JPH0320483A - エッチング加工性れ優れたチタンのフォトレジスト処理方法 - 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） 本発明は金属等を局部的にエッチング加工するために施
すフォトレジスト処理方法に係わり、特にチタンをエッ
チング金属とするフォトレジスト処理方法に関する。

（従来の技術） チタンは耐食性が極めて優れ、軽量で比強度が高く、ま
た熱膨張率が小さく、非磁性である等の特徴を有する。

従って、流し台等の家庭用品あるいは壁・屋根等の建材
は勿論のこと半導体，配線基盤．シャドウマスク等の各
種電子部品，更には生体との適合性が優れていることか
らガーゼ，人工骨等の各種インプラント材等の多様な用
途が存在する．ところで、こうした用途にチタンを供す
るためには外観上あるいは機能面からのエッチング加工
処理が必要とされる場合が多い。

例えば、家庭用品あるいは建材パネル等の色調等のデザ
イン調整のためのモザイク模様等の軽度の表面エッチン
グ処理、またインプラント材としてのガーゼさらにはテ
レビのシャドウマスク等に設けられている規則的に配列
した微細孔を穿設するためのエッチング加工処理がある
。

こうしたエッチング方法としては、フォトレジスト法が
微細なパターンのエッチング加工が施し易いことから従
来から鋼板あるいはステンレス鋼板等に適用されてきた
。このフォトレジスト処理は先ずフォトレジスト塗料を
脱脂した金属板に塗布・乾燥してレジスト膜を形或する
。ついで塗布面にネガ原板を密着させて紫外線を露光し
た後、未露光の未硬化部のレジスト塗膜を温水スプレー
あるいは有機溶剤によって溶解除去し、エッチングを施
す金属面を露出する。引き続いて硬化部のレジスト塗膜
の付着強度を向上するためのベーキング処理を施す。次
いで、各々の金属のエッチングに適した腐食液中に浸漬
するか、あるいは腐食液をスプレーすることによって塗
膜がない金属露出面を所望の深さに達するまでエッチン
グ，即ち食刻．加工することによって施す．尚、この際
のエッチング液としては例えば鋼板あるいはステンレス
鋼板の場合においては塩化第二鉄水溶液等の比較的弱い
酸が使用出来るが、チタンの場合にはその優れた耐食性
のためにフフ化水素酸のような強酸を使用しなければな
らない。

こうしたエッチング工程において、チタンの場合にはエ
ッチング完了前にレジスｌ膜が剥離してしまい、鮮明な
エッチング加工が施せず、更には所望のエッチングパタ
ーンとすることが困難である等の大きな問題を有する。

この原因としては概ね二つあり、一つはチタンは鉄等に
比べて表面が不活性なため（自然環境下で）塗膜密着性
が良くないこと、他は前述の如く腐食性の強いエッチン
グ液を使用するために、チタンとレジスト塗膜の界面を
エッチングしてしまうので剥離し易くなる． （発明が解決しようとする課題） 本発明は上記の点に鑑みて、フフ化水素酸のように腐食
作用を有する溶液中においてもエッチング途中でレジス
ト塗膜の剥離を生ずることのないチタンのフォトレジス
ト処理方法を確立することにある。

（課題を解決するための手段） 上述の課題を解決するために本発明者らは、従来鋼板等
のレジスト処理においては脱脂工程以外に特に必要とさ
れなかった表面処理（レジスト処理には塗膜密着性の他
に適度の塗膜剥離性が必要となる）による塗膜密着性と
耐酸性薬品性を改善する観点から種々検討した結果、本
発明を構成するに至ったものである． 即ち、本発明はチタン板のフォトレジスト処理に際して
予めチタン板の表面にクロメート水溶液を塗布して水洗
することなく乾燥して皮膜を形威させた後に、フォトレ
ジスト塗料を塗布して焼き付けることを特徴とするエッ
チング加工性の優れたチタンのフォトレジスト処理方法
を要旨とするものである。

〔作　用〕

次に本発明の詳細について述べる。

本発明に供するチタン板は純チタンあるいは合金チタン
のいずれであっても良く、また板厚あるいは形状などに
おいても制約を受けるものでもない。

かかるチタン板を有機溶剤あるいはアルカリ脱脂によっ
て脱脂して表面を清浄にした後、その表面にクロメート
水溶液を塗布してから水洗することなく乾燥して皮膜を
形成させる。

かかるクロメート水溶液は６価クロムイオン３価クロム
イオンを含有し、さらにシリカまたは有機高分子樹脂の
少なくとも一方を含有するｍ威とする。

クロメート水溶液組成の、６価クロムイオンとしては、
無水クロム酸，重クロム酸等があり、３価クロムイオン
としては、３価クロムの炭酸化合物，あるいは６価クロ
ムイオンの一部をアルコール類，澱粉類及びタンニン酸
等の有機物で還元反応させた生成物である。

シリカとしては、コロイダルシリカなどのシリ力化合物
より構威されている。

有機高分子樹脂としては、水溶性樹脂．水に可溶化させ
た樹脂，及びエマルジョン樹脂等を挙げることが出来る
。また樹脂の種類としては、スチレンマレイン酸樹脂，
アクリル樹脂，ポリオレフィン樹脂，エボキシ樹脂，フ
ェノール樹脂及びボリウレタン樹脂等を挙げられる． クロメート水溶液中の３価及び、６価クロムイオンの割
合は、３価クロムイオン／６価クロムイオンの重量比と
して、１／１　０　０〜１００／１の範囲であり、好ま
しくはｌ／１０〜１　０／１の範囲、シリカの割合は、
シリカ／全クロムイオンの重量比が１／１　０　０〜１
　０　０／１の範囲であり、好ましくは１／１０〜ｌＯ
／１の範囲、次に有機高分子樹脂の割合は、有機高分子
樹脂／全クロムイオンの重量比が１／２０〜２０／１の
範囲であり、好ましくは１／１０〜１０／ｌの範囲から
なるクロメート水溶液である． ３価クロムイオン／６価クロムイオンの重量比及びシリ
カ／全クロムイオンの重量比が、１／１００未満、又有
機高分子樹脂／全クロムイオンの重量比が１／２０未満
になると、塗布されたクロメート皮膜が水．酸等に溶解
し易いので、フフ化水素酸のエッチングでレジスト塗料
が剥離してしまう。また３価クロムイオン／６価クロム
イオンの重量比及びシリカ／全ク゛口・ムイオンの重量
比が、１００／１を越え、又有機高分子樹脂／全クロム
イオンの重量比が２０／１を越えると、フッ化水素酸の
エッチング加工の処理時間が非常に長くなって、生産効
率低下の原因となる。

尚、３価クロムイオンが多くなるに従ってクロメート水
溶液の安定性が低下するが、必要に応じリン酸．硫酸及
びフッ素化合物などを添加することにより、クロメート
水溶液の安定性を改善出来る． チタン表面へのクロメート水溶液の塗布方法は、ロール
コータあるいはエアーナイフ等を使用して均一に塗布さ
せる．その時のクロメート水溶液の塗布量は、クロム及
びシリカ付着量が１−１００ｍｇ／ポ、好ましくは２〜
５０ｍｇ／ポ、有機高分子樹脂付着量が１０〜１　０　
０　０ｍｇ／ｒｄの範囲、好ましくは１　０　０〜１　
０　０　０ｍｇ／＋ｖｆの範囲である。

クロム及びシリカ付着量がｌｍｇ／ｎｆ未満、有機高分
子樹脂付着量が１０ａ＋ｇ／ｍ未満になると均一塗布が
難しくなる．またクロム及びシリカ付着量が１００ｍｇ
／ｎｆを越え、有機高分子樹脂付着量が１　０　０　０
ｍｇ／ｎｆを越えると、耐酸性の改善効果が大き過ぎて
未露光部に相当するチタン露出部（表層はクロメート皮
膜）のエッチング加工時間が非常に長くなり、甚だしい
場合には全くエッチング加工が施せなくなる。

次に、クロメート水溶液塗布後の乾燥は、チタン板の仮
温か１２０″Ｃを越えるとチタン板の熱膨張変化が大き
過ぎて、冷却時にクラックを生じ、微細なエッチング加
工を施すのが難しくなる場合があるため、板温か１２０
℃を越えないように乾燥することが好ましい。

次に、かかるクロメート皮膜を形威したチタン板にフォ
トレジスト塗料を塗布する。

フォトレジスト塗料には水溶性のものと溶剤型のものが
あって、水溶性のものは或膜性のあるカゼイン等のコロ
イドあるいはアクリル系の水溶性樹脂等と、これに感光
性を付与するための重クロム酸系などのセンシタイザー
から構或されている．一方、溶剤型は単独で威膜性と感
光性をもつアジト化合物あるいはジアゾ化合物等の有機
化合物が実用化されている． 本発明においては上述の水溶性型及び溶剤型のいずれに
も適応できる。

これらのレジスト塗料は浸漬法、回転塗布法あるいはス
プレー法等によって、焼き付け処理後の膜厚が０．５〜
５０ｎとなるように均一塗布し、室温〜１　０　０　’
Ｃ程度の温度で乾燥する。膜厚が０．５一未満ではピン
ホールを通しての予期せぬ腐食が増大し、５０ｎを越え
ると露光部と未露光部の境界が不鮮明となり、鮮明なエ
ッチングパターンが得難くなる（つまり切れが悪くなる
）。

塗布・乾燥後は処理面に所望のデザインを施したネガ原
板を密着し、カーボンアーク灯等を使用して紫外光線に
露光し、ついで現像処理を施す。

現像は水溶性レジストの場合には温水または水スプレー
で行い、溶剤型の場合にはメチルエチルケトンなどの有
機溶剤中で攪拌しながら浸漬して行うかまたはスプレー
現像液を用いても良い。

現像によって未露光部のレジスト塗膜を除去した後、予
備乾燥し、１００〜１８０゜Ｃで約５〜２０分間焼き付
け処理を行う。焼き付け処理後はフッ化水素酸等の腐食
液中に浸漬するか、または腐食液を処理面にスプレーす
ることによってエッチング加工を施せば所望のエッチン
グパターンを得ることが出来る。

また、かかるフォトレジスト処理は必ずしもチタン板の
片面のみでなく、穿孔エッチング加工の場合等は両面に
処理しても良く、片面のみに処理する場合には、裏面は
エッチング防止のためのシール塗装を施す等、用途目的
の応じて適宜処理すれば良い． 尚、必要に応して上述の塗膜除去前にチタン露出部（エ
ッチング加工部）を陽極酸化処理等の方法によって着色
処理，あるいはメッキ処理しても良い。

〔実施例〕

板厚０．　４　ｍの純チタン板を第１表に示す条件でレ
ジスト前処理を施した後、８０″Ｃの熱風で乾燥し、次
いで回転塗布法でレジスト塗料を塗布した後、５０゜Ｃ
の熱風炉中で１０分間乾燥した．次ぎに、処理面にネガ
パターン（線幅２００μｍ，　ｖＡ間２００ｎ）を密着
させた状態で紫外線に露光し、引き続き現像及び１２０
〜１５０″ＣでｌＯ〜ｌ５分間の焼き付け処理を施した
。

このようにして作成した２３種類のフォトレジスト処理
試料を１０％のフフ化水素酸液中に１５分間浸漬し、チ
タン露出面を約１５０−の深さまでエッチング加工した
後（浸漬時間約２０分）、線幅端の切れ等の形状鮮明性
を観察して腐食係数（加工深さ／サイドエッチ量）を求
めた。サイドエッチとはエッチング加工部の側壁部の腐
食で、避け難い面もあるが塗膜の密着性が悪い場合に起
こり易い．サイドエッチが少ない程、即ち腐食係数が大
きい程エッチング加工特性が良いことを示す． 尚、これらの評価結果は総合評価を含めて第１表に併記
した。

第１表に示す結果から、本発明によればチタンにおいて
もフォトレジスト法によって良好なレジスト加工が施せ
ることが明らかである。

（発明の効果） 上述のように本発明によればチタンへの微細なエッチン
グ加工が比較的容易に施せることから、チタンを建材等
のパネルとして用いる場合の外観デザインの調整に役立
て得ることは勿論、電子部品あるいはインプラント材等
に必要な穿孔等の微細・精密なエッチング加工も可能と
なる等、チタンの優れた特性を有効利用する上で関連産
業分野に及ぼす利点は極めて大きい。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）チタン板のフォトレジスト処理に際して、予めチ
   タン板の表面にクロメート水溶液を塗布してから水洗す
   ることなく乾燥して皮膜を形成させた後に、フォトレジ
   スト塗料を塗布して焼き付けることを特徴とするエッチ
   ング加工性の優れたチタンのフォトレジスト処理方法。
2. （２）クロメート水溶液は、６価クロムイオン、３価ク
   ロムイオンを含有し、さらにシリカまたは有機高分子樹
   脂の少なくとも一方を含有する組成であることを特徴と
   する請求項１記載のエッチング加工性の優れたチタンの
   フォトレジスト処理方法。