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エレクトロニクスを支える洗浄技術

　微細化、高密度化、精密化が極限にまで推し進められている半導体製造、電子デバイス製造、実装、ディスプレイ製造等のエレクトロニクス産業において、洗浄工程は、全製造工程数の約30%を占めています。洗浄技術はエレクトロニクス製造にとって無くてはならない必須技術であり、洗浄技術が半導体や電子デバイス製造などのエレクトロニクス産業を支えているといっても過言ではありません。本書は、電子部品の洗浄に関する最近の技術情報を次に示す各視点から整理したものです。


　○ 湿式・乾式等の各種洗浄方式
　○ 有機薄膜・無機薄膜・粒子等の汚れの種類
　○ 半導体・実装基板・磁気ディスク・液晶・カラーフィルター・有機 EL 等の洗浄対象物
　○ 純水・機能水・超臨海流体・各種洗浄剤等の洗浄媒体
　○ 洗浄器材および、洗浄度評価方法

　編集に当たっては、技術の流れ、今後の技術の方向を系統的に記述し、技術同士の位置づけが明確に分かるように努めました。また、専門用語には注釈を付しましたので、本書は初心者にとっても、電子部品の洗浄に関する最新技術を理解するために好適な参考書として有効です。

　　　　□体裁　A4判 580 ページ
　　　　□定価　71,400円　(本体68,000円、消費税3,400円)
　　　　□送料　弊社負担
　　　　□発行　2005年1月

章　目　次

第1章　生産プロセスにおける洗浄工程の位置付け
第2章　洗浄技術の動向
第3章　洗浄技術
第4章　洗浄の対象となる汚れとその除去
第5章 電子工業分野における洗浄の実際
第6章 洗浄液、洗浄剤および洗浄器材
第7章　リンス、乾燥
第8章　洗浄効果の評価技術

詳　細　目　次

  頁

第1章　生産プロセスにおける洗浄工程の位置付け		 1

第2章　洗浄技術の動向		 4
2.1　初期の洗浄シーケンス 8
2.2　黎明期の洗浄評価技術とプロセス材料の純化 8
2.3　SC-1、SC-2の登場 9
2.4　デバイスメーカにおけるRCA洗浄と超純水製造システムの展開 11
2.5　RCA洗浄の高度化と評価技術の進展 11
2.6　洗浄装置の動向 13
2.7　コリン洗浄への転換 13
2.8　SC-1洗浄見直しと学術的考察の進展 14
2.9　新しく登場した洗浄法 14
2.10　バックエンドプロセスでの洗浄 15
2.11　洗浄装置、洗浄環境ならびに洗浄用プロセス材料 15
2.12　今後のウェハ洗浄技術の課題と展望 16
　2.12.1　許容汚染度のさらなる低下 16
　2.12.2　超微細構造の表面洗浄 16
　2.12.3　新材料の導入 17
　2.12.4　新プロセスの導入 19
　2.12.5　新乾燥技術の導入 21
　2.12.6　高感度の表面汚染測定装置・評価技術の開発 22

第3章　洗浄技術		 23
3.1　洗浄技術の分類 23
3.2　湿式洗浄 25
　3.2.1　湿式物理洗浄 27
　　(1)　ブラシ(パッド)スクラビング 27
　　(2)　高圧液噴射洗浄 28
　　(3)　超音波洗浄 31
　　　A.超音波の洗浄機能 31
　　　　a.超音波の洗浄機構(キャビテーション) 32
　　　　b.キャビテーションの強さに対する発生条件の影響 34
　　　B.超音波洗浄装置 37
　　　　a.浸漬式超音波洗浄装置 37
　　　　b.シャワー式超音波洗浄装置 45
　　　C.メガヘルツ超音波(メガソニック)洗浄 49
　　　　a.メガソニック洗浄装置の概要 49
　　　　b.メガソニック洗浄装置の特徴と課題 53
　3.2.2　湿式化学洗浄 62
3.3　乾式洗浄 64
　3.3.1　不活性ガス噴射 66
　3.3.2　蒸気噴射 71
　3.3.3　イオンビームスパッタ 71
　3.3.4　レーザークリーニング 72
　3.3.5　気相反応(HF気相洗浄) 73
　3.3.6　プラズマクリーニング 76
　　(1)　プラズマクリーニングの概要 76
　　(2)　大気圧プラズマクリーニング 81
　　　A.液晶パネルITO電極部のACF貼り付け前洗浄 82
　　　B.TCP用のポリイミドフィルムの表面改質 83
　　　C.電子部品のプラズマ洗浄 84
　3.3.7　紫外線等の照射 84
　　(1)　紫外線洗浄の概要 84
　　(2)　UV/O3洗浄 87
　　　A.洗浄原理とプラズマクリーニングとの比較 89
　　　B.濡れ性改善挙動 89
　　　C.有機物除去効果の挙動 90
　　　D.紫外線の効果 91
　3.3.8　超音波乾式クリーナー 96
　3.3.9　電気炉焼成による乾式洗浄 99

第4章　洗浄の対象となる汚れとその除去		 103
4.1　汚れの種類と発生源 103
　4.1.1　汚れの分類 104
　4.1.2　粒子汚れの種類と発生源 107
　4.1.3　元素、イオンによる汚染と表面欠陥 108
4.2　有機薄膜状汚れ 117
　4.2.1　湿式洗浄による有機薄膜状汚れ除去 117
　4.2.2　乾式洗浄による有機薄膜状汚れ除去 120
4.3　無機薄膜状汚れ 120
　4.3.1　湿式洗浄による無機薄膜状汚れ除去 120
　4.3.2　乾式洗浄による無機薄膜状汚れ除去 122
4.4　金属汚れ 123
　4.4.1　湿式洗浄による金属汚れ除去 123
　4.4.2　乾式洗浄による金属汚れ除去 126
4.5　粒子汚れ 127
　4.5.1　湿式洗浄による粒子汚れ除去 128
　4.5.2　乾式洗浄による粒子汚れ除去 131

第5章　電子工業分野における洗浄の実際		 134
5.1　半導体(ウェハ)製造 134
　5.1.1　半導体製造工程と洗浄 134
　5.1.2　半導体ロードマップにみる汚染物質低減の要求 138
　　(1)　技術ノードの設定 139
　　(2)　汚染の要因 139
　　(3)　汚染物質の低滅要求値と計測精度に対する考え方 140
　　(4)　汚染物質低減上の課題 142
　　　A.プロセスニーズの視点 142
　　　B.計測の視点 143
　　(5)　汚染物質計測への要求 144
　　(6)　今後の課題 144
　5.1.3　半導体製造における洗浄技術とその動向 144
　　(1)　半導体精密洗浄技術のレビュー 145
　　　A.RCA洗浄法をベースにした現在の洗浄方法 145
　　　B.RCA洗浄法の見直し 148
　　　C.Siウェハ大型化に伴う洗浄技術の変遷 150
　　　D.現洗浄法の課題 151
　　(2)　半導体洗浄装置の動向 159
　　　A.技術ノードの進展に伴う動向 160
　　　B.ウォータマーク対策 160
　　　C.洗浄から表面制御ヘの動き 160
　　　D.洗浄ラインの構成と洗浄方式 161
　　　E.裏面/エッジ洗浄 161
　　　F.ポリマー除去剤 161
　　　G.65nmデバイスのエッジクリーニング効果 162
　　　H.エッジクリーニングの潜在効果 163
　　　　a.クリーニング効果のモデル化 163
　　　　b.ウェハ汚染の経済的影響 166
　　　I.半導体CVD洗浄プロジェクト 168
　　　J.枚葉洗浄 168
　　　　a.洗浄の枚葉化への背景 169
　　　　b.表面洗浄技術 170
　　　　c.裏面洗浄技術 174
　　　　d.周辺洗浄技術 176
　　　　e.枚葉洗浄における乾燥技術 178
　　　　f.枚葉洗浄の利点 178
　　　　g.枚葉洗浄の課題 182
　　(3)　新しい半導体洗浄装置 189
　　　A.バックエンドまで対応可能な単槽バッチ式スプレー洗浄装置 189
　　　B.バッチスプレー方式BEOL用洗浄装置 191
　　　C.多槽式超精密洗浄装置(マイクロファブ) 192
　　　D.超音波洗浄装置 194
　　　　a.超音波を併用して薬液洗浄、短時間に均等に乾燥させる
　　　　　 300ミリウェハ対応高速洗浄装置		 194
　　　　b.エキシマ光励起オゾン水枚葉洗浄装置 194
　　　　c.メタルマスク用非浸漬式超音波洗浄装置 196
　　　　d.最終仕上げ工程用超音波枚葉式スピン洗浄装置 197
　　　E.極低温エアロゾル洗浄装置 199
　　　F.超高圧マイクロジェット洗浄装置 209
　　　G.オゾン水、希フッ酸の繰返し使用型枚葉スピン洗浄装置(SCROD法) 211
　　　　a.湿式洗浄の重要性 211
　　　　b.SCROD洗浄法の特徴 213
　　　　c.汚染除去効果の評価 215
　　　　d.用途展開 225
　　　H.ウェハ薄膜化のためのウェハ裏面処理装置 229
　　　I.片面/裏面洗浄とベベル/両面洗浄が自由自在の枚葉式洗浄装置 230
　　　J.端面・裏面洗浄可能な枚葉式薬液洗浄装置 231
　　　K.メカチャック型枚葉式ウェハ処理装置(表面、裏面処理) 234
　　　L.枚葉式ポリマー除去装置 234
　　　M.水素・ヘリウム混合プラズマガス使用65nmレジスト除去装置 240
　　　N.品種変更、変量生産に適したモジュール式ウェハ枚葉洗浄装置 241
　　　O.枚葉式CMP後洗浄装置 243
　　　P.割れやすい化合物や半導体ウェハなどの枚葉式両面洗浄装置 251
　　　Q.縦型スクラブ付枚葉式ウェハ処理装置(スピンプロセッサー) 251
　　　R.300mm対応超臨界洗浄装置 253
　　(4)　半導体製造用洗浄剤 254
5.2　実装基板の洗浄 255
　5.2.1　プリント基板の製造工程と洗浄 256
　5.2.2　実装基板洗浄 259
　5.2.3　新しい実装基板洗浄装置 260
　　(1)　実装基板のプラズマ洗浄装置 260
　　　A.新表面処理法の特徴 261
　　　B.Au表面分析(AUGER ELECTRON SPECTROSCOPE) 261
　　　C.ワイヤボンディンクテスト 262
　　(2)　リサイクル対応・超小型洗浄装置 264
　　(3)　高密度IC用フラックス精密洗浄装置 266
　　(4)　フラックス洗浄用準水系バッチ式洗浄装置 267
　　(5)　メタルマスク潰れハンダ除去装置 268
5.3　磁気ディスク 272
　5.3.1　磁気ディスク製造工程と洗浄 272
　5.3.2　磁気ディスクの洗浄技術 276
5.4　液晶、カラーフィルター 279
　5.4.1　液晶ディスプレイの技術動向と洗浄技術に対するニーズ 279
　5.4.2　液晶製品の製造技術動向 283
　　(1)　液晶ディスプレイの製造技術動向と洗浄技術に対するニーズ 283
　　(2)　液晶パネル製造工程における汚染と洗浄 287
　　　A.汚染と洗浄 288
　　　B.有機物汚染 290
　　　C.微粒子汚染と歩留り 291
　　　　a.微粒子汚染による欠陥 291
　　　　b.微粒子汚染の歩留りへの影響 292
　　　　c.微粒子汚染の対策 294
　　　D.次世代対応洗浄機構 296
　　　　a.ブラシ 296
　　　　b.高圧ノズル 297
　　　　c.気液混合吐出機構 298
　　　　d.リンス機構 298
　5.4.3　液晶製品製造工程用洗浄装置 299
　　(1)　固定砥粒とクリーニングテープを利用したTFTパネル洗浄装置 300
　　(2)　超音波洗浄装置 303
　　　A.LCD、PDP製造工程用非接触式超音波クリーナー 304
　　　B.枚葉式シャワー型ハイメガソニック洗浄機(節水型SWUSシャワー) 306
　　　　a.液晶用ガラス洗浄シャワーシステムの技術的変遷 306
　　　　b.節水型超音波洗浄シャワー(SWUS)の開発 309
　　　　c.装置構成 312
　　　　d.特徴 314
　　　　e.洗浄効果 314
　　　C.ブラシとメガソニックを併用した大型液晶基板洗浄装置 316
　　(3)　LCD製造工程におけるVUV/O3洗浄 317
　　(4)　大型サイズ対応ブラシ式フォトマスク洗浄装置 319
　　(5)　超高圧マイクロジェット精密洗浄 320
　　　A.特徴と洗浄性能 320
　　　B.装置構成 324
　　　C.LCD製造工程とそれへの適用例 325
　　　D.ランニングコスト低減への取組み 328
　　　E.装置の自己診断機能 329
　　(6)　縦型多段式真空洗浄装置 329
　　(7)　ユニット設備を組み合わせた柔軟性の高いLCD枚葉洗浄装置 330
　　(8)　液晶基板の乾式大気圧プラズマ洗浄技術 331
　　　A.特徴 332
　　　B.適用例 333
　5.4.4　リンス、搬送などの付帯プロセス 336
　　(1)　FPDのリンス、搬送装置 336
　　　A.リンス技術 336
　　　B.傾斜搬送処理技術(大サイズ化対応湿式処理) 340
　　(2)　ガラス基板異物検査装置 352
　　　A.異物検査の必要性 352
　　　B.装置コンセプト 353
　　　C.装置導入効果 354
　5.4.5　液晶製品製造工程用洗浄剤 355
　　(1)　液晶製品洗浄剤全般 355
　　(2)　基板洗浄剤 359
　　　A.界面活性剤 360
　　　B.アルカリビルダ 361
　　　C.キレート剤 361
　　(3)　LCDセル洗浄剤 362
　　　A.洗浄方式と装置の仕様 363
　　　B.セルの構造 363
　　　C.電極の材質・構造 363
　　　D.液晶の種類 364
　　　E.セル洗浄剤の種類と成分 365
　　　F.セル洗浄剤に求められる性能 374
　　　G.洗浄剤成分以外の要因 375
　　(4)　SFTアレイ工程洗浄剤 375
5.5　有機ELディスプレイ 375
　5.5.1　有機ELディスプレイ製造工程と洗浄 375
　5.5.2　有機ELディスプレイの洗浄技術 376
　　(1)　コンべヤ型UV/O3洗浄装置 377
　　　A.ランプ仕様 377
　　　　a.発光長 377
　　　　b.ランプ本数 377
　　　B.コンベヤ装置の基本構成 378
　　　　a.ランプハウス 379
　　　　b.搬送部 379
　　　　c.アプリケーション 380
　　(2)　VUV/O3を用いた有機ELガラス基板ITO膜洗浄改質技術 381
　　(3)　常圧プラズマ洗浄技術 386

第6章　洗浄液、洗浄剤および洗浄器材		 401
6.1　純水 401
　6.1.1　超純水の技術動向 401
　6.1.2　超純水製造技術 402
　　(1)　超純水製造装置への要求 402
　　(2)　超純水製造設備の構成 402
　　(3)　超純水の評価・管理方法 406
　　　A.要求水質 406
　　　B.オンライン分析とオフライン分析 408
　　　C.新しい分析方法 409
　　　　a.微粒子分析 409
　　　　b.イオン、重金属分析 410
　　(4)　超純水システムの新技術 412
　　　A.標準化とユニット化 412
　　　B.一次純水製造部分 413
　　　　a.EDI 413
　　　　b.HERO 414
　　　C.超純水製造部分 418
　　　　a.極低濃度過酸化水素の制御 418
　　　　b.リターン水の純度異常の検知 418
　　　D.回収水部分 420
　6.1.3　イオン吸着による超々純水製造技術 420
　6.1.4　中空糸膜を使った超純水の帯電防止技術 428
　　(1)　超純水における帯電のメカニズム 428
　　(2)　超純水帯電防止装置 430
　　　A.炭酸ガス直接注入ミキシング装置 431
　　　B.中空糸膜給気装置 431
6.2　機能水 434
　6.2.1　機能水の特性 434
　6.2.2　機能水の製法 435
　6.2.3　機能水の洗浄プロセスへの利用例 436
　　(1)　LSI製造工程におけるウェハ洗浄への適用 436
　　(2)　シリコンウェハ表面からの銅(金属汚染物質)の除去 437
　　(3)　微粒子の除去 438
　　(4)　CMPプロセス後のシリコンウェハ表面からのシリカ粒子の除去 438
　　(5)　TFT・LCDプロセスにおける洗浄 439
　　(6)　機能水を組合わせた新しい洗浄技術 439
　　　A.オゾン水、イオン水、希フッ酸、純水、光を組合せた洗浄方法 439
　　　B.脱気水、ガス溶解水、オゾン水製造装置を組合せた機能水製造システム 441
　6.2.4　各種機能水の特性 444
　　(1)　水素水 444
　　　A.製造技術 444
　　　B.イオン吸着膜との組合せ 446
　　　C.水素水供給技術 446
　　　D.洗浄効果 447
　　　　a.水素水単独および、アルカリや超音波との併用による洗浄効果 447
　　　　b.溶存ガスの影響 455
　　(2)　フッ素系イオン水 458
　　(3)　HFオゾンウォーター 459
　　(4)　オゾン水 459
　　　A.オゾン水の特性 459
　　　B.オゾン水製造・供給技術 459
　　　C.オゾン水の洗浄への利用例と効果 461
　　　D.排オゾン水処理技術 464
　　(5)　電解イオン水 464
　　　A.電解イオン水の特性 464
　　　B.電解イオン水の製造法 469
　　　C.アルカリ性電解水の洗浄への利用例と効果 471
6.3　超臨界流体 472
　6.3.1　超臨界流体の特性 472
　6.3.2　超臨界流体洗浄装置 475
　6.3.3　超臨界流体の洗浄への利用例と効果 476
　　(1)　超臨界流体洗浄の特徴 477
　　(2)　超臨界流体洗浄の利用例 477
　　　A.超臨界二酸化炭素によるHEPAフィルターの洗浄・再生 477
　　　B.ジャイロスコープの洗浄 482
　　　C.ドライクリーニングへの利用 482
6.4　洗浄剤 483
　6.4.1　洗浄剤の動向 485
　6.4.2　水系洗浄剤 487
　　(1)　水系洗浄液の動向 488
　　　A.界面活性剤の活用(粒子除去) 490
　　　B.キレート剤の活用(微量金属の除去) 491
　　　C.酸、アルカリの利用(CMP後洗浄剤、ポリマー除去液) 491
　　(2)　水系洗浄剤の液管理 494
　6.4.3　準水系洗浄剤 497
　6.4.4　有機系洗浄剤 498
　　(1)　炭化水素系溶剤 499
　　　A.新規炭化水素系洗浄剤 500
　　　B.ロジン系フラックス洗浄用炭化水素系溶剤 500
　　　C.パラフィン系炭化水素ベースの高機能洗浄剤 501
　　　D.ノルマルパラフィン系炭化水素洗浄剤 503
　　　E.ナフテン(ナフテゾール)系炭化水素洗浄剤 504
　　　F.炭化水素系洗浄剤の液管理 505
　　(2)　代替フロン洗浄剤 510
　　　A.HCFC系洗浄剤 510
　　　B.HCFC、塩素系洗浄剤の液管理 513
　　(3)　フッ素系洗浄剤 517
　　　A.環状フッ素化合物系洗浄剤 518
　　　B.HFC系溶剤とグリコールエーテルとの混合洗浄剤 519
　　　C.フッ化炭化水素系洗浄剤 519
　　　D.ハイドロフルオロエーテル系(HFE系)不活性液体洗浄剤 524
　　　E.HFE系洗浄剤の洗浄液管理 530
　　(4)　臭素系洗浄剤 532
　　(5)　可燃性溶剤対応の完全密閉型洗浄装置 535
　　　A.密閉機構 535
　　　B.浸漬洗浄 536
　　　C.蒸気洗浄 536
　　　D.乾燥 537
　　　E.溶剤再生(精製) 537
6.5　洗浄器材 539
　6.5.1　ポリッシングパッドの開発動向 540
　6.5.2　CMP対応洗浄器材(精密洗浄用高清浄度PVAスポンジ) 541
　6.5.3　スパイラル構造のセリア固定砥粒パッド 542
　　(1)　CMP加工中の総遊離砥粒濃度と加工レートの関係 544
　　(2)　パッド製造ロット間の安定性 546
　　(3)　砥粒レス研磨液による研磨性能 547

第7章　リンス、乾燥		 553
7.1　リンス 553
7.2　乾燥 557
　7.2.1　ウォーターマークの発生原因と対策 557
　7.2.2　乾燥方法 560
　　(1)　スピン乾燥 560
　　(2)　LPA蒸気乾燥 561
　　(3)　マランゴニ乾燥法 562
　　(4)　ロタゴニ乾燥 563
　　(5)　超臨界乾燥 564
　7.2.3　新しい乾燥技術 564
　　(1)　大型ガラス基板対応枚葉式縦型乾燥装置 565
　　　A.乾燥炉 565
　　　B.搬送装置 565
　　(2)　バッチ式洗浄装置用乾燥装置 566
　　(3)　精密水切り乾燥剤(液晶パネルへの応用) 567
　　　A.洗浄工程 570
　　　B.水切り工程 570
　　　C.乾燥工程 571
　　(4)　LCDなどのディスプレイ製造における熱処理装置 572
　　(5)　LCDディスプレイ製造用赤外線熱処理装置 574

第8章　洗浄効果の評価技術		 577
8.1　表面の汚れ量を測定する方法 577
8.2　表面から汚れを抽出して調査する方法 578
8.3　新しい表面検査装置 578
　　(1)　レーザー散乱光式検査装置 578
　　(2)　電気抵抗測定式清浄度測定器 579
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