蝕刻液的製作方法
2023-05-01 16:46:16 2
蝕刻液的製作方法
【專利摘要】本發明目的在於提供一種蝕刻液及使用了該蝕刻液的銅配線的形成方法，該蝕刻液可以對銅配線橫截面賦予良好的順錐形狀，而且側蝕量少、容易形成精細圖案的線路，並幾乎不會對透明導電膜產生損傷，蝕刻速率穩定且易於對蝕刻廢液進行再利用和回收。本發明是一種蝕刻液及使用了該蝕刻液的銅配線的形成方法，用於對至少具有1層銅膜和銅合金膜的金屬膜的所述銅膜和銅合金膜進行蝕刻，該蝕刻液含有：二價銅離子和三家鐵離子的至少1種；至少1種的滷離子；甘氨酸、2－氨基丙酸、3－氨基丙酸、氨基異丁酸、蘇氨酸、二甲基甘氨酸、鳥氨酸、賴氨酸、組氨酸和絲氨酸中的至少1種胺基酸；蘋果酸、檸檬酸和丙二酸中的至少1種羧酸和/或至少1種無機酸；和水。
【專利說明】蝕刻液
【技術領域】
[0001]本發明涉及在基板上形成使用了銅或銅合金的配線(本說明書中也簡稱為銅配線)時所使用的蝕刻液。詳細來說，本發明涉及一種蝕刻液，其可以對銅配線橫截面賦予良好的順錐形狀，而且側蝕量少、容易形成微細圖案的線路，並幾乎不會對透明導電膜產生損傷，且易於對蝕刻廢液進行再利用和回收。
【背景技術】
[0002]目前銅配線被用於印刷線路和TFT(薄膜電晶體，下同)中。近來，對於觸控板，伴隨著普及程度的擴大而要求進一步的高性能化，期望由目前主流的鋁配線向電阻更低的銅配線過渡。
[0003]對於印刷線路的蝕刻，要求側蝕量少、配線橫截面的形狀為矩形。通常將過硫酸系蝕刻液、過氧化氫系蝕刻液、氯化銅和氯化鐵系蝕刻液等用於印刷線路的蝕刻。對於過硫酸系和過氧化氫系的蝕刻液來說，過硫酸和過氧化氫的穩定性差，因此在經時穩定性方面存在問題。另外，隨著銅等重金屬的溶解，過氧化氫會發生自分解，其經時穩定性特別差。氯化銅和氯化鐵系的蝕刻液的穩定性優異，但是存在側蝕量多、或者被稱作籽晶層的底層出現鑽蝕(undercut)的問題。
[0004]另外，對於TFT來說，配線間距較細、需要比印刷線路更精細的加工，因此要求側蝕量更少、配線橫截面的形狀為順錐形狀。以往由於加工性的問題而主要使用過氧化氫系蝕刻液，但其穩定性差，因而迫切期待非過氧化氫系蝕刻液。針對該問題，例如對印刷線路中卓有成效的穩定的氯化銅和氯化鐵系的蝕刻液進行了研究，但是其存在側蝕量大、配線橫截面的形狀為矩形或倒錐形狀的問題。據認為其原因在於蝕刻反應時生成的CuCl，而在印刷線路中其不會導致問題。即，為了除去配線間殘留的CuCl，需要過度蝕刻，對於配線的膜厚薄於印刷線路的TFT用配線則容易產生不便。因此，沒有在TFT量產工序中使用氯化銅及氯化鐵系的蝕刻液的先例。另外已知，若配線橫截面的形狀為矩形或倒錐形狀，則配線的邊緣產生被稱作空洞(void) 的缺陷、或者在疊置積層過程中誘發斷線而導致成品率和品質的下降。
[0005]近來，隨著顯示器的3D化和有機EL化，期望提高S/D (源極/漏極，下同)銅配線在下層的半導體層中的遷移率。針對該問題，對於將作為目前使用的半導體層的α - Si改變為銦鎵鋅氧化物(又記為IGZ0，下同)膜那樣的氧化物半導體進行了研究。但氧化物半導體耐腐蝕性較差，因此在銅配線蝕刻時存在氧化物半導體被腐蝕的問題。
[0006]另一方面，觸控板的銅配線用作引出線，因而其配線寬度大，考慮到高的側蝕，迄今通過增大光致抗蝕劑的寬度來處理。然而，隨著智慧型電話(smart phone)等的市場的擴大，要求更進一步擴大像素單元和高性能化、或者製造工序中的高成品率。與此同時，在觸控板中，更期望低側蝕和配線橫截面的順錐形狀。另外，銅配線的下層具有氧化銦錫(也記作ΙΤ0，下同))膜的透明導電膜，因此需要進行選擇性的銅蝕刻，但在使用以往的氯化銅和氯化鐵系的蝕刻液的情況下，存在腐蝕ΙΤ0、導致性能下降的問題。[0007]專利文獻I中公開了一種銅或銅合金的蝕刻劑組合物，其能夠抑制側蝕及配線上部變窄，該蝕刻劑組合物由水溶液構成，所述水溶液含有:銅的氧化劑；選自由鹽酸和有機酸組成的組中的酸；選自由聚烷撐二醇、多元胺與聚烷撐二醇的共聚物組成的組中的聚合物。然而，雖然在印刷線路那樣的蝕刻速率非常快的條件下不會造成問題，但在TFT和觸控板等的薄膜配線(厚度為IOOOnm以下)的情況下蝕刻速率慢，因而若使用聚烷撐二醇、和多元胺與聚烷撐二醇的共聚物，則Cu的抗腐蝕性能過強，導致形成不均勻的蝕刻，同時蝕刻的餘量也窄，無法用於實用。進一步，在利用不含聚烷撐二醇、和多元胺與聚烷撐二醇的共聚物的蝕刻液的情況下，蝕刻速率過快，配線橫截面的形狀為矩形，且側蝕量多，同樣無法用於實用。即使通過調整組成來調節蝕刻速率，配線橫截面的形狀也依然為矩形，且側蝕量多；另外，存在連ITO也被腐蝕的問題。
[0008]另外，專利文獻2中公開了一種銅或銅合金的蝕刻劑組合物，其由含有二價銅離子、有機酸、滷離子、唑和聚烷撐二醇的水溶液構成，在半加成法中對被稱為籽晶層(此時為無電解鍍銅層)的底層進行蝕刻，可以抑制上層的電鍍銅配線層變細。然而，唑類容易引起析出，因此存在不能過多添加、性能隨著蝕刻下降的問題。另外，若將上述蝕刻液組合物應用於TFT和觸控板等的薄膜配線(厚度為IOOOnm以下)中，則配線橫截面的形狀為矩形，且側蝕量多；另外，存在連ITO也被腐蝕的問題。
[0009]現有技術文 獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:日本專利第4018559號公報
[0012]專利文獻2:日本特開2006 - 111953號公報
【發明內容】
[0013]發明要解決的問題
[0014]本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在於提供一種蝕刻液，該蝕刻液可以對銅配線橫截面賦予良好的順錐形狀，並且側蝕量少、容易形成精細圖案的線路，幾乎不會對基底的透明導電膜等氧化金屬膜產生損傷，蝕刻速率穩定且易於對蝕刻廢液進行再利用和回收。
[0015]用於解決問題的手段
[0016]即，本發明為一種蝕刻液，其用於對金屬膜的銅膜和銅合金膜進行蝕刻，所述金屬膜具有至少I層選自由所述銅膜和所述銅合金膜組成的組中的至少I種膜，該蝕刻液含有:(A) 二價銅離子和三價鐵離子中的至少I種；(B)至少I種的滷離子和/或(E)選自由蘋果酸、檸檬酸和丙二酸組成的組中的至少I種羧酸和/或至少I種無機酸；(C)由下述通式
(I)所表示的胺基酸中的至少I種；和⑶水。
[0017][化學式I]
[0018]
【權利要求】
1.一種蝕刻液，其用於對金屬膜的銅膜和銅合金膜進行蝕刻，所述金屬膜具有至少I層選自由所述銅膜和所述銅合金膜組成的組中的至少I種膜，該蝕刻液含有:(A) 二價銅離子和三價鐵離子中的至少I種；(B)至少I種的滷離子和/或(E)選自由蘋果酸、檸檬酸和丙二酸組成的組中的至少I種羧酸和/或至少I種無機酸；(C)由下述通式(I)所表示的胺基酸中的至少I種；和⑶水， [化學式I]
2.如權利要求1所述的蝕刻液，其中，所述無機酸為選自由硝酸、硫酸和磷酸組成的組中的至少I種。
3.如權利要求1或2所述的蝕刻液，其中，所述(C)成分為滿足如下條件的胺基酸中的至少I種:在式(I)中，Rl、R2相同或不同，分別表示氫或甲基，R3、R4相同或不同，分別表示氫、甲基、具有羥基作為取代基的碳原子數為2以下的烷基、具有NH2 —作為取代基的碳原子數為3或4的直鏈的烷基、或者與一 CH2 —相鍵合的含氮雜環基。
4.如權利要求3所述的蝕刻液，其中，所述(C)成分為選自由甘氨酸、2—氨基丙酸、3 一氨基丙酸、氨基異丁酸、蘇氨酸、二甲基甘氨酸、鳥氨酸、賴氨酸、組氨酸和絲氨酸組成的組中的至少I種的胺基酸。
5.如權利要求1~4中任一項所述的蝕刻液,其中,所述金屬膜為層積金屬膜,其具有選自由銅膜和銅合金膜組成的組中的至少I種膜的至少I層、和含有選自由銦、鋅、錫、鎵和鋁組成的組中的至少I種元素的氧化金屬膜的至少I層。
6.一種銅配線的形成方法，其特徵在於，使用蝕刻液對金屬膜的銅膜和銅合金膜進行蝕刻，所述金屬膜具有至少I層選自由所述銅膜和所述銅合金膜組成的組中的至少I種膜，所述蝕刻液含有:(A) 二價銅離子和三價鐵離子中的至少I種；(B)至少I種的滷離子和/或(E)選自由蘋果酸、檸檬酸和丙二酸組成的組中的至少I種羧酸和/或至少I種無機酸；(C)由下述通式⑴所表示的胺基酸中的至少I種；和⑶水， [化學式2]
7.如權利要求6所述的銅配線的形成方法，其中，所述蝕刻液的(C)成分為選自由甘氨酸、2 —氨基丙酸、3 —氨基丙酸、氨基異丁酸、蘇氨酸、二甲基甘氨酸、鳥氨酸、賴氨酸、組氨酸和絲氨酸組成的組中的至少I種的胺基酸。
8.如權利要求6或7所述的銅配線的形成方法，其中，所述金屬膜為層積金屬膜，其具有選自由銅膜和銅合金膜組成的組中的至少I種膜的至少I層、和含有選自由銦、鋅、錫、鎵和鋁組成的組中的至少I種元素的氧化金屬膜的至少I層。
9.如權利要求8所述的銅配線的形成方法，其中，所述氧化金屬膜為選自由氧化銦錫膜、氧化銦鋅膜和氧化銦鎵鋅膜組成的組中的至少I種。
10.如權利要求6~9中任一項所述的銅配線的形成方法，其中，所述銅合金膜為選自由CuMg系合金膜、CuMn系合金膜和CuCa系合金膜組成的組中的至少I種。
【文檔編號】C23F1/18GK103459672SQ201280011860
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月5日 優先權日:2011年3月8日
【發明者】向喜廣, 安江秀國, 吉崎了, 西島佳孝 申請人:長瀨化成株式會社