JP2006231130A - Wet processing apparatus - Google Patents

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浩文 神田
Hiroshige Makioka
廣茂 牧岡
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勇藏 森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wet processing apparatus inexpensively manufacturable, reducing environmental load, reducing electric damage of a treating object, and improving processing capacity. <P>SOLUTION: This wet processing apparatus 20 includes a nozzle 22 having a slit-like discharge port 38. The nozzle 22 is provided with a radical forming part 37 radically activating processing liquid. The radical forming part 37 comprises a first electrode 39 constituting a discharge port 38, a second electrode 40 provided as a counter electrode of the first electrode 39, and a sheet-like solid electrolyte 41 contacting the first and second electrodes 39, 40, disposed in a space 36 in the nozzle 22 to come into contact with the treated liquid discharged from the discharge port 38. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ウェット処理装置に関する。   The present invention relates to a wet processing apparatus.

従来、半導体用シリコン基板、液晶用ガラス基板などの洗浄には、RCA洗浄法が用いられている。RCA洗浄法は、ベースとする過酸化水素の高濃度水溶液中に、さらに硫酸、塩酸などの酸またはアンモニアなどのアルカリを高濃度で添加溶解し、高温に加熱した濃厚薬液に基板を浸漬することによって、基板に付着するパーティクル、有機物、金属、酸化膜などの除去対象物質を除去洗浄する方法である。   Conventionally, an RCA cleaning method is used for cleaning a semiconductor silicon substrate, a liquid crystal glass substrate, and the like. In the RCA cleaning method, an acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid or an alkali such as ammonia is added and dissolved in a high concentration aqueous solution of hydrogen peroxide as a base, and the substrate is immersed in a concentrated chemical solution heated to a high temperature. This is a method for removing and cleaning a substance to be removed such as particles, organic matter, metal, and oxide film adhering to the substrate.

このRCA洗浄法では、除去対象物質の除去後に、基板に付着する薬液を洗い流すために用いるリンス水の廃水が発生する。この廃水の中には、薬液中に含まれる酸、アルカリ、基板表面から除去される汚染物などが含まれる。また洗浄装置中では、揮発成分、酸性ガスなどが発生する。これらは自然環境にとって好ましくない物質であることが多く、そのまま外部環境に廃棄できないので、これらを処理するための設備が必要になる。このように、RCA洗浄法では、廃水の処理費用および廃水を処理するための設備の保守点検費用を要し、ランニングコストが増大するという問題がある。   In this RCA cleaning method, after removal of the substance to be removed, waste water for rinsing water used to wash away the chemical solution adhering to the substrate is generated. This waste water contains acid, alkali, contaminants removed from the substrate surface, etc. contained in the chemical solution. In the cleaning apparatus, volatile components, acid gas, and the like are generated. These are often undesirable materials for the natural environment, and cannot be disposed as they are in the external environment, so facilities for treating them are required. Thus, in the RCA cleaning method, there is a problem in that the cost of wastewater treatment and the cost of maintenance and inspection of facilities for treating wastewater are required, and the running cost increases.

最近では、半導体ウエハおよび液晶パネルのマザー基板の大型化が進むのに伴って洗浄工程において発生する廃液の量が増加する傾向にあり、廃液処理費用の高騰および環境負荷の増大が問題となっている。その一方で、半導体および液晶における回路のデザインルールが一層微細化し、半導体においては0.1μm以下のレベル、液晶においてもサブミクロンレベルまで実用化がなされている。回路のデザインルールが微細化されている半導体および液晶において、その製造歩留を向上させるには、洗浄工程における洗浄力のさらなる向上が必要とされる。   Recently, as the size of the semiconductor wafer and the mother substrate of the liquid crystal panel has increased, the amount of waste liquid generated in the cleaning process has tended to increase. Yes. On the other hand, circuit design rules in semiconductors and liquid crystals are further miniaturized, and practical use has been made to the level of 0.1 μm or less for semiconductors and to the submicron level for liquid crystals. In order to improve the manufacturing yield of semiconductors and liquid crystals whose circuit design rules are miniaturized, it is necessary to further improve the cleaning power in the cleaning process.

このような問題を解決し、低環境負荷かつ高洗浄力を両立する手段として、水分子を構成する酸素原子および水素原子から導かれるラジカル種を用いる方法がある。この方法は、洗浄水中でラジカル種を発生させ、ラジカル種を含む洗浄水を被処理物の表面に吐出して、被処理物の洗浄を実施するものである。酸素原子および水素原子から導かれるラジカル種としては、水素ラジカル(原子状水素)、酸素ラジカル(原子状酸素)、水酸基ラジカル、スーパーオキサイドラジカルなどが挙げられる。これらのラジカル種の特徴は、反応性が非常に高く、反応種と瞬時に反応し、水、水素ガス、酸素ガスなどに変化するので、環境への負荷がほとんどなく、また反応性が非常に高いので、数十ppm程度の濃度でも充分な洗浄力を有することである。ラジカル種は、主に、水を電気分解することによって得られるので、薬液を使用する必要がなく、特別な処理を要する廃水および有害ガスが発生しないので、これらを処理する設備を必要としない。したがって、ラジカル種を用いる方法は、全般的に、クリーンでかつコストが低いという利点を有する。   As means for solving such problems and achieving both low environmental load and high detergency, there is a method using radical species derived from oxygen atoms and hydrogen atoms constituting water molecules. In this method, radical species are generated in the cleaning water, and cleaning water containing the radical species is discharged onto the surface of the object to be processed, thereby cleaning the object to be processed. Examples of radical species derived from an oxygen atom and a hydrogen atom include a hydrogen radical (atomic hydrogen), an oxygen radical (atomic oxygen), a hydroxyl radical, and a superoxide radical. These radical species are highly reactive, react instantly with the reactive species, and change to water, hydrogen gas, oxygen gas, etc., so there is almost no burden on the environment and the reactivity is very high. Since it is high, it has sufficient detergency even at a concentration of several tens of ppm. Since radical species are mainly obtained by electrolyzing water, it is not necessary to use a chemical solution, and waste water and harmful gases that require special treatment are not generated, so that facilities for treating these are not required. Therefore, methods using radical species generally have the advantage of being clean and low in cost.

酸素原子および水素原子から導かれるラジカル種を利用する洗浄に係る従来技術が、種々提案されている(たとえば、特許文献1参照)。図4は、従来技術の一つである基板洗浄装置1の構成を概略的に示す断面図である。   Various conventional techniques related to cleaning using radical species derived from oxygen atoms and hydrogen atoms have been proposed (see, for example, Patent Document 1). FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of the substrate cleaning apparatus 1 which is one of the prior arts.

従来技術の基板洗浄装置1は、洗浄液をその内部空間に収容することができる洗浄槽2を備え、洗浄槽2の内部空間は2枚のHイオン交換膜3a,3bによって、2枚のHイオン交換膜3a,3bの間に位置する中央のカソード室4と、2枚のHイオン交換膜3a,3bのそれぞれと洗浄槽2の内壁とで形成される2つのアノード室5a,5bの3室に区切られる。各Hイオン交換膜3a,3bのカソード室4側の面には、多孔板からなる内側電極6a,6bがそれぞれ固着され、アノード室5a,5b側の面には多孔板からなる外側電極7a,7bが固着される。またカソード室4に臨む洗浄槽2の底部には、超音波発振器8が設けられる。 The substrate cleaning apparatus 1 of the prior art includes a cleaning tank 2 that can store a cleaning liquid in its internal space, and the internal space of the cleaning tank 2 is composed of two H + ion exchange membranes 3a and 3b. The two anode chambers 5a and 5b formed by the central cathode chamber 4 located between the + ion exchange membranes 3a and 3b, the two H + ion exchange membranes 3a and 3b, and the inner wall of the cleaning tank 2 It is divided into three rooms. Inner electrodes 6a and 6b made of a porous plate are fixed to the surface of each H + ion exchange membrane 3a and 3b on the cathode chamber 4 side, and an outer electrode 7a made of a porous plate is attached to the surface on the anode chambers 5a and 5b side. 7b are fixed. An ultrasonic oscillator 8 is provided at the bottom of the cleaning tank 2 facing the cathode chamber 4.

基板洗浄装置1は、洗浄槽2に純水を導入し、内側電極6a,6bに負の電圧を印加し、外側電極7a,7bには正の電圧を印加することによって水の電気分解を行い、カソード室4内をOHリッチな状態にした後、超音波発振器8から発振される超音波を作用させてラジカル活性化させ、カソード室4内に載置される被洗浄物9の洗浄を行うというものである。 The substrate cleaning apparatus 1 performs electrolysis of water by introducing pure water into the cleaning tank 2, applying a negative voltage to the inner electrodes 6a and 6b, and applying a positive voltage to the outer electrodes 7a and 7b. After the cathode chamber 4 is made OH - rich, radicals are activated by the action of ultrasonic waves oscillated from the ultrasonic oscillator 8 to clean the object 9 to be cleaned placed in the cathode chamber 4. Is to do.

また、カソード室とアノード室との配置を逆転させた構成の基板洗浄装置も提案されている(特許文献2参照)。特許文献1および特許文献2の基板洗浄装置による洗浄方法では、洗浄槽2に被洗浄物9を浸漬して洗浄を行うので、大量の洗浄水が必要であり、また汚れの再付着が懸念される。さらに、洗浄の対象物を洗浄するためには洗浄槽2中に浸漬し、洗浄が終了すると引上げるという作業を繰返さなければならないので、連続的な処理が困難であり処理時間の短縮が難しい。   A substrate cleaning apparatus having a configuration in which the arrangement of the cathode chamber and the anode chamber is reversed has also been proposed (see Patent Document 2). In the cleaning method using the substrate cleaning apparatus of Patent Document 1 and Patent Document 2, since the object to be cleaned 9 is immersed in the cleaning tank 2 for cleaning, a large amount of cleaning water is required, and there is a concern about the reattachment of dirt. The Further, in order to clean the object to be cleaned, it is necessary to repeat the operation of immersing in the cleaning tank 2 and pulling it up after the cleaning is completed, so that continuous processing is difficult and it is difficult to shorten the processing time.

このような問題を解決するべく洗浄槽を用いずに洗浄液を噴射させて洗浄を行う方法が提案されている(たとえば、特許文献3参照)。図5は、もう一つの従来技術である基板洗浄装置10の構成を概略的に示す断面図である。基板洗浄装置10は、前述の基板洗浄装置1に類似し、対応する部分については同一に参照符号を付して説明を省略する。   In order to solve such a problem, a method has been proposed in which cleaning is performed by spraying a cleaning liquid without using a cleaning tank (see, for example, Patent Document 3). FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a substrate cleaning apparatus 10 as another conventional technique. The substrate cleaning apparatus 10 is similar to the above-described substrate cleaning apparatus 1, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

基板洗浄装置10は、洗浄液を吐出するノズル11が備えられ、ノズル11の内部空間が2枚のHイオン交換膜3a,3bによって、2枚のHイオン交換膜3a,3bの間に位置する内側処理室12と、2枚のHイオン交換膜3a,3bのそれぞれとノズル11の内壁とで形成される2つの外側処理室13a,13bとに分けられる。各Hイオン交換膜3a,3bには、その両側に多孔板からなる内側電極6a,6bと外側電極7a,7bとが固着され、内側処理室12の上部であってノズル11のノズル口11aに臨む部位には超音波発振器14が設けられる。 The substrate cleaning apparatus 10 includes a nozzle 11 that discharges a cleaning liquid, and the internal space of the nozzle 11 is positioned between the two H + ion exchange membranes 3a and 3b by the two H + ion exchange membranes 3a and 3b. The inner processing chamber 12 is divided into two outer processing chambers 13 a and 13 b formed by the two H + ion exchange membranes 3 a and 3 b and the inner wall of the nozzle 11. Inner electrodes 6a and 6b and outer electrodes 7a and 7b made of a porous plate are fixed to the respective H + ion exchange membranes 3a and 3b, and the nozzle ports 11a of the nozzles 11 are located above the inner processing chamber 12. An ultrasonic oscillator 14 is provided at the part facing the surface.

基板洗浄装置10は、内側処理室12および外側処理室13に純水を導入し、内側電極6a,6bに負(または正)の電圧を印加し、外側電極7a,7bには正(または負)の電圧を印加することによって水の電気分解を行い、内側処理室12内をOH(またはH)リッチな状態にした後、超音波発振器14から発振される超音波を作用させてラジカル活性化させ、このラジカル含有洗浄液15をノズル口11aから吐出させて被洗浄基板を処理する。 The substrate cleaning apparatus 10 introduces pure water into the inner processing chamber 12 and the outer processing chamber 13, applies a negative (or positive) voltage to the inner electrodes 6a and 6b, and applies a positive (or negative) voltage to the outer electrodes 7a and 7b. ) Is applied to make the inner treatment chamber 12 rich in OH (or H + ), and then the ultrasonic wave oscillated from the ultrasonic oscillator 14 is applied to act as radicals. The substrate to be cleaned is processed by being activated and discharging the radical-containing cleaning liquid 15 from the nozzle port 11a.

この特許文献3の基板洗浄装置10による方法では、洗浄液のラジカル活性化に超音波発振器14が必要不可欠である。超音波の作用が無くても、水の電気分解時にイオンと共に微量のラジカル種が生成されるけれども、ラジカル種の生成場所がHイオン交換膜3a,3bと、電極6,7との接面であるため、生成されるラジカル種が水流に乗って運ばれにくく、またラジカル種が発生する部位と、ラジカル種を含む洗浄液が吐出されるノズル口11aとが離れているので、寿命の短いラジカル種がノズル口11aへ達する前に消滅し、充分な洗浄効果を得ることができないという問題がある。 In the method using the substrate cleaning apparatus 10 of Patent Document 3, the ultrasonic oscillator 14 is indispensable for radical activation of the cleaning liquid. Even if there is no action of ultrasonic waves, a small amount of radical species are generated together with ions during electrolysis of water, but the radical species are generated at the contact surfaces of the H + ion exchange membranes 3a and 3b and the electrodes 6 and 7. Therefore, the generated radical species are difficult to be carried on the water stream, and the site where the radical species are generated is separated from the nozzle port 11a from which the cleaning liquid containing the radical species is discharged. There is a problem that the seed disappears before reaching the nozzle opening 11a and a sufficient cleaning effect cannot be obtained.

特許第2832171号公報Japanese Patent No. 2832171 特許第2832173号公報Japanese Patent No. 2832173 特許第3286539号公報Japanese Patent No. 3286539

本発明の目的は、安価に製造することができ、また環境負荷を低減し、被処理物の電気的ダメージを低減し、処理能力向上を実現するウェット処理装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a wet processing apparatus that can be manufactured at a low cost, reduces the environmental load, reduces electrical damage to an object to be processed, and realizes an improvement in processing capacity.

本発明は、被処理物と対向して配置されスリット状に形成される吐出口を有するノズルから吐出される処理液によって被処理物を処理するウェット処理装置において、
ノズルには、処理液をラジカル活性化させるラジカル生成部が設けられ、
ラジカル生成部が、
スリット状に形成される吐出口を構成する第1電極と、
第1電極の対極として設けられる第2電極と、
第1および第2電極に接し、かつノズル内の空間にあって吐出口から吐出されるべき処理液に接するように設けられるシート状の固体電解質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 relates to a wet processing apparatus for processing a processing object by a processing liquid discharged from a nozzle having a discharge port that is arranged facing the processing object and is formed in a slit shape.
The nozzle is provided with a radical generator for radically activating the treatment liquid,
The radical generator is
A first electrode constituting a discharge port formed in a slit shape;
A second electrode provided as a counter electrode of the first electrode;
A wet processing apparatus comprising: a sheet-like solid electrolyte that is in contact with the first and second electrodes and is provided in contact with a processing liquid that is in a space in the nozzle and is to be discharged from the discharge port .

また本発明は、第1電極は、ノズル内の空間にある処理液に臨む側の表面が、曲面形状に形成されることを特徴とする。   In the present invention, the surface of the first electrode facing the processing liquid in the space in the nozzle is formed in a curved shape.

また本発明は、第1電極は、厚さが連続的に変化する板状の形状を有し、吐出口に近づくのに伴って厚さが薄くなるように配置されることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the first electrode has a plate-like shape whose thickness changes continuously, and is arranged so that the thickness becomes thinner as it approaches the discharge port.

また本発明は、固体電解質は、酸性カチオン交換能を有する陽イオン交換物質または塩基性アニオン交換能を有する陰イオン交換物質であることを特徴とする。   In the present invention, the solid electrolyte is a cation exchange material having an acidic cation exchange ability or an anion exchange material having a basic anion exchange ability.

また本発明は、第1および第2電極のいずれか一方または両方が、金、白金、炭素、チタン、パラジウムおよびニッケルからなる群より選択される1種または2種以上を含んで成ることを特徴とする。   In the invention, it is preferable that one or both of the first and second electrodes include one or more selected from the group consisting of gold, platinum, carbon, titanium, palladium, and nickel. And

また本発明は、処理液は、比抵抗値が1MΩ・cm以上の純水であることを特徴とする。   In the invention, it is preferable that the treatment liquid is pure water having a specific resistance value of 1 MΩ · cm or more.

本発明のウェット処理装置によれば、スリット状の吐出口を有するノズルには、処理液をラジカル活性化させるラジカル生成部が設けられ、ラジカル生成部がスリット状吐出口を構成する第1電極と、その対極となる第2電極と、第1および第2電極に接し、かつノズル内の空間にあって吐出口から吐出されるべき処理液に接するように設けられるシート状の固体電解質とを含んで構成されるので、処理液中により多くのラジカル種を含有させることができ、また吐出直前にラジカル種を含有させることができるので、より多くのラジカル種を被処理物に供給することができる。したがって、処理能力および処理速度が高く、たとえば被処理面に付着する微粒子由来のパーティクル、レジスト残渣などの有機物といった除去対象物質を容易に除去することができ、また被処理物の電気的特性を問わず、被処理物が導電体、半導体、絶縁体などのいずれであっても、被処理物を電気的に破壊することなく処理可能なウェット処理装置が実現される。   According to the wet processing apparatus of the present invention, the nozzle having the slit-shaped discharge port is provided with the radical generation unit that radically activates the processing liquid, and the radical generation unit includes the first electrode that forms the slit-shaped discharge port. A second electrode serving as a counter electrode thereof, and a sheet-like solid electrolyte provided in contact with the first and second electrodes and in contact with the processing liquid to be discharged from the discharge port in the space in the nozzle. Therefore, more radical species can be contained in the treatment liquid, and more radical species can be contained immediately before discharge, so that more radical species can be supplied to the object to be processed. . Therefore, the processing capacity and processing speed are high, and for example, particles to be removed such as particles derived from fine particles adhering to the surface to be processed, organic substances such as resist residues can be easily removed, and the electrical characteristics of the object to be processed are not limited. Therefore, a wet processing apparatus capable of processing an object to be processed without electrically destroying the object to be processed is realized regardless of whether the object to be processed is a conductor, a semiconductor, an insulator, or the like.

また本発明によれば、第1電極は、ノズル内の空間にある処理液に臨む側の表面が、曲面形状に形成されるので、ラジカル生成部における電界強度をより強めることができる。このことによって、ラジカル種をより多く発生させることができるので、処理液中により多くのラジカル種を含有させることができる。   According to the present invention, since the surface of the first electrode facing the processing liquid in the space in the nozzle is formed in a curved surface shape, the electric field strength in the radical generator can be further increased. As a result, more radical species can be generated, so that more radical species can be contained in the treatment liquid.

また本発明は、第1電極は、厚さが連続的に変化する板状の形状を有し、吐出口に近づくのに伴って厚さが薄くなるように配置されるので、水流の圧損を低減することができ、処理液を被処理物の被処理面へ速やかに供給できる。このことによって、反応性が高い一方で寿命の短いラジカル種が、被処理面に到達する前に消失してしまう量を減少させることができるので、ラジカル種を高濃度で含む処理液を被処理面に供給することが可能になる。   Further, according to the present invention, the first electrode has a plate shape whose thickness changes continuously, and is arranged so that the thickness becomes thinner as it approaches the discharge port. The processing liquid can be quickly supplied to the surface to be processed of the object to be processed. This can reduce the amount of radical species that have high reactivity but short life before they reach the surface to be treated, so that the treatment liquid containing a high concentration of radical species can be treated. Can be supplied to the surface.

また本発明によれば、固体電解質を、酸性カチオン交換能を有する陽イオン交換物質または塩基性アニオン交換能を有する陰イオン交換物質とすることによって、処理液の電離が一層促進され、ラジカルなどの活性種の生成量をさらに増加させることができるので、処理能力の一層の向上を実現することができる。   According to the present invention, the solid electrolyte is a cation exchange material having an acidic cation exchange ability or an anion exchange material having a basic anion exchange ability. Since the amount of active species generated can be further increased, it is possible to further improve the processing capacity.

また本発明によれば、第1および第2の電極のいずれかまたは両方が、金、白金、炭素、チタン、パラジウムおよびニッケルから選ばれる1種または2種以上を含んで成るので、処理液の電気分解効率が一層向上し、ラジカル種の生成量をさらに増加させることができ、処理能力の一層の向上を図ることができる。   According to the invention, either or both of the first and second electrodes comprise one or more selected from gold, platinum, carbon, titanium, palladium, and nickel. The electrolysis efficiency can be further improved, the amount of radical species generated can be further increased, and the processing capacity can be further improved.

また本発明によれば、処理液として比抵抗値が1MΩ・cm以上の純水が用いられるので、特別な薬液を使用する必要がない。したがって、薬液に掛かるコストを低減し、生成する廃液、廃ガスなどを処理する設備を必要とせず、環境負荷を軽減することができる。   Further, according to the present invention, pure water having a specific resistance value of 1 MΩ · cm or more is used as the treatment liquid, so that it is not necessary to use a special chemical liquid. Therefore, it is possible to reduce the cost for the chemical solution, and to reduce the environmental load without requiring equipment for processing the generated waste liquid, waste gas, and the like.

図1は本発明の実施の一形態であるウェット処理装置20の構成を簡略化して示す斜視図であり、図2は図1に示すウェット処理装置20に備わるノズル22の長辺方向に垂直な断面図である。ウェット処理装置20は、被処理物21と対向して配置されスリット状に形成される吐出口38を有するノズル22から吐出される処理液23によって被処理物21をウェット処理することに用いられる。   FIG. 1 is a perspective view showing a simplified configuration of a wet processing apparatus 20 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is perpendicular to the long side direction of a nozzle 22 provided in the wet processing apparatus 20 shown in FIG. It is sectional drawing. The wet processing apparatus 20 is used to wet-process the processing object 21 with the processing liquid 23 that is disposed to face the processing object 21 and that is discharged from a nozzle 22 having a discharge port 38 that is formed in a slit shape.

ここで、ウェット処理とは、対向して設置される被処理物の表面(被処理面)に対して処理液を吐出することによって、被処理物上に存在する除去対象物質を除去、溶解、剥離あるいは分解し、または被処理物自体を溶解、剥離あるいは分解し、被処理物を洗浄、研削、加工、表面改質等の処理を施すことである。本実施の形態では、ウェット処理として、たとえば被処理物から有機物および/または無機物を除去する洗浄処理を例示するけれども、洗浄処理はウェット処理の一例を示すに過ぎず、本発明が用いられるウェット処理が洗浄に限定されるものではない。   Here, the wet treatment is to remove, dissolve, and remove a substance to be removed present on the object to be processed by discharging a treatment liquid to the surface (surface to be processed) of the object to be installed facing the surface. It is peeling or decomposing, or dissolving, peeling or decomposing the workpiece itself, and subjecting the workpiece to treatment such as washing, grinding, processing, and surface modification. In this embodiment, as the wet process, for example, a cleaning process for removing organic substances and / or inorganic substances from an object to be processed is illustrated. However, the cleaning process is merely an example of the wet process, and the wet process in which the present invention is used. Is not limited to cleaning.

ウェット処理装置20は、大略、上記ノズル22と、ノズル22に処理液を供給する処理液供給手段24と、ノズル22のラジカル生成部37に対して給電する給電手段25とを含んで構成される。なお図1において、ウェット処理装置20と被処理物21とが、上下に対向して設置されているけれども、両者の配置は対向してさえいれば良く、その位置関係は上下に限定されるのもではない。特に被処理物21が鉛直方向に平行となるように配置される場合、被処理物21にウェット処理装置20のノズル22から吐出される処理液23が、被処理物21の表面に留まることなく流れ落ちるので、一度除去した除去対象物が被処理物21の表面に再付着することを防止する効果が期待される。   The wet processing apparatus 20 generally includes the nozzle 22, a processing liquid supply unit 24 that supplies the processing liquid to the nozzle 22, and a power supply unit 25 that supplies power to the radical generation unit 37 of the nozzle 22. . In FIG. 1, the wet processing apparatus 20 and the workpiece 21 are installed so as to face each other in the vertical direction. Not. In particular, when the workpiece 21 is arranged so as to be parallel to the vertical direction, the treatment liquid 23 discharged from the nozzle 22 of the wet treatment apparatus 20 to the workpiece 21 does not stay on the surface of the workpiece 21. Since it flows down, the effect which prevents the removal target object once removed from adhering to the surface of the to-be-processed object 21 is anticipated.

被処理物21は、導電体および/または非導電体を含んで構成されても良い。すなわち本発明のウェット処理装置20では、被処理物21が導電体か非導電体かを問わずウェット処理を行うことが可能であり、かつ被処理物21が非導電体であっても、ウェット処理中に電気的破壊を生じることなく、効率的かつ安定的に短時間で処理を実施できる。ウェット処理装置20によって好適に処理できる被処理物21としては、たとえばシリコンウエハ、ガラス基板などが挙げられる。   The to-be-processed object 21 may be comprised including a conductor and / or a nonconductor. That is, in the wet processing apparatus 20 of the present invention, it is possible to perform wet processing regardless of whether the workpiece 21 is a conductor or a nonconductor, and even if the workpiece 21 is a nonconductor, The treatment can be performed efficiently and stably in a short time without causing electrical breakdown during the treatment. Examples of the workpiece 21 that can be suitably processed by the wet processing apparatus 20 include a silicon wafer and a glass substrate.

被処理物21から除去される除去対象物質は、一般的に有機物および無機物であって、処理液中に存在するラジカル種によって除去、溶解、剥離または分解することができる物質であれば良く、特に限定されるものではない。また、除去対象物質は、液体、ゲル状物、粘着物、固形物などいずれの形態のものであっても良い。有機物の具体例としては、たとえば、レジスト残渣、その他の有機物由来の付着汚染物などが挙げられる。無機物の具体例としては、たとえば、金属、金属酸化物、その他の無機物を含む微粒子(パーティクル)などが挙げられる。   The substance to be removed to be removed from the workpiece 21 is generally an organic substance and an inorganic substance, and may be any substance that can be removed, dissolved, peeled off or decomposed by radical species present in the treatment liquid. It is not limited. Further, the substance to be removed may be in any form such as a liquid, a gel-like material, an adhesive material, and a solid material. Specific examples of the organic substance include, for example, resist residues and other organic contaminants. Specific examples of the inorganic substance include, for example, metal, metal oxide, fine particles (particles) containing other inorganic substances, and the like.

処理液供給手段24は、処理液貯留槽31と、加圧ポンプ32と、処理液供給配管33などを含んで構成される。処理液供給配管33は、加圧ポンプ32が設けられる供給主管33aと、供給主管33aが4つに分岐される第1分岐管33bと、個々の第1分岐管33bがそれぞれ2つに分岐されてノズル22に接続される第2分岐管33cとを含んで構成される。処理液貯留槽31に貯留される処理液は、加圧ポンプ32によって圧送され、処理液供給配管33中を流過してノズル22に供給される。   The processing liquid supply means 24 includes a processing liquid storage tank 31, a pressurizing pump 32, a processing liquid supply pipe 33, and the like. The processing liquid supply pipe 33 includes a supply main pipe 33a provided with the pressurizing pump 32, a first branch pipe 33b in which the supply main pipe 33a is branched into four, and each of the first branch pipes 33b in two. And a second branch pipe 33 c connected to the nozzle 22. The processing liquid stored in the processing liquid storage tank 31 is pumped by the pressurizing pump 32, flows through the processing liquid supply pipe 33, and is supplied to the nozzle 22.

本実施の形態では、処理液23として、紫外線照射で微生物類を滅菌し、メンブランフィルタで有機物および無機物を極限まで除去することによって得られる精製水であり、比抵抗値が1MΩ・cm以上である純水が用いられる。なお、ここでは、純水の中でも、比抵抗値が10MΩ・cm以下の精製水を単に純水と呼び、比抵抗値が10MΩ・mを超え、18.3MΩ・cmまでの精製水を超純水と呼ぶ。処理液23として、ラジカル種の生成効率が高い上記比抵抗値を有する純水または超純水を用いることによって、液晶パネル、半導体デバイス製造工程などの清浄な環境を必要とする精密洗浄分野において、特に効果を奏することができる。   In the present embodiment, the treatment liquid 23 is purified water obtained by sterilizing microorganisms by ultraviolet irradiation and removing organic substances and inorganic substances to the limit with a membrane filter, and has a specific resistance value of 1 MΩ · cm or more. Pure water is used. Here, purified water having a specific resistance value of 10 MΩ · cm or less is simply referred to as pure water, and pure water having a specific resistance value exceeding 10 MΩ · m and up to 18.3 MΩ · cm is ultrapure. Called water. In the precision cleaning field that requires a clean environment such as a liquid crystal panel and a semiconductor device manufacturing process by using pure water or ultrapure water having the above specific resistance value with high generation efficiency of radical species as the treatment liquid 23, Particularly effective.

ノズル22は、ノズル本体35と、ノズル本体35の内部空間36内に設けられて処理液(純水または超純水)をラジカル活性化させるラジカル生成部37とを含んで構成される。ラジカル生成部37は、スリット状に形成される吐出口38を構成する第1電極39と、第1電極39の対極として設けられる第2電極40と、第1および第2電極39,40に接し、かつノズル本体35内の空間36にあって吐出口38から吐出されるべき処理液に接するように設けられるシート状の固体電解質41と、絶縁体42とを含む。   The nozzle 22 includes a nozzle body 35 and a radical generator 37 that is provided in the internal space 36 of the nozzle body 35 and radical-activates the treatment liquid (pure water or ultrapure water). The radical generator 37 is in contact with the first electrode 39 constituting the discharge port 38 formed in a slit shape, the second electrode 40 provided as a counter electrode of the first electrode 39, and the first and second electrodes 39, 40. And a sheet-like solid electrolyte 41 provided in the space 36 in the nozzle body 35 so as to be in contact with the processing liquid to be discharged from the discharge port 38, and an insulator 42.

ノズル本体35は、たとえばステンレス鋼(JISG4305に規定されるSUS316L)を母材とし、これに厚さ2μmの白金めっきを施したものから成り、外形が略直方体形状を有し、長手方向に垂直な断面の形状がE字状を有する。すなわちノズル本体35は、直方体形状の一面が開口し、開口する面の反対側の面35aに前述の処理液供給手段24の第2分岐管33cが接続され、上記反対側の面35aの内部空間36側であって短手方向のほぼ中央部に長手方向に延びて半仕切板43が形成される。したがって、半仕切板43は、内部空間36を、長手方向に延びてほぼ対称に形成される2つの空間に仕切る。   The nozzle body 35 is made of, for example, stainless steel (SUS316L defined in JIS G4305) as a base material and plated with platinum having a thickness of 2 μm. The cross-sectional shape has an E shape. That is, the nozzle body 35 has one surface of a rectangular parallelepiped shape opened, and the second branch pipe 33c of the processing liquid supply means 24 is connected to the surface 35a opposite to the surface to be opened, and the internal space of the surface 35a on the opposite side. A half partition plate 43 is formed extending in the longitudinal direction at substantially the center in the lateral direction on the 36th side. Therefore, the half partition plate 43 partitions the internal space 36 into two spaces that extend in the longitudinal direction and are substantially symmetrical.

ラジカル生成部37は、吐出口38を除いて、ノズル本体35の開口部を封止するように設けられる。したがって、ノズル本体35は、その内部空間36が、スリット状の吐出口38と処理液供給手段24の第2分岐管33cで外部と繋がっている他は全て閉じられている。   The radical generator 37 is provided so as to seal the opening of the nozzle body 35 except for the discharge port 38. Therefore, the nozzle main body 35 is closed except that the internal space 36 is connected to the outside by the slit-like discharge port 38 and the second branch pipe 33c of the processing liquid supply means 24.

ラジカル生成部37は、第1電極39が外方に臨んで配置され、第1電極39よりも内部空間側であって第1電極39の上に固体電解質41が配置され、固体電解質41よりも内部空間側であって固体電解質41の上に第2電極40が配置される。絶縁体42は、第1電極39と固体電解質41との界面をノズル本体35寄りで一部絶縁し、固体電解質41と第2電極40との界面をノズル本体35寄りで一部絶縁するようにしてそれぞれ配置されて設けられる。   The radical generator 37 is disposed with the first electrode 39 facing outward, the solid electrolyte 41 is disposed on the first electrode 39 on the inner space side of the first electrode 39, and is more than the solid electrolyte 41. The second electrode 40 is disposed on the solid space 41 on the internal space side. The insulator 42 partially insulates the interface between the first electrode 39 and the solid electrolyte 41 near the nozzle body 35 and partially insulates the interface between the solid electrolyte 41 and the second electrode 40 near the nozzle body 35. Are arranged and provided.

第1電極39は、細長く延びる大略板状の部材であり、一対が対向して設けられ、長辺を形成する一方の側の面でノズル本体35に装着される。装着された第1電極39の対向する遊端部同士でスリット状の吐出口38が形成される。このスリット状の吐出口38の間隔は、数10〜数100μm程度であることが好ましく、たとえば15μmに設定される。また第1電極39は、ノズル本体35の内部空間36にある処理液23に臨む側の表面が、曲面形状に形成され、さらにこの曲面は、第1電極39の厚さが連続的に変化し吐出口38に近づくのに伴って厚さが薄くなるように形成される。なお、曲面形状は、第1電極39の短手方向全長にわたって形成されても良いけれども、第2電極40の設置等のし易さから、遊端部近傍においてのみ、吐出口38に近づくのに伴って厚さが薄くなるように形成されることが好ましい。   The first electrode 39 is a substantially plate-like member extending in an elongated shape, and is provided in a pair so as to face each other, and is attached to the nozzle main body 35 on one surface forming a long side. A slit-like discharge port 38 is formed between the free end portions of the mounted first electrode 39 facing each other. The interval between the slit-like discharge ports 38 is preferably about several tens to several hundreds of μm, and is set to 15 μm, for example. Further, the surface of the first electrode 39 facing the processing liquid 23 in the internal space 36 of the nozzle body 35 is formed in a curved surface shape, and the thickness of the first electrode 39 continuously changes in this curved surface. It is formed so that the thickness becomes thinner as it approaches the discharge port 38. Although the curved surface shape may be formed over the entire length of the first electrode 39 in the short direction, it approaches the discharge port 38 only in the vicinity of the free end portion because of the ease of installation of the second electrode 40 and the like. Accordingly, it is preferable that the thickness is reduced.

第1電極39は、後述する給電手段25の外部電源45から電圧の印加を受け、その表面が活性種に晒されるので、化学的酸化還元反応に高い耐久性を有する導電性材料であることが好ましく、たとえば金、白金、炭素、チタン、パラジウムおよびニッケルから選ばれる1種または2種以上を含んで成ることが好ましい。また、電極の全体が上記の材料から成る必要はなく、たとえばステンレス鋼(SUS316L)を母材とし、これの表面に金、白金などを厚さ2μm程度にめっきしたものを用いても良い。   The first electrode 39 is applied with a voltage from an external power supply 45 of the power supply means 25 described later, and the surface thereof is exposed to active species. Therefore, the first electrode 39 may be a conductive material having high durability against a chemical oxidation-reduction reaction. Preferably, for example, it comprises one or more selected from gold, platinum, carbon, titanium, palladium and nickel. Further, the entire electrode does not need to be made of the above-mentioned material, and for example, a stainless steel (SUS316L) as a base material and gold, platinum or the like plated on the surface thereof to a thickness of about 2 μm may be used.

固体電解質41を介し、第1電極39の対極として設けられる第2電極40は、細長く延びる板状の部材であり、短手方向の寸法が第1電極39の短手方向の寸法よりも短く形成される。第2電極40も一対が対向して設けられ、長辺を形成する一方の側の面でノズル本体35に装着される。また第2電極40の素材は、第1電極39と同様のものが用いられる。   The second electrode 40 provided as a counter electrode of the first electrode 39 with the solid electrolyte 41 interposed therebetween is a plate-like member extending in an elongated shape, and the short-side dimension is shorter than the short-side dimension of the first electrode 39. Is done. A pair of second electrodes 40 are also provided opposite to each other, and are attached to the nozzle body 35 on one side forming a long side. The material for the second electrode 40 is the same as that for the first electrode 39.

固体電解質41は、多孔質状、網目状、繊維状、粒子状、不織布状またはフィルムシート状の基材にイオン交換能を付与したものである。特に、イオン交換能を付与してなるフィルムシート状のものが、ノズル組立て時の扱い易さ、使用中の安全性などから最も好ましい。固体電解質41におけるイオン交換基の種類または量を適宜変更することによって、ラジカル種の生成濃度を制御することができる。   The solid electrolyte 41 is obtained by imparting ion exchange capability to a porous, network, fibrous, particulate, nonwoven fabric, or film sheet substrate. In particular, a film sheet having an ion exchange capacity is most preferable from the viewpoint of ease of handling during assembly of the nozzle, safety during use, and the like. By appropriately changing the type or amount of ion exchange groups in the solid electrolyte 41, the generation concentration of radical species can be controlled.

固体電解質41にイオン交換能を付与する材料としては、たとえば純水中でのイオン交換反応を促進し、純水のイオン積を増大させる機能を有し、イオン交換反応の前後で同じ状態で存在することのできる物質であれば特に限定されることなく使用できる。一例を挙げると、たとえばイオン交換樹脂が好適に用いられる。イオン交換樹脂は、イオン交換できる酸性基または塩基性基を持つ水不溶性の合成樹脂である。イオン交換樹脂は、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂および両性交換樹脂の3種に大別される。これらのイオン交換樹脂の中でも、純水のイオン積を増加させる機能が大きい酸性カチオン基または塩基性アニオン基を導入してなる樹脂が好ましく、スルホン酸基導入樹脂、四級アンモニウム基導入樹脂などがさらに好ましく、流体のイオン積Kwを14≧−logKwの範囲で増大させるイオン交換樹脂などが特に好ましい。   As a material for imparting ion exchange capacity to the solid electrolyte 41, for example, it has a function of accelerating an ion exchange reaction in pure water and increasing an ion product of pure water, and is present in the same state before and after the ion exchange reaction. Any substance that can be used can be used without particular limitation. For example, an ion exchange resin is preferably used. The ion exchange resin is a water-insoluble synthetic resin having an acidic group or a basic group capable of ion exchange. Ion exchange resins are roughly classified into three types: cation exchange resins, anion exchange resins, and amphoteric exchange resins. Among these ion exchange resins, resins obtained by introducing an acidic cation group or a basic anion group having a large function of increasing the ion product of pure water are preferable, and sulfonic acid group-introduced resins, quaternary ammonium group-introduced resins and the like are preferable. Further preferred are ion exchange resins that increase the ion product Kw of the fluid in the range of 14 ≧ −log Kw.

このような固体電解質41の具体例としては、たとえば、フッ素樹脂からなる厚さ0.5〜1.0mmのフィルムを基材とし、これにスルホン酸基を導入した強酸性カチオン交換樹脂からなるシートなどが挙げられる。   As a specific example of such a solid electrolyte 41, for example, a sheet made of a strongly acidic cation exchange resin in which a film having a thickness of 0.5 to 1.0 mm made of a fluororesin is used as a base material and a sulfonic acid group is introduced thereinto. Etc.

ウェット処理装置20において、固体電解質41は、処理液である純水中でのイオン交換反応を促進し、純水のイオン積を増大させるように作用する。固体電解質41を設け、たとえば比抵抗値18.2MΩ・cmの超純水中で50Vの電圧を印加すると、水酸基イオンおよび水素イオンの濃度が増加し、10A/cm程度の電流が得られる。 In the wet treatment apparatus 20, the solid electrolyte 41 acts to promote an ion exchange reaction in pure water as a treatment liquid and increase the ion product of pure water. When the solid electrolyte 41 is provided and, for example, a voltage of 50 V is applied in ultrapure water having a specific resistance value of 18.2 MΩ · cm, the concentration of hydroxyl ions and hydrogen ions increases, and a current of about 10 A / cm 2 is obtained.

これに対して固体電解質を設けないこと以外は同じ条件の超純水中で50Vの電圧を印加した場合、10−2mA/cm程度の電流値しか観測されない。つまり固体電解質41を設けることによって、設けない場合と比べて10倍の電流量が得られる。この電流量は、純水中におけるラジカル種の生成量に直接影響するので、固体電解質41を設けると、固体電解質を設けることなく電気分解する時と比べて、10倍のラジカル種濃度を有するラジカル含有水を得ることができ、高い処理性能を得ることができる。 On the other hand, when a voltage of 50 V is applied in ultrapure water under the same conditions except that no solid electrolyte is provided, only a current value of about 10 −2 mA / cm 2 is observed. That is, by providing the solid electrolyte 41, a current amount 10 6 times that obtained when the solid electrolyte 41 is not provided can be obtained. This amount of current directly affects the amount of radical species generated in pure water. Therefore, when the solid electrolyte 41 is provided, the concentration of radical species is 10 6 times that when electrolysis is performed without providing the solid electrolyte. Radical-containing water can be obtained, and high treatment performance can be obtained.

シート状の固体電解質41は、第1電極39と第2電極40とによって挟持されるようにして設けられるとともに、第1および第2電極39,40の遊端部側において、第1および第2電極39,40に接し、かつノズル本体35の内部空間36にあって吐出口38から吐出されるべき処理液に接するように設けられる。   The sheet-like solid electrolyte 41 is provided so as to be sandwiched between the first electrode 39 and the second electrode 40, and on the free end side of the first and second electrodes 39, 40, the first and second electrodes are provided. It is in contact with the electrodes 39, 40 and in the internal space 36 of the nozzle body 35 so as to be in contact with the processing liquid to be discharged from the discharge port 38.

なお、第1電極39と固体電解質41とは、ノズル本体35への装着部寄りの部分において絶縁体42によって絶縁され、第2電極40と固体電解質41とは、ノズル本体35への装着部寄りの部分において絶縁体42によって絶縁される。絶縁体42は、フィルム状の部材であり、たとえばポリイミド樹脂などによって構成される。   The first electrode 39 and the solid electrolyte 41 are insulated by the insulator 42 at a portion near the mounting portion to the nozzle body 35, and the second electrode 40 and the solid electrolyte 41 are near the mounting portion to the nozzle body 35. Insulating part 42 is insulated by insulator 42. The insulator 42 is a film-like member and is made of, for example, a polyimide resin.

給電手段25は、第1電極39に接続される第1給電端子43と、第2電極40に接続される第2給電端子44と、外部電源45と、外部電源45と第1および第2給電端子43,44とを接続するケーブル46とを含む。外部電源45としては、たとえば直流電圧電源が用いられる。   The power supply means 25 includes a first power supply terminal 43 connected to the first electrode 39, a second power supply terminal 44 connected to the second electrode 40, an external power supply 45, an external power supply 45, and first and second power supply. And a cable 46 for connecting the terminals 43 and 44. As the external power supply 45, for example, a DC voltage power supply is used.

この外部電源45から第1および第2給電端子43,44を介して第1電極39と第2電極40とに対して、それぞれが陽極と陰極または陰極と陽極とになるように電圧が印加される。第1電極39と第2電極40との間に電圧を印加し、第1および第2電極39,40に触れるように固体電解質41が設置され、さらに固体電解質41がノズル本体35内の純水に接するので、純水由来のイオンをキャリアとした電流が流れる。流れる電流の量は、用いられる固体電解質41が同一である場合、第1電極39と第2電極40との間の距離に依存し、距離が短ければ短いほど多くの電流が流れる。したがって、第1電極39と第2電極40との間隔は、短ければ短いほど電気特性の観点から好ましい。   A voltage is applied from the external power supply 45 to the first electrode 39 and the second electrode 40 via the first and second power supply terminals 43 and 44 so that the anode and the cathode or the cathode and the anode are respectively connected. The A voltage is applied between the first electrode 39 and the second electrode 40, a solid electrolyte 41 is installed so as to touch the first and second electrodes 39, 40, and the solid electrolyte 41 is purified water in the nozzle body 35. Therefore, an electric current flows using ions derived from pure water as carriers. The amount of current that flows depends on the distance between the first electrode 39 and the second electrode 40 when the solid electrolyte 41 used is the same, and the shorter the distance, the more current flows. Therefore, the shorter the distance between the first electrode 39 and the second electrode 40, the better from the viewpoint of electrical characteristics.

両電極39,40に印加される電圧によって、固体電解質41内を泳動して一方の電極に達したイオンは、そこで電子の授受が行われるので、別のイオン、ラジカル、ガス等に変化する。一方、逆側の他方の電極では電子の授受によって、キャリアとなる純水由来のイオン、ラジカル、ガス等が生成され続ける。   Due to the voltage applied to both electrodes 39 and 40, the ions that migrate inside solid electrolyte 41 and reach one electrode are exchanged with electrons, so that they are changed to other ions, radicals, gases, and the like. On the other hand, the other electrode on the opposite side continues to generate ions, radicals, gases, and the like derived from pure water serving as carriers by transferring electrons.

このように、ラジカルは電極39,40と固体電解質41とが接した部分で発生するので、本実施形態のように、第1電極39が、ノズル本体35内の空間36にある純水に臨む側の表面が曲面形状、すなわち純水に臨む側が凸状になるように形成されることによって、該曲面付近に電気力線を集中させて強電界を発生させることができるので、効率良くラジカル生成を行うことが可能になる。   As described above, since radicals are generated at the portions where the electrodes 39 and 40 and the solid electrolyte 41 are in contact with each other, the first electrode 39 faces the pure water in the space 36 in the nozzle body 35 as in this embodiment. The surface on the side is curved, that is, the side facing the pure water is convex so that a strong electric field can be generated by concentrating the lines of electric force near the curved surface. It becomes possible to do.

さらに厚さが連続的に変化し、上記曲面を有するように形成される第1電極39を、吐出口38に近づくのに伴って厚さが薄くなるように配置することによって、水流の圧損を低減できるので、より強い水流でより多くのラジカルを純水23の流れに乗せることができる。またラジカルの寿命は非常に短いけれども、ウェット処理装置20におけるラジカル生成部37は、ラジカル生成部37を構成する第1電極39自体が吐出口38を形成するようにして、吐出口38の直近に設置されているので、被処理物21に達する前に消滅するラジカル種の量が少なく、ラジカル種を高濃度で含む処理液23によってウェット処理を行うことができる。   Further, by disposing the first electrode 39, which has a continuously changing thickness and has the curved surface, so that the thickness becomes thinner as it approaches the discharge port 38, the pressure loss of the water flow is reduced. Since it can reduce, more radicals can be put on the flow of the pure water 23 with a stronger water flow. Although the radical lifetime is very short, the radical generator 37 in the wet processing apparatus 20 is arranged in the immediate vicinity of the discharge port 38 so that the first electrode 39 itself constituting the radical generation unit 37 forms the discharge port 38. Since it is installed, the amount of radical species that disappear before reaching the workpiece 21 is small, and the wet treatment can be performed with the treatment liquid 23 containing the radical species at a high concentration.

第1電極39と第2電極40との間に電圧を印加することによって流れる電流量は、生成されるラジカル種の生成量に直接的な影響を及ぼす。ノズル22に供給される純水の量をQ(リットル/分)とし、両電極間に流れる電流量をI(A)とすると、純水中に生成されるラジカル含有水における水素ラジカルと水酸基ラジカルとの合計濃度C(mol/リットル)は、下記式(1)で表される。
C=60I/96500Q …(1)
The amount of current that flows when a voltage is applied between the first electrode 39 and the second electrode 40 directly affects the amount of radical species generated. When the amount of pure water supplied to the nozzle 22 is Q (liters / minute) and the amount of current flowing between both electrodes is I (A), hydrogen radicals and hydroxyl radicals in radical-containing water generated in pure water The total concentration C (mol / liter) is expressed by the following formula (1).
C = 60I / 96500Q (1)

たとえば、純水の流量:36リットル/分、電流量:8Aとすると、ラジカル含有水に含まれるラジカル濃度は138μmol/リットルとなる。このラジカル濃度のラジカル含有水を、たとえば長さ:400mm、スリットの間隔:15μmの吐出口38から、流速:100m/秒で吐出させると、被処理物21の表面での水素ラジカル濃度が4μmol/リットルになる。   For example, when the flow rate of pure water is 36 liters / minute and the current amount is 8 A, the radical concentration contained in the radical-containing water is 138 μmol / liter. When radical-containing water having this radical concentration is discharged at a flow rate of 100 m / second from, for example, a discharge port 38 having a length of 400 mm and a slit interval of 15 μm, the hydrogen radical concentration on the surface of the workpiece 21 is 4 μmol / second. Become a liter.

以下ウェット処理装置20による被処理物21の洗浄処理動作について説明する。ウェット処理装置20は、処理液供給手段24から供給される処理液である純水を元に、ノズル22の内部に設けられるラジカル生成部37でラジカル種を生成し、このラジカル種を含むラジカル含有水23を、吐出口38から被処理物21の表面に供給し、被処理物21の表面の一部または全面に付着、固着または堆積する除去対象物質にラジカル種を作用させて洗浄処理を行う。   Hereinafter, the cleaning processing operation of the workpiece 21 by the wet processing apparatus 20 will be described. The wet processing apparatus 20 generates radical species in a radical generation unit 37 provided in the nozzle 22 based on pure water which is a processing liquid supplied from the processing liquid supply unit 24, and contains a radical containing this radical species. Water 23 is supplied to the surface of the object to be processed 21 from the discharge port 38, and a cleaning process is performed by causing radical species to act on a substance to be removed that adheres, adheres to, or deposits on a part or the entire surface of the object 21. .

ウェット処理装置20を用いて被処理物21の洗浄処理を行うに際し、ノズル22は、被処理物21に対してラジカル供給が可能な位置に配置される。ここで、ラジカル供給が可能な位置とは、処理を実施するのに有効な量および流速で、ノズル22から被処理物21に対してラジカル含有水23の供給が可能な位置である。   When performing the cleaning process of the workpiece 21 using the wet processing apparatus 20, the nozzle 22 is disposed at a position where radicals can be supplied to the workpiece 21. Here, the position where radical supply is possible is a position where the radical-containing water 23 can be supplied from the nozzle 22 to the workpiece 21 with an amount and flow rate effective for carrying out the treatment.

処理時、ノズル22は、被処理物21に対して、ラジカル含有水23を吐出する方向が傾斜角を有するように配置されていても良い。ノズル22が傾斜される角度は特に限定されないけれども、被処理物21が搬送される場合、被処理物21の搬送方向の上流側に向って、ノズル22の吐出口38が被処理物21の表面に近づくようにして傾斜させることが好ましく、また逆に被処理物21が固定されてノズル22が移動する場合、ノズル22の移動方向の下流側に向って、ノズル22の吐出口38が被処理物表面に近づくようにして傾斜させることが好ましい。   At the time of processing, the nozzle 22 may be arranged such that the direction in which the radical-containing water 23 is discharged with respect to the workpiece 21 has an inclination angle. Although the angle at which the nozzle 22 is inclined is not particularly limited, when the workpiece 21 is transported, the discharge port 38 of the nozzle 22 faces the surface of the workpiece 21 toward the upstream side in the transport direction of the workpiece 21. In the case where the workpiece 21 is fixed and the nozzle 22 moves, the discharge port 38 of the nozzle 22 faces the downstream side in the moving direction of the nozzle 22. It is preferable to incline so as to approach the object surface.

なぜならば、被処理物21の表面に供給され、被処理物21の洗浄に用いられた後の処理液中には、たとえば微粒子、有機物残渣などの除去対象物質が含まれ、このような除去対象物質を含む処理液が、被処理物21の洗浄処理された後の部分に接触すると、除去対象物質が被処理物21の洗浄済みの表面に再付着するおそれがあるけれども、上記のようにノズル22を傾斜させて設置することによって、除去対象物質を含む処理液が被処理物21の洗浄済み表面に接触することなく除去対象物質が再付着することを防止できるからである。   This is because the treatment liquid supplied to the surface of the object to be treated 21 and used for cleaning the object to be treated 21 contains substances to be removed such as fine particles and organic residues, for example. When the treatment liquid containing the substance comes into contact with the portion of the object to be treated 21 after being cleaned, the substance to be removed may be reattached to the cleaned surface of the object to be treated 21. This is because it is possible to prevent the removal target substance from adhering again without the treatment liquid containing the removal target substance coming into contact with the cleaned surface of the object to be treated 21 by inclining the 22.

また、ノズル22と被処理物21との離隔距離は、特に限定されないけれども、たとえば処理液23の吐出速度を10〜100m/秒に設定する場合、ノズル22に処理液を供給する加圧ポンプ32などのユーティリティー、被処理物21の反り、歪みなども考慮すると、5〜10mm程度に設定されることが好ましい。   Further, although the separation distance between the nozzle 22 and the workpiece 21 is not particularly limited, for example, when the discharge speed of the processing liquid 23 is set to 10 to 100 m / second, the pressure pump 32 that supplies the processing liquid to the nozzle 22. In consideration of utilities such as warpage of the workpiece 21, distortion, etc., it is preferably set to about 5 to 10 mm.

上記のように設定されるウェット処理装置20の洗浄処理動作においては、まず処理液供給手段24から、ノズル22に対して処理液である純水が供給される。次いで、第1および第2給電端子43,44を介して外部電源45から第1および第2電極39,40に対して電圧が印加される。この電圧印加によって、ノズル本体35の内部空間36に供給された純水中にラジカル種が生成される。   In the cleaning processing operation of the wet processing apparatus 20 set as described above, pure water as a processing liquid is first supplied from the processing liquid supply unit 24 to the nozzle 22. Next, a voltage is applied from the external power supply 45 to the first and second electrodes 39 and 40 via the first and second power supply terminals 43 and 44. By this voltage application, radical species are generated in the pure water supplied to the internal space 36 of the nozzle body 35.

図3は、第1電極39において水酸基ラジカル(・OH)51が生成される状態を示す断面図である。図3を参照し、固体電解質41が陽イオン交換樹脂である場合について、ラジカルの生成機構を説明する。なお、ここでは第1電極39を陽極として水酸基ラジカル51が生成される場合を例示するけれども、このとき第2電極40では、第1電極39におけるのと同様の原理により水素ラジカル(・H)が発生する。また第1電極39を陰極とすれば、第1電極39と第2電極40とで発生するラジカルは逆転し、固体電解質41を陰イオン交換樹脂とすれば固体電解質41中を移動するイオン種が変化する。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which hydroxyl radicals (.OH) 51 are generated in the first electrode 39. With reference to FIG. 3, the radical generation mechanism will be described in the case where the solid electrolyte 41 is a cation exchange resin. Here, although the case where the hydroxyl radical 51 is generated with the first electrode 39 as an anode is illustrated, the hydrogen radical (· H) is generated in the second electrode 40 by the same principle as in the first electrode 39 at this time. appear. Further, if the first electrode 39 is a cathode, radicals generated in the first electrode 39 and the second electrode 40 are reversed, and if the solid electrolyte 41 is an anion exchange resin, the ionic species moving in the solid electrolyte 41 can be reduced. Change.

図3に示すように、第1電極39の近傍では、水分子(HO)52が第1電極39によって電子(e)53を奪われて電気分解され、水酸基ラジカル(・OH)51と水素イオン(H)54とになる。水素イオン54は電界の作用によって固体電解質41内を第2電極40の方向へ引寄せられる。純水は残った水酸基ラジカル51を含んでラジカル含有水となりスリット状の吐出口38から吐出され、被処理物21の表面に供給される。 As shown in FIG. 3, in the vicinity of the first electrode 39, the water molecule (H 2 O) 52 is deprived of the electrons (e ) 53 by the first electrode 39 and is electrolyzed, so that a hydroxyl radical (.OH) 51 is obtained. And hydrogen ions (H + ) 54. The hydrogen ions 54 are attracted toward the second electrode 40 in the solid electrolyte 41 by the action of an electric field. The pure water contains the remaining hydroxyl radicals 51 and becomes radical-containing water, which is discharged from the slit-shaped discharge port 38 and supplied to the surface of the workpiece 21.

以下に示す化学反応式は、図3に示す機構により生成されるラジカル種、およびこのラジカル種と純水との反応により派生する純水由来のラジカル種が生成される状態を示すものである。反応式(2)〜(4)は、ラジカル種の生成を示す。   The chemical reaction formula shown below shows a state in which radical species generated by the mechanism shown in FIG. 3 and radical species derived from pure water derived from the reaction between the radical species and pure water are generated. Reaction formulas (2) to (4) show the generation of radical species.

詳しくは、反応式(2)は、純水が解離し水素イオンおよび水酸基イオンとなる様子を示す。反応式(3)は、電解酸化による水酸基ラジカルの生成を示す。反応式(4)は、電解還元による水素ラジカルの生成を示す。反応式(5)〜(9)は、ラジカル種同士またはラジカル種と純水との反応により派生する純水由来のラジカル種が生成される状態、すなわちラジカル同士またはラジカルと純水との反応により消滅または変化する状態を示す。   Specifically, the reaction formula (2) shows a state in which pure water is dissociated into hydrogen ions and hydroxyl ions. Reaction formula (3) shows the generation of hydroxyl radicals by electrolytic oxidation. Reaction formula (4) shows the generation of hydrogen radicals by electrolytic reduction. The reaction formulas (5) to (9) are obtained in a state where radical species derived from pure water derived from the reaction between radical species or radical species and pure water, that is, reaction between radicals or radicals and pure water. Indicates a state that disappears or changes.

純水由来の活性種としては、水素ラジカル、水酸基ラジカル以外に、酸素ラジカル、スーパーオキサイドアニオンラジカル、HOラジカル、HOラジカル、オゾン、過酸化水素などがある。また、水中に含まれる酸素、水素、窒素、二酸化炭素などのガスにより、その他のラジカル種を生成させることも可能であり、本発明のラジカル種生成手段は、ここに記載されるラジカル種の生成のみに限定されるものではない。
O ⇔OH+H …(2)
OH ⇔・OH+e …(3)
+e ⇔・H …(4)
・OH+・OH ⇔H …(5)
O+・OH ⇔OH+H …(6)
O+・H ⇔H+・OH …(7)
・H+・H ⇔H …(8)
・OH+・H ⇔H …(9)
  As active species derived from pure water, in addition to hydrogen radicals and hydroxyl radicals, oxygen radicals, superoxide anion radicals, HO2Radical, HO3There are radicals, ozone and hydrogen peroxide. In addition, other radical species can be generated by a gas such as oxygen, hydrogen, nitrogen, and carbon dioxide contained in water, and the radical species generating means of the present invention generates the radical species described herein. It is not limited to only.
      H2O ⇔OH+ H+                                  ... (2)
      OH          ⇔ ・ OH + e                                ... (3)
      H++ E  ⇔ ・ H                                       (4)
      ・ OH + ・ OH ⇔H2O2                                ... (5)
      H2O + ・ OH ⇔OH + H2O                                 ... (6)
      H2O + ・ H ⇔H2+ OH                                 ... (7)
      ・ H + ・ H     ⇔H2                                        ... (8)
      ・ OH + ・ H   ⇔H2O                                       ... (9)

上記のような反応によってラジカル種が生成されてラジカル含有水となった処理液23が、吐出口38から被処理物21へ向かって吐出される。このとき、たとえばノズル本体35の内部空間36において、処理液23に付与される圧力が数MPa〜10MPa程度であり、吐出口38の間隔が数10μmである場合、吐出されるラジカル含有水は10〜100m/s程度の流速が得られる。   The treatment liquid 23 in which radical species are generated by the reaction as described above to become radical-containing water is discharged from the discharge port 38 toward the object 21 to be processed. At this time, for example, in the internal space 36 of the nozzle body 35, when the pressure applied to the treatment liquid 23 is about several MPa to 10 MPa and the interval between the discharge ports 38 is several tens of μm, the discharged radical-containing water is 10 A flow rate of about ~ 100 m / s is obtained.

純水から生成されるラジカル種は反応性が高いので、たとえば、除去対象物である微粒子表面と、代表的な被処理物21であるシリコン基板またはガラス基板の表面との間に形成されるシラノール結合を切断、およびシリコン基板などの微粒子結合活性サイトであるダングリングボンドを不活性化することによって、微粒子と基板との付着力を低減し、微粒子の除去力を向上させることが可能である。また、ラジカル種は、レジスト残渣、製造工程内由来の有機成分などによる汚染の除去に対しても効果的であり、この場合、有機物は、有機物中の炭素−炭素、炭素−水素の共有結合などの強い結合が切断されて酸化されることによって、低分子の有機分子または二酸化炭素と水とに分解され除去される。   Since radical species generated from pure water are highly reactive, for example, silanol formed between the surface of fine particles as a removal target and the surface of a silicon substrate or glass substrate as a typical object 21 to be processed. By breaking the bond and inactivating dangling bonds, which are active sites for binding fine particles such as a silicon substrate, it is possible to reduce the adhesion between the fine particles and the substrate and improve the removal force of the fine particles. In addition, radical species are also effective for removing contamination due to resist residues, organic components derived from the manufacturing process, etc. In this case, the organic substance is a carbon-carbon, carbon-hydrogen covalent bond, etc. in the organic substance. When the strong bond is broken and oxidized, it is decomposed and removed into low molecular weight organic molecules or carbon dioxide and water.

このように、ウェット処理装置20においては、ラジカル生成部37によって生成されるラジカル種の洗浄力を利用して被処理物21が、洗浄処理される。   As described above, in the wet processing apparatus 20, the workpiece 21 is cleaned using the cleaning power of the radical species generated by the radical generator 37.

以上に述べたように、本発明のウェット処理装置によれば、低設備費用で、環境負荷を低減し、被処理物の電気的ダメージを抑制し、かつ高処理能力化を実現することができる。   As described above, according to the wet processing apparatus of the present invention, it is possible to reduce the environmental load, suppress electrical damage to the object to be processed, and realize a high processing capacity at a low equipment cost. .

本発明の実施の一形態であるウェット処理装置20の構成を簡略化して示す斜視図である。It is a perspective view which simplifies and shows the structure of the wet processing apparatus 20 which is one Embodiment of this invention. 図1に示すウェット処理装置20に備わるノズル22の長辺方向に垂直な断面図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the long side direction of the nozzle 22 with which the wet processing apparatus 20 shown in FIG. 1 is equipped. 第1電極39において水酸基ラジカル(・OH)51が生成される状態を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a state in which hydroxyl radicals (.OH) 51 are generated in the first electrode 39. FIG. 従来技術の一つである基板洗浄装置1の構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the structure of the board | substrate cleaning apparatus 1 which is one of the prior arts. もう一つの従来技術である基板洗浄装置10の構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the structure of the board | substrate cleaning apparatus 10 which is another prior art.

符号の説明Explanation of symbols

20 ウェット処理装置
21 被処理物
22 ノズル
23 処理液
24 処理液供給手段
25 給電手段
35 ノズル本体
36 内部空間
37 ラジカル生成部
38 吐出口
39 第1電極
40 第2電極
41 固体電解質
42 絶縁体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Wet processing apparatus 21 To-be-processed object 22 Nozzle 23 Processing liquid 24 Processing liquid supply means 25 Power supply means 35 Nozzle main body 36 Internal space 37 Radical generation part 38 Discharge port 39 1st electrode 40 2nd electrode 41 Solid electrolyte 42 Insulator

Claims (6)

被処理物と対向して配置されスリット状に形成される吐出口を有するノズルから吐出される処理液によって被処理物を処理するウェット処理装置において、
ノズルには、処理液をラジカル活性化させるラジカル生成部が設けられ、
ラジカル生成部が、
スリット状に形成される吐出口を構成する第1電極と、
第1電極の対極として設けられる第2電極と、
第1および第2電極に接し、かつノズル内の空間にあって吐出口から吐出されるべき処理液に接するように設けられるシート状の固体電解質とを含むことを特徴とするウェット処理装置。
In a wet processing apparatus for processing an object to be processed by a processing liquid discharged from a nozzle having a discharge port that is disposed opposite to the object to be processed and formed in a slit shape,
The nozzle is provided with a radical generator for radically activating the treatment liquid,
The radical generator is
A first electrode constituting a discharge port formed in a slit shape;
A second electrode provided as a counter electrode of the first electrode;
A wet processing apparatus comprising: a sheet-like solid electrolyte that is in contact with the first and second electrodes and is provided in contact with a processing liquid that is in a space in the nozzle and is to be discharged from the discharge port.
第1電極は、
ノズル内の空間にある処理液に臨む側の表面が、曲面形状に形成されることを特徴とする請求項1記載のウェット処理装置。
The first electrode is
2. The wet processing apparatus according to claim 1, wherein the surface facing the processing liquid in the space in the nozzle is formed in a curved surface shape.
第1電極は、
厚さが連続的に変化する板状の形状を有し、吐出口に近づくのに伴って厚さが薄くなるように配置されることを特徴とする請求項1または2記載のウェット処理装置。
The first electrode is
The wet processing apparatus according to claim 1, wherein the wet processing apparatus has a plate-like shape whose thickness changes continuously, and is arranged so that the thickness becomes thinner as it approaches the discharge port.
固体電解質は、
酸性カチオン交換能を有する陽イオン交換物質または塩基性アニオン交換能を有する陰イオン交換物質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。
Solid electrolyte is
The wet processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, which is a cation exchange material having an acidic cation exchange ability or an anion exchange material having a basic anion exchange ability.
第1および第2電極のいずれか一方または両方が、
金、白金、炭素、チタン、パラジウムおよびニッケルからなる群より選択される1種または2種以上を含んで成ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のウェット処理装置。
One or both of the first and second electrodes are
The wet processing apparatus according to claim 1, comprising one or more selected from the group consisting of gold, platinum, carbon, titanium, palladium, and nickel.
処理液は、
比抵抗値が1MΩ・cm以上の純水であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のウェット処理装置。
Treatment liquid is
The wet processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the wet processing apparatus is pure water having a specific resistance value of 1 MΩ · cm or more.
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