圖案化的基底的連續(xù)濕法蝕刻方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種將基底圖案化的方法。該方法包括通過(guò)使金屬化基底與氧化劑和金屬絡(luò)合劑接觸以從未圖案化的區(qū)域除去金屬來(lái)在反應(yīng)容器內(nèi)濕法蝕刻金屬化基底。該方法還包括通過(guò)將氧化劑和金屬絡(luò)合劑中的每一種的補(bǔ)料遞送到蝕刻劑浴來(lái)保持蝕刻劑浴中的氧化劑和金屬絡(luò)合劑的濃度。該方法還包括通過(guò)從所述反應(yīng)容器排出一定量的所述蝕刻劑浴來(lái)保持蝕刻劑浴中的金屬的濃度。第一補(bǔ)料速率和第二補(bǔ)料速率以及蝕刻劑浴除去速率至少部分地基于從基底蝕刻的金屬進(jìn)入蝕刻劑浴的速率來(lái)確定。
【專(zhuān)利說(shuō)明】圖案化的基底的連續(xù)濕法蝕刻方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于連續(xù)處理具有可反應(yīng)的表面組合物的基底的方法，并且更具體地涉及連續(xù)濕法蝕刻金屬化的、圖案化的基底。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]在第一方面，提供了將基底圖案化的方法。該方法可包括提供包含金屬化表面的基底并且使該基底通過(guò)反應(yīng)容器，該金屬化表面具有抗蝕刻圖案化的區(qū)域和未圖案化的區(qū)域。反應(yīng)容器可包含蝕刻劑浴，所述蝕刻劑浴包含氧化劑和金屬絡(luò)合劑。該方法可還包括通過(guò)如下操作在反應(yīng)容器中濕法蝕刻基底，使金屬化表面與氧化劑和金屬絡(luò)合劑接觸以從未圖案化的區(qū)域除去金屬，通過(guò)分別以第一補(bǔ)料速率和第二補(bǔ)料速率將氧化劑和金屬絡(luò)合劑中的每一種的補(bǔ)料遞送到蝕刻劑浴來(lái)保持蝕刻劑浴中的氧化劑和金屬絡(luò)合劑的濃度，以及通過(guò)以蝕刻劑 浴除去速率從反應(yīng)容器排出一定量的蝕刻劑浴來(lái)保持蝕刻劑浴中的金屬的濃度。第一補(bǔ)料速率和第二補(bǔ)料速率以及蝕刻劑浴移除速率可至少部分地基于從基底蝕刻的金屬進(jìn)入蝕刻劑浴的速率來(lái)確定。
[0003]在第二方面，提供了處理基底的方法。該方法可包括提供基底并且使該基底通過(guò)反應(yīng)容器?；卓砂煞磻?yīng)的表面組合物，并且反應(yīng)浴可包含第一反應(yīng)試劑和第二反應(yīng)試劑。該方法可還包括使可反應(yīng)的表面組合物與第一反應(yīng)試劑和第二反應(yīng)試劑接觸以進(jìn)行它們之間的反應(yīng)，和通過(guò)將第一反應(yīng)試劑和第二反應(yīng)試劑中的每一種的補(bǔ)料遞送到反應(yīng)浴來(lái)保持反應(yīng)浴中的第一反應(yīng)試劑和第二反應(yīng)試劑的濃度。第一反應(yīng)試劑和第二反應(yīng)試劑可分別以第一補(bǔ)料速率和第二補(bǔ)料速率遞送到反應(yīng)浴。第一和第二補(bǔ)料速率可至少部分地基于基底被傳送通過(guò)反應(yīng)容器的速率來(lái)確定。
[0004]本發(fā)明的上述
【發(fā)明內(nèi)容】
并不旨在描述本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的一個(gè)和多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)還在下面的描述中示出。本發(fā)明的其它特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)從說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中將顯而易見(jiàn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]結(jié)合附圖來(lái)考慮本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述可以更完全地理解本發(fā)明，其中:
[0006]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例用于連續(xù)處理具有可反應(yīng)的表面組合物的基底的系統(tǒng)的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]微接觸印刷使用通常由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的微圖案化的彈性壓模，該壓模帶有油墨并放置在基底上以將化學(xué)反應(yīng)局限在能在基底上形成自組裝單層(SAM)的油墨分子間。從此類(lèi)技術(shù)得到的圖案化的SAM已用作選擇性蝕刻金屬和金屬化基底的抗蝕劑，以形成導(dǎo)電圖案。[0008]用于選擇性蝕刻金屬圖案化的基底的工藝包括使基底與來(lái)自蝕刻劑浴的流體接觸以從未圖案化的區(qū)域除去金屬。例如，國(guó)際公布W02010/151471描述了濕法蝕刻SAM圖案化的金屬化基底的方法，其包括使基底通過(guò)鼓泡氣體攪拌的蝕刻劑浴。在此類(lèi)方法中，由于主蝕刻反應(yīng)和任何副反應(yīng)的發(fā)生，存在于蝕刻劑浴中的蝕刻劑物質(zhì)被消耗，因此其又降低了它們的濃度，從而減慢蝕刻速率。另外，通過(guò)蝕刻工藝除去的金屬沉積到蝕刻劑浴中，其隨時(shí)間推移使得蝕刻劑浴中金屬的濃度累積，從而導(dǎo)致瑕疵(例如，沉淀膜，殘留物)在蝕刻的基底上形成。因此，由于蝕刻劑浴中的蝕刻劑物質(zhì)和/或金屬的濃度低于或超出預(yù)定的閾值，蝕刻工藝必須周期性中斷以允許蝕刻劑浴的替換。因此，可能期望用于控制和/或保持蝕刻劑浴中蝕刻劑物質(zhì)和/或蝕刻的金屬濃度，從而允許圖案化的、金屬化基底的連續(xù)濕法蝕刻延長(zhǎng)運(yùn)行的方法。在此之前，此類(lèi)方法被證明是有困難的，至少由于不存在可行裝置以實(shí)時(shí)追蹤蝕刻劑浴中蝕刻劑物質(zhì)或金屬的相對(duì)濃度。
[0009]在一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及通過(guò)控制一種或更多蝕刻劑物質(zhì)補(bǔ)料到蝕刻劑浴的速率和/或從蝕刻劑浴排出流體的速率，控制和/或保持蝕刻劑浴中蝕刻劑物質(zhì)和/或蝕刻的金屬的濃度的方法，該蝕刻劑浴用于連續(xù)濕法蝕刻圖案化的、金屬化基底。代替基于蝕刻劑浴中蝕刻劑物質(zhì)和金屬的濃度的實(shí)時(shí)測(cè)量的測(cè)定，本發(fā)明的方法可包括確定前述基于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的速率和從基底蝕刻的金屬進(jìn)入蝕刻劑浴的速率。
[0010]如在本專(zhuān)利申請(qǐng)，包括權(quán)利要求中所使用的，“蝕刻劑”表示通過(guò)化學(xué)反應(yīng)、溶解、或它們的組合(例如，通過(guò)使基底與蝕刻劑溶液接觸，該蝕刻劑溶液溶解金屬或與金屬反應(yīng)產(chǎn)生可溶解的產(chǎn)物)從金屬化基底的未圖案化的區(qū)域除去金屬的材料(例如，液體);
[0011]如本說(shuō)明書(shū)和所附實(shí)施例中所用，單數(shù)形式“一(a、an)”和“該”包括多個(gè)指代物，除非內(nèi)容明確地另外指明。因此，例如，關(guān)于包含“化合物”的組合物包括兩種或更多種化合物的混合物。如本說(shuō)明書(shū)和所附實(shí)施例中所用，術(shù)語(yǔ)“或”的含義一般來(lái)講包括“和/或”的含義，除非該內(nèi)容明確地另外指明。
[0012]如本說(shuō)明書(shū)所用，由端點(diǎn)表述的數(shù)值范圍包括歸入該范圍內(nèi)的所有數(shù)值(例如I至 5 包括 1、1.5、2、2.75,3,3.8、4 和 5)。
[0013]除非另外指明，否則在所有情況下，本說(shuō)明書(shū)和實(shí)施例中所使用的所有表達(dá)數(shù)量或成分、性能的測(cè)量等的數(shù)值均應(yīng)理解成由術(shù)語(yǔ)“約”所修飾。因此，除非有相反的指示，否則上述說(shuō)明書(shū)和所附實(shí)施例列表中所述的數(shù)值參數(shù)可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員利用本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的所需性質(zhì)而有所變化。在最低程度上，每一個(gè)數(shù)值參數(shù)并不旨在限制等同原則在受權(quán)利要求書(shū)保護(hù)的實(shí)施例的保護(hù)范圍上的應(yīng)用，至少應(yīng)該根據(jù)所報(bào)告的數(shù)值的有效數(shù)位和通過(guò)慣常的四舍五入法來(lái)解釋每一個(gè)數(shù)值參數(shù)。
[0014]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例用于連續(xù)處理具有可反應(yīng)的表面組合物的基底的系統(tǒng)10的示意圖。系統(tǒng)10可包括入口區(qū)12、反應(yīng)容器14、沖洗室16和干燥區(qū)17。
[0015]在各種實(shí)施例中，入口區(qū)12可包括多個(gè)被構(gòu)造和布置以引導(dǎo)基底22以選定速率(例如，纖維網(wǎng)速度)和取向進(jìn)入反應(yīng)容器14的輥18。如將在下文進(jìn)一步詳細(xì)描述，基底22可作為包括可反應(yīng)的表面組合物的連續(xù)纖維網(wǎng)形成，該組合物能夠在與反應(yīng)容器14中反應(yīng)浴中的一種或更多反應(yīng)試劑接觸時(shí)反應(yīng)和/或增溶。在一些實(shí)施例中，基底可作為包含膜和可反應(yīng)的表面組合物的連續(xù)纖維網(wǎng)形成，該組合物包含設(shè)置在該膜的主表面上的金屬涂層。[0016]在示例性實(shí)施例中，反應(yīng)容器14可包含多個(gè)輥24，其被構(gòu)造和布置用于引導(dǎo)基底22通過(guò)反應(yīng)容器14使得來(lái)自反應(yīng)浴26的流體接觸基底22的主表面。例如，輥24可被構(gòu)造和布置以引導(dǎo)基底22進(jìn)入蝕刻劑浴26 (即，基底22至少部分浸沒(méi)在蝕刻劑浴中)。在此類(lèi)實(shí)施例中，反應(yīng)容器14可還包括一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在反應(yīng)浴26中的攪拌裝置(例如，鼓泡器、攪拌器、超聲波喇叭、噴霧器、噴射流、流體軸承、流體刀、噴射器等)和被構(gòu)造以便于反應(yīng)浴26鄰近基底22主表面攪拌。另外，或作為另外一種選擇，如圖1中所示，多個(gè)流體遞送裝置28 (例如，噴霧器)可設(shè)置在鄰近基底22的路徑處。噴霧器28可與反應(yīng)浴26流體連通并且可與泵送機(jī)構(gòu)可操作地相關(guān)聯(lián)，使得反應(yīng)浴26的流體可經(jīng)由流體遞送裝置28排出到基底22主表面上。[0017]在各種實(shí)施例中，系統(tǒng)10可被構(gòu)造以控制和/或保持反應(yīng)浴26的一種或更多特性(例如，反應(yīng)試劑濃度、金屬濃度、體積等)。就這一點(diǎn)而言，反應(yīng)容器14可包括一個(gè)或多個(gè)輸入流動(dòng)路徑和一個(gè)或多個(gè)輸出流動(dòng)路徑，其與反應(yīng)浴26流體連通。例如，反應(yīng)容器14可包括反應(yīng)浴排出流動(dòng)路徑32。排出流動(dòng)路徑32可包括合適的流體流動(dòng)控制組件(例如，閥門(mén)、泵、儀表)和/或與其可操作地相關(guān)聯(lián)，使得反應(yīng)浴26可以選定的速率從反應(yīng)容器14除去。另外，反應(yīng)容器可包括第一反應(yīng)試劑補(bǔ)充輸入流動(dòng)路徑34和第二反應(yīng)試劑補(bǔ)充輸入流動(dòng)路徑36。輸入流動(dòng)路徑34和36可分別與第一反應(yīng)試劑貯存器38和第二反應(yīng)試劑貯存器42流體連通，其包含一定量已知濃度的第一反應(yīng)試劑和第二反應(yīng)試劑。輸入流體路徑34和36還可包括合適的流體流動(dòng)控制組件(例如，閥門(mén)、泵劑、儀表)和/或與其可操作地相關(guān)聯(lián)，使得第一反應(yīng)試劑的補(bǔ)料和第二反應(yīng)試劑的補(bǔ)料可選擇地和獨(dú)立地遞送到反應(yīng)浴26。雖然本發(fā)明相對(duì)于反應(yīng)浴26由兩個(gè)補(bǔ)充輸入(因此兩個(gè)反應(yīng)試劑)構(gòu)成的實(shí)施例描述，但應(yīng)當(dāng)理解由一個(gè)或三個(gè)或更多補(bǔ)充輸入構(gòu)成的反應(yīng)浴也包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。
[0018]在傳送基底22通過(guò)反應(yīng)容器14的過(guò)程中，一定量反應(yīng)浴26可在基底22上收集并傳送到?jīng)_洗室16。該收集，在文中稱(chēng)為“廢酸洗液”，除了促進(jìn)來(lái)自反應(yīng)浴26的反應(yīng)試劑的損耗外，可污染收集在沖洗室16中的沖洗溶液。因此，在一些實(shí)施例中，將經(jīng)由基底22傳送到?jīng)_洗室16的廢酸溶液的量最大限度降低是理想的。就這一點(diǎn)而言，反應(yīng)容器14可還包括一個(gè)或多個(gè)被構(gòu)造以有利于在基底22進(jìn)入沖洗室16前除去基底22上存在的至少一部分的廢酸洗液的裝置。例如，鄰近基底22進(jìn)入沖洗室16的入口點(diǎn)，一個(gè)或多個(gè)裝置(例如，氣刀、橡皮掃帚、輥隙點(diǎn)等)可被布置以在基底22上起作用并在基底進(jìn)入沖洗室16前返還一部分廢酸溶液到反應(yīng)浴26。
[0019]在各種實(shí)施例中，沖洗室16可包括多個(gè)被構(gòu)造和布置以引導(dǎo)基底22通過(guò)一個(gè)或多個(gè)沖洗工位的輥44。例如，如圖1所示，沖洗室16可包括第一沖洗工位46、第二沖洗工位48和第三沖洗工位52?；蛘撸瑳_洗室可包括任何數(shù)量的沖洗工位，如一個(gè)、兩個(gè)、或四個(gè)或更多沖洗工位。
[0020]在一些實(shí)施例中，第一沖洗工位46可包括一個(gè)或多個(gè)流體遞送裝置54 (例如，噴霧頭、軟管、流體刀等)，其被構(gòu)造在基底22被傳送通過(guò)第一沖洗室46時(shí)排出干凈的水到基底22上、被構(gòu)造用于收集沖洗液(即，稀釋的廢酸溶液)的沖洗液收集器56和沖洗液收集器出口 57。該干凈的水遞送裝置54可與干凈的水導(dǎo)管58流體連通，其可與干凈的水源62(例如，去離子水)流體連通。干凈的水導(dǎo)管58可包括和/或與合適的流體流動(dòng)控制可操作地相關(guān)聯(lián)組件(例如，閥門(mén)、泵劑)，使得干凈的水流可以選定的速率排出到基底22上。沖洗液收集器出口 57可通過(guò)循環(huán)流動(dòng)路徑64流體連接到蝕刻劑浴26，其可包括和/或與合適的流體流動(dòng)控制可操作地相關(guān)聯(lián)組件(例如，閥門(mén)、泵劑、儀表等)。這樣，至少一部分的在傳送到?jīng)_洗室16中后保留在基底22上的廢酸溶液可被收集并以選定的速率循環(huán)回到蝕刻劑浴26中。雖然本發(fā)明相對(duì)于只將來(lái)自第一沖洗工位的廢酸溶液沖洗液循環(huán)回到蝕刻劑浴26中的實(shí)施例描述，但應(yīng)當(dāng)理解任何數(shù)目的額外的沖洗工位的廢酸溶液沖洗液可被收集并循環(huán)回到反應(yīng)浴26中。
[0021]在示例性實(shí)施例中，第二和第三沖洗室48、52可被構(gòu)造成與第一沖洗室46基本上類(lèi)似(即在基底22被傳送通過(guò)沖洗室的同時(shí)，包括一個(gè)或多個(gè)被構(gòu)造用于排出流體到基底22上的流體遞送裝置)。在一些實(shí)施例中，第二和第三沖洗室48、52中的任一者或兩者產(chǎn)生的沖洗液可在沖洗液浴66中收集?；蛘撸诙偷谌龥_洗室48、52中的任一者或兩者產(chǎn)生的沖洗液可在收集器中集中。在各種實(shí)施例中，第二和第三沖洗室48、52的流體遞送裝置可與沖洗液浴66或干凈的水源流體連通，且與合適的流體流動(dòng)控制組件(例如，閥門(mén)、泵劑、儀表)可操作地關(guān)聯(lián)，使得(沖洗液浴66或干凈的水的)流體流可以選定的速率排出到基底22上。
[0022]在各種實(shí)施例中，烘干機(jī)區(qū)17包括多個(gè)被構(gòu)造和布置以引導(dǎo)基底22通過(guò)烘干機(jī)區(qū)17使得保留在基底22上的流體被除去的輥68。烘干機(jī)區(qū)17可被構(gòu)造為一個(gè)或更多適于從經(jīng)由輥傳送的基底除去流體的干燥裝置(例如，風(fēng)箱、風(fēng)扇、加熱元件、空氣噴嘴等)或包括一個(gè)或多個(gè)適于從經(jīng)由輥傳送的基底除去流體的干燥裝置。
[0023]在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)10可包括一個(gè)或多個(gè)可操作地連接到一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)10的組件的控制器(未示出)，使得一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)變量(例如，纖維網(wǎng)速度、流速、體積、濃度設(shè)定值等)可被控制器監(jiān)視和/或控制。一般來(lái)講，控制器可被構(gòu)造為一個(gè)或多個(gè)處理裝置(例如，通用計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器、它們的組合)，其具有保存在其上的指令用于監(jiān)視系統(tǒng)變量并導(dǎo)致系統(tǒng)10的組件執(zhí)行特定的功能。例如，控制器可具有指令，從而響應(yīng)于從操縱員和/或一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)10的組件(例如，傳感器)接收到的信號(hào)可選擇性地啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)10的組件(例如，泵劑、閥門(mén)、儀表)以在系統(tǒng)10內(nèi)實(shí)現(xiàn)/保持所需的處理?xiàng)l件。在示例性實(shí)施例中，控制器可被構(gòu)造用于監(jiān)視和/或控制以下任一項(xiàng)或全部:基底進(jìn)入反應(yīng)容器14的速率(即，纖維網(wǎng)速度)、反應(yīng)浴除去速率、補(bǔ)料速率、第一沖洗工位中的干凈的水的速率，和廢酸溶液循環(huán)進(jìn)料速率。
[0024]一般來(lái)講，基底22可作為包含可反應(yīng)的表面組合物的連續(xù)纖維網(wǎng)形成，該組合物能夠在與反應(yīng)浴26的一種或更多反應(yīng)試劑接觸時(shí)反應(yīng)和/或增溶。在一些實(shí)施例中，基底22可作為包含膜和可反應(yīng)的表面組合物的連續(xù)纖維網(wǎng)形成，該組合物包含設(shè)置在膜的主表面上的金屬涂層。具有設(shè)置在其上的金屬涂層的基底22的主表面在本發(fā)明中可稱(chēng)為基底22的金屬化表面。在各種實(shí)施例中，基底22的金屬化表面可還包含設(shè)置在其至少一部分上的圖案化的抗蝕刻層。如本文所用，抗蝕刻圖案化的區(qū)域是在其上具有抗蝕刻層的金屬化表面的一部分，且未圖案化的區(qū)域是在其上不具有抗蝕刻層的金屬化表面的一部分。一般來(lái)講，在蝕刻工藝過(guò)程中，圖案化的抗蝕刻區(qū)域的金屬可保留在基底22上，且未圖案化的區(qū)域的金屬可通過(guò)蝕刻反應(yīng)除去，從而形成金屬圖案。
[0025]在示例性實(shí)施例中，用于基底22的合適的膜可包括能夠卷對(duì)卷處理的柔性材料，如，紙張、聚合物、金屬以及它們的組合。合適的聚合物包含熱塑性和熱固性聚合物，熱塑性聚合物的例子包括聚烯烴、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚碳酸酯、和聚酯。熱塑性聚合物的其它例子還包括聚乙烯、聚丙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、雙酚A的聚碳酸酯、聚(氯乙烯)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚(偏二氟乙烯)。該膜可具有在約2μπι至500μπι之間、在約25 μ m至250 μ m之間、或在約50 μ m至200 μ m之間的厚度。該膜可具有至少I(mǎi)英寸、12英寸、24英寸、36英寸或48英寸的寬度。
[0026]在一些實(shí)施例中，金屬涂層可部分地或連續(xù)地涂覆在膜主表面上。金屬涂層可使用任何合適的方法沉積，例如，濺射、蒸鍍、化學(xué)氣相沉積、或化學(xué)溶液沉積(包括化學(xué)鍍)。金屬涂層可包含任何金屬、金屬合金、金屬間的化合物、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬碳化物、金屬氮化物、或它們的組合。金屬涂層可由單層或多層形成。合適的金屬可包括金、銀、鈀、鉬、銠、銅、鎳、鐵、銦、鋁、錫、鈦、鋅、鉭以及這些元素的混合物、合金和化合物。金屬涂層可具有在約15nm至250nm之間、在約25nm至175nm之間、或在約50nm至150nm之間的厚度。在一些實(shí)施例中，(例如，導(dǎo)電的)金屬圖案的厚度大于250nm。
[0027]在各種實(shí)施例中，基底22可包含抗蝕刻圖案化的區(qū)域?？刮g刻圖案化的區(qū)域的蝕刻層可使用任何合適的方法涂覆/沉積，例如，微接觸印刷、蘸筆納米光刻法、光刻法、噴墨印刷、噴涂、輥涂等。在一些實(shí)施例中，抗蝕刻圖案化的區(qū)域的蝕刻層可為自組裝單層。如本文所用，“自組裝單層”一般是指附著(例如，通過(guò)化學(xué)鍵)在表面上并相對(duì)于該表面以及相對(duì)于彼此已采用優(yōu)選取向的一層分子。已表明自組裝單層如此完全地覆蓋表面以致該表面的性能被改變。例如，應(yīng)用自組裝單層可導(dǎo)致表面能降低，并允許選擇性地蝕刻未涂覆自組裝單層的金屬。形成自組裝單層的各種分子是已知的，如有機(jī)硫化合物、有機(jī)硅烷和有機(jī)憐酸。有機(jī)硫化合物包括(例如)烷基硫醇、二烷基二硫化物、二烷基硫化物、烷基黃原酸酷、二硫代磷酸酯和二烷基硫代氨基甲酸酯。在各種實(shí)施例中，基底22可為如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2012/0082825 (Zu等人)中描述的自組裝單層圖案化的基底，該公開(kāi)以全文引用方式并入本文。
[0028]在一些實(shí)施例中，如將在下文進(jìn)一步詳細(xì)討論的，為了在處理(例如，連續(xù)濕法蝕刻過(guò)程)過(guò)程中方便控制反應(yīng)浴26的特性，確定存在于未圖案化的區(qū)域每單位長(zhǎng)度的給定圖案化的基底22 (即，金屬的量將通過(guò)蝕刻工藝每單位長(zhǎng)度除去并隨后沉積到蝕刻劑浴26中)的一定量金屬是有利的?？刹捎酶鞣N用于進(jìn)行此類(lèi)測(cè)定的方法。例如，可采用光學(xué)方法，其中光學(xué)裝置掃描一區(qū)段的基底22以確定基底22的未圖案化的區(qū)域的覆蓋面積百分t匕。從該覆蓋面積百分比，和已知的金屬涂層的寬度和厚度，存在于未圖案化的區(qū)域的金屬量可易于近似?；蛘撸哂幸阎|(zhì)量的給定將基底圖案化22的樣品可經(jīng)受蝕刻并隨后稱(chēng)重。存在于未圖案化的區(qū)域的金屬量可接著近似為未蝕刻的和蝕刻的基底間的差值?？刹捎萌魏我阎挠糜诖_定存在于圖案化金屬化基底的未圖案化區(qū)域的金屬量的方法。
[0029]在各種實(shí)施例中，基底22的處理(例如，濕法蝕刻)可通過(guò)使基底22與來(lái)自反應(yīng)浴26的流體接觸進(jìn)行。一般來(lái)講，反應(yīng)浴可包含一種或多種反應(yīng)試劑，該試劑可與基底22的可反應(yīng)的表面組合物反應(yīng)和/或使基底22的可反應(yīng)表面組合物增溶。在基底22是具有抗蝕刻圖案化的區(qū)域和未圖案化的區(qū)域的金屬化基底的實(shí)施例中，反應(yīng)浴26可為包含一種或多種蝕刻試劑的蝕刻劑浴。在此類(lèi)實(shí)施例中，金屬化基底22的蝕刻可以是選擇性的，SP，沒(méi)有包含抗蝕刻層的表面區(qū)域的顯著蝕刻?？捎玫幕瘜W(xué)蝕刻浴可通過(guò)將蝕刻劑物質(zhì)溶解于水或非水溶劑制備(例如，根據(jù)蝕刻劑的性質(zhì)，在攪動(dòng)或攪拌下、控制pH、控制溫度和/或當(dāng)蝕刻劑消耗時(shí)補(bǔ)充蝕刻劑物質(zhì))。盡管無(wú)意于受理論或機(jī)理的束縛，但以下討論涉及蝕刻劑物質(zhì)的選擇。
[0030]在一些實(shí)施例中，反應(yīng)浴26可包含一種或多種氧化劑。氧化劑可為相對(duì)小分子氧化劑，例如，具有小于約200g/mole的分子量。例如,合適的小分子氧化劑包括溶解氧氣存在下的氰化物離子、鐵氰化物離子和鐵離子。
[0031]在各種實(shí)施例中，反應(yīng)浴26還可包含一種或多種金屬絡(luò)合劑,如硫脲(NH2)2CS或硫脲衍生物(即，一類(lèi)具有以下通式結(jié)構(gòu)的化合物(R1R2N) (R3R4N)C=S其中R1，R2, R3, R4每個(gè)都獨(dú)立為氫原子或一些有機(jī)部分如乙基或甲基)。硫脲和硫脲衍生物與硫代酰胺有關(guān)，如RC(S)NR2，其中R為甲基、乙基等。在一些實(shí)施例中，可采用小分子金屬絡(luò)合劑，例如，具有小于約200g/mole分子量。
[0032]在示例性實(shí)施例中，反應(yīng)浴26的氧化劑可包含鐵離子(如，以硝酸鐵的形式)，且金屬絡(luò)合劑可包含硫脲。在此類(lèi)基底22的金屬涂層包含銀的實(shí)施例中，主反應(yīng)(I)與第一和第二副反應(yīng)(2)、(3)可在反應(yīng)容器14中觀察到:
[0033](I) Ag+2CS (NH2) 2+Fe3+ — Ag (CS (NH2) x) 2++Fe2+
[0034](2) 2CS (NH2) 2+2Fe3+ — (CS (NH2) (NH)) 2+2H++2Fe2+
[0035](3) (CS (NH2) (NH)) 2 — CS (NH2) 2+NH2CN+S
[0036]在其它實(shí)施例中，反應(yīng)浴26可包含漂白定影溶液。本發(fā)明方法可用的漂白定影溶液可為包含作為氧化劑的氨基多元羧酸的鐵鹽和作為金屬絡(luò)合劑的水溶性硫代硫酸鹽的溶液。氨基多元羧 酸的示例性實(shí)例包含次氮基三乙酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、二亞乙基三胺五乙酸、鄰環(huán)己二胺四乙酸、乙二醇雙(氨基乙基醚)四乙酸、二氨基丙醇四乙酸、和N-(2-羥乙基)乙二胺三乙酸。可用的硫代硫酸鹽包括硫代硫酸銨、和堿金屬硫代硫酸鹽，如硫代硫酸鈉和硫代硫酸鉀。
[0037]在各種實(shí)施例中，反應(yīng)浴26的氧化劑可包括乙二胺四乙酸二鐵，并且金屬絡(luò)合劑可包括硫代硫酸銨。在此類(lèi)基底22的金屬涂層包含銀的實(shí)施例中，主反應(yīng)(4)可在反應(yīng)容器14中觀察到:
[0038](4) Ag+FeEDTA>S20 廣—Ag (S2O3) ^+FeEDTA2-
[0039]本發(fā)明進(jìn)一步涉及基底纖維網(wǎng)連續(xù)濕法蝕刻方法。該連續(xù)濕法蝕刻方法可使用圖1的系統(tǒng)進(jìn)行。
[0040]再次參見(jiàn)圖1，該方法可包括以選定的速率從入口區(qū)12傳送基底22到反應(yīng)容器14中。隨著基底22穿過(guò)反應(yīng)容器14，基底22的主表面(例如，基底22的金屬化圖案化的表面)可與來(lái)自反應(yīng)浴26的流體接觸以進(jìn)行基底22的選擇性蝕刻。根據(jù)蝕刻化學(xué)，作為反應(yīng)浴的組分間發(fā)生的蝕刻反應(yīng)和一個(gè)或多個(gè)副反應(yīng)的結(jié)果，反應(yīng)浴的蝕刻劑(如，氧化劑和金屬絡(luò)合劑)可被消耗，并且基底22的蝕刻金屬可沉積在反應(yīng)浴26中。為了說(shuō)明蝕刻劑浴26中蝕刻劑的消耗和金屬的積累，在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法可包括蝕刻劑中任何或全部的補(bǔ)料的連續(xù)地、周期地或隨機(jī)地遞送(如，經(jīng)由輸入流動(dòng)路徑34、36)，和/或從反應(yīng)容器14排出反應(yīng)浴26 (如，經(jīng)由輸出流動(dòng)路徑32)。
[0041]在傳送通過(guò)反應(yīng)容器14后，該方法可包括將基底22傳送通過(guò)沖洗室16。在第一沖洗工位46處，基底22可用以選定的速率從水遞送裝置54排出的干凈的水流沖洗。在第一沖洗工位46后，基底22在被傳送到烘干機(jī)區(qū)17前，可在第二和第三沖洗工位48、52經(jīng)歷進(jìn)一步?jīng)_洗操作。在烘干區(qū)17中，任何保留在基底22上的流體可被蒸發(fā)或者說(shuō)從基底22上除去。在烘干機(jī)區(qū)17后，基底22可被傳送到一個(gè)或多個(gè)另外的處理操作和/或保存用于最終使用。
[0042]在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法可還包括從第一沖洗工位46收集沖洗液(如，在沖洗液收集器56中)。接著收集到的沖洗液可作為循環(huán)進(jìn)料(如，經(jīng)由循環(huán)流動(dòng)路徑64)以選定的速率連續(xù)地、周期地或隨機(jī)地遞送到反應(yīng)浴26。
[0043]在示例性實(shí)施例中，本發(fā)明的方法可還包括在基底22的連續(xù)蝕刻過(guò)程中控制和/或保持反應(yīng)浴的一種或多種特性。反應(yīng)浴26的此類(lèi)控制可通過(guò)上述討論的一個(gè)或多個(gè)控制器進(jìn)行。例如，本發(fā)明的方法可包括控制和/或保持以下任何或全部:(i)反應(yīng)浴26中金屬濃度；(ii)反應(yīng)浴26中反應(yīng)試劑濃度；和(iii)反應(yīng)浴體積，至少部分被以下任何或全部項(xiàng)控制:(a)反應(yīng)浴除去速率；(b)反應(yīng)試劑補(bǔ)充速率；和(c)反應(yīng)試劑循環(huán)速率。特別是在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法可包括控制(a)、(b)、和(c)中任何或全部，使得(i)、
(ii)、和(iii)中任何或全部都保持在預(yù)定設(shè)定值，或保持在預(yù)定的閾值上/下。這樣，本發(fā)明的方法可有利于具有可反應(yīng)的表面組合物的基底22連續(xù)處理(如，金屬化基底的濕法蝕刻)延長(zhǎng)的時(shí)間段而不需要替換反應(yīng)浴26，并且不需要降低反應(yīng)速率或在反應(yīng)的基底產(chǎn)品中產(chǎn)生瑕疵。
[0044]在 各種實(shí)施例中，上述系統(tǒng)流動(dòng)速率的控制可包括基于一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)變量和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)確定流動(dòng)速率。例如，在一些實(shí)施例中，流動(dòng)速率可至少部分地基于從基底蝕刻的金屬進(jìn)入反應(yīng)浴的速率(也就是基底22傳送通過(guò)反應(yīng)容器14的速率)確定。如上述討論的，從單位長(zhǎng)度的基底22除去金屬的量可近似為存在于未蝕刻基底的未圖案化區(qū)域的金屬量。從該近似和已知基底纖維網(wǎng)速度，可易于確定從基底蝕刻的金屬進(jìn)入蝕刻劑浴的速率。從該確定的速率和相對(duì)于反應(yīng)浴26的化合物間發(fā)生的蝕刻反應(yīng)和任何副反應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，可確定金屬積累的速率以及蝕刻劑物質(zhì)消耗的速率。這些速率又可用來(lái)確定系統(tǒng)流動(dòng)速率，其對(duì)于實(shí)現(xiàn)所需的反應(yīng)浴特性(如，組分濃度)是必要的。
[0045]在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法可包括在保持反應(yīng)浴26體積恒定的同時(shí)，將氧化劑、金屬絡(luò)合劑、和存在于反應(yīng)浴26中的金屬的濃度保持在預(yù)定的設(shè)定值(或在一些預(yù)定的設(shè)定值公差內(nèi))。在此類(lèi)實(shí)施例中，該方法可還包括確定蝕刻劑浴排出速率、氧化劑補(bǔ)充速率、金屬絡(luò)合劑補(bǔ)充速率、和循環(huán)速率以保持濃度如下:
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種將基底圖案化的方法，該方法包括: 提供包含金屬化表面的基底，所述金屬化表面具有抗蝕刻圖案化的區(qū)域和未圖案化的區(qū)域； 使所述基底通過(guò)反應(yīng)容器，其中所述反應(yīng)容器包含: 蝕刻劑浴，所述蝕刻劑浴包含氧化劑和金屬絡(luò)合劑； 通過(guò)使所述金屬化表面與所述氧化劑和金屬絡(luò)合劑接觸以從所述未圖案化的區(qū)域除去金屬來(lái)在所述反應(yīng)容器內(nèi)濕法蝕刻所述基底； 通過(guò)分別以第一補(bǔ)料速率和第二補(bǔ)料速率將所述氧化劑和金屬絡(luò)合劑中的每一種的補(bǔ)料遞送到所述蝕刻劑浴來(lái)保持所述蝕刻劑浴中的所述氧化劑和金屬絡(luò)合劑的濃度；以及通過(guò)以蝕刻劑浴除去速率從所述反應(yīng)容器排出一定量的所述蝕刻劑浴來(lái)保持所述蝕刻劑浴中的所述金屬的濃度； 其中所述第一補(bǔ)料速率和第二補(bǔ)料速率以及所述蝕刻劑浴除去速率至少部分地基于從所述基底蝕刻的金屬進(jìn)入所述蝕刻劑浴的速率來(lái)確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一補(bǔ)料速率和第二補(bǔ)料速率中的任一者或兩者至少部分地基于下列中的任一者或兩者中的所述氧化劑和金屬絡(luò)合劑的消耗速率來(lái)進(jìn)一步確定:(i)蝕刻反應(yīng)；和(ii)所述蝕刻劑浴的組分間發(fā)生的一種或多種副反應(yīng)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其在所述基底的濕法蝕刻后還包括:(i)沖洗所述濕法蝕刻的基底；(ii)收集所述沖洗液；以及(iii)將所述收集的沖洗液的至少一部分遞送到所述反應(yīng)容器以用于添加到所述蝕刻劑浴。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一補(bǔ)料速率和第二補(bǔ)料速率中的任一者或兩者至少部分地基于將所述收集的沖洗液遞送到所述反應(yīng)容器的速率來(lái)進(jìn)一步確定。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中使所述金屬化表面與所述氧化劑和金屬絡(luò)合劑接觸的步驟包括從一個(gè)或多個(gè)流體遞送裝置排出所述氧化劑和金屬絡(luò)合劑。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中使所述金屬化表面與所述氧化劑和金屬絡(luò)合劑接觸的步驟包括將所述金屬化表面至少部分地浸沒(méi)在所述蝕刻劑浴中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述蝕刻劑浴的體積保持基本上恒定。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氧化劑包括硝酸鐵。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述金屬絡(luò)合劑包括硫脲或硫脲衍生物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述蝕刻劑浴包括漂白定影溶液。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-7和10中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氧化劑包括EDTA鐵銨。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-7和10-11中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述金屬絡(luò)合劑包括硫代硫酸鹽。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述金屬包括選自銀、金以及它們的組合的一種或多種金屬。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述圖案化的區(qū)域包括自組裝單層圖案化的區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中將所述自組裝單層圖案化的區(qū)域微接觸印刷到所述金屬化表面上。
16.根據(jù)權(quán)利要求14-15中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述單層包含有機(jī)硫化合物。
17.—種處理基底的方法,該方法包括: 提供包含可反應(yīng)的表面組合物的基底； 使所述基底通過(guò)反應(yīng)容器，其中所述反應(yīng)容器包含: 包含第一反應(yīng)試劑和第二反應(yīng)試劑的反應(yīng)?。? 使所述可反應(yīng)的表面組合物與所述第一反應(yīng)試劑和第二反應(yīng)試劑接觸以進(jìn)行它們之間的反應(yīng)；以及 通過(guò)將所述第一反應(yīng)試劑和第二反應(yīng)試劑中的每一種的補(bǔ)料遞送到所述反應(yīng)浴來(lái)保持所述反應(yīng)浴中的所述第一反應(yīng)試劑和第二反應(yīng)試劑的濃度， 其中所述第一反應(yīng)試劑和第二反應(yīng)試劑分別以第一補(bǔ)料速率和第二補(bǔ)料速率遞送到所述反應(yīng)?。徊⑶? 其中所述第一補(bǔ)料速率和第二補(bǔ)料速率至少部分地基于所述基底被傳送通過(guò)所述反應(yīng)容器的速率來(lái)確定。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述可反應(yīng)的表面組合物包含金屬，并且其中所述方法還包括通過(guò)以反應(yīng)浴除去速率從所述反應(yīng)容器排出一定量的所述反應(yīng)浴來(lái)保持所述反應(yīng)浴中的所述金屬的濃度，并且其中所述反應(yīng)浴除去速率至少部分地基于所述基底被傳送通過(guò)所述反應(yīng)容器的速率來(lái)確定。
19.根據(jù)權(quán)利要求17-18中任一項(xiàng)所述的方法，其在所述可反應(yīng)的表面組合物與所述第一反應(yīng)試劑和第二反應(yīng)試劑接觸后還包括:(i)沖洗所述基底；(ii)收集所述沖洗液；以及(iii)將所述收集的沖洗液的至少一部分遞送到所述反應(yīng)容器以用于添加到所述反應(yīng)浴。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述第一補(bǔ)料速率和第二補(bǔ)料速率中的任一者或兩者至少部分地基于將所述收集的沖洗液遞送到所述反應(yīng)容器的速率來(lái)進(jìn)一步確定。
21.根據(jù)權(quán)利要求18-20中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一反應(yīng)試劑包含氧化劑，并且所述第二反應(yīng)試劑包含金屬絡(luò)合劑。
【文檔編號(hào)】C23F1/46GK103842553SQ201280048262
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】杰弗里·H·托奇, 約瑟夫·W·V·伍德利, 托馬斯·M·林奇, 丹尼爾·M·倫茨, 羅伯特·S·戴維森, 克里斯汀·E·莫蘭, 祖麗君 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司