JP7803826B2 - Substrate processing method and etching solution composition used therein - Google Patents
Substrate processing method and etching solution composition used thereinInfo
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Description
本開示は、基板処理方法、及びそれに用いるエッチング液組成物に関する。 This disclosure relates to a substrate processing method and an etching solution composition used therein.
半導体装置の製造過程において、金属を含む被エッチング膜をエッチングして所定のパターン形状に加工するエッチング工程が行われている。
近年の半導体分野においては高集積化が進んでおり、配線の複雑化や微細化が求められており、パターンの加工技術やエッチング液に対する要求も高まりつつあり、様々なエッチング方法が提案されている。
2. Description of the Related Art In the manufacturing process of a semiconductor device, an etching step is performed in which a film to be etched containing a metal is etched into a predetermined pattern shape.
In recent years, the semiconductor industry has seen increasing integration density, which has led to demands for more complex and finer wiring. This has led to increased demands for pattern processing techniques and etching solutions, and various etching methods have been proposed.
例えば、特許文献1は、リン酸、硝酸、および水を含む混酸(エッチング液)におけるリン酸と水のモル比(P/W)を一定数値範囲となるように制御すると、エッチングレートの変動を抑えることができ、複数枚の基板間におけるタングステンのエッチング量のばらつきを小さくできることを開示する。
特許文献2は、2種の金属膜と絶縁層とが交互に積層された積層体において、絶縁層間の2種の金属膜(タングステンを含む)をエッチングする際(例えば、図1AからBにエッチングする際)に、リン酸、酢酸及び硝酸を含むエッチング液のエッチングレートを変更(例えば、エッチングレートを低く)することで2種の金属膜を効率よくエッチングできることを開示する。
For example, Patent Document 1 discloses that by controlling the molar ratio of phosphoric acid to water (P/W) in a mixed acid (etchant) containing phosphoric acid, nitric acid, and water to fall within a certain range, it is possible to suppress fluctuations in the etching rate and reduce variations in the amount of tungsten etched among a plurality of substrates.
Patent Document 2 discloses that in a laminate in which two types of metal films and insulating layers are alternately stacked, when etching two types of metal films (including tungsten) between insulating layers (for example, when etching from FIG. 1A to FIG. 1B), the etching rate of an etching solution containing phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid is changed (for example, the etching rate is lowered), thereby enabling efficient etching of the two types of metal films.
例えば、リン酸、酢酸及び硝酸の混酸水溶液をエッチング液として用いると、タングステン等の金属を含む被エッチング膜を高速でエッチングできる。
一方、前記混酸水溶液をエッチング液として使用すると、不均一なエッチングが進行し、エッチング後の金属膜表面の光沢度が失われることがあった。光沢度が損なわれるとレーザー散乱測定機などに支障をきたし、表面清浄性、形状など正確に測定できないことがあった。半導体ウエハの製造過程において、生産性、収率の観点から、光沢度が損なわれにくいエッチング液が求められている。
For example, when an aqueous mixed acid solution of phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid is used as an etching solution, a film containing a metal such as tungsten can be etched at a high speed.
On the other hand, when the mixed acid aqueous solution is used as an etching solution, non-uniform etching may occur, resulting in loss of gloss on the metal film surface after etching. Loss of gloss can interfere with laser scattering measurement devices, making it impossible to accurately measure the surface cleanliness, shape, etc. In the semiconductor wafer manufacturing process, an etching solution that does not easily lose gloss is required from the viewpoints of productivity and yield.
そこで、本開示は、一態様において、エッチングによる金属膜の光沢度の低下を抑制できる基板処理方法及びエッチング液組成物を提供する。 In one aspect, the present disclosure provides a substrate processing method and an etching solution composition that can suppress the reduction in gloss of a metal film due to etching.
本開示は、一態様において、金属膜を有する基板の露出した金属膜の部分をエッチング液組成物でエッチングするエッチング工程を含む基板処理方法であって、
前記金属膜は、タングステン膜、モリブデン膜、オスミウム膜、イリジウム膜、ルテニウム膜、ロジウム膜、銅膜及びニッケル膜のいずれか一つであり、
前記エッチング液組成物は、混酸成分、エッチング抑制剤、及び水を含み、かつ、pHが1以下であり、
前記混酸成分は、リン酸、有機酸、及び硝酸からなり、
前記エッチング抑制剤は、ポリアルキレンイミン、ジアリルアミン由来の構成単位を有するポリマー、及びポリアルキレンポリアミンから選ばれる少なくとも1種の有機アミン化合物であり、
前記エッチング液組成物における混酸成分の配合量の前記エッチング抑制剤の配合量に対する質量比が20以上900以下である、基板処理方法に関する。
In one aspect, the present disclosure provides a substrate processing method including an etching step of etching an exposed portion of a metal film of a substrate having a metal film with an etching solution composition, the method comprising:
the metal film is any one of a tungsten film, a molybdenum film, an osmium film, an iridium film, a ruthenium film, a rhodium film, a copper film, and a nickel film;
the etching solution composition contains a mixed acid component, an etching inhibitor, and water, and has a pH of 1 or less;
the mixed acid component comprises phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid;
the etching inhibitor is at least one organic amine compound selected from polyalkyleneimine, a polymer having a constitutional unit derived from diallylamine, and polyalkylenepolyamine;
the mass ratio of the mixed acid component to the etching inhibitor in the etching solution composition is 20 or more and 900 or less.
本開示は、一態様において、本開示の基板処理方法におけるエッチング工程に使用するためのエッチング液組成物であって、
混酸成分、エッチング抑制剤、及び水を含み、
pHが1以下であり、
前記混酸成分は、リン酸、有機酸、及び硝酸からなり、
前記エッチング抑制剤は、ポリアルキレンイミン、及び、ジアリルアミン由来の構成単位を有するポリマー、及びポリアルキレンポリアミンから選ばれる少なくとも1種の有機アミン化合物であり、
前記エッチング液組成物における混酸成分の配合量の前記エッチング抑制剤の配合量に対する質量比が20以上900以下である、エッチング液組成物に関する。
In one aspect, the present disclosure provides an etching solution composition for use in an etching step in a substrate processing method of the present disclosure, comprising:
The etching inhibitor includes a mixed acid component, an etching inhibitor, and water.
The pH is 1 or less,
the mixed acid component comprises phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid;
the etching inhibitor is at least one organic amine compound selected from polyalkyleneimine, a polymer having a constitutional unit derived from diallylamine, and polyalkylenepolyamine;
The etching solution composition relates to a mass ratio of the mixed acid component to the etching inhibitor in the etching solution composition of 20 or more and 900 or less.
本開示は、一態様において、本開示のエッチング液組成物の製造方法であって、リン酸、有機酸及び硝酸からなる混酸成分を含む混酸組成物と、エッチング抑制剤とを配合して前記エッチング液組成物を得る工程を含む、エッチング液組成物の製造方法に関する。
本開示は、一態様において、本開示の基板処理方法又は本開示のエッチング液組成物の製造方法に使用するための混酸組成物であって、リン酸、有機酸及び硝酸からなる混酸成分を含む、混酸組成物に関する。
In one aspect, the present disclosure relates to a method for producing an etching solution composition of the present disclosure, the method including a step of blending a mixed acid composition containing a mixed acid component including phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid with an etching inhibitor to obtain the etching solution composition.
In one aspect, the present disclosure relates to a mixed acid composition for use in the substrate processing method of the present disclosure or the method for producing an etching solution composition of the present disclosure, the mixed acid composition comprising a mixed acid component consisting of phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid.
本開示によれば、一態様において、エッチングによる金属膜の光沢度の低下を抑制可能な基板処理方法及びエッチング液組成物を提供できる。 In one aspect, the present disclosure provides a substrate processing method and an etching solution composition that can suppress a decrease in the gloss of a metal film due to etching.
本開示は、一態様において、リン酸、有機酸、及び硝酸からなる混酸成分を含むエッチング液に所定の有機アミン化合物を、混酸成分の配合量に対して所定の割合で混合するとハンドリング性を大きく損なうことなくエッチングレートが抑制され、さらに、エッチングによる金属膜の光沢度の低下を抑制できるという知見に基づく。 In one aspect, the present disclosure is based on the finding that mixing a specific organic amine compound in a specific ratio relative to the amount of mixed acid component in an etching solution containing a mixed acid component made of phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid reduces the etching rate without significantly impairing handleability, and further prevents the gloss of the metal film from decreasing due to etching.
本開示は、一態様において、金属膜を有する基板の露出した金属膜の部分をエッチング液組成物でエッチングするエッチング工程を含む基板処理方法であって、
前記金属膜は、タングステン膜、モリブデン膜、オスミウム膜、イリジウム膜、ルテニウム膜、ロジウム膜、銅膜及びニッケル膜のいずれか一つであり、
前記エッチング液組成物は、混酸成分、エッチング抑制剤、及び水を含み、かつ、pHが1以下であり、
前記混酸成分は、リン酸、有機酸、及び硝酸からなり、
前記エッチング抑制剤は、ポリアルキレンイミン、ジアリルアミン由来の構成単位を有するポリマー、及びポリアルキレンポリアミンから選ばれる少なくとも1種の有機アミン化合物であり、
前記エッチング液組成物における混酸成分の配合量の前記エッチング抑制剤の配合量に対する質量比が20以上900以下である、基板処理方法(以下、「本開示の基板処理方法」ともいう)に関する。
In one aspect, the present disclosure provides a substrate processing method including an etching step of etching an exposed portion of a metal film of a substrate having a metal film with an etching solution composition, the method comprising:
the metal film is any one of a tungsten film, a molybdenum film, an osmium film, an iridium film, a ruthenium film, a rhodium film, a copper film, and a nickel film;
the etching solution composition contains a mixed acid component, an etching inhibitor, and water, and has a pH of 1 or less;
the mixed acid component comprises phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid;
the etching inhibitor is at least one organic amine compound selected from polyalkyleneimine, a polymer having a constitutional unit derived from diallylamine, and polyalkylenepolyamine;
the mass ratio of the mixed acid component amount to the etching inhibitor amount in the etching solution composition is 20 or more and 900 or less (hereinafter also referred to as the "substrate processing method of the present disclosure").
本開示の基板処理方法によれば、例えば、エッチング液組成物のハンドリング性を大きく損なうことなく、エッチングによる金属膜の光沢度の低下を抑制できる。 The substrate processing method disclosed herein can, for example, suppress the reduction in gloss of a metal film due to etching without significantly impairing the handleability of the etching solution composition.
本開示の効果発現のメカニズムの詳細は明らかではないが、以下のように推察される。
本開示では、リン酸、有機酸及び硝酸からなる混酸成分とエッチング抑制剤とを含み、混酸成分の配合量のエッチング抑制剤の配合量に対する質量比が所定範囲内であるエッチング液組成物を用いる。それにより、エッチング抑制剤が被エッチング膜である金属膜の表面に隙間なく被覆又は厚みのある保護膜を形成でき、金属膜の表面を保護しながら緩やかにエッチングするため、不均一なエッチングの進行を抑制し、エッチングによる金属膜の光沢度の低下を抑制できると考えられる。混酸成分の配合量のエッチング抑制剤の配合量に対する質量比が大きくなりすぎると、酸の量に対してエッチング抑制剤の量が少なくなるため、被エッチング膜である金属膜の表面に隙間なく被覆又は厚みのある保護膜を形成しにくくなり、酸による急速なエッチングが進行して表面が荒れ、光沢度が低下すると考えられる。一方、混酸成分の配合量のエッチング抑制剤の配合量に対する質量比が小さくなりすぎると、酸の量に対してエッチング抑制剤の量が十分であるため光沢度の低下は抑制できるが、エッチング組成物の粘度が高くなりハンドリング性が悪化すると考えられる。
但し、本開示はこれらのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
Although the details of the mechanism by which the effects of the present disclosure are manifested are not clear, it is presumed as follows.
The present disclosure uses an etching solution composition containing a mixed acid component consisting of phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid, and an etching inhibitor, wherein the mass ratio of the mixed acid component to the etching inhibitor is within a predetermined range. This allows the etching inhibitor to form a dense coating or a thick protective film on the surface of the metal film to be etched, protecting the surface while etching slowly. This is thought to suppress uneven etching and reduce the gloss of the metal film due to etching. If the mass ratio of the mixed acid component to the etching inhibitor is too large, the amount of etching inhibitor relative to the amount of acid becomes too small, making it difficult to form a dense coating or a thick protective film on the surface of the metal film to be etched. This is thought to result in rapid etching by the acid, resulting in surface roughness and reduced gloss. On the other hand, if the mass ratio of the mixed acid component to the etching inhibitor is too small, the amount of etching inhibitor relative to the amount of acid is sufficient, preventing gloss reduction, but the viscosity of the etching composition increases, making it difficult to handle.
However, the present disclosure need not be construed as being limited to these mechanisms.
本開示の基板処理方法は、例えば、リン酸、有機酸及び硝酸からなる混酸成分を含むエッチング液にエッチング抑制剤を加えることでエッチングレートを低く制御できるから、低エッチングレートが必要なエッチング工程を含む基板処理に好ましく適用できる。 The substrate processing method disclosed herein can control the etching rate to a low level by adding an etching inhibitor to an etching solution containing a mixed acid component consisting of phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid, and is therefore preferably applicable to substrate processing including etching processes that require a low etching rate.
[基板処理方法]
本開示の基板処理方法は、金属膜を有する基板の露出した金属膜の部分をエッチング液組成物でエッチングするエッチング工程を含む。
[Substrate processing method]
The substrate processing method of the present disclosure includes an etching step of etching an exposed portion of a metal film of a substrate having a metal film thereon with an etching solution composition.
[基板]
本開示の基板処理方法の処理対象である被処理基板は、被エッチング膜である金属膜を有する。被処理基板の被エッチング膜は、一又は複数の実施形態において、その全部又は一部が、エッチング液が接触可能に露出している。
本開示の基板処理方法は、エッチングレートが抑制されたエッチングが可能であるため、特許文献2に開示される低エッチングレートが好ましい構造の基板(例えば、図1Aのような基板)も処理対象とできる。なお、図1Aにおいて、100がポリシリコン膜、101がタングステン膜(被エッチング膜)、102が窒化チタン膜(被エッチング膜)、及び103が絶縁層(SiO2層)である。図1中の被エッチング膜102は、窒化チタン膜以外の膜であってもよいし、基板が被エッチング膜102を有していなくてもよい。
したがって、本開示の基板処理方法の処理対象である被処理基板は、一又は複数の実施形態において、被エッチング膜を含む金属膜層と、絶縁層(例えば、SiO2層)とが交互に繰り返し積層されている積層体構造を含む基板が挙げられ、一又は複数の実施形態において、前記基板の被エッチング膜の一部が露出している基板が挙げられ、一又は複数の実施形態において、前記金属膜層が1又は複数の金属膜を含む層である基板が挙げられる。
[substrate]
In one or more embodiments, the substrate to be processed by the substrate processing method of the present disclosure has a metal film as a film to be etched. In one or more embodiments, the film to be etched of the substrate to be processed is entirely or partially exposed so as to be contactable with an etching solution.
The substrate processing method of the present disclosure is capable of etching at a suppressed etching rate, and therefore can also process substrates having a structure for which a low etching rate is preferred, as disclosed in Patent Document 2 (for example, a substrate as shown in FIG. 1A ). In FIG. 1A , 100 denotes a polysilicon film, 101 denotes a tungsten film (film to be etched), 102 denotes a titanium nitride film (film to be etched), and 103 denotes an insulating layer (SiO 2 layer). The film to be etched 102 in FIG. 1 may be a film other than a titanium nitride film, and the substrate may not have the film to be etched 102.
Therefore, in one or more embodiments, the substrate to be processed by the substrate processing method of the present disclosure may be a substrate having a laminate structure in which a metal film layer including a film to be etched and an insulating layer (e.g., a SiO2 layer) are alternately and repeatedly stacked, in one or more embodiments, a substrate in which a part of the film to be etched of the substrate is exposed, and in one or more embodiments, a substrate in which the metal film layer is a layer including one or more metal films.
[金属膜]
被処理基板に備えられる被エッチング膜である金属膜は、タングステン膜、モリブデン膜、オスミウム膜、イリジウム膜、ルテニウム膜、ロジウム膜、銅膜及びニッケル膜のいずれか一つであり、一又は複数の実施形態において、タングステン膜、モリブデン膜、及びニッケル膜のいずれか一つである。本開示における金属膜は、配線の複雑化や微細化の観点から、一又は複数の実施形態において、第6族の遷移金属及び第10族の遷移金属から選ばれる少なくとも1種の金属を含む金属膜が好ましく、例えば、タングステン膜、モリブデン膜、及びニッケル膜から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
[Metal film]
The metal film, which is the film to be etched provided on the substrate to be processed, is any one of a tungsten film, a molybdenum film, an osmium film, an iridium film, a ruthenium film, a rhodium film, a copper film, and a nickel film, and in one or more embodiments, is any one of a tungsten film, a molybdenum film, and a nickel film. In one or more embodiments, from the viewpoint of increasing the complexity and miniaturization of wiring, the metal film in the present disclosure is preferably a metal film containing at least one metal selected from Group 6 transition metals and Group 10 transition metals, and for example, at least one selected from a tungsten film, a molybdenum film, and a nickel film is preferred.
被処理基板が、一又は複数の実施形態において、複数の金属膜を備える場合、第1膜として、タングステン膜、モリブデン膜、オスミウム膜、イリジウム膜、ルテニウム膜、ロジウム膜、銅膜及びニッケル膜のいずれか一つを備え、第2膜として、窒化チタン膜および窒化タンタル膜のいずれか一つを備えていてもよい。
第1膜が複数種類であってもよい。
被処理基板が、一又は複数の実施形態において、複数の金属膜を備える場合は、第1膜を少なくとも1つ備える。
被処理基板は、一又は複数の実施形態において、第2膜を有さなくてもよい。
したがって、本開示の基板処理方法における被処理基板は、一又は複数の実施形態において、金属膜層と絶縁層とが交互に繰り返し積層されている積層体構造を含み、前記金属膜層が、一又は複数種類の金属膜を含み、かつ、少なくとも、タングステン膜、モリブデン膜、オスミウム膜、イリジウム膜、ルテニウム膜、ロジウム膜、銅膜及びニッケル膜のいずれかの金属膜を含む基板である。
また、本開示の基板処理方法で処理される基板としては、一又は複数の実施形態において、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、及び太陽電池用基板が挙げられる。
In one or more embodiments, when the substrate to be processed comprises a plurality of metal films, the first film may comprise one of a tungsten film, a molybdenum film, an osmium film, an iridium film, a ruthenium film, a rhodium film, a copper film, and a nickel film, and the second film may comprise one of a titanium nitride film and a tantalum nitride film.
The first film may be of a plurality of types.
In one or more embodiments, when the substrate to be processed includes a plurality of metal films, the substrate includes at least one first film.
In one or more embodiments, the substrate to be processed may not have the second film.
Therefore, in one or more embodiments, the substrate to be processed in the substrate processing method of the present disclosure is a substrate that includes a laminate structure in which metal film layers and insulating layers are alternately stacked, and the metal film layers include one or more types of metal films, and at least any of a tungsten film, a molybdenum film, an osmium film, an iridium film, a ruthenium film, a rhodium film, a copper film, and a nickel film.
In one or more embodiments, substrates to be processed by the substrate processing method of the present disclosure include semiconductor wafers, substrates for liquid crystal displays, substrates for plasma displays, substrates for FEDs (Field Emission Displays), substrates for optical disks, substrates for magnetic disks, substrates for magneto-optical disks, substrates for photomasks, ceramic substrates, and substrates for solar cells.
[エッチング液組成物]
本開示の基板処理方法のエッチング工程に用いるエッチング液組成物(以下、「本開示のエッチング液組成物」ともいう)は、混酸成分、エッチング抑制剤、及び水を含み、かつ、pHが1以下である。
[Etching solution composition]
The etching solution composition used in the etching step of the substrate processing method of the present disclosure (hereinafter also referred to as the “etching solution composition of the present disclosure”) contains a mixed acid component, an etching inhibitor, and water, and has a pH of 1 or less.
[混酸成分]
本開示のエッチング液組成物に含まれる混酸成分は、リン酸、有機酸、及び硝酸からなる。
[Mixed acid component]
The mixed acid component contained in the etching solution composition of the present disclosure comprises phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid.
[リン酸]
本開示のエッチング液組成物中のリン酸の配合量は、光沢度の観点から、35質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、45質量%以上が更に好ましく、50質量%以上が更に好ましく、55質量%以上が更に好ましく、そして、光沢度の観点から、90質量%以下が好ましく、85質量%以下がより好ましく、80質量%以下が更に好ましい。
[phosphoric acid]
The amount of phosphoric acid in the etching solution composition of the present disclosure is, from the viewpoint of glossiness, preferably 35% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, even more preferably 45% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 55% by mass or more, and from the viewpoint of glossiness, is preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, and still more preferably 80% by mass or less.
[有機酸]
本開示のエッチング液組成物に含まれる有機酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、トリメリット酸、ヒドロキシ酢酸、乳酸、サリチル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、アスパラギン酸、及びグルタミン酸から選ばれる少なくとも1種が挙げられ、光沢度の低下抑制の観点から、有機酸としては、炭素数1~10の1価の有機酸が好ましく、炭素数1~10の1価のカルボン酸がより好ましく、酢酸が更に好ましい。有機酸は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本開示のエッチング液組成物中の有機酸の配合量は、エッチング抑制率の観点から、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上が更に好ましく、そして、エッチング抑制率の観点から、45質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、35質量%以下が更に好ましい。有機酸が2種以上の組合せである場合、有機酸の配合量はそれらの合計配合量である。
[Organic acid]
Examples of organic acids contained in the etching solution composition of the present disclosure include at least one selected from formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, trimellitic acid, hydroxyacetic acid, lactic acid, salicylic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, aspartic acid, and glutamic acid. From the viewpoint of suppressing a decrease in gloss, the organic acid is preferably a monovalent organic acid having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a monovalent carboxylic acid having 1 to 10 carbon atoms, and even more preferably acetic acid. One type of organic acid may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The amount of the organic acid in the etching solution composition of the present disclosure is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and even more preferably 3% by mass or more, from the viewpoint of etching inhibition rate, and is preferably 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 35% by mass or less, from the viewpoint of etching inhibition rate. When two or more organic acids are used in combination, the amount of the organic acid is the total amount thereof.
[硝酸]
本開示のエッチング液組成物中の硝酸の配合量は、光沢度の観点から、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、1.5質量%以上が更に好ましく、そして、光沢度の観点から、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、7質量%以下が更に好ましい。
[nitric acid]
The amount of nitric acid in the etching solution composition of the present disclosure is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and even more preferably 1.5% by mass or more, from the viewpoint of glossiness, and is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 7% by mass or less, from the viewpoint of glossiness.
例えば、有機酸が酢酸である場合、リン酸、酢酸及び硝酸からなる混酸成分において、リン酸の配合量は、光沢度の観点から、一又は複数の実施形態において、50質量%以上95質量%以下が好ましく、60質量%以上93質量%以下がより好ましく、65質量%以上90質量%以下が更に好ましい。前記混酸中のリン酸の配合量は、同様の観点から、その他の一又は複数の実施形態において、45質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上93質量%以下がより好ましく、55質量%以上90質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、前記混酸中の酢酸の配合量は、2質量%以上80質量%以下が好ましく、3質量%以上70質量%以下がより好ましく、5質量%以上60質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、前記混酸中の硝酸の配合量は、0.5質量%以上20質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましく、1.5質量%以上10質量%以下が更に好ましい。リン酸と酢酸と硝酸との質量比(リン酸/酢酸/硝酸)は適宜設定することができ、例えば、88/8/4とすることができる。 For example, when the organic acid is acetic acid, in one or more embodiments, the amount of phosphoric acid in the mixed acid component consisting of phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid is preferably 50% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 60% by mass or more and 93% by mass or less, and even more preferably 65% by mass or more and 90% by mass or less, from the viewpoint of gloss. From the same viewpoint, in one or more other embodiments, the amount of phosphoric acid in the mixed acid is preferably 45% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 50% by mass or more and 93% by mass or less, and even more preferably 55% by mass or more and 90% by mass or less. From the same viewpoint, the amount of acetic acid in the mixed acid is preferably 2% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 70% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or more and 60% by mass or less. From the same viewpoint, the amount of nitric acid in the mixed acid is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less, and even more preferably 1.5% by mass or more and 10% by mass or less. The mass ratio of phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid (phosphoric acid/acetic acid/nitric acid) can be set as appropriate, for example, 88/8/4.
本開示のエッチング液組成物中の混酸の合計配合量は、光沢度の低下抑制の観点から、70質量%以上が好ましく、75質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、98質量%以下が好ましく、95質量%以下がより好ましく、90質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示のエッチング液組成物中における混酸の配合量は、70質量%以上98質量%以下が好ましく、75質量%以上95質量%以下がより好ましく、80質量%以上90質量%以下が更に好ましい。 From the viewpoint of suppressing a decrease in gloss, the total amount of mixed acid in the etching solution composition of the present disclosure is preferably 70% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, and even more preferably 80% by mass or more. From the same viewpoint, it is preferably 98% by mass or less, more preferably 95% by mass or less, and even more preferably 90% by mass or less. From the same viewpoint, the total amount of mixed acid in the etching solution composition of the present disclosure is preferably 70% by mass or more and 98% by mass or less, more preferably 75% by mass or more and 95% by mass or less, and even more preferably 80% by mass or more and 90% by mass or less.
[エッチング抑制剤]
本開示におけるエッチング抑制剤は、ポリアルキレンイミン、ジアリルアミン由来の構成単位を有するポリマー、及びポリアルキレンポリアミンから選ばれる有機アミン化合物が挙げられる。これらの中でも、エッチング抑制剤としては、一又は複数の実施形態において、光沢度の低下抑制の観点から、ポリアルキレンイミン及びポリアルキレンポリアミンの少なくとも一方が好ましい。
前記ポリアルキレンイミンとしては、例えば、ポリエチレンイミン等が挙げられる。
前記ジアリルアミン由来の構成単位を含むポリマーとしては、例えば、ジアリルアミン/二酸化硫黄共重合体等が挙げられる。
ポリアルキレンポリアミンとしては、例えば、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン等が挙げられる。
本開示のエッチング液組成物に含まれるエッチング抑制剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
[Etching inhibitor]
The etching inhibitor in the present disclosure may be an organic amine compound selected from polyalkyleneimine, a polymer having a constitutional unit derived from diallylamine, and polyalkylenepolyamine. Among these, in one or more embodiments, at least one of polyalkyleneimine and polyalkylenepolyamine is preferred as the etching inhibitor from the viewpoint of suppressing a decrease in gloss.
Examples of the polyalkyleneimine include polyethyleneimine.
Examples of the polymer containing a constitutional unit derived from diallylamine include diallylamine/sulfur dioxide copolymers.
Examples of polyalkylene polyamines include triethylenetetramine and diethylenetriamine.
The etching inhibitor contained in the etching liquid composition of the present disclosure may be used alone or in combination of two or more.
エッチング抑制剤がポリアルキレンイミンである場合、エッチング抑制剤の数平均分子量は、光沢度の低下抑制の観点から、300以上が好ましく、600以上がより好ましく、1,200以上が更に好ましく、そして、粘度の観点から、100,000以下が好ましく、5,000以下がより好ましく、3,000以下が更に好ましい。粘度の観点から、エッチング抑制剤の数平均分子量は、300以上100,000以下が好ましく、600以上5,000以下がより好ましく、1,200以上3,000以下が更に好ましい。
エッチング抑制剤がジアリルアミン由来の構成単位を含むポリマーである場合、エッチング抑制剤の重量平均分子量は、光沢度の低下抑制の観点から、2,000以上が好ましく、3,000以上がより好ましく、4,000以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、50,000以下が好ましく、10,000以下がより好ましく、7,000以下が更に好ましい。粘度の観点から、エッチング抑制剤の重量平均分子量は、2,000以上50,000以下が好ましく、3,000以上10,000以下がより好ましく、4,000以上7,000以下が更に好ましい。
エッチング抑制剤がポリアルキレンポリアミンである場合、エッチング抑制剤の数平均分子量又は分子量は、光沢度の低下抑制の観点から、50以上が好ましく、80以上がより好ましく、100以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、1,000以下が好ましく、500以下がより好ましく、300以下が更に好ましい。同様の観点から、エッチング抑制剤の数平均分子量又は分子量は、50以上1,000以下が好ましく、80以上500以下がより好ましく、100以上300以下が更に好ましい。
When the etching inhibitor is a polyalkyleneimine, the number-average molecular weight of the etching inhibitor is preferably 300 or more, more preferably 600 or more, and even more preferably 1,200 or more from the viewpoint of suppressing a decrease in gloss, and from the viewpoint of viscosity, it is preferably 100,000 or less, more preferably 5,000 or less, and even more preferably 3,000 or less. From the viewpoint of viscosity, the number-average molecular weight of the etching inhibitor is preferably 300 or more and 100,000 or less, more preferably 600 or more and 5,000 or less, and even more preferably 1,200 or more and 3,000 or less.
When the etching inhibitor is a polymer containing a constitutional unit derived from diallylamine, the weight-average molecular weight of the etching inhibitor is preferably 2,000 or more, more preferably 3,000 or more, and even more preferably 4,000 or more from the viewpoint of suppressing a decrease in gloss, and from the same viewpoint, is preferably 50,000 or less, more preferably 10,000 or less, and even more preferably 7,000 or less. From the viewpoint of viscosity, the weight-average molecular weight of the etching inhibitor is preferably 2,000 or more and 50,000 or less, more preferably 3,000 or more and 10,000 or less, and even more preferably 4,000 or more and 7,000 or less.
When the etching inhibitor is a polyalkylene polyamine, the number average molecular weight or molecular weight of the etching inhibitor is preferably 50 or more, more preferably 80 or more, and even more preferably 100 or more, from the viewpoint of suppressing a decrease in gloss, and from the same viewpoint, it is preferably 1,000 or less, more preferably 500 or less, and even more preferably 300 or less. From the same viewpoint, the number average molecular weight or molecular weight of the etching inhibitor is preferably 50 or more and 1,000 or less, more preferably 80 or more and 500 or less, and even more preferably 100 or more and 300 or less.
本開示において平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)によって測定できる。 In this disclosure, average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC).
本開示のエッチング抑制剤の平均分子量の測定方法の例を以下に示す。
<GPC条件(ポリアルキレンイミン)>
試料液:0.1wt%の濃度に調整したもの
装置/検出器: HLC-8320GPC(一体型GPC)東ソー(株)製
カラム:α―M+α―M(東ソー株式会社製)
溶離液:0.15mol/L Na2SO4,1% CH3COOH/水
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/min
試料液注入量:100μL
標準ポリマー:分子量が既知のプルラン(Shodex社 P-5、P-50,P-200、P-800)
<GPC条件(ジアリルアミン由来の構成単位を含むポリマー)>
試料液:0.1wt%の濃度に調整したもの
検出器:HLC-8320GPC(一体型GPC)東ソー(株)製
カラム:α―M+α―M(東ソー株式会社製)
溶離液:0.15mol/L Na2SO4,1% CH3COOH/水
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/min
試料液注入量:100μL
標準ポリマー:分子量が既知のプルラン(Shodex社 P-5、P-50,P-200、P-800)
An example of a method for measuring the average molecular weight of the etching inhibitor of the present disclosure is shown below.
<GPC conditions (polyalkyleneimine)>
Sample solution: adjusted to a concentration of 0.1 wt%. Apparatus/detector: HLC-8320GPC (integrated GPC) manufactured by Tosoh Corporation. Column: α-M + α-M (manufactured by Tosoh Corporation).
Eluent: 0.15 mol/L Na 2 SO 4 , 1% CH 3 COOH/water Column temperature: 40° C.
Flow rate: 1.0mL/min
Sample solution injection volume: 100 μL
Standard polymer: pullulan with known molecular weight (Shodex P-5, P-50, P-200, P-800)
<GPC Conditions (Polymer Containing Diallylamine-Derived Constitutional Units)>
Sample solution: adjusted to a concentration of 0.1 wt% Detector: HLC-8320GPC (integrated GPC) manufactured by Tosoh Corporation Column: α-M + α-M (manufactured by Tosoh Corporation)
Eluent: 0.15 mol/L Na 2 SO 4 , 1% CH 3 COOH/water Column temperature: 40° C.
Flow rate: 1.0mL/min
Sample solution injection volume: 100 μL
Standard polymer: pullulan with known molecular weight (Shodex P-5, P-50, P-200, P-800)
本開示におけるエッチング抑制剤は、光沢度の低下抑制の観点から、エッチング抑制率が20%以上であることが好ましく、30%以上がより好ましく、40%以上が更に好ましく、50%以上が更に好ましく、60%以上が更に好ましく、70%以上が更に好ましく、80%以上が更に好ましく、85%以上が更に好ましく、90%以上が更に好ましく、93%以上が更に好ましい。 From the viewpoint of suppressing a decrease in gloss, the etching inhibitor in the present disclosure preferably has an etching inhibition rate of 20% or more, more preferably 30% or more, even more preferably 40% or more, even more preferably 50% or more, even more preferably 60% or more, even more preferably 70% or more, even more preferably 80% or more, even more preferably 85% or more, even more preferably 90% or more, and even more preferably 93% or more.
本開示において、エッチング抑制率とは、エッチング抑制剤を使用しない場合のエッチング速度に対するエッチング抑制剤を使用した場合のエッチング速度の減少率のことを示す。エッチング抑制率は、一又は複数の実施形態において、リン酸、酢酸、硝酸及び水からなり、前記リン酸、酢酸及び硝酸の配合量の質量比がエッチング液組成物におけるリン酸、酢酸及び硝酸の配合量の質量比と同じであり、前記リン酸、酢酸及び硝酸の合計配合量が85質量%である混酸水溶液のエッチング速度を100としたときの前記エッチング液組成物のエッチング速度の相対速度Aを、100から引いた値とすることができる。なお、混酸水溶液中の各成分の配合量の質量比は適宜設定することができる。エッチング抑制率は、一又は複数の実施形態において、温度、時間等の実施条件をエッチングを行う条件に適合させて測定することができる。エッチング抑制率の測定条件は、被エッチング層に含まれる金属によって異なり、エッチング抑制率を測定するときの温度及び時間の好ましい範囲としては、一又は複数の実施形態において、後述する本開示のエッチング工程におけるエッチング温度及びエッチング時間の好ましい範囲が挙げられる。例えば、エッチング抑制率の測定における所定温度及び所定時間は、測定に用いる金属板がタングステン板の場合は90℃で120分間、モリブデン板、ニッケル板の場合は40℃で10分間とすることができる。測定に用いる金属板の形状は、例えば、縦2cm、横2cm、厚さ0.1mmの板状体とすることができる。エッチング抑制率は、具体的には、実施例に記載の方法により求めることができる。 In the present disclosure, the etching inhibition rate refers to the rate of decrease in the etching rate when an etching inhibitor is used relative to the etching rate when no etching inhibitor is used. In one or more embodiments, the etching inhibition rate can be calculated by subtracting the relative etching rate A of the etching solution composition from 100, where A is the etching rate of a mixed acid aqueous solution comprising phosphoric acid, acetic acid, nitric acid, and water, the mass ratio of the phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid being the same as the mass ratio of the phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid in the etching solution composition, and the total mass of the phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid being 85% by mass. The mass ratio of the amounts of each component in the mixed acid aqueous solution can be set as appropriate. In one or more embodiments, the etching inhibition rate can be measured by adjusting the operating conditions, such as temperature and time, to the etching conditions. The measurement conditions for the etching inhibition rate vary depending on the metal contained in the layer to be etched. In one or more embodiments, preferred ranges of temperature and time for measuring the etching inhibition rate include the preferred ranges of etching temperature and etching time in the etching process of the present disclosure described below. For example, the predetermined temperature and time for measuring the etching inhibition rate can be 90°C for 120 minutes if the metal plate used for measurement is a tungsten plate, or 40°C for 10 minutes if the metal plate used for measurement is a molybdenum plate or nickel plate. The shape of the metal plate used for measurement can be, for example, a plate-like body measuring 2 cm in length, 2 cm in width, and 0.1 mm in thickness. Specifically, the etching inhibition rate can be determined by the method described in the Examples.
本開示におけるエッチング抑制剤としては、一又は複数の実施形態において、光沢度の低下抑制の観点から、エッチング抑制率が20%以上の有機アミン化合物であることが好ましい。 In one or more embodiments, the etching inhibitor of the present disclosure is preferably an organic amine compound with an etching inhibition rate of 20% or more, from the viewpoint of suppressing a decrease in gloss.
本開示におけるエッチング抑制剤としては、一又は複数の実施形態において、光沢度の低下抑制の観点から、エッチングされる金属膜の表面のゼータ電位を0mV超50mV以下にすることができる有機アミン化合物であることが好ましい。前記金属の表面のゼータ電位は、エッチングむら低減の観点から、0mV超が好ましく、10mV以上がより好ましく、20mV以上が更に好ましい。なお、前記金属の表面のゼータ電位は、50mV以下、40mV以下、又は35mV以下であってもよい。 In one or more embodiments, the etching inhibitor of the present disclosure is preferably an organic amine compound that can adjust the zeta potential of the surface of the metal film to be etched to greater than 0 mV and less than or equal to 50 mV, from the viewpoint of suppressing a decrease in gloss. From the viewpoint of reducing etching unevenness, the zeta potential of the metal surface is preferably greater than 0 mV, more preferably 10 mV or greater, and even more preferably 20 mV or greater. The zeta potential of the metal surface may also be 50 mV or less, 40 mV or less, or 35 mV or less.
本開示のエッチング液組成物中のエッチング抑制剤の配合量は、光沢度の低下抑制及びエッチングレート抑制の観点から、0.05質量%以上が好ましく、0.07質量%以上がより好ましく、0.09質量%以上が更に好ましく、そして、良好なハンドリング性の観点から、5質量%未満が好ましく、3質量%以下がより好ましく、2質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示のエッチング液組成物中のエッチング抑制剤の配合量は、光沢度の低下抑制、エッチングレート抑制、及び良好なハンドリング性の観点から、0.05質量%以上5質量%未満が好ましく、0.07質量%以上3質量%以下がより好ましく、0.09質量%以上2質量%以下が更に好ましい。エッチング抑制剤が2種以上の組合せである場合、エッチング抑制剤の配合量はそれらの合計配合量である。 The amount of etching inhibitor in the etching solution composition of the present disclosure is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.07% by mass or more, and even more preferably 0.09% by mass or more, from the viewpoints of suppressing a decrease in gloss and suppressing the etching rate. From the viewpoint of good handleability, it is preferably less than 5% by mass, more preferably 3% by mass or less, and even more preferably 2% by mass or less. More specifically, from the viewpoints of suppressing a decrease in gloss, suppressing the etching rate, and good handleability, the amount of etching inhibitor in the etching solution composition of the present disclosure is preferably 0.05% by mass or more but less than 5% by mass, more preferably 0.07% by mass or more but 3% by mass or less, and even more preferably 0.09% by mass or more but 2% by mass or less. When two or more etching inhibitors are used in combination, the amount of etching inhibitor is the total amount of the combined amounts.
[質量比:混酸/エッチング抑制剤]
本開示のエッチング液組成物における混酸成分の配合量のエッチング抑制剤の配合量に対する質量比(混酸/エッチング抑制剤)は、良好なハンドリング性の観点から、20以上であって、100以上が好ましく、150以上がより好ましく、光沢度の低下抑制及びエッチングレート抑制の観点から、900以下であって、500以下が好ましく、300以下がより好ましい。本開示のエッチング液組成物における質量比(混酸/エッチング抑制剤)は、光沢度の低下抑制、エッチングレート抑制、及び良好なハンドリング性の観点から、20以上900以下であって、100以上500以下が好ましく、150以上300以下がより好ましい。
[Mass ratio: mixed acid/etching inhibitor]
The mass ratio of the amount of the mixed acid component to the amount of the etching inhibitor in the etching solution composition of the present disclosure (mixed acid/etching inhibitor) is, from the viewpoint of good handleability, 20 or more, preferably 100 or more, and more preferably 150 or more, and, from the viewpoints of suppressing a decrease in glossiness and suppressing an etching rate, is 900 or less, preferably 500 or less, and more preferably 300 or less. The mass ratio (mixed acid/etching inhibitor) in the etching solution composition of the present disclosure is, from the viewpoints of suppressing a decrease in glossiness, suppressing an etching rate, and good handleability, 20 or more and 900 or less, preferably 100 or more and 500 or less, and more preferably 150 or more and 300 or less.
[水]
本開示のエッチング液組成物は、一又は複数の実施形態において、水を含む。本開示のエッチング液に含まれる水としては、蒸留水、イオン交換水、純水及び超純水等が挙げられる。
[water]
In one or more embodiments, the etching solution composition of the present disclosure contains water. Examples of water contained in the etching solution of the present disclosure include distilled water, ion-exchanged water, pure water, and ultrapure water.
本開示のエッチング液組成物中の水の配合量は、光沢度の低下抑制の観点から、2質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましく、7質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示のエッチング液組成物中の水の配合量は、2質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上25質量%以下がより好ましく、7質量%以上20質量%以下が更に好ましい。 From the viewpoint of suppressing a decrease in gloss, the amount of water in the etching solution composition of the present disclosure is preferably 2% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and even more preferably 7% by mass or more. From the same viewpoint, the amount of water in the etching solution composition of the present disclosure is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or less. From the same viewpoint, the amount of water in the etching solution composition of the present disclosure is preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 25% by mass or less, and even more preferably 7% by mass or more and 20% by mass or less.
[その他の成分]
本開示のエッチング液組成物は、本開示の効果が損なわれない範囲で、その他の成分をさらに配合してなるものであってもよい。その他の成分としては、リン酸及び硝酸以外の無機酸、キレート剤、界面活性剤、可溶化剤、防腐剤、防錆剤、殺菌剤、抗菌剤、酸化防止剤等が挙げられる。
[Other ingredients]
The etching solution composition of the present disclosure may further contain other components within the scope that does not impair the effects of the present disclosure, such as inorganic acids other than phosphoric acid and nitric acid, chelating agents, surfactants, solubilizing agents, preservatives, rust inhibitors, disinfectants, antibacterial agents, antioxidants, etc.
本開示のエッチング液組成物は、エッチングむら低減の観点から、過酸化水素を含まないことが好ましい。ここで、「過酸化水素を含まない」とは、一又は複数の実施形態において、過酸化水素を含まないこと、実質的に過酸化水素を含まないこと、又は、エッチング結果に影響を与える量の過酸化水素を含まないこと、を含む。本開示のエッチング液組成物中における過酸化水素の配合量は、特に限定されないが、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下、更に好ましくは0.1質量%以下、更に好ましくは0.01質量%以下、更に好ましくは0質量%である。 From the viewpoint of reducing etching unevenness, the etching solution composition of the present disclosure preferably does not contain hydrogen peroxide. Here, in one or more embodiments, "does not contain hydrogen peroxide" includes not containing hydrogen peroxide, not substantially containing hydrogen peroxide, or not containing an amount of hydrogen peroxide that would affect the etching results. The amount of hydrogen peroxide in the etching solution composition of the present disclosure is not particularly limited, but is preferably 3% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, even more preferably 0.1% by mass or less, even more preferably 0.01% by mass or less, and even more preferably 0% by mass.
本開示は、一態様において、本開示の基板処理方法におけるエッチング工程に使用するためのエッチング液組成物であって、
混酸成分、エッチング抑制剤、及び水を含み、
pHが1以下であり、
前記混酸成分は、リン酸、有機酸、及び硝酸からなり、
前記エッチング抑制剤は、ポリアルキレンイミン、及び、ジアリルアミン由来の構成単位を有するポリマー、及びポリアルキレンポリアミンから選ばれる少なくとも1種の有機アミン化合物であり、
前記エッチング液組成物における混酸成分の配合量の前記エッチング抑制剤の配合量に対する質量比が20以上900以下である、エッチング液組成物に関する。
In one aspect, the present disclosure provides an etching solution composition for use in an etching step in a substrate processing method of the present disclosure, comprising:
The etching inhibitor includes a mixed acid component, an etching inhibitor, and water.
The pH is 1 or less,
the mixed acid component comprises phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid;
the etching inhibitor is at least one organic amine compound selected from polyalkyleneimine, a polymer having a constitutional unit derived from diallylamine, and polyalkylenepolyamine;
The etching solution composition relates to a mass ratio of the mixed acid component to the etching inhibitor in the etching solution composition of 20 or more and 900 or less.
[エッチング液組成物の製造方法]
本開示のエッチング液組成物は、一又は複数の実施形態において、リン酸と、有機酸と、硝酸と、エッチング抑制剤と、水と、所望により上述した任意成分とを公知の方法で配合することにより得られる。
本開示において「少なくとも、リン酸と、有機酸と、硝酸と、エッチング抑制剤と、水とを配合する」とは、一又は複数の実施形態において、リン酸と、有機酸と、硝酸と、エッチング抑制剤と、水と、必要に応じて上述した任意成分とを同時に又は順に混合することを含む。混合する順序は、特に限定されなくてもよい。前記配合は、例えば、プロペラ型撹拌機、ポンプによる液循環撹拌、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機及び湿式ボールミル等の混合器を用いて行うことができる。
各成分の好ましい配合量は、上述した本開示のエッチング液組成物中の各成分の配合量と同じとすることができる。
[Method of manufacturing the etching solution composition]
In one or more embodiments, the etching solution composition of the present disclosure is obtained by blending phosphoric acid, an organic acid, nitric acid, an etching inhibitor, water, and, if desired, the optional components described above, by a known method.
In the present disclosure, "blending at least phosphoric acid, an organic acid, nitric acid, an etching inhibitor, and water" means, in one or more embodiments, simultaneously or sequentially mixing phosphoric acid, an organic acid, nitric acid, an etching inhibitor, water, and, if necessary, the optional components described above. The order of mixing is not particularly limited. The blending can be performed using a mixer such as a propeller-type agitator, a pump-based liquid circulation agitator, a homomixer, a homogenizer, an ultrasonic disperser, or a wet ball mill.
The preferred amount of each component may be the same as the amount of each component in the etching liquid composition of the present disclosure described above.
本開示において「エッチング液組成物中の各成分の配合量」とは、一又は複数の実施形態において、エッチング工程に使用される、すなわち、エッチング処理への使用を開始する時点(使用時)でのエッチング液組成物中の各成分の配合量をいう。
本開示のエッチング液組成物中の各成分の配合量は、一又は複数の実施形態において、本開示のエッチング液組成物中の各成分の含有量とみなすことができる。ただし、中和の影響を受ける場合は、配合量と含有量が異なる場合がある。
In the present disclosure, the term "amount of each component in the etching solution composition" refers, in one or more embodiments, to the amount of each component in the etching solution composition used in the etching step, i.e., at the time of starting use in the etching treatment (at the time of use).
In one or more embodiments, the blending amount of each component in the etching solution composition of the present disclosure can be considered to be the content of each component in the etching solution composition of the present disclosure. However, if there is an effect of neutralization, the blending amount and the content may differ.
本開示のエッチング液組成物は、一又は複数の実施形態において、リン酸、有機酸及び硝酸を含む混酸組成物と、エッチング抑制剤とを配合することにより得ることができる。したがって、本開示の基板処理方法は、一又は複数の実施形態において、リン酸、有機酸及び硝酸からなる混酸成分を含む混酸組成物と、エッチング抑制剤とを配合して前記エッチング液組成物を得る工程を含むことができる。また、本開示は、一態様において、本開示のエッチング液組成物の製造方法であって、リン酸、有機酸及び硝酸からなる混酸成分を含む混酸組成物と、エッチング抑制剤とを配合して本開示のエッチング液組成物を得る工程を含む、エッチング液組成物の製造方法に関する。前記混酸組成物には、水、及び、必要に応じて上述したその他の成分が含まれていてもよい。前記混酸組成物と前記エッチング抑制剤との配合は、上述した混合器を用いて行うことができる。
前記混酸組成物中のリン酸の配合量は、光沢度の低下抑制の観点から、25質量%以上90質量%以下が好ましく、30質量%以上85質量%以下がより好ましく、35質量%以上80質量%以下が更に好ましい。
前記混酸組成物中の有機酸の配合量は、光沢度の低下抑制の観点から、10質量%以上70質量%以下が好ましく、15質量%以上65質量%以下がより好ましく、20質量%以上60質量%以下が更に好ましい。
前記混酸組成物中の硝酸の配合量は、光沢度の低下抑制の観点から、0.5質量%以上20質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましく、2質量%以上10質量%以下が更に好ましい。
前記混酸組成物中のリン酸と有機酸と硝酸との質量比(リン酸/有機酸/硝酸)は、光沢度の低下抑制の観点から、25~90/8~70/0.5~20が好ましく、30~85/8~65/1~15がより好ましく、35~80/8~60/2~10が更に好ましい。
前記混酸組成物中の水の配合量は、光沢度の低下抑制の観点から、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上25質量%以下がより好ましく、5質量%以上20質量%以下が更に好ましい。
前記混酸組成物は、一又は複数の実施形態において、本開示の基板処理方法又は本開示のエッチング液組成物の製造に使用される。したがって、本開示は、一態様において、本開示の基板処理方法又は本開示のエッチング液組成物の製造方法に使用するための混酸組成物であって、リン酸、有機酸及び硝酸からなる混酸成分を含む、混酸組成物に関する。
In one or more embodiments, the etching solution composition of the present disclosure can be obtained by blending a mixed acid composition containing phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid with an etching inhibitor. Accordingly, in one or more embodiments, the substrate processing method of the present disclosure can include blending a mixed acid composition containing a mixed acid component consisting of phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid with an etching inhibitor to obtain the etching solution composition. In one aspect, the present disclosure also relates to a method for producing the etching solution composition of the present disclosure, the method including blending a mixed acid composition containing a mixed acid component consisting of phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid with an etching inhibitor to obtain the etching solution composition of the present disclosure. The mixed acid composition may contain water and, if necessary, the other components described above. The blending of the mixed acid composition and the etching inhibitor can be performed using the mixer described above.
The amount of phosphoric acid in the mixed acid composition is preferably 25% by mass or more and 90% by mass or less, more preferably 30% by mass or more and 85% by mass or less, and even more preferably 35% by mass or more and 80% by mass or less, from the viewpoint of suppressing a decrease in gloss.
From the viewpoint of suppressing a decrease in gloss, the amount of the organic acid in the mixed acid composition is preferably 10% by mass or more and 70% by mass or less, more preferably 15% by mass or more and 65% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less.
The amount of nitric acid in the mixed acid composition is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less, and even more preferably 2% by mass or more and 10% by mass or less, from the viewpoint of suppressing a decrease in gloss.
The mass ratio of phosphoric acid, organic acid, and nitric acid in the mixed acid composition (phosphoric acid/organic acid/nitric acid) is preferably 25 to 90/8 to 70/0.5 to 20, more preferably 30 to 85/8 to 65/1 to 15, and even more preferably 35 to 80/8 to 60/2 to 10, from the viewpoint of suppressing a decrease in gloss.
The amount of water in the mixed acid composition is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 25% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less, from the viewpoint of suppressing a decrease in gloss.
In one or more embodiments, the mixed acid composition is used in the substrate processing method of the present disclosure or the method for producing the etching solution composition of the present disclosure. Accordingly, in one aspect, the present disclosure relates to a mixed acid composition for use in the substrate processing method of the present disclosure or the method for producing the etching solution composition of the present disclosure, the mixed acid composition comprising a mixed acid component consisting of phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid.
本開示のエッチング液組成物の実施形態は、全ての成分が予め混合された状態で市場に供給される、いわゆる1液型であってもよいし、使用時に混合される、いわゆる2液型であってもよい。2液型のエッチング液組成物としては、水が第1液と第2液とに分かれており、リン酸、有機酸、硝酸、及びエッチング抑制剤がそれぞれ、第1液及び第2液のうちのいずれか一方又は双方に含まれており、使用時に第1液と第2液とが混合されるものが挙げられる。第1液及び第2液はそれぞれ必要に応じて上述した任意成分を含有してもよい。 Embodiments of the etching solution composition disclosed herein may be so-called one-component types, in which all components are supplied to the market in a pre-mixed state, or so-called two-component types, in which components are mixed at the time of use. Examples of two-component etching solution compositions include those in which water is separated into a first and second component, and phosphoric acid, an organic acid, nitric acid, and an etching inhibitor are contained in either or both of the first and second components, and the first and second components are mixed at the time of use. The first and second components may each contain the optional components described above, as necessary.
本開示のエッチング液組成物のpHは、光沢度の低下抑制の観点から、1以下が好ましく、0以下がより好ましく、0未満が更に好ましく、-1程度が更に好ましい。なお、本開示のエッチング液組成物のpHは、好ましくは-5以上、より好ましくは-3以上とすることができる。本開示において、エッチング液組成物のpHは、25℃における値であって、pHメータを用いて測定でき、具体的には、実施例に記載の方法で測定できる。 From the viewpoint of suppressing a decrease in gloss, the pH of the etching solution composition of the present disclosure is preferably 1 or less, more preferably 0 or less, even more preferably less than 0, and even more preferably about -1. The pH of the etching solution composition of the present disclosure can be preferably -5 or more, more preferably -3 or more. In the present disclosure, the pH of the etching solution composition is a value at 25°C and can be measured using a pH meter; specifically, it can be measured by the method described in the examples.
本開示のエッチング液組成物は、その安定性が損なわれない範囲で濃縮された状態で保存および供給されてもよい。この場合、製造・輸送コストを低くできる点で好ましい。そしてこの濃縮液は、必要に応じて水又は酸水溶液を用いて適宜希釈してエッチング工程で使用することができる。希釈割合は例えば、3~100倍とすることができる。 The etching solution composition of the present disclosure may be stored and supplied in a concentrated state as long as its stability is not impaired. This is preferable because it reduces production and transportation costs. This concentrated solution can then be diluted appropriately with water or an aqueous acid solution as needed and used in the etching process. The dilution ratio can be, for example, 3 to 100 times.
[キット]
本開示は、その他の態様において、本開示のエッチング液組成物を製造するためのキット(以下、「本開示のキット」ともいう)に関する。
本開示のキットとしては、一又は複数の実施形態において、第1液と第2液とを相互に混合されない状態で含み、リン酸、有機酸、硝酸、及びエッチング抑制剤がそれぞれ、第1液及び第2液のうちのいずれか一方又は双方に含まれており、使用時に第1液と第2液とが混合されるキット(2液型エッチング液)が挙げられる。第1液と第2液とが混合された後、必要に応じて水又は酸水溶液を用いて希釈されてもよい。第1液又は第2液には、エッチング液の調製に使用する水の全量又は一部が含まれていてもよい。第1液及び第2液にはそれぞれ必要に応じて、上述した任意成分が含まれていてもよい。
本開示のキットとしては、例えば、エッチング抑制剤を含む溶液(第1a液)と、リン酸、有機酸、及び硝酸を含む混酸組成物(第2a液)とを相互に混合されない状態で含み、これらが使用時に混合されるキット(2液型エッチング液)が挙げられる。第1a液と第2a液とが混合された後、必要に応じて水又は酸水溶液を用いて希釈されてもよい。第1a液又は第2a液には、エッチング液の調製に使用する水の全量又は一部が含まれていてもよい。第2a液に含まれる酸は、エッチング液の調製に使用する酸の全量でもよいし、一部でもよい。第1a液は、酸を含んでいてもよい。第1a液及び第2a液にはそれぞれ必要に応じて、上述した任意成分が含まれていてもよい。
本開示のキットによれば、本開示の基板処理方法に使用できるエッチング液組成物が得られうる。
[kit]
In another aspect, the present disclosure relates to a kit for producing the etching liquid composition of the present disclosure (hereinafter also referred to as the “kit of the present disclosure”).
In one or more embodiments, the kit of the present disclosure includes a kit (two-component etching solution) that contains a first liquid and a second liquid in a mutually unmixed state, and in which phosphoric acid, an organic acid, nitric acid, and an etching inhibitor are contained in either one or both of the first and second liquids, and the first and second liquids are mixed at the time of use. After the first and second liquids are mixed, they may be diluted with water or an aqueous acid solution as needed. The first or second liquid may contain all or a portion of the water used to prepare the etching solution. The first and second liquids may each contain the optional components described above as needed.
An example of the kit of the present disclosure is a kit (two-component etching solution) that contains a solution containing an etching inhibitor (Liquid 1a) and a mixed acid composition containing phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid (Liquid 2a) in a mutually unmixed state, and that is mixed at the time of use. After Liquid 1a and Liquid 2a are mixed, they may be diluted with water or an aqueous acid solution as needed. Liquid 1a or Liquid 2a may contain all or a portion of the water used to prepare the etching solution. The acid contained in Liquid 2a may be all or a portion of the acid used to prepare the etching solution. Liquid 1a may contain an acid. Liquid 1a and Liquid 2a may each contain the optional components described above as needed.
The kit of the present disclosure can provide an etching solution composition that can be used in the substrate processing method of the present disclosure.
[エッチング工程]
本開示の基板処理方法におけるエッチング工程は、上述した被処理基板の露出した金属膜の部分を、本開示のエッチング液組成物でエッチングする工程である。
[Etching process]
The etching step in the substrate processing method of the present disclosure is a step of etching the exposed metal film portion of the substrate to be processed described above with the etching solution composition of the present disclosure.
本開示のエッチング工程に使用する本開示のエッチング液組成物は、エッチング抑制剤によりエッチングレートを低く制御されるから、低エッチングレートが必要なエッチング工程を含む基板処理に好ましく適用できる。 The etching solution composition of the present disclosure used in the etching process of the present disclosure has an etching rate controlled to a low level by the etching inhibitor, making it suitable for substrate processing including etching processes that require a low etching rate.
本開示のエッチング工程において、エッチング処理方法としては、例えば、浸漬式エッチング、枚葉式エッチング等が挙げられる。 In the etching process of the present disclosure, examples of etching methods include immersion etching and single-wafer etching.
一又は複数の実施形態において、被エッチング膜がタングステン膜の場合、本開示のエッチング工程におけるエッチング液組成物の温度(エッチング温度)は、光沢度の低下抑制の観点から、0℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましく、70℃以上が更に好ましく、そして、150℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましく、110℃以下が更に好ましい。同様の観点から、一又は複数の実施形態において、被エッチング膜がタングステン膜の場合、エッチング温度は、0℃以上150℃以下が好ましく、50℃以上130℃以下がより好ましく、70℃以上110℃以下が更に好ましい。
一又は複数の実施形態において、被エッチング膜がモリブデン膜の場合、本開示のエッチング工程におけるエッチング液組成物の温度(エッチング温度)は、エッチングむら低減の観点から、0℃以上が好ましく、15℃以上がより好ましく、25℃以上が更に好ましく、そして、80℃以下が好ましく、65℃以下がより好ましく、50℃以下が更に好ましい。同様の観点から、一又は複数の実施形態において、被エッチング膜がモリブデン膜の場合、エッチング温度は、0℃以上80℃以下が好ましく、15℃以上65℃以下がより好ましく、25℃以上50℃以下が更に好ましい。
一又は複数の実施形態において、被エッチング膜がニッケル膜の場合、本開示のエッチング工程におけるエッチング液組成物の温度(エッチング温度)は、エッチングむら低減の観点から、0℃以上が好ましく、15℃以上がより好ましく、30℃以上が更に好ましく、そして、80℃以下が好ましく、65℃以下がより好ましく、50℃以下が更に好ましい。同様の観点から、一又は複数の実施形態において、被エッチング膜がニッケル膜の場合、エッチング温度は、0℃以上80℃以下が好ましく、15℃以上65℃以下がより好ましく、30℃以上50℃以下が更に好ましい。
In one or more embodiments, when the film to be etched is a tungsten film, the temperature (etching temperature) of the etching solution composition in the etching step of the present disclosure is, from the viewpoint of suppressing a decrease in glossiness, preferably 0° C. or higher, more preferably 50° C. or higher, even more preferably 70° C. or higher, and preferably 150° C. or lower, more preferably 130° C. or lower, and even more preferably 110° C. or lower. From the same viewpoint, in one or more embodiments, when the film to be etched is a tungsten film, the etching temperature is preferably 0° C. or higher and 150° C. or lower, more preferably 50° C. or higher and 130° C. or lower, and even more preferably 70° C. or higher and 110° C. or lower.
In one or more embodiments, when the film to be etched is a molybdenum film, the temperature (etching temperature) of the etching solution composition in the etching step of the present disclosure is, from the viewpoint of reducing etching unevenness, preferably 0° C. or higher, more preferably 15° C. or higher, even more preferably 25° C. or higher, and preferably 80° C. or lower, more preferably 65° C. or lower, and even more preferably 50° C. or lower. From the same viewpoint, in one or more embodiments, when the film to be etched is a molybdenum film, the etching temperature is preferably 0° C. or higher and 80° C. or lower, more preferably 15° C. or higher and 65° C. or lower, and even more preferably 25° C. or higher and 50° C. or lower.
In one or more embodiments, when the film to be etched is a nickel film, the temperature (etching temperature) of the etching solution composition in the etching step of the present disclosure is, from the viewpoint of reducing etching unevenness, preferably 0° C. or higher, more preferably 15° C. or higher, even more preferably 30° C. or higher, and preferably 80° C. or lower, more preferably 65° C. or lower, and even more preferably 50° C. or lower. From the same viewpoint, in one or more embodiments, when the film to be etched is a nickel film, the etching temperature is preferably 0° C. or higher and 80° C. or lower, more preferably 15° C. or higher and 65° C. or lower, and even more preferably 30° C. or higher and 50° C. or lower.
本開示のエッチング工程において、エッチング時間は、例えば、1分以上180分以下に設定できる。 In the etching process disclosed herein, the etching time can be set, for example, to between 1 minute and 180 minutes.
一又は複数の実施形態において、被エッチング膜がタングステン膜の場合、本開示のエッチング工程におけるエッチング速度は、生産性向上の観点から、0.0001mg/分以上が好ましく、0.0005mg/分以上がより好ましく、0.001mg/分以上が更に好ましく、そして、エッチングむら低減の観点から、10mg/分以下が好ましく、1mg/分以下がより好ましく、0.1mg/分以下が更に好ましい。
一又は複数の実施形態において、被エッチング膜がモリブデン膜の場合、本開示のエッチング工程におけるエッチング速度は、生産性向上の観点から、0.01mg/分以上が好ましく、0.03mg/分以上がより好ましく、0.05mg/分以上が更に好ましく、そして、エッチングむら低減の観点から、10mg/分以下が好ましく、3mg/分以下がより好ましく、1mg/分以下が更に好ましい。
一又は複数の実施形態において、被エッチング膜がニッケル膜の場合、本開示のエッチング工程におけるエッチング速度は、生産性向上の観点から、0.001mg/分以上が好ましく、0.005mg/分以上がより好ましく、0.01mg/分以上が更に好ましく、そして、エッチングむら低減の観点から、10mg/分以下が好ましく、1mg/分以下がより好ましく、0.5mg/分以下が更に好ましい。
In one or a plurality of embodiments, when the film to be etched is a tungsten film, the etching rate in the etching step of the present disclosure is, from the viewpoint of improving productivity, preferably 0.0001 mg/min or more, more preferably 0.0005 mg/min or more, and even more preferably 0.001 mg/min or more, and, from the viewpoint of reducing etching unevenness, preferably 10 mg/min or less, more preferably 1 mg/min or less, and even more preferably 0.1 mg/min or less.
In one or more embodiments, when the film to be etched is a molybdenum film, the etching rate in the etching step of the present disclosure is, from the viewpoint of improving productivity, preferably 0.01 mg/min or more, more preferably 0.03 mg/min or more, and even more preferably 0.05 mg/min or more, and from the viewpoint of reducing etching unevenness, preferably 10 mg/min or less, more preferably 3 mg/min or less, and even more preferably 1 mg/min or less.
In one or more embodiments, when the film to be etched is a nickel film, the etching rate in the etching step of the present disclosure is, from the viewpoint of improving productivity, preferably 0.001 mg/min or more, more preferably 0.005 mg/min or more, and even more preferably 0.01 mg/min or more, and, from the viewpoint of reducing etching unevenness, preferably 10 mg/min or less, more preferably 1 mg/min or less, and even more preferably 0.5 mg/min or less.
本開示の基板処理方法及び本開示のエッチング液組成物は、一又は複数の実施形態において、電子デバイス、特に、半導体ウエハの製造工程において、基板をエッチングするために用いることができる。
本開示の基板処理方法及び本開示のエッチング液組成物は、一又は複数の実施形態において、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、及び太陽電池用基板から選ばれる少なくとも1種の基板の作製に好適に用いることができる。
本開示の基板処理方法によれば、一又は複数の実施形態において、エッチングによる金属膜の光沢度の低下が抑制され、生産性、収率を向上できる。
本開示の基板処理方法によれば、一又は複数の実施形態において、エッチングレートが抑制され、生産性、収率を向上できる。
本開示の基板処理方法及び本開示のエッチング液組成物は、一又は複数の実施形態において、電子デバイス、特に、NAND型フラッシュメモリを含む不揮発性メモリ等の半導体メモリの製造工程において、電極をエッチングするために用いることができる。
本開示の基板処理方法及び本開示のエッチング液組成物は、一又は複数の実施形態において、三次元構造を有するパターンの作製に好適に用いることができる。これにより、大容量化されたメモリ等の高度なデバイスを得ることができる。
本開示の基板処理方法及び本開示のエッチング液組成物は、例えば、特開2020-145412号公報(特許文献2)に開示されるようなエッチング方法に用いることができる。
In one or more embodiments, the substrate processing method and the etching solution composition of the present disclosure can be used to etch substrates in the manufacturing process of electronic devices, particularly semiconductor wafers.
In one or more embodiments, the substrate processing method and the etching solution composition of the present disclosure can be suitably used for producing at least one type of substrate selected from semiconductor wafers, substrates for liquid crystal displays, substrates for plasma displays, substrates for FEDs (Field Emission Displays), substrates for optical disks, substrates for magnetic disks, substrates for magneto-optical disks, substrates for photomasks, ceramic substrates, and substrates for solar cells.
According to one or more embodiments of the substrate processing method of the present disclosure, a decrease in glossiness of a metal film due to etching is suppressed, and productivity and yield can be improved.
According to one or more embodiments of the substrate processing method of the present disclosure, the etching rate is suppressed, and productivity and yield can be improved.
In one or more embodiments, the substrate processing method and the etching solution composition of the present disclosure can be used to etch electrodes in the manufacturing process of electronic devices, particularly semiconductor memories such as nonvolatile memories including NAND flash memories.
In one or more embodiments, the substrate processing method and the etching solution composition of the present disclosure can be suitably used for producing a pattern having a three-dimensional structure, thereby obtaining an advanced device such as a large-capacity memory.
The substrate processing method and the etching solution composition of the present disclosure can be used in, for example, an etching method such as that disclosed in JP 2020-145412 A (Patent Document 2).
以下に、実施例により本開示を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。 The present disclosure will be explained in detail below using examples, but the present disclosure is not limited to these examples in any way.
1.エッチング液の調製(実施例1~6、比較例1~3)
表1に示すエッチング抑制剤、混酸(リン酸/酢酸/硝酸、質量比:88/8/4)及び水を配合して実施例1~6及び比較例1~3のエッチング液(pH:-1)を得た。なお、混酸の質量比は質量換算したものである。
調製したエッチング液における各成分の配合量(質量%、有効分)を表1に示した。なお、表1中の水の配合量には、酸水溶液等に含まれる水の配合量も含まれている。
1. Preparation of Etching Solution (Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 3)
The etching inhibitors shown in Table 1, mixed acids (phosphoric acid/acetic acid/nitric acid, mass ratio: 88/8/4), and water were blended to obtain etching solutions (pH: -1) of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3. The mass ratios of the mixed acids were calculated on a mass basis.
The amount of each component (mass %, active content) in the prepared etching solution is shown in Table 1. The amount of water in Table 1 also includes the amount of water contained in the acid aqueous solution, etc.
エッチング液の調製には、下記成分を用いた。
リン酸[燐化学工業社製、濃度85%]
硝酸[富士フイルム和光純薬株式会社、濃度70%]
(有機酸)
酢酸[富士フイルム和光純薬株式会社、濃度100%]
(エッチング抑制剤)
ポリエチレンイミン[数平均分子量1,800、株式会社日本触媒製の「エポミンSP-018」]
トリエチレンテトラミン[分子量146、東ソー株式会社製の「TETA」]
(水)
水[栗田工業株式会社製の連続純水製造装置(ピュアコンティ PC-2000VRL型)とサブシステム(マクエース KC-05H型)を用いて製造した超純水]
The following components were used to prepare the etching solution.
Phosphoric acid [Rinkagaku Kogyo Co., Ltd., concentration 85%]
Nitric acid [Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., concentration 70%]
(organic acid)
Acetic acid [Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., concentration 100%]
(etching inhibitor)
Polyethyleneimine (number average molecular weight 1,800, "Epomin SP-018" manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)
Triethylenetetramine [molecular weight 146, "TETA" manufactured by Tosoh Corporation]
(water)
Water [ultrapure water produced using a continuous pure water production system (Pure Conti PC-2000VRL) and subsystem (Macace KC-05H) manufactured by Kurita Water Industries Ltd.]
2.エッチング液のpHの測定方法
エッチング液のpH値は、pHメータ(東亜ディーケーケー社製)を用いて測定した値であり、pHメータの電極を25℃のエッチング液へ浸漬して1分後の数値である。
2. Method for Measuring pH of Etching Solution The pH value of the etching solution was measured using a pH meter (manufactured by DKK-TOA Corporation), and was the value measured one minute after immersing the electrode of the pH meter in the etching solution at 25°C.
3.エッチング液の粘度の測定方法
エッチング液の粘度は、下記粘度計を用いて下記条件で測定した。
装置名:東機産業社製のTVB-10形粘度計(恒温槽付き)
ローター:Spindle No. M1, Cord No. 20
回転数:100rpm,60秒後の粘度値を測定
測定温度:25℃
3. Method for Measuring Viscosity of Etching Solution The viscosity of the etching solution was measured using the following viscometer under the following conditions.
Device name: TVB-10 viscometer (with thermostatic bath) manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.
Rotor: Spindle No. M1, Cord No. 20
Rotation speed: 100 rpm, viscosity value measured after 60 seconds Measurement temperature: 25°C
4.エッチング液の評価
[タングステン板のエッチング速度及びエッチング抑制率の評価]
各組成に調製したエッチング液(実施例1~6及び比較例1~3)に、予め重量を測定した縦2cm、横2cm、厚み0.1mmの板状体であるタングステン板を浸漬させ、タングステン板は90℃で120分間エッチングさせた。その後、水洗浄した後に再度、タングステン板の重量を測定し、その差分をエッチング量とした。重量の測定には、精密天秤を用いた。
そして、下記式によりエッチング速度を求めた。
エッチング速度(mg/分)=エッチング量(mg)/エッチング時間(分)
タングステン板のエッチング速度の結果を、表1に示した。また、比較例1のタングステン板のエッチング速度を100とした各実施例の相対速度を100から引いた値をエッチング抑制率(%)とし、表1に示した。
[ニッケル板のエッチング速度及びエッチング抑制率の評価]
前記タングステン板の代りに縦2cm、横2cm、厚み0.1mmのニッケル板を用いたこと、及び、エッチング条件をエッチング温度40℃、エッチング時間10分に変更しこと以外は、前記タングステンのエッチング方法と同様にしてニッケル板のエッチングを行い、ニッケル板のエッチング速度を測定した。ニッケル板のエッチング速度の結果を、表1に示した。また、比較例1のニッケル板のエッチング速度を100とした各実施例の相対速度を100から引いた値をエッチング抑制率(%)とし、表1に示した。
4. Evaluation of etching solution [Evaluation of etching rate and etching inhibition rate of tungsten plate]
A tungsten plate having a length of 2 cm, a width of 2 cm and a thickness of 0.1 mm, the weight of which had been measured in advance, was immersed in the etching solution prepared for each composition (Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3), and the tungsten plate was etched at 90°C for 120 minutes. After washing with water, the tungsten plate was again weighed, and the difference between the weights was taken as the amount of etching. A precision balance was used to measure the weight.
The etching rate was then calculated using the following formula:
Etching rate (mg/min) = etching amount (mg) / etching time (min)
The results of the etching rate of the tungsten plate are shown in Table 1. The etching rate of the tungsten plate in Comparative Example 1 was taken as 100, and the relative rate of each example was subtracted from 100 to obtain the etching inhibition rate (%), which is also shown in Table 1.
[Evaluation of etching rate and etching inhibition rate of nickel plate]
The nickel plate was etched in the same manner as the tungsten etching method described above, except that a nickel plate measuring 2 cm in length, 2 cm in width, and 0.1 mm in thickness was used instead of the tungsten plate, and the etching conditions were changed to an etching temperature of 40°C and an etching time of 10 minutes, and the etching rate of the nickel plate was measured. The results of the etching rate of the nickel plate are shown in Table 1. In addition, the etching inhibition rate (%) was calculated by subtracting the relative rate of each example, where the etching rate of the nickel plate in Comparative Example 1 was taken as 100, and this value is shown in Table 1.
[光沢度の評価]
各エッチング液を用いたエッチング後のタングステン板、及びニッケル板の外観を目視で確認し、エッチング後の光沢度を下記評価基準に基づいて行い、結果を表1に示した。
<評価基準>
5:板全面が鏡面状態
4:板の大部分が鏡面状態だが、一部腐食痕が見られる
3:板の半分が鏡面状態だが、半分は腐食痕が見られる
2:板の大部分は腐食痕が見られる
1:板全面が曇り鏡面が全くない
[Evaluation of Glossiness]
The appearance of the tungsten plate and nickel plate after etching with each etching solution was visually inspected, and the gloss after etching was evaluated based on the following criteria. The results are shown in Table 1.
<Evaluation criteria>
5: The entire plate is in a mirror-like state. 4: Most of the plate is in a mirror-like state, but some corrosion marks can be seen. 3: Half of the plate is in a mirror-like state, but the other half shows corrosion marks. 2: Most of the plate shows corrosion marks. 1: The entire plate is cloudy and there is no mirror-like state at all.
[ハンドリング性の評価]
各エッチング液のハンドリング性を下記評価基準に基づいて行い、結果を表1に示した。
<評価基準>
〇:取り扱いやすい
△:粘度が高く、使用できるポンプ等の設備が制限される。
[Evaluation of handling]
The handling properties of each etching solution were evaluated based on the following criteria, and the results are shown in Table 1.
<Evaluation criteria>
◯: Easy to handle △: High viscosity limits the equipment such as pumps that can be used
表1に示されるように、エッチング抑制剤が配合されている実施例1~6のエッチング液は、エッチング抑制剤が配合されていない比較例1~3に比べて、タングステン板、及びニッケル板のエッチング速度が遅く、エッチングによる光沢度の低下が抑制され、かつ、ハンドリング性が良好であることが分かった。 As shown in Table 1, the etching solutions of Examples 1 to 6, which contain an etching inhibitor, had a slower etching rate for tungsten plate and nickel plate, suppressed the loss of gloss due to etching, and were easier to handle than the etching solutions of Comparative Examples 1 to 3, which do not contain an etching inhibitor.
本開示の基板処理方法は、例えば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、及び太陽電池用基板等の製造に有用である。 The substrate processing method disclosed herein is useful for manufacturing, for example, semiconductor wafers, substrates for liquid crystal displays, substrates for plasma displays, substrates for FEDs (Field Emission Displays), substrates for optical disks, substrates for magnetic disks, substrates for magneto-optical disks, substrates for photomasks, ceramic substrates, and substrates for solar cells.
Claims (8)
前記金属膜は、タングステン膜、モリブデン膜、オスミウム膜、イリジウム膜、ルテニウム膜、ロジウム膜、銅膜及びニッケル膜のいずれか一つであり、
前記エッチング液組成物は、混酸成分、エッチング抑制剤、及び水を含み、かつ、pHが1以下であり、
前記混酸成分は、リン酸、有機酸、及び硝酸からなり、
前記エッチング抑制剤は、ポリアルキレンイミン、ジアリルアミン由来の構成単位を有するポリマー、及びポリアルキレンポリアミンから選ばれる少なくとも1種の有機アミン化合物であり、
前記エッチング液組成物における混酸成分の配合量の前記エッチング抑制剤の配合量に対する質量比が20以上900以下である、基板処理方法。 A substrate processing method including an etching step of etching an exposed portion of a metal film on a substrate having a metal film with an etching solution composition,
the metal film is any one of a tungsten film, a molybdenum film, an osmium film, an iridium film, a ruthenium film, a rhodium film, a copper film, and a nickel film;
the etching solution composition contains a mixed acid component, an etching inhibitor, and water, and has a pH of 1 or less;
the mixed acid component comprises phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid;
the etching inhibitor is at least one organic amine compound selected from polyalkyleneimine, a polymer having a constitutional unit derived from diallylamine, and polyalkylenepolyamine;
the mass ratio of the mixed acid component to the etching inhibitor in the etching solution composition is 20 or more and 900 or less.
前記金属膜層が、一又は複数種類の金属膜を含み、かつ、少なくとも、タングステン膜、モリブデン膜、オスミウム膜、イリジウム膜、ルテニウム膜、ロジウム膜、銅膜及びニッケル膜のいずれかの金属膜を含む、請求項1に記載の基板処理方法。 the substrate includes a laminate structure in which metal film layers and insulating layers are alternately and repeatedly stacked;
2. The substrate processing method according to claim 1, wherein the metal film layer includes one or more types of metal films, and includes at least one of a tungsten film, a molybdenum film, an osmium film, an iridium film, a ruthenium film, a rhodium film, a copper film, and a nickel film.
混酸成分、エッチング抑制剤、及び水を含み、
pHが1以下であり、
前記混酸成分は、リン酸、有機酸、及び硝酸からなり、
前記エッチング抑制剤は、ポリアルキレンイミン、及び、ジアリルアミン由来の構成単位を有するポリマー、及びポリアルキレンポリアミンから選ばれる少なくとも1種の有機アミン化合物であり、
前記エッチング液組成物における混酸成分の配合量の前記エッチング抑制剤の配合量に対する質量比が20以上900以下である、エッチング液組成物。 An etching solution composition for use in the etching step of the substrate processing method according to claim 1 , comprising:
The etching inhibitor includes a mixed acid component, an etching inhibitor, and water.
The pH is 1 or less,
the mixed acid component comprises phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid;
the etching inhibitor is at least one organic amine compound selected from polyalkyleneimine, a polymer having a constitutional unit derived from diallylamine, and polyalkylenepolyamine;
The etching solution composition, wherein the mass ratio of the mixed acid component to the etching inhibitor in the etching solution composition is 20 or more and 900 or less.
リン酸、有機酸及び硝酸からなる混酸成分を含む混酸組成物と、エッチング抑制剤とを配合して前記エッチング液組成物を得る工程を含む、エッチング液組成物の製造方法。 7. A method for producing the etching solution composition according to claim 6, comprising:
A method for producing an etching solution composition, comprising the step of blending a mixed acid composition containing a mixed acid component consisting of phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid with an etching inhibitor to obtain the etching solution composition.
リン酸、有機酸及び硝酸からなる混酸成分を含む、混酸組成物。 A mixed acid composition for use in the substrate processing method according to any one of claims 2 to 5 or the method for producing the etching solution composition according to claim 7, comprising:
A mixed acid composition comprising a mixed acid component consisting of phosphoric acid, an organic acid, and nitric acid.
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