JPH06142501A - 洗浄水の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シリコンウエハなどの撥水性材料の微小孔部も
洗浄できる洗浄水の製造方法を提供する。 【構成】密封容器５に脱気した超純水９を供給し、密封
容器５を水槽３に供給された脱気水４に浸漬する。密封
容器５内を排気して減圧する。超音波振動子２を作動さ
せて脱気水４に超音波を放射すると、空気と接触しない
状態にある超純水９に密封容器５を介して超音波が作用
し、超純水９中に発生したキャビテーションによりクラ
スターが分解され、表面張力が低減された洗浄水９が得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコンウエハなどの
撥水性材料の洗浄に使用される洗浄水の製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体部品を実
装する配線基板として、シリコンウエハ等の材料が使用
されている。前記シリコンウエハからなる配線基板は、
シリコン樹脂を加圧固化したり、シリコンウエハを多層
に積層するなどして製造されており、前記半導体部品を
実装する孔部を備えるとともに、その表面に銅箔を貼付
けたり導体ペーストを印刷したりすることにより配線パ
ターンが形成されている。また、前記配線基板の表面に
は、前記以外にも種々の目的のために微小孔部が形成さ
れている。前記配線基板は、製造後、表面に付着してい
る材料屑、異物などを除去するために洗浄されるが、前
記洗浄は表面に形成された配線パターンが酸化されて導
電性が低下しないように、超純水を使用して行われる。

【０００３】しかしながら、前記シリコンウエハは絶縁
性、耐熱性などに優れているとともに撥水性にも優れて
いるので、前記超純水を用いて洗浄したのでは前記超純
水がその表面張力のために前記微小孔部、特にその隅部
などの小角部に侵入できず、このような微小孔部が洗浄
されにくいとの不都合がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、シリコンウエハなどの撥水性材料の微小
孔部も洗浄できる洗浄水の製造方法を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記シリコンウエハ等の
洗浄に用いられる超純水は、通常、原料水をイオン交換
により陽イオン、陰イオンをそれぞれＨ⁺ 、ＯＨ^- に置
換して、電導度を極く低くしたものである。

【０００６】ところで、水は化学的には、一般式Ｃ_n Ｈ
_2n+1ＯＨで表されるアルコール類において、炭素数ｎ＝
０の化合物に相当すると考えられる。そして、一般に、
単一の一般式、例えば前記Ｃ_n Ｈ_2n+1ＯＨで表される有
機化合物では、沸点、表面張力等の物性が分子量に従っ
て変化することが知られており、例えば、沸点について
見ると、下記表１のように炭素数ｎが減少し分子量が減
少するに従って、沸点が低くなる。ところが、前記一般
式で炭素数ｎ＝０の化合物に相当する水の沸点は１００
℃であり、前記一般法則に反している。

【０００７】

【表１】

【０００８】前記水の異常性は表面張力についても同様
であり、２０℃におけるエチルアルコールの表面張力が
２２．２７ｄｙｎ／ｃｍ、メチルアルコールが２２．５
５ｄｙｎ／ｃｍであって、分子量の減少に伴って漸増し
ているのに、水では７２．７５ｄｙｎ／ｃｍと、極端な
増加を示す。

【０００９】前記水の異常性は、水が液体として存在す
るときには単にＨ₂ Ｏなる分子式で表される構造ではな
く、Ｈ₂ Ｏ分子が互いに会合して分子集団（クラスタ
ー）を形成しているとする理論により説明される。前記
理論では、前記クラスターは各Ｈ₂ Ｏ分子のＨ原子とＯ
原子との間に形成された水素結合により結合していると
されている。従って、前記クラスターを分解して、会合
状態のＨ₂ Ｏ分子をより小さな分子クラスターまたは個
々のＨ₂ Ｏ分子にすることにより、表面張力の小さな水
を得ることができ、このような水によれば前記シリコン
ウエハなどの撥水性材料の微小孔部も有利に洗浄できる
ものと考えられる。

【００１０】本発明者は前記水のクラスターを分解する
方法について検討を重ねた結果、前記水のクラスターの
形成には単に前記水素結合のみならず前記水に溶存して
いる空気の酸素分子及び窒素分子も関与していることを
見出し、従って前記クラスターを分解して表面張力の小
さな水を得るためには、原料水から前記溶存気体を脱気
した状態で前記原料水に超音波を作用させることが有効
であることが判明した。

【００１１】そこで、本発明の洗浄水の製造方法は、脱
気した水に該水が空気と接触しない状態で超音波を放射
する工程を備えてなることを特徴とする。

【００１２】前記水は空気と接触しない状態とするため
に、減圧状態下の密封容器に収容されている前記水に超
音波を放射する。或は、前記水を空気と接触しない導管
内に流通しながら、前記水に超音波を放射するようにし
てもよい。

【００１３】本発明の洗浄水の製造方法は、前記水が超
純水であるときに、有利に適用できる。

【００１４】

【作用】かかる手段によれば、溶存気体が脱気された水
をさらに空気から遮断しているので新たに空気が溶解す
ることがなく、前記水分子は前記クラスターを形成しに
くい状態となっている。そして、この状態で前記水に超
音波を放射するので、前記超音波の放射を受けて前記水
の中に発生するキャビテーションにより前記水分子を相
互に結合している水素結合が切断され、前記クラスター
が分解されて表面張力が低減された洗浄水が得られる。

【００１５】前記水は減圧状態下の密封容器に収容され
ているか、空気と接触しない導管内に流通されているこ
とにより、空気から遮断されて新たに空気が溶解するこ
とがなくなる。また、前記水を空気と接触しない導管内
に流通しながら、前記水に超音波を放射することによ
り、表面張力が低減された洗浄水が連続して得られる。

【００１６】

【実施例】次に、添付の図面を参照しながら本発明の洗
浄水の製造方法についてさらに詳しく説明する。図１は
本発明の第１の実施例の洗浄水の製造方法を示す説明図
であり、図２はシリコンウエハの濡れの状態を示す説明
図、図３は第２の実施例の洗浄水の製造方法を示す説明
図である。

【００１７】本発明の第１の実施例では、図１示の洗浄
水製造装置１により洗浄水を製造する。

【００１８】洗浄水製造装置１は、底部に超音波振動子
２が備えられた水槽３と、水槽３に供給された脱気水４
に浸漬される密封容器５とからなる。脱気水４は、超音
波振動子２から放射される超音波が密封容器５に伝わり
やすくなるように、溶存酸素量が２ｐｐｍ以下に脱気さ
れている。

【００１９】ここで、脱気水４などの液体に溶存してい
る気体は通常は空気であり、酸素以外に窒素など他の気
体も溶存している。しかし、溶存空気の組成はほぼ一定
であるので、溶存酸素量により全溶存気体量を代表させ
て示している。

【００２０】密封容器５にはゴム栓６で密封された丸底
フラスコなどを使用することができ、密封容器５の内部
はゴム栓６を貫通させたＬ字状ガラス管７に接続された
導管８を介して図示しない真空ポンプにより減圧できる
ようになっている。また、密封容器５は図示しないスタ
ンドなどに支持されて、少なくともその一部が前記水槽
３に供給された脱気水４に浸漬されるようになってい
る。

【００２１】本実施例の製造方法では、まず、前記密封
容器５を密封しているゴム栓６を外し、密封容器５に超
純水９を供給する。超純水９は電導度１７．５μΩであ
り、公知の方法により溶存酸素量が０．１ｐｐｍ程度に
低減されている。超純水９は溶存酸素量が前記のように
低減されていることにより、超音波振動子２から放射さ
れる超音波によりキャビテーションが発生しやすくな
る。

【００２２】超音波振動子２から超音波が放射される
と、超音波のエネルギーは熱に変換されるので、脱気水
４及び超純水９が加熱され、前記キャビテーションが発
生しにくくなる傾向がある。そこで、脱気水４及び超純
水９は、予め冷却されていることが好ましい。

【００２３】前記冷却は前記超音波が放射されたときに
脱気水４及び超純水９の水温が常温に維持される程度で
あれば良く、超音波を放射する前の脱気水４及び超純水
９の水温が１０℃以下になるように調整されていること
が好ましい。

【００２４】次に、密封容器５を再びゴム栓６により密
封し、密封容器５を水槽３に供給された脱気水４に浸漬
する。そして、図示しない真空ポンプを作動させて、密
封容器５内を排気して５〜１０Ｔｏｒｒに減圧する。

【００２５】超純水９は前記密封容器５に供給する際に
空気と接触するので空気が溶解するが、続いて前記のよ
うに密封容器５内を減圧することにより、溶解した空気
が密封容器５内の上部空間に放出されるので再び脱気さ
れた状態となり、その後は作業終了まで空気に接触する
ことはない。

【００２６】次に、超音波振動子２を作動させて脱気水
４に超音波を放射することにより、前記のようにして空
気と接触しない状態にある超純水９に密封容器５を介し
て超音波を作用させる。

【００２７】前記超音波は、基本周波数、例えば２８ｋ
Ｈｚの超音波を単独で放射してもよいが、前記基本周波
数２８ＭＨｚの超音波に周波数１００ＭＨｚ、２００Ｍ
Ｈｚなどの超音波を重ね合わせて放射することが好まし
い。前記キャビテーションは前記超音波の音圧密度の変
化が激しく変化するところ、即ち前記超音波の山の部分
で発生すると考えられているが、前記のように基本周波
数の超音波にそれよりも大きいな周波数の超音波を重ね
合わせて放射することにより、前記基本周波数の超音波
の山の部分だけでなく各部に均一にキャビテーションが
発生する。

【００２８】本実施例では、前記洗浄水製造装置１を用
いて、基本周波数２８ＭＨｚの超音波に周波数１００Ｍ
Ｈｚ及び２００ＭＨｚの超音波を重ね合わせて前記超純
水９に１時間放射することにより、超純水９中に発生し
たキャビテーションによりクラスターが分解され表面張
力が低減された超純水９が得られた。

【００２９】次に、前記表面張力が低減された超純水９
を用いて、図２示のシリコンウエハ１０の洗浄を行っ
た。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、一般に固
体２１に液体２２が接触すると、液体２２はその表面張
力により水滴状となる。このとき、水滴状の液体２２の
接線と固体２１の表面とのなす角θを液体２２の固体２
１に対する接触角と呼び、液体２２の表面張力が大きい
ほど図２（ａ）示のように接触角θが大きく水滴が盛り
上がり、液体２２の表面張力が小さいほど図２（ｂ）示
のように接触角θが小さく水滴が偏平になる。

【００３０】そこで、通常の超純水９を用いたときには
表面張力が大きいために、図２（ｃ）示のようにシリコ
ンウエハ１０が濡れにくく、シリコンウエハ１０に深さ
０．１μｍ程度の微小孔部１１が形成されているときに
は、微小孔部１１の奥に超純水９と接触しない隅部１２
ができ、十分に洗浄することができない。一方、表面張
力が低減された超純水９を用いたときにはシリコンウエ
ハ１０が濡れやすくなるので、図２（ｄ）示のようにシ
リコンウエハ１０の微小孔部１１に超純水９と接触しな
い部分がなくなり、洗浄効率が向上される。

【００３１】次に、前記のようにして洗浄されたシリコ
ンウエハ１０の微小孔部１１の状態を顕微鏡で観察した
ところ、微小孔部１１は十分に洗浄され、材料屑、異物
等は認められなかった。

【００３２】次に、本発明の第２の実施例を示す。第２
の実施例では、図３示の洗浄水製造装置３１により洗浄
水を製造する。

【００３３】洗浄水製造装置３１は、底部に超音波振動
子３２が備えられた水槽３３と、水槽３３に供給された
脱気水３４に浸漬される導管３５とからなる。水槽３３
の側壁には脱気水３４を取り出す取出口３６ａと脱気水
３４を供給する供給口３６ｂとが相対向して設けられて
おり、脱気水３４は図示しない循環手段により取出口３
６ａから供給口３６ｂに循環されるようになっている。
脱気水３４は、前記第１の実施例と同様の理由により、
溶存酸素量２ｐｐｍ以下、水温１０〜２０℃に調整され
ている。

【００３４】導管３５はＳＵＳ、テフロン、ガラスなど
からなり、蛇管状に形成された部分３５ａが脱気水３４
に浸漬され、上流側に接続された脱気手段３７により脱
気された超純水３８が流通され、下流側には超純水３８
が供給されるシリコンウエハ洗浄槽３９が接続されてい
る。超純水３８は電導度１７．５μΩであり、前記第１
の実施例と同様の理由により、水温１０℃以下に調整さ
れている。

【００３５】本実施例の製造方法では、まず、脱気手段
３７に超純水３８を供給して溶存酸素量が０．１ｐｐｍ
程度になるように脱気する。超純水３８を前記のように
脱気するのは前記第１の実施例と同様の理由による。

【００３６】脱気手段３７は、密封槽４０と密封槽４０
内を吸引排気して減圧する真空ポンプ４１とからなり、
超純水３８を密封槽４０に導入して真空ポンプ４１によ
り減圧された密封槽４０内の空間に接触させることによ
り、超純水３８に溶存している気体を前記密封槽４０内
の空間に放出させて脱気する。

【００３７】次に、脱気された超純水３８を導管３５に
流通しながら、超音波振動子３２を作動させて脱気水３
４に超音波を放射することにより、前記のようにして導
管３５に流通されて空気と接触しない状態にある超純水
３８に蛇管状部分３５ａを介して超音波を作用させる。
本実施例では、前記洗浄水製造装置３１を用いて、周波
数２８ＭＨｚの超音波に周波数１００ＭＨｚ及び２００
ＭＨｚの超音波を重ね合わせて前記導管３５に流通され
ている超純水３８に放射した。この結果、超純水３８中
に発生したキャビテーションによりクラスターが分解さ
れ表面張力が低減された超純水３８が連続的に得られ
た。

【００３８】次に、前記のようにして表面張力が低減さ
れた超純水３８をシリコンウエハ洗浄槽３９に連続的に
供給しながら、シリコンウエハ洗浄槽３９中で図２示の
シリコンウエハ１０の洗浄を行った。洗浄後、シリコン
ウエハ１０の微小孔部１１の状態を顕微鏡で観察したと
ころ、微小孔部１１は十分に洗浄され、材料屑、異物等
は認められなかった。

【００３９】前記脱気手段３７としては、中空糸状また
はスパイラル状の気体分離膜の内部に超純水３８を流通
しながら外周部を吸引排気して脱気する脱気モジュール
など、公知の他の手段を使用してもよい。

【００４０】また、超純水３８は図示しない貯蔵タンク
などから脱気手段３７、製造装置３１を経由してシリコ
ンウエハ洗浄槽３９に供給し、前記洗浄後にはそのまま
排出しても良いが、洗浄後、再び脱気手段３７に循環さ
せて再使用するようにしてもよい。洗浄後の超純水３８
を再使用するときには、前記超純水３８は電導度が上昇
するなど超純水としての物性が低下しているので、フィ
ルター、イオン交換樹脂などを通して再生したのち、脱
気手段３７に循環させることが好ましい。

【００４１】さらに、シリコンウエハ洗浄槽３９に超音
波振動子４２を設け、超音波洗浄を行うようにしてもよ
い。

【００４２】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
の洗浄水の製造方法によれば、表面張力が低減された洗
浄水を得ることができ、この洗浄水によれば前記シリコ
ンウエハなどの撥水性材料の微小孔部も十分に洗浄する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる第１の実施例の洗浄水の製造方
法を示す説明図。

【図２】シリコンウエハの濡れの状態を示す説明図。

【図３】本発明に係わる第２の実施例の洗浄水の製造方
法を示す説明図。

【符号の説明】

１，３１…洗浄水製造装置、 ２，３２…超音波振動
子、 ５…密封容器、９，３８…脱気した水、 ３５…
導管。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脱気した水に該水が空気と接触しない状態
   で超音波を放射する工程を備えてなることを特徴とする
   洗浄水の製造方法。
2. 【請求項２】前記水が減圧状態下の密封容器に収容され
   ている状態で超音波を放射することを特徴とする請求項
   １記載の洗浄水の製造方法。
3. 【請求項３】前記水が空気と接触しない導管内に流通さ
   れている状態で超音波を放射することを特徴とする請求
   項１記載の洗浄水の製造方法。
4. 【請求項４】前記水が超純水であることを特徴とする請
   求項１記載の洗浄水の製造方法。