WO2010082439A1 - エッチング液組成物 - Google Patents

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salt
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次広 田湖
知丈 松田
木村　真弓
青山　哲男
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三洋半導体製造株式会社
林純薬工業株式会社
三洋電機株式会社
三洋半導体株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an etchant composition for etching a metal film such as an aluminum film or an aluminum alloy film, which is used, for example, for forming a wiring of an electronic component, and more specifically, on a substrate constituting a semiconductor device or a liquid crystal display device
  • the present invention relates to an etching solution composition for etching a metal film such as an aluminum film or an aluminum alloy film provided in the above.
  • etching methods have been known as methods for forming wiring, electrodes and the like on the surface of semiconductor substrates, glass substrates and the like in various electronic components.
  • an aluminum film or an aluminum alloy film which is a wiring / electrode material (base material) is formed on a substrate.
  • a photosensitive resin is applied to the surface by photolithography, and exposure and development are performed to form a pattern mask.
  • the aluminum film and the aluminum alloy film are etched using this pattern mask.
  • this pattern mask it becomes possible to form a wiring or an electrode having a desired pattern of an aluminum film or an aluminum alloy film.
  • the controllability of the cross-sectional shape of the lower layer aluminum wiring or aluminum alloy wiring is important, and when the cross-sectional shape can not obtain a wiring having a forward taper shape or the taper angle ⁇ of the wiring deviates from a desired range.
  • the upper layer aluminum wiring or the aluminum alloy wiring may be disconnected, or the upper layer wiring may be short-circuited with the lower layer wiring through a crack generated in the insulating layer, resulting in a problem that the reliability is lowered.
  • the aluminum film or the aluminum alloy film is etched using an aqueous solution of phosphoric acid / nitric acid / acetic acid as an etching solution to form a forward tapered shape wiring. It is possible to form
  • the resist as a mask is exposed and developed and patterned into a predetermined wiring shape
  • etching is performed using a mask with excellent adhesion to a metal film, which is formed by baking (post-baking) the resist at a baking temperature at which a mask with sufficient adhesion to the metal film can be obtained
  • the angle (taper angle) ⁇ between the side surface of the substrate and the surface of the base material (for example, the insulating layer, the substrate, etc.) on which the wiring is formed is less than 90.degree. it can.
  • Patent Document 3 the shrinkage of the resist by the etching solution does not progress more than a certain level.
  • resist bleeding etching marks
  • a method of obtaining a high quality metal film having excellent flatness and smoothness without roughening of the metal film is required for the metal film surface after etching.
  • the bubbles are attached to the metal film surface in the etching step, whereby the etching is inhibited and the smoothness of the etching surface is impaired.
  • Patent Document 4 An etching solution composition to which a trialkylamine oxide surfactant has been added has been proposed (for example, Patent Document 4). Further, it is known to add a surfactant for the purpose of improving the wettability in order to improve the micro-processability of the etching solution (for example, Patent Document 5).
  • Patent Documents 4 and 5 have not been specifically proposed to form a tapered metal film having a high-quality metal surface having no surface roughness and excellent smoothness. is there.
  • the taper angle can be accurately controlled, resist bleeding does not occur, and there is no surface roughness, and it has a forward taper shape provided with a high-quality etching surface having excellent flatness and smoothness.
  • an etching solution composition capable of forming a metal film having a low taper angle.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is intended to solve the above-mentioned problems, and prevent a disconnection or a short circuit of an upper layer wiring of a semiconductor device having a multilayer wiring, and a semiconductor device excellent in reliability with high yield.
  • a metal film in particular an aluminum or aluminum alloy film can be etched with good controllability and without causing resist bleeding, a metal film having an appropriate taper shape, excellent flatness and smoothness can be obtained.
  • the object is to provide an etchant composition that can be obtained.
  • the etching solution composition of the present invention is an etching solution composition for etching a metal film on a substrate, and is an aqueous solution containing phosphoric acid, nitric acid, an organic acid salt, and a surfactant. It is characterized.
  • etching solution composition of the present invention as the organic acid salt, aliphatic monocarboxylic acid, aliphatic polycarboxylic acid, aliphatic oxycarboxylic acid, aromatic monocarboxylic acid, aromatic polycarboxylic acid, aromatic It is desirable to use at least one member selected from the group consisting of an ammonium salt, an amine salt, a quaternary ammonium salt, and an alkali metal salt selected from the group consisting of oxycarboxylic acids.
  • the concentration of the organic acid salt is preferably 0.1 to 20% by weight.
  • polystyrene sulfonic acid and / or a salt thereof, or an alkyl sulfate ester and / or a salt thereof as the anionic surfactant it is desirable to use polystyrene sulfonic acid and / or a salt thereof, or an alkyl sulfate ester and / or a salt thereof as the anionic surfactant.
  • perfluoroalkenyl phenyl ether sulfonic acid and / or a salt thereof is desirable to use as the fluorosurfactant.
  • the concentration of the surfactant is preferably 0.001 to 1.0% by weight.
  • etching liquid composition of the present invention when etching a metal film made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the etching solution composition of the present invention When the etching solution composition of the present invention is used for etching a metal film, it becomes possible to control the etching rate. As a result, by etching the metal film using the etching liquid composition of the present invention, it is possible to control the shape of the metal film after etching and form a wiring or an electrode having a shape with a low taper angle.
  • the organic acid salt at least one selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids, aliphatic polycarboxylic acids, aliphatic oxycarboxylic acids, aromatic monocarboxylic acids, aromatic polycarboxylic acids, and aromatic oxycarboxylic acids
  • the shape of the metal film after etching is controlled by using at least one selected from the group consisting of ammonium salts, amine salts, quaternary ammonium salts, and alkali metal salts to obtain the desired low taper angle shape. Wiring and electrodes can be formed more reliably.
  • the concentration of the organic acid salt in the range of 0.1 to 20% by weight, the shape of the metal film after etching can be surely controlled to obtain the desired low taper. Wiring or an electrode having a corner shape can be formed.
  • an anionic surfactant and / or a fluorine-based surfactant as the surfactant, it is possible to form a wiring or an electrode having a desired low taper angle shape efficiently and surely.
  • the concentration of the surfactant to 0.001 to 1.0% by weight, efficient etching can be surely performed to form a wiring or an electrode having a desired low taper angle shape.
  • the metal film which consists of aluminum or aluminum alloy is etched using the etching liquid composition of this invention, it becomes possible to control an etching rate and the shape after an etching more reliably. And as a result, it becomes possible to obtain the wiring or electrode which has the low taper angle intended and has a stable taper shape.
  • the etching solution composition of the metal film of the present invention is characterized in that resist bleeding does not occur although the concentration of nitric acid is high.
  • the etching solution composition of the present invention has a high nitric acid concentration, the number of cracks found on the resist surface after etching can be reduced as compared with the case where a conventional etching solution is used. Deterioration of the resist can be suppressed.
  • the etching surface formed after the etching of the metal film can be made a flat surface without surface roughness.
  • the preferred concentration of phosphoric acid in the etching solution composition of the present invention is 30 to 80% by weight, more preferably 40 to 70% by weight.
  • the preferred concentration of nitric acid in the etching solution composition of the present invention is 1 to 40% by weight, more preferably 5 to 30% by weight.
  • organic acid salt used for the etching liquid composition of this invention aliphatic monocarboxylic acid, aliphatic polycarboxylic acid, aliphatic oxycarboxylic acid, aromatic monocarboxylic acid, aromatic polycarboxylic acid, aromatic Ammonium salts such as oxycarboxylic acid, amine salts, quaternary ammonium salts, alkali metal salts and the like can be mentioned.
  • organic acid that constitutes the organic acid salt include aliphatic monocarboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, valeric acid, isovaleric acid, trimethylacetic acid, caproic acid, etc.
  • Acid malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, aliphatic polycarboxylic acids such as glutaconic acid, glycolic acid, lactic acid, malic acid, Aliphatic oxycarboxylic acids such as tartaric acid and citric acid, aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid, toluic acid and naphthoic acid, aromatic polycarboxylic acids such as phthalic acid and trimellitic acid, and aromatic acids such as salicylic acid and gallic acid An oxycarboxylic acid etc. are mentioned.
  • ammonium salt of the above-mentioned organic acid methylamine, dimethylamine, trimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, tripropylamine, butylamine, Dibutylamine, tributylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, 2- (2-aminoethoxy) ethanol, N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N, N- Diethylethanolamine, hydroxylamine, N, N-diethylhydroxylamine, ethylenediamine, propylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, pyrrole, pyrroline, pyridine
  • amine salts such as lysine and morpholine
  • quaternary ammonium salts such as tetramethylenediamine, pyrrole, pyrroline,
  • More preferred organic acid salts of the present invention are ammonium salts of aliphatic monocarboxylic acids, such as ammonium formate, ammonium acetate, ammonium propionate, ammonium butyrate, ammonium isobutyrate, ammonium valerate, ammonium isovalerate, trimethyl acetate Ammonium, ammonium capronate and the like can be mentioned.
  • These organic acid salts are readily available, highly soluble, and easy to handle.
  • the concentration of the organic acid salt used in the present invention is preferably in the range of 0.5 to 30% by weight from the viewpoint of sufficiently controlling the etching rate and reducing the occurrence of resist bleeding, and further 1 It is preferable to set in the range of ⁇ 20% by weight.
  • the surfactant used in the present invention is an anionic surfactant or a fluorosurfactant.
  • the anionic surfactant is polystyrene sulfonic acid and / or a salt thereof, or an alkyl sulfate ester and / or a salt thereof, and the alkyl group is linear or branched, Those having 8 to 18 carbon atoms are preferable, and those having 12 to 14 carbon atoms are more preferable.
  • polystyrene sulfonates and alkyl sulfates include ammonium salts, amine salts and alkali metal salts, but ammonium salts and amine salts are particularly preferable from the viewpoint of preventing contamination.
  • perfluoro alkenyl phenyl ether sulfonic acid and / or their salts are used as a fluorochemical surfactant.
  • the alkenyl group is preferably linear or branched and has 3 to 12 carbon atoms, and more preferably 6 carbon atoms.
  • the concentration of the surfactant is preferably 0.001 to 1.0% by weight. This is because when the concentration of the surfactant is less than 0.001% by weight, the addition effect becomes insufficient, and when the concentration of the surfactant exceeds 1.0% by weight, problems such as saturation of the addition effect and foaming are caused. Because it may occur.
  • the etching solution composition of the present invention is for etching a metal film, but in particular, it can be suitably used for an aluminum or aluminum alloy film.
  • the etching temperature is usually 30 to 60 ° C., and the etching time is about 0.1 to 10 minutes.
  • the etching temperature and etching time may be determined in consideration of the thickness or the like of the aluminum or aluminum alloy film.
  • etching system of this invention is performed by various systems, such as an immersion method, a spray method, and a shower method, it is not specifically limited.
  • Etchant Composition According to Example of the Present Invention Phosphoric acid, nitric acid, organic acid salts, surfactants and water were blended in proportions as shown in Table 1 to prepare etching solution compositions (Examples 1 to 6) having the requirements of the present invention.
  • an etching solution composition as a comparative example which does not have the requirements of the present invention by blending phosphoric acid, nitric acid, an organic acid salt or an organic acid, and water at a ratio as shown in Table 2 (Comparative Examples 1 to 9) were prepared.
  • the etching solution compositions of Comparative Examples 1 to 9 contain phosphoric acid, nitric acid, an organic acid salt or an organic acid, and water, but do not contain a surfactant.
  • the etchant composition is out of the range of
  • An aluminum film was formed to a thickness of 400 nm on a substrate (Si substrate) by a sputtering method.
  • a resist was applied on a 400 nm thick aluminum film formed on the substrate to form a resist pattern.
  • the substrate was etched by being immersed in the etching solution compositions shown in Tables 1 and 2 for a few minutes (for which the etching rate can be measured) under the temperature conditions of 40.degree.
  • the film was washed with water and dried, and the resist was peeled off. Then, the etching amount was measured by a stylus thickness meter to determine the etching rate.
  • An aluminum film was formed on a substrate (Si substrate) to a film thickness of 400 nm by a sputtering method.
  • the substrate on which the resist pattern was formed was subjected to immersion treatment in an etching solution under a temperature condition of 40 ° C. for a time of 1.1 times the just etching time calculated from the etching rate.
  • the taper angle refers to the angle ⁇ between the side surface 2a of the aluminum film 2 formed on the substrate 1 and the surface 1a of the substrate 1 on which the aluminum film 2 is formed. .
  • An aluminum film was formed to a thickness of 400 nm on a substrate (Si substrate) by a sputtering method.
  • the substrate on which the resist pattern was formed was subjected to immersion treatment in an etching solution under a temperature condition of 40 ° C. for a time of 1.1 times the just etching time calculated from the etching rate.
  • any low value can be obtained.
  • a taper angle can be obtained, and a smooth etched surface free of surface roughness and resist bleeding is obtained.
  • the taper angles for the samples of Examples 1 to 6 in Table 1 are close to the target values, respectively, and a metal film having a low taper angle as intended according to the composition of the etching solution composition and the etching conditions It turned out that an aluminum film can be obtained.
  • the etchant composition having the requirements of the present invention has a shape having an appropriate low taper angle by etching a metal film such as an aluminum film with good controllability and without causing resist bleeding. It was confirmed that the composition was an excellent etching solution composition capable of obtaining a metal film having excellent flatness and smoothness.
  • etching solution composition of the present invention The significance of the etching solution composition of the present invention is clear from the comparison of the samples of the above examples and the samples of the comparative example, and etching is efficiently performed with high accuracy by using the etching solution composition of the present invention. It turns out that it is possible.
  • the present invention can be applied to the case of etching an aluminum alloy film.
  • the present invention is not limited to the above embodiment in any other respects, and the kind of organic acid salt, the kind of surfactant, or the mixing ratio of each component, etching conditions such as temperature and time, metal
  • etching conditions such as temperature and time, metal
  • various applications and modifications can be made with respect to the thickness and arrangement of the film.
  • the etching solution composition of the present invention As described above, by using the etching solution composition of the present invention, it becomes possible to control a metal film in a controlled manner and to a shape having a low taper angle as intended.
  • the present invention is widely applied to the technical field such as a wiring film having a low resistance and a low taper angle shape and a multilayer wiring requiring an electrode, that is, a technical field requiring high density and miniaturization of patterns. be able to.

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Abstract

　リン酸、硝酸、有機酸塩、界面活性剤を含有する水溶液を、基板上の金属膜をエッチングするためのエッチング液組成物として用いる。前記有機酸塩として、脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ポリカルボン酸、脂肪族オキシカルボン酸、芳香族モノカルボン酸、芳香族ポリカルボン酸、芳香族オキシカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の、アンモニウム塩、アミン塩、第四級アンモニウム塩、アルカリ金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種を用いる。また、本発明のエッチング液組成物を、前記金属膜がアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合に用いる。

Description

エッチング液組成物
　本発明は、例えば電子部品の配線形成などに用いられる、アルミニウム膜、アルミニウム合金膜などの金属膜をエッチングするためのエッチング液組成物に関し、詳しくは、半導体装置や液晶表示装置を構成する基板上に設けられたアルミニウム膜やアルミニウム合金膜などの金属膜をエッチングするためのエッチング液組成物に関する。
　従来から、各種の電子部品において、半導体基板やガラス基板などの表面に配線や電極などを形成する方法として、以下のようなエッチングによる方法が知られている。
　まず、基板上に配線・電極材料（基材）であるアルミニウム膜やアルミニウム合金膜を形成する。それから、その表面にフォトリソグラフィ法により感光性樹脂を塗布して、露光・現像を行うことによりパターンマスクを形成する。
　そして、このパターンマスクを用いてアルミニウム膜やアルミニウム合金膜のエッチングを行う。これにより、アルミニウム膜やアルミニウム合金膜所望のパターンの配線や電極を形成することが可能になる。
　ところで、近年、半導体装置や液晶表示装置においては、製品の小型化や高性能化への要求が大きくなるにともない、これら装置が備えている配線や電極などに対する微小化、高性能化への要求もより厳しくなっている。そして、それに伴い、多層化が進行している技術分野においては、多層化に対応するため、エッチングされた配線の側面と、配線が形成されている基材（例えば、絶縁層や基板など）の表面のなす角度（以下この角度をテーパー角という）が、９０°未満になるような形状（順テーパー形状）に、配線の断面形状を制御することが強く要望されている。
　そして、近年の、パターンの高密度化と微細化に伴う、配線材料の低抵抗化の必要性などから、配線材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金が広く用いられている。
　また、多層配線を行う場合には、信号遅延を少なくする目的で下層配線の材料にアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いられる。そして、上層配線と下層配線を電気的に絶縁するため、下層のアルミニウム配線またはアルミニウム合金配線上に絶縁層を何らかの手段で形成した後、その上に、上層配線として、アルミニウム配線またはアルミニウム合金配線を形成することが行われている。
　ここで、下層のアルミニウム配線またはアルミニウム合金配線は、その上に形成される絶縁層の被覆性を向上させるため、配線の断面形状を、順テーパー形状となるように制御することが必要になる。
　この場合、下層のアルミニウム配線またはアルミニウム合金配線の断面形状の制御性が重要であり、断面形状が順テーパー形状の配線が得られない場合や、配線のテーパー角θが所望の範囲から外れた場合には、上層のアルミニウム配線またはアルミニウム合金配線が断線したり、絶縁層の生じるクラックを介して上層配線が下層配線と短絡したりする場合があり、信頼性が低下するという問題点がある。
　ところで、一般的に、エッチングにより順テーパー形状の配線を形成する場合、リン酸／硝酸／酢酸の水溶液をエッチング液として用いて、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜をエッチングすることにより、順テーパー形状の配線を形成することは可能である。
　例えば、リン酸／硝酸／酢酸／水の容量比が１６：２～８：２：１の混合液を用い、マスクとなるレジストを露光・現像処理して所定の配線形状にパターニングした後、前記レジストを金属膜との密着性が十分なマスクが得られる焼成温度で焼成（ポストベーク）して形成した、金属膜との密着性に優れたマスクを用いてエッチングを行った場合には、配線の側面と、配線が形成されている基材（例えば、絶縁層や基板など）の表面のなす角度（テーパー角）θが、９０°未満で、９０°（垂直）に近い配線を得ることができる。
　しかしながら、レジストの焼成温度が適切な温度より低い場合には、金属膜とのマスクの密着性が不十分になり、レジストと金属膜との界面にエッチング液が侵入して、金属膜のエッチング面は、金属膜がその上面側からもエッチングされるため、配線の側面と配線の上面のなす角度が大きくなり、配線の側面が緩やかに傾斜した１段のテーパー形状を有する配線が形成されることが報告されており、エッチング液中の硝酸濃度がさらに高くなると、テーパー角が小さくなることが報告されている（特許文献１参照）。
　一方、硝酸濃度が低い場合には、テーパー角の大きい１段のテーパー形状を形成するが、硝酸濃度を高めると、レジストと金属膜との界面のエッチングレートが高くなり、レジストと金属膜との界面側に形成されるテーパー角が小さい一つ目の段と、一つ目の段よりも基板に近い側に形成されるテーパー角が大きい２つ目の段の２つの段を備えた順テーパー形状を有する配線が形成され、さらに硝酸濃度が高くなると、傾斜の小さい１段の順テーパー形状を有する配線が形成されることが知られている（特許文献２、特許文献３参照）。
　しかしながら、エッチング液中の硝酸濃度を高くするとアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜のエッチングレートは高くなるが、エッチングの制御性が低下し、制御性の良いテーパー形状を有する配線を得ることが困難になる。
　また、リン酸／硝酸／酢酸／水の混合液であるエッチング液の硝酸濃度が高い場合は、硝酸によるレジストダメージが生じ、レジスト表面にひび割れが確認されたが、ひび割れはレジスト表面で抑えられていて、金属表面にはエッチング痕が確認されないことが報告されている（特許文献２参照）。
　さらに、エッチング液によるレジストの収縮は一定以上進行しないことが報告されている（特許文献３）。
　しかしながら、硝酸濃度が高い場合において、エッチング後に、電子顕微鏡（ＳＥＭ）でレジスト表面を観察すると、レジスト表面にヒビが入っているほか、エッチング面より内側、すなわち、エッチングが行われていない、レジストと金属膜との界面に、エッチング液の滲み込みによるエッチング痕（以下「レジスト滲み」とよぶ）が生じることが確認される。そして、レジスト滲みの現象が発生すると、レジストで覆われている金属膜表面がエッチングされて平坦でなくなり、所望の形状が得られなくなるという問題が発生する。
　また、半導体プロセスの微細化の進行により、エッチング後の金属膜表面について、金属膜の表面荒れのない、優れた平坦性、平滑性を有する高品質な金属膜を得る方法が求められている。エッチング液に添加剤を加えてエッチング後の金属膜表面の状態を改善する試みとして、例えば、エッチング工程で気泡が金属膜表面に付着することにより、エッチングが阻害されエッチング面の平滑性が損なわれることを防止すべく、硝酸が金属膜をエッチングする際に発生する水素の金属膜表面への付着を回避することができるように、リン酸／硝酸／酢酸／水を主成分とするエッチング液に、トリアルキルアミンオキサイド系界面活性剤を添加したエッチング液組成物が提案されている（例えば特許文献４）。また、エッチング液の微細加工性を改善するために、濡れ性を改善する目的で界面活性剤を添加することが知られている（例えば、特許文献５）。
　しかしながら、これらの特許文献４，５には、表面荒れがなく、平滑性にすぐれた高品質な金属表面を有するテーパー形状の金属膜を形成することについては特に提案はなされていないのが実情である。
　また、リン酸／硝酸／酢酸／水を主成分とするエッチング液にアルキル硫酸エステルまたはパーフルオロアルケニルフェニルエーテルスルホン酸およびそれらの塩である界面活性剤を添加したエッチング液が提案されている（特許文献６）。しかしながら、この特許文献６のエッチング液を用いた場合、低テーパー角を実現することはできるが、アルミニウム膜の表面荒れ、レジスト滲みに関しては、十分な解決策が開示されていないのが実情である。
　以上のように、テーパー角を精度よく制御することが可能で、レジスト滲みが生じず、表面荒れのない、優れた平坦性、平滑性を有する高品質なエッチング面を備えた順テーパー形状を有するとともに、低いテーパー角を有する金属膜を形成することが可能なエッチング液組成物が要望されているのが実情である。
特開平７－１７６５２５号公報 特開平６－１２２９８２号公報 特開２００１－７７０９８号公報 特表平４－５０６５２８号公報 特開２００３－４９２８５号公報 特開２００５－１６２８９３号公報
　本発明は上記実情に鑑み、上述の課題を解決するためになされたものであり、多層配線を有する半導体装置の上層配線の断線や短絡を防止し、歩留まりよく、信頼性に優れた半導体装置を得るため、金属膜、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金膜を制御性よく、かつ、レジスト滲みを生じることなくエッチングすることが可能で、適切なテーパー形状と、優れた平坦性、平滑性を有する金属膜を得ることが可能なエッチング液組成物を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意、検討を重ねた結果、下記のエッチング液組成物の発明を完成させるに至った。
　すなわち、本発明のエッチング液組成物は、基板上の金属膜をエッチングするためのエッチング液組成物であって、リン酸、硝酸、有機酸塩、および界面活性剤を含有する水溶液であることを特徴としている。
　また、本発明のエッチング液組成物においては、前記有機酸塩として、脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ポリカルボン酸、脂肪族オキシカルボン酸、芳香族モノカルボン酸、芳香族ポリカルボン酸、芳香族オキシカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の、アンモニウム塩、アミン塩、第四級アンモニウム塩、アルカリ金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種を用いることが望ましい。
　また、本発明のエッチング液組成物においては、有機酸塩の濃度が０．１～２０重量％であることが望ましい。
　また、前記界面活性剤として、陰イオン性界面活性剤および／またはフッ素系界面活性剤を用いることが望ましい。
　また、前記陰イオン性界面活性剤として、ポリスチレンスルホン酸および／またはそれらの塩、または、アルキル硫酸エステルおよび／またはそれらの塩を用いることが望ましい。
　また、前記フッ素系界面活性剤として、パーフルオロアルケニルフェニルエーテルスルホン酸および／またはそれらの塩を用いることが望ましい。
　また、前記界面活性剤の濃度は、０．００１～１．０重量％とすることが望ましい。
　さらに、本発明のエッチング液組成物は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属膜をエッチングする場合に用いることが特に望ましい。
　本発明のエッチング液組成物を、金属膜のエッチングに用いた場合、エッチングレートを制御することが可能になる。その結果、本発明のエッチング液組成物を用いて金属膜をエッチングすることにより、金属膜のエッチング後の形状を制御して、低テーパー角の形状を有する配線や電極を形成することができる。
　有機酸塩として、脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ポリカルボン酸、脂肪族オキシカルボン酸、芳香族モノカルボン酸、芳香族ポリカルボン酸、芳香族オキシカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の、アンモニウム塩、アミン塩、第四級アンモニウム塩、アルカリ金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種を用いることにより、金属膜のエッチング後の形状を制御して、所望の低テーパー角の形状を有する配線や電極をより確実に形成することができる。
　また、本発明のエッチング液組成物においては、有機酸塩の濃度を０．１～２０重量％の範囲とすることにより、金属膜のエッチング後の形状を確実に制御して、所望の低テーパー角の形状を有する配線や電極を形成することができる。
　また、界面活性剤として、陰イオン性界面活性剤および／またはフッ素系界面活性剤を用いることにより、効率よく、確実に所望の低テーパー角の形状を有する配線や電極を形成することができる。
　また、陰イオン性界面活性剤として、ポリスチレンスルホン酸および／またはそれらの塩、または、アルキル硫酸エステルおよび／またはそれらの塩を用いるようにした場合にも、効率よく、確実に所望の低テーパー角の形状を有する配線や電極を形成することができる。
　また、フッ素系界面活性剤として、パーフルオロアルケニルフェニルエーテルスルホン酸および／またはそれらの塩を用いるようにした場合にも、効率よく、確実に所望の低テーパー角の形状を有する配線や電極を形成することができる。
　また、界面活性剤の濃度を０．００１～１．０重量％とすることにより、確実に効率のよいエッチングを行って、所望の低テーパー角の形状を有する配線や電極を形成することができる。
　さらに、本発明のエッチング液組成物を用いて、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属膜をエッチングした場合、エッチングレートやエッチング後の形状をより確実に制御することが可能になる。そして、その結果、意図する低テーパー角を有し、安定したテーパー形状を有する配線や電極を得ることが可能になる。
　さらに、本発明の金属膜のエッチング液組成物は、硝酸の濃度が高いにもかかわらず、レジスト滲みが発生しないという特徴を備えている。
　また、本発明のエッチング液組成物は、硝酸濃度が高いにもかかわらず、エッチング後にレジスト表面に見られるヒビの数を、従来のエッチング液を用いた場合に比べて少なくすることが可能で、レジストの劣化を抑制することができる。
　また、本発明の金属膜のエッチング液組成物を用いることにより、テーパー角が小さい場合にも、金属膜のエッチング後に形成されるエッチング面を、表面荒れのない平坦な表面とすることができる。
　また、本発明のエッチング液組成物を用いてエッチングを行った場合、レジストのパターニングの前処理の薬液処理温度や処理時間による、テーパー角の変動を防止することができる。
本発明のエッチング液組成物を用いて形成した金属膜（アルミニウム膜）のテーパー角を説明する図である。
　以下に本発明の実施の形態について説明する。
　本発明のエッチング液組成物中の、リン酸の好ましい濃度は、３０～８０重量％であり、さらに好ましくは４０～７０重量％である。
　また、本発明のエッチング液組成物中の、硝酸の好ましい濃度は、１～４０重量％であり、さらに好ましくは５～３０重量％である。
　また、本発明のエッチング液組成物に用いられる有機酸塩としては、脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ポリカルボン酸、脂肪族オキシカルボン酸、芳香族モノカルボン酸、芳香族ポリカルボン酸、芳香族オキシカルボン酸などのアンモニウム塩、アミン塩、第四級アンモニウム塩、アルカリ金属塩などが挙げられる。
　上記有機酸塩を構成する有機酸としては、具体的には、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、トリメチル酢酸、カプロン酸などの脂肪族モノカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸などの脂肪族ポリカルボン酸、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸などの脂肪族オキシカルボン酸、安息香酸、トルイル酸、ナフトエ酸などの芳香族モノカルボン酸、フタル酸、トリメリット酸などの芳香族ポリカルボン酸、サリチル酸、没食子酸などの芳香族オキシカルボン酸などが挙げられる。
　また、上記有機酸塩としては、具体的には、上述の有機酸のアンモニウム塩、あるいはメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、２－（２－アミノエトキシ）エタノール、Ｎ－メチルエタノールアミン、Ｎ－エチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ－ジエチルエタノールアミン、ヒドロキシルアミン、Ｎ，Ｎ－ジエチルヒドロキシルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ピロール、ピロリン、ピロリジン、モルホリンなどのアミン塩、テトラメチルアンモニウム水酸化物、テトラエチルアンモニウム水酸化物、トリメチル（２－ヒドロキシエチル）アンモニウム水酸化物などの第四級アンモニウム塩、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩が挙げられる。
　本発明のより好ましい有機酸塩としては、脂肪族モノカルボン酸のアンモニウム塩である、ギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、プロピオン酸アンモニウム、酪酸アンモニウム、イソ酪酸アンモニウム、吉草酸アンモニウム、イソ吉草酸アンモニウム、トリメチル酢酸アンモニウム、カプロン酸アンモニウムなどが挙げられる。これらの有機酸塩は、入手しやすく、また溶解性も高く、取り扱いが容易である。
　本発明に使用される有機酸塩の濃度は、エッチングレートを十分に制御し、レジスト滲みの発生を低減する見地からは、０．５～３０重量％の範囲とすることが好ましく、さらには１～２０重量％の範囲とすることが好ましい。
　本発明に使用される界面活性剤は、陰イオン性界面活性剤、フッ素系界面活性剤である。具体的には、陰イオン性界面活性剤としては、ポリスチレンスルホン酸および／またはそれらの塩、または、アルキル硫酸エステルおよび／またはそれらの塩であり、アルキル基は直鎖状または分岐鎖状で、炭素数８～１８のものが好ましく、さらには炭素数１２～１４のものが好ましい。また、ポリスチレンスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩としてはアンモニウム塩、アミン塩、アルカリ金属塩が挙げられるがアンモニウム塩、アミン塩が汚染防止の点から特に好ましい。
　また、フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルケニルフェニルエーテルスルホン酸および／またはそれらの塩が用いられる。アルケニル基としては直鎖状または分岐鎖状で、炭素数３～１２のものが好ましく、さらには炭素数６のものが好ましい。
　本発明のエッチング液組成物において、界面活性剤の濃度は０．００１～１．０重量％とすることが好ましい。これは、界面活性剤の濃度が０．００１重量％未満になると添加効果が不十分になり、また、界面活性剤の濃度が１．０重量％を超えると添加効果の飽和、発泡などの問題が生じる場合があることによる。
　本発明のエッチング液組成物は、金属膜をエッチングするものであるが、特に、アルミニウム又はアルミニウム合金膜に好適に使用できる。
　本発明のエッチング液組成物を使用する場合、通常、エッチング温度は３０～６０℃、エッチング時間は０．１～１０分程度とする。ただし、エッチング温度、エッチング時間はアルミニウム又はアルミニウム合金膜の厚さ等を勘案して決定すればよい。
　また、本発明のエッチング方式は浸漬法、スプレー法、シャワー法などの各種の方式で行われるが、特に限定されるものではない。
　以下に、本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
　＜本発明の実施例にかかるエッチング液組成物の調製＞
　表１に示すような割合で、リン酸、硝酸、有機酸塩、界面活性剤および水を配合して、本発明の要件を備えたエッチング液組成物（実施例１～６）を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　また、比較のため、表２に示すような割合で、リン酸、硝酸、有機酸塩または有機酸、および水を配合して、本発明の要件を備えていない比較例としてのエッチング液組成物（比較例１～９）を調製した。
　なお、この比較例１～９のエッチング液組成物は、表２に示すように、リン酸、硝酸、有機酸塩または有機酸、および水を含有するが、界面活性剤を含有しない、本発明の範囲外のエッチング液組成物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１，２の各エッチング液組成物を使用して、以下に説明する方法により、金属膜のエッチングを行うとともに、以下の各項目について、測定、観察を行い、その特性を評価した。
　＜アルミニウム膜のエッチングレートの測定＞
　基板（Ｓｉ基板）上にスパッタリング法により、アルミニウム膜を膜厚が４００ｎｍとなるように成膜した。
　次に、基板上に形成された膜厚４００ｎｍのアルミニウム膜上に、レジストを塗布してレジストパターンを形成した。
　それから、この基板を、表１及び２に示すエッチング液組成物に４０℃の温度条件下に、数分間（エッチングレートを測定することが可能な時間）、浸漬してエッチングを行った。
　エッチング終了後、水洗、乾燥を行い、レジストを剥離した後、触針式膜厚計によりエッチング量を測定し、エッチングレートを求めた。
　＜アルミニウム膜のテーパー角の測定＞　基板（Ｓｉ基板）上にスパッタリング法により、アルミニウム膜を膜厚が４００ｎｍとなるように成膜した。
　そして、アルミニウム膜上に、レジストを塗布し、露光、現像を行ってレジストパターンを形成した。
　それから、レジストパターンの形成された基板を、エッチング液に４０℃の温度条件下に、エッチングレートから算出されるジャストエッチング時間の１．１倍の時間、浸漬処理した。
　その後、水洗、乾燥を行い、レジストを剥離した後、電子顕微鏡（ＳＥＭ）でアルミニウム膜のエッチング状態を観察し、エッチングにより形成されたテーパー形状を有するアルミニウム膜のテーパー角を測定した。
　なお、ここでのテーパー角は、図１に示すように、基板１上に形成されたアルミニウム膜２の側面２ａと、アルミニウム膜２が形成されている基板１の表面１ａのなす角度θをいう。
　＜アルミニウム膜のエッチング面の表面荒れおよびレジスト滲みの観察＞
　基板（Ｓｉ基板）上にスパッタリング法により、アルミニウム膜を膜厚が４００ｎｍとなるように成膜した。
　そして、アルミニウム膜上に、レジストを塗布し、露光、現像を行ってレジストパターンを形成した。
　それから、レジストパターンの形成された基板を、エッチング液に４０℃の温度条件下に、エッチングレートから算出されるジャストエッチング時間の１．１倍の時間、浸漬処理した。
　その後、水洗、乾燥を行い、レジストを剥離した後、電子顕微鏡（ＳＥＭ）でアルミニウム膜のエッチング面の表面荒れおよびレジスト滲みの状態を観察した。
　各実施例の試料（表１の実施例１～６）について行った、テーパー角、表面荒れ、レジスト滲みの測定、観察結果を表１に併せて示す。
　また、同様にして比較例の試料（比較例１～９）について行った、テーパー角、表面荒れ、レジスト滲みの測定、観察結果を表２に併せて示す。
　なお、表１及び２の表面荒れ、およびレジスト滲みの評価において、欠陥が認められないものを○、若干の欠陥が認められたものを△、欠陥があるものを×、欠陥が著しいものを××として評価した。
　表１に示すように、リン酸、硝酸、有機酸塩、界面活性剤、および水を配合した、実施例１～６のエッチング液組成物を用いて、アルミニウム膜をエッチングした場合、任意の低テーパー角を得ることができるとともに、表面荒れおよびレジスト滲みの全くない平滑なエッチング面が得られた。
　なお、表１の実施例１～６の試料についてのテーパー角はそれぞれ、目標値に近いものであり、エッチング液組成物の組成や、エッチング条件により意図するような低テーパー角を有する金属膜（アルミニウム膜）が得られることがわかった。
　この結果より、本発明の要件を備えたエッチング液組成物は、アルミニウム膜などの金属膜を制御性よく、かつ、レジスト滲みを生じることなくエッチングして、適切な低テーパー角を有する形状と、優れた平坦性、平滑性を有する金属膜を得ることが可能な優れたエッチング液組成物であることが確認された。
　一方、表２に示すように、有機酸塩または有機酸を含有しているが、界面活性剤が配合されていない、比較例１～９のエッチング組成物を用いてエッチングした場合、低テーパー角の形状を実現することが困難であるか（比較例１，６，８）、または表面荒れが生じたり（比較例２，３，４，５，７，９）、顕著なレジスト滲みも認められたりする（比較例５）などの種々の問題点があることが確認された。
　上記実施例の試料と比較例の試料の比較から、本発明のエッチング液組成物の有意性は明らかであり、本発明のエッチング液組成物を用いることにより、効率よく、精度の高いエッチングを行うことが可能になることがわかる。
　なお、上記実施例では金属膜がアルミニウム膜である場合を例にとって説明したが、本発明はアルミニウム合金膜をエッチングする場合にも適用することが可能である。
　本発明は、さらにその他の点においても、上記実施例に限定されるものではなく、有機酸塩の種類、界面活性剤の種類、あるいは各成分の配合割合、温度や時間などのエッチング条件、金属膜の厚みや配設態様などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
　上述のように、本発明のエッチング液組成物を使用することにより、金属膜を制御性よく、意図するような低テーパー角を有する形状にエッチングすることが可能になる。
　また、エッチング面を表面荒れのない平坦な面にすることが可能になるとともに、レジスト滲みの発生を防止することが可能になる。
　したがって、本発明は、低抵抗で低テーパー角の形状を有する配線膜や電極を必要とする多層配線などの技術分野、すなわち、パターンの高密度化と微細化が必要な技術分野に広く適用することができる。
　１　　　　　　基板
　１ａ　　　　　基板の表面
　２　　　　　　アルミニウム膜
　２ａ　　　　　アルミニウム膜の側面
　θ　　　　　　テーパー角

Claims (8)

  1. 基板上の金属膜をエッチングするためのエッチング液組成物であって、
    　リン酸、硝酸、有機酸塩、および界面活性剤を含有する水溶液であることを特徴とするエッチング液組成物。
  2. 前記有機酸塩が、脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ポリカルボン酸、脂肪族オキシカルボン酸、芳香族モノカルボン酸、芳香族ポリカルボン酸、芳香族オキシカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の、アンモニウム塩、アミン塩、第四級アンモニウム塩、アルカリ金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１記載のエッチング液組成物。　
  3. 前記有機酸塩の濃度が０．１～２０重量％であることを特徴とする、請求項１記載のエッチング液組成物。
  4. 前記界面活性剤が、陰イオン性界面活性剤および／またはフッ素系界面活性剤であることを特徴とする、請求項１に記載のエッチング液組成物。
  5. 前記陰イオン性界面活性剤が、ポリスチレンスルホン酸および／またはそれらの塩、または、アルキル硫酸エステルおよび／またはそれらの塩であることを特徴とする、請求項４記載のエッチング液組成物。
  6. 前記フッ素系界面活性剤が、パーフルオロアルケニルフェニルエーテルスルホン酸および／またはそれらの塩であることを特徴とする、請求項４記載のエッチング液組成物。
  7. 前記界面活性剤の濃度が、０．００１～１．０重量％であることを特徴とする、請求項１に記載のエッチング液組成物。
  8. 前記金属膜がアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする、請求項１に記載のエッチング液組成物。
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