JP2018182098A - 洗浄水供給装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体用ウェハ等の洗浄・リンス工程に供給するのに好適な、アルカリ・酸化剤等のごく低濃度の溶質を含む洗浄水を安定供給することができる洗浄水供給装置を提供する。【解決手段】洗浄水供給装置は、超純水が定量にて流れる超純水ライン１と、該超純水ラインに溶質を定量添加して洗浄水を製造する製造部２と、洗浄水を流すための洗浄水ライン３と、該洗浄水ライン３から洗浄水が供給される洗浄機５Ａ〜５Ｎと、余剰の洗浄水が洗浄水ライン３から導入される溶質除去部４と、溶質が除去された回収水をタンク等へ戻すための回収ライン６を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、超純水にｐＨ調整剤、酸化還元電位調整剤などを添加して、半導体ウェハ等の洗浄水を製造し、供給する装置に関するものであって、特にｐＨ調整剤、酸化還元電位調整剤等の溶質をごく低濃度にて含むウェハ洗浄水を製造し供給するのに好適な装置に関する。
半導体ウェハの洗浄・リンス水工程では、ウェハの帯電、金属腐食・溶解、微粒子付着を抑制する目的で、酸又はアルカリのｐＨ調整剤や、酸化剤又は還元剤のような酸化還元電位調整剤を、必要最低限のごく低濃度で超純水に溶解させた水質調整水が洗浄水（リンス水を含む）として使用される場合がある（例えば特許文献１）。この洗浄水の製造方法としては、Ｈ２、Ｏ３、ＣＯ２、ＮＨ３といった還元性、酸化性、酸性、又はアルカリ性のガスを超純水に溶解させる方法もあるが、操作が簡便であることから、ｐＨ調整剤及び／又は酸化還元電位調整剤を水に溶解させた薬液を薬注する方法が採用される場合が多い。薬液の薬注方法としては、ポンプを用いる方法、密閉容器とＮ２などの不活性ガスによる加圧を用いる方法があり、いずれも実用化されている。
超純水の流量が一定であれば、所望の濃度となるように溶質を添加することは容易であるが、実際に希薄洗浄水が用いられる洗浄機においては、ウェハに注がれる水の供給・停止が複数のバルブの開閉で制御されており、流量が不規則に変動する。
超純水流動が変動しても、希薄洗浄水の溶質濃度が所望範囲に収まるように、超純水流量に対する比例制御、濃度モニターの信号を受けてのＰＩＤ制御など、様々な手法による溶質添加制御が行われている。しかし、特に複数の洗浄チャンバーを有する枚葉式洗浄機においては、不規則な流量変動に十分追随できる溶質添加制御は実現できておらず、結果としてウェハに注がれる洗浄水・リンス水の液質が目的値から大きく乖離することがあった。
液質安定化を優先し、希薄洗浄水を一定の条件で製造し供給し続ける単純な方法もあるが、この場合、余剰水をそのまま流出させることになる。最近の多チャンバー枚葉洗浄機では、瞬間的に必要になる最大流量と最低流量の差が大きく、最大流量以上の洗浄水を連続供給すると、相当量の余剰水を排出することになり、用排水設備への負担、薬液の過剰使用・排出という面で問題となる。
特開２０１６−１３９７６６号公報
本発明は、半導体用ウェハ等の洗浄・リンス工程に供給するのに好適な、アルカリ・酸化剤等のごく低濃度の溶質を含む洗浄水を安定供給することができる洗浄水供給装置を提供することを目的とする。
本発明の洗浄水供給装置は、超純水ラインと、該超純水ラインからの超純水にｐＨ調整剤及び／又は酸化還元電位調整剤を添加して一定濃度の洗浄水を製造する洗浄水製造部を有する洗浄水供給装置において、洗浄水製造部から洗浄機に供給する洗浄水ラインと、該洗浄水ラインからの余剰洗浄水から溶質を除去する除去部とを備えることを特徴とする。
本発明の一態様では、前記洗浄水製造部は、前記超純水ラインに超純水を定量供給する手段と、超純水に対し溶質を定量供給する手段とを有する。
本発明の一態様では、前記洗浄水ラインに複数の洗浄機が接続されており、前記洗浄水製造部は、すべての洗浄機の最大使用量の合計よりも多量の洗浄水を製造可能である。
本発明の一態様では、前記除去部は、イオン交換樹脂、電気再生式イオン交換装置、又は白金ナノコロイド担持樹脂を備える。
本発明では、洗浄水製造部で、一定流量にて流れる超純水に対し溶質を定量添加することにより、高精度にて一定濃度となった洗浄水が製造される。この一定濃度の洗浄水がウェハ洗浄機に供給され、余剰の洗浄水は溶質除去部にて除去され、超純水が回収される。余剰の洗浄水中の溶質及び濃度は既知であり、かつ溶質成分の種類も少ないから、余剰洗浄水から溶質を容易に且つ十分に除去することができる。
本発明によると、多数のバルブが不規則に開閉する多チャンバー枚葉式洗浄機において、洗浄・リンス工程で極めて重要な液質を所望の値に精度良く安定に保つ供給が実現でき、かつ余剰水の排出をなくし超純水の無駄遣いを防止できる。
本発明の洗浄水供給装置の実施の形態の一例を示す系統図である。 洗浄水製造部の構成図である。 洗浄水製造部の構成図である。 洗浄水製造部の構成図である。 洗浄水製造部の構成図である。 洗浄水製造部の構成図である。 本発明の洗浄水供給装置の実施の形態の一例を示す系統図である。
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の洗浄水供給装置の実施の形態の一例を示す系統図である。
この洗浄水供給装置は、超純水にｐＨ調整剤及び／又は酸化還元電位調整剤等を添加して水質調整水を製造し、洗浄機に供給するためのものであり、超純水が定量にて流れる超純水ライン１と、該超純水ラインに溶質を定量添加して洗浄水を製造する製造部２と、洗浄水を流すための洗浄水ライン３と、該洗浄水ライン３から洗浄水が供給される第１ないし第ｎのｎ個の洗浄機５Ａ，５Ｂ，………５Ｎと、余剰の洗浄水が洗浄水ライン３から導入される溶質除去部４と、溶質が除去された回収水をタンク等へ戻すための回収ライン６等を有する。
洗浄機５Ａ，５Ｂ，………５Ｎへは、それぞれ、洗浄水ライン３から分岐配管７、バルブ８、ポンプ９、配管１０を介して洗浄水が供給される。配管１０にフィルターが設けられてもよい。配管１０からはリターン配管１１が分岐しており、該リターン配管１１の末端側は洗浄水ライン３に接続されている。リターン配管１１にバルブ１２が設けられている。
超純水ライン１には、定量ポンプ、定流量弁、流量制御装置等を備えた定量供給装置によって超純水が一定流量にて流れている。製造部２では溶質が一定供給量にて超純水に添加され、これにより、高精度にて目的濃度となった洗浄水が洗浄水ライン３を介して各洗浄機５Ａ〜５Ｎに向けて供給される。
洗浄水製造部２の構成の一例を図２〜６に示す。
図２では、洗浄水製造部は、薬液タンク１５と、薬注ポンプ１６と、薬注配管１７とで構成されている。薬液タンク１５内には、ｐＨ調整剤、酸化還元電位調整剤等の１種以上が所定濃度にて溶解した薬液が収容されている。薬注ポンプ１６としては定量ポンプ又は流量制御装置付きポンプが用いられる。薬液タンク１５と、薬注ポンプ１６と、薬注配管１７とからなる薬注ユニットが２以上設置されてもよい。
図３では、洗浄水製造部は、酸素等のガス成分を除去するための脱気装置２０と、膜式ガス溶解装置２１とを備えている。脱気装置２０は、この実施の形態では、膜２０ａを有した膜式脱気装置であり、膜２０ａで隔てられた気相室内を真空ポンプ２２等の減圧手段によって減圧するよう構成されている。ただし、脱気装置は膜脱気装置以外であってもよい。
ガス溶解装置２１は、この実施の形態では膜式溶解装置である。ガス透過膜２１ａで隔てられた気相室内に、超純水中に溶解させるためのガスが配管２３を介して定量供給される。
この配管２３からガス溶解装置２１に供給されるガスは１又は２種以上の溶解目的成分ガスを含む。ガス溶解装置２１に供給されるガスは、１種又は２種以上の目的成分ガスのみからなるものであってもよく、目的成分ガスと不活性ガスとの定量比の混合ガスであってもよい。
なお、膜式ガス溶解装置以外の、エジェクター等の直接気液接触式ガス溶解装置を用いてもよい。
図４の洗浄水製造部は、図２の薬液タンク１５、薬注ポンプ１６、薬注配管１７と、図３の脱気装置２０及びガス溶解装置１２との双方を備えている。
図５の洗浄水製造部は、図２において、超純水ライン１に過酸化水素除去装置２５を設けたものであり、その他の構成は図２と同一である。過酸化水素除去装置２５を設置することにより、洗浄水中の酸化剤の量を精度よく制御することができる。
図２，４，５では、薬液タンク１５内の薬液を薬注ポンプ１６によって超純水ライン１に薬注するようにしているが、図６のように薬液タンク１５に窒素ガス等の不活性ガスを定量供給して薬液を超純水ライン１に定量添加するよう構成してもよい。図６は図２に関連するものであるが、図４，５も同様に構成することができる。
製造部２から洗浄水ライン３へ供給される洗浄水量は、各洗浄機５Ａ〜５Ｎに供給される洗浄水量の最大量の合計量よりも多く、好ましくは該合計量の１２０％以上とされる。
本発明において、超純水に薬注する薬液は、ｐＨ調整剤及び／又は酸化還元電位調整剤を超純水に溶解させて調製した薬液であり、そのｐＨ調整剤としては、塩酸、酢酸、硝酸、リン酸、硫酸、フッ酸、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、又は炭酸アンモニウム等を用いることができる。
また、酸化還元電位調整剤としては過酸化水素や硝酸を用いることができる。
本発明で用いる薬液は、通常、これらの薬剤を２０〜４８重量％程度の濃度で含むものであり、このような薬液を超純水に薬注して、通常、薬剤濃度０．１〜１００ｍｇ／Ｌ程度の洗浄水が製造される。
超純水に溶解させるガスとしては、Ｈ２，Ｏ３，ＣＯ２，ＮＨ３などが例示される。これらの濃度も、通常はｐｐｍオーダー例えば５０ｐｐｍ以下特に２０ｐｐｍ以下の希薄濃度とされる。
上記の通り、本発明では、製造部２における酸、アルカリ、酸化剤、還元剤等の溶解は、従来の薬注機構あるいはガス溶解機構をそのまま適用できる。即ち、薬注であれば、ポンプやＮ２等の不活性ガスによる圧送で、ガス溶解であれば、気体透過膜モジュールやエジェクターなどによる気液接触操作で、所望の溶質濃度となるように溶解させる。
除去部４における余剰水の処理は、イオン交換樹脂又は白金族触媒のみで対応可能である。即ち、ｐｐｍオーダーの酸・アルカリはイオン交換装置で容易に除去できる。電気再生式イオン交換装置（いわゆるＥＤＩ）を適用することもできる。酸化剤・還元剤の除去には白金ナノコロイド担持樹脂などの触媒が有効である。オゾンを多く含む余剰水がある場合には、オゾン分解に適した触媒を追加することが望ましい。
洗浄水ライン３からの余剰洗浄水中の溶質濃度がｐｐｍオーダーと非常に低く、また、溶質の種類が限られているため、溶質を十分に除去することは容易であり、簡単なイオン交換装置と触媒装置の組み合わせで超純水に近い純度に戻る。従って、除去部４で溶質が除去された回収水は、余剰超純水のリターン配管や超純水タンクに導くことができ、無駄のない再利用が可能である。
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記以外の形態とされてもよい。上記実施の形態では複数の洗浄機５Ａ〜５Ｎが設置されているが、図７のように洗浄機は１機だけ設置されてもよい。
１ 超純水ライン
２ 洗浄水製造部
３ 洗浄水ライン
４ 除去部
５，５Ａ〜５Ｎ 洗浄機
１５ 薬液タンク
１６ 薬注ポンプ
２０ 脱気装置
２１ ガス溶解装置

Claims (4)

  1. 超純水ラインと、該超純水ラインからの超純水にｐＨ調整剤及び／又は酸化還元電位調整剤を添加して一定濃度の洗浄水を製造する洗浄水製造部を有する洗浄水供給装置において、
    洗浄水製造部から洗浄機に供給する洗浄水ラインと、
    該洗浄水ラインからの余剰洗浄水から溶質を除去する除去部とを備えることを特徴とする洗浄水供給装置。
  2. 請求項１において、前記洗浄水製造部は、前記超純水ラインに超純水を定量供給する手段と、超純水に対し溶質を定量供給する手段とを有することを特徴とする洗浄水供給装置。
  3. 請求項１又は２において、前記洗浄水ラインに複数の洗浄機が接続されており、前記洗浄水製造部は、すべての洗浄機の最大使用量の合計よりも多量の洗浄水を製造可能であることを特徴とする洗浄水供給装置。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記除去部は、イオン交換樹脂、電気再生式イオン交換装置、又は白金ナノコロイド担持樹脂を備えることを特徴とする洗浄水供給装置。
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