JP2001079502A - オゾン水洗浄方法及び装置 - Google Patents

オゾン水洗浄方法及び装置

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JP2001079502A
JP2001079502A JP25736999A JP25736999A JP2001079502A JP 2001079502 A JP2001079502 A JP 2001079502A JP 25736999 A JP25736999 A JP 25736999A JP 25736999 A JP25736999 A JP 25736999A JP 2001079502 A JP2001079502 A JP 2001079502A
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cleaning
ozone
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water
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Katsumi Suzuki
克己 鈴木
Toshiki Nakajima
俊貴 中島
Tsuyoshi Sunakawa
強志 砂川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】さまざまな問題を有する半導体RCA洗浄や工
業洗浄を代替して、低コスト、省エネルギーで環境にや
さしい洗浄方法を提供する。 【解決手段】オゾンガス4を1気圧より高い圧力で純水
に溶解させてオゾン水6を製造し、圧力を保持した状態
でこのオゾン水6を密閉洗浄室9に導き、被洗浄物10
を洗浄するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はオゾン水を用いて洗
浄する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】洗浄工程は被洗浄物特性に影響を与える
ことなく、表面に付着した異物を除去するもので、製品
本来の特性を得るためには必須の工程である。しかしこ
れまでは、半導体RCA洗浄や、溶剤や強アルカリを用
いた工業用洗浄のように、高濃度で高温の薬液を大量に
用いて洗浄されるのが常であった。この方法では大電力
と大量の薬液を必要とし、地球温暖化を促進させ、廃棄
物処理でも大きな負荷があった。
【0003】そのような中で最近、図2に示す実開平0
5−029131のようにオゾン水を用いた洗浄方式が
注目されてきている。純水中にオゾンガスを5〜20p
pm程度溶解させたオゾン水は、その酸化性から有機物
や金属イオンの除去洗浄に適しており現状洗浄方法の代
替が望まれている。オゾンガス自体は純水の電気分解や
酸素ガスの放電により簡単に低コストで作ることがで
き、薬液を全く必要としない。またオゾンは自己分解性
があるため、洗浄後の放置や触媒処理で酸素に分解、無
害化することで、廃液、排水、排気の処理をなくせる
か、もしくは非常に軽減できるという効果を有してお
り、低コスト、省エネルギー、廃棄物削減の観点から期
待が大きい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしオゾン水はその
オゾンガス溶解濃度を高めることによって、洗浄能力を
格段に向上できるのであるが、実開平05−02913
1のように大気開放系洗浄槽ではエジェクター部のオゾ
ンガスを高圧にし高濃度にオゾンガスを溶解させても、
洗浄槽で溶解オゾンガスが気泡化し分離、蒸発してしま
うため溶解濃度は室温で40ppm程度が限界である。
このため従来RCA洗浄や工業用洗浄に代替できる洗浄
力を有することができなかった。
【0005】また純水温度を5℃程度に下げ、溶解濃度
を100ppm程度まで高めることが行われているが、
洗浄での反応速度を抑制してしまい、かえって洗浄能力
を下げてしまう、冷却に大きなエネルギーを要する、等
の課題があった。
【0006】そこで、本発明は、上述した問題点を解決
するためになされたものであり、その目的とするところ
は、さまざまな問題を有する半導体RCA洗浄や工業洗
浄を代替して、低コスト、省エネルギーで環境にやさし
い洗浄方法及び装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、オゾンガスを
1気圧より高い圧力で純水に溶解させてオゾン水を製造
し、圧力を保持した状態で前記オゾン水を密閉洗浄室に
導き、被洗浄物を洗浄することを特徴とする。このた
め、理論的には400ppmものオゾンガスを室温の純
水中に溶解させることができ、またその高濃度溶解状態
を維持しながら被洗浄物を洗浄処理することができるの
で、効率よく有機物や金属イオンなどの汚れを除去する
ことができる。このため、さまざまな課題を有する従来
RCA洗浄や工業用洗浄を代替して、低コスト、省エネ
ルギーで環境にやさしい洗浄が可能となる。
【0008】本発明の第2のオゾン水洗浄方法は、前記
オゾンガスを純水に溶解させるオゾン水製造工程、前記
オゾン水を密閉洗浄室に導く工程、および被洗浄物を洗
浄する工程を室温で行うことを特徴とする。室温で十分
に高濃度に溶解できるので、冷却して溶解濃度を上昇さ
せる必要がなく、低エネルギー、低コストで洗浄処理で
きる。
【0009】本発明の第3のオゾン水洗浄方法は、オゾ
ン濃度が50ppmより高いことを特徴とする。室温開
放系では達成が難しい濃度であり、洗浄処理効果が大き
くなる濃度である。
【0010】本発明の第4のオゾン水洗浄装置は、オゾ
ンガスを発生させるためのオゾンガス発生装置、前記オ
ゾンガスを1気圧より高い圧力で純水に溶解させオゾン
水を製造するためのオゾンガス溶解装置、1気圧より高
い圧力状態で被洗浄物を前記オゾン水に浸漬し洗浄する
ための密閉洗浄室、前記オゾンガス発生装置から発生し
たオゾンガスを前記オゾンガス溶解装置に導く管路、前
記オゾンガス溶解装置で製造されたオゾン水を前記密閉
洗浄室に導く管路、を備えたことを特徴とする。このた
め、このオゾン水洗浄装置を用いることにより、室温で
50ppm以上の高濃度のオゾン水で洗浄ができるた
め、さまざまな課題を有する従来RCA洗浄や工業用洗
浄を代替して、低コスト、省エネルギーで環境にやさし
い洗浄が可能となる。
【0011】本発明の第5のオゾン水洗浄装置は、前記
密閉洗浄室の圧力を下げることなく大気中より被洗浄物
を出し入れできる機構が設けられている。これにより高
い圧力を常に維持できるため密閉洗浄室内のオゾン濃度
を下げることがなく、また被洗浄物を処理するまでの時
間を短くすることができる。前記機構で最も簡単な機構
は二重扉である。外側の扉を開け被洗浄物をロードロッ
ク室に入れ外側の扉を閉める。続いてロードロック室に
余剰オゾンガスを流し込み内部ガスをオゾンガスに置換
する。続いて内側の扉を開け、被洗浄物を密閉洗浄室内
のオゾン水に浸漬、扉を閉め、洗浄をする。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のオゾン水洗浄装
置の好適な実施形態を示す図である。オゾンガス発生装
置1は、酸素ガスを用い放電によってオゾンガスを発生
させる方式で、酸素ガス2を高圧ボンベから供給するの
で、この圧力を用いて全ての系を高圧に上昇、維持する
ことが比較的容易である。この放電方式の他に純水の電
気分解によりオゾンガスを発生させる方式があり、酸素
ガスを必要としない、電気分解電力も小さい、クリーン
という長所があるが、高い圧力を作りづらい、オゾン発
生濃度の立ち上がりが遅いなどの課題もある。求められ
る装置の特性により使い分けている。
【0013】発生したオゾンガス4は管路3を通り、オ
ゾンガス溶解装置5内に高圧力で吹き込まれる。オゾン
ガス溶解装置内には室温の純水が供給されており、吹き
込まれることでオゾン水6を作るが、オゾンガス発生装
置からの圧力で高濃度にオゾンガスが溶解される。図1
はエジェクタータイプであるが、霧吹きのように純水と
オゾンガスを混合する場合や、プロペラで溶解装置内を
強制攪拌する場合もある。また溶解膜を用いた溶解モジ
ュールタイプもある。溶解モジュールタイプはフッ素系
膜を用い気液接触で溶解させる方式であるが、溶解膜か
らのFの溶出があり、構造は簡単だが品質上の課題もあ
る。これも求められる装置の特性により使い分けてい
る。オゾンガス溶解装置5内は強い腐食性のオゾン水が
接触するため、テフロン製が求められる。管路4もテフ
ロンかステンレスとなる。
【0014】製造されたオゾン水6はポンプ12の作用
により密閉洗浄室9に移送され、密閉洗浄室にセットさ
れた被洗浄物10の有機物や金属イオンを酸化分解洗浄
する。洗浄に使われたオゾン水は同様にポンプ12の作
用でフィルター11に移送され、洗浄難分解物質がトラ
ップされクリーンとなって、再びオゾンガス溶解装置5
に戻り、オゾンガス溶解濃度を上昇させる。
【0015】オゾンガス溶解装置5でオゾン水6を製造
した後の余剰オゾンガス7は通常一定の圧力以上で開放
する弁8Aを通じ系外へ排出されスクラバーや触媒に輸
送され排気されるが、密閉洗浄室9に被洗浄物10を導
入する際は、別シーケンスで制御される。この時、弁8
Aはオゾンガス溶解装置5からの排気に、弁8Bはやは
りスクラバーや触媒に通じるよう排気側に開き、窒素ガ
ス14を流入させ、弁8Bより排気しながら十分にロー
ドロック室内の雰囲気を窒素ガス置換した後、二重扉1
6Aを開き被洗浄物10をロードロック室15に入れ
る。続いて、二重扉16Aを閉め、窒素ガス14を止
め、弁8Aを操作し、余剰オゾンガス7を1気圧より高
い圧力でロードロック室に流入させる。十分にロードロ
ック室内の雰囲気をオゾンガスに置換した後、弁8Bを
閉じ、ロードロック室内の圧力を上昇させる。目的の圧
力に到達したなら弁8Aを操作し、再びスクラバーや触
媒に輸送排気させ、ロードロック室内の圧力を維持す
る。次に二重扉16Bを開きオゾン水6中に被洗浄物1
0を浸漬、二重扉を閉め、所定時間洗浄する。洗浄が終
了したら、二重扉16Bを開け、被洗浄物10をロード
ロック室内に戻した後、閉じる。続いて、弁8Bを開放
しロードロック室15の圧力を下げ、窒素ガス14を流
し込み、雰囲気を置換してから二重扉16Aを開き、被
洗浄物を取り出す。
【0016】被洗浄物10の密閉洗浄室9内へのセット
方法は前記のように二重扉等を用いたロードロック室を
用いる方式が最も容易である。密閉洗浄室9、フィルタ
ー11、ポンプ12は耐腐食性や汚染防止からテフロン
製が望ましい。管路13もテフロン製かステンレス製が
適している。
【0017】(実施例)薄膜プロセスでは有機レジスト
の剥離にRCA洗浄のSPM(硫酸+過酸化水素水)洗
浄が多用されているのでSiウェハにポジレジストOF
PR800を塗布し、剥離洗浄を実施した。
【0018】本発明実施例を図1に示す。高純度酸素ガ
スボンベ(99.999%)を用い、3気圧でオゾンガ
ス発生装置1に酸素ガス2を10L/分で流入させた。
オゾンガス発生装置1の電極に種々のRFパワーをかけ
放電させ、オゾンガス4を発生させオゾンガス溶解装置
5に流した。オゾンガス溶解装置5には予め室温の超純
水(18MΩ)が満たされており、エジェクター方式で
吹き込み攪拌することでオゾンガスを溶解させた。ポン
プ12を始動させ、5L/分の流量でオゾン水をオゾン
ガス溶解装置5、密閉洗浄室9、フィルター11、ポン
プ12と循環させたところ約10分後には純水中にRF
パワーによって、30、50、80、120ppmのオ
ゾンガスが溶解した。この間もオゾンガス4はオゾンガ
ス溶解装置5内に流れており、オゾンガス溶解装置内部
の圧力を2.9気圧とさせるように圧力弁8を開閉させ
ている。余剰となったオゾンガス7は圧力弁8を通り、
触媒除害装置で処理された。
【0019】密閉洗浄室9内のオゾン水濃度がそれぞれ
の濃度で安定したところで、ポジレジストOFPR80
0を塗布したSiウェハを密閉洗浄室内にセットした。
密閉洗浄室には二重扉が設けられており、内部の圧力を
低下させることなく、ウェハをセットした。
【0020】レジスト剥離洗浄を10分行い、同じよう
に二重扉を介して、ウェハを取り出し、純水でリンス、
乾燥後、膜厚を測定し、除去レートを求めた。その結
果、オゾン水のオゾンガス濃度が30,50,80,1
20ppmについて除去レートが、500、1000、
2600、4000オングストローム/分であり、50
ppm以上で効率が良いことがわかった。洗浄後のウェ
ハには残渣もなく、レジストに含まれる金属イオンも検
出されず、SPM洗浄と同等以上の洗浄性が確認され
た。しかるにオゾン水洗浄は室温であったため消費電力
はSPM洗浄の1/20、使用した薬液はなく、廃液、
排水処理も必要なかった。余剰オゾンガス排気も触媒に
通すことで無害化でき、スクラバーなどの大掛かりな設
備も必要ないことがわかった。なお、前述の通り室温で
これらの処理を行うことが好ましく、特にオゾンガスを
純水に溶解させるオゾン水製造工程、オゾン水を密閉洗
浄室に導く工程、および被洗浄物を洗浄する工程、とも
に室温で行うことが好ましい。
【0021】
【発明の効果】以上に示したように、さまざまな課題を
有する従来RCA洗浄や工業用洗浄を代替して、低コス
ト、省エネルギーで環境にやさしい洗浄が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のオゾン水洗浄装置の概略断面図であ
る。
【図2】従来技術のオゾン水洗浄装置の概略模式図であ
る。
【符号の説明】
1 オゾンガス発生装置 2 酸素ガス 3 管路 4 オゾンガス 5 オゾンガス溶解装置 6 オゾン水 7 余剰オゾンガス 8A 弁 8B 弁 9 密閉洗浄室 10 被洗浄物 11 フィルター 12 ポンプ 13 管路 14 窒素ガス 15 ロードロック室 16A 二重扉A 16B 二重扉B 21 オゾンガス発生装置 22 オゾンガス 23 ポンプ 24 フィルター 25 エジェクター 26 オゾン水 27 洗浄槽 28 バブラー
フロントページの続き (72)発明者 砂川 強志 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 Fターム(参考) 3B201 AA03 AB44 BB02 BB90 BB92 CB01 CD33 4D050 AB11 BB02 BC02 BD02 BD04 BD06 BD08 4G035 AA01 AE13

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】オゾンガスを1気圧より高い圧力で純水に
    溶解させてオゾン水を製造し、圧力を保持した状態で前
    記オゾン水を密閉洗浄室に導き、被洗浄物を洗浄するこ
    とを特徴とするオゾン水洗浄方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載のオゾン水洗浄方法におい
    て、前記オゾンガスを純水に溶解させるオゾン水製造工
    程、前記オゾン水を密閉洗浄室に導く工程、および被洗
    浄物を洗浄する工程を室温で行うことを特徴とするオゾ
    ン水洗浄方法。
  3. 【請求項3】請求項1及び2記載のオゾン水洗浄方法に
    おいて、オゾン濃度が50ppmより高いことを特徴と
    するオゾン水洗浄方法。
  4. 【請求項4】オゾンガスを発生させるためのオゾンガス
    発生装置、前記オゾンガスを1気圧より高い圧力で純水
    に溶解させオゾン水を製造するためのオゾンガス溶解装
    置、1気圧より高い圧力状態で被洗浄物を前記オゾン水
    に浸漬し洗浄するための密閉洗浄室、前記オゾンガス発
    生装置から発生したオゾンガスを前記オゾンガス溶解装
    置に導く管路、前記オゾンガス溶解装置で製造されたオ
    ゾン水を前記密閉洗浄室に導く管路、を備えたことを特
    徴とするオゾン水洗浄装置。
  5. 【請求項5】請求項4記載のオゾン水洗浄装置におい
    て、前記密閉洗浄室の圧力を下げることなく大気中より
    被洗浄物を出し入れできる機構が設けられていることを
    特徴とするオゾン水洗浄装置。
JP25736999A 1999-09-10 1999-09-10 オゾン水洗浄方法及び装置 Withdrawn JP2001079502A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020078562A (ko) * 2001-04-04 2002-10-19 (주)미지텍 강제산기식 오존발생장치
JP2003010795A (ja) * 2001-06-29 2003-01-14 Sekisui Chem Co Ltd 基板洗浄装置及び洗浄方法
JP2003033634A (ja) * 2001-07-26 2003-02-04 Sumitomo Precision Prod Co Ltd オゾン処理システム
JP2014036716A (ja) * 2012-08-13 2014-02-27 Aichi Gakuin 生体親和性に優れたインプラント材料の処理方法及び処理装置
JP2016143872A (ja) * 2015-02-05 2016-08-08 株式会社Screenホールディングス 基板処理装置

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Effective date: 20061205