JP2002009061A - ウェットエッチング方法 - Google Patents

ウェットエッチング方法

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JP2002009061A
JP2002009061A JP2000189577A JP2000189577A JP2002009061A JP 2002009061 A JP2002009061 A JP 2002009061A JP 2000189577 A JP2000189577 A JP 2000189577A JP 2000189577 A JP2000189577 A JP 2000189577A JP 2002009061 A JP2002009061 A JP 2002009061A
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JP
Japan
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etching
molybdenum
wet etching
wiring pattern
metal film
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JP2000189577A
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English (en)
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Toshihiko Harano
俊彦 原野
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Nippon Electric Kagoshima Ltd
NEC Kagoshima Ltd
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Nippon Electric Kagoshima Ltd
NEC Kagoshima Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】モリブデンをエッチング液に浸してエッチング
して配線パターンを形成する場合、リン酸、硝酸、酢
酸、水を混合したエッチング液を使用すると、モリブデ
ンの表面に存在するモリブデン酸化膜とその下の純モリ
ブデンとの間にエッチングレートの差があるために、エ
ッチング完了後のモリブデン断面の形状がくさび型にな
ってしまい、後工程でモリブデンの上層に成膜する膜の
カバレッジ性を悪くし、断線などの不良を起こす原因に
なっていた。 【解決手段】ウェットエッチングを2回に分けて行い、
2回目のウェットエッチングにおいて、硝酸を含むエッ
チング液7を用いて、モリブデン2の表面に形成されて
いる薄いモリブデン酸化膜8を選択的にエッチングする
ことにより、モリブデン2及びその上のモリブデン酸化
膜8で構成する配線パターン9の側面をなだらかな順テ
ーパーの形状とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、或い
は、液晶表示装置等の配線パターンの形成に用いられる
ウェットエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタなどの配線材料として
使用されるモリブデン(Mo)をエッチングする方法と
して、真空中にガスを導入し、プラズマを発生させてエ
ッチングするドライエッチングと、被エッチング膜にエ
ッチング液をスプレーなどで吹きかける、または、エッ
チング液に浸してエッチングするウェットエッチングの
2つの方法がある。
【0003】ウェットエッチングで使用するエッチング
液としては、リン酸(H3PO4)、硝酸(HNO3)、
酢酸(CH3COOH)および水を混合したエッチング
液を使用する場合がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
エッチング液でウェットエッチングを行なうと、モリブ
デンの表面に存在するモリブデン酸化膜とその下の純モ
リブデンとの間にエッチングレート(エッチング速度)
の差があるために、エッチング完了後のモリブデン断面
の形状が、くさび型と呼ばれる逆テーパーの形状になっ
てしまい、後工程でモリブデンの上層に成膜する膜(絶
縁あるは保護膜等)のカバレッジ性を悪くし、断線など
の不良を起こす原因になっていた。
【0005】本発明の目的は、モリブデン、或いは、モ
リブデンの合金膜からなる配線パターンを形成するに当
たって、配線パターンの側面をなだらかな順テーパー形
状とすることのできるウェットエッチング方法を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のウェットエッチ
ング方法は、表面に酸化物層を有するMo(モリブデ
ン)を主体とするMo系金属膜の上にレジストパターン
を形成し、前記レジストパターンをマスクとして前記M
o系金属膜をエッチング除去して前記Mo系金属膜から
なる配線パターンを形成するウェットエッチング方法で
あって、前記Mo系金属膜からなる配線パターンを形成
する工程が、2回のエッチングにより行われ、1回目の
エッチングにより前記レジストパターンをマスクとして
前記Mo系金属膜をその膜厚全体に渡ってエッチングし
て前記Mo系金属膜を配線パターンとし、2回目のエッ
チングにより前記Mo系金属膜の表面にある酸化物層を
エッチングして前記レジストパターンから前記レジスト
パターンの内側に後退した酸化物層のエッチング側面を
形成することを特徴とし、前記酸化物層のエッチング
が、硝酸を含むエッチング液により行われ、前記硝酸を
含むエッチング液は、前記硝酸の他に塩酸及び水を含
む、というものである。
【0007】また、上記ウェットエッチング方法は、前
記酸化物層のエッチング側面が、前記Mo系金属膜から
なる配線パターンの側面と概略同一平面を構成し、前記
Mo系金属膜からなる配線パターンは、その表面からそ
の底面に向かうに従って、配線幅がその幅の両側に広が
る形状をなす、という形態を採る。
【0008】さらに、上記ウェットエッチング方法は、
前記2回目のエッチングは、ディップ式のエッチングに
より行われ、前記1回目のエッチングは、リン酸、硝
酸、酢酸及び水を含むエッチング液により行われ、前記
1回目のエッチングは、ディップ式、或いは、シャワー
式のエッチングにより行われ、前記1回目及び前記2回
目のエッチングが、同一の装置内で連続して行われる、
或いは、異なる装置で連続して行われる、という形態を
採る。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、リン酸(H3PO4)、
硝酸(HNO3)、酢酸(CH3COOH)および水を混
合したエッチング液でモリブデンをエッチングして金属
パターンを形成し、次いで塩酸(HCl)、硝酸(HN
3)、水を混合したエッチング液で、モリブデン酸化
膜のみをエッチングし、エッチング後のモリブデンの断
面をなだらかな順テーパー形状にトリムすることによ
り、後工程でモリブデンの上層に成膜する膜(絶縁ある
は保護膜等)のカバレッジ性を良くし、断線などの不良
を低減することを特徴とするエッチング方法である。
【0010】また、1回目のエッチングはシャワー式ま
たはディップ式エッチングのどちらかでエッチングを行
い、2回目のエッチングは、ディップ式エッチングのみ
でエッチングを連続して行うことを特徴とする。
【0011】また、モリブデン酸化膜のみをエッチング
する上述のエッチング液には、硝酸(HNO3)を混合
することにより、フォトレジストとモリブデン酸化膜と
の間にエッチング液がしみ込み易くなり、モリブデンか
らなる金属パターンの断面をよりなだらかな順テーパー
形状に出来ることを特徴とする。
【0012】次に、本発明の実施形態を図1、2に基づ
いて説明する。図1、2は本発明の実施形態の製造方法
を製造工程順に示す模式断面図であり、モリブデン配線
パターン(薄膜トランジスタ用など)の部分を拡大した
形で示す模式断面図である。
【0013】配線パターンの形成方法としては、まず、
ガラス、或いは、ガラス及びその上の絶縁膜をベースと
する絶縁基板1の上にモリブデン2をスパッタ法により
成膜し、フォトレジスト法(フォトレジスト塗布、露
光、現像)によりモリブデン2の上にフォトレジストパ
ターン3を形成する(図1(a))。
【0014】次に、ウェットエッチングにより、フォト
レジストパターン3に覆われていない部分のモリブデン
2を全てエッチングし、最後にフォトレジストパターン
3を剥離し、配線パターン9を形成する。
【0015】この時のウェットエッチング方法として
は、まず、リン酸(H3PO4)、硝酸(HNO3)、酢
酸(CH3COOH)および水を混合したエッチング液
を使用し、シャワー式(或いは、ディップ式)エッチン
グで、フォトレジストパターン3に覆われていない部分
のモリブデン2に、シャワー4からのスプレー5を吹き
かけて、全てエッチング除去すると、整形前配線パター
ン6が形成される(図1(b))。
【0016】次に、連続して塩酸(HCl)、硝酸(H
NO3)、水を混合したエッチング液7を使用し、ディ
ップ式エッチングで整形前配線パターン6の表面に存在
するモリブデン酸化膜8のみをエッチングすると、整形
前配線パターン6は配線パターン9となる(図2
(a))。
【0017】その後、純水リンスおよび乾燥を行い、フ
ォトレジストパターン3を剥離すれば、側面がなだらか
な順テーパー形状をなすモリブデンからなる配線パター
ン9が得られる(図2(b))。
【0018】以上述べたウェットエッチング方法をもう
少し詳細に説明する。
【0019】まず、ガラス、又は、ガラス上の絶縁膜か
らなる絶縁基板1の上にスパッタ法でモリブデン2を2
00〜300nm程度成膜し、フォトレジスト法でモリ
ブデンからなる整形前配線パターン6を形成する。
【0020】ウェットエッチングでモリブデン2をエッ
チングする時に、スプレー5のエッチング液は、リン酸
(H3PO4)、硝酸(HNO3)、酢酸(CH3COO
H)および水を混合したエッチング液であり、具体的に
は、例えば、リン酸:硝酸:酢酸=79%:0.5%:
3.2%の混合比からなり、エッチング槽内で液温を3
5〜45℃程度に保つ。この時のエッチング時間は、シ
ャワー式エッチングの場合は100〜200秒程度、デ
ィップ式エッチングの場合は200〜300秒程度であ
る。
【0021】続いて行うエッチングには、塩酸(HC
l)、硝酸(HNO3)、水を混合したエッチング液7
を用い、具体的には、例えば、塩酸:硝酸=17.6
%:1.6%の混合比からなるものを使用する。
【0022】このエッチング液をエッチング槽内で液温
20〜30℃程度に保ち、アップフローによるディップ
式エッチングで20〜40秒程度エッチングを行い、モ
リブデンからなる整形前配線パターン6の表面に存在す
るモリブデン酸化膜8のみをエッチングする。この時の
ディップ時間は、薄いモリブデン酸化膜8をエッチング
するので、20〜40秒程度で十分である。
【0023】また、このウェットエッチングを必ずディ
ップ式エッチングで行う理由は、上述のエッチング液7
の粘度が低いために(10cp以下)、シャワー式でエ
ッチングを行うと、エッチング液とモリブデン酸化膜が
反応する前に、エッチング液が次々と入れ替わり、エッ
チング液とモリブデン酸化膜との接触時間が短くなり、
エッチング反応が起こらないからである。
【0024】また、このエッチング液7に硝酸(HNO
3)を混合することにより、フォトレジストパターン3
とモリブデン酸化膜8との間にエッチング液がしみ込み
易くなるので、配線パターン9の断面をよりなだらかな
順テーパー形状にすることが出来る。
【0025】ここで、ウェットエッチング装置は、エッ
チング槽、純水リンス槽および乾燥槽からなる枚葉式の
装置であり、エッチング槽はエッチング液を吹きかける
スプレー(シャワー式エッチング)の機能、およびエッ
チング液を槽内に貯めることができるアップフロー(デ
ィップ式エッチング)の両機能を備えているものとす
る。また、エッチング槽は、2種類のエッチング液を使
用するので2槽以上のエッチング槽を備えているものと
する。
【0026】さらに、上記の実施形態においては、2槽
以上のエッチング槽を備えるエッチング装置を用いて、
1回目のエッチングをリン酸、硝酸、酢酸、水を混合し
たエッチング液で、2回目のエッチングを塩酸、硝酸、
水を混合したエッチング液で行うが、1回目及び2回目
ののエッチングを同じエッチング槽内で連続して行う
か、或いは、異なるエッチング槽で連続してエッチング
するという形態が考えられる。
【0027】モリブデンをリン酸(H3PO4)、硝酸
(HNO3)、酢酸(CH3COOH)および水を混合し
たエッチング液のみでウェットエッチングすると、モリ
ブデンの表面に存在するモリブデン酸化膜とその下の純
モリブデンとの間にエッチングレート(エッチング速
度)に差があるために、エッチング完了後のモリブデン
断面の形状が、図1(b)に示す整形前配線パターン6
のように、くさび型と呼ばれる逆テーパーの形状になっ
てしまう。
【0028】そこで、リン酸(H3PO4)、硝酸(HN
3)、酢酸(CH3COOH)および水を混合したエッ
チング液を使用して、シャワー式あるいはディップ式エ
ッチングでフォトレジストに覆われていない部分のモリ
ブデンを全てエッチングした後に、塩酸(HCl)、硝
酸(HNO3)、水を混合したエッチング液を使用して
ディップ式エッチングを行うことにより、モリブデン表
面に存在するモリブデン酸化膜のみをエッチングするこ
とができ、なだらかな順テーパー形状の側面を有するモ
リブデンからなる配線パターンが得られる。
【0029】以上の説明では、配線パターンの金属とし
てモリブデンを例に挙げて説明したが、モリブデンの合
金からなる配線パターンに対しても本発明のウェットエ
ッチング方法を適用できることは勿論のことである。
【0030】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のウェッ
トエッチング方法によれば、モリブデンからなる配線パ
ターンを形成するに当たって、ウェットエッチングを2
回に分けて行い、2回目のウェットエッチングにおい
て、硝酸(HNO3)を含むエッチング液を用いて、モ
リブデンの表面に形成されている薄いモリブデン酸化膜
を選択的にエッチングすることにより、モリブデン及び
その上のモリブデン酸化膜で構成する配線パターンの側
面をなだらかな順テーパーの形状とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の製造方法を製造工程順に示
す模式断面図である。
【図2】図1に続く製造工程を示す模式断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁基板 2 モリブデン 3 フォトレジストパターン 4 シャワー 5 スプレー 6 整形前配線パターン 7 エッチング液 8 モリブデン酸化膜 9 配線パターン

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に酸化物層を有するMo(モリブデ
    ン)を主体とするMo系金属膜の上にレジストパターン
    を形成し、前記レジストパターンをマスクとして前記M
    o系金属膜をエッチング除去して前記Mo系金属膜から
    なる配線パターンを形成するウェットエッチング方法で
    あって、前記Mo系金属膜からなる配線パターンを形成
    する工程が、2回のエッチングにより行われ、1回目の
    エッチングにより前記レジストパターンをマスクとして
    前記Mo系金属膜をその膜厚全体に渡ってエッチングし
    て前記Mo系金属膜を配線パターンとし、2回目のエッ
    チングにより前記Mo系金属膜の表面にある酸化物層を
    エッチングして前記レジストパターンから前記レジスト
    パターンの内側に後退した酸化物層のエッチング側面を
    形成することを特徴とするウェットエッチング方法。
  2. 【請求項2】 前記酸化物層のエッチングが、硝酸を含
    むエッチング液により行われる請求項1記載のウェット
    エッチング方法。
  3. 【請求項3】 前記硝酸を含むエッチング液は、前記硝
    酸の他に塩酸及び水を含む請求項2記載のウェットエッ
    チング方法。
  4. 【請求項4】 前記酸化物層のエッチング側面が、前記
    Mo系金属膜からなる配線パターンの側面と概略同一平
    面を構成する請求項1、2又は3記載のウェットエッチ
    ング方法。
  5. 【請求項5】 前記Mo系金属膜からなる配線パターン
    は、その表面からその底面に向かうに従って、配線幅が
    その幅の両側に広がる形状をなす請求項1、2、3又は
    4記載のウェットエッチング方法。
  6. 【請求項6】 前記2回目のエッチングは、ディップ式
    のエッチングにより行われる請求項1、2、3、4又は
    5記載のウェットエッチング方法。
  7. 【請求項7】 前記1回目のエッチングは、リン酸、硝
    酸、酢酸及び水を含むエッチング液により行われる請求
    項1、2、3、4、5又は6記載のウェットエッチング
    方法。
  8. 【請求項8】 前記1回目のエッチングは、ディップ
    式、或いは、シャワー式のエッチングにより行われる請
    求項1、2、3、4、5、6又は7記載のウェットエッ
    チング方法。
  9. 【請求項9】 前記1回目及び前記2回目のエッチング
    が、同一の装置内で連続して行われるエッチングである
    請求項1、2、3、4、5、6、7又は8記載のウェッ
    トエッチング方法。
  10. 【請求項10】 前記1回目及び前記2回目のエッチン
    グが、異なる装置で連続して行われるエッチングである
    請求項1、2、3、4、5、6、7又は8記載のウェッ
    トエッチング方法。
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