KR20150109932A - 에칭액 조성물 및 이를 이용한 회로 패턴의 제조방법 - Google Patents

에칭액 조성물 및 이를 이용한 회로 패턴의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시형태는 산화제, 첨가제산 및 물을 포함하는 식각 수용액 100 중량부; 및 물 보다 낮은 점도를 갖는 유기용매 5 내지 40 중량부; 를 포함하는 에칭액 조성물을 제공한다.

Description

에칭액 조성물 및 이를 이용한 회로 패턴의 제조방법{ECHTANT AND METHOD FOR MANUFACTURING CIRCUIT PATTERN USING THE SAME}
본 발명은 에칭액 조성물 및 이를 이용한 회로패턴의 제조방법에 관한 발명이다.
세라믹, 유리 등의 기판 위에는 전극 또는 배선재로서 여러 가지 도전성 물질, 예를 들면, 금, 은, 동, 알루미늄 또는 이들의 합금 등의 금속으로 이루어진 금속 패턴이 배치되어 있다.
회로 기판에 금속 패턴을 형성하기 위해서는 우선 기판 위에 금속 박막을 형성하고, 상기 금속 박막 위에 소정의 패턴을 갖는 레지스트 패턴을 형성하며, 이것을 마스크로 하여 금속 박막을 에칭한다. 에칭에는 각각의 금속 특성에 따른 에칭액이 사용될 수 있다.
금속 박막의 에칭은 에칭액을 노즐 분사하여 수행될 수 있으며, 분사되는 에칭액의 입자 크기가 큰 경우 형성되는 금속 패턴의 측면이 식각되는 측면 에칭이 발생하여 금속 패턴의 폭이 균일하지 못한 문제가 발생할 수 있다.
상기 문제를 설비적인 관점에서 해결하기 위하여 노즐에서 분사되는 에칭액 입자의 크기를 줄이고 물리적인 타격 압력을 높이려는 2류체 분사 방식이 소개되고 있으나 설비 제작이 어렵고 설비 본체 및 유틸리티의 규모가 커져 설치 및 운영비가 증가하는 문제점이 있다.
일본 공개특허공보 제2002-299326호
본 발명은 에칭액 조성물 및 이를 이용한 회로패턴의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시형태는 산화제, 첨가제산 및 물을 포함하는 식각 수용액 100 중량부; 및 물 보다 낮은 점도를 갖는 유기용매 5 내지 40 중량부; 를 포함하는 에칭액 조성물을 제공한다.
상기 유기용매는 0.8cP 이하의 점도를 가질 수 있다.
상기 식각 수용액에 포함된 산화제의 농도는 상기 식각 수용액을 기준으로 50 내지 200g/L일 수 있다.
상기 식각 수용액에 포함된 첨가제산의 농도는 상기 식각 수용액을 기준으로 0.1 내지 5mol/L일 수 있다.
상기 유기용매는 끓는점이 70℃ 이상일 수 있다.
상기 유기용매는 아세토니트릴, 니트로에탄, 메틸에틸케톤 및 에틸아세테이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 산화제는 염화제2구리, 브롬화제2구리, 황산제2구리, 수산화제2구리, 아세트산제2구리, 염화제2철, 브롬화제2철, 요오드화제2철, 황산제2철, 질산제2철 및 아세트산제2철 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 첨가제산은 황산, 염산, 질산, 인산, 포름산, 초산, 말레인산, 안식향산, 글리콜산 및 술폰산 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 식각 수용액은 과산화수소(H2O2) 및 차아염소산나트륨(NaClO3) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태는 금속층을 마련하는 단계; 상기 금속층의 일면에 레지스트층을 형성하는 단계; 상기 레지스트층을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 금속층의 일면에 에칭액을 노즐 분사하여 금속층을 식각하는 금속 패턴 형성 단계; 및 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 를 포함하며, 상기 에칭액은 산화제, 첨가제산 및 물을 포함하는 식각 수용액 100 중량부 및 물보다 낮은 점도를 갖는 유기용매 5 내지 40 중량부; 를 포함하는 금속의 식각방법을 제공한다.
상기 유기용매의 점도는 0.8cP 이하일 수 있다.
상기 금속층을 식각하여 형성된 금속 패턴의 에칭 팩터는 4 이상일 수 있다.
상기 식각 수용액에 포함된 산화제의 농도는 상기 식각 수용액을 기준으로 50 내지 200g/L일 수 있다.
상기 식각 수용액에 포함된 첨가제산의 농도는 상기 식각 수용액을 기준으로 0.1 내지 5mol/L일 수 있다.
상기 유기용매는 끓는점이 70℃ 이상일 수 있다.
상기 유기용매는 아세토니트릴, 니트로에탄, 메틸에틸케톤 및 에틸아세테이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명은 높은 에칭 팩터를 갖는 금속 패턴의 제조가 가능한 에칭액 조성물 및 상기 에칭액 조성물을 이용한 회로 패턴의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 회로패턴의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회로패턴의 제조방법의 각 단계를 도시한다.
도 3은 에칭 팩터를 설명하기 위한 금속 패턴의 개략 단면도이다.
본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 에칭액 조성물은 식각 수용액; 및 유기용매;를 포함한다.
상기 식각 수용액은 산화제, 첨가제산 및 용매로 물을 포함한다. 상기 물은 탈이온수일 수 있다. 상기 물은 회로패턴의 형성용으로, 예를 들어 18㏁/㎝ 이상의 탈이온수가 사용될 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니나, 본 발명의 일 실시형태에 따른 에칭액 조성물은 구리를 포함하는 금속층을 식각하는 방법으로 제조되는 금속 패턴의 형성에 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에 따른 에칭액 조성물은 금속층 상에 레지스트 패턴을 형성하고 레지스트 패턴이 형성되지 않은 부분의 금속층을 식각하여 금속 패턴을 형성하는 경우 사용될 수 있다.
상기 산화제는 피식각물에 포함된 금속의 전자를 얻어 피식각물을 녹여낼 수 있다. 예를 들어, 구리로 형성된 금속층에 포함된 구리 금속의 전자를 얻어 구리층을 식각할 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니나, 상기 산화제는 염화제2구리, 브롬화제2구리, 황산제2구리, 수산화제2구리, 아세트산제2구리, 염화제2철, 브롬화제2철, 요오드화제2철, 황산제2철, 질산제2철 및 아세트산제2철 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면 상기 식각 수용액에 포함된 산화제의 농도는 식각 수용액을 기준으로 50g/L 내지 200g/L 일 수 있다.
상기 식각 수용액에 포함된 산화제의 농도가 50g/L 미만이면 구리를 포함하는 금속층이 식각되지 않거나 식각 속도가 느린 문제점이 있고, 200g/L를 초과할 경우에는 에칭액의 점도가 증가하고 식각 속도가 빨라져 공정 속도를 제어하기 어렵다.
상기 첨가제산은 금속층의 식각을 위한 보조 산화제로 기능할 수 있다.
상기 첨가제산은 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 황산, 염산, 질산, 인산, 포름산, 초산, 말레인산, 안식향산, 글리콜산 및 술폰산 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 식각 수용액에 포함된 첨가제산의 농도는 식각 수용액을 기준으로 0.1mol/L 내지 5mol/L 로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 식각 수용액에 포함된 첨가제산의 농도가 0.1mol/L 미만으로 함유되는 경우 금속층의 식각 속도가 저하되어 식각 프로파일의 불량 및 잔사가 발생할 수 있고, 5mol/L를 초과하여 함유되는 경우 과식각이 발생하여 금속층 또는 레지스트 패턴에 화학적 어택(attack)을 가할 수 있다.
상기 유기용매는 물(H2O)의 점도 보다 낮은 점도를 가지며, 본 발명의 일 실시형태에 따른 에칭액 조성물은 상기 유기용매를 상기 식각 수용액 100 중량부에 대하여 5 내지 40 중량부 포함할 수 있다.
상기 에칭액 조성물이 식각 수용액 100 중량부에 대하여 저점도 유기 용매를 5 내지 40 중량부 포함함으로써 에칭액의 점도 및 표면장력을 낮추고, 노즐을 이용하여 에칭액을 분사하는 경우 분사되는 에칭액 입자의 크기를 줄일 수 있다.
레지스트 패턴이 형성된 금속층을 식각하여 금속 패턴을 형성하는 경우 레지스트 패턴 하부에 배치된 금속층 일부가 용해되는 측면 에칭이 발생할 수 있다. 즉, 레지스트 패턴으로 커버됨에 따라 본래 제거되지 않기를 원하는 부분이 측면 에칭에 의해 제거되어 회로 패턴의 폭이 균일하지 않게 형성되는 문제가 발생할 수 있다. 측면 에칭이 발생하는 경우 회로 패턴의 폭이 상부로 갈수록 좁아지는 형상으로 형성될 수 있으며 회로 패턴이 미세할수록 측면 에칭의 영향이 커질 수 있다.
수직 방향 에칭에 대한 측면 에칭의 비율은 노즐에서 분사되는 에칭액 입자의 크기가 커질수록 증가할 수 있다.
하지만 본 발명의 일 실시형태에 의한 에칭액 조성물의 경우 에칭액의 점도 및 표면장력 감소로 노즐에서 분사되는 에칭액 입자의 크기를 감소시킬 수 있고 이로 인해 측면 에칭의 비율을 줄이고 에칭액의 수직방향 타격에 의한 수직 방향 에칭의 비율을 증가시킬 수 있다.
상기 유기용매의 함량은 상기 식각 수용액 100 중량부에 대하여 5 내지 40 중량부로 포함된다. 상기 유기용매의 함량이 식각 수용액 100 중량부를 기준으로 5 중량부 미만으로 포함되는 경우 유기용매의 혼합효과가 미미하여 측면 에칭 감소 효율이 크게 나타나지 않고, 상기 유기용매의 함량이 식각 수용액 100 중량부를 기준으로 40 중량부를 초과하는 경우 에칭 속도가 감소하고 에칭 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 에칭액 조성물에서 식각 수용액에 대한 유기 용매의 혼합 효과가 우수하게 나타나기 위해 상기 유기용매는 0.8cP 이하의 점도를 가지는 것이 바람직하다. 유기용매가 0.8cP 이하의 점도를 가지는 경우, 물을 용매로 하는 식각 수용액과 혼합 시 에칭액의 점도 및 표면장력을 감소시키는 효과가 우수하다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 에칭액 조성물은 0.8cP 이하의 점도를 갖는 유기용매를 포함함으로써, 금속층의 식각 시 수직 방향으로의 이방 에칭 비율을 증가시킬 수 있으며 형성되는 금속 패턴의 고직진성을 구현할 수 있다. 또한 금속층의 식각 시 측면 에칭을 감소시켜 높은 에칭 팩터 값을 갖는 금속 패턴을 형성할 수 있다.
상기 유기용매의 끓는점은 50℃ 이상일 수 있다. 상기 유기용매의 끓는점이 50℃ 미만인 경우, 에칭 공정에서 유기 용매가 증발하여 에칭액의 점도가 상승하는 문제가 발생할 수 있다. 보다 바람직하게, 상기 유기용매의 끓는 점은 70℃ 이상일 수 있다.
상기 유기용매는 점도가 0.8cP 이하이고, 끓는점이 70℃ 이상이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 아세토니트릴, 니트로에탄, 메틸에틸케톤 및 에틸아세테이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
아세토니트릴은 약 0.37cP의 점도와 약 82℃의 끓는점을 가지며, 니트로에탄은 약 0.68cP의 점도와 약 114℃의 끓는점을 갖는다. 메틸에틸케톤은 약 0.43cP의 점도와 약 80℃의 끓는점을 가지며, 에틸아세테이트는 약 0.47cP의 점도와 약 77℃의 끓는점을 갖는다.
유기용매 중 저점도 특성이 있으나 끓는점이 낮은 용매는 본 발명의 유기용매로 사용되기에는 부적합하다. 일반적으로 에칭액을 이용한 금속층의 식각공정은 공정효율 및 품질 문제를 고려하여 에칭액을 약 40℃ 내지 50℃ 내외로 가열하여 사용하는 경우가 많으며, 이때 끓는 점이 낮은 유기용매는 먼저 증발하여 에칭액의 조성믈 변화시킬 수 있다. 또한 에칭액을 상온에서 사용할 경우에도 끓는점이 낮은 용매는 에칭액의 보관 안정성 측면에서 부적합하다.
상기 에칭액 조성물은 사용한 에칭액을 재생하여 다시 사용하기 위한 재생 첨가제를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
상기 재생첨가제는 금속층의 식각 과정에서 금속층으로부터 전자를 얻어 산화수가 감소한 산화제의 산화수를 다시 증가시키는 역할을 하며, 이에 제한되는 것은 아니나 예를 들어 과산화수소(H2O2) 및 차아염소산나트륨(NaClO3) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
에칭액 조성물이 재생첨가제를 포함하는 경우, 재생첨가제의 농도는 식각 수용액을 기준으로 0.01g/L 내지 5g/L일 수 있다.
상기 에칭액 조성물은 선택적으로 아졸화합물을 더 포함할 수 있다.
아졸화합물은 분자 내에 전자를 제공할 수 있는 질소 원자가 있기 때문에 금속의 표면에 약한 배위결합이 가능하다. 따라서 형성된 회로패턴의 측면에 존재하면서 측면 에칭을 억제하여 이방성 에칭을 촉진시킴으로써 에칭 팩터를 더욱 증가시킬 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나 상기 아졸화합물은 이미다졸, 트리아졸 및 테트라졸 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니나 상기 아졸화합물은 예를 들어, 5-아미노테트라졸(aminotetrazole), 3-아미노-1,2,4-트리아졸, 4-아미노-4H-1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 푸린(purine), 피라졸(pyrazole), 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 피롤(pyrrole), 피롤리딘(pyrrolidine), 피롤린(pyrroline) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
에칭액 조성물이 아졸화합물을 포함하는 경우, 아졸화합물의 농도는 식각 수용액을 기준으로 0.001g/L 내지 5g/L일 수 있다. 아졸화합물의 농도가 0.001g/L 미만인 경우 아졸화합물의 첨가효과가 나타나지 않으며 아졸화합물의 농도가 5g/L를 초과하는 경우 금속 식각 시 식각 속도가 느려지고 식각 반응이 억제되어 최종 형성된 회로패턴에 쇼트가 발생할 가능성이 있다.
상기 에칭액 조성물은 선택적으로 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 글리세린, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리옥시알킬렌글리콜, 폴리에테르 중 하나 이상을 포함하는 유기물을 더 포함할 수 있다. 상기 유기물은 측면 에칭을 억제하여 이방성 에칭을 촉진시킬 수 있으며, 바람직하게, 식각 수용액을 기준으로 0.001g/L 내지 5g/L 농도로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 에칭액 조성물은 선택적으로 계면활성제, 아미노산류 화합물, 피리미딘류 화합물, 티오우레아류 화합물, 아민류 화합물, 알킬피롤리돈류 화합물, 유기 킬레이트제 화합물, 폴리아크릴아미드류 화합물, 과산화수소, 과황산염 중 하나 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 측면 에칭 억제 작용이 가능하며, 바람직하게 식각 수용액을 기준으로 0.01g/L 내지 50g/L의 농도 범위로 포함될 수 있다.
또한 상기 에칭액 조성물은 금속 이온 봉쇄제 또는 부식 방지제를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 회로패턴의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 회로패턴의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 회로패턴의 제조방법은 금속층을 마련하는 단계(S1); 상기 금속층의 일면에 레지스트층을 형성하는 단계(S2); 상기 레지스트층을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계(S3); 상기 금속층의 일면에 에칭액을 노즐 분사하여 금속층을 식각하는 금속 패턴 형성 단계(S4); 및 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계(S5);를 포함한다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시형태에 따른 회로패턴의 제조방법의 각 단계를 도시한다.
도 2a 내지 도 2f를 참조하면, 먼저, 베이스 기판(10) 상에 피에칭재인 금속층(11)을 마련하며(도 2a), 상기 금속층(11)은 베이스 기판(10)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있다. 다음으로, 상기 금속층(11)의 일면에 레지스트층(12)을 형성한다(도 2b). 다음으로, 상기 레지스트층(12)을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성한다(도 2c). 상기 레지스트층(12)의 노광은 광원(20)에서 나온 빛을 노광 마스크(13)를 통해 조사하여 수행될 수 있다. 다음으로 노광에 의해 감광된 레지트스층을 현상액을 이용해 현상하여 레지스트 패턴(112)을 형성할 수 있다.(도 2d)
이 후, 레지스트 패턴(12)이 형성된 금속층(111)은 에칭액을 이용하여 선택적으로 식각될 수 있다(도 2e). 에칭액(40)은 노즐(30)을 이용하여 분사될 수 있으며, 분사된 에칭액은 레지스트 패턴(12)이 배치되지 않아 노출된 금속층의 영역을 선택적으로 식각하여 회로 패턴인 금속 패턴(111)을 형성할 수 있다.
금속 패턴(111) 형성 후 상기 레지스트 패턴(12)은 제거될 수 있다.(도 2f)
상기 에칭액은 산화제, 첨가제산 및 물을 포함하는 식각 수용액 100 중량부; 및 물보다 낮은 점도를 갖는 유기용매 5 내지 40 중량부;를 포함할 수 있다.
상기 유기용매의 점도는 0.8cP 이하인 것이 바람직하며, 예를 들어, 아세토니트릴, 니트로에탄, 메틸에틸케톤 및 에틸아세테이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 유기용매의 끓는 점은 50℃ 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 70℃ 이상일 수 있다.
상기 에칭액은 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 에칭액 조성물로, 본 실시형태에서는 중복을 피하기 위해 자세한 설명은 생략하도록 한다.
또한 본 발명의 일 실시형태에 다른 회로패턴 제조방법에 따라 형성된 금속 패턴의 에칭 팩터는 4 이상일 수 있다.
도 3은 에칭 팩터를 설명하기 위한 금속 패턴의 개략 단면도이다.
도 3을 참조하면, 금속 패턴 상면의 폭을 T, 금속 패턴 하면의 폭을 B, 금속 패턴의 높이를 H라고 할 때, 금속 패턴의 에칭 팩터(E.F)는 2×H/(B-T)로 정의될 수 있다. 또는 에칭 팩터(E.F)는 상기 금속 패턴의 하면과 측면이 이루는 각을 θ라고 할 때, tanθ로 정의될 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 에칭액은 낮은 점도 및 표면장력을 가지므로 노즐에서 분사 시 작은 사이즈의 에칭액 입자로 분사될 수 있으며, 이로 인해 수직 방향 타격에 의한 이방 에칭을 증가시켜 측면 에칭 비율을 감소시키고 형성되는 금속 패턴의 고 직진성을 구현할 수 있다.
실험 예 1
하기 표 1은 에칭액 조성물에 포함된 유기 용매의 종류에 따른 에칭액의 점도 및 에칭액 조성물을 이용하여 형성된 금속 패턴의 에칭 팩터를 측정한 결과이다.
먼저 구리 금속층의 두께가 12μm인 인쇄회로기판(PCB) 기판 기재(100mm×100mm) 상에 레지스트를 도포하고 건조시킨 후 노광, 현상 및 세척을 실시하여 15μm의 폭을 갖는 레지스트 패턴을 형성하였다. 상기 레지스트 패턴에서 인접한 레지스트 패턴 사이의 간격은 15μm 이었다.
다음으로 하기 표 1의 조성과 같은 에칭액 조성물을 마련하였다.
샘플 1은 유기용매를 포함하지 않는 식각 수용액으로 염화구리(CuCl2), 염산(HCl) 및 용매로 잔부의 물을 포함한다. 상기 식각 수용액 내에서 상기 염화구리는 150g/L의 농도로 포함되고, 염산은 50g/L의 농도로 포함되었으며 용매로 물(탈이온수)을 사용하였다. 이하에서 샘플 1의 식각 수용액을 제1 식각 수용액으로 지칭한다.
샘플 2 내지 6은 상기 제1 식각 수용액에 유기용매를 더 포함하는 실시예이다. 구체적으로 샘플 2는 제1 식각 수용액 100 중량부에 대해 유기용매로 아세토니트릴을 20 중량부 포함하고, 샘플 3은 제1 식각 수용액 100 중량부에 대해 유기용매로 니트로에탄을 20 중량부 포함하며, 샘플 4는 제1 식각 수용액 100 중량부에 대해 유기용매로 메틸에틸케온을 20 중량부 포함하고, 샘플 5는 제1 식각 수용액 100 중량부에 대해 유기용매로 에틸아세테이트를 20 중량부 포함한다.
샘플 6은 150g/L의 염화구리, 50g/L의 염산, 1g/L의 벤조트리아졸, 1g/L의 폴리에틸렌글리콜 및 용매로 잔부의 물을 포함하는 제2 식각 수용액 100 중량부와 유기용매로 아세토니트릴 20 중량부를 포함한다.
마련된 에칭액 조성물을 0.2MPa의 조건 하에서 스프레이 노즐을 이용해 분사하여 금속층의 식각(에칭)을 실시하였다. 식각 종료 후 레지스트 패턴을 제거하여 금속 패턴(회로 패턴)을 얻었으며 각 샘플에 대하여 점도와 에칭 팩터(E.F)를 측정하여 수직 이방 에칭 정도를 비교하였다.
샘플 에칭액 조성 에칭액 점도 에칭 팩터
1* 제1 식각 수용액 (150g/L의 CuCl2, 50g/L의 HCl, 물) 0.99cP 2.7
2 제1 식각 수용액 100 중량부 + 아세토니트릴 20 중량부 0.84cP 5.1
3 제1 식각 수용액 100 중량부 + 니트로에탄 20 중량부 0.90cP 4.6
4 제1 식각 수용액 100 중량부 + 메틸에틸케톤 20 중량부 0.85cP 4.9
5 제1 식각 수용액 100 중량부 + 에틸아세테이트 20 중량부 0.86cP 4.8
6 제2 식각 수용액 (150g/L의 CuCl2, 50g/L의 HCl, 1g/L의 벤조트리아졸, 1g/L의 폴리에틸렌클리콜, 물) 100 중량부
+ 아세토니트릴 20 중량부		 0.84cP 5.5
* : 비교 예
표 1을 참조하면, 0.8cP 이하 점도 및 70℃ 이상의 끓는점을 갖는 유기 용매를 포함하는 샘플 2 내지 6의 경우 샘플 1에 비하여 에칭 팩터(E.F)가 약 1.7배 이상 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한 측면 에칭을 억제하는 벤조트리아졸과 폴리에틸렌글리콜을 각각 1g/L 농도로 더 포함하는 제2 식각 수용액을 사용한 샘플 6의 경우 에칭 팩터가 더욱 향상된 것을 확인할 수 있다.
따라서, 에칭액의 노즐 분사에 의한 금속층 식각 시 샘플 1에 비하여 샘플 2 내지 6의 에칭액 조성물을 이용하는 경우 분사되는 에칭액 입자의 사이즈 감소로 높은 에칭 팩터 값을 갖는 금속 패턴을 형성할 수 있다.
실험 예 2
하기 표 2은 에칭액 조성물에 포함된 유기 용매의 함량에 따른 에칭액의 점도 및 에칭액 조성물을 이용하여 형성된 금속 패턴의 에칭 팩터를 측정한 결과이다.
실험 예 1에서와 같이, 구리 금속층의 두께가 12μm인 인쇄회로기판(PCB) 기판 기재(100mm×100mm) 상에 레지스트를 도포하고 건조시킨 후 노광, 현상 및 세척을 실시하여 15μm의 폭을 갖는 레지스트 패턴을 형성하였다. 상기 레지스트 패턴에서 인접한 레지스트 패턴 사이의 간격은 15μm 이었다.
다음으로 하기 표 1의 조성과 같은 에칭액 조성물을 마련하였다.
샘플 7은 유기용매를 포함하지 않는 식각 수용액으로 염화구리(CuCl2), 염산(HCl), 벤조트리아졸, 폴리에틸렌클리콜 및 용매로 물(탈이온수)을 포함한다. 상기 식각 수용액 내에서 상기 염화구리는 150g/L의 농도로 포함되고, 염산은 50g/L의 농도로 포함되고, 벤조트리아졸은 1g/L의 농도로 포함되며, 폴리에틸렌글리콜은 1g/L의 농도로 포함되었다. 이하에서 샘플 7의 식각 수용액을 제3 식각 수용액으로 지칭한다.
샘플 8 내지 13은 상기 제3 식각 수용액 100 중량부에 대하여 유기용매를 표 2에 기재된 조성으로 더 포함한다.
표 2의 조성으로 마련된 에칭액 조성물을 0.2MPa의 조건 하에서 스프레이 노즐을 이용해 분사하여 금속층의 식각(에칭)을 실시하였다. 식각 종료 후 레지스트 패턴을 제거하여 금속 패턴(회로 패턴)을 얻었으며 각 샘플에 대하여 점도와 에칭 팩터(E.F)를 측정하여 수직 이방 에칭 정도를 비교하였다.
아세토니트릴은 약 0.37cP의 점도와 약 82℃ 이상의 끓는점을 갖는다.
샘플 에칭액 조성 에칭액 점도 에칭 팩터
7* 제3 식각 수용액 (150g/L의 CuCl2, 50g/L의 HCl, 1g/L의 벤조트리아졸, 1g/L의 폴리에틸렌클리콜, 물) 0.99cP 3.3
8 제3 식각 수용액 100 중량부 + 아세토니트릴 5 중량부 0.93cP 4.3
9 제3 식각 수용액 100 중량부 + 아세토니트릴 10 중량부 0.90cP 4.8
10 제3 식각 수용액 100 중량부 + 아세토니트릴 20 중량부 0.84cP 5.5
11 제3 식각 수용액 100 중량부 + 아세토니트릴 30 중량부 0.78cP 5.1
12 제3 식각 수용액 100 중량부 + 아세토니트릴 40 중량부 0.73cP 4.6
13 제3 식각 수용액 100 중량부 + 아세토니트릴 50 중량부 0.66cP 3.6
* : 비교 예
표 1을 참조하면, 제1 식각 수용액 100 중량부에 대하여 아세토니트릴을 5 중량부 미만으로 포함하는 샘플 7의 경우 에칭 팩터가 4 미만이지만, 아세토니트릴을 5 내지 40 중량부로 포함하는 샘플 8 내지 12의 경우 에칭 팩터가 4 이상으로 높은 것을 확인할 수 있다. 또한 샘플 13을 참조하면, 유기 용매인 아세토니트릴이 40 중량부를 초과하는 경우 에칭 팩터가 다시 감소하여 4 미만의 에칭 팩터를 갖는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능 하다는 것은 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10 : 베이스 기판
11 : 금속층
12 : 레지스트 층
13 : 노광 마스크
20 : 광원
30 : 노즐
40 : 에칭액
111 : 금속 패턴
112 : 레지스트 패턴

Claims (16)

  1. 산화제, 첨가제산 및 물을 포함하는 식각 수용액 100 중량부; 및
    물 보다 낮은 점도를 갖는 유기용매 5 내지 40 중량부; 를 포함하는 에칭액 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기용매는 0.8cP 이하의 점도를 갖는 에칭액 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 식각 수용액에 포함된 산화제의 농도는 상기 식각 수용액을 기준으로 50 내지 200g/L인 에칭액 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 식각 수용액에 포함된 첨가제산의 농도는 상기 식각 수용액을 기준으로 0.1 내지 5mol/L인 에칭액 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유기용매는 끓는점이 70℃ 이상인 에칭액 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유기용매는 아세토니트릴, 니트로에탄, 메틸에틸케톤 및 에틸아세테이트 중 하나 이상을 포함하는 에칭액 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 산화제는 염화제2구리, 브롬화제2구리, 황산제2구리, 수산화제2구리, 아세트산제2구리, 염화제2철, 브롬화제2철, 요오드화제2철, 황산제2철, 질산제2철 및 아세트산제2철 중 하나 이상을 포함하는 에칭액 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제산은 황산, 염산, 질산, 인산, 포름산, 초산, 말레인산, 안식향산, 글리콜산 및 술폰산 중 하나 이상을 포함하는 에칭액 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 식각 수용액은 과산화수소(H2O2) 및 차아염소산나트륨(NaClO3) 중 하나 이상을 더 포함하는 에칭액 조성물.
  10. 금속층을 마련하는 단계;
    상기 금속층의 일면에 레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 레지스트층을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 금속층의 일면에 에칭액을 노즐 분사하여 금속층을 식각하는 금속 패턴 형성 단계; 및
    상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 를 포함하며,
    상기 에칭액은 산화제, 첨가제산 및 물을 포함하는 식각 수용액 100 중량부 및 물보다 낮은 점도를 갖는 유기용매 5 내지 40 중량부; 를 포함하는 회로 패턴의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유기용매의 점도는 0.8cP 이하인 회로 패턴의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 금속층을 식각하여 형성된 금속 패턴의 에칭 팩터는 4 이상인 회로 패턴의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 식각 수용액에 포함된 산화제의 농도는 상기 식각 수용액을 기준으로 50 내지 200g/L인 회로 패턴의 제조방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 식각 수용액에 포함된 첨가제산의 농도는 상기 식각 수용액을 기준으로 0.1 내지 5mol/L인 회로 패턴의 제조방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 유기용매는 끓는점이 70℃ 이상인 회로 패턴의 제조방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 유기용매는 아세토니트릴, 니트로에탄, 메틸에틸케톤 및 에틸아세테이트 중 하나 이상을 포함하는 회로 패턴의 제조방법.

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