JP2002192151A - 洗浄装置およびこれを用いた洗浄方法 - Google Patents

洗浄装置およびこれを用いた洗浄方法

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JP2002192151A JP2000394851A JP2000394851A JP2002192151A JP 2002192151 A JP2002192151 A JP 2002192151A JP 2000394851 A JP2000394851 A JP 2000394851A JP 2000394851 A JP2000394851 A JP 2000394851A JP 2002192151 A JP2002192151 A JP 2002192151A
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Hisakatsu Kawarai
久勝 瓦井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄処理コストを低減し、かつ被洗浄材への
イオン性物質の再付着を防止する洗浄装置を得る。 【解決手段】 洗浄液8に、被洗浄材7と第1電極3と
第2電極4とが浸漬され、第1電極3と第2電極4との
間にイオン交換性材料2がある。電源6により第1電極
3と第2電極4との間に電圧を印加すると、残留した薬
液が電離してなる陽イオンと陰イオンが第1電極(陽
極)3と、第2電極(陰極)4とに電気泳動し、イオン
交換性材料2に捕捉され除去される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば金属材料、
Siウエハまたはセラミックス材料等を薬液により表面
処理した際に、残留した薬液を洗浄して除去する洗浄装
置とこれを用いた洗浄方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、めっき液、エッチング液または酸
化処理液などの薬液を用いて金属やセラミックス等の材
料を表面処理した場合、純水洗浄により材料表面に残留
する薬液を除去していた。即ち、上記純水による洗浄と
しては、純水をオーバーフローさせながら、被洗浄物で
あるウェハを洗浄する方法が、特開平8―31782号
公報に記載されている。まず、薬液処理したウェハを常
温の純水中に浸漬し、純水をオーバーフローさせながら
洗浄する。これによって、ウェハ表面に局所的に付着し
ている残留薬液が除去される。次に50℃〜沸点までの
間の所定の温度に設定した純水中にウェハを浸漬し、純
水をオーバーフローさせながら洗浄するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の純水洗浄方法では、イオン性物質である残留薬液が
再付着する可能性は少ないものの、純水をオーバーフロ
ーさせるため、多量の純水が必要となり、廃水処理も考
慮するとコストアップにつながり、オーバーフローが不
十分であれば洗浄中にイオン性物質が残留するという課
題があった。
【0004】本発明はかかる課題を解消するためになさ
れたもので、洗浄処理コストを低減し、かつ被洗浄材へ
のイオン性物質の再付着を防止した洗浄装置およびこれ
を用いた洗浄方法を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第1の洗浄
装置は、被洗浄材を洗浄液に浸漬して洗浄する洗浄装置
において、上記洗浄液に浸漬された第1電極と第2電
極、上記第1電極と第2電極との間に電圧を印加する電
源、並びに上記第1電極と第2電極との間に設けられた
イオン交換性材料を備えたものである。
【0006】本発明に係る第2の洗浄装置は、上記第1
の洗浄装置において、第1電極と第2電極は、第1電極
と第2電極の間に被洗浄材があるように設けられている
ものである。
【0007】本発明に係る第3の洗浄装置は、上記第1
または第2の洗浄装置において、被洗浄材とイオン交換
性材料を分離するようにセパレータが設けられているも
のである。
【0008】本発明に係る第4の洗浄装置は、上記第1
ないし第3のいずれかの洗浄装置において、イオン交換
性材料が陽イオン交換性材料と陰イオン交換性材料とを
混合したものである。
【0009】本発明に係る第5の洗浄装置は、上記第1
ないし第3のいずれかの洗浄装置において、陰極電極近
傍には陽イオン交換性材料を、陽極電極近傍には陰イオ
ン交換性材料が設けられているものである。
【0010】本発明に係る第1の洗浄方法は、上記第1
ないし第5のいずれかの洗浄装置に被洗浄材を浸漬し、
第1電極と第2電極との間に電圧を印加し、イオン性物
質を上記電極に電気泳動させ、イオン交換性材料に上記
イオン性物質を捕捉して除去する方法である。
【0011】本発明に係る第2の洗浄方法は、上記第1
の洗浄方法において、第1電極と第2電極との間に電圧
を印加したままで、洗浄液から被洗浄材を引き上げる工
程を施す方法である。
【0012】
【発明の実施の形態】実施の形態1.本発明の第1の実
施の形態の洗浄装置は、洗浄液に、被洗浄材と第1電極
と第2電極とを浸漬し、上記第1電極と第2電極との間
にイオン交換性材料を介在させ、上記第1電極と第2電
極との間に電圧を印加する電源を備えたものであり、被
処理材に残留していた薬液が洗浄液中で陽イオンと陰イ
オンとなり、これらのイオンが、第1電極と第2電極と
の間に電圧を印加することにより、電気泳動によって被
洗浄材から電極に移動し、移動中にイオン交換性材料で
捕捉されるものである。上記のように、洗浄液をオーバ
ーフローさせずに被洗浄材を除去できるため、従来に比
べて廃水処理量を低減でき、残留した薬液はイオン交換
性材料で捕捉されるので、被洗浄材への再付着が起こら
ず、さらに、洗浄液は常に高純度に維持される。また、
残留した薬液は、濃度勾配に加えて、電気泳動によって
拡散が促進されるため、被洗浄材に付着した薬液の除去
が促進される。なお、被洗浄材は第1電極と第2電極と
の間に浸漬することにより、効率よく洗浄できる。
【0013】本実施の形態に係わる洗浄液としては、誘
電率の大きい純水またはアルコールが用いられる。上記
被洗浄材としては、例えば銅、銅合金、鉄もしくはニッ
ケル等の金属、Siウェハまたはセラミックスである。
上記第1、第2電極に印加する電源は、洗浄液中で残留
薬液が電離してなるイオン性物質(陽イオンと陰イオ
ン)をイオン交換性材料まで電気泳動させるためのもの
で、陽極になる電極に向かって陰イオンが、また陰極に
なる電極に向かって陽イオンがそれぞれ移動する。電源
としては、直流電源がイオン性物質の移動を促進させる
ため好ましく、電極の材料として、ステンレス鋼や白金
など、純水中で耐食性を有する材料を用いる。また電極
の形状は板、箔、メッシュなどがあるが、特に制限はな
い。
【0014】本実施の形態において、被洗浄材とイオン
交換性材料を分離するようにセパレータを設けてもよ
く、洗浄中に、イオン交換性材料が被洗浄材に付着する
のを防止することができる。なお、セパレータの孔は
0.5〜100μmであるのが、セパレータ中を上記イ
オンが容易に移動し、かつ被洗浄材とイオン交換性材料
が分離されるため好ましい。
【0015】本実施の形態に係わるイオン交換性材料
は、例えば純水等洗浄液中で残留薬液が電離したことに
よる陽イオンと陰イオンとを捕捉して固定するもので、
陽イオン交換性材料と陰イオン交換性材料とを混合して
用いると、各種薬液の洗浄に適応できる。その場合、陰
極電極近傍には陽イオン交換性材料を、陽極電極近傍に
は陰イオン交換性材料を設けることにより、効果的に洗
浄することができる。イオン交換によって生じた水素イ
オンと水酸イオンは再結合して水となるが、陽イオン交
換性材料は陽イオン(例えば、Na、K等のアルカリ金
属イオン、Ag、Cu等の金属イオン)の除去に用いら
れる。陰イオン交換性材料は陰イオン(例えば、Cl、
Br等のハロゲンイオン、SO4、NO3等の酸化物イオ
ン、蟻酸、酢酸、フタル酸等の有機酸イオン)の除去に
用いられる。
【0016】イオン交換性材料は大きく分けて有機化合
物であるイオン交換樹脂と無機のイオン交換性物質があ
り、どちらを用いても良い。イオン交換樹脂を用いる場
合は比重が小さい点で有利であり、無機イオン交換性物
質を用いる場合は耐熱性が良い点で有利である。イオン
交換樹脂としては、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹
脂がある。陽イオン交換樹脂にはさらに強酸性のものと
弱酸性のものがあり、いずれの陽イオン交換樹脂も使用
できる。強酸性陽イオン交換樹脂は、例えばスチレンー
ジビニルベンゼン共重合体、フェノールホルマリン樹脂
などを基体とし、イオン交換基としてスルホン酸基を持
つものがあげられる。これらは、例えばアンバーライト
IR―120B{商品名、ローム・アンド・ハース社
製}、ダイヤイオンSK―1A{商品名、三菱化学
(株)}、ダイヤイオンFMK―10{商品名、三菱化
学(株)}がある。弱酸性陽イオン交換樹脂は、例えば
アクリレート又はメタクリレートとジビニルベンゼンと
の共重合体などを基体とし、イオン交換基としてカルボ
キシル基、ホスホン基などを持つものがあげられる。こ
れらは、例えばアンバーライトIRC―84{商品名、
ローム・アンド・ハース社製}、ダイヤイオンWK―1
1{商品名、三菱化学(株)}がある。
【0017】陰イオン交換樹脂は強塩基性陰イオン交換
樹脂と弱塩基性陰イオン交換樹脂があり、いずれの陰イ
オン交換樹脂も使用できる。強塩基性陰イオン交換樹脂
としては、例えばスチレンージビニルベンゼン共重合体
などを基体とし、イオン交換基としてトリメチルアンモ
ニウム基、β―ヒドロキシエチルジメチルアンモニウム
基などを持つものがあげられる。これらは、例えばアン
バーライトIRA―400{商品名、ローム・アンド・
ハース社製}、ダイヤイオンSA―10B{商品名、三
菱化学(株)}、ダイヤイオンFMA―10{商品名、
三菱化学(株)}がある。弱塩基性陽イオン交換樹脂
は、例えばスチレンージビニルベンゼン共重合体、アク
リレート又はメタクリレートとジビニルベンゼンの共重
合体などを基体とし、イオン交換基として1級、2級及
び3級アミノ基などを有するものがあげられる。これら
は、例えばアンバーライトIRA―410{商品名、ロ
ーム・アンド・ハース社製}、ダイヤイオンFA―20
B{商品名、三菱化学(株)}がある。
【0018】無機イオン交換性物質にも陽イオン交換性
の物質と陰イオン交換性の物質がある。陽イオン交換性
の無機物質としては、例えばゼオライト、アンチモン
酸、スズ酸、チタン酸、ニオブ酸、マンガン酸などの多
価金属酸又はその塩;リン酸ジルコニウム、リン酸チタ
ン、リン酸スズ、リン酸セリウム、ヒ酸スズ、ヒ酸チタ
ンなどの多価金属多塩基酸塩;モリブデン酸、タングス
テン酸等のヘテロポリ酸などがあげられる。陰イオン交
換性の無機物質としては、例えばハイドロタルサイト、
ヒドロキシアパタイト、含水酸化鉄、含水酸化ジルコニ
ウム、含水酸化ビスマスなどの含水酸化物などがあげら
れる。これらのイオン交換性材料は混合して使用でき
る。
【0019】
【実施例】実施例1.図1は本発明の実施例の洗浄装置
の構成図であり、図2は図1に用いた洗浄治具の斜視図
である。図中、1はセパレータ、2はイオン交換性材
料、3は第1電極(陽極)、4は第2電極(陰極)、5
はセパレータとイオン交換性材料と電極とを保持する洗
浄治具、6は電源、7は被洗浄材、8は洗浄液、矢印は
陽イオンまたは陰イオンの移動方向を示す。
【0020】被洗浄材7として、銅板表面に酸化銅を形
成するために、酸化処理液(1リットルの水に、NaC
lO240g、Na3PO410gおよびNaOH5gを
溶解した液)に浸漬した銅板(100mm×100mm
×1mm)を用い、上記被洗浄材7に残留した上記酸化
処理液を洗浄する場合について説明する。図1におい
て、洗浄液8として純水(比抵抗=1MΩ・cm)、セ
パレータ1として0.5μm微細孔径のポリテトラフロ
ロエチレン製のセパレータ、第1電極3、第2電極4と
して100mm×100mm×0.5mm厚さのSUS
304、イオン交換性材料として陽イオン交換樹脂(ア
ンバーライトIRC―84)と陰イオン交換樹脂(アン
バーライトIRA―400)の混合物を用いた。
【0021】なお、本実施例においては、ポリエチレン
からなる洗浄治具5を用いている。即ち、図2に示すよ
うに、洗浄治具5の容器51、52にセパレータ1と第
1電極3、第2電極4を設置し、セパレータ1と電極間
にイオン交換性材料2を充填したものを、被洗浄材7を
浸漬した洗浄液8に浸漬する。この場合、図1に示すよ
うに、一対の電極3、4の間に被洗浄材7とイオン交換
性材料が存在するようにし、第1電極3と第2電極4と
の間に100Vの直流電圧を10分間印加する。
【0022】上記のように、被洗浄材7を純水に浸漬し
た直後、純水の比抵抗は2mΩ・cmまで低下するが、
比抵抗は徐々に大きくなり、10分後には洗浄前の1M
Ω・cmにほぼ戻った。
【0023】図3は、本発明の実施例における洗浄過程
を示す説明図であり、上記比抵抗の低下は、図3に示す
ように被洗浄材に残留していた酸化処理液がNa+、N
aClO2 -、PO4 3-、OH-のイオンとなって純水中に
溶解して純水の比抵抗を低下させるが、これらのイオン
が電気泳動によってNa+がマイナスの電極に、またN
aClO2 -、PO4 3-、OH-がプラスの電極に向かって
それぞれ移動し、イオン交換樹脂で捕捉されると純水の
比抵抗が被洗浄材を浸漬前の値まで戻ったものと考えら
れる。
【0024】なお、本発明の洗浄装置としては、本実施
例のように洗浄治具5を用いたものに限定されるもので
はなく、洗浄液中の上記イオン交換樹脂を電圧の印加中
攪拌させ、沈降後取り出しても同様の効果が得られる。
【0025】また、所定電圧を印加したままで、被洗浄
材を引き上げることにより、残留薬液が電離してなるイ
オンが電極に拘束されたままであるので、より確実に薬
液を除去することができる。また、薬液の残留量は導電
率に比例するので、導電率をモニターすることにより洗
浄状態を把握することができる。
【0026】
【発明の効果】本発明の第1の洗浄装置は、被洗浄材を
洗浄液に浸漬して洗浄する洗浄装置において、上記洗浄
液に浸漬された第1電極と第2電極、上記第1電極と第
2電極との間に電圧を印加する電源、並びに上記第1電
極と第2電極との間に設けられたイオン交換性材料を備
えたもので、洗浄処理コストを低減し、かつ被洗浄材へ
のイオン性物質の再付着を防止するという効果がある。
【0027】本発明の第2の洗浄装置は、上記第1の洗
浄装置において、第1電極と第2電極は、第1電極と第
2電極の間に被洗浄材があるように設けられているもの
で、効率よく洗浄できるという効果がある。
【0028】本発明の第3の洗浄装置は、上記第1また
は第2の洗浄装置において、被洗浄材とイオン交換性材
料を分離するようにセパレータが設けられているもので
もので、洗浄度が向上するという効果がある。
【0029】本発明の第4の洗浄装置は、上記第1ない
し第3のいずれかの洗浄装置において、イオン交換性材
料が陽イオン交換性材料と陰イオン交換性材料とを混合
したもので、洗浄できる薬液の種類が増加するという効
果がある。
【0030】本発明の第5の洗浄装置は、上記第1ない
し第3のいずれかの洗浄装置において、陰極電極近傍に
は陽イオン交換性材料を、陽極電極近傍には陰イオン交
換性材料が設けられているもので、効率よく洗浄できる
という効果がある。
【0031】本発明の第1の洗浄方法は、上記第1ない
し第5のいずれかの洗浄装置に被洗浄材を浸漬し、第1
電極と第2電極との間に電圧を印加し、イオン性物質を
上記電極に電気泳動させ、イオン交換性材料に上記イオ
ン性物質を捕捉して除去する方法で、洗浄処理コストを
低減し、かつ被洗浄材へのイオン性物質の再付着を防止
するという効果がある。
【0032】本発明の第2の洗浄方法は、上記第1の洗
浄方法において、第1電極と第2電極との間に電圧を印
加したままで、洗浄液から被洗浄材を引き上げる工程を
施す方法で、より洗浄効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例の洗浄装置の構成図である。
【図2】 図1に用いた洗浄治具の斜視図である。
【図3】 本発明の実施例における洗浄状態を示す説明
図である。
【符号の説明】
1 セパレータ、2 イオン交換性材料、3 第1電極
(陽極)、4 第2電極(陰極)、5 洗浄治具、6
電源、7 被洗浄材、8 洗浄液。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/304 642 H01L 21/304 642Z 646 646

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被洗浄材を洗浄液に浸漬して洗浄する洗
    浄装置において、上記洗浄液に浸漬された第1電極と第
    2電極、上記第1電極と第2電極との間に電圧を印加す
    る電源、並びに上記第1電極と第2電極との間に設けら
    れたイオン交換性材料を備えた洗浄装置。
  2. 【請求項2】 第1電極と第2電極は、第1電極と第2
    電極の間に被洗浄材があるように設けられていることを
    特徴とする請求項1に記載の洗浄装置。
  3. 【請求項3】 被洗浄材とイオン交換性材料を分離する
    ようにセパレータが設けられていることを特徴とする請
    求項1または請求項2に記載の洗浄装置。
  4. 【請求項4】 イオン交換性材料が陽イオン交換性材料
    と陰イオン交換性材料とを混合したものであることを特
    徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の洗
    浄装置。
  5. 【請求項5】 陰極電極近傍には陽イオン交換性材料
    を、陽極電極近傍には陰イオン交換性材料が設けられて
    いることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれ
    かに記載の洗浄装置。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれかに記
    載の洗浄装置に被洗浄材を浸漬し、第1電極と第2電極
    との間に電圧を印加し、イオン性物質を上記電極に電気
    泳動させ、イオン交換性材料に上記イオン性物質を捕捉
    して除去する洗浄方法。
  7. 【請求項7】 第1電極と第2電極との間に電圧を印加
    したままで、洗浄液から被洗浄材を引き上げる工程を施
    すことを特徴とする請求項6に記載の洗浄方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104368556A (zh) * 2014-11-25 2015-02-25 齐斌 多用途水洗净化机
JP2016213337A (ja) * 2015-05-11 2016-12-15 株式会社エー・シー・イー シリコンウェーハのウェットエッチング方法
CN112316732A (zh) * 2020-09-22 2021-02-05 宁波方太厨具有限公司 一种快速浸润和清洗膜丝的装置及其利用方法

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