JP5349340B2 - エッチング方法 - Google Patents
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Description
[実施例1]
<被エッチング材の作製>
厚み40μmのポリイミド絶縁性基材と厚み18μmの電解銅箔(金属層)を積層した銅貼り積層板に、ポジ型液状レジストを乾燥後の厚みが5μmになるように塗布・乾燥した。ここに、ライン幅/スペース幅=25μm/25μmの評価用パターンを露光・現像・水洗してレジストパターンを形成し、エッチング試験用の被エッチング材を作製した。
市販の40°ボーメの塩化鉄(III)水溶液(濃度37質量%)6.0kg(塩化鉄無水物として2.22kg)、シュウ酸二水和物0.25kg(シュウ酸無水物として0.18kg)に水を加え30kgとし、塩化鉄(III)7.4質量%、シュウ酸0.60質量%を含むエッチング液30kgを調製した。
被エッチング材に対し、スプレーエッチング装置(山縣機械(YAMAGATA MACHINERY CO.,LTD.)製、商品名:YCE−85III)を用い、スプレー圧200kPaで上記の工程(1)用エッチング液を、エッチング深さが16μm(電解銅箔厚みの89%)になるまで噴射した。エッチング後の被エッチング材は直ちに水洗した。なお、このときのエッチング時間は70秒間であった。水洗後の被エッチング材を光学顕微鏡で観察したところ、エッチング部の側面に淡緑色の結晶(非水溶性の反応物)が付着しているのが観察された。
市販の40°ボーメの塩化鉄(III)水溶液(濃度37質量%)0.080kg(塩化鉄無水物として0.030kg)、濃度36質量%の塩酸0.60kg(塩化水素として0.21kg)に水を加え30kgとし、塩化鉄(III)0.10質量%、塩化水素0.72質量%を含むエッチング液30kgを調製した。なお、このエッチング液にレジストパターンを有さない上記の銅貼り積層板を浸漬したところ、90分間で表面の銅が溶解し、基材のポリイミドが露出した。したがって、この工程(2)用エッチング液の浸漬エッチングによるエッチング速度は0.2μm/minである。
工程(1)後の被エッチング材に対し、上記工程(2)用エッチング液を用い、エッチング部のボトムスペース幅1eがレジストパターンのスペース幅と同じである25μmになるまでエッチングした(エッチング時間75秒)。エッチング後の被エッチング材は直ちに水洗した。なお、エッチング装置、スプレー圧等の条件は工程(1)と同条件とした。なお、水洗後の被エッチング材を光学顕微鏡で観察したところ、エッチング部の側面に非水溶性の反応物が付着しているのは観察されなかった。
工程(2)を終えた被エッチング材を、濃度3.0質量%の水酸化ナトリウム水溶液に3分間浸漬してレジストパターンを剥離した後、塩化水素濃度3.6質量%の塩酸を30秒間スプレーノズルを用いて噴射して洗浄し、水洗・乾燥して評価用プリント配線板を作製した。
工程(2)用エッチング液の組成を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして評価用プリント配線板を作製した。なお、これら実施例の工程(2)後の被エッチング材を光学顕微鏡で観察したところ、エッチング部の側面に非水溶性の反応物が付着しているのは観察されなかった。
工程(1)と工程(2)の間で、工程(1)に用いたものと同様のスプレーエッチング装置を用い、塩化水素濃度3.6質量%の塩酸で被エッチング材を30秒間洗浄する工程(3)を実施し、また、工程(2)用エッチング液の組成を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして評価用プリント配線板を作製した。なお、これら実施例の工程(2)後の被エッチング材を光学顕微鏡で観察したところ、エッチング部の側面に非水溶性の反応物が付着しているのは観察されなかった。
工程(1)におけるエッチング深さを11μm(電解銅箔厚みの61%)となるようにした以外には、実施例8と同様にして評価用プリント配線板を作製した。
工程(2)用エッチング液として、濃度10質量%の過硫酸ナトリウム水溶液を用いた以外は、実施例8と同様にして評価用プリント配線板を作製した。なお、本実施例の工程(2)後の被エッチング材を光学顕微鏡で観察したところ、エッチング部の側面に非水溶性の反応物が付着しているのは観察されなかった。
工程(3)を行わなかった以外は、実施例8と同様にして評価用プリント配線板を作製した。
工程(1)用エッチング液を表1のように変更した以外は、実施例8と同様にして評価用プリント配線板を作製した。なお、本実施例の工程(1)後の被エッチング材を光学顕微鏡で観察したところ、エッチング部の側面に淡緑色の結晶(非水溶性の反応物)が付着しているのが観察された。
工程(1)を、ボトムスペース幅が25μmになるまで行い、また工程(2)を行わなかった以外は、実施例1と同様にして評価用プリント配線板を作製した。
工程(1)エッチングを、エッチング深さが9μm(電解銅箔厚みの50%)になるまでにした以外は、実施例8と同様にして評価用プリント配線板を作製した。
工程(1)用エッチング液にシュウ酸を含まない以外は、実施例8と同様にして評価用プリント配線板を作製しようとしたが、エッチング深さが16μmに到達する前に、トップスペース幅1fが広くなりすぎて、被エッチング材からレジストパターンが剥離してしまい、評価用プリント配線板を作製することはできなかった。なお、本比較例の工程(1)後の被エッチング材を光学顕微鏡で観察したところ、エッチング部の側面に非水溶性の反応物が付着しているのは観察されなかった。
工程(2)用エッチング液として工程(1)用エッチング液と同組成のものを用いた以外は、実施例8と同様にして評価用プリント配線板を作製した。
各実施例、比較例で得られた評価用プリント配線板を、エポキシ樹脂で包埋後切断し、断面を研磨後、光学顕微鏡で断面を観察し、エッチング部のトップスペース幅1fを測定した。さらに、くびれ2aの有無と、くびれ2aがある場合はその深さdを測定し、下記3段階に分類した。深さdは、くびれの上端部2bを基準として最深部2cまでの長さとした(図2)。評価結果を表2に示す。
(A)くびれ2aが認められない
(B)くびれの深さ2μm未満
(C)くびれの深さ2μm以上3μm未満
(D)くびれの深さ3μm以上
(A)導体パターンの側面1dの状態は非常に平滑
(B)平滑
(C)やや荒れている
(D)荒れている
(E)非常に荒れている
[実施例14]
<エッチング液の調製>
市販の40°ボーメの塩化鉄(III)水溶液(濃度37質量%)11kg(無水物として4.1kg)、シュウ酸二水和物1.1kg(無水物として0.79kg)に水を加えて100kgとし、塩化鉄(III)4.1質量%、シュウ酸0.79質量%を含むエッチング液を調製した。
厚み160μmのガラスエポキシ絶縁性基材の両面に厚み12μmの圧延銅箔(金属層)を接着した銅貼り積層板の両面に、ポジ型フォトレジストを乾燥後の厚みが5μmになるように塗布・乾燥した。ここに、露光・現像・水洗して、ライン幅/スペース幅=15μm/15μmの評価用レジストパターンを形成し、エッチング試験用の被エッチング材を作製した。
この被エッチング材を、A面を下方に向けて水平に保持し、30℃に調製した上記エッチング液を被エッチング材に向けて噴射し、A面のエッチングを行った。エッチング装置としては、スプレーノズルの先端を被エッチング材の下方6cm(z:図3)に有し、また、その噴射軸を垂直線上に有する噴射角65°の充円錐型スプレーノズル(商品名:ISJJX020PP、株式会社いけうち製)を備えたエッチング装置を用いた。スプレーノズルへのエッチング液の供給圧200kPa、噴射量2.0L/min(単位面積当たりの噴射量77mL/cm2・min)として、上記エッチング開始後90秒でエッチング液の噴射を停止した。なお、水洗後の被エッチング材を光学顕微鏡で観察したところ、エッチング部の側面に淡緑色の結晶(非水溶性の反応物)が付着しているのが観察された。
被エッチング材の上下を反転した。
<工程(6)>
B面を下方に向けて水平に保持し、工程(4)と同条件で、90秒間B面のエッチングを行った。
エッチングを終えた被エッチング材を、濃度3.0質量%の水酸化ナトリウム水溶液に3分間浸漬してレジストパターンを剥離した。その後、工程(7)として、塩化水素濃度3.6質量%の塩酸を片面30秒間ずつスプレー噴射して洗浄し、水洗・乾燥して評価用プリント配線板を作製した。
評価用プリント配線板をデジタル顕微鏡(商品名:VK−8500、株式会社キーエンス製)で観察したところ、両面の全面にわたりライン/スペースの幅がそれぞれ15±2μmの範囲にあり、かつ、ラインの断線等は生じていないことが観察された。
塩化鉄(III)4.1質量%、シュウ酸2.0質量%を含むエッチング液を、実施例14と同様にして調製した。このエッチング液を用い、実施例14と同様にして、A面、B面共に20min間ずつエッチングを行った。各面ともレジストパターンの存在していない部分の圧延銅箔はエッチング液の噴射開始後12minで除去された。本評価用プリント配線板は両面の全面にわたりライン/スペースの幅がそれぞれ15±2μmの範囲にあり、かつ、ラインの断線等は観察されなかった。なお、水洗後の被エッチング材を光学顕微鏡で観察したところ、エッチング部の側面に淡緑色の結晶(非水溶性の反応物)が付着しているのが観察された。
工程(4)及び工程(6)において、エッチング装置全体を水平面から10°傾斜させた以外は、実施例14と同様にして評価用プリント配線板を作製した。このとき、被エッチング材とノズルおよびその噴射軸の相対的な位置関係は実施例14と同一である。各面とも最も高い位置でエッチングされた部分のライン/スペース幅は15μm±2μm/15μm±2μmであり、最も低い位置でエッチングされた部分のライン/スペース幅は16μm±2μm/14μm±2μmであった。
エッチング装置全体を水平面から20°傾斜させた以外は、実施例16と同様にして評価用プリント配線板を作製した。各面とも最も高い位置でエッチングされた部分のライン/スペース幅は15μm±2μm/15μm±2μmであり、最も低い位置でエッチングされた部分のライン/スペース幅は18μm±2μm/12μm±2μmであった。
エッチング液にシュウ酸を含まないこと、および、エッチング液の噴射時間を各面それぞれ45秒としたこと以外は、実施例14と同様にして評価用プリント配線板を作製した。本評価用プリント配線板は、工程(6)でB面のエッチングを行っている間にA面の過剰なエッチングが進行してしまい、ライン/スペース幅は場所により異なるが、9±3μm/21±3μmの範囲にあった。また、B面の大部分において概ね15μm/15μmのライン/スペース幅が得られたものの、A面のエッチング中にエッチング液が付着したために過剰にエッチングされてしまい、ライン幅が6μm(目標値の2/5)を下回っていたり、断線したりしている部位が部分的に存在していることが観察された。また、水洗後の被エッチング材を光学顕微鏡で観察したところ、エッチング部の側面に非水溶性の物質が付着しているのは観察されなかった。
工程(4)と工程(6)の間で被エッチング材を水洗した以外には、比較例5と同様にして評価用プリント配線板を作製した。本評価用プリント配線板は、両面共に概ね15μm/15μmのライン/スペース幅が得られたものの、両面ともに局部的に過剰にエッチングされ、ライン幅が10μm(目標値の2/3)を下回っていたり、極端な部位では断線したりしていることが観察された。
エッチング液の組成を、塩化鉄(III)4.1質量%、シュウ酸0.16質量%、エッチング液の噴射時間を工程(4)、工程(6)それぞれ80秒としたこと以外は、実施例14と同様にして評価用プリント配線板を作製した。各面ともパターンの存在していない部分の銅箔はエッチング液の噴射開始後60秒で除去された。本評価用プリント配線板は、B面のエッチングを行っている間にA面の過剰なエッチングが進行してしまい、ライン/スペース幅は場所により異なるが12±3μm/18±3μmの範囲にあった。また、B面は、面中の大部分において15μm±3μm/15μm±3μmのライン/スペース幅が得られたものの、A面のエッチング中にエッチング液が付着したために過剰にエッチングされてしまい、ライン幅が6μm(目標値の2/5)を下回っている部位が部分的に存在していることが観察された。また、水洗後の被エッチング材を光学顕微鏡で観察したところ、エッチング部の側面に非水溶性の物質が付着しているのは観察されなかった。
エッチング装置の傾斜角を30°とした以外には、実施例16と同様にして評価用プリント配線板を作製した。各面とも最も高い位置でエッチングされた部分のライン/スペース幅は15μm±3μm/15μm±3μmであったが、最も低い位置でエッチングされた部分はスペース部に銅が残存したままであった。
エッチング液の噴射時間を300秒とした以外には、比較例8と同様にして評価用プリント配線板を作製した。各面とも最も低い位置でエッチングされた部分のライン/スペース幅は15μm±3μm/15μm±3μmであったが、最も高い位置でエッチングされた部分では過剰にエッチングが進行し、そこでのライン/スペース幅は9μm±3μm/21μm±3μmであった。
1a レジストパターン
1b 金属層
1c 基材
1d 側面
1e ボトムスペース幅
1f トップスペース幅
1g エッチング部
2a 導体パターンの側面に形成された凹部(くびれ)
2b くびれの上端部
2c くびれの最深部
d くびれ2aの深さ
3a 被エッチング材
3b スプレーノズル
P 搬送方向と平行な鉛直面に投射した被エッチング面に対する垂直線
C 搬送方向と平行な鉛直面に投射したスプレーノズルの噴射中心軸
x PとCがなす角度
P´ 搬送方向と垂直な鉛直面に投射した被エッチング面に対する垂直線
C´ 搬送方向と垂直な鉛直面に投射したスプレーノズルの噴射中心軸
y P´とC´がなす角度
Claims (4)
- 被エッチング金属を含有してなる金属層上にレジストパターンが設けられてなる被エッチング材のエッチング方法であって、(1)被エッチング金属と反応して非水溶性の反応物を形成するエッチング液を、エッチング深さが金属層厚みの60%以上になるように、スプレーノズルを用いて噴射してエッチングする工程、(2)被エッチング金属と反応して非水溶性の反応物を形成しないエッチング液を、スプレーノズルを用いて噴射してエッチングする工程を順次行うことを特徴とするエッチング方法。
- 被エッチング金属が銅または銅合金であり、工程(1)に用いるエッチング液が塩化鉄(III)とシュウ酸とを含むエッチング液である請求項1記載のエッチング方法。
- 工程(1)と工程(2)の間に、(3)前記非水溶性の反応物を溶解する液を用いて前記非水溶性の反応物を除去する工程を行う請求項1記載のエッチング方法。
- 被エッチング金属が銅または銅合金であり、工程(2)に用いるエッチング液が塩化銅(II)を含むエッチング液である請求項3のエッチング方法。
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