JP2016046349A - 金属層のエッチング方法及び薄膜トランジスタ素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】銅を含む金属層のエッチング方法であって、金属層がマンガンを含む場合に好適なエッチング方法を提供する。【解決手段】エッチング装置１１０を用いて複数の基板１０１Ｍを順次処理する銅を含む金属層のエッチング方法であって、複数の基板１０１Ｍには、金属層１０６Ｍがマンガンを含むものが存在し、１回の基板１０１Ｍの処理の完了ごとに、エッチング装置１１０のスプレー圧が第１基準値以下であれば、フィルタ１１６の交換を行い、フィルタ１１６の交換を行う際に、前回のフィルタ１１６の交換からの期間が第２基準値以下であれば、過酸化水素を含む洗浄液を用いてエッチング装置１１０の洗浄を行う。【選択図】図７

Description

本発明は、エッチング装置を用いた金属層のエッチング方法及び当該エッチング方法を用いた薄膜トランジスタ素子の製造方法に関する。

液晶表示装置や有機エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）表示装置などでは、大型化や高解像度化が進み、アクティブマトリクス駆動方式が主流となっている。アクティブマトリクス駆動方式においては、画素又は副画素の駆動素子として、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）素子が広く用いられている。ＴＦＴ素子は、半導体材料からなるチャネル層と、金属材料からなるゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を含む配線層と、を主な構成要素とする。

近年、ＴＦＴ素子のチャネル層に、酸化亜鉛、酸化インジウムガリウム、酸化インジウムガリウム亜鉛などの酸化物半導体を用いる研究開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。酸化物半導体を主材料として含むチャネル層は、リーク電流が小さく、アモルファス状態でも高いキャリア移動度を有するため、これを用いることにより低温プロセスで高性能なＴＦＴ素子を製造することができる。

また、表示装置の大型化や高解像度化に伴う信号遅延や電力損失を低減するため、従来アルミニウムやその合金が用いられていたＴＦＴ素子の配線層に、より電気抵抗の小さい銅を用いることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
また、酸化物半導体を含むチャネル層と、銅を含む配線層とを備えるＴＦＴ素子の製造において、配線層のパターニングにウェットエッチングを用いる方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

国際公開第２００５／０８８７２６号 特開２００４−１４０３１９号公報 国際公開第２０１３／０１５３２２号

チャネル層に酸化物半導体を用いる場合、水素等による酸化物半導体の劣化を防止するため、通常、酸化シリコンや酸化アルミニウムなどのパッシベーション層でＴＦＴ素子を保護する構成が用いられる。これらのパッシベーション層は酸素雰囲気下で形成されるため、逆スタガ型などの素子構造において、銅を含む配線層の直上にパッシベーション層を形成すると、銅が酸化されてしまい、配線層の特性が悪化する。そこで、このような場合、銅を主材料として含む低抵抗層と、マンガンが添加された銅合金（以下、「ＣｕＭｎ合金」とする。）を主材料として含むキャップ層とをこの順に積層して配線層を形成し、低抵抗層の酸化をキャップ層で防ぐ方法が用いられる。

ここで、特許文献３のように、銅を含む配線層をウェットエッチングする場合、量産工程では通常、エッチング装置を用いて、銅を含む金属層を備える基板をウェットエッチング処理する。一方、現状では、当該ウェットエッチング処理において、上記金属層がマンガンを含む場合についての知見はまだまだ少ない。
そこで、本発明の目的は、エッチング装置を用いて、銅を含む金属層をエッチングする方法であって、金属層がマンガンを含む場合に好適なエッチング方法を提供することにある。また、本発明は、当該エッチング方法を用いた薄膜トランジスタ素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る金属層のエッチング方法は、エッチング装置を用いて、銅を含む金属層を備える基板をウェットエッチング処理し、ウェットエッチング処理を複数回行うことにより、複数の基板を順次処理する金属層のエッチング方法であって、複数の基板には、金属層がマンガンを含むものが存在し、エッチング装置が、エッチング液を蓄えたタンクと、エッチング液中の析出物をろ過するフィルタと、フィルタを通過したエッチング液を基板に散布するスプレーと、スプレーから散布されウェットエッチング処理に使用されたエッチング液を回収しタンクに循環させるエッチング漕と、を備え、順次処理における１回のウェットエッチング処理の完了ごとに、スプレーが散布する際のエッチング液のスプレー圧が第１基準値以下であれば、フィルタの交換を行い、フィルタの交換を行う際、前回のフィルタの交換からの期間が第２基準値以下であれば、過酸化水素を含む洗浄液を用いてエッチング装置の洗浄を行う。

上記態様に係る金属層のエッチング方法では、過酸化水素を含む洗浄液を用いることで、エッチング装置を効果的に洗浄でき、製造効率及びエッチングの質を向上させることができる。したがって、エッチング装置を用いて、銅を含む金属層をエッチングする方法であって、金属層がマンガンを含む場合に好適である。

ＴＦＴ素子１００を示す模式断面図である。 図１のＡ部を拡大した模式断面図である。 エッチング装置１１０を説明するための模式図である。 エッチング装置１１０における基板処理枚数とスプレー圧との相関を示すグラフである。 配線層の欠けを示す平面写真である。 ＴＦＴ素子１００の製造ロットと配線層の断線発生率との相関を示すグラフである。 エッチング装置１１０における基板処理枚数とスプレー圧との相関を示すグラフである。 ＴＦＴ素子１００の製造工程を示す模式断面図であって、（ａ）はゲート電極形成工程を示す図であり、（ｂ）はゲート絶縁層形成工程を示す図であり、（ｃ）はチャネル層形成工程を示す図である。 ＴＦＴ素子１００の製造工程を示す模式断面図であって、（ａ）はチャネル保護層形成工程を示す図であり、（ｂ）はソース電極及びドレイン電極形成工程を示す図であり、（ｃ）はパッシベーション層形成工程を示す図である。 ＴＦＴ素子１００のドレイン電極形成工程を示す模式断面図であって、（ａ）はコンタクトホール形成工程を示す図であり、（ｂ）は金属層形成工程を示す図であり、（ｃ）はフォトレジスト形成工程を示す図である。 ＴＦＴ素子１００のドレイン電極形成工程を示す模式断面図であって、（ａ）はウェットエッチング工程を示す図であり、（ｂ）はフォトレジスト除去工程を示す図である。 ＴＦＴ素子２００を示す模式断面図である。 ＴＦＴ素子３００を示す模式断面図である。

＜本発明の一態様の概要＞
本発明の一態様に係る金属層のエッチング方法は、エッチング装置を用いて、銅を含む金属層を備える基板をウェットエッチング処理し、ウェットエッチング処理を複数回行うことにより、複数の基板を順次処理する金属層のエッチング方法であって、複数の基板には、金属層がマンガンを含むものが存在し、エッチング装置が、エッチング液を蓄えたタンクと、エッチング液中の析出物をろ過するフィルタと、フィルタを通過したエッチング液を基板に散布するスプレーと、スプレーから散布されウェットエッチング処理に使用されたエッチング液を回収しタンクに循環させるエッチング漕と、を備え、順次処理における１回のウェットエッチング処理の完了ごとに、スプレーが散布する際のエッチング液のスプレー圧が第１基準値以下であれば、フィルタの交換を行い、フィルタの交換を行う際、前回のフィルタの交換からの期間が第２基準値以下であれば、過酸化水素を含む洗浄液を用いてエッチング装置の洗浄を行う。

当該金属層のエッチング方法では、過酸化水素を含む洗浄液を用いることで、エッチング装置を効果的に洗浄でき、製造効率及びエッチングの質を向上させることができる。したがって、エッチング装置を用いて、銅を含む金属層をエッチングする方法であって、金属層がマンガンを含む場合に好適である。
また、本発明の別態様に係る金属層のエッチング方法は、上記態様において、第１基準値が、初期スプレー圧の８０％である。当該金属層のエッチング方法では、フィルタに達する析出物の量がフィルタのろ過能力を超えて析出物がフィルタを通過することを抑制でき、エッチング精度の低下を抑制することができる。

また、本発明の別態様に係る金属層のエッチング方法は、上記態様において、第２基準値が、７日である。当該金属層のエッチング方法では、フィルタの交換作業を週一回の定期メンテナンスとできる。
また、本発明の別態様に係る金属層のエッチング方法は、上記態様において、洗浄液が過酸化水素水である。当該金属層のエッチング方法では、エッチング装置に付着した析出物をほぼ完全に除去できる。

また、本発明の別態様に係る金属層のエッチング方法は、上記態様において、洗浄を行う際、エッチング液の交換を行う。当該金属層のエッチング方法では、洗浄後ウェットエッチング処理再開時にエッチング液中のマンガン濃度をほぼ０にでき、析出物の発生を低減することができる。
また、本発明の別態様に係る薄膜トランジスタ素子の製造方法は、基板上に、酸化物半導体を含むチャネル層を形成し、チャネル層よりも上層に、銅及びマンガンを含む上部金属層を形成し、上記態様のいずれかの金属層のエッチング方法を用いて、上部金属層をエッチングすることにより、上部配線層を形成する。当該製造方法では、製造効率及び配線層の形成品質の向上を図ることができ、低コストかつ高品質な薄膜トランジスタ素子を得ることができる。

また、本発明の別態様に係る薄膜トランジスタ素子の製造方法は、上記態様において、上部金属層を形成する際に、銅を含む第１層と、マンガンが添加された銅合金を含む第２層と、をこの順に積層する。当該製造方法では、第２層によって、第１層の酸化による特性の悪化が抑制され、高品質な薄膜トランジスタ素子を得ることができる。
また、本発明の別態様に係る薄膜トランジスタ素子の製造方法は、上記態様において、基板上のチャネル層よりも下層に、銅を含みマンガンを含まない下部金属層を形成し、上記態様のいずれかの金属層のエッチング方法を用いて、下部金属層をエッチングすることにより、下部配線層を形成する。当該製造方法では、製造効率及び配線層の形成品質の向上を図ることができ、低コストかつ高品質なＴＦＴ素子を得ることができる。

また、本発明の別態様に係る薄膜トランジスタ素子の製造方法は、上記態様において、上部金属層をエッチングする際及び下部金属層をエッチングする際に、同一のエッチング装置を用いる。当該製造方法では、製造効率が向上する。
なお、本願において「上」とは、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）を指すものではなく、積層構造における積層順を基に、相対的な位置関係により規定されるものである。具体的には、ＴＦＴ素子を形成する基板の主面に垂直な方向であって、基板から積層物側に向かう側を上方向とする。また、例えば「基板上」と表現した場合は、基板に直接接する領域のみを指すのではなく、積層物を介した基板の上方の領域も含めるものとする。

また、本願において「上層」とは、基準とする層より後に形成される層のことであり、「下層」とは、基準とする層より先に形成される層のことである。よって、これらは、基準とする層の上方、下方にある層を指すのみではなく、基準となる層の側方や斜め上方、斜め下方にある層を指す場合もある。
＜実施の形態＞
以下、本発明の一態様であるＴＦＴ素子１００の製造方法について、図面を用いながら説明する。なお図面は模式的なものを含み、各部分の縮尺や縦横の比率などが実際と異なる場合がある。また図面における、平面図、平面写真とは、対象物を垂直上方から見た図、写真であり、例えばＴＦＴ素子を形成する基板の平面図、平面写真とは、ＴＦＴ素子を形成する基板の主面をその垂直上方から見た図、写真である。

１．ＴＦＴ素子１００の断面構成
図１は、ＴＦＴ素子１００を示す模式断面図である。ＴＦＴ素子１００は、逆スタガ（ボトムゲート、トップコンタクト）型かつチャネル保護型のＴＦＴ素子である。また、ＴＦＴ素子１００は、銅を主材料として含む配線層（上部配線層及び下部配線層）を備え、配線層における信号遅延や電力損失を低減している。なお、層の主材料とは、層に用いられる材料のうち、主要なものであり、具体的には、層に含まれる材料のうち、最も比率が大きいものである。

ＴＦＴ素子１００は、基板１０１上に、ゲート電極１０２と、チャネル層１０４と、ソース電極１０６ｓと、ドレイン電極１０６ｄとを備える。具体的には、基板１０１上に島状のゲート電極１０２が配置され、ゲート電極１０２が配置された基板１０１の上面を覆うように、ゲート絶縁層１０３が配置される。また、ゲート絶縁層１０３上のゲート電極１０２に対応する位置には、チャネル層１０４が配置され、チャネル層１０４が配置されたゲート絶縁層１０３の上面を覆うようにチャネル保護層１０５が配置される。また、チャネル保護層１０５上には、互いに間隔をあけてソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄが配置されている。また、チャネル保護層１０５の一部には、チャネル層１０４を露出するコンタクトホールが形成されており、当該コンタクトホールを通じて、チャネル層１０４と、ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄと、が接続されている。また、ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄが配置されたチャネル保護層１０５の上面を覆うようにパッシベーション層１０７が配置されている。

２．ＴＦＴ素子１００の各部説明
（１）基板１０１
基板１０１は、ＴＦＴ素子１００の支持材であり、平板状であって、その上側の主面上に各積層物が形成される。基板１０１には、電気絶縁性を有する材料を用いることができる。具体的には、基板１０１の材料として、例えば、無アルカリガラス、石英ガラス、高耐熱性ガラスなどのガラス材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミドなどの樹脂材料、シリコン、ガリウムヒ素などの半導体材料、絶縁層をコーティングしたステンレスやアルミニウムなどの金属材料などを用いることができる。

（２）ゲート電極１０２
ゲート電極１０２は、電界効果によりチャネル層１０４に蓄積層を形成してチャネル層１０４のコンダクタンスを制御する役割を有する。ＴＦＴ素子１００において、ゲート電極１０２は、配線層の一部であり、さらに詳細にはチャネル層１０４より下層の配線層である下部配線層の一部である。ここで、下部配線層は銅を主材料として含み、マンガンを含まない。ただし、本願において、「マンガンを含まない層」とは、材料として意図的にマンガンを含まない層という意味である。したがって、コンタミネーションなどによって不純物としてマンガンを含んでしまった層であっても、材料として意図的にマンガンを用いていない場合は「マンガンを含まない層」に含まれる。

ゲート電極１０２は、例えば、ゲート電極１０２は、モリブデンを主材料として含むバリア層と、銅を主材料として含む低抵抗層と、をこの順に積層した多層構造とすることができる。
（３）ゲート絶縁層１０３
ゲート絶縁層１０３は、ゲート電極１０２とチャネル層１０４とを電気的に絶縁する層である。ゲート絶縁層１０３には、電気絶縁性を有する材料を用いることができ、例えば、ゲート絶縁層１０３は、窒化シリコンを主材料として含む層と、酸化シリコンを主材料として含む層と、をこの順に積層した多層構造である。

このように、窒化シリコンを主材料として含む層を下層とすることで、ゲート絶縁層１０３の形成時に、ゲート電極１０２が酸素雰囲気下に晒されることを防ぎ、ゲート電極１０２において、マンガンを含むキャップ層を不要とすることができる。また、酸化シリコンを主材料として含む層を上層とすることで、チャネル層１０４への水素の拡散を防ぐとともに、チャネル層１０４との界面を良好に形成し、チャネル層１０４の特性の悪化を抑制できる。

（４）チャネル層１０４
チャネル層１０４は、ゲート電極１０２からの電界効果に応じて、ソース電極１０６ｓとドレイン電極１０６ｄとの間のコンダクタンスを変化させ、流れる電流量を変化させる役割を有する。チャネル層１０４は、インジウム、ガリウム及び亜鉛のうち、少なくとも１種を含む酸化物半導体材料を主材料として含む。具体的には、チャネル層１０４の材料として、例えば、アモルファス状態や多結晶状態の酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムガリウム（ＩＧＯ）などを用いることができる。

（５）チャネル保護層１０５
チャネル保護層１０５は、電気絶縁性を有し、チャネル層１０４をスパッタリングやエッチングによるダメージから保護する層である。チャネル保護層１０５には、ゲート絶縁層１０３の材料として例示した材料や、シリコン、酸素及びカーボンを含む有機材料などを用いることができる。また、これらを積層した多層構造とすることもできる。

（６）ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄ
ソース電極１０６ｓは、チャネル層１０４を通過するキャリアの供給源としての役割を有し、ドレイン電極１０６ｄはチャネル層１０４を通過したキャリアの受け手としての役割を有する。ＴＦＴ素子１００において、ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄは、ＴＦＴ素子１００の構成要素の一つである配線層の一部であり、さらに詳細にはチャネル層１０４より上層の配線層である上部配線層の一部である。ここで、上部配線層は銅を主材料として含み、かつマンガンを含む。

なお、正孔がキャリアとなるＰチャネル型のＴＦＴ素子では高電位側に接続された方がソース電極１０６ｓとなり、電子がキャリアとなるＮチャネル型のＴＦＴ素子では高電位側に接続された方がドレイン電極１０６ｄ側となる。つまり、ＴＦＴ素子１００単体においては、ソース電極１０６ｓとドレイン電極１０６ｄとの間に絶対的な区別はなく、これら電極に印加される電圧の高低によっていずれであるかが決定する。このように、ＴＦＴ素子１００においては、ソース電極１０６ｓとドレイン電極１０６ｄとは同一の構造であるため、ドレイン電極１０６ｄを例にソース電極１０６ｓも含めた上部配線層の構造を説明する。

図２は、図１のＡ部（四角形点線内）を拡大した模式断面図である。ドレイン電極１０６ｄは、バリア層１０６ｄａと、低抵抗層１０６ｄｂと、キャップ層１０６ｄｃとをこの順に積層した三層構造となっている。バリア層１０６ｄａは、チャネル層１０４と低抵抗層１０６ｄｂとの電気的及び物理的接続を良好にするとともに、低抵抗層１０６ｄｂの含有する物質がチャネル層１０４へ拡散することを抑制する役割を有する。バリア層１０６ｄａの具体例としては、例えば、モリブデンを主材料として含む層である。低抵抗層１０６ｄｂは、電気的抵抗が低い銅を主材料として含み、ドレイン電極１０６ｄのコンダクタンスを確保する役割を有する。キャップ層１０６ｄｃは、ＣｕＭｎ合金を主材料として含み、低抵抗層１０６ｄｂが酸素によって酸化することを抑制する役割を有する。

ただし、ドレイン電極１０６ｄは、上記三層構造に限られず、例えば低抵抗層１０６ｄｂとキャップ層１０６ｄｃをこの順に積層した二層構造や、その他の層を追加した四層以上の構造などであってもよい。
（７）パッシベーション層１０７
パッシベーション層１０７は、電気絶縁性を有し、ＴＦＴ素子１００を物理的、化学的に安定した状態に保つために、ＴＦＴ素子１００を保護する役割を有する。パッシベーション層１０７には、ゲート絶縁層１０３及びチャネル保護層１０５の材料として例示した材料を用いることができる。特に、酸化物半導体を主材料として含むチャネル層１０４を保護するために、パッシベーション層１０７は、酸化シリコン単層又は、酸化シリコンを最下層とする多層構造とすることが好ましい。また、パッシベーション層１０７に多層構造を用いる際は、酸化アルミニウムなどの水素の透過性が低い材料を主材料として含む層を含むことが好ましい。

３．配線層のパターニング方法
ＴＦＴ素子１００の配線層（ゲート電極１０２、ソース電極１０６ｓ、ドレイン電極１０６ｄなど）は、銅を含む金属層をウェットエッチングによりパターニングすることにより形成される。この際の金属層のエッチング方法として、量産段階などでは、エッチング装置を用いて、金属層を備える基板をウェットエッチング処理し、当該ウェットエッチング処理を複数回行うことにより、複数の基板を順次処理することが一般的である。以下では、上記のようなエッチング装置を用いた金属層のエッチング方法（以下、「本エッチング方法」とする。）について説明する。

（１）本エッチング方法の説明
図３は、本エッチング方法に用いられるエッチング装置１１０を説明するための模式図である。エッチング装置１１０は、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）及び有機酸を混合したエッチング液１１３ａを用いて、装置内に配置された基板１０１Ｍをウェットエッチング処理する。図示は省略するが、基板１０１Ｍは、上部配線層（ソース電極１０６ｓ、ドレイン電極１０６ｄなど）又は下部配線層（ゲート電極１０２など）の材料からなり、銅を含む金属層と、金属層上の所定の位置に配置されたフォトレジストとを備える。また、上部配線層はマンガンを含むため、上部配線層のパターニングの際は、基板１０１Ｍの金属層はマンガンを含む。一方、下部配線層はマンガンを含まないため、下部配線層のパターニングの際は、基板１０１Ｍの金属層はマンガンを含まない。すなわち、本エッチング方法において、エッチング装置１１０を用いて順次処理する基板１０１Ｍには、マンガンを含むものとマンガンを含まないものが存在する。

エッチング装置１１０は、エッチング液１１３ａを蓄えたタンク１１１ａと、タンク１１１ａ内のエッチング液１１３ａを汲み上げるポンプ１１５と、汲み上げられたエッチング液１１３ａ中の析出物をろ過するフィルタ１１６と、を備える。また、エッチング装置１１０は、フィルタ１１６を通過したエッチング液１１３ａを散布するスプレー１１４と、スプレー１１４から散布されウェットエッチング処理に使用されたエッチング液１１３ａをエッチング液１１３ｂとして回収し、エッチング液１１３ｂをタンク１１１ａに循環させるエッチング漕１１１ｂと、を備える。このように、エッチング装置１１０では、回収した使用済みのエッチング液１１３ｂを再度エッチング液１１３ａとして循環使用することで、エッチング液１１３ａの消費量を低減でき、製造効率を向上させることができる。

エッチング装置１１０では、スプレー１１４によって、エッチング液１１３ａが基板１０１Ｍに散布されると、基板１０１Ｍ上の金属層のうち、フォトレジストが配置されていない部分がエッチングされる。エッチング装置１１０は、このようにして、複数の基板１０１Ｍを順次処理し、基板１０１Ｍ上に配線層をパターニングする。
ここで、本エッチング方法においては、上記の順次処理における１回のウェットエッチング処理の完了ごとに、スプレー１１４がエッチング液１１３ａを散布する際のスプレー圧が、第１基準値以下であれば、フィルタ１１６を交換する。また、フィルタ１１６の交換を行う際、前回のフィルタ１１６の交換からの期間が第２基準値以下であれば、過酸化水素を含む洗浄液を用いてエッチング装置１１０の洗浄を行う。なお、上記スプレー圧は、スプレー１１４に設置した圧力計１１４ａによって測定する。

（２）本エッチング方法による効果
本エッチング方法による効果を以下に説明する。特に、ここでは本願の発明者（以下、「本発明者」とする。）が発見した、エッチング装置を用いた銅を含む金属層のエッチングにおいて、上部金属層のように、金属層がマンガンを含む場合に発生する問題についても説明する。

ａ．本発明者が発見した問題
図４は、エッチング装置１１０における基板１０１Ｍの処理枚数（単位：ｓｅｅｔ＝枚）とスプレー圧（単位：ｋＰａ）との相関を示すグラフである。グラフが示すように、エッチング装置１１０では、基板１０１Ｍの処理枚数がＮ１に近づいたところで、スプレー圧が減少している。

また、このスプレー圧の減少が起こった段階（処理枚数Ｎ１近辺）で、エッチング装置１１０のフィルタ１１６を確認したところ、フィルタ１１６に目詰まりが発生していた。そこで、処理枚数Ｎ１にてフィルタ１１６を交換したところ、スプレー圧は回復した。以降スプレー圧が一定値以下に減少したＮ２〜Ｎ６のそれぞれの時点でも同じようにフィルタ１１６の目詰まりが発生したが、フィルタ１１６を交換すると、スプレー圧は回復した。このことから、スプレー圧の減少は、フィルタ１１６の目詰まりによるものであることが分かる。

次に、目詰まりが発生したフィルタ１１６を確認したところ、銅及び有機物を成分に含む物質によって目詰まりが起こっていることが分かった。このことから、エッチング液１１３ａにエッチングされた金属層中の銅が、循環使用されるエッチング液１１３ａ、１１３ｂ中において、その成分と反応して析出物となり、フィルタ１１６の目詰まりを引き起こしたと考えられる。

ここで、エッチング液１１３ａ中に析出物が増加すると、問題が生じる。エッチング液１１３ａ中の析出物はフィルタ１１６にろ過されるが、フィルタ１１６に達する析出物の量がフィルタ１１６のろ過能力を超えると、析出物の一部がフィルタ１１６を通過し始め、スプレー１１４からエッチング液１１３ａとともに散布される。スプレー１１４から散布された析出物は、金属層上のフォトレジストと衝突し、フォトレジストを削る。これにより、本来削られるべきでない金属層の部分が、エッチング液１１３ａによりエッチングされ、配線層が所定の形状に対し欠けてしまう。

図５は、当該配線層の欠けを示す平面写真である。図５では、薄い色の部分が配線層を示しており、楕円状の点線で囲んだ中央部において、配線層が欠けて断線していることが分かる。また点線内の右側部において、配線層の一部が欠けていることが分かる。
図６は、ＴＦＴ素子１００の製造ロットと配線層の断線発生率との相関を示すグラフである。図６の横軸は、ＴＦＴ素子１００の製造ロット、すなわち製造時期を示している。また、図６の縦軸は、配線層の断線が発生した割合を示している。このグラフから、配線層の断線、すなわち配線層の欠けの発生率が、ＴＦＴ素子１００の製造時期に依存しており、特にグラフ後半の縦の点線以降の製造ロットでそれ以前よりも頻繁に発生していることが分かる。また、この点線で示す製造時期は、図４において、処理枚数がＮ１となる近辺に相当する。このことからも、析出物の発生が、ＴＦＴ素子１００の配線層の欠けの原因になっていることが分かる。

このような配線層の欠けはＴＦＴ素子１００の特性に悪影響を及ぼし、欠けによって配線層が断線することによりＴＦＴ素子１００が動作しなくなる場合もある。また、エッチング液１１３ａ、１１３ｂ中の析出物が増加すると、析出物がエッチング装置１１０の各部に付着し、エッチング装置１１０の動作不良を引き起こす可能性もある。エッチング装置１１０が動作不良を起こした場合は、エッチング装置１１０の稼働率の低下や、エッチング不良の発生などエッチングの質の低下を招くおそれがある。

ここで、当該析出物はマンガンを含有していないが、当該析出物は、下部配線層のパターニング工程における基板処理のみを行った場合よりも、上部配線層のパターニング工程における基板処理も並行して行った場合において、顕著に発生する。よって、当該析出物は、上部配線層の材料からなる金属層をエッチングすることにより、エッチング液１１３ａ、１１３ｂ中に移行したマンガンを触媒として発生すると考えられる。つまり、上記のような当該析出物による問題は、エッチング装置を用いた銅を含む金属層のエッチングにおいて、金属層がマンガンを含む場合に、特に顕著となるものである。

ｂ．フィルタ１１６の交換による効果
本エッチング方法では、１回のウェットエッチング処理の完了ごとに、スプレー圧が、第１基準値以下であれば、フィルタ１１６を交換する。これにより、フィルタ１１６に達する析出物の量がフィルタ１１６のろ過能力を超えないため、析出物のフィルタ１１６の通過を抑制でき、上記配線層の欠けの発生、すなわちエッチング精度の低下を抑制することができる。

ここで、第１基準値は、実際のエッチング装置１１０の構成（スプレー１１４の構造、フィルタ１１６の目開きなど）や基板１０１Ｍの構成（基板１０１の形状、金属層の材質・量など）に応じて設定する。また、例えば、図４において断線発生率が増加した時期である処理枚数Ｎ１を基準にして設定することもできる。具体的には、図４において、処理枚数Ｎ１の際のスプレー圧は初期スプレー圧（約１７０ｋＰａ）の８０％程度（約１３５ｋＰａ）となっており、ここから、第１基準値を初期スプレー圧の８０％としてもよい。なお、初期スプレー圧とは、エッチング装置１１０洗浄直後又はフィルタ１１６交換直後のスプレー圧を意味する。

ｃ．洗浄による効果
図４のＮ１〜Ｎ６に示すように、エッチング装置１１０による基板１０１Ｍの処理枚数が増えるにつれ、フィルタ１１６の交換間隔が短くなっている。特に末期（Ｎ５〜Ｎ７）では、フィルタ１１６の交換間隔が１〜３日おきになる。フィルタ１１６の交換間隔が短くなると、エッチング装置１１０のメンテナンスが増えてエッチング装置１１０の稼働時間の割合が減り、またフィルタ１１６の消費量が増えるため、製造効率の観点から望ましくない。

上記のようにフィルタ１１６の交換間隔が短くなるのは、基板１０１Ｍの処理枚数が増えるとともに、エッチング液１１３ａ中のマンガン濃度が増加することや、フィルタ１１６だけでなく、エッチング装置１１０全体に析出物が付着することが原因と考えられる。
つまり、フィルタ１１６を交換しても、エッチング液１１３ａ中のマンガン濃度は低下せず、またエッチング装置１１０に付着した析出物も残るため、これらによって、エッチング液１１３ａ中の析出物が短い期間に増加し、フィルタ１１６を目詰まりさせる。

これに対し、本エッチング方法では、フィルタ１１６の交換を行う際、前回のフィルタ１１６の交換からの期間が、第２基準値以下であれば、過酸化水素を含む洗浄液を用いてエッチング装置１１０の洗浄を行う。これにより、エッチング液１１３ａ中のマンガン及びエッチング装置１１０に付着した析出物を除去し、短くなったフィルタ１１６の交換間隔を改善できる。

ここで、第２基準値は、第１基準値と同様にエッチング装置１１０の構成や基板１０１Ｍの構成に応じて設定する。また、第２基準値を設定する際は、ＴＦＴ素子の製造ラインの状況も考慮することが好ましい。具体的には、エッチング装置１１０の１日あたりの基板１０１Ｍ処理枚数や、処理待ち基板の滞留数などを考慮する。
また、例えば、第２基準値を７日とすれば、少なくとも７日間、すなわち一週間はフィルタ１１６を交換せずにエッチング装置１１０を稼働させることができ、このとき、フィルタ１１６の交換作業を週一回の定期メンテナンスとできる。量産ラインなどでは、製品品質の均一化が求められ、生産条件はできる限り変動させないことが重要であり、フィルタ１１６の交換作業を定期メンテナンス化することで、エッチング装置１１０や製造ラインを一定の条件に保つことができる。このような観点からは、エッチング装置１１０の洗浄を、例えば月１回などの定期メンテナンスとすることも好ましい。

なお、上記洗浄においては、過酸化水素を含む洗浄液を用いている。本発明者は、析出物の除去に適した洗浄液を検討するため、析出物が付着したエッチング装置１１０の一部を数カ所切り取ってサンプルとして採取し、異なる洗浄液を用いて当該サンプルを洗浄した。まず超純水（ＵＰＷ）を洗浄液として用いてサンプルを洗浄したところ、付着した析出物はほとんど除去できなかった。次に、エッチング液１１３ａを洗浄液として用いてサンプルを洗浄したところ、一部は除去しきれなかったものの、付着した析出物は概ね除去できた。

ここで、本発明者は、エッチング液１１３ａが過酸化水素を含むことに着目し、エッチング液１１３ａから過酸化水素を除去したものを洗浄液として用いてサンプルを洗浄したところ、付着した析出物はほとんど除去できなかった。一方、過酸化水素水（３５％濃度）を洗浄液として用いてサンプルを洗浄したところ、付着した析出物はほぼ完全に除去できた。なお、過酸化水素水とは、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）の水（Ｈ₂Ｏ）溶液を意味する。すなわち、過酸化水素は、エッチング装置１１０に付着した析出物を除去する効果を有する。

よって、本エッチング方法のように、過酸化水素を含む洗浄液を用いてエッチング装置１１０を洗浄した場合は、エッチング装置１１０に付着した析出物を効果的に除去できる。特に、洗浄液が、過酸化水素水である場合は、エッチング装置１１０に付着した析出物をほぼ完全に除去でき、特に好ましく、過酸化水素水中の過酸化水素の濃度が３５％以上であればさらに好ましい。

図７は図４と同様にエッチング装置１１０における基板１０１Ｍの処理枚数とスプレー圧との相関を示すグラフである。図７では、スプレー圧が約２０％低下した場合に、フィルタ１１６を交換している。また、基板１０１Ｍの処理枚数がＭ４となった時点で、過酸化水素を含む洗浄液を用いてエッチング装置１１０を洗浄している。このとき、上記洗浄の前後でフィルタの交換間隔が大幅に改善していることが分かる。すなわち、上記洗浄によって、析出物の付着を除去することにより、製造効率が向上することが示された。

ｄ．まとめ
本エッチング方法では、エッチング装置１１０を用いた基板１０１Ｍの順次処理における１回のウェットエッチング処理の完了ごとに、スプレー圧が、第１基準値以下であれば、フィルタ１１６を交換する。また、上記フィルタ１１６の交換を行う際、前回のフィルタ１１６の交換からの期間が、第２基準値以下であれば、過酸化水素を含む洗浄液を用いてエッチング装置１１０の洗浄を行う。

本エッチング方法では、上部配線層のパターニング工程において、銅を含む金属層がマンガンを含むため、エッチング液１１３ａ、１１３ｂ中で析出物が発生する。一方、フィルタ１１６の交換により、フィルタ１１６に達する析出物の量がフィルタ１１６のろ過能力を超えないため、析出物のフィルタ１１６の通過を抑制でき、上記配線層の欠けの発生を低減することができる。

また、上記エッチング装置１１０の洗浄により、エッチング液１１３ａ中のマンガン及びエッチング装置１１０に付着した析出物を効果的に除去できる。これにより、短くなったフィルタ１１６の交換間隔を改善でき、また、エッチング装置１１０の動作不良を抑制することができる。
以上より、本エッチング方法によると、製造効率及びエッチングの質を向上させることができる。すなわち、本エッチング方法は、エッチング装置を用いて銅を含む金属層をエッチングする方法であって、金属層がマンガンを含む場合に好適である。

ｅ．その他
量産段階など大量の基板１０１Ｍを処理する場合、通常、銅を含む金属層のエッチング方法では、エッチング液１１３ａとして、過酸化水素及び有機酸を混合したものを用いる（例えば、特許文献３参照）。ここで、本エッチング方法では、過酸化水素を含む洗浄液を用いてエッチング装置１１０を洗浄している。よって、例えば洗浄液が過酸化水素水やエッチング液である場合など、不要な成分を含まない場合は、洗浄後のウェットエッチング処理再開までの間に、エッチング装置１１０を純水などで洗浄する必要がなく、製造効率を向上できる。

また、本エッチング方法において、エッチング装置１１０の洗浄を行う際に、エッチング液１１３ａ、１１３ｂの交換を行うことが好ましい。具体的には、タンク１１１ａやエッチング漕１１１ｂからエッチング液１１３ａ、１１３ｂを排出し、ウェットエッチング処理再開時に新規のエッチング液を使用することが好ましい。これによって、洗浄後のウェットエッチング処理再開時にエッチング液１１３ａ中のマンガン濃度をほぼ０にでき、析出物の発生を低減することができる。なお、エッチング液１１３ａ、１１３ｂの交換方法としては、排出したエッチング液１１３ａ、１１３ｂからマンガンを分離除去したものを再使用する方法であってもよい。マンガンの分離除去方法としては、アルカリ性溶液中で硫化物化させる方法や、イオン交換を用いる方法などがある。これによって、新しいエッチング液の使用量を低減することができ、生産コストの上昇を抑制することができる。

４．ＴＦＴ素子１００の製造方法
以下では、本エッチング方法を用いたＴＦＴ素子１００の製造方法について説明する。
（１）全体工程
ＴＦＴ素子１００の製造方法の全体工程について、図８及び図９を用いて説明する。
図８及び図９はＴＦＴ素子１００の製造工程を示す模式断面図である。

ａ．ゲート電極形成工程
最初に、図８（ａ）に示すように、基板１０１上に、銅を含みマンガンを含まない下部配線層の一部としてゲート電極１０２を形成する。これは、基板１０１上に、銅を含みマンガンを含まない下部金属層を形成し、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチングにより下部金属層をパターニングすればよい。具体的には、例えば、まず基板１０１としてガラス基板を準備し、スパッタリングにより、基板１０１上にモリブデンを主材料として含むバリア層と銅を主材料として含む低抵抗層とをこの順に積層した下部金属層を形成する。そして、本エッチング方法を用いて下部金属層をエッチングすることにより、所定の形状にパターニングされたゲート電極１０２を形成する。

上記では、下部金属層をエッチングする際に、本エッチング方法を用いるため、製造効率及び配線層の形成品質の向上を図ることができ、低コストかつ高品質なＴＦＴ素子１００を得ることができる。また、下部金属層をエッチングする際、後述の上部金属層をエッチングする際に用いたエッチング装置１１０と同一のエッチング装置１１０を用いることが好ましい。これにより、製造効率が向上する。なお、ゲート電極１０２の膜厚は、例えば、２０ｎｍ〜５００ｎｍ程度とすることができる。

ｂ．ゲート絶縁層形成工程
次に、図８（ｂ）に示すように、ゲート電極１０２を覆うように基板１０１上に、ゲート絶縁層１０３を形成する。具体的には、例えば、プラズマＣＶＤ法によって、ゲート電極１０２を形成した基板１０１上に、窒化シリコンを主材料として含む層と酸化シリコンを主材料として含む層とをこの順に積層し、ゲート絶縁層１０３を形成する。

窒化シリコンを主材料として含む層は、例えば、シランガス（ＳｉＨ₄）、アンモニアガス（ＮＨ₃）及び窒素ガス（Ｎ₂）を導入ガスに用いることで形成することができる。酸化シリコンを主材料として含む層は、例えば、シランガス（ＳｉＨ₄）と亜酸化窒素ガス（Ｎ₂Ｏ）とを導入ガスに用いることで形成することができる。ゲート絶縁層１０３の膜厚は、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍとすることができる。

ｃ．チャネル層形成工程
次に、図８（ｃ）に示すように、ゲート絶縁層１０３上に酸化物半導体を含むチャネル層１０４を形成する。具体的には、例えば、まず酸素雰囲気下で組成比Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１のターゲット材をスパッタリングすることにより、ゲート絶縁層１０３上にアモルファスＩＧＺＯを主材料として含む層を形成する。そして、フォトリソグラフィ法を用いて当該層をウェットエッチングすることにより、所定の形状にパターニングされたチャネル層１０４を形成する。

チャネル層１０４の膜厚は、例えば、２０〜２００ｎｍ程度とすることができる。ＩＧＺＯを主材料として含む層のウェットエッチングは、例えば、リン酸、硝酸、酢酸及び水を混合したエッチング液を用いて行うことができる。
ｄ．チャネル保護層形成工程
次に、図９（ａ）に示すように、チャネル層１０４を覆うように、ゲート絶縁層１０３上にチャネル保護層１０５を形成する。具体的には、例えば、ゲート絶縁層１０３の形成と同様にプラズマＣＶＤ法によって、チャネル層１０４を形成したゲート絶縁層１０３上に、酸化シリコンを主材料として含む層を形成し、チャネル保護層１０５を形成する。チャネル保護層１０５の膜厚は、例えば、５０〜５００ｎｍ程度とすることができる。

ｅ．ソース電極及びドレイン電極形成工程
次に、図９（ｂ）に示すように、銅及びマンガンを含む上部配線層の一部として、チャネル保護層１０５上に、チャネル層１０４と接するソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄを形成する。この工程の詳細については後述する。
ｆ．パッシベーション層形成工程
最後に、図９（ｃ）に示すように、ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄを覆うように、チャネル保護層１０５上にパッシベーション層１０７を形成する。具体的には、例えば、ゲート絶縁層１０３と同様にプラズマＣＶＤ法によって、ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄを形成したチャネル保護層１０５上に、酸化シリコンを主材料として含む層を形成し、パッシベーション層１０７を形成する。

以上のような全体工程により、ＴＦＴ素子１００を製造することができる。
（２）ソース電極及びドレイン電極形成工程の詳細
ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄの形成工程について、図１０及び図１１を用いて詳細に説明する。なお、ここでは一例として、ドレイン電極１０６ｄの形成工程を説明するが、ソース電極１０６ｓも同様にして形成することができる。図１０及び図１１はＴＦＴ素子１００のドレイン電極形成工程を示す模式断面図である。図１０及び図１１では図２に対応する断面を示している。

ａ．コンタクトホール開口工程
まず、図１０（ａ）に示すように、チャネル層１０４の一部を露出するようにチャネル保護層１０５にコンタクトホールＣＨを開口する。具体的には、例えば、フォトリソグラフィ法を用いて、チャネル層１０４上のチャネル保護層１０５の一部をドライエッチングすることにより、コンタクトホールＣＨを開口する。ドライエッチング方法としては、例えば、チャネル保護層１０５の主材料が酸化シリコンである場合、エッチングガスに四フッ化炭素及び酸素ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行うことできる。

ｂ．上部金属層形成工程
次に、図１０（ｂ）に示すように、コンタクトホールＣＨから露出するチャネル層１０４上及びチャネル保護層１０５上に銅及びマンガンを含む上部金属層１０６Ｍを形成する。具体的には、例えば、バリア層１０６Ｍａと、低抵抗層１０６Ｍｂと、キャップ層１０６Ｍｃとをこの順に積層し、チャネル保護層１０５上及びコンタクトホールＣＨ内に上部金属層１０６Ｍを形成する。この際、低抵抗層１０６Ｍｂは銅を主材料として含み、キャップ層１０６ＭｃはＣｕＭｎ合金を主材料として含む。すなわち、低抵抗層１０６Ｍｂは本実施の形態において第１層に相当し、キャップ層１０６Ｍｃは本実施の形態において第２層に相当する。これにより、上部金属層１０６Ｍのパターニング後に、低抵抗層１０６ｄｂと、キャップ層１０６ｄｃとを積層したドレイン電極１０６ｄ（上部配線層）が得られる。したがって、キャップ層１０６ｄｃにより、パッシベーション層１０７形成時に、低抵抗層１０６ｄｂの酸化による特性の悪化が抑制され、高品質なＴＦＴ素子１００を得ることができる。

上記積層構造の上部金属層１０６Ｍは、例えば、モリブデン、銅、ＣｕＭｎ合金をそれぞれターゲット材として順にスパッタリングすることにより形成できる。この際、上部金属層１０６Ｍの膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度とすることができる。
ｃ．フォトレジスト形成工程
次に、図１０（ｃ）に示すように、ドレイン電極１０６ｄを形成する位置を覆うように、フォトレジストＰＲを形成する。具体的には、例えば、まず上部金属層１０６Ｍ上に、スリットコート法などにより、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂などの感光性レジストを塗布する。次に、ドレイン電極１０６ｄを形成する位置に透光部を配したフォトマスクを通じて感光性レジストを露光する。そして、感光性レジストの感光しなかった部分を現像液で除去することにより、ドレイン電極１０６ｄを形成する位置を覆うフォトレジストＰＲを形成する。

ｄ．ウェットエッチング工程
次に、図１１（ａ）に示すように、上部金属層１０６Ｍをウェットエッチングでパターニングすることにより、ドレイン電極１０６ｄを形成する。具体的には、本エッチング方法を用いて、上部金属層１０６Ｍのうち、フォトレジストＰＲが配置されない部分をエッチングすることにより、ドレイン電極１０６ｄを形成する。

ｅ．フォトレジスト除去工程
最後に、図１１（ｂ）に示すように、フォトレジストＰＲを除去する。具体的には、例えば、有機溶剤やアルカリ溶剤を用いてフォトレジストＰＲを溶剤に溶解させることで、フォトレジストＰＲを除去する。また、必要に応じて超純水などによって、洗浄を行い、残渣を除去する。

以上のような工程により、ドレイン電極１０６ｄを形成することができる。なお、前述のようにソース電極１０６ｓも同様の工程で形成でき、製造効率の観点からは、同一の上部金属層１０６Ｍから、ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄを同時に形成することが好ましい。上記では、上部金属層１０６Ｍをエッチングする際に、本エッチング方法を用いるため、製造効率及び配線層の形成品質の向上を図ることができ、低コストかつ高品質なＴＦＴ素子１００を得ることができる。

＜変形例＞
実施の形態では、逆スタガ型かつチャネル保護型のＴＦＴ素子１００の製造方法を説明したが、本発明の一態様に係るＴＦＴ素子の製造方法は、この構造を有するＴＦＴ素子の製造方法に限られない。
１．チャネルエッチ型
図１２はＴＦＴ素子２００を示す模式断面図である。ＴＦＴ素子２００は、逆スタガ型かつチャネルエッチ型のＴＦＴ素子であり、ＴＦＴ素子１００からチャネル保護層１０５を除去したものに相当する。なお、ＴＦＴ素子２００において、ＴＦＴ素子１００と同じ構成要素については、ＴＦＴ素子１００と同じ符号を付し、説明を省略する。

ＴＦＴ素子２００は、上部配線層の一部として、ソース電極２０６ｓ及びドレイン電極２０６ｄを備える。ソース電極２０６ｓ及びドレイン電極２０６ｄは、ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄと同じ構造、すなわちモリブデンを主材料として含むバリア層と、銅を主材料として含む低抵抗層と、ＣｕＭｎ合金を主材料として含むキャップ層とをこの順に積層した構造を有する。一方、ソース電極２０６ｓ及びドレイン電極２０６ｄは、ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄと異なり、チャネル層１０４上に直接形成されており、ゲート絶縁層１０３上からチャネル層１０４上にかけて形成されている。ＴＦＴ素子２００は、チャネル保護層１０５を除去することにより、製造工程を減らすことができ、製造効率を向上させている。

ここで、ＴＦＴ素子２００の製造方法において、ソース電極２０６ｓ及びドレイン電極２０６ｄは、ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄと同様に形成することができる。すなわち、チャネル層１０４までを形成した基板１０１上に、まずモリブデンを主材料として含むバリア層と、銅を主材料として含む低抵抗層と、ＣｕＭｎ合金を主材料として含むキャップ層とをこの順に積層した上部金属層を形成する。したがって、ＴＦＴ素子２００の製造方法においても上部金属層は、銅を含む金属層であって、マンガンを含む。そして、実施の形態に記載した本エッチング方法を用いて上部金属層をパターニングすることにより、ソース電極２０６ｓ及びドレイン電極２０６ｄを形成する。

上記製造方法では、実施の形態に記載した本エッチング方法を用いるため、 製造効率及び配線層の形成品質の向上を図ることができ、低コストかつ高品質なＴＦＴ素子２００を得ることができる。
２．コプラナ型
図１３はＴＦＴ素子３００を示す模式断面図である。ＴＦＴ素子３００は、コプラナ型（トップゲートかつトップコンタクト）のＴＦＴ素子である。なお、ＴＦＴ素子３００において、ＴＦＴ素子１００と同じ構成要素については、ＴＦＴ素子１００と同じ符号を付し、説明を省略する。

ＴＦＴ素子３００は、基板１０１上に形成された島状のチャネル層３０４と、ゲート絶縁層１０３上のチャネル層３０４に対応する位置に配置されたゲート電極３０２と、ゲート電極３０２が配置されたゲート絶縁層１０３の上面を覆う保護層３０５と、を備える。また、ＴＦＴ素子３００は、保護層３０５上に間隔をあけて配置されたソース電極３０６ｓ及びドレイン電極３０６ｄを備え、ゲート絶縁層１０３及び保護層３０５に形成されたコンタクトホールを通じ、チャネル層３０４とソース電極３０６ｓ及びドレイン電極３０６ｄが接続されている。

図１３が示すように、ＴＦＴ素子３００は、ＴＦＴ素子１００と異なり、下部配線層を備えず、ゲート電極３０２、ソース電極３０６ｓ及びドレイン電極３０６ｄのいずれもが上部配線層の一部となっている。よって、ゲート電極３０２、ソース電極３０６ｓ及びドレイン電極３０６ｄは、ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄと同じ構造、すなわち、モリブデンを主材料として含むバリア層と、銅を主材料として含む低抵抗層と、ＣｕＭｎ合金を主材料として含むキャップ層とをこの順に積層した構造を有する。また、チャネル層３０４はチャネル層１０４に、保護層３０５はチャネル保護層１０５にそれぞれ対応し、同様の構成を有する。

ここで、ＴＦＴ素子３００の製造方法において、ゲート電極３０２、ソース電極３０６ｓ及びドレイン電極３０６ｄは、ソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄと同様に形成することができる。すなわち、まずモリブデンを主材料として含むバリア層と、銅を主材料として含む低抵抗層と、ＣｕＭｎ合金を主材料として含むキャップ層とをこの順に積層した上部金属層を形成する。したがって、ＴＦＴ素子３００の製造方法においても上部金属層は、銅を含む金属層であって、マンガンを含む。そして、実施の形態に記載した本エッチング方法を用いて上部金属層をパターニングすることにより、ゲート電極３０２、ソース電極３０６ｓ及びドレイン電極３０６ｄを形成する。

上記製造方法では、実施の形態に記載した本エッチング方法を用いるため、 製造効率及び配線層の形成品質の向上を図ることができ、低コストかつ高品質なＴＦＴ素子３００を得ることができる。
３．その他
実施の形態において、下部配線層の一部としてゲート電極１０２、上部配線層の一部としてソース電極１０６ｓ及びドレイン電極１０６ｄを例示したが、下部配線層及び上部配線層はこれに限られない。下部配線層には、例えばＴＦＴ素子１００において、表示装置の駆動回路から延びるゲート線（走査線）や、ゲート線とゲート電極１０２とを接続する中間配線なども含むことができる。また、上部配線層には、例えばＴＦＴ素子１００において、表示装置の駆動回路から延びるデータ線、電源線や、データ線、電源線とソース電極１０６ｓ・ドレイン電極１０６ｄとを接続する中間配線なども含むことができる。

また、実施の形態において、下部配線層の一部であるゲート電極１０２は、銅を主材料とし、マンガンを含まない層としたが、これに限られず、少なくとも導電性を有する材料を主材料として含む層であればよい。導電性を有する材料としては、例えば、銅、モリブデン、アルミニウム、タングステン、チタン、マンガン、クロム、タンタル、ニオブ、銀、金、白金、パラジウム、インジウム、ニッケル、ネオジムなどの金属、これら金属の合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）などの導電性金属酸化物、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどの導電性高分子などである。また、ゲート電極１０２はこれらを積層した多層構造とすることもできる。

また、ゲート電極１０２に銅を用いない場合は、ゲート絶縁層１０３は、窒化シリコンを主材料として含む層と酸化シリコンを主材料として含む層とをこの順に積層した多層構造に限られない。具体的には、ゲート絶縁層１０３は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ）、酸窒化ハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌＯＮ）、酸化イットリウムなどの単層、又はこれらを積層した多層構造とすることができる。

また、実施の形態では、チャネル層１０４が酸化物半導体を含む層であったが、これは銅及びマンガンを含む上部金属層を採用する要因の一つに過ぎない。チャネル層１０４が酸化物半導体を含まない場合（例えば単結晶、多結晶、非晶質などのシリコンの層）であっても、銅及びマンガンを含む上部金属層を採用するＴＦＴ素子において、本エッチング方法は有用である。

本発明に係るエッチング方法及びＴＦＴ素子の製造方法は、テレビ、パーソナルコンピュータ、携帯端末、業務用ディスプレイなど様々な電子機器に用いられる表示パネルの製造方法などに広く利用することができる。

１００、２００、３００ 薄膜トランジスタ素子
１０１、１０１Ｍ 基板
１０２ ゲート電極（下部配線層）
１０４、３０４ チャネル層
１０６Ｍ 上部金属層
１０６Ｍｂ 低抵抗層（第１層）
１０６Ｍｃ キャップ層（第２層）
１０６ｓ、２０６ｓ、３０６ｓ ソース電極（上部配線層）
１０６ｄ、２０６ｄ、３０６ｄ ドレイン電極（上部配線層）
１１０ エッチング装置
１１１ａ タンク
１１１ｂ エッチング漕
１１３ａ、１１３ｂ エッチング液
１１４ スプレー
１１６ フィルタ
３０２ ゲート電極（上部配線層）

Claims (9)

1. エッチング装置を用いて、銅を含む金属層を備える基板をウェットエッチング処理し、前記ウェットエッチング処理を複数回行うことにより、複数の前記基板を順次処理する金属層のエッチング方法であって、
   前記複数の基板には、前記金属層がマンガンを含むものが存在し、
   前記エッチング装置が、エッチング液を蓄えたタンクと、前記エッチング液中の析出物をろ過するフィルタと、前記フィルタを通過した前記エッチング液を前記基板に散布するスプレーと、前記スプレーから散布され前記ウェットエッチング処理に使用されたエッチング液を回収し前記タンクに循環させるエッチング漕と、を備え、
   前記順次処理における１回の前記ウェットエッチング処理の完了ごとに、
   前記スプレーが散布する際の前記エッチング液のスプレー圧が第１基準値以下であれば、前記フィルタの交換を行い、
   前記フィルタの交換を行う際、前回の前記フィルタの交換からの期間が第２基準値以下であれば、過酸化水素を含む洗浄液を用いて前記エッチング装置の洗浄を行う、
   金属層のエッチング方法。
2. 前記第１基準値が、初期スプレー圧の８０％である、
   請求項１に記載の金属層のエッチング方法。
3. 前記第２基準値が、７日である、
   請求項１に記載の金属層のエッチング方法。
4. 前記洗浄液が過酸化水素水である、
   請求項１に記載の金属層のエッチング方法。
5. 前記洗浄を行う際、前記エッチング液の交換を行う、
   請求項１に記載の金属層のエッチング方法。
6. 基板上に、酸化物半導体を含むチャネル層を形成し、
   前記チャネル層よりも上層に、銅及びマンガンを含む上部金属層を形成し、
   請求項１から請求項５のいずれかに記載の金属層のエッチング方法を用いて、前記上部金属層をエッチングすることにより、上部配線層を形成する、
   薄膜トランジスタ素子の製造方法。
7. 前記上部金属層を形成する際に、
   銅を含む第１層と、マンガンが添加された銅合金を含む第２層と、をこの順に積層する、
   請求項６に記載の薄膜トランジスタ素子の製造方法。
8. 前記基板上の前記チャネル層よりも下層に、銅を含みマンガンを含まない下部金属層を形成し、
   請求項１から請求項５のいずれかに記載の金属層のエッチング方法を用いて、前記下部金属層をエッチングすることにより、下部配線層を形成する、
   請求項７に記載の薄膜トランジスタ素子の製造方法。
9. 前記上部金属層をエッチングする際及び前記下部金属層をエッチングする際に、同一の前記エッチング装置を用いる、
   請求項８に記載の薄膜トランジスタ素子の製造方法。