CN103046049B - 蚀刻方法及蚀刻装置 - Google Patents

Abstract

一种蚀刻方法，具备：第1蚀刻工序，将蚀刻液从一流体喷嘴（20）喷射而喷附于蚀刻对象物（1）的蚀刻对象面，从而将蚀刻对象面蚀刻；以及第2蚀刻工序，将蚀刻液与气体混合后从二流体喷嘴（30）喷射，将蚀刻液喷附于在第1蚀刻工序中被蚀刻后的蚀刻对象面，从而将蚀刻对象面进一步蚀刻。在第2蚀刻工序中，将与第1蚀刻工序相比液滴微小的蚀刻液以比第1蚀刻工序强的冲击力喷附于蚀刻对象面。

Description

蚀刻方法及蚀刻装置

技术领域

本发明涉及蚀刻方法及蚀刻装置，特别涉及在制造印刷布线板的工序中、将基板上的被加工导电层进行图案蚀刻（patternetching）而图案形成布线部的蚀刻方法及蚀刻装置。

背景技术

作为在安装有半导体等部件的印刷布线板（基板）的表面形成微细的图案的布线部的蚀刻方法，广泛地使用从一流体喷嘴向基板上喷射蚀刻液的方法。在铜箔上预先图案形成作为掩模层的抗蚀剂膜，使蚀刻液与没有被抗蚀剂膜保护的铜箔接触，从而将铜箔进行图案加工。

但是，在使用一流体喷嘴的方法中，蚀刻液滴的粒径大，例如在邻接的布线部间的间隔为50μm以下的微细化的布线图案的加工中，蚀刻液滴不能将被蚀刻层上的抗蚀剂膜的图案内蚀刻，难以使E/F（蚀刻系数etchfactor）提高。

作为消除这样的不良状况的方法，提出了使用将蚀刻液与压缩空气混合喷射的二流体喷嘴的方法。通过使用二流体喷嘴，与一流体喷嘴相比，能够实现蚀刻液的微小液滴化，喷射速度也变大。例如在微细化为50μm以下的图案的蚀刻中，也能够将蚀刻液的微小液滴以高速向图案内压入而使E/F提高。

专利文献1：日本特开2002－256458号公报

专利文献1：日本特开2010－287881号公报

但是，在使用二流体喷嘴的方法中，由于消耗大量的压缩空气，所以导致设备的大型化及成本的上升。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种在将压缩空气的消耗量抑制为最小限度的同时、能够得到适当的E/F的蚀刻方法及蚀刻装置。

为了达到上述目的，本发明的第1技术方案的蚀刻方法，具备以下工序：第1蚀刻工序，将蚀刻液从一流体喷嘴喷射而将蚀刻液喷附于蚀刻对象物的蚀刻对象面，从而将蚀刻对象面蚀刻；以及第2蚀刻工序，将蚀刻液与气体混合后从二流体喷嘴喷射而将蚀刻液喷附于在上述第1蚀刻工序中被蚀刻后的蚀刻对象面，从而将蚀刻对象面进一步蚀刻；在第2蚀刻工序中，将与第1蚀刻工序相比液滴微小的蚀刻液以比第1蚀刻工序强的冲击力喷附于蚀刻对象面。

本发明的第1技术方案的蚀刻装置具备输送机构、一流体喷嘴和二流体喷嘴。输送机构沿着依次通过第1蚀刻处理部和第2蚀刻处理部的规定的输送路径输送蚀刻对象物；一流体喷嘴配置于第1蚀刻处理部，将蚀刻液喷射并使其喷附于由输送机构输送的蚀刻对象物的蚀刻对象面；二流体喷嘴配置于第2蚀刻处理部，将蚀刻液与气体混合喷射并使其喷附于由输送机构从第1蚀刻处理部输送的蚀刻对象物的蚀刻对象面；二流体喷嘴将与一流体喷嘴相比液滴微小的蚀刻液以比一流体喷嘴强的冲击力喷附于蚀刻对象面。

在上述方法及装置中，在被蚀刻层的表面侧，首先进行来自一流体喷嘴的基于较大液滴的蚀刻液的粗略的蚀刻处理。接着，进行来自二流体喷嘴的基于微小液滴的蚀刻液的细致的蚀刻处理，即使是微细化的布线图案的加工，也能够将蚀刻液滴压入到被蚀刻层上的抗蚀剂膜的图案内。这样，由于不是对全部的蚀刻处理使用二流体喷嘴而是有效地并用一流体喷嘴和二流体喷嘴，所以能够在将压缩空气的消耗量抑制为最小限度的同时得到适当的E/F。另外，所谓E/F，是蚀刻深度（被蚀刻层的厚度）相对于被蚀刻层的横向的蚀刻量（底切量）的比率，数值越大越优选。

本发明的第2技术方案的蚀刻方法，在上述第1技术方案的蚀刻方法中，蚀刻对象面是蚀刻对象物的上表面；第1蚀刻工序包括将从一流体喷嘴喷附于蚀刻对象面的蚀刻液吸引并除去的第1吸引工序；第2蚀刻工序包括将从二流体喷嘴喷附于蚀刻对象面的蚀刻液吸引并除去的第2吸引工序。

本发明的第2技术方案的蚀刻装置，在上述第1技术方案的蚀刻装置中，具备对第1蚀刻处理部和第2蚀刻处理部双方所配置的吸引机构；输送机构以蚀刻对象面朝向上方的状态将蚀刻对象物沿大致水平方向输送；吸引机构将从一流体喷嘴和二流体喷嘴分别喷附于蚀刻对象面的蚀刻液吸引并除去。

在上述方法及装置中，将从一流体喷嘴及二流体喷嘴喷附的蚀刻液从蚀刻对象面早期地除去。因此，能够将能对蚀刻液喷附成为障碍的蚀刻液滞留的发生防范于未然，能够进行面内均匀性高的蚀刻。

此外，在上述第2技术方案的蚀刻方法及蚀刻装置中，优选的是，从二流体喷嘴向蚀刻对象面的蚀刻液的喷附量相对于从一流体喷嘴及二流体喷嘴向蚀刻对象面的蚀刻液的总喷附量的比例是2%以上50%以下。

发明效果

根据本发明，能够在将压缩空气的消耗量抑制为最小限度的同时得到适当的E/F。

附图说明

图1是示意地表示本发明的一实施方式的蚀刻装置的概略结构图。

图2是用来说明蚀刻处理的印刷布线板的放大剖视图，图2（a）表示蚀刻处理前的状态，图2（b）表示蚀刻处理后的理想的状态。

图3是表示蚀刻试验的结果的表。

图4是表示蚀刻试验的结果的曲线图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的一实施方式。

首先，参照图2的剖视图，对采用本实施方式的蚀刻方法及蚀刻装置的印刷布线板的制造方法的概要进行说明。

如图2（a）所示，在由环氧树脂等热硬化性树脂或其他树脂等构成的绝缘性的基板（蚀刻对象物）1的两面，以几～几十μm的膜厚形成例如铜箔等导电层（被蚀刻层）2。形成导电层2的方法可以是粘贴、镀层、气相成长等任意的方法，基板1的两面成为蚀刻对象面。

接着，如图2（b）所示，通过光刻工序（干膜抗蚀剂、液状抗蚀剂等）在导电层2的上层形成抗蚀剂膜3，通过进行图案曝光、显影处理，在导电层2的上层图案形成抗蚀剂膜3。抗蚀剂膜3的形成处理对基板1的两面分别进行。

接着，如图2（c）所示，对基板1的两面上的导电层2实施以抗蚀剂膜3为掩模的蚀刻处理。即，将导电层2按照抗蚀剂膜3的图案进行蚀刻，图案形成布线部2a。

在图案形成布线部2a后，例如通过强碱溶液或有机溶剂处理等将抗蚀剂膜3剥离。由此，形成希望的印刷布线板。

以上述抗蚀剂膜3为掩模的对导电层2的蚀刻处理使用本实施方式的蚀刻装置及方法进行。图1是示意地表示本实施方式的蚀刻装置的概略结构图。

在蚀刻装置10的蚀刻处理室11内，设定有从一侧（图1中左侧）的入口14朝向另一侧（图1中右侧）的出口15以水平直线状延伸的输送路径，在该输送路径中设有多个输送辊（输送机构）16。输送辊16将图案形成有抗蚀剂膜3的基板1保持为一面朝向上方另一面朝向下面的大致水平状而沿着输送路径输送。

蚀刻处理室11内的上部大致被分为进行第1蚀刻工序的第1蚀刻处理部12、和进行第2蚀刻工序的第2蚀刻处理部13，输送路径依次通过入口14侧的第1蚀刻处理部12和出口15侧的第2蚀刻处理部13。第1蚀刻处理部12排列设置有多个一流体喷嘴20，第2蚀刻处理部13排列设置有多个二流体喷嘴30。一流体喷嘴20及二流体喷嘴30可以相对于输送路径是固定的（静置），也可以相对于输送路径摆动（振动）。

在输送路径的下方的蚀刻处理室11内的底部，储存有以氯化铜、氯化铁或碱性物质为基础的蚀刻液5。各一流体喷嘴20与将储存在蚀刻处理室11内的蚀刻液5进行供给的第1蚀刻液供给管路21连接。第1蚀刻液供给管路21设有第1泵22、过滤器24和压力计23，蚀刻处理室11内的蚀刻液5从第1泵22在被过滤器24过滤后，以规定压力被供给到各一流体喷嘴20。向一流体喷嘴20的蚀刻液的供给压力由压力计23计测。

各二流体喷嘴30与将储存在蚀刻处理室11内的蚀刻液5进行供给的第2蚀刻液供给管路31连接。第2蚀刻液供给管路31设有第2泵32、过滤器34和压力计33，蚀刻处理室11内的蚀刻液5从第2泵32在被过滤器34过滤后，以规定压力被供给到各二流体喷嘴30。向二流体喷嘴30的蚀刻液的供给压力由压力计33计测。另外，向二流体喷嘴30的供给也可以不使用第2泵32及过滤器34而共用第1泵22及过滤器24。

此外，各二流体喷嘴30与将气体供给源41生成的压缩空气（加压气体）进行供给的气体供给管路40连接。气体供给管路40设有气体过滤器42、流量计43和压力计44。气体供给源41是风扇、压缩机或鼓风机等。向二流体喷嘴30的气体供给量由流量计43计测，气体供给压力由压力计44计测。

一流体喷嘴20喷射蚀刻液而使其喷附于基板1。另一方面，二流体喷嘴30将从不同的路径分别供给的蚀刻液与空气（加压气体）混合而喷射，将与一流体喷嘴20相比液滴微小的蚀刻液以比一流体喷嘴20强的冲击力喷附于基板1。

一流体喷嘴20和二流体喷嘴30在输送路径的上方和下方分别配置。上侧及下侧的一流体喷嘴20分别喷射蚀刻液而使其喷附于由输送辊16输送的基板1的上表面及下表面。此外，上侧及下侧的二流体喷嘴30将蚀刻液与空气混合喷射而使其喷附于由输送辊16输送的基板1的上表面及下表面。

在第1及第2蚀刻处理部12、13的输送路径的上方，排列设置有将从上侧的一流体喷嘴20及二流体喷嘴30分别向基板1的上表面喷附的蚀刻液吸引并除去的多个吸引单元（吸引机构）50。各吸引单元50由吸引管（图示省略）和多个缝隙（slit）状的吸引喷嘴（图示省略）构成，吸引管在与输送路径大致正交的方向上以大致水平状延伸以使得将基板1的整个宽度覆盖，吸引喷嘴形成在吸引管的外周面（在本实施方式中是下表面）并朝向输送路径开口，吸引喷嘴配置在从一流体喷嘴20及二流体喷嘴30分别喷射的蚀刻液的喷附区域之间，在其配置区域产生希望的吸引作用。

各吸引管经由吸引管路51连接于在循环管路54的中途设置的喷吸器（ejector）52的吸引口52a。循环管路54的两端与蚀刻处理室11内连通，中途设有循环泵53，是闭合回路。循环泵53将蚀刻处理室11内的蚀刻液5抽出，由喷吸器52使其成为施加了压力的状态并再次返回蚀刻处理室11。在循环管路54中循环的蚀刻液在通过喷吸器52时，由于使喷吸器52的吸引口52a为负压，所以喷附于基板1的上表面的蚀刻液从吸引喷嘴通过吸引管路51而被吸引。

当使用上述蚀刻装置1进行蚀刻处理时，在基板1（导电层2）的表面侧，在第1蚀刻处理部12中，进行来自一流体喷嘴20的、基于较大液滴的蚀刻液的粗略的蚀刻处理。接着，在第2蚀刻处理部13中，进行来自二流体喷嘴30的、基于微小液滴的蚀刻液的细致的蚀刻处理。因此，即使是微细化的布线图案的加工，也能够将蚀刻液滴压入到导电层2上的抗蚀剂膜3的图案内。

这样，不对全部的蚀刻处理使用二流体喷嘴30，而是有效地并用一流体喷嘴20和二流体喷嘴30，所以能够在将压缩空气的消耗量抑制为最小限度的同时得到适当的E/F。

此外，由于从一流体喷嘴20及二流体喷嘴30喷附的蚀刻液被从基板1的上表面早期地除去，所以能够将会对蚀刻液喷附成为障碍的蚀刻液滞留的发生防范于未然，能够进行面内均匀性高的蚀刻。

接着，对使用上述蚀刻装置1实施的蚀刻试验进行说明。

在该蚀刻试验中，测定了将从二流体喷嘴30向蚀刻对象面的蚀刻液的喷附量相对于从一流体喷嘴20及二流体喷嘴30向蚀刻对象面的蚀刻液的总喷附量的比例变更为0%、2%、5%、11%、23%、43%、100%的情况下的、加压气体的使用量（L/min）和E/F（蚀刻系数）。所谓E/F，是蚀刻深度（被蚀刻层的厚度）相对于被蚀刻层的横向的蚀刻量（底切（undercut）量）的比率，数值越大越优选。

对蚀刻对象面进行以下两种图案形成。在试料1中，对18μm铜箔的印刷布线板进行L/S=20/20μm的图案形成，在试料2中，对35μm铜箔的印刷布线板进行L/S=50/50μm的图案形成。如图2（c）所示，L是成为抗蚀剂膜3的下层的布线图案（布线部2a）的宽度，S是邻接的成为抗蚀剂膜3各自的下层的布线图案（邻接的布线图案）间的距离。在L/S=20/20μm的图案形成的情况下，布线图案的宽度与邻接的布线图案间的距离都是20μm。

对试料1及试料2的蚀刻条件，将一流体喷嘴20的蚀刻液压力设定为0.2MPa，将二流体喷嘴30的蚀刻液压力和空气压力都设定为0.3MPa。

变更一流体喷嘴数和二流体喷嘴数的比率而进行实验的结果是，E/F为图3及图4那样。可知，如果相对于到图案形成为止向印刷布线板喷射的总液量而言、使用了二流体喷嘴30的喷射液量变多，则E/F提高（参照图3及图4）。但是，如果来自二流体喷嘴30的喷射液量为一定量以上则E/F不再有大的变化，考虑到加压气体的使用量，则可知优选的是，使来自二流体喷嘴30的喷附量相对于来自一流体喷嘴20及二流体喷嘴30的总喷附量的比例（使用了二流体喷嘴30的蚀刻液量的比例）为50%以下。如果来自二流体喷嘴30的蚀刻液量的比例超过50%，则加压气体需要15,000L/min以上。当使用通常使用的无油螺旋式压缩机（才ィルフリ一スクリュ一コンプレッサ一）将0.3MPa的加压气体供给15,000L/min以上时，由于压缩机需要多台，所以认为该量以下的使用是妥当的。此外，考虑到E/F的提高，可知优选的是使使用了二流体喷嘴30的蚀刻液量的比例为2%以上。根据以上可知，优选的是，来自二流体喷嘴30的喷附量相对于来自一流体喷嘴20及二流体喷嘴30的总喷附量的比例为2%以上50%以下。

以上，基于上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式的内容，当然在不脱离本发明的范围内能够进行适当的变更。

例如，在上述实施方式中，表示了由1个蚀刻处理室11进行蚀刻处理的例子，但也可以通过连续的多个蚀刻处理室进行蚀刻处理。在该情况下，可以存在仅设有第1蚀刻处理部的上游侧的蚀刻处理室及仅设有第2蚀刻处理部的下游侧的蚀刻处理室。

标号说明

1：基板（蚀刻对象物）

2：导电层（被蚀刻层）

3：抗蚀剂膜3

10：蚀刻装置

12：第1蚀刻处理部

13：第2蚀刻处理部

16：输送辊（输送机构）

20：一流体喷嘴

30：二流体喷嘴

50：吸引单元（吸引机构）

Claims (4)

1.一种蚀刻方法，其特征在于，

具备以下工序：

第1蚀刻工序，仅将从第1蚀刻液供给管路提供的蚀刻液从一流体喷嘴喷射而将蚀刻液喷附于蚀刻对象物的蚀刻对象面，从而将上述蚀刻对象面蚀刻；以及

第2蚀刻工序，将从第2蚀刻液供给管路提供的蚀刻液与从气体供给管路提供的压缩空气混合后从二流体喷嘴喷射而将蚀刻液喷附于在上述第1蚀刻工序中被蚀刻后的上述蚀刻对象面，从而将上述蚀刻对象面进一步蚀刻；

在上述第1蚀刻工序和上述第2蚀刻工序中，将蚀刻速度大致相等的蚀刻液分别从上述一流体喷嘴和上述二流体喷嘴喷附于上述蚀刻对象面，并且，在上述第2蚀刻工序中，将与上述第1蚀刻工序相比液滴微小的蚀刻液以比上述第1蚀刻工序强的冲击力喷附于上述蚀刻对象面；

从上述二流体喷嘴向上述蚀刻对象面的蚀刻液的喷附量相对于从上述一流体喷嘴及上述二流体喷嘴向上述蚀刻对象面的蚀刻液的总喷附量的比例是2％以上50％以下。

2.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，

上述蚀刻对象面是上述蚀刻对象物的上表面；

上述第1蚀刻工序包括将从上述一流体喷嘴喷附于上述蚀刻对象面的蚀刻液吸引并除去的第1吸引工序；

上述第2蚀刻工序包括将从上述二流体喷嘴喷附于上述蚀刻对象面的蚀刻液吸引并除去的第2吸引工序。

3.一种蚀刻装置，其特征在于，

具备：

输送机构，沿着依次通过第1蚀刻处理部和第2蚀刻处理部的规定的输送路径输送蚀刻对象物；

一流体喷嘴，配置于上述第1蚀刻处理部，仅将从第1蚀刻液供给管路提供的蚀刻液喷射而使其喷附于由上述输送机构输送的蚀刻对象物的蚀刻对象面；以及

二流体喷嘴，配置于上述第2蚀刻处理部，将从第2蚀刻液供给管路提供的蚀刻液与从气体供给管路提供的压缩空气混合喷射而使其喷附于由上述输送机构从上述第1蚀刻处理部输送的蚀刻对象物的上述蚀刻对象面；

在上述第一蚀刻处理部和上述第二蚀刻处理部中，将蚀刻速度大致相等的蚀刻液分别从上述一流体喷嘴和上述二流体喷嘴喷附于上述蚀刻对象面，并且，上述二流体喷嘴将与上述一流体喷嘴相比液滴微小的蚀刻液以比上述一流体喷嘴强的冲击力喷附于上述蚀刻对象面；

从上述二流体喷嘴向上述蚀刻对象面的蚀刻液的喷附量相对于从上述一流体喷嘴及上述二流体喷嘴向上述蚀刻对象面的蚀刻液的总喷附量的比例是2％以上50％以下。

4.如权利要求3所述的蚀刻装置，其特征在于，

具备对上述第1蚀刻处理部和上述第2蚀刻处理部双方所配置的吸引机构；

上述输送机构以上述蚀刻对象面朝向上方的状态将上述蚀刻对象物沿大致水平方向输送；

上述吸引机构将从上述一流体喷嘴和上述二流体喷嘴分别喷附于上述蚀刻对象面的蚀刻液吸引并除去。