JP4181853B2 - 積層膜の複合ウェットエッチング方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層膜の複合ウェットエッチング方法に係り、詳しくは、膜質の異なる複数の膜からなる積層膜を、複数種類のウェットエッチング手法を組み合わせて、一括エッチングする積層膜の複合ウェットエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置や半導体装置の製造工程では、薄膜のパターニング形成の際においてエッチング工程が不可欠である。薄膜のウェットエッチングにおいては、薄膜の表面からのみならず、薄膜の周囲からも過剰にエッチングされるいわゆるサイドエッチングを生じ、エッチング後の薄膜の均一な形状を得にくいという特徴がある。特に、金属材料からなる配線を形成する際のウェットエッチングによる配線パターニングにおいては、極めて高いエッチングの精度が要求される。サイドエッチングの精度不良によりパターニング形状にばらつきを生じる場合には、デバイスの電気特性に重大な影響をもたらすためである。
【0003】
また、近年の液晶表示装置や半導体装置の多層化に伴い、下層パターンの段差が、上層パターンの下層パターンに対するカバレッジ特性に及ぼす影響が増している。特に、配線パターンのエッチングでは、上層パターンのカバレッジ特性を良好に保ち、上下層間の層間絶縁膜の絶縁耐圧を確保するため、あるいは正常な上層の金属配線の導通を確保するため、さらには上層金属配線を覆う保護膜中の欠陥の発生を回避して信頼性を確保するため、下層配線をパターニング形成する際のウェットエッチングにおいて、そのエッチング面に傾斜を設けるいわゆるテーパーエッチングが重要な要素の一つとなっている。
【0004】
この目的を達成するために、単一配線材料(単層膜)に対するウェットエッチングでは薬液組成の調整、あるいはレジスト密着性の制御による、レジスト/配線材料間への薬液の染込みが利用されることが多い。
【0005】
図10に、従来から使用されている一般的なウェットエッチング工程の概略を示す。
図10(A)及び(B)に示すように、被処理基板1が基板搬送ローラ9によりエッチング槽2に搬入された後に、被処理基板1に対して、単一手法によるエッチング工程2a、すなわち薬液に基板を浸漬する浸漬エッチング(静的薬液を用いる静的ウェットエッチング)又は基板に薬液を噴射するスプレーエッチング(動的薬液を用いる動的ウェットエッチング)等によるウェットエッチング工程を実施して、被処理基板1に形成された薄膜の一部をエッチングする。
【0006】
続いて、被処理基板1が水洗槽3に搬送された後に洗浄工程3aを実施して、被処理基板1上の薬液(エッチング液)を除去し、さらに乾燥槽4に搬送された後に乾燥工程4aを実施して、被処理基板1上の洗浄水を除去し、薄膜をウェットエッチングすることによりパターニングを行う。
なお、従来のスプレーエッチング法によるウェットエッチング処理に使用する装置は、特許文献1に開示されている。
【0007】
また、従来の単層膜に対するエッチング方法として、スプレーエッチング法と浸漬エッチング法とを組み合わせ、スプレーエッチング法と浸漬エッチング法とを異なるエッチング装置内において実施するウェットエッチング方法が、特許文献2に開示されている。
【0008】
【特許文献1】
特開昭57―094572号公報
【特許文献2】
特開平08−158069号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のウェットエッチング方法を積層膜に対して使用した場合には、次のような問題が生じていた。
すなわち、積層膜に対する同一の薬液によるエッチングの場合には、一般的には配線材料毎にそのエッチング性(エッチングレート)が異なる。さらに、同一薬液、同一配線材料においても、そのエッチング手法によってエッチング性が異なる。
【0010】
このため、単層膜のエッチングと同様に単一手法により複数の積層配線材料(積層膜)のエッチング処理を実施した場合は、各膜のエッチングレート差に伴い、下層膜のエッチングレートが上層膜のエッチングレートより大である場合には、下層膜のサイドエッチングが上層膜のサイドエッチングより過剰に生じ、下層膜に対し上層膜が庇状に突き出るオーバーハング形状を生じることがある。この形状は、さらに上層に積層される膜のカバレッジ性を悪化させ、上層膜中に構造欠陥を生じさせてしまう。
この場合に異なる配線材料のエッチングレート差を解消するため、エッチング性の異なる2種類の薬液を駆使しテーパー形状を制御する方法もあるが、各液の液劣化や濃度管理が複雑となり実際の運用は容易ではない。
【0011】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、積層膜のサイドエッチング量を制御しながら一括エッチングを行うことのできる積層膜の複合ウェットエッチング方法を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、基板上に少なくともAl膜とMo膜とがこの順又は逆順に順次成膜されてなる積層膜を、複数種類のウェットエッチング手法を組み合わせて、一括エッチングするウェットエッチング方法に係り、前記複数種類のウェットエッチング手法には、動的薬液により基板が露出し始めるまで前記積層膜をエッチングする動的ウェットエッチング手法と、引き続いて静的薬液により前記積層膜をエッチングする静的ウェットエッチング手法とが、少なくとも含まれ、前記動的ウェットエッチング手法で用いられる薬液と、前記静的ウェットエッチング手法で用いられる薬液とが、燐酸、酢酸及び硝酸を含む同一組成の薬液であることを特徴としている。
【0013】
また、請求項2記載の発明は、基板上に少なくともAl膜とMo膜とがこの順又は逆順に順次成膜されてなる積層膜を、複数種類のウェットエッチング手法を組み合わせて、一括エッチングするウェットエッチング方法に係り、前記複数種類のウェットエッチング手法には、静的薬液により基板が露出し始めるまで前記積層膜をエッチングする静的ウェットエッチング手法と、引き続いて動的薬液により前記積層膜をエッチングする動的ウェットエッチング手法とが、少なくとも含まれ、前記静的ウェットエッチング手法で用いられる薬液と、前記動的ウェットエッチング手法で用いられる薬液とが、燐酸、酢酸及び硝酸を含む同一組成の薬液であることを特徴としている。
【0014】
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の積層膜の複合ウェットエッチング方法に係り、前記動的ウェットエッチング手法とは、前記基板上に成膜された前記積層膜に向けて薬液を噴射してエッチングを行う手法であり、前記静的ウェットエッチング手法とは、前記積層膜が成膜された前記基板を薬液に浸漬してエッチングを行う手法、又は前記基板上の前記積層膜の上に薬液を塗布してエッチングを行う手法であることを特徴としている。
【0015】
また、請求項4記載の発明は、請求項1又は2記載の積層膜の複合ウェットエッチング方法に係り、前記積層膜が、前記Al膜が、前記Mo膜によってサンドイッチされている構成、又は前記Mo膜が、前記Al膜によってサンドイッチされている構成のものであることを特徴としている。
【0022】
(作用)
この発明によるウェットエッチング工程の概略について説明する。
図11(A)及び(B)に示すように、被処理基板5が基板搬送ローラ10によりエッチング槽6に搬入された後、被処理基板5に対して、スプレーエッチング(動的薬液を用いる動的ウェットエッチング手法)又は浸漬エッチング(静的薬液を用いる静的ウェットエッチング手法)等のエッチング工程6a(図11(B)の「エッチングI」に対応)を施し、被処理基板5に形成された積層膜の一部のウェットエッチングを行う。
【0023】
さらに、同一のエッチング槽6において、被処理基板5に対して浸漬エッチング又はスプレーエッチング等のエッチング工程6aと異なるエッチング工程6b(図11(B)の「エッチングII」に対応)を行い、被処理基板5に形成された積層膜をウェットエッチングによりパターニングを行う。
続いて、被処理基板5が水洗槽7に搬入された後に洗浄工程7cを実施して薬液(エッチング液)を除去し、さらに、被処理基板5が乾燥槽8に搬入された後に乾燥工程8dを実施し、洗浄水を除去する。
【0024】
すなわち、この発明は、従来の工程を示す図10(B)中のエッチング工程2aを、この発明によるウェットエッチング工程を示す図11(B)中の、第1エッチング工程6a(エッチングI)と第2エッチング工程6b(エッチングII)との2つの手法とし、第1エッチング工程6aと第2エッチング工程6bとを組み合わせて一括してエッチング処理する手法とするものである。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
◇第1実施例
まず、第1実施例について説明する。
図1は、この発明の第1実施例であるウェットエッチング装置155の構成を示す概念図である。
また、図2は、この発明の第1実施例の動作を説明するための被処理基板11上に形成された積層膜の構成を示す図であり、被処理基板11がウェットエッチング装置155中でウェットエッチング処理される。なお、図2に示す積層膜は、液晶表示装置中において配線パターンとして使用されるものである。
【0026】
まず、図1に示すように、ウェットエッチング装置155の構成の概略について説明する。
同図に示すように、この例によるウェットエッチング装置155は、エッチング槽81と、水洗槽82と、乾燥槽83とからなる。
また、エッチング槽81は、搬送ローラ12と、エッチングスプレーノズル13と、エアーナイフ14と、薬液タンク17と、配管15と、ポンプ16と、ドライエアータンク20と、さらに搬入口21と、搬出口25とから構成される。
また、水洗槽82は、搬送ローラ22と、純水タンク19と、純水スプレーノズル18と、排水管23と、搬入口26と、搬出口27とから構成される。
さらに、乾燥槽83は、搬送ローラ35と、ドライエアータンク30と、排水管24と、エアーナイフ36と、搬入口28と、搬出口29とから構成される。
【0027】
次に、被処理基板11上に形成された積層膜の構成について説明する。
図2(A)の断面図に示すように、ガラス基板31上に、Al(アルミニウム)膜32を、例えばスパッタ法により膜厚として約100nm堆積し、続いてAl膜32上に、Mo(モリブデン)膜33を例えばスパッタ法により膜厚として約70nm堆積し、さらにMo膜33上に、レジスト膜34を配線状にパターニング形成する。この状態をレジスト膜34の上方より見た平面図を図2(B)に示す。
【0028】
続いて、積層膜32及び33がエッチング処理される際の、薬液の組成によるエッチングレートの違いについて説明する。
積層膜32、33を各スプレーエッチング手法(動的薬液を用いる動的ウェットエッチング手法)、パドルエッチング手法(静的薬液を用いる静的ウェットエッチング手法)単独でエッチング処理する場合、下記の組成を有する薬液により、Mo膜33とAl膜32に対し次のようなエッチングレートの大小関係が得られる。
【0029】
典型的な薬液の組成として、例えば、燐酸79.0%、酢酸3.2%、硝酸0.5%とした場合に、Mo膜33とAl膜32とのエッチングレートの関係は次のようになる。
スプレーエッチングの場合には、Al膜32のエッチングレートはMo膜33のエッチングレートより大であり、また、パドルエッチングの場合には、Mo膜33のエッチングレートはAl膜32のエッチングレートより大である。
【0030】
この薬液による各スプレーエッチングあるいはパドルエッチングを各々単独で行ったときのエッチングレートは、スプレーエッチング処理の場合には、Mo膜33が166nm、Al膜32が416nmとなり、パドルエッチング処理の場合には、Mo膜33が250nm、Al膜32が166nmとなる。
【0031】
次に、ウェットエッチング装置155の動作と、被処理基板11上の積層膜32、33のエッチング動作について説明する。
図1に示すように、エッチング槽81の搬入口21から、搬送ローラ12によりエッチング槽81に送られてくる被処理基板11の表面に、薬液タンク17から配管15を介してポンプ16により供給される薬液(エッチング液)を、複数段のエッチングスプレーノズル13より所定の時間として例えば25秒間噴射して、被処理基板11のスプレーエッチング処理を行う。
【0032】
次に、図3(A)に示すように、スプレーエッチング処理により、上記のエッチングレートの関係により下層のAl膜32の膜端(サイド)は上層のMo膜33に対し後退した状態になる。レジストパターン34外の積層膜32及び33の膜端の一部が一通りサイドエッチングされ、ガラス基板31が露出し始める程度で、薬液の噴射を止める。その際、被処理基板11上には満遍なく薬液が滞留しているため、そのまま被処理基板11をエッチング槽81に、例えば70秒間停滞させることで、積層膜32及び33のエッチングがさらに進行し、パドルエッチングが実施される。
【0033】
さらに、図3(B)に示すように、パドルエッチング処理により、上記のエッチングレートの関係により下層のAl膜32に対し突き出ている上層Mo膜33の膜端が後退し、両者の膜端距離が接近する。最終的に、図3(B)のように積層膜32及び33全体の膜端の形状が順テーパーとなる時間に達した時点でパドルエッチングを終了し、被処理基板11を次の水洗槽82へ移動し、水洗槽82において被処理基板11表面上に残った薬液を洗い流し、エッチングの進行を止める。
【0034】
すなわち、図1に示すように、水洗槽82において、エッチング処理後の被処理基板11に洗浄スプレーノズル18より純水タンク19から供給される純水を噴射して、所定の時間として例えば200秒間洗浄を行い、除去後の薬液は排水管23を通して排水される。洗浄後、被処理基板11は水洗槽82の搬出口27より搬出され、搬入口28から乾燥槽83へ搬入される。
【0035】
さらに乾燥槽83において、被処理基板11にドライエアータンク30から供給されるドライエアーを吹き付けることより被処理基板11の表面の純水を除去し、被処理基板11の表面を乾燥させる。除去された洗浄液は排水管24より排水される。乾燥工程終了後は、被処理基板11は乾燥槽83の搬出口29より搬出される。
【0036】
この実施例において、スプレーエッチングとパドルエッチングの順番を入れ替えてもよい。パドルエッチングを先に行う場合、エッチング装置81〜83に、濡れ性の向上を目的に前処理として被処理基板11の表面に薬液を塗布する機能(プリウェット)を備えている場合は、プリウェット機能により被処理基板11上に盛られた薬液によるパドルエッチングも実施できる。
【0037】
この場合、ウェットエッチング装置155の動作は、次のようになる。
例えば約70秒間のパドルエッチング処理後、エッチングスプレーノズル13より例えば約25秒間噴射して、被処理基板11のスプレーエッチング処理を行う。所定のスプレーエッチング処理時間経過後に、被処理基板11への薬液の噴射を止める。ドライエアータンク20より供給されるドライエアーをエアーナイフ14より噴出することにより被処理基板11上の薬液を除去し、エッチング処理を終了する。被処理基板11はエッチング槽81の搬出口25から搬出され、搬入口26から水洗槽82へ搬入される。
【0038】
また、この実施例において膜32及び33の積層順が逆の場合、すなわち、ガラス基板31上にMo膜33を例えばスパッタ法により堆積し、次にMo膜33上にAl膜32を例えばスパッタ法により堆積した場合でも実施可能である。
なお、この実施例による方法は、一般的なスプレーエッチング方式の装置をそのまま使用しているため、積層膜の材質に適したエッチング処理手法の組み合わせ順序と適切な処理時間を見出すことにより、例えば、上述したように、図2に示すAl膜32とMo膜33との積層順が逆の場合に、これに対応してスプレーエッチングとパドルエッチングの処理順序を変えることが可能であり、特にエッチング装置を改造することなく実施することができるという利点がある。
以上のように、材質の異なる2種の膜よりなる2層膜のウェットエッチングにおいて、スプレーエッチングとパドルエッチングとを一括して実施することができる。
【0039】
◇第2実施例
次に、第2実施例について説明する。
図4に示す被処理基板40上に形成された3層の積層膜について、図5に示すウェットエッチング装置156により、スプレーエッチング処理及びパドルエッチング処理を実施した例について説明する。
図4は、Al膜43をMo膜42及び44により挟み、Al膜43がMo膜42及び44によりいわゆるサンドイッチされた構成となっている。
同図に示すように、被処理基板40の詳細は、ガラス基板41上にMo膜42を約70nm、Mo膜42上にAl膜43を約100nm、Al膜43上にMo膜44を約70nm、いずれも例えばスパッタ法により成膜し、Mo膜44の上に、レジスト膜45が配線状にパターニングされている。
【0040】
次に、ウェットエッチング装置156の構成について説明する。
図5に示すように、ウェットエッチング装置156は、エッチング槽121と、水洗槽122と、乾燥槽123とにより構成されている。
また、エッチング槽121は、搬送ローラ37と、エッチングスプレーノズル150と、エアーナイフ38と、薬液タンク48と、ドライエアータンク39と、さらに搬入口46と、搬出口47とから構成される。
その他の、エッチング槽121と、水洗槽122と、乾燥槽123の各構成は、図1に示すウェットエッチング装置155中のエッチング槽81と、水洗槽82と、乾燥槽83の各構成と同様である。
【0041】
積層膜42、43及び44からなる被処理基板40を、各スプレーエッチング手法、パドルエッチング手法単独でエッチング処理する場合、第1実施例と同様の組成を有する薬液により、Mo膜42、44と、Al膜43に対し、第1実施例と同様なエッチングレートの大小関係が得られる。
【0042】
次に、積層膜42、43及び44からなる被処理基板40に対し、この実施例によるエッチング処理を行うと次のようになる。
まず、図5に示すウェットエッチング装置156において、図4に示す被処理基板40が搬入口46よりエッチング槽121へ搬入され、スプレーエッチングによりエッチング処理される。エッチングスプレーノズル150からの被処理基板40への薬液の噴射時間は約36秒である。
【0043】
このとき、図4(B)に示すように、第1実施例と同様のエッチングレートの関係により、中間層のAl膜43の膜端は上層と下層のMo膜42、44に対し後退した状態になる。また、下層のMo膜42が露出するまでの間にも上層Mo膜44のサイドエッチングが進むため、上層Mo膜44の端は下層Mo膜42の端に対しても後退した状態となる。レジストパターン45の外側の積層膜が一通りエッチングされ、ガラス基板41が露出し始める程度で、薬液の噴射を止める。
【0044】
その後、第1実施例と同様に、エッチング槽121において、パドルエッチングを実施することによりさらに積層膜42、43及び44のエッチングを進行させる。このとき、上述のエッチングレートの関係により、中間層のAl膜43に対し突き出ている上下層のMo膜42、44が後退し、両者の膜端距離が接近する。最終的に、図4(C)に示すように積層膜42、43及び44全体の膜端が順テーパーの形状となる。
ウェットエッチング終了後、被処理基板40は、第1実施例と同様に水洗槽122において薬液を除去し、乾燥槽123において純水を除去する。
【0045】
上下層のMo膜42、44のように、単一のエッチング手法によるエッチングレートの違いが得られる場合は、積層膜順、積層膜数、さらには膜の材質によらず、この実施例の適用が可能である。
以上のように、材質の異なる2種の膜よりなる3層膜のウェットエッチングにおいて、スプレーエッチングとパドルエッチングとを一括して実施することができ、スプレーエッチングとパドルエッチングの処理順序を変えることも可能であり、3層膜の膜質に応じたウェットエッチング処理が可能である。
【0046】
◇第3実施例
次に、第3実施例について説明する。
この実施例では、前第2実施例におけるパドルエッチングを、浸漬エッチングに置き換えて構成したものを示す。第3実施例で使用するウェットエッチング装置を図6に示す。
【0047】
図7に、被処理基板51を示す。同図に示す3層よりなる積層膜131、132及び133の構成は第2実施例と同様である。
すなわち、図7(A)に示すように、被処理基板51の断面構造は、ガラス基板130上にMo膜131を約70nm、Mo膜131上にAl膜132を約100nm、Al膜132上にMo膜133を約70nm、いずれも例えばスパッタ法により成膜し、Mo膜133の上に、レジスト膜134が配線状にパターニングされている。
【0048】
次に、被処理基板51を、スプレーエッチング処理及び浸漬エッチング処理する際のウェットエッチング装置157の構成について説明する。
図6に示すように、この例によるウェットエッチング装置157は、エッチング槽84と、水洗槽85と、乾燥槽86とからなる。
【0049】
また、エッチング槽84は、搬送ローラ52と、エッチングスプレーノズル53と、エアーナイフ54と、薬液タンク58と、配管56と、ポンプ57と、ドライエアータンク55と、さらに搬入口60と、搬出口61とから構成される。
また、水洗槽85は、搬送ローラ52と、純水タンク63と、純水スプレーノズル62と、排水管68と、搬入口69と、搬出口70とから構成される。
さらに、乾燥槽86は、搬送ローラ52と、ドライエアータンク64と、排水管66と、エアーナイフ49と、搬入口71と、搬出口67とから構成される。
【0050】
次に、被処理基板51をウェットエッチング装置157によりエッチング処理する場合の動作について説明する。
図6に示すように、搬入口60から搬送ローラ52によりエッチング槽84に送られてくる被処理基板51の表面に、薬液タンク58から配管56及びポンプ57を介して供給される薬液を、エッチングスプレーノズル53より噴射して、所定の時間として例えば36秒間スプレーエッチング処理を行う。
【0051】
この積層膜131、132及び133を各スプレーエッチング手法、浸漬エッチング手法単独でエッチング処理する場合、第1実施例と同様の組成を有する薬液により、Mo膜131、133と、Al膜132に対し、第1実施例と同様なエッチングレートの大小関係が得られる。
【0052】
すなわち、図7(B)に示すように、スプレーエッチングにより、積層膜131、132及び133のエッチングレートの関係により、中間層のAl膜132の膜端は上層と下層のMo膜131、133に対し後退した状態になる。また、下層のMo膜131が露出するまでの間も上層Mo膜133のサイドエッチングが進むため、上層Mo膜133の端は下層Mo膜131の端に対しても後退した状態となる。レジストパターン134の外側の積層膜が一通りエッチングされ、ガラス基板130が露出し始める程度で、薬液の噴射を止める。
【0053】
次に、エッチング槽84のシャッター65の操作により搬出入口60及び61を閉鎖し、被処理基板51が十分に浸漬する程度に、エッチング槽84内にスプレーエッチングの時と同一の薬液59を満たし、浸漬する時間として例えば170秒間程度、浸漬エッチングを実施する。
【0054】
浸漬エッチングを実施することにより、さらに積層膜131、132及び133のエッチングを進行させる。すなわち、3層膜のエッチングレートの関係により、中間層のAl膜132に対し突き出ている上下層のMo膜131、133が後退し、両者の膜端距離が接近する。すなわち、図7(C)に示すように積層膜131、132及び133全体の膜端が順テーパーの形状となる。
【0055】
次に水洗槽85において、エッチング処理後の被処理基板51に、純水タンク63より供給される純水を洗浄スプレーノズル62から噴射して、所定の時間として例えば200秒間洗浄を行い、被処理基板51上に残った薬液を除去する。除去後の薬液は排水管68より排水され、被処理基板51は搬出口70より水洗槽85から搬出され、搬入口71より乾燥槽86へ搬入される。
【0056】
さらに、乾燥槽86においてドライエアータンク64より供給されるドライエアーを被処理基板51へ吹き付けることにより、被処理基板51の表面上に残った純水を除去し、除去後の純水は排出管66より排出される。乾燥工程終了後は、被処理基板51は乾燥槽86の搬出口67より搬出される。
浸漬エッチングは、パドルエッチングと同様に、静止液中でのエッチングのため、同一の薬液を使用した場合には、各膜に対してパドルエッチングと同様なエッチング性が得られる。
【0057】
この第3実施例における被処理基板51中の積層膜は、第1実施例と同様の2層膜であっても、差し支えなく適用できる。従って、この第3実施例においても上記の他の実施例と同様の目的が達成される。
なお、この実施例においても、実施するエッチング方式の順番は、スプレーエッチングの後に浸漬エッチングとしても、浸漬エッチングの後にスプレーエッチングとしても差し支えない。
【0058】
すなわち、浸漬エッチング処理の後にスプレーエッチング処理を実施した場合、スプレーエッチング処理の上記所定の時間経過後に、被処理基板51への薬液の噴射を止める。エッチング槽84内の薬液59は薬液タンク58へ排出され、ドライエアータンク55より供給されるドライエアーをエアーナイフ54より噴射することにより、被処理基板51の表面上の薬液を除去する。その後エッチング処理を終了し、被処理基板51は、エッチング槽84の搬出口61より搬出され、搬入口69より水洗槽85へ搬入される。
【0059】
以上のように、材質の異なる2種の膜よりなる2層膜又は3層膜のウェットエッチングにおいて、スプレーエッチングとパドルエッチング、あるいはスプレーエッチングと浸漬エッチングとを一括して実施することにより、各膜のサイドエッチング量を制御し、3層膜の膜端を均一化したパターニングを行うことができる。また、スプレーエッチングとパドルエッチング、あるいはスプレーエッチングと浸漬エッチングの各順序を逆とすることも可能であり、プロセスウィンドウを拡大することができる。
【0060】
また、その他の実施例として、図3及び図4に示すような2層膜又は3層膜の場合に、浸漬エッチングとパドルエッチングとで使用する薬液の組成を異ならしめることにより、浸漬エッチングとパドルエッチングとでエッチングレートに差が見られる積層膜の場合には、浸漬エッチングとパドルエッチングとを組み合わせたエッチング方法も実施することが可能である。
【0061】
さらに、その他の実施例として、図3及び図4に示すような2層膜又は3層膜の場合、あるいは互いに異なる材質よりなる3層膜の場合に、浸漬エッチングとパドルエッチングとで使用する薬液の組成を異ならしめることにより、スプレーエッチングと浸漬エッチングとパドルエッチングとで、各膜のサイドエッチング量に差が見られる場合には、スプレーエッチングと浸漬エッチングとパドルエッチングとを同時に組み合わせたエッチング方法をも実施することが可能である。
【0062】
◇第4実施例
次に、第4実施例について説明する。
この実施例では、異なる二つのエッチング方法を、隣接する二つのエッチング槽において連続して実施する方法について説明する。
図8は、スプレーエッチングと浸漬エッチングとを別個のエッチング槽87及び88において行う第4実施例であるウェットエッチング装置158の構成を示す概念図である。
【0063】
また図9に、ウェットエッチング装置158によりエッチング処理される被処理基板101を示す。同図に示す3層よりなる積層膜142、143及び144の構成は第2実施例と同様である。
すなわち、図9(A)に示すように、被処理基板101の断面構造は、ガラス基板141上にMo膜142を約70nm、Mo膜142上にAl膜143を約100nm、Al膜143上にMo膜144を約70nm、いずれも例えばスパッタ法により成膜し、Mo膜144の上に、レジスト膜145が配線状にパターニングされている。
【0064】
次に、被処理基板101を、スプレーエッチング処理及び浸漬エッチング処理する際のウェットエッチング装置157の構成について説明する。
図8に示すように、この例によるウェットエッチング装置158は、エッチング槽87及び88と、水洗槽89と、乾燥槽90とからなる。
【0065】
また、エッチング槽87及び88は、それぞれ搬送ローラ102と、エッチングスプレーノズル103及び113と、エアーナイフ104及び114と、薬液タンク107及び118と、配管105及び116と、ポンプ106及び117と、ドライエアータンク108及び119と、さらに搬入口91及び93と、搬出口92及び94とから構成される。
【0066】
また、水洗槽89は、搬送ローラ102と、純水タンク123と、純水スプレーノズル121と、排水管122と、搬入口95と、搬出口96とから構成される。
さらに、乾燥槽90は、搬送ローラ102と、ドライエアータンク125と、排水管124と、エアーナイフ50と、搬入口97と、搬出口98とから構成される。
【0067】
次に、被処理基板101をウェットエッチング装置158によりエッチング処理する場合の動作について説明する。
図8に示すように、搬入口91から搬送ローラ102によりエッチング槽87に送られてくる被処理基板101の表面に、薬液タンク107から配管105及びポンプ106を介して供給される薬液を、エッチングスプレーノズル103より噴射して、所定の時間として例えば36秒間スプレーエッチング処理を行う。
【0068】
この積層膜142、143及び144を各スプレーエッチング手法、浸漬エッチング手法単独でエッチング処理する場合、第1実施例と同様の組成を有する薬液により、Mo膜142、144と、Al膜143に対し、第1実施例と同様なエッチングレートの大小関係が得られる。
【0069】
すなわち、図7(B)に示すように、スプレーエッチングにより、積層膜131、132及び133のエッチングレートの関係により、中間層のAl膜132の膜端は上層と下層のMo膜131、133に対し後退した状態になる。また、下層のMo膜131が露出するまでの間も上層Mo膜133のサイドエッチングが進むため、上層Mo膜133の端は下層Mo膜131の端に対しても後退した状態となる。レジストパターン134の外側の積層膜が一通りエッチングされ、ガラス基板130が露出し始める程度で、薬液の噴射を止める。すなわち、スプレーエッチング処理の上記所定の時間経過後に、被処理基板101への薬液の噴射はエアーナイフ104により遮断される。
【0070】
次に、被処理基板101は、搬出口92及び搬入口93を経由して、エッチング槽88へ搬送され、エッチング槽88のシャッター115の操作により搬出入口93及び94を閉鎖し、被処理基板101が十分に浸漬する程度に、エッチング槽88内にスプレーエッチングの時と同一の薬液120を満たし、浸漬する時間として例えば170秒間程度、浸漬エッチングを実施する。
【0071】
浸漬エッチングを実施することにより、さらに積層膜142、143及び144のエッチングを進行させる。すなわち、3層膜のエッチングレートの関係により、中間層のAl膜143に対し突き出ている上下層のMo膜142、144が後退し、両者の膜端距離が接近する。すなわち、図9(C)に示すように積層膜142、143及び144全体の膜端が順テーパーの形状となる。
【0072】
次に水洗槽89において、エッチング処理後の被処理基板101に、純水タンク123より供給される純水を洗浄スプレーノズル121から噴射して、所定の時間として例えば200秒間洗浄を行い、被処理基板101上に残った薬液を除去する。除去後の薬液は排水管122より排水され、被処理基板101は搬出口96より水洗槽89から搬出され、搬入口97より乾燥槽90へ搬入される。
【0073】
さらに、乾燥槽90においてドライエアータンク125より供給されるドライエアーを被処理基板101へ吹き付けることにより、被処理基板101の表面上に残った純水を除去し、除去後の純水は排出管124より排出される。乾燥工程終了後は、被処理基板101は乾燥槽90の搬出口98より搬出される。
【0074】
この実施例のように、二種のウェットエッチング処理を行うエッチング槽を二つのエッチング槽に分離して直列に接続し、エッチング処理を連続して行うことにより、一つのエッチング処理槽におけるエッチング処理に要する時間が分散し、被処理基板を効率的にその後のウェハープロセス工程へ供給することが可能となる。
【0075】
また、直列に接続した上記二つのエッチング槽を、それぞれのエッチング槽が、スプレーエッチング、パドルエッチング、浸漬エッチングのいずれのエッチング方法をも実施可能である同一の機能を有するエッチング槽とすることにより、上記のエッチング方法の各組み合わせと順序を、積層膜の態様に応じて機動的に変更することができ、効率的に積層膜のウェットエッチング処理を行うことができる。
【0076】
なおこの実施例は、スプレーエッチングと浸漬エッチングとを異なるエッチング槽においてエッチングする例であるが、スプレーエッチングとパドルエッチング、あるいはパドルエッチングと浸漬エッチングとを各々組み合わせて、それぞれのエッチング槽において実施することも可能である。
【0077】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあってもこの発明に含まれる。
例えば、この実施例においては、エッチング液として燐酸、酢酸及び硝酸の混合液を用いる場合について述べたが、これに限定するものではなく、被処理膜が何であるかによって、あるいは、多層膜が何層膜であるかによって、あるいは、成膜材料の成膜順序によって、適宜、混合液の組成を変更し得る。
【0078】
また、上述の実施例では2層膜及び3層膜について述べたが、これらに限定されるものでなく、4層以上の積層膜であっても、また、3種以上の材質による積層膜であっても良い。
また、基板は、ガラス基板に限らず、シリコン等の半導体基板でも良く、他の基板でも良い。また、成膜材料は、アルミやモリブデンに限定されないことは勿論であり、必要に応じて、各種の金属材料や絶縁膜材料や半導体材料でも良く、さらには、無機材料であると有機材料であるとを問わない。
【0079】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、スプレーエッチングと浸漬エッチング、スプレーエッチングとパドルエッチング、あるいは浸漬エッチングとパドルエッチングとで、各々エッチングレートに差を有する2種以上の膜を含む積層膜について、スプレーエッチングと浸漬エッチング、又はスプレーエッチングとパドルエッチング、あるいは浸漬エッチングとパドルエッチングを各々一括してエッチング処理することによって、各積層膜のサイドエッチング量を制御し、エッチング後の膜端の形状に優れた積層膜のパターニングを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例におけるウェットエッチング装置の構成を示す図である。
【図2】同実施例における積層膜とレジストパターン及びその断面図を示す図である。
【図3】同実施例における積層膜のエッチング過程を示す図である。
【図4】第2実施例における積層膜のエッチング過程を示す図である。
【図5】同実施例におけるウェットエッチング装置の構成を示す図である。
【図6】第3実施例におけるウェットエッチング装置の構成を示す図である。
【図7】同実施例における積層膜のエッチング過程を示す図である。
【図8】第4実施例におけるウェットエッチング装置の構成を示す図である。
【図9】同実施例における積層膜のエッチング過程を示す図である。
【図10】従来のウェットエッチング工程を示す概略図である。
【図11】この発明のウェットエッチング工程を示す概略図である。
【符号の説明】
11、40、51、101 被処理基板
81、84、87、88、121 エッチング槽
12、22、35、37、52
102、112 基板搬送ローラ
13、53、103、113、150 エッチングスプレーノズル
14、36、38、49、50、54
104、114 エアーナイフ
15、56、105、116 配管
16、57、106、117 ポンプ
17、48、58、107、118 薬液タンク
18、62、121 洗浄スプレーノズル
19、63、123 純水タンク
20、30、39、55、64
108、119、125 ドライエアータンク
21、25、26、27、28、29
46、47、60、61、67、69 基板搬出入口
31、41、130、141 ガラス基板(基板)
32、43、132、143 アルミニウム膜(第1の膜又は第2の膜)
33、42、44、131、133
142、144 モリブデン膜
34、45、134、145 レジスト膜
59 薬液(エッチング液)
65 シャッター
155、156、157
158、159 ウェットエッチング装置
Claims (4)
- 基板上に少なくともAl膜とMo膜とがこの順又は逆順に順次成膜されてなる積層膜を、複数種類のウェットエッチング手法を組み合わせて、一括エッチングするウェットエッチング方法であって、
前記複数種類のウェットエッチング手法には、
動的薬液により基板が露出し始めるまで前記積層膜をエッチングする動的ウェットエッチング手法と、
引き続いて静的薬液により前記積層膜をエッチングする静的ウェットエッチング手法とが、少なくとも含まれ、
前記動的ウェットエッチング手法で用いられる薬液と、前記静的ウェットエッチング手法で用いられる薬液とが、燐酸、酢酸及び硝酸を含む同一組成の薬液であることを特徴とする積層膜の複合ウェットエッチング方法。 - 基板上に少なくともAl膜とMo膜とがこの順又は逆順に順次成膜されてなる積層膜を、複数種類のウェットエッチング手法を組み合わせて、一括エッチングするウェットエッチング方法であって、
前記複数種類のウェットエッチング手法には、
静的薬液により基板が露出し始めるまで前記積層膜をエッチングする静的ウェットエッチング手法と、
引き続いて動的薬液により前記積層膜をエッチングする動的ウェットエッチング手法とが、少なくとも含まれ、
前記静的ウェットエッチング手法で用いられる薬液と、前記動的ウェットエッチング手法で用いられる薬液とが、燐酸、酢酸及び硝酸を含む同一組成の薬液であることを特徴とする積層膜の複合ウェットエッチング方法。 - 前記動的ウェットエッチング手法とは、前記基板上に成膜された前記積層膜に向けて薬液を噴射してエッチングを行う手法であり、前記静的ウェットエッチング手法とは、前記積層膜が成膜された前記基板を薬液に浸漬してエッチングを行う手法、又は前記基板上の前記積層膜の上に薬液を塗布してエッチングを行う手法であることを特徴とする請求項1又は2記載の積層膜の複合ウェットエッチング方法。
- 前記積層膜は、前記Al膜が、前記Mo膜によってサンドイッチされている構成、又は前記Mo膜が、前記Al膜によってサンドイッチされている構成のものであることを特徴とする請求項1又は2記載の積層膜の複合ウェットエッチング方法。
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