銅及銅合金的蝕刻液組合物及蝕刻方法技術

本發明專利技術的目的在于提供一種蝕刻液組合物以及使用該蝕刻液組合物的蝕刻方法。所述蝕刻液組合物以良好的精度對含有銅層以及銅氧化物層和/或銅合金層的金屬層壓膜進行蝕刻加工，形成優異的截面形狀，并且實用性優異，穩定因而使用期限較長。本發明專利技術涉及一種蝕刻液組合物及蝕刻方法。所述蝕刻液組合物用于蝕刻含有銅層以及銅氧化物層和/或銅合金層的金屬層壓膜，且所述蝕刻液組合物含有0.1～80重量％的過硫酸鹽溶液和/或過硫酸溶液、0.1～80重量％的磷酸以及0.1～50重量％的硝酸和/或硫酸，通過進一步添加氯離子和銨離子，能夠容易地控制蝕刻率和截面形狀。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及在平板顯示器等的制造中所使用的、對銅及以銅作為主要成分的銅合金的金屬層壓膜進行蝕刻的蝕刻液組合物，以及使用該蝕刻液的蝕刻方法。
技術介紹
以往，使用鋁薄膜作為液晶顯示裝置的精細配線材料，但是，作為平板顯示器的驅動晶體管電極(駆動卜’ >^7>電極)以及精細圖案，為了形成為線寬在數微米以下，直到最近才開始使用銅或以銅為主要成分的銅合金。由此，適用平板制造、線寬在數微米以下的銅薄膜的蝕刻技術，至今受到限制。使用銅薄膜作為電極的情況中，銅不是以單層使用，而是需要將T1、Mo、MoTi等金 屬作為附著層、阻擋層使用，從而提高與玻璃基板之間的附著性，阻擋銅的擴散。在這種情況下，一般地，試驗了將 Ti/Cu/T1、Cu/T1、Mo/Cu/Mo、Cu/Mo、MoTi/Cu/MoT1、Cu/MoTi 等層壓膜作為電極使用，也研究了各種膜的蝕刻方法。專利文獻I中，記載了過氧化氫溶液-乙酸體系的蝕刻液作為銅單一膜或銅鑰多重膜的蝕刻液，但是存在過氧化氫-乙酸體系中濃度變化和蝕刻率隨時間的變化較大、難以控制的問題。另外，過氧化氫溶液的液體使用期限較短，為了使性能穩定化，需要在前處理中溶入銅，并且蝕刻后的廢液由于過氧化氫溶液的分解而產生氣體，存放著的容器存在爆炸的危險。并且，過氧化氫溶液體系經常用于Cu/Ti和Cu/Mo層壓膜的一并蝕刻，由于含有氟而會腐蝕玻璃，使得玻璃基板無法再利用，導致材料成本增加。在現有的用作配線材料的鋁膜的蝕刻中所使用的磷酸-硝酸-乙酸體系能夠溶解銅膜，但是由于具有液體容易浸入保護層/Cu之間，保護層下的銅蝕刻容易進行，并且噴射流量越高，蝕刻率越低的特點，因此存在難以用于噴射裝置的問題。進一步，用于例如Cu/Mo等層壓膜的話，由于層壓膜層間的腐蝕電位差而影響電池的效果，從而一側的金屬極易溶解，難以得到良好的圖案形狀。專利文獻2中記載，對于氯化銅-鹽酸體系和氯化鐵-鹽酸體系的蝕刻液具有在銅的截面形狀基本垂直并且在下層存在銅合金的情況下，由于蝕刻率比銅要高，下層發生蝕刻，從而容易形成倒錐形形狀(即錐角為90° 180° )等問題。另外，專利文獻2 專利文獻5中，討論了通過含有過硫酸鹽的蝕刻液對銅單層及Cu/Ti或Cu/Mo等層壓膜進行蝕刻。最近，研發了含有銅合金的層壓膜，用作代替Cu/Ti或Cu/Mo層壓膜的層壓膜。與使用不同種類金屬膜的現有層壓膜不同，這些層壓膜是銅層和銅合金層的層壓膜，具有不僅作為基層膜的性能優異，而且在成膜過程中可以對層壓的各層在同一裝置中成膜的優點。但是，對于含有銅層和銅氧化物層和/或銅合金層的層壓膜進行高效蝕刻的方法以及用于該方法的蝕刻液，幾乎未進行研究。專利文獻6中，揭示了具有銅氧化物層和銅合金氧化物層的層壓膜的、含有過氧化物和有機酸的蝕刻液，作為過氧化物公開了過硫酸或過硫酸鹽。但是，在含有過硫酸或過硫酸鹽與有機酸的組成中，在有機酸的影響下銅的溶解度大幅降低，導致難以調整至目的處理時間。為此，需要增加過硫酸或過硫酸鹽的量來促進溶解度，但是倘若將它們進行增量，蝕刻液容易進入保護層與銅或銅合金之間，發生保護層剝離，難以形成圖案。實際上，專利文獻6中記載的實施例中，配制由過硫酸銨、乙酸和乙酸銨構成的組成來進行銅/銅合金基板的蝕刻后，由于在銅蝕刻結束前保護層剝離，因此無法形成圖案。考慮到能夠使用專利文獻6中記載的組成來處理基板，是因為基板為CuMg/CuMgO基板的銅合金/銅合金的基板，銅合金為溶解度比銅高的層壓膜，因此能夠一并處理。另外，考慮到銅合金/銅合金與銅/銅合金的基板相比，由于溶解度近似因此易于一并處理。如上，由于銅/銅合金層壓膜中蝕刻特性(溶解度)不同，因此即使使用公知的蝕刻液也得不到期望的形狀。專利文獻1:日本特開2004-193620號公報專利文獻2 :日本特開2010-87213號公報 專利文獻3 :日本特開2010-265547號公報專利文獻4 :日本專利第3974305號公報專利文獻5 :日本特開平11-140669號公報專利文獻6 :日本特開2010-265524號公報S卩，本專利技術的技術問題是提供一種在含有銅和銅合金的層壓膜的蝕刻中，能夠對層壓膜的一并蝕刻的重要因素進行控制的蝕刻液組合物。
技術實現思路
本專利技術的專利技術人為了解決上述問題，經過反復仔細研究發現，對于將銅薄膜和以銅為主要成分的銅合金作為附著層、阻擋層的金屬層壓膜，使用在過硫酸鹽和/或過硫酸溶液中添加了磷酸和硝酸和/或硫酸的蝕刻液組合物進行蝕刻，可得到了良好的截面形狀，進一步進行研究從而完成了本專利技術。即，本專利技術涉及以下內容。(I) 一種蝕刻液組合物，用于蝕刻金屬層壓膜，所述金屬層壓膜含有銅層以及銅氧化物層和/或銅合金層(但不包括銅與鑰形成的銅合金、銅與鈦形成的銅合金、銅與鉻形成的銅合金)，所述蝕刻液組合物含有0.1 80重量％的過硫酸鹽溶液和/或過硫酸溶液、0.1 80重量％的磷酸以及0.1 50重量％的硝酸和/或硫酸。(2)根據上述(I)記載的蝕刻液組合物，其特征在于，過硫酸鹽溶液為含有過氧單硫酸鉀、過氧硫酸氫鉀(KHSO5)、過氧二硫酸銨或過氧二硫酸鉀中的一種或兩種以上的水溶液。(3)根據上述(I)或(2)記載的蝕刻液組合物，其特征在于，所述過硫酸鹽溶液和/或過硫酸溶液含有過氧硫酸氫鉀(KHSO5)。(4)根據上述⑴ (3)中任一項記載的蝕刻液組合物，其特征在于，所述過硫酸溶液含有過氧單硫酸鉀、過氧硫酸氫鉀(KHSO5)、過氧二硫酸銨或過氧二硫酸鉀中的一種或兩種以上,并且活性氧為0. 01 5重量％。(5)根據上述⑴ ⑷中任一項記載的蝕刻液組合物，其特征在于，所述蝕刻液組合物不含有硝酸。(6)根據上述(I) (5)中任一項記載的蝕刻液組合物，其特征在于，所述蝕刻液組合物進一步含有0. 00001 30重量％的氯離子。(7)根據上述⑴ (6)中任一項記載的蝕刻液組合物，其特征在于，所述蝕刻液組合物進一步含有0.1 50重量％的銨離子。(8)根據上述⑴ (7)中任一項記載的蝕刻液組合物，其中所述金屬層壓膜為銅/銅合金、或銅合金/銅/銅合金的層結構，銅合金與基板接觸。(9)根據上述⑴ ⑶中任一項記載的蝕刻液組合物，其中銅合金為銅-鎂-鋁或銅-鎂-鋁氧化物。(10)根據上述⑴ (9)中任一項記載的蝕刻液組合物，其中所述蝕刻液組合物用于在平板顯示器中蝕刻驅動晶體管電極。 (11) 一種蝕刻方法，所述蝕刻方法為含有銅層以及銅氧化物層和/或銅合金層(但不包括銅與鑰形成的銅合金、銅與鈦形成的銅合金、銅與鉻形成的銅合金)的金屬層壓膜的蝕刻方法，所述蝕刻方法包括使用上述(I) (10)中任一項記載的蝕刻液組合物進行蝕刻的工序。(12)根據上述(11)記載的蝕刻方法，其中所述金屬層壓膜為銅/銅合金、或銅合金/銅/銅合金的層結構，銅合金與基板接觸。(13)根據上述(11)或(12)記載的蝕刻方法，其中銅合金為銅-鎂-鋁或銅-鎂-鋁氧化物。(14)根據上述(11)至(13)中任一項記載的蝕刻方法，其中，所述方法用于在平板顯示器中蝕刻驅動晶體管電極。根據上述結構，本專利技術的蝕刻方法對于銅以及銅氧化物和/以銅為主要成分的銅合金的金屬層壓膜，即使在線寬0. 5 5 y m的金屬薄膜精細圖案情況下，也能本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種蝕刻液組合物，用于蝕刻金屬層壓膜，所述金屬層壓膜含有銅層以及銅氧化物層和/或銅合金層，所述銅合金層不包括銅與鉬形成的銅合金、銅與鈦形成的銅合金、銅與鉻形成的銅合金，所述蝕刻液組合物含有0.1～80重量％的過硫酸鹽溶液和/或過硫酸溶液、0.1～80重量％的磷酸以及0.1～50重量％的硝酸和/或硫酸。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：高橋　秀樹，
申請(專利權)人：關東化學株式會社，
類型：發明
國別省市：