JP2004296786A - Method and device for wet etching - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエットエッチング方法およびウェットエッチング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の浸漬型ウエットエッチング装置には、エッチング液循環式とエッチング液滞留式の二種類がある。まず、エッチング液循環式の浸漬型ウエットエッチング装置について説明する(従来例1)。
【0003】
図5にその概要を示す。1はエッチング槽、2はエッチング液、8は温度調節ユニット、10はフィルタ、12は循環ポンプ、13は薬液補給タンク、14、15、16はバルブ、17はオーバーフロー槽である。
【0004】
この従来例1では、エッチングを行う際、まずバルブ16を閉め、バルブ14を開け、次に循環ポンプ12を起動する。エッチング液は薬液補給タンク13から温度調節ユニット8、フィルタ10を通りエッチング槽1に供給される。エッチング液の供給が完了したら、バルブ15を開けバルブ14を閉める。
これでエッチング液の循環が始まる。温度調節ユニットを起動すると所望の温度にエッチング液の温度が上昇し、温度が安定した後に被エッチング物をエッチング液に浸漬してエッチングを行う。
【0005】
次に、エッチング液滞留式の浸漬型ウェットエッチング装置について説明する(従来例2)。図6にその概要を示す。18は撹拌機付き温度調節バス、1はエッチング槽、19は水である。撹拌機付き温度調節バス18に水を入れ、所望の温度に設定する。
【0006】
撹拌機(図示を省略している)を起動し、水を撹拌し温度調節する。エッチング槽1を温度調節バス18の中に入れ、エッチング槽1へエッチング液を供給する。エッチング液が所望の温度に達した後、被エッチング物をエッチング液に浸漬してエッチングを行う。
以上の二種類のウェットエッチング装置における共通点は、エッチング液全体を昇温させることである。
【0007】
従来例1では、被エッチング物をエッチングするにはエッチング槽、温度調節ユニット、フィルタ、その他配管系全体にエッチング液を満たす必要がある。この場合、小型サイズの被エッチング物をエッチングする場合でも、エッチングを行うシステム系全体としては大量のエッチング液が必要となる。
【0008】
例えば、直径が約15cmのウエハをエッチングするのに、約20リットルのエッチング液を系内に満たし、循環させながら温度調節しなければならない。そのため装置全体は非常に大空間を必要とする。このような配管系を備えたウエットエッチング装置を用いて被エッチング物のエッチングを行う場合、大量のエッチング液が必要であるだけでなく、エッチングを完了する迄に長時間を要する。必要となる時間は、エッチング液の量に比例しており、エッチング液の量が多くなれば長くなる。
【0009】
従来例2においても同様である。滞留式であるために、エッチング槽にエッチング液を供給し、温度調節バス内の水を所望の温度に調節する。このように設定することによりエッチング液全体の温度を均一した後、エッチングが可能となる。このため、大量のエッチング液が必要であり、かつ、温度調節に多くの時間も必要である。
【0010】
次に、特開平10−209023号公報のエッチング方法を説明する(従来例3)。図4にその概要を示す。この従来例3では、被エッチング物4および熱伝導体6の周縁部にエッチング槽1を設置し、そのエッチング槽1により被エッチング物表面にエッチング液2を貯留する。
さらに、温度調節機構3を被エッチング物4に対向するように配置させ、温度調節機構3または被エッチング物4および熱伝導体6を回転させ、エッチング液2を加熱および撹拌する。
【0011】
このような構成を採用することによって、エッチング液2に予備加熱をする必要がなくなる。そして、温度調節や循環再利用のためのタンクを不要としている。しかしながら、従来例3の場合、エッチング液2を直接加熱しているため、精密な温度調整をすることが難しい、という問題を有している。
【0012】
【特許文献1】
特開平10−209023号公報(段落0009、0010、0026−0034、図1(b))
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来技術では、ウェットエッチング装置内のエッチング液のすべてを温度調節しなければならなかった。そのため、大量のエッチング液が必要であり、かつ温度調節に長時間かかるという問題があった。
本発明では、少量のエッチング液で、精密に温度調整をしつつ、短時間にエッチングを行うことができるウェットエッチング装置およびウェットエッチング方法を提供する。
【0014】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の態様1は、被エッチング物が平板状の熱伝導体上に設けられ、被エッチング物と反対側の熱伝導体の表面に温度調節機構を接触させ、熱伝導により被エッチング物の温度を調節しながら、エッチング液に接触させてエッチングをするウェットエッチング方法を提供する。
【0015】
態様2は、エッチング槽に保持したエッチング液に被エッチング物を浸漬してエッチングする態様1に記載のウェットエッチング方法を提供する。
【0016】
態様3は、被エッチング物にエッチング液を吹き付けることによりエッチングする態様1に記載のウェットエッチング方法を提供する。
【0017】
態様4は、態様1、2または3において、前記被エッチング物がITOであるウェットエッチング方法を提供する。
【0018】
態様5は、態様1、2または3において、前記被エッチング物がMoNbもしくはAlまたはそれらの積層物であるウェットエッチング方法を提供する。
【0019】
態様6は、態様1、2、3、4または5において、前記熱伝導体が無アルカリガラスまたはSiO2をコートしたソーダライムガラスであるウェットエッチング方法を提供する。
【0020】
態様7は、態様1〜6のいずれかにおいて、被エッチング物をエッチングする際に、前記熱伝導体の温度を25〜70℃とするウェットエッチング方法を提供する。
【0021】
態様8は、態様1〜7のいずれかにおいて、前記温度調節機構と前記熱伝導体の表面粗度および接触面積を、両者の接触面での熱伝達係数が400(W・m−2・K−1)以上となるようにするウェットエッチング方法を提供する。
【0022】
態様9は、被エッチング物が平板状の熱伝導体上に設けられ、被エッチング物と反対側の熱伝導体の表面に温度調節機構を接触させ、熱伝導により被エッチング物を温度調節しながら、被エッチング物をエッチング液と接触させてエッチングするウェットエッチング装置を提供する。
【0023】
また、上記のウェットエッチング方法において、被エッチング物にエッチング液を吹き付けることによりエッチングする場合は、ノズルにより吹き付けることが好ましい。以下、ウェットエッチングを単にエッチングという。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の基本構成例1として、浸漬型エッチング装置を図1に示す。1はエッチング槽、2はエッチング液、3は温度調節機構、4は被エッチング物、5は測温素子、6は熱伝導体である。7は熱伝導体6を温度調節機構3に固定するためのチャックであり、3〜10×10−4Kgf/cm2の圧力で熱伝導体6を温度調節機構3に固定することができる。
【0025】
8は温度調整ユニットである。エッチング槽1にエッチング液2を収容する。このエッチング槽1にはエッチング液温度調節機構が設置されていないので、エッチング液2は常温である。
【0026】
被エッチング物4と反対側の熱伝導体6の面に温度調節機構3を取り付ける。温度調節機構3はあらかじめ温度調節されており、被エッチング物4および熱伝導体6も同じ温度に調節される。温度調節機構3を取り付けた状態で被エッチング物4をエッチング槽1の中に入れる。
【0027】
従って、常温のエッチング液の中に温度調節された被エッチング物4および熱伝導体6を浸漬することになる。従来技術では、エッチングの促進に必要な温度は、あらかじめ温度調節されたエッチング液から与えられる。しかし、本発明のエッチング方法およびエッチング装置では、被エッチング物表面と被エッチング物の近傍に存在するごくわずかなエッチング液であっても、エッチングに寄与することができる。
【0028】
被エッチング物4および熱伝導体6が必要な温度に温度調節されているので、エッチング液全体を温度調節する必要がない。このとき、温度調節機構がエッチング液中に置かれる。その結果、エッチング液は成り行きで温度上昇または下降することになる。
【0029】
しかし、被エッチング物の表面のみがエッチングに必要な温度に調節されていればよい。エッチングに直接作用するエッチング液以外のエッチング液に、温度分布があってもエッチング工程における影響はきわめて少ない。なお、被エッチング物4と熱伝導体6とは、エッチングを行うための熱伝導が生じるように接触させる。ほぼ均一な熱伝導によって被エッチング物の温度調整が達成できるように、エッチング面に対応するように平面対平面の構成で密着して設けられていることが好ましい。
【0030】
本明細書では、温度調節機構3と被エッチング物4の間での熱の移動によって被エッチング物温度を一定の温度範囲にすることを温度調節と定義する。したがって、エッチングが行われる工程の全期間で、エッチング液温度、雰囲気温度、被エッチング物温度が全て同じ温度であった場合は、温度調節機構と被エッチング物の間の熱の移動が無いことになるので、本発明で定義する温度調節には含まれない。
【0031】
温度調節機構3はいろいろな形態が考えられる。耐食性の容器に水を入れ、その水を投げ込み式のヒータで温度調節することも、温度調節した水を耐食性の容器内に循環させることも、耐食性の容器を直接ヒーターで温度調節することも可能である。その際、被エッチング物4の温度が温度調節機構の温度と同じになるよう密着させることが必要である。
【0032】
また、本発明の基本構成例2として、ノズル9からエッチング液を吐出するディスペンス型エッチング装置を図2に示す。基本構成例1と同様に、被エッチング物側が温度調節されているので、エッチング液を温度調節しなくても所望の温度でエッチングすることが可能となる。さらに温度調節に必要な時間はエッチング液全体を温度調節する場合よりも短い。
【0033】
量産を行う場合、温度調節機構を水平に配置し、被エッチング物4および熱伝導体6を温度調節機構3にチャック7にて固定し、ノズルからエッチング液を噴霧する。この構成により一枚の被エッチング物4および熱伝導体6のエッチングを終了した後、次の被エッチング物4および熱伝導体6に交換し、連続的にエッチングを行うことができる。
【0034】
また、被エッチング物4および熱伝導体6の形状は完全な平板である必要はなく、曲面であっても、温度調整機構の接触面の形状を合わせ、両者を接触させることができれば、本発明を適用可能である。
【0035】
また、熱伝導体6は、いわゆる断熱物質でなければよく、常温での熱伝導率が0.5W・M−1・K−1以上であれば本発明を適用可能である。さらに、熱伝導体と温度調節機構との間に、複数の熱伝導体を配置してもよい。熱伝導性が異なる熱伝導体を組み合わせて用いてもよい。以下の例1〜6が実施例であり、例A〜Dが比較例である。
【0036】
【実施例】
(例1)
図1に示したエッチング装置を用いて被エッチング物のエッチングを行った。本例では、特願2002−252296に示した有機EL表示装置に用いることができる電極基板の電極部分のエッチングを行った。被エッチング物の温度調節は、板厚2mmのパイレックス(登録商標)ガラス容器内に水を循環させ、その水の温度調節によって行った。
【0037】
被エッチング物には直径約150mm、厚さ1.1mmのソーダライムガラス基板にSiO2コートをし、さらにMoNb(1000Å)/Al(3500Å)/MoNb(1000Å)をスパッタリング法にて成膜した後、線幅300μm、ピッチ350μmのレジストを塗布し、本例の試料とした。
チャック7を用いておよそ10×10−4Kgf/cm2の圧力で熱伝導体6を温度調節機構3に固定した。
【0038】
エッチング液はリン酸(75%)、酢酸(20%)、硝酸(5%)の混合溶液を用いた。ガラス基板温度を30℃に温度調節して20℃のエッチング液に浸漬した。11分間浸漬したが、エッチング液が循環しているために、エッチング液の温度はほとんど変化しなかった。
【0039】
11分間のエッチングレートを確認したところ、エッチング液の温度が20℃であったにもかかわらず、エッチング液を30℃にして従来例1の方法でエッチングした場合と同等のエッチングレートを示し、MoNb/Al/MoNbの均一なパターンが得られた。MoNb/Al/MoNbの線幅は、基板全面で300μmであった。
【0040】
また、本例では、2リットルのエッチング液量でエッチングをすることができた。また、ガラス基板を20℃から30℃に昇温し、ほぼ一定に保つまでに必要な時間は約5分であった。
【0041】
(例A)
図5の従来例1のエッチング液循環式の浸漬型エッチング装置を用いた。エッチング液温度30℃で、例1と同仕様の基板を試料とし、エッチングした。エッチングレートは例1とほぼ同等であった。
【0042】
しかし、得られたMoNb/Al/MoNbの形状は例1よりバラツキが大きく線幅で297〜300μmであった。本例で必要とするエッチング液量は20リットルであった。また、エッチング液全体の温度を20℃から30℃に昇温し、ほぼ一定に保つまでに約2時間必要であった。
【0043】
(例2)
ITOを被エッチング物として例1と同様の方法でエッチングを行った。被エッチング物および熱伝導体には直径約150mm、厚さ1.1mmのソーダライムガラス基板にSiO2コートをし、膜厚0.15μmのITOをスパッタリング法にて成膜した後、線幅300μm、ピッチ350μmのレジストを塗布した試料を用いた。
【0044】
エッチング液は、塩化第二鉄(22%)、塩酸(49%)、水(29%)の混合溶液を用いた。ガラス基板温度を35℃に温度調節して20℃のエッチング液に6分間浸漬した。エッチング液の温度はほとんど変化しなかった。
【0045】
6分間のエッチングレートを確認したところ、エッチング液を35℃にして従来例1の方法でエッチングした場合とほぼ同等のエッチングレートを示し、ITOの均一なパターンが得られた。ITOの線幅は、ガラス基板全面で300μmであった。
【0046】
本例では、4リットルのエッチング液量でエッチングすることができた。また、ガラス基板を20℃から30℃に昇温し、ほぼ一定に保つまでに必要な時間は約5分であった。
【0047】
(例B)
図5の従来例1のエッチング液循環式の浸漬型エッチング装置を用いて、例2と同じ基板をエッチングした。エッチングレートは、例2とほぼ同等であったが、得られたITOの形状は例2よりバラツキが大きく線幅で297〜300μmであった。エッチング液量は20リットル必要であった。エッチング液全体の温度を20℃から30℃に昇温し、ほぼ一定に保つまでに約2時間必要であった。
【0048】
(例3)
ガラス基板サイズのみ470×370mmとし、他の条件は例1と同様にしてエッチングを行った。ガラス基板サイズが大きくなったにもかかわらず、エッチングレートと所要時間(ガラス基板を20℃から30℃に昇温し、ほぼ一定に保つまでに必要な時間)はともに、例1と同等であった。また、得られたMoNb/Al/MoNbの形状は、目標線幅300μmに対し、299〜300μmと例1とほぼ同じであった。
【0049】
(例C)
図5の従来例1のエッチング液循環式の浸漬型エッチング装置を用いて、例3と同じ基板をエッチングした。ガラス基板のサイズが大きくなったため、ガラス基板内で温度分布がさらに大きくなり、均一なMoNb/Al/MoNbの形状は得られず、目標線幅300μmに対し、294〜300μmとバラツキが大きくなった。
【0050】
(例4)
ガラス基板サイズのみ470×370mmにし、他の条件は例2と同様にしてエッチングを行った。エッチングレート、得られたITOの形状は共に例2とほぼ同等であった。また、ガラス基板を20℃から35℃に昇温し、ほぼ一定に保つまでに必要な時間は、例2と同様に約5分であった。
【0051】
(例D)
図5の従来例1のエッチング液循環式の浸漬型エッチング装置を用いて、例4と同じガラス基板をエッチングした。ガラス基板のサイズが大きくなったため、ガラス基板内で温度分布が大きくなり、均一なITO形状は得られ得られず、目標線幅300μmに対し、294〜300μmとバラツキが大きくなった。
【0052】
(例5)
図2のように、ノズルによりエッチング液を吹き付けエッチングを行い、他の条件は例1と同様にしてエッチングを行った。ノズルサイズ、吐出圧、ノズル・被エッチング物距離等は被エッチング物にエッチング液が均等に噴射するよう設定した。
【0053】
ガラス基板温度を30℃に温度調節して20℃のエッチング液を11分間噴霧した。11分間のエッチングレートを確認したところ、エッチング液の温度が20℃であったにもかかわらず、エッチング液を30℃にして従来例1の方法でエッチングした場合とほぼ同等のエッチングレートを示した。そして、MoNb/Al/MoNbのほぼ均一なパターンが得られた。MoNb/Al/MoNbの線幅は、ガラス基板全面で299〜300μmであった。
【0054】
また、本例では、2リットルのエッチング液量でエッチングをすることができた。また、ガラス基板を20℃から30℃に昇温し、ほぼ一定に保つまでに必要な時間も約5分であった。
【0055】
(例6)
図2のように、ノズルによりエッチング液を吹き付けエッチングを行い、他の条件は例2と同条件でエッチングを行った。ノズルサイズ、吐出圧、ノズル・被エッチング物距離等は被エッチング物にエッチング液が均等に噴射するよう設定した。
【0056】
エッチング液は塩化第二鉄(22%)、塩酸(49%)水(29%)の混合溶液を用いた。ガラス基板温度を35℃に温度調節して20℃のエッチング液を6分間噴霧した。
6分間のエッチングレートを確認したところ、エッチング液を35℃にして従来例1の方法でエッチングした場合と同等のエッチングレートを示し、ITOの均一なパターンが得られた。ITOの線幅は、ガラス基板全面で299〜300μmとほぼ均一であった。
【0057】
また、本例では、4リットルのエッチング液量でエッチングをすることができた。また、ガラス基板を20℃から30℃に温度調節するのに必要な時間も約5分であった。以上の結果を表1と表2にまとめた。表中、Φは直径であり、基板の外形形状が丸みを帯びた試料であることを示す。
【0058】
【表1】
【0059】
【表2】
【0060】
以上のように、本発明においては、被エッチング物を被エッチング物の温度調節機構に接触させて被エッチング物の温度調節を行う。このことにより、エッチング液全体を温度調節せず、かつ不循環の構成にしたとしても、被エッチング物の表面をエッチング反応に必要な温度条件にすることができる。そして、所望の温度条件でエッチングすることが可能となる。
【0061】
また、従来のエッチング液循環式の浸漬型エッチング装置では、ガラス基板サイズが大きい場合、ガラス基板内で温度分布がつき、エッチングレートがガラス基板の面内で不均一となり、均一なMoNb/Al/MoNbやITOの形状は得られにくい。
しかし、本発明によれば、ガラス基板の面内における温度分布が均一となり、均一なMoNb/Al/MoNbやITOの形状を得ることができる。
【0062】
本発明の上記の実施例では、MoNb/Al/MoNb薄膜、ITO薄膜に対し、エッチング液はそれぞれリン酸、酢酸、硝酸の混合溶液、塩化第二鉄、塩酸の混合溶液を用いた。他の物質をエッチングする場合、被エッチング物に適したエッチング液を用いればよい。
【0063】
たとえば、Crの薄膜に対しては、エッチング液として過塩素酸、硝酸第二セリウムアンモンの混合溶液を、Alの薄膜に対しては、エッチング液としてリン酸、硝酸、酢酸の混合溶液、またはリン酸、硝酸の混合溶液を用いることが好ましい。
【0064】
また、本発明の実施例では被エッチング物の温度調節機構にはガラス容器内に温度調節した水を循環させたものを用いた。その他に、AlNおよびSiC、若しくはPt、PtIr、PtRhおよびPtRu、または、Pt、PtIr、PtRhおよびPtRuの化合物のように耐酸性があり、熱伝導率の高い物質で伝熱面が構成された温度調節機構であれば使用できる。
【0065】
また、上記の実施例では、被エッチング物および熱伝導体の温度を30℃または35℃とした。しかし、被エッチング物とエッチング条件とを調整し、エッチングする際の熱伝導体の温度として、25〜70℃に設定することが好ましい。熱伝導体の温度が25℃未満の場合は、エッチングレートが低くなり、かつ、周囲温度の影響を受けやすくなり、被エッチング物の温度調節が困難となる。
また、70℃を越えた場合、エッチング液の蒸発が多くなり、エッチング液の濃度調整等を頻繁に行うことが必要になる。
【0066】
また、上記実施例では温度調節機構の接触面の温度を均一にしたが、何らかの理由でガラス基板内のエッチングパターンが不均一になることがある。そのような場合には、図3に示したように温度調節機構を複数設け、エッチングパターンが均一になるように接触面に温度分布を与えることも可能である。
【0067】
また、上記実施例では、温度調節機構に用いたガラス容器の表面は、特に加工せずに、そのままの状態で使用した。被エッチング物に用いたソーダライムガラス基板は研磨面にSiO2コートした状態で使用した。伝熱面はガラス基板の裏面全面とした。その際に、温度調節機構と被エッチング物の表面粗度および接触面積は、両者の伝熱面の熱伝達係数が400(W・m−2・K−1)以上となるように設定することが好ましい。熱伝導計数が400以下では伝熱が不十分であるため、ガラス基板の温度を所望の温度にすることが困難となるからである。
【0068】
【発明の効果】
本発明ではエッチング方法およびエッチング装置において、エッチング液全体を温度調節・循環しなくとも被エッチング物を温度調節をする。
【0069】
そのことにより、エッチング反応に必要な温度領域を被エッチング物表面と被エッチング物の近傍に存在するエッチング液に作り出し、短時間、少量のエッチング液で所望のエッチングレートでエッチングすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエッチング装置の一例(浸漬型)を示す概要図。
【図2】本発明のエッチング装置の一例(ディスペンス型)を示す概要図。
【図3】本発明のエッチング装置の他の構成例(浸漬型)を示す概要図。
【図4】従来例3(浸漬型エッチング装置)を示す概要図。
【図5】従来例1(エッチング液循環式の浸漬型エッチング装置)を示す概要図。
【図6】従来例2(エッチング液滞留式の浸漬型エッチング装置)を示す概要図。
【符号の説明】
1:エッチング槽
2:エッチング液
3:温度調節機構
4:被エッチング物
5:測温素子
6:熱伝導体
7:チャック
8:温度調節ユニット
9:ノズル
10:フィルタ
11:ケーシング
12:循環ポンプ
13:薬液補給タンク
14、15、16:バルブ
17:オーバーフロー槽水
18:撹拌機付き温度調節バス
19:水[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wet etching method and a wet etching apparatus.
[0002]
[Prior art]
There are two types of conventional immersion wet etching apparatuses: an etchant circulation type and an etchant retention type. First, a description will be given of an etching solution circulation type immersion wet etching apparatus (conventional example 1).
[0003]
The outline is shown in FIG. 1 is an etching tank, 2 is an etching solution, 8 is a temperature control unit, 10 is a filter, 12 is a circulation pump, 13 is a chemical solution supply tank, 14, 15 and 16 are valves, and 17 is an overflow tank.
[0004]
In the conventional example 1, when performing etching, the valve 16 is first closed, the valve 14 is opened, and then the circulation pump 12 is started. The etching solution is supplied from the chemical solution supply tank 13 to the
This starts the circulation of the etchant. When the temperature control unit is activated, the temperature of the etching solution rises to a desired temperature, and after the temperature is stabilized, the object to be etched is immersed in the etching solution for etching.
[0005]
Next, a description will be given of an immersion liquid wet etching apparatus of the etching solution retention (conventional example 2). The outline is shown in FIG. 18 is a temperature control bath with a stirrer, 1 is an etching tank, and 19 is water. Water is put into a temperature control bath 18 with a stirrer and set to a desired temperature.
[0006]
Start a stirrer (not shown) and stir water to adjust the temperature. The
The common point in the above two types of wet etching apparatuses is to raise the temperature of the entire etching solution.
[0007]
In the first conventional example, in order to etch an object to be etched, it is necessary to fill the etching bath, temperature control unit, filter, and other piping system with the etching solution. In this case, even when a small-sized object to be etched is etched, a large amount of etching solution is required for the entire system system that performs the etching.
[0008]
For example, in order to etch a wafer having a diameter of about 15 cm, the temperature must be adjusted while the system is filled with about 20 liters of etching solution and circulated. Therefore, the entire apparatus requires a very large space. When etching an object to be etched using a wet etching apparatus having such a piping system, not only a large amount of etching solution is required, but also a long time is required to complete the etching. The required time is proportional to the amount of the etching solution, and becomes longer as the amount of the etching solution increases.
[0009]
The same applies to Conventional Example 2. Since it is a residence type, an etching liquid is supplied to an etching tank, and the water in a temperature control bath is adjusted to desired temperature. By setting in this way, etching can be performed after the temperature of the entire etching solution is made uniform. For this reason, a large amount of etching solution is required, and much time is required for temperature control.
[0010]
Next, an etching method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-209023 will be described (conventional example 3). The outline is shown in FIG. In this conventional example 3, the
Further, the
[0011]
By adopting such a configuration, it is not necessary to preheat the
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-10-209023 (paragraphs 0009, 0010, 0026-0034, FIG. 1B)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the prior art, it has been necessary to adjust the temperature of all of the etching solution in the wet etching apparatus. Therefore, there is a problem that a large amount of etching solution is required and temperature adjustment takes a long time.
The present invention provides a wet etching apparatus and a wet etching method capable of performing etching in a short time while precisely adjusting the temperature with a small amount of an etching solution.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the first aspect of the present invention, the object to be etched is provided on a flat plate-like heat conductor, and the temperature adjusting mechanism is brought into contact with the surface of the heat conductor on the opposite side to the object to be etched. A wet etching method is provided in which etching is performed in contact with an etching solution while adjusting the temperature of the substrate.
[0015]
[0016]
[0017]
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]
In the ninth aspect, the object to be etched is provided on a plate-like heat conductor, a temperature adjusting mechanism is brought into contact with the surface of the heat conductor opposite to the object to be etched, and the temperature of the object to be etched is adjusted by heat conduction. A wet etching apparatus for etching an object to be etched by bringing it into contact with an etching solution is provided.
[0023]
Further, in the above wet etching method, when etching is performed by spraying an etching solution on the object to be etched, it is preferable to spray using a nozzle. Hereinafter, wet etching is simply referred to as etching.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, as a basic configuration example 1 of the present invention, an immersion type etching apparatus is shown in FIG. 1 is an etching tank, 2 is an etching solution, 3 is a temperature adjusting mechanism, 4 is an object to be etched, 5 is a temperature measuring element, and 6 is a heat conductor.
[0025]
[0026]
The
[0027]
Therefore, the to-
[0028]
Since the to-
[0029]
However, it is sufficient that only the surface of the object to be etched is adjusted to the temperature necessary for etching. Even if the etchant other than the etchant directly acting on the etching has a temperature distribution, the influence on the etching process is very small. In addition, the to-
[0030]
In the present specification, the temperature adjustment is defined as setting the temperature of the object to be etched within a certain temperature range by the movement of heat between the
[0031]
Various forms of the
[0032]
Further, as a basic configuration example 2 of the present invention, a dispense-type etching apparatus for discharging an etching solution from a nozzle 9 is shown in FIG. Like the basic configuration example 1, since the temperature of the object to be etched is adjusted, etching can be performed at a desired temperature without adjusting the temperature of the etching solution. Further, the time required for temperature adjustment is shorter than that for adjusting the temperature of the entire etching solution.
[0033]
In mass production, the temperature adjusting mechanism is horizontally arranged, the object to be etched 4 and the
[0034]
Further, the shapes of the object to be etched 4 and the
[0035]
The
[0036]
【Example】
(Example 1)
The object to be etched was etched using the etching apparatus shown in FIG. In this example, the electrode portion of the electrode substrate that can be used in the organic EL display device disclosed in Japanese Patent Application No. 2002-252296 was etched. The temperature of the object to be etched was adjusted by circulating water in a Pyrex (registered trademark) glass container having a thickness of 2 mm and adjusting the temperature of the water.
[0037]
The object to be etched was coated with SiO 2 on a soda lime glass substrate having a diameter of about 150 mm and a thickness of 1.1 mm, and MoNb (1000 mm) / Al (3500 mm) / MoNb (1000 mm) was formed by sputtering. A sample having a line width of 300 μm and a pitch of 350 μm was applied to prepare a sample of this example.
The
[0038]
As the etching solution, a mixed solution of phosphoric acid (75%), acetic acid (20%), and nitric acid (5%) was used. The glass substrate temperature was adjusted to 30 ° C. and immersed in an etching solution at 20 ° C. Although immersed for 11 minutes, the temperature of the etching solution hardly changed because the etching solution was circulating.
[0039]
When the etching rate for 11 minutes was confirmed, the etching rate was the same as when etching was performed by the method of Conventional Example 1 with the etching solution set at 30 ° C., even though the temperature of the etching solution was 20 ° C., and MoNb A uniform pattern of / Al / MoNb was obtained. The line width of MoNb / Al / MoNb was 300 μm over the entire surface of the substrate.
[0040]
Further, in this example, etching could be performed with an amount of 2 liters of etchant. In addition, the time required to raise the temperature of the glass substrate from 20 ° C. to 30 ° C. and keep it almost constant was about 5 minutes.
[0041]
(Example A)
The etching solution circulation type immersion etching apparatus of Conventional Example 1 of FIG. 5 was used. Etching was performed using a substrate having the same specifications as Example 1 at an etching solution temperature of 30 ° C. The etching rate was almost the same as in Example 1.
[0042]
However, the shape of the obtained MoNb / Al / MoNb was larger than that of Example 1 and was 297 to 300 μm in line width. The amount of etching solution required in this example was 20 liters. Further, it took about 2 hours to raise the temperature of the entire etching solution from 20 ° C. to 30 ° C. and keep it almost constant.
[0043]
(Example 2)
Etching was performed in the same manner as in Example 1 using ITO as an object to be etched. The object to be etched and the heat conductor are coated with SiO 2 on a soda lime glass substrate having a diameter of about 150 mm and a thickness of 1.1 mm, and an ITO film having a thickness of 0.15 μm is formed by sputtering, and then the line width is 300 μm. A sample coated with a resist having a pitch of 350 μm was used.
[0044]
As the etching solution, a mixed solution of ferric chloride (22%), hydrochloric acid (49%), and water (29%) was used. The glass substrate temperature was adjusted to 35 ° C. and immersed in an etching solution at 20 ° C. for 6 minutes. The temperature of the etching solution hardly changed.
[0045]
When the etching rate for 6 minutes was confirmed, the etching liquid was set to 35 ° C., and the etching rate was almost the same as that obtained by the method of Conventional Example 1, and a uniform ITO pattern was obtained. The line width of ITO was 300 μm over the entire glass substrate.
[0046]
In this example, etching could be performed with an amount of 4 liters of etching solution. In addition, the time required to raise the temperature of the glass substrate from 20 ° C. to 30 ° C. and keep it almost constant was about 5 minutes.
[0047]
(Example B)
The same substrate as in Example 2 was etched using the immersion liquid etching type etching apparatus of Conventional Example 1 shown in FIG. The etching rate was almost the same as in Example 2, but the shape of the obtained ITO was more varied than in Example 2 and the line width was 297 to 300 μm. The amount of etching solution required 20 liters. It took about 2 hours to raise the temperature of the entire etching solution from 20 ° C. to 30 ° C. and keep it almost constant.
[0048]
(Example 3)
Etching was performed in the same manner as in Example 1 except that the glass substrate size was 470 × 370 mm. Despite the increase in the size of the glass substrate, both the etching rate and the time required (the time required to raise the glass substrate from 20 ° C. to 30 ° C. and keep it almost constant) were the same as in Example 1. It was. Further, the shape of the obtained MoNb / Al / MoNb was 299 to 300 μm and substantially the same as Example 1 with respect to the target line width of 300 μm.
[0049]
(Example C)
The same substrate as in Example 3 was etched using the immersion liquid etching type etching apparatus of Conventional Example 1 shown in FIG. Since the size of the glass substrate is increased, the temperature distribution is further increased in the glass substrate, and a uniform shape of MoNb / Al / MoNb cannot be obtained, resulting in a large variation of 294 to 300 μm with respect to the target line width of 300 μm. .
[0050]
(Example 4)
Etching was performed in the same manner as in Example 2 except that the glass substrate size was 470 × 370 mm. The etching rate and the shape of the obtained ITO were both substantially the same as in Example 2. Further, the time required to raise the temperature of the glass substrate from 20 ° C. to 35 ° C. and keep it almost constant was about 5 minutes as in Example 2.
[0051]
(Example D)
The same glass substrate as in Example 4 was etched using the etching solution circulation type immersion etching apparatus of Conventional Example 1 shown in FIG. Since the size of the glass substrate was increased, the temperature distribution was increased in the glass substrate, and a uniform ITO shape could not be obtained, and the variation was as large as 294 to 300 μm with respect to the target line width of 300 μm.
[0052]
(Example 5)
As shown in FIG. 2, etching was performed by spraying an etching solution with a nozzle, and the etching was performed in the same manner as in Example 1 except for the other conditions. The nozzle size, discharge pressure, nozzle / etched object distance, etc. were set so that the etching solution was uniformly sprayed onto the etched object.
[0053]
The glass substrate temperature was adjusted to 30 ° C., and an etching solution at 20 ° C. was sprayed for 11 minutes. When the etching rate for 11 minutes was confirmed, the etching rate was almost the same as that obtained when etching was performed by the method of Conventional Example 1 with the etching solution set at 30 ° C., even though the temperature of the etching solution was 20 ° C. . An almost uniform pattern of MoNb / Al / MoNb was obtained. The line width of MoNb / Al / MoNb was 299 to 300 μm over the entire surface of the glass substrate.
[0054]
Further, in this example, etching could be performed with an amount of 2 liters of etchant. In addition, the time required to raise the temperature of the glass substrate from 20 ° C. to 30 ° C. and keep it almost constant was about 5 minutes.
[0055]
(Example 6)
As shown in FIG. 2, etching was performed by spraying an etching solution with a nozzle, and the other conditions were the same as in Example 2. The nozzle size, discharge pressure, nozzle / etched object distance, etc. were set so that the etching solution was uniformly sprayed onto the etched object.
[0056]
As the etching solution, a mixed solution of ferric chloride (22%), hydrochloric acid (49%) and water (29%) was used. The glass substrate temperature was adjusted to 35 ° C., and an etching solution at 20 ° C. was sprayed for 6 minutes.
When the etching rate for 6 minutes was confirmed, the etching rate was set to 35 ° C. and the etching rate was the same as that obtained when etching was performed by the method of Conventional Example 1, and a uniform ITO pattern was obtained. The line width of ITO was almost uniform at 299 to 300 μm over the entire surface of the glass substrate.
[0057]
Further, in this example, etching could be performed with an amount of 4 liters of etchant. Further, the time required for adjusting the temperature of the glass substrate from 20 ° C. to 30 ° C. was about 5 minutes. The above results are summarized in Tables 1 and 2. In the table, Φ is a diameter, which indicates that the outer shape of the substrate is a rounded sample.
[0058]
[Table 1]
[0059]
[Table 2]
[0060]
As described above, in the present invention, the temperature of the object to be etched is adjusted by bringing the object to be etched into contact with the temperature adjusting mechanism of the object to be etched. As a result, even if the temperature of the entire etching solution is not adjusted and the structure is noncircular, the surface of the object to be etched can be set to a temperature condition necessary for the etching reaction. And it becomes possible to etch on desired temperature conditions.
[0061]
Further, in the conventional etching solution circulation type immersion type etching apparatus, when the glass substrate size is large, the temperature distribution occurs in the glass substrate, the etching rate becomes non-uniform in the plane of the glass substrate, and the uniform MoNb / Al / The shape of MoNb or ITO is difficult to obtain.
However, according to the present invention, the temperature distribution in the plane of the glass substrate becomes uniform, and uniform MoNb / Al / MoNb and ITO shapes can be obtained.
[0062]
In the above embodiment of the present invention, a mixed solution of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid, a mixed solution of ferric chloride and hydrochloric acid were used for the MoNb / Al / MoNb thin film and the ITO thin film, respectively. In the case of etching other substances, an etching solution suitable for an object to be etched may be used.
[0063]
For example, for a Cr thin film, a mixed solution of perchloric acid and ceric ammonium nitrate is used as an etching solution. For an Al thin film, a mixed solution of phosphoric acid, nitric acid, and acetic acid is used as an etching solution. It is preferable to use a mixed solution of acid and nitric acid.
[0064]
In the embodiment of the present invention, the temperature control mechanism for the object to be etched was a circulated water whose temperature was adjusted in a glass container. In addition, the temperature at which the heat transfer surface is composed of a material having acid resistance and high thermal conductivity such as AlN and SiC, or Pt, PtIr, PtRh and PtRu, or Pt, PtIr, PtRh and PtRu. Any adjustment mechanism can be used.
[0065]
Moreover, in said Example, the temperature of to-be-etched object and a heat conductor was 30 degreeC or 35 degreeC. However, it is preferable to set the temperature of the thermal conductor during etching by adjusting the object to be etched and the etching conditions and setting the temperature to 25 to 70 ° C. When the temperature of the heat conductor is less than 25 ° C., the etching rate is low, and the temperature is easily affected by the ambient temperature, and it becomes difficult to adjust the temperature of the object to be etched.
When the temperature exceeds 70 ° C., the evaporation of the etching solution increases, and it is necessary to frequently adjust the concentration of the etching solution.
[0066]
Moreover, in the said Example, although the temperature of the contact surface of a temperature control mechanism was made uniform, the etching pattern in a glass substrate may become non-uniform for some reason. In such a case, it is possible to provide a plurality of temperature adjusting mechanisms as shown in FIG. 3 and to give a temperature distribution to the contact surface so that the etching pattern becomes uniform.
[0067]
Moreover, in the said Example, the surface of the glass container used for the temperature control mechanism was used as it was, without processing in particular. The soda lime glass substrate used for the object to be etched was used in a state where the polished surface was coated with SiO 2 . The heat transfer surface was the entire back surface of the glass substrate. At that time, the temperature control mechanism and the surface roughness and contact area of the object to be etched should be set so that the heat transfer coefficient of the heat transfer surfaces of both is 400 (W · m −2 · K −1 ) or more. Is preferred. This is because if the heat conduction count is 400 or less, heat transfer is insufficient, and it becomes difficult to set the temperature of the glass substrate to a desired temperature.
[0068]
【The invention's effect】
In the present invention, in an etching method and an etching apparatus, the temperature of an object to be etched is adjusted without adjusting or circulating the temperature of the entire etching solution.
[0069]
As a result, the temperature region necessary for the etching reaction can be created in the etching solution existing on the surface of the object to be etched and in the vicinity of the object to be etched, and the etching can be performed at a desired etching rate with a small amount of the etching solution for a short time. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example (immersion type) etching apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing an example (dispensing type) of the etching apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing another configuration example (immersion type) of the etching apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a conventional example 3 (immersion type etching apparatus).
FIG. 5 is a schematic view showing Conventional Example 1 (etching solution circulation type immersion etching apparatus).
FIG. 6 is a schematic view showing Conventional Example 2 (etching solution dipping type etching apparatus).
[Explanation of symbols]
1: Etching tank 2: Etching solution 3: Temperature adjustment mechanism 4: Object to be etched 5: Temperature measuring element 6: Thermal conductor 7: Chuck 8: Temperature adjustment unit 9: Nozzle 10: Filter 11: Casing 12: Circulation pump 13 : Chemical solution supply tanks 14, 15, 16: Valve 17: Overflow tank water 18: Temperature control bath with stirrer 19: Water
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WO2006051608A1 (en) * | 2004-11-09 | 2006-05-18 | Advanced Display Inc. | Etching liquid and etching method |
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