JP2000290693A - 電子部品部材類の洗浄方法 - Google Patents

電子部品部材類の洗浄方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品部材類を、硫酸・過酸化水素水混合
溶液等の薬品で洗浄する工程の後、残留する陰イオンを
すすぐ(リンス)工程において、洗浄に要する洗浄液の
加温設備を設けることなく、超純水の使用量を低減する
ことができ、しかも低温でも確実な洗浄を行うことがで
きる電子部品部材類の洗浄方法を提供すること。 【解決手段】 電子部品部材類の洗浄面に残留する陰イ
オンをオゾン溶解水により洗浄する電子部品部材類の洗
浄方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板、ガラ
ス基板、電子部品又はこれらの製造装置部品等のような
電子部品部材類の洗浄方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】LSI等の電子部品部材類の製造工程等
においては、表面を極めて清浄にすることが求められる
ことがある。例えばLSIは、シリコンウエハ上に酸化
ケイ素の絶縁被膜を形成し、次いでこの被膜上に所定の
パターンにレジスト層を設け、レジスト層を設けていな
い部分の絶縁被膜をエッチング等によって除去して金属
シリコンを露出させ、この表面を洗浄した後、目的に応
じてp型あるいはn型の元素を導入し、アルミニウム等
の金属配線を埋め込む工程を繰り返して素子が製造され
るが、p型、n型の元素を導入する際や金属配線を埋め
込む際に、金属シリコン表面に微粒子等の異物や、金
属、有機物、自然酸化膜等が付着していると、金属シリ
コンと金属配線との接触不良や接触抵抗増大により、素
子の特性が不良となることがある。このためLSI製造
工程において、シリコンウエハ表面の洗浄工程は高性能
な素子を得る上で、非常に重要な工程であり、シリコン
ウエハ上の付着不純物は可能な限り取り除くことが必要
である。
【0003】従来、シリコンウエハの洗浄は、硫酸・過
酸化水素水混合溶液、塩酸・過酸化水素水混合溶液、フ
ッ酸溶液等による洗浄と、超純水による洗浄とを組み合
わせて行い、シリコンウエハ表面の原子レベルでの平坦
性を損なうことなく、シリコンウエハ表面に付着してい
る有機物、微粒子、金属、自然酸化膜等を除去してい
る。このうち、硫酸・過酸化水素水混合溶液は、シリコ
ンウエハ表面に付着している有機物や金属不純物を除去
するためのものであり、塩酸・過酸化水素水混合溶液
は、シリコンウエハ表面の金属不純物を除去するもので
あり、フッ酸溶液は、シリコンウエハ表面の自然酸化膜
を除去するためのものである。
【0004】そして、この硫酸・過酸化水素水混合溶液
等の薬品による付着物除去工程後に実施されるすすぎ処
理は、ウエハ表面に残留する薬品のすすぎを行うもので
あって、当該すすぎ用の水には、通常超純水製造装置に
よって製造される超純水が使用される。また、硫酸・過
酸化水素水混合溶液による洗浄後に行われる超純水洗浄
工程では、硫酸イオンの粘性が高いためにシリコンウエ
ハ上から当該イオンの除去が容易ではなく、また、当該
イオンの残存に伴う後工程での金属及び微粒子による汚
染を受けやすくなるなどの点から、該すすぎ用の水は、
通常80℃以上に加温された温超純水が使用されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな温超純水を使用することは熱エネルギーの負担を増
大する。例えば、洗浄機の前段に加温装置を設ける場
合、加温装置は加熱源や温度制御系などの付帯設備を備
えるためコスト高となる。また、設置スペースを予想外
に採るため、省スペース化が図れない。更に、加温装置
を設けることでより高度な安全管理基準が必要となる。
一方、超純水を加温せずに使用する場合、洗浄力が温超
純水と比べて低下するため大量の超純水が洗浄に必要と
なる。このため、超純水使用量増加によるコスト上昇に
つながるという問題がある。
【0006】したがって、本発明の目的は、電子部品部
材類を、硫酸・過酸化水素水混合溶液等の薬品で洗浄す
る工程の後、残留する陰イオンをすすぐ(リンス)工程
において、洗浄に要する洗浄液の加温設備を設けること
なく、超純水の使用量を低減することができ、しかも低
温でも確実な洗浄を行うことができる電子部品部材類の
洗浄方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者は鋭意検討を行った結果、電子部品部材類を、硫
酸・過酸化水素水混合溶液、塩酸・過酸化水素水混合溶
液又はフッ酸溶液で洗浄する工程の後、残留する洗浄液
をすすぐ(リンス)工程において、従来使用されていた
超純水や温超純水に代えて、オゾン溶解水を使用すれ
ば、洗浄液の加温設備を特に設けることなく、純水の使
用量を低減することができ、しかも低温でも確実な洗浄
を行うことができることを見出し、本発明を完成するに
至った。
【0008】すなわち、本発明は、電子部品部材類の洗
浄面に残留する陰イオンをオゾン溶解水により洗浄する
ことを特徴とする電子部品部材類の洗浄方法を提供する
ものである。また、本発明は、電子部品部材類を、硫酸
・過酸化水素水混合溶液、塩酸・過酸化水素水混合溶液
又はフッ酸溶液で洗浄する工程の後に、該洗浄面をオゾ
ン溶解水により洗浄する工程を設けることを特徴とする
電子部品部材類の洗浄方法を提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明において、洗浄の対象とな
る電子部品部材類(「被洗浄物」ともいう)としては、
電子部品製造分野等において使用される種々の部品、材
料等が挙げられ、例えばシリコン基板、III −V族半導
体ウエハ等の半導体基板、液晶用ガラス基板等の基板材
料、メモリ素子、CPU、センサー素子等の電子部品等
の完成品やその半製品、石英反応管、洗浄槽、基板キャ
リヤ等の電子部品製造装置用部品等が例示される。
【0010】本発明は、電子部品部材類を、例えば硫酸
・過酸化水素水混合溶液、塩酸・過酸化水素水混合溶液
又はフッ酸溶液で洗浄した後、洗浄面に残留する陰イオ
ンをオゾン溶解水により洗浄するものである。洗浄面に
残留する陰イオンとしては、硫酸イオン、硝酸イオン、
塩素イオン及びフッ素イオン等のハロゲンイオンなどが
挙げられる。このような電子部品部材類を洗浄する洗浄
工程の一例を次に示す。 (1)硫酸・過酸化水素水洗浄工程;硫酸:過酸化水素
水=4:1(体積比)の混合溶液により、130℃で1
0分間洗浄する。 (2)オゾン溶解水洗浄工程;オゾン溶解水で5〜10
分間洗浄する。 (3)フッ酸洗浄工程;0.5%のフッ酸により1分間
洗浄する。 (4)オゾン溶解水洗浄工程;オゾン溶解水で5〜10
分間洗浄する。 (5)アンモニア・過酸化水素水洗浄工程;アンモニ
ア:過酸化水素水:超純水=0.05:1:5(体積
比)の混合溶液により、80℃で10分間洗浄する。 (6)超純水洗浄工程;超純水で10分間洗浄する。 (7)フッ酸洗浄工程;0.5%のフッ酸により1分間
洗浄する。 (8)オゾン溶解水洗浄工程;オゾン溶解水で5〜10
分間洗浄する。 (9)塩酸・過酸化水素水洗浄工程;塩酸:過酸化水素
水:超純水=1:1:6(体積比)の混合溶液により8
0℃で10分間洗浄する。 (10)オゾン溶解水洗浄工程;オゾン溶解水で5〜1
0分間洗浄する。 (11)フッ酸洗浄工程;0.5%のフッ酸により1分
間洗浄する。 (12)オゾン溶解水洗浄工程;オゾン溶解水で5〜1
0分間洗浄する。 (13)スピン乾燥又はIPA蒸気乾燥
【0011】前記工程において、電子部品部材類を、硫
酸・過酸化水素水混合溶液、塩酸・過酸化水素水混合溶
液又はフッ酸溶液で洗浄する工程は、(1)、(3)、
(7)、(9)及び(11)の工程である。前記工程に
おける洗浄方法としては、特に制限されず、例えば洗浄
液中に被洗浄物を浸漬して洗浄するバッチ洗浄法、洗浄
液を循環させながら被洗浄液と接触させて洗浄する循環
洗浄法、洗浄槽の底部側から洗浄液を供給し、洗浄槽の
上部からオーバーフローさせながら洗浄するフロー洗浄
法、被洗浄物に洗浄液をシャワー状に吹き掛けて洗浄す
る方法、高速回転させた被洗浄物に洗浄液を吹き掛けて
洗浄する方法等が挙げられる。
【0012】前記硫酸・過酸化水素水混合溶液、塩酸・
過酸化水素水混合溶液又はフッ酸溶液により被洗浄物が
洗浄された後、該洗浄液が残存する洗浄面をオゾン溶解
水により洗浄する。該工程は、前記洗浄工程において
は、(2)、(4)、(8)、(10)及び(12)で
ある。この工程における洗浄方法を図1を参照して説明
する。図1は電子部品部材類をオゾン溶解水により洗浄
する方法を実施する洗浄装置の一例を示し、図中、1は
超純水製造装置、2はオゾンガス溶解槽、3は洗浄槽、
4はオゾン発生器を示す。この洗浄装置10には更に必
要に応じ、超純水製造装置1で製造された超純水中に溶
解しているガスを除去するための脱ガス装置5が設けら
れる。
【0013】超純水製造装置1には、例えば、図では省
略する原水を凝集沈殿装置、砂濾過装置、活性炭濾過装
置で処理する前処理装置と、この前処理水を逆浸透膜装
置、2床3塔イオン交換装置、混床式イオン交換装置、
精密フィルターで処理して一次純水を得る一次純水製造
装置と、一次純水に紫外線照射、混床式ポリッシャー、
限外濾過膜処理を施して、一次純水中に残留する微粒
子、コロイド物質、有機物、金属イオン、陰イオン等を
除去する二次純水製造装置とを備えている。
【0014】上記超純水製造装置1で製造される超純水
は、例えば次のような水質を有しているものが好まし
い。すなわち、電気抵抗率18.0M Ω・cm以上、全有
機炭素10μgC/L以下、粒径0.07μm 以上の微粒子
数10個/ml 以下、生菌数10個/L以下、シリカ1μgS
iO2/L 以下、ナトリウム0.01μgNa/L 以下、鉄0.
01μgFe/L 以下、銅0.01μgCu/L 以下、塩化物イ
オン0.01μgCl/L 以下、水素イオン濃度(pH)
7、過酸化水素濃度15μg/l 以下のものである。この
うち、過酸化水素濃度は、その値を15μg/l 以下とす
ることにより、超純水にオゾンを溶解させたオゾン水は
自己分解が抑制され、その寿命が著しく延びる点で好ま
しい。超純水中の過酸化水素濃度を15μg/l 以下とす
る方法としては、超純水が超純水製造過程において紫外
線照射処理を受けない方法、紫外線照射処理を受けて
も、その後吸着材により過酸化水素を吸着もしくは分解
処理する方法、パラジウム担持担体イオン交換樹脂ある
いは金属イオン型陽イオン交換樹脂により分解処理する
方法などが挙げられる。
【0015】上記超純水製造装置1で製造された超純水
は、オゾンガス溶解槽2においてオゾンガスが溶解され
るが、その前に超純水中に溶解しているガスを脱ガス装
置5により除去しておくことが好ましい。脱ガス装置5
においては、特に超純水中に溶存している酸素ガス、窒
素ガス、炭酸ガスを除去することが好ましく、これらの
1種又は2種以上を組み合わせた溶存ガス濃度が10p
pm未満、好ましくは2ppm以下となるように脱ガス
しておくことが好ましい。なお、溶存ガス濃度が10p
pm以上となると洗浄時に気泡が発生して被洗浄物に気
泡が付着し、気泡が付着した部分の洗浄効果が低下する
傾向となる。脱ガス装置5において、超純水中の溶存ガ
スの脱ガスを行う方法としては、ガス透過膜を介して真
空脱ガスする方法が好ましい。
【0016】脱ガス装置5で溶解している溶存ガスを脱
ガスした超純水は、オゾンガス溶解槽2においてオゾン
ガスが溶解される。オゾンガス溶解槽2で超純水にオゾ
ンガスが溶解して得られた洗浄液は、電子部品部材類の
表面に残留した、例えば硫酸・過酸化水素水混合溶液の
硫酸イオンの除去に好適な正の酸化還元電位を有する洗
浄液とすることができ、通常、溶存オゾン濃度が、25
℃、1気圧下で0.05〜20ppm 、特に3〜10ppm
となるようにオゾンガスを溶解させることが好ましい。
オゾン溶解濃度が20ppm を越えると、配管等の接液部
部材の劣化を引き起こすため適切ではない。
【0017】超純水にオゾンガスを溶解させる方法とし
ては、特に制限されず、超純水にガス透過膜を介してオ
ゾンガスを注入して溶解させる膜溶解方法、超純水中に
オゾンガスをバブリングして溶解させる方法、超純水中
にエジェクターを介してオゾンガスを溶解させる方法、
ガス溶解槽に超純水を供給するポンプの上流側にオゾン
ガスを供給し、ポンプ内の攪拌によって溶解させる方法
等が挙げられる。上記膜溶解に用いられるガス透過性膜
としては、オゾンの強い酸化力に耐え得る、フッ素樹脂
系の疎水性多孔質膜が好適であるが、これに限定される
ものではない。また、オゾン発生器としては、無声放電
及び電解法等によるオゾン発生器が挙げられる。
【0018】オゾンガス溶解槽2においてオゾンガスが
溶解されたオゾン溶解水は、洗浄槽3に送られる。洗浄
槽3において被洗浄物を前記オゾン溶解水によって洗浄
する方法としては、前記硫酸・過酸化水素水混合溶液等
の薬品洗浄の場合と同様の方法が挙げられ、例えばオゾ
ン溶解水中に被洗浄物を浸漬して洗浄するバッチ洗浄
法、オゾン溶解水を循環させながら被洗浄液と接触させ
て洗浄する循環洗浄法、洗浄槽の底部側からオゾン溶解
水を供給し、洗浄槽の上部からオーバーフローさせなが
ら洗浄するフロー洗浄法、被洗浄物にオゾン溶解水をシ
ャワー状に吹き掛けて洗浄する方法、高速回転させた被
洗浄物にオゾン溶解水を吹き掛けて洗浄する方法等が挙
げられる。
【0019】洗浄槽3にはヒーターを設け、必要に応じ
てオゾン溶解水の温度を調節するようにしてもよく、オ
ゾン溶解水を20〜80℃に温度調整して洗浄すること
がより優れた洗浄効果を得ることができる点で好まし
い。このように、被洗浄物をオゾン溶解水で洗浄する洗
浄時間は、特に制限されないが、例えば3〜20分間、
好ましくは5〜10分間である。
【0020】本発明においては、電子部品部材類を、例
えば硫酸・過酸化水素水混合溶液、塩酸・過酸化水素水
混合溶液又はフッ酸溶液等の薬品で洗浄した後、オゾン
溶解水によりすすぐ(リンス)ことにより、洗浄面に残
留する硫酸イオン、塩化物イオン及びフッ化物イオン等
のハロゲンイオン等の陰イオンをオゾン溶解水への拡散
とオゾン溶解水の酸化力により、例えば残留陰イオン濃
度1×1011atoms/cm 2 程度まで確実に除去できる。ま
た、洗浄液の加温設備を特に設けることがなく、且つ純
水の使用量を低減することができる。
【0021】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。 (洗浄装置)図2は、本発明の洗浄方法を実施する洗浄
装置の構成を示す概略フロー図である。図2中、図1と
同一構成要素については同一符号を付してその説明を省
略し、異なる点についてのみ説明する。すなわち、図2
において、符号12〜23はバッチ式シリコンウエハ用
洗浄装置を構成する各洗浄槽及びすすぎ槽を示し、これ
らの各槽のうち、12は硫酸・過酸化水素水混合洗浄液
を用いる洗浄槽、14、18及び22はフッ酸溶液を洗
浄液として用いる洗浄槽、20は塩酸・過酸化水素水混
合洗浄液を用いる洗浄槽、16はアンモニア・過酸化水
素水混合洗浄液を用いる洗浄槽であり、これらの各洗浄
槽のそれぞれの後段には、オゾン溶解水を用いるすすぎ
槽13、15、19、21、23及び超純水を用いるす
すぎ槽17がそれぞれ設けられている。そして、すすぎ
槽13、15、19、21、23にはオゾン溶解水製造
装置10aからのオゾン溶解水が配水され、すすぎ槽1
7には超純水を脱ガス装置5により脱ガスした水が配水
される。
【0022】シリコンウエハ11は以上のように配置さ
れた各槽12〜23を図中の矢印で示したように移送さ
れながら、順次に有機物除去、微粒子除去、付着金属除
去と、各洗浄工程後段でのフッ酸溶液による酸化膜除去
の洗浄処理が行われ、最終的にスピン乾燥器24に移送
されて乾燥が行われる。
【0023】実施例1及び実施例2 (超純水)本実施例において、超純水は原水を凝集沈澱
処理装置、逆浸透膜処理装置、2床3塔式イオン交換処
理装置、混床式イオン交換処理装置、精密フィルタによ
る膜処理装置に通して一次純水を製造する一次純水製造
装置と、次いでこの一次純水を更に混床式ポリッシャ
ー、限外濾過装置に通して超純水を製造する2次純水製
造装置(いずれも図では省略)とを備える超純水製造装
置1から製造され、その水質は前記に示したとおりであ
った。
【0024】6インチの大きさのシリコンウエハ11を
130℃で10分間、洗浄槽12においてオーバーフロ
ー法により洗浄した。オーバーフロー洗浄は洗浄液をオ
ーバーフローさせることが可能な洗浄槽を用い、該槽内
でシリコンウエハを静止させて、洗浄液を線流速5m/
hでオーバーフローさせながら洗浄処理を行った。洗浄
槽12で使用する洗浄液には硫酸:過酸化水素水=4:
1(体積比)の混合溶液を使用した。次いで、洗浄され
たシリコンウエハ11をすすぎ槽13に移送し、常温又
は80℃の温度条件下ですすぎ処理した。すすぎ槽13
で使用したオゾン溶解水は電解法オゾン発生器を使用
し、前記超純水に膜溶解方法により、オゾンガス5ppm
を溶解させて製造した。すすぎ処理はオゾン溶解水を用
いて、前記同様のオーバーフロー法により行った。すな
わち、オーバーフローさせることが可能なすすぎ槽を用
い、該槽内でシリコンウエハを静止させて、オゾン溶解
水量を線流速5m/hで、5分間又は10分間オーバー
フローさせながらすすぎ処理を行った。そして、すすぎ
処理後、シリコンウエハの洗浄表面について、残留イオ
ン濃度を測定した。測定は熱水抽出イオンクロマトグラ
フィ法により行った。結果を表1に示す。
【0025】比較例1 オゾン溶解水の代わりに超純水を使用する以外は、実施
例1と同様の方法により行った。結果を表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、電子部品部材類を、硫
酸・過酸化水素水混合溶液等の薬品で洗浄する工程の
後、残留する陰イオンを含む洗浄液を低温のオゾン溶解
水で充分に洗浄できる。このため、従来のように、洗浄
液の加温設備を設けることなく、電気使用量や付帯設備
コストを低減できる。また、洗浄効率が向上するためリ
ンス時間を短縮できると共に、純水の使用量を低減する
ことが可能である。また、洗浄工程の時間短縮により生
産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子部品部材類をオゾン溶解水により
洗浄する洗浄装置の構成を示す概略フロー図である。
【図2】本発明の洗浄方法を実施する洗浄装置の構成を
示す概略フロー図である。
【符号の説明】
1 超純水製造装置 2 オゾンガス溶解槽 3 洗浄槽 4 オゾン発生器 5 脱ガス装置 10 電子部品部材類洗浄装置 11 シリコンウエハ 12〜23 洗浄槽又はすすぎ槽 24 スピン乾燥器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子部品部材類の洗浄面に残留する陰イ
    オンをオゾン溶解水により洗浄することを特徴とする電
    子部品部材類の洗浄方法。
  2. 【請求項2】 電子部品部材類を、硫酸・過酸化水素水
    混合溶液、塩酸・過酸化水素水混合溶液又はフッ酸溶液
    で洗浄する工程の後に、該洗浄面をオゾン溶解水により
    洗浄する工程を設けることを特徴とする電子部品部材類
    の洗浄方法。
  3. 【請求項3】 前記オゾン溶解水は、過酸化水素濃度1
    5μg/L 以下の水質を有する超純水にオゾンを溶解した
    ものであることを特徴とする請求項1又は2記載の電子
    部品部材類の洗浄方法。
  4. 【請求項4】 オゾン溶解水は、溶存オゾンガス濃度が
    0.05〜20ppmであることを特徴とする請求項1〜
    3のいずれか1項記載の電子部品部材類の洗浄方法。
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