JP2805379B2 - A1薄膜層の微細エッチング方法 - Google Patents

A1薄膜層の微細エッチング方法

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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ピン・グリット・アレイ(PGA)用セラ
ミック基板に被着したAl薄膜層に、所要のパターンを形
成するための高精密な化学エッチング方法に係り、化学
エッチングを施す前に、フッ素化合物含有の酸性溶液と
特定pH値の有機キレート化合物溶液中に浸漬して、Al薄
膜層の表面改質を行い、Al薄膜層とレジスト層との密着
性を向上させて、化学エッチング液の侵入を防止して、
微細パターンの形成を可能にしたAl薄膜層の微細エッチ
ング方法に関する。
従来の技術 一般に、PGA用セラミックス基板に被着したAl薄膜層
をエッチングするには量産性にすぐれた化学的エッチン
グ法が用いられている。
しかし、化学エッチング法では、レジストパターン形
成にはその精度の点で限度があり、サイドエッチ現象に
起因して、微細なリードフレームパターンを得ることは
困難である。
すなわち、Al薄膜層とレジスト層との密着性が悪いた
め、化学エッチング時にAl薄膜層とレジスト層間にエッ
チング液が侵入して、正常なパターン部分がオーバーエ
ッチングされて、精密なパターン、寸法が得られず、所
要線幅等の確保が困難であり、また、リードピンの1部
が短絡したり、消滅したりする問題があった。
そのため、前記サイドエッチ現象を減少させるため、
Al薄膜層の均一な厚み、膨れ、ピンホール、ゴミ等の欠
陥のない清浄面を有する基板を用いて、脱脂処理、フォ
トレジスト被膜のエッチング液及びエッチング条件の総
合的な最適条件を選定することが重要であった。
従来はフォトレジストを選択してパターン形成あるい
はフォトレジスト層を、後工程に支障のない程度にポス
トベークして、フォトレジスト層を硬化させてAl薄膜層
とレジスト層との密着性の改善向上を計っていた。
発明が解決しようとする問題点 ところが、フォトレジストは加熱により、レジスト粘
度が低下して内部に捲込まれた気泡が大きくなり、冷却
後ピンホールとなり、エッチング時、Al薄膜層のパター
ンにAl薄膜層が欠落した欠陥部を生じて、後工程でワイ
ヤーボンデングできない致命的欠陥を生じたり、また、
フォトレジストの軟化温度以上で処理するとフォトレジ
ストパターンが流出して、寸法変化を生じ、微細パター
ンの形成が不可能となる欠点があった。
さらに、パターンレジストを剥離後、レジスト残りが
生じて、レジスト汚染不良を多発する問題があった。
この発明は、前述したAl薄膜層の微細エッチング方法
の問題点に鑑み、Al薄膜層とレジスト層との密着性を向
上させて、化学エッチング液の侵入を防止でき、微細パ
ターンの形成が可能なエッチング方法の提供を目的とし
ている。
問題点を解決するための手段 この発明は、従来の欠点を除去し、セラミックス基板
上に被着したAl薄膜層とレジスト層との密着性を改善向
上するため、前記Al薄膜層の表面改質について種々検討
した結果、フッ素化合物含有の酸性溶液中に浸漬後水洗
し、その後さらに、特定pH値の有機キレート化合物液中
に浸漬してAl薄膜層表面のフッ素イオンを溶解除去後、
水洗乾燥することにより、Al薄膜層表面を改質して、フ
ォトレジストとの密着性を改善向上でき、パターンの精
度向上と共に微細パターンを形成できることを知見し、
この発明を完成したものである。
この発明は、 セラミックス基板の主面の全面又は所要箇所に成膜した
Al薄膜層表面に、パターン用のレジスト被膜層を被着し
て、パターン露光、現像処理して、Al薄膜層上にレジス
トパターン形成した後、不要Al薄膜層をエッチングし、
さらに、レジスト層を剥離するAl薄膜層の微細エッチン
グ方法において、 Al薄膜層表面を、0.1wt%〜20wt%フッ素化合物含有の
酸性溶液に浸漬し、 さらに水洗後、pH3〜9の0.1wt%〜10wt%有機キレート
化合物溶液中に浸漬してフッ素イオンを溶解除去し、水
洗、乾燥させたのち、レジストパターン形成することを
特徴とするAl薄膜層の微細エッチング方法である。
さらに、詳述すると、この発明は、 (1)PGA用セラミック基板上に全面あるいはスポット
状に所要箇所にスパッタリングなどで被着したAl薄膜層
を予め脱脂処理して清浄化した後、 (2)室温〜70℃の0.1wt%〜20wt%フッ素化合物含有
の酸性溶液中に、5秒〜5分間浸漬後水洗し、 (3)その後さらに、室温〜80℃のpH3〜9の0.1wt%〜
10wt%有機キレート化合物液中に、5分〜10分浸漬し
て、Al薄膜層表面のフッ素イオンを溶解除去後、水洗乾
燥してAl薄膜層の表面粗さをRa 0.4μm〜0.8μmに改
質して、フォトレジストとの密着性を改善向上させた
後、 (4)Al薄膜層表面に、均一厚みのパターン用レジスト
被膜層を被着し、 (5)パターン露光、現像処理して、Al薄膜層上にレジ
ストパターンを形成し、さらにポストベークをした後、 (6)化学エッチングにより、不要なAl薄膜層部分を溶
解除去し、 (7)さらに、レジスト層を剥離、洗滌、乾燥する各工
程を経て、レジストパターンの精度向上と共にAl薄膜層
上に微細パターンを形成することを特徴とするものであ
る。
作用 この発明において、PGA用セラミック基板上に全面あ
るいはスポット状に所要箇所に設けるAl薄膜層は、セラ
ミック基板にスパッター法等の気相成膜法により、平滑
かつ均一厚みでゴミ付着、膨れ、ピンホール等欠陥のな
いAl薄膜層が望ましい。
この発明におけるAl薄膜層は、 Si≦0.25%、Fe≦0.50%、Cu≦0.50%、 Mn≦0.80%、Mg≦2.5%を、1種以上含み残部Alからな
るAl合金のAl薄膜層である。
また、この発明において、酸性溶液中に含まれるフッ
素化合物としては、フッ化水素酸(HF)、フッ化アンモ
ニウム(NH4F)、フッ化水素アンモニウム(NH4HF2)、
さらに、フッ素化合物のナトリウム塩、カリウム塩など
が好ましい。
かかるフッ素化合物は、アルミニウムと反応して、
、、式が右側に進行してフッ化アルミニウムが形
成される。
2Al+6HF→2AlF3+3H2…… Al+3NH4F→AlF3+3NH4… 2Al+6NH4HF2→2Al(HF2+6NH4… 酸性溶液に含まれるフッ素化合物が0.1wt%未満で
は、フッ化アルミニウムの形成がしにくい問題があり、
また、20wt%を超えると、フッ素化合物形成能力が飽和
し経済的でなくて好ましくないため、フッ素化合物は0.
1wt%〜20wt%が好ましい。
フッ素化合物含有の酸性溶液の液温は、室温以下では
フッ化アルミニウムの形成速度が遅くて好ましくなく、
70℃以上を超えると、反応が激しくフッ素酸の蒸発が生
じて環境を汚染するので好ましくない。
また、フッ素化合物含有の酸性溶液への浸漬時間は、
5秒未満ではフッ化アルミニウムの形成が不十分で好ま
しくなく、5分を超えるとフッ化アルミニウムの形成が
飽和するので好ましくない。
この発明において、有機キレート化合物としては、次
のa〜fよりなるグループから選ばれた少なくとも一種
以上の化合物又は混合物である。
a.分子中に水酸基とカルボキシル基とを各々少なくとも
1ケ以上含有するオキシカルボン酸類 b.分子中にアミノ基とカルボキシル基とを各々少なくと
も1ケ以上含有するアミノカルボン酸類 c.分子中にホスホノ基とカルボキシル基とを各々少なく
とも1ケ以上含有するホスホノカルボン酸類 d.分子中にホスホノ基と水酸基とを各々少なくとも1ケ
以上含有するオキシホスホン酸類 e.分子中にアミノ基とホスホノ基を各々少なくとも1ケ
以上含有するアミノホスホン酸類 f.上記1〜6のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、炭素
数1〜4の低級アミンまたは炭素数1〜6までのアルカ
ノールアミン塩 これらの化合物の具体的例としては、 オキシカルボン酸類 乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グルコン酸、サ
リチル酸など、 アミノカルボン酸類 イミノジ酢酸、ニトリロトリ酢酸、エチレンジアミン
テトラ酢酸など、 ホスホノカルボン酸類 ホスホノブタン1.2.4トリカルボン酸アミノトリ(メ
チレンホスホン酸)、1−ヒドロキンエチリデン−1、
1−ジホスホン酸など、 アミノあるいはヒドロキシホスホン酸類、及びこれらの
カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属塩、アンモニ
ウム塩、エチルアミン、プロピルアミン、エチレンジア
ミン又はモノ、ジ、トリエタノールアミン塩が挙げられ
る。
有機キレート化合物溶液中の有機キレート化合物を0.
1wt%〜10wt%に限定した理由は、0.1%未満ではAlF3
反応してAl−キレート化が少なく、表面改質効果が殆ど
なく、また、10wt%を超える濃度では、増量効果が小さ
く、また経済的でないので好ましくない。
また、、前記溶液のpHは、pH3未満では表面改質効果
が殆どないので好ましくなく、pH9を超えると、Al−キ
レート化の反応が大きく、かえって表面改質効果が劣化
して好ましくないので、pHは3〜9の範囲が好ましい。
有機キレート化合物溶液の温度は、室温以下では表面
改質効果が殆どないので好ましくなく、80℃を超えると
反応が激しく、表面改質効果が劣化し好ましくなく、室
温〜80℃の範囲が好ましい。
有機キレート化合物溶液への浸漬時間は、5分未満で
は表面改質効果が殆どなく、また10分を超えると反応が
大きく、表面改質効果がかえって低下するので好ましく
ない。
この発明における表面改質効果としての表面粗度Ra
は、0.4μm〜0.8μmの範囲が好ましく、Al薄膜層のフ
ッ素イオンが残留しないことが好ましい。
この発明による表面改質を完了した後工程のレジスト
被膜層の被着、パターン露光、現像処理は、公知の種々
方法が適用でき、不要なAl薄膜層を溶解除去するための
化学的エッチング法としては、噴霧エッチング装置で酸
性エッチング液を用いる方法が好ましい。
実 施 例 実施例1 寸法幅52.32mm×長さ52.32mm×厚さ2mmの5層からな
るPGA用積層板(PIN0.45φ×2.5mm、299本)を用い、そ
の最外面の純度90%以上Al2O3板上に、イオンプレーテ
ィング法により膜厚10μmのAl薄膜層を全面に被着し
た。
続いて、前記Al薄膜層面を脱脂処理、洗浄した後、フ
ッ素化合物含有の酸性溶液として、2wt%〜10wt%フッ
化水素アンモニウムと1wt%HNO3からなる酸性溶液20℃
〜50℃に1〜5分間浸漬した。
さらに水洗した後、有機キレート化合物として、0.15
wt%〜10wt%のエチレンジアミン四酢酸溶液をpH6.0〜
8.5に調整し、温度40〜70℃で5〜7分間浸漬して、Al
薄膜層膜面のフッ素イオンを除去した後、水洗乾燥して
Al薄膜の表面粗度0.46μm〜0.87μmにした 次に、クリーンルームでポジ型フォトレジストPMER−
PRSF−300Sタイプ2(東京応化製)を塗布後、プリベー
クは90℃で20分加熱して、被膜厚み5μmを得た後、露
光、現像した. その後、ポストベークとして110℃で20分間加熱した
後、エッチング液として塩化第二鉄液を用いて不要のAl
薄膜をエッチング除去した後、水洗し、トリクレンによ
り、不要のレジストを剥離して、Al2O3基板上に、Al薄
膜の最小ピン幅70μmでピン本数299本の所要寸法形状
のパターンを形成した。
得られたAl薄膜とレジスト層との密着性を下記試験条
件にて試験を行ない、得られた結果を第1表の本発明1
〜5に表わす。
前記レジスト密着性の試験条件は、前記エッチング完
了後、水洗乾燥したPGAを光学顕微鏡×100倍にてパター
ン全面を観測して、レジスト被膜の欠落したものが1ケ
所以上あるものは×とし、欠落のないものを○と評価し
た。
サイドエッチ量の試験は、光学測長顕微鏡にて、第1
図に示す如く、エッチングの深さをt、エッチングの前
におけるAl薄膜(2)露出部の幅をW1、エッチング後の
幅をW2とすれば、 サイドエッチS=(W2−W1)/2 で表わせる。
Al面の粗さは平滑性の程度を示すものであり、触針式
表面粗さ(Ra)を用いて中心線平均粗さ(Ra)を測定し
た。
比較例 寸法幅52.32mm×長さ52.32mm×厚さ2mmの5層からな
るPGA用積層板(PIN 0.45φmm×25mm 299本)を用い、
その最外面の純度90%以上のAl2O3板上に、イオンプレ
ーティング法により膜厚の10μmのAl薄膜を全面に着し
た後、前記Al薄膜面を脱脂処理洗浄した後、フッ素化合
物含有の酸性溶液として、5wt%NaFと1%HNO3からなる
酸性溶液、10wt%H2SO4、10wt%HClの酸性溶液を用い、
温度10〜80℃で、5〜10分間、前記Al薄膜層を浸漬後、
水洗その後、有機キレート化合物溶液に浸漬しない場合
と、有機キレート化合物として2%クエン酸をpH2に調
整し、温度50℃で15分間浸漬して、Al薄膜面のフッ素イ
オンを除去した後、水洗乾燥した。これにより、Al薄膜
面の表面粗度はRa 0.29〜0.37になった。
次に、クリーンームでポジ型フォトレジストPMER−PR
SF−300Sタイプ2(東京応化製)を塗布後、プリベーク
は90℃で20分加熱して、被膜厚み5μmを得た後、露
光、現像し、さらにポストベークとして110℃で20分間
加熱した後、エッチング液として塩化第二鉄液を用いて
不要のAl薄膜をエッチング除去した後、水洗し、トリク
レンにより、不要のレジストを剥離して仕上げた。
しかし、Al2O3基板上にAl薄膜の最小ピン幅70μmで
ピン本数299本の所要寸法形状のパターンは得られなか
った。得られたAl薄膜とレジスト層との密着性を実施例
と同一条件にて試験を行い、その結果を第1表の比較例
6〜8に表す。
第1表から明らかな如く、比較例の場合は、レジスト
の密着性が悪く、サイドエッチが大きいことがわかる。
発明の効果 この発明は、レジスト被膜の塗布前に、フッ素化合物
含有の酸性溶液中に浸漬後水洗し、その後さらに、特定
pH値の有機キレート化合物液中に浸漬してAl薄膜層表面
のフッ素イオンを溶解除去後、水洗乾燥することによ
り、実施例に示す如く、Al薄膜層表面を改質して、フォ
トレジストとの密着性を改善向上でき、パターンの精度
向上と共に微細パターンを形成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はエッチング完了後のサイドエッチを示すAl薄膜
の縦断説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H05K 3/06 H05K 3/06 M 3/26 3/26 E (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23F 1/00,1/02,1/20 C23C 22/56,22/66 H01L 21/308,23/50 H05K 3/26,3/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミックス基板の全面又は所要箇所に成
    膜したAl薄膜層表面に、パターン用のレジスト被膜層を
    被着して、パターン露光、現像処理して、Al薄膜層上に
    レジストパターンを形成した後、不要Al薄膜層をエッチ
    ングし、さらに、レジスト層を剥離するAl薄膜層の微細
    エッチング方法において、 Al薄膜層表面を、0.1wt%〜20wt%フッ素化合物含有の
    酸性溶液に浸漬し、 さらに水洗後、pH3〜9の0.1wt%〜10wt%有機キレート
    化合物溶液中に浸漬してフッ素イオンを溶解除去し、水
    洗、乾燥させたのち、レジストパターンを形成すること
    を特徴とするAl薄膜層の微細エッチング方法。
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