JP2006013143A - Apparatus and method for wet treatment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機薄膜および汚染物質を基板上から取り除くことを目的とするウェット処理装置およびウェット処理方法に関する。 The present invention relates to a wet processing apparatus and a wet processing method for removing organic thin films and contaminants from a substrate.
半導体および液晶基板の製造プロセスにおけるリソグラフィ工程においては、一般に有機レジスト膜などの有機薄膜がパターニングマスクに使用されている。この有機薄膜および有機薄膜を構成する有機物に由来する汚染物質は、半導体のパターニングが終了した時点で剥離除去する必要がある。有機薄膜を除去する方法としては、100℃以上に昇温した硫酸と過酸化水素水との混合液(Sulfuric‐Acid Hydrogen‐Peroxide Mixture、以下SPMと記す)によって除去処理する方法若しくは有機溶剤によって除去処理する方法がある。 In a lithography process in a semiconductor and liquid crystal substrate manufacturing process, an organic thin film such as an organic resist film is generally used as a patterning mask. The organic thin film and the contaminants derived from the organic matter constituting the organic thin film must be peeled off when the semiconductor patterning is completed. As a method for removing the organic thin film, a removal method using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide (Sulfuric-Acid Hydrogen-Peroxide Mixture, hereinafter referred to as SPM) heated to 100 ° C. or higher, or using an organic solvent. There is a way to handle it.
しかし、これらの方法では、使用するSPMおよび有機溶剤などの薬液費用、酸および有機物を含む廃液の処理設備費用、処理装置で発生する有機揮発成分および酸性ガスなどの副生物の処理設備費用、これらの処理設備の運転にかかる費用、ならびに廃液および副生物の処理によって二次的に発生する廃液を処理するための費用などが発生する。さらに最近では半導体ウエハおよび液晶パネルなどのマザー基板の大型化が進み、1辺の長さが1mを超えるような大型基板が用いられるため、有機薄膜剥離工程において使用する薬液および廃液の発生量が増大し、これに関わる環境の負荷が問題となりつつある。 However, in these methods, the cost of chemicals such as SPM and organic solvent to be used, the cost of processing equipment for waste liquid containing acids and organic substances, the cost of processing equipment for by-products such as organic volatile components and acid gas generated in the processing equipment, There are costs for operating the processing equipment, and costs for treating the waste liquid generated secondary by the treatment of the waste liquid and by-products. In recent years, mother substrates such as semiconductor wafers and liquid crystal panels have been increased in size, and large substrates with one side exceeding 1 m are used. Therefore, the generation amount of chemicals and waste liquids used in the organic thin film peeling process is small. Increasingly, the environmental load associated with this is becoming a problem.
環境の負荷を低減させるために、これらの方法に代えて、水酸基ラジカルによる有機物の酸化分解作用を用いた有機薄膜剥離方法が検討されている。水酸基ラジカルを生成する方法としては、オゾン水に紫外光を照射する方法、過酸化水素水に紫外光を照射する方法、および純水に超音波を印加する方法などが一般的に用いられており、汚水中の有機物分解や基板の洗浄などに用いられている。しかし、これらの方法によって生成される水酸基ラジカルは、低濃度である。 In order to reduce the environmental load, instead of these methods, an organic thin film peeling method using an oxidative decomposition action of an organic substance by a hydroxyl radical has been studied. As a method for generating a hydroxyl radical, a method of irradiating ultraviolet light to ozone water, a method of irradiating hydrogen peroxide water to ultraviolet light, a method of applying ultrasonic waves to pure water, etc. are generally used. It is used for decomposing organic substances in sewage and cleaning substrates. However, the hydroxyl radicals produced by these methods are at low concentrations.
この問題を解決するための典型的な従来の技術が、特許文献1に記載されている。特許文献1には、超純水中に、被加工物である陽極と、これに所定の間隔を置いて対向する陰極とを配置し、前記被加工物である陽極と前記陰極との間に、超純水の解離を促進するとともに通水性を有する触媒部材を配置し、被加工物である陽極と陰極間に電圧を印加しつつ該触媒部材内に超純水の流れを形成することによって、超純水中の水分子を水素イオンと水酸化物イオンに分解し、生成された水酸化物イオンを被加工物表面に供給して、水酸化物イオンによる化学的溶出反応もしくは酸化反応によって被加工物の除去加工もしくは酸化被膜形成加工を行なう旨記載されている。この方法は、被加工物である陽極と、対向する陰極とを、通水性を有する触媒を介して超純水中に浸漬し、被加工物と陰極間に電圧を印加し超純水中の水分子を水素イオンと水酸化物イオンに分解する。このとき触媒は、超純水の解離を促進する。この方法によって、シリコン、鉄、アルミなどの金属の清浄処理や、半導体製造に用いる検討が行われている。 A typical conventional technique for solving this problem is described in Patent Document 1. In Patent Document 1, an anode that is a workpiece and a cathode that is opposed to the anode at a predetermined interval are disposed in ultrapure water, and the anode that is the workpiece and the cathode are disposed between the anode and the cathode. By disposing ultra-pure water dissociation and having a water-permeable catalyst member, and applying a voltage between the anode and cathode, which are workpieces, to form a flow of ultra-pure water in the catalyst member , By decomposing water molecules in ultrapure water into hydrogen ions and hydroxide ions, and supplying the generated hydroxide ions to the surface of the workpiece, by chemical elution reaction or oxidation reaction with hydroxide ions It is described that the workpiece removal processing or oxide film formation processing is performed. In this method, an anode that is a workpiece and an opposing cathode are immersed in ultrapure water via a water-permeable catalyst, and a voltage is applied between the workpiece and the cathode to Decomposes water molecules into hydrogen ions and hydroxide ions. At this time, the catalyst promotes dissociation of ultrapure water. With this method, studies are being made on cleaning treatment of metals such as silicon, iron, and aluminum, and semiconductor manufacturing.
特許文献1において、生成された水酸化物イオンは、電子を電極である被加工物表面へ供給し、水酸化物イオンは水酸基ラジカルへ変化する。そのため、オゾンなどを用いた方法と比較して、5〜10倍の高濃度の水酸基ラジカルが生成される。 In Patent Document 1, the generated hydroxide ions supply electrons to the surface of the workpiece, which is an electrode, and the hydroxide ions change into hydroxyl radicals. Therefore, compared with the method using ozone etc., the hydroxyl radical of high concentration 5-10 times is produced | generated.
しかしながら、特許文献1記載の技術においては、水酸化物イオン生成手段である電極の片側が被処理物であるため、清浄処理の対象物が金属の場合には有用であるが、半導体基板および液晶パネルにこの技術を用いる場合には、被処理物を電気的に破壊するという問題を有する。 However, in the technique described in Patent Document 1, since one side of the electrode, which is a hydroxide ion generating means, is an object to be processed, it is useful when the object to be cleaned is a metal. When this technique is used for a panel, there is a problem that an object to be processed is electrically destroyed.
また、半導体および液晶パネルの製造工程において、基板は必ずしも導電体もしくは半導体ではなく、基板上に形成された有機レジスト膜や有機レジスト膜由来の付着物は、通常は絶縁体であるので、特許文献1記載の技術を適用することは困難であった。 Also, in the manufacturing process of semiconductors and liquid crystal panels, the substrate is not necessarily a conductor or semiconductor, and the organic resist film formed on the substrate and the deposits derived from the organic resist film are usually insulators. It was difficult to apply the technique described in 1.
本発明の目的は、有機薄膜および汚染物などを、基板を電気的に破壊することなく、基板上から取り除くことができるウェット処理装置およびウェット処理方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a wet processing apparatus and a wet processing method capable of removing an organic thin film, contaminants, and the like from a substrate without electrically destroying the substrate.
本発明者は、上記課題を解決するための研究過程で、溶媒のイオン積を増大させる触媒の存在下に陽極電極および陰極電極を備えた電極対に電圧を印加することによって、被処理物を電気的に破壊することなく、高濃度のラジカルを含む溶媒を生成できることを見出し、本発明を完成させた。 In the course of research for solving the above problems, the present inventor applied a voltage to an electrode pair including an anode electrode and a cathode electrode in the presence of a catalyst that increases the ionic product of the solvent, The present invention was completed by finding that a solvent containing a high concentration of radicals can be generated without being electrically destroyed.
本発明は、ラジカルを含む溶媒を用いて被処理物表面の有機薄膜および汚染物質を剥離洗浄するウェット処理装置であって、
陽極電極および陰極電極を含む電極対と、前記電極対と前記被処理物の間に配置され前記溶媒のイオン積を増大するイオン積増大手段とを有し、ラジカルを含む溶媒を生成するラジカル溶媒生成手段と、
前記ラジカルを含む溶媒を流動させるラジカル溶媒流動手段とを含むことを特徴とするウェット処理装置である。
The present invention is a wet processing apparatus for stripping and cleaning an organic thin film and contaminants on the surface of an object to be processed using a solvent containing radicals,
A radical solvent that includes an electrode pair including an anode electrode and a cathode electrode, and an ion product increasing unit that is disposed between the electrode pair and the object to be processed and increases an ion product of the solvent, and generates a solvent containing radicals. Generating means;
It is a wet processing apparatus characterized by including a radical solvent flow means for flowing a solvent containing the radical.
本発明に従えば、溶媒をイオン積増大手段の存在下に、電極対に電圧を印加して高濃度のラジカルを含む溶媒を生成させ、ラジカル溶媒流動手段によって高濃度のラジカルを含む溶媒を流動させて被処理物に接触させることによって被処理物表面の有機薄膜および汚染物質を、被処理物を電気的に破壊することなく、取り除くことができる。 According to the present invention, in the presence of the means for increasing the ion product, a voltage is applied to the electrode pair to generate a solvent containing a high concentration radical, and the solvent containing the high concentration radical is made to flow by the radical solvent flow means. Thus, the organic thin film and the contaminants on the surface of the object to be processed can be removed by bringing the object into contact with the object to be processed without electrically destroying the object to be processed.
本発明は、前記溶媒は、純水であり、
前記ラジカルは、水酸基ラジカルであることを特徴とする。
In the present invention, the solvent is pure water,
The radical is a hydroxyl radical.
本発明に従えば、溶媒に純水を用いることによって、水酸基ラジカルが生成され、この水酸基ラジカルによって有機薄膜および有機物由来の汚染物質は二酸化炭素と水に分解されるので、クリーンな環境を実現することができる。したがって、液晶パネルおよび半導体製造工程などの精密洗浄を要する分野においては好適である。また、SPMおよび有機溶剤などの薬液費用、ならびに酸および有機物を含む廃液の処理設備費用、ならびに処理装置で発生する有機揮発成分および酸性ガスなど副生物の処理設備費用、ならびにこれらの処理設備の運転にかかる費用、ならびに廃液および副生物の処理によって二次的に発生する廃液を処理するための費用などの発生を抑制することができる。 According to the present invention, by using pure water as a solvent, a hydroxyl radical is generated, and the organic thin film and the pollutant derived from the organic matter are decomposed into carbon dioxide and water by the hydroxyl radical, thereby realizing a clean environment. be able to. Therefore, it is suitable in fields requiring precision cleaning such as liquid crystal panels and semiconductor manufacturing processes. Also, costs for chemicals such as SPM and organic solvents, costs for treatment of waste liquids containing acids and organic substances, costs for treatment of by-products such as organic volatile components and acid gases generated in the treatment equipment, and operation of these treatment facilities It is possible to suppress the cost of the waste liquid and the expense for treating the waste liquid generated secondary by the treatment of the waste liquid and the by-products.
本発明は、前記ラジカル溶媒流動手段は、前記被処理物に付着する汚染物の付着力を超える剥離力を汚染物に与えることができる流動状態で前記ラジカルを含む溶媒を前記電極近傍で流動させることを特徴とする。 In the present invention, the radical solvent flow means causes the solvent containing radicals to flow in the vicinity of the electrode in a fluid state capable of giving the contaminant a peeling force exceeding the adhesion force of the contaminant attached to the object to be processed. It is characterized by that.
本発明に従えば、電極対近傍で、被処理物に付着する汚染物の付着力を超える剥離力をもった状態で、ラジカルが消滅してない溶媒を流動させるので、被処理物に付着する汚染物をより効果的に除去することができる。 According to the present invention, the solvent in which radicals have not disappeared is allowed to flow in the vicinity of the electrode pair in a state having a peeling force that exceeds the adhesion force of contaminants attached to the object to be processed, so that the solvent adheres to the object to be processed. Contaminants can be removed more effectively.
本発明は、前記イオン積増大手段は、
イオン交換能を有する不織布であることを特徴とする。
The present invention provides the ion product increasing means,
It is a nonwoven fabric having ion exchange capacity.
本発明に従えば、イオン交換樹脂は高いイオン積増大効果を有しており、これを含んだ不織布とすることによって溶媒と触媒の接触面積が増大するので、さらに高いイオン積増大効果を得ることができる。 According to the present invention, the ion exchange resin has a high ion product increasing effect, and the contact area between the solvent and the catalyst is increased by using a non-woven fabric including the ion exchange resin, so that a higher ion product increasing effect can be obtained. Can do.
本発明は、溶媒のイオン積を増大する触媒手段の存在下に、溶媒中に配置された陽極電極および陰極電極に電圧を印加してラジカルを含む溶媒を生成する工程と、
前記ラジカルを含む溶媒を被処理物に接触させる工程とを含むことを特徴とする基板表面の有機薄膜および汚染物質を剥離洗浄するウェット処理方法である。
The present invention includes a step of applying a voltage to an anode electrode and a cathode electrode disposed in a solvent in the presence of a catalyst means for increasing the ionic product of the solvent to generate a solvent containing radicals;
And a step of bringing the solvent containing radicals into contact with an object to be processed.
本発明に従えば、溶媒中に陽極電極および陰極電極が配置されていることにより、被処理物を電気的に破壊することなく、ラジカルを含んだ溶媒を生成することができる。さらに、溶媒のイオン積を増大する触媒が存在することによって、高濃度のラジカルを含んだ溶媒を生成することができる。そして、高濃度のラジカルを含んだ溶媒を被処理物に接触させることによって、基板を破壊することなく、被処理物表面の有機レジスト膜などの有機薄膜および有機物由来の汚染物質を剥離除去することができる。 According to the present invention, since the anode electrode and the cathode electrode are arranged in the solvent, a solvent containing radicals can be generated without electrically destroying the object to be processed. Furthermore, the presence of a catalyst that increases the ionic product of the solvent makes it possible to produce a solvent containing a high concentration of radicals. Then, by bringing a solvent containing a high concentration of radicals into contact with the object to be processed, the organic thin film such as an organic resist film on the surface of the object to be processed and contaminants derived from the organic substance are peeled and removed without destroying the substrate. Can do.
本発明によれば、被処理物を電気的に破壊することなく、高濃度のラジカルを含んだ溶媒を被処理物に接触させることによって、被処理物表面の有機レジスト膜などの有機薄膜および有機物由来の汚染物質を剥離除去することができる。陽極電極および陰極電極を含んだ電極対と前記溶媒のイオン積を増大するイオン積増大手段とを含んでなるラジカルを含む溶媒を生成するラジカル溶媒生成手段と、前記ラジカル溶媒を流動させるラジカル溶媒流動手段とを含んで前記電極対と前記被処理物の間に前記イオン積増大手段を配置することによって構成され、前述のウェット処理方法を実現することができるウェット処理装置が提供される。 According to the present invention, an organic thin film such as an organic resist film on the surface of an object to be processed and an organic material can be obtained by bringing a solvent containing a high concentration of radicals into contact with the object to be processed without electrically destroying the object to be processed. The originating contaminant can be peeled off. A radical solvent generating means for generating a solvent containing radicals, comprising an electrode pair including an anode electrode and a cathode electrode and an ion product increasing means for increasing the ion product of the solvent; and a radical solvent flow for flowing the radical solvent. And a wet processing apparatus capable of realizing the above-described wet processing method is provided by arranging the ion product increasing means between the electrode pair and the object to be processed.
本発明によれば、クリーンな環境を実現することができる。したがって、液晶パネルおよび半導体製造工程などの精密洗浄を要する分野においては好適である。また、剥離除去に要する薬液および廃液の処理などの費用を軽減することができる。 According to the present invention, a clean environment can be realized. Therefore, it is suitable in fields requiring precision cleaning such as liquid crystal panels and semiconductor manufacturing processes. In addition, it is possible to reduce the cost of processing chemicals and waste liquids required for peeling and removing.
本発明によれば、被処理物に付着する有機物由来の汚染物質を効果的に除去することができる。
本発明によれば、高いイオン積増大効果を得ることができる。
According to the present invention, it is possible to effectively remove organic-derived contaminants adhering to an object to be processed.
According to the present invention, a high ion product increasing effect can be obtained.
本発明によれば、高濃度のラジカルを含んだ溶媒を被処理物に接触させることによって、基板を破壊することなく、被処理物表面の有機レジスト膜などの有機薄膜および有機物由来の汚染物質を剥離除去することができる。 According to the present invention, by bringing a solvent containing a high concentration of radicals into contact with an object to be processed, organic thin films such as an organic resist film on the surface of the object to be processed and pollutants derived from organic substances can be obtained without destroying the substrate. It can be peeled off.
図1は、本発明の実施形態であるウェット処理装置1全体の構成を模式的に示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the entire configuration of a wet processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
本発明の実施形態であるウェット処理装置1は、陽極電極および陰極電極を含む電極対と溶媒のイオン積を増大するイオン積増大手段を含んでなるラジカルを含む溶媒を生成するラジカル溶媒生成手段と、ラジカルを含む溶媒を流動させるラジカル溶媒流動手段とを含んで構成される。また、前記イオン積増大手段は前記電極対と前記被処理物の間に配置される。 A wet processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a radical solvent generating unit that generates a solvent containing radicals, including an ion product increasing unit that increases an ion product of an electrode pair including a positive electrode and a negative electrode and a solvent. And a radical solvent flow means for flowing a solvent containing radicals. The ion product increasing means is disposed between the electrode pair and the object to be processed.
ウェット処理の対象になる被処理物としては、たとえば、シリコンウエハなどの半導体基板および液晶基板などの基板10に対して好ましくウェット処理をすることができる。
As an object to be processed by the wet process, for example, a wet process can be preferably performed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer and a
溶媒としては、特に限定されないが、たとえば純水、過酸化水素水などを好ましく用いることができる。溶媒に純水を用いれば、従来のSPMおよび有機溶剤を用いた方法はもとより、オゾンを用いた方法に比べても、排水および排気に対して特別な処理を要しないので、環境に対する負荷を軽減でき、処理費用などに要するコストを低減することができるので好ましい。また、純水としては、不可避不純物を含む純水でもよいが、純水中にイオン種が多いとイオン積増大触媒25の劣化が早くなるのでメンテナンス性の点からは超純水を用いるのがさらに好ましい。
Although it does not specifically limit as a solvent, For example, a pure water, hydrogen peroxide solution, etc. can be used preferably. If pure water is used as a solvent, environmental treatment is reduced because no special treatment is required for wastewater and exhaust, compared to conventional methods using SPM and organic solvents, as well as methods using ozone. This is preferable because the cost required for processing costs can be reduced. In addition, pure water containing inevitable impurities may be used as the pure water. However, if there are many ionic species in the pure water, the deterioration of the ion
図2は、本発明の実施形態であるウェット処理装置1のうち、電解ラジカル生成ヘッド27、触媒25および基板10の近傍の構成を模式的に示す断面図である。ラジカルを生成する陽極電極であるラジカル生成陽極21および陰極電極であるラジカル生成陰極22を絶縁層26で間隔を隔てて複数配置して、電解ラジカル生成ヘッド27を構成する。この電解ラジカル生成ヘッド27を被処理物である基板10に対向して配置し、電解ラジカル生成ヘッド27と基板10により形成される間隙に、純水のイオン積を増大させる機能を付与した触媒25を配置する。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration in the vicinity of the electrolytic
この間隙に純水を供給し、これらラジカル生成陽極21とラジカル生成陰極22に電源装置19により電圧を印加してラジカルを生成する。生成したラジカルは、電極近傍の基材23上に形成された有機レジスト膜などの被洗浄有機物24と反応し、被洗浄有機物24を分解して洗浄除去する。
Pure water is supplied into the gap, and a voltage is applied to the
ラジカル溶媒生成手段は、ラジカルを含んだ溶媒を生成する手段であって、たとえば陽極電極21および陰極電極22を含んだ電極対を含んで構成される電解ラジカル生成ヘッド27と、溶媒のイオン積を増大するイオン積増大触媒25とを含むことによって構成することができる。
The radical solvent generating means is a means for generating a solvent containing radicals, for example, an electrolytic
図3は、電解ラジカル生成ヘッド27の構成を模式的に示す正面図である。この電解ラジカル生成ヘッド27は、陽極電極である電解ラジカル生成陽極21および陰極電極である電解ラジカル生成陰極22を一対の電極対とし、この電極対を間隔を一定にして一様に分布して配列したものを含んで構成される。電解ラジカル生成陽極21および電解ラジカル生成陰極21の配置は、特に限定されるものではないが、電解ラジカル生成陽極21および電解ラジカル生成陰極22を格子点上にそれぞれ交互に配置したものが好ましい。また、電解ラジカル生成陽極21および電解ラジカル生成陰極22の形状は、特に制限されないけれども、たとえば円形、楕円形、正方形および長方形などの矩形などが挙げられる。
FIG. 3 is a front view schematically showing the configuration of the electrolytic
ラジカル生成陽極21およびラジカル生成陰極22を構成する材料は、特に制限されないが、電気伝導度が高く、水酸基ラジカル17による変性を受け難くかつ電気化学的に安定なものが好ましく、たとえば、グラッシーカーボンなどのカーボン材料、金、白金、ニッケル、パラジウムなどを使用できる。この中でも、白金、ニッケル、パラジウムなどは、その触媒効果により、水酸基ラジカル17の生成効率を向上させることができるので、さらに好ましく使用できる。
The material constituting the
電解ラジカル生成ヘッド27の電極以外の部分の材料は、水酸基ラジカル17によって酸化されて劣化することが無い材料で形成するのが好ましい。このような水酸基ラジカル17によって酸化されて劣化することが無い材料としては、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのテフロン(登録商標)系樹脂が挙げられる。
The material other than the electrode of the electrolytic
イオン積増大手段は、溶媒のイオン積を増大させるものであって、特に限定されるものではないが、たとえば、イオン交換能を有する不織布を好ましく用いることができる。イオン交換能を有する材料としては、特に限定されないが、たとえば、強酸性カチオン交換基を有するイオン交換膜などのイオン交換樹脂は、高いイオン積増大効果を有するので好ましい。イオン交換樹脂を用いて不織布とすると、純水とイオン交換樹脂の接触面積が増大して高いイオン積増大効果が得られるので、好ましく使用できる。 The ion product increasing means increases the ion product of the solvent and is not particularly limited. For example, a non-woven fabric having ion exchange ability can be preferably used. Although it does not specifically limit as a material which has ion exchange ability, For example, ion exchange resin, such as an ion exchange membrane which has a strong acidic cation exchange group, has a high ion product increase effect, and is preferable. When a non-woven fabric is formed using an ion exchange resin, the contact area between pure water and the ion exchange resin is increased, and a high ion product increasing effect can be obtained.
イオン積増大手段の配置は、電解ラジカル生成ヘッド27と基板10の間にイオン積増大手段であるイオン積増大触媒25を配置するのが好ましい。さらに好ましくは、イオン積増大触媒25および電解ラジカル生成ヘッド27を、基板10の近傍に配置する。イオン積増大触媒25の固定方法としては、特に限定されるものではないが、たとえば、電解ラジカル生成ヘッド27の表面にイオン積増大触媒25を固定し、電解ラジカル生成ヘッド27に付帯して回転することや、また、他の部材にイオン積増大触媒25を固定して、電解ラジカル生成ヘッド27に付帯せずに固定されるなどして配置するのが好ましい。電解ラジカル生成ヘッド27とイオン積増大触媒25と基板10の間隔は、水酸基ラジカル17が水中においては短時間に消滅することから、これらの間隔を狭くするのが好ましい。たとえば、各間隔を0.1mm、イオン積増大触媒25の厚さを0.5mmにすると、良好に水酸基ラジカル17が基板に運ばれ、有機薄膜および有機物由来の汚染物質などの被洗浄有機物24を効率よく剥離除去することができる。
As for the arrangement of the ion product increasing means, it is preferable to arrange an ion
ラジカル溶媒流動手段は、ラジカルを含む溶媒を流動させる手段であり、たとえば、基板テーブル32と、基板テーブル32を回転駆動させる基板テーブル回転装置と、基板10を基板テーブル32に保持するための基板保持手段と、電解ラジカル生成ヘッド27を回転駆動させる電解ラジカル生成ヘッド回転装置とを含んで構成することにより好ましく実現できる。基板保持手段としては、たとえば、真空チャックおよびメカニカルチャックなどが挙げられる。電解ラジカル生成ヘッド回転装置としては、たとえば、軸受け36と電解ラジカル生成ヘッド回転駆動モータ37を含んで構成することにより実現できる。基板テーブル回転装置としては、たとえば、軸受け36と基板テーブル回転駆動モータ38を含んで構成することにより実現できる。
The radical solvent flow means is means for flowing a solvent containing radicals. For example, the substrate table 32, a substrate table rotating device that rotationally drives the substrate table 32, and a substrate holding for holding the
本実施の形態のウェット処理装置1には、溶媒を処理槽33に供給する溶媒供給手段34と、排水処理手段と、制御手段とを含めることができる。
The wet treatment apparatus 1 of the present embodiment can include a solvent supply means 34 for supplying a solvent to the
制御手段39は、溶媒供給手段34と排水処理手段を制御することができる。制御手段39が溶媒供給手段34と排水手段35を制御することによって、常時純水を供給するとともに、処理液18を排水ラインへ廃棄する。制御手段39によれば、処理液18の流量を調節することができる。
The control means 39 can control the solvent supply means 34 and the waste water treatment means. The control means 39 controls the solvent supply means 34 and the drainage means 35 so that pure water is always supplied and the
溶媒供給手段34は、溶媒を処理槽33に供給するものであり、たとえば、純水供給ラインと、純水を純水供給ラインに送る純水送液ポンプとを含むことによって構成することができる。さらに、前述の構成に、純水を製造するための蒸留装置もしくはイオン交換装置と、蒸留装置もしくはイオン交換装置に原料の水を供給する原料水供給ラインとを含んで構成してもよい。
The solvent supply means 34 supplies the solvent to the
排水手段35は、たとえば、有機レジスト膜などの有機薄膜および有機物由来の汚染物質からウェット処理により発生した生成物および残渣などを含んだ処理液18を排水ラインへ送液するための送液ポンプと、排水ラインとを含んで構成される。
The drainage means 35 is, for example, a liquid feed pump for feeding a
さらに、制御手段39は、電解ラジカル生成ヘッド回転装置および基板テーブル回転装置を制御することができる。電解ラジカル生成ヘッド27および基板テーブル32に保持された基板10の少なくとも一方を回転させることによって、ラジカルを含む溶媒を基板10に対して流動させることができる。さらに、好ましくは、電解ラジカル生成ヘッド27および基板10をそれぞれ逆方向に回転させてラジカルを含む溶媒の流動を大きくさせることができる。
Further, the control means 39 can control the electrolytic radical generating head rotating device and the substrate table rotating device. By rotating at least one of the electrolytic
電解ラジカル生成ヘッド27の回転方向および基板10の回転方向は、特に限定されるものではないが、電解ラジカル生成ヘッド回転装置によって、電解ラジカル生成ヘッド27を回転軸31を中心軸として図1に示すようにA方向に回転させ、基板テーブル回転装置によって、基板保持手段により保持された基板10を電解ラジカル生成ヘッド27の回転方向Aとは逆のB方向に回転させて、基板10表面での処理液18の流動を大きくすることができる。また、電解ラジカル生成ヘッド27をA回転方向と逆の回転方向に回転させても良く、その場合は、基板テーブル32をB回転方向と逆の回転方向に回転させるのが処理液18の流動を大きくする点から好ましい。このように電解ラジカル生成ヘッド27および基板10を回転させて基板10表面での処理液18の流動を大きくすることによって、水酸基ラジカル17を速やかに基板10上へ供給することができ、さらに、ウェット処理により発生した生成物、有機レジスト膜などの有機薄膜、有機物由来の汚染物質の残渣などを速やかに除去する効果が高くなる。
Although the rotation direction of the electrolytic
本実施の形態では、1つの制御手段39が電源装置19、電解ラジカル生成ヘッド回転駆動モータ37、基板テーブル回転駆動モータ38、純水供給手段34、排水手段35を制御しているが、複数の制御手段を用いて制御しても良い。
In the present embodiment, one
陽極電極および陰極電極において、水酸基ラジカル17が発生する機構を図4および図5に基づいて詳しく説明する。 The mechanism by which the hydroxyl radical 17 is generated in the anode electrode and the cathode electrode will be described in detail with reference to FIGS.
図4は、ラジカル生成陰極22、イオン積増大触媒25および純水で水酸基ラジカル17が発生する機構を模式的に示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a mechanism in which the hydroxyl radical 17 is generated by the radical generating
陰極電極であるラジカル生成陰極22上において、処理液18中の含有酸素分子14がラジカル生成陰極22近傍において電子13を受けとり、スーパーオキサイドアニオンラジカル15に変化する。さらに、イオン積増大触媒25ならびにラジカル生成陰極22およびラジカル生成陽極21により形成される電界との効果によって、純水中に多量の水酸基イオン11と水素イオン12が生成される。この水素イオン12によりスーパーオキサイドアニオンラジカル15は還元を受けて、過酸化水素16が生成される。この過酸化水素16はラジカル生成陰極22よりさらに電子13を受けて、水酸基イオン11および水酸基ラジカル17が生成される。
On the
図5は、ラジカル生成陽極21、イオン積増大触媒25および純水で水酸基ラジカル17が発生する機構を模式的に示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a mechanism in which the hydroxyl radical 17 is generated by the
陽極電極であるラジカル生成陽極21上における水酸基ラジカル生成機構を説明する。ラジカル生成陰極22およびラジカル生成陽極21により形成される電界とイオン積増大触媒25との作用によって純水中に多量に生成された水酸基イオン11は、ラジカル生成陽極上において酸化され、水酸基ラジカル17が生成される。
A hydroxyl radical generation mechanism on the
本発明のウェット処理方法は、溶媒のイオン積を増大する触媒手段の存在下に、溶媒中に配置された陽極電極および陰極電極に電圧を印加してラジカルを含む溶媒を生成し、このラジカルを含む溶媒を被処理物と接触させることによって被処理物表面の有機薄膜および有機物由来の汚染物質を剥離洗浄する方法である。 In the wet treatment method of the present invention, in the presence of catalyst means for increasing the ionic product of a solvent, a voltage containing a radical is generated by applying a voltage to an anode electrode and a cathode electrode arranged in the solvent, and this radical is removed. In this method, the organic thin film on the surface of the object to be processed and the pollutants derived from the organic substance are peeled and cleaned by bringing the solvent to be in contact with the object to be processed.
本発明のウェット処理方法は、表面の一部または全面に有機レジスト膜などの有機薄膜が形成され、さらに有機薄膜を構成する有機物に由来する汚染物質が付着した半導体基板および液晶基板などの基板を処理対象とする。 In the wet processing method of the present invention, an organic thin film such as an organic resist film is formed on a part of or the entire surface, and a substrate such as a semiconductor substrate and a liquid crystal substrate to which contaminants derived from organic substances constituting the organic thin film are attached. It becomes a processing target.
図6は、本発明の実施形態であるウェット処理方法を示すフローチャートである。ステップA0から、ウェット処理を開始する。ステップA1では、陽極電極と陰極電極に電圧を印加する。ステップA2では、電界とイオン積増大触媒によってラジカルを含む溶媒が生成される。ステップA3では、ラジカルを含む溶媒を被処理物と接触させることによって有機薄膜および有機物由来の汚染物質が剥離除去される。そして、ステップA4において、ウェット処理を終える。 FIG. 6 is a flowchart showing a wet processing method according to an embodiment of the present invention. Wet processing is started from step A0. In step A1, a voltage is applied to the anode electrode and the cathode electrode. In step A2, a solvent containing radicals is generated by the electric field and the ion product increasing catalyst. In step A3, the organic thin film and the contaminant derived from the organic substance are peeled and removed by bringing a solvent containing radicals into contact with the object to be processed. In step A4, the wet process is finished.
本発明の方法によれば、まず、溶媒のイオン積を増大する触媒手段の存在下に、溶媒中に配置された陽極電極および陰極電極に電圧を印加してラジカルを含む溶媒を生成させる。 According to the method of the present invention, first, in the presence of a catalyst means for increasing the ionic product of a solvent, a voltage is applied to the anode electrode and the cathode electrode arranged in the solvent to generate a solvent containing radicals.
本発明の方法に用いる溶媒の具体例としては、たとえば純水、過酸化水素水が挙げられる。溶媒に純水を用いることによって、従来のSPMおよび有機溶剤を用いた方法はもとより、オゾンを用いた方法に比べても、排水および排気に対して特別な処理を要しないので、環境に対する負荷を軽減でき、処理費用などに要するコストを低減することができる。この純水としては、不可避不純物を含む純水でよいが、イオン種が多いと触媒にイオン交換樹脂を用いるため劣化が早いという問題が生ずるため、メンテナンス性の点から超純水が好ましい。 Specific examples of the solvent used in the method of the present invention include pure water and hydrogen peroxide solution. Since pure water is used as a solvent, it does not require special treatment for waste water and exhaust gas as compared with conventional methods using SPM and organic solvents, as well as methods using ozone. This can reduce the cost required for processing costs. As the pure water, pure water containing inevitable impurities may be used. However, if there are many ionic species, an ion exchange resin is used for the catalyst, which causes a problem of rapid deterioration. Therefore, ultrapure water is preferable from the viewpoint of maintainability.
純水の温度については、特に制限されないが、水酸基ラジカル17の寿命の減少を抑制する観点から、80℃以下で用いるのが好ましい。さらには、コストの点からみれば、常温で用いるのが好ましい。 The temperature of the pure water is not particularly limited, but it is preferably used at 80 ° C. or lower from the viewpoint of suppressing the decrease in the lifetime of the hydroxyl radical 17. Furthermore, it is preferable to use at normal temperature from the viewpoint of cost.
純水などの溶媒のイオン積を増大するイオン積増大手段は、溶媒のイオン積を増大できるものであればよく、特に限定されるものではないが、たとえば、イオン交換能を有する不織布を好ましく用いることができる。イオン交換能を有する材料としては、特に限定されないが、たとえば、強酸性カチオン交換基を有するイオン交換膜などのイオン交換樹脂は、高いイオン積増大効果を有するので好ましい。イオン交換樹脂を用いて不織布とすると、純水とイオン交換樹脂の接触面積が増大して高いイオン積増大効果が得られるので、好ましく使用できる。 The ion product increasing means for increasing the ion product of a solvent such as pure water is not particularly limited as long as it can increase the ion product of the solvent. For example, a non-woven fabric having ion exchange capacity is preferably used. be able to. Although it does not specifically limit as a material which has ion exchange ability, For example, ion exchange resin, such as an ion exchange membrane which has a strong acidic cation exchange group, has a high ion product increase effect, and is preferable. When a non-woven fabric is formed using an ion exchange resin, the contact area between pure water and the ion exchange resin is increased, and a high ion product increasing effect can be obtained.
有機薄膜および汚染物を剥離除去するのに有効な水酸基ラジカル17の濃度は、印加電界強度と電流値および電極ヘッドと基板間の純水流量に依存する。たとえば、1×104V/mの電界強度で、電流値が20A、純水流量が1L/minの時、有効な水酸基ラジカル17の濃度は0.01mol/Lとなる。 The concentration of the hydroxyl radical 17 effective for peeling and removing the organic thin film and contaminants depends on the applied electric field strength and current value and the flow rate of pure water between the electrode head and the substrate. For example, when the electric field strength is 1 × 10 4 V / m, the current value is 20 A, and the pure water flow rate is 1 L / min, the effective concentration of the hydroxyl radical 17 is 0.01 mol / L.
溶媒中に配置された陽極電極であるラジカル生成陽極21および陰極電極であるラジカル生成陰極22に電圧を印加することによってラジカルを含む溶媒を生成することができる。ラジカル生成陽極21およびラジカル生成陰極22に印加する電圧については、広い範囲から適宜選択できるが、より好ましくは、0.1ボルト以上5ボルト以下である。電圧が5ボルトを超えると電極上での副反応が増大するからである。
A solvent containing radicals can be generated by applying a voltage to the
次に、このラジカルを含む溶媒を被処理物10に接触させることによって被処理物10表面の有機薄膜および有機物由来の汚染物質を剥離洗浄する。 Next, the organic thin film on the surface of the object to be processed 10 and the contaminant derived from the organic substance are peeled and washed by bringing the solvent containing radicals into contact with the object to be processed 10.
ラジカルを含む溶媒を被処理物10に接触させる方法としては、たとえばラジカルを含む溶媒を流動させて被処理物に接触させる方法がある。ラジカル生成陰極22およびラジカル生成陽極21において生成された水酸基ラジカル17を含む溶媒を流動させて被処理物である基板10の表面に接触させることによって有機レジスト膜などの有機薄膜および被洗浄有機物24を分解除去する。
As a method of bringing the solvent containing radicals into contact with the object to be processed 10, for example, there is a method of bringing a solvent containing radicals into contact with the object to be processed. An organic thin film such as an organic resist film and an organic substance to be cleaned 24 are obtained by flowing a solvent containing the hydroxyl radical 17 generated at the radical generating
水酸基ラジカル17は酸化還元電位が高く、有機薄膜および有機物由来の汚染物質の大部分を占める炭化水素中の炭素間の共有結合などの強い結合を切断し、酸化する程度の十分に高い酸化能を有する。これらの有機物は水酸基ラジカル17によって、水と二酸化炭素に分解される。したがって、水酸基ラジカル17を流動させて被処理物である基板10の表面に接触させることによって、有機レジスト膜などの有機薄膜および被洗浄有機物24は、水と二酸化炭素に分解されるので、クリーンな環境を実現できる。
The hydroxyl radical 17 has a high oxidation-reduction potential, and has a sufficiently high oxidizing ability to break and oxidize strong bonds such as covalent bonds between carbons in hydrocarbons that occupy most of organic thin film and organic-derived contaminants. Have. These organic substances are decomposed into water and carbon dioxide by the hydroxyl radical 17. Therefore, by bringing the hydroxyl radical 17 into flow and bringing it into contact with the surface of the
図7は、他の実施の形態の電解ラジカル生成ヘッド27を示す正面図である。この電解ラジカル生成ヘッド27は、棒状の形状の電解ラジカル生成陽極21および電解ラジカル生成陰極22を交互に配置して構成される。この電極配置によると、電極間の絶縁層26の幅が均一であり、電極配置が単純であるため、簡便に製作することが可能になる。電極の幅、電極間の絶縁層の幅については、特に制限されないが、ともに0.5mm程度にすると均一なウェット処理ができるので好ましい。
FIG. 7 is a front view showing an electrolytic
図8は、さらに他の実施の形態の電解ラジカル生成ヘッド27を示す正面図である。この電解精製ラジカル生成ヘッド27は、電解ラジカル生成陽極21および電解ラジカル生成陰極22を点対称に配置して構成される。電界ラジカル生成陽極21および電界ラジカル生成陰極22の形状は、特に制限されないが、たとえば二等辺三角形とし、隣接する電極を異なる極の電極とするのが好ましい。この電極配置によると、点対称であるため、処理液18の流動と電界ラジカル生成ヘッド27の回転に関して、基板10の全面において同一な条件が得られるので均一な処理が可能である。また、図7において、電極間の絶縁層26は、ラジカル生成陽極電極21とラジカル生成陰電極22の間の黒線で示されている。この電極間の絶縁層26については、電極面全面で同一の幅であるため、均一な電場形成が得られる。
FIG. 8 is a front view showing an electrolytic
1 ウェット処理装置
10 基板
11 水酸基イオン
12 水素イオン
13 電子
14 酸素分子
15 スーパーオキサイドアニオンラジカル
16 過酸化水素
17 水酸基ラジカル
18 処理液
19 電源装置
21 ラジカル生成陽極
22 ラジカル生成陰極
23 基材
24 レジストおよび被洗浄有機物
25 イオン積増大触媒
26 絶縁層
27 電解ラジカル生成ヘッド
31 電解ラジカル生成ヘッド回転軸
32 基板テーブル
33 処理槽
34 純水供給手段
35 排水手段
36 軸受け
37 電解ラジカル生成ヘッド回転駆動モータ
38 基板テーブル回転駆動モータ
39 制御手段
A 電解ラジカル生成ヘッド回転方向
B 基板回転方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
陽極電極および陰極電極を含む電極対と、前記電極対と前記被処理物の間に配置され前記溶媒のイオン積を増大するイオン積増大手段とを有し、ラジカルを含む溶媒を生成するラジカル溶媒生成手段と、
前記ラジカルを含む溶媒を流動させるラジカル溶媒流動手段とを含むことを特徴とするウェット処理装置。 A wet processing apparatus that peels and cleans an organic thin film and contaminants on the surface of an object to be processed using a solvent containing radicals,
A radical solvent that includes an electrode pair including an anode electrode and a cathode electrode, and an ion product increasing unit that is disposed between the electrode pair and the object to be processed and increases an ion product of the solvent, and generates a solvent containing radicals. Generating means;
A wet processing apparatus comprising: a radical solvent flowing means for causing the solvent containing radicals to flow.
前記ラジカルは、水酸基ラジカルであることを特徴とする請求項1に記載のウェット処理装置。 The solvent is pure water;
The wet processing apparatus according to claim 1, wherein the radical is a hydroxyl radical.
イオン交換能を有する不織布であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のウェット処理装置。 The ion product increasing means includes
The wet processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the wet processing apparatus is a nonwoven fabric having ion exchange capacity.
前記ラジカルを含む溶媒を被処理物に接触させる工程とを含むことを特徴とする基板表面の有機薄膜および汚染物質を剥離洗浄するウェット処理方法。 Generating a solvent containing radicals by applying a voltage to an anode electrode and a cathode electrode disposed in the solvent in the presence of a catalyst means for increasing the ionic product of the solvent;
And a step of bringing a solvent containing radicals into contact with an object to be processed. A wet processing method for peeling and cleaning an organic thin film and a contaminant on a substrate surface.
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JP2008166709A (en) * | 2006-12-05 | 2008-07-17 | Ebara Corp | Substrate polishing device and substrate polishing equipment |
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