JP5153332B2 - 高精細パターンの形成方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は，溶解液に溶解可能な基材又は基板から成る加工表面で可溶解部を現像又はエッチング液で成る溶解液で溶解して現像又はエッチングを行い，これら食刻による高精細パターンを形成する方法及び装置に関する。
詳しくは，プリント基板等の加工表面のエッチングやサンドブラストによるパターン切削加工等に使用される感光性樹脂から成るレジストパターンマスク及びディスプレイ等に使用される感光性化合物を含む感光性ガラスペーストや感光性電極材料等の感光性樹脂を含んだ感光性化合物層に対する現像による食刻を含む高精細パターンの形成方法に関し，また，本発明はさらに，プリント基板や電子部品の電極パターン形成に使用される導電膜のエッチングやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイのリブ形成に於ける焼成した低融点ガラスのエッチング等の，エッチング液を使用したパターンエッチングに於いて，サイドエッジが少なく高アスペクトのエッチングが可能なエッチングによる高精細パターンの形成方法，並びにこれらに用いる現像及びエッチングによる食刻を含む高精細パターンの形成装置に関する。
より詳しくは，前記感光性化合物層から成る加工表面たる基材の現像方法及びその装置，又，加工表面たる基板の高精細パターンのエッチング方法及びこれらの実施に用いる装置に関するもので，現像及びエッチングは，共に，現像液又はエッチング液から成る溶解液に溶解可能な，それぞれ，感光性樹脂を混合した樹脂基材で成る現像液で溶解可能な感光性化合物基材から成る加工表面を，又はエッチング液で溶解可能な基板から成る加工表面を，現像では，所定のパターンに形成されたパターンマスクを前記感光性化合物上に載置しマスクして，紫外線照射による露光で，ネガタイプでは，露光部分が溶解液に不溶となった加工表面たる基材を残して可溶解部を溶解し，前記基材に所定のパターンを形成し，又，エッチングでは，レジストパターンで覆われていない可溶解部をエッチング液で溶解し，食刻して，所定のパターンを形成するものである。
そして，前記高精細パターンの形成がスクリーン印刷の製版である食刻を含む。
なお，本明細書において，感光性樹脂を含んだ感光性化合物の層を総称して「感光性化合物層」といい，現像による食刻の加工対象としての感光性樹脂を混合した樹脂基材を「基材」といい，又はエッチングによる食刻の加工対象としてのプリント基板等の加工基板を「基板」といい，それらの表面を「加工表面」という。また，「パターンマスク」は，露光に際して，基材にパターンを形成するもので，「レジストパターン」は，基板をマスクして，耐ブラスト性又は耐エッチング性のパターンを形成する「レジストパターンマスク」上に形成されるパターンである。単に，「パターン」とは，現像あるいはエッチングによる溶解で，基材又は基板に対して，パターンマスクあるいはレジストパターンマスクにより食刻形成される三次元形状を含む形状をいう（本明細書においては，これら食刻をそれぞれ，現像又はエッチングともいう）。
従来，プリント基板等のエッチングやサンドブラストによるパターン切削加工等に使用される感光性ドライフィルム等の感光性レジストパターン及びプラズマディスプレイ等の感光性ガラスペーストによる隔壁形成や感光性電極ペーストによる電極形成等に用いる感光性樹脂を含んだ感光性化合物層のパターン形成方法としては，図６に示すように加工表面となる加工基板上に感光性フィルム２をラミネートするか（同図（Ａ）），感光性化合物を塗布乾燥後，感光性樹脂を含んだ化合物上にガラスマスク又はフィルムマスク等のパターンマスク１１を置き，紫外線により露光した後（同図（Ｂ）），図７に例示する装置を使用して，ポンプ３０により溶解液である現像液５を加圧して噴射ノズル１２より溶解液５を高圧で吹き付け（図６（Ｃ）），この高圧で吹き付けられる一定の速度を有する溶解液の衝撃で，例えば，未露光部分の可溶解部のパターンマスク及び感光性化合物を洗い出すことによりパターン形成を行っていた。
また，従来，上述のように，紫外線により露光した後，上記装置を使用して，ノズルの噴射口が丸形状のノズルの先端部をＶ字にカットし，加工表面の搬送方向に直交方向に広がるようにしたノズルを複数本使用し，ノズルを加工表面の搬送方向に直交方向に揺動しながらポンプ３０により溶解液である現像液を加圧して噴射ノズル１２より溶解液５を高圧で吹き付けるか，もしくは一般の塗装で使用されているような，高圧エアーをノズルより噴射したときに発生するエゼクター現象を利用して溶解液である現像液をタンク３３より吸引し，高圧エアーと溶解液の混合流体を噴射することにより未露光部分の感光性パターンマスク及び感光性化合物を洗い出すことによりパターン形成を行っていた。
また，従来はポンプを加圧し，ノズルからポンプで加圧された液のみを噴射するか，サンドブラストのサクション式と同じ高圧エアーのエゼクター現象を利用して液を吸い込みノズルから噴射する方式のどちらかが使用されてきた。
また，従来から，プリント基板や電子部品の電極パターン形成に使用される導電膜のエッチングやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイのリブ形成に於ける焼成した低融点ガラスのエッチング等のエッチング液を使用したエッチング方法ではエッチングされる基板上に前記感光性化合物から成る感光性ドライフィルム等を使用してレジストパターンマスクを形成するか，スクリーン印刷等の印刷によりレジストパターンマスクを形成後，前述現像と同様に，ポンプ３０により加圧した溶解液であるエッチング液を噴射ノズル１２より高圧で吹き付けるか，もしくは，ノズル内に高圧エアーを噴射するためのスリットを設け，スリットから噴射する高圧エアーにより発生するエゼクター現象による吸引力を利用してスリット近くの溶解液を取り込みノズル先端部より溶解液であるエッチング液と高圧エアーの混合流体を噴射することによりエッチングを行っていた。
従来の溶解液のみを加工表面に吹き付ける方法では，パターンが細かくなると，現像又はエッチング中にパターンマスク又はレジストパターンマスクの隙間に溶解液が入り込み，噴射ノズルより吹き付けた速度を有する溶解液が所望のパターンの奥まで到達しにくくなり，現像又はエッチングによる溶解速度が低下する現象が現れる。
例えば，現像速度が低下すると，現像中に感光性化合物が膨潤してパターンの隙間がより狭くなり，細かいパターンが現像されないという不具合が発生した。
また，従来のノズルの噴射口が丸形状のノズルに先端部をＶ字にカットし加工表面の搬送方向に直交方向に広がるようにしたノズルを複数本使用し，ポンプ３０により現像液を加圧して溶解液噴射ノズル１２より溶解液５を高圧で吹き付ける方法では，現像液の濃度及びエネルギーが強い部分と弱い部分ができ，高精度のパターンを均一に加工することは困難を伴うことがあり，またポンプ３０の圧力を高くしても現像液のみ噴射するため，あるいは狭い幅を深くエッチングする超微細ないし高精細なパターンの現像又はエッチングを行った場合，現像又はエッチング中にパターンの隙間に現像液又はエッチング液が入り込み，パターンの奥まで溶解液噴射ノズルより吹き付けた速度を有する現像液又はエッチング液が到達しにくくなり，現像又はエッチング速度が低下する現象が現れ，現像時間が長くなると感光性化合物層中に現像液がしみ込み感光性化合物が膨潤してしまい精度の良い現像ができない問題があった。
また，エッチング速度が低下すると，エッチング中に横へのエッチングが行われサイドエッヂが大きくなり，またエッチング時間が長くなることによりエッチング用のパターンマスクのダメージが大きくなり深く高アスペクトなエッチングが困難になるという不具合が発生した。
また，現像中に加工表面全面が現像液に覆われ，実際に現像液が噴霧されている以外の部分も現像液に接触している時間が長くなり，現像中に現像液が感光性化合物中にしみ込み感光性化合物が膨潤してしまい，精度の良い現像ができない問題があった。
ノズル内に高圧エアーを噴射するためのスリットを設け，スリットから噴射する高圧エアーをノズルより噴射したときに発生するエゼクター現象を利用して溶解液をタンク３３より吸引し，高圧エアーと溶解液の混合流体を噴射する方式では，高圧エアーと溶解液との混合流体を噴射するため，溶解液がパターンの隙間に入りやすくなるが，溶解液を吸引回収するための吸引力を保持するためにはノズル内の高圧エアーの噴射する部分に対し，実際に現像液が噴射する噴射口の幅を２倍以上と広くする必要があり，噴射したときにノズル内に供給した高圧エアーが拡散して，ポンプ３０により溶解液を高圧で吹き付ける方法と比べ溶解液の噴射速度が遅くなり，ノズルから噴射してすぐ溶解液の噴射速度が低下し細かいパターンを現像又はエッチングして可溶解部を溶解することが難しいという問題があった。
また高圧エアーとエッチング液の混合流体を使用するため，噴射したノズルの下ではエッチング液の残留は少ないが，ノズルから離れた部分で，エッチング液が残留しサイドエッヂが発生するという問題があった。
また，前記エッチング速度が低下すると，エッチング中に横へのエッチングが行われサイドエッヂが大きくなり，またエッチング時間が長くなることによりエッチング用のレジストパターンマスクのダメージが大きくなり，深く，高アスペクトなエッチングが困難になるという不具合が発生した。
また，上述のように，ポンプにより加圧された液のみを噴射する方法では，パターンの隙間に液が充填され，新しく吹き付けられる液が入りにくい欠点があり，エゼクター現象を利用したノズル噴射では高圧エアーを吹き出す口に対し，先端のエアー及び液の混合流体を吹き出す口を広くする必要があり，エアーの圧力が拡散してしまい吹き付けるミストが広がり圧力が出ないためパターンの間に入った液を完全に吹き飛ばして常に新しいミストがパターンの間に入りにくくなるためどちらの方法を使用しても，後述本発明方法と比較して細いパターン形成が行えない。
本発明に係る現像又はエッチングを含む高精細パターンの形成方法は，溶解液に溶解可能な基材又は基板から成り，ローラコンベア上を搬送される加工表面にパターンを形成する工程において，あらかじめ加圧された溶解液及び高圧エアーをノズル内に導入し，前記ノズルより，前記高圧エアーと溶解液の混合流体を吹き付けて可溶解部を溶解すると共に，前記ノズルの周囲を負圧空間とし，該負圧空間を負圧状態に保持することができるローラコンベア上の前記加工表面に前記負圧空間を対峙し，前記加工物表面に吹き付けた溶解液を，前記ノズル噴射口上部から吸引回収することを特徴とする（請求項１）。
また，前記ノズル内に高圧エアーを導入加圧し，該加圧したノズル内部に，前記加圧された溶解液を導入し，前記ノズル先端部の噴射口より高圧エアーと溶解液の混合流体を加工表面に吹き付け溶解することを特徴とする（請求項２）。
さらに，前記溶解液は，該溶解液を溶解液主タンク内に充填後，該溶解液主タンク内を加圧することにより加圧することができる（請求項３）。
そして，前記加圧された溶解液を，前記溶解液主タンクと前記ノズル間において，溶解液と高圧エアーの混合流体とし，該混合流体を前記ノズルより加工表面に吹き付けることができる（請求項４）。
前記現像液の容量が容量％で，高圧エアーの容量の３％以下，好ましくは，１％以下である（請求項５）。
前記ノズル及び／又は前記負圧空間を，前記加工表面に対峙して，前記加工表面の搬送方向に直交方向に揺動することができる（請求項６）。
さらに，現像による本発明高精細パターンの形成方法は，前記溶解液が現像液から成り，且つ，前記溶解液に溶解可能な加工表面が感光性化合物層である基材から成り，前記感光性化合物層にパターンマスクを載置し，露光した後，前記感光性化合物層に対して前記高圧エアーと現像液の混合流体を吹き付けて部分的に前記基材を溶解して現像することを特徴とする（請求項７）。
また，エッチングによる本発明高精細パターンの形成方法は，前記溶解液がエッチング液から成り，且つ，前記溶解液に溶解可能な加工表面が基板であり，該基板に対して前記高圧エアーとエッチング液の混合流体を吹き付けて部分的に前記基板を溶解してエッチングすることを特徴とする（請求項８）。
エッチングにおいて，前記基板に，例えば，前記基材から成るレジストパターンを載置し，前記基板に対して前記高圧エアーとエッチング液の混合流体を吹き付けて部分的に前記基板を溶解してエッチングすることができる（請求項９，１０）。
本発明に係る現像又はエッチング装置を含む高精細パターンの形成装置５０は，加工表面を搬送するコンベア駆動部２１と，ローラコンベア下方に設けたホッパー２２と，このホッパー２２上部に噴射室６０を備え，該噴射室６０内に，前記ローラコンベア３７の搬送方向と直交方向にノズル９を往復移動するノズル駆動部２０を有し，前記噴射室６０内に配置されるノズル９は，高圧エアー導管２８を介して，図示せざる高圧空気供給源に連通し，且つ溶解液用の導管２７を介して主タンク２４に連通し，該主タンク２４には，高圧空気供給源に連通する配管と，タンク開閉弁２５を介して，予備タンク１９を有し，該予備タンク１９は溶解液５と高圧エアーの混合流体４を吸引するサイクロン導管２９を介して前記ホッパー２２下部に連通すると共に，前記サイクロン導管２９を配管を介して，ブロアー２６に連通し，前記ブロアーに連通するサイクロン導管を分岐配管した回収管に連通する液吸入口を有する無底筺体から成る液回収部を前記ノズルの周囲を囲繞，被覆するよう設け，前記筺体の底部開口縁を加工表面に近接して配置すると共に，液回収部の底部開口下方に加工表面を介して，ローラコンベアのローラ間に負圧保持板を架設したことを特徴とする（請求項１１）。
前記ノズル９は，噴射口が横長スリット形状を成すノズルとすれば，高圧エアー４０が均一に分散され好適である（請求項１２）。
さらに，前記溶解液をノズル９内に導入するノズル内の液導入部１３は，一端を閉塞した中空筒体の円周壁面の軸線方向に直線状に一定ピッチで孔部を穿設し，他端を導管２７と連通すれば，溶解液を均一に分散させることができる。また，この場合，前記液導入部１３の孔部の開口面積及び形状を適宜変更することによりノズル９から噴射される溶解液の量を調整することができる（請求項１３）。
加圧された溶解液を前記加工表面に吹き付け，該吹き付けた溶解液をブロアー２６による負圧により本体ホッパー２２からサイクロン導管２９を介して予備タンク１９に吸引回収することができる。（請求項１４）。
高圧噴射ノズル９より高圧エアーにより微粒子化した溶解液を吹き付けることにより，感光性化合物の基材又は基板に付着した溶解液は高圧エアーにより除去されながら，基材又は基板の加工表面を現像又はエッチングすることにより，現像又はエッチング時の加工表面の膨潤が押さえられ，従来より微細なパターンの現像又はエッチングが可能となった。
ノズル内を高圧エアー４０により加圧し，スリット形状の噴射口１４より高圧エアーと溶解液の混合流体４を（スリット）ノズル９からスリットノズル９を加工表面の搬送方向に直交方向に揺動させながら吹き付け，吹き付けた高圧エアーと溶解液の混合流体４をブロアー２６の負圧により吸引回収することにより，均一に一定圧力で加工表面に溶解液を吹き付け，細かいパターンの細部まで溶解液を高圧により吹き付けることが可能になり，吹き付けた高圧エアーと溶解液の混合流体４をブロアー２６の負圧により吸引回収することにより，加工表面１への溶解液の残留を減らし，感光性化合物層への現像液のしみ込みが少なくなり，精度良く細かいパターンの現像が可能となった。また，前記加工表面へのエッチング液の残留を減らすことにより，サイドエッヂの少ない高精度のエッチングが可能となった。
また，上述，ポンプにより加圧された液のみを噴射する方法，エゼクター現象を利用したノズル噴射のどちらの方法を使用しても，本発明方法と比較して細いパターン形成が行えない。（例えばサンドブラスト用ドライフィルムの場合，従来方法では，膜厚５０ミクロンのドライフィルムを使用して５０ミクロンのパターン形成が限界であったのに対し，本発明方法によれば，３０ミクロンのパターン形成が可能となった。またエッチングに関しても細い隙間にミストを入れることができるため，従来より高精細のパターン形成が可能となった。
１ 加工表面（加工基板）
２ 感光性ドライフィルム（感光性パターンマスク）
３ パターン形成された感光性ドライフィルム
４ 高圧エアー＋溶解液（現像液又はエッチング液）
５ 溶解液（現像液又はエッチング液）
９ （スリット）ノズル
１０ ラミネートロール
１１ パターンマスク
１２ 従来の（現像液又はエッチング）液噴射ノズル
１３ （現像液又はエッチング液の）導入部
１４ 噴射口
１９ （現像液又はエッチング液の）予備タンク
２０ ノズル駆動部
２１ コンベア駆動部
２２ 本体ホッパー
２３ サイクロン
２４ （現像液又はエッチング液の）主タンク
２５ タンク開閉弁
２６ ブロアー
２７ （現像液又はエッチング液の）導管
２８ 高圧エアー導管
２９ サイクロン導管
３０ （現像液又はエッチング液用の）ポンプ
３１ ノズル駆動用モーター
３２ コンベア駆動用モーター
３３ フィルタータンク
３４ 拡散板
３５ （現像液又はエッチングの）液回収部
３６ 負圧保持板
３７ コンベアローラー
３８ （現像液又はエッチングの）液吸入口
４０ 高圧エアー
４１ ブロアー２６による負圧
４２ 噴射されたエアーの流れ
５０ 現像又はエッチング装置
６０ 噴射室
２ 感光性ドライフィルム（感光性パターンマスク）
３ パターン形成された感光性ドライフィルム
４ 高圧エアー＋溶解液（現像液又はエッチング液）
５ 溶解液（現像液又はエッチング液）
９ （スリット）ノズル
１０ ラミネートロール
１１ パターンマスク
１２ 従来の（現像液又はエッチング）液噴射ノズル
１３ （現像液又はエッチング液の）導入部
１４ 噴射口
１９ （現像液又はエッチング液の）予備タンク
２０ ノズル駆動部
２１ コンベア駆動部
２２ 本体ホッパー
２３ サイクロン
２４ （現像液又はエッチング液の）主タンク
２５ タンク開閉弁
２６ ブロアー
２７ （現像液又はエッチング液の）導管
２８ 高圧エアー導管
２９ サイクロン導管
３０ （現像液又はエッチング液用の）ポンプ
３１ ノズル駆動用モーター
３２ コンベア駆動用モーター
３３ フィルタータンク
３４ 拡散板
３５ （現像液又はエッチングの）液回収部
３６ 負圧保持板
３７ コンベアローラー
３８ （現像液又はエッチングの）液吸入口
４０ 高圧エアー
４１ ブロアー２６による負圧
４２ 噴射されたエアーの流れ
５０ 現像又はエッチング装置
６０ 噴射室
本発明の高精細パターンの形成方法と装置，ここでは，感光性化合物層の現像方法及び現像装置並びに前記現像手段により前記加工表面の感光性化合物層に形成された加工表面のパターンをパターンエッチングする方法及び装置について，以下に図を参照して説明する。現像及びエッチング装置の両者は，同様の構成から成り，現像後の工程となるエッチング工程は，現像工程と略同様の工程となる。
図１において，まず基板上に感光性ドライフィルム（感光性パターンマスク）２をラミネートするか，感光性化合物層を塗布乾燥後（同図（Ａ）)，感光性化合物層上にガラスマスク又はフィルムマスク等のパターンマスク１１を置き，紫外線により露光する（同図（Ｂ））。ついで，ノズル９先端のスリット形状の噴射口１４より高圧エアーと現像液又はエッチング液で成る溶解液の混合流体４を噴射させることにより現像又はエッチングを行う（図１（Ｃ））。
図２は，本発明の現像又はエッチング装置５０の全体図であり，現像又はエッチング装置５０本体は，上方にコンベア駆動部２１により，加工表面を搬送するコンベア３７を有するホッパー２２と，このホッパー２２上部に噴射室６０を備え，該噴射室６０内で，前記コンベア３７の搬送方向と直交方向にノズル９を往復移動するノズル駆動部２０を有する。
前記噴射室６０内に配置されるノズル９は，高圧エアー導管２８を介して，図示せざる高圧空気供給源に連通し，且つ導管２７を介して後述溶解液用の主タンク２４に連通している。
該主タンク２４には，上部に図示せざる高圧空気供給源に連通する配管と，タンク開閉弁２５を介して，予備タンク１９を有し，前記予備タンク１９上方に設けられた，ブロアー２６に連通するサイクロン２３により，前記ホッパー２２下部から溶解液５と高圧エアーの混合流体４を吸引するサイクロン導管２９を介して，前記サイクロン２３で分離された溶解液５を前記主タンク２４に回収する。高圧エアーは，ブロアー２６により吸引排出される。
ノズル９は，ここでは，図３に示すように，ノズル９の噴射口が横長スリット形状を成すノズルから成り，該ノズル９内に減圧弁等により圧力を調整した高圧エアー４０が均一に分散されるように導入し，該加圧したノズル９内部に図示せざる減圧弁等により圧力を調整した高圧エアー又はポンプにより加圧された現像液５を前記導管２７を介してノズル内部に導入しノズル９先端のスリット形状の噴射口１４より高圧エアー４０と現像液の混合流体４を噴射させることにより現像を行う。
エッチング工程においては，同様にして上記現像工程により形成されたレジストパターンに対して，エッチング液５を前記導管２７を介してノズル９内部に導入しエッチング液５を噴射する。
スリットノズル９の噴射口１４の形状を示すため，各部の寸法を同図において，符号a〜cで示す。
噴射口の長さｂ寸法が，幅ａ寸法の５倍以上で望ましくは１０倍以上とし，噴射口１４のスリットの長さｃ寸法は，ａ寸法の５倍以上が望ましい。
スリットノズル噴射口１４の断面形状は両側縁の形状を対称の円弧，矩形，三角形など任意の形状とすることができ，スリットノズルを加工表面の搬送方向に直交方向に揺動し加工表面を前後に連続的に移動させる場合には側縁端縁に向かって狭小となる三角形などスリットノズルのコーナー部が中心に対して狭い形状が均一に加工でき好ましい。
図４において，例えば，前記ブロアー２６に連通するサイクロン導管２９を分岐配管した図示せざる回収管に連通する液吸入口３８を有する無底筺体から成る液回収部３５を前記ノズル９の周囲を囲繞，被覆するよう設け，底部開口縁を加工表面に近接して配置している。これにより，加工表面１に現像液又はエッチング液と高圧エアーの混合流体４を吹き付けながら吸引し，吸い込んだ溶解液をサイクロン２３により回収するようにした。
なお，図４及び図５に示すようにスリットノズル９を囲繞配置された液回収部３５の下部にスリットノズル９の長手方向に並行に，複数の拡散板３４を設ける。この拡散板３４は，適宜間隔を介して，且つ，液回収部３５の筺体の前記ノズル９の長手方向両壁面方向にノズル噴射口１４を中心として対称にそれぞれ同一角度で傾斜して前記液回収部３５の筺体の底部開口に前記ノズル噴射口１４下方を除き，架設されている。
スリットノズル９より加工表面１に吹き付けた高圧エアーと溶解液の混合流体４が拡散し現像液又はエッチング液用の液回収部３５内に捕集される。
また，液回収部３５の底部開口下方に加工表面１を介して，コンベア３７がローラコンベアのときは，ローラ間に架設して負圧保持板３６を設ける。前記加工表面が溶解液用の液回収部３５から一部外れたときに，溶解液用の液回収部３５の負圧を保持することができる。
すなわち，前記加工表面が溶解液用の液回収部３５から一部外れ,加工表面と開口間に間隙が生じたときにも，溶解液用の液回収部３５の負圧を保持することができる。
前記液回収部３５と負圧保持板３６及び加工表面１との間隙は，ここでは，１０mm以内に設定されている。
また，溶解液をノズル９内に導入するノズル内の液導入部１３は，図３に示すように，一端を閉塞した中空筒体の円周壁面の軸線方向に直線状に一定ピッチで孔部を穿設し，他端から溶解液を導入し，側面の孔部からスリットノズル９内に溶解液を導入する。横長のスリットノズル内に溶解液を均一に分散させることができる。
なお，前記孔部は，方形のスリット形状とすることもできる。
前記液導入部１３の孔部の開口面積及び形状を適宜変更することによりノズル９から噴射される溶解液の量を調整することができる。
溶解液用の主タンク２４内に現像液又はエッチング液５を収容し，タンク開閉弁２５を閉じた後，主タンク２４内を，図示せざる高圧空気供給源に連通する配管を介して，減圧弁等により圧力を調整した高圧エアーにより加圧することにより，溶解液が導管２７を通りノズル９の液導入部１３からノズル９内に導入されノズル９の噴射口１４より高圧エアー４０と溶解液５の混合流体４として噴射される。高圧エアーにより溶解液が微粒子化して高圧エアーの圧力により加圧され加工表面１に吹き付けられる。
主タンク２４内の圧力はスリットノズル９内部の圧力より高く設定し，スリットノズル９内の圧力と主タンク２４内の圧力差により噴射する溶解液の量を調整することが可能となる。
高圧エアーを使用し，溶解液用の主タンク２４を加圧して溶解液を導管２７に導入する他，ポンプを使用して溶解液を加圧し，この溶解液を導管２７を介してノズル９に導入しても良い。
なお，加圧した溶解液と高圧エアーをスリットノズル９内で混合させるのでは無く，溶解液用の主タンク２４とスリットノズル９の間に設けられた溶解液用の導管２７の途中で混合させ，スリットノズル９より溶解液と高圧エアーの混合流体４を噴射させても良い。
加工表面１はコンベア駆動部２１の駆動により搬送され，スリットノズル９はノズル駆動部２０により加工表面の前記搬送方向に直交方向に揺動し，スリットノズル９下方を搬送される加工表面１に均一に溶解液５と高圧エアーの混合流体４が吹き付けられる。
スリットノズル９から噴射された溶解液はブロアー２６の負圧により本体ホッパー２２からサイクロン導管２９を経て，サイクロン２３に入り，サイクロン２３により捕集され予備タンク１９に入り，ノズル９からの噴射が停止しているときにタンク開閉弁２５を開き溶解液用の予備タンク１９内の溶解液をタンク開閉弁２５から現像液又はエッチング液用の主タンク２４内に導入する。
図４及び図５に示すように吹き付けられた高圧エアーと溶解液の混合流体４はスリットノズル９を囲うようにした溶解液用の液回収部３５からブロアー２６の負圧により吸い込まれ，吸い込まれた溶解液はサイクロン導管２９を経てサイクロン２３に入り，サイクロン２３により捕集され溶解液用の予備タンク１９に入り，ノズル９からの噴射が停止しているときにタンク開閉弁２５を開き，溶解液用の予備タンク１９内の溶解液をタンク開閉弁２５から溶解液用の主タンク２４内に導入する。
尚，タンク開閉弁を２ヶ設けて交互に開くことにより溶解液用の主タンク２４内を加圧状態で溶解液用の予備タンク１９内の溶解液を導入しても良い。
すなわち，図示は省略するが，一次タンク１９上方にタンク開閉弁２５と同様のタンク開閉弁を設け，上のタンク開閉弁と下のタンク開閉弁を交互に開くことにより加圧している主タンク２４内に連続して液を供給させることができる。
現像工程
以下に前述した本発明の現像工程の実施例について具体的に説明する。
以下に前述した本発明の現像工程の実施例について具体的に説明する。
加工基板として８０mm×１００mmで厚み５mmのステンレス板に膜厚５０μmの東京応化工業（株）製のサンドブラスト用ドライフィルムＢＦ４５Ｚを（株）エルフォテック製ラミネータＥＬM−３５０を使用して，ラミネータ温度８０℃によりラミネートした。
なお，加工基板及びドライフィルムとしては，３００mm×４００mmのエポキシガラスプレート上に銅を貼り付けたプリント基板用の板にニチゴー・モートン製の感光性ドライフィルムＡＬＰＨＯをもちいることができる。
孔部径４０μmが８０μmピッチで並んだパターンマスクをラミネートしたドライフィルム上に乗せて，（株）エルフォテック製露光機ＥＥＸ−３００Hを使用して露光量２００ｍJにより露光を行う。
現像主タンク２４内に現像液５として０．３％の炭酸ナトリウム水溶液を２０リットル入れ，現像液の温度を３０℃に設定する。
（株）エルフォテック製現像機ＥＤＬ−３５０を使用してラミネート露光した加工基板１をスリットノズル９の下まで搬送させ，スリットノズル９を加工表面の搬送方向に直交方向にノズル速度５m/minで１５０mm幅を揺動しながら，現像主タンク２４とスリットノズル９に高圧エアーを導入し，ノズルより高圧エアーと現像液の混合流体４を吹き付けて現像を行った。
現像主タンクへの高圧エアー圧力は０．１MPaで，スリットノズルへの高圧エアー圧は０．２MPaに設定し，スリットノズルの噴射口１４から基板までの距離は３０mmに設定した。
このときのスリットノズル９内部の圧力は，０．０９MPaであった。
高圧エアー及び現像液の噴射時間は２分間行い，現像液が２分で約１リットル噴射された。
エッチング工程
次に，本発明のエッチング方法の実施例について具体的に説明する。
次に，本発明のエッチング方法の実施例について具体的に説明する。
エッチング主タンク２４内にエッチング液として塩化第二鉄エッチング液を２０リットル入れ，エッチング液の温度を４０℃に設定する。
前述の現像工程で，ドライフィルムによりパターン形成した加工基板１にノズル９を加工表面の搬送方向に直交方向にノズル速度１m/minで１５０mm幅を揺動しながら，エッチング主タンク２４と噴射ノズルに高圧エアーを導入し，ノズルより塩化第二鉄エッチング液を吹き付けてエッチングを行った。
塩化第二鉄エッチング液はFeCl 3300g Fe(NO3)3 100g 水 1000mlの組成のものを使用した。
エッチング主タンク２４への高圧エアー圧は０．１MPaで高圧噴射ノズルへの高圧エアー圧は０．２MPaに設定し，高圧噴射ノズルから基板までの距離は３０mmに設定した。
このときのスリットノズル９内部の圧力は０．０９MPaであった。
高圧エアー４０及びエッチング液５の噴射時間は５分間行い，エッチング液が５分で約３リットル噴射された。
エッチング加工後に感光性ドライフィルムを剥離して加工基板１上の銅の孔部加工寸法を測定したところ孔部径４１μm加工され，サイドエッヂがほとんど見受けられなかった。
なお，本発明に係る現像工程後，エッチング工程に替え，サンドブラスト加工によるパターン形成を行うことが出来る。
すなわち，上記現像工程後，加工基板を取り出し，加工基板上の現像液をエアブローにより除去後，サンドブラスト装置を使用して，ノズルから研磨材を吹き付け，（株）エルフォテック製の微粉対応の直圧式サンドブラスト装置ＥＬＰ−３ＴＲによりサンドブラスト加工を行った。
加工条件としては噴射圧０．１２MPaでノズル距離８０mmで研磨材はグリーンカーボランダム＃１２００（信濃電気精錬製）を使用してサンドブラスト加工によりパターン切削加工を行った。
感光性ドライフィルムの剥離はモノエタノールアミン水溶液３％を使用し感光性ドライフィルムの剥離を行った。
サンドブラスト加工前のドライフィルムの孔部径を測定したところ，ドライフィルムの上部でφ４０μm，ドライフィルム下部でφ３４μmとなっていた。
サンドブラスト加工後に感光性ドライフィルムを剥離して加工基板の孔部加工寸法を測定したところ孔部径３８μm，深さ１２μmで加工されていた。
スクリーン製版工程
本発明によるスクリーン製版工程
以下に前述した本発明の現像工程の実施例としてスクリーン印刷のスクリーン製版の現像について具体的に説明する。
本発明によるスクリーン製版工程
以下に前述した本発明の現像工程の実施例としてスクリーン印刷のスクリーン製版の現像について具体的に説明する。
３２０ミリ×３２０ミリのアルミ枠に４２０メッシュのステンレス製スクリーンを張りムラカミ製の感光性乳剤ＳＰ−３０００ＳＴを乳剤厚が１０ミクロンになるように塗布乾燥する。
光量２４００ｍJにてライン幅２０ミクロンから５０ミクロンまで１０ミクロンずつ変化させたパターンのガラスマスクをのせてエルフォテック製露光機ＥＥＸ−３５０Ｈにて露光を行う。現像主タンク２４内に現像液５として水を２０リットル入れ，液の温度を３０℃に設定する。
（株）エルフォテック製現像機ＥＤＬ−３５０を使用して露光したスクリーン版をスリットノズル９の下まで搬送させ，スリットノズル９を加工表面の搬送方向に直交方向にノズル速度５m/minで１５０mm幅を揺動しながら，現像主タンク２４とスリットノズル９に高圧エアーを導入し，ノズルより高圧エアーと現像液の混合流体４を吹き付けて現像を行った。
現像主タンクへの高圧エアー圧力は０．３MPaでスリットノズルへの高圧エアー圧も０．３MPaに設定し，スリットノズルの噴射口１４からスクリーン版までの距離は５mmに設定した。
このときのスリットノズル９内部の圧力は，０．２３MPaであった。
高圧エアー及び現像液の噴射時間は６０秒間行い，現像液が６０秒で約１．２リットル噴射された。
一般のスプレー式現像を行った場合は３０ミクロンのパターンがやっと抜けており，一部乳剤の残りが見受けられたが，この加工例では２０ミクロンのパターンが完全に抜けており，高精細パターンのスクリーン製版が可能となった。
本発明は，平面ディスプレイや電子部品等の生産時に使用されるサンドブラスト及びプリント基板や電子部品の電極パターン形成に使用される導電膜のエッチング等に使用される感光性ドライフィルム等の感光性パターンマスク及び感光性ガラスペースト及び感光性電極及びカラーフィルター等の感光性樹脂を含んだ感光性化合物層のパターン形成において，より高精細なパターン形成を可能とする。また，プラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイのリブ形成に於ける焼成した低融点ガラスのエッチング等のエッチング液を使用したパターンエッチングにおいて，サイドエッヂが少なく高アスペクトのパターンエッチングを可能とする。
また，本発明現像工程により，スクリーン製版が可能である。
Claims (14)
- 溶解液に溶解可能な基材又は基板から成り，ローラコンベア上を搬送される加工表面にパターンを形成する工程において，
あらかじめ加圧された溶解液及び高圧エアーをノズル内に導入し，前記ノズルより，前記高圧エアーと溶解液の混合流体を吹き付けて可溶解部を溶解すると共に
前記ノズルの周囲を負圧空間とし，該負圧空間を負圧状態に保持することができるローラコンベア上の前記加工表面に前記負圧空間を対峙し，前記加工物表面に吹き付けた溶解液を，前記ノズル噴射口上部から吸引回収することを特徴とする高精細パターンの形成方法。 - 前記ノズル内に高圧エアーを導入加圧し，該加圧したノズル内部に，前記加圧された溶解液を導入し，前記ノズル先端部の噴射口より高圧エアーと溶解液の混合流体を加工表面に吹き付け溶解することを特徴とする請求項１記載の高精細パターンの形成方法。
- 前記溶解液は，該溶解液を溶解液主タンク内に充填後，該溶解液主タンク内を加圧することにより加圧されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の高精細パターンの形成方法。
- 前記加圧された溶解液を，前記溶解液主タンクと前記ノズル間において，溶解液と高圧エアーの混合流体とし，該混合流体を前記ノズルより加工表面に吹き付けることを特徴とする請求項３記載の高精細パターンの形成方法。
- 前記溶解液の容量が高圧エアーの容量の３％以下の混合流体をスリットノズルより吹き付けることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の高精細パターンの形成方法。
- 前記ノズル及び／又は前記負圧空間を，前記加工表面に対峙して，前記加工表面の搬送方向に直交方向に揺動することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の高精細パターンの形成方法。
- 前記溶解液が現像液から成り，且つ，前記溶解液に溶解可能な加工表面が感光性化合物層である基材から成り，前記感光性化合物層にパターンマスクを載置し，露光した後，前記感光性化合物層に対して前記高圧エアーと現像液の混合流体を吹き付けて部分的に前記基材を溶解して現像することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の高精細パターンの形成方法。
- 前記溶解液がエッチング液から成り，且つ，前記溶解液に溶解可能な加工表面が基板であり，該基板に対して前記高圧エアーとエッチング液の混合流体を吹き付けて部分的に前記基板を溶解してエッチングすることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の高精細パターンの形成方法。
- 前記基板にレジストパターンを載置し，前記基板に対して前記高圧エアーとエッチング液の混合流体を吹き付けて部分的に前記基板を溶解してエッチングすることを特徴とする請求項８記載の高精細パターンの形成方法。
- 前記レジストパターンが請求項７記載の高精細パターンの形成方法を経た基材から成ることを特徴とする請求項９記載の高精細パターンの形成方法。
- 請求項１〜１０いずれか１項記載の高精細パターンの形成方法に使用される装置において，加工表面を搬送するコンベア駆動部と，ローラコンベア下方に設けたホッパーと，このホッパー上部に噴射室を備え，該噴射室内に，前記ローラコンベアの搬送方向と直交方向にノズルを往復移動するノズル駆動部を有し，前記噴射室内に配置されるノズルは，高圧エアー導管を介して，高圧空気供給源に連通し，且つ溶解液用の導管を介して主タンクに連通し，該主タンクには，高圧空気供給源に連通する配管と，タンク開閉弁を介して，予備タンクを有し，該予備タンクは溶解液と高圧エアーの混合流体を吸引するサイクロン導管を介して前記ホッパー下部に連通すると共に，前記サイクロン導管を配管を介して，ブロアーに連通し，
前記ブロアーに連通するサイクロン導管を分岐配管した回収管に連通する液吸入口を有する無底筺体から成る液回収部を前記ノズルの周囲を囲繞，被覆するよう設け，前記筺体の底部開口縁を加工表面に近接して配置すると共に，液回収部の底部開口下方に加工表面を介して，ローラコンベアのローラ間に負圧保持板を架設したことを特徴とする高精細パターンの形成装置。 - 前記ノズルは，噴射口が横長スリット形状を成す請求項１１記載の高精細パターンの形成装置。
- 溶解液をノズル内に導入するノズル内の液導入部は，一端を閉塞した中空筒体の円周壁面の軸線方向に直線状に複数の孔部を穿設し，他端を導管と連通したことを特徴とする請求項１１又は１２記載の高精細パターンの形成装置。
- 加圧された溶解液を前記加工表面に吹き付け，該吹き付けた溶解液をブロアーによる負圧により本体ホッパーからサイクロン導管を介して予備タンクに吸引回収することを特徴とする請求項１１〜１３いずれか１項記載の高精細パターンの形成装置。
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