JP2000054164A

JP2000054164A - 絶縁材料の加工方法と当該方法による絶縁材料加工品および当該方法に使用するレジスト材料

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Publication number: JP2000054164A
Application number: JP10223828A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Takei; 滋郎竹居; Takeshi Sekiguchi; 関口　　毅
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2000-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ポリイミドフィルム等の絶縁性樹脂フィルム
と金属層を含む絶縁材料に対して高い選択性を有し高精
度のエッチングを行う加工方法と当該方法による絶縁材
料加工品および当該方法に使用するレジスト材料を提供
する。【解決手段】本発明の加工方法は、絶縁性の樹脂フィ
ルムを中間に有し、その両面に金属層が積層されている
絶縁材料の加工方法であって、両面の金属層上にレジス
トパターンを形成して金属層をエッチングした後、当該
絶縁材料の所定部分に微粒子を分散した樹脂材料による
レジストパターンを形成して、絶縁性の樹脂フィルムを
ドライエッチングすることを特徴とする。また、本発明
の絶縁材料加工品は、エッチングの際にレジストとして
使用した微粒子分散樹脂が絶縁膜の一部として加工品に
残っていることを特徴とし、本発明のレジスト材料は、
電離放射線に感光性を有し、微粒子を分散したネガ型ま
たはポジ型の感光材料であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置搭載用
のパッケージ材料、パッケージ材料を載せるプリント基
板および磁気ディスク装置における磁気ヘッドサスペン
ションのように金属層と絶縁層が積層されているような
絶縁材料に対する加工方法と当該方法により製造された
絶縁材料加工品および当該方法に使用するレジスト材料
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリイミドのような耐熱性および
絶縁性樹脂フィルムの加工方法としては、濃厚なアルカ
リ水溶液やヒドラジン等の有機アルカリ溶液によりケミ
カルエッチングする方法や、炭酸ガス、エキシマレー
ザ、ＹＡＧレーザ等を用いて加工する方法、あるいはプ
ラズマエッチングによる加工方法が知られており、ＴＡ
Ｂやプリント基板の製造等種々の用途に用いられている
が、ポリイミドの基本骨格の種類によってはケミカルエ
ッチングし難いものがあり、さらには、エッチング液を
構成するヒドラジン等の有機アルカリ化合物は人体に有
害であり取扱いが困難であるという問題がある。また、
レーザによる加工は一度の加工エリアがレーザ径の範囲
内であるため、大面積の一括加工にはあまり用いられな
い。プラズマエッチングによるポリイミドの加工例とし
ては、半導体製造の分野でＬＳＩのパッシベーション膜
の加工等があげられる。プラズマエッチング法は、大面
積の一括加工が可能な上、ポリイミド基本骨格の種類に
よらずエッチングすることができる。また、ヒドラジン
などの人体に有害な薬品を使用しないため、作業安全性
の面で優れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】プラズマエッチングに
よるポリイミド加工は、パターンを形成するためのマス
クとして一般に感光性樹脂が用いられる。この場合、ポ
リイミドのエッチングと共に感光性樹脂も共にエッチン
グされるため、加工するポリイミドフィルムの厚みに応
じた感光性樹脂層の厚みが必要である。そのため、加工
可能なポリイミドフィルムの厚みが感光性樹脂の最大解
像膜厚によって制限されるという問題点がある。また、
プラズマエッチング用のマスクとして用いられる感光性
樹脂は感光基を持たせるため一般的に高価な上、プラズ
マ耐性、耐熱性が非感光性樹脂と比較して劣るという問
題点もある。

【０００４】また、ポリイミドをドライエッチングする
場合、半導体に代表される異方性エッチングはスループ
ット的に得策ではなく、低真空での等方性エッチングが
一般的である。そのため、マスキングに使用されるレジ
スト材料は、半導体のエッチングのように高選択性が得
られず、等方性エッチングのためエッチング中にレジス
ト材料に横寸法の変化が現れ、エッチングされるポリイ
ミド材料の寸法への影響があることやエッジ形状が劣る
問題がある。そこで、本発明はドライエッチングによる
ポリイミドのような絶縁性樹脂フィルムを有する絶縁材
料の加工方法であって、高価な感光性樹脂の使用量を低
減し、かつエッチング精度を高めた加工方法、当該方法
による絶縁材料加工品および当該方法に使用するレジス
ト材料を提供すべくなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の要旨の第１は、絶縁性の樹脂フィルムを中間
に有し、その両面に金属層が積層されている絶縁材料の
加工方法であって、両面の金属層上にレジストパターン
を形成して金属層をエッチングした後、当該絶縁材料の
所定部分に微粒子を分散した樹脂材料によるレジストパ
ターンを形成して、絶縁性の樹脂フィルムをドライエッ
チングすることを特徴とする絶縁材料の加工方法、にあ
る。かかる絶縁材料の加工方法であるため、エッチング
精度を高めることができる。

【０００６】上記課題を解決するための本発明の要旨の
第２は、ドライエッチング技術を使用して所定のパター
ンに形成された電気的な絶縁材料加工品であって、当該
絶縁材料には、絶縁材料加工過程におけるエッチングレ
ジスト材料であって微粒子を分散した樹脂材料が、永久
的な絶縁膜の一部として当該絶縁材料中に残っているこ
とを特徴とする絶縁材料加工品、にある。かかる絶縁材
料加工品であるため、絶縁性を高めたものとすることが
できる。

【０００７】上記課題を解決するための本発明の要旨の
第３は、微粒子を分散した樹脂材料からなるドライエッ
チング用のレジスト材料であって、該樹脂材料が電離放
射線に感光性を有し、感光部分が現像液に可溶化するか
または感光部分が硬化し現像液に不溶化し、該微粒子が
珪素化合物を除く金属、金属化合物、カーボンまたはそ
れらの混合物であることを特徴とするレジスト材料、に
ある。かかるレジスト材料であるため、エッチング精度
を高めることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明はポリイミドのようなフィ
ルムを有する絶縁材料の加工等に関し、本発明の加工方
法によれば、従来のマスキング材料に使用されるレジス
ト材料に代わり微粒子を分散させた樹脂材料を使用する
ことで、ポリイミドに代表される絶縁性フィルムに対
し、高選択性が得られ、エッチング中に横寸法の変化が
なくなりエッチングされるポリイミド等の材料の寸法や
エッジ形状の安定が図れる。つまり、従来のレジスト材
料が樹脂のみからなるのに対し、本発明で使用するレジ
ストは樹脂相内に、金属または金属化合物あるいはカー
ボンからなる微粒子が分散されており、その微粒子がエ
ッチングに対する耐性を高める作用をしている。さら
に、従来の樹脂のみのレジストでは、樹脂の熱伝導性が
悪く、レジスト極表面層の温度が昇温して当該部分のエ
ッチング速度を高くしてしまう影響を与えていたが、本
発明で使用する微粒子分散樹脂レジストでは、分散微粒
子が熱の拡散を助け、レジスト極表面の温度上昇を防止
している。

【０００９】以下、本発明の実施形態について図面を参
照して説明することとする。図１は、本発明の絶縁材料
の加工方法を説明する断面図である。図１（ａ）は、本
発明の加工方法の対象となる絶縁材料を示す。本発明に
おいて加工される絶縁材料とは、例えば金属基材１１に
絶縁層であるポリイミドのような絶縁性フィルム１２を
中間層として金属基材１１がさらに積層されているよう
な材料をいう。ここで、金属基材は銅や銅合金を使用で
き、または構造的強度を持たせるため片方をＳＵＳ等の
金属にしてもよい。絶縁性フィルムはポリイミドに限ら
ずアクリル、エポキシ等の絶縁性、耐熱性のフィルムを
使用することができる。本発明はこのような材料に対し
て金属基材、絶縁性フィルムの各層に対してエッチング
してパターン形成し加工することを特徴とする。

【００１０】図１（ｂ）は、絶縁性材料の両面の金属層
にエッチングレジストとしてのドライフィルムレジスト
１４をラミネートして、露光、現像してレジストパター
ンを形成した状態を示している。この工程のレジストは
ドライフィルムに限られることはなく、重クロム酸塩等
により感光化した感光性材料であってもよい。その後、
図１（ｃ）のように、金属基材を一般的な塩化鉄からな
るエッチング液でエッチングを行う。上下の金属基材が
異なる場合は、片面を被覆しながら他面をエッチングし
て両面を順次エッチングするラッピング法を用いてもよ
い。

【００１１】両面のエッチング後、水酸化ナトリウムか
らなる剥離液で、図１（ｂ）でラミネートしたドライフ
ィルムレジスト１４を剥離して両面の金属基材１１がパ
ターニングされた絶縁材料が得られる（図１（ｄ））。
その後微粒子分散樹脂材料からなるレジスト１５をディ
ップコーティング、ロールコートまたはダイコート法等
にて片面または両面成膜し、露光、現像して、図１
（ｅ）に示すように絶縁性フィルム１２をドライエッチ
ングして残すところの上部のみを残す。露光は、ｉ，
ｇ，ｈ線等で行い、現像はアクリル系の樹脂であれば、
２５°Ｃ、０．２規定の水酸化ナトリウムもしくは水酸
化カリウム等の無機アルカリまたは有機アルカリである
０．２規定程度のテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド（ＴＭＡＨ）で行うことができる。

【００１２】ここで微粒子とは、ＳｉＯ₂等の珪素化合
物を除く金属、金属化合物、カーボンまたはそれらの混
合物であって、粒径が０．０１〜１０μｍ程度のものが
好ましい。粒径が１０μｍ以上では均一な塗布膜を形成
することができなくなり、０．０１μｍ以下では分散が
難しいからである。また、珪素化合物を除くのはポリイ
ミド等の有機物をエッチングをする際、フッ素系のエッ
チングガスを用いるからである。微粒子を分散した樹脂
材料における、微粒子と樹脂の体積比率（微粒子／樹
脂）は０．５〜０．９の範囲であることが好ましい。
０．９以上では金属微粒子により樹脂材料が導電性とな
りレジスト層を加工品に残した場合に絶縁膜としての役
割りを果たさなくなるからであり、また０．５以下で
は、微粒子を分散した効果が顕著でなくなるからであ
る。

【００１３】次に、ドライエッチングを行い、加工すべ
き絶縁性フィルム１２をエッチングする（図１
（ｆ））。ドライエッチングの例としては平行平板型Ｒ
ＩＥを用い、圧力３〜８０Ｐａ、エッチングガスとして
酸素を主成分とし、添加ガスとしてＣＦ₄を５〜３０％
を、また必要であれば窒素１〜１５％加える。また、Ｃ
Ｆ₄の代わりにＮＦ₃、ＣＨＦ₃、ＳＦ₆等のフッ素系
の添加ガスでも良い。流量は３０〜３０００ｓｃｃｍほ
どで行うが、ガスは流量が多いほどエッチングレートは
早くなる傾向を示す。しかし、一定量以上加えても飽和
するのでエッチング装置の排気能力に合わせるほうが良
い。また、パワーは単位面積あたり０．１〜２Ｗ／ｃｍ
²で行う。例として平行平板方式の反応性イオンエッチ
ング（ＲＩＥ）があげられるが電子サイクロトロン共鳴
（ＥＣＲ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、ヘリコン波
プラズマ、イオンミリング、スパッタ等のドライ加工方
式でも良い。このときの条件はそれぞれの方式に合わせ
て行う。

【００１４】ドライエッチ後、マスク材として使用した
微粒子分散樹脂材料であるレジスト１５を剥離して絶縁
材料の加工が終了する（図１（ｇ））。この時レジスト
の剥離は例として、９０°Ｃ、水酸化ナトリウム１０〜
２０ｗｔ％の高温アルカリ溶液での剥離が一般的である
が、使用する絶縁性フィルム１２等がアルカリ耐性に乏
しい場合は、エタノールアミン等の無水の有機アルカリ
を使用しても良い。

【００１５】なお、本発明の絶縁材料加工品の場合は、
微粒子分散樹脂材料によるレジスト１５を剥離しない
で、当該レジストを絶縁膜の一部として加工品に残すこ
とを特徴とする。かかる加工法であれば、新たに絶縁膜
層を加工品に形成する必要もなく、レジストを剥離する
工程を省略することもできる。

【００１６】ここで本発明による加工方法と従来レジス
トを使用した加工方法との違いを説明する。図２は、本
発明による加工方法でのエッチング前後の断面図、図３
は、従来方法による加工方法でのエッチング前後の断面
図を示している。図２（ａ）、図３（ａ）のように、同
一の絶縁性フィルム１２に同一の金属基材１１をラミネ
ートした基板を同じパターンサイズで作成したものを同
じ条件でドライエッチングを行う。エッチング後の状態
を図２（ｂ）、図３（ｂ）で比較すると微粒子分散樹脂
レジスト１５を使用した図２の場合は、エッチングされ
るポリイミドのような絶縁性フィルム１２に対し高選択
性が得られエッチング中の横寸法変化が少なくなってい
る。これに対し、従来レジスト１６を使用した図３
（ｂ）の場合は絶縁性フィルム１２の横寸法変化が大き
くレジスト１６のエッチングされる量も大きくなってい
る。従って、本発明の加工方法による場合は絶縁性フィ
ルムの寸法安定性が高く、レジスト１５のエッチングも
少なく永久的な絶縁膜として残した場合にも、高い絶縁
性を維持することができる。

【００１７】

【実施例】（実施例）以下、実施例を磁気ヘッドサスペ
ンションの製造方法を例として絶縁材料の加工を図１に
基づいて説明する。磁気ヘッドサスペンションの基材と
して、厚さ２０μｍのバネ材であるステンレス材（ＳＵ
Ｓ）１１上に絶縁性フィルム１２として厚さ１８μｍの
ポリイミドフィルムを中間層にし、導電性の金属基材と
して厚さ１６μｍの銅箔をラミネートして積層した。ス
テンレス材に対するポリイミドフィルムのラミネートお
よびポリイミドフィルムに対する銅箔のラミネートには
ポリイミド系ワニスの接着剤を使用した（図１
（ａ））。

【００１８】次に、図１（ｂ）のように、ＳＵＳ１１上
と銅箔１１上の両面にアクリル系のドライフィルムレジ
スト１４（旭化成株式会社製「ＡＱ−５０３８」）、厚
み；７５μｍを１００°Ｃの条件で加熱、加圧してラミ
ネートした後、露光、現像してレジストパターンを形成
した。露光はｇ線を使用し露光量で６０ｍＪ／ｃｍ²と
した。なお、レジストの現像は１ｗｔ％の炭酸ソーダ
（Ｎａ₂ＣＯ₃）水溶液、液温３０°Ｃ、スプレー現像
で行った。

【００１９】その後、ＳＵＳ１１と銅箔１１を一般的な
塩化鉄からなるエッチング液で片面ラッピング法を利用
し片面ずつエッチングを行った。両面をエッチングした
後、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）からなる剥離液で、
ドライフィルムレジスト１４を剥離して、両面の金属が
パターニングされたサスペンション基材が得られた（図
１（ｄ））。続いて、感光性の微粒子分散樹脂レジスト
１５をスピンコート法でパターニングされた銅箔とＳＵ
Ｓ上の両面に乾燥後の厚さが４０μｍになるように塗布
して成膜した。なお、微粒子分散樹脂レジストには、富
士フィルムオーリン株式会社のブラックレジストとして
知られている微粒子分散樹脂を使用した。このレジスト
は、アクリル系の樹脂に微粒子として酸化金属またはカ
ーボンを分散したものである。露光は、ｉ，ｇ，ｈの３
線の合計で露光量が１０００ｍＪ／ｃｍ²となるように
し、現像は、２５°Ｃ、０．２規定のテトラメチルアン
モニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）をスプレーし
て行った。これにより図１（ｅ）図示のレジストパター
ンが得られた。なお、この場合の現像は、０．２規定程
度の水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウムであって
もよい。

【００２０】次に、ポリイミドフィルムをドライエッチ
ングするため、基材を装置に導入してドライエッチング
を行った。この場合、平行平板型ＲＩＥを使用し、圧力
６０Ｐａ、パワー０．５Ｗ／ｃｍ²、時間３０分の条件
で行った。なお、エッチングガスは酸素を主成分とし、
添加ガスとしてＣＦ₄を２０％、窒素を５％添加して使
用し、流量は３００ｓｃｃｍとした。この場合、ガス流
量が多いほどエッチングレートは早くなる傾向を示す
が、一定量以上加えても飽和するのでエッチング装置の
排気能力に合わせるほうがよい。エッチング後の状態
は、図１（ｆ）のようになった。

【００２１】最後に、微粒子分散樹脂レジスト１５を、
９０°Ｃ、水酸化ナトリウム１０ｗｔ％の高温アルカリ
溶液でレジストを剥離した。図示しないが、最後に上記
の方法により形成された配線上にめっきレジストが形成
され、めっきレジストから露出した導電性配線層にニッ
ケルおよび銅めっきを施す。これは後の工程での電気的
接続のための表面処理であり、Ｎｉ／Ｃｕめっきに限ら
れるものではなく、はんだめっきもしくは印刷等で代用
することもできる。完成した磁気ヘッドサスペンション
は、最終的に機械加工等のアッセンブリ加工を行って、
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）用の配線付きサスペ
ンションとして使用することができた。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の加工方法
では微粒子分散樹脂であるレジストがドライ加工される
絶縁材料に対し、高い選択性が得られ、エッチング中に
おける横寸法の変化を少なくしエッチング精度を高める
ことができる。また、本発明の加工品では、微粒子を分
散した樹脂であってレジストとして使用した層がそのま
ま絶縁層の一部として残っているので、樹脂層を別に設
ける必要がなく、加工品の絶縁性を高めることができ
る。また、本発明のレジスト材料は、このような加工方
法に使用して有用なレジスト効果を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の絶縁材料の加工方法を説明する図で
ある。

【図２】本発明による加工方法でのエッチング前後の
断面図を示す。

【図３】従来方法による加工方法でのエッチング前後
の断面図を示す。

【符号の説明】

１１金属基材１２絶縁性フィルム１４ドライフィルムレジスト１５微粒子分散樹脂レジスト１６従来レジスト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H025 AA09 AA20 AB15 AB16 AB20 AC01 AD01 AD03 BC12 BC31 CC08 DA19 DA20 DA30 FA40 FA41 2H096 AA25 AA26 AA30 BA01 BA09 EA02 GA09 HA13 HA15 HA17 HA23 4K057 DA13 DB20 DD03 DE06 DE08 DE09 DE20 DK03 DM02 WA11 WB02 WB04 WB15 WE08 WN01 5F004 AA02 BA04 DA01 DA16 DA17 DA18 DA26 DB25 EA10 EB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性の樹脂フィルムを中間に有し、そ
の両面に金属層が積層されている絶縁材料の加工方法で
あって、両面の金属層上にレジストパターンを形成して
金属層をエッチングした後、当該絶縁材料の所定部分に
微粒子を分散した樹脂材料によるレジストパターンを形
成して、絶縁性の樹脂フィルムをドライエッチングする
ことを特徴とする絶縁材料の加工方法。
【請求項２】樹脂フィルムがポリイミドフィルムであ
ることを特徴とする請求項１記載の絶縁材料の加工方
法。
【請求項３】微粒子を分散した樹脂材料における当該
微粒子が珪素化合物を除く金属、金属化合物、カーボン
またはそれらの混合物であることを特徴とする請求項１
記載の絶縁材料の加工方法。
【請求項４】微粒子の粒径が０．０１〜１０μｍであ
ることを特徴とする請求項１および請求項３記載の絶縁
材料の加工方法。
【請求項５】微粒子を分散した樹脂材料が、電離放射
線に感光性を有し、感光部分が現像液に可溶化するかま
たは感光部分が硬化し現像液に不溶化することを特徴と
する請求項１記載の絶縁材料の加工方法。
【請求項６】ドライエッチング技術を使用して所定の
パターンに形成された電気的な絶縁材料加工品であっ
て、当該絶縁材料には、絶縁材料加工過程におけるエッ
チングレジスト材料であって微粒子を分散した樹脂材料
が、永久的な絶縁膜の一部として当該絶縁材料中に残っ
ていることを特徴とする絶縁材料加工品。
【請求項７】微粒子を分散した樹脂材料における当該
微粒子が珪素化合物を除く金属、金属化合物、カーボン
またはそれらの混合物であることを特徴とする請求項６
記載の絶縁材料加工品。
【請求項８】微粒子の粒径が０．０１〜１０μｍであ
ることを特徴とする請求項６および請求項７記載の絶縁
材料加工品。
【請求項９】微粒子を分散した樹脂材料からなるドラ
イエッチング用のレジスト材料であって、該樹脂材料が
電離放射線に感光性を有し、感光部分が現像液に可溶化
するかまたは感光部分が硬化し現像液に不溶化し、該微
粒子が珪素化合物を除く金属、金属化合物、カーボンま
たはそれらの混合物であることを特徴とするレジスト材
料。
【請求項１０】微粒子の粒径が０．０１〜１０μｍで
あることを特徴とする請求項９記載のレジスト材料。
【請求項１１】微粒子を分散した樹脂材料における、
微粒子と樹脂の体積比率（微粒子／樹脂）が０．５〜
０．９の範囲であることを特徴とする請求項９記載のレ
ジスト材料。