TW202219250A - 蝕刻液組成物及蝕刻方法 - Google Patents

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Abstract

本發明所欲解決的問題在於提供一種蝕刻液組成物及使用此蝕刻液組成物來實行的蝕刻方法，該蝕刻液組成物可以在不對石英基板造成損傷的情況下選擇性地蝕刻矽化鉬膜。 本發明提供一種蝕刻液組成物，其用於蝕刻處理矽化鉬膜，該蝕刻液組成物包含未滿3.5重量%的氟化合物，並包含水及含碘氧化劑。

Description

蝕刻液組成物及蝕刻方法
本發明關於一種蝕刻液組成物及使用該蝕刻液組成物來實行的蝕刻方法，該蝕刻液組成物用於蝕刻處理矽化鉬（MoSi）膜。
矽化鉬膜是用於平面顯示器（flat panel display，FPD）光罩的透光膜材料。在矽化鉬膜實行圖案化時，如第1圖所繪示，需要以不會對矽化鉬層的遮光膜也就是鉻（Cr）層造成損傷的方式來蝕刻矽化鉬膜。 在矽化鉬膜實行圖案化時，於高精細度的圖案中，成膜不良和圖案化不良的發生率高。因為石英（quartz，亦簡稱為Qz）基板價格高昂，所以會使用矽化鉬蝕刻液來進行基板的再加工（rework）。然而，在此再加工時，使用現有的化學藥液來實行的處理，其如第2圖所繪示，會有對石英基板損傷大的問題。
為了解決上述問題，尋求一種蝕刻液組成物，其對石英基板的損傷少，並且，能夠選擇性地去除矽化鉬膜。
在專利文獻1中，揭示了一種矽蝕刻劑，其能夠用於光阻罩幕。該蝕刻劑是具有氟化物離子及氧原子源並且pH值為6～8.2之水溶液。
在專利文獻2中，揭示了一種蝕刻液，其含有含氧酸，並且由pH值為2.5以上的水溶液所組成。該蝕刻液適合蝕刻鉬、矽、鋁。另外，還記載了一種技術，在使用過碘酸（periodic acid）作為含氧酸時，於未添加氨水的情況下，會有生成副生成物（vice‐generative production）也就是碘的問題，另一方面，藉由添加氨水而使pH值成為2.7以上，則能夠抑制碘的生成。
另外，在專利文獻3中，揭示了一種半導體基板上的鎢金屬的去除液，其包含[正]過碘酸（orthoperiodic acid）及水。還記載了該去除液藉由相對於[正]過碘酸來調節氫氟酸的含量而作添加，會抑制對於矽（Si）及氧化矽、氮化鈦之溶解，而僅選擇性去除鎢。
在專利文獻4中，記載了一種蝕刻液，其用於濕式蝕刻矽化鉬膜，並且，記載了作為該蝕刻液，使用一種蝕刻液，其包含：選自氫氟酸、氫矽氟酸（hydrosilicofluoric acid）、氟化氫銨（ammonium hydrogen fluoride，或ammonium bifluoride）中的至少一種氟化合物；以及，選自過氧化氫、硝酸、硫酸中的至少一種氧化劑。 [先前技術文獻] （專利文獻）
專利文獻1：日本特開昭53-76139號公報 專利文獻2：日本特開平11-293477號公報 專利文獻3：日本特開2005-166924號公報 專利文獻4：日本特開2007-256922號公報
[發明所欲解決的問題] 本發明所欲解決的問題在於提供一種蝕刻液組成物，其能夠在不對石英基板造成損傷的情況下蝕刻矽化鉬膜，亦即，較佳是提供一種蝕刻液組成物，其在室溫時的矽化鉬膜的蝕刻速率是1.5奈米/分鐘（nm/min）以上，在室溫時的石英基板的蝕刻速率是0.5奈米/分鐘以下，並且，矽化鉬膜：石英基板的蝕刻選擇比是10：1以上。進一步，本發明所欲解決的另外一個問題在於提供一種蝕刻液組成物，其蝕刻均勻，並且不會對遮光膜也就是鉻層造成損傷。
[用以解決問題的技術手段] 本發明的發明人為了解決上述問題而進行研究時，面臨了藉由以往的化學藥液來實行的處理會對石英基板造成大損傷的問題。為了解決此問題而重複進行認真研究後，發現在使用含碘氧化劑作為氧化劑所調製的蝕刻液時，對石英基板造成的損傷少而能夠選擇性蝕刻矽化鉬膜，進一步推進研究的結果而完成本發明。
亦即，本發明是關於下述的發明。 [1]一種蝕刻液組成物，其用於蝕刻處理矽化鉬膜，該蝕刻液組成物包含未滿3.5重量%的氟化合物，並包含水及含碘氧化劑。 [2]如[1]所述之蝕刻液組成物，其中，該蝕刻液組成物的pH值未滿2.5。 [3]如[1]或[2]所述之蝕刻液組成物，其中，該氟化合物是氟化氫、氟化銨、氟化氫銨。 [4]如[1]～[3]中任一項所述之蝕刻液組成物，其中，進一步包含酸。 [5]如[4]所述之蝕刻液組成物，其中，該酸是硫酸、磷酸、甲磺酸或硝酸。 [6]如[1]～[5]中任一項所述之蝕刻液組成物，其中，該含碘氧化劑是碘酸或過碘酸。 [7]如[1]～[6]中任一項所述之蝕刻液組成物，其中，該含碘氧化劑是[正]過碘酸。 [8]如[1]～[7]中任一項所述之蝕刻液組成物，其中，該含碘氧化劑的含量是0.2～25重量%。 [9]如[1]～[8]中任一項所述之蝕刻液組成物，其中，該含碘氧化劑的含量是未滿5重量%。 [10]如[1]～[9]中任一項所述之蝕刻液組成物，其中，該矽化鉬膜形成在石英基板上。 [11]一種蝕刻方法，其使用[1]～[10]中任一項所述之蝕刻液組成物來蝕刻矽化鉬膜。
[發明的功效] 藉由本發明，能夠提供一種蝕刻液，其對石英基板造成的損傷少而能夠選擇性地蝕刻矽化鉬膜。
以下，基於本發明的較佳實施方式來詳細說明本發明。 本發明的蝕刻液組成物，其是用於蝕刻矽化鉬膜的蝕刻液組成物。
在本發明中，石英基板是由SiO 2結晶構成的基板。 本發明的蝕刻液組成物，其包含未滿3.5重量%的氟化合物，並包含水及含碘氧化劑。
作為本發明的氟化合物，其並無限制，但能夠使用氟化氫、氟化銨、氟化氫銨、氟矽酸（hexafluorosilicic acid），較佳能夠使用氟化氫、氟化銨、氟化氫銨，最佳能夠使用氟化氫。 另外，在本發明的蝕刻液組成物中，氟化合物的含量是未滿3.5重量%，較佳是未滿1.0重量%。
作為本發明的含碘氧化劑，其並無限制，但能夠使用碘酸或過碘酸、碘酸鉀、碘酸鈉、過碘酸鉀、過碘酸鈉，較佳能夠使用碘酸、[正]過碘酸。 另外，在本發明的蝕刻液組成物中，含碘氧化劑的含量是0.1〜25.0%，較佳是0.1〜15.0%，進一步較佳是0.2〜10.0%。
作為本發明的酸，其並無限制，但能夠使用硫酸、磷酸、脂肪族磺酸、硝酸、鹽酸、醋酸或過氯酸，較佳能夠使用硝酸、硫酸、磷酸或甲磺酸，特佳能夠使用硝酸、硫酸。藉由使用硝酸、硫酸，能夠在維持矽化鉬膜與石英膜之間的高選擇性的情況下，提升矽化鉬膜的蝕刻速率。 另外，在本發明的蝕刻液組成物中，酸的含量是0.5〜40重量%，較佳是1〜10重量%。
另外，在本發明的蝕刻液組成物中，作為溶劑，能夠使用水。在蝕刻液組成物中，水的含量並無特別限制，但較佳是60.0〜99.6重量%，更佳是80.0〜99.6重量%。
在本說明書中，蝕刻液組成物的蝕刻速率（奈米/分鐘）定義為每單位處理時間（分鐘）相應的膜的蝕刻量（奈米）。膜的蝕刻量，其能夠藉由分別測定蝕刻處理之前與之後的蝕刻對象也就是膜的厚度後，求取其差值來獲得。
本發明的蝕刻液組成物的蝕刻速率，其並無特別限制，但相對於矽化鉬膜，較佳是1.5奈米/分鐘以上。另外，石英基板的蝕刻速率較佳是0.5奈米/分鐘以下。進一步，矽化鉬：石英的蝕刻選擇比較佳是10：1以上。另外，較佳是不會對遮光膜也就是鉻層造成損傷。
另外，在本說明書中，關於矽化鉬蝕刻速率的測定的評估條件，對於矽化鉬的蝕刻速率，使用下述條件：在室溫（25℃），不攪拌而浸漬處理3～90分鐘，清是使用去離子水（DIW），乾燥則是吹拂氮氣（N 2blow）；在確認對石英造成的損傷性時，使用下述條件：在室溫（25℃），不攪拌而浸漬處理10～120分鐘，清洗是使用去離子水，乾燥則是吹拂氮氣。
進一步，在本說明書中使用的評估基板，就矽化鉬/石英基板而言，是矽化鉬為150奈米的基板。
另外，本發明的蝕刻液組成物的pH值較佳是未滿2.5，更佳是未滿2.0。 以上，已基於較佳實施方式而詳細說明本發明，但本發明並非限定於這些實施方式，各個構成能夠置換為任何可發揮相同功能者，或者，也能夠附加任意構成。
（比較例） 表1顯示使用各種過酸、硫酸、磷酸、硝酸或碘酸作為氧化劑的比較例1～22中的對於矽化鉬膜或石英基板的蝕刻速率（E.R.）的值。 [表1]
Figure 02_image001
在比較例1～22的蝕刻中，確認到在蝕刻矽化鉬膜時，石英基板會受到損傷，也就是無法選擇性地蝕刻矽化鉬膜。
（實施例） 表2顯示藉由含有氟化合物、水及含碘氧化劑之蝕刻液組成物來實行的對於矽化鉬膜、石英基板各自的蝕刻速率（E.R.）以及該蝕刻速率的選擇比。 [表2]
Figure 02_image003
在使用含碘氧化劑作為氧化劑並且不含其他酸之實施例1～10中，確認到在蝕刻矽化鉬膜時，石英基板並未受到損傷，也就是能夠充分地選擇性蝕刻矽化鉬膜。另外，在進一步包含酸之實施例11～20中，特別是在使用碘酸（HIO 3）時，確認到即便減少該氧化劑的量，也會充分地蝕刻矽化鉬膜。
另外，第3圖是表示比較例2與實施例5的矽化鉬膜的蝕刻速率的比較結果的圖，其中，比較例2是利用由氟化氫銨與過氧化氫所組成之蝕刻液來處理，實施例5是利用由氟化氫、碘酸及水所組成之蝕刻液來處理。表3是比較例2與實施例5的矽化鉬膜的蝕刻速率的比較結果，其中，比較例2是利用由氟化氫銨與過氧化氫所組成之蝕刻液來處理，實施例5是利用由氟化氫、碘酸及水所組成之蝕刻液來處理。藉此，確認到任一溶液在室溫皆能夠充分地蝕刻矽化鉬膜。 [表3]
Figure 02_image005
進一步，第4圖是表示比較例2與實施例5的石英基板的蝕刻速率的比較結果的圖，其中，比較例2是利用由氟化氫銨與過氧化氫所組成之蝕刻液來處理，實施例5是利用由氟化氫、碘酸及水所組成之蝕刻液來處理。表4是比較例2與實施例5的石英基板的蝕刻速率的比較結果，其中，比較例2是利用由氟化氫銨與過氧化氫所組成之蝕刻液來處理，實施例5是利用由氟化氫、碘酸及水所組成之蝕刻液來處理。此處，確認到比較例2的蝕刻液對於石英基板的蝕刻速率高，相較於此，實施例5的蝕刻液的蝕刻速率低，因此，矽化鉬膜相對於石英基板能夠被充分地選擇性蝕刻處理。 [表4]
Figure 02_image007
[產業上可利用性] 藉由利用本發明的蝕刻液，其含有含碘氧化劑，會成為可在不對石英基板造成損傷的情況下選擇性地蝕刻矽化鉬膜。
無
第1圖是表示矽化鉬膜的圖案化的圖。 第2圖是表示矽化鉬膜的基板再加工的圖。 第3圖A和第3圖B是表示比較例2與實施例5的矽化鉬膜的蝕刻速率的比較結果的圖，其中，比較例2是利用由氟化氫銨與過氧化氫所組成之蝕刻液來處理，實施例5是利用由氟化氫、碘酸及水所組成之蝕刻液來處理。 第4圖A和第4圖B是表示比較例2與實施例5的石英基板的蝕刻速率的比較結果的圖，其中，比較例2是利用由氟化氫銨與過氧化氫所組成之蝕刻液來處理，實施例5是利用由氟化氫、碘酸及水所組成之蝕刻液來處理。
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Claims (11)

  1. 一種蝕刻液組成物，其用於蝕刻處理矽化鉬膜，該蝕刻液組成物包含未滿3.5重量%的氟化合物，並包含水及含碘氧化劑。
  2. 如請求項1所述之蝕刻液組成物，其中，該蝕刻液組成物的pH值未滿2.5。
  3. 如請求項1或2所述之蝕刻液組成物，其中，該氟化合物是氟化氫、氟化銨、氟化氫銨。
  4. 如請求項1～3中任一項所述之蝕刻液組成物，其中，進一步包含酸。
  5. 如請求項4所述之蝕刻液組成物，其中，該酸是硫酸、磷酸、甲磺酸或硝酸。
  6. 如請求項1～5中任一項所述之蝕刻液組成物，其中，該含碘氧化劑是碘酸或過碘酸。
  7. 如請求項1～6中任一項所述之蝕刻液組成物，其中，該含碘氧化劑是[正]過碘酸。
  8. 如請求項1～7中任一項所述之蝕刻液組成物，其中，該含碘氧化劑的含量是0.2～25重量%。
  9. 如請求項1～8中任一項所述之蝕刻液組成物，其中，該含碘氧化劑的含量是未滿5重量%。
  10. 如請求項1～9中任一項所述之蝕刻液組成物，其中，該矽化鉬膜形成在石英基板上。
  11. 一種蝕刻方法，其使用請求項1～10中任一項所述之蝕刻液組成物來蝕刻矽化鉬膜。
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