JP2926946B2 - エッチング用スプレーノズル - Google Patents

エッチング用スプレーノズル

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JP2926946B2
JP2926946B2 JP2251355A JP25135590A JP2926946B2 JP 2926946 B2 JP2926946 B2 JP 2926946B2 JP 2251355 A JP2251355 A JP 2251355A JP 25135590 A JP25135590 A JP 25135590A JP 2926946 B2 JP2926946 B2 JP 2926946B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、エッチングによる微細パターンの形成に使
用されるスプレーノズルに関する。
〈従来の技術〉 従来の一般的なスプレーノズルは、例えば第4図およ
び第5図に示す形状を有し、絞り部分1と、縮流付与部
分2または旋回流付与部分3を有し、これに高圧水を通
すことで、比較的細かな液滴を安定して得ることができ
るように構成されている。ここで、4は液滴放射部、5
は取付けねじ部である。
しかし、この構造では十分細かな液滴を安定して得る
ことが困難であると共に、液滴を細かくするのに伴いノ
ズルより一定距離における液滴の流速は液滴の形状と雰
囲気の制約から著しく減少することになり、後述するよ
うにエッチングに好ましい微小液滴であり、かつ高速流
を得ることが困難である。
また、液滴サイズや液滴流の垂直断面内の各部分にお
ける流速も不均質であるなど、エッチングに好ましい条
件が得難いのが実状である。
〈発明が解決しようとする課題〉 一般に、半導体関係部品であるリードフレームやTAB
テープなどをエッチング手法を用いて作成する場合、フ
ォトレジスト膜を用いマスキングし、その露出部を腐食
溶出させて製作する手法がとられるが、その腐食溶出部
分は前記露出部下方に限定することが望まれ、マスキン
グ部下方サイドの露出部近傍はできるだけ溶出しないこ
とが望まれる。換言すれば、溶出形態に指向性(エッチ
ングファクタ:大)が必要とされる。
これを満足させるエッチング条件は、腐食溶出反応の
律速段階が金属材料表面上の境界層内での腐食性成分の
拡散あるいは腐食生成物の系外への拡散過程にあること
から、当然のこととして、エッチング液を被エッチング
表面に高速で吹きつけることが必要とされる。
しかし、その過程で上述のようにフォトレジスト膜を
用いて作成したマスキング膜(通常は2〜20μm厚さの
有機物被膜)が機械的に損傷し剥離してはならない。
したがって、結局それらの両者を満足するエッチング
液の吹きつけ条件は、前述のように高速流を有する微小
液滴の使用である。液滴1つのエネルギーは一定であっ
ても、低速流の大形液滴ではマスキング膜の方が金属面
に比べ相対的に損傷しやすい。
第4図および第5図に示したように、従来の大口径ノ
ズルより微小液滴を得る場合は、液滴が飛散すると共に
個々の液滴が球状であるこから、放射後一定距離はなれ
た地点における大気中での減速が著しく生じ、液滴サイ
ズが小さく、かつ高速な流れを得ることがほとんど不可
能である。
本発明の目的は、噴射されたエッチング液の微小な液
滴が、一定距離飛行後も高速度を保つようにして、エッ
チングにより微細パターンを形成する方法とそれに使用
されるスプレーノズルを提供することにある。
〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために本発明によれば、液体導入
部、ミスト(液滴)発生部および発生ミスト(液滴)の
噴射部を有するエッチング用スプレーノズルであって、
前記発生ミストの噴射部は通液方向に所定の長さ延長す
る多数の細管を有しており、当該各細管は通液方向入側
に対し出側の内径が細くなっていて、当該出側の内径が
出側端から入側へ所定の長さ延長する小径部を有してお
り、前記出側の内径は0.001〜1mm、前記所定の長さは前
記出側の内径の10〜100倍の範囲にあることを特徴とす
るスプレーノズル、および、液体導入部、ミスト(液
滴)発生部および発生ミスト(液滴)の噴射部を有する
エッチング用スプレーノズルであって、前記発生ミスト
の噴射部は薄板構造体からなる多層細空間構造を有して
おり、当該多層細空間構造は磁場形成のための1対の電
磁石とその間に等間隔に、かつ、空間部を介して垂直方
向に重ねられた複数の電極板とからなることを特徴とす
るスプレーノズルが提供される。
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
まず、本発明のエッチングにより微細パターンを形成
する方法を説明する。
本発明方法は、半導体関係部品をエッチング手法を用
いて作成する場合に適用され、特に微細パターンを形成
する場合に効果を発揮する。
被エッチング材料、例えばリードフレームを形成する
ための母板の表面は所望のパターンを有するフォトレジ
スト膜でマスキングされている。
このフォトレジスト膜の表面に対しエッチング液を噴
射することにより、マスキングされた前記被エッチング
材料の露出部が腐食溶出され、所望のパターンが得られ
る。
噴射するエッチング液として従来の球状の液滴ではな
く、小径の液滴柱を用いる。小径の液滴柱は、球状の液
滴に比べ飛行中の空気抵抗が小さいため、噴射後も高速
を保ったまま被エッチング材料の露出部に到達する。そ
の結果、微細パターンを形成することができる。
上記のようなエッチング液を噴射するための装置とし
て、その噴射部が通液方向に所定の長さ延長する多数の
細管を有するスプレーノズルを用いることができる。
第1図および第2図は、本願請求項1の発明に係るス
プレーノズルの好適実施例である。
第1図に示すスプレーノズルは、液体導入部6からエ
ッチング液を入れ、ミスト(液滴)発生部7にてミスト
(液滴)を発生させ、高圧ガス等でスプレーノズルの先
端の噴射部8から噴射するようになっている。
前記噴射部8は、エッチング液の通液方向に所定の長
さ延長する多数の細管9を有する。
前記細管9は、第2図に示すように通液方向入側10に
対し出側11の内径が細くなっている。この出側11の内径
を出側端から入側10へ所定の長さ(l)延長して設ける
ことによりスプレーノズルから噴射するエッチング液を
小径の液滴柱12とすることができる。前記小径部分の長
さ(l)は、エッチング液の性状、流速、細管9の入出
側10、11の内径を適宜選定することにより前記噴出液滴
柱12を所定の形状とすることができ、高速で被エッチン
グ材料13の表面に到達させることができる。
なお、前記スプレーノズルの使用本数、その配置、エ
ッチング液噴射出力の選択、スプレーノズルと被エッチ
ング材料との間の距離の選択、スプレー方向の選択等は
すべて任意である。
つぎに本発明のスプレーノズルについて説明する。
第1図および第2図は、本願請求項1の発明に係る細
管を有するスプレーノズルの好適実施例である。
第1図において液体導入部6を有するミスト(液滴)
発生部7の側面には発生ミスト(液滴)を噴射部8から
噴射するために高圧ガスを用いる場合の高圧ガス導入部
14である。
前記ミスト(液滴)発生部7の下方はミスト(液滴)
と高圧ガスを混合するための混合部15が接続している。
高圧ガスを用いない場合は、これらの高圧ガス導入部
14および混合部15は無くてもよい。
前記ミスト(液滴)発生部7と噴射部8の間は、フレ
キシブルチューブ16等の連結管で連結されている。
前記連結管16の末端は、多数の細管9が通液方向の入
側10に対し出側11の内径が細くなるように充填されてい
る。前記細管9の充填本数は限定しない。
以上のように構成されたスプレーノズルにおいて、エ
ッキング液は液体導入部6から吸い込まれ、ミスト(液
滴)発生部7のミスト発生ノズル7aにより比較的大きい
サイズのミスト(液滴)となる。前記ミスト発生ノズル
7aは公知のものでよく、限定しない。
発生ミスト(液滴)は、必要に応じて高圧ガス導入部
14から導入される、例えば窒素の高圧ガスと混合され、
混合部15、フレキシブルチューブ16を通って複数の細管
9の入側10の台形部分に入る。
このときのミストの形状は液滴17である。液滴17は細
管9の小径部9aまで移動すると管内断面積の減少に伴い
液滴柱となって出側から噴射される。
前記小径部9aの内径(a)は0.001〜1mm、長さ(l)
は10a〜1000aの範囲が好ましい。
内径が0.001mm未満では圧損が大きすぎ高速流が得ら
れない。また、1mm超ではレジスタ膜の損傷が大きく微
細エッチングができない。
つまり、小径部9aを前記形状とすることによりスプレ
ーノズルから噴射される直前の小径部9a内で微小径の液
滴柱が形成され、出側11から噴射することができる。
しかも噴射されたエッチング液は、従来の球状の液滴
ではないから、一定滴径あたりのエネルギーが球滴より
も大きく、減速し難く、一定距離飛行後も高速を保つこ
とができる。
また、細管9の入、出側の内径を変えることにより、
小径部9aを通るときミスト(液滴)が液滴柱−気体の繰
返しとなり、スムースに液滴柱12となって噴射すること
ができる。
この結果、被エッチング材料13と噴射部8先端との間
が比較的離れていても高速でエッチング液が到達し、微
細パターンを形成することができる。
以上のほか、被エッチング材料13と噴射部8との間の
雰囲気を減圧とすれば前記液滴柱12の空気による摩擦減
速防止ができる。
また、細管9の長手方向の一部に旋回流を与えるべ
く、1/4回転〜2回転(90〜720度)程度のねじり溝を設
ければ、流れの均質化、噴射液滴柱の均質化に有効であ
る。
また、ミスト発生ノズル7aで発生したミストを各細管
9に均質に導入することを目的とし、混合部15内にミス
トのディストリビュータ(分配器)を設けることも自由
である。
また、噴射部8末端外周部8aのマクロ形状は、被エッ
チング材料13の形状に合わせて適宜選択することができ
る。
つぎに、本発明の多層細空間を有するスプレーノズル
について説明する。このスプレーノズルは、前記細管を
有するスプレノズルの噴射部8を多層空間としたほかは
前記スプレーノズルと全く同様の構成であるので重複す
る説明は省略する。
第3図は、前記多層細空間構造の1例を示す薄板構造
体18である。
薄板構造体18は、1対の電磁石19とその間に等間隔に
垂直方向に重ねた複数の電極板20(第3図では7枚)と
を有している。
ここで、磁場を第3図で左から右方向へ付与し、図面
の後方から電極板20に到達したエッチング液のミストが
電極板20間の多層空間を通過するときに電流が上方から
下方へ流れると、前記ミストはフレミングの法則により
図面手前の方向へ加速され液滴柱12となって噴射され
る。
このような薄板構造体18の場合は、フレミングの法則
に基づきミストに加速を与えることができ、圧損が防止
できる。この場合は、高圧ガスは併用しなくてもよい。
〈実施例〉 以下に本発明のスプレーノズルを用いた微細パターン
の形成方法を実施例に基づき具体的に説明する。
(実施例1) 42wt%Ni−残分Feの厚さ250μm幅36mmのリードフレ
ーム素材に幅50μm×長さ5000μm×ピッチ140μmの
露出部をストライプ状に有するモデルパターンをフォト
レジスト(膜厚5μm)を用いて作成後、第2図に示す
細管9の小径部:φ30μm×3mm、細管本数:10本/基×
150基、細管の太い部分:φ160μm×150mm、エッチン
グ液:35℃、42度ボーメのFeCl3溶液、ガス背圧:15Kg/cm
2、エッチング液背圧16Kg/cm2、ミスト発生ノズル:従
来の農薬散布用のもの、スプレーノズルと被エッチング
材料間距離:65mm、エッチング時間90秒、エッチング層
内気圧:90mmHgの条件でエッチング加工した。
その後エッチング溝の最大深さdと最大幅wの比d/w
を測定した。その結果、本発明のスプレーノズルを有す
るエッチング装置を用いた時のd/wは、従来の農薬散布
ノズル(第5図のノズル絞り部内径φ3mmのもの)およ
び従来装置を用い他は同じ条件の時に比べ1.6〜1.8倍を
示し、特にwの拡大量が小さいのが特徴であった。
〈発明の効果〉 本発明のスプレーノズルは、簡単な構造で容易に一定
距離飛行後も高速度を有する微小な液滴柱を得ることが
できる。従って、本発明のスプレーノズルを用いたエッ
チングにより微細パターンを形成する方法によれば、噴
射されたエッチング液の微小な液滴が、一定距離飛行後
も高速度を保つことができ、容易に微細エッチング加工
をすることができる。
その結果、半導体関連部品の高密度化高集積化が可能
となる。また、エッチング用素材やその板厚の選択の幅
が広がり、機能の向上、原価の低減、歩留りの向上、構
造の簡略化などにおいて有利となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のスプレーノズルの1実施例を示す斜
視図である。 第2図は、第1図のスプレーノズル先端部の細管の拡大
斜視図である。 第3図は、本発明のスプレーノズル先端に取付ける薄板
構造体の斜視図である。 第4図および第5図は、それぞれ一般的な従来のスプレ
ーノズルの平面図および横断面図である。 符号の説明 1……絞り部分、 2……縮流付与部分、 3……旋回流付与部分、 4……液滴放射部、 5……取付けねじ部、 6……液体導入部、 7……ミスト(液滴)発生部、 7a……ミスト(液滴)発生ノズル、 8……噴射部、 8a……末端外周部、 9……細管、 9a……小径部、 10……入側、 11……出側、 12……液滴柱、 13……被エッチング材料、 14……高圧ガス導入部、 15……混合部、 16……フレキシブルチューブ(連結管)、 17……液滴、 18……薄板構造体、 19……電磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−126633(JP,A) 実開 昭62−90398(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23F 1/08 103 B05B 1/10,1/18 H01L 21/306 H01L 23/50

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液体導入部、ミスト(液滴)発生部および
    発生ミスト(液滴)の噴射部を有するエッチング用スプ
    レーノズルであって、 前記発生ミストの噴射部は通液方向に所定の長さ延長す
    る多数の細管を有しており、 当該各細管は通液方向入側に対し出側の内径が細くなっ
    ていて、当該出側の内径が出側端から入側へ所定の長さ
    延長する小径部を有しており、 前記出側の内径は0.001〜1mm、前記所定の長さは前記出
    側の内径の10〜100倍の範囲にあることを特徴とするス
    プレーノズル。
  2. 【請求項2】液体導入部、ミスト(液滴)発生部および
    発生ミスト(液滴)の噴射部を有するエッチング用スプ
    レーノズルであって、 前記発生ミストの噴射部は薄板構造体からなる多層細空
    間構造を有しており、 当該多層細空間構造は磁場形成のための1対の電磁石と
    その間に等間隔に、かつ、空間部を介して垂直方向に重
    ねられた複数の電極板とからなることを特徴とするスプ
    レーノズル。
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