JP3985620B2 - Etching method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置等や液晶表示装置、ICカード等の銀又は銀合金配線の微細加工に好適なエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体及び液晶用表示装置として用いられる電極配線材料にあっては、その加工の微細化精度に対する要求が益々向上している。また、高光反射率、低抵抗値を有する金属として銀及び銀合金の使用が増大している。
【0003】
銀及び銀合金は、アルミニウム及びアルミニウム合金より反射率が高く、一般的に半導体装置や液晶表示装置、太陽電池の反射電極配線材等として幅広く使用されている。銀又は銀合金からなる電極配線を形成するためには、銀又は銀合金を所定のパターン形状に加工する必要がある。このパターン形成のための加工技術としては、化学薬品を用いるウエットエッチング法や、イオンエッチング、プラズマエッチング等のドライエッチング法がある。
【0004】
ウエットエッチング法は、ドライエッチング法と比較して高価な装置を必要とせず、安価な薬品を用いて行うことができることから経済的に有利である。また、ウエットエッチング法は、エッチングの対象となる金属材料の表面形状に左右されにくいという特徴があるため、3次元構造を有するものにも適する。更に、ウエットエッチング法は、エッチング廃液から銀又は銀合金化合物を容易に回収できるという利点もあることから、広く用いられている。
【0005】
従来、銀又は銀合金用のエッチング液としては、一般に、硝酸鉄水溶液、ヨウ素とヨウ素化合物を含む溶液、過酸化水素とアンモニアを含む溶液、そして硝酸を含む溶液等が知られている。これらのエッチング液のうち、硝酸を含む溶液は、銀又は銀合金と良く反応し、エッチング速度が速く、また取り扱い性に優れているため、好ましく用いられている。
【0006】
また、これらのエッチング液は、フォトリソグラフィー技術により形成された半導体装置や液晶表示装置用の銀又は銀合金からなる微細電極配線のパターンをエッチングするためにも用いられている。
【0007】
この際、エッチング液で溶解し難い銀又は銀合金残渣を除去して、基板への再付着を防止するために、エッチング液に塩酸、界面活性剤を含有させることが提案されている(特開平9−208267号公報等)。
【0008】
従来、液晶表示基板等は、一般に、次のような工程で製造されている。即ち、まず、ガラス基板表面にスパッタリング法等により所定の膜厚の銀又は銀合金薄膜層を形成し、次いで、微細な電極パターンや配線を形成するためのレジスト樹脂層をフォトリソグラフィー技術により形成する。その後、これら電極パターンや配線間の銀又は銀合金薄膜層をウエットエッチング等により除去した後、レジスト層を除去する。
【0009】
このフォトリソグラフィー技術によって形成された微細パターンの銀又は銀合金薄膜層を除去するエッチング工程においては、通常、エッチングすべき銀又は銀合金の露出部にエッチング残渣(エッチングむら)が生じないように均一にエッチングを行うと共に、レジスト樹脂層に覆われた銀又は銀合金層の側面部のエッチング(サイドエッチング)が過剰に行われないように制御することが求められている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしがなら、従来のウエットエッチングの技術では、特にエッチングされるべき縦横のラインが交差するような箇所、即ち、銀又は銀合金とレジスト樹脂層に囲まれたような狭い箇所において、銀又は銀合金のエッチング残渣が生じやすいという問題があった。そして、従来においては、この問題を解決するために、この残渣が無くなるまでエッチングを行っていたが、この方法では、銀又は銀合金の配線幅に合わせた所望のエッチング量となるに必要なエッチング時間を超えてエッチングを行う(即ち、オーバーエッチングする)ことになる。この場合には、このオーバーエッチングによって残渣の発生を防止することができる反面、当然、銀又は銀合金薄膜層のサイドエッチングが進行し、エッチングが不均一となる(即ち、サイドエッチング量が増加する)という回避不可能な問題があった。
【0011】
本発明は上記従来の問題点を解決し、銀又は銀合金薄膜層のウエットエッチングに当たり、銀又は銀合金のエッチング残渣の発生を抑制すると共に、オーバーエッチングによるサイドエッチングの発生を抑制し、均一なエッチングを安定して行うことができるエッチング方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のエッチング方法は、基板表面に存在する銀又は銀合金薄膜層をエッチング液によりエッチングする方法において、銀イオン濃度が0.005〜1重量%のエッチング液を、エッチング槽又はエッチング液供給装置に充填し、該エッチング液を、銀又は銀合金薄膜層を有する基板表面に接触させるエッチング方法であって、エッチング液中の銀イオン濃度が常に0.005〜1重量%となるよう制御することを特徴とするものである。
【0014】
般に、エッチング液中にエッチング対象となる金属イオンが存在すると、エッチング液中の溶解酸成分(例えば燐酸、酢酸等)や酸化剤成分(例えば硝酸等)が消費され、エッチング速度が減少するなどの現象が生じることはよく知られたことである。従って、従来においては、エッチング開始時に用いるエッチング液(エッチング新液)中には当然、エッチング対象となる金属イオン等を存在させるようなことはしていなかった。また、使用済みエッチング液は、金属イオンの除去が困難であることから、通常は廃棄していた。
【0015】
本発明者らは、前述した銀又は銀合金のエッチング方法における課題を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、銀又は銀合金のエッチングにおいては、予め銀イオンを一定量、具体的には0.005〜1重量%存在させたエッチング新液を、エッチング槽又はエッチング液供給装置に充填し、該エッチング液を、銀又は銀合金薄膜層を有する基板表面に接触させることによって、好ましくはエッチング液中の銀イオン濃度を常に0.005〜1重量%としてエッチングを行うことによって、エッチング部の銀又は銀合金の残渣の発生を抑制し、これによりオーバーエッチングによる過剰なサイドエッチングの発生を防止し、均一なエッチングを安定して行うことができることを見出し、本発明を完成させた。
【0016】
本発明のエッチング方法は、特に、半導体装置、液晶表示装置、太陽電池等の反射電極配線を形成するためのエッチングにおいて効果を発揮する。即ち、基板表面の大部分がレジスト樹脂層等で覆われ、表面に露出する微細領域の銀又は銀合金部分をエッチングするようなエッチングにおいて効果を発揮し、必要以上のオーバーエッチングを行うことなく、微細領域の部分に残渣を残さず、サイドエッチングを抑えて均一なエッチングを行うことができる。
【0017】
なお、本発明において、エッチング液中の銀イオン濃度を常に0.005〜1重量%にするということは、具体的には、銀イオン濃度が0.005〜1重量%のエッチング新液を、エッチング槽又はエッチング液供給装置に充填し、エッチング開始時に、該エッチング液を銀又は銀合金薄膜層を有する基板表面に接触させることに加え、例えば、基板をエッチング液中に浸漬している間中、当該エッチング液の浸漬液の銀濃度を0.005〜1重量%に維持するなどして、エッチングする銀又は銀合金薄膜層に常に銀イオン濃度0.005〜1重量%のエッチング液を接触させることをす。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のエッチング方法の実施の形態を詳細に説明する。
【0019】
本発明のエッチング方法では、エッチング液中の銀イオン濃度が常に0.005(50重量ppm)〜1重量%となるように制御する。エッチング液中の銀イオン濃度は、好ましくは0.02重量%(200重量ppm)以上であり、その上限は、好ましくは0.5重量%(5000重量ppm)以下である。
【0020】
エッチング液中の銀イオン濃度が低すぎるとエッチング部にエッチング残渣が生じる恐れがある。逆に、銀イオン濃度が高すぎると、サイドエッチング量が増加する恐れがあり、また高価な銀を大量に使用することとなり、経済的でない。
【0021】
上記銀イオン濃度のエッチング液は、例えば通常使用されている銀又は銀合金用のエッチング液に、所定量の銀又は銀化合物を添加することによって調製することができる。銀又は銀化合物を添加する方法としては、銀又は銀化合物をエッチング液に直接添加して溶解させる方法や、銀又は銀化合物をエッチング液を構成する酸に溶解させた銀溶液、又は銀化合物を水に溶解させた銀水溶液をエッチング液に添加する方法等が挙げられる。
【0022】
この銀イオン源として用いられる銀としては、純銀が挙げられる。また、銀化合物としては、例えば無機化合物であれば、硝酸銀、亜硝酸銀、燐酸銀、ヘキサフルオロ燐酸銀、テトラフルオロ硼酸銀、硫酸銀、塩素酸銀、過塩素酸銀、沃素酸銀等の無機酸の銀塩類や、臭化銀、塩化銀、酸化銀、硫化銀等が挙げられる。また、有機化合物としては、例えば、酢酸銀、安息香酸銀、チオシアン酸銀、p−トルエンスルホン酸銀、トリフルオロ酢酸銀、トリフルオロメタンスルホン酸銀等の有機酸の銀塩類や、シアン化銀等が挙げられる。
【0023】
これらの銀又は銀化合物はエッチング液中に均一に溶解させて銀イオンとしてエッチング液中に存在させることが好ましい。このため、銀イオン源として何を用いるかは、エッチング液に対する溶解度などにより適宜選択すれば良い。なお、銀イオン源は1種を単独で用いても良く、また、2種以上を併用しても良い。銀イオン源としては特に、純度99%以上の純銀粉末や、銀砂が好ましい。
【0024】
本発明のエッチング方法で用いるエッチング液の他の組成は適宜選択すれば良い。中でも硝酸を含むエッチング液、更には硝酸及び酢酸を含むエッチング液、特に燐酸、硝酸及び酢酸を含むエッチング液であることが好ましい。
【0025】
この場合、エッチング液中の硝酸濃度は、通常0.1重量%以上、好ましくは0.25重量%以上であり、通常15重量%以下、好ましくは10重量%以下である。硝酸濃度が高すぎると例えばレジスト樹脂層にダメージを与える恐れがある。逆に、硝酸濃度が低すぎると、エッチング速度が低くなる恐れがある。
【0026】
エッチング液中の燐酸濃度は、通常10重量%以上、好ましくは20重量%以上であり、通常80重量%以下、好ましくは70重量%以下である。燐酸濃度が高すぎると液の粘性が上昇するので、例えばこのようなエッチング液を枚葉式エッチング装置に用いた際、エッチング液を充填したエッチング液供給装置からエッチング対象の基板へエッチング液をスプレー吐出する際に支障をきたす恐れがある。逆に、燐酸濃度が低すぎると、エッチング速度の著しい低下を引き起こす。
【0027】
エッチング液中の酢酸濃度は通常1重量%以上、中でも5重量%以上、更には10重量%以上、特に15重量%以上であることが好ましく、通常50重量%以下、中でも40重量%以下、特に35重量%以下であることが好ましい。酢酸濃度が高すぎると酢酸の蒸発による組成変化が顕著となり、液ライフが短くなる。また、酢酸濃度が低すぎるとレジスト樹脂層への濡れ性が低下しエッチング不良を引き起こしやすくなる。
【0028】
本発明のエッチング方法において、特に、基板表面の大部分にレジスト樹脂層等が設けられ、表面に露出する微細領域の線状銀又は銀合金部分をエッチングする際には、エッチング液中の酢酸濃度を常に1重量%以上としておくことが好ましい。これによって、レジスト樹脂層への濡れ性を向上させ、微細な配線構造の細部にまでエッチング液を容易に浸透させることができ、必要以上にオーバーエッチングせずとも微細領域部分に銀又は銀合金の残渣を残さず、従って、サイドエッチングを抑えて均一なエッチングを行うことができる。
【0029】
本発明で用いるエッチング液が燐酸、硝酸、酢酸及び銀イオンを含む場合、このエッチング液は、通常、水を含む。この水濃度は通常5重量%以上、好ましくは7.5重量%以上であり、通常50重量%以下、好ましくは40重量%以下である。
【0030】
エッチング液の成分割合は、必要とされるエッチング速度及びエッチング面積比(エッチングする銀又は銀合金とレジスト樹脂層によってマスクされている面積との比)等によって適宜決定される。
【0031】
本発明で用いるエッチング液には、界面活性剤などの液性を改善する添加剤を配合しても良い。この場合、界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤を用いることができ、エッチング液中の界面活性剤濃度は、通常0.001〜1重量%、特に0.005〜0.1重量%であることが好ましい。
【0032】
ところでエッチング液中に存在する微粒子は、パターンサイズが微細化するに伴い均一なエッチングを阻害する恐れがあるため、エッチング液中の、粒子径が0.5μm以上の微粒子は1000個/ml以下となるように、予め除去しておくことが好ましい。エッチング液中の微粒子の除去は、エッチング液を、精密フィルターを用いて濾過することによって行うことができる。濾過の方式はワンパス式でも良いが、微粒子の除去効率の点から循環式がより好ましい。
【0033】
微粒子の除去に用いる精密フィルターの孔径は、0.2μm以下であることが好ましい。また、フィルターの素材は、高密度ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂系素材等を使用することができる。
【0034】
本発明のエッチング方法は、液晶表示装置基板等の、基板表面上に銀又は銀合金薄膜層を有する液晶表示装置基板等の製造に好適であり、本発明によれば、これらの基板の微細電極配線等のパターンを精度良く均一にエッチングすることができる。
【0035】
なお、本発明において、銀又は銀合金薄膜層とは、通常1μm以下、好ましくは0.5μm以下程度の厚さの層をいう。銀又は銀合金薄膜層の厚さは通常0.1μm以上である。
【0036】
本発明のエッチング方法においては、銀イオン濃度が0.005〜1重量%のエッチング新液を、エッチング槽又はエッチング液供給装置に充填し、エッチング開始時に、該エッチング液を、銀又は銀合金薄膜層を有する基板表面に接触させる。基板表面とエッチング液とを接触させる方法は任意である。例えば、エッチング液供給装置に充填されたエッチング新液を、スプレーノズル等を介し、基板の表面に対して鉛直方向から噴射させる方法(スプレー法)や、エッチング新液をエッチング槽に充填し、エッチング液の中に基板を浸漬させる方法(浸漬法)等の一般的な方法を用いることができ、その操作条件にも特に制限はない。
【0037】
例えば、スプレー法の場合、エッチング液の液性(特に粘性)に基いて、エッチングする基板とスプレーノズルとの距離及び噴霧圧を調整して、基板表面にかかるエッチング液の液量、基板への打圧を決定すれば良い。一般的に、基板表面とスプレーノズルとの距離は50〜150mm、エッチング液の噴霧圧力は0.01〜0.5MPaであり、好ましくは0.05〜0.2MPaである。
【0038】
本発明のエッチング方法によりエッチングを行う際のエッチング液の温度は、一般的なエッチング温度範囲、即ち、20〜50℃より、適宜選択すれば良い。中でも本発明においては、一般的なエッチング温度範囲の低温領域で行うことが好ましく、20〜40℃、中でも25〜35℃、特に25〜30℃で行うことが好ましい。
【0039】
本発明のエッチング方法において、使用するエッチング液の銀イオン濃度は0.005〜1重量%である。しかし銀又は銀合金層をエッチングすることにより、エッチング液中の銀イオン濃度は上昇するため、エッチング液を繰り返して用いる場合には、エッチング液中の銀イオン濃度が上昇し過ぎることがある。よって、このような場合には、例えばエッチング液中の銀イオン濃度を測定し、該銀イオン濃度が本発明の適正範囲より高くならないように、必要に応じて、エッチング液の一部を抜き出し、新たな(銀イオンの入っていない)エッチング液を加えるなどして、銀イオン濃度を調整すれば良い。また、この際、他の成分(燐酸、硝酸、酢酸等)濃度も考慮して、これらを添加して濃度調整を行うことがより好ましい。
【0040】
本発明では、このようにエッチング液中の銀イオン濃度やその他の成分の濃度を調節することにより、使用済のエッチング液をリサイクルして使用することができる。そして、必要以上のオーバーエッチングを行うことなくエッチング残渣の発生と過剰なサイドエッチングを抑制し、均一かつ安定したエッチングを行うことができる。
【0041】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【0042】
実施例1〜10、比較例1〜3
ガラス基板の上に金属薄膜層として銀層(厚さ0.2μm)をスパッタリング法によって形成し、更にその上にポジ型フォトレジスト層(厚さ1.2μm)をスピンコーテングした。このものを、フォトリソグラフィー技術により、縦方向に70μmごとに幅5μmのフォトレジストのラインを除去すると共に、横方向には200μmごとに幅5μmのフォトレジストのラインを除去した。
【0043】
この基板を幅約10mm、長さ約50mmに切断したものをエッチングテスト用試料として使用した。
【0044】
燐酸(85重量%)、硝酸(70重量%)、酢酸(氷酢酸)、銀(99%銀粉末)、純水を用い、表1の組成となるように混合してエッチング液を調製した。200ccのビーカーに各エッチング液を200g入れ、30℃に調温した。これに上記のエッチングテスト用試料を浸漬し、試料を上下左右に動かしながら、オーバーエッチングとなることのない60秒間のエッチング時間でエッチングを行った。次いで、試料を取り出し、超純水(日本ミリポア社製:ミリQSP)で1分間洗浄した後、クリーン空気を用いて風乾した。
【0045】
エッチング後の基板表面の状態観察は、レーザ顕微鏡(キーエンス社製:VK−8500)を用い、銀がエッチングされるべき5μm幅のエッチング部を、約1000倍で観察することにより行った。観察は無作為に選んだ200ヶ所について行い、エッチング部に銀残渣がない箇所を合格とし、その合格の割合(合格率)で評価を行い、結果を表1に示した。
【0046】
なお、エッチング終了後のエッチング液中の銀イオン濃度の増加は極微量であり、いずれの実施例、比較例でも約2wtppmの増加であった。
【0047】
【表1】

Figure 0003985620
【0048】
表1から次のことが明らかである。即ち、比較例の従来の技術ではオーバーエッチングをしないようにエッチングを行うと、残渣発生の箇所が増加してしまうのに対し、実施例の本発明のエッチング方法によれば、必要以上のオーバーエッチングとならないエッチング時間でも、充分に残渣の発生を抑制することができ、サイドエッチングによるエッチングの不均一が生じないという効果に優れる。
【0049】
特に、実施例1及び実施例5の結果から、エッチング液における酢酸濃度を15〜35重量%の範囲内(表1においては25.4重量%)とすることにより、エッチング液中の銀イオンが少量であっても、優れた効果を奏することが判る。
【0050】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のエッチング方法によれば、必要以上のエッチング(オーバーエッチング)を行うことなく、銀又は銀合金残渣の発生を抑制することができ、このため、サイドエッチングによる不均一エッチングを防止することができる。従って、本発明によれば、高精度な銀又は銀合金薄膜の微細加工を短時間に、寸法精度良く、均一且つ安定して行うことが可能となる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device such as, a liquid crystal display device, it relates to a suitable etching methods from fine processing of the silver or silver alloy wiring, such as an IC card.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with respect to electrode wiring materials used as semiconductor and liquid crystal display devices, there is an increasing demand for finer processing accuracy . In addition, the use of silver and silver alloys as metals having high light reflectivity and low resistance is increasing.
[0003]
Silver and silver alloys have higher reflectivity than aluminum and aluminum alloys, and are widely used as reflective electrode wiring materials for semiconductor devices, liquid crystal display devices, solar cells, and the like. In order to form an electrode wiring made of silver or a silver alloy, it is necessary to process the silver or the silver alloy into a predetermined pattern shape. As a processing technique for forming this pattern, there are a wet etching method using chemicals and a dry etching method such as ion etching and plasma etching.
[0004]
The wet etching method is economically advantageous because it does not require an expensive apparatus as compared with the dry etching method and can be performed using an inexpensive chemical. The wet etching method is also suitable for a three-dimensional structure because it has a feature that it is hardly influenced by the surface shape of a metal material to be etched. Further, the wet etching method is widely used because it has an advantage that silver or a silver alloy compound can be easily recovered from an etching waste liquid.
[0005]
Conventionally, as an etching solution for silver or a silver alloy, generally, an iron nitrate aqueous solution, a solution containing iodine and an iodine compound, a solution containing hydrogen peroxide and ammonia, a solution containing nitric acid, and the like are known. Among these etching solutions, a solution containing nitric acid is preferably used because it reacts well with silver or a silver alloy, has a high etching rate, and is excellent in handleability.
[0006]
These etching solutions are also used for etching fine electrode wiring patterns made of silver or silver alloys for semiconductor devices and liquid crystal display devices formed by photolithography.
[0007]
At this time, it has been proposed to contain hydrochloric acid or a surfactant in the etching solution in order to remove silver or silver alloy residues that are difficult to dissolve in the etching solution and prevent re-adhesion to the substrate (Japanese Patent Laid-Open 9-208267 etc.).
[0008]
Conventionally, liquid crystal display substrates and the like are generally manufactured by the following process. That is, first, a silver or silver alloy thin film layer having a predetermined thickness is formed on the surface of a glass substrate by sputtering or the like, and then a resist resin layer for forming a fine electrode pattern or wiring is formed by a photolithography technique. . Then, after removing the silver or silver alloy thin film layer between these electrode patterns and wirings by wet etching or the like, the resist layer is removed.
[0009]
In the etching process for removing the finely patterned silver or silver alloy thin film layer formed by this photolithography technique, it is usually uniform so that no etching residue (etching unevenness) occurs in the exposed portion of the silver or silver alloy to be etched. In addition, the etching is required to be controlled so that the side surface of the silver or silver alloy layer covered with the resist resin layer is not excessively etched (side etching).
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional wet etching technique, silver or silver is particularly used in a portion where vertical and horizontal lines to be etched intersect, that is, in a narrow portion surrounded by silver or a silver alloy and a resist resin layer. There has been a problem that an etching residue of the alloy is easily generated. In the past, in order to solve this problem, etching was performed until this residue disappeared. However, in this method, etching required to obtain a desired etching amount according to the wiring width of silver or a silver alloy is performed. Etching is performed over time (ie, overetching). In this case, generation of a residue can be prevented by this over-etching, but naturally the side etching of the silver or silver alloy thin film layer proceeds and the etching becomes non-uniform (that is, the side etching amount increases). ) Was an unavoidable problem.
[0011]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, suppresses the generation of etching residues of silver or silver alloy in wet etching of a silver or silver alloy thin film layer, suppresses the generation of side etching due to overetching, and achieves a uniform and to provide an etching how that can be etched stably.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The etching method of the present invention is a method of etching with an etchant of silver or silver alloy thin layer present on the substrate surface, the silver ion concentration 0.005 wt% of the etchant, etching bath or the etching solution supplying device was filled in, the etching liquid, a Rue etching process is brought into contact with the substrate surface having a silver or silver alloy thin layer, controls the silver ion concentration in the etchant always be 0.005 wt% It is characterized by doing.
[0014]
In general, the metal ions to be etched in the etching solution is present, dissolved acid components (e.g. phosphoric acid, acetic acid, etc.) in the etching solution or an oxidizing agent component (e.g., nitric acid) is consumed, the etching rate decreases It is well known that such phenomena occur. Therefore, conventionally, metal ions or the like to be etched are naturally not present in the etching solution (etching new solution) used at the start of etching. In addition, the used etching solution is usually discarded because it is difficult to remove metal ions.
[0015]
The present inventors have made intensive studies to solve the problems definitive in etching how the silver or silver alloy described above, in the etching of silver or silver alloy, previously silver ions a certain amount, specifically, Etching is preferably performed by filling an etching bath or etching solution supply apparatus with 0.005 to 1% by weight of a new etching solution and bringing the etching solution into contact with the substrate surface having a silver or silver alloy thin film layer. Etching is always performed at a silver ion concentration of 0.005 to 1 wt% in the liquid, thereby suppressing the generation of silver or silver alloy residues in the etched portion, thereby preventing the occurrence of excessive side etching due to overetching. The inventors have found that uniform etching can be performed stably, and have completed the present invention.
[0016]
The etching method of the present invention is particularly effective in etching for forming reflective electrode wirings such as semiconductor devices, liquid crystal display devices, and solar cells. That is, most of the substrate surface is covered with a resist resin layer or the like, and exhibits an effect in etching that etches a silver or silver alloy part of a fine region exposed on the surface, without performing overetching more than necessary, It is possible to perform uniform etching while suppressing side etching without leaving a residue in the fine region.
[0017]
In the present invention, that is to the silver ion concentration in the etching solution constantly 0.005 wt%, specifically, the silver ion concentration to 0.005 wt% of etching the new chemical, Filling the etching tank or the etching solution supply apparatus, and in addition to bringing the etching solution into contact with the substrate surface having the silver or silver alloy thin film layer at the start of etching, for example, while the substrate is immersed in the etching solution The etching solution having a silver ion concentration of 0.005 to 1% by weight is always brought into contact with the silver or silver alloy thin film layer to be etched by maintaining the silver concentration of the immersion liquid in the etching solution at 0.005 to 1% by weight. to table it to be.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the etching how the present invention in detail.
[0019]
In the etching method of the present invention, is controlled so that the silver ion concentration in the etching solution is always 0.005 (50 wt ppm) to 1% by weight. The silver ion concentration in the etching solution is preferably 0.02% by weight (200 ppm by weight) or more, and the upper limit thereof is preferably 0.5% by weight (5000 ppm by weight) or less.
[0020]
If the silver ion concentration in the etching solution is too low, an etching residue may be generated in the etched portion. Conversely, if the silver ion concentration is too high, the amount of side etching may increase, and a large amount of expensive silver will be used, which is not economical.
[0021]
The above-mentioned etching solution having a silver ion concentration can be prepared, for example, by adding a predetermined amount of silver or a silver compound to a commonly used etching solution for silver or a silver alloy. As a method for adding silver or a silver compound, a method in which silver or a silver compound is directly added and dissolved in an etching solution, a silver solution in which silver or a silver compound is dissolved in an acid constituting the etching solution, or a silver compound is used. Examples thereof include a method of adding an aqueous silver solution dissolved in water to the etching solution.
[0022]
Examples of silver used as the silver ion source include pure silver. Examples of the silver compound include inorganic compounds such as silver nitrate, silver nitrite, silver phosphate, silver hexafluorophosphate, silver tetrafluoroborate, silver sulfate, silver chlorate, silver perchlorate, and silver iodate. Examples thereof include silver salts of acids, silver bromide, silver chloride, silver oxide, and silver sulfide. Examples of the organic compound include silver salts of organic acids such as silver acetate, silver benzoate, silver thiocyanate, silver p-toluenesulfonate, silver trifluoroacetate, and silver trifluoromethanesulfonate, and silver cyanide. Is mentioned.
[0023]
These silver or silver compounds are preferably dissolved uniformly in the etching solution and present as silver ions in the etching solution. For this reason, what is used as the silver ion source may be appropriately selected depending on the solubility in the etching solution. In addition, a silver ion source may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. As the silver ion source, pure silver powder having a purity of 99% or more and silver sand are particularly preferable.
[0024]
What is necessary is just to select suitably the other composition of the etching liquid used with the etching method of this invention. Among them, an etching solution containing nitric acid, an etching solution containing nitric acid and acetic acid, particularly an etching solution containing phosphoric acid, nitric acid and acetic acid is preferable.
[0025]
In this case, the nitric acid concentration in the etching solution is usually 0.1% by weight or more, preferably 0.25% by weight or more, and usually 15% by weight or less, preferably 10% by weight or less. If the nitric acid concentration is too high, for example, the resist resin layer may be damaged. Conversely, if the nitric acid concentration is too low, the etching rate may be reduced.
[0026]
The phosphoric acid concentration in the etching solution is usually 10% by weight or more, preferably 20% by weight or more, and usually 80% by weight or less, preferably 70% by weight or less. If the phosphoric acid concentration is too high, the viscosity of the solution will increase. For example, when such an etching solution is used in a single wafer etching apparatus, the etching solution is sprayed from the etching solution supply device filled with the etching solution onto the substrate to be etched. There is a risk of hindering discharge. Conversely, if the phosphoric acid concentration is too low, it will cause a significant decrease in the etching rate.
[0027]
The concentration of acetic acid in the etching solution is usually 1% by weight or more, preferably 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more, and particularly preferably 15% by weight or more, and usually 50% by weight or less, especially 40% by weight or less. It is preferably 35% by weight or less. When the acetic acid concentration is too high, the composition change due to evaporation of acetic acid becomes remarkable, and the liquid life is shortened. On the other hand, if the acetic acid concentration is too low, the wettability with respect to the resist resin layer is lowered and etching defects are likely to occur.
[0028]
In the etching method of the present invention, in particular, when a resist resin layer or the like is provided on the majority of the substrate surface, and when etching the linear silver or silver alloy portion of the fine region exposed on the surface, the concentration of acetic acid in the etching solution It is preferable to keep the content at 1% by weight or more. As a result, the wettability to the resist resin layer can be improved, the etching solution can be easily penetrated into the fine details of the wiring structure, and silver or a silver alloy can be formed in the fine region without overetching more than necessary. No residue is left, and therefore, side etching can be suppressed and uniform etching can be performed.
[0029]
When the etching solution used in the present invention contains phosphoric acid, nitric acid, acetic acid and silver ions , this etching solution usually contains water. This water concentration is usually 5% by weight or more, preferably 7.5% by weight or more, and usually 50% by weight or less, preferably 40% by weight or less.
[0030]
The component ratio of the etching solution is appropriately determined depending on the required etching rate and etching area ratio (ratio of the silver or silver alloy to be etched and the area masked by the resist resin layer).
[0031]
In the etching solution used in the present invention , an additive such as a surfactant may be added. In this case, as the surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, or a nonionic surfactant can be used, and the surfactant concentration in the etching solution is usually 0.00. It is preferably 001 to 1% by weight, particularly 0.005 to 0.1% by weight.
[0032]
By the way, the fine particles present in the etching solution may inhibit uniform etching as the pattern size is reduced. Therefore, the fine particles having a particle diameter of 0.5 μm or more in the etching solution are 1000 particles / ml or less. It is preferable to remove in advance. Removal of fine particles in the etching solution can be performed by filtering the etching solution using a precision filter. The filtration method may be a one-pass method, but a circulation method is more preferable from the viewpoint of the removal efficiency of fine particles.
[0033]
The pore size of the precision filter used for removing fine particles is preferably 0.2 μm or less. The filter material may be a fluororesin material such as high-density polyethylene or polytetrafluoroethylene.
[0034]
Etching how the present invention, such as a liquid crystal display device substrate, is suitable for the production of a liquid crystal display device substrate having a silver or silver alloy thin layer on the substrate surface, according to the present invention, these substrates fine Patterns such as electrode wirings can be etched uniformly with high accuracy.
[0035]
In the present invention, the silver or silver alloy thin film layer generally refers to a layer having a thickness of about 1 μm or less, preferably about 0.5 μm or less. The thickness of the silver or silver alloy thin film layer is usually 0.1 μm or more.
[0036]
In the etching method of the present invention, a new etching solution having a silver ion concentration of 0.005 to 1% by weight is filled in an etching tank or an etching solution supply device, and the etching solution is added to the silver or silver alloy thin film at the start of etching. Contact the substrate surface with the layer. A method for bringing the substrate surface into contact with the etching solution is arbitrary. For example, a new etching solution filled in the etching solution supply device is sprayed from the vertical direction onto the surface of the substrate through a spray nozzle or the like (spray method), or an etching bath is filled with the new etching solution. A general method such as a method of immersing the substrate in the liquid (immersion method) can be used, and the operating conditions are not particularly limited.
[0037]
For example, in the case of the spray method, the distance between the substrate to be etched and the spray nozzle and the spray pressure are adjusted based on the liquidity (especially viscosity) of the etching solution, and the amount of the etching solution applied to the substrate surface, What is necessary is just to determine a striking pressure. In general, the distance between the substrate surface and the spray nozzle is 50 to 150 mm, and the spray pressure of the etching solution is 0.01 to 0.5 MPa, preferably 0.05 to 0.2 MPa.
[0038]
What is necessary is just to select suitably the temperature of the etching liquid at the time of etching by the etching method of this invention from the general etching temperature range, ie, 20-50 degreeC. In particular, in the present invention, it is preferably performed in a low temperature range of a general etching temperature range, and is preferably performed at 20 to 40 ° C, more preferably 25 to 35 ° C, and particularly preferably 25 to 30 ° C.
[0039]
In the etching method of the present invention, the silver ion concentration of the etching solution used is 0.005 to 1% by weight. However, the etching of the silver or silver alloy layer increases the silver ion concentration in the etching solution. Therefore, when the etching solution is repeatedly used, the silver ion concentration in the etching solution may increase excessively. Therefore, in such a case, for example, the silver ion concentration in the etching solution is measured, and if necessary, a part of the etching solution is extracted so that the silver ion concentration does not become higher than the appropriate range of the present invention, The silver ion concentration may be adjusted by adding a new etching solution (containing no silver ions). At this time, it is more preferable to adjust the concentration by adding other components (phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, etc.) in consideration of the concentration.
[0040]
In the present invention, the spent etching solution can be recycled and used by adjusting the silver ion concentration and the concentration of other components in the etching solution as described above. Then, the generation of etching residues and excessive side etching can be suppressed without performing overetching more than necessary, and uniform and stable etching can be performed.
[0041]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
[0042]
Examples 1-10, Comparative Examples 1-3
A silver layer (thickness 0.2 μm) was formed as a metal thin film layer on the glass substrate by sputtering, and a positive photoresist layer (thickness 1.2 μm) was spin-coated thereon. The photoresist line having a width of 5 μm was removed every 70 μm in the vertical direction and the photoresist line having a width of 5 μm was removed every 200 μm in the horizontal direction by photolithography.
[0043]
A substrate cut into a width of about 10 mm and a length of about 50 mm was used as a sample for etching test.
[0044]
An etching solution was prepared by mixing phosphoric acid (85 wt%), nitric acid (70 wt%), acetic acid (glacial acetic acid), silver (99% silver powder), and pure water so as to have the composition shown in Table 1. 200 g of each etching solution was put into a 200 cc beaker, and the temperature was adjusted to 30 ° C. The etching test sample was immersed in this, and the etching was performed for 60 seconds without causing over-etching while moving the sample vertically and horizontally. Next, the sample was taken out, washed with ultrapure water (manufactured by Nippon Millipore: MilliQSP) for 1 minute, and then air-dried using clean air.
[0045]
The state of the substrate surface after etching was observed by using a laser microscope (manufactured by Keyence Co., Ltd .: VK-8500) and observing the etched portion having a width of 5 μm where silver should be etched at about 1000 times. The observation was performed at 200 randomly selected locations, and the portion where there was no silver residue in the etched portion was regarded as acceptable, and the evaluation was made based on the acceptable ratio (acceptance rate). The results are shown in Table 1.
[0046]
In addition, the increase in the silver ion concentration in the etching solution after completion of the etching was extremely small, and in all the examples and comparative examples, the increase was about 2 wtppm.
[0047]
[Table 1]
Figure 0003985620
[0048]
From Table 1, the following is clear. That is, when etching is performed so as not to over-etching in the conventional art of the comparative example, whereas locations remaining渣発students increases, according to the e etching method of the present invention embodiments, excessive over Even in an etching time when etching is not performed, generation of a residue can be sufficiently suppressed, and the effect of non-uniform etching due to side etching is excellent.
[0049]
In particular, from the results of Example 1 and Example 5, when the acetic acid concentration in the etching solution is within the range of 15 to 35% by weight (25.4% by weight in Table 1), the silver ions in the etching solution are reduced. It can be seen that even a small amount has an excellent effect.
[0050]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the etching how the present invention, without undue etching (over-etching), it is possible to suppress the occurrence of the silver or silver alloy residues and therefore, not due to side etching Uniform etching can be prevented. Therefore, according to the present invention, it is possible to carry out fine processing of a highly accurate silver or silver alloy thin film in a short time with high dimensional accuracy, uniformly and stably.

Claims (5)

基板表面に存在する銀又は銀合金薄膜層をエッチング液によりエッチングする方法において、銀イオン濃度が0.005〜1重量%のエッチング液を、エッチング槽又はエッチング液供給装置に充填し、該エッチング液を、銀又は銀合金薄膜層を有する基板表面に接触させるエッチング方法であって、
エッチング液中の銀イオン濃度が常に0.005〜1重量%となるよう制御することを特徴とするエッチング方法。
In a method of etching a silver or silver alloy thin film layer present on a substrate surface with an etching solution, an etching solution having a silver ion concentration of 0.005 to 1% by weight is filled in an etching tank or an etching solution supply device, and the etching solution An etching method for contacting a substrate surface having a silver or silver alloy thin film layer,
An etching method comprising controlling the concentration of silver ions in an etching solution to be always 0.005 to 1% by weight.
エッチング液が、燐酸、硝酸及び酢酸を含むことを特徴とする請求項1に記載のエッチング方法。  The etching method according to claim 1, wherein the etching solution contains phosphoric acid, nitric acid, and acetic acid. 酢酸濃度が1重量%以上であることを特徴とする請求項2に記載のエッチング方法。  The etching method according to claim 2, wherein the acetic acid concentration is 1% by weight or more. エッチング液における燐酸濃度が10〜80重量%、且つ硝酸濃度が0.1〜15重量%であることを特徴とする請求項2又は3に記載のエッチング方法。  4. The etching method according to claim 2, wherein the phosphoric acid concentration in the etching solution is 10 to 80% by weight and the nitric acid concentration is 0.1 to 15% by weight. エッチング液温度が35℃以下であることを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載のエッチング方法。The etching method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the etching solution temperature is 35 ° C or lower.
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