铜和铜合金表面用蚀刻溶液制造技术

提供了一种铜和铜合金表面用水性蚀刻溶液及其使用方法，所述水性蚀刻溶液包含至少一种酸、至少一种适合于铜氧化的氧化剂、至少一种卤素离子源以及至少一种含有至少一种根据式(I)的聚合物部分的聚酰胺，其中每个a彼此独立地选自2和3；每个b是范围从5至10000的彼此独立的整数；每个R1是彼此独立地选自取代或未取代的C1‑C8烷基基团的单价残基。这样的蚀刻溶液对于保持经处理的铜和铜合金线的形状特别有用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铜和铜合金表面用蚀刻溶液
本专利技术涉及铜和铜合金表面用蚀刻溶液。特别地，它涉及在电子工业领域中可用于制造印刷电路板、IC基板、插入体等的铜和铜合金表面用蚀刻溶液。
技术介绍
在印刷电路板的制造中，在用光致抗蚀剂、焊料抗蚀剂等的干膜涂布铜表面之前处理铜的表面以促进铜表面与抗蚀剂之间的粘附。在处理带有精细布线图案的基板时，通常使用化学蚀刻。在制造多层印刷电路板时，已经试图通过例如在保持氧化物层的几何形状的同时在铜表面上形成氧化物层并将所述氧化物层通过还原剂还原成金属铜来促进铜导电图案层与树脂层之间的粘附。通过以下步骤形成电路的负片图案：a)在铜层上施加抗蚀剂，例如聚合物干膜抗蚀剂或金属抗蚀剂，b)蚀刻掉未被所述抗蚀剂覆盖的那些铜部分，以及c)从剩余的铜电路中去除所述抗蚀剂。适用于这种任务的蚀刻溶液选自不同类型的组合物，例如氧化剂和酸的混合物。两种主要类型的蚀刻溶液基于酸如硫酸或盐酸，并含有过氧化氢、铜离子或铁离子作为氧化剂。这样的蚀刻溶液公开于C.F.Combs，Jr.，“PrintedCircuitsHandbook(印刷电路手册)”，第5版，2001年，第33.4.3章，第33.14至33.15页，和第33.4.5章，第33.17页。就待蚀刻的铜层的线宽/线间距值和厚度而言，正在进行的电路小型化使得不能使用常规蚀刻溶液，例如上述蚀刻溶液。如果通过半加成工艺(SAP)制造铜迹线，则已知的蚀刻溶液的缺点甚至更多。在此，裸露的电介质基板首先被用作导电层的晶种层涂覆。所述晶种层包含例如通过化学浸镀沉积的铜。接下来，在所述晶种层上形成图案化的抗蚀剂层，并且将较厚的第二铜层通过电镀在所述图案化抗蚀剂层的开口中而沉积到所述晶种层上。剥离所述图案化的抗蚀剂层，并且需要通过差异蚀刻步骤除去通过电镀沉积的铜迹线之间的所述晶种层。通过化学浸镀沉积的所述晶种层具有比通过电镀沉积的第二铜层更精细的晶粒结构。不同的晶粒结构可导致各个铜层的不同蚀刻行为。当通过改良型半加成工艺(m-SAP)或先进改良型SAP(Am-SAP)制造铜迹线时，存在类似的情况，其中厚的第二铜层在图案化抗蚀剂层的开口中沉积在铜的第一薄层上。所述第一铜层是例如通过减薄附着在所述电介质基板上的铜包覆层制造的。同样，第一和第二铜层都具有不同的晶粒结构。用于所述差异蚀刻步骤的蚀刻溶液应该仅除去铜迹线之间的第一铜层，而(基本上)不攻击通过电镀沉积的铜迹线的侧壁和顶部以及下面的第一铜层或铜晶种层。基于硫酸和过氧化氢的蚀刻溶液在蚀刻期间引起不希望的第一铜层的底切(图1b)，这导致所述铜层在所述电介质基板上的粘附不充分。WO2010/016562公开了用于铜蚀刻的组合物，其含有聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)与作为氧化剂的铁离子和铜离子。在这样的铜蚀刻组合物中使用PVP也会引起底切(参见比较应用例2b)。基于硫酸和铁离子的蚀刻溶液通常显示如图1c所示的蚀刻行为。这种梯形线形状是不希望的，因为蚀刻的铜线的较宽底部可导致电路短路，这是不可接受的。这种形成梯形蚀刻结果的现象在本文中被称为“线形改变”。铜蚀刻的另一个不希望的副作用是整体上减小线宽。这通常是由过强的蚀刻溶解经处理的铜线的所有表面上的铜离子造成的(见图1d)。EP0855454A1教导了将阳离子聚合物用于铜蚀刻溶液中。这样的阳离子聚合物尤其包括带有胺的聚合物，例如聚乙烯亚胺。然而，含聚乙烯亚胺的蚀刻溶液改变线形并减小经处理的铜线的线宽，导致不规则的线形(参见比较应用例3c和3d)。这是非常不希望的，因为它损害电子器具的导电布局，尤其导致此类物品的寿命缩短。专利技术目的因此，本专利技术的目的是提供一种克服现有技术的限制和缺点的用于蚀刻铜和铜合金的蚀刻溶液及其使用方法。本专利技术的目的还在于提供一种用于蚀刻铜和铜合金的蚀刻溶液及其使用方法，其导致改善的铜或铜合金线在处理后的几何结构例如矩形线形的保持(可通过顶底差测量)、较不明显的线宽减小和底切的避免。
技术实现思路
上述目的通过根据权利要求1所述的铜和铜合金表面用蚀刻溶液及其用途来解决。本专利技术的优选实施方式可见于从属权利要求。这些目的通过根据权利要求14所述的方法进一步解决。附图说明图1示出了各种铜线的横截面，描绘了：a)未经处理的铜线(图1A)；b)有底切形成的铜线(图1B)；c)有线形改变的铜线(图1C)；和d)有线宽减小的铜线(图1D)。在图1B中，铜线被标记为1，底切被标记为2。可看出底切存在于铜线下方。图1C描绘了具有不希望的线形改变的铜线。所显示的铜线具有梯形形状，而虚线突出了期望的矩形形状。图1D示出了图1A的未经处理的铜线(上)和下面的经处理的铜线，并由虚线强调了线宽减小。图2示出了如应用例2中报告的用各种蚀刻溶液处理的铜线的横截面。图3示出了在例如应用例3至6中使用的电路化SAP测试板(图3A，本文缩写为电路板)及其横截面(图3B)的图片。图4A中的虚线描绘了横截面的位置。图4示例了底切的测量。具体实施方式除非另有说明，整个本说明书中的百分比均为重量百分比(重量％)。一个例外是产率，其以理论产率的百分比表示。除非另有说明，否则本说明书中给出的浓度是按全部溶液的体积。铜和铜合金表面用水性蚀刻溶液包含至少一种酸、至少一种适合于铜氧化的氧化剂、至少一种卤素离子源，并且特征在于所述水性蚀刻溶液包含至少一种含有至少一种根据式(I)的聚合物部分的聚酰胺其中每个a彼此独立地选自2和3；每个b是范围从5至10000的彼此独立的整数；每个R1是彼此独立地选自取代或未取代的C1-C8烷基基团的单价残基。这种溶液在本文中将被称为“蚀刻溶液”。根据本专利技术的术语“烷基基团”包括含有环状和/或非环状结构元素的支链或非支链烷基，其中所述烷基基团的环状结构元素天然地需要至少3个碳原子。根据本专利技术的术语“C1-CX-烷基基团”是指具有1至X个碳原子的烷基基团。C1-C8-烷基例如尤其包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、新戊基、己基、庚基和辛基。取代的烷基基团理论上可通过用官能团如氨基、羟基、巯基、烷氧基和硫代烷基代替至少一个氢而获得。优选地，烷基基团未被取代或它们被羟基和/或氨基基团取代。就本说明书和权利要求书中使用的术语“芳基”而言，它是指环状芳族烃残基，例如苯基或萘基，其中各个环碳原子可被N、O和/或S代替，例如苯并噻唑基。此外，芳基残基可通过在每种情况下被官能团例如氨基、羟基、巯基、烷氧基和硫代烷基代替氢而被取代。优选地，芳基基团未被取代或它们被羟基和/或氨基基团取代。就本说明书和权利要求中使用的术语“芳烷基”而言，它是指由烷基和芳基基团组成的烃残基，例如苯甲基和甲苯基。所述至少一种根据式(I)的聚合物部分是线性的。因此，所述至少一种根据式(I)的聚合物部分既不是支链的也不与例如根据式(I)的其它聚合物部分交联。优选地，含有至少一种根据式(I)的聚合物部分的整个聚酰胺是线性的，并且既不是支链的也不是交联的。所述根据式(I)的聚合物部分可以是均聚物或共聚物。均聚物仅由一种单体制成，共聚物由两种或更多种不同的单体制成。所述聚合物的各个结构单元可在所述聚合物中以任何顺序排列，这意味着所述聚合物可以是例如嵌段聚合物、统计聚合物、链段聚合物、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜和铜合金表面用水性蚀刻溶液，所述水性蚀刻溶液包含至少一种酸、至少一种适合于铜氧化的氧化剂、至少一种卤素离子源，其特征在于所述水性蚀刻溶液包含至少一种含有至少一种根据式(I)的聚合物部分的聚酰胺

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 EP 15202285.11.一种铜和铜合金表面用水性蚀刻溶液，所述水性蚀刻溶液包含至少一种酸、至少一种适合于铜氧化的氧化剂、至少一种卤素离子源，其特征在于所述水性蚀刻溶液包含至少一种含有至少一种根据式(I)的聚合物部分的聚酰胺其中每个a彼此独立地选自2和3；每个b是范围从5至10000的彼此独立的整数；每个R1是彼此独立地选自取代或未取代的C1-C8烷基基团的单价残基。2.根据权利要求1所述的铜和铜合金表面用蚀刻溶液，其特征在于所述至少一种含有至少一种根据式(I)的聚合物部分的聚酰胺具有1,000amu至500,000amu的质均摩尔质量。3.根据权利要求1或2所述的铜和铜合金表面用蚀刻溶液，其特征在于所述至少一种含有至少一种根据式(I)的聚合物部分的聚酰胺具有5,000amu至100,000amu的质均摩尔质量。4.根据前述权利要求中的任一项所述的铜和铜合金表面用蚀刻溶液，其特征在于每个R1彼此独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基。5.根据前述权利要求中的任一项所述的铜和铜合金表面用蚀刻溶液，其特征在于所述含有至少一种根据式(I)的聚合物部分的聚酰胺还含有两个聚合物封端基团，所述封端基团彼此独立地选自氢、羟基、氨基、巯基、取代或未取代的C1-C8烷基、亚氨基醇、芳烷基和芳基。6.根据前述权利要求中的任一项所述的铜和铜合金表面用蚀刻溶液，其特征在于所述至少一种聚酰胺由至少一种根据式(I)的聚合物部分和两个聚合物封端基团组成。7.根据权利要求6所述的铜和铜合金表面用蚀刻溶液，其特征在于一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：法比安·米哈利克，诺贝特·吕措，加布里埃拉·施密特，约瑟夫·盖达，托马斯·许尔斯曼，
申请(专利权)人：埃托特克德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE