JP6753384B2 - Product cleaning method - Google Patents

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本発明は、超純水の金属汚染性を低減するための金属汚染防止剤及び金属汚染防止膜に係り、特に超純水により製品を洗浄する際に、超純水中の微量金属が製品に付着することによる製品の金属汚染を簡便に防止することができる金属汚染防止剤及び金属汚染防止膜と、この金属汚染防止剤を用いた金属汚染防止方法及び製品洗浄方法に関する。 The present invention relates to a metal contamination inhibitor and a metal contamination preventive film for reducing the metal contamination property of ultrapure water, and particularly when the product is washed with ultrapure water, trace metals in the ultrapure water are added to the product. The present invention relates to a metal contamination inhibitor and a metal contamination preventive film capable of easily preventing metal contamination of a product due to adhesion, and a metal contamination prevention method and a product cleaning method using the metal contamination inhibitor.

半導体製造の基板となるウェハの洗浄においては、種々の薬品洗浄後に、超純水によるリンス洗浄が行われる。このリンス洗浄には、水中の不純物を高度に除去した高純度の超純水が使用されている。 In cleaning a wafer to be a substrate for semiconductor manufacturing, rinsing cleaning with ultrapure water is performed after cleaning various chemicals. For this rinsing cleaning, high-purity ultrapure water from which impurities in water have been highly removed is used.

しかし、ウェハ洗浄用の超純水であっても、なお更に微量金属が含まれており、超純水中の微量金属が洗浄中にウェハに付着することによるウェハの金属汚染が問題となっている。 However, even ultrapure water for wafer cleaning still contains trace metals, and metal contamination of the wafer due to adhesion of trace metals in ultrapure water to the wafer during cleaning becomes a problem. There is.

従来、製品洗浄工程での金属汚染をより低く抑えるために、超純水の製造に当たり、デミナーの精製処理、低溶出配管部材や荷電UF膜の適用、特殊配管洗浄など、またはそれらの組合せによる超純水の高純度化が進められている。しかし、いずれも超純水製造設備のコストアップにつながるとともに、既設設備への適用に際しては改造工事による停止期間が長期化するなどの不具合が生じる。 Conventionally, in order to suppress metal contamination in the product cleaning process to a lower level, in the production of ultrapure water, deminer purification treatment, application of low-eluting piping members and charged UF membranes, special piping cleaning, etc., or a combination thereof Purification of pure water is being promoted. However, all of them lead to an increase in the cost of the ultrapure water production equipment, and when applied to the existing equipment, there are problems such as a long suspension period due to the remodeling work.

特許文献1,2には、超純水中のポリスチレンスルホン酸やポリスチレン系4級アンモニウム塩等が、ウェハ汚染の要因となり、超純水中のこれらの含有量を低減する必要があることが記載されている。 Patent Documents 1 and 2 describe that polystyrene sulfonic acid, polystyrene-based quaternary ammonium salt, etc. in ultrapure water cause wafer contamination, and it is necessary to reduce their content in ultrapure water. Has been done.

特許文献3には、有機酸(A)の第4級アンモニウム塩(B)を含有してなるエレクトロニクス材料用洗浄剤が記載されており、ウェハ表面にアルカリ金属による影響を残さず、パーティクル除去が可能となる旨が記載されている。特許文献3では、具体的には、洗浄時に洗浄対象から洗浄除去したパーティクルが洗浄面に再付着することを防止することで高度な洗浄を可能としている。しかし、超純水中の微量金属による汚染性の低減については何ら記載されていない。 Patent Document 3 describes a cleaning agent for electronic materials containing a quaternary ammonium salt (B) of an organic acid (A), which removes particles without leaving the influence of alkali metals on the wafer surface. It is stated that it will be possible. Specifically, Patent Document 3 enables advanced cleaning by preventing particles removed by cleaning from the object to be cleaned from reattaching to the cleaning surface during cleaning. However, there is no description about the reduction of contamination by trace metals in ultrapure water.

特許文献4には、界面活性剤としてポリスチレンスルホン酸塩を含んだパーティクル除去用の洗浄剤が開示されているが、同様に超純水中の微量金属による汚染性の低減については記載がない。 Patent Document 4 discloses a cleaning agent for removing particles containing polystyrene sulfonate as a surfactant, but similarly, there is no description about reduction of contamination by trace metals in ultrapure water.

特開2003−334550号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-334550 特開2004−283747号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-283747 特開2007−335856号公報JP-A-2007-335856 特開2014−141668号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-141668

本発明は、超純水、特に製品洗浄用の超純水中の微量金属の付着性を低減し、洗浄対象の金属汚染を抑制することができる金属汚染防止剤と、この金属汚染防止剤を用いた金属汚染防止膜、金属汚染防止方法、及び製品洗浄方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a metal contamination inhibitor capable of reducing the adhesion of trace metals in ultrapure water, particularly ultrapure water for cleaning products, and suppressing metal contamination to be cleaned, and this metal contamination inhibitor. It is an object of the present invention to provide a metal contamination prevention film, a metal contamination prevention method, and a product cleaning method used.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、超純水にイオン交換基を有するポリマーを添加することにより、上記課題を解決することができることが分かり、本発明を完成させた。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by adding a polymer having an ion exchange group to ultrapure water, and completed the present invention. I let you.
That is, the gist of the present invention is as follows.

[1] 超純水中の微量金属による汚染性を低減するために、該超純水に添加する金属汚染防止剤であって、イオン交換基を有するポリマーを含有することを特徴とする金属汚染防止剤。 [1] Metal contamination that is a metal contamination inhibitor added to the ultrapure water in order to reduce the contamination by trace metals in the ultrapure water, and is characterized by containing a polymer having an ion exchange group. Inhibitor.

[2] [1]において、前記ポリマーがスルホン酸基又は4級アンモニウム基を有するポリマーであることを特徴とする金属汚染防止剤。 [2] The metal contamination inhibitor according to [1], wherein the polymer is a polymer having a sulfonic acid group or a quaternary ammonium group.

[3] [1]又は[2]において、前記ポリマーの分子量が10万以上であることを特徴とする金属汚染防止剤。 [3] The metal pollution inhibitor according to [1] or [2], wherein the polymer has a molecular weight of 100,000 or more.

[4] [2]又は[3]において、前記ポリマーがポリスチレンスルホン酸であることを特徴とする金属汚染防止剤。 [4] The metal contamination inhibitor according to [2] or [3], wherein the polymer is polystyrene sulfonic acid.

[5] [1]ないし[4]のいずれかにおいて、前記微量金属が2価以上の金属であることを特徴とする金属汚染防止剤。 [5] In any one of [1] to [4], a metal pollution inhibitor characterized in that the trace metal is a metal having a divalent value or higher.

[6] [1]ないし[5]のいずれかにおいて、分離膜の上流側で添加されることを特徴とする金属汚染防止剤。 [6] A metal contamination inhibitor, which is added on the upstream side of the separation membrane in any one of [1] to [5].

[7] 超純水中の微量金属による、該水に接触する製品の金属汚染を防止する方法であって、該超純水に、[1]ないし[6]のいずれかに記載の金属汚染防止剤を添加することを特徴とする金属汚染防止方法。 [7] A method for preventing metal contamination of a product in contact with water by a trace amount of metal in ultrapure water, wherein the ultrapure water is contaminated with the metal according to any one of [1] to [6]. A method for preventing metal contamination, which comprises adding an inhibitor.

[8] [7]において、前記超純水に前記金属汚染防止剤を添加した後、分離膜モジュールに通水し、膜透過水を前記製品に接触させることを特徴とする金属汚染防止方法。 [8] The metal contamination prevention method according to [7], wherein the metal contamination inhibitor is added to the ultrapure water, and then water is passed through the separation membrane module to bring the membrane permeated water into contact with the product.

[9] [1]ないし[6]のいずれかに記載の金属汚染防止剤を添加した超純水で製品を洗浄することを特徴とする製品洗浄方法。 [9] A product cleaning method, which comprises cleaning the product with ultrapure water to which the metal contamination inhibitor according to any one of [1] to [6] has been added.

[10] [9]において、前記超純水に前記金属汚染防止剤を添加した後、分離膜モジュールに通水し、得られた膜透過水で前記製品を洗浄することを特徴とする製品洗浄方法。 [10] The product cleaning according to [9], wherein the metal contamination inhibitor is added to the ultrapure water, water is passed through the separation membrane module, and the product is washed with the obtained membrane permeated water. Method.

[11] [1]ないし[6]のいずれかに記載の金属汚染防止剤を付着又は固定したことを特徴とする金属汚染防止膜。 [11] A metal contamination prevention film characterized by adhering or fixing the metal contamination inhibitor according to any one of [1] to [6].

本発明の金属汚染防止剤を超純水に添加することにより、超純水中の微量金属を、イオン交換基を有するポリマーがイオン交換反応で吸着して製品への付着を抑制することができる。即ち、本発明の金属汚染防止剤を超純水に添加するのみで、超純水の金属汚染性を低減することができる。
従って、このような本発明の金属汚染防止剤を用いる本発明の金属汚染防止膜、金属汚染防止方法によれば、超純水中の微量金属による製品の金属汚染を効果的に防止することができ、また、本発明の製品洗浄方法によれば、超純水による製品の洗浄に際して、製品の金属汚染を防止して効率的な洗浄を行える。
By adding the metal contamination inhibitor of the present invention to ultrapure water, a polymer having an ion exchange group can adsorb trace metals in ultrapure water by an ion exchange reaction to suppress adhesion to the product. .. That is, the metal contamination property of ultrapure water can be reduced only by adding the metal contamination inhibitor of the present invention to ultrapure water.
Therefore, according to the metal contamination prevention film and the metal contamination prevention method of the present invention using the metal contamination inhibitor of the present invention, it is possible to effectively prevent metal contamination of the product by trace metals in ultrapure water. Further, according to the product cleaning method of the present invention, when cleaning a product with ultrapure water, metal contamination of the product can be prevented and efficient cleaning can be performed.

実験Iで用いた洗浄実験装置を示す系統図である。It is a system diagram which shows the cleaning experimental apparatus used in Experiment I. 実験Iの実施例I−1、I−2及び比較例I−1〜I−5の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of Examples I-1, I-2 and Comparative Examples I-1 to I-5 of Experiment I. 実験II,IIIで用いたUF膜実験装置を示す系統図である。It is a system diagram which shows the UF membrane experimental apparatus used in Experiments II and III. 実験IIの比較例II−1の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the comparative example II-1 of experiment II. 実験IIの実施例II−1の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of Example II-1 of Experiment II. 実験IIIの実施例III−1の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of Example III-1 of Experiment III.

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below.

本発明の金属汚染防止剤が添加される超純水とは、半導体、電子部品、精密機器、医療分野等において利用される高純度の水であり、通常、材料、部品、器具等(本発明において、これらをまとめて「製品」と称す場合がある。)を洗浄するために使用される。 The ultrapure water to which the metal contamination inhibitor of the present invention is added is high-purity water used in semiconductors, electronic parts, precision instruments, medical fields, etc., and is usually made of materials, parts, instruments, etc. (the present invention). In some cases, these are collectively referred to as a "product").

本発明において、低減対象とする超純水中の微量金属とは、超純水の製造工程で除去し得ずにごく微量超純水中に残留して含有される微量金属である。 In the present invention, the trace metal in the ultrapure water to be reduced is a trace metal that cannot be removed in the manufacturing process of the ultrapure water and remains in the ultrapure water.

超純水中の微量金属は、Na、K、Li、Ag等の1価の金属、Mg、Al、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Zn、Sr、Cd、Ba、Pb等の2価以上の多価金属であり、これらは、金属イオンとして超純水中に存在している。通常、各種の製品の洗浄に使用される超純水中の微量金属量は、各金属の濃度として1ng/L以下、例えば0.01〜0.5ng/L程度であり、これらの合計濃度として5ng/L以下、例えば0.01〜1ng/L程度である。 Trace metals in ultrapure water include monovalent metals such as Na, K, Li, and Ag, Mg, Al, Ca, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, Cu, Zn, Sr, Cd, Ba, and Pb. Etc. are divalent or higher valent metals, and these are present as metal ions in ultrapure water. Usually, the amount of trace metals in ultrapure water used for cleaning various products is 1 ng / L or less, for example, about 0.01 to 0.5 ng / L as the concentration of each metal, and the total concentration thereof is It is 5 ng / L or less, for example, about 0.01 to 1 ng / L.

本発明においては、これらの微量金属をイオン交換基を有するポリマーとのイオン交換反応でイオン交換基を有するポリマーに吸着させて製品への付着を防止する。このイオン交換反応性の観点から、本発明の金属汚染防止剤は特に多価金属イオンに対して有効である。 In the present invention, these trace metals are adsorbed on the polymer having an ion exchange group by an ion exchange reaction with the polymer having an ion exchange group to prevent adhesion to the product. From the viewpoint of this ion exchange reactivity, the metal contamination inhibitor of the present invention is particularly effective for polyvalent metal ions.

本発明において用いるイオン交換基を有するポリマーのイオン交換基としては、金属イオンとイオン交換反応で金属イオンを吸着し得るものであればよく、カルボキシル基、スルホン酸基、4級アンモニウム基、3級アミノ基などが挙げられる。 The ion exchange group of the polymer having an ion exchange group used in the present invention may be any as long as it can adsorb metal ions by an ion exchange reaction with metal ions, and is a carboxyl group, a sulfonic acid group, a quaternary ammonium group, or a tertiary group. Examples include an amino group.

これらのうち、イオン交換反応性の面から、スルホン酸基又は4級アンモニウム基が好ましい。金属陽イオンを吸着する能力はスルホン酸基が優れている。 Of these, a sulfonic acid group or a quaternary ammonium group is preferable from the viewpoint of ion exchange reactivity. The sulfonic acid group has an excellent ability to adsorb metal cations.

イオン交換基を有するポリマーは、これらのイオン交換基の1種のみを有するものであってもよく、2種以上を有するものであってもよい。 The polymer having an ion exchange group may have only one kind of these ion exchange groups, or may have two or more kinds.

イオン交換基を有するポリマーとしては、具体的には、ポリスチレンスルホン酸(PSA)等のスルホン酸基を有するポリマーや、ポリトリメチルベンジルアンモニウム塩、ポリトリメチルスチリルアルキルアンモニウム塩などのポリスチレン系4級アンモニウム塩等の4級アンモニウム基を有するポリマー等が挙げられる。本発明の金属汚染防止剤は、これらのイオン交換基を有するポリマーの1種のみを含有するものでもよく、2種以上を含有するものであってもよい。 Specific examples of the polymer having an ion exchange group include a polymer having a sulfonic acid group such as polystyrene sulfonic acid (PSA) and a polystyrene-based quaternary ammonium salt such as a polytrimethylbenzylammonium salt and a polytrimethylstyrylalkylammonium salt. Examples thereof include polymers having a quaternary ammonium group such as. The metal contamination inhibitor of the present invention may contain only one kind of the polymer having these ion exchange groups, or may contain two or more kinds.

イオン交換基を有するポリマーの分子量(本発明において、分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリエチレングリコール換算の重量平均分子量である。)は、1万以上であることが好ましい。分子量1万以上のポリマーであれば、イオン交換反応による金属吸着で、汚染防止効果が認められるが、特に低濃度域では、分子量の大きいポリマーの方が上記効果に優れるため、イオン交換基を有するポリマーの分子量は10万以上であることが好ましい。イオン交換基を有するポリマーの分子量は、後述の分離膜による除去効果の面でも、10万以上であることが好ましい。 The molecular weight of the polymer having an ion exchange group (in the present invention, the molecular weight is the weight average molecular weight in terms of polyethylene glycol by gel permeation chromatography) is preferably 10,000 or more. A polymer having a molecular weight of 10,000 or more has an effect of preventing contamination by metal adsorption by an ion exchange reaction. However, especially in a low concentration region, a polymer having a large molecular weight is superior in the above effect and therefore has an ion exchange group. The molecular weight of the polymer is preferably 100,000 or more. The molecular weight of the polymer having an ion exchange group is preferably 100,000 or more in terms of the removal effect by the separation membrane described later.

超純水への本発明の金属汚染防止剤の添加量は、超純水中の微量金属量に応じて適宜決定され、イオン交換基を有するポリマーと超純水中の金属とのイオン交換反応当量比以上となるように添加することが好ましい。また、添加量が多すぎると金属汚染防止剤の処理水側へのリークや滞留に起因する差圧上昇が生じ、また、金属汚染防止剤自体のコストがかかるため、イオン交換反応当量比の1〜20倍、特に1.1〜5倍程度となるように添加することが好ましい。 The amount of the metal contamination inhibitor added to the ultrapure water of the present invention is appropriately determined according to the amount of trace metal in the ultrapure water, and the ion exchange reaction between the polymer having an ion exchange group and the metal in the ultrapure water. It is preferable to add the mixture so as to have an equivalent ratio or more. Further, if the amount added is too large, the differential pressure rises due to leakage or retention of the metal contamination inhibitor to the treated water side, and the cost of the metal contamination inhibitor itself is high. Therefore, the ion exchange reaction equivalent ratio is 1 It is preferable to add the mixture in an amount of about 20 times, particularly 1.1 to 5 times.

イオン交換基を有するポリマーとしての添加量が少な過ぎると、イオン交換基を有するポリマーによる汚染防止効果を有効に得ることができず、多過ぎると、それ自体が汚染要因となるおそれがあり、また、後述の分離膜への通水を行う場合には、分離膜が早期に閉塞し易くなり好ましくない。 If the amount added as a polymer having an ion exchange group is too small, the anticontamination effect of the polymer having an ion exchange group cannot be effectively obtained, and if it is too large, it may itself become a pollution factor. When water is passed through the separation membrane described later, the separation membrane tends to be clogged at an early stage, which is not preferable.

本発明においては、金属汚染防止剤を添加した超純水を分離膜モジュールに通水し、水中の金属を吸着して捕捉したイオン交換基を有するポリマーを除去した後、製品の洗浄等に用いてもよい。このように金属を吸着して捕捉したイオン交換基を有するポリマーを膜分離除去することにより、超純水の金属汚染性をより一層低減することができる。 In the present invention, ultrapure water to which a metal contamination inhibitor is added is passed through a separation membrane module to remove a polymer having an ion exchange group that has adsorbed and captured metal in water, and then used for cleaning the product or the like. You may. By separating and removing the polymer having an ion exchange group that has adsorbed and captured the metal in this way, the metal contamination of ultrapure water can be further reduced.

この場合、水中の金属イオンは一部の形態を除いて陽イオンとして存在するため、イオン交換基を有するポリマーとしてはカチオン交換基を有するポリマーを用い、金属陽イオンをカチオン交換基を有するポリマーに吸着させて分離膜で除去することが好ましい。カチオン交換基を有するポリマーとしては、カチオン交換能の強いスルホン酸基を有するポリマー、特にポリスチレンスルホン酸が好適である。 In this case, since the metal ion in water exists as a cation except for some forms, a polymer having a cation exchange group is used as the polymer having an ion exchange group, and the metal cation is used as a polymer having a cation exchange group. It is preferable to adsorb and remove with a separation membrane. As the polymer having a cation exchange group, a polymer having a sulfonic acid group having a strong cation exchange ability, particularly polystyrene sulfonic acid is preferable.

分離膜としては、精密濾過(MF)膜、限外濾過(UF)膜、ナノ濾過(NF)膜、逆浸透(RO)膜等を用いることができるが、金属イオンを吸着した分子量1万〜数百万程度のポリマーを効率的に除去できる点から、UF膜を用いることが好ましい。また、金属イオン吸着ポリマーの除去効率の面から、用いるUF膜の分画分子量は1000〜10万、特に1000〜1万程度であることが好ましい。 As the separation membrane, a microfiltration (MF) membrane, an ultrafiltration (UF) membrane, a nanofiltration (NF) membrane, a reverse osmosis (RO) membrane, or the like can be used, and the molecular weight of adsorbing metal ions is 10,000 to 10,000. It is preferable to use a UF membrane because it can efficiently remove several millions of polymers. Further, from the viewpoint of the removal efficiency of the metal ion-adsorbing polymer, the fractional molecular weight of the UF membrane used is preferably about 1,000 to 100,000, particularly about 1,000 to 10,000.

分離膜としては、様々な形状のものを用いることができるが、添加した金属汚染防止剤が濃縮水側に速やかに排出され、金属汚染防止剤が残留しないタイプの中空糸膜モジュールを用いることが好ましい。 As the separation membrane, various shapes can be used, but it is possible to use a hollow fiber membrane module of a type in which the added metal contamination inhibitor is quickly discharged to the concentrated water side and the metal contamination inhibitor does not remain. preferable.

本発明の金属汚染防止剤を添加した超純水を分離膜モジュールに通水すると、金属汚染防止剤中のイオン交換基を有するポリマーの一部は濃縮水中に含まれて系外へ排出されるが、残部は分離膜モジュール内の一次側(給水側)に残留し、すべてのイオン交換基が金属イオンと結合するまで金属の捕捉効果を保持するため、超純水への金属汚染防止剤の添加は、連続注入、間欠注入のいずれでもよい。 When ultrapure water to which the metal contamination inhibitor of the present invention is added is passed through the separation membrane module, a part of the polymer having an ion exchange group in the metal contamination inhibitor is contained in the concentrated water and discharged to the outside of the system. However, the rest remains on the primary side (water supply side) in the separation membrane module and retains the metal trapping effect until all ion exchange groups are bonded to metal ions, so that the metal contamination inhibitor for ultrapure water The addition may be either continuous injection or intermittent injection.

添加した金属汚染防止剤中のイオン交換基を有するポリマーのすべてのイオン交換基が金属と結合してしまうと、超純水中の金属を捕捉除去し得なくなる。間欠注入の間に、金属の除去効果が低下した場合は、金属汚染防止剤の追加注入を行えばよいが、以下の通り、酸の添加により除去効果を回復させることもできる。即ち、酸を添加した超純水を分離膜モジュールに通水すると、分離膜の一次側に残留した、金属を吸着したイオン交換基を有するポリマーから金属イオンが脱着、放出され、イオン交換基を有するポリマーが再生される。再生処理により脱着、放出された金属イオンを膜濃縮水に含めて系外へ排出するようにすると、膜の透過水側の金属汚染を防止できるので望ましい。新たに分離膜の一次側に流入した金属イオンが、再生されたイオン交換基を有するポリマーに吸着されて除去される。なお、連続注入を適用する場合は、添加した金属汚染防止剤や再生した金属イオンがモジュール内に滞留せず、濃縮水側に速やかに排出される点から内圧型の中空糸膜モジュールを用いることが好ましい。 If all the ion-exchange groups of the polymer having the ion-exchange groups in the added metal contamination inhibitor are bonded to the metal, the metal in the ultrapure water cannot be captured and removed. If the metal removal effect is reduced during the intermittent injection, additional injection of a metal contamination inhibitor may be performed, but the removal effect can be restored by adding an acid as described below. That is, when ultrapure water to which acid is added is passed through the separation membrane module, metal ions are desorbed and released from the polymer having an ion exchange group adsorbing metal remaining on the primary side of the separation membrane, and the ion exchange group is released. The polymer it has is regenerated. It is desirable to include the metal ions desorbed and released by the regeneration treatment in the membrane concentrated water and discharge it to the outside of the system because metal contamination on the permeated water side of the membrane can be prevented. The metal ions newly flowing into the primary side of the separation membrane are adsorbed and removed by the polymer having the regenerated ion exchange group. When applying continuous injection, use an internal pressure type hollow fiber membrane module because the added metal contamination inhibitor and regenerated metal ions do not stay in the module and are quickly discharged to the concentrated water side. Is preferable.

この場合、酸としては、塩酸、硝酸、その他の無機強酸を用いることができる。酸の添加量は、1mg/L〜100mg/L程度とすることが好ましい。 In this case, hydrochloric acid, nitric acid, or other strong inorganic acid can be used as the acid. The amount of acid added is preferably about 1 mg / L to 100 mg / L.

本発明の金属汚染防止剤は、イオン交換基を有するポリマー以外の他の成分を含有していてもよいが、製品の汚染防止の観点から、本発明の金属汚染防止剤は、イオン交換基を有するポリマーのみを含むものであることが好ましい。 The metal contamination inhibitor of the present invention may contain components other than the polymer having an ion exchange group, but from the viewpoint of product contamination prevention, the metal contamination inhibitor of the present invention contains an ion exchange group. It is preferable that it contains only the polymer having.

分離膜モジュールの前段で本発明の金属汚染防止剤を超純水に添加してもよいし、予め分離膜に金属汚染防止剤を付着又は固定化させておき、この分離膜(金属汚染防止膜)を有するモジュールに超純水を通水してもよい。特に、分離膜の一次側表面に金属汚染防止剤を付着又は固定化させることが好ましい。分離膜に付着又は固定化させた金属汚染防止剤の金属除去効果が低下した場合は、酸を添加した超純水を通水することで、金属除去効果を回復させることができる。 The metal contamination inhibitor of the present invention may be added to ultrapure water in the preceding stage of the separation membrane module, or the metal contamination inhibitor is attached or immobilized on the separation membrane in advance, and this separation membrane (metal contamination inhibitory film). ) May be passed through the module having ultrapure water. In particular, it is preferable to attach or immobilize a metal contamination inhibitor on the primary surface of the separation membrane. When the metal removal effect of the metal contamination inhibitor adhered to or immobilized on the separation membrane is reduced, the metal removal effect can be restored by passing ultrapure water to which an acid is added.

本発明の金属汚染防止剤は、超純水製造装置のサブシステムにて用いることができる。例えば、サブシステムが非再生型混床式イオン交換樹脂装置、ポンプ、UF膜装置を備えている場合、ポンプの後段かつUF膜装置の前段において金属汚染防止剤を添加することが好ましい。この場合、ポンプから発生する金属による水質負荷を金属汚染防止剤による低減することが可能となる。UF膜装置の後段において金属汚染防止剤を添加してもよい。ファイナルフィルタであるUF膜装置に代えて、金属汚染防止剤を付着又は固定化させた金属汚染防止膜を有するモジュールを設けてもよい。サブシステムの構成はこれに限定されず、各種イオン交換樹脂装置、UV酸化装置、脱気装置等を備えていてもよいし、いずれかのユニットを省略してもよい。 The metal contamination inhibitor of the present invention can be used in a subsystem of an ultrapure water production apparatus. For example, when the subsystem is equipped with a non-regenerative mixed bed ion exchange resin device, a pump, and an UF membrane device, it is preferable to add a metal contamination inhibitor at the rear stage of the pump and the front stage of the UF membrane device. In this case, the water quality load due to the metal generated from the pump can be reduced by the metal pollution inhibitor. A metal contamination inhibitor may be added after the UF membrane apparatus. Instead of the UF membrane apparatus which is the final filter, a module having a metal contamination prevention film to which a metal contamination inhibitor is attached or immobilized may be provided. The configuration of the subsystem is not limited to this, and various ion exchange resin devices, UV oxidizing devices, degassing devices, and the like may be provided, or any of the units may be omitted.

イオン交換反応率を向上させるために、バッファ槽等を設けて反応時間を確保してもよいし、ラインミキサー等の攪拌手段を設けてもよい。これらの手段は、金属汚染防止剤の添加箇所より後段の任意の箇所に設けることができる。反応時間の下限は1秒より長いほうが望ましい。 In order to improve the ion exchange reaction rate, a buffer tank or the like may be provided to secure the reaction time, or a stirring means such as a line mixer may be provided. These means can be provided at any place after the place where the metal contamination inhibitor is added. The lower limit of the reaction time is preferably longer than 1 second.

以下に、本発明の金属汚染防止剤を用いて製品を洗浄する本発明の製品洗浄方法について説明する。 The product cleaning method of the present invention for cleaning the product using the metal contamination inhibitor of the present invention will be described below.

本発明の製品洗浄方法では、本発明の金属汚染防止剤を前述の好適添加量で添加した超純水を用いて製品を洗浄する。前述の通り、本発明の金属汚染防止剤を添加した後分離膜モジュールに通水して得られた膜透過水で製品を洗浄してもよい。 In the product cleaning method of the present invention, the product is cleaned using ultrapure water to which the metal contamination inhibitor of the present invention is added in the above-mentioned suitable addition amount. As described above, the product may be washed with membrane permeated water obtained by passing water through the separation membrane module after adding the metal contamination inhibitor of the present invention.

洗浄方法には特に制限はなく、浸漬洗浄やスプレー洗浄等を採用することができる。 The cleaning method is not particularly limited, and immersion cleaning, spray cleaning, or the like can be adopted.

本発明の金属汚染防止剤は、特に、ウェハ等の電子部品の薬品洗浄後のリンス洗浄に好適であり、金属が高度に除去された高純度超純水でなくても、単に本発明の金属汚染防止剤の所定量を添加するのみで、或いは添加後分離膜モジュールに通水するのみで、もしくは金属汚染防止剤を付着又は固定化した分離膜モジュール(金属汚染防止膜モジュール)に通水するのみで、超純水中の微量金属が製品に付着することによる金属汚染を防止して、高清浄の製品を得ることができ、超純水の高純度化のためのコストアップの問題を解決することができる。 The metal contamination inhibitor of the present invention is particularly suitable for rinsing cleaning of electronic parts such as wafers after chemical cleaning, and even if the metal is not highly purified ultrapure water, the metal of the present invention is simply used. Only by adding a predetermined amount of the anticontamination agent, or only by passing water through the separation membrane module after the addition, or by passing water through the separation membrane module (metal contamination prevention membrane module) to which the metal contamination inhibitor is attached or immobilized. Only by preventing metal contamination due to the adhesion of trace metals in ultrapure water to the product, it is possible to obtain a highly clean product and solve the problem of cost increase for high purification of ultrapure water. can do.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

[実験I:ウェハへの金属付着抑制効果]
<実験条件>
図1に示す洗浄実験装置により、超純水に金属を10ng/L(混合標準液、各濃度)、および薬剤を30μg/Lとなるように添加した後(ただし、比較例I−1では薬剤添加せず)、ラインミキサー1で混合したものを洗浄水として洗浄バス2に供給し、洗浄バス2中のウェハ3を洗浄する実験を行った。
[Experiment I: Effect of suppressing metal adhesion to wafer]
<Experimental conditions>
After adding the metal to ultrapure water at 10 ng / L (mixed standard solution, each concentration) and the drug at 30 μg / L by the washing experimental apparatus shown in FIG. 1 (however, in Comparative Example I-1, the drug An experiment was conducted in which the mixture of the line mixer 1 (without addition) was supplied as cleaning water to the cleaning bath 2 to clean the wafer 3 in the cleaning bath 2.

洗浄後のウェハを水中から引き上げて静置乾燥した。乾燥後のウェハについて、表面の付着金属量を、気相分解誘導結合プラズマ質量分析(VPD−ICP−MS)法で測定した。 The washed wafer was pulled out of the water and allowed to dry. The amount of metal adhering to the surface of the dried wafer was measured by gas phase inductively coupled plasma mass spectrometry (VPD-ICP-MS).

金属としては、Na、Al、Ca、Cr、Fe、Ni、Cu、Zuを添加し、薬剤としては各々以下のものを用いた。 As the metal, Na, Al, Ca, Cr, Fe, Ni, Cu, and Zu were added, and the following chemicals were used.

実施例I−1:ポリスチレンスルホン酸(PSA)
実施例I−2:ポリスチレン4級アンモニウム塩(PSQ)
比較例I−1:薬剤無添加
比較例I−2:クラウンエーテル(18−クラウン−6)
比較例I−3:エチレンジアミン四酢酸(EDTA)
比較例I−4:エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸(EDTMP)
比較例I−5:グルコン酸
Example I-1: Polystyrene sulfonic acid (PSA)
Example I-2: Polystyrene Quaternary Ammonium Salt (PSQ)
Comparative Example I-1: No drug added Comparative Example I-2: Crown ether (18-crown-6)
Comparative Example I-3: Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)
Comparative Example I-4: Ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid (EDTMP)
Comparative Example I-5: Gluconic Acid

<結果・考察>
実施例I−1,2及び比較例I−1〜5のウェハ上の金属付着量を図2に示す。
図2より明らかなように、PSAは多価金属全般に対し付着抑制効果を示したのに対し、その他の薬剤では金属種により選択性があり、PSAが最も汎用的に付着を抑制することが確認された。PSAに次いでは、PSQの適用範囲が広く、EDTA、EDTMPなどのキレート剤やその他の薬剤では一部の金属にしか抑制効果が得られなかった。
<Results / Discussion>
The amount of metal adhered to the wafers of Examples I-1 and I-1 and Comparative Examples I-1 to 5 is shown in FIG.
As is clear from FIG. 2, PSA showed an adhesion-suppressing effect on all polyvalent metals, whereas other chemicals have selectivity depending on the metal type, and PSA is the most versatile to suppress adhesion. confirmed. Next to PSA, PSQ has a wide range of application, and chelating agents such as EDTA and EDTMP and other agents have been able to obtain an inhibitory effect on only some metals.

なお、実施例I−1におけるPSAの添加量はイオン交換反応当量比の約10倍であり、実施例I−2におけるPSQの添加量はイオン交換反応当量比の約10倍である。 The amount of PSA added in Example I-1 is about 10 times the ion exchange reaction equivalent ratio, and the amount of PSQ added in Example I-2 is about 10 times the ion exchange reaction equivalent ratio.

[実験II:UF膜での金属低減効果]
<実験条件>
図3に示すUF膜実験装置により、超純水に金属を100ng/L(混合標準液、各濃度)、およびPSA(分子量100万)を30μg/L(イオン交換反応当量比の約10倍)となるように添加した水(ただし、比較例II−1ではPSA添加せず)を給水としてUF膜モジュール(分画分子量:PEG換算12000)4に通水し、給水、処理水(膜透過水)、ブライン(濃縮水)中の金属濃度を誘導結合プラズマ質量分析(ICP−MS)法で測定した。
[Experiment II: Metal reduction effect on UF membrane]
<Experimental conditions>
Using the UF membrane experimental apparatus shown in FIG. 3, 100 ng / L of metal (mixed standard solution, each concentration) and 30 μg / L of PSA (molecular weight 1 million) in ultrapure water (about 10 times the ion exchange reaction equivalent ratio). Water added so as to be (however, PSA was not added in Comparative Example II-1) was passed through the UF membrane module (fractional molecular weight: PEG conversion 12000) 4 as water supply, and water was supplied and treated water (membrane permeation water). ), The metal concentration in brine (concentrated water) was measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).

金属としては、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Cr、Mu、Fe、Ni、Co、Cu、Zn、Ag、Cd、Ba、Pbを用いた。 As the metal, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Cr, Mu, Fe, Ni, Co, Cu, Zn, Ag, Cd, Ba and Pb were used.

<結果・考察>
給水、処理水、ブライン中の金属濃度を図4、図5に示す。
図4より明らかなように、PSAを添加しない場合は、いずれの金属も給水、処理水、ブラインでの濃度変動はない。図5より明らかなように、PSAを添加すると、2価以上の多価金属は、給水に対し、処理水では95%程度減少している。別途試験でUF膜でのPSA除去率が94%であったことから、水中の金属を捕捉したPSAがUF膜で阻止されることで、処理水中の金属濃度が低減しているものと推定される。
<Results / Discussion>
The metal concentrations in the water supply, treated water, and brine are shown in FIGS. 4 and 5.
As is clear from FIG. 4, when PSA is not added, there is no change in the concentration of any of the metals in the water supply, the treated water, and the brine. As is clear from FIG. 5, when PSA is added, the amount of multivalent metal having a divalent value or higher is reduced by about 95% in the treated water with respect to the water supply. Since the PSA removal rate in the UF membrane was 94% in a separate test, it is presumed that the PSA that captured the metal in the water was blocked by the UF membrane, which reduced the metal concentration in the treated water. To.

[実験III:UF膜に残存するPSAの再生効果]
<実験条件>
実施例II−1で使用したUFモジュールを超純水で7日間通水洗浄した後、金属とPSAを高濃度で負荷してから、再度UF膜に超純水、硝酸(通水量に対して0.001%)を通水して洗浄した。負荷前、および各洗浄工程後に、各金属を約10ng/Lとなるように添加した水を通水し、処理水の金属濃度をICP−MS法で分析し、金属の透過率を求めた(実施例III−1)。
[Experiment III: Regeneration effect of PSA remaining on UF membrane]
<Experimental conditions>
The UF module used in Example II-1 was washed with ultrapure water for 7 days, loaded with a high concentration of metal and PSA, and then the UF membrane was again subjected to ultrapure water and nitric acid (relative to the amount of water flow). 0.001%) was passed through water for washing. Before loading and after each washing step, water to which each metal was added so as to be about 10 ng / L was passed, and the metal concentration of the treated water was analyzed by the ICP-MS method to determine the metal permeability (permeability of the metal). Example III-1).

<結果・考察>
各工程後のUF膜での金属透過率を図5に示す。
図6より明らかなように、PSA負荷前の多価金属の透過率は5〜10%であり、実施例II−1の実験で負荷したPSAが残存して金属を除去できていることが示唆される。負荷後は80〜100%の透過率でほぼ金属がUF膜を透過していたが、硝酸洗浄を繰返すごとに透過率が下がる傾向が確認された。このことから、UF膜の一次側にはPSAが残存しており、金属負荷を続けると金属除去効果が落ちるが、酸で洗浄することで金属除去効果が回復するという再生効果が確認された。
<Results / Discussion>
The metal transmittance of the UF membrane after each step is shown in FIG.
As is clear from FIG. 6, the transmittance of the multivalent metal before the PSA loading was 5 to 10%, suggesting that the PSA loaded in the experiment of Example II-1 remained and the metal could be removed. Will be done. After loading, the metal almost permeated the UF membrane with a transmittance of 80 to 100%, but it was confirmed that the transmittance tended to decrease with each repetition of nitric acid washing. From this, it was confirmed that PSA remains on the primary side of the UF membrane, and the metal removing effect is reduced when the metal loading is continued, but the metal removing effect is restored by washing with an acid.

実施例II−1、III−1の結果より、UF膜の一次側にカチオン交換基を有するポリマーを連続または間欠注入することで、処理水中の金属濃度を低減できることが明らかとなった。また、UF膜の一次側に残存したポリマーのカチオン交換基は酸洗浄により再生することが可能であり、オンサイトで再生可能なポリッシャーとして適用できることが示唆された。 From the results of Examples II-1 and III-1, it was clarified that the metal concentration in the treated water can be reduced by continuously or intermittently injecting a polymer having a cation exchange group on the primary side of the UF membrane. It was also suggested that the cation exchange group of the polymer remaining on the primary side of the UF membrane can be regenerated by acid washing and can be applied as an on-site reproducible polisher.

1 ラインミキサー
2 洗浄バス
3 ウェハ
4 UF膜モジュール
1 Line mixer 2 Cleaning bath 3 Wafer 4 UF membrane module

Claims (2)

超純水中の微量金属による汚染性を低減するための金属汚染防止剤を添加した超純水(pH5以下のものを除く)で製品を洗浄する製品洗浄方法であって、
該金属汚染防止剤が、イオン交換基を有するポリマーを含有し、該ポリマーが、重量平均分子量が10万以上のポリスチレンスルホン酸であり、
該金属汚染防止剤を添加した超純水を膜処理することなく、該製品の洗浄に用いることを特徴とする製品洗浄方法。
This is a product cleaning method for cleaning products with ultrapure water (excluding those with a pH of 5 or less) to which a metal contamination inhibitor is added to reduce the contamination by trace metals in ultrapure water.
The metal contamination inhibitor contains a polymer having an ion exchange group, and the polymer is polystyrene sulfonic acid having a weight average molecular weight of 100,000 or more .
A product cleaning method characterized in that ultrapure water to which the metal contamination inhibitor is added is used for cleaning the product without film treatment.
請求項1に記載の製品洗浄方法において、前記超純水への金属汚染防止剤の添加量が、前記イオン交換基を有するポリマーと超純水中の微量金属量とのイオン交換反応当量の1〜20倍であることを特徴とする製品洗浄方法。 In the product cleaning method according to claim 1, the amount of the metal contamination inhibitor added to the ultrapure water is 1 of the ion exchange reaction equivalent of the polymer having an ion exchange group and the trace amount of metal in the ultrapure water. A product cleaning method characterized by being up to 20 times.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4389301B2 (en) * 1999-08-09 2009-12-24 栗田工業株式会社 Method for treating trace metal-containing water
JP2007335856A (en) * 2006-05-19 2007-12-27 Sanyo Chem Ind Ltd Detergent for electronics material
JP4777197B2 (en) * 2006-09-11 2011-09-21 富士フイルム株式会社 Cleaning liquid and cleaning method using the same
JP5515588B2 (en) * 2009-10-05 2014-06-11 栗田工業株式会社 Wafer cleaning water and wafer cleaning method
JP5403467B2 (en) * 2010-04-26 2014-01-29 独立行政法人日本原子力研究開発機構 Liquid filtration filter for collecting trace metals
JP2013188692A (en) * 2012-03-14 2013-09-26 Muromachi Chemical Kk Metal removing sheet

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