專利名稱：金屬光蝕刻制品及該制品的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬光蝕刻制品及該制品的制造方法。并且，本申請以2003年的日本專利申請2003年第009237號為基礎(chǔ)，將其內(nèi)容并入本申請中。
背景技術(shù)：
為了形成濕蝕刻部件，通常可采用如下方法。在鐵系或銅系金屬材料上，將可溶于堿的光致抗蝕劑膜形成所希望的圖案，然后使用酸性氯化亞鐵蝕刻液或二氯化銅蝕刻液，對從上述光致抗蝕劑膜暴露出來的金屬部分進行蝕刻。在這樣的使用蝕刻液的方法中，從光致抗蝕劑的開孔部到光致抗蝕劑膜的正下方各向同性地進行蝕刻。因此，發(fā)生側(cè)面蝕刻(各向同性的蝕刻也進入到光致抗蝕劑膜面的下方的結(jié)果是，進行了在光致抗蝕劑正下方發(fā)生蝕刻的部分)，細微加工就變得很困難。并且，由于上述各向同性的蝕刻的繼續(xù)進行，被蝕刻的加工部的剖面形狀大致為橢圓形。由于上述原因，即使希望金屬蝕刻制品的蝕刻部分高縱橫比化以及與相鄰圖案的間距變小，也產(chǎn)生了不能實現(xiàn)這些目標(biāo)的問題。
為解決該問題，還可以列舉出例如特開平1-188700號公報所述的方法。在該方法中，在使用絕緣性保護膜保護一次蝕刻(也被稱為半蝕刻)的部分的側(cè)面，然后再次電解蝕刻。這樣，通過除去實施了一次蝕刻的層的不需要的部分，形成高密度圖案。
在上述文獻中，在一旦一次蝕刻的部分(孔部分)的整個表面上形成絕緣性保護膜，其后，僅僅用酸性液體就可將一次蝕刻后的部分的深層部的底部部分的部位的絕緣性保護膜溶解。因此，如果在金屬板的面內(nèi)出現(xiàn)酸性液體的噴霧的流出不均勻，就容易在一次蝕刻部分內(nèi)的保護膜中產(chǎn)生尺寸偏差。特別是在與臨近的圖案的間距較窄的高精密圖案中，發(fā)生較嚴(yán)重的問題。并且，在高精度的圖案中，側(cè)面蝕刻量較少的一次光致抗蝕劑的檐(在表面與蝕刻部分的角部形成的檐部分)微小，在這種情況下，存在絕緣性保護膜全部脫落的問題。并且，當(dāng)在形成通過一次蝕刻形成的孔較深且在深度方向上的蝕刻量較多的圖案時，在上述方法中不能除去僅位于深層部分的底部的絕緣性保護膜。因此，在二次蝕刻中，與所希望的相反而是進行了全面性的蝕刻。
此外，還可以采用如特公昭58-15537號公報所述的方法。在該方法中，使用光掩模作為通過一次蝕刻形成的光致抗蝕劑的檐，對一次蝕刻面中所再次涂布的正型光致抗蝕劑進行曝光和顯影。除去實施了蝕刻的層的不需要的部分，并且在通過一次蝕刻形成的側(cè)壁上存在正型光致抗蝕劑，并且可形成高密度的圖案。
在上述方法中，如果通過一次蝕刻形成的光致抗蝕劑的檐的一部分產(chǎn)生缺陷或下垂，其變形被轉(zhuǎn)印到二次蝕刻抗蝕劑的形狀中。因此，不能得到尖銳的形狀，因而不適合用于細微圖案的形成，特別是在諸如與相鄰圖案的間距較窄的高精度的圖案中，產(chǎn)生較嚴(yán)重的問題。并且，在該方法中，難以在通過一次蝕刻形成的孔中均勻地涂布二次光致抗蝕劑，特別不適用于高精細度的圖案以及通過一次蝕刻形成的孔較深且蝕刻量較多的圖案。
并且，還可以列舉特公昭62-37713公報中所述的方法。在該方法中，在通過一次蝕刻形成的面中充滿低分子溶劑類的粘合液，然后進行干燥。這樣，使軟化的抗蝕劑的檐強制性地與一次蝕刻面粘合，除去被蝕刻層的不需要的部分，形成高密度的圖案。
在該方法中具有以下問題，存在通過粘合液所溶解的一次蝕刻用抗蝕劑的抗蝕劑成分零散地殘留在一次蝕刻底部、而其后的蝕刻也僅有零散地進入，以及粘合劑導(dǎo)致抗蝕劑的檐膨脹，在干燥步驟中，產(chǎn)生檐難以再現(xiàn)尖銳圖形的問題。這些問題是使在面內(nèi)的蝕刻尺寸產(chǎn)生偏差的問題。并且，在高精度的圖案中，由于一次蝕刻的抗蝕劑的檐較微小，僅僅是粘合液的粘合劑全部蒸發(fā)，而不能得到粘合檐的效果。并且，欲得到高縱橫比的孔，由于只有檐的部分停止發(fā)生側(cè)面蝕刻，因而也不能用于一次蝕刻孔較深且蝕刻量較多的圖案。
如上所述，在專利文獻所述的技術(shù)中，難以進行具有良好精度、穩(wěn)定的二次蝕刻加工。并且，由于一次蝕刻用抗蝕劑利用半蝕刻孔而形成二次蝕刻用抗蝕劑，因而通過二次蝕刻或其后蝕刻進行與一次蝕刻不同的形狀的加工很困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個方案為一種金屬光蝕刻制品，其在面內(nèi)具有至少一個短徑為W1S、長徑為W1L、深度為D1的大凹部，且在所述大凹部的至少一個中具有一個或多個凹部，其中最小的小孔的短徑為W2S、長徑為W2L、深度為D2，具有以下尺寸D1+D2＝板厚D，以及0.02mm≤D≤2mm、0.4×D＜W1S＜D、0.2×D＜W2S＜0.8×D。
本發(fā)明的第二個方案為一種金屬光蝕刻制品，其在面內(nèi)具有至少一個短徑為W1S、長徑為W1L、深度為D1的大凹部和短徑為W2S、長徑為W2L、深度為D2的小凹部的組合，且具有以下尺寸0.02mm≤D≤2mm，0.5×W1S＜D1＜D、0.5×W2S＜D2＜D、1.7×W2S＜W1S＜5×W2S、0.5×D2＜D1＜1.5×D2。
本發(fā)明的第三個方案為一種金屬光蝕刻制品，其在面內(nèi)具有至少一個短徑為W1S、長徑為W1L、深度為D1的大凹部和短徑為W2S、長徑為W2L、深度為D2的小凹部的組合，且具有以下尺寸0.02mm≤D≤2mm，0.5×W1S＜D1≤D、0.5×W2S＜D2≤D、W2S＜W1S＜2.0×W2S、0.2×D1＜W2S＜0.8×D1。
本發(fā)明的第四個方案為一種具有加工部的金屬光蝕刻制品，其中加工部具有金屬圖案，所述金屬圖案在金屬層的表層側(cè)具有通過一次蝕刻形成的側(cè)壁、并具有沿通過一次蝕刻形成的側(cè)壁在膜厚方向上延續(xù)的并通過使用了電沉積抗蝕劑的1次或多次蝕刻形成的至少一個側(cè)壁，所述金屬圖案還具有與一次蝕刻所形成的凹部有不同形狀的并通過二次蝕刻或其后的蝕刻形成的凹部的形狀。
本發(fā)明的第五個方案為一種具有加工部的金屬光蝕刻制品，其中加工部具有金屬圖案，所述金屬圖案在金屬層的表層側(cè)具有通過一次蝕刻形成的側(cè)壁、并具有沿通過一次蝕刻形成的側(cè)壁是延續(xù)的并通過進一步使用了電沉積抗蝕劑的1次或多次的蝕刻形成的至少一個側(cè)壁的復(fù)雜的立體形狀，且金屬圖案的開孔部的蝕刻因子為2.6或以上。
本發(fā)明的第六個方案為一種金屬光蝕刻制品的制造方法，包含下列步驟準(zhǔn)備金屬基板，在其至少一部分上設(shè)置光致抗蝕劑層的步驟，通過曝光和顯影在光致抗蝕劑層中設(shè)置一個或多個開口部的步驟，和進行一次蝕刻形成與所述開口部相對應(yīng)的凹部的步驟，且所述制造方法包含以下步驟設(shè)置電沉積光致抗蝕劑層的步驟，通過曝光和顯影在存在于至少一個凹部內(nèi)的電沉積光致抗蝕劑層中設(shè)置至少一個開口部的步驟，以及進行二次蝕刻的步驟。
本發(fā)明的第七個方案為具有復(fù)雜立體形狀的金屬光蝕刻制品的制造方法，其特征在于在金屬表面涂布光致抗蝕劑，使用第一光掩模進行曝光、顯影，形成開孔有開孔部圖案的光致抗蝕劑并進行一次蝕刻，將一次蝕刻中所使用的光致抗蝕劑剝膜后，在整個面涂布電沉積抗蝕劑，將具有與第一光掩模不同的圖案的第二光掩模與前次蝕刻所制造的一次蝕刻孔對齊，然后通過使用平行光源進行曝光、顯影、蝕刻，相對于蝕刻因子為2.6或以上的開孔尺寸得到具有孔較深的蝕刻形狀。
在上述本發(fā)明中，并不停留在進行到二次蝕刻為止，也可以任選地進行比二次蝕刻更高次的階段。即，在上述方法之后可以反復(fù)多次進行上述設(shè)置電沉積光致抗蝕劑層的步驟、設(shè)置至少一個開口部的步驟、進行蝕刻的步驟。
該制造方法可以是其中上述第六形態(tài)包含準(zhǔn)備金屬基板，并在兩個面上設(shè)置光致抗蝕劑層的步驟，通過曝光和顯影在表面的光致抗蝕劑層設(shè)置一個或多個大開口部的步驟，在背面的光致抗蝕劑層中設(shè)置一個或多個的對應(yīng)于大開口部的位置的小開口部的步驟，以及進行一次蝕刻形成對應(yīng)于上述開口部的凹部的步驟，且包含以下步驟設(shè)置電沉積光致抗蝕劑層的步驟，通過曝光與顯影在至少一個凹部內(nèi)的電沉積光致抗蝕劑層中設(shè)置至少一個開口部的步驟，進行二次蝕刻的步驟，以及反復(fù)進行上述3個步驟，得到表面和底面貫通的孔穴的步驟。
并且，該制造方法還可以是其中第六形態(tài)包含準(zhǔn)備金屬基板，并在一個面上設(shè)置光致抗蝕劑層的步驟；通過曝光和顯影在表面的光致抗蝕劑層中設(shè)置一個或多個大開口部與小開口部的步驟；進行一次蝕刻以形成凹部的步驟，且該方法包括設(shè)置電沉積光致抗蝕劑層的步驟，通過曝光與顯影在大凹部與小凹部的至少一個凹部內(nèi)的電沉積光致抗蝕劑層中設(shè)置至少一個開口部的步驟，he進行二次蝕刻的步驟，以及反復(fù)進行上述3個步驟，得到表面和底面貫通的孔穴的步驟。


圖1A為表示具有形成了圖案的抗蝕劑層的金屬基板的示意剖面圖。
圖1B為表示被一次蝕刻了的金屬基板的示意剖面圖。
圖1C為表示形成于基板上的電沉積抗蝕劑層被曝光和顯影，形成圖案的示意剖面圖。
圖1D為表示進行了二次蝕刻的示意剖面圖。
圖1E為表示所得到的本發(fā)明的制品的形狀的示意剖面圖。
圖1F為從上面顯示的圖1E的制品的蝕刻部分的示意俯視圖。
圖2A為具有形成了圖案的抗蝕劑層的金屬基板的示意剖面圖。
圖2B為表示被一次蝕刻了的金屬基板的示意剖面圖。
圖2C為表示小凹部的電沉積抗蝕劑層的所選擇部分被曝光和顯影的示意剖面圖。
圖2D為表示進行了二次蝕刻的示意剖面圖。
圖2E為表示所得到的本發(fā)明的制品的形狀的示意剖面圖。
圖2F為從上面顯示的圖2E的制品的蝕刻部分的示意俯視圖。
圖3A為具有形成了圖案的抗蝕劑層的金屬基板的示意剖面圖。
圖3B為表示被一次蝕刻了的金屬基板的示意剖面圖。
圖3C為表示大凹部的電沉積抗蝕劑層的所選擇部分被曝光和顯影的示意剖面圖。
圖3D為表示進行了二次蝕刻的示意剖面圖。
圖3E為表示所得到的本發(fā)明的制品的形狀的示意剖面圖。
圖3F為從上面顯示的圖3E的制品的蝕刻部分的示意俯視圖。
圖4A為具有形成了圖案的抗蝕劑層的金屬基板的示意剖面圖。
圖4B為表示被一次蝕刻了的金屬基板的示意剖面圖。
圖4C為表示電沉積抗蝕劑層的所選擇部分被曝光和顯影的示意剖面圖。
圖4D為表示進行了二次蝕刻的示意剖面圖。
圖4E為表示所得到的本發(fā)明的制品的形狀的示意剖面圖。
圖5A為具有形成了圖案的抗蝕劑層的金屬基板的示意剖面圖。
圖5B為表示被一次蝕刻了的金屬基板的示意剖面圖。
圖5C為表示所得到的現(xiàn)有技術(shù)的制品的示意剖面圖。
圖6A為與圖4E相同的示意剖面圖。
圖6B為形成了電沉積抗蝕劑層的金屬基板的示意剖面圖。
圖6C為表示電沉積抗蝕劑層的所選擇部分被曝光和顯影的示意剖面圖。
圖6D為表示所得到的本發(fā)明的制品的形狀的示意剖面圖。
圖7A為表里具有形成了圖案的抗蝕劑層的金屬基板的示意剖面圖。
圖7B為表示被一次蝕刻了的金屬基板的示意剖面圖。
圖7C為表示形成于基板上的電沉積抗蝕劑層被曝光和顯影的示意剖面圖。
圖7D為表示進行了二次蝕刻的示意剖面圖。
圖7E為表示所得到的本發(fā)明的制品的形狀的示意剖面圖。
圖8為表示使用負型電沉積光致抗蝕劑時的蝕刻的示意剖面圖。
圖9A為表示一次正型光致抗蝕劑的圖案化的表面的形狀的示意平面圖。
圖9B為表示一次蝕刻步驟的表面形狀的示意平面圖。
圖9C為表示二次正型電沉積光致抗蝕劑圖案化的表面形狀的示意平面圖。
圖9D為表示二次蝕刻步驟的表面形狀的示意平面圖。
圖10A為具有形成了圖案的正型抗蝕劑層的金屬基板的現(xiàn)有技術(shù)示意剖面圖。
圖10B為表示一次蝕刻步驟的剖面形狀的示意剖面圖。
圖10C為表示光致抗蝕劑剝離后的制品的示意剖面圖。
圖11為在層壓于絕緣基板上的金屬層中，在2次蝕刻步驟中設(shè)置了開孔部的制品的示意剖面圖。
圖12為表示本發(fā)明的制品的一個實例的平面的部分放大圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種形成有高精度且細微的加工形狀，即觀察剖面時能夠形成縱橫比高且高精細的蝕刻形狀的金屬蝕刻部件及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明，能夠形成在現(xiàn)有的方法中所不能形成的復(fù)雜的立體形狀，特別地，可以形成金屬蝕刻部分為異形剖面。為了制造間距狹窄的細微間距的金屬蝕刻制品，具有以下問題由于必須減少側(cè)面蝕刻量、因而不能進行較深的蝕刻、且不能提供具有高縱橫比的剖面形狀的金屬蝕刻制品，而在能夠在具有平滑面的金屬材料中使用光蝕刻法形成圖案的本發(fā)明的制品中，則克服了這些問題。
本發(fā)明的金屬蝕刻制品，具體來說可以用作高密度印刷配線基板的金屬配線和陰罩(shadow mask)、引線框、電子、電氣元件之類的高精細金屬蝕刻制品。本發(fā)明的優(yōu)良的制品還可被用于除此之外的各種領(lǐng)域。
(關(guān)于制品)下面對本發(fā)明的制品進行說明在本發(fā)明的制品是在膜厚方向形成高縱橫比的凹部(未穿透到另一側(cè)的孔和/或穿透到另一側(cè)的孔)的制品。加工部是通過多次蝕刻形成的，并且在金屬層的凹部壁部分具有該加工形狀。具體來說，加工部具有金屬圖案，所述金屬圖案在金屬層的表層側(cè)具有通過一次蝕刻形成的側(cè)壁，并且還具有在通過一次蝕刻形成的側(cè)壁中使用了電沉積光致抗蝕劑所產(chǎn)生的、經(jīng)多次蝕刻形成的至少一個側(cè)壁的復(fù)雜立體形狀。在本發(fā)明中，能夠提供具有現(xiàn)有技術(shù)所不能達到的高縱橫比、且具有異形剖面的制品。這里所述的異形是指，當(dāng)從側(cè)面觀察剖面時，并非像通常的那樣僅僅形成凹部的簡單形狀，而是在凹部中進一步形成一個或多個的小凹部，且大凹部與小凹部以特定的比例形成于金屬基板上，且金屬基板的兩個面或一個面中都形成有凹部的這樣的能夠具有復(fù)雜剖面的形狀。通過具有這種形狀，例如在一個基板中制造多層斷面結(jié)構(gòu)時，能夠顯示出即使孔徑有很大不同但孔的深度差別小、或大而深的孔與孔徑極小的孔共存的優(yōu)良特性。本發(fā)明的優(yōu)良的特性并不限于這些方面。作為具體的實例，本發(fā)明的制品可以具有如圖12所示的形態(tài)。在放大了金屬加工基板44的一部分的部位有規(guī)律地形成有非加工部42和極小的大凹部42，在其內(nèi)部進一步形成有較小的小孔部分41、以及較其更小的小孔部分40。本發(fā)明的制品并不限于此，并可以提供各種優(yōu)良的金屬光蝕刻制品。在本發(fā)明中，能夠?qū)崿F(xiàn)機械加工中不能實現(xiàn)的大面積的細微加工。在本發(fā)明中，例如還能夠得到加工部面積為300×300～2000×2000mm，加工部圖案的間距為微小的0.05～0.5mm等的值。
(關(guān)于金屬板)在本發(fā)明制品的制造中可以使用的金屬基板為例如銅、以及銅合金、鐵以及不銹鋼或鐵-鎳等的合金等金屬板。其中優(yōu)選使用鐵-鎳合金。金屬板的板厚為0.01mm～5mm，優(yōu)選0.02mm～2mm，更優(yōu)選0.05mm～0.5mm，進一步優(yōu)選0.1mm～0.3mm。并且，也可以對金屬板進行堿脫脂、酸洗或化學(xué)研磨等處理。另外，優(yōu)選為平板，或具有平面，但也可以具有曲面。并且在這種情況下，既可對平面進行蝕刻，也可對曲面進行蝕刻。
<關(guān)于本發(fā)明的第一個方案的制品>
本發(fā)明的第一個方案的制品在面內(nèi)具有至少一個短徑為W1S、長徑為W1L、深度為D1的大凹部，且在至少一個上述大凹部中具有一個或多個小凹部。在該方案中，最小的小孔的短徑為W2S、長徑為W2L、深度為D2。無論將大凹部如何配置在金屬板上均可以任意地形成本制品。可以是有規(guī)律地縱橫形成全部相同的大凹部，也可是不同的大凹部規(guī)則的排列。并且也可以任意排列。并且，無論在可能范圍的大凹部中的任何位置均可以形成小凹部。D1+D2＝板厚D。即，該方案的制品通過大凹部和小凹部設(shè)置有貫通金屬板的孔穴。
該方案的制品具有下式所規(guī)定的尺寸關(guān)系0.4×D＜W1S＜D、0.2×D＜W2S＜0.8×D，上式更優(yōu)選為0.4×D＜W1S＜0.9×D、0.2×D＜W2S＜0.65×D，更優(yōu)選為0.4×D＜W1S＜0.8×D、0.2×D＜W2S＜0.5×D。
本制品的一個實例如沿線A-A’為中心從上方觀察圖1E和圖1E的蝕刻部分所得到的圖1F所示。(圖1F為示意圖并且實際上滿足上述限定。)在圖1A中，表示由金屬材料制成的基體1，和分別設(shè)置在兩個面上、且分別具有一個和兩個通過曝光和顯影形成的開孔部的第一抗蝕劑層2。在圖1B中，表示通過第一抗蝕劑形成蝕刻部分3的樣態(tài)。在圖1C中，表示第一抗蝕劑層2被除去，且在第二抗蝕劑層4上，通過曝光和顯影在蝕刻部分3上形成所希望的開孔部的樣態(tài)。在圖1D中，表示通過第二蝕刻，從各自的背面和表面進行基板的開口進一步深入，形成貫通基板的孔穴5的樣態(tài)。并且，大凹部和小凹部的形狀具有如圖1所示的形狀，但是并不僅限于這些形狀，從上述限定來看，可以形成其它四角形或其它形狀等任意的形狀。并且，盡管在圖1F中只記載了一組蝕刻部分，但是實際上還可以形成一組以上的蝕刻部分。
<關(guān)于本發(fā)明的第二個方案的制品>
本發(fā)明的第二個形態(tài)的制品在面內(nèi)具有至少一個短徑為W1S、長徑為W1L、深度為D1的大凹部；短徑為W2S、長徑為W2L、深度為D2的小凹部的組合。并且上述大凹部和小凹部都具有底部，且并不貫通金屬板。這些凹部可以在任意方向相互共存于金屬的表面。在可能范圍內(nèi)無論將大凹部和小凹部如何配置在金屬板上，也均可以形成本發(fā)明的制品。可以有規(guī)律地形成全部相同的大凹部和小凹部的組合，也可以有規(guī)律地配置相互不同的大凹部和小凹部的組合。并且也可以任意配置。如何配置均可。本形態(tài)的制品在面內(nèi)具有至少一個短徑為W1S、長徑為W1L、深度為D1的大凹部與，短徑為W2S、長徑為W2L、深度為D2的小凹部的組合，并且具有下式所規(guī)定的尺寸關(guān)系0.5×W1S＜D1＜D、0.5×W2S＜D2＜D、1.7×W2S＜W1S＜5×W2S、0.5×D2＜D1＜1.5×D2，優(yōu)選上述關(guān)系滿足下式的規(guī)定0.5×W1S＜D1＜D、0.5×W2S＜D2＜D、2.2×W2S＜W1S＜5×W2S、0.5×D2＜D1＜1.3×D2，進一步優(yōu)選滿足下式的規(guī)定0.5×W1S＜D1＜D、0.5×W2S＜D2＜D、2.7×W2S＜W1S＜5×W2S、0.5×D2＜D1＜1.1×D2。
本制品的一個實例如沿線B-B’為中心從上方觀察圖2E和圖2E的蝕刻部分所得到的圖2F所示。(圖2F為示意圖，并且實際上滿足上述限定。)在圖2A中，表示由金屬材料制成的基體1，和設(shè)置在其中一個面上、且具有兩個通過曝光和顯影形成的開孔部的第一抗蝕劑層2。在圖2B中，表示通過第一抗蝕劑層形成大小兩個蝕刻部分3的樣態(tài)。在圖2C中，表示第一抗蝕劑層2被除去，并形成第二抗蝕劑層4，然后，通過曝光和顯影在較小的蝕刻部分3上形成所希望的開孔部7的樣態(tài)。在圖2D中，表示通過第二蝕刻形成開孔部7所產(chǎn)生的蝕刻部分。在圖2E中，第二抗蝕劑層4被除去，形成了蝕刻制品。并且，盡管大凹部和小凹部的形狀具有如圖2所示的形狀，但是只要滿足上述限定，也可是形成其它四角形或其它形狀等任意形成的形狀。
<關(guān)于本發(fā)明的第三個形態(tài)的制品>
本發(fā)明的第三個形態(tài)的制品在面內(nèi)具有至少一個大凹部與凹部的組合，其中所述大凹部的短徑為W1S、長徑為W1L、深度為D1，所述小凹部的短徑為W2S、長徑為W2L、深度為D2。并且上述大凹部和小凹部可以貫通金屬板，也可以不貫通金屬板。這些凹部可以在任意方向相互共存于金屬的表面。在只要可能，無論將大凹部和小凹部怎樣配置到金屬板上均可以任意地形成本制品?？梢杂幸?guī)律地形成全部相同的大凹部和小凹部的組合，也可以有規(guī)律地形成相互不同的大凹部和小凹部的組合。并且也可以任意排列。本形態(tài)的制品在面內(nèi)具有至少一個短徑為W1S、長徑為W1L、深度為D1的大凹部和短徑為W2S、長徑為W2L、深度為D2的小凹部的組合，并且具有下式所規(guī)定的尺寸關(guān)系0.5×W1S＜D1≤D、0.5×W2S＜D2≤D、W2S＜W1S＜2.0×W2S、0.2×D1＜W2S＜0.8×D1，優(yōu)選上述關(guān)系滿足下式的規(guī)定0.5×W1S＜D1≤D、0.5×W2S＜D2≤D、W2S＜W1S＜1.8×W2S、0.2×D1＜W2S＜0.6×D1，進一步優(yōu)選滿足下式的規(guī)定0.5×W1S＜D1≤D、0.5×W2S＜D2≤D、W2S＜W1S＜1.6×W2S、0.2×D1＜W2S＜0.4×D1。
本制品的一個實例如沿線C-C’為中心從上方觀察圖3E和圖3E的蝕刻部分所得到的圖3F所示。(圖3F為示意圖，并且實際上滿足上述限定。)在圖3A中，表示由金屬材料制成的基體1，和設(shè)置在其中一個面上、且具有所希望的兩個通過曝光和顯影形成的開孔部的第一抗蝕劑層2。在圖3B中，表示通過第一抗蝕劑形成兩個蝕刻部分3的樣態(tài)。在圖3C中，表示第一抗蝕劑層2被除去，并形成第二抗蝕劑層4，然后，通過曝光和顯影在較大的蝕刻部分3中形成所希望的開孔部7的樣態(tài)。在圖3D中，表示通過第二蝕刻形成開孔部7所產(chǎn)生的蝕刻部分的樣態(tài)。在圖3E中，第二抗蝕劑層4被除去，形成了蝕刻制品。并且，盡管大凹部和小凹部的形狀具有如圖3所示的形狀，但是只要滿足上述限定，也可是形成其它四角形或其它形狀等任意形成的形狀。
<關(guān)于本發(fā)明制品的其它特征>
在本發(fā)明的金屬蝕刻制品中，金屬圖案在金屬層的表層側(cè)具有通過開孔部的一次蝕刻形成的側(cè)壁，并且當(dāng)在深層中具有通過使用了電沉積光致抗蝕劑的二次蝕刻形成的側(cè)壁時，該金屬圖案的至少一個開孔部(凹部)的蝕刻因子優(yōu)選為2.6或以上。并能夠提供相對于孔開孔尺寸，具有深孔蝕刻形狀的優(yōu)良特性。在本發(fā)明者的實驗中，在光致抗蝕劑開孔直徑為10μm或以上的光致抗蝕劑圖案中，由于僅在一次蝕刻中，進行了在光致抗蝕劑正下方的側(cè)面蝕刻，因而蝕刻因子最大也不足2.6。但是，在本發(fā)明的一個實例中可以提供，在一次光致抗蝕劑開孔孔直徑為260μm的圖案中，通過使用了電沉積光致抗蝕劑的二次蝕刻得到的蝕刻因子為6.9。
其中，如果對蝕刻因子(以下稱為EF)進行說明的話，在一次蝕刻步驟中被一次蝕刻的金屬層的開孔尺寸(短徑)與該開孔部中的1次蝕刻用光致抗蝕劑的開孔尺寸的尺寸差乘以1/2得到的側(cè)面蝕刻量(以下稱為SE)、被蝕刻的深度的尺寸(以下稱為ED)滿足下式1的規(guī)定EF＝ED/SE其中，當(dāng)進行二次蝕刻或其后蝕刻時，可以使用最高次數(shù)的值計算蝕刻尺寸。
本發(fā)明的制品也可以是如圖11所示具有設(shè)置于絕緣基板上的金屬層這樣的制品，在像這樣凹部貫通金屬層的情形中，可以如下考慮。圖11表示在層壓于絕緣基板37上的金屬層35中設(shè)置有通過二次蝕刻步驟形成的開孔部36的金屬蝕刻制品的剖面的部分說明圖。
可以垂直切割開孔部36的中心，從截面的剖面測定進行了二次或更多次蝕刻的金屬層35的開孔部36的ED和SE。如圖所示，設(shè)置的開孔部36以使直至絕緣板37上、或在金屬層35上設(shè)置有貫通孔等情形的那樣，當(dāng)金屬層35的開孔部36的深層部分的底部的形狀38未被畫出、缺少一部分時，外推底部的曲線，即，可以通過推算ED而得到的值。
在這樣的本發(fā)明中，也可以從金屬基板的兩個面進行蝕刻，制造幾乎垂直的貫通孔，也可以從將金屬基板貼付在非蝕刻性基板上的金屬箔的一側(cè)進行蝕刻，形成高縱橫比的金屬配線圖案。
(關(guān)于制造方法)下面對本發(fā)明的制造方法進行詳細的說明。
在本發(fā)明的具有復(fù)雜的立體形狀的金屬蝕刻制品的制造方法中，通過改變第一光掩模以及在其后的曝光步驟中所使用的光掩模的圖案形狀，能夠形成立體的復(fù)雜的蝕刻形狀。此外，通過使1次曝光步驟中所使用的光掩模的圖案形狀變得表里不同，可以形成金屬板厚部分不同的等更復(fù)雜的立體形狀。
對于上述本發(fā)明的制品，為了得到所希望的復(fù)雜形狀，可以使用電沉積光致抗蝕劑，經(jīng)二次或更多次的多次蝕刻步驟得到所希望的復(fù)雜形狀。通過在深度方向進行各向異性的高度蝕刻，形成高縱橫比的貫通孔，并具有高縱橫比且高精細的金屬圖案。
為了得到本發(fā)明的制品，至少進行高達n次(n為2以上的復(fù)數(shù))蝕刻，即分多次進行蝕刻。從制造費用方面考慮，優(yōu)選蝕刻高達3次。也可以在相同條件下或者在改變的條件下，反復(fù)進行多次如下所述的用于第二蝕刻的步驟。但優(yōu)選改變至少一次。在規(guī)定的部分連續(xù)進行的n次與n+1次蝕刻中可以使用的光掩?？梢允窍嗤模部梢允遣煌?，優(yōu)選使用由第n+1次的掩模產(chǎn)生的曝光部分比第n次更小的掩模。首先，在金屬基體的表面的至少一個面或者一部分中，涂布光致抗蝕劑，形成抗蝕劑膜。然后，形成開孔部圖案。即，對抗蝕劑膜的所希望的位置進行曝光和顯影的結(jié)果是，去除所希望的位置的抗蝕劑膜。即，抗蝕劑通過開孔部圖案開孔，并且露出金屬表面。然后，進行一次蝕刻，從而在金屬表層側(cè)設(shè)置了具有側(cè)壁的凹部。還可以包含在其后剝離抗蝕劑膜的步驟。接著，形成僅對深層部分的底部開孔的電沉積光致抗蝕劑圖案。即，在形成有凹部的金屬基體上，通過電沉積形成第二次的抗蝕劑膜，在優(yōu)選與前次不同的形狀和/或條件下，對所希望的位置進行曝光和顯影。然后，進行二次蝕刻。其結(jié)果是，在上述凹部內(nèi)部再次形成凹部。這樣通過僅在深層部分的底部反復(fù)進行蝕刻，縱橫比得以增高。
(凹部的制造例)作為具有復(fù)雜立體形狀的金屬蝕刻制品的制造方法的例子，可以列舉出如下方法。在基板上通過至少一次蝕刻形成大凹部，然后在大凹部中通過至少一次蝕刻形成至少一個小凹部的方法；在基板上通過二次或更多次的蝕刻形成小凹部和通過一次蝕刻形成大凹部的方法；或者與其相反的方法，即從基板的一側(cè)通過至少一次蝕刻形成大凹部，并從基板的相反側(cè)通過至少一次蝕刻形成小凹部，從而形成貫通部分的方法等?？梢砸允关炌ú颗c凹部兩者共存于基板上的方式進行制造。
在上述方法中，可以在金屬表面涂布光致抗蝕劑，進行使用掩模等的曝光和顯影，形成形成有開孔部的圖案，然后，進行一次蝕刻。在之后的二次蝕刻的其后步驟中，可以在可與一次蝕刻不同的所希望的位置上形成開孔的電沉積光致抗蝕劑圖案。即，反復(fù)進行電沉積膜的形成、所希望的位置的曝光和顯影、蝕刻，從而可以形成復(fù)雜的蝕刻加工形狀。此外，當(dāng)使用光刻法在平滑的金屬材料表面形成圖案時，可以使用形成有所希望的圖案的光掩模，形成厚度為10μm左右的抗蝕劑圖案。
(關(guān)于第一光致抗蝕劑的種類和抗蝕劑的加成方法)在一次蝕刻之前，在基板的至少一部分或一個面上加成光致抗蝕劑。對于一次蝕刻步驟中所使用的抗蝕劑，可以使用萘醌疊氮系或酚醛清漆樹脂系正型光致抗蝕劑、或者重鉻酸系或聚桂皮酸乙烯基系或環(huán)化橡膠疊氮系等負型光致抗蝕劑。并且也可以在進行一次蝕刻以后使用正型或負型電沉積光致抗蝕劑。從耐蝕刻性和清晰度的觀點考慮，抗蝕劑的厚度為3μm～30μm，優(yōu)選5μm～20μm。在液體光致抗蝕劑的涂布中，可以使用旋涂、輥涂、浸涂等常用的光致抗蝕劑涂布方法。此外，也可以對印刷抗蝕劑進行圖案印刷。其中，從細微加工的觀點出發(fā)，優(yōu)選使用上述光致抗蝕劑。
(關(guān)于在一次蝕刻之前進行的曝光和顯影)在一次蝕刻之前，可以對光致抗蝕劑在所希望的位置進行曝光和顯影。曝光中可以使用第一光掩模，然后如果進行顯影，可以得到所希望的光致抗蝕劑圖案。由于在金屬表面涂布有光致抗蝕劑，因而可以通過曝光和顯影，通過開孔部圖案形成開孔的光致抗蝕劑?？梢赃M行一次曝光，也可以進行多次曝光。
作為曝光的方法和條件，可以列舉出平行光源、擴散光源、接觸曝光或投影曝光等。作為顯影的方法及條件，可以列舉出噴霧顯影和浸漬顯影等。可以任意地選擇曝光和顯影的條件，但是從細微加工的觀點出發(fā)，優(yōu)選使用平行光源進行曝光、使用噴霧進行顯影。
(關(guān)于一次蝕刻)在得到抗蝕劑圖案之后，可以進行一次蝕刻。通過該步驟，可以形成一次蝕刻形狀(半蝕刻形狀)。作為蝕刻劑，可以列舉出氯化亞鐵溶液、二氯化銅溶液等。供給蝕刻液的方法可以是任何方法，優(yōu)選噴霧法、攪拌法、浸漬法或噴流法等，優(yōu)選噴霧法。
(第一光致抗蝕劑的剝離)在形成下一個光致抗蝕劑之前，也可以將附著于一次蝕刻步驟中所使用的金屬材料的光致抗蝕劑剝離。剝離的方法和條件可以是任選的?？梢允褂脽釅A溶液、有機溶劑及其混合物等抗蝕劑剝離液進行剝離。并且可以列舉出噴霧法、浸漬法等，優(yōu)選使用堿的噴霧法。
(關(guān)于一次蝕刻之后的抗蝕劑的形成)可以在進行了一次蝕刻的金屬基體上，通過電沉積形成二次抗蝕劑。形成二次或其后的抗蝕劑中，如果是液態(tài)光致抗蝕劑或干膜抗蝕劑的話，幾乎不可能以均勻的膜厚將其涂布到存在有具有蝕刻面的凹凸的金屬層上。如果使用液體光致抗蝕劑，當(dāng)在通過一次蝕刻形成的凹部的表面上涂布二次蝕刻中使用的光致抗蝕劑時，容易在一次蝕刻孔部分殘留光致抗蝕劑液體。因此，存在不能形成均勻膜厚的光致抗蝕劑的問題。并且，存在干膜抗蝕劑不能很好地貼付在一次蝕刻面(特別是凹部)上的問題。
因此使用電沉積法。電沉積光致抗蝕劑是對通過一次蝕刻產(chǎn)生凹凸的金屬表面以均勻的膜厚通過電沉積進行涂布的。電沉積抗蝕劑可以涂布在基板的整個面上，也可以只選擇特定的面或者部分進行涂布。電沉積光致抗蝕劑的膜厚為大約20μm或以下，優(yōu)選8μm左右?？梢酝ㄟ^材料本身的導(dǎo)電率和電沉積條件控制膜厚，但是從由于側(cè)面蝕刻所產(chǎn)生的檐的機械強度的問題考慮，優(yōu)選膜厚為2μm或以上，為了形成高精度的圖案，優(yōu)選膜厚為10μm或以下。
其中，二次蝕刻中使用的電沉積光致抗蝕劑材料優(yōu)選為正型光致抗蝕劑。盡管并非不能使用負型電沉積光致抗蝕劑，但是卻會產(chǎn)生如下所示的麻煩。
圖8為以剖面表示的使用負型電沉積光致抗蝕劑時，對金屬材料蝕刻的步驟的部分說明圖。表示通過一次蝕刻半蝕刻孔的表層部分形成倒錐形的狀態(tài)。在圖8中，表示在具有一次蝕刻步驟中所形成的半蝕刻狀的金屬材料21上涂布負型電沉積抗蝕劑22。在金屬材料21的表面，設(shè)置有負型光掩模24，并且從負型光掩模24的上方照射光線25。在孔的中央部分通過掩模遮蔽光線。其中，由于通過一次蝕刻形成的孔的表層部分形成了倒錐形，因而產(chǎn)生了不能曝光的負型電沉積抗蝕劑部分23。如果如圖所示一次蝕刻量較多的半蝕刻面的表層部形成倒錐形(抗蝕劑部分23)的話，當(dāng)二次光致抗蝕劑中使用負型光致抗蝕劑時，半蝕刻面的表層部分的必要部分不能進行曝光。因此，優(yōu)選使用正型電沉積光致抗蝕劑。
(關(guān)于第二次曝光和顯影)接著，可以對電沉積光致抗蝕劑進行曝光和顯影。在曝光時，可以使用與第一光掩模不同的第二光掩模。通過上述處理，可以僅僅使一次蝕刻步驟中的半蝕刻壁只在所希望的部位露出金屬面。關(guān)于掩模，優(yōu)選使用與第一光掩模具有不同圖案的第二光掩模。并且，當(dāng)使用正型電沉積抗蝕劑時，優(yōu)選第二光掩模比第一光掩模所能曝光的尺寸更小。優(yōu)選將具有與第一光掩模不同圖案的第二光掩模與前次蝕刻中所制造的一次蝕刻孔的對齊，進行曝光。優(yōu)選使用從上部發(fā)生的平行光源進行曝光，所選擇的條件并不受此限制。當(dāng)使用第二光掩模時，也可以使用接近式曝光法、軟接觸法或投影曝光法。這時，可以通過與前次蝕刻步驟中被一次蝕刻的孔或者凸部對齊，并使用平行紫外線進行曝光、顯影。
并且，作為比第二次更高次階段的光掩模，可以使用與第一光掩模不同圖案形狀的光掩模?？梢允褂门c前次蝕刻中所使用的光掩模不同開孔圖案的光掩模，將光掩模的位置與前次蝕刻孔或凹部對齊，然后進行曝光、顯影?？梢韵穸?、三次、或其后的那樣分任意階段反復(fù)進行上述步驟，這時，可以選擇各不相同的能夠形成所希望的圖案的光掩模進行曝光。當(dāng)使用正型電沉積抗蝕劑時，優(yōu)選選擇像越高次數(shù)的蝕刻所形成孔穴越小那樣的，曝光部分變小的掩模。即，次數(shù)越增高，由曝光所設(shè)置的開口部就變得越小。通過這些方法，還可以在所希望的位置精確地形成加工形狀。在二次蝕刻中，也可以將光掩模與一次蝕刻所形成的凹部對齊，然后使用平行光源曝光，顯影。由于能夠形成每個尺寸各不相同的電沉積光致抗蝕劑開孔形狀，并進行蝕刻，因而能夠按照光掩模的圖案形狀可靠地再現(xiàn)高次電沉積光致抗蝕劑圖案，且能夠使抗蝕劑邊緣的形狀變得尖銳，從而得到金屬蝕刻形狀為尖銳的蝕刻形狀。
(關(guān)于第二次蝕刻)在上述顯影之后，進行二次蝕刻步驟。在二次蝕刻步驟及其后的蝕刻步驟中，通過采用電沉積步驟，防止金屬材料表面的側(cè)面蝕刻，并在所希望的部位進行蝕刻，形成復(fù)雜且高精度的金屬圖案加工形狀。二次蝕刻可以與一次蝕刻相同，也可以與之不同。例如像一次蝕刻那樣，使用氯化亞鐵溶液或二氯化銅溶液之類的蝕刻液進行蝕刻。結(jié)果得到具有復(fù)雜立體形狀的金屬蝕刻制品。
在本發(fā)明中，并不限于進行到二次蝕刻步驟為止，也可以進行二次或更多次的多次蝕刻步驟。例如通過重迭三次、四次、五次蝕刻，可以得到縱橫比更高的蝕刻制品。如果進行n+1次蝕刻步驟的話，防止在前次的n次蝕刻孔或凹部的表面的側(cè)面蝕刻。即，通過電沉積膜保護側(cè)面，僅在所希望的加工部進行蝕刻。
并且，可以僅在金屬板的一個面上進行蝕刻，也可以在兩個面進行蝕刻。并且當(dāng)在兩個面進行蝕刻時，也可以改變在表面和背面的蝕刻的次數(shù)。進行這樣的曝光和顯影·蝕刻的次數(shù)、順序、位置可以是任意的，因而能夠得到各種優(yōu)異的制品。
(關(guān)于電沉積光致抗蝕劑的除去)在上述蝕刻之后，也可以將電沉積光致抗蝕劑剝離。這時，為了進行膜剝離，可以使用熱堿、有機溶劑等。其中，優(yōu)選使用3重量％苛性鈉水溶液。并且膜剝離溫度可以是任意的溫度，但是從剝離速度的觀點出發(fā)，優(yōu)選高溫，當(dāng)使用3重量％苛性鈉水溶液時，最優(yōu)選在60℃左右的溫度下進行。這樣，完成具有復(fù)雜蝕刻形狀的金屬蝕刻制品。
(關(guān)于蝕刻的角部)當(dāng)抗蝕劑圖案為矩形時，角部對側(cè)面蝕刻具有影響。如圖9A所示在金屬材料基板26中，形成具有矩形的角的用于一次蝕刻步驟的正型光致抗蝕劑圖案27，如果進行一次蝕刻，如圖9B所示，形成通過一次蝕刻步驟形成的一次蝕刻凹部28以外、形成通過一次蝕刻步驟形成的凹部的側(cè)面蝕刻部分29。即，蝕刻形狀變成以上述光致抗蝕劑的矩形角為中心的半徑為SE的圓角(不是直角，而是曲線畫出的角)的矩形。為了減輕圓角的程度，二次蝕刻及其后蝕刻的電沉積光致抗蝕劑中，使用強調(diào)了角的光掩模。在圖9C中，表示通過使用上述光掩模所形成的、用于二次蝕刻步驟的金屬材料的暴露部分30、正型電沉積光致抗蝕劑涂布部分31、在一次蝕刻步驟中所形成的一次蝕刻凹部上所涂布的正型電沉積光致抗蝕劑涂布部分32。以半徑為SE的圓角的中心為起點、到與側(cè)面蝕刻部分29的旁邊平行的線，電沉積電沉積抗蝕劑。在圓角所希望的部分，通過任意地附加正型電沉積光致抗蝕劑，可以得到更高縱橫比。在圖9D中，表示通過二次蝕刻步驟得到矩形的圓角變小的部位33。這樣，通過控制蝕刻形狀，可以制造出蝕刻因子為2.6或以上的、且相對于孔的開孔尺寸具有深孔蝕刻形狀的金屬蝕刻制品。
(其它)當(dāng)在一側(cè)蝕刻時，蝕刻開孔直徑為板厚的約200％的范圍，根據(jù)本發(fā)明的方法，在0.01～5mm的板厚中，可以以板厚的40～160％、優(yōu)選40～130％、更優(yōu)選40～100％開孔?？梢赃M行開孔。并且，當(dāng)兩面蝕刻時，具有蝕刻開孔直徑為板厚的約100％的限度，根據(jù)本發(fā)明，在0.05～10mm的板厚中，可以以板厚的20～80％、優(yōu)選20～65％、更優(yōu)選20～50％開孔。進而根據(jù)本發(fā)明，通過二次蝕刻及以后的原版設(shè)計修正的處理，可以使蝕刻剖面形成圓錐狀或者階梯狀，而不僅僅使單純的垂直剖面，能夠三維地控制蝕刻形狀。
實施例下面基于權(quán)利要求，在實施例1、2和實施例3中，表示具有復(fù)雜立體形狀的蝕刻加工形狀的制造方法。
在比較例1中，表示現(xiàn)有的通過一階蝕刻形成的金屬基板的蝕刻。通過與實施例1比較可知，蝕刻加工部的剖面形狀為半橢圓形。
<實施例1>
圖4A至圖4E為以剖面表示實施例1的制造方法的步驟的示意說明圖。對厚度為500μm的鐵系金屬材料基板1進行堿脫脂，并涂布膜厚為10μm的正型光致抗蝕劑PMER P-RH300PM(東京應(yīng)化工業(yè)公司制造)。然后，通過以350×1000μm間距開孔形成260×860μm的狹縫圖案(slot pattern)的第一光掩模進行紫外線曝光。接著，通過堿水溶液的噴霧顯影，形成與第一光掩模相同尺寸的用于一次蝕刻步驟的正型光致抗蝕劑2的圖案(圖4A)。
作為一次蝕刻步驟，在50℃溫度下、0.3MPa壓力下使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻直至側(cè)面蝕刻達到20μm，形成一次蝕刻后的半蝕刻部分3(圖4B)。然后，水洗后在60℃溫度下浸漬于3重量％的苛性鈉水溶液中，剝離正型光致抗蝕劑。
接著，涂布膜厚為8μm的正型電沉積光致抗蝕劑4(ゾンネEDUVP-500，關(guān)西涂料公司制造)。接著以350×1000μm的間距開孔形成260×860μm的狹縫圖案，進而在點圖案(spot pattern圖案)內(nèi)通過具有180×780μm的長方形的遮光部分的第二光掩模進行曝光。曝光是以150mJ/cm2的強度進行的，在140℃溫度下熱處理15分鐘之后，在35℃溫度下，使用1重量％的碳酸鈉水溶液進行噴霧顯影(圖4C)。
進而，作為二次蝕刻步驟，在50℃溫度下、在0.3MPa的壓力下，使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻，得到蝕刻部分8(參照圖4D)。然后，剝離抗蝕劑，可以制造板厚為500μm、金屬表面的開孔尺寸A為300×900μm、加工底部突起部分9的尺寸為160×760μm的立體形狀(圖4E)。
<比較例1>
圖5A至圖5C為以剖面表示比較例1的制造方法的步驟的示意說明圖。對厚度為500μm的鐵系金屬材料基板1進行堿脫脂，并兩面涂布膜厚為10μm的正型光致抗蝕劑PMER P-RH300PM(東京應(yīng)化工業(yè)公司制造)。接著，通過以350×1000μm間距開孔形成260×860μm的狹縫圖案的第一光掩模進行紫外線曝光，通過堿水溶液的噴霧顯影，形成與光掩模相同尺寸的正型光致抗蝕劑2的圖案(圖5A)。
作為一次蝕刻步驟，在50℃溫度下、0.3MPa壓力下使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻(圖5B)。水洗后在60℃溫度下浸漬于3重量％的苛性鈉水溶液中，剝離正型光致抗蝕劑圖案，可以制造板厚為500μm、金屬表面的開孔尺寸為300×900μm的剖面形狀為半橢圓形的半蝕刻凹部3(圖5C)。
在這種現(xiàn)有的制造方法中，不能形成復(fù)雜的立體形狀。
<實施例2>
圖6A至圖6D為以剖面表示本實施例2的制造方法的步驟的示意說明圖。在實施例1所形成的具有加工底面凸起部分9的立體形狀上(圖6A)涂布膜厚為2μm的正型電沉積光致抗蝕劑3(ゾンネEDUV P-500，關(guān)西涂料公司制造)。接著以350×1000μm的間距開孔形成100×700μm的狹縫圖案，進而通過第三光掩模以150mJ/cm2的強度進行曝光，其中所述的第三掩模是像在加工底面凸起部分9的中央配置開口的狹縫圖案那樣被對齊，在140℃溫度下熱處理15分鐘之后，在35℃溫度下，使用1重量％的碳酸鈉水溶液進行噴霧顯影(圖6B)。
進而，作為三次蝕刻步驟，在50℃溫度下、在0.3MPa的壓力下，使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻(參照圖6C)。然后剝離抗蝕劑，可以制造板厚為500μm、金屬表面的開孔尺寸為300×900μm、加工底部突起部分9的尺寸為160×760μm、在加工底面凸起部分形成了三次蝕刻部分11的加工底面凸起部分上面的尺寸為130×730μm的立體形狀(圖6D)。
<實施例3>
圖7A至圖7E為以剖面表示本實施例3的制造方法的步驟的示意說明圖。對厚度為500μm的鐵系金屬材料基板1進行堿脫脂，并涂布膜厚為10μm的正型光致抗蝕劑(PMER P-RH300PM，東京應(yīng)化工業(yè)公司制造)。然后，在作為一個側(cè)面A的金屬表面12中使用以350×1000μm間距開孔形成260×860μm的狹縫圖案的第一光掩模A、在作為另一個側(cè)面B的金屬表面13中使用以700×1000μm間距開孔形成610×860μm的狹縫圖案的第一光掩模B，通過該第一光掩模B進行紫外線曝光。接著，通過堿水溶液的噴霧顯影，形成與第一光掩模相同尺寸的正型光致抗蝕劑圖案2(圖7A)。
作為一次蝕刻步驟，在50℃溫度下、0.3MPa壓力下使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻直至側(cè)面蝕刻達到20μm(圖7B)。然后，水洗后在60℃溫度下浸漬于3重量％的苛性鈉水溶液中，剝離正型光致抗蝕劑。這時，距離金屬表面的深度14為50μm。
接著，涂布膜厚為8μm的正型電沉積光致抗蝕劑15(ゾンネEDUVP-500，關(guān)西涂料公司制造)。進而在兩個金屬表面12、13中通過以350×1000μm的間距開孔形成260×860μm的狹縫圖案的第二光掩模、以150mJ/cm2的強度進行曝光，在140℃溫度下熱處理15分鐘之后，在35℃溫度下，使用1重量％的碳酸鈉水溶液進行噴霧顯影(圖7C)。
進而，作為二次蝕刻步驟，在50℃溫度下、在0.3MPa的壓力下，使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻(圖7D)。然后，剝離抗蝕劑，可以制造板厚為500μm、金屬表面A的開口16的尺寸為300×900μm、金屬表面B的開口17的尺寸為650×900μm、距離加工底面突起部分的金屬表面B的深度19為50μm、貫通部分20的尺寸為280×880μm的立體形狀(圖7E)。
<比較例2>
在比較例2中，表示從現(xiàn)有的通過一段蝕刻的金屬基板的兩個面進行的蝕刻。通過與實施例的比較可知，為了以相同的間距進行蝕刻，板厚度必須削減至其一半或以下。
圖10A至圖10C為以剖面表示比較例1的制造方法的步驟的示意說明圖。對厚度為200μm的鐵系金屬材料基板1進行堿脫脂，并兩面涂布膜厚為10μm的正型光致抗蝕劑(PMER P-RH300PM東京應(yīng)化工業(yè)公司制造)。接著，通過以350×1000μm間距開孔形成260×860μm的狹縫圖案的第一光掩模進行紫外線曝光，通過堿水溶液的噴霧顯影，形成與光掩模相同尺寸的正型光致抗蝕劑圖案2(圖10A)。
作為一次蝕刻步驟，在50℃溫度下、0.3MPa壓力下使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻直至SE達到20μm(圖10B)，水洗后在60℃溫度下浸漬于3重量％的苛性鈉水溶液中，剝離正型光致抗蝕劑圖案，可以制造在一側(cè)以2.6的EF形成的板厚為200μm、300×900μm狹縫圖案的貫通孔34(圖10C)。在這種現(xiàn)有的制造方法中，僅能得到板厚較薄的制品。
<實施例4>
圖1A至圖1E為以剖面表示本實施例4的制造方法的步驟的示意說明圖。對厚度為500μm的鐵系金屬材料基板1進行堿脫脂，并兩面涂布膜厚為10μm的正型光致抗蝕劑PMER P-RH300PM(東京應(yīng)化工業(yè)公司制造)。然后，通過以800×260μm間距開孔形成710×170μm的狹縫圖案的第一光掩模進行紫外線曝光。并且，使用以400×260μm間距開孔形成170×170μm的狹縫圖案的第二光掩模在背面進行紫外線曝光。接著，通過堿水溶液的噴霧顯影，在表面形成與第一光掩模相同尺寸的用于一次蝕刻步驟的正型光致抗蝕劑2的圖案、在背面形成與第二光掩模相同尺寸的用于一次蝕刻步驟的正型光致抗蝕劑2的圖案(圖1A)。
作為一次蝕刻步驟，在50℃溫度下、0.3MPa壓力下使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻直至側(cè)面蝕刻達到20μm，形成一次蝕刻后的半蝕刻部分3(圖1B)。其中，在表面的半蝕刻部分與在背面的半蝕刻部分相比，其直徑、深度都更大。然后，水洗后在60℃溫度下浸漬于3重量％的苛性鈉水溶液中，剝離正型光致抗蝕劑。
接著，涂布膜厚為8μm的正型電沉積光致抗蝕劑4(ゾンネEDUVP-500，關(guān)西涂料公司制造)。接著以800×260μm的間距開孔形成740×200μm的狹縫圖案，進而在點圖案內(nèi)通過具有200×200μm的長方形的遮光部分的第三光掩模，通過該第三光掩模進行曝光。曝光是以150mJ/cm2的強度進行的，在140℃溫度下熱處理15分鐘之后，在35℃溫度下，使用1重量％的碳酸鈉水溶液進行噴霧顯影(圖1C)。
進而，作為二次蝕刻步驟，在50℃溫度下、在0.3MPa的壓力下，使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻，得到貫通的孔5(參照圖1D)。然后，剝離抗蝕劑，制造具有深度D1為250μm、在金屬表面的開口的短徑W1S為210μm、長徑W1L為750μm的大凹部，且在大凹部中具有深度D2為250μm、在大凹部表面的開口的短徑W2S為210μm、長徑W2L為270μm的2個凹部的金屬光蝕刻制品6(圖1E)。
并且，金屬光蝕刻制品的D1+D2＝板厚D為500μm，0.4×D＜W1S＜D為120＜210＜300μm，0.2×D＜W2S＜0.8×D為60＜210＜240μm。
<實施例5>
圖2A至圖2E為以剖面表示本實施例5的制造方法的步驟的示意說明圖。對厚度為500μm的鐵系金屬材料基板1進行堿脫脂，并兩面涂布膜厚為10μm的正型光致抗蝕劑PMER P-RH300PM(東京應(yīng)化工業(yè)公司制造)。然后，通過以1800×560μm間距開孔形成1080×400μm(大凹部用)的狹縫圖案和200×400μm(小凹部用)的狹縫圖案的第一光掩模進行紫外線曝光。接著，通過堿水溶液的噴霧顯影，形成與第一光掩模相同尺寸的用于一次蝕刻步驟的正型光致抗蝕劑2的圖案(圖2A)。
作為一次蝕刻步驟，在50℃溫度下、0.3MPa壓力下使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻直至側(cè)面蝕刻達到30μm，形成一次蝕刻后的半蝕刻部分3(圖2B)。然后，水洗后在60℃溫度下浸漬于3重量％的苛性鈉水溶液中，剝離正型光致抗蝕劑。
接著，涂布膜厚為8μm的正型電沉積光致抗蝕劑4(ゾンネEDUVP-500，關(guān)西涂料公司制造)。接著通過具有以1800×560μm的間距開孔形成250×450μm的狹縫圖案的遮光部分的第二光掩模進行曝光。曝光是以150mJ/cm2的強度進行的，在140℃溫度下熱處理15分鐘之后，在35℃溫度下，使用1重量％的碳酸鈉水溶液進行噴霧顯影，由此在小凹部內(nèi)的抗蝕劑中形成開口部7(圖2C)。
進而，作為二次蝕刻步驟，在50℃溫度下、在0.3MPa的壓力下，使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻，得到蝕刻部分8(參照圖2D)。然后，剝離抗蝕劑，制造具有深度D1為300μm、在金屬表面的開口的短徑W1S為460μm、長徑W1L為1140μm的大凹部，且具有深度D2為240μm、在金屬表面的開口的短徑W2S為260μm、長徑W2L為460μm的小凹部的金屬光蝕刻制品9(圖2E)。
并且，金屬光蝕刻制品的D為500μm，0.5×W1S＜D1＜D為260＜300＜500μm，0.5×W2S＜D2＜D為130＜240＜500，1.7×W2S＜W1S＜5×W2S為442＜460＜1300μm，0.5×D2＜D1＜1.5×D2為120＜300＜360μm。
<實施例6>
圖3A至圖3E為以剖面表示本實施例6的制造方法的步驟的示意說明圖。對厚度為500μm的鐵系金屬材料基板1進行堿脫脂，并兩面涂布膜厚為10μm的正型光致抗蝕劑PMER P-RH300PM(東京應(yīng)化工業(yè)公司制造)。然后，通過以770×270μm間距開孔形成510×180μm(大凹部用)的狹縫圖案和80×180μm(小凹部用)的狹縫圖案的第一光掩模在表面進行紫外線曝光。接著，通過堿水溶液的噴霧顯影，形成與第一光掩模相同尺寸的用于一次蝕刻步驟的正型光致抗蝕劑2的圖案(圖3A)。
作為一次蝕刻步驟，在50℃溫度下、0.3MPa壓力下使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻直至側(cè)面蝕刻達到20μm，形成一次蝕刻后的半蝕刻部分3(圖3B)。然后，水洗后浸漬于60℃溫度、3重量％的苛性鈉水溶液中，剝離正型光致抗蝕劑。
接著，涂布膜厚為8μm的正型電沉積光致抗蝕劑4(ゾンネEDUVP-500，關(guān)西涂料公司制造)。接著通過具有以770×270μm的間距開孔形成110×210μm的狹縫圖案的遮光部分的第二光掩模進行曝光。曝光是以150mJ/cm2的強度進行的，在140℃溫度下熱處理15分鐘之后，以35℃、1重量％的碳酸鈉水溶液進行噴霧顯影，由此在大凹部內(nèi)的抗蝕劑中形成開口部7(圖3C)。
進而，作為二次蝕刻步驟，在50℃溫度下、在0.3MPa的壓力下，使用氯化亞鐵蝕刻液進行噴霧蝕刻，得到蝕刻部分8(參照圖3D)。然后，剝離抗蝕劑，制造具有深度D1為170μm、在金屬表面的開口的短徑W1S為220μm、長徑W1L為550μm的大凹部，且具有深度D2為110μm、在金屬表面的開口的短徑W2S為120μm、長徑W2L為220μm的小凹部的金屬光蝕刻制品9(圖3E)。
并且，金屬光蝕刻制品的D為500μm，0.5×W1S＜D1＜D為110＜170＜300，0.5×W2S＜D2≤D為60＜110＜300μm，W2S＜W1S＜2.0×W2S為120＜220＜240μm，0.2×D1＜W2S＜0.8×D1為34＜120＜136。
根據(jù)本發(fā)明，通過防止側(cè)面蝕刻的進行，通過選擇性地向深度方向(深層方向)進行蝕刻的各向異性蝕刻，即，包含反復(fù)涂布電沉積光致抗蝕劑的步驟的多階段蝕刻，如同高精度設(shè)計的那樣，得到飛躍性的高蝕刻因子。并可以對板厚較厚的金屬材料進行深蝕刻，從而能夠提供迄今為止不能達到的高縱橫比、高精度且具有異形的剖面形狀的金屬圖案的金屬蝕刻制品。
權(quán)利要求
1.一種金屬光蝕刻制品，其在面內(nèi)具有至少一個短徑為W1S、長徑為W1L、深度為D1的大凹部，且在所述大凹部的至少一個中具有一個或多個凹部，其中最小的小孔的短徑為W2S、長徑為W2L、深度為D2時，具有以下尺寸D1+D2＝板厚D，以及0.02mm≤D≤2mm、0.4×D＜W1S＜D、0.2×D＜W2S＜0.8×D。
2.一種金屬光蝕刻制品，其在面內(nèi)具有至少一個短徑為W1S、長徑為W1L、深度為D1的大凹部和短徑為W2S、長徑為W2L、深度為D2的小凹部的組合，且具有以下尺寸0.02mm≤D≤2mm，0.5×W1S＜D1＜D、0.5×W2S＜D2＜D、1.7×W2S＜W1S＜5×W2S、0.5×D2＜D1＜1.5×D2。
3.一種金屬光蝕刻制品，其在面內(nèi)具有至少一個短徑為W1S、長徑為W1L、深度為D1的大凹部和短徑為W2S、長徑為W2L、深度為D2的小凹部的組合，且具有以下尺寸0.02mm≤D≤2mm，0.5×W1S＜D1≤D、0.5×W2S＜D2≤D、W2S＜W1S＜2.0×W2S、0.2×D1＜W2S＜0.8×D1。
4.一種具有加工部的金屬光蝕刻制品，其中加工部具有金屬圖案，所述金屬圖案在金屬層的表層側(cè)具有通過一次蝕刻形成的側(cè)壁、并具有沿通過一次蝕刻形成的側(cè)壁在膜厚方向上延續(xù)的并通過使用了電沉積抗蝕劑的1次或多次蝕刻形成的至少一個側(cè)壁，所述金屬圖案還具有與一次蝕刻所形成的凹部有不同形狀的并通過二次蝕刻或其后的蝕刻形成的凹部的形狀。
5.一種具有加工部的金屬光蝕刻制品，其中加工部具有金屬圖案，所述金屬圖案在金屬層的表層側(cè)具有通過一次蝕刻形成的側(cè)壁、并具有沿通過一次蝕刻形成的側(cè)壁的膜厚方向延續(xù)的并通過進一步使用了電沉積抗蝕劑的1次或多次的蝕刻形成的至少一個側(cè)壁的復(fù)雜的立體形狀，且金屬圖案的開孔部的蝕刻因子為2.6或以上。
6.一種金屬光蝕刻制品的制造方法，包含下列步驟準(zhǔn)備金屬基板，在其至少一部分上設(shè)置光致抗蝕劑層的步驟，通過曝光和顯影在光致抗蝕劑層中設(shè)置一個或多個開口部的步驟，和進行一次蝕刻形成與所述開口部相對應(yīng)的凹部的步驟，且包含以下步驟設(shè)置電沉積光致抗蝕劑層的步驟，通過曝光和顯影存在于至少一個凹部內(nèi)的電沉積光致抗蝕劑層中設(shè)置至少一個開口部的步驟，以及進行二次蝕刻的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬光蝕刻制品的制造方法，其中進一步多次并反復(fù)進行下列步驟設(shè)置所述電沉積光致抗蝕劑層的步驟，設(shè)置至少一個開口部的步驟，和進行二次蝕刻的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬光蝕刻制品的制造方法，其中所述至少一部分為金屬基板的一個面和兩個面中的任何之一，且電沉積光致抗蝕劑為正型光致抗蝕劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬光蝕刻制品的制造方法，其中包含在一次蝕刻之后清除光致抗蝕劑層的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬光蝕刻制品的制造方法，其中次數(shù)越增加通過曝光所設(shè)置的開口部就變得越小。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬光蝕刻制品的制造方法，其中包含以下步驟準(zhǔn)備金屬基板，并在兩個面上設(shè)置光致抗蝕劑層的步驟，通過曝光和顯影在表面的光致抗蝕劑層中設(shè)置一個或多個大開口部，并在背面的光致抗蝕劑層中設(shè)置一個或多個與大開口部的位置相對應(yīng)的小開口部的步驟，進行一次蝕刻形成與所述開口部相對應(yīng)的凹部的步驟，且所述制造方法包含反復(fù)進行下述3個步驟，得到表面和底面貫通的孔穴的步驟設(shè)置電沉積光致抗蝕劑層的步驟，通過曝光與顯影在至少一個凹部內(nèi)的電沉積光致抗蝕劑層中設(shè)置至少一個開口部的步驟，和進行二次蝕刻的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬光蝕刻制品的制造方法，其中包含以下步驟準(zhǔn)備金屬基板，在一個面上設(shè)置光致抗蝕劑層的步驟，通過曝光和顯影在光致抗蝕劑層中設(shè)置一個或多個大開口和小開口部的步驟，進行一次蝕刻形成凹部的步驟，且所述制造方法包含反復(fù)進行下述3個步驟設(shè)置電沉積光致抗蝕劑層的步驟；通過曝光與顯影在大凹部與小凹部的至少之一的凹部內(nèi)的電沉積光致抗蝕劑層中設(shè)置至少一個開口部的步驟；和進行二次蝕刻的步驟。
13.一種具有復(fù)雜立體形狀的金屬光蝕刻制品的制造方法，其特征在于在金屬表面涂布光致抗蝕劑，使用第一光掩模進行曝光、顯影，形成開孔有開孔部圖案的光致抗蝕劑并進行一次蝕刻，將一次蝕刻中所使用的光致抗蝕劑剝膜之后，在整個面涂布電沉積抗蝕劑，將具有與第一光掩模不同的圖案的第二光掩模與前次蝕刻所制造的一次蝕刻孔對齊，然后通過使用平行光源進行曝光、顯影、蝕刻，相對于蝕刻因子為2.6或以上的開孔尺寸得到具有孔較深的蝕刻形狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有加工部的金屬光蝕刻制品，其中所述加工部具有金屬圖案，所述金屬圖案在金屬層的表層側(cè)具有通過一次蝕刻形成的側(cè)壁、并具有沿一次蝕刻形成的側(cè)壁在膜厚方向上是延續(xù)的并通過使用了電沉積抗蝕劑的1次或多次蝕刻形成的至少一個側(cè)壁，并且所述金屬圖案還具有與通過一次蝕刻形成的凹部不同形狀的并通過二次蝕刻或其后的蝕刻形成的凹部的形狀。
文檔編號H01L23/495GK1738927SQ20048000236
公開日2006年2月22日 申請日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月17日
發(fā)明者上田龍二, 田中聰, 古賀修, 高城總夫, 松澤宏, 小野田祐介, 赤尾慎吾 申請人:凸版印刷株式會社