JP3387527B2 - 銅または銅合金のエッチング用組成物 - Google Patents

銅または銅合金のエッチング用組成物

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JP3387527B2 JP21157492A JP21157492A JP3387527B2 JP 3387527 B2 JP3387527 B2 JP 3387527B2 JP 21157492 A JP21157492 A JP 21157492A JP 21157492 A JP21157492 A JP 21157492A JP 3387527 B2 JP3387527 B2 JP 3387527B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、銅および銅合金をフォ
トエッチングによって加工する際に使用する銅または銅
合金のエッチング用組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】フォトエッチングによって金属を加工す
る技術は、電子部品を始めとしてさまざまな産業分野で
利用されている。特に電子部品については、科学技術の
進歩につれて、ますます微細化が促進され、より高度な
加工技術が要求されるようになっている。
【0003】半導体リードフレームを例にとれば、半導
体の集積度が増すにつれ、ピン間隔の狭い多ピンのリー
ドフレームが要求されている。また、プリント配線基板
についても、実装される電子デバイスの小形化により、
さらに細線化した配線パターンが必要とされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、腐食液を利用
した湿式化学エッチングは、被加工材の表面に耐酸性の
樹脂フィルムで所望のパターンを形成し、露出した金属
部分を溶解除去することによって行われるが、腐食反応
が被加工材の表面に対して垂直方向にだけでなく、水平
方向にも進むため、露出した金属部分より余計に除去さ
れることになる。この現象をサイドエッチと呼んでいる
が、微細加工に対応するためには、これを最小限に止め
なければならない。すなわち、水平方向への腐食作用を
抑制し、垂直方向へ選択的に腐食を進行させるようにす
ることが必要である。
【0005】通常、湿式化学エッチングでは、板厚より
小さい口径は開けられないとされており、微細なパター
ンをエッチングするためには、被エッチング材の厚みを
薄くする方法がとられている。先のリードフレームの場
合、電気伝導性と熱放散性の点から銅合金が材料として
多く用いられているが、板厚を薄くすると強度が弱くな
る欠点がある。
【0006】最近では銅の特性を生かした強度の強い材
料が開発されているが、エッチング性については逆に難
しくなる傾向にある。また、プリント配線板について
も、電解銅箔または圧延銅箔をインシュレートした銅張
積層板が多用されているが、細線パターン用には銅箔厚
さの薄いものが使用される傾向がある。これも電流効率
からは導体断面積が大きい方が有利とされている。
【0007】銅および銅合金に対して、薬剤によってサ
イドエッチングを抑制して、微細化に対応する方法は従
来から試みられており、たとえば、特開昭61−562
84では塩化第2鉄水溶液にフッ素系界面活性剤を配合
したエッチング用組成物がある。また、特公平2−46
672には、塩化第2鉄水溶液に芳香族スルホン酸系の
界面活性剤を配合したエッチング用組成物が見られる。
これらの組成物は、界面活性剤の金属表面の濡れ性向上
作用を利用して、エッチング速度の向上と微細パターン
への対応を図ったものであるが、サイドエッチの抑制の
点からは十分とは言えない。
【0008】本発明の目的は、サイドエッチを抑制し、
微細パターン化に対応することができる銅または銅合金
のエッチング用組成物を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記成分a,
b,c,dおよびeを含むことを特徴とする銅または銅
合金のエッチング用組成物。 a)塩化第2鉄 b)塩酸 c)下記化学式(I)で示されるポリアミン化合物およ
びその塩酸塩、硫酸塩およびリン酸塩 0.01〜1.
0重量% H2N(CH2CH2NH)nH (I) ただし、n=1〜5 d)下記化学式(II)で示されるポリエチレングリコ
ール 0.3〜2.0重量% HO(CH2CH2O)nH (II) ただし、n=1〜3 e)下記化学式(III)で示される2−アミノベンゾ
チアゾール系化合物0.05〜0.2重量%
【化3】 ただし、X:H,NO2,CH3O,Cl
【0010】また本発明は、前記成分aの塩化第2鉄を
30〜55%、前記成分bの塩酸を遊離塩酸として0.
01〜0.50重量%含有することを特徴とする。
【0011】また本発明は、前記成分eの下記化合物
(III)で示される2−アミノベンゾチアゾール系化
合物の含有量が0.1〜0.2重量%であることを特徴
とする。
【化4】 ただし、X:H,NO2,CH3O,Cl
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【作用】本発明で使用される成分aの塩化第2鉄のエッ
チング組成物(以下、組成物と略す)中の濃度は30〜
55重量%が好ましく、さらに好ましくは45〜55重
量%である。30重量%未満ではエッチング速度が大き
いが表面粗さが大となり、微細化には対応できない。ま
た、55重量%より多いとエッチングの速度が遅くな
り、実用的ではない。
【0021】成分bの塩酸が遊離塩酸として、組成物中
に0.01〜0.50重量%の範囲にあることが好まし
く、さらに好ましくは0.03〜0.25重量%の範囲
である。0.01重量%未満では線幅の均一性が得難
く、0.50%より多いとレジストの密着性に悪影響を
与えサイドエッチを大きくするため、微細化には対応で
きない。
【0022】前記化学式(I)で示される成分cのポリ
アミン化合物およびその塩は、具体的にはエチレンジア
ミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミ
ン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサ
ミンおよびこれらの塩酸塩、硫酸塩およびリン酸塩が挙
げられる。化学式(I)のnは1〜5が好ましい。nが
6以上では、ポリアミン化合物が組成物に溶解しにくく
なるためである。これらの化合物の組成物中の好ましい
濃度は0.01〜1.0重量%の範囲であるが、さらに
好ましくは0.05〜1.0重量%の範囲である。0.
01重量%未満ではサイドエッチの抑制効果が得難く、
また変色防止効果も得られない。1.0重量%より多い
とこれらの効果の向上度合が少なく、経済的ではない。
【0023】前記化学式(II)で示される成分dのポ
リエチレングリコールとしてはエチレングリコール、ジ
エチレングリコール、トリエチレングリコールなどがあ
る。化学式(II)のnは1〜3が好ましい。nが4以
上だとポリエチレングリコールがフロック化し、組成物
に溶解しにくくなるためである。これらの化合物の組成
物中の濃度の好ましい範囲は0.3〜2.0重量%であ
り、さらに好ましくは0.5〜1.0重量%である。
0.3重量%未満では、成分cの化合物との併用効果が
乏しく、所望の効果を得難い。また2.0重量%より多
いと経済的ではない。
【0024】前記化学式(III)で示される成分eの
2−アミノベンゾチアゾール系化合物の具体例としは2
−アミノベンゾチアゾール、2−アミノ−6−クロロベ
ンゾチアゾール、2−アミノ−6−ニトロベンゾチアゾ
ール、2−アミノ−6−メトキシベンゾチアゾールなど
が挙げられる。これらの化合物の組成物中の好ましい濃
度は0.05〜0.2重量%の範囲であるが、さらに好
ましくは0.1〜0.2重量%の範囲である。0.05
重量%未満では成分cおよび成分dの化合物との併用効
果が乏しく、所望の効果を得難い。また、0.2重量%
より多いとエッチング速度を遅くするので好ましくな
い。
【0025】
【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて具体的に
説明する。
【0026】実施例1 縦横各200mm、板厚0.25mmの銅合金板(C
u:Sn:Ni:P=96.7:2:0.3:1)の表
裏に水溶性フォトレジストにてスペース幅50μmのパ
ターンを複数個配したものを温度50℃、スプレー圧力
1.5Kg/cm2の条件でエッチングを行った。
【0027】次の方法によってエッチング速度(E
R)、エッチファクタ(EF)および表面仕上がりを、
上記のエッチング条件で求め、試験結果の評価を行っ
た。図1は、実施例1の評価方法を説明するために用い
られる基板1の断面図である。
【0028】評価方法 図1に示すように、前述の縦横各200mm、板厚0.
25mmの銅合金板である試験基板1の図示しない片面
をビニールテープで覆い、もう一方の面を幅W1のエッ
チングパターンを有するフォトレジスト2で覆い、実施
例1の温度およびスプレー圧力条件でエッチングを行
う。エッチングによって形成された開孔3の深さをD、
開孔幅をW2とする。
【0029】エッチング速度(ER) エッチングによって形成された開孔3の深さDを単位時
間当たりの深さとして測定した。表示単位はμm/mi
nである。
【0030】エッチファクタ(EF) 前述のエッチングを行う際、開孔3の深さDが試験基板
1の板厚の半分になったところで開孔幅W2を測定し、
数1によって求める。
【0031】
【数1】EF=2×D/(W2−W1) 表面仕上がり エッチングを行った試験基板1のフォトレジスト2を除
去した後、走査電子顕微鏡(SEM)を用い、倍率50
0〜1000で写真撮影し、エッチング面の平滑性およ
び直線性を判定し、その結果が非常に良好な場合には
○、良好な場合は◇、やや良好な場合には△、不良の場
合には×の評価を行った。
【0032】実施例1の評価結果を表1に示す。エッチ
ング組成物は、表1に示す濃度を有するように成分a〜
eを水に溶解して調整した。
【0033】
【表1】
【0034】以上のように実施例1によれば、本発明に
従うエッチング組成物を用いてエッチングを行った結果
と、従来のエッチング組成物を用いて行った比較例とを
比較すれば、エッチング速度はあまり変わらないもの
の、エッチファクタははるかに高いことがわかる。また
仕上がりも本実施例では非常に良好であるもの、または
良好であるものが得られたのに対し、比較例ではやや良
好のものしか得られなかった。
【0035】仕上がりが非常に良好、あるいは良好であ
るということは、エッチング面の平滑性および直線性が
優れているということである。本実施例では平滑性が優
れているために、腐食制御効果が得られた。直線性が優
れている理由は、スプレーを用いてエッチングを行うた
め、スプレー圧力の高い開孔3の底面のエッチングが促
進されるためである。
【0036】実施例1では銅合金としてCu:Sn:N
i:P=96.7:2:0.3:1の場合を例示したけ
れども、これ以外にリードフレーム用銅合金として一般
的に使用されている材料にも適用できることは無論であ
り、その他、銅および銅合金の薄板や箔などに対しても
適用できる。
【0037】実施例2 樹脂基板の片面に銅箔を積層した縦横各200mmの銅
張積層板(銅箔厚み35μm)に、厚さ35μmのドラ
イフィルムレジストによってラインアンドスペース50
μmのパターンを施し、温度45℃、スプレー圧力1.
5Kg/cm2の条件でエッチングを行った。なお、次
の方法によってエッチング速度およびサイドエッチ量を
求め、試験結果の評価を行った。図2は、実施例2の評
価方法を説明するために用いられる銅張積層基板である
試験基板4の断面図である。
【0038】評価方法 図2に示されるように、樹脂基板6上に銅箔5が積層さ
れた試験基板4上に、幅W4のパターンをフォトレジス
ト7によって形成する。実施例2の温度およびスプレー
圧力条件でエッチングを行い、銅箔5とフォトレジスト
7とが接している幅をW3とし、銅箔5と樹脂基板6と
が接している幅をW4dとする。
【0039】エッチング速度(ER) エッチング後に樹脂基板6と接触する銅箔5の幅W4d
がフォトレジスト7のパターン幅W4と一致した点をエ
ッチングの終了点とし、銅箔5とフォトレジスト7とが
接している幅W3をその状態に至る時間で除した値をエ
ッチング速度とした。単位はμm/minで表す。
【0040】サイドエッチ量(両側) 前述の終了点で、フォトレジスト7と銅箔5とが接触し
ている幅W3とフォトレジスト7のパターン幅W4との
差をサイドエッチ量とした。サイドエッチ量は数2で求
められ、単位はμmである。
【0041】
【数2】サイドエッチ量=W4−W3 実施例2の評価結果を表2に示した。
【0042】
【表2】
【0043】以上のように実施例2によれば、本発明に
従うエッチング組成物を用いてエッチングを行った結果
と、従来のエッチング組成物を用いて行った比較例とを
比較すれば、エッチング速度を低下させることなく、維
持した状態で、サイドエッチ量が、はるかに小さくなっ
ていることがわかる。これはスプレーを用いてエッチン
グを行うため、スプレー圧力の高いスプレー噴霧方向に
エッチングが促進され、サイドエッチが抑制されるため
である。
【0044】実施例2では、銅張積層板の場合を例示し
たけれども、銅および銅合金の薄板や箔に適応できるこ
とは無論である。
【0045】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、本発明の
エッチング用組成物によって銅および銅合金をエッチン
グすれば、サイドエッチの少ないエッチング加工が可能
であるとともに、仕上がりの良好なエッチングを行うこ
とが可能であり、リードフレームやプリント配線板など
の精密電子部品の微細化に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1を説明する図である。
【図2】実施例2を説明する図である。
【符号の説明】
1,4 試験基板 2,7 フォトレジスト 3 開孔 5 銅箔 6 樹脂基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−50240(JP,A) 特開 平2−149684(JP,A) 特開 昭52−57033(JP,A) 特開 昭59−222584(JP,A) 特公 昭50−20950(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23F 1/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記成分a,b,c,dおよびeを含む
    ことを特徴とする銅または銅合金のエッチング用組成
    物。 a)塩化第2鉄 b)塩酸 c)下記化学式(I)で示されるポリアミン化合物およ
    びその塩酸塩、硫酸塩およびリン酸塩 0.01〜1.
    0重量% H2N(CH2CH2NH)nH (I) ただし、n=1〜5 d)下記化学式(II)で示されるポリエチレングリコ
    ール 0.3〜2.0重量% HO(CH2CH2O)nH (II) ただし、n=1〜3 e)下記化学式(III)で示される2−アミノベンゾ
    チアゾール系化合物0.05〜0.2重量% 【化1】 ただし、X:H,NO2,CH3O,Cl
  2. 【請求項2】 前記成分aの塩化第2鉄を30〜55
    %、前記成分bの塩酸を遊離塩酸として0.01〜0.
    50重量%含有することを特徴とする請求項1記載の銅
    または銅合金のエッチング用組成物。
  3. 【請求項3】 前記成分eの下記化合物(III)で示
    される2−アミノベンゾチアゾール系化合物の含有量が
    0.1〜0.2重量%であることを特徴とする請求項1
    または2記載の銅または銅合金のエッチング用組成物。 【化2】 ただし、X:H,NO2,CH3O,Cl
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