JPH10163143A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄処理の終点を判定することにより、安定
したパーティクル除去性能を発揮できる半導体製造装置
を提供する。 【解決手段】 両面スクラバー洗浄機１は、ブラシ３、
ブラシアーム１１、液中パーティクルモニター４、スク
ラバーコントローラー７及び駆動制御系９から構成す
る。液中パーティクルモニター４はサンプリングノズル
１２によって供給された処理薬液中のパーティクル量を
リアルタイムで分析するための機能を有し、この分析結
果はモニターディスプレイ５に表示される。液中パーテ
ィクルモニター４は演算器１４を内蔵しており、この演
算器１４は上記パーティクル量の時系列データを用いて
洗浄処理の終点を算出するための手段である。スクラバ
ーコントローラー７は洗浄処理の終点のデータを用い
て、駆動制御系９をコントロールするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装置
に係わり、特に洗浄処理の終点時を判定することによ
り、安定したパーティクル除去性能を発揮できるスクラ
バー洗浄機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体製造装置（スクラバー洗浄
機）は、ウエハーの洗浄面を洗浄するためのブラシと、
このブラシを駆動制御する制御手段とから構成されてい
る。これは、回転するブラシに洗浄液をかけながら、ウ
エハーの洗浄面に押し当て移動させて、表面付着物をこ
すり洗浄する装置である。この装置は、レジスト塗布前
の除塵に使われるほか、ウエハーの裏面汚れをとること
などにも使われる。

【０００３】上記従来の半導体製造装置によるスクラバ
ー洗浄プロセスは、後のウエハーの処理工程を行うため
に必要な一定の基準以上のウエハーの表面状態を確保す
るためのものである。具体的には、まず、各洗浄工程に
おける被洗浄膜ごとの最適条件を検討するために、多数
のウエハーを用いた再現データをとり、このデータから
各洗浄工程における被洗浄膜ごとの最適な洗浄処理条件
及び時間を導き出す。次に、この最適条件を上記制御手
段に設定する。そして、この最適条件で各洗浄工程にお
いて上記スクラバー洗浄機によってウエハーの洗浄処理
が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
スクラバー洗浄機では、上述したように各工程において
被洗浄膜毎の最適条件を検討するために、特にウエハー
の洗浄処理時間を設定するためだけに、多数のウエハー
を用いる必要がある。つまり、再現データに裏付けられ
た最適なウエハーの洗浄処理時間を設定するには、再現
データをとるためだけに多数のウエハーが必要となり、
コスト（費用）と時間を費やすこととなる。尚、多数の
ウエハーが必要となる理由は、被洗浄膜種とブラシスク
ラバープロセスによりウエハーに付着したごみの取れる
量が異なるので、ブラシスクラバープロセスパラメータ
を種々変化させたデータが必要となり、それに応じてデ
ータ取りのためのウエハーも多数必要となるためであ
る。

【０００５】また、上述した洗浄方法では、スクラバー
洗浄機のパーティクル除去性能の安定性について疑問が
つきまとう。なぜなら、複数のウエハーの洗浄面を洗浄
していくうちに洗浄機のブラシの状態も変化していくの
で、これに応じて徐々に最適な洗浄処理時間も変化して
いくからである。したがって、上述の疑問を解消し、次
のウエハー処理工程に対してある基準以上のウエハーの
表面状態を保証するためには、スクラバー洗浄機による
洗浄処理の終点時を判定するのが必要となる。

【０００６】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、洗浄処理の終点を判定
することにより、安定したパーティクル除去性能を発揮
できる半導体製造装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体製
造装置は、上記課題を解決するため、被洗浄面を洗浄処
理用の液体により洗浄する洗浄手段と、洗浄処理中又は
洗浄処理後の上記液体に含まれるパーティクル量を分析
する分析手段と、上記分析手段により分析したパーティ
クル量のデータを用いた演算により洗浄処理の終点を判
定する演算手段と、上記演算手段により判定された終点
時に上記洗浄手段による洗浄を終了させるよう制御する
制御手段と、を具備することを特徴とする。

【０００８】上記半導体製造装置では、洗浄処理中又は
洗浄処理後の洗浄処理用の液体に含まれるパーティクル
量を分析手段により分析し、このデータを用いた演算に
より洗浄処理の終点を判定し、制御手段によってこの終
点時に洗浄手段による洗浄を終了させるよう制御でき
る。従って、安定したパーティクル除去性能を発揮する
ことができる。

【０００９】また、この発明に係る半導体製造装置は、
洗浄処理用の液体を流しながらウエハーの表面を洗浄す
るためのブラシと、上記ウエハーの表面に存する洗浄処
理中又は洗浄処理後の上記液体をサンプリングするため
のノズルと、上記ノズルによりサンプリングした上記液
体に含まれるパーティクル量をモニターするためのパー
ティクルモニターと、上記パーティクル量のデータを用
いた演算により洗浄処理の終点を判定する演算器と、上
記演算器により判定された終点時に上記ブラシによる洗
浄を終了させるよう制御するコントローラーと、を具備
することを特徴とする。

【００１０】上記パーティクルモニターには上記パーテ
ィクル量を定量的且つ時系列的に表示するためのモニタ
ーディスプレイをさらに含むことが好ましい。これによ
り、上記液体中のパーティクル数の増減を視覚的に把握
し、ウエハー表面からごみがとれにくくなってきている
かどうかが判断できる。また、上記パーティクルモニタ
ーは、上記液体中に含まれる単位体積当たりの０．０６
５μｍ以上のサイズのパーティクル数をモニターするも
のであることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を説明する。図１は、この発明の第１の実施
の形態による半導体製造装置（両面スクラバー洗浄機）
を示す構成図である。

【００１２】この両面スクラバー洗浄機１は、ブラシ
３、ブラシアーム１１、液中パーティクルモニター４、
スクラバーコントローラー７及び駆動制御系９から構成
されている。

【００１３】両面スクラバー洗浄機１はウエハー２を載
置する図示せぬ載置台を有しており、この載置台はウエ
ハー２表面の中心を通る軸を回転軸として回転する構成
としている。上記載置台の上方にはブラシアーム１１が
設けられている。このブラシアーム１１には洗浄用のブ
ラシ３が設けられており、このブラシ３はブラシアーム
１１によってウエハー２の表面（洗浄面）上を自在に移
動できるような構成としている。ブラシ３の外周には洗
浄処理用の薬液（水又は酸性又はアルカリ性の薬液）を
ウエハー２の洗浄面に滴下するための図示せぬ滴下用ノ
ズルが設けられている。

【００１４】上記ブラシ３の中心部からブラシアーム１
１内にはウエハー２表面の処理薬液１０を吸い込むため
のサンプリング用ノズル１２が設けられており、このサ
ンプリング用ノズル１２の一端はブラシ３の先端部に設
けられている。このノズル１２は液中パーティクルモニ
ター４につながっている。この液中パーティクルモニタ
ー４はサンプリングノズル１２によって供給された処理
薬液中のサイズ０．０６５μｍ以上のパーティクルをリ
アルタイムで分析するための機能を有するものであり、
この分析結果はモニターディスプレイ５に定量的且つ時
系列的に表示される。この液中パーティクルモニター４
は演算器１４を内蔵しており、この演算器１４は液中パ
ーティクルモニター４によって得られた処理薬液１０中
に含まれるパーティクル量の時系列データを用いて洗浄
処理の終点を算出するための手段（終点判定手段）であ
る。

【００１５】上記演算器１４は第１のインターフェイス
６を介してスクラバーコントローラー７につながってお
り、このスクラバーコントローラー７は第２のインター
フェース８を介して駆動制御系９につながっている。ス
クラバーコントローラー７は、演算器１４から第１のイ
ンターフェイス６を介して送られてくる洗浄処理の終点
のデータを用いて、第２のインターフェース８を介して
駆動制御系９をコントロールするものである。この駆動
制御系９は上記載置台の回転やブラシアーム１１の動き
を制御するものである。

【００１６】以下、上述した両面スクラバー洗浄機を用
いてウエハーを洗浄する方法について図１を参照しなが
ら説明する。

【００１７】先ず、上記載置台の上にウエハー２を載置
し、この載置台をウエハー２の中心を通る軸を回転軸と
して回転させる。次に、ブラシ３を回転させ、図示せぬ
滴下用ノズルから洗浄処理の薬液をウエハー２の表面に
滴下する。

【００１８】この後、ブラシアーム１１によってブラシ
３をウエハー２の表面に所定の接触圧力で押し当て移動
させて、塵などの表面付着物をこすり洗浄する。この
際、ウエハー２表面に残存する処理中又は処理後の処理
薬液１０をサンプリング用ノズル１２から吸い込むこと
により、液中パーティクルモニター４に処理薬液１０を
導入する。尚、ブラシアーム１１はウエハー２の外側の
ある軸を中心としてブラシ３が円弧状に動くようにして
ある。

【００１９】次に、この液中パーティクルモニター４に
おいて処理薬液１０の中に含まれる単位体積当たりの
０．０６５μｍ以上のサイズのパーティクル量（例えば
１cc当たりの０．０６５μｍ以上のサイズのパーティク
ルの数）を測定する。この場合のパーティクル量は一定
時間当たり、例えば１０秒ごとの平均値をとる。この測
定のデータをリアルタイムでモニターディスプレイ５に
時間とパーティクル量の関係として表示しながら、この
データの絶対量、一次微分値、二次微分値を用いて演算
器１４によって終点判定値を感度及び運用法に応じて算
出する。この感度及び運用法に応じてというのは、被洗
浄膜種に応じてということであり、つまり膜種によって
ウエハー表面に付着しているごみの量やスクラバー洗浄
機によってとれるごみの量が異なるので、それに応じて
終点判定値を算出することである。

【００２０】この後、上記終点判定値を越えた時点でウ
エハー２の洗浄を終了するように、スクラバーコントロ
ーラー７によって駆動制御系９がコントロールされる。
つまり、上記終点判定値を越えた時点でスクラバーコン
トローラー７が駆動制御系９に洗浄を終了させる命令を
与えることにより、ウエハー２表面との接触を解除する
べくブラシ３を上方に移動させ、ブラシの回転及び載置
台の回転を停止し、滴下用ノズルからの洗浄処理の薬液
の滴下を止め、サンプリング用ノズル１２から処理薬液
１０を吸い込むのを停止する。

【００２１】尚、ウエハー２の裏面を洗浄するには、ウ
エハー２の表面を洗浄した後にウエハー２の裏面がブラ
シ３に対向するように載置台に載置することにより行
う。

【００２２】上記第１の実施の形態によれば、スクラバ
ー洗浄機１におけるサンプリング用ノズル１２によって
ウエハー２表面を処理中又は処理後の処理薬液１０を吸
い込み、液中パーティクルモニター４の分析機能によっ
て処理薬液１０中に含まれるパーティクル数を測定し、
液中パーティクルモニター４によりIn-Situ モニターす
る。これにより、プロセス中のパーティクル数の増減を
定量的且つ時系列的に測定することができ、被洗浄膜毎
に最適な条件で洗浄することが可能となる。そして、演
算器１４によってこの測定データを用いた演算を行い、
適当なしきい値を設定することで洗浄処理の終点を判定
することができる。したがって、この両面スクラバー洗
浄機１は、従来のスクラバー洗浄機に比べて安定したパ
ーティクル除去性能を発揮することができ、再現性の良
好なスクラバープロセスの実現が可能となる。その結
果、次のウエハー処理工程に対してある基準以上のウエ
ハーの表面状態を従来の洗浄機より完全に保証すること
ができる。

【００２３】また、前述したように従来の洗浄機では、
ウエハーの最適な洗浄処理時間を設定するデータ取りの
ためだけに多数のウエハーが必要であったが、上記両面
スクラバー洗浄機では、処理薬液中１０のパーティクル
数をモニターできるため、データ取りのためのウエハー
の数を少なくすることができる。この結果、コストと時
間の大幅な削減が可能となる。

【００２４】また、液中パーティクルモニター４によっ
て、プロセス中の処理薬液１０内のパーティクル数の増
減を定量的且つ時系列的に測定することができるので、
ブラシ３の交換時期を正確に把握することができる。つ
まり、ブラシの交換時期が迫ってくると、ウエハー表面
からごみがとれにくくなるので、モニターディスプレイ
５により表示されるごみのとれる量が少なくなり、同一
条件で終点時間が遅れてくる。このようにパーティクル
モニター４によりごみが取れにくくなったことを見るこ
とができるので、ブラシの交換時期の判断が容易とな
る。

【００２５】尚、上記第１の実施の形態では、ウエハー
２表面の洗浄に用いられた処理中又は処理後の薬液に含
まれるパーティクル数をIn-Situ モニターしているが、
処理中又は処理後の薬液に含まれるパーティクル数とサ
イズをIn-Situ モニターすることも可能である。

【００２６】また、ブラシ３に洗浄液をかけながらウエ
ハー２表面を洗浄するスクラバー洗浄機１を用いている
が、メガソニック機構又はジェット洗浄機構を備えた洗
浄機を用いることも可能である。

【００２７】図２は、この発明の第２の実施の形態によ
る半導体製造装置（両面スクラバー洗浄機）におけるブ
ラシアームを示す構成図であり、図１と同一部分には同
一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。

【００２８】ブラシアーム１１には、洗浄用のブラシ３
とは異なる位置からウエハー２表面の処理中又は処理後
の薬液１０を吸い込むためのサンプリング用ノズル１２
が設けられている。このノズル１２の一端がブラシ３と
離れた位置に形成されている。ノズル１２は液中パーテ
ィクルモニターに接続されている。

【００２９】上記第２の実施の形態においても第１の実
施の形態と同様の効果を得ることができる。

【００３０】尚、上記第２の実施の形態では、ブラシア
ーム１１にサンプリング用ノズル１２を一セット設けて
いるが、ブラシアーム１１に複数のサンプリング用ノズ
ル１２を設けることも可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
洗浄処理中又は洗浄処理後の上記液体に含まれるパーテ
ィクル量を分析する分析手段と、この分析手段により分
析したパーティクル量のデータを用いた演算により洗浄
処理の終点を判定する演算手段を有している。したがっ
て、洗浄処理の終点を判定することにより、安定したパ
ーティクル除去性能を発揮できる半導体製造装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態による半導体製造
装置（両面スクラバー洗浄機）を示す構成図である。

【図２】この発明の第２の実施の形態による半導体製造
装置（両面スクラバー洗浄機）におけるブラシアームを
示す構成図である。

【符号の説明】 １…両面スクラバー洗浄機、２…ウエハー、３…ブラ
シ、４…液中パーティクルモニター、６…第１のインタ
ーフェイス、７…スクラバーコントローラー、８…第２
のインターフェース、９…駆動制御系、１０…処理薬
液、１１…ブラシアーム、１２…サンプリング用ノズ
ル、１４…演算器。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被洗浄面を洗浄処理用の液体により洗浄
   する洗浄手段と、 洗浄処理中又は洗浄処理後の上記液体に含まれるパーテ
   ィクル量を分析する分析手段と、 上記分析手段により分析したパーティクル量のデータを
   用いた演算により洗浄処理の終点を判定する演算手段
   と、 上記演算手段により判定された終点時に上記洗浄手段に
   よる洗浄を終了させるよう制御する制御手段と、 を具備することを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 洗浄処理用の液体を流しながらウエハー
   の表面を洗浄するためのブラシと、 上記ウエハーの表面に存する洗浄処理中又は洗浄処理後
   の上記液体をサンプリングするためのノズルと、 上記ノズルによりサンプリングした上記液体に含まれる
   パーティクル量をモニターするためのパーティクルモニ
   ターと、 上記パーティクル量のデータを用いた演算により洗浄処
   理の終点時を判定する演算器と、 上記演算器により判定された終点時に上記ブラシによる
   洗浄を終了させるよう制御するコントローラーと、 を具備することを特徴とする半導体製造装置。
3. 【請求項３】 上記パーティクルモニターには上記パー
   ティクル量を定量的且つ時系列的に表示するためのモニ
   ターディスプレイをさらに含むことを特徴とする請求項
   ２記載の半導体製造装置。
4. 【請求項４】 上記ブラシを上記ウエハー表面上におい
   て自在に移動させることが可能な駆動制御手段をさらに
   含むことを特徴とする請求項２記載の半導体製造装置。
5. 【請求項５】 上記パーティクルモニターは、上記液体
   中に含まれる単位体積当たりの０．０６５μｍ以上のサ
   イズのパーティクル数をモニターするものであることを
   特徴とする請求項２記載の半導体製造装置。
6. 【請求項６】 上記ノズルの一端が上記ブラシの先端部
   に設けられていることを特徴とする請求項２記載の半導
   体製造装置。
7. 【請求項７】 上記ノズルの一端が上記ブラシと離れた
   位置に形成されていることを特徴とする請求項２記載の
   半導体製造装置。