KR20130045190A - Etching solution composition for metalfilm comprising copper layer and/or copper alloy layer, and etching method using same - Google Patents

Etching solution composition for metalfilm comprising copper layer and/or copper alloy layer, and etching method using same Download PDF

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KR20130045190A
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겐지 구로이와
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간토 가가꾸 가부시키가이샤
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    • 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
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    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/32Alkaline compositions
    • C23F1/34Alkaline compositions for etching copper or alloys thereof

Abstract

PURPOSE: An etchant composition for a metal layer including a copper layer and/or a copper alloy layer and an etching method thereof are provided to etch a metal film and a laminated film to a high precision. CONSTITUTION: An etchant composition for a metal layer including a copper layer and/or a copper alloy layer and an etching method thereof includes cu(II) ion, β-alanine, and water. [Reference numerals] (AA) Cu/CuMn substrate J.E.T.(s); (BB) Copper ion concentration(mol/l)

Description

구리층 및/또는 구리합금층을 포함하는 금속막용 에칭액 조성물 및 그것을 이용한 에칭방법{ETCHING SOLUTION COMPOSITION FOR METALFILM COMPRISING COPPER LAYER AND/OR COPPER ALLOY LAYER, AND ETCHING METHOD USING SAME}Etching liquid composition for metal film containing copper layer and / or copper alloy layer and etching method using same {ETCHING SOLUTION COMPOSITION FOR METALFILM COMPRISING COPPER LAYER AND / OR COPPER ALLOY LAYER, AND ETCHING METHOD USING SAME}

본 발명은, 구리층 및/또는 구리합금층을 포함하는 금속막, 특히 구리층 및/또는 구리합금층/몰리브덴 적층막을 에칭하기 위한 에칭용 조성물에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 배선, 회로, 전극, 접속부 등의 미세구조를 형성하기 위해서 이용할 수 있고, 전형적으로는, 액정 디스플레이의 게이트, 소스 및 드레인 전극 등의 제작에 사용되는 금속적층막용 에칭액 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an etching composition for etching a metal film, in particular a copper layer and / or a copper alloy layer / molybdenum laminated film, comprising a copper layer and / or a copper alloy layer. In particular, the present invention can be used to form microstructures such as wirings, circuits, electrodes, and connecting portions, and typically relates to an etching liquid composition for a metal laminate film used for manufacturing a gate, a source, and a drain electrode of a liquid crystal display. will be.

종래, 액정 디스플레이의 게이트, 소스 및 드레인 전극재료 등에는 저렴하고 전기 저항이 낮은 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 이용되는데, 실용적으로는 하지(下地)인 유리기판과의 밀착성이 비교적 낮기 때문에, 하부에 몰리브덴 등의 금속 또는 그 합금의 막을 이용하여 알루미늄/이종금속 적층막으로서 사용되어 왔다.Conventionally, aluminum and aluminum alloys, which are inexpensive and have low electrical resistance, are used for gate, source, and drain electrode materials of liquid crystal displays, but since they have relatively low adhesion to glass substrates that are practically inferior, molybdenum, etc. Has been used as an aluminum / dissimilar metal laminated film using a film of a metal or an alloy thereof.

한편, 최근에는 액정 디스플레이의 대화면화, 고정세화(高精細化)가 진행되고, 보다 저저항인 구리배선으로의 전환이 요구되고 있다. 구리도 하지(下地)인 유리기판과의 밀착성이 낮기 때문에 구리의 아래에 구리합금, 몰리브덴 등의 막을 이용하여 구리/구리합금, 구리/몰리브덴 등의 적층막으로 하여 게이트, 소스 및 드레인 전극재료에 응용하는 개발 검토가 활발하게 이루어지고 있다.On the other hand, in recent years, large screens and high definition of liquid crystal displays have progressed, and switching to lower resistance copper wiring has been required. Since the adhesion to the glass substrate, which is also copper, is low, it is used as a lamination film of copper / copper alloy and copper / molybdenum by using a copper alloy, molybdenum or the like under the copper to form a gate, source and drain electrode material. Application review is being actively conducted.

또한 최근에는 3D 표시에 대응하기 위해 고속응답화나 저소비 전력화에 대응하기 위해 스위칭 소자를 아모퍼스 실리콘 TFT(박막 트랜지스터)에서 산화물 반도체 TFT로 전환하는 시도가 이루어지고 있다. 이 때문에, 게이트, 소스 및 드레인 전극의 하층에 ZnO(아연산화물)막이나 IGZO(인듐-갈륨-아연-산화물)막이 형성되는 구조가 제안되어 있다.In recent years, attempts have been made to switch switching elements from amorphous silicon TFTs (thin film transistors) to oxide semiconductor TFTs to cope with high-speed response and low power consumption in order to cope with 3D display. For this reason, a structure is proposed in which a ZnO (zinc oxide) film or an IGZO (indium gallium-zinc-oxide) film is formed under the gate, source and drain electrodes.

이러한 산화물 반도체막을 에칭 가공할 때에는 중성~약염기성의 에칭액 조성물이 제안되고 있다(특허문헌 1). 또한, 산화물 반도체막은 강염기성에서도 용해되는 것이 알려져 있다(특허문헌 2, 비특허문헌 1). 예를 들면, 구리/구리합금/산화물 반도체막 또는 구리/몰리브덴/산화물 반도체막이라는 적층구조에 있어서, 산화물 반도체막을 침식하지 않고, 구리/구리합금 또는 구리/몰리브덴막만을 용해하기 위해서는 중성~염기성의 에칭액 조성물이 필요하게 된다.When etching such an oxide semiconductor film, a neutral to weakly basic etching solution composition has been proposed (Patent Document 1). Moreover, it is known that an oxide semiconductor film melt | dissolves also in strong basicity (patent document 2, nonpatent literature 1). For example, in a lamination structure of a copper / copper alloy / oxide semiconductor film or a copper / molybdenum / oxide semiconductor film, in order to dissolve only the copper / copper alloy or copper / molybdenum film without eroding the oxide semiconductor film, a neutral to basic An etching liquid composition is needed.

염기성의 구리 에칭액 조성물로서는 과산화수소계나 구리(Ⅱ) 이온 + 암모니아계 등이 알려져 있다(특허문헌 3, 4). 그러나, 과산화수소는 염기성에서는 안정성이 저하되어 액수명이 짧아지기 때문에 비실용적이다. 구리(Ⅱ)이온 + 암모니아계는 구리의 에칭 비율이 높고, 미세가공성이 부족하다는 것에 덧붙여서, 암모니아의 pKa가 9.25이므로 pH9 이상에서는 암모니아의 휘발성이 높기 때문에 에칭 성능을 일정하게 유지하기가 어렵다.As a basic copper etching liquid composition, hydrogen peroxide type | system | group, copper (II) ion + ammonia type, etc. are known (patent document 3, 4). However, hydrogen peroxide is impractical because, in basicity, the stability is lowered and the liquid life is shortened. In addition to the high etching rate of copper and the lack of micromachinability, the copper (II) ion + ammonia system has a pKa of 9.25, so that the ammonia volatility is high at pH 9 and above, so it is difficult to maintain the etching performance constantly.

이와 같이 중성~염기성 영역에 있어서, 구리/구리합금으로 이루어지는 막의 에칭액 또는 그것과 다른 금속, 예를 들면 몰리브덴으로 이루어지는 층과의 적층막을 가공 정밀도가 좋게 에칭할 수 있고, 또한 액안정성이 우수한 일괄 에칭액 조성물은 개발되어 있지 않다.As described above, in the neutral to basic region, the etching liquid of the film made of copper / copper alloy or the laminated film of the metal and other layers such as molybdenum can be etched with high processing accuracy, and the batch etching liquid having excellent liquid stability. The composition is not developed.

구리(Ⅱ)이온을 산화제로 하는 구리 에칭액 조성물로서는, 염화구리 + 염산계나 상술한 구리(Ⅱ)이온 + 암모니아계가 알려져 있다. 그러나, 모두 구리의 에칭 비율이 매우 높고, 미세가공성은 갖고 있지 않다. 또한, 염화구리 + 염산계는 강산성에서만 사용할 수 있다.As a copper etching liquid composition which uses a copper (II) ion as an oxidizing agent, the copper chloride + hydrochloric acid type | system | group and the above-mentioned copper (II) ion + ammonia type are known. However, all have a very high etching rate of copper and do not have micromachinability. In addition, the copper chloride + hydrochloric acid system can be used only in strong acids.

특허문헌 1 :일본국 특개 2001-210630호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-210630 특허문헌 2 : 일본국 특개 2008-141113호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-141113 특허문헌 3 : 일본국 특개 2009-091656호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-091656 특허문헌 4 : 일본국 특개 2005-105333호 공보Patent Document 4: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-105333

비특허문헌 1 : 우츠미 겐타로(utsumi kentaro)등, 「ZAO(Al 첨가 ZnO) 박막의 특성」, 토소 연구 · 기술보고, 제49권, 2005년, 45~48페이지[Non-Patent Document 1] Utsumi Kentaro et al., "Characteristics of ZAO (Al-Added ZnO) Thin Films," Tosoh Research and Technology Report, Vol. 49, 2005, pp. 45-48

즉, 본 발명의 과제는 상기의 문제점을 해결하고, 구리층 및/또는 구리합금층을 갖는 금속막이나, 그 층과 다른 금속으로 이루어지는 층과의 적층막을 정밀도가 좋게 에칭할 수 있고, 액수명이 긴 에칭액 조성물을 제공하는 데에 있다.That is, the subject of this invention solves the said problem, and can etch the laminated | multilayer film of the metal film which has a copper layer and / or a copper alloy layer, or the layer and the layer which consists of another metal with high precision, It is to provide a long etchant composition.

상기 문제점에 입각하여 예의 검토하는 중에 본 발명자는 산화제로서 구리(Ⅱ)이온을 이용하고, 착화제로서 β-알라닌을 조합함으로써 구리/구리합금 또는 구리/몰리브덴 적층막을 약염기성 영역에서 에칭 가능하다는 것을 발견하여 더욱 연구를 진척시킨 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Based on the above problems, the present inventors have found that the copper / copper alloy or copper / molybdenum laminated film can be etched in the weakly basic region by using copper (II) ions as the oxidizing agent and combining β-alanine as the complexing agent. As a result of further discovery and further research, the present invention has been completed.

즉, 본 발명은 이하의 에칭액 조성물 및 에칭방법에 관한 것이다.That is, this invention relates to the following etching liquid compositions and etching methods.

[1] 구리층 및/또는 구리합금층을 포함하는 금속막을 에칭하기 위한 에칭액 조성물로서, 구리(Ⅱ)이온, β-알라닌 및 물을 포함하는 상기 에칭액 조성물.[1] An etching liquid composition for etching a metal film containing a copper layer and / or a copper alloy layer, wherein the etching liquid composition contains copper (II) ions, β-alanine and water.

[2]pH가 8.5~11인 [1]에 기재된 에칭액 조성물.[2] The etching solution composition according to [1], wherein pH is 8.5 to 11.

[3]구리(Ⅱ)이온의 체적몰 농도가 0.01~0.6mol/l인 [1] 또는 [2]에 기재된 에칭액 조성물.[3] The etching liquid composition according to [1] or [2], wherein the volume molar concentration of copper (II) ions is 0.01 to 0.6 mol / l.

[4] β-알라닌의 체적몰 농도가 0.5~3.0mol/l인 [1]~[3] 중 어느 한 항에 기재된 에칭액 조성물.[4] The etching liquid composition according to any one of [1] to [3], wherein a volume molar concentration of β-alanine is 0.5 to 3.0 mol / l.

[5] 요오드산을 포함하는 [1]~[4] 중 어느 한 항에 기재된 에칭액 조성물.[5] The etching liquid composition according to any one of [1] to [4], which contains iodic acid.

[6] 구리(Ⅱ)이온 0.01~0.6mol/l, β-알라닌 0.5~3.0mol/l, 요오드산 0.01~1.0mol/l 및 물을 포함하고, pH가 8.5~11인 [1]~[5] 중 어느 한 항에 기재된 에칭액 조성물.[6] [1] to [with a pH of 8.5 to 11, containing 0.01 to 0.6 mol / l of copper (II) ion, 0.5 to 3.0 mol / l of β-alanine, 0.01 to 1.0 mol / l of iodic acid, and water; The etching liquid composition in any one of 5].

[7] 에틸렌디아민, 에틸렌디아민 4초산, 글라이신, L-알라닌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물을 포함하지 않는 [1]~[6] 중 어느 한 항에 기재된 에칭액 조성물.[7] The etching solution composition according to any one of [1] to [6], which does not contain one or two or more compounds selected from the group consisting of ethylenediamine, ethylenediamine tetraacetic acid, glycine, and L-alanine.

[8] [1]~[7] 중 어느 한 항에 기재된 에칭액 조성물을 이용하여 구리층 및/또는 구리합금층을 포함하는 금속막을 에칭하는 것을 포함하는 에칭방법.[8] An etching method comprising etching a metal film containing a copper layer and / or a copper alloy layer using the etching solution composition according to any one of [1] to [7].

[9] 금속막이 구리층 또는 구리합금층의 단층막, 또는 적어도 1층의 구리층 또는 구리합금층을 포함하는 적층막인 [8]에 기재된 에칭방법.[9] The etching method according to [8], wherein the metal film is a single layer film of a copper layer or a copper alloy layer, or a laminated film containing at least one copper layer or a copper alloy layer.

[10] 금속막이 구리(Ⅱ)이온에 의해 산화될 수 있는 재료로 이루어지는 층을 더 포함하는 적층막인 [9]에 기재된 에칭방법.[10] The etching method according to [9], wherein the metal film is a laminated film further comprising a layer made of a material which can be oxidized by copper (II) ions.

[11] 구리(Ⅱ)이온에 의해 산화될 수 있는 재료가 몰리브덴인 [10]에 기재된 에칭방법.[11] The etching method according to [10], wherein the material which can be oxidized by copper (II) ions is molybdenum.

[12] 금속막이 유리기판상, Si 웨이퍼상, 또는, 산화물 반도체상에 형성되어 이루어지는 [8]~[11] 중 어느 한 항에 기재된 에칭방법.[12] The etching method according to any one of [8] to [11], wherein the metal film is formed on a glass substrate, on a Si wafer, or on an oxide semiconductor.

본 발명의 에칭액 조성물은 염기성으로 구리층, 구리합금층, 구리(Ⅱ)이온에 의해 산화될 수 있는 금속층(예를 들면, 몰리브덴층) 등을 용해할 수 있다. 또한, 산화물 반도체막 등을 침식하지 않는 중성~염기성의 pH조건 하에서 사용할 수 있고, 예를 들면 상기 각 층이 산화물 반도체상에 형성되어 있는 경우라도 노출된 산화물 반도체막에 손상을 주지 않고, 액정 디스플레이용의 전극형성 등의 미세구조의 형성을 효과적으로 행할 수 있다.The etching liquid composition of this invention can dissolve a metal layer (for example, molybdenum layer) etc. which can be oxidized by a copper layer, a copper alloy layer, copper (II) ion in basicity. In addition, it can be used under neutral to basic pH conditions that do not corrode the oxide semiconductor film or the like. For example, even when the respective layers are formed on the oxide semiconductor, the liquid crystal display is not damaged without damaging the exposed oxide semiconductor film. Formation of fine structures such as electrode formation for dragons can be effectively performed.

또한, 구리(Ⅱ)이온이 산화제가 되어 발포성, 폭발성 등이 없이 안전하며, 산화제가 소비되어도 용존산소에 의해 자연회복하기 때문에 액수명이 길고, 보존 안정성이 우수하다. 또한, 착화제로서 작용하는 β-알라닌이 pH 완충제로서도 작용할 수 있기 때문에 pH 변동에 의한 에칭 특성의 변화를 방지할 수 있다.In addition, copper (II) ions become an oxidizing agent and are safe without foaming, explosiveness, and the like. Since liquid recovers naturally with dissolved oxygen even when the oxidizing agent is consumed, the liquid life is long and the storage stability is excellent. In addition, since β-alanine, which acts as a complexing agent, can also act as a pH buffer, it is possible to prevent changes in etching characteristics due to pH variation.

도 1은 에칭액 조성물에서의 요오드산 함량 변경시의 변화추이를 나타내는 그래프이다.
도 2는 에칭액 조성물에서의 pH 변경시의 에칭 거동을 나타내는 그래프이다.
도 3은 에칭액 조성물의 구리이온, β-알라닌 농도와 구리합금기판의 저스트 에칭시간을 나타내는 그래프이다.
도 4는 에칭액 조성물의 구리이온, β-알라닌 농도와 구리판 에칭 비율을 나타내는 그래프이다.
1 is a graph showing the change in the iodic acid content change in the etching solution composition.
2 is a graph showing the etching behavior at the time of changing the pH in the etching liquid composition.
3 is a graph showing the concentration of copper ions, β-alanine in the etching solution composition and the just etching time of the copper alloy substrate.
It is a graph which shows the copper ion, (beta) -alanine concentration, and copper plate etching rate of an etching liquid composition.

본 발명의 에칭액 조성물은, 구리층 및/또는 구리합금층을 포함하는 금속막 (「구리층 및/또는 구리합금층으로 이루어지는 금속막」을 포함한다), 특히 구리층 및/또는 구리합금층/몰리브덴 적층막을 에칭하기 위한 것으로, 구리(Ⅱ)이온, β-알라닌 및 물을 포함한다. 구리(Ⅱ)이온 + β-알라닌계의 에칭액 조성물로 함으로써, 물 이외의 휘발성분이 없기 때문에 액안정성이 높고, 양산공정에 적합한 에칭 비율로, 예를 들면 구리/구리합금막이나 구리/몰리브덴막 등을 에칭할 수 있다.The etching liquid composition of this invention contains the metal film (The "metal film which consists of a copper layer and / or a copper alloy layer") containing a copper layer and / or a copper alloy layer, especially a copper layer and / or a copper alloy layer / It is for etching a molybdenum laminated film, and contains copper (II) ion, (beta) -alanine, and water. By using a copper (II) ion + β-alanine-based etching liquid composition, since there is no volatile matter other than water, the liquid stability is high, and an etching ratio suitable for the mass production process, for example, a copper / copper alloy film, a copper / molybdenum film, or the like Can be etched.

본 발명의 에칭액 조성물은 약염기성~염기성의 범위 내에서 사용 가능하며, 산화물 반도체막 등을 침식하지 않고 구리층 등을 포함하는 금속막을 에칭할 수 있다.The etching liquid composition of this invention can be used within the range of weakly basic to basic, and can etch a metal film containing a copper layer etc. without eroding an oxide semiconductor film.

본 발명의 에칭액 조성물의 pH는 바람직하게는 8.5~11이며, 특히 바람직하게는 9.0~10.5, 더욱 바람직하게는 10~10.5이다. pH가 8.5보다 낮으면 구리 및 몰리브덴의 에칭 비율이 저하하여 기판처리시간이 연장되고, pH가 11보다 높으면 구리의 에칭 비율이 저하하여 수산화구리의 침전이 발생하는 경우가 있다.PH of the etching liquid composition of this invention becomes like this. Preferably it is 8.5-11, Especially preferably, it is 9.0-10.5, More preferably, it is 10-10.5. If the pH is lower than 8.5, the etching rate of copper and molybdenum decreases, so that the substrate processing time is extended. If the pH is higher than 11, the etching rate of copper decreases, and precipitation of copper hydroxide may occur.

본 발명의 에칭액 조성물에 이용할 수 있는 pH 조정제는 특별히 한정되는 것은 아니고, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH), 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아나 일부의 아민 화합물을 이용할 수 있다. 구리 이온과 상호작용을 나타내지 않고 휘발성도 낮다는 관점에서 수산화테트라메틸암모늄(TMAH)이 바람직하다.The pH adjuster which can be used for the etching liquid composition of this invention is not specifically limited, Tetramethylammonium hydroxide (TMAH), lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, and some amine compounds can be used. Tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is preferred in view of exhibiting no interaction with copper ions and low volatility.

본 발명의 에칭액 조성물에서는 구리(Ⅱ)이온이 산화제로서 작용한 후의 구리(I)이온이 액 중의 용존산소로 용이하게 구리(Ⅱ)이온으로 되돌아오기 때문에 물 이외의 성분을 보급하지 않고 장기간 사용하는 것이 가능하며, 액수명이 길다. 이와 같이, 구리(Ⅱ)이온 + β-알라닌계로 함으로써, 장기간의 보존 안정성 등, 종래에 없는 우수한 성능을 갖고 있다.In the etching solution composition of the present invention, since the copper (I) ion after the copper (II) ion acts as an oxidant is easily returned to the copper (II) ion as dissolved oxygen in the liquid, it is used for a long time without replenishing components other than water. It is possible and long life. Thus, by using a copper (II) ion + (beta) -alanine system, it has the outstanding performance conventionally existing, such as long-term storage stability.

본 발명의 에칭액 조성물의 작용기에 대하여 계속해서 살펴보면 다음과 같다.Looking at the functional group of the etching solution composition of the present invention as follows.

본 발명의 에칭액 조성물에서는, 구리층, 구리합금층, 몰리브덴층 등을 구리(Ⅱ)이온에 의해 산화한다. 염기성에서는 구리(Ⅱ)이온은 수산화구리로서 침전하지만, β-알라닌을 첨가함으로써 구리(Ⅱ)-β-알라닌 착물([Cu(H2NCH2CH2COO)2])로서 액 중에서 안정적으로 존재할 수 있다. 구리(Ⅱ)-β-알라닌 착물은 전체적으로는 가수(價數)가 없지만, 구리-글라이신 착물과 동일한 분자내 극성을 갖기 때문에 물에는 녹기 쉽다.In the etching liquid composition of this invention, a copper layer, a copper alloy layer, a molybdenum layer, etc. are oxidized with copper (II) ion. In basic, copper (II) ions precipitate as copper hydroxide, but stably exist in solution as copper (II) -β-alanine complex ([Cu (H 2 NCH 2 CH 2 COO) 2 ]) by adding β-alanine. Can be. Copper (II) -β-alanine complexes are not hydrolyzed as a whole, but are easily soluble in water because they have the same intramolecular polarity as copper-glycine complexes.

에칭 대상인 금속막 중의 금속구리는 구리(Ⅱ)이온에 의해 산화되고, 구리(I)이온으로서 용해한다. 금속구리를 산화한 구리(Ⅱ)이온은 환원되고, 역시 구리(I)이온이 된다. 이들의 구리(I)이온은 산화제로서 작용하지 않지만, 용존산소에 의해 용이하게 산화되어 구리(Ⅱ)이온으로 되돌아온다. 이와 같이 하여 산화제로서의 기능을 회복한다. 이러한 구리의 산화환원반응을 (식 1) 및 (식 2)에 나타낸다. 또한, 실제로 구리 이온은 β-알라닌 착물로서 존재하기 때문에 반응식은 (식 3) 및 (식 4)가 된다. 또한, 식 중 「βAla」는 H2NCH2CH2COO-를 나타낸다.The metal copper in the metal film to be etched is oxidized by copper (II) ions and dissolved as copper (I) ions. The copper (II) ion which oxidized the metal copper is reduced, and also becomes copper (I) ion. These copper (I) ions do not act as oxidizing agents, but are easily oxidized by dissolved oxygen and return to copper (II) ions. In this way, the function as an oxidant is restored. The redox reaction of such copper is shown in (Formula 1) and (Formula 2). In addition, since copper ions are actually present as β-alanine complexes, the reaction formulas are (Formula 3) and (Formula 4). Further, "βAla" in the formula is H 2 NCH 2 CH 2 COO - represents a.

[화학식 1][Formula 1]

Cu + Cu2 + → 2Cu+ (식 1)Cu + Cu 2 + → 2Cu + (Equation 1)

2Cu+ + 1/2O2 + 2H+ → 2Cu2 + + H2O (식 2)2Cu + + 1 / 2O 2 + 2H + → 2Cu 2 + + H 2 O (Equation 2)

Cu + [Cu(βAla)2] + 2βAla → 2[Cu(βAla)2]- (식 3)Cu + [Cu (βAla) 2 ] + 2βAla → 2 [Cu (βAla) 2 ] - (Equation 3)

2[Cu(βAla)2]- + 1/2O2 + 2H+ → 2[Cu(βAla)2] + H2O (식 4)2 [Cu (βAla) 2 ] - + 1 / 2O 2 + 2H + → 2 [Cu (βAla) 2 ] + H 2 O (Equation 4)

본 발명의 에칭액 조성물은, 예를 들면 몰리브덴으로 이루어지는 층도 에칭할 수 있다. 즉, 몰리브덴도 구리 이온에 의해 산화 용해되지만, β-알라닌 착물은 형성하지 않고, 몰리브덴산 이온으로서 액 중에 안정적으로 존재한다. 산화환원반응은 (식 5) 및 (식 6)이 되지만, 이 경우에도 실제로는 구리 이온은 β-알라닌 착물로서 존재하기 때문에 반응식은 (식 7) 및 (식 8)이 된다.The etching liquid composition of this invention can also etch the layer which consists of molybdenum, for example. That is, molybdenum is also oxidized and dissolved by copper ions, but β-alanine complexes are not formed, and molybdenum is stably present in the liquid as molybdate ions. The redox reactions become (Formula 5) and (Formula 6), but even in this case, since the copper ions are actually present as β-alanine complexes, the reaction formulas are (Formula 7) and (Formula 8).

[화학식 2][Formula 2]

Mo + 6Cu2 + + 4H2O → MoO4 2 - + 6Cu+ + 8H+ (식 5) Mo + 6Cu 2 + + 4H 2 O → MoO 4 2 - + 6Cu + + 8H + ( Equation 5)

6Cu+ + 3/2O2 + 6H+ → 6Cu2 + + 3H2O (식 6)6Cu + + 3 / 2O 2 + 6H + → 6Cu 2 + + 3H 2 O (Equation 6)

Mo+6[Cu(βAla)2]+4H2O→MoO4 2 -+6[Cu(βAla)2]-+8H+ (식 7)Mo + 6 [Cu (βAla) 2] + 4H 2 O → MoO 4 2 - +6 [Cu (βAla) 2] - + 8H + ( (7))

6[Cu(βAla)2]-+3/2O2+6H+→6[Cu(βAla)2]+3H2O (식 8)6 [Cu (βAla) 2 ] - + 3 / 2O 2 + 6H + → 6 [Cu (βAla) 2 ] + 3H 2 O (Equation 8)

에틸렌디아민이나 에틸렌디아민 4초산 등의 킬레이트 화합물, 글라이신이나 L-알라닌 등의 아미노산은 구리(Ⅱ)이온과 용이하게 착물을 형성한다. 그러나, 이들의 화합물을 구리(Ⅱ)이온을 산화제로 한 에칭액 조성물의 착화제로서 이용해도 에칭은 대부분 진행되지 않는다. 그 이유로서는 첫째, 이들의 화합물이 구리(Ⅱ)이온과 매우 안정된 착물을 형성하고, 구리(Ⅱ)이온이 산화제로서 작용하지 않게 되어 있는 것, 둘째, 이들의 화합물이 구리(I)이온과는 착물을 형성할 수 없기 때문에 구리 표면에 산화막을 형성하는 것 만으로 반응이 종료되는 것 등을 생각할 수 있다. 한편, 에틸렌디아민, 에틸렌디아민 4초산, 글라이신, L-알라닌을 착화제로서 이용한 경우에는 몰리브덴의 에칭 비율도 대폭 저하된다. 본 발명의 에칭액 조성물에서는 몰리브덴이 β-알라닌과도 착물을 형성하지 않고 용해하기 때문에 본래는 착화제의 영향을 받지 않을 것이다. 이 때문에, β-알라닌 이외의 착화제에서는 구리착물의 안정도가 너무 높아 구리(Ⅱ)이온이 산화제로서 작용하기 어려워진다는 첫번째 이유가 에칭이 진행되지 않는 주원인이라고 생각된다.Chelate compounds, such as ethylenediamine and ethylenediamine tetraacetic acid, and amino acids, such as glycine and L-alanine, form complexes easily with copper (II) ion. However, even if these compounds are used as a complexing agent of the etching liquid composition which made copper (II) ion the oxidizing agent, etching does not advance most. The reason for this is that first, these compounds form a very stable complex with copper (II) ions, and the copper (II) ions do not act as an oxidizing agent. Second, these compounds are different from copper (I) ions. Since the complex cannot be formed, it can be considered that the reaction is completed only by forming an oxide film on the copper surface. On the other hand, when ethylenediamine, ethylenediamine tetraacetic acid, glycine, and L-alanine are used as the complexing agent, the etching rate of molybdenum also significantly decreases. In the etching solution composition of the present invention, since molybdenum dissolves without forming a complex with β-alanine, it will not be influenced by the complexing agent. For this reason, in the complexing agents other than (beta) -alanine, the first reason that the stability of a copper complex is too high and copper (II) ion becomes difficult to act as an oxidizing agent is considered to be the main reason that an etching does not advance.

에틸렌디아민, 에틸렌디아민 4초산, 글라이신, L-알라닌 등에 비해 구리(Ⅱ)-β-알라닌 착물의 착물 안정도 상수는 비교적 낮기 때문에 적절하게 배위(配位)와 해리(解離)를 반복하여 단시간만 존재하는 유리(遊離)의 구리(Ⅱ)이온이 산화제로서 작용할 수 있다고 생각된다. 화학평형의 관점에서는 당연히 에틸렌디아민 등의 예시한 화합물과 구리(Ⅱ)이온으로 이루어지는 착물에서도 해리는 일어나고 있지만, 그 양이 매우 적어(또는 해리하고 있는 시간이 극히 짧아), 산화제로서 작용하기에는 불충분하다. 이와 같이, β-알라닌은 적당한 착물 안정도 상수와, 구리(I)이온, 구리(Ⅱ)이온의 쌍방과 착물을 형성할 수 있다는 성질을 아울러 갖고 있어 구리(Ⅱ)이온을 산화제로 한 에칭액 조성물에 이용하는 착화제로서 매우 우수하다.The complex stability constants of copper (II) -β-alanine complexes are relatively low compared to ethylenediamine, ethylenediamine tetraacetic acid, glycine, L-alanine, etc., so that only a short time is observed by appropriately repeating coordination and dissociation. It is thought that the copper (II) ion of glass to act as an oxidizing agent. Naturally, from the viewpoint of chemical equilibrium, dissociation also occurs in a complex composed of an exemplified compound such as ethylenediamine and copper (II) ions, but the amount is very small (or the dissociation time is very short) and is insufficient to act as an oxidizing agent. . Thus, β-alanine has an appropriate complex stability constant and the property of forming a complex with both copper (I) ions and copper (II) ions. Thus, β-alanine is used in an etching solution composition containing copper (II) ions as an oxidizing agent. It is very excellent as a complexing agent to be used.

동일한 성질을 나타내는 화합물로서는, 산성영역에서는 염화물 이온, 중성영역에서는 이미다졸 등을 들 수 있다. 단, 전자는 산성영역에서만 사용할 수 있고, 양방모두 몰리브덴을 거의 용해할 수 없다는 단점이 있다.Examples of the compound exhibiting the same properties include chloride ions in the acidic region and imidazole in the neutral region. However, the former can be used only in the acidic region, and both have a disadvantage in that molybdenum can hardly be dissolved.

상기 (식 1) 및 (식 2)를 이용하여 구리의 용해 및 재산화 반응을 생각하면, 구리 1몰을 용해하기 위해서는 구리(Ⅱ)이온 1몰이 필요하고, 생성한 구리(I)이온 2몰을 재산화하기 위해서는 수소 이온 2몰을 소비하는 것을 알 수 있다. 즉, 일련의 산화환원반응으로 에칭액 조성물의 pH는 상승한다.Considering the dissolution and reoxidation reaction of copper using the above formulas (1) and (2), in order to dissolve 1 mol of copper, 1 mol of copper (II) ions is required, and 2 mol of copper (I) ions generated. It can be seen that 2 moles of hydrogen ions are consumed to reoxidize. That is, pH of an etching liquid composition rises by a series of redox reactions.

마찬가지로 (식 5), (식 6)을 이용하여 몰리브덴의 용해에 대해서 생각하면, 몰리브덴 1몰의 용해에는 구리(Ⅱ)이온 6몰을 소비하고, 수소 이온 8몰이 발생한다. 생성한 구리(I)이온 6몰의 산화에는 수소 이온 6몰이 소비된다. 몰리브덴 1몰의 용해반응과 이것에 이어지는 구리(I)이온의 산화 반응에서는, 차감하여 2몰의 수소 이온이 발생하기 때문에 에칭액 조성물의 pH는 저하된다.Similarly, when the molybdenum is dissolved using (Formula 5) and (Formula 6), 6 mol of copper (II) ions are consumed to dissolve 1 mol of molybdenum, and 8 mol of hydrogen ions are generated. 6 mol of hydrogen ions are consumed for oxidation of 6 mol of copper (I) ions produced. In the dissolution reaction of 1 mol of molybdenum and the oxidation reaction of copper (I) ions following this, 2 mol of hydrogen ions are generated to reduce the pH of the etching solution composition.

구리 1몰의 용해 및 구리(Ⅱ)이온의 회복에는 수소 이온 2몰을 소비하고, 몰리브덴 1몰의 용해 및 구리(Ⅱ)이온의 회복에서는 수소 이온 2몰이 생성된다. 구리와 몰리브덴을 같은 몰로 용해하면 에칭액 조성물의 pH는 변화되지 않지만, 구리/몰리브덴 적층막의 각 금속막두께나 비중, 원자량 등을 감안하면, 몰리브덴의 용해량은 몰비로 구리의 1/20~1/5 정도이다. 이 때문에, 실제로는 에칭액 조성물의 pH가 상승된다.2 mol of hydrogen ions are consumed for dissolving 1 mol of copper and recovery of copper (II) ions, and 2 mol of hydrogen ions are produced for dissolving 1 mol of molybdenum and recovery of copper (II) ions. When copper and molybdenum are dissolved in the same mole, the pH of the etching liquid composition does not change, but considering the metal film thickness, specific gravity, atomic weight, etc. of the copper / molybdenum laminated film, the molybdenum dissolved amount is 1/20 to 1 / 5 or so. For this reason, the pH of an etching liquid composition actually raises.

본 발명의 에칭액 조성물에 있어서, 구리(Ⅱ)이온의 체적몰 농도는 β-알라닌의 체적몰 농도와의 관계를 감안하여, 바람직하게는 0.01~0.6mol/l, 특히 바람직하게는 0.05~0.3mol/l이다. 구리(Ⅱ)이온의 체적몰 농도가 너무 높으면 유리의 β-알라닌의 부족에 의한 에칭 비율의 저하나 pH 변동을 초래하는 경향이 있고, 구리(Ⅱ)이온의 체적몰 농도가 너무 낮으면 산화제의 부족에 의한 에칭 비율의 저하를 초래하는 경향이 있다.In the etching solution composition of the present invention, the volume molar concentration of copper (II) ions is preferably 0.01 to 0.6 mol / l, particularly preferably 0.05 to 0.3 mol in view of the relationship with the volume molar concentration of β-alanine. / l. If the volume molar concentration of the copper (II) ion is too high, it tends to cause a decrease in the etching rate or pH fluctuation due to lack of β-alanine in the glass, and if the volume molar concentration of the copper (II) ion is too low, There exists a tendency which leads to the fall of the etching rate by lack.

본 발명의 에칭액 조성물에 있어서, 구리(Ⅱ)이온은 산화제로서 기능한다. 구리 이온원은 물에 용해되는 것이면 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면 황산구리, 질산구리, 초산구리, 염화구리, 피로린산구리 등을 들 수 있다. 에칭 성능이나 물에 대한 용해성 등의 관점에서 황산구리, 질산구리, 초산구리 등을 이용하는 것이 바람직하다.In the etching liquid composition of this invention, copper (II) ion functions as an oxidizing agent. The copper ion source is not particularly limited as long as it dissolves in water, and examples thereof include copper sulfate, copper nitrate, copper acetate, copper chloride, and copper pyrophosphate. It is preferable to use copper sulfate, copper nitrate, copper acetate, etc. from a viewpoint of etching performance, solubility in water, etc.

β-알라닌은 (식 9)에 나타내는 해리 평형을 나타내고, 수중에서의 산해리상수는 pKa1=3.55, pKa2=10.24이다.β- alanine indicates the dissociation equilibrium shown in equation (9), the number of acid dissociation constant in water is a pKa 1 = 3.55, pKa 2 = 10.24.

[화학식 3](3)

Figure pat00001
(식 9)
Figure pat00001
(Equation 9)

본 발명의 에칭액 조성물에서는, pH10 이상에서 구리의 에칭 비율이 특히 상승하는데, 이것에는 β-알라닌의 해리 상태가 크게 영향을 주고 있다. 즉, 구리 이온과 착물을 형성하기 위해서는 β-알라닌이 (식 9)의 우변에 나타낸 H2NCH2CH2COO-의 형태로 되어 있을 필요가 있기 때문이다. 또한, pKa2가 10.24이기 때문에 β-알라닌은 pH10 부근에서 강력한 완충 작용을 나타낸다. β-알라닌을 몰비로 구리농도의 5~20배로 함으로써 구리의 에칭 비율이 고속화하는 동시에, 과잉량의 β-알라닌은 pH 완충제로서 충분한 작용을 나타낸다. 결국 구리의 산화환원이 pH를 상승시키는 요인이 되어도 β-알라닌을 착화제로서 이용하면 pH 변동을 억제할 수 있다.In the etching liquid composition of this invention, although the etching ratio of copper rises especially in pH10 or more, the dissociation state of (beta) -alanine has a big influence on this. That is, in order to form a complex with copper ions, β-alanine needs to be in the form of H 2 NCH 2 CH 2 COO shown on the right side of (Formula 9). Also, since pKa 2 is 10.24, β-alanine exhibits a strong buffering action in the vicinity of pH10. By making β-alanine 5 to 20 times the copper concentration in a molar ratio, the etching rate of copper is increased, and the excess amount of β-alanine exhibits a sufficient effect as a pH buffer. After all, even if the redox of copper becomes a factor which raises pH, using a beta-alanine as a complexing agent can suppress pH fluctuations.

본 발명의 에칭액 조성물에 있어서는, β-알라닌의 체적몰 농도가 구리(Ⅱ)이온의 체적몰 농도의 5~20배의 범위인 경우에 양호한 에칭 성능을 얻을 수 있고, 바람직하게는 0.5~3.0mol/l, 보다 바람직하게는 1.0~2.5mol/l이다. β-알라닌은 착화제로서 작용할 수 있고, 구리(Ⅱ)이온과 착물을 형성하여 염기성 조건하에서도 구리(Ⅱ)이온이 액 중에 안정적으로 존재할 수 있도록 하고 있다. 또한, 구리 표면이 구리(Ⅱ)이온에 산화되었을 때, 구리(I)이온과 신속하게 착물을 형성하여 액 중에 확산시킴으로써 구리 표면에서의 산화막 형성이나 액 중에서의 침전을 억제하여 연속적인 에칭의 진행을 가능하게 하고 있다. 또한, β-알라닌은 pH10 부근에서 완충 작용이 최대가 되기 때문에 에칭액 조성물의 pH 변동을 억제하는 완충제로서의 작용도 아울러 갖고 있다. β-알라닌이 너무 적으면 구리의 에칭 비율이 저하되어 pH 변동이 커지고, 너무 많으면 에칭액 조성물의 점도가 상승하여 에칭 성능이 저하되는 경향이 있다.In the etching liquid composition of this invention, when the volume molar concentration of (beta) -alanine is 5 to 20 times the range of the volume molar concentration of copper (II) ion, favorable etching performance can be obtained, Preferably it is 0.5-3.0 mol / l, More preferably, it is 1.0-2.5 mol / l. β-alanine can act as a complexing agent and form a complex with copper (II) ions so that copper (II) ions can be stably present in the liquid even under basic conditions. In addition, when the copper surface is oxidized to copper (II) ions, complexes are rapidly formed with the copper (I) ions and diffused into the liquid, thereby suppressing the formation of oxide films on the copper surface and precipitation in the liquid, thereby continuing the continuous etching. Is making it possible. In addition, since β-alanine has a maximum buffering action in the vicinity of pH 10, β-alanine also has a function as a buffer for suppressing the pH variation of the etching solution composition. When there is too little (beta) -alanine, the etching rate of copper will fall and pH fluctuation will increase, and when too much, the viscosity of etching liquid composition will rise and etching performance will fall.

본 발명의 에칭액 조성물은, 예를 들면 요오드산 등의 에칭 촉진제를 포함하고 있어도 된다. 일반적으로 요오드산은 산화제이며, 산성 조건에서는 구리의 에칭이 가능하지만, 환원생성물인 요오드나 요오드화구리가 기판 상에 석출된다는 문제점이 있다. 그러나, 염기성 조건에서는 산화제로서는 작용하지 않기 때문에 단독으로는 구리의 에칭이 거의 진행되지 않는다. 그러나, 염기성으로 구리(Ⅱ)-β-알라닌과 착물의 공존 하에서는 구리의 에칭 비율을 대폭 상승시킬 수 있다. 요오드산은 소량의 첨가로 효과를 발휘하고, 구리를 다량 용해해도 성분함량이 변화되지 않는다. 또한, 요오드산은 일정량 첨가하면 그 이상 증량해도 구리의 에칭 비율은 변화되지 않는다. 따라서, 염기성으로 구리(Ⅱ)-β-알라닌 착물의 공존 하에서는 요오드산은 구리 에칭을 촉진하는 촉매로서 작용하고 있다고 생각된다. 요오드산은 다량으로 첨가해도 효과가 없을 뿐만 아니라, 그 자신이 산성물질이기 때문에 에칭액 조성물을 염기성으로 하기 위한 pH조정제가 다량으로 필요하게 된다. 이 때문에 요오드산의 배합량으로서는 바람직하게는 0.01~1.0mol/l, 보다 바람직하게는 0.03~0.5mol/l이다.The etching liquid composition of this invention may contain etching accelerators, such as iodic acid, for example. In general, iodic acid is an oxidizing agent, and copper can be etched under acidic conditions, but there is a problem that iodine or copper iodide, which is a reduction product, precipitates on the substrate. However, since it does not act as an oxidizing agent under basic conditions, etching of copper hardly progresses by itself. However, in the presence of basic copper (II) -β-alanine and a complex, the etching rate of copper can be raised significantly. Iodic acid is effective by the addition of a small amount, and even if a large amount of copper is dissolved, the component content does not change. In addition, if a certain amount of iodic acid is added, even if it increases more, the etching rate of copper will not change. Therefore, it is thought that iodic acid acts as a catalyst which accelerates copper etching in basic coexistence of a copper (II)-(beta) -alanine complex. Iodic acid is not only effective in addition to a large amount, but since it is an acidic substance itself, a large amount of pH adjusting agent for making the etching liquid composition basic is required. For this reason, as a compounding quantity of iodic acid, Preferably it is 0.01-1.0 mol / l, More preferably, it is 0.03-0.5 mol / l.

본 발명의 에칭액 조성물은, 바람직하게는 구리(Ⅱ)이온 0.01~0.6mol/l, β-알라닌 0.5~3.0mol/l, 요오드산 0.01~1.0mol/l 및 물을 포함하고, pH가 8.5~11이다. 또한, 특히 바람직하게는 구리(Ⅱ)이온 0.05~0.3mol/l, β-알라닌 1.0~2.5mol/l, 요오드산 0.03~0.5mol/l 및 물을 포함하고, pH가 9.0~10.5이다.The etching liquid composition of this invention, Preferably, 0.01-0.6 mol / l of copper (II) ions, 0.5-3.0 mol / l of beta-alanine, 0.01-1.0 mol / l of iodic acid, and water, pH is 8.5- 11 Moreover, Especially preferably, it contains 0.05-0.3 mol / l of copper (II) ions, 1.0-2.5 mol / l of (beta) -alanine, 0.03-0.5 mol / l of iodic acid, and water, and pH is 9.0-10.5.

또한, 본 발명의 에칭액 조성물은 하나의 형태에 있어서, 실질적으로 구리(Ⅱ)이온원이 되는 구리염, β-알라닌, pH 조정제 및 물만으로 이루어진다. 또한, 다른 형태에 있어서, 실질적으로 구리(Ⅱ)이온원이 되는 구리염, β-알라닌, 요오드산, pH 조정제 및 물만으로 이루어진다.Moreover, the etching liquid composition of this invention consists only of the copper salt, (beta) -alanine, a pH adjuster, and water which become a copper (II) ion source substantially in one form. Moreover, in another form, it consists only of the copper salt, (beta) -alanine, iodic acid, a pH adjuster, and water which become a copper (II) ion source substantially.

본 발명의 에칭액 조성물은, 바람직하게는 β-알라닌보다도 용이하게 구리(Ⅱ)이온과 착물을 형성하는 성분을 포함하지 않는다. 이러한 성분으로서는, 예를 들면 에틸렌디아민, 에틸렌디아민 4초산, 글라이신, L-알라닌 등을 들 수 있다. 상기 성분을 포함할 경우, 상기 성분의 함유량이나 에칭액 조성물의 pH 등의 제조건에 따라서는 구리층, 구리합금층, 몰리브덴층 등의 에칭이 거의 진행되지 않거나, 에칭 비율이 대폭 저하될 우려가 있다.The etching liquid composition of this invention, Preferably, it does not contain the component which forms a complex with copper (II) ion more easily than (beta) -alanine. As such a component, ethylenediamine, ethylenediamine tetraacetic acid, glycine, L-alanine, etc. are mentioned, for example. In the case where the component is included, etching of the copper layer, copper alloy layer, molybdenum layer, etc. hardly proceeds or the etching rate may be greatly reduced depending on the content of the component and the pH of the etching solution composition. .

본 발명의 에칭액 조성물을 이용하여 구리층 및/또는 구리합금층을 포함하는 금속막, 특히 구리층 및/또는 구리합금층/몰리브덴 적층막을 에칭할 수 있다.Using the etching liquid composition of this invention, the metal film containing a copper layer and / or a copper alloy layer, especially a copper layer and / or a copper alloy layer / molybdenum laminated film can be etched.

본 발명의 에칭방법에 의해 에칭할 수 있는 금속막은 전형적으로는 구리층 또는 구리합금층의 단층막 또는 적어도 1층의 구리층 또는 구리합금층을 포함하는 적층막이다. 여기에서, 구리합금층은 구리 및 임의의 금속을 포함하여 이루어지는 금속층이며, 구리를 주성분으로서 함유한다. 예를 들면, CuMn층, CuMgAl층, CuMgAlO층, CuCaO층 등을 들 수 있다. 구리합금층은 전형적으로는 구리를 90중량퍼센트 이상 포함하고, 바람직하게는 구리를 95중량퍼센트 이상 포함한다.The metal film which can be etched by the etching method of the present invention is typically a single layer film of a copper layer or a copper alloy layer, or a laminated film including at least one copper layer or a copper alloy layer. Here, a copper alloy layer is a metal layer which consists of copper and arbitrary metals, and contains copper as a main component. For example, a CuMn layer, CuMgAl layer, CuMgAlO layer, CuCaO layer, etc. are mentioned. The copper alloy layer typically contains at least 90 weight percent copper and preferably at least 95 weight percent copper.

본 발명의 에칭방법의 대상이 되는 금속막은 구리(Ⅱ)이온에 의해 산화될 수 있는 재료로 이루어지는 층을 더 포함하는 적층막이어도 된다. 구리(Ⅱ)이온에 의해 산화될 수 있는 재료는, 금속, 금속산화물 등 중, 구리(Ⅱ)이온에 의해 산화되고, 이온이 되어 에칭액 중에 용해되는 재료이며, 예를 들면 몰리브덴이나 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금 및 그들의 산화물을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 에칭액 조성물은 그 특성 때문에 티타늄이나, 티타늄/몰리브덴 합금의 에칭에는 적합하지 않기 때문에 상기의 구리(Ⅱ)이온에 의해 산화될 수 있는 재료에서는 제외된다.The metal film to be subjected to the etching method of the present invention may be a laminated film further including a layer made of a material which can be oxidized by copper (II) ions. The material which can be oxidized by copper (II) ions is a material which is oxidized by copper (II) ions among metals, metal oxides, etc., and becomes an ion and melt | dissolves in etching liquid, For example, molybdenum and molybdenum as a main component Alloys and oxides thereof. In addition, the etching liquid composition of the present invention is excluded from the material which can be oxidized by the above copper (II) ions because it is not suitable for etching titanium or titanium / molybdenum alloy because of its properties.

본 발명의 에칭방법에 의해 에칭되는 막은, 예를 들면 유리기판상, Si 웨이퍼상, ZnO 또는 IGZO 등의 산화물 반도체상에 형성되어도 된다.The film etched by the etching method of the present invention may be formed on an oxide semiconductor such as on a glass substrate, on a Si wafer, or on ZnO or IGZO.

본 발명의 에칭방법에 관하여, 에칭을 행하는 온도에 대해서는 30~50도가 바람직하다. 저온에서는 에칭 비율이 낮고, 에칭 소요시간이 너무 길어지는 경우가 있고, 고온에서는 에칭 비율이 높고, 에칭의 제어성이 저하되는 경우가 있다.About the etching method of this invention, 30-50 degree is preferable about the temperature which etches. At low temperatures, the etching rate may be low, and the etching time may be too long. At high temperatures, the etching rate may be high and the controllability of the etching may decrease.

(실시예)(Example)

이하 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in detail with reference to the following Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

한편, 이하의 각 실시예에 있어서, 특별한 기재가 없는 경우는 조성예로서 나타낸 에칭액 조성물은 22% 수산화테트라메틸암모늄을 이용하여 소정의 값까지 pH를 상승시켰다. 단, pH 조정에 대량의 수산화테트라메틸암모늄을 필요로 하고, 목표로 하는 pH에 도달하기 전에 소정의 액량(예를 들면 100ml)을 초과하는 경우에는, 30% 수산화나트륨 수용액을 사용했다. 또한, pH를 저하시킬 경우에는 10% 황산을 이용했다.On the other hand, in each of the following examples, unless otherwise specified, the etching liquid composition shown as a composition example raised pH to predetermined value using 22% tetramethylammonium hydroxide. However, when a large amount of tetramethylammonium hydroxide was needed for pH adjustment, and it exceeds a predetermined liquid amount (for example, 100 ml) before reaching target pH, 30% sodium hydroxide aqueous solution was used. In addition, 10% sulfuric acid was used when reducing pH.

구리 및 몰리브덴의 에칭 비율(E.R.)은 각각의 압연 금속판 (2cm×2cm×0.1mm)을 조성예로 나타낸 에칭액 조성물 100ml에 액온도 35℃, 교반속도 500r.p.m.의 조건에서 2분간 침지하고, 에칭 전후의 중량변화로부터 산출했다.The etching rate (ER) of copper and molybdenum was immersed in 100 ml of the etching liquid composition showing each rolled metal plate (2 cm x 2 cm x 0.1 mm) as a composition example for 2 minutes under conditions of a liquid temperature of 35 DEG C and a stirring speed of 500 r.pm, and etching It calculated from the weight change before and after.

또한, 유리기판상에 스퍼터링법으로 구리합금막 또는 몰리브덴막(200~500Å)을 형성한 후, 다시 스퍼터링법으로 구리막(3000Å)을 형성하고, 상부에 구리층, 하부에 구리합금층 또는 몰리브덴층이 적층된 기판을 준비했다. 계속해서, 구리층막 상에 레지스트를 이용하여 패터닝을 행하여 구리/구리합금 또는 구리/몰리브덴 적층막 기판을 완성시켰다.Further, after forming a copper alloy film or molybdenum film (200 to 500 kPa) on the glass substrate by sputtering, a copper film (3000 kPa) is formed again by sputtering, and a copper layer on the upper side and a copper alloy layer or molybdenum layer on the lower side. This laminated substrate was prepared. Subsequently, patterning was performed on the copper layer film using a resist to complete a copper / copper alloy or copper / molybdenum laminated film substrate.

이 구리/구리합금 또는 구리/몰리브덴 적층막 기판을 조성예에 나타낸 에칭액 조성물 100ml에, 액온도 35도, 교반속도 700r.p.m.의 조건에서 에칭처리를 행하였다. 조성예에 나타낸 에칭액 조성물은 거의 청색~청자색이기 때문에 아크릴 수조 내에 비이커를 두고, 배면에서 빛을 쐬어 투과하는 빛으로 저스트 에칭시간(J.E.T.)를 판정했다. 각 에칭액 조성물에 기판을 저스트 에칭시간의 1.5배의 시간 침지한 후, 수세(水洗), 건조처리를 행하여 SEM 관찰을 실시했다.The copper / copper alloy or copper / molybdenum laminated film substrate was etched to 100 ml of the etching solution composition shown in the composition example under conditions of a liquid temperature of 35 ° C. and a stirring speed of 700 r · p · m. Since the etching liquid composition shown in a composition example was almost blue-blue purple, the beaker was placed in the acrylic water tank, and the just etching time (J.E.T.) was determined by the light which permeate | transmits light from the back side. After immersing a board | substrate in 1.5 times of just etching time for each etching liquid composition, water washing and drying were performed and SEM observation was performed.

(실시예 1)(Example 1)

황산구리 0.079mol/l (구리(Ⅱ)이온으로서 5000ppm), 착화제 0.5~1mol/l (용해도 및 pH 조정의 필요량에 의해 첨가량이 변동)로 한 조성에서, 각 착화제의 유효성을 비교했다. 이용한 각 조성예를 표 1에, 결과를 표 2에 나타낸다.The effectiveness of each complexing agent was compared in the composition which made copper sulfate 0.079 mol / l (5000 ppm as copper (II) ion), and a complexing agent 0.5-1 mol / l (the addition amount changes with the required amount of solubility and pH adjustment). Each composition example used is shown in Table 1, and a result is shown in Table 2.

한편, 착화제 무첨가 조건에서는, 염기성에서는 황산구리가 용해되지 않았다.
On the other hand, copper sulfate did not melt | dissolve under basic conditions without a complexing agent.

조성예Example CuSO4
(mol/l)
CuSO 4
(mol / l)
착화제(mol/l)Complexing agent (mol / l) pHpH
화합물compound 첨가량Addition amount 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
One
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
β-알라닌
글라이신
4-아미노락산
L-알라닌
에틸렌디아민
구연산
L(+)-주석산
이미노 2초산
니트릴로 3초산
에틸렌디아민 4초산
beta-alanine
Glycine
4-aminolactic acid
L-alanine
Ethylenediamine
Citric acid
L (+)-Tartrate
Imino diacetic acid
Nitric acid trinitrate
Ethylenediamine Tetraacetic Acid
1.0
1.0
1.0
1.0
0.5
0.5
1.0
1.0
1.0
0.5
1.0
1.0
1.0
1.0
0.5
0.5
1.0
1.0
1.0
0.5
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0

조성예Example Cu/Mo기판처리시간(s)Cu / Mo Substrate Treatment Time (s) 금속판 E.R.(nm/min.)Metal Plate E.R. (nm / min.) Cu막 소실Cu film disappeared Mo막 소실Mo film disappeared CuCu MoMo 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
One
2
3
4
5
6
7
8
9
10
160
400
×
270
×
×
×
×
×
×
160
400
×
270
×
×
×
×
×
×
235
×

×
235
×

×
127
33
17
34
16
4
1
6
4
8
127
33
17
34
16
4
One
6
4
8
13
2
11
4
1
4
0
5
2
2
13
2
11
4
One
4
0
5
2
2

× : 10분 침지해도 구리막 또는 하층의 몰리브덴막이 용해되지 않는 것을 나타낸다. X: It shows that a copper film or an underlying molybdenum film does not melt | dissolve even if it immerses for 10 minutes.

β-알라닌, 글라이신, L-알라닌 첨가계에서 3000Å의 구리층을 7분 이내에 용해할 수 있었으나, 200Å의 몰리브덴층까지 10분 이내에 용해가 가능했던 것은 β-알라닌 첨가계(조성예 1) 뿐이었다. 또한, 착화제가 β-알라닌인 경우에 한해 구리, 몰리브덴 모두 용해속도가 높은 것을 금속판의 에칭 비율에서도 확인했다.In the β-alanine, glycine, and L-alanine addition system, the 3000 kPa copper layer could be dissolved within 7 minutes, but only the β-alanine addition system (composition 1) was able to dissolve to 200 molybdenum layers within 10 minutes. Moreover, only when copper and molybdenum were high in the case where a complexing agent was (beta) -alanine, it was confirmed also by the etching rate of a metal plate.

(실시예 2)(Example 2)

조성예 1을 기초로, 각종 농도로 요오드산을 첨가했을 때의 에칭 거동을 비교했다. 이용한 각 조성예를 표 3에, 결과를 표 4 및 도 1에 나타낸다.Based on the composition example 1, the etching behavior at the time of adding iodic acid in various concentration was compared. Each composition example used is shown in Table 3, and a result is shown in Table 4 and FIG.

조성예Example 성분함량(mol/l)Component Content (mol / l) pHpH CuSO4 CuSO 4 βAlaβAla HIO3 HIO 3 1
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
One
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
-
-
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
-
-
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
-
0.01
0.03
0.05
0.10
0.15
0.30
0.50
1.00
-
0.1
-
0.01
0.03
0.05
0.10
0.15
0.30
0.50
1.00
-
0.1
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0

조성예Example Cu/CuMn기판
J.E.T.(s)
Cu / CuMn Substrate
JET (s)
Cu/Mo기판
J.E.T.(s)
Cu / Mo substrate
JET (s)
금속판E.R.(nm/min.)Metal Plate E.R. (nm / min.)
CuCu MoMo 1
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
One
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
250
130
85
84
80
76
78
79
90
×
×
250
130
85
84
80
76
78
79
90
×
×
235
-
-
-
110
-
110
110
120
×
×
235
-
-
-
110
-
110
110
120
×
×
127
281
337
339
337
349
343
329
263
16
23
127
281
337
339
337
349
343
329
263
16
23
13
-
-
-
13
-
12
13
10
3
6
13
-
-
-
13
-
12
13
10
3
6

× : 10분 침지해도 에칭이 종료되지 않는 것을 나타낸다.X: It shows that etching is not complete even if it immerses for 10 minutes.

요오드산 0.01mol/l 첨가로 구리의 에칭 비율은 2배 이상으로 상승하고, 0.03mol/l 첨가에서는 3배 가까이 되었으나, 그 이상 증량해도 변화는 적었다. 또한, 요오드산의 유무에 상관없이 몰리브덴의 에칭 비율에 큰 변화는 없었다. 구리/구리합금기판, 구리/몰리브덴 기판의 처리 시간도 같은 거동을 나타냈다.By adding 0.01 mol / l of iodic acid, the etching rate of copper rose more than twice, and nearly tripled when adding 0.03 mol / l. Moreover, there was no big change in the etching rate of molybdenum regardless of the presence or absence of iodine acid. The treatment time of the copper / copper alloy substrate and the copper / molybdenum substrate also showed the same behavior.

황산구리 무첨가계 (조성예 19, 20)에서는, 요오드산의 유무로 구리, 몰리브덴 모두 에칭 비율이 약간 상승했지만, 그 변화가 극히 작고, 요오드산이 염기성에서는 산화제로서 작용하지 않아 구리 이온과 공존한 경우에 한해 촉매적으로 구리의 에칭 비율을 상승시킬 수 있다고 생각된다. 소량으로 큰 효과가 있기 때문에 첨가제로서 매우 유용하다.In the copper sulfate-free system (composition examples 19 and 20), although the etching rate of copper and molybdenum increased slightly with or without iodine acid, the change was extremely small, and when iodic acid did not act as an oxidant in basicity and coexisted with copper ions. It is thought that the etching rate of copper can be raised catalytically. It is very useful as an additive because it has a large effect in a small amount.

(실시예 3)(Example 3)

조성예 14를 기초로, β-알라닌과는 다른 착화제를 병용 첨가하여 거동을 비교했다. 이용한 각 조성예를 표 5에, 결과를 표 6에 나타낸다.Based on the composition example 14, the complexing agent different from (beta) -alanine was added together and the behavior was compared. Each composition example used is shown in Table 5, and a result is shown in Table 6.

조성Furtherance 성분함량(mol/l)Component Content (mol / l) pHpH CuSO4 CuSO 4 βAlaβAla HIO3 HIO 3 EDAEDA EDTAEDTA 14
21
22
14
21
22
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
0.079
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
-
0.5
-
-
0.5
-
-
-
0.5
-
-
0.5
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0

조성Furtherance 액색Color Cu/CuMn기판
J.E.T.(s)
Cu / CuMn Substrate
JET (s)
Cu/Mo기판
J.E.T.(s)
Cu / Mo substrate
JET (s)
금속판E.R.(nm/min.)Metal Plate E.R. (nm / min.)
CuCu MoMo 14
21
22
14
21
22
청자색
청색
농자색
Blue purple
blue
Deep purple
80

80

110

110

337
21
8
337
21
8
13
2
1
13
2
One

△ : 600(s) 이상△: 600 (s) or more

β-알라닌 단체계(單體系)에서는 구리, 몰리브덴 모두 에칭이 진행되지만, 여기에 에틸렌디아민(EDA)이나 에틸렌디아민 4초산(EDTA)을 첨가하면 에칭 속도가 매우 낮아졌다.In the β-alanine alone system, etching proceeds for both copper and molybdenum. However, when ethylenediamine (EDA) and ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) are added thereto, the etching rate is very low.

이것은 에틸렌디아민이나 에틸렌디아민 4초산이 대부분의 구리(Ⅱ)이온과 착물을 형성하여 매우 안정된 구리착물이 되어 구리(Ⅱ)이온이 산화제로서 작용하지 않게 되었기 때문이며, β-알라닌의 착물 안정도 상수는 비교적 낮기 때문에 β-알라닌 단체계에서는 구리(Ⅱ)이온과 β-알라닌은 적당한 배위와 해리를 반복하여 유리의 구리(Ⅱ)이온이 산화제로서 작용할 수 있다.This is because ethylenediamine or ethylenediamine tetraacetic acid complexes with most copper (II) ions, resulting in highly stable copper complexes, which prevented copper (II) ions from acting as oxidizing agents, and the complex stability constants of β-alanine were relatively In the β-alanine simple system, copper (II) ions and β-alanine can be appropriately coordinated and dissociated in the β-alanine alone to release free copper (II) ions as oxidants.

한편, 표 6에서 3개의 조성의 액색이 다른 것은 주성분인 구리착물가 다르기 때문이다.On the other hand, the liquid color of the three compositions in Table 6 is different because the copper complex as the main component is different.

또한, 구리(Ⅱ)이온이 금속구리를 산화하면, 양자 모두 구리(I)이온이 된다. 이 구리(I)이온을 신속하게 금속구리 표면에서 제거할 수 없다면, 구리 표면은 산화구리나 수산화구리에 덮여서 에칭이 정지된다. β-알라닌은 구리(I)이온, 구리(Ⅱ)이온 모두 착물을 형성할 수 있는 능력이 있어 구리(Ⅱ)이온을 산화제로 하는 에칭액 조성물에 사용하는 착화제로서 매우 유용하다. 한편, 몰리브덴은 구리(Ⅱ)이온에 의한 산화로 몰리브덴산으로서 용해하고 있다고 생각되어 β-알라닌의 착물형성 능력과는 무관하다.In addition, when copper (II) ions oxidize the copper, both become copper (I) ions. If this copper (I) ion cannot be removed from the surface of the metal copper quickly, the copper surface is covered with copper oxide or copper hydroxide to stop the etching. β-alanine has the ability to form complexes of both copper (I) ions and copper (II) ions, which is very useful as a complexing agent for use in etching liquid compositions containing copper (II) ions as oxidants. On the other hand, molybdenum is considered to be dissolved as molybdate by oxidation with copper (II) ions and is not related to the complexing ability of β-alanine.

(실시예 4)(Example 4)

조성예 14를 기초로, 수산화테트라메틸암모늄 첨가량만을 가감하여 pH를 변화시키는 시험을 행하였다. 결과를 표 7 및 도 2에 나타낸다.Based on the composition example 14, the test which changed only pH of adding tetramethylammonium hydroxide addition amount was done. The results are shown in Table 7 and FIG. 2.

조성Furtherance pHpH Cu/CuMn기판
J.E.T.(s)
Cu / CuMn Substrate
JET (s)
Cu/Mo기판
J.E.T.(s)
Cu / Mo substrate
JET (s)
금속판E.R.(nm/min.)Metal Plate E.R. (nm / min.)
CuCu MoMo 23
24
25
26
27
14
28
29
30
23
24
25
26
27
14
28
29
30
7.0
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
7.0
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5


560
220
115
80
140
290


560
220
115
80
140
290


560
235
140
110
140
260


560
235
140
110
140
260
13
23
43
104
220
337
393
234
37
13
23
43
104
220
337
393
234
37
1
3
4
6
10
13
18
24
31
One
3
4
6
10
13
18
24
31

△ : 600(s) 이상△: 600 (s) or more

표 7에 나타내는 바와 같이, 가장 기판처리시간이 짧아지는 pH는 10이며, pH8.5~11의 범위에서 구리/구리합금기판, 구리/몰리브덴 기판을 처리 가능하다는 것을 알 수 있었다. 구리판의 에칭 비율은 pH10.5에서 극대값을 나타내고, 몰리브덴판에서는 pH가 높을수록 에칭 비율이 높았다. 금속판의 에칭 비율에서는 pH10.5에서 기판처리시간이 극소값을 나타낸다고 예상되지만, 현실적으로 그렇게 되지 않는 것은 압연 금속판과 스퍼터로 제작한 금속막의 표면상태나 막질의 차이라고 생각된다.As shown in Table 7, the pH at which the substrate processing time is shortest is 10, and it can be seen that the copper / copper alloy substrate and the copper / molybdenum substrate can be treated in the range of pH 8.5 to 11. The etching rate of a copper plate showed the maximum value in pH10.5, and in molybdenum plate, the etching rate was high, so that pH was high. In the etching rate of the metal plate, it is expected that the substrate treatment time exhibits a minimum value at pH 10.5, but it is considered that the difference between the surface state and the film quality of the metal film produced from the rolled metal plate and the sputtering material is not so practical.

(실시예 5)(Example 5)

구리(Ⅱ)이온 및 β-알라닌 농도를 변경했을 때의 에칭 변화추이를 표 8, 도 3 및 도 4에 나타낸다.Table 8, FIG. 3 and FIG. 4 show trends in etching changes when the copper (II) ions and β-alanine concentrations were changed.

조성예Example Cu2 +농도
(ppm)
Cu 2 + concentration
(ppm)
성분함량(mol/l)Component Content (mol / l) pHpH Cu/CuMn
J.E.T.(s)
Cu / CuMn
JET (s)
Cu판E.R
(nm/min)
Cu plate ER
(nm / min)
CuSO4 CuSO 4 βAlaβAla HIO3 HIO 3 31
32
33
34
35
31
32
33
34
35
635
1,500
2,500
5,000
7,500
635
1,500
2,500
5,000
7,500
0.010
0.024
0.039
0.079
0.118
0.010
0.024
0.039
0.079
0.118


0.5


0.5














0.1














0.1














10.0














10.0
126
122
228

126
122
228

120
194
203
32
16
120
194
203
32
16
36
37
14
38
39
36
37
14
38
39
635
2,500
5,000
10,000
15,000
635
2,500
5,000
10,000
15,000
0.010
0.039
0.079
0.157
0.236
0.010
0.039
0.079
0.157
0.236


1.0


1.0
140
75
80
210
600
140
75
80
210
600
114
283
337
154
44
114
283
337
154
44
40
41
42
43
44
40
41
42
43
44
2,500
5,000
10,000
15,000
20,000
2,500
5,000
10,000
15,000
20,000
0.039
0.079
0.157
0.236
0.315
0.039
0.079
0.157
0.236
0.315


1.5


1.5
80
57
58
108
175
80
57
58
108
175
273
382
466
398
274
273
382
466
398
274
45
46
47
48
49
50
45
46
47
48
49
50
2,500
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
2,500
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
0.039
0.079
0.157
0.236
0.315
0.393
0.039
0.079
0.157
0.236
0.315
0.393


2.0


2.0
82
59
50
60
62
89
82
59
50
60
62
89
251
391
498
495
404
303
251
391
498
495
404
303
51
52
53
54
51
52
53
54
5,000
10,000
20,000
30,000
5,000
10,000
20,000
30,000
0.079
0.157
0.315
0.472
0.079
0.157
0.315
0.472

2.5

2.5
56
45
49
64
56
45
49
64
334
444
467
377
334
444
467
377
55
56
57
58
59
55
56
57
58
59
5,000
10,000
20,000
30,000
40,000
5,000
10,000
20,000
30,000
40,000
0.079
0.157
0.315
0.472
0.629
0.079
0.157
0.315
0.472
0.629


3.0


3.0
64
50
48
55
90
64
50
48
55
90
300
399
421
362
226
300
399
421
362
226

△ : 600(s) 이상△: 600 (s) or more

구리(Ⅱ)이온 및 β-알라닌 농도가 높을수록 에칭 구리판의 에칭 비율이 상승하고, 구리기판의 처리 시간도 단축되어 안정된 에칭 변화추이를 나타내는 영역이 확대되었다. 또한, 구리(Ⅱ)이온 농도에 대하여, β-알라닌 농도가 5~20배 정도 존재하는 경우에 양호한 에칭이 가능하였다.As the concentration of copper (II) ions and β-alanine increases, the etching rate of the etched copper plate increases, the processing time of the copper substrate also shortens, and the region showing a stable etching trend is enlarged. Moreover, when the (beta) -alanine concentration existed about 5-20 times with respect to copper (II) ion concentration, favorable etching was possible.

(실시예 6)(Example 6)

다량의 구리분말을 용해한 후, 일정시간마다 에칭 시험을 행하였다. 이용한 조성예를 표 9에, 결과를 표 10에 나타낸다.After melt | dissolving a large amount of copper powder, the etching test was done every fixed time. Table 9 shows the composition example used, and the results are shown in Table 10.

조성예Example 성분함량(mol/l)Component Content (mol / l) pHpH CuSO4 CuSO 4 βAlaβAla HIO3 HIO 3 6060 0.0790.079 1.51.5 0.050.05 10.010.0

Cu 용해량
(ppm)
Cu melt amount
(ppm)
경과시간
(hr.)
Elapsed time
(hr.)
Cu/CuMn 기판
J.E.T.(s)
Cu / CuMn Substrate
JET (s)
Cu판E.R
(nm/min)
Cu plate ER
(nm / min)
pHpH
00 00 6262 380380 10.0010.00
2500

2500
0.5
3
6
24
0.5
3
6
24
120
65
59
60
120
65
59
60
304
414
438
463
304
414
438
463
9.96
9.99
9.97
10.04
9.96
9.99
9.97
10.04

5000

5000
1
3
6
24
One
3
6
24
340
64
59
60
340
64
59
60
257
422
463
437
257
422
463
437
9.95
9.97
9.99
10.06
9.95
9.97
9.99
10.06

표 10에 나타내는 바와 같이, 에칭액 조성물이 자기회복하는 변화추이가 확인되었다. 조성예 60에서는 구리분말 2500ppm을 용해하는데에 걸리는 소요시간은 0.5시간, 5000ppm에서는 1시간이었다. 모두 구리용해 직후는 구리판의 에칭 비율이 저하되고, 구리/구리합금기판의 처리시간도 연장되었으나, 3시간 후에는 거의 회복되고, 6시간 후에는 완전히 회복되었다.As shown in Table 10, the change trend of self-recovery of the etching liquid composition was confirmed. In the composition example 60, the time required to melt | dissolve 2500 ppm of copper powders was 0.5 hour, and it was 1 hour at 5000 ppm. Immediately after copper dissolution, the etching rate of the copper plate was lowered, and the processing time of the copper / copper alloy substrate was also extended, but almost recovered after 3 hours and completely recovered after 6 hours.

본 시스템에서는 산화제인 구리(Ⅱ)이온도, 산화 용해한 금속구리도, 구리(I)이온으로서 액중에 용해한다. 구리(I)이온은 산화제로서 작용하지 않기 때문에 일시적으로 에칭 성능이 저하하지만, 용존산소에 의해 재산화되어 모두 구리(Ⅱ)이온으로 되돌아가기 때문에 에칭 성능이 회복된다. 재산화 반응시에는 수소 이온이 소비되지만, pH10 부근에서는 β-알라닌에 의한 완충 작용이 높고, pH 상승을 최저한으로 억제하는 것이 가능하다. 본 시스템은 구리를 다량으로 용해하여 산화제가 감소해도 용존산소에 의해 자기회복이 가능하고, 또한 pH 변동도 억제할 수 있는 것을 확인하였다.In this system, the copper (II) ion which is an oxidizing agent and the metal copper which oxidized and melt | dissolved also melt | dissolve in liquid as copper (I) ion. Since the copper (I) ion does not act as an oxidant, the etching performance temporarily decreases, but the etching performance is restored because all of the copper (I) ion is reoxidized by dissolved oxygen and returns to the copper (II) ion. In the reoxidation reaction, hydrogen ions are consumed, but the buffering effect by β-alanine is high near pH 10, and it is possible to suppress the rise in pH to the minimum. This system was found to be capable of self-recovering by dissolved oxygen and suppressing pH fluctuations even when a large amount of copper was dissolved to reduce the oxidant.

(실시예 7)(Example 7)

실시예 6에서는 일시에 다량의 구리분말을 용해했지만, 플랫 패널 디스플레이 양산공정에서의 구리 용해속도는 1시간당 200ppm 정도라고 생각된다(제 10 세대, 개구율 95%, 스루풋 25매/hr., Cu/Cu 합금막두께 320~350nm, 액량 3000L로 가정). 이 때문에, 조성예 60에 구리분말을 400ppm 첨가하여 2시간 경과후까지의 에칭 변화추이를 관찰하여 30~60분 후에는 처리 시간이 초기상태와 동등해지는 것을 확인했다(표 11). 이 때문에, 1시간당 200ppm 정도의 구리용해라면 기판처리시간이 연장되는 일 없이 연속적인 조업이 가능하다.In Example 6, a large amount of copper powder was dissolved at a time, but the copper dissolution rate in the flat panel display mass production process is considered to be about 200 ppm per hour (10th generation, opening ratio 95%, throughput 25 sheets / hr, Cu / Cu alloy film thickness is assumed to be 320-350nm, liquid quantity 3000L). For this reason, 400 ppm of copper powder was added to the composition example 60, and the etching change trend until 2 hours passed was observed, and it confirmed that after 30 to 60 minutes, processing time might become equivalent to an initial state (Table 11). For this reason, if it melt | dissolves about 200 ppm per hour, continuous operation is possible without prolonging the substrate processing time.

Cu 용해량
(ppm)
Cu melt amount
(ppm)
경과시간
(min.)
Elapsed time
(min.)
Cu/CuMn 기판
J.E.T.(s)
Cu / CuMn Substrate
JET (s)
Cu단막기판
J.E.T.(s)
Cu single layer substrate
JET (s)
00 -- 6060 4949
400

400
10
30
60
90
120
10
30
60
90
120
70
60
58
61
58
70
60
58
61
58
56
54
51
47
47
56
54
51
47
47

(실시예 8)(Example 8)

조성예 14를 이용하여 구리단막기판, 구리/구리합금기판, 구리/몰리브덴 기판을 에칭하고, 에칭 상태를 비교했다. 결과를 표 12에 나타낸다.The copper monolayer substrate, the copper / copper alloy substrate, and the copper / molybdenum substrate were etched using the composition example 14, and the etching states were compared. The results are shown in Table 12.

적층구조Laminated structure 적층막두께
(nm)
Laminated film thickness
(nm)
처리시간(s)
J.E.T.×1.5
Processing time (s)
JET × 1.5
단면형상Cross section shape S.E.
(㎛)
SE
(Μm)
찌꺼기leftover
Cu단막
Cu/CuMn
Cu/Mo
Cu/CuMgAl
Cu/CuMgAlO
Cu/CuCaO
Cu single layer
Cu / CuMn
Cu / Mo
Cu / CuMgAl
Cu / CuMgAlO
Cu / CuCaO
300
300/50
300/20
300/50
300/50
300/50
300
300/50
300/20
300/50
300/50
300/50
83
120
165
116
108
114
83
120
165
116
108
114
수직에 가까운 테이퍼
수직에 가까운 테이퍼
수직
수직에 가까운 테이퍼
수직에 가까운 테이퍼
수직
Near vertical taper
Near vertical taper
Perpendicular
Near vertical taper
Near vertical taper
Perpendicular
0.3
0.5
0.5
0.6
0.7
0.7
0.3
0.5
0.5
0.6
0.7
0.7
없음
없음
약간
없음
약간
약간
none
none
slightly
none
slightly
slightly

모두 단면형상은 수직 내지 수직에 가까운 테이퍼형상이고, 사이드 에칭량은 1㎛ 이하였다. 저스트 에칭시간의 1.5배의 침지시간에서는 약간 에칭 찌꺼기가 발생하는 적층막 기판이 있지만, 침지시간의 연장으로 찌꺼기 제거는 가능하다.In all, the cross-sectional shape was vertical to nearly tapered, and the side etching amount was 1 µm or less. Although there are some laminated film substrates in which etching residue occurs slightly at the immersion time of 1.5 times the just etching time, the residue can be removed by prolonging the immersion time.

본 발명은 구리막 및 구리를 주성분으로 하는 합금막, 구리/구리합금 적층막, 구리층 및/또는 구리합금층/몰리브덴 적층막을 에칭함으로써 배선, 회로, 전극, 접속부 등의 미세구조를 형성하기 때문에, 특히 액정 디스플레이의 게이트, 소스 및 드레인 전극의 작성에 사용되는 금속적층막용 에칭액 조성물로서 사용 가능하다.Since the present invention forms a microstructure of wirings, circuits, electrodes, and connecting portions by etching copper films and copper-based alloy films, copper / copper alloy laminated films, copper layers and / or copper alloy layers / molybdenum laminated films. In particular, it can be used as an etching liquid composition for metal laminated films used for preparing gate, source and drain electrodes of a liquid crystal display.

Claims (12)

구리층 및/또는 구리합금층을 포함하는 금속막을 에칭하기 위한 에칭액 조성물에 있어서, 구리(Ⅱ)이온, β-알라닌 및 물을 포함하는 상기 에칭액 조성물.An etching liquid composition for etching a metal film comprising a copper layer and / or a copper alloy layer, wherein the etching liquid composition comprises copper (II) ions, β-alanine and water. 제 1 항에 있어서,
pH가 8.5~11인 에칭액 조성물.
The method of claim 1,
The etching liquid composition whose pH is 8.5-11.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
구리(Ⅱ)이온의 체적몰 농도가 0.01~0.6mol/l인 에칭액 조성물.
3. The method according to claim 1 or 2,
The etching liquid composition whose volume molar concentration of copper (II) ion is 0.01-0.6 mol / l.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
β-알라닌의 체적몰 농도가 0.5~3.0mol/l인 에칭액 조성물.
3. The method according to claim 1 or 2,
The etching liquid composition whose volume molar concentration of (beta) -alanine is 0.5-3.0 mol / l.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
요오드산을 포함하는 에칭액 조성물.
3. The method according to claim 1 or 2,
Etching liquid composition comprising iodic acid.
제 1 항에 있어서,
구리(Ⅱ)이온 0.01~0.6mol/l, β-알라닌 0.5~3.0mol/l, 요오드산 0.01~1.0mol/l 및 물을 포함하고, pH가 8.5~11인 에칭액 조성물.
The method of claim 1,
The etching liquid composition whose pH is 8.5-11, Comprising: 0.01-0.6 mol / l of copper (II) ions, 0.5-3.0 mol / l of (beta) -alanine, 0.01-1.0 mol / l of iodic acid, and water.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
에틸렌디아민, 에틸렌디아민 4초산, 글라이신, L-알라닌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물을 포함하지 않는 에칭액 조성물.
3. The method according to claim 1 or 2,
Etching liquid composition which does not contain 1 type (s) or 2 or more types of compounds chosen from the group which consists of ethylenediamine, ethylenediamine tetraacetic acid, glycine, and L-alanine.
제 1 항에 기재된 에칭액 조성물을 이용하여 구리층 및/또는 구리합금층을 포함하는 금속막을 에칭하는 것을 포함하는 에칭방법.An etching method comprising etching a metal film including a copper layer and / or a copper alloy layer using the etching solution composition according to claim 1. 제 8 항에 있어서,
금속막이 구리층 또는 구리합금층의 단층막 또는 적어도 1층의 구리층 또는 구리합금층을 포함하는 적층막인 에칭방법.
The method of claim 8,
An etching method wherein the metal film is a single layer film of a copper layer or a copper alloy layer or a laminated film including at least one copper layer or a copper alloy layer.
제 9 항에 있어서,
금속막이 구리(Ⅱ)이온에 의해 산화될 수 있는 재료로 이루어지는 층을 추가로 포함하는 적층막인 에칭방법.
The method of claim 9,
An etching method in which the metal film is a laminated film further comprising a layer made of a material which can be oxidized by copper (II) ions.
제 10 항에 있어서,
구리(Ⅱ)이온에 의해 산화될 수 있는 재료가 몰리브덴인 에칭방법.
11. The method of claim 10,
An etching method wherein the material which can be oxidized by copper (II) ions is molybdenum.
제 8 항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
금속막이 유리기판상, Si웨이퍼상 또는 산화물 반도체상에 형성되어 이루어지는 에칭방법.
The method according to any one of claims 8 to 11,
An etching method in which a metal film is formed on a glass substrate, a Si wafer, or an oxide semiconductor.
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