JP3079027B2 - ウエットエッチング方法、ウエットエッチング装置 - Google Patents

ウエットエッチング方法、ウエットエッチング装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本願発明はプリント配線板等
の上に形成される金属配線層を所望のパターンで形成す
るときのエッチングの方法に係わる。特に、本願発明は
サイドエッチングを防止し、高密度な配線パターンを形
成するための方法に係わるものである。
【０００２】
【従来技術】プリント配線板の分野において配線層間に
形成される金属配線層はプリント基板上に実装される半
導体チップ素子との接続を確保し、あるいは、多層プリ
ント基板においては層間の電気的接続を行うのに利用さ
れている。
【０００３】この金属配線層は以上のような機能を有す
るものであるから所望のパターンをもって形成される必
要がある。特に、近年製品の高品質化及び小型化の要請
に応じて金属配線も高密度化・高集積化することが望ま
れている。従来、配線をパターン形成するための技術は
大きく分けて溶媒を使用しないドライエッチング法と溶
媒を使用して電気化学的に行うウエットエッチング法が
ある。いずれのエッチング法を採用するにしても、金属
層を全面に形成した後に、所望のパターンを形成すべ
く、エッチングの作用を及ぼしたくない部分には有機被
膜等によるマスクを形成してエッチング行う。
【０００４】ドライエッチング法はマスクを形成した金
属層に対してプラズマ雰囲気中でイオンを噴射する等し
て露出した金属部分を除去することによってエッチング
を行う方法である。この方法は噴射するイオンを金属層
と反応させて低沸点化合物を形成し金属層を除去した
り、あるいは、噴射の物理力によって金属表面から原子
を除去したりするものである。基板に対して垂直な方向
に指向性のよいエッチング可能であり、配線の高密度化
という用途には適した方法であるが、反面、エッチング
速度が遅く、スループット、コストの点で問題がある。
【０００５】ウエットエッチング法はマスクを形成した
金属層に対して腐食性の溶媒を接触させ、露出している
金属部分を溶解除去する方法である。金属層としては一
般にその導電性やメッキ性の観点から銅を利用するが、
この場合は、溶媒（エッチング液）として塩化第二銅、
塩化第二鉄、過酸化水素／硫酸混合液等を使用する。エ
ッチング液は金属層のみを溶解し、マスクである金属系
・有機系のレジストを溶解しないものである必要があ
る。また、エッチング液を金属層に対して接触させる方
法としてはエッチングを行う槽中に対象物を設置し、エ
ッチング液をスプレーする等の方法がある。なお、均一
なエッチングを実現するために液温度・液組成の制御、
スプレーノズルの形状やスプレー圧・液量等の調整が適
宜必要である。
【０００６】ウエットエッチング法はドライエッチング
法に比べてスループットが高い点から工業生産のプロセ
スに向いており、安価である点で多くの工程で採用され
ている。しかし、基板に対して垂直な方向に対するエッ
チングの指向性の面で劣り、高密度な配線パターンを形
成するという目的には必ずしも適合するものではない。
これは、ウエットエッチングはエッチング液の化学的な
作用によって金属層を溶解・除去するプロセスであるか
ら必ずしも基板と垂直な方向に対してのみエッチングが
進むわけではないためである。つまり、基板面に対して
平行な方向にもエッチングが進む結果、形成された配線
層の断面は台形となる。これによれば、同一の配線間隔
仕様を満足させようしたときに、設計上の配線間隔を増
大させる必要性が生じる。そして、配線密度の増大を妨
げる結果となる。
【０００７】ウエットエッチング法に係わる従来技術及
びその問題点についてより詳細に説明する。図１に示す
ように、基板１上に金属層２が形成され、所望のパター
ンでマスク３が形成されている表面にエッチング液１０
がスプレーによって噴射される。これによって、マスク
３によって被覆されていない部分５のエッチングが開始
する。この過程は金属層とエッチング液との界面（固液
界面）において反応し溶出した金属イオンの濃度が上昇
する過程でもある。
【０００８】エッチングの初期の段階において金属イオ
ン濃度が比較的低い間はエッチングはスプレー１０と平
行な方向に進行することができる。しかし、図２に示す
ようにエッチングが進み固液界面において銅濃度が高く
なると、銅濃度の高くなった部分についてはエッチング
液の腐食力が減少する（銅の存在を図中に模式的に○で
示した）。その結果、エッチングは銅濃度の比較的低い
側方（マスクの直下部）に進むことになる。この状態を
サイドエッチという。このようにサイドエッチが進む
と、本来マスクによって被覆されており、エッチング作
用を及ぼしたくない部分６にまでもエッチング作用が及
ぶことになる。エッチングが終了し、マスク３を除去し
た後に得られた金属層の断面形状を図３に示す。このよ
うに、サイドエッチが生じると配線層の断面形状は台形
になる。
【０００９】図４に方形の断面形状を有する配線層を示
す。この状態が本来意図した状態である。配線層間の間
隔ｌは規格によって定められており、配線層の上面・底
面の両方において例えばｌ0＝５０μｍ以上という規格
を満たす必要がある。配線層の断面形状が方形の場合は
配線層の間隔ｌ＝ｌ0に設計すれば規格を満たすことが
できるのは明らかである。しかし、図３のような台形の
断面形状を有する配線層においては配線層の上面を規格
値ｌ0に設計して、ｌ0の間隔でマスクを設けても、配線
層の底面において配線層間の間隔ｌ１＜ｌ0となってし
まい規格値を満たすことができなくなる。従って、配線
層の底面に合わせて間隔ｌ0を保つように設計を行う必
要が生じるが、その結果、配線層の上面はｌ２（＞
ｌ0）となり、配線層の高密度化が阻害される。このよ
うに、サイドエッチの発生は配線の高密度化・高集積化
を阻害するものとして有効に防止する必要がある。
【００１０】このようなサイドエッチの防止という課題
の下に従来多くの検討がなされてきた。例えば、特開昭
６３−１５３８８９号公報においてはハーフエッチング
された状態でエッチング保護膜を形成し、その後直上か
らエッチング液をサイドスプレーすることによって垂直
方向のみのエッチングを促進することによってサイドエ
ッチを防止する技術が開示されている。この方法は基板
面と垂直な方向のエッチングの実現を専らスプレーとい
う物理的な手段によって実現するものである。同様の技
術は特開平４−６６６８０号公報にも開示されている。
この出願公報ではエッチングの初期段階から短い距離か
ら比較的高圧でスプレーを行い、サイドエッチを防止す
る方法が記載される。しかし、高圧のスプレーのみによ
る場合は以下の問題点が考えられる。
【００１１】図５に考えられる問題点についての模式図
を示す。まず、高圧のスプレー２０が金属層２にあたっ
て横方向の流れを生じ、金属層２上に形成されたマスク
３の側面に強い圧力であたる。この結果、マスク層の変
形２１が生じ、所望の部分以外にエッチングが進む可能
性がある。また、マスク層の剥離等の問題も生じる可能
性がある。さらに、長時間マスク３層の表面に直接スプ
レー２２が噴射されることになるので、レジストに問題
も生じやすい。例えば、スプレーによってレジスト表面
に微細なピンホールが生じ、後のエッチング時に意図し
ない箇所がエッチングされる等の問題である。
【００１２】このようなスプレーの物理力によって基板
面と垂直な方向にエッチングを進行させるという発想に
対して、化学力によってこれを実現するという発想も考
えられる。例えば、特開平７−２２３８３号公報にはエ
ッチングをそのエッチング液の組成に応じて２段階に分
けて行う点が開示される。つまり、同公報には第一段の
エッチングとしてエッチング速度の比較的大きなエッチ
ング液を用い、一定段階までエッチングが進行した後
に、エッチング速度が比較的小さいエッチング液を第二
段のエッチングで使用する。この方法はスプレーによっ
て基板面と垂直な方向のエッチングを促進する方法に比
べてサイドエッチの防止、品質の維持という点で優れて
いるものの、エッチング速度等の点で問題がある。
【００１３】本願発明は２段階のエッチングプロセスを
採用し、先行技術の特長を維持するとともに、先行技術
の欠点である低エッチング速度を解決するものである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本願発明はウエットエ
ッチング法によって高密度・高集積化に耐えうる配線層
を形成することを目的とする。本願発明はこのためにサ
イドエッチの発生を防止しつつウエットエッチングを行
う方法を提供することを目的とする。本願発明は具体的
にはエッチング液を変えた多段エッチングを採用して、
かつ、エッチング効率の良い方法を提供することを目的
とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本願発明の上記課題は第
一段エッチング液としてエッチング速度の比較的大きな
エッチング液を用い、かつ、スプレー圧がない状態また
は比較的小さい状態で途中までエッチングを行った後
に、第二段エッチング液としてエッチング速度の比較的
小さなエッチング液を用い、かつ、スプレー圧が比較的
大きな状態でエッチングを行うことによって達成するこ
とができる。
【００１６】
【発明の実施の態様】本願発明者らはエッチングについ
ての機構を検討した結果、最適な工程を案出したもので
ある。エッチングは金属層とエッチング液の電気化学的
な反応によって進行する。エッチングの機構は以下のよ
うに考えられる。 （１） エッチング液の金属層表面への拡散（液境膜内
拡散） （２） エッチング液の金属層表面への吸着（化学反
応） （３） エッチング液と金属の反応生成層の形成（化学
反応） （４） 生成物の金属層表面からの離脱（生成物層内の
拡散） （５） 生成物のエッチング液中への拡散（液境膜内拡
散）
【００１７】つまり、（１）によってエッチング液が金
属層の表面に到達する。この過程は拡散によって律され
る。次に、金属層の表面に到達したエッチング液は
（２）金属層の表面に吸着する。つまり、エッチング液
が金属層表面と直接接触するのである。これが、（３）
によって両者が反応する前提である。（２）、（３）は
化学反応であり、固液界面で急速に生じるから一般には
律速過程ではない。その後、エッチング液と金属層との
反応によって生成した（４）化合物が金属層から離脱す
る。この離脱が発生しないと、その後の（２）の過程が
生じないからエッチングは進まなくなる。この後、離脱
した（５）生成物は液体中に拡散する。この拡散が発生
しないと離脱した生成物がいつまでも金属層表面に滞留
することになるから（２）の過程が阻害される。
【００１８】このように考えると、（４）、（５）の過
程がエッチングの全体としての反応速度を律速するもの
であると推測できる。そして、これらは物理的な現象で
あるからスプレー圧を付与することによって制御するこ
とが可能である。
【００１９】エッチングに係わる以上の理論的な前提を
下に本発明の概略を示す。まず、第一段のエッチングに
おいては比較的強い化学力を有するエッチング液を用い
エッチングを行う。このときにスプレー圧は付与しなく
てもよいし、また、比較的弱いスプレー圧によってスプ
レーを行ってもよい。この第一段のエッチングを途中ま
で行った後に、エッチング液を化学力の比較的弱いもの
に切り替える。この切り替えのタイミングは第一のエッ
チング液によって固液界面の銅濃度が相当の濃度まで高
まり、サイドエッチが発生しやすくなった状態に達した
ときに行う。第二段のエッチングではエッチング液の弱
い化学力を補うべくスプレー圧を比較的強くする。この
ことによって、金属層表面に滞留した反応生成物を表面
から離脱させ（上記（４）の過程の促進）、また、離脱
した反応生成物を表面近傍から液中に拡散させる（上記
（５）の過程の促進）。これによって、サイドエッチを
防止することが可能ともに、エッチング液と金属層との
吸着（上記（２）の過程）が促進され、結果としてエッ
チングのための反応が進行する（上記（３）の過程）。
なお、スプレー圧を高めているからエッチング液が容易
に金属層表面に到達することは当然である（上記（１）
の過程）。
【００２０】本願発明では第一段のエッチングによって
金属層表面を先行してエッチングした後に、スプレー力
の強い第二段のエッチングを行う点が特徴である。図６
に示すように、第一のエッチングによって金属層の表面
にはくぼみ３０が形成されている。従って、高圧のスプ
レー３１を行ってもスプレーは直接にはマスク３の側面
にあたることはない。このスプレー３１が金属層の表面
に滞留して、新しい反応を妨げる反応生成物３３を物理
的に除去する作用を有することは明らかである。また、
マスク３の上部には高圧のスプレー３２が直接あたる点
は先行技術によって開示された点と同様であるが、エッ
チングがある程度進んでいるからその時間は比較的に短
くて済むので悪影響は少ない。
【００２１】このように、本願発明では第二段のエッチ
ングに高圧スプレーを用いる点が特徴となっているか
ら、単にエッチング液をエッチング力の強いものから弱
いものに変更して多段エッチングを行う先行技術とも区
別される。この先行技術では物理力によって生成物を除
去する作用がないから金属層表面に滞留した反応生成物
にエッチング液の拡散・金属層表面への到達が阻害さ
れ、固液反応が途中で著しく減退する。つまり、エッチ
ング液の化学的な作用のみでエッチングの指向性・速度
を制御することは困難である。本願発明は物理力を併用
することによってエッチングの指向性・速度を著しく向
上せしめるものである。
【００２２】本願発明の工程をさらに詳しく順を追って
説明する。図７に本願発明のエッチング開始の状態を示
す。基板１は好ましくはガラスエポキシ等の複合材料に
よって構成されるプリント配線板素材である。基板１上
には金属層２が形成されている。金属層は好ましくは銅
が用いられる。所望のパターンを銅層２に現出するため
に所定のパターンをもってマスク３が形成される。マス
クは光学的な特性を有するレジストを用いるのが一般的
である。マスクはその直下に存在する銅層をエッチング
作用から保護し、もって、銅層にパターンを刻む作用を
有する。エッチング液１０は金属層表面に到達するよう
にスプレーされる。これによって、金属層表面にはエッ
チング液の溜まり５ができる。このエッチング液１０は
化学的に銅層をエッチングする作用が比較的強力なもの
を用いる。エッチング液の種類としては例えば塩化第二
鉄系、塩化第二銅系、硫酸／過酸化水素系、アルカリエ
ッチャント系などがあげられる。また、過硫酸塩、クロ
ム酸／硫酸等も適する。銅以外の金属層に対してはそれ
ぞれ公知技術による適したエッチング液を用いる。
【００２３】図８にエッチングの初期段階の模式図を示
す。化学力が強力なエッチング液によって銅層の表面に
はくぼみ３０が形成される。また、くぼみ３０の表面に
はエッチングによる反応生成物層３３ができる。初期段
階では生成物の量も少なく、また、その厚さも薄いの
で、くぼみの深さが浅いことと相まって生成物の拡散
（上記（５）の過程）は容易であるからエッチング液１
０の銅層表面への到達（上記（１）の過程）は反応生成
物３３によって阻害されない。従って、エッチング反応
が基板面と垂直な好ましい方向に進行する。
【００２４】この段階で高圧スプレーを使用する必要は
ない。高圧スプレーを使用しなくても反応生成物の拡散
が進むので、エッチング液の銅層界面への到達が阻害さ
れていないからである。むしろこの段階で高圧スプレー
を行えば、レジスト側壁を変形し、レジスト剥離等の欠
陥を生じる可能性があるという点で有害である。また、
レジスト上面へのスプレーの直接噴射の時間が長くなる
ことの影響によってレジストの品質劣化の問題もある。
【００２５】図９にエッチング中期の段階を示す。この
段階ではエッチングがある程度すすみ、反応生成物３３
が銅層表面に層状に分布する。このような状態が生じる
と、新しいエッチング液が容易に銅層の表面３５に到達
することができなくなる。この結果、反応生成物層３３
の厚さが比較的薄いマスク近傍の部分にエッチングが生
じサイドエッチとなることは上述したとおりである。従
って、この状態に達したときに放置すればサイドエッチ
となって本願発明の所期の目的を達成できない。
【００２６】本願発明ではこれを有効に防止すべく、こ
の時点で初めてエッチング液の化学力を弱めるととも
に、スプレー圧４０を高める。高圧スプレー４０は可能
な限り基板面に対して垂直にあてられる。高圧スプレー
は銅層の表面に滞留する反応生成物層３３を物理力によ
って除去しエッチング液の銅層表面への到達を促進す
る、物理力によっても銅原子の剥離が促進される等の効
果を有する。スプレーは基板面に対して垂直な方向性を
有しているから、基板面と平行なくぼみの表面部分に対
してより強い圧力を呈する。この結果、エッチングは一
層良好な指向性を有することになる。つまり、高圧スプ
レーが直接にあたらないマスク近傍の銅層についてはエ
ッチングの進行が抑制されるのでサイドエッチが有効に
防止可能となる。
【００２７】また、同時にエッチング液の化学力を弱め
るのはサイドエッチを可能な限り防止するためである。
つまり、反応生成物層が銅層の底面から除去される結
果、エッチングはくぼみの底面及び側面の両方で起こり
やすい状態となるが、側面については可能な限りエッチ
ングの発生を防止したい。このために、エッチング液の
化学力そのものを減少させるのである。
【００２８】このようにしてエッチングを行った結果、
サイドエッチは実質的に防止されて図４に示したような
方形の配線層断面を得ることが可能となる。このような
配線層断面を得ることによって配線の高密度化・高集積
化に資することは上述したとおりである。
【００２９】なお、本実施例ではエッチングを２段で行
ったが、用途によっては３段以上で行うことも可能であ
る。この場合でも、本願発明の意図によれば、各段で用
いるエッチング液のエッチング力に関しては第１段がも
っとも強く、最後の段がもっとも弱いことが望ましい。
また、各段におけるスプレー圧に関しては第一段は０ま
たはもっとも弱く、最後の段がもっとも強いことが望ま
しい。
【００３０】例えば、３段によってエッチングを行う場
合は最初の２段は本実施例と同様に行い、最後の段はエ
ッチング液中に研磨剤を混入してスプレーすることも可
能である。図１１に示すように、本願発明によっても形
成された配線層２の下部は完全に基板１に対して垂直と
ならず、斜面３７となることがある。この研磨剤入りの
エッチング液の使用はこの斜面３７を垂直面に整形する
ために有効である。つまり、研磨剤入りのスプレー４２
は斜面部３７には直接的にあたり、物理的・機械的な作
用によってこの面をスプレーの方向に研削する作用を有
する。この結果、斜面部３７は基板面と略垂直となる。
一方、すでに垂直に形成された面３９にはスプレーはあ
たらないからこの部分は研磨剤による機械的な研削は免
れる。このように、仕上げのエッチング段では研磨剤を
エッチング液中に混入することによって配線層の側面を
基板面と垂直にスプレー噴射される研磨剤によって基板
面との角度に応じて選択的に研磨できる。これによっ
て、配線層の壁面全体を垂直に近づけることが可能とな
り、配線の高密度化・高集積化に資する。
【００３１】この第３段のエッチング液は化学的なエッ
チング力は必ずしも必要ではない。上述した整形作用は
スプレー圧と研磨剤との複合的な作用によるからであ
る。また、研磨剤入りのエッチング液を長時間高圧でス
プレー噴射することはレジスト品質の問題があるので、
研磨剤入りのエッチング液は最終段の仕上げにおいて比
較的短時間に行われるべきである。研磨剤としては１０
μｍ程度の粒径を有するアルミナ、シリカ等配線材料と
整合性がよく、容易に除去可能なものを選択する必要が
ある。
【００３２】
【実施例】本願発明を工業的な設備に適用した例を図１
０に示す。エッチングされる対象物である銅層が形成さ
れた基板５０は第一段のエッチング行う第一槽６０、第
二段のエッチングを行う第二槽７０を漸次通過する。ス
プレーの圧力、エッチング液の組成等のパラメータは槽
外に設けられているコントローラ８０が制御する。
【００３３】第一段のエッチングにおいては比較的強い
エッチング力を有するエッチング液を比較的弱いスプレ
ー圧でスプレーする。本実施例ではスプレー方式を採用
しているからスプレー圧を加えるが、浸漬等の方法によ
れば圧力は付与する必要はない。基板５０の搬送速度及
び槽６０、７０の長さはエッチングに必要な時間をもと
に定められる。エッチング時間は銅層の厚さ、温度、エ
ッチング液等の多くのパラメータに依存する。加えて、
第一槽で行われるエッチングは第二槽で行われるエッチ
ングの前工程としての意義を有するから、強いエッチン
グ力を有するエッチング液によってサイドエッチが起こ
る直前まで続けられる必要がある。
【００３４】その後基板５０は第二のエッチングを行う
第二槽に搬入される。第一槽と第二槽の間に水洗等の工
程を適宜加えてもよい。第二槽では第一槽に比べて弱い
エッチング力を有するエッチング液を高いスプレー圧で
基板５０の表面に加える。第二段のエッチングは銅層が
十分に除去され、銅層と銅層との間に十分な間隔で基板
面が露出するまで行う。これらの工程を経た後の銅層の
断面を観察すると、方形断面９０が得られることがわか
る。
【００３５】本願発明に係わる実施の条件の一例を示
す。この条件は厚さ２０μｍの銅層に６５μｍのピッチ
でエッチングを行うときのものである。エッチング液と
しては塩化第二鉄系のものを使用した。 （第一槽） （第二槽） 酸化還元電位 ； 530 MV 510 MV 比重 ； 1.36 1.37 銅濃度 ； 86 G/L 93 G/L 液温度 ； 45 C 40 C スプレ−圧力 ； 1.0 KG/CM2 3.5 KG/CM2 コンベア速度 ； 1.65 M/MIN 1.65 M/MIN
【００３６】本願発明では第一槽から第二槽に移行する
切り替えの時期が重要である。上記実施例においては第
一槽においてエッチングを行い、エッチングの中央部の
銅厚が５μｍ程度になったときに第二槽に移行する。こ
の切り替え時期としては発明の概念から考えると基板に
対して水平方向のエッチングが顕著になってきたときで
ある。実際にはエッチングの対象となる金属層の膜厚が
当初の１／２程度以下になった場合に切り替えることが
必要である。但し、この切り替えの時期についてはエッ
チングのコストと要求されるエッチングパターンの精度
等の諸要因によっても左右される。
【００３７】なお、仕上げのエッチングとして研磨剤入
りのエッチング液を使用する場合は、第三槽が必要とな
る。この場合の第二槽から第三槽への切り替えは金属層
の厚さが１μｍ以下になったときに行う。好ましくはご
く仕上げの段階、つまり、金属層の残存膜厚が０．２μ
ｍ以下になったときに行う。これは、この段階のエッチ
ングを長時間行うと研磨剤の研磨力によってレジストが
破壊されたりする可能性があるためである。
【００３８】次に条件をいろいろと変更して実験を行っ
た。実験パラメータとして変動させたのはエッチング液
に化学力を示す指標である酸化還元電位とエッチングの
物理力を示す指標であるスプレー圧力である。酸化還元
電位は高いほど化学力が強くなる。液温度も化学力に影
響するが、一律に第一槽、第二槽でそれぞれ４５℃、４
０℃に保持した。このときの結果をエッチングファクタ
ー（ＥＦ）で示した表を以下に示す。ここで、エッチン
グファクター（ＥＦ）とは得られた配線断面の上辺、下
辺、高さをそれぞれＬ１，Ｌ２，Ｔとしたときに、ＥＦ
＝２Ｔ／（Ｌ２−Ｌ１）で表される指標であり、断面が
方形に近くなるほどＬ２−Ｌ１が０に近づくので、エッ
チングファクター（ＥＦ）は大きくなる。
【００３９】メッキ厚２０μｍ、線幅６０μｍでのデー
タを示す。
【表１】 Ｅ１/Ｅ２ Ｐ１/Ｐ２ ＥＦ (mV) (kg/cm2) 1 実施例 530 / 510 0 / 1 9.8 2 実施例 530 / 510 0 / 3 9.8 3 実施例 530 / 510 0 / 6 9.8 4 比較例 530 / 510 2 / 1 6.2 5 実施例 530 / 510 2 / 3 9.7 6 実施例 530 / 510 2 / 6 10.0 7 比較例 530 / 510 3 / 1 6.4 8 実施例 530 / 510 3 / 4 9.8 9 実施例 530 / 510 3 / 6 9.8 10 比較例 530 / 510 4 / 3 6.3 11 比較例 530 / 510 4 / 6 8.3 * レジスト損傷 12 比較例 530 / 510 0 / 7 9.9 * レジスト損傷 13 比較例 530 / 510 2 / 7 9.8 * レジスト損傷 14 比較例 490 / 480 2 / 3 6.5 15 実施例 500 / 490 2 / 3 9.8 16 実施例 520 / 510 2 / 3 9.8 17 実施例 520 / 510 2 / 3 9.8 18 実施例 540 / 510 2 / 3 9.9 19 実施例 550 / 510 2 / 3 9.9 20 比較例 570 / 510 2 / 3 7.0 21 実施例 530 / 480 2 / 3 9.9 22 実施例 530 / 500 2 / 3 9.8 23 実施例 530 / 520 2 / 3 9.7 24 比較例 530 / 470 2 / 3 7.3 ** 長時間所要 25 実施例 550 / 540 2 / 3 9.7 26 実施例 560 / 540 2 / 3 9.7 27 比較例 570 / 540 2 / 3 6.2 28 比較例 560 / 550 2 / 3 6.4 表中、Ｅ１，Ｅ２はそれぞれ第一槽、第二槽の酸化還元電位、Ｐ１，Ｐ２はそ れぞれ第一槽、第二槽のスプレー圧である。
【００４０】表１に見るように、本願発明における好適
な酸化還元電位、スプレー圧の範囲は以下の通りであ
る。 （第一槽） （第二槽） ＯＲＰ ； 500 - 560 MV 480 - 540 MV スプレ−圧力 ； 0 - 3.0 KG/CM2 1.0 - 6.0 KG/CM2 例えば、比較例１４、２０に見るように、第一槽の酸化
還元電位が４９０ＭＶ、５７０ＭＶではエッチングファ
クター（ＥＦ）の低下が顕著である。また、実施例９と
比較例１１を比べればわかるようにＰ２＝６ｋｇ／ｃｍ
２であっても、Ｐ１＝３ｋｇ／ｃｍ２の時は良好なエッ
チングファクター（ＥＦ）を得ることができるが、Ｐ１
＝４ｋｇ／ｃｍ２となるとエッチングファクター（Ｅ
Ｆ）が低下する。実施例２１と比較例２４を比べればわ
かるように、他の条件が同じでもＥ２が４７０ｍｖにな
ると４８０ｍＶで良好であったエッチングファクター
（ＥＦ）が低下する。同様に実施例２６と比較例２８と
の比較からＥ２の上限である５４０ｍＶが確定される。
Ｐ２の上限については実施例５と比較例１３との比較で
確定できる。なお、本願発明は原理的にＰ１＜Ｐ２であ
るから、Ｐ２をあまり低下することはできない。また、
Ｐ２が比較的高い比較例１１から１３では良好なエッチ
ングファクター（ＥＦ）が得られる条件も見いだされた
が、レジストの損傷等の他の問題があった。さらに、第
二槽に係わるエッチング液の酸化還元電位を小さくしす
ぎると比較例２４のようにエッチングに長時間所要し
た。
【００４１】また、他の条件も記載すると、好適な条件
範囲は下表のようになる。
【表２】 （第一槽） （第二槽） ＯＲＰ ； 500 - 560 MV 480 - 540 比重 ； 1.20 - 1.40 1.30 - 1.50 銅濃度 ； 70 - 90 G/L 80 - 100 G/L 液温度 ； 40 - 60 C 30 - 50 C スプレ−圧力 ； 0 - 3.0 KG/CM2 1.0 - 6.0 KG/CM2 コンベア速度 ； 任意 任意
【００４２】本実施例においては基板上に形成された層
を金属層としたが、本願発明は理論的には金属以外の物
質からなる層をエッチングする場合にも等しく適用可能
である。このような層としては有機物層、セラミック層
などが考えられる。
【００４３】
【発明の効果】本願発明ではエッチング力の強い第一段
のエッチングによって先行エッチングが施された後に、
サイドエッチが発生する直前にエッチング力の比較的弱
い第二段のエッチングに切り替えるためサイドエッチを
防止できる。また、第二段のエッチングでは高圧のスプ
レーを利用することによって銅層の反応界面に形成され
る反応生成物層を物理的に除去し、エッチング液の反応
界面への到達を促進する結果、基板と垂直な方向に反応
が進む。これらの効果を総合して、本願発明によればサ
イドエッチの少ない、方形断面を有する配線層を形成す
ることが可能である。
【００４４】方形断面を有する配線層を形成するため
に、本願発明では最終段に研磨剤入りのエッチング液を
用いた仕上げエッチングを適用して、第一段、第二段の
エッチングでは除去できなかった配線層の斜面部分を機
械的に研削することによって配線層側面全体を基板と垂
直にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術におけるウエットエッチングの工程図
である。
【図２】従来技術におけるウエットエッチングの工程図
である。
【図３】従来技術におけるウエットエッチングの結果得
られた配線層の断面である。
【図４】本願発明に係わるウエットエッチングによって
得られる配線層の断面である。
【図５】高圧スプレーを最初から使用する従来技術にお
ける問題点を指摘するための模式図である。
【図６】本願発明におけるウエットエッチング方法の利
点を示す模式図である。
【図７】本願発明におけるウエットエッチングの工程図
である。
【図８】本願発明におけるウエットエッチングの工程図
である。
【図９】本願発明におけるウエットエッチングの工程図
である。
【図１０】本願発明におけるウエットエッチングの実施
例である。
【図１１】本願発明におけるウエットエッチングの仕上
工程の模式図である。
【符合の説明】
１ 基板 ２ 金属層 ３ エッチングマスク １０ エッチング液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｆ (56)参考文献 特開 昭49−8179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−161969（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−277281（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−22383（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23F 1/00 - 1/08 H05K 3/06 H01L 21/306 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板上に形成され、所定のパターンでその
    上にエッチングマスクが形成された層をウエットエッチ
    ングする方法であって、 第一のエッチング液と上記層の表面とを接触させる第一
    のステップと、 上記第一のエッチング液よりも上記層を構成する物質に
    対して腐食力の小さい第二のエッチング液を上記基板に
    略垂直な方向に第一の圧力で上記層に噴射する第二のス
    テップと、を具備し、 上記第一のエッチング液から上記第二のエッチング液へ
    の切り替えは上記第一のエッチング液によって上記基板
    と平行な方向にエッチングが実質的に生じない時期に行
    うことを特徴とするウエットエッチング方法。
  2. 【請求項２】上記第一のステップは上記第一の圧力より
    も小さい第二の圧力を伴うことを特徴とする請求項１の
    ウエットエッチング方法。
  3. 【請求項３】上記第二のエッチング液よりも上記層を構
    成する物質に対して腐食力が小さい第三のエッチング液
    を上記基板に略垂直な方向に第三の圧力で上記層に噴射
    する第三のステップをさらに具備する、請求項１のウエ
    ットエッチング方法。
  4. 【請求項４】上記第二のエッチング液または上記第三の
    エッチング液の少なくとも一つに研磨剤を混入すること
    を特徴とする請求項３のウエットエッチング方法。
  5. 【請求項５】基板上に形成され、所定のパターンでその
    上にエッチングマスクが形成された物質層をウエットエ
    ッチングする方法であって、 第一のエッチング液によって上記物質層に予めくぼみを
    形成し、所定の圧力を有する第二のエッチング液によって、上記
    くぼみの表面上に滞留する、上記物質 層を構成する物質
    と上記第一のエッチング液との反応生成物を、移動させ
    ること、を特徴とするウエットエッチング方法。
  6. 【請求項６】上記第二のエッチング液は上記第一のエッ
    チング液に比べて上記物質層を構成する物質に対する腐
    食力が小さいことを特徴とする請求項５のウエットエッ
    チング方法。
  7. 【請求項７】請求項１または請求項５の方法によって形
    成された配線層の側面に、上記基板と略垂直な方向に研
    磨剤を衝突させ、上記側面と上記基板との角度に応じて
    選択的に上記側面を機械的に研削することを特徴とする
    ウエットエッチング方法。
  8. 【請求項８】上記研磨剤を分散させた液を上記基板と略
    垂直な方向に噴射することによって上記研磨剤を衝突さ
    せる請求項７のウエットエッチング方法。
  9. 【請求項９】基板上に形成され、所定のパターンでその
    上にエッチングマスクが形成された物質層をウエットエ
    ッチングする装置であって、 第一のエッチング液と上記物質層の表面とを接触させる
    ための第一の手段と、 上記第一のエッチング液よりも上記物質層を構成する物
    質に対して腐食力の小さい第二のエッチング液を上記基
    板に略垂直な方向に第一の圧力で上記物質層に噴射する
    ための第二の手段と、を具備し、 上記第一の手段から上記第二の手段へと上記基板を移す
    ことを、上記第一のエッチング液によって上記基板と平
    行な方向にエッチングが実質的に生じない期間に行うこ
    とを特徴とするウエットエッチング装置。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6445969B1 (en) * 1997-01-27 2002-09-03 Circuit Image Systems Statistical process control integration systems and methods for monitoring manufacturing processes
JP4074018B2 (ja) * 1998-12-22 2008-04-09 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 薄膜のパターニング方法
SE517275C2 (sv) * 2000-09-20 2002-05-21 Obducat Ab Sätt vid våtetsning av ett substrat
US7077974B2 (en) * 2003-05-30 2006-07-18 International Business Machines Corporation Fine-dimension masks and related processes
US20060000493A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-05 Steger Richard M Chemical-mechanical post-etch removal of photoresist in polymer memory fabrication
DE102010013909A1 (de) * 2010-04-01 2011-10-06 Lp Vermarktungs Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zum Besprühen einer Oberfläche eines Substrates
JP5762915B2 (ja) * 2011-10-11 2015-08-12 株式会社ケミトロン エッチング方法及びエッチング装置
JP6044301B2 (ja) * 2012-03-26 2016-12-14 凸版印刷株式会社 多層プリント配線板の製造方法
CN105990472A (zh) * 2015-02-04 2016-10-05 深圳市立洋光电子有限公司 一种硅衬底led发光芯片的表面处理方法
JP6434367B2 (ja) * 2015-05-14 2018-12-05 東京エレクトロン株式会社 基板液処理装置及び基板液処理方法並びに基板液処理プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
EP3518630A1 (en) * 2018-01-29 2019-07-31 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Anisotropic etching using different etching compositions
CN111607794B (zh) * 2020-06-17 2022-05-27 宁波福至新材料有限公司 一种提高金属产品蚀刻质量的方法
CN114686884B (zh) * 2020-12-29 2023-07-07 苏州运宏电子有限公司 一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法
DE102021122646A1 (de) * 2021-09-01 2023-03-02 At&S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Komponententräger-Ätzsystem mit physisch getrennten Äzmodulen und Komponententräger
CN116234175A (zh) * 2021-12-06 2023-06-06 奥特斯奥地利科技与系统技术有限公司 制造部件承载件的方法以及部件承载件

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63153889A (ja) * 1986-12-17 1988-06-27 日立プラント建設株式会社 プリント基板のパタ−ン形成方法
EP0354266B1 (de) * 1988-08-12 1993-10-20 International Business Machines Corporation Verfahren und Vorrichtung zum Ätzen eines zumindest Teilweise aus Metall bestehenden Ätzguts
JPH0466480A (ja) * 1990-07-09 1992-03-02 Niigata Eng Co Ltd 糸継ぎ装置
US5378308A (en) * 1992-11-09 1995-01-03 Bmc Industries, Inc. Etchant distribution apparatus
US5436201A (en) * 1993-05-28 1995-07-25 Hughes Aircraft Company Dual etchant process, particularly for gate recess fabrication in GaAs MMIC chips
JPH0722383A (ja) * 1993-07-02 1995-01-24 Toray Ind Inc 無機薄膜のエッチング方法
JP2605594B2 (ja) * 1993-09-03 1997-04-30 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
US5547896A (en) * 1995-02-13 1996-08-20 Harris Corporation Direct etch for thin film resistor using a hard mask

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