JP2581403B2 - ウェット処理方法及び処理装置 - Google Patents
ウェット処理方法及び処理装置Info
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Description
の材料処理プロセスに用いられるウェット処理方法およ
び処理装置に関するものである。
して各方面の関心を集めている。近代工業が盛んにな
り、工業廃棄物、医薬廃棄物や工業排水等が地球環境へ
放出され地球規模での環境問題を引き起こしている。特
に、工業製品や医薬製品を製造するプロセスにおいて、
洗浄またはエッチング、後処理する場合、塩素等のハロ
ゲンやフロンを含む溶液、塩酸等の酸性溶液やアルカリ
溶液、またはハロゲンやフロンを含むガスを用いて処理
が行われてきた。一方、市水を電気分解し、NaやCa
濃度が高いアルカリイオン水を生成し、健康飲料水とし
て利用したり、酸性イオン水を美容、洗顔水として利用
する装置は古くから市販されている。
いられてきた塩素等のハロゲンやフロンを含む溶液、塩
酸等の酸性溶液やアルカリ溶液、またはハロゲンやフロ
ンを含むガスによって処理を施した場合には、ハロゲン
化合物やフロン化合物等が形成され、処理が難しい産業
廃棄物を生み出すことになる。本発明は、このような従
来の問題点を解決するためになされたもので、難処理産
業廃棄物による汚染を引き起こすことのない洗浄、エッ
チングまたは後処理に用いられるウェット処理方法およ
び処理装置ならびに該ウェット処理方法に用いられる電
解水生成方法を提供することを目的とする。
することによって生成される新しいH+イオン水または
OH-イオン水を常時被処理物に供給することにより、
被処理物の洗浄、エッチングまたは後処理を行うウェッ
ト処理方法であって、水の電気分解が、電気分解開始時
または電気分解中に0.4μm以下の短波長光またはX
線、あるいは3μm以上の長波長光または電磁波を水ま
たは水溶液に照射しながら行われることを特徴とするウ
ェット処理方法である。
は、電気分解用水槽に水を供給する導入管と、内部にH
+イオン水とOH-イオン水を分離する多孔質膜とが設け
られ、前記導入管から導入された水を電気分解する電気
分解用水槽と、該電気分解用水槽内に前記多孔質膜を介
して設けられた電極対と、該電極対に直流電流を供給す
る直流電源と、前記電気分解用水槽で得られたH+イオ
ン水とOH-イオン水をそれぞれ別々に貯溜すると共
に、その中で被処理物を処理する処理水槽と、前記電気
分解用水槽に光、X線または電磁波を照射する光源と、
前記処理水槽中のpH値および酸化還元電位を測定し、
直流電源の電解電流強度および/または前記光源の光照
射量または光強度を調整することにより、処理水槽中の
イオン濃度および酸化還元電位を制御する総合制御シス
テムが備えられていることを特徴とする。
または電気分解中に0.4μm以下の短波長光またはX
線、あるいは3μm以上の長波長光または電磁波を水ま
たは水溶液に照射しながら水を電気分解することを特徴
とする電解水生成方法が提供される。
てきた、ハロゲンやフロンを含む溶液、酸性溶液やアル
カリ溶液、または、ハロゲンやフロンを含むガスを用い
ることなく、工業製品、医薬製品の材料処理を行うこと
ができる。本処理方法によれば、常時新しく供給される
H+イオン水で処理することにより、半導体製造工程で
用いられるシリコンウエハ上の重金属汚染物が除去され
る。これは、重金属がアルカリ性洗浄水中でOH基を配
位子にもつ錯イオンになりやすいため、ウエハ表面に吸
着しやすいが、H+イオン水は重金属とこのような錯イ
オンを形成しないため、ウエハ表面に吸着しにくいため
である。
流を調整すること、あるいは後述する電気分解効率を高
める物質の添加量を調整することによって、生成する水
のpH値を制御することができる。この場合、金属材料
は、プルベーダイヤグラムによれば、一定範囲のpH
(例えば、Fe:pH3〜10)で安定であるが、これ
より、pHが大きい場合や小さい場合には金属材料は溶
解(エッチング)する。従って、工業製品や医薬製品を
製造するプロセスにおいて、残留塩素等の残留ハロゲン
物を除去する場合、H+イオン水を用いて、規定範囲内
のpHで処理すれば、金属材料部分にダメージを与える
ことなく残留物除去ができる。たとえば、半導体製造工
程におけるアルミニウム合金膜の微細加工では、塩素系
のガスプラズマにてエッチングを施すが、エッチング
後、残留する塩素をH+イオン水にてHC1の形で除去
し、その後活性になっているアルミニウム表面をOH-
イオン水にて処理し、アルミニウム表面を安定化させる
ことができる。この処理方法では、従来から用いられて
いる純水によるウェット処理に比べ、腐食防止効果が大
きく、加工されたアルミニウム膜や下地膜へのダメージ
が少ない。また、ガスアッシング処理に比べ、アルミニ
ウム表面で直接対流を起こすため、配線膜の側面や表面
に残留している塩素の除去効果が大きい。また、規定範
囲を越えるpHで金属材料を処理する場合は、エッチン
グ溶液として利用できる。例えば、従来からHC1や燐
酸等で金属材料のウェットエッチングが行われてきた
が、これらにかわる溶液として利用できる。
解効率を高める物質を添加した状態で電気分解を行うこ
とで、純水の抵抗値が下がり、生成効率が向上する。半
導体製造工程等の、重金属による汚染が問題となるプロ
セスでは、電気分解効率を高める物質としては二酸化炭
素または支持電解塩(第4アルキルアンモニウムとハロ
ゲン以外のアニオンの組み合わせ)が好適である。支持
電解塩の選択においては、自然酸化膜中に取り込まれや
すいFe等の金属汚染を除去する場合には、フッ化アン
モニウムを電解塩として用い、自然酸化膜と共にFeを
除去する。表面酸化膜や金属部分にダメージを与えたく
ないような場合には、酢酸アンモニウムを用い、金属部
分へのダメージを特に気にしない場合には、塩化アンモ
ニウムを使用することが好ましい。純水の電気分解にて
イオン水を生成する場合は電気分解の効率を向上するた
め、陽極と陰極間に高電解強度を印加して行うのが好ま
しい。この時の電解強度としては103〜104V/c
m程度が適当である。
をより効率的に生成するためには、電気分解開始時また
は電気分解中に0.4μm以下の短波長光またはX線、
あるいは3μm以上の長波長光または電磁波を水または
水溶液に照射しながら水を電気分解する。まず、電気分
解中に0.4μm以下の短波長光を照射することによ
り、水の電気分解は促進される。水の電気分解の原理の
一例を示す。例えば、0.1NのNaOH溶液を分解す
る場合、酸素発生準位のエネルギー的な位置は、通常基
準となる飽和甘こう電極電位(SEC)より0.16e
V下方にあり、水素発生準位は1.07eV上方にあ
る。従って、水の分解には理論的に1.23eV(1.
07eV+0.16eV)以上の電圧を必要とする。実
際には、上記のような溶液ではなく、より濃度が薄い溶
液または純水を用いるうえ、両電極に電流を流すために
必要な過電圧などを考慮すると、これよりかなり高い電
圧を両電極間に印加しなければならない。このエネルギ
ー準位差をエネルギーの高い光(短波長光)を照射する
ことによって支援すれば、電気分解効率が向上すること
になる。また、電気分解開始後、定常電解電流に達する
までの時間、高エネルギーを有する短波長光を電解槽に
照射することによっても効率的な電気分解を行うことが
できる。図2はこのことを示す図で、紫外線(6eV)
を照射した場合および照射しない場合における、後述す
る電解槽の電極(1−A)と(1−B)間に印加する電
圧と電解電流との関係を示す 同図から、紫外線照射し
た場合、電気分解効率が向上して電解電流が増加するこ
とが分かる。一方、長波長光は、3μm以上の遠赤外光
やマイクロ波等の高周波を照射することにより水のクラ
スターを分断すると共に、イオン化の効率を向上させる
ことができる。図3はこのことを示す図で、マイクロ波
(2.45GHz)を照射した場合および照射しない場
合における、後述する電解槽の電極(1−A)と(1−
B)間に印加する電圧と電解電流との関係を示す。同図
から、マイクロ波照射した場合、電気分解効率が向上し
て電解電流が増加することが分かる。本方法によれば、
純水またはより少ない電気分解効率を高める物質の添加
で効率的にイオン化した電解水を生成でき、流水式で
も、高いpHや高い酸化還元電位を有する電解水を得る
ことができる。
ロゲンやフロンを含む溶液、酸性溶液やアルカリ溶液、
またはハロゲンやフロンを含むガスを用いることなく、
工業製品、医薬製品の材料処理を行うことができる。例
えば、従来からHCl過水(HClとH 2 O 2 とH 2 O
の混合溶液で、その配合比は、通常、HCl(30
%):H 2 O 2 (30%):H 2 O=1:1:3〜10
で用いられる。従って、HCl濃度が2%〜8%のかな
り濃厚な溶液となる。半導体の洗浄に一般的に用いられ
ている洗浄溶液である。)、アンモニア過水(NH 4 O
HとH 2 O 2 とH 2 Oの混合溶液で、その配合比は、通
常、NH 4 OH(29%):H 2 O 2 (3O%):H 2
O=1:1〜8:4〜100で用いられる。従って、N
H 4 OH濃度が0.3%〜5%程度の溶液となる 半導
体の洗浄に一般的に用いられている洗浄溶液である。)
や燐酸等で重金属汚染の除去やパーティクル除去等のウ
エット処理が行われてきたが、これらにかわる溶液とし
て利用できる。さらに、本発明によれば使用済の廃液
は、浄水器およびイオン交換器を通して純水とし、再利
用することで水資源の有効活用を図ることができる。
す。図1の電気分解用水槽1に、イオン交換器9を通し
て生成された純水を純水導入管から供給する。電気分解
用水槽1には、ポリシリコン等の多孔質膜2が隔膜とし
て形成されており、それぞれの水槽(1−A)、(1−
B)にはPtまたは炭素で形成された電極棒3a、3b
が設置されている。この電極棒3a、3bに可変型の直
流電源5を接続し、電解電流を流すことにより、陰極と
なる電極3aがある水槽(1−A)には陰極水(OH-
イオン水)、陽極となる電極3bがある水槽(1−B)
には陽極水(H+イオン水)を生成する。生成したOH-
イオン水は処理水槽6aに、H+イオン水は処理水槽6
bに取り出される。半導体製造工程で代表的な被処理物
となるSiウエハをウエハキャリヤー7aまたは7bに
入れて、処理水槽6aまたは処理水槽6bに浸す。この
場合、電解水(イオン水)は常時Siウエハに供給する
流水形式をとる。処理水槽6aまたは処理水槽6bから
でた廃液は廃液貯水槽8に貯め、その上澄み液は浄水器
10とイオン交換器9を通して純水にし、純水導入管か
ら電気分解用水槽1に導入して再利用する。
槽(1−A,1−B)に光源13より光を照射する。こ
の光源13には、短波長発振光源として波長0.4μm
以下の光を照射できる紫外光源や、0.1μm以下の波
長を照射できるX線源またはγ線源を用いる。また、長
波長光の光源としては、3μm以上の光を発振する遠赤
外線源や1000μm以上の波長を発振するマイクロ波
源を用いる。光は、電極棒3a,3bに効果的に到達す
るよう水槽1の材質には石英等を用いる。Siウエハを
洗浄する場合は、処理水槽6aのOH-水や処理水槽6
bのH+水のみで処理を施してもよく、また、OH-水処
理の後H+水処理を施しても、H+水処理の後OH-水で
処理を施してもよい。また、イオン交換器から供給され
た純水の抵抗値を下げ、電気分解効率を高めるために、
二酸化炭素をバブリングして供給するか、もしくは酢酸
アンモニウム等の支持電解塩を純水に添加する導電物質
添加システム11を設置する。更に、処理水槽6a及び
6bに設置したpHセンサ4a、4bにてH+濃度及び
OH-濃度を検知し、還元電位センサ14および酸化電
位センサ15にて還元電位および酸化電位を測定し、こ
れらの結果を総合制御システム16を通して直流電源5
の電界電流強度や、導電物質添加システム11からの導
電物質の添加量、光源13の照射量または強度にフィー
ドバックをかける。
において、洗浄またはエッチング、後処理を行う場合、
ハロゲンやフロンまたはその化合物、あるいは難処理産
業廃棄物による汚染を引き起こしているが、本発明によ
れば、上記のような環境汚染を引き起こすことなく処理
が可能となる。また、純水に電気分解効率を高める物質
を添加した場合も、それは微量で従来から利用されてい
る酸、アルカリ溶液の役目を果たすため、プロセスコス
トの大幅な減少ができるうえ、廃棄物の量を激減でき
る。従って、地球環境へ放出され地球規模で引き起こさ
れている環境問題の根源となっている工業廃棄物、医薬
廃棄物や工業排水等を激減できる。また、処理廃液は純
水として再利用することにより、水資源の有効活用にも
なる。また、本発明による電解水生成方法によれば、流
水形式の電解槽で、より高いpHや酸化還元電位を有す
る電解水を多量に効率的に生成し、洗浄やエッチングに
利用できる。
ある。
流との関係を、紫外線照射をしない時と比較して示す図
である。
解電流との関係を、マイクロ波を照射しない時と比較し
て示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 水を電気分解することによって生成され
る新しいH+イオン水またはOH−イオン水を常時被処
理物に供給することにより、被処理物の洗浄、エッチン
グまたは後処理を行うウェット処理方法であって、水の
電気分解が、電気分解開始時または電気分解中に0.4
μm以下の短波長光またはX線、あるいは3μm以上の
長波長光または電磁波を水または水溶液に照射しながら
行われることを特徴とするウェット処理方法。 - 【請求項2】 電気分解用水槽に水を供給する導入管
と、内部にH+イオン水とOH−イオン水を分離する多
孔質膜とが設けられ、前記導入管から導入された水を電
気分解する電気分解用水槽と、該電気分解用水槽内に前
記多孔質膜を介して設けられた電極対と、該電極対に直
流電流を供給する直流電源と、前記電気分解用水槽で得
られたH+イオン水とOH−イオン水をそれぞれ別々に
貯溜すると共に、その中で被処理物を処理する処理水槽
と、前記電気分解用水槽に光、X線または電磁波を照射
する光源と、前記処理水槽中のpH値および酸化還元電
位を測定し、直流電源の電解電流強度および/または前
記光源の光照射量または光強度を調整することにより、
処理水槽中のイオン濃度および酸化還元電位を制御する
総合制御システムが備えられていることを特徴とするウ
ェット処理装置。
Priority Applications (6)
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Publications (2)
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Family
ID=16716367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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-
1993
- 1993-08-10 JP JP5218211A patent/JP2581403B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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