(57)【要約】【課題】  ３０μｍのアルミ細線を形成可能なエッチング方法を提供する。【解決手段】  表面にレジストパターンマスクが形成されてなるアルミニウム系材料を少なくとも塩化第二鉄と塩化アンモニウムを含有するエッチング溶液でエッチング処理することを特徴とするアルミニウム系材料のエッチング方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にレジストパターンマスクが形成されてなるアルミニウム系材料を少なくとも塩化第二鉄と塩化アンモニウムを含有するエッチング溶液でエッチング処理することを特徴とするアルミニウム系材料のエッチング方法。
【請求項２】
エッチング溶液がさらにキレート化剤を含有することを特徴とする請求項１記載のアルミニウム系材料のエッチング方法。
【請求項３】
表面にレジストパターンマスクが形成されてなるアルミニウム系材料が、リン酸水溶液で前処理されてなることを特徴とする請求項１または２記載のアルミニウム系材料のエッチング方法。
【請求項４】
エッチング処理後のアルミニウム系材料のレジストを酢酸水溶液で除去することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム系材料のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム系材料のエッチング方法に関し、より詳しくは、アルミニウム系材料表面に微細な細線を形成するエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムは比較的電気抵抗が低く、高純度の原料が得られ、成膜が容易で低温で処理できるため、配線材料として用いられていた。
プリント基板では高密度実装が進められており、これに伴って回路の細線化が求められている。アルミニウムを配線材料とした回路は、基板上のアルミ箔をフォトレジストを用いて所望のパターンを描き、エッチングによりアルミ配線を形成している。エッチングとしてはプラズマなどによるドライエッチングは高価な設備を必要とし、より安価なウエットエッチングが好ましく用いられている。ウエットエッチングに用いるエッチング液としては塩酸や硫酸、硝酸などが用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、アルミニウムは酸化されやすく、表面に酸化膜が形成されると酸化アルミニウム部分はエッチングされ難いため、酸化アルミニウム部分がエッチングされずに残りやすい。そのため、均一な細線化が困難となり、また、エッチングを強化しようとするとレジスト樹脂も傷んでしまう。従って、従来より用いられているエッチング液では均一な細線を形成することが困難で、アルミニウムの化学エッチングでは、せいぜい２００μｍ幅の細線が限界とされていた。
近年においてはさらに高密度実装が要求され、アルミニウムのより細い細線を形成することが強く要請されている。
本発明は、３０μｍのアルミ細線を形成可能なエッチング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のアルミニウム系材料のエッチング方法は、表面にレジストパターンマスクが形成されてなるアルミニウム系材料を少なくとも塩化第二鉄と塩化アンモニウムを含有するエッチング溶液でエッチング処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、従来困難とされていた３０μｍ幅の細線を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明において、エッチングされるアルミニウム系材料は表面にレジストパターンマスクが形成されてなる。
アルミニウム系材料としては、アルミニウム及びアルミニウム合金を挙げることができるがアルミニウム系材料としてはアルミニウム純度が９９．５質量％以上のものが好ましく、９９．９質量％以上であることがより好ましい。このアルミニウム系材料としては、回路用アルミ箔あるいは放熱板用アルミ箔を表面に有するプリント基板、マイクロマシン関連機器、ホログラム、微細なパターンを用いるアルミ工芸品等を挙げることができるが、アルミニウム系材料表面に微細なパターンを形成するものであればこれらに限定されるものではない。
【０００７】
レジストパターンマスクを形成するレジスト材としては特に限定されるものではないが、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）が好ましく用いられる。もちろん、液状レジストを塗布してレジストパターンマスクを形成してもよい。このレジストパターンマスクはフォトリソグラフィーにより所定の形状の細線形成のためのパターンが形成されている。
【０００８】
アルミニウムは非常に酸化されやすいため、室温においてアルミニウムの表面は常に酸化皮膜によって覆われている。細線形成のためのエッチングに当たっては、アルミニウム系材料表面に油脂や酸化皮膜があると、その場所のエッチングが阻害されエッチングで形成される細線の精度が低下させられるので、エッチング前に油脂などを除去する脱脂処理、表面から酸化皮膜を除去する活性化処理を行うことが好ましい。
【０００９】
脱脂処理としては、界面活性剤水溶液の浸漬処理を採用することができる。界面活性剤としては中性界面活性剤が好ましく、アルキルベンゼンスルホン酸塩などの高級アルキルスルホン酸塩などを例示できる。
【００１０】
脱脂処理を施したアルミニウム系材料は、水洗することなくそのまま、活性化処理が行われる。
脱脂処理したアルミニウム系材料の活性化は露出表面に精製した酸化皮膜を除去する処理であり、塩酸、硫酸、硝酸などの酸を用いることができるが、細線形成のための活性化処理としては、燐酸水溶液を用いると、レジストの剥離もなく、良好に酸化皮膜が除去できるので好ましい。この燐酸水溶液は燐酸のみからなるものでもよく、必要に応じて有機酸、キレート化剤などを加えてもよい。有機酸としては、グルコン酸、キレート化剤としてはＥＤＴＡ、グルコン酸ソーダ、クエン酸ソーダ、尿素、カルボン酸アンモニア、クエン酸アンモン、グルコン酸アンモン、ロッシェル塩等を例示できる。
【００１１】
この燐酸水溶液としては２〜３０質量％の水溶液が好ましい。低濃度の燐酸水溶液を用いる場合は、塩酸または硫酸などを添加して、水溶液のｐＨを１以下とすることが好ましい。燐酸水溶液による活性化の場合は、水溶液の温度を３０〜７０℃とすることが好ましく、４０〜６０℃とすることがより好ましく、５０〜５５℃とすることがさらに好ましい。このような水溶液に上記アルミニウム系材料を浸漬すると、全表面から水素ガスが発生して、酸化物がアルミニウム系材料表面から除去される。この処理時間は燐酸濃度、温度に応じて適宜選択されるが、通常は３０秒〜３分、より好ましくは１〜１．５分である。
【００１２】
燐酸水溶液で活性化処理したアルミニウム系材料は、そのままエッチング工程にかけてもよいが、さらに塩酸水溶液を用いて更なる活性化を行ってもよい。塩酸水溶液としては１０〜３０質量％の水溶液が好ましく用いられ、加温した塩酸水溶液を用いると反応が激しく、レジストが剥離しやすくなるおそれがあるので、常温の水溶液を用いるのが好ましい。処理時間は５〜１５秒程度が好ましい。
【００１３】
こうして活性化処理されたアルミニウム系材料は、そのまま、水洗することなしにエッチング溶液に浸漬してエッチング処理が行われる。
本発明においては、塩化第二鉄と塩化アンモニウムを含有するエッチング溶液を用いる。エッチング溶液中の塩化第二鉄の濃度は２０〜４０質量％であることが好ましく、塩化アンモニウム濃度は５〜１５質量％であることが好ましい。この溶液を用いることにより、細線処理が安定化し、このため、従来困難であった１００μｍ以下の細線の形成が可能となる。また、エッチング速度も８μｍ／分以上という速い速度でエッチングが可能となる。
このエッチング溶液はさらに塩酸、硫酸などの無機酸を加えてもよい。有機酸を加えることもできるが、レジストの密着性を弱める傾向にあり、添加には注意を要する。さらに、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、グルコン酸ソーダ、クエン酸ソーダ、尿素、カルボン酸アンモニア、クエン酸アンモン、グルコン酸アンモン、ロッシェル塩などのキレート化剤を加えると、さらに細線形成が安定化するので好ましい。キレート化剤の濃度は３から１５質量％とするのが好ましい。
【００１４】
このエッチング溶液の好ましい組成の一例として、２０〜４０質量％の塩化第二鉄、５〜３０質量％の塩酸、１〜１０質量％の硫酸、５〜１５質量％の塩化アンモニウム、３〜１５％のＥＤＴＡを例示できる。エッチング溶液の温度は３０〜６０℃が好ましく、４５〜５０℃がより好ましい。エッチング処理時間は、形成する細線の太さ、エッチングの深さにもよるが、５〜２０秒が好ましく、８〜１５秒がより好ましい。
【００１５】
エッチング処理後は、水洗した後、エッチング時に表面のアルミニウム系材料露出部表面には黒色の酸化皮膜が形成されているのでこれを除去する。この段階ではエッチングが完了しているため、レジストの剥離などの心配は不要となり、したがって、通常、酸化皮膜の除去に用いられる液はいずれも用いることができる。このような液の一例として例えば２０〜４０％の硝酸水溶液を挙げることができる。処理時間は１０〜２０秒程度で十分である。
【００１６】
次いで、エッチング完了後のアルミニウム系材料からレジストを剥離する。従来、レジストの剥離にはアルカリが用いられてきたが、アルカリではアルミニウム系材料表面を傷めるおそれもあるので、剥離材として、酢酸または酢酸エステルを用いることが好ましい。酢酸エステルとしては酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル等をあげることができる。
【００１７】
このレジストの剥離処理は、常温で行うことができ、１〜５分で行うことができる。
【００１８】
上述の方法でアルミニウム系材料をエッチング処理すれば、３０μｍのラインアンドスペースパターンのレジストマスクを形成したアルミ基板であっても、ラインが切れたり、隣接するラインが接続したりするようなこともなく、きれいな３０μｍのラインパターンをアルミ基板上に形成できる。
【実施例】
【００１９】
以下に、実施例を用いて、本発明をさらに説明する。
【００２０】
（実施例１）
ポリイミド基板上に厚さ１２μｍのアルミニウム箔を積層した基板上にドライフィルムレジスト（ＡＱ２０７５；旭化成社製）を用いてフォトリソグラフィーにより幅、間隔ともに３０μｍのラインパターンを形成するためのマスクパターンを形成した。
【００２１】
この基板を４０℃の中性界面活性剤質量１％水溶液の超音波浴に１０分間浸漬して脱脂した後引き上げ、そのまま、５０℃の２０質量％燐酸水溶液に浸漬して活性化処理を行ったところ、基板のマスクパターンを搭載したアルミ箔表面前面から水素ガスが発生した。８０秒間浸漬後、引き上げ、そのまま室温の２０％塩酸水溶液に浸漬してさらに活性化を行ったところ、さらに激しく水素ガスが発生した。燐酸水溶液への浸漬後、及び塩酸水溶液浸漬後の基板にはレジストの浮き上がり等は全く見られなかった。
【００２２】
浸漬８秒後、引き上げ、４８℃のエッチング溶液に浸漬した。エッチング溶液の組成は３０％塩化第二鉄、１０％塩酸、５％硫酸、１０％塩化アンモニウム、５％ＥＤＴＡとした。エッチング液に１０秒間浸漬後、引き上げ、水洗してエッチング液を洗い流した。
レジストのラインパターン間の亜鉛箔露出部分はエッチングされ、その表面には黒色のアルミ酸化皮膜が形成されていた。
【００２３】
この基板を３５℃の３０質量％硝酸水溶液に１５秒間浸漬してアルミ酸化皮膜を除去後、水洗した後、３０％酢酸水溶液に浸漬してレジストを剥離し、十分水洗後、乾燥した。得られた基板を調べたところ、きれいな３０μｍのラインアンドスペースパターンが形成されており、アルミ細線の断線もなく、隣接するアルミ線の短絡もなく、全体にわたって線幅、間隔の乱れの見られないものであった。
【００２４】
（比較例１）
実施例１で用いたと同様の基板上に幅、間隔ともに１００μｍのラインパターン用のマスクパターンとした以外は実施例１と同様にしてマスクパターンを形成した。
【００２５】
この基板を実施例１と同様にして脱脂処理後、４２℃のエッチング溶液に浸漬した。エッチング溶液の組成は、３９．５％塩化第二鉄、５％塩酸とした。エッチング液に４０秒間浸漬後、引き上げ、水洗してエッチング液を洗い流した。最後にレジストを剥離し、十分水洗後、乾燥した。
得られたエッチングパターンを調べたところ、アルミ細線は断線、細線幅の大幅な乱れ、隣接する細線の短絡などが多数生じており、回路パターンとしては不適当なものであった。
【００２６】
以上から、本発明の方法によれば、従来、化学エッチングによる２００μｍ以下のアルミ細線の形成は困難とされていたにもかかわらず、これよりはるかに細かい３０μｍという細線を形成できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、高密度実装の回路基板の製造を可能とし、かつ、マイクロマシンの更なる小型化を可能とし、さらに微細なパターニングが可能であることから各種アルミ工芸品の製作など、各種分野の発展に寄与可能な技術として有用である。