铬金属蚀刻液以及蚀刻铬膜、铬镍膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种铬金属蚀刻液以及蚀刻铬膜、镍铬膜的方法。其中铬金属蚀刻液，对于组合物的总重量，由以下组分组成：15‑25％重量的硝酸铈铵；12‑28％重量的高氯酸；0.1‑3％重量的有机苯磺酸或其苯环被取代的不具有氧化性的衍生物或它们的混合物；余量为水。该蚀刻液可以用于铬膜和镍铬合金膜的蚀刻，能蚀刻出15微米宽的精细线路，单边侧蚀量小于1微米，蚀刻速率适中且均匀，反应剧烈程度适中、不会产生沸腾飞溅，对铬膜、镍铬膜都具有同等良好的蚀刻图案控制效果，对环境影响小，易于后处理排放。

【技术实现步骤摘要】
铬金属蚀刻液以及蚀刻铬膜、铬镍膜的方法
本专利技术涉及一种可以对铬金属进行蚀刻的蚀刻液以及蚀刻铬膜、镍铬膜的方法。
技术介绍
蚀刻(etching)是将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的技术。蚀刻技术可以分为湿蚀刻和干蚀刻两类。在航空、机械、化学工业中电子薄片零件精密蚀刻产品的加工上，特别在半导体制程上，蚀刻是不可或缺的技术。铬膜蚀刻是铬膜掩版制造的重要技术环节。比如目前制作软性电路版使用的基材为了增强铜箔和基膜之间的附着力，通常会在基膜和铜箔之间形成一层铬膜或者镍镉膜。早期铬膜蚀刻液如CN101930930B中国专利中提到的铬蚀刻液采用硝酸铈氨、冰乙酸和水配比合成，冰乙酸熔点在16℃，受环境温度影响容易结晶析出，造成产品蚀刻失效。中国专利CN102277573B采用邻氟苯甲酸提供酸性环境，硝酸铈氨和双氧水提供氧化能力，蚀刻后铬金属膜表面光滑、可有效减少对抗蚀涂层的渗透；但其缺点是在蚀刻的过程中金属离子不断析出，双氧水的稳定性会逐渐降低，产生的重金属离子会促进H2O2的催化分解，进一步导致基板不均匀蚀刻，且其所含邻氟苯甲酸在水中常温下溶解度仅能达到7.2g/L，水溶性不佳，在蚀刻过程中体系放热会造成邻氟苯甲酸局部浓度波动、进而进一步导致基板的不均匀蚀刻；以上两点都会使得蚀刻的图形要求(CDLOSS和坡度角)不容易满足工艺要求。此外因为含有双氧水，当其产生的氧气因来不及产生蚀刻作用、达到一定浓度时，还容易产生爆炸现象，影响蚀刻图案控制。中国专利申请CN106435589A还提供一种硝酸铈氨、高氯酸和去离子水配比组合形成的铬蚀刻液用于双向蚀刻工艺，配方采用高氯酸代替邻氟苯甲酸和双氧水。该体系中，虽然金属铬可以最终蚀刻变成Cr(NH3)xCly)Clz(1-6)的配合物，但高氯酸氧化金属铬需要在酸性环境中进行，而酸性环境也难以形成NH3配体，导致实际反应中体系中铬离子还是主要以独立铬离子形式存在，随着游离铬离子的累积后期反应平衡移动，加上高氯酸作为氧化性酸参与氧化消耗氢离子，氢离子的消耗会抑制高价铈的氧化性，导致高价铈(IV)容易水解、形成沉淀而使蚀刻液失去氧化性，该蚀刻体系容易出现前期、后期蚀刻速率不均的问题；加上配合低浓度的硝酸铈胺和高氯酸，该配方侧蚀量巨大，需要对侧蚀效应造成的导线宽度减少留出十分充分的余量，造成抗蚀涂层之间的缝隙需要显著减少，因此加剧了蚀刻液对待蚀刻金属浸润的困难度，容易影响对蚀刻图案效果的控制。因此有必要开发一种适合可以产生稳定均匀蚀刻、实现良好的蚀刻图案效果控制、提高蚀刻图形精度的铬金属蚀刻液，以及研究对铬膜以及对铬镍膜的蚀刻方法。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能够产生稳定均匀蚀刻、实现良好的蚀刻图案效果控制、提高蚀刻图形精度的铬金属蚀刻液。本专利技术的第二目的在于提供一种蚀刻铬膜的方法。本专利技术的第三目的在于提供一种蚀刻铬镍膜的方法。为实现本专利技术的第一目的，本专利技术的技术方案是一种铬金属蚀刻液，对于组合物的总重量，由以下组分组成：(1)15-25％重量的硝酸铈铵；(2)12-28％重量的高氯酸；(3)0.1-3％重量的有机苯磺酸或其苯环被取代的不具有氧化性的衍生物或它们的混合物；(4)余量为水。这里，硝酸铈胺在高氯酸提供高浓度氢离子的强酸性条件下氧化金属铬形成Cr(VI)、Cr(III)离子，与此同时，因蚀刻放热，高氯酸作为氧化性酸在加热、酸性条件下也会蚀刻金属铬，且高氯酸的氧化过程消耗氢离子，易导致高价铈(IV)水解而使蚀刻液失去氧化性。鉴于此，这里添加有机苯磺酸或其苯环被取代的不具有氧化性的衍生物或它们的混合物，其具有良好的水溶性、溶解度不受温度影响，作为有机非氧化性酸起到稳定体系pH的作用，抑制被高氯酸参与氧化后高价铈(IV)容易水解析出、形成氢氧化铈(IV)沉淀从而使蚀刻液失去氧化性的负面影响，有助于提高蚀刻速率均匀性。此外，该有机苯磺酸或其苯环被取代的不具有氧化性的衍生物或它们的混合物遇到硝酸铈胺就地形成具有润湿剂作用的有机磺酸盐，增加表面活性，可以使蚀刻液迅速渗入抗蚀涂层之间的空隙，把空气取代出去，将空气与铬膜表面的接触迅速取代为蚀刻液与铬膜表面的接触，使抗蚀涂层之间的铬膜蚀刻充分；与此同时，添加的有机苯磺酸或其苯环被取代的不具有氧化性的衍生物或它们的混合物作为润湿剂，无法添加过多，否则会对润湿效果产生反作用，高氯酸与之一起为硝酸铈胺提供高氧化性的酸性环境，可以减少其用量、保证其浸润效果；加上有机苯磺酸还可以与蚀刻氧化形成的Cr(VI)离子形成极其稳定的低配位配合物有机磺酸酰铬，降低了体系中的金属离子含量的同时起到类似阳极性缓蚀剂的作用，提高了蚀刻的均匀性，使得整个蚀刻过程速率适中，反应程度适中，不会出现沸腾飞溅、不会产生剧烈的放热。优选地，所述的铬金属蚀刻液，对于组合物的总重量，由以下组分组成：(1)16-18％重量的硝酸铈铵；(2)14-20％重量的高氯酸；(3)0.5-2％重量的有机苯磺酸或其苯环被取代的不具有氧化性的衍生物或它们的混合物；(4)余量为水。为了进一步提高缓释效果，优选地，所述衍生物为苯环上H原子被斥电子基团取代的有机苯磺酸。这里，苯环上得斥电子基团可以提高有机磺酸酰铬的Cr-O-S间电子云密度、增强Cr-O-S键能，形成更稳定、更不易水解的配合物结构，降低蚀刻液中游离铬离子的浓度，进一步促进其对蚀刻的催化作用，降低对蚀刻催化作用所需的有机苯磺酸衍生物含量，具有用量少、收效大、节省成本的优点。为了进一步提高缓释效果，优选地，所述斥电子基团位于为苯环上磺酸基团的邻位或对位。邻位和对位的取代可以增加有机磺酸酰铬的Cr-O-S间电子云密度，促进对蚀刻的催化作用。为了进一步提高缓释效果和浸润效果，优选地，所述斥电子基团为甲基、乙基和丙基中的一种或它们的混合物。这里，甲基、乙基和丙基作为斥电子基因，可以有效提高Cr-O-S电子云密度，增加配合物的不易水解性，同时甲基、乙基和丙基取代的苯磺酸与抗蚀涂层具有良好的亲和性，有助于促进浸润效果。更进一步优选地，所述衍生物为对甲基苯磺酸。优选地，所述水为去离子水。为解决本专利技术的第二目的，本专利技术的技术方案是提供一种蚀刻铬膜的方法，其方法包括：在衬底上形成铬膜；以及用上述的铬金属蚀刻液蚀刻铬膜。为解决本专利技术的第三目的，本专利技术的技术方案是提供一种蚀刻镍铬膜的方法，其方法包括：在衬底上形成铬镍合金膜；以及用上述的铬金属蚀刻液蚀刻铬镍膜。虽然铬比镍活泼得多，但是使用该蚀刻液对镍铬合金膜进行蚀刻，其中镍、铬都表现为溶解腐蚀，不存在块状的剥离金属膜层沉淀，实现对镍铬合金蚀刻图案的良好控制，有限地避免蚀刻图案的崩坏。与现有技术相比，本专利技术的优点在于，采用该铬金属蚀刻液完美解决了以往技术的缺陷：添加的非氧化性的有机苯磺酸和/或其苯环被取代的不具有氧化性的衍生物可以其就地形成的盐类起到良好润湿抗蚀涂层的作用，使得金属表面可以快速被蚀刻液浸润；作为非氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铬金属蚀刻液，其特征在于，对于组合物的总重量，由以下组分组成：/n(1)15-25％重量的硝酸铈铵；/n(2)12-28％重量的高氯酸；/n(3)0.1-3％重量的有机苯磺酸或其苯环被取代的不具有氧化性的衍生物或它们的混合物；/n(4)余量为水。/n

【技术特征摘要】
1.一种铬金属蚀刻液，其特征在于，对于组合物的总重量，由以下组分组成：
(1)15-25％重量的硝酸铈铵；
(2)12-28％重量的高氯酸；
(3)0.1-3％重量的有机苯磺酸或其苯环被取代的不具有氧化性的衍生物或它们的混合物；
(4)余量为水。


2.如权利要求1所述的铬金属蚀刻液，其特征在于，对于组合物的总重量，由以下组分组成：
(1)16-18％重量的硝酸铈铵；
(2)14-20％重量的高氯酸；
(3)0.5-2％重量的有机苯磺酸或其苯环被取代的不具有氧化性的衍生物或它们的混合物；
(4)余量为水。


3.如权利要求1或2所述的铬金属蚀刻液，其特征在于，所述衍生物为苯环上H原子被斥电子基团取代的有机苯磺...

【专利技术属性】
技术研发人员：何珂，戈士勇，戈烨铭，
申请(专利权)人：江苏中德电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32