KR20220070660A - 구리 밀착 증가용 조도 형성을 위한 식각액 조성물 - Google Patents

구리 밀착 증가용 조도 형성을 위한 식각액 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20220070660A
KR20220070660A KR1020200157425A KR20200157425A KR20220070660A KR 20220070660 A KR20220070660 A KR 20220070660A KR 1020200157425 A KR1020200157425 A KR 1020200157425A KR 20200157425 A KR20200157425 A KR 20200157425A KR 20220070660 A KR20220070660 A KR 20220070660A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
acid
copper film
etchant composition
etching
copper
Prior art date
Application number
KR1020200157425A
Other languages
English (en)
Inventor
주요한
강현승
정보묵
성 욱 전
Original Assignee
와이엠티 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 와이엠티 주식회사 filed Critical 와이엠티 주식회사
Priority to KR1020200157425A priority Critical patent/KR20220070660A/ko
Publication of KR20220070660A publication Critical patent/KR20220070660A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/16—Acidic compositions
    • C23F1/18—Acidic compositions for etching copper or alloys thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C23F11/10—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using organic inhibitors
    • C23F11/14—Nitrogen-containing compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

본 발명은 유기산; 금속첨가제; 계면활성제; pH 조절제; 및 식각억제제를 포함하는 식각액 조성물에 관한 것으로, 상기 식각액 조성물은 식각량 제어가 가능하며, 미세조도를 구리막 표면에 형성시킬 수 있다.

Description

구리 밀착 증가용 조도 형성을 위한 식각액 조성물{ETCHANT COMPOSITION FOR FORMING ROUGHNESS OF COPPER LAYER}
본 발명은 회로패턴이 형성되는 구리막에 미세 조도를 형성하기 위한 식각액 조성물에 관한 것이다.
구리막을 식각하는 기술은 반도체 제조, 프린트 배선 기판 제조 등의 전자 및 전기 부품 제조 분야에서 필수적인 기술이다. 상기 식각은 구리막의 표면의 오염물이나 산화막을 제거하기 위한 것, 구리막의 표면을 평탄화하기 위한 것, 구리막의 표면에 조도를 형성시켜 레지스트 또는 절연 수지 기재 등을 밀착시키기 위한 것 등의 여러 가지 목적을 가지고 이루어진다.
상기 구리막의 표면에 조도를 형성시키는 식각은 주로 인쇄회로기판에 회로를 패터닝하는 과정에서 이루어진다. 구체적으로 구리막에 회로패턴을 형성하기 위해서는 구리막을 드라이 필름과 같은 레지스트 또는 절연 수지 기재와 밀착하는 과정이 이루어지는데, 이때, 구리막과 레지스트 또는 절연 수지 기재 간의 밀착력을 확보하기 위해 구리막 표면을 식각하는 공정이 선행되는 것이다.
상기 구리막 표면의 식각을 위해 종래에는 황산과 과산화수소가 함유된 식각액이 사용된 바 있다. 그러나 이러한 식각액으로 식각을 실시할 경우, 식각량의 제어가 어렵고, 구리막이 레지스트 또는 절연 수지 기재와 높은 밀착력을 나타내는데 한계가 있었다.
따라서 식각량의 제어가 용이하고 대상 기재와의 높은 밀착력을 나타낼 수 있도록 구리막 표면을 식각할 수 있는 식각액이 요구되고 있다.
대한민국공개특허공보 제2015-0059602호
본 발명은 식각량의 제어가 용이하고 구리막 표면에 미세 조도를 형성함으로써 구리막이 대상 기재와의 높은 밀착력을 나타낼 수 있도록 하는 식각액 조성물을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 유기산; 금속첨가제; 계면활성제; pH 조절제; 및 식각억제제를 포함하는 식각액 조성물을 제공한다.
상기 유기산은 락트산(lactic acid), 포름산(formic acid), 숙신산(succinic acid), 아세트산(acetic acid), 염산(hydrochloric acid), 질산(nitric acid), 황산(sulfuric acid), 설파민산(sulfamic acid), 시트르산(citric acid) 및 말산(malic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 금속첨가제는 염화구리(copper chloride), 황산구리(copper sulfate), 황산마그네슘(magnesium sulfate), 질산철(iron nitrate), 염화나트륨(sodium chloride) 및 질산칼륨(potassium nitrate)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 식각억제제는 아민계 화합물, 아졸계 화합물, 트리아졸계 화합물 및 티아졸계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
한편, 본 발명은, (a) 구리막을 상기 식각액 조성물로 식각하여 구리막 표면에 요철을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 요철이 표면에 형성된 구리막을 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 구리막의 식각방법을 제공한다.
상기 식각된 구리막의 표면조도(Ra)는 0.4 내지 1 ㎛일 수 있다.
본 발명은 식각량의 제어가 용이하고 구리막 표면에 미세 조도를 형성함으로써 구리막이 대상 기재와 높은 밀착력을 나타낼 수 있도록 하는 식각액 조성물을 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실험예 1에 따른 결과를 설명하기 위한 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실험예 2에 따른 결과를 설명하기 위한 참고도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 또는 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 구리막을 저식각하면서도 높은 표면조도를 형성시킬 수 있는 식각액 조성물을 제공한다. 구체적으로 본 발명에 따른 식각액 조성물은 유기산, 금속첨가제, 계면활성제, pH 조절제 및 식각억제제를 포함한다.
본 발명에 따른 식각액 조성물에 포함되는 유기산은 구리막을 식각하는 역할을 한다. 구체적으로 본 발명에 따른 식각액 조성물은 유기산을 통해 구리막을 식각함으로써, 구리막에 미세하면서도 높은 표면조도를 형성시킬 수 있으며, 이는 레지스트 또는 절연 수지 기재 등과 같은 대상 기재와의 Micro Anchor 효과를 극대화시키는 것으로 이어질 수 있다.
이러한 유기산은 구체적으로 락트산(lactic acid), 포름산(formic acid), 숙신산(succinic acid), 아세트산(acetic acid), 염산(hydrochloric acid), 질산(nitric acid), 황산(sulfuric acid), 설파민산(sulfamic acid), 시트르산(citric acid) 및 말산(malic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물에 포함되는 금속첨가제는 유기산에 의해 식각되는 구리막 표면에 금속 조직을 형성하여 식각량(etching rate)을 제어하는 역할을 한다.
이러한 금속첨가제는 구체적으로 염화구리(copper chloride), 황산구리(copper sulfate), 황산마그네슘(magnesium sulfate), 질산철(iron nitrate), 염화나트륨(sodium chloride) 및 질산칼륨(potassium nitrate)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물에 포함되는 계면활성제는 구리막의 식각과정에서 표면장력을 낮춰 젖음성(wetting)을 증가시키는 역할을 한다.
이러한 계면활성제는 구체적으로 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 메틸알코올(methyl alcohol), 이소프로필알코올(isopropyl alcohol), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine) 및 글리세린(glycerin)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물에 포함되는 pH 조절제는 식각액 조성물의 pH를 요구되는 범위 내로 조절하는 역할을 한다.
이러한 pH 조절제는 구체적으로 수산화나트륨(sodium hydroxide), 탄산나트륨(sodium carbonate), 수산화칼륨(potassium hydroxide) 및 염화암모늄(ammonium chloride)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물에 포함되는 식각억제제는 구리막의 식각과정에서 구리막에 미세하게 흡착되어 구리막 표면에 균일한 조도가 형성되도록 하면서 과도한 식각이 일어나는 것을 방지하는 역할을 한다.
이러한 식각억제제는 구체적으로 아민(amine)계 화합물, 아졸(azole)계 화합물, 트리아졸(triazole)계 화합물 및 티아졸(thiazole)계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물은 희석 및 분산 역할을 하는 물을 더 포함할 수 있다. 상기 물은 순수, 초순수, 또는 탈이온수일 수 있다.
이외에도 본 발명에 따른 식각액 조성물은 통상적으로 공지된 첨가제 및/또는 수-혼화성 유기 용매를 더 포함할 수 있다.
한편 본 발명은 상술한 식각액 조성물로 구리막을 식각하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 구리막의 식각방법은, (a) 구리막을 상술한 식각액 조성물로 식각하여 구리막 표면에 요철을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 요철이 표면에 형성된 구리막을 수세 및 건조하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 단계에서 구리막의 식각은 25 내지 35 ℃에서 이루어질 수 있으며, 식각량은 0.5 내지 1.5 ㎛일 수 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 식각액 조성물은 종래의 황산/과수 타입의 식각액과 대비할 때 구리막을 0.5 ㎛ 정도(종래 황산/과수 타입의 식각앤은 1.0 ㎛ 이상 식각이 이루어져야 함)만 식각(저식각)하더라도 미세 조도를 형성시킬 수 있다. 이러한 식각 과정을 거침에 따라 표면조도(Ra)가 0.4 내지 1 ㎛인 구리막을 얻을 수 있다.
상기 (b) 단계에서 구리막의 수세 및 건조는 통상적으로 공지된 방법으로 이루어질 수 있다.
여기서 상기 (a) 단계를 거친 구리막은 산화방지 및 대상 기재와의 밀착력을 향상시키기 위해 방청 처리(anti-tarnishing)하는 단계를 더 거칠 수 있다.
이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명에 대해 설명하고자 하며 이는 본 발명의 설명의 편의를 위한 것으로 본 발명의 사상 및 기술 범위가 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
유기산(락트산), 금속첨가제(염화구리), 계면활성제(폴리에틸렌글리콜), pH 조절제(수산화나트륨), 식각억제제(벤조트리아졸 화합물) 및 물(순수)를 포함하는 식각액 조성물을 준비하였다.
[비교예 1]
황산, 과산화수소 및 물(순수)을 포함하는 식각액 조성물을 준비하였다.
[실험예 1]
실시예 1에서 준비된 식각액 조성물을 전해 도금 구리막에 스프레이 도포하여 식각을 진행한 후, Hole, Pad, Pattern에 대한 표면조직을 주사전자현미경(FE-SEM)으로 확인하였으며, 그 결과를 도 1 내지 도 3에 나타내었다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 균일하면서 미세한 조도가 형성된 것을 확인할 수 있다.
[실험예 2]
실시예 1 및 비교예 1에서 각각 준비된 식각액 조성물을 전해 도금 구리막에 스프레이 도포하여 식각을 진행(식각량 1.2 ㎛/Spray-Flat Nozzle/25 ℃)한 후, 표면조도를 통상적인 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 도 4에 나타내었다.
구분 표면조도(㎛, 3회 Ave.)
식각 전 Ra 0.10
Rq 0.12
Rz 0.76
비교예 1 Ra 0.25
Rq 0.37
Rz 2.80
실시예 1 Ra 0.50
Rq 0.64
Rz 7.30
상기 표 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 식각액 조성물(실시예 1)이 미세하고 균일하면서도 깊은 조도가 구리막에 형성됨을 확인할 수 있다.
[실험예 3]
실시예 1 및 비교예 1에서 각각 준비된 식각액 조성물을 전해 도금 구리막(1 oz)에 스프레이 도포하여 식각을 진행(식각량 1.2 ㎛/Spray-Flat Nozzle/25 ℃)한 후, 포토솔더레지스트(TAIYO Ink, KT33HF (green, Halogen free))와 결합시켜 밀착력(Peel tester - 최대 용량: 5kgf / 사용 용량: 1gf-5kgf / 시험 속도: 10-500 mm/min)을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 Peel Strength (gf/cm)
Ave. min max
비교예 1 290.3 275.2 318.5
실시예 1 511.0 478.0 569.0
상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 식각액 조성물(실시예 1)로 구리막을 식각하고 포토솔더레지스트를 결합시킴에 따라 높은 밀착력을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. 유기산; 금속첨가제; 계면활성제; pH 조절제; 및 식각억제제를 포함하는 식각액 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기산은 락트산(lactic acid), 포름산(formic acid), 숙신산(succinic acid), 아세트산(acetic acid), 염산(hydrochloric acid), 질산(nitric acid), 황산(sulfuric acid), 설파민산(sulfamic acid), 시트르산(citric acid) 및 말산(malic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인 식각액 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속첨가제는 염화구리(copper chloride), 황산구리(copper sulfate), 황산마그네슘(magnesium sulfate), 질산철(iron nitrate), 염화나트륨(sodium chloride) 및 질산칼륨(potassium nitrate)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인 식각액 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 식각억제제는 아민계 화합물, 아졸계 화합물, 트리아졸계 화합물 및 티아졸계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인 식각액 조성물.
  5. (a) 구리막을 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 따른 식각액 조성물로 식각하여 구리막 표면에 요철을 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 요철이 표면에 형성된 구리막을 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 구리막의 식각방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 식각된 구리막의 표면조도(Ra)가 0.4 내지 1 ㎛인 것인 구리막의 식각방법.
KR1020200157425A 2020-11-23 2020-11-23 구리 밀착 증가용 조도 형성을 위한 식각액 조성물 KR20220070660A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200157425A KR20220070660A (ko) 2020-11-23 2020-11-23 구리 밀착 증가용 조도 형성을 위한 식각액 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200157425A KR20220070660A (ko) 2020-11-23 2020-11-23 구리 밀착 증가용 조도 형성을 위한 식각액 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220070660A true KR20220070660A (ko) 2022-05-31

Family

ID=81779815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200157425A KR20220070660A (ko) 2020-11-23 2020-11-23 구리 밀착 증가용 조도 형성을 위한 식각액 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220070660A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150059602A (ko) 2013-11-22 2015-06-01 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 에칭용 조성물 및 이것을 이용한 프린트 배선판의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150059602A (ko) 2013-11-22 2015-06-01 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 에칭용 조성물 및 이것을 이용한 프린트 배선판의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI451000B (zh) 銅微蝕刻液及其補充液、以及配線基板之製造方法
US6918529B2 (en) Method for producing metal/ceramic bonding circuit board
TWI395837B (zh) 用於改良聚合型材料之黏合至銅或銅合金表面上的方法
KR101366938B1 (ko) 에칭액 및 이를 이용한 인쇄 배선 기판의 제조방법
US7393461B2 (en) Microetching solution
KR102205628B1 (ko) 구리 또는 구리 함유 금속막 식각액 조성물
KR20220070660A (ko) 구리 밀착 증가용 조도 형성을 위한 식각액 조성물
KR20090061756A (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴의 형성 방법
KR20060094934A (ko) 평판디스플레이의 박막트랜지스터 형성을 위한 금속 전극용식각액 조성물
KR20090081545A (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴의 형성방법
JP7340891B2 (ja) 表面結合剤および基材表面の処理方法
JP4069387B2 (ja) エッチング液
KR20120129628A (ko) 니켈, 크롬, 니켈-크롬 합금의 에칭 용액 조성물 및 이를 이용한 에칭 방법
KR20110019604A (ko) 금속 배선 형성을 위한 식각액 조성물
JP7230908B2 (ja) 銅箔用エッチング液およびそれを用いたプリント配線板の製造方法ならびに電解銅層用エッチング液およびそれを用いた銅ピラーの製造方法
KR101978389B1 (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR101648110B1 (ko) 낮은 조도를 가지는 금속과 고분자 간 접착 방법 및 이를 이용한 기판
KR20130132424A (ko) 프린트 배선 기판의 제조 방법, 프린트 배선 기판
EP1879436B1 (en) Method for manufacturing a semiconductor substrate having a copper wiring
KR20200135047A (ko) 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속막의 식각방법
KR100639299B1 (ko) 평판디스플레이의 박막트랜지스터 형성을 위한 금속 전극용식각액 조성물
KR102124328B1 (ko) 구리 금속 표면의 밀착 향상용 미세 조도 형성 조성물
KR101461180B1 (ko) 비과산화수소형 구리 에칭제
KR101406573B1 (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴의 형성방법
EP3735114B1 (en) Method of treating metal surface of ceramic circuit board