JP2009203493A - Etching method and method for regenerating etching liquid - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an etching method where, in etching for a printed circuit board, fine control is possible even in etching of fine pitches, and high precision etching is possible. <P>SOLUTION: Since a copper chloride etching liquid whose concentration is retained to the one directly before saturation is used in etching for a printed circuited board, etching on which a long time is spent is possible, and, fine control is possible even in etching to a thinner and more precise printed circuit board. Further, since the etching liquid is regenerated by supplying chlorine gas, upon the regeneration, a water component is not added, and specific gravity is easy to be retained, and, by adding specific gravity regulation water, the concentration of the cupric chloride etching liquid can be easily retained to the one directly before saturation. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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、エッチング工程によって劣化したエッチング液を再生するエッチング液の再生方法、に関する。 The present invention, an etching method for etching a pattern resist has been printed wiring board or the like, a method of reproducing the etchant to regenerate the etchant degraded by the etching process relates.

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。 Keep etching of the printed wiring board, the etchant of chloride based mainly ferric chloride or cupric chloride to more traditional has been widely used. 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。 The etchant is, for realizing a high etching rate, ferric chloride, the concentration of the main component of the cupric chloride or the like are optimized. 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)。 For example, in the case of an etching solution using cupric chloride, the amount of cupric chloride per liter, (see Non-Patent Document 1) which is 200g or 3 mol.

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。 By the way, the spread of high-performance, small-sized electronic device such as a recent mobile phones and portable game machine, the printed wiring board (copper foil) becomes thin, wiring patterns have also been extremely miniaturized. 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。 Currently, printed circuit board forming a wiring pattern of a copper foil with 100μm pitch foil thickness 35 [mu] m (line width 50 [mu] m + Space 50 [mu] m) has been put into practical use, fine pitch is required further.

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。 Such thin if a fine wiring pattern using a copper foil was etched with an etching solution of high above the etching rate, such, results in a very short time etching of a few seconds to complete. 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。 In the etching step, by delicately controlling the etching time based on the degree or the like of the deterioration of the wiring pattern and an etchant, although permit etching of high accuracy, if the etching is completed in a few seconds, subtle etch time Do not control becomes very 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 the case of using an etching solution of high etching rate, it tends to occur side etching corrode the copper foil of the resist lower a circuit part from the side, there is a problem that the etching defects become 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。 The purpose of this invention, in the etching of printed circuit boards, also fine control in etching a fine pitch is that the etching of high accuracy to provide an etching method capable.

請求項1のエッチング方法は、飽和直前の銅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 claim 1, wherein the etching the metal using a copper chloride etching solution which is maintained at a copper concentration of saturated immediately before.

請求項2のエッチング方法は、請求項1のエッチング方法において、比重1.38以上であることを特徴とする。 The etching method of claim 2, in the etching method according to claim 1, characterized in that at a specific gravity of 1.38 or more.

請求項3のエッチング方法は、請求項1、2のエッチング方法において、塩酸の濃度が0.3モル以下であることを特徴とする。 The etching method of claim 3, in the etching method of claim 1, wherein the concentration of hydrochloric acid is 0.3 mol or less.

請求項4のエッチング方法は、請求項1〜3のエッチング方法において、前記金属は、プリント配線板の銅箔であることを特徴とする。 The etching method of claim 4, in the etching method according to claim 1, wherein the metal is characterized in that a copper foil of a printed wiring board.

請求項5のエッチング液の再生方法は、請求項1乃至請求項4のいずれかのエッチング方法に用いることにより劣化した塩化銅エッチング液に塩素ガスを接触させることにより、該塩化銅エッチング液を前記飽和直前の濃度を維持しつつ再生することを特徴とする。 The method of reproducing the etching solution according to claim 5, by contacting the chlorine gas copper chloride etchant degraded by using any of the etching process of claims 1 to 4, wherein the salt copper etchant characterized by reproducing while maintaining the concentration of saturation immediately before.

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。 As described above, according to the present invention, since the use has been copper chloride etchant maintained at a concentration of saturated immediately before the etching of printed circuit boards, is capable of etching over time, thinner precise printed circuit board It can fine control in the etching. 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。 Since little etching margin of the etchant, the direction other than circular (spray) direction of the liquid occurs coating etchant lost etching ability on the copper surface, to prevent the side etching proceeds in the vertical direction only etching can.

また、エッチング液に塩素ガスを補給して再生するので、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。 Further, since the play replenishing chlorine gas in the etching solution, at the time of reproduction water component is likely to maintain the specific gravity not added, that readily cupric chloride etchant applying weighting water concentration of saturated immediately before it is possible to maintain the concentration. 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。 Thus, it is possible to enable real-time automatic control of the composition of the etching solution.

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。 Etching solution is described for use in the etching method of printed wiring board which is an embodiment of the present invention. 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。 The etching of the present embodiment uses a copper chloride etching solution mainly composed cupric chloride. 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。 The etching solution is about gravity concentration of cupric chloride is increased to the saturation immediately before from 1.38 to 1.45, it is further preferred that it is from 1.40 to 1.42. 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。 Also, this etching solution, the hydrochloric acid concentration is controlled to 0.3 mol. 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。 To carry out the etching method according to the present invention better, it is more preferable concentration of hydrochloric acid is 0.2 mol or less. なお、このエッチング液は、30〜50℃の液温で使用される。 Note that this etching solution is used at a liquid temperature of 30 to 50 ° C..

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。 Etching solution having the composition described above, general as compared with copper chloride etchant, has a characteristic that copper corrosion weight less deterioration per unit volume is earlier. 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。 That is, it increased to the divalent copper ion concentration saturation immediately before in the liquid, and since the concentration of hydrochloric acid is low, the copper corrosion surplus etchant is not almost left, normal copper chloride etching solution (in the solution the chloride cupric concentration 1-3 mol / l), then it could etch copper of about 0.2-0.5 g / l, in the etching solution of this embodiment, can only etched about 0.1 g / l. 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。 Thus, since internal intruded etchant of a fine pattern of a printed wiring board which degrades quickly lose etching capability, the etching in the downward direction immediately after flowing into fine pattern as shown in FIG. 1 (A) lose ability, coating of etchant lost etching capability in the lateral direction occurs, the etching in the lateral direction does not proceed little.

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。 In general generally copper chloride etching solution are less viscous than the iron chloride etching solution mainly composed of ferric chloride, copper chloride etching solution having a high concentration of the present embodiment than conventional having alternative intermediate degree of viscosity of the copper chloride etching solution and iron chloride etchant. 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。 Therefore, it is possible to inside to liquid fine circuit patterns as iron chloride etchant to overcome the disadvantages that it is difficult circulation, since it has a moderate viscosity, the internal pattern as shown in FIG. 1 (B) can be eliminated microcirculation in, it is possible to better suppress the unnecessary transverse digging.

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。 In the case where the etching solution of this embodiment is lowered, to play with chlorine gas (and pure water). 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。 That is, in the method for reproducing with hydrochloric acid and aqueous hydrogen peroxide as a general copper chloride etchant, water (H2O component) is unable to maintain the specific gravity of 1.4 before and after too much. 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。 Therefore, without increasing the H2O component, the copper ions are oxidized to bivalent from monovalent Play etchant using chlorine gas. 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。 However, since the specific gravity of the etchant in this state rises, by adding an appropriate weighting water to adjust the specific gravity. 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。 Overflowing the etching solution is recovered as waste fluid.

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。 Figure 2 is a diagram illustrating an etching method according to an embodiment, and the configuration of an etching system employing an etching solution regeneration process of the present invention. 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。 In this etching system, using a copper chloride etching solution saturated immediately before the above-mentioned.

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。 Etching system, an etching machine 3 to perform the etching, a regeneration tank 4 etchant used composition has changed is discharged by etching machine 3, and the chlorine gas supply apparatus 1 for supplying chlorine gas to the regeneration tank 4 , a water supply unit 2 for storing weighting water (pure water) to the regeneration tank 4, the composition detecting device 5 for detecting the composition of the etching solution in the regeneration tank 4, based on the detected value of the composition detecting device 5 and a control unit 6 for controlling the chlorine gas supply apparatus 1 and the water supply device 2 Te.

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。 Cupric chloride etching solution used in etching machine 3 composition changes as follows as to etch the copper.
CuCl 2 +Cu→2CuCl 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)。 That is, cupric chloride solution as an etching solution is changed to a cuprous chloride solution by corrosion of copper (actually dissolves in the liquid becomes complex). 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。 Etching machine 3 uses the thus pump (not shown) the changed etchant composition is discharged to the regeneration tank 4.

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。 The etchant regeneration tank 4 is sent to the composition detecting device 5 by a pump (not shown). 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。 Composition detecting device 5, the copper concentration of the etching solution in, it has a sensor and a density meter or the like for detecting the concentration of hydrochloric acid 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。 Control unit 6, based on these sensors, the detection result of the density meter calculates the supply amount of chlorine gas to maintain the copper chloride etchant composition described above, by controlling the pump chlorine gas supply apparatus 1 chlorine by injecting gas into the etching solution in the regeneration tank 4, to reproduce an etchant. 以下に、このときの反応式を示す。 Hereinafter, a reaction formula in this case.
2CuCl+Cl 2 →2CuCl 2 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。 Thus, cuprous chloride in the etching solution by chlorine gas, changes to the cupric chloride without increasing the other ingredients. 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。 Thus, by reproducing using chlorine gas, a monovalent copper without increasing the water content can be changed to divalent copper, to maintain the specific gravity of the etchant to 1.38 or 1.4 or higher be able to. 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。 When this process is only, since the monovalent copper molten copper foil of the printed circuit board is converted into divalent copper, the copper concentration gradually etchant slide into increased by etching. 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。 Therefore, the control unit 6 based on the detection result, controls the water supply device 2, by injecting the weighting water etchant regeneration tank 4, the specific gravity of the etchant from 1.38 to 1. to maintain to 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。 Figure 3 is a flowchart showing the operation of the etching system. 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。 Etching machine 3 is continuous operation, the reflux of the etchant between an etching machine 3 by the pump and the regeneration tank 4 is carried out continuously. 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。 The processing operation is executed every predetermined time during the operation of the etching machine 3. まずセンサに電圧を印加して作動状態にする(S1)。 First, by applying a voltage to the operating state sensor (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)。 Control unit 6, based on the detected result of the sensor and hydrometer to detect the composition and the specific gravity of the etchant (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)。 Then, the control unit 6, based on the detected density, the chlorine gas to be supplied to the etching solution, calculates the replenishment amount of water (S3), the chlorine gas supply apparatus 1, and controls the water supply device 2 was added chlorine gas and gravity adjusting water regeneration tank 4, to adjust the specific gravity of the etchant reproduces an etching solution (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。 In the above embodiment, by reproducing the etching solution with chlorine gas, but maintains a high copper concentration of the etching solution, also possible to reproduce the etchant of this embodiment using hydrochloric acid and hydrogen peroxide it is. 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 this case, regenerated with high concentrations of hydrogen peroxide (about 60%), the reproduction after heating, etc. may be used to etch by increasing the copper concentration to remove some water.

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。 This embodiment and is a diagram showing a 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。 Is a diagram showing the configuration of an etching apparatus according to the etching control device of an embodiment of the present invention. 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 the operation of the etching control device.

符号の説明 DESCRIPTION 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 apparatus 2 water supply device 3 etching machine 4- regeneration tank 5- composition detecting device 6 to the control unit

Claims (5)

  1. 飽和直前の銅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エッチング方法。 Etching method to etch the metal with a copper chloride etchant is maintained at a copper concentration of saturated immediately before.
  2. 前記塩化銅エッチング液は、比重1.38以上であることを特徴とする請求項1に記載のエッチング方法。 The copper chloride etching solution, the etching method according to claim 1, characterized in that a specific gravity of 1.38 or more.
  3. 前記塩化銅エッチング液は、塩酸の濃度が0.3モル以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエッチング方法。 The copper chloride etching solution, the etching method according to claim 1 or claim 2, wherein the concentration of hydrochloric acid is 0.3 mol or less.
  4. 前記金属は、プリント配線板の銅箔であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のエッチング方法。 The metal etching method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a copper foil of a printed wiring board.
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかのエッチング方法に用いることにより劣化した塩化銅エッチング液に塩素ガスを接触させることにより、該塩化銅エッチング液を前記飽和直前の銅濃度を維持しつつ再生することを特徴とするエッチング液の再生方法。 By contacting the claims 1 to any of copper etching solution to chlorine gas chloride degraded by using the etching method according to claim 4, for reproducing the salt copper etchant while maintaining the copper concentration of the saturated immediately before the method of reproducing the etching solution, characterized in that.
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