【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置基板やプリント基板等の製作に用いられている、高精度な金属配線パターンを形成するためのエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置基板やプリント基板等の高精度な金属配線パターンを形成するためには、化学エッチング装置が用いられる。この種のエッチング装置は、通常、薄くて長い金属製の条材（以下、被エッチング材という）を搬送させ、エッチング液を、その上下方向から又はそれらのうちの一方向から噴射し、連続的にエッチングする方法を採用している。また、被エッチング材は、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍの幅を有しているが、約１００ｍｍ以上である場合には、通常、その幅方向のエッチング速度のバラツキを低減するために、複数の噴射ノズル（以下、ノズルという）を被エッチング材の幅方向に揺動させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
その場合、複数のノズルの揺動周期は、一般的に被エッチング材がエッチングされる間に数回以上揺動されることと機械的な耐久性などを考慮して、実際には毎分の揺動回数が１０〜６０回程度となるようにし、その揺動周期は、装置によって固有の値に設定されている。従って、被エッチング材の種類に対応するなどして、調整され得るようにはなっていない。また、エッチング寸法を調整する方法としては、被エッチング材の搬送速度を調整する方法が採用されているが、その調整は、上記の揺動周期とは関係なく、独自に調整され得るようになっている。また、エッチング液を噴射する複数のノズルは、エッチング液を供給する配管に設置されているが、これまでは主に製作し易いように設置しているだけであって、それらの配置関係については特に配慮がなされていなかった。
【０００４】
【特許文献１】
実公平７−１１１７２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のエッチング装置は、揺動周期が装置ごとに固有の値に設定されており、複数のノズルの配置関係にも特別な配慮がなされていなく、被エッチング材に対応して搬送速度を変更するようにしただけの構成であるため、被エッチング材の表面に対するエッチング液の噴射量のバラツキに起因し、被エッチング材の搬送方向、幅方向のいずれにも、エッチング速度のバラツキが生じてしまうということがある。
【０００６】
即ち、各々のノズルは一般に充円錐型の構造になっていて、一応、ノズル噴射領域内ではエッチング液の噴射量が均一になるように構成されている。しかしながら、実際には、円錐の中心（頂部）から噴射されたエッチング液による衝撃が一番強く、その噴射を受けた部位でのエッチング速度が最も速くなる。そのため、搬送されている被エッチング材上に、揺動しているノズルの中心位置を軌跡として描いた場合、その軌跡上の部位が、最もエッチング速度の速い部位ということになる。しかも、ノズルが一つであればエッチング速度の差はそれほどでもないが、この種の装置はノズルが複数設けられているため、それらによって描かれる軌跡が、交差したり重なり合ったりすると、そこでのエッチング速度が極端に速くなってしまい、高精度なエッチングを行うためには、問題視せざるを得なくなってしまう。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、被エッチング材の搬送方向とは直交する方向に揺動される複数のノズルからエッチング液を噴射してエッチングするに際し、被エッチング材上でのエッチング速度のバラツキを従来よりも好適に低減し、高精度なエッチングが行えるようにしたエッチング装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のエッチング装置は、所定の速度で搬送されている金属薄板の被エッチング材を、その搬送方向とは直交する方向に揺動する複数のノズルから噴射したエッチング液でエッチングする装置であって、それらの複数のノズルは、搬送中の被エッチング材上で描かられるそれらの位置の軌跡が、互いに交差したり重なったりしないように配置且つ揺動されるように構成されている。
【０００９】
その場合、前記複数のノズルが、被エッチング材の搬送方向の５００ｍｍ以上にわたり、該搬送方向とは直交する方向の位置が全て異なるようにして配置されているようにしたり、前記複数のノズルの毎分の揺動回数が、被エッチング材の搬送速度を、該搬送方向におけるノズル間のピッチで割り、これに整数を掛けた値に等しくなるようにし得るようにすると、エッチング速度のバラツキを低減するのに極めて好適な構成となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明するにあたって、先ず、座標系を用い、被エッチング材の搬送方向の異なる位置に隣り合わせて設置された２個のノズルが、被エッチング材上に描く軌跡の交差について考察する。そして、その場合、固定状態の装置における被エッチング材の搬送方向をｘ、幅方向をｙ、搬送される被エッチング材上での搬送方向をＸ，幅方向をＹとし、２個のノズル位置をそれぞれ（ｘ１、ｙ１）、（ｘ１＋Ｐ、ｙ２）とする。ここで、Ｐは２個のノズルの上記搬送方向での間隔（ピッチ）である。また、ノズルの揺動周期をＴ、振幅をＡ／２とし、材料搬送速度をｖとすると、２個のノズルの被エッチング材上での軌跡は、それぞれ、Ｙ＝ｙ１＋Ａｓｉｎ［２π（Ｘ＋ｘ１）／ｖ／Ｔ］、Ｙ＝ｙ２＋Ａｓｉｎ［２π（Ｘ＋ｘ１）／ｖ／Ｔ＋２πＰ／ｖ／Ｔ］と表される。
【００１１】
そこで、被エッチング材上の面（即ち、Ｘ，Ｙ面）で２個のノズルの軌跡が交差しないためには、両ｓｉｎ関数の位相差Ｐ／（ｖＴ）が整数に等しくなることが必要であるが、この条件が成り立つ場合であっても、ｙ１，ｙ２が等しいと、２個のノズルの軌跡は重なってしまう。従って、Ｐ／ｖ／Ｔ＝整数（言い換えると、ノズルの揺動周期の整数倍がノズルの搬送方向のピッチを搬送速度で割った値に等しくなる）という条件と、ノズルの設定位置が被エッチング材の幅方向に異なっているという条件の両方を満たした場合には、２個のノズルの軌跡が、交差したり重なったりしないことになる。
【００１２】
以上のことから、ノズルを３個以上設置した場合であっても、任意の２個のノズルの関係が全て上記の条件を満たしてさえいれば、全てのノズルの軌跡は交差したり重なったりしないことになる。尚、この考察には、クランク方式による揺動の場合の三角関数を使用したが、このような三角関数にならない揺動形態の場合でも、上記の基本的な理論は適用される。
【００１３】
このような考察に基づき、本発明のエッチング装置では、エッチング速度のバラツキを低減するために、搬送中の被エッチング材上に描く複数のノズルの軌跡が、互いに交差したり重なったりしないようにする。また、そのための好適な構成としては、▲１▼複数のノズルの配置が、被エッチング材の幅方向にすべて異なるようにし、且つ▲２▼ノズルの毎分の揺動回数が、被エッチング材の搬送速度をノズル間の搬送方向のピッチで割り、これに整数を掛けた値に等しくなるようにする。そして、上記の▲１▼については、複数のノズルを、被エッチング材の処理面と平行に配置され且つ被エッチング材の搬送方向とは直交する方向に揺動される板状部材に配列することによって実現することが可能となるし、上記の▲２▼については、手動で揺動回数を設定する方法で実現することもできるし、例えば搬送用モーターのインバーターの設定電圧を一定の比率で分圧し、それを揺動用モーターのインバーターの周波数設定電圧とすることで、実現することも可能である。
【００１４】
そこで、次に、このことを確認するために行った試験結果について説明する。先ず、試験に用いたエッチング装置は、エッチング有効幅３００ｍｍの水平ローラー搬送式の装置であって、２１個のノズルを、搬送方向長さ６００ｍｍの範囲、幅方向長さ３６０ｍｍの範囲に配列し、塩化第２銅水溶液でエッチングした。被エッチング材としては、７５μｍ厚のポリイミド上の１８μｍ厚の銅を使用した。材料搬送速度は、１８μｍ厚の銅が若干残る程度の１．５５ｍ／分に調整した。そして、複数のノズルの配置と搬送速度を変えてエッチングし、残った銅を観察したところ、下記の表に示す結果が得られた。
【００１５】
【００１６】
上記の表における試験例１は、ノズルの幅方向位置が重なっている場合であり、搬送方向に縞状に銅残りのムラが見え、幅方向にはバラツキが見えた。そこで、試験例２の場合は、図１に示すように、ノズルの幅方向位置（被エッチング材の搬送方向と直交する方向の位置）を変更してすべてのノズルの幅方向位置が異なるようにした。その結果、幅方向のバラツキは見えなくなったが、搬送方向の縞は依然として確認された。そこで、揺動周期を種々変えてみたのが、試験例３〜６である。その結果、ノズルピッチ／搬送速度／揺動周期（Ｐ／ｖ／Ｔ）が整数のときに銅残りのムラがなくなることが確認された。このことから、試験例３，４，６の場合が、本発明の実施態様でエッチングした場合ということになる。そして、図２は、試験例４の場合を示したものである。尚、図１及び図２において、符号１はノズル（２１個）であり、符号２は被エッチング材であり、符号３は各ノズル位置の軌跡を搬送方向に２倍に拡大して示したものである。
【００１７】
次に、実際に配線パターンをエッチングした場合の例を説明する。７５μｍ厚のポリイミド上に１８μｍ厚に形成された銅に、ドライフィルムをラミネートし、配線パターンを露光し、現像した材料をエッチングした。ノズルの配置は、上記試験例２〜６と同じように、幅方向に重ならないようにした。材料搬送速度を１．０ｍ／分にして、揺動回数としては、ｎ＝Ｐ／ｖ／Ｔが２．６４の場合（２２ＲＰＭ）と２．０（１６．７ＲＰＭ）の場合の２種で行った。エッチング後の両者を比較すべく、２００ｍｍ×２００ｍｍ内での配線幅の寸法のバラツキを測定したとこと、ｎ＝２．６４の場合は標準偏差σが３．２μｍであるのに対し、本発明の実施態様で行ったｎ＝２．０の場合は、標準偏差σが２．４μｍとなり、確かに改善されていることが確認された。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明のエッチング装置によれば、金属薄板の被エッチング材を、その搬送方向とは直交する方向に揺動される複数のノズルから噴射したエッチング液でエッチングするに際し、被エッチング材上でのエッチング速度のバラツキを従来よりも好適に低減することができるので、特に半導体装置基板やプリント基板などの高精度な金属配線パターンを形成するのに極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の比較例でエッチングした場合の説明図である。
【図２】本発明の実施例でエッチングした場合の説明図である。
【符号の説明】
１ ノズル（２１個）
２ 被エッチング材
３ ノズル位置の軌跡[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an etching apparatus for forming a highly accurate metal wiring pattern, which is used for manufacturing a semiconductor device substrate, a printed circuit board, and the like.
[0002]
[Prior art]
In order to form a highly accurate metal wiring pattern such as a semiconductor device substrate or a printed circuit board, a chemical etching device is used. This type of etching apparatus usually transports a thin and long metal strip (hereinafter, referred to as a material to be etched), injects an etching solution from above and below or from one of them, and continuously performs etching. Is adopted. The material to be etched has a width of several tens of mm to several hundreds of mm. When the width of the material to be etched is about 100 mm or more, a plurality of injection nozzles are usually used in order to reduce the variation in etching speed in the width direction. (Hereinafter, referred to as a nozzle) is swung in the width direction of the material to be etched (for example, see Patent Document 1).
[0003]
In this case, the swing cycle of the plurality of nozzles is generally set to be more than several times while the material to be etched is etched, and in consideration of mechanical durability, etc. The number of swings is set to be about 10 to 60 times, and the swing cycle is set to a unique value by the device. Therefore, it cannot be adjusted to correspond to the type of the material to be etched. Further, as a method of adjusting the etching dimension, a method of adjusting the conveying speed of the material to be etched is adopted, but the adjustment can be independently adjusted irrespective of the above-mentioned swing cycle. ing. In addition, a plurality of nozzles for injecting the etching solution are installed in a pipe for supplying the etching solution, but until now, the nozzles are mainly installed so as to be easily manufactured. No special consideration was given.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. Hei 7-11172
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional etching apparatus, the swing cycle is set to a unique value for each apparatus, and no special consideration is given to the arrangement relationship of the plurality of nozzles, and the oscillation cycle corresponds to the material to be etched. Since the transport speed is merely changed, the etching speed varies in both the transport direction and the width direction of the material to be etched due to the variation in the amount of the etching solution sprayed on the surface of the material to be etched. May occur.
[0006]
That is, each nozzle generally has a full-cone type structure, and is configured so that the injection amount of the etching liquid is uniform in the nozzle injection region. However, in actuality, the impact of the etching liquid jetted from the center (top) of the cone is the strongest, and the etching rate at the portion where the jet is jetted is the highest. Therefore, when the center position of the oscillating nozzle is drawn as a locus on the conveyed material to be etched, a portion on the locus is a portion having the highest etching rate. Moreover, if there is only one nozzle, the difference in etching rate is not so large, but since this type of apparatus has a plurality of nozzles, if the trajectories drawn by them intersect or overlap, the etching there The speed becomes extremely high, and in order to perform high-precision etching, a problem must be considered.
[0007]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to supply an etching solution from a plurality of nozzles which are oscillated in a direction orthogonal to a conveying direction of a material to be etched. An object of the present invention is to provide an etching apparatus in which a variation in an etching rate on a material to be etched is more suitably reduced than in the past when performing etching by spraying, so that highly accurate etching can be performed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the etching apparatus of the present invention ejects a material to be etched of a thin metal plate being conveyed at a predetermined speed from a plurality of nozzles that swing in a direction orthogonal to the conveying direction. An apparatus for etching with an etchant, wherein the plurality of nozzles are arranged and swung so that the trajectories of their positions drawn on the material to be conveyed are not crossed or overlapped with each other. Is configured.
[0009]
In this case, the plurality of nozzles may be arranged so as to extend over 500 mm or more in the transport direction of the material to be etched and all positions in a direction orthogonal to the transport direction are different from each other. If the number of swings per minute can be made to be equal to a value obtained by dividing the transport speed of the material to be etched by the pitch between the nozzles in the transport direction and multiplying it by an integer, the variation in the etching speed is reduced. This is a very suitable configuration.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In describing an embodiment of the present invention, first, using a coordinate system, consider the intersection of trajectories drawn on the material to be etched by two nozzles installed adjacent to different positions in the conveying direction of the material to be etched. I do. In this case, the transport direction of the material to be etched in the apparatus in the fixed state is x, the width direction is y, the transport direction on the material to be transported is X, and the width direction is Y. Let (x1, y1) and (x1 + P, y2) be respectively. Here, P is an interval (pitch) between the two nozzles in the transport direction. If the oscillation cycle of the nozzles is T, the amplitude is A / 2, and the material transport speed is v, the trajectories of the two nozzles on the material to be etched are Y = y1 + Asin [2π (X + x1) / v / T], and Y = y2 + Asin [2π (X + x1) / v / T + 2πP / v / T].
[0011]
Therefore, in order that the trajectories of the two nozzles do not intersect on the surface on the material to be etched (that is, the X and Y surfaces), it is necessary that the phase difference P / (vT) of both sine functions be equal to an integer. However, even when this condition is satisfied, if y1 and y2 are equal, the trajectories of the two nozzles overlap. Therefore, the condition of P / v / T = integer (in other words, the integral multiple of the oscillation cycle of the nozzle is equal to the value obtained by dividing the pitch in the transport direction of the nozzle by the transport speed), and the setting position of the nozzle is If both conditions of being different in the width direction of the material are satisfied, the trajectories of the two nozzles do not intersect or overlap.
[0012]
From the above, even when three or more nozzles are installed, the trajectories of all the nozzles do not intersect or overlap as long as the relationship between any two nozzles satisfies the above conditions. Will be. Although the trigonometric function in the case of swinging by the crank system is used in this study, the above basic theory is applied to the case of such a swinging form that does not become a trigonometric function.
[0013]
Based on such considerations, in the etching apparatus of the present invention, in order to reduce the variation in the etching rate, the trajectories of a plurality of nozzles drawn on the material to be etched during transportation are not crossed or overlapped with each other. . Further, as a preferable configuration for that, (1) the arrangement of the plurality of nozzles is made different in the width direction of the material to be etched, and (2) the number of swings per minute of the nozzle is The transport speed is divided by the pitch in the transport direction between the nozzles, and is equal to a value obtained by multiplying this by an integer. Regarding the above item (1), a plurality of nozzles are arranged on a plate-like member which is arranged in parallel with the processing surface of the material to be etched and swings in a direction orthogonal to the transport direction of the material to be etched. The above (2) can also be realized by a method of manually setting the number of swings. For example, the set voltage of the inverter of the transport motor is divided at a fixed ratio. It is also possible to realize this by setting the frequency and setting it as the frequency setting voltage of the inverter of the rocking motor.
[0014]
Therefore, next, a description will be given of the results of a test performed to confirm this. First, the etching apparatus used for the test was a horizontal roller transport type apparatus having an effective etching width of 300 mm, and 21 nozzles were arranged in a range of 600 mm in the transport direction and 360 mm in the width direction, Etching was performed with an aqueous cupric chloride solution. As the material to be etched, 18 μm thick copper on 75 μm thick polyimide was used. The material transport speed was adjusted to 1.55 m / min, so that 18 μm thick copper remained slightly. Then, etching was performed while changing the arrangement of the plurality of nozzles and the transfer speed, and the remaining copper was observed. The results shown in the following table were obtained.
[0015]
In Test Example 1 in the above table, the positions of the nozzles in the width direction were overlapped, and unevenness of the copper residue was seen in a striped manner in the transport direction, and variation was seen in the width direction. Therefore, in the case of Test Example 2, as shown in FIG. 1, the width direction positions of the nozzles (the positions in the direction orthogonal to the transport direction of the material to be etched) are changed so that the width direction positions of all the nozzles are different. did. As a result, variations in the width direction became invisible, but stripes in the transport direction were still observed. Thus, Test Examples 3 to 6 were made by changing the oscillation cycle in various ways. As a result, it was confirmed that when the nozzle pitch / transport speed / oscillation cycle (P / v / T) was an integer, there was no unevenness in the remaining copper. From this, it can be said that the cases of Test Examples 3, 4, and 6 are the cases where etching was performed in the embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the case of Test Example 4. In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a nozzle (21 nozzles), reference numeral 2 denotes a material to be etched, and reference numeral 3 denotes a locus of each nozzle position doubled in the transport direction. It is.
[0017]
Next, an example in which the wiring pattern is actually etched will be described. A dry film was laminated on copper formed to a thickness of 18 μm on a polyimide having a thickness of 75 μm, a wiring pattern was exposed, and the developed material was etched. The arrangement of the nozzles was such that they did not overlap in the width direction, similarly to Test Examples 2 to 6 described above. The material conveyance speed is set to 1.0 m / min, and the number of swings is set to two when n = P / v / T is 2.64 (22 RPM) and 2.0 (16.7 RPM). Was. In order to compare the two values after the etching, it was determined that the variation in the wiring width within 200 mm × 200 mm was measured. In the case of n = 2.64, the standard deviation σ was 3.2 μm. In the case of n = 2.0 performed in the embodiment, the standard deviation σ was 2.4 μm, and it was confirmed that the standard deviation σ was certainly improved.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the etching apparatus of the present invention, when a material to be etched of a thin metal plate is etched with an etching solution ejected from a plurality of nozzles that are swung in a direction orthogonal to the transport direction, the material to be etched is Since the variation in the etching rate on the material can be reduced more favorably than in the past, it is extremely effective especially for forming a high-precision metal wiring pattern such as a semiconductor device substrate or a printed circuit board.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram when etching is performed in a comparative example of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram when etching is performed in an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 nozzle (21)
2 Material to be etched 3 Locus of nozzle position
