JPWO2013136555A1 - 選択的エッチング方法 - Google Patents

選択的エッチング方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2013136555A1
JPWO2013136555A1 JP2014504617A JP2014504617A JPWO2013136555A1 JP WO2013136555 A1 JPWO2013136555 A1 JP WO2013136555A1 JP 2014504617 A JP2014504617 A JP 2014504617A JP 2014504617 A JP2014504617 A JP 2014504617A JP WO2013136555 A1 JPWO2013136555 A1 JP WO2013136555A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitride
etching
metal
titanium
etching solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014504617A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6061915B2 (ja
Inventor
クリストファー コルドニエ
クリストファー コルドニエ
三弘 鍋島
三弘 鍋島
真吾 熊谷
真吾 熊谷
直貴 高橋
直貴 高橋
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.)
JCU Corp
Original Assignee
JCU Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JCU Corp filed Critical JCU Corp
Publication of JPWO2013136555A1 publication Critical patent/JPWO2013136555A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6061915B2 publication Critical patent/JP6061915B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/02Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an alkali metal hydroxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/06Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with metals
    • C03C17/09Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with metals by deposition from the vapour phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/02Local etching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/16Acidic compositions
    • C23F1/30Acidic compositions for etching other metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/32Alkaline compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/32Alkaline compositions
    • C23F1/36Alkaline compositions for etching aluminium or alloys thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/32Alkaline compositions
    • C23F1/38Alkaline compositions for etching refractory metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/32Alkaline compositions
    • C23F1/40Alkaline compositions for etching other metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/44Compositions for etching metallic material from a metallic material substrate of different composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/20Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/25Metals
    • C03C2217/257Refractory metals
    • C03C2217/258Ti, Zr, Hf
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/20Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/25Metals
    • C03C2217/257Refractory metals
    • C03C2217/259V, Nb, Ta
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00Methods for coating glass
    • C03C2218/10Deposition methods
    • C03C2218/15Deposition methods from the vapour phase
    • C03C2218/154Deposition methods from the vapour phase by sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00Methods for coating glass
    • C03C2218/30Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32After-treatment
    • C03C2218/328Partly or completely removing a coating
    • C03C2218/33Partly or completely removing a coating by etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

ガラス、シリコン、銅およびニッケルから選ばれる下地基材に設けられたチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウム、およびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金の層を、所定の錯化剤を含有するアルカリ性エッチング液を用いて選択的にエッチングする。

Description

本発明は、ガラス、シリコン、銅およびニッケルから選ばれる下地基材よりも優先的に前記基材に設けられたチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金の層を選択的にエッチングする方法に関する。
一般にチタンをエッチングする場合は、フッ酸系のエッチング液を利用する。しかし、フッ酸系のエッチング液を使用すると、下地がニッケルやガラスの場合には、下地も一緒にエッチングされてしまう。
また、チタンをエッチングする場合には、水酸化ナトリウム溶液を使用することも考えられるが、このエッチング液単体ではチタンはほとんどエッチングされず、また、エッチング速度を向上させるために過酸化水素を併用してもエッチング速度は非常に遅く実用的ではない。
近年、チタンのエッチング液としては、錯化剤としてEDTAを使用する方法が知られており、具体的には、EDTAと過酸化水素を含有し、アルカリ性のエッチング液を用いる方法が知られている(特許文献1)。
しかしながら、この方法ではニオブ酸リチウム(LiNbO)上に析出されたチタンを選択的にエッチングできるものの、エッチング速度が遅いという問題があった。また、この方法は、エッチングできない物質(金属)があったり、下地基材の種類によっては下地に影響を及ぼすことがあった。例えば、チタンのエッチング速度がニッケルのエッチング速度より遅いため下地が先に溶解される。
米国特許第4,554,050号
本発明は、実用的な速度で、かつ、下地基材よりも優先的にチタンだけでなく、他の金属も選択的にエッチングする方法を提供することをその課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、特定の錯化剤を含有し、アルカリ性であるエッチング液がガラス、シリコン、銅およびニッケルから選ばれる下地基材よりも優先的にチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金を選択的にエッチングできることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明はガラス、シリコン、銅およびニッケルから選ばれる下地基材に設けられたチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金の層を、下記式(I)および(II)、
[式(I)中、R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、−R、−OR、−OOR、−COOR、−COOOR、−CHCOOR、−CHCOOOR、−CROまたは−CHCHCHである(R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜10の飽和脂肪族基、炭素数1〜10の不飽和脂肪族基、またはアリール基である)]
[式(II)中、R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、−R、−OR、−OOR、−COOR、−COOOR、−CHCOOR、−CHCOOOR、−CRO、−CHCHCH、−CN、−NC、−NO、−F、−Cl、−Br、−I、−SOであり(R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜10の飽和脂肪族基、炭素数1〜10の不飽和脂肪族基、またはアリール基である)、Xは−OH、−COOHまたは−COOOHである]
で示される化合物から選ばれる錯化剤の1種以上を本質的に含有し、アルカリ性であるエッチング液に接触させ、チタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金を選択的にエッチングすることを特徴とするエッチング方法である。
また、本発明は下記式(I)および(II)、
[式(I)中、R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、−R、−OR、−OOR、−COOR、−COOOR、−CHCOOR、−CHCOOOR、−CROまたは−CHCHCHである(R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜10の飽和脂肪族基、炭素数1〜10の不飽和脂肪族基、またはアリール基である)]
[式(II)中、R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、−R、−OR、−OOR、−COOR、−COOOR、−CHCOOR、−CHCOOOR、−CRO、−CHCHCH、−CN、−NC、−NO、−F、−Cl、−Br、−I、−SOであり(R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜10の飽和脂肪族基、炭素数1〜10の不飽和脂肪族基、またはアリール基である)、Xは−OH、−COOHまたは−COOOHである]
で示される化合物から選ばれる錯化剤の1種以上を本質的に含有し、アルカリ性であることを特徴とするガラス、シリコン、銅およびニッケルから選ばれる下地基材に設けられたチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金用エッチング液である。
本発明は、実用的な速度で、かつ、ガラス、シリコン、銅およびニッケルから選ばれる下地基材よりも優先的に、チタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金を選択的にエッチングできる。
また、本発明は、上記エッチングの他にも、ガラス、シリコン、銅およびニッケルから選ばれる下地基材の再利用や前記金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金の回収にも利用できる。
試験例1において、実施例6のエッチング液を用い、80℃、30秒のエッチング条件でエッチングした後の試料の外観写真である。 試験例4において、実施例6のエッチング液を用い、80℃、5分のエッチング条件でエッチングした後の試料のSPM写真およびRa値である(図中(A)は試料Aの表面であり、(B)は試料Bの表面であり、(C)は試料Bのエッチング後の表面であり、(D)は試料Aのエッチング後の表面である)。 試験例5において、実施例6のエッチング液を用い、80℃、40分のエッチング条件でエッチングした後の試料のSEM写真(上)およびSPM写真(下)である(図中(A)は試料Aの表面であり、(B)は試料Bの表面であり、(C)は試料Bのエッチング後の表面である)。 試験例6において、実施例6のエッチング液を用い、80℃、25秒のエッチング条件でエッチングした後の試料のSEM写真(上)およびSPM写真(下)である(図中(A)は試料Aの表面であり、(B)は試料Bの表面であり、(C)は試料Bのエッチング後の表面である)。
本発明のチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金を選択的にエッチングする方法(以下、単に「本発明方法」という)は、ガラス、シリコン、銅およびニッケルから選ばれる下地基材に設けられたチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金の層を、下記式(I)および(II)、
で示される化合物から選ばれる錯化剤の1種以上を本質的に含有し、アルカリ性であるエッチング液に接触させることにより行われる。なお、本明細書において「本質的に含有する(consisting essentially of)」とは、本質的に含有すると記載した物質以外の物質であって、 効果に影響を及ぼすような物質は含まない(言い換えれば、効果に影響を及ぼさないような物質は含んでもよい)ことを意味し、好ましくは本質的に含有すると記載した物質以外の物質を全く含まない(言い換えれば、本質的に含有すると記載した物質のみを含む)ことを意味する。
本発明方法に用いられる錯化剤のうち、式(I)で示される化合物のR〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、−R、−OR、−OOR、−COOR、−COOOR、−CHCOOR、−CHCOOOR、−CROまたは−CHCHCHであり(R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜10の飽和脂肪族基、炭素数1〜10の不飽和脂肪族基、またはアリール基である)、好ましくは−H、−OH、−COOHまたは−CHCOOHである。
式(I)で示される化合物の具体例としては、3−ヒドロキシプロピオン酸、酒石酸、クエン酸、りんご酸、マロン酸、ガラクツロン酸、ガラクタル酸、グルコン酸、ヒドロキシ酪酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)酪酸、ヒドロキシピバル酸、β−ヒドロキシイソ吉草酸等が挙げられ、これらの中でも酒石酸またはクエン酸が好ましい。なお、式(I)で示される化合物には、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩やアンモニウム塩の形態であって、エッチング液中で上記化合物と同様の挙動をするものも含まれる。
また、本発明方法に用いられる錯化剤のうち、式(II)で示される化合物のR〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、−R、−OR、−OOR、−COOR、−COOOR、−CHCOOR、−CHCOOOR、−CRO、−CHCHCH、−CN、−NC、−NO、−F、−Cl、−Br、−I、−SOであり(R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜10の飽和脂肪族基、炭素数1〜10の不飽和脂肪族基、またはアリール基である)、好ましくは−H、−COOH、−CHCOOHである。
また、式(II)で示される化合物のXは−OH、−COOHまたは−COOOHであり、好ましくは−OHまたは−COOHである。
式(II)で示される化合物の具体例としては、プロトカテク酸、プロトカテク酸エチル、サリチル酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、5−クロロサリチル酸、クレソチン酸、レソルシル酸、ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、2,6−ジヒドロキシ−4−メチル安息香酸、2,5−ジヒドロキシテレフタル酸、メチレンジサリチル酸、ニトロサリチル酸、2,4,6−トリヒドロキシ安息香酸、5−スルホサリチル酸、モーダントブルー1、クロムエロー、4−tert−ブチルカテコール、4−メチルカテコール、カテコール、ブロモカテコール、クロロカテコール、ヨードカテコール、フロロカテコール、ニトロカテコール、シアノカテコール、アリザリン、エスクレチン、没食子酸、没食子酸エチル、3,4−ジヒドロキシベンゾアルデヒドが挙げられ、これらの中でもプロトカテク酸またはサリチル酸が好ましい。なお、式(II)で示される化合物には、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩やアンモニウム塩の形態であって、エッチング液中で上記化合物と同様の挙動をするものも含まれる。
上記錯化剤のエッチング液における含有量は、0.001mol/L以上、好ましくは0.1〜1mol/Lである。
本発明方法に用いられるエッチング液の液性はアルカリ性であれば特に限定されないが、エッチング液のpHが高いほどエッチング速度が向上するため、好ましくはpH9以上、より好ましくはpH10〜14、特に好ましくはpH11〜14、より特に好ましくはpH12〜14にする。エッチング液をアルカリ性にする方法は特に限定されず、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ性物質を用いればよい。
本発明方法に用いられるエッチング液には、更に酸化剤を含有させることが好ましい。この酸化剤をエッチング液に含有させることによりエッチング速度が向上する。酸化剤の種類は特に限定されないが、酸化剤自体が下地基材を腐食しないものが好ましい。このような下地基材を腐食しない酸化剤としては、例えば、酸素、過酸化水素、オゾン、過酢酸、過安息香酸等の過カルボン酸等が挙げられ、これらの酸化剤の中でも副生成物が発生しない酸素、過酸化水素、オゾンが好ましい。エッチング液における酸化剤の含有量は0.001〜10質量%(以下、単に「%」という)、好ましくは0.1〜3%である。また、酸化剤が酸素、オゾン等の気体の場合には、前記気体をエッチング液における濃度が上記範囲になるようバブリング等して導入すればよい。
また、本発明方法に用いられるエッチング液には、本発明の効果を損なわない範囲で、通常エッチング液に用いられる界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤を添加することにより、エッチングの均一性が向上する。好ましい界面活性剤としてはPEG−200等の液体のポリエチレングリコールが挙げられる。
本発明方法に用いられるエッチング液の好ましい一例としては、上記錯化剤を本質的に含有し、アルカリ性であるものが挙げられる。
また、本発明方法に用いられるエッチング液の好ましい別の例としては、上記錯化剤と酸化剤を本質的に含有し、アルカリ性であるものが挙げられる。
更に、本発明方法に用いられるエッチング液の好ましい他の例としては、上記錯化剤と酸化剤と界面活性剤を本質的に含有し、アルカリ性であるものが挙げられる。
本発明方法に用いられるエッチング液の好ましい組成としては、
サリチル酸またはそのアルカリ金属塩やアンモニウム塩0.1〜0.4mol/Lおよび/または、
酒石酸またはそのアルカリ金属塩やアンモニウム塩0.1〜0.4mol/Lおよび/または、
クエン酸またはそのアルカリ金属塩やアンモニウム塩0.1〜0.4mol/Lと、
過酸化水素0.3〜3%を含有し、
pH11以上、好ましくはpH12〜14、より好ましくはpH13〜14、
のものが挙げられ、より具体的なエッチング液の組成としては、
サリチル酸ナトリウム0.1〜0.4mol/Lおよび
酒石酸カリウムナトリウム(ロッシェル塩)0.1〜0.4mol/Lおよび
クエン酸トリナトリウム0.1〜0.4mol/Lおよび
水酸化ナトリウム0.1〜0.4mol/Lおよび
過酸化水素0.3〜3%、
を含有するものが挙げられる。
本発明方法でエッチング対象となるチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金の具体例としては、チタン、酸化チタン(II)、酸化チタン(III)、酸化チタン(IV)、窒化チタン、ニオブ、酸化ニオブ(II)、酸化ニオブ(III)、酸化ニオブ(IV)、酸化ニオブ(V)、窒化ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ガリウム、酸化ガリウム、窒化ガリウム、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルやこれらの1種類以上を組み合わせたニオブチタン、砒化ガリウム等の合金が挙げられる。これらの中でもチタン、酸化チタン(II)、酸化チタン(III)、酸化チタン(IV)、窒化チタン、ニオブ、酸化ニオブ(II)、酸化ニオブ(III)、酸化ニオブ(IV)、酸化ニオブ(V)、窒化ニオブ、窒化タンタル、窒化シリコン、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ガリウム、酸化ガリウム、窒化ガリウム、窒化アルミニウム/アルミニウム合金が好ましい。
本発明方法に用いられる下地基材のうち、ガラスとしてはケイ酸塩ガラス、石英、パイレクス、テンパクス、ソーダライムガラス、ほうケイ酸ガラス等が挙げられ、シリコンとしては、単結晶シリコン、ホウ素添加シリコン、燐添加シリコン、砒素添加シリコン、アンチモン添加シリコン、多結晶シリコン等が挙げられ、銅としては純銅金属、銅含有合金等が挙げられ、ニッケルとしては純ニッケル金属、ニッケル含有合金等が挙げられる。なお、下地基材としてはエッチング対象となるチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金を含むものは除かれる。また、上記下地基材の形状は特に限定されず、板状、環状、球状やそれらの組み合わせ等の何れであってもよい。
また、上記下地基材にチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金の層を設ける方法は特に限定されず、一般的に行われるスパッタ、蒸着、めっき等で設ければよい。
上記下地基材に設けられたチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金の層に、エッチング液を接触させる方法は特に限定されず、例えば、エッチング液中に前記層を設けた下地基材を浸漬する方法や、エッチング液を前記層に噴霧する方法、エッチング液を前記層に塗布する方法等が挙げられる。
また、本発明方法におけるエッチングの条件は特に限定されないが、例えば、エッチング液の液温は20〜100℃、好ましくは40〜80℃であり、処理する時間は0.1〜200分、好ましくは1〜20分である。なお、本発明方法においてエッチングの速度は、エッチング液に含まれる式(I)および式(II)で示される化合物の濃度、エッチング液のpH、エッチング液の液温と処理時間で当業者は適宜制御できる。
更に、本発明方法においては、エッチングの際に撹拌子やバブリング等によりエッチング液の撹拌を行うことが好ましい。撹拌を行うことにより、エッチングの均一性が向上したり、エッチングした金属等の下地基材への再付着が起こらない。
上記した本発明方法は、上記のようにしてガラス、シリコン、銅およびニッケルから選ばれる下地基材からチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金の層を下地基材よりも優先的に溶解するので、選択的に除去することができる。
本発明方法で選択的に除去できる金属等と下地基材との組み合わせの好ましい例としては、以下のものが挙げられる。
(下地基材) (金属等)
ガラス チタンおよび/またはニオブおよび/またはそれぞれの酸
化物および/または窒化物
ニッケル チタンおよび/または酸化チタンおよび/または窒化チタ
ンおよび/または窒化シリコン
シリコン 窒化タンタルおよび/またはチタンおよび/または窒化チ
タンおよび/または酸化チタンおよび/またはアルミニウ
ムおよび/または酸化アルミニウムおよび/または窒化ア
ルミニウムおよび/またはガリウムおよび/または酸化ガ
リウムおよび/または窒化ガリウム
銅 アルミニウムおよび/または窒化アルミニウムおよび/ま
たはガリウムおよび/または窒化ガリウム
以下、本発明を実施例等を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
実 施 例 1
エッチング液:
水100mlに、プロトカテク酸1.54gおよび水酸化ナトリウム1.2gを溶解させた。このエッチング液のpHは14であった。
実 施 例 2
エッチング液:
水100mlに、クエン酸1.92gおよび水酸化ナトリウム1.2gを溶解させた。このエッチング液のpHは14であった。
実 施 例 3
エッチング液:
水100mlに、サリチル酸1.38g、過酸化水素(30%)1mlおよび水酸化ナトリウム0.8gを溶解させた。このエッチング液のpHは14であった。
実 施 例 4
エッチング液:
水100mlに、酒石酸1.50g、過酸化水素(30%)1mlおよび水酸化ナトリウム1.2gを溶解させた。このエッチング液のpHは14あった。
実 施 例 5
エッチング液:
水100mlに、クエン酸1.92g、過酸化水素(30%)1mlおよび水酸化ナトリウム1.6gを溶解させた。このエッチング液のpH14であった。
実 施 例 6
エッチング液:
水300mlに、サリチル酸1.38g、酒石酸1.50g、クエン酸1.92g、過酸化水素(30%)3mlおよび水酸化ナトリウム3.6gを溶解させた。このエッチング液のpH14であった。
比 較 例 1
エッチング液:
水100mlに、過酸化水素(30%)1mlおよび水酸化ナトリウム1.2gを溶解させた。このエッチング液のpHは14であった。
比 較 例 2
エッチング液:
水100mlに、EDTA・4Na4.16g、過酸化水素(30%)1mlおよび水酸化ナトリウム0.4gを溶解させた。このエッチング液のpHは14であった。
比 較 例 3
エッチング液:
水100mlにサリチル酸1.38g、過酸化水素(30%)1mlおよび水酸化ナトリウム0.4gを溶解させた。このエッチング液のpHは5であった。
比 較 例 4
エッチング液:
水100mlにエチルマルトール1.4gおよび水酸化ナトリウム0.8gを溶解させた。このエッチング液のpHは14であった。
比 較 例 5
エッチング液:
水100mlにアセチルアセトン1.0gおよび水酸化ナトリウム0.8gを溶解させた。このエッチング液のpHは14であった。
比 較 例 6
エッチング液:
水100mlにグリコール0.6gおよび水酸化ナトリウム0.8gを溶解させた。このエッチング液のpHは14であった。
比 較 例 7
エッチング液:
水100mlにアスコルビン酸1.76g、過酸化水素(30%)1mlおよび水酸化ナトリウム1.2gを溶解させた。このエッチング液のpHは14であった。
比 較 例 8
エッチング液
水100mlにプロトカテク酸1.54gを溶解させた。このエッチング液のpHは5であった。
試 験 例 1
エッチング試験:
ガラスの円筒の内面にスパッタリングでチタンを100nmの厚さで析出させたものを試料とした。実施例1〜6および比較例1〜8で調製したエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、これに表1に記載の条件で試料を浸漬し、エッチング試験を行った。エッチング試験後の試料の外観を以下の評価基準で評価した。この結果も表1に示した。また、実施例6のエッチング液を用い、80℃、30秒のエッチング条件でエッチングした後の試料の外観写真を図1に示した。
<チタンの溶解評価基準>
(評価) (内容)
◎ : チタンが完全に溶解した。
○ : チタンがほとんど溶解した。
△ : チタンがほとんど溶解しなかった。
× : チタンが全く溶解しなかった。
<ガラスの溶解評価基準>
(評価) (内容)
+ : ガラスは溶解しなかった。
− : ガラスは溶解した。
以上の結果より、本発明のエッチング液に錯化剤だけで過酸化水素を入れない場合には、プロトカテク酸が最も良いことが分かった。また、錯化剤と過酸化水素を組み合わせた場合には、エッチング速度が向上し、EDTAを用いた場合よりも早くなることが分かった。更に、エッチングには高いpHが必要であることが分かった。また更に、1,2−ジオール類のうち、一般的なものはエッチングが全く行われないか、ほとんど行われないものであったが、式(II)に含まれる1,2−ベンゼンジオール類は有効であることが分かった。更にまた、一般的なチタンの錯化剤のβ−ジケトン類とα−ヒドロキシケトン類ではエッチングが全く行われないことが分かった。また、還元力ある錯化剤ではエッチングが全く行われないことが分かった。
試 験 例 2
エッチング試験:
ヘアライン加工された真鍮製のリングの両面にニッケルめっきを施したものに、スパッタで10nmの酸化チタン、70nmのチタン、45nmの窒化シリコン、85nmの窒化チタン、80nmの窒化シリコンおよび10nmの窒化チタンをこの順で析出させたものを試料とした。実施例1、3〜6および比較例1〜3、6〜8で調製したエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、これに表2に記載の条件で試料を浸漬し、エッチング試験を行った。エッチング試験後の試料の外観を以下の評価基準で評価した。この結果も表2に示した。また、実施例6のエッチング液を用い、80℃、5分のエッチング条件でエッチングした後の試料については、電子線マイクロアナライザ(EPMA)による分析をした。
<酸化チタン、チタン、窒化シリコン、窒化チタンの溶解評価基準>
(評価) (内容)
◎ : 酸化チタン、チタン、窒化シリコン、窒化チタンが完全に
溶解した。
○ : 酸化チタン、チタン、窒化シリコン、窒化チタンがほとん
ど溶解した。
△ : 酸化チタン、チタン、窒化シリコン、窒化チタンがほとん
ど溶解しなかった。
× : 酸化チタン、チタン、窒化シリコン、窒化チタンが全く溶
解しなかった。
<ニッケルの溶解評価基準>
(評価) (内容)
+ : ニッケルは溶解しなかった。
− : ニッケルは溶解した。
以上の結果より、本発明のエッチング液は下地のニッケルよりも優先的に酸化チタン、チタン、窒化シリコン、窒化チタンを溶解するので、下地のニッケルからこれらを選択的に除去できることがわかった。また、EPMAによる分析の結果、エッチング前後で、ニッケルが64.0mol%から74.2mol%、銅が6.0mol%から16.4mol%、亜鉛が3.4mol%から9.4mol%、チタンが11.6mol%から0mol%、シリコンが15.0mol%から0mol%となり、エッチングによりチタンとシリコンが全て除去されていたことが分かった。
試 験 例 3
エッチング試験:
シリコンウエハーの片面にスパッタで窒化タンタルを50μm析出させたものを試料とした。実施例1、3〜6および比較例1〜3で調製したエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、これに表3に記載の条件で試料を浸漬し、エッチング試験を行った。エッチング試験後の試料の外観を以下の評価基準で評価した。この結果も表3に示した。
<窒化タンタルの溶解評価基準>
(評価) (内容)
◎ : 窒化タンタルが完全に溶解した。
○ : 窒化タンタルがほとんど溶解した。
△ : 窒化タンタルがほとんど溶解しなかった。
× : 窒化タンタルが全く溶解しなかった。
<シリコンの溶解評価基準>
(評価) (内容)
+ : シリコンは溶解しなかった。
− : シリコンは溶解した。
以上の結果より、本発明のエッチング液は、下地のシリコンよりも優先的に窒化タンタルを溶解するので、下地のシリコンからこれらを選択的に除去できることがわかった。
試 験 例 4
エッチング試験:
真鍮板の片面にニッケルめっきを施したものを試料A、これにスパッタリングで10nmの酸化チタン、70nmのチタン、45nmの窒化シリコン、85nmの窒化チタン、80nmの窒化シリコンおよび10nmの窒化チタンをこの順で析出させたものを試料Bとした。試料Aおよび試料Bを、実施例6で調製したエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、80℃、5分の条件で浸漬し、エッチング試験を行った。エッチング試験前後の試料について走査型プローブ顕微鏡(SPM)による表面形状および表面荒さ(Ra値)の観察をした。その結果を図2に示した。
SPM観察およびRa測定の結果から、本発明のエッチング液は、下地のニッケルよりも優先的に酸化チタン、チタン、窒化シリコン、窒化チタンを溶解するので、下地のニッケルからこれらを選択的に除去できることが分かった。
試 験 例 5
エッチング試験:
シリコンウエハ(試料A)の片面にスパッタで窒化タンタルを50μm析出させたものを試料Bとした。試料Bを、実施例6で調製したエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、80℃、40分の条件で浸漬し、エッチング試験を行ったものを試料Cとした。これらの試料について走査型電子顕微鏡(SEM)およびSPMによる観察をした。その結果を図3に示した。
SEM観察およびSPM観察の結果から、本発明のエッチング液は、下地のシリコンよりも優先的に窒化タンタルを溶解するので、下地のシリコンからこれらを選択的に除去できることが分かった。
試 験 例 6
エッチング試験:
シリコンウエハ(試料A)の片面にスパッタで窒化チタンおよび酸化チタンをこの順でそれぞれ50μm析出させたものを試料Bとした。試料Bを、実施例6で調製したエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、80℃、25秒の条件で浸漬し、エッチング試験を行ったものを試料Cとした。これらの試料についてSEMおよびSPMによる観察をした。その結果を図4に示した。
SEM観察およびSPM観察の結果から、本発明のエッチング液は、下地のシリコンよりも優先的に窒化チタンおよび酸化チタンを溶解するので、下地のシリコンからこれらを選択的に除去できることが分かった。
試 験 例 7
エッチング条件の選定:
エッチング液は、サリチル酸0.334mol/L、酒石酸0.333mol/L、クエン酸0.333mol/Lおよび過酸化水素1mol/Lを含み、pHを水酸化ナトリウムにより11以上に調整したエッチング液を基本組成として、これを以下の表4に記載の通りに薄めてエッチング液を調製した。これらのエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、これを用いて表4に記載の条件で試験例1で用いたのと同様の試料(ガラス円筒)および試験例2で用いたのと同様の試料(リング)をエッチングした。なお、エッチング終了時間は、目視によりスパッタ膜が除去されるまでの時間である。
以上の結果より、エッチング速度に対する錯化剤の濃度と浴温度の関連を確認した。錯化剤の濃度と浴温度が高くなるとエッチング速度が高くなることが分かった。
試 験 例 8
使用後のエッチング液の元素分析:
実施例6のエッチング液を用い、試験例1で用いたのと同様の試料(ガラス円筒)を80℃で30秒、試験例2で用いたのと同様の試料(リング)を80℃で5分、試験例6で用いたのと同様の試料(シリコンウエハに窒化チタンおよび酸化チタンを析出させたもの(試料B))を80℃で25秒のエッチング後のエッチング液についてICP―AESで元素分析を行った。また、比較として比較例2のエッチング液を用い、同様の試料をエッチング後のエッチング液についても元素分析を行った。これらの分析の結果を表5に示した。
以上の結果より、本発明のエッチング液は、従来のものに比べ、チタンがニッケルおよびシリコンより優先的に溶解することがわかった。本発明のエッチング液はチタンが5mg/Lであるのに対してシリコンが36.1mg/Lおよびニッケルが検出せずであった。一方、従来のものではチタンが1mg/Lであるのに対してシリコンが23.5mg/Lおよびニッケルが8.5mg/Lであった。従来のもののチタンの量と比較し、過剰なシリコンはシリコンウエハ基板およびニッケルはニッケルめっき基板から溶解したものと考えられる。本発明で使用する錯化剤はチタンおよび窒化物の溶解に選択性を示すことがわかった。
試 験 例 9
エッチング速度の測定:
(1)チタンのエッチング速度の測定
チタンのエッチング速度は、ガラス上にスパッタでチタンを100nm析出させ、表6に記載のエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、80℃にしたものに浸漬し、エッチング時間、溶解したチタンの量、エッチング液への接触面積から算出した。その結果を表6に示した。
(2)酸化チタン/窒化チタンのエッチング速度の測定
酸化チタン/窒化チタンのエッチング速度は、シリコンウエハ上にスパッタで酸化チタンおよび窒化チタンをこの順でそれぞれ50nmずつ析出させ、表7に記載のエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、80℃にしたものに浸漬し、エッチング時間、溶解した酸化チタン/窒化チタンの量、エッチング液への接触面積から算出した。その結果を表7に示した。
(3)ニオブのエッチング速度の測定
ニオブのエッチング速度は、ガラス上にスパッタでニオブを200nm析出させ、表8に記載のエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、80℃にしたものに浸漬し、エッチング時間、溶解したニオブの量、エッチング液への接触面積から算出した。その結果を表8に示した。
(4)窒化タンタルのエッチング速度の測定
窒化タンタルのエッチング速度は、シリコンウエハ上にスパッタで窒化タンタルを50nm析出させ、表9に記載のエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、80℃にしたものに浸漬し、エッチング時間、溶解した窒化タンタルの量、エッチング液への接触面積から算出した。その結果を表9に示した。
試 験 例 10
エッチング速度の測定:
(1)ガラスのエッチング速度の測定
ガラスのエッチング速度は、表10に記載のエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、80℃にしたものに浸漬し、エッチング時間、溶解したガラスの量、板ガラスのエッチング液への接触面積に対してエッチング前後の重量差から算出した。その結果を表10に示した。
(2)シリコンのエッチング速度の測定
シリコンのエッチング速度は、表11に記載のエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、80℃にしたものに浸漬し、エッチング時間、溶解したシリコンの量、シリコンウエハのエッチング液への接触面積に対してエッチング前後の重量差から算出した。その結果を表11に示した。
(3)ニッケルのエッチング速度の測定
ニッケルのエッチング速度は、表12に記載のエッチング液を撹拌子で撹拌しつつ、80℃にしたものに浸漬し、エッチング時間、溶解したニッケルの量、真鍮製板の前面にニッケルめっきを施したもののエッチング液への接触面積に対してエッチング前後の重量差から算出した。その結果を表12に示した。
以上の結果より、本発明のエッチング液は、下地基材となるガラス、シリコンおよびニッケルのエッチング速度が、チタン、酸化チタン、窒化チタン、ニオブ、窒化タンタルのエッチング速度よりも遅いことが示された。これにより、本発明のエッチング液はチタン、酸化チタン、窒化チタン、ニオブ、窒化タンタルを下地基材よりも優先的に溶解することが示された。一方、EDTAを用いたエッチング液は、本発明のエッチング液よりも下地基材のエッチング速度が圧倒的に速いことが示された。
試 験 例 11
エッチング試験:
実施例6で調製したエッチング液を80℃にしたものに、砒化ガリウムウエハの細片を浸漬したところ、ほどなく砒化ガリウム片が溶解した。この結果から、本発明のエッチング液はチタン等と同様に砒素、ガリウムおよび砒化ガリウムも選択的にエッチングできることが分かった。
試 験 例 12
エッチング試験:
実施例6で調製したエッチング液を80℃にしたものに、タングステン、モリブデン、ルテニウムまたはロジウムの試験片を浸漬すると、ほどなく溶解する。これから、本発明のエッチング液はチタン等と同様にタングステン、モリブデン、ルテニウムまたはロジウムも選択的にエッチングし得る。
試 験 例 13
再利用試験:
ヘアライン加工された真鍮製のリングの両面にニッケルめっきを施したものに、スパッタで10nmの酸化チタン、70nmのチタン、45nmの窒化シリコン、85nmの窒化チタン、80nmの窒化シリコンおよび10nmの窒化チタンをこの順で析出させたものを試料とした。実施例6で調製したエッチング液を80℃にしたものに試料を5分間浸漬し、スパッタで析出させた酸化チタン、チタン、窒化シリコンおよび窒化チタンを完全にエッチングした。その後、この試料を乾燥させ、更に上記と同様のスパッタを再度行ったところ、エッチング前の試料と同様の外観が得られた。この試験により、試料の再利用が可能なことが示された。
実 施 例 7
エッチング液:
水1000mlに、サリチル酸23g、ロッシェル塩47g、クエン酸ナトリウム43g、PEG−200
1ml、過酸化水素(34%)50mlおよび水酸化ナトリウム10gを溶解させた。このエッチング液のpHは12.7であった。
試 験 例 14
エッチング試験:
実施例7で調製したエッチング液のpHを水酸化ナトリウムまたは硫酸を用いて表13に記載のpHに調整した。試験例1で用いたのと同様の試料(ガラス円筒)および試験例2で用いたのと同様の試料(リング)を、それぞれのエッチング液を50℃にしたものに浸漬し、目視によりスパッタ膜が完全に除去されるまでの時間を測定した。それらの結果を表13に示した。
この試験によりエッチング液のpHが高いほどエッチング速度が向上することが分かった。特に、pH11以上、pH12以上、pH13〜14ではそれぞれのpH未満の場合と比べてエッチング速度がおおむね2倍以上向上することがわかった。
実 施 例 8
エッチング液:
水1000mlに、クエン酸ナトリウム129g、PEG−2000.1ml、過酸化水素(34%)50mlを溶解させた。このエッチング液のpHは13であった。
試 験 例 15
エッチング試験:
実施例8で調整したエッチング液を50℃にしたものに、5×5×0.1cmのアルミ板または銅板を浸漬し、試験例10と同様にしてエッチング速度を測定した。アルミ板のエッチング速度は130nm/s、銅板のエッチング速度は0.142nm/sであることがわかった。
試 験 例 16
エッチング試験:
実施例8で調製したエッチング液を60℃にしたものに、酸化アルミニウムの試験片を浸漬したところ、ほどなく溶解した。この結果から、本発明のエッチング液はチタン等と同様に酸化アルミニウムも選択的にエッチングできることがわかった。
試 験 例 17
エッチング試験:
実施例8で調製したエッチング液を60℃にしたものに、シリコンウエハに窒化アルミニウムと窒化ガリウムをこの順でスパッタして積層した試験片を浸漬したところ、窒化アルミニウムと窒化ガリウムの層がほどなく溶解した。この結果から、本発明のエッチング液はチタン等と同様に窒化アルミニウムまたは窒化ガリウムも選択的にエッチングできることがわかった。
以上説明した本発明方法におけるエッチングの原理は以下のように推定される。
(1)錯化剤の役割:
選択された錯化剤は表面の金属にキレートすることにより、表面の金属を(a)求核攻撃されやすくし、(b)生成された金属錯体をエッチング液に溶解されやすくしている。即ち、選定された錯化剤の配位子が被エッチング金属原子の形状、軌道配列、電子特性と適合した金属(例:チタン、ニオブ等)に選択的にキレートすることで特定の金属のみがエッチング可能となる。しかし、一般的に使用される錯化剤であるEDTA等を使用すると、その錯化剤は多数の金属と強くキレートするため選択性が低い。即ち、本発明で選択された錯化剤は、被エッチング金属の選択性を特定している一つの要因となる。
錯化剤の錯化能力や選択性は、その錯化剤の配位数、配位種(窒素(例:アミン、ニトリルに含まれる窒素)、酸素(例:ヒドロキシ、カルボン酸、カルボニルに含まれる酸素)、燐、硫黄(例:メルカプト、チオカルボニルに含まれる硫黄))、配位特性、電子特性、多配位数の場合の配位子−配位子間の距離/配列により決定される。本発明では三つの炭素で隔離されている2つか3つの酸素配位を持つ分子で、1つはヒドロキシ、1つはカルボン酸またはベンゼンジオールを有するものが最適と考えられる。(3つの場合のもう一つの配位種も酸素系のものが良い。)例えば配位種に窒素が存在すると、チタンやニオブをエッチングすべきところがニッケルもエッチングされてしまい本発明の目的と合致しなくなる。
(2)塩基の役割:
キレートされた金属に求核攻撃する(例:ヒドロキシド)。
(3)酸化剤の役割:
金属酸化物、金属窒化物、金属錯体内の各々の金属(M)との結合の場合、金属との結合を酸化分解し、格子状・非格子上の結合を破壊させる。
(例:M−O−M→M−O−O−M→2M=O)
金属エッチングの場合、金属または金属錯体を酸化させる。
(例:M→Mnまたは配位子−Mn→配位子−M)
本発明方法は、チタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金のエッチング、下地基材の再利用や上記金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金の回収にも利用できる。

Claims (6)

  1. ガラス、シリコン、銅およびニッケルから選ばれる下地基材に設けられたチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金の層を、下記式(I)および(II)、
    [式(I)中、R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、−R、−OR、−OOR、−COOR、−COOOR、−CHCOOR、−CHCOOOR、−CROまたは−CHCHCHである(R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜10の飽和脂肪族基、炭素数1〜10の不飽和脂肪族基、またはアリール基である)]
    [式(II)中、R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、−R、−OR、−OOR、−COOR、−COOOR、−CHCOOR、−CHCOOOR、−CRO、−CHCHCH、−CN、−NC、−NO、−F、−Cl、−Br、−I、−SOであり(R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜10の飽和脂肪族基、炭素数1〜10の不飽和脂肪族基、またはアリール基である)、Xは−OH、−COOHまたは−COOOHである]
    で示される化合物から選ばれる錯化剤の1種以上を本質的に含有し、アルカリ性であるエッチング液に接触させ、チタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金を選択的にエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
  2. 更に、エッチング液に酸化剤を含有させるものである請求項1記載のエッチング方法。
  3. エッチング液のpHが11以上である請求項1または2に記載のエッチング方法。
  4. 下記式(I)および(II)、
    [式(I)中、R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、−R、−OR、−OOR、−COOR、−COOOR、−CHCOOR、−CHCOOOR、−CROまたは−CHCHCHである(R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜10の飽和脂肪族基、炭素数1〜10の不飽和脂肪族基、またはアリール基である)]
    [式(II)中、R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、−R、−OR、−OOR、−COOR、−COOOR、−CHCOOR、−CHCOOOR、−CRO、−CHCHCH、−CN、−NC、−NO、−F、−Cl、−Br、−I、−SOであり(R〜Rは、それぞれ同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜10の飽和脂肪族基、炭素数1〜10の不飽和脂肪族基、またはアリール基である)、Xは−OH、−COOHまたは−COOOHである]
    で示される化合物から選ばれる錯化剤の1種以上を本質的に含有し、アルカリ性であることを特徴とするガラス、シリコン、銅およびニッケルから選ばれる下地基材に設けられたチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金用エッチング液。
  5. 更に、酸化剤を含有する請求項4記載のチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金用エッチング液。
  6. pHが11以上である請求項4または5に記載のチタン、ニオブ、タングステン、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、砒素、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる金属、前記金属の酸化物、前記金属の窒化物、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化タンタルまたはこれらの合金用エッチング液。
JP2014504617A 2012-03-12 2012-09-03 選択的エッチング方法 Active JP6061915B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPPCT/JP2012/056315 2012-03-12
JP2012056315 2012-03-12
PCT/JP2012/072301 WO2013136555A1 (ja) 2012-03-12 2012-09-03 選択的エッチング方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2013136555A1 true JPWO2013136555A1 (ja) 2015-08-03
JP6061915B2 JP6061915B2 (ja) 2017-01-18

Family

ID=48752668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014504617A Active JP6061915B2 (ja) 2012-03-12 2012-09-03 選択的エッチング方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9169437B2 (ja)
JP (1) JP6061915B2 (ja)
KR (1) KR20140134283A (ja)
CN (1) CN103205259A (ja)
WO (1) WO2013136555A1 (ja)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6494254B2 (ja) * 2014-11-18 2019-04-03 関東化學株式会社 銅、モリブデン金属積層膜エッチング液組成物、該組成物を用いたエッチング方法および該組成物の寿命を延ばす方法
US9797048B2 (en) * 2015-03-31 2017-10-24 The Boeing Company Stripping solution for zinc/nickel alloy plating from metal substrate
JP6761166B2 (ja) * 2015-07-23 2020-09-23 セントラル硝子株式会社 ウェットエッチング方法及びエッチング液
JP6626748B2 (ja) * 2016-03-09 2019-12-25 株式会社Adeka タンタル含有層用エッチング液組成物及びエッチング方法
CN106186714A (zh) * 2016-07-15 2016-12-07 天津美泰真空技术有限公司 一种抑制tft液晶显示屏减薄后凹点的蚀刻液
US11035044B2 (en) * 2017-01-23 2021-06-15 Versum Materials Us, Llc Etching solution for tungsten and GST films
EP3959291A4 (en) * 2019-03-11 2023-07-19 Versum Materials US, LLC ETCHING SOLUTION AND PROCESS FOR ALUMINUM NITRIDE
KR20210034905A (ko) 2019-09-23 2021-03-31 동우 화인켐 주식회사 루테늄 금속막 식각액 조성물, 이를 이용한 패턴의 형성 방법 및 어레이 기판의 제조방법, 및 이에 따라 제조된 어레이 기판
KR20220159387A (ko) * 2020-03-31 2022-12-02 가부시끼가이샤 도꾸야마 반도체용 처리액 및 그 제조 방법
JP7478371B2 (ja) 2020-04-03 2024-05-07 株式会社Flosfia 結晶膜の製造方法
JP7478372B2 (ja) 2020-04-03 2024-05-07 株式会社Flosfia 結晶膜の製造方法
KR20220166348A (ko) 2020-04-14 2022-12-16 엔테그리스, 아이엔씨. 몰리브데넘을 에칭하기 위한 방법 및 조성물
JP7466372B2 (ja) 2020-05-13 2024-04-12 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および基板処理方法
US20220049160A1 (en) * 2020-08-13 2022-02-17 Entegris, Inc. Nitride etchant composition and method
CN112362437B (zh) * 2020-10-30 2023-12-19 万华化学集团股份有限公司 一种金相侵蚀剂以及金相组织显示方法
CN112522707B (zh) * 2020-11-20 2021-12-03 湖北兴福电子材料有限公司 一种高选择比的钨蚀刻液
DE102020133278A1 (de) * 2020-12-14 2022-06-15 Schott Ag Verfahren zur Herstellung strukturierter Glasartikel durch alkalische Ätzung
KR20230032470A (ko) 2021-08-31 2023-03-07 동우 화인켐 주식회사 루테늄 함유막 식각액 조성물 및 이를 사용한 도전 패턴 형성 방법
CN114369461B (zh) * 2021-12-09 2023-02-24 湖北兴福电子材料股份有限公司 一种氮化铝和硅的高选择性蚀刻液
WO2023228774A1 (ja) * 2022-05-27 2023-11-30 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および基板処理方法
CN115011348B (zh) * 2022-06-30 2023-12-29 湖北兴福电子材料股份有限公司 一种氮化铝蚀刻液及其应用
CN115044376B (zh) * 2022-06-30 2023-12-29 湖北兴福电子材料股份有限公司 一种掺钪氮化铝蚀刻液及其应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006110279A1 (en) * 2005-04-08 2006-10-19 Sachem, Inc. Selective wet etching of metal nitrides
WO2009081884A1 (ja) * 2007-12-21 2009-07-02 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. エッチング剤、エッチング方法及びエッチング剤調製液
JP2010165732A (ja) * 2009-01-13 2010-07-29 Hitachi Displays Ltd エッチング液及びこれを用いたパターン形成方法並びに液晶表示装置の製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4554050A (en) 1984-07-16 1985-11-19 At&T Bell Laboratories Etching of titanium
US6630433B2 (en) * 1999-07-19 2003-10-07 Honeywell International Inc. Composition for chemical mechanical planarization of copper, tantalum and tantalum nitride

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006110279A1 (en) * 2005-04-08 2006-10-19 Sachem, Inc. Selective wet etching of metal nitrides
JP2008536312A (ja) * 2005-04-08 2008-09-04 サッチェム, インコーポレイテッド 金属窒化物の選択的なウェットエッチング
WO2009081884A1 (ja) * 2007-12-21 2009-07-02 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. エッチング剤、エッチング方法及びエッチング剤調製液
JP2010165732A (ja) * 2009-01-13 2010-07-29 Hitachi Displays Ltd エッチング液及びこれを用いたパターン形成方法並びに液晶表示装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6061915B2 (ja) 2017-01-18
CN103205259A (zh) 2013-07-17
US9169437B2 (en) 2015-10-27
WO2013136555A1 (ja) 2013-09-19
KR20140134283A (ko) 2014-11-21
US20150048053A1 (en) 2015-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6061915B2 (ja) 選択的エッチング方法
TWI419995B (zh) 鋁或鋁合金之表面處理方法
JP5699794B2 (ja) アルミニウム酸化皮膜用除去液及びアルミニウム又はアルミニウム合金の表面処理方法
JP4605409B2 (ja) アルミニウム又はアルミニウム合金の表面処理方法
TWI460310B (zh) A titanium-based metal, a tungsten-based metal, a titanium-tungsten-based metal, or an etching solution of these nitrides
TW201105780A (en) Etchant composition and method
JP4538490B2 (ja) アルミニウム又はアルミニウム合金上の金属置換処理液及びこれを用いた表面処理方法
TW201040316A (en) Etching solution for copper-containing multilayer film
TW201035290A (en) Etchant for transparent conductive ito films
JP2008169446A (ja) アルミニウム酸化皮膜用除去液及びアルミニウム又はアルミニウム合金の表面処理方法
WO2005017230A1 (ja) チタン含有層用エッチング液およびチタン含有層のエッチング方法
TWI545228B (zh) 銅或以銅為主成分之化合物之蝕刻液
KR20130045190A (ko) 구리층 및/또는 구리합금층을 포함하는 금속막용 에칭액 조성물 및 그것을 이용한 에칭방법
JPWO2008111389A1 (ja) エッチング液及びエッチング方法
JP2004263267A (ja) アルミニウム酸化皮膜用除去液及びアルミニウム又はアルミニウム合金の表面処理方法
KR20210153221A (ko) 선택적 에칭방법
TW200848542A (en) Method for surface treatment of aluminum or aluminum alloy
JP2005310845A (ja) 基板処理方法および基板処理液
JP2005206620A (ja) 洗浄剤
JP5874308B2 (ja) 銅及びモリブデンを含む多層膜用エッチング液
JP4838578B2 (ja) 微細加工処理剤、及びそれを用いた微細加工処理方法
WO2000011107A1 (en) Ito etching composition
JP5783563B2 (ja) Cr含有基材用エッチング剤組成物及び該エッチング剤を用いたエッチング方法
WO2023204141A1 (ja) エッチング用組成物、それを用いたエッチング方法および電子部品の製造方法
JP2008144205A (ja) チタンまたはチタン合金用酸洗液、およびこれを用いた酸洗方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150901

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160614

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160815

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161012

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6061915

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250