TW202146706A - 鈦及/或鈦合金之蝕刻液、使用該蝕刻液之鈦及/或鈦合金之蝕刻方法、及使用該蝕刻液之基板之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供可抑制銅配線等之其他金屬的溶出並迅速地除去由鈦及/或鈦合金構成之晶種層,並且用於連續且安定地進行處理的蝕刻方法;以及使用於該蝕刻方法的組成物。更詳細而言,提供一種組成物,係用來蝕刻鈦及/或鈦合金,含有過氧化氫(A)、氟化物(B)、氟化物離子以外之鹵化物離子(C)、及水(D), 過氧化氫(A)之含量以組成物之總量為基準計為0.01~0.23質量%, 氟化物(B)之含量以組成物之總量為基準計為0.2~3質量%, 氟化物離子以外之鹵化物離子(C)之含量以組成物之總量為基準計為0.0005~0.025質量%。並提供使用了該組成物的蝕刻方法。

Description

鈦及/或鈦合金之蝕刻液、使用該蝕刻液之鈦及/或鈦合金之蝕刻方法、及使用該蝕刻液之基板之製造方法
本發明係關於鈦及/或鈦合金之蝕刻用組成物。更詳細而言,本發明係關於鈦及/或鈦合金之蝕刻用組成物、使用該蝕刻用組成物之鈦及/或鈦合金之蝕刻方法、以及使用了該蝕刻用組成物之印刷配線板、半導體晶圓等基板之製造方法。
一般而言,就印刷配線板中之微細的電路之形成係使用部分加成法。例如,於絕緣層上形成金屬薄膜,將其作為電解銅鍍敷之晶種層。於晶種層上形成了阻劑圖案後,藉由電解銅鍍敷形成銅配線。之後,除去不要的阻劑圖案,更除去無電解銅鍍敷部分的晶種層而完成銅配線。作為晶種層係選擇無電解銅鍍敷或濺鍍膜,就實施更微細之配線形成的目的,經常選擇鈦濺鍍膜。
一般而言,印刷配線板形成時使用的無電解銅鍍敷能以由過氧化氫-硫酸構成之蝕刻液除去,就濺鍍鈦膜之蝕刻而言,可使用例如專利文獻1~4中記載之方法等。然而,此等方法係過氧化氫之安定性並不足。因此,尋求能抑制銅或銅合金、鈷等之配線等其它金屬之溶出且可迅速地除去由鈦及/或鈦合金構成之晶種層之蝕刻方法能夠迅速地實際運用。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平8-13166號公報 [專利文獻2]日本特開平8-53781號公報 [專利文獻3]美國專利第4554050號公報 [專利文獻4]日本特開2005-146358號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明係提供一種蝕刻用組成物,可抑制銅或銅合金、鈷等之配線等其它金屬的溶出,且可迅速地除去鈦及/或鈦合金、及/或具有金屬性質之含鈦化合物,並提供使用該蝕刻用組成物的蝕刻方法。 [解決課題之手段]
本案發明者們深入研究之結果,發現藉由使用含有過氧化氫、氟化物、及氟化物離子以外之鹵化物離子的水溶液,可抑制銅或銅合金、鈷等之配線等其它金屬的溶出,且可迅速地除去鈦及/或鈦合金、及/或具有金屬性質之含鈦化合物,而完成了本發明。
亦即,本發明包含以下態樣。
<1> 一種組成物,係用來蝕刻鈦及/或鈦合金,含有過氧化氫(A)、氟化物(B)、氟化物離子以外之鹵化物離子(C)、及水(D), 過氧化氫(A)之含量以組成物之總量為基準計為0.01~0.23質量%, 氟化物(B)之含量以組成物之總量為基準計為0.2~3質量%, 氟化物離子以外之鹵化物離子(C)之含量以組成物之總量為基準計為0.0005~0.025質量%。 <2> 如<1>之組成物,其中,該氟化物(B)係包含選自於由氟化氫、酸式氟化銨、酸式氟化鈉、及酸式氟化鉀構成之群組中之1種以上。 <3> 如<1>或<2>之組成物,其中,該鹵化物離子(C)係包含氯化物離子及溴化物離子之至少任1種。 <4> 如<1>~<3>中任一項之組成物,更包含膦酸系螯合劑(E)。 <5> 如<4>之組成物,其中,該膦酸系螯合劑(E)係包含1,2-丙二胺四(亞甲基膦酸)及二伸乙三胺五(亞甲基膦酸)之至少任1種。 <6> 如<4>或<5>之組成物,其中,該膦酸系螯合劑(E)之含量以組成物之總量為基準計為0.005~0.1質量%。 <7> 如<1>~<6>中任一項之組成物,其係用來邊抑制對銅或銅合金之蝕刻,邊蝕刻鈦及/或鈦合金之組成物。 <8> 如<1>~<7>中任一項之組成物,其中,於30℃之對銅的蝕刻速度為100nm/min以下。 <9> 如<1>~<8>中任一項之組成物,其中,於30℃之對鈦的蝕刻速度/對銅的蝕刻速度的比為2以上。 <10> 一種蝕刻方法,係使用如<1>~<9>中任一項之組成物來蝕刻鈦及/或鈦合金。 <11> 一種電路之形成方法,係使用如<1>~<9>中任一項之組成物來蝕刻鈦及/或鈦合金,並形成由鈦及/或鈦合金與銅或銅合金疊層而成的電路。 <12> 一種基板之製造方法,係包含下述步驟:使用如<1>~<9>中任一項之組成物來蝕刻鈦及/或鈦合金。 [發明之效果]
本發明例如可有效地使用於除去用以進行電解鍍敷之由鈦及/或鈦合金、及/或具有金屬性質之含鈦化合物構成之層的蝕刻中。本發明因為抑制銅或銅合金、鈷等之配線等其它金屬的溶出,在具有微細之銅或銅合金、鈷等之配線的電子零件的製造中為有用。
以下,針對本發明具體地進行說明。此外,本發明不限定於本說明書之記載,在不超出本發明之要旨的範圍可有各種的變更或變形。
1.用來蝕刻之組成物 本發明之用來蝕刻鈦及/或鈦合金的組成物(以下也稱為「本發明之組成物」)係含有過氧化氫(A)、氟化物(B)、氟化物以外之鹵化物離子(C)、及水(D)、 過氧化氫(A)之含量就組成物之總量基準計為0.01~0.23質量%、 氟化物(B)之含量就組成物之總量基準計為0.2~3質量%、 氟化物離子以外之鹵化物離子(C)之含量就組成物之總量基準計為0.0005~0.025質量%。
藉由本發明之組成物,可抑制銅或銅合金、鈷等之配線等其它金屬的溶出,且可迅速地除去鈦及/或鈦合金、宜為由鈦及/或鈦合金構成之晶種層。更理想而言,藉由本發明之組成物,可至少抑制銅或銅合金之溶出,且可迅速地除去鈦及/或鈦合金、宜為鈦及/或鈦合金構成之晶種層。亦即,本發明之組成物宜為用來邊抑制銅或銅合金之蝕刻,邊蝕刻鈦及/或鈦合金之組成物。本發明之組成物亦可用於除去由具有金屬性質之含鈦化合物構成之層。
此外,本說明書中之「銅合金」,只要是於銅更添加1種以上之銅以外之金屬元素或非金屬元素,且具有金屬性質者便沒有特別之限定。銅合金中銅以外之金屬元素或非金屬元素之含量係沒有特別之限定,宜為銅含量為50質量%以上,更宜為80質量%以上,進一步宜為90質量%以上,更進一步宜為98質量%以上。就銅以外之金屬元素或非金屬元素而言,可舉例如鋁(Al)。
此外,本說明書中之「鈦合金」只要是於鈦更添加1種以上之鈦以外之金屬元素或非金屬元素,且具有金屬之性質者便沒有特別之限定。鈦合金中之鈦以外之金屬元素或非金屬元素之含量係沒有特別之限定,宜為鈦含量為50質量%以上,更宜為80質量%以上,進一步宜為90質量%以上,更進一步宜為98質量%以上。就鈦以外之金屬元素或非金屬元素而言,可舉例如氮。作為含有氮之具有金屬性質者而言,可列舉氮化鈦(TiN)、氮氧化鈦(TiNxOy)。
此外,本說明書中,銅或銅合金、鈷等之「其他金屬」係指鈦、鈦合金以外之可用於電路之配線的金屬,宜為銅、銅合金、鈷、鈷合金。
本發明之一實施形態中,本發明之組成物作為任意成分,可含有膦酸系螯合劑(E)。
以下,針對本發明之組成物所含有之各成分進行說明。
<過氧化氫(A)> 本發明之組成物所含有之過氧化氫(A)通常係與其他成分混合作為適當之濃度的水溶液。本發明之組成物之製造中使用之過氧化氫水溶液中之過氧化氫(A)之濃度係沒有特別之限定,例如可為10~90質量%,宜為依循工業用規格之35~60質量%。
此外,過氧化氫(A)中亦可含有製造中無法避免而含有之安定劑。過氧化氫之製造步驟、取得方式並沒有特別限定,例如可使用藉由蒽醌法所製得者等。此外,過氧化氫(A)亦可為藉由對於離子交換樹脂通液等方法所精製而得者。
本發明之組成物中之過氧化氫(A)之含量,就組成物之總量基準計為0.01~0.23質量%,宜為0.03~0.2質量%,更宜為0.05~0.15質量%。過氧化氫(A)之含量若為上述範圍內,鈦及/或鈦合金之氧化力變得充分,故可獲得足夠之鈦及/或鈦合金之溶解力,此外,可抑制銅或銅合金、鈷等其他金屬之溶出。此外,過氧化氫(A)之含量若就組成物之總量基準計未達0.01質量%,有時Ti會剝離為膜狀,故過氧化氫(A)之含量就組成物之總量基準計宜為0.01質量%以上。若Ti剝離為膜狀,則該剝離為膜狀之Ti可能再次附著於基板而成為在後續步驟造成問題的原因,此外,在Ti剝離時Ti上之Cu配線也會跟著一起剝離,故Ti不剝離為膜狀較為理想。
<氟化物(B)> 氟化物(B)只要是含有氟化物離子之化合物(亦即,在化合物中,氟原子為陰離子之狀態者)便沒有特別之限定,可舉例如氟化氫(氫氟酸)、氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀、氟化銣、氟化銫、氟化鎂、氟化鈣、氟化鍶、氟化鋇、氟化錳、氟化鐵、氟化銅、氟化錫、氟化鋁、氟化鈦、氟化鉭、氟化銻、氟化銨、氟硼酸(四氟硼酸)、氟硼酸鈉、氟硼酸鉀、氟硼酸銨、氟矽酸(六氟矽酸)、氟矽酸鈉、氟矽酸鉀、氟矽酸銨、酸式氟化鈉、酸式氟化鉀、酸式氟化銨、四甲基氟化胺、四乙基氟化銨。本發明之一實施形態中,氟化物(B)可為上述氟化物中,溶解於水中時能使液性成為酸性之氟化物。本發明之理想實施形態中,作為本發明之組成物所含有之氟化物(B),更宜為氟化氫、氟硼酸、酸式氟化鈉、酸式氟化鉀、酸式氟化銨,進一步宜為氟化氫、酸式氟化鈉、酸式氟化鉀、酸式氟化銨。此等氟化物可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
本發明之組成物中之氟化物(B)之含量,就組成物之總量基準計為0.2~3質量%,宜為0.3~2質量%,更宜為0.5~1.8質量%,進一步宜為0.8~1.5質量%。氟化物(B)之含量若為上述範圍,可獲得充分之對鈦及/或鈦合金之溶解力,且可成為對於鈦及/或鈦合金之除去不會過快的溶解速度。
此外,為了抑制銅或銅合金、鈷等其他金屬之溶出並實施鈦及鈦合金之除去,[過氧化氫(A)之含量]/[來自氟化物(B)之氟含量]之比,就質量比而言宜為0.01~0.5。上述質量比若為上述範圍內,例如不會有鈦及/或鈦合金之層剝離為膜狀、或者不會有連鈦及/或鈦合金層上之銅或銅合金、鈷等其他金屬之配線也一起剝離之情事,此外,可防止銅或銅合金、鈷等其他金屬之溶出。
本發明中,用以蝕刻鈦及/或鈦合金之組成物之液性,可藉由含有上述氟化物(B)而成為酸性。本發明之一實施形態中,用以蝕刻鈦及/或鈦合金之組成物之pH宜為3~6,更宜為3.5~6,進一步宜為4~5.5。用以蝕刻鈦及/或鈦合金之組成物之pH若為上述範圍內,可理想地控制使用於配線之銅或銅合金、鈷等的蝕刻速度。pH值之測定可藉由通常方法測定,例如可藉由實施例所記載之方法測定。
<氟化物離子以外之鹵化物離子(C)> 作為氟化物離子以外之鹵化物離子(C),可使用氯化物離子(Cl- )、溴化物離子(Br- )、碘化物離子(I- )。此等之中,宜為氯化物離子、溴化物離子,更宜為氯化物離子。本發明之理想之實施形態中,鹵化物離子(C)可含有氯化物離子及溴化物離子之至少任意1種。
氟化物離子以外之氯化物離子(C)之供給源,只要是可供給氟化物離子以外之鹵化物離子之化合物,便沒有特別之限定。就如此之化合物而言,可舉例如氯化鋰、氯化鈉、氯化鉀、氯化銨、溴化鋰、溴化鈉、溴化鉀、溴化銨、碘化鋰、碘化鈉、碘化鉀、碘化銨。此等之中,宜為選自於由氯化鈉、氯化鉀、氯化銨、溴化鈉、溴化鉀、及溴化銨構成之群組中之1種以上,尤其宜為選自於由氯化鈉、氯化鉀、及氯化銨構成之群組中之1種以上。本發明之理想實施形態中,氟化物離子以外之鹵化物離子(C)之供給源可為氯化鈉、溴化鉀、或碘化鉀。
本發明之組成物中之氟化物離子以外之鹵化物離子(C)之含量就組成物之總量基準計係0.0005~0.025質量%,宜為0.001~0.01質量%。氟化物離子以外之鹵化物離子(C)之含量若為上述範圍,可獲得充分之銅或銅合金、鈷之溶出抑制效果,且就經濟方面也較佳。
<水(D)> 本發明之組成物係含有水(D)。作為水(D),並沒有特別之限定,宜為已藉由蒸餾、離子交換處理、過濾處理、各種吸附處理等除去金屬離子、有機雜質、微粒等者,更宜為純水,尤其宜為超純水。
水(D)之含量係本發明之組成物之剩餘部分,就組成物之總量基準計,宜為60質量%以上,更宜為70~99.7質量%之範圍,進一步宜為80~99.5質量%,更宜為90~99.2質量%,尤其宜為95~99質量%。若水(D)之含量為上述範圍,則就經濟方面較佳。
<膦酸系螯合劑(E)> 膦酸系螯合劑(E)只要是於水溶液中生成膦酸系螯合物離子之化合物即無特別限定,除膦酸以外,亦可為膦酸之鹽或水合物。作為膦酸之鹽,可舉例如鈉鹽、鉀鹽、銨鹽,但不限定為此等。就本發明中可使用之膦酸系螯合劑(E)而言,可舉例如胺基三(亞甲基膦酸)、乙二胺四(亞甲基膦酸)(EDTMP)、乙二胺四(亞甲基膦酸)水合物、1,2-丙二胺四(亞甲基膦酸)(PDTP)、二伸乙三胺五(亞甲基膦酸)(DTPP)、1-羥基乙烷-1,1-二膦酸(HEDP)等,但不限定於此等。在本發明之理想的實施形態中,膦酸系螯合劑(E)可為選自1,2-丙二胺四(亞甲基膦酸)(PDTP)、乙二胺四(亞甲基膦酸)(EDTMP)及其水合物、二伸乙三胺五(亞甲基膦酸)(DTPP)、及1-羥基乙烷-1,1-二膦酸(HEDP)之至少任1種。本發明之更理想之實施形態中,膦酸系螯合劑(E)可為選自二伸乙三胺五(亞甲基膦酸)(DTPP)、及1-羥基乙烷-1,1-二膦酸(HEDP)之至少任1種。
本發明之組成物含有膦酸系螯合劑(E)時,膦酸系螯合劑(E)之含量就組成物之總量基準計係0.005~0.1質量%,宜為0.01~0.05質量%。膦酸系螯合劑(E)之含量若為上述範圍,可抑制經溶解之銅離子析出至鈦及/或鈦合金上,此外就經濟方面上亦較佳。
<其他成分> 本發明之組成物在不妨害本發明之效果的範圍內,因應需求可含有其他成分。就本發明之組成物中可含有之其他成分而言,可列舉界面活性劑、消泡劑、過氧化氫安定劑、pH調整劑等。
本發明之組成物宜為實質上不含有硫酸。藉由實質上不含有硫酸,可適當地控制銅或銅合金、鈷等的蝕刻速度,藉此可抑制銅或銅合金、鈷等之配線等其它金屬之溶出,且可迅速地除去鈦及/或鈦合金、宜為由鈦及/或鈦合金構成之晶種層。
<組成物之調製> 本發明之組成物可藉由將過氧化氫(A)、氟化物(B)、氟化物離子以外之鹵化物離子(C)、及水(D)、以及任意之膦酸系螯合劑(E)、進一步地因應需求的其他成分均勻地進行攪拌而調製。此等成分之攪拌方法係沒有特別之限定,可採用通常使用之攪拌方法。
<組成物之用途> 使用本發明之組成物進行蝕刻之對象物,只要是含有為蝕刻對象之鈦及/或鈦合金之基材便沒有特別之限定,宜為成為印刷配線板、半導體元件搭載用封裝基板、半導體晶圓(例如形成了半導體元件之半導體基板)、半導體元件(例如半導體晶片)等之基板的基材。更佳者係宜為成為具有至少疊層了鈦及/或鈦合金以及銅或銅合金之電路的基板(電子零件)的基材。
本發明之組成物可適合使用於下述情況:將用以於至少一部份具有銅或銅合金、鈷等之配線的絕緣層上,形成含有成為上述銅或銅合金、鈷等之配線之連接端子部的銅或銅合金、鈷等、以及選自於由錫及錫合金構成之群組中之至少1種的電路圖案的光阻劑,在上述電路圖案形成後除去,因應需求更除去使用於銅或銅合金、鈷等之電路圖案之形成的銅晶種層後,邊抑制銅或銅合金、鈷等、以及選自於由錫及錫合金構成之群組中之1種所形成之連接端子部等中所使用之其他金屬的溶出,邊迅速地除去在由鈦及/或鈦合金構成之晶種層中之伴隨著上述光阻劑或銅晶種層的除去而暴露出的部分。
此外,本發明之組成物不僅是形成上述連接端子部之情況,亦可適用於更形成配線電路之情況。
此處,「至少一部分具有銅或銅合金、鈷等之配線的絕緣層」只要是有銅或銅合金、鈷等之配線在表面或埋入至內部的絕緣層便沒有特別之限定,可舉例如印刷配線板、半導體元件搭載用封裝基板中之樹脂絕緣層、半導體晶圓或半導體元件中之矽絕緣層等。
此外,「含有成為上述銅或銅合金、鈷等之配線之連接端子部之銅或銅合金、鈷、以及選自於由錫及錫合金構成之群組中之至少1種的電路圖案」係作為上述絕緣層所具有之銅或銅合金、鈷等之配線之連接端子部,用來與其他構件進行電性連接者。本發明之一實施態樣中,上述連接端子部係印刷配線板中之銅或銅合金、鈷等之配線之連接端子部。此外,本發明之一實施態樣中,上述連接端子部係半導體元件搭載用封裝基板中之銅或銅合金、或鈷等之配線之連接端子部。此外,本發明之一實施態様中,上述連接端子部係半導體晶圓或半導體元件中之銅或銅合金、鈷等之配線之連接端子部。
此外,在替代上述連接端子部,更形成配線電路之情況,將用以於至少一部分具有銅或銅合金、鈷等配線的絕緣層上,形成含有成為與上述銅或銅合金、鈷等之配線連接之配線電路的銅或銅合金、鈷等、以及選自於由錫及錫合金構成之群組中之至少1種的電路圖案的光阻劑,在上述電路圖案形成後除去,因應需求更除去了在銅或銅合金、鈷等之電路圖案之形成中使用的銅晶種層後,藉由邊抑制銅或銅合金、鈷等、以及選自於由錫及錫合金構成之群組中之1種所形成的配線回路等中使用之其他金屬的溶出,邊迅速地除去在由鈦及/或鈦合金構成之晶種層中之伴隨著上述光阻劑、銅晶種層之除去而暴露出的部分,可形成於至少一部份具有銅或銅合金、鈷等之配線的絕緣層上,與上述銅或銅合金、鈷等之配線連接之配線電路。本發明之一實施態樣中,上述配線電路係形成於在印刷配線板或半導體封裝搭載用基板中之至少一部分具有銅或銅合金、鈷等之配線的絕緣層上的電路。此外,本發明之一實施態樣中,上述配線電路係形成於半導體晶圓或半導體元件中之至少一部分具有銅或銅合金、鈷等之配線的絕緣層上的電路。
例如,本發明之組成物能適當地使用於以下情況:在印刷配線板(例如半導體元件搭載用封裝基板)之製造步驟中,將用以於至少一部份具有銅或銅合金、鈷等之配線的絕緣層上,形成含有成為銅或銅合金、鈷等之配線之連接端子部或成為配線回路之銅或銅合金、鈷等、以及選自於由錫及錫合金構成之群組中之至少1種的電路圖案的光阻劑,在上述電路圖案形成後除去,因應需求更除去銅或銅合金、鈷等之電路圖案之形成中使用的銅晶種層後,邊抑制銅或銅合金、鈷等之配線等中使用之其他金屬的溶出,邊迅速地除去由鈦及/或鈦合金構成之晶種層中之伴隨著上述光阻劑或銅晶種層之除去而暴露出之部分。
此外,本發明之組成物能適當地使用於以下情況:在半導體晶圓或半導體元件之製造步驟中,將用以於至少一部份具有銅或銅合金、鈷等之配線的絕緣層上,形成含有成為上述銅或銅合金、鈷等之配線之連接端子部或配線電路之銅、以及選自於由錫及錫合金構成之群組中之至少1種的電路圖案的光阻劑,在上述電路圖案形成後除去,因應需求更除去銅或銅合金、鈷等之電路圖案之形成中使用的銅晶種層後,邊抑制銅或銅合金、鈷等之配線等中使用之其他金屬的溶出,邊將由鈦及/或鈦合金構成之晶種層中之伴隨著上述光阻劑或銅晶種層之除去而暴露出的部分迅速地除去。
此處,作為使用於印刷配線板之製造中之光阻劑,可舉例如含有黏合聚合物、光聚合性單體、光聚合起始劑及其他添加劑的組成物。
作為黏合聚合物,可舉例如將甲基丙烯酸及丙烯酸之至少1種作為必要成分,將甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、苯乙烯等數種乙烯基單體進行共聚合所獲得者。
作為光聚合性單體,可列舉甲基丙烯酸酯及丙烯酸酯之至少1種較為理想。
作為光聚合起始劑,可列舉由二苯甲酮、4,4’-二胺基二苯甲酮、4,4’-雙(二甲基胺基)二苯甲酮、2-乙基蒽醌、安息香、安息香甲基醚、9-苯基吖啶、芐基二甲基縮酮、芐基二乙基縮酮構成之群組中之至少1種。此外,亦可使用由六芳基聯咪唑及供氫體(2-巰基苯并㗁唑、N-苯基甘胺酸)構成之二分子系。
作為其他添加劑,可列舉熱聚合起始劑或染料等。
就使用於半導體晶圓或半導體元件之製造的光阻劑而言,可列舉苯酚-甲醛樹脂(總稱為「酚醛清漆樹脂」)、與為感光成分之萘醌二疊氮化合物之組合等。
2.蝕刻方法 本發明之蝕刻方法,係包含使用上述本發明之組成物並使本發明之組成物接觸上述對象物之步驟之將鈦及/或鈦合金進行蝕刻之方法。藉由使用本發明之組成物進行蝕刻之方法,例如可抑制銅或銅合金、鈷等之配線等其它金屬之溶出並迅速地除去由鈦及/或鈦合金構成之晶種層。
本發明之蝕刻方法中,使用了本發明之組成物之蝕刻處理的溫度係沒有特別之限制,宜為10~70℃,更宜為20~65℃,進一步宜為25~60℃,更進一步宜為20~50℃。若蝕刻處理之溫度係上述範圍,可抑制本發明之組成物之組成變化並穩定地維持蝕刻條件,為蝕刻對象之鈦及鈦合金之除去性變得良好,故有印刷配線板等基板之生產效率優良的傾向。此外,若為上述範圍,則有亦可抑制銅或銅合金、鈷等其他金屬之溶出的傾向。一般而言蝕刻處理之溫度越高,則鈦及鈦合金之蝕刻速度越為上升,在亦考慮到抑制組成物之組成變化小等情事後,適當地決定最適溫度即可。
本發明之蝕刻方法中,使用了本發明之組成物之蝕刻處理的時間係沒有特別之限制,宜為20秒~600秒,更宜為30秒~300秒,亦可為30秒~240秒。蝕刻處理之時間係考慮為蝕刻對象之鈦及/或鈦合金之表面之狀態、組成物之濃度、及蝕刻處理之溫度等各種條件來適當地決定即可。
本發明之蝕刻方法中,使為蝕刻對象之鈦及/或鈦合金接觸本發明之組成物的方法係沒有特別之限制。可採用例如將本發明之組成物藉由滴加(單片旋轉處理)或噴灑(噴霧處理)等形式,使其接觸為蝕刻對象之鈦及/或鈦合金之方法、或者使含有為蝕刻對象之鈦及/或鈦合金之基材浸漬於本發明之組成物的方法等。本發明中,採用任一種之方法皆可。
本發明之蝕刻方法係以穩定維持經溶解之金屬的濃度的方式,從本發明之組成物之浴中抽出一定量之液體,並補充不足成分,藉此可連續且安定地進行蝕刻處理。本發明之蝕刻方法中,本發明之組成物中之金屬濃度宜為0.5質量%以下,更宜為0.1質量%以下。本發明之蝕刻方法中,若金屬濃度為上述範圍,則用以維持金屬濃度的抽出量不會過多而經濟方面較佳,此外,蝕刻速度不會過慢,可適當地維持基板之生產效率。
本發明之蝕刻方法為了抑制過氧化氫之分解,使蝕刻效果持續,也可添加或補充過氧化氫之安定劑。
本發明之一實施形態中,30℃中之銅或銅合金、鈷等之蝕刻速度宜為100nm/min以下。若30℃中之銅或銅合金、鈷之蝕刻速度為上述範圍,則可抑制銅或銅合金、鈷等之配線等其它金屬之溶出,可適當地維持基板之生產效率。本發明之一實施形態中,30℃中之銅或銅合金、鈷之蝕刻速度宜為70nm/min以下,更宜為50nm/min以下,進一步亦可為30nm/min以下較為理想。30℃中之銅或銅合金、鈷等之蝕刻速度可藉由實施例中記載之方法測定。
本發明之一實施形態中,30℃中之鈦之蝕刻速度宜為100nm/min以上。若30℃中之鈦之蝕刻速度為上述範圍,可迅速地除去由鈦及/或鈦合金構成之層。本發明之一實施形態中,30℃中之鈦之蝕刻速度更宜為150nm/min以上,進一步宜為200nm/min以上。此外,若30℃中之鈦之蝕刻速度為1000nm/min以上,則輸送帶運送之速度無法跟上,故宜為未達1000nm/min。30℃中之鈦之蝕刻速度可藉由實施例中記載之方法測定。
本發明之一實施形態中,30℃中之鈦之蝕刻速度/銅之蝕刻速度之比宜為2以上50以下。30℃中之鈦之蝕刻速度/銅之蝕刻速度之比若為上述範圍,可抑制銅或銅合金、鈷等之配線等其他金屬之溶出,可迅速地除去由鈦及/或鈦合金構成之層。在本發明之一實施形態中,30℃中之鈦之蝕刻速度/銅之蝕刻速度之比更宜為2.5以上30以下,進一步宜為3以上10以下。30℃中之鈦之蝕刻速度/銅之蝕刻速度之比可藉由實施例中記載之方法測定。
3.電路之形成方法 本發明之電路之形成方法,係使用包含使用上述本發明之組成物,使上述對象物接觸本發明之組成物之步驟而蝕刻鈦及/或鈦合金之方法,來形成疊層了鈦及/或鈦合金與銅或銅合金、鈷等其它金屬而成之電路。藉由使用本發明之組成物進行蝕刻,可抑制銅或銅合金、鈷等之配線等其它金屬的溶出,可迅速地除去由鈦及/或鈦合金構成之晶種層。藉此,於至少一部份具有銅或銅合金、鈷等之配線的絕緣層上,可產率良好地形成含有成為上述銅或銅合金、鈷等之配線之連接端子部或配線電路之銅、以及選自於由錫及錫合金構成之群組中之至少1種的電路圖案。該所形成之電路圖案會成為電路。本發明之電路之形成方法宜為蝕刻鈦及/或鈦合金,形成至少疊層了鈦及/或鈦合金與銅或銅合金之電路的方法。
4.基板之製造方法 本發明之基板之製造方法係包含下述步驟:使用上述本發明之組成物,使本發明之組成物接觸上述對象物而蝕刻鈦及/或鈦合金。藉由使用本發明之組成物進行蝕刻,可抑制銅或銅合金、鈷等之配線等其它金屬之溶出,可迅速地除去由鈦及/或鈦合金構成之晶種層。藉此,可製造於至少一部分具有銅或銅合金、鈷等之配線之絕緣層上,以良好產率形成包含成為上述銅或銅合金、鈷等之配線之連接端子部之銅或銅合金、鈷等、以及選自於由錫及錫合金構成之群組中之至少1種的電路圖案的基板。本說明書中,作為基板,可列舉印刷配線板、半導體元件搭載用封裝基板、半導體晶圓、半導體元件等,不限定於此等。
藉由本發明之基板之製造方法所獲得之基板宜為具有至少疊層了鈦及/或鈦合金與銅或銅合金之電路的基板。
以下,作為基板之製造方法之一例,說明印刷配線板之製造方法之一例。圖1展示本發明之一實施形態之印刷配線板之製造方法之步驟的一例的圖。
如同圖1(a)所示,首先,準備有銅配線10埋入至層間絕緣樹脂12之間的一部分具有銅配線10之絕緣層的樹脂基板1。
然後,如同圖1(b)所示,於樹脂基板1之表面形成作為阻隔金屬層之鈦/鈦合金層8,於鈦/鈦合金層8之表面形成銅層2。銅層2可於鈦/鈦合金層8之表面實施化學銅鍍敷來形成,亦可藉由濺鍍將銅進行成膜而形成。在本發明之印刷配線板之製造方法中,藉由濺鍍將銅進行成膜而形成銅層2較為理想。雖未以圖來表示,在銅層2與鈦/鈦合金層8(阻隔金屬層)之間,亦可更形成有其他的層。鈦層等阻隔金屬層例如可藉由濺鍍進行成膜而形成。
然後,如圖1(c)所示,於銅層2之表面形成乾膜阻劑層3,雖然圖中未表示,於其上實施電路遮罩圖案,進行曝光顯影,如圖1(d)所示,形成具有暴露出銅層2之表面之一部分的開口部3a之由光阻劑3b構成之阻劑圖案。
然後,如圖1(e)所示,於阻劑圖案之開口部3a實施銅電鍍,形成銅層(銅鍍敷)4。另外,雖然圖中未表示,亦可於銅層4之表面實施錫鍍敷或錫合金鍍敷(例如錫-銀合金鍍敷),形成錫層或錫合金層,並形成含有成為銅配線10之連接端子部之銅、以及選自於由錫及錫合金構成之群組中之至少1種的電路圖案。或者,雖然圖中未表示,亦可於銅層4之表面,依序實施錫鍍敷及錫合金鍍敷而形成錫層及錫合金層,並形成含有成為銅配線10之連接端子部之銅、錫及錫合金的電路圖案。於該情況中錫鍍敷及錫合金鍍敷之順序係沒有特別之順序,適當地決定即可。
形成電路圖案後,使光阻劑除去用組成物接觸光阻劑3b,如圖1(f)中所示,除去光阻劑3b。
然後,藉由使銅蝕刻用組成物接觸暴露出銅層2之暴露部2a,如圖1(g)所示,除去暴露出銅層2的暴露部2a。
之後,使用本發明之組成物,將因暴露部2a的除去而暴露的鈦/鈦合金層8(阻隔金屬層)予以除去,如同圖1(h)所示,可於樹脂基板1上形成銅配線10之連接端子部。
如上述方式,可製造印刷配線板,該印刷配線板具有:銅配線及含有成為該銅配線之連接端子部之銅、以及選自於由錫及錫合金構成之群組中之至少1種的電路圖案。連接端子部可在將半導體元件搭載至獲得之印刷配線板(半導體元件搭載用封裝基板)時使用。
針對基板為半導體晶圓之情況亦同樣地,在上述例示之配線板之製造方法之步驟的一例中,藉由將層間絕緣樹脂12置換為矽絕緣層12,將樹脂基板1置換為矽基板1,可製造於矽基板1上形成了銅配線10之連接端子部的半導體晶圓。之後,可將半導體晶圓裁切成預定之大小作為半導體元件使用。
以如此方式,可製造具有銅配線及含有成為上述銅配線之連接端子部之銅、以及選自於由錫及錫合金構成之群組中之1種的電路圖案的半導體元件。連接端子部可在將獲得之半導體元件搭載於印刷配線板(半導體元件搭載用封裝基板)等的時候使用。 [實施例]
以下,藉由實施例來具體地說明本發明,在發揮本發明之效果的情況下,可適當地變更實施形態。
<基板之作成> 於厚度1mm之玻璃基板上,使用濺鍍製膜厚度500nm的鈦而獲得蝕刻速度測定用之鈦膜樣本。
於兩面附設12μm銅箔之覆銅箔疊層板(三菱瓦斯化學(股)製HL-832HS)的兩面藉由電解銅鍍敷製膜厚度20μm之銅,而獲得蝕刻速度測定用之銅膜樣本。
<藥液之調製> 於容量100mL之樹脂燒杯中,如表1所記載般,投入成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)及因應需求之其他任意成分,進行攪拌而調製均勻之水性組成物。
<蝕刻速度之測定> 蝕刻係藉由將基板樣本於30℃浸漬於水性組成物中,並以攪拌器攪拌(300rpm),使基板樣本與水性組成物接觸而進行。蝕刻速度之測定,係首先進行銅之蝕刻速度的測定,然後使用在銅之蝕刻速度測定中所使用之水性組成物,進行鈦之蝕刻速度之測定。
銅之蝕刻速度之測定係藉由下述方式進行:測定處理前後之銅膜樣本的質量,從其質量差與銅之密度(8.92g/cm3 )、以及銅膜樣本之銅膜面積,算出經蝕刻的厚度,求出每1分鐘之蝕刻量(銅之蝕刻速度)。
鈦之蝕刻速度之測定係藉由下述方式進行:使鈦膜樣本接觸水性組成物,記錄直到能以目視確認玻璃基板上變得沒有鈦為止之所需時間,針對蝕刻後之玻璃基板使用SEM-EDX(Hitachi High-Tech Corporation. S-3700/Oxford公司INCA x-act)進一步地確認沒有鈦後,從以目視確認而得之所需時間求得每1分鐘之蝕刻量(鈦之蝕刻速度)。
<鈦上之銅析出物之測定> 在已測定了銅之蝕刻速度測定後,進行鈦之蝕刻速度測定。於鈦之蝕刻速度測定時首先以目視觀察鈦表面,將是否有變色為褐色作為指標來確認有無銅的析出。進一步地,使用SEM-EDX(Hitachi High-Tech Corporation. S-3700/Oxford公司INCA x-act),再次確認有無銅的析出。在鈦之蝕刻速度測定時有確認到銅之析出的情況,係使用另外新調製的蝕刻液,且不進行銅之蝕刻速度測定來進行鈦之蝕刻速度測定。
<pH值之測定> 實施例及比較例中之組成物之pH值係以25℃,使用pH計(堀場製作所(股)公司製pH計F-52)測定。在蝕刻速度之測定前測定pH值。
結果表示於表1。
[表1]
  過氧化氫(A) 氟化物(B) 鹵化物離子(C) 膦酸系螯合劑(E) 水(D) pH Cu E.R. Ti E.R. E.R. 比例 備註
H2 O2 NH4 HF2 Cl- PDTP 水(剩餘部分)
質量% 質量% 質量% 質量% 質量% (nm/min) (nm/min) (-)  
實施例1 0.0125 1.0 0.0025 0.000 98.9850 4.7 6 250 40.1 Ti上Cu析出
實施例2 0.0400 1.0 0.0025 0.000 98.9575 4.7 17 231 13.9 Ti上Cu析出
實施例3 0.100 1.0 0.0025 0.000 98.8975 4.7 42 188 4.5 Ti上Cu析出
實施例4 0.100 1.0 0.0025 0.010 98.8875 4.7 27 111 4.1  
實施例5 0.100 1.0 0.0025 0.100 98.7975 4.7 23 142 6.2  
實施例6 0.100 1.0 0.0025 DTPP:0.025 98.8725 4.7 8 250 31.3  
實施例7 0.100 1.0 0.0025 HEDP:0.015 98.8825 4.7 14 280 20.0  
實施例8 0.100 1.0 0.0025 EDTMP:0.025 98.8725 4.7 70 279 4.0  
實施例9 0.200 1.0 0.0025 0.000 98.7975 4.7 64 167 2.6 Ti上Cu析出
實施例10 0.100 0.5 0.0025 0.025 99.3725 4.6 12 100 8.1  
實施例11 0.100 1.0 0.0025 0.025 98.8725 4.7 29 222 7.6  
實施例12 0.100 1.25 0.0025 0.025 98.6225 4.7 23 333 14.6  
實施例13 0.100 2.0 0.0025 0.025 97.8725 4.7 17 600 36.1  
實施例14 0.100 3.0 0.0025 0.025 96.8725 4.7 27 833 30.9  
實施例15 0.100 1.0 0.0010 0.025 98.8740 4.7 31 250 8.0  
實施例16 0.100 1.0 0.0100 0.025 98.8650 4.7 25 222 8.9  
實施例17 0.100 1.0 0.0200 0.025 98.8550 4.7 37 231 6.2  
實施例18 0.100 1.0 Br- :0.0025 0.025 98.8725 4.7 31 261 8.4  
實施例19 0.100 1.0 Br- :0.01 0.025 98.8650 4.7 31 252 8.1  
實施例20 0.100 1.0 I- :0.0025 0.025 98.8725 4.7 50 270 5.4  
實施例21 0.100 1.0 I- :0.01 0.025 98.8650 4.7 <1 256 >256  
※作為鹵化物離子(C)源,氯化物離子(Cl- )源使用氯化鈉、溴化物離子(Br- )源使用溴化鉀、碘化物離子(I- )源使用碘化鉀。 ※PDTP:1,2-丙二胺四(亞甲基膦酸) DTPP:二伸乙三胺五(亞甲基膦酸) HEDP:1-羥基乙烷-1,1-二膦酸 EDTMP:乙二胺四(亞甲基膦酸) ※表中,H2 O2 表示過氧化氫,NH4 HF2 表示酸式氟化銨。
[表2]
  過氧化氫(A) 氟化物(B) 鹵化物離子(C) 膦酸系螯合劑(E) 水(D) pH Cu E.R. Ti E.R. E.R.比例 備註
H2 O2 NH4 HF2 Cl- PDTP
質量% 質量% 質量% 質量% (殘留部分) (nm/min) (nm/min) (-)  
比較例1 0.000 1.0 0.0000 0.000 99.0000 4.7 6 207 33.2 Ti膜狀剝離
比較例2 0.000 1.0 0.0025 0.000 98.9975 4.7 4 268 64.5 Ti膜狀剝離
比較例3 0.250 1.0 0.0025 0.000 98.7475 4.7 116 172 1.5  
比較例4 0.200 1.0 0.0000 0.000 98.8000 4.7 756 166 0.2  
比較例5 0.100 0.1 0.0025 0.025 99.7725 4.3 29 22 0.8  
※作為鹵化物離子(C)源,氯化物粒子(Cl- )源係使用氯化鈉。 ※PDTP:1,2-丙二胺四(亞甲基膦酸) ※表中,H2 O2 表示過氧化氫,NH4 HF2 表示酸式氟化銨。
如以上所示,藉由使用本發明之組成物進行蝕刻,可抑制銅或銅合金、鈷等之配線等其它金屬之溶出且迅速地除去由鈦及/或鈦合金構成之晶種層。
1:樹脂基板或矽基板 2:銅層 2a:暴露部 3:乾膜阻劑 3a:開口部 3b:光阻劑 4:銅層(銅鍍敷) 8:鈦/鈦合金層(阻隔金屬層) 10:銅配線 12:層間絕緣樹脂或矽絕緣層
[圖1(a)~(h)]表示本發明之一實施形態所為之印刷配線板之製造方法之步驟的一例。
1:樹脂基板或矽基板
2:銅層
2a:暴露部
3:乾膜阻劑
3a:開口部
3b:光阻劑
4:銅層(銅鍍敷)
8:鈦/鈦合金層(阻隔金屬層)
10:銅配線
12:層間絕緣樹脂或矽絶緣層

Claims (12)

  1. 一種組成物,係用來蝕刻鈦及/或鈦合金,含有過氧化氫(A)、氟化物(B)、氟化物離子以外之鹵化物離子(C)、及水(D), 過氧化氫(A)之含量以組成物之總量為基準計為0.01~0.23質量%, 氟化物(B)之含量以組成物之總量為基準計為0.2~3質量%, 氟化物離子以外之鹵化物離子(C)之含量以組成物之總量為基準計為0.0005~0.025質量%。
  2. 如請求項1之組成物,其中,該氟化物(B)係包含選自於由氟化氫、酸式氟化銨、酸式氟化鈉、及酸式氟化鉀構成之群組中之1種以上。
  3. 如請求項1或2之組成物,其中,該鹵化物離子(C)係包含氯化物離子及溴化物離子之至少任1種。
  4. 如請求項1至3中任一項之組成物,更包含膦酸系螯合劑(E)。
  5. 如請求項4之組成物,其中,該膦酸系螯合劑(E)係包含1,2-丙二胺四(亞甲基膦酸)及二伸乙三胺五(亞甲基膦酸)之至少任1種。
  6. 如請求項4或5之組成物,其中,該膦酸系螯合劑(E)之含量以組成物之總量為基準計為0.005~0.1質量%。
  7. 如請求項1至6中任一項之組成物,其係用來邊抑制對銅或銅合金之蝕刻,邊蝕刻鈦及/或鈦合金之組成物。
  8. 如請求項1至7中任一項之組成物,其中,於30℃之對銅的蝕刻速度為100nm/min以下。
  9. 如請求項1至8中任一項之組成物,其中,於30℃之對鈦的蝕刻速度/對銅的蝕刻速度的比為2以上。
  10. 一種蝕刻方法,係使用如請求項1至9中任一項之組成物來蝕刻鈦及/或鈦合金。
  11. 一種電路之形成方法,係使用如請求項1至9中任一項之組成物來蝕刻鈦及/或鈦合金,並形成由鈦及/或鈦合金與銅或銅合金疊層而成的電路。
  12. 一種基板之製造方法,係包含下述步驟:使用如請求項1至9中任一項之組成物來蝕刻鈦及/或鈦合金。
TW110112460A 2020-04-14 2021-04-07 鈦及/或鈦合金之蝕刻液、使用該蝕刻液之鈦及/或鈦合金之蝕刻方法、及使用該蝕刻液之基板之製造方法 TW202146706A (zh)

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