JP2805380B2

JP2805380B2 - リードフレーム材の微細エッチング方法

Info

Publication number: JP2805380B2
Application number: JP14468990A
Authority: JP
Inventors: 景朗北田
Original assignee: 住友特殊金属株式会社
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JPH0436479A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、リードフレーム用封着合金縞クラッド
板、リードフレーム用封着合金、アイランドクラッド板
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リードフレーム材上の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、リードフレーム材に被着した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リードフレーム材を用いて、
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、前述したリードフレーム材の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、リードフレーム材
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、リードフレーム材の所要箇所に被着した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薄膜層及びリードフレーム材をエッ
チングし、さらに、レジスト層を剥離するリードフレー
ム材上の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
を特徴とするリードフレーム材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）リードフレーム材上に全面あるいはスポット状に
所要箇所に圧接などで被着した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薄膜層及びリー
ドフレーム材部分を溶解除去し、（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、リードフレーム材は、 42％Ni−Fe合金、コバール合金、銅又は銅合金等であ
る。

この発明において、リードフレーム材上に全面あるい
はスポット状に所要箇所に設けるAl薄膜層は、リードフ
レーム材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、あるいは、圧接法、蒸着法、メッキ法等によ
り、連続又は不連続状、等間隔、縞状に被着される。

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）_３＋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と
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薄膜層及びリードフレーム材
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塩化第２鉄液を用いる方法が好まし
い。

実施例実施例寸法幅40mm×長さ300mm×厚さ0.15mmのリードフレー
ム材に、42％Ni−Fe、KV合金、銅合金を用い、Al薄層と
して圧接法で、寸法幅10mm×長さ10mm×厚さ0.010mmのA
l薄膜を等間隔に被着した。

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0.47μｍ〜0.72μｍにした次に、クリーンルームでネガ型フォトレジストPMER−
ND40P（東京応化製）を均一塗布後、プリベークは70℃
で25分加熱して、レジスト膜厚み６μｍを得た後、露
光、現像した．その後、ポストベークとして90℃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薄膜及びリードフレーム材をエッチング除去した後、
水洗し、剥離液PMER−4G（東京応化製）により、不要の
レジストを剥離して、Al薄膜付リードフレームQFPの最
小ピン幅200μｍでピン本数44PIN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。

比較例実施例１のAl薄膜を被着したリードフレーム材とし
て、42％Ni−Fe合金及び銅合金を用い、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％H₂SO
₄、10wt％HClの酸性溶液を用い、温度10〜80℃で、５〜
10分間、前記Al薄膜層付リードフレーム材を浸漬後、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20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。

クリーンルームでネガ型フォトレジストPMER−ND40P
（東京応化製）を均一塗布後、プリベークは70℃で25分
加熱して、レジスト膜厚み６μｍを得た後、露光、現像
した．その後、ポストベークとして90℃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薄膜及びリードフレーム材をエッチング除去した後、
水洗し、剥離液PMER−4G（東京応化製）により、不要の
レジストを剥離して仕上げた。

しかし、Al薄膜付リードフレームQFPの最小ピン幅200
μｍでピン本数44PIN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、リードフレーム材上の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ＦＩＨ０５Ｋ 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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】リードフレーム材の所要箇所に被着した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薄膜層及びリードフレ
ーム材をエッチングし、さらに、レジスト層を剥離する
リードフレーム材上の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
を特徴とするリードフレーム材の微細エッチング方法。