JP2014143266A - Etching composition and etching method using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】 銀又は銀合金からなる金属膜と結晶質ITO(酸化インジウム−スズ)とを一液で、かつ工業的に満足できる速さでエッチングできるエッチング用組成物及びエッチング方法を提供する。
【解決手段】 銀又は銀合金からなる金属膜と結晶質の透明導電膜とを一液でエッチングするための組成物として、臭化水素酸、過酸化水素、界面活性剤及び残部の成分として水を含有する組成物を使用する。
【選択図】 なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide an etching composition and an etching method capable of etching a metal film made of silver or a silver alloy and crystalline ITO (indium tin oxide) with a single liquid and at an industrially satisfactory speed.
SOLUTION: As a composition for etching a metal film made of silver or a silver alloy and a crystalline transparent conductive film in one liquid, hydrobromic acid, hydrogen peroxide, a surfactant, and water as a remaining component A composition containing is used.
[Selection figure] None
Description
本発明は銀又は銀合金からなる金属膜と結晶質ITOとを一液でエッチングするためのエッチング用組成物及びそれを用いた銀又は銀合金からなる金属膜と結晶質ITOとのエッチング方法に関する。 The present invention relates to an etching composition for etching a metal film made of silver or a silver alloy and crystalline ITO in a single solution, and a method for etching a metal film made of silver or a silver alloy and crystalline ITO using the same. .
さらに詳しくは、フラットパネルディスプレイやメモリ集積回路等に利用される薄膜トランジスタ等の製造工程において、基板上の銀又は銀合金からなる金属膜と透明導電膜とをエッチングする際に用い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に関する。 More specifically, an etching composition used when etching a metal film made of silver or a silver alloy on a substrate and a transparent conductive film in a manufacturing process of a thin film transistor used for a flat panel display, a memory integrated circuit, and the like, and The present invention relates to an etching method using the same.
近年、情報化技術の急速な進展に伴い、フラットパネルディスプレイやメモリ集積回路として用いられる電極配線材料にあっては、その加工の微細化精度に対する要求が益々向上している一方、高光反射率、低抵抗値を有する金属として、銀及び銀合金の使用が増大している。また、これら銀又は銀合金からなる金属膜を透明導電膜に積層して使用することが一般的になってきている。 In recent years, with the rapid development of information technology, in electrode wiring materials used as flat panel displays and memory integrated circuits, the demand for finer processing precision has been increasing, while high light reflectance, As metals having a low resistance value, the use of silver and silver alloys is increasing. In addition, it is becoming common to use a metal film made of silver or a silver alloy by being laminated on a transparent conductive film.
これら銀又は銀合金からなる金属膜と透明導電膜とからなる電極配線を形成するためには、これらを所定のパターン形状に加工する必要がある。このパターン形成のための加工技術としては、化学薬品を用いたエッチングが知られている。例えば、透明導電膜では結晶質ITOのエッチングには、塩化第二鉄/塩酸水溶液、王水、臭化水素酸水溶液が使用され、非晶質ITOのエッチングにはシュウ酸等の有機酸を含有するエッチング用組成物が使用されている。一方、銀又は銀合金からなる金属膜のエッチングにはリン酸、硝酸及び酢酸からなる混酸が使用される等、透明導電膜と銀又は銀合金からなる金属膜のエッチングには2液でのエッチングが一般的であった。しかしながら、この方法は、化学薬品が2種類必要であること、エッチング装置も2基必要であること等、経済的ではなかった。 In order to form an electrode wiring made of a metal film made of silver or a silver alloy and a transparent conductive film, it is necessary to process them into a predetermined pattern shape. As a processing technique for forming this pattern, etching using chemicals is known. For example, ferrous chloride / hydrochloric acid aqueous solution, aqua regia and hydrobromic acid aqueous solution are used for etching of crystalline ITO in transparent conductive film, and organic acid such as oxalic acid is used for etching of amorphous ITO. An etching composition is used. On the other hand, for etching a metal film made of silver or a silver alloy, a mixed acid made of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid is used. Etching of a transparent conductive film and a metal film made of silver or a silver alloy with two liquids Was common. However, this method is not economical because two types of chemicals are required and two etching apparatuses are required.
そこで、リン酸、硝酸及び酢酸からなる混酸1液で金属と透明導電膜を同時にエッチングする方法(例えば、特許文献1参照)や、リン酸、硝酸及び酢酸からなる混酸にさらに蓚酸を添加して一液でITO(酸化インジウム、スズ)と銀合金をエッチングする方法(例えば、特許文献2参照)が提案されているが、これらはいずれも結晶質のITOをエッチングすることができない。また、本発明者らは、0.01〜10重量%の臭化水素酸とフッ素化合物を含むエッチング用組成物を提案しているが(例えば、特許文献3参照)、これも非晶質ITOのエッチングを対象にしたものであり、結晶質ITOをエッチングすることができない。一方、結晶質ITOと銀又は銀合金からなる金属膜を一括でエッチングできる組成として、銅イオン、硝酸、及びフッ素化合物を含有するエッチング用組成物を提案しているが(例えば、特許文献4参照)、結晶質ITOのエッチングは微量のフッ素化合物に依存しており、フッ素濃度変動によるエッチング速度の制御が困難になることがあり、また、ガラス基板の時にはガラスが腐食するため使用できなかった。 Therefore, a method of simultaneously etching a metal and a transparent conductive film with one mixed acid solution composed of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid (see, for example, Patent Document 1), or adding oxalic acid to a mixed acid composed of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid. A method of etching ITO (indium oxide, tin) and a silver alloy with a single solution has been proposed (see, for example, Patent Document 2), but none of them can etch crystalline ITO. In addition, the present inventors have proposed an etching composition containing 0.01 to 10% by weight of hydrobromic acid and a fluorine compound (see, for example, Patent Document 3), which is also amorphous ITO. It is intended for this etching, and crystalline ITO cannot be etched. On the other hand, an etching composition containing copper ions, nitric acid, and a fluorine compound has been proposed as a composition capable of etching a metal film made of crystalline ITO and silver or a silver alloy in a lump (see, for example, Patent Document 4). ) Etching of crystalline ITO depends on a small amount of fluorine compound, and it may be difficult to control the etching rate due to fluctuations in fluorine concentration, and it cannot be used when a glass substrate is used because the glass corrodes.
本発明は、上記の背景技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、銀又は銀合金からなる金属膜と透明導電膜である結晶質ITOとを一液で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。 The present invention has been made in view of the above-described background art, and an object thereof is to provide an etching composition capable of etching a metal film made of silver or a silver alloy and crystalline ITO, which is a transparent conductive film, in a single solution, and It is to provide an etching method using the same.
本発明者らは、銀又は銀合金からなる金属膜と透明導電膜である結晶質ITOとのエッチング方法について鋭意検討した結果、臭化水素酸、過酸化水素酸、界面活性剤及び残部の成分として水を含むエッチング用組成物が、エッチング用組成物として一液で、銀又は銀合金からなる金属膜と結晶質のITOとをエッチングできるという新規な事実を見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies on an etching method between a metal film made of silver or a silver alloy and crystalline ITO, which is a transparent conductive film, the present inventors have found that hydrobromic acid, hydrogen peroxide, a surfactant, and the remaining components. As a result, the present inventors have found a novel fact that an etching composition containing water can etch a metal film made of silver or a silver alloy and crystalline ITO with a single solution as an etching composition, and completed the present invention. It was.
すなわち、本発明は、以下に示すとおり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である。 That is, the present invention is an etching composition and an etching method using the same as shown below.
[1]臭化水素酸、過酸化水素、界面活性剤及び残部の成分として水を含有することを特徴とするエッチング用組成物。 [1] An etching composition comprising hydrobromic acid, hydrogen peroxide, a surfactant, and water as a remaining component.
[2]30重量%〜46重量%の臭化水素酸、0.1重量ppm〜1重量%の過酸化水素、0.01重量ppm〜100重量ppmの界面活性剤及び残部の成分として水を含有することを特徴とする[1]に記載のエッチング用組成物。 [2] 30 wt% to 46 wt% hydrobromic acid, 0.1 wtppm to 1 wt% hydrogen peroxide, 0.01 wtppm to 100 wtppm surfactant and water as the remaining component The etching composition as described in [1], which is contained.
[3]界面活性剤がポリオキシアルキレンアルキルエーテル系界面活性剤であることを特徴とする[1]又は[2]に記載のエッチング用組成物。 [3] The etching composition as described in [1] or [2], wherein the surfactant is a polyoxyalkylene alkyl ether surfactant.
[4][1]〜[3]のいずれかに記載のエッチング用組成物を使用して銀又は銀合金からなる金属膜と結晶質の透明導電膜とを一液でエッチングすることを特徴とするエッチング方法。 [4] Using the etching composition according to any one of [1] to [3], a metal film made of silver or a silver alloy and a crystalline transparent conductive film are etched in one liquid. Etching method to do.
[5]透明導電膜がITO(酸化インジウム−スズ)であることを特徴とする[4]に記載のエッチング方法。 [5] The etching method according to [4], wherein the transparent conductive film is ITO (indium tin oxide).
[6]銀合金が、銅、パラジウム、白金、ルテニウム及び金からなる群より選ばれる一種又は二種以上の金属と銀との合金であることを特徴とする[4]又は[5]に記載のエッチング方法。 [6] The silver alloy is an alloy of silver with one or more metals selected from the group consisting of copper, palladium, platinum, ruthenium, and gold, according to [4] or [5] Etching method.
本発明によれば、銀又は銀合金からなる金属膜と結晶質ITOとを、液を交換することなく一液でエッチングすることができ、しかも35〜40℃という低温で使用しても工業的に満足できる速度でエッチングすることができる。 According to the present invention, a metal film made of silver or a silver alloy and crystalline ITO can be etched with one liquid without exchanging the liquid, and even if used at a low temperature of 35 to 40 ° C., it is industrial. Can be etched at a rate satisfying the above.
したがって、本発明は、フラットパネルディスプレイやメモリ集積回路を効率良く製造することを可能にし得るものであるため、工業的に極めて有用である。 Therefore, the present invention is extremely useful industrially because it can make it possible to efficiently manufacture flat panel displays and memory integrated circuits.
本発明のエッチング用組成物の必須成分は、臭化水素酸、過酸化水素、界面活性剤及び水である。 The essential components of the etching composition of the present invention are hydrobromic acid, hydrogen peroxide, a surfactant and water.
本発明のエッチング用組成物に使用できる臭化水素酸は結晶質ITOのエッチング及び銀又は銀合金からなる金属膜のエッチングに寄与する。臭化水素酸に特に制限はなく、工業的に流通している臭化水素酸水溶液を使用することができる。pH変動抑制の目的で臭化水素酸塩を添加して良い。臭化水素酸塩としては、臭化水素酸のアンモニウム塩、アミン塩が挙げられる。 Hydrobromic acid that can be used in the etching composition of the present invention contributes to the etching of crystalline ITO and the etching of a metal film made of silver or a silver alloy. There is no restriction | limiting in particular in hydrobromic acid, The hydrobromic acid aqueous solution currently distribute | circulated industrially can be used. Hydrobromide may be added for the purpose of suppressing pH fluctuation. Examples of the hydrobromide include ammonium salt and amine salt of hydrobromic acid.
本発明のエッチング用組成物において、過酸化水素は銀又は銀合金からなる金属膜のエッチング速度を高める効果がある。本発明のエッチング用組成物に使用される過酸化水素に特に制限はなく、工業的に流通している過酸化水素水溶液を使用することができる。 In the etching composition of the present invention, hydrogen peroxide has the effect of increasing the etching rate of a metal film made of silver or a silver alloy. There is no restriction | limiting in particular in the hydrogen peroxide used for the etching composition of this invention, The hydrogen peroxide aqueous solution currently distribute | circulated industrially can be used.
本発明のエッチング用組成物において、エッチングの均一性を図るために界面活性剤を含有させる。界面活性剤としては、カチオン系、アニオン系及びノニオン系など、一般に流通してものなら問題なく使用でき、電子材料用途で用いるためアルカリ金属を含まないものが好ましく、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系界面活性剤が特に好ましい。この界面活性剤は電子材料用として一般的に流通している。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。 In the etching composition of the present invention, a surfactant is contained in order to achieve etching uniformity. Surfactants such as cationic, anionic, and nonionic surfactants can be used without problems if they are generally distributed, and those that do not contain alkali metals are preferred for use in electronic materials. Polyoxyalkylene alkyl ether surfactants Agents are particularly preferred. This surfactant is generally distributed for electronic materials. By adding the surfactant to the composition of the present invention, the etching composition penetrates into the fine pattern, thereby enabling more uniform etching.
本発明のエッチング用組成物において、臭化水素酸、過酸化水素及び界面活性剤は水溶液として使用する。 In the etching composition of the present invention, hydrobromic acid, hydrogen peroxide and a surfactant are used as an aqueous solution.
本発明のエッチング用組成物は、エッチング速度及びサイドエッチングの度合の観点から、エッチング用組成物全体に対し、臭化水素酸が30重量%〜46重量%の範囲、過酸化水素が0.1重量ppm〜1重量%の範囲、界面活性剤が0.01重量ppm〜100重量ppmの範囲が好ましく、残部の成分として水を含有する。さらに好ましくは、臭化水素酸が35重量%〜46重量%の範囲、過酸化水素が1〜1000重量ppmの範囲、界面活性剤が0.1重量ppm〜10重量ppmの範囲であり、残部の成分として水を含有する。 The etching composition of the present invention has a hydrobromic acid content of 30% to 46% by weight and hydrogen peroxide content of 0.1% with respect to the entire etching composition from the viewpoint of the etching rate and the degree of side etching. The range of ppm by weight to 1% by weight and the range of 0.01 to 100 ppm by weight of surfactant are preferred, and water is contained as the remaining component. More preferably, hydrobromic acid is in the range of 35 wt% to 46 wt%, hydrogen peroxide is in the range of 1 to 1000 wtppm, the surfactant is in the range of 0.1 wtppm to 10 wtppm, and the balance Contains water as a component of
本発明のエッチング用組成物は、電子デバイス、特にフラットパネルディスプレイ(例えば、アクティブマトリクス方式の液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等)やメモリ集積回路等に利用される薄膜トランジスタ等の製造工程において、基板表面に形成された銀又は銀合金薄膜をエッチングする際に優れた性能を発揮する。 The etching composition of the present invention is applied to the surface of a substrate in a manufacturing process of a thin film transistor used for an electronic device, particularly a flat panel display (for example, an active matrix liquid crystal display, an organic EL display, etc.) Excellent performance when etching the formed silver or silver alloy thin film.
次に本発明のエッチング方法について説明する。本発明のエッチング方法は、本発明のエッチング用組成物を用い、電子デバイス、特にフラットパネルディスプレイ(例えば、アクティブマトリクス方式の液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等)やメモリ集積回路等に利用される薄膜トランジスタ等の製造工程において、銀又は銀合金からなる金属膜と結晶質ITOの透明導電膜を一括エッチングするエッチング方法である。例えば、銀(銀合金)からなる金属膜と透明導電膜が同時に露出している基板に対しても、銀(銀合金)からなる金属膜上に透明導電膜が積層されており、銀(銀合金)からなる金属膜が露出していない基板に対しても、本発明のエッチング組成物を使用すれば、銀(銀合金)からなる金属膜と透明導電膜との両方をエッチングすることができる。銀合金としては、例えば銅、パラジウム、白金、ルテニウム、及び金からなる群より選ばれる一種又は二種以上の金属と銀との合金が挙げられる。 Next, the etching method of the present invention will be described. The etching method of the present invention uses the etching composition of the present invention, and uses thin film transistors used for electronic devices, particularly flat panel displays (for example, active matrix liquid crystal displays, organic EL displays) and memory integrated circuits. In this manufacturing process, a metal film made of silver or a silver alloy and a transparent conductive film made of crystalline ITO are etched together. For example, a transparent conductive film is laminated on a metal film made of silver (silver alloy) even on a substrate on which a metal film made of silver (silver alloy) and a transparent conductive film are exposed at the same time. If the etching composition of the present invention is used for a substrate on which a metal film made of an alloy is not exposed, both the metal film made of silver (silver alloy) and the transparent conductive film can be etched. . Examples of the silver alloy include an alloy of silver and one or more metals selected from the group consisting of copper, palladium, platinum, ruthenium, and gold.
本発明のエッチング用組成物は、エッチングする際に非常にエッチング性能が高いので、低温でも十分使用することができ、使用温度としては、エッチング速度及び水、臭化水素酸の蒸発の観点から、20〜80℃の範囲が好ましく、さらに好ましくは30〜60℃の範囲、特に好ましくは35〜50℃の範囲である。 Since the etching composition of the present invention has very high etching performance when etching, it can be used sufficiently even at a low temperature. As the use temperature, from the viewpoint of etching rate and evaporation of water and hydrobromic acid, The range of 20-80 degreeC is preferable, More preferably, it is the range of 30-60 degreeC, Most preferably, it is the range of 35-50 degreeC.
本発明のエッチング方法においてエッチング用組成物を使用し、銀又は銀合金からなる金属膜と結晶質の透明導電膜とをエッチングする際には、バッチ式、枚葉式いずれも問題なく使用することができ、また、スプレー噴霧による洗浄やその他の方法を使用しても差し支えない。また、エッチングを促進し、残渣を除去するために、エッチング時に超音波等を使用しても良い。エッチング後のリンスとしては、アルコールのような有機溶剤を使用する必要はなく、水でリンスするだけで十分である。 When etching a metal film made of silver or a silver alloy and a crystalline transparent conductive film using the etching composition in the etching method of the present invention, both batch type and single wafer type should be used without any problem. It is also possible to use spray spray cleaning or other methods. Moreover, in order to accelerate etching and remove residues, ultrasonic waves or the like may be used during etching. As the rinsing after etching, it is not necessary to use an organic solvent such as alcohol, and it is sufficient to rinse with water.
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して解釈されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention should not be construed as being limited thereto.
なお、表記を簡潔にするため、以下の略記号を使用する。 In order to simplify the notation, the following abbreviations are used.
APC:銀−パラジウム−銅合金
ITO:結晶質ITO(酸化インジウム−スズ透明導電膜)
HBr:臭化水素酸(キシダ化学株式会社)
HPO:過酸化水素(株式会社ADEKA)
POAE:ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系界面活性剤(和光純薬工業)
実施例1〜実施例5.比較例1〜比較例2
表1に記載のエッチング用組成物(エッチング液)を調製した(残部は水)。このエッチング液に、結晶質のITO(膜厚40nm)上にAPC薄膜(膜厚0.2μm)を成膜したガラス基板を表1記載の温度で浸漬した。APC、ITOの両膜が完全にエッチングされ、消失した時間を測定した。結果を表1に示す。
なお、残渣がない場合は○、残渣がみられた場合は×とした。
APC: Silver-palladium-copper alloy ITO: Crystalline ITO (indium oxide-tin transparent conductive film)
HBr: Hydrobromic acid (Kishida Chemical Co., Ltd.)
HPO: Hydrogen peroxide (ADEKA Corporation)
POAE: Polyoxyalkylene alkyl ether surfactant (Wako Pure Chemical Industries)
Example 1 to Example 5. Comparative Example 1 to Comparative Example 2
The etching composition (etching solution) shown in Table 1 was prepared (the balance being water). A glass substrate in which an APC thin film (film thickness 0.2 μm) was formed on crystalline ITO (film thickness 40 nm) was immersed in this etching solution at the temperature shown in Table 1. The time when both APC and ITO films were completely etched and disappeared was measured. The results are shown in Table 1.
In addition, it was set as (circle) when there was no residue and x when the residue was seen.
表1から明らかなとおり、実施例のエッチング用組成物は、比較例のエッチング用組成物に比べ、エッチング時間を短縮し、ITOとAPCの段差及び残渣がなくエッチングすることができる。 As is clear from Table 1, the etching compositions of the examples can be etched without the step and residue between ITO and APC by reducing the etching time as compared with the etching compositions of the comparative examples.
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