JPH09291380A - エッチング用基板へのフォトレジスト膜パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】金属基板上にピンホール欠陥の極めて少ないフ
ォトレジスト膜パターンの形成方法を提供する。 【解決手段】金属基板１上に感光性のフォトレジスト膜
２を形成し、その上に、表面に光透過性の液体状または
グリース状の離型剤（例えば、シリコーン油薄膜６）を
塗布した露光用原版３を重ねて真空密着させ、次いで、
露光し、前記原版を取り除いて現像することにより、所
定のパターンのフォトレジスト膜とするエッチング用基
板へのフォトレジスト膜パターン形成方法。露光後に、
３０℃〜９０℃の温水（中性洗剤を含むと効果が大き
い）で洗浄して離型剤を除去した後、現像してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼等の金属材料を
塩化第二鉄溶液等で湿式エッチング加工し、半導体装置
に用いるリードフレームやロータリーエンコーダースリ
ット、ブラウン管のシャドウマスク等の電子部品を製造
する方法に関する。詳細には、湿式エッチング加工の前
工程として、金属基板上に微細パターンからなる耐酸性
フォトレジスト膜（フォトレジスト膜パターン）を形成
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】湿式エッチング加工法は、金属の腐食現
象を利用した加工技術であり、現在は、半導体装置に用
いるリードフレームやロータリーエンコーダー、ブラウ
ン管のシャドウマスク等の微細な加工を行う方法として
欠かせないものになっている。

【０００３】図１に従来のエッチング加工の概略工程を
示す。なお、図には、前記の工程に対応させて被加工材
である鋼等の金属材料（以下、「金属基板」という）が
製品に加工される状況を断面図により模式的に示した。

【０００４】金属基板１は、通常、前処理として界面活
性剤を含むアルカリ溶液による脱脂および酸洗が施さ
れ、続いて耐酸性のフォトレジスト膜２が塗布され、乾
燥される。

【０００５】乾燥後、フォトレジスト膜２が表面に形成
された金属基板１にリードフレーム等のパターンが描か
れたフィルムマスクまたはガラスマスク等の露光用原版
３が重ねられ、紫外線が照射される。図で、露光用原版
３に斜線を施した部分は紫外線を透過しない部分であ
る。なお、感光性のフォトレジスト膜としては、紫外線
照射により光重合反応が進行して酸に対して不溶性とな
るタイプ（ネガ型）の高分子物質が主として用いられ
る。

【０００６】次に、これを現像液で処理すると、紫外線
が照射されなかった部分のフォトレジスト膜が溶解して
除去され、金属表面が露出する。この状態の金属基板１
を塩化第二鉄溶液等のエッチング液で処理すると、前記
の金属表面が露出した部分が溶解するので、その後、フ
ォトレジスト膜２を除去すると露光用原版３と同じパタ
ーンにエッチング加工された製品が得られる。

【０００７】前記の露光工程において、フォトレジスト
膜２が形成された金属基板１と露光用原版３との密着が
悪く、両者の間に隙間があると、照射した紫外線が描画
パターンの内側に回り込むために、現像後の金属基板上
に本来意図したフォトレジスト膜パターンが正確に形成
されない。そのため、通常は、金属基板１とフィルムマ
スクやガラスマスク等の露光用原版３は、真空ポンプが
具備された装置を用いて真空密着された後、露光され
る。

【０００８】近年、半導体チップの高集積化や小型化が
進み、そのため金属基板への微細なフォトレジスト膜パ
ターンの形成が要求されるようになった。緻密かつ鮮明
なフォトレジスト膜パターンを形成するために、金属基
板と露光用原版との真空密着は、益々重要となる傾向が
ある。

【０００９】ところが、金属基板と露光用原版を強く真
空密着させると、金属基板上に形成されたフォトレジス
ト膜の一部（フォトレジスト膜片）が剥離し、露光用原
版に付着する場合がある。このようなフォトレジスト膜
剥離部４が生じると、金属表面が露出するので、この部
分はエッチング工程で腐食され、製品にピンホール欠陥
５が発生する（図１参照）。

【００１０】また、金属基板と露光用原版とを重ねる際
に、雰囲気中に浮遊するゴミ等が両者の間に入り込むこ
とがある。露光作業は、通常、クリーンルーム内で行わ
れ、露光作業者や露光機等から発塵したゴミは、布によ
る拭き取り等の定期的な露光用原版の清掃作業により除
去されるが、露光用原版と金属基板との圧着力が強い
と、ゴミは押しつぶされ、一部は露光用原版に強固に圧
着されて、拭き取り等の清掃では容易に剥離できなくな
る。このゴミが圧着された露光用原版を用いて露光する
と、ゴミが付着した箇所のフォトレジスト膜は、紫外線
がその部分で遮られ、照射されないために、現像液に溶
解して金属表面が露出し、ピンホール欠陥が生じる。露
光作業を繰り返すことにより、露光用原版上に圧着され
るゴミの数は増加し、原版の使用回数の増加に伴って製
品に発生するピンホール欠陥の数も増加する。

【００１１】上述の、フォトレジスト膜の一部が露光用
原版に付着するという問題に対しては、特開平５−３０
６４７７号公報に、金属基板にフォトレジスト膜を形成
し、その上に光透過性の樹脂塗膜（例えば、ポリビニル
アルコール）を形成した後、露光、現像し、フォトレジ
スト膜パターンを形成する方法が開示されている。この
方法によれば、露光用原版へのフォトレジスト膜片の付
着を防止することができる。しかし、ゴミの露光用原版
への圧着防止に対しては効果がない。

【００１２】また、特開平１−１７３０４０号公報に
は、金属基板と真空密着させる露光用原版（製版用ガラ
スマスク）として、マスク表面の保護層に透明な硬質粒
体を分散させたガラスマスクが提案されている。このガ
ラスマスクの表面には凹凸が形成されているので、金属
基板とガラスマスクの間に空気の抜け道ができ、真空引
きの時間を短縮できるとともに、真空密着不良に起因す
る不良品の発生を低減できるとしている。

【００１３】一方、露光用原版へのゴミの圧着によるピ
ンホール欠陥の増加については、従来、クリーンルーム
内のクリーン度を上げたり、露光用原版の拭き取り等の
清掃作業の回数を増加させる等の基本的な対策がとられ
ている。しかし、必ずしも十分とはいえず、抜本的な解
決策は未だ確立されていない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問
題、すなわち、金属基板上に塗布されたフォトレジス
ト膜片の露光用原版への付着、および、金属基板と露
光用原版との間に入り込んだゴミ等の真空密着による露
光用原版への圧着、の問題を解決し、金属基板上にピン
ホール欠陥を極力減少させた微細フォトレジスト膜パタ
ーンを形成する方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために検討を重ねた結果、フォトレジスト
膜が形成された金属基板を露光するときに、フィルムマ
スクまたはガラスマスク等の露光用原版の表面に光透過
性の液体状またはグリース状の離型剤を塗布することに
より、フォトレジスト膜片の露光用原版への付着を防止
し、製品のピンホール欠陥を減少させ得ることを見い出
した。この方法は、真空密着の際のゴミ等の露光用原版
への圧着防止にも効果がある。

【００１６】本発明は、この知見に基づいてなされたも
ので、その要旨は、下記（１）および（２）のエッチン
グ用基板へのフォトレジスト膜パターン形成方法にあ
る。

【００１７】（１）金属基板上に感光性のフォトレジス
ト膜を形成し、その上に、表面に光透過性の離型剤を塗
布した露光用原版を重ねて真空密着させ、次いで、露光
し、前記原版を取り除いて現像することにより、所定の
パターンのフォトレジスト膜とすることを特徴とするエ
ッチング用基板へのフォトレジスト膜パターン形成方
法。

【００１８】（２）露光後に、フォトレジスト膜表面に
付着した離型剤を３０℃〜９０℃の温水による洗浄、ま
たは中性洗剤を含む３０℃〜９０℃の温水による洗浄に
より除去した後、現像することを特徴とする上記（１）
に記載のエッチング用基板へのフォトレジスト膜パター
ン形成方法。

【００１９】なお、前記の所定のパターンとは、あらか
じめ露光用原版に描画されたパターンで、金属基板にそ
れに基づいて加工を施そうとしているパターンである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【００２１】上記（１）の発明は、エッチング用基板
（金属基板）に所望のパターンのフォトレジスト膜を形
成する際、基板上に形成したフォトレジスト膜の上に、
光透過性の離型剤を塗布した露光用原版を重ねて真空密
着させ、次いで、露光し、前記原版を取り除いて現像す
るフォトレジスト膜パターン形成方法である。

【００２２】フォトレジスト膜の上に露光用原版を直接
重ね、真空密着させると、金属基板との密着性の弱い部
分のフォトレジスト膜が剥離し、露光用原版に付着す
る。ところが、上記のように、露光用原版に離型剤を塗
布してフォトレジスト膜と露光用原版との直接接触を回
避することにより、フォトレジスト膜片の露光用原版へ
の付着を防止することができる。また、金属基板上に形
成されたフォトレジスト膜と露光用原版との間に入り込
んだゴミも、露光用原版に離型剤を塗布することにより
露光用原版とは直接接触しなくなるので、露光用原版へ
圧着されることはない。

【００２３】離型剤としては、フォトレジスト膜の露光
を妨げないように光透過性であって、シリコーン油やフ
ッ素樹脂、パラフィン系炭化水素等を含む液体状または
グリース状のものを用いることができる。

【００２４】また、離型剤の塗布方法としては、スプレ
ーによる吹き付け方法や、布に湿らせてこすりつける方
法等が適用できる。例えば、スプレーにより、シリコー
ン油を露光原版に吹き付けた後、乾いた布でそのほとん
どを拭き取って、膜厚１μｍ以下の薄膜状に塗布しても
よい。吹き付けおよび拭き取り後の露光用原版の表面は
極めて滑らかで、かつ撥水性を示す状態になる。

【００２５】塗布量は、極わずかでも十分な効果が得ら
れるが、露光回数を重ねても効果を持続させるために、
塗布するシリコーン油の膜厚を１００μｍ程度の厚めに
してもよい。

【００２６】離型剤を塗布した露光用原版を金属基板上
のフォトレジスト膜の上に重ね、露光した後、直ちに、
原版を取りはずし、現像液に浸漬して現像処理を行え
ば、離型剤は容易に除去される。

【００２７】しかし、露光用原版に塗布する離型剤の膜
厚が厚い場合は、離型剤の一部が金属基板のフォトレジ
スト膜表面に付着し、その量が多いと、現像時に離型剤
がフォトレジスト膜表面をマスキングして、鮮明なフォ
トレジスト膜パターンが得られない場合がある。

【００２８】前記（２）の発明は、膜厚の如何にかかわ
らず離型剤を確実に除去するための方法で、（１）の発
明において、露光後に、３０℃〜９０℃の温水により、
または中性洗剤を含む３０℃〜９０℃の温水により洗浄
することによってフォトレジスト膜表面に付着した離型
剤を除去した後、現像する方法である。

【００２９】中性洗剤の種類には特に限定はなく、洗浄
効果を確認しながら適宜希釈して用いればよい。

【００３０】洗浄は、上記の温水中、または中性洗剤を
含む温水中に浸漬するか、あるいはこれらの温水をスプ
レー噴射法でフォトレジスト膜が形成された金属基板表
面に吹き付けることにより行えばよい。その後、現像処
理を行えば、離型剤の膜厚には関係なく、常に鮮明なフ
ォトレジスト膜パターンを得ることができる。なお、中
性洗剤を含む温水洗浄の方が、温水のみによる洗浄より
も短時間で効率的に離型剤を除去することが可能であ
る。なお、上記離型剤および離型剤を除去するための温
水、中性洗剤は、フォトレジスト膜の性質に対し、なん
ら悪影響を及ばさないことも確認した。

【００３１】

【実施例】本発明のフォトレジスト膜パターン形成方法
を適用してエッチング加工によりリードフレームを製造
し、ピンホール欠陥の発生率を調べ、従来のパターン形
成方法を適用した場合と比較した。

【００３２】図２に本発明のフォトレジスト膜パターン
形成方法を適用したエッチング加工の概略工程を示す。
なお、図には、金属基板が製品に加工される状況を断面
図により模式的に示した。この図に示されるように、フ
ォトレジスト膜２を形成させた金属基板１の上に重ねる
露光用原版３の表面に離型剤（図の例では、シリコーン
油薄膜６）を塗布した。また、従来のパターン形成方法
を適用したエッチング加工は、前記図１に示した工程で
行った。

【００３３】図１および図２に示した加工工程におい
て、それぞれ同一の露光用原版（フィルムマスクおよび
ガラスマスク）を用い、１００枚の金属基板を続けて露
光し、エッチング加工に供した。露光用原版には、それ
ぞれ５０個のリードフレームのパターンを割り当てたも
のを用いた。

【００３４】離型剤にはシリコーン油系、フッ素樹脂
系、またはパラフィン系炭化水素を用いた。また、露光
用原版への離型剤の塗布は、スプレーにより吹き付けす
る方法により、最初の露光前にのみ行った。離型剤の厚
みはいずれも１００μｍとした。

【００３５】表１に、ピンホール欠陥品の発生率および
露光後の原板の汚れについての調査結果を示す。なお、
本発明例では、いずれも前記（２）の、露光後、温水で
洗浄した後、現像する方法を用いた。

【００３６】ピンホール欠陥品の発生率は、ピンホール
欠陥により不良となった製品数を全製品数（５０個／枚
×１００枚＝５０００個）で除して求めた。また、露光
後の原板の汚れは目視観察により判定した。

【００３７】この結果から明らかなように、本発明のフ
ォトレジスト膜パターン形成方法を適用して製造したリ
ードフレームは、ピンホール欠陥品の発生率が極めて低
く、露光回数が増加しても、低く安定した値を保持して
いる。また、離型剤の種類および露光用原版の種類（フ
ィルムマスク、ガラスマスク）により、ピンホール欠陥
品の発生率に顕著な差は認められなかった。さらに、露
光後の各露光用原版の表面には、フォトレジスト膜片等
の付着物はほとんど認められなかった。

【００３８】一方、従来の方法を適用して製造したリー
ドフレームのピンホール欠陥品の発生率は、露光回数の
増加に従い増加する傾向を示した。また、露光後の露光
用原版の表面には、金属基板から剥離し、付着したフォ
トレジスト膜片や、クリーンルーム雰囲気中の浮遊物と
考えられるゴミが、多く圧着されていた。また、これら
の付着物は、布等による拭き取り清掃作業では除去する
ことができなかった。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】金属基板にエッチング加工を施すに際
し、本発明のフォトレジスト膜パターン形成方法を適用
すれば、露光用原版へのフォトレジスト膜片の付着およ
びゴミ等の圧着を防止することができる。その結果、ピ
ンホール欠陥の極めて少ない、微細かつ鮮明なパターン
を有するフォトレジスト膜を金属基板上に形成すること
ができ、ピンホール欠陥品の発生率が飛躍的に改善され
た、微細なエッチング加工品を製造することができる。
露光後に金属基板を温水で洗浄し、その後現像処理を行
えば、一層効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のフォトレジスト膜パターン形成方法を適
用したエッチング加工の概略工程を示す図である。

【図２】本発明のフォトレジスト膜パターン形成方法を
適用したエッチング加工の概略工程を示す図である。

【符号の説明】

１：金属基板 ２：フォトレジスト膜 ３：露光用原板 ４：フォトレジスト膜剥離部 ５：ピンホール欠陥 ６：シリコーン油薄膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属基板上に感光性のフォトレジスト膜を
   形成し、その上に、表面に光透過性の離型剤を塗布した
   露光用原版を重ねて真空密着させ、次いで、露光し、前
   記原版を取り除いて現像することにより、所定のパター
   ンのフォトレジスト膜とすることを特徴とするエッチン
   グ用基板へのフォトレジスト膜パターン形成方法。
2. 【請求項２】露光後に、フォトレジスト膜表面に付着し
   た離型剤を３０℃〜９０℃の温水による洗浄、または中
   性洗剤を含む３０℃〜９０℃の温水による洗浄により除
   去した後、現像することを特徴とする請求項１に記載の
   エッチング用基板へのフォトレジスト膜パターン形成方
   法。