铜蚀刻液的制作方法与工艺

文档序号:11995898阅读:1120来源:国知局
本发明涉及铜蚀刻液,特别是涉及在利用半加成法(セミアディティブ工法)的印刷线路板的制造中,在通过电解镀铜形成图案后,用于蚀刻除去作为种子层()的非电解镀铜的铜蚀刻液。

背景技术:
作为电路图案的制作方法,以往已知有减去法(),该方法是在整面设有20μm程度的铜箔的基板上形成抗蚀刻层,然后蚀刻除去露出的铜箔。另外,作为更微细的电路图案的制作方法,已知半加成法(SAP=SemiAdditiveProcess)等,该半加成法是在树脂基板整面上通过非电解镀铜形成种子层,在该种子层上设置抗镀敷保护层后通过电解镀铜形成图案,然后蚀刻除去残留在电解镀铜的图案间的基板上的、作为种子层的非电解镀铜。在半加成法中,用于蚀刻除去作为种子层的非电解镀铜的铜蚀刻液,可以列举例如硫酸/过氧化氢系(专利文献1~3)、盐酸/铜(II)系(专利文献4)、盐酸/亚铁系(专利文献5)的铜蚀刻液。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特许第4430990号公报专利文献2:日本特许第4434632号公报专利文献3:日本特开2009-149971号公报专利文献4:日本特开2006-111953号公报专利文献5:日本特许第3962239号公报。发明概要发明所要解决的课题但是,使用上述专利文献1~3中记载的硫酸/过氧化氢系的铜蚀刻液时,存在不仅仅蚀刻残留在通过电解镀铜形成的图案间的种子层,还出现通过电解镀铜形成的图案正下方的种子层溶解(undercut,下切)的问题。认为这是由于以下原因引起的:硫酸/过氧化氢系的铜蚀刻液中氧化剂(过氧化氢)的浓度高,侵入到通过电解镀铜形成的图案和作为种子层的非电解镀铜的界面的微小空隙的铜蚀刻液不会缺乏氧化剂,从而发挥蚀刻功能。另一方面,使用专利文献4记载的盐酸/铜(II)系蚀刻液时,难溶性的氯化亚铜附着在铜上,难以均匀地除去残留在通过电解镀铜形成的图案间的基板上的、作为种子层的非电解镀铜。使用专利文献5记载的盐酸/亚铁系蚀刻液时,二价铁离子无法获得作为氧化剂的作用,作为种子层的非电解镀铜的蚀刻除去困难。另外,假如是在专利文献4中使用三价铁离子代替二价铁离子作为氧化剂而制成盐酸/铁(III)系的铜蚀刻液时,存在如下的问题。首先,使用(i)盐酸/铁(III)系的铜蚀刻液时,如下式(1)所示,进行铜溶解反应,在浴内形成氯化铜。Cu+2FeCl3→CuCl2+2FeCl2   式(1)。由于蚀刻而溶入浴内的二价铜离子起铜蚀刻的氧化剂的作用,由于氯离子的存在,一价铜形成稳定的氯络合物(2CuCl2-),下式(2)的反应向右边进行,因此二价铜的氧化作用得以继续。由此蚀刻除去作为种子层的非电解镀铜的工序中蚀刻速率上升,存在容易发生通过电解镀铜形成的图案正下方的种子层溶解(下切)、通过电解镀铜形成的图案的蚀刻(图案宽度减少)的问题。Cu+CuCl2+2Cl-→2CuCl2-    式(2)。另外,(ii)以往的盐酸/铁(III)系的铜蚀刻液还存在如下问题:由于在含有铁(III)离子、盐酸的同时,含有蚀刻促进剂、蚀刻抑制剂作为添加剂,因此在运转过程中为了维持两种添加剂的最佳平衡而使管理变得繁杂。本发明是鉴于上述实际情况而完成的,其目的是提供在利用半加成法的印刷线路板的制造中,在通过电解镀铜形成图案后用于蚀刻除去作为种子层的非电解镀铜的铜蚀刻液。解决课题的技术手段为了达到上述目的,本发明为利用半加成法的印刷线路板的制造中所使用的铜蚀刻液,其构成如下:含有54~180g/L范围内的硫酸、16~96g/L范围内的硫酸铁、0.02~0.15g/L范围内的5-氨基-1H-四唑。发明效果本发明的铜蚀刻液具备在将通过电解镀铜形成的图案的蚀刻(图案宽度减少)抑制在最小限度的同时除去作为种子层的非电解镀铜的选择蚀刻性,通过电解镀铜形成的图案正下方的非电解镀铜溶解少,下切抑制优异,也能应对微细图案的形成,并且浴稳定性、浴管理性优异。另外,通过优异的选择蚀刻性,防止图案的局部腐蚀。具体实施方式以下说明本发明的实施方式。本发明的铜蚀刻液是在利用半加成法的印刷线路板的制造中,在通过电解镀铜形成图案后用于蚀刻除去作为种子层的非电解镀铜的铜蚀刻液,其含有54~180g/L、优选72~180g/L范围内的硫酸,含有16~96g/L、优选24~64g/L范围内的硫酸铁,含有0.02~0.15g/L、优选0.03~0.1g/L范围内的5-氨基-1H-四唑。本发明的铜蚀刻液所含有的硫酸发挥除去存在于作为蚀刻对象的种子层的表面的铜氧化膜的功能、使后述的作为氧化剂的铁(III)离子稳定的功能、促进蚀刻的功能。硫酸浓度低于54g/L时,铜的蚀刻速度慢,种子层除去工序所需的时间变长,因而不优选。另外,硫酸浓度即使是超过180g/L,也无法获得选择蚀刻性或下切抑制的更好效果,在制造成本上是不优选的。本发明的铜蚀刻液所含有的硫酸铁是作为氧化并蚀刻铜的氧化剂的铁(III)离子的供给源。这样的硫酸铁浓度低于16g/L时,铜的蚀刻速度慢,种子层除去工序所需的时间变长,因而不优选。另外,硫酸铁浓度超过96g/L时,通过电解镀铜形成的图案正下方的非电解镀铜发生溶解,不发挥抑制下切的作用,因而不优选。本发明的铜蚀刻液所含有的5-氨基-1H-四唑起蚀刻抑制剂的作用,其目的是给铜蚀刻液赋予在将通过电解镀铜形成的图案的蚀刻(图案宽度减少)抑制在最小限度的同时除去作为种子层的非电解镀铜的选择蚀刻性。即,通过电解镀铜形成的图案致密而晶界少,即使是蚀刻抑制剂的含有浓度低也能发挥强的蚀刻抑制效果,但通过非电解镀敷形成的种子层粗,存在大量晶界,因此低浓度的蚀刻抑制剂会使蚀刻抑制效果不充分。利用这样的蚀刻抑制效果的差异,本发明通过使铜蚀刻液中5-氨基-1H-四唑的浓度在0.02~0.15g/L、优选0.03~0.1g/L的范围内,赋予选择蚀刻性。5-氨基-1H-四唑的浓度低于0.02g/L时,通过电解镀铜形成的图案和通过非电解镀敷形成的种子层中的蚀刻抑制效果都弱,无法获得足够的选择蚀刻性。另一方面,5-氨基-1H-四唑的浓度超过0.15g/L时,通过非电解镀敷形成的种子层中的蚀刻抑制效果提高,种子层除去工序所需的时间变长,因而不优选。这样的本发明的铜蚀刻液具备在利用半加成法的印刷线路板的制造中,在将通过电解镀铜形成的图案的蚀刻(图案宽度减少)抑制在最小限度的同时除去作为种子层的非电解镀铜的选择蚀刻性。另外,由于硫酸铁的浓度低,作为氧化剂的铁(III)离子量少,因此即使是在通过电解镀铜形成的图案和作为种子层的非电解镀铜的界面的微小空隙中侵入铜蚀刻液,由于出现氧化剂的缺乏而使蚀刻功能受损,因此下切抑制优异,即使是形成微细图案,例如线/间隔为7μm/7μm以下的微细图案也可以应对。进一步地,通过仅仅添加蚀刻抑制剂5-氨基-1H-四唑就获得了选择蚀刻性,因此不需要蚀刻促进剂等其它添加剂,浴稳定性、浴管理性优异。进一步地,本发明的铜蚀刻液由于实质上不含有氯离子,因此溶入的二价铜离子不会起氧化剂的作用,因而获得稳定的蚀刻速率,并防止通过电解镀铜形成的图案的局部腐蚀。使用本发明的铜蚀刻液来进行作为种子层的非电解镀铜的蚀刻时,可以采用喷雾方式、浸渍方式等公知的方式,铜蚀刻液(处理浴)的温度优选设定在例如20~40℃的范围。实施例以下列举实施例更详细地说明本发明。[实施例I]<铜蚀刻液的制备>制备下表1~表3所示组成的铜蚀刻液(实施例1~实施例12、比较例1~比较例22)。各铜蚀刻液的液温为35℃。铜蚀刻液的制备中,硫酸使用精制浓硫酸(98%),用按H2SO4换算的硫酸浓度表示,盐酸使用盐酸水溶液(35%),用按HCl换算的盐酸浓度表示。プルロニックTR-704((株)ADEKA生产)是乙二胺的氧化丙烯40摩尔、氧化乙烯10摩尔加成物。各组成的余量是离子交换水。[表1][表2][表3]<铜蚀刻液的评价>对如上制备的34种铜蚀刻液(实施例1~实施例12、比较例1~比较例22)如以下所示进行选择蚀刻性的评价、图案宽度减少抑制的评价、下切抑制的评价、基板-图案接合宽度的评价,结果如下表4~表7所示。(蚀刻速度、速度比的评价)在100mm×100mm的树脂基板整面上通过非电解镀铜形成膜厚2μm的镀铜被膜,制作评价基板A。在100mm×100mm的评价基板A上通过电解镀铜形成膜厚20μm的镀铜被膜,制作评价基板B。接着,以0.2MPa的喷雾压力对评价基板A喷各铜蚀刻液30秒来进行蚀刻处理,由处理前后的重量减少量算出非电解镀铜的蚀刻速度Va。另外,以0.2MPa的喷雾压力对评价基板B喷各铜蚀刻液3分钟来进行蚀刻处理,由处理前后的重量减少量算出电解镀铜的蚀刻速度Vb。由如上算出的蚀刻速度Va、Vb算出蚀刻速度比(Va/Vb)并示于表4~表7中。(抑制图案宽度减少的评价)在500mm×400mm的树脂基板整面上通过非电解镀铜形成膜厚0.7μm的镀铜被膜(种子层),在该种子层上设置抗镀敷保护层并通过电解镀铜形成膜厚12μm、线/间隔=7μm/7μm的图案,除去保护层后裁成100mm×100mm的大小,制作评价基板C。以0.2MPa的喷雾压力对该评价基板C喷各铜蚀刻液来进行蚀刻处理,除去种子层。蚀刻处理时间是到露出在间隔部位的种子层被完全除去为止的时间(将该时间记为适量蚀刻(ジャストエッチンク)时间),用光学显微镜来判定种子层的有无。然后,用激光显微镜观察除去种子层后的图案宽度,测定图案宽度的减少量(单位:μm),示于表4~表7。各铜蚀刻液的适量蚀刻时间以处理时间的形式示于表4~表7。(抑制下切的评价)与上述同样地,对评价基板C进行适量蚀刻时间的蚀刻处理,由聚焦离子束装置(FIB)的扫描离子显微镜(SIM)图像观察除去种子层后的图案中有无下切。存在下切时,测定图案两侧与基板表面平行的方向上的下切量Wa、Wb,算出其平均值((Wa+Wb)/2)作为下切量(单位:μm)示于表4~表7中。(基板-图案接合宽度的评价)与上述同样地,对评价基板C进行适量蚀刻时间的蚀刻处理,与上述同样地用激光显微镜测定除去种子层后的图案宽度W,并与上述同样地由聚焦离子束装置(FIB)的扫描离子显微镜(SIM)图像测定图案两侧的下切量Wa、Wb,由下式算出基板与图案的接合宽度W′(单位:μm)并示于表4~表7中。W′=W-(Wa+Wb)。[表4]如表4所示,确认实施例1~实施例12的铜蚀刻液的基板-图案接合宽度大,为4μm以上,可以适用于形成线/间隔=7μm/7μm这样的细线图案。[表5]如表5所示,比较例1~比较例4中非电解镀铜与电解镀铜的蚀刻速度比Va/Vb小于2,不足,在除去图案间的种子层之前发生图案剥离,无法供于实用。另外,比较例5、比较例6中虽然非电解镀铜与电解镀铜的蚀刻速度比Va/Vb为2以上,但基板-图案接合宽度小,约为2μm,确认难以适用于形成线/间隔=7μm/7μm这样的细线图案。进一步地,比较例7中虽然非电解镀铜与电解镀铜的蚀刻速度比Va/Vb为2以上,但在除去图案间的种子层之前发生图案的剥离,不能供于实用。[表6]如表6所示,酸/氧化剂是硫酸/过氧化氢的比较例8~比较例11、以及酸/氧化剂是盐酸/氯化铁的比较例12、比较例13中非电解镀铜与电解镀铜的蚀刻速度比Va/Vb低于2,不足,在除去图案间的种子层之前容易发生图案的剥离,即使是不发生图案剥离时,基板-图案接合宽度也小,不足2μm,确认其难以适用于形成线/间隔=7μm/7μm这样的细线图案。进一步地,酸/氧化剂是盐酸/氯化铜的比较例14中,污物附着,难以除去种子层,不能供于实用。[表7]如表7所示,比较例15~比较例20、比较例22中非电解镀铜与电解镀铜的蚀刻速度比Va/Vb小于2,不足,在除去图案间的种子层之前发生图案剥离,不能供于实用。比较例21中虽然非电解镀铜与电解镀铜的蚀刻速度比Va/Vb为2以上,但在除去图案间的种子层之前发生图案剥离,不能供于实用。产业实用性本发明可以用于利用半加成法的印刷线路板制造中。
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