JPH1167704A - 半導体ウェハの洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダスト付着量に応じて、適宜の洗浄が行われ
ることにより、処理時間が実質的に短縮されるようにし
た、半導体ウェハの洗浄装置を提供すること。 【解決手段】 半導体ウェハ１１を支持する支持面を有
する支持手段１２と、前記支持手段を垂直な回転軸の周
りに回転駆動する回転駆動手段１３と、前記半導体ウェ
ハの表面に洗浄用の純水または薬液を噴射する噴射手段
１４と、前記半導体ウェハの表面に光線を照射する照射
手段と、この照射手段からの光線が半導体ウェハの表面
で反射された散乱光を検出する検出手段１６とを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハの表
面を洗浄するための洗浄装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置を製造する際には、半
導体ウェハの前洗浄の後、ＣＶＤ装置，ウェハスクラバ
ーそして欠陥検査装置というプロセスにより行われてい
る。

【０００３】ここで、上記ウェハスクラバーは、半導体
ウェハ表面のダストを除去する装置であり、例えば半導
体ウェハの表面に対して洗浄用の純水または薬液を噴射
するように、構成されているものである。また、欠陥検
査装置は、半導体ウェハ表面上の欠陥を検出するように
構成されているものである。

【０００４】これにより、ウェハスクラバーにて、半導
体ウェハは、その表面に洗浄用の純水または薬液が噴射
されることにより、表面に付着したダストが除去され、
その後欠陥検査装置にて、半導体ウェハ表面に残存する
ダストによる欠陥が検出されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなウェハスクラバー及び欠陥検査装置から成る洗浄工
程は、例えば２５枚の半導体ウェハを処理する場合、ウ
ェハスクラバーと欠陥検査装置における処理時間は、通
常２乃至３時間になっている。従って、このような洗浄
及び検査工程を半導体製造に必要とされる全ての成膜等
の工程に導入すると、大幅な製品のリードタイムの増加
を招いてしまうという問題がある。

【０００６】上述した製品のリードタイムを短縮するた
め、ウェハスクラバーの純水等の噴射圧力を高める等し
て、ダスト除去能力を高くすると、半導体ウェハ表面へ
のダメージ（例えばパターンの剥がれや膜のクラック
等）が増大してしまうことから、ダスト除去能力を高め
るにも限度があった。このため、半導体ウェハに害を与
えずに、ダスト除去率を高めるためには、ウェハスクラ
バーの能力は変えずに、処理時間を長くすればよいが、
そうすると、製品のリードタイムがより一層長くなって
しまい、生産効率が低下してしまうという問題があっ
た。

【０００７】また、半導体ウェハの表面へのダスト付着
量は、半導体ウェハ毎に大きなバラツキがあり、一定の
ダスト付着量が除去できるように、ダスト除去条件（ダ
スト除去能力，処理時間）が設定されている。従って、
半導体ウェハの表面に殆どダストが付着していない場合
であっても、同じダスト除去条件が適用されてしまうこ
とから、時間のロスが大きくなってしまうという問題が
あった。

【０００８】さらに、突発的に多量のダストが付着して
いる場合には、一度の処理では不十分で、再度ウェハス
クラバーによるダスト除去が必要になり、製品のリード
タイムが大幅に増大してしまうという問題があった。

【０００９】本発明は、以上の点に鑑み、ダスト付着量
に応じて、適宜の洗浄が行われることにより、処理時間
が実質的に短縮されるようにした、半導体ウェハの洗浄
装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、半導体ウェハを支持する支持面を有する支持手段
と、前記支持手段を垂直な回転軸の周りに回転駆動する
回転駆動手段と、前記半導体ウェハの表面に洗浄用の純
水または薬液を噴射する噴射手段と、前記半導体ウェハ
の表面に光線を照射する照射手段と、この照射手段から
の光線が半導体ウェハの表面で反射された散乱光を検出
する検出手段とを備えている、半導体ウェハの洗浄装置
により、達成される。

【００１１】上記構成によれば、回転駆動手段によって
支持手段を回転駆動させ、その支持面上に支持された半
導体ウェハを回転駆動させる。この状態から、噴射手段
によって、回転駆動される半導体ウェハの表面に対し
て、洗浄用の純水または薬液を噴射することにより、半
導体ウェハの表面に付着したダストが除去されることに
なる。また、照射手段から半導体ウェハの表面に照射さ
れた光線は、半導体ウェハ表面に当たって、半導体ウェ
ハの表面に付着したダストによって乱反射される。そし
て、このダストによる散乱光が、検出手段によって検出
されることにより、当該半導体ウェハの表面に付着した
ダスト量が測定されることになる。

【００１２】従って、噴射手段からの純水または薬液に
よる半導体ウェハの洗浄が、半導体ウェハの表面に付着
したダスト量をモニタしながら、行なわれることにな
る。これにより、半導体ウェハの表面に付着したダスト
量に応じた最適な洗浄が、最短の処理時間にて行われる
ことになる。さらに、噴射手段による半導体ウェハの洗
浄と照射手段及び検出手段によるダスト量の測定が同時
に行われるので、処理時間がより一層短縮されることに
なる。

【００１３】上記制御手段が、上記検出手段からの検出
信号に応じて、上記噴射手段を制御する場合には、ダス
ト量に応じた最適な噴射条件が設定される。従って、ダ
スト量が少ない場合には、処理時間が大幅に短縮される
と共に、洗浄用の純水または薬液の消費が回避されるこ
とになる。また、多量のダストが付着している場合に
は、噴射手段による処理が継続されることにより、ダス
トが完全に除去される。これにより、ダスト残存による
製品の歩留まりや再洗浄によるリードタイムの増大が防
止されることになる。

【００１４】上記回転駆動手段が、上記制御手段によっ
て制御される場合には、ダスト量に応じた最適な半導体
ウェハの回転駆動が設定され、実質的に噴射手段による
洗浄用の純水または薬液の噴射量が最適に調整される。

【００１５】上記支持手段が、噴射手段及び照射手段の
動作時に、水平方向に移動される場合には、噴射手段に
よる洗浄位置及び照射手段によるダスト検出位置が実質
的に移動され、半導体ウェハの表面全体に亘って、ダス
ト除去及びダスト量検出が行われることになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図３を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。

【００１７】図１は、本発明を適用した半導体ウェハの
洗浄装置の一実施形態の構成を示している。図１におい
て、洗浄装置１０は、半導体製造装置に組み込まれる装
置であって、半導体ウェハ１１を支持するための支持手
段としてのウェハステージ１２と、ウェハステージ１２
を垂直な回転軸１２ａの周りに回転駆動する回転駆動手
段としてのモータ１３と、半導体ウェハ１１の上面に対
して洗浄用の純水または薬液を噴射する噴射手段として
の噴射装置１４と、半導体ウェハ１１の上面に対して光
線を照射する発光装置１５と、半導体ウェハ１１の上面
で乱反射された光線の散乱光を検出する検出手段として
の光検出装置１６と、上記噴射装置１４及びモータ１３
を制御する制御手段としての制御装置１７と、を備えて
いる。

【００１８】上記ウェハステージ１２は、その上面が半
導体ウェハ１１が載置される水平な支持面として形成さ
れており、モータ１３によって垂直な回転軸１２ａの周
りに回転駆動されるようになっている。ここで、モータ
１３は、例えば０乃至３００ｒｐｍで回転できるように
構成されており、後述する制御装置１７により回転数が
制御されるようになっている。

【００１９】上記噴射装置１４は、洗浄用の純水が貯蔵
される純水供給ユニット１４ａと、純水供給ユニット１
４ａからの純水を一定の圧力で送出する純水圧力制御ユ
ニット１４ｂと、純水をウェハステージ１２上に載置さ
れた半導体ウェハ１１の上面に向かって噴射する噴射ノ
ズル１４ｃとから構成されている。ここで、純水圧力制
御ユニット１４ｂは、例えば０乃至１ＭＰａの圧力範囲
で純水に加圧するようになっており、後述する制御装置
１７によって制御される。

【００２０】上記発光装置１５は、図示の場合、レーザ
光線を照射するレーザ光源であって、例えばＨｅ−Ｎｅ
レーザ（波長４８８ｎｍ）のレーザ光を照射するように
なっている。

【００２１】上記光検出装置１６は、発光装置１５から
半導体ウェハ１１の表面に照射され、半導体ウェハ１１
の表面でダストにより乱反射された散乱光が、集光ミラ
ー１６ａを介して、受光部に入射するように構成されて
いる。この場合、集光ミラー１６ａは、半導体ウェハ１
１の表面のダストによる散乱光のみが入射できるよう
に、配設されている。従って、光検出装置１６には、集
光ミラー１６ａを介して、半導体ウェハ１１の表面に付
着したダスト量に応じた散乱光が入射することになる。
さらに、上記光検出装置１６は、例えば、光電子倍増管
１６ｂ及びフォトマル１６ｃから構成されている。これ
により、光検出装置１６に入射した散乱光は、光電子倍
増管１６ｂによって増幅された後、フォトマル１６ｃに
よって電気信号に変換され、制御装置１７に検出信号と
して出力されるようになっている。

【００２２】上記制御装置１７は、例えばコンピュータ
が使用される。そして、このましくはこのコンピュータ
は図示しないメモリに接続されている。これにより、光
検出装置１６からの検出信号に基づいて、コンピュータ
はダスト量を演算し、この演算されたダスト量に関し
て、例えば上記メモリから、予め格納されているテーブ
ル参照値を読みだして、このテーブルデータを用いて、
噴射装置１４の噴射ノズル１４ｃから噴射される純水の
噴射条件が最適に成るように、噴射装置１４の純水圧力
制御ユニット１４ｂ及びモータ１３を制御する。これに
より、半導体ウェハ１１の表面に付着したダスト量に応
じて、制御装置１７は、噴射条件、即ち噴射ノズル１４
ｃから噴射される純水の圧力，ウェハステージ１２の回
転数，及び噴射時間を制御するようになっている。

【００２３】本実施形態による洗浄装置１０は、以上の
ように構成されており、半導体ウェハの洗浄を行なう場
合、図２のフローチャートに基づいて、以下のようにし
て行なわれる。即ち、先づ、ステップＳＴ１にて、半導
体ウェハ１１の表面のダスト量が測定される。これは、
発光装置１５からレーザ光線が半導体ウェハ１１の表面
に向かって照射され、半導体ウェハ１１の表面に付着し
たダストによる散乱光が、集光ミラー１６ａを介して、
光検出装置１６に入射することにより、光検出信号１６
から出力される検出信号に基づいて行なわれる。この場
合、光検出装置１６に入射する散乱光は、半導体ウェハ
１１の表面に付着したダスト量に対応して変化するの
で、光検出信号１６からの検出信号は、ダスト量を表わ
すことになる。かくして、ダスト量の測定が行われる。

【００２４】続いて、ステップＳＴ２にて、制御装置１
７は、光検出装置１６からの検出信号に基づいて、この
ときのダスト量に応じた最適なウェハスクラバー条件、
即ち洗浄用の純水の圧力，ウェハステージ１２の回転数
及び処理時間を決定する。次に、ステップＳＴ３にて、
噴射装置１４から純水を半導体ウェハ１１の表面に向か
って噴射することにより、ダスト除去シーケンスを開始
する。

【００２５】その後、ステップＳＴ４にて、再度ウェハ
表面のダスト量が測定され、ステップＳＴ５にて、制御
装置１７は、この再測定されたダスト量の前回のダスト
量との差に基づいて、単位時間当たりのダスト除去量を
算出する。そして、制御装置１７は、単位時間当たりの
ダスト除去量が正である場合には、所定時間毎に、上記
ステップＳＴ４及びＳＴ５を繰り返す。ここで、実際に
半導体ウェハ１１の表面に付着しているダスト量と、上
記単位時間当たりのダスト除去量は、それぞれ例えば図
３のグラフにて符号Ａ，Ｂで示すように、時間と共に減
少する。

【００２６】そして、制御装置１７は、単位時間当たり
のダスト除去量が０になったとき、ステップＳＴ６に
て、半導体ウェハ１１の表面の除去可能なダストが全て
除去されたと判断して、ダスト除去シーケンスを終了
し、その後、最後にステップＳＴ７にて、ウェハ乾燥シ
ーケンスによって、半導体ウェハ１１の表面を乾燥さ
せ、半導体ウェハの洗浄処理が完了する。

【００２７】この場合、半導体ウェハ１１の表面に付着
したダストの除去は、発光装置１５及び光検出装置１６
による半導体ウェハ１１の表面のダスト量測定によっ
て、ダスト除去状態をモニタしながら、行なわれる。従
って、実際に半導体ウェハ１１の表面に付着したダスト
量に応じて、最小処理時間にて、洗浄処理が行われると
共に、洗浄用の純水の無駄な消費が防止されることにな
る。他方、多量のダストが付着している場合には、ダス
トが完全に除去されるまで洗浄が行なわれることから、
ダストが残存した半導体ウェハが次工程に進んでしまう
ことがなく、作業が確実になり、製品の歩留まりが向上
することになる。

【００２８】また、ダスト除去とダスト量の測定が同時
に行なわれることから、従来のようにダスト除去後にダ
スト量の測定が行なわれるのに比較して、処理時間が大
幅に短縮されることになる。尚、ダスト量に応じて、制
御装置１７が、純水圧力制御ユニット１４ｂを制御する
ことから、噴射ノズル１４ｃからの純水の噴射圧力が適
宜に設定されることになり、半導体ウェハ１１の表面に
対する純水の噴射によるダメージが低減される。

【００２９】尚、上述した実施形態においては、噴射装
置１４は、純水を噴射するようになっているが、これに
限らず、洗浄用の薬液を噴射するようにしてもよいこと
は明らかである。また、上述した実施形態においては、
発光装置１５は、レーザ光線を照射するようになってい
るが、これに限らず、半導体ウェハ１１の表面のダスト
によって乱反射される光線であれば、他の種類の光線を
照射する光源が使用されることは明らかである。さら
に、上述した実施形態においては、光検出装置１６は、
光電子倍増管１６ｂ及びフォトマル１６ｃを使用して、
光検出を行なうようになっているが、これに限らず、入
射する散乱光を検出できるものであれば、他の構成の光
検出手段が使用されることは明らかである。また、上述
した実施形態においては、制御装置１７が光検出装置１
６からの検出信号に基づいて、噴射装置１４の純水圧力
制御ユニット１４ｂ及びモータ１３を制御するようにな
っているが、光検出装置１６からの検出信号により測定
されたダスト量に基づいて、操作者がこれらの純水圧力
制御ユニット１４ｂ及びモータ１３を手動にて制御する
ようにしてもよいことは明らかである。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、半
導体ウェハの洗浄が、半導体ウェハの表面に付着したダ
スト量をモニタしながら、行なわれるので、半導体ウェ
ハの表面に付着したダスト量に応じた最適な洗浄が、最
小の処理時間にて行われると共に、半導体ウェハの洗浄
とダスト量の測定が同時に行われるので、処理時間がよ
り一層短縮されることになる。これにより、本発明によ
れば、ダスト付着量に応じて、適宜の洗浄が行われるこ
とにより、処理時間が実質的に短縮されるようにした、
半導体ウェハの洗浄装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体ウェハの洗浄装置の一実施
形態の構成を示す概略側面図である。

【図２】図１の半導体ウェハの洗浄装置における動作を
示すフローチャートである。

【図３】図１の半導体ウェハの洗浄装置による半導体ウ
ェハの表面のダスト数及びダスト除去量と時間との関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１０・・・半導体ウェハの洗浄装置、１１・・・半導体
ウェハ、１２・・・ウェハステージ、１３・・・モー
タ、１４・・・噴射装置、１４ａ・・・純水供給ユニッ
ト、１４ｂ・・・純水圧力制御ユニット、１４ｃ・・・
噴射ノズル、１５・・・発光装置、１６・・・光検出装
置、１６ａ・・・集光ミラー、１６ｂ・・・光電子倍増
管、１６ｃ・・・フォトマル、１７・・・制御装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハを支持する支持面を有する
   支持手段と、 前記支持手段を垂直な回転軸の周りに回転駆動する回転
   駆動手段と、 前記半導体ウェハの表面に洗浄用の純水または薬液を噴
   射する噴射手段と、 前記半導体ウェハの表面に光線を照射する照射手段と、 この照射手段からの光線が半導体ウェハの表面で反射さ
   れた散乱光を検出する検出手段とを備えていることを特
   徴とする半導体ウェハの洗浄装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段が、前記検出手段からの検
   出信号に応じて、前記噴射手段を制御することを特徴と
   する請求項１に記載の半導体ウェハの洗浄装置。
3. 【請求項３】 前記回転駆動手段が、前記制御手段によ
   って制御されることを特徴とする請求項２に記載の半導
   体ウェハの洗浄装置。
4. 【請求項４】 前記支持手段が、噴射手段及び照射手段
   の動作時に、水平方向に移動されることを特徴とする請
   求項１に記載の半導体ウェハの洗浄装置。