JP2005296839A

JP2005296839A - 超純水製造方法と装置およびそれを用いた電子部品部材類の洗浄方法と装置

Info

Publication number: JP2005296839A
Application number: JP2004117907A
Authority: JP
Inventors: Yukiko Toriyama; 由紀子鳥山; Akiko Umeka; 明子梅香; Kazuhiko Kawada; 和彦川田; Chika Kenmochi; 千佳建持
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】純水装置内に用いられる非再生型イオン交換樹脂、特にカチオン樹脂中のナトリウムイオンをコントロールし、イオン交換樹脂から処理水へ流出するナトリウムイオンを極めて低いレベルに抑えて、超純水の水質を向上させることが可能な超純水製造方法と装置、およびそれを用いた電子部品部材類の洗浄方法と装置を提供する。
【解決手段】超純水製造装置に使用される非再生型イオン交換樹脂について、カチオン交換樹脂に対しては、ナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率を０．０１％以下、好ましくは０．００１％以下とすることを特徴とする超純水製造方法および装置、ならびにそれを用いたウェハ等の電子部品部材類の洗浄方法と装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、超純水製造方法と装置に関し、とくに、半導体製造工業等における電子部品部材類の洗浄に好適な超純水や、医薬用水として好適な超純水を製造するに際し、超純水中の不純物である極微量のイオンを低減し、従来の超純水より更に高い純度を有する超純水を製造することが可能な超純水製造方法と装置およびそれを用いた電子部品部材類の洗浄方法と装置に関する。

超純水を汎用している半導体、薬品製造等の分野において、近年ますます高純度の水質が要求されている。半導体基板や各種電子材料を洗浄する水（超純水）や薬液中の不純物は、半導体などのシリコン基板の電気的特性に影響を与えるため、厳しく管理されている。

超純水は、一般に、河川水、地下水及び工業用水等の被処理水を前処理工程で処理して被処理水中の懸濁物及び有機物の大半を除去し、次いで、この前処理水を一次系純水製造装置及び二次系純水製造装置（サブシステムと呼ばれることもある。）で順次処理することによって製造される。二次系純水製造装置では、一次純水中に残存する極微量のイオン、有機物、微粒子などを除去するために、さらに紫外線照射、イオン交換、限外濾過膜などを組み合わせて処理され、最終的に所望の超純水が得られる。このような超純水製造装置においては、非再生型イオン交換樹脂が、一次系純水製造の混床式装置や二次系純水製造のイオン交換装置に用いられている。非再生型のイオン交換樹脂を用いる利点は、処理水が高純度になることや薬液による再生設備が必要ないことである。また、二次系純水製造装置では、万が一にも再生用の薬液がユースポイントに流れ込んだりしないようにすること、特別なコンディショニングで精製し高度に再生したイオン交換樹脂を使用できるためである。

得られた超純水は、例えば半導体製造工業におけるウェハ洗浄などを行うユースポイントに供給される。このような超純水は、不純物を全く含有しない訳ではなく、超微量成分存在し、半導体デバイスなどの製品に影響を与える。デバイスの集積度が高くなるにつれて、超純水に含まれる超微量成分は無視できなくなり、従来の超純水よりさらに高い純度を有する超純水が必要となってきている。

従来、超純水の水質（金属不純物濃度）として、要求仕様は、１ｎｇ／Ｌ以下となっているが、より高純度の水質（金属不純物濃度）０．１ｎｇ／Ｌ以下が要求される昨今では、このような要求を満たす更なる技術開発が必要となっており、各種の開発が進められている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
特開平１０−６４８６７号公報特開２００２−３３６８５３号公報

そこで本発明の課題は、このような実情に鑑み、より高純度の水質が要求される超純水の製造において、とくに二次系純水装置内に用いられる非再生型イオン交換樹脂、特にカチオン樹脂中のナトリウムイオンをコントロールし、イオン交換樹脂から処理水へ流出するナトリウムイオンを極めて低いレベルに抑えることができるようにして、超純水の水質を向上させることが可能な超純水製造方法と装置、およびそれを用いた電子部品部材類の洗浄方法と装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、研究を重ねた結果、超純水の水質を向上させるためには、超純水製造装置において、二次系純水装置に用いられる非再生型イオン交換樹脂の不純物量を極力少なくする検討を行った。特にカチオン交換樹脂中のナトリウムイオン濃度を低くすることによって超純水中のナトリウムイオン濃度を低減させる検討を行い、本発明を完成するに至った。

すなわち、非再生型イオン交換樹脂中の不純物が多量に含まれると、処理水中に不純物が溶出する。そこで、カチオン交換樹脂中のナトリウム（Ｎａ）［ナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａ分率］を測定し、イオン交換樹脂（カチオン交換樹脂）から処理水へ流出するナトリウムイオン濃度を把握した。また、この樹脂で処理した処理水で電子部品部材類としてシリコンウェハを洗浄し、洗浄後のウェハ表面不純物量を把握した。その結果、カチオン交換樹脂中のナトリウム（Ｎａ）［ナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａ分率］を或るレベル以下に低くすることによって、この樹脂による処理水で洗浄したシリコンウェハの表面不純物量が低減できた。

すなわち、本発明に係る超純水製造方法は、超純水製造装置に使用される非再生型イオン交換樹脂について、カチオン交換樹脂に対しては、ナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率を０．０１％以下とすることを特徴とする方法からなる。好ましくは、カチオン交換樹脂のナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率を０．００１％以下とする。

この超純水製造方法においては、とくに、超純水製造装置の二次系純水製造装置に使用される非再生型イオン交換樹脂のカチオン交換樹脂に対してナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率を０．０１％以下とすることが好ましい。

また、上記非再生型イオン交換樹脂としては、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合樹脂を用いることができるが、このうち、カチオン交換樹脂のナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率を０．０１％以下、好ましくは０．００１％以下とすればよい。

このような方法により、例えば電子部品部材類の洗浄に用いて好適な超純水を製造することができる。

本発明に係る超純水製造装置は、超純水製造装置に使用される非再生型イオン交換樹脂におけるカチオン交換樹脂のナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率が０．０１％以下であることを特徴とするものからなる。

この超純水製造方法においては、とくに、上記カチオン交換樹脂が超純水製造装置の二次系純水製造装置における非再生型イオン交換樹脂として用いられることが好ましい。

また、上記非再生型イオン交換樹脂としては、、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合樹脂を用いることができるが、このうち、カチオン交換樹脂が上記のようなナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率が特定値以下のイオン交換樹脂であればよい。

このような装置により製造された超純水は、例えば電子部品部材類の洗浄に用いて好適なものである。

本発明はまた、上記のような超純水製造方法により製造された超純水を用いて電子部品部材類を洗浄することを特徴とする電子部品部材類の洗浄方法、および、上記のような超純水製造装置を洗浄用水製造装置として備えたことを特徴とする電子部品部材類の洗浄装置も提供する。

本発明に係る超純水製造方法および装置によれば、非再生型イオン交換樹脂のカチオン交換樹脂中の、とくに二次系純水装置に用いられる非再生型イオン交換樹脂のカチオン交換樹脂中のナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａ分率を特定値以下に低くすることによって、イオン交換樹脂から処理水へ流出するナトリウムを極めて低いレベルに抑えることができ、これによって、超純水の水質を大幅に向上させることが可能となる。そして、カチオン交換樹脂中のナトリウム（Ｎａ）［ナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａ分率］を低くすることによって、この樹脂の処理水で洗浄したシリコンウェハ等の電子部品部材類の表面不純物量を大幅に低減することができ、昨今の厳しい品質要求に応えることが可能になる。

以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１、２、比較例１
非再生型イオン交換樹脂のカチオン交換樹脂は、オルガノ（株）製”アンバーライト”ＥＳＧ−Ｋを精製し、ナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率が０．００１％以下になるように調製したものを用いた。この樹脂を用いてナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率が、０．１００％（比較例１）、０．０１０％（実施例１）および０．００１％（実施例２）となるように調製した。これらの樹脂を各々のカラムに充填し、入口水を超純水としたカラム出口水（カチオン交換樹脂の処理水）中のナトリウム濃度を測定した。結果を表１に示した。

なお、ナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率の測定には、以下の方法を用いた。
試料樹脂を約２０ｍＬ用いて、塩酸（１ｍｏｌ／Ｌ）約４５０ｍＬを９〜１０ｍＬ／ｍｉｎで流し、流出液を全量フラスコに受け、超純水でメスアップした。この流出液中のナトリウムを電気加熱原子吸光法（ＡＡＳ）又は、誘導結合型質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）を用いて測定した。測定値をナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率に換算した。

表１から分かるように、カチオン交換樹脂中のナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率を特定値以下に低くすることによって、イオン交換樹脂から処理水へ流出するナトリウムイオンが極めて低いレベルに抑えられることが確認できた。

実施例３、４、比較例２
非再生型カチオン交換樹脂には、オルガノ（株）製の”アンバーライト”ＥＳＧ−Ｋを精製し、ナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率が０．００１％以下になるように調製したものを用いた。この樹脂を用いて、ナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率を約0.001〜0.1（%）に調製した。この樹脂を用いてナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率が、０．１００％（比較例２）、０．０１０％（実施例３）および０．００１％（実施例４）となるように調製し、これらの樹脂を各々のカラムに充填し、入口水を超純水としたカラム出口水（カチオン交換樹脂の処理水）でシリコンウェハを洗浄し、ウェハ表面分析方法（非特許文献：A.Shimazaki:Proc.ECS,Defects in SilliconＩＩ, p47, 1991）を用いてウェハ表面の不
純物量を測定した。結果を図１に示した。

図１から分かるように、カチオン交換樹脂中のナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率を特定値以下に低くすることによって、とくに０．０１％以下（実施例３）とすることによって、シリコンウェハ上のナトリウム量が低減した。中でも、特にカチオン交換樹脂中のナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率が０．００１％以下（実施例４）では、シリコンウェハ上のナトリウム量が検出限界以下となった。

これらの結果から、本発明により、二次系純水装置に用いられる非再生型イオン交換樹脂、特にカチオン交換樹脂中のナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａ分率を低くすることによって、イオン交換樹脂から処理水へ流出するナトリウムを極めて低いレベルに抑えることができることが分かる。そして、このカチオン交換樹脂中のナトリウム（Ｎａ）［ナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａ分率］を低くすることによって、この樹脂の処理水で洗浄したシリコンウェハの表面不純物量を大幅に低減できることが分かる。カチオン交換樹脂の樹脂中のナトリウム（Ｎａ）［ナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａ分率］は０．０１％以下、望ましくは０．００１％以下にすることが良いことが確認できた。

本発明に係る超純水製造方法および装置は、とくに半導体製造工業等における電子部品部材類の洗浄用水や医薬用水に製造に好適なものであり、これらを適用することにより、昨今の高い水質要求レベルに十分に応えることができるようになる。

実施例３、４、比較例２におけるシリコンウェハ洗浄試験結果を示すグラフである。

Claims

超純水製造装置に使用される非再生型イオン交換樹脂について、カチオン交換樹脂に対しては、ナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率を０．０１％以下とすることを特徴とする超純水製造方法。
超純水製造装置の二次系純水製造装置に使用される非再生型イオン交換樹脂のカチオン交換樹脂に対してナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率を０．０１％以下とする、請求項１の超純水製造方法。
非再生型イオン交換樹脂がアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合樹脂からなる、請求項１または２の超純水製造方法。
電子部品部材類の洗浄に用いられる超純水を製造する、請求項１〜３のいずれかに記載の超純水製造方法。
超純水製造装置に使用される非再生型イオン交換樹脂におけるカチオン交換樹脂のナトリウム形化合物Ｒ−Ｎａの分率が０．０１％以下であることを特徴とする超純水製造装置。
前記カチオン交換樹脂が超純水製造装置の二次系純水製造装置における非再生型イオン交換樹脂として用いられている、請求項５の超純水製造装置。
前記非再生型イオン交換樹脂がアニオン交換樹脂と前記カチオン交換樹脂の混合樹脂からなる、請求項５または６の超純水製造装置。
電子部品部材類の洗浄に用いられる超純水を製造する装置である、請求項５〜７のいずれかに記載の超純水製造装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の超純水製造方法により製造された超純水を用いて電子部品部材類を洗浄することを特徴とする、電子部品部材類の洗浄方法。
請求項５〜７のいずれかに記載の超純水製造装置を洗浄用水製造装置として備えたことを特徴とする、電子部品部材類の洗浄装置。