JP2002129361A - Etching method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】 本発明は金属のエッチング
方法に関し、詳しくは半導体装置基板や液晶素子基板の
製造工程等において金属(層)に対し微細な電極や金属
配線を形成する、感光性樹脂等を用いた微細エッチング
工程に適したエッチング方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal etching method, and more particularly, to a method of forming fine electrodes and metal wiring on a metal (layer) in a manufacturing process of a semiconductor device substrate or a liquid crystal element substrate, for example, a photosensitive resin or the like. The present invention relates to an etching method suitable for a fine etching step using a method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体装置基板や液晶素子基板等
においては、これら装置・素子の微細化、高集積化が著
しく、装置・素子に付随する配線や電極等に対する微小
化、高性能化の要求がより厳しいものとなってきてい
る。例えば液晶素子に於いては、表示素子画面の大型
化、画像の高密度化等に加えて、表示する画像情報の増
加、これに伴う携帯機器での表示における発熱抑制、省
電力化等の要求が一段と高くなっている。2. Description of the Related Art In recent years, in semiconductor device substrates and liquid crystal element substrates, the miniaturization and high integration of such devices and elements have been remarkable. The demands are becoming more demanding. For example, in the case of liquid crystal devices, in addition to increasing the size of the display device screen and increasing the density of images, there is a demand for increased image information to be displayed, resulting in suppression of heat generation in display on portable devices, power saving, and the like. Is even higher.
【0003】この様な要求に対し、従来から使用されて
きたCrMo等のクロム(Cr)合金配線材料に代わ
り、微細エッチング加工に適した、機器の電気需要の増
加に耐えうる低電気抵抗の材料が検討されている。例え
ば現在では、アルミニウム(Al)、銀、銅やこれらの
合金等からなる新材料が挙げられ、この様な新材料によ
る微細配線のエッチングも検討されている。[0003] In response to such a demand, instead of the conventionally used chromium (Cr) alloy wiring material such as CrMo, a material having a low electric resistance suitable for fine etching and capable of withstanding an increase in the electric demand of equipment. Is being considered. For example, at present, a new material made of aluminum (Al), silver, copper, an alloy thereof, or the like is cited, and etching of fine wiring with such a new material is also being studied.
【0004】また従来からの配線材料であるCr(合
金)等のエッチングにおいては、Crの酸化電位が高い
ので、セリウム(Ce)の様な高酸化電位酸化剤を含む
エッチング液(本発明において、時にエッチャントと記
載することもある)を用いてエッチングを行っていた。
一方、先述のAl、銀、銅等は酸化電位が低く、Ceよ
りも酸化電位が低い硝酸等の比較的安価な酸化剤を用い
て酸化し、エッチングを行うことが可能である。金属エ
ッチングでは通常、酸化剤と共に被エッチング金属を溶
解させる目的で酸成分を添加したエッチング液(エッチ
ャント)を用いており、この酸成分としてはリン酸が一
般的である。In conventional etching of a wiring material such as Cr (alloy), since the oxidation potential of Cr is high, an etching solution containing a high oxidation potential oxidizing agent such as cerium (Ce) (in the present invention, (Sometimes referred to as an etchant).
On the other hand, Al, silver, copper, and the like described above have a low oxidation potential, and can be oxidized using a relatively inexpensive oxidizing agent such as nitric acid, which has a lower oxidation potential than Ce, and can be etched. Usually, in metal etching, an etching solution (etchant) to which an acid component is added for the purpose of dissolving a metal to be etched together with an oxidizing agent is used, and phosphoric acid is generally used as the acid component.
【0005】またエッチング速度を調整する目的とし
て、酸成分、酸化剤成分に加えて、酢酸等の希釈剤成分
を添加した、例えばリン酸・硝酸・酢酸の3種混酸の形
で用いることが一般的に行われてきた。In order to adjust the etching rate, it is common to add a diluent component such as acetic acid in addition to an acid component and an oxidizing component, and to use it in the form of, for example, a mixed acid of three kinds of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid. Has been done.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】硝酸等の酸化剤不存在
下であっても、Al等の被エッチング金属は水素ガスを
出して溶解するのでエッチングは可能である。しかし水
素ガスの発生により被エッチング金属はその表面を水素
ガスで覆われるので、エッチャントとの接触が妨げら
れ、エッチング速度が遅くなってしまうと言う問題があ
った。これを抑制するために、エッチング開始当初よ
り、エッチャント中の酸化剤濃度(モル数)を高くした
ものを用いてエッチングを速やかに完了する方法が考え
られている。Even in the absence of an oxidizing agent such as nitric acid, etching is possible because the metal to be etched such as Al is dissolved by emitting hydrogen gas. However, since the surface of the metal to be etched is covered with hydrogen gas due to the generation of hydrogen gas, there is a problem that contact with the etchant is hindered and the etching rate is reduced. In order to suppress this, a method has been conceived in which the etching is quickly completed by using an etchant having a higher oxidizing agent concentration (molar number) from the beginning of the etching.
【0007】しかし、この様にエッチング加工の効率を
上げる目的でエッチングの開始時から酸化剤モル数の高
いエッチャントを使用すると、必要以上にエッチング速
度が早くなり、制御が困難となることがあった。However, if an etchant having a high mole number of the oxidizing agent is used from the beginning of the etching for the purpose of increasing the efficiency of the etching process, the etching rate becomes unnecessarily high and control becomes difficult in some cases. .
【0008】またこのような酸化剤モル数が高いエッチ
ャントは、金属配線部分を保護する感光性樹脂等をも強
く酸化し、感光性樹脂と被エッチング金属との密着性を
悪くするので、配線形状に不必要なテーパ角度をつけて
しまうという問題もあった(特開平6−122982号
公報等)。[0008] Such an etchant having a high mole number of the oxidizing agent also strongly oxidizes a photosensitive resin or the like that protects a metal wiring portion and deteriorates adhesion between the photosensitive resin and a metal to be etched. In addition, there is a problem that an unnecessary taper angle is formed (for example, JP-A-6-122982).
【0009】この様な理由から、エッチャントに酢酸等
の希釈剤成分を添加し、エッチング速度を抑制する方法
が考えられている。しかしこの様に希釈剤成分を添加す
ると、エッチャントが一定のエッチング速度を維持でき
る期間が短縮し、また所望のエッチング速度以下となっ
たエッチャントは廃棄するしかなく、有機物である酢酸
を含んでいる点から廃棄処理方法が困難であるなど、環
境負荷が大きいという問題が依然としてあった。For this reason, a method has been considered in which a diluent component such as acetic acid is added to the etchant to suppress the etching rate. However, when the diluent component is added in this manner, the period during which the etchant can maintain a constant etching rate is shortened, and the etchant having a desired etching rate or less must be discarded, and contains acetic acid which is an organic substance. However, there is still a problem that the burden on the environment is large, for example, the disposal method is difficult.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者らはこのような
実状に鑑み、エッチャントのエッチング速度を容易且つ
長期間に亘り所望の範囲とするようなエッチング方法に
ついて鋭意検討した。SUMMARY OF THE INVENTION In view of such circumstances, the present inventors have intensively studied an etching method for making the etching rate of an etchant easy and a desired range for a long period of time.
【0011】例えばAlを、酸成分と酸化剤を用いてエ
ッチングする際のエッチャント中の反応(エッチング系
内)における化学機構を以下に化学式で示す(酸化剤は
硝酸とする)。For example, a chemical mechanism in a reaction (in an etching system) in an etchant when Al is etched using an acid component and an oxidizing agent is represented by the following chemical formula (the oxidizing agent is nitric acid).
【0012】[0012]
【化1】Al(金属)+HNO3+3H+=Al3++NO+
2H2O 上記化学式の反応を右へ進ませるには、この化学式の平
衡定数以上の過剰成分が原料側(左側)に必要である。
また平衡定数Kは、以下の式で表される。Embedded image Al (metal) + HNO 3 + 3H + = Al 3+ + NO +
2H 2 O In order for the reaction of the above chemical formula to proceed to the right, an excess component greater than the equilibrium constant of this chemical formula is required on the raw material side (left side).
The equilibrium constant K is expressed by the following equation.
【0013】[0013]
【化2】K=[Al][HNO3][H+]3/[A
l3+][NO][H2O]2 これらの化学式において、被エッチング金属であるA
l、酸成分及びH2Oは多量に存在し、NOはガスとし
てエッチング系外に出るとすると、上記化学式(化1)
の反応を右へ進ませる、即ちAlを溶解しエッチングを
促進させるには、[HNO3]/[Al3+]に比例する
Kの値とエッチング速度の関係を知ればよい。## STR2 ## K = [Al] [HNO 3 ] [H + ] 3 / [A
l 3+ ] [NO] [H 2 O] 2 In these chemical formulas, the metal to be etched A
Assuming that a large amount of l, acid component and H 2 O are present, and NO comes out of the etching system as a gas, the above chemical formula (Formula 1)
In order to make the reaction proceed to the right, that is, to dissolve Al and promote etching, the relationship between the K value proportional to [HNO 3 ] / [Al 3+ ] and the etching rate may be known.
【0014】ここで本発明者らは、被エッチング金属が
Alの場合は平衡定数Kが3より大きい値、即ちエッチ
ング系内に溶解し増加するAlイオンのモル数の3倍を
越えたモル数の酸化剤(硝酸)モル数をエッチング系内
にて維持すれば、エッチング速度はほぼ一定で推移し、
この値を下回るとエッチング速度が急激に低下し始める
ことを見いだし、本発明を完成させた。Here, the present inventors consider that when the metal to be etched is Al, the equilibrium constant K is a value larger than 3, that is, the number of moles exceeding three times the number of moles of Al ions dissolved and increased in the etching system. If the number of moles of the oxidizing agent (nitric acid) is maintained in the etching system, the etching rate remains almost constant,
The inventors have found that when the value falls below this value, the etching rate starts to decrease sharply, thereby completing the present invention.
【0015】即ち本発明の要旨は、酸成分、及び酸化剤
成分を含むエッチング液を用いた金属のエッチング方法
であって、エッチング系内における酸化剤モル数を、エ
ッチングにより生成した被エッチング金属イオンモル数
と該金属のイオン化価数との積より大きく保つことを特
徴とするエッチング方法に存する。That is, the gist of the present invention is a metal etching method using an etching solution containing an acid component and an oxidizing agent component, wherein the number of moles of the oxidizing agent in the etching system is determined by the number of moles of metal ions to be etched generated by etching. The present invention provides an etching method characterized by maintaining the value larger than the product of the number and the ionization valence of the metal.
【0016】また本発明によれば、エッチング系内の酸
化剤濃度を連続測定し、ここから不足分の酸化剤を自動
的に算出し、不足分をエッチング系内に添加すれば、容
易にエッチング系内のエッチング速度を長期間に維持す
ることが可能となる。Further, according to the present invention, the oxidizing agent concentration in the etching system is continuously measured, and the oxidizing agent for the shortage is automatically calculated from the oxidizing agent concentration. It is possible to maintain the etching rate in the system for a long time.
【0017】更に、エッチャント中の酸化剤モル数を、
エッチングに用いる前(開始前)は、エッチング時のエ
ッチャント中において、エッチング反応における平衡定
数Kが被エッチング金属のイオン化価数より大きくなる
に必要なモル数以上とする。そしてエッチングを開始し
た後に、酸化剤モル数の減少に伴い、エッチング反応に
おける平衡定数Kが被エッチング金属のイオン化価数よ
り大きくなるように酸化剤を供給すれば、当初からエッ
チング速度を調整するための希釈剤成分等の添加も不要
となり、またエッチング速度の急激な増加も未然に防げ
ることをも見いだした。これらは特に被エッチング金属
がAl、銀、銅又はこれらいずれか一つ以上を含む合金
の場合に効果的である。Further, the number of moles of the oxidizing agent in the etchant is
Before use in etching (before starting), the equilibrium constant K in the etching reaction is set to be equal to or more than the number of moles necessary for the etching reaction to become larger than the ionization valency of the metal to be etched in the etchant during etching. Then, after the etching is started, if the oxidizing agent is supplied such that the equilibrium constant K in the etching reaction becomes larger than the ionization valency of the metal to be etched with a decrease in the number of moles of the oxidizing agent, the etching rate is adjusted from the beginning. It was also found that the addition of a diluent component or the like became unnecessary, and that a rapid increase in the etching rate could be prevented. These are particularly effective when the metal to be etched is Al, silver, copper, or an alloy containing at least one of them.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
【0019】本発明における被エッチング金属は任意の
ものを対象とするが、中でもAl、銀、銅又はこれらい
ずれか一つ以上を含む合金、特にAlである場合にその
効果が顕著である。以下、Al、銀及び銅におけるエッ
チングを例にとって説明する。また必要に応じて、図2
に記載のエッチング装置概略図を用いて説明する。The metal to be etched in the present invention may be any metal. Among them, Al, silver, copper or an alloy containing at least one of these metals, particularly Al, has a remarkable effect. In the following, a description will be given by taking the etching of Al, silver and copper as an example. If necessary, see FIG.
This will be described with reference to the schematic diagram of the etching apparatus described in the above section.
【0020】一般的に金属のエッチングにおいては、金
属表面を酸化させる酸化剤と、この酸化された金属表面
を溶解させる酸とを用いる。また、被エッチング物が透
明電極等に用いられるインジウム−スズ化合物(IT
O)の様な酸化物の際には、被エッチング物がすでに酸
化物となっているので、酸化剤を用いずとも適宜選択し
た酸のみでエッチング可能となる。Generally, in metal etching, an oxidizing agent for oxidizing the metal surface and an acid for dissolving the oxidized metal surface are used. Further, an object to be etched is an indium-tin compound (IT) used for a transparent electrode or the like.
In the case of an oxide such as O), since the object to be etched is already an oxide, etching can be performed only with an appropriately selected acid without using an oxidizing agent.
【0021】金属表面が酸化されると、その表面は酸に
溶解し易くなることは知られている。本発明における酸
成分についても従来公知の任意のものを使用でき、無機
化合物系強酸から有機化合物系弱酸に至る任意のものを
使用できる。特に、被エッチング金属がAl、銀及び銅
又はこれらいずれか一つ以上を含む合金である際には、
弱酸であるリン酸を用いることが好ましい。It has been known that when a metal surface is oxidized, the surface is easily dissolved in an acid. As the acid component in the present invention, any conventionally known acid component can be used, and any one of an inorganic compound-based strong acid to an organic compound-based weak acid can be used. In particular, when the metal to be etched is Al, silver and copper or an alloy containing one or more of these,
It is preferable to use phosphoric acid, which is a weak acid.
【0022】本発明における酸化剤成分としては、基本
的に被エッチング金属が有する固有の酸化電位よりも大
きな酸化電位を持つものであれば、任意のものを使用で
きる。例えば被エッチング金属がCrの際には、Crの
酸化電位より酸化電位の高いCeを用い、この酸化剤作
用を利用する。Al、銀、銅の様な酸化電位の低い金属
に対しては、Ceの様に酸化電位が高いものを用いずと
も酸化可能なので、より安価な硝酸を酸化剤として用い
るのが好ましい。As the oxidizing agent component in the present invention, any one can be used as long as it basically has an oxidation potential higher than the inherent oxidation potential of the metal to be etched. For example, when the metal to be etched is Cr, Ce having an oxidation potential higher than the oxidation potential of Cr is used, and this oxidizing agent action is used. Since it is possible to oxidize a metal having a low oxidation potential such as Al, silver and copper without using a metal having a high oxidation potential such as Ce, it is preferable to use cheaper nitric acid as the oxidizing agent.
【0023】本発明において、エッチャントにおける酸
成分、及び酸化剤成分のモル数は、被エッチング金属種
及び酸成分と酸化剤成分との組み合わせ、更にはパター
ニングの微細度により所望のエッチング速度を得るべく
適宜選択すればよい。In the present invention, the number of moles of the acid component and the oxidizing agent component in the etchant is determined so as to obtain a desired etching rate by the combination of the metal species to be etched and the acid component and the oxidizing agent component, and furthermore, the fineness of the patterning. What is necessary is just to select suitably.
【0024】被エッチング金属がAlである際のエッチ
ャント中における酸成分濃度は、一般的に50〜80重
量%、好ましくは70〜80重量%である。酸成分濃度
が低いとエッチング速度が低下し、エッチング効率が低
下するので、ある程度高い方が望ましい。The concentration of the acid component in the etchant when the metal to be etched is Al is generally 50 to 80% by weight, preferably 70 to 80% by weight. If the concentration of the acid component is low, the etching rate is reduced and the etching efficiency is reduced.
【0025】被エッチング金属がAlである際のエッチ
ャント中における酸化剤成分濃度は、0.1〜20重量
%、好ましくは0.5〜12重量%のである。酸化剤成
分濃度の向上に伴いエッチング速度は上がるが、高すぎ
ると逆にエッチング速度が下がる場合がある。When the metal to be etched is Al, the concentration of the oxidizing agent component in the etchant is 0.1 to 20% by weight, preferably 0.5 to 12% by weight. The etching rate increases with an increase in the oxidizing agent component concentration, but if it is too high, the etching rate may decrease.
【0026】Alエッチングの際に酸化剤として硝酸を
使用した場合には、硝酸濃度を高くし過ぎると被エッチ
ング物上のパターニング等に使用している感光性樹脂が
剥離する場合があり、逆に低すぎるとエッチング速度が
著しく低下するので、中でもエッチャント中の硝酸濃度
を0.5〜12重量%、特に3〜8重量%とするのが好
ましい。When nitric acid is used as an oxidizing agent at the time of Al etching, if the nitric acid concentration is too high, the photosensitive resin used for patterning or the like on an object to be etched may be peeled off. If the etching rate is too low, the etching rate is remarkably reduced. Therefore, the concentration of nitric acid in the etchant is preferably 0.5 to 12% by weight, particularly preferably 3 to 8% by weight.
【0027】本発明におけるエッチングに用いるエッチ
ャントは水溶性であり、酸成分、酸化剤成分の他は主に
水であり、その他必要に応じて、本発明の効果を損ねな
い範囲で他の成分や添加剤を含有してもよい。具体的に
は例えば、被エッチング物が半導体装置製造基板や液晶
素子基板の様に微細なパターニングを有する際には、そ
のパターン線幅が細くなるにつれて水溶性エッチャント
の表面張力が大きい水溶性エッチャントに対する濡れ性
を改善するのが好ましくなるので、この際にはエッチャ
ントに従来公知の界面活性剤等を添加すればよい。添加
量は通常、エッチャント総重量に対して0.001〜
1.0重量%、好ましくは、0.1〜1重量%、特に
0.2〜0.5重量%である。The etchant used for etching in the present invention is water-soluble, and is mainly water except for the acid component and the oxidizing agent component. If necessary, other components and other components may be used as long as the effects of the present invention are not impaired. It may contain additives. Specifically, for example, when the object to be etched has fine patterning such as a semiconductor device manufacturing substrate or a liquid crystal element substrate, the surface tension of the water-soluble etchant increases as the pattern line width becomes smaller. Since it is preferable to improve the wettability, a conventionally known surfactant or the like may be added to the etchant at this time. The amount added is usually 0.001 to the total weight of the etchant.
It is 1.0% by weight, preferably 0.1-1% by weight, especially 0.2-0.5% by weight.
【0028】またこの様な他の成分として、エッチング
速度を調整する為に先述した酢酸等の希釈剤成分を含有
していてもよいが、本発明のエッチング方法において
は、この様な希釈剤の不存在下であっても、容易にエッ
チング系内のエッチング速度を長期間維持できることが
特徴である。本発明においてエッチャント希釈剤成分を
用いる場合には、種類、濃度等は被エッチング金属など
によって適宜選択すればよい。例えばAlエッチングに
おいては希釈剤成分として、効果が顕著な酢酸をもちい
ることが好ましく、その濃度は一般的にエッチャント総
重量に対して2〜50重量%、中でも2〜10重量%と
するのが好ましい。As such another component, a diluent component such as acetic acid described above for adjusting the etching rate may be contained. However, in the etching method of the present invention, such a diluent is used. The feature is that the etching rate in the etching system can be easily maintained for a long period even in the absence. When an etchant diluent component is used in the present invention, the type, concentration, and the like may be appropriately selected depending on the metal to be etched. For example, in Al etching, it is preferable to use acetic acid, which has a remarkable effect, as a diluent component, and its concentration is generally 2 to 50% by weight, especially 2 to 10% by weight based on the total weight of the etchant. preferable.
【0029】本発明のエッチング方法においては、上述
した様なエッチャントを用い、エッチング系内に於ける
酸化剤モル数を、エッチングにより生成した被エッチン
グ金属イオンのモル数と該金属のイオン化価数との積よ
り大きく保つことを特徴とする。これを再現する方法は
任意だが、具体的には例えば、エッチング系内の酸化剤
モル数を測定し、エッチング系内における酸化剤モル数
がエッチングにより生成した被エッチング金属イオンモ
ル数と該金属のイオン化価数との積より大きくなるよ
う、エッチング系に酸化剤を添加することが好ましい。In the etching method of the present invention, using the etchant as described above, the number of moles of the oxidizing agent in the etching system is determined by the number of moles of the metal ions to be etched generated by etching and the ionization valence of the metal. It is characterized in that it is kept larger than the product of The method of reproducing this is arbitrary, but specifically, for example, the number of moles of the oxidizing agent in the etching system is measured, and the number of moles of the oxidizing agent in the etching system is equal to the number of moles of the metal ion to be etched generated by etching and the ionization of the metal. It is preferable to add an oxidizing agent to the etching system so as to be larger than the product of the valence.
【0030】中でも、エッチャント中の酸化剤モル数
を、エッチングプロセスに用いる前には、エッチング時
のエッチャント中においてエッチング反応における平衡
定数Kが被エッチング金属のイオン化価数より大きくな
るに必要なモル数以上とし、そしてエッチングを開始
し、経時的に生ずる酸化剤モル数の減少に伴い、エッチ
ング反応における平衡定数Kが被エッチング金属のイオ
ン化価数よりも大きくなるように(つまりエッチング系
内における酸化剤モル数を、被エッチング金属イオンモ
ル数と該金属のイオン化価数との積より大きく保つよう
に)エッチング系内に酸化剤を供給すれば、当初からエ
ッチング速度を調整するための希釈剤成分等の添加も不
要となり、またエッチング速度の急激な増加も未然に防
止でき、且つ安定したエッチング速度を長期間維持した
ままエッチングを持続できるので、より好ましい。Above all, before using the mole number of the oxidizing agent in the etchant for the etching process, the mole number necessary for the equilibrium constant K in the etching reaction to become larger than the ionization valence of the metal to be etched in the etchant at the time of etching. After the etching is started, the equilibrium constant K in the etching reaction becomes larger than the ionization valence of the metal to be etched with the decrease in the number of moles of the oxidizing agent generated with time (that is, the oxidizing agent in the etching system). If an oxidizing agent is supplied into the etching system so that the number of moles is maintained larger than the product of the number of moles of the metal ion to be etched and the ionization valency of the metal, a diluent component or the like for adjusting the etching rate from the beginning can be obtained. No addition is required, and a rapid increase in the etching rate can be prevented beforehand, and stable. Since the etching rate can sustain the etching while maintaining a long period of time, and more preferable.
【0031】本発明のエッチング方法においては、上述
の如くエッチング系内における酸化剤モル数を、被エッ
チング金属イオンモル数と該金属のイオン化価数との積
より大きく保てばよく、酸化剤の過剰量については適宜
選択すればよい。一般的には、エッチャント1リットル
当たり、10〜200ミリモル(mmol)、中でも5
0〜150mmol、特に70〜130mmolとする
のが好ましい。In the etching method of the present invention, as described above, the number of moles of the oxidizing agent in the etching system may be kept larger than the product of the number of moles of the metal ion to be etched and the ionization valence of the metal. The amount may be appropriately selected. Generally, 10 to 200 millimoles (mmol), especially 5
It is preferably from 0 to 150 mmol, particularly preferably from 70 to 130 mmol.
【0032】尚、本発明において、特に被エッチング金
属がAl、銀及び銅の様なものの場合には、先述の様に
エッチャントに硝酸等の酸化剤を添加してゆくことで従
来のエッチャントよりも長期間に亘りエッチング速度を
一定に維持することが可能となるが、エッチャント中の
酸化剤モル数の上昇に伴い、エッチング速度の急激な増
加による速度制御困難な状況となることを避けること
と、感光性樹脂の酸化劣化性の問題から、酸化剤モル数
を一定以上に上げない方が好ましい。例えば被エッチン
グ金属がAlであり、酸化剤として硝酸を使用する際に
は、一般的にエッチャント中の硝酸濃度を12重量%以
下、中でも10重量%以下とするのが好ましい。In the present invention, especially when the metal to be etched is Al, silver or copper, by adding an oxidizing agent such as nitric acid to the etchant as described above, it is possible to increase the etchant compared to the conventional etchant. Although it is possible to maintain the etching rate constant over a long period of time, with the increase in the number of moles of the oxidizing agent in the etchant, to avoid a situation where the rate control becomes difficult due to a rapid increase in the etching rate, Due to the problem of oxidative deterioration of the photosensitive resin, it is preferable not to increase the number of moles of the oxidizing agent to a certain value or more. For example, when the metal to be etched is Al and nitric acid is used as an oxidizing agent, the concentration of nitric acid in the etchant is generally preferably 12% by weight or less, and particularly preferably 10% by weight or less.
【0033】エッチング装置、及び被エッチング金属へ
のエッチャントの適用方法は任意であり、被エッチング
金属とエッチャントが接触する方法、装置であればよ
い。具体的にはスプレー方式、バッチ又は連続浸漬方
式、これらに用いる従来公知のものが挙げられる。The etching apparatus and the method of applying the etchant to the metal to be etched are optional, and any method and apparatus may be used as long as the metal to be etched contacts the etchant. Specific examples include a spray method, a batch or continuous immersion method, and conventionally known methods used for these methods.
【0034】本発明においては、エッチャントに対して
紫外線照射方式等による硝酸濃モル数の分析を随時行い
ながら、図2に示すようなプログラミングフィードバッ
ク設定方式8によって、硝酸を添加してモル数を一定と
する方式を用いることができる。特に、硝酸モル数を一
定にするには、分析結果のフィードバック方式が好まし
い。In the present invention, nitric acid is added to the etchant by a programming feedback setting method 8 as shown in FIG. Can be used. In particular, in order to keep the number of moles of nitric acid constant, a feedback system of analysis results is preferable.
【0035】また例えば浸漬方法によるエッチング工程
の際には、エッチング後に、被エッチング物4を支持す
るためのワーク等(図示せず)に付着してエッチャント
が持ち出されたり、また図2に示すようなエッチング槽
1からのエッチャントの(一部)分取によりエッチング
系内の溶存Alの蓄積を抑制することが可能である。こ
のような場合には、エッチャント減少分に相当する溶存
Alの減少分を差し引いた分に見合う新硝酸液5と、分
取により減少するリン酸等の酸成分を補うために新たに
エッチャントを導入ライン10からエッチング槽1に加
えればよい。この様な定期的なエッチャントの一部抜き
出し等を行うことで、エッチャント中の硝酸モル数の上
昇も調整できるので、エッチャントの全量交換をせずと
もエッチングの連続運転が可能となる。For example, in the etching step by the immersion method, after the etching, the etchant adheres to a work or the like (not shown) for supporting the object 4 to be etched, and the etchant is taken out, or as shown in FIG. It is possible to suppress the accumulation of dissolved Al in the etching system by (partially) fractionating the etchant from the etching tank 1. In such a case, a new nitric acid solution 5 corresponding to the amount obtained by subtracting the reduced amount of dissolved Al corresponding to the reduced amount of the etchant, and a new etchant are introduced to compensate for the acid component such as phosphoric acid reduced by the fractionation. What is necessary is just to add to the etching tank 1 from the line 10. By performing such a periodic extraction of a part of the etchant or the like, the increase in the number of moles of nitric acid in the etchant can be adjusted, so that continuous etching can be performed without replacing the entire amount of the etchant.
【0036】エッチャント中の溶存Al濃度は、エッチ
ング槽1の外部で分析してもよいし、被エッチング物4
等の処理個数等のマスバランスから推算した値を用いて
もよい。The concentration of dissolved Al in the etchant may be analyzed outside the etching bath 1 or the etching target 4 may be analyzed.
For example, a value estimated from a mass balance such as the number of processes may be used.
【0037】エッチング温度は任意であるが、一般的に
はエッチャント温度として20〜50℃、好ましくは2
5〜40℃の範囲である。The etching temperature is arbitrary, but is generally 20 to 50 ° C., preferably 2
It is in the range of 5 to 40C.
【0038】[0038]
【実施例】以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。また、特に断りのな
い限り、%は重量%を意味する。また各実験は図2に示
した概略図の様な硝酸添加可能なエッチング装置により
行った。また硝酸モル数の分析は、プロセス・タイトレ
ータ ECOSAVER−100(三菱化学社製)を用
い、紫外線(波長300nm)吸収法により行った。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the present invention is limited to the following Examples unless it exceeds the gist of the invention. Further, unless otherwise specified,% means% by weight. Each experiment was performed using an etching apparatus capable of adding nitric acid as shown in the schematic diagram of FIG. The analysis of the number of moles of nitric acid was performed by an ultraviolet (300 nm wavelength) absorption method using a process titrator ECOSAVER-100 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
【0039】(実施例1)硝酸2.85%、リン酸70
%、酢酸10%(残部は水)なる組成のエッチャント
を、図1に示すエッチング槽1に200g仕込み、加熱
装置7及び攪拌装置11を使用し、エッチャント液温度
を33℃にし、エッチャントの均一性を図った。ガラス
基板の上にアルミ金属が1.2μの厚みで設けられ、感
光性樹脂によりパターニングが施された被エッチング物
4を、エッチング槽11中のエッチャントに浸漬し、浸
漬させると同時に時間測定を開始し、目視にてエッチン
グ終了を確認してエッチング速度を算出した。Example 1 2.85% nitric acid, 70 phosphoric acid
% Of acetic acid and 10% of acetic acid (the remainder being water) were charged into the etching tank 1 shown in FIG. 1 in an amount of 200 g, and the heating device 7 and the stirring device 11 were used. Was planned. The object to be etched 4 having a thickness of 1.2 μm of aluminum metal provided on a glass substrate and patterned with a photosensitive resin is immersed in an etchant in an etching tank 11 and time measurement is started simultaneously with immersion. Then, the completion of etching was visually confirmed, and the etching rate was calculated.
【0040】このエッチングによって、エッチャント中
に溶解したAlに関しては、被エッチング物4からエッ
チングにより除去された部分の面積を測定することで求
めた。また、エッチング速度は図1に示した。The amount of Al dissolved in the etchant by this etching was determined by measuring the area of the portion removed by etching from the workpiece 4. The etching rate is shown in FIG.
【0041】Alの処理積算量が約540mgに達した
時点から、ポンプ6によって新硝酸液5(70%硝酸水
溶液)をエッチング槽1に添加した。この際、エッチャ
ント中に於ける硝酸モル数が、エッチャント中の溶存A
l濃度から計算されるモル数の3倍モル量よりも15m
mol程度多くなるように新硝酸液5を添加し、硝酸モ
ル数を維持した。この様にエッチャント中に於ける硝酸
モル数を増加させ、硝酸の総モル数が136mmol
(エッチャント全量に対して5.2%)となるまで添加
し続け、エッチングを行った。When the cumulative amount of Al treatment reached about 540 mg, a new nitric acid solution 5 (70% nitric acid aqueous solution) was added to the etching tank 1 by the pump 6. At this time, the number of moles of nitric acid in the etchant is determined by the amount of dissolved A in the etchant.
15m more than 3 times the molar amount calculated from 1 concentration
A new nitric acid solution 5 was added to increase the amount by about mol, and the number of moles of nitric acid was maintained. In this manner, the number of moles of nitric acid in the etchant was increased, and the total number of moles of nitric acid was 136 mmol.
(5.2% with respect to the total amount of the etchant), and etching was continued.
【0042】(比較例1)硝酸を供給しないこと以外は
実施例1と同様にしてエッチングを行った。エッチング
速度を図1に示した。Comparative Example 1 Etching was performed in the same manner as in Example 1 except that nitric acid was not supplied. The etching rate is shown in FIG.
【0043】図1より明らかなとおり、実施例1でのエ
ッチング速度は、エッチングにより溶解したAl量とし
て約1200mgまで殆ど一定の値(2200[Å/
分])を維持した。また、被エッチング物4におけるパ
ターニングの形状も問題なかった。As is clear from FIG. 1, the etching rate in Example 1 was almost constant up to about 1200 mg of Al dissolved by etching (2200 [2 /
Min]). Further, there was no problem in the shape of the patterning on the etching target 4.
【0044】これに対して比較例1でのエッチング速度
の変化は、エッチングにより溶解したAl量が600m
g程度までは殆ど一定の値(2200[Å/分])を維
持していたが、それ以降はエッチング速度が急激に下が
り、回復しなかった。On the other hand, the change in the etching rate in Comparative Example 1 was such that the amount of Al dissolved by etching was 600 m.
Up to about g, the value was kept almost constant (2200 [Å / min]), but after that, the etching rate dropped sharply and did not recover.
【0045】この様に、本発明の実施例1では一定のエ
ッチング速度を維持できる期間が比較例の二倍程度まで
伸びた。これはつまり、エッチャント交換期間(液寿
命)が二倍程度になることであり、エッチング機能を維
持しつつ、且つ液交換の手間が半減し、廃棄物も減量で
きるなど、産業嬢極めて有用なことである。As described above, in Example 1 of the present invention, the period during which a constant etching rate could be maintained was extended to about twice that of the comparative example. This means that the etchant replacement period (liquid life) is about twice as long, while maintaining the etching function, the labor for liquid replacement is reduced by half, and the amount of waste can be reduced. It is.
【0046】(実施例2)エッチャントの開始組成にお
いて酢酸を使用せず、硝酸濃度を0.6%とし、エッチ
ング開始後、エッチング系内に硝酸を供給し、エッチン
グ系内における硝酸濃度を、溶存Al濃度の3倍モルに
初期硝酸濃度(0.6%)を加えた値となるように供給
した以外は実施例1と同様にエッチングを行った。Example 2 Nitric acid concentration was set to 0.6% without using acetic acid in the starting composition of the etchant. After the start of etching, nitric acid was supplied into the etching system, and the nitric acid concentration in the etching system was dissolved. Etching was performed in the same manner as in Example 1 except that the supply was performed so as to have a value obtained by adding the initial nitric acid concentration (0.6%) to 3 times the Al concentration.
【0047】エッチング速度の変化は実施例1と同様で
あって、エッチングにより溶解したAl量として約12
00mgまで殆ど一定の値(2200[Å/分])を維
持した。また、被エッチング物4におけるパターニング
の形状も問題なかった。これから、酢酸等の希釈剤成分
を添加しエッチング速度を調整せずとも、酸成分と酸化
剤成分のみで安定したエッチングが可能となることが明
白である。The change in the etching rate is the same as that in the first embodiment.
An almost constant value (2200 [Å / min]) was maintained up to 00 mg. Further, there was no problem in the shape of the patterning on the etching target 4. From this, it is apparent that stable etching can be performed only with the acid component and the oxidizing component without adjusting the etching rate by adding a diluent component such as acetic acid.
【0048】またエッチャントが有機物である酢酸を含
まないので、液長寿命化を達成した後の廃液中には硝酸
とリン酸、及びリン酸アルミニウムの無機成分のみであ
り、たとえ希釈して廃棄しても、廃棄環境に於けるCO
D上昇を抑えることが可能となり、環境負荷が低減され
る。Further, since the etchant does not contain acetic acid, which is an organic substance, the waste liquid after the prolongation of the liquid life contains only inorganic components such as nitric acid, phosphoric acid, and aluminum phosphate. CO2 in waste environment
D rise can be suppressed, and the environmental load can be reduced.
【0049】また廃液のpHを6以上となるまで苛性ソ
ーダ等で中和すると、廃液中のAlは水酸化アルミとし
て析出するので固形物分離が可能である。更にはこの分
離後の残液は硝酸ソーダとリン酸ソーダを含む水溶液と
なるので、これらを肥料成分等として再利用することも
可能となる。When the pH of the waste liquid is neutralized with caustic soda until it becomes 6 or more, Al in the waste liquid precipitates as aluminum hydroxide, so that solids can be separated. Furthermore, since the residual liquid after the separation becomes an aqueous solution containing sodium nitrate and sodium phosphate, these can be reused as fertilizer components and the like.
【0050】[0050]
【発明の効果】本発明のエッチング方法によれば、従来
のエッチャントに対して、その液寿命を2倍程度伸ばす
ことが可能とするとができる。同時に、使用前のエッチ
ャント組成において、酢酸等の希釈剤成分を添加しエッ
チング速度を調整せずとも、酸成分と酸化剤成分のみで
も、長期間の安定したエッチングが可能となる。また更
には、液寿命が二倍に延びたことで廃棄物量が半減し、
且つその廃棄物も有機物を不含とすることが可能である
ので、肥料成分等の無機工業薬品として再利用の可能性
も開ける。According to the etching method of the present invention, it is possible to extend the liquid life of the conventional etchant about twice. At the same time, long-term stable etching can be performed with only an acid component and an oxidizer component without adding a diluent component such as acetic acid in the etchant composition before use and adjusting the etching rate. Furthermore, the amount of waste has been halved by doubling the liquid life,
In addition, since the waste can be free of organic matter, the possibility of reuse as an inorganic industrial chemical such as a fertilizer component is opened.
【図1】本発明の実施例1および比較例1の結果を示す
図FIG. 1 is a diagram showing the results of Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
【図2】本発明に用いられるエッチング装置の概略図FIG. 2 is a schematic diagram of an etching apparatus used in the present invention.
1:エッチング槽と初期エッチャント 2:分析装置循環ポンプ 3:硝酸濃度分析装置 4:被エッチング物 5:新硝酸液 6:新硝酸液添加ポンプ 7:加熱装置 8:分析装置硝酸濃度出力信号を受けての硝酸フィード
量制御ライン 9:エッチング液パージライン 10:新エッチャント導入ライン 11:攪拌装置1: Etching tank and initial etchant 2: Circulating pump for analyzer 3: Nitric acid concentration analyzer 4: Object to be etched 5: New nitric acid solution 6: New nitric acid solution adding pump 7: Heating device 8: Analytical device Receives nitric acid concentration output signal Nitric acid feed amount control line 9: Etch solution purge line 10: New etchant introduction line 11: Stirrer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳賀 健一 北九州市八幡西区黒崎城石1番1号 三菱 化学株式会社黒崎事業所内 Fターム(参考) 4K057 WA10 WB01 WB04 WB05 WE02 WE04 WE12 WG03 WM03 WM04 WM13 WM17 WN01 WN02 4M104 BB02 BB04 BB08 DD09 HH20 5F033 HH08 HH11 HH14 QQ20 XX00 5F043 AA22 AA24 BB16 DD13 EE07 EE23 GG02 GG10 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kenichi Haga 1-1 Kurosaki Castle Stone, Yawatanishi-ku, Kitakyushu City F-term (reference) 4K057 WA10 WB01 WB04 WB05 WE02 WE04 WE12 WG03 WM03 WM04 WM13 WM17 WN01 WN02 4M104 BB02 BB04 BB08 DD09 HH20 5F033 HH08 HH11 HH14 QQ20 XX00 5F043 AA22 AA24 BB16 DD13 EE07 EE23 GG02 GG10
Claims (5)
グ液を用いた金属のエッチング方法であって、エッチン
グ系内における酸化剤モル数を、エッチングにより生成
した被エッチング金属イオンモル数と該金属のイオン化
価数との積より大きく保つことを特徴とするエッチング
方法。1. A method of etching a metal using an etching solution containing an acid component and an oxidizing agent component, wherein the number of moles of the oxidizing agent in the etching system is determined by the number of moles of metal ions to be etched generated by etching and the number of moles of the metal. An etching method characterized by maintaining the product larger than the product of the ionization valence.
し、エッチング系内における酸化剤モル数がエッチング
により生成した被エッチング金属イオンモル数と該金属
のイオン化価数との積より大きくなるよう、エッチング
系に酸化剤を添加することを特徴とする請求項1に記載
のエッチング方法。And measuring the number of moles of the oxidizing agent in the etching system so that the number of moles of the oxidizing agent in the etching system is larger than the product of the number of moles of the metal ion to be etched generated by etching and the ionization valence of the metal. The etching method according to claim 1, wherein an oxidizing agent is added to the etching system.
ッチング開始前はエッチング時のエッチング系内におい
てエッチング反応平衡定数が被エッチング金属のイオン
化価数以上となるに必要なモル数以上とし、エッチング
開始後は被エッチング金属イオンモル数と該金属のイオ
ン化価数との積より大きくなるように、エッチング系内
に酸化剤を供給することを特徴とする請求項1または2
に記載のエッチング方法。3. An oxidizing agent concentration in an etching solution is set to be equal to or more than a mole number necessary for an etching reaction equilibrium constant to be equal to or more than an ionization valency of a metal to be etched in an etching system at the time of etching before starting etching. And supplying an oxidizing agent into the etching system so as to be larger than the product of the number of moles of the metal ion to be etched and the ionization valence of the metal.
3. The etching method according to 1.
銅、又はこれらいずれか一つ以上を含む合金であること
を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のエッチ
ング方法。4. The metal to be etched is aluminum, silver,
4. The etching method according to claim 1, wherein the etching method is copper or an alloy containing at least one of them.
硝酸を用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
かに記載のエッチング方法。5. The etching method according to claim 1, wherein phosphoric acid is used as an acid component, and nitric acid is used as an oxidizing agent component.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000330553A JP2002129361A (en) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Etching method |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009144180A (en) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Tosoh Corp | Composition for etching, and etching method |
JP2014130917A (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Panasonic Corp | Component concentration measuring method of etching solution and management method of etching solution |
-
2000
- 2000-10-30 JP JP2000330553A patent/JP2002129361A/en active Pending
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JP2014130917A (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Panasonic Corp | Component concentration measuring method of etching solution and management method of etching solution |
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