JP2017160516A - エッチング方法およびエッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テンティングにおけるサイドエッチングの充分な抑制である。
【解決手段】所定パターンのエッチングレジストで被覆されたエッチング対象物に対しエッチング液を吹き付けて、そのエッチング対象物の、前記エッチングレジストの開口から露出した部分をエッチングするエッチング方法において、エッチング液を１流体ノズルから噴射して前記エッチング対象物に吹き付ける第１のエッチング工程と、エッチング液を気体と混合して２流体ノズルから噴射して、前記第１のエッチング工程でエッチングした前記エッチング対象物に吹き付ける第２のエッチング工程と、を備え、前記第１のエッチング工程では、エッチング液がエッチング抑制被膜を形成する添加剤を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板の製造等に使用されるエッチング方法およびエッチング装置に関する。

近年のプリント配線板は、電子機器の小型化および部品の高密度実装化に伴って回路パターンのファインピッチ化が進んでおり、このようなファインピッチパターンの回路層を形成する方法のひとつにテンティングが知られている。テンティングとは、絶縁層あるいは絶縁基板上に設けた導体層を、パターン部を除いて開口したエッチングレジストで覆い、そのエッチングレジストの開口から露出した導体層部分をエッチングで除去して、回路パターンを持つ回路層を形成する方法である。

特許文献１は、テンティングでファインピッチパターンの回路層を形成する際に導体層がエッチングレジストの開口幅よりも幅広く水平方向にエッチングされてしまうサイドエッチングを抑制するために、エッチング液と気体とを混合して２流体ノズルから噴出させることで微小液滴を形成し、その微小液滴をエッチングレジストの開口内に勢い良く吹き付けて開口正面の導体層部分上でのエッチング液の滞留を防止するエッチング方法を開示している。

特開２００２−２５６４５８号公報

しかしながら特許文献１記載の技術は、エッチングレジストの開口正面の導体層部分上でのエッチング液の滞留防止により相対的にサイドエッチングを抑制する効果はあるものの、サイドエッチング自体を減少させるものではないので、未だサイドエッチングを充分に抑制できない。しかも、エッチング対象物にエッチング液を勢いよく吹き付けるので、勢いの差でエッチング対象物に面内でエッチング量のばらつきが生じやすい。

本発明は、テンティングの際のサイドエッチングを充分に抑制可能で、しかもエッチング量を面内で均一にし得るエッチング方法およびエッチング装置の提供を目的とする。

本発明のエッチング方法は、
所定パターンのエッチングレジストで被覆されたエッチング対象物に対しエッチング液を吹き付けて、そのエッチング対象物の、前記エッチングレジストの開口から露出した部分をエッチングするエッチング方法において、
エッチング液を１流体ノズルから噴射して前記エッチング対象物に吹き付ける第１のエッチング工程と、
エッチング液を気体と混合して２流体ノズルから噴射して、前記第１のエッチング工程でエッチングした前記エッチング対象物に吹き付ける第２のエッチング工程と、
を備え、
前記第１のエッチング工程では、エッチング液がエッチング抑制被膜を形成する添加剤を含むことを特徴とする。

本発明のエッチング方法においては、前記エッチング抑制被膜を形成する添加剤は、好ましくはトリアゾール系化合物とされる。

本発明のエッチング方法においては、前記エッチング対象物は、好ましくは導体層、より好ましくは銅層とされる。

また、本発明のエッチング装置は、
所定パターンのエッチングレジストで被覆されたエッチング対象物に対しエッチング液を吹き付けて、そのエッチング対象物の、前記エッチングレジストの開口から露出した部分をエッチングするエッチング装置において、
エッチング液を１流体ノズルから噴射して前記エッチング対象物に吹き付ける第１のエッチング処理部と、
エッチング液を気体と混合して２流体ノズルから噴射して、前記第１のエッチング工程でエッチングした前記エッチング対象物に吹き付ける第２のエッチング処理部と、
を備え、
前記第１のエッチング処理部では、エッチング抑制被膜を形成する添加剤を含むエッチング液を用いることを特徴とする。

本発明のエッチング装置においては、前記エッチング抑制被膜を形成する添加剤は好ましくはトリアゾール系化合物とされる。

本発明のエッチング装置においては、前記エッチング対象物は好ましくは導体層、より好ましくは銅層とされる。

本発明のエッチング方法の一実施形態の実施に用いられる、本発明のエッチング装置の一実施形態を示す断面図である。 従来のエッチング方法でのエッチングレジストの開口からのサイドエッチングの許容量を例示する説明図である。 上記実施形態のエッチング方法でのエッチングレジストの開口からのサイドエッチングの許容量を例示する説明図である。

図１は、本発明のエッチング方法の一実施形態の実施に用いられる、本発明のエッチング装置の一実施形態を示す断面図であり、この実施形態のエッチング装置は、例えば基板材Ｍをエッチングしてプリント配線板を製造する際に用い得るものである。ここで、基板材Ｍは、例えばエポキシ樹脂等からなる層間絶縁層あるいは絶縁基板の片面または両面に、銅層等からなるエッチング対象物としての導体層を設け、その導体層をドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）等のエッチングレジストで覆い、そのエッチングレジストをフォトリソグラフィ等によりパターン部を除いて開口させてなり、この実施形態のエッチング装置はその導体層の、エッチングレジストの開口から露出した導体部分をエッチングで除去することにより、すなわちテンティングにより、層間絶縁層あるいは絶縁基板の片面または両面上に、導体の回路パターンを持つ回路層を形成する。そして、この回路層の形成後に他の工程において、エッチングレジストを溶剤等で除去し、あるいはさらに回路層をバンプ部分が開口したはんだレジストで覆う等することにより、所望のプリント配線板が形成される。

かかるエッチングを行うため、図中符号１で示すこの実施形態のエッチング装置には、エッチング処理室２内にその一端部の入口２ａから他端部の出口２ｂにかけて、複数の搬送ローラ３により基板材Ｍの搬送経路が略水平に設定されており、この搬送経路に沿って、搬送ローラ３により略水平に保持された基板材Ｍが、図中左方から右方へ矢印で示すように搬送される。

エッチング処理室２内は隔壁２ｃによって、入口２ａに近い側の第１のエッチング処理室２ｄと、出口２ｂに近い側の第２のエッチング処理室２ｅとに仕切られ、第１のエッチング処理室２ｄ内の上部には、上記搬送経路を間に挟んでその上下にそれぞれ複数個の１流体ノズル４がその搬送経路へ向けて配置されており、各１流体ノズル４は搬送経路に対して固定されていても良く、あるいは基板材Ｍの搬送方向と直交する方向へ揺動するようにされていても良い。また、第２のエッチング処理室２ｅ内の上部には、上記搬送経路を間に挟んでその上下にそれぞれ複数個の２流体ノズル５がその搬送経路へ向けて配置されており、各２流体ノズル５は搬送経路に対して固定されていても良く、あるいは基板材Ｍの搬送方向と直交する方向へ揺動するようにされていても良い。

第１のエッチング処理室２ｄおよび第２のエッチング処理室２ｅ内の下部には、互いに異なるエッチング液６，７がそれぞれ貯留される。第１のエッチング処理室２ｄ内のエッチング液６は、第１のエッチング処理室２ｄの底部に接続されたポンプ８でフィルタ９および流量計１０を介して第１のエッチング液供給管路１１に送られて、その第１のエッチング液供給管路１１により各１流体ノズル４に圧送される。第１のエッチング液供給管路１１内のエッチング液６の圧力は、圧力計１２により計測されて、ポンプ８とフィルタ９の間のバルブ１３の手動あるいは自動での操作等により所定圧に維持される。

この第１のエッチング処理室２ｄで使用されるエッチング液６は、従来からエッチング液として使用されている塩化第二銅および／または塩化第二鉄を主成分とする溶液中に、これも従来から使用されている界面活性剤が添加されるとともに、さらに、エッチング抑制効果のある被膜を形成する添加剤、例えばトリアゾール系化合物が高濃度で添加されてなり、このようなエッチング液の具体的な組成としては、例えば本願出願人がＷＯ２００５／０８６５５１Ａ１国際公開公報にて提案したものが知られている。第１のエッチング処理室２ｄ内ではそのエッチング液６が、各１流体ノズル４から噴射される。

第２のエッチング処理室２ｅ内のエッチング液７は、第２のエッチング処理室２ｅの底部に接続されたポンプ１４でフィルタ１５および流量計１６を介して第２のエッチング液供給管路１７に送られて、その第２のエッチング液供給管路１７により各２流体ノズル５に圧送される。第２のエッチング液供給管路１７内のエッチング液７の圧力は、圧力計１８により計測されて、ポンプ１４とフィルタ１５の間のバルブ１９の手動あるいは自動での操作等により所定圧に維持される。

この第２のエッチング処理室２ｅで使用されるエッチング液７は、第１のエッチング処理室２ｄで使用されている、塩化第二銅および／または塩化第二鉄を主成分とする溶液中に、これも従来から使用されている界面活性剤が添加されてなる。すなわちこのエッチング液７は、エッチング液６と異なり、エッチング抑制効果のある被膜を形成する添加剤は添加されていない。

この実施形態のエッチング装置１にはまた、コンプレッサ２０が設けられており、コンプレッサ２０が生成した圧縮空気は、エアフィルタ２１および流量計２２を介して圧縮空気供給管路２３に送られて、その圧縮空気供給管路２３により各２流体ノズル５に供給される。エアフィルタ２１と流量計２２の間の管路内の圧縮空気の圧力は、圧力計２４により計測されて、エアフィルタ２１と流量計２２の間のバルブ２５の手動あるいは自動での操作等により所定圧に維持される。

そしてこの実施形態のエッチング装置１を使用した、上記実施形態のエッチング方法においては、エッチング処理室２内に設定された搬送経路に沿って、搬送ローラ３により略水平に保持された基板材Ｍが、図中左方から右方へ矢印で示すように搬送され、その基板材Ｍの搬送中に、先ず第１のエッチング処理室２ｄ内で、その基板材Ｍの両面に導体層が設けられている場合には搬送経路の上下に位置する各１流体ノズル４から、また基板材Ｍの上面だけに導体層が設けられている場合には搬送経路の上に位置する各１流体ノズル４から、基板材Ｍに向けてエッチング液６が噴射される。

各１流体ノズル４から噴射されたエッチング液６は、基板材Ｍ全体に満遍なくかつ多量に当たってその基板材Ｍの表面のエッチングレジストの開口内に入るが、１流体ノズル４から噴射される液滴の大きさは例えば平均粒子径１５０μｍ程度で、ファインピッチパターンの例えば幅２０μｍ程度の開口と比較すると大きいため開口で勢いが殺がれ、エッチング液６中の塩化第二銅および／または塩化第二鉄を主成分とする溶液は、単独では開口内での循環が充分円滑に行われない。

そこでこの実施形態のエッチング方法では、エッチング液６を、塩化第二銅および／または塩化第二鉄を主成分とする溶液中に、界面活性剤を添加するとともに、エッチング抑制効果のある被膜を形成する添加剤、例えばトリアゾール系化合物を高濃度で添加してなるものとし、これにより、エッチング液６中の塩化第二銅および／または塩化第二鉄を主成分とする溶液が液滴の勢いで開口正面に露出する導体層部分をエッチング除去するとともに、エッチング液６中の例えばトリアゾール系化合物からなる添加剤が開口正面から側方に外れてエッチングレジストに隠れた位置で導体層壁面にエッチング抑制被膜を形成してサイドエッチングを抑制し、さらにエッチング液６中の界面活性剤が開口内でのエッチング液６の循環を促して開口正面に露出する導体層部分のエッチング効率を高める。

次いでこの実施形態のエッチング方法では、基板材Ｍの引き続く搬送中に、第２のエッチング処理室２ｅ内で、その基板材Ｍの両面に導体層が設けられている場合には搬送経路の上下に位置する各２流体ノズル５から、また基板材Ｍの上面だけに導体層が設けられている場合には搬送経路の上に位置する各２流体ノズル５から、基板材Ｍに向けてエッチング液７が噴射される。

このとき、各２流体ノズル５にはエッチング液７とともに圧縮空気も供給されているので、エッチング液７は各２流体ノズル５内で圧縮空気と混合されて、１流体ノズル４によるよりも高速で、各２流体ノズル５から例えば平均粒子径４０μｍ程度の微小液滴となって噴射され、各１流体ノズル４から噴射されたエッチング液６よりも強いスプレー打力を持って基板材Ｍに到達する。

これにより、ファインピッチパターンの回路層を形成するためにエッチングレジストの開口が狭い場合でもエッチング液７がその開口内に勢い良く入り、エッチング液７中の塩化第二銅および／または塩化第二鉄を主成分とする溶液が開口正面に露出する導体層部分をエッチング除去するとともに、エッチング液７中の界面活性剤が開口内でのエッチング液７の循環を促して開口正面に露出する導体層部分のエッチング効率を高め、第１のエッチング処理室２ｄ内でのエッチングでは除去しきれなかった導体層部分を確実に除去する。ここで、このエッチング液７にはエッチング抑制効果のある被膜を形成する添加剤を添加しないのは、各２流体ノズル５から噴射されたエッチング液７は強いスプレー打力を持って基板材Ｍに到達することから、エッチング抑制効果のある被膜を形成する添加剤を添加してもその被膜を安定に形成することが難しいためである。

図２は、従来のエッチング方法でのエッチングレジストの開口からのサイドエッチングの許容量を例示する説明図であり、図では絶縁基板Ｐ上に導体層Ｃが形成され、その導体層ＣをエッチングレジストＲが覆っており、エッチングレジストＲの開口Ｏから露出する導体層Ｃの部分がエッチング処理により除去されている。図示のように従来の方法では、エッチングレジストＲの開口Ｏの幅が例えば３０μｍ程度とある程度大きくないとエッチング処理を充分に行えないため、図中矢印で示すように、開口Ｏの端縁からのサイドエッチングの許容量が小さくならざるを得ない。一方、図３は、上記実施形態のエッチング方法でのエッチングレジストの開口からのサイドエッチングの許容量を例示する説明図であり、図示のようにこの実施形態の方法では、エッチングレジストＲの開口Ｏの幅が例えば２０μｍ程度と小さいファインピッチパターンでも、１流体ノズル４からの多量のエッチング液６による広範囲のエッチングと２流体ノズル５からのエッチング液７による微細かつ強打力のエッチングとによりエッチング処理を充分に行い得るため、従来と同じピッチの回路パターンを形成する際に、図中矢印で示すように、開口Ｏの端縁からのサイドエッチングの許容量を大きくできるということもいえる。

上述のように、この実施形態のエッチング装置１を用いたこの実施形態のエッチング方法によれば、テンティングによりファインピッチパターンの回路層を形成するためにエッチングレジストの開口が狭い場合でも、サイドエッチングを充分に抑制しつつ、基板材Ｍの面内でエッチング量を均一にして短時間で効率的にエッチング処理を行って、そのファインピッチの回路パターンを持つ回路層を形成することができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明のエッチング方法およびエッチング装置はこの例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば第１のエッチング工程で用いるエッチング液６に添加するエッチング抑制被膜を形成する添加剤は、上述したトリアゾール系化合物以外のものとしても良い。

また、エッチング処理室２内で第２のエッチング処理室２ｅに続けて水洗処理室を設けて、エッチング処理後に水洗処理も連続的に行えるようにしても良く、このようにすればサイドエッチングをさらに抑制することができる。さらに、例えば圧縮空気は、エッチング装置１に設けられたコンプレッサ１２からでなく、工場内のエア配管等から供給するようにしても良い。

１ エッチング装置
２ エッチング処理室
２ａ 入口
２ｂ 出口
２ｃ 隔壁
２ｄ 第１のエッチング処理室
２ｅ 第２のエッチング処理室
３ 搬送ローラ
４ １流体ノズル
５ ２流体ノズル
６，７ エッチング液
８，１４ ポンプ
９，１５，２１ フィルタ
１０，１６，２２ 流量計
１１、１７ エッチング液供給管路
１２，１８，２４ 圧力計
１３，１９，２５ バルブ
２０ コンプレッサ
２１ エアフィルタ
２３ 圧縮空気供給管路
１８ 吸引ヘッド
Ｃ 導体層
Ｍ 基板材
Ｏ 開口
Ｐ 絶縁基板
Ｒ エッチングレジスト

Claims (8)

1. 所定パターンのエッチングレジストで被覆されたエッチング対象物に対しエッチング液を吹き付けて、そのエッチング対象物の、前記エッチングレジストの開口から露出した部分をエッチングするエッチング方法において、
   エッチング液を１流体ノズルから噴射して前記エッチング対象物に吹き付ける第１のエッチング工程と、
   エッチング液を気体と混合して２流体ノズルから噴射して、前記第１のエッチング工程でエッチングした前記エッチング対象物に吹き付ける第２のエッチング工程と、
   を備え、
   前記第１のエッチング工程では、エッチング液がエッチング抑制被膜を形成する添加剤を含むことを特徴とする。
2. 請求項１記載のエッチング方法において、前記エッチング抑制被膜を形成する添加剤は、トリアゾール系化合物とされる。
3. 請求項１または２記載のエッチング方法において、前記エッチング対象物は、導体層とされる。
4. 請求項３記載のエッチング方法において、前記導体層は、銅層とされる。
5. 所定パターンのエッチングレジストで被覆されたエッチング対象物に対しエッチング液を吹き付けて、そのエッチング対象物の、前記エッチングレジストの開口から露出した部分をエッチングするエッチング装置において、
   エッチング液を１流体ノズルから噴射して前記エッチング対象物に吹き付ける第１のエッチング処理部と、
   エッチング液を気体と混合して２流体ノズルから噴射して、前記第１のエッチング工程でエッチングした前記エッチング対象物に吹き付ける第２のエッチング処理部と、
   を備え、
   前記第１のエッチング処理部では、エッチング抑制被膜を形成する添加剤を含むエッチング液を用いることを特徴とする。
6. 請求項５記載のエッチング装置において、前記エッチング抑制被膜を形成する添加剤は、トリアゾール系化合物とされる。
7. 請求項５または６記載のエッチング装置において、前記エッチング対象物は、導体層とされる。
8. 請求項７記載のエッチング装置において、前記導体層は、銅層とされる。

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