JPH1177050A

JPH1177050A - 電解イオン水生成装置、電解イオン水生成方法及び洗浄方法

Info

Publication number: JPH1177050A
Application number: JP9250121A
Authority: JP
Inventors: Naoto Miyashita; 直人宮下; Atsushi Takayasu; 淳高安; Masayasu Abe; 正泰安部; Kazuhiro Kubota; 一浩久保田; Takuro Kato; 琢朗加藤
Original assignee: Toshiba Corp; Japan Carlit Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Japan Carlit Co Ltd
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 1999-03-23
Anticipated expiration: 2017-09-01
Also published as: JP3594282B2

Abstract

(57)【要約】【課題】金属が電解水に溶け出さない電極を備え、半
導体装置や液晶などの高純度な環境を必要とする分野に
も使用できる金属イオンの存在の著しく少ない高純度な
イオン水、とくに特性的に安定したアルカリ性水を生成
し、しかも酸性水の生成量とほぼ等しいアルカリ性水の
生成量がえられる電解イオン水生成装置、電解イオン水
生成方法及びこの装置及び方法により生成されたイオン
水、とくにアルカリ性水を用いて半導体ウェーハなどを
洗浄する方法を提供する。【解決手段】陽極４及び陰極５を備えた電気分解装置
１にガス生成手段３２及びこのガス生成手段により生成
された水素などのガスを前記電気分解装置の陰極槽５に
流れる陰極用電解質溶液に加える。陰極の電解作用の活
性化をはかることができるのでアルカリ性水の生成量が
増えて酸性水とアルカリ性水の等量生成が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気分解によりイ
オン水を生成するイオン水生成装置に係り、とくにその
電極構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電解イオン水生成装置により生成
されたイオン水は各分野に利用され、とくに半導体装置
の製造や液晶の製造などに多く用いられている。半導体
装置の製造においては、純水や超純水を電気分解して得
られたイオン水を用いてシリコン半導体などの半導体基
板を洗浄したり、ポリッシング等を行っている。半導体
装置の製造工程において、半導体基板の洗浄などには、
従来フロンなどの弗素系溶剤が用いられていたが、これ
ら溶剤は生活環境に悪影響を及ぼすので敬遠され始め、
代わりに純水や超純水などの水が最も安全な溶剤として
利用されるようになった。純水は、イオン、微粒子、微
生物、有機物などの不純物をほとんど除去した抵抗率が
５〜１８ＭΩｃｍ程度の高純度の水である。超純水は、
超純水製造装置により水中の懸濁物質、溶解物質及び高
効率に取り除いた純水よりさらに純度の高い極めて高純
度の水である。これらの水（以下、これらをまとめて純
水という）を電気分解することによって酸化性の強い陽
極水や還元性の強い陰極水などのイオン水が生成され
る。半導体装置や液晶などの製造において、これら陽極
水や陰極水などの純水を用いて基板の表面を洗浄するこ
とが検討されている。

【０００３】従来の電解イオン水生成装置を図８に示
す。電解槽５０は、陰極室５２と陽極室５３とを備え、
陰極室５２には陰極５５が配置され、陽極室５３には陽
極５７が配置されている。そして、これら電極５４（陰
極５５、陽極５７）は、共に白金や白金をコートしたチ
タン基体などから構成されている。陰極室５２で形成さ
れる陰極側イオン水（陰極水）５８及び陽極室５３で形
成される陽極側イオン水（陽極水）５９とを効率よく分
離するために陰極室５２と陽極室５３とはセラミックや
高分子などの多孔質の隔壁５６によって仕切られてい
る。電解槽５０に配置された陰極５５は、直流電源６６
の負極６７に接続され、陽極５７は、その正極６８に接
続されている。電解槽５０では直流電源６６から電源電
流を通電して電解槽５０に取り付けられた純水供給パイ
プ６１から供給され、純水に、例えば、塩化アンモニウ
ムなどの支持電解質を添加した希釈電解質溶液（電解
水）５１を電気分解する。この電気分解の結果陰極５５
側で生成される陰極水は、アルカリ性イオン水（アルカ
リ性水）であり、陽極５７側で生成される陽極水は、酸
性イオン水（酸性水）である。

【０００４】なお、例えば、蓚酸を支持電解質として電
解槽で純水を電気分解すると、陰極側で生成される陰極
水も、陽極側で生成される陽極水もともに酸性を示すこ
とが知られている。陰極室５２で生成された陰極水（ア
ルカリ性水）５８は、アルカリ性水供給パイプ６２から
外部に供給され、陽極室５３で生成された陽極水（酸性
水）５９は、酸性水供給パイプ６３から外部に供給され
る。通常は陰極室５２でアルカリ性水が生成されるの
で、例えば、半導体装置の製造に用いられるポリッシン
グ装置を使用する場合、アルカリ性水を用いてポリッシ
ングを行うには、電解槽５０に接続されたアルカリ性水
供給パイプ６２からアルカリイオン水をポリッシング装
置の研磨布に供給する。この場合、陽極室５３で生成さ
れる酸性イオン水は不要なので廃棄されるか、もしくは
半導体ウェーハ洗浄などの他の用途に用いる。したがっ
て、廃棄する場合には酸性水供給パイプ６３はイオン水
を排出するイオン水排出パイプに接続される。また、酸
性イオン水を用いてポリッシングを行うには、酸性水供
給パイプ６３から酸性水を研磨布に供給する。この場
合、陰極室５２で生成されるアルカリイオン水は必要に
応じて廃棄されるか、もしくは他の用途に用いられる。
従って廃棄する場合陰極水供給パイプ６２はイオン水排
出パイプに接続される。

【０００５】以上のように、電解槽５０は、隔壁５６に
より２槽に分離され、各電極は分離されたそれぞれの槽
に配置されるので、それぞれの槽からアルカリ性水又は
酸性水を目的に応じて取り出すことができる。前述のよ
うにイオン水には、アルカリ性水と酸性水があり、電解
槽内で希釈された、例えば、ＨＮＯ₃、ＮＨ₄Ｃｌ、Ｎ
Ｈ₄Ｆなどの電解質溶液を電解することによって任意の
ｐＨのイオン水が生成される。しかし、この従来方法で
は、金属電極から発生する金属イオンが電極で発生する
電界に引かれ、電解槽、特に陰極室内に多く入り込み、
電解水の純度を低下させていた。最近イオン水を半導体
装置の製造における半導体ウェーハなどの洗浄用として
使用する要求が強くなってきた。このような現状におい
て半導体装置では微量な金属不純物がデバイス特性に大
きな影響を与えるためにイオン水の高純度化が必要とな
っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の電気分解による
イオン水生成方法では、溶液に含まれる金属イオンや金
属電極から発生する金属イオンも電極から発生する電界
に引かれ、各電解槽、とくに陰極室内に多く入り込み、
電解水の純度を低下させており、イオン水を半導体装置
や液晶等の高精度性を必要とする製造に使用することは
難しかった。また、電解イオン水生成装置から生成され
たイオン水を前述のように半導体ウェーハの洗浄などに
用いる場合、アルカリ性水は、通常半導体ウェーハ上に
付着しているカーボンなどのパーティクルを取り除くた
めに用いられ、酸性水は、メタルを除去するために用い
られる。酸性水やアルカリ性水を半導体ウェーハ洗浄に
用いる場合には一般に純水で希釈される。しかし、酸性
水やアルカリ性水を希釈するとそれらのｐＨ値は、あま
り変化しないが、アルカリ性水の場合はその酸化還元電
位（ＯＲＰ）が大きく変わる。したがってＯＲＰを所定
の値に止めて洗浄したい場合には希釈することは難し
い。また、図５に示すように、アルカリ性水は、酸性水
と異なり電解イオン水生成装置から生成された直後から
ＯＲＰが安定せず、数時間後もＯＲＰ値は大きく変わっ
ている。これに対し、酸性水は生成直後から安定し、こ
の状態は長期間変化しない。

【０００７】従来の電解イオン水生成装置は、金属電極
を用いていたが、金属電極は、金属がイオンとなって陽
極に溶出してくるので半導体ウェーハの特性を劣化させ
ることがあり、そのため、炭素などを電極にした装置も
用いられるようになった。また、炭素電極などを用いる
と特に陽極が破損されて高い電圧を維持することができ
ないという問題があった。例えば、炭素電極の場合、電
解電圧は、２０〜３０Ｖ、電流は、２〜３Ａ程度しか使
用できず、このため、特にアルカリ性水は、酸性水に比
較して生成量が十分でないという問題があった。本発明
は、このような事情によりなされたものであり、金属が
電解水に溶け出さない電極を備え、半導体装置や液晶な
どの高純度な環境を必要とする分野にも使用できる金属
イオンの存在の著しく少ない高純度なイオン水、とくに
特性的に安定したアルカリ性水を生成し、しかも酸性水
の生成量とほぼ等しいアルカリ性水の生成量がえられる
電解イオン水生成装置、電解イオン水生成方法及びこの
装置及び方法により生成されたイオン水、とくにアルカ
リ性水を用いて半導体ウェーハなどを洗浄する方法を提
供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、この様な課題
を解決するために、陽極及び陰極を備えた電気分解装置
にガス生成手段及びこのガス生成手段により生成された
水素などのガスを前記電気分解装置の陰極室に流れる陰
極用電解質溶液に加えるガス供給手段を備えていること
を特徴としている。陽極と陰極とに直流電流を通電して
純水を電気分解する時に、ガス生成手段から生成され、
ガス供給手段により供給される水素ガスを陰極室に供給
することにより、陰極の電解作用の活性化をはかること
ができるのでアルカリ性水の生成量が増えて酸性水とア
ルカリ性水の等量生成が可能になる。すなわち、本発明
の電解イオン水生成装置は、陽極及び陰極からなる電気
分解用電極と、前記陽極が配置された陽極室と、前記陽
極室とは隔壁によって隔てられ、前記陰極が配置された
陰極室と、前記陽極に正極が接続され、前記陰極に負極
が接続された直流電源と、純水もしくは超純水を有する
陽極室用電解質溶液と、純水もしくは超純水を有する陰
極室用電解質溶液と、前記陰極用電解質溶液に加えるガ
スを生成するガス生成手段と、前記ガス生成手段により
生成されたガスを陰極室用電解質溶液に加えるガス供給
手段とを備えており、純水もしくは超純水を電気分解す
る時に前記陰極室の陰極近傍に前記ガスを存在させるこ
とを特徴としている。

【０００９】本発明の電解イオン水生成方法は、陽極及
び陰極からなる電気分解用電極と、前記陽極が配置され
た陽極室と、前記陽極室とは隔壁によって隔てられ、前
記陰極が配置された陰極室と、前記陽極に正極が接続さ
れ、前記陰極に負極が接続された直流電源と、純水もし
くは超純水を溶媒とする陽極室用電解質溶液と、純水も
しくは超純水を溶媒とする陰極室用電解質溶液と、前記
陰極用電解質溶液に加えるガスを生成するガス生成手段
と、前記ガス生成手段により生成されたガスを陰極室用
電解質溶液に加えるガス供給手段とを備え、純水もしく
は超純水を電気分解する時に前記陰極室の陰極近傍に前
記ガスを存在させる電解イオン水生成装置の前記ガス生
成手段により水素ガスを生成させる工程と、前記陰極室
用電解質溶液に前記水素ガスを供給する工程と、前記直
流電源から前記陽極及び前記陰極に電流を通電する工程
とを備え、前記陰極室及び前記陽極室に供給された純水
もしくは超純水を電気分解することを特徴とする。ま
た、本発明の洗浄方法は、前記記載された電解イオン水
生成装置により生成されたアルカリ性イオン水を洗浄槽
に供給する工程と、前記アルカリ性イオン水及び酸性水
を用いて半導体ウェーハを洗浄槽において洗浄する工程
とを備えていることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明の実施
の形態を説明する。まず、図１乃至図６を参照して第１
の発明の実施の形態を説明する。図１は、電解イオン水
生成装置の模式断面図、図２は、電解イオン水生成装置
のイオン水を電解生成する電解槽の斜視図、図３は、電
解イオン水生成装置のガス供給手段から供給された水素
ガスを受容して電解質溶液に溶存させ、この電解質溶液
を貯蔵し、電解槽に供給する電解質溶液貯蔵タンクの断
面図、図４は、電解イオン水生成装置のガス生成手段と
して用いられる水の電解装置の斜視図、図５は、イオン
水のＯＲＰ値の時間依存性を説明する特性図、図６は、
図１の電解イオン水生成装置を利用した半導体ウェーハ
の洗浄工程を説明するシステム図である。

【００１１】電解槽１は、陽極室２及び陰極室３の電極
槽からなる。陽極室２は、通常ここで酸性イオン水が生
成されるので酸性水槽といい、陰極室３は、アルカリ性
イオン水が生成されるのでアルカリ性水槽という。この
電解槽１は、テフロンや塩化ビニールなどの合成樹脂か
らなっていて、例えば、四角柱形状をしており、各電極
槽にはそれぞれ少なくとも１つの電極が配置されてい
る。陽極室２には、陽極４が配置され、陰極室３には陰
極５が配置されが配置形成されている。電極は、各電極
槽ともこの発明の実施の形態では棒状体であり、それぞ
れ１０本配列しているが、例えば、薄い板状体のような
他の形状でも良い。また、電極槽は、円筒などの他の形
状でも良い。電解槽１は、断面形状が１０ｃｍ〜３０ｃ
ｍ程度の四角形であり、その高さは２０〜５０ｃｍ程度
である。電極は、電解槽１の上部蓋に気密に固定されて
いる。電解槽１は、二分され、陰極室３と陽極室２とを
分離する隔壁６が配置されている。隔壁６には、例え
ば、イオン交換膜が用いられる。陽極４及び陰極５は、
直流電源１２に接続されている。直流電源１２の正極
は、陽極４に接続され、負極は、陰極５に接続されてい
る。

【００１２】陽極室２及び陰極室３には、純水を溶媒と
し電解質を溶質とする電解質溶液がそれぞれ電解質溶液
供給パイプ８、９を介して供給される。電解質には、例
えば、ＨＮＯ₃、ＮＨ₄Ｃｌ、ＮＨ₄Ｆなどを用いる。
この発明の実施の形態では、陽極室２にはＨＣｌが電解
質として供給され、陰極室３にはＨＣｌ＋ＮＨ₃が電解
質として供給される。陽極室２に供給される電解質溶液
のＨＣｌ濃度は、例えば、１０００ｐｐｍであり、陰極
室３に供給される電解質溶液のＨＣｌ＋ＮＨ₃濃度は、
例えば、１０００ｐｐｍである。直流電源１２を動作さ
せて電解質溶液の溶媒である純水が電気分解され、陽極
室２に酸性水が生成され、陰極室３にアルカリ性水が生
成される。この酸性水は、陽極水（酸性水）供給パイプ
１０を介して外部の半導体製造装置などの酸性イオン水
を必要とする製造装置に供給される。アルカリ性水は、
陰極水（アルカリ性水）供給パイプ１１を介して外部の
半導体製造装置などのアルカリ性水を必要とする製造装
置に供給される。電解質溶液供給パイプ９には電解質貯
蔵タンク３１が挿入され、このタンクで水素ガスが混合
される。したがって、陰極室３には水素ガスが溶存した
状態で電解質溶液が供給される。水素ガスは、ガス供給
手段であるガス供給パイプ３３から供給されてくる。こ
の水素ガスは、ガス生成手段である水の電解装置３２で
生成される。

【００１３】水の電解装置３２は、陽極室３４及び陰極
室３５を有する電解槽からなる。この電解槽は、テフロ
ンや塩化ビニールなどの合成樹脂からなっていて、例え
ば、四角柱形状をしており、各電極槽にはそれぞれ少な
くとも１つの電極が配置されている。陽極室３４には陽
極３７が配置され、陰極室３５には陰極３８が配置形成
されている。電極は、各電極槽ともこの発明の実施の形
態では板状体である。電解槽は、陰極室３５と陽極室３
４とに二分され、両者の間は、隔壁３６で区切られてい
る。隔壁３６には、例えば、イオン交換膜が用いられ
る。陽極３７及び陰極３８は、直流電源３９に接続され
ている。直流電源３９の正極は、陽極３７に接続され、
負極は、陰極３８に接続されている。陽極室３４及び陰
極室３５には、純水を溶媒とし電解質を溶質とする電解
質溶液がそれぞれ電解質溶液供給パイプ４１、４０を介
して供給される。この発明の実施の形態では、陽極室３
４及び陰極室３５にはＨＣｌが電解質として供給され
る。直流電源３９を動作させることにより、電解質溶液
の溶媒である純水が電気分解され、陽極面３７には酸化
反応により酸素が発生し、陰極面３８には還元反応によ
り水素が発生する。

【００１４】この発明の実施の形態では、電極材料とし
て白金（Ｐｔ）を用いる。Ｐｔ電極を用いることにより
水素ガスの発生効率が良くなる。この水素ガスは、陰極
室３５に接続したガス供給パイプ３３により電解質貯蔵
タンク３１に送られ、そこで電解質溶液に溶け込まれ
る。なお、鉛（Ｐｂ）電極を用いると、陽極面３７にオ
ゾン（Ｏ₃）が多く発生する。このオゾンを陽極室２で
生成された酸性水に添加すると、酸性水の酸化性を高め
ることができる。また、オゾンを陰極室３で生成された
アルカリ性水に添加すると、アルカリ性水で半導体ウェ
ーハを洗浄する場合においてウェーハ表面の面荒れを防
ぐことができるので、性能の良い半導体基板を得ること
ができる。次に、図１乃至図５に示す電解イオン水生成
装置を参照しながらイオン水の生成方法を説明する。陽
極室２にはＨＣｌ電解質溶液を供給し、陰極室３にはＨ
Ｃｌ＋ＮＨ₃電解質溶液を供給する。そして、陽極４及
び陰極５には直流電源１２から２〜３Ａ（２０〜３０
Ｖ）の電流が通電される。このように、この電気分解で
は陰極室３に多量の水素が溶存した電解質溶液を用いる
ことをを特徴としている。

【００１５】このような構成により、図５に示すよう
に、経時的に安定なＯＲＰ値を有するアルカリ性水を陰
極室３に生成させる。イオン水を半導体装置の製造に利
用する場合、イオン水のｐＨ値及びＯＲＰ値によってそ
の用途を決定する。したがって、ＯＲＰ値が従来のよう
に時と共に変化するのでは所定の用途に適用することが
できない。そこで、本発明の電解イオン水生成装置で生
成されるような安定なイオン水が望まれる。このような
方法で電気分解を行うことにより、陰極５には水素が十
分供給され、アルカリ水の生成量が多くなると共に、経
時的に安定なＯＲＰ値を有するアルカリ性水が生成され
る。アルカリ性水の生成レートは、酸性水とほぼ等しく
なるので、アルカリ性水と酸性水の等量生成が可能にな
る。陽極室２から生成される酸性水は、ｐＨ値が２であ
り、ＯＲＰ値が＋１１００ｍＶ以上である。陰極室３か
ら生成されるアルカリ性水は、ｐＨ値が９〜１１であ
り、ＯＲＰ値が−６００ｍＶ以下である。

【００１６】次に、図６を参照して前記電解イオン水生
成装置を利用した半導体ウェーハの洗浄方法を説明す
る。電解イオン水生成装置により生成されたイオン水
は、半導体ウェーハの洗浄に用いられる。半導体装置の
製造工程におけるウェーハ処理工程では、各処理の後処
理工程における半導体ウェーハの洗浄が半導体装置の特
性を維持する上で不可欠である。図６は、例えば、図１
に示した電解イオン水生成装置を半導体ウェーハの洗浄
に適用した半導体製造装置のシステム図である。このシ
ステムは、基本的には、超純水もしくは純水を収容して
いる超純水タンク１４、電解槽１を含む電解イオン水生
成装置及び半導体ウェーハ洗浄槽１５から構成されてい
る。電解槽には、通常、電解槽内を洗浄するための水を
給水及び排水する洗浄用超純水供給パイプ及び排水パイ
プが取り付けられているがウェーハ洗浄に直接関わって
いないので図示を省略する。イオン水で半導体ウェーハ
を洗浄する場合、イオン水を純水で希釈して使用する方
法と希釈しないでイオン水のまま使用する（この場合で
も塩酸や界面活性剤などを微量添加することがある）方
法とがあるが、この発明の実施の形態のシステムではア
ルカリ性水の利用に重点を置き、これを超純水で希釈し
て洗浄する方法を説明する。

【００１７】超純水タンク１４からは第１の超純水パイ
プ１６及び第２の超純水パイプ１７が導出されている。
第１の超純水パイプ１６は、電解質溶液供給パイプ８を
分岐し、電解イオン水生成装置の陽極室２に接続された
酸性水供給パイプ１０に接続される。酸性水供給パイプ
１０は、洗浄槽などの半導体製造装置に接続して半導体
装置の製造に利用するが、この図６ではアルカリ性水の
利用を説明しているので、酸性水供給パイプ１０の接続
先は図示を省略する。第２の超純水パイプ１７は、電解
質溶液供給パイプ９を分岐し、アルカリ性水供給パイプ
１１に接続される。アルカリ性水供給パイプ１１は、第
２の超純水パイプ１７と合流した後半導体ウェーハ洗浄
槽１５に接続されるように構成されている。電解質溶液
供給パイプ８は、電解質タンク１８から供給された塩酸
（ＨＣｌ）と超純水とがミキサー１９でミキシングされ
て形成された電解質溶液を電解槽１を構成する陽極室２
に供給する。電解質溶液供給パイプ９は、電解質タンク
２０から供給された塩酸（ＨＣｌ）と電解質タンク２１
から供給されたアンモニア（ＮＨ₃）と超純水とがミキ
サー２２でミキシングされて形成された電解質溶液を電
解槽１を構成する陰極室３に供給する。

【００１８】陽極室２で生成された酸性水は、酸性水供
給パイプ１０により外部へ供給される。酸性水は、希釈
後の溶存塩素濃度が２〜２０ｐｐｍ程度になるように第
１の超純水パイプ１６から供給される超純水で希釈さ
れ、ミキサー２３でミキシングされて半導体ウェーハ洗
浄槽などの半導体製造装置へ供給される。陰極室３で生
成されたアルカリ性水は、アルカリ性水供給パイプ１１
により外部へ供給される。アルカリ性水は、第２の超純
水パイプ１７から供給される超純水で希釈され、ミキサ
ー２４でミキシングされて半導体ウェーハ洗浄槽１５へ
供給され、半導体ウェーハ３０を洗浄する。その希釈の
度合いは、１０〜１００倍程度とする。洗浄について
は、パーティクルや金属コンタミの除去効果を上げるた
め、酸性水では弗酸（ＨＦ）、硝酸（ＨＮＯ₃）、塩酸
（ＨＣｌ）等の他の薬液と組み合わせて使用する。アル
カリ性水においても界面活性剤などの薬液と組み合わせ
て使用する。薬液の濃度は、０．１〜５％程度が適当で
ある。ＨＦ、ＨＮＯ₃、ＨＣｌ等は、薬液タンク２５か
らポンプ２６により吸い上げられ酸性水に混合される。
酸性水は、さらにミキサー２３により均一に混合されて
半導体ウェーハ洗浄槽などの半導体製造装置へ供給され
る。

【００１９】界面活性剤は、薬液タンク２７からポンプ
２８により吸い上げられアルカリ性水に混合される。ア
ルカリ性水は、さらにミキサー２４により均一に混合さ
れて半導体ウェーハ洗浄槽１５へ供給される。電解イオ
ン水を半導体ウェーハの洗浄に用いる場合、金属系電極
を用いればパーティクルは抑えられるものの、金属がイ
オンとなって陽極から溶出してくる。炭素電極単体で
は、陽極が酸化すること（ＣＯ₂発生）により表面が浸
食され、炭素片が欠落し多量のパーティクルが発生して
しまう。金属イオンが半導体ウェーハに付着すると半導
体装置の特性を劣化させるので、この発生を極力避けな
ければならない。そのため陽極及び陰極には炭素電極が
良く用いられる。炭素電極は、パーティクルの発生を少
なくするためにグラファイトなどの結晶性炭素成型体と
その表面に堆積させたアモルファス炭素層とから構成さ
れた電極を用いることができる。また、パーティクルの
イオン水への混入を防ぐために、例えば、電極表面を石
英を焼き固めたセラミックフィルタなどのシリカ性の清
浄度の高いフィルタや高純度のテフロン製フィルタで被
覆することもできる。

【００２０】電極材料としては、上記の他に燐（Ｐ）や
ボロン（Ｂ）などの不純物をドープした単結晶シリコ
ン、不純物をドープした多結晶シリコン、不純物をドー
プしたアモルファスシリコン、炭化珪素、表面が炭化珪
素膜で被覆された導電体などを用いることができる。炭
化珪素で被覆された導電体としては、炭素、チタン、シ
リコン、ルテニウムなどがある。半導体ウェーハを洗浄
する場合、パーティクルを除去するにはアルカリ性水が
良く、金属を除去するには酸性水を適用するのが良い。
とくに、酸性水中のＣｌＯ⁻は、金属不純物除去に効果
がある。また、半導体ウェーハを洗浄するに際して任意
のｐＨを有するアルカリ性水を要することがある。例え
ば、ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)を行うウェーハ処理
工程の後処理では、ｐＨが７程度で、ＯＲＰが任意であ
るアルカリ性水が半導体ウェーハ表面のダストを除去す
るのに効果がある。この様にアルカリ性水のｐＨを任意
に設定するには、電解イオン水生成装置から生成された
アルカリ性水にアンモニア水を適宜の量加えると得られ
る。この時の電解イオン水生成装置の陰極室にはＨＣｌ
電解質溶液を供給する。

【００２１】次に、図７を参照して第２の発明の実施の
形態を説明する。電解イオン水生成装置は、陽極室及び
陰極室を有する電解槽、ガス生成手段を構成する水の電
解装置及び生成されたガスを電解質溶液貯蔵タンクに供
給するガス供給手段から構成されており、図１の電解イ
オン水生成装置とは基本的構造が同じであるが、電解質
溶液貯蔵タンクの構造が異なっているので、ここでは電
解質溶液貯蔵タンクを中心に説明する。図７（ａ）、
（ｂ）は、電解イオン水生成装置の電解質溶液貯蔵タン
クの断面図である。電解イオン水生成装置における電解
槽は、陽極室及び陰極室の電極槽から構成されている。
陽極室では通常酸性イオン水（酸性水）が生成され、陰
極室ではアルカリ性イオン水（アルカリ性水）が生成さ
れる。陽極室には陽極が配置され、陰極室には陰極が配
置形成されている。陽極室及び陰極室には、純水を溶媒
とし電解質を溶質とする電解質溶液がそれぞれ電解質溶
液供給パイプを介して供給される。直流電源を陽極及び
陰極に通電させることにより電解質溶液が電気分解さ
れ、陽極室に酸性水、陰極室にアルカリ性水が生成され
る。

【００２２】電解質溶液貯蔵タンク３１は、電解質溶液
にガスを溶け込ませると同時に電解質溶液を電解槽に供
給する機能を有する。超純水タンクに接続された超純水
供給パイプから分岐された電解質溶液供給パイプ９は、
電解質貯蔵タンク３１に接続され、そして、電解質溶液
貯蔵タンク３１から電解槽に接続されている。この発明
の実施の形態では、このタンク内３１で水素ガスが供給
され混合される。この発明の実施の形態では、タンク内
には攪拌機４３が配置されているので、水素ガスは電解
質溶液内に均一の分散される。水素ガスが混合されてか
ら陰極室に電解質溶液が電解質溶液供給パイプ９を通し
て供給される。水素ガスは、ガス生成手段で生成され、
ガス供給手段であるガス供給パイプ３３を通して電解質
溶液貯蔵タンクから供給されてくる（図７（ａ））。攪
拌機に換えてガス溶存用フィルタ４４を用いることもで
きる（図７（ｂ））。ガス溶存用フィルタは、ガス供給
パイプ３３の先端に接続し、電解質溶液中に配置するの
で多量のガスが均一に溶けこむことができる。陰極室の
電解質溶液には水素ガスが十分溶存しているので、安定
したアルカリ性水を十分得ることができる。また、十分
水素ガスを溶け込ませることができるので電解作用を向
上させることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、以上のような構成により、陰
極には水素が十分供給されアルカリ水の生成量が多くな
ると共に、経時的に安定なＯＲＰ値を有するアルカリ性
水が生成される。また、アルカリ性水の生成レートは、
酸性水とほぼ等しくなるので、アルカリ性水と酸性水の
等量生成が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電解イオン水生成装置の模式図。

【図２】本発明の電解イオン水生成装置を構成する電解
槽の斜視図。

【図３】本発明の電解イオン水生成装置を構成する電解
質溶液貯蔵タンクの断面図。

【図４】本発明の電解イオン水生成装置を構成する電解
装置の斜視図。

【図５】イオン水が有するＯＲＰ値の経時的変化を示す
特性図。

【図６】本発明の電解イオン水生成装置を用いた半導体
ウェーハ洗浄のシステム図。

【図７】本発明の電解イオン水生成装置を構成する電解
質溶液貯蔵タンクの断面図。

【図８】従来の電解イオン水生成装置の模式図。

【符号の説明】

１・・・電解槽、２、３４・・・陽極室、３、
３５・・・陰極室、４、３７・・・陽極、５、３８
・・・陰極、６、３６・・・隔壁（イオン交換
膜）、８、９、４０、４１・・・電解質溶液供給パ
イプ、１０・・・酸性水供給パイプ、１１・・
・アルカリ性水供給パイプ、１２、３９・・・直流
電源、１４・・・超純水タンク、１５・・・半
導体ウェーハ洗浄槽、１６・・・第１の超純水パイ
プ、１７・・・第２の超純水パイプ、１８、２
０、２１・・・電解質タンク、１９、２２、２３、
２４・・・ミキサー、２５、２７・・・薬液タン
ク、２６、２８・・・ポンプ、３０・・・半導
体ウェーハ、３１・・・電解質溶液貯蔵タンク、３
２・・・水の電解装置（ガス生成手段）、３３・・
・ガス供給パイプ（ガス供給手段）、４３・・・攪拌
機、４４・・・ガス溶存用フィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安部正泰神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者久保田一浩群馬県渋川市半田2470番地日本カーリット株式会社研究開発センター内 (72)発明者加藤琢朗群馬県渋川市半田2470番地日本カーリット株式会社研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極及び陰極からなる電気分解用電極
と、前記陽極が配置された陽極室と、前記陽極室とは隔壁によって隔てられ、前記陰極が配置
された陰極室と、前記陽極に正極が接続され、前記陰極に負極が接続され
た直流電源と、純水もしくは超純水を有する陽極室用電解質溶液と、純水もしくは超純水を有する陰極室用電解質溶液と、前記陰極用電解質溶液に加えるガスを生成するガス生成
手段と、前記ガス生成手段により生成されたガスを陰極室用電解
質溶液に加えるガス供給手段とを備え、純水もしくは超純水を電気分解する時に前記陰極室の陰
極近傍に前記ガスを存在させることを特徴とする電解イ
オン水生成装置。
【請求項２】前記ガスが水素からなることを特徴とす
る請求項１に記載の電解イオン水生成装置。
【請求項３】前記電気分解用電極は、炭素、表面にア
モルファス炭素膜が被覆された結晶性炭素、不純物ドー
プ単結晶シリコン、不純物ドープ多結晶シリコン、不純
物ドープアモルファスシリコン、炭化珪素、表面が炭化
珪素膜で被覆された導電体から選択された１つを用いる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電解イ
オン水生成装置。
【請求項４】前記隔壁は、イオン交換膜からなること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
電解イオン水生成装置。
【請求項５】前記ガス生成手段は、水の電気分解装置
からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいず
れかに記載の電解イオン水生成装置。
【請求項６】前記ガス供給手段によりガスが加えられ
た陰極用電解質溶液は、電解質溶液タンクに貯蔵され、
この電解質溶液タンクから前記陰極室に供給されること
を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の
電解イオン水生成装置。
【請求項７】陽極及び陰極からなる電気分解用電極
と、前記陽極が配置された陽極室と、前記陽極室とは隔
壁によって隔てられ、前記陰極が配置された陰極室と、
前記陽極に正極が接続され、前記陰極に負極が接続され
た直流電源と、純水もしくは超純水を溶媒とする陽極室
用電解質溶液と、純水もしくは超純水を溶媒とする陰極
室用電解質溶液と、前記陰極用電解質溶液に加えるガス
を生成するガス生成手段と、前記ガス生成手段により生
成されたガスを陰極室用電解質溶液に加えるガス供給手
段とを備え、純水もしくは超純水を電気分解する時に前
記陰極室の陰極近傍に前記ガスを存在させる電解イオン
水生成装置の前記ガス生成手段により水素ガスを生成さ
せる工程と、前記陰極室用電解質溶液に前記水素ガスを供給する工程
と、前記直流電源から前記陽極及び前記陰極に電流を通電す
る工程とを備え、前記陰極室及び前記陽極室に供給された純水もしくは超
純水を電気分解することを特徴とする電解イオン水生成
方法。
【請求項８】前記陰極室及び前記陽極室に供給された
純水もしくは超純水にさらにアンモニア水を加えること
を特徴とする請求項７に記載の電解イオン水生成方法。
【請求項９】請求項１乃至請求項６のいずれかに記載
された電解イオン水生成装置により生成されたアルカリ
性イオン水を洗浄槽に供給する工程と、前記アルカリ性イオン水及び酸性水を用いて半導体ウェ
ーハを洗浄槽において洗浄する工程とを備えていること
を特徴とする洗浄方法。
【請求項１０】前記イオン水は、前記洗浄槽に供給さ
れる前に純水もしくは超純水で希釈することを特徴とす
る請求項９に記載の洗浄方法。
【請求項１１】前記電解イオン水生成装置により生成
される前又は生成されたアルカリ性イオン水にアンモニ
ア水を添加することを特徴とする請求項９又は請求項１
０に記載の洗浄方法。
【請求項１２】前記電解イオン水生成装置により生成
される前又は生成された酸性水にＨＦもしくはＨＣｌを
添加することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記
載の洗浄方法。