JP4251528B2 - エッチング方法およびエッチング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、あらゆる金属膜や有機膜を、ウエットエッチング方法を用いてエッチングする導体回路形成もしくは機能膜のパターン形成などの加工プロセスをもつ半導体製造や液晶基板製造およびプリント配線板製造などの分野に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板や半導体、液晶分野において配線層間に形成される金属配線層は、近年対象製品の小型軽量化に伴い、配線密度の高密度化が進んできている。従来、エッチングや現像、表面処理等の薬液処理方法は均一な処理を行うためにスプレ噴霧時の圧力または浸漬時の噴流量と薬液温度、液組成などを制御し、スプレ時間によって薬液処理量を調整している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板面内の製品面付け数の増加による基板サイズの大型化、また、特にエッチングにおいて、形成される配線パターンの微細化により、スプレ時間やスプレ噴霧の圧力調整など薬液処理制御では、均一な薬液処理条件の設定が困難になってきている。これは、基板面内で薬液の当り方が不均一であることと薬液処理される薬液レジストマスクの微細間隙への液侵入性のばらつきの２つの要因が考えられ、ともに歩留りに大きく影響する。前者は、薬液スプレ噴霧時に発生する。基板面内の薬液処理ばらつきは基板中央部と基板外周部では薬液の当り方が不均一になり、特に水平搬送した場合、基板上面では中央部と外周部の格差として現れ、外周部は配線が細り易くなる。後者はプリント配線基板のエッチングを例に取った場合、基板面内局部での配線パターンはビアランド間に複数本の配線を配置する高密度部分やビアランド間に配線が１本のみの場合などや、配線の引き回しの都合上、基板の一部分に集中して高密度に配線が配置されるような場合が相当する。この場合、基板上には高密度部分と疎の部分の両方が混在することになり、その結果、高密度部分では配線が太る傾向、疎の部分では細る傾向があり、その格差が大きくなるため最適エッチング量の調整が難しくなる。
【０００４】
このように均一な薬液処理を阻害する要因について、先ず第１の課題は、基板面上での薬液の不均一な当り方への対応である。被薬液処理基板を水平搬送した場合には、水平搬送上面において薬液のスプレによる液だまりが面内で発生し、薬液処理量のばらつきが発生する。この被薬液処理基板の中心部と基板外周部での薬液処理量のばらつきを低減するために、種々の方法が提案されている。例えば特開平３−２６０５６号公報には、基板を水平搬送しながらエッチング液を基板にスプレし、基板上の導体層をエッチングし、回路を形成する方法において、基板進行方向に対し、複数のノズルを取り付けたシャワー管を平行になるように複数列配置し、個々のシャワー管の圧力を任意に調整できるバルブを取り付けている。そこで、エッチング液を基板にスプレする際に基板中央部と基板投入方向に対して垂直方向の基板両端部に対しエッチング液のスプレ圧力を、中心部が基板両端部より高くなるように設定する方法を提示している。この方法では基板水平搬送時の上面の中心部分に発生するエッチング液だまりを基板の中心部と基板投入方向に対して垂直の方向の基板両端部との間でスプレ流量に格差をつけることによって強制的に、中心部から基板進行方向に対して垂直方向の基板両端部にエッチング液の流れを作り、液だまりをなくそうとする方法が開示されている。しかしながら、この方法ではエッチング液の溜まり低減されるものの、基板投入方向に対して垂直方向である基板両端部での液流速が基板中心部より早くなるため、基板両端部でのエッチング量が中心部より多くなり、結果的に基板中心部と基板端部でのエッチング面内ばらつきの解消ができない欠点を有している。
【０００５】
また、特開平５−１２１８５８号公報に開示されたように、スプレでプリント配線板などの材料にエッチング液を噴射すると共に、空気などのガス体を気体噴出用スリットから噴射し、エッチング液に強制的流動を起こし、プリント配線板中央部分におけるエッチング液の滞留を解消しつつ、エッチングする方法も提案されているが、スリットでのガス体噴射の方法では、プリント配線板上における劣化したエッチング液の滞留は表面より除去されるものの、エッチング液がガス体の噴射方向にのみ流れるためにこの方向に平行な配線が過剰にエッチングされ、不均一なエッチングが生じることになる。さらに、特開平５−２２６８１０号公報に開示されたように、スプレーでプリント配線板などの材料にエッチング液を噴射する噴射時期を順次周期的に変化させ、エッチング液が噴射しない位置のプリント配線板表面にエッチング液の滞留を順次移動させていくことにより、エッチング液に強制的流動を起こし、確実にエッチング液をプリント配線板表面から移動させてエッチングする方法も提案されているが、やはりエッチング液が噴射時期を順次周期的に変化させていくスプレーの方向にのみ流れるためにこの方向に平行な配線が過剰にエッチングされ、またスプレーを間欠的に噴射するためエッチングブースが必要以上に冗長なるなどプリント配線板の導体パターン精度の維持および生産性に影響を及ぼすという問題点を有している。
【０００６】
次に第２の課題は、エッチング液を微細配線の間隙にいかに浸入させるか、である。エッチング液のスプレ噴霧状態では、液はエッチングマスク表面に接触した後、液膜を形成する。この結果物理的にスプレ圧力を高めてもエッチング初期のエッチング液の微細配線間隙への浸入性が不足するとエッチングが充分にマスク間隙内に拡散せず、エッチング量を大きく低下する現象が発生する。微細配線の間隙にエッチング液を浸入させるには、微粒子化した液を高インパクトでたたきつけることが有効である。しかし、従来の装置では、高インパクトにするために噴射圧力や吐出流量を大きくしても液だまりを拡大するだけで効果がなく、ノズルと基板間の距離を狭くすると、スプレエリアが小さくなるため、ノズルの数を増やす必要があり、液だまりからの液抜けを低下させてしまう。そこで、対策としては、エッチング液の浸入性によるばらつきは、比較的エッチングマスクの加工精度の悪い状態、すなわち感光性樹脂をマスクにした場合には紫外線照射光の精度が悪い場合などマスク間隙部の形状が逆テ―パ状になる場合に顕著に発生する傾向があるので、エッチングマスクの加工精度を改善するために紫外線照射光の平行度とマスクの精度を改善するなどで、エッチングマスクの加工精度を向上させ液の液浸入性を確保するのが主流であった。しかしながら、エッチングマスク形成するためマスク精度や紫外線照射光の精度向上させた場合、露光装置やマスクに高額な投資が必要となるほか、工程の管理が非常に高度になる問題点がある。
【０００７】
このような問題点に対応するため、被エッチング層の微細配線間隙部へのエッチング液浸入性を高め、微細間隙へのエッチング量を均一化するために、種々の方法が提案されている。例えば、第３０７９０２７号に記載されたエッチング方法では、スプレされるエッチング液中に研磨材をいれることによりエッチングの堀り進む物理的な垂直成分の力を強化して、エッチング液の微細間隙侵入性を高める方法が提案されている。この方法では微細配線間隙に対してエッチング液の侵入拡散が可能である反面、液中に研磨材を入れることによる液の劣化とエッチング液ポンプなどの設備寿命に大きな欠点を有する他、エッチングマスクとなる有機系樹脂膜などにも衝撃が大きく、エッチング時にマスクが損傷し、欠陥となる可能性が大きい。また研磨材をスプレ吐出させるポンプ設備にも大規模な改造が必要になる。
【０００８】
特開平３−７２０８８号公報に記載された方法では、エッチングマスク上から被エッチング層をエッチングする際、エッチング液のスプレ噴霧と気体の吹付けを交互に行いエッチングする方法がとられている。エッチング液が、これにより微細配線間隙上で液膜を形成するのを防ぎ、エッチング液を効率よく間隙に対し侵入させる方法が提案されている。
この方法では、エッチング液噴霧後に気体を吹付けるため著しくエッチング速度が低下して生産性が劣るほか、エッチング液によっては吹付けられる気体と反応してエッチング液の劣化を及ぼすなどの不具合が生じる。
【０００９】
本発明は、高精度なエッチングマスク形成設備を使用せずに微細配線形成で発生するエッチング液の微細間隙侵入性のばらつきによる配線の細りや短絡不良やエッチング時の基板の面内で発生するライン幅精度不良を解決するものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以下のことを特徴とする。
（１）被エッチング層を有した樹脂製基板の前記被エッチング層の上に高密度に配線される部分と疎に配線される部分の両方が混在する所定のパターンでエッチングマスクが形成され、前記樹脂製基板が搬送手段によって連続的にウエットエッチングされる方法において、エッチング直前に前記被エッチング層およびエッチングマスクに１８５〜２５４ｎｍ波長帯の活性光線を照射し、前記被エッチング層およびエッチングマスクに照射する活性光線の照射量を調節することで他のエッチング条件を変えることなく前記高密度に配線される部分のエッチング速度と前記疎に配線される部分のエッチング速度を近づけることを特徴とするプリント配線板用基板のエッチング方法。
（２）（１）に記載されたエッチング方法であって、活性光線の照射量を発光ランプの切り替えにより調節することを特徴とするエッチング方法。
（３）（１）に記載されたエッチング方法であって、活性光線の照射量を発光ランプと基板との距離を可変することで調節することを特徴としたエッチング方法。
【００１１】
（４）（１）に記載のエッチング方法であって、活性光線を被エッチング基板の任意の位置に照射するため遮光マスクを介して照射することを特徴とするエッチング方法。
（５）（１）乃至（４）記載のエッチング方法を用いたエッチングを実施するエッチング装置。即ち、本発明のエッチング方法は、エッチング液スプレ時の面内エッチング量のばらつきを低減するために、エッチングする前にエッチングマスクおよび被エッチング層の表面に活性光線を照射する方法であって、その活性光線波長が１８５〜３６５ｎｍの波長領域であり、被エッチング基板の活性光線照射量を増減することで、エッチングマスクと被エッチング層の表面活性を促し、濡れ性を改善することで被エッチング層もしくはエッチングマスクの間隙へのエッチング液侵入性を改善し、エッチング速度を調節しエッチングばらつきのないエッチング方法を提案するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を以下参照図に基づいて説明する。被エッチング層上に形成されるエッチングマスクは、被エッチング層の上に感光性樹脂層などを用いて必要な回路の部分を紫外線照射した後、現像により得るフォトリソグラフ方法や、スクリーン印刷により樹脂パターンを形成される方法などでも良い。本例ではコンベアによる搬送手段のエッチング方法を参考に説明する。被エッチング基板３は図１に示されるような水平コンベア搬送によりエッチングスプレ槽２へ送られ、エッチング液スプレによりエッチングされる。またこのときスプレ噴霧以外の浸漬によるエッチングでも構わない。エッチング量は搬送のコンベア速度で調節され、所望の配線幅にエッチングされる。本発明では、エッチング液が噴霧または浸漬される直前に活性光線を被エッチング基板に対して照射することを特徴とする。エッチングスプレ槽の前の搬送コンベア上に活性光線照射するランプ管１を設置する。活性光線発光ランプからの照射光が直接、コンベア搬送中に被エッチング基板に照射される。このとき使用される活性光線は１８５〜２４５ｎｍの波長帯の短波長で、低圧水銀ランプなどにより得られるものを用いてもよい。ランプの発光出力値は１〜５０ｍＷ／ｃｍ２程度のものを用いても良いが被エッチング基板やエッチングレジストの材料によって基板照射時の熱影響を考慮しランプ出力を選定することが望ましい。特に、樹脂製基板などでは、熱による変形や特性劣化が発生し易いので、照射面の温度が約５０℃以下に設定することが望ましい。
【００１３】
微細間隙を有するマスクにエッチング液をスプレ噴霧した場合、図２に示す。エッチングマスク４及び被エッチング層５にはエッチング液侵入阻害分子が付着しており液表面と相応して、微細間隙を有する配線部ａでは被エッチング層にエッチング液が充分に到達できない。一方、広い間隙を有する配線部ｂでは液当り面積が大きくなり阻害分子の影響が少なくエッチング液が被エッチング層に到達する。このため微細間隙、広い間隙が混在する配線では各々のエッチング量が異なり、広い間隙の配線を優先すると微細間隙部で短絡８が発生する。しかし、図３に示すように、エッチングマスクと被エッチング層に活性光線発光ランプ９により活性光線１０を照射した場合、エッチング液侵入性が改善され微細間隙でも短絡にならない。被エッチング基板に照射された活性光線は、エッチングマスク用の樹脂レジストや被エッチング層の表面を改質する。特に、樹脂レジストの場合１８５ｎｍを主波長とする短波長活性光線は短波長のエネルギーにより表面に付着している疎水性の高いエッチング液侵入阻害分子の主鎖、側鎖を切断し、親水性の高い状態１１に変化する。エッチングレジストでの表面の濡れ性は図４に示すように、活性光線照射により大幅に変化することが可能になる。
【００１４】
特にエッチングマスク間隙が５０μｍ以下の場合、顕著に表面張力を有する液体の浸透性が低下する傾向がある。このため配線間隙５０μｍ以上の部分とそれ以外の疎部分のエッチングマスクにおいてエッチングの速度差が顕著になる。この結果、エッチング速度やエッチングスプレ圧力によりエッチング速度を調整しても配線の粗密部分でのエッチング量を調整することができずに配線不良になるケースが多発する。図５に各エッチングマスクの間隙に対するエッチング量の関係を示す。活性光線照射前後でのエッチング量の関係は、全体のエッチング速度が速くなることで確認できる。この場合、濡れ性改善に伴い図に示すようにエッチング液が微細間隙へ侵入し易くなる。活性光線を全面に均一照射した場合では、各間隙に対するエッチング量は活性光線照射前後で異なり、照射なしと照射を比較するエッチング量は全体で約２０％向上し、また微細間隙と疎間隙とのエッチング量の格差は約３０％縮小改善できることが分かった。
【００１５】
活性光線の照射量調整は、搬送コンベア速度によっても調節可能であるが大抵の場合、搬送コンベアはエッチングコンベアと同期している場合が多く、搬送コンベア速度によってエッチング時間が変動するためその他の方法が望ましい。図６に示すように活性光線のランプ配置をライン流れ方向に垂直に配置した場合は、各ランプの点灯本数の切り替えにより照射量の調整を行うことができる。また、発光ランプ管と搬送基板面との距離を調節することでも照射量は調節可能である。
【００１６】
さらに図７に示すように活性光線のランプ配置をライン流れ方向に平行に配置した場合は、ランプ管毎の切り替えにより基板面内のエッチングばらつきに対応する働きを持たせることが可能である。つまりエッチング後のライン幅精度が局部的に細ったり太ったりする部分に対して予め、活性光線を照射してエッチングの相対速度を速めることが可能である。通常、水平コンベア式のエッチング装置の場合、搬送ホイルの影響などからエッチング搬送方向と平行に筋状のエッチング残りが発生し易い。これら筋状に発生する部分に対して活性光線のランプをエッチング搬送方向平行に配置し、各ランプの出力を調整することで筋状のエッチング残りを除去できる。水平搬送時上面などで発生する基板中央部のエッチング量が不足には、基板中央部の活性光線ランプのみを点灯させることで中央部のエッチング量を増加補正し、基板外周辺部との均一化対応が可能になる。
【００１７】
さらに局部的に配線密度が高密度化する部分が基板面内に局所的に発生するような場合、局所部分に対して遮光マスクを介して活性光線を照射することも可能である。図８に示すように基板を静止させた状態で一定時間、遮光マスク１３開口部１４より所望の高密度部分への照射を行う。マスク開口は、基板中の任意の配線部分に対して設計しておき、照射量を調整することで高密度部分のエッチング速度と疎部分のエッチング速度が近づき、配線の面内ばらつきが抑制され、短絡や配線沿面不足または細りと言った不具合を解消することが可能になる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明では、エッチング前に被エッチング層とエッチングマスクの濡れ性を改善することでエッチング液の微細配線間隙への侵入性を改善し、配線間隙の粗密によるエッチングばらつきを低減するほか、基板面の局部照射量を任意に制御することで面内エッチングばらつき量を低減することが可能になる。高価な露光設備なしで且つマスクの精度を向上させずに高精度な配線形成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のエッチング設備に組み込まれたの活性光線照射装置の概略図。
【図２】 被エッチング層のエッチング状態の詳細を示す。
ａ：微細間隙へのスプレ状態とエッチング終了後の配線残銅
ｂ：間隙大でのスプレ状態とエッチング終了後の状態
【図３】 活性光線照射後のエッチングマスク面での表面濡れ性改善後の状態。
【図４】 活性光線照射量と表面濡れ性指数の関係。
【図５】 エッチングマスク間隙とエッチング量。
【図６】 活性光線ランプ垂直配列による照射量調整。
【図７】 活性光線ランプ平行配列による照射量調整。
【図８】 活性光線遮蔽マスクによる部分照射。
【符号の説明】
１…活性光線照射部
２…エッチング液スプレ部
３…被エッチング基板
４…エッチングマスク
５…被エッチング層
６…エッチング液スプレノズル
７…エッチング液噴霧
８…エッチング終了時の配線間隙残銅
９…活性光線照射ランプ管
１０…活性光線
１１…形成した親水基
１２…エッチングスプレ管
１３…遮光マスク
１４…遮光マスク開口部
１５…配線基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、あらゆる金属膜や有機膜を、ウエットエッチング方法を用いてエッチングする導体回路形成もしくは機能膜のパターン形成などの加工プロセスをもつ半導体製造や液晶基板製造およびプリント配線板製造などの分野に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板や半導体、液晶分野において配線層間に形成される金属配線層は、近年対象製品の小型軽量化に伴い、配線密度の高密度化が進んできている。従来、エッチングや現像、表面処理等の薬液処理方法は均一な処理を行うためにスプレ噴霧時の圧力または浸漬時の噴流量と薬液温度、液組成などを制御し、スプレ時間によって薬液処理量を調整している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板面内の製品面付け数の増加による基板サイズの大型化、また、特にエッチングにおいて、形成される配線パターンの微細化により、スプレ時間やスプレ噴霧の圧力調整など薬液処理制御では、均一な薬液処理条件の設定が困難になってきている。これは、基板面内で薬液の当り方が不均一であることと薬液処理される薬液レジストマスクの微細間隙への液侵入性のばらつきの２つの要因が考えられ、ともに歩留りに大きく影響する。前者は、薬液スプレ噴霧時に発生する。基板面内の薬液処理ばらつきは基板中央部と基板外周部では薬液の当り方が不均一になり、特に水平搬送した場合、基板上面では中央部と外周部の格差として現れ、外周部は配線が細り易くなる。後者はプリント配線基板のエッチングを例に取った場合、基板面内局部での配線パターンはビアランド間に複数本の配線を配置する高密度部分やビアランド間に配線が１本のみの場合などや、配線の引き回しの都合上、基板の一部分に集中して高密度に配線が配置されるような場合が相当する。この場合、基板上には高密度部分と疎の部分の両方が混在することになり、その結果、高密度部分では配線が太る傾向、疎の部分では細る傾向があり、その格差が大きくなるため最適エッチング量の調整が難しくなる。
【０００４】
このように均一な薬液処理を阻害する要因について、先ず第１の課題は、基板面上での薬液の不均一な当り方への対応である。被薬液処理基板を水平搬送した場合には、水平搬送上面において薬液のスプレによる液だまりが面内で発生し、薬液処理量のばらつきが発生する。この被薬液処理基板の中心部と基板外周部での薬液処理量のばらつきを低減するために、種々の方法が提案されている。例えば特開平３−２６０５６号公報には、基板を水平搬送しながらエッチング液を基板にスプレし、基板上の導体層をエッチングし、回路を形成する方法において、基板進行方向に対し、複数のノズルを取り付けたシャワー管を平行になるように複数列配置し、個々のシャワー管の圧力を任意に調整できるバルブを取り付けている。そこで、エッチング液を基板にスプレする際に基板中央部と基板投入方向に対して垂直方向の基板両端部に対しエッチング液のスプレ圧力を、中心部が基板両端部より高くなるように設定する方法を提示している。この方法では基板水平搬送時の上面の中心部分に発生するエッチング液だまりを基板の中心部と基板投入方向に対して垂直の方向の基板両端部との間でスプレ流量に格差をつけることによって強制的に、中心部から基板進行方向に対して垂直方向の基板両端部にエッチング液の流れを作り、液だまりをなくそうとする方法が開示されている。しかしながら、この方法ではエッチング液の溜まり低減されるものの、基板投入方向に対して垂直方向である基板両端部での液流速が基板中心部より早くなるため、基板両端部でのエッチング量が中心部より多くなり、結果的に基板中心部と基板端部でのエッチング面内ばらつきの解消ができない欠点を有している。
【０００５】
また、特開平５−１２１８５８号公報に開示されたように、スプレでプリント配線板などの材料にエッチング液を噴射すると共に、空気などのガス体を気体噴出用スリットから噴射し、エッチング液に強制的流動を起こし、プリント配線板中央部分におけるエッチング液の滞留を解消しつつ、エッチングする方法も提案されているが、スリットでのガス体噴射の方法では、プリント配線板上における劣化したエッチング液の滞留は表面より除去されるものの、エッチング液がガス体の噴射方向にのみ流れるためにこの方向に平行な配線が過剰にエッチングされ、不均一なエッチングが生じることになる。さらに、特開平５−２２６８１０号公報に開示されたように、スプレーでプリント配線板などの材料にエッチング液を噴射する噴射時期を順次周期的に変化させ、エッチング液が噴射しない位置のプリント配線板表面にエッチング液の滞留を順次移動させていくことにより、エッチング液に強制的流動を起こし、確実にエッチング液をプリント配線板表面から移動させてエッチングする方法も提案されているが、やはりエッチング液が噴射時期を順次周期的に変化させていくスプレーの方向にのみ流れるためにこの方向に平行な配線が過剰にエッチングされ、またスプレーを間欠的に噴射するためエッチングブースが必要以上に冗長なるなどプリント配線板の導体パターン精度の維持および生産性に影響を及ぼすという問題点を有している。
【０００６】
次に第２の課題は、エッチング液を微細配線の間隙にいかに浸入させるか、である。エッチング液のスプレ噴霧状態では、液はエッチングマスク表面に接触した後、液膜を形成する。この結果物理的にスプレ圧力を高めてもエッチング初期のエッチング液の微細配線間隙への浸入性が不足するとエッチングが充分にマスク間隙内に拡散せず、エッチング量を大きく低下する現象が発生する。微細配線の間隙にエッチング液を浸入させるには、微粒子化した液を高インパクトでたたきつけることが有効である。しかし、従来の装置では、高インパクトにするために噴射圧力や吐出流量を大きくしても液だまりを拡大するだけで効果がなく、ノズルと基板間の距離を狭くすると、スプレエリアが小さくなるため、ノズルの数を増やす必要があり、液だまりからの液抜けを低下させてしまう。そこで、対策としては、エッチング液の浸入性によるばらつきは、比較的エッチングマスクの加工精度の悪い状態、すなわち感光性樹脂をマスクにした場合には紫外線照射光の精度が悪い場合などマスク間隙部の形状が逆テ―パ状になる場合に顕著に発生する傾向があるので、エッチングマスクの加工精度を改善するために紫外線照射光の平行度とマスクの精度を改善するなどで、エッチングマスクの加工精度を向上させ液の液浸入性を確保するのが主流であった。しかしながら、エッチングマスク形成するためマスク精度や紫外線照射光の精度向上させた場合、露光装置やマスクに高額な投資が必要となるほか、工程の管理が非常に高度になる問題点がある。
【０００７】
このような問題点に対応するため、被エッチング層の微細配線間隙部へのエッチング液浸入性を高め、微細間隙へのエッチング量を均一化するために、種々の方法が提案されている。例えば、第３０７９０２７号に記載されたエッチング方法では、スプレされるエッチング液中に研磨材をいれることによりエッチングの堀り進む物理的な垂直成分の力を強化して、エッチング液の微細間隙侵入性を高める方法が提案されている。この方法では微細配線間隙に対してエッチング液の侵入拡散が可能である反面、液中に研磨材を入れることによる液の劣化とエッチング液ポンプなどの設備寿命に大きな欠点を有する他、エッチングマスクとなる有機系樹脂膜などにも衝撃が大きく、エッチング時にマスクが損傷し、欠陥となる可能性が大きい。また研磨材をスプレ吐出させるポンプ設備にも大規模な改造が必要になる。
【０００８】
特開平３−７２０８８号公報に記載された方法では、エッチングマスク上から被エッチング層をエッチングする際、エッチング液のスプレ噴霧と気体の吹付けを交互に行いエッチングする方法がとられている。エッチング液が、これにより微細配線間隙上で液膜を形成するのを防ぎ、エッチング液を効率よく間隙に対し侵入させる方法が提案されている。
この方法では、エッチング液噴霧後に気体を吹付けるため著しくエッチング速度が低下して生産性が劣るほか、エッチング液によっては吹付けられる気体と反応してエッチング液の劣化を及ぼすなどの不具合が生じる。
【０００９】
本発明は、高精度なエッチングマスク形成設備を使用せずに微細配線形成で発生するエッチング液の微細間隙侵入性のばらつきによる配線の細りや短絡不良やエッチング時の基板の面内で発生するライン幅精度不良を解決するものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以下のことを特徴とする。
（１）被エッチング層を有した樹脂製基板の前記被エッチング層の上に高密度に配線される部分と疎に配線される部分の両方が混在する所定のパターンでエッチングマスクが形成され、前記樹脂製基板が搬送手段によって連続的にウエットエッチングされる方法において、エッチング直前に前記被エッチング層およびエッチングマスクに１８５〜２５４ｎｍ波長帯の活性光線を照射し、前記被エッチング層およびエッチングマスクに照射する活性光線の照射量を調節することで他のエッチング条件を変えることなく前記高密度に配線される部分のエッチング速度と前記疎に配線される部分のエッチング速度を近づけることを特徴とするプリント配線板用基板のエッチング方法。
（２）（１）に記載されたエッチング方法であって、活性光線の照射量を発光ランプの切り替えにより調節することを特徴とするエッチング方法。
（３）（１）に記載されたエッチング方法であって、活性光線の照射量を発光ランプと基板との距離を可変することで調節することを特徴としたエッチング方法。
【００１１】
（４）（１）に記載のエッチング方法であって、活性光線を被エッチング基板の任意の位置に照射するため遮光マスクを介して照射することを特徴とするエッチング方法。
（５）（１）乃至（４）記載のエッチング方法を用いたエッチングを実施するエッチング装置。即ち、本発明のエッチング方法は、エッチング液スプレ時の面内エッチング量のばらつきを低減するために、エッチングする前にエッチングマスクおよび被エッチング層の表面に活性光線を照射する方法であって、その活性光線波長が１８５〜３６５ｎｍの波長領域であり、被エッチング基板の活性光線照射量を増減することで、エッチングマスクと被エッチング層の表面活性を促し、濡れ性を改善することで被エッチング層もしくはエッチングマスクの間隙へのエッチング液侵入性を改善し、エッチング速度を調節しエッチングばらつきのないエッチング方法を提案するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を以下参照図に基づいて説明する。被エッチング層上に形成されるエッチングマスクは、被エッチング層の上に感光性樹脂層などを用いて必要な回路の部分を紫外線照射した後、現像により得るフォトリソグラフ方法や、スクリーン印刷により樹脂パターンを形成される方法などでも良い。本例ではコンベアによる搬送手段のエッチング方法を参考に説明する。被エッチング基板３は図１に示されるような水平コンベア搬送によりエッチングスプレ槽２へ送られ、エッチング液スプレによりエッチングされる。またこのときスプレ噴霧以外の浸漬によるエッチングでも構わない。エッチング量は搬送のコンベア速度で調節され、所望の配線幅にエッチングされる。本発明では、エッチング液が噴霧または浸漬される直前に活性光線を被エッチング基板に対して照射することを特徴とする。エッチングスプレ槽の前の搬送コンベア上に活性光線照射するランプ管１を設置する。活性光線発光ランプからの照射光が直接、コンベア搬送中に被エッチング基板に照射される。このとき使用される活性光線は１８５〜２４５ｎｍの波長帯の短波長で、低圧水銀ランプなどにより得られるものを用いてもよい。ランプの発光出力値は１〜５０ｍＷ／ｃｍ２程度のものを用いても良いが被エッチング基板やエッチングレジストの材料によって基板照射時の熱影響を考慮しランプ出力を選定することが望ましい。特に、樹脂製基板などでは、熱による変形や特性劣化が発生し易いので、照射面の温度が約５０℃以下に設定することが望ましい。
【００１３】
微細間隙を有するマスクにエッチング液をスプレ噴霧した場合、図２に示す。エッチングマスク４及び被エッチング層５にはエッチング液侵入阻害分子が付着しており液表面と相応して、微細間隙を有する配線部ａでは被エッチング層にエッチング液が充分に到達できない。一方、広い間隙を有する配線部ｂでは液当り面積が大きくなり阻害分子の影響が少なくエッチング液が被エッチング層に到達する。このため微細間隙、広い間隙が混在する配線では各々のエッチング量が異なり、広い間隙の配線を優先すると微細間隙部で短絡８が発生する。しかし、図３に示すように、エッチングマスクと被エッチング層に活性光線発光ランプ９により活性光線１０を照射した場合、エッチング液侵入性が改善され微細間隙でも短絡にならない。被エッチング基板に照射された活性光線は、エッチングマスク用の樹脂レジストや被エッチング層の表面を改質する。特に、樹脂レジストの場合１８５ｎｍを主波長とする短波長活性光線は短波長のエネルギーにより表面に付着している疎水性の高いエッチング液侵入阻害分子の主鎖、側鎖を切断し、親水性の高い状態１１に変化する。エッチングレジストでの表面の濡れ性は図４に示すように、活性光線照射により大幅に変化することが可能になる。
【００１４】
特にエッチングマスク間隙が５０μｍ以下の場合、顕著に表面張力を有する液体の浸透性が低下する傾向がある。このため配線間隙５０μｍ以上の部分とそれ以外の疎部分のエッチングマスクにおいてエッチングの速度差が顕著になる。この結果、エッチング速度やエッチングスプレ圧力によりエッチング速度を調整しても配線の粗密部分でのエッチング量を調整することができずに配線不良になるケースが多発する。図５に各エッチングマスクの間隙に対するエッチング量の関係を示す。活性光線照射前後でのエッチング量の関係は、全体のエッチング速度が速くなることで確認できる。この場合、濡れ性改善に伴い図に示すようにエッチング液が微細間隙へ侵入し易くなる。活性光線を全面に均一照射した場合では、各間隙に対するエッチング量は活性光線照射前後で異なり、照射なしと照射を比較するエッチング量は全体で約２０％向上し、また微細間隙と疎間隙とのエッチング量の格差は約３０％縮小改善できることが分かった。
【００１５】
活性光線の照射量調整は、搬送コンベア速度によっても調節可能であるが大抵の場合、搬送コンベアはエッチングコンベアと同期している場合が多く、搬送コンベア速度によってエッチング時間が変動するためその他の方法が望ましい。図６に示すように活性光線のランプ配置をライン流れ方向に垂直に配置した場合は、各ランプの点灯本数の切り替えにより照射量の調整を行うことができる。また、発光ランプ管と搬送基板面との距離を調節することでも照射量は調節可能である。
【００１６】
さらに図７に示すように活性光線のランプ配置をライン流れ方向に平行に配置した場合は、ランプ管毎の切り替えにより基板面内のエッチングばらつきに対応する働きを持たせることが可能である。つまりエッチング後のライン幅精度が局部的に細ったり太ったりする部分に対して予め、活性光線を照射してエッチングの相対速度を速めることが可能である。通常、水平コンベア式のエッチング装置の場合、搬送ホイルの影響などからエッチング搬送方向と平行に筋状のエッチング残りが発生し易い。これら筋状に発生する部分に対して活性光線のランプをエッチング搬送方向平行に配置し、各ランプの出力を調整することで筋状のエッチング残りを除去できる。水平搬送時上面などで発生する基板中央部のエッチング量が不足には、基板中央部の活性光線ランプのみを点灯させることで中央部のエッチング量を増加補正し、基板外周辺部との均一化対応が可能になる。
【００１７】
さらに局部的に配線密度が高密度化する部分が基板面内に局所的に発生するような場合、局所部分に対して遮光マスクを介して活性光線を照射することも可能である。図８に示すように基板を静止させた状態で一定時間、遮光マスク１３開口部１４より所望の高密度部分への照射を行う。マスク開口は、基板中の任意の配線部分に対して設計しておき、照射量を調整することで高密度部分のエッチング速度と疎部分のエッチング速度が近づき、配線の面内ばらつきが抑制され、短絡や配線沿面不足または細りと言った不具合を解消することが可能になる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明では、エッチング前に被エッチング層とエッチングマスクの濡れ性を改善することでエッチング液の微細配線間隙への侵入性を改善し、配線間隙の粗密によるエッチングばらつきを低減するほか、基板面の局部照射量を任意に制御することで面内エッチングばらつき量を低減することが可能になる。高価な露光設備なしで且つマスクの精度を向上させずに高精度な配線形成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のエッチング設備に組み込まれたの活性光線照射装置の概略図。
【図２】 被エッチング層のエッチング状態の詳細を示す。
ａ：微細間隙へのスプレ状態とエッチング終了後の配線残銅
ｂ：間隙大でのスプレ状態とエッチング終了後の状態
【図３】 活性光線照射後のエッチングマスク面での表面濡れ性改善後の状態。
【図４】 活性光線照射量と表面濡れ性指数の関係。
【図５】 エッチングマスク間隙とエッチング量。
【図６】 活性光線ランプ垂直配列による照射量調整。
【図７】 活性光線ランプ平行配列による照射量調整。
【図８】 活性光線遮蔽マスクによる部分照射。
【符号の説明】
１…活性光線照射部
２…エッチング液スプレ部
３…被エッチング基板
４…エッチングマスク
５…被エッチング層
６…エッチング液スプレノズル
７…エッチング液噴霧
８…エッチング終了時の配線間隙残銅
９…活性光線照射ランプ管
１０…活性光線
１１…形成した親水基
１２…エッチングスプレ管
１３…遮光マスク
１４…遮光マスク開口部
１５…配線基板
Claims (5)
- 被エッチング層を有した樹脂製基板の前記被エッチング層の上に高密度に配線される部分と疎に配線される部分の両方が混在する所定のパターンでエッチングマスクが形成され、前記樹脂製基板が搬送手段によって連続的にウエットエッチングされる方法において、エッチング直前に前記被エッチング層およびエッチングマスクに１８５〜２５４ｎｍ波長帯の活性光線を照射し、前記被エッチング層およびエッチングマスクに照射する活性光線の照射量を調節することで他のエッチング条件を変えることなく前記高密度に配線される部分のエッチング速度と前記疎に配線される部分のエッチング速度を近づけることを特徴とするプリント配線板用基板のエッチング方法。
- 請求項１に記載されたエッチング方法であって、活性光線の照射量を発光ランプの切り替えにより調節することを特徴とするエッチング方法。
- 請求項１に記載されたエッチング方法であって、活性光線の照射量を発光ランプと基板との距離を可変することで調節することを特徴としたエッチング方法。
- 請求項１に記載のエッチング方法であって、活性光線を被エッチング基板の任意の位置に照射するため遮光マスクを介して照射することを特徴とするエッチング方法。
- 請求項１乃至４記載のエッチング方法を実施するエッチング装置。
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