專利名稱：含銅材料的濕式蝕刻系統(tǒng)和圖案化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將含銅材料圖案化的濕式蝕刻系統(tǒng)和圖案化方法，詳細地說，涉及可以沒有形狀不佳地形成TapeBGA、TCP和COF等所要求的微細電路圖案(電路布線)的含銅材料的濕式蝕刻系統(tǒng)和圖案化方法。
背景技術(shù)：
在表面形成有電路布線的印刷布線板(或膜)廣泛用于安裝電子部件和半導體元件等。此外，伴隨著近年來電子設(shè)備的小型化和高功能化的要求，對于印刷布線板(或膜) 的電路布線，也期望高密度化和薄型化。作為形成高密度電路布線的方法，公知的有被稱為減去法或半加成法的方法，在這些方法中進行濕式蝕刻。為了形成微細的電路布線，理想地是沒有蝕刻較低部分的殘膜、從上部看到的電路布線的側(cè)面為直線(直線性)、電路布線的截面為矩形以及顯示出高的蝕刻因子，但實際上，由于殘膜、直線性的混亂、側(cè)面蝕刻(寸^ K工7 f >夕‘)、底切(7 >夕■一力7卜)和電路布線上部寬度(以下也稱為“頂部寬度”)變細，會引起蝕刻因子降低等形狀不佳。因此，在濕式蝕刻中，期望抑制所述的形狀不佳。尤其是在TapeBGA、TCP、COF等所要求的微細電路布線中，需要保持鍵合區(qū)并提高散熱性，因此必須維持電路布線的上部寬度。對于所述的電路布線的形狀不佳，報道了各種通過設(shè)計蝕刻劑組合物的成分來進行改良的技術(shù)。例如，在專利文獻1中，公開了通過使用了以作為氧化劑的三價鐵離子、鹽酸、含銅材料蝕刻促進劑和含銅材料蝕刻抑制劑為必須成分的蝕刻劑組合物的半加成法形成電路圖案的方法。其中，作為含銅材料蝕刻抑制劑，公開了使環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷與胺類化合物的活性氫基作用而得到的加成化合物，還公開了使用磷酸作為提高銅表面清潔化效果和流平性( >《U 性)的成分。此外，在專利文獻2中，公開了一種由水溶液構(gòu)成的銅或銅合金的蝕刻劑組合物， 所述水溶液含有選自由銅的氧化劑、鹽酸和有機酸鹽構(gòu)成的組的酸、選自由聚亞烷基二醇及多元胺與聚亞烷基二醇的共聚物構(gòu)成的組的聚合物，該銅或銅合金的蝕刻劑組合物能抑制側(cè)面蝕刻、電路布線上部變細。其中，作為銅的氧化劑公開了二價銅離子和三價鐵離子。 作為產(chǎn)生二價銅離子的化合物，公開了氯化銅(II)、溴化銅(II)和氫氧化銅(II)。作為產(chǎn)生三價鐵離子的化合物，公開了氯化鐵(III)、溴化鐵(III)、碘化鐵(III)、硫酸鐵(III)、 硝酸鐵(III)和乙酸鐵(III)。此外，作為聚亞烷基二醇，公開了聚乙二醇、聚丙二醇及環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚物。作為多元胺與聚亞烷基二醇的共聚物，公開了乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺、五亞乙基六胺及N-乙基乙二胺等乙二胺與聚乙二醇、聚丙二醇、環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚物的共聚物。此外，在專利文獻3中，公開了一種由水溶液構(gòu)成的、能抑制底切的蝕刻劑組合物，所述水溶液含有氧化性金屬離子源、選自無機酸或有機酸的酸以及在環(huán)內(nèi)作為雜原子僅具有氮原子的吡咯。其中，作為氧化性金屬離子源，公開了二價銅離子及三價鐵離子。作為酸，公開了磷酸。此外，還公開了為了進行表面形狀均勻的蝕刻，可以使用如聚氧乙烯和聚氧丙烯的嵌段共聚物等這樣的非離子性表面活性劑?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本專利公開公報特開2003-138389號專利文獻2 日本專利公開公報特開2004-256901號專利文獻3 日本專利公開公報特開2005-330572號本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題然而，在專利文獻1和專利文獻2中公開的蝕刻劑組合物對于TapeBGA、TCP和COF 等所要求的微細電路圖案，無法進行均勻的蝕刻，其結(jié)果，存在電路形狀不佳(尤其是直線性不佳)和產(chǎn)生短路等問題。此外，在專利文獻3中公開的蝕刻劑組合物分散性低，對微細電路圖案的脫液性不好，因此存在由于電路形狀不佳(尤其是部分底切)會引起電路剝離、 以及由于磷酸與銅或鐵的鹽產(chǎn)生的淤渣造成產(chǎn)生短路等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決所述的問題而作出的，其目的在于提供一種可以不產(chǎn)生形狀不佳(尤其是能維持電路布線上部寬度)地形成微細電路圖案的含銅材料的濕式蝕刻系統(tǒng)和圖案化方法。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案本發(fā)明人為了解決所述的問題，進行了精心的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過將在表面具有通過曝光和顯影形成有圖案的正型光致抗蝕劑的含銅材料再次曝光后，進行濕式蝕刻，能夠解決所述的問題，從而完成了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明提供一種含銅材料的濕式蝕刻系統(tǒng)，其特征在于包括曝光裝置，對在表面形成有正型光致抗蝕劑圖案的含銅材料進行曝光；以及濕式蝕刻裝置，對通過所述曝光裝置曝光后的含銅材料進行濕式蝕刻。此外，本發(fā)明還提供一種含銅材料的圖案化方法，其特征在于，在對表面形成有正型光致抗蝕劑圖案的含銅材料進行曝光后，使用由水溶液構(gòu)成的蝕刻劑組合物進行蝕刻， 所述水溶液包含0. 1 15質(zhì)量％的(A)選自二價銅離子和三價鐵離子的至少一種氧化劑成分以及0.001 5質(zhì)量％的(B)使選自環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的至少一種與(多)胺類化合物的活性氫作用而得到的加成化合物。本發(fā)明的效果按照本發(fā)明，可以提供一種能夠不產(chǎn)生形狀不佳(尤其是能維持電路布線上部寬度)地形成微細電路圖案的含銅材料的濕式蝕刻系統(tǒng)和圖案化方法。


圖1是本發(fā)明的濕式蝕刻系統(tǒng)的概略圖。圖2是本發(fā)明的卷對卷(口一義卜々口一>，roll to roll)方式的濕式蝕刻系統(tǒng)的概略圖。
具體實施例方式實施方式1本發(fā)明的濕式蝕刻系統(tǒng)包括曝光裝置，對規(guī)定的含銅材料進行曝光；以及蝕刻裝置，對通過所述曝光裝置進行曝光后的含銅材料進行濕式蝕刻。向所述濕式蝕刻系統(tǒng)提供的含銅材料通過使用了正型光致抗蝕劑的光刻法形成有期望的圖案(抗蝕劑圖像)。在此，光刻法是在本技術(shù)領(lǐng)域中公知的、通過曝光和顯影形成期望圖案的技術(shù)。通過所述光刻法形成期望的圖案可以按照公知的方法進行。另外，所述光刻法的曝光裝置與本發(fā)明濕式蝕刻系統(tǒng)的曝光裝置不同。作為能在本發(fā)明中使用的正型光致抗蝕劑，沒有特別的限定，可以使用在本技術(shù)領(lǐng)域中公知的物質(zhì)。作為正型光致抗蝕劑，可以例舉苯酚酚醛樹脂；甲酚酚醛樹脂；其他含有烷基的酚醛樹脂；雙酚A型酚醛樹脂；雙酚F型酚醛樹脂；雙酚酚醛樹脂；聚苯并噁唑前體的聚酰胺苯酚樹脂；以氫醌酚醛樹脂等為基體的酚醛系抗蝕劑；聚羥基苯乙烯及其衍生物；聚丙烯酸及其衍生物；聚甲基丙烯酸及其衍生物；選自羥基苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸及它們的衍生物的三種以上物質(zhì)的共聚物；選自環(huán)烯烴及其衍生物、馬來酸酐、以及丙烯酸及其衍生物的三種以上物質(zhì)的共聚物；選自環(huán)烯烴及其衍生物、馬來酰亞胺、以及丙烯酸及其衍生物的三種以上物質(zhì)的共聚物；以及以在選自聚降冰片烯和復分解開環(huán)聚合物的一種以上的高分子聚合物中，用具有堿溶解控制能力的酸不穩(wěn)定基團部分取代得到的高分子聚合物為基體的抗蝕劑。其中，優(yōu)選主要在TapeBGA、TCP、COF等的制造中使用的酚醛系抗蝕劑。通常的濕式蝕刻系統(tǒng)包括濕式蝕刻裝置，該濕式蝕刻裝置對在表面形成有正型光致抗蝕劑圖案(抗蝕劑圖像)的含銅材料進行濕式蝕刻，本發(fā)明的濕式蝕刻系統(tǒng)在所述濕式蝕刻裝置之前還包括曝光裝置。該曝光裝置對在表面形成有正型光致抗蝕劑圖案(抗蝕劑圖像)的含銅材料進行曝光，從而產(chǎn)生抗蝕劑圖像的軟化或溶解性變化等改質(zhì)。改質(zhì)后的抗蝕劑在濕式蝕刻時，能保護電路布線的上部的角部，從而可以抑制電路布線上部寬度變窄，并可以防止電路圖案的形狀不佳。本發(fā)明的濕式蝕刻系統(tǒng)除了設(shè)置有曝光裝置以外，可以根據(jù)通常的已知的含銅材料的濕式蝕刻系統(tǒng)來構(gòu)成。 本發(fā)明的濕式蝕刻系統(tǒng)以曝光裝置和濕式蝕刻裝置為基本結(jié)構(gòu)，可以在濕式蝕刻裝置之后設(shè)置有除去正型光致抗蝕劑圖案的裝置，所述濕式蝕刻裝置具有蝕刻劑組合物罐、蝕刻槽和蝕刻劑組合物噴出裝置。此外，可以在所述裝置的前后設(shè)置有洗滌裝置和干燥裝置，還可以使用向蝕刻槽中導入蝕刻處理對象(含銅材料)、并從蝕刻槽取出蝕刻處理對象的輸送裝置。此外，濕式蝕刻的方式可以是間歇式和連續(xù)式中的任一種，也可以設(shè)置根據(jù)蝕刻劑組合物的氧化還原電位、比重或PH進行控制的自動控制系統(tǒng)。另外，在設(shè)置有自動控制系統(tǒng)的情況下，需要設(shè)置用于控制蝕刻劑組合物的組成的檢測控制裝置和蝕刻成分補充液供應(yīng)裝置等。 對于本發(fā)明濕式蝕刻系統(tǒng)的一個例子，在圖1中示出其概略圖。本發(fā)明的濕式蝕刻系統(tǒng)作為基本結(jié)構(gòu)具有曝光裝置1和濕式蝕刻裝置2。濕式蝕刻裝置2包括蝕刻劑組合物罐、蝕刻槽和蝕刻劑組合物噴出裝置(未圖示)，在濕式蝕刻裝置2上連接有檢測控制裝置3和蝕刻成分補充液罐4。通過蝕刻劑組合物送液裝置6，從濕式蝕刻裝置2經(jīng)由送液管 7向檢測控制裝置3提供蝕刻劑組合物。檢測控制裝置3進行蝕刻劑組合物的氧化還原電位、比重、PH等作為組成指標的分析等，向蝕刻成分補充送液裝置5發(fā)送控制信號10，使得蝕刻劑組合物的組成變成在規(guī)定范圍內(nèi)。蝕刻成份補充送液裝置5根據(jù)接收到的信號，從蝕刻成分補充液罐4經(jīng)由送液管9向濕式蝕刻裝置2提供蝕刻成分補充液。此外，將通過檢測控制裝置3進行了分析等的蝕刻劑組合物經(jīng)由送液管送回濕式蝕刻裝置2中。在本發(fā)明的濕式蝕刻系統(tǒng)中，作為濕式蝕刻處理對象的在表面形成有正型光致抗蝕劑圖案的含銅材料按照輸送路徑11，依次通過曝光裝置1和濕式蝕刻裝置2，輸送到接下來的工序中。作為輸送裝置，沒有特別的限定，可以使用例如各種傳送帶、機器人臂和裝料器、卸料器等輸送裝置。本發(fā)明的濕式蝕刻系統(tǒng)可以抑制電路布線上部寬度變窄，并且能形成微細的電路圖案，因此可以適用于相當于TapeBGA、TCP、COF加工尺寸的厚度1 20 μ m、蝕刻間距 (Space)I 20 μ m的圖案。尤其是本發(fā)明的濕式蝕刻系統(tǒng)適用于制造厚度1 IOymJi 刻間距1 10 μ m的COF帶。對于適用于所述制造的本發(fā)明的濕式蝕刻系統(tǒng)的一個例子，在圖2中示出其概略圖。圖2是卷對卷方式的濕式蝕刻系統(tǒng)。另外，在該濕式蝕刻系統(tǒng)中，還可以附加上圖1的檢測控制裝置3 控制信號10的結(jié)構(gòu)。作為本發(fā)明的濕式蝕刻系統(tǒng)中的曝光裝置1的光源，沒有特別的限定，可以使用與通常的光刻法相同的光源。例如，作為光源，可以例舉熒光燈、CRT、氙燈、鎢燈、碳弧燈、 LED、金屬鹵化物燈、超高壓水銀燈、氮激光、氬離子激光、氦-鎘激光、YAG激光、準分子激光和半導體激光等。此外，對于照射的放射線，只要是UV區(qū)域的，就沒有特別的限定，可以例舉i線、h 線及g線?？梢赃x擇性地照射所述的放射線，也可以以包含三線的亮線形式照射。此外，照射的光量如果過少，則無法獲得充分的效果，如果過多，則濕式蝕刻的處理時間變長，因此照射的光量優(yōu)選為10 400mJ/cm2，更優(yōu)選為50 250mJ/cm2。實施方式2本發(fā)明的含銅材料的圖案化方法是對在表面形成有正型光致抗蝕劑圖案(抗蝕劑圖像)的含銅材料進行曝光后，使用規(guī)定的抗蝕劑組合物進行濕式蝕刻。按照該方法，通過曝光改質(zhì)的抗蝕劑圖像在濕式蝕刻時，能保護電路布線上部的角部、抑制電路布線上部寬度變細，從而可以抑制電路圖案的形狀不佳。曝光方法與通常的光刻法相同，是如上所述的方法。在濕式蝕刻中使用的蝕刻劑組合物由水溶液構(gòu)成，該水溶液包含(A)選自二價銅離子和三價鐵離子的至少一種氧化劑成分(以下，稱為“ (A)成分”)以及(B)使選自環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的至少一種與(多)胺類化合物的活性氫作用而得到的加成化合物(以下， 稱為“⑶成分”)。利用該蝕刻劑組合物能抑制電路布線上部寬度變細的理由尚未明確，認為是由于 (B)成分浸透至抗蝕劑圖像中，促進了軟化，從而可以保護電路布線上部的角部；或(B)成分特異性地局部存在于含銅材料和抗蝕劑圖像的界面附近，從而能抑制產(chǎn)生部分蝕刻。(A)成分是具有使含銅材料氧化從而進行蝕刻功能的成分，二價銅離子和三價鐵離子可以分別單獨使用，也可以將它們混合使用。分別將銅、銅(II)化合物和鐵(III)化合物作為供應(yīng)源進行混合，從而使所述的二價銅離子和三價鐵離子包含在蝕刻劑組合物中。 作為銅(II)化合物，可以列舉氯化銅(II)、溴化銅(II)、硫酸銅(II)和氫氧化銅(II)等。 此外，作為鐵(III)化合物，可以例舉氯化鐵(III)、溴化鐵(III)、碘化鐵(III)、硫酸鐵 (III)、硝酸鐵(III)和乙酸鐵(III)等。所述的化合物可以單獨使用，也可以將兩種以上混合使用。此外，在所述的二價銅離子或三價鐵離子的供應(yīng)源中，從成本、蝕刻劑組合物的穩(wěn)定性和蝕刻速度的控制性的觀點出發(fā)，優(yōu)選銅、氯化銅(II)、硫酸銅(II)和氯化鐵(III)， 更優(yōu)選銅、硫酸銅(II)和氯化鐵(III)。蝕刻劑組合物中(A)成分的濃度換算成離子的濃度為0. 1 15質(zhì)量％，優(yōu)選為 1 10質(zhì)量％。在此，所謂的換算成離子的濃度是指在單獨使用二價銅離子或三價鐵離子的情況下?lián)Q算成二價銅離子的濃度或三價鐵離子的濃度；在混合使用二價銅離子及三價鐵離子的情況下?lián)Q算成二價銅離子和三價鐵離子雙方的離子的濃度。(A)成分的濃度如果不足0.1質(zhì)量％，則蝕刻時間變長，因此產(chǎn)生抗蝕劑惡化及生產(chǎn)率降低。另一方面，(A)成分的濃度如果超過15質(zhì)量％，則蝕刻速度不能控制，難以維持頂部寬度。(B)成分是使選自環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的至少一種與(多)胺類化合物的活性氫作用而得到的加成化合物。作為構(gòu)成該化合物的(多)胺類化合物，可以例舉單乙醇胺、 二乙醇胺、三乙醇胺、單異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、乙醇異丙醇胺、二乙醇異丙醇胺和乙醇二異丙醇胺等烷醇胺(Τ" >力7 —> 7 $ > )；對這些烷醇胺進行烷基取代的烷基烷醇胺；以及用下述通式(1)表示的化合物等。[化學式1]
權(quán)利要求
1.一種含銅材料的濕式蝕刻系統(tǒng)，其特征在于包括曝光裝置，對在表面形成有正型光致抗蝕劑圖案的含銅材料進行曝光；以及濕式蝕刻裝置，對通過所述曝光裝置曝光后的含銅材料進行濕式蝕刻。
2.一種含銅材料的圖案化方法，其特征在于，在對表面形成有正型光致抗蝕劑圖案的含銅材料進行曝光后，使用由水溶液構(gòu)成的蝕刻劑組合物進行蝕刻，所述水溶液包含 0. 1 15質(zhì)量％的(A)選自二價銅離子和三價鐵離子的至少一種氧化劑成分以及0. 001 5質(zhì)量％的(B)使選自環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的至少一種與(多)胺類化合物的活性氫作用而得到的加成化合物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含銅材料的濕式蝕刻系統(tǒng)，其特征在于包括曝光裝置，對在表面形成有正型光致抗蝕劑圖案的含銅材料進行曝光；以及濕式蝕刻裝置，對通過所述曝光裝置曝光后的含銅材料進行濕式蝕刻。按照本發(fā)明的濕式蝕刻系統(tǒng)，可以沒有形狀不佳(尤其是能維持電路布線上部寬度)地形成TapeBGA、TCP和COF等所要求的微細電路圖案(電路布線)。
文檔編號H05K3/06GK102471897SQ20108002731
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者中村裕介 申請人:株式會社Adeka