JP2017050378A - エッチング方法、物品の製造方法、及びエッチング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
マスク層20と金属層15とは、第1部分と第2部分とを規定している。第1部分は、半導体基板11のうち金属層15及びマスク層20の何れかによって覆われた部分である。第2部分は、半導体基板11のうち金属層15又はマスク層20によって覆われていない部分、即ち、露出した部分である。ここで説明する方法では、半導体基板11を第2部分の位置で切断する。
触媒層30は、貴金属からなる。触媒層30は、例えば、不連続層であって、貴金属から各々がなる複数の触媒粒子31の集合体である。触媒層30として不連続層を用いることで、連続膜からなる触媒層を用いた場合に比べて、後述するエッチング剤40が触媒層30と半導体基板11との間に浸入する経路を短くすることができ、加工均一性を向上させることができる。
エッチング剤40における弗素イオンの濃度は、2.0mol/L乃至15mol/Lの範囲内にあることが好ましく、5mol/L乃至10mol/Lの範囲内にあることがより好ましく、7.5mol/L乃至10mol/Lの範囲内にあることが更に好ましい。弗素イオン濃度を高くすると、金属層15を構成している金属に対する、半導体基板11を構成している半導体のエッチング選択比が高くなる。なお、弗素イオン濃度に上限はないが、通常は、15mol/L以下である。
エッチング剤40における過酸化水素などの酸化剤の濃度は、0.01mol/L以上であることが好ましく、0.05mol/L以上であることがより好ましく、0.5mol/L以上であることが更に好ましい。この濃度が低い場合、高いエッチングレートを達成することが難しい。但し、この濃度が過剰に高い場合、過剰なサイドエッチングを生じる可能性がある。
図8は、実施形態に係るエッチング装置を概略的に示す図である。
このエッチング装置100は、反応容器110と、カセット(又はホルダ)120と、搬送装置(図示せず)と、供給装置130と、導管131と、補充装置140と、導管141と、バルブ150と、導管151と、センサ160と、コントローラ170とを含んでいる。
(試験1)
シリコン基板上に金粒子からなる触媒層を形成したサンプルを準備した。以下、このサンプルを、「サンプルA」と呼ぶ。また、シリコン基板上にスパッタリング法によりアルミニウム層を形成したサンプルを準備した。以下、このサンプルを、「サンプルB」と呼ぶ。
図9において、横軸は弗素イオン濃度を表し、縦軸はエッチング選択比を表している。また、図9において、「BHF」はバッファード弗酸を用いて調製したエッチング剤を使用した場合に得られたデータを示し、「HF」は弗化水素酸を用いて調製したエッチング剤を使用した場合に得られたデータを示している。
図3に示すウエハ10を準備した。ここでは、半導体基板11としてシリコン基板を使用した。マスク層20は、フォトレジストを用いて形成した。マスク層20には、幅が20μmの直線状の開口部を設けた。触媒層30は、マスク層20の開口部の位置に形成した。触媒層30の材料としては金を使用した。なお、金属層15は省略した。
バッファード弗酸と過酸化水素水とを混合して、エッチング剤を調製した。バッファード弗酸としては、弗化水素と弗化アンモニウムとを3.6:8.2のモル比で含有しているものを使用した。エッチング剤としては、弗素イオン濃度及び過酸化水素濃度が異なる9種の溶液を調製した。
バッファード弗酸と過酸化水素水とを混合して、5種のエッチング剤E1乃至E5を調製した。これらエッチング剤の組成は、以下の表に示す通りとした。
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
[1]
貴金属以外の1以上の金属からなる金属層によって被覆された第1領域と、貴金属からなる触媒層によって被覆された第2領域とを有している半導体基板に、弗化水素酸と酸化剤と緩衝剤とを含有したエッチング剤を、前記エッチング剤が前記触媒層と前記金属層とに接するように供給して、前記触媒層の位置で前記半導体基板のエッチングを生じさせることを含んだエッチング方法。
[2]
前記酸化剤は、過酸化水素、硝酸、AgNO 3 、KAuCl 4 、HAuCl 4 、K 2 PtCl 6 、H 2 PtCl 6 、Fe(NO 3 ) 3 、Ni(NO 3 ) 2 、Mg(NO 3 ) 2 、Na 2 S 2 O 8 、K 2 S 2 O 8 、KMnO 4 、及びK 2 Cr 2 O 7 の少なくとも1つを含んだ項1に記載のエッチング方法。
[3]
前記緩衝剤は、弗化アンモニウム及びアンモニアの少なくとも一方を含んだ項1に記載のエッチング方法。
[4]
前記緩衝剤は弗化アンモニウムを含んだ項1に記載のエッチング方法。
[5]
前記金属層は、アルミニウム、銅、及びニッケルからなる群より選択される少なくとも1つからなる項1又は2に記載のエッチング方法。
[6]
前記金属層はアルミニウムからなる項1又は2に記載のエッチング方法。
[7]
前記半導体基板は、シリコンを含んだ材料からなる項1乃至4の何れか1項に記載のエッチング方法。
[8]
前記エッチング剤のpHは2.5乃至5の範囲内にある項1乃至5の何れか1項に記載のエッチング方法。
[9]
前記エッチング剤のpHは3乃至5の範囲内にある項1乃至5の何れか1項に記載のエッチング方法。
[10]
前記エッチング剤における前記酸化剤の濃度は0.5mol/L以上である項1乃至7の何れか1項に記載のエッチング方法。
[11]
第1及び第2領域を有している半導体基板の前記第1領域上に、貴金属以外の1以上の金属からなる金属層を形成することと、
前記第2領域上に、貴金属からなる触媒層を形成することと、
項1乃至8の何れか1項に記載のエッチング方法により、前記触媒層の位置で前記半導体基板をエッチングすることと
を含んだ物品の製造方法。
[12]
貴金属以外の1以上の金属からなる金属層によって被覆された第1領域と、貴金属からなる触媒層によって被覆された第2領域とを有している半導体基板を収容する反応容器と、
前記反応容器に、弗化水素酸と酸化剤と緩衝剤とを含有したエッチング剤を供給する供給装置と、
前記反応容器中の前記エッチング剤に、前記酸化剤及び前記緩衝剤の少なくとも一方を補充する補充装置と、
前記反応容器内の前記エッチング剤において、前記酸化剤及び前記緩衝剤の少なくとも一方が不足した場合に、前記不足を補充するように前記補充装置の動作を制御するコントローラとを具備したエッチング装置。
Claims (12)
- 貴金属以外の1以上の金属からなる金属層によって被覆された第1領域と、貴金属からなる触媒層によって被覆された第2領域とを有している半導体基板に、弗化水素酸と酸化剤と緩衝剤とを含有したエッチング剤を、前記エッチング剤が前記触媒層と前記金属層とに接するように供給して、前記触媒層の位置で前記半導体基板のエッチングを生じさせることを含んだエッチング方法。
- 前記酸化剤は、過酸化水素、硝酸、AgNO3、KAuCl4、HAuCl4、K2PtCl6、H2PtCl6、Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、Mg(NO3)2、Na2S2O8、K2S2O8、KMnO4、及びK2Cr2O7の少なくとも1つを含んだ請求項1に記載のエッチング方法。
- 前記緩衝剤は、弗化アンモニウム及びアンモニアの少なくとも一方を含んだ請求項1に記載のエッチング方法。
- 前記緩衝剤は弗化アンモニウムを含んだ請求項1に記載のエッチング方法。
- 前記金属層は、アルミニウム、銅、及びニッケルからなる群より選択される少なくとも1つからなる請求項1又は2に記載のエッチング方法。
- 前記金属層はアルミニウムからなる請求項1又は2に記載のエッチング方法。
- 前記半導体基板は、シリコンを含んだ材料からなる請求項1乃至4の何れか1項に記載のエッチング方法。
- 前記エッチング剤のpHは2.5乃至5の範囲内にある請求項1乃至5の何れか1項に記載のエッチング方法。
- 前記エッチング剤のpHは3乃至5の範囲内にある請求項1乃至5の何れか1項に記載のエッチング方法。
- 前記エッチング剤における前記酸化剤の濃度は0.5mol/L以上である請求項1乃至7の何れか1項に記載のエッチング方法。
- 第1及び第2領域を有している半導体基板の前記第1領域上に、貴金属以外の1以上の金属からなる金属層を形成することと、
前記第2領域上に、貴金属からなる触媒層を形成することと、
請求項1乃至8の何れか1項に記載のエッチング方法により、前記触媒層の位置で前記半導体基板をエッチングすることと
を含んだ物品の製造方法。 - 貴金属以外の1以上の金属からなる金属層によって被覆された第1領域と、貴金属からなる触媒層によって被覆された第2領域とを有している半導体基板を収容する反応容器と、
前記反応容器に、弗化水素酸と酸化剤と緩衝剤とを含有したエッチング剤を供給する供給装置と、
前記反応容器中の前記エッチング剤に、前記酸化剤及び前記緩衝剤の少なくとも一方を補充する補充装置と、
前記反応容器内の前記エッチング剤において、前記酸化剤及び前記緩衝剤の少なくとも一方が不足した場合に、前記不足を補充するように前記補充装置の動作を制御するコントローラとを具備したエッチング装置。
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