KR100295805B1 - Cobalt-based and copper-based multi-layer metal film etching solution and its manufacturing method and etching method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 Co계 및 Cu계 다층 금속막 동시 식각(蝕刻)(etching) 용액과 그 제조방법 및 이를 이용한 식각방법에 관한 것으로서, 요구된 조성비로 칭량하여 제조한 염화철(Ⅲ) 육수화물 40g을 약 30 ∼50 ℃순수한 물 40cc에 혼합한 후, 교반기를 이용하여 균일하게 용해하여 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액을 제조하고, 제조된 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액과 불산 2cc를 역시 교반기를 이용하여 균일하게 혼합하여 최종 식각 용액을 제조하되, 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액의 농도는 1∼20 mol%, 상기 불산의 농도는 1∼40 mol%이 되도록 하는 한편, 이를 이용한 습식 식각시의 온도는 약 30 ∼50 ℃로 유지함으로써, 보다 경제적인 습식 식각법을 사용하면서도 Co계 및 Cu계 다층 금속막을 동시에 식각할 수 있고, 식각시 단면이 이방성이어서 미세 패턴을 형성하는데 용이한 매우 유용한 발명인 것이다.The present invention relates to a simultaneous etching solution of Co-based and Cu-based multi-layer metal films, a method of manufacturing the same, and an etching method using the same, wherein about 40 g of iron (III) chloride hexahydrate prepared by weighing is required at a required composition ratio. After mixing in 40 cc of pure water at 30 to 50 ° C., dissolving it uniformly using a stirrer to prepare an aqueous iron (III) chloride hexahydrate solution, and uniformly preparing the aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate and 2 cc of hydrofluoric acid using an agitator In order to prepare a final etching solution, the concentration of the aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate is 1 to 20 mol%, the concentration of hydrofluoric acid is 1 to 40 mol%, while the temperature during wet etching using the same By maintaining the temperature at about 30 to 50 ° C., Co and Cu-based multilayer metal films can be simultaneously etched while using a more economical wet etching method. It is a very useful invention.

Description

코발트계 및 구리계 다층 금속막 식각용액과 그 제조방법 및 이를 이용한 식각방법Cobalt-based and copper-based multilayer metal film etching solution, its manufacturing method and etching method using the same

본 발명은 Co계 및 Cu계 다층 금속막 동시 식각(蝕刻)(etching)용액과 그 제조방법 및 이를 이용한 식각방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, Cu계 금속의 습식식각이 가능한 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액에 불산(HF)을 첨가하여 식각용액을 제조함으로써, 동시에 Co계 금속의 습식식각도 가능하도록 한 Co계 및 Cu계 다층 금속막 동시 식각용액과 그 제조방법 및 이를 이용한 식각방법에 관한 것이다.The present invention relates to a simultaneous etching solution of the Co-based and Cu-based multi-layer metal film, a method for manufacturing the same, and an etching method using the same, and more particularly, iron chloride (III) capable of wet etching of Cu-based metals. Simultaneous etching solution for Co and Cu-based multilayer metal films, which is capable of wet etching of Co-based metals by adding hydrofluoric acid (HF) to an aqueous solution of hexahydrate, and a manufacturing method thereof and an etching method using the same will be.

소형 자기 소자에 적용되는 Co계 및 Cu계 다층 금속막의 식각시, 종래에는 일반적으로 각각의 금속막을 개별적으로 습식 식각하는 방법을 사용하였으며, 만일 동시에 식각하고자 할 경우에는 건식법을 사용하였었다.In etching a Co-based and Cu-based multilayer metal film applied to a small magnetic device, a conventional wet etching method of each metal film is generally used, and a dry method is used if the etching is to be performed at the same time.

즉, Cu계 금속막에 대해 습식 식각법을 사용할 수 있는 식각용액 중에서, 동시에 Co계 금속막에 대해서까지 습식 식각법을 사용할 수 있게 하는 식각용액이 알려져 있지 않았었기 때문에, 기존의 습식법으로는 Co계와 Cu계의 다층 금속막을 동시에 식각하는 것은 불가능하였는 바, 각각의 금속막에 대해 별도의 식각용액을 사용하여 개별적으로 식각하여야 함에 따라 공정이 복잡하였으며, 또한 식각된 금속막의 단면이 원형으로 형성되는 등방성 구조를 가지고 있어서 정확한 미세패턴을 형성하기 어렵다는 문제점이 있었다.That is, among the etching solutions that can use the wet etching method for the Cu-based metal film, the etching solution that allows the wet etching method to be used for the Co-based metal film at the same time is not known. Since it was impossible to simultaneously etch the Cu-based and Cu-based multilayer metal films, the process was complicated by separately etching each metal film using a separate etching solution, and the cross section of the etched metal film was formed in a circular shape. There is a problem that it is difficult to form an accurate fine pattern because it has an isotropic structure.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 이온 밀링 등과 같은 건식법을 사용하여 Co 계와 Cu계 다층 금속막을 동시에 식각하고 있지만, 이 방법은 식각에 장시간이 소요되고, 또한 장비가 고가여서 경제성이 없다는 문제점이 있었다.In order to solve this problem, Co and Cu-based multilayer metal films are simultaneously etched by using a dry method such as ion milling, but this method requires a long time to etch and also has a problem that the equipment is expensive and economical. .

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 보다 경제성이 있는 습식 식각법을 사용하여 Co계 및 Cu계 다층 금속막을 동시에 식각할 수 있고, 식각시 단면이 이방성이어서 미세 패턴을 형성하는데 용이한 Co계-Cu계 다층 금속막 동시 식각용액과 그 제조방법 및 이를 이용한 식각방법을 제공하는 데 그 목적이 있는 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and can simultaneously etch Co-based and Cu-based multilayer metal films by using a more economical wet etching method, and the anisotropic cross section is anisotropic during etching, thereby providing fine patterns. An object of the present invention is to provide a Co-Cu-based multilayer metal film simultaneous etching solution, a method for preparing the same, and an etching method using the same.

도 1은 스퍼터링법으로 제조한 CoNbZr/Cu/CoNbZr 다층 금속막의 단면 구조를 나타낸 것이고,1 illustrates a cross-sectional structure of a CoNbZr / Cu / CoNbZr multilayer metal film prepared by sputtering.

도 2는 본 발명에 따른 식각용액을 사용하여 도 1의 다층 금속막을 식각한 후의 식각단면을 나타낸 것이고,Figure 2 shows the etching cross-section after etching the multi-layer metal film of Figure 1 using an etching solution according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 식각 용액에 의한 도 1의 다층 금속막 식각시, 식각 시간에 대한 식각 깊이의 관계를 나타낸 그래프이고,3 is a graph showing the relationship between the etching depth and the etching time during the etching of the multilayer metal film of FIG. 1 by the etching solution according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 식각 용액에 의한 도 1의 다층 금속막 식각시, 식각시간에 따른 식각 바이어스값을 나타낸 그래프이고,4 is a graph illustrating an etching bias value according to an etching time when the multilayer metal film of FIG. 1 is etched by an etching solution according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 식각 용액을 사용하여 도 1의 다층금속막을 식각하여 선폭 200㎛, 선간격 70㎛인 박막 인덕터의 패턴을 형성한 것을 도시한 것이다FIG. 5 illustrates a pattern of a thin film inductor having a line width of 200 μm and a line spacing of 70 μm by etching the multilayer metal film of FIG. 1 using an etching solution according to the present invention.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 Co계 및 Cu계 다층 금속막 동시 식각용액은, 염화철(Ⅲ) 육수화물(FeCl3·6H2O)에 소정량의 물과 불산(HF)을 혼합하여 제조하되, 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물의 농도는 1∼20 mol%, 상기 불산의 농도는 1∼40 mol%로 하는 것에 그 특징이 있는 것이다.Co- and Cu-based multi-layer metal film simultaneous etching solution according to the present invention for achieving the above object, a predetermined amount of water and hydrofluoric acid (HF) in iron (III) chloride hexahydrate (FeCl 3 · 6H 2 O) It is prepared by mixing, the concentration of the iron (III) chloride hydrate is characterized in that the concentration of 1 to 20 mol%, the concentration of the hydrofluoric acid is 1 to 40 mol%.

본 발명에 따른 Co계 및 Cu계 다층 금속막 동시 식각용액 제조방법은, 염화철(Ⅲ) 육수화물(FeCl3·6H2O)과 소정량의 물을 30∼50℃ 범위를 유지하면서 혼합하여 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액을 제조하는 제 1단계; 및 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액에 소정량의 불산(HF)을 혼합하는 제 2단계를 포함하여 이루어지는 것에 그 특징이 있는 것이다.Co- and Cu-based multi-layer metal film simultaneous etching solution manufacturing method according to the present invention, iron (III) chloride hexahydrate (FeCl 3 · 6H 2 O) and a predetermined amount of water while maintaining a range of 30 to 50 ℃ mixed iron chloride (III) a first step of preparing an aqueous solution of hexahydrate; And a second step of mixing a predetermined amount of hydrofluoric acid (HF) with the aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate.

본 발명에 따른 Co계 및 Cu계 다층 금속막 동시 식각용액을 이용한 식각방법은, 염화철(Ⅲ) 육수화물(FeCl3·6H2O)에 소정량의 물과 불산(HF)을 혼합하여 염화철(Ⅲ) 육수화물 혼합 용액을 제조하는 제 1단계; 및 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물 혼합 용액을 25∼30℃ 범위로 유지하면서 Co계 및 Cu계 다층 금속막을 동시에 습식식각하는 제 2단계를 포함하여 이루어지는 것에 그 특징이 있는 것이다.In the etching method using a simultaneous etching solution of Co-based and Cu-based multilayer metal films according to the present invention, a predetermined amount of water and hydrofluoric acid (HF) are mixed with iron (III) chloride hexahydrate (FeCl 3 .6H 2 O) to form iron chloride ( III) preparing a hexahydrate mixed solution; And a second step of simultaneously wet etching the Co-based and Cu-based multilayer metal films while maintaining the iron (III) hexahydrate mixed solution in a range of 25 to 30 ° C.

본 발명에 따른 Co계 및 Cu계 다층 금속막 동시 식각용액과, Co계 및 Cu계 다층 금속막간의 화학 반응은 대부분 전기 화학적 원리에 의해 일어나는데, 이때 화학반응에 참여하는 금속은 다음의 반응식 (1)에서와 같이 전류의 흐름을 증가시키는 효과를 지닌 양극으로 거동한다.Most of the chemical reaction between the Co- and Cu-based multilayer metal film simultaneous etching solution according to the present invention, and the Co-based and Cu-based multilayer metal film is caused by the electrochemical principle, the metal participating in the chemical reaction is represented by the following reaction formula (1 It acts as an anode with the effect of increasing the flow of current, as in.

M → M+n+ ne-······················반응식 (1) M → M + n + ne - ······················ formula (1)

상기 염화철(Ⅲ) 육수화물과 순수한 물과의 반응은 다음의 반응식 (2)와 같이 나타낼 수 있으며, 이 식에서 알 수 있는 바와 같이 실제 염화철(Ⅲ) 육수화물의 수용액은 강한 산성을 나타낸다.The reaction of the iron (III) chloride hexahydrate with pure water can be represented by the following reaction formula (2), and as can be seen from the above, the aqueous solution of the iron (III) chloride hexahydrate shows strong acidity.

nFeCl3·6H2O + nH2O + nCu → nFe(OH)3+ nHCl ········반응식 (2)nFeCl 3 · 6H 2 O + nH 2 O + nCu → nFe (OH) 3 + nHClReaction Scheme (2)

상기 반응식 (2)에 의한 염화철(Ⅲ) 육수화물의 수용액과 Cu의 반응은 다음의 반응식 (3) 및 (4)와 같이 2가지 형태의 반응으로 나타날 수 있다.The reaction of Cu with an aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate according to Scheme (2) may be represented by two types of reactions as in Schemes (3) and (4) below.

nFeCl3·6H2O + nH2O + nCu → nFeOH3+ nHCl + nCu2++ 2ne-···반응식 (3) nFeCl 3 · 6H 2 O + nH 2 O + nCu → nFeOH 3 + nHCl + nCu 2+ + 2ne - ··· Scheme 3

nFeCl3·6H2O + nH2O + nCu → nFeCl2+ nCuCl2+ nH++ nOH-···반응식 (4) nFeCl 3 · 6H 2 O + nH 2 O + nCu → nFeCl 2 + nCuCl 2 + nH + + nOH - ··· Scheme 4

실제 염화철(Ⅲ) 육수화물의 수용액은 강한 산성을 나타내므로, 이들 반응식 중에서 반응식 (3)과 같은 반응이 주로 일어나고, 용액 내 일부에서 반응식 (4)와 같은 반응이 동시에 일어나리라고 생각된다.In fact, since the aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate shows strong acidity, it is thought that reactions such as the reaction equation (3) mainly occur in these reaction equations, and reactions such as the reaction equation (4) occur simultaneously in some of the solutions.

상기 반응식으로부터 알 수 있는 바와 같이, Cu막은 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물의 수용액 내에서, 상기 반응식 (3)에 의해 생성된 HCl과 아래의 반응식 (5)와 같은 반응을 하여 Cl-이온에 의해 식각되거나, 상기 반응식 (4)와 같이 일단 CuCl2를 형성한 후, 다시 용해되는 과정을 통하여 식각되며, 기타 나머지 용액은 완충용액의 역할을 한다고 사료된다.As can be seen from the above reaction scheme, the Cu film is reacted with Cl ions in the aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate by reacting with HCl produced by the above reaction formula (3) as shown in the following reaction formula (5). After etching or forming CuCl 2 as in Scheme (4), it is etched through dissolution again, and the rest of the solution is considered to act as a buffer solution.

nCu + nHCl → nCu2++ 2ne-+ nH++ nCl-···········반응식 (5) nCu + nHCl → nCu 2+ + 2ne - + nH + + nCl - ··········· Scheme 5

한편, 일반적으로, 식각 용액의 전극전위값과 절대값으로 비교했을 때 전극전위값이 작은 금속은 해당 식각용액에 의해 식각되고, 전극전위값이 큰 금속은 해당 식각용액에 의해 식각되지 않는 바, 순수한 Co 금속은 그 전극전위값(electrode potential, E0)이 -0.28V로서, Cu의 전극전위값(ECu= 0.34 V)의 절대값보다 작기 때문에 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물의 수용액에 식각될 것이라고 예측할 수 있으나, Co 합금 등과 같이 순수한 Co가 아닐 경우에는 그 전극전위값이 오히려 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액의 전극전위보다 높기 때문에 거의 식각되지 않게 된다.On the other hand, in general, when compared with the electrode potential value and the absolute value of the etching solution, the metal having a small electrode potential value is etched by the etching solution, the metal having a large electrode potential value is not etched by the etching solution, Pure Co metal is etched in the aqueous solution of iron (III) chloride because its electrode potential (E 0 ) is -0.28V, which is smaller than the absolute value of Cu electrode potential (E Cu = 0.34 V). If it is not pure Co, such as Co alloy, the electrode potential value is rather higher than the electrode potential of the aqueous iron (III) chloride hexahydrate solution is hardly etched.

하지만, 본 발명에 따른 혼합 식각 용액에서는 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액에 소량의 불산을 첨가하여 혼합제조함으로써, 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액의 전극전위값이 Co계 합금의 전극전위값보다 높게 되었기 때문에, 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액에서 식각될 수 있게 되며, 이로 인해 Co계 및 Cu계 다층 금속막의 동시 식각이 가능해지게 되는 것이다.However, in the mixed etching solution according to the present invention, a small amount of hydrofluoric acid is added to the iron (III) chloride hexahydrate solution to prepare and mix, whereby the electrode potential of the aqueous solution of iron (III) chloride is higher than that of the Co-based alloy. Since it is high, it can be etched in the aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate, thereby enabling simultaneous etching of Co-based and Cu-based multilayer metal films.

또한, 식각 시간, 식각 온도 및 용액 성분 농도를 적절히 조절할 경우, 식각 단면에 이방성 구조를 얻을 수 있게 된다.In addition, when the etching time, the etching temperature and the solution component concentration are appropriately adjusted, an anisotropic structure can be obtained in the etching cross section.

결론적으로, 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액에 의해서는 Cu계 합금을 식각할 수 있게 되고, 상기 수용액에 첨가된 불산으로 인해서는 Co계 합금을 식각할 수 있게 되므로, 본 발명에 따른 혼합 식각 용액에 의해 양 합금을 동시에 식각할 수 있게 되는 것이다.In conclusion, the aqueous solution of iron (III) chloride can be used to etch Cu-based alloys, and because of the hydrofluoric acid added to the aqueous solution can etch Co-based alloys, the mixed etching solution according to the present invention. This allows both alloys to be etched simultaneously.

이하, 본 발명에 따른 Co계 및 Cu계 다층 금속막 동시 식각용액 및 이를 이용한 식각방법의 일 실시예에 대해 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a simultaneous etching solution of a Co-based and Cu-based multilayer metal film according to the present invention and an etching method using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예Example

먼저, 요구된 조성비로 칭량하여 제조한 염화철(Ⅲ) 육수화물 40g을 순수한 물 40cc에 혼합한 후, 교반기를 이용하여 균일하게 용해하여 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액을 제조한다. 이때, 상온에서는 용해가 잘 안되고 온도가 너무 높을 경우에는 증발이 일어나 독성으로 인한 문제점이 있으므로, 상기 순수한 물의 온도는 30 ∼50 ℃로 유지하는 것이 바람직 하다,First, 40 g of iron (III) chloride hexahydrate prepared by weighing at the required composition ratio is mixed with 40 cc of pure water, and then uniformly dissolved using a stirrer to prepare an aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate. At this time, since it is difficult to dissolve at room temperature and the temperature is too high, there is a problem due to toxicity due to evaporation, it is preferable to maintain the temperature of the pure water at 30 to 50 ℃,

이어서, 제조된 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액과 불산 2cc를 역시 교반기를 이용하여 균일하게 혼합하여 최종 식각 용액을 제조한다. pH측정기를 이용하여 식각 용액의 산도를 측정한다.Subsequently, the prepared aqueous solution of iron (III) chloride and 2 cc of hydrofluoric acid are uniformly mixed using a stirrer to prepare a final etching solution. The pH of the etching solution is measured using a pH meter.

아래의 표 1은 상기 과정에서의 각 구성물질의 성분조성을 나타낸 것으로서, 일반적으로는 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액의 농도는 1∼20 mol%, 상기 불산의 농도는 1∼40 mol%이 되도록 한다. 이때, 염산 또는 질산을 0.5 mol% 이하 범위에서 소정량 더 혼합하는 것도 가능하다.Table 1 below shows the composition of each constituent material in the above process, and in general, the concentration of the aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate is 1-20 mol%, and the concentration of hydrofluoric acid is 1-40 mol%. do. At this time, it is also possible to further mix a predetermined amount of hydrochloric acid or nitric acid in the range of 0.5 mol% or less.

원료의 종류Type of raw material 순수한 물(H2O)Pure water (H 2 O) 염화철(Ⅲ) 육수화물(FeCl3·6H2O)Ferric chloride (III) hexahydrate (FeCl 3 · 6H 2 O) 불산(HF)Foshan (HF) amount 40 cc40 cc 40 g40 g 2 cc2 cc

도 1은 스퍼터링법으로 제조한 CoNbZr/Cu/CoNbZr 다층 금속막의 단면 구조를 나타낸 것으로서, 식각전에는 상부 및 하부의 CoNbZr막이 중간층의 Cu막에 의해 분명히 구별되지는 않고 있다.FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a CoNbZr / Cu / CoNbZr multilayer metal film prepared by sputtering, and before etching, the upper and lower CoNbZr films are not clearly distinguished by the Cu film of the intermediate layer.

상기 조성의 식각용액을 넣은 용기에 상기 도 1의 다층 금속막을 약 150초 동안 담궈 놓아 각 금속막을 동시에 모두 식각한다. 이때 식각 온도는 20∼60℃ 범위에서 수행하며, 보다 바람직하기로는 25∼30℃ 범위를 유지한다. 이 온도 범위 밖에서는 식각 속도를 제어하기 어려우며, 고온의 경우 용액이 휘발하므로 농도가 변할 우려가 있다.The multilayer metal film of FIG. 1 is immersed for about 150 seconds in a container containing the etching solution of the composition to etch each metal film simultaneously. At this time, the etching temperature is carried out in the range of 20 ~ 60 ℃, more preferably maintain the range of 25 ~ 30 ℃. It is difficult to control the etching rate outside this temperature range, and the solution may volatilize at high temperatures, so the concentration may change.

도 2는 상기 방법에 의해 식각한 다층 금속막의 단면을 나타낸 것으로서, 식각 단면이 거의 수직 형태의 이방성 구조로 이루어져 있음을 알 수 있다. 이방성 구조의 식각단면을 얻기 위해서는 식각 용액을 구성하는 각 성분들의 농도를 잘 유지하여야 하며, 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물의 수용액의 농도를 일정하게 유지한 상태에서 불산의 농도만을 변화시켜 제조한 식각 용액에 의해서는, 과다한 식각이 일어나거나 이방성 구조의 식각을 얻기가 어렵다.2 shows a cross section of the multilayer metal film etched by the above method, and it can be seen that the etch cross section is formed of an anisotropic structure having a substantially vertical shape. In order to obtain an etching section of the anisotropic structure, the concentration of each component constituting the etching solution should be maintained well, and the etching prepared by changing only the concentration of hydrofluoric acid while maintaining the concentration of the aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate is constant. With the solution, excessive etching occurs or it is difficult to obtain etching of the anisotropic structure.

도 3은 상기 조성의 식각 용액으로 CoNbZr/Cu/CoNbZr 다층 금속막을 식각한 경우에 있어서 식각 시간에 대한 식각 깊이의 관계를 나타낸 그래프로서, 그래프의 기울기는 전 시간에 걸쳐 보았을 때 모두 3단계로 변화하며, 먼저 제 1단계인 식각 시간 10초 동안에는 상부층 CoNbZr 금속막이 느린 속도로 식각되고, 두 번째 제 2단계인 10∼120 초 동안에 90nm/sec 의 빠른 식각 속도로 Cu 금속막이 식각되며, 마지막으로 제 3단계인 120∼150초 동안에는 하부층 CoNbZr 금속막이 식각되면서 다시 식각속도가 감소됨을 알 수 있다. 상기 그래프로부터 각 층에서의 식각 속도를 알 수 있으며, 이 속도로부터 피식각 금속막의 두께에 따른 식각시간을 계산할 수 있다. 식각되는 과정을 조사하기 위해서 주사전자현미경(SEM)과 단차 측정기 등을 이용하였다.3 is a graph showing the relationship between the etching depth and the etching time when the CoNbZr / Cu / CoNbZr multilayer metal film is etched using the etching solution having the composition, wherein the slopes of the graphs are changed in three steps when viewed over the entire time period. First, the upper layer CoNbZr metal film is etched at a slow rate during the first etching time of 10 seconds, and the Cu metal film is etched at a fast etching rate of 90 nm / sec during the second second step of 10 to 120 seconds. It can be seen that the etching rate decreases again as the lower layer CoNbZr metal film is etched during the three steps, 120 to 150 seconds. From the graph, the etching rate in each layer can be known, and from this rate, the etching time according to the thickness of the etched metal film can be calculated. Scanning electron microscope (SEM) and step measuring instrument were used to investigate the etching process.

일반적으로 습식 식각시 수직 방향으로의 식각과 수평 방향으로의 식각이 동시에 일어나게 되므로, 원하는 폭을 얻기 위해서는 최초 설계시 목표 폭 보다 더 넓게 형성하여야 최종 식각 후에 실제 원하는 폭을 얻을 수 있게 되며, 이때 설계 폭과 목표 폭과의 차이를 식각 바이어스(bias)라 하는 바, 원하는 미세패턴을 형성하기 위해서는 식각 바이어스(bias) 값을 아는 것이 매우 중요하다.In general, during wet etching, etching in the vertical direction and etching in the horizontal direction occur at the same time. Therefore, in order to obtain a desired width, a width wider than the target width must be formed at the initial design to obtain a desired width after the final etching. Since the difference between the width and the target width is called an etch bias, it is very important to know the etch bias value in order to form a desired micropattern.

도 4는 상기 조성의 식각 용액을 사용한 경우에 있어서, 식각 시간에 따른 식각 바이어스값을 나타낸 그래프로서, 식각 시간이 증가함에 따라 최소자승법을 만족시키면서 선형적으로 증하는 경향을 보였으며, 상기 실시예에서와 같이 150초 동안 식각하였을 경우, 식각 바이어스는 한면 당 약 20㎛으로서 양쪽을 모두 고려하면 40㎛임을 알 수 있다.FIG. 4 is a graph showing an etching bias value according to an etching time when the etching solution of the composition is used. As the etching time increases, the graph shows an increase in linearity while satisfying the least square method. In the case of etching for 150 seconds, the etching bias is about 20 μm per side and 40 μm considering both sides.

도 5는 상기 조성의 식각 용액으로 CoNbZr/Cu/CoNbZr 다층금속막을 식각하여 선폭 200㎛, 선간격 70㎛인 박막 인덕터의 패턴을 형성한 것을 도시한 것이다.FIG. 5 illustrates that a CoNbZr / Cu / CoNbZr multilayer metal film is etched using an etching solution having the composition to form a pattern of a thin film inductor having a line width of 200 μm and a line spacing of 70 μm.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 Co계 및 Cu계 다층 금속막 동시 식각용액은, 보다 경제적인 습식 식각법을 사용하면서도 Co계 및 Cu계 다층 금속막을 동시에 식각할 수 있고, 식각시 단면이 이방성이어서 미세 패턴을 형성하는데 용이한 매우 유용한 발명인 것이다.Co- and Cu-based multi-layer metal film simultaneous etching solution according to the present invention as described above, while using a more economical wet etching method can simultaneously etch a Co-based and Cu-based multi-layer metal film, since the cross section is anisotropic during etching It is a very useful invention that is easy to form fine patterns.

Claims (5)

염화철(Ⅲ) 육수화물(FeCl3·6H2O)에 소정량의 물과 불산(HF)을 혼합하여 제조된 Co계 및 Cu계 다층 금속막 식각용액.A Co-based and Cu-based multilayer metal film etching solution prepared by mixing a predetermined amount of water and hydrofluoric acid (HF) with iron (III) chloride hexahydrate (FeCl 3 · 6H 2 O). 제1항에 있어서, 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물의 농도는 1~20 mol%이고, 상기 불산의 농도는 1~40 mol%인 것을 특징으로 하는 Co계 및 Cu계 다층 금속막 식각용액.The Co-based and Cu-based multilayer metal film etching solution according to claim 1, wherein the concentration of iron (III) chloride is 1-20 mol%, and the concentration of hydrofluoric acid is 1-40 mol%. 제2항에 있어서, 질산 또는 염산을 소정량 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 Co계 및 Cu계 다층 금속막 식각용액.The Co-based and Cu-based multilayer metal film etching solution according to claim 2, further comprising a predetermined amount of nitric acid or hydrochloric acid. 염화철(Ⅲ) 육수화물(FeCl3·6H2O)과 소정량의 물을 30~50℃ 범위를 유지하면서 혼합하여 1~20 mol%의 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액을 제조하는 제 1단계; 및 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물 수용액에 1~40 mol%의 불산(HF)을 혼합하는 제 2단계를 포함하여 이루어지는 Co계 및 Cu계 다층 금속막 동시 식각용액 제조방법.A first step of preparing an aqueous solution of 1-20 mol% of iron (III) chloride hexahydrate by mixing iron (III) chloride hexahydrate (FeCl 3 · 6H 2 O) and a predetermined amount of water while maintaining a range of 30-50 ° C .; And a second step of mixing 1-40 mol% of hydrofluoric acid (HF) with the aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate. 염화철(Ⅲ) 육수화물(FeCl3·6H2O)에 소정량의 물과 불산(HF)을 혼합하여 염화철(Ⅲ) 육수화물 혼합 용액을 제조하는 제 1단계; 및 상기 염화철(Ⅲ) 육수화물 혼합 용액을 25~30℃ 범위로 유지하면서 Co계 및 Cu계 다층 금속막을 동시에 습식식각하는 제 2단계를 포함하여 이루어지는 Co계 및 Cu계 다층 금속막 동시 식각방법.A first step of preparing a mixed solution of iron chloride (III) hexahydrate by mixing a predetermined amount of water and hydrofluoric acid (HF) with iron (III) chloride hexahydrate (FeCl 3 · 6H 2 O); And a second step of simultaneously wet etching the Co-based and Cu-based multilayer metal films while maintaining the ferric chloride (III) hexahydrate mixed solution in a range of 25 to 30 ° C. 2.
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