JPH02259088A - 金属エツチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マスクされていない露出金属をエツチングす
る際、隣接するフォトレジストとその下のマスクされて
いる金属部との境界域におけるウェットエツチング剤の
浸透を防止する技術に関するものである。

［従来の技術〕 ある従来技術に従って回路基板を製造する際、基板の片
面あるいは両面に銅板もしくは銅層が設けられる。銅は
感光性樹脂（フォトレジスト）を用いたエツチング技術
でパターニングされ、所望のラインやパッドパターンを
形成する。

所望のラインやパッドパターンを銅層の上に設けるため
の従来技術の１つとしてフォトリソグラフィ技術があげ
られる。

この技術では、露出された銅層にフォトレジスト物質を
設け、化学放射線で露光し、現像してフォトレジストを
所望のパターンに描画する。フォトレジストは周知のよ
うにネガ型かポジ型のどちらでも使用できる。露光・現
像の後、現像で溶解するフォトレジストの下にある銅に
所望のパターンが移転する。

銅の上に溶解せずに残存するフォトレジスト残存部が、
最終的に望ましいワイヤやパッドのパターンを決定する
。フォトレジストの現像に続いて露出された銅は、マス
クされた銅を残してエツチング除去される。

これは、従来技術の手法である。

［発明が解決しようとする課題］ 基板上に銅層又は銅板を形成する際、１つの従来技術で
は、界面側の表面をよく磨いて非常になめらかにしたプ
ラニツシング板を銅層に圧接させる方法を用いる。この
様な手法は、米国特許第３９６９１７７号の従来技術の
欄に記載されている。

この特許はプリント回路パネルの製造方法にプラニツシ
ング板を使用した従来技術を記載している。

この特許の記載によれば、薄膜フォトレジストを完全に
接着させるには、銅層を比較的平坦な表面にする必要が
ある。さらに、この特許によればプラニツシング板の使
用は、積層パネルの寸法的不安定といったいくつかの問
題を有する。

また、プラニツシング板の使用や再使用は、プラニツシ
ング板に欠は目や傷を生じやすく、下側の銅表面に跡を
残すことになる。

そしてさらに、かなりきれいな環境下の使用や再使用の
時でさえ微細な物質の粒子がプラニツシング板の表面に
付着し、銅板表面を不規則にし、表面にエポキシの傷跡
を残す。

上記米国特許第３９６９１７７号は、プラニツシング板
のかわりに、表面に銅板を有する部分硬化させたコアを
使用し、プラニツシング板を銅と対面させるかわりに、
銅板どうしを接触させて回路基板を形成する手法につい
て記載している。この特許に記載されているように、こ
の手法によってかなりなめらかなつや消し仕上げ表面が
与えられる。しかしながらこのかなりなめらかな表面で
も、０．２ｍ１１（０，００５０８ｍｍ）程度の表面粗
さを持つ。

この表面粗さの程度やつや消し仕上げの程度は、フォト
レジスト手法を用いる多くの場合に許容可能である。

しかしながら先進技術でライン幅が小さくなればなる程
、ライン間隔がせまくなればなる程、この表面粗さは問
題となり、従来のドライ・フォトレジスト手法を用いた
際にウェットエツチング剤の浸透が著しくなり、銅のエ
ツチングされる領域に隣接する部分では、許容不可能な
多数のショート回路、オーブン回路が形成される。

ブラニツシング板の使用によってなめらかな銅表面が得
られるにもかかわらず、ブラニツシング板は、上述のよ
うな重大な欠点を持つ。

［課題を解決するための手段］ 上記のウェット・エッチング剤浸透の問題は、微細な凹
凸を含むつや消し仕上げ表面を有する金属層にフォトレ
ジスト・フィルムを付着させる際に、フォトレジスト・
フィルムにたわみ性を与え、金属層の表面形状に沿って
共形的にフォトレジスト・フィルムを密着させることに
より解決することができる。フォトレジスト・フィルム
のたわみ性は、フォトレジスト・フィルムを金属層の表
面に付着する前に金属層の表面を水性液塗布処理するこ
とによって改善され、金属層のつや消し仕上げ表面の通
常の表面粗さ（凹凸の頂部−谷部が０゜１〜Ｑ、５ｍ１
ｌ）において上記浸透の問題を生じることなく微細パタ
ーンを良好にエツチングすることができる。

［実施例］ 本発明は、プリント回路基板を製造するフォトリソグラ
フィやエツチング工程の際、回路基板上の感光性樹脂（
フォトレジスト）と、銅又は他の金属層との間の界面へ
のウェットエツチング剤の浸透を防ぐものである。上述
のように、ブラニツシング板を利用すれば、回路基板を
形成するのに用いられるパネルの銅層の表面を一般的に
非常に平滑にできる。

しかしながら、米国特許第３９６９１７７号に記載され
ているように、ブラニツシング板の使用は、寸法的に不
安定な製品や重大な表面欠陥を生じる可能性があるとい
ったいくつかの問題をもつ。

これらの大きな表面欠陥が生じる理由は、通常プラニツ
シング板を何度も再使用したとき、プラニツシング板上
に表面欠陥が生じることによる。また、パネル形成に使
用されるプリプレグから発生する粒子のような異物の密
着も原因となりうる。

プラニツシング板は、何度も再使用されると、通常、こ
のような粒子にさらされる。

米国特許第３９６９１７７号は最終硬化段階ではプラニ
ツシング板を使用せずに、２枚の銅板を互いに接触させ
て加熱し、これにより銅表面をつや消し仕上げしている
。このつや消し仕上げ（ｍａｔｔｅｆｉｎｉｓｈ）は、
０．１〜０．２ｍ１ｌ（０，００２５４ｍｍ〜０．００
５０８ｍｍ）の凹凸ピークをもつ表面粗さを有するが、
一般には、条件によっては０．１〜０゜５ｍ１ｌの表面
粗さになる。したがってシート全面の粗さは、プラニツ
シング板によって形成されるものの全面の粗さよりも幾
分粗くなる。しかし表面は本質的に均一で、寸法的に安
定であり、プラニツシング板の傷による表面欠陥が生じ
ることもなく、また硬化操作前に全体が組み立てられる
ので、プリプレグの異物が付着することもない。

本発明に使用する最初の物質は、どのような方法で得ら
れたものでもよいが、少なくとも片面に銅層あるいは銅
シートを有し、その銅シートが０゜１〜Ｑ、　５ｍ１ｌ
、より特定的には０．１〜０．．２ｍ１１程度の粗さの
比較的均一なつや消し仕上げ表面を有する基板である。

このような表面を形成する方法は、上記米国特許第３９
６９１７７号の技術に従うのが好ましい。

従来、ライン幅やライン間隔が大きかった場合には、付
着するフォトレジストの種類とは無関係にこのようなつ
や消し仕上げは良好に使用できた。

つまり、フォトレジストをパターニング現像し、下にあ
る金属を露出させ、金属をウェットエツチング工程によ
って除去して、良好な回路を形成できた。しかしながら
、技術の進歩につれてライン幅や間隔が縮小し、４ｍ１
ｌ（０，１０１６ｍｍ）のライン幅や間隔が普通になっ
ており、さらに２ｍ１ｌ（Ｑ。

０５０８ｍｍ）まで縮小するようになった。

従来の多くの自己支持形（セルフサポート）レジスト・
フィルムを用いると、レジスト−金属の界面にかなりの
量のウェットエツチング剤が浸透し、オープンやショー
トのような電気的欠陥が形成され西ということが判明し
た。

なぜこのようなことが起こるのかということは、完全に
解明されていないが、次のことによると考えられる。つ
まり、つや消し仕上げされた表面は微細な凹凸を有し、
この表面の上に比較的硬い固体のフォトレジストを付着
させ、パターニングされた部分のフォトレジストを除去
し、その下にある露出した銅をエツチングする時、フォ
トレジストの下にある銅表面の凹部（凹凸表面の谷部）
がフォトレジストマスクの下にエツチング剤を浸透させ
る通路を形成し、実際には、エツチング予定位置と隣接
するマスクされた領域の下の銅さえも攻撃してしまうこ
とによると考えられる。この現象は、さまざまなフォト
レジスト°゛ドライ・フィルム°°たとえばｌ）　ｕ　
ｐ　ｏｎｔ社製商標名８５１２、ＬＤ２、Ｔ１６８やＤ
　ｙｎａｅｈｅｍ社製フィルムＡＥといったものを使用
してみれば観察できる。これらの現象は、凹部や凸部を
埋める液体のレジストを使用すれば避けることができる
。しかしながら液体フォトレジストの技術には多くの欠
点があり、はとんどの場合でドライ・フィルムの技術が
好まれる。

本発明によれば、自己支持形フィルムのある種のパラメ
ータを選択し、注意深く制御することによって、ドライ
・フィルム・フォトレジストの技術を使用しても、ウェ
ットエツチング剤浸透現象を防止することができること
が判明した。このために、先ず、自己支持形のドライ・
フィルム・構造のフォトレジスト被膜を銅の層上に付着
する。

この場合重要なことは、フォトレジストを、その塑性を
失なわずに少なくとも０．５ｍ１１（０，０１２７ｍｍ
）の表面たわみ（ｓｕｒｆａｃｅ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏ
ｎ）を有するように可塑化することである。フォトレジ
ストを、その塑性によって、下側の金属表面の表面パタ
ーンに適合させるように付着させることが必要であるが
、上記の表面たわみを与えることにより、凹凸の頂部−
谷部が１〜５ｍ１１の表面粗さに密着させることができ
る。フォトレジストのシートは約１．０ｍ１１〜２．０
ｍｉ＋（０，０２５４〜０．０５０８ｍｍ）の厚さにす
べきである。

つづいてフォトレジストを従来の手法でパターニング状
に露光、現像し、非マスク部の綱領域を露出させる。

フォトレジストの代表的な付着方法は次のとおりである
。すなわち、化学的手法又は機械的手法を用いて、パネ
ル表面を調整する。好ましい方法は、希釈塩化第二銅エ
ツチングと軽石の泥漿（スラリー）を用いたスクラブで
ある。

レジストのシートは、代表的には７５℃〜１００℃の温
度と７５ＰＳ　Ｉ　Ｇ〜１００ＰＳＩＧの圧力の条件に
おいて熱ロールラミネータで付着させ、フォトレジスト
マスクを通して露光させる。その分野では周知のように
、光源や露光量はそのフォトレジストの要求に基づいて
使用される。

このようにしてパターニングしたフォトレジストは、ポ
ジ型又はネガ型のどちらめレジストを用いたかによって
、露光部もしくは非露光部のどちらかが現像され、除去
される。

代表的には、炭酸ナトリウム水溶液が使用される。

次に、従来の方法で、露出した銅をエツチングする。銅
層のつや消し仕上げ表面に密着適合するフォトレジスト
被覆の共形性により、銅とフォトレジストの間の界面に
おける、エツチング剤の浸透が防止される。好ましいエ
ツチング手法は、パネルの上に塩化第二銅のエツチング
剤をふきつけるためのノズルの下を通してパネルを順に
移送する方法である。次の２つの例は自己支持形フォト
レジスト被膜の共形性あるいは表面適合性の重要性を実
証している。

前述のような米国特許第３９６９１７７号の技術に従っ
て形成された、基板と銅の層を有する２つの等しいパネ
ルが、与えられた。パネルの１つには、Ｅ、１．ＤｕＰ
ｏｎｔ社から商品として人手可能なフォトレジスト・フ
ィルムの３５１５レジストを被覆した。

そしてもう１つのパネルには、やはりＥ、Ｉ。

［）　ｕ　ｐ　ｏｎｔ社から販売されているフォトレジ
スト■−１０２を被覆した。フォトレジストｌ−１０２
は、次に述べるように、その塑性を失うことなく少なく
とも０．５ｍ１１（０，０１２７ｍｍ）の表面たわみを
与えるように、可塑化された。

１−１０２の厳密な組成はわからないが、本質的には、
基板上に積層できるドライ・シート・フォトレジストに
関するＥ、１．ＤｕＰｏｎｔ社の米国特許第４３７８２
６４号の中に記載されている通りだと考えられる。

２枚のフォトレジスト・シートはそれぞれ、従来のよく
知られている手法に従ってつけられた。

これらの手法は、２つの異なる種類のレジストで若干具
なり、ｌ−１０２に対しては可塑化工程が付加された。

ｌ−１０２フオトレジストは、次のように、つけられ、
露光された。

上述のように、塩化第二銅と軽石を用いた手法で表面を
洗浄した。次に、水性液、好ましくは、Ｍａｌｄｅｎｅ
　２６１５９　（Ｂｏｒｇ　　Ｗａｒｎｅｒ社がら販売
されている接着促進剤である）の０．０２％水溶液を表
面に塗布処理した。

この水性液は、次のフォトレジスト被覆工程の際レジス
トを可塑化させる役割を果す。■−１０２シートは、約
１０７℃の温度、５フイ一ト／分の速度でＥ、１．Ｄｕ
Ｐｏｎｔ社製のＲ１ｓｔｏｒ熱ロールラミネータで付着
された。パネルは、Ｅ、Ｉ。

Ｄ　ｕ　Ｐ　ｏｎｔ社製ｐｃ焼付は機で２５０ｍｊ／ｃ
ｍ２で露光された。

露光されたシートは上述のように、炭酸ナトリウム水溶
液の中で従来の手法を用いて現像された。

パネル表面に塗布された水性液は、フォトレジストのシ
ートにおいて可塑剤として作用し、少なくともＱ、５ｍ
１ｌの表面たわみを与える必要な可塑性を与えた。

８５１５被膜は、次のようにしてつけられ、露光された
。

上述のように表面は洗浄されるが、この種のレジストは
水では効果的に可塑化できないので、水性液は塗布され
なかった。

レジストのシートは、８０℃の温度、５．５フイ一ト／
分の速度で従来の熱ロールラミネータでつけられた。

露光は、ＰＣ３０焼付は機で１００ｍｊ／ｃｍ２で行な
った。

この被膜は、上述のように炭酸ナトリウム水溶液中で従
来の手法を用いて現像された。

それぞれのパネルは、３９個の別々の試料片に切断され
、短絡（ショート）とオープンの試験を行なった。試験
は中心間間隔１００ｍ１１（２、５４ｍｍ）の一連の探
針をパネルに接触させる従来の試験器を用いて行なわれ
た。

電気信号を連続的にそれぞれの回路に与え、そのショー
トとオープンの数を表にした。

ショートは、回路間の抵抗が１ＭΩ以下の時、またオー
プンは、回路の抵抗が１００Ωを越える時と定義した。

これは、この技術分野ではよく知られているありふれた
電気的試験である。

本試験の結果を下の表１に示す。

−１５＝ Ｅ、Ｉ。

パネル ｕＰａｎｔ ショート ８５１５レジスト オープン　合計 １−１０２レジスト ショート　オープン 露光は適当でなかった。

試験結果から明らかなように、３５１５フオトレジスト
はまったく不満足なものであるが、Ｉ　−１０２フオト
レジストを本発明に従って可塑化し、つけると、電気的
不連続はかなり少なかった。

比較的硬い８５１５フオトレジストをつけたつや消し仕
上げパネルは、最小でも１４個、最大で１４５個かそれ
以上のかなり多い電気的欠陥を持っていることが、表か
ら明らかである。

一方、ｌ−１０２フオトレジストをつけたパネルは、電
気的欠陥はたいへん少なく、多くの場合全くなしか、ま
たその他の場合でも４個以上はない。塑性を失わずに少
なくともＱ、５ｍ１ｌの表面たわみを有するように厳密
に調整されたドライ・シート・フォトレジストと共に、
つや消し仕上げの銅パネルを使用することによって、大
きく改良された構造になることが表の考察から明らかで
ある。

下にある銅と適合したレジスト・パターンは、電気的シ
ョートやオープン、そして他の同様の欠陥を防止する。

［発明の効果］ 本発明において、微細な凹凸を含むつや消し仕上げ表面
を有する金属層にフォトレジスト・フィルムを付着させ
る際に、フォトレジスト・フィルムにたわみ性を与え、
金属層の表面形状に沿って共形的にフォトレジスト・フ
ィルムを密着させることにより、ウェット・エッチング
剤の浸透の問題を解決することができた。フォトレジス
ト・フィルムのたわみ性は、フォトレジスト・フィルム
を金属層の表面に付着する前に金属層の表面を水性液塗
布処理することによって改善され、金属層のつや消し仕
上げ表面の通常の表面粗さ（凹凸の頂部−谷部が０．１
〜Ｑ、５ｍ１ｌ）において上記浸透の問題を生じること
なく、微細パターンを良好にエツチングすることができ
た。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．基板上に形成された、微細な凹凸を含むつや消し仕
   上げ表面を有する金属層上にフォトレジスト・フィルム
   を付着し、上記フォトレジスト・フィルムを所定のパタ
   ーンに露光現像し、上記金属層の露出部分をウェット・
   エッチング剤でエッチングする金属エッチング方法にお
   いて、 上記金属層の表面形状に沿つて上記フォトレジスト・フ
   ィルムを密着させるように上記フォトレジスト・フィル
   ムにたわみ性を与える工程を含むことを特徴とする金属
   エッチング方法。
2. ２．上記工程は、上記フォトレジスト・フィルムを上記
   金属層上に付着する前に上記金属層の表面を水性液塗布
   処理することによつて行なわれることを特徴とする請求
   項第１項に記載の金属エッチング方法。