JP2004281787A

JP2004281787A - エッチング装置

Info

Publication number: JP2004281787A
Application number: JP2003072252A
Authority: JP
Inventors: Eizaburo Kanda; 栄三郎神田
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Package Materials Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Package Materials Co Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】エッチング速度のバラツキを改善して高精度のエッチングを可能にするエッチング装置を提供する。
【解決手段】直線走行する被エッチング材１上にエッチング液を噴射するためエッチング材１の搬送方向と交差する方向に往復動するノズル３，５を有し、該ノズルを等速移動せしめる装置２，４，６，７〜１３を備えている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板やプリント基板等に高精度な金属配線パターン等を形成するのに用いられる化学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の化学エッチング装置においては、主面に所定のパターンを有するレジスト膜が形成された長尺の金属薄板（被エッチング材）を搬送し、エッチング液を上下から主面に向けて噴射する方法が採用されている。被エッチング材は、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍの幅を持つが、１００ｍｍ以上の場合は、幅方向のエッチング速度のバラツキを低減するため、噴射ノズルを幅方向に所定の角度範囲内で揺動させるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１５８８６５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、揺動方法としては、定速回転するモーターによりクランク機構を介して噴射ノズルを揺動させる方式が一般的に採用されている。この方式では、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が、機械的な耐久性を考慮して実際上は毎分１０〜６０回程度の揺動回数を持つ。この方式の場合は、モーターが定速回転するので、ノズルの揺動速度は揺動角度位置によって異なる。即ち、その揺動速度は揺動中心で最大となり、揺動の両端に近づくと遅くなる。その結果、揺動範囲の両端付近では被エッチング材上に吹き付けられるエッチング液の量は他の部分よりも多くなり、従ってエッチング速度も速いという問題点がある。そこで、従来この問題点を解消するために、被エッチング材の幅方向に多数のノズルを連設して個々のノズルによるバラツキが目立たないようにしていたが、それでもエッチング速度のバラツキ低減には限界があるばかりか、機構が複雑になるという欠点があった。
【０００５】
本発明は、従来技術の有する上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エッチング速度のバラツキを改善して高精度のエッチングを可能にするエッチング装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によるエッチング装置は、被エッチング材を搬送して化学エッチングを行うエッチング装置において、直線走行する前記被エッチング材上にエッチング液を噴射するため前記エッチング材の搬送方向と交差する方向に直線的に往復動するノズルを有し、該ノズルを等速移動せしめる手段を備えたことを特徴としている。
本発明によれば、前記ノズルをモーターにより駆動されるクランク機構を介して往復動せしめ、前記モーターの回転速度を前記ノズルの移動位置に対応して変化させるようになっている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき説明する。
図１は本発明によるエッチング装置の概略図である。図中、１は図示しない周知の搬送装置により紙面に対し直交する方向へ定速で直線走行せしめられる所定幅の被エッチング材、２は被エッチング材１の上方に該エッチング材１の走行方向と直交する方向へ摺動可能に装袈されたノズル支持竿、３はノズル支持竿２に支持されたエッチング液噴射ノズル、４は被エッチング材１の下方に該エッチング材１の走行方向と直交する方向へ摺動可能に装袈されたノズル支持竿、５はノズル支持竿４に支持されたエッチング液噴射ノズル、６は図示しない装置本体に回動可能に軸支されていて各端部がノズル支持竿２，４にそれぞれ枢着された連結レバー、７は装置本体にノズル支持竿２，４と平行に取り付けられたガイド棒、８はガイド棒７に摺動可能に装袈されていてガイド棒７と直交する所定の長さの直線溝８ａを有するスライダー、９はノズル支持竿２とスライダー８を連結する連結竿（ノズル支持竿４とスライダー８が連結されても良い）、１０は装置本体に取り付けられたモーター、１１は一端がモーター１０の回転軸１０ａに固着され他端にスライダー８の直線溝８ａに滑合するカムフォロアー１２を回転可能に支持したクランクレバー、１３はモーター１０の回転を制御するコントローラーである。
【０００８】
本発明装置は上記のように構成されているから、モーター１０を回動させれば、クランクレバー１１，カムフォロアー１２，スライダー８及び連結竿９を介して、ノズル支持竿２は被エッチング材１の幅方向に往復動せしめられ、連結レバー６を介してノズル支持竿４も同様に往復動せしめられて、ノズル３及び５はそれぞれ被エッチング材１の表裏面にエッチング液を満遍なく噴射せしめる。この場合、モーター１０を等速回動させれば、クランクレバー１１の回動角θ（図１）が０°から９０°に達する間にスライダー８の摺動速度は徐々に増大して最大値に達し、９０°から１８０°に達する間にスライダー８の摺動速度は徐々に減少して最小値に達し、更に、１８０°から２７０°に達する間にスライダー８の摺動速度は徐々に増大して最大値に達し、２７０°から０°達する間にスライダー８の摺動速度は徐々に減少して最小値に達するような運動を繰り返すが、コントロラー１３により、スライダー８の摺動速度のこの変化が生じないで等速運動するように、モーター１０の駆動が制御される。その結果、被エッチング材１上にはその全幅に渡って常に等量のエッチング液が噴射される。
【０００９】
以下、スライダー８が等速運動するようにモーター１０の駆動が制御される点についてより具体的に説明する。一個のノズル３の被エッチング材１上での位置軌跡は、被エッチング材１の搬送方向（縦方向）をｘ、幅方向をｙ、クランクレバー１１の長さをＬ、クランクレバー１１の揺動周期をＴ、被エッチング材１の搬送速度をｖとすれば、ｙ＝Ｌｓｉｎ（２π／ｖ／Ｔ×ｘ）で与えられる。ここで、ノズル軌跡上のエッチング液噴射量について考察するが、簡単のために、ノズル中心のみの噴射液による流量を計算することにする。ノズル３は、被エッチング材１上のノズル軌跡上を、単位時間にｘ方向へΔｘ移動する。この単位時間に動いたノズル軌跡の長さΔｓは、Δｓ＝ｓｑｒｔ［１＋（ｄｙ／ｄｘ）＾２］×Δｘで与えられる。ノズル軌跡上のエッチング液流量密度Ｒは、この長さΔｓに反比例するので、Ａを定数とすると、Ｒ＝Ａ／ｓｑｒｔ［１＋（ｄｙ／ｄｘ）＾２］で与えられる。これに上記ｙの式を代入すると、Ｒ＝Ａ／ｓｑｒｔ［１＋［Ｌ２π／ｖ／Ｔ×ｃｏｓ（２π／ｖ／Ｔ×ｘ）］＾２］となる。ノズル３の往復動中心ｘ＝０及び往復動両端ｘ＝ｖ／Ｔ／４における値は、それぞれＲ＝Ａ／ｓｑｒｔ［１＋［Ｌ２π／ｖ／Ｔ］＾２］及びＲ＝Ａとなる。即ち、エッチング材１上に噴射されるエッチング液の量は、エッチング材１の中央よりも両端がｓｑｒｔ［１＋［Ｌ２π／ｖ／Ｔ］＾２］倍多い。例えば、Ｌ＝５０ｍｍ、ｖ＝１ｍ／分、Ｔ＝３．６秒とすると、５．３倍となる。
【００１０】
この５．３倍を１倍にするために、コントロラー１３によりモーター１０の回転速度をクランクレバー１１の揺動位置毎に変化すよう制御し、ノズル３，５を等速移動させる。これにより、ノズル３，５の被エッチング材１上での位置軌跡は、ｙ＝４Ｌ／（ｖ／Ｔ）×（ｘ−ｎｖＴ／２）なるジグザグの直線となる。ｎは自然数１，２，３，…である。なお、ジグザグ直線の頂点は、従来方法のｓｉｎ関数軌跡の山谷に一致する。この場合は、ｄｙ／ｄｘ＝４Ｌ（ｖ／Ｔ）となり、エッチング液の流量密度Ｒ＝Ａ／ｓｑｒｔ｛１＋［４Ｌ／（ｖ／Ｔ）］＾２］はｘ及びノズル揺動位置に依存しないので、揺動中心と揺動両端のノズル軌跡上における流量密度は等しくなる。図２はこの状況を示したものである。図２から明かなように、従来方法では、ノズル軌跡上での一定時間間隔におけるエッチング液密度が揺動の山の位置で密になるが、本発明方法では、この密度が山の位置で蜜にならない。
【００１１】
以上の説明で明らかなように、本発明では、ノズル３，５の揺動中心位置に対応するモーター１０の回転軸１０ａの回転角位置を原点として該回転軸１０ａの回転角をθ、揺動の毎分当たりの回転数をｎとした場合、コントロラー１３により、モーター１０の回転速度ｄθ／ｄｔは４ｎ（ｒｐｍ）／６０／ｃｏｓθとなるように制御される。即ち、モーター１０の回転は定速回転ではなく、角度依存の回転速度となる。クランクレバー１１の長さをＬとすると、ノズル３，５の移動量ｘはＬｓｉｎθで表すことができ、揺動速度ｄｘ／ｄｔは４Ｌｎ（ｒｐｍ）／６０となり、一定速度となる。
【００１２】
以下、図１を参照して実験例を説明する。モーター１０として減速ギヤー付きのＡＣサーボモーターを用い、クランクレバー１１の長さを５０ｍｍとした。コントロラー１３としてシーケンサーを使用し、ＡＣサーボモーターの回転量に相当するエンコーダー出力をシーケンサーに取り込むことにより，クランクレバー１１の回転角θを取得し、これを基にＡＣサーボモーターへの速度指令信号をパルス列として出力するようにした。指令する回転速度は、４ｎ（ｒｐｍ）／６０／ｃｏｓθである。但し、ノズル支持竿２，４即ちノズル３，５の揺動運動の各両端に対応する上記角度θが９０°及び２７０°では、数式上は回転速度が無限大になってしまうので、この場合は、装置上可能な最大回転速度の出力とした。
【００１３】
このように構成した本装置を、エッチング幅３００ｍｍの水平ローラー搬送式のエッチング装置に設置して、エッチング効果のバラツキを従来方式と比較した。揺動回数を毎分１６．７回、モーター１３の最大回転速度を２００ｒｐｍとした。そして、比較に用いた従来方法は、揺動回数を毎分１６．７回とした。２１個のノズルを、搬送方向長さ６００ｍｍ，幅方向長さ３６０ｍｍの範囲に配置し，塩化第２銅水溶液でエッチングした。被エッチング材料としては、７５μｍ厚のポリイミド上に敷設された１８μｍ厚の銅を使用した。かくして、エッチングされた銅配線幅の寸法のバラツキを評価したところ、従来方法では３σ＝２．９μｍであったのに対して、本発明方法では３σ＝２．５μｍであり、約１４％の改善結果を得ることが出来た。ここで、σは搬送方向２５０ｍｍ、幅方向２５０ｍｍの範囲の２５箇所で測定した銅配線幅の標準偏差である。
【００１４】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、従来方法に比べて、化学エッチングによる金属薄板の配線加工寸法のバラツキを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエッチング装置の概略図である。
【図２】従来方法と本発明方法による被エッチング材料上のノズル軌跡を示す説明図である。
【符号の説明】
１被エッチング材
２，４ノズル支持竿
３，５エッチング液噴射ノズル
４ノズル支持竿
６連結レバー
７ガイド棒
８スライダー
８ａ直線溝
９連結竿
１０モーター
１０ａモーター回転軸
１１クランクレバー
１２カムフォロアー
１３コントローラー

Claims

被エッチング材を搬送して化学エッチングを行うエッチング装置において、直線走行する前記被エッチング材上にエッチング液を噴射するため前記エッチング材の搬送方向と交差する方向に往復動するノズルを有し、該ノズルを等速移動せしめる手段を備えたことを特徴とするエッチング装置。
前記ノズルをモーターにより駆動されるクランク機構を介して往復動せしめ、前記モーターの回転速度を前記ノズルの移動位置に対応して変化させるようにした請求項１に記載のエッチング装置。