JP2007059603A - Sulfuric acid recycling type cleaning system - Google Patents

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Norito Ikemiya
範人 池宮
Tatsuo Nagai
達夫 永井
Haruyoshi Yamakawa
晴義 山川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve throughput while obtaining a cleaning system which can continue cleaning, in a cleaning system using persulfate ions. <P>SOLUTION: The sulfuric acid recycling type cleaning system comprises: a single wafer process cleaning equipment 1 for cleaning a material 30 to be cleaned by using a persulfuric acid solution as a cleaning fluid; electrolysis reaction tubs 20 and 25 for reproducing the persulfuric acid solution by generating persulfate ions from sulfuric acid ions contained in the solution by an electrolysis reaction; circulation lines 10a, 10b, 11a and 11b for circulating the persulfuric acid solution between a cleaning tub 1 and the electrolysis reaction tubs 20 and 25 which generate; and an ultraviolet-ray irradiation means 5 for irradiating ultraviolet-ray to the material 30 to be cleaned. Since a sulfuric acid solution is repeatedly used, the persulfuric acid solution can be reused in an on-site way for cleaning by utilizing an electrolysis reaction device. When cleaning, the generation of the sulfuric acid radicals is promoted while being irradiated by ultraviolet-ray to the cleaning solution, resulting in the improvement in the cleaning effect. It becomes possible to shorten working hours and to improve the throughput. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコンウエハなどの基板上に付着した汚染物や不要になったレジストなどの汚染物を剥離効果が高い過硫酸溶液で洗浄剥離する際に、硫酸溶液を繰り返し利用しつつ過硫酸溶液を再生して洗浄に供する硫酸リサイクル型洗浄システムに関するものである。   The present invention relates to a persulfuric acid solution while repeatedly using a sulfuric acid solution when cleaning and peeling off a contaminant such as a silicon wafer or other contaminants such as a resist that has become unnecessary with a persulfuric acid solution having a high peeling effect. The present invention relates to a sulfuric acid recycling type cleaning system that regenerates and uses for cleaning.

超LSI製造工程におけるシリコンウエハ、液晶用ガラス基板、フォトマスク基板など電子材料基板を洗浄する技術において、レジストを剥離洗浄するプロセスでは、通常、濃硫酸と過酸化水素水の混合溶液(SPM)あるいは、濃硫酸にオゾンガスを吹き込んだ溶液(SOM)が多用されている。SPMまたはSOMによる洗浄効果は、過酸化水素が硫酸を酸化して生成する過硫酸の高い酸化分解能にあることが分かっている。
SPMでは、過硫酸が分解して減少する分を補うために過酸化水素水の補給が必要である。そのたびに過酸化水素水中の水で濃硫酸溶液が希釈されるため、液組成を一定に維持することが難しく、所定時間もしくは規定の処理バッチ数毎に液が廃棄され、更新されている。このため多量の薬品を保管しなければならないという問題があった。
一方のSOMでは濃硫酸溶液が希釈されることがなく、一般的にSPMより液更新サイクルを長くできるものの、オゾンによる過硫酸の生成効率が低く、洗浄効果においてはSPMよりやや劣る。また、これらの方法では、生成する過硫酸の濃度には限界があり、これが洗浄効果の限界につながっていた。
また、上述のSPMやSOMプロセスにおいて、前処理工程として、ドライエッチングやアッシングプロセスを利用して、有機物であるレジストをあらかじめ酸化して灰化する工程が組み込まれており、洗浄工程全体の装置コストが高価になるという問題がある。
In technologies for cleaning electronic material substrates such as silicon wafers, liquid crystal glass substrates, and photomask substrates in the VLSI manufacturing process, the resist stripping and cleaning process is usually a mixed solution of concentrated sulfuric acid and hydrogen peroxide (SPM) or A solution (SOM) in which ozone gas is blown into concentrated sulfuric acid is often used. It has been found that the cleaning effect by SPM or SOM lies in the high oxidation resolution of persulfuric acid produced by hydrogen peroxide oxidizing sulfuric acid.
In SPM, hydrogen peroxide solution needs to be replenished to compensate for the amount of decomposition and decrease of persulfuric acid. Since the concentrated sulfuric acid solution is diluted with water in hydrogen peroxide water each time, it is difficult to maintain the liquid composition constant, and the liquid is discarded and renewed every predetermined time or every specified number of treatment batches. Therefore, there is a problem that a large amount of chemicals must be stored.
On the other hand, the concentrated sulfuric acid solution is not diluted with one SOM and the liquid renewal cycle can be made longer than that of SPM. However, the production efficiency of persulfuric acid by ozone is low, and the cleaning effect is slightly inferior to SPM. In these methods, the concentration of persulfuric acid produced has a limit, which has led to the limit of the cleaning effect.
In the SPM and SOM processes described above, as a pretreatment process, a dry etching or ashing process is used to oxidize and ash the organic resist in advance. There is a problem that becomes expensive.

一方、従来、レジスト剥離処理を実施するための装置には、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式の装置と、基板を1枚ずつ処理する枚葉式の装置がある。バッチ式のレジスト剥離装置は、複数の基板を一度にレジスト剥離液に浸漬させるための槽を備えており、装置サイズが大きいこと、洗浄能力が枚葉式より劣ることより、最近では処理対象基板の大型化に伴って、枚葉式のレジスト剥離装置が注目されてきている。   On the other hand, conventional apparatuses for performing resist stripping include a batch type apparatus that processes a plurality of substrates at once and a single wafer type apparatus that processes substrates one by one. Batch-type resist stripping equipment is equipped with a tank for immersing a plurality of substrates in resist stripping solution at a time, and because of the large equipment size and inferior cleaning ability compared to single wafer processing, the substrate to be processed recently With the increase in size, single-wafer type resist stripping apparatuses have attracted attention.

枚葉式の洗浄装置に係る先行技術としては、特許文献1、2に示すものが提案されている。特許文献1では、1枚の基板をほぼ水平に保持して回転するステージと、このステージに保持された基板の表面に洗浄液を供給するためのホッパとを備えた洗浄装置が開示されている。ホッパには、洗浄液供給手段およびガス供給手段が接続されており、ホッパでは、洗浄液供給手段から供給される洗浄液にガス供給手段から供給される高圧ガスを吹き付けることによって洗浄液の液滴の噴流を形成し、その噴流を基板表面に供給する2流体スプレーノズルの形態をなしている。また、特許文献2には、枚葉式洗浄装置に供給するレジスト剥離液として硫酸と過酸化水素水を用い、レジスト膜を良好に除去するレジスト剥離方法およびレジスト剥離装置が開示されている。
特許第3415670号明細書 特開2004−172493号公報
As prior arts relating to the single wafer cleaning apparatus, those shown in Patent Documents 1 and 2 have been proposed. Patent Document 1 discloses a cleaning device including a stage that rotates while holding a single substrate substantially horizontally, and a hopper for supplying a cleaning liquid to the surface of the substrate held on the stage. A cleaning liquid supply means and a gas supply means are connected to the hopper. In the hopper, a jet of cleaning liquid droplets is formed by spraying the high pressure gas supplied from the gas supply means to the cleaning liquid supplied from the cleaning liquid supply means. In the form of a two-fluid spray nozzle that supplies the jet to the substrate surface. Patent Document 2 discloses a resist stripping method and a resist stripping apparatus that satisfactorily remove a resist film using sulfuric acid and hydrogen peroxide solution as a resist stripping solution supplied to a single wafer cleaning apparatus.
Japanese Patent No. 3415670 JP 2004-172493 A

しかし、上記した枚葉式洗浄装置では、洗浄液を一過式で用いるため、洗浄枚数が多いと使用する洗浄液が多く必要になり、これに従って膨大な量の硫酸や過酸化水素水等を保管または廃棄しなければならないという問題がある。また、枚葉式による洗浄は、その効果には優れるものの被洗浄物を一枚ずつ処理しなければならないことから、装置のスループットが良好ではなく、スループットを向上させるために、より洗浄速度を高めた処理が求められている。   However, in the single wafer cleaning apparatus described above, since the cleaning liquid is used in a transient manner, a large amount of cleaning liquid is required when the number of cleaning sheets is large, and a large amount of sulfuric acid or hydrogen peroxide solution is stored or stored accordingly. There is a problem that it must be discarded. In addition, the single-wafer cleaning is effective, but the objects to be cleaned must be processed one by one. Therefore, the throughput of the apparatus is not good, and the cleaning speed is increased to improve the throughput. Processing is required.

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、硫酸を繰り返し使用しつつ硫酸の水溶液から電気化学的作用により過硫酸イオンを生成することで硫酸をリサイクルして硫酸使用量を大幅に低減でき、さらには、洗浄速度を高めて処理効率を向上させることができる硫酸リサイクル型洗浄システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made against the background of the above circumstances, and by reusing sulfuric acid by regenerating sulfuric acid by electrochemical action from an aqueous solution of sulfuric acid while repeatedly using sulfuric acid, the amount of sulfuric acid used is greatly reduced. Furthermore, an object of the present invention is to provide a sulfuric acid recycle type cleaning system capable of increasing the cleaning speed and improving the processing efficiency.

我々発明者らは鋭意努力し、上記で示した従来技術の課題を克服し、かつ洗浄効果の高い過硫酸溶液を連続して、しかも多量に供給し続ける技術を発明した。この発明によりSPM法やSOM法の代替洗浄法としてだけではなく、SPM法やSOM法の前工程であるアッシング等ドライプロセスをも省略することが可能となる。   The inventors of the present invention diligently invented a technique for overcoming the problems of the prior art described above and continuously supplying a persulfuric acid solution having a high cleaning effect in a continuous and large amount. According to the present invention, not only as an alternative cleaning method of the SPM method or SOM method, but also a dry process such as ashing, which is a pre-process of the SPM method or SOM method, can be omitted.

すなわち、本発明の硫酸リサイクル型洗浄システムのうち、請求項1記載の発明は、過硫酸溶液を洗浄液として被洗浄材を洗浄する洗浄装置と、前記被洗浄材を加熱する基板加熱手段と、前記洗浄装置から排出した洗浄液を電解して該洗浄液に含まれる硫酸イオンから過硫酸イオンを生成して過硫酸溶液を製造する電解反応装置と、前記洗浄装置と電解反応装置との間で溶液を循環させる循環ラインと、を備えることを特徴とする。   That is, in the sulfuric acid recycle type cleaning system of the present invention, the invention according to claim 1 is a cleaning device for cleaning a material to be cleaned using a persulfuric acid solution as a cleaning liquid, a substrate heating unit for heating the material to be cleaned, An electrolytic reaction apparatus for producing a persulfuric acid solution by electrolyzing the cleaning liquid discharged from the cleaning apparatus and generating persulfate ions from sulfate ions contained in the cleaning liquid, and circulating the solution between the cleaning apparatus and the electrolytic reaction apparatus And a circulation line to be provided.

請求項2記載の硫酸リサイクル型洗浄システムの発明は、請求項1記載の発明において、前記加熱手段は、被洗浄材を70℃〜250℃の範囲に加熱するものであることを特徴とする。   The sulfuric acid recycling type cleaning system according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the heating means heats the material to be cleaned in a range of 70 ° C to 250 ° C.

請求項3記載の硫酸リサイクル型洗浄システムの発明は、過硫酸溶液を洗浄液として被洗浄材を洗浄する洗浄装置と、前記洗浄液に紫外線を照射する紫外線照射手段と、前記洗浄装置から排出した洗浄液を電解して該洗浄液に含まれる硫酸イオンから過硫酸イオンを生成して過硫酸溶液を製造する電解反応装置と、前記洗浄装置と電解反応装置との間で溶液を循環させる循環ラインと、を備えることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a cleaning apparatus for cleaning a material to be cleaned using a persulfuric acid solution as a cleaning liquid, an ultraviolet irradiation means for irradiating the cleaning liquid with ultraviolet light, and a cleaning liquid discharged from the cleaning apparatus. An electrolytic reaction device for producing a persulfuric acid solution by producing persulfate ions from sulfate ions contained in the cleaning liquid by electrolysis, and a circulation line for circulating the solution between the cleaning device and the electrolytic reaction device. It is characterized by that.

請求項4記載の硫酸リサイクル型洗浄システムの発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記洗浄装置が枚葉式洗浄装置であることを特徴とする。   The invention of a sulfuric acid recycling type cleaning system according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the cleaning device is a single wafer cleaning device.

請求項5記載の硫酸リサイクル型洗浄システムの発明は、請求項4記載の発明において、前記枚葉式洗浄装置は、洗浄液を気体と混合させて該洗浄液の液滴の噴流を形成する液滴噴流形成装置を備えることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a sulfuric acid recycling type cleaning system according to the fourth aspect, wherein the single wafer cleaning device is a droplet jet that forms a jet of droplets of the cleaning liquid by mixing the cleaning liquid with gas. A forming apparatus is provided.

請求項6記載の硫酸リサイクル型洗浄システムの発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記洗浄液の硫酸濃度を8Mから18Mの範囲内とすることを特徴とする。   The invention of the sulfuric acid recycling type cleaning system according to claim 6 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 1 to 5, the sulfuric acid concentration of the cleaning liquid is in the range of 8M to 18M.

請求項7記載の硫酸リサイクル型洗浄システムの発明は、請求項1〜6のいずれかに記載の発明において、前記洗浄装置で用いる洗浄液の温度を100〜175℃とする加熱装置を備えることを特徴とする。   A seventh aspect of the invention of the sulfuric acid recycling type cleaning system includes the heating apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the temperature of the cleaning liquid used in the cleaning apparatus is 100 to 175 ° C. And

請求項8記載の硫酸リサイクル型洗浄システムの発明は、請求項1〜7のいずれかに記載の発明において、前記電解反応装置で電解される溶液の温度を10℃から90℃の範囲内とすることを特徴とする。   The invention of the sulfuric acid recycle type cleaning system according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the temperature of the solution electrolyzed in the electrolytic reaction device is in the range of 10 ° C to 90 ° C. It is characterized by that.

請求項9記載の硫酸リサイクル型洗浄システムの発明は、請求項1〜8のいずれかに記載の発明において、前記電解反応装置に利用する電極の少なくとも陽極が、導電性ダイヤモンド電極であることを特徴とする。   The invention of the sulfuric acid recycling type cleaning system according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 8, characterized in that at least the anode of the electrode used in the electrolytic reaction device is a conductive diamond electrode. And

請求項10記載の硫酸リサイクル型洗浄システムの発明は、請求項1〜9のいずれかに記載の発明において、前記循環ラインの送り側の溶液と戻り側の溶液との間で熱交換を行う熱交換器を有していることを特徴とする。   The invention of the sulfuric acid recycling type cleaning system according to claim 10 is the invention according to any one of claims 1 to 9, wherein heat is exchanged between the solution on the feed side and the solution on the return side of the circulation line. It is characterized by having an exchanger.

本発明によれば、洗浄液中の過硫酸イオンが自己分解して酸化力を発する。洗浄液に接した被洗浄材では、硫酸および過硫酸イオンの作用によって汚染物が効果的に剥離除去され、さらに洗浄液中に移行した汚染物が過硫酸イオンの作用などによって分解される。そして洗浄液では、溶液中の過硫酸イオンが自己分解することにより過硫酸イオン濃度が次第に低下する。この過硫酸溶液は、循環ラインを通して電解反応装置に送液される。電解反応装置では、硫酸イオンを含む溶液に陽極及び陰極を浸漬し、電極間に電流を流し電解することによって硫酸イオンが酸化されて過硫酸イオンが生成され、過硫酸イオン濃度が十分に高い過硫酸溶液に再生される。再生された過硫酸溶液は、循環ラインを通して洗浄装置に戻され、上記と同様に被洗浄材を高濃度の過硫酸イオンによって効果的に剥離洗浄する。過硫酸溶液は、洗浄装置と電解反応装置との間で繰り返し循環することで、過硫酸組成を維持した状態で効果的な洗浄を継続することができる。   According to the present invention, persulfate ions in the cleaning liquid self-decompose and emit oxidizing power. In the material to be cleaned that is in contact with the cleaning liquid, contaminants are effectively peeled and removed by the action of sulfuric acid and persulfate ions, and the contaminants that have moved into the cleaning liquid are decomposed by the action of persulfate ions. And in a washing | cleaning liquid, a persulfate ion density | concentration falls gradually, when the persulfate ion in a solution self-decomposes. This persulfuric acid solution is sent to the electrolytic reactor through a circulation line. In an electrolytic reaction apparatus, an anode and a cathode are immersed in a solution containing sulfate ions, and a current is passed between the electrodes to perform electrolysis, whereby sulfate ions are oxidized to produce persulfate ions, and a persulfate ion concentration is sufficiently high. Regenerated to sulfuric acid solution. The regenerated persulfuric acid solution is returned to the cleaning device through the circulation line, and the material to be cleaned is effectively peeled and cleaned with high-concentration persulfate ions in the same manner as described above. The persulfuric acid solution can be continuously circulated between the cleaning device and the electrolytic reaction device, so that effective cleaning can be continued while maintaining the persulfuric acid composition.

なお、過硫酸イオンは、温度が高い程、自己分解速度が速くなり高い剥離洗浄作用が得られる。130℃といった高温では半減期が5分程度と自己分解速度が非常に速くなる。このため洗浄液は、液滴の形成前に適宜の加熱手段により加熱して適温にすることが望ましい。加熱手段としてはヒータや熱水、蒸気などとの熱交換を利用した加熱器などが例示されるが本発明としては特定のものに限定されない。洗浄液の適温としては、例えば100℃〜175℃を示すことができる。該温度範囲を下回ると、過硫酸による剥離洗浄効果が低下する。一方、175℃を超えると、過硫酸の自己分解速度が極めて大きくなり、レジストを十分に酸化できないので、洗浄液の適温は上記範囲内である。   In addition, as the temperature of persulfate ions increases, the self-decomposition rate increases and a high peeling cleaning action is obtained. At a high temperature such as 130 ° C., the self-decomposition rate becomes very fast with a half-life of about 5 minutes. For this reason, it is desirable that the cleaning liquid is heated to an appropriate temperature by an appropriate heating means before the droplets are formed. Examples of the heating means include a heater, a heater utilizing heat exchange with hot water, steam, and the like, but the present invention is not limited to a specific one. The appropriate temperature of the cleaning liquid can be, for example, 100 ° C to 175 ° C. Below this temperature range, the effect of stripping and cleaning with persulfuric acid decreases. On the other hand, if the temperature exceeds 175 ° C., the self-decomposition rate of persulfuric acid becomes extremely high and the resist cannot be sufficiently oxidized, so that the appropriate temperature of the cleaning liquid is within the above range.

上記のように、被洗浄物に対する洗浄効果は洗浄液の温度に大きく影響を受ける。バッチ式では、(1)ウエハに対する濃硫酸溶液量が多いこと、(2)ウエハ浸漬時間が5〜10分間と比較的長いこと、(3)洗浄浴にヒーターを有することより、室温温度にあるウエハを処理しても、洗浄後半には適切なウエハ温度に達している。これに対して、枚葉式では、(1)ウエハに対する濃硫酸溶液量が少ないこと、(2)ウエハ浸漬時間が2〜5分間と短いこと、(3)洗浄部にヒーターを有していないことより、洗浄時にウエハの温度が最適温度まで達していないことが多い。したがって、本発明の一形態では、洗浄液の噴霧などによって被洗浄材の洗浄を行う際に、被洗浄材の温度が低い場合に、被洗浄材を加熱して洗浄効率を高めることを可能にする。本発明では、被洗浄材を好適には70℃〜250℃、さらに好ましくは100℃〜180℃に加熱して、高効率の洗浄を可能にする。   As described above, the cleaning effect on the object to be cleaned is greatly affected by the temperature of the cleaning liquid. In the batch system, (1) the amount of concentrated sulfuric acid solution with respect to the wafer is large, (2) the wafer immersion time is relatively long as 5 to 10 minutes, and (3) the heater is in the cleaning bath, it is at room temperature. Even if the wafer is processed, an appropriate wafer temperature is reached in the latter half of the cleaning. On the other hand, in the single wafer type, (1) the amount of concentrated sulfuric acid solution with respect to the wafer is small, (2) the wafer immersion time is as short as 2 to 5 minutes, and (3) the cleaning unit does not have a heater. As a result, the wafer temperature often does not reach the optimum temperature during cleaning. Therefore, according to one aspect of the present invention, when cleaning a material to be cleaned by spraying a cleaning liquid or the like, when the temperature of the material to be cleaned is low, it is possible to increase the cleaning efficiency by heating the material to be cleaned. . In the present invention, the material to be cleaned is preferably heated to 70 ° C. to 250 ° C., more preferably 100 ° C. to 180 ° C. to enable highly efficient cleaning.

前記洗浄装置では、洗浄槽に洗浄液を収容して被洗浄材を浸漬して洗浄を行うことも可能であるが、効果的な洗浄を行えるように洗浄液の液滴を被洗浄材に当てて洗浄を行うことができる。該液滴の形成は、洗浄液と気体と混合させて該洗浄液の液滴の噴流を形成する液滴噴流形成装置により行うことができる。前記気体としては、例えばエアや窒素、不活性ガスなどを用いることができる。液滴噴流形成装置の具体的な構成は特定のものに限定されるものではなく、既知のものを用いることができる。上記液滴による洗浄によれば、必要とされる過硫酸溶液を少量のものとすることができ、剥離したレジストなどの再付着も防止される。   In the cleaning apparatus, it is possible to perform cleaning by storing the cleaning liquid in the cleaning tank and immersing the material to be cleaned, but applying the cleaning liquid droplets to the material to be cleaned for effective cleaning. It can be performed. The formation of the droplets can be performed by a droplet jet forming apparatus that forms a jet of droplets of the cleaning liquid by mixing the cleaning liquid and gas. As the gas, for example, air, nitrogen, inert gas, or the like can be used. The specific configuration of the droplet jet forming device is not limited to a specific one, and a known one can be used. According to the cleaning with the droplets, a required amount of persulfuric acid solution can be reduced, and re-adhesion of the peeled resist or the like can be prevented.

なお、上記枚葉式では、少量の洗浄液で効果的に洗浄を行うことができるが、一枚一枚の処理であるため、前記したように、スループットが十分ではない。
そこで、本発明の一つの形態では、低圧水銀灯などの紫外線照射手段を具備させて、被洗浄材の表面などに洗浄液存在下で紫外光を照射することで洗浄効果をさらに高めてスループットの改善を図っている。洗浄液中に存在する過硫酸は分解時に硫酸ラジカルを生成するが、紫外光を吸収するとこの分解速度が向上することが知られている(例えばS.W.Kuo,J.Environ.Sci.Health PartA,Vol.A37,No.8,pp1581−1591,2002)。該洗浄装置でも過硫酸の分解速度は大きくなり、被洗浄物表面でより効率良く有機物を分解除去することができる。
In the single wafer type, cleaning can be performed effectively with a small amount of cleaning liquid, but since the processing is performed one by one, the throughput is not sufficient as described above.
Therefore, in one embodiment of the present invention, an ultraviolet irradiation means such as a low-pressure mercury lamp is provided, and the surface of the material to be cleaned is irradiated with ultraviolet light in the presence of a cleaning liquid to further improve the cleaning effect and improve the throughput. I am trying. Persulfuric acid present in the cleaning solution generates sulfate radicals during decomposition, but it is known that the decomposition rate is improved by absorbing ultraviolet light (for example, SW Kuo, J. Environ. Sci. Health Part A). , Vol. A37, No. 8, pp 1581-1591, 2002). Even in the cleaning apparatus, the decomposition rate of persulfuric acid increases, and organic substances can be decomposed and removed more efficiently on the surface of the object to be cleaned.

なお、上記洗浄装置で使用されて電解反応装置に送液される高濃度硫酸溶液は、100℃程度の高温となるので、一旦、溶液貯槽に溜めて徐々に電解反応装置に供給するのが望ましい。これにより溶液貯槽に収容される溶液は、次第に温度が低下し、過硫酸イオンの自己分解を抑制して電解反応装置の負担を軽減するとともに、一時貯留によってその間に洗浄装置で過硫酸による剥離除去されたレジスト溶解物などの分解を進めることができる。なお、洗浄装置から電解反応装置に送られる溶液はレジストの溶解などによって有機物が含まれており、TOC測定器によってTOCを測定することができる。該測定結果は、分解に要する過硫酸濃度の目安となる。したがって後述する電解反応装置の条件設定に利用することができる。TOC測定器は例えば上記溶液貯槽に備えて、貯槽内に収容されている溶液を測定対象とすることができる。   The high-concentration sulfuric acid solution used in the cleaning device and sent to the electrolytic reaction device has a high temperature of about 100 ° C. Therefore, it is desirable that the high-concentration sulfuric acid solution is once stored in the solution storage tank and gradually supplied to the electrolytic reaction device. . As a result, the temperature of the solution stored in the solution storage tank gradually decreases, and the self-decomposition of persulfate ions is suppressed to reduce the burden on the electrolytic reaction device, and during the temporary storage, the cleaning device removes and removes it with persulfate. It is possible to proceed with the decomposition of the dissolved resist. In addition, the organic substance is contained in the solution sent from the cleaning device to the electrolytic reaction device due to dissolution of the resist, and the TOC can be measured by a TOC measuring device. The measurement result is a measure of the concentration of persulfuric acid required for decomposition. Therefore, it can utilize for the condition setting of the electrolytic reaction apparatus mentioned later. For example, the TOC measuring device can be provided in the solution storage tank, and the solution stored in the storage tank can be used as a measurement target.

また、貯槽内の溶液は高温であり、そのまま電解反応装置に送ることは好ましくなく、例えば、電解反応装置から洗浄装置に戻される溶液との間で熱交換を行って温度を低下させた後に電解反応装置に供給するのが望ましい。これによりエネルギーのロスをできるだけ少なくすることもできる。電解反応装置から洗浄装置に戻される溶液温度は、熱交換によって電解温度の40℃よりも数10℃高くなるが配管内での滞留時間は短く、消滅する過硫酸イオンは少なくて済む。熱交換器については石英またはテフロン(商標)製の流路を有することが望ましい。   In addition, the solution in the storage tank is at a high temperature, and it is not preferable to send the solution to the electrolytic reaction device as it is. For example, after the heat is exchanged with the solution returned from the electrolytic reaction device to the cleaning device, the temperature is lowered. It is desirable to supply the reactor. Thereby, energy loss can be reduced as much as possible. The solution temperature returned from the electrolytic reaction apparatus to the washing apparatus becomes several tens of degrees Celsius higher than the electrolysis temperature of 40 degrees Celsius due to heat exchange, but the residence time in the pipe is short, and less persulfate ions disappear. It is desirable that the heat exchanger has a flow path made of quartz or Teflon (trademark).

一方、電解反応装置では、溶液温度が低いほど過硫酸の生成効率が良く、また電極の損耗も小さくなる。過硫酸イオンを生成するときの電解温度の適温は10〜90℃の範囲である。上記温度範囲を超えると、電解効率が低下し、電極の損耗も大きくなる。また、上記温度を下回ると、洗浄液の適温まで加熱するための熱エネルギーが莫大になるとともに、熱交換のための配管経路が大幅に長くなり実用的でない。なお、同様の理由により、下限を40℃、上限を80℃とするのが一層望ましい。   On the other hand, in the electrolytic reaction apparatus, the lower the solution temperature, the better the efficiency of producing persulfuric acid and the smaller the wear of the electrode. An appropriate electrolysis temperature for generating persulfate ions is in the range of 10 to 90 ° C. When the temperature range is exceeded, the electrolysis efficiency decreases and the wear of the electrode also increases. If the temperature is lower than the above temperature, the heat energy for heating the cleaning liquid to an appropriate temperature becomes enormous, and the piping path for heat exchange becomes significantly longer, which is not practical. For the same reason, it is more desirable to set the lower limit to 40 ° C. and the upper limit to 80 ° C.

本発明では、洗浄装置と電解反応装置とを分離することから、電解反応装置で電解される溶液の温度を、洗浄液の温度よりも低く保持することが可能になり、洗浄装置および電解反応装置での効率を上げることができる。   In the present invention, since the cleaning device and the electrolytic reaction device are separated, the temperature of the solution electrolyzed in the electrolytic reaction device can be kept lower than the temperature of the cleaning solution. Can increase the efficiency.

電解反応装置では、高濃度硫酸溶液を電解し、洗浄効果を高める過硫酸イオンを生成する。電解反応装置では、前述したように溶液温度が低いほど過硫酸イオンの生成効率が高い。また、電解反応装置における過硫酸イオンの生成効率は、硫酸濃度に大きく影響される。具体的には硫酸濃度が低いほど過硫酸イオン発生効率は大きくなる。一方で、硫酸濃度を低くすると、レジスト等の有機化合物の溶解度が低くなり、被洗浄材から剥離しにくくなる。これらの観点から、システムに用いられる溶液の硫酸濃度は、例えば8M〜18Mの範囲が望ましい。同様の理由で、下限は12M、上限は17Mであるのが一層望ましい。   In the electrolytic reaction apparatus, a high-concentration sulfuric acid solution is electrolyzed to generate persulfate ions that enhance the cleaning effect. In the electrolytic reaction apparatus, as described above, the lower the solution temperature, the higher the production efficiency of persulfate ions. Moreover, the production efficiency of persulfate ions in the electrolytic reaction apparatus is greatly influenced by the sulfuric acid concentration. Specifically, persulfate ion generation efficiency increases as the sulfuric acid concentration decreases. On the other hand, when the sulfuric acid concentration is lowered, the solubility of an organic compound such as a resist is lowered, and it is difficult to peel off the material to be cleaned. From these viewpoints, the sulfuric acid concentration of the solution used in the system is preferably in the range of 8M to 18M, for example. For the same reason, it is more desirable that the lower limit is 12M and the upper limit is 17M.

電解反応装置では、陽極と陰極とを対にして電解がなされる。これら電極の材質は、本発明としては特定のものに限定はしない。しかし、電極として一般に広く利用されている白金を陽極として使用した場合、過硫酸イオンを効率的に製造することができず、白金が溶出するという問題がある。一方、少なくとも陽極に導電性ダイヤモンド電極を用いた場合、化学的に安定で濃硫酸溶液中に不純物を溶出しない利点がある。導電性ダイヤモンド電極によって、硫酸から過硫酸イオンを生成することは、電流密度を0.2A/cm程度の条件で報告されている(Ch.Comninellis et al.,Electrochemical and Solid−State Letters,Vol.3(2)77−79(2000))。 In the electrolytic reaction apparatus, electrolysis is performed by pairing an anode and a cathode. The material of these electrodes is not limited to a specific one in the present invention. However, when platinum, which is widely used as an electrode, is used as an anode, there is a problem that persulfate ions cannot be efficiently produced and platinum is eluted. On the other hand, when a conductive diamond electrode is used for at least the anode, there is an advantage that it is chemically stable and does not elute impurities in the concentrated sulfuric acid solution. Generation of persulfate ions from sulfuric acid by a conductive diamond electrode has been reported under conditions of a current density of about 0.2 A / cm 2 (Ch. Comninellis et al., Electrochemical and Solid-State Letters, Vol. .3 (2) 77-79 (2000)).

導電性ダイヤモンド電極は、シリコンウエハ等の半導体材料を基板とし、このウエハ表面に導電性ダイヤモンド薄膜を合成させた後に、ウエハを溶解させたものや、基板を用いない条件で板状に析出合成したセルフスタンド型導電性多結晶ダイヤモンドを挙げることができる。しかし、金属基板にダイヤモンド薄膜を担持した電極ではダイヤモンド膜の剥離が生じて、作用効果が短期間で消失するという問題がある。よって、該電解反応装置は、基板上に析出させた後に基板を取り去ったセルフスタンド型の導電性ダイヤモンド電極が望ましい。なお、導電性ダイヤモンド薄膜はダイヤモンド薄膜の合成の際にホウ素または窒素をドープして導電性を付与したものであり、通常はホウ素ドープしたものが一般的である。これらのドープ量は、少なすぎると技術的意義が発生せず、多すぎてもドープ効果が飽和するため、ダイヤモンド薄膜の炭素量に対して、50〜20,000ppmの範囲のものが適している。本発明において、導電性ダイヤモンド電極は、通常は板状のものを使用するが、網目構造物を板状にしたものも使用できる。
この電解反応装置における電解処理は、導電性ダイヤモンド電極表面の電流密度を10〜100,000A/mとし、硫酸溶液をダイヤモンド電極面と平行方向に、通液線速度を1〜10,000m/hで接触処理させることが望ましい。
The conductive diamond electrode is a semiconductor material such as a silicon wafer used as a substrate, and after synthesizing a conductive diamond thin film on the wafer surface, the wafer is dissolved or synthesized in a plate shape under the condition that the substrate is not used. Mention may be made of self-standing conductive polycrystalline diamond. However, an electrode having a diamond thin film supported on a metal substrate has a problem that the diamond film is peeled off and the effect disappears in a short period of time. Therefore, the electrolytic reaction apparatus is preferably a self-standing type conductive diamond electrode in which the substrate is removed after being deposited on the substrate. The conductive diamond thin film is one obtained by doping boron or nitrogen during synthesis of the diamond thin film to impart conductivity, and usually boron doped one. If the doping amount is too small, technical significance does not occur. If the doping amount is too large, the doping effect is saturated. Therefore, a doping amount in the range of 50 to 20,000 ppm with respect to the carbon amount of the diamond thin film is suitable. . In the present invention, the conductive diamond electrode is usually a plate-like one, but a network structure having a plate-like shape can also be used.
The electrolytic treatment in this electrolytic reaction apparatus is performed by setting the current density on the surface of the conductive diamond electrode to 10 to 100,000 A / m 2 , the sulfuric acid solution in the direction parallel to the diamond electrode surface, and the liquid flow rate of 1 to 10,000 m / m 2. It is desirable to perform the contact treatment with h.

また、電解に際しては、前記したTOC測定器の測定結果などを利用して、洗浄による溶液の全有機性炭素濃度(TOC)増加速度を求めて、(過硫酸イオン生成速度[g/l/hr])/(TOC増加速度[g/l/hr])が10〜500を満たすように、上記電流密度や通液線速度、溶液温度の電解条件を定めるのが望ましい。上記数値が10未満であると、洗浄に際し過硫酸が不足し、一方、上記数値が500を超えると、過硫酸イオン生成が過度になり無駄であるだけでなく、電極の消耗も早くなる。したがって上記範囲が望ましい。   In electrolysis, the rate of increase in the total organic carbon concentration (TOC) of the solution by washing is obtained using the measurement results of the TOC measuring device described above, and (persulfate ion production rate [g / l / hr ]) / (TOC increase rate [g / l / hr]) preferably satisfies the electrolysis conditions of the current density, the liquid flow rate, and the solution temperature so as to satisfy 10 to 500. When the above numerical value is less than 10, persulfuric acid is insufficient at the time of washing. On the other hand, when the above numerical value exceeds 500, the generation of persulfate ions becomes excessive and wasteful, and the electrode is also consumed quickly. Therefore, the above range is desirable.

なお、本発明の洗浄システムでは、種々の被洗浄材を対象にして洗浄処理を行うことができるが、シリコンウエハ、液晶用ガラス基板、フォトマスク基板などの電子材料基板を対象にして洗浄処理をする用途に好適である。さらに具体的には、半導体基板上に付着したレジスト残渣などの有機化合物の剥離プロセスに利用することができる。また、半導体基板上に付着した微粒子、金属などの異物除去プロセスに利用することができる。   In the cleaning system of the present invention, cleaning processing can be performed on various materials to be cleaned, but cleaning processing is performed on electronic material substrates such as silicon wafers, glass substrates for liquid crystals, and photomask substrates. It is suitable for the use to do. More specifically, it can be used for a peeling process of an organic compound such as a resist residue attached on a semiconductor substrate. Further, it can be used for a foreign matter removing process such as fine particles and metal adhering to the semiconductor substrate.

なお、従来、半導体基板の処理プロセスなどでは、洗浄処理に先立って、通常、前処理工程としてドライエッチングやアッシングプロセスを利用して有機物であるレジストを予め酸化して灰化する工程が組み込まれている。この工程は、装置コストや処理コストを高価にするという問題を有している。ところで、本発明のシステムでは、優れた洗浄効果が得られることから、上記したドライエッチングやアッシングプロセスなどの前処理工程を組み込むことなく洗浄処理を行った場合にも、十分にレジストなどの除去効果が得られる。すなわち、本発明は、これらの前処理工程を省略したプロセスを確立することも可能にする。   Conventionally, prior to a cleaning process, a process for processing a semiconductor substrate usually includes a step of pre-oxidizing and ashing an organic resist using a dry etching or ashing process as a pre-processing step. Yes. This process has a problem of increasing the apparatus cost and the processing cost. By the way, in the system of the present invention, an excellent cleaning effect can be obtained. Therefore, even when a cleaning process is performed without incorporating a pretreatment process such as the above-described dry etching or ashing process, the resist is sufficiently removed. Is obtained. That is, the present invention makes it possible to establish a process in which these pretreatment steps are omitted.

以上説明したように、本発明の一つの形態によれば、過硫酸溶液を洗浄液として被洗浄材を洗浄する洗浄装置と、前記被洗浄材を加熱する基板加熱手段と、前記洗浄装置から排出した洗浄液を電解して該洗浄液に含まれる硫酸イオンから過硫酸イオンを生成して過硫酸溶液を製造する電解反応装置と、前記洗浄装置と電解反応装置との間で溶液を循環させる循環ラインとを備えるので、硫酸溶液を繰り返し利用するとともに剥離効果を高めるための過硫酸溶液を電解反応装置によってオンサイトで再生して洗浄に使用することができる。電解した洗浄液は洗浄効果の高い過硫酸イオンを多量に含有するため、基板の洗浄効果はSPMに比べ高くなる。また、枚葉式などの洗浄装置で洗浄される際に、被洗浄材が室温のような低い温度にある場合にも、良好な洗浄効果を得てスループットを改善することができる。   As described above, according to one aspect of the present invention, a cleaning apparatus that cleans a material to be cleaned using a persulfuric acid solution as a cleaning liquid, a substrate heating unit that heats the material to be cleaned, and a discharge from the cleaning apparatus. An electrolytic reaction device for producing a persulfuric acid solution by electrolyzing the cleaning solution to generate persulfate ions from sulfate ions contained in the cleaning solution; and a circulation line for circulating the solution between the cleaning device and the electrolytic reaction device. Therefore, a persulfuric acid solution for repeatedly using the sulfuric acid solution and enhancing the peeling effect can be regenerated on-site by an electrolytic reaction device and used for cleaning. Since the electrolyzed cleaning solution contains a large amount of persulfate ions having a high cleaning effect, the substrate cleaning effect is higher than that of SPM. Further, when the material to be cleaned is at a low temperature such as room temperature when it is cleaned by a single wafer type cleaning device, it is possible to obtain a good cleaning effect and improve the throughput.

さらに、本発明の他の形態によれば、過硫酸溶液を洗浄液として被洗浄材を洗浄する洗浄装置と、前記洗浄液に紫外線を照射する紫外線照射手段と、前記洗浄装置から排出した洗浄液を電解して該洗浄液に含まれる硫酸イオンから過硫酸イオンを生成して過硫酸溶液を製造する電解反応装置と、前記洗浄装置と電解反応装置との間で溶液を循環させる循環ラインとを備えるので、上記と同様に硫酸溶液を繰り返し利用するとともに剥離効果を高めるための過硫酸溶液を電解反応装置によってオンサイトで再生して洗浄に使用することができる。また、洗浄液に紫外線が照射されることにより過硫酸イオンの分解が促進されて洗浄効果が高まり、スループットを改善することができる。   Furthermore, according to another aspect of the present invention, a cleaning apparatus that cleans a material to be cleaned using a persulfuric acid solution as a cleaning liquid, an ultraviolet irradiation means that irradiates the cleaning liquid with ultraviolet light, and a cleaning liquid discharged from the cleaning apparatus is electrolyzed. An electrolytic reaction device that produces persulfate ions from sulfate ions contained in the cleaning solution to produce a persulfuric acid solution, and a circulation line that circulates the solution between the cleaning device and the electrolytic reaction device. Similarly to the above, a sulfuric acid solution can be repeatedly used and a persulfuric acid solution for enhancing the peeling effect can be regenerated on-site by an electrolytic reactor and used for cleaning. Moreover, by irradiating the cleaning liquid with ultraviolet rays, the decomposition of persulfate ions is promoted, the cleaning effect is enhanced, and the throughput can be improved.

(実施形態1)
以下に、本発明の一実施形態を図1に基づいて説明する。
本発明の硫酸リサイクル型洗浄システムは、洗浄槽1を含む枚葉式洗浄装置と、電解反応槽20、25を含む電解反応装置と、戻り管10a、10bおよび送り管11a、11bを含む循環ラインを主要な構成としている。
枚葉式洗浄装置では、液滴噴流形成装置として液体スプレーノズル2を備えており、該液体スプレーノズル2の先端側噴出部が洗浄槽1内に位置している。該液体スプレーノズル2には、後述する電解反応装置との間で過硫酸溶液を循環させる循環ラインの戻り管10bと、Nガスの供給管3とが接続されている。液体スプレーノズル2は、戻り管10bから供給される過硫酸溶液と、Nガスの供給管3から供給される高圧のNガスとを混合して、過硫酸溶液の液滴を下方に向けて噴出するように構成されている。なお、戻り管10bには、液体スプレーノズル2の接続部の直前に、加熱装置19が設けられており、液体スプレーノズル2に供給される過硫酸溶液を好適には100〜150℃に加熱する。
(Embodiment 1)
Below, one Embodiment of this invention is described based on FIG.
The sulfuric acid recycling type cleaning system of the present invention includes a single wafer cleaning device including a cleaning tank 1, an electrolytic reaction device including electrolytic reaction tanks 20 and 25, and a circulation line including return pipes 10a and 10b and feed pipes 11a and 11b. Is the main component.
In the single wafer cleaning device, a liquid spray nozzle 2 is provided as a droplet jet forming device, and a tip side ejection portion of the liquid spray nozzle 2 is located in the cleaning tank 1. Connected to the liquid spray nozzle 2 are a return pipe 10b of a circulation line for circulating a persulfuric acid solution to and from an electrolytic reaction apparatus to be described later, and an N 2 gas supply pipe 3. The liquid spray nozzle 2 mixes the persulfuric acid solution supplied from the return pipe 10b with the high-pressure N 2 gas supplied from the N 2 gas supply pipe 3, and directs the droplets of the persulfuric acid solution downward. It is configured to erupt. The return pipe 10b is provided with a heating device 19 immediately before the connection portion of the liquid spray nozzle 2, and the persulfuric acid solution supplied to the liquid spray nozzle 2 is preferably heated to 100 to 150 ° C. .

また、洗浄槽1内には、液体スプレーノズル2の噴出方向に、基板保持具4が設置されている。基板保持具4には、被洗浄材である半導体基板30が保持(載置等)される。該基板保持具4または液体スプレーノズル2は、基板30の表面上に液滴はむらなく当たるように相対的に移動可能とするのが望ましい。さらに、洗浄槽1内には、上記基板保持具4に保持された基板30に向けて紫外光を照射する低圧水銀灯などの紫外光照射装置からなる紫外線照射手段5が配置されており、該紫外線照射手段5の上方には、紫外光を基板30側に反射する反射板6が設けられている。   Further, a substrate holder 4 is installed in the cleaning tank 1 in the ejection direction of the liquid spray nozzle 2. The substrate holder 4 holds (places, etc.) a semiconductor substrate 30 that is a material to be cleaned. It is desirable that the substrate holder 4 or the liquid spray nozzle 2 be relatively movable so that the liquid droplets uniformly hit the surface of the substrate 30. Further, in the cleaning tank 1, ultraviolet irradiation means 5 including an ultraviolet light irradiation device such as a low-pressure mercury lamp that irradiates ultraviolet light toward the substrate 30 held by the substrate holder 4 is disposed. Above the irradiating means 5, there is provided a reflecting plate 6 that reflects ultraviolet light toward the substrate 30 side.

そして、上記洗浄槽1の排液部には、循環ラインの送り管11aが接続されており、該送り管11aには過硫酸溶液を送液するための送液ポンプ12が介設されている。送液ポンプ12の下流側には、戻り管10bと送り管11aとの間で、熱交換を行う熱交換器13が配置され、その下流側で溶液貯槽14に接続されている。溶液貯槽14には、超純水を供給するための超純水供給ライン15が接続されている。また、所望により、収容されている溶液のTOCを測定するTOC測定器を備えてもよい。溶液貯槽14の出口側からはさらに送り管11bが伸び、送液ポンプ17を介して、電解反応槽20の入口側に接続されている。
なお、上記戻り管10a、10bおよび送り管11a、11bと、熱交換器13の流路とは、過硫酸溶液に対して耐久性のある石英やテフロンにより構成するのが望ましい。
And the feed line 11a of the circulation line is connected to the drainage part of the said washing tank 1, The feed pump 12 for feeding a persulfuric acid solution is interposed in this feed pipe 11a. . A heat exchanger 13 that performs heat exchange is disposed between the return pipe 10b and the feed pipe 11a on the downstream side of the liquid feed pump 12, and is connected to the solution storage tank 14 on the downstream side. An ultrapure water supply line 15 for supplying ultrapure water is connected to the solution storage tank 14. Moreover, you may provide the TOC measuring device which measures TOC of the solution accommodated if desired. A feed pipe 11 b extends further from the outlet side of the solution storage tank 14, and is connected to the inlet side of the electrolytic reaction tank 20 via a liquid feed pump 17.
The return pipes 10a and 10b, the feed pipes 11a and 11b, and the flow path of the heat exchanger 13 are preferably made of quartz or Teflon that is durable against a persulfuric acid solution.

上記電解反応槽20には、陽極21aおよび陰極21bが配置され、さらに陽極21aと、陰極21bとの間に所定の間隔をおいてバイポーラ電極21c…21cが配置されている。なお、本発明としてはバイポーラ式ではなく、陽極と陰極のみを電極として備えるものであってもよい。上記陽極21aおよび陰極21bには、直流電源22が接続されており、これにより電解反応槽20での直流電解が可能になっている。   In the electrolytic reaction tank 20, an anode 21a and a cathode 21b are arranged, and further, bipolar electrodes 21c... 21c are arranged at a predetermined interval between the anode 21a and the cathode 21b. Note that the present invention is not limited to the bipolar type, and may include only an anode and a cathode as electrodes. A DC power source 22 is connected to the anode 21a and the cathode 21b, thereby enabling DC electrolysis in the electrolytic reaction tank 20.

電解反応槽20では、上記電極間を溶液が通液するように構成されており、該電解反応槽20の出口側には連結管23が接続されて、その他端が電解反応槽25の入口側に接続されている。
電解反応槽25は、電解反応槽20と同様に、陽極26aおよび陰極26bが配置され、さらに陽極26aと、陰極26bとの間に所定の間隔をおいてバイポーラ電極26c…26cが配置されている。上記陽極26aおよび陰極26bには、直流電源27が接続されている。
The electrolytic reaction tank 20 is configured so that the solution passes between the electrodes. A connecting pipe 23 is connected to the outlet side of the electrolytic reaction tank 20, and the other end is the inlet side of the electrolytic reaction tank 25. It is connected to the.
In the electrolytic reaction tank 25, as in the electrolytic reaction tank 20, an anode 26a and a cathode 26b are arranged, and further, bipolar electrodes 26c... 26c are arranged at a predetermined interval between the anode 26a and the cathode 26b. . A DC power source 27 is connected to the anode 26a and the cathode 26b.

この実施形態では、上記電極21a、21b、21c、26a、26b、26cはダイヤモンド電極によって構成されている。該ダイヤモンド電極は、基板状にダイヤモンド薄膜を形成するとともに、該ダイヤモンド薄膜の炭素量に対して、好適には50〜20,000ppmの範囲でボロンをドープすることにより製造したものである。また、薄膜形成後に基板を取り去ってセルフスタンド型としたものであってもよい。
上記電解反応槽25の出口側に戻り管10aが接続されている。すなわち、直列に接続された電解反応槽20、25、直流電源22、27および連結管23によって、電解反応装置が構成されている。
In this embodiment, the electrodes 21a, 21b, 21c, 26a, 26b, and 26c are constituted by diamond electrodes. The diamond electrode is manufactured by forming a diamond thin film on a substrate and doping boron in a range of preferably 50 to 20,000 ppm with respect to the carbon content of the diamond thin film. Alternatively, a self-stand type may be used by removing the substrate after forming the thin film.
A return pipe 10 a is connected to the outlet side of the electrolytic reaction tank 25. That is, the electrolytic reaction apparatus is constituted by the electrolytic reaction tanks 20 and 25, the DC power sources 22 and 27, and the connecting pipe 23 connected in series.

電解反応槽25に接続された戻り管10aは、前記溶液貯槽14に接続されており、さらに溶液貯槽14に接続された前記戻り管10bは、送液ポンプ18を介して前記した熱交換器13に接続され、さらに上記したように加熱装置19を介して前記した液体スプレーノズル2に接続されている。   The return pipe 10 a connected to the electrolytic reaction tank 25 is connected to the solution storage tank 14, and the return pipe 10 b connected to the solution storage tank 14 is further connected to the heat exchanger 13 via the liquid feed pump 18. And further connected to the liquid spray nozzle 2 via the heating device 19 as described above.

次に、上記構成よりなる硫酸リサイクル型洗浄システムの作用について説明する。
上記溶液貯槽14内に、硫酸を収容し、これに超純水供給ライン15より所定の体積比で超純水を混合して硫酸濃度が10〜18Mの硫酸溶液とする。これを送液ポンプ17によって順次、電解反応槽20に送液する。電解反応槽20では、陽極21aおよび陰極21bに直流電源22によって通電すると、バイポーラ電極21c…21cが分極し、所定の間隔で陽極、陰極が出現する。電解反応槽20に送液される溶液は、これら電極間に通液される。この際に通液線速度が1〜10,000m/hrとなるように送液ポンプ17の出力を設定するのが望ましい。なお、上記通電では、ダイヤモンド電極表面での電流密度が10〜100,000A/mとなるように通電制御するのが望ましい。
Next, the operation of the sulfuric acid recycling type cleaning system having the above configuration will be described.
The solution storage tank 14 contains sulfuric acid, which is mixed with ultrapure water at a predetermined volume ratio from the ultrapure water supply line 15 to obtain a sulfuric acid solution having a sulfuric acid concentration of 10 to 18M. This is sequentially fed to the electrolytic reaction tank 20 by the liquid feed pump 17. In the electrolytic reaction tank 20, when the anode 21a and the cathode 21b are energized by the DC power source 22, the bipolar electrodes 21c... 21c are polarized, and the anode and the cathode appear at predetermined intervals. The solution sent to the electrolytic reaction tank 20 is passed between these electrodes. At this time, it is desirable to set the output of the liquid feed pump 17 so that the liquid flow rate is 1 to 10,000 m / hr. In the above energization, it is desirable to control the energization so that the current density on the diamond electrode surface is 10 to 100,000 A / m 2 .

電解反応槽20で溶液に対し通電されると、溶液中の硫酸イオンが酸化反応により過硫酸イオンが生成され高濃度の過硫酸溶液が得られる。この過硫酸溶液は、連結管23からさらに電解反応槽25に送られ、電解反応槽20と同様に直流電源27によって通電されてさらに過硫酸イオンの生成がなされる。このようにして高濃度とされた過硫酸溶液16は、戻り管10aを通して一旦、溶液貯槽14に貯留される。溶液貯槽14に貯留された過硫酸溶液16は、戻り管10bを通して送液ポンプ18によって洗浄槽1側に送液される。送液される過硫酸溶液は、熱交換器13を通り、ここで、洗浄槽1から溶液貯槽14に向けて送液される送り管11aの溶液との間で熱交換されて昇温する。この過硫酸溶液はさらに洗浄槽1側に送液され、加熱装置19によって100〜175℃に加熱されて液体スプレーノズル2に供給される。   When electricity is supplied to the solution in the electrolytic reaction tank 20, persulfate ions in the solution are generated by oxidation reaction, and a high concentration persulfate solution is obtained. This persulfuric acid solution is further sent from the connecting pipe 23 to the electrolytic reaction tank 25 and is energized by the DC power source 27 in the same manner as the electrolytic reaction tank 20 to further generate persulfate ions. The persulfuric acid solution 16 having a high concentration in this way is temporarily stored in the solution storage tank 14 through the return pipe 10a. The persulfuric acid solution 16 stored in the solution storage tank 14 is fed to the cleaning tank 1 side by the liquid feed pump 18 through the return pipe 10b. The persulfuric acid solution to be fed passes through the heat exchanger 13, where the heat is exchanged with the solution in the feeding tube 11a fed from the washing tank 1 toward the solution storage tank 14, and the temperature rises. This persulfuric acid solution is further fed to the washing tank 1 side, heated to 100 to 175 ° C. by the heating device 19, and supplied to the liquid spray nozzle 2.

洗浄槽1では、液体スプレーノズル2において加熱過硫酸溶液とNガスとが混合されて、高温の過硫酸液滴が一定時間噴出される。また、この際には、紫外線照射手段5を動作させ、紫外光を照射する。紫外光は、直接、基板保持具4に向けて照射され、一部は、反射板6で反射されて同じく基板保持具4に向けて照射される。
基板保持具4上には基板30が保持されており、前記過硫酸液滴によって基板30の表面の清浄がなされ、レジストなどが硫酸及び過硫酸イオンの作用により剥離、除去される。この際に、上記紫外線照射手段5から基板30に対し紫外光が照射されており、液体スプレーノズル2から噴出された過硫酸液滴が基板30の表面に達すると紫外光の照射を受けて過硫酸イオンの生成が促進され、洗浄効果を高める。これによりレジストなどの剥離、除去作用が向上し、基板30を洗浄するための作業時間も短縮することができる。
In the cleaning tank 1, the heated persulfuric acid solution and the N 2 gas are mixed in the liquid spray nozzle 2, and high-temperature persulfuric acid droplets are ejected for a certain period of time. At this time, the ultraviolet irradiation means 5 is operated to irradiate ultraviolet light. The ultraviolet light is directly irradiated toward the substrate holder 4, and a part of the ultraviolet light is reflected by the reflecting plate 6 and is also irradiated toward the substrate holder 4.
A substrate 30 is held on the substrate holder 4, the surface of the substrate 30 is cleaned by the persulfuric acid droplets, and the resist and the like are peeled and removed by the action of sulfuric acid and persulfate ions. At this time, the substrate 30 is irradiated with ultraviolet light from the ultraviolet irradiation means 5, and when the persulfuric acid droplets ejected from the liquid spray nozzle 2 reach the surface of the substrate 30, the substrate 30 is irradiated with ultraviolet light and excessively irradiated. The production of sulfate ions is promoted and the cleaning effect is enhanced. As a result, the action of peeling and removing the resist and the like can be improved, and the working time for cleaning the substrate 30 can be shortened.

噴出された過硫酸溶液は、基板30を洗浄した後、飛散・落下して、レジスト溶解物などともに送り管11aに排出される。送り管11aでは、送液ポンプ12によって上記過硫酸溶液が溶液貯槽14側へと送液される。この際には、熱交換器13によって戻り管10bとの間で熱交換されて過硫酸溶液の温度が低下し、さらに、自然冷却によっても次第に降温し、電解反応に好適な10℃から90℃の範囲付近の温度となる。その後、溶液貯槽14に一時貯留される。なお、確実に温度を低下させたい場合には、溶液貯槽14を水冷、空冷するなどして強制的に冷却する冷却手段を付設することもできる。上記送り管11aでの送液に際しては、洗浄槽1で剥離除去されたレジスト溶解物の分解が過硫酸イオンの作用などによってなされる。また溶液貯槽14では、上記熱交換によって溶液の温度が低下しており、自己分解が抑制されている。また、溶液貯槽14で溶液が一時貯留される際にもレジスト溶解物の分解が進行し、電解反応装置へのレジスト溶解物の流入が効果的に阻止される。   The ejected persulfuric acid solution is scattered and dropped after the substrate 30 is washed, and the dissolved resist and the like are discharged to the feed tube 11a. In the feed pipe 11a, the persulfuric acid solution is fed to the solution storage tank 14 side by the liquid feed pump 12. At this time, the heat exchanger 13 exchanges heat with the return pipe 10b to lower the temperature of the persulfuric acid solution. Further, the temperature is gradually lowered by natural cooling, and 10 ° C to 90 ° C suitable for the electrolytic reaction. The temperature is near the range. Thereafter, it is temporarily stored in the solution storage tank 14. In addition, when it is desired to reliably lower the temperature, a cooling means for forcibly cooling the solution storage tank 14 by water cooling or air cooling may be provided. When the liquid is fed through the feed pipe 11a, the resist dissolved material peeled and removed in the cleaning tank 1 is decomposed by the action of persulfate ions. Moreover, in the solution storage tank 14, the temperature of the solution has fallen by the said heat exchange, and the self-decomposition is suppressed. Further, when the solution is temporarily stored in the solution storage tank 14, the decomposition of the resist melt proceeds, and the inflow of the resist melt into the electrolytic reaction apparatus is effectively prevented.

なお、溶液貯槽14では、枚葉式洗浄装置におけるレジスト等汚染物の剥離・溶解に伴ってTOCが生成する。このTOCは、TOC測定装置によって測定し、その測定結果の時間的変化に基づいてTOC増加速度を算出することができる。
このTOC増加速度に基づいて、電解反応槽20、25では、(過硫酸イオン生成速度[g/l/hr])/(洗浄液槽内TOC増加速度[g/l/hr])が10〜500を満たすように、電解条件を設定するのが望ましい。該電解条件の設定は、電流密度、通液線速度、溶液温度の調整によって行うことができる。
In the solution storage tank 14, TOC is generated as the resist and other contaminants are peeled and dissolved in the single wafer cleaning apparatus. This TOC can be measured by a TOC measuring device, and the TOC increase rate can be calculated based on the temporal change of the measurement result.
Based on the TOC increase rate, in the electrolytic reaction tanks 20 and 25, (persulfate ion generation rate [g / l / hr]) / (TOC increase rate in cleaning solution tank [g / l / hr]) is 10 to 500. It is desirable to set the electrolysis conditions so as to satisfy the above. The electrolysis conditions can be set by adjusting the current density, the liquid flow rate, and the solution temperature.

溶液貯槽14に収容された過硫酸溶液16は、その後、前記と同様に電解反応装置20に送液される。電解反応装置20、25では、自己分解によって過硫酸イオン濃度が低下した溶液を電解して硫酸イオンから過硫酸イオンを生成して、過硫酸溶液の再生を行う。再生された過硫酸溶液は、再度、溶液貯槽14に収容され、その後は、前記と同様に洗浄装置に戻されて洗浄液として使用される。
上記硫酸リサイクル型枚葉式洗浄システムによって半導体ウエハの洗浄を行うことで、過酸化水素水やオゾンの添加を必要とすることなく、硫酸溶液を繰り返し使用して過硫酸溶液を再生しつつ効果的な洗浄を継続することができる。また、洗浄効果の向上によって洗浄時間を短くしてスループットを向上させることが可能になる。
Thereafter, the persulfuric acid solution 16 accommodated in the solution storage tank 14 is sent to the electrolytic reaction apparatus 20 in the same manner as described above. In the electrolysis reactors 20 and 25, a persulfate ion concentration is reduced by autolysis to generate persulfate ions from the sulfate ions to regenerate the persulfate solution. The regenerated persulfuric acid solution is again stored in the solution storage tank 14, and then returned to the cleaning device and used as a cleaning liquid in the same manner as described above.
By cleaning semiconductor wafers using the sulfuric acid recycling type single wafer cleaning system, it is effective to regenerate the persulfuric acid solution by repeatedly using sulfuric acid solution without the need for hydrogen peroxide or ozone. Cleansing can be continued. Further, the improvement of the cleaning effect can shorten the cleaning time and improve the throughput.

(実施形態2)
次に、本発明の他の実施形態を図2に基づいて説明する。なお、上記実施形態1と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
この実施形態の硫酸リサイクル型洗浄システムは、洗浄槽1aを含む枚葉式洗浄装置と、電解反応槽20、25を含む電解反応装置と、戻り管10および送り管11a、11bを含む循環ラインを主要な構成としている。
(Embodiment 2)
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the structure similar to the said Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted or simplified.
The sulfuric acid recycling type cleaning system of this embodiment includes a single wafer cleaning device including a cleaning tank 1a, an electrolytic reaction device including electrolytic reaction tanks 20 and 25, and a circulation line including a return pipe 10 and feed pipes 11a and 11b. The main structure.

枚葉式洗浄装置では、液体スプレーノズル2を備え、該液体スプレーノズル2に、循環ラインの戻り管10と、Nガスの供給管3とが接続されている。また、洗浄槽1内には、液体スプレーノズル2の噴出方向に、基板保持具4が設置され、さらに、基板保持具4に保持された基板30を加熱するヒータなどからなる基板加熱手段7が設けられている。 In the single wafer cleaning apparatus, a liquid spray nozzle 2 is provided, and a return pipe 10 of a circulation line and an N 2 gas supply pipe 3 are connected to the liquid spray nozzle 2. Further, in the cleaning tank 1, a substrate holder 4 is installed in the ejection direction of the liquid spray nozzle 2, and a substrate heating means 7 including a heater for heating the substrate 30 held by the substrate holder 4 is provided. Is provided.

上記洗浄槽1の排水部に接続された循環ラインの送り管11aは、溶液貯槽14に接続されており、溶液貯槽14の出口側に接続された送り管11bには熱交換器13および過硫酸溶液を送液するための送液ポンプ17が介設されている。送液ポンプ17の下流側で送り管11bは、電解反応槽20の入口側に接続されている。   The feed pipe 11a of the circulation line connected to the drainage part of the washing tank 1 is connected to the solution storage tank 14, and the feed pipe 11b connected to the outlet side of the solution storage tank 14 includes a heat exchanger 13 and persulfuric acid. A liquid feed pump 17 for feeding the solution is interposed. The feed pipe 11 b is connected to the inlet side of the electrolytic reaction tank 20 on the downstream side of the liquid feed pump 17.

電解反応槽20および電解反応槽25は、連結管23を介して直列に接続され、該電解反応槽25の出口側に戻り管10が接続されている。電解反応槽25に接続された戻り管10は、熱交換器13を介して前記した液体スプレーノズル2に接続されている。   The electrolytic reaction tank 20 and the electrolytic reaction tank 25 are connected in series via a connecting pipe 23, and the return pipe 10 is connected to the outlet side of the electrolytic reaction tank 25. The return pipe 10 connected to the electrolytic reaction tank 25 is connected to the liquid spray nozzle 2 via the heat exchanger 13.

上記構成よりなる硫酸リサイクル型洗浄システムでは、上記実施形態と同様に上記溶液貯槽14内に、硫酸を収容し、これに超純水供給ライン15より所定の体積比で超純水を混合して硫酸濃度が10〜18Mの硫酸溶液とする。これを送液ポンプ17によって順次、電解反応槽20に送液し、電解反応槽20、25で、過硫酸の再生を行う。再生された過硫酸溶液は、戻り管10を通して送液ポンプ18によって洗浄槽1a側に送液される。送液される過硫酸溶液は、熱交換器13を通り、ここで、溶液貯槽14から電解反応槽20に向けて送液される送り管11bの溶液との間で熱交換されて昇温する。戻り管10を通過硫酸溶液は洗浄槽1a側に送液され、液体スプレーノズル2に供給される。   In the sulfuric acid recycling type cleaning system having the above-described configuration, sulfuric acid is accommodated in the solution storage tank 14 as in the above embodiment, and ultrapure water is mixed into the solution storage tank 14 at a predetermined volume ratio from the ultrapure water supply line 15. A sulfuric acid solution having a sulfuric acid concentration of 10 to 18M is used. This is sequentially sent to the electrolytic reaction tank 20 by the liquid feed pump 17, and the persulfuric acid is regenerated in the electrolytic reaction tanks 20 and 25. The regenerated persulfuric acid solution is fed through the return pipe 10 to the washing tank 1a side by the liquid feeding pump 18. The persulfuric acid solution to be fed passes through the heat exchanger 13, where the heat is exchanged with the solution in the feeding tube 11b fed from the solution storage tank 14 toward the electrolytic reaction tank 20, and the temperature rises. . The sulfuric acid solution passing through the return pipe 10 is fed to the washing tank 1 a side and supplied to the liquid spray nozzle 2.

洗浄槽1aでは、液体スプレーノズル2において過硫酸液滴が一定時間噴出される。また、この際には、基板加熱手段7を動作させ、基板保持具4で保持された基板30を、好適には、70℃〜250℃、さらに好適には100℃〜180℃に加熱する。液体スプレーノズル2から噴出された過硫酸液滴は、高温の基板30に接触することで、昇温し、好適には100〜175℃の温度となる。なお、洗浄液の温度を確実に適温とするために、前記実施形態と同様に予め加熱装置などによって加熱しておくことも可能である。
前記適温の過硫酸液滴によって基板30の表面の清浄がなされ、レジストなどが硫酸及び過硫酸イオンの作用により剥離、除去される。これによりレジストなどの剥離、除去作用が向上し、基板30を洗浄するための作業時間を短縮することも可能になる。
In the washing tank 1a, persulfuric acid droplets are ejected from the liquid spray nozzle 2 for a certain period of time. At this time, the substrate heating means 7 is operated to heat the substrate 30 held by the substrate holder 4 to 70 ° C. to 250 ° C., more preferably 100 ° C. to 180 ° C. The persulfuric acid droplets ejected from the liquid spray nozzle 2 are brought into contact with the high-temperature substrate 30 to increase the temperature, preferably 100 to 175 ° C. In addition, in order to ensure that the temperature of the cleaning liquid is an appropriate temperature, it is possible to preheat it with a heating device or the like as in the above embodiment.
The surface of the substrate 30 is cleaned by the persulfuric acid droplets having the appropriate temperature, and the resist and the like are peeled and removed by the action of sulfuric acid and persulfate ions. As a result, the action of peeling and removing the resist and the like is improved, and the working time for cleaning the substrate 30 can be shortened.

噴出された過硫酸溶液は、上記実施形態と同様に溶液貯槽14側へと送液される。その後、熱交換器13を経ることで、戻り管10との間で熱交換されて過硫酸溶液の温度が低下し、電解反応に好適な10℃から90℃の範囲内の温度となる。過硫酸溶液は、その後、前記と同様に電解反応装置20、25に送液され、自己分解によって過硫酸イオン濃度が低下した溶液を電解して硫酸イオンから過硫酸イオンを生成して、過硫酸溶液の再生を行う。その後、再度、溶液貯槽14に収容され、その後は、前記と同様に洗浄装置に戻されて洗浄液として使用される。この実施形態においても、シリコンウェハなどの被洗浄物を効率よく洗浄することができ、スループットを向上させることが可能になる。   The ejected persulfuric acid solution is fed to the solution storage tank 14 side as in the above embodiment. Thereafter, through the heat exchanger 13, heat is exchanged with the return pipe 10, the temperature of the persulfuric acid solution is lowered, and the temperature is in the range of 10 ° C to 90 ° C suitable for the electrolytic reaction. Thereafter, the persulfuric acid solution is sent to the electrolysis reactors 20 and 25 in the same manner as described above, and the persulfate ions are generated from the sulfate ions by electrolyzing the solution having a reduced persulfate ion concentration by autolysis. Regenerate the solution. Then, it is accommodated in the solution storage tank 14 again, and then returned to the cleaning device and used as a cleaning liquid in the same manner as described above. Also in this embodiment, an object to be cleaned such as a silicon wafer can be efficiently cleaned, and the throughput can be improved.

以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これら実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で変更が可能である。
なお、上記実施形態では、洗浄装置に紫外線照射手段と加熱手段とのいずれか一方を有するものについて説明したが、本発明としては、当然に紫外線照射手段と加熱手段の両方を備えるものであってもよい。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment, this invention is not limited to the content of these embodiment, In the range which does not deviate from the scope of the present invention, a change is possible.
In the above embodiment, the cleaning apparatus has been described as having either one of the ultraviolet irradiation means and the heating means, but the present invention naturally includes both the ultraviolet irradiation means and the heating means. Also good.

以下に、上記実施形態1の硫酸リサイクル型洗浄システムを用いた実施例について説明する。
溶液貯槽に、97%濃硫酸40リットル、超純水10リットルの割合で調製した高濃度硫酸溶液を収容した。電解反応装置では、直径15cm、厚さ0.5mmのボロンドープした導電性ダイヤモンド電極を10枚組み込んだ電解反応槽20、25を2槽直列に配列させた。電解のための有効陽極面積は30dmであり、電流密度を30A/dmに設定して電解した。このとき電解反応装置では、過硫酸イオン生成速度が3g/l/hrであることを確認した。溶液貯槽から過硫酸イオンを含有した洗浄液を、枚葉式洗浄装置に150ml/min.で送液し、その途中で加熱装置により130℃程度まで加熱して2流体スプレーノズルに導入した。基板保持具に保持されたレジスト付きで5インチのシリコンウエハに低圧水銀灯による紫外光を照射しながら2min./枚程度の速度で洗浄した。廃液は溶液貯槽14に回収した。この処理を3時間連続して行い、90枚の清浄なウエハを得ることができた。またこの間に新たな薬品の添加を行わず、溶液貯槽内の洗浄液のTOC濃度は検出限界以下であった。
Hereinafter, examples using the sulfuric acid recycling type cleaning system of the first embodiment will be described.
A high-concentration sulfuric acid solution prepared at a ratio of 40 liters of 97% concentrated sulfuric acid and 10 liters of ultrapure water was stored in the solution storage tank. In the electrolytic reaction apparatus, two electrolytic reaction tanks 20 and 25 each incorporating 10 boron-doped conductive diamond electrodes having a diameter of 15 cm and a thickness of 0.5 mm were arranged in series. Effective anode area for electrolysis is 30dm 2, and electrolysis by setting the current density 30A / dm 2. At this time, in the electrolytic reaction apparatus, it was confirmed that the persulfate ion production rate was 3 g / l / hr. A cleaning solution containing persulfate ions from a solution storage tank was placed in a single wafer cleaning apparatus at 150 ml / min. In the middle of this, it was heated to about 130 ° C. with a heating device and introduced into a two-fluid spray nozzle. While irradiating ultraviolet light from a low-pressure mercury lamp onto a 5-inch silicon wafer with a resist held by a substrate holder, it is 2 min. / Washed at a rate of about 1 sheet. The waste liquid was collected in the solution storage tank 14. This process was performed continuously for 3 hours, and 90 clean wafers could be obtained. During this time, no new chemical was added, and the TOC concentration of the cleaning liquid in the solution storage tank was below the detection limit.

(比較例1)
実施例1の枚葉式洗浄装置で被洗浄表面に紫外線を照射しないで、レジスト付きで5インチのシリコンウエハを2min./枚程度の速度で洗浄した。洗浄液は硫酸:過酸化水素水を4:1で混合し、130℃に加熱した。3時間後、82枚の清浄なウエハを得ることができたが、8枚のウエハには部分的にレジストが残留した。したがって、紫外線を照射しない処理では、処理速度を低下させることが必要である。
(Comparative Example 1)
The surface to be cleaned is not irradiated with ultraviolet light by the single wafer cleaning apparatus of Example 1, and a 5-inch silicon wafer with a resist is applied for 2 min. / Washed at a rate of about 1 sheet. The cleaning solution was a sulfuric acid / hydrogen peroxide solution mixed at a ratio of 4: 1 and heated to 130 ° C. After 3 hours, 82 clean wafers could be obtained, but the resist remained partially on the 8 wafers. Therefore, it is necessary to reduce the processing speed in the processing without irradiation with ultraviolet rays.

(実施例2)
次に、実施形態2の硫酸リサイクル型洗浄システムを用いた実施例について説明する。
電解反応装置内には、直径15cm、厚さ1mmのSi基板にボロンドープした導電性ダイヤモンド電極を10枚組み込んだ。この電解槽を2槽直列に配列させた。電解のための有効陽極面積は15dmであり、電流密度を30A/dmに設定して、97%濃硫酸40リットル、超純水8リットルを混合した溶液を40℃で電解した。洗浄槽には、アッシング処理を施していないレジスト付きの5インチのシリコンウエハを基板保持台に載せて、130℃まで加熱した。過硫酸を含有した硫酸溶液を1l/min.程度の流量で循環させ、スプレーノズルに導入した。窒素ガスにより過硫酸含有硫酸溶液の液滴を形成して、3min./枚程度の速度でレジスト付きウエハの洗浄を行った。このようなウエハ洗浄を8時間(洗浄ウエハ枚数は160枚)継続したが、高濃度硫酸溶液のレジスト剥離効果は良好であり、TOC濃度についても検出限界以下であった。そこで、さらに32時間(洗浄ウエハ枚数は640枚、総処理枚数は800枚)継続したが、高濃度硫酸溶液のレジスト剥離効果は良好であり、TOC濃度についても検出限界以下であった。
(Example 2)
Next, an example using the sulfuric acid recycling type cleaning system of Embodiment 2 will be described.
In the electrolytic reaction apparatus, 10 conductive diamond electrodes doped with boron on a Si substrate having a diameter of 15 cm and a thickness of 1 mm were incorporated. Two electrolytic cells were arranged in series. Effective anode area for electrolysis is 15Dm 2, by setting the current density 30A / dm 2, and electrolysis 97% concentrated sulfuric acid 40 liters, a mixed solution of ultrapure 8 liters of water at 40 ° C.. In the cleaning tank, a 5-inch silicon wafer with a resist not subjected to ashing was placed on a substrate holder and heated to 130 ° C. A sulfuric acid solution containing persulfuric acid was added at 1 l / min. Circulated at a moderate flow rate and introduced into the spray nozzle. A droplet of sulfuric acid solution containing persulfuric acid was formed with nitrogen gas, and 3 min. The wafer with resist was cleaned at a rate of about 1 / sheet. Such wafer cleaning was continued for 8 hours (160 wafers were cleaned), but the resist stripping effect of the high-concentration sulfuric acid solution was good, and the TOC concentration was also below the detection limit. Therefore, although it continued for 32 hours (the number of cleaning wafers was 640, the total number of processed wafers was 800), the resist stripping effect of the high-concentration sulfuric acid solution was good, and the TOC concentration was also below the detection limit.

(比較例2−1)
実施例2の洗浄装置を用いて、硫酸:過酸化水素水を5:1で混合した溶液48リットルを循環させ、スプレーノズルにより液滴を形成した。アッシング処理を施していないレジスト付きのウエハを3min./枚の速度で洗浄した。途中に過酸化水素を添加しながら洗浄を継続したところ、4時間後、80枚の清浄なウエハを得ることができたが、廃液が60リットルが発生し、溶液交換が必要となった。
(Comparative Example 2-1)
Using the cleaning apparatus of Example 2, 48 liters of a 5: 1 mixed sulfuric acid: hydrogen peroxide solution was circulated, and droplets were formed by a spray nozzle. A wafer with a resist that has not been subjected to an ashing process for 3 min. Washed at a rate of / sheet. When cleaning was continued while adding hydrogen peroxide in the middle, 80 clean wafers could be obtained after 4 hours, but 60 liters of waste liquid was generated, and the solution had to be replaced.

(比較例2−2)
実施例2と同様の装置および処理条件でウエハの加熱温度を80℃にして、アッシング処理を施していないレジスト付きウエハを3min./枚程度の速度で洗浄した。ウエハ表面に有機物が残存して、完全に洗浄できなかった。
(Comparative Example 2-2)
Using the same apparatus and processing conditions as in Example 2, the wafer heating temperature was set at 80 ° C., and a resist-coated wafer that was not subjected to ashing was processed for 3 min. / Washed at a rate of about 1 sheet. Organic substances remained on the wafer surface and could not be completely cleaned.

本発明の一実施形態の硫酸リサイクル型枚葉式洗浄システムを示す図である。It is a figure which shows the sulfuric acid recycle type single wafer cleaning system of one Embodiment of this invention. 同じく、他の一実施形態の硫酸リサイクル型枚葉式洗浄システムを示す図である。Similarly, it is a figure which shows the sulfuric acid recycle type single wafer cleaning system of other one embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 洗浄槽
1a 洗浄槽
2 液体スプレーノズル
3 Nガス供給管
4 基板保持具
5 紫外線照射手段
6 反射板
7 基板加熱手段
10 戻り管
10a 戻り管
10b 戻り管
11a 送り管
11b 送り管
12 送液ポンプ
13 熱交換器
14 溶液貯槽
15 超純水供給ライン
16 過硫酸溶液
17 送液ポンプ
18 送液ポンプ
19 加熱装置
20 電解反応槽
21a 陽極
21b 陰極
21c バイポーラ電極
22 直流電源
23 連結管
25 電解反応槽
26a 陽極
26b 陰極
26c バイポーラ電極
27 直流電源
30 基板
1 cleaning tank 1a washing tank 2 liquid spray nozzle 3 N 2 gas supply pipe 4 substrate holder 5 the ultraviolet light irradiation means 6 reflector 7 substrate heating means 10 return pipe 10a return pipe 10b return pipe 11a feed pipe 11b feed pipe 12 feeding pump 13 Heat Exchanger 14 Solution Storage Tank 15 Ultrapure Water Supply Line 16 Persulfuric Acid Solution 17 Liquid Pump 18 Liquid Pump 19 Heating Device 20 Electrolytic Reaction Tank 21a Anode 21b Cathode 21c Bipolar Electrode 22 DC Power Supply 23 Connecting Pipe 25 Electrolytic Reaction Tank 26a Anode 26b Cathode 26c Bipolar electrode 27 DC power supply 30 Substrate

Claims (10)

過硫酸溶液を洗浄液として被洗浄材を洗浄する洗浄装置と、前記被洗浄材を加熱する基板加熱手段と、前記洗浄装置から排出した洗浄液を電解して該洗浄液に含まれる硫酸イオンから過硫酸イオンを生成して過硫酸溶液を製造する電解反応装置と、前記洗浄装置と電解反応装置との間で溶液を循環させる循環ラインと、を備えることを特徴とする硫酸リサイクル型洗浄システム。   A cleaning device that cleans a material to be cleaned using a persulfuric acid solution as a cleaning solution, a substrate heating means that heats the material to be cleaned, and a persulfate ion from sulfate ions contained in the cleaning solution by electrolyzing the cleaning solution discharged from the cleaning device A sulfuric acid recycle type cleaning system comprising: an electrolytic reaction device that produces a persulfuric acid solution by generating a circulation line for circulating the solution between the cleaning device and the electrolytic reaction device. 前記加熱手段は、被洗浄材を70℃〜250℃の範囲に加熱するものであることを特徴とする請求項1記載の硫酸リサイクル型洗浄システム。   2. The sulfuric acid recycling type cleaning system according to claim 1, wherein the heating means heats the material to be cleaned in a range of 70 to 250 [deg.] C. 過硫酸溶液を洗浄液として被洗浄材を洗浄する洗浄装置と、前記洗浄液に紫外線を照射する紫外線照射手段と、前記洗浄装置から排出した洗浄液を電解して該洗浄液に含まれる硫酸イオンから過硫酸イオンを生成して過硫酸溶液を製造する電解反応装置と、前記洗浄装置と電解反応装置との間で溶液を循環させる循環ラインと、を備えることを特徴とする硫酸リサイクル型洗浄システム。   A cleaning device for cleaning a material to be cleaned using a persulfuric acid solution as a cleaning liquid, an ultraviolet irradiation means for irradiating the cleaning liquid with ultraviolet light, and a persulfate ion from sulfate ions contained in the cleaning liquid by electrolyzing the cleaning liquid discharged from the cleaning apparatus A sulfuric acid recycle type cleaning system comprising: an electrolytic reaction device that produces a persulfuric acid solution by generating a circulation line for circulating the solution between the cleaning device and the electrolytic reaction device. 前記洗浄装置が枚葉式洗浄装置であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の硫酸リサイクル型洗浄システム。   The sulfuric acid recycle type cleaning system according to any one of claims 1 to 3, wherein the cleaning device is a single wafer cleaning device. 前記枚葉式洗浄装置は、洗浄液を気体と混合させて該洗浄液の液滴の噴流を形成する液滴噴流形成装置を備えることを特徴とする請求項4記載の硫酸リサイクル型洗浄システム。   5. The sulfuric acid recycle type cleaning system according to claim 4, wherein the single wafer cleaning apparatus includes a droplet jet forming device that forms a jet of droplets of the cleaning liquid by mixing the cleaning liquid with a gas. 前記洗浄液の硫酸濃度を8Mから18Mの範囲内とすることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の硫酸リサイクル型洗浄システム。   The sulfuric acid recycle type cleaning system according to any one of claims 1 to 5, wherein the sulfuric acid concentration of the cleaning liquid is within a range of 8M to 18M. 前記洗浄装置で用いる洗浄液の温度を100〜175℃とする加熱装置を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の硫酸リサイクル型洗浄システム。   The sulfuric acid recycle type cleaning system according to any one of claims 1 to 6, further comprising a heating device that sets a temperature of a cleaning liquid used in the cleaning device to 100 to 175 ° C. 前記電解反応装置で電解される溶液の温度を10℃から90℃の範囲内とすることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の硫酸リサイクル型洗浄システム。   The sulfuric acid recycle type cleaning system according to any one of claims 1 to 7, wherein the temperature of the solution electrolyzed in the electrolytic reaction apparatus is in the range of 10 ° C to 90 ° C. 前記電解反応装置に利用する電極の少なくとも陽極が、導電性ダイヤモンド電極であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の硫酸リサイクル型洗浄システム。   9. The sulfuric acid recycle type cleaning system according to claim 1, wherein at least an anode of an electrode used in the electrolytic reaction apparatus is a conductive diamond electrode. 前記循環ラインの送り側の溶液と戻り側の溶液との間で熱交換を行う熱交換器を有していることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の硫酸リサイクル型洗浄システム。   The sulfuric acid recycle type cleaning system according to any one of claims 1 to 9, further comprising a heat exchanger that exchanges heat between the solution on the feed side and the solution on the return side of the circulation line. .
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