WO2021210310A1 - 処理液、化学的機械的研磨方法、半導体基板の処理方法 - Google Patents
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- H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
Definitions
- the present invention relates to a processing liquid for a semiconductor substrate, a chemical mechanical polishing method, and a processing method for a semiconductor substrate.
- Semiconductor elements such as CCDs (Charge-Coupled Devices) and memories are manufactured by forming fine electronic circuit patterns on a substrate using photolithography technology. More specifically, a resist film is formed on a laminate having a metal film as a wiring material, an etching stop layer, and an interlayer insulating layer on a substrate, and a photolithography step and a dry etching step (for example, plasma etching treatment) are performed. ) Is performed to manufacture a semiconductor element.
- CCDs Charge-Coupled Devices
- a photolithography step and a dry etching step for example, plasma etching treatment
- CMP chemical mechanical polishing
- a dry etching residue (for example, a metal component such as a titanium-based metal derived from a metal hard mask or an organic component derived from a photoresist film) may remain on the substrate that has undergone the above manufacturing process.
- the polishing fine particles used in the CMP treatment, the polished wiring metal film, and / or the metal component derived from the barrier film and the like are likely to remain on the surface of the semiconductor substrate after polishing. Since these residues can short-circuit the wiring and affect the electrical characteristics of the semiconductor, a step of removing these residues from the surface of the semiconductor substrate is often performed.
- Patent Document 1 contains (i) an alkanolamine, (ii) a quaternary ammonium hydroxide, and (iii) a specific complexing agent, which is a composition for treating an ultra-small electronic device structure. The composition is described.
- the present inventor examined a treatment liquid for a semiconductor substrate with reference to Patent Document 1 and the like, and found that the treatment liquid has further improved corrosion prevention performance for a metal-containing layer such as a wiring material, a plug material, and an insulating layer. It was clarified that there is room for improvement.
- a treatment liquid for a semiconductor substrate which contains a component A having two or more onium structures in the molecule and water, and has a pH of 6.0 to 13.5 at 25 ° C.
- the treatment liquid according to [1] or [2], wherein the onium structure is a structure selected from the group consisting of an ammonium structure and a phosphonium structure.
- the heteroaromatic compound is at least one selected from the group consisting of a tetrazole compound, a triazole compound, an imidazole compound and a pyrazole compound.
- the surface to be polished of the object to be polished is brought into contact with the polishing pad to bring the object to be polished and the polishing pad to be polished.
- a chemical and mechanical polishing method comprising a step of polishing the surface to be polished by relatively moving the surface to obtain a polished object to be polished.
- a method for treating a semiconductor substrate which comprises a step of removing metal-containing substances on the semiconductor substrate by using the treatment liquid according to any one of [1] to [16].
- the present invention it is possible to provide a treatment liquid for a semiconductor substrate having excellent corrosion prevention performance for a metal-containing layer. Further, according to the present invention, it is possible to provide a chemical mechanical polishing method and a method for processing a semiconductor substrate.
- the numerical range represented by using “-” means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.
- the term “preparation” includes not only the preparation of a specific material by synthesizing or blending it, but also the procurement of a predetermined material by purchase or the like.
- the “content” of the component means the total content of the two or more kinds of components.
- the compounds described herein may contain isomers (compounds having the same number of atoms but different structures), optical isomers, and isotopes, unless otherwise limited.
- the notation that does not describe substitution or non-substitution includes those having no substituent and those having a substituent as long as the effect of the present invention is not impaired.
- the "hydrocarbon group” includes not only a hydrocarbon group having no substituent (unsubstituted hydrocarbon group) but also a hydrocarbon group having a substituent (substituted hydrocarbon group). This is synonymous with each compound.
- the treatment liquid of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “treatment liquid”) is a treatment liquid for a semiconductor substrate and contains a component A having two or more onium structures and water.
- the pH of the treatment liquid at 25 ° C. is 6.0 to 13.5.
- the treatment liquid contains a component A having two or more onium structures, and the pH is 6.0 to 13.5, whereby the corrosion prevention performance for the metal-containing layer of the semiconductor substrate (hereinafter, It was found that the "effect of the present invention”) was improved, and the present invention was completed.
- the component A acts on the metal-containing layer whose surface is charged on the anion side in contact with the treatment liquid.
- the present inventor presumes that the surface of the metal-containing layer is provided with anticorrosion properties.
- the treatment liquid contains a component A having two or more onium structures in the molecule.
- the onium structure contained in the component A means a cation structure in which a proton (H +) is added to a monatomic hydride.
- the onium structure for example, an ammonium structure in which the central atom is N, a phosphonium structure in which the central atom is P, an arsonium structure in which the central atom is As, an oxonium structure in which the central atom is O, and an oxonium structure in which the central atom is S are used.
- the component A is not particularly limited as long as it is a compound having two or more onium structures in the molecule.
- the component A may be a salt composed of a cation having two or more onium structures and a counterion. In that case, the component A may be ionized in the treatment liquid.
- an ammonium structure, a phosphonium structure or a sulfonium structure is preferable, an ammonium structure or a phosphonium structure is more preferable, and an ammonium structure is further preferable.
- the number of onium structures contained in the molecule of the component A is preferably 2 to 6, more preferably 2 to 4, further preferably 2 or 3, and particularly preferably 2.
- the component A preferably has a monovalent organic group that bonds to the central atom of the onium structure and a linking group that bonds to the central atom of two or more onium structures.
- the monovalent organic group include an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and a group formed by combining two or more of these groups.
- an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group is preferable.
- the monovalent organic group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 14 carbon atoms, and even more preferably 1 to 10 carbon atoms. When the component A has two or more of the above organic groups, those organic groups may be the same or different.
- alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, and an octyl group, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group. Is preferable, and a methyl group is more preferable.
- alkenyl group an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms is preferable, and an ethynyl group or a propyl group is more preferable.
- cycloalkyl group a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms is preferable, a cyclohexyl group or a cyclopentyl group is more preferable, and a cyclohexyl group is further preferable.
- aryl group an aryl group having 6 to 14 carbon atoms is preferable, a phenyl group or a naphthyl group is more preferable, and a phenyl group is further preferable.
- aralkyl group an aralkyl group having 7 to 14 carbon atoms is preferable, and a benzyl group is more preferable.
- the above monovalent organic group may further have a substituent.
- substituents that can be introduced include a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, an imino group, a thiol group, a sulfo group, and a nitro group.
- a divalent linking group that bonds to the central atom of the two or more onium structures is preferable.
- the divalent linking group include an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and a group formed by combining two or more of these groups.
- an alkylene group, an alkaneylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, or a group formed by combining two or more of these groups is preferable.
- the divalent linking group include a methylene group constituting the linking group (-CH 2 -) in place, the central atom of the onium structure (preferably a nitrogen atom) is two monovalent substituent described above It may have a linking group to be possessed.
- the number of carbon atoms of the divalent linking group is preferably 1 to 30, more preferably 2 to 20, and even more preferably 2 to 12.
- an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms is preferable.
- a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group or an octylene group is more preferable, and an ethylene group or a pentylene group is further preferable.
- an alkenylene group an alkenylene group having 2 to 10 carbon atoms is preferable, an ethynylene group or a propynylene group is more preferable, and a propynylene group is further preferable.
- cycloalkylene group a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms is preferable, a cyclohexylene group or a cyclopentylene group is more preferable, and a cyclohexylene group is further preferable.
- arylene group an alkylene group having 6 to 14 carbon atoms is preferable, a phenylene group or a naphthylene group is more preferable, and a phenylene group is further preferable.
- a dialkylphenyl group or a biphenyl group is preferable.
- the above linking group may further have a substituent.
- substituents that can be introduced include a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, an imino group, a thiol group, a sulfo group, and a nitro group.
- two or more linking groups bonded to one onium structure may be present.
- the component A may have two or more divalent linking groups that link the two onium structures.
- those linking groups may be the same or different.
- Examples of the counterion contained in the component A include a monovalent anion and a divalent anion. More specific counterions include nitrate ion, sulfate ion, halide ion (eg, bromide ion, chloride ion, fluoride ion and iodide ion), citrate ion, phosphate ion, oxalate ion, phthalate.
- halide ion eg, bromide ion, chloride ion, fluoride ion and iodide ion
- citrate ion phosphate ion, oxalate ion, phthalate.
- the component A is preferably a compound represented by the following general formula (I) or (II), and more preferably a compound represented by the following general formula (I).
- R 1 to R 6 each independently represent a monovalent organic group. Two of R 1 to R 6 may be coupled to each other.
- L 1 represents a divalent linking group.
- n represents 1 or 2.
- R 7 to R 12 each independently represent a monovalent organic group. Two of R 7 to R 12 may be coupled to each other.
- L 2 represents a divalent linking group.
- n represents 1 or 2.
- the central atom of the onium structure possessed by the component A is used.
- a divalent linking group represented by L 1 and L 2 in the general formulas (I) and (II) a linking group formed by bonding two of R 1 to R 6 to each other, and R. 7 for a preferred embodiment of the two are linking group formed by bonding of ⁇ R 12, having the components a, already mentioned as a preferred embodiment of the divalent linking group that binds to two central atoms onium structure It's a street.
- X (2 / n) -in the general formulas (I) and (II) represents a monovalent or divalent counterion. That is, when n is 1, X (2 / n) -represents a divalent counterion, and when n is 2, X (2 / n) -represents a monovalent counterion.
- the preferred embodiment of the monovalent or divalent counterion represented by X (2 / n) -in the general formulas (I) and (II) is as described above as the preferred embodiment of the counterion contained in the component A. Is.
- cations (A-1) to (A-32) are shown as specific examples of cations having two onium structures constituting the component A.
- a cation having two onium structures constituting the component A corresponds to a cation in which "N + " in the above cations (A-1) to (A-32) is replaced with "P +".
- Cations (A-X1) to (A-X32) are also mentioned.
- the cations (AX1) and (AX2) are represented by the following chemical formulas, respectively.
- the component A preferably has a cation selected from the group consisting of the above cations (A-1) to (A-32) and (A-X1) to (A-X32), and the cations (A-1) to (A-1) to (A-15), (A-18), (A-19), (A-22), (A-23) and (A-29) to (A-32) and (AX1) to (A) Having a cation selected from the group consisting of -X15), (A-X18), (A-X19), (A-X22), (A-X23) and (A-X29)-(A-X32). Is more preferable.
- compounds having cations (A-1) to (A-15) and (A-X1) to (A-X15) are more preferable, and cations (A-1) to (A-10) are more preferable.
- compounds having (A-X1) to (A-X10) are particularly preferable.
- the component A a commercially available compound may be used, or a compound synthesized according to a known method may be used.
- Examples of the method for synthesizing the component A include a method for synthesizing the component A by a substitution reaction in which ammonia or various amines act as a nucleophile.
- the component A is preferably used in the treatment liquid in the form of a salt composed of a cation having two or more onium structures and a counterion.
- the component A preferably has a low molecular weight. More specifically, the molecular weight of the component A is preferably 700 or less, more preferably 500 or less, and even more preferably 400 or less.
- the lower limit is not particularly limited, but 120 or more is preferable.
- the carbon number of the component A is preferably 50 or less, more preferably 40 or less, and even more preferably 30 or less.
- the lower limit is not particularly limited, but 6 or more is preferable.
- the component A one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content of the component A is such that the effect of the present invention is more excellent with respect to the total mass of the treatment liquid. , 0.0001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, further preferably 0.5% by mass or more, and particularly preferably 0.8% by mass or more.
- the upper limit of the content of the component A is not particularly limited, but the polishing scratch suppressing property when the treatment liquid is a polishing liquid is more excellent, and / or the residue removing performance when the treatment liquid is an etching liquid is more excellent. In terms of excellence, it is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, further preferably 8% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the treatment liquid.
- the treatment liquid preferably contains water as a solvent.
- the type of water used for the treatment liquid is not particularly limited as long as it does not adversely affect the semiconductor substrate, and distilled water, deionized water, and pure water (ultrapure water) can be used. Pure water is preferable because it contains almost no impurities and has less influence on the semiconductor substrate in the manufacturing process of the semiconductor substrate.
- the water content in the treatment liquid may be the balance of component A and any component described later.
- the water content is, for example, preferably 1% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, further preferably 60% by mass or more, and particularly preferably 85% by mass or more, based on the total mass of the treatment liquid.
- the upper limit is not particularly limited, but is preferably 99% by mass or less, more preferably 95% by mass or less, based on the total mass of the treatment liquid.
- the content of water in the treatment liquid is preferably 1% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or more, based on the total mass of the treatment liquid. More preferred.
- the upper limit is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 30% by mass or less, based on the total mass of the treatment liquid.
- the treatment liquid may contain other optional components in addition to the above-mentioned components.
- the optional component include an organic acid, an organic alkali, an anticorrosive agent, a surfactant, colloidal silica, a chelating agent whose coordinating group is a nitrogen-containing group (hereinafter, also referred to as “specific chelating agent”), an oxidizing agent, and the like.
- examples include organic solvents and various additives.
- the treatment liquid preferably contains at least one selected from the group consisting of organic acids, organic alkalis, anticorrosive agents, surfactants, colloidal silicas, specific chelating agents, oxidizing agents, and organic solvents, and is preferably organic acids or It is more preferable to contain an organic alkali.
- the treatment liquid preferably contains an organic acid in that the removal performance of metal-containing substances is improved.
- An organic acid is an organic compound that has an acidic functional group and is acidic (pH is less than 7.0) in an aqueous solution.
- the acidic functional group include a carboxyl group, a phosphonic acid group, a sulfo group, a phenolic hydroxyl group, and a mercapto group.
- the compound that functions as an anionic surfactant described later and the compound contained in the anionic polymer compound are not included in the organic acid.
- the organic acid is not particularly limited, but is a carboxylic acid having a carboxyl group in the molecule (organic carboxylic acid), a phosphonic acid having a phosphonic acid group in the molecule (organic phosphonic acid), and a sulfone having a sulfo group in the molecule. Acids (organic sulfonic acids) are mentioned, with carboxylic acids or phosphonic acids being preferred.
- the number of acidic functional groups contained in the organic acid is not particularly limited, but 1 to 4 is preferable, and 1 to 3 is more preferable.
- the organic acid is preferably a compound having a function of chelating with a metal contained in the residue because it is excellent in cleaning performance, and is a functional group (coordinating group) that coordinates with a metal ion in the molecule.
- a compound having two or more of the above is more preferable.
- the coordinating group include the above-mentioned functional groups, and a carboxylic acid group or a phosphonic acid group is preferable.
- the carboxylic acid may be a monocarboxylic acid having one carboxyl group or a polycarboxylic acid having two or more carboxyl groups.
- a polycarboxylic acid having 2 or more (more preferably 2 to 4, more preferably 2 or 3) carboxyl groups is preferable because it is more excellent in cleaning performance.
- carboxylic acid examples include aminopolycarboxylic acid, amino acid, hydroxycarboxylic acid, and aliphatic carboxylic acid.
- aminopolycarboxylic acids are compounds that have one or more amino groups and two or more carboxy groups as coordinating groups in the molecule.
- aminopolycarboxylic acids include asparaginic acid, glutamate, butylenediamine tetraacetic acid, diethylenetriaminetetraacetic acid (DTPA), ethylenediaminetetrapropionic acid, triethylenediaminetetraminehexacetic acid, 1,3-diamino-2-hydroxypropane-N, N, N', N'-tetraacetic acid, propylenediaminetetraacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), trans-1,2-diaminocyclohexanetetraacetic acid (CyDTA), ethylenediaminediaminetetraacetic acid, ethylenediaminediaminedipropionic acid, 1,6- Hexylenediamine-diamine-
- -amino acid- Amino acids are compounds that have one carboxyl group and one or more amino groups in the molecule.
- Amino acids include, for example, glycine, serine, ⁇ -alanine (2-aminopropionic acid), ⁇ -alanine (3-aminopropionic acid), lysine, leucine, isoleucine, cystine, cysteine, methionine, ethionine, threonine, tryptophan, Examples thereof include tyrosine, valine, histidine, histidine derivative, asparagine, glutamine, arginine, proline, phenylalanine, the compounds described in paragraphs [0021] to [0023] of JP-A-2016-086094, and salts thereof.
- the histidine derivative the compounds described in JP-A-2015-165561 and JP-A-2015-165562 can be incorporated, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- the salt include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt, ammonium salt, carbonate, and acetate.
- histidine, histidine derivative, or sulfur-containing amino acid containing a sulfur atom is preferable, and histidine or sulfur-containing amino acid is more preferable.
- the sulfur-containing amino acid include cystine, cysteine, ethionine and methionine, and cystine or cysteine is preferable.
- hydroxycarboxylic acid is a compound having one or more hydroxyl groups and one or more amino groups in the molecule.
- examples of the hydroxycarboxylic acid include malic acid, citric acid, glycolic acid, gluconic acid, heptonic acid, tartaric acid and lactic acid, and gluconic acid, glycolic acid, malic acid, tartaric acid, or citric acid are preferable, and gluconic acid or Citric acid is more preferred.
- aliphatic carboxylic acid examples include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, sebacic acid and maleic acid.
- carboxylic acids other than the above aminopolycarboxylic acids, amino acids, hydroxycarboxylic acids and aliphatic carboxylic acids include monocarboxylic acids.
- the monocarboxylic acid include lower (1 to 4 carbon atoms) aliphatic monocarboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid and butyric acid.
- carboxylic acid amino acids, hydroxycarboxylic acids or aliphatic carboxylic acids are preferable, cystine, cysteine, histidine, gluconic acid, glycolic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid or adipic acid are more preferable, and cysteine, gluconic acid, citrus Acids or adipic acids are more preferred.
- One type of carboxylic acid may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content of the carboxylic acid in the treatment liquid is not particularly limited. When the treatment liquid is used as the polishing liquid, it is preferably 0.01 to 3% by mass, more preferably 0.03 to 0.5% by mass, based on the total mass of the treatment liquid.
- the phosphonic acid may be a monophosphonic acid having one phosphonic acid or a polyphosphonic acid having two or more phosphonic acid groups.
- Examples of the polyphosphonic acid include compounds represented by the general formulas [1] to [3] described in paragraphs [0013] to [0023] of International Publication No. 2013/162020, and those of International Publication No. 2018/020878.
- the compounds described in paragraphs [0026] to [0036] and the compounds ((co) polymers) described in paragraphs [0031] to [0046] of International Publication No. 2018/030006 can be incorporated. Incorporated herein.
- Examples of polyphosphonic acid include ethylidene diphosphonic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1'-diphosphonic acid (HEDPO), 1-hydroxypropyridene-1,1'-diphosphonic acid, 1-hydroxybutylidene-1,1'.
- -Diphosphonic acid ethylaminobis (methylenephosphonic acid), dodecylaminobis (methylenephosphonic acid), nitrilotris (methylenephosphonic acid) (NTPO), ethylenediaminebis (methylenephosphonic acid) (EDDPO), 1,3-propylenediamine Bis (methylenephosphonic acid), ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid) (EDTPO), ethylenediaminetetra (ethylenephosphonic acid), 1,3-propylenediaminetetra (methylenephosphonic acid) (PDTMP), 1,2-diaminopropanetetra (PDTMP) Methylenephosphonic acid), 1,6-hexamethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid) (DEPPO), diethylenetriaminepenta (ethylenephosphonic acid), triethylenetetraminehexa (methylenephosphonic acid), and Examples thereof include triethylenetetraminehexa (ethylene
- the number of phosphonic acid groups contained in the phosphonic acid is preferably 2 to 5, more preferably 2 to 4, and even more preferably 2 or 3.
- the carbon number of the phosphonic acid is preferably 12 or less, more preferably 10 or less, and even more preferably 8 or less.
- the lower limit is not particularly limited, and is preferably 1 or more.
- the content of phosphonic acid in the treatment liquid is not particularly limited, but is preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, based on the total mass of the treatment liquid.
- the lower limit is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, based on the total mass of the treatment liquid.
- the organic acid preferably has a low molecular weight. More specifically, the molecular weight of the organic acid is preferably 600 or less, more preferably 450 or less, and even more preferably 300 or less.
- the lower limit is not particularly limited, but is preferably 85 or more.
- the carbon number of the organic acid is preferably 15 or less, more preferably 12 or less, and even more preferably 8 or less.
- the lower limit is not particularly limited, but 2 or more is preferable.
- the content of the organic acid in the treatment liquid is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the treatment liquid.
- the lower limit is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.03% by mass or more, based on the total mass of the treatment liquid.
- the treatment liquid may contain an organic alkali.
- the organic alkali is an organic compound having an alkaline (basic) functional group and exhibiting alkalinity (pH exceeds 7.0) in an aqueous solution.
- Examples of the organic alkali include amine compounds and quaternary ammonium compounds.
- the quaternary ammonium compound is intended to be a compound having one quaternary ammonium structure.
- the amine compound is a compound having an amino group in the molecule and is not contained in the heteroaromatic compound described later.
- Examples of the amine compound include a primary aliphatic amine having a primary amino group (-NH 2 ) in the molecule, a secondary aliphatic amine having a secondary amino group (> NH) in the molecule, and Examples thereof include tertiary aliphatic amines having a tertiary amino group (> N-) in the molecule.
- the amine compound is selected in the molecule from a primary amino group, a secondary amino group and a tertiary amino group (hereinafter, these may be collectively referred to as "primary to tertiary amino group").
- the compound is not particularly limited as long as it is a compound having a group or a salt thereof and does not have a heterocycle containing a nitrogen atom.
- the salt of the amine compound include salts of inorganic acids in which at least one non-metal selected from the group consisting of Cl, S, N and P is bonded to hydrogen, and salts such as hydrochlorides and sulfates. Alternatively, nitrate is preferable.
- Examples of the amine compound include amino alcohols, alicyclic amine compounds, and aliphatic monoamine compounds and aliphatic polyamine compounds other than amino alcohols and alicyclic amines.
- -Amino alcohol- Amino alcohol is a compound having at least one hydroxylalkyl group in the molecule among amine compounds, and is also referred to as an alkanolamine.
- the amino alcohol may have any of primary to tertiary amino groups, but preferably has a primary amino group.
- amino alcohols examples include monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA), diethylene glycolamine (DEGA), trishydroxymethylaminomethane (Tris), and 2-amino-2-methyl-1.
- AMP, N-MAMP, MEA, DEA, or TEA is preferable, and AMP, MEA, or TEA is more preferable.
- the amino alcohol one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content of the amino alcohol is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and more preferably 0.8% by mass, based on the total mass of the treatment liquid, in that the effect of the present invention is more excellent.
- the above is more preferable.
- the upper limit of the content of the amino alcohol is not particularly limited, but 20% by mass or less is preferable, 8% by mass or less is more preferable, and 4% by mass is more preferable with respect to the total mass of the treatment liquid in that the effect of the present invention is more excellent. % Or less is more preferable.
- the mass ratio of the content of component A (content of component A / content of amino alcohol) to the content of amino alcohol is preferably 0.01 to 20. , 0.08 to 3 is more preferable, and 0.12 to 0.8 is further preferable, in that the effect of the present invention is more excellent.
- the alicyclic amine compound is not particularly limited as long as it is a compound having a non-aromatic heterocycle in which at least one of the atoms constituting the ring is a nitrogen atom.
- Examples of the alicyclic amine compound include a piperazine compound and a cyclic amidine compound.
- the piperazine compound is a compound having a hetero 6-membered ring (piperazine ring) in which the opposite -CH- group of the cyclohexane ring is replaced with a nitrogen atom.
- the piperazine compound may have a substituent on the piperazine ring. Examples of such a substituent include a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a hydroxy group, and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.
- piperazine compound examples include piperazine, 1-methylpiperazine, 1-ethylpiperazine, 1-propylpiperazine, 1-butylpiperazine, 2-methylpiperazine, 1,4-dimethylpiperazine, 2,5-dimethylpiperazine, 2, 6-Dimethylpiperazine, 1-phenylpiperazine, 2-hydroxypiperazine, 2-hydroxymethylpiperazine, 1- (2-hydroxyethyl) piperazine (HEP), N- (2-aminoethyl) piperazine (AEP), 1,4 Examples include -bis (2-hydroxyethyl) piperazine (BHEP), 1,4-bis (2-aminoethyl) piperazine (BAEP), and 1,4-bis (3-aminopropyl) piperazine (BAPP).
- BHEP 2,4-bis (2-hydroxyethyl) piperazine
- BAEP 1,4-bis (2-aminoethyl) piperazine
- BAPP 1,4-bis (3-aminopropyl)
- the number of ring members of the above heterocycle contained in the cyclic amidine compound is not particularly limited, but is preferably 5 or 6, and more preferably 6.
- Examples of the cyclic amidine compound include diazabicycloundecene (1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene: DBU) and diazabicyclononene (1,5-diazabicyclo [4.3.3.
- Nona-5-en DBN
- 3,4,6,7,8,9,10,11-octahydro-2H-pyrimid [1.2-a] azocin
- 3,4,6,7,8 9-Hexahydro-2H-pyrido [1.2-a] pyrimidine
- 2,5,6,7-tetrahydro-3H-pyrrolo [1.2-a] imidazole 3-ethyl-2,3,4,6 , 7,8,9,10-octahydropyrimid [1.2-a] azepine, and creatinine.
- the alicyclic amine compound includes, for example, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, a non-aromatic hetero5-membered ring compound such as imidazolidinethione, and a nitrogen atom.
- examples include compounds having a 7-membered ring.
- the aliphatic monoamine compound other than the amino alcohol and the alicyclic amine is not particularly limited as long as it is a compound not contained in the primary amine, and is, for example, methylamine, ethylamine, propylamine, dimethylamine, diethylamine, n-butylamine. , 3-methoxypropylamine, tert-butylamine, n-hexylamine, cyclohexylamine, n-octylamine, 2-ethylhexylamine and 4- (2-aminoethyl) morpholine (AEM).
- AEM (2-aminoethyl) morpholine
- aliphatic polyamine compounds other than amino alcohols and alicyclic amines include ethylenediamine (EDA), 1,3-propanediamine (PDA), 1,2-propanediamine, 1,3-butanediamine, and 1, Examples thereof include alkylenediamines such as 4-butanediamine, and polyalkylpolyamines such as diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), bis (aminopropyl) ethylenediamine (BAPEDA) and tetraethylenepentamine.
- EDA ethylenediamine
- PDA 1,3-propanediamine
- TETA triethylenetetramine
- BAPEDA bis (aminopropyl) ethylenediamine
- the amine compound preferably has one or more hydrophilic groups in addition to one primary to tertiary amino group.
- the hydrophilic group include primary to tertiary amino groups and hydroxyl groups.
- the amine compound having one or more hydrophilic groups in addition to one primary to tertiary amino group include amino alcohol, an aliphatic polyamine compound, and two or more alicyclic amine compounds. Examples thereof include compounds having a hydrophilic group, and amino alcohols are preferable.
- the upper limit of the total number of hydrophilic groups contained in the amine compound is not particularly limited, but is preferably 4 or less, and more preferably 3 or less.
- the number of primary to tertiary amino groups contained in the amine compound is not particularly limited, but 1 to 4 is preferable, and 1 to 3 is more preferable.
- the molecular weight of the amine compound is not particularly limited, but is preferably 200 or less, more preferably 150 or less.
- the lower limit is not particularly limited, but 60 or more is preferable.
- the content of the amine compound is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and 0.8% by mass or more, based on the total mass of the treatment liquid. Is more preferable.
- the upper limit of the content of the amine compound is preferably 20% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, still more preferably 4% by mass or less, based on the total mass of the treatment liquid.
- the mass ratio of the content of component A (content of component A / content of amine compound) to the content of the amine compound is preferably 0.01 to 20. , 0.08 to 3 is more preferable, and 0.12 to 0.8 is further preferable, in that the effect of the present invention is more excellent.
- the treatment liquid may contain a compound having one quaternary ammonium cation in the molecule or a quaternary ammonium compound which is a salt thereof.
- the quaternary ammonium compound is not particularly limited as long as it is a compound having one quaternary ammonium cation in which a nitrogen atom is substituted with four hydrocarbon groups (preferably an alkyl group) or a salt thereof.
- Examples of the quaternary ammonium compound include a quaternary ammonium hydroxide, a quaternary ammonium fluoride, a quaternary ammonium bromide, a quaternary ammonium iodide, a quaternary ammonium acetate, and a quaternary ammonium compound.
- Examples include ammonium carbonate.
- quaternary ammonium hydroxide represented by the following formula (1) is preferable.
- R 13 represents an alkyl group which may have a hydroxy group or a phenyl group as a substituent.
- the four R 13s may be the same or different from each other.
- an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable, and a methyl group or an ethyl group is preferable.
- the alkyl group which may have a hydroxy group or a phenyl group represented by R 13, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a 2-hydroxyethyl group, or a benzyl group preferably a methyl group
- An ethyl group, a propyl group, a butyl group, or a 2-hydroxyethyl group is more preferable, and a methyl group, an ethyl group, or a 2-hydroxyethyl group is further preferable.
- quaternary ammonium compound examples include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), trimethylethylammonium hydroxide (TMEAH), diethyldimethylammonium hydroxide (DEDH), methyltriethylammonium hydroxide (MTEAH), and tetraethylammonium hydroxide.
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- TAEAH trimethylethylammonium hydroxide
- DEDH diethyldimethylammonium hydroxide
- MTEAH methyltriethylammonium hydroxide
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- TAEAH trimethylethylammonium hydroxide
- DEDH diethyldimethylammonium hydroxide
- MTEAH methyltriethylammonium hydroxide
- tetraethylammonium hydroxide examples include tetramethylammoni
- TEAH Tetrapropyl Ammonium Hydroxide
- TBAH Tetrabutyl Ammonium Hydroxide
- 2-Hydroxyethyl trimethylammonium Hydroxide Colin
- Bis (2-Hydroxyethyl) Dimethylammonium Hydroxide Tri (2-) Examples thereof include hydroxyethyl) methylammonium hydroxide, tetra (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide (BTMAH), and cetyltrimethylammonium hydroxide.
- BTMAH benzyltrimethylammonium hydroxide
- cetyltrimethylammonium hydroxide cetyltrimethylammonium hydroxide.
- the quaternary ammonium compound one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content of the quaternary ammonium compound is preferably 0.001 to 20% by mass, more preferably 0.01 to 10% by mass, based on the total mass of the treatment liquid.
- the treatment liquid may contain an organic alkali other than the above amine compound and the quaternary ammonium compound.
- organic alkalis include compounds selected from the group consisting of amine oxides, nitros, nitroso, oximes, ketooximes, aldoximes, lactams, isocyanides, and urea, which are not contained in component A. Can be mentioned.
- the organic alkali one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content of the organic alkali is preferably 0.001 to 20% by mass, more preferably 0.01 to 10% by mass, based on the total mass of the treatment liquid.
- the treatment liquid preferably contains an anticorrosive agent (corrosion inhibitor) because the effect of the present invention is more excellent.
- the anticorrosive agent used in the treatment liquid is not particularly limited, and examples thereof include heteroaromatic compounds, hydroxylamine compounds, ascorbic acid compounds, catechol compounds, hydrazide compounds, reducing sulfur compounds, and anionic polymer compounds. Be done.
- the treatment liquid may contain a heteroaromatic compound as an anticorrosive agent.
- a heteroaromatic compound is a compound having a heteroaromatic ring structure in the molecule.
- the heteroaromatic compound is not particularly limited as long as it is a compound having a heteroaromatic ring.
- a nitrogen-containing compound having a heteroaromatic ring nitrogen-containing heteroaromatic ring in which at least one of the atoms constituting the ring is a nitrogen atom.
- Heteroaromatic compounds can be mentioned.
- the nitrogen-containing heteroaromatic compound is not particularly limited, and examples thereof include an azole compound, a pyridine compound, a pyrazine compound, and a pyrimidine compound.
- the azole compound is a compound having at least one nitrogen atom and having an aromatic hetero5-membered ring.
- the number of nitrogen atoms contained in the hetero 5-membered ring of the azole compound is not particularly limited, and is preferably 2 to 4, more preferably 3 or 4.
- the azole compound may have a substituent on the hetero 5-membered ring. Examples of such a substituent include a hydroxy group, a carboxy group, a mercapto group, an amino group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have an amino group, and a 2-imidazolyl group.
- the azole compound include an imidazole compound, a pyrazole compound, a thiazole compound, a triazole compound, and a tetrazole compound.
- imidazole compound examples include imidazole, 1-methylimidazole, 2-methylimidazole, 5-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-mercaptoimidazole, 4,5-dimethyl-2-mercaptoimidazole, 4-hydroxy.
- Examples include imidazole, 2,2'-biimidazole, 4-imidazole carboxylic acid, histamine, benzoimidazole, 2-aminobenzoimidazole, and adenine.
- pyrazole compound examples include pyrazole, 4-pyrazolecarboxylic acid, 1-methylpyrazole, 3-methylpyrazole, 3-amino-5-hydroxypyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 3-aminopyrazole, and 4 -Aminopyrazole can be mentioned.
- thiazole compound examples include 2,4-dimethylthiazole, benzothiazole, and 2-mercaptobenzothiazole.
- triazole compound examples include 1,2,4-triazol, 3-methyl-1,2,4-triazol, 3-amino-1,2,4-triazole, 1,2,3-triazol. -L, 1-methyl-1,2,3-triazole, benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, 1-dihydroxypropylbenzotriazole, 2,3-dicarboxypropylbenzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4 Examples include -carboxybenzotriazole and 5-methyl-1H-benzotriazole.
- tetrazole compound examples include 1H-tetrazole (1,2,3,4-tetrazole), 5-methyl-1,2,3,4-tetrazole and 5-amino-1,2,3.
- examples thereof include 4-tetrazole (5-aminotetrazole), 1,5-pentamethylenetetrazole, 1-phenyl-5-mercaptotetrazole, and 1- (2-dimethylaminoethyl) -5-mercaptotetrazole.
- a tetrazole compound a triazole compound, an imidazole compound or a pyrazole compound is preferable, and 5-aminotetrazole, benzotriazole, 5-methyl-1H-benzotriazole, or 3-aminopyrazole is more preferable.
- the pyridine compound is a compound having a hetero 6-membered ring (pyridine ring) containing one nitrogen atom and having aromaticity.
- pyridine ring a hetero 6-membered ring
- examples of the pyridine compound include pyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 3-hydroxypyridine, 4-hydroxypyridine, 2-acetamidopyridine, 2-cyanopyridine, 2-carboxypyridine, and 4-carboxypyridine. Can be mentioned.
- the pyrazine compound is a compound having aromaticity and having a hetero 6-membered ring (pyrazine ring) containing two nitrogen atoms located at the para position, and the pyrimidine compound has aromaticity and is at the meta position. It is a compound having a hetero 6-membered ring (pyrimidine ring) containing two located nitrogen atoms.
- Examples of the pyrazine compound include pyrazine, 2-methylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2,3,5-trimethylpyrazine, 2,3,5,6-tetramethylpyrazine and 2-ethyl-3-methylpyrazine. , And 2-amino-5-methylpyrazine.
- the pyrimidine compound include pyrimidine, 2-methylpyrimidine, 2-aminopyrimidine, and 4,6-dimethylpyrimidine, with 2-aminopyrimidine being preferred.
- an azole compound or a pyrazine compound is preferable, an azole compound is more preferable, and at least one selected from the group consisting of a tetrazole compound, a triazole compound, an imidazole compound and a pyrazole compound is further preferable.
- the heteroaromatic compound may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the heteroaromatic compound in the treatment liquid is not particularly limited, but is preferably 0.00001 to 5% by mass, preferably 0.00005, based on the total mass of the treatment liquid. ⁇ 1% by mass is more preferable.
- Hydroxylamine compound means at least one selected from the group consisting of hydroxylamine (NH 2 OH), hydroxylamine derivatives, and salts thereof.
- the hydroxylamine derivative means a compound in which at least one organic group is substituted with hydroxylamine (NH 2 OH).
- the salt of the hydroxylamine or the hydroxylamine derivative may be an inorganic acid salt or an organic acid salt of the hydroxylamine or the hydroxylamine derivative.
- a salt of an inorganic acid in which at least one non-metal selected from the group consisting of Cl, S, N and P is bonded to hydrogen is preferable, and a hydrochloride or a sulfate is preferable. , Or nitrate is more preferred.
- Examples of the hydroxylamine compound include a compound represented by the following formula (2) or a salt thereof.
- R 14 represents a hydrogen atom or an organic group. Two R 14 may being the same or different.
- an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable.
- the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms may be linear, branched or cyclic. Further, it is preferable that at least one of the two R 14s is an organic group (more preferably, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms).
- an ethyl group or an n-propyl group is preferable, and an ethyl group is more preferable.
- hydroxylamine compound examples include hydroxylamine, O-methylhydroxylamine, O-ethylhydroxylamine, N-methylhydroxylamine, N, N-dimethylhydroxylamine, N, O-dimethylhydroxylamine, and N-ethylhydroxylamine.
- N, N-diethylhydroxylamine (DEHA) N, O-diethylhydroxylamine, O, N, N-trimethylhydroxylamine, N, N-dicarboxyethylhydroxylamine, and N, N-disulfoethylhydroxylamine.
- Amine is mentioned, and hydroxylamine or DEHA is preferable.
- the ascorbic acid compound means at least one selected from the group consisting of ascorbic acid, ascorbic acid derivatives, and salts thereof.
- the ascorbic acid derivative include ascorbic acid phosphate ester and ascorbic acid sulfate ester.
- As the ascorbic acid compound ascorbic acid, ascorbic acid phosphate ester, or ascorbic acid sulfate ester is preferable, and ascorbic acid is more preferable.
- the catechol compound means at least one selected from the group consisting of pyrocatechol (benzene-1,2-diol) and catechol derivatives.
- the catechol derivative means a compound in which at least one substituent is substituted with pyrocatechol.
- a hydroxy group, a carboxy group, a carboxylic acid ester group, a sulfo group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group (preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms), and An aryl group (preferably a phenyl group) can be mentioned.
- the carboxy group and the sulfo group that the catechol derivative has as a substituent may be a salt of a cation. Further, the alkyl group and the aryl group that the catechol derivative has as a substituent may further have a substituent.
- the catechol compound include pyrocatechol, 4-tert-butylcatechol, pyrogallol, gallate, methyl gallate, 1,2,4-benzenetriol, and Tyrone.
- the hydrazide compound means a compound obtained by substituting a hydroxy group of an acid with a hydrazino group (-NH-NH 2 ) and a derivative thereof (a compound obtained by substituting at least one substituent with a hydrazino group).
- the hydrazide compound may have two or more hydrazino groups. Examples of the hydrazide compound include carboxylic acid hydrazide and sulfonic acid hydrazide, and carbohydrazide (CHZ) is preferable.
- the reducing sulfur compound is a compound having reducing property and containing a sulfur atom.
- the reducing sulfur compound include mercaptosuccinic acid, dithiodiglycerol, bis (2,3-dihydroxypropylthio) ethylene, 3- (2,3-dihydroxypropylthio) -2-methyl-propylsulfonate sodium, and the like.
- Examples thereof include 1-thioglycerol, 3-mercapto-1-propanesulfonate sodium, 2-mercaptoethanol, thioglycolic acid, and 3-mercapto-1-propanol.
- mercapto compound a compound having an SH group
- 1-thioglycerol, 3-mercapto-1-propanesulfonate sodium, 2-mercaptoethanol, 3-mercapto-1-propanol, or thioglycolic acid is more preferable.
- 2-mercaptoethanol, 3-mercapto-1-propanol, or thioglycolic acid is more preferable.
- the treatment liquid may contain a polymer compound as an anticorrosive agent.
- a polymer compound as an anticorrosive agent.
- an anionic polymer compound is preferable.
- the anionic polymer compound is a compound having an anionic group and having a weight average molecular weight of 1000 or more. Further, the anionic polymer compound does not include a compound that functions as an anionic surfactant, which will be described later.
- anionic polymer compound examples include polymers having a monomer having a carboxyl group as a basic constituent unit, salts thereof, and copolymers containing them. More specifically, polyacrylic acid and salts thereof, and copolymers containing them; polymethacrylic acid and salts thereof, and copolymers containing them; polyamic acid and salts thereof, and copolymers containing them. Examples include polycarboxylic acids such as polymaleic acid, polyitaconic acid, polyfumalic acid, poly (p-styrenecarboxylic acid) and polyglioxylic acid and salts thereof, and polymers containing them.
- the anionic polymer compound may be ionized in the treatment liquid.
- the weight average molecular weight of the polymer compound is preferably 1000 to 100,000, more preferably 2000 to 50000, and even more preferably 5000 to 50000.
- the weight average molecular weight of the polymer compound is a polystyrene-equivalent value obtained by a GPC (gel permeation chromatography) method.
- HLC-8020GPC manufactured by Tosoh Corporation
- TSKgel SuperHZM-H TSKgel SuperHZ4000
- TSKgel SuperHZ2000 manufactured by Tosoh Corporation, 4.6 mm ID x 15 cm
- THF tetrahydrofuran, manufactured by Tosoh Corporation
- the content of the polymer compound is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, based on the total mass of the treatment liquid.
- the upper limit of the content of the polymer compound is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the treatment liquid.
- the treatment liquid may contain a clathrate compound as an anticorrosive agent.
- clathrate compound means a so-called host compound having a space in which a compound such as an organic compound and fine solid particles can be incorporated into the molecule.
- examples of the clathrate compound include cyclodextrin.
- examples of the cyclodextrin include ⁇ -cyclodextrin, ⁇ -cyclodextrin and ⁇ -cyclodextrin, and ⁇ -cyclodextrin is preferable.
- the clathrate compound the compound described in JP-A-2008-210990 can be incorporated, and the content thereof is incorporated in the present specification.
- the treatment liquid may contain other anticorrosive agents other than the above-mentioned components.
- Other anticorrosive agents include, for example, sugars such as fructose, glucose and ribose, polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin, polyvinylpyrrolidone, cyanulic acid, barbituric acid and its derivatives, glucuronic acid, squaric acid, and the like. Examples thereof include ⁇ -ketoic acid, adenosine and its derivatives, purine compounds and their derivatives, phenanthroline, resorcinol, nicotine amide and its derivatives, flavonol and its derivatives, anthocyanin and its derivatives, and combinations thereof.
- the treatment liquid preferably contains a heteroaromatic compound, a hydroxylamine compound, an anionic polymer compound, or an inclusion compound as an anticorrosion agent, and more preferably contains a heteroaromatic compound or a hydroxylamine compound.
- the anticorrosive agent one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content of the anticorrosive agent is not particularly limited, but is preferably 0.00001 to 10% by mass, more preferably 0.0005 to 3% by mass, based on the total mass of the treatment liquid.
- these anticorrosive agents commercially available ones may be used, or those synthesized according to a known method may be used.
- the treatment liquid preferably contains a surfactant because the effect of the present invention is more excellent.
- the surfactant is not particularly limited as long as it is a compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group (parent oil group) in the molecule, and for example, an anionic surfactant, a cationic surfactant, and a nonionic surfactant. , And amphoteric surfactants.
- Surfactants often have hydrophobic groups selected from aliphatic hydrocarbon groups, aromatic hydrocarbon groups, and combinations thereof.
- the hydrophobic group contained in the surfactant is not particularly limited, but when the hydrophobic group contains an aromatic hydrocarbon group, the number of carbon atoms is preferably 6 or more, and more preferably 10 or more.
- the number of carbon atoms is preferably 10 or more, more preferably 12 or more, and the number of carbon atoms is 12. It is more preferably 16 or more.
- the upper limit of the number of carbon atoms of the hydrophobic group is not particularly limited, but is preferably 20 or less, and more preferably 18 or less.
- anionic surfactant examples include a phosphate ester-based surfactant having a phosphate ester group and a phosphonic acid-based surfactant having a phosphonic acid group, each of which has a hydrophilic group (acid group). , Sulfonic acid-based surfactants having a sulfo group, carboxylic acid-based surfactants having a carboxy group, and sulfate ester-based surfactants having a sulfate ester group.
- phosphoric acid ester-based surfactant examples include phosphoric acid esters (alkyl ether phosphoric acid ester and aryl ether phosphoric acid ester) and polyoxyalkylene ether phosphoric acid esters (polyoxyalkylene alkyl ether phosphoric acid ester and polyoxyalkylene aryl). Ethereal phosphates), as well as salts thereof.
- the phosphate ester and the polyoxyalkylene ether phosphoric acid ester often contain both a monoester and a diester, but these monoesters and diesters can be used alone.
- salt of the phosphoric acid ester-based surfactant include a sodium salt, a potassium salt, an ammonium salt, and an organic amine salt.
- the monovalent alkyl group contained in the phosphoric acid ester and the polyoxyalkylene ether phosphoric acid ester is not particularly limited, but an alkyl group having 2 to 24 carbon atoms is preferable, an alkyl group having 6 to 18 carbon atoms is more preferable, and carbon. Alkyl groups of numbers 12-18 are more preferred.
- the monovalent aryl group contained in the phosphoric acid ester and the polyoxyalkylene ether phosphoric acid ester is not particularly limited, but an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, which may have an alkyl group, is preferable and has an alkyl group.
- a phenyl group or a naphthyl group may be more preferable, and a phenyl group which may have an alkyl group is further preferable.
- the divalent alkylene group contained in the polyoxyalkylene ether phosphoric acid ester is not particularly limited, but an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms is preferable, and an ethylene group or a 1,2-propanediyl group is more preferable.
- the number of repetitions of the oxyalkylene group in the polyoxyalkylene ether phosphoric acid ester is preferably 1 to 12, more preferably 3 to 10.
- Examples of the phosphoric acid ester-based surfactant include octyl phosphate, lauryl phosphate, tridecyl phosphate, myristyl phosphate, cetyl phosphate, stearyl phosphate, polyoxyethylene octyl ether phosphate, and polyoxyethylene. Lauryl ether phosphate ester, polyoxyethylene tridecyl ether phosphate ester, or polyoxyethylene dimethylphenyl ether phosphate ester is preferable.
- phosphonic acid-based surfactant examples include alkylphosphonic acid and polyvinylphosphonic acid, and aminomethylphosphonic acid described in JP2012-057108.
- sulfonic acid-based surfactant examples include alkyl sulfonic acid, alkyl benzene sulfonic acid, alkyl naphthalene sulfonic acid, alkyl diphenyl ether disulfonic acid, alkyl methyl taurine, sulfosuccinic acid diester, polyoxyalkylene alkyl ether sulfonic acid, and salts thereof.
- the sulfonic acid-based surfactant include alkyl sulfonic acid, alkyl benzene sulfonic acid, alkyl naphthalene sulfonic acid, alkyl diphenyl ether disulfonic acid, alkyl methyl taurine, sulfosuccinic acid diester, polyoxyalkylene alkyl ether sulfonic acid, and salts thereof.
- the monovalent alkyl group contained in the above-mentioned sulfonic acid-based surfactant is not particularly limited, but an alkyl group having 10 or more carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 12 or more carbon atoms is more preferable.
- the upper limit is not particularly limited, but is preferably 24 or less.
- the divalent alkylene group contained in the polyoxyalkylene alkyl ether sulfonic acid is not particularly limited, but an ethylene group or a 1,2-propanediyl group is preferable.
- the number of repetitions of the oxyalkylene group in the polyoxyalkylene alkyl ether sulfonic acid is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6.
- sulfonic acid-based surfactant examples include hexane sulfonic acid, octane sulfonic acid, decane sulfonic acid, dodecane sulfonic acid, toluene sulfonic acid, cumene sulfonic acid, octylbenzene sulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA), and di.
- examples include nitrobenzene sulfonic acid (DNBSA) and laurildodecylphenyl ether disulfonic acid (LDPEDSA).
- carboxylic acid-based surfactant examples include alkylcarboxylic acids, alkylbenzenecarboxylic acids, polyoxyalkylene alkyl ether carboxylic acids, and salts thereof.
- the monovalent alkyl group contained in the above-mentioned carboxylic acid-based surfactant is not particularly limited, but an alkyl group having 7 to 25 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 11 to 17 carbon atoms is more preferable.
- the divalent alkylene group contained in the polyoxyalkylene alkyl ether carboxylic acid is not particularly limited, but an ethylene group or a 1,2-propanediyl group is preferable.
- the number of repetitions of the oxyalkylene group in the polyoxyalkylene alkyl ether carboxylic acid is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6.
- carboxylic acid-based surfactant examples include lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, polyoxyethylene lauryl ether acetic acid, and polyoxyethylene tridecyl ether acetic acid.
- sulfate ester-based surfactant examples include a sulfate ester (alkyl ether sulfate ester), a polyoxyalkylene ether sulfate ester, and salts thereof.
- the monovalent alkyl group contained in the sulfuric acid ester and the polyoxyalkylene ether sulfuric acid ester is not particularly limited, but an alkyl group having 2 to 24 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 6 to 18 carbon atoms is more preferable.
- the divalent alkylene group contained in the polyoxyalkylene ether sulfate ester is not particularly limited, but an ethylene group or a 1,2-propanediyl group is preferable.
- the number of repetitions of the oxyalkylene group in the polyoxyalkylene ether sulfate ester is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6.
- Specific examples of the sulfate ester-based surfactant include lauryl sulfate ester, myristyl sulfate ester, and polyoxyethylene lauryl ether sulfate ester.
- anionic surfactant a phosphoric acid ester-based surfactant, a sulfonic acid-based surfactant, a phosphonic acid-based surfactant or a carboxylic acid-based surfactant is preferable, and a phosphoric acid ester-based surfactant is more preferable.
- anionic surfactant may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content thereof is preferably 0.0001 to 5.0% by mass with respect to the total mass of the treatment liquid in that the effect of the present invention is more excellent. It is more preferably 0005 to 0.5% by mass, further preferably 0.001 to 0.1% by mass, and particularly preferably 0.005 to 0.05% by mass.
- these anionic surfactants commercially available ones may be used.
- Cationic surfactants include, for example, primary to tertiary alkylamine salts (eg, monostearylammonium chloride, distearylammonium chloride, tristearylammonium chloride, etc.), and modified aliphatic polyamines (eg, for example. (Polyethylene polyamine, etc.) can be mentioned.
- primary to tertiary alkylamine salts eg, monostearylammonium chloride, distearylammonium chloride, tristearylammonium chloride, etc.
- modified aliphatic polyamines eg, for example. (Polyethylene polyamine, etc.) can be mentioned.
- Nonionic surfactant examples include polyoxyalkylene alkyl ether (for example, polyoxyethylene stearyl ether and polyoxyethylene lauryl ether, etc.), polyoxyalkylene alkenyl ether (for example, polyoxyethylene oleyl ether, etc.), and polyoxy.
- Ethylenealkylphenyl ether eg, polyoxyethylene nonylphenyl ether, etc.
- polyoxyalkylene glycol eg, polyoxypropylene polyoxyethylene glycol, etc.
- polyoxyalkylene monoalchelate monoalkyl fatty acid ester polyoxyalkylene
- Polyoxyethylene monostearate and polyoxyethylene monoalchelates such as polyoxyethylene monooleate
- polyoxyalkylene dialchelates dialkyl fatty acid ester polyoxyalkylenes
- Polyoxyethylene dial chelate such as ethylene diolate), bispolyoxyalkylene alkylamide (for example, bispolyoxyethylene stearylamide, etc.), sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene alkylamine, glycerin fatty acid ester. , Oxyethylene oxypropylene block copolymer, acetylene glycol-based surfactant, and acetylene-based polyoxyethylene oxide.
- nonionic surfactant polyoxyalkylene alkyl ether is preferable, and polyoxyethylene stearyl ether or polyoxyethylene lauryl ether is more preferable.
- amphoteric surfactant examples include carboxybetaine (eg, alkyl-N, N-dimethylaminoacetic acid betaine and alkyl-N, N-dihydroxyethylaminoacetic acid betaine, etc.) and sulfobetaine (eg, alkyl-N, N-). (Dimethylsulfoethyleneammonium betaine, etc.) and imidazolinium betaine (eg, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethyl imidazolinium betaine, etc.).
- carboxybetaine eg, alkyl-N, N-dimethylaminoacetic acid betaine and alkyl-N, N-dihydroxyethylaminoacetic acid betaine, etc.
- sulfobetaine eg, alkyl-N, N-
- imidazolinium betaine eg, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethyl imid
- surfactant examples include paragraphs [0092] to [0090] of JP2015-158662, paragraphs [0045] to [0046] of JP2012-151273, and paragraphs of JP2009-147389.
- the compounds described in [0014] to [0020] can also be incorporated, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- the surfactant one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content thereof is preferably 0.0001 to 5.0% by mass, preferably 0.0005 to 0.0005 to the total mass of the treatment liquid, in that the effect of the present invention is more excellent. 0.5% by mass is more preferable, 0.001 to 0.1% by mass is further preferable, and 0.005 to 0.05% by mass is particularly preferable.
- the mass ratio of the content of the component A (the content of the component A / the content of the surfactant) to the content of the surfactant is more excellent in that the effect of the present invention is more excellent.
- the treatment liquid When the treatment liquid is used as a polishing liquid described later, the treatment liquid preferably contains colloidal silica (silica colloidal particles). Colloidal silica functions as abrasive grains for polishing the object to be polished. In another aspect, when the treatment liquid is used as the polishing liquid, the treatment liquid contains abrasive grains.
- the abrasive grains include inorganic abrasive grains such as silica, alumina, zirconia, ceria, titania, germania, and silicon carbide; and organic abrasive grains such as polystyrene, polyacrylic, and polyvinyl chloride.
- silica particles are preferable as the abrasive grains because they are excellent in dispersion stability in the treatment liquid and the number of polishing scratches (scratches) generated by CMP is small.
- the silica particles are not particularly limited, and examples thereof include precipitated silica, fumed silica, and colloidal silica. Of these, colloidal silica is more preferable.
- the polishing liquid is preferably a slurry.
- the average primary particle size of colloidal silica is preferably 60 nm or less, more preferably 40 nm or less, still more preferably 20 nm or less, from the viewpoint of further suppressing the occurrence of defects on the surface to be polished.
- the lower limit of the average primary particle size of colloidal silica is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, from the viewpoint of suppressing aggregation of colloidal silica and improving the stability of the polishing liquid with time.
- the average primary particle size is the particle size (equivalent to a circle) of 1000 primary particles arbitrarily selected from images taken with a transmission electron microscope TEM2010 (pressurized voltage 200 kV) manufactured by JEOL Ltd.
- the equivalent circle diameter is the diameter of the circle assuming a perfect circle having the same projected area as the projected area of the particles at the time of observation.
- the catalog value is preferentially adopted as the average primary particle size of the colloidal silica.
- the average aspect ratio of colloidal silica is preferably 1.5 to 2.0, more preferably 1.55 to 1.95, and even more preferably 1.6 to 1.9 in terms of improving polishing power.
- the major axis and minor axis are measured for each of any 100 particles observed with the above-mentioned transmission electron microscope, and the aspect ratio (major axis / minor axis) for each particle is calculated. , 100 aspect ratios are calculated by arithmetic averaging.
- the major axis of the particle means the length in the major axis direction of the particle, and the minor axis of the particle means the length of the particle orthogonal to the major axis direction of the particle.
- the catalog value is preferentially adopted as the average aspect ratio of the colloidal silica.
- the degree of association of colloidal silica is preferably 1 to 3 in that the polishing rate is further improved.
- the average secondary particle size corresponds to the average particle size (circle equivalent diameter) of the agglomerated secondary particles, and can be obtained by the same method as the above-mentioned average primary particle size.
- the catalog value is preferentially adopted as the degree of association of the colloidal silica.
- Colloidal silica may have a surface modifying group (sulfonic acid group, phosphonic acid group, and / or carboxylic acid group, etc.) on the surface.
- the group may be ionized in the polishing liquid.
- the method for obtaining colloidal silica having a surface modifying group is not particularly limited, and examples thereof include the methods described in JP-A-2010-269985.
- colloidal silica examples thereof include PL1, PL3, PL7, PL10H, PL1D, PL07D, PL2D, and PL3D (product names, manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd.).
- colloidal silica one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content of colloidal silica is preferably 20.0% by mass or less, more preferably 10.0% by mass or less, still more preferably 5.0% by mass or less, based on the total mass of the treatment liquid.
- the lower limit value is preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 1.0% by mass or more.
- the preferable range of the abrasive grain content is the same as the preferable range of the colloidal silica content described above.
- the treatment liquid may contain a specific chelating agent whose coordinating group has a nitrogen-containing group.
- the specific chelating agent has two or more nitrogen-containing groups as coordination groups that coordinate with metal ions in one molecule. Examples of the nitrogen-containing group as a coordination group include an amino group.
- Examples of the specific chelating agent include a compound having a biguanide group or a biguanide compound which is a salt thereof.
- the number of biguanide groups contained in the biguanide compound is not particularly limited, and may have a plurality of biguanide groups.
- Examples of the biguanide compound include the compounds described in paragraphs [0034] to [0055] of JP-A-2017-504190, the contents of which are incorporated in the present specification.
- Compounds having a biguanide group include ethylene diviguanide, propylene dibiguanide, tetramethylene dibiguanide, pentamethylene dibiguanide, hexamethylene dibiguanide, heptamethylene dibiguanide, octamethylene dibiguanide, and 1,1'-hexamethylenebis ( 5- (p-chlorophenyl) biguanide) (chlorhexidine), 2- (benzyloxymethyl) pentane-1,5-bis (5-hexylbiguanide), 2- (phenylthiomethyl) pentane-1,5-bis (5) -Phenetyl biguanide), 3- (phenylthio) hexane-1,6-bis (5-hexylbiguanide), 3- (phenylthio) hexane-1,6-bis (5-cyclohexylbiguanide), 3- (benzylthio) hexane- 1,
- hydrochloride, acetate or gluconate is preferable, and gluconate is more preferable.
- specific chelating agent chlorhexidine gluconate (CHG) is preferable.
- the specific chelating agent may be used alone or in combination of two or more.
- the content thereof is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 5% by mass, based on the total mass of the treatment liquid.
- the treatment liquid may contain an oxidizing agent.
- the oxidizing agent include hydrogen peroxide, peroxide, nitrate and its salt, iodic acid and its salt, periodic acid and its salt, hypochlorous acid and its salt, chloric acid and its salt, and chloric acid. And its salt, chlorous acid and its salt, persulfate and its salt, permanganic acid and its salt, permanganic acid and its salt, ozone water, silver (II) salt, and iron (III) salt. ..
- the oxidizing agent contained in the treatment liquid hydrogen peroxide, periodic acid or a salt thereof is preferable. Among them, when the treatment liquid is used as the polishing liquid, it is more preferable that the treatment liquid contains hydrogen peroxide.
- One type of oxidizing agent may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content of the oxidizing agent is preferably 0.001 to 1% by mass, more preferably 0.005 to 0.3% by mass, based on the total mass of the treatment liquid.
- the treatment liquid may contain an organic solvent.
- the treatment liquid preferably contains an organic solvent.
- the organic solvent is preferably a water-soluble organic solvent.
- the fact that the organic solvent is water-soluble means that water at 25 ° C. and the organic solvent can be mixed (dissolved) at an arbitrary ratio.
- the organic solvent include alcohol-based solvents, ketone-based solvents, ester-based solvents, ether-based solvents (for example, glycol diether), sulfone-based solvents, sulfoxide-based solvents, nitrile-based solvents, and amide-based solvents. These solvents may be water soluble.
- the organic solvent one or more selected from the group consisting of alcohol-based solvents, ketone-based solvents, ester-based solvents and ether-based solvents is preferable, and ether-based solvents are more preferable.
- alcohol-based solvent examples include alkanediol, alkoxyalcohol, saturated aliphatic monohydric alcohol, unsaturated non-aromatic monohydric alcohol, and low molecular weight alcohol containing a ring structure, and alkoxyalcohol is preferable.
- Examples of the alkoxy alcohol include 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, 3-methoxy-1-butanol, 1-methoxy-2-butanol, and glycol monoether, and glycol monoether is preferable.
- Examples of the glycol monoether include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monon-propyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, and diethylene glycol monobutyl ether.
- Triethylene glycol monomethyl ether Triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, 1-methoxy-2-propanol, 2-methoxy-1-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, 2-ethoxy-1- Propanol, propylene glycol mono-n-propyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol mono-n-propyl ether, tripropylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol mono Examples thereof include benzyl ether and diethylene glycol monobenzyl ether. Of these, diethylene glycol monoethyl ether is preferable.
- ketone solvent examples include acetone, propanone, cyclobutanone, cyclopentanone, cyclohexanone, diacetone alcohol, 2-butanone, 5-hexanedione, 1,4-cyclohexanedione, 3-hydroxyacetophenone, and 1,3-cyclohexane.
- examples include dione and cyclohexanone.
- ester solvent examples include glycol monoesters such as ethyl acetate (ethyl acetate), butyl acetate (butyl acetate), ethylene glycol monoacetate and diethylene glycol monoacetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate and ethylene glycol monomethyl.
- glycol monoether monoesters such as ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, and ethylene glycol monoethyl ether acetate.
- the organic solvent may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the organic solvent is preferably 0.1 to 99% by mass, more preferably 1 to 90% by mass, based on the total mass of the treatment liquid.
- the treatment liquid may contain additives other than the above-mentioned components, if necessary.
- additives include pH adjusters, chelating agents (excluding the above-mentioned organic acids and specific chelating agents), and fluorine compounds.
- the treatment solution may contain a pH regulator to adjust and maintain the pH of the treatment solution.
- the pH adjuster include basic compounds and acidic compounds other than the above components.
- Examples of the basic compound include a basic inorganic compound. Further, in order to raise the pH of the treatment liquid, the above organic alkali may be used.
- Examples of the basic inorganic compound include alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides and ammonia.
- Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and cesium hydroxide.
- Examples of the alkaline earth metal hydroxide include calcium hydroxide, strontium hydroxide and barium hydroxide. As these basic compounds, commercially available ones may be used, or those appropriately synthesized by a known method may be used.
- Examples of the acidic compound include inorganic acids. Further, in order to lower the pH of the treatment liquid, the above-mentioned organic acid and anionic surfactant may be used.
- examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, sulfite, nitric acid, nitrite, phosphoric acid, boric acid, and hexafluorinated phosphoric acid.
- salts of inorganic acids may be used, and examples thereof include ammonium salts of inorganic acids, and more specifically, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium sulfite, ammonium nitrate, ammonium nitrite, ammonium phosphate, and ammonium borate. , And ammonium hexafluoride phosphate.
- phosphoric acid or phosphate is preferable, and phosphoric acid is more preferable.
- a salt of the acidic compound may be used as long as it becomes an acid or an acid ion (anion) in the aqueous solution.
- a commercially available compound may be used, or a compound appropriately synthesized by a known method may be used.
- the pH adjuster one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the treatment liquid contains a pH adjuster, the content thereof is selected according to the type and amount of other components and the pH of the target treatment liquid, but is 0. 01 to 3% by mass is preferable, and 0.05 to 1% by mass is more preferable.
- the treatment liquid may contain an organic acid having a chelating function and other chelating agents other than the specific chelating agent.
- other chelating agents include inorganic acid-based chelating agents such as condensed phosphoric acid and salts thereof.
- the condensed phosphoric acid and its salt include pyrophosphoric acid and its salt, metaphosphoric acid and its salt, tripolyphosphoric acid and its salt, and hexametaphosphoric acid and its salt.
- the fluorine compound include the compounds described in paragraphs [0013] to [0015] of JP-A-2005-150236, the contents of which are incorporated in the present specification.
- the amount of the other chelating agent and the fluorine compound used is not particularly limited, and may be appropriately set as long as the effect of the present invention is not impaired.
- the content of each of the above components in the treatment liquid is determined by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS: Gas Chromatography-Mass Spectrometry) or liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS: Liquid Chromatography-Mass Spectrometry). It can be measured by a known method such as a method and an ion-exchange chromatography (IC) method.
- GC-MS Gas Chromatography-Mass Spectrometry
- LC-MS Liquid Chromatography-Mass Spectrometry
- the pH of the treatment liquid of the present invention is 6.0 to 13.5 at 25 ° C.
- the pH of the treatment liquid is such that the effect of the present invention is more excellent, the residue removing performance when the treatment liquid is an etching liquid is more excellent, and / or the polishing scratch suppressing property when the treatment liquid is a polishing liquid.
- the pH of the treatment liquid is such that the effect of the present invention is more excellent, the polishing scratch suppression property when the treatment liquid is a polishing liquid is more excellent, and / or the residue removal when the treatment liquid is an etching liquid.
- the pH of the treatment liquid can be adjusted by using the above-mentioned pH adjusting agent and a component having the function of a pH adjusting agent such as the above-mentioned organic acid, organic alkali, heteroaromatic compound and anionic surfactant. Just do it.
- the treatment liquid contains the metal (metal elements of Fe, Co, Na, K, Cu, Mg, Mn, Li, Al, Cr, Ni, Zn, Sn and Ag) contained as impurities in the liquid (ion concentration). Is preferably 5% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less. The lower limit is not particularly limited, but 0 is preferable.
- distillation and purification treatment such as filtration using an ion exchange resin or a filter at the stage of the raw material used in the production of the treatment liquid or the stage after the production of the treatment liquid. Can be mentioned.
- a container for accommodating the raw material or the produced treatment liquid a container with less elution of impurities, which will be described later, may be used.
- Another example is to lining the inner wall of the pipe with a fluororesin so that the metal component does not elute from the pipe during the production of the treatment liquid.
- the treatment liquid may contain coarse particles other than abrasive grains such as colloidal silica, but the content thereof is preferably low.
- the other coarse particles mean particles other than abrasive particles and having a diameter (particle size) of 0.4 ⁇ m or more when the shape of the particles is regarded as a sphere.
- the content of coarse particles in the treatment liquid the content of particles having a particle size of 0.4 ⁇ m or more is preferably 1000 or less, and more preferably 500 or less, per 1 mL of the treatment liquid.
- the lower limit is not particularly limited, but 0 can be mentioned.
- the content of particles having a particle size of 0.4 ⁇ m or more measured by the above measuring method is not more than the detection limit.
- the coarse particles contained in the treatment liquid are particles such as dust, dust, organic solids, and inorganic solids contained as impurities in the raw material, and dust, dust, and organic solids brought in as contaminants during the preparation of the treatment liquid. , And particles such as inorganic solids that finally exist as particles without being dissolved in the treatment liquid.
- the content of coarse particles present in the treatment liquid can be measured in the liquid phase by using a commercially available measuring device in a light scattering type liquid particle measurement method using a laser as a light source. Examples of the method for removing coarse particles include purification treatment such as filtering described later.
- the treatment liquid may be used as a kit for preparing the treatment liquid by dividing the raw material into a plurality of parts.
- a specific method using the treatment liquid as a kit for example, when the treatment liquid contains component A, water and a hydroxylamine compound, a liquid composition containing water and a hydroxylamine compound is prepared as the first liquid, and the first liquid is prepared.
- An embodiment in which a liquid composition containing the component A is prepared as the two liquids can be mentioned.
- the content of each component contained in the first liquid and the second liquid provided in the kit is not particularly limited, but the content of each component in the treatment liquid prepared by mixing the first liquid and the second liquid is described above. It is preferable that the content is a preferable content.
- the pH of the first liquid and the second liquid provided in the kit is not particularly limited, and the pH of the treatment liquid prepared by mixing the first liquid and the second liquid is included in the range of 6.0 to 13.5. It suffices if each pH is adjusted as described above.
- the treatment liquid may be prepared as a concentrated liquid. In this case, it can be diluted with a diluent at the time of use. That is, a kit may include the above-mentioned treatment liquid in the form of a concentrated liquid and the above-mentioned diluted liquid.
- the treatment liquid can be produced by a known method. Hereinafter, the method for producing the treatment liquid will be described in detail.
- the method for preparing the treatment liquid is not particularly limited, and for example, the treatment liquid can be produced by mixing the above-mentioned components.
- the order and / or timing of mixing each of the above-mentioned components is not particularly limited.
- component A and any component are added sequentially or simultaneously to a container containing purified pure water, and then stirred and mixed.
- a method of preparing the mixture by adding a pH adjusting agent to adjust the pH of the mixed solution can be mentioned.
- water and each component are added to the container, they may be added all at once or divided into a plurality of times.
- the stirring device and stirring method used for preparing the treatment liquid are not particularly limited, and a known device as a stirrer or a disperser may be used.
- a known device as a stirrer or a disperser may be used.
- the stirrer include an industrial mixer, a portable stirrer, a mechanical stirrer, and a magnetic stirrer.
- Dispersers include, for example, industrial dispersers, homogenizers, ultrasonic dispersers, and bead mills.
- the mixing of each component in the liquid preparation step of the treatment liquid, the purification treatment described later, and the storage of the produced treatment liquid are preferably performed at 40 ° C. or lower, and more preferably at 30 ° C. or lower.
- the lower limit of the storage temperature is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher.
- the purification treatment is not particularly limited, and examples thereof include known methods such as distillation, ion exchange, and filtration.
- the degree of purification is not particularly limited, but it is preferable to purify until the purity of the raw material is 99% by mass or more, and it is more preferable to purify until the purity of the raw material is 99.9% by mass or more.
- Specific methods of the purification treatment include, for example, a method of passing a raw material through an ion exchange resin or an RO membrane (Reverse Osmosis Membrane), distillation of the raw material, and filtering described later.
- a plurality of the above-mentioned purification methods may be combined and carried out.
- the raw material is subjected to primary purification by passing it through an RO membrane, and then passed through a purification device made of a cation exchange resin, an anion exchange resin, or a mixed bed type ion exchange resin. You may.
- the purification treatment may be carried out a plurality of times.
- the filter used for filtering is not particularly limited as long as it has been conventionally used for filtration.
- fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polyamide resins such as nylon, and polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene (PP) (high density).
- a filter consisting of including ultrahigh molecular weight) is mentioned.
- a material selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene (including high-density polypropylene), fluororesin (including PTFE and PFA), and polyamide-based resin (including nylon) is preferable, and the fluororesin Filters are more preferred.
- the critical surface tension of the filter is preferably 70 to 95 mN / m, more preferably 75 to 85 mN / m.
- the value of the critical surface tension of the filter is a nominal value of the manufacturer.
- the pore diameter of the filter is preferably 2 to 20 nm, more preferably 2 to 15 nm. Within this range, it is possible to reliably remove fine foreign substances such as impurities and agglomerates contained in the raw material while suppressing filtration clogging.
- the nominal value of the filter manufacturer can be referred to.
- Filtering may be performed only once or twice or more. When filtering is performed twice or more, the filters used may be the same or different.
- the filtering is preferably performed at room temperature (25 ° C.) or lower, more preferably 23 ° C. or lower, and even more preferably 20 ° C. or lower. Further, 0 ° C. or higher is preferable, 5 ° C. or higher is more preferable, and 10 ° C. or higher is even more preferable.
- the treatment liquid (including the form of the kit or the diluent described later) can be filled in an arbitrary container and stored, transported, and used as long as corrosiveness does not become a problem.
- a container having a high degree of cleanliness inside the container and suppressing elution of impurities from the inner wall of the container accommodating portion into each liquid is preferable.
- containers for semiconductor processing liquids such as the "clean bottle” series manufactured by Aicello Chemical Corporation and the "pure bottle” manufactured by Kodama Resin Industry Co., Ltd.
- the wetted portion with each liquid such as the inner wall of the accommodating portion is made of a fluororesin (perfluororesin) or a metal subjected to rust prevention and metal elution prevention treatment.
- the formed container is preferred.
- the inner wall of the container is made of one or more resins selected from the group consisting of polyethylene resin, polypropylene resin, and polyethylene-polypropylene resin, or a resin different from this, or stainless steel, hasteroi, inconel, monel, or the like. It is preferably formed from a metal that has been subjected to rust prevention and metal elution prevention treatment.
- a fluororesin (perfluororesin) is preferable.
- a problem of elution of ethylene or propylene oligomer occurs as compared with a container whose inner wall is a polyethylene resin, a polypropylene resin, or a polyethylene-polypropylene resin.
- Specific examples of such a container whose inner wall is a fluororesin include a FluoroPure PFA composite drum manufactured by Entegris.
- the container described on page 4 of JP-A-3-502677, page 3 of International Publication No. 2004/016526, and pages 9 and 16 of International Publication No. 99/046309. Can also be used.
- quartz and an electropolished metal material are also preferably used for the inner wall of the container.
- the metal material used for producing the electropolished metal material contains at least one selected from the group consisting of chromium and nickel, and the total content of chromium and nickel is 25 mass with respect to the total mass of the metal material. It is preferably a metallic material in excess of%, and examples thereof include stainless steel and nickel-chromium alloys.
- the total content of chromium and nickel in the metal material is more preferably 30% by mass or more with respect to the total mass of the metal material.
- the upper limit of the total content of chromium and nickel in the metal material is not particularly limited, but is preferably 90% by mass or less.
- the method of electropolishing a metal material is not particularly limited, and electropolishing can be performed by a known method.
- electrolytic polishing can be performed by the methods described in paragraphs [0011]-[0014] of JP2015-227501 and paragraphs [0036]-[0042] of JP2008-264929.
- the inside of these containers is cleaned before filling with the treatment liquid.
- the liquid used for cleaning preferably has a reduced amount of metal impurities in the liquid.
- the treatment liquid may be bottling, transported, and stored in a container such as a gallon bottle or a coated bottle after production.
- the inside of the container may be replaced with an inert gas (nitrogen, argon, etc.) having a purity of 99.99995% by volume or more.
- an inert gas nitrogen, argon, etc.
- a gas having a low water content is preferable.
- the temperature may be normal temperature, but in order to prevent deterioration, the temperature may be controlled in the range of ⁇ 20 ° C. to 20 ° C.
- the clean room preferably meets the 14644-1 clean room standard. It is preferable to satisfy any one of ISO (International Organization for Standardization) class 1, ISO class 2, ISO class 3, and ISO class 4, more preferably ISO class 1 or ISO class 2, and ISO class 1 is satisfied. Is more preferable.
- ISO International Organization for Standardization
- the above-mentioned treatment liquid may be subjected to a treatment of a semiconductor substrate after undergoing a dilution step of diluting with a diluent such as water.
- the dilution ratio of the treatment liquid in the dilution step may be appropriately adjusted according to the type and content of each component and the semiconductor substrate to be treated, but the ratio of the dilution treatment liquid to the treatment liquid before dilution is the volume.
- the ratio is preferably 10 to 10000 times, more preferably 20 to 3000 times, still more preferably 50 to 1000 times.
- the treatment liquid is preferably diluted with water because it is superior in defect suppression performance.
- the change in pH (difference between the pH of the treatment liquid before dilution and the pH of the dilution treatment liquid) before and after dilution is preferably 1.0 or less, more preferably 0.8 or less, still more preferably 0.5 or less.
- the pH of the diluted solution is preferably more than 7.0, more preferably 7.5 or more, and even more preferably 8.0 or more at 25 ° C.
- the upper limit of the pH of the diluted solution is preferably 13.0 or less, more preferably 12.5 or less, and even more preferably 12.0 or less at 25 ° C.
- the specific method of the dilution step of diluting the treatment liquid is not particularly limited, and may be performed according to the above-mentioned liquid preparation step of the treatment liquid.
- the stirring device and the stirring method used in the dilution step are also not particularly limited, and the known stirring device mentioned in the above-mentioned liquid preparation step of the treatment liquid may be used.
- the purification treatment is not particularly limited, and examples thereof include an ion component reduction treatment using an ion exchange resin or an RO membrane and foreign matter removal using filtering described as the purification treatment for the treatment liquid described above. It is preferable to carry out the above treatment.
- the treatment liquid can be used as a treatment liquid for a semiconductor substrate used in a semiconductor substrate manufacturing process. That is, the treatment liquid can be used in any step for manufacturing a semiconductor substrate.
- the treatment liquid includes, for example, a cleaning liquid, a CMP slurry, an etching liquid, a pre-wet liquid, and a rinsing liquid.
- the treatment liquid can be used as a cleaning liquid for a semiconductor substrate for removing residues such as metal impurities or fine particles adhering from the metal-containing layer of the semiconductor substrate.
- the treatment liquid can be used as a CMP slurry supplied to the polishing pad in the CMP treatment of polishing the surface to be polished of the object to be polished using the polishing pad.
- the treatment liquid can be used as an etching liquid that dissolves and removes metal-containing substances on the semiconductor substrate.
- the treatment liquid can be used as a pre-wet liquid to be applied on a substrate to improve the coatability of the composition before the step of forming a resist film using the actinic light-sensitive or radiation-sensitive composition.
- the treatment liquid include a rinsing liquid for rinsing the treatment liquid adhering to the semiconductor substrate.
- the treatment liquid may be used for only one of the above-mentioned uses, or may be used for two or more uses.
- the treatment liquid is typically a semiconductor substrate containing a metal-containing material which is a metal-containing material.
- object to be processed a metal-containing material which is a metal-containing material.
- the object to be treated may contain a plurality of types of metal-containing substances.
- the object to be treated which is the object of treatment using the treatment liquid, is not particularly limited as long as it has a metal-containing substance on the semiconductor substrate.
- the term "on the semiconductor substrate" in the present specification includes, for example, the front and back surfaces, the side surfaces, and the inside of the groove of the semiconductor substrate.
- the metal-containing material on the semiconductor substrate includes not only the case where the metal-containing material is directly on the surface of the semiconductor substrate but also the case where the metal-containing material is present on the semiconductor substrate via another layer.
- the metal-containing material is a material containing a simple substance of a metal (metal atom) as a main component.
- the metals contained in the metal-containing material include, for example, Cu (copper), Co (cobalt), W (tungsten), Ti (titanium), Ta (tantalum), Ru (lutenium), Cr (chromium), Hf (hafnium). , Os (osmium), Pt (platinum), Ni (nickel), Mn (manganese), Zr (zirconium), Mo (molybdenum), La (lanthanum), and Ir (iridium) at least selected from the group.
- One kind of metal M is mentioned.
- the metal-containing substance need only be a substance containing a metal (metal atom), and for example, a simple substance of the metal M, an alloy containing the metal M, an oxide of the metal M, a nitride of the metal M, and a metal M. Acid nitrides can be mentioned. Moreover, the metal-containing material may be a mixture containing two or more of these compounds.
- the oxide, nitride, and oxynitride may be a composite oxide containing a metal, a composite nitride, or a composite oxynitride.
- the content of the metal atom in the metal-containing material is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, based on the total mass of the metal-containing material.
- the upper limit is 100% by mass because the metal-containing material may be the metal itself.
- the form of the metal-containing material is not particularly limited, and may be, for example, any of a film-like (layered) form, a wiring-like form, and a particle-like form.
- the metal-containing material may be arranged only on one main surface of the substrate, or may be arranged on both main surfaces. Further, the metal-containing material may be arranged on the entire main surface of the substrate, or may be arranged on a part of the main surface of the substrate.
- the semiconductor substrate preferably has a metal M-containing material containing a metal M, and may have a metal-containing material containing at least one metal selected from the group consisting of Cu, Co, W, Ti, Ta and Ru. More preferably, it has a metal-containing material containing at least one metal selected from the group consisting of Cu, W and Co.
- a substrate having a metal wiring film, a barrier film, and an insulating film on the surface of a wafer constituting the semiconductor substrate can be mentioned.
- the wafer constituting the semiconductor substrate include a silicon (Si) wafer, a silicon carbide (SiC) wafer, a wafer made of a silicon-based material such as a resin-based wafer containing silicon (glass epoxy wafer), and gallium phosphorus (GaP). Wafers, gallium arsenic (GaAs) wafers, and indium phosphorus (InP) wafers can be mentioned. Silicon wafers include n-type silicon wafers in which a silicon wafer is doped with pentavalent atoms (for example, phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), etc.), and silicon wafers are trivalent atoms (for example,).
- pentavalent atoms for example, phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), etc.
- silicon wafers are trivalent atoms (for example,).
- the silicon of the silicon wafer may be, for example, amorphous silicon, single crystal silicon, polycrystalline silicon, or polysilicon.
- the treatment liquid is useful for wafers made of silicon-based materials such as silicon wafers, silicon carbide wafers, and resin-based wafers (glass epoxy wafers) containing silicon.
- the semiconductor substrate may have an insulating film on the above-mentioned wafer.
- the insulating film is a silicon oxide film (e.g., silicon dioxide (SiO 2) film, and tetraethyl orthosilicate (Si (OC 2 H 5) 4) film (TEOS film), etc.), a silicon nitride film (e.g., silicon nitride (Si 3 N 4), and silicon carbonitride (SiNC), etc.), as well as low dielectric constant (low-k) film (e.g., carbon-doped silicon oxide (SiOC) film, and a silicon carbide (SiC) film or the like ).
- the insulating film may be composed of a plurality of films.
- the insulating film composed of a plurality of films examples include an insulating film formed by combining a film containing silicon oxide and a film containing silicon carbide.
- the treatment liquid is useful as a treatment liquid for a semiconductor substrate having a low dielectric constant (Low-k) film as an insulating film.
- the barrier membrane is selected from the group consisting of, for example, tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), titanium nitride (TiN), tungsten tungsten (TiW), tungsten (W), and tungsten nitride (WN). Barrier membranes containing the above materials can be mentioned.
- the semiconductor substrate is selected from the group consisting of a film containing copper as a main component (copper-containing film), a film containing cobalt as a main component (C Cincinnati-containing film), and a film containing tungsten as a main component (W-containing film). It is preferable to have at least one of them, and it is more preferable to contain a C Cincinnati-containing film or a W-containing film.
- the copper-containing film examples include a wiring film made of only metallic copper (copper wiring film) and a wiring film made of an alloy of metallic copper and another metal (copper alloy wiring film).
- Specific examples of the copper alloy wiring film include a wiring film made of an alloy of one or more metals selected from Al, Ti, Cr, Mn, Ta and W and copper. More specifically, CuAl alloy wiring film, CuTi alloy wiring film, CuCr alloy wiring film, CuMn alloy wiring film, CuTa alloy wiring film, and CuW alloy wiring film can be mentioned.
- Examples of the C Cincinnati-containing film include a metal film made of only metallic cobalt (C Cincinnati metal film) and a metal film made of an alloy composed of metallic cobalt and another metal (C Cincinnati alloy metal film).
- Specific examples of the C Cincinnati alloy metal film include a metal film made of an alloy composed of one or more metals selected from Ti, Cr, Fe, Ni, Mo, Pd, Ta and W and cobalt. More specifically, CoTi alloy metal film, CoCr alloy metal film, CoFe alloy metal film, CoNi alloy metal film, CoMo alloy metal film, CoPd alloy metal film, CoTa alloy metal film, and CoW alloy metal film can be mentioned. .. Of the C Cincinnati-containing films, the C Cincinnati metal film is often used as a wiring film, and the C Cincinnati alloy metal film is often used as a barrier metal.
- the W-containing film examples include a metal film made of only tungsten (W metal film) and a metal film made of an alloy made of tungsten and another metal (W alloy metal film).
- W metal film examples include a WTi alloy metal film and a WCo alloy metal film. Tungsten-containing films are often used as barrier metals.
- the object to be treated may contain various layers and / or structures as desired.
- the substrate may contain metal wiring, gate electrodes, source electrodes, drain electrodes, insulating layers, ferromagnetic layers, and / or non-magnetic layers.
- the substrate may contain exposed integrated circuit structures, such as interconnect mechanisms such as metal wiring and dielectric materials. Examples of the metal and alloy used in the interconnection mechanism include aluminum, copper-aluminum alloy, copper, titanium, tantalum, cobalt, silicon, titanium nitride, tantalum nitride, and tungsten.
- the substrate may contain layers of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, and / or carbon-doped silicon oxide.
- the method for producing the object to be processed is not particularly limited as long as it is a method usually performed in this field.
- a method of forming the above-mentioned insulating film on the wafer constituting the semiconductor substrate for example, the wafer constituting the semiconductor substrate is heat-treated in the presence of oxygen gas to form a silicon oxide film, and then a silicon oxide film is formed. , Silane and ammonia gas are introduced to form a silicon nitride film by a chemical vapor deposition (CVD) method.
- CVD chemical vapor deposition
- a method of forming the metal-containing layer on the wafer constituting the semiconductor substrate for example, a circuit is formed on the wafer having the insulating film by a known method such as resist, and then plating and sputtering are performed. Examples thereof include a method of forming a metal-containing layer by a method such as a method, a CVD method, and a molecular beam epitaxy (MBE) method.
- MBE mole
- Examples of the present treatment method include a method in which the object to be treated containing a metal-containing substance is brought into contact with the treatment liquid. This makes it possible to clean the object to be treated (removal of residues on the object to be treated, etc.) or remove one or more metal-containing substances contained in the object to be treated. More specifically, a cleaning method for removing the residue adhering to the object to be treated using the above-mentioned treatment liquid, and CMP for polishing the object to be processed as the object to be polished using the above-mentioned treatment liquid containing abrasive grains.
- an etching method for dissolving and removing a metal-containing substance on an object to be treated using the above-mentioned treatment liquid, and a step of forming a resist film using a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive composition examples thereof include a pretreatment method of applying the above-mentioned treatment liquid on a semiconductor substrate, and a method of rinsing a semiconductor substrate using the above-mentioned treatment liquid.
- a semiconductor substrate cleaning method, a semiconductor substrate CMP processing method, and a semiconductor substrate etching method will be described in detail.
- the first aspect of the present processing method is a method for cleaning a semiconductor substrate (hereinafter, also referred to as “the present cleaning method”), which includes a cleaning step of cleaning the semiconductor substrate by bringing the processing liquid into contact with the semiconductor substrate.
- the method of bringing the treatment liquid into contact with the semiconductor substrate is not particularly limited. Examples thereof include a method of flowing a treatment liquid on an object to be treated, and an arbitrary combination thereof. From the viewpoint of residue removability, a method of immersing the object to be treated in the treatment liquid is preferable.
- the single-wafer method is a method of processing semiconductor substrates one by one
- the batch method is a method of processing a plurality of semiconductor substrates at the same time.
- the temperature of the treatment liquid used as the cleaning liquid for cleaning the semiconductor substrate is not particularly limited as long as it is a temperature usually used in this field. Cleaning is often performed at room temperature (25 ° C.), but the temperature can be arbitrarily selected for the purpose of improving the cleaning property and / or suppressing damage to the members.
- the temperature of the treatment liquid is preferably 10 to 60 ° C, more preferably 15 to 50 ° C.
- the cleaning time in cleaning the semiconductor substrate cannot be unequivocally determined because it depends on the type and content of the components contained in the treatment liquid, but practically, it is preferably 10 seconds to 2 minutes, and 20 seconds to 1 minute. 30 seconds is more preferable, and 30 seconds to 1 minute is even more preferable.
- the supply amount (supply rate) of the treatment liquid in the cleaning step of the semiconductor substrate is not particularly limited, but is preferably 50 to 5000 mL / min, more preferably 500 to 2000 mL / min.
- a mechanical stirring method may be used in order to further improve the cleaning ability of the treatment liquid.
- the mechanical stirring method include a method of circulating the treatment liquid on the semiconductor substrate, a method of flowing or spraying the treatment liquid on the semiconductor substrate, and a method of stirring the treatment liquid by ultrasonic waves or megasonic. Be done.
- a step of rinsing and cleaning the semiconductor substrate with a rinsing liquid may be performed.
- the rinsing step is continuously performed after the cleaning step of the semiconductor substrate, and is preferably a rinsing step using a rinsing solution (rinsing solvent) for 5 seconds to 5 minutes.
- the rinsing step may be performed using the mechanical stirring method described above.
- the rinsing solution includes, for example, water (preferably De Ionize (DI) water), methanol, ethanol, isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidinone, ⁇ -butyrolactone, dimethyl sulfoxide, ethyl lactate, and propylene glycol monomethyl ether acetate. Can be mentioned. Alternatively, an aqueous rinse solution having a pH of more than 8 (diluted aqueous ammonium hydroxide or the like) may be used. Further, the semiconductor substrate may be rinsed using the above-mentioned treatment liquid as a rinsing liquid. As a method of bringing the rinse liquid into contact with the semiconductor substrate, the above-mentioned method of bringing the treatment liquid into contact with the semiconductor substrate can be similarly applied.
- DI De Ionize
- a drying step of drying the semiconductor substrate may be performed.
- the drying method is not particularly limited, for example, a spin drying method, a method of flowing a dry gas over a semiconductor substrate, a method of heating a substrate by a heating means such as a hot plate or an infrared lamp, a malangoni drying method, and a rotagoni. Drying methods, IPA (isopropyl alcohol) drying methods, and any combination thereof can be mentioned.
- the second aspect of the present treatment method is a CMP treatment method (hereinafter, also referred to as “the present CMP method”) in which the object to be treated is polished using the above-mentioned treatment liquid. More specifically, in this CMP method, while supplying the above-mentioned colloidal silica or a treatment liquid containing abrasive grains (hereinafter, also referred to as “main polishing liquid”) to a polishing pad attached to a polishing platen, The surface to be polished (the object to be polished) is brought into contact with the polishing pad, and the surface to be polished and the polishing pad are relatively moved to polish the surface to be polished to obtain a polished object to be polished. It is a processing method including a step.
- the object to be polished to which this CMP method can be applied is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned object to be treated, and at least one metal-containing layer selected from the group consisting of a copper-containing layer, a W-containing layer and a C réelle-containing layer.
- a semiconductor substrate having the above is preferable.
- Examples of the configuration of the object to be polished include a substrate, an interlayer insulating film having a groove (for example, a groove for wiring) arranged on the substrate, a barrier layer arranged along the shape of the groove, and the groove.
- a configuration having a metal-containing film arranged so as to fill the above can be mentioned.
- the metal-containing film fills the groove and is arranged at a position higher than the opening of the groove so as to further overflow.
- the portion of the metal-containing film formed at a position higher than the opening of such a groove is called a bulk layer.
- the CMP method may be a method having a step of removing the bulk layer exposed on the surface to be treated by using the polishing liquid as the polishing liquid for the bulk layer. Polishing of the bulk layer may be performed until the bulk layer is completely removed, or may be finished before the bulk layer is completely removed. That is, polishing may be completed with the bulk layer partially or completely covering the barrier layer.
- the polishing liquid is used as a polishing liquid for a barrier to simultaneously polish the barrier layer exposed on the surface to be treated and the metal-containing film until the interlayer insulating film is exposed on the surface of the surface to be polished. It may have a step of removing the barrier layer. Even after the interlayer insulating film is exposed on the surface of the surface to be polished, the interlayer insulating film, the barrier layer arranged along the shape of the groove of the interlayer insulating film, and / or the metal-containing film that fills the groove. Polishing may be continued intentionally or unavoidably with respect to (wiring).
- the bulk layer that has not been completely removed may be polished and removed.
- the barrier layer on the interlayer insulating film may be completely removed, or the barrier layer on the interlayer insulating film may be completely removed before the barrier layer is completely removed. That is, the polished body may be obtained by finishing the polishing with the barrier layer partially or completely covering the interlayer insulating film.
- the substrate include a semiconductor substrate composed of a single layer and a semiconductor substrate composed of multiple layers.
- Examples of commercially available products of the object to be polished to which this CMP method is applied include SEMATECH 754TEG (manufactured by SEMATECH).
- CMP apparatus As a polishing apparatus capable of carrying out this CMP method, a known chemical mechanical polishing apparatus (hereinafter, also referred to as "CMP apparatus") can be used.
- CMP device for example, a CMP device having a holder for holding a body to be polished having a surface to be polished and a polishing surface plate to which a polishing pad is attached (a motor or the like whose rotation speed can be changed is attached). Can be mentioned.
- the polishing pressure in this CMP method is preferably 0.1 to 5.0 psi, preferably 0.5 to 5.0 psi, in that the occurrence of scratch-like defects on the surface to be polished can be suppressed and the surface to be polished after polishing tends to be uniform. 3.0 psi is more preferable, and 1.0 to 3.0 psi is further preferable.
- the polishing pressure means the pressure generated on the contact surface between the surface to be polished and the polishing pad.
- the rotation speed of the polishing surface plate in this CMP method is preferably 50 to 200 rpm, more preferably 60 to 150 rpm.
- the holder may be rotated and / or rocked, the polishing surface plate may be rotated by a planet, or the belt-shaped polishing pad may be long. It may be moved linearly in one direction.
- the holder may be in a fixed, rotating or rocking state.
- the polishing liquid is continuously supplied to the polishing pad on the polishing surface plate by a pump while the surface to be polished is polished.
- the amount of the main polishing liquid supplied is not limited, it is preferable that the surface of the polishing pad is always covered with the main polishing liquid.
- the polishing liquid supply rate is 0.05 to 0.75 ml / (min ⁇ cm 2 ) in that the occurrence of scratch-like defects on the surface to be polished can be suppressed and the surface to be polished tends to be uniform after polishing. Is preferable, and 0.14 to 0.35 ml / (min ⁇ cm 2 ) is more preferable.
- the cleaning step it is preferable to have a cleaning step of cleaning the obtained polished object to be polished after the step of obtaining the polished object to be polished.
- the cleaning step the residue of polishing debris generated by polishing and / or the residue based on the components contained in the polishing solution can be removed.
- the cleaning solution used in the cleaning step is not limited, and examples thereof include alkaline cleaning solution (alkaline cleaning solution), acidic cleaning solution (acidic cleaning solution), water, and organic solvent.
- An alkaline cleaning solution is preferable because it can suppress surface roughness of the surface to be polished.
- a third aspect of the present treatment method is a method having a step A for removing a metal-containing substance on an object to be treated by using the above-mentioned treatment liquid (hereinafter, also referred to as “the present etching method”).
- the present etching method a method of dissolving and removing the metal-containing substance on the object to be processed by bringing the treatment liquid into contact with the semiconductor substrate.
- the method of bringing the processing liquid into contact with the semiconductor substrate is not particularly limited, and the method described in the first aspect can be applied.
- the processing time in step A may be adjusted according to the method of bringing the processing liquid into contact with the substrate and the temperature of the processing liquid.
- the treatment time contact time between the treatment liquid and the object to be treated
- the temperature of the treatment liquid during the treatment is not particularly limited, but is preferably 10 to 75 ° C, more preferably 20 to 60 ° C.
- the step A4 for removing the metal-containing material on the substrate after etching can be mentioned.
- This processing method may be carried out in combination before or after other steps performed in the method for manufacturing a semiconductor device.
- the present treatment method may be incorporated into other steps during the implementation of the present treatment method, or the present treatment method may be incorporated into the other steps.
- Other steps include, for example, a step of forming each structure such as a metal wiring, a gate structure, a source structure, a drain structure, an insulating layer, a ferromagnetic layer and / or a non-magnetic layer (layer formation, etching, chemical mechanical polishing, modification). Etc.), resist forming steps, exposure steps and removing steps, heat treatment steps, cleaning steps, inspection steps and the like.
- This processing method may be performed at any stage of the back end process (BOOL: Back end of the line), the middle process (MOL: Middle of the line), and (FEOL: Front end of the line).
- the pH of the treatment liquid was measured at 25 ° C. using a pH meter (manufactured by HORIBA, Ltd., model “F-74”) in accordance with JIS Z8802-1984. Further, in the production of the treatment liquids of Examples and Comparative Examples, the handling of the container, the preparation, filling, storage and analysis measurement of the treatment liquid were all carried out in a clean room at a level satisfying ISO class 2 or less.
- Component A As the component A, the following cations (A-1) to (A-4), (A-8), (A-12), (A-21), (A-32), (A-X1) and (A) A compound composed of ⁇ X2) and hydroxide ion as a counter ion was used.
- each processing solution in the present embodiment as a pH adjusting agent, it was used either sulfuric acid (H 2 SO 4) and diazabicycloundecene (DBU).
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- Comparative Examples 3A and 3B sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and ammonia (NH 3 ) were used as the pH adjuster. Either one was used.
- commercially available ultrapure water manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used as water.
- Example 1A to 37A and Comparative Examples 1A to 3A [Preparation of polishing liquid]
- polishing liquids were prepared. The method for preparing the polishing liquid will be described by taking Example 1A as an example. Each raw material (or an aqueous solution thereof) of the above compound (A-1), PL1 (colloidal silica), citric acid, BTA (benzotetrazole) and hydrogen hydrogen was filtered through a high-density polyethylene filter.
- the aqueous solution of colloidal silica was filtered through a filter having a pore size of 0.1 ⁇ m, and the other raw materials (or the aqueous solution thereof) were filtered through a filter having a pore size of 0.02 ⁇ m.
- a pH adjuster was added so that the pH of the prepared polishing liquid would be 10.0.
- the obtained mixed liquid was sufficiently stirred with a stirrer to obtain the polishing liquid of Example 1A.
- the polishing liquids of Examples 2A to 37A and Comparative Examples 1A to 3A having the compositions shown in Table 1 were produced, respectively.
- the "Amount” column indicates the content (unit: mass%) of each component with respect to the total mass of the treatment liquid.
- the content of each component in the table indicates the content of each component as a compound.
- hydrogen peroxide was added in the state of an aqueous hydrogen peroxide solution to prepare a polishing solution, but the description of the content in the "hydrogen peroxide” column in the table indicates the hydrogen peroxide added to the polishing solution.
- the numerical value in the "ratio A” column indicates the mass ratio of the surfactant content (surfactant content / component A content) to the content of the component A.
- the numerical value in the "ratio B” column indicates the mass ratio of the content of amino alcohol (content of amino alcohol / content of component A) to the content of component A.
- the numerical value in the "polishing liquid pH” column indicates the pH of the polishing liquid at 25 ° C. measured by the above pH meter.
- the "remaining portion" in the “water” column indicates the components shown in the table in the polishing liquids of each Example and each comparative example, and if necessary, the pH of the polishing liquid becomes the numerical value in the "polishing liquid pH” column. It shows that the component other than the pH adjuster added by the amount was water.
- Corrosion rate is 1 ⁇ / min or less
- the wafer was polished using a FREX300SII (polishing apparatus) under the conditions that the polishing pressure was 2.0 psi and the polishing liquid supply rate was 200 ml / min.
- an interlayer insulating film made of silicon nitride is formed on a silicon substrate having a diameter of 12 inches, and the interlayer insulating film is engraved with a groove having a line-and-space pattern consisting of a line of 9 ⁇ m and a space of 1 ⁇ m.
- a barrier layer material: TiN, film thickness: 10 nm
- Co is filled in the groove.
- a bulk layer made of Co having a film thickness of 150 to 300 nm is formed on the upper part of the line and space portion so that Co overflows from the groove.
- CSL5152C (trade name, manufactured by FUJIFILM Planar Solution Co., Ltd.) was used as a bulk polishing liquid, and after the Co (bulk) of the non-wiring portion was completely polished, polishing was further performed for 10 seconds. Then, it was polished for 1 minute under the same conditions using each polishing liquid of Example or Comparative Example.
- the polished wafer is washed with an alkaline cleaning solution (pCMP solution, trade name "CL9010", manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.) for 1 minute in a cleaning unit, and then IPA (isopropanol) cleaning is performed for 30 minutes. It was dried.
- the obtained wafer was measured by a defect detection device, and after identifying the coordinates where defects having a major axis of 0.06 ⁇ m or more existed, the types of defects at the identified coordinates were classified.
- the number of polishing scratches (scratch-like defects) detected on the wafer was compared with the following categories to evaluate the polishing scratch suppression performance of each polishing liquid. It can be evaluated that the smaller the number of polishing scratches, the better the polishing scratch suppressing performance.
- the polishing liquid contains compounds having cations (A-1) to (A-4), (A-8), (A-X1) and (A-X2) as the component A, corrosion on the W-containing film The prevention performance is more excellent, and when a compound having cations (A-1) to (A-3), (A-8), (AX1) and (AX2) is contained, the polishing scratch suppression property is more excellent. , It was confirmed by comparison with Examples 1A to 10A that the corrosion prevention performance for the W-containing film was further excellent when the compound having a cation (A-8) was contained.
- the corrosion prevention performance for the W-containing film is more excellent, and 0.8% by mass or more with respect to the total mass of the polishing liquid. In this case, it was confirmed by comparison with Examples 2A and 17A to 20A that the corrosion prevention performance for the W-containing film was further excellent. Further, when the content of the component A is 10% by mass or less with respect to the total mass of the polishing liquid, the polishing scratch suppressing property is more excellent, and when the content is 5% by mass or less with respect to the total mass of the polishing liquid, polishing is performed. It was confirmed by comparison with Examples 22A to 24A that the scratch suppressing property was further excellent.
- the polishing liquid contains a surfactant
- the content of the surfactant is 0.0005% by mass or more with respect to the total mass of the polishing liquid
- the corrosion prevention performance for the W-containing film is more excellent, and the polishing liquid contains. It was confirmed by comparison with Examples 25A to 31A that the corrosion prevention performance for the W-containing film was further excellent when the content was 0.001 to 0.5% by mass with respect to the total mass.
- the polishing liquid contains a surfactant
- the ratio A is 1000 or less
- the corrosion prevention performance for the W-containing film is more excellent, and when the ratio A is 1 to 500, the corrosion prevention for the W-containing film is prevented. It was confirmed by comparison with Examples 25A to 31A that the performance was further excellent.
- the polishing liquid contains amino alcohol
- the polishing scratch suppression property is more excellent, and the polishing liquid contains 0. It was confirmed by comparison with Examples 32A to 37A that the corrosion prevention performance for the W-containing film was more excellent when the content was 8 to 4% by mass.
- the polishing liquid contains an amino alcohol
- the polishing scratch suppressing property is more excellent when the ratio B is 0.08 or more, and 0.12 to 0.8 when the ratio B is 0.12 to 0.8 with respect to the W-containing film. It was confirmed by comparison with Examples 32A to 37A that the corrosion prevention performance was more excellent.
- Example 1B to 37B and Comparative Examples 1B to 3B [Preparation of etching solution]
- etching solutions were prepared.
- Etching solutions of Examples 1B to 37B and Comparative Examples 1B to 3B having the compositions shown in Table 2 were produced according to the method for preparing the polishing solution of Example 1A, respectively.
- the "remaining portion” in the “amount” column, "ratio A” column, “ratio B” column, and “water” column in Table 2 has the same meaning as each column in Table 1.
- the "HA compound” column indicates a hydroxylamine compound.
- the numerical value in the "etching solution pH” column indicates the pH of the etching solution measured by the above pH meter at 25 ° C.
- Corrosion rate is 2 ⁇ / min or less
- B Corrosion rate is more than 2 ⁇ / min and 3 ⁇ / min or less
- C Corrosion rate is more than 3 ⁇ / min and less than 5 ⁇ / min
- D Corrosion rate is 5 ⁇ / min or more
- a laminate having a film made of TiO 2 having a thickness of 1000 angstroms ( ⁇ ) was prepared on a silicon wafer having a diameter of 300 mm. This laminate was immersed in a sample (temperature: 45 ° C.) of each treatment liquid of Examples and Comparative Examples for 5 minutes.
- the etching rate ( ⁇ / min) of the etching solution is calculated based on the difference in the thickness of the TiO 2 film before and after immersion, and the residue removing performance of the etching solution is determined from the obtained etching rate based on the following evaluation criteria. evaluated.
- TiO 2 is one of the components of the residue generated when the metal hard mask used for manufacturing the semiconductor substrate is plasma-etched.
- Etching rate is 5 ⁇ / min or more
- B Etching rate is 3 ⁇ / min or more and less than 5 ⁇ / min
- C Etching rate is 1 ⁇ / min or more and less than 3 ⁇ / min
- D Etching rate is less than 1 ⁇ / min
- the etching solution contains compounds having cations (A-1) to (A-4), (A-8), (A-X1) and (A-X2) as component A, corrosion on the W-containing film
- the prevention performance is more excellent, and when a compound having cations (A-1) to (A-3), (A-8), (AX1) and (AX2) is contained, the residue removal performance is more excellent. It was confirmed by comparison with Examples 1B to 10B that the corrosion prevention performance for the W-containing film was further excellent when the compound having a cation (A-8) was contained.
- the corrosion prevention performance for the W-containing film is more excellent, and 0.8% by mass or more with respect to the total mass of the etching solution. In this case, it was confirmed by comparison with Examples 2B and 17B to 20B that the corrosion prevention performance for the W-containing film was further excellent. Further, when the content of the component A is 10% by mass or less with respect to the total mass of the etching solution, the residue removing performance is more excellent, and when the content is 5% by mass or less with respect to the total mass of the etching solution, the residue is removed. It was confirmed by comparison with Examples 22B to 24B that the performance was further excellent.
- the etching solution contains a surfactant
- the content of the surfactant is 0.5% by mass or less with respect to the total mass of the etching solution
- the residue removing performance is more excellent and the total mass of the etching solution is increased. It was confirmed by comparison with Examples 25B to 31B that the corrosion prevention performance for the W-containing film was more excellent when the content was 0.005 to 0.05% by mass.
- the etching solution contains a surfactant, the residue removing performance is more excellent when the ratio A is 1 or more, and the corrosion prevention performance for the W-containing film is more excellent when the ratio A is 10 to 100. This was confirmed by the comparison of Examples 25B to 31B.
- the etching solution contains amino alcohol
- the residue removing performance is more excellent, and 0.8 with respect to the total mass of the etching solution. It was confirmed by comparison with Examples 32B to 37B that the corrosion prevention performance for the W-containing film was more excellent when the content was about 4% by mass.
- the etching solution contains amino alcohol
- the residue removing performance is more excellent when the ratio B is 0.08 or more, and corrosion of the W-containing film is performed when the ratio B is 0.12 to 0.8. It was confirmed by comparison with Examples 32B to 37B that the prevention performance was more excellent.
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Abstract
本発明の課題は、半導体基板用の処理液であって、金属含有層に対する腐食防止性能に優れる処理液を提供することにある。また、本発明の課題は、化学的機械的研磨方法、及び、半導体基板の処理方法を提供することにある。 本発明の処理液は、半導体基板用の処理液であって、分子内に2つ以上のオニウム構造を有する成分Aと、水と、を含み、25℃におけるpHが6.0~13.5である。
Description
本発明は、半導体基板用の処理液、化学的機械的研磨方法、及び、半導体基板の処理方法に関する。
CCD(Charge-Coupled Device)、メモリ等の半導体素子は、フォトリソグラフィー技術を用いて、基板上に微細な電子回路パターンを形成して製造される。より具体的には、基板上に、配線材料となる金属膜、エッチング停止層、及び層間絶縁層を有する積層体上にレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィー工程及びドライエッチング工程(例えば、プラズマエッチング処理)を実施することにより、半導体素子が製造される。
この半導体素子の製造において、金属配線膜、バリア膜及び絶縁膜等を有する基板表面を、研磨微粒子(例えば、シリカ、アルミナ等)を含む研磨スラリーを用いて平坦化する化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)処理を行うことがある。
この半導体素子の製造において、金属配線膜、バリア膜及び絶縁膜等を有する基板表面を、研磨微粒子(例えば、シリカ、アルミナ等)を含む研磨スラリーを用いて平坦化する化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)処理を行うことがある。
また、上記の製造工程を経た基板には、ドライエッチング残渣物(例えば、メタルハードマスクに由来するチタン系金属等の金属成分、又はフォトレジスト膜に由来する有機成分)が残存することがある。特にCMP処理を施した基板には、CMP処理で使用する研磨微粒子、研磨された配線金属膜、及び/又は、バリア膜等に由来する金属成分が、研磨後の半導体基板表面に残存しやすい。
これらの残渣物は、配線間を短絡し、半導体の電気的な特性に影響を及ぼし得ることから、半導体基板の表面からこれらの残渣物を除去する工程が行われることが多い。
これらの残渣物は、配線間を短絡し、半導体の電気的な特性に影響を及ぼし得ることから、半導体基板の表面からこれらの残渣物を除去する工程が行われることが多い。
例えば、特許文献1には、超小型電子装置構造の処理のための組成物であって、(i)アルカノールアミンと(ii)水酸化4級アンモニウムと(iii)特定の錯化剤とを含む組成物が記載されている。
本発明者は、特許文献1等を参考にして半導体基板用の処理液について検討したところ、上記処理液について、配線材料、プラグ材料及び絶縁層等となる金属含有層に対する腐食防止性能に更なる改善の余地があることを明らかとした。
そこで、本発明は、半導体基板用の処理液であって、金属含有層に対する腐食防止性能に優れる処理液を提供することを課題とする。
また、本発明は、化学的機械的研磨方法、及び、半導体基板の処理方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、化学的機械的研磨方法、及び、半導体基板の処理方法を提供することを課題とする。
本発明者は、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。
〔1〕
半導体基板用の処理液であって、分子内に2つ以上のオニウム構造を有する成分Aと、水と、を含み、25℃におけるpHが6.0~13.5である、処理液。
〔2〕
上記オニウム構造が、アンモニウム構造、ホスホニウム構造及びスルホニウム構造からなる群より選択される構造である、〔1〕に記載の処理液。
〔3〕
上記オニウム構造が、アンモニウム構造及びホスホニウム構造からなる群より選択される構造である、〔1〕又は〔2〕に記載の処理液。
〔4〕
上記オニウム構造が、アンモニウム構造である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の処理液。
〔5〕
上記成分Aが、後述する一般式(I)又は(II)で表される化合物である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の処理液。
〔6〕
一般式(I)及び(II)において、nが2を表し、X(2/n)-が水酸化物イオンを表す、〔5〕に記載の処理液。
〔7〕
上記成分Aが、一般式(I)で表される化合物である、〔5〕又は〔6〕に記載の処理液。
〔8〕
上記成分Aの含有量が、上記処理液の全質量に対して0.1~5質量%である、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の処理液。
〔9〕
有機酸又は有機アルカリを更に含む、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の処理液。
〔10〕
防食剤を更に含む、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の処理液。
〔11〕
上記防食剤が、ヘテロ芳香族化合物を含む、〔10〕に記載の処理液。
〔12〕
上記ヘテロ芳香族化合物が、テトラゾール化合物、トリアゾール化合物、イミダゾール化合物及びピラゾール化合物からなる群より選択される少なくとも1つである、〔11〕に記載の処理液。
〔13〕
上記防食剤が、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン誘導体及びこれらの塩からなる群より選択される少なくとも1つのヒドロキシルアミン化合物を含む、〔10〕~〔12〕のいずれかに記載の処理液。
〔14〕
有機溶剤を更に含む、〔1〕~〔13〕のいずれかに記載の処理液。
〔15〕
界面活性剤を更に含む、〔1〕~〔14〕のいずれかに記載の処理液。
〔16〕
上記半導体基板が、銅、タングステン及びコバルトからなる群より選択される少なくとも1種を含む金属含有物を有する、〔1〕~〔15〕のいずれかに記載の処理液。
〔17〕
コロイダルシリカを更に含む、〔1〕~〔16〕のいずれかに記載の処理液。
〔18〕
平均1次粒子径が3~20nmであるコロイダルシリカを更に含む、〔1〕~〔17〕のいずれかに記載の処理液。
〔19〕
〔17〕又は〔18〕に記載の処理液を研磨定盤に取り付けられた研磨パッドに供給しながら、被研磨体の被研磨面を上記研磨パッドに接触させ、上記被研磨体及び上記研磨パッドを相対的に動かして上記被研磨面を研磨して、研磨済み被研磨体を得る工程を含む、化学的機械的研磨方法。
〔20〕
〔1〕~〔16〕のいずれかに記載の処理液を用いて、半導体基板上の金属含有物を除去する工程を有する、半導体基板の処理方法。
半導体基板用の処理液であって、分子内に2つ以上のオニウム構造を有する成分Aと、水と、を含み、25℃におけるpHが6.0~13.5である、処理液。
〔2〕
上記オニウム構造が、アンモニウム構造、ホスホニウム構造及びスルホニウム構造からなる群より選択される構造である、〔1〕に記載の処理液。
〔3〕
上記オニウム構造が、アンモニウム構造及びホスホニウム構造からなる群より選択される構造である、〔1〕又は〔2〕に記載の処理液。
〔4〕
上記オニウム構造が、アンモニウム構造である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の処理液。
〔5〕
上記成分Aが、後述する一般式(I)又は(II)で表される化合物である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の処理液。
〔6〕
一般式(I)及び(II)において、nが2を表し、X(2/n)-が水酸化物イオンを表す、〔5〕に記載の処理液。
〔7〕
上記成分Aが、一般式(I)で表される化合物である、〔5〕又は〔6〕に記載の処理液。
〔8〕
上記成分Aの含有量が、上記処理液の全質量に対して0.1~5質量%である、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の処理液。
〔9〕
有機酸又は有機アルカリを更に含む、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の処理液。
〔10〕
防食剤を更に含む、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の処理液。
〔11〕
上記防食剤が、ヘテロ芳香族化合物を含む、〔10〕に記載の処理液。
〔12〕
上記ヘテロ芳香族化合物が、テトラゾール化合物、トリアゾール化合物、イミダゾール化合物及びピラゾール化合物からなる群より選択される少なくとも1つである、〔11〕に記載の処理液。
〔13〕
上記防食剤が、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン誘導体及びこれらの塩からなる群より選択される少なくとも1つのヒドロキシルアミン化合物を含む、〔10〕~〔12〕のいずれかに記載の処理液。
〔14〕
有機溶剤を更に含む、〔1〕~〔13〕のいずれかに記載の処理液。
〔15〕
界面活性剤を更に含む、〔1〕~〔14〕のいずれかに記載の処理液。
〔16〕
上記半導体基板が、銅、タングステン及びコバルトからなる群より選択される少なくとも1種を含む金属含有物を有する、〔1〕~〔15〕のいずれかに記載の処理液。
〔17〕
コロイダルシリカを更に含む、〔1〕~〔16〕のいずれかに記載の処理液。
〔18〕
平均1次粒子径が3~20nmであるコロイダルシリカを更に含む、〔1〕~〔17〕のいずれかに記載の処理液。
〔19〕
〔17〕又は〔18〕に記載の処理液を研磨定盤に取り付けられた研磨パッドに供給しながら、被研磨体の被研磨面を上記研磨パッドに接触させ、上記被研磨体及び上記研磨パッドを相対的に動かして上記被研磨面を研磨して、研磨済み被研磨体を得る工程を含む、化学的機械的研磨方法。
〔20〕
〔1〕~〔16〕のいずれかに記載の処理液を用いて、半導体基板上の金属含有物を除去する工程を有する、半導体基板の処理方法。
本発明によれば、金属含有層に対する腐食防止性能に優れる半導体基板用の処理液を提供できる。
また、本発明によれば、化学的機械的研磨方法、及び、半導体基板の処理方法を提供できる。
また、本発明によれば、化学的機械的研磨方法、及び、半導体基板の処理方法を提供できる。
以下に、本発明を実施するための形態の一例を説明する。
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制限されるものではない。
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制限されるものではない。
本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において「準備」というときには、特定の材料を合成ないし調合等して備えることのほか、購入等により所定の物を調達することを含む意味である。
本明細書において、ある成分が2種以上存在する場合、その成分の「含有量」は、それら2種以上の成分の合計含有量を意味する。
本明細書に記載の化合物において、特に制限されない場合は、異性体(原子数が同じであるが構造が異なる化合物)、光学異性体、及び同位体が含まれていてもよい。また、異性体及び同位体は、1種のみが含まれていてもよいし、複数種含まれていてもよい。
また、本発明における基(原子群)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、本発明の効果を損ねない範囲で、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含する。例えば、「炭化水素基」とは、置換基を有さない炭化水素基(無置換炭化水素基)のみならず、置換基を有する炭化水素基(置換炭化水素基)をも包含する。このことは、各化合物についても同義である。
本明細書において「準備」というときには、特定の材料を合成ないし調合等して備えることのほか、購入等により所定の物を調達することを含む意味である。
本明細書において、ある成分が2種以上存在する場合、その成分の「含有量」は、それら2種以上の成分の合計含有量を意味する。
本明細書に記載の化合物において、特に制限されない場合は、異性体(原子数が同じであるが構造が異なる化合物)、光学異性体、及び同位体が含まれていてもよい。また、異性体及び同位体は、1種のみが含まれていてもよいし、複数種含まれていてもよい。
また、本発明における基(原子群)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、本発明の効果を損ねない範囲で、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含する。例えば、「炭化水素基」とは、置換基を有さない炭化水素基(無置換炭化水素基)のみならず、置換基を有する炭化水素基(置換炭化水素基)をも包含する。このことは、各化合物についても同義である。
本明細書において、「ppm」は「parts-per-million(10-6)」を意味し、「ppb」は「parts-per-billion(10-9)」を意味する。
また、本明細書において、1Å(オングストローム)は、0.1nmに相当する。
本明細書においてpsiとは、pound-force per square inch;重量ポンド毎平方インチを意図し、1psi=6894.76Paを意図する。
また、本明細書において、1Å(オングストローム)は、0.1nmに相当する。
本明細書においてpsiとは、pound-force per square inch;重量ポンド毎平方インチを意図し、1psi=6894.76Paを意図する。
[処理液]
本発明の処理液(以下、単に「処理液」とも記載する。)は、半導体基板用の処理液であって、2つ以上のオニウム構造を有する成分Aと、水と、を含む。また、25℃における処理液のpHが6.0~13.5である。
本発明者は、処理液が、2つ以上のオニウム構造を有する成分Aを含み、且つ、pHが6.0~13.5であることにより、半導体基板の金属含有層に対する腐食防止性能(以下「本発明の効果」とも記載する)が向上することを知見し、本発明を完成させた。
本発明の処理液(以下、単に「処理液」とも記載する。)は、半導体基板用の処理液であって、2つ以上のオニウム構造を有する成分Aと、水と、を含む。また、25℃における処理液のpHが6.0~13.5である。
本発明者は、処理液が、2つ以上のオニウム構造を有する成分Aを含み、且つ、pHが6.0~13.5であることにより、半導体基板の金属含有層に対する腐食防止性能(以下「本発明の効果」とも記載する)が向上することを知見し、本発明を完成させた。
このような処理液により本発明の効果が得られる詳細なメカニズムは不明であるが、上記の処理液に接して表面がアニオン側に帯電している金属含有層に対して、上記成分Aが作用することにより、金属含有層の表面に腐食防止性が付与されるものと、本発明者は推測している。
以下、処理液に含まれる各成分について、説明する。
〔成分A〕
処理液は、分子内に2つ以上のオニウム構造を有する成分Aを含む。
ここで、成分Aに含まれるオニウム構造とは、単原子の水素化物にプロトン(H+)が付加してなるカチオン構造を意味する。オニウム構造としては、例えば、中心原子がNであるアンモニウム構造、中心原子がPであるホスホニウム構造、中心原子がAsであるアルソニウム構造、中心原子がOであるオキソニウム構造、及び、中心原子がSであるスルホニウム構造が挙げられる。
成分Aは、分子内にオニウム構造を2つ以上有する化合物であれば特に制限されない。成分Aは、オニウム構造を2つ以上有するカチオンと、対イオンとからなる塩であってもよい。その場合、成分Aは、処理液中で電離していてもよい。
処理液は、分子内に2つ以上のオニウム構造を有する成分Aを含む。
ここで、成分Aに含まれるオニウム構造とは、単原子の水素化物にプロトン(H+)が付加してなるカチオン構造を意味する。オニウム構造としては、例えば、中心原子がNであるアンモニウム構造、中心原子がPであるホスホニウム構造、中心原子がAsであるアルソニウム構造、中心原子がOであるオキソニウム構造、及び、中心原子がSであるスルホニウム構造が挙げられる。
成分Aは、分子内にオニウム構造を2つ以上有する化合物であれば特に制限されない。成分Aは、オニウム構造を2つ以上有するカチオンと、対イオンとからなる塩であってもよい。その場合、成分Aは、処理液中で電離していてもよい。
成分Aが有するオニウム構造としては、アンモニウム構造、ホスホニウム構造又はスルホニウム構造が好ましく、アンモニウム構造又はホスホニウム構造がより好ましく、アンモニウム構造が更に好ましい。
成分Aが分子内に有するオニウム構造の数は、2~6が好ましく、2~4がより好ましく、2又は3が更に好ましく、2が特に好ましい。
成分Aが分子内に有するオニウム構造の数は、2~6が好ましく、2~4がより好ましく、2又は3が更に好ましく、2が特に好ましい。
成分Aは、オニウム構造の中心原子と結合する1価の有機基と、2つ以上のオニウム構造の中心原子と結合する連結基とを有することが好ましい。
上記1価の有機基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及び、これらの基の2つ以上を組み合わせてなる基が挙げられる。上記1価の有機基としては、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、又は、アラルキル基が好ましい。
上記1価の有機基の炭素数は、1~20が好ましく、1~14がより好ましく、1~10が更に好ましい。
成分Aが上記有機基を2以上有する場合、それらの有機基は同一であってもよく、異なっていてもよい。
上記1価の有機基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及び、これらの基の2つ以上を組み合わせてなる基が挙げられる。上記1価の有機基としては、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、又は、アラルキル基が好ましい。
上記1価の有機基の炭素数は、1~20が好ましく、1~14がより好ましく、1~10が更に好ましい。
成分Aが上記有機基を2以上有する場合、それらの有機基は同一であってもよく、異なっていてもよい。
上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、及び、オクチル基が挙げられ、メチル基、エチル基、プロピル基、又は、ブチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
上記アルケニル基としては、炭素数2~10のアルケニル基が好ましく、エチニル基、又は、プロピル基がより好ましい。
上記シクロアルキル基としては、炭素数3~10のシクロアルキル基が好ましく、シクロヘキシル基又はシクロペンチル基がより好ましく、シクロヘキシル基が更に好ましい。
上記アリール基としては、炭素数6~14のアリール基が好ましく、フェニル基又はナフチル基がより好ましく、フェニル基が更に好ましい。
上記アラルキル基としては、炭素数7~14のアラルキル基が好ましく、ベンジル基がより好ましい。
上記アルケニル基としては、炭素数2~10のアルケニル基が好ましく、エチニル基、又は、プロピル基がより好ましい。
上記シクロアルキル基としては、炭素数3~10のシクロアルキル基が好ましく、シクロヘキシル基又はシクロペンチル基がより好ましく、シクロヘキシル基が更に好ましい。
上記アリール基としては、炭素数6~14のアリール基が好ましく、フェニル基又はナフチル基がより好ましく、フェニル基が更に好ましい。
上記アラルキル基としては、炭素数7~14のアラルキル基が好ましく、ベンジル基がより好ましい。
上記の1価の有機基は、更に置換基を有していてもよい。導入しうる置換基としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、リン酸基、イミノ基、チオール基、スルホ基、及び、ニトロ基が挙げられる。
上記の2つ以上のオニウム構造の中心原子と結合する連結基としては、2つのオニウム構造の中心原子と結合する2価の連結基が好ましい。
上記2価の連結基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及び、これらの基の2つ以上を組み合わせてなる基が挙げられる。上記2価の連結基としては、アルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、又は、これらの基の2つ以上を組み合わせてなる基が好ましい。
上記2価の連結基は、その連結基を構成するメチレン基(-CH2-)に代えて、-S-、-S(=O)2-、-O-、-C(=O)-及びこれらの基の2つ以上を組み合わせてなる基を有していてもよい。また、上記2価の連結基は、その連結基を構成するメチレン基(-CH2-)に代えて、上記オニウム構造の中心原子(好ましくは窒素原子)が上記1価の置換基を2つ有してなる連結基を有していてもよい。
上記2価の連結基の炭素数は、1~30が好ましく、2~20がより好ましく、2~12が更に好ましい。
上記2価の連結基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及び、これらの基の2つ以上を組み合わせてなる基が挙げられる。上記2価の連結基としては、アルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、又は、これらの基の2つ以上を組み合わせてなる基が好ましい。
上記2価の連結基は、その連結基を構成するメチレン基(-CH2-)に代えて、-S-、-S(=O)2-、-O-、-C(=O)-及びこれらの基の2つ以上を組み合わせてなる基を有していてもよい。また、上記2価の連結基は、その連結基を構成するメチレン基(-CH2-)に代えて、上記オニウム構造の中心原子(好ましくは窒素原子)が上記1価の置換基を2つ有してなる連結基を有していてもよい。
上記2価の連結基の炭素数は、1~30が好ましく、2~20がより好ましく、2~12が更に好ましい。
上記アルキレン基としては、炭素数1~10のアルキレン基が好ましい。なかでも、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、又は、オクチレン基がより好ましく、エチレン基、又は、ペンチレン基が更に好ましい。
上記アルケニレン基としては、炭素数2~10のアルケニレン基が好ましく、エチニレン基、又は、プロピニレン基がより好ましく、プロピニレン基が更に好ましい。
上記シクロアルキレン基としては、炭素数3~10のシクロアルキレン基が好ましく、シクロヘキシレン基、又は、シクロペンチレン基がより好ましく、シクロヘキシレン基が更に好ましい。
上記アリーレン基としては、炭素数6~14のアルキレン基が好ましく、フェニレン基又はナフチレン基がより好ましく、フェニレン基が更に好ましい。
上記のアルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基及びアリーレン基から選択される2以上を組み合わせてなる基としては、ジアルキルフェニル基、又は、ビフェニル基が好ましい。
上記アルケニレン基としては、炭素数2~10のアルケニレン基が好ましく、エチニレン基、又は、プロピニレン基がより好ましく、プロピニレン基が更に好ましい。
上記シクロアルキレン基としては、炭素数3~10のシクロアルキレン基が好ましく、シクロヘキシレン基、又は、シクロペンチレン基がより好ましく、シクロヘキシレン基が更に好ましい。
上記アリーレン基としては、炭素数6~14のアルキレン基が好ましく、フェニレン基又はナフチレン基がより好ましく、フェニレン基が更に好ましい。
上記のアルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基及びアリーレン基から選択される2以上を組み合わせてなる基としては、ジアルキルフェニル基、又は、ビフェニル基が好ましい。
上記の連結基は更に置換基を有していてもよい。導入しうる置換基としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、リン酸基、イミノ基、チオール基、スルホ基、及び、ニトロ基が挙げられる。
なお、成分Aにおいて、1つのオニウム構造に結合している2つ以上の連結基が存在していてもよい。例えば、成分Aが2つのオニウム構造を有する場合、その成分Aは、それら2つのオニウム構造を連結する2価の連結基を2つ以上有していてもよい。成分Aが2つ以上の連結基を有する場合、それらの連結基は同一であってもよく、異なっていてもよい。
なお、成分Aにおいて、1つのオニウム構造に結合している2つ以上の連結基が存在していてもよい。例えば、成分Aが2つのオニウム構造を有する場合、その成分Aは、それら2つのオニウム構造を連結する2価の連結基を2つ以上有していてもよい。成分Aが2つ以上の連結基を有する場合、それらの連結基は同一であってもよく、異なっていてもよい。
成分Aが有する対イオンとしては、例えば、1価のアニオン又は2価のアニオンが挙げられる。
より具体的な対イオンとしては、硝酸イオン、硫酸イオン、ハロゲン化物イオン(例えば、臭化物イオン、塩化物イオン、フッ化物イオン及びヨウ化物イオン)、クエン酸イオン、リン酸イオン、シュウ酸イオン、フタル酸イオン、マレイン酸イオン、グルコン酸イオン、フマル酸イオン、酒石酸イオン、リンゴ酸イオン、グリコール酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、ホウ酸イオン、乳酸イオン、チオシアン酸イオン、シアン酸イオン、硫酸イオン、ケイ酸イオン、過ハロゲン化物イオン(例えば過臭素酸イオン、過塩素酸イオン及び過ヨウ素酸イオン)、クロム酸イオン、p-トルエンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、エタンスルホン酸イオン、ジグリコール酸イオン、2、5-フランジカルボン酸イオン、2-テトラヒドロフランカルボン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、及び、ヘキサフルオロリン酸イオンが挙げられる。
なかでも、硝酸イオン、クエン酸イオン、リン酸イオン、シュウ酸イオン、フタル酸イオン、マレイン酸イオン、フマル酸イオン、酒石酸イオン、リンゴ酸イオン、グリコール酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、乳酸イオン、硫酸イオン、ケイ酸イオン、p-トルエンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、エタンスルホン酸イオン、ジグリコール酸イオン、2、5-フランジカルボン酸イオン、2-テトラヒドロフランカルボン酸イオン、ホウ酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、又は、ヘキサフルオロリン酸イオンが好ましく、水酸化物イオン、硫酸イオン、又は、リン酸イオンがより好ましく、水酸化物イオンが更に好ましい。
より具体的な対イオンとしては、硝酸イオン、硫酸イオン、ハロゲン化物イオン(例えば、臭化物イオン、塩化物イオン、フッ化物イオン及びヨウ化物イオン)、クエン酸イオン、リン酸イオン、シュウ酸イオン、フタル酸イオン、マレイン酸イオン、グルコン酸イオン、フマル酸イオン、酒石酸イオン、リンゴ酸イオン、グリコール酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、ホウ酸イオン、乳酸イオン、チオシアン酸イオン、シアン酸イオン、硫酸イオン、ケイ酸イオン、過ハロゲン化物イオン(例えば過臭素酸イオン、過塩素酸イオン及び過ヨウ素酸イオン)、クロム酸イオン、p-トルエンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、エタンスルホン酸イオン、ジグリコール酸イオン、2、5-フランジカルボン酸イオン、2-テトラヒドロフランカルボン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、及び、ヘキサフルオロリン酸イオンが挙げられる。
なかでも、硝酸イオン、クエン酸イオン、リン酸イオン、シュウ酸イオン、フタル酸イオン、マレイン酸イオン、フマル酸イオン、酒石酸イオン、リンゴ酸イオン、グリコール酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、乳酸イオン、硫酸イオン、ケイ酸イオン、p-トルエンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、エタンスルホン酸イオン、ジグリコール酸イオン、2、5-フランジカルボン酸イオン、2-テトラヒドロフランカルボン酸イオン、ホウ酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、又は、ヘキサフルオロリン酸イオンが好ましく、水酸化物イオン、硫酸イオン、又は、リン酸イオンがより好ましく、水酸化物イオンが更に好ましい。
成分Aは、下記一般式(I)又は(II)で表される化合物であることが好ましく、下記一般式(I)で表される化合物であることがより好ましい。
一般式(I)中、R1~R6は、それぞれ独立に、1価の有機基を表す。R1~R6のうち2つが互いに結合してもよい。L1は、2価の連結基を表す。X(2/n)-は、(2/n)価の対イオンを表す。nは、1又は2を表す。
一般式(II)中、R7~R12は、それぞれ独立に、1価の有機基を表す。R7~R12のうち2つが互いに結合してもよい。L2は、2価の連結基を表す。X(2/n)-は、(2/n)価の対イオンを表す。nは、1又は2を表す。
なお、一般式(I)及び(II)中のR1~R6及びR7~R12で表される1価の有機基の好ましい態様については、成分Aが有する、オニウム構造の中心原子と結合する1価の有機基の好ましい態様として既に述べた通りである。
また、一般式(I)及び(II)中のL1及びL2で表される2価の連結基、R1~R6のうち2つが互いに結合して形成される連結基、並びに、R7~R12のうち2つが互いに結合して形成される連結基の好ましい態様については、成分Aが有する、2つのオニウム構造の中心原子と結合する2価の連結基の好ましい態様として既に述べた通りである。
また、一般式(I)及び(II)中のL1及びL2で表される2価の連結基、R1~R6のうち2つが互いに結合して形成される連結基、並びに、R7~R12のうち2つが互いに結合して形成される連結基の好ましい態様については、成分Aが有する、2つのオニウム構造の中心原子と結合する2価の連結基の好ましい態様として既に述べた通りである。
一般式(I)及び(II)におけるX(2/n)-は、1価又は2価の対イオンを表す。即ち、nが1の場合、X(2/n)-は2価の対イオンを表し、nが2の場合、X(2/n)-は1価の対イオンを表す。
一般式(I)及び(II)中のX(2/n)-で表される1価又は2価の対イオンの好ましい態様については、成分Aが有する対イオンの好ましい態様として既に述べた通りである。
一般式(I)及び(II)中のX(2/n)-で表される1価又は2価の対イオンの好ましい態様については、成分Aが有する対イオンの好ましい態様として既に述べた通りである。
以下、成分Aを構成するオニウム構造を2つ有するカチオンの具体例として、カチオン(A-1)~(A-32)を示す。
また、成分Aを構成するオニウム構造を2つ有するカチオンの具体例としては、上記カチオン(A-1)~(A-32)における「N+」が「P+」に置き換わったカチオンに相当するカチオン(A-X1)~(A-X32)も挙げられる。例えば、カチオン(A-X1)及び(A-X2)は、それぞれ下記の化学式で表される。
成分Aは、上記カチオン(A-1)~(A-32)及び(A-X1)~(A-X32)からなる群より選択されるカチオンを有することが好ましく、カチオン(A-1)~(A-15)、(A-18)、(A-19)、(A-22)、(A-23)及び(A-29)~(A-32)並びに(A-X1)~(A-X15)、(A-X18)、(A-X19)、(A-X22)、(A-X23)及び(A-X29)~(A-X32)からなる群より選択されるカチオンを有することがより好ましい。
中でも、成分Aとしては、カチオン(A-1)~(A-15)及び(A-X1)~(A-X15)を有する化合物が更に好ましく、カチオン(A-1)~(A-10)及び(A-X1)~(A-X10)を有する化合物が特に好ましい。
中でも、成分Aとしては、カチオン(A-1)~(A-15)及び(A-X1)~(A-X15)を有する化合物が更に好ましく、カチオン(A-1)~(A-10)及び(A-X1)~(A-X10)を有する化合物が特に好ましい。
成分Aは、市販の化合物を用いてもよいし、公知の方法に従って合成したものを用いてもよい。成分Aの合成方法としては、例えば、アンモニア又は各種アミンが求核剤として働く置換反応により合成する方法が挙げられる。
成分Aは、上記のオニウム構造を2つ以上有するカチオンと対イオンとからなる塩の形態で処理液に使用することが好ましい。
成分Aは、上記のオニウム構造を2つ以上有するカチオンと対イオンとからなる塩の形態で処理液に使用することが好ましい。
成分Aは、低分子量であることが好ましい。より具体的には、成分Aの分子量は、700以下が好ましく、500以下がより好ましく、400以下が更に好ましい。下限は特に制限されないが、120以上が好ましい。
また、成分Aの炭素数は、50以下が好ましく、40以下がより好ましく、30以下が更に好ましい。下限は特に制限されないが、6以上が好ましい。
また、成分Aの炭素数は、50以下が好ましく、40以下がより好ましく、30以下が更に好ましい。下限は特に制限されないが、6以上が好ましい。
成分Aは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい
成分Aの含有量は、本発明の効果がより優れる点で、処理液の全質量に対して、0.0001質量%以上が好ましく、0.01質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上が更に好ましく、0.8質量%以上が特に好ましい。
成分Aの含有量の上限値は特に制限されないが、処理液が研磨液であるときの研磨傷抑制性がより優れる点、及び/又は、処理液がエッチング液であるときの残渣除去性能がより優れる点で、処理液の全質量に対して、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、8質量%以下が更に好ましく、5質量%以下が特に好ましい。
成分Aの含有量は、本発明の効果がより優れる点で、処理液の全質量に対して、0.0001質量%以上が好ましく、0.01質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上が更に好ましく、0.8質量%以上が特に好ましい。
成分Aの含有量の上限値は特に制限されないが、処理液が研磨液であるときの研磨傷抑制性がより優れる点、及び/又は、処理液がエッチング液であるときの残渣除去性能がより優れる点で、処理液の全質量に対して、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、8質量%以下が更に好ましく、5質量%以下が特に好ましい。
〔水〕
処理液は、溶剤として水を含むことが好ましい。
処理液に使用される水の種類は、半導体基板に悪影響を及ぼさないものであれば特に制限されず、蒸留水、脱イオン水、及び純水(超純水)が使用できる。不純物をほとんど含まず、半導体基板の製造工程における半導体基板への影響がより少ない点で、純水が好ましい。
処理液における水の含有量は、成分A、及び、後述する任意成分の残部であればよい。水の含有量は、例えば、処理液の全質量に対して、1質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましく、85質量%以上が特に好ましい。上限は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、99質量%以下が好ましく、95質量%以下がより好ましい。
また、処理液が有機溶剤を含有する場合、処理液における水の含有量は、処理液の全質量に対して、1質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上が更に好ましい。上限は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下が更に好ましい。
処理液は、溶剤として水を含むことが好ましい。
処理液に使用される水の種類は、半導体基板に悪影響を及ぼさないものであれば特に制限されず、蒸留水、脱イオン水、及び純水(超純水)が使用できる。不純物をほとんど含まず、半導体基板の製造工程における半導体基板への影響がより少ない点で、純水が好ましい。
処理液における水の含有量は、成分A、及び、後述する任意成分の残部であればよい。水の含有量は、例えば、処理液の全質量に対して、1質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましく、85質量%以上が特に好ましい。上限は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、99質量%以下が好ましく、95質量%以下がより好ましい。
また、処理液が有機溶剤を含有する場合、処理液における水の含有量は、処理液の全質量に対して、1質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上が更に好ましい。上限は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下が更に好ましい。
〔任意成分〕
処理液は、上述した成分以外に、他の任意成分を含んでいてもよい。任意成分としては、例えば、有機酸、有機アルカリ、防食剤、界面活性剤、コロイダルシリカ、配位基が窒素含有基であるキレート剤(以下「特定キレート剤」とも記載する。)、酸化剤、有機溶剤、及び、各種添加剤が挙げられる。
処理液は、有機酸、有機アルカリ、防食剤、界面活性剤、コロイダルシリカ、特定キレート剤、酸化剤、及び、有機溶剤からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、有機酸又は有機アルカリを含むことがより好ましい。
処理液は、上述した成分以外に、他の任意成分を含んでいてもよい。任意成分としては、例えば、有機酸、有機アルカリ、防食剤、界面活性剤、コロイダルシリカ、配位基が窒素含有基であるキレート剤(以下「特定キレート剤」とも記載する。)、酸化剤、有機溶剤、及び、各種添加剤が挙げられる。
処理液は、有機酸、有機アルカリ、防食剤、界面活性剤、コロイダルシリカ、特定キレート剤、酸化剤、及び、有機溶剤からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、有機酸又は有機アルカリを含むことがより好ましい。
以下、任意成分について説明する。
<有機酸>
処理液は、金属含有物の除去性能が向上する点で、有機酸を含むことが好ましい。
有機酸は、酸性の官能基を有し、水溶液中で酸性(pHが7.0未満)を示す有機化合物である。酸性の官能基としては、例えば、カルボキシル基、ホスホン酸基、スルホ基、フェノール性ヒドロキシル基、及びメルカプト基が挙げられる。
なお、本明細書では、後述するアニオン性界面活性剤として機能する化合物、及び、アニオン性高分子化合物に含まれる化合物は、有機酸に含まれないものとする。
処理液は、金属含有物の除去性能が向上する点で、有機酸を含むことが好ましい。
有機酸は、酸性の官能基を有し、水溶液中で酸性(pHが7.0未満)を示す有機化合物である。酸性の官能基としては、例えば、カルボキシル基、ホスホン酸基、スルホ基、フェノール性ヒドロキシル基、及びメルカプト基が挙げられる。
なお、本明細書では、後述するアニオン性界面活性剤として機能する化合物、及び、アニオン性高分子化合物に含まれる化合物は、有機酸に含まれないものとする。
有機酸としては、特に制限されないが、分子内にカルボキシル基を有するカルボン酸(有機カルボン酸)、分子内にホスホン酸基を有するホスホン酸(有機ホスホン酸)、及び分子内にスルホ基を有するスルホン酸(有機スルホン酸)が挙げられ、カルボン酸又はホスホン酸が好ましい。
有機酸が有する酸性の官能基の数は特に制限されないが、1~4個が好ましく、1~3個がより好ましい。
また、有機酸は、洗浄性能により優れる点で、残渣物に含まれる金属とキレート化する機能を有する化合物であることが好ましく、分子内に金属イオンと配位結合する官能基(配位基)を2つ以上有する化合物がより好ましい。配位基としては、上記官能基が挙げられ、カルボン酸基又はホスホン酸基が好ましい。
また、有機酸は、洗浄性能により優れる点で、残渣物に含まれる金属とキレート化する機能を有する化合物であることが好ましく、分子内に金属イオンと配位結合する官能基(配位基)を2つ以上有する化合物がより好ましい。配位基としては、上記官能基が挙げられ、カルボン酸基又はホスホン酸基が好ましい。
(カルボン酸)
カルボン酸は、カルボキシル基を1個有するモノカルボン酸であってもよく、カルボキシル基を2個以上有するポリカルボン酸であってもよい。洗浄性能により優れる点で、カルボキシル基を2個以上(より好ましくは2~4個、更に好ましくは2又は3個)有するポリカルボン酸が好ましい。
カルボン酸は、カルボキシル基を1個有するモノカルボン酸であってもよく、カルボキシル基を2個以上有するポリカルボン酸であってもよい。洗浄性能により優れる点で、カルボキシル基を2個以上(より好ましくは2~4個、更に好ましくは2又は3個)有するポリカルボン酸が好ましい。
カルボン酸としては、例えば、アミノポリカルボン酸、アミノ酸、ヒドロキシカルボン酸、及び脂肪族カルボン酸が挙げられる。
-アミノポリカルボン酸-
アミノポリカルボン酸は、分子内に配位基として1つ以上のアミノ基と2つ以上のカルボキシ基を有する化合物である。
アミノポリカルボン酸としては、例えば、アスパラギン酸、グルタミン酸、ブチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、エチレンジアミンテトラプロピオン酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、1,3-ジアミノ-2-ヒドロキシプロパン-N,N,N’,N’-四酢酸、プロピレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、トランス-1,2-ジアミノシクロヘキサン四酢酸(CyDTA)、エチレンジアミン二酢酸、エチレンジアミンジプロピオン酸、1,6-ヘキサメチレン-ジアミン-N,N,N’,N’-四酢酸、N,N-ビス(2-ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン-N,N-二酢酸、ジアミノプロパン四酢酸、1,4,7,10-テトラアザシクロドデカン-四酢酸、ジアミノプロパノール四酢酸、(ヒドロキシエチル)エチレンジアミン三酢酸、及びイミノジ酢酸(IDA)が挙げられる。
なかでも、DTPA、EDTA、CyDTA又はIDAが好ましい。
アミノポリカルボン酸は、分子内に配位基として1つ以上のアミノ基と2つ以上のカルボキシ基を有する化合物である。
アミノポリカルボン酸としては、例えば、アスパラギン酸、グルタミン酸、ブチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、エチレンジアミンテトラプロピオン酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、1,3-ジアミノ-2-ヒドロキシプロパン-N,N,N’,N’-四酢酸、プロピレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、トランス-1,2-ジアミノシクロヘキサン四酢酸(CyDTA)、エチレンジアミン二酢酸、エチレンジアミンジプロピオン酸、1,6-ヘキサメチレン-ジアミン-N,N,N’,N’-四酢酸、N,N-ビス(2-ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン-N,N-二酢酸、ジアミノプロパン四酢酸、1,4,7,10-テトラアザシクロドデカン-四酢酸、ジアミノプロパノール四酢酸、(ヒドロキシエチル)エチレンジアミン三酢酸、及びイミノジ酢酸(IDA)が挙げられる。
なかでも、DTPA、EDTA、CyDTA又はIDAが好ましい。
-アミノ酸-
アミノ酸は、分子内に1つのカルボキシル基と1つ以上のアミノ基とを有する化合物である。
アミノ酸としては、例えば、グリシン、セリン、α-アラニン(2-アミノプロピオン酸)、β-アラニン(3-アミノプロピオン酸)、リジン、ロイシン、イソロイシン、シスチン、システイン、メチオニン、エチオニン、トレオニン、トリプトファン、チロシン、バリン、ヒスチジン、ヒスチジン誘導体、アスパラギン、グルタミン、アルギニン、プロリン、フェニルアラニン、特開2016-086094号公報の段落[0021]~[0023]に記載の化合物、及びこれらの塩が挙げられる。なお、ヒスチジン誘導体としては、特開2015-165561号公報、及び、特開2015-165562号公報に記載の化合物が援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、塩としては、ナトリウム塩、及びカリウム塩等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、炭酸塩、並びに酢酸塩が挙げられる。
なかでも、ヒスチジン、ヒスチジン誘導体、又は、硫黄原子を含有する含硫アミノ酸が好ましく、ヒスチジン又は含硫アミノ酸がより好ましい。含硫アミノ酸としては、例えば、シスチン、システイン、エチオニン及びメチオニンが挙げられ、シスチン又はシステインが好ましい。
アミノ酸は、分子内に1つのカルボキシル基と1つ以上のアミノ基とを有する化合物である。
アミノ酸としては、例えば、グリシン、セリン、α-アラニン(2-アミノプロピオン酸)、β-アラニン(3-アミノプロピオン酸)、リジン、ロイシン、イソロイシン、シスチン、システイン、メチオニン、エチオニン、トレオニン、トリプトファン、チロシン、バリン、ヒスチジン、ヒスチジン誘導体、アスパラギン、グルタミン、アルギニン、プロリン、フェニルアラニン、特開2016-086094号公報の段落[0021]~[0023]に記載の化合物、及びこれらの塩が挙げられる。なお、ヒスチジン誘導体としては、特開2015-165561号公報、及び、特開2015-165562号公報に記載の化合物が援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、塩としては、ナトリウム塩、及びカリウム塩等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、炭酸塩、並びに酢酸塩が挙げられる。
なかでも、ヒスチジン、ヒスチジン誘導体、又は、硫黄原子を含有する含硫アミノ酸が好ましく、ヒスチジン又は含硫アミノ酸がより好ましい。含硫アミノ酸としては、例えば、シスチン、システイン、エチオニン及びメチオニンが挙げられ、シスチン又はシステインが好ましい。
-ヒドロキシカルボン酸-
ヒドロキシカルボン酸は、分子内に1つ以上のヒドロキシル基と1つ以上のアミノ基とを有する化合物である。
ヒドロキシカルボン酸としては、例えば、リンゴ酸、クエン酸、グリコール酸、グルコン酸、ヘプトン酸、酒石酸及び乳酸が挙げられ、グルコン酸、グリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、又はクエン酸が好ましく、グルコン酸又はクエン酸がより好ましい。
ヒドロキシカルボン酸は、分子内に1つ以上のヒドロキシル基と1つ以上のアミノ基とを有する化合物である。
ヒドロキシカルボン酸としては、例えば、リンゴ酸、クエン酸、グリコール酸、グルコン酸、ヘプトン酸、酒石酸及び乳酸が挙げられ、グルコン酸、グリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、又はクエン酸が好ましく、グルコン酸又はクエン酸がより好ましい。
-脂肪族カルボン酸-
脂肪族カルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、セバシン酸及びマレイン酸が挙げられる。
脂肪族カルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、セバシン酸及びマレイン酸が挙げられる。
上記のアミノポリカルボン酸、アミノ酸、ヒドロキシカルボン酸及び脂肪族カルボン酸以外のカルボン酸としては、例えば、モノカルボン酸が挙げられる。
モノカルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸及び酪酸等の低級(炭素数1~4)脂肪族モノカルボン酸が挙げられる。
モノカルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸及び酪酸等の低級(炭素数1~4)脂肪族モノカルボン酸が挙げられる。
カルボン酸としては、アミノ酸、ヒドロキシカルボン酸又は脂肪族カルボン酸が好ましく、シスチン、システイン、ヒスチジン、グルコン酸、グリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸又はアジピン酸がより好ましく、システイン、グルコン酸、クエン酸又はアジピン酸が更に好ましい。
カルボン酸は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
処理液におけるカルボン酸の含有量は、特に制限されない。処理液を研磨液として用いる場合、処理液の全質量に対して0.01~3質量%が好ましく、0.03~0.5質量%がより好ましい。
カルボン酸は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
処理液におけるカルボン酸の含有量は、特に制限されない。処理液を研磨液として用いる場合、処理液の全質量に対して0.01~3質量%が好ましく、0.03~0.5質量%がより好ましい。
(ホスホン酸)
ホスホン酸は、ホスホン酸を1個有するモノホスホン酸であってもよく、ホスホン酸基を2個以上有するポリホスホン酸であってもよい。
ホスホン酸は、ホスホン酸を1個有するモノホスホン酸であってもよく、ホスホン酸基を2個以上有するポリホスホン酸であってもよい。
ポリホスホン酸としては、国際公開第2013/162020号明細書の段落[0013]~[0023]に記載の一般式[1]~[3]で示される化合物、国際公開第2018/020878号明細書の段落[0026]~[0036]に記載の化合物、国際公開第2018/030006号明細書の段落[0031]~[0046]に記載の化合物((共)重合体)が援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
ポリホスホン酸としては、エチリデンジホスホン酸、1-ヒドロキシエチリデン-1,1’-ジホスホン酸(HEDPO)、1-ヒドロキシプロピリデン-1,1’-ジホスホン酸、1-ヒドロキシブチリデン-1,1’-ジホスホン酸、エチルアミノビス(メチレンホスホン酸)、ドデシルアミノビス(メチレンホスホン酸)、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)(NTPO)、エチレンジアミンビス(メチレンホスホン酸)(EDDPO)、1,3-プロピレンジアミンビス(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)(EDTPO)、エチレンジアミンテトラ(エチレンホスホン酸)、1,3-プロピレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)(PDTMP)、1,2-ジアミノプロパンテトラ(メチレンホスホン酸)、1,6-ヘキサメチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)(DEPPO)、ジエチレントリアミンペンタ(エチレンホスホン酸)、トリエチレンテトラミンヘキサ(メチレンホスホン酸)、及び、トリエチレンテトラミンヘキサ(エチレンホスホン酸)が挙げられ、HEDPOが好ましい。
ポリホスホン酸としては、エチリデンジホスホン酸、1-ヒドロキシエチリデン-1,1’-ジホスホン酸(HEDPO)、1-ヒドロキシプロピリデン-1,1’-ジホスホン酸、1-ヒドロキシブチリデン-1,1’-ジホスホン酸、エチルアミノビス(メチレンホスホン酸)、ドデシルアミノビス(メチレンホスホン酸)、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)(NTPO)、エチレンジアミンビス(メチレンホスホン酸)(EDDPO)、1,3-プロピレンジアミンビス(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)(EDTPO)、エチレンジアミンテトラ(エチレンホスホン酸)、1,3-プロピレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)(PDTMP)、1,2-ジアミノプロパンテトラ(メチレンホスホン酸)、1,6-ヘキサメチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)(DEPPO)、ジエチレントリアミンペンタ(エチレンホスホン酸)、トリエチレンテトラミンヘキサ(メチレンホスホン酸)、及び、トリエチレンテトラミンヘキサ(エチレンホスホン酸)が挙げられ、HEDPOが好ましい。
ホスホン酸が有するホスホン酸基の個数は、2~5が好ましく、2~4がより好ましく、2又は3が更に好ましい。
また、ホスホン酸の炭素数は、12以下が好ましく、10以下がより好ましく、8以下が更に好ましい。下限は特に制限されず、1以上が好ましい。
また、ホスホン酸の炭素数は、12以下が好ましく、10以下がより好ましく、8以下が更に好ましい。下限は特に制限されず、1以上が好ましい。
ホスホン酸は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
処理液におけるホスホン酸の含有量は、特に制限されないが、処理液の全質量に対して、2質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましい。
処理液におけるホスホン酸の含有量は、特に制限されないが、処理液の全質量に対して、2質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましい。
有機酸は、低分子量であることが好ましい。より具体的には、有機酸の分子量は、600以下が好ましく、450以下がより好ましく、300以下が更に好ましい。下限は特に制限されないが、85以上が好ましい。
また、有機酸の炭素数は、15以下が好ましく、12以下がより好ましく、8以下が更に好ましい。下限は特に制限されないが、2以上が好ましい。
また、有機酸の炭素数は、15以下が好ましく、12以下がより好ましく、8以下が更に好ましい。下限は特に制限されないが、2以上が好ましい。
有機酸は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
処理液における有機酸の含有量は、特に制限されないが、処理液の全質量に対して、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.03質量%以上がより好ましい。
処理液における有機酸の含有量は、特に制限されないが、処理液の全質量に対して、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.03質量%以上がより好ましい。
<有機アルカリ>
処理液は、有機アルカリを含んでいてもよい。
有機アルカリは、アルカリ性(塩基性)の官能基を有し、水溶液中でアルカリ性(pHが7.0超え)を示す有機化合物である。
有機アルカリとしては、例えば、アミン化合物及び第4級アンモニウム化合物が挙げられる。なお、本明細書において第4級アンモニウム化合物とは、1つの第4級アンモニウム構造を有する化合物を意図する。
処理液は、有機アルカリを含んでいてもよい。
有機アルカリは、アルカリ性(塩基性)の官能基を有し、水溶液中でアルカリ性(pHが7.0超え)を示す有機化合物である。
有機アルカリとしては、例えば、アミン化合物及び第4級アンモニウム化合物が挙げられる。なお、本明細書において第4級アンモニウム化合物とは、1つの第4級アンモニウム構造を有する化合物を意図する。
(アミン化合物)
アミン化合物は、分子内にアミノ基を有する化合物であって、後述するヘテロ芳香族化合物に含まれない化合物である。
アミン化合物としては、分子内に第1級アミノ基(-NH2)を有する第1級脂肪族アミン、分子内に第2級アミノ基(>NH)を有する第2級脂肪族アミン、及び、分子内に第3級アミノ基(>N-)を有する第3級脂肪族アミンが挙げられる。
アミン化合物は、分子内に第1級アミノ基、第2級アミノ基及び第3級アミノ基(以下、これらを「第1級~第3級アミノ基」と総称する場合がある)から選択される基を有する化合物又はその塩であって、窒素原子を含むヘテロ環を有さない化合物であれば、特に制限されない。
アミン化合物の塩としては、例えば、Cl、S、N及びPからなる群より選択される少なくとも1種の非金属が水素と結合してなる無機酸の塩が挙げられ、塩酸塩、硫酸塩、又は硝酸塩が好ましい。
アミン化合物は、分子内にアミノ基を有する化合物であって、後述するヘテロ芳香族化合物に含まれない化合物である。
アミン化合物としては、分子内に第1級アミノ基(-NH2)を有する第1級脂肪族アミン、分子内に第2級アミノ基(>NH)を有する第2級脂肪族アミン、及び、分子内に第3級アミノ基(>N-)を有する第3級脂肪族アミンが挙げられる。
アミン化合物は、分子内に第1級アミノ基、第2級アミノ基及び第3級アミノ基(以下、これらを「第1級~第3級アミノ基」と総称する場合がある)から選択される基を有する化合物又はその塩であって、窒素原子を含むヘテロ環を有さない化合物であれば、特に制限されない。
アミン化合物の塩としては、例えば、Cl、S、N及びPからなる群より選択される少なくとも1種の非金属が水素と結合してなる無機酸の塩が挙げられ、塩酸塩、硫酸塩、又は硝酸塩が好ましい。
アミン化合物としては、例えば、アミノアルコール、脂環式アミン化合物、並びに、アミノアルコール及び脂環式アミン以外の脂肪族モノアミン化合物及び脂肪族ポリアミン化合物が挙げられる。
-アミノアルコール-
アミノアルコールは、アミン化合物のうち、分子内に少なくとも1つのヒドロキシルアルキル基を更に有する化合物であり、アルカノールアミンとも称される。アミノアルコールは、第1級~第3級アミノ基のいずれを有していてもよいが、第1級アミノ基を有することが好ましい。
アミノアルコールは、アミン化合物のうち、分子内に少なくとも1つのヒドロキシルアルキル基を更に有する化合物であり、アルカノールアミンとも称される。アミノアルコールは、第1級~第3級アミノ基のいずれを有していてもよいが、第1級アミノ基を有することが好ましい。
アミノアルコールとしては、例えば、モノエタノールアミン(MEA)、ジエタノールアミン(DEA)、トリエタノールアミン(TEA)、ジエチレングリコールアミン(DEGA)、トリスヒドロキシメチルアミノメタン(Tris)、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール(AMP)、2-アミノ-2-メチル-1,3-ジプロパノール(AMPD)、2-アミノ-2-エチル-1,3-ジプロパノール(AEPD)、2-(メチルアミノ)-2-メチル-1-プロパノール(N-MAMP)、2-(アミノエトキシ)エタノール(AEE)及び2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール(AAE)が挙げられる。
なかでも、AMP、N-MAMP、MEA、DEA、又はTEAが好ましく、AMP、MEA又はTEAがより好ましい。
なかでも、AMP、N-MAMP、MEA、DEA、又はTEAが好ましく、AMP、MEA又はTEAがより好ましい。
アミノアルコールは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
アミノアルコールの含有量は、本発明の効果がより優れる点で、処理液の全質量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましく、0.8質量%以上が更に好ましい。アミノアルコールの含有量の上限値は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、処理液の全質量に対して、20質量%以下が好ましく、8質量%以下がより好ましく、4質量%以下が更に好ましい。
また、処理液がアミノアルコールを含む場合、アミノアルコールの含有量に対する成分Aの含有量(成分Aの含有量/アミノアルコールの含有量)の質量比が、0.01~20であることが好ましく、本発明の効果がより優れる点で、0.08~3がより好ましく、0.12~0.8が更に好ましい。
アミノアルコールの含有量は、本発明の効果がより優れる点で、処理液の全質量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましく、0.8質量%以上が更に好ましい。アミノアルコールの含有量の上限値は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、処理液の全質量に対して、20質量%以下が好ましく、8質量%以下がより好ましく、4質量%以下が更に好ましい。
また、処理液がアミノアルコールを含む場合、アミノアルコールの含有量に対する成分Aの含有量(成分Aの含有量/アミノアルコールの含有量)の質量比が、0.01~20であることが好ましく、本発明の効果がより優れる点で、0.08~3がより好ましく、0.12~0.8が更に好ましい。
-脂環式アミン化合物-
脂環式アミン化合物は、環を構成する原子の少なくとも1つが窒素原子である非芳香性のヘテロ環を有する化合物であれば、特に制限されない。
脂環式アミン化合物としては、例えば、ピペラジン化合物、及び環状アミジン化合物が挙げられる。
脂環式アミン化合物は、環を構成する原子の少なくとも1つが窒素原子である非芳香性のヘテロ環を有する化合物であれば、特に制限されない。
脂環式アミン化合物としては、例えば、ピペラジン化合物、及び環状アミジン化合物が挙げられる。
ピペラジン化合物は、シクロヘキサン環の対向する-CH-基が窒素原子に置き換わったヘテロ6員環(ピペラジン環)を有する化合物である。
ピペラジン化合物は、ピペラジン環上に置換基を有してもよい。そのような置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、ヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基、及び炭素数6~10のアリール基が挙げられる。
ピペラジン化合物は、ピペラジン環上に置換基を有してもよい。そのような置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、ヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基、及び炭素数6~10のアリール基が挙げられる。
ピペラジン化合物としては、例えば、ピペラジン、1-メチルピペラジン、1-エチルピペラジン、1-プロピルピペラジン、1-ブチルピペラジン、2-メチルピペラジン、1,4-ジメチルピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、2,6-ジメチルピペラジン、1-フェニルピペラジン、2-ヒドロキシピペラジン、2-ヒドロキシメチルピペラジン、1-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン(HEP)、N-(2-アミノエチル)ピペラジン(AEP)、1,4-ビス(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン(BHEP)、1,4―ビス(2-アミノエチル)ピペラジン(BAEP)、及び1,4-ビス(3-アミノプロピル)ピペラジン(BAPP)が挙げられる。
環状アミジン化合物は、環内にアミジン構造(>N-C=N-)を含むヘテロ環を有する化合物である。
環状アミジン化合物が有する上記のヘテロ環の環員数は、特に制限されないが、5又は6個が好ましく、6個がより好ましい。
環状アミジン化合物としては、例えば、ジアザビシクロウンデセン(1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン:DBU)、ジアザビシクロノネン(1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ-5-エン:DBN)、3,4,6,7,8,9,10,11-オクタヒドロ-2H-ピリミド[1.2-a]アゾシン、3,4,6,7,8,9-ヘキサヒドロ-2H-ピリド[1.2-a]ピリミジン、2,5,6,7-テトラヒドロ-3H-ピロロ[1.2-a]イミダゾール、3-エチル-2,3,4,6,7,8,9,10-オクタヒドロピリミド[1.2-a]アゼピン、及びクレアチニンが挙げられる。
環状アミジン化合物が有する上記のヘテロ環の環員数は、特に制限されないが、5又は6個が好ましく、6個がより好ましい。
環状アミジン化合物としては、例えば、ジアザビシクロウンデセン(1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン:DBU)、ジアザビシクロノネン(1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ-5-エン:DBN)、3,4,6,7,8,9,10,11-オクタヒドロ-2H-ピリミド[1.2-a]アゾシン、3,4,6,7,8,9-ヘキサヒドロ-2H-ピリド[1.2-a]ピリミジン、2,5,6,7-テトラヒドロ-3H-ピロロ[1.2-a]イミダゾール、3-エチル-2,3,4,6,7,8,9,10-オクタヒドロピリミド[1.2-a]アゼピン、及びクレアチニンが挙げられる。
脂環式アミン化合物としては、上記以外に、例えば、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、及びイミダゾリジンチオン等の芳香族性を有さないヘテロ5員環を有する化合物、並びに窒素原子を含む7員環を有する化合物が挙げられる。
-脂肪族モノアミン化合物-
アミノアルコール及び脂環式アミン以外の脂肪族モノアミン化合物としては、第1アミンに含まれない化合物であれば特に制限されないが、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、n-ブチルアミン、3-メトキシプロピルアミン、tert-ブチルアミン、n-ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、n-オクチルアミン、2-エチルヘキシルアミン及び4-(2-アミノエチル)モルホリン(AEM)が挙げられる。
アミノアルコール及び脂環式アミン以外の脂肪族モノアミン化合物としては、第1アミンに含まれない化合物であれば特に制限されないが、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、n-ブチルアミン、3-メトキシプロピルアミン、tert-ブチルアミン、n-ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、n-オクチルアミン、2-エチルヘキシルアミン及び4-(2-アミノエチル)モルホリン(AEM)が挙げられる。
-脂肪族ポリアミン化合物-
アミノアルコール及び脂環式アミン以外の脂肪族ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン(EDA)、1,3-プロパンジアミン(PDA)、1,2-プロパンジアミン、1,3-ブタンジアミン、及び1,4-ブタンジアミン等のアルキレンジアミン、並びに、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、ビス(アミノプロピル)エチレンジアミン(BAPEDA)及びテトラエチレンペンタミン等のポリアルキルポリアミンが挙げられる。
アミノアルコール及び脂環式アミン以外の脂肪族ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン(EDA)、1,3-プロパンジアミン(PDA)、1,2-プロパンジアミン、1,3-ブタンジアミン、及び1,4-ブタンジアミン等のアルキレンジアミン、並びに、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、ビス(アミノプロピル)エチレンジアミン(BAPEDA)及びテトラエチレンペンタミン等のポリアルキルポリアミンが挙げられる。
また、アミン化合物としては、国際公開第2013/162020号明細書の段落[0034]~[0056]に記載の化合物が援用でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
アミン化合物としては、1つの第1級~第3級アミノ基に加えて、1つ以上の親水性基を更に有することが好ましい。親水性基としては、例えば、第1級~第3級アミノ基及びヒドロキシル基が挙げられる。1つの第1級~第3級アミノ基に加えて、1つ以上の親水性基を更に有するアミン化合物としては、アミノアルコール、脂肪族ポリアミン化合物、及び脂環式アミン化合物のうち2つ以上の親水性基を有する化合物が挙げられ、アミノアルコールが好ましい。
アミン化合物が有する親水性基の総数の上限は特に制限されないが、4以下が好ましく、3以下がより好ましい。
アミン化合物が有する親水性基の総数の上限は特に制限されないが、4以下が好ましく、3以下がより好ましい。
アミン化合物が有する第1級~第3級アミノ基の数は特に制限されないが、1~4個が好ましく、1~3個がより好ましい。
また、アミン化合物の分子量は、特に制限されないが、200以下が好ましく、150以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、60以上が好ましい。
また、アミン化合物の分子量は、特に制限されないが、200以下が好ましく、150以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、60以上が好ましい。
処理液がアミン化合物を含む場合、アミン化合物の含有量は、処理液の全質量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましく、0.8質量%以上が更に好ましい。アミン化合物の含有量の上限は、処理液の全質量に対して、20質量%以下が好ましく、8質量%以下がより好ましく、4質量%以下が更に好ましい。
また、処理液がアミン化合物を含む場合、アミン化合物の含有量に対する成分Aの含有量(成分Aの含有量/アミン化合物の含有量)の質量比が、0.01~20であることが好ましく、本発明の効果がより優れる点で、0.08~3がより好ましく、0.12~0.8が更に好ましい。
また、処理液がアミン化合物を含む場合、アミン化合物の含有量に対する成分Aの含有量(成分Aの含有量/アミン化合物の含有量)の質量比が、0.01~20であることが好ましく、本発明の効果がより優れる点で、0.08~3がより好ましく、0.12~0.8が更に好ましい。
(第4級アンモニウム化合物)
処理液は、分子内に1つの第4級アンモニウムカチオンを有する化合物又はその塩である第4級アンモニウム化合物を含んでいてもよい。
第4級アンモニウム化合物は、窒素原子に4つの炭化水素基(好ましくはアルキル基)が置換してなる1つの第4級アンモニウムカチオンを有する化合物又はその塩であれば、特に制限されない。
第4級アンモニウム化合物としては、例えば、第4級アンモニウム水酸化物、第4級アンモニウムフッ化物、第4級アンモニウム臭化物、第4級アンモニウムヨウ化物、第4級アンモニウムの酢酸塩、及び第4級アンモニウムの炭酸塩が挙げられる。
処理液は、分子内に1つの第4級アンモニウムカチオンを有する化合物又はその塩である第4級アンモニウム化合物を含んでいてもよい。
第4級アンモニウム化合物は、窒素原子に4つの炭化水素基(好ましくはアルキル基)が置換してなる1つの第4級アンモニウムカチオンを有する化合物又はその塩であれば、特に制限されない。
第4級アンモニウム化合物としては、例えば、第4級アンモニウム水酸化物、第4級アンモニウムフッ化物、第4級アンモニウム臭化物、第4級アンモニウムヨウ化物、第4級アンモニウムの酢酸塩、及び第4級アンモニウムの炭酸塩が挙げられる。
第4級アンモニウム化合物としては、下記式(1)で表される第4級アンモニウム水酸化物が好ましい。
(R13)4N+OH- (1)
式中、R13は、置換基としてヒドロキシ基又はフェニル基を有していてもよいアルキル基を表す。4つのR13は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
(R13)4N+OH- (1)
式中、R13は、置換基としてヒドロキシ基又はフェニル基を有していてもよいアルキル基を表す。4つのR13は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
R13で表されるアルキル基としては、炭素数1~4のアルキル基が好ましく、メチル基、又はエチル基が好ましい。
R13で表されるヒドロキシ基又はフェニル基を有していてもよいアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、2-ヒドロキシエチル基、又はベンジル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又は2-ヒドロキシエチル基がより好ましく、メチル基、エチル基、又は2-ヒドロキシエチル基が更に好ましい。
R13で表されるヒドロキシ基又はフェニル基を有していてもよいアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、2-ヒドロキシエチル基、又はベンジル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又は2-ヒドロキシエチル基がより好ましく、メチル基、エチル基、又は2-ヒドロキシエチル基が更に好ましい。
第4級アンモニウム化合物としては、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド(TMEAH)、ジエチルジメチルアンモニウムヒドロキシド(DEDMAH)、メチルトリエチルアンモニウムヒドロキシド(MTEAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAH)、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(TPAH)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)、2-ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(コリン)、ビス(2-ヒドロキシエチル)ジメチルアンモニウムヒドロキシド、トリ(2-ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(BTMAH)、及びセチルトリメチルアンモニウムヒドロキシドが挙げられる。
上記の具体例以外の第4級アンモニウム化合物としては、例えば、特開2018-107353号公報の段落[0021]に記載の化合物が援用でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
上記の具体例以外の第4級アンモニウム化合物としては、例えば、特開2018-107353号公報の段落[0021]に記載の化合物が援用でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
第4級アンモニウム化合物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
第4級アンモニウム化合物の含有量は、処理液の全質量に対して、0.001~20質量%が好ましく、0.01~10質量%がより好ましい。
第4級アンモニウム化合物の含有量は、処理液の全質量に対して、0.001~20質量%が好ましく、0.01~10質量%がより好ましい。
処理液は、上記アミン化合物及び第4級アンモニウム化合物以外の他の有機アルカリを含んでいてもよい。他の有機アルカリとしては、例えば、アミンオキシド、ニトロ、ニトロソ、オキシム、ケトオキシム、アルドオキシム、ラクタム、イソシアニド類、及び尿素からなる群より選択される化合物であって、成分Aに含まれない化合物が挙げられる。
有機アルカリは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機アルカリの含有量は、処理液の全質量に対して、0.001~20質量%が好ましく、0.01~10質量%がより好ましい。
有機アルカリの含有量は、処理液の全質量に対して、0.001~20質量%が好ましく、0.01~10質量%がより好ましい。
<防食剤>
処理液は、本発明の効果がより優れる点で、防食剤(腐食防止剤)を含むことが好ましい。
処理液に用いられる防食剤としては、特に制限されないが、例えば、ヘテロ芳香族化合物、ヒドロキシルアミン化合物、アスコルビン酸化合物、カテコール化合物、ヒドラジド化合物、還元性硫黄化合物、及び、アニオン性高分子化合物が挙げられる。
処理液は、本発明の効果がより優れる点で、防食剤(腐食防止剤)を含むことが好ましい。
処理液に用いられる防食剤としては、特に制限されないが、例えば、ヘテロ芳香族化合物、ヒドロキシルアミン化合物、アスコルビン酸化合物、カテコール化合物、ヒドラジド化合物、還元性硫黄化合物、及び、アニオン性高分子化合物が挙げられる。
(ヘテロ芳香族化合物)
処理液は、防食剤としてヘテロ芳香族化合物を含んでいてもよい。
ヘテロ芳香族化合物は、分子内にヘテロ芳香環構造を有する化合物である。ヘテロ芳香族化合物としては、ヘテロ芳香環を有する化合物であれば特に制限されず、例えば、環を構成する原子の少なくとも1つが窒素原子であるヘテロ芳香環(含窒素ヘテロ芳香環)を有する含窒素ヘテロ芳香族化合物が挙げられる。
含窒素へテロ芳香族化合物としては、特に制限されないが、例えば、アゾール化合物、ピリジン化合物、ピラジン化合物、及び、ピリミジン化合物が挙げられる。
処理液は、防食剤としてヘテロ芳香族化合物を含んでいてもよい。
ヘテロ芳香族化合物は、分子内にヘテロ芳香環構造を有する化合物である。ヘテロ芳香族化合物としては、ヘテロ芳香環を有する化合物であれば特に制限されず、例えば、環を構成する原子の少なくとも1つが窒素原子であるヘテロ芳香環(含窒素ヘテロ芳香環)を有する含窒素ヘテロ芳香族化合物が挙げられる。
含窒素へテロ芳香族化合物としては、特に制限されないが、例えば、アゾール化合物、ピリジン化合物、ピラジン化合物、及び、ピリミジン化合物が挙げられる。
アゾール化合物は、窒素原子を少なくとも1つ含み、芳香族性を有するヘテロ5員環を有する化合物である。アゾール化合物が有するヘテロ5員環に含まれる窒素原子の個数は、特に制限されず、2~4個が好ましく、3又は4個がより好ましい。
また、アゾール化合物は、ヘテロ5員環上に置換基を有してもよい。そのような置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、メルカプト基、アミノ基、アミノ基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基、及び2-イミダゾリル基が挙げられる。
アゾール化合物としては、例えば、イミダゾール化合物、ピラゾール化合物、チアゾール化合物、トリアゾール化合物、及びテトラゾール化合物が挙げられる。
また、アゾール化合物は、ヘテロ5員環上に置換基を有してもよい。そのような置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、メルカプト基、アミノ基、アミノ基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基、及び2-イミダゾリル基が挙げられる。
アゾール化合物としては、例えば、イミダゾール化合物、ピラゾール化合物、チアゾール化合物、トリアゾール化合物、及びテトラゾール化合物が挙げられる。
イミダゾール化合物としては、例えば、イミダゾール、1-メチルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、5-メチルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、2-メルカプトイミダゾール、4,5-ジメチル-2-メルカプトイミダゾール、4-ヒドロキシイミダゾール、2,2’-ビイミダゾール、4-イミダゾールカルボン酸、ヒスタミン、ベンゾイミダゾール、2-アミノベンゾイミダゾール、及びアデニンが挙げられる。
ピラゾール化合物としては、例えば、ピラゾール、4-ピラゾールカルボン酸、1-メチルピラゾール、3-メチルピラゾール、3-アミノ-5-ヒドロキシピラゾール、3-アミノ-5-メチルピラゾール、3-アミノピラゾール、及び4-アミノピラゾールが挙げられる。
チアゾール化合物としては、例えば、2,4-ジメチルチアゾール、ベンゾチアゾール、及び2-メルカプトベンゾチアゾールが挙げられる。
トリアゾール化合物としては、例えば、1,2,4-トリアゾ-ル、3-メチル-1,2,4-トリアゾ-ル、3-アミノ-1,2,4-トリアゾール、1,2,3-トリアゾ-ル、1-メチル-1,2,3-トリアゾ-ル、ベンゾトリアゾール、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール、1-ジヒドロキシプロピルベンゾトリアゾール、2,3-ジカルボキシプロピルベンゾトリアゾール、4-ヒドロキシベンゾトリアゾール、4-カルボキシベンゾトリアゾール、及び5-メチル-1H-ベンゾトリアゾールが挙げられる。
テトラゾール化合物としては、例えば、1H-テトラゾール(1,2,3,4-テトラゾ-ル)、5-メチル-1,2,3,4-テトラゾ-ル、5-アミノ-1,2,3,4-テトラゾ-ル(5-アミノテトラゾール)、1,5-ペンタメチレンテトラゾール、1-フェニル-5-メルカプトテトラゾール、及び1-(2-ジメチルアミノエチル)-5-メルカプトテトラゾールが挙げられる。
アゾール化合物としては、テトラゾール化合物、トリアゾール化合物、イミダゾール化合物又はピラゾール化合物が好ましく、5-アミノテトラゾール、ベンゾトリアゾール、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、又は、3-アミノピラゾールがより好ましい。
ピリジン化合物は、窒素原子を1つ含み、芳香族性を有するヘテロ6員環(ピリジン環)を有する化合物である。
ピリジン化合物としては、例えば、ピリジン、3-アミノピリジン、4-アミノピリジン、3-ヒドロキシピリジン、4-ヒドロキシピリジン、2-アセトアミドピリジン、2-シアノピリジン、2-カルボキシピリジン、及び4-カルボキシピリジンが挙げられる。
ピリジン化合物としては、例えば、ピリジン、3-アミノピリジン、4-アミノピリジン、3-ヒドロキシピリジン、4-ヒドロキシピリジン、2-アセトアミドピリジン、2-シアノピリジン、2-カルボキシピリジン、及び4-カルボキシピリジンが挙げられる。
ピラジン化合物は、芳香族性を有し、パラ位に位置する窒素原子を2つ含むヘテロ6員環(ピラジン環)を有する化合物であり、ピリミジン化合物は、芳香族性を有し、メタ位に位置する窒素原子を2つ含むヘテロ6員環(ピリミジン環)を有する化合物である。
ピラジン化合物としては、例えば、ピラジン、2-メチルピラジン、2,5-ジメチルピラジン、2,3,5-トリメチルピラジン、2,3,5,6-テトラメチルピラジン、2-エチル-3-メチルピラジン、及び2-アミノ-5-メチルピラジンが挙げられる。
ピリミジン化合物としては、例えば、ピリミジン、2-メチルピリミジン、2-アミノピリミジン、及び4,6-ジメチルピリミジンが挙げられ、2-アミノピリミジンが好ましい。
ピラジン化合物としては、例えば、ピラジン、2-メチルピラジン、2,5-ジメチルピラジン、2,3,5-トリメチルピラジン、2,3,5,6-テトラメチルピラジン、2-エチル-3-メチルピラジン、及び2-アミノ-5-メチルピラジンが挙げられる。
ピリミジン化合物としては、例えば、ピリミジン、2-メチルピリミジン、2-アミノピリミジン、及び4,6-ジメチルピリミジンが挙げられ、2-アミノピリミジンが好ましい。
ヘテロ芳香族化合物としては、アゾール化合物又はピラジン化合物が好ましく、アゾール化合物がより好ましく、テトラゾール化合物、トリアゾール化合物、イミダゾール化合物及びピラゾール化合物からなる群より選択される少なくとも1つが更に好ましい。
ヘテロ芳香族化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
処理液がヘテロ芳香族化合物を含む場合、処理液におけるヘテロ芳香族化合物の含有量は、特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.00001~5質量%が好ましく、0.00005~1質量%がより好ましい。
処理液がヘテロ芳香族化合物を含む場合、処理液におけるヘテロ芳香族化合物の含有量は、特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.00001~5質量%が好ましく、0.00005~1質量%がより好ましい。
(ヒドロキシルアミン化合物)
ヒドロキシルアミン化合物は、ヒドロキシルアミン(NH2OH)、ヒドロキシルアミン誘導体、及びそれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種を意味する。また、ヒドロキシルアミン誘導体とは、ヒドロキシルアミン(NH2OH)に少なくとも1つの有機基が置換されてなる化合物を意味する。
ヒドロキシルアミン又はヒドロキシルアミン誘導体の塩は、ヒドロキシルアミン又はヒドロキシルアミン誘導体の無機酸塩又は有機酸塩であってもよい。ヒドロキシルアミン又はヒドロキシルアミン誘導体の塩としては、Cl、S、N及びPからなる群より選択される少なくとも1種の非金属が水素と結合してなる無機酸の塩が好ましく、塩酸塩、硫酸塩、又は硝酸塩がより好ましい。
ヒドロキシルアミン化合物は、ヒドロキシルアミン(NH2OH)、ヒドロキシルアミン誘導体、及びそれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種を意味する。また、ヒドロキシルアミン誘導体とは、ヒドロキシルアミン(NH2OH)に少なくとも1つの有機基が置換されてなる化合物を意味する。
ヒドロキシルアミン又はヒドロキシルアミン誘導体の塩は、ヒドロキシルアミン又はヒドロキシルアミン誘導体の無機酸塩又は有機酸塩であってもよい。ヒドロキシルアミン又はヒドロキシルアミン誘導体の塩としては、Cl、S、N及びPからなる群より選択される少なくとも1種の非金属が水素と結合してなる無機酸の塩が好ましく、塩酸塩、硫酸塩、又は硝酸塩がより好ましい。
ヒドロキシルアミン化合物としては、例えば、下記式(2)で表される化合物又はその塩が挙げられる。
(R14)2N-OH (2)
式(2)中、R14は、水素原子又は有機基を表す。2つのR14は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
(R14)2N-OH (2)
式(2)中、R14は、水素原子又は有機基を表す。2つのR14は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
R14で表される有機基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましい。炭素数1~6のアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよい。
また、2個のR14の少なくとも一方が有機基(より好ましくは炭素数1~6のアルキル基)であることが好ましい。
炭素数1~6のアルキル基としては、エチル基又はn-プロピル基が好ましく、エチル基がより好ましい。
また、2個のR14の少なくとも一方が有機基(より好ましくは炭素数1~6のアルキル基)であることが好ましい。
炭素数1~6のアルキル基としては、エチル基又はn-プロピル基が好ましく、エチル基がより好ましい。
ヒドロキシルアミン化合物としては、例えば、ヒドロキシルアミン、O-メチルヒドロキシルアミン、O-エチルヒドロキシルアミン、N-メチルヒドロキシルアミン、N,N-ジメチルヒドロキシルアミン、N,O-ジメチルヒドロキシルアミン、N-エチルヒドロキシルアミン、N,N-ジエチルヒドロキシルアミン(DEHA)、N,O-ジエチルヒドロキシルアミン、O,N,N-トリメチルヒドロキシルアミン、N,N-ジカルボキシエチルヒドロキシルアミン、及び、N,N-ジスルホエチルヒドロキシルアミンが挙げられ、ヒドロキシルアミン又はDEHAが好ましい。
(アスコルビン酸化合物)
アスコルビン酸化合物は、アスコルビン酸、アスコルビン酸誘導体、及びそれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種を意味する。
アスコルビン酸誘導体としては、例えば、アスコルビン酸リン酸エステル、及びアスコルビン酸硫酸エステルが挙げられる。
アスコルビン酸化合物としては、アスコルビン酸、アスコルビン酸リン酸エステル、又はアスコルビン酸硫酸エステルが好ましく、アスコルビン酸がより好ましい。
アスコルビン酸化合物は、アスコルビン酸、アスコルビン酸誘導体、及びそれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種を意味する。
アスコルビン酸誘導体としては、例えば、アスコルビン酸リン酸エステル、及びアスコルビン酸硫酸エステルが挙げられる。
アスコルビン酸化合物としては、アスコルビン酸、アスコルビン酸リン酸エステル、又はアスコルビン酸硫酸エステルが好ましく、アスコルビン酸がより好ましい。
(カテコール化合物)
カテコール化合物は、ピロカテコール(ベンゼン-1,2-ジオール)、及びカテコール誘導体からなる群より選択される少なくとも1種を意味する。
カテコール誘導体とは、ピロカテコールに少なくとも1つの置換基が置換されてなる化合物を意味する。カテコール誘導体が有する置換基としては、ヒドロキシ基、カルボキシ基、カルボン酸エステル基、スルホ基、スルホン酸エステル基、アルキル基(炭素数1~6が好ましく、炭素数1~4がより好ましい)、及びアリール基(フェニル基が好ましい)が挙げられる。カテコール誘導体が置換基として有するカルボキシ基、及びスルホ基は、カチオンの塩であってもよい。また、カテコール誘導体が置換基として有するアルキル基、及びアリール基は、更に置換基を有していてもよい。
カテコール化合物としては、例えば、ピロカテコール、4-tert-ブチルカテコール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸メチル、1,2,4-ベンゼントリオール、及びタイロンが挙げられる。
カテコール化合物は、ピロカテコール(ベンゼン-1,2-ジオール)、及びカテコール誘導体からなる群より選択される少なくとも1種を意味する。
カテコール誘導体とは、ピロカテコールに少なくとも1つの置換基が置換されてなる化合物を意味する。カテコール誘導体が有する置換基としては、ヒドロキシ基、カルボキシ基、カルボン酸エステル基、スルホ基、スルホン酸エステル基、アルキル基(炭素数1~6が好ましく、炭素数1~4がより好ましい)、及びアリール基(フェニル基が好ましい)が挙げられる。カテコール誘導体が置換基として有するカルボキシ基、及びスルホ基は、カチオンの塩であってもよい。また、カテコール誘導体が置換基として有するアルキル基、及びアリール基は、更に置換基を有していてもよい。
カテコール化合物としては、例えば、ピロカテコール、4-tert-ブチルカテコール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸メチル、1,2,4-ベンゼントリオール、及びタイロンが挙げられる。
(ヒドラジド化合物)
ヒドラジド化合物は、酸のヒドロキシ基をヒドラジノ基(-NH-NH2)で置換してなる化合物、及びその誘導体(ヒドラジノ基に少なくとも1つの置換基が置換されてなる化合物)を意味する。
ヒドラジド化合物は、2つ以上のヒドラジノ基を有していてもよい。
ヒドラジド化合物としては、例えば、カルボン酸ヒドラジド及びスルホン酸ヒドラジドが挙げられ、カルボヒドラジド(CHZ)が好ましい。
ヒドラジド化合物は、酸のヒドロキシ基をヒドラジノ基(-NH-NH2)で置換してなる化合物、及びその誘導体(ヒドラジノ基に少なくとも1つの置換基が置換されてなる化合物)を意味する。
ヒドラジド化合物は、2つ以上のヒドラジノ基を有していてもよい。
ヒドラジド化合物としては、例えば、カルボン酸ヒドラジド及びスルホン酸ヒドラジドが挙げられ、カルボヒドラジド(CHZ)が好ましい。
(還元性硫黄化合物)
還元性硫黄化合物は、還元性を有し、硫黄原子を含む化合物である。還元性硫黄化合物としては、例えば、メルカプトコハク酸、ジチオジグリセロール、ビス(2,3-ジヒドロキシプロピルチオ)エチレン、3-(2,3-ジヒドロキシプロピルチオ)-2-メチル-プロピルスルホン酸ナトリウム、1-チオグリセロール、3-メルカプト-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、2-メルカプトエタノール、チオグリコール酸、及び3-メルカプト-1-プロパノールが挙げられる。
なかでも、SH基を有する化合物(メルカプト化合物)が好ましく、1-チオグリセロール、3-メルカプト-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、2-メルカプトエタノール、3-メルカプト-1-プロパノール、又はチオグリコール酸がより好ましい。
還元性硫黄化合物は、還元性を有し、硫黄原子を含む化合物である。還元性硫黄化合物としては、例えば、メルカプトコハク酸、ジチオジグリセロール、ビス(2,3-ジヒドロキシプロピルチオ)エチレン、3-(2,3-ジヒドロキシプロピルチオ)-2-メチル-プロピルスルホン酸ナトリウム、1-チオグリセロール、3-メルカプト-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、2-メルカプトエタノール、チオグリコール酸、及び3-メルカプト-1-プロパノールが挙げられる。
なかでも、SH基を有する化合物(メルカプト化合物)が好ましく、1-チオグリセロール、3-メルカプト-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、2-メルカプトエタノール、3-メルカプト-1-プロパノール、又はチオグリコール酸がより好ましい。
(高分子化合物)
処理液は、防食剤として高分子化合物を含んでいてもよい。
高分子化合物としては、アニオン性高分子化合物が好ましい。アニオン性高分子化合物は、アニオン性基を有し、重量平均分子量が1000以上である化合物である。また、アニオン性高分子化合物には、後述するアニオン性界面活性剤として機能する化合物は含まれない。
処理液は、防食剤として高分子化合物を含んでいてもよい。
高分子化合物としては、アニオン性高分子化合物が好ましい。アニオン性高分子化合物は、アニオン性基を有し、重量平均分子量が1000以上である化合物である。また、アニオン性高分子化合物には、後述するアニオン性界面活性剤として機能する化合物は含まれない。
アニオン性高分子化合物としては、カルボキシル基を有するモノマーを基本構成単位とするポリマー及びその塩、並びにそれらを含む共重合体が挙げられる。より具体的には、ポリアクリル酸及びその塩、並びにそれらを含む共重合体;ポリメタクリル酸及びその塩、並びにそれらを含む共重合体;ポリアミド酸及びその塩、並びに、それらを含む共重合体;ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ(p-スチレンカルボン酸)及びポリグリオキシル酸等のポリカルボン酸及びその塩、並びに、それらを含む共重合体;が挙げられる。
なかでも、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸及びポリメタクリル酸を含む共重合体、並びに、これらの塩からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
なお、アニオン性高分子化合物は、処理液中で電離していてもよい。
なかでも、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸及びポリメタクリル酸を含む共重合体、並びに、これらの塩からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
なお、アニオン性高分子化合物は、処理液中で電離していてもよい。
高分子化合物の重量平均分子量は、1000~100000が好ましく、2000~50000がより好ましく、5000~50000が更に好ましい。
高分子化合物の重量平均分子量は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)法によるポリスチレン換算値である。GPC法は、HLC-8020GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSKgel SuperHZM-H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ2000(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)を、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いる方法に基づく。
高分子化合物の重量平均分子量は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)法によるポリスチレン換算値である。GPC法は、HLC-8020GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSKgel SuperHZM-H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ2000(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)を、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いる方法に基づく。
高分子化合物は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
高分子化合物の含有量は、処理液の全質量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましい。高分子化合物の含有量の上限値は、処理液の全質量に対して、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。
高分子化合物の含有量は、処理液の全質量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましい。高分子化合物の含有量の上限値は、処理液の全質量に対して、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。
(包接化合物)
処理液は、防食剤として包接化合物を含んでいてもよい。本明細書において「包接化合物」とは、有機化合物及び微細な固体粒子等の化合物を分子内に取り込むことができる空間を有する、所謂ホスト化合物を意味する。
包接化合物としては、例えば、シクロデキストリンが挙げられる。シクロデキストリンとしては、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン及びγ-シクロデキストリンが挙げられ、γ-シクロデキストリンが好ましい。
なお、包接化合物としては、特開2008-210990号公報に記載の化合物が援用でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
処理液は、防食剤として包接化合物を含んでいてもよい。本明細書において「包接化合物」とは、有機化合物及び微細な固体粒子等の化合物を分子内に取り込むことができる空間を有する、所謂ホスト化合物を意味する。
包接化合物としては、例えば、シクロデキストリンが挙げられる。シクロデキストリンとしては、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン及びγ-シクロデキストリンが挙げられ、γ-シクロデキストリンが好ましい。
なお、包接化合物としては、特開2008-210990号公報に記載の化合物が援用でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
処理液は、上記各成分を除く他の防食剤を含んでいてもよい。
他の防食剤としては、例えば、フルクトース、グルコース及びリボース等の糖類、エチレングリコール、プロピレングリコール、及びグリセリン等のポリオール類、ポリビニルピロリドン、シアヌル酸、バルビツール酸及びその誘導体、グルクロン酸、スクアリン酸、α-ケト酸、アデノシン及びその誘導体、プリン化合物及びその誘導体、フェナントロリン、レゾルシノール、ニコチンアミド及びその誘導体、フラボノ-ル及びその誘導体、アントシアニン及びその誘導体、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
他の防食剤としては、例えば、フルクトース、グルコース及びリボース等の糖類、エチレングリコール、プロピレングリコール、及びグリセリン等のポリオール類、ポリビニルピロリドン、シアヌル酸、バルビツール酸及びその誘導体、グルクロン酸、スクアリン酸、α-ケト酸、アデノシン及びその誘導体、プリン化合物及びその誘導体、フェナントロリン、レゾルシノール、ニコチンアミド及びその誘導体、フラボノ-ル及びその誘導体、アントシアニン及びその誘導体、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
処理液は、防食剤として、ヘテロ芳香族化合物、ヒドロキシルアミン化合物、アニオン性高分子化合物、又は、包接化合物を含むことが好ましく、ヘテロ芳香族化合物又はヒドロキシルアミン化合物を含むことがより好ましい。
防食剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
処理液が防食剤を含む場合、防食剤の含有量は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.00001~10質量%が好ましく、0.0005~3質量%がより好ましい。
なお、これらの防食剤は、市販のものを用いてもよいし、公知の方法に従って合成したものを用いてもよい。
処理液が防食剤を含む場合、防食剤の含有量は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.00001~10質量%が好ましく、0.0005~3質量%がより好ましい。
なお、これらの防食剤は、市販のものを用いてもよいし、公知の方法に従って合成したものを用いてもよい。
<界面活性剤>
処理液は、本発明の効果がより優れる点で、界面活性剤を含むことが好ましい。
界面活性剤としては、分子内に親水基と疎水基(親油基)とを有する化合物であれば特に制限されず、例えば、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及び両性界面活性剤が挙げられる。
処理液は、本発明の効果がより優れる点で、界面活性剤を含むことが好ましい。
界面活性剤としては、分子内に親水基と疎水基(親油基)とを有する化合物であれば特に制限されず、例えば、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及び両性界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤は、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びそれらの組合せから選択される疎水基を有する場合が多い。界面活性剤が有する疎水基としては、特に制限されないが、疎水基が芳香族炭化水素基を含む場合、炭素数が6以上であることが好ましく、炭素数10以上であることがより好ましい。疎水基が芳香族炭化水素基を含まず、脂肪族炭化水素基のみから構成される場合、炭素数が10以上であることが好ましく、炭素数が12以上であることがより好ましく、炭素数が16以上であることが更に好ましい。疎水基の炭素数の上限は特に制限されないが、20以下が好ましく、18以下がより好ましい。
(アニオン性界面活性剤)
処理液に含まれるアニオン性界面活性剤としては、例えば、それぞれが親水基(酸基)として、リン酸エステル基を有するリン酸エステル系界面活性剤、ホスホン酸基を有するホスホン酸系界面活性剤、スルホ基を有するスルホン酸系界面活性剤、カルボキシ基を有するカルボン酸系界面活性剤、及び硫酸エステル基を有する硫酸エステル系界面活性剤が挙げられる。
処理液に含まれるアニオン性界面活性剤としては、例えば、それぞれが親水基(酸基)として、リン酸エステル基を有するリン酸エステル系界面活性剤、ホスホン酸基を有するホスホン酸系界面活性剤、スルホ基を有するスルホン酸系界面活性剤、カルボキシ基を有するカルボン酸系界面活性剤、及び硫酸エステル基を有する硫酸エステル系界面活性剤が挙げられる。
-リン酸エステル系界面活性剤-
リン酸エステル系界面活性剤としては、例えば、リン酸エステル(アルキルエーテルリン酸エステル及びアリールエーテルリン酸エステル)、ポリオキシアルキレンエーテルリン酸エステル(ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル及びポリオキシアルキレンアリールエーテルリン酸エステル)、並びにこれらの塩が挙げられる。リン酸エステル及びポリオキシアルキレンエーテルリン酸エステルは、モノエステル及びジエステルの両者を含むことが多いが、これらのモノエステル及びジエステルはそれぞれ単独でも使用できる。
リン酸エステル系界面活性剤の塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、及び有機アミン塩が挙げられる。
リン酸エステル系界面活性剤としては、例えば、リン酸エステル(アルキルエーテルリン酸エステル及びアリールエーテルリン酸エステル)、ポリオキシアルキレンエーテルリン酸エステル(ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル及びポリオキシアルキレンアリールエーテルリン酸エステル)、並びにこれらの塩が挙げられる。リン酸エステル及びポリオキシアルキレンエーテルリン酸エステルは、モノエステル及びジエステルの両者を含むことが多いが、これらのモノエステル及びジエステルはそれぞれ単独でも使用できる。
リン酸エステル系界面活性剤の塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、及び有機アミン塩が挙げられる。
リン酸エステル及びポリオキシアルキレンエーテルリン酸エステルが有する1価のアルキル基としては、特に制限されないが、炭素数2~24のアルキル基が好ましく、炭素数6~18のアルキル基がより好ましく、炭素数12~18のアルキル基が更に好ましい。
リン酸エステル及びポリオキシアルキレンエーテルリン酸エステルが有する1価のアリール基としては、特に制限されないが、アルキル基を有してもよい炭素数6~14のアリールが好ましく、アルキル基を有してもよいフェニル基又はナフチル基がより好ましく、アルキル基を有してもよいフェニル基が更に好ましい。
ポリオキシアルキレンエーテルリン酸エステルが有する2価のアルキレン基としては、特に制限されないが、炭素数2~6のアルキレン基が好ましく、エチレン基、又は1,2-プロパンジイル基がより好ましい。また、ポリオキシアルキレンエーテルリン酸エステルにおけるオキシアルキレン基の繰返し数は、1~12が好ましく、3~10がより好ましい。
リン酸エステル及びポリオキシアルキレンエーテルリン酸エステルが有する1価のアリール基としては、特に制限されないが、アルキル基を有してもよい炭素数6~14のアリールが好ましく、アルキル基を有してもよいフェニル基又はナフチル基がより好ましく、アルキル基を有してもよいフェニル基が更に好ましい。
ポリオキシアルキレンエーテルリン酸エステルが有する2価のアルキレン基としては、特に制限されないが、炭素数2~6のアルキレン基が好ましく、エチレン基、又は1,2-プロパンジイル基がより好ましい。また、ポリオキシアルキレンエーテルリン酸エステルにおけるオキシアルキレン基の繰返し数は、1~12が好ましく、3~10がより好ましい。
リン酸エステル系界面活性剤としては、オクチルリン酸エステル、ラウリルリン酸エステル、トリデシルリン酸エステル、ミリスチルリン酸エステル、セチルリン酸エステル、ステアリルリン酸エステル、ポリオキシエチレンオクチルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸エステル、又は、ポリオキシエチレンジメチルフェニルエーテルリン酸エステルが好ましい。
リン酸エステル系界面活性剤としては、特開2011-040502号公報の段落[0012]~[0019]に記載の化合物も援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
-ホスホン酸系界面活性剤-
ホスホン酸系界面活性剤としては、例えば、アルキルホスホン酸、及びポリビニルホスホン酸、並びに、特開2012-057108号公報に記載のアミノメチルホスホン酸が挙げられる。
ホスホン酸系界面活性剤としては、例えば、アルキルホスホン酸、及びポリビニルホスホン酸、並びに、特開2012-057108号公報に記載のアミノメチルホスホン酸が挙げられる。
-スルホン酸系界面活性剤-
スルホン酸系界面活性剤としては、例えば、アルキルスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、アルキルメチルタウリン、スルホコハク酸ジエステル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルスルホン酸、及びこれらの塩が挙げられる。
スルホン酸系界面活性剤としては、例えば、アルキルスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、アルキルメチルタウリン、スルホコハク酸ジエステル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルスルホン酸、及びこれらの塩が挙げられる。
上記のスルホン酸系界面活性剤が有する1価のアルキル基としては、特に制限されないが、炭素数10以上のアルキル基が好ましく、炭素数12以上のアルキル基がより好ましい。上限は特に制限されないが、24以下が好ましい。
また、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルスルホン酸が有する2価のアルキレン基としては、特に制限されないが、エチレン基、又は1,2-プロパンジイル基が好ましい。また、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルスルホン酸におけるオキシアルキレン基の繰返し数は、1~12が好ましく、1~6がより好ましい。
また、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルスルホン酸が有する2価のアルキレン基としては、特に制限されないが、エチレン基、又は1,2-プロパンジイル基が好ましい。また、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルスルホン酸におけるオキシアルキレン基の繰返し数は、1~12が好ましく、1~6がより好ましい。
スルホン酸系界面活性剤の具体例としては、ヘキサンスルホン酸、オクタンスルホン酸、デカンスルホン酸、ドデカンスルホン酸、トルエンスルホン酸、クメンスルホン酸、オクチルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸(DBSA)、ジニトロベンゼンスルホン酸(DNBSA)、及びラウリルドデシルフェニルエーテルジスルホン酸(LDPEDSA)が挙げられる。
-カルボン酸系界面活性剤-
カルボン酸系界面活性剤としては、例えば、アルキルカルボン酸、アルキルベンゼンカルボン酸、及びポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸、並びにこれらの塩が挙げられる。
上記のカルボン酸系界面活性剤が有する1価のアルキル基としては、特に制限されないが、炭素数7~25のアルキル基が好ましく、炭素数11~17のアルキル基がより好ましい。
また、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸が有する2価のアルキレン基としては、特に制限されないが、エチレン基、又は1,2-プロパンジイル基が好ましい。また、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸におけるオキシアルキレン基の繰返し数は、1~12が好ましく、1~6がより好ましい。
カルボン酸系界面活性剤としては、例えば、アルキルカルボン酸、アルキルベンゼンカルボン酸、及びポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸、並びにこれらの塩が挙げられる。
上記のカルボン酸系界面活性剤が有する1価のアルキル基としては、特に制限されないが、炭素数7~25のアルキル基が好ましく、炭素数11~17のアルキル基がより好ましい。
また、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸が有する2価のアルキレン基としては、特に制限されないが、エチレン基、又は1,2-プロパンジイル基が好ましい。また、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸におけるオキシアルキレン基の繰返し数は、1~12が好ましく、1~6がより好ましい。
カルボン酸系界面活性剤の具体例としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸、及びポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸が挙げられる。
-硫酸エステル系界面活性剤-
硫酸エステル系界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル(アルキルエーテル硫酸エステル)、及びポリオキシアルキレンエーテル硫酸エステル、並びにこれらの塩が挙げられる。
硫酸エステル及びポリオキシアルキレンエーテル硫酸エステルが有する1価のアルキル基としては、特に制限されないが、炭素数2~24のアルキル基が好ましく、炭素数6~18のアルキル基がより好ましい。
ポリオキシアルキレンエーテル硫酸エステルが有する2価のアルキレン基としては、特に制限されないが、エチレン基、又は1,2-プロパンジイル基が好ましい。また、ポリオキシアルキレンエーテル硫酸エステルにおけるオキシアルキレン基の繰返し数は、1~12が好ましく、1~6がより好ましい。
硫酸エステル系界面活性剤の具体例としては、ラウリル硫酸エステル、ミリスチル硫酸エステル、及びポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸エステルが挙げられる。
硫酸エステル系界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル(アルキルエーテル硫酸エステル)、及びポリオキシアルキレンエーテル硫酸エステル、並びにこれらの塩が挙げられる。
硫酸エステル及びポリオキシアルキレンエーテル硫酸エステルが有する1価のアルキル基としては、特に制限されないが、炭素数2~24のアルキル基が好ましく、炭素数6~18のアルキル基がより好ましい。
ポリオキシアルキレンエーテル硫酸エステルが有する2価のアルキレン基としては、特に制限されないが、エチレン基、又は1,2-プロパンジイル基が好ましい。また、ポリオキシアルキレンエーテル硫酸エステルにおけるオキシアルキレン基の繰返し数は、1~12が好ましく、1~6がより好ましい。
硫酸エステル系界面活性剤の具体例としては、ラウリル硫酸エステル、ミリスチル硫酸エステル、及びポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸エステルが挙げられる。
アニオン性界面活性剤としては、リン酸エステル系界面活性剤、スルホン酸系界面活性剤、ホスホン酸系界面活性剤又はカルボン酸系界面活性剤が好ましく、リン酸エステル系界面活性剤がより好ましい。
アニオン性界面活性剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
処理液がアニオン性界面活性剤を含む場合、その含有量は、本発明の効果がより優れる点で、処理液の全質量に対して、0.0001~5.0質量%が好ましく、0.0005~0.5質量%がより好ましく、0.001~0.1質量%が更に好ましく、0.005~0.05質量%が特に好ましい。
なお、これらのアニオン性界面活性剤としては、市販のものを用いればよい。
処理液がアニオン性界面活性剤を含む場合、その含有量は、本発明の効果がより優れる点で、処理液の全質量に対して、0.0001~5.0質量%が好ましく、0.0005~0.5質量%がより好ましく、0.001~0.1質量%が更に好ましく、0.005~0.05質量%が特に好ましい。
なお、これらのアニオン性界面活性剤としては、市販のものを用いればよい。
(カチオン性界面活性剤)
カチオン性界面活性剤としては、例えば、第1級~第3級のアルキルアミン塩(例えば、モノステアリルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライド、及びトリステアリルアンモニウムクロライド等)、並びに変性脂肪族ポリアミン(例えば、ポリエチレンポリアミン等)が挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、第1級~第3級のアルキルアミン塩(例えば、モノステアリルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライド、及びトリステアリルアンモニウムクロライド等)、並びに変性脂肪族ポリアミン(例えば、ポリエチレンポリアミン等)が挙げられる。
(ノニオン性界面活性剤)
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(例えば、ポリオキシエチレンステアリルエーテル及びポリオキシエチレンラウリルエーテル等)、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル(例えば、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等)、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル(例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等)、ポリオキシアルキレングリコール(例えば、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレングリコール等)、ポリオキシアルキレンモノアルキレート(モノアルキル脂肪酸エステルポリオキシアルキレン)(例えば、ポリオキシエチレンモノステアレート、及びポリオキシエチレンモノオレート等のポリオキシエチレンモノアルキレート)、ポリオキシアルキレンジアルキレート(ジアルキル脂肪酸エステルポリオキシアルキレン)(例えば、ポリオキシエチレンジステアレート、及びポリオキシエチレンジオレート等のポリオキシエチレンジアルキレート)、ビスポリオキシアルキレンアルキルアミド(例えば、ビスポリオキシエチレンステアリルアミド等)、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー、アセチレングリコール系界面活性剤、及びアセチレン系ポリオキシエチレンオキシドが挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが好ましく、ポリオキシエチレンステアリルエーテル又はポリオキシエチレンラウリルエーテルがより好ましい。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(例えば、ポリオキシエチレンステアリルエーテル及びポリオキシエチレンラウリルエーテル等)、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル(例えば、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等)、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル(例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等)、ポリオキシアルキレングリコール(例えば、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレングリコール等)、ポリオキシアルキレンモノアルキレート(モノアルキル脂肪酸エステルポリオキシアルキレン)(例えば、ポリオキシエチレンモノステアレート、及びポリオキシエチレンモノオレート等のポリオキシエチレンモノアルキレート)、ポリオキシアルキレンジアルキレート(ジアルキル脂肪酸エステルポリオキシアルキレン)(例えば、ポリオキシエチレンジステアレート、及びポリオキシエチレンジオレート等のポリオキシエチレンジアルキレート)、ビスポリオキシアルキレンアルキルアミド(例えば、ビスポリオキシエチレンステアリルアミド等)、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー、アセチレングリコール系界面活性剤、及びアセチレン系ポリオキシエチレンオキシドが挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが好ましく、ポリオキシエチレンステアリルエーテル又はポリオキシエチレンラウリルエーテルがより好ましい。
(両性界面活性剤)
両性界面活性剤としては、例えば、カルボキシベタイン(例えば、アルキル-N,N-ジメチルアミノ酢酸ベタイン及びアルキル-N,N-ジヒドロキシエチルアミノ酢酸ベタイン等)、スルホベタイン(例えば、アルキル-N,N-ジメチルスルホエチレンアンモニウムベタイン等)、並びに、イミダゾリニウムベタイン(例えば、2-アルキル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダソリニウムベタイン等)が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えば、カルボキシベタイン(例えば、アルキル-N,N-ジメチルアミノ酢酸ベタイン及びアルキル-N,N-ジヒドロキシエチルアミノ酢酸ベタイン等)、スルホベタイン(例えば、アルキル-N,N-ジメチルスルホエチレンアンモニウムベタイン等)、並びに、イミダゾリニウムベタイン(例えば、2-アルキル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダソリニウムベタイン等)が挙げられる。
界面活性剤としては、特開2015-158662号公報の段落[0092]~[0096]、特開2012-151273号公報の段落[0045]~[0046]、及び特開2009-147389号公報の段落[0014]~[0020]に記載の化合物も援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
界面活性剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。処理液が界面活性剤を含む場合、その含有量は、本発明の効果がより優れる点で、処理液の全質量に対して、0.0001~5.0質量%が好ましく、0.0005~0.5質量%がより好ましく、0.001~0.1質量%が更に好ましく、0.005~0.05質量%が特に好ましい。
処理液が界面活性剤を含む場合、本発明の効果がより優れる点で、界面活性剤の含有量に対する成分Aの含有量(成分Aの含有量/界面活性剤の含有量)の質量比が、0.1~2000であることが好ましく、0.3~1000がより好ましく、1~500が更に好ましく、5~300が特に好ましく、10~100が最も好ましい。
処理液が界面活性剤を含む場合、本発明の効果がより優れる点で、界面活性剤の含有量に対する成分Aの含有量(成分Aの含有量/界面活性剤の含有量)の質量比が、0.1~2000であることが好ましく、0.3~1000がより好ましく、1~500が更に好ましく、5~300が特に好ましく、10~100が最も好ましい。
<コロイダルシリカ(砥粒)>
処理液を後述する研磨液として用いる場合、処理液は、コロイダルシリカ(シリカコロイド粒子)を含むことが好ましい。コロイダルシリカは、被研磨体を研磨する砥粒として機能する。
別の態様では、処理液を研磨液として用いる場合、処理液は、砥粒を含む。砥粒としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、セリア、チタニア、ゲルマニア、及び炭化珪素等の無機物砥粒;並びに、ポリスチレン、ポリアクリル、及びポリ塩化ビニル等の有機物砥粒が挙げられる。なかでも、処理液中での分散安定性が優れる点、及びCMPにより発生する研磨傷(スクラッチ)の発生数の少ない点で、砥粒としてはシリカ粒子が好ましい。
シリカ粒子としては特に制限されず、例えば、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、及びコロイダルシリカが挙げられる。なかでも、コロイダルシリカがより好ましい。
研磨液は、スラリーであることが好ましい。
処理液を後述する研磨液として用いる場合、処理液は、コロイダルシリカ(シリカコロイド粒子)を含むことが好ましい。コロイダルシリカは、被研磨体を研磨する砥粒として機能する。
別の態様では、処理液を研磨液として用いる場合、処理液は、砥粒を含む。砥粒としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、セリア、チタニア、ゲルマニア、及び炭化珪素等の無機物砥粒;並びに、ポリスチレン、ポリアクリル、及びポリ塩化ビニル等の有機物砥粒が挙げられる。なかでも、処理液中での分散安定性が優れる点、及びCMPにより発生する研磨傷(スクラッチ)の発生数の少ない点で、砥粒としてはシリカ粒子が好ましい。
シリカ粒子としては特に制限されず、例えば、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、及びコロイダルシリカが挙げられる。なかでも、コロイダルシリカがより好ましい。
研磨液は、スラリーであることが好ましい。
コロイダルシリカの平均1次粒子径は、被研磨面の欠陥の発生をより抑制できる点から、60nm以下が好ましく、40nm以下がより好ましく、20nm以下が更に好ましい。コロイダルシリカの平均1次粒子径の下限値は、コロイダルシリカの凝集が抑制されて、研磨液の経時安定性が向上する点から、1nm以上が好ましく、3nm以上がより好ましい。
平均1次粒子径は、日本電子(株)社製の透過型電子顕微鏡TEM2010(加圧電圧200kV)を用いて撮影された画像から任意に選択した1次粒子1000個の粒子径(円相当径)を測定し、それらを算術平均して求める。なお、円相当径とは、観察時の粒子の投影面積と同じ投影面積をもつ真円を想定したときの当該円の直径である。
ただし、コロイダルシリカとして市販品を用いる場合には、コロイダルシリカの平均1次粒子径としてカタログ値を優先的に採用する。
平均1次粒子径は、日本電子(株)社製の透過型電子顕微鏡TEM2010(加圧電圧200kV)を用いて撮影された画像から任意に選択した1次粒子1000個の粒子径(円相当径)を測定し、それらを算術平均して求める。なお、円相当径とは、観察時の粒子の投影面積と同じ投影面積をもつ真円を想定したときの当該円の直径である。
ただし、コロイダルシリカとして市販品を用いる場合には、コロイダルシリカの平均1次粒子径としてカタログ値を優先的に採用する。
コロイダルシリカの平均アスペクト比は、研磨力が向上する点で、1.5~2.0が好ましく、1.55~1.95がより好ましく、1.6~1.9が更に好ましい。
コロイダルシリカの平均アスペクト比は、上述の透過型電子顕微鏡にて観察された任意の100個の粒子毎に長径と短径を測定して、粒子毎のアスペクト比(長径/短径)を計算し、100個のアスペクト比を算術平均して求められる。なお、粒子の長径とは、粒子の長軸方向の長さを意味し、粒子の短径とは、粒子の長軸方向に直交する粒子の長さを意味する。
ただし、コロイダルシリカとして市販品を用いる場合には、コロイダルシリカの平均アスペクト比としてカタログ値を優先的に採用する。
コロイダルシリカの平均アスペクト比は、上述の透過型電子顕微鏡にて観察された任意の100個の粒子毎に長径と短径を測定して、粒子毎のアスペクト比(長径/短径)を計算し、100個のアスペクト比を算術平均して求められる。なお、粒子の長径とは、粒子の長軸方向の長さを意味し、粒子の短径とは、粒子の長軸方向に直交する粒子の長さを意味する。
ただし、コロイダルシリカとして市販品を用いる場合には、コロイダルシリカの平均アスペクト比としてカタログ値を優先的に採用する。
コロイダルシリカの会合度は、研磨速度がより向上する点で、1~3が好ましい。
本明細書において、会合度は、会合度=平均2次粒子径/平均1次粒子径の式で求められる。平均2次粒子径は、凝集した状態である2次粒子の平均粒子径(円相当径)に相当し、上述した平均1次粒子径と同様の方法により求めることができる。
ただし、コロイダルシリカとして市販品を用いる場合には、コロイダルシリカの会合度としてカタログ値を優先的に採用する。
本明細書において、会合度は、会合度=平均2次粒子径/平均1次粒子径の式で求められる。平均2次粒子径は、凝集した状態である2次粒子の平均粒子径(円相当径)に相当し、上述した平均1次粒子径と同様の方法により求めることができる。
ただし、コロイダルシリカとして市販品を用いる場合には、コロイダルシリカの会合度としてカタログ値を優先的に採用する。
コロイダルシリカは、表面に、表面修飾基(スルホン酸基、ホスホン酸基、及び/又は、カルボン酸基等)を有していてもよい。
なお、上記基は、研磨液中で電離していてもよい。
表面修飾基を有するコロイダルシリカを得る方法としては、特に制限されないが、例えば、特開2010-269985号公報に記載の方法が挙げられる。
なお、上記基は、研磨液中で電離していてもよい。
表面修飾基を有するコロイダルシリカを得る方法としては、特に制限されないが、例えば、特開2010-269985号公報に記載の方法が挙げられる。
コロイダルシリカは、市販品を用いてもよく、例えば、PL1、PL3、PL7、PL10H、PL1D、PL07D、PL2D、及び、PL3D(いずれも製品名、扶桑化学工業社製)が挙げられる。
コロイダルシリカは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
コロイダルシリカの含有量は、処理液の全質量に対して、20.0質量%以下が好ましく、10.0質量%以下がより好ましく、5.0質量%以下が更に好ましい。下限値は、0.1質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましい。
処理液が砥粒を含む場合の砥粒の含有量の好適な範囲は、上述したコロイダルシリカの含有量の好適な範囲と同じである。
コロイダルシリカの含有量は、処理液の全質量に対して、20.0質量%以下が好ましく、10.0質量%以下がより好ましく、5.0質量%以下が更に好ましい。下限値は、0.1質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましい。
処理液が砥粒を含む場合の砥粒の含有量の好適な範囲は、上述したコロイダルシリカの含有量の好適な範囲と同じである。
<特定キレート剤>
処理液は、配位基が窒素含有基を有する特定キレート剤を含んでいてもよい。特定キレート剤は、1分子中に金属イオンと配位結合する配位基として窒素含有基を2つ以上有する。配位基である窒素含有基としては、例えば、アミノ基が挙げられる。
処理液は、配位基が窒素含有基を有する特定キレート剤を含んでいてもよい。特定キレート剤は、1分子中に金属イオンと配位結合する配位基として窒素含有基を2つ以上有する。配位基である窒素含有基としては、例えば、アミノ基が挙げられる。
特定キレート剤としては、例えば、ビグアニド基を有する化合物又はその塩であるビグアニド化合物が挙げられる。ビグアニド化合物が有するビグアニド基の数は特に制限されず、複数のビグアニド基を有していてもよい。
ビグアニド化合物としては、特表2017-504190号公報の段落[0034]~[0055]に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
ビグアニド化合物としては、特表2017-504190号公報の段落[0034]~[0055]に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
ビグアニド基を有する化合物としては、エチレンジビグアニド、プロピレンジビグアニド、テトラメチレンジビグアニド、ペンタメチレンジビグアニド、ヘキサメチレンジビグアニド、ヘプタメチレンジビグアニド、オクタメチレンジビグアニド、1,1’-ヘキサメチレンビス(5-(p-クロロフェニル)ビグアニド)(クロルヘキシジン)、2-(ベンジルオキシメチル)ペンタン-1,5-ビス(5-ヘキシルビグアニド)、2-(フェニルチオメチル)ペンタン-1,5-ビス(5-フェネチルビグアニド)、3-(フェニルチオ)ヘキサン-1,6-ビス(5-ヘキシルビグアニド)、3-(フェニルチオ)ヘキサン-1,6-ビス(5-シクロヘキシルビグアニド)、3-(ベンジルチオ)ヘキサン-1,6-ビス(5-ヘキシルビグアニド )又は3-(ベンジルチオ)ヘキサン-1,6-ビス(5-シクロヘキシルビグアニド)が好ましく、クロルヘキシジンがより好ましい。
ビグアニド基を有する化合物の塩としては、塩酸塩、酢酸塩又はグルコン酸塩が好ましく、グルコン酸塩がより好ましい。
特定キレート剤としては、クロルヘキシジングルコン酸塩(CHG)が好ましい。
ビグアニド基を有する化合物の塩としては、塩酸塩、酢酸塩又はグルコン酸塩が好ましく、グルコン酸塩がより好ましい。
特定キレート剤としては、クロルヘキシジングルコン酸塩(CHG)が好ましい。
特定キレート剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
処理液が特定キレート剤を含む場合、その含有量は、特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.05~5質量%がより好ましい。
処理液が特定キレート剤を含む場合、その含有量は、特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.05~5質量%がより好ましい。
<酸化剤>
処理液は、酸化剤を含んでいてもよい。
酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化物、硝酸及びその塩、ヨウ素酸及びその塩、過ヨウ素酸及びその塩、次亜塩素酸及びその塩、亜塩素酸及びその塩、塩素酸及びその塩、過塩素酸及びその塩、過硫酸及びその塩、重クロム酸及びその塩、過マンガン酸及びその塩、オゾン水、銀(II)塩、及び、鉄(III)塩が挙げられる。
処理液に含まれる酸化剤としては、過酸化水素、又は、過ヨウ素酸もしくはその塩が好ましい。なかでも、処理液を研磨液として用いる場合、処理液は過酸化水素を含むことがより好ましい。
処理液は、酸化剤を含んでいてもよい。
酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化物、硝酸及びその塩、ヨウ素酸及びその塩、過ヨウ素酸及びその塩、次亜塩素酸及びその塩、亜塩素酸及びその塩、塩素酸及びその塩、過塩素酸及びその塩、過硫酸及びその塩、重クロム酸及びその塩、過マンガン酸及びその塩、オゾン水、銀(II)塩、及び、鉄(III)塩が挙げられる。
処理液に含まれる酸化剤としては、過酸化水素、又は、過ヨウ素酸もしくはその塩が好ましい。なかでも、処理液を研磨液として用いる場合、処理液は過酸化水素を含むことがより好ましい。
酸化剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
処理液が酸化剤を含む場合、酸化剤の含有量は、処理液の全質量に対して、0.001~1質量%が好ましく、0.005~0.3質量%がより好ましい。
処理液が酸化剤を含む場合、酸化剤の含有量は、処理液の全質量に対して、0.001~1質量%が好ましく、0.005~0.3質量%がより好ましい。
<有機溶剤>
処理液は、有機溶剤を含んでいてもよい。処理液を研磨液として用いる場合、処理液は有機溶剤を含むことが好ましい。
有機溶剤は、水溶性の有機溶剤が好ましい。有機溶剤が水溶性であるとは、25℃の水と有機溶剤とが、任意の割合で混和(溶解)できることを意図する。
有機溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤(例えば、グリコールジエーテル)、スルホン系溶剤、スルホキシド系溶剤、ニトリル系溶剤、及び、アミド系溶剤が挙げられる。これらの溶剤は水溶性であってもよい。
有機溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群から選択される1種以上が好ましく、エーテル系溶剤がより好ましい。
処理液は、有機溶剤を含んでいてもよい。処理液を研磨液として用いる場合、処理液は有機溶剤を含むことが好ましい。
有機溶剤は、水溶性の有機溶剤が好ましい。有機溶剤が水溶性であるとは、25℃の水と有機溶剤とが、任意の割合で混和(溶解)できることを意図する。
有機溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤(例えば、グリコールジエーテル)、スルホン系溶剤、スルホキシド系溶剤、ニトリル系溶剤、及び、アミド系溶剤が挙げられる。これらの溶剤は水溶性であってもよい。
有機溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群から選択される1種以上が好ましく、エーテル系溶剤がより好ましい。
アルコール系溶剤としては、アルカンジオール、アルコキシアルコール、飽和脂肪族1価アルコール、不飽和非芳香族1価アルコール、及び、環構造を含有する低分子量のアルコールが挙げられ、アルコキシアルコールが好ましい。
アルコキシアルコールとしては、例えば、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、3-メトキシ-1-ブタノール、1-メトキシ-2-ブタノール、及び、グリコールモノエーテルが挙げられ、グリコールモノエーテルが好ましい。
グリコールモノエーテルとしては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn-プロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、1-メトキシ-2-プロパノール、2-メトキシ-1-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、2-エトキシ-1-プロパノール、プロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、及び、ジエチレングリコールモノベンジルエーテルが挙げられる。
なかでも、ジエチレングリコールモノエチルエーテルが好ましい。
グリコールモノエーテルとしては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn-プロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、1-メトキシ-2-プロパノール、2-メトキシ-1-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、2-エトキシ-1-プロパノール、プロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、及び、ジエチレングリコールモノベンジルエーテルが挙げられる。
なかでも、ジエチレングリコールモノエチルエーテルが好ましい。
ケトン系溶剤としては、例えば、アセトン、プロパノン、シクロブタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、2-ブタノン、5-ヘキサンジオン、1,4-シクロヘキサンジオン、3-ヒドロキシアセトフェノン、1,3-シクロヘキサンジオン、及び、シクロヘキサノンが挙げられる。
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸エチル(エチルアセテート)、酢酸ブチル(ブチルアセテート)、エチレングリコールモノアセタート、ジエチレングリコールモノアセタート等のグリコールモノエステル、及び、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセタート等のグリコールモノエーテルモノエステルが挙げられる。
有機溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
処理液が有機溶剤を含有する場合、有機溶剤の含有量は、処理液の全質量に対して、0.1~99質量%が好ましく、1~90質量%がより好ましい。
処理液が有機溶剤を含有する場合、有機溶剤の含有量は、処理液の全質量に対して、0.1~99質量%が好ましく、1~90質量%がより好ましい。
<添加剤>
処理液は、必要に応じて、上記成分以外の添加剤を含んでいてもよい。そのような添加剤としては、pH調整剤、キレート剤(上記有機酸及び特定キレート剤を除く)、及び、フッ素化合物が挙げられる。
処理液は、必要に応じて、上記成分以外の添加剤を含んでいてもよい。そのような添加剤としては、pH調整剤、キレート剤(上記有機酸及び特定キレート剤を除く)、及び、フッ素化合物が挙げられる。
(pH調整剤)
処理液は、処理液のpHを調整及び維持するためにpH調整剤を含んでいてもよい。pH調整剤としては、上記成分以外の塩基性化合物及び酸性化合物が挙げられる。
処理液は、処理液のpHを調整及び維持するためにpH調整剤を含んでいてもよい。pH調整剤としては、上記成分以外の塩基性化合物及び酸性化合物が挙げられる。
塩基性化合物としては、例えば、塩基性無機化合物が挙げられる。また、処理液のpHを上げるため、上記の有機アルカリを用いてもよい。
塩基性無機化合物としては、例えば、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物及びアンモニアが挙げられる。
アルカリ金属水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウムが挙げられる。アルカリ土類金属水酸化物としては、例えば、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム及び水酸化バリウムが挙げられる。
これらの塩基性化合物は、市販のものを用いてもよいし、公知の方法によって適宜合成したものを用いてもよい。
塩基性無機化合物としては、例えば、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物及びアンモニアが挙げられる。
アルカリ金属水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウムが挙げられる。アルカリ土類金属水酸化物としては、例えば、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム及び水酸化バリウムが挙げられる。
これらの塩基性化合物は、市販のものを用いてもよいし、公知の方法によって適宜合成したものを用いてもよい。
酸性化合物としては、例えば、無機酸が挙げられる。また、処理液のpHを低下させるため、上記の有機酸及びアニオン性界面活性剤を用いてもよい。
無機酸としては、例えば、塩酸、硫酸、亜硫酸、硝酸、亜硝酸、リン酸、ホウ酸、及び六フッ化リン酸が挙げられる。また、無機酸の塩を使用してもよく、例えば、無機酸のアンモニウム塩が挙げられ、より具体的には、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、及び六フッ化リン酸アンモニウムが挙げられる。
無機酸としては、リン酸、又はリン酸塩が好ましく、リン酸がより好ましい。
無機酸としては、例えば、塩酸、硫酸、亜硫酸、硝酸、亜硝酸、リン酸、ホウ酸、及び六フッ化リン酸が挙げられる。また、無機酸の塩を使用してもよく、例えば、無機酸のアンモニウム塩が挙げられ、より具体的には、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、及び六フッ化リン酸アンモニウムが挙げられる。
無機酸としては、リン酸、又はリン酸塩が好ましく、リン酸がより好ましい。
酸性化合物としては、水溶液中で酸又は酸イオン(アニオン)となるものであれば、酸性化合物の塩を用いてもよい。
酸性化合物は、市販のものを用いてもよいし、公知の方法によって適宜合成したものを用いてもよい。
酸性化合物は、市販のものを用いてもよいし、公知の方法によって適宜合成したものを用いてもよい。
pH調整剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
処理液がpH調整剤を含む場合、その含有量は、他の成分の種類及び量、並びに目的とする処理液のpHに応じて選択されるが、処理液の全質量に対して、0.01~3質量%が好ましく、0.05~1質量%がより好ましい。
処理液がpH調整剤を含む場合、その含有量は、他の成分の種類及び量、並びに目的とする処理液のpHに応じて選択されるが、処理液の全質量に対して、0.01~3質量%が好ましく、0.05~1質量%がより好ましい。
処理液は、キレート機能を有する有機酸及び特定キレート剤を除く他のキレート剤を含んでいてもよい。他のキレート剤としては、縮合リン酸及びその塩等の無機酸系キレート剤が挙げられる。縮合リン酸及びその塩としては、例えば、ピロリン酸及びその塩、メタリン酸及びその塩、トリポリリン酸及びその塩、並びにヘキサメタリン酸及びその塩が挙げられる。
フッ素化合物としては、特開2005-150236号公報の段落[0013]~[0015]に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
他のキレート剤及びフッ素化合物の使用量は特に制限されず、本発明の効果を妨げない範囲で適宜設定すればよい。
フッ素化合物としては、特開2005-150236号公報の段落[0013]~[0015]に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
他のキレート剤及びフッ素化合物の使用量は特に制限されず、本発明の効果を妨げない範囲で適宜設定すればよい。
なお、上記の各成分の処理液における含有量は、ガスクロマトグラフィー-質量分析(GC-MS:Gas Chromatography-Mass Spectrometry)法、液体クロマトグラフィー-質量分析(LC-MS:Liquid Chromatography-Mass Spectrometry)法、及びイオン交換クロマトグラフィー(IC:Ion-exchange Chromatography)法等の公知の方法によって測定できる。
〔処理液の物性〕
<pH>
本発明の処理液のpHは、25℃において6.0~13.5である。
処理液のpHは、本発明の効果がより優れる点、処理液がエッチング液であるときの残渣除去性能がより優れる点、及び/又は、処理液が研磨液であるときの研磨傷抑制性がより優れる点で、25℃において、7.0以上が好ましく、8.0以上がより好ましい。また、処理液のpHは、本発明の効果がより優れる点、処理液が研磨液であるときの研磨傷抑制性がより優れる点、及び/又は、処理液がエッチング液であるときの残渣除去性能がより優れる点で、25℃において、12.5以下が好ましく、11.5以下がより好ましい。
処理液のpHは、上記のpH調整剤、並びに、上記の有機酸、有機アルカリ、ヘテロ芳香族化合物及びアニオン性界面活性剤等のpH調整剤の機能を有する成分を使用することにより、調整すればよい。
<pH>
本発明の処理液のpHは、25℃において6.0~13.5である。
処理液のpHは、本発明の効果がより優れる点、処理液がエッチング液であるときの残渣除去性能がより優れる点、及び/又は、処理液が研磨液であるときの研磨傷抑制性がより優れる点で、25℃において、7.0以上が好ましく、8.0以上がより好ましい。また、処理液のpHは、本発明の効果がより優れる点、処理液が研磨液であるときの研磨傷抑制性がより優れる点、及び/又は、処理液がエッチング液であるときの残渣除去性能がより優れる点で、25℃において、12.5以下が好ましく、11.5以下がより好ましい。
処理液のpHは、上記のpH調整剤、並びに、上記の有機酸、有機アルカリ、ヘテロ芳香族化合物及びアニオン性界面活性剤等のpH調整剤の機能を有する成分を使用することにより、調整すればよい。
<金属含有量>
処理液は、液中に不純物として含まれる金属(Fe、Co、Na、K、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Zn、Sn及びAgの金属元素)の含有量(イオン濃度として測定される)がいずれも5質量ppm以下であることが好ましく、1質量ppm以下であることがより好ましい。下限は特に制限されないが、0が好ましい。
金属含有量の低減方法としては、例えば、処理液を製造する際に使用する原材料の段階、又は処理液の製造後の段階において、蒸留、及びイオン交換樹脂又はフィルタを用いたろ過等の精製処理を行うことが挙げられる。
他の金属含有量の低減方法としては、原材料又は製造された処理液を収容する容器として、後述する不純物の溶出が少ない容器を用いることが挙げられる。また、処理液の製造時に配管から金属成分が溶出しないように、配管内壁にフッ素系樹脂のライニングを施すことも挙げられる。
処理液は、液中に不純物として含まれる金属(Fe、Co、Na、K、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Zn、Sn及びAgの金属元素)の含有量(イオン濃度として測定される)がいずれも5質量ppm以下であることが好ましく、1質量ppm以下であることがより好ましい。下限は特に制限されないが、0が好ましい。
金属含有量の低減方法としては、例えば、処理液を製造する際に使用する原材料の段階、又は処理液の製造後の段階において、蒸留、及びイオン交換樹脂又はフィルタを用いたろ過等の精製処理を行うことが挙げられる。
他の金属含有量の低減方法としては、原材料又は製造された処理液を収容する容器として、後述する不純物の溶出が少ない容器を用いることが挙げられる。また、処理液の製造時に配管から金属成分が溶出しないように、配管内壁にフッ素系樹脂のライニングを施すことも挙げられる。
<粗大粒子>
処理液は、コロイダルシリカ等の砥粒以外の他の粗大粒子を含んでいてもよいが、その含有量が低いことが好ましい。ここで、他の粗大粒子とは、砥粒以外の粒子であって、粒子の形状を球体とみなした場合における直径(粒径)が0.4μm以上である粒子を意味する。
処理液における粗大粒子の含有量としては、粒径0.4μm以上の粒子の含有量が、処理液1mLあたり1000個以下であることが好ましく、500個以下であることがより好ましい。下限は特に制限されないが、0が挙げられる。また、上記の測定方法で測定された粒径0.4μm以上の粒子の含有量が検出限界以下であることがより好ましい。
処理液に含まれる粗大粒子は、原料に不純物として含まれる塵、埃、有機固形物、及び無機固形物等の粒子、並びに処理液の調製中に汚染物として持ち込まれる塵、埃、有機固形物、及び無機固形物等の粒子であって、最終的に処理液中で溶解せずに粒子として存在するものが該当する。
処理液中に存在する粗大粒子の含有量は、レーザを光源とした光散乱式液中粒子測定方式における市販の測定装置を利用して液相で測定できる。
粗大粒子の除去方法としては、例えば、後述するフィルタリング等の精製処理が挙げられる。
処理液は、コロイダルシリカ等の砥粒以外の他の粗大粒子を含んでいてもよいが、その含有量が低いことが好ましい。ここで、他の粗大粒子とは、砥粒以外の粒子であって、粒子の形状を球体とみなした場合における直径(粒径)が0.4μm以上である粒子を意味する。
処理液における粗大粒子の含有量としては、粒径0.4μm以上の粒子の含有量が、処理液1mLあたり1000個以下であることが好ましく、500個以下であることがより好ましい。下限は特に制限されないが、0が挙げられる。また、上記の測定方法で測定された粒径0.4μm以上の粒子の含有量が検出限界以下であることがより好ましい。
処理液に含まれる粗大粒子は、原料に不純物として含まれる塵、埃、有機固形物、及び無機固形物等の粒子、並びに処理液の調製中に汚染物として持ち込まれる塵、埃、有機固形物、及び無機固形物等の粒子であって、最終的に処理液中で溶解せずに粒子として存在するものが該当する。
処理液中に存在する粗大粒子の含有量は、レーザを光源とした光散乱式液中粒子測定方式における市販の測定装置を利用して液相で測定できる。
粗大粒子の除去方法としては、例えば、後述するフィルタリング等の精製処理が挙げられる。
〔キット及び濃縮液〕
処理液は、その原料を複数に分割して、処理液を調製するためのキットとしてもよい。処理液をキットとする具体的な方法としては、例えば、処理液が、成分A、水及びヒドロキシルアミン化合物を含む場合、第1液として水及びヒドロキシルアミン化合物を含む液組成物を準備し、第2液として成分Aを含む液組成物を準備する態様が挙げられる。
処理液は、その原料を複数に分割して、処理液を調製するためのキットとしてもよい。処理液をキットとする具体的な方法としては、例えば、処理液が、成分A、水及びヒドロキシルアミン化合物を含む場合、第1液として水及びヒドロキシルアミン化合物を含む液組成物を準備し、第2液として成分Aを含む液組成物を準備する態様が挙げられる。
キットが備える第1液及び第2液に含まれる各成分の含有量は、特に制限されないが、第1液及び第2液を混合して調製される処理液における各成分の含有量が上記の好ましい含有量となる量であることが好ましい。
キットが備える第1液及び第2液のpHは、特に制限されず、第1液及び第2液を混合して調製される処理液のpHが6.0~13.5の範囲に含まれるようにそれぞれのpHが調整されていればよい。
キットが備える第1液及び第2液のpHは、特に制限されず、第1液及び第2液を混合して調製される処理液のpHが6.0~13.5の範囲に含まれるようにそれぞれのpHが調整されていればよい。
また、処理液は、濃縮液として準備してもよい。この場合、使用時に希釈液で希釈して使用できる。つまり、濃縮液の形態としての上記処理液と、上記希釈液と、を有するキットとしてもよい。
〔処理液の製造〕
処理液は、公知の方法により製造できる。以下、処理液の製造方法について詳述する。
処理液は、公知の方法により製造できる。以下、処理液の製造方法について詳述する。
<調液工程>
処理液の調液方法は特に制限されず、例えば、上述した各成分を混合することにより処理液を製造できる。上述した各成分を混合する順序、及び/又はタイミングは特に制限されず、例えば、精製した純水を入れた容器に、成分A、及び、任意成分を順次又は同時に添加した後、撹拌して混合するとともに、pH調整剤を添加して混合液のpHを調整することにより、調製する方法が挙げられる。また、水及び各成分を容器に添加する場合、一括して添加してもよいし、複数回にわたって分割して添加してもよい。
処理液の調液方法は特に制限されず、例えば、上述した各成分を混合することにより処理液を製造できる。上述した各成分を混合する順序、及び/又はタイミングは特に制限されず、例えば、精製した純水を入れた容器に、成分A、及び、任意成分を順次又は同時に添加した後、撹拌して混合するとともに、pH調整剤を添加して混合液のpHを調整することにより、調製する方法が挙げられる。また、水及び各成分を容器に添加する場合、一括して添加してもよいし、複数回にわたって分割して添加してもよい。
処理液の調液に使用する攪拌装置及び攪拌方法は、特に制限されず、攪拌機又は分散機として公知の装置を使用すればよい。攪拌機としては、例えば、工業用ミキサー、可搬型攪拌器、メカニカルスターラー、及びマグネチックスターラーが挙げられる。分散機としては、例えば、工業用分散器、ホモジナイザー、超音波分散器、及びビーズミルが挙げられる。
処理液の調液工程における各成分の混合、及び後述する精製処理、並びに製造された処理液の保管は、40℃以下で行うことが好ましく、30℃以下で行うことがより好ましい。また、保管温度の下限値としては、5℃以上が好ましく、10℃以上がより好ましい。上記の温度範囲で処理液の調液、処理及び/又は保管を行うことにより、長期間安定に性能を維持できる。
(精製処理)
処理液を調製するための原料のいずれか1種以上に対して、事前に精製処理を行うことが好ましい。精製処理としては、特に制限されず、蒸留、イオン交換、及びろ過等の公知の方法が挙げられる。
精製の程度としては、特に制限されないが、原料の純度が99質量%以上となるまで精製することが好ましく、原料の純度が99.9質量%以上となるまで精製することがより好ましい。
処理液を調製するための原料のいずれか1種以上に対して、事前に精製処理を行うことが好ましい。精製処理としては、特に制限されず、蒸留、イオン交換、及びろ過等の公知の方法が挙げられる。
精製の程度としては、特に制限されないが、原料の純度が99質量%以上となるまで精製することが好ましく、原料の純度が99.9質量%以上となるまで精製することがより好ましい。
精製処理の具体的な方法としては、例えば、原料をイオン交換樹脂又はRO膜(Reverse Osmosis Membrane)に通液する方法、原料の蒸留、及び後述するフィルタリングが挙げられる。
精製処理として、上述した精製方法を複数組み合わせて実施してもよい。例えば、原料に対して、RO膜に通液する1次精製を行った後、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂、又は混床型イオン交換樹脂からなる精製装置に通液する2次精製を実施してもよい。
また、精製処理は、複数回実施してもよい。
精製処理として、上述した精製方法を複数組み合わせて実施してもよい。例えば、原料に対して、RO膜に通液する1次精製を行った後、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂、又は混床型イオン交換樹脂からなる精製装置に通液する2次精製を実施してもよい。
また、精製処理は、複数回実施してもよい。
(フィルタリング)
フィルタリングに用いるフィルタとしては、従来からろ過用途に用いられているものであれば特に制限されない。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、及びテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等のフッ素樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、並びに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(高密度又は超高分子量を含む)からなるフィルタが挙げられる。これらの材料のなかでもポリエチレン、ポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)、フッ素樹脂(PTFE及びPFAを含む)、及びポリアミド系樹脂(ナイロンを含む)からなる群より選択される材料が好ましく、フッ素樹脂のフィルタがより好ましい。これらの材料により形成されたフィルタを使用して原料のろ過を行うことで、欠陥の原因となり易い極性の高い異物を効果的に除去できる。
フィルタリングに用いるフィルタとしては、従来からろ過用途に用いられているものであれば特に制限されない。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、及びテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等のフッ素樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、並びに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(高密度又は超高分子量を含む)からなるフィルタが挙げられる。これらの材料のなかでもポリエチレン、ポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)、フッ素樹脂(PTFE及びPFAを含む)、及びポリアミド系樹脂(ナイロンを含む)からなる群より選択される材料が好ましく、フッ素樹脂のフィルタがより好ましい。これらの材料により形成されたフィルタを使用して原料のろ過を行うことで、欠陥の原因となり易い極性の高い異物を効果的に除去できる。
フィルタの臨界表面張力としては、70~95mN/mが好ましく、75~85mN/mがより好ましい。なお、フィルタの臨界表面張力の値は、製造メーカーの公称値である。臨界表面張力が上記範囲のフィルタを使用することで、欠陥の原因となり易い極性の高い異物を効果的に除去できる。
フィルタの孔径は、2~20nmであることが好ましく、2~15nmであることがより好ましい。この範囲とすることにより、ろ過詰まりを抑えつつ、原料中に含まれる不純物及び凝集物等の微細な異物を確実に除去することが可能となる。ここでの孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照できる。
フィルタリングは1回のみであってもよいし、2回以上行ってもよい。フィルタリングを2回以上行う場合、用いるフィルタは同じであってもよいし、異なっていてもよい。
また、フィルタリングは室温(25℃)以下で行うことが好ましく、23℃以下がより好ましく、20℃以下が更に好ましい。また、0℃以上が好ましく、5℃以上がより好ましく、10℃以上が更に好ましい。上記の温度範囲でフィルタリングを行うことにより、原料中に溶解する粒子性の異物及び不純物の量を低減し、異物及び不純物を効率的に除去できる。
(容器)
処理液(キット又は後述する希釈液の態様を含む)は、腐食性等が問題とならない限り、任意の容器に充填して保管、運搬、及び使用できる。
処理液(キット又は後述する希釈液の態様を含む)は、腐食性等が問題とならない限り、任意の容器に充填して保管、運搬、及び使用できる。
容器としては、半導体用途向けに、容器内のクリーン度が高く、容器の収容部の内壁から各液への不純物の溶出が抑制された容器が好ましい。そのような容器としては、半導体処理液用容器として市販されている各種容器が挙げられ、例えば、アイセロ化学(株)製の「クリーンボトル」シリーズ、及びコダマ樹脂工業製の「ピュアボトル」が挙げられるが、これらに制限されない。
また、処理液を収容する容器としては、その収容部の内壁等の各液との接液部が、フッ素系樹脂(パーフルオロ樹脂)、又は防錆及び金属溶出防止処理が施された金属で形成された容器が好ましい。
容器の内壁は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びポリエチレン-ポリプロピレン樹脂からなる群より選択される1種以上の樹脂、もしくは、これとは異なる樹脂、又は、ステンレス、ハステロイ、インコネル、及びモネル等の、防錆及び金属溶出防止処理が施された金属から形成されることが好ましい。
また、処理液を収容する容器としては、その収容部の内壁等の各液との接液部が、フッ素系樹脂(パーフルオロ樹脂)、又は防錆及び金属溶出防止処理が施された金属で形成された容器が好ましい。
容器の内壁は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びポリエチレン-ポリプロピレン樹脂からなる群より選択される1種以上の樹脂、もしくは、これとは異なる樹脂、又は、ステンレス、ハステロイ、インコネル、及びモネル等の、防錆及び金属溶出防止処理が施された金属から形成されることが好ましい。
上記の異なる樹脂としては、フッ素系樹脂(パーフルオロ樹脂)が好ましい。このように、内壁がフッ素系樹脂である容器を用いることで、内壁が、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、又はポリエチレン-ポリプロピレン樹脂である容器と比べて、エチレン又はプロピレンのオリゴマーの溶出という不具合の発生を抑制できる。
このような内壁がフッ素系樹脂である容器の具体例としては、例えば、Entegris社製 FluoroPurePFA複合ドラム等が挙げられる。また、特表平3-502677号公報の第4頁、国際公開第2004/016526号明細書の第3頁、並びに国際公開第99/046309号明細書の第9頁及び16頁に記載の容器も使用できる。
このような内壁がフッ素系樹脂である容器の具体例としては、例えば、Entegris社製 FluoroPurePFA複合ドラム等が挙げられる。また、特表平3-502677号公報の第4頁、国際公開第2004/016526号明細書の第3頁、並びに国際公開第99/046309号明細書の第9頁及び16頁に記載の容器も使用できる。
また、容器の内壁には、上述したフッ素系樹脂の他に、石英及び電解研磨された金属材料(すなわち、電解研磨済みの金属材料)も好ましく用いられる。
上記電解研磨された金属材料の製造に用いられる金属材料は、クロム及びニッケルからなる群より選択される少なくとも1種を含み、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である金属材料であることが好ましく、例えば、ステンレス鋼、及びニッケル-クロム合金が挙げられる。
金属材料におけるクロム及びニッケルの含有量の合計は、金属材料全質量に対して30質量%以上がより好ましい。
なお、金属材料におけるクロム及びニッケルの含有量の合計の上限値としては特に制限されないが、90質量%以下が好ましい。
上記電解研磨された金属材料の製造に用いられる金属材料は、クロム及びニッケルからなる群より選択される少なくとも1種を含み、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である金属材料であることが好ましく、例えば、ステンレス鋼、及びニッケル-クロム合金が挙げられる。
金属材料におけるクロム及びニッケルの含有量の合計は、金属材料全質量に対して30質量%以上がより好ましい。
なお、金属材料におけるクロム及びニッケルの含有量の合計の上限値としては特に制限されないが、90質量%以下が好ましい。
金属材料を電解研磨する方法としては特に制限されず、公知の方法で電解研磨することができる。例えば、特開2015-227501号公報の段落[0011]-[0014]、及び特開2008-264929号公報の段落[0036]-[0042]に記載された方法で電解研磨することができる。
これらの容器は、処理液を充填する前にその内部が洗浄されることが好ましい。洗浄に使用される液体は、その液中における金属不純物量が低減されていることが好ましい。処理液は、製造後にガロン瓶又はコート瓶等の容器にボトリングし、輸送、保管されてもよい。
保管における処理液中の成分の変化を防ぐ目的で、容器内を純度99.99995体積%以上の不活性ガス(窒素、又はアルゴン等)で置換しておいてもよい。特に、含水率が少ないガスが好ましい。また、輸送、及び保管に際しては、常温でもよいが、変質を防ぐため、-20℃から20℃の範囲に温度制御してもよい。
(クリーンルーム)
処理液の製造、容器の開封及び洗浄、処理液の充填を含む取り扱い、処理分析、並びに測定は、全てクリーンルームで行うことが好ましい。クリーンルームは、14644-1クリーンルーム基準を満たすことが好ましい。ISO(国際標準化機構)クラス1、ISOクラス2、ISOクラス3、及びISOクラス4のいずれかを満たすことが好ましく、ISOクラス1又はISOクラス2を満たすことがより好ましく、ISOクラス1を満たすことが更に好ましい。
処理液の製造、容器の開封及び洗浄、処理液の充填を含む取り扱い、処理分析、並びに測定は、全てクリーンルームで行うことが好ましい。クリーンルームは、14644-1クリーンルーム基準を満たすことが好ましい。ISO(国際標準化機構)クラス1、ISOクラス2、ISOクラス3、及びISOクラス4のいずれかを満たすことが好ましく、ISOクラス1又はISOクラス2を満たすことがより好ましく、ISOクラス1を満たすことが更に好ましい。
<希釈工程>
上述した処理液は、水等の希釈剤を用いて希釈する希釈工程を経た後、半導体基板の処理に供されてもよい。
希釈工程における処理液の希釈率は、各成分の種類、及び含有量、並びに処理対象である半導体基板に応じて適宜調整すればよいが、希釈前の処理液に対する希釈処理液の比率は、体積比で10~10000倍が好ましく、20~3000倍がより好ましく、50~1000倍が更に好ましい。
また、欠陥抑制性能により優れる点で、処理液は水で希釈されることが好ましい。
上述した処理液は、水等の希釈剤を用いて希釈する希釈工程を経た後、半導体基板の処理に供されてもよい。
希釈工程における処理液の希釈率は、各成分の種類、及び含有量、並びに処理対象である半導体基板に応じて適宜調整すればよいが、希釈前の処理液に対する希釈処理液の比率は、体積比で10~10000倍が好ましく、20~3000倍がより好ましく、50~1000倍が更に好ましい。
また、欠陥抑制性能により優れる点で、処理液は水で希釈されることが好ましい。
希釈前後におけるpHの変化(希釈前の処理液のpHと希釈処理液のpHとの差分)は、1.0以下が好ましく、0.8以下がより好ましく、0.5以下が更に好ましい。
また、希釈処理液のpHは、25℃において、7.0超が好ましく、7.5以上がより好ましく、8.0以上が更に好ましい。希釈処理液のpHの上限は、25℃において、13.0以下が好ましく、12.5以下がより好ましく、12.0以下が更に好ましい。
また、希釈処理液のpHは、25℃において、7.0超が好ましく、7.5以上がより好ましく、8.0以上が更に好ましい。希釈処理液のpHの上限は、25℃において、13.0以下が好ましく、12.5以下がより好ましく、12.0以下が更に好ましい。
処理液を希釈する希釈工程の具体的方法は、特に制限されず、上記の処理液の調液工程に準じて行えばよい。希釈工程で使用する攪拌装置、及び攪拌方法もまた、特に制限されず、上記の処理液の調液工程において挙げた公知の攪拌装置を使用して行えばよい。
希釈工程に用いる水に対しては、事前に精製処理を行うことが好ましい。また、希釈工程により得られた希釈処理液に対して、精製処理を行うことが好ましい。
精製処理としては、特に制限されず、上述した処理液に対する精製処理として記載した、イオン交換樹脂又はRO膜を用いたイオン成分低減処理、及びフィルタリングを用いた異物除去が挙げられ、これらのうちいずれかの処理を行うことが好ましい。
精製処理としては、特に制限されず、上述した処理液に対する精製処理として記載した、イオン交換樹脂又はRO膜を用いたイオン成分低減処理、及びフィルタリングを用いた異物除去が挙げられ、これらのうちいずれかの処理を行うことが好ましい。
[用途]
次に、処理液の用途について説明する。
上記処理液は、半導体基板の製造プロセスに用いられる半導体基板用の処理液として使用できる。すなわち、上記処理液は、半導体基板を製造するためのいずれの工程にも用いることができる。
次に、処理液の用途について説明する。
上記処理液は、半導体基板の製造プロセスに用いられる半導体基板用の処理液として使用できる。すなわち、上記処理液は、半導体基板を製造するためのいずれの工程にも用いることができる。
処理液の用途としては、例えば、洗浄液、CMPスラリー、エッチング液、プリウェット液、及び、リンス液が挙げられる。
処理液は、半導体基板が有する金属含有層上から付着した金属不純物又は微粒子等の残渣物を除去する半導体基板用の洗浄液として使用できる。
処理液は、研磨パッドを用いて被研磨体の被研磨面を研磨するCMP処理において、上記研磨パッドに供給されるCMPスラリーとして使用できる。
処理液は、半導体基板上の金属含有物を溶解し、除去するエッチング液として使用できる。
処理液は、感活性光線性又は感放射線性組成物を用いてレジスト膜を形成する工程の前に、組成物の塗布性を改良するために基板上に塗布されるプリウェット液として使用できる。
処理液は、半導体基板上に付着した処理液をすすぐリンス液等の用途が挙げられる。
処理液は、上記用途のうち、1つの用途のみに用いられてもよいし、2以上の用途に用いられてもよい。
処理液は、半導体基板が有する金属含有層上から付着した金属不純物又は微粒子等の残渣物を除去する半導体基板用の洗浄液として使用できる。
処理液は、研磨パッドを用いて被研磨体の被研磨面を研磨するCMP処理において、上記研磨パッドに供給されるCMPスラリーとして使用できる。
処理液は、半導体基板上の金属含有物を溶解し、除去するエッチング液として使用できる。
処理液は、感活性光線性又は感放射線性組成物を用いてレジスト膜を形成する工程の前に、組成物の塗布性を改良するために基板上に塗布されるプリウェット液として使用できる。
処理液は、半導体基板上に付着した処理液をすすぐリンス液等の用途が挙げられる。
処理液は、上記用途のうち、1つの用途のみに用いられてもよいし、2以上の用途に用いられてもよい。
[半導体基板の処理方法]
処理液を用いた半導体基板の処理方法(以下、単に「本処理方法」ともいう。)において、上記処理液は、典型的には、金属を含有する材料である金属含有物を含有する半導体基板(以下、「被処理物」ともいう。)に対して接触させて使用できる。この際、被処理物は、金属含有物を複数種類含有してもよい。
処理液を用いた半導体基板の処理方法(以下、単に「本処理方法」ともいう。)において、上記処理液は、典型的には、金属を含有する材料である金属含有物を含有する半導体基板(以下、「被処理物」ともいう。)に対して接触させて使用できる。この際、被処理物は、金属含有物を複数種類含有してもよい。
〔被処理物〕
処理液を用いた処理の対象物である被処理物としては、半導体基板上に金属含有物を有するものであれば特に制限されない。
なお、本明細書における「半導体基板上」とは、例えば、半導体基板の表裏、側面、及び、溝内のいずれも含む。また、半導体基板上の金属含有物とは、半導体基板の表面上に直接金属含有物がある場合のみならず、半導体基板上に他の層を介して金属含有物がある場合も含む。
処理液を用いた処理の対象物である被処理物としては、半導体基板上に金属含有物を有するものであれば特に制限されない。
なお、本明細書における「半導体基板上」とは、例えば、半導体基板の表裏、側面、及び、溝内のいずれも含む。また、半導体基板上の金属含有物とは、半導体基板の表面上に直接金属含有物がある場合のみならず、半導体基板上に他の層を介して金属含有物がある場合も含む。
金属含有物は、金属(金属原子)の単体を主成分として含む材料である。
金属含有物に含まれる金属は、例えば、Cu(銅)、Co(コバルト)、W(タングステン)、Ti(チタン)、Ta(タンタル)、Ru(ルテニウム)、Cr(クロム)、Hf(ハフニウム)、Os(オスミウム)、Pt(白金)、Ni(ニッケル)、Mn(マンガン)、Zr(ジルコニウム)、Mo(モリブデン)、La(ランタン)、及び、Ir(イリジウム)からなる群より選択される少なくとも1種の金属Mが挙げられる。
金属含有物に含まれる金属は、例えば、Cu(銅)、Co(コバルト)、W(タングステン)、Ti(チタン)、Ta(タンタル)、Ru(ルテニウム)、Cr(クロム)、Hf(ハフニウム)、Os(オスミウム)、Pt(白金)、Ni(ニッケル)、Mn(マンガン)、Zr(ジルコニウム)、Mo(モリブデン)、La(ランタン)、及び、Ir(イリジウム)からなる群より選択される少なくとも1種の金属Mが挙げられる。
金属含有物は、金属(金属原子)を含む物質でありさえすればよく、例えば、金属Mの単体、金属Mを含む合金、金属Mの酸化物、金属Mの窒化物、及び、金属Mの酸窒化物が挙げられる。
また、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、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。
金属含有物中の金属原子の含有量は、金属含有物の全質量に対して、10質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましい。上限は、金属含有物が金属そのものであってもよいことから、100質量%である。
また、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、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。
金属含有物中の金属原子の含有量は、金属含有物の全質量に対して、10質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましい。上限は、金属含有物が金属そのものであってもよいことから、100質量%である。
金属含有物の形態は特に制限されず、例えば、膜状(層状)の形態、配線状の形態、及び、粒子状の形態のいずれであってもよい。
金属含有物は、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、金属含有物は、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。
金属含有物は、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、金属含有物は、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。
半導体基板は、金属Mを含む金属M含有物を有することが好ましく、Cu、Co、W、Ti、Ta及びRuからなる群より選択される少なくとも1種の金属を含む金属含有物を有することがより好ましく、Cu、W及びCoからなる群より選択される少なくとも1種の金属を含む金属含有物を有することが更に好ましい。
被処理物のより具体的な例としては、半導体基板を構成するウエハの表面に、金属配線膜、バリア膜、及び絶縁膜を有する基板が挙げられる。
半導体基板を構成するウエハの具体例としては、シリコン(Si)ウエハ、シリコンカーバイド(SiC)ウエハ、シリコンを含む樹脂系ウエハ(ガラスエポキシウエハ)等のシリコン系材料からなるウエハ、ガリウムリン(GaP)ウエハ、ガリウムヒ素(GaAs)ウエハ、及びインジウムリン(InP)ウエハが挙げられる。
シリコンウエハとしては、シリコンウエハに5価の原子(例えば、リン(P)、ヒ素(As)、及びアンチモン(Sb)等)をドープしたn型シリコンウエハ、並びにシリコンウエハに3価の原子(例えば、ホウ素(B)、及びガリウム(Ga)等)をドープしたp型シリコンウエハであってもよい。シリコンウエハのシリコンとしては、例えば、アモルファスシリコン、単結晶シリコン、多結晶シリコン、及びポリシリコンのいずれであってもよい。
なかでも、処理液は、シリコンウエハ、シリコンカーバイドウエハ、及びシリコンを含む樹脂系ウエハ(ガラスエポキシウエハ)等のシリコン系材料からなるウエハに有用である。
シリコンウエハとしては、シリコンウエハに5価の原子(例えば、リン(P)、ヒ素(As)、及びアンチモン(Sb)等)をドープしたn型シリコンウエハ、並びにシリコンウエハに3価の原子(例えば、ホウ素(B)、及びガリウム(Ga)等)をドープしたp型シリコンウエハであってもよい。シリコンウエハのシリコンとしては、例えば、アモルファスシリコン、単結晶シリコン、多結晶シリコン、及びポリシリコンのいずれであってもよい。
なかでも、処理液は、シリコンウエハ、シリコンカーバイドウエハ、及びシリコンを含む樹脂系ウエハ(ガラスエポキシウエハ)等のシリコン系材料からなるウエハに有用である。
半導体基板は、上記したウエハに絶縁膜を有していてもよい。
絶縁膜の具体例としては、シリコン酸化膜(例えば、二酸化ケイ素(SiO2)膜、及びオルトケイ酸テトラエチル(Si(OC2H5)4)膜(TEOS膜)等)、シリコン窒化膜(例えば、窒化シリコン(Si3N4)、及び窒化炭化シリコン(SiNC)等)、並びに、低誘電率(Low-k)膜(例えば、炭素ドープ酸化ケイ素(SiOC)膜、及びシリコンカーバイド(SiC)膜等)が挙げられる。
絶縁膜は複数の膜で構成されていてもよい。複数の膜で構成される絶縁膜としては、例えば、酸化珪素を含む膜と酸化炭化珪素を含む膜とを組み合わせてなる絶縁膜が挙げられる。
なかでも、処理液は、絶縁膜として低誘電率(Low-k)膜を有する半導体基板用の処理液として有用である。
絶縁膜の具体例としては、シリコン酸化膜(例えば、二酸化ケイ素(SiO2)膜、及びオルトケイ酸テトラエチル(Si(OC2H5)4)膜(TEOS膜)等)、シリコン窒化膜(例えば、窒化シリコン(Si3N4)、及び窒化炭化シリコン(SiNC)等)、並びに、低誘電率(Low-k)膜(例えば、炭素ドープ酸化ケイ素(SiOC)膜、及びシリコンカーバイド(SiC)膜等)が挙げられる。
絶縁膜は複数の膜で構成されていてもよい。複数の膜で構成される絶縁膜としては、例えば、酸化珪素を含む膜と酸化炭化珪素を含む膜とを組み合わせてなる絶縁膜が挙げられる。
なかでも、処理液は、絶縁膜として低誘電率(Low-k)膜を有する半導体基板用の処理液として有用である。
バリア膜としては、例えば、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、窒化チタン(TiN)、チタンタングステン(TiW)、タングステン(W)、及び、窒化タングステン(WN)からなる群から選択される1以上の材料を含むバリア膜が挙げられる。
半導体基板は、銅を主成分とする膜(銅含有膜)、コバルトを主成分とする膜(Cо含有膜)、及び、タングステンを主成分とする膜(W含有膜)からなる群より選択される少なくとも1種を有することが好ましく、Cо含有膜又はW含有膜を含有することがより好ましい。
銅含有膜としては、例えば、金属銅のみからなる配線膜(銅配線膜)、及び金属銅と他の金属とからなる合金製の配線膜(銅合金配線膜)が挙げられる。
銅合金配線膜の具体例としては、Al、Ti、Cr、Mn、Ta及びWから選択される1種以上の金属と銅とからなる合金製の配線膜が挙げられる。より具体的には、CuAl合金配線膜、CuTi合金配線膜、CuCr合金配線膜、CuMn合金配線膜、CuTa合金配線膜、及び、CuW合金配線膜が挙げられる。
銅合金配線膜の具体例としては、Al、Ti、Cr、Mn、Ta及びWから選択される1種以上の金属と銅とからなる合金製の配線膜が挙げられる。より具体的には、CuAl合金配線膜、CuTi合金配線膜、CuCr合金配線膜、CuMn合金配線膜、CuTa合金配線膜、及び、CuW合金配線膜が挙げられる。
Cо含有膜としては、例えば、金属コバルトのみからなる金属膜(Cо金属膜)、及び金属コバルトと他の金属とからなる合金製の金属膜(Cо合金金属膜)が挙げられる。
Cо合金金属膜の具体例としては、Ti、Cr、Fe、Ni、Mo、Pd、Ta及びWから選択される1種以上の金属とコバルトとからなる合金製の金属膜が挙げられる。より具体的には、CoTi合金金属膜、CoCr合金金属膜、CoFe合金金属膜、CoNi合金金属膜、CoMo合金金属膜、CoPd合金金属膜、CoTa合金金属膜、及び、CoW合金金属膜が挙げられる。
Cо含有膜のうち、Cо金属膜は配線膜として使用されることが多く、Cо合金金属膜はバリアメタルとして使用されることが多い。
Cо合金金属膜の具体例としては、Ti、Cr、Fe、Ni、Mo、Pd、Ta及びWから選択される1種以上の金属とコバルトとからなる合金製の金属膜が挙げられる。より具体的には、CoTi合金金属膜、CoCr合金金属膜、CoFe合金金属膜、CoNi合金金属膜、CoMo合金金属膜、CoPd合金金属膜、CoTa合金金属膜、及び、CoW合金金属膜が挙げられる。
Cо含有膜のうち、Cо金属膜は配線膜として使用されることが多く、Cо合金金属膜はバリアメタルとして使用されることが多い。
W含有膜としては、例えば、タングステンのみからなる金属膜(W金属膜)、及びタングステンと他の金属とからなる合金製の金属膜(W合金金属膜)が挙げられる。
W合金金属膜の具体例としては、例えば、WTi合金金属膜、及び、WCo合金金属膜が挙げられる。
タングステン含有膜は、バリアメタルとして使用されることが多い。
W合金金属膜の具体例としては、例えば、WTi合金金属膜、及び、WCo合金金属膜が挙げられる。
タングステン含有膜は、バリアメタルとして使用されることが多い。
上記被処理物は、上述した以外に、所望に応じた種々の層、及び/又は、構造を含有していてもよい。例えば、基板は、金属配線、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、絶縁層、強磁性層、及び/又は、非磁性層を含有していてもよい。
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等の相互接続機構を含有していてもよい。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含有していてもよい。
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等の相互接続機構を含有していてもよい。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含有していてもよい。
被処理物の製造方法は、通常この分野で行われる方法であれば特に制限されない。
半導体基板を構成するウエハ上に、上記の絶縁膜を形成する方法としては、例えば、半導体基板を構成するウエハに対して、酸素ガス存在下で熱処理を行うことによりシリコン酸化膜を形成し、次いで、シラン及びアンモニアのガスを流入して、化学気相蒸着(CVD:Chemical Vapor Deposition)法によりシリコン窒化膜を形成する方法が挙げられる。
半導体基板を構成するウエハ上に、上記の金属含有層を形成する方法としては、例えば、上記の絶縁膜を有するウエハ上に、レジスト等の公知の方法で回路を形成し、次いで、めっき、スパッタリング法、CVD法、及び、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法等の方法により、金属含有層を形成する方法が挙げられる。
半導体基板を構成するウエハ上に、上記の絶縁膜を形成する方法としては、例えば、半導体基板を構成するウエハに対して、酸素ガス存在下で熱処理を行うことによりシリコン酸化膜を形成し、次いで、シラン及びアンモニアのガスを流入して、化学気相蒸着(CVD:Chemical Vapor Deposition)法によりシリコン窒化膜を形成する方法が挙げられる。
半導体基板を構成するウエハ上に、上記の金属含有層を形成する方法としては、例えば、上記の絶縁膜を有するウエハ上に、レジスト等の公知の方法で回路を形成し、次いで、めっき、スパッタリング法、CVD法、及び、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法等の方法により、金属含有層を形成する方法が挙げられる。
本処理方法としては、例えば、金属含有物を含有する被処理物と、上記処理液とを接触させる方法が挙げられる。これにより、被処理物の洗浄(被処理物上の残渣物の除去等)、又は、被処理物が含有する金属含有物の1種以上を除去できる。
より具体的には、上記処理液を用いて、被処理物に付着した残渣物を除去する洗浄方法、砥粒を含有する上記処理液を用いて、被研磨体として被処理物を研磨するCMP処理方法、上記処理液を用いて、被処理物上の金属含有物を溶解して除去するエッチング方法、感活性光線性又は感放射線性組成物を用いてレジスト膜を形成する工程の前に、上記の処理液を半導体基板上に塗布する前処理方法、及び、上記処理液を用いて、半導体基板をすすぐリンス処理方法が挙げられる。
以下、本処理方法のうち、半導体基板の洗浄方法、半導体基板のCMP処理方法、及び、半導体基板のエッチング方法について、詳しく説明する。
より具体的には、上記処理液を用いて、被処理物に付着した残渣物を除去する洗浄方法、砥粒を含有する上記処理液を用いて、被研磨体として被処理物を研磨するCMP処理方法、上記処理液を用いて、被処理物上の金属含有物を溶解して除去するエッチング方法、感活性光線性又は感放射線性組成物を用いてレジスト膜を形成する工程の前に、上記の処理液を半導体基板上に塗布する前処理方法、及び、上記処理液を用いて、半導体基板をすすぐリンス処理方法が挙げられる。
以下、本処理方法のうち、半導体基板の洗浄方法、半導体基板のCMP処理方法、及び、半導体基板のエッチング方法について、詳しく説明する。
〔第1態様:半導体基板の洗浄方法〕
本処理方法の第1態様は、上記処理液を半導体基板に接触させることにより、半導体基板を洗浄する洗浄工程を含む半導体基板の洗浄方法(以下、「本洗浄方法」ともいう。)である。
本洗浄方法において、半導体基板に処理液を接触させる方法は特に制限されないが、例えば、タンクに入れた処理液中に被処理物を浸漬する方法、被処理物上に処理液を噴霧する方法、被処理物上に処理液を流す方法、及び、それらの任意の組み合わせが挙げられる。残渣除去性の点から、被処理物を処理液中に浸漬する方法が好ましい。
本処理方法の第1態様は、上記処理液を半導体基板に接触させることにより、半導体基板を洗浄する洗浄工程を含む半導体基板の洗浄方法(以下、「本洗浄方法」ともいう。)である。
本洗浄方法において、半導体基板に処理液を接触させる方法は特に制限されないが、例えば、タンクに入れた処理液中に被処理物を浸漬する方法、被処理物上に処理液を噴霧する方法、被処理物上に処理液を流す方法、及び、それらの任意の組み合わせが挙げられる。残渣除去性の点から、被処理物を処理液中に浸漬する方法が好ましい。
半導体基板の洗浄方法としては、枚葉方式、及びバッチ方式のいずれを採用してもよい。枚葉方式とは、半導体基板を1枚ずつ処理する方式であり、バッチ方式とは、複数枚の半導体基板を同時に処理する方式である。
半導体基板の洗浄に洗浄液として用いる処理液の温度は、通常この分野で行われる温度であれば特に制限されない。室温(25℃)で洗浄が行われることが多いが、洗浄性を向上する目的、及び/又は、部材へのダメージを抑える目的で、為に、温度は任意に選択できる。例えば、処理液の温度としては、10~60℃が好ましく、15~50℃がより好ましい。
半導体基板の洗浄における洗浄時間は、処理液に含まれる成分の種類及び含有量に依存するため一概に言えるものではないが、実用的には、10秒間~2分間が好ましく、20秒間~1分30秒間がより好ましく、30秒間~1分間が更に好ましい。
半導体基板の洗浄工程における処理液の供給量(供給速度)は特に制限されないが、50~5000mL/分が好ましく、500~2000mL/分がより好ましい。
半導体基板の洗浄において、処理液の洗浄能力をより増進するために、機械的撹拌方法を用いてもよい。
機械的撹拌方法としては、例えば、半導体基板上で処理液を循環させる方法、半導体基板上で処理液を流過又は噴霧させる方法、及び超音波又はメガソニックにて処理液を撹拌する方法が挙げられる。
機械的撹拌方法としては、例えば、半導体基板上で処理液を循環させる方法、半導体基板上で処理液を流過又は噴霧させる方法、及び超音波又はメガソニックにて処理液を撹拌する方法が挙げられる。
上記の半導体基板の洗浄の後に、半導体基板をリンス液ですすいで清浄する工程(以下「リンス工程」と称する。)を行ってもよい。
リンス工程は、半導体基板の洗浄工程の後に連続して行われ、リンス液(リンス溶剤)を用いて5秒間~5分間にわたってすすぐ工程であることが好ましい。リンス工程は、上述の機械的撹拌方法を用いて行ってもよい。
リンス工程は、半導体基板の洗浄工程の後に連続して行われ、リンス液(リンス溶剤)を用いて5秒間~5分間にわたってすすぐ工程であることが好ましい。リンス工程は、上述の機械的撹拌方法を用いて行ってもよい。
リンス液としては、例えば、水(好ましくは脱イオン(DI:De Ionize)水)、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、N-メチルピロリジノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、乳酸エチル、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが挙げられる。また、pHが8超である水性リンス液(希釈した水性の水酸化アンモニウム等)を使用してもよい。また、上記処理液をリンス液として用いて半導体基板に対するリンス処理を行ってもよい。
リンス液を半導体基板に接触させる方法としては、上述した処理液を半導体基板に接触させる方法を同様に適用できる。
リンス液を半導体基板に接触させる方法としては、上述した処理液を半導体基板に接触させる方法を同様に適用できる。
また、上記リンス工程の後に、半導体基板を乾燥させる乾燥工程を行ってもよい。
乾燥方法としては、特に制限されず、例えば、スピン乾燥法、半導体基板上に乾性ガスを流過させる方法、ホットプレートもしくは赤外線ランプのような加熱手段によって基板を加熱する方法、マランゴニ乾燥法、ロタゴニ乾燥法、IPA(イソプロピルアルコール)乾燥法、及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
乾燥方法としては、特に制限されず、例えば、スピン乾燥法、半導体基板上に乾性ガスを流過させる方法、ホットプレートもしくは赤外線ランプのような加熱手段によって基板を加熱する方法、マランゴニ乾燥法、ロタゴニ乾燥法、IPA(イソプロピルアルコール)乾燥法、及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
〔第2態様:CMP処理方法〕
本処理方法の第2態様は、上記処理液を用いて被処理物を研磨するCMP処理方法(以下、「本CMP方法」ともいう。)である。より具体的には、本CMP方法は、上記のコロイダルシリカ又は砥粒を含有する処理液(以下、「本研磨液」ともいう。)を研磨定盤に取り付けられた研磨パッドに供給しながら、被処理物(被研磨体)の被研磨面を上記研磨パッドに接触させ、上記被研磨体及び上記研磨パッドを相対的に動かして上記被研磨面を研磨して、研磨済み被研磨体を得る工程を含む処理方法である。
本処理方法の第2態様は、上記処理液を用いて被処理物を研磨するCMP処理方法(以下、「本CMP方法」ともいう。)である。より具体的には、本CMP方法は、上記のコロイダルシリカ又は砥粒を含有する処理液(以下、「本研磨液」ともいう。)を研磨定盤に取り付けられた研磨パッドに供給しながら、被処理物(被研磨体)の被研磨面を上記研磨パッドに接触させ、上記被研磨体及び上記研磨パッドを相対的に動かして上記被研磨面を研磨して、研磨済み被研磨体を得る工程を含む処理方法である。
本CMP方法を適用できる被研磨体としては、特に制限されず、上記の被処理物が挙げられ、銅含有層、W含有層及びCо含有層からなる群より選択される少なくとも1つの金属含有層を有する半導体基板が好ましい。
被研磨体の構成の一例としては、基板と、基板上に配置された溝(例えば配線用の溝)を有する層間絶縁膜と、上記溝の形状に沿って配置されたバリア層と、上記溝を充填するように配置された金属含有膜とを有する構成が挙げられる。上記金属含有膜は、上記溝を充填して、更に溢れるように上記溝の開口部よりも高い位置にまで配置される。金属含有膜における、このような溝の開口部よりも高い位置に形成されている部分をバルク層という。
バルク層の表面である被処理面を研磨し、バリア層が被研磨面の表面に露出するまで研磨することにより、バルク層が除去され、被研磨体が得られる。本CMP方法は、本研磨液をバルク層用研磨液として用いて、被処理面に露出したバルク層を除去する工程を有する方法であってもよい。
バルク層の研磨は、バルク層が完全に除去されるまで行ってもよく、バルク層が完全に除去される前に終了してもよい。つまりバルク層がバリア層上を部分的又は全面的に覆っている状態で、研磨を終えてもよい。
バルク層の研磨は、バルク層が完全に除去されるまで行ってもよく、バルク層が完全に除去される前に終了してもよい。つまりバルク層がバリア層上を部分的又は全面的に覆っている状態で、研磨を終えてもよい。
バルク層が除去された被研磨体では、被処理面にバリア層と金属含有膜とが露出している。本CMP方法は、本研磨液をバリア用研磨液として用いて、被処理面に露出したバリア層と金属含有膜とを同時に研磨し、層間絶縁膜が被研磨面の表面に露出するまで研磨して、バリア層を除去する工程を有していてもよい。
なお、層間絶縁膜が被研磨面の表面に露出してからも、層間絶縁膜、層間絶縁膜の溝の形状に沿って配置されたバリア層、及び/又は、上記溝を充填する金属含有膜(配線)に対して、意図的又は不可避的に、研磨を継続してもよい。また、バリア層を除去する工程において、除去されきっていないバルク層の研磨及び除去も行ってよい。
また、バリア層を除去する工程において、層間絶縁膜上のバリア層を完全に除去してもよく、層間絶縁膜上のバリア層が完全に除去される前に終了してもよい。つまりバリア層が層間絶縁膜を部分的又は全面的に覆っている状態で研磨を終えて研磨済み被研磨体を得てもよい。
なお、層間絶縁膜が被研磨面の表面に露出してからも、層間絶縁膜、層間絶縁膜の溝の形状に沿って配置されたバリア層、及び/又は、上記溝を充填する金属含有膜(配線)に対して、意図的又は不可避的に、研磨を継続してもよい。また、バリア層を除去する工程において、除去されきっていないバルク層の研磨及び除去も行ってよい。
また、バリア層を除去する工程において、層間絶縁膜上のバリア層を完全に除去してもよく、層間絶縁膜上のバリア層が完全に除去される前に終了してもよい。つまりバリア層が層間絶縁膜を部分的又は全面的に覆っている状態で研磨を終えて研磨済み被研磨体を得てもよい。
基板の具体例としては、単層からなる半導体基板、及び、多層からなる半導体基板が挙げられる。
本CMP方法の適用対象となる被研磨体の市販品としては、例えば、SEMATEC754TEG(SEMATECH社製)が挙げられる。
本CMP方法の適用対象となる被研磨体の市販品としては、例えば、SEMATEC754TEG(SEMATECH社製)が挙げられる。
本CMP方法を実施できる研磨装置は、公知の化学的機械的研磨装置(以下、「CMP装置」ともいう。)を使用できる。
CMP装置としては、例えば、被研磨面を有する被研磨体を保持するホルダーと、研磨パッドを貼り付けた(回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある)研磨定盤と、を有するCMP装置が挙げられる。
CMP装置としては、例えば、被研磨面を有する被研磨体を保持するホルダーと、研磨パッドを貼り付けた(回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある)研磨定盤と、を有するCMP装置が挙げられる。
本CMP方法における研磨圧力は、被研磨面の傷状の欠陥の発生を抑制でき、研磨後の被研磨面が均一になりやすい点で、0.1~5.0psiが好ましく、0.5~3.0psiがより好ましく、1.0~3.0psiが更に好ましい。なお、研磨圧力とは、被研磨面と研磨パッドとの接触面に生ずる圧力を意味する。
本CMP方法における研磨定盤の回転数は、50~200rpmが好ましく、60~150rpmがより好ましい。
なお、被研磨体及び研磨パッドを相対的に動かすために、ホルダーを回転及び/又は揺動させてもよいし、研磨定盤を遊星回転させてもよいし、ベルト状の研磨パッドを長尺方向の一方向に直線状に動かしてもよい。なお、ホルダーは、固定、回転又は揺動のいずれの状態であってもよい。これらの研磨方法は、被研磨体及び研磨パッドを相対的に動かすのであれば、被研磨面及び/又は研磨装置により適宜選択できる。
なお、被研磨体及び研磨パッドを相対的に動かすために、ホルダーを回転及び/又は揺動させてもよいし、研磨定盤を遊星回転させてもよいし、ベルト状の研磨パッドを長尺方向の一方向に直線状に動かしてもよい。なお、ホルダーは、固定、回転又は揺動のいずれの状態であってもよい。これらの研磨方法は、被研磨体及び研磨パッドを相対的に動かすのであれば、被研磨面及び/又は研磨装置により適宜選択できる。
本CMP方法では、被研磨面を研磨する間、研磨定盤上の研磨パッドに本研磨液をポンプで連続的に供給することが好ましい。本研磨液の供給量に制限されないが、研磨パッドの表面が常に本研磨液で覆われていることが好ましい。
例えば、研磨液供給速度は、被研磨面における傷状の欠陥の発生を抑制でき、研磨後の被研磨面が均一になりやすい点で、0.05~0.75ml/(min・cm2)が好ましく、0.14~0.35ml/(min・cm2)がより好ましい。
例えば、研磨液供給速度は、被研磨面における傷状の欠陥の発生を抑制でき、研磨後の被研磨面が均一になりやすい点で、0.05~0.75ml/(min・cm2)が好ましく、0.14~0.35ml/(min・cm2)がより好ましい。
本CMP方法においては、研磨済み被研磨体を得る工程の後、得られた研磨済み被研磨体を洗浄する洗浄工程を有することが好ましい。洗浄工程によって、研磨によって生じた研磨屑の残渣、及び/又は、本研磨液に含まれる成分に基づく残渣を除去できる。
洗浄工程に使用される洗浄液は制限されず、例えば、アルカリ性の洗浄液(アルカリ洗浄液)、酸性の洗浄液(酸性洗浄液)、水、及び、有機溶剤が挙げられ、なかでも、残渣除去性及び洗浄後の被研磨面の表面荒れを抑制できる点で、アルカリ洗浄液が好ましい。
洗浄工程に使用される洗浄液は制限されず、例えば、アルカリ性の洗浄液(アルカリ洗浄液)、酸性の洗浄液(酸性洗浄液)、水、及び、有機溶剤が挙げられ、なかでも、残渣除去性及び洗浄後の被研磨面の表面荒れを抑制できる点で、アルカリ洗浄液が好ましい。
〔第3態様:半導体基板のエッチング方法〕
本処理方法の第3態様は、上記処理液を用いて、被処理物上の金属含有物を除去する工程Aを有する方法(以下、「本エッチング方法」ともいう。)である。
工程Aの具体的な方法としては、上記処理液を半導体基板に接触させることにより、被処理物上の金属含有物を溶解して除去する方法が挙げられる。
本エッチング方法において、半導体基板に処理液を接触させる方法は特に制限されず、第1態様において記載した方法が適用できる。
本処理方法の第3態様は、上記処理液を用いて、被処理物上の金属含有物を除去する工程Aを有する方法(以下、「本エッチング方法」ともいう。)である。
工程Aの具体的な方法としては、上記処理液を半導体基板に接触させることにより、被処理物上の金属含有物を溶解して除去する方法が挙げられる。
本エッチング方法において、半導体基板に処理液を接触させる方法は特に制限されず、第1態様において記載した方法が適用できる。
工程Aの処理時間は、基板に処理液を接触させる方法及び処理液の温度に応じて調整すればよい。処理時間(処理液と被処理物との接触時間)は特に制限されないが、10秒間~10分間が好ましく、30秒間~2分間がより好ましい。
処理の際の処理液の温度は特に制限されないが、10~75℃が好ましく、20~60℃がより好ましい。
処理の際の処理液の温度は特に制限されないが、10~75℃が好ましく、20~60℃がより好ましい。
工程Aの具体的な態様としては、処理液を用いて基板上に配置され、金属含有物からなる配線をリセスエッチング処理する工程A1、処理液を用いて金属含有物からなる膜が配置された基板の外縁部の膜を除去する工程A2、処理液を用いて金属含有物からなる膜が配置された基板の裏面に付着する金属含有物を除去する工程A3、及び、処理液を用いてドライエッチング後の基板上の金属含有物を除去する工程A4が挙げられる。
上記工程A1~A4については、国際公開第2019/138814号明細書の段落[0049]~[0069]の記載が援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
上記工程A1~A4については、国際公開第2019/138814号明細書の段落[0049]~[0069]の記載が援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本処理方法は、半導体デバイスの製造方法で行われるその他の工程の前又は後に組み合わせて実施してもよい。本処理方法を実施する中にその他の工程に組み込んでもよいし、その他の工程の中に本処理方法を組み込んで実施してもよい。
その他の工程としては、例えば、金属配線、ゲート構造、ソース構造、ドレイン構造、絶縁層、強磁性層及び/又は非磁性層等の各構造の形成工程(層形成、エッチング、化学機械研磨、変成等)、レジストの形成工程、露光工程及び除去工程、熱処理工程、洗浄工程、並びに、検査工程等の工程が挙げられる。
本処理方法は、バックエンドプロセス(BEOL:Back end of the line)、ミドルプロセス(MOL:Middle of the line)及び(FEOL:Front end of the line)中のいずれの段階で行ってもよい。
その他の工程としては、例えば、金属配線、ゲート構造、ソース構造、ドレイン構造、絶縁層、強磁性層及び/又は非磁性層等の各構造の形成工程(層形成、エッチング、化学機械研磨、変成等)、レジストの形成工程、露光工程及び除去工程、熱処理工程、洗浄工程、並びに、検査工程等の工程が挙げられる。
本処理方法は、バックエンドプロセス(BEOL:Back end of the line)、ミドルプロセス(MOL:Middle of the line)及び(FEOL:Front end of the line)中のいずれの段階で行ってもよい。
以下に、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、及び割合等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されない。
以下の実施例において、処理液のpHは、pHメーター(株式会社堀場製作所製、型式「F-74」)を用いて、JIS Z8802-1984に準拠して25℃において測定した。
また、実施例及び比較例の処理液の製造にあたって、容器の取り扱い、処理液の調液、充填、保管及び分析測定は、全てISOクラス2以下を満たすレベルのクリーンルームで行った。
また、実施例及び比較例の処理液の製造にあたって、容器の取り扱い、処理液の調液、充填、保管及び分析測定は、全てISOクラス2以下を満たすレベルのクリーンルームで行った。
[処理液の原料]
処理液を製造するために、以下の化合物を使用した。なお、実施例で使用した各種成分はいずれも、半導体グレードに分類されるもの、又は、それに準ずる高純度グレードに分類されるものを使用した。
処理液を製造するために、以下の化合物を使用した。なお、実施例で使用した各種成分はいずれも、半導体グレードに分類されるもの、又は、それに準ずる高純度グレードに分類されるものを使用した。
〔成分A〕
成分Aとして、下記カチオン(A-1)~(A-4)、(A-8)、(A-12)、(A-21)、(A-32)、(A-X1)及び(A-X2)と、対イオンとして水酸化物イオンとからなる化合物を用いた。
成分Aとして、下記カチオン(A-1)~(A-4)、(A-8)、(A-12)、(A-21)、(A-32)、(A-X1)及び(A-X2)と、対イオンとして水酸化物イオンとからなる化合物を用いた。
〔コロイダルシリカ〕
・ PL1:製品名、扶桑化学工業株式会社製、平均1次粒子径10nm、アスペクト比1.8、会合度2
・ PL1:製品名、扶桑化学工業株式会社製、平均1次粒子径10nm、アスペクト比1.8、会合度2
〔有機酸〕
・ クエン酸
・ クエン酸
〔ヘテロ芳香族化合物〕
・ BTA:ベンゾトリアゾール
・ 5-MBTA:5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール
・ BTA:ベンゾトリアゾール
・ 5-MBTA:5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール
〔酸化剤〕
・ 過酸化水素(H2O2)
・ 過酸化水素(H2O2)
〔界面活性剤〕
・ W-1:ポリオキシエチレンラウリルエーテル(C12H25(EO)3OH)
・ W-1:ポリオキシエチレンラウリルエーテル(C12H25(EO)3OH)
〔アミノアルコール〕
・ TEA:トリエタノールアミン
・ TEA:トリエタノールアミン
〔有機溶剤〕
・ DEGEE:ジエチレングリコールモノエチルエーテル
・ DEGEE:ジエチレングリコールモノエチルエーテル
〔HA化合物〕
・ HA:ヒドロキシルアミン
・ HA:ヒドロキシルアミン
また、本実施例における各処理液の製造工程では、pH調整剤として、硫酸(H2SO4)及びジアザビシクロウンデセン(DBU)のいずれか一方を使用した。ただし、比較例1A及び1Bでは、pH調整剤としてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)を使用し、比較例3A及び3Bでは、pH調整剤として硫酸(H2SO4)及びアンモニア(NH3)のいずれか一方を使用した。
また、水として市販の超純水(富士フイルム和光純薬株式会社製)を用いた。
また、水として市販の超純水(富士フイルム和光純薬株式会社製)を用いた。
[実施例1A~37A及び比較例1A~3A]
〔研磨液の調製〕
実施例1A~37A及び比較例1A~3Aでは、研磨液を調製した。
研磨液の調製方法について、実施例1Aを例に説明する。
上記化合物(A-1)、PL1(コロイダルシリカ)、クエン酸、BTA(ベンゾテトラゾール)及び過酸化水素の各原料(又はその水溶液)を、高密度ポリエチレンフィルターでろ過処理した。その際、コロイダルシリカの水溶液は孔径0.1μmのフィルターでろ過し、それ以外の原料(又はその水溶液)については、孔径0.02μmのフィルターでろ過した。
上記原料及び超純水を、表1に記載の含有量となる量でそれぞれ添加した後、調製される研磨液のpHが10.0となるようにpH調整剤を添加した。得られた混合液を撹拌機を用いて十分に攪拌することにより、実施例1Aの研磨液を得た。
〔研磨液の調製〕
実施例1A~37A及び比較例1A~3Aでは、研磨液を調製した。
研磨液の調製方法について、実施例1Aを例に説明する。
上記化合物(A-1)、PL1(コロイダルシリカ)、クエン酸、BTA(ベンゾテトラゾール)及び過酸化水素の各原料(又はその水溶液)を、高密度ポリエチレンフィルターでろ過処理した。その際、コロイダルシリカの水溶液は孔径0.1μmのフィルターでろ過し、それ以外の原料(又はその水溶液)については、孔径0.02μmのフィルターでろ過した。
上記原料及び超純水を、表1に記載の含有量となる量でそれぞれ添加した後、調製される研磨液のpHが10.0となるようにpH調整剤を添加した。得られた混合液を撹拌機を用いて十分に攪拌することにより、実施例1Aの研磨液を得た。
実施例1Aの研磨液の調製方法に準じて、表1に示す組成を有する実施例2A~37A及び比較例1A~3Aの研磨液を、それぞれ製造した。
表1中、「量」欄は、各成分の処理液の全質量に対する含有量(単位:質量%)を示す。なお、表中の各成分の含有量は、各成分の化合物としての含有量を示す。例えば、研磨液を調製するたって過酸化水素は、過酸化水素水溶液の状態で添加されたが、表中の「過酸化水素」欄における含有量の記載は、研磨液に添加された過酸化水素水溶液ではなく、研磨液に含まれる過酸化水素(H2O2)そのものの含有量を示す。
「比率A」欄の数値は、成分Aの含有量に対する界面活性剤の含有量(界面活性剤の含有量/成分Aの含有量)の質量比を示す。
「比率B」欄の数値は、成分Aの含有量に対するアミノアルコールの含有量(アミノアルコールの含有量/成分Aの含有量)の質量比を示す。
「研磨液pH」欄の数値は、上記のpHメーターにより測定した研磨液の25℃におけるpHを示す。
「水」欄の「残部」は、各実施例及び各比較例の研磨液において、表中に示した成分、並びに、必要な場合に研磨液のpHが「研磨液pH」欄の数値になる量で添加したpH調整剤以外の成分が、水であったことを示す。
「比率A」欄の数値は、成分Aの含有量に対する界面活性剤の含有量(界面活性剤の含有量/成分Aの含有量)の質量比を示す。
「比率B」欄の数値は、成分Aの含有量に対するアミノアルコールの含有量(アミノアルコールの含有量/成分Aの含有量)の質量比を示す。
「研磨液pH」欄の数値は、上記のpHメーターにより測定した研磨液の25℃におけるpHを示す。
「水」欄の「残部」は、各実施例及び各比較例の研磨液において、表中に示した成分、並びに、必要な場合に研磨液のpHが「研磨液pH」欄の数値になる量で添加したpH調整剤以外の成分が、水であったことを示す。
〔研磨液の評価試験〕
得られた研磨液を使用してそれぞれ以下の評価を行った。
得られた研磨液を使用してそれぞれ以下の評価を行った。
<腐食防止性能の評価>
表面にタングステンからなる金属膜を有するウエハ(直径12インチ)をカットし、2cm□のウエハクーポンをそれぞれ準備した。金属膜の厚さは20nmとした。上記の方法で製造した実施例又は比較例の各研磨液のサンプル(温度:45℃)中にウエハクーポンを浸漬し、攪拌回転数250rpmで攪拌しながら30分間の浸漬処理を行った。浸漬処理前後に測定した金属膜の厚さの差分から、単位時間当たりの腐食速度を算出した。得られた腐食速度から、下記の評価基準に基づいて、研磨液の腐食防止性能を評価した。
なお、腐食速度が低いほど、研磨液の腐食防止性能が優れる。
AA : 腐食速度が1Å/min以下
A : 腐食速度が1Å/min超え2Å/min以下
B : 腐食速度が2Å/min超え3Å/min以下
C : 腐食速度が3Å/min超え5Å/min未満
D : 腐食速度が5Å/min以上
表面にタングステンからなる金属膜を有するウエハ(直径12インチ)をカットし、2cm□のウエハクーポンをそれぞれ準備した。金属膜の厚さは20nmとした。上記の方法で製造した実施例又は比較例の各研磨液のサンプル(温度:45℃)中にウエハクーポンを浸漬し、攪拌回転数250rpmで攪拌しながら30分間の浸漬処理を行った。浸漬処理前後に測定した金属膜の厚さの差分から、単位時間当たりの腐食速度を算出した。得られた腐食速度から、下記の評価基準に基づいて、研磨液の腐食防止性能を評価した。
なお、腐食速度が低いほど、研磨液の腐食防止性能が優れる。
AA : 腐食速度が1Å/min以下
A : 腐食速度が1Å/min超え2Å/min以下
B : 腐食速度が2Å/min超え3Å/min以下
C : 腐食速度が3Å/min超え5Å/min未満
D : 腐食速度が5Å/min以上
<研磨傷抑制性能の評価>
FREX300SII(研磨装置)を用いて、研磨圧力を2.0psiとし、研磨液供給速度を200ml/minとした条件で、ウエハを研磨した。
なお、上記ウエハでは、直径12インチのシリコン基板上に、窒化ケイ素からなる層間絶縁膜が形成され、上記層間絶縁膜にはライン9μm及びスペース1μmからなるラインアンドスペースパターンを有する溝が刻まれている。上記溝には、溝の形状に沿ってバリア層(材料:TiN、膜厚:10nm)が配置されるとともに、Coが充填されている。更に、溝からCoがあふれるような形で、ラインアンドスペース部の上部に150~300nm膜厚のCoからなるバルク層が形成されている。
まず、バルク研磨液としてCSL5152C(商品名、富士フイルムプラナーソルーション社製)を使用し、非配線部のCo(バルク)が完全に研磨されてから、更に10秒間研磨を行った。その後、実施例又は比較例の各研磨液を用いて同様の条件で1分間研磨した。研磨後のウエハを、洗浄ユニットにて、アルカリ性洗浄液(pCMP液、商品名「CL9010」、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)で1分間洗浄し、更に、30分間IPA(イソプロパノール)洗浄を行ってから乾燥処理させた。
得られたウエハを欠陥検出装置で測定し、長径が0.06μm以上の欠陥が存在する座標を特定してから、特定された座標における欠陥の種類を分類した。ウエハ上に検出された研磨傷(傷状の欠陥)の数を、下記区分に照らして、各研磨液の研磨傷抑制性能を評価した。
研磨傷の数が少ないほど研磨傷抑制性能に優れると評価できる。
FREX300SII(研磨装置)を用いて、研磨圧力を2.0psiとし、研磨液供給速度を200ml/minとした条件で、ウエハを研磨した。
なお、上記ウエハでは、直径12インチのシリコン基板上に、窒化ケイ素からなる層間絶縁膜が形成され、上記層間絶縁膜にはライン9μm及びスペース1μmからなるラインアンドスペースパターンを有する溝が刻まれている。上記溝には、溝の形状に沿ってバリア層(材料:TiN、膜厚:10nm)が配置されるとともに、Coが充填されている。更に、溝からCoがあふれるような形で、ラインアンドスペース部の上部に150~300nm膜厚のCoからなるバルク層が形成されている。
まず、バルク研磨液としてCSL5152C(商品名、富士フイルムプラナーソルーション社製)を使用し、非配線部のCo(バルク)が完全に研磨されてから、更に10秒間研磨を行った。その後、実施例又は比較例の各研磨液を用いて同様の条件で1分間研磨した。研磨後のウエハを、洗浄ユニットにて、アルカリ性洗浄液(pCMP液、商品名「CL9010」、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)で1分間洗浄し、更に、30分間IPA(イソプロパノール)洗浄を行ってから乾燥処理させた。
得られたウエハを欠陥検出装置で測定し、長径が0.06μm以上の欠陥が存在する座標を特定してから、特定された座標における欠陥の種類を分類した。ウエハ上に検出された研磨傷(傷状の欠陥)の数を、下記区分に照らして、各研磨液の研磨傷抑制性能を評価した。
研磨傷の数が少ないほど研磨傷抑制性能に優れると評価できる。
(評価基準)
A : 研磨傷が3個以下
B : 研磨傷が4~6個
C : 研磨傷が7~10個
D : 研磨傷が11個以上
A : 研磨傷が3個以下
B : 研磨傷が4~6個
C : 研磨傷が7~10個
D : 研磨傷が11個以上
下記表に、実施例又は比較例の各研磨液を用いて行った評価試験の結果を示す。
上記表に示した結果より、研磨液として本発明の処理液を用いれば、所望の結果が得られることが確認された。
研磨液が、成分Aとして、カチオン(A-1)~(A-4)、(A-8)、(A-X1)及び(A-X2)を有する化合物を含む場合、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れ、カチオン(A-1)~(A-3)、(A-8)、(A-X1)及び(A-X2)を有する化合物を含む場合、研磨傷抑制性がより優れ、カチオン(A-8)を有する化合物を含む場合、W含有膜に対する腐食防止性能が更に優れることが、実施例1A~10Aの対比により確認された。
研磨液のpHが、25℃において8.0~12.5である場合、研磨傷抑制性がより優れることが、実施例11A~16Aの対比により、確認された。
成分Aの含有量が、研磨液の全質量に対して0.01質量%以上である場合、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れ、研磨液の全質量に対して0.8質量%以上である場合、W含有膜に対する腐食防止性能が更に優れることが、実施例2A及び17A~20Aの対比により確認された。
また、成分Aの含有量が、研磨液の全質量に対して10質量%以下である場合、研磨傷抑制性がより優れ、研磨液の全質量に対して5質量%以下である場合、研磨傷抑制性が更に優れることが、実施例22A~24Aの対比により確認された。
また、成分Aの含有量が、研磨液の全質量に対して10質量%以下である場合、研磨傷抑制性がより優れ、研磨液の全質量に対して5質量%以下である場合、研磨傷抑制性が更に優れることが、実施例22A~24Aの対比により確認された。
研磨液が界面活性剤を含む場合、界面活性剤の含有量が、研磨液の全質量に対して0.0005質量%以上であると、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れ、研磨液の全質量に対して0.001~0.5質量%であると、W含有膜に対する腐食防止性能が更に優れることが、実施例25A~31Aの対比により確認された。
また、研磨液が界面活性剤を含む場合、上記比率Aが1000以下であると、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れ、上記比率Aが1~500であると、W含有膜に対する腐食防止性能が更に優れることが、実施例25A~31Aの対比により確認された。
また、研磨液が界面活性剤を含む場合、上記比率Aが1000以下であると、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れ、上記比率Aが1~500であると、W含有膜に対する腐食防止性能が更に優れることが、実施例25A~31Aの対比により確認された。
研磨液がアミノアルコールを含む場合、アミノアルコールの含有量が、研磨液の全質量に対して8質量%以下であると、研磨傷抑制性がより優れ、研磨液の全質量に対して0.8~4質量%であると、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れることが、実施例32A~37Aの対比により確認された。
また、研磨液がアミノアルコールを含む場合、上記比率Bが0.08以上であると、研磨傷抑制性がより優れ、上記比率Bが0.12~0.8であると、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れることが、実施例32A~37Aの対比により確認された。
また、研磨液がアミノアルコールを含む場合、上記比率Bが0.08以上であると、研磨傷抑制性がより優れ、上記比率Bが0.12~0.8であると、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れることが、実施例32A~37Aの対比により確認された。
[実施例1B~37B及び比較例1B~3B]
〔エッチング液の調製〕
実施例1B~37B及び比較例1B~3Bでは、エッチング液を調製した。
実施例1Aの研磨液の調製方法に準じて、表2に示す組成を有する実施例1B~37B及び比較例1B~3Bのエッチング液を、それぞれ製造した。
〔エッチング液の調製〕
実施例1B~37B及び比較例1B~3Bでは、エッチング液を調製した。
実施例1Aの研磨液の調製方法に準じて、表2に示す組成を有する実施例1B~37B及び比較例1B~3Bのエッチング液を、それぞれ製造した。
表2中の「量」欄、「比率A」欄、「比率B」欄、「水」欄の「残部」は、表1の各欄と同義である。
「HA化合物」欄は、ヒドロキシルアミン化合物を示す。
「エッチング液pH」欄の数値は、上記のpHメーターにより測定したエッチング液の25℃におけるpHを示す。
「HA化合物」欄は、ヒドロキシルアミン化合物を示す。
「エッチング液pH」欄の数値は、上記のpHメーターにより測定したエッチング液の25℃におけるpHを示す。
〔エッチング液の評価試験〕
得られたエッチング液を使用してそれぞれ以下の評価を行った。
得られたエッチング液を使用してそれぞれ以下の評価を行った。
<腐食防止性能の評価>
表面にタングステンからなる金属膜を有するウエハ(直径12インチ)をカットし、2cm□のウエハクーポンをそれぞれ準備した。金属膜の厚さは20nmとした。上記の方法で製造した実施例又は比較例の各エッチング液のサンプル(温度:45℃)中にウエハクーポンを浸漬し、攪拌回転数250rpmで攪拌しながら30分間の浸漬処理を行った。浸漬処理前後に測定した金属膜の厚さの差分から、単位時間当たりの腐食速度を算出した。得られた腐食速度から、下記の評価基準に基づいて、エッチング液の腐食防止性能を評価した。
なお、腐食速度が低いほど、エッチング液の腐食防止性能が優れる。
A : 腐食速度が2Å/min以下
B : 腐食速度が2Å/min超え3Å/min以下
C : 腐食速度が3Å/min超え5Å/min未満
D : 腐食速度が5Å/min以上
表面にタングステンからなる金属膜を有するウエハ(直径12インチ)をカットし、2cm□のウエハクーポンをそれぞれ準備した。金属膜の厚さは20nmとした。上記の方法で製造した実施例又は比較例の各エッチング液のサンプル(温度:45℃)中にウエハクーポンを浸漬し、攪拌回転数250rpmで攪拌しながら30分間の浸漬処理を行った。浸漬処理前後に測定した金属膜の厚さの差分から、単位時間当たりの腐食速度を算出した。得られた腐食速度から、下記の評価基準に基づいて、エッチング液の腐食防止性能を評価した。
なお、腐食速度が低いほど、エッチング液の腐食防止性能が優れる。
A : 腐食速度が2Å/min以下
B : 腐食速度が2Å/min超え3Å/min以下
C : 腐食速度が3Å/min超え5Å/min未満
D : 腐食速度が5Å/min以上
<残渣除去性能の評価>
直径300mmのシリコンウエハ上に、厚みが1000オングストローム(Å)のTiO2からなる膜を有する積層体を準備した。この積層体を、実施例及び比較例の各処理液のサンプル(温度:45℃)中に5分間浸漬させた。浸漬前後におけるTiO2膜の厚みの差分に基づいて、エッチング液のエッチングレート(Å/min)を算出し、得られたエッチングレートから、下記の評価基準に基づいて、エッチング液の残渣除去性能を評価した。
なお、TiO2は、半導体基板の製造に用いられるメタルハードマスクをプラズマエッチングした際に生成される残渣物の成分の1つである。TiO2に対するエッチングレートがより高いほど、エッチング液はより優れた残渣除去性能を有すると評価できる。
A : エッチングレートが5Å/min以上
B : エッチングレートが3Å/min以上5Å/min未満
C : エッチングレートが1Å/min以上3Å/min未満
D : エッチングレートが1Å/min未満
直径300mmのシリコンウエハ上に、厚みが1000オングストローム(Å)のTiO2からなる膜を有する積層体を準備した。この積層体を、実施例及び比較例の各処理液のサンプル(温度:45℃)中に5分間浸漬させた。浸漬前後におけるTiO2膜の厚みの差分に基づいて、エッチング液のエッチングレート(Å/min)を算出し、得られたエッチングレートから、下記の評価基準に基づいて、エッチング液の残渣除去性能を評価した。
なお、TiO2は、半導体基板の製造に用いられるメタルハードマスクをプラズマエッチングした際に生成される残渣物の成分の1つである。TiO2に対するエッチングレートがより高いほど、エッチング液はより優れた残渣除去性能を有すると評価できる。
A : エッチングレートが5Å/min以上
B : エッチングレートが3Å/min以上5Å/min未満
C : エッチングレートが1Å/min以上3Å/min未満
D : エッチングレートが1Å/min未満
下記表に、実施例又は比較例の各エッチング液を用いて行った評価試験の結果を示す。
上記表に示した結果より、エッチング液として本発明の処理液を用いれば、所望の結果が得られることが確認された。
エッチング液が、成分Aとして、カチオン(A-1)~(A-4)、(A-8)、(A-X1)及び(A-X2)を有する化合物を含む場合、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れ、カチオン(A-1)~(A-3)、(A-8)、(A-X1)及び(A-X2)を有する化合物を含む場合、残渣除去性能がより優れ、カチオン(A-8)を有する化合物を含む場合、W含有膜に対する腐食防止性能が更に優れることが、実施例1B~10Bの対比により確認された。
エッチング液のpHが、25℃において8.0~11.5である場合、残渣除去性能がより優れることが、実施例11B~16Bの対比により、確認された。
成分Aの含有量が、エッチング液の全質量に対して0.01質量%以上である場合、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れ、エッチング液の全質量に対して0.8質量%以上である場合、W含有膜に対する腐食防止性能が更に優れることが、実施例2B及び17B~20Bの対比により確認された。
また、成分Aの含有量が、エッチング液の全質量に対して10質量%以下である場合、残渣除去性能がより優れ、エッチング液の全質量に対して5質量%以下である場合、残渣除去性能が更に優れることが、実施例22B~24Bの対比により確認された。
また、成分Aの含有量が、エッチング液の全質量に対して10質量%以下である場合、残渣除去性能がより優れ、エッチング液の全質量に対して5質量%以下である場合、残渣除去性能が更に優れることが、実施例22B~24Bの対比により確認された。
エッチング液が界面活性剤を含む場合、界面活性剤の含有量が、エッチング液の全質量に対して0.5質量%以下であると、残渣除去性能がより優れ、エッチング液の全質量に対して0.005~0.05質量%であると、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れることが、実施例25B~31Bの対比により確認された。
また、エッチング液が界面活性剤を含む場合、上記比率Aが1以上であると、残渣除去性能がより優れ、上記比率Aが10~100であると、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れることが、実施例25B~31Bの対比により確認された。
また、エッチング液が界面活性剤を含む場合、上記比率Aが1以上であると、残渣除去性能がより優れ、上記比率Aが10~100であると、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れることが、実施例25B~31Bの対比により確認された。
エッチング液がアミノアルコールを含む場合、アミノアルコールの含有量が、エッチング液の全質量に対して8質量%以下であると、残渣除去性能がより優れ、エッチング液の全質量に対して0.8~4質量%であると、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れることが、実施例32B~37Bの対比により確認された。
また、エッチング液がアミノアルコールを含む場合、上記比率Bが0.08以上であると、残渣除去性能がより優れ、上記比率Bが0.12~0.8であると、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れることが、実施例32B~37Bの対比により確認された。
また、エッチング液がアミノアルコールを含む場合、上記比率Bが0.08以上であると、残渣除去性能がより優れ、上記比率Bが0.12~0.8であると、W含有膜に対する腐食防止性能がより優れることが、実施例32B~37Bの対比により確認された。
Claims (20)
- 半導体基板用の処理液であって、
分子内に2つ以上のオニウム構造を有する成分Aと、
水と、を含み、
25℃におけるpHが6.0~13.5である、処理液。 - 前記オニウム構造が、アンモニウム構造、ホスホニウム構造及びスルホニウム構造からなる群より選択される構造である、請求項1に記載の処理液。
- 前記オニウム構造が、アンモニウム構造及びホスホニウム構造からなる群より選択される構造である、請求項1又は2に記載の処理液。
- 前記オニウム構造が、アンモニウム構造である、請求項1~3のいずれか1項に記載の処理液。
- 前記一般式(I)及び(II)において、nが2を表し、X(2/n)-が水酸化物イオンを表す、請求項5に記載の処理液。
- 前記成分Aが、前記一般式(I)で表される化合物である、請求項5又は6に記載の処理液。
- 前記成分Aの含有量が、前記処理液の全質量に対して0.1~5質量%である、請求項1~7のいずれか1項に記載の処理液。
- 有機酸又は有機アルカリを更に含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の処理液。
- 防食剤を更に含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の処理液。
- 前記防食剤が、ヘテロ芳香族化合物を含む、請求項10に記載の処理液。
- 前記ヘテロ芳香族化合物が、テトラゾール化合物、トリアゾール化合物、イミダゾール化合物及びピラゾール化合物からなる群より選択される少なくとも1つである、請求項11に記載の処理液。
- 前記防食剤が、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン誘導体及びこれらの塩からなる群より選択される少なくとも1つのヒドロキシルアミン化合物を含む、請求項10~12のいずれか1項に記載の処理液。
- 有機溶剤を更に含む、請求項1~13のいずれか1項に記載の処理液。
- 界面活性剤を更に含む、請求項1~14のいずれか1項に記載の処理液。
- 前記半導体基板が、銅、タングステン及びコバルトからなる群より選択される少なくとも1種を含む金属含有物を有する、請求項1~15のいずれか1項に記載の処理液。
- コロイダルシリカを更に含む、請求項1~16のいずれか1項に記載の処理液。
- 平均1次粒子径が3~20nmであるコロイダルシリカを更に含む、請求項1~17のいずれか1項に記載の処理液。
- 請求項17又は18に記載の処理液を研磨定盤に取り付けられた研磨パッドに供給しながら、被研磨体の被研磨面を前記研磨パッドに接触させ、前記被研磨体及び前記研磨パッドを相対的に動かして前記被研磨面を研磨して、研磨済み被研磨体を得る工程を含む、化学的機械的研磨方法。
- 請求項1~16のいずれか1項に記載の処理液を用いて、半導体基板上の金属含有物を除去する工程を有する、半導体基板の処理方法。
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