JPH0786231A - 薄膜のエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】上面にパターン加工されたフォトレジストが形
成された薄膜のディップエッチングにおいて、未使用の
エッチング液を供給し、同時に使用済みのエッチング液
を排出しながらエッチングを行なうことを特徴とする薄
膜のエッチング方法。 【効果】本発明の薄膜のエッチング方法は、多数枚のエ
ッチング処理において従来のエッチング技術でしばしば
生じた薄膜の抜け残りや基板面内の解像度のばらつきを
無くすことができるなどの顕著な実用効果を奏するもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、抜け残りが無く、面内
の解像度のばらつきの無い高解像度のパターンを得るこ
とができる薄膜のエッチング方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】二酸化ケイ素薄膜やクロムや銅などの金
属薄膜は、実装基板分野および半導体分野において盛ん
に用いられ、二酸化ケイ素薄膜は絶縁層に、クロムや銅
などの金属薄膜は導体層に利用される。これらの薄膜の
パターン加工は、通常薄膜上にフォトレジストをパター
ン加工した後、フォトレジストをマスクとしてエッチン
グ液を用いエッチングを行なう。薄膜のエッチングに
は、枚葉式のスプレーエッチング、プラズマ装置をもち
いるプラズマエッチング、エッチング液に基板を浸漬し
て行なうディップエッチングなどがあるが、一度に多数
枚のエッチングが可能で、かつ高価な装置の不要なディ
ップエッチングが好んで用いられる。このディップエッ
チングにおいては、エッチング液中に基板を静止してお
くだけでは、基板表面でエッチング液の流れが生じない
ため抜け性が悪い。そのためより良い抜け性を得るため
に、エッチング液中で基板の揺動したり、超音波振動を
エッチング液に与えるなどして、ディップエッチングを
行なっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の薄膜のエッチング方法では、エッチング槽内のエ
ッチング液は、エッチング中に新しいエッチング液と置
換されることなく行われる。そのため、処理枚数が増え
るにつれ、エッチング中に溶解した薄膜の濃度が上昇す
る。その結果、多数枚を現像する際、薄膜の溶解効果が
経時的に著しく低下し、部分的に薄膜の抜け不良が生じ
たり、基板面内の解像度において、ばらつきが生じるな
どといった事態に遭遇した。

【０００４】本発明はかかる従来の諸欠点に鑑み創案さ
れたもので、その目的とするところは、抜け残りが無く
面内の解像度のばらつきの無い高解像度のパターンを得
ることができる薄膜のエッチング方法に関するものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
上面にパターン加工されたフォトレジストが形成された
薄膜のディップエッチングにおいて、未使用のエッチン
グ液を供給し、同時に使用済みのエッチング液を排出し
ながらエッチングを行なうことを特徴とする薄膜のエッ
チング方法により達成される。

【０００６】本発明における薄膜のエッチング方法を具
体的に説明する。

【０００７】本発明における薄膜としては、無機薄膜、
有機薄膜、金属薄膜などを挙げることができる。無機薄
膜としては二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化銅、酸化ジ
ルコニウムなど、有機薄膜としては、ポリイミド、ポリ
アミドイミド、金属薄膜としては、銅、クロム、ニッケ
ル、アルミニウム、鉄、金、銀などを挙げることができ
る。

【０００８】これらの薄膜を基板上に形成し、その上面
にパターン加工されたフォトレジストを形成した後、そ
のパターンをマスクとしエッチングを行なう。基板上に
薄膜を形成するには、無機薄膜や金属薄膜であれば、ス
パッタリングなどによればよいし、有機薄膜であれば、
そのワニスを塗布、乾燥するなどすればよい。フォトレ
ジストを形成、パターン加工するには、フォトレジスト
溶液を塗布、乾燥の後、所望のパターンの形成されたマ
スクを介する等して、化学線を選択的に照射する。

【０００９】本発明は、エッチングをいわゆるディップ
エッチングで行ない、その際に、未使用のエッチング液
を供給し、同時に使用済みのエッチング液を排出するこ
とを特徴とする。

【００１０】ディップエッチングとは、エッチング槽内
に供給されたエッチング液中に、薄膜の形成された基板
を浸漬することによってエッチングを行なうエッチング
方法をいう。ディップエッチングでは、１枚の基板を処
理してもよいし、同時に多数枚の基板を処理してもよ
い。多数枚の基板を同時に処理するには、基板ホルダー
を用いると便利である。基板ホルダーは、一枚以上の基
板をエッチング液中で支持することができるものであれ
ば特に限定されないが、好ましい一例を図２に示す。す
なわち、複数枚の基板を収容可能で、エッチング液の出
入りが容易なものである。また、エッチング液に浸漬し
た基板を静止していてもよいが、揺動した方が薄膜の除
去効果を高めることができるので、基板ホルダーも、エ
ッチング液中で揺動した際に基板が飛び出さない形状を
有していて、揺動を容易に行なうための取手２を備えて
いることが好ましい。基板ホルダーの材質としては、エ
ッチング液に腐食されないような材質が好ましい。例え
ば、テフロン、ポリプロピレン等があげられる。

【００１１】本発明において、未使用のエッチング液を
供給するとは、エッチングに使用されておらず薄膜の溶
解していないエッチング液をエッチング槽中へ供給する
ことをいう。また、使用済みのエッチング液を排出する
とは、エッチングに使用され薄膜の溶解したエッチング
液をエッチング槽外へ排出することをいう。本発明にお
いては、これらを同時に行ない、エッチング液を置換し
ながらディップエッチングを行なうのであるが、それに
は、例えば図１に示されるようなエッチング槽を用いる
と便利である。供給路７を通して未使用のエッチング液
をエッチング槽３に供給する。ここでは流量調節コック
９により供給するエッチング液流量を調節することがで
きる。使用済みエッチング液は、排出路８を通してエッ
チング槽外に排出する。ここでは、流量調節コック１０
により排出するエッチング液流量を調節することができ
る。未使用のエッチング液の供給量としては、１〜５０
０ml/minが好ましく、より好ましくは５〜１００ml/mi
n、さらに好ましくは１０〜５０ml/minである。使用済
みのエッチング液の排出量としては、未使用のエッチン
グ液の供給量以上が好ましく、より好ましくは未使用の
エッチング液の供給量と同じ量である。なお、１１、１
２は、それぞれ、未使用、使用済みのエッチング液の流
れの方向を示す。

【００１２】このように、エッチング中に常に未使用の
エッチング液を供給し、同時に使用済みエッチング液を
排出することにより、エッチング液に溶解した薄膜の濃
度の経時的上昇を抑えることができるので、薄膜のエッ
チング効果の減衰を防ぐことができ、多数枚処理におい
てもパターンの抜け性が良く、面内における解像度のば
らつきの少ないしかも高い解像度を持つ良好なパターン
を得ることができるのである。

【００１３】

【実施例】

実施例１ ４インチシリコンウエハ−上に、０．８μｍのクロム薄
膜をスパッタリングで形成し、その上に６μｍの銅薄膜
をスパッタリングで形成した。さらに形成した銅薄膜上
に１μｍのフォトレジストパターンを形成した。同様の
方法により合計１００枚の試料を作製した。、得られた
基板１０枚を、１０枚の基板がセット可能な基板ホルダ
ーにセットした。ついで、エッチング槽に５Ｌの６％過
硫酸アンモニウム水溶液を入れた後、エッチング液（過
硫酸アンモニウム水溶液）中に基板ホルダーにセットさ
れた基板を浸漬し、揺動しながら約４分間銅薄膜のディ
ップエッチングを行なった。その後基板ホルダーをエッ
チング槽より引上げ、基板を水でリンスし、つづいて窒
素を吹き付けることにより乾燥を行なった。このエッチ
ング操作をさらに９回繰り返すことにより、合計１００
枚の基板をエッチングした。このエッチングに際して
は、未使用のエッチング液を２０ml/minで供給し、同時
に使用済みのエッチング液を２０ml/minで、エッチング
槽外に排出しながら１００枚の基板のエッチングを行っ
た。

【００１４】この様にしてエッチングされた銅薄膜パタ
ーンを光学顕微鏡により観察した。得られたパターンに
は、銅薄膜の抜け残りが全く見られず、また基板面内の
解像度のばらつきのない良好なパターンが得られた。

【００１５】比較例１ 実施例１において、エッチング時に未使用のエッチング
液の供給および使用済みのエッチング液の排出を行わな
かったこと以外は実施例１とまったく同様に１０回エッ
チングを繰り返すことにより１００枚の基板をディップ
エッチングした。

【００１６】この様にしてエッチングされた銅薄膜パタ
ーンを光学顕微鏡により観察した。３回目までのエッチ
ングでは、良好なパターンが得られたが、４回目のエッ
チング以降において得られたパターンには、薄膜の付着
および抜け不良が見られ、基板面内における解像度のば
らつきが大きく、良好なパターンは得られなかった。こ
の現象の程度は、処理枚数が増えるにつれ、ひどくなっ
た。

【００１７】実施例２ 実施例１において、エッチング時に未使用のエッチング
液を３０ml/minで供給し、同時に使用済みのエッチング
液を３０ml/minで、エッチング槽外に排出しながらエッ
チングを行ったこと以外は実施例１とまったく同様に１
００枚の基板をディップエッチングした。

【００１８】この様にしてエッチングされた銅薄膜パタ
ーンを光学顕微鏡により観察した。得られたパターンに
は、銅薄膜の抜け残りが全く見られず、また基板面内の
解像度のばらつきのない良好なパターンが得られた。

【００１９】実施例３ 実施例１で、４インチシリコンウエハー上に１μｍのク
ロム薄膜をスパッタリングで形成したこと、および水酸
化ナトリウム１０％、フェリシアン化カリウム１７％組
成の水溶液をエッチング液として約２５分間クロム薄膜
をディップエッチングしたこと以外は実施例１とまった
く同様に１０回エッチングを繰り返すことにより１００
枚の基板をディップエッチングした。

【００２０】この様にしてエッチングされたクロム薄膜
パターンを光学顕微鏡により観察した。得られたパター
ンには、クロム薄膜の抜け残りが全く見られず、また基
板面内の解像度のばらつきのない良好なパターンが得ら
れた。

【００２１】比較例２ 実施例３において、未使用のエッチング液の供給および
使用済みのエッチング液の排出を行わなかったこと以外
は実施例１とまったく同様に１０回エッチングを繰り返
すことにより１００枚の基板をディップエッチングし
た。

【００２２】この様にしてエッチングされたクロム薄膜
パターンを光学顕微鏡により観察した。３回目までのエ
ッチングでは、良好なパターンが得られたが、４回目の
エッチング以降において得られたパターンには、薄膜の
付着および抜け不良が見られ、基板面内における解像度
のばらつきが大きく、良好なパターンは得られなかっ
た。この現象の程度は、処理枚数が増えるにつれ、ひど
くなった。

【００２３】実施例４ 実施例１で、４インチシリコンウエハ−上に０．５μｍ
の二酸化ケイ素薄膜を熱酸化で形成したこと、およびフ
ッ化アンモニウム２０％、フッ化水素７％組成の水溶液
をエッチング液として約６分間二酸化ケイ素薄膜をディ
ップエッチングしたこと以外は実施例１とまったく同様
に１０回エッチングを繰り返すことにより１００枚の基
板をディップエッチングした。

【００２４】この様にしてエッチングされた二酸化ケイ
素薄膜パターンを光学顕微鏡により観察した。得られた
パターンには、二酸化ケイ素薄膜の抜け残りが全く見ら
れず、また基板面内の解像度のばらつきのない良好なパ
ターンが得られた。

【００２５】比較例３ 実施例４において、未使用のエッチング液の供給および
使用済みのエッチング液の排出を行わなかったこと以外
は実施例１とまったく同様に１０回エッチングを繰り返
すことにより１００枚の基板をディップエッチングし
た。

【００２６】この様にしてエッチングされた二酸化ケイ
素薄膜パターンを光学顕微鏡により観察した。４回目ま
でのエッチングでは、良好なパターンが得られたが、５
回目のエッチング以降において得られたパターンには、
薄膜の付着および抜け不良が見られ、基板面内における
解像度のばらつきが大きく、良好なパターンは得られな
かった。この現象の程度は、処理枚数が増えるにつれ、
ひどくなった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の薄膜のエッチング方法は、多数
枚のエッチング処理において従来のエッチング技術でし
ばしば生じた薄膜の抜け残りや基板面内の解像度のばら
つきを無くすことができるなどの顕著な実用効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において使用されるエッチング槽の一例
を示す断面図である。

【図２】本発明において使用される基板ホルダーの一例
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１：基板ホルダー ２：取手 ３：エッチング槽 ４：エッチング液 ５：エッチング液の液面 ６：基板 ７：供給路 ８：排出路 ９：流量調節コック １０：流量調節コック １１：未使用エッチング液の流れの方向 １２：使用済みエッチング液の流れの方向

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上面にパターン加工されたフォトレジスト
   が形成された薄膜のディップエッチングにおいて、未使
   用のエッチング液を供給し、同時に使用済みのエッチン
   グ液を排出しながらエッチングを行なうことを特徴とす
   る薄膜のエッチング方法。
2. 【請求項２】未使用のエッチング液の供給量が１〜５０
   ０ml/minであることを特徴とする請求項１記載の薄膜の
   エッチング方法。
3. 【請求項３】２枚以上の基板に形成された薄膜を同時に
   現像することを特徴とする請求項１記載の薄膜のエッチ
   ング方法。
4. 【請求項４】薄膜が銅、クロムまたは二酸化ケイ素であ
   ることを特徴とする請求項１記載の薄膜のエッチング方
   法。