JPH02310381A - 微細回路作製用エッチング液 - 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、電子機器類などに用いられるプリント配線基
板等の微細回路作製用のエツチング液に関し、特にシャ
ープなパターンの作製が可能なエツチング液に関するも
のである。

【従来の技術】

電子機器類に多く使われているプリント配線基板は次の
ような工程を経る、いわゆるサブトラクティブ法によっ
て作製されることか多い。 まず、硬質あるいはフレキシブルな絶縁基材に銅、ある
いはアルミニウム等の導電性金属箔を張った基板の金属
箔面にスクリーン印刷レジスト、またはフォトレジスト
等のエツチングレジストで回路図形を転写し、次に不要
部分の金属をエツチング液で溶解除去し、所要の回路パ
ターンをつくる。 この基板の金属箔としては銅およびアルミニウムが汎用
されているが、このうち、アルミニウム張り配線基板は
安価であり重量が軽く、可どう性に富み、また種々の必
要特性が優れているので主にフレキシブル基板に広く使
われている。 また、プリント配線基板は、昨今の軽薄短小化、高密度
実装化の要求に応えるべく、ますます微細な回路パター
ンが必要とされている。代表的なエツチング液としては
塩化第二鉄水溶液、塩化第二銅水溶液、リン酸あるいは
これらに少量の塩酸を混合した液、リン酸−硝酸混合液
、苛性ソーダ水溶液等が用いられている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上記したような従来の酸性あるいはアル
カリ性エツチング液を使ってアルミニウムをエツチング
するとアンダーエッチが大きく配線が全て消失するか、
または部分的に欠損部が発生し微細配線の現像はできな
いことがあった。 ｖｇ２図にエツチング部の断面図を示すように、初めレ
ジスト膜３により上部からのエツチング液との接触から
保護された金属箔層２はエツチングの進行に伴い、側面
からエツチング液と接触しアンダーエッチが進む。金属
箔に厚みがある限りこのようなアンダーエッチは全く無
にすることはできないが、このアンダーエッチ量はエツ
チング液との接触時間が長くなるにつれて大きくなる。 一方、エツチングの必要時間はレジスト膜３で保護され
ていない不要金属部が完全に溶解し終ったときである。 このとき全ての不要金属部が均等速度で溶解し、同時に
溶解し終える場合に最小のアンダーエッチに現像できる
。 反対にエンチング面にエツチング速度の差異があると最
遅部の溶解が完了した時には連部は側面からのエツチン
グが過度に進行しておりアンダーエッチは大きくなり現
像配線は著しく細くなったり場合によっては完全に消失
してしまう。 このようなエンチング面のエツチング速度の差異につな
がる原因としては次の事柄がある。 ■）金属箔表面の酸化膜層および油脂等のよごれ。 ２）エツチング中に発生しエツチング液と金属との均等
接触をさまたげる付着物。 その他エツチング液の組成成分あるいはエツチング液と
金属との均等接触を行う装置上の問題も大きく種々のエ
ツチング方法が考案されている。 先ずｌ）に関してアルミニウム等の金属箔の表面には金
属に比ベエンチンダ液に溶解し難い薄い酸化膜層が形成
されており、また油脂等によるよごれも無視できない。 このため通常はこの酸化膜層およびよごれをとるために
予備クリーニング（プレエンチ）を行うが、微細エツチ
ングの場合は充分ではない。 ２）に関してはＦ　ｅ＋＋＋またはＣｕ”＋イオンを含
むエツチング液で例えばアルミニウム等の金属よりもイ
オン化傾向に大きい金属をエッヂ、グする場合、溶解に
伴いイオン化傾向の小さい方の金属イオ〉・が還元され
金属となり表面に付着する（スラッジの付着）。さらに
、水素よりもイオン化傾向の大きい金属が酸またはアル
カリに溶解するとき多量の水素が発生し、この水素も一
時的に金属表面に付着滞留する。 第３図に示すように、これらの水素４およびスラッジ５
が付着した箇所の金属箔層２は水素４およびスラッジ５
によりエツチング液との接触が妨げられ腐食溶解作用か
ら保護される。一方、付着のない箇所の金属箔層２は腐
食溶解が進行する。 このため溶解速度の速い箇所と遅い箇所がそれぞれ存在
することになり、エツチングすべき不要な金属箔層２の
部分の完全溶解が完了したときにはアンダーカット量に
バラツキが表れ、第４図（ａ）のエツチング後現像配線
拡大平面図に示すように境界線の凹凸が大きくシャープ
な線にはならない。微細な配線の場合は第４図（ｂ）に
示すように部分的に断線が発生することがある。 このため、０．２画以下の線幅をもつ微細な回路パター
ンを作製することができなかった。 そこで本発明は上記課題を解決し、金属箔層の厚み方向
に均一速度でエツチングし、金属箔からなる金属線のア
ンダエッチを最小限にとどめ、０．２薗以下の線幅の金
属箔層でも線細りおよび断線がなく、しかも均一な線幅
の金属箔層を有する微細回路基板を作製できるエツチン
グ液および該エツチング液により処理して得られる微細
回路基板を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

本発明の上記目的はアルカリ性化合物と酸化剤を含有す
る水溶液から成る微細回路作製用エツチング液および金
属箔張り基板上に転写された微細回路用エツチングレジ
ストを介して不要部分の金属箔を該エツチング液で溶解
除去して得られる微細回路基板により達成される。 本発明で用いるアルカリ性化合物としては、水酸化リチ
ウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の強アルカ
リ性化合物である。このアルカリ性化合物の水溶液濃度
は特に限定されないが、余り薄いとエツチング速度が遅
くなり、また、余り濃いとエツチングレジスト膜が剥離
しやすくなるので１〜２５１ＦＬ％の範囲の水溶液が速
当である。 酸化剤としては、これらアルカリ水溶液中で安定であり
、しかもアルミニウムがアルカリに溶解するときに発生
する水素と速やかに反応する化合物が使われる。具体的
には次亜塩素酸（ＨＣＩＯ）、亜塩素酸（ＩＩＣＩＯｚ
）、次亜臭素酸（ＨＢｒＯ）　、亜臭素酸（ＨＢｒＯｚ
）、次ヨウ素酸（ｌ（１０）、亜ヨウ素酸（旧０．）、
７エリシアン酸（Ｈｔ　［Ｆｅ（ＣＮ）−］）等のアル
カリ金属塩等が使われる。また、アルカリ水溶液中にハ
ロゲンガスあるいはハロゲン含有液を注入し、水溶液中
で前記次亜ハロゲン酸塩または亜ハロゲン酸塩を生成せ
しめてもよい。特に、次亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸
ナトリウムは安価であるので工業的に有利である。 例えば、次亜塩素酸ナトリウムを含有したエツチング剤
においては下記の化学式のごとく速やかに水素を還元し
、アルミニウム表面がら水素ガスは全く発生しない。 ２Ａ１　＋　２ＮａＯＨ＋　２ＨｔＯ→２Ｎａ＾１０．
　＋　３１１゜３Ｈｚ　＋　３ＮａＣＩＯ→３ＮａＣ１
＋　３ｒｉ、。 酸化剤の必要添加量は実際にエツチング液中に金属片を
入れ、水素ガスが発生せずに溶解する量以上であればよ
い。過度に添加してもエツチングには何ら支障はないが
経済的に無駄である。 このように酸化剤の添加には水素ガスをキャッチし、シ
ャープな微細パターンのエツチングを可能にする効果の
ほかに次の効果もあり、エツチングをより有利にする。 まず、アルカリを単独で用いるエンチングに比べ、エツ
チング速度を大幅に促進する。例えば、５％のＮａＯＨ
水溶液で９ｐｍの厚みを持つアルミニウム張りＰＥＴ　
（ポリエステル）を４０°Ｃの温度で浸しエツチングし
た場合、終了までに６〜７分間要するのに比べ、実施例
に示したごとく酸化剤を添加すると約２分間でエツチン
グが完了する。 また、アルミニウムに対して密着性の優れたレジストを
用いて図形を転写しても水素の発生に伴いレジスト膜と
アルミニウム層との界面に弱い剥離力が加わり、特に微
細なパターン部分では端部が浮き気味になったり、極端
な場合には完全に剥離してしまうが、水素が全く発生し
ない本発明のエツチング液ではレジスト膜が最後までそ
の役目を保ち続は完全なエツチングを可能にする。 さらに、アルミニウム張り基板をエツチングする場合、
エツチング速度を促進し全面で均一速度でエツチングを
行うために通常、酸あるいはアルカリ液で予備クリーニ
ングを行い表層の溶解し難い酸化アルミニウム層を除去
してから塩化第二鉄水溶液等で本エツチングを行うが、
本発明のエツチング液を用いると、上記予備クリーニン
グを行なわなくとも速やかに醇化アルミニウム層が除か
れる。しかも、金属箔層の厚み方向に均一速度でエツチ
ングができるので工業的生産においては工程の簡素化に
つながり経済的メリットは大きい。 本発明のエツチング液には主成分であるアルカリ水およ
び酸化剤のほかに必要に応じ界面活性剤、消泡剤、緩衝
剤その他の添加剤を加えてもよい。 また、エツチング方法も浸しエツチング（ｉｍｍｅｒｓ
ｉｏｎ　ｅｔｃｈｉｎｇ）、発泡エツチング液（ｂｕｂ
ｂｌｅ　ｅｔｃｈｉｎｇ）、はねかけエツチング（ｓｐ
ｌａｓｈ　ｅｔｃｈｉｎｇ）、スプレーエツチング（ｓ
ｐｒａｙｅｔｃｈｉｎｇ）等、通常用いられる方法で行
うことができる。 なお、本発明で用いる金属箔成分は水素よりイオン化傾
向の大きい金属であればいかなる金属でもよいが、現在
フレキシブル基板に汎用されているアルミニウムが最も
好ましい材料である。

【作用】

本発明のエツチング液を用いると、金属箔表面の酸化膜
層およびよごれ等の多少のバラツキがあっても厚み方向
に均等速度でエツチングが進行する。 しかも、エツチング中金属表面への水素気泡およヒスラ
ッジの付着もないので微視的にもエツチングは全面均等
に進行する。したがって、エツチング物は全面均一に最
小アンダーエンチの状態で仕上がる。このため微細回路
パターンの場合でも断線部分の発生がなくエンチング境
界線の凹凸がない権めてシャープなパターンを現像する
ことができる。しかもエツチング速度も速くなることが
判明した。

【実施例】

片面９μｍの厚さのアルミニウム張りポリエステルフィ
ルムに４００メツシユのステンレススクリーンを用い、
スクリーン印刷レジストで０．４０ｎｖｎピツチ（線幅
０．２０ｍｍ、線間０．２０ｍｍ）　、０．３０ｍｍピ
ンチ（線幅０．１５％ｗ＋、線間０．１５ｎｗｏ）　、
０．２０＋Ｔｌｌ１ｌビツヂ（線幅０．１Ｏｎｖｎ、線
間０．ｌＯｎｗｎ）　、０．１５ｍｍピッチ（線幅０．
０７５ｍｍ、線間０．０７５ｍｍ）および帆１０１ＴＩ
Ｔｌピッチ（線幅０．０５０ｍｍ、線間０．０５０ｍｍ
）の５種類の直線回路図形を転写してエツチングサンプ
ルとした。 実施例１ エツチング液Ａ １０％ＮａＯＨ水溶液　　　　　　　　　６００ｇＮａ
Ｃ１０水溶液（有効Ｃｌ−１２％）　　　　　２５０ｇ
５０ｇサンノール７０オン）　　　　　　　　５ｇＫＭ
６８−２Ｆ（信越シリコーン）　　　　　　　１９トリ
エタノールアミン　　　　　　　　　　３ｇエツチング
液Ａを４０°Ｃに加温し撹拌しながらサンプルを浸しエ
ツチングを行った。２分１５秒後に非レジスト部は完全
に溶解し、エツチングは完了した。エツチング物のアン
ダーエッチ（線の細り）は約１０μｉｎであり、０．１
０ｎｖｎピツチ部のものも鮮明に現像できた。 第１図に本実施例で作製した微細パターンの拡大写真の
複写図面を示す。 実施例２ エツチング液Ｂ １０％ＮａＯＨ水溶液　　　　　　　　　６００ｇＮａ
Ｃ：ＩＱ、粉末　　　　　　　　　　　　　　３０ｇサ
ンノール７０（ライオン）５ｇ ＫＭ６８−２Ｆ（信越シリコーン）　　　　　　　１ｇ
トリエタノールアミン　　　　　　　　　３ｇ実施例１
と同じくエンチング液Ｂで４０’０でエツチングを行っ
た。２分間でエツチングは完了し、実施例１と同様に帆
１０ｎｖｎピッチ部も鮮明に現像でさＩこ。 実施例３ エツチング液Ｃ ８％ＫＯＨ水溶液　　　　　　　　　　６００ｇＫＪｅ
（ＣＮ）ａ粉末　　　　　　　　　　２００ｇＰＥＧ＃
３００（ライオン）５ｇ ＫＭ６８−２Ｆ（信越シリコーン）　　　　　　１ｇト
リエタノールアミン　　　　　　　　　３ｇ実施例１と
同じくエツチング液Ｃで５０°Ｃでエンチングを行った
。３分３０秒でエツチングは完了し、実施例１と同様に
０．１０ｍｍピッチ部も鮮明に現像でき　ｊこ。 比較例Ｉ エツチング液Ａから次亜塩素酸ナトリウムを除去した５
’：’４ＮａＯＦ＋水溶液のみで４０°Ｃで同様にエツ
チングを行った。激しく水素ガスを発生し、エツチング
が完了するのに６分３０秒要した。その間１分３０秒ぐ
らいから細線部分から順次レジスト膜の浮き、剥離が見
られた。 比較例２ エツチング液Ｄ ３０％ＦｅＣＩ　ｓ水溶液 実施例１と同じくエツチング液りで４０°Ｃでエツチン
グを行った。３分３０秒でエツチングは完了しｔ二。エ
ツチング物のアンダーエッチは０．０２〜０．１ｍｍで
パターンのラインの凹凸が大さく、０．１５ｍピッチ部
のパターンでは断線部分が著しく、また、０．１０−ピ
ンチ部では金属細線が全て消失してしまっていた。第５
図に本比較例で作製した微細回路の拡大写真の複写図面
を示す。 比較例３ エツチング液Ｅ ８５％Ｈ，Ｐ０．　　　　　　　　　　　　６００ｙｃ
ｏｎｅ、　ＨＣＩ　　　　　　　　　　　　　　５０ｇ
実施例１と同じくエツチング液Ｅで４０°Ｃでエツチン
グを行った。６分でエツチングは完了した。 エツチング物のパターンラインはシャープであっにが、
アンダーカットは０．Ｉｎ＋＋＋＋と大きく、０．１５
ｍｍピッチ以下のパターンは全て消失してしまっていた
。第６図に本比較例で作製した微細回路の拡大写真の複
写図面を示す。 比較例２および比較例３に示したエツチング液は現在工
業的に使われているエツチング液の代表的なものである
。これらはアンダーエッチが大きかったり、また、ライ
ンがデコボコになり断線部が生じやすいため、線幅０．
２ｎｗｎ以下のエツチングは到底できない。

【発明の効果】

本発明のエツチング液を用いると、エツチング中に水素
の発生およびスラッジの生成がなく、金属箔層が、その
厚み方向に均等にエツチングされ、アンダーエッチが少
なく、境界線のシャープな回路が現像できる。また、従
来のエツチング液を用いた場合には水素の発生に伴いレ
ジスト膜に弱い剥離力が加わり、特に微細なレジストパ
ターン部分では端部が浮いたり極端な場合は完全に剥離
してしまいレジストの役目が失われてしまうが、水素が
発生しない本発明のエツチング液では、このような剥離
力が加わらないため、レジスト膜は最後までその役目を
保持し続け、完全なエツチングを可能にする。 以上の総合した効果によって金属箔層の線幅が０．０５
ｎｗｎ程度のものまで微細エツチングが可能になる。特
に、アルミニウムは本発明のエツチング液を用いて微細
回路を作製するのに有利である。また、アルミニウムを
エツチングする場合、本発明のエツチング液を用いると
、予備クリーニングを行わなくとも速やかに酸化アルミ
ニウム層および多少の油分等のよごれが除かれ全面均等
速度で、しかも速い速度でエツチングができるので工業
的生産においては、工程の簡素化につながり経済的メリ
ットは大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は本実施例で作製した微細回路の
拡大写真の複写図面、第２図は微細回路基板の作製過程
の断面図、第３図（ａ）は従来の微細回路断面図、第３
図（ｂ）は従来の微細回路平面図、第４図（ａ）、（ｂ
）は従来の微細回路一部拡大平面図、第５図（ａ）〜（
ｄ）および第６図（ａ）および（ｂ）は本明細書の比較
例で作製した微細回路の拡大写真の複写図面を示す。 第１図 （１０倍拡大） ０．４０ｍｍ　ピッチ部　　　　　　　０．３０ｍａ＋
　ピッチ部０．２０ｍｍ　ピンチ部　　　　　　　０．
１５−ピッチ部０、ｌｏｍ＋ｎ　ピッチ部 （ｅ） 第　２　図 Ｗｇ　３　図 第　４　図 （ａ） （ｂ） 第　５　図　　　　　　（１０倍拡大）０．４０ｍｍ　
ピッチ部　　　　　　　０．３０ｍ　ピッチ部０．２０
−　ピッチｌ’ｌｉ　　　　　　　　　Ｏ，１５＋ｎ＋
ａ　ピッチ部（０，１Ｏｎ＋　ビー／　チ１％　全ｍ　
？ｔｌ　失）第　６ ０−４０＝　ピッチ部 （ａ） （０，２０ｍｍピッチ以下全て消失） ０　、３０ｍｍ　ピンチ部 （ｂ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルカリ性化合物と酸化剤を含有する水溶液から
   成る微細回路作製用エッチング液。
2. （２）金属箔張り基板上に転写された微細回路用エッチ
   ングレジストを介して不要部分の金属箔を請求項１記載
   のエッチング液で溶解除去して得られる微細回路基板。
3. （３）金属箔がアルミニウムである請求項２記載の微細
   回路基板。