CN101547741B - 添加了螯合剂的药液的精制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种添加了螯合剂的药液的精制方法,其从在半导体制造工序中使用的含有具有形成螯合能力的化合物的药液中除去螯合物,并且使洗涤负荷减轻。在半导体制造工序中使用的含有具有形成螯合能力的化合物的药液的精制方法中,通过用有机络合物吸附体来处理碱性药液,将由上述药液中含有的镍、铜等杂质金属形成的螯合物除去。

Description

添加了螯合剂的药液的精制方法
技术领域
本发明涉及在半导体制造工序中使用的含有具有形成螯合能力的化合物的药液的精制方法,特别涉及从在半导体制造工序中使用的添加了螯合剂的药液中除去由螯合剂和杂质金属形成的螯合物的添加了螯合剂的药液的精制方法。
背景技术
半导体晶片是经过多个制造工序后以制品的形式形成的。在其制造工序中的化学机械研磨工序中,通过使用研磨装置使晶片表面与布(研磨布)接触,一边在其上循环供给研磨剂料浆一边研磨来进行该工序。
该料浆中有时会混有铜、镍或铁等离子化的金属。也就是说,作为研磨剂料浆的成分之一而使用了碱,特别是碱、例如氢氧化钠是通过食盐的电解制造而成的,生成的氢氧化钠中含有数ppm级的各种金属杂质。
另外,在形成了铜皮膜的晶片的化学机械研磨工序中,由于研磨,会使铜分散到料浆中,一部分发生离子化。
另外,钙、镁、锰、铁、钴、锌、铝、铅等金属虽然难以向硅晶片的内部扩散,但会以残渣的形式残留在表面上。
在这些金属杂质中,例如铜和镍会向硅晶片中渗透、残留,从而改变电特性等,阻碍表面的平坦化。对于铜、镍这样的易于向晶片内部扩散的金属和其它的残留在晶片表面的金属,当考虑到其浓度带来的影响时,与残留在表面的金属相比,有时必须易于扩散的金属的浓度降低至1/10~1/1000。因此,若使用含有铜或镍等金属杂质的料浆来研磨晶片,存在着下述问题:金属向晶片内扩散,由于之后进行的晶片的热处理或长期保存等,这些金属在晶片表面析出,从而使成品率下降。
另外,由于钙、镁、锰、铁、钴、锌、铝、铅等杂质金属还是会损害电特性等,因此当在化学机械研磨工序的研磨液中含有这些杂质金属时,会成为后续的洗涤工序的负荷。
针对这样的问题,提出了在料浆中添加螯合剂以形成金属络合物的螯合剂添加法(例如参照日本特开昭63-272460号公报)。
通过螯合剂添加法,在研磨剂料浆中添加的螯合剂与金属结合而形成金属络合物,金属络合物与晶片的电性相排斥,因而能防止金属污染。
但是,如果金属络合物也残留在晶片表面,则还是会损害电特性等,因此当碱蚀刻工序或研磨工序的药液、研磨液中含有金属络合物时,会使后续的洗涤工序的负荷增加。
另外,虽然金属污染量随着螯合剂添加量的增加而减少,但若螯合剂的添加量增加,则晶片的研磨率会降低,因而期望螯合剂的添加量尽可能低(例如参照日本特开2005-103700公报)。
专利文献1:日本特开昭63-272460号公报
专利文献2:日本特开2005-103700公报
发明内容
本发明人等为了解决以往的上述难点而进行了深入研究,结果发现,通过从半导体制造工序中使用的含有具有形成螯合能力的化合物的药液中除去螯合物,能够解决上述课题,且能将螯合剂的添加量抑制在最低限度。
本发明是基于上述见解而完成的,其目的在于提供一种添加了螯合剂的药液的精制方法,该精制方法通过从半导体制造工序中使用的含有具有形成螯合能力的化合物的药液中除去由上述的具有形成螯合能力的化合物和杂质金属形成的螯合物,从而在防止上述晶片的金属污染的同时,使利用药液处理过的晶片的洗涤负荷减轻。
另外,本发明的目的在于提供一种能将螯合剂的添加量抑制在最低限度的添加了螯合剂的药液的精制方法。
本发明的添加了螯合剂的药液的精制方法为将在半导体制造工序中使用的含有具有形成螯合能力的化合物的药液进行精制的方法,其特征在于,用有机络合物吸附体来处理上述药液,从而除去由上述化合物和上述药液中含有的杂质金属形成的螯合物。
半导体制造工序中使用的含有具有形成螯合能力的化合物的药液通常为碱性,作为杂质,含有微量的各种杂质金属,特别是镍和铜,这些杂质金属通过该药液中添加的螯合剂而形成螯合物。
作为本发明的对象的被处理药液,通常为半导体用研磨料浆,或者是含有选自氨、四甲基铵、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、胆碱中的至少1种的水溶液或水分散液,特别是添加有选自氨、四甲基铵、氢氧化钠、氢氧化钾、胆碱中的至少1种的半导体用研磨料浆。
作为本发明的被处理药液中含有的具有形成螯合能力的化合物,可以列举出由选自胺类、氨基羧酸类、羟胺类、磷酸类、硫代化合物类以及带有这些化合物的具有形成螯合能力的官能团的其它物质中的至少1种构成的化合物,但并不限定于这些。典型的螯合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)。
作为本发明中使用的有机络合物吸附体,例如可以列举出具有下列式(1)所示的官能团的物质。
Figure G2007800449057D00031
(式中的R1、R2和R3为选自氢原子、碳原子数为1~4的烷基、羟乙基以及羟丙基中的相同或不同的1价基团。)。
其中优选式(1)中的R1为氢原子、R2和R3是碳原子数为1~4的相同或不同的烷基的包含具有叔胺结构的官能团的化合物,也就是说,优选式(1)中的R1为氢原子、R2和R3是碳原子数为1~4的相同或不同的烷基的化合物。
通常,具有作为弱碱性阴离子交换体性质的物质可以作为本发明的有机络合物吸附体来使用。
这些有机络合物吸附体优选形成为珠粒状、纤维状或膜状。
进而,这些有机络合物吸附体优选由下述阴离子交换体构成:该所述阴离子交换体预先用氢氧化钠水溶液之类的碱性水溶液进行处理,以使得阴离子交换性的官能团的末端基团成为碱型(OH型),从而使精制的药液的pH变化减小。
进而,这些有机络合物吸附体也可以是将阴离子交换性的官能团的末端基团形成为构成被处理药液的主要成分的盐型。
这些有机络合物吸附体也可以形成下述的系统构成:例如将1种或2种以上的有机络合物吸附体填充到柱子或塔中,若是2种以上则以混合或层叠的形式填充,然后使被处理药液流过该柱子或塔中从而被处理。
进而,也可以是下述的系统构成:将这些柱子或塔多个相连接,使被处理药液流过这些柱子或塔中从而被处理。
另外,也可以不使用这样的柱子或塔,而是将有机络合物吸附体和被处理药液收纳到反应层内,通过使被处理药液与有机络合物吸附体接触来处理被处理药液。
这种情况下,当有机络合物吸附体为珠粒状或短纤维状时,可以通过使两者在反应层内流动化之后再过滤被处理药液来进行处理,或者,当长纤维状或者进一步提高致密性而制成膜状的有机络合物吸附体的形态为螺旋状、多孔片材状时,可以通过将这些有机络合物吸附体在反应槽内配置成层状、再使被处理药液通过该层来进行处理。进而,有机络合物吸附体也可以制成筒式过滤器状。
以下,以适用于半导体器件(晶片)的化学机械研磨工序中使用的料浆的精制为例来说明本发明的作用效果。
在化学机械研磨工序中,将溶解了氨、四甲基铵、氢氧化钠、氢氧化钾、胆碱等的料浆由料浆供给槽供给到研磨装置。该料浆的一部分被提取用于金属量或成分的测定,剩余的再回流到料浆供给槽,在料浆供给槽和研磨装置之间循环。
由于从研磨装置回流的料浆中含有金属成分,因此在料浆中添加将该金属成分螯合化的计算量的螯合剂,另一方面再添加不足的成分,进行成分配制。
由于通过半导体器件的研磨而在料浆中不断供给金属成分,因此如果直接使料浆在料浆供给槽和研磨装置之间循环,则螯合物在料浆中逐渐蓄积,其附着在半导体器件表面,增加洗涤负荷,而未能通过洗涤完全除去的螯合物会在之后的热处理工序中成为碳化物,成为半导体器件发生不良的原因。
在本发明中,含有这样的螯合物的料浆可以通过有机络合物吸附体的处理除去。
作为这样的有机络合物吸附体,例如可以使用阴离子交换体。
即,通常螯合物由羧基这样的在碱性的水溶液或水分散液中释放出氢离子而形成阴离子的化合物构成,因而可以用阴离子交换体除去。此时,为了不改变料浆的pH,优选弱碱性阴离子交换体,特别是具有叔铵基的阴离子交换体尤为适用。
这样,将螯合剂或螯合物吸附除去后的料浆经过成分调整之后再次供给至研磨装置。
通过本发明,可以将药液中的杂质金属离子通过螯合剂制成螯合物并除去,进而通过有机络合物吸附体将该螯合物除去,因而可以减轻事后的洗涤负荷。
另外,通过预先将有机络合物吸附体的阴离子交换体的末端基团处理成OH型,可以将在碱性水溶液中以阴离子形式存在的多种金属化学物种(杂质)除去,并且可以不改变碱性水溶液的浓度而维持高的研磨效率。
附图说明
图1为本发明的实施例中使用的有机络合物吸附体的放大照片。
具体实施方式
以下说明本发明的实施例。
(实施例)
[样品溶液的配制]
使用旭硝子公司制造的48%氢氧化钠水溶液、旭硝子公司制造的48%氢氧化钾水溶液、和光纯药工业公司制造的特级的碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、富山药品工业株式会社制造的28%氨水、关东化学株式会社制造的特级氢氧化四甲基铵五水合物、三菱气体化学制造的氯化胆碱75%水溶液,将以下的No.1~40的螯合剂按20ppm溶解在各种溶液中,之后在样品溶液中加入镍和铜,使镍浓度为0.1ppm、铜浓度为0.1ppm,从而形成镍螯合物和铜螯合物。
另外,将EDTA按20ppm溶解于Cabot公司制造的二氧化硅基底半导体研磨料浆SS25中,之后在样品溶液中加入镍和铜,使镍浓度为0.1ppm、铜浓度为0.1ppm,从而形成镍螯合物和铜螯合物。
[螯合物的除去]
用以下的方法除去配制的样品溶液中的镍螯合物和铜螯合物。
另外,实验中样品的溶解或稀释等操作均使用超纯水,并使用ICP-AES(理学公司制造,CIROS120)进行金属杂质的测定。
在以下的实施例和比较例中使用的处理装置和处理体(有机络合物吸附体)如下所示。
[处理装置]:
处理体填充柱3/4英寸PFA柱200mm
(PFA:四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)
试验体系和使用罐的材质PTFE(聚四氟乙烯)
膜试验用支架47φ PTFE
[使用的处理体]:
(A)强碱性阴离子交换纤维:
生产商:Nitivy株式会社
商品名:IEF-SA
母材:聚乙烯醇
官能团:季铵基
形状:直径100μm、长2~5mm的纤维状
(B)弱碱性阴离子交换纤维:
生产商:Nitivy株式会社
商品名:IEF-WA
母材:聚乙烯醇
官能团:伯铵~叔铵基
形状:直径100μm、长2~5mm的纤维状
(C)弱碱性阴离子交换树脂:
生产商:Rohm and Haas Japan株式会社
商品名:DUOLITEA378D
母材:苯乙烯-二乙烯基苯共聚物
官能团:伯铵~叔铵基
形状:直径400~650μm的珠粒状
(D)强碱性阴离子交换树脂(I型):
生产商:Rohm and Haas Japan株式会社
商品名:A201CL
母材:苯乙烯-二乙烯基苯共聚物
官能团:季铵基(I型)
形状:粒径500~750μm的珠粒状
(E)强碱性阴离子交换树脂(II型):
生产商:Rohm and Haas Japan株式会社
商品名:A162LF
母材:苯乙烯-二乙烯基苯共聚物
官能团:季铵基(II型)
形状:粒径500~1100μm的珠粒状
(F)强酸性阳离子交换树脂:
生产商:Rohm and Haas Japan株式会社
商品名:DUOLITE C255LFH
母材:苯乙烯-二乙烯基苯共聚物
官能团:磺酸基
形状:粒径550μm的珠粒状
(G)弱酸性阳离子交换树脂:
生产商:Rohm and Haas Japan株式会社
商品名:DUOLITE C433LF
母材:丙烯酸系
官能团:羧基
形状:粒径600~800μm的珠粒状
(H)螯合纤维:
生产商:Nitivy株式会社
商品名:IEF-IAc
母材:聚乙烯醇
官能团:亚氨二乙酸
形状:直径100μm、长2~5mm的纤维状
(I)弱碱性阴离子交换膜
生产商:旭硝子株式会社
商品名:SelemionAAV
膜厚:130μm、膜形状:100cm×50cm
[使用的螯合剂]
1:EDTA乙二胺四乙酸
2:BAPTA O,O’-二(2-氨基苯基)乙二醇-N,N,N’,N’-四乙酸,四钾盐,水合物
3:Bicine N,N-二(2-羟乙基)甘氨酸
4:CyDTA反式-1,2-二氨基环己烷-N,N,N’,N’-四乙酸,一水合物
5:DTPA二乙烯三胺-N,N,N’,N”,N”-五乙酸
6:EDDP乙二胺-N,N’-二丙酸,二盐酸化物
7:EDTA-OH N-(2-羟乙基)乙二胺-N,N’,N’-三乙酸
8:GEDTA(EGTA)O,O’-二(2-氨基乙基)乙二醇-N,N,N’,N’-四乙酸
9:HIDA N-(2-羟乙基)亚氨二乙酸
10:IDA亚氨二乙酸
11:NTA氨三乙酸
12:NTPO氨三(亚甲基膦酸),三钠盐
13:TTHA三乙四胺-N,N,N’,N”,N”’,N”’-六乙酸
14:5-溴-PAPS 2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-[N-正丙基-N-(3-磺酸丙基)氨基]苯酚,二钠盐,脱水物
15:5-溴-PSAA 2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-[N-正丙基-N-(3-磺酸丙基)氨基]苯胺,钠盐
16:甲亚胺H 8-羟基-1-(水杨醛亚氨基)-3,6-萘二磺酸,二钠盐
17:BT 2-羟基-1-(1-羟基-2-萘偶氮)-6-硝基-4-萘磺酸,钠盐
18:钙黄绿素二[N,N-二(羧甲基)氨基甲基]荧光素
19:钙黄绿素蓝8-[N,N-二(羧甲基)氨基甲基]-4-甲基伞形酮
20:氯膦偶氮-III 2,7-二(4-氯-2-膦酰苯基偶氮)-1,8-二羟基3,6-萘二磺酸,二钠盐
21:亚硝基-PSAP 2-亚硝基-5-[N-正丙基-N-(3-磺酸丙基)氨基]苯酚
22:硝基-PAPS  2-(5-硝基-2-吡啶偶氮)-5-[N-正丙基-N-(3-磺酸丙基)氨基]苯酚,二钠盐,脱水物
23:NN 2-羟基-1-(2-羟基-4-磺基-1-萘基偶氮)-3-萘甲酸
24:PAR 4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚
25:PR邻苯三酚磺酞
双喹啉钠4,4’-二羧基-2,2’-二喹啉,二钠盐
26:Tiron 1,2-二羟基-3,5-苯二磺酸,二钠盐,一水合物
27:TPPS 5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟啉四磺酸,焦硫酸,四水合物
28:XO 3,3’-二[N,N-二(羧甲基)氨基甲基]-邻甲酚磺酞,二钠盐
29:Zincon 2-[1-(2-羟基-5-磺苯基)-3-苯基-5-甲臢]苯甲酸,单钠盐
30:Murexide红紫酸,铵盐
31:XB-I 3-[3-(2,4-二甲基苯基氨甲酰基)-2-羟基萘-1-基-偶氮]-4-羟基苯磺酸,钠盐
以下的螯合剂均为Chelest株式会社制造。
32:EDTMP乙二胺四(亚甲基膦酸)
33:HEDTA羟乙基乙二胺三乙酸
34:GLDA二羧甲基谷氨酸四钠盐
35:DHEG二羟乙基甘氨酸
36:PDTA 1,3-丙二胺四乙酸
37:DPTA-OH 1,3-二氨基-2-羟基丙烷四乙酸
38:HEDP羟基亚乙基二膦酸
39:NTMP氨三(亚甲基膦酸)
40:PBTC(膦酰基丁烷三羧酸)
以上的螯合剂均为同仁化学研究所制造。
另外,在以下的实施例和比较例中,所使用的吸附体用上述(A)、(B)......的缩写来表示,螯合剂用上述1、2......的缩写来表示。此处用于处理的(A)、(B)、(C)、(D)、(E)的离子交换体使用的是末端基团的90%以上变成OH基的化合物。另外,(F)、(G)、(H)是在处理成经处理的药液的主成分的阳离子型之后使用的。
(使用器具等的洗涤)
为了排除金属污染,PTFE制罐(容积1200ml)、PFA制柱子(φ3/4英寸、长200mm)、取样用PP(聚丙烯)制容器(容积1000ml)、PTFE制膜试验用支架47φ全部预先用1N硝酸浸渍1小时以上,之后用超纯水流水洗涤。
用于洗涤的硝酸为关东化学株式会社制造的电子工业用级(EL),用超纯水稀释至约1N,超纯水用超纯水制造系统制造,金属含量为1ppt以下。
将用上述洗涤方法洗涤过的器具依照PTFE制罐、PFA柱子的顺序用PFA配管连接。在该体系中通入超纯水,在PFA柱子出口处用PE容器接收,此时的试验体系空白的分析结果见表1所示。由表可知,该体系完全未造成污染。
表1
试验体系空白的测定结果
镍<1ppt
铜<1ppt
(处理操作)
将按照对象药液的成分浓度不发生变化的方式对末端基团实施了处理的(A)~(H)的各种吸附体填充至PFA柱子(φ3/4英寸、长200mm)。填充时,一边用充分洗涤的PTFE制的挤压棒轻轻挤压吸附体一边缓慢地填充,使柱子内部致密地进行填充。
填充了吸附体的PFA柱子用超纯水以10ml/min的速度通流12小时以上,充分冲洗溶出的金属或有机物。将水除去,以使PTFE制罐的内部无水滴残留,再加入样品溶液。用1/4英寸的PFA管将加入了样品溶液的PTFE制罐和填充了洗涤后的填充物的PFA柱子连接,并在PFA柱子的出口设置取样容器。
从PTFE制罐的上部导入氮气,将容器内部的压力加压至0.1MPa,操作流量调整阀门,将从PFA柱子出口流出的样品溶液的流出速度调整至5ml/min以下。
用pH试纸测定流出的样品溶液的pH,当pH变得与所供给的样品溶液相同时,用PE容器接收PFA柱子出口的液体作为样品。
立即将PE容器中接收的样品溶液密闭,通过ICP-AES进行镍和铜的分析。
在利用ICP-AES进行分析时,作为导入分析仪器前的处理,必要时进行脱盐处理。
另外,该实施例和以下各个实施例以及比较例中的处理体量为40ml,样品通流速度为5ml/min以下,通流液量为1000ml,通流全部进行1次,在20~25℃的温度条件下进行,但如果使用材料具有耐热性,则也可以使用25℃以上的碱性水溶液。
另外,在与上述同样地用1N硝酸浸渍1小时以上后用超纯水流水洗涤后的PP(聚丙烯)制容器(容积250ml)中添加样品溶液200ml和(A)~(H)的吸附体,使它们接触24小时,用该分批法进行镍螯合物和铜螯合物的除去试验。
另外,在PTFE制膜试验用支架47φ上装填(I)和将(B)如图1所示编织而成的平膜,供给添加了EDTA的铜螯合物的48%氢氧化钠,进行除去试验。
实施例1
使用28%氨水作为样品溶液,进行上述处理操作,结果见表2~9所示。
表2
(A)                                                                     (ppm)
  原液   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13
  镍   0.1   0.09   0.1   0.1   0.08   0.08   0.1   0.09   0.08   0.1   0.1   0.08   0.09   0.07
  铜   0.09   0.08   0.09   0.09   0.07   0.08   0.09   0.09   0.08   0.09   0.09   0.07   0.09   0.06
  14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27
  镍   0.1   0.1   0.09   0.1   0.09   0.1   0.07   0.1   0.1   0.1   0.1   0.08   0.1   0.07
  铜   0.09   0.09   0.09   0.09   0.08   0.09   0.06   0.09   0.09   0.09   0.09   0.07   0.09   0.06
  28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40
  镍   0.09   0.09   0.08   0.1   0.1   0.09   0.07   0.09   0.07   0.09   0.1   0.1   0.07
  铜   0.08   0.09   0.08   0.09   0.08   0.07   0.09   0.08   0.07   0.08   0.09   0.09   0.06
表3
(B)                                                           (ppm)
Figure G2007800449057D00121
Figure G2007800449057D00122
Figure G2007800449057D00123
表4
(C)                                                           (ppm)
Figure G2007800449057D00124
Figure G2007800449057D00125
表5
(D)                                                           (ppm)
Figure G2007800449057D00127
表6
(E)                                                           (ppm)
Figure G2007800449057D001210
Figure G2007800449057D001211
表7
(F)                                                                    (ppm)
  原液   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13
  镍   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1
  铜   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09
  14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27
  镍   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1
  铜   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09
  28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40
  镍   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1
  铜   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09
表8
(G)                                                                   (ppm)
  原液   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13
  镍   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1
  铜   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09
  14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27
  镍   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1
  铜   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09
  28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40
  镍   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1
  铜   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09
表9
(H)                                                                   (ppm)
  原液   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13
  镍   0.1   0.09   0.09   0.08   0.09   0.1   0.1   0.1   0.1   0.03   0.04   0.05   0.07   0.09
  铜   0.09   0.09   0.09   0.06   0.09   0.08   0.09   0.08   0.09   0.02   0.04   0.04   0.08   0.09
  14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27
  镍   0.1   0.1   0.09   0.1   0.09   0.1   0.1   0.05   0.09   0.08   0.08   0.03   0.07   0.09
  铜   0.09   0.09   0.08   0.09   0.08   0.09   0.09   0.05   0.09   0.07   0.08   0.03   0.06   0.08
  28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40
  镍   0.09   0.1   0.04   0.09   0.09   0.09   0.1   0.1   0.09   0.1   0.09   0.1   0.1
  铜   0.09   0.09   0.02   0.08   0.08   0.09   0.09   0.09   0.09   0.09   0.08   0.09   0.09
在使用了28%氨水的实施例1的表2~9中,表3的弱碱性离子交换纤维(B)和表4的弱碱性离子交换树脂(C)显示出强的镍螯合物和铜螯合物的除去能力。另一方面,表7的强酸性离子交换树脂(F)和表8的弱酸性阴离子交换树脂(G)未能确认到除去能力。另外,表9的螯合纤维(H)对两螯合物的除去能力根据螯合剂的种类而异。
这里,此次使用的全部螯合剂都是水溶性的,在碱性溶液中以阴离子的形式溶解。另外,与镍和铜形成螯合物的状态下也是阴离子的形态。这可以由以下事实得以确认:即如实施例1的结果所示,弱碱性离子交换纤维和弱碱性离子交换树脂显示出强的螯合物除去能力,而强酸性和弱酸性离子交换树脂未显示出螯合物的除去能力。但是,表2的强碱性离子交换纤维(A)和表5的强碱性离子交换树脂(I型)(D)、表6的强碱性离子交换树脂(II型)(E)的除去能力非常低,或无法确认。作为其理由,可以认为是由于本实施例中使用的28%氨水是碱性溶液,以阴离子形态溶解于样品溶液内的螯合物不会吸附于季铵基上,反应朝溶液中的氢氧化物离子(OH-)所吸附的树脂的再生方向进行。
另外,可见碱性离子交换树脂(II型)比强碱性离子交换树脂(I型)具有更强的除去能力的趋势,作为其理由,可以认为是由于II型与I型相比碱度更低,虽然微量但还是吸附了螯合物。
可以说,当螯合纤维与镍、铜的螯合力强于所添加的螯合剂时,可以从所形成的螯合物中夺取镍、铜,从而将它们除去。
另外,实施例1的表2~9全部为使用柱子的结果,但利用分批法的结果也显示出与使用柱子的结果相同的趋势。
实施例2
使用25%氢氧化四甲基铵水溶液作为样品溶液,进行上述处理操作。
在使用25%氢氧化四甲基铵水溶液的实施例2中,原液中的镍和铜的浓度均为0.1ppm,与之相对,在与实施例1同样地用弱碱性离子交换树脂和弱碱性离子交换纤维处理之后,镍和铜的浓度变为0.01ppm以下,显示出可以除去镍螯合物和铜螯合物。另外,与实施例1相同,出于上述理由,用强酸性离子交换树脂、弱酸性离子交换树脂、强碱性离子交换树脂(I型)、强碱性离子交换树脂(II型)以及螯合纤维未能获得充分的镍螯合物和铜螯合物的除去能力。
实施例3
使用48%氢氧化钠水溶液作为样品溶液,进行上述处理操作。
在使用48%氢氧化钠水溶液的实施例3中,原液中的镍和铜的浓度均为0.1ppm,与之相对,在与上述实施例1和2同样地用弱碱性离子交换树脂和弱碱性离子交换纤维处理之后,镍和铜的浓度变为0.01ppm以下,显示出可以除去镍螯合物和铜螯合物。另外,与实施例1和2相同,出于上述理由,用强酸性离子交换树脂、弱酸性离子交换树脂、强碱性离子交换树脂(I型)、强碱性离子交换树脂(II型)以及螯合纤维未能获得充分的镍螯合物和铜螯合物的除去能力。
实施例4
使用48%氢氧化钾水溶液作为样品溶液,进行上述处理操作。
在使用48%氢氧化钾水溶液的实施例4中,原液中的镍和铜的浓度均为0.1ppm,与之相对,在与上述实施例1~3同样地用弱碱性离子交换树脂和弱碱性离子交换纤维处理之后,镍和铜的浓度变为0.01ppm以下,显示出可以除去镍螯合物和铜螯合物。另外,与实施例1~3相同,出于上述理由,用强酸性离子交换树脂、弱酸性离子交换树脂、强碱性离子交换树脂(I型)、强碱性离子交换树脂(II型)以及螯合纤维未能获得充分的镍螯合物和铜螯合物的除去能力。
实施例5
使用23%碳酸钠水溶液作为样品溶液,进行上述处理操作。
在使用23%碳酸钠水溶液的实施例5中,原液中的镍和铜的浓度均为0.1ppm,与之相对,在与上述实施例1~4同样地用弱碱性离子交换树脂和弱碱性离子交换纤维处理之后,镍和铜的浓度变为0.01ppm以下,显示出可以除去镍螯合物和铜螯合物。另外,与实施例1~4相同,出于上述理由,用强酸性离子交换树脂、弱酸性离子交换树脂、强碱性离子交换树脂(I型)、强碱性离子交换树脂(II型)以及螯合纤维未能获得充分的镍螯合物和铜螯合物的除去能力。
实施例6
使用50%碳酸钾水溶液作为样品溶液,进行上述处理操作。
在使用50%碳酸钾溶液的实施例6中,原液中的镍和铜的浓度均为0.1ppm,与之相对,在与上述实施例1~5同样地用弱碱性离子交换树脂和弱碱性离子交换纤维处理之后,镍和铜的浓度变为0.01ppm以下,显示出可以除去镍螯合物和铜螯合物。另外,与实施例1~5相同,出于上述理由,用强酸性离子交换树脂、弱酸性离子交换树脂、强碱性离子交换树脂(I型)、强碱性离子交换树脂(II型)以及螯合纤维未能获得充分的镍螯合物和铜螯合物的除去能力。
实施例7
使用8%碳酸氢钠水溶液作为样品溶液,进行上述处理操作。
在使用8%碳酸氢钠溶液的实施例7中,原液中的镍和铜的浓度均为0.1ppm,与之相对,在与上述实施例1~6同样地用弱碱性离子交换树脂和弱碱性离子交换纤维处理之后,镍和铜的浓度变为0.01ppm以下,显示出可以除去镍螯合物和铜螯合物。另外,与实施例1~6相同,出于上述理由,用强酸性离子交换树脂、弱酸性离子交换树脂、强碱性离子交换树脂(I型)、强碱性离子交换树脂(II型)以及螯合纤维未能获得充分的镍螯合物和铜螯合物的除去能力。
实施例8
使用50%碳酸氢钾水溶液作为样品溶液,进行上述处理操作。
在使用50%碳酸氢钾溶液的实施例8中,原液中的镍和铜的浓度均为0.1ppm,与之相对,在与上述实施例1~7同样地用弱碱性离子交换树脂和弱碱性离子交换纤维处理之后,镍和铜的浓度变为0.01ppm以下,显示出可以除去镍螯合物和铜螯合物。另外,与实施例1~7相同,出于上述理由,用强酸性离子交换树脂、弱酸性离子交换树脂、强碱性离子交换树脂(I型)、强碱性离子交换树脂(II型)以及螯合纤维未能获得充分的镍螯合物和铜螯合物的除去能力。
实施例9
使用75%胆碱水溶液作为样品溶液,进行上述处理操作。
在使用75%胆碱溶液的实施例9中,原液中的镍和铜的浓度均为0.1ppm,与之相对,在与上述实施例1~8同样地用弱碱性离子交换树脂和弱碱性离子交换纤维处理之后,镍和铜的浓度变为0.01ppm以下,显示出可以除去镍螯合物和铜螯合物。另外,与实施例1~8相同,出于上述理由,用强酸性离子交换树脂、弱酸性离子交换树脂、强碱性离子交换树脂(I型)、强碱性离子交换树脂(II型)以及螯合纤维未能获得充分的镍螯合物和铜螯合物的除去能力。
实施例10
使用料浆SS25原液作为样品溶液,进行上述处理操作。
在使用半导体研磨料浆SS25原液的实施例10中,原液中的镍和铜的浓度均为0.1ppm,与之相对,在与上述实施例1~9同样地用弱碱性离子交换树脂和弱碱性离子交换纤维处理之后,镍和铜的浓度变为0.01ppm以下,显示出可以除去镍螯合物和铜螯合物。另外,与实施例1~9相同,出于上述理由,用强酸性离子交换树脂、弱酸性离子交换树脂、强碱性离子交换树脂(I型)、强碱性离子交换树脂(II型)以及螯合纤维未能获得充分的镍螯合物和铜螯合物的除去能力。
实施例11
使用48%氢氧化钠作为样品溶液,在PTFE制膜试验用支架47φ上装填(I)和将(B)如图1所示编织而成的平膜,添加EDTA的铜、镍的螯合物并供给到平膜上,结果见表10所示。
表10
(ppm)
  原液   (I)   膜状(B)
  镍   0.1   0.03   0.04
  铜   0.1   0.03   0.02
在使用48%氢氧化钠作为样品溶液、并在PTFE制膜试验用支架47φ上使用了弱碱性阴离子交换膜(I)和弱碱性阴离子交换纤维(B)平膜的实施例11中,如表10所示,(I)和(B)平膜均能除去铜、镍络合物。
本发明可以在含有具有形成螯合能力的化合物的药液的精制中广泛应用。

Claims (8)

1.一种添加了螯合剂的药液的精制方法,其是在半导体制造工序中使用的含有具有形成螯合能力的化合物的碱性药液的精制方法,其特征在于,将所述药液用具有下述式(1)所示的官能团的有机络合物吸附体进行处理,从而除去所述药液中含有的螯合物,该螯合物由所述药液中含有的杂质金属镍、铜与由在碱性水溶液中形成阴离子的物质构成的、具有形成螯合能力的化合物形成;
式(1)中的R1为氢原子,R2和R3是碳原子数为1~4的相同或不同的烷基;
所述有机络合物吸附体是具有作为弱碱性阴离子交换体性质的物质。
2.权利要求1中记载的添加了螯合剂的药液的精制方法,其特征在于,所述药液为半导体用研磨料浆或者含有选自氨、四甲基铵、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、胆碱中的至少1种的水溶液或水分散液。
3.权利要求1中记载的添加了螯合剂的药液的精制方法,其特征在于,所述药液为含有选自氨、四甲基铵、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、胆碱中的至少1种的半导体用研磨料浆。
4.权利要求1中记载的添加了螯合剂的药液的精制方法,其特征在于,所述药液中含有的具有形成螯合能力的化合物由选自胺类、氨基羧酸类、羟胺类、磷酸类以及硫代化合物类中的至少1种构成。
5.权利要求1中记载的添加了螯合剂的药液的精制方法,其特征在于,所述有机络合物吸附体由珠粒状、纤维状或膜状构成。
6.权利要求1中记载的添加了螯合剂的药液的精制方法,其特征在于,所述有机络合物吸附体在柱子或塔中被填充1种或2种以上,当为2种以上时以混合或层叠的形式填充,并且所述药液流过所述柱子或塔中。
7.权利要求6中记载的添加了螯合剂的药液的精制方法,其特征在于,所述柱子或塔是多个相连接的。
8.权利要求1中记载的添加了螯合剂的药液的精制方法,其特征在于,将所述有机络合物吸附体和所述药液收纳在反应层内,在使所述药液在所述反应层内流动化之后过滤所述药液。
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