JPH07326599A - 半導体基板の洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents

半導体基板の洗浄方法および洗浄装置

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JPH07326599A
JPH07326599A JP11653294A JP11653294A JPH07326599A JP H07326599 A JPH07326599 A JP H07326599A JP 11653294 A JP11653294 A JP 11653294A JP 11653294 A JP11653294 A JP 11653294A JP H07326599 A JPH07326599 A JP H07326599A
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JP
Japan
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cleaning
fine particles
liquid
cleaning liquid
tank
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JP11653294A
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English (en)
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Itaru Sugano
至 菅野
Masayuki Watanabe
真之 渡辺
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Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 半導体基板を洗浄するに際し、洗浄槽から抜
き出した洗浄液中の微粒子数をレーザー散乱式微粒子計
で連続的に測定し、洗浄液中の微粒子数(好ましくは粒
径0.1μm以上の微粒子数)が所定値を越えると洗浄
を中止し、微粒子数が所定値以下になるまで洗浄槽の循
環ろ過を行ない、その後洗浄を再開することを特徴とす
る、半導体基板の洗浄方法、及びそれに用いられる装
置。 【効果】 洗浄液中の微粒子の粒径分布、およびその個
数を管理制御することにより、洗浄後の基板表面の微粒
子個数を常に一定の範囲内に再現性良く保つことができ
る。また、洗浄液の交換の判断を実際の液中微粒子個数
をもって行なうため、薬品の使用量の最適化が達成さ
れ、コストの削減も図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板の洗浄方法
および洗浄装置に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路等に代表される半導体素子の微
細加工技術は、近年益々その加工精度が向上している。
ダイナミックランダムアクセスメモリー(DRAM)を
例にとれば、現在では、デザインルールとしてサブミク
ロンの加工技術が大量生産レベルの技術として確立され
ている。
【0003】こういった微細パターンにおいては、半導
体基板上に存在する汚染が加工精度、ひいては歩留りに
重大な悪影響を及ぼすため、拡散前処理や、エッチング
等の各工程では塩酸、アンモニア水、過酸化水素水、フ
ッ化水素酸等の洗浄剤を用いて、こうした汚染を除去し
て使用するのが通例である。集積回路の集積度が向上す
るに伴い、パターンの微細化、凹凸の複雑化も相まっ
て、洗浄工程に要求される汚染、特に半導体基板上の微
粒子については、管理される大きさ、個数ともより厳し
い要求がなされてきている。
【0004】塩酸、フッ化水素酸に代表される酸性洗浄
液は、金属成分の除去に高い効果を示すが、液中に存在
する微粒子の半導体基板表面への付着がある為、許容さ
れる最小粒径を越える粒径の微粒子が存在することとな
り、かかる微粒子の個数を低く抑えることが必要とな
る。このため、酸性洗浄液による洗浄の前に、予め微粒
子除去効果の高いアンモニア水に代表されるアルカリ性
洗浄液にて基板上の微粒子を除去し、また、酸性洗浄液
自体も微粒子数の極力少ない薬液を用いて調合し、か
つ、連続的に循環ろ過を行なっている。
【0005】しかし、これら洗浄液の管理においては、
実際の液中微粒子数の大小に関わらず一定の積算処理時
間により液交換を実施しており、さらに、液交換後は一
定時間の循環ろ過後に基板の洗浄処理を開始するため、
洗浄工程の管理運転もまた経験的であり、微粒子数の制
御管理の精度には問題があった。図3は従来からの洗浄
法を用いた半導体基板洗浄装置の概要を示す概略図であ
る。1は基板であり、洗浄装置制御装置2によって制御
される基板保持移送装置3によって洗浄装置内で移動す
る。4は洗浄槽内槽、5は洗浄槽外槽であり、洗浄液は
薬液供給装置6から供給され、洗浄槽にて図中上部左方
からの超純水と混合される。洗浄薬液、および超純水の
供給量も洗浄装置制御装置2によって制御される電磁弁
7で制御される。洗浄槽中の洗浄液は洗浄装置制御装置
2によって制御されるポンプ8で抜き出され、フィルタ
ー9で連続的にろ過され洗浄槽に戻される。また、洗浄
槽中の洗浄液は洗浄装置制御装置2によって制御される
加温装置10にて所定の温度に保たれる。11は洗浄液
の交換の際に汚れた洗浄液を排出するための弁である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した背景に鑑み、実際の液中微粒子の特定の粒径分布お
よびその個数の大小を連続的に監視し、これにより洗浄
工程の制御、および洗浄装置の運転管理を行なうことに
より高再現性かつ経済的な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。
【0007】
【発明を解決するための手段】本発明者らは、かかる問
題点を解決すべく鋭意検討した結果、洗浄槽とレーザー
散乱式微粒子計との間に測定しようとする洗浄液の採取
を行なう配管、冷却器、および測定後の洗浄液の還流を
行う配管を新たに設置し、実際の液中微粒子の粒径分
布、およびその個数の大小を連続的に監視し、これによ
り洗浄工程の制御、および洗浄装置の運転管理を行なう
ことにより上記目的を達成できることを見出し、本発明
に到達した。
【0008】すなわち、本発明の要旨は、半導体基板を
洗浄するに際し、洗浄槽から抜き出した洗浄液中の微粒
子数をレーザー散乱式微粒子計で連続的に測定し、洗浄
液中の微粒子数が所定値を越えると洗浄を中止し、微粒
子数が所定値以下になるまで洗浄槽の循環ろ過を行な
い、その後、洗浄を再開することを特徴とする半導体基
板の洗浄方法、および、洗浄液を収容し半導体基板を洗
浄する洗浄槽、洗浄液中の微粒子数を測定するレーザー
散乱式微粒子計、洗浄槽より洗浄液を抜き出し前記微粒
子計に送り洗浄槽に還流させる配管系、洗浄槽から洗浄
液を循環ろ過するフィルターから成ることを特徴とす
る、前記洗浄方法に用いられる半導体基板洗浄装置、に
存する。
【0009】図1は本発明の洗浄法を用いた半導体基板
洗浄装置の概要を示す概略図である。基板1は洗浄装置
制御装置2によって制御される基板保持移送装置3によ
って洗浄装置内で移送され、また上下に昇降し、洗浄液
に浸漬して洗浄された後洗浄液から引き上げられて洗浄
を終了する。図1中、4は洗浄槽内槽、5は洗浄槽外槽
であり、洗浄液は薬液供給装置6から供給され、洗浄槽
にて超純水と混合される。洗浄薬液、および超純水の供
給量も洗浄装置制御装置2によって制御される電磁弁7
で制御される。洗浄槽中の洗浄液は洗浄装置制御装置2
によって制御されるポンプ8で抜き出され、フィルター
9で連続的にろ過され洗浄槽に戻される。よって、洗浄
液は通常、常に連続的に循環ろ過されている。
【0010】また、洗浄槽中の洗浄液は洗浄装置制御装
置2によって制御される加温装置10にて所定の温度に
保たれる。11は洗浄液の交換の際に汚れた洗浄液を排
出するための弁であり、洗浄装置制御装置2によって制
御される。微粒子数を測定する洗浄液は採取管12で採
取され、レーザー散乱式微粒子計14に供給されるが、
レーザー散乱式微粒子計は、通常その測定可能な試料の
温度に、例えば45℃程度まで等の制約がある場合があ
るので、冷却器13で所定の温度まで冷却される。冷却
器としては、例えば、発塵および薬液による腐食が無く
かつ熱伝導率の大きい高純度合成サファイア等の高純度
セラミックからなり、また熱交換部分が平板状のサンド
イッチ状であるものが好ましく用いられる。
【0011】レーザー散乱式微粒子計14は、冷却器1
3で所定の温度まで冷却された洗浄液中の微粒子を連続
的に測定する。15は微粒子計14によって制御される
吸引、および吐出ポンプである。測定後の洗浄液は還流
管16で洗浄槽に還流する。洗浄装置制御装置2はレー
ザー散乱式微粒子計14の計測値をもって洗浄工程を制
御管理する。
【0012】洗浄工程の制御は、レーザー散乱式微粒子
計14による微粒子数、好ましくはレーザー散乱式微粒
子計14による0.1μm以上の粒径の微粒子数が所定
値を越えると、洗浄装置制御装置2からの指令により基
板保持移送装置3の動作が停止し、次なる基板の洗浄を
行なうことが中止される。一方、洗浄液の循環ろ過は、
フィルター9およびポンプ8で続行する。
【0013】本発明において許容される洗浄液中の微粒
子個数は、レーザー散乱式微粒子計で測定した値を基準
として、0.1μm以上の微粒子が通常1500個/c
3以下、詳しくはアンモニア水−過酸化水素水混合水
溶液では0.1μm以上の微粒子について1500個/
cm3以下、望ましくは500個/cm3以下、塩酸−過
酸化水素水混合水溶液若しくは希フッ化水素酸では0.
1μm以上の微粒子について200個/cm3以下、好
ましくは50個/cm3以下である。この値を超える
と、洗浄を中止し洗浄槽の循環ろ過を行なう。
【0014】本発明において0.1μm以上の粒径の微
粒子の数のみを測定すれば十分であるとしているのは、
半導体基板上において通常管理の対象となる微粒子の粒
径が16M DRAMで0.16μm以上、64M D
RAMで0.12μm以上だからである。微粒子数は連
続して微粒子計14により測定され、微粒子数が前記所
定値以下、好ましくは前記所定値より十分低い値、例え
ば50個/cm3以下程度になると、該基板保持移送装
置が動作し、次なる基板を洗浄液に浸漬し洗浄が再開さ
れる。
【0015】洗浄液の採取および測定後の洗浄液の還流
を行う配管の材料の例としては、配管材からの微粒子の
発生、および金属イオンの溶出が極めて少ないテトラフ
ルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル
共重合体等のフッ素樹脂が挙げられる。これらの材料を
用いて配管し、実際に酸性およびアルカリ性洗浄液を連
続的に採取、微粒子測定、帰還を行なったところ、配管
および微粒子計接液部に由来する微粒子の発生、並びに
金属イオンの溶出による洗浄液の劣化がないことを確認
した。
【0016】本発明の洗浄液は、半導体製造工程での使
用を目的とするものであるから、使用される水、酸、ア
ルカリ、過酸化水素水としては高純度のものが使用され
る。
【0017】
【実施例】次に、実施例を用いて本発明の具体的態様を
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実
施例に限定されるものではない。 <実施例1>洗浄液として超純水にフッ化水素酸を5容
量%添加したものを用い、被洗浄半導体基板として8イ
ンチウェハを用い、本発明の洗浄装置にて常温で洗浄を
行なった。粒径0.1μm以上の微粒子個数の設定値を
200個/cm3とし、ウェハ洗浄を開始した。
【0018】洗浄開始3分後には微粒子数は設定値を越
えたので、ここで基板保持移送装置の動作を中止して次
なるウェハの洗浄に入るのを一旦停止して循環ろ過のみ
を続行した。洗浄開始6分後には微粒子数が200個/
cm3となり、洗浄開始8分後に次なるウェハの洗浄を
再開した。このウェハ洗浄に伴う洗浄液中の微粒子数の
推移を図2に示す。横軸は経過時間(任意基準)、縦軸
は微粒子個数である。
【0019】<実施例2、比較例1>洗浄液として塩
酸、過酸化水素水、および超純水を体積比で1:0.
1:5の組成で混合した洗浄液を用いた他は、実施例1
と同様にして8インチウェハを洗浄し、超純水で10分
間リンスした後、乾燥させ、表面の微粒子数をレーザー
散乱式微粒子計で測定した(サンプルNo.1〜6)。
また、参考として従来法の洗浄装置にて同様に洗浄した
(比較例1)。すなわち、微粒子数の多少に関係なく1
日2回液交換をする他は、実施例2と同様にして洗浄を
行い、任意の時間にサンプリングして実施例2と同様の
方法で微粒子数を測定した(サンプルNo.7〜1
3)。表−1に実験結果、および、いくつかのウエハに
ついて洗浄前の表面の微粒子数を測定した結果(サンプ
ルNo.14〜17)を示す。
【0020】従来法、本発明とも微粒子は除去されてい
るが、洗浄液中の微粒子数を管理制御しない従来法で
は、表面微粒子数のばらつきが大きい。しかし、本発明
では表面微粒子数のばらつきが小さい。即ち、本発明の
方法により精度の高い洗浄が可能となったことがわか
る。
【0021】
【表1】
【0022】<実施例3、比較例2>表−2に示す洗浄
液を用いてRCA洗浄を行なった他は実施例2と同様の
方法で、8インチウェハの洗浄を行なった(本発明の方
法:実施例3)。また、従来の洗浄装置を用いた場合と
比較するため、表−2に示す洗浄液を用いてRCA洗浄
を行った他は比較例1と同様の方法で洗浄を行った(従
来の方法:比較例2)。表−3に本発明の洗浄装置の洗
浄液の使用量、および従来の洗浄装置の洗浄液の使用量
を示した。
【0023】全ての洗浄液について、本発明では従来法
に比べ使用量が3分の2〜2分の1に低減している。即
ち、本発明により薬品の使用量が低減し経済性の高い洗
浄が可能となったことがわかる。
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】本発明の洗浄法および洗浄装置は、洗浄
液中の微粒子の粒径分布、およびその個数を管理制御す
ることにより、洗浄後の基板表面の微粒子個数を常に一
定の範囲内に再現性良く保つことができる。また、本発
明の洗浄装置は、洗浄液の交換の判断を実際の液中微粒
子個数をもって行なうため、薬品の使用量の最適化が達
成され、コストの削減も図ることができるため、高集積
回路の工業生産上利するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の洗浄法を用いた半導体基板洗浄装置の
概要を示す図である。
【図2】本発明の実施例1におけるウエハ洗浄に洗浄に
伴う洗浄液中微粒子数の推移を示す図である。
【図3】従来からの洗浄法を用いた半導体基板洗浄装置
の概要を示す図である。
【符号の説明】
1 基板 2 洗浄装置制御装置 3 基板保持移送装置 4 洗浄槽内槽 5 洗浄槽外槽 6 薬液供給装置 7 電磁弁 8 ポンプ 9 フィルター 10 加温装置 11 排出弁 12 採取管 13 冷却器 14 レーザー散乱式微粒子計 15 吸引・排出ポンプ 16 還流管 17 超純水の供給路 A ウエハ洗浄時 B 洗浄動作中止(循環ろ過のみ) C 制御設定値 a 微粒子径0.1〜0.2μmの微粒子個数 b 微粒子個数の総計

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板を洗浄するに際し、洗浄槽から
    抜き出した洗浄液中の微粒子数をレーザー散乱式微粒子
    計で連続的に測定し、洗浄液中の微粒子数が所定値を越
    えると洗浄を中止し、微粒子数が所定値以下になるまで
    洗浄槽の循環ろ過を行ない、その後洗浄を再開すること
    を特徴とする、半導体基板の洗浄方法。
  2. 【請求項2】洗浄液を収容し半導体基板を洗浄する洗浄
    槽、洗浄液中の微粒子数を測定するレーザー散乱式微粒
    子計、洗浄槽より洗浄液を抜き出し前記微粒子計に送り
    洗浄槽に還流させる配管系、および洗浄槽から洗浄液を
    循環ろ過するフィルターから成ることを特徴とする、請
    求項1記載の洗浄方法に用いられる半導体基板洗浄装
    置。
JP11653294A 1994-05-30 1994-05-30 半導体基板の洗浄方法および洗浄装置 Pending JPH07326599A (ja)

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