WO2019150990A1 - 薬液、薬液の製造方法、基板の処理方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a chemical solution, a method for producing a chemical solution, and a method for treating a substrate.
- Patent Document 1 discloses that a “removal step of removing ruthenium deposits adhering to the outer edge and / or the back surface of the surface of the substrate on which the ruthenium-containing film is formed, with respect to the substrate on which the ruthenium-containing film is formed.
- the removal solution contains 0.05 to 8% by mass of orthoperiodic acid with respect to the total mass of the removal solution, and the pH of the removal solution is 3.5 or less.
- Method (Claim 1) is described.
- this invention makes it a subject to provide the chemical
- the present inventor has found that the above-mentioned problems can be solved by a predetermined chemical solution, and completed the present invention. That is, it has been found that the above problem can be solved by the following configuration.
- One or more periodic acids selected from the group consisting of periodic acid and salts thereof;
- One or more first metal components selected from the group consisting of Ti and Zr;
- a chemical solution containing water When the chemical solution contains one kind of first metal component, the content of the one kind of first metal component is 1 mass ppt to 100 mass ppm with respect to the total mass of the periodic acids, When the said chemical
- medical solution whose content of at least one of the 1st metal components is 1 mass ppt or more with respect to the said periodic acid total mass.
- the chemical solution contains one kind of first metal component
- the content of the one kind of first metal component is 1 mass ppb to 100 mass ppb with respect to the total mass of the periodic acids
- medical solution contains 2 types of 1st metal components
- each content of said 2 types of 1st metal components is 100 mass ppb or less with respect to the said periodic acid total mass
- the chemical solution according to [1] wherein the content of at least one of the first metal components is 1 mass ppb or more based on the total mass of the periodic acids.
- the chemical solution contains one kind of second metal component
- the content of the one kind of second metal component is 1 mass ppt to 100 mass ppm with respect to the total mass of the periodic acids
- medical solution contains a 2 or more types of 2nd metal component
- each content of the said 2 or more types of 2nd metal component is 100 mass ppm or less with respect to the said periodic acid total mass
- the said 2 The chemical solution according to any one of [1] to [6], wherein the content of at least one of the second or more second metal components is 1 mass ppt or more with respect to the total mass of the periodic acids.
- the chemical solution contains one kind of anionic species
- the content of the one kind of anionic species is 1 mass ppt to 100 mass ppm with respect to the total mass of the periodic acids
- medical solution contains 2 or more types of anionic species
- each content of the said 2 or more types of anionic species is 100 mass ppm or less with respect to the said total periodic acid
- the said 2 or more types of anion The chemical solution according to any one of [1] to [8], wherein the content of at least one of the species is 1 mass ppt or more with respect to the total mass of the periodic acids.
- the anion species, IO 3 - a drug solution as described in [9].
- a purified product comprising one or more periodic acids selected from the group consisting of periodic acid and salts thereof, one or more first metal components selected from the group consisting of Ti and Zr, and water.
- a method for producing a chemical solution comprising the step A of obtaining a chemical solution according to any one of [1] to [10] by subjecting to an ion exchange method.
- the ion exchange method is A method A1 for passing the material to be purified through a first filling portion filled with a mixed resin containing a cation exchange resin and an anion exchange resin;
- the material to be purified is provided in at least one of the second filling part filled with the cation exchange resin, the third filling part filled with the anion exchange resin, and the fourth filling part filled with the chelate resin.
- Method A1 is a method of passing the material to be purified through two or more first filling parts.
- Method A2 is a method in which the material to be purified is passed through two or more second filling parts and two or more third filling parts, or The method for producing a chemical solution according to [12] or [13], which is a method of passing the material to be purified through one or more second filling parts and one or more fourth filling parts.
- Method A3 is a method of passing the product to be purified through two or more membrane ion exchangers.
- [16] The medicinal solution according to any one of [12] to [15], wherein the ion exchange method includes two or more methods selected from the group consisting of the method A1, the method A2, and the method A3. Production method.
- [17] The method for producing a chemical solution according to any one of [11] to [16], further comprising a step B of filtering the product to be purified supplied to the step A using a filter after the step A.
- [18] The method for producing a chemical solution according to any one of [11] to [17], further comprising a step C of mixing the material to be purified and the pH adjuster before the step A.
- a method for treating a substrate comprising a step D of removing the transition metal-containing material on the substrate using the chemical solution according to any one of [1] to [10].
- the substrate treatment method according to any one of [19] to [21] wherein a rinse treatment is further performed on the substrate obtained in the step D.
- the rinse liquid is an acidic rinse liquid.
- substrate can be provided.
- the description that does not indicate substitution and non-substitution includes those that have a substituent together with those that do not have a substituent, as long as the effects of the present invention are not impaired. It is included.
- the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group). This is synonymous also about each compound.
- preparation means that a specific material is synthesized or blended, and that a predetermined product is procured by purchase or the like.
- ppm means “parts-per-million (10 ⁇ 6 )”
- ppb means “parts-per-billion (10 ⁇ 9 )”
- ppt Means “parts-per-trillion (10 ⁇ 12 )”.
- 1 square corresponds to 0.1 nm.
- the chemical solution of the present invention includes one or more periodic acids selected from the group consisting of periodic acid and salts thereof, one or more first metal components selected from the group consisting of Ti and Zr, and water.
- the amount of the first metal component is in a predetermined range.
- a predetermined amount of periodic acid acts as a main solution in the etching solution of the transition metal-containing material, and further, at least one of the first metal components is contained in a predetermined amount or more.
- the present inventors presume that the first metal component contained above plays a catalytic role, and an excellent etching performance of the chemical solution is realized.
- the content of the first metal component is not more than a predetermined amount in the chemical solution of the present invention, metal atoms such as the first metal component are unlikely to remain on the object to be processed using the chemical solution, The present inventors speculate that the occurrence of defects could be suppressed. When the occurrence of such a defect is suppressed, even when the chemical solution of the present invention is used in the manufacture of the wiring board, electrical defects of the wiring board such as the wirings are less likely to occur, and the wiring board The manufacturing yield of is improved.
- the chemical solution of the present invention contains one or more periodic acids selected from the group consisting of periodic acid and salts thereof (periodic acid salt).
- Periodic acids are selected from the group consisting of orthoperiodic acid (H 5 IO 6 ), orthoperiodic acid salt, metaperiodic acid (HIO 4 ), and metaperiodic acid salt.
- orthoperiodic acid is preferable because it does not contain an alkali metal such as sodium (Na + ) and the composition is stable.
- the content (total content) of periodic acids is preferably 0.0001 to 50 mass%, more preferably 1 to 45 mass%, more preferably 2 to 2 mass% with respect to the total mass of the chemical solution. 40% by mass is more preferable, and 4 to 40% by mass is particularly preferable.
- An example of a method for measuring the concentration of periodic acid in a chemical solution is an ion chromatography method.
- Specific examples of the apparatus include Dionex ICS-2100 manufactured by Thermo Fisher.
- Dionex ICS-2100 manufactured by Thermo Fisher manufactured by Thermo Fisher.
- the chemical solution of the present invention contains one or more first metal components selected from the group consisting of Ti and Zr.
- the first metal component may be added separately when preparing the chemical solution of the present invention.
- the first metal component may be included as a trace component in the periodic acid raw material.
- the content of the first metal component is reduced by an ion exchange method or the like, as described later, to a predetermined range. Can be adjusted.
- the reason why the first metal component is mixed in the raw materials of periodic acids is that when the first metal component is used as a catalyst in the synthesis of periodic acids, The case where the component adhering to piping is mixed in the process of manufacturing acids is assumed.
- a 1st metal component intends the metal component in a chemical
- each content and total content can be measured about the metal (particulate metal) which is particle
- the metal component (the first metal component and the second metal component described later) in this specification is, for example, Agilent 8800 Triple Quadrupole ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry, semiconductor manufactured by Agilent Technologies, Inc.) It can be measured by the method described in the examples using the analysis, option # 200).
- the content of one kind of first metal component is 1 mass ppt to 100 mass ppm with respect to the total mass of periodic acids. That is, when the chemical solution contains one of the first metal components of Ti and Zr, the content of the first metal component is 1 mass ppt to 100 mass ppm (preferably 1 mass ppm to the total mass of periodic acids). Mass ppb to 100 mass ppb). Especially, the said content has preferable 1 mass ppb or more at the point which is more excellent in the etching performance of a chemical
- each content of said 2 types of 1st metal components (content of both of 2 types of 1st metal components) is the said.
- Each is 100 mass ppm or less with respect to the total mass of periodic acids.
- the content of each of the two types of first metal components is preferably 100 mass ppb or less, more preferably 10 mass ppb or less, and further preferably 5 mass ppb or less in that the defect suppression performance of the chemical solution is more excellent. preferable.
- the chemical solution contains two types of first metal components (Ti and Zr)
- the content of at least one of the two types of first metal components (the first of the two types of first metal components).
- the content of one metal component is 1 mass ppt or more based on the total mass of the periodic acids.
- the content of at least one of the two types of first metal components is preferably 1 mass ppb or more in that the etching performance of the chemical solution is more excellent.
- content of at least one of the said 2 types of 1st metal components is 1 mass ppt or more as mentioned above.
- the chemical solution contains two types of first metal components (Ti and Zr)
- the content of one of the two types of first metal components is equal to the total periodate acid content.
- the other content of the two first metal components is more than 0 and 100 mass ppm or less (preferably 0.1 mass ppt or more and 100 mass ppm or less).
- each content (2 types of 1st metal of said 2 types of 1st metal components is a point which is more excellent in the etching performance of a chemical
- the content of both components is preferably 1 mass ppt or more, more preferably 1 mass ppb or more, relative to the total mass of the periodic acids.
- the chemical liquid contains water.
- an inevitable trace mixing component may be included.
- water subjected to purification treatment such as distilled water, ion-exchanged water, or ultrapure water is preferable, and ultrapure water used for semiconductor manufacturing is more preferable.
- medical solution is not restrict
- the upper limit is not particularly limited, but is preferably 99.95% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, and still more preferably 95% by mass or less.
- the chemical solution may contain other optional components other than those described above.
- arbitrary components will be described.
- the chemical solution of the present invention may contain a pH adjuster.
- the pH adjuster include an organic base, an inorganic base, an organic acid, and an inorganic acid. Among them, an organic base or an inorganic base is preferable, and an organic base is more preferable.
- Specific examples of the pH adjuster include quaternary ammonium salt compounds, amidine compounds, and water-soluble amines.
- quaternary ammonium salt compound a compound represented by the following formula (1) is preferable.
- R 4A to R 4D each independently represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a benzyl group, or an aryl group.
- R 4A to R 4D each independently represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (for example, a methyl group, an ethyl group, and a butyl group), a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms ( For example, it represents a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, and a hydroxybutyl group), a benzyl group, or an aryl group (for example, a phenyl group, a naphthyl group, and a naphthalene group).
- an alkyl group, a hydroxyethyl group, or a benzyl group is preferable.
- Examples of the compound represented by the formula (1) include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrabutylammonium hydroxide (TBAH), trimethylhydroxyethylammonium hydroxide, methyltrimethyl
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- TEAH tetraethylammonium hydroxide
- TBAH tetrabutylammonium hydroxide
- trimethylhydroxyethylammonium hydroxide methyltrimethyl
- Preference is given to at least one quaternary ammonium hydroxide salt selected from the group consisting of (hydroxyethyl) ammonium hydroxide, tetra (hydroxyethyl) ammonium hydroxide, trimethylbenzylammonium hydroxide, and choline.
- At least 1 sort (s) selected from the group which consists of tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetrabutylammonium hydroxide is more preferable.
- a quaternary ammonium salt compound may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types.
- amidine compounds include acetamidine, imidazotan, 2-methylimidazole, 1,4,5,6-tetrahydropyrimidine, 2-methyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidine, 2-phenyl-1,4. , 5,6-tetrahydropyrimidine, iminopiperidine, diazabicyclononene, diazabicycloundecene (DBU) and the like. Of these, diazabicycloundecene is preferable.
- the pka of the water-soluble amine is preferably 7.5 to 13.0.
- the water-soluble amine intends an amine capable of dissolving 1.0 g or more in 1 L of water.
- ammonia water is not included as a water-soluble amine.
- DGA diglycolamine
- pka of the water-soluble amine in this specification is an acid dissociation constant in water.
- the acid dissociation constant in water can be measured by a combination of a spectrometer and potentiometric measurement.
- tetramethylammonium hydroxide tetraethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, or diazabicycloundecene is preferable as the pH adjuster.
- the chemical solution may contain a metal component other than the first metal component.
- the chemical solution is selected from the group consisting of Al, Ag, B, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Ru, Sn, and Zn.
- B (boron) may be a semimetal, but is included as a metal in this specification.
- a 2nd metal component intends the metal component in a chemical
- the content of one kind of second metal component is 1 mass ppt to 100 mass ppm (more preferably 1 mass ppb to 100 mass ppb) is preferred.
- each content of a 2 or more types of 2nd metal component is 100 mass ppm or less (more preferably, 100 mass ppb with respect to the periodic acid total mass).
- the content of at least one of the two or more second metal components is 1 mass ppt or more (more preferably 1 mass ppb or more) with respect to the total mass of the periodic acids. It is preferable.
- the content of at least one of the two or more second metal components is 1 mass ppt with respect to the total mass of the periodic acids.
- the other content of the two or more second metal components is more than 0 and 100 mass ppm or less (more preferably, 0.1 mass ppt or more and 100 mass ppm or less).
- medical solution contains 2 or more types of 2nd metal components, as for each content of said 2 or more types of 2nd metal components, all of them are 1 mass with respect to the said periodic acid total mass. It is preferably at least ppt, more preferably at least 1 mass ppb.
- the chemical solution may contain ammonium ions (NH 4 + ) from the viewpoint of better etching performance.
- the content of ammonium ions is, for example, preferably 1 mass ppt to 100 mass ppm, more preferably 1 mass ppb to 1 mass ppm, with respect to the total mass of the periodic acids.
- anionic species Since the chemical solution improves the smoothness (roughness) of the treated part, I ⁇ , I 3 ⁇ , IO 3 ⁇ , Br ⁇ , Cl ⁇ , NO 3 ⁇ , sulfate ion, sulfite ion, phosphate ion, And 1 or more types of anionic species selected from the group which consists of phosphite ions may be included.
- anionic species IO 3 - is preferable.
- the content of one type of anionic species is 1 mass ppt to 100 mass ppm (more preferably 1 mass ppb to 1 mass ppm) with respect to the total mass of periodic acids. Preferably there is.
- each content of 2 or more types of anionic species is 100 mass ppm or less (preferably 1 mass ppm or less) with respect to the periodic acid total mass.
- the content of at least one of the two or more anionic species is preferably 1 mass ppt or more (more preferably 1 mass ppb or more) with respect to the total mass of the periodic acids.
- the chemical solution contains two or more anionic species
- the content of at least one of the two or more anionic species is 1 mass ppt or more and 100 mass ppm relative to the total mass of the periodic acids.
- the content of each of the other two or more anionic species is more than 0 and 100 mass ppm or less (more preferably, 0.1 mass ppt or more and 100 mass ppm or less).
- medical solution contains 2 or more types of anionic species, as for each content of the said 2 or more types of anionic species, all of them are 1 mass ppt or more with respect to the said periodic acid total mass. It is preferably 1 mass ppb or more.
- the chemical solution contains IO 3 ⁇ as the anionic species, and the content of IO 3 ⁇ in the chemical solution is 1 mass ppt to 100 mass ppm (more preferably 1 mass ppb to 1 mass ppm) is preferred.
- the content of the ammonium ion and the anion species is determined by, for example, an ion chromatography method.
- Specific examples of the apparatus include Dionex ICS-2100 manufactured by Thermo Fisher.
- Dionex ICS-2100 manufactured by Thermo Fisher manufactured by Thermo Fisher.
- the chemical solution of the present invention preferably further contains a carboxylic acid compound.
- the carboxylic acid compound is a compound having one or more carboxy groups or a salt thereof.
- Carboxylic acid compounds act as chemical residue removal improvers, flatness improvers, and the like. Carboxylic acid compounds effectively prevent metal corrosion of aluminum, copper, and their alloys.
- the carboxylic acid compound preferably acts as a chelating agent having a chelating effect on a metal (for example, aluminum, copper, and an alloy thereof).
- the carboxylic acid compound (preferably a carboxylic acid compound that acts as a chelating agent) contained in the chemical solution of the present invention is preferably a carboxylic acid compound having no nitrogen atom.
- Examples of the carboxylic acid compound having no nitrogen atom include citric acid, lactic acid, acetic acid, propionic acid, malic acid, tartaric acid, malonic acid, oxalic acid, succinic acid, gluconic acid, glycolic acid, diglycolic acid and maleic acid.
- citric acid, lactic acid, acetic acid, malic acid, tartaric acid, malonic acid, oxalic acid, glycolic acid, phthalic acid, salicylhydroxamic acid, or phthalhydroxamic acid are preferred.
- Examples of the carboxylic acid compound having a nitrogen atom include DTPA (Diethylene Triamine Pentaacetic Acid).
- a carboxylic acid compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types.
- the content of the carboxylic acid compound is based on the total mass of the chemical solution from the viewpoint of improving the corrosion prevention and flatness of the transition metal-containing material (for example, copper) to be treated. 0.001 to 10 mass% is preferable, 0.01 to 5 mass% is more preferable, and 0.01 to 3 mass% is still more preferable.
- the chemical solution of the present invention may contain a chelating agent other than the carboxylic acid compound.
- the chemical solution of the present invention preferably contains a water-soluble organic solvent.
- a water-soluble organic solvent is preferable in terms of preventing corrosion and improving flatness of the transition metal-containing material (for example, copper) to be processed.
- water-soluble organic solvent examples include methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, 2-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,6-hexanediol, cyclohexanediol, sorbitol, and xylitol.
- Alcohol solvents such as 2-methyl-2,4-pentanediol, 1,3-butanediol, and 1,4-butanediol; ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol, dipropylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol Monomethyl ether, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether Ether solvents such as tripropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol diethyl ether (DEGDEE) and diethylene glycol monobutyl ether; formamide, monomethylformamide, dimethylformamide, acetamide, monomethylacetamide, dimethylacetamide, monoethylacetamide, diethyl Amide solvents such as acetamide and N-methylpyrrolidone; sulfur-containing solvents such as dimethylsulfone, dimethylsulfoxide and sul
- the water-soluble organic solvent is preferably an alcohol solvent or an ether solvent, and diethylene glycol diethyl ether, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, or dipropylene glycol monomethyl ether. Is preferred.
- a water-soluble organic solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types.
- the content of the water-soluble organic solvent is preferably more than 0% by mass and less than 90% by mass, more preferably more than 0% by mass and less than 40% by mass with respect to the total mass of the chemical solution. More preferably, the content is 0.01 to 15% by mass.
- the chemical solution of the present invention may contain components other than those described above.
- the surfactants described in JP-A-2014-93407, paragraph 0026, JP-A-2013-55087, paragraphs 0024-0027, and JP-A-2013-12614, paragraphs 0024-0027, etc. Is mentioned.
- the pH of the chemical solution of the present invention is not particularly limited.
- the pH of the chemical solution is preferably 3.0 to 10.0.
- the pH of the chemical solution is more preferably 4.0 to 9.0 from the viewpoint of more excellent etching performance with respect to the transition metal-containing material.
- the pH of the chemical solution is 7. from the viewpoint that the etching performance and the surface properties (smoothness, etc.) of the treated portion are excellent in a good balance. 5 to 10.0 is more preferable.
- the content of the pH adjuster with respect to the total mass of the chemical solution is preferably an amount such that the pH of the chemical solution is in the above range.
- the pH of the chemical solution is a value measured by F-51 (trade name) manufactured by Horiba, Ltd. at room temperature (25 ° C.).
- the chemical solution described above can be produced by a known method.
- the method for producing a chemical solution it is composed of one or more periodic acids selected from the group consisting of periodic acid and its salt, and Ti and Zr in that the chemical solution can be efficiently produced.
- the aspect which has the process A which performs the ion exchange method to the to-be-purified substance containing 1 or more types of 1st metal components selected from a group, and water is mentioned.
- the first metal component may be mixed during the production of periodic acids.
- the chemical solution can be prepared by adjusting the content of the first metal component.
- the periodate acids and the first metal component can be easily separated particularly by the ion exchange method.
- the procedure of the process A will be described in detail.
- Periodic acids The product to be purified includes one or more periodic acids selected from the group consisting of periodic acid and salts thereof.
- the definition of periodic acids is as described above.
- the content of periodic acid in the product to be purified is not particularly limited, but is preferably 0.0001 to 50% by mass, more preferably 1 to 45% by mass, and more preferably 4 to 40% by mass with respect to the total mass of the product to be purified. Is more preferable.
- the material to be purified includes one or more first metal components selected from the group consisting of Ti and Zr.
- the definition of the first metal component is as described above.
- the content of the first metal component in the product to be purified is not particularly limited, but when the product to be purified contains one kind of first metal component, the content of one kind of first metal component is the total mass of periodic acids. On the other hand, it is often more than 100 mass ppm.
- the upper limit is not particularly limited, but is often 1% by mass or less.
- the contents of the two kinds of first metal components are often more than 100 mass ppm with respect to the total mass of periodic acids.
- the upper limit is not particularly limited, but is often 1% by mass or less.
- the first metal component may be separately added to the product to be purified.
- the product to be purified contains water.
- the definition of water is as described above.
- the concentration of water in the material to be purified is preferably 40% by mass or more and less than 100% by mass, preferably 50 to 99% by mass, and more preferably 60 to 95% by mass, from the viewpoint of excellent treatment efficiency.
- the product to be purified may further contain ⁇ arbitrary component> that may be contained in the chemical solution in addition to the components described above. Among these, it is preferable to add a pH adjuster to the product to be purified because the processing efficiency can be improved.
- the pH of the product to be purified is preferably from 3.0 to 10.0, and from 4.0 to 9.0 is more preferable.
- the measuring method of pH of a to-be-purified substance in this specification is based on the measuring method of pH of a chemical
- step A the above-described product to be purified is subjected to an ion exchange method.
- the ion exchange method is not particularly limited as long as it is a method that can adjust (reduce) the amount of the first metal component in the product to be purified.
- the ion exchange method preferably includes two or more of Method A1 to Method A3, and preferably includes all of Method A1 to Method A3.
- the order of execution is not particularly limited, but it is preferable to perform the method A1 to method A3 in this order.
- Method A1 A method of passing a material to be purified through a first filling portion filled with a mixed resin containing a cation exchange resin and an anion exchange resin.
- Method A2 Covering at least one of the second filling portion filled with the cation exchange resin, the third filling portion filled with the anion exchange resin, and the fourth filling portion filled with the chelate resin.
- a method for passing a purified product Method A3: A method of passing a product to be purified through a membrane ion exchanger.
- the ion exchange resin (cation exchange resin, anion exchange resin), chelate resin, and membrane ion exchanger used in each method are in the H + form or OH.
- - be in the form other than the form, respectively, H + form or OH - is preferably used in terms of the reproduced shape.
- the space velocity (SV) of the product to be purified in each method is preferably 0.01 to 20.0 (1 / h), more preferably 0.1 to 10.0 (1 / h).
- the treatment temperature in each method is preferably 0 to 60 ° C, more preferably 10 to 50 ° C.
- an ion exchange resin and a chelate resin a granular form, fibrous form, and porous monolith form are mentioned, for example, It is preferable that it is granular form or fibrous form.
- the average particle size of the granular ion exchange resin and chelate resin is preferably 10 ⁇ m to 2000 ⁇ m, more preferably 100 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
- the particle size distribution of the granular ion exchange resin and chelate resin it is preferable that the resin particle abundance ratio in the range of ⁇ 200 ⁇ m of the average particle size is 90% or more.
- Examples of the average particle size and particle size distribution include a method of measuring water using a particle size distribution measuring device (Microtrac HRA3920, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as a dispersion medium.
- Method A1 is a method of passing a material to be purified through a first filling portion filled with a mixed resin containing a cation exchange resin and an anion exchange resin.
- a known cation exchange resin can be used, which may be a gel type or an MR type (giant network type), and a gel type cation exchange resin is particularly preferable.
- Specific examples of the cation exchange resin include sulfonic acid type cation exchange resins and carboxylic acid type cation exchange resins.
- Examples of the cation exchange resin include Amberlite IR-124, Amberlite IR-120B, Amberlite IR-200CT, ORLITE DS-1, ORLITE DS-4 (manufactured by Organo), Duolite C20J, Duolite C20LF, Duolite.
- anion exchange resin a known anion exchange resin can be used, and it may be a gel type or an MR type, and it is preferable to use a gel type anion exchange resin.
- Specific examples of the cation exchange resin include quaternary ammonium salt type anion exchange resins.
- anion exchange resin examples include Amberlite IRA-400J, Amberlite IRA-410J, Amberlite IRA-900J, Amberlite IRA67, ORLITE DS-2, ORLITE DS-5, ORLITE DS-6 (manufactured by Organo), Duolite A113LF, Duolite A116, Duolite A-375LF (manufactured by Sumika Chemtex), A400, A500 (manufactured by Purolite), DIAION SA12A, DIAION SA10AO, DIAION SA10AOH, DIAION SA20A, DIAION WA10 (Mitsubishi Chemical) Manufactured) and the like.
- the marketed products that are commercially available in a state where a strong acidic cation exchange resin and a strong alkaline anion exchange resin are mixed in advance include Duolite MB5113, Duolite UP6000, Duolite UP7000 (manufactured by Sumika Chemtex Co., Ltd.), Amberlite EG. -4A-HG, Amberlite MB-1, Amberlite MB-2, Amberjet ESP-2, Amberjet ESP-1, ORLITE DS-3, ORLITE DS-7, ORLITE DS-10 (manufactured by Organo), DIAION SMNUP, DIAION SMNUPB, DIAION SMT100L, DIAION SMT200L (both manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and the like can be mentioned.
- the mixing ratio of both is preferably 1/4 to 4/1 in terms of the volume ratio of cation exchange resin / anion exchange resin. More preferably, the ratio is 3 to 3/1.
- a suitable combination of the cation exchange resin and the anion exchange resin includes, for example, a combination of a gel type sulfonic acid type cation exchange resin and a gel type quaternary ammonium salt type anion exchange resin.
- the first filling part usually includes a container and a mixed resin containing the above-described cation exchange resin and anion exchange resin filled in the container.
- the container include a column, a cartridge, a packed tower, and the like.
- any container other than those exemplified above may be used as long as the material to be purified can flow through after the mixed resin is filled.
- the material to be purified may be passed through at least one first filling section. Especially, from the point which manufacture of a chemical
- Method A2 includes at least one (preferably 2) of a second filling part filled with a cation exchange resin, a third filling part filled with an anion exchange resin, and a fourth filling part filled with a chelate resin. This is a method of passing the material to be purified through the filling part of the seeds or more.
- the cation exchange resin and the anion exchange resin that can be used in the method A2 include the cation exchange resin and the anion exchange resin mentioned in the description of the method A1.
- the second filling unit usually includes a container and the above-described cation exchange resin filled in the container.
- the third filling part usually includes a container and the above-described anion exchange resin filled in the container.
- a 4th filling part contains a container and the chelate resin demonstrated to the next filled with the container normally.
- a chelate resin generally refers to a resin having a coordination group capable of forming a chelate bond with a metal ion.
- the material of the chelate resin may be a gel type or an MR type.
- the chelate resin is preferably granular or fibrous in terms of processing efficiency.
- the chelating resin examples include aminophosphonic acid types such as iminodiacetic acid type, iminopropionic acid type and aminomethylphosphonic acid type, glucamine types such as polyamine type and N-methylglucamine type, aminocarboxylic acid types, and dithiocarbamic acid types. And various chelate resins such as thiol type, amidoxime type, and pyridine type.
- Specific examples of the iminodiacetic acid-type chelate resin include MC700 manufactured by Sumika Chemtex, and the iminopropionic acid-type chelate resin includes, for example, Eporus MX- manufactured by Miyoshi Oil & Fat Co., Ltd.
- the aminomethylphosphonic acid type chelate resin is, for example, MC960 manufactured by Sumika Chemtex, and the polyamine type chelate resin is, for example, S985 manufactured by Purolite, or Diaion CR manufactured by Mitsubishi Chemical.
- An example of the N-methylglucamine type chelating resin is Amberlite IRA-743 manufactured by Organo Corporation.
- the definition of the container in the second filling unit, the third filling unit, and the fourth filling unit is as described above.
- the material to be purified is passed through at least one of the second filling unit, the third filling unit, and the fourth filling unit. Among these, it is preferable to pass the material to be purified through two or more kinds of filling parts among the second filling part, the third filling part, and the fourth filling part. In Method A2, it is preferable to pass the material to be purified through at least the second filling portion. In addition, if the product to be purified is passed through the fourth filling unit by the method A2, the purification can proceed efficiently even if the number of times of passing the solution to be purified through the filling unit is small. When passing the product to be purified through two or more kinds of filling parts by the method A2, the material to be purified is passed through two or more kinds of the second filling part, the third filling part, and the fourth filling part. Any order may be sufficient.
- the method A2 at least one (preferably two or more) second filling parts, at least one (preferably two or more) third filling parts, and / or at least one fourth filling part are covered.
- the purified product may be passed through.
- one or more (preferably two or more) second filling parts and one or more (preferably two or more) third filling parts are to be purified. You may let it flow.
- the second filling part and the third filling part may be passed alternately, or a plurality of second filling parts and third filling parts may be passed.
- the liquid may be continuously passed through one of the parts, and then continuously passed through the other of the plurality of second filling parts and the third filling part. Moreover, you may make a to-be-purified material flow through one or more 2nd filling parts and one or more 4th filling parts from the point which manufacture of a chemical
- medical solution is easier. In this case as well, there is no restriction on the order of passing the product to be purified.
- Method A3 is a method of passing a product to be purified through a membrane ion exchanger.
- a membrane ion exchanger is a membrane having ion exchange groups. Examples of the ion exchange group include a cation exchange group (such as a sulfonic acid group) and / or an anion exchange group (such as an ammonium group).
- the membrane ion exchanger may be composed of an ion exchange resin itself, or may be a membrane support having a cation exchange group and / or an anion exchange group introduced therein.
- the membrane ion exchanger (including the support for the membrane ion exchanger) may be porous or nonporous.
- the membrane ion exchanger (including the support of the membrane ion exchanger) may be, for example, an aggregate of particles and / or fibers formed into a membrane shape.
- the membrane ion exchanger may be any of an ion exchange membrane, an ion exchange nonwoven fabric, an ion exchange filter paper, and an ion exchange filter cloth.
- a form using a membrane ion exchanger for example, a form in which a membrane ion exchanger is incorporated in a cartridge as a filter and an aqueous solution is allowed to pass therethrough may be used. It is preferable to use a membrane grade ion exchanger.
- membrane grade ion exchanger examples include Mustang (manufactured by Pall) and Protego (registered trademark) Plus LT purifier (manufactured by Entegris).
- the thickness of the membrane ion exchanger is not particularly limited, and is preferably 0.01 to 1 mm, for example.
- the flow rate of the aqueous solution is, for example, 1 to 100 ml / (min ⁇ cm 2 ).
- the material to be purified may be passed through at least one membrane ion exchanger.
- the product to be purified may be passed through two or more membrane ion exchangers from the viewpoint of easier production of the chemical solution.
- two or more membrane ion exchangers are used, at least one each of a membrane ion exchanger having a cation exchange group and an ion exchanger having an anion exchange group may be used.
- the content of the first metal component contained in the product to be purified is the above-described requirement for the content of the first metal component contained in the chemical solution (or the preferred content). It is preferable to carry out until the condition (2) is satisfied.
- the content of the first metal component in the purified product subjected to the ion exchange method is preferably, for example, 1 mass ppt to 100 ppm by mass with respect to the total mass of periodic acids.
- the content is preferably 1 mass ppb or more from the viewpoint of efficiently obtaining a chemical solution having better etching performance.
- the content is preferably 100 mass ppb or less, more preferably 10 mass ppb or less, and even more preferably 5 mass ppb or less from the viewpoint of efficiently obtaining a chemical solution with more excellent defect suppression performance.
- the method for producing the chemical solution of the present invention has, after Step A, a step B for filtering the material to be purified provided to the step A using a filter.
- a filter is not particularly limited.
- a filter made of a fluororesin such as PTFE (polytetrafluoroethylene), a polyamide resin such as nylon, polyethylene, and a polyolefin resin (including high density and ultrahigh molecular weight) such as polypropylene (PP) can be used.
- a filter made of a fluororesin such as PTFE (polytetrafluoroethylene), a polyamide resin such as nylon, polyethylene, and a polyolefin resin (including high density and ultrahigh molecular weight) such as polypropylene (PP)
- PP polypropylene
- polyethylene including high density polyethylene (HDPE)
- polypropylene including high density polypropylene
- nylon is preferable.
- the pore size of the filter is preferably 0.001 to 1.0 ⁇ m, more preferably 0.01 to 0.5 ⁇ m, and still more preferably 0.02 to 0.1 ⁇ m. By setting this range, it is possible to control the number of fine foreign matters such as impurities or aggregates contained in the product to be purified while suppressing filtration clogging.
- the filtering by the first filter may be performed only once or may be performed twice or more.
- the second and subsequent hole diameters may be the same or larger than the first filtering hole diameter.
- the pore diameter here can refer to the nominal value of the filter manufacturer.
- it can select from the various filters which Nippon Pole Co., Ltd., Advantech Toyo Co., Ltd., Japan Integris Co., Ltd. (former Japan Microlith Co., Ltd.), KITZ micro filter, etc. provide, for example.
- As the second filter a filter formed of the same material or the like as the first filter described above can be used.
- medical solution of this invention may have the process C which mixes a to-be-purified substance and a pH adjuster before the process A.
- the pH of the product to be purified provided in Step A can be adjusted, and the efficiency of the ion exchange method carried out in Step A can be further increased.
- the pH adjuster used in Step C include the pH adjusters described above.
- a procedure of the process C a method of mixing a product to be purified and a pH adjuster can be mentioned.
- the pH of the product to be purified after carrying out Step C is adjusted to an optimum range according to the ion exchange method carried out in Step A, but is preferably 3.0 to 10.0, and 4.0 to 9 0.0 is more preferable.
- a chemical solution may be produced by mixing periodic acids, a first metal component, and water.
- the first metal component is Ti ions
- an aqueous solution containing periodic acids and water may be brought into contact with Ti metal to elute Ti ions into the aqueous solution.
- the chemical solution of the present invention can be applied to various uses, and is particularly preferably used for treating a substrate having a transition metal-containing material.
- the use for removing the transition metal-containing material on the substrate using a chemical solution will be described in detail.
- the chemical solution of the present invention is suitably used for removing the transition metal-containing material on the substrate.
- the present invention also relates to a substrate processing method including the step D of removing the transition metal-containing material on the substrate using the chemical solution.
- “on the substrate” includes, for example, all of the front and back surfaces, the side surfaces, and the inside of the groove of the substrate.
- the transition metal-containing material on the substrate includes not only the case where the transition metal-containing material is directly on the surface of the substrate, but also the case where the transition metal-containing material is present on the substrate via another layer.
- Transition metals contained in the transition metal-containing material are, for example, Ru (ruthenium), Ti (titanium), Ta (tantalum), Co (cobalt), Cr (chromium), Hf (hafnium), Os (osmium), Pt ( Metal M selected from platinum), Ni (nickel), Mn (manganese), Cu (copper), Zr (zirconium), Mo (molybdenum), La (lanthanum), W (tungsten), and Ir (iridium) Is mentioned. That is, the transition metal-containing material is preferably a metal M-containing material. Among these, the transition metal-containing material is preferably a Ru-containing material.
- the chemical solution of the present invention is more preferably used for removing Ru-containing materials.
- the content of Ru atoms in the Ru-containing material is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 90% by mass or more with respect to the total mass of the Ru-containing material.
- the transition metal-containing material is preferably a Cu-containing material. That is, the chemical solution of the present invention is also preferably used for removing Cu-containing materials.
- the content of Cu atoms in the Cu-containing material is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 90% by mass or more with respect to the total mass of the Cu-containing material.
- the transition metal content only needs to be a substance containing a transition metal (transition metal atom), for example, a simple substance of a transition metal, an alloy containing a transition metal, an oxide of a transition metal, a nitride of a transition metal, and Examples thereof include oxynitrides of transition metals.
- the transition metal-containing material is preferably Ru alone, Ru alloy, Ru oxide, Ru nitride, or Ru oxynitride.
- As the transition metal-containing material a simple substance of Cu, an alloy of Cu, an oxide of Cu, a nitride of Cu, or an oxynitride of Cu is also preferable.
- the transition metal-containing material may be a mixture containing two or more of these compounds.
- the oxide, nitride, and oxynitride may be a composite oxide, composite nitride, or composite oxynitride containing a transition metal.
- the content of transition metal atoms in the transition metal-containing material is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 90% by mass or more with respect to the total mass of the transition metal-containing material.
- the upper limit is 100% by mass because the transition metal-containing material may be the transition metal itself.
- the object to be processed is a substrate having a transition metal-containing material. That is, the workpiece includes at least a substrate and a transition metal-containing material on the substrate.
- the type of substrate is not particularly limited, but a semiconductor substrate is preferable.
- the substrate includes a semiconductor wafer, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), a substrate for optical disk, a substrate for magnetic disk, and a magneto-optical disk.
- Various substrates such as a substrate can be mentioned. Examples of the material constituting the semiconductor substrate include Group III-V compounds such as silicon, silicon germanium, and GaAs, or any combination thereof.
- the kind of the transition metal-containing material on the substrate is as described above.
- the form of the transition metal-containing material on the substrate is not particularly limited.
- the form arranged in the form of a film (transition metal-containing film), the form arranged in the form of a wiring (transition metal-containing wiring), and the form of particles Any of the arranged forms may be used.
- Ru is preferable as the transition metal
- the object to be processed includes a substrate and an object to be processed having a Ru-containing film, a Ru-containing wiring, or a particulate Ru-containing substance arranged on the substrate. preferable.
- Cu is also preferable as the transition metal, and as the object to be processed, an object to be processed having a substrate and a Cu-containing film, a Cu-containing wiring, or a particulate Cu-containing substance disposed on the substrate is also preferable. It is also preferable that two or more transition metal-containing materials exist. For example, a Ru-containing material (Ru-containing film, Ru-containing wiring, and / or particulate Ru-containing material, etc.) and a Cu-containing material (Cu-containing material) Film, Cu-containing wiring, and / or particulate Cu-containing material) may be present at the same time.
- a Ru-containing material Ru-containing film, Ru-containing wiring, and / or particulate Ru-containing material, etc.
- Cu-containing material Cu-containing material
- the two or more kinds of transition metal-containing materials may be present separately or in a uniformly mixed form.
- the transition metal-containing material is arranged in the form of particles, for example, as described later, after the substrate having the transition metal-containing film is dry-etched, the particulate transition metal-containing material is used as a residue.
- the thickness of the transition metal-containing film is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the application.
- the transition metal-containing film may be disposed only on one main surface of the substrate, or may be disposed on both main surfaces.
- the transition metal-containing film may be disposed on the entire main surface of the substrate or may be disposed on a part of the main surface of the substrate.
- substrate may have various layers and / or structures as desired other than a transition metal containing material.
- the substrate may have a metal wiring, a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, an insulating layer, a ferromagnetic layer, and / or a nonmagnetic layer.
- the substrate may have interconnected features such as exposed integrated circuit structures, such as metal wiring and dielectric materials. Examples of metals and alloys used in the interconnection mechanism include aluminum, copper aluminum alloys, copper, titanium, tantalum, cobalt, silicon, titanium nitride, tantalum nitride, and tungsten.
- the substrate may have a layer of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, and / or carbon-doped silicon oxide.
- the size, thickness, shape, layer structure and the like of the substrate are not particularly limited and can be appropriately selected as desired.
- the object to be processed used in the processing method of the present invention has a transition metal-containing material on the substrate.
- substrate which has a transition metal containing material is not restrict
- the transition metal-containing film can be formed on the substrate by a sputtering method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a molecular beam epitaxy (MBE) method, or the like.
- CVD chemical vapor deposition
- MBE molecular beam epitaxy
- the transition metal-containing film when a transition metal-containing film is formed by a sputtering method, a CVD method, or the like, the transition metal-containing material also adheres to the back surface (the surface opposite to the transition metal-containing film side) of the substrate having the transition metal-containing film. There is a case.
- the above method may be performed through a predetermined mask to form a transition metal-containing wiring on the substrate.
- the substrate may be further subjected to different processes or treatments, and then used as an object to be processed in the processing method of the present invention.
- a substrate having a transition metal-containing film or a transition metal-containing wiring may be subjected to dry etching to produce a substrate having a dry etching residue containing a transition metal.
- a substrate having a transition metal-containing material or a transition metal-containing wiring may be subjected to CMP to manufacture a substrate having a transition metal-containing material.
- the step D there is a method of bringing a chemical solution into contact with a substrate having a transition metal-containing material that is an object to be processed.
- the method of contacting is not particularly limited, and for example, a method of immersing an object to be processed in a chemical solution stored in a tank, a method of spraying a chemical solution on a substrate, a method of flowing a chemical solution on a substrate, or any combination thereof Can be mentioned.
- a method of immersing a substrate having a transition metal-containing material that is an object to be processed in a chemical solution is preferable.
- the processing time of the process D can be adjusted according to the method of bringing a chemical solution into contact with the substrate, the temperature of the chemical solution, and the like.
- the treatment time contact time between the chemical solution and the object to be treated
- the temperature of the chemical solution during the treatment is not particularly limited, but is preferably 20 to 75 ° C, more preferably 30 to 65 ° C, and still more preferably 40 to 65 ° C. 50 to 65 ° C. is more preferable.
- the transition metal-containing material on the substrate to be removed may be only one type or two or more types.
- two or more kinds of transition metal-containing materials may be simultaneously removed by a single treatment or may be treated separately.
- the combination of two or more transition metal-containing materials include a combination of two or more metals contained in the above-described metal M (two or more metals M-containing materials).
- a combination including at least a material and a Cu-containing material is preferable.
- Step D2 for removing the transition metal-containing film Step D3 for removing the transition metal-containing material adhering to the back surface of the substrate on which the transition metal-containing film is disposed using a chemical solution
- a step D4 for removing the metal-containing material or a step D5 for removing the transition metal-containing material on the substrate after the chemical mechanical polishing treatment using a chemical solution may be mentioned.
- the process D is preferably the process D1, the process D2, or the process D3, and more preferably the process D2 or the process D3.
- the steps D1 to D3 will be described in detail below.
- FIG. 1 is a schematic diagram of an upper portion of a cross section showing an example of a substrate (hereinafter also referred to as “wiring substrate”) having a transition metal-containing wiring that is an object to be processed in the recess etching process of step D1.
- wiring substrate a substrate having a transition metal-containing wiring that is an object to be processed in the recess etching process of step D1.
- insulating film 12 interlayer insulating film 12 having a groove disposed on the substrate, a barrier metal layer 14 disposed along the inner wall of the groove, and a groove And a transition metal-containing wiring 16 filled therein.
- the substrate and the transition metal-containing wiring in the wiring substrate are as described above.
- Ru containing wiring (wiring containing Ru) is preferable.
- the Ru-containing wiring preferably includes a simple substance of Ru, an alloy of Ru, an oxide of Ru, a nitride of Ru, or an oxynitride of Ru.
- Cu containing wiring (wiring containing Cu) is also preferable.
- the Cu-containing wiring preferably contains a simple substance of Cu, an alloy of Cu, an oxide of Cu, a nitride of Cu, or an oxynitride of Cu.
- the material constituting the barrier metal layer in the wiring substrate is not particularly limited, and examples thereof include TiN and TaN.
- the embodiment has been described in which the wiring board has a barrier metal layer.
- the wiring board may have no barrier metal layer.
- a liner layer may be disposed between the barrier metal layer 14 and the transition metal-containing wiring 16.
- the material which comprises a liner layer is not restrict
- the method for manufacturing the wiring board is not particularly limited.
- the step of forming an insulating film on the substrate, the step of forming a groove in the insulating film, the step of forming a barrier metal layer on the insulating film, and the groove A method including a step of forming a transition metal-containing film so as to be filled and a step of planarizing the transition metal-containing film.
- a step of forming a liner layer on the barrier metal layer may be included between the step of forming the barrier metal layer on the insulating film and the step of forming the transition metal-containing film so as to fill the groove.
- step D1 by using the above-described chemical solution, a recess etching process is performed on the transition metal-containing wiring in the wiring board, thereby removing a part of the upper transition metal-containing wiring and forming a recess. it can. More specifically, when the process D1 is carried out, as shown in the wiring board 10b of FIG. 2, the barrier metal layer 14 and a part of the transition metal-containing wiring 16 are removed, and the recess 18 is formed.
- a method of bringing a chemical solution into contact with a wiring board can be mentioned.
- the method for contacting the chemical solution with the wiring board is as described above.
- the preferred range of the contact time between the chemical solution and the wiring board and the temperature of the chemical solution are as described above.
- a process Db for processing the substrate obtained in the process D1 may be performed using a predetermined solution (hereinafter, also referred to as “specific solution”) as necessary.
- a predetermined solution hereinafter, also referred to as “specific solution”.
- the specific solution is preferably a solution that is poorly soluble in the transition metal-containing wiring and excellent in solubility in the substance constituting the barrier metal layer.
- Specific solutions include a mixed liquid of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide (FPM), a mixed liquid of sulfuric acid and hydrogen peroxide (SPM), a mixed liquid of ammonia and hydrogen peroxide (APM), and And a solution selected from the group consisting of a mixed solution (HPM) of hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution.
- FPM hydrofluoric acid and hydrogen peroxide
- SPM sulfuric acid and hydrogen peroxide
- API mixed liquid of ammonia and hydrogen peroxide
- HPM mixed solution selected from the group consisting of a mixed solution (HPM) of hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution.
- composition ratios are as follows: hydrofluoric acid is 49% by mass hydrofluoric acid, sulfuric acid is 98% by mass sulfuric acid, ammonia water is 28% by mass ammonia water, hydrochloric acid is 37% by mass hydrochloric acid, and hydrogen peroxide water is 31% by mass.
- the composition ratio in the case of% hydrogen peroxide solution is intended.
- SPM, APM, or HPM is preferable from the viewpoint of the solubility of the barrier metal layer.
- APM, HPM, or FPM is preferable, and APM is more preferable.
- APM or HPM is preferable from the viewpoint of excellent balance of performance.
- a method of bringing the specific solution into contact with the substrate obtained in the process D1 is preferable.
- the method for bringing the specific solution into contact with the substrate obtained in step D1 is not particularly limited, and examples thereof include the same method as that for bringing a chemical solution into contact with the substrate.
- the contact time between the specific solution and the substrate obtained in the step D1 is preferably 0.25 to 10 minutes, and more preferably 0.5 to 5 minutes.
- step D1 and step Db may be performed alternately. In the case of alternately performing, it is preferable that the step D1 and the step Db are each performed 1 to 10 times.
- the step D1 is preferably a step D1X in which two or more kinds of transition metal-containing materials (for example, two or more kinds of metal M-containing materials, preferably a combination of a Ru-containing material and a Cu-containing material) are simultaneously removed.
- Step D1X is performed, for example, on a wiring board that contains at least a transition metal-containing wiring and a liner layer, and the transition metal-containing wiring and the liner layer are different transition metal-containing materials.
- the transition metal-containing wiring is preferably a Cu-containing wiring and the liner layer is a Ru-containing material, or the transition metal-containing wiring is preferably a Ru-containing wiring and the liner layer is a Cu-containing material.
- the metal-containing wiring is a Cu-containing wiring and the liner layer is a Ru-containing material.
- the pH of the chemical solution is preferably 3.0 to 10.0, more preferably 7.5 to 10.0, from the viewpoint that the etching rate and the surface state (smoothness, etc.) of the treated portion are excellent in a good balance. 0.0-10.0 is more preferable.
- the transition is performed while forming a layer on the surface of the transition metal-containing material (especially Cu-containing material) to be processed. It is considered that the metal-containing material is etched, and as a result, it is estimated that the surface properties of the transition metal-containing wiring after the treatment are good (the surface is not oxidized and has excellent smoothness).
- the process D1 is the process D1X
- the above-described process Db may be performed after the process D1X or alternately with the process D1X.
- Step D includes a step D2 of removing the transition metal-containing film at the outer edge portion of the substrate on which the transition metal-containing film is disposed using a chemical solution.
- FIG. 3 is a schematic diagram (top view) showing an example of a substrate on which a transition metal-containing film that is an object to be processed in step D2 is arranged.
- the workpiece 20 in step D2 shown in FIG. 3 is a laminate having a substrate 22 and a transition metal-containing film 24 disposed on the main surface on one side of the substrate 22 (the entire region surrounded by a solid line). .
- the transition metal-containing film 24 located at the outer edge portion 26 (region outside the broken line) of the workpiece 20 is removed.
- the substrate and the transition metal-containing film in the object to be processed are as described above.
- a Ru-containing film (a film containing Ru) is preferable.
- the Ru-containing film preferably includes a simple substance of Ru, an alloy of Ru, an oxide of Ru, a nitride of Ru, or an oxynitride of Ru.
- process D2 is not restrict
- the substrate processing apparatus and the substrate described in JP2010-267690A, JP2008-80288A, JP2006-1000036A, and JP2002-299305A The treatment method can be preferably applied.
- the method of contacting the chemical solution with the object to be processed is as described above.
- the preferred range of the contact time between the chemical solution and the object to be processed and the temperature of the chemical solution are as described above.
- Step D includes a step D3 of removing a transition metal-containing material adhering to the back surface of the substrate on which the transition metal-containing film is disposed using a chemical solution.
- the processing object in step D3 include the processing object used in step D2.
- the transition metal-containing film is formed by sputtering, CVD, or the like. In that case, a transition metal containing material may adhere on the surface (back surface) on the opposite side to the transition metal containing film side of the substrate.
- step D3 is performed.
- the specific method of the process D3 is not particularly limited, for example, there is a method of spraying the chemical solution so that the chemical solution contacts only the back surface of the substrate.
- the method of contacting the chemical solution with the object to be processed is as described above.
- the preferred range of the contact time between the chemical solution and the object to be processed and the temperature of the chemical solution are as described above.
- the iodine compound derived from the chemical solution of the present invention may adhere as residual iodine (I remaining) on the surface of the object to be treated.
- residual iodine (I residue) can adversely affect subsequent processes and / or the final product.
- residual iodine (I residue) can be removed from the surface of the object to be treated.
- the residue of the transition metal containing material etc. which were produced on the surface of the to-be-processed object by process D1 by the rinse process can also be removed.
- the rinsing treatment is preferably performed by a method in which the rinsing liquid and the object to be treated are brought into contact with each other.
- the contacting method include, for example, a method of immersing the object to be treated in a rinsing liquid placed in a tank, a method of spraying a rinsing liquid on the surface of the object to be treated, and a method of flowing the rinsing liquid on the surface of the object to be treated. Or any combination thereof.
- rinsing liquid examples include hydrofluoric acid, hydrochloric acid, hydrogen peroxide solution, a mixed solution of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution (FPM), a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution (SPM), ammonia water and excess water.
- an acidic rinse liquid is preferable as the rinse liquid.
- the acidic rinsing solution examples include a citric acid aqueous solution (preferably 0.01 to 10% by mass citric acid aqueous solution), hydrofluoric acid (preferably 0.001 to 1% by mass hydrofluoric acid), hydrochloric acid (preferably 0.001 to 1 mass% hydrochloric acid), hydrogen peroxide water (preferably 0.5 to 31 mass% hydrogen peroxide water, more preferably 3 to 15 mass% hydrogen peroxide water), a mixture of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide water (FPM), mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution (SPM), mixed solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution (HPM), carbon dioxide water (preferably 10-60 mass ppm carbon dioxide water), ozone water (Preferably 10-60 mass ppm ozone water), hydrogen water (preferably 10-20 mass ppm hydrogen water), sulfuric acid (preferably 1-10 mass% sulfuric acid aqueous solution), hypochlorous acid aqueous solution (preferably 1-10 Mass% hypochlorous acid water Liqui
- Periodic acid is, for example, ortho Periodic acid and metaperiodic acid are preferred), and an aqueous citric acid solution is more preferred.
- the preferable conditions as FPM, SPM, APM, and HPM are the same as the preferable conditions as FPM, SPM, APM, and HPM used as the above-mentioned specific solution, for example.
- hydrofluoric acid, nitric acid, perchloric acid, and hydrochloric acid are intended to be aqueous solutions in which HF, HNO 3 , HClO 4 , and HCl are dissolved in water, respectively.
- Ozone water, carbon dioxide water, and hydrogen water are intended to be aqueous solutions in which O 3 , CO 2 , and H 2 are dissolved in water, respectively.
- These rinsing liquids may be mixed and used as long as the purpose of the rinsing process is not impaired.
- the treatment time of the rinse treatment is not particularly limited, but is, for example, 5 seconds to 5 minutes.
- the temperature of the rinsing solution during the treatment is not particularly limited, but for example, generally it is preferably 16 to 60 ° C., more preferably 18 to 40 ° C. When SPM is used as the rinse liquid, the temperature is preferably 90 to 250 ° C. Further, the rinse liquid may contain an organic solvent.
- Example X An aqueous solution (period to be purified) containing periodic acid or the like was treated by an ion exchange method described later.
- the raw materials used for the preparation of the aqueous solution are shown below.
- Ultrapure water Ultrapure water (Ultrapure water produced by ultrapure water production equipment “PURELAB Ultra (manufactured by Organo)”)
- Orthoperiodic acid Reagent A (orthoperiodic acid containing Ti and Zr)
- TMAH Tetramethylammonium hydroxide
- TEAH Tetraethylammonium hydroxide
- TBAH Tetrabutylammonium hydroxide
- DBU Diazabicycloundecene All the pH adjusting agents classified into semiconductor grades were used.
- ⁇ DS-1 ORLITE DS-1 (manufactured by Organo)
- ⁇ DS-4 ORLITE DS-4 (manufactured by Organo)
- 200CT AMBERLITE 200CT (manufactured by Organo (non-semiconductor grade))
- SK1BH DIAION SK1BH (Mitsubishi Chemical Corporation)
- PK216 Diaion PK216 (Mitsubishi Chemical Corporation)
- PK228 Diaion PK228 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
- -RCP160M Diaion RCP160M (Mitsubishi Chemical Corporation)
- C100 Purolite C100 (manufactured by Purolite)
- C150 Purolite C150 (Purolite)
- C100x16MBH Purolite C100x16MBH (Purolite)
- C255LFH Duoion RCP160M (Mitsubishi Chemical Corporation)
- a vertically set column (with an internal volume of 300 ml) was packed with the first chelate resin (75 ml) described in the “1” column of the “chelate resin” column shown in the table below. This is the first chelate resin column.
- the aqueous solution was passed through a first cation exchange column and then passed through a first anion exchange column or a first chelate resin column as desired.
- this aqueous solution is further passed through a second cation exchange column (produced in the same manner as the first cation exchange column), and then the second anion exchange column (first anion exchange column).
- the liquid was passed through the same manner as in the column. In any liquid flow, liquid flow was performed at a space velocity (SV) of 1.4 (1 / h). In the series of operations, the temperature of the cation exchange resin, the anion exchange resin, the chelate resin, the aqueous solution, etc.
- the step B of filtering using a filter was further performed on the aqueous solution subjected to the ion exchange method.
- a high density polyethylene (HDPE) filter having a pore diameter of 10 nm was used as the filter.
- a step of filtering using a filter was performed without subjecting the aqueous solution to the ion exchange method.
- the sample introduction system used was a quartz torch, a coaxial PFA (perfluoroalkoxyalkane) nebulizer (for self-priming), and a platinum interface cone.
- the measurement parameters for the cool plasma conditions are as follows.
- mm Samling depth
- the measurement is performed again after the measurement target aqueous solution is appropriately concentrated.
- the value was converted into the concentration of the aqueous solution before concentration, and the contents of Ti and Zr were calculated.
- the content of Ti and Zr with respect to the total mass of periodic acids can be determined up to 0.1 mass ppt.
- an aqueous solution (and periodic acids contained in such an aqueous solution) is used. It is assumed that Ti and / or Zr are not included.
- Content is less than 1 mass ppt A: Content is 1 mass ppt or more and less than 1 mass ppb B: Content is 1 mass ppb or more and less than 10 mass ppb C: Content is 10 mass ppb or more and 100 mass ppb Less than ppb D: Content is 100 mass ppb or more and 1 mass ppm or less E: Content is more than 1 mass ppm and 100 mass ppm or less F: Content is more than 100 mass ppm
- Table 1 shows the conditions for each test, and Table 2 shows the outline and results of each test.
- the column of “Step B” indicates whether or not the aqueous solution subjected to the treatment by the ion exchange method was further filtered (Step B).
- A means that filtration (step B) has been performed, and B means that filtration (step B) has not been performed.
- the description of “remainder” in the “content” column of “water” indicates that the remainder of the components other than water described in the table is water.
- the description of “adjustment” in the “content” column of “pH adjuster” indicates that an amount of pH adjuster that makes the aqueous solution a predetermined pH is included.
- the pH values of the aqueous solutions in Examples X115 to X124 were 1.8, 4.0, 4.0, 4.0, 4.0, 4.0, 4.0, 4.0, 4.0, respectively. 0 and 4.0.
- the column of “number of types of ion exchange method” indicates the number of types of methods carried out from Method A1, Method A2, and Method A3.
- the “number of mixed resin types” column indicates the number of mixed resins used when Method A1 is applied.
- the “number of unmixed resin types” column indicates the number of each of the cation exchange resin, the anion exchange resin, and the chelate resin used when Method A2 is applied.
- the “number of membrane ion exchanger species” column indicates the number of types of membrane ion exchangers used when Method A3 is applied.
- the column of “Step B” has the same meaning as the column of “Step B” in Table 1.
- Example Y [Preparation of drug solution] ⁇ Raw material> The chemical
- Orthoperiodic acid Reagent A (orthoperiodic acid containing Ti and Zr) Orthoperiodic acid: Reagent B (orthoperiodic acid containing Ti) Orthoperiodic acid: Reagent C (orthoperiodic acid containing Zr)
- TMAH Tetramethylammonium hydroxide
- TEAH Tetraethylammonium hydroxide
- TBAH Tetrabutylammonium hydroxide
- DBU Diazabicycloundecene Any of the above pH adjusters is classified as a semiconductor grade.
- Example Y3 ⁇ Preparation of drug solution> (Example Y3)
- the aqueous solution was treated (ion exchange method) in the same manner as shown in Example X1 to obtain a chemical solution having the composition shown in Table 3.
- Example Y6 A chemical solution was prepared according to the same procedure as in Example Y3 except that filtration (step B) was not performed.
- Example Y9 The aqueous solution was treated (ion exchange method) in the same manner as shown in Example X31 to obtain a chemical solution having the composition shown in Table 3.
- Example Y12 The aqueous solution was treated (ion exchange method) in the same manner as shown in Example X80 to obtain a chemical solution having the composition shown in Table 3.
- Example Y15 The aqueous solution was treated (ion exchange method) in the same manner as shown in Example X115 to obtain a chemical solution having the composition shown in Table 3.
- Example Y16 to 27 A chemical solution was prepared according to the same procedure as Example Y15 except that a pH adjuster was added to the aqueous solution to be treated so that the pH of the obtained chemical solution was a value shown in Table 3.
- Example Y28 to Y30 According to the same procedure as in Example Y9, except that a source of ammonium ions or a source of anion species was added to the aqueous solution to be treated so that the resulting chemical solution had the values shown in Table 3, respectively. A drug solution was prepared.
- Example Y1 was prepared according to the same procedure as Example Y3 except that reagent B was used instead of reagent A.
- a chemical solution of Example Y2 was prepared according to the same procedure as Example Y3 except that reagent C was used instead of reagent A.
- Y11, Y13, and Y14 chemicals were prepared.
- Comparative Example Y3 The aqueous solution obtained by processing in the same manner as in Comparative Example X3 was used as the chemical solution of Comparative Example Y3.
- Comparative Example Y4 was prepared according to the same procedure as Comparative Example Y1, except that Reagent B was used instead of Reagent A.
- a chemical solution of Comparative Example Y5 was prepared according to the same procedure as Comparative Example Y1, except that Reagent C was used instead of Reagent A.
- A The surface of the ruthenium layer is smooth and has no roughness.
- B Although the surface of the ruthenium layer has roughness, it is an acceptable level.
- ⁇ Particle amount> The amount of particles in the chemical solution was measured using a particle counter (KS-42A manufactured by Rion Co., Ltd.), and the amount of particles in the chemical solution was evaluated according to the following criteria.
- A There are almost no particles in the chemical solution.
- B Although within the permissible level, there are many particles in the chemical solution.
- Table 3 below shows the test conditions and results.
- ppm, ppb, and ppt described as units mean mass ppm, mass ppb, and mass ppt, respectively.
- the “content” column in the columns of “metal component” and “ammonium ion and anion species” intends the content (mass ratio) of each component with respect to the total mass of periodic acids.
- the column “Filtration” indicates whether or not the aqueous solution subjected to the treatment by the ion exchange method was further filtered (step B).
- A means that filtration (step B) has been performed, and B means that filtration (step B) has not been performed.
- the description of “remainder” in the “content” column of “water” indicates that the remainder of components other than water described in the table is water.
- the description of “adjustment” in the “content” column of “pH adjuster” indicates that the chemical solution is set to a predetermined pH (4.0, 6.0, or 9.0) in the chemical solution. Indicates that an amount of pH adjuster is included.
- the chemical solution of the present invention has excellent etching performance for transition metal-containing materials and is excellent in defect suppression performance. It was confirmed that when the chemical solution contains a predetermined amount of NH 4 + , the etching performance with respect to the transition metal-containing material is improved (result of Example Y28). When the chemical solution contains a predetermined amount of anionic species, it was confirmed that the treated portion after the etching treatment was more excellent in smoothness (results of Examples Y29 and Y30).
- the etching performance for the transition metal-containing material was more excellent when the pH of the chemical solution was 4.0 to 9.0 (results of Examples Y15 to Y27). From the point that residual metal suppression (defect suppression) is more excellent, the content of each first metal component in the chemical solution is more preferably 10 mass ppb or less with respect to the total mass of periodic acids, and 5 mass ppb or less. Was confirmed to be more preferable (results of Examples Y1 to 15).
- Example Z A test was conducted to evaluate the suitability for use in simultaneously removing two or more transition metal-containing materials on the substrate using a chemical solution.
- Example Z The chemical
- the raw materials used for the preparation of the aqueous solution are shown below.
- Ultrapure water Ultrapure water (Ultrapure water produced by ultrapure water production equipment “PURELAB Ultra (manufactured by Organo)”)
- Orthoperiodic acid Reagent A (orthoperiodic acid containing Ti and Zr)
- TMAH Tetramethylammonium hydroxide
- TEAH Tetraethylammonium hydroxide
- KOH Potassium hydroxide (C 2 H 5 ) 3 N (OH)
- CH 3 Triethylmethylammonium hydroxide (C 3 H 7 ) 2 N (OH ) (CH 3 ) 2 : Dimethyldipropylammonium hydroxide
- HNO 3 Nitric acid Any of the above pH adjusters classified as a semiconductor grade was used.
- the description of “remainder” in the “content” column of “water” indicates that the remainder of the components other than water described in the table is water.
- the description of “adjustment” in the “content” column of “pH adjuster” indicates that the drug solution contains a pH adjuster in an amount that makes the drug solution have a predetermined pH.
- a patterned wafer having Cu (wiring, line width 45 nm) filling the inside of Ru was prepared.
- the said pattern wafer was immersed in the chemical
- Example Z11 in the process of simultaneous removal of Cu and Ru described above, the same process was performed except that the rinse liquid was changed to 1% by mass hydrochloric acid or 1% by mass ammonia water.
- the processed pattern wafer was observed with an SEM, and the result of the rinse treatment was evaluated according to the following criteria.
- C Cu-derived residue is observed on the side wall of the barrier metal layer and part of Cu (wiring).
- D Cu-derived residue is found on the side wall of the barrier metal layer and the entire Cu (wiring).
- Example Rinse solution Evaluation ⁇ Example Z11 1 mass% citric acid aqueous solution A Example Z11-2 1 mass% hydrochloric acid B Example Z11-3 1 mass% TMAH aqueous solution C ⁇ In Examples Z11, Z11-2, and Z11-3, the evaluation results of “Cu flatness” and “Ru removal” were the same.
- the rinsing liquid is preferably an acidic rinsing liquid and more preferably an aqueous citric acid solution.
- Example Z when the same evaluation as the evaluation of residual metal suppression in Example Y was performed using the chemical solution of Example Z, the results were all D or higher.
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Abstract
Description
特許文献1には、「ルテニウム含有膜が形成された基板に対して、基板のルテニウム含有膜が形成された面の外縁部及び/又は裏面に付着したルテニウム付着物を除去液により除去する除去工程、を含み、除去液が、オルト過ヨウ素酸を、除去液の全質量に対し、0.05~8質量%含み、除去液のpHが、3.5以下であることを特徴とする基板処理方法(請求項1)」が記載されている。
また、薬液を使用した際に、薬液が使用された基板上で欠陥の発生がより抑制されることが求められている。基板上に欠陥が発生すると、基板上に配置された配線間の電気的欠陥が生じやすく、歩留まりの低下につながる。
また、本発明は、上記薬液の製造方法、及び、基板の処理方法を提供することも課題とする。
すなわち、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
過ヨウ素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の過ヨウ素酸類と、
Ti及びZrからなる群から選択される1種以上の第1金属成分と、
水と、を含む薬液であって、
上記薬液が1種の第1金属成分を含む場合、上記1種の第1金属成分の含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt~100質量ppmであり、
上記薬液が2種の第1金属成分を含む場合、上記2種の第1金属成分のそれぞれの含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、100質量ppm以下であり、上記2種の第1金属成分の内の少なくとも一方の含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt以上である、薬液。
〔2〕
上記薬液が1種の第1金属成分を含む場合、上記1種の第1金属成分の含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppb~100質量ppbであり、
上記薬液が2種の第1金属成分を含む場合、上記2種の第1金属成分のそれぞれの含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、100質量ppb以下であり、上記2種の第1金属成分の内の少なくとも一方の含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppb以上である、〔1〕に記載の薬液。
〔3〕
更に、pH調製剤を含む、〔1〕又は〔2〕に記載の薬液。
〔4〕
pHが4.0~9.0である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の薬液。
〔5〕
pHが7.5~10.0である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の薬液。
〔6〕
上記過ヨウ素酸類の含有量が、上記薬液の全質量に対して0.0001~50質量%である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の薬液。
〔7〕
更に、Al、Ag、B、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Ru、Sn、及び、Znからなる群から選択される1種以上の第2金属成分を含み、
上記薬液が1種の第2金属成分を含む場合、上記1種の第2金属成分の含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt~100質量ppmであり、
上記薬液が2種以上の第2金属成分を含む場合、上記2種以上の第2金属成分のそれぞれの含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、100質量ppm以下であり、上記2種以上の第2金属成分の内の少なくとも1種の含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt以上である、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の薬液。
〔8〕
更に、アンモニウムイオンを含み、
上記アンモニウムイオンの含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt~100質量ppmである、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の薬液。
〔9〕
更に、I-、I3 -、IO3 -、Br-、Cl-、NO3 -、硫酸イオン、亜硫酸イオン、リン酸イオン、及び、亜リン酸イオンからなる群から選択される1種以上のアニオン種を含み、
上記薬液が1種のアニオン種を含む場合、上記1種のアニオン種の含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt~100質量ppmであり、
上記薬液が2種以上のアニオン種を含む場合、上記2種以上のアニオン種のそれぞれの含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、100質量ppm以下であり、上記2種以上のアニオン種の内の少なくとも1種の含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt以上である、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の薬液。
〔10〕
上記アニオン種が、IO3 -である、〔9〕に記載の薬液。
〔11〕
過ヨウ素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の過ヨウ素酸類と、Ti及びZrからなる群から選択される1種以上の第1金属成分と、水と、を含む被精製物にイオン交換法を施して、〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の薬液を得る工程Aを有する、薬液の製造方法。
〔12〕
上記イオン交換法が、
カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを含む混合樹脂が充填された第1充填部に上記被精製物を通液する方法A1、
カチオン交換樹脂が充填された第2充填部、アニオン交換樹脂が充填された第3充填部、及び、キレート樹脂が充填された第4充填部のうちの少なくとも1種の充填部に上記被精製物を通液する方法A2、及び、
膜状イオン交換体に上記被精製物を通液する方法A3、からなる群から選択される1種以上を含む、〔11〕に記載の薬液の製造方法。
〔13〕
上記方法A1が、2つ以上の上記第1充填部に上記被精製物を通液する方法である、〔12〕に記載の薬液の製造方法。
〔14〕
上記方法A2が、2つ以上の上記第2充填部と、2つ以上の上記第3充填部とに、上記被精製物を通液する方法、又は、
1つ以上の上記第2充填部と、1つ以上の上記第4充填部とに、上記被精製物を通液する方法である、〔12〕又は〔13〕に記載の薬液の製造方法。
〔15〕
上記方法A3が、2つ以上の膜状イオン交換体に上記被精製物を通液する方法である、〔12〕~〔14〕のいずれかに記載の薬液の製造方法。
〔16〕
上記イオン交換法が、上記方法A1、上記方法A2、及び、上記方法A3からなる群から選択される、2種以上の方法を含む、〔12〕~〔15〕のいずれかに記載の薬液の製造方法。
〔17〕
工程Aの後に、フィルタを用いて上記工程Aに供された上記被精製物をろ過する工程Bを有する、〔11〕~〔16〕のいずれかに記載の薬液の製造方法。
〔18〕
上記工程Aの前に、上記被精製物とpH調整剤とを混合する工程Cを有する、〔11〕~〔17〕のいずれかに記載の薬液の製造方法。
〔19〕
〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の薬液を用いて、基板上の遷移金属含有物を除去する工程Dを有する、基板の処理方法。
〔20〕
上記工程Dで、基板上の2種以上の遷移金属含有物を同時に除去する、〔19〕に記載の基板の処理方法。
〔21〕
上記2種以上の遷移金属含有物が、少なくともRu含有物とCu含有物とを含む、〔20〕に記載の基板の処理方法。
〔22〕
上記工程Dの後、更に、リンス液を用いて、上記工程Dで得られた上記基板に対してリンス処理を行う、〔19〕~〔21〕のいずれかに記載の基板の処理方法。
〔23〕
上記リンス液が酸性リンス液である、〔22〕に記載の基板の処理方法。
また、本発明によれば、上記薬液の製造方法、及び、基板の処理方法を提供できる。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
本発明の薬液は、過ヨウ素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の過ヨウ素酸類と、Ti及びZrからなる群から選択される1種以上の第1金属成分と、水と、を含み、第1金属成分の量が所定の範囲である。
このような構成の薬液で本発明の課題が達成されるメカニズムは必ずしも明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
所定量の過ヨウ素酸類が、遷移金属含有物のエッチング液における主要な溶解液として作用し、その上で、更に、少なくとも一方の第1金属成分が所定量以上含まれていることによって、所定量以上含まれる第1金属成分が触媒的な役割を果たし、薬液の優れたエッチング性能が実現されていると本発明者らは推測している。
一方で、本発明の薬液は、第1金属成分の含有量が所定量以下であるため、薬液を用いて処理された被処理体上に、第1金属成分等の金属原子が残留しにくく、欠陥の発生が抑制できたと本発明者らは推測している。このような欠陥の発生が抑制されると、配線基板の製造の際に本発明の薬液を用いた際にも、配線同士が導通するなどの配線基板の電気的な欠陥が生じにくく、配線基板の製造歩留まりが向上する。
本発明の薬液は、過ヨウ素酸及びその塩(過ヨウ素酸の塩)からなる群から選択される1種以上の過ヨウ素酸類を含む。
過ヨウ素酸類としては、オルト過ヨウ素酸(H5IO6)、オルト過ヨウ素酸の塩、メタ過ヨウ素酸(HIO4)、及び、メタ過ヨウ素酸の塩からなる群から選択される1種以上の化合物が好ましい。中でも、ナトリウム(Na+)のようなアルカリ金属を含まない点、及び、組成が安定している点から、オルト過ヨウ素酸が好ましい。
また、使用した原料の成分が既知である場合、配合量から計算で求めてもよい。
本発明の薬液は、Ti及びZrからなる群から選択される1種以上の第1金属成分を含む。後段で詳述するように、上記第1金属成分は、本発明の薬液を調製する際に別途添加してもよい。なお、第1金属成分は過ヨウ素酸類の原料に微量成分として含まれる場合があり、後述するように、その場合、第1金属成分の含有量をイオン交換法などによって減らして、所定の範囲に調整できる。なお、過ヨウ素酸類の原料に第1金属成分が混入する理由としては、過ヨウ素酸類の合成の際に触媒として第1金属成分を用いた際に、そのまま残存してしまう場合、及び、過ヨウ素酸類の製造プロセスの際に配管に付着していた成分が混入してしまう場合などが想定される。
本明細書において、第1金属成分とは、単一粒子誘導結合プラズマ発光分光質量分析装置を用いて測定できる、薬液中における金属成分を意図する。上記装置によれば、粒子である金属(粒子状の金属)、及び、それ以外の金属(例えば、イオン等)について、それぞれの含有量、及び、合計含有量を測定できる。つまり、第1金属成分は、粒子状であっても、イオン状態であってもよい。
なお、本明細書における金属成分(上記第1金属成分、及び、後述する第2金属成分)は、例えば、アジレントテクノロジー社製、Agilent 8800 トリプル四重極ICP-MS(inductively coupled plasma mass spectrometry、半導体分析用、オプション#200)を用いて、実施例に記載した方法により測定できる。
中でも、薬液のエッチング性能がより優れる点で、上記含有量は、1質量ppb以上が好ましい。また、薬液の欠陥抑制性能がより優れる点で、100質量ppb以下が好ましく、10質量ppb以下がより好ましく、5質量ppb以下が更に好ましい。
また、薬液が2種の第1金属成分(Ti及びZr)を含む場合、上記2種の第1金属成分の内の少なくとも一方の含有量(2種の第1金属成分の内の一方の第1金属成分の含有量)が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt以上である。なかでも、薬液のエッチング性能がより優れる点で、上記2種の第1金属成分の内の少なくとも一方の含有量は、1質量ppb以上が好ましい。
なお、上述したように、薬液が2種の第1金属成分(Ti及びZr)を含む場合、上記2種の第1金属成分の内の少なくとも一方の含有量が上記のように1質量ppt以上であればよく、言い換えれば、薬液が2種の第1金属成分(Ti及びZr)を含む場合、上記2種の第1金属成分の内の一方の含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt以上100質量ppm以下であり、上記2種の第1金属成分の内の他方の含有量が0超100質量ppm以下(好ましくは、0.1質量ppt以上100質量ppm以下)であればよい。
薬液は、水を含む。
水としては、不可避的な微量混合成分を含んでいてもよい。中でも、蒸留水、イオン交換水、又は、超純水といった浄化処理を施された水が好ましく、半導体製造に使用される超純水がより好ましい。
薬液中の水の含有量は、特に制限されないが、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましい。また、上限値は、特に制限はないが、99.95質量%以下が好ましく、99質量%以下がより好ましく、95質量%以下が更に好ましい。
薬液は、上述した以外にもその他の任意成分を含んでいてもよい。以下、任意成分について説明する。
本発明の薬液はpH調整剤を含んでいてもよい。
pH調整剤としては、例えば、有機塩基、無機塩基、有機酸、及び、無機酸が挙げられ、中でも、有機塩基又は無機塩基が好ましく、有機塩基がより好ましい。
pH調整剤の具体例としては、第4級アンモニウム塩化合物、アミジン化合物、及び、水溶性アミンが挙げられる。
第4級アンモニウム塩化合物は1種単独で使用しても、2種類以上を使用してもよい。
pKaが7.5~13である水溶性アミンとしては、例えば、ジグリコールアミン(DGA)(pKa=9.80)、メチルアミン(pKa=10.6)、エチルアミン(pKa=10.6)、プロピルアミン(pKa=10.6)、ブチルアミン(pKa=10.6)、ペンチルアミン(pKa=10.0)、エタノールアミン(pKa=9.3)、プロパノールアミン(pKa=9.3)、ブタノールアミン(pKa=9.3)、メトキシエチルアミン(pKa=10.0)、メトキシプロピルアミン(pKa=10.0)、ジメチルアミン(pKa=10.8)、ジエチルアミン(pKa=10.9)、ジプロピルアミン(pKa=10.8)、トリメチルアミン(pKa=9.80)、及び、トリエチルアミン(pKa=10.72)が挙げられる。
また、水溶性アミンとして、無置換ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン誘導体を使用してもよい。
なお、本明細書における水溶性アミンのpkaは、水中における酸解離定数である。水中における酸解離定数は、スペクトロメーターと電位差測定の組み合わせにより測定できる。
薬液は、第1金属成分以外の金属成分を含んでいてもよい。
薬液は、Al、Ag、B、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Ru、Sn、及び、Znからなる群から選択される1種以上の第2金属成分を含んでいてもよい。
なお、B(ホウ素)は、半金属とされることがあるが、本明細書中では金属として含める。
本明細書において、第2金属成分とは、単一粒子誘導結合プラズマ発光分光質量分析装置を用いて測定できる、薬液中における金属成分を意図する。上記装置によれば、粒子である金属(粒子状の金属)、及び、それ以外の金属(例えば、イオン等)について、それぞれの含有量、及び、合計含有量を測定できる。つまり、第2金属成分は、粒子状であっても、イオン状態であってもよい。
言い換えれば、薬液が2種以上の第2金属成分を含む場合、上記2種以上の第2金属成分の内の少なくとも1種の含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt以上100質量ppm以下であり、上記2種以上の第2金属成分の内の他のそれぞれの含有量が0超100質量ppm以下(より好ましくは、0.1質量ppt以上100質量ppm以下)であるのが好ましい。
また、薬液が2種以上の第2金属成分を含む場合、上記2種以上の第2金属成分のそれぞれの含有量は、それらのいずれもが、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt以上であることが好ましく、1質量ppb以上であることがより好ましい。
薬液は、エッチング性能がより優れる点から、アンモニウムイオン(NH4 +)を含んでいてもよい。
アンモニウムイオンの含有量は、過ヨウ素酸類の全質量に対して、例えば、1質量ppt~100質量ppmが好ましく、1質量ppb~1質量ppmがより好ましい。
薬液は、被処理部の平滑性(ラフネス)が改善される点から、I-、I3 -、IO3 -、Br-、Cl-、NO3 -、硫酸イオン、亜硫酸イオン、リン酸イオン、及び、亜リン酸イオンからなる群から選択される1種以上のアニオン種を含んでいてもよい。アニオン種としては、IO3 -が好ましい。
薬液が1種のアニオン種を含む場合、1種のアニオン種の含有量が、過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt~100質量ppm(より好ましくは1質量ppb~1質量ppm)であることが好ましい。
言い換えれば、薬液が2種以上のアニオン種を含む場合、上記2種以上のアニオン種の内の少なくとも1種の含有量が、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt以上100質量ppm以下であり、上記2種以上のアニオン種の内の他のそれぞれの含有量が0超100質量ppm以下(より好ましくは、0.1質量ppt以上100質量ppm以下)であるのが好ましい。
また、薬液が2種以上のアニオン種を含む場合、上記2種以上のアニオン種のそれぞれの含有量は、それらのいずれもが、上記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt以上であることが好ましく、1質量ppb以上であることがより好ましい。
具体的な装置としては、例えば、サーモフィッシャー社のDionex ICS-2100が挙げられる。
また、使用した原料の成分が既知である場合、配合量から計算で求めてもよい。
本発明の薬液は、さらにカルボン酸化合物を含んでいるのも好ましい。
カルボン酸化合物は、1つ以上のカルボキシ基を有する化合物、又は、その塩である。
カルボン酸化合物は、薬液の残渣除去性改良剤及び平坦性向上剤等として作用する。
カルボン酸化合物は、アルミニウム、銅、及び、それらの合金の金属腐食を有効に防止する。
また、カルボン酸化合物は、金属(例えば、アルミニウム、銅、及び、それらの合金等)に対してキレート効果を有する、キレート剤として作用するのも好ましい。
中でも、クエン酸、乳酸、酢酸、リンゴ酸、酒石酸、マロン酸、シュウ酸、グリコール酸、フタル酸、サリチルヒドロキサム酸、又は、フタルヒドロキサム酸が好ましい。
窒素原子を有するカルボン酸化合物としては、例えば、DTPA(Diethylene Triamine Pentaacetic Acid)が挙げられる。
カルボン酸化合物は、1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
本発明の薬液がカルボン酸化合物を含有する場合、カルボン酸化合物の含有量は、処理対象の遷移金属含有物(例えば、銅)の腐食防止や平坦性を高める点から、薬液の全質量に対して、0.001~10質量%が好ましく、0.01~5質量%がより好ましく、0.01~3質量%が更に好ましい。
本発明の薬液は、カルボン酸化合物以外のキレート剤を含んでいてもよい。
本発明の薬液は、水溶性有機溶剤を含んでいるのも好ましい。
水溶性有機溶剤は、処理対象の遷移金属含有物(例えば、銅)の腐食防止や平坦性を高める点で好ましい。
中でも、水溶性有機溶剤は、アルコール系溶剤又はエーテル系溶剤が好ましく、ジエチレングリコールジエチルエーテル、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、又は、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルが好ましい。
水溶性有機溶剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
本発明の薬液は、上述した以外の他の成分を含んでいてもよい。
他の成分としては、特に制限はなく、公知の成分が挙げられる。例えば、特開2014-93407号公報の段落0026等、特開2013-55087号公報の段落0024~0027等、及び、特開2013-12614号公報の段落0024~0027等に記載の各界面活性剤が挙げられる。
また、特開2014-107434号公報の段落0017~0038、特開2014-103179号公報の段落0033~0047、及び、特開2014-93407号公報の段落0017~0049等に記載の各添加剤(防食剤等)が挙げられる。
本発明の薬液のpHは特に制限されない。中でも、薬液のpHは3.0~10.0が好ましい。
中でも、遷移金属含有物に対するエッチング性能がより優れる点からは、薬液のpHは4.0~9.0がより好ましい。
また、薬液で2種以上の遷移金属含有物を除去しようとする場合等において、エッチング性能と被処理部の表面性(平滑性等)とがバランス良く優れる点からは、薬液のpHは7.5~10.0がより好ましい。
つまり、薬液がpH調整剤を含む場合、薬液全質量に対するpH調整剤の含有量は、薬液のpHが上記範囲になるような量が好ましい。
なお、本明細書において、薬液のpHは、室温(25℃)において、(株)堀場製作所製、F-51(商品名)で測定した値である。
上述した薬液は、公知の方法により製造できる。中でも、薬液の製造方法の好適態様としては、上記薬液を効率的に製造できる点で、過ヨウ素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の過ヨウ素酸類と、Ti及びZrからなる群から選択される1種以上の第1金属成分と、水と、を含む被精製物にイオン交換法を施す工程Aを有する態様が挙げられる。
上述したように、第1金属成分は過ヨウ素酸類の製造の際に混入する場合があり、その場合、第1金属成分の含有量を調整することにより、上記薬液を調製できる。特に、第1金属成分の含有量を減らす場合、特に、イオン交換法によれば、過ヨウ素酸類と第1金属成分との分離が容易であることが本発明者によって知見された。
以下、上記工程Aの手順について詳述する。
以下、被精製物に含まれる各成分について詳述する。
被精製物は、過ヨウ素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の過ヨウ素酸類を含む。過ヨウ素酸類の定義は、上述した通りである。
被精製物中における過ヨウ素酸類の含有量は特に制限されないが、被精製物全質量に対して、0.0001~50質量%が好ましく、1~45質量%がより好ましく、4~40質量%が更に好ましい。
被精製物は、Ti及びZrからなる群から選択される1種以上の第1金属成分を含む。第1金属成分の定義は、上述した通りである。
被精製物中における第1金属成分の含有量は特に制限されないが、被精製物が1種の第1金属成分を含む場合、1種の第1金属成分の含有量は、過ヨウ素酸類全質量に対して、100質量ppm超の場合が多い。上限は特に制限されないが、1質量%以下の場合が多い。
また、被精製物が2種の第1金属成分を含む場合、2種の第1金属成分のそれぞれの含有量が、過ヨウ素酸類全質量に対して、100質量ppm超の場合が多い。上限は特に制限されないが、1質量%以下の場合が多い。
なお、上述したように、被精製物には、上記第1金属成分を別途加えて調製してもよい。
被精製物は、水を含む。水の定義は上述した通りである。
被精製物中の水の濃度は、処理の効率が優れる点から、40質量%以上100質量%未満が好ましく、50~99質量%が好ましく、60~95質量%が更に好ましい。
9.0がより好ましい。
なお、本明細書における、被精製物のpHの測定方法は、薬液のpHの測定方法に準じる。
工程Aでは、上述した被精製物をイオン交換法に供する。
イオン交換法としては、被精製物中の第1金属成分量を調整できる(減らすことができる)方法であれば特に制限されないが、薬液の製造がより容易である点から、イオン交換法は、以下の方法A1~方法A3の1種以上を含むことが好ましい。イオン交換法は、方法A1~方法A3のうちの2種以上を含むが好ましく、方法A1~方法A3の全てを含むことが好ましい。なお、イオン交換法が方法A1~方法A3を全て含む場合は、その実施順番は特に制限されないが、方法A1~方法A3の順に実施するのが好ましい。
方法A1:カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを含む混合樹脂が充填された第1充填部に被精製物を通液する方法。
方法A2:カチオン交換樹脂が充填された第2充填部、アニオン交換樹脂が充填された第3充填部、及び、キレート樹脂が充填された第4充填部のうちの少なくとも1種の充填部に被精製物を通液する方法。
方法A3:膜状イオン交換体に被精製物を通液する方法。
また、各方法での被精製物の空間速度(SV)は0.01~20.0(1/h)が好ましく、0.1~10.0(1/h)がより好ましい。
また、各方法での処理温度は、0~60℃が好ましく、10~50℃がより好ましい。
粒状のイオン交換樹脂及びキレート樹脂の粒径の平均粒径としては、10μm~2000μmが好ましく、100μm~1000μmがより好ましい。
粒状のイオン交換樹脂及びキレート樹脂の粒径分布としては、平均粒径の±200μmの範囲の樹脂粒存在率が90%以上あるのが好ましい。
上記平均粒径及び粒径分布は、例えば、粒子径分布測定装置(マイクロトラックHRA3920,日機装社製)を用いて、水を分散媒として測定する方法が挙げられる。
方法A1は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを含む混合樹脂が充填された第1充填部に被精製物を通液する方法である。
カチオン交換樹脂として、具体的には、スルホン酸型カチオン交換樹脂及びカルボン酸型カチオン交換樹脂が挙げられる。
カチオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライトIR-124、アンバーライトIR-120B、アンバーライトIR-200CT、ORLITE DS-1、ORLITE DS-4(オルガノ社製)、デュオライトC20J、デュオライトC20LF、デュオライトC255LFH、デュオライトC-433LF(住化ケムテックス社製)、C100、C150、C100×16MBH(ピュロライト社製)、DIAION SK-110、DIAION SK1B、DIAION SK1BH、DIAION PK216、DIAION PK228及び、(三菱ケミカル社製)等が挙げられる。
カチオン交換樹脂としては、具体的には、4級アンモニウム塩型のアニオン交換樹脂が挙げられる。
アニオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライトIRA-400J、アンバーライトIRA-410J、アンバーライトIRA-900J、アンバーライトIRA67、ORLITE DS-2、ORLITE DS-5、ORLITE DS-6(オルガノ社製)、デュオライトA113LF、デュオライトA116、デュオライトA-375LF(住化ケムテックス社製)、A400、A500(ピュロライト社製)、DIAION SA12A、DIAION SA10AO、DIAION SA10AOH、及び、DIAION SA20A、DIAION WA10(三菱ケミカル社製)等が挙げられる。
なお、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の好適な組み合わせとしては、例えば、ゲル型でスルホン酸型のカチオン交換樹脂と、ゲル型で4級アンモニウム塩型のアニオン交換樹脂とを組み合わせが挙げられる。
容器としては、カラム、カートリッジ、及び、充填塔などが挙げられるが、上記混合樹脂が充填された後に被精製物が通液できるものであれば上記で例示した以外のものでもよい。
方法A2は、カチオン交換樹脂が充填された第2充填部、アニオン交換樹脂が充填された第3充填部、及び、キレート樹脂が充填された第4充填部のうちの少なくとも1種(好ましくは2種以上)の充填部に被精製物を通液する方法である。
方法A2で使用できるカチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂の例としては、方法A1の説明で挙げたカチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂が同様に挙げられる。
第3充填部は、通常、容器と、容器に充填された上述したアニオン交換樹脂とを含む。
第4充填部は、通常、容器と、容器に充填された次に説明するキレート樹脂とを含む。
例えば、スチレン-ジビニルベンゼン共重合体等にキレート形成基を導入した樹脂である。キレート樹脂の材質は、ゲル型でもよく、MR型でもよい。キレート樹脂は、処理効率の点で粒状又は繊維状であるのが好ましい。
キレート樹脂としては、例えば、イミノ二酢酸型、イミノプロピオン酸型、アミノメチルホスホン酸型等のアミノホスホン酸型、ポリアミン型、N-メチルグルカミン型等のグルカミン型、アミノカルボン酸型、ジチオカルバミン酸型、チオール型、アミドキシム型、及び、ピリジン型等の各種のキレート樹脂類が挙げられる。
その具体例を挙げると、イミノ二酢酸型キレート樹脂としては、例えば、住化ケムテックス社製のMC700を挙げられ、イミノプロピオン酸型キレート樹脂としては、例えば、ミヨシ油脂(株)製のエポラスMX-8を挙げられ、アミノメチルホスホン酸型キレート樹脂としては、例えば、住化ケムテックス社製のMC960が挙げられ、ポリアミン型キレート樹脂としては、例えば、ピュロライト社製のS985や三菱ケミカル社製のダイヤイオンCR-20が挙げられ、N-メチルグルカミン型キレート樹脂としては、例えば、オルガノ社製のアンバーライトIRA-743が挙げられる。
方法A2では、少なくとも第2充填部に被精製物を通液するのが好ましい。
また、方法A2で、第4充填部に被精製物を通液させれば、被精製液を充填部に通液させる回数が少なくても、精製を効率的に進行できる。
方法A2で2種以上の充填部に被精製物を通液する場合、被精製物を、第2充填部、第3充填部、及び、第4充填部のうちの2種以上を通液させる順序はいずれでもよい。
例えば、薬液の製造がより容易である点から、1つ以上(好ましくは2つ以上)の第2充填部、及び、1つ以上(好ましくは2つ以上)の第3充填部に被精製物を通液させてもよい。
この場合、被精製物を通液させる順序に制限はなく、例えば、第2充填部と第3充填部とを交互に通液させてもよいし、複数個の第2充填部及び第3充填部の一方に連続して通液させてから、複数個の第2充填部及び第3充填部の他方に連続して通液させてもよい。
また、薬液の製造がより容易である点から、1つ以上の第2充填部、及び、1つ以上の第4充填部に被精製物を通液させてもよい。
この場合も、被精製物を通液させる順序に制限はない。
方法A3は、膜状イオン交換体に被精製物を通液する方法である。
膜状イオン交換体は、イオン交換基を有する膜である。イオン交換基としては、カチオン交換基(スルホン酸基等)又は/及びアニオン交換基(アンモニウム基等)が挙げられる。
また、例えば、膜状イオン交換体は、イオン交換膜、イオン交換不織布、イオン交換ろ紙、及び、イオン交換ろ布等のいずれでもよい。
膜状イオン交換体を使用する形態としては、例えば、膜状イオン交換体をフィルタとしてカートリッジ内に組み込んで、水溶液を通液させる形態でもよい。
膜状イオン交換体は、半導体グレードのものを使用するのが好ましい。
膜状イオン交換体の市場品としては、例えば、ムスタング(Pall社製)及びProtego(登録商標) Plus LT ピューリファイヤー(Entegris社製)が挙げられる。
水溶液の通液速度は、例えば、1~100ml/(min・cm2)である。
なお、2つ以上の膜状イオン交換体を使用する場合は、カチオン交換基を有する膜状イオン交換体とアニオン交換基を有するイオン交換体とをそれぞれ少なくとも1つずつ用いてもよい。
具体的には、イオン交換法を施された被精製物中の第1金属成分の含有量は、過ヨウ素酸類全質量に対して、例えば、1質量ppt~100質量ppmが好ましい。
また、エッチング性能がより優れる薬液を効率的に得る点からは、上記含有量は、1質量ppb以上が好ましい。同様に、欠陥抑制性能がより優れる薬液を効率的に得る点からは、上記含有量は、100質量ppb以下が好ましく、10質量ppb以下がより好ましく、5質量ppb以下が更に好ましい。
得られる薬液中のパーティクルの数を抑制する点から、本発明の薬液の製造方法は、工程Aの後に、フィルタを用いて工程Aに供された被精製物をろ過する工程Bを有するのが好ましい。
フィルタの種類は、特に制限されない。例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン、及び、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂(高密度、超高分子量を含む)等によるフィルタが挙げられる。これら素材の中でもポリエチレン(高密度ポリエチレン(HDPE)を含む)、ポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)、又は、ナイロンが好ましい。
フィルタの孔径は、0.001~1.0μmが好ましく、0.01~0.5μmがより好ましく、0.02~0.1μmが更に好ましい。この範囲とすることにより、ろ過詰まりを抑えつつ、被精製物に含まれる不純物又は凝集物等、微細な異物の個数を制御できる。
第2のフィルタは、上述した第1のフィルタと同様の材料等で形成されたフィルタを使用できる。
本発明の薬液の製造方法は、工程Aの前に、被精製物とpH調整剤とを混合する工程Cを有していてもよい。工程Cを実施することにより、工程Aに供される被精製物のpHを調整して、工程Aで実施されるイオン交換法の実施効率をより高めることができる。
工程Cで用いられるpH調整剤としては、上述したpH調整剤が挙げられる。
工程Cの手順としては、被精製物とpH調整剤とを混合する方法が挙げられる。
工程Cを実施した後の被精製物のpHは、工程Aで実施されるイオン交換法に合わせて最適な範囲に調整されるが、3.0~10.0が好ましく、4.0~9.0がより好ましい。
例えば、過ヨウ素酸類と、第1金属成分と、水とを混合して、薬液を製造してもよい。例えば、第1金属成分がTiイオンである場合、過ヨウ素酸類と水とを含む水溶液と、Ti金属とを接触させて、Tiイオンを水溶液中に溶出させてもよい。
本発明の薬液は、各種用途に適用でき、特に、遷移金属含有物を有する基板を処理するために好適に用いられる。
以下、薬液を用いて基板上の遷移金属含有物を除去する用途に関して詳述する。
(工程D)
なお、本明細書における「基板上」とは、例えば、基板の表裏、側面、及び、溝内等のいずれも含む。また、基板上の遷移金属含有物とは、基板の表面上に直接遷移金属含有物がある場合のみならず、基板上に他の層を介して遷移金属含有物がある場合も含む。
つまり、遷移金属含有物としては、金属M含有物が好ましい。
中でも、遷移金属含有物はRu含有物であるのが好ましい。つまり、本発明の薬液は、Ru含有物を除去するのに用いられるのがより好ましい。
Ru含有物中のRu原子の含有量は、Ru含有物全質量に対して、30質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましい。
また、遷移金属含有物はCu含有物であるのも好ましい。つまり、本発明の薬液は、Cu含有物を除去するのに用いられるのも好ましい。
Cu含有物中のCu原子の含有量は、Cu含有物全質量に対して、30質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましい。
また、遷移金属含有物は、これらの化合物のうちの2種以上を含む混合物でもよい。
なお、上記酸化物、窒化物、及び、酸窒化物は、遷移金属を含む、複合酸化物、複合窒化物、及び、複合酸窒化物でもよい。
遷移金属含有物中の遷移金属原子の含有量は、遷移金属含有物全質量に対して、30質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましい。上限は、遷移金属含有物が遷移金属そのものであってもよいことから、100質量%である。
基板の種類は特に制限はないが、半導体基板が好ましい。
上記基板には、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、及び、光磁気ディスク用基板などの各種基板が挙げられる。
半導体基板を構成する材料としては、ケイ素、ケイ素ゲルマニウム、及び、GaAsなどの第III-V族化合物、又は、それらの任意の組合せが挙げられる。
基板上の遷移金属含有物の形態は特に制限されず、例えば、膜状に配置された形態(遷移金属含有膜)、配線状に配置された形態(遷移金属含有配線)、及び、粒子状に配置された形態のいずれであってもよい。上述したように、遷移金属としてはRuが好ましく、被処理物としては、基板と、基板上に配置されたRu含有膜、Ru含有配線、又は粒子状のRu含有物とを有する被処理物が好ましい。また、遷移金属としてはCuも好ましく、被処理物としては、基板と、基板上に配置されたCu含有膜、Cu含有配線、又は粒子状のCu含有物とを有する被処理物も好ましい。
遷移金属含有物が2種以上存在するのも好ましい、例えば、基板上にRu含有物(Ru含有膜、Ru含有配線、及び/又は、粒子状のRu含有物等)とCu含有物(Cu含有膜、Cu含有配線、及び/又は、粒子状のCu含有物等)とが同時に存在していてもよい。2種以上の遷移金属含有物が基板上に同時に存在する場合、2種以上の遷移金属含有物は、別々に存在していてもよいし、均一に混合した形態で存在していてもよい。
なお、遷移金属含有物が粒子状に配置された形態としては、例えば、後述するように、遷移金属含有膜を有する基板に対してドライエッチングを施した後に、残渣として粒子状の遷移金属含有物が付着している基板、及び、遷移金属含有膜に対してCMPを施した後に、残渣として粒子状の遷移金属含有物が付着している基板が挙げられる。
遷移金属含有膜の厚みは特に制限されず、用途に応じて適宜技選択すればよく、例えば、50nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましく、10nm以下が更に好ましい。
遷移金属含有膜は、基板の片側の主面上にのみに配置されていてもよいし、両側の主面上に配置されていてもよい。また、遷移金属含有膜は、基板の主面全面に配置されていてもよいし、基板の主面の一部に配置されていてもよい。
基板は、曝露された集積回路構造、例えば金属配線及び誘電材料などの相互接続機構を有していてもよい。相互接続機構に使用する金属及び合金としては、例えば、アルミニウム、銅アルミニウム合金、銅、チタン、タンタル、コバルト、ケイ素、窒化チタン、窒化タンタル、及び、タングステンが挙げられる。基板は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、及び/又は、炭素ドープ酸化ケイ素の層を有していてもよい。
遷移金属含有物を有する基板の製造方法は、特に制限されない。例えば、スパッタリング法、化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法等で、基板上に遷移金属含有膜を形成できる。なお、スパッタリング法及びCVD法等により遷移金属含有膜を形成した場合、遷移金属含有膜を有する基板の裏面(遷移金属含有膜側とは反対側の表面)にも、遷移金属含有物が付着する場合がある。
また、所定のマスクを介して上記方法を実施して、基板上に遷移金属含有配線を形成してもよい。
また、基板上に遷移金属含有膜又は遷移金属含有配線を形成した後、更にこの基板を異なる工程又は処理に供してから、本発明の処理方法の被処理物として用いてもよい。
例えば、遷移金属含有膜又は遷移金属含有配線を有する基板をドライエッチングに供して、遷移金属を含むドライエッチング残渣を有する基板を製造してもよい。また、遷移金属含有膜又は遷移金属含有配線を有する基板をCMPに供して、遷移金属含有物を有する基板を製造してもよい。
接触させる方法は特に制限されず、例えば、タンクに入れた薬液中に被処理物を浸漬する方法、基板上に薬液を噴霧する方法、基板上に薬液を流す方法、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。中でも、被処理物である遷移金属含有物を有する基板を薬液に浸漬する方法が好ましい。
処理の際の薬液の温度は特に制限されないが、20~75℃が好ましく、30~65℃がより好ましく、40~65℃が更に好ましく。50~65℃がより好ましい。
2種以上の遷移金属含有物を工程Dで除去する場合は、2種以上の遷移金属含有物を一度の処理で同時に除去してもよいし、別々に処理をしてもよい。
2種以上の遷移金属含有物の組み合わせとしては、例えば、上述の金属Mのうちの2種以上の金属の含有物(2種以上の金属M含有物)の組み合わせが挙げられ、中でも、Ru含有物とCu含有物とを少なくとも含む組み合わせが好ましい。
中でも、工程Dは、工程D1、工程D2、又は、工程D3が好ましく、工程D2又は工程D3がより好ましい。
以下、工程D1~D3について詳述する。
工程Dとしては、薬液を用いて基板上に配置された遷移金属含有配線をリセスエッチング処理する工程D1が挙げられる。
図1に、工程D1のリセスエッチング処理の被処理物である遷移金属含有配線を有する基板(以後、「配線基板」ともいう)の一例を示す断面上部の模式図を示す。
図1に示す配線基板10aは、図示しない基板と、基板上に配置された溝を有する絶縁膜12(層間絶縁膜12)と、溝の内壁に沿って配置されたバリアメタル層14と、溝内部に充填された遷移金属含有配線16とを有する。
遷移金属含有配線としては、Ru含有配線(Ruを含む配線)が好ましい。Ru含有配線は、Ruの単体、Ruの合金、Ruの酸化物、Ruの窒化物、又は、Ruの酸窒化物を含むことが好ましい。
また、遷移金属含有配線としては、Cu含有配線(Cuを含む配線)も好ましい。Cu含有配線は、Cuの単体、Cuの合金、Cuの酸化物、Cuの窒化物、又は、Cuの酸窒化物を含むことが好ましい。
配線基板中のバリアメタル層を構成する材料は特に制限されず、例えば、TiN及びTaNが挙げられる。
なお、図1においては、配線基板がバリアメタル層を有する態様について述べたが、バリアメタル層を有さない配線基板であってもよい。
また、図1においては図示しないが、バリアメタル層14と、遷移金属含有配線16との間に、ライナー層が配置されていてもよい。ライナー層を構成する材料は特に制限されず、例えば、Ru含有物及びCu含有物が挙げられる。
絶縁膜上にバリアメタル層を形成する工程と、上記溝を充填するように遷移金属含有膜を形成する工程との間に、バリアメタル層上にライナー層を形成する工程を含んでもよい。
より具体的には、工程D1を実施すると、図2の配線基板10bに示すように、バリアメタル層14及び遷移金属含有配線16の一部が除去されて、凹部18が形成される。
薬液と配線基板との接触方法は、上述した通りである。
薬液と配線基板との接触時間及び薬液の温度の好適範囲は、上述した通りである。
特に、上述したように、基板上にバリアメタル層が配置されている場合、遷移金属含有配線を構成する成分とバリアメタル層を構成する成分とでは、その種類によって本発明の薬液に対する溶解性が異なる場合がある。そのような場合、バリアメタル層に対してより溶解性が優れる溶液を用いて、遷移金属含有配線とバリアメタル層との溶解の程度を調整するのが好ましい。
このような点から、特定溶液は、遷移金属含有配線に対する溶解性が乏しく、バリアメタル層を構成する物質に対して溶解性が優れる溶液が好ましい。
FPMの組成は、例えば、「フッ酸:過酸化水素水:水=1:1:1」~「フッ酸:過酸化水素水:水=1:1:200」の範囲内(体積比)が好ましい。
SPMの組成は、例えば、「硫酸:過酸化水素水:水=3:1:0」~「硫酸:過酸化水素水:水=1:1:10」の範囲内(体積比)が好ましい。
APMの組成は、例えば、「アンモニア水:過酸化水素水:水=1:1:1」~「アンモニア水:過酸化水素水:水=1:1:30」の範囲内(体積比)が好ましい。
HPMの組成は、例えば、「塩酸:過酸化水素水:水=1:1:1」~「塩酸:過酸化水素水:水=1:1:30」の範囲内(体積比)が好ましい。
なお、これらの好ましい組成比の記載は、フッ酸は49質量%フッ酸、硫酸は98質量%硫酸、アンモニア水は28質量%アンモニア水、塩酸は37質量%塩酸、過酸化水素水は31質量%過酸化水素水である場合における組成比を意図する。
ラフネスの低減の点からは、APM、HPM、又は、FPMが好ましく、APMがより好ましい。
性能が、バランス良く優れる点からは、APM又はHPMが好ましい。
特定溶液と工程D1で得られた基板とを接触させる方法は特に制限されず、例えば、薬液を基板に接触させるのと同様の方法が挙げられる。
特定溶液と工程D1で得られた基板との接触時間は、例えば、0.25~10分が好ましく、0.5~5分がより好ましい。
交互に行う場合は、工程D1及び工程Dbはそれぞれ1~10回実施されることが好ましい。
工程D1Xは、例えば、遷移金属含有配線とライナー層とを少なくとも含有し、上記遷移金属含有配線と上記ライナー層とが、それぞれ異なる遷移金属含有物である配線基板に対して実施される。
この場合、例えば、遷移金属含有配線がCu含有配線でありライナー層がRu含有物であるか、又は、遷移金属含有配線がRu含有配線でありライナー層がCu含有物であるのが好ましく、遷移金属含有配線がCu含有配線でありライナー層がRu含有物であるのがより好ましい。
工程D1Xを実施する場合(好ましくは2種以上の遷移金属含有物にCu含有物が含まれる場合、より好ましくは2種以上の遷移金属含有物にRu含有物とCu含有物とが含まれる場合)、エッチング速度と被処理部の表面状態(平滑性等)とがバランス良く優れる点から、薬液のpHは3.0~10.0が好ましく、7.5~10.0がより好ましく、8.0~10.0が更に好ましい。
薬液のpHが7.5~10.0(好ましくは8.0~10.0)であれば、薬液が処理される遷移金属含有物(特にCu含有物)の表面に層を形成しながら遷移金属含有物をエッチングすると考えられ、その結果、処理後の遷移金属含有配線等の表面性が良好(表面に酸化が生じず、平滑性に優れる等)になると推測されている。
工程D1が工程D1Xである場合においても、工程D1Xの後、又は、工程D1Xと交互に、上述の工程Dbを実施してもよい。
工程Dとしては、薬液を用いて遷移金属含有膜が配置された基板の外縁部の遷移金属含有膜を除去する工程D2が挙げられる。
図3に、工程D2の被処理物である遷移金属含有膜が配置された基板の一例を示す模式図(上面図)を示す。
図3に示す、工程D2の被処理物20は、基板22と、基板22の片側の主面上(実線で囲まれた全域)に配置された遷移金属含有膜24とを有する積層体である。後述するように、工程D2では、被処理物20の外縁部26(破線の外側の領域)に位置する遷移金属含有膜24が除去される。
なお、遷移金属含有膜としては、Ru含有膜(Ruを含む膜)が好ましい。Ru含有膜は、Ruの単体、Ruの合金、Ruの酸化物、Ruの窒化物、又は、Ruの酸窒化物を含むことが好ましい。
工程D2の処理の際には、特開2010-267690号公報、特開2008-80288号公報、特開2006-100368号公報、及び、特開2002-299305号公報に記載の基板処理装置及び基板処理方法を好ましく適用できる。
薬液と被処理物との接触時間及び薬液の温度の好適範囲は、上述した通りである。
工程Dとしては、薬液を用いて遷移金属含有膜が配置された基板の裏面に付着する遷移金属含有物を除去する工程D3が挙げられる。
工程D3の被処理物としては、工程D2で用いられた被処理物が挙げられる。工程D2で用いられる、基板と、基板の片側の主面上に遷移金属含有膜が配置された被処理物を形成する際には、スパッタリング及びCVD等で遷移金属含有膜を形成される。その際、基板の遷移金属含有膜側とは反対側の表面上(裏面上)には、遷移金属含有物が付着する場合がある。このような被処理物中の遷移金属含有物を除去するために、工程D3が実施される。
薬液と被処理物との接触時間及び薬液の温度の好適範囲は、上述した通りである。
本発明の薬液を被処理物と接触させることで、本発明の薬液に由来するヨウ素化合物が被処理物の表面上に残存ヨウ素(I残り)として付着する場合がある。このような残存ヨウ素(I残り)が以降のプロセス及び/又は最終製品に悪影響を与える恐れがある。リンス処理を行うことで、被処理物の表面から残存ヨウ素(I残り)を除去できる。
また、リンス処理によって、工程D1によって被処理物の表面に生じる、除去された遷移金属含有物の残渣等も除去できる。
接触させる方法としては、例えば、タンクに入れたリンス液中に被処理物を浸漬する方法、被処理物の表面上にリンス液を噴霧する方法、被処理物の表面上にリンス液を流す方法、又はそれらの任意の組み合わせた方法で実施される。
工程D1(特に工程D1X)によって被処理物の表面に生じた、除去された遷移金属含有物の残渣を効率的に除去でき、処理後の基板の表面性(特に処理後の遷移金属含有配線等の表面性)が良好になる点から、リンス液としては酸性リンス液が好ましい。
酸性リンス液としては、例えば、クエン酸水溶液(好ましくは0.01~10質量%クエン酸水溶液)、フッ酸(好ましくは0.001~1質量%フッ酸)、塩酸(好ましくは0.001~1質量%塩酸)、過酸化水素水(好ましくは0.5~31質量%過酸化水素水、より好ましくは3~15質量%過酸化水素水)、フッ酸と過酸化水素水との混合液(FPM)、硫酸と過酸化水素水との混合液(SPM)、塩酸と過酸化水素水との混合液(HPM)、二酸化炭素水(好ましくは10~60質量ppm二酸化炭素水)、オゾン水(好ましくは10~60質量ppmオゾン水)、水素水(好ましくは10~20質量ppm水素水)、硫酸(好ましくは1~10質量%硫酸水溶液)、次亜塩素酸水溶液(好ましくは1~10質量%次亜塩素酸水溶液)、王水(好ましくは「37質量%塩酸:60質量%硝酸」の体積比として「2.6:1.4」~「3.4:0.6」の配合に相当する王水)、硝酸(好ましくは0.001~1質量%硝酸)、過塩素酸(好ましくは0.001~1質量%過塩素酸)、シュウ酸水溶液(好ましくは0.01~10質量%シュウ酸水溶液)、酢酸(好ましくは0.01~10質量%酢酸水溶液、若しくは、酢酸原液)、又は、過ヨウ素酸水溶液(好ましくは0.5~10質量%過ヨウ素酸水溶液。過ヨウ素酸は、例えば、オルト過ヨウ素酸及びメタ過ヨウ素酸が挙げられる)が好ましく、クエン酸水溶液がより好ましい。
FPM、SPM、APM、及び、HPMとして好ましい条件は、例えば、上述の特定溶液として使用される、FPM、SPM、APM、及び、HPMとしての好ましい条件と同様である。
なお、フッ酸、硝酸、過塩素酸、及び、塩酸は、それぞれ、HF、HNO3、HClO4、及び、HClが、水に溶解した水溶液を意図する。
オゾン水、二酸化炭素水、及び、水素水は、それぞれ、O3、CO2、及び、H2を水に溶解させた水溶液を意図する。
リンス工程の目的を損なわない範囲で、これらのリンス液は混合して使用してもよい。
処理の際のリンス液の温度は特に制限されないが、例えば、一般に、16~60℃が好ましく、18~40℃がより好ましい。リンス液として、SPMを用いる場合、その温度は90~250℃が好ましい。
また、リンス液には有機溶剤が含まれていてもよい。
過ヨウ素酸等を含む水溶液(被精製物)を、後述するイオン交換法にて処理した。
水溶液の調製に用いた原料を以下に示す。
TMAH:テトラメチルアンモニウム水酸化物
TEAH:テトラエチルアンモニウム水酸化物
TBAH:テトラブチルアンモニウム水酸化物
DBU:ジアザビシクロウンデセン
上記pH調製剤はいずれも半導体グレードに分類されるものを使用した。
後述する方法A1~A3で使用されるイオン交換樹脂及び膜状イオン交換体を以下に示す。
・DS-3:ORLITE DS-3(オルガノ社製)
・DS-7:ORLITE DS-7(オルガノ社製)
・DS-10:ORLITE DS-10(オルガノ社製)
・SMNUPB:DIAION SMNUPB(三菱ケミカル社製)
・SMT100L:DIAION SMT100L(三菱ケミカル社製)
・SMT200L:DIAION SMT200L(三菱ケミカル社製)
・DS-1:ORLITE DS-1(オルガノ社製)
・DS-4:ORLITE DS-4(オルガノ社製)
・200CT:AMBERLITE 200CT(オルガノ社製(非半導体グレード))
・SK1BH:DIAION SK1BH(三菱ケミカル社製)
・PK216:ダイヤイオン PK216(三菱ケミカル社製)
・PK228:ダイヤイオン PK228(三菱ケミカル社製)
・RCP160M:ダイヤイオン RCP160M(三菱ケミカル社製)
・C100:ピュロライト C100(ピュロライト社製)
・C150:ピュロライト C150(ピュロライト社製)
・C100x16MBH:ピュロライト C100x16MBH(ピュロライト社製)
・C255LFH:デュオライト C255LFH(住化ケムテックス社製)
・C20J:デュオライト C20J(住化ケムテックス社製)
・DS-2:ORLITE DS-2(オルガノ社製)
・DS-5:ORLITE DS-5(オルガノ社製)
・DS-6:ORLITE DS-6(オルガノ社製)
・IRA900J:AMBERLITE IRA900J(オルガノ社製(非半導体グレード))
・SA10AOH:DIAION SA10AOH(三菱ケミカル社製)
・A500:ピュロライト A500(ピュロライト社製)
・A113LF:デュオライト A113LF(住化ケムテックス社製)
・A116:デュオライト A116(住化ケムテックス社製)
・S985:ピュロライト S985(ピュロライト社製)
・MC700:スミキレート MC700(住化ケムテックス社製)
・MC960:スミキレート MC960(住化ケムテックス社製)
・ムスタング:ムスタングQ(Pall社製)
・ピューリファイヤー:Protego(R) Plus LT ピューリファイヤー(Entegris社製)
(水溶液(被精製物)の調製)
上記に示したオルト過ヨウ素酸、更に、所望に応じてpH調製剤を水に溶解させて、下記表1に記載の配合の水溶液を調製した。
表1記載のイオン交換樹脂又は膜状イオン交換体を用いて、後述する方法A1、方法A2、及び、方法A3からなる群から選択される1以上のイオン交換法を実施して、各水溶液(500g)を処理した。
なお、2つ以上の工程を実施する場合、方法A1、方法A2、及び、方法A3の順で、同一の水溶液を順次処理した。なお、下記表1中で、空欄の項目は、その方法による処理は実施していないことを意味する。
垂直にセットしたカラム(内容量300ml)に、下記表1の「混合樹脂」欄の「1」欄に示す第1の混合樹脂(150ml)を充填した。このカラムに、水溶液を空間速度(SV)1.4(1/h)で通液した。
なお、表1の「混合樹脂」欄の「2」欄及び「混合樹脂」欄の「3」欄に記載がある実施例に関しては、それぞれの欄に記載の混合樹脂(150ml)をそれぞれのカラムに充填して、水溶液を通液させた。なお、複数のカラムに水溶液を通液させる際の順番は、「1」、「2」、及び、「3」の順で行った。
一連の操作において、混合樹脂及び水溶液等の温度はいずれも10℃であった。
垂直にセットしたカラム(内容量300ml)に、下記表に示す「酸性カチオン交換樹脂」欄の「1」欄に記載の第1のカチオン交換樹脂(75ml)を充填した。これを第1のカチオン交換カラムとする。
同様に、垂直にセットしたカラム(内容量300ml)に、下記表に示す「塩基性アニオン交換樹脂」欄の「1」欄に記載の第1のアニオン交換樹脂(75ml)を充填した。これを第1のアニオン交換カラムとする。
同様に、垂直にセットしたカラム(内容量300ml)に、下記表に示す「キレート樹脂」欄の「1」欄に記載の第1のキレート樹脂(75ml)を充填した。これを第1のキレート樹脂カラムとする。
水溶液を、第1のカチオン交換カラムに通液し、次いで、所望に応じて、第1のアニオン交換カラム又は第1のキレート樹脂カラムに通液した。
また、「酸性カチオン交換樹脂」欄の「2」欄に記載の第2の酸性カチオン交換樹脂、及び、「塩基性アニオン交換樹脂」欄の「2」欄に記載の第2の塩基性アニオン交換樹脂を使用する場合は、この水溶液を更に、第2のカチオン交換カラム(第1のカチオン交換カラムと同様にして作製)に通液し、次いで、第2のアニオン交換カラム(第1のアニオン交換カラムと同様にして作製)に通液した。
いずれの通液においても、空間速度(SV)1.4(1/h)で通液した。また、一連の操作において、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂、キレート樹脂、及び、水溶液等の温度はいずれも10℃であった。
なお、カチオン交換樹脂、及び、アニオン交換樹脂において、H+形又はOH-形以外の形態であるものにおいては、それぞれ、H+形又はOH-形に再生した上で試験に供した。
下記表の「イオン交換膜」欄の「1」欄に示す第1のイオン交換樹脂膜(0.02cm2)に対して、水溶液を100ml/minで通液させた。
なお、「イオン交換膜」欄の「2」欄に示す第2の膜状イオン交換体を使用する場合は、通液した水溶液を、更に、第2の膜状イオン交換体に同様に通液させた。
一連の操作において、膜状イオン交換体及び水溶液等の温度はいずれも10℃であった。
一部の実施例及び比較例においては、イオン交換法を実施した水溶液に対して、更に、フィルタを用いてろ過する工程Bを実施した。フィルタとしては孔径10nmの高密度ポリエチレン(HDPE)フィルタを使用した。
なお、比較例A1においては、水溶液をイオン交換法に供することなく、フィルタを用いてろ過する工程を実施した。
各実施例及び比較例における処理後の水溶液に含まれるTi及びZrの含有量を、Agilent 8800 トリプル四重極ICP-MS(inductively coupled plasma mass spectrometry、半導体分析用、オプション#200)を用いて測定した。
サンプル導入系は石英のトーチと同軸型PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)ネブライザ(自吸用)、白金インターフェースコーンを使用した。クールプラズマ条件の測定パラメータは以下のとおりである。
・RF(Radio Frequency)出力(W):600
・キャリアガス流量(L/min):0.7
・メークアップガス流量(L/min):1
・サンプリング深さ(mm):18
Ti及びZrの含有量の測定においては、通常、Ti及びZrの含有量を求めようとしている水溶液そのものを測定対象とした。水溶液そのものを測定対象とした場合に、水溶液中に存在するTi及びZrの含有量が検出限界未満であった場合は、測定対象の水溶液を適宜濃縮した状態で再度測定を行い、得られた測定値を濃縮前の水溶液の濃度に換算して、Ti及びZrの含有量の算出を行った。
このような方法を用いることで、過ヨウ素酸類全質量に対する、Ti及びZrの含有量は、0.1質量pptまで求められる。
また、過ヨウ素酸類全質量に対するTi及び/又はZrの含有量が、0.1質量ppt未満である場合を、本明細書では、水溶液(及び、このような水溶液に含まれる過ヨウ素酸類)がTi及び/又はZrを含んでいないものとする。
A:含有量が、1質量ppt以上1質量ppb未満
B:含有量が、1質量ppb以上10質量ppb未満
C:含有量が、10質量ppb以上100質量ppb未満
D:含有量が、100質量ppb以上1質量ppm以下
E:含有量が、1質量ppm超100質量ppm以下
F:含有量が、100質量ppm超
表1中、「水」の「含有量」の欄における「残部」の記載は、表中に記載した水以外の成分の残部は水であることを示す。
表1中、「pH調整剤」の「含有量」の欄における「調整」の記載は、水溶液を所定のpHにする量のpH調整剤が含まれていることを示す。
なお、実施例X115~X124における水溶液のpHは、それぞれ順に、1.8、4.0、4.0、4.0、4.0、4.0、4.0、4.0、4.0、及び、4.0であった。
表2中、「混合樹脂種数」の欄は、方法A1を適用した場合に、使用した混合樹脂の数を示す。
表2中、「非混合樹脂種数」の欄は、方法A2を適用した場合に、使用した、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂、及び、キレート樹脂のそれぞれの数を示す。
表2中、「膜状イオン交換体種数」の欄は、方法A3を適用した場合に、使用した膜状イオン交換体の種類数を示す。
表2中、「工程B」の欄は、表1における「工程B」の欄と同義である。
また、(i)方法A1~A3のうちの複数種の適用、(ii)方法A1を適用する際における複数の混合樹脂の使用(方法A12の適用)、(iii)方法A2を適用する際におけるそれぞれ複数のカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との使用(方法A22の適用)、(iv)工程A3を適用する際における複数の膜状イオン交換体の使用(方法A32の適用)、(V)方法A2を適用する際におけるキレート樹脂の使用、の各要件を満たす数が多いほど、より精製効果が優れることが確認された(実施例X1~114の結果等)。
(i)方法A1~A3のうちの複数種を適用する場合において、方法A1~A3の全てを実施することで、更に精製効果が優れることが確認された(実施例X113~114の結果等)。
(ii)方法A12を適用する場合において、使用する混合樹脂の数が3以上である場合、更に精製効果が優れることが確認された(実施例X38~41の結果等)。
また、処理に供する水溶液がpH調整剤を含む場合、精製効果がより改善することが確認された(実施例X115~124の結果)。
[薬液の調製]
<原料>
以下に示す原料を用いて、各実施例及び各比較例で使用した薬液を調製した。
・水:超純水(超純水製造装置「PURELAB Ultra(オルガノ社製)」で製造した超純水)
・オルト過ヨウ素酸:試薬A(Ti及びZrを含むオルト過ヨウ素酸)
・オルト過ヨウ素酸:試薬B(Tiを含むオルト過ヨウ素酸)
・オルト過ヨウ素酸:試薬C(Zrを含むオルト過ヨウ素酸)
TMAH:テトラメチルアンモニウム水酸化物
TEAH:テトラエチルアンモニウム水酸化物
TBAH:テトラブチルアンモニウム水酸化物
DBU:ジアザビシクロウンデセン
上記pH調製剤はいずれも半導体グレードに分類されるものである。
・NH3 +:アンモニア水(半導体グレード)
・I-:ヨウ化水素
・I3 -:三ヨウ化アンモニウム
・IO3 -:ヨウ素酸
・Br-:臭化水素
・Cl-:塩酸
・NO3 -:硝酸
・硫酸イオン:硫酸
・亜硫酸イオン:亜硫酸
・リン酸イオン:リン酸
・亜リン酸イオン:亜リン酸
上記アニオン種の供給源は、いずれも半導体グレードに分類される。
(実施例Y3)
実施例X1に示したのと同様に水溶液を処理(イオン交換法)して、表3に示す配合である薬液を得た。
ろ過(工程B)しない以外は、実施例Y3と同様の手順に従って、薬液を調製した。
実施例X31に示したのと同様に水溶液を処理(イオン交換法)して、表3に示す配合である薬液を得た。
実施例X80に示したのと同様に水溶液を処理(イオン交換法)して、表3に示す配合である薬液を得た。
実施例X115に示したのと同様に水溶液を処理(イオン交換法)して、表3に示す配合である薬液を得た。
得られる薬液のpHが表3に示す値になるように、処理される水溶液にpH調整剤を加えた以外は、実施例Y15と同様の手順に従って、薬液を調製した。
得られる薬液の配合が表3に示す値になるように、処理される水溶液にアンモニウムイオンの供給源、又は、アニオン種の供給源を加えた以外は、実施例Y9と同様の手順に従って、それぞれ薬液を調製した。
試薬Aの代わりに試薬Bを使用した以外は、実施例Y3と同様の手順に従って、実施例Y1の薬液を調製した。試薬Aの代わりに試薬Cを使用した以外は、実施例Y3と同様の手順に従って、実施例Y2の薬液を調製した。
同様に、試薬Aの代わりに試薬B又は試薬Cを使用した以外は、実施例Y6、Y9、Y12、又は、Y15と同様の手順に従って、それぞれ、実施例Y4,Y5、Y7、Y8、Y10、Y11、Y13、Y14の薬液を調製した。
オルト過ヨウ素酸(試薬A)を水に溶解させ、得られた水溶液を、イオン交換法を用いた処理方法に供することなく、実施例Xで示したのと同様の方法でろ過し、比較例Y1の薬液とした。
オルト過ヨウ素酸(試薬A)を水に溶解させ、得られた水溶液を、比較例Y2の薬液とした。
比較例X3と同様の方法で処理して得られた水溶液を、比較例Y3の薬液とした。
試薬Aの代わりに試薬Bを使用した以外は、比較例Y1と同様の手順に従って、比較例Y4の薬液を調製した。試薬Aの代わりに試薬Cを使用した以外は、比較例Y1と同様の手順に従って、比較例Y5の薬液を調製した。
各薬液中の上記成分の含有量は表3に示した通りである。なお、表3中で、各薬液中の欄内に記載のない上記成分は、薬液中に含まれていないことを意図する。
市販のシリコンウエハ(直径:12インチ)の一方の表面上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法によりルテニウム層を形成した基板をそれぞれ準備した。
得られた基板を、各実施例又は比較例の薬液を満たした容器に入れ、薬液を撹拌して0.5分間ルテニウム層の除去処理を実施した。薬液の温度は25℃とした。
処理の前後のルテニウム層の厚みの差から、薬液のルテニウムに対するエッチングレートを計算し、以下の基準に照らして評価した。
B:300Å/min以上、600Å/min未満
C:50Å/min以上、300Å/min未満
D:50Å/min未満
コバルト及びタングステンについても、Ruエッチング性能の評価と同様の手法及び基準を用いて、エッチング性能を評価した。
直径300mmシリコンウエハに、各実施例及び比較例の薬液を1.5L/minの流速で1分間吹き付け、次に、シリコンウエハに、水を1.5L/minの流速で1分間吹き付け、最後に、シリコンウエハに、窒素ガスを50L/minの流速で吹き付けた。
その後、シリコンウエハ表面をESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis、装置名: PHI Quantera SXMTM)を用いて測定し、シリコンウエハ表面の残留金属原子濃度(原子/cm2)を測定し、以下の基準に従って評価した。
薬液が、残留メタル抑制性に優れているほど、欠陥抑制性に優れていると評価できる。
B:1×107原子/cm2以上、1×108原子/cm2未満
C:1×108原子/cm2以上、1×109原子/cm2未満
D:1×109原子/cm2以上、1×1010原子/cm2未満
E:1×1010原子/cm2以上
上述したRuエッチング性能の評価方法を参照して、厚さ15nmのルテニウム層を形成した基板に対して、ルテニウム層の除去処理を実施した。この際、ルテニウム層が消失するまでの時間の半分の時間が経過した時点で除去処理を中断し、ルテニウム層の表面を走査型電子顕微鏡で観察して、被処理部の平滑性を下記基準で評価した。
B:ルテニウム層の表面に粗さがあるが、許容レベル。
薬液中のパーティクル量をパーティクルカウンター(リオン株式会社製KS-42A)を用いて測定し、薬液中のパーティクル量を下記基準で評価した。
B:許容レベル内ではあるが、薬液中にパーティクルが多く存在する。
なお、表3中、単位として記載されるppm、ppb、及び、pptは、それぞれ、質量ppm、質量ppb、及び、質量ppt意味する。
なお、表3中、「金属成分」及び「アンモニウムイオン及びアニオン種」の欄における「含有量」の欄は、過ヨウ素酸類全質量に対する各成分の含有量(質量比)を意図する。
表3中、「ろ過」の欄はイオン交換法による処理を実施した水溶液を、更に、ろ過(工程B)したか否かを示す。Aはろ過(工程B)を行ったことを意味し、Bはろ過(工程B)を行っていないことを意味する。
表3中、「水」の「含有量」の欄における「残部」の記載は、表中に記載した水以外の成分の残部は水であることを示す。
表3中、「pH調整剤」の「含有量」の欄における「調整」の記載は、薬液中に、薬液を所定のpH(4.0、6.0、又は、9.0)にする量のpH調整剤が含まれていることを示す。
また、実施例Y16~Y27において、各種pH調整剤を添加した水溶液に精製処理を施す前後を通じて、水溶液中のpHの変化はなかった。
薬液が、NH4 +を所定量含む場合、より優れた遷移金属含有物に対するエッチング性能を示すことが確認された(実施例Y28の結果)。
薬液が、アニオン種を所定量含む場合、より優れたエッチング処理後の被処理部の平滑性を示すことが確認された(実施例Y29及びY30の結果)。
本発明の薬液の製造方法において、被精製物である水溶液へのイオン交換法に加えて、更にろ過を実施することで、得られる薬液中のパーティクル量を低減できることが確認された(実施例Y4~6の結果)。
薬液がpH調整剤を含むことで、各種遷移金属含有物に対するエッチング性能がより優れることが確認された(実施例Y15~Y27の結果)。また、このような薬液を、本発明の薬液の製造方法において、イオン交換法の実施前に、被精製物である水溶液にpH調整剤を添加する(工程C)ことでも得られることが確認された。
薬液のpHが4.0~9.0であることで、遷移金属含有物に対するエッチング性能がより優れることが確認された(実施例Y15~Y27の結果)。
残留メタル抑制性(欠陥抑制性)がより優れる点から、薬液中の第1金属成分のそれぞれの含有量は、過ヨウ素酸類全質量に対して、10質量ppb以下がより好ましく、5質量ppb以下が更に好ましいことが確認された(実施例Y1~15の結果)。
薬液を用いて、基板上の2種以上の遷移金属含有物を同時除去する用途への適正を評価する試験を行った。
過ヨウ素酸等を含む水溶液(被精製物)を処理して実施例Zで使用する薬液を得た。
水溶液の調製に用いた原料を以下に示す。
TMAH:テトラメチルアンモニウム水酸化物
TEAH:テトラエチルアンモニウム水酸化物
KOH:水酸化カリウム
(C2H5)3N(OH)CH3:トリエチルメチルアンモニウム水酸化物
(C3H7)2N(OH)(CH3)2:ジメチルジプロピルアンモニウム水酸化物
HNO3:硝酸
上記pH調製剤はいずれも半導体グレードに分類されるものを使用した。
DTPA:Diethylene Triamine Pentaacetic Acid
Citric:acid:クエン酸
Phthalic acid:フタル酸(オルト体)
Oxalic acid:シュウ酸
Acetic acid:酢酸
Glycolic acid:グリコール酸
DEGEE: Diethylene glycol diethyl ether
上記に示したオルト過ヨウ素酸、更に、所望に応じてpH調製剤を水に溶解させて、水溶液を調製した。
その後、水溶液を、実施例Xを参照に、イオン交換法、による処理とろ過(工程B)処理をし、更に、所望に応じて水溶性有機溶剤及び/又はカルボン酸化合物を添加して、表4に示す配合の薬液を得た。
なお、表4中、各薬液におけるTi及びZrの含有量は、それぞれ、実施例Xで示したTi及びZrの含有量の評価基準における「C」に相当する量であった。
「pH調整剤」の「含有量」の欄における「調整」の記載は、薬液中に、薬液を所定のpHにする量のpH調整剤が含まれていることを示す。
(エッチング性能(エッチング速度)の評価)
表4に示す温度の薬液に、Ru膜又はCu膜を有する膜付きのウエハを10分間浸漬させて、その後、水でリンスしてから窒素乾燥した。
処理の前後で、ウエハ上のRu膜又はCu膜の膜厚の変化を、四端子法で測定し、薬液のRu又はCuに対するエッチング速度を算出した。
なお、評価に用いたウエハが有するRu膜はPVD(物理気相成長)法で形成したRu膜であり、Cu膜はECD(電解めっき)法で形成したCu膜である。
エッチング速度の評価を行った後のCu膜付きのウエハのCu膜を目視観察して、処理の前後における変色の有無を調べた。変色がある場合、表面が酸化しており、被処理部の表面性が不良である。目視観察の結果を、下記基準に照らして評価した。
A:Cu膜に変色(酸化)なし。
B:Cu膜がわずかに変色(酸化)したが実用可能な範囲内である。
C:Cu膜が変色(酸化)しており実用上問題がある。
溝を有する層間絶縁膜、溝の内壁に沿って配置された膜厚3nmのTiN(バリアメタル層)、上記TiNの内側に沿って配置された膜厚3nmのRu(ライナー層)、及び、上記Ruの内側を充填するCu(配線、線幅45nm)、を有するパターンウエハを準備した。
上記パターンウエハを、表4に示す温度の薬液に浸漬させて、上記パターンウエハにおけるCuを表面から15nmだけ除去した。その後、25℃の1質量%クエン酸水溶液(リンス液)に1分間浸漬させてリンス処理を実施した。
処理後のパターンウエハをSEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、下記基準に照らして評価した。
A:エッチング前後でCu(配線)の表面のラフネスが増加していない。
B:エッチング前後でCu(配線)の表面のラフネスがわずかに増加したが実用可能な範囲内である。
C:エッチング前後でCu(配線)の表面のラフネス増加しており実用上問題がある。
処理後のパターンウエハをTEM(透過型電子顕微鏡)で観察し、Cu(配線)とともに、Ru(ライナー層)が除去されているか観察した。Ruが除去されている場合をOK、Ruが除去されていない場合をNGと評価した。
上述のCuとRuの同時除去の処理における実施例Z11について、リンス液を1質量%塩酸又は1質量%アンモニア水に変更した以外は同様に処理を行った。
処理後のパターンウエハをSEMで観察して、リンス処理の結果を下記基準に従って評価した。
A:残渣は見られない
B:バリアメタル層の側壁の一部にCu由来の残渣が見られる。
C:バリアメタル層の側壁及びCu(配線)の一部にCu由来の残渣が見られる。
D:バリアメタル層の側壁及びCu(配線)の全体にCu由来の残渣が見られる。
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実施例 リンス液 評価
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実施例Z11 1質量%クエン酸水溶液 A
実施例Z11-2 1質量%塩酸 B
実施例Z11-3 1質量%TMAH水溶液 C
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なお、実施例Z11、Z11-2、及び、Z11-3において、「Cu平坦性」及び「Ru除去」の評価結果はいずれも同様であった。
10b 配線のリセスエッチング処理後の配線基板
12 層間絶縁膜
14 バリアメタル層
16 遷移金属含有配線
18 凹部
20,30 被処理物
22 基板
24 遷移金属含有膜
26 外縁部
Claims (23)
- 過ヨウ素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の過ヨウ素酸類と、
Ti及びZrからなる群から選択される1種以上の第1金属成分と、
水と、を含む薬液であって、
前記薬液が1種の第1金属成分を含む場合、前記1種の第1金属成分の含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt~100質量ppmであり、
前記薬液が2種の第1金属成分を含む場合、前記2種の第1金属成分のそれぞれの含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、100質量ppm以下であり、前記2種の第1金属成分の内の少なくとも一方の含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt以上である、薬液。 - 前記薬液が1種の第1金属成分を含む場合、前記1種の第1金属成分の含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppb~100質量ppbであり、
前記薬液が2種の第1金属成分を含む場合、前記2種の第1金属成分のそれぞれの含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、100質量ppb以下であり、前記2種の第1金属成分の内の少なくとも一方の含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppb以上である、請求項1に記載の薬液。 - 更に、pH調製剤を含む、請求項1又は2に記載の薬液。
- pHが4.0~9.0である、請求項1~3のいずれか1項に記載の薬液。
- pHが7.5~10.0である、請求項1~3のいずれか1項に記載の薬液。
- 前記過ヨウ素酸類の含有量が、前記薬液の全質量に対して0.0001~50質量%である、請求項1~5のいずれか1項に記載の薬液。
- 更に、Al、Ag、B、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Ru、Sn、及び、Znからなる群から選択される1種以上の第2金属成分を含み、
前記薬液が1種の第2金属成分を含む場合、前記1種の第2金属成分の含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt~100質量ppmであり、
前記薬液が2種以上の第2金属成分を含む場合、前記2種以上の第2金属成分のそれぞれの含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、100質量ppm以下であり、前記2種以上の第2金属成分の内の少なくとも1種の含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt以上である、請求項1~6のいずれか1項に記載の薬液。 - 更に、アンモニウムイオンを含み、
前記アンモニウムイオンの含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt~100質量ppmである、請求項1~7のいずれか1項に記載の薬液。 - 更に、I-、I3 -、IO3 -、Br-、Cl-、NO3 -、硫酸イオン、亜硫酸イオン、リン酸イオン、及び、亜リン酸イオンからなる群から選択される1種以上のアニオン種を含み、
前記薬液が1種のアニオン種を含む場合、前記1種のアニオン種の含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt~100質量ppmであり、
前記薬液が2種以上のアニオン種を含む場合、前記2種以上のアニオン種のそれぞれの含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、100質量ppm以下であり、前記2種以上のアニオン種の内の少なくとも1種の含有量が、前記過ヨウ素酸類全質量に対して、1質量ppt以上である、請求項1~8のいずれか1項に記載の薬液。 - 前記アニオン種が、IO3 -である、請求項9に記載の薬液。
- 過ヨウ素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の過ヨウ素酸類と、Ti及びZrからなる群から選択される1種以上の第1金属成分と、水と、を含む被精製物にイオン交換法を施して、請求項1~10のいずれか1項に記載の薬液を得る工程Aを有する、薬液の製造方法。
- 前記イオン交換法が、
カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを含む混合樹脂が充填された第1充填部に前記被精製物を通液する方法A1、
カチオン交換樹脂が充填された第2充填部、アニオン交換樹脂が充填された第3充填部、及び、キレート樹脂が充填された第4充填部のうちの少なくとも1種の充填部に前記被精製物を通液する方法A2、及び、
膜状イオン交換体に前記被精製物を通液する方法A3、からなる群から選択される1種以上を含む、請求項11に記載の薬液の製造方法。 - 前記方法A1が、2つ以上の前記第1充填部に前記被精製物を通液する方法である、請求項12に記載の薬液の製造方法。
- 前記方法A2が、2つ以上の前記第2充填部と、2つ以上の前記第3充填部とに、前記被精製物を通液する方法、又は、
1つ以上の前記第2充填部と、1つ以上の前記第4充填部とに、前記被精製物を通液する方法である、請求項12又は13に記載の薬液の製造方法。 - 前記方法A3が、2つ以上の膜状イオン交換体に前記被精製物を通液する方法である、請求項12~14のいずれか1項に記載の薬液の製造方法。
- 前記イオン交換法が、前記方法A1、前記方法A2、及び、前記方法A3からなる群から選択される、2種以上の方法を含む、請求項12~15のいずれか1項に記載の薬液の製造方法。
- 工程Aの後に、フィルタを用いて前記工程Aに供された前記被精製物をろ過する工程Bを有する、請求項11~16のいずれか1項に記載の薬液の製造方法。
- 前記工程Aの前に、前記被精製物とpH調整剤とを混合する工程Cを有する、請求項11~17のいずれか1項に記載の薬液の製造方法。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の薬液を用いて、基板上の遷移金属含有物を除去する工程Dを有する、基板の処理方法。
- 前記工程Dで、基板上の2種以上の遷移金属含有物を同時に除去する、請求項19に記載の基板の処理方法。
- 前記2種以上の遷移金属含有物が、少なくともRu含有物とCu含有物とを含む、請求項20に記載の基板の処理方法。
- 前記工程Dの後、更に、リンス液を用いて、前記工程Dで得られた前記基板に対してリンス処理を行う、請求項19~21のいずれか1項に記載の基板の処理方法。
- 前記リンス液が酸性リンス液である、請求項22に記載の基板の処理方法。
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