TWI819494B - 蝕刻導電特徵之方法及相關裝置與系統 - Google Patents
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Abstract
一種製造圖案化有一或多個導電特徵之裝置的方法,其包括在基板的電絕緣表面的上方沉積導電材料層,在該導電材料層的上方沉積抗腐蝕材料層,以及在該抗腐蝕材料層的上方沉積抗蝕劑材料層。該抗蝕劑材料層可被沉積在該抗腐蝕材料層的上方,且該抗腐蝕材料層以圖案形成雙組分蝕刻遮罩,得到該導電材料層的經覆蓋部份及該導電材料層的曝露部分,該經覆蓋部分被設置於對應於該裝置之一或多個導電特徵的位置處。進行濕式蝕刻程序以從該電絕緣基板去除該導電材料層的該曝露部分;並去除雙組分蝕刻遮罩以曝露餘下的導電材料。系統及裝置關於具有圖案化特徵的裝置。
Description
本發明係關於一種製造圖案化有導電特徵之裝置的方法及相關的裝置與系統。
[相關申請案之交叉引用]
本申請案主張以下權益:於2016年12月12日所申請之第62/432,710號美國臨時申請案,其名稱為「蝕刻導電線之方法」,其在本文中以全文引用之方式併入。
各種電子裝置及電子部件的製造需要在基板上製造圖案化層。舉例而言,微晶片、印刷電路板、太陽能電池、電子顯示器(諸如液晶顯示器、有機發光二極體顯示器、及量子點電致發光顯示器))、以及各種其他電氣或光學裝置及部件可由藉基板支撐的不同材料的、多數個重疊的圖案化層構成。在基板上製造一個這樣的圖案化層可藉由將未圖案化材料層施加到基板上,在該層上製備抗蝕劑遮罩,並進行蝕刻程序以去除該層未被抗蝕劑遮罩覆蓋的部分,從而在基板上形成圖案化層來完成。
在可用於製造例如印刷電路板(PCB)或其他電子部件的一個說明性實例中,將導電金屬層施加到基板的電絕緣表面(或等同地,導電層被形成在基板的電絕緣表面上),將抗蝕劑遮罩施加至(或形成於)導電層上,且進行蝕刻程序以去除該導電層未被抗蝕劑遮罩覆蓋的部分,從而在基板的電絕緣表面上形成圖案化導電層。如此形成的圖案化導電層可包含一或多個在基板的電絕緣表面上導電材料之導電特徵,其進一步包含例如線、圓形、正方形及其它形狀。在某些情況下,用於形成這樣的圖案化導電層的蝕刻程序可為濕式蝕刻程序,藉此液體蝕刻材料與導電層相互作用,以從基板的電絕緣表面去除導電層。舉例而言,這樣的濕式蝕刻程序可為濕式「化學」蝕刻程序。
濕式蝕刻的常見特徵係「底切」,其在蝕刻導電層的代表性實例中是指去除蝕刻遮罩下導電層材料的現象。這樣的底切可藉由相對於蝕刻遮罩的相應寬度減小垂直於電流流動方向上的特徵寬度來降低導電層的導電率。結果,導電率可能下降到所欲程度之下。由於底切導致的這樣的導電率的降低在相對小的特徵寬度,例如低於約60 μm的特徵寬度的情況下可尤其明顯。此底切現像也可賦予導電特徵傾斜或非平面的「側壁」。如在本文中所使用者,「側壁」是指特徵的側表面,諸如特徵側面上的壁,其從靠近蝕刻遮罩的特徵的頂部向下延伸至靠近基板的特徵的底部。在一些情況下,與這樣的底切相關聯的特徵可能具有傾斜的或非平面的側壁,使得靠近特徵頂部(靠近蝕刻遮罩)的寬度小於特徵底部的寬度(靠近基板)。由於特徵頂部處的特定最小特徵寬度可為所欲的,例如為了實現所欲的導電率或實現所欲的電頻率響應,這樣的底切可對最小特徵寬度或最小特徵到特徵間距中之至少一者賦予較低的限制,從而限制可在基板上提供的特徵密度。
對於製造PCB中的導電金屬線的圖案化之外的應用,底切可能是非所欲的。舉例而言,如上所述的用於PCB的類似考量因素也可應用於用以例如在微晶片、電子顯示器、或太陽能電池的製造中攜帶電流及/或電信號的其它利用金屬線的應用。在另一個實例中,其他考量因素可應用於在電子或光學裝置或部件的製造中利用非金屬圖案化層(例如,光學塗層或絕緣層)的應用,其中基本上垂直的側壁係所欲的。
當在基板上形成圖案化層用以製造電子及/或光學裝置或電子及/或光學部件時,存在減輕(例如,減少或消除)使用濕式蝕刻程序形成的特徵上的底切的改良技術的需要。
在習知處理中,藉由對基板施加光敏感材料(通常為UV光敏感材料)的毯覆塗層來形成上述的蝕刻遮罩,該光敏感材料在圖案化曝光及後續處理後轉變成蝕刻遮罩。這樣的後續處理一般包括光敏感材料的去除(例如,在顯影步驟期間),以便在基板上形成蝕刻遮罩圖案。在許多情況下,例如但不限於,當使用蝕刻遮罩圖案化PCB的金屬層時,蝕刻遮罩覆蓋低於基板表面的50%,且經去除的光敏感材料作為廢料丟棄。在很多情況下,光敏感材料的去除需要在液體(例如顯影劑)中清洗基板,且用於執行這樣的清洗的液體作為廢料丟棄。在許多情況下,例如但不限於,當使用蝕刻遮罩圖案化PCB的金屬層時,該光敏感材料係經製備在載體片上,然後經由層壓從載體片轉移到基板上,且在這樣的轉移後將載體片作為廢料丟棄。在製造電子及/或光學裝置及/或部件時,通常希望減少廢料。減少這樣的廢料的一種方法是使用無壓印刷(例如噴墨印刷)將蝕刻遮罩以所欲的圖案直接施加到基板上,以將液體蝕刻遮罩油墨以所欲的圖案遞送到基板,然後後續處理該液體塗層(例如經由乾燥及/或烘烤)以形成完成的蝕刻遮罩。然而,藉由這樣的無壓印刷方法遞送的油墨通常不能很好地吸附在用於光學及/或電氣部件及/或裝置的製造中的基板表面上,且這樣的油墨可能在這樣的基板上以不受控制的方式擴散及/或移位,造成如聚集、聚結及網點擴大等現象。因此,由這樣的無壓印刷方法得到的蝕刻遮罩可展現出降低的解析度、缺少細節、圖案化線寬不一致、線邊緣平滑度差、欲分離的特徵之間的連接、以及欲連續的特徵中的中斷。
在如上所述的利用無壓印刷來製備蝕刻遮罩的情況下,存在減輕(例如減少或消除)經沉積的液體蝕刻遮罩油墨在基板表面上這樣的不受控制的擴散及/或移位的需求。
在本發明的一個例示性態樣中,一種製造圖案化有一或多個導電特徵之裝置的方法包括在基板的電絕緣表面的上方沉積導電材料層,在該導電材料層的上方沉積抗腐蝕材料層,以及在該抗腐蝕材料層的上方沉積抗蝕劑材料層。在該抗腐蝕材料層的上方沉積抗蝕劑材料層,該抗蝕劑材料層及該抗腐蝕材料層以圖案形成雙組分蝕刻遮罩,得到該導電材料層的經覆蓋部分及該導電材料層的曝露部分,該經覆蓋部分被設置於對應於該裝置之一或多個導電特徵的位置處。進行濕式蝕刻程序以去除該電絕緣基板的曝露部分,且該雙組分蝕刻遮罩經去除以曝露該導電材料層的該經覆蓋部分的剩餘導電材料,從而形成該裝置的一或多個導電特徵。
在本發明之另一個例示性態樣中,一種用於製造圖案化有導電特徵之裝置的設備包括第一沉積模組,其經配置以在基板的電絕緣表面上方的導電材料層的上方沉積抗腐蝕材料層;第二沉積模組,其經配置以在該抗腐蝕材料的上方沉積抗蝕劑材料層;及濕式蝕刻模組,其經配置以蝕刻該基板之該導電材料層。
在本發明又另一個例示性態樣中,一種圖案化有導電特徵之裝置包含具有電絕緣表面之基板及設置在電絕緣表面上之導電特徵。該導電特徵包含在垂直於該電絕緣表面的方向上測量的高度(c);在該電絕緣表面處測量的第一寬度(a);及在沿著該導電特徵的高度(c)、與該電絕緣表面相對的該導電特徵端部處測量的第二寬度(b)。該第一寬度(a)與該第二寬度(b)之間差值的一半除以該高度(c)的值至少為2(亦即[a-b]/c ≥ 2)。
在本發明又另一個例示性態樣中,一種方法包括將包含第一反應性組分的第一液體組合物施加到金屬性表面上以形成底漆層,且藉由無壓印刷方法在底漆層上圖像式印刷包含第二反應性組分的第二液體組合物,以根據預定圖案產生蝕刻遮罩。當第二液體組合物的液滴接觸底漆層時,該第二反應性組分與該第一反應性組分發生化學反應以使液滴停止移動。
部分其他目的、特徵、及/或其他優點將在下面的描述中闡述,而部分將從描述中明顯可見,或可藉由本發明及/或申請專利範圍的實施而了解。這些目的及優點中的至少一些可藉由在所附申請專利範圍中特別指出的元件和組合來實現和獲得。
前面的一般描述和下面的詳細描述皆僅是例示性和解釋性的,並不限制申請專利範圍;反而,這些申請專利範圍應有權享有其全部範疇,包括均等物。
在以下詳細描述中,闡述了許多具體細節以提供對本發明的透徹理解。然而,熟習該項技術者將理解,可在沒有這些具體細節的情況下實現本發明。在其他情況下,為了避免混淆本發明,眾所周知的方法、過程和部件未被詳細描述。
微晶片、印刷電路板、太陽能電池、電子顯示器(諸如,但不限於,例如,液晶顯示器、有機發光二極體顯示器、及量子點電致發光顯示器)、以及各種其他電氣或光學裝置及部件可由藉基板支撐的不同材料的、多數個包括圖案化層的重疊層構成。本發明的各種例示性具體實例設想用於在基板上形成圖案化層以用於電氣及/或光學裝置及/或部件的方法和裝置。在本文中,「裝置層(device layer)」應指以其最終形式(其在某些情況下可被圖案化)、包含在完成的光學及/或電子裝置及/或部件中的層的材料層,其中進一步的,「圖案化裝置層(patterned device layer)」應指在被圖案化之後的這樣的層,且「未圖案化裝置層(unpatterned device layer)」是指在被圖案化之前的這樣的層。舉例而言,各種例示性具體實例設想包含一組導電線的導電材料的圖案化裝置層,例如,如可作為製造印刷電路板(PCB)或其他電子部件的一部分製造在基板上。根據本發明的具體實例,基板上的未圖案化裝置層(例如但不限於銅或其它導電材料的導電層,其覆蓋在基板的電絕緣表面上)可塗覆有包含「底切減少(undercut-reducing)」材料的「底漆(primer)」層,該底切減少材料具有在用於去除通過蝕刻遮罩曝露的裝置層材料的濕式蝕刻程序期間減少底切的效果。舉例而言,底切減少材料可為抗腐蝕材料,其可包含相對於裝置層材料呈現抗腐蝕性質的材料。這樣的抗腐蝕材料可包含聚合物、有機材料、無機材料、希夫鹼(Schiff bases)、或其他材料,諸如揭示於國際專利申請公開號WO2016/193978 A2及WO2016/025949 A1中的,其每一個的全部內容在本文中藉由引用併入。抗腐蝕材料可毯覆形成或毯覆沉積,或圖案形成或圖案沉積在未圖案化裝置層的上方。在各種例示性具體實例中,用語抗腐蝕材料及底切減少材料可互換使用。
本發明各種例示性具體實例設想在基板上的未圖案化裝置層的上方形成包含底切減少材料的底漆層,然後藉由在底漆層的上方形成抗蝕劑材料的圖案化層而在基板上形成蝕刻遮罩。本發明的其他例示性具體實例設想藉由在基板上、在未圖案化裝置層的上方形成底切減少材料及抗蝕劑材料的混合物的圖案化層,而在基板上的未圖案化裝置層的上方形成蝕刻遮罩,不需要形成包含底切減少材料的單獨層,例如底漆層。在例示性具體實例中,在基板上的未圖案化裝置層的上方形成含有底切減少材料的底漆層,然後藉由在底漆層上以圖案施加或沉積液體抗蝕劑油墨,然後經由後續處理(例如藉由乾燥或烘焙油墨以形成抗蝕劑材料的固體圖案化層)將液體油墨轉變成蝕刻遮罩,以在底漆層的上方形成蝕刻遮罩,其中這樣的液體抗蝕劑油墨可包含與底漆層相互作用的材料。舉例而言,液體抗蝕劑油墨可在與底漆層接觸時經歷化學反應,該化學反應限制油墨在底漆表面上的移位或擴散,例如經由化學反應。在另一個實例中,液體抗蝕劑油墨可藉由噴墨噴嘴遞送的液滴形式施加到表面上,並且在與底漆表面接觸時,這樣的液滴可不久有效地停止移動(immobilized)或「凍結」到位,使得油墨液滴在底漆表面上的進一步移位或擴散大大減少或完全停止,如敘述於國際公開號WO2016/193978 A2及WO2016/025949 A1中的,其每一個的全部內容在本文中藉由引用併入。在例示性具體實例中,例如經由自抗蝕劑油墨與底漆層之間的相互作用造成的化學反應來限制底漆表面上的抗蝕劑油墨的擴散可有助於遮罩圖案在待圖案化之層的上方精確沉積。
在例示性具體實例中,在基板上的未圖案化裝置層的上方形成底漆層,且藉由以圖案將液體抗蝕劑油墨遞送至底漆層,然後經由後續處理(例如藉由乾燥或烘焙油墨以形成抗後續抗蝕的固體圖案化層)將液體油墨轉變成蝕刻遮罩,以在底漆層的上方形成蝕刻遮罩。在例示性具體實例中,該底漆層包含第一反應性組分,該液體抗蝕劑油墨包含第二反應性組分,且當抗蝕劑油墨與底漆層接觸時,該第一和第二反應性組分反應以有效地使油墨停止移動或「凍結」油墨到位,使得底漆表面上的油墨的進一步移位或擴散大大減少或完全停止。在例示性具體實例中,該底漆層包含第三反應性組分,該液體抗蝕劑油墨包含第四反應性組分,且第三及第四反應性組分的反應產生蝕刻遮罩材料,其相對不溶於抗蝕劑油墨,且相對不溶於用於隨後蝕刻未圖案化裝置層的蝕刻溶液(其中相對不溶在此定義為相對於第四反應性組分)。如此形成的蝕刻遮罩材料在本文中稱為雙組分材料或雙組分反應產物。在各種具體實例中,提供大部分質量以形成構成蝕刻遮罩的雙組分材料的反應性組分稱為抗蝕劑組分(etch-resist component),或等同地,抗蝕刻組分(etching-resisting component),而另一種反應性組分稱為固定化組分(fixating component),或等同地,固定化反應性組分(fixating reactive component)或固定化組合物(fixating composition)。在例示性具體實例中,該抗蝕劑組分包含多種材料。在例示性具體實例中,該固定化組分包含多種材料。在例示性具體實例中,該抗蝕劑油墨係水性油墨,且該雙組分材料相對不溶於水。在例示性具體實例中,蝕刻溶液是酸性蝕刻溶液,例如但不限於,氯化銅與過氧化氫的混合物。在例示性具體實例中,第一組分、第二組分、第三組分、或第四組分中的一或多者包含多種材料。在例示性具體實例中,第一與第三組分是相同的。在例示性具體實例中,第二與第四組分是相同的。在例示性具體實例中,產生雙組分材料的反應與使抗蝕劑油墨的液滴在底漆層上停止移動的反應相同。在例示性具體實例中,該底漆層包含底切防止材料。在例示性具體實例中,底漆的反應性組分(例如上述第一或第三反應性組分)包含底切防止材料。在例示性具體實例中,抗蝕劑油墨的反應性組分(例如上述第二或第四反應性組分)包含底切防止材料。在例示性具體實例中,該抗蝕劑油墨包含底切防止材料。
在例示性具體實例中,底漆或抗蝕劑油墨中的至少一者可包含多價及/或聚陽離子基團及/或多價無機陽離子。在例示性具體實例中,底漆或抗蝕劑油墨中的至少一者可包含聚陰離子基團。在例示性具體實例中,底漆或抗蝕劑油墨中的至少一者可包含反應性陰離子組分,且是水溶性的。在例示性具體實例中,這樣的反應性陰離子組分可包括pH高於7.0的至少一種陰離子聚合物(以鹼形式)。在例示性具體實例中,這樣的陰離子聚合物可選自呈其溶解鹽形式之丙烯酸樹脂及苯乙烯-丙烯酸樹脂(例如但不限於,鈉鹽形式)、呈其溶解鹽形式之磺酸樹脂(例如但不限於,鈉鹽形式)。在例示性具體實例中,這樣的陰離子聚合物可是銨形式或胺中和形式。在例示性具體實例中,這樣的陰離子聚合物可呈聚合物乳液或分散體的形式。在各種具體實例中,產生雙組分材料的反應引起底漆層上抗蝕劑油墨黏度的大幅增加,且基本上這樣的黏度增加致使停止移動現象(immobilization phenomenon)。在各種具體實例中,抗蝕劑油墨提供形成雙組分材料的大部分材料質量。在各種具體實例中,底漆提供了形成雙組分材料的大部分材料質量,且在這種情況下,底漆層可含有抗蝕劑組分,而抗蝕劑油墨可含有固定化組分。在各種具體實例中,藉由以下形成底漆層:在未圖案化裝置層的上方提供液體底漆油墨塗層,然後例如藉由乾燥或烘烤該層來後續處理該層以形成底漆層。在各種具體實例中,這樣的底漆油墨是水性的。在各種具體實例中,該底漆層對未圖案化裝置層具有良好的附著性。在各種具體實例中,藉由噴墨印刷、噴霧塗佈、計量桿塗佈、輥塗、浸漬塗佈、或任何其他合適的印刷或塗佈方法,在未圖案化裝置層的上方施加底漆層。在各種具體實例中,底漆層可是均勻的(例如毯覆)塗層或可為圖案化塗層。
在例示性具體實例中,底漆層藉由在未圖案化裝置層的上方施加表面活化溶液而至少部分地形成。在例示性具體實例中,表面活化溶液包含銅鹽、鐵鹽、鉻酸-硫酸、過硫酸鹽、亞氯酸鈉、及過氧化氫中的一或多者。在例示性具體實例中,未圖案化裝置層為金屬層且表面活化溶液被施加到該金屬層的表面上。在例示性具體實例中,表面活化溶液可以預定時間施加然後洗掉,例如但不限於10秒、20秒、30秒、60秒、或更長時間。在例示性具體實例中,可藉由將表面浸入含有表面活化溶液的浴中來施加該表面活化溶液。在例示性具體實例中,可藉由用表面活化溶液噴塗表面、或任何其他合適的方法,來施加該表面活化溶液。在例示性具體實例中,使用洗滌液體(例如但不限於醇溶液、乙醇、丙醇、異丙醇、及丙酮)將表面活化溶液從表面洗掉。在其中表面是銅層的(例如PCB的)表面的例示性具體實例中,利用重量百分比濃度為0.5至1.0的CuCl
2(或任何二價銅鹽)的表面活化水溶液,且底漆層藉由將銅表面浸入含有表面活化溶液的浴中30秒而至少部分地形成。在其中表面是銅層的(例如PCB的)表面的例示性具體實例中,利用重量百分比濃度為0.5至1.0的Na
2S
2O
8(或任何過硫酸鹽)的表面活化水溶液,且底漆層藉由將銅表面浸入含有表面活化溶液的浴中30秒而至少部分地形成。在其中表面是銅層的(例如PCB的)表面的例示性具體實例中,利用重量百分比濃度為10的H
2O
2的表面活化水溶液,且底漆層藉由將銅表面浸入含有表面活化溶液的浴中30秒而至少部分地形成。在其中表面是銅層的(例如PCB的)表面的例示性具體實例中,利用重量百分比濃度為20的FeCl
3的表面活化水溶液,且底漆層藉由將銅表面浸入含有表面活化溶液的浴中10秒而至少部分地形成。在其中表面是銅層的(例如PCB的)表面的例示性具體實例中,利用重量百分比濃度為5的HCrO
4/H
2SO
4的表面活化水溶液,且底漆層藉由將銅表面浸入含有表面活化溶液的浴中30秒而至少部分地形成。在其中表面是銅層的(例如PCB的)表面的例示性具體實例中,利用重量百分比濃度為5的NaClO
2的表面活化水溶液,且底漆層藉由將銅表面浸入含有表面活化溶液的浴中60秒而至少部分地形成。
在使用噴墨印刷機將抗蝕劑油墨印刷至底漆層上的例示性具體實例中,基板可處於大約「室」溫,例如在20℃至30℃的範圍內、或可處於升高的溫度下,例如高達100℃。在例示性具體實例中,雙組分蝕刻遮罩可具有至少0.01 μm的厚度。在例示性具體實例中,雙組分蝕刻遮罩可具有小於12 μm的厚度。
在本發明的例示性具體實例中,將底漆層沉積到基板上,且後續使用噴墨印刷將蝕刻遮罩油墨沉積到底漆層上,然後烘烤以形成蝕刻遮罩層。在接觸底漆層之後不久,蝕刻遮罩油墨的液滴與底漆層相互作用,從而有效地使墨滴停止移動或「凍結」墨滴,從而大大減少或消除了進一步的擴散及/或移位,其為底漆層中的第一反應性組分與蝕刻遮罩油墨中的第二反應性組分之間的化學反應的結果。此外,蝕刻遮罩油墨的一或多種組分與底漆層的一或多種組分發生反應,以形成雙組分蝕刻遮罩材料,其相對不溶於蝕刻遮罩油墨且相對不溶於在蝕刻遮罩將被使用的蝕刻溶液(其中相對不溶在此定義為相對於反應以形成雙組分蝕刻遮罩的蝕刻遮罩油墨組分)。舉例而言,蝕刻遮罩油墨可是水性的且從這樣的反應所得到的蝕刻遮罩材料不溶於水,且,該蝕刻溶液可為酸性蝕刻溶液,且從這樣的反應產生的蝕刻遮罩材料不溶於該酸性蝕刻溶液。
在例示性具體實例中,用底切防止材料(諸如抗腐蝕材料)塗覆未圖案化裝置層(諸如銅層)可適用於使用蝕刻遮罩來保護裝置層材料免於被濕式蝕刻的任何方法。在例示性具體實例中可使用其他金屬層而非銅,包括但不限於,例如鋁、不銹鋼、金、及金屬性合金。本發明的例示性具體實例包括在例如經由層壓、狹縫塗佈、或旋轉塗佈將光阻層施加到未圖案化裝置層之前,將底切減少材料以底漆層的形式引入,其隨後經由曝露於選定波長的光(例如UV光)、通過光罩圖案化,或經由直接雷射成像圖案化。
底切減少材料在化學蝕刻程序期間的作用可減輕(例如,減少、消除)由圖案化程序導致的裝置層特徵的底切的發生。因此,在進行化學蝕刻程序之後,由於底切的減少或消除,可形成具有相較於沒有底切減少材料而形成的裝置層更垂直且較少傾斜的側壁的裝置層特徵。當應用於包含具有承載電流或電信號的功能的導電材料的圖案化裝置層時,本發明的各種具體實例可增強如此形成的電氣回路的整體性能、改善各個導電特徵的總體導電率、增強頻率響應、且使得能夠製造具有更高密度與更薄特徵以及特徵之間更薄間隔的圖案。在使用非金屬性材料的圖案化裝置層的部件(諸如光學或絕緣圖案化特徵)中也可以得到類似的益處。
據信,在習知的濕式蝕刻程序期間,當液體蝕刻劑下行(例如朝向基板的方向)通過在未被蝕刻遮罩覆蓋的那些區域中正被蝕刻的裝置層材料的厚度時,該液體蝕刻劑還橫向推進到被蝕刻遮罩覆蓋的裝置層材料的那些部分的側表面(例如側壁)中。隨著蝕刻深度增加,更多的側壁曝露於橫向蝕刻,使得最靠近蝕刻遮罩的側壁部分曝露於液體蝕刻劑的時間比最靠近基板的側壁部分更長,且因此受到增加的橫向蝕刻,因此賦予所得到的圖案化裝置層特徵之側壁為底切形狀。換句話說,蝕刻劑與裝置層材料反應以去除裝置層材料部分的時間隨著與基板的距離增加。在不希望受任何特定理論束縛的同時,據信在習知的濕式蝕刻程序中,無論是藉由浸入或噴射或噴塗蝕刻劑來進行,蝕刻劑與遠離基板的裝置層材料部分之間的額外反應時間導致裝置層材料在裝置層材料在蝕刻遮罩特徵正下方及附近的區域中的橫向向內的侵蝕(去除),儘管蝕刻遮罩的目的是防止在那些區域中裝置層材料的去除。下面結合圖4B-5C提供對此現象的進一步解釋和描述。
如在根據本發明的各種例示性具體實例中所討論的,蝕刻劑與裝置層材料對應於圖案化裝置層特徵的側表面(或等同地,側壁)的部分之間的反應在濕式蝕刻程序期間被減輕(例如減少、防止、抑制),從而減輕在側表面上的底切形狀的形成。
圖1A-5C全說明出根據各種習知方法處理裝置以在基板上形成圖案化裝置層(或等同地在基板上形成圖案化裝置層特徵)的各種階段。在例示性具體實例中,該裝置是在製造過程中的PCB,且該裝置層材料是導電材料。然而,熟習該項技術者將理解,對PCB的參照僅是非限制性及例示性的,且各種應用被涵蓋在本發明的範疇內,諸如上面提及的各種電子及光學部件。現參照圖1A-1D,其示出經歷根據一種習知方法的處理以形成圖案化裝置層特徵的裝置100的各種視圖。圖1A是裝置100的平面圖和側視圖,裝置100包含基板102上設置有未圖案化裝置層104的基板102。
基板102本身可包含多個層,例如但不限於,一或多個未圖案化或圖案化裝置層。舉例而言,儘管在基板102的一側(例如圖式取向中的「頂部」)示出該未圖案化裝置層104,但是本發明亦設想裝置100的「雙面」處理,例如,其中基板102包含第二未圖案化裝置層,其被定位於包含該基板102的相對側(例如「底部」)。在例示性具體實例中,這樣的「底部」側的未圖案化裝置層經受與「頂部」側的未圖案化裝置層104類似的圖案化程序,且這樣的「底部」側圖案化全部或部分地發生在未圖案化裝置層104的「頂部」側圖案化之前、之後或期間。在例示性具體實例中,基板102可包含根據一或多個例示性具體實例處理的一或多個圖案化裝置層,例如但不限於,以類似於用於處理未圖案化裝置層104的方式的方式。
在一個例示性具體實例中,裝置100是製造過程中的PCB,未圖案化裝置層104包含導電材料,從而使其成為未圖案化導電裝置層,基板102包含一或多層電絕緣材料,其經配置以提供「頂部」電絕緣表面及「底部」電絕緣表面,且該未圖案化導電裝置層104被定位為與「頂部」電絕緣表面相鄰。將第二未圖案化導電裝置層併至基板102中,且該第二未圖案化導電裝置層被定位為與「底部」電絕緣表面相鄰(其中這樣的「底部」電絕緣表面在基板102內且在圖1中未示出),且基板102的「底部」表面,即基板102的相對於與未圖案化裝置層104相鄰的表面的相反側上的表面,係該第二未圖案化導電裝置層的表面。
在一個例示性具體實例中,裝置100是在製造過程中的PCB,且基板102在包含基板102及未圖案化裝置層104之間的界面的至少一部分的區域上方具有電絕緣表面。在一個例示性具體實例中,基板102可包含電絕緣材料層,諸如但不限於,包括由環氧樹脂或其他材料結合的織造玻璃的複合材料。這樣的電絕緣材料可具有例如在約0.001吋至約0.05吋範圍內的厚度。在一個例示性具體實例中,基板102可包含電絕緣材料及導電材料的多個交替層,進一步包含至少兩個電絕緣層,每個層包含由環氧樹脂或其他材料結合的織造玻璃且具有在0.001吋與0.05吋之間的厚度,例如一個「芯」層和一個包含預浸黏結片(其可以被稱為「預浸片(PrePreg)」)的層,以及位於電絕緣層之間的至少一個圖案化導電層,其中與未圖案化裝置層104交界的基板102的「頂部」表面是至少兩個電絕緣層中的一個的表面。在例示性具體實例中,預浸片包含FR4級環氧層壓板。在例示性具體實例中,芯層包含FR4級環氧層壓板。
未圖案化裝置層104可包含導電材料層,諸如,例如金屬或金屬合金,其包括但不限於銅、鋁、銀、金、或其他導電材料,其為熟習該項技術者所熟悉的。在例示性具體實例中,未圖案化裝置層104是層壓到基板102上的銅箔,其中在基板102和未圖案化裝置層104之間的界面表面是電絕緣的;然而,其他導電材料被認為在本發明的範圍內。
現參照圖1B,在下一階段的處理中,蝕刻遮罩106形成在未圖案化裝置層104的曝露表面110上。蝕刻遮罩106可以所欲圖案108形成,諸如對應於在處理之後裝置100上期望為圖案化裝置層線的地方的線,如圖1B所示。換句話說,蝕刻遮罩106可包含沉積在未圖案化裝置層104的上方、在對應於裝置100中期望為圖案化裝置層特徵的位置處的抗蝕劑材料。蝕刻遮罩106可包含諸如,例如聚合物、氧化物、氮化物、或其他材料的材料。在一個例示性具體實例中,蝕刻遮罩材料是使用負型光阻材料形成的聚合物,例如但不限於由MicroChem Corp., 200 Flanders Road, Westborough, MA 01581 USA供應的SU-8系列光阻之一。在一個例示性具體實例中,蝕刻遮罩材料是使用正型光阻材料形成的聚合物,例如但不限於由micro resist technology GmbH., Köpenicker Str. 325, 12555 Berlin, DE供應的ma-P 1200系列光阻之一。蝕刻遮罩106可藉由諸如絲網印刷、噴墨印刷、光微影術、凹版印刷、沖壓、照相雕刻法、或其他方法的方法在未圖案化裝置層104的表面上方被圖案化。在將蝕刻遮罩106施加到未圖案化裝置層104的表面110後,將裝置100曝露於蝕刻劑(諸如化學蝕刻劑),其從未被蝕刻遮罩106保護的那些區域去除未圖案化裝置層104中的材料,導致圖案化裝置層114的形成,如圖1C所示。這樣的化學蝕刻劑可包含對未圖案化裝置層104的材料具有腐蝕效果的化合物。在例示性具體實例中,未圖案化裝置層104是導電層,且這樣的化學蝕刻劑可包含但不限於過硫酸銨、氯化鐵、或對未圖案化裝置層104的材料具有腐蝕效果的其他化合物。在一個具體實例中,未圖案化導電裝置層104包含銅,且所使用的蝕刻劑是氯化銅(CuCl
2)。熟習該項技術者熟悉適用於去除未圖案化裝置層104的材料的各種化學蝕刻劑。
繼續參照圖1C,當未圖案化裝置層104曝露於蝕刻劑時,該蝕刻劑從曝露的頂部表面110開始溶解(例如,腐蝕)未圖案化裝置層104的材料。隨著未圖案化裝置層104的材料被去除,該蝕刻劑也可去除蝕刻遮罩106下方的未圖案化裝置層104的材料部分,留下非直的且非垂直的側壁112。舉例而言,如圖1C所示,在根據圖1A-1D所示的方法製造的裝置100中,根據蝕刻遮罩106的圖案108產生的圖案化裝置層114的特徵的側壁112可呈現錐狀,例如從圖案化裝置層114與蝕刻遮罩106之間的界面處的第一特徵寬度W1,到基板102與圖案化裝置層114之間的界面處、比該第一特徵寬度寬的第二特徵寬度W2的錐形。圖1D示出在蝕刻遮罩106被移除後的裝置100,其曝露圖案化裝置層114。圖1D中藉由圖案化裝置層114特徵的側壁112呈現的錐形是「底切」側壁的一個說明,且以下將結合圖4A-4C進一步詳細討論。底切側壁的其他形狀和佈置也可能發生,且可包括基本上不是直的側壁與基本上不是自其上形成它們的基板表面垂直延伸的側壁。
現參照圖2A-2C,其示出一種形成具有導電線的圖案208的蝕刻遮罩206的方法。具有基板202及未圖案化裝置層204的裝置200用未圖案化抗蝕劑層216覆蓋未圖案化裝置層204的整個區域(即,毯覆塗佈)。然後將未圖案化抗蝕劑層216以圖案曝露於光(例如,UV光),使得曝露區域在後續顯影程序中相對較不易被去除(所謂的負型處理),或者使曝露區域在後續顯影程序中相對地較容易於被去除(所謂的正型處理)。這種使用曝光的圖案化可例如藉由如所謂的光刻處理中的那樣通過光罩照射光,或藉由向抗蝕劑層216以作為時間函數的圖案、遞送一連串的聚焦光(例如以雷射光束的形式)脈衝或掃描來實現,即所謂的直寫處理。顯影程序對應圖案化曝光去除未圖案化抗蝕劑層216中的材料,得到具有該圖案208的圖案化蝕刻遮罩206,如圖2C中所示。該顯影程序可包括將裝置200浸沒在液體顯影劑中,該液體顯影劑溶解或腐蝕在未圖案化蝕刻遮罩層216中相對地更容易去除的材料,例如但不限於,在負型程序的情況下,該顯影劑液體可溶解在未圖案化抗蝕劑層216中尚未曝露於UV光之材料;而在正型程序的情況下,該顯影劑液體可溶解在未圖案化抗蝕劑層中已曝露於UV光之材料。然後如上文中結合圖1D所討論的去除未被蝕刻遮罩206保護的未圖案化裝置層204的部分,得到具有圖案化裝置層的裝置200,該圖案化裝置層具有呈圖案208的特徵且表現出底切。
或者,蝕刻遮罩可以所欲的圖案直接沉積在未圖案化裝置層上,而不需要如圖2A-2C的具體實例中的圖案化未圖案化抗蝕劑層的中間步驟。舉例而言,現參照圖3A和3B,蝕刻遮罩306可直接以線的所欲圖案308形成在裝置300的未圖案化裝置層304的上方,該線對應於在所得到的裝置上期望圖案化裝置層的特徵的位置。蝕刻遮罩306可藉由例如噴墨印刷、層壓、網板印刷、凹版印刷、沖壓、或其他方法以所欲圖案308沉積在未圖案化裝置層304上。在一個例示性具體實例中,使用噴墨印刷在未圖案化裝置層304的上方形成蝕刻遮罩306,其中具有複數個噴嘴的噴墨印刷頭將液體抗蝕劑油墨液滴噴射到裝置300上以形成與圖案308對應之液體抗蝕劑油墨的塗層,且後續處理液體抗蝕劑油墨的該塗層以將液體塗層轉變為蝕刻遮罩306。在一個例示性的另一具體實例中,液體抗蝕劑油墨的處理包含乾燥及/或烘焙該裝置,以自液體塗層形成固體蝕刻遮罩306。在一個例示性具體實例中,使用噴墨印刷機在未圖案化裝置層304的上方形成蝕刻遮罩306,該噴墨印刷機包含一或多個包含複數個噴嘴的印刷頭、支承基板的基板支撐件、用於相對移動該複數個噴嘴與基板的載物台、用於控制基板和噴嘴的相對位置的運動控制系統、以及用於控制噴嘴的發射以便以所欲圖案將液滴遞送到基板上的噴嘴控制系統。在本發明中設想到,在其中利用噴墨印刷來沉積液體塗層的任何具體實例中,可使用諸如此處描述的噴墨印刷系統。
圖4A-4C說明用於從裝置400去除來自未圖案化裝置層404的材料的習知方法並且描繪在濕式蝕刻程序期間據信會發生導致底切的情況。在圖4A中,未圖案化裝置層404對應於圖案408被蝕刻遮罩406覆蓋。裝置400然後曝露於化學蝕刻劑418。在圖4B的例示性具體實例中,藉由浸入該蝕刻劑418來進行該曝露。蝕刻劑418去除來自未圖案化裝置層404(來自圖4A)的材料以產生部分圖案化裝置層405。舉例而言,在圖4B的具體實例中,蝕刻劑418包含容納在容器420內的液體,例如有限制的,溶液,且將具有蝕刻遮罩406(圖4B)的裝置400浸入在蝕刻劑418中,如圖4B中所示。一旦未圖案化導電層404的頂部表面410(圖4A)的曝露部分被蝕刻掉,且側壁412開始形成,則側壁412曝露於該蝕刻劑418且該蝕刻劑418去除來自側壁412的材料,導致圖4C中所示的圖案化裝置層414的特徵的錐狀、底切形狀。換句話說,一旦未圖案化裝置層404的頂部表面410被蝕刻掉,可以在所有方向上普遍起作用的蝕刻劑418將橫向攻擊蝕刻遮罩406下方的包含裝置層的材料(不論裝置層是處於其未圖案化的狀態,即404;部分圖案化的狀態,即405;或是圖案化的態狀,即414)。藉由蝕刻劑418去除的裝置層的材料量可取決於裝置層材料曝露於蝕刻劑418的時間量。因此,隨著蝕刻劑418行進穿過部分圖案化裝置層405的厚度(即,在垂直於基板402的平面的方向上),側壁412較靠近蝕刻遮罩406的部分比側壁412較靠近基板402的部分曝露於蝕刻劑418更長的時間段,且蝕刻程序由此賦予側壁412如圖4C中所示的錐形(即,底切)形狀。換句話說,蝕刻劑與裝置層中的材料反應以從裝置層去除這樣的材料的時間隨著與基板的距離而增加。在不希望受任何特定理論束縛的同時,據信因此蝕刻劑與遠離基板的裝置層的那些部分的材料之間的額外反應時間導致在蝕刻遮罩正下方或附近的裝置層區域中的來自裝置層的材料的橫向向內的侵蝕(去除),儘管蝕刻遮罩的目的是防止在那些區域中去除裝置層的材料。
現參照圖5A-5C,其示出另一習知方法的具體實例。圖5A-5C的方法與結合圖4A-4C所描述的類似,且包括在裝置500的未圖案化裝置層504的上方形成蝕刻遮罩506,如圖5A所示。不是如上面結合圖4B所敘述的將裝置500浸入蝕刻劑518內,而是以射到裝置500的射流522引入蝕刻劑518,裝置500可在容器520中,如圖5B所示。過量的蝕刻劑518可流入容器520的排放口524中或以其他方式收集,例如用於再循環或其他處理。因為蝕刻劑518全向地作用,所以在圖案化裝置層514的特徵的所得側壁512上形成錐形或底切,如圖5C所示。
如上所述,具有形成在裝置上的圖案化裝置層的特徵的底切側壁在可形成的特徵的尺寸和形狀上引入各種限制。舉例而言,如上所述,形成底切的傾向可能會限制能產生的最小特徵寬度或最小特徵到特徵間距,從而限制裝置上的特徵密度。在各種應用中,最大化裝置上的特徵密度可提高效能。在各種具體實例中,裝置層包含導電材料,該裝置係PCB,且底切的傾向可能限制最小特徵寬度、最小特徵到特徵間距、及最大特徵密度。
圖6A-17示出用於減輕(例如,減少或消除)在習知處理期間發生的底切的方法的各種具體實例。舉例而言,現參照圖6A,裝置600在基板602的上方具有未圖案化裝置層604。未圖案化裝置層604可藉由化學氣相沉積、物理氣相沉積、層壓、狹縫塗佈、旋轉塗佈、噴墨印刷、網板印刷、噴嘴印刷、凹版印刷、棒塗、或任何其他合適的方法施加到基板,如本熟習該項技術者熟悉的那些。未圖案化裝置層604在抗腐蝕層629之上形成蝕刻遮罩628之前塗覆有抗腐蝕層629。抗腐蝕層629可藉由化學氣相沉積、物理氣相沉積、層壓、狹縫塗佈、旋轉塗佈、噴墨印刷、網板印刷、噴嘴印刷、凹版印刷、棒塗、或任何其他合適的方法施加到基板,如本熟習該項技術者熟悉的那些。在一些具體實例中,抗腐蝕層629包含「底漆」層,且藉由在底漆層上沉積液體抗蝕劑油墨來形成蝕刻遮罩628,該液體抗蝕劑油墨經由例如但不限於乾燥或烘烤的後續處理轉變成蝕刻遮罩628。在各種具體實例中,如先前已敘述,這樣的液體抗蝕劑油墨可經由噴墨印刷以液滴形式遞送到裝置600,且可與抗腐蝕層629(在這樣的情況下起到底漆層的作用)相互作用,使得這樣的液滴在與底漆表面接觸時快速(例如微秒數量級)有效地停止移動或「凍結」到位,進而使得油墨液滴在底漆表面上的進一步移位或擴散大大減少或完全停止,如進一步討論於國際公開號WO2016/193978 A2及WO2016/025949 A1中的,在上文中藉由引用併入。這樣的液體抗蝕劑油墨還可經由與這樣的底漆層的相互作用進一步產生雙組分材料,該雙組分材料至少部分地形成抗蝕劑遮罩。
在各種具體實例中,參照圖6A,裝置600係PCB,未圖案化裝置層604包含諸如銅、鋁、金、及/或其它金屬的導電材料,且與未圖案化導電裝置層604相鄰的基板602表面是電絕緣的。
在例示性具體實例中,抗腐蝕層629可包含基於其阻止用於去除裝置600的未圖案化裝置層604的材料的化學蝕刻劑的腐蝕效果的能力而選擇的材料。作為非限制性實例,抗腐蝕層629可包含但不限於,聚合物;有機化合物,諸如包含一或多個亞胺基團、一或多個胺基團、一或多個-唑基團、一或多個聯胺基團、一或多個胺基酸的有機化合物;希夫鹼;或其它材料。在其他例示性具體實例中,抗腐蝕層629可包含無機材料,諸如鉻酸鹽、鉬酸鹽、四硼酸鹽、或另一種無機化合物。在一些例示性具體實例中,抗腐蝕層629可包含反應性組分,諸如一或多種包含聚陽離子及/或多價陽離子的反應性陽離子基團。該陽離子反應性組分能夠附著到金屬性表面,諸如銅表面。
在一些具體實例中,抗腐蝕層629可藉由使用任何已知的施加方法在未圖案化裝置層的上方施加液體抗腐蝕油墨來形成,該方法例如但不限於噴塗、旋轉塗佈、噴嘴印刷、棒塗、網板印刷、塗抹、噴墨印刷等,然後處理該裝置600以將液體塗層轉變為抗腐蝕層629。在一些具體實例中,抗腐蝕層629可被稱為底漆層,且液體抗腐蝕油墨可被稱為底漆油墨。液體抗腐蝕油墨可包含溶液,該溶液可包括聚亞胺,諸如,例如具有低分子量或高分子量的聚乙烯亞胺,諸如線性聚乙烯亞胺或分支聚乙烯亞胺。作為非限制性實例,分子量可在約800至約2,000,000的範圍內。
在一些具體實例中,為了使液體抗腐蝕油墨可經由噴墨印刷頭噴射,液體油墨可以是水溶液,其可包括另外的試劑,諸如丙二醇、正丙醇及潤濕添加劑(諸如由Evonik Industries供應的TEGO 500)。
在一些具體實例中,抗腐蝕材料層629的厚度可在約0.03 μm至約1.1 μm的範圍內。在一些具體實例中,該方法可包括使用任何乾燥方法乾燥經施加的油墨以形成固體塗層。在一些具體實例中,該方法可包括使用任何乾燥方法烘焙經施加的油墨以形成固體塗層。
作為進一步的非限制性實例,若存在,抗腐蝕材料層629的陽離子反應性組分可包含聚醯胺,諸如各種pH程度的聚乙烯亞胺、聚四級胺、長鏈四級胺、聚三級胺;及多價無機陽離子,諸如鎂陽離子、鋅陽離子、鈣陽離子、銅陽離子、鐵陽離子及亞鐵陽離子。聚合性組分可作為可溶組分或以乳液形式引入調配物中。
可使用任何合適的印刷或塗佈方法將抗腐蝕材料層629施加到未圖案化裝置層604,該印刷或塗佈方法包括但不限於噴墨印刷、噴塗、計量桿塗佈、輥塗、浸漬塗佈、旋轉塗佈、網板印刷、層壓、沖壓及其他。抗腐蝕層629可均勻地施加在未圖案化裝置層604的上方,或以所欲的圖案施加,諸如在圖案608中所定義的圖案化裝置層630的所欲圖案(根據圖6)。
在圖6A-6D的例示性具體實例中,抗腐蝕層629可包含「底漆」層,且可藉由在底漆層上沉積液體抗蝕劑油墨來形成蝕刻遮罩628,該液體抗蝕劑油墨經由例如但不限於乾燥或烘烤的後續處理轉變成蝕刻遮罩628。在各種具體實例中,這樣的乾燥可包含烘焙,例如但不限於在70℃或更高。在各種具體實例中,如先前已敘述者,這樣的液體抗蝕劑油墨可經由噴墨印刷以液滴形式遞送到裝置600,且可與底漆層相互作用,使得這樣的液滴在與底漆表面接觸時快速地(例如微秒數量級)停止移動或「凍結」到位,進而使得油墨液滴在底漆表面上的進一步移位或擴散大大減少或完全停止,如進一步討論於國際公開號WO2016/193978 A2及WO2016/025949 A1中的,在上文中藉由引用併入。這樣的液體抗蝕劑油墨可進一步經由與這樣的底漆層的相互作用產生雙組分材料,該雙組分材料至少部分地形成蝕刻遮罩。
該蝕刻遮罩628,或,用於製造這樣的蝕刻遮罩628(根據如上所述的各種具體實例)的液體抗蝕劑油墨可包含聚合性組分,其係水溶性的且可包括陰離子基團。陰離子聚合物可選自呈其溶解鹽形式之丙烯酸樹脂及苯乙烯-丙烯酸樹脂。陰離子聚合物可選自呈其溶解鹽形式之磺酸樹脂,諸如鈉、銨中和或胺中和形式。在利用液體抗蝕劑油墨的具體實例中,液體油墨可包括用於改善材料的印刷或其他沉積品質的額外試劑。
該蝕刻遮罩628,或,用於製造這樣的蝕刻遮罩628(根據如上所述的某些具體實例)的液體抗蝕劑油墨可包含反應性組分,其可為水溶性的且可包括反應性陰離子基團。陰離子反應性組分的非限制性實例可包括至少一種pH高於7.0的陰離子聚合物(以鹼形式)。陰離子聚合物可選自呈其溶解鹽形式之丙烯酸樹脂及苯乙烯-丙烯酸樹脂。陰離子聚合物可選自磺酸樹脂,其呈其溶解鹽形式,例如但不限於,鈉鹽形式、銨或胺中和形式,以及呈聚合物乳液或分散體形式。聚合性組分可作為可溶組分或以乳液形式引入調配物中。
參照圖6B,該抗腐蝕層629及蝕刻遮罩628可直接地印刷在裝置600上。在一個例示性具體實例中,該抗腐蝕層629可在未圖案化裝置層604的上方以所欲圖案(諸如圖案608)經由印刷來形成,以便於製造相應的圖案化裝置層630(如圖6中所示)。該抗腐蝕層629可以在約5 nm至約100 nm的範圍內、以約100 nm或更小、或以約1 μm或更小的厚度沉積。抗腐蝕材料層629的其他厚度被視為在發明的範疇內,且其可取決於具體的應用。然後在抗腐蝕材料層629的上方以所欲圖案(諸如圖案608)經由印刷來形成蝕刻遮罩628,以便於製造相應的圖案化裝置層630(如圖6中所示)。舉例而言,蝕刻遮罩628可被沉積以具有在約1 μm至約5 μm的範圍內、或約5 μm或更小、或約15 μm或更小的厚度。
然後將裝置600引入蝕刻劑中,諸如結合圖4B及5B所討論的液體化學蝕刻劑418或518。如圖6C及6D中所示,抗腐蝕材料層629的存在可有助於減少圖案化裝置層630的特徵的底切量。舉例而言,圖案化裝置層630的特徵可呈現接近抗腐蝕層629的第一寬度W1及接近基板602的第二寬度W2。在一些例示性具體實例中,寬度W1與W2之間的差異導致圖案化裝置層630的特徵呈現錐形側壁632(即,圖案化裝置層630的特徵可呈現出一定程度的底切)。由圖案化裝置層630的特徵表現出的底切可小於如上所討論的圖案化裝置層114、414(圖1D及4D)的特徵所表現出的底切。可使用各種測量來量化底切的程度,如下面結合圖10及11更詳細討論的。
在圖7A-7C的例示性具體實例中,抗腐蝕層729全面地毯覆沉積在設置在基板702上的未圖案化裝置層704的表面上。這樣的毯覆塗佈可藉由諸如但不限於化學氣相沉積、物理氣相沉積、層壓、噴墨印刷、噴塗、計量桿塗佈、輥塗、浸漬塗佈、旋轉塗佈、網板印刷、噴嘴印刷、或其它方法的方法來完成。蝕刻遮罩728可以所欲的圖案(諸如圖案708)形成在抗腐蝕層729的上方,如上面關於各種具體實例所討論的。該方法與上面描述的圖6A-6C的具體實例類似地進行。舉例而言,具有抗腐蝕層729和蝕刻遮罩728的裝置700曝露於蝕刻劑,諸如結合圖4B和5B所討論的蝕刻劑418或518。如圖7B中所示,將裝置700放置在容器720中,且將蝕刻劑718噴射到其上設置有蝕刻遮罩728的裝置700的表面上方。蝕刻劑718可從未圖案化裝置層704表面去除抗腐蝕層729,並曝露由如圖7B中所示的蝕刻劑718去除的未圖案化裝置層704的材料,以形成具有側壁732的圖案化裝置730,和與根據習知方法製造的圖案化裝置層114、414相關聯的側壁112相比,側壁732表現出減小的底切程度。部分圖案化裝置層705在從通過蝕刻遮罩曝露的那些區域去除抗腐蝕層729且裝置層本身的一些材料已經被蝕刻掉之後、且在蝕刻充分發展以形成圖案化裝置730之前反映裝置層的中間狀態。
現參照圖8A-8D,更詳細地說明圖7A-7C的具體實例的方法的一部分。在圖8A中,蝕刻劑(諸如圖7B中的蝕刻劑718)的射流822撞擊沉積在基板802上的未圖案化裝置層804上的抗腐蝕層829和蝕刻遮罩828表面。抗腐蝕層829可優先附著到裝置層的材料表面上,且亦可至少部分地溶解在蝕刻劑718中,而抗蝕劑材料828基本上可不溶於蝕刻劑718。蝕刻劑718的射流822可含有足夠的動能以從通過蝕刻遮罩曝露的那些區域中的未圖案化裝置層804去除抗腐蝕層829,如圖8B中所示,然後蝕刻劑718可開始移除未被抗蝕劑材料828覆蓋的未圖案化裝置層804的材料,並形成如圖8C中所示的部分圖案化裝置層805。圖8D示出在部分圖案化裝置層805被充分蝕刻以形成圖案化裝置層830之後的裝置800。如圖8D中所示,圖案化裝置830具有側壁832,側壁832比根據結合圖1A-5C描述的習知方法製造的側壁表現出較少的底切。雖然圖8D中所示的圖案化裝置830具有輕微的底切,但本發明設想了基本上沒有底切(即,基本上筆直且垂直於基板802的表面延伸)的圖案化裝置層(例如導電)特徵。
現參照圖9A-9C,其示出用於在裝置900上形成圖案化裝置層930的方法的另一個具體實例。設置在基板902上方的未圖案化裝置層904被抗腐蝕層929及蝕刻遮罩928遮蔽。將裝置900與蝕刻劑918引入容器920中,使得裝置浸入圖9B中的蝕刻劑918內。如圖9C中所示,所得到的裝置900的圖案化裝置層930具有側壁932,和由與習知方法相關聯的導電特徵114(圖1D)表現的底切相比,側壁932表現出較小的底切程度。
現參照圖10,其示出結合圖1A-5C的習知方法討論的裝置100的放大圖。在圖10中,圖案化裝置層114的特徵展現在蝕刻遮罩106和圖案化裝置層114的界面與在圖案化裝置層114和基板102之間的界面之間延伸的錐形側壁。圖案化裝置層特徵114在圖案化裝置層114和蝕刻遮罩106的界面處展現第一寬度W1,且在圖案化裝置層114和電絕緣基板102的界面處展現第二寬度W2。出於說明的目的繪製圖10,且可以發生輪廓的變化,但一般來說,圖案化裝置層114在與基板的界面處具有比與抗蝕劑材料的界面處更寬的寬度。應注意的是,蝕刻遮罩106具有寬度W3,本發明設想其大於、小於、或等於寬度W2。
現參照圖11,其是相似於圖6A-9C中所示的裝置600、700、800、或900的裝置1100的放大圖。在此例示性具體實例中,圖案化裝置層1130的特徵在圖案化裝置層1130和抗腐蝕層1129之間的界面處展現第一寬度W1,且在圖案化裝置層1130和基板1102之間的界面處展現第二寬度W2。應注意的是,蝕刻遮罩1128具有寬度W3,本發明設想其大於、小於、或等於寬度W2。
底切程度的例示性度量是蝕刻因子F,其為圖案化裝置層的特徵的最寬部分和最窄部分的寬度差與圖案化裝置層的特徵的高度的比率。因此,蝕刻因子F被定義為H/X,其中H是線的高度(H)且X等於(W2-W1)/2,亦即,基部部分寬度(W2)與頂部部分寬度(W1)間的差除以2。圖11圖示了H和X之間的關係。下面結合實施例1-3討論本發明的圖案化裝置層特徵的蝕刻因子F的例示性值。作為非限制性實例,與根據本發明的各種例示性具體實例製造的裝置相關聯的裝置層特徵可展現出大於2、大於5、大於7、或更大,諸如大於10、大於20等的蝕刻因子F。作為另一個實例,當X的值接近零時,具有接近垂直線的側壁(即,展示無底切)的導電特徵的蝕刻因子F將接近無限大。H、W1和W2的測量可使用測量表面輪廓、橫截面與膜厚度的多種顯微術技術進行,例如但不限於表面輪廓量測、掃描式電子顯微術、橢圓偏光術和共焦顯微術。
雖然不希望受到特定理論的束縛,但是本發明人相信,在蝕刻程序期間,部分抗腐蝕材料層從層上分離並附著到及/或吸附到在蝕刻遮罩下的裝置層的側壁上以減輕底切。圖12A和12B描繪這種現象。
圖12A示出根據本發明的各種例示性具體實例的在圖案化方法中的中間處理步驟期間的裝置1200的橫截面圖。如所示者,基板1202上的部分圖案化裝置層1205正經歷蝕刻程序。圖12B示出圖12A在部分圖案化裝置層1205的側壁1232和抗腐蝕層1229之間的界面處的部分的放大圖。如圖12B所示,當裝置1200曝露於蝕刻劑1218時,由於蝕刻劑1218的作用,包含抗腐蝕層1229的抗腐蝕材料部分1246從抗腐蝕層1229分離,例如但不限於藉由部分地溶解抗腐蝕層,且這樣的抗腐蝕材料然後行進並附著到及/或吸附到側壁1232上。換句話說,蝕刻劑1218的存在可有助於在蝕刻程序期間將包含抗腐蝕層1220的抗腐蝕材料部分1246從抗腐蝕材料層1229移位到部分圖案化裝置層1230的側壁1232。然後在側壁1232上抗腐蝕材料部分1246的存在可抑制蝕刻劑1218在側壁1232上的腐蝕作用,從而降低(例如減少或消除)所得到的圖案化裝置層1230中展現的底切量。在各種例示性具體實例中,據信至少兩個過程有助於這些現象,其中在一個過程中,抗腐蝕材料被蝕刻劑溶解,而在另一個同步的過程中,溶解在蝕刻劑中的抗腐蝕材料被吸附到及/或附著到側壁1232上。在各種例示性具體實例中,第一和第二過程的速率係使得在蝕刻程序期間形成並保持抗腐蝕材料部分1246以降低(例如減少或消除)所產生的底切量。
如圖12B所示,據信在一些情況下,吸附到側壁1232的抗腐蝕材料部分1246可展現大致錐狀,其中抗腐蝕材料的附著層及/或吸附層1246在靠近抗腐蝕材料層1229處展現更大的厚度,且在遠離抗腐蝕材料層1229並朝向基板的方向、沿著層1246展現減小的厚度。
圖13A、13B及13C示出其中據信抗腐蝕材料的顆粒1348從抗腐蝕層1329分離並附著到及/或吸附到裝置1300的部分圖案化裝置層1305的側壁1332上的過程的另外的實例。圖13B及13C示出抗腐蝕材料層1329與部分圖案化裝置層側壁1332之間的界面的放大圖。如圖13B所示,抗腐蝕材料的顆粒1348從抗腐蝕材料層1306分離。在圖13C中,經分離顆粒1348附著到及/或吸附到部分圖案化裝置層1305的側壁1332上。經分離顆粒1348可以在遠離抗腐蝕材料層1329的方向上以通常厚度降低的圖案附著到及/或吸附到側壁1332上。據信在各種情況下,經分離顆粒1348可以基本上均勻的圖案、基本上隨機的圖案、或以某種其他圖案吸附到及/或附著到側壁1332上。在蝕刻程序期間,側壁1332上的顆粒1348的存在可抑制蝕刻劑1318的作用並減輕(例如,減少或消除)在部分圖案化裝置層1305上發生的底切。如上關於圖12所述者,在各種例示性具體實例中,據信至少兩個過程有助於這些現象,其中在一個過程中,抗腐蝕材料被蝕刻劑溶解,而在另一個同步的過程中,溶解在蝕刻劑中的抗腐蝕材料被吸附到及/或附著到側壁1332上,且在各種具體實例中,第一和第二過程的速率係使得在蝕刻程序期間形成並保持抗腐蝕材料部分1346以降低(例如減少或消除)所觀察到的底切量。
圖14是示出根據本發明的用於形成裝置(例如但不限於電器或光學部件或裝置)的工作流程1400的例示性具體實例的流程圖。在1402處,在基板上製備未圖案化裝置層。舉例而言,未圖案化裝置層(例如導電膜)被層壓或以其他方式沉積到基板的電絕緣表面上。在1404處,諸如藉由在未圖案化裝置層上沉積抗腐蝕層以及在抗腐蝕材料的上方沉積蝕刻遮罩來形成耐底切蝕刻遮罩。舉例而言,將含有抗腐蝕材料的液體底漆油墨毯覆塗佈至基板上,然後乾燥以形成抗腐蝕底漆層,並將液體蝕刻遮罩油墨印刷在抗腐蝕底漆層上,然後乾燥以形成蝕刻遮罩。底漆層和蝕刻遮罩一起形成耐底切蝕刻遮罩。耐底切蝕刻遮罩可包含如上面的例示性具體實例中所討論的抗腐蝕層(諸如,例如抗腐蝕層629、729、829、929、1129 1229、或1329)和蝕刻遮罩(諸如,例如蝕刻遮罩628、728、828、或928)。如上所述,底漆層和液體蝕刻遮罩油墨可相互作用以形成雙組分材料。如上所述,底漆層和液體蝕刻遮罩油墨可相互作用,從而有效地使在底漆表面上的油墨停止不動或凍結。在1406處,進行濕式蝕刻以去除未被蝕刻遮罩覆蓋的未圖案化裝置層的區域(即,未圖案化裝置層的曝露部分)。可以足夠的時間進行濕式蝕刻以去除未圖案化裝置層的曝露部分,從而留下對應於由蝕刻遮罩覆蓋的特徵的圖案化裝置層。在1408處,諸如藉由將裝置浸入或以剝離流體流來噴塗裝置以剝離蝕刻遮罩,該剝離流體設計來溶解且從而去除蝕刻遮罩以曝露裝置上所得到的圖案化裝置層。在各種進一步的具體實例中,剝離程序亦移除蝕刻遮罩下的抗腐蝕層。
圖15是更詳細地示出根據本發明用於在基板上形成諸如上文中結合1404所討論的耐底切蝕刻遮罩的工作流程1500的例示性具體實例的流程圖。在1502處,在具有未圖案化裝置層的基板上形成抗腐蝕層,諸如,例如抗腐蝕層629、729、829、929、1129 1229、或1329。在圖15的具體實例中,抗腐蝕層在未圖案化裝置層的整個表面上形成為毯覆塗層(即,未圖案化層)。在1504處,在毯覆塗層中的抗腐蝕層的表面上方形成蝕刻遮罩,諸如蝕刻遮罩628、728、828、或928。在1506處,抗蝕劑材料諸如藉由曝露於UV光的圖案而被直寫曝露或曝光,如一般結合圖2A-2C所討論的。在1508處,抗蝕劑材料被顯影以形成圖案化蝕刻遮罩,諸如,例如藉由去除未曝露於UV光的抗蝕劑材料(在負型程序的情況下)或曝露於UV光(在正型程序的情況下)的抗蝕劑材料。
圖16是示出根據本發明的用於在基板上形成耐底切蝕刻遮罩的工作流程1600的另一例示性具體實例的流程圖。在1602處,在具有未圖案化裝置層的基板的上方形成在未圖案化裝置層的上方的抗腐蝕層(諸如,例如抗腐蝕層629、729、829、929、1129 1229、或1329)的毯覆塗層。在1604處,在未圖案化的抗腐蝕塗層的上方製備圖案化蝕刻遮罩(諸如,例如蝕刻遮罩628、728、828、或928)。
圖17是示出根據本發明形成裝置的工作流程1700的另一例示性具體實例的流程圖。在1702處,將未圖案化裝置層(諸如例如但不限於銅膜)層壓到基板的電絕緣表面上。在1704處,在銅膜的上方形成抗腐蝕層(諸如,例如抗腐蝕層629、729、829、929、1129、1229、或1329)的毯覆塗層。在1706處,藉由將液體抗蝕劑油墨以所欲圖案印刷在經毯覆塗佈之抗腐蝕材料的上方然後乾燥該液體以形成蝕刻遮罩,從而製備蝕刻遮罩(諸如,例如抗蝕劑遮罩628、728、828、或928)。在1708處,進行噴霧型濕式蝕刻以蝕刻未被蝕刻遮罩材料覆蓋的銅膜區域。在1710處,蝕刻遮罩從銅膜的剩餘部分剝離以曝露所形成的導電特徵。在各種具體實例中,該抗腐蝕層係底漆層,且液體抗蝕劑油墨可藉由噴墨噴嘴遞送的液滴形式施加到表面上,並且在與底漆表面接觸時,這樣的液滴可不久(例如微秒數量級)有效地停止移動或「凍結」到位,例如但不限於起因於抗蝕劑油墨與底漆層之間的相互作用觸發的化學反應,使得油墨液滴在底漆表面上的進一步移位或擴散大大減少或完全停止,如上所述以及敘述於國際公開號WO2016/193978 A2及WO2016/025949 A1中者。在各種具體實例中,底漆層和液體蝕刻遮罩油墨相互作用以形成雙組分蝕刻遮罩材料。
圖18示出根據本發明具體實例的用於產生裝置的設備1800的塊狀圖。設備1800可包括外殼1802。在各種例示性具體實例中,外殼1802可以被配置成提供環境顆粒過濾、相對濕度控制、溫度控制、或處理環境內的其他程序條件控制。設備1800可包括第一基板傳送機構1804,以及基板輸入單元1806,其經配置以從第一基板傳送機構1804接收基板。該基板可包含未圖案化裝置層,諸如結合圖6A-9C討論的基板602、702、802、或902,以及未圖案化裝置層604、704、804、或904。第一沉積模組1808經配置以沉積第一層,諸如結合圖6A-9C及11-13C所討論的在未圖案化裝置層上方的抗腐蝕層629、729、829、929、1129、1229、或1329,其中第一沉積模組1808可包含將第一材料沉積到基板上的部分以及進一步處理該經沉積第一材料以形成該抗腐蝕層的部分,例如但不限於,藉由乾燥、固化、或以其他方式處理第一材料。第二沉積模組1812經配置以沉積蝕刻遮罩,諸如結合圖6A-9D所討論的在抗腐蝕材料層上方的蝕刻遮罩628、728、828、或928。第二沉積模組1812可包含將第二材料沉積到基板上的部分以及進一步處理該經沉積第二材料以形成該蝕刻遮罩的部分,例如但不限於,藉由乾燥、固化、顯影、曝光、雷射直寫、或以其他方式處理第二材料。設備1800可包括基板輸出單元1820,其將基板提供至第二基板傳送機構(未示出)。第一基板傳送機構1804可將基板從先前的處理模組或設備傳送到設備1800,且第二基板傳送機構可將基板傳送到下一個處理模組或設備。
在各種例示性具體實例中,第一沉積模組1808和第二沉積模組1812可經配置以藉由諸如噴墨印刷、噴塗、層壓、旋轉塗佈、或任何其他沉積方法的方法沉積材料,包括但不限於如上所述的沉積方法。
在一些例示性具體實例中,該設備包含基板清潔模組1807,其經配置以從基板輸入單元1806接收基板、清潔基板、並將基板傳送到第一沉積模組1808。在一些例示性具體實例中,第一沉積模組1808和第二沉積模組1812可是單一模組。在一些例示性具體實例中,設備1800包括蝕刻模組1816,其經配置以蝕刻未被蝕刻遮罩保護的未圖案化裝置層中的材料;以及剝離模組1818,其經配置以在蝕刻基板上的未圖案化裝置層的材料後從基板去除蝕刻遮罩。
圖19示出根據本發明的另一具體實例的例示性工作流程1900。在1902處,將包括第一反應性組分的底漆層施加到未圖案化裝置層上,諸如金屬性表面,例如銅箔。該底漆層可為抗腐蝕層,諸如與上述具體實例相關的抗腐蝕層629、729、829、929、1129、1229、或1329。在1904處,藉由將包含第二組合物的液體抗蝕劑油墨成像印刷到底漆層上來製備雙組分抗蝕劑遮罩,該第二組合物包括第二反應性組分。由抗蝕劑油墨的相互作用所得到的雙組分材料可包含例如結合上述具體實例描述的蝕刻遮罩,諸如628、728、828、或928。第二組合物可包括能夠與第一反應性組分進行化學反應的第二反應性組分。在各種具體實例中,抗蝕劑油墨可藉由噴墨噴嘴遞送的液滴形式施加到表面上,並且在與底漆表面接觸時,這樣的液滴可不久(例如微秒數量級)有效地停止移動或「凍結」到位,例如但不限於起因於抗蝕劑油墨與底漆層之間的相互作用觸發的化學反應,使得油墨液滴在底漆表面上的進一步移位或擴散大大減少或完全停止,如上所述以及敘述於國際公開號WO2016/193978 A2及WO2016/025949 A1中者。在1906處,在蝕刻程序之前或期間,去除未遮蔽的底漆層部分(即,未被蝕刻遮罩覆蓋的底漆層的部分)。在1908處,蝕刻金屬性表面的未遮蔽部分以形成圖案化裝置層,諸如結合上述具體實例討論的圖案化裝置層630、730、830、930、1130、1230、或1330。在1910處,去除抗蝕劑遮罩以曝露圖案化裝置層。
實施例1-3
進行以下比較實施例以證明,與不使用抗腐蝕材料的習知方法相比,使用本發明具體實例所得到的底切減少。
在以下詳述的實施例2和3中,首先使用Epson stylus 4900噴墨印刷機將聚亞胺系試劑組合物施加在具有½ Oz (17 µm)銅厚度的FR4覆銅板之上。然後,在聚亞胺層之上施加抗蝕劑遮罩。使用作為保濕劑的10%丙二醇和作為離子交換劑的1% (w/w) 2-胺基-2-甲基丙醇、作為界面活性劑的由BYK供應的0.3% (w/w) BYK 348及作為著色劑的2% (w/w) Bayscript BA Cyan來製備水性抗蝕劑組合物。抗蝕劑溶液還包括作為陰離子抗蝕劑的24% Joncryl 8085苯乙烯丙烯酸樹脂溶液。在下面的描述中,% (w/w)是依據相對於組合物重量的重量百分比的物質濃度的量度。經印刷樣品在80℃下乾燥。使用含有酸性蝕刻溶液的蝕刻劑浴將來自未受保護曝露區域的銅蝕刻掉。藉由在25℃的溫度下將經蝕刻的板浸入1% (w/w)的NaOH水溶液中,然後用水洗滌FR4銅板並在25℃下用空氣乾燥,從而剝離該抗蝕劑遮罩。在實施例1中,不施加下伏劑層製備另一樣品。
實施例1:使用Epson stylus 4900噴墨印刷機將抗蝕劑圖案印刷在½ Oz (17 µm)銅厚度的未塗覆銅FR4板之上。參照圖20,其示出根據實施例1製造的銅線樣品的橫截面的顯微照片。使用作為保濕劑的10%丙二醇和作為離子交換劑的1% (w/w) 2-胺基-2-甲基丙醇、作為界面活性劑的由BYK供應的0.3% (w/w) BYK 348及作為著色劑的2% (w/w) Bayscript BA Cyan來製備水性抗蝕劑組合物。抗蝕劑溶液還包括作為陰離子抗蝕劑反應性組分的24% Joncryl 8085苯乙烯丙烯酸樹脂溶液。如上所述地進行抗蝕劑的乾燥、蝕刻和去除。如從圖20中可看出者,銅側壁的斜率相對較高。測量所形成的導電特徵的相關尺寸,且計算出蝕刻因子為1.5。
實施例2:將抗蝕劑圖案印刷在塗覆有聚亞胺系塗層的銅FR4板之上。將聚亞胺水溶液製備成由BASF供應的10% (w/w) LUPASOL G100 (具有5000分子量的聚乙烯亞胺)水溶液、10% (w/w)丙二醇、10%正丙醇及含0.3% (w/w)由Evonik Industries供應的TEGO 500之混合物。使用Epson stylus 4900噴墨印刷機施加該聚亞胺溶液。將聚亞胺系塗層在室溫下放置乾燥,得到完全透明的均勻塗層,其具有0.075 μm的乾燥厚度,該塗層覆蓋該板的整個表面而沒有晶體形成。使用上面詳述的方法和材料將抗蝕劑組合物印刷在經塗覆的銅板上。測量所形成的導電特徵的相關尺寸,且計算出蝕刻因子為2.5。
實施例3:將抗蝕劑圖案印刷在塗覆有聚亞胺系塗層的銅FR4板之上。參照圖21,其示出根據本發明的具體實例、根據實施例3製造的銅線銅線樣品的橫截面的顯微照片。使用Epson stylus 4900噴墨印刷機將聚亞胺系塗層塗覆到FR4板之上。將聚亞胺溶液製備成由BASF供應的10% (w/w) LUPASOL HF (具有25,000分子量的聚乙烯亞胺)、10% (w/w)丙二醇、10%正丙醇及含0.3% (w/w)由Evonik Industries供應的TEGO 500之水溶液混合物。將塗覆板在室溫下放置乾燥,得到完全透明的均勻塗層,其具有0.075 μm的厚度的乾燥層,該塗層覆蓋整個表面而沒有晶體形成。
如實施例1中詳述的那樣製備抗蝕劑組合物。如關於實施例1所述地進行未遮蔽銅的蝕刻和抗蝕劑遮罩的去除。如圖21所示,銅線的側壁的斜率遠小於如圖20中所示的以沒有底切消除層製備的樣品的斜率。測量所形成的導電特徵的相關尺寸,且測量並發現蝕刻因子為7.5。
下面的表1總結了三個實施例的結果的一些特徵。
表1
實施例 | 底切防止劑 | MW | W2-W1 | X | 高度-H | 蝕刻因子 |
1 | 無 | - | 20 | 10 | 15 | 1.5 |
2 | Lupasol G100 | 5000 | 12 | 6 | 15 | 2.5 |
3 | Lupasol HF | 25,000 | 4 | 2 | 15 | 7.5 |
進行以下比較實施例以證明使用底漆層和經噴墨印刷的抗蝕劑油墨形成蝕刻遮罩的改良,其中在與底漆層接觸時,底漆層的組分和抗蝕劑油墨之間發生一或多種反應,從而形成雙組分蝕刻遮罩材料,且抗蝕劑油墨的液滴快速(例如,微秒數量級)停止移動或凍結,且隨後這樣的液滴的擴散及/或移位大大減少。
實施例4-12
使用Epson stylus 4900噴墨印刷機將例示性抗蝕劑組合物(在此描述為第二組合物)印刷在具有1/2 Oz、1/3 Oz及1 Oz厚度的FR4覆銅板上。在一些情況下,首先使用Epson stylus 4900噴墨印刷機以固定化組合物(在此描述為第一組合物)塗覆銅,從而形成固定化層,於其上根據預定圖案選擇性地印刷抗蝕劑組合物。在下面的描述中,% (w/w)是依據相對於組合物重量的重量百分比的物質濃度的量度。使用含有由Amza供應的濃度為42°波美(Baume)的氯化鐵蝕刻劑溶液[pernix 166]之蝕刻劑浴將來自未受抗蝕劑保護-曝露區域的銅蝕刻掉。蝕刻在由Walter Lemmen GMBH供應的Spray Developer S31中、在35℃的溫度下進行3分鐘。藉由在25℃的溫度下將經蝕刻的板浸入1% (w/w)的NaOH水溶液中,然後用水洗滌FR4銅板並在25℃下藉由空氣乾燥,從而剝離該抗蝕劑遮罩。在一些實驗中,還使用包括高級和超高級蝕刻單元的工業蝕刻單元蝕刻銅板,該單元由Universal或Shmidth製造,其含有用於蝕刻未經保護的銅的氯化銅溶液。
實施例4:將抗蝕劑組合物印刷在未經塗覆的銅FR4板之上(比較數據)。以10%丙二醇和1% (w/w) 2-胺基-2-甲基丙醇、由BYK供應的0.3% (w/w) BYK 348及2% (w/w) Bayscript BA Cyan來製備抗蝕劑組合物(第二組合物)。這些材料溶解在含有作為陰離子反應性組分的24% Joncryl 8085苯乙烯丙烯酸樹脂溶液的水中。使用Epson stylus 4900噴墨印刷機將抗蝕劑組合物印刷在具有½ Oz厚度的FR4覆銅板上以產生抗蝕劑遮罩。乾躁抗蝕劑厚度為5微米。
目視檢查蝕刻遮罩,且所印刷的圖案顯示非常差的印刷品質,邊緣解析度極差、線斷裂、且線間嚴重短路。
實施例5:如實施例4中詳述的那樣製備抗蝕劑組合物。將底漆或固定化組合物製備成由BASF供應的10% (w/w) LUPASOL PR8515 (作為陽離子反應性組分的聚乙烯亞胺)、10% (w/w)丙二醇、10%正丙醇及含0.3% (w/w)的由Evonik Industries供應的TEGO 500 (消泡基板潤濕添加劑)之水溶液混合物。
使用Epson stylus 4900噴墨印刷機塗覆FR4銅板。將塗覆板在室溫下放置乾燥,得到完全透明的均勻塗層,其具有0.3 μ的厚度的乾燥層,該塗層覆蓋整個表面而沒有任何晶體形成。使用Epson stylus 4900噴墨印刷機將抗蝕劑組合物印刷在經塗覆銅板上並在80℃下乾燥以產生雙組分抗蝕劑遮罩。目視檢查蝕刻遮罩,其顯示比實施例4佳的印刷品質,但仍然有變寬的線和線間短路之相對較差的印刷品質。如在實施例4中詳述地進行未遮蔽銅的蝕刻和抗蝕劑遮罩的去除。在蝕刻程序之後產生的佈線圖案具有和有相同的變寬的線和線間短路的抗蝕劑遮罩的一樣的圖像。應該注意的是,對於某些應用,實施例5所展現的印刷品質可能是足夠的。
實施例6-如實施例4中詳述的那樣製備抗蝕劑組合物。如實施例5中詳述地製備固定化組合物,不同之處在於用含有13% (w/w)濃HCl的0.3% (w/w) TEGO 500代替0.3% (w/w) TEGO 500。
如實施例5中詳述的,使用Epson stylus 4900噴墨印刷機以固定化組合物塗覆FR4銅板,且如實施例5中詳述的那樣,乾燥之後形成塗層。與實施例5相似,將抗蝕劑組合物噴墨印刷在經塗覆銅板上並在80℃下乾燥以產生雙組分抗蝕劑遮罩。抗蝕劑圖案表現出高印刷品質,其具有厚度低至2毫米、清晰邊緣且無斷線之明確界定的細線。如在實施例4中詳述地進行未遮蔽銅的蝕刻和抗蝕劑遮罩的去除。藉由蝕刻和剝離程序產生的佈線圖案表現出明確界定的圖案,其帶有具有低至15微米的寬度、邊緣清晰且沒有斷線的細線。
實施例7-雙組分反應,將抗蝕劑組合物印刷在塗覆有含有鹽酸(HCl)的反應性陽離子組合物的銅表面上。如實施例4中詳述的那樣製備抗蝕劑組合物。將固定化組合物製備為
10% (w/w) Styleze W-20 (由ISP以20%聚合物水溶液供應)、0.1% BYK 348、及13% (w/w)濃HCl之水溶液混合物。
使用Mayer棒以固定化組合物覆蓋F4F銅板以產生具有0.4 μ厚度的乾燥層。將經塗覆板放置乾燥,得到在整個銅表面上完全透明的塗層,沒有晶體形成。與實施例5相似,將抗蝕劑組合物噴墨印刷在經塗覆銅板上並在80℃下乾燥以產生雙組分抗蝕劑遮罩。
抗蝕劑圖案表現出高印刷品質,其具有清晰邊緣且無斷線的明確界定且低至2毫米之細線。未被抗蝕劑組合物覆蓋的固定化層的殘留物藉由在25℃的溫度下將該板在水中浸泡2分鐘來洗滌並在80℃下乾燥。如在實施例4中詳述地進行曝露銅的蝕刻和抗蝕劑遮罩的去除。該板上的佈線圖案表現出明確界定的細線,其寬度低至2 mil、邊緣清晰且沒有斷線。
實施例8-雙組分反應,將抗蝕劑組合物印刷在塗覆有含有鹽酸(HCl)的反應性陽離子組合物的銅表面上。如實施例4中詳述的那樣製備抗蝕劑組合物。將固定化
組合物製備成10% (w/w) Lupasol HF (由BASF以56%聚合物水溶液供應)、0.1%含13% (w/w)濃HCl的BYK 348之水溶液混合物。
使用Mayer棒以固定化組合物覆蓋FR4銅板以產生具有1 μ厚度的乾燥層。將經塗覆板放置乾燥,得到在整個銅表面上完全透明的塗層,沒有晶體形成。與實施例5相似,將抗蝕劑組合物噴墨印刷在經塗覆銅板上並在80℃下乾燥以產生雙組分抗蝕劑遮罩。
抗蝕劑圖案表現出高印刷品質,其具有含清晰邊緣且沒有斷線的明確界定且低至2 mil之細線。未被抗蝕劑組合物覆蓋的固定化層的殘留物藉由在25℃的溫度下將該板在水中浸泡3分鐘來洗滌並在80℃下乾燥。如在實施例4中詳述地進行曝露銅的蝕刻和抗蝕劑遮罩的去除。該板上的佈線圖案表現出明確界定的細線,其寬度低至2 mil、邊緣清晰且沒有斷線。
實施例9-雙組分反應:將抗蝕劑組合物印刷在塗覆有含有鹽酸(HCl)的反應性陽離子組合物的銅表面上。如實施例5中詳述的那樣製備抗蝕劑組合物。將固定化組合物製備成10% (w/w) Lupasol PN50 (由BASF以49%聚合物水溶液供應)、0.1%含13% (w/w)濃縮HCl的BYK 348之水溶液混合物。
使用Mayer棒以固定化組合物覆蓋FR4銅板以產生具有1 μ厚度的乾燥層。將經塗覆板放置乾燥,得到在整個銅表面上完全透明的塗層,沒有晶體形成。與實施例5相似,將抗蝕劑組合物噴墨印刷在經塗覆銅板上並在80℃下乾燥以產生雙組分抗蝕劑遮罩。
抗蝕劑圖案表現出高印刷品質,其具有含清晰邊緣且無斷線的明確界定和低至2毫米之細線。如實施例8中詳述地洗滌固定化層的殘留物。如在實施例1中詳述地進行曝露銅的蝕刻和抗蝕劑遮罩的去除。該板上的佈線圖案表現出明確界定的細線,其寬度低至2 mil、邊緣清晰且沒有斷線。
實施例10-雙組分反應,將抗蝕劑組合物印刷在塗覆有含有檸檬酸的反應性組合物的銅表面上。如實施例4中詳述的那樣製備抗蝕劑組合物。將固定化組合物製備成10% (w/w)檸檬酸、25% (w/w)丙二醇之水溶液混合物,其含有0.3% (w/w)由Evonik Industries供應的TEGO 500 (消泡基板潤濕添加劑)。
使用Epson stylus 4900噴墨印刷機以該固定化組合物塗覆FR4銅板。將塗覆板在室溫下放置乾燥,得到完全透明的均勻塗層,其具有0.3 μ的厚度的乾燥層,該塗層覆蓋整個表面而沒有晶體形成。與實施例5相似,將抗蝕劑組合物噴墨印刷在經塗覆銅板上並在80℃下乾燥以產生雙組分抗蝕劑遮罩。
抗蝕劑圖案表現出高印刷品質,其具有含清晰邊緣且沒有斷線的明確界定且低至2 mil之細線。如在實施例4中詳述地進行曝露銅的蝕刻和抗蝕劑遮罩的去除。該板上的佈線圖案表現出明確界定的細線,其寬度低至2 mil、邊緣清晰且沒有斷線。
實施例11-雙組分反應,如實施例4中詳述地製備含有抗蝕劑組合物的塗覆組合物。將固定化組合物製備成2.5% (w/w) Zn(NO
3)
2、3.75% (w/w)醋酸鈣、0.2% (w/w) Capstone 51、5% (w/w)正丙醇和5% (w/w) Lupasol FG (由BASF供應)之水溶液混合物。
使用Mayer棒以固定化組合物覆蓋FR4銅板以產生具有0.5 μ厚度的乾燥層。將經塗覆板放置乾燥,得到在整個銅表面上完全透明的塗層,沒有晶體形成。與實施例5相似,將抗蝕劑組合物噴墨印刷在經塗覆銅板上並在80℃下乾燥以產生雙組分抗蝕劑遮罩。
與實施例5相似,將抗蝕劑組合物噴墨印刷在經塗覆銅板上並在80℃下乾燥以產生雙組分抗蝕劑遮罩。
抗蝕劑圖案表現出高印刷品質,其具有含清晰邊緣且沒有斷線的明確界定且低至2 mil之細線。如在實施例4中詳述地進行曝露銅的蝕刻和抗蝕劑遮罩的去除。該板上的佈線圖案表現出明確界定的細線,其寬度低至2 mil、邊緣清晰且沒有斷線。
實施例12-將抗蝕劑組合物製備成8% (w/w) PVA、24% Joncryl 8085苯乙烯丙烯酸樹脂溶液(以42%聚合物水溶液供應)和1.5%的2-胺基2-甲基丙醇之水溶液混合物。
如下製備固定化組合物:2 % (w/w) of Basacid Red 495、10% (w/w)丙二醇、10%正丙醇、0.3% (w/w) TEG0500、10% (w/w)之含有12% (w/w)濃縮HCl之的Lupasol G20(由BASF供應)。使用Mayer棒以抗蝕劑組合物覆蓋FR4銅板以產生具有2.4 μ厚度的乾燥層。將經塗覆板放置乾燥,得到在整個銅表面上完全透明的塗層,沒有晶體形成。將固定化組合物噴墨印刷在經塗覆銅板上並在80℃下乾燥以產生雙組分抗蝕劑遮罩。
[0053]與實施例5相似,將抗蝕劑組合物噴墨印刷在經塗覆銅板上並在80℃下乾燥以產生雙組分抗蝕劑遮罩。
抗蝕劑圖案表現出高印刷品質,其具有含清晰邊緣且沒有斷線的明確界定且低至2 mil之細線。未被抗蝕劑油墨覆蓋的塗層的殘留物藉由在25℃的溫度下將該板在1% (w/w) NaHCO
3的水溶液中浸泡30秒來洗滌並在80℃下乾燥。如在實施例4中詳述地進行曝露銅的蝕刻和抗蝕劑遮罩的去除。該板上的佈線圖案表現出明確界定的細線,其寬度低至2 mil、邊緣清晰且沒有斷線。
陽離子組合物(固定化反應性組分)
陽離子反應性組分(固定化反應性組分)的非限制性實例可包括聚醯胺、例如聚乙烯亞胺、二價金屬鹽、有機或無機酸、乙烯吡咯烷酮的雜聚物、二甲基胺基丙基甲基丙烯醯胺;甲基丙烯醯胺丙基月桂基二甲基氯化銨、天然形式或作為銨鹽的聚四級胺和多胺。
經乾燥固定化層的厚度可薄至約0.01微米。乾燥層的典型期望厚度可在0.025和5微米之間變化。
陽離子組合物(第一組合物)可包括調整為適合施加方法和乾燥層的期望寬度的額外組分。該組合物可具有適於噴塗或噴墨印刷的黏度,例如分別在環境溫度下,小於60厘泊或在3-20 cP(厘泊)間的黏度。如果使用不同的施加方法,該組合物可能具有較高的黏度。
在一些具體實例中,可將酸性溶液添加到第一溶液中以增加第一層對銅層320的反應性以及其對抗蝕劑或固定化層的反應性。在一些具體實例中,在銅蝕刻程序之前,第一層可例如藉由水進一步顯影。在一些具體實例中,可在施加第二層之前乾燥所施加的第一層。初乾燥層可主要含有第一反應性材料。第一層可使用任何已知的乾燥方法進行乾燥。
表1中列出了第一反應性組分(例如,固定化組分)和第一組合物(例如固定化組合物、陽離子組合物)的一些非限制性實例。
表1:
陰離子組合物(抗蝕劑聚合性組分)
固定化組合物 | 反應性組分化學基團 | |
1 | 水溶液:10% (w/w)聚乙烯亞胺、10% (w/w)丙二醇、10%正丙醇、含0.3% (w/w)的界面活性劑 | 聚乙烯亞胺,10% (w/w) 分子量(Mw) 500-5000 |
2 | 水溶液:10% (w/w)聚乙烯亞胺、丙二醇、10%正丙醇、 含0.3% (w/w)的界面活性劑 | 聚乙烯亞胺,10% (w/w) Mw 6000-2000000 |
3 | 水溶液:10% (w/w) VP之雜聚物、10% (w/w)丙二醇、10%正丙醇、含0.3% (w/w)的界面活性劑 | 乙烯吡咯烷酮、二甲基胺基丙基甲基丙烯醯胺&甲基丙烯醯胺丙基月桂基二甲基氯化銨之雜聚物 |
4 | 水溶液:10% (w/w)聚四級胺、10% (w/w)丙二醇、10%正丙醇、含0.3% (w/w)的界面活性劑 | 聚四級胺 |
5 | 水溶液:3% (w/w) 聚乙烯亞胺、5%金屬鹽、10% (w/w)丙二醇、10%正丙醇、含0.3% (w/w)的界面活性劑 | 聚乙烯亞胺 (Mw 500-5000)含二價金屬鹽(例如Ca、Zn、Mg等) |
6 | 水溶液:3% (w/w) 聚乙烯亞胺、5%金屬鹽、10% (w/w)丙二醇、10%正丙醇、含0.3% (w/w)的界面活性劑 | 聚乙烯亞胺(Mw 600-2000000)含二價金屬鹽(Ca、Zn、Mg等) |
在一些具體實例中,第二反應性組分(例如,聚合性組分)可是耐蝕刻組分(耐金屬性蝕刻溶液)。第二反應性組分可包括聚陰離子活性基團,諸如:丙烯酸酯、苯乙烯丙烯酸酯;磷酸酯和磺酸酯。由於第一反應性材料(其包括聚陽離子)和第二反應性材料(其包括聚陰離子)之間的化學反應,施加在第一(例如,固定化)層上的抗蝕刻油墨液滴可停止移動且固定化到銅表面。由於固定化非常迅速(在微秒範圍內),所以所印刷的圖案尺寸與所需圖案的尺寸相似。藉由第一反應性材料和第二反應性材料(二者都可溶於水)的反應形成的化合物應該不溶於銅蝕刻溶液。
第二組合物在噴射溫度下可具有適於噴墨印刷的小於60 cP,例如3-20 cP的黏度。如果使用不同的施加方法,該組合物可能具有較高的黏度。在一些具體實例中,第二組合物可包括不超過20% (w/w)的反應性組分以維持所需黏度。在一些具體實例中,當溶解於組合物中時,聚陰離子反應性組分(抗蝕劑聚合物)可具有最大值5000的莫耳重量(例如,聚合物可具有相對短的鏈)。在一些具體實例中,抗蝕劑聚合物可具有更高的莫耳重量,從而使得組合物呈聚合物乳液或分散體形式。第二反應性組分可具有高酸值,例如,每克聚合物具有超過100個反應性陰離子基團。舉例而言,根據本發明具體實例的抗蝕劑聚合物在每個鏈中可具有超過200、240、300或更多的反應性陰離子基團。
表2中列出了第二反應性組分(抗蝕刻組分)和第二組合物(抗蝕刻組合物、陰離子組合物)的一些非限制性實例。
表2:
編號 | 抗蝕刻組合物 | 第二反應性組分 |
1 | 將2% (w/w) Cyan染料、10%丙二醇、1% (w/w) 2-胺基-2-甲基丙醇和0.3% (w/w)的界面活性劑溶於含有24%苯乙烯丙烯酸樹脂溶液的水中。 | 丙烯酸酯 Mw 800-17,000 在溶液或乳液中的酸值130-240 |
2 | 將2% (w/w) Cyan染料、10%丙二醇、1% (w/w) 2-胺基-2-甲基丙醇和0.3% (w/w)的界面活性劑溶於含有24%磷酸酯樹脂溶液的水中。 | 有機磷酸酯 Mw 800-17,000 酸值130-240 在溶液或乳液中 |
3 | 將2% (w/w) Cyan染料、10%丙二醇、1% (w/w) 2-胺基-2-甲基丙醇和0.3% (w/w)的界面活性劑溶於含有24%磺酸酯樹脂溶液的水中。 | 有機磺酸酯 Mw 800-17,000 酸值130-240 在溶液或乳液中 |
說明例示性具體實例的描述和附圖不應被視為限制性的。在不脫離本說明書和申請專利範圍的範疇的情況下,可以進行各種機械、組成、結構和操作的變化,包括均等物。在一些情況下,眾所周知的結構和技術未被詳細示出或描述,以免混淆本發明。在兩個或更多圖中的一樣數字表示相同或相似的元件。此外,參照一個具體實例詳細描述的元件及其相關特徵可在任何實際情況下被包括在未特別示出或描述的其他具體實例中。舉例而言,如果參照一個具體實例詳細描述元件且該元件並未參照第二具體實例描述,儘管如此仍可主張該元件被包括在第二具體實例中。
出於本說明書和所附申請專利範圍的目的,除非另外指明,否則在說明書和申請專利範圍中使用的表達數量、百分比、或比例的所有數字以及其他數值應理解為在所有情況下(如果它們還沒被修飾)被用語「約」修飾。因此,除非有相反指示,否則在以下的說明書和所附申請專利範圍中提出的數值參數是近似值,其可以根據試圖獲得的期望性質而變化。至少,且非試圖限制均等論對申請專利範圍的應用,每個數值參數至少應該根據所示出的有效位數的數字和藉由應用通常四捨五入技術來解釋。
應注意,如在本說明書和所附申請專利範圍中所使用的,單數形式「一(a/an)」和「該(the)」以及任何單詞的任何單數使用都包括複數指涉對象,除非清楚和明確地限定一個指涉對象。如在本文中所使用者,用語「包括」及其語法上變形旨在係非限制性的,使得列表中的項目的記載並非排除可被替換或添加到所列項目的其他類似項目。
此外,本說明書的專門名詞不旨在限制本發明。舉例而言,可以使用空間上相對用語-諸如「在...之下(beneath)」、「在...下方(below)」、「較低」、「之上(above)」、「較高」、「靠近」等等來描述在圖式中說明的一個元件或特徵與另一元件或特徵的關係。除了圖式中所示的位置和取向之外,這些空間上相對用語旨在涵蓋在使用或操作中的裝置的不同位置(即,定位)和取向(即,旋轉設置)。舉例而言,若圖式中的裝置翻轉,則被描述為在其他元件或特徵「之下」或「下方」的元件將在其他元件或特徵「之上」或「上方」。因此,例示性用語「在...下方」可涵蓋上方和下方的位置和取向。或者裝置可以其他方式取向(旋轉90度或處於其他取向)且相應地解釋在本文中使用的空間上相對描述詞。
鑑於在本文中的本發明,進一步的修改及替代具體實例對於熟習該項技術者將是明顯的。舉例而言,為了操作的清楚起見,裝置及方法可包括從圖中及描述中省略的額外部件或步驟。因此,此描述僅被解釋為說明性的,且係出於教示熟習該項技術者實施本教示的一般方式的目的。應該理解的是,在本文中示出和描述的各種具體實例將被視為是例示性的。元件和材料及這些元件和材料的排列可被在本文中所說明和描述者取代,工作流程和方法中的部分及步驟可以是交替的順序,且本教示的某些特徵可獨立地利用,對於熟習該項技術者而言在得益於在本文中的描述後是明顯的。在不脫離本教示和所附申請專利範圍的精神和範疇的情況下,可以對在本文中所描述的元件進行改變。
雖然在本文中的各種例示性具體實例描述了PCB的製造,但是熟習該項技術者應理解,使用類似的蝕刻和金屬或導電線圖案化技術製造的其它電和光學裝置或部件也涵蓋在本發明和申請專利範圍的範疇內,且PCB係作為一個非限制性的例示性應用而討論。根據在本文中的例示性具體實例可製造的其他裝置和部件包括但不限於微晶片、電子顯示器、微晶片、太陽能電池、及其他電子、光學、或其他裝置和部件。
應理解,在本文中闡述的特定實例和具體實例是非限制性的,且可以在不脫離本教示的範疇的情況下對結構、尺寸、材料和方法進行修改。通過考量本發明的說明書和實施,根據本發明的其他具體實例對於熟習該項技術者而言將是明顯的。意圖是說明書和實例僅被認為是例示性的,而如下的申請專利範圍在準據法下享有其最全面的寬度,包括均等物。
100:裝置
102:基板
104:未圖案化裝置層
106:蝕刻遮罩
108:所欲圖案
110:曝露表面
112:非垂直側壁
114:圖案化裝置層
200:裝置
202:基板
204:未圖案化裝置層
206:圖案化蝕刻遮罩
208:圖案
216:未圖案化抗蝕劑層
300:裝置
302:基板
304:未圖案化裝置層
306:蝕刻遮罩
308:所欲圖案
400:裝置
402:基板
404:未圖案化裝置層
405:部分圖案化裝置層
406:蝕刻遮罩
408:圖案
410:頂部表面
412:側壁
414:圖案化裝置層
418:化學蝕刻劑
420:容器
500:裝置
504:未圖案化裝置層
505:部分圖案化裝置層
506:蝕刻遮罩
512:側壁
514:圖案化裝置層
518:蝕刻劑
520:容器
522:射流
600:裝置
602:基板
604:未圖案化裝置層
608:圖案
628:蝕刻遮罩
629:抗腐蝕層
630:圖案化裝置層
632:錐形側壁
700:裝置
702:基板
704:未圖案化裝置層
705:部分圖案化裝置層
718:蝕刻劑
720:容器
728:蝕刻遮罩
729:抗腐蝕層
730:圖案化裝置層
732:側壁
800:裝置
802:基板
804:未圖案化裝置層
805:部分圖案化裝置層
822:射流
828:蝕刻遮罩
829:抗腐蝕層
830:圖案化裝置層
832:側壁
900:裝置
902:基板
904:未圖案化裝置層
918:蝕刻劑
920:容器
928:蝕刻遮罩
929:抗腐蝕層
930:圖案化裝置層
932:側壁
1100:裝置
1102:基板
1128:蝕刻遮罩
1129:抗腐蝕層
1200:裝置
1202:基板
1205:部分圖案化裝置層
1218:蝕刻劑
1232:側壁
1246:抗腐蝕材料部分
1300:裝置
1305:部分圖案化裝置層
1318:蝕刻劑
1329:抗腐蝕材料層
1332:側壁
1348:經分離顆粒
1400:工作流程
1402-1408:步驟
1500:工作流程
1502-1508:步驟
1600:工作流程
1602-1604:步驟
1700:工作流程
1702-1710:步驟
1800:設備
1802:外殼
1804:第一基板傳送機構
1806:基板輸入單元
1807:基板清潔模組
1808:第一沉積模組
1812:第二沉積模組
1816:蝕刻模組
1818:剝離模組
1820:基板輸出單元
1900:例示性工作流程
1902-1910:步驟
W1:第一特徵寬度/頂部部分寬度
W2:第二特徵寬度/基部部分寬度
W3:寬度
X:(W2-W1)/2
H:線高
[圖1A-1D]示出經歷用於在基板上形成圖案化層的習知方法的裝置的橫截面圖和平面圖。
[圖2A-2C]示出經歷用於在基板上形成圖案化層的另一個習知方法的裝置的橫截面圖和平面圖。
[圖3A及3B]示出經歷用於在基板上形成圖案化層的另一個習知方法的裝置的橫截面圖和平面圖。
[圖4A-4C]示出經歷用於在基板上形成圖案化層的另一個習知方法的裝置的橫截面圖和平面圖。
[圖5A-5C]示出經歷用於在基板上形成圖案化層的另一個習知方法的裝置的橫截面圖、平面圖、及透視圖。
[圖6A-6D]示出經歷根據本發明例示性具體實例的用於在基板上形成圖案化層的方法的裝置的橫截面圖和平面圖。
[圖7A-7C]示出經歷根據本發明另一個例示性具體實例的用於在基板上形成圖案化層的方法的裝置的橫截面圖和平面圖。
[圖8A-8D]示出經歷根據本發明另一個例示性具體實例的用於在基板上形成圖案化層的方法的裝置的橫截面圖和平面圖。
[圖9A-9C]示出經歷根據本發明另一個例示性具體實例的用於在基板上形成圖案化層的方法的裝置的橫截面圖和平面圖。
[圖10]示出根據習知方法的在處理期間在基板上形成圖案化層的裝置的橫截面圖。
[圖11]示出根據本發明例示性具體實例的在處理期間在基板上形成圖案化層的裝置的橫截面圖。
[圖12A]係根據本發明例示性具體實例的在處理期間在基板上形成圖案化層的裝置的橫截面圖。
[圖12B]是圖12A的12B圈中的部分的放大圖。
[圖13A]係根據本發明另一個例示性具體實例的在處理期間在基板上形成圖案化層的裝置的橫截面圖。
[圖13B及圖13C]係圖13A的13B、C圈中的部分的放大圖,其示出B和C中不同狀態的表徵。
[圖14]係示出根據本發明例示性具體實例的用於在基板上形成圖案化層的工作流程的流程圖。
[圖15]係示出根據本發明另一個例示性具體實例的用於在基板上形成圖案化層的工作流程的流程圖。
[圖16]係示出根據本發明另一個例示性具體實例的用於在基板上形成圖案化層的工作流程的流程圖。
[圖17]係示出根據本發明另一個例示性具體實例的用於例如在PCB的製造中在基板上形成圖案化銅層的工作流程的流程圖。
[圖18]係示出根據本發明各種例示性具體實例的用於形成裝置的系統部件的塊狀圖。
[圖19]係示出根據本發明另一個例示性具體實例的用於在基板上形成圖案化層的工作流程的流程圖。
[圖20]係根據習知方法形成的導電特徵的顯微照片。
[圖21]係根據本發明例示性具體實例形成的導電特徵的顯微照片。
為了說明的簡單和清楚,附圖中示出的元件不一定按比例繪製。例如,為了清楚起見,一些元件的尺寸可能相對於其他元件被誇大。此外,在適當的情況下,元件符號可在附圖中重複以指示對應或類似的元件。
600:裝置
602:基板
604:未圖案化裝置層
608:圖案
628:蝕刻遮罩
629:抗腐蝕層
630:圖案化裝置層
632:錐形側壁
Claims (20)
- 一種製造圖案化有一或多個導電特徵之裝置的方法,該方法包含:在基板的導電層的上方形成包含一或多個陽離子組分的第一層;在該第一層的上方沉積第二層,該第二層包含陰離子組分,該第二層及該第一層反應以圖案形成雙組分蝕刻遮罩,得到該導電層的經覆蓋部份及該導電層的曝露部分,該經覆蓋部分被設置於對應於該裝置之一或多個導電特徵的位置處;進行濕式蝕刻程序以藉由從該基板去除該導電層的該曝露部分來形成該等導電特徵;及去除該雙組分蝕刻遮罩以曝露該裝置的該等導電特徵,其中該第一層、該第二層或兩者包含亞胺基團、唑基團、聯胺基團、胺基酸、希夫鹼(Schiff Base)、或其組合。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中在該導電層上方沉積該第一層包含在該導電層上方沉積聚合物。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中在該導電層上方沉積該第一層包含在該導電層上方沉積有機材料。
- 如申請專利範圍第3項之方法,其中該有機材料包含一或多個亞胺基團。
- 如申請專利範圍第3項之方法,其中該有機材料包含一或多個胺基團。
- 如申請專利範圍第3項之方法,其中該有機材料包含一或多個唑基團。
- 如申請專利範圍第3項之方法,其中該有機材料包含一或多個 聯胺基團。
- 如申請專利範圍第3項之方法,其中該有機材料包含胺基酸。
- 如申請專利範圍第3項之方法,其中該有機材料包含希夫鹼。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中沉積該第二層包含在該第一層上方沉積該第二層的毯覆塗層。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中沉積該第二層包含使用噴墨印刷、狹縫塗佈、旋轉塗佈、或層壓中之至少一者。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中沉積該第一層包含使用噴墨印刷、狹縫塗佈、旋轉塗佈、或層壓中之至少一者。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該第一層的厚度在5μm至40μm的範圍內。
- 一種用於製造圖案化有導電特徵之裝置的設備,該設備包含:第一沉積模組,其經配置以在基板的導電層的上方沉積第一層;第二沉積模組,其經配置以在該第一層的上方沉積第二層,該第二層包含陰離子組分,該第二層與該第一層發生化學反應以形成雙組分蝕刻遮罩;及濕式蝕刻模組,其經配置藉由該蝕刻遮罩來蝕刻該基板的該導電層,其中該第一層、該第二層或兩者包含聚合物,且其中該第一層、該第二層或兩者包含亞胺基團、唑基團、聯胺基團、胺基酸、希夫鹼、或其組合。
- 如申請專利範圍第14項之設備,其進一步包含第一處理模組,其經配置以固化該第一層。
- 如申請專利範圍第14項之設備,其進一步包含第二處理模組,其經配置以固化該第二層以形成雙組分蝕刻遮罩。
- 如申請專利範圍第14項之設備,其中該第一沉積模組包含第 一噴墨印刷模組。
- 如申請專利範圍第14項之設備,其中該第二沉積模組包含第二噴墨印刷模組。
- 如申請專利範圍第14項之設備,其進一步包含外殼,其經配置以提供處理條件控制,該外殼容納該第一沉積模組與該第二沉積模組。
- 如申請專利範圍第14項之設備,其進一步包含剝離模組,其經配置以從該導電層去除該雙組分蝕刻遮罩。
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- 2017-12-07 TW TW111105647A patent/TWI819494B/zh active
- 2017-12-07 TW TW106143295A patent/TWI799401B/zh active
- 2017-12-07 TW TW112135058A patent/TW202401560A/zh unknown
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TWI799401B (zh) | 2023-04-21 |
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