JPH03223475A - 金属の化学エッチングの方法及び装置 - 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〕 この発明は、化学反応を利用して種々の金属をエツチン
グする化学エツチングの方法及びそのための装置に関す
る。

〔従来の技術〕

金、銀、銅等の被エツチング金属あるいはその表面を化
学的に溶解させて所定のパターンの形状や模様を有する
金属製品を形成する化学工・ソチングの技術は、多くの
分野、例えばグラビア印刷等の印刷分野での原版の製造
や、密着型イメージセンサやサーマルヘッド等の大面積
電子デバイスあるいはＩＣやＬＳＩ等の半導体における
配線ノ（ターンの形成等の分野で多用されている。

そして、この様な化学エツチングの技術の分野において
も、例えば大面積電子デバイスや半導体の配線パターン
を形成する分野におけるその製造ラインの自動化に伴っ
て、エツチング工程の自動化が要請されるようになって
きており、この化学エツチングのエツチング工程を自動
化する際に最も重要、かつ、困難な問題は、エツチング
処理を行うたびに刻々変化するエツチング液の組成や液
温等を適正な状態に維持し、そのエツチング能力を一定
に管理することであるとされている。

ところで、従来のエツチング工程の自動化システムにお
いては、エツチング槽内を通過する被エツチング金属に
エツチング液をシャワーし、その間に電気的あるいは光
学的に被エツチング金属におけるエツチングのエンドポ
イントを検出し、この検出されたエンドポイントのデー
タに基づいてエツチング液の組成や液温等のエツチング
能力に影響を及ぼすファクターの変動を処理時間で補正
し、これによって一定の化学エツチングが得られるよう
に制御することが行われている。

しかしながら、この様なエンドポイント検出法により金
属の化学エツチング工程を自動化することには、経時的
にエツチング液中に金属が溶は込んで行（ため、それに
応じて経時的にエツチング液の組成や液温か変動し、こ
れに伴ってエツチングの処理時間を変更しなければなら
ず、このために被エツチング金属のラインの流れ速度を
経時的に変更する必要が生じる等の困難な問題が生じ、
また、定期的にエツチング液を交換したり、その際に生
じる廃液の処理が問題になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、本発明者らは、かかる観点に鑑みて鋭意研究を
重ねた結果、エツチング工程から回収されたエツチング
液を冷却することによりこのエツチング液中にエツチン
グ反応の反応生成物であってエツチング反応を阻害する
析出物が生成し、この析出物を分離除去してその成分調
整を行うことにより、−旦使用したエツチング液を再生
できることを見出し、本発明に到達した。

従って、本発明の目的は、エツチング工程に冷却、濾過
及び成分調整からなるエツチング液の再生工程を併設し
、これによってエツチング液の組成を管理し、エツチン
グ液のエツチング能力を常時均一な状態に維持し、金属
の化学エツチング工程の自動化に伴う種々の問題を解決
することができる方法及び装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

スナわち、本発明は、化学反応を利用して被エツチング
金属をエツチングする化学エツチング方法において、そ
のエツチング工程から回収されたエツチング液を冷却し
、エツチング液中に析出する析出物を分離除去し、その
成分調整を行ってエツチング液を再生し、再生されたエ
ツチング液をエツチング工程に循環させる金属の化学エ
ツチングの方法である。

また、本発明は、化学反応を利用して被エツチング金属
をエツチングするエツチング装置において、そのエツチ
ング槽には、エツチング槽から回収されるエツチング液
を冷却する冷却槽と、この冷却槽で析出した析出物を分
離除去する固液分離器と、固液分離器で析出物を分離除
去したエツチング液の成分調整を行うための成分調整槽
とを備えたエツチング液の再生装置を併設した金属のエ
ツチングの装置である。

本発明の方法及び装置を実施の一例に係る第１図のフロ
ーシートに従って説明すると、以下の通りである。

第１図において、エツチング槽（１）には、その内部に
シャワー装置（２）が設けられており、また、このシャ
ワー装置（２）にはバルブ（３）及びポンプ（４）を介
してエツチング槽（１）内のエツチング液をシャワー装
置（２）に供給する循環路（５）が形成されており、エ
ツチング槽（１）内に送り込まれてきた図示外の被エツ
チング金属にエツチング槽（１）内のエツチング液を吹
きつけ、被エツチング金属をエツチングするようになっ
ている。

また、このエツチング槽（１）には、そのポンプ（４）
からバルブ（６）を介して配管（７）により冷却槽（８
）が接続されており、この冷却槽（８）にはバルブ（９
）、ポンプ０ω及びバルブ０Ｄを有する循環路（１２１
が形成され、バルブ（６）を介してライン（７）により
この冷却槽（８）に送り込まれてきたエツチング液を所
定の温度にまで冷却できるようになっている。

上記冷却槽（８）の循環路（１２）にはバルブ（１３１
を介して固液分離器（徒が接続されており、冷却槽（８
）で冷却され、エツチング液中に析出した析出物を分離
除去するようになっている。

固液分離器（印には成分調整槽（１５）が接続されてお
り、固液分離器（１４）で析出物が分離除去されたエツ
チング液はライン（１６）から供給される補充成分によ
ってその成分組成が調整される。そして、この成分調整
槽（１５）にはバルブ（１７）、ポンプ（１８）及びバ
ルブ（１９）を有する循環路＠）が形成されていると共
に、この循環路＠）にバルブ（２１）を介して成分測定
器（２２）が接続されており、この成分測定器（２２）
で測定された情報に基づいてライン（１６）から供給さ
れる補充成分の量を制御し、エツチング液の成分組成を
調整するようになっている。

さらに、成分調整槽（１つの循環路■はバルブ（２３）
を介して上記エツチング槽（１）に接続され、これによ
ってエツチング槽（１）のポンプ（４）からこのバルブ
（２３）を介してエツチング槽（１）に戻るまでの間に
エツチング液の再生装置が構成される。

なお、第１図において、固液分離器（１４）に接続され
たライン（２４）は、この固液分離器（１４１で分離さ
れ、化学エツチングの際に腐食反応によって生成し、こ
の化学エツチングの腐食反応を妨害する反応生成物であ
る析出物を系外に除去するためのラインである。

本発明において、冷却槽（８）における冷却温度は、使
用するエツチング液や被エツチング金属の種類によって
異なるが、例えば沃素を腐食イオンとして金エツチング
を行う場合には通常−１Ｏ°Ｃ〜−５℃の範囲がよく、
冷却槽（８）では所定の温度まで冷却されて析出物が析
出するまでその循環路（Ｄによりエツチング液を循環さ
せながら冷却する。

また、固液分離器（１４）としては、通常、フィルター
を備えた濾過器が好適に使用されるが、その他に例えば
遠心分離器等も使用することができる。

さらに、成分調整槽（１９の運転は、例えば沃素を腐食
イオンとして金エツチングを行う場合はその成分測定器
（２２）でエツチング液の沃素イオン濃度を測定し、そ
の測定された情報に基づいてライン（１ωからヨウ素、
ヨウ化カリウム及び水からなる溶液を供給し、エツチン
グ液の沃素イオン濃度を一定に維持する。なお、この際
に、エツチング槽（１）で消耗するその他の溶媒、薬剤
等も補充してもよいが、消耗するエツチング液に相当す
る量の新しいエツチング液をエツチング槽（１）の循環
路（５）から補充するようにしてもよい。

本発明のエツチング液の再生装置を運転するに際しては
、例えば、バルブ（６）を閉じてエツチング槽（１）内
のエツチング液を循環させながら所定量の被エツチング
金属を処理し、次にバルブ（６）を開放して使用済のエ
ツチング液を冷却槽（８）に送り込むと共にバルブ（２
３）を開放して再生されたエツチング液及び必要により
補充される新しいエツチング液をエツチング槽（１）内
に供給する、という間欠的な操作を行うようにしてもよ
く、また、ライン（７）から一定量づつ使用済のエツチ
ング液を抜き出して冷却槽（８）に送り込みながら、エ
ツチング槽（１）にはバルブ（２３）を開放して再生さ
れたエツチング液及び必要により補充される新しいエツ
チング液を所定量づつ供給する、という連続的な操作を
行うようにしてもよい。

本発明の金属の化学エツチングの方法及び装置が適用さ
れる金属エツチングの種類としては、エツチング反応の
反応生成物の低温溶解度が低く、冷却してこの反応生成
物を析出させ、分離除去できるものであればよく、上記
で例示した金エツチングの他に、例えば、銀エツチング
、銅エツチング、ニッケルエツチング等を挙げることが
できる。

金エツチングの場合、そのエツチング反応はＡｕ（ｓ）
　＋３／２・Ｉｚ−→　Ａｕ１４−　＋　１／２・Ｉ−
で表すことができ、また、そのエツチング能力は［１ｓ
　］濃度に比例し、エツチング反応の反応生成物である
［Ａｕ１４−］濃度が高くなるにつれて低下し、この［
１，−］濃度を一定に維持しても反応生成物の［ＡｕＩ
４−］濃度が高くなるとエツチング能力が低下する。

沃素を腐食イオンとする銀エツチングや銅エツチングの
場合も同様であり、それぞれ Ｃｕ（ｓ）　＋４１−　？　ＣｕＬ” Ａｇ（ｓ）　＋４Ｆ−Ａｇ１４” のエツチング反応が起こる。

また、フェロシアンイオン（赤血塩）を腐食イオンとす
るニッケルエツチングの場合は、２Ｎｉ（ｓ）＋　［Ｐ
ｅ（ＣＮ）ｓ］’−［Ｎ１ｚ（ＣＮ）ｓ］’−＋Ｆｅ＋
ｅのエツチング反応が起こり、上記と同様に、フェロシ
アンイオンの低下につれてエツチング能力が低下し、フ
ェロシアンイオンを一定に維持しても反応生成物の濃度
が高くなるとエツチング能力が低下する。

〔作　用〕

本発明によれば、エツチング工程から回収されたエツチ
ング液を冷却することによりエツチング反応の反応生成
物であってエツチング反応を阻害する析出物を生成せし
め、この析出物を分離除去してその成分調整を行うこと
により、−旦使用したエツチング液を再生でき、これを
エツチング工程に循環させて再使用するので、エツチン
グ液のエツチング能力を一定の状態に維持することがで
きる。

〔実施例〕

以下、試験例及び実施例に基づいて、本発明を具体的に
説明する。

試験例１ 沃素、沃化カリウム及び水をそれぞれ重量比１：４ニア
の割合で配合し、溶解させて金エツチング用の未使用エ
ツチング液を調製した。この未使用エツチング液の沃素
濃度は４．７Ｘ１０−’モル／−であった。

また、この未使用エツチング液に金０．５重量％を溶解
し、得られた溶液を金が溶解した使用済エツチング液と
した。この使用済エツチング液の沃素濃度は４，５Ｘ１
０　　’モル／−であった。

次に、上記使用済エツチング液を一１Ｏ℃に冷却し、生
成した析出物を濾過して分離除去し、得られた濾液に沃
素と沃化カリウムとを添加して沃素濃度が４，７Ｘ１０
−’モル／−となるように調整し、得られた溶液を再生
エツチング液とした。

この様にして調製された３種類のエツチング液を使用し
、液温及び処理時間を一定にして金エツチングを行い、
レジストパターンに対して仕上がリパターンの片側での
細り量をサイドエッチ量として測定し、その結果から各
エツチング液のエツチング能力を評価した。結果を第１
表に示す。

第　　１　　表 この第１表の結果から明らかなように、金０゜５重量％
が溶解した使用済エツチング液においてはそのサイドエ
ッチ量が大幅に低下しているのに対し、再生エツチング
液においてはそのサイドエッチ量が未使用エツチング液
と遜色の無い程度にまで回復しており、本発明の再生処
理により容易に使用済エツチング液を再生できることが
判明した。

実施例１ 金エツチングの実機（エツチング槽、容量４０１）に第
１図と同様なエツチング液の再生装置を組み込み、上記
試験例１と同様に、沃素、沃化カリウム及び水をそれぞ
れ重量比１：４ニアの割合で配合し溶解させて得られた
金エツチング用のエツチング液（沃素濃度４，７Ｘ１０
−’モル／−）４０１を仕込んだ。

また、厚膜印刷、焼結法によりアルミナ基板上に金膜を
形成し、次いでその上部にフォトリソ法によりレジスト
パターンを形成したイメージセンサ−用基板１５０枚を
準備した。

上記の様に準備された実機のエツチング槽内に、準備さ
れた上記イメージセンサ−用基板１５０枚を順次２７ｃ
ｍ／分の速度で送り込み、工・ソチング槽内のエツチン
グ液を循環させながらこれらの基板にエツチング液をシ
ャワーした。

次に、この様にして１回目の１５０枚の基板を処理した
後のエツチング液を抜き出して冷却槽に送り込み、−１
０℃まで冷却し、析出した析出物を濾過装置で分離除去
し、成分調整槽に送り込んで沃素と沃化カリウムとを添
加し、沃素濃度を４゜７Ｘ１０−’モル／１ｎｌに調整
してエツチング液を再生し、さらに、その液量及び温度
の調整を行ってエツチング槽に戻した。

この様にして再生エツチング液が仕込まれたエツチング
槽を使用し、上記と全く同じエツチング条件で２回目の
１５０枚の基板を処理した。

さらに、この２回目のエツチング処理によって得られた
使用済のエツチング液を上記と同様にして繰り返し再生
し、再び上記と同様にして３回目の１５０枚の基板を処
理した。

この様にしてエツチングされた各回の基板についてその
サイドエッチ量を測定し、その平均値を求めて得られた
製品基板の品質を比較した。結果を第１表に示す。

第　　２　　表 この第２表の結果から、 実機においても、 使用 済のエツチング液を本発明方法で再生することにより繰
り返し使用することができ、その際に安定した品質のエ
ツチング製品を製造できることが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施の一例に係るエツチング液の再生
装置を示すフローシートである。 符号の説明

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）化学反応を利用して被エッチング金属をエッチン
   グする化学エッチング方法において、エッチング工程に
   は、このエッチング工程から回収されたエッチング液を
   冷却し、エッチング液中に析出する析出物を分離除去し
   、その成分調整を行ってエッチング液を再生し、再生さ
   れたエッチング液をエッチング工程に循環させることを
   特徴とする金属の化学エッチング方法。
2. （２）化学反応を利用して被エッチング金属をエッチン
   グするエッチング装置において、そのエッチング槽には
   、エッチング槽から回収されるエッチング液を冷却する
   冷却槽と、この冷却槽で析出した析出物を分離除去する
   固液分離器と、固液分離器で析出物を分離除去したエッ
   チング液の成分調整を行うための成分調整槽とを備えた
   エッチング液の再生装置を併設したことを特徴とする金
   属のエッチング装置。