JP4626068B2 - 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、エッチング方法およびエッチング装置に関し、特にプリント配線基板を製造する工程において、基板上の被加工導電層をパターンエッチングして配線部をパターン形成するエッチング方法およびエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高集積化および高機能化に対する要求に伴い、半導体装置の素子構造の微細化が進展している。これに対応して、半導体装置を実装するプリント配線基板のプリント配線部においても微細化に対する要求が高まり、研究開発が行われている。
【０００３】
上記の微細なパターンのプリント配線部を形成するためのエッチング方法としては、コーン状あるいはフラットコーン（扇）状に広がるノズルを用いる方法が広く実施されている。
ポンプを用いて、上記のノズルを介してエッチング液を噴射し、得られたエッチング液滴を、表面に銅箔が形成された基板に吹きつける。銅箔上には予めマスク層であるレジスト膜がパターン形成されており、レジスト膜で保護されていない銅箔とエッチング液が接触することで、銅箔がパターン加工されるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のエッチング方法においては、従来のノズルからエッチング液を噴射すると、エッチング液の吹きつけ方向と垂直な方向へのエッチング反応が生じてしまう。
このため、プリント配線部の微細化に伴って、銅箔などの被エッチング層の厚さがパターン幅に比べて厚くなってくると、エッチング液の吹きつけ方向へエッチングされる分に比べて、エッチング液の吹きつけ方向と垂直な方向へエッチングされる分が相対的に大きくなり、場合によっては被エッチング層が全てエッチングされてしまい、配線パターンが残らなくなってしまうことがある。
上記の問題は、ノズルにエッチング液を注入する圧力を高めるなどの調整を行っても同様の傾向となってしまう。
【０００５】
また、従来のノズルでは、エッチング液を噴射して得られたエッチング液滴の粒径が大きいため、エッチング液滴が被エッチング層に吹きつけられたときに被エッチング層の表面に層をなした形で滞在し、例えばパターンルールが１００μｍ以下である微細化された配線パターンの加工においては、エッチング液滴が被エッチング層上のレジスト膜のパターン内に入り込むことができず、エッチング液滴が効果的に被エッチング層の表面に作用することが困難となってくる。
即ち、被エッチング層の表面近傍にはエッチング液の疲労液成分が滞留し、エッチング液の新液成分は拡散によってのみ被エッチング層の表面に到達することになる。
従って、エッチング速度が遅くなり、また、エッチング液の吹きつけ方向へのエッチング速度と、エッチング液の吹きつけ方向と垂直な方向へのエッチング速度が同等となってしまい、配線パターンのサイドエッチングが進んで配線パターンの形成が困難となってしまう。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば１００μｍ以下に微細化されたパターンのエッチングにおいても、サイドエッチングの進行を抑制して、高精細なパターンをエッチング形成することが可能であり、エッチング効率を高めることができるエッチング方法、および、この方法を実現するエッチング装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のエッチング方法は、エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射することでエッチング液の微小液滴を発生させる工程と、エッチング対象物と上記２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとして、上記エッチング対象物に上記エッチング液の微小液滴を吹きつけ、上記エッチング対象物をエッチングする工程とを有する。
【０００８】
上記本発明のエッチング方法は、好適には、上記エッチング対象物に衝突するときの上記エッチング液の微小液滴の速度を３０〜３００ｍ／秒とする。
【０００９】
上記本発明のエッチング方法は、好適には、上記エッチング液の微小液滴の粒径を１５〜１００μｍとする。
【００１０】
上記本発明のエッチング方法は、好適には、上記エッチング対象物が、表面に導電層およびマスク層が形成された基板であり、上記導電層を上記マスク層のパターンに沿ってエッチングすることで配線部をパターン形成する。
【００１１】
上記本発明のエッチング方法は、好適には、上記エッチング対象物をエッチングする工程の後に、連続して洗浄する工程をさらに有する。
【００１２】
上記本発明のエッチング方法は、好適には、前記２流体ノズルからの噴射時に、当該２流体ノズルの噴射口近傍に、当該噴射口から斜めに進行する成分を遮蔽する遮蔽板を配置する。
【００１３】
上記本発明のエッチング方法は、好適には、複数個の前記２流体ノズルを用い、前記２流体ノズルからの噴射時に、前記各２流体ノズルから噴射された微小液滴が広がる扇状の範囲の端部同士が重なり合うように、前記各２流体ノズルを配置する。
【００１４】
上記本発明のエッチング方法は、エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射することで、上記エッチング対象物に衝突するときの上記エッチング液の微小液滴の速度を３０〜３００ｍ／秒として、粒径が１５〜１００μｍであるエッチング液の微小液滴を発生させ、次に、表面に導電層およびマスク層が形成された基板などのエッチング対象物と２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとして、エッチング対象物にエッチング液の微小液滴を吹きつけ、導電層をマスク層のパターンに沿ってエッチングすることで配線部をパターン形成するなど、エッチング対象物をエッチングする。
エッチングした後には、連続して洗浄を行うことができる。
【００１５】
上記本発明のエッチング方法によれば、エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射することで、例えば粒径が１５〜１００μｍであるエッチング液の微小液滴を発生させることができる。これにより、例えば１００μｍ以下に微細化されたパターンのエッチングにおいても、エッチング液の微小液滴がパターン内に入り込むことを可能にする。
さらに、エッチング対象物と２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとすることで、エッチング液の微小液滴が所定以上の運動エネルギーを持ってエッチング対象物に吹きつけられ、既に付着した液滴を押し退けながら、エッチング対象物の表面に到達することができ、これにより、効果的にエッチング反応を生じせしめることができる。
以上により、サイドエッチングの進行を抑制して、高精細なパターンをエッチング形成することが可能であり、エッチング効率を高めることができる。
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明のエッチング装置は、エッチング処理室と、エッチング液供給源と、気体供給源と、上記エッチング処理室内に配置され、上記エッチング液供給源および上記気体供給源に配管で接続された２流体ノズルと、エッチング対象物と上記２流体ノズルの離間距離が５０〜５００ｍｍの範囲となるように、上記エッチング対象物を保持する保持部とを有し、上記２流体ノズルにより上記エッチング液と上記気体を混合してエッチング液の微小液滴を発生させ、上記エッチング対象物に上記エッチング液の微小液滴を吹きつけ、上記エッチング対象物をエッチングする。
【００１７】
上記本発明のエッチング装置は、好適には、上記エッチング対象物に衝突するときの上記エッチング液の微小液滴の速度が３０〜３００ｍ／秒である。
【００１８】
上記本発明のエッチング装置は、好適には、上記エッチング液の微小液滴の粒径が１５〜１００μｍである。
【００１９】
上記本発明のエッチング装置は、好適には、表面に導電層およびマスク層が形成された基板を上記エッチング対象物として、上記導電層を上記マスク層のパターンに沿ってエッチングすることで配線部をパターン形成する。
【００２０】
上記本発明のエッチング装置は、好適には、上記エッチング処理室に隣接する洗浄室と、上記エッチング対象物を上記エッチング処理室から上記洗浄室へ搬送する搬送手段とをさらに有し、上記エッチング対象物のエッチングと洗浄を連続して行う。
【００２１】
上記本発明のエッチング装置は、好適には、前記２流体ノズルの噴射口近傍に、当該噴射口から斜めに進行する成分を遮蔽する遮蔽板が配置されている。
【００２２】
上記本発明のエッチング装置は、好適には、複数個の前記２流体ノズルを有し、前記各２流体ノズルから噴射された微小液滴が広がる扇状の範囲の端部同士が重なり合うように、前記各２流体ノズルが配置されている。
【００２３】
上記本発明のエッチング装置によれば、エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射することで、例えば粒径が１５〜１００μｍであるエッチング液の微小液滴を発生させることができる。これにより、例えば１００μｍ以下に微細化されたパターンのエッチングにおいても、エッチング液の微小液滴がパターン内に入り込むことを可能にする。
さらに、エッチング対象物と２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとすることで、エッチング液の微小液滴が所定以上の運動エネルギーを持ってエッチング対象物に吹きつけられ、既に付着した液滴を押し退けながら、エッチング対象物の表面に到達することができ、これにより、効果的にエッチング反応を生じせしめることができる。
以上により、サイドエッチングの進行を抑制して、高精細なパターンをエッチング形成することが可能であり、エッチング効率を高めることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本実施形態のエッチング方法およびエッチング装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
まず、本実施形態のエッチング方法およびエッチング装置を適用するプリント配線基板の製造方法について、図１の断面図を参照して説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂やその他の樹脂などからなる絶縁性の基板１０の両面に、例えば銅箔などの導電層２０を数〜数１０μｍの膜厚で形成する。
導電層２０を形成する方法は、張り付け、メッキ、気相成長など、どのような方法でも可能である。
【００２６】
次に、図１（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー工程により、即ち、ドライフィルムレジストまたはスピン塗布などにより導電層２０の上層にレジスト膜を成膜し、パターン露光し、さらに現像処理を行うことで、導電層２０の上層にレジスト膜３０をパターン形成する。
上記の工程を基板の両面に対して行い、基板１０の両面上の導電層２０の上層にレジスト膜３０を形成する。
【００２７】
次に、図１（ｃ）に示すように、基板１０の両面上の導電層２０に対してレジスト膜３０をマスクとしたエッチング処理を施す。即ち、導電層２０をレジスト膜３０のパターンに沿ってエッチングし、配線部２０ａをパターン形成する。
上記のエッチング処理は両面を同時に行っても、片面ずつ行ってもよい。
次に、例えば、強アルカリ溶液または有機溶剤処理などによりレジスト膜を剥離して、所望のプリント配線基板とする。
【００２８】
上記のレジスト膜３０をマスクとした導電層２０に対するエッチング処理は、本実施形態に係るエッチング装置および方法を用いて行う。
図２は、本実施形態に係るエッチング装置の模式構成図である。
本実施形態に係るエッチング装置のエッチング処理室ＥＲ内には、複数個の２流体ノズルＮが配列して設けられている。
各ノズルＮは、エッチング液タンクＥＴおよびコンプレッサーや空気ボンベなどのガスボンベＧＢにそれぞれ配管で接続されている。
エッチング液タンクＥＴに接続する配管には、ポンプＰおよびフィルタＦが設けられている。
さらに、エッチング液タンクＥＴに接続する配管には、水供給部ＷＳが接続されており、必要に応じてエッチング液タンクＥＴ内のエッチング液ＥＬと水とが所定割合で混合されてノズルＮに供給される。
【００２９】
上記の表面に導電層２０およびマスク層３０が形成された基板１０などのエッチング対象物ＥＯは不図示の保持具で保持されており、上記のノズルＮからエッチング液のスプレーＥＳが噴射され、エッチング対象物ＥＯに対してエッチング液のスプレーＥＳが吹きつけられる。
上記のノズルＮは、例えば２列の互いに向き合うように配列されており、上記の表面に導電層２０およびマスク層３０が形成された基板１０など、平板状のエッチング対象物ＥＯに対しては、両面からエッチング液のスプレーＥＳを吹きつけることができるように構成されている。
【００３０】
エッチング処理に使用された疲労液は、疲労液貯蔵タンクＳＴに一時貯蔵され、再生タンクＲＴにて再生処理を施され、再生液としてエッチング液タンクＥＴに供給される。また、新規に調合された新液を供給することもできる。疲労液は、再生せずに廃液として処分してもよい。
また、例えばエッチング液タンクＥＴにてオーバーフローした分は、廃液ＬＷとして処分される。
【００３１】
エッチング処理室ＥＲに隣接して設けられている洗浄室ＷＲにおいても、複数個の２流体ノズルＮが配列して設けられており、それぞれに、温水供給源ＨＷおよびガスボンベＧＢにそれぞれ配管で接続されている。
【００３２】
洗浄室ＷＲのノズルＮ’からは、水または温水スプレーが噴射され、不図示の保持具で保持されたエッチング対象物ＥＯに吹きつけられて、洗浄処理が行われる。ノズルＮ’は２流体ノズルでなくてもよい。
洗浄処理に使用された温水は廃液ＬＷとして処分される。
【００３３】
エッチング処理室ＥＲと洗浄室ＷＲは一部連通しており、不図示の搬送機構によりエッチング対象物ＥＯが搬送されて、エッチング処理と洗浄処理が連続的に行われる。
【００３４】
図３は、エッチング処理室ＥＲ内の要部であるノズル部の拡大図である。
エッチング処理室ＥＲ内に配列して設けられている２流体ノズルＮは、例えばフラットコーン型の２流体ノズルであり、エッチング液ＥＬが供給される配管と空気などのガスＧＳが供給される配管が接続されている。
エッチング液ＥＬおよびガスＧＳを所定の圧力で供給することで、ノズルＮ内でエッチング液ＥＬとガスＧＳが混合され、２流体ノズル噴出口より噴射してエッチング液の微小液滴が発生し、フラットコーン状に広がるエッチング液スプレーＥＳとなって、エッチング対象物ＥＯの表面に吹きつけられる。
【００３５】
本実施形態に係るエッチング装置においては、エッチング対象物ＥＯと２流体ノズルＮの離間距離ｄを５０〜５００ｍｍに設定する。
離間距離ｄを５０ｍｍより小さくすると、この場合でも液滴の平均速度が３００ｍ／秒以下であれば問題はないが、ノズルに近いために、所望のエッチング領域全域での均一なエッチングが困難となる。
離間距離ｄを５００ｍｍより大きくすると、ガス圧によるエッチング液の推進力が失われ、エッチング力が不十分となる。このため、所定量をエッチングするためのエッチング時間が長くなってしまう。さらに、エッチング液の噴射領域が広範囲となるため、所望の領域全域での均一なエッチングが困難となり、エッチングの面内均一性が失われる。
【００３６】
また、エッチング液ＥＬおよびガスＧＳの供給圧力などを調整することで、エッチング対象物ＥＯに衝突するときのエッチング液の微小液滴の速度を調整可能であり、好ましくは、３０〜３００ｍ／秒となるように噴射する。
エッチング対象物ＥＯに衝突するときの微小液滴の速度が３０ｍ／秒より遅いと、ガス圧による垂直方向へのエッチング力や、噴射された微小液滴が既に付着した液滴を押し退けてエッチング対象物に到達することが困難となり、サイドエッチングの進行やエッチング効率の低下を招いてしまう。
また、エッチング対象物ＥＯに衝突するときの微小液滴の速度が３００ｍ／秒より速いと、エッチング液の噴射領域内でのエッチング速度分布の均一性が得られなくなり、エッチング液噴射領域内外でのエッチング力の差が非常に大きくなり、所望のエッチング領域全域での均一なエッチングが困難となる。また、エネルギーが大きすぎるため、レジストが欠けたり、剥離してしまう。
【００３７】
また、エッチング液ＥＬおよびガスＧＳの供給圧力などを変更することで、２流体ノズルよりエッチング液の微小液滴の粒径を調整可能であり、好ましくは、１５〜１００μｍとなるように噴射する。
噴射された微小液滴の粒径が１５μｍより小さいと、既に付着した液滴を押し退けてエッチング対象物に到達するのに必要な垂直方向の運動エネルギーが不足し、サイドエッチングの発生やエッチング時間の長大化を招いてしまう。
また、噴射された微小液滴の粒径が１００μｍより大きいと、例えば１００μｍ以下の微細なレジスト膜パターン開口部内にエッチング液滴が入り込むことが困難となり、被エッチング層表面上でのエッチング液の滞留を発生し、高精細なパターンのエッチング加工が困難となり、サイドエッチングの発生やエッチング時間の長大化の要因ともなる。
【００３８】
また、エッチング液ＥＬおよびガスＧＳの供給圧力などを変更することで、２流体ノズルより噴射される噴射圧力を調整可能であり、例えば、０．１５〜０．３ＭＰａとなるように噴射する。
【００３９】
被エッチング層である導電層が例えば銅箔である場合、上記のエッチングに用いるエッチング液は、塩化第２鉄液（４０°ボーメ）と塩酸（０．３ｍｏｌ／ｌ）の混合溶液に、溶解銅濃度を４５ｇ／ｌとし、さらに必要に応じて所定の添加物を添加した組成とする。
【００４０】
上記の本実施形態のエッチング装置と、これを用いたエッチング方法によれば、エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射することで、例えば粒径が１５〜１００μｍであるエッチング液の微小液滴を発生させることができる。これにより、例えば１００μｍ以下に微細化されたパターンのエッチングにおいても、エッチング液の微小液滴がパターン内に入り込むことを可能にする。
さらに、エッチング対象物と２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとすることで、エッチング液の微小液滴が所定以上の運動エネルギーを持ってエッチング対象物に吹きつけられ、既に付着した液滴を押し退けながら、エッチング対象物の表面に到達することができ、これにより、効果的にエッチング反応を生じせしめることができる。
以上により、サイドエッチングの進行を抑制して、高精細なパターンをエッチング形成することが可能であり、エッチング効率を高めることができる。
【００４１】
また、エッチング液を効率よく使用できるので、エッチング液の循環を減じることが可能となり、総液量を減らせるため、タンク容量などの設備を小さくすることができる。
また、従来は戻りのエッチング液の反応効率が低いため、エッチング液の再生において、反応効率が高いときよりも多めに酸化剤を投入しないと元の状態に再生することができなかったが、本実施形態においては、使用した分だけ効果的に酸化再生を行うことが可能で、薬品の使用料を減少させることが可能となる。
【００４２】
（変形例１）
図４は、エッチング処理室ＥＲ内の要部であるノズル部の変形例の拡大図である。実質的に図３に示すノズル部と同様であるがノズルＮの噴射口近傍に遮蔽板ＳＤが設けられていることが異なる。
遮蔽板ＳＤにより、ノズルＮの噴射口から斜めに進行する、吹きつけ方向に垂直な液滴成分を遮蔽することが可能になっている。
これにより、サイドエッチングの進行をさらに抑制することができ、被エッチング層表面上でのエッチング液の滞留を抑制し、エッチング効率が向上する。
また、ガスとの混合により微小液滴を発生させることができ、１００μｍ以下の微細なパターンのエッチング加工を行うことができる。
【００４３】
（変形例２）
図５は、エッチング処理室ＥＲ内の要部であるノズル部の変形例の拡大図である。図３に示すフラットコーン型の複数個の２流体ノズルが、各ノズルから噴射された扇状に広がるエッチング液のスプレーＥＳの端部同士が重なり合うように、各ノズルが配置されている。
エッチング液のスプレーＥＳの端部は、ノズルＮの噴射口から斜めに進行する、吹きつけ方向に垂直な液滴成分であり、この成分が隣接ノズルから噴射された成分と衝突して、吹きつけ方向に垂直な液滴成分を相殺することができる。
これにより、サイドエッチングの進行をさらに抑制することができる。
【００４４】
エッチング試験（試験番号１）
基板上に１８μｍの膜厚の銅箔を形成し、その上層に図６（ａ）に平面図に示すＬ／Ｓ＝２５／２５μｍの渦巻状のテストパターンのレジスト膜をパターン形成し、下記の各条件でエッチング処理を行うエッチング試験を行った。渦巻状パターンは複数個形成し、渦巻状パターン間にはパターンを形成しない領域Ｂを設けた。
【００４５】
番号１〜４の試料に対して、ノズル種類（Ａは図３に示す２流体ノズル、Ｂは図７に示す１流体ノズル、Ｃは図４に示す遮蔽板付きの２流体ノズル）、エッチング対象物とノズルの離間距離ｄ（ｍｍ）、エッチング液圧（ＭＰａ）、エア圧（ＭＰａ）、流量（ｍｌ／分）を値を下記の表１に示すように変更した。
ここで、図７に示す１流体ノズルＮａは、例えばコーン型の１流体ノズルであり、エッチング液ＥＬが供給される配管が接続されている。エッチング液ＥＬを所定の圧力で供給することで、ノズル噴出口からコーン状に広がるエッチング液スプレーＥＳとなって、エッチング対象物ＥＯの表面に吹きつけられる。
【００４６】
図６（ｂ）は、基板１０上の銅箔が渦巻状パターンに理想的にエッチングされた場合の断面図であり、銅箔パターンの底部幅と頂部幅はレジスト膜の幅（２５μｍ）に等しくなる。
エッチング試験の評価は、渦巻状パターンの最外周の銅箔パターンＷout の底部幅と頂部幅、内周部の銅箔パターンＷinの底部幅と頂部幅、および、レジスト膜が形成されていない領域での基板が露出するまでのエッチング時間により行った。評価結果を下記の表１に示す。
【００４７】
ここで、最外周の銅箔パターンＷout は、パターンを形成しない領域Ｂに面しているため、内周部の銅箔パターンＷinよりもサイドエッチングが発生しやすくなっている。逆に、最外周の銅箔パターンＷout でサイドエッチングが発生しないようにエッチング時間を短くとると、内周部の銅箔パターンＷin領域でのエッチングが不十分となって、銅箔パターンＷin間に銅箔のエッチング残りが発生してしまうことがある。従って、最外周と内周部の両パターンを高精細に加工できることが好ましい。
【００４８】
【表１】
【００４９】
表１から、試料番号３の１流体ノズルを用いた場合は、最外周パターンはサイドエッチングにより消失してしまい、内周側でもサイドエッチングが進行し、高精細にパターン加工することはできないことがわかる。
また、試料番号１、２および４のように２流体ノズルを用いることで、１流体ノズルの場合よりも改善される。
特にエッチング対象物と２流体ノズルの離間距離ｄは試料番号２の５００ｍｍよりも試料番号１の１００ｍｍの方がより高精細にパターン加工が行え、エッチング時間も短い。
試料番号４のように遮蔽板を用いることで、さらにパターンを高精細化することができる。
【００５０】
エッチング試験（試験番号２および３）
ノズル種類（Ａは図３に示す２流体ノズル、Ｂは図７に示す１流体ノズル）、エッチング対象物とノズルの離間距離ｄ（ｍｍ）、エア圧（ＭＰａ）の値を下記の表２に示すように変更し、平均粒径（μｍ）およびエッチング対象物に衝突するときの平均液滴速度（ｍ／秒）を表２に示すように調節して、エッチング時間試験および解像性試験を行った。
【００５１】
エッチング時間試験は、基板上に３５μｍの膜厚の銅箔を形成し、全面をベタにエッチングして、基板が露出するまでの時間として計測した。
【００５２】
また、解像性試験は、基板上に１８μｍの膜厚の銅箔を形成し、図６（ａ）の平面図に示すＬ／Ｓ＝３０／３０μｍの渦巻状のテストパターンのレジスト膜をパターン形成し、エッチング処理を行ったときの解像性により判定した。
表中、◎は「非常に良い」、○は「良い」、×は「悪い」ことを示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
試験番号２から、エッチング対象物とノズルの離間距離ｄを変化させることで、基板に衝突するときの液滴の平均液滴速度が変化することがわかる。
この液滴速度が３００ｍ／秒を越えると、レジスト膜を剥離してしまい、所望の銅箔パターンが得られなかった。
また、３０ｍ／秒より遅いと、エッチング時間が長くなり、即ち、基板を露出するまでの時間が長くなるので、サイドエッチングが進行してしまう。これは、基板に対して垂直な方向へのエッチング力が弱まり、エッチングが等方的に進行するためである。従って、解像度は低下してしまう。
【００５５】
また、エッチング対象物とノズルの離間距離ｄが５０ｍｍ以下であっても、液滴の平均速度が３００ｍ／秒以下であれば問題はないが、ノズルに近いために、所望のエッチング領域全域での均一なエッチングが困難となる。
また、エッチング対象物とノズルの離間距離ｄが５００ｍｍを越える場合、エッチング液の噴射領域が非常に広範囲となる。従って、単位面積あたりの液滴の数、即ち、単位面積あたりのエッチング液の量が少なくなり、平均速度が小さくなることと合わせて、エッチング力が不足してしまうことになる。
【００５６】
試験番号３から、２流体ノズル（Ａ）においてエア圧を変化させると、平均粒径が変化することがわかる。
粒径が小さい場合、平均速度が３０ｍ／秒以上であっても、エッチング時間が長くなってしまい、サイドエッチングが生じるために解像性が低下することになってしまう。
また、１流体ノズル（Ｂ）の場合は、平均速度は３０ｍ／秒近くあったが、粒径が１００μｍ以上であるので、１００μｍ以下のレジスト膜開口部内へのエッチング液の進入が阻害され、被エッチング層の表面上でのエッチング液の滞留が発生し、微細なパターンにおける基板に垂直な方向へのエッチングが進行しないで、サイドエッチングが進行してしまうことになる。
【００５７】
エッチング試験（液滴速度とエッチング時間の関係）
基板に衝突するときの液滴の平均液滴速度を変えたときの、エッチング時間の関係を調べた。
エッチング時間試験は、基板上に３５μｍの膜厚の銅箔を形成し、全面をベタにエッチングして、基板が露出するまでの時間として計測した。
結果を図８に示す。
【００５８】
平均液滴速度が３０〜３００ｍ／秒の範囲では、液滴速度が速いほどエッチング時間は一定の割合で短くなるが、平均液滴速度が３０ｍ／秒を下回ると急激にエッチング時間が長くなる。このため、サイドエッチングが進行してしまって、解像度が低下することになる。
【００５９】
上記の種々の実験から、２流体ノズルを用いてエッチング液を噴出する場合に、エッチング対象物とノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍの範囲とし、さらにエッチング対象物に衝突するときのエッチング液の微小液滴の速度を３０〜３００ｍ／秒とし、液滴の粒径を１５〜１００μｍとなるように噴射することが好ましいことが確認された。
【００６０】
本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、エッチングされる導電層は銅箔に限らず、その他の導電体層に適用できる。
さらに、２流体ノズルに導くガスは、空気に限らず、窒素ガスやその他の不活性ガスなども用いることが可能である。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエッチング方法およびエッチング装置によれば、エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射して、エッチング対象物と２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとした状態で、ノズルから噴射されたエッチング液の微小液滴をエッチング対象物に吹きつけることにより、例えば１００μｍ以下の微細なパターン内に入り込むことを可能な粒径が１５〜１００μｍであるエッチング液の微小液滴を発生させ、所定の運動エネルギーを持って、既に付着した液滴を押し退けてエッチング対象物に到達し、効果的にエッチング反応を生じせしめることができる。
この結果、エッチング速度を速めて、生産性の向上が可能となり、また、サイドエッチングの進行を抑制して、高精細なパターンをエッチング形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、プリント配線基板の製造方法の製造工程を示す断面図であり、（ａ）は導電層を形成する工程まで、（ｂ）はレジスト膜をパターン形成する工程まで、（ｃ）は導電層をパターン加工するエッチング工程までを示す。
【図２】図２は、実施形態に係るエッチング装置の模式図である。
【図３】図３は、エッチング処理室内の要部であるノズル部の拡大図である。
【図４】図４は、エッチング処理室内の要部であるノズル部の変形例の拡大図である。
【図５】図５は、エッチング処理室内の要部であるノズル部の変形例の拡大図である。
【図６】図６（ａ）は実施例において形成すう渦巻状のテストパターンの平面図であり、（ｂ）は渦巻状パターンにおいて銅箔が理想的にエッチングされた場合の断面図である。
【図７】図７は、従来例のノズル部の拡大図である。
【図８】図８は実施例のエッチング試験における液滴速度とエッチング時間の関係を調べた結果を示す図である。
【符号の説明】
１０…基板、２０…導電層、２０ａ…配線層、３０…レジスト膜、ＥＬ…エッチング液、ＥＯ…エッチング対象物、ＥＲ…エッチング室、ＥＳ…エッチング液スプレー、ＥＴ…エッチング液タンク、Ｆ…フィルタ、ＧＢ…ガスボンベ、ＧＳ…ガス、ＨＷ…温水供給源、ＬＷ…廃液、Ｎ，Ｎａ…ノズル、Ｐ…ポンプ、ＲＴ…再生タンク、ＳＤ…遮蔽板、ＳＴ…疲労液貯蔵タンク、Ｗin…内周部パターン、Ｗout …最外周パターン、ＷＲ…洗浄室、ＷＳ…水供給源。
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッチング方法およびエッチング装置に関し、特にプリント配線基板を製造する工程において、基板上の被加工導電層をパターンエッチングして配線部をパターン形成するエッチング方法およびエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高集積化および高機能化に対する要求に伴い、半導体装置の素子構造の微細化が進展している。これに対応して、半導体装置を実装するプリント配線基板のプリント配線部においても微細化に対する要求が高まり、研究開発が行われている。
【０００３】
上記の微細なパターンのプリント配線部を形成するためのエッチング方法としては、コーン状あるいはフラットコーン（扇）状に広がるノズルを用いる方法が広く実施されている。
ポンプを用いて、上記のノズルを介してエッチング液を噴射し、得られたエッチング液滴を、表面に銅箔が形成された基板に吹きつける。銅箔上には予めマスク層であるレジスト膜がパターン形成されており、レジスト膜で保護されていない銅箔とエッチング液が接触することで、銅箔がパターン加工されるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のエッチング方法においては、従来のノズルからエッチング液を噴射すると、エッチング液の吹きつけ方向と垂直な方向へのエッチング反応が生じてしまう。
このため、プリント配線部の微細化に伴って、銅箔などの被エッチング層の厚さがパターン幅に比べて厚くなってくると、エッチング液の吹きつけ方向へエッチングされる分に比べて、エッチング液の吹きつけ方向と垂直な方向へエッチングされる分が相対的に大きくなり、場合によっては被エッチング層が全てエッチングされてしまい、配線パターンが残らなくなってしまうことがある。
上記の問題は、ノズルにエッチング液を注入する圧力を高めるなどの調整を行っても同様の傾向となってしまう。
【０００５】
また、従来のノズルでは、エッチング液を噴射して得られたエッチング液滴の粒径が大きいため、エッチング液滴が被エッチング層に吹きつけられたときに被エッチング層の表面に層をなした形で滞在し、例えばパターンルールが１００μｍ以下である微細化された配線パターンの加工においては、エッチング液滴が被エッチング層上のレジスト膜のパターン内に入り込むことができず、エッチング液滴が効果的に被エッチング層の表面に作用することが困難となってくる。
即ち、被エッチング層の表面近傍にはエッチング液の疲労液成分が滞留し、エッチング液の新液成分は拡散によってのみ被エッチング層の表面に到達することになる。
従って、エッチング速度が遅くなり、また、エッチング液の吹きつけ方向へのエッチング速度と、エッチング液の吹きつけ方向と垂直な方向へのエッチング速度が同等となってしまい、配線パターンのサイドエッチングが進んで配線パターンの形成が困難となってしまう。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば１００μｍ以下に微細化されたパターンのエッチングにおいても、サイドエッチングの進行を抑制して、高精細なパターンをエッチング形成することが可能であり、エッチング効率を高めることができるエッチング方法、および、この方法を実現するエッチング装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のエッチング方法は、エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射することでエッチング液の微小液滴を発生させる工程と、エッチング対象物と上記２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとして、上記エッチング対象物に上記エッチング液の微小液滴を吹きつけ、上記エッチング対象物をエッチングする工程とを有する。
【０００８】
上記本発明のエッチング方法は、好適には、上記エッチング対象物に衝突するときの上記エッチング液の微小液滴の速度を３０〜３００ｍ／秒とする。
【０００９】
上記本発明のエッチング方法は、好適には、上記エッチング液の微小液滴の粒径を１５〜１００μｍとする。
【００１０】
上記本発明のエッチング方法は、好適には、上記エッチング対象物が、表面に導電層およびマスク層が形成された基板であり、上記導電層を上記マスク層のパターンに沿ってエッチングすることで配線部をパターン形成する。
【００１１】
上記本発明のエッチング方法は、好適には、上記エッチング対象物をエッチングする工程の後に、連続して洗浄する工程をさらに有する。
【００１２】
上記本発明のエッチング方法は、好適には、前記２流体ノズルからの噴射時に、当該２流体ノズルの噴射口近傍に、当該噴射口から斜めに進行する成分を遮蔽する遮蔽板を配置する。
【００１３】
上記本発明のエッチング方法は、好適には、複数個の前記２流体ノズルを用い、前記２流体ノズルからの噴射時に、前記各２流体ノズルから噴射された微小液滴が広がる扇状の範囲の端部同士が重なり合うように、前記各２流体ノズルを配置する。
【００１４】
上記本発明のエッチング方法は、エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射することで、上記エッチング対象物に衝突するときの上記エッチング液の微小液滴の速度を３０〜３００ｍ／秒として、粒径が１５〜１００μｍであるエッチング液の微小液滴を発生させ、次に、表面に導電層およびマスク層が形成された基板などのエッチング対象物と２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとして、エッチング対象物にエッチング液の微小液滴を吹きつけ、導電層をマスク層のパターンに沿ってエッチングすることで配線部をパターン形成するなど、エッチング対象物をエッチングする。
エッチングした後には、連続して洗浄を行うことができる。
【００１５】
上記本発明のエッチング方法によれば、エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射することで、例えば粒径が１５〜１００μｍであるエッチング液の微小液滴を発生させることができる。これにより、例えば１００μｍ以下に微細化されたパターンのエッチングにおいても、エッチング液の微小液滴がパターン内に入り込むことを可能にする。
さらに、エッチング対象物と２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとすることで、エッチング液の微小液滴が所定以上の運動エネルギーを持ってエッチング対象物に吹きつけられ、既に付着した液滴を押し退けながら、エッチング対象物の表面に到達することができ、これにより、効果的にエッチング反応を生じせしめることができる。
以上により、サイドエッチングの進行を抑制して、高精細なパターンをエッチング形成することが可能であり、エッチング効率を高めることができる。
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明のエッチング装置は、エッチング処理室と、エッチング液供給源と、気体供給源と、上記エッチング処理室内に配置され、上記エッチング液供給源および上記気体供給源に配管で接続された２流体ノズルと、エッチング対象物と上記２流体ノズルの離間距離が５０〜５００ｍｍの範囲となるように、上記エッチング対象物を保持する保持部とを有し、上記２流体ノズルにより上記エッチング液と上記気体を混合してエッチング液の微小液滴を発生させ、上記エッチング対象物に上記エッチング液の微小液滴を吹きつけ、上記エッチング対象物をエッチングする。
【００１７】
上記本発明のエッチング装置は、好適には、上記エッチング対象物に衝突するときの上記エッチング液の微小液滴の速度が３０〜３００ｍ／秒である。
【００１８】
上記本発明のエッチング装置は、好適には、上記エッチング液の微小液滴の粒径が１５〜１００μｍである。
【００１９】
上記本発明のエッチング装置は、好適には、表面に導電層およびマスク層が形成された基板を上記エッチング対象物として、上記導電層を上記マスク層のパターンに沿ってエッチングすることで配線部をパターン形成する。
【００２０】
上記本発明のエッチング装置は、好適には、上記エッチング処理室に隣接する洗浄室と、上記エッチング対象物を上記エッチング処理室から上記洗浄室へ搬送する搬送手段とをさらに有し、上記エッチング対象物のエッチングと洗浄を連続して行う。
【００２１】
上記本発明のエッチング装置は、好適には、前記２流体ノズルの噴射口近傍に、当該噴射口から斜めに進行する成分を遮蔽する遮蔽板が配置されている。
【００２２】
上記本発明のエッチング装置は、好適には、複数個の前記２流体ノズルを有し、前記各２流体ノズルから噴射された微小液滴が広がる扇状の範囲の端部同士が重なり合うように、前記各２流体ノズルが配置されている。
【００２３】
上記本発明のエッチング装置によれば、エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射することで、例えば粒径が１５〜１００μｍであるエッチング液の微小液滴を発生させることができる。これにより、例えば１００μｍ以下に微細化されたパターンのエッチングにおいても、エッチング液の微小液滴がパターン内に入り込むことを可能にする。
さらに、エッチング対象物と２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとすることで、エッチング液の微小液滴が所定以上の運動エネルギーを持ってエッチング対象物に吹きつけられ、既に付着した液滴を押し退けながら、エッチング対象物の表面に到達することができ、これにより、効果的にエッチング反応を生じせしめることができる。
以上により、サイドエッチングの進行を抑制して、高精細なパターンをエッチング形成することが可能であり、エッチング効率を高めることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本実施形態のエッチング方法およびエッチング装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
まず、本実施形態のエッチング方法およびエッチング装置を適用するプリント配線基板の製造方法について、図１の断面図を参照して説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂やその他の樹脂などからなる絶縁性の基板１０の両面に、例えば銅箔などの導電層２０を数〜数１０μｍの膜厚で形成する。
導電層２０を形成する方法は、張り付け、メッキ、気相成長など、どのような方法でも可能である。
【００２６】
次に、図１（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー工程により、即ち、ドライフィルムレジストまたはスピン塗布などにより導電層２０の上層にレジスト膜を成膜し、パターン露光し、さらに現像処理を行うことで、導電層２０の上層にレジスト膜３０をパターン形成する。
上記の工程を基板の両面に対して行い、基板１０の両面上の導電層２０の上層にレジスト膜３０を形成する。
【００２７】
次に、図１（ｃ）に示すように、基板１０の両面上の導電層２０に対してレジスト膜３０をマスクとしたエッチング処理を施す。即ち、導電層２０をレジスト膜３０のパターンに沿ってエッチングし、配線部２０ａをパターン形成する。
上記のエッチング処理は両面を同時に行っても、片面ずつ行ってもよい。
次に、例えば、強アルカリ溶液または有機溶剤処理などによりレジスト膜を剥離して、所望のプリント配線基板とする。
【００２８】
上記のレジスト膜３０をマスクとした導電層２０に対するエッチング処理は、本実施形態に係るエッチング装置および方法を用いて行う。
図２は、本実施形態に係るエッチング装置の模式構成図である。
本実施形態に係るエッチング装置のエッチング処理室ＥＲ内には、複数個の２流体ノズルＮが配列して設けられている。
各ノズルＮは、エッチング液タンクＥＴおよびコンプレッサーや空気ボンベなどのガスボンベＧＢにそれぞれ配管で接続されている。
エッチング液タンクＥＴに接続する配管には、ポンプＰおよびフィルタＦが設けられている。
さらに、エッチング液タンクＥＴに接続する配管には、水供給部ＷＳが接続されており、必要に応じてエッチング液タンクＥＴ内のエッチング液ＥＬと水とが所定割合で混合されてノズルＮに供給される。
【００２９】
上記の表面に導電層２０およびマスク層３０が形成された基板１０などのエッチング対象物ＥＯは不図示の保持具で保持されており、上記のノズルＮからエッチング液のスプレーＥＳが噴射され、エッチング対象物ＥＯに対してエッチング液のスプレーＥＳが吹きつけられる。
上記のノズルＮは、例えば２列の互いに向き合うように配列されており、上記の表面に導電層２０およびマスク層３０が形成された基板１０など、平板状のエッチング対象物ＥＯに対しては、両面からエッチング液のスプレーＥＳを吹きつけることができるように構成されている。
【００３０】
エッチング処理に使用された疲労液は、疲労液貯蔵タンクＳＴに一時貯蔵され、再生タンクＲＴにて再生処理を施され、再生液としてエッチング液タンクＥＴに供給される。また、新規に調合された新液を供給することもできる。疲労液は、再生せずに廃液として処分してもよい。
また、例えばエッチング液タンクＥＴにてオーバーフローした分は、廃液ＬＷとして処分される。
【００３１】
エッチング処理室ＥＲに隣接して設けられている洗浄室ＷＲにおいても、複数個の２流体ノズルＮが配列して設けられており、それぞれに、温水供給源ＨＷおよびガスボンベＧＢにそれぞれ配管で接続されている。
【００３２】
洗浄室ＷＲのノズルＮ’からは、水または温水スプレーが噴射され、不図示の保持具で保持されたエッチング対象物ＥＯに吹きつけられて、洗浄処理が行われる。ノズルＮ’は２流体ノズルでなくてもよい。
洗浄処理に使用された温水は廃液ＬＷとして処分される。
【００３３】
エッチング処理室ＥＲと洗浄室ＷＲは一部連通しており、不図示の搬送機構によりエッチング対象物ＥＯが搬送されて、エッチング処理と洗浄処理が連続的に行われる。
【００３４】
図３は、エッチング処理室ＥＲ内の要部であるノズル部の拡大図である。
エッチング処理室ＥＲ内に配列して設けられている２流体ノズルＮは、例えばフラットコーン型の２流体ノズルであり、エッチング液ＥＬが供給される配管と空気などのガスＧＳが供給される配管が接続されている。
エッチング液ＥＬおよびガスＧＳを所定の圧力で供給することで、ノズルＮ内でエッチング液ＥＬとガスＧＳが混合され、２流体ノズル噴出口より噴射してエッチング液の微小液滴が発生し、フラットコーン状に広がるエッチング液スプレーＥＳとなって、エッチング対象物ＥＯの表面に吹きつけられる。
【００３５】
本実施形態に係るエッチング装置においては、エッチング対象物ＥＯと２流体ノズルＮの離間距離ｄを５０〜５００ｍｍに設定する。
離間距離ｄを５０ｍｍより小さくすると、この場合でも液滴の平均速度が３００ｍ／秒以下であれば問題はないが、ノズルに近いために、所望のエッチング領域全域での均一なエッチングが困難となる。
離間距離ｄを５００ｍｍより大きくすると、ガス圧によるエッチング液の推進力が失われ、エッチング力が不十分となる。このため、所定量をエッチングするためのエッチング時間が長くなってしまう。さらに、エッチング液の噴射領域が広範囲となるため、所望の領域全域での均一なエッチングが困難となり、エッチングの面内均一性が失われる。
【００３６】
また、エッチング液ＥＬおよびガスＧＳの供給圧力などを調整することで、エッチング対象物ＥＯに衝突するときのエッチング液の微小液滴の速度を調整可能であり、好ましくは、３０〜３００ｍ／秒となるように噴射する。
エッチング対象物ＥＯに衝突するときの微小液滴の速度が３０ｍ／秒より遅いと、ガス圧による垂直方向へのエッチング力や、噴射された微小液滴が既に付着した液滴を押し退けてエッチング対象物に到達することが困難となり、サイドエッチングの進行やエッチング効率の低下を招いてしまう。
また、エッチング対象物ＥＯに衝突するときの微小液滴の速度が３００ｍ／秒より速いと、エッチング液の噴射領域内でのエッチング速度分布の均一性が得られなくなり、エッチング液噴射領域内外でのエッチング力の差が非常に大きくなり、所望のエッチング領域全域での均一なエッチングが困難となる。また、エネルギーが大きすぎるため、レジストが欠けたり、剥離してしまう。
【００３７】
また、エッチング液ＥＬおよびガスＧＳの供給圧力などを変更することで、２流体ノズルよりエッチング液の微小液滴の粒径を調整可能であり、好ましくは、１５〜１００μｍとなるように噴射する。
噴射された微小液滴の粒径が１５μｍより小さいと、既に付着した液滴を押し退けてエッチング対象物に到達するのに必要な垂直方向の運動エネルギーが不足し、サイドエッチングの発生やエッチング時間の長大化を招いてしまう。
また、噴射された微小液滴の粒径が１００μｍより大きいと、例えば１００μｍ以下の微細なレジスト膜パターン開口部内にエッチング液滴が入り込むことが困難となり、被エッチング層表面上でのエッチング液の滞留を発生し、高精細なパターンのエッチング加工が困難となり、サイドエッチングの発生やエッチング時間の長大化の要因ともなる。
【００３８】
また、エッチング液ＥＬおよびガスＧＳの供給圧力などを変更することで、２流体ノズルより噴射される噴射圧力を調整可能であり、例えば、０．１５〜０．３ＭＰａとなるように噴射する。
【００３９】
被エッチング層である導電層が例えば銅箔である場合、上記のエッチングに用いるエッチング液は、塩化第２鉄液（４０°ボーメ）と塩酸（０．３ｍｏｌ／ｌ）の混合溶液に、溶解銅濃度を４５ｇ／ｌとし、さらに必要に応じて所定の添加物を添加した組成とする。
【００４０】
上記の本実施形態のエッチング装置と、これを用いたエッチング方法によれば、エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射することで、例えば粒径が１５〜１００μｍであるエッチング液の微小液滴を発生させることができる。これにより、例えば１００μｍ以下に微細化されたパターンのエッチングにおいても、エッチング液の微小液滴がパターン内に入り込むことを可能にする。
さらに、エッチング対象物と２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとすることで、エッチング液の微小液滴が所定以上の運動エネルギーを持ってエッチング対象物に吹きつけられ、既に付着した液滴を押し退けながら、エッチング対象物の表面に到達することができ、これにより、効果的にエッチング反応を生じせしめることができる。
以上により、サイドエッチングの進行を抑制して、高精細なパターンをエッチング形成することが可能であり、エッチング効率を高めることができる。
【００４１】
また、エッチング液を効率よく使用できるので、エッチング液の循環を減じることが可能となり、総液量を減らせるため、タンク容量などの設備を小さくすることができる。
また、従来は戻りのエッチング液の反応効率が低いため、エッチング液の再生において、反応効率が高いときよりも多めに酸化剤を投入しないと元の状態に再生することができなかったが、本実施形態においては、使用した分だけ効果的に酸化再生を行うことが可能で、薬品の使用料を減少させることが可能となる。
【００４２】
（変形例１）
図４は、エッチング処理室ＥＲ内の要部であるノズル部の変形例の拡大図である。実質的に図３に示すノズル部と同様であるがノズルＮの噴射口近傍に遮蔽板ＳＤが設けられていることが異なる。
遮蔽板ＳＤにより、ノズルＮの噴射口から斜めに進行する、吹きつけ方向に垂直な液滴成分を遮蔽することが可能になっている。
これにより、サイドエッチングの進行をさらに抑制することができ、被エッチング層表面上でのエッチング液の滞留を抑制し、エッチング効率が向上する。
また、ガスとの混合により微小液滴を発生させることができ、１００μｍ以下の微細なパターンのエッチング加工を行うことができる。
【００４３】
（変形例２）
図５は、エッチング処理室ＥＲ内の要部であるノズル部の変形例の拡大図である。図３に示すフラットコーン型の複数個の２流体ノズルが、各ノズルから噴射された扇状に広がるエッチング液のスプレーＥＳの端部同士が重なり合うように、各ノズルが配置されている。
エッチング液のスプレーＥＳの端部は、ノズルＮの噴射口から斜めに進行する、吹きつけ方向に垂直な液滴成分であり、この成分が隣接ノズルから噴射された成分と衝突して、吹きつけ方向に垂直な液滴成分を相殺することができる。
これにより、サイドエッチングの進行をさらに抑制することができる。
【００４４】
エッチング試験（試験番号１）
基板上に１８μｍの膜厚の銅箔を形成し、その上層に図６（ａ）に平面図に示すＬ／Ｓ＝２５／２５μｍの渦巻状のテストパターンのレジスト膜をパターン形成し、下記の各条件でエッチング処理を行うエッチング試験を行った。渦巻状パターンは複数個形成し、渦巻状パターン間にはパターンを形成しない領域Ｂを設けた。
【００４５】
番号１〜４の試料に対して、ノズル種類（Ａは図３に示す２流体ノズル、Ｂは図７に示す１流体ノズル、Ｃは図４に示す遮蔽板付きの２流体ノズル）、エッチング対象物とノズルの離間距離ｄ（ｍｍ）、エッチング液圧（ＭＰａ）、エア圧（ＭＰａ）、流量（ｍｌ／分）を値を下記の表１に示すように変更した。
ここで、図７に示す１流体ノズルＮａは、例えばコーン型の１流体ノズルであり、エッチング液ＥＬが供給される配管が接続されている。エッチング液ＥＬを所定の圧力で供給することで、ノズル噴出口からコーン状に広がるエッチング液スプレーＥＳとなって、エッチング対象物ＥＯの表面に吹きつけられる。
【００４６】
図６（ｂ）は、基板１０上の銅箔が渦巻状パターンに理想的にエッチングされた場合の断面図であり、銅箔パターンの底部幅と頂部幅はレジスト膜の幅（２５μｍ）に等しくなる。
エッチング試験の評価は、渦巻状パターンの最外周の銅箔パターンＷout の底部幅と頂部幅、内周部の銅箔パターンＷinの底部幅と頂部幅、および、レジスト膜が形成されていない領域での基板が露出するまでのエッチング時間により行った。評価結果を下記の表１に示す。
【００４７】
ここで、最外周の銅箔パターンＷout は、パターンを形成しない領域Ｂに面しているため、内周部の銅箔パターンＷinよりもサイドエッチングが発生しやすくなっている。逆に、最外周の銅箔パターンＷout でサイドエッチングが発生しないようにエッチング時間を短くとると、内周部の銅箔パターンＷin領域でのエッチングが不十分となって、銅箔パターンＷin間に銅箔のエッチング残りが発生してしまうことがある。従って、最外周と内周部の両パターンを高精細に加工できることが好ましい。
【００４８】
【表１】
表１から、試料番号３の１流体ノズルを用いた場合は、最外周パターンはサイドエッチングにより消失してしまい、内周側でもサイドエッチングが進行し、高精細にパターン加工することはできないことがわかる。
また、試料番号１、２および４のように２流体ノズルを用いることで、１流体ノズルの場合よりも改善される。
特にエッチング対象物と２流体ノズルの離間距離ｄは試料番号２の５００ｍｍよりも試料番号１の１００ｍｍの方がより高精細にパターン加工が行え、エッチング時間も短い。
試料番号４のように遮蔽板を用いることで、さらにパターンを高精細化することができる。
【００５０】
エッチング試験（試験番号２および３）
ノズル種類（Ａは図３に示す２流体ノズル、Ｂは図７に示す１流体ノズル）、エッチング対象物とノズルの離間距離ｄ（ｍｍ）、エア圧（ＭＰａ）の値を下記の表２に示すように変更し、平均粒径（μｍ）およびエッチング対象物に衝突するときの平均液滴速度（ｍ／秒）を表２に示すように調節して、エッチング時間試験および解像性試験を行った。
【００５１】
エッチング時間試験は、基板上に３５μｍの膜厚の銅箔を形成し、全面をベタにエッチングして、基板が露出するまでの時間として計測した。
【００５２】
また、解像性試験は、基板上に１８μｍの膜厚の銅箔を形成し、図６（ａ）の平面図に示すＬ／Ｓ＝３０／３０μｍの渦巻状のテストパターンのレジスト膜をパターン形成し、エッチング処理を行ったときの解像性により判定した。
表中、◎は「非常に良い」、○は「良い」、×は「悪い」ことを示す。
【００５３】
【表２】
試験番号２から、エッチング対象物とノズルの離間距離ｄを変化させることで、基板に衝突するときの液滴の平均液滴速度が変化することがわかる。
この液滴速度が３００ｍ／秒を越えると、レジスト膜を剥離してしまい、所望の銅箔パターンが得られなかった。
また、３０ｍ／秒より遅いと、エッチング時間が長くなり、即ち、基板を露出するまでの時間が長くなるので、サイドエッチングが進行してしまう。これは、基板に対して垂直な方向へのエッチング力が弱まり、エッチングが等方的に進行するためである。従って、解像度は低下してしまう。
【００５５】
また、エッチング対象物とノズルの離間距離ｄが５０ｍｍ以下であっても、液滴の平均速度が３００ｍ／秒以下であれば問題はないが、ノズルに近いために、所望のエッチング領域全域での均一なエッチングが困難となる。
また、エッチング対象物とノズルの離間距離ｄが５００ｍｍを越える場合、エッチング液の噴射領域が非常に広範囲となる。従って、単位面積あたりの液滴の数、即ち、単位面積あたりのエッチング液の量が少なくなり、平均速度が小さくなることと合わせて、エッチング力が不足してしまうことになる。
【００５６】
試験番号３から、２流体ノズル（Ａ）においてエア圧を変化させると、平均粒径が変化することがわかる。
粒径が小さい場合、平均速度が３０ｍ／秒以上であっても、エッチング時間が長くなってしまい、サイドエッチングが生じるために解像性が低下することになってしまう。
また、１流体ノズル（Ｂ）の場合は、平均速度は３０ｍ／秒近くあったが、粒径が１００μｍ以上であるので、１００μｍ以下のレジスト膜開口部内へのエッチング液の進入が阻害され、被エッチング層の表面上でのエッチング液の滞留が発生し、微細なパターンにおける基板に垂直な方向へのエッチングが進行しないで、サイドエッチングが進行してしまうことになる。
【００５７】
エッチング試験（液滴速度とエッチング時間の関係）
基板に衝突するときの液滴の平均液滴速度を変えたときの、エッチング時間の関係を調べた。
エッチング時間試験は、基板上に３５μｍの膜厚の銅箔を形成し、全面をベタにエッチングして、基板が露出するまでの時間として計測した。
結果を図８に示す。
【００５８】
平均液滴速度が３０〜３００ｍ／秒の範囲では、液滴速度が速いほどエッチング時間は一定の割合で短くなるが、平均液滴速度が３０ｍ／秒を下回ると急激にエッチング時間が長くなる。このため、サイドエッチングが進行してしまって、解像度が低下することになる。
【００５９】
上記の種々の実験から、２流体ノズルを用いてエッチング液を噴出する場合に、エッチング対象物とノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍの範囲とし、さらにエッチング対象物に衝突するときのエッチング液の微小液滴の速度を３０〜３００ｍ／秒とし、液滴の粒径を１５〜１００μｍとなるように噴射することが好ましいことが確認された。
【００６０】
本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、エッチングされる導電層は銅箔に限らず、その他の導電体層に適用できる。
さらに、２流体ノズルに導くガスは、空気に限らず、窒素ガスやその他の不活性ガスなども用いることが可能である。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエッチング方法およびエッチング装置によれば、エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射して、エッチング対象物と２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとした状態で、ノズルから噴射されたエッチング液の微小液滴をエッチング対象物に吹きつけることにより、例えば１００μｍ以下の微細なパターン内に入り込むことを可能な粒径が１５〜１００μｍであるエッチング液の微小液滴を発生させ、所定の運動エネルギーを持って、既に付着した液滴を押し退けてエッチング対象物に到達し、効果的にエッチング反応を生じせしめることができる。
この結果、エッチング速度を速めて、生産性の向上が可能となり、また、サイドエッチングの進行を抑制して、高精細なパターンをエッチング形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、プリント配線基板の製造方法の製造工程を示す断面図であり、（ａ）は導電層を形成する工程まで、（ｂ）はレジスト膜をパターン形成する工程まで、（ｃ）は導電層をパターン加工するエッチング工程までを示す。
【図２】図２は、実施形態に係るエッチング装置の模式図である。
【図３】図３は、エッチング処理室内の要部であるノズル部の拡大図である。
【図４】図４は、エッチング処理室内の要部であるノズル部の変形例の拡大図である。
【図５】図５は、エッチング処理室内の要部であるノズル部の変形例の拡大図である。
【図６】図６（ａ）は実施例において形成すう渦巻状のテストパターンの平面図であり、（ｂ）は渦巻状パターンにおいて銅箔が理想的にエッチングされた場合の断面図である。
【図７】図７は、従来例のノズル部の拡大図である。
【図８】図８は実施例のエッチング試験における液滴速度とエッチング時間の関係を調べた結果を示す図である。
【符号の説明】
１０…基板、２０…導電層、２０ａ…配線層、３０…レジスト膜、ＥＬ…エッチング液、ＥＯ…エッチング対象物、ＥＲ…エッチング室、ＥＳ…エッチング液スプレー、ＥＴ…エッチング液タンク、Ｆ…フィルタ、ＧＢ…ガスボンベ、ＧＳ…ガス、ＨＷ…温水供給源、ＬＷ…廃液、Ｎ，Ｎａ…ノズル、Ｐ…ポンプ、ＲＴ…再生タンク、ＳＤ…遮蔽板、ＳＴ…疲労液貯蔵タンク、Ｗin…内周部パターン、Ｗout …最外周パターン、ＷＲ…洗浄室、ＷＳ…水供給源。
Claims (9)
- エッチング液と気体を混合して２流体ノズルより噴射することでエッチング液の微小液滴を発生させる工程と、
エッチング対象物と上記２流体ノズルの離間距離を５０〜５００ｍｍとして、上記エッチング対象物に上記エッチング液の微小液滴を吹きつけ、上記エッチング対象物をエッチングする工程と
を有し、
上記２流体ノズルからの噴射時に、当該２流体ノズルの噴射口近傍に、当該噴射口から斜めに進行する成分を遮蔽する遮蔽板を配置する
エッチング方法。 - 上記エッチング対象物に衝突するときの上記エッチング液の微小液滴の速度を３０〜３００ｍ／秒とする
請求項１に記載のエッチング方法。 - 上記エッチング液の微小液滴の粒径を１５〜１００μｍとする
請求項１または２に記載のエッチング方法。 - 上記エッチング対象物が、表面に導電層およびマスク層が形成された基板であり、
上記導電層を上記マスク層のパターンに沿ってエッチングすることで配線部をパターン形成する
請求項１〜３のいずれかに記載のエッチング方法。 - 上記エッチング対象物をエッチングする工程の後に、連続して洗浄する工程をさらに有する
請求項１〜４のいずれかに記載のエッチング方法。 - 複数個の上記２流体ノズルを用い、上記２流体ノズルからの噴射時に、上記各２流体ノズルから噴射された微小液滴が広がる扇状の範囲の端部同士が重なり合うように、上記各２流体ノズルを配置する
請求項１〜５のいずれかに記載のエッチング方法。 - エッチング処理室と、
エッチング液供給源と、
気体供給源と、
上記エッチング処理室内に配置され、上記エッチング液供給源および上記気体供給源に配管で接続された２流体ノズルと、
エッチング対象物と上記２流体ノズルの離間距離が５０〜５００ｍｍの範囲となるように、上記エッチング対象物を保持する保持部と、
上記２流体ノズルの噴射口近傍に配置され、当該噴射口から斜めに進行する成分を遮蔽する遮蔽板と
を有し、
上記２流体ノズルにより上記エッチング液供給源から供給されるエッチング液と上記気体供給源から供給される気体を混合してエッチング液の微小液滴を発生させ、上記エッチング対象物に上記エッチング液の微小液滴を吹きつけ、上記エッチング対象物をエッチングする
エッチング装置。 - 上記エッチング処理室に隣接する洗浄室と、
上記エッチング対象物を上記エッチング処理室から上記洗浄室へ搬送する搬送手段と
をさらに有し、
上記エッチング対象物のエッチングと洗浄を連続して行う
請求項７に記載のエッチング装置。 - 複数個の上記２流体ノズルを有し、上記各２流体ノズルから噴射された微小液滴が広がる扇状の範囲の端部同士が重なり合うように、上記各２流体ノズルが配置されている
請求項７または８に記載のエッチング装置。
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