TWI860984B - 蝕刻用組成物及蝕刻方法 - Google Patents
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Abstract
本發明所提供的蝕刻用組成物,係可在抑制殘膜發生之下,形成尺寸精度優異的微細圖案,可使用於銅系層等金屬層的蝕刻。本發明的蝕刻用組成物係含有:(A)從銅(II)離子與鐵(II)離子中選擇之至少1種成分0.1~25質量%;(B)氯化物離子0.1~30質量%;(C)下述一般式(1)(R1:單鍵等;R2與R3:碳原子數1~4之直鏈或分支狀伸烷基;R4與R5:氫原子等;n:使一般式(1)所示化合物的數量平均分子量成為550~1,400的數值)所示、且數量平均分子量550~1,400的化合物0.01~10質量%;及水的水溶液;其中,(B)氯化物離子相對於(A)成分的質量比率係(B)/(A)=0.5~2。
Description
本發明係關於含有特定構造化合物的蝕刻用組成物、及使用其之蝕刻方法。
印刷電路板、半導體封裝基板等的電路形成法,已知有:事後對基板附加電路圖案的添加法、從基板上的金屬箔除去不需要部分而形成電路圖案的移除法(蝕刻法)。目前在印刷電路板製造時一般係採取製造成本較低的移除法(蝕刻法)。而且,近年隨電子裝置的高度化與小型化,針對印刷電路板亦要求圖案微細化,故而朝能在基板上形成微細圖案的蝕刻液進行開發。
例如專利文獻1所揭示的蝕刻液,係含有:氯化鐵、草酸及伸乙二胺四聚氧乙烯聚氧丙烯的銅或銅合金用蝕刻液。又,專利文獻2所揭示的銅含有材料用蝕刻液,係含有:氯化鐵(II)、二醇醚類化合物、伸乙二胺四聚氧乙烯聚氧丙烯、磷酸及鹽酸。
[專利文獻1]日本專利特開2012-107286號公報
[專利文獻2]日本專利特開2009-167459號公報
然而,上述專利文獻所揭示的蝕刻液,係有難以形成具有所需尺寸精度的微細圖案、或容易發生成為斷線或短路原因的殘膜等問題。
緣是,本發明係為了解決上述問題而完成者,課題在於提供:可在抑制殘膜發生之下,形成尺寸精度優異的微細圖案,可使用於銅系層等金屬層之蝕刻的組成物。又,本發明課題在於提供:使用上述組成物的蝕刻方法。
本案發明人等為了解決上述課題經深入鑽研,結果發現含有特定成分的組成物可解決上述問題,遂完成本發明。
即,根據本發明所提供的組成物,係含有:(A)從銅(II)離子與鐵(II)離子中選擇之至少1種成分0.1~25質量%;(B)氯化物離子0.1~30質量%;(C)下述一般式(1)所示數量平均分子量550~1,400的化合物0.01~10質量%;及水的水溶液;其中,上述(B)氯化物離子相對於上述(A)成分的質量比率係(B)/(A)=0.5~2。
(上述一般式(1)中,R1係表示單鍵、或碳原子數1~4之直鏈或分支狀伸烷基;R2與R3係各自獨立表示碳原子數1~4之直鏈或分支狀伸烷基;R4與R5係各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~4之直鏈或分支狀烷基;n係各自獨立表示使上述一般式(1)所示化合物的數量平均分子量成為550~1,400的數值)
再者,根據本發明,提供一種蝕刻方法,係包括有:使用上述組成物進行蝕刻的步驟。
根據本發明可提供能在抑制殘膜發生之下,形成尺寸精度優異之微細圖案,可使用於銅系層等金屬層之蝕刻的組成物。又,根據本發明可提供使用上述組成物的蝕刻方法。
1‧‧‧銅箔
2‧‧‧光阻
3‧‧‧樹脂基體
4‧‧‧細線上部寬度
5‧‧‧細線下部寬度
6‧‧‧光阻線寬
圖1係蝕刻後的試驗基板之示意剖視圖。
以下,針對本發明實施形態進行詳細說明。本發明的組成物係含有必需成分之:(A)從銅(II)離子與鐵(II)離子中選擇之至少1種成分(以下亦稱「(A)成分」);(B)氯化物離子(以下亦稱「(B)成分」);(C)一般式(1)所示化合物(以下亦稱「(C)成分」);及水的水溶液。本發明的組成物係適合作為用於對銅系層等金屬層施行蝕刻的蝕
刻液組成物。銅系層可舉例如含有:銀銅合金、鋁銅合金等銅合金;及銅等的層。其中,本發明的組成物適合作為用於對含銅之銅系層進行蝕刻的蝕刻液組成物。
(A)成分係可分別單獨或組合使用銅(II)離子與鐵(II)離子。藉由摻合銅(II)化合物,可使組成物含有銅(II)離子。即,銅(II)離子的供應源係可使用銅(II)化合物。又,藉由摻合鐵(III)化合物,可使組成物含有鐵(II)離子。即,鐵(II)離子的供應源係可使用鐵(III)化合物。
銅(II)化合物係可舉例如:氯化銅(II)、溴化銅(II)、硫酸銅(II)及氫氧化銅(II)等。鐵(III)化合物係可舉例如:氯化鐵(III)、溴化鐵(III)、碘化鐵(III)、硫酸鐵(III)、硝酸鐵(III)及醋酸鐵(III)等。該等化合物中,較佳係氯化銅(II)與氯化鐵(III)、更佳係氯化銅(II)。該等化合物係可單獨使用一種、或組合使用二種以上。
本發明之組成物中的(A)成分之濃度係0.1~25質量%、較佳係0.5~23質量%、更佳係1~20質量%。(A)成分的濃度係可配合被蝕刻物的厚度、寬度等再行適當調整。(A)成分的濃度係當單獨使用銅(II)離子或鐵(II)離子的情況,意指銅(II)離子的濃度、或鐵(II)離子的濃度。又,當組合(混合)使用銅(II)離子與鐵(II)離子的情況,意指銅(II)離子濃度與鐵(II)離子濃度的合計。例如氯化銅(II)含有10質量%時,(A)成分的濃度約4.7質量%。又,當氯化銅(II)含有10質量%、氯化鐵(III)含有10質量%時,(A)成分的濃度約8.2質量%。又,鐵(II)離子的濃度較佳係未滿5質量%。
(B)成分的供應源係可使用例如:氯化氫、氯化鈉、氯化鈣、氯化鉀、氯化鋇、氯化銨、氯化鐵(III)、氯化銅(II)、氯化錳(II)、氯化鈷(II)、氯化鈰(III)及氯化鋅(II)等。其中,從蝕刻速度容易控制及配線圖案形狀容易控制等理由,較佳係氯化氫、氯化鐵(III)、氯化銅(II),更佳係氯化氫。
本發明之組成物中的(B)成分之濃度係0.1~30質量%、較佳係0.5~28質量%、更佳係1~25質量%。(B)成分的濃度係可配合被蝕刻物的厚度、寬度等再行適當調整。若(B)成分的濃度未滿0.1質量%,則有蝕刻速度不足的情況。另一方面,即使(B)成分的濃度超過30質量%,仍有不易進一步提升蝕刻速度,且反而容易發生裝置構件遭腐蝕等不良情況。
本發明之組成物中,(B)成分相對於(A)成分的質量比率係(B)/(A)=0.5~2、較佳係0.6~1.8、更佳係0.65~1.7、特佳係0.7~1.4。若(B)/(A)值超過2,將無法形成尺寸精度優異的微細配線圖案。另一方面,若(B)/(A)值未滿0.5,則蝕刻速度不足。
(C)成分係下述一般式(1)所示數量平均分子量550~1,400的化合物。
(上述一般式(1)中,R1係表示單鍵、或碳原子數1~4之直鏈或
分支狀伸烷基;R2與R3係各自獨立表示碳原子數1~4之直鏈或分支狀伸烷基;R4與R5係各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~4之直鏈或分支狀烷基;n係各自獨立表示使上述一般式(1)所示化合物的數量平均分子量成為550~1,400的數值)
R1、R2及R3所示碳原子數1~4之直鏈或分支狀伸烷基係可舉例如:亞甲基、伸乙基、伸丙基、甲基伸乙基、伸丁基、乙基伸乙基、1-甲基伸丙基及2-甲基伸丙基。R4與R5所示碳原子數1~4之直鏈或分支狀烷基係可舉例如:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基。
(C)成分係從蝕刻速度容易控制、容易抑制側蝕刻的觀點而言,較佳係一般式(1)中的R1為伸乙基、R2與R3為甲基伸乙基、R4與R5為氫原子、且數量平均分子量650~1,300的化合物。其中,(C)成分的數量平均分子量更佳係750~1,200。
一般式(1)所示化合物的較佳具體例係可舉例如下述化學式No.1~No.36所示化合物。下述化學式No.1~No.36中,「Me」係表示甲基,「Et」係表示乙基,「iPr」係表示異丙基。又,n係各自獨立表示使化學式No.1~No.36所示化合物的數量平均分子量成為550~1,400之數值。
製造(C)成分的方法並無特別的限定,可應用周知反應進行製造。例如將伸乙二胺與環氧丙烷使用為原料,依照下述式(2)所示反應進行製造。下述式(2)中的「Me」係表示甲基。
本發明之組成物中的(C)成分之濃度係0.01~10質量%、較佳係0.05~8質量%、更佳係0.1~5質量%。若(C)成分的濃度未滿0.01質量%,無法獲得藉由摻合(C)成分造成的所需效果。另一方面,若(C)成分的濃度超過10質量%,當將本發明之組成物使用為蝕刻液組成物時,容易導致蝕刻速度降低。又,在銅系層等金屬層與光阻的界面處容易發生蝕刻液組成物滲透,有容易發生圖案形狀不良等情況。
本發明的組成物係含有必需成分的水、使各成分溶解於水中的水溶液。水較佳係使用例如:離子交換水、純水及超純水等經除去離子性物質與雜質的水。
本發明的組成物係適合作為例如:供對銅系層等金屬層施行蝕刻的蝕刻劑組成物(蝕刻液)、無電解電鍍液用添加劑、金屬電解精煉用添加劑、農藥及殺蟲劑等。尤其較佳係使用作為用於對金屬層施行蝕刻的蝕刻劑組成物。
本發明之組成物為蝕刻液組成物的情況,在該蝕刻液組成物中,除(A)成分、(B)成分、(C)成分及水以外的成分,在不致損及本發明效果之範圍內,亦可摻合周知的添加劑。添加劑係可舉例如:蝕刻液組成物的安定化劑、各成分的可溶化劑、消泡劑、pH調節劑、比重調節劑、黏度調節劑、潤濕性改善劑、螯合劑、氧化劑、還原劑、界面活性劑等。該等添加劑的濃度分別只要設在0.001~50
質量%範圍內即可。
pH調節劑係可舉例如:硫酸、硝酸等無機酸及該等的鹽;水溶性有機酸、及其鹽;氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀等氫氧化鹼金屬類;氫氧化鈣、氫氧化鍶、氫氧化鋇等氫氧化鹼土族金屬類;碳酸銨、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀等鹼金屬的碳酸鹽類;碳酸氫鈉、碳酸氫鉀等鹼金屬的碳酸氫鹽類;氫氧化四甲銨、膽等氫氧化四級銨類;乙胺、二乙胺、三乙胺、羥乙胺等有機胺類;碳酸氫銨;氨等。該等pH調節劑係可單獨使用一種、或組合使用二種以上。pH調節劑的含有量係設為蝕刻液組成物的pH成為所需pH的量即可。
螯合劑係可舉例如:伸乙二胺四醋酸、二伸乙三胺五醋酸、三伸乙四胺六醋酸、四伸乙五胺七醋酸、五伸乙六胺八醋酸、氮基三醋酸、及該等的鹼金屬(較佳係鈉)鹽等胺基羧酸系螯合劑;羥基亞乙基二膦酸、氮基三亞甲基膦酸、膦醯基丁烷三羧酸、及該等的鹼金屬(較佳係鈉)鹽等膦酸系螯合劑;草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、該等的無水物、及該等的鹼金屬(較佳係鈉)鹽等2價以上的羧酸化合物;以及由2價以上羧酸化合物經脫水的單酐、二酐。蝕刻液組成物中的螯合劑濃度一般係0.01~40質量%範圍、較佳係0.05~30質量%範圍。
界面活性劑係可使用例如:非離子性界面活性劑、陽離子性活
性劑及兩性界面活性劑。非離子性界面活性劑係可舉例如:聚氧伸烷基烷醚、聚氧伸烷基烯基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚(環氧乙烷與環氧丙烷的加成形態係可為無規狀或嵌段狀之任一種)、聚乙二醇環氧丙烷加成物、聚丙二醇環氧乙烷加成物、甘油脂肪酸酯及其環氧乙烷加成物;山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、烷基聚葡萄糖苷、脂肪酸單乙醇醯胺及其環氧乙烷加成物;脂肪酸-N-甲基單乙醇醯胺及其環氧乙烷加成物;脂肪酸二乙醇醯胺及其環氧乙烷加成物;蔗糖脂肪酸酯、烷基(聚)甘油醚、聚甘油脂肪酸酯、聚乙二醇脂肪酸酯、脂肪酸甲酯乙氧化物、N-長鏈烷基二甲基氧化胺等。陽離子性界面活性劑係可舉例如:烷基(烯基)三甲銨鹽、二烷基(烯基)二甲銨鹽、烷基(烯基)四級銨鹽、含有醚基、酯基或醯胺基的單或二烷基(烯基)四級銨鹽;烷基(烯基)吡啶鎓鹽、烷基(烯基)二甲基苄基銨鹽、烷基(烯基)異喹啉鎓鹽、二烷基(烯基)啉鎓鹽、聚氧乙烯烷基(烯基)胺、烷基(烯基)胺鹽、聚胺脂肪酸衍生物、戊醇脂肪酸酯衍生物、氯化苯二甲烴銨、苄索氯銨等。兩性界面活性劑係可舉例如:羧基甜菜、磺甜菜、磷酸甜菜、醯胺胺基酸、咪唑鎓甜菜系界面活性劑等。蝕刻液組成物中的界面活性劑之濃度,一般係0.001~10質量%範圍。
本發明的蝕刻方法係包括有:使用上述本發明之組成物(蝕刻液組成物)進行蝕刻的步驟。除使用上述蝕刻液組成物之外,本發明的蝕刻方法係可採用周知一般蝕刻方法的步驟。作為被蝕刻物係於金屬層中,較佳為銅系層。銅系層係可舉例如含有:銀銅合金、鋁銅合金等銅合金;及銅等的層。其中更佳係銅。具體的蝕刻方法
係可採用例如:浸漬法、噴霧法等。相關蝕刻條件係只要配合所使用蝕刻液組成物的組成與蝕刻方法再行適當調整即可。又,亦可採用例如:批次式、流動式、以及利用蝕刻液的氧化還原電位或比重、酸濃度進行的自動控制式等周知之各種方式。
蝕刻條件並無特別的限定,可配合被蝕刻物的形狀與膜厚等再行任意設定。例如較佳係將蝕刻液組成物依0.01~0.2MPa施行噴霧、更佳係依0.01~0.1MPa施行噴霧。又,蝕刻溫度較佳係10~50℃、更佳係20~50℃。因為蝕刻液組成物的溫度係因反應熱而上升,故視需要為了維持於上述溫度範圍內,亦可利用公知手段進行溫度控制。蝕刻時間係只要設定為被蝕刻物能被充分蝕刻的時間即可。例如針對膜厚1μm左右、線寬10μm左右及開口部100μm左右的被蝕刻物,依上述溫度範圍施行蝕刻時,蝕刻時間只要設定在10~300秒左右即可。
根據使用本發明之蝕刻液組成物進行的蝕刻方法,可在抑制產生殘膜之下,形成微細圖案。所以,除印刷電路板之外,亦可適用於要求微細間距的封裝用基板、COF、TAB用途之移除法。
以下,利用實施例與比較例,針對本發明進行詳細說明,惟本發明並不因該等而受限定。
實施例及比較例所使用(C)成分的數量平均分子量,如表1所
示。表1中的c-1~c-4係化學式No.17所示化合物,化學式No.17中的n係使化學式No.17所示化合物的數量平均分子量成為表1所示值的數值。又,表1中的c-5與c-6係下述一般式(3)所示化合物:
(上述一般式(3)中,R11係表示伸乙基;R12與R13係表示甲基伸乙基;R14與R15係表示伸乙基;n1與n2係表示使上述一般式(3)所示化合物的數量平均分子量成為表1所示值的數值。其中,n1/(n1+n2)=0.2)
依成為表2所示組成的方式,將氯化銅(II)、鹽酸及(C)成分混合,獲得蝕刻液組成物No.1~21。另外,該等蝕刻液組成物的剩餘部分為水。
準備在樹脂基體上積層著厚度8μm銅箔的基體。在該基體的銅箔上形成線寬14μm、開口部6μm之圖案的乾膜光阻,而製得試驗基板。針對所製得試驗基板,使用所製備的蝕刻液組成物,於處理溫度45℃、處理壓力0.1MPa條件下,施行恰當蝕刻時間(50~130秒)噴霧的濕式蝕刻。所謂「恰當蝕刻時間(just etching time)」係指
從蝕刻速度計算出直到細線下部寬度成為10μm為止的時間。然後,使用剝離液除去光阻圖案,形成微細的圖案(細線)。
針對所形成的細線,施行以下所示(1)~(5)項評價。評價結果如表3所示。另外,單邊側蝕刻寬度越小,則表示側蝕刻越受抑制。又,沒有殘膜(蝕刻部分之殘餘)意味著不易發生斷線、短路。蝕刻後的試驗基板之示意剖視圖,如圖1所示。
使用雷射顯微鏡進行截面觀察並測定。單位係「μm」。
使用雷射顯微鏡進行截面觀察並測定。單位係「μm」。
由下式計算出。單位係「μm」。
「細線下部寬度與細線上部寬度的差」=「細線下部寬度測定值」-「細線上部寬度測定值」
由下式計算出。單位係「μm」。
「單邊側蝕刻寬度」={「光阻線寬」-「細線上部寬度測定值」}/2
使用雷射顯微鏡,將有觀察到蝕刻部分殘餘者標註為「有」,將未觀察到者標註為「無」。
如表3所示,得知相較於比較例2-1、2-2及2-5~2-10,實施例2-1~2-11能維持細線上部寬度,同時細線下部寬度與細線上部寬度的差較小,且單邊側蝕刻寬度亦小。特別係實施例2-1~2-3、2-6~2-8及2-10,得知細線下部寬度與細線上部寬度的差未滿2.0μm,形成尺寸精度高的圖案。另一方面,比較例2-3及2-4中,因為蝕刻速度不足,因而未形成圖案,無法測定評價項目(1)~(4)。由實施例
2-1~2-11與比較例2-1~2-4的結果得知,即使使用含有一般式(1)所示化合物的組成物進行蝕刻時,若組成物的(B)/(A)值逾越特定範圍外,仍發生尺寸精度降低、或無法形成圖案。又,於實施例2-1~2-11、以及比較例2-5與2-6並未觀察到殘膜(蝕刻部分之殘餘),相對地比較例2-1~2-4及2-7~2-10則觀察到殘膜。如上述,根據本發明,可提供不易發生成為斷線與短路原因的殘膜、能形成所需之尺寸精度之微細圖案的蝕刻用組成物及蝕刻方法。
Claims (6)
- 一種蝕刻用組成物,係含有下述者的水溶液:(A)從銅(II)離子與鐵(II)離子中選擇之至少1種成分1~25質量%;(B)氯化物離子1~30質量%;(C)下述一般式(1)所示數量平均分子量550~1,400的化合物0.1~5質量%;以及水;上述(B)氯化物離子相對於上述(A)成分的質量比率係(B)/(A)=0.5~2;
(上述一般式(1)中,R1係表示單鍵、或碳原子數1~4之直鏈或分支狀伸烷基;R2與R3係各自獨立表示碳原子數1~4之直鏈或分支狀伸烷基;R4與R5係各自獨立表示氫原子、或碳原子數1~4之直鏈或分支狀烷基;n係各自獨立表示使上述一般式(1)所示化合物的數量平均分子量成為550~1,400的數值)。 - 如請求項1之蝕刻用組成物,其中,上述一般式(1)中,R2與R3係甲基伸乙基。
- 如請求項1或2之蝕刻用組成物,係用於對金屬層施行蝕刻的蝕刻液組成物。
- 如請求項3之蝕刻用組成物,其中,上述金屬層係銅系層。
- 一種蝕刻方法,係包括有:使用請求項3之組成物進行蝕刻的步驟。
- 一種蝕刻方法,係包括有:使用請求項4之組成物進行蝕刻的步驟。
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