KR20080003927A - 금속 오염 저감 물품 - Google Patents

금속 오염 저감 물품 Download PDF

Info

Publication number
KR20080003927A
KR20080003927A KR1020077027410A KR20077027410A KR20080003927A KR 20080003927 A KR20080003927 A KR 20080003927A KR 1020077027410 A KR1020077027410 A KR 1020077027410A KR 20077027410 A KR20077027410 A KR 20077027410A KR 20080003927 A KR20080003927 A KR 20080003927A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
article
titanium
oxide film
titanium oxide
water
Prior art date
Application number
KR1020077027410A
Other languages
English (en)
Inventor
마사오 야마세
류타 야마구치
고이치 사이토
Original Assignee
아쿠아 사이언스 가부시키카이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아쿠아 사이언스 가부시키카이샤 filed Critical 아쿠아 사이언스 가부시키카이샤
Publication of KR20080003927A publication Critical patent/KR20080003927A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/12—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C23C8/16—Oxidising using oxygen-containing compounds, e.g. water, carbon dioxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67051—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Prevention Of Fouling (AREA)

Abstract

특히 금속 오염 저감이 요구되는 분야에서 사용되는 물품에 있어서의 금속 오염 방지 수단을 제공한다. 액 접촉부 또는 증기 접촉부에 티타늄 산화물막이 형성되어 있는 물품을 제공한다.
반도체 웨이퍼 처리, 금속 오염 저감, 티타늄 산화물막

Description

금속 오염 저감 물품{ARTICLE FOR REDUCING METAL CONTAMINATION}
본 발명은 금속 오염 저감이 요구되는 분야, 예를 들면 반도체 웨이퍼 등의 대상물에 대한 세정이나 박리 등의 처리를 하는 분야에 관한 것이다.
반도체의 세정 또는 박리 프로세스는 반도체 디바이스 제조 플로우 중에서 여러 번 반복되는 프로세스로서, 기판 표면을 청정하게 유지하고, 또한 입자들(particle)이나 금속 오염 등을 효과적으로 제거하거나 레지스트와 고분자막을 박리하는 기술이다. 여기서, 세정 프로세스에 있어서의 세정 모드로서는 습식 세정법과 기계적 세정법이 있지만, 현재는 습식 방식의 세정이 주류이다.
이러한 상황하에서, 본 발명자들은 특허 문헌 1에 있어서, 세정 및 박리 공정에서 기판에 대한 손상을 최소로 억제하고 저비용, 저손상으로 친환경적 프로세스를 실현하는 대상물 처리 기술을 제안하였다.
특허 문헌 1: 일본 특개2004-349577
여기서, 종래의 증기 발생 장치는 순수(純水)를 고온(100 내지 200℃)으로 가열하여 증기를 발생하는 필요성 때문에, 내열성 및 내압성 용기로서의 강도가 필요하였다. 따라서, 주로 주철이나 스테인레스강 등의 금속이 이용되었다. 그러나, 그러한 금속으로부터 순수나 증기 중에 용출되는 중금속(철, 크롬 등)이나 반도체 제조에 유해한 금속 오염이라고 불리는 금속 이온(알루미늄 등)이 증기에 의하여 프로세스 반응실, 세정실 등의 증기가 실제로 사용되는 장소까지 들어가고, 그러한 금속 오염이 반도체 제조 등의 수율을 현저하게 저하시키는 하나의 요인이 된다. 따라서, 테프론 수지(테프론은 등록상표)와 같은 비금속 소재를 증기 발생 장치에 사용하는 것도 생각할 수 있지만, 이러한 소재를 사용할 경우, 내열성(통상 200℃ 이하) 및 내압성(통상적으로 수지 단독으로 고압 용기로서 사용하는 것은 곤란하다) 문제뿐만 아니라 당해 수지에 대전(帶電)하여 반도체 프로세스상 큰 문제가 된다.
본 발명자들은 특히 금속 오염의 저감이 요구되는 분야에서 사용되는 물품에 있어서의 금속 오염 방지를 주목적으로 하며, 대전 방지를 부차적 목적으로 하여 예의 연구한 결과, 이하의 발명(1) 내지 (12)를 완성하였다.
본 발명(1)은 액(液) 접촉부 또는 증기 접촉부에 티타늄 산화물막이 형성되어 있는 물품이다. 여기서, "액 접촉부"에서 "액"은 당해 액에 금속 이온이 용해되거나 금속이 이행(migration)하는 것이 문제가 되는 액이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 초순수(超純水)를 들 수 있다. "증기 접촉부"에서 "증기"는 당해 증기에 금속 이온이 용해되거나 금속이 이행하는 것이 문제가 되는 증기이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 수증기를 들 수 있다. "티타늄 산화물"이란 산화티타늄을 포함하는 티타늄 산화물을 말한다. "티타늄 산화물막이 형성되어 있는 물품"이란 당해 물품의 전체 부분에 티타늄 산화물이 형성되어 있을 필요는 없고, 당해 물품의 액 접촉부 또는 증기 접촉부에만 티타늄 산화물이 형성되어 있는 것을 포함하는 개념이다. 또한, 막을 구성하는 물질은 모든 물질이 티타늄 산화물이 아닐 수 있고, 불가피한 성분으로서 다른 티타늄 화합물(예를 들면, 티타늄 수산화물)이 포함될 수도 있다. 또한, 당해 티타늄 산화물막은 반드시 이에 한정되지는 않지만, 일산화티타늄을 필수적으로 포함하는(아울러, 경우에 따라 이산화티타늄을 포함한다) 것이 바람직하다. "물품"이란 액체 또는 증기가 접촉할 가능성이 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 어떤 물품의 일부인 부품도 본 발명에서 말하는 "물품"에 포함된다.
본 발명(2)는 상기 발명(1)에 있어서, 상기 티타늄 산화물막이 산화티타늄 막인 물품이다. 이때, 티타늄 산화물 막의 막 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 바람직하기로는 5 ㎚ 이상, 더 바람직하기로는 7.5 ㎚ 이상, 더 더욱 바람직하기로는 10 ㎚ 이상이다. 또한, 상한은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하기로는 200 ㎚ 이하이다. 또한, 여기서의 막 두께 값은 ESCA로 측정한 값이지만, ESCA로 측정할 수 없는 큰 두께인 경우에는 SEM 등으로 측정한 값으로 한다.
본 발명(3)은 상기 발명(1) 또는 (2)에 있어서, 상기 산화티타늄 막이 티타늄을 자연 산화 처리함으로써 형성되는 자연 산화막인 물품이다. 여기서, "자연 산화 처리"란 순(純) 티타늄 표면에 자연 산화막을 생성시키는 처리를 말한다.
본 발명(4)는 상기 발명(3)에 있어서, 상기 자연 산화 처리는 산소 존재하에서 순수(pure water) 및/또는 수증기를 사용한 처리인 것인 물품이다. 여기서, 순수 또는 수증기의 온도를 고온 상태로 하면 산화 피막의 성장이 촉진되므로 적합하다. 또한, "고온 상태"란 바람직하기로는 100℃ 이상, 더 바람직하기로는 150℃ 이상인 것을 말한다.
본 발명(5)는 상기 발명(3) 또는 (4)에 있어서, 상기 자연 산화 처리에 앞서서 티타늄 표면을 세정한 물품이다.
본 발명(6)은 상기 발명(5)에 있어서, 상기 세정이 산 세정인 물품이다. 여기서, "산"이란 예를 들면 묽은 염산, 묽은 질산, 묽은 불화수소산을 말한다.
본 발명 (7)은 상기 발명 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 상기 물품이 금속 오염 저감 요구 물품이다. 여기서, "금속 오염 저감 요구 물품"이란 미량 금속의 오염이 문제가 되는 물품을 말하며, 예를 들면 반도체 프로세스용 물품, 액정 프로세스용 물품, 분석 장치용 물품, 의료용 물품 등을 들 수 있다. 또한, 바람직한 당해 물품은 초순수에 넣었을 때에 금속 용출량의 합계가 1 ppb 이하인(더 바람직하기로는 0.5 ppb 이하, 더 더욱 바람직하기로는 0.1 ppb 이하) 성질을 갖는다. 아울러, 바람직한 당해 물품은 초순수에 넣은 경우의 단독 금속 용출량이 0.02ppb 이하인 성질을 갖는다. 또한, 여기서 상기 용출량의 측정값은 당해 물품을 80℃의 초순수 중에 30분 넣은 후에 유도 결합 플라즈마 질량분석장치(ICP-MS)로 측정한 측정치를 말한다. 또한, 여기서의 "금속"이란 용도와의 관계에서 오염이 문제가 되는 모든 금속을 말하며, 예를 들면 전체 금속, 또는 예를 들면 Al, Fe, Cr, Ni, Cu, Na, Mg, Ca, K, Zn, Ti, Ba, Pb, Pt, Y, W, Mn, Cs, Mo, Zr, Ir, Sr, Bi의 각 금속 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
본 발명(8)은 상기 발명(7)에 있어서, 상기 금속 오염 저감 요구 물품이 반도체 프로세스용 물품, 액정 프로세스용 물품, 분석 장치용 물품 또는 의료용 물품이다. 여기서 "물품"이란 상기 각종 용도에 있어서 사용되는 액체 또는 증기가 접촉할 가능성이 있는 것이라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 관, 용기, 노즐, 밸브, 센서를 들 수 있다.
본 발명(9)는 상기 발명(8)에 있어서, 상기 반도체 프로세스용 물품이 반도체 세정/박리/가공 중 어느 하나의 프로세스에서 사용되는 증기 발생기 또는 그 관련 부품인 물품이다. 여기서, "증기 발생기 또는 그 관련 부품"은 증기 발생기 또는 당해 증기 발생기를 구성하는 부품뿐만 아니라, 증기 발생기까지의 경로나 증기 발생기로부터 워크피스(workpiece)까지의 경로와 관련되는 모든 관련 부품도 포함하는 개념이다. 예를 들면, 증기 발생기의 용기, 히터, 안전밸브, 스톱밸브, 감압밸브, 증기 유량 조정 오리피스, 압력 검지기, 순수 수위 검지기, 증기 배관 등을 들 수 있다. 또한, 이 "증기 발생기"의 형식은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 히터에 의한 순수의 직열 방식(도 5 참조), 히터에 의한 순수의 복사 가열 방식(도 6 참조), 히터에 의한 순수의 간접 가열 방식(도 7 참조) 중 어느 것이어도 좋다. 또한, 상기 도면 중에서, "a"는 히터, "b"는 용기, "c"는 순수, "d"는 증기이다.
본 발명(1O)은 상기 발명(9)에 있어서, 상기 반도체 프로세스용 물품을 사용하였을 때의, 상기 반도체 프로세스 후의 웨이퍼 상의 금속 오염이 각 단독 금속 원소에 대하여 5E+10 atoms/㎠ 이하(바람직하기로는 1E+10 atoms/㎠ 이하)인 물품이다.
본 발명(11)은 자연 산화 처리를 함으로써 상기 발명(1) 내지 (10) 중 어느 하나의 물품으로 변화하는 티타늄 가공 재료이다. 여기서, "티타늄 가공 재료"란 티타늄 산화막이 실질적으로 형성되지 않은 점을 제외하고, 상기 발명(1) 내지 (10) 중 어느 하나의 물품과 동일한 구성을 가진 것을 말한다.
발명의 효과
본 발명(1)의 특징은 물품에 티타늄 산화물막을 형성시킨 점이다. 여기서, 티타늄 재료가 수지나 석영 재료와 비교하여 도전성이고, 기계적 강도가 우수하며, 스테인레스강 등과 비교하여 열팽창이 작다는 점 등 내열 특성이 우수한 것은 이미 알려져 있지만, 티타늄 산화물막이 티타늄 재료 중에 극소(極少)하게 남은 금속 불순물의 용출 방지 효과가 있는 외에 다양한 환경에서 안정적이고 티타늄 재료의 강도를 유지하며, 내열성과 내식성도 티타늄 그 자체보다 우수하고, 친수성이 커서 순수와의 열전도가 우수하다는 것은 금속 오염이 적은 청정한 증기를 생성하기 위한 새로운 발견이다. 이와 같이, 본 발명(1)에 의하면, 불순물을 극소하게 포함하는 고가의 순티타늄 재료를 반드시 사용하지 않더라도, 예를 들면 더 고압 용기 등의 가공에 적합한 공업용 순티타늄과 같은 어느 정도 순도가 낮은 티타늄 재료를 사용하는 경우에도, 액체 또는 증기가 접촉하였을 때에 당해 티타늄 재료에 포함되어 있는 금속 불순물의 용출이 방지되는 효과를 가지는 동시에 앞에서 열거한 각종 성질에 기초한 효과도 제공한다.
본 발명(2) 내지 (4)에 의하면, 특히 효과가 우수한 산화티타늄 막을 형성시키므로, 상기 발명(1)에서 언급한 효과를 장기간 동안 누릴 수 있게 되는 효과가 있다. 또한, 특수한 조건하에서 형성되는 양극 산화막과는 달리 자연스럽게 형성된다고 하는 제조상의 효과도 있다. 또한, 본 발명(4)에 의하면, 티타늄 표면에서 금속 불순물이 더 제거된 상태로 막이 형성되는 결과, 액 접촉부 또는 증기 접촉부로부터의 금속 불순물의 용출이 더 극소화되는 효과가 있다.
본 발명 (5) 및 (6)에 의하면, 상기 자연 산화 처리에 앞서서 티타늄 표면을 (산)세정하므로, 당해 세정 후에 형성되는 산화티타늄 막이 금속 불순물을 극소량 밖에 포함하지 않는 결과, 액 접촉부 또는 증기 접촉부로부터의 금속 불순물의 용출이 더 극소화되는 효과가 있다.
본 발명(7)에 의하면, 금속 용출량이 상당히 적기 때문에, 초미량의 금속 용출이 문제가 되는 각종 용도로 사용 가능하다는 효과가 있다. 특히, 반도체 프로세스 중에서도, 예를 들면 에칭 후의 클리닝은 세정액 등의 세정 분위기가 1O ppb 정도로 허용되는 웨이퍼 연마 후의 세정 처리와 달리, 1 ppb 이하인 것이 요구되므로(장래에는 0.1 ppb 이하의 사양이 요구될 가능성도 있다), 당해 프로세스와 같은 처리에 사용할 때에 매우 유익하다.
본 발명 (8) 내지 (10)에 의하면, 특히 초미량의 금속 불순물 용출이 문제가 되는 각종 용도{예를 들면 반도체 프로세스(예를 들면, 세정 공정이나 습식 에칭 공정)}로 고온의 증기를 사용하는 금속 불순물이 특히 용출되기 쉬운 환경임에도 불구하고, 당해 금속 불순물 용출량을 초극소량까지 억제할 수 있어서 제품(예를 들면, 반도체 제품)의 수율 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
본 발명(11)에 의하면, 상기 발명 (1) 내지 (1O)의 물품을 제공하기 위한 재료(중간체)로서 유용한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시 형태에 있어서의 반도체 처리 장치의 전체 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 제1 실시 형태에 있어서의 반도체 처리 장치의 노즐의 구체적 형상을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 제2 실시 형태에 있어서의 반도체 처리 장치의 전체 구조를 나타낸 개념도이다.
도 4는 티타늄 재료를 60℃ 및 상온의 초순수에서 6시간 침지한 경우의 산화티타늄 막 두께 증가 검증 시험의 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 증기 발생기의 하나의 형식을 나타낸 것이다(히터에 의한 순수의 직열 방식).
도 6은 증기 발생기의 하나의 형식을 나타낸 것이다(히터에 의한 순수의 복사 가열 방식).
도 7은 증기 발생기의 하나의 형식을 나타낸 것이다(히터에 의한 순수의 간접 가열 방식).
이하, 금속 오염 저감이 요구되는 물품으로서 반도체 프로세스 장치를 예로 들어 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명의 기술적 범위는 당해 실시 형태에 한정되지 않고, 반도체 프로세스와 전혀 관계가 없는 분야의 물품이라도, 금속 오염 저감이 요구되고 본 발명의 기술이 적용되는 한, 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것은 물론이다.
제1 실시 형태
이하에서, 도 1을 참조하여 제1 실시 형태에 따른 반도체 처리 장치의 전체 구조를 설명한다. 본 장치는 노즐(101), 조작밸브(103), 물 유량계(105), 스톱 밸브(107a 내지 107b), 물 가압 탱크(111)(물 압송 펌프로도 대체 가능), 수증기 발생기(113), 물 공급관(115a 내지 115b), 질소 공급관(117), 감압밸브(119), 내압관(121 내지 123), 스테이지(131)로 구성되어 있다. 스테이지(131) 상에는 처리 대상물(예를 들면, 반도체 웨이퍼)(133)이 놓여 있다. 노즐(101)은 처리 대상물(133)과 대향하도록 배치되어 있고 수증기와 순수의 2 유체 분류(噴流)를 발생시킨다. 이 때, 순수의 공급을 멈추면 수증기만의 분류가 된다.
물 가압 탱크(111)는 물 공급관(115b)으로부터 공급되는 순수를 소정 값 A1(MP)으로 가압하고, 가압한 순수 중 소정 유량 B1(ℓ/min)을 내압관(121)을 통하여 고압 상태로 노즐(101)에 송출한다(노즐 형상에 따라서는 가압하지 않고 순수를 노즐에 송출할 수도 있다). 물 유량계(105)는 물 가압 탱크(111)로부터 노즐(101)에 공급되는 순수의 유량을 계측한다. 작업자는 물 유량계(105)로 당해 유량을 확인하고, 조작밸브(103)를 사용하여 원하는 값으로 조정할 수 있다. 또한, 스톱밸브(107a)를 개폐함으로써 순수의 공급을 정지하거나 재개할 수도 있다.
수증기 발생기(113)는 물 공급관(115a)으로부터 공급되는 순수를 소정 온도 D1(℃) 이상으로 가온하여 수증기를 발생하고, 내압관(123)을 통하여 고압 상태로 노즐(101)에 송출한다. 압력계(120)는 수증기 발생기(113)로부터 노즐(101)에 공급되는 수증기의 압력을 계측한다. 작업자는 압력계(120)로 당해 압력을 확인하고, 감압 밸브(119)를 사용하여 원하는 값으로 조정할 수 있다. 또한, 스톱 밸브(107b)를 개폐함으로써 수증기의 공급을 정지하거나 재개할 수도 있다.
노즐(101) 내에서는 물 가압 탱크(111)로부터 공급된 순수와, 수증기 발생기(113)로부터 공급된 수증기에 의하여 세정, 연마 또는 연삭 중 어느 하나의 처리를 한다.
또한, 질소가 질소 공급관(117)으로부터 물 가압 탱크(111)에 공급되도록 구성되어 있다. 이와 같이, 다른 가스 또는 약액(liquid chemicals)(예를 들면, CO2, O3, N2, O2, H2, 알칼리, 산, 표면 활성제 등)이 첨가된 물을 사용함으로써 세정 능력이나 연마 또는 연삭율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 순수에 질소를 혼합하였지만, 순수만을 노즐(101)에 공급할 수도 있는 것은 분명하다. 또한, 이 질소 가스(Ar 가스와 같은 불활성 가스로도 대체 가능)는 이 시스템의 셧다운시에 증기 발생기의 용기 내에 충전함으로써 용기 내면이 불순물이나 이물질을 많이 포함한 대기에 노출되는 것을 방지하는 역할도 겸할 수 있다.
구체적인 수치
(1)물 가압 탱크(111) 내에서의 구체적인 수치
순수의 압력 A1(MP)＝0.1 내지 0.5(MP)
순수의 유량 B1(ℓ/min)＝0 내지 1.0(ℓ/min)
(2)수증기 발생기(113) 내에서의 구체적인 수치
수증기의 압력 C1(MP)＝0.1 내지 0.6(MP)
수증기의 온도 D1(℃)＝100 내지 160(℃)
(3) 처리 대상물 표면과 노즐(101)의 분출구와의 클리어런스 E1(간격)
간격 E1(㎜)＝1 내지 100(㎜)
바람직한 노즐 형상
도 2a 및 도 2b에 본 실시 형태에 따른 대상물 처리 장치에서 사용하기에 바람직한 노즐(101)의 제1 및 제2의 구체적인 형상을 각각 나타낸다. 도 2a의 도면부호 201은 수증기 발생기(113)로부터의 내압관(123)의 분출구이며, 도면부호 203은 물 가압 탱크(111)로부터의 내압관(121)의 분출구이다. 분출구(201, 203)는 노즐(101)의 분출구에 대하여 수직 방향으로 당해 분출구에 가까운 측으로부터 203에서 201의 순으로 노즐(101) 벽면에 설치되어 있다. 도 2b의 도면부호 205는 수증기 발생기(113)로부터의 내압관(123)의 분출구이며, 도면부호 207은 물 가압 탱크(111)로부터의 내압관(121)의 분출구이다. 분출구(205)는 노즐(101) 벽면에 설치되어 있고, 분출구(207)는 내압관(121)에 의하여 노즐(101) 내에 안내되며, 노즐(101)의 분출구 부근에서 순수가 분출되도록 분출구(207)의 위치가 설정되어 있다. 도 2a 및 도 2b의 어느 경우에도 노즐 개구 지름＝1 내지 12㎜φ 또는 그 단면적에 상당하는 개구부가 바람직하다. 개구부의 형상은 대상물에 따라 최적화된다.
이러한 대상물 처리 장치 중에서, 본 실시 형태의 특징은 증기 발생기 (113)(순수 가열용 히터를 포함함)의 액 접촉부 및 증기 접촉부 재료에 티타늄을 사용하는 동시에 당해 티타늄 표면에 산화티타늄 막을 형성시키는 점이다. 우선, 사용하는 티타늄 재료는 고가의 고순도 티타늄 재료가 아니더라도, JIS에서 정한 어느 등급이라도 가능하다. 이러한 고순도 티타늄 재료가 아닌 염가의 재료를 사용함으로써 대폭적으로 비용을 절감할 수 있게 된다. 여기서, JIS 그레이드에 있어서의 티타늄의 화학 성분과 기계적 성질을 표에 나타낸다. 또한, 공업용 티타늄 3종에서는 0.3%(최대)의 철을 포함하고, 그 외에 Al, Cr, Ni, Si, Sn을 각각 0.7%(최대) 포함한다. 또한, 액 접촉부에서도 온도가 100℃ 미만인 부분은 테프론(테프론은 등록상표) 등의 저금속 용출성 비금속 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 10O℃ 이상의 부분에서도, 배관 부품(이음부, 밸브, 배관 등)이 저금속 용출성 비금속 재료를 사용하는 경우에는 사용할 수 있다. 또한, 고온에서 사용할 수 있는 청정 재료로서 석영을 들 수 있지만, 비용, 가공성, 강도의 관점에서 티타늄, 테프론(테프론은 등록상표) 등의 청정 내열 수지가 더 우수하기 때문에, 부분적인 사용에 한정된다.
Figure 112007084512584-PCT00001
여기서, 사용하는 티타늄 재료가 고순도가 아닌 경우, 즉 티타늄 재료 정제 공정, 절삭 공정, 가공 공정, 용접 공정 등에서 티타늄 재료에 함유 또는 부착된 티타늄 이외의 불필요한 금속 분자나 기타 오염 물질이 무시할 수 없는 양으로 존재하는 경우, 산 세정과 탈이온수를 사용한 유수 공정을 거쳐서 티타늄 표면으로부터 이들을 제거하는 것이 바람직하다(제1 표면 처리). 이러한 표면 처리를 함으로써 비교적 순도가 낮은 티타늄 재료를 사용하는 경우에도, 티타늄 표면의 순도나 청정도를 향상시킬 수 있게 된다. 여기서, 산 세정을 실시하는 경우, 제거 대상 금속에 따라, 기술 상식에 기초하여 산의 종류(예를 들면, 묽은 염산, 묽은 질산, 묽은 불화수소산)를 적절하게 결정한다. 예를 들면, 철이 많이 존재하는 티타늄 재료를 세정할 때는 묽은 염산을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 가열된 순수(1OO℃ 이상)와 가열된 증기를 이용하여 표면에 남는 미소 불순물을 제거하는 것이 바람직하다(제2 표면 처리). 구체적으로는 티타늄 표면의 순도, 청정도를 더욱 향상시키기 위한 머튜어링(maturing)이라고 불리는 순수 가열 및 증기를 이용한 퍼지 처리를 하는 것이 바람직하다. 여기서, "순수"란 통상적으로 반도체 장치 제조의 세정 공정 등에서 순수 또는 초순수로서 사용되는 정도의 특성을 가진 이른바 물(순수)일 수 있다. 이 제2 표면 처리와 병행하여 산화티타늄 막도 생성된다.
상기 제1 표면 처리 및/또는 상기 제2 표면 처리를 티타늄 재료에 대하여 실시함으로써, 티타늄 표면으로부터 불필요한 금속 불순물이 제거되고, 금속 불순물을 극소량 밖에 포함하지 않는 산화티타늄 막이 티타늄 표면에 형성된다. 그리고, 당해 막이 형성된 증기 발생기의 액 접촉 표면 및 증기 접촉 표면은 금속 불순물 함유량 자체가 극소화되기 때문에 결과적으로 이들의 용출도 극소화된다. 이와 같이, 상기 제1 표면 처리 및 상기 제2 표면 처리는 티타늄과 티타늄에 포함되는 금속 불순물 등의 산, 순수 및 증기에 대한 용해성의 차이에 따라 선택적으로 티타늄 표면을 청정화하는 기구를 이용한 것이다.
또한, 제2 표면 처리의 조건은 한정되지 않고, 용도에 따라 당업자가 적합하게 설정한다. 예를 들면, 150℃의 수증기를 16시간 분사하면 약 10 내지 20 ㎚의 산화티타늄 막이 형성된다. 또한, 이것보다 훨씬 더 저온의 물에 침지한 경우에도 산화티타늄 막이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에서 60℃의 온수에 6시간 침지한 것(도면 중의 A), 상온의 순수에 6시간 침지한 것(도면 중의 B)의 모두에 티타늄 산화막이 형성되어 있다. 또한, 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 더 고온인 60℃의 경우가 산화막의 두께가 두꺼워져 있다.
이러한 처리에 의하여 형성된 자연 산화막인 산화티타늄 막은 다양한 환경 속에서 안정적(예를 들면, 내열성, 내식성이 우수하다)이며, 티타늄 재료에 극소하게 남은 불순물이 용출되는 것을 방지하는 동시에 티타늄 재료의 오염도 방지한다. 또한, 당해 산화티타늄 막의 형성에 의하여도 티타늄 재료의 강도를 열화시키지 않는다. 또한, 이 산화티타늄 막은 친수성이 크고, 히터와 순수간의 열전도를 좋게 하는 동시에, 히터가 국부적으로 과열되는 것을 방지하고, 히터의 수명을 연장시키는 효과도 있다.
한편, 산화티타늄 막은 자연스럽게 형성되지만, 더 강한 산화 피막을 형성시키는 관점에서는 산소 존재하에서 티타늄 재료에 가열 처리(예를 들면, 10O℃ 이상)를 하는(예를 들면, 상기 제2 표면 처리) 것이 바람직하다. 또한, 산화티타늄 막은 상기 제1 표면 처리 및/또는 상기 제2 표면 처리를 한 후에, 또는 상기 제1 표면 처리 및/또는 상기 제2 표면 처리와 동시에 형성시키는 것이 산화막 자체의 불순물 함유량이 극소하게 되므로 바람직하다.
제2 실시 형태
우선, 본 실시 형태의 기본 원리에 대하여 설명한다. 자연법칙상, 액체의 비등점은 압력에 비례하여 높아진다. 구체적으로는 가압 온수 공급 장치 내의 압력을 대기압보다 높아지도록 설정하고 가압 온수 공급 장치 내의 가압 온수를 액체 상태로 유지하며, 이 가압 온수를 대기압 또는 감압하에 분출함으로써 급격한 비등 현상(수증기 폭발)이 일어난다.
다음으로, 도 3을 참조하여 제2 실시 형태에 따른 반도체 처리 장치의 전체 구조를 설명한다. 본 장치는 노즐(301), 조작밸브(303), 물 유량계(305), 압력계(307), 히터(309), 가압 온수 공급 장치(311), 물 공급관(315), 내압관(321), 스테이지(331)로 구성되어 있다. 스테이지(331) 상에는 처리 대상물(예를 들면, 반도체 웨이퍼)(333)이 세팅되어 있다. 노즐(301)은 처리 대상물(333)에 대향하도록 배치되어 있고, 가압 온수 분사를 발생한다.
히터(309)는 가압 온수 공급 장치(311) 내의 순수에 열을 가한다. 가열된 순수는 수증기를 발생시키기 때문에 가압 온수 공급 장치(311) 내의 압력 A2(MP)은 대기압보다 높아진다. 또한, 가압한 순수 중에서 소정 유량 B2(ℓ/min)를 내압관(321)을 통하여 고압 상태로 노즐(301)에 송출한다.
물 유량계(305)는 가압 온수 공급 장치(311)로부터 노즐(301)에 공급되는 순수의 유량을 계측한다. 작업자는 물 유량계(305)로 당해 유량을 확인하고, 조작밸브(303)를 사용하여 원하는 값으로 조정할 수 있다. 또한, 스톱밸브(도시되지 않음)를 개폐함으로써 순수의 공급을 정지하거나 재개할 수도 있다. 압력계(307)는 가압 온수 공급 장치(311) 내의 압력을 계측한다. 작업자는 압력계(307)로 당해 압력을 확인한다. 물 공급관(315)은 가압 온수 공급 장치(311) 내에 발생하는 수증기에 상온의 순수를 보급하는 동시에 가압 온수 공급 장치(311) 내를 원하는 온도로 조정할 수 있다.
내압관(321)을 통하여 노즐(301)에 공급된 가압 온수는 노즐(301)의 분출구로부터 분출되고 급격한 비등 현상(수증기 폭발)이 일어나서 처리 대상물의 표면에 분사된다. 또한, 처리 대상물의 표면이 괴식되고 세정, 연마 또는 연삭 중 어느 하나의 처리가 실시된다.
구체적 수치
(1) 가압 온수 공급 장치(311) 내에서의 구체적 수치
가압 온수 공급 장치 내의 압력 A2(MP)＝0.1 내지 0.5(MP)
가압 온수의 유량 B2(ℓ/min)＝0.5 내지 4.0
가압 온수의 온도 C2(℃)＝110 내지 150(℃)
(2)처리 대상물 표면과 노즐(301)의 분출구와의 거리 D2＝0 내지 100(㎜)
이와 같은 대상물 처리 장치 중에서, 본 실시 형태의 특징은 가압 온수 공급 장치(311)(히터(309) 포함)의 액 접촉부 및 증기 접촉부 재료에 티타늄을 사용함과 동시에, 당해 티타늄 표면에 산화티타늄 막을 형성시키는 점이다. 또한, 티타늄에 관한 세부 내용은 제1 실시 형태와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
실시예
실시예를 참조하면서 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명의 기술적 범위는 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
우선, 본 실시예에 있어서의 반도체 처리 장치는 도 1에 도시된 것과 동일하다. 여기서, 노즐(101), 조작밸브(103), 스톱밸브(107a 내지 107b), 물 가압 탱크(111), 수증기 발생기(113), 상기 수증기 발생기(113) 내에 설치된 히터, 감압밸브(119), 내압관(121 내지 123)의 재질은 티타늄으로 구성되어 있다. 여기서, 각 부재를 제조할 때에, JIS 제2 종의 티타늄 재료를 사용하였다. 그리고, 묽은 염산, 묽은 질산 등으로 세정한 후, 용기 내의 증기 압력을 0.3MPa로 설정하고 30시간 가열 처리를 하였다.
상기 처리를 실시한 결과, 각 부재에 형성된 산화티타늄 막의 두께는 50 ㎚이었다. 그리고, 상기 처리를 실시한 부재를 사용하여 반도체 처리 장치를 구축하고, 증기 압력을 0.3MPa로 설정하여 30초간 당해 장치를 작동시켰다. 그 결과, 당해 세정액 중의 중금속량은 1 ppb 이하까지 저감하였다(각 단독 금속 원소에 있어서는 0.1 ppb 이하).
또한, 표 2에 당해 세정액에 의한 당해 웨이퍼 표면 오염 측정 시험의 결과를 나타낸다. 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 처리를 한 부재를 사용한 경우, 각 금속의 용출량은 반도체 프로세스상 문제를 일으키지 않는 정도까지 저감하였다.
Figure 112007084512584-PCT00002

Claims (11)

  1. 액 접촉부 또는 증기 접촉부에 티타늄 산화물막이 형성되어 있는 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 티타늄 산화물막이 산화티타늄 막인 것을 특징으로 하는 물품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 산화티타늄 막이 티타늄을 자연 산화 처리함으로써 형성되는 자연 산화막인 것을 특징으로 하는 물품.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자연 산화 처리가 산소 존재하에서 순수 및/또는 수증기를 이용한 처리인 것을 특징으로 하는 물품.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 자연 산화 처리에 앞서 티타늄 표면이 세정되는 것을 특징으로 하는 물품.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세정이 산 세정인 것을 특징으로 하는 물품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 물품이 금속 오염 저감 요구 물품인 것을 특징으로 하는 물품.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속 오염 저감 요구 물품이 반도체 프로세스용 물품, 액정 프로세스용 물품, 분석 장치용 물품 또는 의료용 물품인 것을 특징으로 하는 물품.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반도체 프로세스용 물품이 반도체 세정/박리/가공 중 어느 하나의 프로세스에서 사용되는 증기 발생기 또는 그 관련 부품인 것을 특징으로 하는 물품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반도체 프로세스용 물품을 사용하였을 때에, 상기 반도체 프로세스 후의 웨이퍼 상의 금속 오염이 각 단독 금속 원소에 대하여 5E+10 atoms/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 물품.
  11. 자연 산화 처리를 함으로써 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 기재된 물품으로 변화하는 티타늄 가공 재료.
KR1020077027410A 2005-04-27 2006-03-29 금속 오염 저감 물품 KR20080003927A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005130142 2005-04-27
JPJP-P-2005-00130142 2005-04-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080003927A true KR20080003927A (ko) 2008-01-08

Family

ID=37307759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077027410A KR20080003927A (ko) 2005-04-27 2006-03-29 금속 오염 저감 물품

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20090068069A1 (ko)
JP (1) JPWO2006117953A1 (ko)
KR (1) KR20080003927A (ko)
TW (1) TW200717626A (ko)
WO (1) WO2006117953A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63169391A (ja) * 1987-01-07 1988-07-13 Kobe Steel Ltd 半導体製造装置用金属部材
JPH10272492A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Mitsubishi Electric Corp 高温超純水製造装置およびこれを備えた薬液調製装置
US6562205B1 (en) * 1997-03-31 2003-05-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha High-temperature ultrapure water production apparatus and liquid medicine preparation apparatus equipped with the production apparatus
JP2005501214A (ja) * 2001-07-16 2005-01-13 エムケイエス インスツルメンツ，インコーポレイテッド 蒸気送出システム
US6821350B2 (en) * 2002-01-23 2004-11-23 Applied Materials, Inc. Cleaning process residues on a process chamber component

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006117953A1 (ja) 2006-11-09
US20090068069A1 (en) 2009-03-12
TW200717626A (en) 2007-05-01
JPWO2006117953A1 (ja) 2008-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10643867B2 (en) Annealing system and method
US5226968A (en) Apparatus and method for oxidation treatment of metal
Berman Water vapor in vacuum systems
US6612898B1 (en) Method for forming oxidation-passive layer, fluid-contacting part, and fluid feed/discharge system
WO2012111139A1 (ja) フィルターの清浄化方法、及び被処理体の洗浄または乾燥方法
US5989722A (en) Reduced pressure device and method of making
KR100572786B1 (ko) 세정 장치
EP0596121A1 (en) Process for forming passive film on stainless steel, and stainless steel and gas- and liquid-contacting part
US5224998A (en) Apparatus for oxidation treatment of metal
JP2987754B2 (ja) 高純度ガスの配管路での不動態化処理方法
KR20080003927A (ko) 금속 오염 저감 물품
US20130105083A1 (en) Systems Comprising Silicon Coated Gas Supply Conduits And Methods For Applying Coatings
TWI612185B (zh) 磊晶矽晶圓之製造方法、氣相成長裝置以及閥
CN104762458A (zh) 一种提高耐热钢抗氧化性能的表面纳米化制备方法
JP2009231332A (ja) クリーニングガス供給装置および半導体処理装置
JPH05287496A (ja) ステンレス鋼部材の表面処理方法
JP5150584B2 (ja) フィルターの清浄化方法、及び被処理体の洗浄または乾燥方法
US20230074641A1 (en) Biopharmaceutical manufacturing process and product
JP3864585B2 (ja) ステンレス鋼管内面の酸化処理方法
JPH10280123A (ja) オゾン含有超純水用ステンレス鋼部材およびその製造方法
JP2925876B2 (ja) 金属表面酸化処理方法
EP0878662A2 (en) Pure steam-related apparatus protected from fouling and method of manufacturing the same
JP2001262350A (ja) 処理装置
WO1995018880A1 (fr) Procede et dispositif de traitement de surfaces pleines, dispositif utilise pour former une couche de passivation, et appareil de traitement
JP6404706B2 (ja) 金属汚染除去方法および金属汚染除去装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E601 Decision to refuse application