JP4577095B2

JP4577095B2 - 金属チタンのエッチング用組成物及びそれを用いたエッチング方法

Info

Publication number: JP4577095B2
Application number: JP2005164154A
Authority: JP
Inventors: 靖原; 史治高橋; 博明林
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: JP2006339509A

Description

本発明は金属チタンエッチング用組成物及びそれを用いたエッチング方法に関する。

金属チタンは半導体、ＬＣＤモジュールに使用されている重要な金属である。一般に半導体製造では、各種材料を成膜した後、フォトレジストなどを塗布、露光、現像し、その後、エッチングで不要な部分を削り、パターンを形成する。従来、金属チタンのエッチングには弗硝酸系のエッチング液を使用することが多かったが、弗硝酸系のエッチング液を使用すると、チタンの下地膜として多用されているアルミニウム、二酸化ケイ素にも弗硝酸系のエッチング液が作用し、これらのダメージが大きく、選択性良く金属チタンをエッチングすることができなかった。

これを改良する方法として、過酸化水素とアンモニアからなるエッチング液が開示されている（特許文献１参照）。しかし、この方法においてもアルミニウムに対するダメージを工業的に満足できるレベルまで減らすことはできなかった。また金属チタンのエッチング速度を上げるために、加温状態で使用するとアルミニウムへのダメージが許容範囲を超えるという問題があった。

そこで、アルミニウム又はアルミニウム合金等にダメージを与えることなく、金属チタンをエッチングできるエッチング用組成物の開発が望まれていた。

一方、我々はこれまで炭酸及び／又は炭酸塩、並びに過酸化水素及び水を含んでなるエッチング用組成物が酸化チタンの除去に効果的であることを報告している。（特許文献２参照）しかし、金属チタンのエッチングについては報告していなかった。

特開平８−１２４９３４号公報特開２００４−７１５８５号公報

上述したように、アルミニウム又はアルミニウム合金にダメージを与えることなく、金属チタンをエッチングできるエッチング用組成物の開発が望まれていた。そのため本発明の目的は、アルミニウム又はアルミニウム合金にダメージを与えることなく、金属チタンをエッチングできるエッチング用組成物及びそれを用いたエッチング方法を提供することにある。

本発明者らは金属チタンのエッチング用組成物について鋭意検討した結果、炭酸及び／又は炭酸塩、並びに過酸化水素及び水を含んでなるエッチング用組成物を使用することにより、金属チタンを容易にエッチングでき、しかもアルミニウム及びアルミニウム合金にダメージを与えないことを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち本発明は、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの含量が２〜２０重量％、並びに過酸化水素の含量が１．２５〜５重量％及び水からなる金属チタンのエッチング用組成物、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの含量が２〜２０重量％、並びに過酸化水素の含量が１．２５〜５重量％、水、及びノニオン系、カチオン系又はアニオン系の界面活性剤からなる金属チタンのエッチング用組成物、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの含量が２〜２０重量％、並びに過酸化水素の含量が１．２５〜５重量％、水、及びポリカルボン酸、アミノポリカルボン酸、ポリホスホン酸、又はアミノポリホスホン酸から成る群より選ばれる少なくとも一種のキレート剤からなる金属チタンのエッチング用組成物、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの含量が２〜２０重量％、並びに過酸化水素の含量が１．２５〜５重量％、水、ノニオン系、カチオン系又はアニオン系の界面活性剤、及びポリカルボン酸、アミノポリカルボン酸、ポリホスホン酸、又はアミノポリホスホン酸から成る群より選ばれる少なくとも一種のキレート剤からなる金属チタンエッチング用組成物及びそれを用いたエッチング方法である。

以下に本発明をさらに詳細に説明する。

本発明の金属チタンのエッチング用組成物は、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウム、並びに過酸化水素及び水を含んでなるものである。

本発明のエッチング用組成物で使用する炭酸塩は炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムである。炭酸アンモニウムは、通常、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、カルバミン酸アンモニウムの混合物として流通しており、これらの混合物を使用してもよい。また炭酸アンモニウム水溶液は、７０℃で炭酸とアンモニアに分解することが知られているが、炭酸とアンモニアに分解した状態で使用してもよい。

本発明のエッチング用組成物において、使用する過酸化水素に制限はなく、過酸化水素単独で使用しても良いし、過酸化水素水などの溶液なども使用できる。

本発明のエッチング用組成物において、使用する水の形態にも制限はない。水単独で使用しても良いし、他の有機溶媒などとの混合液、塩、酸、塩基などを加えた水溶液としても使用できる。

本発明のエッチング用組成物において、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウム、過酸化水素、水の含有量は、用途、使用条件、炭酸塩の種類により変動するが、例えば、金属チタンのエッチング用組成物の総重量を基準に炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの含量が２〜２０重量％、過酸化水素の含量が１．２５〜５重量％、水の含量が２５〜９９．９重量％が好ましい。炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムが２重量％未満であると、金属チタンのエッチングが実用的でないほど遅く、２０重量％を越えると炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムが水溶液に溶解し難くなり、実用的ではない。過酸化水素については、１．２５重量％未満であると金属チタンのエッチングが実用的でないほど遅く、５重量％を越える過酸化水素は危険性が高く、一般に市場に流通していないため工業的ではない。水については、２５重量％未満だと、炭酸及び／又は炭酸が水溶液に溶解し難くなり、９９．９重量％を超えると金属チタンのエッチングが実用的でないほど遅くなる。

本発明のエッチング用組成物には、更にノニオン系、カチオン系又はアニオン系の界面活性剤を添加することもできる。これらの界面活性剤は一般に流通しているものなら問題なく使用できるが、金属成分を嫌う半導体製造用にはアルカリ金属を含まないものが好ましい。界面活性剤を本発明の組成物に添加することで、微細なパターン内部までエッチング用組成物が侵入し、より均一なエッチングが可能となる。

また、本発明のエッチング用組成物には、更にポリカルボン酸、アミノポリカルボン酸、ポリホスホン酸、又はアミノポリホスホン酸から成る群より選ばれる少なくとも一種のキレート剤を添加しても良い。これらのキレート剤も一般に使用されるものなら問題なく使用できるが、金属成分を嫌う半導体製造用にはアルカリ金属を含まないものが好ましい。これらのキレート剤を本発明のエッチング用組成物に添加することで、アルミニウム、金属チタンなどの金属イオンの再付着を抑制できる。

本発明のエッチング用組成物を使用して金属チタンをエッチングする温度は０〜１００℃であり、好ましくは１０〜９０℃である。０℃未満では、金属チタンのエッチング速度が現実的でないほど遅く、１００℃を越える温度では炭酸が水に溶解せず、金属チタンのエッチング性能が低下する。

本発明のエッチング用組成物は、金属チタンをエッチング処理する様々な分野で使用できる。例えば、金属チタンの表面処理、半導体製造工程又はＬＣＤモジュール製造工程のパターン形成、不純物の除去などが挙げられる。半導体製造工程又はＬＣＤモジュール製造工程において、本発明のエッチング用組成物を使用し、成膜した金属チタンをエッチングすることができる。またエッチング残渣としての金属チタンの除去にも有効である。

本発明の金属チタンエッチング用組成物及びそれを用いたエッチング方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金にダメージを与えることなく、金属チタンをエッチングするエッチング用組成物及びエッチング方法を提供するものである。

本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお表記を簡潔にするため、以下の略記号を使用した。
ＡＣ：炭酸アンモニウム
ＡＨＣ：炭酸水素アンモニウム
ＨＰＯ：過酸化水素
ＮＨ_３：アンモニア
実施例１〜１２
チタン金属箔（１０ｍｍ角）を表１に示すエッチング用組成物３０ｇに６０分間浸漬し、水洗、乾燥の後、重量法によりエッチング速度を求めた。また、ＡｌＣｕウエハ（１５ｍｍ角、膜厚５０００オングストローム、アドバンテック製）も同様にエッチング用組成物に１０分間浸漬し、シート抵抗値よりＡｌＣｕエッチング速度を算出した。それぞれのエッチング速度を表１に示した。なお、シート抵抗器はＭＣＰ−Ｔ６００（三菱化学製）を使用した。

本発明のエッチング用組成物では、ＡｌＣｕのエッチング速度が小さく、金属Ｔｉを選択的にエッチングできた。
比較例１
炭酸水素アンモニウムのかわりに当量のアンモニアを含有するエッチング用組成物を調製し、実施例と同様の方法でＴｉ及びＡｌＣｕのエッチング速度を測定した。結果を表１に示す。

Ｔｉのエッチング速度は大きかったが、同様にＡｌＣｕも大きくエッチングされ、金属Ｔｉを選択的にエッチングすることはできなかった。

Claims

炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの含量が２〜２０重量％、並びに過酸化水素
の含量が１．２５〜５重量％及び水からなる金属チタンのエッチング用組成物。
炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの含量が２〜２０重量％、並びに過酸化水素
の含量が１．２５〜５重量％、水、及びノニオン系、カチオン系又はアニオン系の界面活
性剤からなる金属チタンのエッチング用組成物。
炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの含量が２〜２０重量％、並びに過酸化水素
の含量が１．２５〜５重量％、水、及びポリカルボン酸、アミノポリカルボン酸、ポリホ
スホン酸、又はアミノポリホスホン酸から成る群より選ばれる少なくとも一種のキレート
剤からなる金属チタンのエッチング用組成物。
炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの含量が２〜２０重量％、並びに過酸化水素
の含量が１．２５〜５重量％、水、ノニオン系、カチオン系又はアニオン系の界面活性剤
、及びポリカルボン酸、アミノポリカルボン酸、ポリホスホン酸、又はアミノポリホスホ
ン酸から成る群より選ばれる少なくとも一種のキレート剤からなる金属チタンのエッチン
グ用組成物。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の金属チタンエッチング用組成物を用いて金属チタンをエッチングする方法。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の金属チタンエッチング用組成物を用いて半導体製造工程又はＬ
ＣＤモジュール製造工程で成膜した金属チタンをエッチングする方法。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のチタンエッチング用組成物を用いてアルミニウム又はアルミニウム合金配線の半導体又はＬＣＤモジュールの製造工程で金属チタンをエッチングする方法。