JP5214996B2

JP5214996B2 - Etching method

Info

Publication number: JP5214996B2
Application number: JP2008044328A
Authority: JP
Inventors: 勝雄赤瀬川
Original assignee: 日本アクア株式会社
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: JP2009203493A

Description

この発明は、パターンレジストされたプリント配線板等をエッチングするエッチング方
法に関する。 The present invention relates to an etching method for etching printed circuit boards or the like which is patterned resist.

プリント配線板のエッチング処理おいては、旧来より塩化第二鉄または塩化第二銅を主成分とする塩化物系のエッチング液が広く用いられている。また、エッチング液は、高いエッチングレートを実現するため、塩化第二鉄、塩化第二銅等の主成分の濃度が最適化されている。たとえば塩化第二銅を用いたエッチング液の場合、１リットル当たりの塩化第二銅の量は、２００ｇまたは１〜３モルとされる（非特許文献１参照）。 In the etching process of printed wiring boards, a chloride-based etching solution mainly containing ferric chloride or cupric chloride has been widely used. In addition, the concentration of main components such as ferric chloride and cupric chloride is optimized in the etching solution in order to achieve a high etching rate. For example, in the case of an etching solution using cupric chloride, the amount of cupric chloride per liter is 200 g or 1 to 3 mol (see Non-Patent Document 1).

英一太著「プリント配線板の製造技術」２００１年４月１５日、株式会社シーエムシー、ｐ．１６９Eiichita "Printed Wiring Board Manufacturing Technology" April 15, 2001, CMC Corporation, p. 169

ところで、近年携帯電話機や携帯ゲーム機等の高性能な小型電子機器の普及により、プリント配線板（銅箔）が薄くなり、配線パターンも極めて微細化してきている。現在、箔厚３５μｍの銅箔で１００μｍピッチ（線幅５０μｍ＋スペース５０μｍ）の配線パターンを形成したプリント配線板が実用化されているが、更なるファインピッチ化が要求されている。 By the way, with the spread of high-performance small electronic devices such as mobile phones and portable game machines in recent years, printed wiring boards (copper foil) have become thinner and wiring patterns have become extremely fine. Currently, a printed wiring board in which a wiring pattern having a 100 μm pitch (line width 50 μm + space 50 μm) is formed of copper foil having a foil thickness of 35 μm has been put into practical use, but further fine pitch is required.

このような薄い銅箔を用いた微細な配線パターンを上述の高いエッチングレートのエッチング液でエッチングした場合、数秒程度の極めて短時間でエッチングが完了してしまう。エッチング工程では、配線パターンやエッチング液の劣化の度合い等に基づいて微妙にエッチング時間を制御することにより、高精度のエッチングを可能にしているが、エッチングが数秒で完了する場合、エッチング時間の微妙な制御が極めて困難になる。 When a fine wiring pattern using such a thin copper foil is etched with the above etching solution having a high etching rate, the etching is completed in an extremely short time of about several seconds. In the etching process, high-precision etching is possible by finely controlling the etching time based on the wiring pattern, the degree of deterioration of the etchant, etc., but if etching is completed in a few seconds, the etching time is subtle. Control becomes extremely difficult.

また、高いエッチングレートのエッチング液を用いた場合、回路部分であるレジスト下部の銅箔を横から腐食してしまうサイドエッチングが生じやすく、エッチング不良がさらに生じやすくなるという問題点があった。 In addition, when an etching solution having a high etching rate is used, there is a problem that side etching that corrodes the copper foil under the resist, which is a circuit portion, is likely to occur from the side, and etching defects are more likely to occur.

この発明の目的は、プリント配線板のエッチングにおいて、ファインピッチのエッチングでも細かい制御ができ、高精度のエッチングが可能なエッチング方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an etching method capable of fine control in etching of a printed wiring board and fine etching and capable of highly accurate etching.

この発明のエッチング方法は、比重１．３８以上の銅濃度および０．３モル／リットル以下の塩酸濃度に維持された塩化銅エッチング液を用いて金属のエッチングを行うことを特徴とする。 The etching method of the present invention is characterized in that metal etching is performed using a copper chloride etching solution maintained at a copper concentration of 1.38 or more and a hydrochloric acid concentration of 0.3 mol / liter or less .

上記発明において、前記金属としてプリント配線板の銅箔をエッチングしてもよい。 In the above invention , a copper foil of a printed wiring board may be etched as the metal .

以上のように、この発明によれば、プリント配線板のエッチングにおいて飽和直前の濃度に維持された塩化銅エッチング液を用いるので、時間をかけたエッチングが可能であり、より薄く精密なプリント配線板のエッチングでも細かい制御ができる。そして、エッチング液のエッチング余力が少ないため、液の循環（スプレー）方向以外の方向には銅表面にエッチング能力を無くしたエッチング液の被膜が生じ、垂直方向のみエッチングが進みサイドエッチングを防止することができる。 As described above, according to the present invention, since the copper chloride etchant maintained at the concentration just before saturation is used in the etching of the printed wiring board, it is possible to perform the etching over time, and the thinner and more precise printed wiring board. Even fine etching can be controlled. In addition, since the etching solution has little etching capacity, an etching solution film with no etching ability is formed on the copper surface in directions other than the solution circulation (spray) direction, and etching proceeds only in the vertical direction to prevent side etching. Can do.

また、エッチング液に塩素ガスを補給して再生すれば、再生時に水成分が追加されず比重を維持しやすく、比重調整水を加えることで容易に塩化第二銅エッチング液の濃度を飽和直前の濃度に保つことができる。これにより、エッチング液の組成のリアルタイム自動制御を可能にすることができる。
Also, lever be reproduced supplemented chlorine gas in an etching solution, easy to maintain the specific gravity not added water component at the time of reproduction, the saturation immediately before the concentration of easily cupric chloride etching solution by adding a specific gravity adjusting water The concentration can be kept. Thereby, real-time automatic control of the composition of the etching solution can be enabled.

この発明の実施形態であるプリント配線板のエッチング方法に用いられるエッチング液について説明する。本実施形態のエッチングには、塩化第二銅を主成分とする塩化銅エッチング液を用いる。このエッチング液は、塩化第二銅の濃度が飽和直前まで高められており比重が１．３８〜１．４５程度であり、１．４０〜１．４２であることがさらに好適である。また、このエッチング液は、塩酸濃度が０．３モル以下に制御されている。この発明に係るエッチング方法を良好に実施するためには、塩酸濃度は０．２モル以下であることがより好適である。なお、このエッチング液は、３０〜５０℃の液温で使用される。 An etching solution used in the printed wiring board etching method according to the embodiment of the present invention will be described. For the etching of this embodiment, a copper chloride etchant containing cupric chloride as a main component is used. In this etching solution, the concentration of cupric chloride is increased to just before saturation, the specific gravity is about 1.38 to 1.45, and more preferably 1.40 to 1.42. In addition, the hydrochloric acid concentration of this etching solution is controlled to 0.3 mol or less. In order to satisfactorily carry out the etching method according to the present invention, the hydrochloric acid concentration is more preferably 0.2 mol or less. In addition, this etching liquid is used at the liquid temperature of 30-50 degreeC.

上述の組成のエッチング液は、一般の塩化銅エッチング液と比して、単位容積あたりの銅腐食量が少なく劣化が早いという特徴を有する。すなわち、液中の二価銅イオン濃度が飽和直前まで高く、且つ塩酸濃度が低いため、このエッチング液の銅腐食余力が殆ど残されておらず、通常の塩化銅エッチング液（液中の塩化第二銅濃度が１〜３モル／リットル）ならば、０．２〜０．５ｇ／リットル程度の銅をエッチングできるのに、この実施形態のエッチング液では、０．１ｇ／リットル程度しかエッチングできない。これにより、プリント配線板の微細パターンの内部に入り込んだエッチング液は直ぐに劣化してエッチング能力を失うため、図１（Ａ）に示すように微細パターン内部に流入した直後の下方向へのエッチングで能力を失い、横方向にはエッチング能力を失ったエッチング液の被膜が生じ、横方向へのエッチングが殆ど進まない。 The etching solution having the above-described composition has a feature that the amount of copper corrosion per unit volume is small and deterioration is quicker than a general copper chloride etching solution. That is, since the divalent copper ion concentration in the solution is high until just before saturation and the hydrochloric acid concentration is low, the copper corrosion residual capacity of this etching solution is hardly left. If the concentration of dicopper is 1 to 3 mol / liter), copper of about 0.2 to 0.5 g / liter can be etched, but the etching solution of this embodiment can only etch about 0.1 g / liter. As a result, the etching solution that has entered the fine pattern of the printed wiring board immediately deteriorates and loses its etching ability. Therefore, as shown in FIG. The film of the etching solution that has lost the ability and has lost the etching ability is generated in the lateral direction, and the etching in the lateral direction hardly proceeds.

また、一般的に塩化銅エッチング液は、塩化第二鉄を主成分とする塩化鉄エッチング液に比して粘性が低いが、本実施形態の高濃度の塩化銅エッチング液は、従来よりも一般的な塩化銅エッチング液と塩化鉄エッチング液の中間程度の粘性を有する。したがって、塩化鉄エッチング液のように微細な回路パターンの内部へ液が循環しにくいという欠点を解消することができるとともに、適度な粘性を有することから、図１（Ｂ）に示すようなパターン内部での微小な循環をなくすることができ、不要な横掘りをさらによく抑制することができる。 In general, the copper chloride etchant has a lower viscosity than the ferric chloride etchant mainly composed of ferric chloride, but the high concentration copper chloride etchant of the present embodiment is more general than the conventional one. Viscosity about halfway between typical copper chloride etchant and iron chloride etchant. Accordingly, it is possible to eliminate the disadvantage that the liquid is difficult to circulate inside the fine circuit pattern such as an iron chloride etching solution, and since it has an appropriate viscosity, the inside of the pattern as shown in FIG. The minute circulation in the can be eliminated, and unnecessary side digging can be further suppressed.

なお、この実施形態のエッチング液が低下した場合、塩素ガス（および純水）を用いて再生する。すなわち、一般の塩化銅エッチング液のように塩酸および過酸化水素水を用いて再生する方式では、水（Ｈ２Ｏ成分）が多すぎて１．４前後の比重を維持できない。このため、塩素ガスを用いてＨ２Ｏ成分を増加させることなく、銅イオンを一価から二価に酸化させてエッチング液を再生する。ただし、このままではエッチング液の比重が上昇してしまうので、適宜比重調整水を追加して比重を調整する。オーバーフローしたエッチング液は廃液として回収する。 In addition, when the etching liquid of this embodiment falls, it regenerates using chlorine gas (and pure water). That is, in the method of regenerating using hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution as in a general copper chloride etching solution, the specific gravity of around 1.4 cannot be maintained because of too much water (H 2 O component). For this reason, the etching solution is regenerated by oxidizing copper ions from monovalent to divalent without increasing the H 2 O component using chlorine gas. However, since the specific gravity of the etching solution increases as it is, the specific gravity is appropriately adjusted by adding specific gravity adjusting water. The overflowed etching solution is collected as a waste solution.

図２は、この発明の実施形態であるエッチング方法、およびエッチング液再生方法を適用したエッチングシステムの構成を示す図である。このエッチングシステムでは、上述した飽和直前の塩化銅エッチング液を用いる。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an etching system to which an etching method and an etching solution regeneration method according to an embodiment of the present invention are applied. In this etching system, the above-described copper chloride etchant immediately before saturation is used.

エッチングシステムは、エッチングを行うエッチングマシン３と、エッチングマシン３で使用され組成が変化したエッチング液が排出される再生タンク４と、再生タンク４に対して塩素ガスを供給する塩素ガス供給装置１と、再生タンク４に対して比重調整水（純水）を貯蔵する水供給装置２と、再生タンク４内のエッチング液の組成を検出する組成検出装置５と、組成検出装置５の検出値に基づいて塩素ガス供給装置１および水供給装置２を制御する制御部６とを備えている。 The etching system includes an etching machine 3 that performs etching, a regeneration tank 4 that discharges an etching solution that has been used in the etching machine 3 and has changed composition, and a chlorine gas supply device 1 that supplies chlorine gas to the regeneration tank 4. Based on the detection value of the water supply device 2 for storing the specific gravity adjustment water (pure water) in the regeneration tank 4, the composition detection device 5 for detecting the composition of the etching solution in the regeneration tank 4, and the composition detection device 5. And a control unit 6 for controlling the chlorine gas supply device 1 and the water supply device 2.

エッチングマシン３で使用されている塩化第二銅エッチング液は銅をエッチングするにつれて以下のように組成が変化する。
CuCl₂＋Cu→2CuCl The composition of the cupric chloride etchant used in the etching machine 3 changes as follows as the copper is etched.
CuCl ₂ + Cu → 2CuCl

すなわち、エッチング液である塩化第二銅溶液は銅を腐食することで塩化第一銅溶液に変化する（実際には錯体となって液中に溶解する）。エッチングマシン３は、このように組成の変化したエッチング液を図示していないポンプを利用して再生タンク４に排出する。 That is, the cupric chloride solution that is an etching solution changes into a cuprous chloride solution by corroding copper (actually becomes a complex and dissolves in the solution). The etching machine 3 discharges the etching solution whose composition has changed in this way to the regeneration tank 4 using a pump (not shown).

そして、再生タンク４内のエッチング液は、図示しないポンプによって組成検出装置５に送られる。組成検出装置５は、エッチング液内の銅濃度、塩酸濃度等を検出するセンサや比重計等を有している。 Then, the etching solution in the regeneration tank 4 is sent to the composition detection device 5 by a pump (not shown). The composition detection device 5 includes a sensor for detecting the copper concentration, the hydrochloric acid concentration, and the like in the etching solution, a hydrometer, and the like.

制御部６は、これらセンサ、比重計の検出結果に基づき、塩化銅エッチング液を上述の組成に維持するように塩素ガスの供給量を演算し、塩素ガス供給装置１のポンプを制御して塩素ガスを再生タンク４内のエッチング液に注入することにより、エッチング液を再生する。以下に、このときの反応式を示す。
2CuCl＋Cl₂→2CuCl₂ Based on the detection results of these sensors and hydrometers, the control unit 6 calculates the supply amount of chlorine gas so as to maintain the copper chloride etching solution in the above-described composition, and controls the pump of the chlorine gas supply device 1 to control chlorine. By injecting gas into the etching solution in the regeneration tank 4, the etching solution is regenerated. The reaction formula at this time is shown below.
2CuCl + Cl ₂ → 2CuCl ₂

このように、エッチング液中の塩化第一銅が塩素ガスにより、他の成分を増やすことなく塩化第二銅に変化する。このように、塩素ガスを使って再生することにより、水分を増加させることなく一価銅を二価銅に変化させることができ、エッチング液の比重を１．３８若しくは１．４以上に維持することができる。この処理のみであると、エッチングによりプリント配線板の銅箔から溶融した一価銅も二価銅に変換されるため、徐々にエッチング液の銅濃度が上昇してゆく。そこで、制御部６は、前記検出結果に基づいて、水供給装置２を制御し、比重調整水を再生タンク４内のエッチング液に注入することにより、エッチング液の比重を１．３８〜１．４５若しくは１．４０〜１．４２に維持する。 Thus, cuprous chloride in the etching solution is changed to cupric chloride by chlorine gas without increasing other components. Thus, by regenerating using chlorine gas, monovalent copper can be changed to divalent copper without increasing moisture, and the specific gravity of the etching solution is maintained at 1.38 or 1.4 or more. be able to. When only this treatment is performed, the monovalent copper melted from the copper foil of the printed wiring board by etching is also converted into divalent copper, so that the copper concentration of the etching solution gradually increases. Therefore, the control unit 6 controls the water supply device 2 based on the detection result, and injects the specific gravity adjustment water into the etching solution in the regeneration tank 4, thereby adjusting the specific gravity of the etching solution to 1.38 to 1. 45 or 1.40 to 1.42.

図３は、エッチングシステムの動作を示すフローチャートである。エッチングマシン３は連続動作し、ポンプによるエッチングマシン３と再生タンク４との間のエッチング液の還流は継続的に行われている。この処理動作は、エッチングマシン３の動作中に一定時間毎に実行される。まずセンサに電圧を印加して作動状態にする（Ｓ１）。制御部６は、センサおよび比重計の検出内容に基づき、エッチング液の組成および比重を検出する（Ｓ２）。そして、制御部６は、この検出された濃度に基づいて、エッチング液に補給すべき塩素ガス、水の補給量を演算し（Ｓ３）、塩素ガス供給装置１、水供給装置２を制御して塩素ガスおよび比重調整水を再生タンク４に添加して、エッチング液を再生するとともにエッチング液の比重を調整する（Ｓ４）。 FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the etching system. The etching machine 3 operates continuously, and the reflux of the etching solution between the etching machine 3 and the regeneration tank 4 by the pump is continuously performed. This processing operation is executed at regular intervals during the operation of the etching machine 3. First, a voltage is applied to the sensor to activate it (S1). The control unit 6 detects the composition and specific gravity of the etching solution based on the detection contents of the sensor and the hydrometer (S2). Then, the control unit 6 calculates chlorine gas and water supply amounts to be supplied to the etching solution based on the detected concentration (S3), and controls the chlorine gas supply device 1 and the water supply device 2 to control them. Chlorine gas and specific gravity adjustment water are added to the regeneration tank 4 to regenerate the etchant and adjust the specific gravity of the etchant (S4).

上記実施形態では、エッチング液を塩素ガスで再生することにより、エッチング液の高い銅濃度を維持しているが、塩酸および過酸化水素水を用いてこの実施形態のエッチング液を再生することも可能である。この場合には、高濃度の過酸化水素水（６０％程度）を用いて再生し、再生後加熱等により若干の水分を除去して銅濃度を高めてエッチングに使用すればよい。 In the above embodiment, the etching solution is regenerated with chlorine gas to maintain a high copper concentration in the etching solution. However, the etching solution of this embodiment can be regenerated using hydrochloric acid and hydrogen peroxide. It is. In this case, regeneration may be performed using a high-concentration hydrogen peroxide solution (about 60%), and some water may be removed by heating after regeneration to increase the copper concentration and use for etching.

本実施形態および従来のエッチング方向を示す図である。It is a figure which shows this embodiment and the conventional etching direction. この発明の実施例であるエッチング制御装置を適用したエッチング装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the etching apparatus to which the etching control apparatus which is an Example of this invention is applied. エッチング制御装置の動作のフローチャートである。It is a flowchart of operation | movement of an etching control apparatus.

Explanation of symbols

１−塩素ガス供給装置
２−水供給装置
３−エッチングマシン
４−再生タンク
５−組成検出装置
６−制御部 1-Chlorine gas supply device 2-Water supply device 3-Etching machine 4-Regeneration tank 5-Composition detection device 6-Control unit

Claims

An etching method in which metal is etched using a copper chloride etchant maintained at a copper concentration of 1.38 or more and a hydrochloric acid concentration of 0.3 mol / liter or less .

The etching method according to claim 1 , wherein the metal is a copper foil of a printed wiring board.