СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДЛОЖКИ С МАСКОЙ ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОДУКТА С РИСУНКОМ. Российский патент 2015 года по МПК H01L21/308 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к подложке с маской для травления, которая нанесена при помощи алмазоподобного углерода, и способу изготовления указанной подложки.

Уровень техники

В изделиях промышленного производства, таких как компоненты электронных устройств, включая полупроводники и печатные платы, высокоточное нанесение рисунка осуществляется на подложке при помощи маски для травления с вытравливанием участков, отличных от участков маски для травления (например, JP 2001-160547 А и JP 2006-113498 А).

Маску для травления формируют, например, после образования фоточувствительного слоя из фоточувствительного материала на поверхности металлического слоя, осуществляя экспонирование для образования экспонированных участков и неэкспонированных участков на фоточувствительном слое с последующим проявлением, на основании разницы в растворимости проявителя между экспонированными участками и неэкспонированными участками.

Однако в последние годы, учитывая, что компоненты электронных устройств становятся более тонкими, необходимо осуществлять более высокоточное нанесение рисунка на подложки, следовательно, становится необходимым нанесение рисунка при помощи маски для травления.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение было создано с учетом изложенной выше задачи из области техники, а целью настоящего изобретения является создание подложки с маской для травления, обеспечивающей высокоточное нанесение рисунка, а также способ изготовления указанной подложки.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ изготовления подложки с маской для травления, который включает следующие этапы: подготовка подложки; нанесение фоточувствительного материала на поверхность подложки; осуществление экспонирования и проявления фоточувствительного материала с образованием рисунка в фоторезисте, формирование покрывающей пленки из алмазоподобного углерода на поверхности подложки и поверхности рисунка в фоторезисте; отделение покрывающей пленки из алмазоподобного углерода, образовавшейся на рисунке в фоторезисте, вместе с рисунком в фоторезисте.

Таким образом, покрывающая пленка из алмазоподобного углерода, сформированная на рисунке в фоторезисте, отделяется вместе с рисунком в фоторезисте и, следовательно, становится возможным получение четкого рисунка. Другими словами, в соответствии с настоящим изобретением, используется так называемый метод обратной литографии, следовательно, не возникает проблема бокового подтравливания и, по сравнению с нанесением рисунка из алмазоподобного углерода путем травления, достигается более точное нанесение рисунка.

Предпочтительно, подложка, на которую наносится фоточувствительный материал, содержит, по крайней мере, один материал, выбранный из группы, включающей: Cu, Ag, Al, Au, Pt, Pd, Zn, Mg, Fe, нержавеющую сталь, Ni, Ni-Cr, Sn, Ti, Ti - сплавы, Si, SiO₂, стекло, Cr и Mo.

Предпочтительно, чтобы подложка имела амортизирующий слой, изготовленный из каучука или смолы с буферными свойствами. Другими словами, подложка может быть сформирована на амортизирующем слое из смолы или каучука с буферными свойствами. В качестве амортизирующего слоя может использоваться синтетический каучук, такой как силиконовый каучук, или эластичная синтетическая смола, такая как полиуретан или полистирен. Поскольку амортизирующий слой имеет достаточную толщину, которая обеспечивает его буферные свойства, упругость и толщину слоя специально не регламентируют, например толщина, приблизительно, от 1 до 5 см является достаточной. Примером подложки, имеющей амортизирующий слой из каучука или смолы с буферными свойствами, является плата для глубокой печати, описанная в JP 2009-093170 А.

В качестве указанного выше фоточувствительного материала может использоваться любой позитивный фоточувствительный материал или любой негативный фоточувствительный материал, однако негативный фоточувствительный материал является предпочтительным.

Предпочтительно, чтобы толщина покрывающей пленки из алмазоподобного углерода составляла от 0,1 мкм до нескольких десятков микрометров. Специфически, предпочтительно, чтобы толщина покрытия составляла от 0,1 мкм до 20 мкм, более предпочтительно, от 0,1 мкм до 5 мкм.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ изготовления указанного продукта с рисунком, включающий следующие этапы: нанесение фоточувствительного материала на поверхность подложки; осуществление экспонирования и проявления фоточувствительного материала с образованием рисунка в фоторезисте; формирование покрывающей пленки из алмазоподобного углерода на поверхности подложки и поверхности рисунка в фоторезисте; отделение покрывающей пленки из алмазоподобного углерода, образовавшейся на рисунке в фоторезисте вместе с рисунком в фоторезисте; травление подложки и удаление рисунка из алмазоподобного углерода при помощи кислородного озоления.

Продукт с рисунком, соответствующий настоящему изобретению, может применяться в качестве различных промышленных продуктов с рисунком, таких как различные электронные компоненты, включая полупроводниковые компоненты и печатные платы.

Настоящее изобретение имеет существенное преимущество, поскольку предлагает подложку с маской для травления, которая обеспечивает получение высокоточного рисунка, а также способ изготовления указанной подложки.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляют собой пояснительные диаграммы, схематически иллюстрирующие в качестве примера подложку с маской для травления и продукт с нанесенным рисунком, заявленные в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 1(a) представляет собой боковую проекцию основной детали в положении, в котором фоточувствительный материал наносится на поверхность подложки.

Фиг. 1(b) представляет собой боковую проекцию основной части в положении, в котором осуществляется экспонирование и проявление фоточувствительного материала для формирования рисунка в фоторезисте.

Фиг. 1(c) представляет собой боковую проекцию основной детали в положении, в котором на поверхности подложки и рисунка в фоторезисте формируется покрывающая пленка из алмазоподобного углерода.

Фиг. 1(d) представляет собой боковую проекцию основной детали в положении, в котором покрывающую пленку из алмазоподобного углерода, сформированную на рисунке в фоторезисте отделяют вместе с рисунком в фоторезисте.

Фиг. 1(e) представляет собой боковую проекцию основной детали в положении, при котором подложка подвергается травлению.

Фиг. 1(f) представляет собой боковую проекцию основной детали в положении, при котором рисунок из алмазоподобного углерода удаляют при помощи кислородного озоления.

Фиг. 2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую основные последовательные этапы способа изготовления подложки с маской для травления, представленной на Фиг. 1.

Фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую основные последовательные этапы способа производства продукта с нанесенным рисунком, заявленным в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 4 представляет собой увеличенное изображение поверхности подложки с маской для травления, изготовленной в соответствии с приведенным ниже примером.

Фиг. 5 представляет собой увеличенное изображение поверхности продукта с рисунком, изготовленной в соответствии с приведенным ниже примером.

Осуществление изобретения

Осуществление настоящего изобретения описано ниже, однако является по существу одним из вариантов осуществления изобретения. Изобретение может быть осуществлено с внесением различных изменений без отклонения от существа и основной технической концепции настоящего изобретения.

На Фиг. 1 под номером 10 обозначена подложка с маской для травления. Под номером 12 представлена подложка, содержащая, по крайней мере, один материал, выбранный из группы, включающей Cu, Ag, Al, Au, Pt, Pd, Zn, Mg, Fe, нержавеющую сталь, Ni, Ni-Cr, Sn, Ti, Ti - сплавы, Si, SiO₂, стекло, Cr и Mo.

Кроме того, подложка может иметь амортизирующий слой, сформированный из каучука или смолы, обладающей буферными свойствами. Другими словами, подложка может быть сформирована на амортизирующем слое из каучука или резины, обладающей буферными свойствами.

Сначала фоточувствительный материал 14 наносят на поверхность подложки 12 (как показано на Фиг. 1(a) и Фиг. 2 - стадия 100). Осуществляют экспонирование и проявление фоточувствительного материала с формированием рисунка на фоторезисте 16 (Фиг. 1(b) и Фиг. 2 - стадия 102). В качестве фоточувствительного материала может использоваться любая позитивная фоточувствительная композиция или любая негативная фоточувствительная композиция, однако негативная фоточувствительная композиция является предпочтительной.

Затем на поверхности подложки 12 и поверхности рисунка в фоторезисте 16 (Фиг. 1(c) и Фиг. 2 - стадия 104) формируют покрывающую пленку из алмазоподобного углерода. Покрывающая пленка из алмазоподобного углерода может быть сформирована при помощи газофазного химического осаждения или напыления.

После этого покрывающую пленку из алмазоподобного углерода, сформированную на поверхности рисунка в фоторезисте, отделяют вместе с рисунком в фоторезисте с образованием рисунка 20 из алмазоподобного углерода на поверхности подложки (Фиг. 1(d) и Фиг. 2 - стадия 106).

Для получения продукта с рисунком, заявленного в соответствии с настоящим изобретением, после указанных выше стадий 100-106 дополнительно подвергают подложку 12 травлению (Фиг. 1(e) и Фиг. 3 - стадия 108) с образованием вытравленного рисунка 22, а рисунок алмазоподобного углерода удаляют при помощи кислородного озоления (Фиг. 1(f) и Фиг. 3 - стадия 110). Затем, на завершающем этапе, поверхность подложки с вытравленным рисунком, сформированную в течение указанного процесса, полируют для получения готового продукта с рисунком 24, заявленного в соответствии с настоящим изобретением.

Примеры

Настоящее изобретение более детально описывается в примере, представленном исключительно с иллюстративной целью, но не как ограничивающим сущность изобретения.

Подготовили подложку (алюминиевый пустотелый валик) с окружностью 600 мм и длиной 1,100 мм. Для осуществления этапов по формированию медного покрывающего слоя и никелевого покрывающего слоя, как описано ниже, применяли прибор Boomerang Line (оборудование для автоматизированной лазерной гравировки печатных форм компании THINK LABORATORY Co., Ltd.). Для начала подложку (алюминиевый пустотелый валик) помещали в ванну для нанесения медного покрытия и весь пустотелый валик погружали в раствор для формирования медного покрывающего слоя толщиной 80 мкм при 20 А/дм и 6,0 В. Был получен однородный медный покрывающий слой без каких-либо выступов и углублений. Поверхность медного покрывающего слоя полировали шлифовальной машиной с 4 головками (шлифовальная машина изготовлена THINK LABORATORY Co., Ltd.) для получения идеально гладкого медного покрывающего слоя. Затем подложку помещали в ванную для нанесения никелевого покрытия и весь пустотелый валик погружали в раствор для формирования никелевого покрывающего слоя толщиной 20 мкм при 2 А/дм и 7,0 В. Был получен однородный никелевый покрывающий слой без каких-либо выступов и углублений. Полученный, как указано выше, никелевый покрывающий слой использовали в качестве подложки, фоточувствительную пленку (термически устойчивая пленка TSER-NS, производится THINK LABORATORY Co., Ltd.) наносили на поверхность подложки (при помощи фонтанного станка) и высушивали. Толщина полученной фоточувствительной пленки, измеренная при помощи шкалы для толщины пленки (F20, производится компанией Fillmetrics, Inc. и поставляется на рынок фирмой Matsushita Techno Trading Co., Ltd.) составляла 7 мкм. Затем осуществляли лазерное экспонирование и проявляли изображение. Для осуществления указанного выше лазерного экспонирования использовали прибор Laser Stream FX, а предварительное экспонирование рисунка осуществляли при условиях экспонирования 300 мДж/см². Кроме того, указанное выше проявление рисунка осуществляли при помощи проявителя TDL (проявитель, производимый компанией THINK LABORATORY Co., Ltd.) с соотношением разведения проявителя (неразведенный раствор: вода = 1:7), проявление осуществляли при 24°C в течение 90 секунд для формирования предварительного рисунка в фоторезисте.

Покрывающая пленка из алмазоподобного углерода была сформирована при помощи газофазного химического осаждения на поверхности никелевого покрывающего слоя и рисунка в фоторезисте. Был сформирован промежуточный слой толщиной 0,1 мкм в атмосфере аргон/водород с использованием гексаметилдисилоксана в качестве материального газа при температуре формирования пленки от 80-120°C в течение периода времени, достаточного для формирования пленки и составлявшего 60 минут. Затем формировали слой из алмазоподобного углерода толщиной 5 мкм с использованием толуола в качестве материального газа при температуре формирования пленки от 80-120°C в течение периода времени, достаточного для формирования пленки и составлявшего 180 минут.

Затем подложку обрабатывали ультразвуком в водном растворе гидроксида натрия в течение 30 минут. Затем покрывающую пленку из алмазоподобного углерода, сформированную на рисунке в фоторезисте, отделяли вместе с рисунком в фоторезисте с получением подложки с маской для травления, имевшей рисунок из алмазоподобного углерода на поверхности подложки.

Поверхность подложки с маской для травления изучали под световым микроскопом. В результате наблюдения было установлено, что была изготовлена подложка с высокоточной маской для травления, представленная на Фиг. 4. На Фиг. 4 ширина линий рисунка 20 из алмазоподобного углерода составляет 10 мкм.

Затем на подложку с маской для травления путем распыления наносили реактив для травления: азотная кислота (5%) + перекись водорода (5%) для протравливания никелевого слоя, который и является подложкой.

Затем, после вытравливания никелевого слоя подложку с маской для травления переносили в специальную камеру и осуществляли кислородное озоление в отношении рисунка 20 из алмазоподобного углерода для его удаления. Поверхность никелевого слоя со сформированным вытравленным рисунком 22 полировали шлифовальной машиной с 4 головками (шлифовальная машина изготовлена THINK LABORATORY Co., Ltd.) для получения продукта с высокоточным рисунком (см. Фиг. 5). Согласно Фиг. 5 поверхность продукта с рисунком при изучении под световым микроскопом имела ширину линий и глубину вытравленного рисунка 22, соответственно, 14 мкм и 5 мкм.

Кроме того, подложки с масками для травления изготавливали по аналогии с представленным выше примером с использованием Ni также для случаев, когда Cu, Ag, Al, Au, Pt, Pd, Zn, Mg, Fe, нержавеющая сталь, Ni-Cr, Sn, Ti, Ti сплавы, Si, SiO₂, стекло, Cr и Mo, соответственно, использовались в качестве подложки. Поверхности указанных подложек с масками для травления изучали под световым микроскопом. В результате наблюдения было установлено, что были изготовлены подложки с высокоточными масками для травления.

Кроме того, подложку с маской для травления изготавливали по аналогии с представленным выше примером с применением Ni, за тем исключением, что в качестве подложки использовался валик, в котором никелевая втулка толщиной 0,4 мм была установлена на силиконовую смолу. В конкретном примере подложка, имеющая амортизирующий слой из силиконовой смолы, использовалась для изготовления подложки с маской для травления по аналогии с приведенным выше примером. Полученную подложку с маской для травления изучали под электронным микроскопом. Было установлено, что подложка имеет высокоточный рисунок из алмазоподобного углерода.

Перечень цифровых обозначений:

10 - подложка с маской для травления; 12 - подложка, 14 - фоточувствительный материал, 16 - рисунок в фоторезисте; 18 - покрывающая пленка из алмазоподобного углерода, 20 - рисунок из алмазоподобного углерода, 22 - вытравленный рисунок, 24 - продукт с рисунком.

Изобретение относится к подложке с маской для травления, которая нанесена при помощи алмазоподобного углерода, и способу изготовления указанной подложки. Способ изготовления подложки с маской для травления включает подготовку подложки, нанесение фоточувствительного материала на поверхность подложки, экспонирование и проявление фоточувствительного материала для формирования рисунка в фоторезисте, формирование покрывающей пленки из алмазоподобного углерода на поверхности подложки и поверхности рисунка в фоторезисте и отделение покрывающей пленки вместе с рисунком в фоторезисте для формирования рисунка из алмазоподобного углерода на поверхности подложки. Техническим результатом изобретения является создание подложки с маской для травления, обеспечивающей высокоточное нанесение рисунка. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ изготовления подложки с маской для травления, включающий подготовку подложки;
нанесение фоточувствительного материала на поверхность подложки;
экспонирование и проявление фоточувствительного материала для формирования рисунка в фоторезисте;
формирование покрывающей пленки из алмазоподобного углерода на поверхности подложки и поверхности рисунка в фоторезисте; и
отделение покрывающей пленки из алмазоподобного углерода, сформированной на поверхности рисунка в фоторезисте, вместе с рисунком в фоторезисте.

2. Способ изготовления подложки с маской для травления по п. 1, в котором подложка, на которую наносят фоточувствительный материал, содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, включающей Cu, Ag, Al, Au, Pt, Pd, Zn, Mg, Fe, нержавеющую сталь, Ni, Ni-Cr, Sn, Ti, Ti - сплавы, Si, SiO₂, стекло, Cr и Mo.

3. Способ изготовления подложки с маской для травления по п. 1, в котором указанная подложка включает амортизирующий слой, сформированный из каучука или смолы с буферными свойствами.

4. Способ изготовления подложки с маской для травления по п. 1, в котором фоточувствительный материал представляет собой негативную фоточувствительную композицию.

5. Способ изготовления подложки с маской для травления по п. 1, в котором толщина покрывающей пленки из алмазоподобного углерода составляет от 0,1 мкм до нескольких десятков микрометров.

6. Способ изготовления продукта с рисунком, предназначенного для применения в качестве электронного компонента, включающий нанесение фоточувствительного материала на поверхность подложки;
экспонирование и проявление фоточувствительного материала для формирования рисунка в фоторезисте;
формирование покрывающей пленки из алмазоподобного углерода на поверхности подложки и поверхности рисунка в фоторезисте;
отделение покрывающей пленки из алмазоподобного углерода, сформированной на поверхности рисунка в фоторезисте, вместе с рисунком в фоторезисте для формирования рисунка из алмазоподобного углерода на поверхности подложки;
травление подложки; и
удаление рисунка из алмазоподобного углерода при помощи кислородного озоления.