CN1501176A - 用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，它能够以协同方式执行蚀刻过程，同时控制叠层膜中各层膜的侧蚀刻以使得侧边形状均匀。在该湿蚀刻方法中，对顺序淀积于衬底上的包含薄膜特性各不相同的第一和第二膜的叠层膜组合执行两种或多种类型的蚀刻方法。这两种或多种类型的蚀刻方法至少包括：第一湿蚀刻方法，其中对第一膜的侧蚀刻比对第二膜的侧蚀刻更容易进行；和第二湿蚀刻方法，其中对第二膜的侧蚀刻比对第一膜的侧蚀刻更容易进行。

Description

用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法及系统
技术领域
本发明涉及一种用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法及该方法中所使用的系统，尤其涉及这样一种用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法：它以协同方式组合使用多种类型的湿蚀刻方法对包含多个膜特性各不相同的膜的叠层膜进行湿蚀刻处理。
背景技术
在制造液晶显示设备和半导体器件的过程中，为了进行薄膜构图，蚀刻处理是必不可少的。但是，在对薄膜进行湿蚀刻处理时，会出现所谓的“侧蚀刻”现象，此时，不但薄膜的表面方向会受到过度地蚀刻，而且薄膜四周的侧面方向也会受到过度地蚀刻，这样，要在蚀刻后获得均匀形状的薄膜是不可能的。在利用湿蚀刻工艺对布线层进行构图以形成特别是用金属材料制成的布线的过程中，要求有很高的蚀刻精度。因为如果侧蚀刻中精度不够而造成构图形状出现不规则，它会对器件的电性能形成很大的影响。
而且，随着近来多层液晶显示设备和/或半导体器件的广泛应用，存在于下层构图上的台阶对下层构图的阶梯覆盖特性的影响变大。尤其是在构图布线层的蚀刻过程中，为了保持上层构图良好的阶梯覆盖特性，确保放置在上层和下层之间的层间电介质的绝缘抵抗阻力，通过上层金属布线进行正常导电，通过避免在覆盖上层金属布线的保护膜中出现缺陷而获得可靠性，所谓的“锥形蚀刻”工艺是一个重要因素，在该工艺中，锥形部分被形成在对下层布线构图时进行湿蚀刻的表面上。
为了达到这个目的，在对单一的布线材料(单层)进行湿蚀刻时，很多情况下，是通过调整蚀刻液的化学成分或控制抗蚀层的粘附力在抗蚀层和布线材料间注入蚀刻液。
图10A和10B分别为常规采用的湿蚀刻过程的概要图。如图10A和10B所示，在传统的湿蚀刻过程中，在待处理的衬底1被衬底传送辊9运送至蚀刻室2之后，利用单一的方法执行蚀刻过程2a而使形成于待处理的衬底1上的薄膜的部分(指定区域)得以蚀刻，所述的单一的方法也就是衬底被浸入在蚀刻液内的浸入式蚀刻(使用静态蚀刻液的静态蚀刻)，或者是在衬底上喷射蚀刻液的喷射式蚀刻(使用动态蚀刻液的动态蚀刻)，或者是类似蚀刻。
下一步，在待处理的衬底1被运送至水洗室3中之后，如图10B所示，执行清洗过程3a以除去待处理的衬底1上留下的蚀刻液(蚀刻剂)。接着，在待处理的衬底1被运送至干燥室4中之后，执行干燥过程4a以除去待处理的衬底1上留下的清洗水。这样由此就通过对薄膜执行湿蚀刻过程完成了构图。此外，日本未决专利申请No.sho57-094572公开了使用常规的喷射式蚀刻方法的湿蚀刻系统，而日本未决专利申请No.Hei08-158069则公开了另一种蚀刻单层膜所使用的常规湿蚀刻方法，在该方法中，喷射式蚀刻方法和浸入式蚀刻方法被组合使用，但是，喷射式蚀刻方法和浸入式蚀刻方法是分别在不同的蚀刻系统中使用的。
但是，当使用上述常规的湿蚀刻方法来蚀刻叠层膜时会出现下面的问题。该问题在于，当使用相同的蚀刻液执行一蚀刻过程时，一般来说，蚀刻特性(即蚀刻速度)会随各中布线材料的不同而变化，并且当使用同样的蚀刻液对相同的布线材料执行蚀刻过程时，蚀刻特性会随使用的蚀刻方法的不同而变化。
鉴于此，如果用单一方法以和蚀刻单层膜相同的方式对多种堆叠的布线材料(叠层膜)执行蚀刻过程，若由各层膜之间的蚀刻速率差异而导致下层膜的蚀刻速率大于上层膜的蚀刻速率，则与上层膜相比，下层膜中会出现明显的侧蚀刻现象，由此导致上层膜的的悬垂形状的出现，即在某些情况下，上层膜会以一种罩状物的形状从下层膜上突出出去。上层膜的这种悬垂形状将会导致将进一步叠放在上层膜上的薄膜的阶梯覆盖特性的降低，由此导致在上层膜中出现结构缺陷。
为了消除这种由于布线材料不同而产生的蚀刻速度的差异，可以使用这样一种蚀刻方法，其中通过使用两种蚀刻特性不同的蚀刻液来控制锥形部分的形成。不过由于蚀刻液的效力的退化或者由于对蚀刻液浓度的控制过于复杂，实际操作这种方法并非易事。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种实施于叠层膜的组合式湿蚀刻方法及该组合式湿蚀刻方法中所使用的湿蚀刻系统，这种组合式湿蚀刻方法能够以协同方式执行多个蚀刻过程并同时控制对各层膜的侧蚀刻的量。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，它包括：
以协同方式组合使用多种类型的湿蚀刻方法对顺序淀积在衬底上的包含薄膜特性各不相同的至少第一和第二薄膜的叠层膜进行湿蚀刻处理的步骤；
其中，该多种类型的湿蚀刻方法包括：
第一步湿蚀刻步骤，其中对第一膜的侧蚀刻比对第二膜的侧蚀刻更容易进行；
第二步湿蚀刻步骤，其中对第二膜的侧蚀刻比对第一膜的侧蚀刻更容易进行。
在上述方法中，优选的模式是在第一湿蚀刻步骤中所使用的蚀刻液的化学成分与第二湿蚀刻步骤中所使用的蚀刻液的化学成分相同。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，它包括：
以协同方式组合使用多种类型的湿蚀刻方法对顺序淀积在衬底上的包含薄膜特性各不相同的至少第一和第二薄膜的叠层膜进行湿蚀刻处理；
其中，该多种类型的湿蚀刻方法包括：
第一步湿蚀刻步骤，其中要获得的蚀刻特性是第一膜的蚀刻速率比第二膜的蚀刻速率大；
第二步湿蚀刻步骤，其中要获得的蚀刻特性是第二膜的蚀刻速率比第一膜的蚀刻速率大。
在上述方法中，优选的一种模式是在第一湿蚀刻步骤中所使用的蚀刻液的化学成分与第二湿蚀刻步骤中所使用的蚀刻液的化学成分相同。
还有一种优选模式是，当在第一湿蚀刻步骤中使用动态蚀刻液时，在第二湿蚀刻步骤中使用静态蚀刻液，以及当在第一湿蚀刻步骤中使用静态蚀刻液时，在第二步湿蚀刻步骤中使用动态蚀刻液。
还有一种优选模式是，使用动态蚀刻液的蚀刻步骤为通过对淀积于衬底上的叠层膜喷射蚀刻液来执行蚀刻过程的蚀刻步骤，以及使用静态蚀刻液的蚀刻步骤为通过将淀积于衬底上的叠层膜浸入蚀刻液来执行蚀刻过程的蚀刻步骤或者是将蚀刻液涂覆在淀积于衬底上的叠层膜的蚀刻步骤。
还有一种优选模式是，构造叠层膜以使得第一膜夹在第二膜之间或者使得第二膜夹在第一膜之间。
根据本发明的第三方面，提供了一种湿蚀刻系统，它所具有的功能是：使用动态蚀刻液进行动态湿蚀刻以及使用静态蚀刻液进行静态湿蚀刻。
根据本发明的第四方面，提供了一种湿蚀刻系统，它所具有的功能是：连续执行使用动态蚀刻液的动态湿蚀刻和使用静态蚀刻液的静态湿蚀刻。
在上述系统中，优选的模式是：动态湿蚀刻为通过往待处理的衬底上喷蚀刻液而执行的蚀刻过程，静态湿蚀刻为通过将待处理的衬底浸入到蚀刻液中或在待处理的衬底上涂覆蚀刻液而执行的蚀刻过程。
使用上述的构造，在包括两种或多种膜的叠层膜中，其中每种膜在执行喷射式蚀刻过程和浸入式蚀刻过程时，在执行喷射式蚀刻过程和涂敷式蚀刻过程时以及在执行浸入式蚀刻过程和涂敷式蚀刻过程时会有不同的蚀刻速率，通过以协同方式执行喷射式蚀刻过程和浸入式蚀刻过程，或者以协同方式执行喷射式蚀刻过程和涂敷式蚀刻过程，或者以协同方式执行浸入式蚀刻过程和涂敷式蚀刻过程，可以控制叠层膜中各层膜的侧蚀刻量，由此在蚀刻过程之后获得具有良好侧边的叠层膜的构图。
附图说明
通过下面结合附图所进行的描述，本发明上述以及其它的目的、优点及特征将会更加明显。
图1为一原理图，显示了根据本发明第一实施例的湿蚀刻系统的结构；
图2A为一截面图，显示了根据第一实施例的叠层和抗蚀构图；
图2B为俯视图，显示了根据第一实施例的叠层和和抗蚀构图；
图3A和图3B为过程图，显示了根据第一实施例对叠层进行蚀刻的过程；
图4A、4B和4C为过程图，显示了根据本发明的第二实施例对叠层膜进行蚀刻的过程；
图5为显示根据第二实施例的湿蚀刻系统的结构图；
图6为显示根据本发明的第三实施例的湿蚀刻系统的结构图；
图7A、7B和7C为过程图，显示了根据第三实施例对叠层进行蚀刻的过程；
图8为显示根据本发明的第四实施例的湿蚀刻系统的结构图；
图9A、9B和9C为过程图，显示了根据第四实施例对叠层膜进行蚀刻的过程；
图10A和10B分别为显示常规湿蚀刻过程的概略图；
图11A和11B分别为显示本发明的湿蚀刻过程的概略图。
具体实施方式
下面将参照附图用本发明的各个实施例来详细描述实施本发明的最佳模式。
在描述各个实施例之前，先概略描述一下本发明的湿蚀刻过程。如图11A和11B所示，在待处理的衬底5被衬底传送辊10运送至蚀刻室6之后，对待处理的衬底5执行包括喷射蚀刻过程(使用动态蚀刻液的动态湿蚀刻过程)或浸入式蚀刻过程(使用静态蚀刻液的静态湿蚀刻过程)的蚀刻过程6a(图11B中的“蚀刻过程I”)而对形成于待处理的衬底5上的叠层膜的部分(指定区域)执行湿蚀刻。
接着，同样在蚀刻室6中，对待处理的衬底5执行不同于蚀刻过程6a的包括浸入式蚀刻过程和喷射式蚀刻过程的蚀刻过程6b(图11B中的“蚀刻过程II”)以利用该湿蚀刻方法获得对形成于待处理的衬底5上的叠层膜的构图。接着，在待处理的衬底5被运送至水洗室7中之后，执行清洗过程7c以除去蚀刻液(蚀刻剂)，然后，在待处理的衬底5被运送至干燥室8中之后，执行干燥过程8d以除去用于清洗用的水。
也就是说，在本发明中，显示常规湿蚀刻过程的图10B中的蚀刻过程2a在显示本发明蚀刻过程的图11B中被分为第一蚀刻过程6a和第二蚀刻过程6b两个过程，其中第一蚀刻过程6a和第二蚀刻过程6b是以协同方式被组合执行的
第一实施例
图1为原理图，显示了根据本发明第一实施例的湿蚀刻系统155的结构。图2A和2B为显示形成于待处理的衬底11上的叠层膜的结构的图，它也解释了根据第一实施例对待处理的衬底11执行蚀刻过程的湿蚀刻系统155的操作。并且图2A中所示的叠层膜在液晶显示设备中被用作布线构图。
首先，参照图1，对湿蚀刻系统155的结构概略描述如下。如图1所示，第一实施例的湿蚀刻系统155包括蚀刻室81、水洗室82和干燥室83。蚀刻室81的组成如下：多个传送辊12、多个蚀刻喷嘴13、至少一个气刀14、一个蚀刻液箱17、一条管道15、一个泵16、一个干燥空气箱20、一个入口21和一个出口25。水净化室82的组成如下：多个运送辊22、一个纯水箱19、多个纯水喷嘴18、一条排放管23、一个入口26和一个出口27。干燥室83的组成如下：多个运送辊35、干燥空气箱30、一条排放管24、至少一个气刀36、一个入口28和一个出口29。
下面，参照图2A和2B，描述一下待处理的衬底11上形成的叠层膜的结构。如图2A所示，用例如溅射法在玻璃衬底31上淀积Al(铝)膜32以使得其膜厚为大约100nm。然后，利用例如溅射法在Al膜32上形成Mo(钼)膜33以使得其厚度为大约70nm。接下去，对淀积在Mo膜33上的抗蚀膜34进行构图操作以形成布线构图。图2B为从上方观察Mo膜33和抗蚀膜34的俯视图。
接下来将解释在对叠层膜32和33进行蚀刻时蚀刻液的化学成分不同所造成的蚀刻速度的差异。当叠层膜32和33单独使用喷射式蚀刻方法(使用动态蚀刻液的动态湿蚀刻方法)和单独使用涂敷式蚀刻方法(使用静态蚀刻液的静态湿蚀刻方法)以及使用含有下面化学成分的蚀刻液时，可以获得叠层膜32和33之间蚀刻速率下面的大和小的关系。也就是说，当蚀刻液的典型混合化学成分包含79.0％的磷酸、3.2％的醋酸和0.5％的硝酸时，叠层膜32和33之间会出现下面的大和小的蚀刻速率关系。当进行喷射式蚀刻过程时，Al膜32的蚀刻速度大于Mo膜33的蚀刻速度，而当进行涂敷式蚀刻过程时，则Mo膜33的蚀刻速度大于Al膜32的蚀刻速度。
当使用上述的蚀刻液来单独执行喷射式蚀刻过程或涂敷式蚀刻过程时，在喷射式蚀刻的情况下，Mo膜33的蚀刻速度为166nm，Al膜32的蚀刻速度为416nm，在涂敷式蚀刻的情况下，Mo膜33的蚀刻速度为250nm，Al膜32的蚀刻速度为166nm。
接下去，参照图1，对湿蚀刻系统155的操作及形成于待处理的衬底11上的Al膜32和Mo膜33被蚀刻的状态进行描述。如图1所示，通过使用多个附着在蚀刻室81内的多个台阶中的蚀刻喷嘴13进行喷射来执行喷射蚀刻过程，蚀刻液由泵16从蚀刻液箱17经由管道15供应到待处理的衬底11的表面上一定时间，例如25秒，该待处理的衬底11由运送辊12通过蚀刻室81的入口21运送至蚀刻室81中。
接着，如图3A所示，在执行了喷射式蚀刻过程之后，由于上述的蚀刻速度的关系，作为下层的Al膜32的侧边相对于上层的Mo膜33的侧边处于一种收缩状态。当通常出现在抗蚀构图34外部Al膜32和Mo膜33侧边的局部的侧蚀刻现象结束并且玻璃衬底31开始露出时，停止喷射蚀刻液。此时，由于待处理的衬底11仍被蚀刻液全部覆盖着，通过使待处理的衬底11停留在蚀刻室81内一段时间，例如70秒，对叠层膜32和33的蚀刻会继续进行，由此便完成了涂敷式蚀刻过程。
如图3B所示，随着涂敷式蚀刻过程的进行，由于上述的蚀刻速度的关系，作为上层的Mo膜33的突出于作为下层的Al膜32的侧边便会收缩，结果是Al膜32和Mo膜33的侧边之间的距离变短了。最后，如图3B所示，当叠层膜32和33的侧边的形状作为整体变至类似锥体时，结束涂敷式蚀刻，并把待处理的衬底11移送至水洗室82。在水洗室82中，留在待处理的衬底11表面上的蚀刻液被冲洗掉，这时，蚀刻的进程就结束了。
也就是说，如图1所示，在水洗室82内，利用纯水喷嘴18将由纯水箱19提供的纯水喷射到已经历过蚀刻过程的待处理的衬底11上，执行清洗过程一定时间，例如200秒，从待处理的衬底11上清洗掉的蚀刻液经由排放管23排出。在清洗过程之后，待处理的衬底11经过水洗室82的出口27被运出，然后送至干燥室83。
在干燥室83内，通过从干燥空气箱30往待处理的衬底11上喷射干燥空气，待处理的衬底11表面上留下的纯水被除去，待处理的衬底11的表面便变干燥。用于清洗的清洗液经由排放管24排出。在干燥过程结束之后，待处理的衬底11经过干燥室83的出口29被运送出来。
在本实施例中，喷射式蚀刻和涂敷式蚀刻的顺序可以互换。当首先执行涂敷式蚀刻过程时，如果由蚀刻室81、水洗室82和干燥室83组成的湿蚀刻系统具有将蚀刻液涂覆到待处理的衬底的表面以作为改善湿润性的预处理的功能(预湿功能)，可以使用预湿功能，也就是将蚀刻液应用于待处理的衬底11的表面来执行涂敷蚀刻过程。
在喷射式蚀刻和涂敷式蚀刻交换顺序的情况下，本实施例的湿蚀刻系统155的操作如下：在涂敷式蚀刻过程执行了大约70秒的一段时间后，通过喷射一定时间，例如大约25秒的蚀刻液对待处理的衬底11执行喷射蚀刻过程。在用于喷射蚀刻过程的预定时间过去之后，停止在待处理的衬底11上喷射蚀刻液。通过将来自干燥气体箱20的干燥气体喷射到待处理的衬底11上，留在待处理的衬底11上的蚀刻剂便被除去，蚀刻过程结束。接着，待处理的衬底11被运送出蚀刻室81的出口25，并由入口26被运送至水洗室82。
即使Al膜32和Mo膜33的叠放顺序颠倒，也就是说，即使Mo膜33被利用例如溅射法首先淀积于玻璃衬底31上，然后Al膜32被利用例如溅射法淀积于Mo膜33上，本实施例的湿蚀刻方法也能实现。并且，本实施例的湿蚀刻方法的优点在于：由于使用了用于一般喷射式蚀刻方法的湿蚀刻系统，通过找出适合于双叠层膜的材料特性的湿蚀刻过程的组合顺序，再找出用于蚀刻过程的合适时间，无须特别地调整湿蚀刻系统，本实施例的湿蚀刻方法也能被执行。例如，如图2A所示，即使Al膜32和Mo膜33以相反的顺序叠放，喷射式蚀刻过程和涂敷式蚀刻过程也能通过交换顺序以适用于叠层膜颠倒的顺序。这样，综上所述，根据本实施例，在对由不同特性的两种膜组成的两层膜进行湿蚀刻时，喷射式蚀刻过程和涂敷式蚀刻过程可以协同进行。
第二实施例
下面的例子描述的是，用图5中所示的湿蚀刻系统156对图4A、4B和4C中所示的形成于待处理的衬底40上的三层膜执行喷射蚀刻过程和涂敷式蚀刻过程。如图4A、4B和4C所示，三层膜以Al膜43夹在Mo膜42和44之间的方式进行构造。在如图4A所示的待处理的衬底40上，以例如溅射法在玻璃衬底41上淀积膜厚约为70nm的Mo膜42，再以例如溅射法在Mo膜42上淀积膜厚约为100nm的Al膜43，然后再以例如溅射法在Al膜43上淀积膜厚约为70nm的Mo膜44。接下去，对淀积在Mo膜44上的抗蚀膜45进行构图操作以形成布线构图。
下面，参照图5对湿蚀刻系统156的结构描述如下。如图5所示，第二实施例的湿蚀刻系统156包括一个蚀刻室121、一个水洗室122和一个干燥室123。蚀刻室121的组成如下：运送辊37、蚀刻喷嘴150、气刀38、蚀刻液箱48、干燥空气箱39、入口46和出口47。除了上述以外，蚀刻室121、水洗室122和干燥室123的结构与图1中所示的蚀刻室81、水洗室82和干燥室83相同。
当形成于待处理的衬底40上的叠层膜42、43和44单独使用喷射式蚀刻方法和单独使用涂敷式蚀刻方法进行蚀刻，并且当使用与第一实施例中的蚀刻液具有相同的化学成分的蚀刻液时，可以以和第一实施例相类似的方式，获得Mo膜42和44以及Al膜43之间大和小的蚀刻速度关系。
下面解释对形成于待处理的衬底40上的叠层膜42、43和44执行第二实施例的湿蚀刻过程时的状态。在图5中，待处理的衬底40由入口46被运送至湿蚀刻系统156中的蚀刻室121内，接着便执行喷射式蚀刻过程。蚀刻液通过蚀刻喷嘴150喷射到形成于待处理的衬底40上的叠层膜42、43和44上面，用时大约36秒。
这时，如图4B所示，在执行了喷射式蚀刻过程之后，由于具有和第一实施例中同样的蚀刻速度的关系，作为中间层的Al膜43的侧边相对于作为上层的Mo膜44和作为下层的Mo膜42的侧边处于一种收缩状态。由于即使在暴露作为下层的Mo膜42之前的一段时间中侧蚀刻现象仍在进展，作为上层的Mo膜44的侧边相对于作为下层的Mo膜42处于一种收缩状态。当通常是对抗蚀构图45外部的叠层膜执行的蚀刻过程结束并且玻璃衬底41开始露出时，停止喷射蚀刻液。
接着，同第一实施例的情况一样，通过在蚀刻室121内执行涂敷式蚀刻过程，叠层膜42、43和44被进一步蚀刻。这时，由于上述蚀刻速度的关系，相对于作为中间层的Al膜43的侧边突出的作为上层的Mo膜44的侧边和作为下层Mo膜42的侧边收缩了，结果是，Al膜43的侧边和Mo膜44的侧边之间的距离以及Al膜43的侧边和Mo膜42的侧边之间的距离便缩短了。最终，如图4C所示，叠层膜42、43和44的整个侧边的形状变得类似锥体。湿蚀刻过程完成后，同第一实施例一样，在水洗室122内除去蚀刻液，在干燥室123内除去纯水。
如同作为下层的Mo膜42和作为上层的Mo膜44的情况，当单独执行一种蚀刻过程而出现蚀刻速度的差异时，第二实施例的蚀刻方法都可以用，而不用管叠层膜的顺序如何，叠层膜的数量如何以及膜的特性如何。
因此，在对由不同膜特性的两种膜构成的三层膜进行湿蚀刻时，有可能用协同方式来执行喷射式蚀刻过程和涂敷式蚀刻过程以及交换喷射式蚀刻和涂敷式蚀刻的顺序，这些都要使湿蚀刻过程的执行适合于三层膜中各层膜的膜特性。
第三实施例
在第三实施例中，将会用浸入式蚀刻方法来代替第二实施例中的涂敷式蚀刻方法，图6描述了第三实施例中湿蚀刻系统157的结构。
图7A、7B和7C是一过程图，显示了根据第三实施例对形成于待处理的衬底51上的叠层膜131、132和133执行的蚀刻过程。由三层组成的叠层膜131、132和133的结构与第二实施例相同。也就是说，在如图7A所示的待处理的衬底51中，以例如溅射法在玻璃衬底130上淀积膜厚约为70nm的Mo膜131，再以例如溅射法在Mo膜131上淀积膜厚约为100nm的Al膜132，然后再以例如溅射法在Al膜132上淀积膜厚约为70nm的Mo膜133。接下去，对淀积在Mo膜133上的抗蚀膜134进行构图操作以形成布线构图。
接下去描述湿蚀刻系统157的结构，对待处理的衬底51执行的喷射式蚀刻过程和浸入式蚀刻过程将在此系统中进行。如图6所示，第三实施例的湿蚀刻系统157包括蚀刻室84、水洗室85和干燥室86。
同样，蚀刻室84的组成如下：运送辊52、蚀刻喷嘴53、气刀54、蚀刻液箱58、管道56、泵57、干燥空气箱55、入口60和出口61。水洗室85的组成如下：运送辊52、纯水箱63、纯水喷嘴62、排放管68、入口69和出口70。干燥室86的组成如下：运送辊52、干燥空气箱64、排放管66、气刀49、入口71和出口67。
接下去将描述其中对待处理的衬底51执行蚀刻过程的湿蚀刻系统157的操作。如图6所示，利用蚀刻喷嘴53进行喷射来执行喷射蚀刻过程，蚀刻液从蚀刻液箱58经由管道56和泵57供应到待处理的衬底51的表面上一定时间，例如36秒，该待处理的衬底51由运送辊52通过入口60运送至蚀刻室84中。
当形成于待处理的衬底51上的叠层膜131、132和133单独使用喷射式蚀刻方法和单独使用浸入式蚀刻方法进行蚀刻，并且当使用与第一实施例中的蚀刻液具有相同的化学成分的蚀刻液时，可以以和第一实施例相类似的方式，获得Mo膜131和133以及Al膜132之间大和小的蚀刻速度关系。
如图7B所示，在执行了喷射式蚀刻过程之后，由于叠层膜131、132和133之间的蚀刻速度的关系，作为中间层的Al膜132的侧边相对于作为上层的Mo膜133和作为下层的Mo膜131的侧边处于一种收缩状态。由于即使在暴露作为下层的Mo膜131之前的一段时间中对作为上层的Mo膜133的侧蚀刻现象仍在进展，作为上层的Mo膜133的侧边相对于作为下层的Mo膜131的侧边处于一种收缩状态。当通常是对抗蚀构图134外部的叠层膜执行的蚀刻过程结束并且玻璃衬底130开始露出时，停止喷射蚀刻液。
接着，进行浸入式蚀刻过程，使用蚀刻室84内的阀门65来关闭入口60和出口61，往蚀刻室84内注入与喷射式蚀刻时使用的相同的蚀刻液59一直到完全浸没衬底51，该蚀刻过程持续例如170秒。
通过执行浸入式蚀刻过程，叠层膜131、132和133被进一步蚀刻。由于三层膜之间蚀刻速度的关系，相对于作为中间层的Al膜132的侧边突出的作为上层的Mo膜133的侧边和作为下层Mo膜131的侧边收缩了，结果是，Al膜132的侧边和Mo膜131、133的侧边之间的距离便缩短了。最终，如图7C所示，叠层膜131、132和133的整个侧边的形状变得类似锥体。
接着，在水洗室85，由纯水箱63供应的纯水，通过纯水喷嘴62，喷射到经历了蚀刻过程的待处理的衬底51上，清洗过程持续一段具体时间，例如200秒，以除去留在衬底51上的蚀刻液，从待处理的衬底51上除去的蚀刻液通过排放管68排出，接着，待处理的衬底51经过出口70被运送出水洗室85并经过入口71被运送至干燥室86。
接下去，在干燥室86，通过往待处理的衬底51上喷射由干燥空气箱64提供的干燥空气，将待处理的衬底51上留下的纯水除去，从待处理的衬底51上除去的纯水通过排放管66排出。干燥过程完成后，衬底51经由干燥室86的出口67被运送出来。与涂敷式蚀刻的情况相同，由于浸入式蚀刻也在静态蚀刻液中执行，当使用相同的蚀刻液时，因此所获得的各层膜的蚀刻特性与在涂敷式蚀刻中获得的情况相同。
勿庸置疑，与第一实施例的情况一样，即便对于由待处理的衬底51上的两层组成的叠层膜，第三实施例的蚀刻方法也是适用的。因此，在别的实施例中获得的效果，在第三实施例中也能获得。并且，在第三实施例中，蚀刻过程的顺序可以交换，即浸入式蚀刻可以在喷射式蚀刻过程完成后进行或者喷射式蚀刻可以在浸入式蚀刻过程完成后进行。
也就是说，如果喷射式蚀刻过程在浸入式蚀刻过程完成后进行，在用于喷射式蚀刻过程的特定时间过去之后，停止在待处理的衬底51上喷射蚀刻液。蚀刻室84里的蚀刻剂59被排至蚀刻液箱58。通过使用气刀54来喷射由干燥气体箱55供应的干燥气体，除去留在待处理的衬底51表面上的蚀刻液。停止蚀刻过程后，待处理的衬底51经由蚀刻室84的出口61被运出，接着，经由入口69被运送至水洗室85。
因此，在对由膜特性不同的两种或三种膜组成的两层膜或三层膜执行湿蚀刻过程中，通过以协同的方式执行喷射式蚀刻过程和涂敷式蚀刻过程或以协同的方式执行喷射式蚀刻过程和浸入式蚀刻过程，叠层膜中各层膜侧蚀刻量就能够被控制，由此就可获得侧边均匀的三层膜。并且，可以颠倒喷射式蚀刻和涂敷式蚀刻的顺序或者可以颠倒喷射式蚀刻和浸入式蚀刻的顺序，这样，可以使处理范围得以扩展。作为第三实施例的修改实施例，另一种蚀刻方法也是可行的。即，在如图3A、3B和4A、4B、4C所示的两层或三层膜的情况下，当浸入式蚀刻所用的蚀刻液的化学成分和涂敷式式蚀刻所用的蚀刻液的化学成分不同时，如果在经历了浸入式蚀刻的层和经历了涂敷式蚀刻的层之间的蚀刻速度不同，则有可能浸入式蚀刻和涂敷式蚀刻可以组合使用。
作为第三实施例的另一种修改实施例，在如图3A、3B和4A、4B、4C所示的两层或三层膜的情况下，或者在构成三层膜的膜材料的膜特性各不相同的情况下，当浸入式蚀刻所用的蚀刻液的化学成分和涂敷式蚀刻所用的蚀刻液的化学成分不同时，如果经历了喷射式蚀刻的层、经历了浸入式蚀刻的层和经历了涂敷式蚀刻的层之间的蚀刻速度不同，则可能由所有喷射式蚀刻、浸入式蚀刻和涂敷式蚀刻组合而成的蚀刻方法是可行的。
第四实施例
第四实施例中，在彼此相邻的两个蚀刻室内连续执行两种不同的蚀刻过程。图8为原理图，显示了第四实施例的湿蚀刻系统158的结构，在此系统中，喷射式蚀刻过程和浸入式蚀刻过程分别在两个不同的蚀刻室87和88内进行。
图9A、9B和9C显示了在湿蚀刻系统158中要对其进行蚀刻过程的待处理的衬底101。如图9A、9B和9claim所示，由三层构成的叠层膜142、143和144具有与第二实施例中的叠层膜相同的结构。即在如图9A(截面图)所示的衬底101上，以例如溅射法在玻璃衬底141上淀积膜厚约为70nm的Mo膜142，再以例如溅射法在Mo膜142上淀积膜厚约为100nm的Al膜143，然后再以例如溅射法在Al膜143上淀积膜厚约为70nm的Mo膜144。接下去，对淀积在Mo膜144上的抗蚀膜145进行构图操作以形成布线构图。
接着，描述一下第四实施例的湿蚀刻系统158的结构，对待处理的衬底101的喷射式蚀刻和浸入式蚀刻过程在系统158中进行。如图8所示，第四实施例的湿蚀刻系统158由蚀刻室87和88、水洗室89和干燥室90组成。
蚀刻室87包括运送辊102、蚀刻喷嘴103、气刀104、蚀刻液箱107、管道105、泵106、干燥空气箱108、入口91和出口92；蚀刻室88包括运送辊102、蚀刻喷嘴113、气刀114、蚀刻液箱118、管道116、水泵117、干燥空气箱119、入口93和出口94。
水净化室89由运送辊102、纯水箱123、纯水喷嘴121、排放管122、入口95和出口96构成；干燥室90由运送辊102、干燥空气箱125、排放管124、气刀50、入口97和出口98构成。
接下去将描述湿蚀刻系统157对待处理的衬底101执行第四实施例的蚀刻过程的情况。如图8所示，利用蚀刻喷嘴103进行喷射来执行喷射蚀刻过程，蚀刻液从蚀刻液箱107经由管道105和泵106供应到待处理的衬底101的表面上一定时间，例如36秒，该待处理的衬底101是由运送辊102通过入口91运送至蚀刻室87中的。
当叠层膜142、143和144单独使用喷射式蚀刻方法和单独使用浸入式蚀刻方法进行蚀刻，并且当使用与第一实施例中的蚀刻液具有相同的化学成分的蚀刻液时，可以以和第一实施例相类似的方式，获得Mo膜142和144以及Al膜143之间大和小的蚀刻速度关系。
如图9B所示，在执行了喷射式蚀刻过程之后，由于叠层膜142、143和144之间的蚀刻速度的关系，作为中间层的Al膜143的侧边相对于作为上层的Mo膜144和作为下层的Mo膜142的侧边处于一种收缩状态。由于即使在暴露作为下层的Mo膜142之前的一段时间中对作为上层的Mo膜144的侧蚀刻现象仍在进展，作为上层的Mo膜144的侧边相对于作为下层的Mo膜142的侧边处于一种收缩状态。当通常是对抗蚀构图145外部的叠层膜执行的蚀刻过程结束并且玻璃衬底141开始露出时，停止喷射蚀刻液。也就是，在用于喷射蚀刻的上述特定时间过去之后，由气刀104停止在待处理的衬底101上喷射蚀刻液。
接着，衬底101经由出口92和入口93被运送至蚀刻室88，开始进行浸入式蚀刻过程，用阀门115关闭入口93和出口94，往蚀刻室88注入和喷射蚀刻时相同的蚀刻液120，一直到完全浸没衬底101，浸入式蚀刻持续例如170秒的时间。
通过执行浸入式蚀刻过程，叠层膜142、143和144被进一步蚀刻。由于三层膜之间蚀刻速度的关系，相对于作为中间层的Al膜143的侧边突出的作为上层的Mo膜144的侧边和作为下层Mo膜142的侧边收缩了，结果是，Al膜143的侧边和Mo膜144、143的侧边之间的距离便缩短了。最终，如图9C所示，叠层膜142、143和144的整个侧边的形状变得类似锥体。
接着，在水洗室89，由纯水箱123供应的纯水，通过纯水喷嘴121，喷射到经历了蚀刻过程的待处理的衬底101上，清洗过程持续一段具体时间，例如200秒，以除去留在待处理衬底101上的蚀刻液，从待处理的衬底101上除去的蚀刻液通过排放管122排出，接着，待处理的衬底101经过出口96被运送出水洗室89并经过入口97被运送至干燥室90。
接下去，在干燥室90，通过往待处理的衬底101上喷射由干燥空气箱125提供的干燥空气，将待处理的衬底101上留下的纯水除去，清洗用的纯水通过排放管124排出。干燥过程完成后，待处理的衬底101经由干燥室90的出口98被运送出来。
通过分离蚀刻室，两种类型的蚀刻过程由在一个蚀刻室中进行变为在相互间顺次连接起来的两个蚀刻室中进行，两种类型的蚀刻过程独立的在两个蚀刻室中连续地进行，使在一间蚀刻室内进行蚀刻过程所需的时间被分散开，这样可使待处理的衬底101能够有效地供应于随后的晶片处理过程及其它过程。
还有，通过构造上述被顺序连接在一起的两个蚀刻室以使每个蚀刻室都具有执行所有喷射式蚀刻过程、涂敷式蚀刻过程和浸入式蚀刻过程的功能，按照叠层膜中各层膜的类型，这些蚀刻过程的组合和顺序可以更灵活地改变，这样可以有效地对叠层膜执行湿蚀刻过程。
在上述第四实施例中，喷射式蚀刻过程和浸入式蚀刻过程分别在不同的蚀刻室内被独立地执行。不过，每个蚀刻室也可以执行组合的喷射式蚀刻和涂敷式蚀刻，或者执行组合的涂敷式蚀刻和浸入式蚀刻。
显然，本发明并不仅仅局限于上述实施例，在不脱离本发明的保护范围和精神的前提下，本发明可以进行变更和调整。例如，在上面的实施例中，所使用的蚀刻液为磷酸、醋酸和硝酸的混合液，但是本发明并不局限于此，根据待处理的膜的种类、叠层膜中所包含的膜的数量以及膜材料放置顺序，该混合液的组成可以进行适当的改变。
同样，在上面的实施例中，使用的是两层膜和三层膜，但是，叠层膜也可以包含四层或更多层膜或者叠层膜可以由三种或更多种的具有不同膜材料特性的膜组成。
同样，在本发明中，不仅可以使用玻璃衬底，还可以使用由硅或类似材料制作的半导体衬底或者其它衬底。进一步讲，淀积材料没必要限制为铝和钼，不管什么时候，如果必要，各种金属材料、绝缘膜材料、半导体材料或者不管是无机材料还是有机材料都可以使用。

Claims (14)

1.一种用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，它包括：
以协同方式组合使用多种类型的湿蚀刻方法对顺序淀积在衬底上的包含薄膜特性各不相同的至少第一和第二膜的叠层膜进行湿蚀刻处理的步骤；
其中，所述多种类型的湿蚀刻方法包括：
第一湿蚀刻步骤，其中对第一膜的侧蚀刻比对第二膜的侧蚀刻更容易进行；
第二湿蚀刻步骤，其中对第二膜的侧蚀刻比对第一膜的侧蚀刻更容易进行。
2.根据权利要求1所述的用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，其中所述第一湿蚀刻步骤中所使用的蚀刻液的化学成分与所述第二湿蚀刻步骤中所使用的蚀刻液的化学成分相同。
3.根据权利要求1所述的用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，其中当在所述第一湿蚀刻步骤中使用动态蚀刻液时，在所述第二湿蚀刻步骤中使用静态蚀刻液，以及当在所述第一湿蚀刻步骤中使用静态蚀刻液时，在所述第二湿蚀刻步骤中使用动态蚀刻液。
4.根据权利要求1所述的用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，其中，使用所述动态蚀刻液的蚀刻步骤为通过对淀积于所述衬底上的所述叠层膜喷射蚀刻液来执行蚀刻过程的蚀刻步骤，以及使用所述静态蚀刻液的蚀刻步骤为通过将其上淀积了所述叠层膜的所述衬底浸入蚀刻液来执行蚀刻过程的蚀刻步骤或者是将蚀刻液涂覆在淀积于所述衬底上的所述叠层膜上的蚀刻步骤。
5.根据权利要求1所述的用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，其中，所述叠层膜被构造以使得所述第一膜夹在所述第二膜之间或者使得所述第二膜夹在所述第一膜之间。
6.一种用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，它包括：
以协同方式组合使用多种类型的湿蚀刻方法对顺序淀积在衬底上的包含薄膜特性各不相同的至少第一和第二膜的叠层膜进行湿蚀刻处理的步骤；
其中，所述多种类型的湿蚀刻方法包括：
第一湿蚀刻步骤，其中要获得的蚀刻特性是所述第一膜的蚀刻速率大于所述第二膜的蚀刻速率；
第二湿蚀刻步骤，其中要获得的蚀刻特性是所述第二膜的蚀刻速率大于所述第一膜的蚀刻速率。
7.根据权利要求6所述的用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，其中所述第一湿蚀刻步骤中所使用的蚀刻液的化学成分与所述第二湿蚀刻步骤中所使用的蚀刻液的化学成分相同。
8.根据权利要求6所述的用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，其中当在所述第一湿蚀刻步骤中使用动态蚀刻液时，在所述第二湿蚀刻步骤中使用静态蚀刻液，以及当在所述第一湿蚀刻步骤中使用静态蚀刻液时，在所述第二湿蚀刻步骤中使用动态蚀刻液。
9.根据权利要求6所述的用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，其中，使用所述动态蚀刻液的蚀刻步骤为通过对淀积于所述衬底上的所述叠层膜喷射蚀刻液来执行蚀刻过程的蚀刻步骤，以及使用所述静态蚀刻液的蚀刻步骤为通过将其上淀积了所述叠层膜的所述衬底浸入蚀刻液来执行蚀刻过程的蚀刻步骤或者是将蚀刻液涂覆在淀积于所述衬底上的所述叠层膜上的蚀刻步骤。
10.根据权利要求6所述的用于叠层膜的组合式湿蚀刻方法，其中，所述叠层膜被构造以使得所述第一膜夹在所述第二膜之间或者使得所述第二膜夹在所述第一膜之间。
11.一种湿蚀刻系统，它所具有的功能是：使用动态蚀刻液进行动态湿蚀刻以及使用静态蚀刻液进行静态湿蚀刻。
12.根据权利要求11所述的湿蚀刻系统，其中所述动态湿蚀刻为通过往待处理的衬底上喷射蚀刻液而执行的蚀刻过程，所述静态湿蚀刻为通过将待处理的衬底浸入蚀刻液中或在待处理的衬底上涂覆蚀刻液而执行的蚀刻过程。
13.一种湿蚀刻系统，它所具有的功能是：连续执行使用动态蚀刻液的动态湿蚀刻和使用静态蚀刻液的静态湿蚀刻。
14.根据权利要求13所述的湿蚀刻系统，其中所述动态湿蚀刻为通过往待处理的衬底上喷射蚀刻液而执行的蚀刻过程，所述静态湿蚀刻为通过将待处理的衬底浸入蚀刻液中或在待处理的衬底上涂覆蚀刻液而执行的蚀刻过程。
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