JP2004296786A

JP2004296786A - Method and device for wet etching

Info

Publication number: JP2004296786A
Application number: JP2003087269A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takato; 聡高藤; Nobuhiro Nakamura; 伸宏中村
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently conduct wet etching in a short time by a small quantity of an etchant. <P>SOLUTION: In a wet etching method, a thermal conductor 6 on which an article to be etched 4 is stuck fast is mounted on a temperature regulating mechanism 3 by a chuck 7, the temperature of the article 4 is regulated at a fixed temperature and introduced into the etchant 2 in an etching tank 1, and the article 4 is etched while the temperature of the article 4 is regulated by a temperature measuring element 5 and a temperature regulating unit 8. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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ＳｉＯ_２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／ｃｍ^２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ＳｉＯ_２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／ｃｍ^２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ＳｉＯ_２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ＳｉＯ_２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 etching tank 1 through the temperature control unit 8 and the filter 10. When the supply of the etching solution is completed, the valve 15 is opened and the valve 14 is closed.
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 etching tank 1 is placed in the temperature control bath 18 and an etching solution is supplied to the etching tank 1. After the etching solution reaches a desired temperature, etching is performed by immersing the object to be etched in the etching solution.
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 etching tank 1 is installed in the peripheral part of the to-be-etched object 4 and the heat conductor 6, and the etching liquid 2 is stored by the etching tank 1 on the to-be-etched object surface.
Further, the temperature adjusting mechanism 3 is arranged so as to face the object to be etched 4, the temperature adjusting mechanism 3 or the object to be etched 4 and the heat conductor 6 are rotated, and the etching solution 2 is heated and stirred.
[0011]
By adopting such a configuration, it is not necessary to preheat the etching solution 2. And the tank for temperature control and circulation reuse is unnecessary. However, in the case of Conventional Example 3, since the etching solution 2 is directly heated, there is a problem that it is difficult to precisely adjust the temperature.
[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]
Aspect 2 provides the wet etching method according to aspect 1, in which an object to be etched is immersed in an etching solution held in an etching tank and etched.
[0016]
Aspect 3 provides the wet etching method according to aspect 1, wherein etching is performed by spraying an etching solution on the object to be etched.
[0017]
Aspect 4 provides the wet etching method according to

aspects

1, 2, or 3, wherein the object to be etched is ITO.
[0018]
Aspect 5 provides the wet etching method according to

aspect

1, 2, or 3, wherein the object to be etched is MoNb or Al or a laminate thereof.
[0019]
Aspect 6 provides the wet etching method according to

aspects

1, 2, 3, 4 or 5, wherein the heat conductor is alkali-free glass or soda lime glass coated with SiO ₂ .
[0020]
Aspect 7 provides the wet etching method according to any one of aspects 1 to 6, wherein the temperature of the thermal conductor is 25 to 70 ° C. when the object to be etched is etched.
[0021]
Aspect 8 is as described in any one of Aspects 1 to 7, wherein the temperature adjustment mechanism and the surface roughness and contact area of the heat conductor are set to 400 (W · m ⁻² · K). ^-1 ) A wet etching method is provided to achieve the above.
[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. Reference numeral 7 denotes a chuck for fixing the heat conductor 6 to the temperature adjustment mechanism 3, and the heat conductor 6 can be fixed to the temperature adjustment mechanism 3 with a pressure of 3 to 10 × 10 ⁻⁴ Kgf / cm ² .
[0025]
Reference numeral 8 denotes a temperature adjustment unit. An etching solution 2 is accommodated in the etching tank 1. Since this etching tank 1 is not provided with an etching solution temperature adjusting mechanism, the etching solution 2 is at room temperature.
[0026]
The temperature adjustment mechanism 3 is attached to the surface of the heat conductor 6 on the opposite side to the object to be etched 4. The temperature adjusting mechanism 3 is temperature adjusted in advance, and the object to be etched 4 and the heat conductor 6 are also adjusted to the same temperature. The object to be etched 4 is put into the etching tank 1 with the temperature control mechanism 3 attached.
[0027]
Therefore, the to-be-etched object 4 and the heat conductor 6 whose temperature is adjusted are immersed in an etching solution at room temperature. In the prior art, the temperature required to accelerate etching is given from an etchant whose temperature has been adjusted in advance. However, in the etching method and the etching apparatus according to the present invention, even a very small amount of the etchant existing near the surface of the object to be etched and the object to be etched can contribute to the etching.
[0028]
Since the to-be-etched object 4 and the heat conductor 6 are temperature-controlled to the required temperature, it is not necessary to adjust the temperature of the entire etching solution. At this time, a temperature adjusting mechanism is placed in the etching solution. As a result, the temperature of the etchant rises or falls as a result.
[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-be-etched object 4 and the heat conductor 6 are brought into contact so that heat conduction for performing etching occurs. In order to achieve temperature adjustment of the object to be etched by substantially uniform heat conduction, it is preferable that they are closely attached in a plane-to-plane configuration so as to correspond to the etched surface.
[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 temperature adjusting mechanism 3 and the object 4 to be etched. Therefore, when the etching solution temperature, the atmospheric temperature, and the etching object temperature are all the same throughout the entire etching process, there is no heat transfer between the temperature control mechanism and the etching object. Therefore, it is not included in the temperature control defined in the present invention.
[0031]
Various forms of the temperature adjusting mechanism 3 can be considered. Pour water into a corrosion-resistant container and adjust the temperature with a throw-in heater, circulate the temperature-adjusted water inside the corrosion-resistant container, or adjust the temperature of the corrosion-resistant container directly with a heater It is. At that time, it is necessary to bring the object to be etched 4 into close contact with the temperature of the temperature adjusting mechanism.
[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 heat conductor 6 are fixed to the temperature adjusting mechanism 3 by the chuck 7, and the etching solution is sprayed from the nozzle. With this configuration, after the etching of one object to be etched 4 and the heat conductor 6 is completed, the next object to be etched 4 and the heat conductor 6 can be replaced with each other and etching can be continuously performed.
[0034]
Further, the shapes of the object to be etched 4 and the heat conductor 6 do not have to be perfect flat plates, and even if they are curved surfaces, the shape of the contact surface of the temperature adjusting mechanism can be matched and the two can be brought into contact with each other. Is applicable.
[0035]
The heat conductor 6 may be a so-called heat insulating material, and the present invention can be applied if the heat conductivity at room temperature is 0.5 W · M ⁻¹ · K ⁻¹ or more. Further, a plurality of heat conductors may be disposed between the heat conductor and the temperature adjustment mechanism. You may use combining the heat conductor from which heat conductivity differs. Examples 1 to 6 below are examples, and examples A to D are comparative examples.
[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 heat conductor 6 was fixed to the temperature control mechanism 3 using the chuck 7 at a pressure of about 10 × 10 ⁻⁴ Kgf / cm ² .
[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

Claims

The object to be etched is provided on a plate-shaped heat conductor, the 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 method in which an object is brought into contact with an etching solution for etching.

The wet etching method according to claim 1, wherein the object to be etched is immersed in an etching solution held in an etching tank for etching.

The wet etching method according to claim 1, wherein the etching is performed by spraying an etching solution on the object to be etched.

The wet etching method according to claim 1, wherein the object to be etched is ITO.

5. The wet etching method according to claim 1, wherein the object to be etched is MoNb or Al or a laminate thereof.

Wet etching method according to claim 1, 2, 3, 4 or 5 wherein the heat conductor is a soda-lime glass plate coated with an alkali-free glass plate or SiO _2.

The wet etching method according to any one of claims 1 to 6, wherein the temperature of the thermal conductor is set to 25 to 70 ° C when the object to be etched is etched.

The surface roughness and the contact area of the temperature control mechanism and the heat conductor are set such that the heat transfer coefficient at the contact surface between them is 400 (W · m ⁻² · K ⁻¹ ) or more. 8. The wet etching method according to any one of 7 above.

The object to be etched is provided on a plate-shaped heat conductor, the 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. Wet etching equipment that etches in contact with etching solution.