JP2001073170A - エッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度良く安定したエッチングが可能なエッチ
ング装置を提供する。 【解決手段】 基板５上に形成された被エッチング膜を
エッチングするエッチング液４を吸蔵したエッチング液
供給手段２に基板５を接触させることにより、エッチン
グ液４を基板５に供給する。そして、この後、基板５を
移動してエッチング液除去手段６に基板５を接触させる
ことにより、基板５上からエッチング液４を吸収除去す
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング装置に
関し、特に被エッチング基板を移動させ、この被エッチ
ング基板に対してエッチング液を供給することによりエ
ッチングを行うものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体、配線基板、装飾品等の製
造時に用いられる製造技術の一つとして基板上に形成さ
れた金属、絶縁物薄膜をエッチング液を用いてエッチン
グするウェットエッチング法がある。

【０００３】ここで、図４は、このようなウェットエッ
チング法の一例を示すものであり、エッチングを行う場
合は、まずビーカ等の容器２１の内に薄膜をエッチング
するためのエッチング液２２を満たし、次にエッチング
液２２の中にエッチングしたい部分だけ露出するように
レジスト２３でパターンが描かれた被エッチング基板２
４を浸す。これにより、エッチングする薄膜とエッチン
グ液との化学反応によりエッチングが行われる。

【０００４】そして、所定時間が経過した後、被エッチ
ング基板２４を容器２１より取り出し、大量の流水等で
被エッチング基板上のエッチング液２２を洗い流すこと
により、被エッチング基板上の薄膜を様々なパターンに
エッチングしていた。

【０００５】ところで、このような方法ではエッチング
液とエッチングする薄膜の相性により、エッチング速度
が基板内でばらついてしまうことがあった。例えば、Ａ
ｌ薄膜をエッチングする場合、一般に混酸アルミ液と呼
ばれている硝酸・リン酸・酢酸の混合液を用いるが、こ
の場合、エッチング速度が基板中央部と基板端部で異な
り中央部から先にエッチングが進行する。また、Ｃｕ薄
膜をエッチングする場合、塩化第２鉄・酢酸の混合液が
用いられるが、この時は基板端部のエッチング速度が中
央部より大きいため基板端部から先にエッチングされ
る。

【０００６】更に、ウェットエッチング法ではエッチン
グが等方的に進むため、同図に示す方法では、薄膜のエ
ッチング形状を横から見ると、図５に示すようにレジス
ト２３の下部の被エッチング薄膜２５が半球状にエッチ
ングされる。これは、サイドエッチングと呼ばれるもの
であり、このサイドエッチングのためにミクロンオーダ
ーの微細なパターンのエッチングが難しい。

【０００７】一方、他のウェットエッチング法として
は、被エッチング基板を移動させ、基板表面にエッチン
グ液を供給してエッチングを行う方式のものがある。な
お、このようなエッチング方式によりエッチングを行う
装置は、インライン型ウェットエッチング装置と呼ばれ
ている。

【０００８】ここで、このようなインライン型ウェット
エッチング装置においては、図６に示すように多数のノ
ズル２７からエッチング液２８をシャワー状に吹き出さ
せると共に、このエッチング液２８のシャワーの中を被
エッチング基板２４を通過させることにより、基板表面
各部にエッチング液２８を均一に供給するようにしてい
る。

【０００９】そして、このようにエッチング液２８を均
一に供給することにより、エッチング速度分布がなくな
り、基板表面の各部において均一なエッチングが得られ
る。また、ある程度の方向性を持ってエッチング液２８
が基板表面に吹き付けられるため、図７に示したように
既述した図５の場合に比べてサイドエッチング量が少な
くなり、アスペクト比の高いエッチング形状を得ること
ができる。

【００１０】なお、近年、半導体製造においては異種材
料多層薄膜の採用、高アスペクト比のエッチング形状と
いった要求やエッチング廃液の公害問題の発生に従い、
制御性が良く、廃液の発生が少ないプラズマを用いたド
ライエッチング法が主流を占めるようになっている。

【００１１】ここで、このドライエッチング法は、被エ
ッチング薄膜と反応性のプラズマ気体の反応により薄膜
を気化させ、基板上から脱離させてエッチングを行うよ
うにしたものであるが、このドライエッチング法では反
応容器内を真空にする必要があり、例えば数１０ｃｍ径
の基板を扱うためにはエッチング装置が巨大化してしま
う。

【００１２】また、このドライエッチング法では、例え
ば液晶素子を構成する配線基板において配線抵抗の問題
からＣｕ薄膜を用いた場合、Ｃｕと反応し気化しやすい
ガスが無いためＣｕ薄膜のエッチングを行うことができ
ない。このため、Ｃｕ薄膜を配線基板に用いる場合に
は、ウェットエッチング法を利用しなければならなかっ
た。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のウェットエッチング装置において、Ｃｕ薄膜をエ
ッチングする場合、次の問題が発生する。即ち、配線基
板においてガラス板を使用した場合、Ｃｕはガラスとの
密着性が弱いため、実用的な密着性を得るためにはガラ
ス基板と密着力の大きな薄膜を密着層としてＣｕ薄膜と
ガラス基板との間に介在させなければならなかった。

【００１４】しかし、密着層として有効なＭｏ、Ｎｉ、
Ｃｒ等は、エッチング液中でＣｕより電位が０．５
（∨）程度高く、この電位によりエッチング中にＣｕが
選択的にエッチングされ、ＭｏやＮｉ，Ｃｒ等密着層が
エッチングされないことになる。なお、最近、ベンゾト
リアゾール等Ｃｕ用のインヒビターをエッチング液に添
加することでＭｏ、Ｎｉ，Ｃｒ等の密着層とＣｕ間の電
位差を減少させることが可能になり、Ｃｕをウェットエ
ッチングにより配線パターンに加工できるようになって
きた。

【００１５】しかしながら、このようなインヒビター添
加では密着層とＣｕ間の電位を減少させるだけで、まだ
０．１（∨）程度の電位差が残ってしまう。このためウ
ェットエッチングによるパターニングは可能となった
が、数μｍオーダーのエッチングを行う時には加工許容
幅が小さくなる。

【００１６】図８は、これを説明する図であり、レジス
ト２３の無い部分にシャワー状に吹き付けられたエッチ
ング液２８によりＣｕ薄膜３０が矢印２９に示すように
球状にエッチングされ、さらにエッチングが進むと矢印
２９ａに示すようにＣｕ薄膜３０とガラス基板２６との
間に介在している密着層３１が露出する。

【００１７】そして、この瞬間からＣｕ薄膜３０と密着
層３１との間に電位差が生じ、Ｃｕ薄膜３０は密着層３
１より遥かに大きなエッチング速度でエッチングされ始
め、このエッチング速度差により矢印２９ｂに示すよう
にＣｕ薄膜３０のエッチング側壁がレジスト２３の下方
に入り込むような形になる。

【００１８】なお、Ｃｕ薄膜３０から離れた部分の密着
層３１は電位差の影響を受けにくいため、密着層３１の
材料本来のエッチング速度でエッチングされる。この結
果、密着層３１は、同図に示すｂの幅だけエッチングさ
れるのに対し、Ｃｕ薄膜３０は同図に示すａ＋ｂの幅だ
けエッチングされることになる。

【００１９】ここで、実際の膜構成においてＣｕ薄膜３
０は０．５〜１μｍの膜厚を有するのに対し、密着層３
１は１０〜５０ｎｍの膜厚しか持たないので密着層３１
のエッチングレートは実質上無視できることから、エッ
チング中に密着層３１が露出した時点で密着層３１とＣ
ｕ薄膜３０と間に生じる電位差によりＣｕ薄膜３０のエ
ッチングレートが突然増加してしまうことになる。

【００２０】一方、基板上にエッチング液をシャワー状
にスプレーする従来のエッチング法では、基板上に供給
されたエッチング液２８の溜まりや流れにより、後から
供給するエッチング液２８を基板全面に均一に供給する
ことが難しく、このようにエッチング液２８が基板全面
に均一に供給されない場合には、密着層３１が露出する
タイミングにバラツキが生じる。

【００２１】そして、このように密着層３１が露出する
タイミングにバラツキが生じると、Ｃｕ薄膜３０のエッ
チングレートが変化し、これに伴い大きなオーバーエッ
チング部分とアンダーエッチング部分が発生して基板内
分布の大きなバラツキが生じエッチング斑が発生してし
まう。

【００２２】そこで、本発明は、このような現状に鑑み
てなされたものであり、精度良く安定したエッチングが
可能なエッチング装置を提供することを目的とするもの
である。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に形成
された被エッチング膜をエッチング液によりエッチング
するエッチング装置において、前記エッチング液を吸蔵
すると共に、前記基板に接触してエッチング液を該基板
に供給するエッチング液供給手段と、前記基板に接触
し、該基板に供給されたエッチング液を吸収除去するエ
ッチング液除去手段と、を備え、前記基板を前記エッチ
ング液供給手段に接触させた後、前記エッチング液除去
手段に接触させるように移動させるようにしたことを特
徴とするものである。

【００２４】また本発明は、前記エッチング液供給手段
及び前記エッチング液除去手段は、前記エッチング液を
吸蔵する多孔質な表面層を有していることを特徴とする
ものである。

【００２５】また本発明は、前記エッチング液除去手段
により吸収除去された前記エッチング液を再度前記エッ
チング液供給手段に供給するようにしたことを特徴とす
るものである。

【００２６】また本発明のように、基板上に形成された
被エッチング膜をエッチングするエッチング液を吸蔵し
たエッチング液供給手段に基板を接触させることによ
り、エッチング液を基板に供給する。そして、この後、
基板を移動してエッチング液除去手段に基板を接触させ
ることにより、基板上からエッチング液を吸収除去する
ようにする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。

【００２８】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
エッチング装置の構成を示す図であり、同図において、
１はウェットエッチング装置、２はエッチング液４を吸
蔵する多孔質な表面層として表面にスポンジ２ａを有し
ているエッチング液供給手段である第１スポンジロー
ラ、３はこの第１スポンジローラ２に所定量だけエッチ
ング液４を供給するための流量調整バルブである。

【００２９】また、５はウェットエッチング装置１に設
けられた不図示の移動手段により矢印Ａ方向に移動する
被エッチング基板（以下、基板という）であり、この基
板５が移動するとき、第１スポンジローラ２は基板５に
所定圧で接しながら回転するようになっている。

【００３０】そして、このように第１スポンジローラ２
を基板表面に接触させつつ基板５の移動に合わせて回転
させることにより、基板上の第１スポンジローラ２と接
触した部分には第１スポンジローラ２に吸蔵されている
エッチング液４が供給される。さらに、このローラ２に
吸蔵させるエッチング液４の量を適当に調整することに
より、エッチング液４が基板表面に均一に薄く塗布さ
れ、基板表面のエッチング反応を均一に進行させること
ができる。

【００３１】一方、６はエッチング液４を吸蔵する多孔
質な表面層として表面にスポンジ６ａを有しているエッ
チング液除去手段である第２スポンジローラであり、こ
の第２スポンジローラ６はエッチング液４を吸蔵してい
ない乾いた状態で、エッチング液４が塗布された基板５
に所定圧で接しながら回転するようになっている。

【００３２】そして、このように乾いた状態の第２スポ
ンジローラ６を基板表面に接触させつつ基板５の移動に
合わせて回転させることにより、基板上に塗布されてい
たエッチング液４はローラ６により吸収され、基板上か
ら除去される。これにより、エッチングを止めることが
でき、基板上全面で均一なエッチング時間の制御が可能
になる。

【００３３】また、７はエッチング液回収ローラであ
り、このエッチング液回収ローラ７は、第２スポンジロ
ーラ６と圧接しながら回転し、第２スポンジローラ６に
吸蔵されているエッチング液４を搾り出すためのもので
ある。なお、このようにエッチング液４が搾り取られた
後、第２スポンジローラ６は乾いた状態で基板上の別の
部分に接触し、この部分のエッチング液４を再び吸収除
去するようになっている。

【００３４】一方、エッチング液回収ローラ７の搾り運
動により搾り取られたエッチング液４は、エッチング液
回収ローラ７の下方に配されたエッチング液回収樋８に
滴下し、この後、一旦不図示のエッチング液タンクに戻
り、再び流量調整バルブ３から第１スポンジローラ２に
供給されるようになっている。そして、このようにエッ
チング液４を循環使用することにより、エッチング液使
用量を低減でき、これにより公害といった自然環境に与
える影響を抑えることができる。

【００３５】次に、このように構成されたウェットエッ
チング装置１のエッチング動作について説明する。

【００３６】まず、図２に示すように基板５が矢印Ａ方
向に移動し、第１スポンジローラ２に当接すると、流量
調整バルブ４により所定量供給されたエッチング液４を
吸蔵した第１スポンジローラ２が基板５の移動に合わせ
基板上を回転する。これにより、基板上の第１スポンジ
ローラ２と接触した部分はエッチング液４が薄く塗布さ
れ、エッチング反応が進行する。

【００３７】この後、基板５が更に移動し、やがて基板
５にエッチング液４を吸蔵していない第２スポンジロー
ラ６が接触しつつ回転すると（図１参照）、基板上のエ
ッチング液４は第２スポンジローラ６に吸収され、エッ
チング反応はこの時終了する。なお、このようにエッチ
ングが終了すると、基板５は隣接して設置されている不
図示のリンス室に速やかに搬入された後、大量の水によ
り洗浄され、これによりエッチング工程が終了する。

【００３８】なお、本実施の形態の一実施例として、基
板として３４０×３００ｍｍ、厚さ１．１ｍｍの青板ガ
ラスを用いると共に、この青板ガラスに被エッチング膜
として膜厚５０ｎｍのＮi −Ｍｏ（Ｍｏ：８．３％）の
密着層及び膜厚３００ｎｍのＣｕ薄膜を形成し、これに
対し、以下の条件にてエッチングを行った。

【００３９】 エッチング液 ・・ＦｅＣ１₃ （１０％）＋ＦｅＣ１₂ （１０％）：４０℃ 基板搬送速度・・・５００ｍｍ／ｍｉｎ レジスト・・・・・ＯＦＰＲ- ８００（東京応化（株）製ポジ型） また、第１及び第２スポンジローラ２，６としてφ１０
０×３５０ｍｍのローラを用いると共に、ローラ間隔を
中心で５００ｍｍとなるように配置した。

【００４０】そして、このエッチング工程によって、３
４０×３００ｍｍのガラス基板内において１０μｍ幅の
配線パターンを１０±０．５μｍでエッチングすること
ができた。

【００４１】このように、エッチング液４を吸蔵した第
１スポンジローラ２により基板上にエッチング液４を均
一に薄く塗布すると共に、乾いた第２スポンジローラ６
によりエッチング液４を基板上から除去することによ
り、基板上全面で均一なエッチング時間の制御が可能に
なる。これにより、精度良く安定したエッチングが可能
となり、これにより分布の良いエッチングが可能とな
り、急激なエッチングレートの変化によるエッチング斑
の回避が可能となる。

【００４２】なお、被エッチング薄膜が厚いためエッチ
ングに時間がかかる場合は、第１スポンジローラ２と第
２スポンジローラ６を複数対、例えば図３に示すように
３対設け、これら３対の第１及び第２スポンジローラ
２，６によりエッチング液４の供給と除去を数回（３
回）繰り返すようにする。

【００４３】そして、このようにエッチング液４の供給
と除去を数回繰り返すことにより、エッチング量を増す
ことができるようになるため、Ｃｕ膜厚が厚く、１対の
ローラ２，６ではエッチング速度が小さくエッチングが
終了しない場合でも、基板上全面で均一なエッチング時
間の制御が可能になり、急激なエッチングレートの変化
によるエッチング斑の回避が可能になる。

【００４４】なお、これまでの説明では、第１及び第２
スポンジローラ２，６の表面層をスポンジにて形成する
場合について述べてきたが、本発明はこれに限らず、表
面層を他のエッチング液を吸蔵することが可能な多孔質
の物質にて構成してもよいことは言うまでもない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明のよう
に、エッチング液供給手段により基板上にエッチング液
を均一に薄く塗布すると共に、乾いたエッチング液除去
手段によりエッチング液を基板上から除去して基板上全
面で均一なエッチング時間の制御を行うことにより、精
度良く安定したエッチングが可能となる。これにより、
分布の良いエッチングが可能となり、急激なエッチング
レートの変化によるエッチング斑の発生を回避すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るウェットエッ
チング装置の構成を示す図。

【図２】上記エッチング装置において第１スポンジロー
ラにより基板にエッチング液を供給する様子を示す図。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るウェットエッ
チング装置の構成を示す図。

【図４】従来のウェットエッチング法を説明する図。

【図５】上記従来のウェットエッチング法でエッチング
したときの基板の断面を示した図。

【図６】従来の他のウェットエッチング法を説明する
図。

【図７】上記従来の他のウェットエッチング法でエッチ
ングしたときの基板の断面を示した図。

【図８】上記従来の他のウェットエッチング法でエッチ
ングした際、基板の密着層がエッチング液中に露出する
前後の過程を示した図。

【符号の説明】

１ ウェットエッチング装置 ２ 第１スポンジローラ ３ 流量調整バルブ ４ エッチング液 ５ 被エッチング基板 ６ 第２スポンジローラ ７ エッチング液回収ローラ ８ エッチング液回収樋

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された被エッチング膜をエ
   ッチング液によりエッチングするエッチング装置におい
   て、 前記エッチング液を吸蔵すると共に、前記基板に接触し
   てエッチング液を該基板に供給するエッチング液供給手
   段と、 前記基板に接触し、該基板に供給されたエッチング液を
   吸収除去するエッチング液除去手段と、 を備え、 前記基板を前記エッチング液供給手段に接触させた後、
   前記エッチング液除去手段に接触させるように移動させ
   るようにしたことを特徴とするエッチング装置。
2. 【請求項２】 前記エッチング液供給手段及び前記エッ
   チング液除去手段は、前記エッチング液を吸蔵する多孔
   質な表面層を有していることを特徴とする請求項１記載
   のエッチング装置。
3. 【請求項３】 前記エッチング液除去手段により吸収除
   去された前記エッチング液を再度前記エッチング液供給
   手段に供給するようにしたことを特徴とする請求項１記
   載のエッチング装置。