JP2907101B2

JP2907101B2 - 洗浄装置及び洗浄方法

Info

Publication number: JP2907101B2
Application number: JP5863196A
Authority: JP
Inventors: 潮長谷
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1999-06-21
Anticipated expiration: 2016-03-15
Also published as: JPH09251976A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の製
造プロセスにおいて用いられる洗浄装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造プロセスでは、基板表
面の無機物、有機物の不純物を除去するために硫酸と過
酸化水素の混合薬液が使用されている。洗浄液中の不純
物や微粒子は、半導体装置の歩留まりに大きな影響を与
えるので、使用する薬品には十分な注意が払われ、高純
度の薬品が用いられる。

【０００３】しかしながら、ウェハの処理を進めていく
と、洗浄する基板に付着した不純物や微粒子が薬液中に
持ち込まれると共に、薬液中の硫酸および過酸化水素の
濃度が下がり反応性が低下する。

【０００４】そのため、図５の従来の洗浄装置にあるよ
うに、薬液槽本体１内の混合薬液５を所望の濃度に維持
するために、過酸化水素槽１２、硫酸槽１４から各薬品
の補充を行い、微粒子の除去については、薬液槽本体１
からオーバーフロー槽２にオーバーフローした薬液を、
フィルタユニット６によりろ過し、槽に戻す方法（循環
フィルタリング）が取られている。

【０００５】最終的に補充による薬液槽本体１内の混合
薬液５の濃度維持が困難になった場合、あるいは混合薬
液５の不純物濃度、微粒子濃度が高まった場合に、混合
薬液５を排水口７より排水し薬液の入れ替えが行われ
る。図５において、４はウェハ、４ａはウェハトレー、
１０、１１、１３は送液ポンプ、８はパンチング板、９
はヒータである。

【０００６】上記従来の洗浄装置の場合では、半導体基
板の大口径化に伴う洗浄槽の大型化により、薬品交換
量、補充量が増加することは避け難く、薬品コスト、廃
薬液処理費の増加、さらに環境負荷の増加につながる。

【０００７】そこで、廃薬品を精製し再利用する方法が
取られる。例えば、特開平３−１８３６０２号公報に
は、廃薬品を回収し処理センターにおいて一括精製する
方法が、特開平３−１４７３２３号公報には、洗浄装
置、精製装置、回収タンクをパイプラインで接続したシ
ステムが記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記いずれの
方法も薬液、特に硫酸の精製は高温での蒸留により行う
ため、装置が大型であり、システム導入コスト、システ
ムのランニングコストも多大である。

【０００９】したがって、本発明の目的は、簡易の薬液
精製機能を洗浄装置に付加することにより、硫酸と過酸
化水素との混合薬液等を使用する洗浄における、薬液寿
命の延長、補充量の削減が可能な洗浄装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述したように薬液濃度
の低下による反応性の低下が薬液寿命を決める一要因で
あるが、過酸化水素の濃度低下は、薬液中の不純物との
反応、および自己分解によるものであるのに対し、硫酸
の濃度低下の原因は、過酸化水素と反応する際に生成す
る水による希釈効果が主である。

【００１１】本発明はこの点を鑑み、硫酸濃度の低下を
抑制する機能、すなわち水分除去をインラインで行う機
構を、洗浄装置の循環フィルタリング配管系に組み込む
ことで、薬液の交換頻度の低減、硫酸補充量の削減を図
る。

【００１２】本発明の洗浄装置は、内部が気体透過膜で
隔てられた少なくとも２つの部屋から構成される脱水部
と、洗浄槽から流出する薬液を脱水部の一方の部屋に通
液した後に洗浄槽に循環させる送液ポンプと、気体を加
熱する加熱部と、加熱部で加熱された気体を脱水部の他
方の部屋に導入した後に気体を冷却する冷却部を有する
ことを特徴とする。

【００１３】冷却部で冷却された気体は送気ポンプ等で
加熱部に送り、再び前記脱水部の気体導入用の部屋に導
入し循環させる構成としてもよい。また、薬液の環流流
路内に薬液中の粒子成分を除去する手段を挿入してもよ
い。

【００１４】気体透過膜は、薬液に耐性を有する疎水性
多孔質膜または疎水性陽イオン交換膜であることが望ま
しい。

【００１５】本発明による洗浄方法は、洗浄槽から流出
する薬液を、内部が気体透過膜で隔てられた少なくとも
２つの部屋から構成される脱水部の一方の部屋を経由し
て洗浄槽に循環させ、加熱された気体を脱水部の他方の
部屋に導入し脱水部の通過後に冷却することを特徴とす
る。

【００１６】本発明によれば、薬液流路内の薬液は加熱
されて、薬液中の水分及びガス成分は、気体透過膜を通
じて、気体流路である他方の部屋内に送気され加熱され
た空気等の気体中に吸収され、薬液中の水分等が除去さ
れる。

【００１７】一方、薬液より水分及びガス成分を吸収し
た気体は、次に冷却部で冷却されて、気体中の水分は結
露し、水溶性ガスは結露水に溶解し系外に排出される。

【００１８】冷却部で冷却された気体は、そのまま廃棄
し、常に新規の空気等の気体を加熱部に導入する構成と
してもよいし、冷却部で冷却された気体を加熱し、再び
前記脱水部の気体流路である部屋に導入し循環使用する
構成としてもよい。

【００１９】また脱水部は、気体透過膜チューブと気体
透過膜チューブを内包する外管からなる構成とし、気体
透過膜チューブ内を薬液流路とし、気体透過膜チューブ
と外管の間隙を気体流路としてもよい。また、気体と薬
液が気体透過膜を隔膜として別々の流路をとれる構造、
例えば平膜の気体透過膜で内部が仕切られた構造でもよ
い。

【００２０】以上の動作を連続的に行うことにより、薬
液内での化学反応により生成した薬液中の水分を連続的
に除去することができ、薬液濃度の低下を抑制すること
によって、本発明は従来よりも薬液の交換頻度を低減
し、薬液補充量を削減することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して、説明する。

【００２２】図１は本発明の装置の全体構成図、図２は
脱水モジュール部の構成図、図３は図２の脱水モジュー
ルをＡ−Ａ′で切断したときの断面図、図４は図２の脱
水モジュールをＢ−Ｂ′で切断したときの断面図であ
る。

【００２３】送液ポンプ１１、１３により、硫酸と過酸
化水素を薬液槽本体１に供給する。薬液槽本体１内の混
合薬液５はヒータ９により加熱され、使用温度で保温さ
れている。槽本体１内では式（１）によりカロ酸が生成
する。

【００２４】

【化１】

【００２５】ウェハ４を浸せきすると、式（２）の反応
により、ウェハ４表面に付着した有機物、無機物は分解
し、溶解する。

【００２６】Ｈ₂ＳＯ₅＋Ｏｒｇ．→ Ｈ₂ＳＯ₅＋ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏ（２）Ｏｒｇ．：有機物式（２）の反応の際に、過酸化水素の自己分解、カロ酸
の自己分解も同時に起こり、薬液の活性が低下するた
め、ウェハの処理に伴う薬液の活性の低下を補うため
に、薬液ポンプ１１、１３により、硫酸と過酸化水素を
補充する。

【００２７】オーバーフロー槽２にオーバーフローした
混合薬液５は送液ポンプ１０により、脱水モジュール本
体２０に送液される。図示していない保温材あるいはヒ
ータによって、オーバーフロー槽から脱水モジュールに
至る配管ならびに脱水モジュール外筒は、保温あるいは
加熱されている。

【００２８】脱水モジュール本体２０内には、気体透過
膜チューブ２５が装填され、シール材２６、２７により
外筒２８内に保持されている（図２、図３、図４参
照）。薬液流入口２３から流入した薬液は気体透過膜２
５内を通過し、薬液流出口２４から流出する。

【００２９】一方、加熱ユニット３２により加熱された
空気は、送気ポンプ３１により空気流入口２１に送気さ
れ、空気流出口２２から流出する。その間に空気は、気
体透過膜チューブ２５内を流れる薬液中の水分およびガ
ス成分を吸収する。

【００３０】空気流出口２２から流出され水分及びガス
成分を吸収した空気は、冷却ユニット４０で急冷され、
水分は結露し水溶性のガスは結露水に溶解する。結露水
は冷却ユニット４０のドレイン４１から排出され、水分
及び水溶性ガスが除かれた空気は加熱ユニット３２に送
られ加熱される。加熱された空気は以上述べたように循
環送気される。

【００３１】一方、脱水モジュール本体２０から流出
し、水分及びガス成分が除去された薬液は、フィルタユ
ニット６を通過し微粒子が除去された後、再び薬液槽本
体１に供給され薬液が循環利用される。

【００３２】本実施の形態では、排気設備を省くため
に、冷却ユニット４０からの空気を加熱ユニット３２に
送気し、循環送気しているが、冷却ユニット４０からの
空気は排気設備に廃棄し、常に新規の空気を加熱ユニッ
ト３２に導入してもよい。

【００３３】また本実施の形態の脱水モジュールではチ
ューブ状の気体透過膜を利用しているが、脱水モジュー
ルは空気と薬液が気体透過膜を隔膜として別々の流路を
とれる構造、例えば平膜の気体透過膜で内部が仕切られ
た構造でもよい。

【００３４】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。

【００３５】図１を参照すると、硫酸と過酸化水素の混
合薬液５はヒータ９により加熱され、使用温度（１００
〜１５０℃の所定の温度）に保温され使用されている。

【００３６】図示していないヒータによって、オーバー
フロー槽から脱水モジュールに至る配管ならびに脱水モ
ジュール外筒は、１５０〜１８０℃に加熱されており、
送液ポンプ１０により脱水モジュール本体２０に送液さ
れる混合薬液５の温度は、１５０〜１８０℃の範囲にあ
る。

【００３７】脱水モジュール本体２０内の気体透過膜チ
ューブ２５は、フッ素樹脂製の多孔質チューブ（商品
名：ゴアテックスチューブ、ゴアテックス社製、あるい
は商品名：ポアフロンチューブ、住友電気工業製）ある
いはフッ素樹脂製の陽イオン交換膜チューブ（商品名：
ナフィオン、デュポン製）である。

【００３８】一方、脱水モジュール本体２０の空気流入
口２１から流入する空気は、加熱ユニット３２により１
５０〜１８０℃に加熱されている。加熱された空気は、
気体透過膜を通じて薬液中の水分およびガス成分を吸収
し、空気流出口２２から流出し、冷却ユニット４０で０
℃以下に急冷される。

【００３９】急冷されることにより、空気中の水分は結
露し、水溶性のガス成分は結露水中に溶解する。結露水
は冷却ユニット４０のドレイン４１から排出され、水分
及び水溶性ガスが除かれた空気は加熱ユニット３２に送
られ、再び脱水モジュール２０に送気循環される。

【００４０】一方、脱水モジュール本体２０から流出し
た薬液は、フィルタユニット６を通過し微粒子が除去さ
れた後、図示していないヒータによって、前記薬液の使
用温度に加熱され、再び薬液槽本体１に供給され薬液が
循環利用される。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
薬液内での化学反応により生成した薬液中の水分を連続
的に除去することによって薬液濃度の低下を抑制するこ
とができる。これにより、本発明は、大型の精製装置を
必要とせず、従来よりも、薬液寿命の延長、薬液の交換
頻度の低減、薬液補充量の削減が行え、廃薬液処理費を
含めたトータルの薬品コストを低減でき、かつ環境負荷
の低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の洗浄装置の一実施例を示す構成図であ
る。

【図２】本発明の洗浄装置に使用する脱水モジュールの
構成図である。

【図３】本発明の洗浄装置に使用する脱水モジュールを
Ａ−Ａ′で切断した時の断面図である。

【図４】本発明の洗浄装置に使用する脱水モジュールを
Ｂ−Ｂ′で切断した時の断面図である。

【図５】従来の洗浄装置の構成図である。

【符号の説明】

１薬液槽本体２オーバーフロー槽３ａ、３ｂ、７、４１排出口４ウェハ４ａウェハトレー５混合薬液６フィルタユニット８パンチング板９ヒータ１０、１１、１３送液ポンプ１２過酸化水素槽１４硫酸槽２０脱水モジュール本体２１空気流入口２２空気流出口２５気体透過膜チューブ２６、２７シール材２８外筒

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内部が気体透過膜で隔てられた少なくと
も２つの部屋から構成される脱水部と、洗浄槽から流出
する薬液を前記脱水部の一方の部屋に通液した後に前記
洗浄槽に循環させる送液ポンプと、気体を加熱する加熱
部と、前記加熱部で加熱された気体を前記脱水部の他方
の部屋に導入した後に前記気体を冷却する冷却部を有す
ることを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】気体を前記脱水部と前記冷却部と前記加
熱部の順で循環させる送気ポンプを有することを特徴と
する請求項１記載の洗浄装置。
【請求項３】前記薬液循環流路内に前記薬液中の粒子
成分を除去する手段を有することを特徴とする請求項１
または請求項２記載の洗浄装置。
【請求項４】前記気体透過膜が、疎水性多孔質膜ある
いは疎水性陽イオン交換膜であることを特徴とする請求
項１または請求項２または請求項３記載の洗浄装置。
【請求項５】前記薬液が硫酸と過酸化水素の混合薬液
からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
かに記載の洗浄装置。
【請求項６】洗浄槽から流出する薬液を、内部が気体
透過膜で隔てられた少なくとも２つの部屋から構成され
る脱水部の一方の部屋を経由して前記洗浄槽に循環さ
せ、加熱された気体を前記脱水部の他方の部屋に導入し
前記脱水部の通過後に冷却することを特徴とする洗浄方
法。
【請求項７】前記冷却部で冷却された気体を加熱し、
再び前記脱水部に導入し循環させることを特徴とする請
求項６記載の洗浄方法。