[发明专利]铜及铜合金的蚀刻液组合物及蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及在平板显示器等的制造中所使用的、对铜及以铜作为主要成分的铜合金的金属层压膜进行蚀刻的蚀刻液组合物，以及使用该蚀刻液的蚀刻方法。

背景技术

以往，使用铝薄膜作为液晶显示装置的精细配线材料，但是，作为平板显示器的驱动晶体管电极(駆動トランジスタ電極)以及精细图案，为了形成为线宽在数微米以下，直到最近才开始使用铜或以铜为主要成分的铜合金。由此，适用平板制造、线宽在数微米以下的铜薄膜的蚀刻技术，至今受到限制。

使用铜薄膜作为电极的情况中，铜不是以单层使用，而是需要将Ti、Mo、MoTi等金属作为附着层、阻挡层使用，从而提高与玻璃基板之间的附着性，阻挡铜的扩散。在这种情况下，一般地，试验了将Ti/Cu/Ti、Cu/Ti、Mo/Cu/Mo、Cu/Mo、MoTi/Cu/MoTi、Cu/MoTi等层压膜作为电极使用，也研究了各种膜的蚀刻方法。

专利文献1中，记载了过氧化氢溶液-乙酸体系的蚀刻液作为铜单一膜或铜钼多重膜的蚀刻液，但是存在过氧化氢-乙酸体系中浓度变化和蚀刻率随时间的变化较大、难以控制的问题。另外，过氧化氢溶液的液体使用期限较短，为了使性能稳定化，需要在前处理中溶入铜，并且蚀刻后的废液由于过氧化氢溶液的分解而产生气体，存放着的容器存在爆炸的危险。并且，过氧化氢溶液体系经常用于Cu/Ti和Cu/Mo层压膜的一并蚀刻，由于含有氟而会腐蚀玻璃，使得玻璃基板无法再利用，导致材料成本增加。

在现有的用作配线材料的铝膜的蚀刻中所使用的磷酸-硝酸-乙酸体系能够溶解铜膜，但是由于具有液体容易浸入保护层/Cu之间，保护层下的铜蚀刻容易进行，并且喷射流量越高，蚀刻率越低的特点，因此存在难以用于喷射装置的问题。进一步，用于例如Cu/Mo等层压膜的话，由于层压膜层间的腐蚀电位差而影响电池的效果，从而一侧的金属极易溶解，难以得到良好的图案形状。

专利文献2中记载，对于氯化铜-盐酸体系和氯化铁-盐酸体系的蚀刻液具有在铜的截面形状基本垂直并且在下层存在铜合金的情况下，由于蚀刻率比铜要高，下层发生蚀刻，从而容易形成倒锥形形状(即锥角为90°～180°)等问题。

另外，专利文献2～专利文献5中，讨论了通过含有过硫酸盐的蚀刻液对铜单层及Cu/Ti或Cu/Mo等层压膜进行蚀刻。

最近，研发了含有铜合金的层压膜，用作代替Cu/Ti或Cu/Mo层压膜的层压膜。与使用不同种类金属膜的现有层压膜不同，这些层压膜是铜层和铜合金层的层压膜，具有不仅作为基层膜的性能优异，而且在成膜过程中可以对层压的各层在同一装置中成膜的优点。

但是，对于含有铜层和铜氧化物层和/或铜合金层的层压膜进行高效蚀刻的方法以及用于该方法的蚀刻液，几乎未进行研究。专利文献6中，揭示了具有铜氧化物层和铜合金氧化物层的层压膜的、含有过氧化物和有机酸的蚀刻液，作为过氧化物公开了过硫酸或过硫酸盐。但是，在含有过硫酸或过硫酸盐与有机酸的组成中，在有机酸的影响下铜的溶解度大幅降低，导致难以调整至目的处理时间。为此，需要增加过硫酸或过硫酸盐的量来促进溶解度，但是倘若将它们进行增量，蚀刻液容易进入保护层与铜或铜合金之间，发生保护层剥离，难以形成图案。实际上，专利文献6中记载的实施例中，配制由过硫酸铵、乙酸和乙酸铵构成的组成来进行铜/铜合金基板的蚀刻后，由于在铜蚀刻结束前保护层剥离，因此无法形成图案。考虑到能够使用专利文献6中记载的组成来处理基板，是因为基板为CuMg/CuMgO基板的铜合金/铜合金的基板，铜合金为溶解度比铜高的层压膜，因此能够一并处理。另外，考虑到铜合金/铜合金与铜/铜合金的基板相比，由于溶解度近似因此易于一并处理。如上，由于铜/铜合金层压膜中蚀刻特性(溶解度)不同，因此即使使用公知的蚀刻液也得不到期望的形状。

专利文献1：日本特开2004-193620号公报

专利文献2：日本特开2010-87213号公报

专利文献3：日本特开2010-265547号公报

专利文献4：日本专利第3974305号公报

专利文献5：日本特开平11-140669号公报

专利文献6：日本特开2010-265524号公报

即，本发明的技术问题是提供一种在含有铜和铜合金的层压膜的蚀刻中，能够对层压膜的一并蚀刻的重要因素进行控制的蚀刻液组合物。

发明内容