半導体装置の製造方法および洗浄装置
【課題】 基板に付着したパーティクルなどの異物汚染を効率的に除去することができ、半導体装置などの製品歩留りを向上させることができる基板のウェット洗浄方法を提供する。
【解決手段】 例えば洗浄薬液に超音波を与えてウエハを洗浄する場合、洗浄前のウエハ上に付着したパーティクル数の基板内分布と超音波洗浄槽内の音圧分布に基づいて、洗浄効率が最大となるような洗浄液中のウエハ配置方向を求め、求めたウエハ配置方向を洗浄すべきウエハに設定し、その配置方向を洗浄液中で維持しながら洗浄処理を行う。
【解決手段】 例えば洗浄薬液に超音波を与えてウエハを洗浄する場合、洗浄前のウエハ上に付着したパーティクル数の基板内分布と超音波洗浄槽内の音圧分布に基づいて、洗浄効率が最大となるような洗浄液中のウエハ配置方向を求め、求めたウエハ配置方向を洗浄すべきウエハに設定し、その配置方向を洗浄液中で維持しながら洗浄処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３３４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【発明の効果】
【００２６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る洗浄装置の要部構成を示す平面図。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】ウエハ上に付着したＳｉＮ微粒子数分布の例を示す図。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】ＳｉＮ微粒子の除去率の超音波音圧依存性を示す図。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】（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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】従来の洗浄方法の、ＮｉＰｔＳｉ層に対する問題点を示す図。
【図１８】従来の洗浄処理装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
〈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。
【００５１】
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）。
【００５２】
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）。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
Ｒｋ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Ｒｋの代表位置を例えばＲｋの２つの対角線の交点（Ｒｋ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（ｒｋ，θｋ）、薬液洗浄槽に固定したＸ’−Ｙ’座標系では極座標で（ｒ’ｋ，θ’ｋ）であり、図６から明らかなように（ｒｋ，θｋ＋ω）と等価である。Ｒｋの位置を代表する点はＲｋ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Ｒｋに対してＮｋとすると、Ｎｋ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。
【００５８】
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Ｒｋにおける音圧ＡｋをＡｋ（ｒｋ，θｋ＋ω）と表す。音圧Ａｋ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。
【００５９】
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。
【００６０】
【数１】
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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）。
【００６４】
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Ｐ０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。
【００６５】
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。
【００６６】
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）。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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）。
【００７０】
〈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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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／ｃｍ２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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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ＮＨ４ＯＨ（濃度２９ｗｔ％）５リットル＋Ｈ２Ｏ２（濃度３１ｗｔ％）５リットル＋Ｈ２Ｏ（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
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
（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、ＮＨ４ＯＨ（濃度２９ｗｔ％）：Ｈ２Ｏ２（濃度３１ｗｔ％）：Ｈ２Ｏ＝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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
【数２】
【００８８】
ここでＮｋ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（ｒｋ，θｋ＋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、ｒｋ、θｋ＋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。
【００８９】
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。
【００９０】
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、ＣＶＤＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮを用いても良い。
【００９１】
（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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
【数３】
【００９６】
ここでＮ１ｋ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）、Ｎ２ｋ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（ｒｋ，θｋ＋ω）はｋ番目の単位区画位置における音圧、Ｂ（ｒｋ，θｋ＋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、ｒｋ、θｋ＋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。
【００９７】
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。
【００９８】
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Ｎｋに代えてＮ１ｋ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Ｎｋに代えてＮ２ｋ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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
（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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
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。
【符号の説明】
【０１２２】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３３４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【発明の効果】
【００２６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る洗浄装置の要部構成を示す平面図。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】ウエハ上に付着したＳｉＮ微粒子数分布の例を示す図。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】ＳｉＮ微粒子の除去率の超音波音圧依存性を示す図。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】（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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】従来の洗浄方法の、ＮｉＰｔＳｉ層に対する問題点を示す図。
【図１８】従来の洗浄処理装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
〈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。
【００５１】
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）。
【００５２】
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）。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
Ｒｋ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Ｒｋの代表位置を例えばＲｋの２つの対角線の交点（Ｒｋ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（ｒｋ，θｋ）、薬液洗浄槽に固定したＸ’−Ｙ’座標系では極座標で（ｒ’ｋ，θ’ｋ）であり、図６から明らかなように（ｒｋ，θｋ＋ω）と等価である。Ｒｋの位置を代表する点はＲｋ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Ｒｋに対してＮｋとすると、Ｎｋ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。
【００５８】
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Ｒｋにおける音圧ＡｋをＡｋ（ｒｋ，θｋ＋ω）と表す。音圧Ａｋ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。
【００５９】
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。
【００６０】
【数１】
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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）。
【００６４】
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Ｐ０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。
【００６５】
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。
【００６６】
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）。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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）。
【００７０】
〈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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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／ｃｍ２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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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ＮＨ４ＯＨ（濃度２９ｗｔ％）５リットル＋Ｈ２Ｏ２（濃度３１ｗｔ％）５リットル＋Ｈ２Ｏ（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
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
（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、ＮＨ４ＯＨ（濃度２９ｗｔ％）：Ｈ２Ｏ２（濃度３１ｗｔ％）：Ｈ２Ｏ＝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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
【数２】
【００８８】
ここでＮｋ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（ｒｋ，θｋ＋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、ｒｋ、θｋ＋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。
【００８９】
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。
【００９０】
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、ＣＶＤＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮを用いても良い。
【００９１】
（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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
【数３】
【００９６】
ここでＮ１ｋ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）、Ｎ２ｋ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（ｒｋ，θｋ＋ω）はｋ番目の単位区画位置における音圧、Ｂ（ｒｋ，θｋ＋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、ｒｋ、θｋ＋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。
【００９７】
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。
【００９８】
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Ｎｋに代えてＮ１ｋ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Ｎｋに代えてＮ２ｋ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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
（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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
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。
【符号の説明】
【０１２２】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−８４６４７（Ｐ２０１２−８４６４７Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２８４８５（Ｐ２０１０−２２８４８５）
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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