JPH10296198A - Cleaning method - Google Patents

Cleaning method

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JPH10296198A
JPH10296198A JP13738197A JP13738197A JPH10296198A JP H10296198 A JPH10296198 A JP H10296198A JP 13738197 A JP13738197 A JP 13738197A JP 13738197 A JP13738197 A JP 13738197A JP H10296198 A JPH10296198 A JP H10296198A
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JP
Japan
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cathode
cleaning
tank
electrolytic
electrolyte solution
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JP13738197A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Kitada
淳 北田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive, easy and harmless method for cleaning a substrate by which an object to be cleaned is hardly damaged. SOLUTION: An aq. electrolytic soln. 3 filled in an electrolytic cell 1 is separated into a cathode cell 1A and an anode cell 1B by an ion separation membrane 2 consisting of a porous neutral membrane through which water an flow freely. Then in batch operation, the interval between the ion separation membrane and the electrodes is set to a cathode 6A especially between the electrodes in use so as to be widened as it goes to the upper part and in continuous operation, an appropriate through-hole is provided especially in the cathode 6A. Consequently, the electrolytic soln. between the electrode plate and the separation membrane is not saturated, hydrogen gas and ion are efficiently generated in the cathode water and are brought into contact with an object surface to be cleaned and thereby, the contaminant depositing on the object surface to be cleaned is removed without damaging the object.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は洗浄対象物へ与える
ダメージの少ない洗浄方法に関し、特にシリコンウエー
ハ単体もしくは無アルカリガラス単体等の半導体基板そ
れ自体、またはそれらの上に金属もしくは金属酸化物等
による配線構造が形成された基板の洗浄に適した洗浄方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cleaning method with less damage to an object to be cleaned, and more particularly to a semiconductor substrate itself such as a silicon wafer or a non-alkali glass alone, or a metal substrate or a metal oxide on the substrate. The present invention relates to a cleaning method suitable for cleaning a substrate on which a wiring structure is formed.

【0002】[0002]

【従来の技術】表面上に金属、金属酸化物等を用いた単
層もしくは多層配線構造が形成された基板の洗浄には、
露出した材料を腐食しない薬液が用いられる。しかしな
がら、線構造が形成される基板は製品として極めて高い
精密性が要求されるものであるから、そこに付着してい
る汚染物質を完全に除去するために、基板表面物質に対
して強烈に作用する劇薬を基板洗浄液として用いている
のが普通である。
2. Description of the Related Art For cleaning a substrate having a single-layer or multi-layer wiring structure using a metal, a metal oxide or the like formed on the surface,
A chemical that does not corrode the exposed material is used. However, since the substrate on which the line structure is formed requires extremely high precision as a product, it strongly acts on the substrate surface material to completely remove the contaminants adhering thereto. It is common to use a powerful chemical as a substrate cleaning liquid.

【0003】このような基板洗浄液として代表的なもの
に、アンモニア、塩酸もしくは硫酸に過酸化水素水を添
加した混合液、あるいはフッ化水素酸のようなものが挙
げられるが、基板表面にアルミニウム等の腐食されやす
い材料が露出している場合には、アルミニウム等を腐食
することなく表面の汚染物だけを選択的に除去すること
は困難で、基板表面の材料にダメージを与えてしまう場
合が多い。また、基板上に多層配線層を形成する場合に
は、各工程によって表面に露出している材料の相違に応
じ、それぞれの材料が腐食してしまわないよう工程毎に
異なる薬剤を使用する必要があるため、洗浄効率や歩留
まりの悪化を招くことになる。
Typical examples of such a substrate cleaning liquid include a mixture of ammonia, hydrochloric acid, sulfuric acid and hydrogen peroxide, or a solution such as hydrofluoric acid. When the material which is easily corroded is exposed, it is difficult to selectively remove only the contaminants on the surface without corroding aluminum or the like, and often damages the material on the substrate surface. . Also, when forming a multilayer wiring layer on a substrate, it is necessary to use a different chemical for each process according to the difference in the material exposed on the surface in each process so that each material is not corroded. Therefore, the cleaning efficiency and the yield are deteriorated.

【0004】これに対し、硫酸に過酸化水素水を添加し
た混合液を用い、ガラスのような耐薬品性が比較的高い
材料からなる基板を洗浄する場合には、腐食の問題こそ
生じないものの、B、Mg、Al、Ca、Zn、Ba等
の成分が抜ける現象(リーチング現象)を生じ、基板の
特性を損ねてしまう場合がある。
On the other hand, when a substrate made of a material having relatively high chemical resistance, such as glass, is washed using a mixed solution of sulfuric acid and an aqueous solution of hydrogen peroxide, corrosion problems do not occur. , B, Mg, Al, Ca, Zn, Ba, etc., a phenomenon (leaching phenomenon) may occur, and the characteristics of the substrate may be impaired.

【0005】しかしながら、いずれにしても従来より採
用されている劇薬を用いた洗浄液の場合には、使用済み
洗浄液の後処理に多大な費用と労力を要していた。ま
た、これらの洗浄液を用いて洗浄した場合には、ピーク
と呼ばれる突起状物質が基板上に発生してしまうため、
それを低減する方法が求められている。
[0005] In any case, however, in the case of a cleaning solution using a deleterious agent which has been conventionally used, a great deal of cost and labor are required for post-processing of the used cleaning solution. In addition, when cleaning is performed using these cleaning liquids, a protruding substance called a peak is generated on the substrate,
There is a need for a method for reducing this.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の基板洗浄液を用いて洗浄を行った場合には、基板
もしくは配線構造の腐食の問題を伴わずに十分な洗浄を
行うのは困難である。従って、基板からの汚染物質の完
全除去という洗浄液本来の作用を確保しながら、基板と
その配線構造にダメージを与えないような洗浄方法を提
供することができればその意義は極めて大きい。
As described above,
When cleaning is performed using a conventional substrate cleaning liquid, it is difficult to perform sufficient cleaning without causing a problem of corrosion of the substrate or the wiring structure. Therefore, if a cleaning method that does not damage the substrate and its wiring structure can be provided while securing the original action of the cleaning liquid for completely removing contaminants from the substrate, its significance is extremely significant.

【0007】即ち、基板とその配線構造に対する腐食の
問題が生じない有用な洗浄方法を提供することができれ
ば、単層、多層を問わず、基板や配線構造の破損等の不
利益を伴わずに洗浄することができるようになる。特
に、金属や金属酸化物などの薬液に腐食されやすい材料
からなる薄膜が形成された多層配線構造を有する基板に
ついては、基板の受けるダメージを憂慮する必要がなく
なることに加え、使用洗浄液を各層ごとにチェンジする
必要もなくなるので、その歩留まりを著しく高めること
ができる。
That is, if a useful cleaning method that does not cause a problem of corrosion on the substrate and its wiring structure can be provided, it is possible to provide a single-layer or multi-layer cleaning method without disadvantage such as breakage of the substrate or the wiring structure. Be able to wash. In particular, for a substrate with a multilayer wiring structure on which a thin film made of a material susceptible to chemicals such as metals and metal oxides is formed, there is no need to worry about damage to the substrate, and the cleaning solution used must be applied to each layer. Since it is not necessary to change to another, the yield can be significantly increased.

【0008】本発明は以上のような課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、洗浄対象物へ与えるダメー
ジの少ない洗浄方法、特に金属や金属酸化物等の薬液に
腐食されやすい材料からなる薄膜が形成された基板の洗
浄に適した洗浄方法を提供することにある。より具体的
には、少なくともシリコンウエーハ単体もしくは無アル
カリガラス単体等の半導体基板それ自体、またはそれら
の上に金属もしくは金属酸化物等による配線構造が形成
された基板の洗浄に適した洗浄方法を提供することにあ
る。
[0008] The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a cleaning method that causes less damage to a cleaning object, particularly a material that is easily corroded by a chemical such as a metal or a metal oxide. It is an object of the present invention to provide a cleaning method suitable for cleaning a substrate having a thin film formed thereon. More specifically, a cleaning method suitable for cleaning at least a semiconductor substrate itself such as a silicon wafer alone or an alkali-free glass alone, or a substrate on which a wiring structure made of a metal or a metal oxide or the like is formed. Is to do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明においては、多孔性の中性膜による
イオン分離膜によって相互に分離された第1の槽と第2
の槽の中に収容された電解質溶液を、該第1の槽内の電
解質溶液を陰極側、該第2の槽内の電解質溶液を陽極側
として、電気分解を行う電気分解工程と、前記電気分解
工程で電気分解に供された前記第1の槽内の電解質溶液
を洗浄対象物表面に接触させることにより、該洗浄対象
物表面に存在する汚染物質を除去する洗浄工程と、を含
む洗浄方法が提供される。
In order to achieve the above object, in the present invention, a first tank and a second tank separated from each other by an ion separation membrane composed of a porous neutral membrane are provided.
An electrolysis step of performing electrolysis by using the electrolyte solution contained in the first tank as the cathode side with the electrolyte solution in the first tank and the electrolyte solution in the second tank as the anode side; A cleaning step of removing contaminants present on the surface of the object to be cleaned by bringing the electrolyte solution in the first tank subjected to electrolysis in the decomposition step into contact with the surface of the object to be cleaned. Is provided.

【0010】より具体的には、本発明に係る洗浄方法
は、バッチ式においては電解質溶液を収容する電解槽
と、この電解槽を第1の槽と第2に槽とに分離する多孔
性の中性膜によるイオン分離膜と、該第1の槽内の電解
質溶液に挿入される陰極と、該第2の槽内の電解質溶液
に挿入される陽極と、を備え、前記陰極および/または
前記陽極と前記イオン分離膜の間隔が上方に行くに従っ
て広くなるように設定されていることを特徴とする電解
装置で電気分解に供されている間もしくは電気分解に供
された直後に前記第1の槽内の電解質溶液を洗浄対象物
表面に存在する汚染物質を除去する洗浄工程を含むこと
を特徴とする。
More specifically, the cleaning method according to the present invention comprises, in a batch method, an electrolytic cell containing an electrolyte solution, and a porous liquid separating the electrolytic cell into a first tank and a second tank. An ion separation membrane with a neutral membrane, a cathode inserted into the electrolyte solution in the first tank, and an anode inserted into the electrolyte solution in the second tank, wherein the cathode and / or The interval between the anode and the ion separation membrane is set so as to increase as going upward, while the electrolytic device is being subjected to electrolysis or immediately after being subjected to electrolysis. The method is characterized by including a washing step of removing contaminants present on the surface of the object to be washed with the electrolyte solution in the tank.

【0011】なお上方に行くに従ってイオン分離膜との
間隔を広く設定するのは、陰極および陽極の両方はもち
ろんのこと、陰極または陽極のいずれか一方でも良い
が、少なくとも陰極についてはそのように設定するのが
好ましい。即ち、本発明者らにより陽極よりはむしろ陰
極についてそのようにした方が基板洗浄効果が向上する
ことが確認されている。この現象について、確固たる理
論付けはなされていないが、電極とイオン分離膜との間
に気泡が介在して反応を飽和させてしまうのを防止する
効果のほかに、陰極上に発生する水素が電解液中に溶け
込むことが当該電解液の基板洗浄液としての特性を向上
させる作用に結びついているのではないかと考えられ
る。
The distance from the ion separation membrane is set wider as going upward. Not only the cathode and the anode, but either the cathode or the anode may be set, but at least the cathode is set as such. Is preferred. That is, the present inventors have confirmed that the effect of cleaning the substrate is improved when the cathode is used instead of the anode. Although no firm theory has been established for this phenomenon, in addition to the effect of preventing bubbles from intervening between the electrode and the ion separation membrane to saturate the reaction, hydrogen generated on the cathode is It is considered that the dissolution into the solution may lead to an effect of improving the characteristics of the electrolyte solution as a substrate cleaning solution.

【0012】 連続式においては電解質溶液を収容する
電解槽と、この電解槽を第1の槽と第2に槽とに分離す
る多孔性の中性膜によるイオン分離膜と、該第1の槽内
の電解質溶液に挿入される陰極と、該第2の槽内の電解
質溶液に挿入される陽極と、を備え、前記陰極および/
または前記陽極に貫通穴があいていることを特徴とする
電解装置で電気分解に供されている間もしくは電機分解
に供された直後に前記第1の槽内の電解質溶液を洗浄対
象物表面に存在する汚染物質を除去する洗浄工程を含む
ことを特徴とする。
In the continuous type, an electrolytic cell containing an electrolyte solution, a porous neutral membrane ion separation membrane for separating the electrolytic cell into a first tank and a second tank, and the first tank And a cathode inserted into the electrolyte solution in the second tank, wherein the cathode and / or
Alternatively, the electrolyte solution in the first tank is applied to the surface of the object to be cleaned while being subjected to electrolysis or immediately after being subjected to electrolysis in the electrolytic device characterized by having a through hole in the anode. It is characterized by including a cleaning step for removing existing contaminants.

【0013】なお前記陰極および/または前記陽極に貫
通穴があいているのは、陰極および陽極の両方はもちろ
んのこと、陰極または陽極のいずれか一方でも良いが、
少なくとも陰極についてはそのように設定するのが好ま
しい。即ち、本発明者らにより陽極よりはむしろ陰極に
ついてそのようにした方が基板洗浄効果が向上すること
が確認されている。この現象について、確固たる理論付
けはなされていないが、電極とイオン分離膜との間に気
泡が介在して反応を飽和させてしまうのを防止する効果
のほかに、陰極上に発生する水素が電解液中に溶け込む
ことが当該電解液の基板洗浄液としての特性を向上させ
る作用に結びついているのではないかと考えられる。
[0013] The cathode and / or the anode may have a through-hole not only for the cathode and the anode but also for either the cathode or the anode.
At least the cathode is preferably set as such. That is, the present inventors have confirmed that the effect of cleaning the substrate is improved when the cathode is used instead of the anode. Although no firm theory has been established for this phenomenon, in addition to the effect of preventing bubbles from intervening between the electrode and the ion separation membrane to saturate the reaction, hydrogen generated on the cathode is It is considered that the dissolution into the solution may lead to an effect of improving the characteristics of the electrolyte solution as a substrate cleaning solution.

【0014】実際に、電解装置で電気分解に供されてい
る間に、陰極上に発生する水素が電解液中に溶け込んで
活性複合体のようなものを形成し、それが基板洗浄作用
の増大に結びつくのは充分に考えられることである。現
に、電気分解に供されてからしばらく放置された陰極電
解水の洗浄能力は低下することから、寿命の短い活性成
分が発生しているか、水素の微細気泡と考えられる。電
気分解により、第1の槽内の電解質溶液がアルカリ性に
なる。このアルカリ性の電解イオン液に洗浄対象物表面
を接触させることにより、効果的に表面洗浄を行うこと
ができる。
In fact, while being subjected to electrolysis in the electrolytic apparatus, hydrogen generated on the cathode dissolves in the electrolytic solution to form an active complex, which increases the cleaning effect of the substrate. It is something that can be fully conceived. Actually, since the cleaning ability of the cathodic electrolyzed water left for a while after being subjected to the electrolysis is reduced, it is considered that an active component having a short life is generated or fine bubbles of hydrogen. By the electrolysis, the electrolyte solution in the first tank becomes alkaline. By bringing the surface of the object to be cleaned into contact with the alkaline electrolytic ionic liquid, the surface can be effectively cleaned.

【0015】このような現象については従来全く知られ
ていなかったことに加え、電解によらない従来の方法
(即ち、水素ガスのバブリングや加圧などによって弱ア
ルカリ水になるよう水素を溶解させる方法)では、本発
明に係る電解イオン水と同等の作用を持つ水を得ること
ができないのである。
In addition to such a phenomenon, which has not been known at all, a conventional method not using electrolysis (ie, a method in which hydrogen is dissolved into weak alkaline water by bubbling or pressurizing hydrogen gas, etc.) In (2), water having the same action as the electrolytic ion water according to the present invention cannot be obtained.

【0016】本発明の他の観点によると、前記電解質溶
液がハロゲン化アンモニウム水溶液である洗浄方法が提
供される。ハロゲン化アンモニウム水溶液は、Na
オン等の半導体素子に悪影響を及ぼすイオンを含まな
い。このため、洗浄対象物表面上に半導体素子が形成さ
れている場合にも、半導体素子の特性を劣化させること
なく洗浄することができるという利点を有する。なお、
同様の観点から、前記電解質溶液としてアンモニア水を
採用してもよい。また、ハロゲン化アンモニウム水溶液
は塩化アンモニウム水溶液であるのが好適である。
According to another aspect of the present invention, there is provided a cleaning method, wherein the electrolyte solution is an aqueous ammonium halide solution. The aqueous ammonium halide solution does not include ions that adversely affect the semiconductor element, such as Na + ions. Therefore, even when a semiconductor element is formed on the surface of the object to be cleaned, there is an advantage that cleaning can be performed without deteriorating the characteristics of the semiconductor element. In addition,
From the same viewpoint, ammonia water may be adopted as the electrolyte solution. The aqueous ammonium halide solution is preferably an aqueous ammonium chloride solution.

【0017】本発明の他の観点によると、前記第1の槽
内の電解質溶液のpHを検出し、pHが8.0から1
0.5の範囲内にある前記第1の槽内の電解質溶液を、
前記洗浄工程において前記洗浄対象物表面に接触させる
ことにより洗浄を行う洗浄方法が提供される。電気分解
を継続すると、第1の槽内のpHは10.5程度まで上
昇する。従って、例えばpHが8.0〜10.5程度の
電解質溶液で洗浄してもよい。即ち、基板表面の配線構
造にアルミニウム等の両性金属が使用されていた場合に
は、高アルカリ液に溶解してしまうおそれがあるので、
第1の槽内のpHは8.0〜10.5程度であるのが好
ましい。
According to another aspect of the present invention, the pH of the electrolyte solution in the first tank is detected, and the pH is adjusted from 8.0 to 1
The electrolyte solution in the first tank, which is in the range of 0.5,
There is provided a cleaning method for performing cleaning by contacting the surface of the object to be cleaned in the cleaning step. When the electrolysis is continued, the pH in the first tank rises to about 10.5. Therefore, for example, washing may be performed with an electrolyte solution having a pH of about 8.0 to 10.5. That is, if an amphoteric metal such as aluminum is used for the wiring structure on the substrate surface, it may be dissolved in a highly alkaline solution,
The pH in the first tank is preferably about 8.0 to 10.5.

【0018】本発明の他の観点によると、前記無アルカ
リガラスもしくはシリコンウエーハの表面上に、金属も
しくは金属酸化物の薄膜が形成されている洗浄方法が提
供される。アルカリ性の電解イオン液は、金属及び金属
酸化物を腐食しにくいため、表面上に金属もしくは金属
酸化物の薄膜からなる配線構造が形成されている洗浄対
象物の洗浄に適している。
According to another aspect of the present invention, there is provided a cleaning method in which a metal or metal oxide thin film is formed on a surface of the alkali-free glass or silicon wafer. Since the alkaline electrolytic ionic liquid is unlikely to corrode metals and metal oxides, it is suitable for cleaning an object to be cleaned having a wiring structure formed of a metal or metal oxide thin film on the surface.

【0019】ここで、上記電気分解工程を、電極のイオ
ン分離膜との間隔が上方に行くに従って広くなるよう設
定されている電解装置により行うと洗浄をより効果的に
行うことができる。即ち、電極のイオン分離膜との間隔
が上方に行くに従って広くなるよう設定することによ
り、電気分解により電極上に生じる気泡が当該電極から
分離しやすくなり、当該気泡が電極とイオン分離膜の間
に介在して反応が飽和してしまうのを防止できるように
なる。言い換えれば、このような簡易な構成により、電
極上に生じた気泡が電極とイオン分離膜の間に過剰に介
在してしまうのを防止でき、イオンの移動を円滑に行わ
せることができるようになると共に、電極上での反応も
滞りなく進行させることができるようになるのである。
Here, if the above-mentioned electrolysis step is performed by an electrolysis apparatus which is set so that the distance between the electrode and the ion separation membrane is increased as it goes upward, the washing can be performed more effectively. That is, by setting the distance between the electrode and the ion separation membrane to be wider as going upward, bubbles generated on the electrode due to electrolysis are easily separated from the electrode, and the bubbles are separated between the electrode and the ion separation membrane. To prevent the reaction from becoming saturated. In other words, with such a simple configuration, it is possible to prevent bubbles generated on the electrode from being excessively interposed between the electrode and the ion separation membrane, and to smoothly move ions. At the same time, the reaction on the electrode can proceed smoothly.

【0020】特に、本発明の一態様として、電気分解を
進行させながら洗浄を行うような場合には、電解溶液中
のイオンの移動や電極上での反応が滞りなく進行するこ
とがポイントとなるが(そうでなければ、電気分解を停
止させた状態で洗浄を行う場合と変わらなくなる)、電
極のイオン分離膜との間隔を上方に行くに従って広くな
るように設定するという簡易な構成により、電気分解を
進行させながら洗浄を行う態様の本来的な意義をあらし
めることができるようになる。
In particular, as one aspect of the present invention, in the case where washing is performed while electrolysis proceeds, it is important that the movement of ions in the electrolytic solution and the reaction on the electrode proceed without interruption. (Otherwise, it is no different from the case where washing is performed in a state where electrolysis is stopped), but with a simple configuration in which the distance between the electrode and the ion separation membrane is set to be wider as going upward. The intrinsic significance of the aspect in which the washing is performed while the decomposition proceeds can be revealed.

【0021】本発明に係る電解装置は、電解槽と、該電
解槽に貯留された電解質水溶液と該電解質水溶液に挿入
された電極と、前記電解質水溶液を陽極側と陰極が和に
隔離する多孔性のイオン分離膜と、を備え、前記電極に
電流を通じることにより電解イオン水を製造する装置で
あって、前記電極の内、少なくとも陰極に貫通穴があい
ていることを特徴とする。
The electrolytic apparatus according to the present invention comprises an electrolytic cell, an electrolytic aqueous solution stored in the electrolytic cell, an electrode inserted in the electrolytic aqueous solution, and a porous material for separating the electrolytic aqueous solution so that the anode side and the cathode are separated from each other. A device for producing electrolytic ionic water by passing a current through the electrode, wherein at least a cathode of the electrode has a through hole.

【0022】本発明に係る電解装置は、電解槽と、該電
解槽に貯留された電解質水溶液と該電解質水溶液に挿入
された電極と、前記電解質水溶液を陽極側と陰極が和に
隔離する多孔性のイオン分離膜と、を備え、前記電極に
電流を通じることにより電解イオン水を製造する装置で
あって、前記多孔性のイオン分離膜はその孔径が0.0
4μmから20.0μmの中性膜であることを特徴とす
る。
The electrolytic apparatus according to the present invention comprises an electrolytic cell, an electrolytic aqueous solution stored in the electrolytic cell, an electrode inserted in the electrolytic aqueous solution, and a porous material for separating the electrolytic aqueous solution so that an anode side and a cathode separate the electrolytic solution. A device for producing electrolytic ionic water by passing a current through the electrode, wherein the porous ion separation membrane has a pore size of 0.0
It is a neutral film of 4 μm to 20.0 μm.

【0023】ここで、陰極電極に貫通穴がない場合には
ガス発生が少なく、本発明の中枢をなす陰極側電解イオ
ン水への水素の溶解及び微細気泡の生成が不十分とな
り、本発明に係る電解イオン水を得ることはできない。
その一方で、陰極電極をメッシュ(即ち、貫通穴を極端
に多くした場合と同様の状態)にしてしまうと、水素ガ
スの泡の成長が早すぎ、発生した水素ガスが直ちに巨大
な泡となって陰極側電解イオン水の外に逃げてしまうこ
ととなるので、本発明に係る電解イオン水を得ることが
できなくなる。従って、電極のすべての貫通穴の開口面
積の合計は、該電極板の片側面積の15%から55%で
あることが好ましい(図5)。また貫通穴の内径は0.
1から10mmであることが好ましい。
Here, when the cathode electrode has no through hole, the generation of gas is small, and the dissolution of hydrogen and the formation of fine bubbles in the electrolytic ion water on the cathode side, which is the center of the present invention, become insufficient. Such electrolytic ionized water cannot be obtained.
On the other hand, if the cathode electrode is formed into a mesh (that is, a state similar to the case where the number of through holes is extremely increased), hydrogen gas bubbles grow too quickly, and the generated hydrogen gas immediately becomes a huge bubble. As a result, the electrolyte ion water escapes from the cathode side electrolytic ion water, so that the electrolytic ion water according to the present invention cannot be obtained. Therefore, the total opening area of all the through holes of the electrode is preferably 15% to 55% of one side area of the electrode plate (FIG. 5). The inner diameter of the through hole is 0.
Preferably it is 1 to 10 mm.

【0024】電極は、白金等の不活性な金属でその表面
が覆われていることが好ましい。
The surface of the electrode is preferably covered with an inert metal such as platinum.

【0025】多孔性のイオン分離膜の孔径は、0.04
μmから20.0μmであることが好ましい。また、多
孔性のイオン分離膜の孔径は0.03μmから10.0
μmであればさらに好ましく、0.04μmから3.0
μmであれば一層好ましい。本発明に係る多孔性のイオ
ン分離膜は多孔性の中性膜であり、その材質としては、
例えば、ポリハロゲン化ビニルまたはポリハロゲン化ビ
ニリデン(いずれも、ハロゲン置換の数は問わない。ま
た、直鎖のみならず枝分かれのあるものも含む。)など
をあげることができる。より具体的には、ポリエステル
不織布もしくはポリエチレンスクリーンを骨材としたポ
リ塩化ビニル製のものやポリ塩化ビニリデン製のもの、
あるいは、ポリ沸化ビニル製のものもしくはポリ沸化ビ
ニリデン製のもの、などをあげることができる。これら
には、酸化チタン等を添加しても良い。
The pore size of the porous ion separation membrane is 0.04
It is preferably in the range from μm to 20.0 μm. The pore size of the porous ion separation membrane is 0.03 μm to 10.0 μm.
More preferably, it is 0.04 μm to 3.0 μm.
It is even more preferable if it is μm. The porous ion separation membrane according to the present invention is a porous neutral membrane, and as its material,
For example, polyvinyl halide or polyvinylidene halide (both are not limited in the number of halogen substitutions, and include not only straight-chain but also branched-chain ones). More specifically, those made of polyvinyl chloride or polyvinylidene chloride using polyester nonwoven fabric or polyethylene screen as aggregate,
Alternatively, a product made of polyvinyl fluoride or a product made of polyvinylidene fluoride can be used. These may be added with titanium oxide or the like.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】図1は、本発明のバッチ式の実施
例で使用する洗浄装置の概略を示す断面図である。電解
槽1の中がイオン分離膜2によって陰極槽1Aと陽極槽
1Bとに分離されている。イオン分離膜2は、一般的に
ポリエステル不織布で形成される。陰極槽1A及び陽極
槽1B内に、それぞれ陰電極6A及び陽電極6Bが挿入
されている。陰電極6Aは直流電源4の陰極に接続さ
れ、陽電極6Bはスイッチ5を介して直流電源4の陽極
に接続されている。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a cleaning apparatus used in a batch type embodiment of the present invention. The interior of the electrolytic cell 1 is separated by an ion separation membrane 2 into a cathode cell 1A and an anode cell 1B. The ion separation membrane 2 is generally formed of a polyester nonwoven fabric. A negative electrode 6A and a positive electrode 6B are inserted into the cathode cell 1A and the anode cell 1B, respectively. The negative electrode 6A is connected to the cathode of the DC power supply 4, and the positive electrode 6B is connected to the anode of the DC power supply 4 via the switch 5.

【0027】陰極槽1Aの側面の上部と底面にそれぞれ
吸入口と排出口を有する溶液循環路7Aが設けられてい
る。溶液循環路7Aには、ポンプ9Aが取り付けられて
いる。ポンプ9Aを運転すると、陰極槽1A中の溶液が
吸入口から溶液循環路7A内に吸入され、フィルタ8A
でパーティクルを除去されて、排出口から陰極槽1A内
に戻される。また、液面近傍から溶液を吸い込み、底面
から戻すことにより、槽内の温度分布を少なくすること
ができる。陽極槽1Bにも、同様に溶液循環路7B、フ
ィルタ8B、及びポンプ9Bが取り付けられている。槽
内の液温は、温度センサ11A及び11Bを介してコン
トローラ12で監視され、洗浄対象物に応じた洗浄温度
の調整等の必要に応じ、温度制御装置13A及び13B
により槽内の液温調整が行われる。なお、陰極槽1Aの
内壁面に取り付けられている温度センサ11Aは、pH
センサとの一体型であり、後述するような陰極槽1Aの
pHの監視も行うようにしている。また、図1の洗浄装
置には、純水供給槽14、電解質供給槽15、ミキサー
16、及び分配器17が取り付けられており、純水供給
槽14から供給された純水は、電解質供給槽15から供
給される電解質とミキサー16にて混合され、分配器1
7により分配され、必要に応じて電解質溶液が陰極槽1
Aと陽極槽1Bとにそれぞれ供給されるようにしてい
る。
A solution circulation path 7A having a suction port and a discharge port is provided on the upper and lower sides of the side surface of the cathode vessel 1A, respectively. A pump 9A is attached to the solution circulation path 7A. When the pump 9A is operated, the solution in the cathode chamber 1A is sucked into the solution circulation path 7A from the suction port, and the filter 8A
To remove the particles, and return the particles from the outlet to the inside of the cathode tank 1A. Further, the temperature distribution in the tank can be reduced by sucking the solution from near the liquid surface and returning the solution from the bottom surface. Similarly, the anode tank 1B is also provided with a solution circulation path 7B, a filter 8B, and a pump 9B. The temperature of the liquid in the tank is monitored by the controller 12 via the temperature sensors 11A and 11B, and the temperature controllers 13A and 13B are used as necessary to adjust the cleaning temperature according to the cleaning target.
Thereby, the liquid temperature in the tank is adjusted. The temperature sensor 11A attached to the inner wall surface of the cathode chamber 1A has a pH value of
It is integrated with a sensor, and monitors the pH of the cathode chamber 1A as described later. The cleaning apparatus of FIG. 1 is provided with a pure water supply tank 14, an electrolyte supply tank 15, a mixer 16, and a distributor 17. The pure water supplied from the pure water supply tank 14 is supplied to the electrolyte supply tank. The electrolyte supplied from the mixer 15 is mixed with the electrolyte by the mixer 16 and the distributor 1
7 and, if necessary, an electrolyte solution.
A and the anode tank 1B.

【0028】図2は、本発明の連続式の実施例で使用す
る洗浄装置の概略を示す断面図である。電解質供給槽1
5からポンプ9Cによって電解質が供給され、同時に純
水供給槽14からポンプ9Dによって純水が供給され、
電解質溶液と純水はミキサー16によって混合され陰極
バッファー槽18Aと陽極バッファー槽18Bを介して
電解槽1に送り込まれる。電解槽1の中はイオン分離膜
2によって陰極槽1Aと陽極槽1Bとに分離されてい
る。イオン分離膜2は、一般的にポリエステル不織布で
形成される。陰極槽1A及び陽極槽1B内に、それぞれ
陰電極6A及び陽電極6Bが挿入されている。陰電極6
Aは直流電源の陰極に接続され、陽電極6Bはスイッチ
を介して直流電源の陽極に接続されている。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing a cleaning apparatus used in the continuous embodiment of the present invention. Electrolyte supply tank 1
5 is supplied with electrolyte by a pump 9C, and simultaneously pure water is supplied from a pure water supply tank 14 by a pump 9D.
The electrolyte solution and pure water are mixed by the mixer 16 and sent to the electrolytic cell 1 via the cathode buffer tank 18A and the anode buffer tank 18B. The electrolytic cell 1 is separated into a cathode cell 1A and an anode cell 1B by an ion separation membrane 2. The ion separation membrane 2 is generally formed of a polyester nonwoven fabric. A negative electrode 6A and a positive electrode 6B are inserted into the cathode cell 1A and the anode cell 1B, respectively. Cathode electrode 6
A is connected to the cathode of the DC power supply, and the positive electrode 6B is connected to the anode of the DC power supply via a switch.

【0029】陰極バッファー槽18Aの側面に吸入口と
排出口を有する溶液循環路7Aが設けられている。溶液
循環路7Aには、ポンプ9Eが取り付けられている。ポ
ンプ9Eを運転すると、陰極バッファー槽18A中の溶
液が排出口から溶液循環路7A内に吸入され、陰極槽1
A内で電気分解を行った後被洗浄物21に接触し、その
後フィルター8Aを通って陰極バッファー槽18A中に
戻される。陰極バッファー槽内18Aには温度センサー
及び温度制御装置を内装する場合がある。また、陰極バ
ッファー槽18A中においては液面近傍から溶液を吸い
込み、底面から戻すことにより、槽内の温度分布を少な
くすることができる。同時に陰極バッファー槽18A中
には液面近傍にオーバーフロー排水管19が設けられて
おり、電解質供給槽15、純水供給槽14から供給され
る電解質溶液の量によって常時排出されている。陽極槽
1Bにも、同様に溶液循環路7B、フィルタ8B、及び
ポンプ9Fが取り付けられている。
A solution circulation path 7A having a suction port and a discharge port is provided on a side surface of the cathode buffer tank 18A. A pump 9E is attached to the solution circulation path 7A. When the pump 9E is operated, the solution in the cathode buffer tank 18A is sucked from the outlet into the solution circulation path 7A, and the cathode tank 1A is discharged.
After performing electrolysis in A, it comes into contact with the object 21 to be cleaned, and then returns to the cathode buffer tank 18A through the filter 8A. A temperature sensor and a temperature control device may be provided in the inside 18A of the cathode buffer tank. Further, in the cathode buffer tank 18A, the temperature distribution in the tank can be reduced by sucking the solution from near the liquid surface and returning the solution from the bottom surface. At the same time, an overflow drain pipe 19 is provided near the liquid surface in the cathode buffer tank 18A, and is constantly discharged depending on the amount of the electrolyte solution supplied from the electrolyte supply tank 15 and the pure water supply tank 14. Similarly, the anode tank 1B is also provided with a solution circulation path 7B, a filter 8B, and a pump 9F.

【0030】電解槽1の陰極側排出口付近には、液質セ
ンサー20が取り付けられており、pHまたは酸化還元
電位等を測定し後述するような陰極槽1Aの液質の監視
も行うようにしている。
A liquid quality sensor 20 is mounted near the cathode-side outlet of the electrolytic cell 1 so as to measure pH, oxidation-reduction potential, etc., and to monitor the liquid quality of the cathode cell 1A as described later. ing.

【0031】次に、図1に示す洗浄装置を用いて洗浄対
象物を洗浄する方法を説明する。陰極槽1Aと陽極槽1
B内に、濃度200〜500ppmの塩化アンモニウム
(NHCl)水溶液3を、その液面が溶液循環路7A
及び7Bの吸入口よりも高くなるまで注入する。ポンプ
9A及び9Bを運転して、NHCl水溶液3を循環さ
せる。
Next, a method of cleaning an object to be cleaned using the cleaning apparatus shown in FIG. 1 will be described. Cathode cell 1A and anode cell 1
B, an aqueous solution of ammonium chloride (NH 4 Cl) 3 having a concentration of 200 to 500 ppm is placed in the solution circulation path 7A.
And 7B above the inlet. The pumps 9A and 9B are operated to circulate the NH 4 Cl aqueous solution 3.

【0032】スイッチ5を閉成し陰電極6Aと陽電極6
B間に直流電圧を印加して電極間に定電流を流し、電気
分解を行う。塩化アンモニウムの濃度が約500ppm
の場合に、洗浄に有効な水を生成するのに適正な電流値
は0.7〜11.0A/dm(0.007〜0.11
0A/cm)であった。
The switch 5 is closed, and the negative electrode 6A and the positive electrode 6 are closed.
A DC voltage is applied between B and a constant current flows between the electrodes to perform electrolysis. The concentration of ammonium chloride is about 500ppm
In the case of the above, an appropriate current value for generating water effective for cleaning is 0.7 to 11.0 A / dm 2 (0.007 to 0.11).
0 A / cm 2 ).

【0033】このとき、陽極槽1B中のNH4イオン
がイオン分離膜2を通って陰極槽1A側へ移動し、陰極
槽1A中のClイオンがイオン分離膜2を通って陽極
槽1B側へ移動する。また、陰電極6Aの表面で、
At this time, the NH 4 + ions in the anode tank 1B move to the cathode tank 1A through the ion separation membrane 2, and the Cl ions in the cathode tank 1A pass through the ion separation membrane 2 to the anode tank 1B. Move to. Also, on the surface of the negative electrode 6A,

【0034】[0034]

【化1】2H+2e → H で表される反応が起こるため、Hイオン濃度が低下す
る。陽電極6Bの表面では、
## STR1 ## Since a reaction represented by 2H + + 2e → H 2 occurs, the H + ion concentration decreases. On the surface of the positive electrode 6B,

【0035】[0035]

【化2】4OH → O+2HO+4e で表される反応が起こるため、OHイオン濃度が低下
し、これに伴ってHイオン濃度が上昇する。
## STR2 ## Since the reaction represented by 4OH → O 2 + 2H 2 O + 4e occurs, the OH ion concentration decreases, and accordingly, the H + ion concentration increases.

【0036】従って、NHCl水溶液を電気分解する
ことにより、陰極槽1A内の溶液がNH イオンを含
むアルカリ性の電解イオン水になり、陽極槽1Bの溶液
がClイオンを含む酸性の電解イオン水になる。
Therefore, by electrolyzing the NH 4 Cl aqueous solution, the solution in the cathode tank 1A becomes alkaline electrolytic ionized water containing NH 4 + ions, and the solution in the anode tank 1B becomes acidic electrolytic water containing Cl ions. It becomes electrolytic ion water.

【0037】上記電気分解は、既に説明したように、バ
ッチ式の場合電極6A及び6Bのイオン分離膜2との間
隔が上方に行くに従って広くなるよう設定されている電
解装置により行うと洗浄をより効果的に行うことができ
る。上方に行くに従ってのイオン分離膜2との間隔の広
設定は、図3に示されるように、陰極6Aだけの場合
(図2(A))、陽極6Bだけの場合(図2(B))、
もしくは、陰極6A及び陽極6Bの両方の場合(図2
(C))のいずれを採用することもできる。電気分解を
行うと、電極上に気泡(主に、陰極上は水素、陽極上は
酸素)が生じるようになるが、これが電極6A及び6B
とイオン分離膜2の間に過剰に介在してしまうと、反応
が飽和してしまう。反応の飽和は、電極への印加電圧の
上昇となって表れる。また、実施上の問題として、イオ
ン分離膜2の孔に気泡が詰まってイオンの移動を阻害
し、反応が停止してしまうこともある。ところが、電極
のイオン分離膜との間隔が上方に行くに従って広くなる
よう設定することにより、電気分解により電極上に生じ
る気泡(主に、陰極上は水素、陽極上は酸素)が当該電
極から分離しやすくなり、当該気泡が電極とイオン分離
膜の間に介在して反応が飽和してしまうのを防止できる
ようになる。そして、イオンの移動を円滑に行わせるこ
とができるようになると共に、電極上での反応も滞りな
く進行させることができるようになるのである。
As described above, in the case of the batch type, the electrolysis is performed by an electrolytic apparatus in which the distance between the electrodes 6A and 6B and the ion separation membrane 2 is set to be wider as going upward. It can be done effectively. As shown in FIG. 3, the wider the distance from the ion separation membrane 2 as going upward, as shown in FIG. 3, the case of only the cathode 6A (FIG. 2 (A)) and the case of only the anode 6B (FIG. 2 (B)) ,
Alternatively, in the case of both the cathode 6A and the anode 6B (FIG.
Any of (C)) can be adopted. When the electrolysis is performed, bubbles (mainly, hydrogen on the cathode and oxygen on the anode) are generated on the electrodes, which are generated by the electrodes 6A and 6B.
If it is excessively interposed between and the ion separation membrane 2, the reaction will be saturated. The saturation of the reaction appears as an increase in the voltage applied to the electrode. In addition, as a practical problem, bubbles may be clogged in the holes of the ion separation membrane 2 to hinder the movement of ions and stop the reaction. However, by setting the distance between the electrode and the ion separation membrane to be wider as going upward, bubbles generated on the electrode by electrolysis (mainly, hydrogen on the cathode and oxygen on the anode) are separated from the electrode. This makes it possible to prevent the bubble from intervening between the electrode and the ion separation membrane to saturate the reaction. Then, the ions can be smoothly moved, and the reaction on the electrode can proceed smoothly.

【0038】同様に、連続式の場合も既に説明したよう
に、電極6A及び6Bに貫通穴を穿った電極を用いた電
解装置により行うと洗浄をより効果的に行うことができ
る。電気分解を行うと、電極上に気泡(主に、陰極上は
水素、陽極上は酸素)が生じるようになるが、これが電
極6A及び6Bとイオン分離膜2の間に過剰に介在して
しまうと、反応が飽和してしまう。反応の飽和は、電極
への印加電圧の上昇となって表れる。また、実施上の問
題として、イオン分離膜2の孔に気泡が詰まってイオン
の移動を阻害し、反応が停止してしまうこともある。と
ころが、電極に貫通穴を穿つことにより、電気分解によ
り電極上に生じる気泡(主に、陰極上は水素、陽極上は
酸素)がイオン分離膜と電極6Aの間、イオン分離膜と
電極6Bの間から貫通穴を通って電極の裏側に抜け出て
反応が飽和してしまうのを防止できるようになる。そし
て、イオンの移動を円滑に行わせることができるように
なると共に、電極上での反応も滞りなく進行させること
ができるようになるのである。
Similarly, in the case of the continuous type, as described above, the cleaning can be more effectively performed by using an electrolytic apparatus using electrodes in which the electrodes 6A and 6B are provided with through holes. When the electrolysis is performed, bubbles (mainly, hydrogen on the cathode and oxygen on the anode) are generated on the electrodes, which are excessively interposed between the electrodes 6A and 6B and the ion separation membrane 2. Then, the reaction is saturated. The saturation of the reaction appears as an increase in the voltage applied to the electrode. In addition, as a practical problem, bubbles may be clogged in the holes of the ion separation membrane 2 to hinder the movement of ions and stop the reaction. However, by forming a through hole in the electrode, bubbles generated on the electrode by electrolysis (mainly, hydrogen on the cathode and oxygen on the anode) are generated between the ion separation membrane and the electrode 6A, and between the ion separation membrane and the electrode 6B. It is possible to prevent the reaction from saturating out of the space through the through hole to the back side of the electrode. Then, the ions can be smoothly moved, and the reaction on the electrode can proceed smoothly.

【0039】陰極槽1A内の電解イオン水のpHが8以
上になった後、洗浄対象基板を陰極槽1A内の電解イオ
ン水に3分間程度浸漬する。陰極槽1AのpHの監視
は、温度センサ11Aと一体化されているPHセンサに
より行う。浸漬後は、洗浄対象基板を陰極槽1Aから取
り出し、純水でリンスし乾燥させる。純水によるリンス
は、洗浄対象基板をオーバフロー槽に浸漬して純水をオ
ーバフローさせ、その後オーバフロー槽の底面を開放し
て急激に純水を排出させることにより行う。なお、スピ
ン洗浄、スプレー洗浄等を用いてもよい。
After the pH of the electrolytic ionic water in the cathode chamber 1A becomes 8 or more, the substrate to be cleaned is immersed in the electrolytic ionic water in the cathode chamber 1A for about 3 minutes. The pH of the cathode chamber 1A is monitored by a PH sensor integrated with the temperature sensor 11A. After immersion, the substrate to be cleaned is taken out of the cathode tank 1A, rinsed with pure water and dried. Rinsing with pure water is performed by immersing the substrate to be cleaned in an overflow bath to overflow the pure water, and then opening the bottom surface of the overflow bath to rapidly discharge the pure water. Note that spin cleaning, spray cleaning, or the like may be used.

【0040】[0040]

【実施例】上記方法で、無アルカリガラスのパーティク
ル除去能力を評価した。パーティクルカウンターは、レ
ーザー散乱光を利用した装置を用いた。連続枚葉方式の
洗浄機を使用し、390×490mm角のガラス基板上
に付着しているパーティクルの総数をカウントした。電
解イオン水を用いて洗浄を行ったところ、除去率が7
3.5%であった。塩化アンモニウム水溶液で洗浄を行
った結果は除去率が55.7%となり、更に純水で洗浄
を行った場合には、除去率は32.0%まで下がった。
上記実施例による洗浄方法で、今までに得られなかった
洗浄能力が得られることが明白となった。
EXAMPLES The ability of the alkali-free glass to remove particles was evaluated by the above method. As the particle counter, an apparatus using laser scattered light was used. Using a continuous single-wafer type washing machine, the total number of particles adhering to a 390 × 490 mm square glass substrate was counted. When the cleaning was performed using electrolytic ionic water, the removal rate was 7%.
It was 3.5%. As a result of washing with an aqueous solution of ammonium chloride, the removal rate was 55.7%, and when further washing was performed with pure water, the removal rate was reduced to 32.0%.
It has been clarified that the cleaning method according to the above-described embodiment can provide a cleaning ability that has not been obtained until now.

【0041】図6は無アルカリガラス基板の表面を原子
間力顕微鏡(AFM)で観察した結果であるが、無処理
の基板(図6−a)には多数の突起物が見られる。純水
で洗浄した基板(図6−b)、塩化アンモニウムで洗浄
した基板(図6−c)では突起物の減少は見られない
が、電解イオン水で洗浄した基板(図6−d)は明らか
に突起物が減少していることが分かり電解イオン水の洗
浄能力の高さを示す結果となった。
FIG. 6 shows the result of observing the surface of the alkali-free glass substrate with an atomic force microscope (AFM). A large number of protrusions are seen on the untreated substrate (FIG. 6-a). The substrate washed with pure water (FIG. 6-b) and the substrate washed with ammonium chloride (FIG. 6-c) show no reduction in protrusions, but the substrate washed with electrolytic ionized water (FIG. 6-d) It was found that the protrusions were clearly reduced, and the result showed that the washing ability of the electrolytic ionized water was high.

【0042】 図7は、本発明の効果を示すためシリコ
ンウエーハ基板の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で
観察した結果であるが、これらを比較することにより、
洗浄前(図7−A)と洗浄後(図7−B)では、基板表
面の付着物(図7−Aに白く見える物)が効果的に除去
できることが分かる。
FIG. 7 shows the result of observing the surface of a silicon wafer substrate with a scanning electron microscope (SEM) to show the effect of the present invention.
It can be seen that before the cleaning (FIG. 7-A) and after the cleaning (FIG. 7-B), the deposits on the substrate surface (the ones that appear white in FIG. 7-A) can be effectively removed.

【0043】また、電気分解後のアルカリ性の電解イオ
ン水は、金属、金属酸化物等を実質的に腐食しなかっ
た。例えば、ガラス基板上に形成された厚さ54.78
nmのAl膜を40℃のアルカリ性の電解イオン水に1
0分間浸漬した後の膜厚は53〜84nmであった。こ
のため、基板表面に種々の材料が露出している場合に
も、これらの材料を腐食させることなく効率的に洗浄す
ることができるであろう。
The alkaline electrolytic ionized water after electrolysis did not substantially corrode metals, metal oxides and the like. For example, a thickness 54.78 formed on a glass substrate
nm Al film in alkaline electrolytic ion water at 40 ° C.
The film thickness after immersion for 0 minutes was 53 to 84 nm. For this reason, even when various materials are exposed on the substrate surface, the materials can be efficiently cleaned without corroding these materials.

【0044】電気分解を継続すると、陰極槽内の電解イ
オン水のpHは9.3〜9.5程度まで上昇した。従っ
て、例えばpHが8.0〜9.5程度の電解イオン水で
洗浄してもよい。また、電解質として塩化アンモニウム
を使用した場合を説明したが、その他の電解質を用いて
もよい。例えば、フッ化アンモニウム等のハロゲン化ア
ンモニウム等を用いてもよい。ただし、洗浄対象基板上
にトランジスタ等の半導体素子を形成する場合には、N
、Kイオン等、半導体素子の電気的特性に悪影響
を与えるイオンを含まない電解質を使用することが好ま
しい。
When the electrolysis was continued, the pH of the electrolytic ionized water in the cathode cell rose to about 9.3 to 9.5. Therefore, for example, you may wash with electrolytic ion water whose pH is about 8.0-9.5. Although the case where ammonium chloride is used as the electrolyte has been described, other electrolytes may be used. For example, an ammonium halide such as ammonium fluoride may be used. However, when a semiconductor element such as a transistor is formed on a substrate to be cleaned, N
It is preferable to use an electrolyte that does not contain ions that adversely affect the electrical characteristics of the semiconductor element, such as a + and K + ions.

【0045】また、上記実施例では、電解質溶液に電流
を流した状態で洗浄対象基板を陰極層内の電解イオン水
に浸漬する場合を説明したが、電流を止めて洗浄対象基
板を電解イオン水に浸漬してもよい。ただし、種々の実
験結果から、洗浄対象基板の浸漬中も電流を流しておく
方が、若干高い洗浄効果を得ることができると考えられ
る。
In the above embodiment, the case where the substrate to be cleaned is immersed in the electrolytic ionic water in the cathode layer in a state where the electric current is passed through the electrolyte solution has been described. May be immersed. However, from various experimental results, it is considered that a slightly higher cleaning effect can be obtained by flowing a current even during immersion of the substrate to be cleaned.

【0046】上記実施例では、電気分解後のアルカリ性
の電解イオン水に洗浄対象基板を浸漬する場合を説明し
たが、その他の方法で洗浄対象基板表面に電解イオン水
を触れさせてもよい。例えば、陰極層中の電解イオン水
を基板表面に噴霧してもよいし、高速回転中の基板表面
上に電解イオン水を滴下するようにしてもよい。また、
上記実施例では無アルカリガラス単体の洗浄について具
体的に示したが、、本発明に係る洗浄方法は、シリコン
ウエーハ単体もしくは無アルカリガラス単体等の半導体
基板それ自体のみならず、これらの上に金属もしくは金
属酸化物等による配線構造が形成された基板はもちろん
のこと、それ以外のものの洗浄もマイルドな条件下で行
うことができる。
In the above embodiment, the case where the substrate to be cleaned was immersed in the alkaline electrolytic ionized water after the electrolysis was described. However, the surface of the substrate to be cleaned may be contacted with the electrolytic ionized water by another method. For example, the electrolytic ion water in the cathode layer may be sprayed on the substrate surface, or the electrolytic ion water may be dropped on the substrate surface rotating at high speed. Also,
Although the cleaning of the alkali-free glass alone has been specifically described in the above-described embodiment, the cleaning method according to the present invention is not limited to the semiconductor substrate itself such as a silicon wafer alone or an alkali-free glass alone, but also includes a metal Alternatively, not only a substrate having a wiring structure formed of a metal oxide or the like but also other components can be washed under mild conditions.

【0047】次に、本発明に係る陰極還元水のヒドロキ
シイオン(OH)濃度についての実施例を示す。
Next, examples of the concentration of hydroxy ion (OH ) in the cathode reduced water according to the present invention will be described.

【0048】500ppmの塩化アンモニウム水溶液
を、図5に示す装置を用いて電流3アンペアの定電流と
いう条件下で15分間電解を行うことにより、pH9.
5、酸化還元電位−700mV以下の陰極還元水を得
た。そして、この陰極還元水のヒドロキシイオン(OH
)濃度を弱塩基滴定法により求めた。以下にその結果
を示す。
A 500 ppm aqueous solution of ammonium chloride was electrolyzed for 15 minutes at a constant current of 3 amps using the apparatus shown in FIG.
5. Cathode-reduced water having an oxidation-reduction potential of -700 mV or less was obtained. Then, the hydroxy ion (OH
- ) The concentration was determined by the weak base titration method. The results are shown below.

【0049】[0049]

【表1】 電解処理した塩化アンモニウム水溶液の負極水中のOH
濃度
[Table 1] OH in negative electrode water of electrolytically treated ammonium chloride solution
- Concentration

【0050】滴定前の陰極還元水のpHは9.5である
ところ、そのヒドロキシイオン濃度[OH](mol
/l)は、以下に示す水のイオン積(Kw=1
−14、22℃)から求めることができる。
Before the titration, the pH of the cathodic reduced water was 9.5, and its hydroxy ion concentration [OH ] (mol
/ L) is the ionic product of water shown below (Kw = 1)
0 -14 , 22 ° C).

【0051】[0051]

【式1】 ここで、本実験条件下では、活性計数fは1と置けるの
で、ヒドロキシイオン濃度[OH](mol/l)
は、以下のように算出される。
(Equation 1) Here, under the conditions of this experiment, since the activity count f can be set to 1, the hydroxy ion concentration [OH ] (mol / l)
Is calculated as follows.

【0052】[0052]

【式2】 このようにして算出されたヒドロキシイオン濃度は、弱
塩基滴定法により求めたものと、100倍程度のオーダ
ーで相違する。
(Equation 2) The hydroxy ion concentration calculated in this way differs from that obtained by the weak base titration method on the order of about 100 times.

【0053】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下記のような効果が得られる。
As described above, according to the present invention,
The following effects can be obtained.

【0055】従来の電解槽の構造においては、陰極側に
移動した水素イオンの多くは水素ガスとして大気中に放
出されていたが、本発明に基づく電解槽の構造によっ
て、従来得られなかった高い効率で水素ガスを溶かし込
んだ状態の電解イオン水を得ることが可能になった。
In the structure of the conventional electrolytic cell, most of the hydrogen ions that have moved to the cathode side have been released into the atmosphere as hydrogen gas. It has become possible to efficiently obtain electrolytic ionized water in which hydrogen gas is dissolved.

【0056】また、本発明に基づく方法によって得られ
た水素を多く含有した水は、他の方法、例えばバブリン
グなどにより得られた水素含有水では得ることができな
い洗浄効果を示すことから、溶け込んだ水素が活性の状
態にあると思われる特殊電解イオン水を得ることが可能
となった。
The water containing a large amount of hydrogen obtained by the method according to the present invention has a washing effect that cannot be obtained by other methods, for example, hydrogen-containing water obtained by bubbling or the like. It has become possible to obtain special electrolytic ionic water which is considered to be in an active state of hydrogen.

【0057】これらによって、金属、金属酸化物等を腐
食させることなく洗浄対象物を効果的に洗浄することが
できる。また、大抵の洗浄対象物に対してそれを腐食さ
せることなく、マイルドな条件下で洗浄を行うことがで
きるので、多層配線構造を有する基板等についての洗浄
効率を向上させることが可能になる。硫酸に過酸化水素
水を添加した混合液やフッ化水素酸のような従来の劇薬
基板洗浄液とは異なり、使用済み洗浄液の後処理が容易
である。
Thus, the object to be cleaned can be effectively cleaned without corroding metals, metal oxides and the like. In addition, since most cleaning objects can be cleaned under mild conditions without corroding them, the cleaning efficiency of a substrate having a multilayer wiring structure can be improved. Unlike a conventional cleaning solution for a substrate for a powerful drug such as a mixed solution obtained by adding a hydrogen peroxide solution to sulfuric acid or hydrofluoric acid, post-processing of a used cleaning solution is easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るバッチ式洗浄装置の概略を示す断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a batch type cleaning apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に係る連続式洗浄装置の概略を示す断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a continuous cleaning apparatus according to the present invention.

【図3】本発明に係る洗浄装置の概略を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view schematically showing a cleaning apparatus according to the present invention.

【図4】本発明に係る電極の概略を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram schematically showing an electrode according to the present invention.

【図5】本発明に係る陰極還元水を生成するための、バ
ッチ式電解槽の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a batch-type electrolytic cell for producing cathode-reduced water according to the present invention.

【図6】本発明の効果を示すための原子間力顕微鏡(A
FM)写真である。
FIG. 6 shows an atomic force microscope (A) for showing the effect of the present invention.
FM) is a photograph.

【図7】本発明の効果を示すための走査型電子顕微鏡
(SEM)写真である。
FIG. 7 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the effect of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電解槽 1A 陰極槽 1B 陽極槽 2 イオン分離膜 3 電解質水溶液 4 直流電源 5 スイッチ 6A 陰電極 6B 陽電極 7A、7B 溶液循環路 8A、8B フィルタ 9A、9B、9C、9D、9E、9F ポンプ 11A、11B 温度センサ 12 コントローラ 13A、13B 温度制御装置 14 純水供給槽 15 電解質供給槽 16 ミキサー 17 分配器 18A 陰極水バッファー槽 18B 陽極水バッファー槽 19 オーバーフロー排水管 20 液質センサー 21 被洗浄物 22 電極板 23 貫通穴 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolysis tank 1A Cathode tank 1B Anode tank 2 Ion separation membrane 3 Electrolyte aqueous solution 4 DC power supply 5 Switch 6A Negative electrode 6B Positive electrode 7A, 7B Solution circulation path 8A, 8B Filter 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F Pump 11A , 11B Temperature sensor 12 Controller 13A, 13B Temperature controller 14 Pure water supply tank 15 Electrolyte supply tank 16 Mixer 17 Distributor 18A Cathode water buffer tank 18B Anode water buffer tank 19 Overflow drain pipe 20 Liquid quality sensor 21 Cleaning object 22 Electrode Plate 23 Through hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C25F 7/00 C25F 7/00 K H01L 21/304 341 H01L 21/304 341T ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C25F 7/00 C25F 7/00 K H01L 21/304 341 H01L 21/304 341T

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多孔性のイオン分離膜によって相互に分
離された第1の槽と第2の槽の中に収容された電解質溶
液を、該第1の槽内の電解質溶液を陰極側、該第2の槽
内の電解質溶液を陽極側として、電気分解を行う電気分
解工程と、前記電気分解工程で電気分解に供された前記
第1の槽内の電解質溶液を電解中もしくは電解直後に洗
浄対象物表面に接触させることにより、該洗浄対象物表
面に存在する汚染物質を除去する洗浄工程と、を含む洗
浄方法。
1. An electrolyte solution contained in a first tank and a second tank separated from each other by a porous ion separation membrane, and the electrolyte solution in the first tank is placed on the cathode side. An electrolysis step of performing electrolysis using the electrolyte solution in the second tank as the anode side, and washing the electrolyte solution in the first tank subjected to electrolysis in the electrolysis step during or immediately after electrolysis. A cleaning step of removing contaminants present on the surface of the object to be cleaned by bringing the surface into contact with the surface of the object.
【請求項2】 前記電気分解工程において生成される電
解イオン水に含まれる、OH−イオン及び2次的に生成
される活性イオン種もしくは、水素の微細気泡により洗
浄を行うことを特徴とする基板の洗浄方法。
2. A substrate characterized in that the substrate is cleaned by fine bubbles of OH-ions and secondary ions of active ions or hydrogen contained in electrolytic ionic water generated in the electrolysis step. Cleaning method.
【請求項3】 前記陰極および/または前記陽極と前記
イオン分離膜の間隔が上方に行くに従って広くなるよう
に設定されていることを特徴とする電解装置
3. An electrolytic apparatus, wherein a distance between the cathode and / or the anode and the ion separation membrane is set to increase as going upward.
【請求項4】 前記陰極と前記イオン分離膜の間隔が上
方に行くに従って広くなるように設定されていることを
特徴とする請求項2に記載の電解装置。
4. The electrolytic apparatus according to claim 2, wherein an interval between the cathode and the ion separation membrane is set to increase as going upward.
【請求項5】 前記陰極および/または前記陽極の電極
板に貫通穴があいていることを特徴とする電解装置。
5. An electrolytic apparatus, wherein a through hole is formed in the electrode plate of the cathode and / or the anode.
【請求項6】 前記陰極の電極板に貫通穴があいている
ことを特徴とする電解装置。
6. An electrolytic apparatus, wherein a through hole is formed in the electrode plate of the cathode.
【請求項7】 前記電極の貫通穴の内径が0.1mmか
ら10mmであることを特徴とする請求項4の電解装
置。
7. The electrolytic apparatus according to claim 4, wherein the inner diameter of the through hole of the electrode is 0.1 mm to 10 mm.
【請求項8】 前記多孔性のイオン分離膜は、ポリハロ
ゲン化ビニル又はポリハロゲン化ビニリデン(いずれ
も、ハロゲン置換の数は問わない。また、直鎖のみなら
ず、枝別れのあるものも含む。)からなることを特徴と
する請求項1から7のいずれかに記載の電解装置。
8. The porous ion separation membrane may be made of polyvinyl halide or polyvinylidene halide (in any case, the number of halogen substitution does not matter. In addition, not only linear but also branched ones are included). The electrolytic device according to any one of claims 1 to 7, comprising:
【請求項9】 前記多孔性のイオン分離膜は、ポリ塩化
ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、又は
ポリフッ化ビニリデンのいずれかからなることを特徴と
する請求項1から7のいずれかに記載の電解装置。
9. The method according to claim 1, wherein the porous ion separation membrane is made of any one of polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl fluoride, and polyvinylidene fluoride. Electrolysis equipment.
【請求項10】 前記多孔性のイオン分離膜はその孔径
が0.04μmから20.0μmの中性膜であることを
特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の電解装
置。
10. The electrolytic apparatus according to claim 1, wherein the porous ion separation membrane is a neutral membrane having a pore size of 0.04 μm to 20.0 μm.
【請求項11】 前記陰極および前記陽極は、電解槽底
面から離された状態で取り付けられることを特徴とする
請求項1または請求項2に記載の電解装置。
11. The electrolytic apparatus according to claim 1, wherein the cathode and the anode are attached while being separated from a bottom surface of the electrolytic cell.
【請求項12】 前記電解質溶液がハロゲン化アンモニ
ウム水溶液である請求項1から10のいずれかに記載の
洗浄方法。
12. The cleaning method according to claim 1, wherein the electrolyte solution is an aqueous solution of ammonium halide.
【請求項13】 前記電解質溶液が塩化アンモニウム水
溶液である請求項1から10のいずれかに記載の洗浄方
法。
13. The cleaning method according to claim 1, wherein the electrolyte solution is an ammonium chloride aqueous solution.
【請求項14】 前記電解質溶液がアンモニア水である
請求項1から10のいずれかに記載の洗浄方法。
14. The cleaning method according to claim 1, wherein the electrolyte solution is aqueous ammonia.
【請求項15】 前記第1の槽内の電解質溶液のpHを
検出しながら前記第1の槽内の電解質溶液を、前記洗浄
工程において前記洗浄対象物表面に接触させることによ
り洗浄を行う請求項1から10のいずれかに記載の洗浄
方法。
15. The cleaning is performed by contacting the electrolyte solution in the first tank with the surface of the object to be cleaned in the cleaning step while detecting the pH of the electrolyte solution in the first tank. The cleaning method according to any one of 1 to 10.
【請求項16】 前記第1の槽内の電解質溶液の酸化還
元電位を検出しながら前記第1の槽内の電解質溶液を、
前記洗浄工程において前記洗浄対象物表面に接触させる
ことにより洗浄を行う請求項1から10のいずれかに記
載の洗浄方法。
16. The electrolyte solution in the first tank is detected while detecting the oxidation-reduction potential of the electrolyte solution in the first tank.
The cleaning method according to claim 1, wherein in the cleaning step, cleaning is performed by bringing the cleaning object into contact with the surface of the object to be cleaned.
【請求項17】 前記洗浄対象物が無アルカリガラスも
しくはシリコンウエーハである請求項1から10のいず
れかに記載の洗浄方法。
17. The cleaning method according to claim 1, wherein the object to be cleaned is non-alkali glass or a silicon wafer.
【請求項18】 前記無アルカリガラスもしくはシリコ
ンウエーハの表面上に、金属もしくは金属酸化物の薄膜
が形成されている請求項10に記載の洗浄方法。
18. The cleaning method according to claim 10, wherein a thin film of a metal or a metal oxide is formed on a surface of the alkali-free glass or the silicon wafer.
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