通過蝕刻來製造元件的方法

2023-04-23 11:03:26 3

專利名稱：通過蝕刻來製造元件的方法
技術領域：
本發明涉及通過蝕刻來製造元件的方法，該元件包括基片和由基片支持的導電線路結構，導電線路結構是通過用蝕刻劑局部蝕刻掉由基片支持的導電塗層而形成的，在這種方法中用蝕刻掩模來控制用蝕刻劑局部除去和保留導電塗層。本發明還涉及用於通過蝕刻來製造元件的蝕刻掩模，該元件包括基片和由基片支持的導電線路結構，導電線路結構是通過用蝕刻劑局部蝕刻掉由基片支持的導電塗層而形成的，蝕刻掩模確定該元件的導電線路結構。本發明還涉及包括基片和由基片支持的導電線路結構的元件。
背景技術：
通常，在蝕刻印刷電路板或其他相應電子元件或產品中，蝕刻工藝的偏差可能導致在相繼蝕刻成的同樣的蝕刻電路之間電路的電特性有顯著的偏差。特別是在蝕刻諸如天線結構之類的高頻結構時就是這樣。例如，在蝕刻射頻標識(RFID)標籤的天線中，蝕刻中的工藝偏差可以導致所蝕刻的通常由銅或鋁製成的天線的頻率特性的偏差。在天線中或在某些其他特別是高頻導體中，特別是在彎曲或拐角區域中的邊緣的形狀和平滑度以及導體的厚度和寬度的平滑度可能對導體的頻率或調諧特性具有大範圍的影響。例如，在像要附著在百貨公司出售的物品上的RFID標籤那樣的產品中不允許頻率或調諧特性有大範圍的偏差，這是因為必須以非常準確規定的頻率才能讀取存儲在標籤內的信息。因此，為了避免讀取存儲在RFID標籤內的信息失敗或性能降低，標籤內天線的頻率特性基本上不可以變化。JP公布61251035揭示了一種在晶片蝕刻工藝中的裝置。這種裝置包括樣本電極和被置於樣本電極上面的要蝕刻的晶片。這種裝置還包括與晶片分開的蝕刻劑消耗材料， 布置在樣本電極上面，要蝕刻的晶片的周邊之外。蝕刻劑消耗材料的用途是通過蝕刻劑消耗材料的作用使蝕刻劑在晶片表面的饋給率更為穩定，以便提高要蝕刻的晶片的表面上的蝕刻率的均勻性，從而試圖提高晶片蝕刻工藝的再現性。然而，這樣一種裝置不足以保證在蝕刻具有包含大量較小的重要細節的複雜圖案的物件中有良好的再現性。

發明內容
本發明的一個目的是為蝕刻包括電路的元件提供一種新型的解決方案。按照本發明的方法的特徵在於蝕刻掩模包括與在蝕刻期間要保留的導電線路結構相應的至少一個主區域上的阻擋材料，此外蝕刻掩模還包括至少一個包含阻擋材料的副區域，副區域被布置成離主區域的邊緣一定距離；以及將蝕刻劑加到元件上，直到導電塗層的不受蝕刻掩模的主區域保護的區域以及導電塗層的受蝕刻掩模的副區域保護的區域已基本上被蝕刻劑除去。按照本發明的蝕刻掩模的特徵在於蝕刻掩模包括與在蝕刻期間要保留的導電線路結構相應的至少一個主區域上的阻擋材料，此外蝕刻掩模還包括至少一個包含阻擋材料的副區域，副區域被布置成離主區域的邊緣一定距離。按照本發明的元件的特徵為導電線路結構是按照權利要求1至6中任一項製造的。在製造包括基片和由基片支持的導電線路結構的元件的方法中，導電線路結構是通過用蝕刻劑局部蝕刻掉由基片支持的導電塗層而形成的。此外，蝕刻掩模被用來控制用蝕刻劑局部除去和保留導電塗層，蝕刻掩模包括與在蝕刻期間要保留的導電線路結構相應的至少一個主區域上的阻擋材料。蝕刻掩模還包括至少一個包含阻擋材料的副區域，副區域被布置成離主區域的邊緣一定距離。此外，將蝕刻劑加到元件上，直到導電塗層的不受蝕刻掩模的主區域保護的區域以及導電塗層的受蝕刻掩模的副區域保護的區域已基本上被蝕刻劑除去。通過使用包括至少一個包含阻擋材料的副區域的蝕刻掩模，而副區域被布置成離與在蝕刻期間要保留的導電線路結構相應的主區域一定距離，就可以緊挨著要保留的導電線路結構提供臨時的支持和/或穩定區域，該臨時的支持和/或穩定區域使蝕刻劑液體對要保留的導電線路結構的作用穩定。按照一個實施例，蝕刻掩模包括包含阻擋材料的至少一個第一副區域和至少一個第二副區域，第一副區域和第二副區域至少部分圍著主區域，離主區域的邊緣一定距離，第二副區域相對於第一副區域基本上在沿基片表面方向的同一平面內在主區域的相對側圍著主區域。通過使用至少部分或基本上完全圍著蝕刻掩模的與在蝕刻期間要保留的導電線路結構相應的主區域的幾個副區域，就可以控制蝕刻劑對在蝕刻期間要保留的導電線路結構的兩側的作用。按照本發明的第二實施例，要製造的元件被布置成形成射頻標識標籤的一部分， 而導電線路結構被布置成與射頻標識標籤的天線相應。使用副區域來在導電線路結構的蝕刻期間提供支持和/或穩定區域在蝕刻要用於射頻標識標籤的天線中是非常有益的，這是因為特別是在高頻應用中天線的邊緣的平滑度可能對天線的頻率或調諧特性具有大範圍的影響。


下面將參照附圖通過優選實施例對本發明進行更詳細說明，在這些附圖中圖1為包括導電線路結構的元件的示意俯視圖；圖2為圖1所示元件在元件製造期間某個階段的示意俯視圖；圖3為圖2所示的未完工元件的截面的示意側視圖；圖4為在製造圖1至3所示的元件中所用的第二蝕刻掩模的示意俯視圖；圖5為在製造元件中可以使用的另一個蝕刻掩模的示意俯視圖；以及圖6為可能的第二導電線路結構的示意俯視圖。
具體實施例方式圖1示意性地示出了元件1的俯視圖。元件1包括基片2和導電線路結構3。元件1可以形成可用於許多不同類型的應用的射頻標識標籤的一部分。例如可以將RFID標籤附著於百貨公司所出售的不同類型的物品上，用以存儲與RFID標籤所附著到的物品有關的特定信息。在製造RFID標籤中使用元件1時，導電線路結構2要被製造以起標籤的天線的作用。此後，以虛線框示意性示出的集成電路4或晶片4被布置成與該天線相連接，以便存儲與RFID標籤所附著到的物品有關的特定信息。然後，將還包括集成電路4的元件1 附著到壓敏膠即粘結標籤5或某種其他類型的附著件上，從而提供易於附著到例如百貨公司要出售的物品上的完工RFID標籤6。在圖1中，粘結標籤5示意性地以圍著元件1的虛線框示出。除了圖1所示的這些基本件之外，RFID標籤還可能含有層疊或以其它方式附著到該結構上的其他層。在RFID標籤內，形成天線的導電線路結構提供了在標籤與讀取存儲在標籤內的信息的設備或發送要存儲在標籤內的信息的設備之間傳送信息的裝置。RFID標籤可以是無源、半無源或有源的，這取決於標籤怎樣得到供電，還取決於有多少集成電路智能添加給標籤。無源RFID標籤沒有任何它自己的單獨電源，而由外部讀取設備產生的詢問電磁場供電。有源RFID標籤可以具有電池電源，從而能自己發送信號。各種不同類型的RFID標籤處於這兩種極端的情況之間。RFID標籤的基本結構和工作原理對於本領域技術人員來說通常都是已知的，因此在本文中就不再對這些進行進一步的討論。對於本解決方案，討論特別集中在通過蝕刻產生RFID標籤的高性能天線上，但顯然這種解決方案也可以用於蝕刻其他導電線路結構。與通過蝕刻來製造像RFID標籤內的天線那樣的電路有關的問題是蝕刻工藝的偏差將導致電路的電特性的偏差。特別是在彎曲區域和拐角處的邊緣的形狀和平滑度以及天線導體的厚度和寬度的平滑度可能對天線的頻率或調諧特性具有大範圍的影響。然而，天線的頻率或調諧特性的大範圍偏差是不允許的，這是因為讀取存儲在標籤內的信息必須用非常準確規定的頻率才能完成。因此，需要使電路的電特性只有小偏差的製造方法，以使這樣的天線的性能達到最好。應注意的是，通常在RFID電路中特別是在無源標籤中產生的電流和電壓電平非常小，即使天線的電性能的較小的缺陷也會導致讀取距離或準確度顯著降低。圖2示意性地示出了圖1所示的元件1處在作為元件1的導電線路結構的天線7 的製造階段的俯視圖。圖3示意性地示出了圖2所示的元件1的截面的側視圖。圖4示意性地示出了可在製造元件1中使用的蝕刻掩模8。元件1包括基片2和天線7，該天線是元件1的導電線路結構。基片2通常用諸如PET之類的塑料材料製造。在蝕刻天線的開始階段，在基片2上面有一層導電塗層，因此基片2支持著導電塗層。這個導電塗層通常是某種金屬塗層，典型的是銅或鋁塗層，它形成了天線的坯件或預型件，可以由該坯件通過蝕刻掉部分導電塗層製成天線7。在蝕刻天線7 前導電塗層的輪廓線在圖2中示為以標號9標記的虛線。在開始蝕刻天線7時，將圖4所示的蝕刻掩模8布置在包括導電塗層9的基片2上面。蝕刻掩模8包括蝕刻掩模8的主區域10上的蝕刻掩模材料或阻擋材料，主區域10的形狀與在蝕刻後要保留的天線7的形狀相應。蝕刻掩模8還包括圍著主區域10的第一副區域11上的阻擋材料。第一副區域11具有線條形狀，按照主區域10的外緣，離主區域10 一定距離。蝕刻掩模8還包括在主區域10的內側圍著主區域10的第二副區域12上的阻擋材料。第二副區域12具有線條形狀，按照主區域10的內緣的形狀，離主區域10 —定距離。
通常，將蝕刻掩模8布置在基片2上面，使得在第一階段整個基片都被掩模材料或抗蝕材料塗敷。然後，用掩模圖案對掩模材料曝光，再根據所使用的是正或負的光阻掩模材料，用蝕刻劑除去掩模材料的已曝光或未曝光的部分。在蝕刻天線中，通常使用的是負的光阻掩模材料。本領域技術人員通常還知道將蝕刻掩模8布置在基片2上面的其他類型的一些方式，諸如使用不同類型的抗蝕刻劑的保護材料例如塗料，但是以上所說明的基於光刻法的方法在蝕刻精細的圖案或線路結構中是最常用的。在將圖4所示的蝕刻掩模8布置到包括有著導電塗層9的基片2的元件1上面後， 將蝕刻劑加到元件1上。蝕刻劑除去導電塗層的不受蝕刻掩模8的在主區域10和副區域 11和12內的阻擋材料保護的那些部分。因此，在某個蝕刻點，元件1包括與天線7相應的導電線路結構。類似地，在某個蝕刻點，元件1還包括圍著天線7離天線7的外緣一定距離按照天線7的外緣的形狀的線條13和離天線7的內緣一定距離按照天線7的內緣的形狀的線條14。線條13和14是由於蝕刻掩模8的第一副區域11和第二副區域12的保護作用而造成的。因此，蝕刻劑從元件1上除去了導電塗層9的其他部分。在實踐中，蝕刻效應也至少在某種程度上側向作用到阻擋材料下。在進一步繼續蝕刻時，蝕刻劑將還繼續除去在與蝕刻掩模8的主區域10和副區域11和12相應的阻擋材料下的導電塗層9，因此在某個進一步蝕刻階段，在與蝕刻掩模8的副區域11和12相應的阻擋材料下的線條13和14基本上完全被蝕刻掉，在這個階段就可以停止蝕刻工藝。利用在蝕刻掩模8內的副區域11和12，可以緊挨著要製造的天線結構7形成臨時線條13和14。這些臨時線條13和14形成用於蝕刻天線7的臨時的支持和/或穩定線條或結構。這些支持線條13和14的作用對於蝕刻天線7是非常正面的。支持線條13和 14為蝕刻劑提供了一個臨時和局部化的支持和/或穩定環境，使得對要蝕刻的天線7的蝕刻作用比在沒有這樣的支持線條的情況更為穩定。這樣做的優點是，在要蝕刻的元件之間保持天線的結構一致，在彎曲區域或拐角處也提供了天線邊緣的適當形狀和平滑特性，還提供了天線導體的適當的平滑度和厚度和寬度，天線因此提供了穩定的天線頻率和調諧特性。天線的電性能在一批蝕刻的各個天線之間以及在各批之間的偏差顯著地得到消除。由於這些臨時支持線條狹窄，而蝕刻劑具有某些側向蝕刻作用，這導致可以從元件1除去適當設計的臨時支持線條13和14。金屬層的厚度，即要蝕刻掉的導電塗層的厚度，限定了蝕刻劑可以起作用的側向區域。採用臨時支持線條13和14的適當選擇的寬度結合足夠長的蝕刻時間，即使是蝕刻掩模8的阻擋材料的保護層使這些線條免受被從頂面蝕刻，臨時支持線條也將被蝕刻劑側向蝕刻掉。取決於導電塗層的製造材料、天線的形狀或結構以及所使用的蝕刻工藝，臨時支持線條13和14的寬度可以有所不同。例如，對於鋁和特定天線結構，天線7的邊緣與支持線條之間的距離D可以在50至70微米之間，而支持線條的寬度W可以在80至250微米之間。然而，取決於天線結構和所用的蝕刻工藝，所給出的這些值可以顯著不同。導電塗層的厚度也取決於導電塗層的材料而有所不同，但是在所討論的是鋁或銅時，導電塗層的典型厚度在幾微米至幾十微米之間。在圖4中，蝕刻掩模8包括一個第一副區域11和一個第二副區域12，這兩個區域基本上在天線7的與它們相應的側包圍了天線7的邊緣的全長。然而，也可以是有幾個第一副區域11和幾個第二副區域12，布置成離蝕刻掩模8的主區域10的邊緣一定距離。圖 5示意性地示出了這種蝕刻掩模，其中有幾個第一副區域11和幾個第二副區域12，只是布置在要蝕刻的天線結構的彎曲區域或拐角處，因為特別是在彎曲和拐角區域內的天線的邊緣的形狀和平滑度對天線結構的頻率或調諧特性可能具有最大範圍的影響，而直的部分對頻率和調諧特性具有不太關鍵的影響。此外，在緊挨著蝕刻掩模8的主區域設置的只有蝕刻掩模8的一個副區域的情況下，這種類型的實施方式也是可行的，這個副區域相對於要蝕刻的天線結構位於在考慮要蝕刻的天線的頻率和調諧特性時最為關鍵之處。圖6示出了可以用所給出的解決方案實現的天線結構7的第二實施例。圖6示出了在製造階段的天線結構，其中仍可看到支持線條。天線7的形狀或結構較為複雜，包括較多的拐角或彎曲區域。在這種天線結構的情況下，在必須獲得良好的天線結構的頻率和調諧特性時，使用這種解決方案是非常有益的。圖1至6所示出的只是一個蝕刻掩模8和只是一個完工或未完工的元件1。然而， 蝕刻工藝通常用來同時製造幾個元件1，在這種情況下，可以將元件1的幾個預型件布置在一些提供處理的板上，逐板處理元件1的預型件。也可以將元件的這些預型件布置在一個輸送帶上，從而連續地處理從一個滾筒運行到另一個滾筒的輸送帶。通常將用作蝕刻劑的液體噴塗到導電塗層和抗蝕刻掩模的表面上。蝕刻所用的時間例如可以是30秒左右，而在蝕刻工藝期間要蝕刻的對象通常通過蝕刻設備。蝕刻工藝的最後階段通常是清洗經蝕刻的表面。在製造工藝中，也可以通過中斷將蝕刻劑加到元件上中斷蝕刻，並檢驗支持線條13和14是否已被蝕刻掉，即檢驗在一個或多個副區域11和12 下是否存在導電塗層。在支持線條13和14仍存在的情況下，意味著在一個或多個副區域下仍有導電塗層，可以通過繼續將蝕刻劑加到元件上繼續進行蝕刻。這就意味著，可以根據支持線條或結構是否存在的情況控制用於蝕刻的處理時間，並且可以用支持線條作為蝕刻工藝的進度的指示。本領域技術人員顯而易見，隨著技術的進步，本發明的構思可以用多種方式實現。 本發明和它的實施方式並不局限於上面所說明的這些例子，而可以在權利要求書的範圍內改變。
權利要求
1.一種通過蝕刻來製造元件(1)的方法，元件(1)包括基片( 和由基片( 支持的導電線路結構(3)，導電線路結構(3)是通過用蝕刻劑局部蝕刻掉由基片(2)支持的導電塗層(9)而形成的，在所述方法中用蝕刻掩模(8)來控制用蝕刻劑局部除去和保留導電塗層(9),所述方法的特徵在於蝕刻掩模(8)包括與在蝕刻期間要保留的導電線路結構(3)相應的至少一個主區域(10)上的阻擋材料，此外蝕刻掩模(8)還包括至少一個包含阻擋材料的副區域(11，12)，副區域(11，12)被布置成離主區域(10)的邊緣一定距離⑶；以及將蝕刻劑加到元件⑴上，直到導電塗層(9)的不受蝕刻掩模⑶的主區域(10)保護的區域以及導電塗層(9)的受蝕刻掩模的副區域(11，12)保護的區域已基本上被蝕刻劑除去。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於導電塗層(9)的與蝕刻掩模(8)的包含阻擋材料的副區域(11，12)相應的區域為了導電線路結構(3)的蝕刻提供支持和/或穩定結構，使得在導電線路結構(3)的蝕刻完成以前蝕刻劑基本上除去與蝕刻掩模(8)的副區域(11，12)相應的導電塗層。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特徵在於導電塗層(9)的與蝕刻掩模(8)的包含阻擋材料的副區域(11，12)相應的區域是呈現為與相應於導電線路結構(3)的導體結構的主區域(10)平行延伸的線條(13，14)的區域。
4.按照以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於蝕刻掩模(8)包括與在蝕刻期間要保留的導電線路結構(3)相應的至少一個主區域 (10)上的阻擋材料，此外，蝕刻掩模(8)還包括包含阻擋材料的至少一個第一副區域(11) 和至少一個第二副區域(12)，第一副區域(11)和第二副區域(12)至少部分圍著主區域 (10)，離主區域(10)的邊緣一定距離(D)，第二副區域(12)相對於第一副區域(11)基本上在沿基片⑵表面方向的同一平面內在主區域(10)的相對側圍著主區域(10)；以及將蝕刻劑加到元件⑴上，直到導電塗層(9)的不受蝕刻掩模⑶的主區域(10)保護的區域以及導電塗層(9)的受蝕刻掩模⑶的第一副區域(11)和第二副區域(12)保護的區域已基本上被蝕刻劑除去。
5.按照以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於 中斷將蝕刻劑加到元件(1)上；檢驗在一個或多個副區域(11，12)下是否存在導電塗層(9)；以及在一個或多個副區域(11,1 下仍剩有導電塗層(9)的情況下，繼續將蝕刻劑加到元件⑴上。
6.按照以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於 元件(1)被布置成形成射頻標識標籤(6)的一部分；以及導電線路結構(3)被布置成與射頻標識標籤(6)的天線(7)相應。
7.一種用於通過蝕刻來製造元件(1)的蝕刻掩模(8)，元件(1)包括基片( 和由基片(2)支持的導電線路結構(3)，導電線路結構(3)是通過用蝕刻劑局部蝕刻掉由基片(2) 支持的導電塗層(9)而形成的，蝕刻掩模⑶確定該元件⑴的導電線路結構(3)，所述蝕刻掩模(8)的特徵在於蝕刻掩模(8)包括與在蝕刻期間要保留的導電線路結構(3)相應的至少一個主區域 (10)上的阻擋材料，此外蝕刻掩模(8)還包括至少一個包含阻擋材料的副區域(11，12)，副區域(11，12)被布置成離主區域(10)的邊緣一定距離(D)。
8.按照權利要求7所述的蝕刻掩模，其特徵在於蝕刻掩模(8)的包含阻擋材料的副區域(11，12)被布置成為了導電線路結構(3)的蝕刻，從導電塗層(3)的相應部分提供支持和/或穩定結構，直到完成導電線路結構(3)的蝕刻。
9.按照權利要求7或8所述的蝕刻掩模，其特徵在於蝕刻掩模(8)的包含阻擋材料的副區域(11，12)是呈現為與相應於導電線路結構(3)的導體的主區域(10)平行延伸的線條(13，14)的區域。
10.按照權利要求7-9中任一項所述的蝕刻掩模，其特徵在於蝕刻掩模(8)包括與在蝕刻期間要保留的導電線路結構(3)相應的至少一個主區域(10)上的阻擋材料，蝕刻掩模 (8)還包括包含阻擋材料的至少一個第一副區域(11)和至少一個第二副區域(12)，第一副區域(11)和第二副區域(12)至少部分圍著主區域(10)，離主區域(10)的邊緣一定距離 (D)，第二副區域(12)相對於第一副區域(11)基本上在沿基片(2)表面方向的同一平面內在主區域(10)的相對側圍著主區域(10)。
11.一種元件(1)，包括基片(2)和由基片(2)支持的導電線路結構(3)，其特徵在於 導電線路結構(3)是按照權利要求1至6中任一項所述的方法製造的。
12.按照權利要求11所述的元件，其特徵在於元件(1)被布置成形成射頻標識標籤 (6)的一部分；以及導電線路結構(3)被布置成與射頻標識標籤(6)的天線(7)相應。
全文摘要
提供一種通過蝕刻來製造元件(1)的方法，該元件包括基片(2)和由基片支持的導電線路結構(3)，該導電線路結構是通過局部蝕刻掉由基片支持的導電塗層(9)而形成的。蝕刻掩模(8)用來控制用蝕刻劑局部除去和保留導電塗層，它包括與在蝕刻期間要保留的導電線路結構相應的至少一個主區域(10)上的阻擋材料。蝕刻掩模還包括至少一個包含阻擋材料的副區域(11，12)，該副區域被布置成離主區域的邊緣一定距離(D)。將蝕刻劑加到元件上，直到導電塗層的不受蝕刻掩模的主區域保護的區域以及導電塗層的受蝕刻掩模的副區域保護的區域已基本上被蝕刻劑除去。
文檔編號C23F1/00GK102301445SQ200880132719
公開日2011年12月28日 申請日期2008年12月15日 優先權日2008年12月15日
發明者T·科斯凱萊寧 申請人:Upm Rfid有限公司