのデータに基づく比抵抗の微分演算を繰り返す。なお、データの保持を繰り返すなど、長時間に渡ってデータを取得して保持すると、保持しているデータ数が増えて演算・制御装置１１の負荷が大きくなる。これを回避するために、予め定められた所定の時間を経過したデータは破棄する設定としても構わない。

微分値がその最大値を過ぎた後、０．０５ＭΩｃｍ／sec以下の大きさで５秒以上継続したと演算・制御装置１１が判定した場合には、演算・制御装置１１は、超純水供給バルブ５を閉じるバルブ制御信号を超純水供給バルブ５に送り、超純水供給バルブ５を閉じる。これにより、洗浄槽３内への超純水の供給を止めて、ウェーハ２の超純水リンスを終了とする。ウェーハ２の超純水リンスが終了した後、洗浄槽３内からウェーハ２を取り出して乾燥させる。これにより、ウェーハ２の最終水洗工程を終了とする。

図３に、本実施形態に係る一実施例として、前述した洗浄方法において、比抵抗のデータを約１秒間隔で取得して保持し、その保持したデータに基づいて比抵抗の時間変化に対する微分値を求めた結果を示す。この例では、約１秒間隔で比抵抗のデータを取得および保持して微分演算を行ったが、データの保持間隔、微分値の演算間隔、および微分値の保持間隔等は、約１秒には限定されない。それらは、ウェーハ２の超純水リンスに掛かる正味の時間（ＲＰＴ）に対して、十分に短い時間であればよい。

この図３において、ＨＦ２００／１ｗｆとは、濃度が約５０％の弗化水素酸水溶液および純水からなるとともに、弗化水素酸水溶液と純水との体積比が約１：２００となるように希釈された薬液を用いて薬液洗浄された１枚のウェーハ２を、超純水洗浄（最終水洗）する場合を指す。そして、図３中実線で示すグラフは、ＨＦ２００／１ｗｆにおける超純水洗浄時間に対する比抵抗の時間微分値の変化を示す。また、ＨＦ５００／１ｗｆとは、濃度が約５０％の弗化水素酸水溶液および純水からなるとともに、弗化水素酸水溶液と純水との体積比が約１：５００となるように希釈された薬液を用いて薬液洗浄された１枚のウェーハ２を、超純水洗浄する場合を指す。そして、図３中破線で示すグラフは、ＨＦ５００／１ｗｆにおける超純水洗浄時間に対する比抵抗の時間微分値の変化を示す。また、ＨＦ２００／４４ｗｆとは、濃度が約５０％の弗化水素酸水溶液および純水からなるとともに、弗化水素酸水溶液と純水との体積比が約１：２００となるように希釈された薬液を用いて薬液洗浄された４４枚のウェーハ２を、超純水洗浄する場合を指す。そして、図３中一点鎖線で示すグラフは、ＨＦ２００／４４ｗｆにおける超純水洗浄時間に対する比抵抗の時間微分値の変化を示す。さらに、ＨＦ５００／４４ｗｆとは、濃度が約５０％の弗化水素酸水溶液および純水からなるとともに、弗化水素酸水溶液と純水との体積比が約１：５００となるように希釈された薬液を用いて薬液洗浄された４４枚のウェーハ２を、超純水洗浄する場合を指す。そして、図３中二点鎖線で示すグラフは、ＨＦ５００／４４ｗｆにおける超純水洗浄時間に対する比抵抗の時間微分値の変化を示す。

図３に示す各グラフから明らかなように、比抵抗の微分値（傾き）は、洗浄すべきウェーハ２の枚数や洗浄用薬液の種類および濃度等に拘らず、全体的な傾向として、一旦上昇した後下降する、上に凸な曲線となる。また、前述した各種のノイズ成分により、前記４種類のそれぞれの条件下において水洗時間を長くしても、比抵抗の微分値が０の状態は継続していない。前記４種類の各条件間で大きく異なっているのは、微分値のピーク（最大値）の位置および裾引き時間である。図３に示す各グラフによれば、比抵抗の微分値は、そのピークを除けば、異なる複数の時点に同じ値を取り得る。しかし、微分値がピークに達する時点までは、ウェーハ２を洗浄し続ける必要があるのは明らかである。したがって、ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたものとみなすことができる時点は、比抵抗の微分値が一旦ピークに達した後、予め設定された所定の大きさに達した時点となる。

このように、ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたものとみなすことができる比抵抗の微分値は、それが一旦ピークに達した後であれば、ウェーハ２に求められる清浄度に応じて適宜、適正な大きさに設定して構わない。ただし、その設定値を小さくすればする程、ウェーハ２の清浄度は向上するが、超純水洗浄が終了するまでに掛かる時間が長くなる。超純水洗浄に要する時間が長くなると、超純水洗浄の正味の処理時間（ＲＰＴ）が長くなり、生産性が低下するだけではなく、超純水の使用量が増え、生産コストが上昇する。

また、図３に示す各グラフによれば、微分値が裾を引いている部分は、前述した各種のノイズ成分により、微分値が極大と極小とを繰り返す状態となっていることが分かる。ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたものとみなすことができる設定値を小さくして、図３に示す各グラフの微分値が裾を引いている状態を含む大きさに設定すると、たとえその設定値が０．０５ＭΩｃｍ／sec以下であっても、その値を５秒以上継続することが極めて困難になる。ひいては、ウェーハ２の洗浄時間が長時間化したり、ウェーハ２の超純水洗浄を終了することができなくなったりするおそれがある。したがって、ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたものとみなすことができる比抵抗の微分値は、ウェーハ２に求められる清浄度を満足できる範囲内で、ウェーハ２の洗浄時間が最短となる大きさに設定される必要がある。

このような理由により、図３に示す実施例では、前述した４種類の全ての場合に対して、比抵抗の微分値がその最大値を過ぎた後、０．０５ＭΩｃｍ／sec以下で５秒以上継続した時点を以って、ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたものとみなし、ウェーハ２の水洗終了時と決定する。このような方法によれば、ウェーハ２の最終水洗を開始する際に、洗浄槽３内の溶液６の比抵抗値が薬液洗浄における各処理条件ごとに異なっていても、ウェーハ２の最終水洗を略同じ水洗状態で終了させることが出来る。すなわち、洗浄すべきウェーハ２の枚数や洗浄用薬液の種類および濃度、あるいは洗浄槽３内の溶液６の比抵抗値等に拘らず、様々な条件下においてウェーハ２に付着している薬液等の汚れを十分に除去して、ウェーハ２を略同じ清浄な状態に洗浄することができる。図３に示すように、本実施例では、前述した４種類の場合について、約７minから８minでウェーハ２を適正な清浄な状態に洗浄して、最終水洗を終了させることができる。

次に、前述した一実施例に対する比較例を、図７を参照しつつ簡潔に説明する。図７は、従来技術に係る半導体基板の水洗時間（洗浄時間）と比抵抗との関係を、洗浄薬液の種類および洗浄する半導体基板の枚数ごとにグラフにして示す図である。具体的には、図７に示す４本のグラフは、図５（ａ）に示す従来技術に係る半導体基板の洗浄装置１０１および洗浄方法により、前述した一実施例と同様にＨＦ２００／１ｗｆ、ＨＦ５００／１ｗｆ、ＨＦ２００／４４ｗｆ、およびＨＦ５００／４４ｗｆの４種類の条件下で比抵抗を測定した結果を示すものである。具体的には、図７中実線で示すグラフは、ＨＦ２００／１ｗｆにおける超純水洗浄時間に対する比抵抗の変化、すなわち比抵抗の回復時間を示す。また、図３中破線で示すグラフは、ＨＦ５００／１ｗｆにおける超純水洗浄時間に対する比抵抗の変化、すなわち比抵抗の回復時間を示す。また、図３中一点鎖線で示すグラフは、ＨＦ２００／４４ｗｆにおける超純水洗浄時間に対する比抵抗の変化、すなわち比抵抗の回復時間を示す。さらに、図３中二点鎖線で示すグラフは、ＨＦ５００／４４ｗｆにおける超純水洗浄時間に対する比抵抗の変化、すなわち比抵抗の回復時間を示す。

従来技術によれば、ウェーハが適正な清浄な状態に洗浄されたか否かは、溶液の比抵抗が予め定められた値に達したか否かで判断される。この比較例においては、溶液の比抵抗が１６ＭΩｃｍに達すればウェーハが適正な清浄な状態に洗浄されたものとみなす設定となっている。前記各条件によれば、４４枚のウェーハを水洗処理するＨＦ２００／４４ｗｆおよびＨＦ５００／４４ｗｆの場合、薬液濃度（弗酸濃度）に応じて超純水洗浄時間が異なる程度であり、それら両方の場合において溶液の比抵抗は１６ＭΩｃｍに達する。したがって、ＨＦ２００／４４ｗｆおよびＨＦ５００／４４ｗｆの場合、前記設定においてもウェーハの最終水洗終了時間を決定（確認）することができる。これに対して、１枚のウェーハを水洗処理するＨＦ２００／１ｗｆおよびＨＦ５００／１ｗｆの場合、薬液濃度に応じて超純水洗浄時間が異なるだけではなく、それら両方の場合において溶液の比抵抗が１６ＭΩｃｍに達しない。したがって、ＨＦ２００／１ｗｆおよびＨＦ５００／１ｗｆの場合、前記設定においてはウェーハの最終水洗終了時間を決定（確認）することができない。

また、ＨＦ２００／１ｗｆおよびＨＦ５００／１ｗｆの場合でもウェーハの最終水洗終了時間を決定することができるように、ウェーハが適正な清浄な状態に洗浄されたものとみなすことができる溶液の比抵抗を、例えば１３ＭΩｃｍに設定する。すると、ＨＦ２００／１ｗｆおよびＨＦ５００／１ｗｆの場合においては、溶液の比抵抗が１３ＭΩｃｍに達した時点でウェーハの最終水洗を終了とすることができる。ところが、ＨＦ２００／４４ｗｆおよびＨＦ５００／４４ｗｆの場合、溶液の比抵抗が１３ＭΩｃｍに達した時点では、洗浄槽内の溶液中に、薬液に含まれているイオンが残存している。すなわち、ＨＦ２００／４４ｗｆおよびＨＦ５００／４４ｗｆの場合、ウェーハが適正な清浄な状態に洗浄されたものとみなすことができる溶液の比抵抗を１３ＭΩｃｍに設定すると、ウェーハの水洗が不十分なうちにウェーハの最終水洗が終了してしまう問題が発生する。

したがって、従来技術では、洗浄すべきウェーハの枚数や洗浄用薬液の種類および濃度、あるいは洗浄槽内の溶液の比抵抗等の各種条件に拘らず、ウェーハを十分に清浄な状態に洗浄することができるように、洗浄条件によるウェーハの水洗時間のばらつきを考慮した上で、ウェーハの水洗時間に十分な余裕を含ませて長めに設定していた。例えば、図７に示す比較例では、水洗時間を約１０minと設定するのが一般的である。これに対して、前述した一実施例では、図３から明らかなように、前述した４種類の場合について、約７〜８minでウェーハ２を適正な清浄な状態に洗浄して、最終水洗を終了させることができる。

例えば、ＨＦ５００／４４ｗｆの条件下では、従来技術ではウェーハの水洗に約６００sec（１０min）掛かっていた洗浄槽に本実施形態を適用することにより、水洗時間を約２００sec削減することができる。この際、洗浄槽に供給する超純水の単位時間あたりの流量が約２０Ｌ／minに設定されていれば、約６７Ｌの超純水を削減することができる。また、前述した一実施例において水洗時間が最も長いＨＦ２００／１ｗｆの場合と、水洗時間が最も短いＨＦ５００／４４ｗｆの場合とを比べると、水洗時間に約７０secの差がある。すなわち、本実施形態によれば、ＨＦ５００／４４ｗｆの場合の水洗時間を、ＨＦ２００／１ｗｆの場合の水洗時間に比べて約７０sec短縮できる。この際、洗浄槽３に供給する超純水の単位時間あたりの流量が約２０Ｌ／minに設定されていれば、約２３Ｌの超純水を削減することができる。これに対して、従来技術では、前述したように、ＨＦ２００／１ｗｆの場合およびＨＦ５００／４４ｗｆの場合のそれぞれの水洗時間を、一律に約６００secに設定していた。したがって、従来技術では、ＨＦ５００／４４ｗｆ場合、その水洗時間には約７０secの無駄な時間が含まれていることになる。また、約２３Ｌの超純水を無駄使いしていることになる。

前述したように、ウェーハ２の最終水洗における比抵抗の回復時間は、ウェーハ２の枚数、薬液濃度、および薬液の種類等の影響を受け易い。また、比抵抗の回復時間は一律ではない。したがって、従来技術では、予めウェーハの水洗時間が最も長くなる場合を見込んだ上で、ウェーハの水洗終了時間を決定していた。これに対して、本実施形態によれば、ウェーハ２の洗浄条件が異なっている場合でも、超純水の浪費を抑制しつつ、ウェーハ２の洗浄状態を同程度に仕上げてウェーハ２の水洗を終了することができる。すなわち、本実施形態によれば、ウェーハ２の洗浄条件に拘らず、ウェーハ２を略同じ適正な清浄な状態に洗浄できる。また、従来技術よりも超純水の使用量を削減できるとともに、ウェーハ２の正味の水洗時間（ＲＰＴ）を短縮して、ウェーハ２の洗浄効率を向上させることができる。

さらに、本実施形態においては、比抵抗を時間微分した値を利用する。これは、薬液の超純水による置換特性を利用することに相当する。したがって、ウェーハ２を超純水洗浄する際に洗浄槽３内の溶液６の比抵抗が最終的に到達する、最終到達比抵抗の影響を受け難い。すなわち、本実施形態においては、洗浄すべきウェーハ２の枚数の違いによる最終到達比抵抗の違いや、比抵抗測定計の測定精度の劣化による最終到達比抵抗の低下等による影響が殆ど無い。

以上説明したように、この第１実施形態によれば、半導体基板２の薬液洗浄に用いられた薬液、および薬液洗浄されたウェーハ２の水洗に用いる洗浄水を含む溶液６の比抵抗を時間微分した値が、予め設定された所定の値以下で、かつ、予め設定された所定の時間継続した時点でウェーハ２の水洗を終了する。これにより、洗浄すべきウェーハ２の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、ウェーハ２の洗浄効率を向上させつつ、ウェーハ２を適正な清浄な状態に洗浄することができる。

また、本実施形態に係るウェーハ２は、本実施形態に係る半導体基板の洗浄方法、あるいは本実施形態に係る半導体基板の洗浄装置１により水洗処理が施されている。したがって、本実施形態のウェーハ２は、薬液等の汚れが十分に除去されており、適正な清浄な状態に洗浄されている。それとともに、本実施形態のウェーハ２は、その歩留まり（生産効率）が高いので、生産コストを低く抑えることができる。

さらに、図示は省略するが、本実施形態に係る半導体装置は、本実施形態に係るウェーハ２を備えている。したがって、本実施形態の半導体装置は、その性能、品質、信頼性、および歩留まりが向上されている。ひいては、本実施形態の半導体装置は、その生産効率が高いので、生産コストが安価である。

（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る第２実施形態を図４を参照しつつ説明する。図４は、本実施形態に係る半導体基板の洗浄装置を簡略化して示すブロック図である。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略する。

本実施形態に係る半導体基板の洗浄装置は、前述した第１実施形態に係る半導体基板の洗浄装置と異なり、比抵抗測定計（比抵抗測定セル）が洗浄槽の中間部付近に設けられている。以下、具体的に説明する。

図４に示すように、本実施形態の半導体基板の洗浄装置２１が備える洗浄槽２２の中間部には、洗浄槽２２内の溶液６を大気に晒すこと無く取り出すことができる取り出し口（溶液採取ポート）２３が設けられている。そして、比抵抗測定計（比抵抗測定セル）８は、溶液採取ポート２３を介して洗浄槽３内から取り出される溶液６ｂに接触して設けられている。すなわち、本実施形態では、比抵抗測定セル８は、大気に触れていない溶液６ｂの比抵抗を測定する設定とされている。

なお、本実施形態に係る半導体基板の洗浄方法、半導体基板、および半導体装置は、前述した第１実施形態に係る半導体基板の洗浄方法、半導体基板、および半導体装置と同様なので、それらの説明を省略する。

以上説明したように、この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、比抵抗測定セル８は、大気に触れていない溶液６ｂの比抵抗を測定する。したがって、その測定値は、いわゆる大気巻き込みなどにより、洗浄槽２２の上部開口部２２ａを介して大気中から溶液６内に溶け込んだ炭酸ガス等の影響を受け難い。すなわち、本実施形態の比抵抗の測定値は、洗浄槽２２、給水管４、および超純水供給バルブ５などから構成される洗浄装置２１の洗浄系２４に生じるノイズの影響を受け難い。特に、溶液６の液面の揺らぎなどによって、溶液６の大気接触面積が変化することによる洗浄系２４のノイズ変化の影響を受け難い。したがって、本実施形態によれば、溶液６の比抵抗をより高い精度で測定して、ウェーハ２をより清浄な状態に洗浄することができる。すなわち、本実施形態に係るウェーハ２は、薬液等の汚れがより丁寧に除去されており、より適正な清浄な状態に洗浄されている。さらに、図示は省略するが、本実施形態に係る半導体装置は、その性能、品質、信頼性、および歩留まりがより向上されている。

なお、本発明に係る半導体基板の洗浄方法および洗浄装置、半導体基板、ならびに半導体装置は、前述した第１および第２の各実施形態には制約されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、それらの構成または工程などの一部を種々様々な設定に変更したり、あるいはそれらの構成や工程などを適宜、適当に組み合わせて用いたりして実施することができる。

例えば、前述した第１および第２実施形態では、比抵抗測定回路９と演算・制御装置１１との間にＡ／Ｄ変換器１０を設けたが、Ａ／Ｄ変換器１０は必ずしも必要ではない。比抵抗測定回路９と演算・制御装置１１とが、それぞれアナログまたはデジタルの同じ形式の信号を処理できる設定になっていれば、Ａ／Ｄ変換器１０を設ける必要はない。

また、演算・制御装置１１は、その演算部（演算回路）と制御部（制御回路）とが一体に構成されているが、必ずしも一体である必要はない。演算・制御装置１１は、その演算部と制御部とが別体の、互いに独立した演算装置および制御装置として構成しても構わない。

また、比抵抗測定セル８を設ける位置は、洗浄槽３の上部開口部３ａ付近や、洗浄槽２２の中間部には限られない。例えば、比抵抗セル８への採取溶液がウェーハ２の雰囲気溶液より先に薬液から純水に置換されなければ、比抵抗測定セル８を浄槽３，２２内の底部付近に設置しても構わない。このような設定によれば、溶液６の比抵抗の測定値は、溶液６中に溶け込んだ炭酸ガス等による洗浄系１２，２４のノイズの影響をさらに受け難くなる。

また、洗浄槽３，２２は、一度に複数枚のウェーハ２を洗浄できる、いわゆるバッチ式、あるいは一度に１枚のウェーハ２を洗浄する枚葉式の、どちらでも構わない。

また、前述したように、洗浄系１２，２４のノイズの代表例として、溶液６中に溶解する大気中の二酸化炭素等の炭酸ガスがある。この溶液６中に溶解した炭酸ガスは、たとえその溶解量が微量であっても、比抵抗に大きく影響する。また、溶液６中の炭酸ガスの溶解量は、洗浄槽３，２２内への超純水の供給流速、洗浄槽３，２２内からの溶液６の排水流速、あるいは溶液６の液面の揺らぎによる溶液６の大気接触面積の変化等により変化する。そして、炭酸ガスの溶解量の変化の割合は、洗浄槽３，２２の形状や上部開口部３ａ，２２ａの大きさ、あるいは比抵抗測定セル８の設置方法および設置位置等から大きな影響を受ける。したがって、洗浄系１２，２４のノイズを除去するために行う比抵抗値の平滑化処理方法は、前述した加重平均や重みつき平均に限らず、洗浄系１２，２４のノイズに適した方法を用いればよい。

また、実際には、比抵抗値の平滑化処理だけではノイズ成分を完全に除去することはできない。このため、ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたとみなすことができる比抵抗の微分値を、前述した０．０５ＭΩｃｍ／secに限定する必要は無い。ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたとみなすことができる比抵抗の微分値は、０．０５ＭΩｃｍ／sec以下であればよい。

また、前述した第１および第２実施形態では、ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたとみなすことができる条件を、比抵抗の微分値がその最大値を過ぎた後、０．０５Ｍｃｍ／sec以下で、その継続時間が５秒以上としたが、その設定値に限定される必要は無い。ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたとみなすことができる条件は、洗浄すべきウェーハ２の枚数、処理槽３，２２の大きさやその開口部３ａ，２２ａの形状、あるいは薬液洗浄に用いた薬液の種類や濃度、およびその他の様々な条件に応じて適宜、適正な値に決定することができる。

また、前述した第１および第２実施形態では、洗浄水としての超純水を洗浄槽３，２２の底部からその内部に供給する設定としたが、これに限定されるものではない。例えば、洗浄槽３，２２の中間部からその内部に超純水を供給しても構わない。洗浄槽３，２２の上部開口部３ａ，２２ａを介してその内部に超純水を供給するなど、超純水を大気に晒しつつ洗浄槽３，２２内に供給すると、前述した大気巻き込みなどにより超純水そのものに大気中の炭酸ガス等が溶け込む。すると、超純水に溶け込んだ炭酸ガス等が、溶液６の比抵抗や導電率を測定する際の洗浄系１２，２４のノイズ成分となり、測定値の精度が低下する。これに対して、超純水を大気に晒すことなく洗浄槽３，２２の底部や中間部からその内部に直接供給することにより、超純水に炭酸ガス等が溶け込むおそれを殆ど無くすことができる。すなわち、洗浄系１２，２４のノイズ成分を抑制して、溶液６の比抵抗や導電率の測定値の精度を向上させることができる。ひいては、ウェーハ２の洗浄効率を向上させつつ、ウェーハ２をより清浄な状態に洗浄することができる。

また、前述した第１および第２実施形態では、洗浄槽３，２２として、洗浄用薬液が付着したウェーハ２を水洗するための水洗専用の処理槽、あるいはウェーハ２を薬液洗浄した後、ウェーハ２に向けて供給する溶液を薬液から洗浄水に切り替え可能な装置が設けられた処理槽のどちらを用いても構わない設定とした。ただし、洗浄槽３，２２を水洗専用の処理槽とすることにより、洗浄水により除去すべき薬液の量を減らすことができる。これにより、洗浄槽３，２２を水洗専用ではない処理槽とする場合に比べて、ウェーハ２の洗浄効率をより向上させることができる。

また、前述した第１および第２実施形態では、比抵抗測定セル８を用いて溶液６の比抵抗を測定する設定としたが、これに限定されるものではない。比抵抗の代わりに溶液６の導電率を測定する設定としても構わない。この場合、電気特性測定装置として、比抵抗測定セル（比抵抗測定計）８の代わりに導電率測定計を用いればよい。そして、溶液６の導電率の測定値を時間微分した値が、予め設定された所定の値以上で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで、洗浄水によるウェーハ（半導体基板）２の洗浄を続ける設定とすればよい。具体的には、溶液６の導電率の測定値を時間微分した値が、その最小値を過ぎた後、−２０μＳ／ｃｍ・sec以上で、かつ、５秒以上継続するまで、洗浄水によるウェーハ２の洗浄を続ける設定とすればよい。

一般に、半導体基板の薬液洗浄に用いられた薬液および薬液洗浄された半導体基板の洗浄に用いる洗浄水を含む溶液の導電率を時間微分した値は、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、その測定を開始する際には略０である。そして、導電率の時間微分値は測定時間が経過するにつれて下降し、所定の時刻でピークを迎える。その後、導電率の時間微分値は測定時間が経過するにつれて上昇し、略０となる。すなわち、溶液の導電率を時間で微分した値は、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、下に凸な曲線を描く。

半導体基板の洗浄時間の決定に溶液の導電率の時間微分値を用いる場合には、そのような導電率の時間微分値の特徴を利用する。すなわち、溶液の導電率の時間微分値が、予め実験などにより求めたデータ等に基づいて予め設定された、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できる所定の値以上で、かつ、予め設定された所定の時間継続するまで半導体基板の洗浄を続ける設定とする。これにより、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄できた直後に、洗浄水による半導体基板の洗浄を終了することができる。この結果、洗浄すべき半導体基板の枚数や洗浄に用いられる薬液の種類および濃度等に拘らず、半導体基板の洗浄に使用する洗浄水の使用量を削減できるとともに、半導体基板の洗浄時間を短縮しつつ、半導体基板を適正な清浄な状態に洗浄することができる。

なお、前述した溶液の比抵抗の時間微分値と同様に、溶液の導電率の時間微分値も前述した−２０μＳ／ｃｍ・secに限定する必要は無い。ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたとみなすことができる導電率の微分値は、−２０μＳ／ｃｍ・sec以上であればよい。それとともに、ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたとみなすことができる条件も、導電率の微分値がその最小値を過ぎた後、−２０μＳ／ｃｍ・sec以上で、その継続時間が５秒以上とする設定に限定される必要は無い。ウェーハ２が適正な清浄な状態に洗浄されたとみなすことができる条件は、洗浄すべきウェーハ２の枚数、処理槽３，２２の大きさやその開口部３ａ，２２ａの形状、あるいは薬液洗浄に用いた薬液の種類や濃度、およびその他の様々な条件に応じて適宜、適正な値に決定することができる。

第１実施形態に係る半導体基板の洗浄方法をフローチャートにして示す図。 第１実施形態に係る半導体基板の洗浄装置を簡略化して示すブロック図。 第１実施形態に係る半導体基板の洗浄時間と比抵抗の時間微分値との関係を、洗浄薬液の種類および洗浄する半導体基板の枚数ごとにグラフにして示す図。 第２実施形態に係る半導体基板の洗浄装置を簡略化して示すブロック図。 従来の技術に係る半導体基板の洗浄装置を簡略化して示す断面図。 従来の技術に係る半導体基板の洗浄時間と比抵抗との関係をグラフにして示す図。 従来の技術に係る半導体基板の洗浄時間と比抵抗との関係を、洗浄薬液の種類および洗浄する半導体基板の枚数ごとにグラフにして示す図。

符号の説明

１，２１…半導体基板の洗浄装置、２…ウェーハ（半導体基板）、３，２２…洗浄槽、５…超純水供給バルブ（洗浄水供給装置）、６，６ａ，６ｂ…溶液（薬液および洗浄水を含む溶液）、８…比抵抗測定セル（比抵抗測定計、電気特性測定装置）、１１…演算・制御装置（演算装置、制御装置）、２２…溶液採取ポート（取り出し口）

Claims (11)

1. 薬液を用いて洗浄された半導体基板に対して洗浄水を供給する工程と、
   前記薬液および前記洗浄水を含む溶液の比抵抗を測定し、その測定値を時間微分した値を求める工程と、
   前記比抵抗の測定値を時間微分した値が、最大値を過ぎた後、０．０５ＭΩｃｍ／sec以下で、かつ、５秒以上継続するまで、前記洗浄水による前記半導体基板の洗浄を続ける工程と、
   を含むことを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
2. 薬液を用いて洗浄された半導体基板に対して洗浄水を供給する工程と、
   前記薬液および前記洗浄水を含む溶液の導電率を測定し、その測定値を時間微分した値を求める工程と、
   前記導電率の測定値を時間微分した値が、最小値を過ぎた後、−２０μＳ／ｃｍ・sec以上で、かつ、５秒以上継続するまで、前記洗浄水による前記半導体基板の洗浄を続ける工程と、
   を含むことを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
3. 前記溶液の比抵抗または導電率の測定値に所定の平滑化処理を施した後、その平滑化処理された測定値を時間微分することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体基板の洗浄方法。
4. 前記溶液の比抵抗または導電率として、前記洗浄水による前記半導体基板の洗浄を行う際に前記半導体基板が収容される洗浄槽内の、前記溶液の比抵抗または導電率を測定することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の半導体基板の洗浄方法。
5. 薬液洗浄された半導体基板が収容される洗浄槽と、
   この洗浄槽内に前記半導体基板を洗浄するための洗浄水を供給する洗浄水供給装置と、
   前記薬液洗浄に用いられた薬液および前記洗浄水を含む溶液の比抵抗を測定する電気特性測定装置と、
   この電気特性測定装置により測定された前記溶液の比抵抗の測定値を時間微分した値を求める演算装置と、
   この演算装置により求められた前記溶液の比抵抗の測定値を時間微分した値が、最大値を過ぎた後、０．０５ＭΩｃｍ／sec以下で、かつ、５秒以上継続するまで、前記洗浄水供給装置を作動させて前記洗浄槽内に前記洗浄水を供給させる制御装置と、
   を具備することを特徴とする半導体基板の洗浄装置。
6. 薬液洗浄された半導体基板が収容される洗浄槽と、
   この洗浄槽内に前記半導体基板を洗浄するための洗浄水を供給する洗浄水供給装置と、
   前記薬液洗浄に用いられた薬液および前記洗浄水を含む溶液の導電率を測定する電気特性測定装置と、
   この電気特性測定装置により測定された前記溶液の導電率の測定値を時間微分した値を求める演算装置と、
   この演算装置により求められた前記溶液の導電率の測定値を時間微分した値が、最小値を過ぎた後、−２０μＳ／ｃｍ・sec以上で、かつ、５秒以上継続するまで、前記洗浄水供給装置を作動させて前記洗浄槽内に前記洗浄水を供給させる制御装置と、
   を具備することを特徴とする半導体基板の洗浄装置。
7. 前記演算装置は、前記溶液の比抵抗または導電率の測定値に所定の平滑化処理を施した後、その平滑化処理された測定値を時間微分することを特徴とする請求項５または６に記載の半導体基板の洗浄装置。
8. 前記洗浄槽の中間部には、前記洗浄槽内の前記溶液を取り出す取り出し口が設けられているとともに、前記電気特性測定装置は、前記取り出し口を介して前記洗浄槽内から取り出される前記洗浄槽内の前記溶液に接触して設けられていることを特徴とする請求項５〜７のうちのいずれか１項に記載の半導体基板の洗浄装置。
9. 請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の半導体基板の洗浄方法により洗浄処理が施されたことを特徴とする半導体基板。
10. 請求項５〜８のうちのいずれか１項に記載の半導体基板の洗浄装置により洗浄処理が施されたことを特徴とする半導体基板。
11. 請求項９または１０に記載の半導体基板を具備することを特徴とする半導体装置。

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