JPH07150371A - ニッケルのエッチング方法及びその装置 - Google Patents

ニッケルのエッチング方法及びその装置

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JPH07150371A
JPH07150371A JP29785793A JP29785793A JPH07150371A JP H07150371 A JPH07150371 A JP H07150371A JP 29785793 A JP29785793 A JP 29785793A JP 29785793 A JP29785793 A JP 29785793A JP H07150371 A JPH07150371 A JP H07150371A
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JP
Japan
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etching
nickel
nitric acid
hydrogen peroxide
film
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Application number
JP29785793A
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English (en)
Inventor
Yorishige Ishii
頼成 石井
Susumu Hirata
進 平田
Tetsuya Inui
哲也 乾
Koji Matoba
宏次 的場
Kenji Ota
賢司 太田
Shingo Abe
新吾 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロマシニング等で使用されるニッケル
メッキ膜のエッチングによる微細加工に関するものであ
る。 【構成】 硝酸と過酸化水素水と水よりなるエッチング
液と、エッチング液の撹拌時の渦巻き面を被エッチング
物の表面に直接当てるエッチング方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロマシニング等の
材料であるニッケルの化学エッチング方法及びその装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ニッケルの微細厚膜パターン形成
方法として次の三つの方法が知られている。 (第1の方法)図2にその工程図を示す。基板1全面に
Ni、Nb−Ni等のメッキベース層(導電膜)2を真
空蒸着法等により形成する(a)。該膜2上を目的のパ
ターン以外レジスト膜3にて被覆し(b)、ニッケルメ
ッキ膜4を形成する(c)。次にレジスト膜3を除去し
(d)、上記メッキベース層2の不必要部分を除去する
(e)。
【0003】(第2の方法)図3にその工程図を示す。
基板1全面に真空蒸着法等によりメッキベース層2を形
成する(a)。該膜2上に目的のパターンでレジスト膜
3を被覆する(b)。次に目的のパターン以外のメッキ
ベース層2を除去し(c)、更にレジスト膜3を除去す
る(d)。次にニッケルメッキ膜を形成する(e)。
【0004】(第3の方法)図4にその工程図を示す。
基板1全面に真空蒸着法等によりメッキベース層2を形
成する(a)。次にニッケルメッキ膜4を形成する
(b)。次に目的のパターンにてレジスト膜3を被覆す
る(c)。次に目的のパターン以外のニッケルメッキ膜
4及び導電層(メッキベース層)2のエッチングを行う
(d)。次にレジスト膜3を除去する(e)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の3種類のエッチ
ング方法において、第1、第2の方法による微細パター
ン形成方法は、パターンが微細になるに従って膜厚の制
御が難しく、パターン間で実効電流密度が異なることに
より面内膜厚均一性が悪くなり、また、内部応力もパタ
ーン間で異なることになる。即ち第1、第2の方法つま
り選択したメッキベース膜へのメッキによる微細パター
ン形成方法ははメッキ膜厚と内部応力制御性に難点があ
りメッキ膜の特性が劣る。
【0006】これに対し第3の方法、つまり全面ニッケ
ルメッキ膜をメッキ後エッチングすることにより微細加
工するものでは、予めニッケルメッキ膜の膜厚及び内部
応力の制御及び評価が容易であるという利点があるもの
の、従来のエッチング方法には以下の問題点がある。 ドライエッチング方法はリアクティブイオンエッチン
グ法やプラズマエッチング法が見つかっておらず、純物
理的なイオンミリング法でエッチングしなければなら
ず、被エッチング膜厚が数マイクロメートルの薄膜に限
られる。 ウェット化学エッチング方法のエッチング液として
は、硝酸もしくは硝酸:酢酸:アセトン=1:1:1の
エッチング液が代表的であるが、硝酸はエッチング途中
に不動態膜が生じやすく、エッチングが途中で止まった
り、パターン部以外の箇所に残渣や抜け残りを生じる欠
点が有る。硝酸:酢酸:アセトンのエッチャントはエッ
チング速度が遅く、また面内でエッチング速度が異なる
ことによりサイドエッチング量のばらつきが大きいとい
う欠点に加え、アセトンを含むためポジレジストが使用
できず取り扱い上難点の多いネガレジストを使わなけれ
ばないこと、有機酸であるため廃液処理問題があること
やアセトンを含むためエッチングの反応熱で発火及び発
煙を生じる危険性が高い等の欠点がある。
【0007】次にエッチング方式として、(1)スプレー
エッチング方式、(2)スピンエッチング方式、(3)ディ
ップエッチング方式がある。スプレーエッチング方式を
図6に示す。被エッチング物表面にエッチング液をスプ
レー状に吹き付けるタイプである。ディップエッチング
方式を図8(a)(b)に示す。被エッチング物をエッチング
液の中に浸漬するタイプである。両方式ともエッチング
速度とサイドエッチングの均一性に問題がある。
【0008】それらを改良したのが図7に示すスピンエ
ッチング方式である。自転する被エッチング物の表面に
エッチング液をスプレー状に吹き付けるもので、通常は
優れたエッチング速度と均一性が得られる。ところが、
ニッケルエッチングの場合このスプレーエッチング方式
ではエッチング中に不動態膜状の物が発生し、エッチン
グが途中までしか進行しない欠点がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであって、硝酸と、過酸化水素
水及び水を含み、少なくとも前記液組成が硝酸11〜2
6%、過酸化水素水9〜15%であるエッチング液を用
いたニッケルのエッチング方法を提供するものである。
【0010】また、ディップ方式で、エッチング液の撹
拌回転面より発生する渦巻きの渦巻き面と、被エッチン
グ物表面とを対向させると共に、略平行(180±40
°)に保持させたニッケルのエッチング装置を提供する
ものである。
【0011】さらに、硝酸と、過酸化水素水及び水を含
み、少なくとも前記液組成が硝酸11〜26%、過酸化
水素水9〜15%であるエッチング液を用いるニッケル
のエッチング装置を提供するものである。
【0012】
【作用】これにより、ニッケルを用いた膜を成膜する場
合、均質な膜を形成することが可能になる。
【0013】
【実施例】以下、本発明に係るエッチング方法及びその
装置の実施例を図面を用いて説明する。 実施例1 本実施例には図1に示すような、ディップ方式で、エッ
チング液の撹拌回転面より発生する渦巻きの渦巻き面
と、被エッチング物表面とを対向させると共に、略平行
(180±40°)に保持させたエッチング装置を用い
た。前記エッチング装置はディップ式であり、エッチン
グ液の撹拌回転面より発生する渦巻き面と、被エッチン
グ物表面とが対面して向かい合うと共に、略平行(18
0±40°)に保持されている。また、エッチング液
は、硝酸(HNO3)、過酸化水素水(H22)及び 水
からなるものであり、次のような組成にて配合したもの
で試験した。 HNO3(xml)+H22(yml)+H20で総量1
000mlのうち 、x=100〜500、y=0〜2
00、液温15〜35℃、撹拌100〜900rpm 上記エッチング液及び現有のニッケルエッチング液を用
いて、メッキベース層が1000ÅのNi膜の上にメッ
キした厚さ10μmのスルファミン酸ニッケルメッキに
対しニッケルエッチングを行い、微細加工を施したとこ
ろ次のような結果が得られた。
【0014】
【表1】
【0015】上記表1の試験は、従来のエッチング液と
本発明のエッチング液との比較であるが、硝酸と水のみ
で過酸化水素水を加えない場合はエッチングが途中で止
まってしまう。硝酸+過酸化水素水+水は、エッチング
速度が遅くエッチング速度及びサイドエッチ量の均一性
共に良くない。また、抜け残り等のエッチングむらが観
察された。本発明の液は、組成比によりエッチング速度
が遅くサイドエッチング量のバラツキが大きい場合もあ
るが、前二者よりは優れている。
【0016】図5は硝酸:過酸化水素水:水の組成比を
順次変えて、エッチング速度とサイドエッチング量がど
のように変化するのか調べた図である。硝酸が26%以
上で過酸化水素水が9%以下になるとエッチングが途中
で止まる現象が出てくる。逆に硝酸が11%以下で過酸
化水素水が15%以上になるとエッチング速度の低下が
激しくなりサイドエッチング量の均一性も悪くなる。結
局、図5に示すように硝酸11〜26%で過酸化水素水
9〜15%なるエッチング液がエッチング速度2.3μ
m以上でサイドエッチング量のばらつきが小さく ま
た、パターン部以外のエッチング抜け残り等も観察され
なかった。
【0017】実施例2 次にエッチング方式の比較を行った。上述の従来の(1)
スプレーエッチ方式、(2)スビンエッチ方式、(3)ディ
ップエッチ方式と、本発明のエッチング方式との比較を
行った。本発明のエッチング装置の該略図を図1に示
す。図1(a)(b)に示すように本発明のエッチング
方式はスターラ又はスクリューで回転撹拌されるエッチ
ング液の渦巻き面と、被エッチング物表面とが対向する
と共に、略平行(180±40°)に保持されている。
【0018】尚、エッチング液は実施例1の液組成であ
る硝酸:過酸化水素水:水=26:9:65の液を用い
て行い、スプレーエッチングの条件はウェハ面のスプレ
ースキャン回数が、10回/分でスプレー圧力1kg/
cm2、スピンエッチングの条件は前記スプレーエッチ
ングの条件に、基板の自転500〜1000rpm、デ
ィップエッチング及び本発明のエッチングは液量100
0ml の液をマグネチックスターラーで300〜80
0rpmで撹拌することにより試験を行った。その結果
を表2に示す。
【0019】
【表2】
【0020】上記Niのエッチングにおいて、スプレー
エッチングおよびスピンエッチングは不動態状の黒い皮
膜が発生し易く、又除去されにくくエッチングが途中で
止まってしまうことが判明した。尚、その皮膜は水又は
エッチング液に浸漬した場合簡単に剥がれてしまうこと
から、ニッケルのエッチングの場合はディップ方式が適
していると考えられる。しかしながら、ディップ方式で
は表2に示すようにエッチング量の均一性が±30%以
上と悪く、更にサイドエッチング量がニッケルの膜厚を
Tとすると4Tと大きく、それゆえ膜厚が厚膜になるほ
ど問題があったが、本発明の撹拌渦巻き面を基板エッチ
ング面に直接当てて基板表面を渦巻きで洗浄し、更にエ
ッチング液の置換を強制的に進めることにより、エッチ
ング量の均一性、サイドエッチング量共に半分以下にす
ることができた。
【0021】尚、本発明のエッチング装置において、渦
巻き面と被エッチング物表面の成す角度であるが、平行
面に対し40〜45°傾くとエッチングの均一性が悪く
なり始めることが判明した。よって渦巻き面と被エッチ
ング物表面の保持角度は180±40°とする。
【0022】
【発明の効果】本発明のエッチング方法及びその装置を
マイクロマシニング等の重要な材料であるニッケルの化
学エッチングに用いれば、上記実施例に示したように膜
厚が厚くても加工精度の高いニッケルパターンが得られ
る。また、化学エッチングによる微細加工であるからニ
ッケルメッキ膜の内部応力や膜厚等の制御及び評価が容
易で、マイクロマシン等フォトエッチングを用いる微細
素子の作成に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエッチング装置を示す図である。
【図2】従来のニッケルメッキ膜の微細パターンの作成
手順を示す図である。
【図3】従来のニッケルメッキ膜の微細パターンの作成
手順を示す図である。
【図4】従来のニッケルメッキ膜の微細パターンの作成
手順を示す図である。
【図5】本発明に係るエッチング液を用いた評価試験結
果を示すグラフである。
【図6】従来のエッチング装置を示す図である。
【図7】従来のエッチング装置を示す図である。
【図8】従来のエッチング装置を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C23F 1/00 Z 8417−4K (72)発明者 的場 宏次 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 太田 賢司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 阿部 新吾 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硝酸と、過酸化水素水及び水を含み、少
    なくとも前記液組成が硝酸11〜26%、過酸化水素水
    9〜15%であるエッチング液を用いたことを特徴とす
    るニッケルのエッチング方法。
  2. 【請求項2】 ディップ方式で、エッチング液の撹拌回
    転面より発生する渦巻きの渦巻き面と、被エッチング物
    表面とを対向させると共に、略平行(180±40°)
    に保持させたことを特徴とするニッケルのエッチング装
    置。
  3. 【請求項3】 硝酸と、過酸化水素水及び水を含み、少
    なくとも前記液組成が硝酸11〜26%、過酸化水素水
    9〜15%であるエッチング液を用いることを特徴とす
    る請求項2に記載のニッケルのエッチング装置。
JP29785793A 1993-11-29 1993-11-29 ニッケルのエッチング方法及びその装置 Pending JPH07150371A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001068476A (ja) * 1999-07-15 2001-03-16 Sez Semiconductor Equip Zubehoer Fuer Die Halbleiterfertigung Gmbh 半導体基板の処理方法
KR100773786B1 (ko) * 2005-08-12 2007-11-12 (주)지원테크 유리 기판의 식각 장치
WO2009118129A1 (fr) * 2008-03-28 2009-10-01 European Aeronautic Defence And Space Company Eads France Procede de gravure chimique humide
US11495509B2 (en) 2020-05-15 2022-11-08 Denso Corporation Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device

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