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KR20070057596A - Etching solution and etching method - Google Patents

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KR20070057596A
KR20070057596A KR1020057022851A KR20057022851A KR20070057596A KR 20070057596 A KR20070057596 A KR 20070057596A KR 1020057022851 A KR1020057022851 A KR 1020057022851A KR 20057022851 A KR20057022851 A KR 20057022851A KR 20070057596 A KR20070057596 A KR 20070057596A
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노리유키 사이토우
다쿠지 요시다
가즈노리 이노우에
마코토 이시카와
요시오 가미하라구치
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어드밴스트 디스플레이 인코포레이티드
미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 알루미늄 합금으로 이루어진 제 1 층 및 그 위에 몰리브덴-니오브 합금으로 이루어진 제 2 층을 포함하는 적층막으로부터, 상층의 오버행 형성을 방지하면서 단 1회의 에칭으로, 그 적층막을 구성하는 두 층을 동시에 에칭함으로써 미세한 배선 형상을 만족스로운 정밀도로 형성하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to form a laminated film by only one etching while preventing overhang formation of an upper layer from a laminated film comprising a first layer made of an aluminum alloy and a second layer made of a molybdenum-niobium alloy thereon. By etching both layers simultaneously, a fine wiring shape is formed with satisfactory precision.

본 발명은, 기판상에 형성된 알루미늄 합금층 및 그 위에 형성되고 니오브함량이 2 ∼ 19 중량%인 몰리브덴-니오브 합금층을 포함하는 적층막을 에칭하기 위한 에칭액으로서, 인산, 질산 및 유기산을 포함하는 혼합산의 수용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭액과 이 에칭액으로 에칭하는 방법에 관한 것이다. 상기 에칭액에 있어서, 인산농도 Np 가 50 ∼ 75 중량%이고, 질산농도 Nn 이 2 ∼ 15 중량%이며, Np+(98/63)Nn 으로 정의되는 산성분 농도가 55 ∼ 85 중량%인 것이 바람직하다.The present invention is an etching solution for etching a laminated film comprising an aluminum alloy layer formed on a substrate and a molybdenum-niobium alloy layer formed on the substrate and having a niobium content of 2 to 19 wt%, comprising a mixture containing phosphoric acid, nitric acid and organic acid. An etching solution comprising an aqueous solution of an acid and a method for etching with the etching solution. In the etching solution, it is preferable that the phosphoric acid concentration Np is 50 to 75% by weight, the nitric acid concentration Nn is 2 to 15% by weight, and the acid component concentration defined by Np + (98/63) Nn is 55 to 85% by weight. .

Description

에칭액 및 에칭방법{ETCHANT AND METHOD OF ETCHING}Etching solution and etching method {ETCHANT AND METHOD OF ETCHING}

본 발명은, 습식 에칭법에 의해 금속 박막을 패터닝 (patterning) 하기 위한 에칭액 및 그 에칭액으로 에칭하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 알루미늄 합금층 및 몰리브덴-니오브 합금층을 갖는 적층막을 에칭하기 위한 에칭액 및 에칭방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the etching liquid for patterning a metal thin film by a wet etching method, and the method of etching with the etching liquid. More specifically, the present invention relates to an etching solution and an etching method for etching a laminated film having an aluminum alloy layer and a molybdenum-niobium alloy layer.

최근, 반도체 소자나 액정용 표시소자 등의 반도체 디바이스에 이용되는 전극과 게이트 배선재료는, 미세제조의 정밀도가 크게 요구되고 있다. 아울러, 저항이 보다 작은 금속재료의 사용이 제안되어 있다. 저항이 작은 금속재료의 예로는, 알루미늄 및 알루미늄 합금이 있고, 이들 재료의 사용이 크게 늘고 있다.In recent years, the precision of microfabrication of the electrode and gate wiring material used for semiconductor devices, such as a semiconductor element and a liquid crystal display element, is highly requested | required. In addition, the use of metal materials with smaller resistance has been proposed. Examples of metal materials having low resistance include aluminum and aluminum alloys, and the use of these materials is greatly increased.

이러한 금속 박막을 배선 등의 미세구조의 패턴으로 형성하는 가공기술로는, 포토리소그래피 기술에 의해서 금속 박막 표면에 형성된 포토레지스트 패턴을 마스크로서 사용하여, 화학약품으로 에칭함으로써 그 금속 박막을 패터닝하는 습식 에칭법과 이온 에칭이나 플라즈마 에칭 등의 건식 에칭법이 있다.As a processing technique for forming such a metal thin film into a pattern of a microstructure such as wiring, a wet type of patterning the metal thin film by etching with chemicals using a photoresist pattern formed on the surface of the metal thin film by photolithography as a mask. There are etching methods and dry etching methods such as ion etching and plasma etching.

이들 중, 습식 에칭법은 건식 에칭법에 비해 에칭장치가 저렴하고 비교적 저렴한 화학약품을 사용하기 때문에, 경제적으로 유리하다. 그리고, 넓은 면적의 기판을 단위시간당 높은 생산성으로 균일하게 에칭할 수 있다. 이러한 이유로 인해, 박막 패턴의 제조방법으로서 습식 에칭법이 종종 사용되고 있다.Among them, the wet etching method is economically advantageous because the etching apparatus uses a chemical agent which is cheaper and relatively inexpensive than the dry etching method. And a large area substrate can be etched uniformly with high productivity per unit time. For this reason, a wet etching method is often used as a method for producing a thin film pattern.

이러한 배선 형성을 위한 처리 중에, 반도체 디바이스 제조 공정에서의 막형성 프로세스의 기판가열 등의 가열처리 공정에서, 알루미늄 및 알루미늄 합금은 힐록 (hillock) (열처리시 알루미늄 표면에 발생하는 침상 (blisterlike) 의 돌기물) 이 발생하는 경우가 있다. 힐록이 발생하면, 알루미늄 배선 상에 절연막을 적층하는 것이 곤란해진다. 즉, 표면에 힐록을 갖는 알루미늄 배선 상에 절연층을 형성하더라도, 힐록이 절연층을 꿰뚫게 되어, 절연불량이 발생한다. 힐록의 다른 부분은 다른 도전성 박막층과 접촉하여 회로를 단락시킨다.During the process for forming such wiring, in a heat treatment process such as substrate heating in a film forming process in a semiconductor device manufacturing process, aluminum and aluminum alloy are hillock (blisterlike projections that occur on the aluminum surface during heat treatment). Water) may occur. If hillock occurs, it becomes difficult to deposit an insulating film on the aluminum wiring. That is, even if the insulating layer is formed on the aluminum wiring having the hillock on the surface, the hillock penetrates the insulating layer, resulting in poor insulation. The other portion of Hillock contacts the other conductive thin film layer and shorts the circuit.

또한, 알루미늄이나 알루미늄 합금을 배선재료로 사용하고, 이 배선을 투명전극인 ITO (산화인듐-산화주석 합금) 를 직접 접촉시키면, ITO 와 접촉하는 알루미늄이나 알루미늄 합금 표면에 변질층이 형성되어, 그 결과 접촉부의 접촉저항이 커지게 되는 경우가 있다.In addition, when aluminum or an aluminum alloy is used as the wiring material, and the wiring is directly in contact with ITO (indium oxide-tin oxide alloy), which is a transparent electrode, a deteriorated layer is formed on the surface of the aluminum or aluminum alloy in contact with ITO. As a result, the contact resistance of a contact part may become large.

상기한 힐록 발생과 변질층의 형성을 방지하기 위해, 알루미늄이나 알루미늄 합금층과 그 위에 고융점 금속인 몰리브덴이나 몰리브덴 합금층, 크롬층 등의 다른 금속층을 포함하는 적층형 배선이 제안되어 있다 (예를 들어, JP-A-9-127555, JP-A-10-256561, JP-A-2000-133635, JP-A-2001-77098, JP-A-2001-31l954 참조).In order to prevent the hillock generation and the formation of the deterioration layer, a laminated wiring including an aluminum or aluminum alloy layer and other metal layers such as molybdenum, molybdenum alloy layers, and chromium layers, which are high melting point metals, has been proposed (for example, For example, see JP-A-9-127555, JP-A-10-256561, JP-A-2000-133635, JP-A-2001-77098, JP-A-2001-31l954).

상기한 바와 같이 알루미늄 합금층과 그 위에 적층된 몰리브덴 합금층을 포함하는 적층막을 습식 에칭하는 경우, 금속들의 조합으로 인해, 예컨대 2 종의 다른 에칭액으로 적층막을 구성하는 각 층을 연이어 에칭할 필요가 있기 때문에, 생산성이 매우 낮아지게 된다. 또한, 적층막을 구성하는 모든 층을 동시에 에칭할 수 있는 에칭액을 사용하더라도, 다른 금속층간의 접촉으로 인해 전지반응 (cell reaction) 이 발생하여, 단일층 에칭의 경우보다 에칭속도가 빨라지는 등 다른 에칭 거동이 나타나는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 'SID CONFERENCE RECORD OF THE 1994 INTERNATIONAL DISPLAY RESEARCH CONFERENCE' p.424 참조).When wet etching a laminated film comprising an aluminum alloy layer and a molybdenum alloy layer stacked thereon as described above, due to the combination of metals, it is necessary to sequentially etch each layer constituting the laminated film with, for example, two different etching solutions. As a result, productivity becomes very low. In addition, even if an etchant that can etch all the layers constituting the laminated film is used at the same time, a cell reaction occurs due to contact between different metal layers, resulting in a faster etching rate than in the case of single layer etching. It is known that behavior appears (see, for example, SID CONFERENCE RECORD OF THE 1994 INTERNATIONAL DISPLAY RESEARCH CONFERENCE).

이종 금속층 간의 에칭속도에 차가 생기면, 하측 금속층에 언더커팅 (undercutting) (하측 금속층이 상측 금속층보다 더 빨리 에칭되어, 상측 금속층이 돌출하게 되는 상태) 이 생기거나 상측 금속층에 사이드 에칭 (상측 금속층이 하측 금속층보다 빨리 에칭되는 상태) 이 생길 수 있다. 이러한 부적합한 에칭법에 의하면, 언더커팅이 생긴 부분에는, 에칭 후의 적층막의 형상이 테이퍼형으로 되지 않기 때문에, 돌출부에서의 게이트 절연막 (예컨대, SiNx) 의 피복이 불충분해져, 절연 저항 불량 등이 발생하는 문제가 있다. 또한, 상측 금속층의 사이드 에칭이 생기면, 하측 금속층의 노출 면적이 증가하는 문제가 있다.If there is a difference in the etching rate between the dissimilar metal layers, an undercutting (lower metal layer is etched faster than the upper metal layer, so that the upper metal layer protrudes) occurs in the lower metal layer or a side etching (the upper metal layer is lower) May be etched faster than the metal layer). According to this inadequate etching method, since the shape of the laminated film after etching does not become tapered in the portion where undercutting occurs, the coating of the gate insulating film (for example, SiN x ) at the protrusion is insufficient, resulting in poor insulation resistance or the like. There is a problem. In addition, when side etching of the upper metal layer occurs, there is a problem that the exposed area of the lower metal layer increases.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 달성된 것이다. 본 발명의 목적은, 저항이 작은 알루미늄 합금층과 그 위에 형성된 몰리브덴 합금층을 포함하는 적층막을, 언더커팅과 사이드 에칭을 방지하면서 순테이퍼형 측면이 형성되도록 한 번의 에칭 작업으로 에칭함으로써, 만족할만한 정밀도로 미세한 배선 형상을 형성할 수 있는 에칭액 및 에칭방법을 제공하는 것이다.The present invention has been accomplished in view of such circumstances. An object of the present invention is satisfactory by etching a laminated film comprising a low-resistance aluminum alloy layer and a molybdenum alloy layer formed thereon in one etching operation to form a forward tapered side surface while preventing undercutting and side etching. It is to provide an etching solution and an etching method capable of forming a fine wiring shape with precision.

본 발명의 에칭액은, 기판상에 형성된 알루미늄 합금층 및 그 위에 형성되고 니오브함량이 2 ∼ 19 중량%인 몰리브덴-니오브 합금층을 포함하는 적층막을 에칭하기 위한 에칭액으로서, 인산, 질산 및 유기산을 포함하는 혼합산의 수용액을 포함하는 에칭액이다.The etching solution of the present invention is an etching solution for etching a laminated film comprising an aluminum alloy layer formed on a substrate and a molybdenum-niobium alloy layer having a niobium content of 2 to 19% by weight, including phosphoric acid, nitric acid, and organic acid. It is an etching liquid containing the aqueous solution of mixed acid to make.

본 발명의 에칭방법은, 기판상에 형성된 알루미늄 합금층 및 그 위에 형성되고 니오브함량이 2 ∼ 19 중량%인 몰리브덴-니오브 합금층을 포함하는 적층막을 에칭액으로 에칭하는 방법으로서, 에칭액이 본 발명의 에칭액이고, 알루미늄 합금층의 에칭속도에 대한 몰리브덴-니오브 합금층의 에칭속도의 비 [ (몰리브덴-니오브 합금층의 에칭속도)/(알루미늄 합금층의 에칭속도) ] 가 0.7 ∼ 1.3 의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 에칭방법이다.The etching method of the present invention is a method for etching a laminated film comprising an aluminum alloy layer formed on a substrate and a molybdenum-niobium alloy layer having a niobium content of 2 to 19% by weight with an etching solution, wherein the etching solution comprises It is an etching liquid and the ratio ((etching rate of molybdenum-niobium alloy layer) / (etching rate of aluminum alloy layer)] of the molybdenum-niobium alloy layer with respect to the etching rate of an aluminum alloy layer is in the range of 0.7-1.3. It is an etching method characterized by the above-mentioned.

본 발명자들은 상기한 문제를 해결하기 위해서 예의 연구하였다. 그 결과, 인산, 질산 및 유기산을 함유하는 에칭액을 사용함으로써, 상기한 것과 같은 적층막을 1회의 에칭으로, 순테이퍼형 측면이 형성되도록 에칭할 수 있다는 것을 발견하였다. 그리하여 본 발명을 완성하였다.The present inventors earnestly researched to solve the above problem. As a result, it was found that by using an etching solution containing phosphoric acid, nitric acid, and an organic acid, the laminated film as described above can be etched so that a forward tapered side is formed by one etching. Thus, the present invention has been completed.

본 발명자들의 조사에 의하면, 아마도 본 발명의 에칭액 중의 질산이 몰리브덴-니오브 합금을 포함하는 상층과 그 상층의 아래에 있는 포토레지스트 수지층의 에지 사이의 밀착을 약화시켜, 이들 사이의 계면으로의 에칭액의 침투를 촉진시키는 기능을 하는 것으로 밝혀졌다. 즉, 포토레지스트 수지층과 접촉하는 몰리브덴-니오브 합금층의 사이드 에칭속도를 적절히 높힘으로써, 몰리브덴-니오브 합금층의 에칭속도가 커지고, 순테이퍼형 측면이 형성되도록 에칭이 진행한다. 몰리브덴-니오브 합금층의 에칭속도가 알루미늄 합금층의 에칭속도보다 크기 때문에, 1회의 에칭 작업으로 순테이퍼형 형상이 되도록 적층막을 만족스러운 정밀도로 에칭할 수 있다.According to the investigation of the inventors, the nitric acid in the etching solution of the present invention weakens the adhesion between the upper layer containing the molybdenum-niob alloy and the edge of the photoresist resin layer below the upper layer, and the etching solution to the interface therebetween. It has been shown to function to promote the penetration of. That is, by appropriately increasing the side etching rate of the molybdenum-niobium alloy layer in contact with the photoresist resin layer, the etching proceeds so that the etching rate of the molybdenum-niobium alloy layer is increased and a forward tapered side is formed. Since the etching rate of the molybdenum-niobium alloy layer is larger than the etching rate of the aluminum alloy layer, the laminated film can be etched with satisfactory precision so as to have a forward tapered shape in one etching operation.

본 발명의 에칭액에서 인산농도 Np 가 50 ∼ 75 중량%이고, 질산농도 Nn 이 2 ∼ 15 중량%이며, Np+(98/63)Nn 으로 정의되는 산성분 농도가 55 ∼ 85 중량%인 경우, 에칭 기능이 더욱 향상될 수 있다.In the etching solution of the present invention, when the phosphoric acid concentration Np is 50 to 75 wt%, the nitric acid concentration Nn is 2 to 15 wt%, and the acid component concentration defined by Np + (98/63) Nn is 55 to 85 wt% The function can be further improved.

에칭되는 적층막에 있어서, 제 1 층 (알루미늄 합금층) 의 두께 tA 에 대한제 2 층 (몰리브덴-니오브 합금층) 의 두께 tM 의 비 tM/tA 는 1/1O ∼ l/1 인 것이 바람직하다.In the laminated film to be etched, the ratio t M / t A of the thickness t M of the second layer (molybdenum-niob alloy layer) to the thickness t A of the first layer (aluminum alloy layer) is from 1 / 1O to l / 1. Is preferably.

본 발명에 있어서, 몰리브덴-니오브 합금층의 에칭속도는 그 합금층의 아래에 있는 알루미늄 합금층의 에칭속도의 ±30 % 의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.In the present invention, the etching rate of the molybdenum-niobium alloy layer is preferably in the range of ± 30% of the etching rate of the aluminum alloy layer under the alloy layer.

도 1의 (a), (b) 및 (c) 는 에칭에 의해 형성된 배선의 단면형상의 예를 보여준다.(A), (b) and (c) of FIG. 1 show examples of cross-sectional shapes of wirings formed by etching.

여기서, 도면부호 1 및 3 은 각각 몰리브덴-니오브 합금층을 나타내고, 도면부호 2 는 알루미늄 합금층을 나타낸다.Here, reference numerals 1 and 3 denote molybdenum-niobium alloy layers, respectively, and reference numeral 2 denote aluminum alloy layers.

이하에서, 본 발명의 에칭액 및 에칭방법의 바람직한 형태를 상세히 설명한다.Hereinafter, the preferable form of the etching liquid and etching method of this invention is demonstrated in detail.

본 발명의 에칭액은, 알루미늄 합금층과 그 위에 형성된 몰리브덴-니오브 합금층을 포함하는 적층막을 에칭하기 위한 것이다.The etching liquid of this invention is for etching the laminated | multilayer film containing an aluminum alloy layer and the molybdenum-niobium alloy layer formed on it.

본 발명의 에칭액은 인산, 질산 및 유기산을 포함하는 혼합산 수용액을 포함하며, 바람직하게는 인산농도 Np 가 50 ∼ 75 중량%이고, 질산농도 Nn 이 2 ∼ 15 중량%이고, Np+(98/63)Nn 으로 정의되는 산성분 농도가 55 ∼ 85 중량%이다.The etchant of the present invention comprises a mixed acid aqueous solution containing phosphoric acid, nitric acid and organic acid, preferably a phosphoric acid concentration Np of 50 to 75% by weight, a nitric acid concentration Nn of 2 to 15% by weight, and Np + (98/63 The acid component concentration defined by) Nn is 55-85 weight%.

인산함량이 너무 많으면, 적층막 전체의 에칭속도가 커지지만, 알루미늄 합금층의 에칭층이 몰리브덴-니오브 합금층의 에칭층보다 더 커진다. 따라서, 언더커팅이 진행되고, 몰리브덴-니오브 합금층이 돌출하여 오버행 (overhang) 을 형성한다. 한편, 인산함량이 너무 적으면, 에칭속도가 너무 작아지기 때문에, 실용적이지 않다. 그러므로, 인산함량을 상기 범위 내로 하는 것이 바람직하다.If the phosphoric acid content is too large, the etching rate of the entire laminated film is increased, but the etching layer of the aluminum alloy layer is larger than that of the molybdenum-niobium alloy layer. Accordingly, undercutting proceeds, and the molybdenum-niobium alloy layer protrudes to form an overhang. On the other hand, if the phosphoric acid content is too small, the etching rate becomes too small, which is not practical. Therefore, it is preferable to keep the phosphoric acid content within the above range.

질산은 산화제로서 금속의 산화반응에 기여하는 동시에 용해를 위한 산으로서 기능한다. 본 발명의 에칭액에 있어서의 질산함량은 인산함량과 유사하게 에칭특성에 영향을 미친다. 구체적으로는, 질산함량이 너무 많으면, 적층막 전체의 에칭속도가 커지지만, 알루미늄 합금층의 에칭층이 몰리브덴-니오브 합금층의 에칭층보다 더 커진다. 따라서, 언더커팅이 진행되고, 몰리브덴-니오브 합금층이 돌출하여 오버행을 형성한다. 또한, 포토레지스트 수지층이 손상될 가능성이 있다. 한편, 질산함량이 너무 적으면, 에칭속도가 매우 작아질 가능성이 있다. 그러므로, 질산함량을 상기 범위 내로 하는 것이 바람직하다.Nitric acid acts as an acid for dissolution while contributing to the oxidation of metals as an oxidant. The nitric acid content in the etching solution of the present invention affects the etching characteristics similarly to the phosphoric acid content. Specifically, if the nitric acid content is too large, the etching rate of the entire laminated film is increased, but the etching layer of the aluminum alloy layer is larger than the etching layer of the molybdenum-niobium alloy layer. Thus, undercutting proceeds, and the molybdenum-niobium alloy layer protrudes to form an overhang. In addition, there is a possibility that the photoresist resin layer is damaged. On the other hand, if the nitric acid content is too small, there is a possibility that the etching rate becomes very small. Therefore, it is preferable to make nitric acid content into the said range.

본 발명의 에칭액은 아세트산 또는 알킬술폰산을 포함하는 경우, 에칭기능이 보다 향상될 수 있다.When the etchant of the present invention contains acetic acid or alkylsulfonic acid, the etching function can be further improved.

아세트산을 함유하면, 소수성의 포토레지스트 수지층에 대한 에칭액의 친화성이 향상된다. 즉, 주로 기판표면에 존재하는 포토레지스트 수지에 의해서 미세하게 패턴화된 미세배선구조의 세부에까지 에칭액을 용이하게 침투시킬 수 있게 된다. 그 결과, 균일한 에칭이 가능해진다.When acetic acid is contained, the affinity of the etching liquid with respect to a hydrophobic photoresist resin layer improves. That is, the etching solution can be easily penetrated to the details of the fine wiring structure finely patterned mainly by the photoresist resin existing on the substrate surface. As a result, uniform etching becomes possible.

이 경우 아세트산 함량은, 필요한 에칭면적 비, 즉 포토레지스트 수지층으로 덮여 있는 면적에 대한 기판상에 존재하는 에칭되는 금속 (노출된 금속표면) 의 면적의 비 등에 따라서 적절히 결정될 수 있다. 일반적으로 아세트산 함량은 1 ∼ 30 중량%, 바람직하게는 2 ∼ 20 중량%이다.In this case, the acetic acid content can be appropriately determined according to the required etching area ratio, that is, the ratio of the area of the etched metal (exposed metal surface) present on the substrate to the area covered with the photoresist resin layer. Generally the acetic acid content is 1 to 30% by weight, preferably 2 to 20% by weight.

아세트산 함량이 너무 적으면 효과가 불충분해져서, 기판표면에 형성된 포토레지스트 수지층에 대한 친화성이 손상되어 균일한 에칭을 수행할 수 없게 될 수 있다. 역으로, 아세트산 함량이 너무 많은 경우에도, 포토레지스트 수지층이 손상될 수 있을 뿐만 아니라, 함량 증가분을 보상하는 효과의 향상이 얻어지지 않기 때문에, 그렇게 높은 함량은 경제적으로 불리하다.If the acetic acid content is too small, the effect may be insufficient, and the affinity for the photoresist resin layer formed on the substrate surface may be impaired and uniform etching may not be performed. Conversely, even when the acetic acid content is too large, such a high content is economically disadvantageous because not only the photoresist resin layer can be damaged, but also no improvement in the effect of compensating for the content increase is obtained.

아세트산 대신에 알킬술폰산을 사용하면 다음의 이점이 얻어진다. 아세트산 특유의 악취가 제거되고, 포토레지스트 수지층에 대한 친화성이 향상된다. 또한, 알킬술폰산은 아세트산과는 달리 휘발하기 어렵기 때문에, 에칭 공정에 있어서의 에칭액 조성 및 성질 변화를 억제할 수 있고, 보다 안정적인 에칭을 실시할 수 있다는 효과를 동시에 나타낼 수 있다. 술폰산은 아세트산과 함께 사용될 수 있다. 술폰산은 염 (salt) 일 수 있고, 이 술폰산염의 예로는 칼륨염, 암모늄염 등이 있다.The use of alkylsulfonic acid instead of acetic acid yields the following advantages. Odor peculiar to acetic acid is removed, and affinity to the photoresist resin layer is improved. Moreover, since alkylsulfonic acid is difficult to volatilize unlike acetic acid, the effect of etching composition and property change in an etching process can be suppressed and a more stable etching can be performed simultaneously. Sulfonic acid can be used with acetic acid. The sulfonic acid may be a salt, examples of which are potassium salts, ammonium salts and the like.

본 발명에서 사용되는 알킬술폰산으로는 메탄술폰산, 에탄술폰산, n-프로판술폰산, 이소프로판술폰산, n-부탄술폰산이 바람직하다. 그 중에서도 에탄술폰산과 메탄술폰산이 바람직하다.As the alkyl sulfonic acid used in the present invention, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, n-propanesulfonic acid, isopropanesulfonic acid and n-butanesulfonic acid are preferable. Among them, ethanesulfonic acid and methanesulfonic acid are preferable.

본 발명의 에칭액에 있어서의 알킬술폰산의 함량은 에칭면적 비에 따라서 적절히 선택되고 결정될 수 있다. 알킬술폰산의 함량은 일반적으로 0.5 ∼ 20 중량%이고, 1 ∼ 10 중량%가 바람직하다.The content of alkylsulfonic acid in the etching solution of the present invention can be appropriately selected and determined according to the etching area ratio. The content of alkylsulfonic acid is generally from 0.5 to 20% by weight, preferably from 1 to 10% by weight.

상기한 아세트산의 경우와 같이, 알킬술폰산의 함량이 너무 적으면 효과가 불충분해져서, 기판표면에 형성된 포토레지스트 수지층에 대한 친화성이 손상되어 균일한 에칭을 실시할 수 없게 될 수 있다. 역으로, 알킬술폰산의 함량이 너무 많은 경우에도, 포토레지스트 수지층이 손상될 수 있을 뿐만 아니라, 함량 증가분을 보상하는 효과의 향상이 얻어지지 않기 때문에, 그렇게 높은 함량은 경제적으로 불리하다.As in the case of acetic acid described above, if the content of alkylsulfonic acid is too small, the effect is insufficient, and the affinity for the photoresist resin layer formed on the substrate surface may be impaired, thereby making it impossible to perform uniform etching. Conversely, even if the content of alkylsulfonic acid is too large, such a high content is economically disadvantageous because not only the photoresist resin layer can be damaged, but also no improvement in the effect of compensating for the content increase is obtained.

본 발명에 있어서, 인산농도 Np 는 50 ∼ 75 중량%가 바람직하고, 질산농도 Nn 은 2 ∼ 15 중량%가 바람직하며, Np+(98/63)Nn 으로 정의되는 산성분 농도는 55 ∼ 85 중량%, 특히 60 ∼ 80 중량%가 바람직하다.In the present invention, the phosphoric acid concentration Np is preferably 50 to 75% by weight, the nitric acid concentration Nn is preferably 2 to 15% by weight, and the acid component concentration defined as Np + (98/63) Nn is 55 to 85% by weight. In particular, 60-80 weight% is preferable.

또한, 본 발명의 에칭액에는, 에칭액의 표면장력을 저하시키기 위해, 또는 기판표면과의 접촉각을 작게 함으로써 기판표면에의 습윤성을 향상시키고 균일한 에칭을 가능하게 하기 위해, 계면활성제 등이 첨가될 수 있다.In addition, surfactants and the like can be added to the etching solution of the present invention in order to reduce the surface tension of the etching solution or to reduce the contact angle with the substrate surface to improve wettability to the substrate surface and to enable uniform etching. have.

본 발명의 에칭액 중에 존재하는 미립자는 패턴이 미세화됨에 따라 균일한 에칭을 저해할 수 있다. 그러므로, 입경이 0.5 ㎛ 이상인 미립자의 개수가 1 mL 당 1,OOO 개 이하로 되는 정도로, 그러한 미립자를 미리 제거하는 것이 바람직하다. 에칭액 중에 존재하는 미립자는 에칭액을 정밀필터로 여과함으로써 제거될 수 있다. 1회 통과 (one-pass) 작업으로 상기 여과를 수행할 수 있지만, 미립자 제거 효율의 관점에서 순환 시스템이 바람직하다. 정밀필터로는 0.2 ㎛ 이하의 구멍직경을 갖는 것을 사용할 수 있다. 필터의 소재로는 고밀도 폴리에틸렌, 폴리테트라 플루오르 에틸렌 등의 이른바 불소수지 소재를 사용할 수 있다.The fine particles present in the etching solution of the present invention can inhibit uniform etching as the pattern becomes finer. Therefore, it is preferable to remove such microparticles beforehand to such an extent that the number of microparticles | fine-particles whose particle diameter is 0.5 micrometer or more becomes 1, OOO or less per mL. Particulates present in the etchant can be removed by filtering the etchant with a precision filter. The filtration can be carried out in a one-pass operation, but a circulation system is preferred in view of particulate removal efficiency. As a precision filter, what has a pore diameter of 0.2 micrometer or less can be used. As the material of the filter, so-called fluorine resin materials such as high density polyethylene and polytetrafluoroethylene may be used.

본 발명의 에칭액은, 알루미늄 합금으로 이루어지는 제 1 층과 그 위에 몰리브덴-니오브 합금으로 이루어지는 제 2 층을 포함하는 적층막의 에칭에 특히 적절한 에칭액이다.The etching liquid of this invention is an etching liquid especially suitable for the etching of the laminated film containing the 1st layer which consists of aluminum alloys, and the 2nd layer which consists of molybdenum-niobium alloys on it.

이 적층막에 있어서, 제 1 층의 두께에 대한 제 2 층의 두께의 비 (제 2 층 두께/제 1 층 두께) 는 특히 한정되지 않는다. 그렇지만, 이 층 두께의 비는 1/10 ∼ 1/1 가 바람직한데, 이는 이 범위 내의 층 두께의 비를 갖는 적층막을 에칭할 때 상기한 본 발명의 효과가 현저하기 때문이다.In this laminated film, the ratio (second layer thickness / first layer thickness) of the thickness of the second layer to the thickness of the first layer is not particularly limited. However, the ratio of the layer thickness is preferably 1/10 to 1/1 because the effect of the present invention described above is remarkable when etching the laminated film having the ratio of the layer thickness within this range.

알루미늄 합금으로 이루어지는 제 1 층과 그 위에 몰리브덴-니오브 합금으로 이루어지는 제 2 층을 포함하는 적층막은 예를 들어 액정표시장치용 기판의 표면에 형성된 배선 및 게이트 전극으로서 사용된다.A laminated film comprising a first layer made of an aluminum alloy and a second layer made of a molybdenum-niobium alloy thereon is used, for example, as a wiring and a gate electrode formed on the surface of a substrate for a liquid crystal display device.

상술한 적층막의 제 1 층의 재료로는 알루미늄과 네오디뮴 또는 구리와의 합금이 적절하다. 특히, 구리 함량이 0.05 ∼ 3 중량%인 알루미늄-구리 합금, 또는 네오디뮴 함량이 1.5 ∼ 15 중량%인 알루미늄-네오디뮴 합금이 적절하다. 제 1 층은 주로 알루미늄 합금으로 구성되는 층일 수 있고, 다른 원소 등의 불순물 이 존재할 수 있다. 그러한 불순물의 예로는 황, 마그네슘, 나트륨, 칼륨 등이 있다. 그러나, 그러한 불순물은 가능한 한 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 이들 분순물의 함량은 각각 200 ppm 이하가 바람직하다. 특히, 나트륨과 칼륨은 반도체 소자의 특성에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에, 나트륨과 칼륨의 함량은 각각 20 ppm 이하인 것이 바람직하다.As the material of the first layer of the laminated film, an alloy of aluminum with neodymium or copper is suitable. In particular, an aluminum-copper alloy having a copper content of 0.05 to 3% by weight, or an aluminum-neodymium alloy having a neodymium content of 1.5 to 15% by weight is suitable. The first layer may be a layer mainly composed of an aluminum alloy, and impurities such as other elements may be present. Examples of such impurities are sulfur, magnesium, sodium, potassium and the like. However, it is preferable that such impurities are as few as possible. Specifically, the content of these impurities is preferably 200 ppm or less, respectively. In particular, since sodium and potassium can greatly affect the characteristics of the semiconductor device, the content of sodium and potassium is preferably 20 ppm or less, respectively.

제 2 층의 재료로는 니오브 함량이 2 ∼ l9 중량%, 특히 3 ∼ 15 중량%인 몰리브덴-니오브 합금이 적절하다.As the material of the second layer, a molybdenum-niobium alloy having a niobium content of 2 to 9% by weight, in particular 3 to 15% by weight is suitable.

이러한 적층막은 일반적으로 유리 등의 절연성 기판상에 형성된다. 그리고, 기판에 대한 적층막의 접착력을 높이기 위해 유리 등의 기판과 제 1 층 사이에 하층이 형성될 수 있다. 이러한 하층의 재료로는 몰리브덴-니오브 합금이 적절하고, 특히 니오브함량이 2 ∼ 19 중량%, 특히 3 ∼ 15 중량%인 몰리브덴-니오브 합금이 적절하다.This laminated film is generally formed on an insulating substrate such as glass. In addition, a lower layer may be formed between the substrate such as glass and the first layer to increase the adhesion of the laminated film to the substrate. As the material of this lower layer, a molybdenum-niobium alloy is suitable, and a molybdenum-niobium alloy having a niobium content of 2 to 19% by weight, particularly 3 to 15% by weight is suitable.

알루미늄 합금을 포함하는 제 1 층의 두께 tA 는 약 50 ∼ 500 ㎚가 바람직하고, 몰리브덴-니오브 합금을 포함하는 상층인 제 2 층의 두께 tM 은 약 l0 ∼ 10O ㎚ 가 바람직하다. 특히, tM/tA 은 O.1 ∼ 1, 특히 O.2 ∼ 0.8 이 바람직하다.The thickness t A of the first layer containing the aluminum alloy is preferably about 50 to 500 nm, and the thickness t M of the second layer which is the upper layer containing the molybdenum-niobium alloy is preferably about 10 to 10 nm. In particular, t M / t A is preferably 0.01 to 1, particularly 0.2 to 0.8.

이러한 적층막은 공지된 방법에 의해 제조된다.This laminated film is manufactured by a well-known method.

본 발명의 에칭액을 사용하는 에칭방법은 습식 에칭용 각종 기기 및 장치를 사용하여 실시될 수 있다.The etching method using the etching solution of the present invention can be carried out using various apparatuses and devices for wet etching.

에칭액을 에칭되는 적층막과 접촉시키기 위해, 이 적층막을 갖는 기판의 표 면에 그 표면의 연직방향으로 에칭액을 분무하는 방법 (스프레이법) 또는 기판을 에칭액에 담그는 방법 (침지법) 을 이용할 수 있다.In order to bring the etching solution into contact with the laminated film to be etched, a method of spraying the etching solution in the vertical direction of the surface (spray method) or the method of dipping the substrate in the etching solution (immersion method) can be used. .

특히, 스프레이법에 있어서, 에칭액의 특성 (특히 점성) 을 고려하여, 에칭되는 기판과 분무노즐 사이의 거리 및 분무압력을 조절하여, 기판표면에 공급되는 에칭액의 양과 기판표면에 가해지는 에칭액의 타력 (打力) 을 결정하는 것이 중요하다.In particular, in the spray method, in consideration of the properties (especially viscosity) of the etching solution, the distance between the substrate to be etched and the spray nozzle and the spraying pressure are adjusted so that the amount of etching solution supplied to the substrate surface and the inertia of the etching solution applied to the substrate surface are controlled. It is important to determine the power.

기판표면과 분무노즐 사이의 거리 (분무노즐의 선단부와 기판표면 사이의 최단 거리) 는 50 ∼ 1,000 ㎜ 인 것이 바람직하다. 이 거리가 50 ㎜ 미만이거나 또는 1,OOO ㎜ 초과인 경우, 분무압력의 조정이 어려워진다.The distance between the substrate surface and the spray nozzle (the shortest distance between the tip of the spray nozzle and the substrate surface) is preferably 50 to 1,000 mm. When this distance is less than 50 mm or more than 1, OO mm, the adjustment of the spray pressure becomes difficult.

분무압력은 바람직하게는 0.0l ∼ 0.3 MPa 이고, 보다 바람직하게는 0.02 ∼ 0.2 MPa, 특히 바람직하게는 0.04 ∼ 0.15 MPa 이다. 본 발명에 있어서, "분무압력"은 분무노즐에 에칭액을 공급하기 위해 가해지는 압력을 말한다. 이 분무압력으로 기판에 에칭액을 분무함으로써, 기판표면에 적당한 힘이 가해지고, 표면은 균일하게 에칭될 수 있다.The spray pressure is preferably 0.01 to 0.3 MPa, more preferably 0.02 to 0.2 MPa, particularly preferably 0.04 to 0.15 MPa. In the present invention, "spray pressure" refers to the pressure applied to supply the etching liquid to the spray nozzle. By spraying the etching liquid onto the substrate at this spraying pressure, an appropriate force is applied to the substrate surface, and the surface can be etched uniformly.

에칭액 분무 형태 (분무노즐 형상) 는 특별히 제한되지 않고, 예로는 부채형과 원뿔형 등이 있다. 에칭액이 기판표면 전체에 균일하게 부딪히도록, 기판의 폭방향을 따라 그리고 기판의 이동방향을 따라 필요한 개수의 분무노즐을 배치하고 분무하는 동안 그 노즐을 요동시키는 것이 바람직하다. 에칭액을 분무하면서 동시에 기판 자체를 왕복운동시킬 수 있다.The etching liquid spray form (spray nozzle shape) is not particularly limited, and examples thereof include a fan type and a cone type. It is preferable to arrange the required number of spray nozzles along the width direction of the substrate and along the moving direction of the substrate so that the etching liquid hits the entire surface of the substrate uniformly and to shake the nozzle during spraying. The substrate itself can be reciprocated while spraying the etchant.

본 발명의 에칭방법에 있어서, 에칭액의 온도는 일반적인 에칭온도 (20 ∼ 60 ℃) 중에서 적절히 선택될 수 있다. 에칭속도 향상과 에칭 제어 사이의 균형 측면에서, 30 ∼ 50 ℃에서 에칭을 실시하는 것이 특히 바람직하다.In the etching method of the present invention, the temperature of the etching liquid may be appropriately selected from general etching temperatures (20 to 60 ° C). In view of the balance between the etching rate improvement and the etching control, etching is particularly preferable at 30 to 50 ° C.

본 발명의 에칭방법에서 에칭의 진행상태를 감시하기 위해, 임의의 바람직한 감시 수단을 사용할 수 있다. 예를 들어, 빛투과성 기판 (이하에서, 간단히 "기판"이라고도 함) 의 표면에 형성된 포토레지스트 수지층으로 덮여있지 않은 부분 (기판 외주부) 또는 포토레지스트 패턴의 윤곽에 위치한 부분의 에칭 상태를, 빛 투과의 변화를 연속적으로 측정하여 에칭량을 검출함으로써, 감시하는 방법을 이용할 수 있다. 따라서, 에칭의 진행상태를 감시할 수 있다.In order to monitor the progress of etching in the etching method of the present invention, any desired monitoring means can be used. For example, the etching state of a portion (substrate outer periphery) which is not covered with a photoresist resin layer formed on the surface of a light transmissive substrate (hereinafter also referred to simply as "substrate") or a portion located in the contour of the photoresist pattern The method of monitoring can be used by continuously measuring the change of permeation and detecting an etching amount. Therefore, the progress of etching can be monitored.

즉, 기판표면에 형성된 포토레지스트 수지층이 없는 부분 (기판 외주부) 또는 포토레지스트 패턴의 윤곽에 위치한 부분의 금속 박막층의 용해가 끝나는 시점에, 빛 투과가 급격히 변화한다. 그러므로, 이러한 변화를 이용하여 에칭의 종점을 검출할 수 있다. 본 발명에 있어서, 에칭개시로부터 "투과가 급격히 변하는" 종점 검출시까지 필요한 시간을 저스트 (just) 에칭시간이라고 한다. 이 종점은 예컨대 에칭되어야 하는 부분의 금속이 에칭에 의해 완전히 용해되어 기판이 노출되는 시점을 육안으로 판정함으로써 결정될 수 있다. 또는, 광량식 (actinometric) (투과된 광량) 자동 검출장치 등을 사용하고, 기판을 투과한 광량이 완전투과 상태의 기판을 투과한 광량 (기판상에 아무것도 없는 상태에서의 투과 광량) 의 0.1 % 를 초과한 시점을 종점으로 결정할 수 있다.That is, at the point when melting of the metal thin film layer in the portion without the photoresist resin layer (substrate outer periphery) formed on the substrate surface or in the portion located in the outline of the photoresist pattern ends, the light transmission changes rapidly. Therefore, this change can be used to detect the end point of etching. In the present invention, the time required from the start of etching until the end point detection in which the "transmission changes rapidly" is called just etching time. This endpoint can be determined, for example, by visually determining when the metal of the portion to be etched is completely dissolved by etching so that the substrate is exposed. Or 0.1% of the amount of light transmitted through the substrate (the amount of transmitted light in the absence of any state on the substrate) by using an actinometric (transmitted light) automatic detection device or the like, and the amount of transmitted light through the substrate The time point exceeding can be determined as the end point.

종점 검출 시점에 금속 잔류물이 기판 표면에 존재할 수 있기 때문에, 본 발명의 에칭방법에 있어서 저스트 에칭 후에 오버에칭 (overetching) 을 실시하는 것 이 바람직하다.Since metal residues may exist on the surface of the substrate at the end point detection time, it is preferable to perform overetching after just etching in the etching method of the present invention.

본 발명의 에칭방법에 있어서, 종점 검출 후, 에칭이 완료되기 전에 동일한 에칭 조건하에서 오버에칭을 연속적으로 실시하는 것이 바람직하다. 이러한 오버에칭의 시간은 저스트 에칭 시간의 25 % 내지 300 %, 특히 50 % ∼ 150 % 로 조절하는 것이 바람직하다.In the etching method of the present invention, after end point detection, it is preferable to continuously perform overetching under the same etching conditions before etching is completed. The time for such overetching is preferably adjusted to 25% to 300% of the just etching time, in particular 50% to 150%.

오버에칭 시간이 너무 짧으면, 에칭 잔류물이 남을 수 있다. 오버에칭 시간이 매우 긴 경우, 사이드 에칭으로 인해 적층막 배선 등의 미세패턴이 과도하게 에칭되어 줄어든 선 폭을 갖게 됨으로써, 장치가 작동할 수 없게 되는 경우가 있다.If the overetch time is too short, etch residue may remain. In the case where the overetching time is very long, the side etching may cause the fine pattern of the laminated film wiring or the like to be excessively etched to have a reduced line width, thereby making the apparatus inoperable.

일반적으로, 습식 에칭을 하는 경우, 에칭액의 성분은 적층막을 구성하는 금속의 에칭에 소비되거나 또는 증발한다. 그리고, 특히 습식 에칭의 경우, 에칭액 성분은 기판에 부착하여 기판과 함께 에칭계 밖으로 꺼내어 진다. 따라서, 에칭액의 각 성분의 양이 감소하기 때문에, 에칭액 조성이 변한다. 또한, 금속이온의 농도 (주된 원소는 적층막을 구성하는 알루미늄과 다른 원소임) 가 증가한다.In general, in the case of wet etching, the components of the etching solution are consumed or evaporated for etching the metal constituting the laminated film. In particular, in the case of wet etching, the etching liquid component is attached to the substrate and taken out of the etching system together with the substrate. Therefore, since the quantity of each component of etching liquid decreases, etching liquid composition changes. In addition, the concentration of metal ions (main element is an element different from aluminum constituting the laminated film) increases.

특히, 생산성의 관점에서 종종 사용되고 있는 스프레이법에 의한 습식 에칭법에 있어서, 증발로 인해 휘발성 성분이 감소함에 따라 상대적으로 산 농도가 커지는 경향이 강하다.In particular, in the wet etching method by the spray method which is often used in view of productivity, the acid concentration tends to be relatively high as the volatile component decreases due to evaporation.

본 발명의 에칭액을 사용하는 에칭방법으로 보다 효율적으로 에칭을 실시하기 위해서, 에칭 공정에서 증발하는 저비등점 성분의 양에 상당하는 양의 각각의 저비등점 성분 및 에칭 처리 동안 기판에 부착하여 꺼내어진 에칭액과 같이 에칭계 밖으로 배출된 성분을 에칭계에 연속적 또는 간헐적으로 보충하는 것이 바람직하다. 그러므로, 안정적인 에칭을 실시할 수 있다.In order to perform etching more efficiently by the etching method using the etching liquid of this invention, each low boiling point component of the quantity corresponded to the quantity of the low boiling point component which evaporates in an etching process, and the etching liquid attached to the board | substrate during the etching process was taken out. As described above, it is preferable to continuously or intermittently supplement the component discharged out of the etching system to the etching system. Therefore, stable etching can be performed.

이 경우, 본 발명의 에칭방법에 있어서, 인산함량 50 ∼ 75 중량%, 질산함량 2 ∼ 15 중량% 그리고 상기 산성분 농도 (Np+(98/63)Nn) 55 ∼ 85 중량%가 되도록, 에칭에 의해 소비되거나 또는 에칭계 밖으로 꺼내어진 에칭액 성분을 에칭액에 보충한 후, 에칭을 계속 실시하는 것이 바람직하다.In this case, in the etching method of the present invention, etching is performed such that the phosphoric acid content is 50 to 75% by weight, the nitric acid content is 2 to 15% by weight, and the acid component concentration (Np + (98/63) Nn) is 55 to 85% by weight. After replenishing the etchant with the etchant component consumed or taken out of the etchant, the etching is preferably continued.

본 발명의 에칭방법에 있어서 에칭액 성분의 보충을 위해, 임의의 바람직한 방법을 사용할 수 있다. 그 예로는 다음과 같은 방법이 있다.In the etching method of the present invention, any preferable method can be used for replenishment of the etching liquid components. An example is the following method.

예를 들어, 에칭액 보충 조성이나 그 양 및 보충시기를 미리 결정해 놓은 방법을 사용할 수 있다. 즉, 에칭 공정에서 증발하는 저비등점 성분 (예를 들어, 아세트산 및 물) 의 조성은 에칭액 조성과 에칭액 온도를 일정하게 유지할 때 특정될 수 있다. 이는 초기 에칭액 (원래 에칭액) 의 조성과 에칭액의 온도가 고정될 때 기액평형 (vapor-liquid equilibrium) 이 유지되기 때문이다. 증발하는 에칭액의 양 (증발속도) 은 에칭계의 배출 정도 (에칭계로부터 방출되는 가스의 양) 등에 의존한다. 결과적으로, 이들 요인을 고려함으로써, 에칭 개시 이후의 에칭액 조성의 변화를 미리 결정할 수 있고, 이것에 기초하여 보충액 조성, 보충량 및 보충시기를 결정할 수 있다.For example, the method which decided the etching liquid replenishment composition, the quantity, and replenishment time previously can be used. That is, the composition of the low boiling point components (eg, acetic acid and water) evaporating in the etching process can be specified when the etching solution composition and the etching solution temperature are kept constant. This is because vapor-liquid equilibrium is maintained when the composition of the initial etching liquid (original etching liquid) and the temperature of the etching liquid are fixed. The amount (evaporation rate) of the etching liquid to evaporate depends on the degree of discharge of the etching system (the amount of gas emitted from the etching system) and the like. As a result, by considering these factors, it is possible to determine in advance the change in the composition of the etching solution after the start of etching, and based on this, the composition composition, the amount of replenishment, and the replenishment timing can be determined.

에칭 조건 (에칭액 조성, 에칭액 온도 등) 이 일정할 때, 기존의 농도분석기로 측정한 단위시간당 에칭액의 농도변화로부터 에칭 공정 동안 증발하는 에칭액의 조성 및 양을 산출할 수 있다. 그러므로, 이들 산출된 값으로부터 보충액 조성, 추가되는 보충량 및 보충시기를 결정할 수 있다.When the etching conditions (etching composition, etching solution temperature, etc.) are constant, the composition and amount of the etching solution evaporated during the etching process can be calculated from the concentration change of the etching solution per unit time measured by a conventional concentration analyzer. Therefore, it is possible to determine the replenishment composition, the replenishment amount to be added and replenishment timing from these calculated values.

또한, 기존의 농도분석장치를 사용하여 에칭 공정에서의 에칭액 조성을 연속적 또는 간헐적으로 모니터하면서, 그 분석결과를 기초로 에칭액 성분을 연속적 또는 간헐적으로 에칭계에 보충하는 방법을 사용할 수 있다.In addition, a method of supplementing the etching system components continuously or intermittently based on the analysis results while using the existing concentration analyzer to continuously and intermittently monitor the etching liquid composition in the etching process can be used.

이렇게 하여 산출된 각 성분의 보충량을 고려하여, 성분의 양이 상기 범위 내로 되도록, 연속적 또는 간헐적으로 에칭액 성분을 보충한다. 따라서, 연속적인 에칭을 실시할 수 있다. 추가적으로 공급되는 에칭액 성분은 개별적으로 또는 혼합물로서 보충될 수 있다.In consideration of the replenishment amount of each component thus calculated, the etching liquid component is replenished continuously or intermittently so that the amount of the component is within the above range. Therefore, continuous etching can be performed. The additionally supplied etchant component may be supplemented individually or as a mixture.

또한, 에칭액의 일부는 에칭된 기판에 부착하여 기판과 함께 에칭계 밖으로 꺼내어지기 때문에, 에칭 공정이 진행함에 따라 에칭계 내에 존재하는 에칭액 양은 감소한다. 에칭액 양이 현저히 감소하면, 예컨대 스프레이식 습식 에칭에 있어서, 에칭액 공급펌프에 캐비테이션 (cavitation) 등이 생겨, 안정적인 습식 에칭을 연속적으로 실시하는 것이 어려워지는 경우가 있다. 더욱이, 에칭액 양이 그렇게 감소되면, 예컨대 에칭액 탱크에 설치되어 있는 에칭액 히터 등이 액면에서 노출되어, 에칭액 온도의 제어가 불충분해지는 문제가 발생할 수 있다. 그러므로, 에칭액 (원래 에칭액) 을 적절히 보충하여, 에칭계 내의 에칭액 양을 일정범위 내의 레벨 (level) 로 유지하는 것이 바람직하다. In addition, since part of the etching liquid adheres to the etched substrate and is taken out of the etching system together with the substrate, the amount of etching liquid present in the etching system decreases as the etching process proceeds. When the amount of the etchant is significantly reduced, for example, in a spray wet etching, cavitation or the like may occur in the etchant supply pump, and it may be difficult to continuously perform stable wet etching. Moreover, when the amount of etching liquid is so reduced, for example, the etching liquid heater or the like provided in the etching liquid tank may be exposed at the liquid level, resulting in insufficient control of the etching liquid temperature. Therefore, it is preferable to appropriately supplement the etching liquid (original etching liquid) to maintain the amount of etching liquid in the etching system at a level within a certain range.

구체적으로는, 이러한 보충은 다음 방식으로 이루어질 수 있다. 에칭 전후의 기판당 중량변화를 결정하거나, 또는 에칭 공정 다음에 실시하는 린싱 (rinsing) 공정에 들어간 산의 농도를 결정한다. 에칭되는 기판의 개수와 에칭계 밖으로 꺼내어지는 에칭액의 양을 상기 중량 변화 또는 산 농도로부터 미리 산출한다. 이 양을 에칭액 양 (원래 에칭액) 의 보충량으로 하면 된다.Specifically, this replenishment can be made in the following manner. The weight change per board | substrate before and after an etching is determined, or the density | concentration of the acid which entered the rinsing process performed after an etching process is determined. The number of substrates to be etched and the amount of etching solution taken out of the etching system are calculated in advance from the weight change or the acid concentration. What is necessary is just to make this amount the replenishment amount of etching liquid quantity (original etching liquid).

이렇게 하여 에칭액 중의 각 성분과 금속이온의 농도를 조절함으로써, 에칭액을 재생하여 사용할 수 있다. 따라서, 이 방법은 수익성 측면에서도 유리하다.In this way, by adjusting the concentration of each component and the metal ion in the etching solution, the etching solution can be regenerated and used. Therefore, this method is also advantageous in terms of profitability.

상기한 본 발명의 에칭 방법에 따르면, 예컨대 알루미늄 합금층과 몰리브덴-니오브 층을 포함하는 적층막을 1회의 에칭 작업으로 만족스러운 정밀도로 안정적으로 균일하게 에칭하여, 오버행이 없는 목적 배선 형상을 얻을 수 있다.According to the above-described etching method of the present invention, for example, a laminated film including an aluminum alloy layer and a molybdenum-niob layer can be etched stably and uniformly with satisfactory precision in one etching operation, thereby obtaining the desired wiring shape without overhang. .

본 발명의 에칭방법에 있어서, 알루미늄 합금층의 에칭속도에 대한 몰리브덴-니오브 합금층의 에칭속도의 비 [ (몰리브덴-니오브 합금층의 에칭속도)/(알루미늄 합금층의 에칭속도) ] 가 O.7 ∼ l.3, 특히 0.8 ∼ 1.2 의 범위 내인 것이 바람직하다.In the etching method of the present invention, the ratio of the etching rate of the molybdenum-niobium alloy layer to the etching rate of the aluminum alloy layer is [(etching rate of molybdenum-niob alloy layer) / (etching rate of aluminum alloy layer)]. It is preferable to exist in the range of 7-1.3, especially 0.8-1.2.

본 발명에 있어서, 에칭액 조성의 최적 범위는 에칭되는 막에 따라 변한다. 그러므로, 상기 에칭속도의 비가 0.7 ∼ 1.3, 보다 바람직하게는 0.8 ∼ 1.2 의 범위 내에 있도록, 에칭되는 몰리브덴-니오브 합금층의 니오브 함량 등에 따라 에칭액의 조성을 변화시키는 것이 바람직하다. 당업자는 과도한 실험을 하지 않고서 최적의 조성범위를 결정할 수 있다. In the present invention, the optimum range of the etchant composition varies depending on the film to be etched. Therefore, it is preferable to change the composition of the etching solution according to the niobium content of the molybdenum-niob alloy layer to be etched and the like so that the ratio of the etching rate is in the range of 0.7 to 1.3, more preferably 0.8 to 1.2. Those skilled in the art can determine the optimum composition range without undue experimentation.

예를 들어, 후술하는 실시예에 나타낸, 니오브 함량이 5 중량%인 몰리브덴-니오브 합금층에 대해서는, 인산농도 Np 가 50 ∼ 75 중량%, 질산농도 Nn 이 2 ∼ l5 중량%, Np+(98/63)Nn 으로 정의되는 산성분 농도가 55 ∼ 85 중량%, 아세트산농도가 3 ∼ 10 중량%인 에칭액이 바람직하다. 아세트산 대신에 알킬술폰산을 1.5 ∼ 8 중량%의 농도로 사용할 수 있다.For example, with respect to the molybdenum-niobium alloy layer having a niobium content of 5% by weight, shown in the examples described later, the phosphoric acid concentration Np is 50 to 75% by weight, the nitric acid concentration Nn is 2 to 5% by weight, and Np + (98 / The etching liquid whose acid component density | concentration defined by 63) Nn is 55-85 weight%, and an acetic acid concentration is 3-10 weight% is preferable. Instead of acetic acid, alkylsulfonic acid can be used at a concentration of 1.5 to 8% by weight.

<실시예><Example>

이하에서 실시예 및 참고예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않은 한 이하의 실시예로 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Reference Examples, but the present invention is not limited to the following Examples without departing from the gist of the present invention.

실시예Example 1 ∼ 7 및  1 to 7 and 참고예Reference Example 1 ∼ 6 1 to 6

유리기판상에 스퍼터링으로 두께 50 ㎚ 의 몰리브덴-니오브 합금층 (니오브 함량 5 중량%) (3) 을 형성시켰다. 이 층 위에 아르곤가스를 사용한 스퍼터링으로 알루미늄 합금층 (2) 으로서 두께 300 ㎚ 의 AlCu (알루미늄-구리 합금; 구리함량 5 중량%) 를 형성시켰다. 그리고 나서, 위와 동일한 조성을 가지며 두께 50 ㎚ 인 몰리브덴-니오브 합금층 (1) 을 연속하여 형성시켰다. 이렇게 하여, 도 1의 (a), (b) 및 (c) 에 나타낸 것처럼, MoNb/AlCu/MoNb 적층막을 형성하였다.A molybdenum-niobium alloy layer (niobium content 5% by weight) (3) having a thickness of 50 nm was formed on the glass substrate by sputtering. On this layer, AlCu (aluminum-copper alloy; copper content 5% by weight) having a thickness of 300 nm was formed as an aluminum alloy layer 2 by sputtering using argon gas. Then, the molybdenum-niobium alloy layer 1 having the same composition as above and having a thickness of 50 nm was continuously formed. In this way, MoNb / AlCu / MoNb laminated films were formed as shown in Figs. 1A, 1B, and 3C.

그 위에 스핀 코팅 (spin coating) 으로 포지티브 (positive) 포토레지스트 수지층 (두께:약 1.5 ㎛) 을 더 형성하고, 이 층을 포토리소그래피에 의해 처리하여 미세 배선 패턴을 형성하였다. 이 레지스트 패턴의 선폭은 약 5 ㎛ 이었다.A positive photoresist resin layer (thickness: about 1.5 mu m) was further formed thereon by spin coating, and the layer was processed by photolithography to form a fine wiring pattern. The line width of this resist pattern was about 5 micrometers.

이 기판을 약 10 ㎜ 의 폭과 50 ㎜ 의 길이를 갖는 조각으로 절단하여, 그 조각들을 에칭시험용 시료로서 사용하였다.This substrate was cut into pieces having a width of about 10 mm and a length of 50 mm, and the pieces were used as samples for etching test.

한편, 상기한 것처럼 동일한 두께를 갖는 몰리브덴-니오브 합금층만을 유리기판상에 형성하고, 포토레지스트층을 동일한 방식으로 형성하였다. 이 피복된 기판을 절단한 조각을 몰리브덴-니오브 단층막의 에칭시험용 시료로서 사용하였다.On the other hand, only the molybdenum-niobium alloy layer having the same thickness as described above was formed on the glass substrate, and the photoresist layer was formed in the same manner. The cut piece of this coated substrate was used as a sample for etching test of molybdenum-niobium monolayer film.

표 1 의 조성이 되도록, 인산 (85 중량% 수용액), 질산 (70 중량% 수용액), 아세트산 (빙초산) 및 순수한 물을 선택적으로 메탄술폰산과 혼합하여, 에칭액을 조제하였다. 각 에칭액을 정밀필터로 여과하였다. 200 ㎖ 의 비커에 에칭액 200 g 을 각각 넣었다. 이들 에칭액의 온도를 40 ℃로 조절하였다. 상기 에칭시험용 시료를 상기 에칭액에 침지하고, 그 시료를 상하좌우로 움직이면서 에칭하였다.Phosphoric acid (85% by weight aqueous solution), nitric acid (70% by weight aqueous solution), acetic acid (glacial acetic acid) and pure water were selectively mixed with methanesulfonic acid so as to have the composition of Table 1, thereby preparing an etching solution. Each etchant was filtered with a precision filter. 200 g of etching liquid was put into the 200 ml beaker, respectively. The temperature of these etching liquids was adjusted to 40 degreeC. The said etching test sample was immersed in the said etching liquid, and the sample was etched moving up, down, left, and right.

에칭 개시부터 종점까지의 시간을 에칭 시간으로 간주하였다. 종점은, 에칭되어야 하는 부분에 위치한 기판상의 금속이 완전히 용해되어 기판이 노출되는 (투명해지는) 시점을 육안으로 결정함으로써 결정되었다.The time from the start of etching to the end point was regarded as the etching time. The end point was determined by visually determining the point at which the metal on the substrate located at the portion to be etched is completely dissolved and the substrate is exposed (transparent).

이 에칭시간과 상기 층두께 고향에서 에칭속도를 계산하였다.The etching rate was calculated at this etching time and the layer thickness home.

몰리브덴-니오브 층의 에칭속도는 이 층의 두께를 합금으로 이루어진 단층의 에칭시간으로 나누어줌으로써 구할 수 있다.The etching rate of the molybdenum-niobium layer can be obtained by dividing the thickness of this layer by the etching time of a single layer made of an alloy.

적층막 중 알루미늄 합금층의 에칭속도는 다음의 방식으로 구할 수 있다. 전체 적층막의 에칭시간에서 몰리브덴-니오브 단층 막의 에칭시간을 빼어, 알루미늄 합금층만의 에칭시간을 구한다. 다음으로, 알루미늄 합금층의 두께를 이 에칭시간으로 나누어줌으로써, 알루미늄 합금층만의 에칭속도를 구한다.The etching rate of the aluminum alloy layer in the laminated film can be obtained by the following method. The etching time of the molybdenum-niobium single layer film is subtracted from the etching time of the entire laminated film, and the etching time of only the aluminum alloy layer is obtained. Next, the etching rate of only the aluminum alloy layer is obtained by dividing the thickness of the aluminum alloy layer by this etching time.

이렇게 하여 얻어진 각 층의 에칭속도와 에칭속도의 비 [ (몰리브덴-니오브 합금층의 에칭속도)/(알루미늄 합금층의 에칭속도) ] 를 표 1 에 나타내었다.Table 1 shows the ratio ((etching rate of molybdenum-niobium alloy layer) / (etching rate of aluminum alloy layer)) of the etching rate and the etching rate of each layer thus obtained.

에칭 후의 기판의 표면상태를 다음의 방법으로 검사하였고, 그 결과를 표 1 에 나타내었다.The surface state of the substrate after etching was examined by the following method, and the results are shown in Table 1.

[1] 레지스트의 상태[1] states of resist

레이저 현미경 (VK-8500, Keyence Corp. 제조) 으로 포토레지스트 수지층의 상태 ( 부풀음 (swelling), 균열 등 ) 를 관찰하고, 다음의 기준으로 평가하였다.The state (swelling, cracking, etc.) of the photoresist resin layer was observed with the laser microscope (VK-8500, Keyence Corp. make), and the following references | standards evaluated.

○ = 변화 없음○ = no change

× = 부풀음, 균열 등의 결함 발생× = defects such as swelling and cracking

[2] 배선 형상[2] wiring shapes

주사전자현미경 (SEM) 또는 집속이온빔 (FIB) (FB-2000A 및 C-4100, Hitachi Ltd. 제조) 을 사용하여, 도 1(c) 의 오버행의 상태 (돌출길이 L) 와 전극 주위의 잔류물의 상태를 검사하고, 다음의 기준으로 형상을 평가하였다.Using the scanning electron microscope (SEM) or focused ion beam (FIB) (FB-2000A and C-4100, manufactured by Hitachi Ltd.), the state of the overhang (protrusion length L) of FIG. 1 (c) and the residue around the electrode The state was examined and the shape was evaluated based on the following criteria.

오버행의 상태 (길이):Overhang status (length):

× : L 이 60 ㎚ 이상X: L is 60 nm or more

○ : L 이 60 ㎚ 미만○: L is less than 60 nm

배선 형상의 검사 전에, 기판표면에 형성된 포토레지스트 수지층을 아세톤으로 용해하여 제거하였다. 배선 형상의 다른 예를 도 1의 (a) 및 (b) 에 나타내었다. 도 1의 (a) 는 가장 바람직한 형상의 예이고, 도 lb 는 몰리브덴-니오브 합금층이 오버에칭된 형상의 예를 나타낸다.Prior to the inspection of the wiring shape, the photoresist resin layer formed on the substrate surface was dissolved and removed with acetone. Another example of the wiring shape is shown in FIGS. 1A and 1B. Fig. 1A is an example of the most preferable shape, and Fig. Lb shows an example of the shape in which the molybdenum-niob alloy layer is overetched.

Figure 112005069570938-PCT00001
Figure 112005069570938-PCT00001

표 1 로부터 다음과 같은 사항이 명백하다. 즉, 참고예 1 및 5 에 있어서, 중간층인 알루미늄-구리 합금의 에칭속도에 대한 몰리브덴-니오브 합금층의 에칭속도의 비는 1.3 보다 크고, 에칭 후의 형상은 몰리브덴-니오브 합금층의 사이드 에칭량이 크기 때문에 도 1의 (b) 로 되었다.From Table 1 it is clear that: That is, in Reference Examples 1 and 5, the ratio of the etching rate of the molybdenum-niobium alloy layer to the etching rate of the aluminum-copper alloy serving as the intermediate layer is larger than 1.3, and the shape after etching is large in the side etching amount of the molybdenum-niobium alloy layer. Therefore, it became (b) of FIG.

참고예 2, 3, 4 및 6 의 경우, 중간층인 알루미늄-구리 합금의 에칭속도에 대한 몰리브덴-니오브 합금층의 에칭속도의 비는 0.7 보다 작고, 에칭 후의 형상은 몰리브덴-니오브 합금층 (2) 의 더딘 에칭으로 인해 도 1의 (c) 로 되었다. 이 때문에, 참고예 1 ∼ 6 각각에서의 배선 형상은 × 로 판정되었다.In Reference Examples 2, 3, 4 and 6, the ratio of the etching rate of the molybdenum-niobium alloy layer to the etching rate of the aluminum-copper alloy serving as the intermediate layer is less than 0.7, and the shape after etching is molybdenum-niobium alloy layer (2) It became (c) of FIG. 1 because of the slow etching. For this reason, the wiring shape in each of Reference Examples 1-6 was determined as x.

대조적으로, 실시예 1 ∼ 7 에서, 단면형상 평가를 포함하는 모든 평가 결과가 만족스러웠다.In contrast, in Examples 1-7, all the evaluation results including cross-sectional shape evaluation were satisfactory.

특정 실시형태를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였지만, 본 발명은 그 본질을 벗어나지 않으면서 다양한 변경과 수정이 가해질 수 있다는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.While the invention has been described in detail with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made therein without departing from the spirit thereof.

2003년 9월 4일 출원된 일본특허출원 (출원번호 2003-312852) 의 내용은 본 원에서 참조로서 구체화되었다.The contents of Japanese Patent Application (Application No. 2003-312852), filed on September 4, 2003, are incorporated herein by reference.

본 발명의 에칭액 및 에칭방법에 의하면, 알루미늄 합금층 및 그 위에 형성된 몰리브덴 합금층을 포함하는 적층막을 단 1회의 에칭으로 순테이퍼형 측면이 되도록 에칭하여, 만족스러운 정밀도로 미세한 배선 형상을 형성할 수 있다.According to the etching solution and the etching method of the present invention, the laminated film including the aluminum alloy layer and the molybdenum alloy layer formed thereon can be etched to be a forward tapered side by only one etching to form a fine wiring shape with satisfactory precision. have.

그러므로, 본 발명에 의하면, 전기적 특성이 우수한 저저항 적층막을 포함하 는 배선재료를, 만족스로운 정밀도로 안정적이고 균일하게 에칭할 수 있고, 저비용으로 신뢰성이 높은 배선을 형성할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 높은 액정표시장치 등을 저비용으로 제공할 수 있다.Therefore, according to the present invention, the wiring material including the low resistance laminated film having excellent electrical characteristics can be etched stably and uniformly with satisfactory precision, and a highly reliable wiring can be formed at low cost. Therefore, a highly reliable liquid crystal display device or the like can be provided at low cost.

Claims (9)

기판상에 형성된 알루미늄 합금층 및 그 위에 형성되고 니오브함량이 2 ∼ 19 중량%인 몰리브덴-니오브 합금층을 포함하는 적층막을 에칭하기 위한 에칭액으로서, An etching solution for etching a laminated film comprising an aluminum alloy layer formed on a substrate and a molybdenum-niobium alloy layer formed on the substrate and having a niobium content of 2 to 19 wt%, 인산, 질산 및 유기산을 포함하는 혼합산의 수용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭액.An etching solution comprising an aqueous solution of a mixed acid containing phosphoric acid, nitric acid and organic acid. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 인산농도 Np 가 50 ∼ 75 중량%이고, Phosphoric acid concentration Np is 50 to 75% by weight, 질산농도 Nn 이 2 ∼ 15 중량%이며, Nitric acid concentration Nn is 2 to 15% by weight, Np+(98/63)Nn 으로 정의되는 산성분 농도가 55 ∼ 85 중량% 인 것을 특징으로 하는 에칭액.Etching liquid characterized by the acid component concentration defined by Np + (98/63) Nn being 55-85 weight%. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유기산은 아세트산 또는 알킬술폰산인 것을 특징으로 하는 에칭액.The etchant according to claim 1 or 2, wherein the organic acid is acetic acid or alkylsulfonic acid. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유기산은 아세트산이고, 또한 그 농도가 1 ∼ 30 중량% 인 것을 특징으로 하는 에칭액.The etching liquid according to claim 1 or 2, wherein the organic acid is acetic acid and its concentration is 1 to 30% by weight. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유기산은 메탄술폰산 및/또는 에탄술폰산이고, 또한 그 농도가 0.5 ∼ 20 중량% 인 것을 특징으로 하는 에칭액.The etching liquid according to claim 1 or 2, wherein the organic acid is methanesulfonic acid and / or ethanesulfonic acid, and its concentration is 0.5 to 20% by weight. 기판상에 형성된 알루미늄 합금층 및 그 위에 형성되고 니오브함량이 2 ∼ 19 중량%인 몰리브덴-니오브 합금층을 포함하는 적층막을 에칭액으로 에칭하는 방법으로서, A method of etching a laminated film comprising an aluminum alloy layer formed on a substrate and a molybdenum-niobium alloy layer formed thereon with a niobium content of 2 to 19% by weight, comprising: 에칭액이 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 에칭액이고, The etchant is the etchant of any one of claims 1 to 5, 알루미늄 합금층의 에칭속도에 대한 몰리브덴-니오브 합금층의 에칭속도의 비 [ (몰리브덴-니오브 합금층의 에칭속도)/(알루미늄 합금층의 에칭속도) ] 가 0.7 ∼ 1.3 의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 에칭방법.The ratio of the etching rate of the molybdenum-niobium alloy layer to the etching rate of the aluminum alloy layer [(etching rate of molybdenum-niobium alloy layer) / (etching rate of aluminum alloy layer)] is in the range of 0.7 to 1.3. Etching method. 제 6 항에 있어서, 상기 적층막은 알루미늄 합금층과 기판 사이에 개재되는 하층을 더 가지며, 상기 하층은 니오브함량이 2 ∼ 19 중량%인 몰리브덴-니오브 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.The etching method according to claim 6, wherein the laminated film further has a lower layer interposed between the aluminum alloy layer and the substrate, and the lower layer comprises a molybdenum-niobium alloy having a niobium content of 2 to 19 wt%. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은, 구리함량이 0.05 ∼ 3 중량%인 알루미늄-구리 합금이거나 또는 네오디뮴 함량이 1.5 ∼ 15 중량%인 알루미늄-네오디뮴 합금인 것을 특징으로 하는 에칭방법.The etching method according to claim 6 or 7, wherein the aluminum alloy is an aluminum-copper alloy having a copper content of 0.05 to 3% by weight or an aluminum-neodymium alloy having a neodymium content of 1.5 to 15% by weight. . 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 하측의 알루미늄 합금층의 두께 tA 에 대한 상측의 몰리브덴-니오브 합금층의 두께 tM 의 비 tM/tA 가 O.l ∼ 1 인 것을 특징으로 하는 에칭방법.The ratio t M / t A of the thickness t M of the upper molybdenum-niobium alloy layer to the thickness t A of the lower aluminum alloy layer is Ol to 1 according to any one of claims 6 to 8. Etching method.
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