[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2329298C2 - Обработка поверхности полупроводников и используемая при этом смесь - Google Patents

Обработка поверхности полупроводников и используемая при этом смесь Download PDF

Info

Publication number
RU2329298C2
RU2329298C2 RU2005117609/04A RU2005117609A RU2329298C2 RU 2329298 C2 RU2329298 C2 RU 2329298C2 RU 2005117609/04 A RU2005117609/04 A RU 2005117609/04A RU 2005117609 A RU2005117609 A RU 2005117609A RU 2329298 C2 RU2329298 C2 RU 2329298C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cleaning
substrate
cleaning solution
semiconductor
solution
Prior art date
Application number
RU2005117609/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005117609A (ru
Inventor
Марк БЁРНЕР (DE)
Марк БЁРНЕР
Гернод КИЛИАН (DE)
Гернод КИЛИАН
Рудольф РАЙН (DE)
Рудольф РАЙН
Луци АРНОЛЬД (DE)
Луция АРНОЛЬД
Михаэль ШУСТЕР (DE)
Михаэль ШУСТЕР
Александер ЛЕОПОЛЬД (DE)
Александер ЛЕОПОЛЬД
Original Assignee
Басф Акциенгезельшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Басф Акциенгезельшафт filed Critical Басф Акциенгезельшафт
Publication of RU2005117609A publication Critical patent/RU2005117609A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2329298C2 publication Critical patent/RU2329298C2/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041Cleaning
    • H01L21/02043Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02052Wet cleaning only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/39Organic or inorganic per-compounds
    • C11D3/3947Liquid compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/02Inorganic compounds
    • C11D7/04Water-soluble compounds
    • C11D7/06Hydroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/22Organic compounds
    • C11D7/32Organic compounds containing nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/22Organic compounds
    • C11D7/32Organic compounds containing nitrogen
    • C11D7/3245Aminoacids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D2111/00Cleaning compositions characterised by the objects to be cleaned; Cleaning compositions characterised by non-standard cleaning or washing processes
    • C11D2111/10Objects to be cleaned
    • C11D2111/14Hard surfaces
    • C11D2111/22Electronic devices, e.g. PCBs or semiconductors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение касается композиции для обработки поверхности и способа обработки поверхности субстрата, используя эту композицию. Сущность изобретения: очищающий раствор содержит воду, перекись водорода, щелочное соединение и 2,2-бис-(гидроксиэтил)-(иминотрис)-(гидроксиметил)метан в качестве хелатирующей добавки. Предпочтительно щелочное соединение выбрано из группы, состоящей из органического основания, аммиака, гидроксида аммония, гидроксида тетраметиламмония, более предпочтительно из группы, состоящей из аммиака и гидроксида аммония. Хелатирующая добавка содержится в количестве 1000-3000 ppm. Очищающие растворы используют для процессов обработки поверхности, включая очистку, травление, полировку, пленкообразование, для очистки субстратов, таких как полупроводник, металл, стекло, керамика, пластмасса, магнитный материал, сверхпроводники. Способ включает обработку полупроводникового(ых) субстрата(ов) очищающим раствором и высушивание указанного полупроводникового(ых) субстрата(ов) после промывки водой. Технический результат - повышение стабильности раствора при повышенной температуре и повышение степени очистки поверхностей. 3 н.п. ф-лы, 2 табл., 12 ил.

Description

Область технического применения
Настоящее изобретение касается композиции для обработки поверхности и способа обработки поверхности субстрата, используя эту композицию. Более предпочтительно настоящее изобретение относится к композиции для обработки поверхности, включающей жидкую среду в качестве основного компонента, которая предотвращает загрязнение поверхности субстрата металлическими примесями из композиции для обработки поверхности и стабильно обеспечивает чрезвычайно чистую поверхность субстрата, а также относится к способу для обработки поверхности субстрата, используя эту композицию.
Предпосылки к созданию изобретения
Кроме миниатюризации путем быстродействующей ультравысокой интеграции LSI (large-scale integration - интеграция высокого уровня) процесс мокрой очистки особенно необходим для улучшения его работы и снижения его стоимости. Существует значительная необходимость строгого контроля за загрязнением, потому что следовые примеси имеют вредные воздействия на свойства и могут сильно снизить эффективность устройств. Исследовалось много новых предложений по снижению стоимости процесса очищения, продолжительности обработки, повышению экологичности, снижению количества используемых химических веществ и по обработке отходов.
Стандартная последовательность мокрой очистки, которая широко использовалась, основана на RCA способе очистки (RCA Rev.31, стр.187, 1970 [1]). Стандартный RCA был разработан для удаления дисперсного материала, так же как органических и металлических примесей с кремниевых поверхностей. Химия, использованная в этой последовательности очистки, представляет собой комбинацию двух различных химизмов: SC-1 и SC-2 (Стандартная очистка 1 и 2). Первый этап очистки, SC-1 (также называемый АРМ), включает гидроксид аммония, перекись водорода и деионизированную воду (DI water). Частицы и остающиеся органические вещества удаляют окислительным растворением. На втором этапе, SC-2 (также называемом НРМ), используется смесь соляной кислоты, перекиси водорода и деионизированной воды для удаления любых остаточных металлов с поверхности полупроводника.
Это происходит теоретически, в то время как в течение очищающей обработки встречается много недостатков каждого RCA-этапа ([Handbook of semiconductor wafer cleaning technology (W.Kern, ред.), стр.3-56 (1993) [2]; Mat. Res. Soc. Symp. Proc., том 477 (1997) [3]; J. Electrochem. Soc., том 141 (10), стр.139 (1994) [4]). Большинство очищающих растворов показывает хорошую эффективность только к одному типу загрязнителя. Так что дальнейшая основная проблема приводит (часто) к повторным загрязнениям на кремниевых субстратах химическими веществами, указанными ниже. Hiratsuka и др. показали рН зависимость осаждения металлов на кремниевых субстратах. Особенно легко наносятся Fe, Zn и Al в виде гидроксидов в щелочных растворах (Ultra Clean Technology, том 3 (3), стр.258 (1993) [5]). Уменьшение неровности кремниевых поверхностей путем микромаскирования в водном перекисном растворе показывает другую проблему ([2]; J. Electrochem. Soc. 147 (2), стр.736, 2000 [6]).
Чтобы избежать этих проблем, использовали различные модификации очистки, изменяя реагенты для обработки, температуры и т.д. для увеличения технологического срока службы и эффективности ванны. Например, Heyns и др. предложил очищающий способ без аммиака или соляной кислоты (Mater. Res. Soc. Symp. Proc, стр.35 (1993) [7]). Различные подходы используют очистки, основанные на озоне и/или HF, с/без мегаакустики для улучшения очищающего технологического процесса: Европейские патенты № ЕР 0994505 А2 [8] и 0982765 А2 [9]; Solid State Technology (Июль), стр.109 (1995) [10]; J. Electrochem. Soc. 148 (3), стр.118 (2001) [11]; J. Electrochem. Soc. 148 (5), стр.241 (2001) [12]; Mat. Res. Soc. Symp. Proc. том 477, стр.35 (1997) [13].
Введение комплексообразующих или хелатирующих агентов могло бы упростить весь очищающий технологический процесс. Эффективность хелатирующих агентов в предотвращении осаждения металлов на кремниевых поверхностях в очищающих растворах показана во многих патентах и литературе, например, Европейские патенты № ЕР 1047121 А1 [14], ЕР 0496605 B1 [15], ЕР 0986096 А2 [16], ЕР 1091395 А1 [17], ЕР 931038418 [18], ЕР 652283 А1 [19], патенты США № US 5962384 [20], US 5290361 [21], US 5837667 [22], Японская патентная нерассмотренная публикация №50147284 [23]; J. Electrochem. Soc. 148 (6), стр.315 (2001) [24], Solid State Phenomena, тома 76-77, стр.119 (2001) [25]; Proc. Electrochem. Soc. 99-36, стр.114 (2000) [26], Solid State Phenomena, тома 65-66, стр.23 (1999) [27].
Описанные выше ссылки раскрывают использование многих комплексообразующих реагентов, таких как EDTA, CDTA (соединения уксусной кислоты), алканоламин (например, TEA), специфические соединения, фосфоновая кислота или гидроксамовые группы (например, Dequest 2060, cTRAMP, Desferal), гидроксиды алкиламмония (например, ТМАН) или фенолы (катехол, Tiron).
Лаборатории исследуют/делают попытку разработки хелатирующих агентов, способных к комплексованию многозарядных ионов металлов (например, Fe, Ca, Zn, Ni, Al) в очищающих растворах и действующих как стабилизатор для H2O2 и/или SC-1. Другой значительной целью хелатирующего агента должно быть снятие металлических загрязняющих примесей с кремниевых субстратов. Большинство добавок менее способно работать при сложных назначениях или не проявляют достаточной устойчивости комплекса в течение очищающей обработки. Поэтому многие комплексообразующие реагенты не применимы в промышленном процессе очистки. Например, EDTA не значительно активен в SC-1 растворе по сравнению с упомянутыми соединениями фосфоновой кислоты из-за его разложения при повышенной температуре обработки. АРМ растворы, содержащие группы фосфоновой кислоты, показывают меньшую эффективность в удалении Al с кремниевой поверхности. Также константа стабильности Al-хелатного (EDTA) комплекса при SC-1 обработке (рН 9-10) намного ниже, чем такая константа других металлов. Dequest 2060 и cTRAMP показывают хорошее комплексообразование, особенно для Fe (Zn и Cu), в течение 10-минутных этапов очищения. Saloniemi и др. (VTT Electronics) и США патенты US 5962384 [28] подтверждают хорошие результаты CDTA в подавлении Н2О2 разложения в разбавленном АРМ растворе и уменьшении осаждения металлов на Si-субстратах, кроме алюминия. Также хорошие результаты, используя, по крайней мере, два хелатирующих агента, в предотвращении осаждения металлов на Si-субстратах заявлены Morinaga и др. в патенте США US 6228823 B1 [29] и [3].
Цели изобретения
Поэтому целью настоящего изобретения является улучшение устойчивости указанного выше очищающего раствора, содержащего водную перекись водорода и аммиак (АРМ), при нормальной температуре и особенно при повышенной температуре. Дальнейшая цель настоящего изобретения должна обеспечить очищающий раствор, который не содержит фосфатных соединений.
Еще одна цель изобретения - представить модифицированный способ очистки, который может эффективно использоваться как отдельный этап способа щелочной очистки для кремниевых поверхностей.
Описание изобретения
Настоящее изобретение касается очищающего раствора, который способен удалить и ингибировать загрязнение металлическим примесям на поверхности полупроводникового субстрата. Также изобретение касается очищающего раствора, который показывает ингибирующие свойства против появления новой металлической примеси на указанных поверхностях в течение очищающегося процесса.
В результате экспериментов разработаны способ и очищающая смесь для предотвращения осаждения примесей металлов на кремниевых поверхностях. В особенности было найдено, что добавление хелатирующего агента позволяет получить указанные очищающие смеси, не включающие фосфорсодержащие соединения.
Настоящее изобретение далее включает очищающий раствор, способный удалить примесь металла с поверхностей полупроводниковых субстратов.
Третья предпочтительная особенность настоящего изобретения - значительное улучшение устойчивости указанных выше очищающих растворов, содержащих водную перекись водорода и аммиак (АРМ).
Выбранные хелатирующие агенты могут быть добавлены к очищающему раствору непосредственно перед использованием, но предпочтительной целью настоящего изобретения является целостный очищающий раствор, который способен удалить примеси металлов, ингибировать осаждение новых загрязнений и стабилизировать очищающий раствор, используя оптимальные условия обработки и особенно хелатирующий агент.
Дополнительной целью настоящего изобретения является хелатирующий агент, используемый для захвата примесей металлов в очищающем растворе в виде устойчивых водных комплексов, которые не включают специфических групп, содержащих критические элементы, особенно фосфор.
В заключение настоящее изобретение обеспечивает очищающий раствор, содержащий водную перекись водорода, стабилизированную от разложения. Указанный очищающий раствор включает смесь аммиака, перекиси водорода, деионизированной воды и, по крайней мере, одного хелатирующего агента.
В дополнительном воплощении настоящего изобретения указанные комплексообразующие реагенты используются как соединения, предотвращающие осаждение металлов, и стабилизирующие соединения. Эти соединения представляют собой 2,2-бис-(гидроксиэтил)-(иминотрис)-(гидроксиметил)метан [Bis Tris] и нитрилтрех-уксусную кислоту [NTA; CAS 139-13-9; Titrplex I]. Каждое из этих соединений может быть добавлено к очищающим композициям отдельно или в комбинации с другим соединением.
Приемлемая очищающая композиция может содержать эти комплексообразующие реагенты в количестве меньше чем 4000 ppm. Предпочтительно Bis Tris может быть добавлен в диапазоне 1000-3000 ppm и NTA в диапазоне 100-2000 ppm, наиболее предпочтительно Bis Tris добавляют в диапазоне меньше чем 2000 ppm и NTA в диапазоне меньше чем 500 ppm. Общая массовая концентрация указанных хелатирующих агентов предпочтительно должна быть меньше, чем 2000 ppm (0,2 мас.%), но в зависимости от случая может быть необходимо добавить больше или обеспечивать очищающий раствор в течение очищающего процесса дополнительным количеством хелатирующего агента.
В общем, очищающие растворы используют при повышенных температурах. Известные очищающие растворы эффективны при температурах выше, чем 60°С. Смеси настоящего изобретения предпочтительно могут использоваться и эффективны при температурах в диапазоне 20-80°С, особенно при нормальной комнатной температуре. Наиболее предпочтительно они используются при температурах в диапазоне 40-50°С. В зависимости от стадии способа смеси согласно изобретению могут быть приведены в контакт с очищаемыми поверхностями на время приблизительно от нескольких секунд до 60 минут, предпочтительно приблизительно от 15 секунд до 15 минут, наиболее предпочтительно приблизительно от 30 секунд до 6 минут.
Для того чтобы найти оптимизированную композицию для новых очищающих растворов, был проведен ряд экспериментов и была проверена очищающаяся способность хелатирующих агентов в SC-1 и SC-2 растворах.
Контроль разложения Н2О2, усиленного металлическими добавками, показывает эффективность хелатирующих агентов в очищающих растворах. Испытания на стабильность ванны были проведены в АРМ растворах, намеренно загрязненных различными целевыми металлами (Fe, Ca, Zn, Al, 5 ppb) с/без добавления хелатирующего агента (CA) (фиг.1).
В дальнейших экспериментах была проверена эффективность хелатирующих агентов для ингибирования осаждения металлов на кремниевые поверхности. Si-субстраты были предварительно очищены с помощью SC-1 и погружены в указанные выше загрязненные растворы. Загрязнение поверхности металлами на кремниевых субстратах было проанализировано с помощью Рентгеновской флуоресцентной спектроскопии полного отражения (Total Reflection X-Ray Fluorescence Spectroscopy - TXRF) (табл.1).
Кроме того, эффективность удаления хелатирующего агента с кремниевых поверхностей в SC-1 растворах была изучена с помощью TXRF. Si-субстраты были предварительно загрязнены (Fe, Ca, Zn, Al, 1012-1013 ат/см2) и далее погружены в SC-1 раствор, содержащий хелатирующий агент (табл.2).
Количество комплексообразующего реагента, который должен быть добавлен в качестве превентивного средства от осаждения металла, зависит от вида и количества металлических примесей, которые содержит жидкая среда и осаждение которых предотвращают. Также это зависит от уровня очищения, необходимого для поверхности субстрата. Общее количество, которое необходимо добавить в композицию обработки поверхности, в общем, находится в максимальном диапазоне до 2 мас.%, но обычно до 0,4 мас.%. Если описанное выше количество является слишком малым, то предполагаемый превентивный эффект осаждения металла настоящего изобретения едва ли достигается. С другой стороны, если описанное выше количество является слишком большим, тогда никакой дополнительный эффект не может быть достигнут и существует опасение, что комплексообразующий реагент как предотвращающее осаждение металла средство может быть нанесен на поверхность субстрата, что является нежелательным. Используя Bis Tris и NTA, последний случай никогда не встречался.
Примеры жидкой среды, используемой как основной компонент для композиции обработки поверхности настоящего изобретения, в основном включают высокоочищенную воду, электролизованную ионную воду, органический растворитель или водный раствор, содержащий кислоту, щелочь, окисляющий агент, восстанавливающий агент, поверхностно-активное вещество или подобные растворенные вещества, или смеси этих растворов. Особенно, когда щелочной водный раствор или разбавленный раствор фтористоводородной кислоты используется для очистки или травления полупроводникового субстрата, металлические примеси в растворе очень легко наносятся на поверхность субстрата, и поэтому в таких случаях предпочтительно использовать эти растворы, добавляя комплексообразующий реагент в соответствии с настоящим изобретением.
В настоящем изобретении щелочной водный раствор имеет значение рН выше, чем 7. Примеры щелочного компонента в этом водном растворе особенно не ограничены, но обычно включают аммиак. Также другие приемлемые примеры включают гидрокарбонат аммония или гидроксиды четвертичной аммонийной соли, такие как гидроксид тетраметиламмония (ТМАМ), и гидроксид триметил-2-гидроксиэтиламмония и т.п.. Эти соединения могут быть добавлены отдельно или в смеси двух или больше компонентов, и общая концентрация полного раствора композиции для обработки поверхности может регулироваться от 0,001 до 30 мас.%. Наиболее предпочтительно используют аммиак. Согласно изобретению его концентрацию предпочтительно регулируют в диапазоне от 0,01 до 10 мас.%, более предпочтительному в диапазоне от 0,1 до 8 мас.% и наиболее предпочтительно в диапазоне от 0,2 до 4 мас.%.
Также предпочтительно используют щелочную электролизованную ионную воду, полученную электролизом воды. Далее, к такому щелочному водному раствору добавляют перекись водорода в качестве окисляющего агента.
В очищающем этапе полупроводниковой пластинки, при очистке непокрытого кремния (не имеющего никакой оксидированной пленки), можно контролировать травление или придание неровности поверхности пластинки путем введения окислителя. В случае перекиси водорода концентрацию в основном регулируют в пределах диапазона концентраций от 0,01 до 30 мас.%. Когда используется окислитель, концентрацию окислителя предпочтительно регулируют от 0,1 мас.% до 25 мас.%. Если количество окислителя является слишком большим, комплексообразующий реагент будет разлагаться и устойчивость композиции для обработки поверхности будет становиться недостаточной. Особенно, когда перекись водорода используется как окислитель, концентрация перекиси водорода находится предпочтительно в диапазоне от 0,3 мас.% до 22 мас.%.
В предпочтительном обрабатывающем растворе соотношение очищающей смеси, состоящей из воды, перекиси водорода и аммиака, составляет от приблизительно 20:5:1 до приблизительно 200:1:1 (H2O:Н2О2:NH4OH).
Способ смешивания комплексообразующего реагента настоящего изобретения с композицией для обработки поверхности особенно не ограничен. Комплексообразующий реагент может быть смешан предварительно с одним или более компонентами из компонентов, составляющих композицию для обработки поверхности, и затем эти компоненты могут быть смешаны. Альтернативно, комплексообразующий реагент может быть смешан с раствором смеси, полученным после смешивания этих компонентов.
В случае SC-1 очистки обработку поверхности проводят с помощью композиции (аммиак + перекись водорода + вода + предотвращающее осаждение металла средство), но когда композиция обработки поверхности используется в течение длительного времени, аммиак испаряется и предотвращающее осаждение металла средство постепенно разлагается, таким образом понижая эффект предотвращающего осаждение металла средства. Поэтому, когда испаряемое количество аммиака добавляют, такое добавление проводят предпочтительно с помощью водного раствора аммиака, содержащего предотвращающее осаждение металла средство в количестве от 10-7 до 5 мас.%, предпочтительно от 10-6 до 1 мас.%. Композицию обработки поверхности настоящего изобретения используют для процессов обработки поверхности, включая очистку, травление, полировку, пленкообразование и т.п., для субстратов, таких как полупроводник, металл, стекло, керамика, пластмасса, магнитный материал, сверхпроводник и т.п., загрязнение металлической примесью которых становится неприемлемым. Настоящее изобретение предпочтительно применяется особенно к очистке или травлению полупроводникового субстрата, поверхность которого должна быть очень чистой. Среди операций по очистке полупроводникового субстрата, когда настоящее изобретение применяется особенно к щелочной очистке с очищающим раствором, включающим (аммиак, перекись водорода и воду), проблема указанного способа очистки, то есть проблема осаждения металлической примеси на субстрате, может быть решена, и этой очисткой может быть удовлетворительно обеспечена очень чистая поверхность субстрата без загрязнения частицами, органическими материалами и металлами.
Причина, по которой композиция для обработки поверхности настоящего изобретения достигает очень удовлетворительного эффекта предотвращения осаждения металлических примесей, не выяснена до сих пор.
Когда композиция обработки поверхности настоящего изобретения применяется как очищающий раствор для очистки субстрата, используют способ приведения очищающего раствора непосредственно в контакт с субстратом. Примеры такого способа очищения включают погружающий тип очищения, в котором субстрат опускают в очищающий раствор в очищающем резервуаре, распыляющий тип очищения, в котором очищающий раствор распыляют на субстрат, вращающий тип очищения, в котором очищающий раствор капают на субстрат, вращающийся на высокой скорости, и т.п.. В настоящем изобретении, среди указанных выше способов очистки, это зависит от цели, которой способ соответствует и поэтому используется; но способ очистки погружающего типа является предпочтительным. Очистку проводят в течение соответствующего времени, предпочтительно от некоторых секунд до 15 минут. Если время очистки слишком короткое, очищающий эффект оказывается неудовлетворительным. С другой стороны, если время очищения слишком долгое, это бессмысленно, так как производительность становится недостаточной, а очищающий эффект дальше не повышается.
Как уже упоминалось, предпочтительно, чтобы очистка могла проводиться при обыкновенной температуре, но она может быть проведена при повышенной температуре, чтобы улучшить очищающий эффект. Также чистка может быть проведена в комбинации с очищающим способом, использующим физическую силу. Примеры очищающего способа, использующего физическую силу, включают ультразвуковую очистку, механическую очистку, использующую очищающую щетку и т.п.
В настоящем изобретении в получении композиции для обработки поверхности комплексообразующий реагент иногда может становиться источником металлической примеси. Обыкновенный реагент для комплексообразующего реагента может содержать металлические примеси, такие как Fe, в количестве от нескольких до нескольких тысяч ppm. Эти металлические примеси могут присутствовать как устойчивые комплексы с комплексообразующим реагентом на начальной стадии, но когда комплексообразующий реагент используют как раствор для обработки поверхности в течение длительного времени, комплексообразующий реагент может разлагаться и металлы могут высвобождаться и осаждаться на поверхности субстрата. Поэтому осуществляют долгосрочные эксперименты, используя очищающие растворы согласно настоящему изобретению, чтобы оценить осаждение металлов, таких как Fe, al, Ca или Al.
Эти эксперименты показали, что эффект, предотвращающий осаждение металлов на поверхность субстрата, поддерживался даже после того, как раствор для обработки поверхности оставили стоять при повышенной температуре в течение длительного времени, тогда как обычные композиции вели к увеличенному количеству осаждения металла в течение этих экспериментов.
Промышленное применение
Композиция для обработки поверхности настоящего изобретения, содержащая специфические комплексообразующие реагенты, а именно Bis Tris и/или NTA, как превентивные средства от осаждения металла, предохраняет поверхность субстрата от загрязнения металлическими примесями, такими как Fe, Al, Zn и Са, из композиции для обработки поверхности, и стабильно обеспечивает чрезвычайно чистую поверхность субстрата. Дополнительно, прибавление этих Bis Tris и/или NTA определенно увеличивает продолжительность работы композиции для обработки поверхности.
Особенно, когда настоящее изобретение применяется для щелочной очистки полупроводникового субстрата, представленной очисткой смесью "аммиак + перекись водорода + вода", это означает прибавление Bis Tris или NTA только одного или обоих в комбинации, как описано выше, традиционная проблема этой чистки решена, и этой очисткой может быть обеспечена очень чистая поверхность субстрата без загрязнения частицами, органическими материалами и металлами. Таким образом, традиционно используемая кислотная очистка, такая как очистка смесью "соляная кислота + перекись водорода + вода", проводимая после этой очистки, может быть опущена, и поэтому можно в значительной степени снизить стоимость очистки, стоимость чистого помещения, включая аппаратуру вытяжного вентилятора и т.п., таким образом, этот способ является в значительной степени предпочтительным в промышленном производстве полупроводниковых интегральных схем.
Далее, настоящее изобретение будет описано более подробно ссылкой на Примеры. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено такими специфическими Примерами в пределах области предмета настоящего изобретения.
Примеры
Пример 1
Исследовали стабильность ванны SC-1 раствора, содержащего комплексант. Контроль разложения Н2О2, усиленного металлическими добавками, показывает эффективность хелатирующих агентов в очищающих растворах. Испытания на стабильность ванны проводили в SC-1 (АРМ) растворе с двумя различными объемными соотношениями (NH4ОН 28%/Н2O2 31%/DI-Н2О, 1-5-20 и 1-1-200). SC-1 очищающий раствор, намеренно загрязненный с помощью 5 ppb Fe или с помощью раствора многоэлементного стандарта (Fe+Zn+Са+Al, каждый элемент 5 ppb), использовали при температуре 70-75°С в течение приблизительно 60 минут. Начальная концентрация хелатирующего агента составляла 0,195 мас.% (фиг.1).
Результаты очищения различными очищающими растворами и сравнение качества очистки приведены на фиг.2-12.
Пример 2
В дальнейших экспериментах проверяли эффективность хелатирующих агентов ингибировать осаждение металлов на кремниевые поверхности. Si-субстраты предварительно очистили с помощью SC-1 (1-5-20, 70-75°С, 10 минут) и погрузили в указанные выше загрязненные растворы на 10 минут (1-5-20, 70-75°С). Загрязнение раствора, загрязненного различными количествами Fe (1-100 ppb), проводили без перемешивания. Кроме того, субстраты промывали деионизированной водой (5 минут) и далее высушили продуванием с помощью N2. Начальная концентрация хелатирующего агента составляла 0,195 мас.%. Загрязнение поверхности металлами на кремниевых субстратах проанализировали с помощью Рентгеновской флуоресцентной спектроскопии полного отражения (TXRF) (табл.1).
Таблица 1
Эффективность Bis Tris ингибировать осаждение металлов на кремниевые поверхности
Bis Tris Fe в АРМ [ppb]
[ppm] 1 5 10 50 100
Ссылка [0] 2,8 20 35 44 36
После АРМ, 1,5 1 <1 3 5
[1950]
Очищающий 1,9 20 35 14 7
фактор
Поверхностная конц. [1012 ат/см2] по TXRF
Таблица 1: Исследование адсорбции Fe на поверхности кремния в АРМ (1-5-20), содержащем Bis Tris; 70-75°С, 10 минут. (Кривая сравнения: поверхностная конц. без Bis Tris).
Пример 3
Кроме того, эффективность удаления хелатирующего агента с кремниевых поверхностей в SC-1 растворе изучали с помощью TXRF. Si-субстраты предварительно загрязнили раствором, как в условиях SC-1 (1-5-20, 70-75°С, 10 минут), содержащим различные количества Fe (5 ppb, 50 ppb). Загрязненные субстраты далее погрузили в SC-1 раствор (1-5-20, 70-75°С, 10 минут), содержащий хелатирующий агент. Начальная концентрация хелатирующего агента составляла 0,195 мас.% (табл.2).
Таблица 2
Концентрация Fe на кремниевых поверхностях в SC-1
Bis Tris [ppm] Fe на Si-субстрате [1012 ат/см2]
5 ppb в SC-1 50 ppb в SC-1
перед SC-1 после SC-1 перед SC-1 после SC-1
[1950] ~14 ~1 ~27 ~DL*
Фактор удаления ~14 ~27-54*
* DL, Предел определения (5×1011 ат/см2)
Таблица 2: Эффективность удаления хелатирующего Bis Tris; 70-75°С, 10 мин.

Claims (11)

1. Очищающий раствор для процессов обработки поверхности, в которых загрязнение металлической примесью становится неприемлемым, включающий щелочное соединение, перекись водорода, воду и 2,2-бис-(гидроксиэтил)-(иминотрис)-(гидроксиметил)метан [Bis Tris] в качестве хелатирующей добавки.
2. Очищающий раствор по п.1, отличающийся тем, что щелочное соединение выбрано из группы, состоящей из органического основания, аммиака, гидроксида аммония, гидроксида тетраметиламмония.
3. Очищающий раствор по п.1, отличающийся тем, что щелочное соединение выбрано из группы, состоящей из аммиака и гидроксида аммония.
4. Очищающий раствор по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что включает 2,2-бис-(гидроксиэтил)-(иминотрис)-(гидроксиметил)метан [Bis Tris] в количестве в диапазоне 1000-3000 ppm.
5. Способ очищения полупроводникового(ых) субстрата(ов), который включает обработку полупроводникового(ых) субстрата(ов) очищающим раствором по одному или более пп.1-4, и высушивание указанного полупроводникового(ых) субстрата(ов) после промывки водой.
6. Способ обработки по п.5, отличающийся тем, что обработку очищающим раствором выполняют при температуре в диапазоне 20-80°С.
7. Способ обработки по п.5, отличающийся тем, что обработку очищающим раствором выполняют при нормальной комнатной температуре.
8. Способ обработки по п.5, отличающийся тем, что очищающие растворы по пп.1-4 приводят в контакт с поверхностями, которые необходимо очистить, в течение времени от нескольких с до 60 мин.
9. Способ обработки по п.5, отличающийся тем, что очищающие растворы по пп.1-4 приводят в контакт с поверхностями, которые необходимо очистить, в течение времени от 15 с до 15 мин.
10. Способ обработки полупроводникового(ых) субстрата(ов) по одному из пп.5-9, отличающийся тем, что полупроводниковый(ые) субстрат(ы) погружают/опускают в очищающий раствор (очистка методом погружения).
11. Использование очищающих растворов по одному из пп.1-4 для процессов обработки поверхности, включая очистку, травление, полировку, пленкообразование, для очистки субстратов, таких как полупроводник, металл, стекло, керамика, пластмасса, магнитный материал, сверхпроводники.
RU2005117609/04A 2002-11-05 2003-10-10 Обработка поверхности полупроводников и используемая при этом смесь RU2329298C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02024675 2002-11-05
EP02024675.7 2002-11-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005117609A RU2005117609A (ru) 2006-01-20
RU2329298C2 true RU2329298C2 (ru) 2008-07-20

Family

ID=32309312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005117609/04A RU2329298C2 (ru) 2002-11-05 2003-10-10 Обработка поверхности полупроводников и используемая при этом смесь

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20060025320A1 (ru)
EP (1) EP1567633B1 (ru)
JP (1) JP2006505132A (ru)
KR (1) KR20050084939A (ru)
CN (1) CN1711349B (ru)
AT (1) ATE521692T1 (ru)
AU (1) AU2003276094A1 (ru)
RU (1) RU2329298C2 (ru)
TW (1) TWI333975B (ru)
WO (1) WO2004041989A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2486287C2 (ru) * 2011-04-29 2013-06-27 Антон Викторович Мантузов Способ очистки поверхности полупроводниковых пластин и регенерации травильных растворов

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE376050T1 (de) * 2003-06-27 2007-11-15 Imec Inter Uni Micro Electr Halbleiterreinigungslösung
US7323421B2 (en) * 2004-06-16 2008-01-29 Memc Electronic Materials, Inc. Silicon wafer etching process and composition
DE602006014551D1 (de) * 2006-10-31 2010-07-08 Soitec Silicon On Insulator Verfahren zur Charakterisierung von Defekten auf Silizium-Oberflächen, Ätzlösung für Silizium-Oberflächen und Verfahren zur Behandlung von Silizium-Oberflächen mit der Ätzlösung
EP2426705A4 (en) * 2009-04-30 2012-09-26 Lion Corp METHOD FOR CLEANING SEMICONDUCTOR SUBSTRATE AND ACID SOLUTION
JP5278492B2 (ja) * 2010-06-16 2013-09-04 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法
RU2495512C2 (ru) * 2011-11-23 2013-10-10 Валерий Михайлович Рыков Способ очистки поверхности полупроводниковых пластин
US20140054266A1 (en) * 2012-08-24 2014-02-27 Wiechang Jin Compositions and methods for selective polishing of platinum and ruthenium materials
JP6646140B2 (ja) * 2016-04-28 2020-02-14 富士フイルム株式会社 組成物、組成物収容体、組成物の製造方法
CN109075052B (zh) * 2016-04-28 2024-08-20 富士胶片株式会社 组合物、组合物收容体及组合物的制造方法
CN109075035B (zh) * 2016-04-28 2023-06-13 富士胶片株式会社 处理液及处理液收容体
CN116631848A (zh) * 2023-07-20 2023-08-22 山东有研艾斯半导体材料有限公司 一种改善硅抛光片表面金属和颗粒品质的硅片的清洗方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5209927A (en) * 1985-01-23 1993-05-11 Alcon Laboratories, Inc. Ophthalmic solution
DE69231971T2 (de) * 1991-01-24 2002-04-04 Purex Co., Ltd. Lösungen zur Oberflächenbehandlung von Halbleitern
US5885362A (en) * 1995-07-27 1999-03-23 Mitsubishi Chemical Corporation Method for treating surface of substrate
TW416987B (en) * 1996-06-05 2001-01-01 Wako Pure Chem Ind Ltd A composition for cleaning the semiconductor substrate surface
US5962384A (en) * 1997-10-28 1999-10-05 International Business Machines Corporation Method for cleaning semiconductor devices
DE69941088D1 (de) * 1998-05-18 2009-08-20 Mallinckrodt Baker Inc Alkalische, silikat enthaltende reinigungslösungen für mikroelektronische substrate
EP1091395A1 (en) * 1999-09-30 2001-04-11 Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw A cleaning solution for treating a semiconductor substrate
US7678836B2 (en) * 1999-11-04 2010-03-16 Fxs Ventures, Llc Method for rendering a contact lens wettable
US6599370B2 (en) * 2000-10-16 2003-07-29 Mallinckrodt Inc. Stabilized alkaline compositions for cleaning microelectronic substrates
FR2816528B3 (fr) * 2000-11-14 2003-04-04 Lionel Girardie Procede de gravure selective du cuivre et de nettoyage par face et de la circonference d'un substrat
US6803353B2 (en) * 2002-11-12 2004-10-12 Atofina Chemicals, Inc. Copper chemical mechanical polishing solutions using sulfonated amphiprotic agents
US6911393B2 (en) * 2002-12-02 2005-06-28 Arkema Inc. Composition and method for copper chemical mechanical planarization

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2486287C2 (ru) * 2011-04-29 2013-06-27 Антон Викторович Мантузов Способ очистки поверхности полупроводниковых пластин и регенерации травильных растворов

Also Published As

Publication number Publication date
ATE521692T1 (de) 2011-09-15
CN1711349A (zh) 2005-12-21
EP1567633B1 (en) 2011-08-24
TWI333975B (en) 2010-12-01
AU2003276094A1 (en) 2004-06-07
EP1567633A1 (en) 2005-08-31
US20060025320A1 (en) 2006-02-02
KR20050084939A (ko) 2005-08-29
JP2006505132A (ja) 2006-02-09
TW200416284A (en) 2004-09-01
WO2004041989A1 (en) 2004-05-21
CN1711349B (zh) 2010-05-26
RU2005117609A (ru) 2006-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100205262B1 (ko) 표면 처리액 및 세척 방법
EP0789071B1 (en) Method for treating surface of substrate and surface treatment composition therefor
KR100366623B1 (ko) 반도체 기판 또는 lcd 기판의 세정방법
EP1342777B1 (en) Substrate cleaning liquid media and cleaning method
EP0665582A2 (en) Surface treating agents and treating process for semiconductors
EP1345848B1 (en) Composition comprising an oxidizing and complexing compound
RU2329298C2 (ru) Обработка поверхности полупроводников и используемая при этом смесь
KR20100100841A (ko) 반도체 디바이스용 기판의 세정 방법 및 세정액
EP1648991B1 (en) Semiconductor cleaning solution
KR19980070759A (ko) 표면처리 조성물 및 이를 이용한 기판의 표면처리 방법
EP1544284A1 (en) Composition and method for treating a semiconductor substrate
KR100433961B1 (ko) 반도체 기판용 세정 수용액
JP3689871B2 (ja) 半導体基板用アルカリ性洗浄液
JP3887846B2 (ja) 高純度エチレンジアミンジオルトヒドロキシフェニル酢酸及びそれを用いた表面処理組成物
JP3422117B2 (ja) 新規な表面処理方法及び処理剤
JPH11340182A (ja) 半導体表面洗浄剤及び洗浄方法
KR100784938B1 (ko) 반도체소자 세정용 조성물
JP3198878B2 (ja) 表面処理組成物及びそれを用いた基体の表面処理方法
JPH09298180A (ja) シリコンウエハーの洗浄方法
EP1091395A1 (en) A cleaning solution for treating a semiconductor substrate
JPH10321590A (ja) 表面処理方法及び処理剤

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101011