(57)【要約】      （修正有）【課題】  洗浄したシリコン基板等に付着する汚染物質の再付着を抑える。【解決手段】超純水装置７と酸化コロイド製造装置８と還元コロイド製造装置９とを備えた洗浄システムにおいて、通常の酸アルカリ処理を終了した洗浄物を、酸化コロイド中での酸化処理と超音波洗浄工程１、酸化コロイド中での原子価変換工程２、還元コロイド中での変換元素の完全溶解工程３、還元コロイド中での原子価変換工程４、還元コロイド中での原子価変換元素溶解工程５及び汚染物質及び微生物再付着防止仕上溶解工程６の６つの工程で処理する。【選択図】図７
2005052810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超純水及び各種の水へ酸素ガス及び水素ガスをコロイド状に微細気泡として、それぞれ過剰溶解させた、酸化気液コロイド、還元気液コロイドを用い、これに磁場変換装置と反応励起装置を用い、酸化条件、還元条件それぞれの条件下で、洗浄を目的とする元素の原子価変換を行い、原子価が上昇すれば溶解する元素、原子価が低下すれば溶解する元素等、各元素の溶解性の特徴を利用し、汚染物質剥離装置による洗浄物体から汚染物質の剥離除去と元素の原子価の変換による金属の溶解性の向上に基づいて、汚染物質を除去することを特徴とする洗浄技術。
【請求項２】
請求項１において、半導体用シリコン基板、液晶用ガラス基板等シリコンプレート洗浄に際しては、微量付着している元素等微粒子を除く目的で、  洗浄物を強力な酸化力を有する超純水に酸素ガスを溶解した酸化気液コロイドへ浸漬し、有機物の酸化を行うと同時にマイナスに荷電した有機物を酸化気液コロイドの強い浸透力と汚染物質剥離装置でシリコン、ガラス表面から剥離し、マイナスに荷電した物質をプラス荷電の酸化気液コロイド溶液中へ電気的拡散作用により溶解除去し、さらに、磁場変換装置と反応励起装置で洗浄物を酸化気液コロイド中で原子価を高める磁場変換を行い、磁場変換により３価クロム、４価セレン、４価ウラン等、原子価が高くなれば溶解性が高まる６価の陽イオンへ重金属の原子価を高め、  続けて超純水に水素ガスを溶解した還元気液コロイド溶液へ導き、汚染物質剥離装置でプラスに荷電した重金属をマイナス荷電した還元気液コロイド溶液へ電気的拡散作用によって洗浄除去し、  次に超純水へ水素ガスを溶解した還元気液コロイド中で磁場変換装置と反応励起装置により、強力な還元力と原子価を低める作用を活用して鉄等の原子価が低下すると溶解性が高まる成分の原子価低減の変換を行い、還元気液コロイドの浸透力強化による物質と物質の接合面の剥離作用、プラス荷電物質の溶液への電気的拡散作用を利用し、これを促進する汚染物質剥離装置によって、金属等のプラスに荷電した物質をシリコン基板、ガラス基板等シリコンプレートから汚染物質を剥離して溶解除去する還元洗浄過程を通過し、  さらに、水素ガスの気液コロイドの強力な溶解性による汚染物質の再汚染防止と制菌作用によって微生物による洗浄シリコンプレートの再汚染を防止する技術。
【請求項３】
超純水供給装置とクリーンな酸素ガス供給装置と酸化気液コロイド装置とこれらから供給された酸素をコロイド状に溶解させた２種類の酸化気液コロイド洗浄槽と超純水供給装置とクリーンな水素ガス供給装置と気液コロイド装置とこれらから供給された水素をコロイド状に溶解させた４種類の還元気液コロイド洗浄槽とマイクロチップ表面上の無機物、有機物の剥離を促進する汚染物質剥離装置と各種の金属元素の原子価変換に当たり電子撹乱する磁場変換装置とその反応を助長する反応励起装置から成り、  酸化コロイド洗浄槽では、酸化コロイドの強力な酸化力、浸透力及びマイナス荷電物質の溶液への溶かし込み作用によって、有機物等のマイナスに荷電した物質のチップ表面から剥離を超音波で促進して溶解除去し、次に還元コロイド洗浄槽では、還元コロイドの強力な還元力、浸透力及びプラス荷電物質の溶液への溶かし込み作用によって、重金属等のプラスに荷電した物質のチップ表面から剥離を超音波で促進して溶解除去し、さらに、還元コロイドによる再洗浄槽で、還元コロイドの制菌作用によって微生物による洗浄マイクロチップへの再汚染を防止し、還元コロイドによる完全なチップの洗浄を行うことを特徴とするシリコンプレートの洗浄並びに再汚染防止システム。
【請求項４】
請求項３における汚染物質剥離装置は超音波発生装置または高周波発生装置からなるシリコンプレートの洗浄並びに再汚染防止システム。
【請求項５】
請求項３における反応励起装置は電磁波照射装置または紫外線照射装置または放射線照射装置またはＸ線照射装置からなるシリコンプレートの洗浄並びに再汚染防止システム。
【請求項６】
請求項３における酸化コロイド生成においてオゾン発生装置を通過した酸素ガスを供給するチップの洗浄並びに再汚染防止システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は超純水によるシリコンプレートの洗浄において、チップに強固に付着して除去することができない無機・有機の汚染物質の除去、洗浄仕上げ中の再汚染の防止、微生物活動により洗浄チップへ微少再汚染する有機物汚染等を防止する洗浄システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  半導体用シリコン基板、液晶用ガラス基板、マイクロチップ等の洗浄は、主として、過酸化水素水と硫酸、過酸化水素水と塩酸等の混合液、過酸化水素水とアンモニア水との混合液等過酸化水素水と高濃度の酸アルカリ溶液による高温下の処理の後超純水で洗浄するＲＣＡ洗浄法が行われてきた。  しかし、超純水洗浄においても、微生物の発生等洗浄したシリコン基板、ガラス基板の再汚染の問題も残り、超純水を巡回的に使用している現状の装置では、課題も残っている。【０００３】  微粒子により汚染された半導体用シリコン基板、液晶用ガラス基板の電子材料のウエット洗浄の水素飽和水による物質の洗浄については、Ｋ社から特願平９−２５２８４７号が特許出願されているが、水素飽和水の洗浄力による電子材料のウエット洗浄用の水素含有超純水の製造方法の提案に止まり、洗浄機作の解明に基づく洗浄効率など洗浄技術の改善の提案ではなかった。  また、この水素含有超純水の製造方法も本発明者の「食品等の還元性水素水とその製造方法並びに製造装置」（特許第２８９０３４２号）とほぼ同一であった。【０００４】  本発明者の特願平１１−２０６６２８号では、水素飽和水には、還元力に基づく溶解性、浸透力に基づく溶解性の特徴があって、陽イオンの溶解、有機物の溶解等、それぞれの溶解に相違する原理があることを明らかにした。しかし、発明の用途の対象が人体の汚れや臭成分等の有機物の除去であって、シリコンプレート洗浄等の無機物の洗浄を対象としたものではなかった。【０００５】  本発明者の特願２００３−１５８６９８では、水素ガス及び酸素ガスの減圧・加圧溶解方式の酸化・還元気液コロイド溶液による自動酸化・還元処理システムを開発したが、洗浄の基礎となる技術の提供に留まり、洗浄技術ではなかった。【０００６】  また、本発明者らは、「酸化還元処理による溶液からの金属の分離・回収技術」を開発し、酸素による酸化条件下において元素の原子価を高める技術、還元条件下において元素の原子価を低める技術を提案した。しかし、これらの技術の原理はいずれもシリコン基板、液晶用ガラス基板、マイクロチップ等の洗浄に関係深い事柄ではあるが、洗浄技術には言及しなかった。【０００７】  マイクロチップ等の洗浄では、前記各種の技術の特徴を組み合わせる事が重要であり、特に洗浄したリコン基板、液晶用ガラス基板、マイクロチップ等への汚染物質の再付着を如何に抑えるかが大きな問題である。
【問題を解決するための手段】
【０００８】  本発明では、先に開発した、水素ガス及び酸素ガスの減圧・加圧溶解方式のコロイド溶液による自動酸化・還元処理システ厶（特願２００３−１５８６９８）を用い、超純水酸化気液コロイド（以下酸化コロイドと言う）、超純水還元気液コロイド（以下還元コロイドと言う）を生産し、これを洗浄システムへ供給する。洗浄システムでは、通常の酸アルカリ処理を終了した洗浄物を、１酸化コロイド中での酸化処理と超音波洗浄、２酸化コロイド中での原子価変換、３還元コロイド中での変換元素の完全溶解、４還元コロイド中での原子価変換、５還元コロイド中での原子価変換元素溶解、６微生物再付着防止仕上溶解の６つの工程で処理する。
【０００９】  技術の基本原理は図１〜図６に図解した。  図１は酸化コロイド浸漬マイナス粒子剥離作業である。酸化コロイド溶液中にシリコンプレートを浸漬し、超音波又は高周波照射し、溶液の強い浸透力との組み合わせで、−ｌｏｎで示したマイナスに荷電した汚染粒子を剥離し、溶液のプラス荷電でシリコン表面から溶液中へ溶出する。酸化コロイド溶液中にシリコンプレートを浸漬した段階では金属元素は溶解性の低い、＋Ｈｌｏｎで示すＣｒ３＋，Ｓｅ４＋，Ｍｏ４＋，Ｕ４＋等の重金属と＋＋Ｍｌｏｎで示すＦｅ３＋，Ｍｎ４＋，Ｍｎ５＋，Ｃｏ２＋の通常の金属等である。→印は溶液の浸透力作用部位を示す。  図２は酸化条件重金属イオン原子価変換作業である。酸化コロイド溶液中に浸漬したシリコンプレートを磁場変換と電磁波または放射線照射で反応を励起することにより、シリコンに吸着している金属元素の原子価を高め、＋Ｈｌｏｎで示すＣｒ３＋，Ｓｅ４＋，Ｍｏ４＋，Ｕ４＋等を＋＋Ｈｌｏｎで示すＣｒ６＋，Ｓｅ６＋，Ｍｏ６＋，Ｕ６＋に変化させ溶解性を高める。  図３は還元コロイド重金属イオン剥離溶解作業である。金属元素の原子価を高めたシリコンプレートを還元コロイド溶液中に浸漬し、超音波又は高周波照射し、溶液の強い浸透力との組み合わせで剥離し、＋＋Ｈｌｏｎで示したＣｒ６＋，Ｓｅ６＋，Ｍｏ６＋，Ｕ６＋等の重金属を溶液のマイナス荷電でシリコンプレート表面から溶液中へ電気的に溶出し拡散する。  図４は還元条件金属イオン原子価変換作業である。  重金属を除いた還元コロイド溶液中にシリコンプレートを浸漬し、磁場変換と電磁波または放射線照射で反応を励起することにより、シリコンプレートに吸着している＋＋Ｍｌｏｎで示すＦｅ３＋，Ｍｎ４＋，Ｍｎ５＋，Ｃｏ３＋の多価で溶解性の低い金属元素の原子価を低め、＋Ｍｌｏｎで示すＦｅ２＋，Ｍｎ２＋，Ｃｏ２＋に変換し、溶解性を高める。この段階でも溶液の強い浸透力と−５００ｍＶより低い電位に基づき、陽イオンが溶液中へ電気的に溶出し拡散する。  図５は還元コロイド金属イオン剥離溶解作業である。  金属元素の原子価を高めたシリコンプレートを還元コロイド溶液中に浸漬し、超音波又は高周波照射し、溶液の強い浸透力との組み合わせで剥離し、＋Ｍｌｏｎで示したＦｅ２＋，Ｍｎ２＋，Ｃｏ２＋等の金属を溶液のマイナス荷電でシリコンプレート表面から溶液中へ電気的に溶出し拡散する。  図６は還元機能による再汚染及び微生物防止仕上作業である。  シリコンプレートを仕上げ用の還元コロイド溶液中に浸漬し、前作業までに汚染物質を除去したシリコンプレートをさらに洗浄して再汚染を防止し、高品質化を図る。還元コロイド溶液には制菌作用があるので、従来完全に除去できなかった有機物や除去汚染物質の再付着を防止する機能が発揮される。
【００１０】  図７にはシリコンプレートの洗浄工程のライン図を示した。ラインは１酸化コロイド中での酸化処理と超音波洗浄工程、２酸化コロイド中での原子価変換工程、３還元コロイド中での変換元素の完全溶解工程、４還元コロイド中での原子価変換工程、５還元コロイド中での原子価変換元素溶解工程、６微生物及び汚染物質の再付着防止仕上げ工程である。７は超純水装置、８は酸化コロイド製造装置、９は還元コロイド製造装置である。
【００１１】  図８にはシリコンプレートの洗浄工程のラインの各部における装置の設置図を示した。１  酸化コロイド中での酸化処理と超音波洗浄工程  超純水酸化コロイドは、通常の酸アルカリ処理で十分除去できなかった洗浄物の有機物の酸化と強い浸透力に加え、汚染物剥離装置ＳＳＷによる超音波又は高周波洗浄で洗浄物からの剥離を促し、有機物等マイナスに荷電した物質を＋６００ｍＶ以上の強い酸化力とプラスに荷電した溶液内へ電気的に取り込み溶解する。
【００１２】２  酸化コロイド中での原子価変換工程  有機物除去処理が終了した洗浄物は、次の超純水酸化コロイド溶液中で磁場撹乱装置ＭＴと反応励起装置ＥＭＷで微量付着している重金属の原子価を高める処理を行う。原子価変換により、例えば＋３価のクロムは＋６価のクロムに酸化され溶解性を高める。同様に元素状セレンは＋６価のセレンに、＋４価のウランは＋６価のウランに、水銀は＋２価の水銀にそれぞれ酸化され溶解性を高め、一部溶解除去する。
【００１３】３還元コロイド中での変換元素の完全溶解工程  原子価変換により溶解性を高めた元素は、プラスに荷電しているので、マイナスに荷電した還元コロイド中へ洗浄物を入れ、強い浸透力による洗浄物からの剥離を促し、汚染物質剥離装置ＳＳＷによる超音波または高周波洗浄で、−６００ｍＶ以下の強い還元力とマイナスに荷電した溶液内への電気的取り込みにより溶解し、溶液へ迅速に拡散溶解させ、除去する。
【００１４】４還元コロイド中での原子価変換工程  重金属の完全溶解除去が終了した洗浄物は、次の超純水還元コロイド溶液中で磁場装置ＭＴと反応励起装置ＥＭＷで微量付着している金属の原子価を低める処理を行う。鉄等通常の金属は磁場撹乱と超音波照射をしなくとも原子価は簡単に低下するが、原子価が簡単に低下しない元素も考えられるので、徹底する方が完全である。
【００１５】５還元コロイド中での原子価変換元素溶解工程  金属の原子価変換工程が終了した洗浄物は、マイナスに荷電した還元コロイド中へ導き、強い浸透力による洗浄物からの剥離を促し、汚染物質剥離装置ＳＳＷによる超音波または高周波洗浄で、−６００ｍＶ以下の強い還元力とマイナスに荷電した溶液内への電気的取り込み、溶液へ迅速に拡散させ、溶解除去する。
【００１６】６微生物及び汚染物質の再付着防止仕上げ工程  金属の溶解工程が終了した洗浄物は、超純水還元コロイド溶液中へ溶解し、再付着汚染物質の除去と微生物の再付着による汚染を防止し、仕上げを行う。超純水還元コロイド溶液は浸透力が強いことに加え、制菌効果を有するので長期間超純水洗浄を繰り返していても、微生物の発生がなく、洗浄物に対する有機物、汚染物の再付着が起らないので、洗浄が完全に遂行される。
【発明の効果】
【００１７】  以上説明したように本発明では、特願２００３−１５８６９８で出願した、超純水に酸素ガス、水素ガスを飽和させ、さらに微細気泡としてコロイド状に過飽和状態に含ませ、強力な酸化力、還元力を与えた酸化気液コロイド、還元気液コロイド技術を使用して次の技術を組み合わせ洗浄物の洗浄効果をより完全に高める。１  チップ等洗浄物の洗浄に当たっては、超純水をこの気液コロイド技術によって、強い酸化条件、還元条件下に置き、洗浄物に強固に、微量付着している金属に対し、磁場変換、電磁波照射によって原子価変換を行い、従来溶解できなかった極く微量の金属を完全に溶解すること。２  酸化コロイド、還元コロイドの強い浸透力と超音波照射の組み合わせによって、洗浄物に強固の付着している無機、有機の汚染微粒子を洗浄物から剥離させ、マイナスに荷電した物質は酸化コロイドのプラス荷電の溶液中へ電気的拡散により強力に溶解し、プラスに荷電した物質は還元コロイドのマイナス荷電の溶液中へ電気的拡散により強力に溶解すること。３  常識的には超純水には栄養分もなく、加熱工程もあるので微生物の繁殖はないと考えられがちであるが、実際にはチップ等の洗浄物も溶液中では微生物による再汚染の可能性も少なくない。最後に使用する還元コロイドは、強い浸透力とマイナスに荷電することによって、残余するプラスに荷電した汚染微粒子を溶解し、溶液中へ電気的に早く拡散し、洗浄物への再汚染が起りにくいこと、還元作用の制菌作用によって、微生物の発生に伴う微少の有機物の再汚染も防止されることにより精度の高い洗浄効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は基本原理のうち、酸化コロイド浸漬によるシリコンプレートからのマイナス粒子の超音波剥離作業である。
【図２】は基本原理のうち、酸化条件重金属イオン原子価変換作業である。
【図３】は基本原理のうち、還元コロイド浸漬によるシリコンプレートからの重金属イオンの超音波剥離溶解作業である。
【図４】は基本原理のうち、還元条件金属イオン原子価変換作業である。
【図５】は基本原理のうち、還元コロイド浸漬によるシリコンプレートからの金属イオンの超音波剥離溶解作業である。
【図６】は基本原理のうち、還元機能による再汚染及び微生物防止仕上作業である。
【図７】はシリコンプレートの洗浄工程のライン図である。
【図８】はシリコンプレートの洗浄工程のラインの各部における装置の設置図である
【符号の説明】
〈作業工程〉    １−酸化コロイド浸漬マイナス粒子剥離工程    ２−酸化条件重金属イオン原子価変換工程    ３−還元コロイド重金属イオン剥離溶解工程    ４−還元条件金属イオン原子価変換工程    ５−還元コロイド金属イオン剥離溶解工程    ６−還元機能による微生物汚染防止仕上工程    ７−超純水製造工程    ８−酸化コロイド製造工程    ９−還元コロイド製造工程〈処理装置〉    Ｈ−水素ボンベ    Ｏ−酸素ボンベ    Ｂ−超純水導入バルブ    Ｇ−ガス圧・流量ゲージ  Ｇｎ−ガス注入ノズル  ＶＳ−減圧攪拌槽  ＰＳ−加圧攪拌槽    Ｐ−高速攪拌ポンプ  Ｓｉ−シリコンプレート  ＭＴ−磁場変換装置  Ｃｂ−紫外線・超音波・高周波・放射線・電磁波発生制御装置ＳＳＷ−汚染物質剥離装置（超音波・高周波照射装置）ＥＭＷ−反応励起装置（電磁波・放射線・Ｘ線・紫外線照射装置）〈記号の作用表示〉2005052810.tif 000003
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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