JP6924690B2 - 樹脂マスク剥離洗浄方法 - Google Patents
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Description
しかし、接続部形成時に使用されるメッキ液や加熱処理等によって樹脂マスクの特性が変化し、次工程の洗浄工程において樹脂マスクを除去(剥離)しにくくなってしまう。特に、ネガ型樹脂マスクは、光や電子線との反応により硬化する特性を有することから、メッキ液や熱によって必要以上に硬化が進み、洗浄工程で完全に除去(剥離)できないか、あるいは、除去(剥離)に時間を非常に要することで基板や金属表面にダメージを与えてしまう。よって、洗浄剤組成物には高い樹脂マスク除去性が要求される。
さらに、前記のように洗浄剤組成物の性能向上のみならず、生産性及び環境負荷への影響を考慮した洗浄装置や操業方法も高品質なパッケージ基板等を得る上で重要な因子であり、環境負荷への影響を考慮した上で、洗浄剤組成物の性能を十分に発揮でき、さらに連続操業安定性に優れた洗浄装置や操業方法が要求される。
前記循環型洗浄装置が、剥離洗浄に使用した洗浄液を濾過する1次フィルタを有し、
前記1次フィルタは、メッシュサイズが8メッシュ以上80メッシュ以下の網であり、
前記洗浄液が、下記式(I)で表される第4級アンモニウム水酸化物(成分A)、下記式(II)で表されるアミン(成分B)、及び水(成分C)を含有し、成分Aの含有量が1質量%以上6.5質量%以下であり、成分Bの含有量が1質量%以上10質量%以下であり、成分Cの含有量が50質量%以上98質量%以下の洗浄剤組成物である、樹脂マスク剥離洗浄方法に関する。
前記循環型洗浄装置が、剥離洗浄に使用した洗浄液を濾過する1次フィルタを有し、
前記1次フィルタは、メッシュサイズが8メッシュ以上80メッシュ以下の網であり、
前記洗浄液が、上記式(I)で表される第4級アンモニウム水酸化物(成分A)、上記式(II)で表されるアミン(成分B)、及び水(成分C)を含有し、成分Aの含有量が1質量%以上6.5質量%以下であり、成分Bの含有量が1質量%以上10質量%以下であり、成分Cの含有量が50質量%以上98質量%以下の洗浄剤組成物(以下、「本開示の洗浄剤組成物」ともいう)である、樹脂マスク剥離洗浄方法(以下、「本開示の洗浄方法」ともいう)に関する。
ネガ型樹脂マスクは、一般的に、アルカリ性現像液に溶解するアルカリ可溶性樹脂と、露光により酸を発生する酸発生剤と、酸を触媒としてアルカリ可溶性樹脂間に架橋を形成する架橋剤を含有する。アルカリ可溶性樹脂としては、パラヒドロキシスチレン(PHS)樹脂、メタクリレート系樹脂等が挙げられる。ネガ型樹脂マスクに光や電子線等を照射すると、ネガ型樹脂マスクの露光部では、酸発生剤から酸が発生し、露光後のベーク熱によってアルカリ可溶性樹脂と架橋剤とが酸を触媒として縮合架橋反応を起こすと考えられる。縮合架橋反応により、アルカリ可溶性樹脂は、3次元構造を有する巨大な高分子化合物に変化し、アルカリ現像液に不溶な樹脂となると考えられる。このとき、反応性の高い架橋剤は、メッキ処理や半田付け等によって必要以上にアルカリ可溶性樹脂と反応するため、アルカリ可溶性樹脂がより複雑な3次元構造を有する巨大な高分子化合物に変化し、その結果、現像後のネガ型樹脂マスクの剥離除去が難しくなる。
これに対し、本開示の洗浄剤組成物では、アルカリ性の成分A及び成分Bは、はんだペーストやフラックス成分に含まれる酸成分や加熱により高分子量化したネガ型樹脂マスクの樹脂の結合を切断し、低分子量化できると考えられる。そして、成分A及び水(成分C)が、低分子量化したネガ型樹脂マスクに浸透し、樹脂の張力にひずみを発生させ、樹脂にストレスを生じさせることで、適度なサイズで樹脂マスクが剥離されやすくなり、樹脂マスクを効率よく除去できると考えられる。
さらに、本開示の洗浄方法では、樹脂マスクの剥離片を適度なサイズに制御できると考えられる。これにより、半導体パッケージ等の被洗浄物を搬送するための搬入出コンベアへの絡みつきが起こりにくく、1次フィルタで剥離片が効率よく捕集されやすく、長期間操業を停止して生産性を低下させてしまう頻繁なメンテナンスを行なわずに洗浄液を繰り返し使用でき、低い環境負荷かつ高い生産効率を可能にすると推測される。
但し、本開示はこのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
[成分A:第4級アンモニウム水酸化物]
本開示の洗浄剤組成物における成分Aは、下記式(I)で表される第4級アンモニウム水酸化物である。成分Aは、1種単独で又は2種以上混合して使用することができる。
本開示の洗浄剤組成物における成分Bは、下記式(II)で表されるアミンである。成分Bは、1種単独で又は2種以上混合して使用することができる。
本開示の洗浄剤組成物における成分Cは、水である。成分Cとしては、イオン交換水、RO水、蒸留水、純水、超純水が使用されうる。成分Cの含有量は、本開示の洗浄剤組成物の使用態様にあわせて適宜設定すればよい。
本開示に係る洗浄剤組成物は、前記成分A〜C以外に、必要に応じてその他の成分を含有することができる。その他の成分としては、通常の洗浄剤に用いられうる成分を挙げることができ、例えば、キレート剤、増粘剤、分散剤、塩基性物質、界面活性剤、高分子化合物、可溶化剤、酸化防止剤、防腐剤、防錆剤、消泡剤、抗菌剤等から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。本開示に係る洗浄剤組成物の使用時におけるその他の成分の含有量は、0質量%以上2質量%以下が好ましく、0質量%以上1.5質量%以下がより好ましく、0質量%以上1.3質量%以下が更に好ましく、0質量%以上1質量%以下がより更に好ましい。
本開示の洗浄剤組成物は、成分A、成分B及び成分C、並びに必要に応じて上述したその他の成分を公知の方法で配合することにより製造できる。例えば、本開示の洗浄剤組成物は、成分A、成分B及び成分C、並びに必要に応じて上述したその他の成分を配合してなるものである。したがって、本開示は、少なくとも成分A、成分B及び成分Cを配合する工程を含む、洗浄剤組成物の製造方法に関する。本開示において「配合する」とは、成分A〜C及び必要に応じてその他の成分を同時に又は任意の順に混合することを含む。本開示の洗浄剤組成物の製造方法において、各成分の配合量は、上述した本開示の洗浄剤組成物の各成分の含有量と同じとすることができる。
本開示の洗浄剤組成物は、一又は複数の実施形態において、樹脂マスクが付着した被洗浄物の洗浄、あるいは、メッキ処理及び/又は加熱処理された樹脂マスクが付着した被洗浄物の洗浄に好適に使用されうる。
被洗浄物としては、例えば、電子部品及びその製造中間物が挙げられる。電子部品としては、例えば、プリント基板、ウエハ、銅板及びアルミニウム板等の金属板から選ばれる少なくとも1つの部品が挙げられる。前記製造中間物は、電子部品の製造工程における中間製造物であって、樹脂マスク処理後の中間製造物を含む。
樹脂マスクとしては、ネガ型樹脂マスクでもよいし、ポジ型樹脂マスクでもよく、本開示の効果が発揮されやすい点からは、ネガ型樹脂マスクが好ましい。ネガ型樹脂マスクとしては、例えば、露光及び/又は現像処理されたネガ型ドライフィルムレジストが挙げられる。本開示においてネガ型樹脂マスクとは、ネガ型レジストを用いて形成されるものであり、例えば、露光及び/又は現像処理されたネガ型レジスト層が挙げられる。本開示においてポジ型樹脂マスクとは、ポジ型レジストを用いて形成されるものであり、例えば、露光及び/又は現像処理されたポジ型レジスト層が挙げられる。
本開示は、一態様において、プリント基板、ウエハ、及び金属板から選ばれる少なくとも1つの電子部品に対し、樹脂マスクを使用した半田付け及びメッキ処理の少なくとも一方の処理を行う工程、及び、半田付け及びメッキ処理の少なくとも一方の処理が施された前記電子部品を本開示の洗浄方法により洗浄する工程を含む、電子部品の製造方法(以下、「本開示の電子部品製造方法」ともいう)に関する。
本開示における循環型洗浄装置は、樹脂マスクが付着した被洗浄物(例えば、プリント基板、ウエハ、及び金属板等の電子部品)を連続洗浄する洗浄装置である。本開示における循環型洗浄装置は、樹脂マスクの剥離洗浄に使用した洗浄液を濾過(1次濾過)する1次フィルタを有する。本開示における循環型洗浄装置の一実施形態としては、洗浄液を貯蔵する貯液槽と、被洗浄物を洗浄する洗浄槽と、貯液槽内の洗浄液を洗浄槽に供給し、洗浄槽内の洗浄液を貯液槽に戻して循環させるための循環経路と、循環経路に配置された液送ポンプ等の流体機械と、洗浄槽から貯液槽への経路に配置された1次フィルタと、を有する循環型洗浄装置が挙げられる。貯液槽としては、洗浄液を循環使用するために十分な量の洗浄液を貯蔵でき、洗浄液や水等の投入、洗浄液成分の濃度調整、温度調整等が可能な貯蔵槽であればよい。洗浄槽としては、浸漬洗浄、超音波洗浄、空中シャワー洗浄、液中噴流洗浄、ブラシ洗浄等の手段で被洗浄材に洗浄液を接触させることができる洗浄槽であればよい。液送ポンプ等の流体機械としては、渦巻ポンプ、カスケードポンプ、ギアポンプ、ピストンポンプ等の液体を液送できるものであればよい。
本開示における循環型洗浄装置は、一又は複数の実施形態において、前記1次フィルタで濾過された洗浄液を濾過(2次濾過)する2次フィルタをさらに有することができる。
本開示における循環型洗浄装置は、一又は複数の実施形態において、生産性の観点から、被洗浄物用の搬入出コンベアを有することが好ましく、自動搬入出コンベアを有することがより好ましい。
メッシュサイズ(メッシュ)=25.4÷[目開き(mm)+線径(mm)]
開孔率(%)=[目開き(mm)÷(目開き(mm)+線径(mm))]2×100
200mLガラスビーカーに有効分換算でAH212(成分A)4.0g、モノエタノールアミン(成分B)8.0g、及び水(成分C)198.0gを添加し、それを攪拌して均一に混合することにより、洗浄剤組成物aを調製した。
そして、洗浄剤組成物b〜gを、洗浄剤組成物aと同様の方法により、成分A〜C以外の成分を含む場合はそれらの成分も同時に添加し、表1に示す組成比で調製した。各洗浄剤組成物a〜gの各成分の含有量(質量%)及びpHを表1に示した。
pHは、25℃における洗浄剤組成物のpHであり、pHメータ(亜電波工業株式会社、HM−30G)を用いて測定し、電極を洗浄剤組成物に浸漬して3分後の数値である。
ジメチルビス(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド(成分A)[四日市合成株式会社製、AH212(50%水溶液)]
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(成分A)[昭和電工株式会社製、TMAH(25%)]
2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(成分A)[東京化成工業株式会社製、コリン(48−50%水溶液)]
水酸化ナトリウム(非成分A)[関東化学株式会社製、鹿特級、固形分48質量%]
モノエタノールアミン(成分B)[株式会社日本触媒製]
水(成分C)[オルガノ株式会社製純水装置G−10DSTSETで製造した1μS/cm以下の純水]
ジメチルスルホキシド(その他の成分)[東レ・ファインケミカル株式会社製、工業用DMSO]
没食子酸(その他の成分)[東京化成工業株式会社製]
グリセリン(その他の成分)[花王株式会社製、精製グリセリン]
調製した洗浄剤組成物a〜gと下記の1次フィルタ及び2次フィルタとを表2に示すように組み合わせて評価を行った。そして、下記に示す樹脂マスク除去性、剥離片サイズ、剥離片ローラー巻き付き性、液濾過性を評価した。
ネガ型厚膜レジスト形成用感光性フィルム(旭化成株式会社製、サンフォート UFG−250、40mm×50mm×20μm)を銅板(太佑機材株式会社製、C1100P、55mm×75mm×1mm)の表面に下記条件でラミネートして、露光処理して硬化したテストピースを作製する。
<ラミネート>
クリーンローラー(株式会社レヨーン工業製、RY−505Z)及び真空アプリケータ(ローム&ハース社製、VA7024/HP5)を用いてローラー温度50℃、ローラー圧1.4Bar、処理時間30秒で行う。
<露光処理>
プリント基板用直接描画装置(株式会社SCREENグラフィックアンドプレシジョンソリューションズ製、Mercurex LI−9500)を用い、露光量150mJ/cm2で露光を行う。
55℃に加温した各洗浄剤組成物を液全体が動く程度に撹拌した状態で、テストピースを浸漬し、樹脂マスクの剥離状態を目視により観察し、樹脂マスクが完全に剥離するまでに要した時間を剥離時間(秒)として計測した。浸漬時間は最長180秒までとした。計測結果を表1に示す。剥離時間が短いほど、樹脂マスクの除去性が高いことを示す。
樹脂マスク除去性評価後の洗浄剤組成物を濾紙(東洋濾紙株式会社製、定性濾紙No.2(φ70mm))で濾過し、濾紙上の剥離片をマイクロスコープ(株式会社キーエンス製、VHX−2000)にて20倍で観察し、自動面積計測により平均剥離片サイズ(mm2)を求めた。計測結果を表1に示す。
洗浄装置内の基板送りローラーへ剥離片が付着し、巻き付くと、ローラー回転不良等の洗浄装置の不具合が生じる。この不良発生の有無を確認する評価を以下のように行った。
樹脂マスク除去性評価後の洗浄剤組成物からテストピースを取り出し、ビーカーの中にガラス棒(長さ15cm、φ10mm)を入れ、ビーカー壁に触れないように1分間に60回の攪拌速度で洗浄剤組成物を攪拌した。その後、ガラス棒をビーカーから取り出して、ガラス棒へ付着した剥離片の有無を目視で確認した。結果を表1に示す。剥離片のガラス棒への付着が確認されなかった場合、洗浄装置内の基板送りローラー等の周辺部材への付着が抑制されており、安定な操業が可能になると評価する。
表2に示すように各洗浄剤組成物a〜gと各1次フィルタ(5メッシュ、10メッシュ、24メッシュ、100メッシュ、300メッシュ)とを組み合わせて、液濾過性の評価を行った。
具体的には、まず、樹脂マスク除去性評価後の洗浄剤組成物からテストピースを取り出し、洗浄剤組成物を1次フィルタ(ステンレス製網)にて濾過した。そして、該洗浄剤組成物を濾過した1次フィルタ(ステンレス製網)にて水20mLを濾過し、水20mL全量の濾過に要した時間(秒)を測定した(1次濾過)。測定結果を表2に示す。
次に、1次濾過後の洗浄剤組成物を2次フィルタ(ステンレス製網、300メッシュ)にて濾過した。そして、該洗浄剤組成物を濾過した2次フィルタ(ステンレス製網、300メッシュ)にて水20mLを濾過し、水20mL全量の濾過に要した時間(秒)を測定した(2次濾過)。なお、1次濾過及び2次濾過のいずれも濾過面積は0.785cm2(φ1cm)である。測定結果を表2に示す。
表2において、1次濾過及び/又は2次濾過において水20mLの全濾過に要した時間が10秒を超えると、連続操業安定性が良好ではないと評価する。1次濾過の場合、洗浄液が洗浄槽からポンプへの循環が行われず、2次濾過の場合、ポンプ詰りあるいはスプレーヘッドの詰りを生じて洗浄液の循環が行われず、操業を停止してフィルタ交換あるいは洗浄装置のメンテナンス(洗浄や詰り除去)を行う必要があるため、連続操業安定性は良好ではないと判断できる。
一方、1次濾過及び2次濾過の両方において、水20mLの全濾過に要した時間が10秒以内の場合、連続操業安定性が高いと評価する。
5メッシュ[平織、線径0.7mm、目開き4.38mm、開孔率74.3%、ステンレス製]
10メッシュ[平織、線径0.5mm、目開き2.04mm、開孔率64.5%、ステンレス製]
24メッシュ[平織、線径0.25mm、目開き0.81mm、開孔率58.4%、ステンレス製]
100メッシュ[平織、線径0.1mm、目開き0.154mm、開孔率36.8%、ステンレス製]
300メッシュ[平織、線径0.04mm、目開き0.045mm、開孔率28.0%、ステンレス製]
Claims (6)
- 洗浄液を繰り返し使用する循環型洗浄装置を用いて、被洗浄物に付着した樹脂マスクを剥離洗浄する樹脂マスク剥離洗浄方法であって、
前記循環型洗浄装置が、剥離洗浄に使用した洗浄液を濾過する1次フィルタを有し、
前記1次フィルタは、メッシュサイズが8メッシュ以上80メッシュ以下の網であり、
前記洗浄液が、下記式(I)で表される第4級アンモニウム水酸化物(成分A)、下記式(II)で表されるアミン(成分B)、及び水(成分C)を含有し、成分Aの含有量が1質量%以上6.5質量%以下であり、成分Bの含有量が1質量%以上10質量%以下であり、成分Cの含有量が50質量%以上98質量%以下の洗浄剤組成物である、樹脂マスク剥離洗浄方法。
- 前記1次フィルタの開孔率が、30%以上75%以下である、請求項1に記載の樹脂マスク剥離洗浄方法。
- 前記洗浄剤組成物中の酸の含有量が、0.3質量%未満である、請求項1又は2に記載の樹脂マスク剥離洗浄方法。
- 樹脂マスクが、ネガ型樹脂マスクである、請求項1から3のいずれかに記載の樹脂マスク剥離洗浄方法。
- 被洗浄物が、電子部品の製造中間物である、請求項1から4のいずれかに記載の樹脂マスク剥離洗浄方法。
- プリント基板、ウエハ、及び金属板から選ばれる少なくとも1つの電子部品に対し、樹脂マスクを使用した半田付け及びメッキ処理の少なくとも一方の処理を行う工程、及び、半田付け及びメッキ処理の少なくとも一方の処理が施された前記電子部品を請求項1から5のいずれかに記載の洗浄方法により洗浄する工程を含む、電子部品の製造方法。
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