[發明專利]銅、鉬金屬層疊膜蝕刻液組合物、使用該組合物的蝕刻方法及延長該組合物的壽命的方法

有效

• 申請號: 201580056861.4
• 申請日: 2015-11-17
• 公開（公告）號: CN107075693B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 高橋秀樹;廖本男;李盈壕
• 申請（專利權）人: 關東化學株式會社
• 主分類號: C23F1/18
• 分類號: C23F1/18;C23F1/26;C23F1/46
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 崔佳佳;馬莉華

本發明提供能夠對包括由銅或以銅為主要成分的合金形成的層和由鉬或以鉬為主要成分的合金形成的層的金屬層疊膜進行一次性蝕刻，且可防止鉬層的底切，剖面形狀的控制和根據剖面對組成濃度的調整容易的具有穩定性的蝕刻液組合物，還提供使用該組合物的蝕刻方法及延長該組合物的壽命的方法。本發明的蝕刻液組合物是用于對包括由銅或以銅為主要成分的合金形成的層和由鉬或以鉬為主要成分的合金形成的層的金屬層疊膜進行一次性蝕刻的蝕刻液組合物，其中，含有過氧化氫、有機酸、胺化合物、唑類、過氧化氫穩定劑，但不含無機酸。

技術領域

本發明涉及用于平板顯示器等的金屬層疊膜用的蝕刻液組合物及使用該組合物的蝕刻方法。

背景技術

對于平板顯示器等顯示器件的布線材料，探討了作為低電阻材料的銅和銅合金。然而，銅與玻璃等的基板的密合性不足以及銅向硅半導體膜的擴散成為問題。于是，為了提高布線材料與玻璃基板的密合性并防止向硅半導體膜的擴散，探討了設置鉬層作為阻隔膜。

含銅或銅合金的層疊膜以抗蝕層作為掩模進行蝕刻，形成布線或電極圖案。蝕刻中所要求的性能是銅布線端部的蝕刻面與下層的基板所成的角度(圓錐角)為30～60°的正圓錐形狀、抗蝕層端部至設于布線下的阻隔膜的距離(側面蝕刻)為1.2μm以下，較好是1μm以下。

作為銅和鉬層疊膜用蝕刻液，提出有例如包含選自中性鹽、無機酸和有機酸中的至少一種以及過氧化氫、過氧化氫穩定劑的蝕刻溶液(專利文獻1)，包含過氧化氫、不含氟原子的無機酸、胺化合物、唑類、過氧化氫穩定劑的蝕刻溶液(專利文獻2)等。

專利文獻1:日本專利特開2002-302780號公報

專利文獻2:國際公開第2011/099624號

發明的概要

發明所要解決的技術問題

然而，無機酸中，例如硫酸和硝酸呈強酸性，與蝕刻液中的堿成分強烈反應，因此容易產生反應熱。這時，為了抑制與多種成分的反應導致的成分分解和溶液的沸騰等導致的水分等的揮發，需要在對容器進行冷卻的同時慢慢添加，大量制造時存在蝕刻液的制備花費時間等問題。此外，鹽酸、磷酸、次磷酸等在蝕刻的性能方面存在問題，它們使蝕刻速率極度高速化，極度升高圓錐角，因此剖面形狀的控制困難，難以進行實質上的使用。其他弱酸性的無機酸在蝕刻性能上幾乎沒有效果，例如硼酸的毒性高，所以可能會對人體產生影響。因此，從制造難易度和蝕刻性能的觀點來看，包含無機酸的蝕刻液并非充分令人滿意的蝕刻液。

此外，銅和鉬層疊膜的蝕刻中，特別是鉬或鉬合金的膜厚大的情況下，容易產生鉬殘渣。為了除去該殘渣，有機酸的濃度變得重要。但是，如果使用螯合效果好的有機酸，則容易產生鉬層的底切(under cut)；相反地，如果螯合效果弱，則產生鉬殘渣。可以根據鉬的膜厚使用多種有機酸來調整剖面形狀，但這種情況下螯合效果弱的有機酸的濃度升高。這對銅的溶解量有較大的影響，因此存在蝕刻液的壽命變短的問題。

因此，本發明目的在于提供在銅和鉬層疊膜的蝕刻中，特別是解決上述的大量制造時的問題和蝕刻性能的問題，可根據剖面形狀的控制和剖面溶液地調整組成濃度的蝕刻液組合物。

解決技術問題所采用的技術方案

本發明人為了解決上述課題而反復認真研究的過程中，發現通過采用含有過氧化氫、有機酸、胺化合物、唑類和過氧化氫穩定劑且不含無機酸的蝕刻液組合物，組合物的穩定性提高，又發現通過使用該組合物的蝕刻方法，可以實現由鉬形成的層上設有由銅形成的層的金屬層疊膜的一次性蝕刻，還發現可抑制鉬層的底切，控制剖面形狀，因為不會強酸等高反應性物質，穩定性高，所以組成制備溶液，而且通過采用還包含膦酸類螯合劑、醇類溶劑、二醇類溶劑、三醇類溶劑、酮類溶劑、含氮五元環類溶劑和/或亞砜類溶劑的蝕刻液組合物，可維持上述效果并延長蝕刻液壽命。

即，本發明涉及下述技術內容。