超純水中での高速せん断流と電気化学作用を利用した超精密洗浄システムの開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14205025
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 後藤 英和 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80170463)
• 研究分担者: 山内 和人 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10174575) ; 広瀬 喜久治 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10073892) ; 森 勇藏 大阪大学, 大学院・工学研究科, 客員教授 (00029125)
• キーワード: 超純水 / せん断流 / 洗浄 / 微粒子汚染 / シリカ / シリコンウエハ / 金属汚染 / 電気化学加工

研究概要

昨年度の改良によって高清浄化された高圧超純水供給装置を用いて、超純水中に浸漬させたシリコンウエハ上の汚染微粒子の超純水高速せん断流による洗浄能力の評価を行った。汚染微粒子には、粒径1〜4μmのシリカ微粒子を使用した。実験の結果、洗浄効率はウエハ表面近傍の超純水流速だけに依存し、超純水のウエハ表面に対する噴射角度や、ノズルとウエハ間の距離には依存しないことがわかった。さらに、空気中において超純水流速や流量を変化させて洗浄実験を行い、粒径1μm以上の汚染微粒子の完全除去が可能であることがわかった。また、空気中での洗浄プロセスでは、超純水中で行う場合よりも少量の超純水を用いて、より高効率に汚染微粒子の除去を行うことが可能であることが明らかになり、実用プロセスとして十分使用可能であることが確認できた。
次に、ウエハ上の金属元素汚染を、常温超純水の流れのみを用いた洗浄プロセスにより除去することを目的として、金属元素汚染の電気化学的除去方法に関する研究を行った。これまでの研究により、イオン交換基の触媒効果により水分子を解離させ、生成されたOH^-イオンを用いて金属の電解加工が可能であることがわかっている。そこで、イオン交換基を結合させた基板を作製し、OH^-イオン生成機能の評価を行った。基板にはグラファイト、イオン交換基にはカルボキシル基を用いた。この基板を用いた超純水の電気分解実験を行ったところ、数倍の電解電流の増加が認められ、電気化学反応を応用した金属元素汚染の除去が可能であることが確認できた。

研究成果

• [文献書誌] 後藤英和, 広瀬喜久治, 小畠厳貴, 當間 康, 稲田 敬, 森 勇藏: "超純水のみによる電気化学的加工法の研究-A1(001)表面の陰極反応素過程の第一原理分子動力学シミュレーション-"精密工学会誌. 69-9. 1332-1336 (2003)
• [文献書誌] 森 勇藏, 後藤英和, 広瀬喜久治, 當間 康, 小畠厳貴, 岩井章人 他: "超純水のみによる電気化学的加工法の研究"2003年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 313-313 (2003)
• [文献書誌] 森 勇藏, 広瀬喜久治, 後藤英和, 岩井章人, 一井愛雄, 當間 康 他: "超純水のみによる電気化学的加工法の研究-水分子を解離する機能を有する電極の開発-"精密工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 25-26 (2003)
• [文献書誌] 森 勇藏, 広瀬喜久治, 後藤英和, 遠藤勝義, 森田健一, 岡本弥華: "超純水・超高速せん断流による基板洗浄法の開発"精密工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 25-26 (2003)
• [文献書誌] 森 勇藏, 後藤英和, 広瀬喜久治, 當間 康, 小畠厳貴, 岩井章人 他: "超純水のみによる電気化学的加工法の研究-水分子を解離する機能を有する電極の開発-"2003年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 337-337 (2003)
• [文献書誌] 若狭加奈子, 小野倫也, 後藤英和, 広瀬喜久治: "第一原理分子動力学シミュレーションによる水分子解離過程の解析"日本物理学会講演概要集. 58-2. 264-264 (2003)