专利名称：含铜材料的湿式蚀刻系统和图案化方法
技术领域：
本发明涉及用于将含铜材料图案化的湿式蚀刻系统和图案化方法，详细地说，涉及可以没有形状不佳地形成TapeBGA、TCP和COF等所要求的微细电路图案(电路布线)的含铜材料的湿式蚀刻系统和图案化方法。
背景技术：
在表面形成有电路布线的印刷布线板(或膜)广泛用于安装电子部件和半导体元件等。此外，伴随着近年来电子设备的小型化和高功能化的要求，对于印刷布线板(或膜) 的电路布线，也期望高密度化和薄型化。作为形成高密度电路布线的方法，公知的有被称为减去法或半加成法的方法，在这些方法中进行湿式蚀刻。为了形成微细的电路布线，理想地是没有蚀刻较低部分的残膜、从上部看到的电路布线的侧面为直线(直线性)、电路布线的截面为矩形以及显示出高的蚀刻因子，但实际上，由于残膜、直线性的混乱、侧面蚀刻(寸^ K工7 f >夕‘)、底切(7 >夕■一力7卜)和电路布线上部宽度(以下也称为“顶部宽度”)变细，会引起蚀刻因子降低等形状不佳。因此，在湿式蚀刻中，期望抑制所述的形状不佳。尤其是在TapeBGA、TCP、COF等所要求的微细电路布线中，需要保持键合区并提高散热性，因此必须维持电路布线的上部宽度。对于所述的电路布线的形状不佳，报道了各种通过设计蚀刻剂组合物的成分来进行改良的技术。例如，在专利文献1中，公开了通过使用了以作为氧化剂的三价铁离子、盐酸、含铜材料蚀刻促进剂和含铜材料蚀刻抑制剂为必须成分的蚀刻剂组合物的半加成法形成电路图案的方法。其中，作为含铜材料蚀刻抑制剂，公开了使环氧丙烷和环氧乙烷与胺类化合物的活性氢基作用而得到的加成化合物，还公开了使用磷酸作为提高铜表面清洁化效果和流平性( >《U 性)的成分。此外，在专利文献2中，公开了一种由水溶液构成的铜或铜合金的蚀刻剂组合物， 所述水溶液含有选自由铜的氧化剂、盐酸和有机酸盐构成的组的酸、选自由聚亚烷基二醇及多元胺与聚亚烷基二醇的共聚物构成的组的聚合物，该铜或铜合金的蚀刻剂组合物能抑制侧面蚀刻、电路布线上部变细。其中，作为铜的氧化剂公开了二价铜离子和三价铁离子。 作为产生二价铜离子的化合物，公开了氯化铜(II)、溴化铜(II)和氢氧化铜(II)。作为产生三价铁离子的化合物，公开了氯化铁(III)、溴化铁(III)、碘化铁(III)、硫酸铁(III)、 硝酸铁(III)和乙酸铁(III)。此外，作为聚亚烷基二醇，公开了聚乙二醇、聚丙二醇及环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。作为多元胺与聚亚烷基二醇的共聚物，公开了乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺及N-乙基乙二胺等乙二胺与聚乙二醇、聚丙二醇、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物的共聚物。此外，在专利文献3中，公开了一种由水溶液构成的、能抑制底切的蚀刻剂组合物，所述水溶液含有氧化性金属离子源、选自无机酸或有机酸的酸以及在环内作为杂原子仅具有氮原子的吡咯。其中，作为氧化性金属离子源，公开了二价铜离子及三价铁离子。作为酸，公开了磷酸。此外，还公开了为了进行表面形状均勻的蚀刻，可以使用如聚氧乙烯和聚氧丙烯的嵌段共聚物等这样的非离子性表面活性剂。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利公开公报特开2003-138389号专利文献2 日本专利公开公报特开2004-256901号专利文献3 日本专利公开公报特开2005-330572号本发明需要解决的技术问题然而，在专利文献1和专利文献2中公开的蚀刻剂组合物对于TapeBGA、TCP和COF 等所要求的微细电路图案，无法进行均勻的蚀刻，其结果，存在电路形状不佳(尤其是直线性不佳)和产生短路等问题。此外，在专利文献3中公开的蚀刻剂组合物分散性低，对微细电路图案的脱液性不好，因此存在由于电路形状不佳(尤其是部分底切)会引起电路剥离、 以及由于磷酸与铜或铁的盐产生的淤渣造成产生短路等问题。
发明内容
本发明是为了解决所述的问题而作出的，其目的在于提供一种可以不产生形状不佳(尤其是能维持电路布线上部宽度)地形成微细电路图案的含铜材料的湿式蚀刻系统和图案化方法。解决技术问题的技术方案本发明人为了解决所述的问题，进行了精心的研究，结果发现通过将在表面具有通过曝光和显影形成有图案的正型光致抗蚀剂的含铜材料再次曝光后，进行湿式蚀刻，能够解决所述的问题，从而完成了本发明。S卩，本发明提供一种含铜材料的湿式蚀刻系统，其特征在于包括曝光装置，对在表面形成有正型光致抗蚀剂图案的含铜材料进行曝光；以及湿式蚀刻装置，对通过所述曝光装置曝光后的含铜材料进行湿式蚀刻。此外，本发明还提供一种含铜材料的图案化方法，其特征在于，在对表面形成有正型光致抗蚀剂图案的含铜材料进行曝光后，使用由水溶液构成的蚀刻剂组合物进行蚀刻， 所述水溶液包含0. 1 15质量％的(A)选自二价铜离子和三价铁离子的至少一种氧化剂成分以及0.001 5质量％的(B)使选自环氧乙烷和环氧丙烷的至少一种与(多)胺类化合物的活性氢作用而得到的加成化合物。本发明的效果按照本发明，可以提供一种能够不产生形状不佳(尤其是能维持电路布线上部宽度)地形成微细电路图案的含铜材料的湿式蚀刻系统和图案化方法。
图1是本发明的湿式蚀刻系统的概略图。图2是本发明的卷对卷(口一义卜々口一>，roll to roll)方式的湿式蚀刻系统的概略图。
具体实施例方式实施方式1本发明的湿式蚀刻系统包括曝光装置，对规定的含铜材料进行曝光；以及蚀刻装置，对通过所述曝光装置进行曝光后的含铜材料进行湿式蚀刻。向所述湿式蚀刻系统提供的含铜材料通过使用了正型光致抗蚀剂的光刻法形成有期望的图案(抗蚀剂图像)。在此，光刻法是在本技术领域中公知的、通过曝光和显影形成期望图案的技术。通过所述光刻法形成期望的图案可以按照公知的方法进行。另外，所述光刻法的曝光装置与本发明湿式蚀刻系统的曝光装置不同。作为能在本发明中使用的正型光致抗蚀剂，没有特别的限定，可以使用在本技术领域中公知的物质。作为正型光致抗蚀剂，可以例举苯酚酚醛树脂；甲酚酚醛树脂；其他含有烷基的酚醛树脂；双酚A型酚醛树脂；双酚F型酚醛树脂；双酚酚醛树脂；聚苯并噁唑前体的聚酰胺苯酚树脂；以氢醌酚醛树脂等为基体的酚醛系抗蚀剂；聚羟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；选自羟基苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸及它们的衍生物的三种以上物质的共聚物；选自环烯烃及其衍生物、马来酸酐、以及丙烯酸及其衍生物的三种以上物质的共聚物；选自环烯烃及其衍生物、马来酰亚胺、以及丙烯酸及其衍生物的三种以上物质的共聚物；以及以在选自聚降冰片烯和复分解开环聚合物的一种以上的高分子聚合物中，用具有碱溶解控制能力的酸不稳定基团部分取代得到的高分子聚合物为基体的抗蚀剂。其中，优选主要在TapeBGA、TCP、COF等的制造中使用的酚醛系抗蚀剂。通常的湿式蚀刻系统包括湿式蚀刻装置，该湿式蚀刻装置对在表面形成有正型光致抗蚀剂图案(抗蚀剂图像)的含铜材料进行湿式蚀刻，本发明的湿式蚀刻系统在所述湿式蚀刻装置之前还包括曝光装置。该曝光装置对在表面形成有正型光致抗蚀剂图案(抗蚀剂图像)的含铜材料进行曝光，从而产生抗蚀剂图像的软化或溶解性变化等改质。改质后的抗蚀剂在湿式蚀刻时，能保护电路布线的上部的角部，从而可以抑制电路布线上部宽度变窄，并可以防止电路图案的形状不佳。本发明的湿式蚀刻系统除了设置有曝光装置以外，可以根据通常的已知的含铜材料的湿式蚀刻系统来构成。 本发明的湿式蚀刻系统以曝光装置和湿式蚀刻装置为基本结构，可以在湿式蚀刻装置之后设置有除去正型光致抗蚀剂图案的装置，所述湿式蚀刻装置具有蚀刻剂组合物罐、蚀刻槽和蚀刻剂组合物喷出装置。此外，可以在所述装置的前后设置有洗涤装置和干燥装置，还可以使用向蚀刻槽中导入蚀刻处理对象(含铜材料)、并从蚀刻槽取出蚀刻处理对象的输送装置。此外，湿式蚀刻的方式可以是间歇式和连续式中的任一种，也可以设置根据蚀刻剂组合物的氧化还原电位、比重或PH进行控制的自动控制系统。另外，在设置有自动控制系统的情况下，需要设置用于控制蚀刻剂组合物的组成的检测控制装置和蚀刻成分补充液供应装置等。 对于本发明湿式蚀刻系统的一个例子，在图1中示出其概略图。本发明的湿式蚀刻系统作为基本结构具有曝光装置1和湿式蚀刻装置2。湿式蚀刻装置2包括蚀刻剂组合物罐、蚀刻槽和蚀刻剂组合物喷出装置(未图示)，在湿式蚀刻装置2上连接有检测控制装置3和蚀刻成分补充液罐4。通过蚀刻剂组合物送液装置6，从湿式蚀刻装置2经由送液管 7向检测控制装置3提供蚀刻剂组合物。检测控制装置3进行蚀刻剂组合物的氧化还原电位、比重、PH等作为组成指标的分析等，向蚀刻成分补充送液装置5发送控制信号10，使得蚀刻剂组合物的组成变成在规定范围内。蚀刻成份补充送液装置5根据接收到的信号，从蚀刻成分补充液罐4经由送液管9向湿式蚀刻装置2提供蚀刻成分补充液。此外，将通过检测控制装置3进行了分析等的蚀刻剂组合物经由送液管送回湿式蚀刻装置2中。在本发明的湿式蚀刻系统中，作为湿式蚀刻处理对象的在表面形成有正型光致抗蚀剂图案的含铜材料按照输送路径11，依次通过曝光装置1和湿式蚀刻装置2，输送到接下来的工序中。作为输送装置，没有特别的限定，可以使用例如各种传送带、机器人臂和装料器、卸料器等输送装置。本发明的湿式蚀刻系统可以抑制电路布线上部宽度变窄，并且能形成微细的电路图案，因此可以适用于相当于TapeBGA、TCP、COF加工尺寸的厚度1 20 μ m、蚀刻间距 (Space)I 20 μ m的图案。尤其是本发明的湿式蚀刻系统适用于制造厚度1 IOymJi 刻间距1 10 μ m的COF带。对于适用于所述制造的本发明的湿式蚀刻系统的一个例子，在图2中示出其概略图。图2是卷对卷方式的湿式蚀刻系统。另外，在该湿式蚀刻系统中，还可以附加上图1的检测控制装置3 控制信号10的结构。作为本发明的湿式蚀刻系统中的曝光装置1的光源，没有特别的限定，可以使用与通常的光刻法相同的光源。例如，作为光源，可以例举荧光灯、CRT、氙灯、钨灯、碳弧灯、 LED、金属卤化物灯、超高压水银灯、氮激光、氩离子激光、氦-镉激光、YAG激光、准分子激光和半导体激光等。此外，对于照射的放射线，只要是UV区域的，就没有特别的限定，可以例举i线、h 线及g线。可以选择性地照射所述的放射线，也可以以包含三线的亮线形式照射。此外，照射的光量如果过少，则无法获得充分的效果，如果过多，则湿式蚀刻的处理时间变长，因此照射的光量优选为10 400mJ/cm2，更优选为50 250mJ/cm2。实施方式2本发明的含铜材料的图案化方法是对在表面形成有正型光致抗蚀剂图案(抗蚀剂图像)的含铜材料进行曝光后，使用规定的抗蚀剂组合物进行湿式蚀刻。按照该方法，通过曝光改质的抗蚀剂图像在湿式蚀刻时，能保护电路布线上部的角部、抑制电路布线上部宽度变细，从而可以抑制电路图案的形状不佳。曝光方法与通常的光刻法相同，是如上所述的方法。在湿式蚀刻中使用的蚀刻剂组合物由水溶液构成，该水溶液包含(A)选自二价铜离子和三价铁离子的至少一种氧化剂成分(以下，称为“ (A)成分”)以及(B)使选自环氧乙烷和环氧丙烷的至少一种与(多)胺类化合物的活性氢作用而得到的加成化合物(以下， 称为“⑶成分”)。利用该蚀刻剂组合物能抑制电路布线上部宽度变细的理由尚未明确，认为是由于 (B)成分浸透至抗蚀剂图像中，促进了软化，从而可以保护电路布线上部的角部；或(B)成分特异性地局部存在于含铜材料和抗蚀剂图像的界面附近，从而能抑制产生部分蚀刻。(A)成分是具有使含铜材料氧化从而进行蚀刻功能的成分，二价铜离子和三价铁离子可以分别单独使用，也可以将它们混合使用。分别将铜、铜(II)化合物和铁(III)化合物作为供应源进行混合，从而使所述的二价铜离子和三价铁离子包含在蚀刻剂组合物中。 作为铜(II)化合物，可以列举氯化铜(II)、溴化铜(II)、硫酸铜(II)和氢氧化铜(II)等。 此外，作为铁(III)化合物，可以例举氯化铁(III)、溴化铁(III)、碘化铁(III)、硫酸铁 (III)、硝酸铁(III)和乙酸铁(III)等。所述的化合物可以单独使用，也可以将两种以上混合使用。此外，在所述的二价铜离子或三价铁离子的供应源中，从成本、蚀刻剂组合物的稳定性和蚀刻速度的控制性的观点出发，优选铜、氯化铜(II)、硫酸铜(II)和氯化铁(III)， 更优选铜、硫酸铜(II)和氯化铁(III)。蚀刻剂组合物中(A)成分的浓度换算成离子的浓度为0. 1 15质量％，优选为 1 10质量％。在此，所谓的换算成离子的浓度是指在单独使用二价铜离子或三价铁离子的情况下换算成二价铜离子的浓度或三价铁离子的浓度；在混合使用二价铜离子及三价铁离子的情况下换算成二价铜离子和三价铁离子双方的离子的浓度。(A)成分的浓度如果不足0.1质量％，则蚀刻时间变长，因此产生抗蚀剂恶化及生产率降低。另一方面，(A)成分的浓度如果超过15质量％，则蚀刻速度不能控制，难以维持顶部宽度。(B)成分是使选自环氧乙烷和环氧丙烷的至少一种与(多)胺类化合物的活性氢作用而得到的加成化合物。作为构成该化合物的(多)胺类化合物，可以例举单乙醇胺、 二乙醇胺、三乙醇胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、乙醇异丙醇胺、二乙醇异丙醇胺和乙醇二异丙醇胺等烷醇胺(Τ" >力7 —> 7 $ > )；对这些烷醇胺进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。[化学式1]
权利要求
1.一种含铜材料的湿式蚀刻系统，其特征在于包括曝光装置，对在表面形成有正型光致抗蚀剂图案的含铜材料进行曝光；以及湿式蚀刻装置，对通过所述曝光装置曝光后的含铜材料进行湿式蚀刻。
2.一种含铜材料的图案化方法，其特征在于，在对表面形成有正型光致抗蚀剂图案的含铜材料进行曝光后，使用由水溶液构成的蚀刻剂组合物进行蚀刻，所述水溶液包含 0. 1 15质量％的(A)选自二价铜离子和三价铁离子的至少一种氧化剂成分以及0. 001 5质量％的(B)使选自环氧乙烷和环氧丙烷的至少一种与(多)胺类化合物的活性氢作用而得到的加成化合物。
全文摘要
本发明提供一种含铜材料的湿式蚀刻系统，其特征在于包括曝光装置，对在表面形成有正型光致抗蚀剂图案的含铜材料进行曝光；以及湿式蚀刻装置，对通过所述曝光装置曝光后的含铜材料进行湿式蚀刻。按照本发明的湿式蚀刻系统，可以没有形状不佳(尤其是能维持电路布线上部宽度)地形成TapeBGA、TCP和COF等所要求的微细电路图案(电路布线)。
文档编号H05K3/06GK102471897SQ20108002731
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月5日 优先权日2009年7月9日
发明者中村裕介 申请人:株式会社Adeka