JPH03260077A - 銅系金属材料のエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は銅または銅合金などの銅系金属材料のエツチ
ング方法、特に欠陥の少ない高精細なエツチング方法に
関する。

〔従来の技術〕

銅または銅合金などの銅系金属材料は、エツチングによ
って所望の形状に加工することにより、半導体部品、電
子部品、その他の種々の用途に用いられる。このような
銅系金属材料としては、銅またはりん青銅、黄銅、洋白
、その他の数多くの合金材料がある。

従来、このような銅系金属材料をエツチングする方法と
しては、−殻内に、銅系金属材料表面に感光性樹脂から
なる耐エツチングレジストを被覆し、目的とする製品と
略同形のパターンを有するフォトマスクを介して紫外線
を照射することにより、フォトマスクで覆われていない
表面のレジストを露光し、レジストが光重合タイプの場
合は露光部分が重合反応を起こして硬化し、またレジス
トが光分解タイプの場合は露光部分が分解反応を起こし
て可溶化し、いずれの場合においても露光によって形成
された潜像を現像処理によって耐エツチングレジストの
パターンとする。次に、エツチング液を銅系金属材料表
面に供給して、レジストで被覆されていない銅系金属材
料の表面からエツチングを行い、しかる後に不要となっ
た耐エツチングレジストのパターンを剥離液で剥離する
方法がとられる。

上記のような銅系金属材料をエツチングする際、耐エツ
チングレジストを被覆する第１の方法は、フィルム状の
感光性樹脂、いわゆるトライフィルムを銅系金属材料の
表面に＊！ｔＭＩ、て加熱圧着させる方法であり、最も
多用されている。第２の方法は、感光性樹脂の溶液、い
わゆる液状レジストに銅系金属材料を浸漬して、その表
面にレジストの塗膜を被覆する方法である。第３の方法
は、電荷を有する感光性樹脂の溶液中に浸漬し、銅系金
属材料を一方の電極とし、対極との間に電圧を印加して
感光性樹脂の荷電粒子を電着する方法である。

これらの第１ないし第３のいずれの方法においても、銅
系金属材料と耐エツチングレジストの界面は樹脂の粘着
力によって接着されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来のエツチング方法においては、耐エツ
チングレジストを被覆する第１ないし第３のいずれの方
法においても、銅系金属材料とレジストの界面は樹脂の
粘着力によって接着されているだけなので、その密着性
は弱い。そのため１例えばプリント配線板の製造におい
ては、整面処理と称される銅張り積層板表面を機械研磨
して凹凸を付与する処理を施こすことにより、レジスト
樹脂の接着力を高める方法が採られることがあるが。

銅系金属材料の表面が製品の品質に重大な影響を及ぼす
製品、例えば半導体パッケージに用いられるリードフレ
ームなどには、このような整面処理は適用することがで
きない。

また、耐エツチングレジストを被覆する第１の方法にお
いては、ドライフィルムがある程度の可撓性を有するも
のの、微小な凹凸面に追随して密着することは不可能で
あり、銅あるいは銅合金表面に凹凸がある場合には、か
えって密着性を損なうことがある。第２の方法の液状レ
ジストは、ドライフィルムレジストに比べ微小な凹凸面
への追随性はやや勝るものの、塗布できる膜の厚さに制
限がある上、均一な塗布が困難であり、塗膜が脆弱で密
着性も弱いため、後のエツチングが制約を受けることが
多い。この点、第３の方法の電着レジストを用いる場合
では、微小な凹凸面への追随性および塗膜の均一性が改
良された優れた方法と言える。

しかしながら、電着レジストを以ってしても、高精細な
パターンをエツチングする場合には微細なパターンの輪
郭部の密着性が不充分となり、パターンの再現性が劣る
という問題がある。また、輪郭部の密着が不充分な場合
には、この部分から浸入したエツチング液がたまって銅
系金属材料を溶解し、パターンの欠損やエツチング液と
呼ばれる凹状の欠陥が生じるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、エツチングに際して、レジスト樹脂との密着
性が劣ることに起因する種々の問題を生ずることなく銅
系金属材料をエツチングできる方法を得ることを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の銅系金属材料のエツチング方法は、銅または
銅合金からなる銅系金属材料に耐エツチングレジストを
被覆してエツチングする方法において、前記銅系金属材
料の表面にＣｕ、　Ｏを主体とする銅の酸化被膜を形成
した後、耐エツチングレジストを被覆してエツチングす
る方法である。

この発明において用いる銅系金属材料としては、純銅ま
たは、Ｃｕを主原料とし、添加元素としてＳｎ、Ｆｅ−
Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｍｎ、　Ｃｒ、　Ｐ、　Ｚｎ、　Ｓｉ
、　ＡＱ−Ｍｇ、　Ｂｅ。

Ｚｒ、　Ｐｂ、Ａｇ、Ａｕ、　Ｂ、　Ｔｉ等の元素のう
ち１種もしくは２種以上の元素を含有する銅合金があげ
られる。

本発明におけるＣｕ２Ｏを主体とする銅の酸化被膜は、
Ｃｕ２Ｏのみからなるものでもよく、またＣｕ２Ｏを主
体とし、一部、特に最外表面がＣｕＯからなる銅の酸化
被膜でもよい。

本発明において、銅系金属材料の表面にＣｕ、　Ｏを主
体とする銅の酸化被膜を形成する方法としては、銅系金
属材料を陽極としてアルカリ水溶液中で電解して陽極酸
化する方法、アルカリ溶液中において過酸化水素により
酸化する方法、第二銅イオンを含む電着液から電着する
方法、ならびに大気中において８０℃以上、２００℃未
満の温度で熱処理して酸化する方法などがある。

耐エツチングレジストを被覆する方法および工ッチング
方法は、従来と同様の方法で行うことができる。エツチ
ングに用いるエツチング液としては、塩化第二鉄溶液、
塩化第二銅溶液、硫酸−過酸化水素混合溶液などが一般
的である。またレジストの現像液には、比較的低いＰＨ
のアルカリ溶液、レジストの剥離液には、　ｐＨの高い
アルカリ溶液あるいは有機溶剤などが用いられる。

エツチング後、耐エツチングレジストを剥離し、酸溶液
または化学研磨溶液で洗浄することにより。

銅の酸４ヒ被膜は除去される。酸溶液としては、硫酸、
塩酸など、また化学研磨溶液としては、硫酸−過酸化水
素混合溶液などがあげられる。

〔作　用〕

この発明の銅系金属材料のエツチング方法においては、
銅系金属材料の表面に、通常生成する銅の酸化被膜とは
異なるＣｕ２Ｏを主体とする緻密な銅の酸化被膜を形成
した後、耐エツチングレジストを被覆してエツチングを
行う、このとき、銅系金属材料と銅の酸化被膜との密着
性は強固である。

また、その機構は完全には解明されていないが、この発
明によるＣｕ２Ｏを主体とする銅の酸化被膜は、レジス
ト樹脂の基体樹脂あるいはカップリング剤等の樹脂成分
の一部を構成する官能基の上記被膜への配位もしくは結
合を容易にする働きがあると考えられ、表面に銅の酸化
被膜を形成することにより、銅系金属材料とレジスト樹
脂の密着性は強固になる。

銅系金属材料の加工工程において、２００〜３００℃の
種々の温度条件で加熱を受ける際、銅めっきの表面に形
成される酸化被膜は、−殻内にＣｕＯを主体とするもの
であって、緻密さに欠け１機械的に脆く、レジスト樹脂
との密着性は悪いが、この発明におけるＣｕ２Ｏを主体
とする綱の酸化被膜は優れた密着性を示す。

また銅系金属材料の表面に、　Ｃｕ２Ｏを主体とする銅
の酸化被膜を形成する方法として、銅系金属材料を陽極
としてアルカリ水溶液中で電解する方法を採用すると、
陽極反応により生成する発生期酸素が銅合金と結合して
銅の酸化被膜を形成するので、均一かつ強固な酸化被膜
が形成され１通常の室内保存環境下、あるいは前記２０
０〜３００℃の温度条件での加熱環境下において形威さ
れる酸化被膜とは、均一性、緻密さ、脆さの点で性質が
全く異なる。

〔実施例〕 以下、この発明の実施例について説明する。各例中１％
は重量％である。

実施例１ この発明の一実施例として、Ｃｕ−２％５ｎ−０，２％
Ｎｉ合金の板材を、下記の条件により陽極酸化し、その
表面に綱の酸化被膜を形成した。

隻框聚止束在 溶液組成　　　＝ＩＭ水酸化ナトリウム陽極電流密度　
：　０．６Ａ／ｄｍ” 温　　　度　　　　　：５５℃ 次に市販のドライフィルムレジストをラミネートし、ラ
イン／スペースが５０１５０μ口から２００７２００μ
富までの数種のパターンを有するマスクを介して紫外線
露光装置で露光し、１％炭酸ナトリウム水溶液で現像し
て、レジスト樹脂の上記のパターンを形成した。次に５
０℃の塩化第二鉄溶液をそれぞれの試料に２．５ｋｇ／
ｃｄの圧力でスプレーしてエツチングを行った。最後に
３％水酸化ナトリウム水溶液でレジストの残膜を剥離し
た。

実施例２ 実施例１と同じ銅合金の板材を用いて実施例１と全く同
じ方法で母材表面に銅の酸化被膜を形成し、その表面に
ドライフィルムレジストの代わりに電着レジストを被覆
し、以下実施例１と同様にエツチングした。

実施例３ 銅系金属材料としてＣｕ−１％Ｓｎ　−０，２％Ｐ合金
を用いた以外は実施例１と全く同じ方法で、母材表面に
銅の酸化被膜を形威し、エツチングした。

比較例１〜３ この発明の実施例に対する比較例として、実施例１〜３
における銅の酸化被膜を形成する以外はそれぞれの実施
例と全く同じ方法でエツチングした。

前記実施例１〜３において、エツチング前の銅系金属材
料の表面を光電子分光分析装置により分析し、酸化被膜
の組成として、最外表面がＣｕＯであり、被膜内層がＣ
ｕ２ＯとなったＣｕ、０を主体とする銅の酸化被膜であ
ることを確認した。

また実施例１〜３および比較例１〜３で得られた銅系金
属材料のエツチングパターンを顕＊鏡で観察したところ
、比較例上〜３の銅系金属材料によるエツチングパター
ンは、ライン／スペースが小さいパターンにおいて欠損
が生じ、パターンの再現性が劣るとともに、レジストで
被覆されていた材料表面に微小なエツチング痕が認めら
れた。

これに対し、実施例１〜３の銅系金属材料によるエツチ
ングパターンは、良好なパターン再現性を示し、エツチ
ング痕は全く認められなかった。

上記実施例１〜３において、レジストの残膜を剥離した
銅系金属材料を、硫酸、塩酸などの酸溶液、あるいは硫
酸−過酸化水素などの化学研磨溶液に浸漬することによ
り銅の酸化被膜は完全に除去され、銅系金属材料の表面
が露出した。

このようにして上記実施例の銅系金属材料のエツチング
方法の有効性が確認された。

なお、上記実施例において、銅系金属材料としては、上
記銅合金に限定されず、純銅または他の銅合金を用いて
もよい。

〔発明の効果〕

この発明の銅系金属材料のエツチング方法によれば、銅
系金属材料の表面にＣｕ２Ｏを主体とする銅の酸化被膜
を形成し、耐エツチングレジストを被覆して、エツチン
グするようにしたので、銅系金属材料とレジスト樹脂と
の密着性が良好で、エツチングに際してエツチング液の
浸入を防止することができ、これによりパターンの欠損
やエツチング痕など、エツチング時の不良の発生を防止
でき、微細なパターンでもエツチングにより鮮明に形成
することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅または銅合金からなる銅系金属材料に耐エッチ
   ングレジストを被覆してエッチングする方法において、
   前記銅系金属材料の表面にＣｕ＿２Ｏを主体とする銅の
   酸化被膜を形成した後、耐エッチングレジストを被覆し
   てエッチングすることを特徴とする銅系金属材料のエッ
   チング方法。