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JP2006294797A - エッチング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】
セミアディティブ法での細線銅配線形成において、シード層のスパッタ銅またはスパッタニッケルをエッチング除去する際に、銅配線の配線幅の減少を抑制できる基板の製造方法を提供する。
【解決手段】
セミアディティブ法における銅配線基板製造において、金属薄膜層（シード層）のエッチング液として、過酸化水素 ０．１〜１０重量％とリン酸 ０．５〜５０重量％を含有し、かつ過酸化水素／リン酸の重量比が ０．０２〜０．２であるエッチング液を使用する銅配線基板製造方法。
【選択図】
なし

Description

本発明は、セミアディティブ法での銅配線基板製造におけるシード層のエッチング除去方法に関する。
近年電子機器用配線基板の分野において、高密度実装化に伴い銅配線の細線化が急速に進み配線幅および配線間が著しく狭くなりつつある。銅配線の細線化に対応するため、高密度配線基板製造では、セミアディティブ法による銅配線形成が主流である。セミアディティブ法では、絶縁層上に金属薄膜層（シード層）を無電解メッキまたはスパッタリング法等の物理的な方法で設け、その上にフォトリソによりパターンレジストを形成しさらに電気銅メッキを施し、最後にレジストを剥離し不要となるシード層をエッチング除去して銅配線が形成される。本発明者らは、このセミアディティブ法でのシード層の銅エッチング液として、過酸化水素−硫酸にアゾール類を添加した系を提案している（特許文献１参照）。該エッチング液は、シード層が無電解銅メッキである場合は良好なエッチングが出来るが、シード層がスパッタリング法で形成された銅（スパッタ銅）の場合は完全にエッチング除去出来ない。スパッタ銅は、絶縁層上に微粒子の状態で緻密に物理的に形成されるため、無電解銅メッキよりもエッチング除去するのが困難である。そのため、完全にエッチング除去させるためオーバーエッチングすると銅配線幅が減少する。また、銅配線側面または表面に銅以外の金属皮膜を形成してシード層の銅をエッチングする方法も提案されているが、上述の薬液と同様にシード層がスパッタ銅の場合は完全にエッチング除去が出来ない（特許文献２、３参照）。セミアディティブ法でのシード層のニッケルエッチング液に関しては、過酸化物−硝酸−硫酸系が提案されているが、シード層がスパッタリング法で形成されたニッケル（スパッタニッケル）の場合はエッチング除去が完全に出来ない（特許文献４参照）。従って、セミアディティブ法での細線銅配線形成において、銅配線の配線幅減少を抑制して、シード層のスパッタ銅またはスパッタニッケルをエッチング除去する方法の実用化が求められている。
特開２００５−５３４１号公報 特開平９−１６２５２３号公報 特開２００３−７８２３４号公報 特開２００１−１４００８４号公報
本発明は、セミアディティブ法での細線銅配線形成において、シード層のスパッタ銅またはスパッタニッケルをエッチング除去する際に、銅配線の配線幅の減少を抑制して、断線、短絡等の不具合の無い信頼性の高い基板の製造方法を提供することである。
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、セミアディティブ法での細線銅配線形成において、シード層のスパッタ銅またはスパッタニッケルをエッチング除去する際に、過酸化水素−リン酸のエッチング液で処理することで、銅配線の配線幅減少を抑制出来ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、セミアディティブ法における銅配線基板製造において、金属薄膜層（シード層）のエッチング液として、過酸化水素 ０．１〜１０重量％とリン酸 ０．５〜５０重量％を含有し、かつ過酸化水素／リン酸の重量比が ０．０２〜０．２であるエッチング液を使用する銅配線基板製造方法である。
本発明のエッチング方法により、セミアディティブ法での細線銅配線形成において、銅配線の配線幅減少を抑制して、シード層のスパッタ銅またはスパッタニッケルをエッチング除去することが可能となり、半導体製品、プリント配線基板等の電子部品の製造に有用である。
本発明の銅配線基板製造方法のエッチング液に使用する過酸化水素濃度は、０．１〜１０重量％であり、好ましくは０．５〜５重量％である。過酸化水素濃度が、０．１重量％未満では十分なエッチング速度が得られず、１０重量％を超えると銅配線の配線幅減少が顕著になるため好ましくない。
本発明の銅配線基板製造方法のエッチング液に使用するリン酸濃度は、０．５〜５０重量％であり、好ましくは２．５〜２５重量％である。リン酸濃度が、０．５重量％未満では十分なエッチング速度が得られず、５０重量％を超えてもそれ以上の効果が得られないため経済上好ましくない。
本発明で使用するエッチング液における過酸化水素とリン酸の重量比（過酸化水素／リン酸）は、０．０２〜０．２である。過酸化水素とリン酸の重量比が、０．０２未満ではシード層のエッチング除去性が十分ではなく、０．２を超えると銅配線の配線幅減少が顕著になるため好ましくない。
本発明で使用するエッチング液中に塩素イオンが微量でも混在すると、シード層のエッチング除去性を著しく阻害するので、本発明の濃度に調整する際は純水またはイオン交換水を用いて調整を行い、本発明で使用するエッチング液中の塩素イオン濃度を１ｐｐｍ未満にすることが好ましい。
本発明におけるエッチングの対象となる金属は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学蒸着法等の物理的な方法により形成された銅またはニッケルである。特に、スパッタリング法にて形成された銅またはニッケルに対して好適である。
本発明におけるエッチング液と対象物との接触方法は、特に制限はなく、浸漬処理、スプレー処理等で行うことができる。エッチング処理温度は、２０〜６０℃が好ましい。処理温度が６０℃を越えると、過酸化水素の分解が促進されるため好ましくない。エッチング処理時間に関しては、対象物の表面状態や形状に合わせて最適な時間を選択するが、実用的には３０秒〜１２０秒が好ましい。エッチング処理後エッチング液が対象物に付着したままで放置すると銅表面が酸化変色してムラになるので、エッチング処理後は速やかに水洗を行うことが好ましい。
本発明で使用されるエッチング液の管理は、金属の溶解に伴い各成分濃度が低下するので、各成分濃度を分析により算出し不足分を補充する。また、金属溶解量が増加するにつれて、エッチング速度が低下するので、金属溶解量が１５ｇ/Lを超えた段階で液更新することが好ましい。
以下に実施例及び比較例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
実施例１
過酸化水素１重量％、リン酸１０重量％を含有するエッチング液を調合した。次に、シリコンウェハ基材上に０．５μｍ厚みのスパッタ銅膜を形成して、その上にフォトリソによりパターンレジストを形成し、さらに電気銅メッキを施し、最後にレジストを剥離して、銅配線幅／配線スペースが１５μｍ／１０μｍの試験基板を作成した。該基板を３０℃のエッチング液にて浸漬処理して、配線スペース部分であるシード層のスパッタ銅が完全にエッチング除去されるまでの時間を測定した。さらに、エッチング処理前後の銅配線幅を、光学顕微鏡を用いて測定し、配線幅減少量を算出した。結果を表１に示す。
実施例２
実施例１においてエッチング液として、過酸化水素０．５重量％、リン酸８重量％を含有するエッチング液を用いる以外は実施例１と同様に行い、除去時間と配線幅減少量を測定算出した。結果を表１に示す。
比較例１
実施例１においてエッチング液として、過酸化水素１重量％、硫酸４重量％、１Ｈ−テトラゾール０．０１重量％を含有するエッチング液を用いる以外は実施例１と同様に行い、除去時間と配線幅減少量を測定算出した。結果を表１に示す。
比較例２
実施例１においてエッチング液として、過酸化水素３重量％、リン酸３重量％含有するエッチング液を用いる以外は実施例１と同様に行い、除去時間と配線幅減少量を測定算出した。結果を表１に示す。
実施例３
過酸化水素１．５重量％、リン酸１５重量％を含有するエッチング液を調合した。次に、ポリイミド基材上に０．３μｍ厚みのスパッタニッケル膜を形成して、その上にフォトリソによりパターンレジストを形成し、さらに電気銅メッキを施し、最後にレジストを剥離して、銅配線幅／配線スペースが１５μｍ／１０μｍの試験基板を作成した。該基板を３０℃のエッチング液にてスプレー処理（スプレー圧０．０３ＭＰａ）して、配線スペース部分であるシード層のスパッタニッケルが完全にエッチング除去されるまでの時間を測定した。さらに、エッチング処理前後の銅配線幅を、光学顕微鏡を用いて測定し、配線幅減少量を算出した。結果を表１に示す。
比較例３
実施例３においてエッチング液として、過酸化水素０．３重量％、硝酸３０重量％、硫酸６重量％、塩化ナトリウム０．０１重量％、２−クロロ−ピリジン１重量％含有するエッチング液を用いる以外は実施例３と同様に行い、除去時間と配線幅減少量を測定算出した。結果を表１に示す。
比較例４
実施例１においてエッチング液として、過酸化水素１．５重量％、リン酸１５重量％、塩素イオン２ｐｐｍ含有するエッチング液を用いる以外は実施例３と同様に行い、除去時間と配線幅減少量を測定算出した。結果を表１に示す。
Figure 2006294797
表１に示されるように、本発明のエッチング方法によりセミアディティブ法での細線銅配線形成において、銅配線の配線幅減少を抑制して、シード層のスパッタ銅またはスパッタニッケルをエッチング除去出来る。

Claims (4)

  1. セミアディティブ法における銅配線基板製造において、金属薄膜層（シード層）のエッチング液として、過酸化水素 ０．１〜１０重量％とリン酸 ０．５〜５０重量％を含有し、かつ過酸化水素／リン酸の重量比が ０．０２〜０．２であるエッチング液を使用する銅配線基板製造方法。
  2. 被エッチング金属が、スパッタリング法により形成された銅である請求項１記載の銅配線基板製造方法。
  3. 被エッチング金属が、スパッタリング法により形成されたニッケルである請求項１記載の銅配線基板製造方法。
  4. 該エッチング液中の塩素イオンが、１ｐｐｍ未満である請求項１記載の銅配線基板製造方法。
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