JP3594282B2

JP3594282B2 - 電解イオン水生成装置、電解イオン水生成方法及び洗浄方法

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Publication number: JP3594282B2
Application number: JP25012197A
Authority: JP
Inventors: 直人宮下; 淳高安; 正泰安部; 一浩久保田; 琢朗加藤
Original assignee: Toshiba Corp; Japan Carlit Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Japan Carlit Co Ltd
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2017-09-01
Also published as: JPH1177050A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気分解によりイオン水を生成するイオン水生成装置に係り、とくにその電極構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電解イオン水生成装置により生成されたイオン水は各分野に利用され、とくに半導体装置の製造や液晶の製造などに多く用いられている。半導体装置の製造においては、純水や超純水を電気分解して得られたイオン水を用いてシリコン半導体などの半導体基板を洗浄したり、ポリッシング等を行っている。半導体装置の製造工程において、半導体基板の洗浄などには、従来フロンなどの弗素系溶剤が用いられていたが、これら溶剤は生活環境に悪影響を及ぼすので敬遠され始め、代わりに純水や超純水などの水が最も安全な溶剤として利用されるようになった。純水は、イオン、微粒子、微生物、有機物などの不純物をほとんど除去した抵抗率が５〜１８ＭΩｃｍ程度の高純度の水である。超純水は、超純水製造装置により水中の懸濁物質、溶解物質及び高効率に取り除いた純水よりさらに純度の高い極めて高純度の水である。これらの水（以下、これらをまとめて純水という）を電気分解することによって酸化性の強い陽極水や還元性の強い陰極水などのイオン水が生成される。半導体装置や液晶などの製造において、これら陽極水や陰極水などの純水を用いて基板の表面を洗浄することが検討されている。
【０００３】
従来の電解イオン水生成装置を図８に示す。電解槽５０は、陰極室５２と陽極室５３とを備え、陰極室５２には陰極５５が配置され、陽極室５３には陽極５７が配置されている。そして、これら電極５４（陰極５５、陽極５７）は、共に白金や白金をコートしたチタン基体などから構成されている。陰極室５２で形成される陰極側イオン水（陰極水）５８及び陽極室５３で形成される陽極側イオン水（陽極水）５９とを効率よく分離するために陰極室５２と陽極室５３とはセラミックや高分子などの多孔質の隔壁５６によって仕切られている。電解槽５０に配置された陰極５５は、直流電源６６の負極６７に接続され、陽極５７は、その正極６８に接続されている。電解槽５０では直流電源６６から電源電流を通電して電解槽５０に取り付けられた純水供給パイプ６１から供給され、純水に、例えば、塩化アンモニウムなどの支持電解質を添加した希釈電解質溶液（電解水）５１を電気分解する。この電気分解の結果陰極５５側で生成される陰極水は、アルカリ性イオン水（アルカリ性水）であり、陽極５７側で生成される陽極水は、酸性イオン水（酸性水）である。
【０００４】
なお、例えば、蓚酸を支持電解質として電解槽で純水を電気分解すると、陰極側で生成される陰極水も、陽極側で生成される陽極水もともに酸性を示すことが知られている。陰極室５２で生成された陰極水（アルカリ性水）５８は、アルカリ性水供給パイプ６２から外部に供給され、陽極室５３で生成された陽極水（酸性水）５９は、酸性水供給パイプ６３から外部に供給される。通常は陰極室５２でアルカリ性水が生成されるので、例えば、半導体装置の製造に用いられるポリッシング装置を使用する場合、アルカリ性水を用いてポリッシングを行うには、電解槽５０に接続されたアルカリ性水供給パイプ６２からアルカリイオン水をポリッシング装置の研磨布に供給する。この場合、陽極室５３で生成される酸性イオン水は不要なので廃棄されるか、もしくは半導体ウェーハ洗浄などの他の用途に用いる。したがって、廃棄する場合には酸性水供給パイプ６３はイオン水を排出するイオン水排出パイプに接続される。また、酸性イオン水を用いてポリッシングを行うには、酸性水供給パイプ６３から酸性水を研磨布に供給する。この場合、陰極室５２で生成されるアルカリイオン水は必要に応じて廃棄されるか、もしくは他の用途に用いられる。従って廃棄する場合陰極水供給パイプ６２はイオン水排出パイプに接続される。
【０００５】
以上のように、電解槽５０は、隔壁５６により２槽に分離され、各電極は分離されたそれぞれの槽に配置されるので、それぞれの槽からアルカリ性水又は酸性水を目的に応じて取り出すことができる。
前述のようにイオン水には、アルカリ性水と酸性水があり、電解槽内で希釈された、例えば、ＨＮＯ_３、ＮＨ_４Ｃｌ、ＮＨ_４Ｆなどの電解質溶液を電解することによって任意のｐＨのイオン水が生成される。
しかし、この従来方法では、金属電極から発生する金属イオンが電極で発生する電界に引かれ、電解槽、特に陰極室内に多く入り込み、電解水の純度を低下させていた。
最近イオン水を半導体装置の製造における半導体ウェーハなどの洗浄用として使用する要求が強くなってきた。このような現状において半導体装置では微量な金属不純物がデバイス特性に大きな影響を与えるためにイオン水の高純度化が必要となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気分解によるイオン水生成方法では、溶液に含まれる金属イオンや金属電極から発生する金属イオンも電極から発生する電界に引かれ、各電解槽、とくに陰極室内に多く入り込み、電解水の純度を低下させており、イオン水を半導体装置や液晶等の高精度性を必要とする製造に使用することは難しかった。
また、電解イオン水生成装置から生成されたイオン水を前述のように半導体ウェーハの洗浄などに用いる場合、アルカリ性水は、通常半導体ウェーハ上に付着しているカーボンなどのパーティクルを取り除くために用いられ、酸性水は、メタルを除去するために用いられる。酸性水やアルカリ性水を半導体ウェーハ洗浄に用いる場合には一般に純水で希釈される。
しかし、酸性水やアルカリ性水を希釈するとそれらのｐＨ値は、あまり変化しないが、アルカリ性水の場合はその酸化還元電位（ＯＲＰ）が大きく変わる。したがってＯＲＰを所定の値に止めて洗浄したい場合には希釈することは難しい。また、図５に示すように、アルカリ性水は、酸性水と異なり電解イオン水生成装置から生成された直後からＯＲＰが安定せず、数時間後もＯＲＰ値は大きく変わっている。これに対し、酸性水は生成直後から安定し、この状態は長期間変化しない。
【０００７】
従来の電解イオン水生成装置は、金属電極を用いていたが、金属電極は、金属がイオンとなって陽極に溶出してくるので半導体ウェーハの特性を劣化させることがあり、そのため、炭素などを電極にした装置も用いられるようになった。また、炭素電極などを用いると特に陽極が破損されて高い電圧を維持することができないという問題があった。例えば、炭素電極の場合、電解電圧は、２０〜３０Ｖ、電流は、２〜３Ａ程度しか使用できず、このため、特にアルカリ性水は、酸性水に比較して生成量が十分でないという問題があった。
本発明は、このような事情によりなされたものであり、金属が電解水に溶け出さない電極を備え、半導体装置や液晶などの高純度な環境を必要とする分野にも使用できる金属イオンの存在の著しく少ない高純度なイオン水、とくに特性的に安定したアルカリ性水を生成し、しかも酸性水の生成量とほぼ等しいアルカリ性水の生成量がえられる電解イオン水生成装置、電解イオン水生成方法及びこの装置及び方法により生成されたイオン水、とくにアルカリ性水を用いて半導体ウェーハなどを洗浄する方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この様な課題を解決するために、陽極及び陰極を備えた電気分解装置にガス生成手段及びこのガス生成手段により生成された水素などのガスを前記電気分解装置の陰極室に流れる陰極用電解質溶液に加えるガス供給手段を備えていることを特徴としている。
陽極と陰極とに直流電流を通電して純水を電気分解する時に、ガス生成手段から生成され、ガス供給手段により供給される水素ガスを陰極室に供給することにより、陰極の電解作用の活性化をはかることができるのでアルカリ性水の生成量が増えて酸性水とアルカリ性水の等量生成が可能になる。
すなわち、本発明の電解イオン水生成装置は、陽極及び陰極からなる電気分解用電極と、前記陽極が配置された陽極室と、前記陽極室とは隔壁によって隔てられ、前記陰極が配置された陰極室と、前記陽極に正極が接続され、前記陰極に負極が接続された直流電源と、純水もしくは超純水を有する陽極室用電解質溶液と、純水もしくは超純水を有する陰極室用電解質溶液と、前記陰極用電解質溶液に加えるガスを生成するガス生成手段と、前記ガス生成手段により生成されたガスを陰極室用電解質溶液に加えるガス供給手段とを備えており、純水もしくは超純水を電気分解する時に前記陰極室の陰極近傍に前記ガスを存在させることを特徴としている。
【０００９】
本発明の電解イオン水生成方法は、陽極及び陰極からなる電気分解用電極と、前記陽極が配置された陽極室と、前記陽極室とは隔壁によって隔てられ、前記陰極が配置された陰極室と、前記陽極に正極が接続され、前記陰極に負極が接続された直流電源と、純水もしくは超純水を溶媒とする陽極室用電解質溶液と、純水もしくは超純水を溶媒とする陰極室用電解質溶液と、前記陰極用電解質溶液に加えるガスを生成するガス生成手段と、前記ガス生成手段により生成されたガスを陰極室用電解質溶液に加えるガス供給手段とを備え、純水もしくは超純水を電気分解する時に前記陰極室の陰極近傍に前記ガスを存在させる電解イオン水生成装置の前記ガス生成手段により水素ガスを生成させる工程と、前記陰極室用電解質溶液に前記水素ガスを供給する工程と、前記直流電源から前記陽極及び前記陰極に電流を通電する工程とを備え、前記陰極室及び前記陽極室に供給された純水もしくは超純水を電気分解することを特徴とする。また、本発明の洗浄方法は、前記記載された電解イオン水生成装置により生成されたアルカリ性イオン水を洗浄槽に供給する工程と、前記アルカリ性イオン水及び酸性水を用いて半導体ウェーハを洗浄槽において洗浄する工程とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
まず、図１乃至図６を参照して第１の発明の実施の形態を説明する。
図１は、電解イオン水生成装置の模式断面図、図２は、電解イオン水生成装置のイオン水を電解生成する電解槽の斜視図、図３は、電解イオン水生成装置のガス供給手段から供給された水素ガスを受容して電解質溶液に溶存させ、この電解質溶液を貯蔵し、電解槽に供給する電解質溶液貯蔵タンクの断面図、図４は、電解イオン水生成装置のガス生成手段として用いられる水の電解装置の斜視図、図５は、イオン水のＯＲＰ値の時間依存性を説明する特性図、図６は、図１の電解イオン水生成装置を利用した半導体ウェーハの洗浄工程を説明するシステム図である。
【００１１】
電解槽１は、陽極室２及び陰極室３の電極槽からなる。陽極室２は、通常ここで酸性イオン水が生成されるので酸性水槽といい、陰極室３は、アルカリ性イオン水が生成されるのでアルカリ性水槽という。この電解槽１は、テフロンや塩化ビニールなどの合成樹脂からなっていて、例えば、四角柱形状をしており、各電極槽にはそれぞれ少なくとも１つの電極が配置されている。陽極室２には、陽極４が配置され、陰極室３には陰極５が配置されが配置形成されている。電極は、各電極槽ともこの発明の実施の形態では棒状体であり、それぞれ１０本配列しているが、例えば、薄い板状体のような他の形状でも良い。また、電極槽は、円筒などの他の形状でも良い。電解槽１は、断面形状が１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度の四角形であり、その高さは２０〜５０ｃｍ程度である。電極は、電解槽１の上部蓋に気密に固定されている。
電解槽１は、二分され、陰極室３と陽極室２とを分離する隔壁６が配置されている。隔壁６には、例えば、イオン交換膜が用いられる。
陽極４及び陰極５は、直流電源１２に接続されている。直流電源１２の正極は、陽極４に接続され、負極は、陰極５に接続されている。
【００１２】
陽極室２及び陰極室３には、純水を溶媒とし電解質を溶質とする電解質溶液がそれぞれ電解質溶液供給パイプ８、９を介して供給される。電解質には、例えば、ＨＮＯ_３、ＮＨ_４Ｃｌ、ＮＨ_４Ｆなどを用いる。この発明の実施の形態では、陽極室２にはＨＣｌが電解質として供給され、陰極室３にはＨＣｌ＋ＮＨ_３が電解質として供給される。陽極室２に供給される電解質溶液のＨＣｌ濃度は、例えば、１０００ｐｐｍであり、陰極室３に供給される電解質溶液のＨＣｌ＋ＮＨ_３濃度は、例えば、１０００ｐｐｍである。
直流電源１２を動作させて電解質溶液の溶媒である純水が電気分解され、陽極室２に酸性水が生成され、陰極室３にアルカリ性水が生成される。この酸性水は、陽極水（酸性水）供給パイプ１０を介して外部の半導体製造装置などの酸性イオン水を必要とする製造装置に供給される。アルカリ性水は、陰極水（アルカリ性水）供給パイプ１１を介して外部の半導体製造装置などのアルカリ性水を必要とする製造装置に供給される。
電解質溶液供給パイプ９には電解質貯蔵タンク３１が挿入され、このタンクで水素ガスが混合される。したがって、陰極室３には水素ガスが溶存した状態で電解質溶液が供給される。水素ガスは、ガス供給手段であるガス供給パイプ３３から供給されてくる。この水素ガスは、ガス生成手段である水の電解装置３２で生成される。
【００１３】
水の電解装置３２は、陽極室３４及び陰極室３５を有する電解槽からなる。この電解槽は、テフロンや塩化ビニールなどの合成樹脂からなっていて、例えば、四角柱形状をしており、各電極槽にはそれぞれ少なくとも１つの電極が配置されている。陽極室３４には陽極３７が配置され、陰極室３５には陰極３８が配置形成されている。電極は、各電極槽ともこの発明の実施の形態では板状体である。電解槽は、陰極室３５と陽極室３４とに二分され、両者の間は、隔壁３６で区切られている。隔壁３６には、例えば、イオン交換膜が用いられる。
陽極３７及び陰極３８は、直流電源３９に接続されている。直流電源３９の正極は、陽極３７に接続され、負極は、陰極３８に接続されている。陽極室３４及び陰極室３５には、純水を溶媒とし電解質を溶質とする電解質溶液がそれぞれ電解質溶液供給パイプ４１、４０を介して供給される。この発明の実施の形態では、陽極室３４及び陰極室３５にはＨＣｌが電解質として供給される。
直流電源３９を動作させることにより、電解質溶液の溶媒である純水が電気分解され、陽極面３７には酸化反応により酸素が発生し、陰極面３８には還元反応により水素が発生する。
【００１４】
この発明の実施の形態では、電極材料として白金（Ｐｔ）を用いる。Ｐｔ電極を用いることにより水素ガスの発生効率が良くなる。この水素ガスは、陰極室３５に接続したガス供給パイプ３３により電解質貯蔵タンク３１に送られ、そこで電解質溶液に溶け込まれる。
なお、鉛（Ｐｂ）電極を用いると、陽極面３７にオゾン（Ｏ_３）が多く発生する。このオゾンを陽極室２で生成された酸性水に添加すると、酸性水の酸化性を高めることができる。また、オゾンを陰極室３で生成されたアルカリ性水に添加すると、アルカリ性水で半導体ウェーハを洗浄する場合においてウェーハ表面の面荒れを防ぐことができるので、性能の良い半導体基板を得ることができる。
次に、図１乃至図５に示す電解イオン水生成装置を参照しながらイオン水の生成方法を説明する。
陽極室２にはＨＣｌ電解質溶液を供給し、陰極室３にはＨＣｌ＋ＮＨ_３電解質溶液を供給する。そして、陽極４及び陰極５には直流電源１２から２〜３Ａ（２０〜３０Ｖ）の電流が通電される。このように、この電気分解では陰極室３に多量の水素が溶存した電解質溶液を用いることをを特徴としている。
【００１５】
このような構成により、図５に示すように、経時的に安定なＯＲＰ値を有するアルカリ性水を陰極室３に生成させる。イオン水を半導体装置の製造に利用する場合、イオン水のｐＨ値及びＯＲＰ値によってその用途を決定する。したがって、ＯＲＰ値が従来のように時と共に変化するのでは所定の用途に適用することができない。そこで、本発明の電解イオン水生成装置で生成されるような安定なイオン水が望まれる。
このような方法で電気分解を行うことにより、陰極５には水素が十分供給され、アルカリ水の生成量が多くなると共に、経時的に安定なＯＲＰ値を有するアルカリ性水が生成される。アルカリ性水の生成レートは、酸性水とほぼ等しくなるので、アルカリ性水と酸性水の等量生成が可能になる。陽極室２から生成される酸性水は、ｐＨ値が２であり、ＯＲＰ値が＋１１００ｍＶ以上である。陰極室３から生成されるアルカリ性水は、ｐＨ値が９〜１１であり、ＯＲＰ値が−６００ｍＶ以下である。
【００１６】
次に、図６を参照して前記電解イオン水生成装置を利用した半導体ウェーハの洗浄方法を説明する。
電解イオン水生成装置により生成されたイオン水は、半導体ウェーハの洗浄に用いられる。半導体装置の製造工程におけるウェーハ処理工程では、各処理の後処理工程における半導体ウェーハの洗浄が半導体装置の特性を維持する上で不可欠である。
図６は、例えば、図１に示した電解イオン水生成装置を半導体ウェーハの洗浄に適用した半導体製造装置のシステム図である。このシステムは、基本的には、超純水もしくは純水を収容している超純水タンク１４、電解槽１を含む電解イオン水生成装置及び半導体ウェーハ洗浄槽１５から構成されている。電解槽には、通常、電解槽内を洗浄するための水を給水及び排水する洗浄用超純水供給パイプ及び排水パイプが取り付けられているがウェーハ洗浄に直接関わっていないので図示を省略する。イオン水で半導体ウェーハを洗浄する場合、イオン水を純水で希釈して使用する方法と希釈しないでイオン水のまま使用する（この場合でも塩酸や界面活性剤などを微量添加することがある）方法とがあるが、この発明の実施の形態のシステムではアルカリ性水の利用に重点を置き、これを超純水で希釈して洗浄する方法を説明する。
【００１７】
超純水タンク１４からは第１の超純水パイプ１６及び第２の超純水パイプ１７が導出されている。第１の超純水パイプ１６は、電解質溶液供給パイプ８を分岐し、電解イオン水生成装置の陽極室２に接続された酸性水供給パイプ１０に接続される。酸性水供給パイプ１０は、洗浄槽などの半導体製造装置に接続して半導体装置の製造に利用するが、この図６ではアルカリ性水の利用を説明しているので、酸性水供給パイプ１０の接続先は図示を省略する。第２の超純水パイプ１７は、電解質溶液供給パイプ９を分岐し、アルカリ性水供給パイプ１１に接続される。アルカリ性水供給パイプ１１は、第２の超純水パイプ１７と合流した後半導体ウェーハ洗浄槽１５に接続されるように構成されている。電解質溶液供給パイプ８は、電解質タンク１８から供給された塩酸（ＨＣｌ）と超純水とがミキサー１９でミキシングされて形成された電解質溶液を電解槽１を構成する陽極室２に供給する。電解質溶液供給パイプ９は、電解質タンク２０から供給された塩酸（ＨＣｌ）と電解質タンク２１から供給されたアンモニア（ＮＨ_３）と超純水とがミキサー２２でミキシングされて形成された電解質溶液を電解槽１を構成する陰極室３に供給する。
【００１８】
陽極室２で生成された酸性水は、酸性水供給パイプ１０により外部へ供給される。酸性水は、希釈後の溶存塩素濃度が２〜２０ｐｐｍ程度になるように第１の超純水パイプ１６から供給される超純水で希釈され、ミキサー２３でミキシングされて半導体ウェーハ洗浄槽などの半導体製造装置へ供給される。陰極室３で生成されたアルカリ性水は、アルカリ性水供給パイプ１１により外部へ供給される。アルカリ性水は、第２の超純水パイプ１７から供給される超純水で希釈され、ミキサー２４でミキシングされて半導体ウェーハ洗浄槽１５へ供給され、半導体ウェーハ３０を洗浄する。その希釈の度合いは、１０〜１００倍程度とする。洗浄については、パーティクルや金属コンタミの除去効果を上げるため、酸性水では弗酸（ＨＦ）、硝酸（ＨＮＯ_３）、塩酸（ＨＣｌ）等の他の薬液と組み合わせて使用する。アルカリ性水においても界面活性剤などの薬液と組み合わせて使用する。薬液の濃度は、０．１〜５％程度が適当である。
ＨＦ、ＨＮＯ_３、ＨＣｌ等は、薬液タンク２５からポンプ２６により吸い上げられ酸性水に混合される。酸性水は、さらにミキサー２３により均一に混合されて半導体ウェーハ洗浄槽などの半導体製造装置へ供給される。
【００１９】
界面活性剤は、薬液タンク２７からポンプ２８により吸い上げられアルカリ性水に混合される。アルカリ性水は、さらにミキサー２４により均一に混合されて半導体ウェーハ洗浄槽１５へ供給される。電解イオン水を半導体ウェーハの洗浄に用いる場合、金属系電極を用いればパーティクルは抑えられるものの、金属がイオンとなって陽極から溶出してくる。炭素電極単体では、陽極が酸化すること（ＣＯ_２発生）により表面が浸食され、炭素片が欠落し多量のパーティクルが発生してしまう。金属イオンが半導体ウェーハに付着すると半導体装置の特性を劣化させるので、この発生を極力避けなければならない。そのため陽極及び陰極には炭素電極が良く用いられる。炭素電極は、パーティクルの発生を少なくするためにグラファイトなどの結晶性炭素成型体とその表面に堆積させたアモルファス炭素層とから構成された電極を用いることができる。また、パーティクルのイオン水への混入を防ぐために、例えば、電極表面を石英を焼き固めたセラミックフィルタなどのシリカ性の清浄度の高いフィルタや高純度のテフロン製フィルタで被覆することもできる。
【００２０】
電極材料としては、上記の他に燐（Ｐ）やボロン（Ｂ）などの不純物をドープした単結晶シリコン、不純物をドープした多結晶シリコン、不純物をドープしたアモルファスシリコン、炭化珪素、表面が炭化珪素膜で被覆された導電体などを用いることができる。炭化珪素で被覆された導電体としては、炭素、チタン、シリコン、ルテニウムなどがある。
半導体ウェーハを洗浄する場合、パーティクルを除去するにはアルカリ性水が良く、金属を除去するには酸性水を適用するのが良い。とくに、酸性水中のＣｌＯ⁻は、金属不純物除去に効果がある。
また、半導体ウェーハを洗浄するに際して任意のｐＨを有するアルカリ性水を要することがある。例えば、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）を行うウェーハ処理工程の後処理では、ｐＨが７程度で、ＯＲＰが任意であるアルカリ性水が半導体ウェーハ表面のダストを除去するのに効果がある。この様にアルカリ性水のｐＨを任意に設定するには、電解イオン水生成装置から生成されたアルカリ性水にアンモニア水を適宜の量加えると得られる。この時の電解イオン水生成装置の陰極室にはＨＣｌ電解質溶液を供給する。
【００２１】
次に、図７を参照して第２の発明の実施の形態を説明する。
電解イオン水生成装置は、陽極室及び陰極室を有する電解槽、ガス生成手段を構成する水の電解装置及び生成されたガスを電解質溶液貯蔵タンクに供給するガス供給手段から構成されており、図１の電解イオン水生成装置とは基本的構造が同じであるが、電解質溶液貯蔵タンクの構造が異なっているので、ここでは電解質溶液貯蔵タンクを中心に説明する。図７（ａ）、（ｂ）は、電解イオン水生成装置の電解質溶液貯蔵タンクの断面図である。
電解イオン水生成装置における電解槽は、陽極室及び陰極室の電極槽から構成されている。陽極室では通常酸性イオン水（酸性水）が生成され、陰極室ではアルカリ性イオン水（アルカリ性水）が生成される。陽極室には陽極が配置され、陰極室には陰極が配置形成されている。陽極室及び陰極室には、純水を溶媒とし電解質を溶質とする電解質溶液がそれぞれ電解質溶液供給パイプを介して供給される。直流電源を陽極及び陰極に通電させることにより電解質溶液が電気分解され、陽極室に酸性水、陰極室にアルカリ性水が生成される。
【００２２】
電解質溶液貯蔵タンク３１は、電解質溶液にガスを溶け込ませると同時に電解質溶液を電解槽に供給する機能を有する。超純水タンクに接続された超純水供給パイプから分岐された電解質溶液供給パイプ９は、電解質貯蔵タンク３１に接続され、そして、電解質溶液貯蔵タンク３１から電解槽に接続されている。この発明の実施の形態では、このタンク内３１で水素ガスが供給され混合される。この発明の実施の形態では、タンク内には攪拌機４３が配置されているので、水素ガスは電解質溶液内に均一の分散される。水素ガスが混合されてから陰極室に電解質溶液が電解質溶液供給パイプ９を通して供給される。水素ガスは、ガス生成手段で生成され、ガス供給手段であるガス供給パイプ３３を通して電解質溶液貯蔵タンクから供給されてくる（図７（ａ））。攪拌機に換えてガス溶存用フィルタ４４を用いることもできる（図７（ｂ））。ガス溶存用フィルタは、ガス供給パイプ３３の先端に接続し、電解質溶液中に配置するので多量のガスが均一に溶けこむことができる。
陰極室の電解質溶液には水素ガスが十分溶存しているので、安定したアルカリ性水を十分得ることができる。また、十分水素ガスを溶け込ませることができるので電解作用を向上させることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、以上のような構成により、陰極には水素が十分供給されアルカリ水の生成量が多くなると共に、経時的に安定なＯＲＰ値を有するアルカリ性水が生成される。また、アルカリ性水の生成レートは、酸性水とほぼ等しくなるので、アルカリ性水と酸性水の等量生成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電解イオン水生成装置の模式図。
【図２】本発明の電解イオン水生成装置を構成する電解槽の斜視図。
【図３】本発明の電解イオン水生成装置を構成する電解質溶液貯蔵タンクの断面図。
【図４】本発明の電解イオン水生成装置を構成する電解装置の斜視図。
【図５】イオン水が有するＯＲＰ値の経時的変化を示す特性図。
【図６】本発明の電解イオン水生成装置を用いた半導体ウェーハ洗浄のシステム図。
【図７】本発明の電解イオン水生成装置を構成する電解質溶液貯蔵タンクの断面図。
【図８】従来の電解イオン水生成装置の模式図。
【符号の説明】
１・・・電解槽、２、３４・・・陽極室、３、３５・・・陰極室、４、３７・・・陽極、５、３８・・・陰極、６、３６・・・隔壁（イオン交換膜）、８、９、４０、４１・・・電解質溶液供給パイプ、１０・・・酸性水供給パイプ、１１・・・アルカリ性水供給パイプ、１２、３９・・・直流電源、１４・・・超純水タンク、１５・・・半導体ウェーハ洗浄槽、１６・・・第１の超純水パイプ、１７・・・第２の超純水パイプ、１８、２０、２１・・・電解質タンク、１９、２２、２３、２４・・・ミキサー、２５、２７・・・薬液タンク、２６、２８・・・ポンプ、３０・・・半導体ウェーハ、３１・・・電解質溶液貯蔵タンク、３２・・・水の電解装置（ガス生成手段）、３３・・・ガス供給パイプ（ガス供給手段）、４３・・・攪拌機、４４・・・ガス溶存用フィルタ。

Claims

陽極及び陰極からなる電気分解用電極と、
前記陽極が配置された陽極室と、
前記陽極室とは隔壁によって隔てられ、前記陰極が配置された陰極室と、
前記陽極に正極が接続され、前記陰極に負極が接続された直流電源と、
純水もしくは超純水を有する陽極室用電解質溶液と、
純水もしくは超純水を有する陰極室用電解質溶液と、
前記陰極用電解質溶液に加えるガスを生成するガス生成手段と、
前記ガス生成手段により生成されたガスを陰極室用電解質溶液に加えるガス供給手段とを備え、
純水もしくは超純水を電気分解する時に前記陰極室の陰極近傍に前記ガスを存在させることを特徴とする電解イオン水生成装置。
前記ガスが水素からなることを特徴とする請求項１に記載の電解イオン水生成装置。
前記電気分解用電極は、炭素、表面にアモルファス炭素膜が被覆された結晶性炭素、不純物ドープ単結晶シリコン、不純物ドープ多結晶シリコン、不純物ドープアモルファスシリコン、炭化珪素、表面が炭化珪素膜で被覆された導電体から選択された１つを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電解イオン水生成装置。
前記隔壁は、イオン交換膜からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電解イオン水生成装置。
前記ガス生成手段は、水の電気分解装置からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電解イオン水生成装置。
前記ガス供給手段によりガスが加えられた陰極用電解質溶液は、電解質溶液タンクに貯蔵され、この電解質溶液タンクから前記陰極室に供給されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電解イオン水生成装置。
陽極及び陰極からなる電気分解用電極と、前記陽極が配置された陽極室と、前記陽極室とは隔壁によって隔てられ、前記陰極が配置された陰極室と、前記陽極に正極が接続され、前記陰極に負極が接続された直流電源と、純水もしくは超純水を溶媒とする陽極室用電解質溶液と、純水もしくは超純水を溶媒とする陰極室用電解質溶液と、前記陰極用電解質溶液に加えるガスを生成するガス生成手段と、前記ガス生成手段により生成されたガスを陰極室用電解質溶液に加えるガス供給手段とを備え、純水もしくは超純水を電気分解する時に前記陰極室の陰極近傍に前記ガスを存在させる電解イオン水生成装置の前記ガス生成手段により水素ガスを生成させる工程と、
前記陰極室用電解質溶液に前記水素ガスを供給する工程と、
前記直流電源から前記陽極及び前記陰極に電流を通電する工程とを備え、
前記陰極室及び前記陽極室に供給された純水もしくは超純水を電気分解することを特徴とする電解イオン水生成方法。
前記陰極室及び前記陽極室に供給された純水もしくは超純水にさらにアンモニア水を加えることを特徴とする請求項７に記載の電解イオン水生成方法。
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載された電解イオン水生成装置により生成されたアルカリ性イオン水を洗浄槽に供給する工程と、
前記アルカリ性イオン水及び酸性水を用いて半導体ウェーハを洗浄槽において洗浄する工程とを備えていることを特徴とする洗浄方法。
前記イオン水は、前記洗浄槽に供給される前に純水もしくは超純水で希釈することを特徴とする請求項９に記載の洗浄方法。
前記電解イオン水生成装置により生成される前又は生成されたアルカリ性イオン水にアンモニア水を添加することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の洗浄方法。
前記電解イオン水生成装置により生成される前又は生成された酸性水にＨＦもしくはＨＣｌを添加することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の洗浄方法。