JPH09255991A - Surface-treating solution and process for treating substrate surface - Google Patents

Surface-treating solution and process for treating substrate surface

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JPH09255991A
JPH09255991A JP6456396A JP6456396A JPH09255991A JP H09255991 A JPH09255991 A JP H09255991A JP 6456396 A JP6456396 A JP 6456396A JP 6456396 A JP6456396 A JP 6456396A JP H09255991 A JPH09255991 A JP H09255991A
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concentration
substrate
treated
surface treatment
eluted
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洋一 ▲高▼原
Yoichi Takahara
Eiji Yamamoto
英二 山本
Akio Saito
昭男 斉藤
Hitoshi Oka
齊 岡
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively prevent a substrate from causing the redeposition of metal ions eluted in an alkaline treating soln. by incorporating a specified sequestering agent into the soln. so as to remove the metal staining the surface of the substrate to be treated by using a small amount of the additive. SOLUTION: Since a metal ion coordinated with H2 O or OH in an alkaline treating soln. easily adheres to a substrate, an electron is fed into the metal ion to reduce the positive charge or to make it negative, thereby inhibiting the bonding of the metal ion to the substrate surface. For this purpose, the surface-treating sol. contains at least one of the following sequestering agents (1), (2) and (3): (1) diethylenetriaminepentaacetic acid of such a concn. that the wt. ratio thereof to the eluted iron ion is at least 3,000:1 and the one to the zinc ion eluted from the treated substrate is at least 30,000:1, (2) triethylenetetraminehexaacetic acid of such a concn. that the wt. ratio thereof to the copper ion eluted from the treated substrate is at least 40,000/1 and the one to the nickel ion is at least 40:1, and (3) glutamic acid of such a concn. that the wt. ratio thereof to aluminum ion eluted from the treated substrate is at least 30,000:1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、半導体素子
の製造工程などの高い清浄度の要求される処理に好適
な、汚染金属の除去および付着防止のための表面処理液
および表面処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface treatment liquid and a surface treatment method for removing contaminant metals and preventing adhesion thereof, which are suitable for treatments requiring high cleanliness, such as semiconductor device manufacturing processes. .

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、素子
構造の微細化、薄膜化に伴い、異物による汚染のみなら
ず、金属による汚染が重大な問題となっている。特に、
アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、亜鉛の半導体デバイ
スへの汚染は、ライフタイムの劣化、酸化膜耐圧不良な
ど素子の電気特性に欠陥をもたらす。
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, not only contamination due to foreign substances but also contamination due to metals has become a serious problem as element structures have become finer and thinner. Especially,
Contamination of a semiconductor device with aluminum, iron, nickel, copper, or zinc causes defects in the electrical characteristics of the element such as deterioration of lifetime and defective oxide film withstand voltage.

【0003】今日では、基板の大型化により基板表面積
が増加するのにつれて、汚染金属除去のための表面処理
液中に溶出する金属イオン量が増加しており、金属汚染
の問題はさらに深刻化している。そこで、半導体基板表
面の金属イオン汚染量を、1×1010atoms/cm
2以下にする技術が求められている(「シリコンウエハ
表面のクリーン化技術」第3〜9頁(リアライズ社刊、
1995年2月発行))。
Nowadays, as the surface area of a substrate increases due to the increase in size of the substrate, the amount of metal ions eluted in the surface treatment solution for removing the contaminated metal increases, and the problem of metal contamination becomes more serious. There is. Therefore, the amount of metal ion contamination on the surface of the semiconductor substrate is set to 1 × 10 10 atoms / cm 2.
2 or less technology is required ("Technology for cleaning silicon wafer surface", pages 3 to 9 (published by Realize,
Published February 1995)).

【0004】金属汚染を防止するため、従来より、製造
装置や搬送装置には、汚染につながる金属の含有量の少
ないセラミクス(SiC)等の材料が使用されている。
しかしながら、配線材料など、半導体材料に利用される
アルミニウムや銅等の金属は、汚染源として無視できな
い。また、コスト、強度、特性の面から、製造装置の部
品には金属を使わざるを得ない部分があり、この金属部
品も汚染源となる。特に、基板の裏面は搬送治具に接す
るため、汚染量が増加する。また、処理過程によって
は、金属汚染が避けられないものもある。特に、プラズ
マやイオンを用いるCVD(化学蒸着:Chemical Vapor
Deposition)や、ドライエッチング、イオン打ち込み
等の工程では、特に金属汚染量が多い。「シリコンウエ
ハ表面のクリーン化技術」第18〜23頁(リアライズ
社刊、1995年2月発行)によれば、これらの工程を
経た基板表面に付着した金属汚染量は、鉄で1×1012
atoms/cm2以上、銅やニッケルで1×1011
toms/cm2以上にもなる。
In order to prevent metal contamination, materials such as ceramics (SiC) having a low content of metals leading to contamination have been conventionally used in manufacturing equipment and transportation equipment.
However, metals such as aluminum and copper used for semiconductor materials such as wiring materials cannot be ignored as pollution sources. Further, in terms of cost, strength, and characteristics, some parts of the manufacturing apparatus have no choice but to use metal, and these metal parts are also sources of pollution. In particular, since the back surface of the substrate is in contact with the transfer jig, the amount of contamination increases. In addition, depending on the treatment process, metal contamination cannot be avoided. In particular, CVD (Chemical Vapor Deposition) using plasma and ions
In processes such as Deposition), dry etching, and ion implantation, the amount of metal contamination is particularly large. According to "Cleaning Technology for Silicon Wafer Surface", pages 18 to 23 (published by Realize Co., Ltd., February 1995), the amount of metal contamination adhered to the substrate surface after these steps is 1 × 10 12 iron.
atoms / cm 2 or more, 1 × 10 11 a with copper or nickel
More than toms / cm 2 .

【0005】上述のように、製造工程において基板上に
汚染金属が付着することを完全に防止することはほとん
ど不可能である。ゆえに、製造プロセスの各工程におい
て基板表面に付着した汚染金属を、洗浄工程で取り除く
ことが不可欠である。今日の洗浄工程では、表面処理液
の金属イオン含有量は極限まで抑制され、洗浄装置は、
接液部のみならず装置部品にも、金属含有量の極力少な
い材料、例えばポリテトラフルオロエチレン等の樹脂や
石英などが使用されている。これは、洗浄工程における
汚染金属の付着を防止するためである。
As described above, it is almost impossible to completely prevent the contamination metal from adhering to the substrate in the manufacturing process. Therefore, it is essential to remove the contaminated metal adhering to the substrate surface in each step of the manufacturing process in the cleaning step. In today's cleaning process, the metal ion content of the surface treatment liquid is suppressed to the limit, and the cleaning equipment
A material having a metal content as low as possible, for example, a resin such as polytetrafluoroethylene or quartz, is used not only in the liquid contact part but also in the device parts. This is to prevent adhesion of contaminated metal in the cleaning process.

【0006】上述のCVDやドライエッチング、イオン
打ち込み等の工程では、金属汚染だけではなく異物付着
による汚染も激しい。そこで、一般に、これらの工程を
経た基板は、異物除去に効果のあるアンモニア−過酸化
水素洗浄液を用いた洗浄方法(以下、「SC−1洗浄」
と呼ぶ)が使用される(「RCA Review」第1
87〜206頁(1970年6月発行))。なお、アン
モニア−過酸化水素洗浄液としては、アンモニア水溶液
と過酸化水素水と水との混合液(NH4OH(27
%):H22(30%):H2O=1:1:5〜1:
2:7の体積比のもの)が使用される。この洗浄液を、
以下、「SC−1洗浄液」と呼ぶ。
In the above-mentioned processes such as CVD, dry etching and ion implantation, not only metal contamination but also contamination due to foreign matter is severe. Therefore, in general, the substrate that has undergone these steps is cleaned by a cleaning method using an ammonia-hydrogen peroxide cleaning solution that is effective in removing foreign matter (hereinafter referred to as "SC-1 cleaning").
Called) (“RCA Review” No. 1)
87-206 (issued June 1970)). In addition, as the ammonia-hydrogen peroxide cleaning liquid, a mixed liquid (NH 4 OH (27
%): H 2 O 2 ( 30%): H 2 O = 1: 1: 5~1:
A volume ratio of 2: 7) is used. This cleaning solution
Hereinafter referred to as "SC-1 cleaning solution".

【0007】金属で汚染された基板をSC−1洗浄液に
浸漬すると、基板表面に付着した金属は、過酸化水素の
酸化作用により酸化され、金属イオンとして洗浄液に溶
出する。例えば、上述の1×1012atoms/cm2
の金属で汚染された直径8インチの基板を、50リット
ルのSC−1洗浄液で25枚洗浄処理するだけで、洗浄
液中に溶出し蓄積される金属イオンの濃度は0.01p
pbになる。この金属イオンが0.01ppb含まれた
洗浄液で処理した場合、吸着現象によって、1×1010
atoms/cm2の金属イオンが、基板表面に付着す
る。すなわち、この方法では、基板上の金属イオンは1
/100に低減されるにすぎない。一般に、SC−1洗
浄では、半導体生産速度の点から洗浄液50リットル当
たり250枚の基板を処理するため、金属イオンの汚染
量は上述の例より著しくなる。
When a substrate contaminated with a metal is immersed in the SC-1 cleaning solution, the metal adhering to the surface of the substrate is oxidized by the oxidizing action of hydrogen peroxide and is eluted as a metal ion in the cleaning solution. For example, the above-mentioned 1 × 10 12 atoms / cm 2
The concentration of metal ions eluted and accumulated in the cleaning solution is 0.01 p by simply cleaning 25 pieces of the 8-inch diameter substrate contaminated with the metal with 50 liters of SC-1 cleaning solution.
becomes pb. When treated with a cleaning solution containing 0.01 ppb of these metal ions, 1 × 10 10 was generated due to an adsorption phenomenon.
Metal ions of atoms / cm 2 adhere to the substrate surface. That is, in this method, the number of metal ions on the substrate is 1
It is only reduced to / 100. Generally, in SC-1 cleaning, 250 substrates are processed per 50 liters of cleaning liquid in terms of semiconductor production rate, so the amount of metal ion contamination is greater than in the above example.

【0008】上述のごとく、SC−1洗浄液は酸化作用
とエッチング作用により異物除去に対して効果的である
が、基板の表裏から除去され、処理液中に溶出した汚染
金属が、清浄表面を再汚染するため、金属イオンの汚染
量を抑える効果は十分ではない。
As described above, the SC-1 cleaning solution is effective in removing foreign matters due to the oxidizing action and the etching action, but the contaminated metal removed from the front and back surfaces of the substrate and eluted in the processing liquid re-cleans the clean surface. Since it contaminates, the effect of suppressing the amount of metal ion contamination is not sufficient.

【0009】そこで、金属汚染問題の解決策の一手法と
して、Kernにより、キレート剤であるエチレンジア
ミン四酢酸(以下、EDTAと略す)を含むフッ酸を用
いる洗浄方法が提案されている(「RCA Revie
w」第234〜264頁(1970年6月発行))。キ
レート剤は、金属イオンを配位結合によって捕捉するこ
とにより、基板から遊離した金属イオンの基板への再吸
着を防止することができる。
Therefore, as a method for solving the metal contamination problem, Kern has proposed a cleaning method using hydrofluoric acid containing ethylenediaminetetraacetic acid (hereinafter abbreviated as EDTA) as a chelating agent (“RCA Revie”).
w "pp. 234-264 (issued in June 1970)). The chelating agent can prevent the re-adsorption of the metal ion released from the substrate to the substrate by capturing the metal ion by the coordinate bond.

【0010】しかし、溶液化学の分野で周知なように、
金属イオンのキレート効果は、洗浄液がアルカリ性にな
るほど大きくなる。そこで、アルカリ性のSC−1洗浄
液にホスホン酸基を有するキレート剤を添加した洗浄液
を用いる洗浄方法が提案されている(特開平5−275
405号公報)。
However, as is well known in the field of solution chemistry,
The chelating effect of metal ions increases as the cleaning solution becomes more alkaline. Therefore, a cleaning method using a cleaning liquid in which a chelating agent having a phosphonic acid group is added to an alkaline SC-1 cleaning liquid has been proposed (JP-A-5-275).
405).

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】近年の半導体生産装置
の進歩に伴い、基板に付着する金属の種類は年々増加
し、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、亜鉛などの多種
に渡る。これは、生産装置の基板の搬送系や処理チャン
バ等の材料に含有される鉄、ニッケル、銅、亜鉛が、ま
た基板上の配線材料としてのアルミニウムや銅が基板に
汚染金属として付着するためである。しかし、上述のホ
スホン酸基を有するキレート剤は、鉄に対して極めて有
効であるが、アルミニウム、ニッケル、銅、亜鉛に対し
ては十分な配位能を有していない。
With the recent advances in semiconductor production equipment, the types of metals adhering to substrates increase year by year, and there are various types of metals such as aluminum, iron, nickel, copper and zinc. This is because iron, nickel, copper, and zinc contained in materials such as the substrate transport system of the production equipment and the processing chamber, and aluminum and copper as wiring materials on the substrate adhere to the substrate as contaminant metals. is there. However, the above-mentioned chelating agent having a phosphonic acid group is extremely effective for iron but does not have sufficient coordination ability for aluminum, nickel, copper and zinc.

【0012】また、ホスホン酸基を有するキレート剤
は、分子骨格の中にリン(P)を含んでいる。このた
め、基板にこの化合物が吸着し、熱処理工程でPが基板
中に拡散すると、n型層が形成されて、半導体の特性に
変化を生ずるという欠点がある。
The chelating agent having a phosphonic acid group contains phosphorus (P) in its molecular skeleton. Therefore, when this compound is adsorbed on the substrate and P diffuses into the substrate in the heat treatment step, an n-type layer is formed, which causes a change in the characteristics of the semiconductor.

【0013】さらに、キレート剤等の金属イオン捕捉剤
をSC−1洗浄液に添加して用いる場合、添加量の増加
に伴って、有機物(金属イオン捕捉剤)による汚染や、
添加物および廃液処理のコストの増加といった問題も生
ずる。従って、金属イオン捕捉剤の添加量は極力少なく
することが望ましい。
Further, when a metal ion scavenger such as a chelating agent is added to the SC-1 cleaning liquid and used, the contamination with organic substances (metal ion scavengers) and
Problems such as an increase in the cost of additives and waste liquid treatment also occur. Therefore, it is desirable to reduce the addition amount of the metal ion scavenger as much as possible.

【0014】そこで本発明は、アルカリ性処理液を用い
て被処理物表面の汚染金属(特に、アルミニウム、鉄、
ニッケル、銅、および亜鉛のうちの少なくともいずれ
か)を除去する際に、処理液に溶出した金属イオンによ
る基板の再汚染を、少量の添加剤により効果的に防止す
ることのできる表面処理液および表面処理方法を提供す
ることを目的とする。
Therefore, the present invention uses an alkaline treatment liquid to contaminate the surface of the object to be treated (in particular, aluminum, iron,
A surface treatment solution capable of effectively preventing recontamination of the substrate by metal ions eluted in the treatment solution with a small amount of an additive when removing at least one of nickel, copper and zinc). It is an object to provide a surface treatment method.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
解決のために、金属イオンの基板への吸着機構を量子化
学計算により理論的に解明し、液中の金属イオン種の濃
度分布から吸着イオン種を見い出し、金属イオンの種類
によって最も効果的な金属捕捉剤を添加することによ
り、問題となる金属イオンのすべてに対し、基板への汚
染を防止する方法を発明した。以下順を追って説明す
る。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present inventors theoretically elucidated the adsorption mechanism of metal ions on a substrate by quantum chemical calculation, and found the concentration distribution of metal ion species in a liquid. Invented a method for preventing the contamination of the substrate with respect to all of the problematic metal ions by finding the adsorbed ion species and adding the most effective metal scavenger depending on the type of metal ions. The description will be made in the following order.

【0016】まず、基板表面への金属イオンの吸着メカ
ニズムについて説明する。SC−1洗浄液中の基板表面
は、過酸化水素による酸化作用により膜厚5〜10オン
グストロームの酸化膜が形成されている。その酸化膜の
表面の大部分は、SC−1洗浄液のpHが3より高いた
め、O-によって覆われている。なお、pH2未満の酸
性処理液中ではOH2 +によって覆われ、等電位点である
pH2〜3の処理液中ではOHによって覆われている。
First, the mechanism of metal ion adsorption on the substrate surface will be described. On the surface of the substrate in the SC-1 cleaning solution, an oxide film having a film thickness of 5 to 10 angstrom is formed by the oxidizing action of hydrogen peroxide. Most of the surface of the oxide film is covered with O because the pH of the SC-1 cleaning solution is higher than 3. It is covered with OH 2 + in an acidic treatment liquid having a pH of less than 2, and with OH in a treatment liquid having an equipotential point of pH 2 to 3.

【0017】そこで、酸化膜表面への金属イオンの吸着
エネルギーを、表面の状態に応じて量子化学計算により
求めた。例として、FeイオンとCuイオンの場合につ
いて、図1に示す。図1に示したように、pHが3より
高い中性からアルカリ性の処理液中の場合では、pH2
未満の酸性処理液中の場合に比べ、吸着エネルギーが著
しく大きくなる。吸着エネルギーの増加は、基板と金属
イオンの吸着脱離の平衡関係が、吸着状態に大きく偏る
ことを示す。すなわち、図1からは、アルカリ性では金
属イオンが吸着しやすいことがわかる。従って、SC−
1洗浄液などpHが3より高い処理液中では金属イオン
汚染が起こりやすい。
Therefore, the adsorption energy of metal ions on the surface of the oxide film was determined by quantum chemical calculation according to the surface state. As an example, FIG. 1 shows the case of Fe ions and Cu ions. As shown in FIG. 1, in the case of a neutral to alkaline treatment liquid having a pH higher than 3, pH 2
The adsorption energy becomes significantly higher than that in the acidic treatment liquid of less than. The increase in the adsorption energy indicates that the equilibrium relationship between the adsorption and desorption of the metal ion on the substrate is largely biased to the adsorption state. That is, it can be seen from FIG. 1 that metal ions are easily adsorbed under alkaline conditions. Therefore, SC-
Metal ion contamination is likely to occur in a treatment liquid having a pH higher than 3, such as 1 cleaning liquid.

【0018】また、上記量子化学計算の結果から、基板
表面と金属イオンの吸着エネルギーは正負の電荷による
クーロン力による相互作用であることが判明した。従っ
て、正の電荷を持つ金属イオンに電子を与え正の電荷を
小さく、或いは負の電荷にし、吸着エネルギーをなくす
ことにより、金属イオンの基板への吸着を防止すること
ができることになる。
From the result of the quantum chemical calculation, it was found that the adsorption energy between the substrate surface and the metal ions is an interaction due to the Coulomb force due to the positive and negative charges. Therefore, it is possible to prevent the metal ions from adsorbing to the substrate by giving electrons to the metal ions having a positive charge to reduce the positive charge or making the negative charge to eliminate the adsorption energy.

【0019】金属イオンの電荷を変える方法として、電
子供与性の大きな配位子を配位させることが考えられ
る。そこで、電子供与性の大きな配位子の配位した金属
イオンと、基板との吸着エネルギーを量子化学計算によ
り計算したところ、図2に示すごとく、Feイオンは吸
着エネルギーが減少し、Cuイオンは負のエネルギーと
なった。これは、金属イオンの正の電荷が減少するのみ
ならず、負の電荷を持つ配位子が金属イオンを覆うこと
により、負に帯電した基板表面のO-との間でクーロン
反発力が生じるためである。以上により、電子供与性の
大きな配位子を配位させることで金属イオンの吸着を防
止することがわかった。
As a method of changing the charge of the metal ion, it is possible to coordinate a ligand having a large electron donating property. Therefore, when the adsorption energy between the metal ion coordinated with a ligand having a large electron donating property and the substrate was calculated by quantum chemical calculation, as shown in FIG. 2, Fe ion has a reduced adsorption energy and Cu ion has It became negative energy. This is because not only the positive charge of the metal ion is reduced, but also the ligand having a negative charge covers the metal ion, so that the Coulomb repulsive force is generated between the negatively charged substrate surface and O −. This is because. From the above, it was found that coordination of a ligand having a large electron donating property prevents adsorption of metal ions.

【0020】次いで、量子化学計算の結果を実証すべ
く、金属イオンで汚染したアルカリ性処理液に基板を浸
漬した実験を行った。図3に、汚染金属イオンとしてC
uイオンを用いた場合の、基板の浸漬時間と基板表面へ
の金属イオン汚染量との関係を示す。なお、処理液に
は、SC−1洗浄液から酸化作用とエッチング作用を取
り除くために、塩化アンモニウムとアンモニアとでpH
10に調整したアルカリ性処理液を用いた。
Next, in order to verify the result of the quantum chemical calculation, an experiment was conducted in which the substrate was immersed in an alkaline treatment liquid contaminated with metal ions. In FIG. 3, C is shown as a contaminant metal ion.
The relationship between the immersion time of the substrate and the amount of metal ion contamination on the substrate surface when u ions are used is shown. In addition, in order to remove the oxidizing action and the etching action from the SC-1 cleaning solution, the treatment solution was adjusted to pH with ammonium chloride and ammonia.
The alkaline treatment liquid adjusted to 10 was used.

【0021】図3からわかるように、金属イオン汚染量
は浸漬時間と共に増加し、処理液中の汚染金属イオン濃
度に依存する。このことから、金属イオンの吸着は、基
板表面での拡散律速反応であることがわかった。従っ
て、基板に吸着する金属イオン種の処理液中の濃度を下
げることにより、汚染を低減することができる。
As can be seen from FIG. 3, the amount of metal ion contamination increases with the immersion time and depends on the concentration of metal ion contamination in the treatment liquid. From this, it was found that the adsorption of metal ions is a diffusion-controlled reaction on the substrate surface. Therefore, the contamination can be reduced by lowering the concentration of the metal ion species adsorbed on the substrate in the treatment liquid.

【0022】次いで、金属イオンで汚染したアルカリ性
処理液に、金属イオン捕捉剤(配位子)を添加した上
で、基板を浸漬し、金属イオンの吸着量を測定する実験
を行った。汚染金属イオンとしてCuを用い、金属イオ
ン捕捉剤としてトリエチレンテトラミン六酢酸(以下、
TTHAと略す)を用いた実験の結果を、例として図4
に示す。なお、図4の横軸は、金属イオン捕捉剤の添加
量を、処理液中のCuイオンとのモル比により表したも
のであり、縦軸は、基板へのCuイオンの吸着量を表
す。図4からわかるように、金属イオン捕捉剤の添加量
が増加するに従って、基板への金属イオン汚染量は減少
する。
Next, an experiment was conducted in which a metal ion scavenger (ligand) was added to an alkaline treatment liquid contaminated with metal ions, and then the substrate was dipped to measure the adsorption amount of metal ions. Cu is used as a pollutant metal ion, and triethylenetetramine hexaacetic acid (hereinafter,
The result of the experiment using TTHA) is shown in FIG.
Shown in The horizontal axis of FIG. 4 represents the addition amount of the metal ion scavenger by the molar ratio with Cu ions in the treatment liquid, and the vertical axis represents the adsorption amount of Cu ions on the substrate. As can be seen from FIG. 4, the amount of metal ion contamination on the substrate decreases as the amount of metal ion scavenger added increases.

【0023】以上の量子化学計算と実験の結果から、金
属イオンに配位して金属錯体を形成する金属イオン捕捉
剤を含む処理液を用いることにより、基板表面に吸着し
やすい金属イオン種を、吸着しない金属錯体に変化させ
れば、基板への金属イオン汚染を防止できることがわか
った。
From the results of the above-described quantum chemical calculations and experiments, by using a treatment liquid containing a metal ion scavenger that forms a metal complex by coordinating with metal ions, metal ion species that are easily adsorbed on the substrate surface are It was found that the metal ion contamination on the substrate can be prevented by changing to a metal complex that does not adsorb.

【0024】次いで、アルカリ性処理液中での金属イオ
ン種の濃度分布を、既知の平衡定数(Pergamon Press刊
「Stability Constants of Metal−Ion Complexes:Par
t BOrganic Ligands」に記載されている)を用いて計
算した。例として、Cuイオンで汚染されたアルカリ性
処理液(アンモニア水溶液)にTTHAを添加したとき
の、処理液中に存在する各イオン種の濃度分布を求めた
結果を、図5に示す。図5において、横軸は、図4と同
様に金属イオン捕捉剤の添加量を表し、縦軸は、処理液
中の各金属イオン種の濃度を表す。
Next, the concentration distribution of the metal ion species in the alkaline treatment liquid was determined by using known equilibrium constants ("Stability Constants of Metal-Ion Complexes: Par", published by Pergamon Press).
t B Organic Ligands ”). As an example, FIG. 5 shows the result of obtaining the concentration distribution of each ionic species present in the treatment liquid when TTHA was added to the alkaline treatment liquid (aqueous ammonia solution) contaminated with Cu ions. In FIG. 5, the horizontal axis represents the addition amount of the metal ion trapping agent as in FIG. 4, and the vertical axis represents the concentration of each metal ion species in the treatment liquid.

【0025】基板に吸着する金属イオン種は、H2Oの
配位した水和物イオン種、OHの配位した水酸化物イオ
ン種、およびアンモニアの配位したアンモニウムイオン
種である。図4および図5からわかるように、金属水酸
化物イオン種の濃度を1×10-20モル/リットル以下
にする量以上の金属イオン捕捉剤を添加すると、基板へ
の汚染量を1×1010atoms/cm2以下にするこ
とができた。
The metal ion species adsorbed on the substrate are a hydrate ion species coordinated with H 2 O, a hydroxide ion species coordinated with OH, and an ammonium ion species coordinated with ammonia. As can be seen from FIGS. 4 and 5, when the metal ion scavenger is added in an amount that makes the concentration of the metal hydroxide ion species 1 × 10 −20 mol / liter or less, the contamination amount on the substrate is 1 × 10 5. It could be set to 10 atoms / cm 2 or less.

【0026】SC−1洗浄液についても、同様の計算を
行ったところ、上述の場合と同様にSC−1洗浄液中に
存在する上記金属水酸化物イオン種の濃度を1×10
-20モル/リットル以下にすることにより、基板への汚
染量を1×1010atoms/cm2以下にできること
がわかった。
The same calculation was performed for the SC-1 cleaning solution. As with the above case, the concentration of the metal hydroxide ion species present in the SC-1 cleaning solution was 1 × 10.
It was found that the amount of contamination on the substrate can be reduced to 1 × 10 10 atoms / cm 2 or less by setting the concentration to −20 mol / liter or less.

【0027】そこで、このイオン種を効果的に捕捉する
金属イオン捕捉剤を選択するために、種々の捕捉剤につ
いて、捕捉する金属イオンとの平衡定数を検討した。す
なわち、Al、Cu、Ni、Fe、Znの各金属イオン
ごとに、該金属イオンとの平衡定数の大きな捕捉剤(配
位子)を抽出し、該捕捉剤を用いた場合の、SC−1洗
浄液中での金属イオンの濃度分布を計算した。表1に、
各金属イオン捕捉剤の、平衡定数と、吸着イオン種の洗
浄液中の濃度を1×10-20モル/リットルにするため
に必要な添加量とをまとめた。なお、表1において、T
THAはトリエチレンテトラミン六酢酸を表し、DTP
Aはジエチレントリアミン五酢酸を表し、EDTAはエ
チレンジアミン四酢酸を表し、APは2−アミノプロパ
ン−2−ホスホン酸を表す。
Therefore, in order to select a metal ion trapping agent that effectively traps this ionic species, the equilibrium constant with the metal ion to be trapped was examined for various trapping agents. That is, for each metal ion of Al, Cu, Ni, Fe, and Zn, a scavenger (ligand) having a large equilibrium constant with the metal ion is extracted, and SC-1 when the scavenger is used The concentration distribution of metal ions in the cleaning liquid was calculated. In Table 1,
The equilibrium constant of each metal ion scavenger and the addition amount required to bring the concentration of the adsorbed ion species in the washing solution to 1 × 10 −20 mol / liter are summarized. In Table 1, T
THA represents triethylenetetramine hexaacetic acid, DTP
A represents diethylenetriaminepentaacetic acid, EDTA represents ethylenediaminetetraacetic acid, and AP represents 2-aminopropane-2-phosphonic acid.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】この表からわかるように、Alに対しては
グルタミン酸が、CuおよびNiに対してはTTHA
(トリエチレンテトラミン六酢酸)が、FeおよびZn
に対してはDTPA(ジエチレントリアミン五酢酸)
が、それぞれ、最も少ない添加量で吸着イオン種の洗浄
液中の濃度を1×10-20モル/リットル以下まで低減
できることがわかった。
As can be seen from this table, glutamic acid is used for Al and TTHA is used for Cu and Ni.
(Triethylenetetramine hexaacetic acid), Fe and Zn
For DTPA (diethylenetriaminepentaacetic acid)
However, it was found that the concentration of the adsorbed ion species in the cleaning liquid can be reduced to 1 × 10 −20 mol / liter or less with the smallest addition amount.

【0030】以上の知見をもとに、本発明では、上記目
的を達成するために、被処理物表面の汚染金属を除去す
るためのアルカリ性表面処理液において、ジエチレント
リアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、およ
びグルタミン酸のうちの少なくとも一の金属イオン捕捉
剤を含む表面処理液と、該表面処理液を用いる表面処理
方法とが提供される。ジエチレントリアミン五酢酸は、
鉄イオンおよび亜鉛イオンの捕捉剤であり、トリエチレ
ンテトラミン六酢酸は、銅イオンおよびニッケルイオン
の捕捉剤であり、グルタミン酸は、アルミニウムイオン
の捕捉剤である。これら3種の捕捉剤をすべて含む表面
処理液では、鉄イオン、亜鉛イオン、銅イオン、ニッケ
ルイオン、およびアルミニウムイオンの再吸着を防止す
ることができる。
Based on the above findings, in order to achieve the above object, the present invention provides an alkaline surface treatment liquid for removing contaminant metals on the surface of an object to be treated with diethylenetriaminepentaacetic acid and triethylenetetraminehexaacetic acid. , And a surface treatment solution containing at least one metal ion scavenger of glutamic acid, and a surface treatment method using the surface treatment solution. Diethylenetriaminepentaacetic acid
It is a scavenger of iron and zinc ions, triethylenetetramine hexaacetic acid is a scavenger of copper ions and nickel ions, and glutamic acid is a scavenger of aluminum ions. The surface treatment liquid containing all of these three kinds of scavengers can prevent re-adsorption of iron ions, zinc ions, copper ions, nickel ions, and aluminum ions.

【0031】本発明の表面処理液は、アルカリ性水溶液
であり、アンモニアおよびテトラメチルアンモニウムハ
イドロオキシドのうちの少なくとも一方の塩基により、
アルカリ性に保持されていること望ましい。また、汚染
金属を酸化して金属イオンとして遊離させるために、酸
化剤として、例えば0.01モル/リットル以上の過酸
化水素を含むことが望ましい。このような表面処理液に
は、例えば、上述のSC−1洗浄液に、上記金属イオン
捕捉剤を添加したものがある。
The surface treatment liquid of the present invention is an alkaline aqueous solution, which contains at least one base selected from the group consisting of ammonia and tetramethylammonium hydroxide.
It is desirable to be kept alkaline. Further, in order to oxidize the contaminated metal and release it as a metal ion, it is desirable to contain, for example, 0.01 mol / liter or more of hydrogen peroxide as an oxidizing agent. Examples of such a surface treatment liquid include the above-mentioned SC-1 cleaning liquid to which the above metal ion scavenger is added.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】アルカリ性処理液中では、上述の
ように、H2OまたはOHの配位した金属イオン種が基
板に吸着しやすい。これらの金属イオンと基板表面との
結合を生成させないためには、金属イオンと基板との間
のクーロン力をなくせばよい。これは、金属イオンに電
子を送り込み、正の電荷を小さく、或いは負にすること
によって実現できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the alkaline processing liquid, as described above, the metal ion species coordinated with H 2 O or OH is easily adsorbed on the substrate. In order to prevent the bond between these metal ions and the substrate surface from being generated, the Coulomb force between the metal ions and the substrate may be eliminated. This can be realized by sending electrons to the metal ions to make the positive charge small or negative.

【0033】金属イオンとの平衡定数の大きな配位子
は、金属イオンの空軌道に非共有電子対を非局在化させ
ることによって配位結合を形成する。この配位結合の結
果、金属イオンにおける電子密度が増加するため、金属
イオンと基板との結合ができなくなる。従って、このよ
うな電子供与性の配位子として働く金属イオン捕捉剤を
用いることにより、金属イオンによる再汚染を防止する
ことができる。なお、金属イオン捕捉剤は、あらかじめ
処理液中に溶解させておいてもよく、または、処理に先
立ってあるいは処理中に処理液に添加してもよい。
A ligand having a large equilibrium constant with a metal ion forms a coordinate bond by delocalizing an unshared electron pair in an empty orbit of the metal ion. As a result of this coordinate bond, the electron density in the metal ion increases, so that the metal ion cannot be bonded to the substrate. Therefore, by using such a metal ion scavenger that functions as an electron-donating ligand, recontamination by metal ions can be prevented. The metal ion scavenger may be dissolved in the treatment liquid in advance, or may be added to the treatment liquid prior to or during the treatment.

【0034】金属イオン捕捉剤の量は、被処理物から溶
出し処理液中に蓄積される金属イオンの量に対して、該
金属イオンを錯体形成により捕捉するのに十分な量であ
ることが望ましい。
The amount of the metal ion scavenger is sufficient to capture the metal ion by complex formation with respect to the amount of the metal ion eluted from the object to be treated and accumulated in the treatment liquid. desirable.

【0035】このため、ジエチレントリアミン五酢酸の
濃度は、被処理物から溶出する鉄イオンの濃度に対して
重量比で3000倍以上、かつ、被処理物から溶出する
亜鉛イオンの濃度に対して重量比で30000倍以上と
することがのぞましい。また、トリエチレンテトラミン
六酢酸の濃度は、被処理物から溶出する銅イオンの濃度
に対して重量比で40000倍以上、かつ、被処理物か
ら溶出するニッケルイオンの濃度に対して重量比で40
倍以上とすることが望ましい。グルタミン酸の濃度は、
被処理物から溶出するアルミニウムイオンの濃度に対し
て重量比で30000倍以上とすることが望ましい。
Therefore, the concentration of diethylenetriaminepentaacetic acid is 3000 times or more the weight ratio with respect to the concentration of iron ions eluted from the object to be treated, and the weight ratio with respect to the concentration of zinc ions eluted from the object to be treated. It is advisable to increase it by more than 30,000 times. The concentration of triethylenetetramine hexaacetic acid is 40,000 times or more by weight the concentration of copper ions eluted from the object to be treated, and 40% by weight relative to the concentration of nickel ions eluted from the object to be treated.
It is desirable to make it twice or more. The concentration of glutamic acid is
It is desirable that the weight ratio is 30,000 times or more the concentration of aluminum ions eluted from the object to be treated.

【0036】本発明の表面処理液および表面処理方法
は、少量の添加剤(金属イオン捕捉剤)により、効果的
に金属イオンによる再汚染を防止できるため、特に高い
清浄度の要求される半導体素子製造工程における半導体
基板の洗浄などに好適である。上述のように、金属イオ
ン捕捉剤の量は、溶出する金属イオンの量に応じて定め
ることが望ましいが、半導体素子の製造工程における基
板洗浄に用いる場合には、通常、1×10-7〜1×10
-1重量%の範囲内であれば、十分な金属イオン再吸着防
止効果が得られる。
Since the surface treatment liquid and the surface treatment method of the present invention can effectively prevent recontamination by metal ions with a small amount of an additive (metal ion scavenger), a semiconductor device which requires particularly high cleanliness. It is suitable for cleaning semiconductor substrates in the manufacturing process. As described above, the amount of the metal ion scavenger is preferably determined according to the amount of the metal ions to be eluted, but when it is used for cleaning the substrate in the manufacturing process of the semiconductor element, it is usually 1 × 10 −7 to 1 x 10
Within the range of -1 % by weight, a sufficient effect of preventing re-adsorption of metal ions can be obtained.

【0037】[0037]

【実施例】【Example】

<実施例1>本実施例では、3価のAlイオンの捕捉剤
(配位子)としてグルタミン酸を添加した処理液のAl
イオン汚染防止効果について検証した。処理液として
は、27wt/vol%アンモニア水溶液と、30wt
/vol%過酸化水素水と、水との混合液(体積比で
1:1:5)である洗浄液に、10ppmの硝酸アルミ
ニウム水溶液を滴下し、Alイオン濃度を10ppbと
したものに、所定量のグルタミン酸を添加して溶解させ
たものを用いた。
<Example 1> In this example, Al of a treatment liquid to which glutamic acid was added as a scavenger (ligand) for trivalent Al ions.
The effect of preventing ion contamination was verified. As the treatment liquid, 27 wt / vol% aqueous ammonia solution and 30 wt
/ Vol% hydrogen peroxide water, 10 ppm aluminum nitrate aqueous solution was added dropwise to a cleaning solution which is a mixed solution of water (volume ratio 1: 1: 5), and a predetermined amount was added to the solution having an Al ion concentration of 10 ppb. Glutamic acid was added and dissolved.

【0038】表面を清浄に保持したシリコン基板(表面
のAl汚染量は検出限界以下)を、80℃に保持したこ
の処理液に10分間浸漬し、純水中に10分間浸した
後、原子吸光分析により基板表面のAl汚染量を測定し
た。結果を図6に示す。
A silicon substrate whose surface is kept clean (the amount of Al contamination on the surface is below the detection limit) is dipped in this treatment liquid kept at 80 ° C. for 10 minutes, and then dipped in pure water for 10 minutes. The amount of Al contamination on the substrate surface was measured by analysis. FIG. 6 shows the results.

【0039】本実施例により、洗浄液に3×10-2wt
%のグルタミン酸を添加することで、アルミニウムによ
る基板の汚染量を検出限界(1×1010atoms/c
2)以下にできるということが実証された。
According to this embodiment, the cleaning liquid contains 3 × 10 -2 wt.
%, The amount of aluminum contamination of the substrate can be detected at the detection limit (1 × 10 10 atoms / c).
m 2) may be referred to be below was demonstrated.

【0040】<比較例1>グルタミン酸の代わりに、エ
チレンジアミン四酢酸(EDTAと略す)、または、2
−アミノプロパン−2−ホスホン酸(APと略す)を用
いた他は、実施例1と同様にして、これらのキレート剤
のアルミニウム汚染防止効果を測定した。結果を、実施
例1の結果と合わせて図6に示す。図6からわかるよう
に、EDTAやAPでは、アルミニウムによる汚染を防
止する効果は得られなかった。
Comparative Example 1 Instead of glutamic acid, ethylenediaminetetraacetic acid (abbreviated as EDTA) or 2
In the same manner as in Example 1 except that -aminopropane-2-phosphonic acid (abbreviated as AP) was used, the aluminum contamination preventing effect of these chelating agents was measured. The results are shown in FIG. 6 together with the results of Example 1. As can be seen from FIG. 6, EDTA and AP were not effective in preventing contamination by aluminum.

【0041】<実施例2>本実施例では、2価のCuイ
オンに対するトリエチレンテトラミン六酢酸(TTHA
と略す)の汚染防止効果について検証した。本実施例で
は、処理液として、実施例1と同様の洗浄液に、10p
pmの硝酸銅水溶液を滴下し、Cuイオン濃度を10p
pbとしたものに、所定量のTTHAを添加して溶解さ
せたものを用いた。
Example 2 In this example, triethylenetetramine hexaacetic acid (TTHA) for divalent Cu ions is used.
Abbreviated) was verified. In this embodiment, as the treatment liquid, a cleaning liquid similar to that in the first embodiment is added with 10 p
pm copper nitrate aqueous solution was added dropwise to adjust the Cu ion concentration to 10p.
The pb was added with a predetermined amount of TTHA and dissolved therein.

【0042】表面を清浄に保持したシリコン基板(表面
のCu汚染量は検出限界以下)を、80℃に保持したこ
の処理液に10分間浸漬し、純水中に10分間浸した
後、全反射蛍光X線分析により基板表面のCu汚染量を
測定した。結果を図7に示す。
A silicon substrate whose surface was kept clean (the amount of Cu contamination on the surface was below the detection limit) was dipped in this treatment liquid kept at 80 ° C. for 10 minutes, and then dipped in pure water for 10 minutes, and then subjected to total reflection. The amount of Cu contamination on the substrate surface was measured by fluorescent X-ray analysis. FIG. 7 shows the results.

【0043】本実施例により、洗浄液に3×10-2wt
%のTTHAを添加することで、銅による基板の汚染量
を検出限界(1×1010atoms/cm2)以下にで
きるということが実証された。
According to this embodiment, the cleaning liquid contains 3 × 10 −2 wt.
It was demonstrated that the amount of copper contamination of the substrate can be made lower than the detection limit (1 × 10 10 atoms / cm 2 ) by adding TTHA of 10%.

【0044】<比較例2>TTHAの代わりに、EDT
A、または、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPAと
略す)を用いた他は、実施例2と同様にして、これらの
キレート剤の銅汚染防止効果を測定した。結果を、実施
例2の結果と合わせて図7に示す。図7からわかるよう
に、実施例2と同様の効果を得るためには、TTHAの
10倍の重量のDTPA、または、100倍の重量のE
DTAを用いなければならなかった。
<Comparative Example 2> Instead of TTHA, EDT
The copper contamination preventing effect of these chelating agents was measured in the same manner as in Example 2 except that A or diethylenetriaminepentaacetic acid (abbreviated as DTPA) was used. The results are shown in FIG. 7 together with the results of Example 2. As can be seen from FIG. 7, in order to obtain the same effect as in Example 2, DTPA having a weight 10 times that of TTHA or E having a weight 100 times that of TTHA is used.
Had to use DTA.

【0045】<実施例3>本実施例では、2価のNiイ
オンに対するTTHAの汚染防止効果について検証し
た。本実施例では、処理液として、実施例1と同様の洗
浄液に、10ppmの硝酸ニッケル水溶液を滴下し、N
iイオン濃度を10ppbとしたものに、所定量のTT
HAを添加して溶解させたものを用いた。
<Example 3> In this example, the effect of TTHA for preventing contamination of divalent Ni ions was verified. In this example, as a treatment liquid, a 10 ppm nickel nitrate aqueous solution was added dropwise to the same cleaning liquid as in Example 1,
A predetermined amount of TT for i-ion concentration of 10 ppb
What was added and dissolved was used.

【0046】表面を清浄に保持したシリコン基板(表面
のNi汚染量は検出限界以下)を、80℃に保持したこ
の処理液に10分間浸漬し、純水中に10分間浸した
後、全反射蛍光X線分析により基板表面のNi汚染量を
測定した。結果を図8に示す。
A silicon substrate whose surface was kept clean (the amount of Ni contamination on the surface was below the detection limit) was dipped in this treatment liquid kept at 80 ° C. for 10 minutes, and then dipped in pure water for 10 minutes, and then subjected to total reflection. The amount of Ni contamination on the substrate surface was measured by fluorescent X-ray analysis. The results are shown in Fig. 8.

【0047】本実施例により、洗浄液に3×10-5wt
%のTTHAを添加することで、ニッケルによる基板の
汚染量を検出限界(1×1010atoms/cm2)以
下にできるということが実証された。
According to this embodiment, the cleaning liquid contains 3 × 10 −5 wt.
It has been proved that the amount of nickel contamination of the substrate can be made below the detection limit (1 × 10 10 atoms / cm 2 ) by adding TTHA.

【0048】<比較例3>TTHAの代わりに、EDT
A、または、エチレンビス[イミノ(フェニル)メチレ
ンホスフィン酸](EBIMと略す)を用いた他は、実
施例3と同様にして、これらのキレート剤のニッケル汚
染防止効果を測定した。結果を、実施例3の結果と合わ
せて図8に示す。図8からわかるように、実施例3と同
様の効果を得るためには、TTHAの5倍の重量のED
TA、または、10000倍の重量のEBIMを用いな
ければならなかった。
<Comparative Example 3> Instead of TTHA, EDT was used.
The nickel contamination preventing effect of these chelating agents was measured in the same manner as in Example 3 except that A or ethylenebis [imino (phenyl) methylenephosphinic acid] (abbreviated as EBIM) was used. The results are shown in FIG. 8 together with the results of Example 3. As can be seen from FIG. 8, in order to obtain the same effect as in Example 3, the ED having a weight 5 times that of TTHA is used.
TA, or 10,000 times the weight of EBIM had to be used.

【0049】<実施例4>本実施例では、3価のFeイ
オンに対するDTPAの汚染防止効果について検証し
た。本実施例では、処理液として、実施例1と同様の洗
浄液に、10ppmの硝酸鉄水溶液を滴下し、Feイオ
ン濃度を10ppbとしたものに、所定量のDTPAを
添加して溶解させたものを用いた。
Example 4 In this example, the effect of DTPA for preventing trivalent Fe ions from contamination was verified. In this example, as a treatment liquid, a 10 ppm iron nitrate aqueous solution was added dropwise to the same cleaning liquid as in Example 1 and the Fe ion concentration was set to 10 ppb, and a predetermined amount of DTPA was added and dissolved. Using.

【0050】表面を清浄に保持したシリコン基板(表面
のFe汚染量は検出限界以下)を、80℃に保持したこ
の処理液に10分間浸漬し、純水中に10分間浸した
後、全反射蛍光X線分析により基板表面のFe汚染量を
測定した。結果を図9に示す。
A silicon substrate whose surface was kept clean (the amount of Fe contamination on the surface was below the detection limit) was dipped in this treatment liquid kept at 80 ° C. for 10 minutes, and then dipped in pure water for 10 minutes. The amount of Fe contamination on the substrate surface was measured by fluorescent X-ray analysis. The results are shown in Fig. 9.

【0051】本実施例により、洗浄液に3×10-3wt
%のDTPAを添加することで、鉄による基板の汚染量
を検出限界(1×1010atoms/cm2)以下にで
きるということが実証された。
According to this embodiment, the cleaning liquid contains 3 × 10 −3 wt.
It was demonstrated that the amount of iron contamination of the substrate can be made lower than the detection limit (1 × 10 10 atoms / cm 2 ) by adding DTPA of 10%.

【0052】<比較例4>DTPAの代わりに、ヒドロ
キシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTAと略
す)、EDTA、または、TTHAを用いた他は、実施
例4と同様にして、これらのキレート剤の鉄汚染防止効
果を測定した。結果を、実施例4の結果と合わせて図9
に示す。図9からわかるように、実施例4と同様の効果
を得るためには、DTPAの100倍の重量のTTH
A、または、500倍の重量のEDTAを用いなければ
ならず、HEDTAではわずかな効果しかなかった。
<Comparative Example 4> In the same manner as in Example 4, except that hydroxyethylethylenediamine triacetic acid (abbreviated as HEDTA), EDTA, or TTHA was used in place of DTPA, iron contamination of these chelating agents was performed. The preventive effect was measured. The results are shown in FIG. 9 together with the results of Example 4.
Shown in As can be seen from FIG. 9, in order to obtain the same effect as that of Example 4, TTH of 100 times the weight of DTPA was used.
A or 500 times the weight of EDTA had to be used, with HEDTA having only a slight effect.

【0053】また、DTPAの代わりに、ジヒドロキシ
エチルグリシン(DHEG)、または、エチレンビス
[イミノ(2−ヒドロキシフェニル)メチレン(メチ
ル)ホスフィン酸](EBIHと略す)を用い、実施例
4と同様にして鉄汚染効果を測定したところ、HEDT
Aと同様に、わずかな汚染防止効果しか得られなかっ
た。
In place of DTPA, dihydroxyethylglycine (DHEG) or ethylenebis [imino (2-hydroxyphenyl) methylene (methyl) phosphinic acid] (abbreviated as EBIH) was used, and the same procedure as in Example 4 was performed. The iron contamination effect was measured by HEDT
Similar to A, only a slight antifouling effect was obtained.

【0054】<実施例5>本実施例では、2価のZnイ
オンに対するDTPAの汚染防止効果について検証し
た。本実施例では、処理液として、実施例1と同様の洗
浄液に、10ppmの硝酸亜鉛水溶液を滴下し、Znイ
オン濃度を10ppbとしたものに、所定量のDTPA
を添加して溶解させたものを用いた。
<Embodiment 5> In this embodiment, the effect of DTPA on the contamination of divalent Zn ions was verified. In this example, as a treatment liquid, a 10 ppm zinc nitrate aqueous solution was added dropwise to the same cleaning liquid as in Example 1 to obtain a Zn ion concentration of 10 ppb and a predetermined amount of DTPA.
What was added and dissolved was used.

【0055】表面を清浄に保持したシリコン基板(表面
のZn汚染量は検出限界以下)を、80℃に保持したこ
の処理液に10分間浸漬し、純水中に10分間浸した
後、全反射蛍光X線分析により基板表面のZn汚染量を
測定した。結果を図10に示す。
A silicon substrate whose surface was kept clean (the amount of Zn contamination on the surface was below the detection limit) was dipped in this treatment liquid kept at 80 ° C. for 10 minutes, and then dipped in pure water for 10 minutes, and then subjected to total reflection. The amount of Zn contamination on the substrate surface was measured by fluorescent X-ray analysis. The results are shown in FIG.

【0056】本実施例により、洗浄液に2×10-2wt
%のDTPAを添加することで、亜鉛による基板の汚染
量を検出限界(1×1010atoms/cm2)以下に
できるということが実証された。
According to this embodiment, the cleaning liquid contains 2 × 10 −2 wt.
It was demonstrated that the amount of zinc contamination of the substrate can be made lower than the detection limit (1 × 10 10 atoms / cm 2 ) by adding DTPA of 10%.

【0057】<比較例5>DTPAの代わりに、EDT
A、または、EBIMを用いた他は、実施例5と同様に
して、これらのキレート剤の鉄汚染防止効果を測定し
た。結果を、実施例5の結果と合わせて図10に示す。
図10からわかるように、実施例5と同様の効果を得る
ためには、DTPAの100倍の重量のEDTAを用い
なければならず、EBIMではわずかな効果しかなかっ
た。
<Comparative Example 5> Instead of DTPA, EDT
The iron contamination preventing effect of these chelating agents was measured in the same manner as in Example 5 except that A or EBIM was used. The results are shown in FIG. 10 together with the results of Example 5.
As can be seen from FIG. 10, in order to obtain the same effect as in Example 5, EDTA of 100 times the weight of DTPA had to be used, and EBIM had only a slight effect.

【0058】<実施例6>本実施例では、処理液とし
て、実施例1と同様の洗浄液に、硝酸アルミニウムと、
硝酸銅と、硝酸鉄と、硝酸ニッケルと、硝酸亜鉛とを、
それぞれ10ppmずつ含む水溶液を滴下し、各金属イ
オン濃度をそれぞれ10ppbとしたものに、金属イオ
ン捕捉剤として、DTPAを33ppm、TTHAを4
0ppm、グルタミン酸を30ppm添加して溶解させ
たものを用いた。なお、DTPA濃度は、Feイオン濃
度の3000倍であり、Znイオン濃度の30000倍
である。TTHA濃度は、Cuイオン濃度の40000
倍であり、Niイオン濃度の40倍である。グルタミン
酸濃度は、Alイオン濃度の30000倍である。
<Embodiment 6> In this embodiment, as the treatment liquid, the same cleaning liquid as in Embodiment 1 is used, and aluminum nitrate is added.
Copper nitrate, iron nitrate, nickel nitrate, and zinc nitrate,
An aqueous solution containing 10 ppm each was dropped, and each metal ion concentration was adjusted to 10 ppb. As a metal ion trapping agent, 33 ppm of DTPA and 4 parts of TTHA were added.
0 ppm and 30 ppm of glutamic acid were added and dissolved. The DTPA concentration is 3000 times the Fe ion concentration and 30,000 times the Zn ion concentration. TTHA concentration is 40,000 of Cu ion concentration
And 40 times the Ni ion concentration. The glutamic acid concentration is 30,000 times the Al ion concentration.

【0059】表面を清浄に保持したシリコン基板(表面
のCu汚染量は検出限界以下)を、80℃に保持したこ
の処理液に10分間浸漬し、純水中に10分間浸した
後、原子吸光分析により基板表面のAl汚染量を、全反
射蛍光X線分析により基板表面のCu,Fe,Ni,Z
nの汚染量を、それぞれ測定した。結果を表2に示す。
A silicon substrate whose surface was kept clean (the amount of Cu contamination on the surface was below the detection limit) was dipped in this treatment liquid kept at 80 ° C. for 10 minutes, and then dipped in pure water for 10 minutes. The amount of Al contamination on the substrate surface was analyzed and Cu, Fe, Ni, Z on the substrate surface was measured by total reflection X-ray fluorescence analysis.
The contamination amount of n was measured respectively. Table 2 shows the results.

【0060】[0060]

【表2】 [Table 2]

【0061】本実施例では、基板表面の汚染量は、測定
したすべての金属イオンについて検出限界(1×1010
atoms/cm2)以下となった。このことから、本
実施例の処理液は、Al,Cu,Fe,Ni,およびZ
nのすべての金属イオンに対して十分な再付着防止能を
備えていることが確かめられた。
In this example, the amount of contamination on the substrate surface is the detection limit (1 × 10 10) for all measured metal ions.
It was less than or equal to atoms / cm 2 ). From this fact, the treatment liquid of the present embodiment is suitable for Al, Cu, Fe, Ni, and Z.
It was confirmed to have sufficient anti-redeposition ability for all metal ions of n.

【0062】<比較例6>処理液に金属イオン捕捉剤を
添加しなかったこと以外は、実施例6と同様にして、基
板の金属イオンによる汚染量を測定したところ、表2に
示すように、測定したすべての金属イオンについて、3
×1010atoms/cm2以上の高い汚染量が検出さ
れた。
Comparative Example 6 The amount of metal ion contamination of the substrate was measured in the same manner as in Example 6 except that no metal ion scavenger was added to the treatment liquid. , For all metal ions measured, 3
A high contamination amount of × 10 10 atoms / cm 2 or more was detected.

【0063】[0063]

【発明の効果】上述したように、本発明により、アルカ
リ性処理液中で汚染金属(Al、Fe、Cu、Ni、Z
n)を除去する際に、処理液中に溶出した金属イオンに
よる基板の再汚染を、微量の添加物により効果的に防止
することができる。
As described above, according to the present invention, contaminant metals (Al, Fe, Cu, Ni, Z) in an alkaline treatment liquid are used.
When removing n), recontamination of the substrate due to metal ions eluted in the treatment liquid can be effectively prevented by a small amount of the additive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 量子化学計算によって求めた、金属イオンと
基板との吸着エネルギーを示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing adsorption energies of metal ions and a substrate, which are obtained by quantum chemical calculation.

【図2】 金属イオン捕捉剤を添加したときの、量子化
学計算によって求めた、金属イオンと基板との吸着エネ
ルギーを示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing adsorption energies of metal ions and a substrate obtained by quantum chemical calculation when a metal ion scavenger is added.

【図3】 アルカリ性処理液中での、基板浸漬時間と、
基板への金属イオンの吸着量との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a substrate immersion time in an alkaline treatment liquid,
It is a graph which shows the relationship with the adsorption amount of a metal ion to a substrate.

【図4】 アルカリ性処理液中での、金属イオン捕捉剤
の添加量と、基板への金属イオンの吸着量との関係を示
すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of metal ion scavenger added and the amount of metal ion adsorbed on the substrate in the alkaline treatment liquid.

【図5】 アルカリ性処理液中での、金属イオン捕捉剤
の添加量と、金属イオン種の濃度との関係を示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of metal ion trapping agent added and the concentration of metal ion species in the alkaline treatment liquid.

【図6】 実施例1および比較例1における、金属イオ
ン捕捉剤の添加量と、基板のAlイオン汚染量とを示す
グラフである。
6 is a graph showing the amount of metal ion trapping agent added and the amount of Al ion contamination of the substrate in Example 1 and Comparative Example 1. FIG.

【図7】 実施例2および比較例2における、金属イオ
ン捕捉剤の添加量と、基板のCuイオン汚染量とを示す
グラフである。
FIG. 7 is a graph showing the amount of metal ion scavenger added and the amount of Cu ion contamination of the substrate in Example 2 and Comparative Example 2.

【図8】 実施例3および比較例3における、金属イオ
ン捕捉剤の添加量と、基板のNiイオン汚染量とを示す
グラフである。
FIG. 8 is a graph showing the amount of metal ion trapping agent added and the amount of Ni ion contamination of the substrate in Example 3 and Comparative Example 3.

【図9】 実施例4および比較例4における、金属イオ
ン捕捉剤の添加量と、基板のFeイオン汚染量とを示す
グラフである。
9 is a graph showing the amount of metal ion trapping agent added and the amount of Fe ion contamination of the substrate in Example 4 and Comparative Example 4. FIG.

【図10】 実施例5および比較例5における、金属イ
オン捕捉剤の添加量と、基板のZnイオン汚染量を示す
グラフである。
FIG. 10 is a graph showing the amount of metal ion scavenger added and the amount of Zn ion contamination of the substrate in Example 5 and Comparative Example 5.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23G 1/14 C23G 1/14 H01L 21/304 341 H01L 21/304 341L (72)発明者 岡 齊 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location C23G 1/14 C23G 1/14 H01L 21/304 341 H01L 21/304 341L (72) Inventor Sai Oka 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stock company Hitachi, Ltd.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被処理物表面の汚染金属を除去するための
アルカリ性表面処理液において、 ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン
六酢酸、およびグルタミン酸のうちの少なくとも一の金
属イオン捕捉剤を含むことを特徴とする表面処理液。
1. An alkaline surface treatment liquid for removing contaminant metals on the surface of an object to be treated, comprising at least one metal ion scavenger selected from diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetraminehexaacetic acid, and glutamic acid. And surface treatment liquid.
【請求項2】請求項1において、 上記ジエチレントリアミン五酢酸の濃度は、 上記被処理物から溶出する鉄イオンの濃度に対して重量
比で3000倍以上であり、かつ、該被処理物から溶出
する亜鉛イオンの濃度に対して重量比で30000倍以
上であることを特徴とする表面処理液。
2. The concentration of the diethylenetriaminepentaacetic acid according to claim 1, which is 3000 times by weight or more than the concentration of iron ions eluted from the object to be treated, and is eluted from the object to be treated. A surface treatment liquid, which is 30,000 times or more in weight ratio with respect to the concentration of zinc ions.
【請求項3】請求項1において、 上記トリエチレンテトラミン六酢酸の濃度は、 上記被処理物から溶出する銅イオンの濃度に対して重量
比で40000倍以上であり、かつ、該被処理物から溶
出するニッケルイオンの濃度に対して重量比で40倍以
上であることを特徴とする表面処理液。
3. The concentration of triethylenetetramine hexaacetic acid according to claim 1, which is 40,000 times by weight or more the concentration of copper ions eluted from the object to be treated, and A surface treatment liquid which is 40 times or more in weight ratio with respect to the concentration of eluted nickel ions.
【請求項4】請求項1において、 上記グルタミン酸の濃度は、 上記被処理物から溶出するアルミニウムイオンの濃度に
対して重量比で30000倍以上であることを特徴とす
る表面処理液。
4. The surface treatment liquid according to claim 1, wherein the concentration of glutamic acid is 30,000 times or more the weight ratio of the concentration of aluminum ions eluted from the object to be treated.
【請求項5】請求項1において、 アンモニアおよびテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キシドのうちの少なくとも一方の塩基により、アルカリ
性に保持されていることを特徴とする表面処理液。
5. The surface treatment liquid according to claim 1, which is kept alkaline by at least one base of ammonia and tetramethylammonium hydroxide.
【請求項6】請求項5において、 0.01モル/リットル以上の過酸化水素をさらに含む
ことを特徴とする表面処理液。
6. The surface treatment solution according to claim 5, further comprising 0.01 mol / liter or more of hydrogen peroxide.
【請求項7】被処理物の表面の汚染金属を、アルカリ性
表面処理液に接触させることにより除去する表面処理方
法において、 上記表面処理液は、 ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン
六酢酸、およびグルタミン酸のうちの少なくとも一の金
属イオン捕捉剤を含むことを特徴とする表面処理方法。
7. A surface treatment method for removing a contaminating metal on the surface of an object to be treated by bringing it into contact with an alkaline surface treatment liquid, wherein the surface treatment liquid comprises diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetraminehexaacetic acid, and glutamic acid. A surface treatment method comprising at least one metal ion trapping agent.
【請求項8】請求項7において、 上記ジエチレントリアミン五酢酸の濃度は、 上記被処理物から溶出する鉄イオンの濃度に対して重量
比で3000倍以上であり、かつ、該被処理物から溶出
する亜鉛イオンの濃度に対して重量比で30000倍以
上であることを特徴とする表面処理方法。
8. The concentration of the diethylenetriaminepentaacetic acid according to claim 7, which is 3000 times or more in weight ratio with respect to the concentration of iron ions eluted from the object to be treated, and is eluted from the object to be treated. A surface treatment method, characterized in that the weight ratio of the zinc ion is 30,000 times or more.
【請求項9】請求項7において、 上記トリエチレンテトラミン六酢酸の濃度は、 上記被処理物から溶出する銅イオンの濃度に対して重量
比で40000倍以上であり、かつ、該被処理物から溶
出するニッケルイオンの濃度に対して重量比で40倍以
上であることを特徴とする表面処理方法。
9. The concentration of the triethylenetetramine hexaacetic acid according to claim 7, which is 40,000 times or more in weight ratio with respect to the concentration of copper ions eluted from the object to be treated, and from the object to be treated. A surface treatment method, characterized in that the concentration of nickel ions to be eluted is 40 times or more in weight ratio.
【請求項10】請求項7において、 上記グルタミン酸の濃度は、 上記被処理物から溶出するアルミニウムイオンの濃度に
対して重量比で30000倍以上であることを特徴とす
る表面処理方法。
10. The surface treatment method according to claim 7, wherein the concentration of glutamic acid is 30,000 times or more in weight ratio with respect to the concentration of aluminum ions eluted from the object to be treated.
【請求項11】請求項7において、 上記被処理物は、半導体基板であることを特徴とする表
面処理方法。
11. The surface treatment method according to claim 7, wherein the object to be treated is a semiconductor substrate.
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