(57)【要約】カソード（１０２）と、アノードを形成することになるカード（４２）との間に電圧を印加することにより、カード上の銅がエッチングされる。カソード（１０２）とカード（４２）は、電解液に浸漬され、電解液は、第１の正の酸化数を有する金属原子を有するイオンを形成した第１の状態から、第１の酸化数より小さい第２の正の酸化数を有する金属原子を含むイオンを形成した第２の状態へ還元されてよい少なくとも第１の成分を含む。第１の状態から第２の状態へ還元するための電解液の第１の酸化還元電位は、二価の銅イオンを金属性の銅に還元するための電解液の第２の酸化還元電位より大きい。エッチング中、第１の成分が第１の状態から第２の状態へ還元される間、カード上の金属性の銅は酸化され、正に帯電した銅イオンに転化される。カソード上に金属性の銅が沈殿されないため、カード上のエッチングされた構造の品質が向上する。
2005502785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード（１２；５８、６６；１０２、１０４）と、アノードを構成する基板（２；４２）との間に電圧が印加され、電解液中に前記カソード（１２；５８、６６；１０２、１０４）と前記基板（２；４２）が浸漬される、前記基板（２；４２）上の銅をエッチングする方法であって、前記電解液が、第１の正の酸化数を有する金属原子を有するイオンを形成した第１の状態から、前記第１の酸化数より小さい第２の正の酸化数を有する前記金属原子を含むイオンを形成した第２の状態へ還元される少なくとも第１の成分を含み、前記第１の状態から前記第２の状態へ還元するための前記電解液の第１の酸化還元電位が、二価の銅イオンを金属性の銅に還元するための前記電解液の第２の酸化還元電位より大きく、前記第１の成分が、前記第１の状態から前記第２の状態へ還元される間、前記基板（２；４２）上の金属性の銅が酸化され、正に帯電した銅イオンに転化されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記第１の成分が、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｅ、およびそれらの無機および有機複合体からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の成分が、Ｆｅであり、Ｆｅが、Ｆｅ３＋またはその前駆体の形で前記電解液に追加される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板上の前記銅をエッチングするための前記電解液の能力が、印加電圧がない場合、６から１００ｎｍ／ｓのエッチング速度に対応する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
第２の成分が、前記電解液にさらに追加され、前記第２の成分が、第１の正の酸化数を有する原子を有するイオンを形成した第１の状態から、前記第１の正の酸化数より小さい第２の正の酸化数を有する前記原子を含むイオンを形成した第２の状態へ還元され、前記第２の成分を前記第１の状態から前記第２の状態へ還元するための電解液の第３の酸化還元電位が、二価の銅イオンを金属性のイオンに還元するための電解液の第２の酸化還元電位より低いものである、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の成分が、Ｓｎであり、Ｓｎが、０．００５から０．４ｍｏｌ／ｌの濃度で電解液中に存在することが好ましい、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記電解液が、０．０１から０．５ｍｏｌ／ｌの濃度でフッ化物イオンＦ−をさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記電解液が、０．０３から１．５ｍｏｌ／ｌの濃度で、塩化物イオンＣｌ−をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記印加電圧が、０．５から６Ｖである、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の成分の濃度が、０．０２から０．７ｍｏｌ／ｌである、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記電解液に、少なくとも２つの異なる第１の成分が追加される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記電解液のｐＨが、−０．５から４．０である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記電解液が、前記第１の成分を前記第２の状態から前記第１の状態へ転化するための強力な酸化剤、例えば、Ｎａ２Ｓ２Ｏ８である再生剤で処理される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の成分の前記第２の状態を第３の状態へ還元するための前記電解液の第４の酸化還元電位が、水素ガスの酸化還元電位より低い、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
電圧発生器（６０４）と、前記電圧発生器（６０４）の陰極に接続されるように配設されたカソード（１２；５８、６６；１０２、１０４）と、電解液を含むように配設された容器（６００）とを含み、前記カソード（１２；５８、６６；１０２、１０４）と、アノードを構成するように、前記電圧発生器（６０４）の陽極に接続されるように配設された基板（２；４２）が電解液中に浸漬される、前記基板（２；４２）上の銅をエッチングするためのデバイスであって、前記容器（６００）が、第１の正の酸化数を有する金属原子を有するイオンを形成した第１の状態から、前記第１の酸化数より小さい第２の正の酸化数を有する前記金属原子を含むイオンを形成した第２の状態へ還元される少なくとも第１の成分を含む電解液を受けるように配設され、前記第１の状態から前記第２の状態へ還元するための前記電解液の第１の酸化還元電位が、二価の銅イオンを金属性の銅に還元するための前記電解液の第２の酸化還元電位より大きいことを特徴とする、デバイス。
【請求項１６】
再生容器（６１２）が、前記容器（６００）から電解液を受けるように配設され、前記再生容器（６１２）が、第１の成分を第２の状態から第１の状態へ転化するために、再生剤を追加するための手段（６２０、６２２、６２４、６２６、６２８）と、このようにして再生された電解液を前記容器（６００）に再循環させるための手段（６１６）とを有する、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記基板（２；４２）の第１の平坦側（６；４６、５２）と前記基板（２；４２）に対面する前記カソード（１２；５８、６６；１０２、１０４）の第１の平坦側（２０２）との間の距離（Ｈ；Ｈ１、Ｈ２）が、１０ｍｍ未満である、請求項１５または１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
カソード（１２；５８、６６；１０２、１０４）と、アノードを構成する基板（２；４２）との間に電圧が印加され、電解液中に前記カソード（１２；５８、６６；１０２、１０４）と前記基板（２；４２）が浸漬される、前記基板（２；４２）上の銅を電気化学的にエッチングする際に使用するための電解液であって、前記電解液が、第１の正の酸化数を有する金属原子を有するイオンを形成した第１の状態から、前記第１の酸化数より小さい第２の正の酸化数を有する前記金属原子を含むイオンを形成した第２の状態へ還元される少なくとも第１の成分を含み、前記第１の状態から前記第２の状態へ還元するための前記電解液の第１の酸化還元電位が、二価の銅イオンを金属性の銅に還元するための前記電解液の第２の酸化還元電位より大きいことを特徴とする、電解液。
【請求項１９】
０．０２から０．７ｍｏｌ／ｌの濃度のＦｅを含む、請求項１８に記載の電解液。
【請求項２０】
０．００５から０．４ｍｏｌ／ｌの濃度のＳｎを含む、請求項１８または１９に記載の電解液。
【請求項２１】
０．０１から０．５ｍｏｌ／ｌの濃度のフッ化物イオンＦ−を含む、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の電解液。
【請求項２２】
０．０３から１．５ｍｏｌ／ｌの濃度の塩化物イオンＣｌ−を含む、請求項２１に記載の電解液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カソードと、アノードを構成する基板との間に電圧が印加され、カソードと基板が電解液に浸漬される、カードまたは基板上の銅をエッチングする方法に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、電圧発生器と、電圧発生器の陰極に接続されるように配設されたカソードと、電解液を含むように配設された容器とを含み、カソードと、アノードを構成するように電圧発生器の陽極に接続されるように配設された基板が電解液に浸漬される、基板上の銅をエッチングするためのデバイスに関する。
【０００３】
さらに、本発明は、カソードと、アノードを構成する基板との間に電圧が印加され、カソードと基板が電解液に浸漬される、基板上の銅を電気化学的にエッチングする際に使用するための電解液に関する。
【背景技術】
【０００４】
例えば、回路基板の製造用の銅積層板などの基板上にある導電体のようなパターンを製造するさい、導電層の部分を除去するためにエッチングが使用されることが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板は、一般に、平坦な面の片側または両側上の銅層が設けられた非伝導性材料からなるシートを有する。一般に、銅層上に、感光性コーティングが施される。フォトグラフィープロセスが用いられて、マスタまたはテンプレートからコーティングへ所望のパターンを転写した後、パターンの周りにあるコーティングの部分が除去される。エッチング動作において、銅層は、コーティングが除去されたがエッチングされて取り除かれる一方で、銅層は、コーティングにより覆われたままの銅層の部分に残る。エッチングは、多くの場合、電気化学的エッチングとして実行され、この方法では、カソードと、アノードを構成する基板との間に電圧が印加され、アノードとカソードの両方が、導電性の電解液に浸漬される。このようなエッチング方法は、例えば、欧州特許出願公開第０８８９６８０号および国際特許出願公開第９８／１０１２１号に開示されている。電気化学的エッチングの１つの問題として、エッチングされて取り除かれる銅層の部分を電源に継続して電気的に接触させることが必要なことが挙げられる。エッチング中、銅層の一部分がこの電気的接触を失えば、この部分は、エッチングして取り除くことができない「ｉｓｌｅｔ」を形成することになる。別の問題として、酸化され銅イオンに転化される銅層の銅が、カソード上で還元され、金属性の銅を新たに形成することになることが挙げられる。このような沈殿が、カソードの表面にわたって均一に分布しないため、カソードと基板との間の距離は、基板の平坦な側にわたって変動することになる。これが原因となって、エッチング効果も基板の平坦な側にわたって変動することになり、基板の部分の中に、過度にエッチングされた部分と、十分にエッチングされていない部分が生じることになる。これらの問題を解消するために、基板とカソードとの間の距離を、銅の沈殿により、この距離を変化させても、その大きさに対して問題とならない程度に長くする必要がある。カソードと基板との間の距離が長くなれば、所望の電流密度、ひいては十分なエッチング速度を得るために、基板とカソードとの間に高電圧を印加する必要がある。しかしながら、高電圧が印加されれば、導電体の寸法は所望のものにならない。これにより、基板上の導電体は、意図された伝導性および抵抗性を得ることができず、それによって、エッチングされた基板を大量に排除する必要が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、上述した欠点を解消および削減し、エッチングされた基板の欠陥率が低い効率的な基板エッチング方法を提供することである。
【０００７】
より詳細には、本発明により、カソードと、アノードを構成する基板との間に電圧が印加され、電解液中にカソードと基板が浸漬される、基板上の銅をエッチングする方法であって、電解液が、第１の正の酸化数を有する金属原子を有するイオンを形成した第１の状態から、第１の酸化数より小さい第２の正の酸化数を有する金属原子を含むイオンを形成した第２の状態へ還元される少なくとも第１の成分を含み、第１の状態から第２の状態へ還元するための電解液の第１の酸化還元電位が、二価の銅イオンを金属性の銅に還元するための電解液の第２の酸化還元電位より大きく、第１の成分が、第１の状態から第２の状態へ還元される間、基板上の金属性の銅が酸化され、正に帯電した銅イオンに転化されることを特徴とする方法が提供される。
【０００８】
本発明の別の目的は、上述した欠点を解消または削減し、エッチングされた基板の欠陥率が低く、効率的に基板をエッチングできる基板エッチングデバイスを提供することである。
【０００９】
より詳細には、本発明により、電圧発生器と、電圧発生器の陰極に接続されるように配設されたカソードと、電解液を含むように配設された容器とを含み、カソードと、アノードを構成するように、電圧発生器の陽極に接続されるように配設された基板が電解液中に浸漬される、基板上の銅をエッチングするためのデバイスであって、容器が、第１の正の酸化数を有する金属原子を有するイオンを形成した第１の状態から、第１の酸化数より小さい第２の正の酸化数を有する金属原子を含むイオンを形成した第２の状態へ還元される少なくとも第１の成分を含む電解液を受けるように配設され、第１の状態から第２の状態へ還元するための電解液の第１の酸化還元電位が、二価の銅イオンを金属性の銅に還元するための電解液の第２の酸化還元電位より大きいことを特徴とするデバイスが提供される。
【００１０】
また、本発明の目的は、上述した欠点を解消または削減し、エッチングされた基板の欠陥率が低く、効率的に基板をエッチングできる基板エッチング用の電解液を提供することである。
【００１１】
より詳細には、本発明により、カソードと、アノードを構成する基板との間に電圧が印加され、電解液中にカソードと基板が浸漬される、基板上の銅を電気化学的にエッチングする際に使用するための電解液であって、電解液が、第１の正の酸化数を有する金属原子を有するイオンを形成した第１の状態から、第１の酸化数より小さい第２の正の酸化数を有する金属原子を含むイオンを形成した第２の状態へ還元される少なくとも第１の成分を含み、第１の状態から第２の状態へ還元するための電解液の第１の酸化還元電位が、二価の銅イオンを金属性の銅に還元するための電解液の第２の酸化還元電位より大きいことを特徴とする電解液が提供される。
【００１２】
本発明のさらなる利点および特徴は、以下の記載および特許請求の範囲から明らかである。
【００１３】
以下、非制限的な実施形態を用いて、添付の図面を参照しながら、本発明についてさらに詳細に記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の記載および特許請求の範囲において、「基板」という用語は、銅層を有するシートを意味する。基板は、例えば、ポリエステル、繊維ガラスで強化されたエポキシ樹脂、セラミック、またはガラスから作られたシートなどの基板を有することができ、１つ以上の表面上に銅層が設けられる。その１つの例は、銅積層板であり、例えば、銅層が設けられ、電子産業用の回路基板の製造を意図された、強化されたエポキシ樹脂シートである。また、「基板」は、固体銅から作られたシートも意味する。
【００１５】
本発明において、銅層が設けられた基板が、電気化学的にエッチングされる。このプロセスにおいて、電圧発生器の陰極にカソードが接続され、基板の銅層は、電圧発生器の陽極に接続されるため、アノードになる。カソードと基板の両方は、電解液に浸漬される。
【００１６】
本発明による電解液は、ある一定の酸化還元電位を有する。酸化還元電位は、電解液の酸化能力の程度であり、含有成分、成分の濃度、電解液の温度に応じたものである。ある反応の酸化還元電位が、電解液の酸化還元電位より低ければ、詳細な記載に概して描かれ使用されているように、左側に進むことになる。このタイプの反応に含まれる成分の形は、酸化還元対と呼ばれる。電解液にいくつかの酸化還元対が存在する場合、酸化還元電位が最も高い酸化還元対は還元され、すなわち、反応は右側に進むことになるが、酸化還元電位が最も低い酸化還元対は酸化され、すなわち、反応は左側に進むことになる。したがって、銅の酸化還元反応を以下のように書き表すことができる。
Ｃｕ２＋＋２ｅ−⇔Ｃｕ    Ｅ°＝０．３４Ｖ
【００１７】
濃度依存活動度がすべての含有成分に対して１であり、温度が２９８°Ｋの場合、酸化還元対の酸化還元電位は、酸化還元対の標準電極電位Ｅ°に等しい。標準電極電位の表値が、多数の酸化還元電位に対して利用可能である。したがって、標準電極電位は、酸化還元反応が進むであろう方向を予測する際に非常に有益である。上記のような銅の還元の標準電極電位Ｅ°は、約０．３４Ｖである。以下の記載において、実用的な理由から、異なる酸化還元対の酸化還元電位を比較する場合、標準電極電位が利用される。しかしながら、実際の電解液において、反応の方向と速度を決定するのは、現行の温度と現行の活動度における酸化還元電位であって、標準電極電位ではない。
【００１８】
水の他に、電解液は、第１の成分をさらに含む。第１の成分は、第１の正の酸化数を有する金属原子を有するイオンを形成した第１の状態と、第２の正の酸化数を有する前記金属原子を含むイオンを形成した第２の状態とを有し、第２の正の酸化数は、前記第１の正の酸化数より小さい。前記金属原子は、Ｆｅ、Ｃｅ、またはＭｎであることが好ましいが、Ｆｅであることが最も好ましい。前記金属原子は、化合物イオンに含まれるか、または前記金属イオンに含まれることができる。
【００１９】
カソードと、基板の銅層の形をしたアノードとの間に電圧が印加されると、電子がアノードから取り除かれ、カソードへと運ばれる。アノードでは、銅の酸化が起こり、上述した銅の酸化還元反応が左側に進み、銅イオンが発生する。以下の記載によれば、電解液の性質により、カソードには銅の沈殿がない。
【００２０】
第１の成分を第１の状態から第２の状態へ還元するための電解液の第１の酸化還元電位は、上記の反応式に従って銅を還元するための電解液の第２の酸化還元電位より高い。したがって、銅イオンと第１の成分の両方を含有する電解液において、第１の成分は還元されることになるが、銅イオンは還元されない。第１の成分が、第１の正の酸化数を有する金属原子を有するイオンを形成した第１の状態から、第２の正の酸化数を有する前記金属原子を含むイオンを形成した第２の状態へ還元されると、第１の成分が還元されても、第１の成分の第２の状態がイオンであるため、カソードに沈殿は生じない。第１の成分の第１および第２の状態の両方は、電解液中で比較的溶解しやすいイオンでなければならない。これらのイオンが溶解しやすければ、イオンの局所濃度が比較的高い場合であっても、アノードとカソードに近接した位置に生じることがあるカソードやアノード上の塩の沈殿の危険性がほとんどない。第１の成分の第１および第２の状態の可溶性は、電解液中で少なくとも約０．０５ｍｏｌ／ｌであることが適切である。
【００２１】
本発明による方法で使用可能な第１の成分は、鉄Ｆｅである。Ｆｅは、Ｆｅ３＋の形をして第１の状態と、Ｆｅ２＋を形成した第２の状態を有する。この酸化還元対の酸化還元反応は、以下のように書き表すことができる。
Ｆｅ３＋＋１ｅ−⇔Ｆｅ２＋    Ｅ°＝０．７７Ｖ
【００２２】
Ｆｅ３＋をＦｅ２＋に還元するための標準電極電位Ｅ°は、約０．７７Ｖであり、すなわち、Ｃｕ２＋を還元するための標準電極電位より高い。Ｃｕ２＋とＦｅ３＋の両方を含有する電解液において、Ｆｅ３＋は、カソード上でＦｅ２＋に還元されるのに対して、Ｃｕ２＋は、溶液中にＦｅ３＋が残留する限り、イオンの形で残る。したがって、電解液中にＦｅ３＋がある限り、カソード上で沈殿は生じないことから、基板とカソードとの間の距離を、従来可能であったものよりも著しく短くすることができ、長くすることさえできるようになる。
【００２３】
一般的に、銅は、上述した０．３４Ｖより高い標準電極電位を有する酸化還元対に含まれた、いわゆる還元形より貴重ではないと考えられている。電解液中に２つの酸化還元対が混合される場合、酸化還元電位がより高い酸化還元対の還元の方向は右側に進むことになり、酸化還元電位がより低い酸化還元対の酸化還元反応は、左側へ進むことになる。第１の状態にある第１の成分を含む電解液に、金属性の銅Ｃｕが浸漬される場合、第１の成分は、第１の状態から第２の状態へ還元されるのに対して、銅は、銅イオンＣｕ２＋に酸化される。これは、第１の成分を第１の状態から第２の状態へ還元するための第１の酸化還元電位が、銅イオンを金属性の銅へ還元するための第２の酸化還元電位より大きいためである。したがって、第１の成分は、基板の銅層上で化学的に銅をエッチングすることになる。このような化学エッチングは、電圧とは関係ない。その結果、第１の成分は、「ｉｓｌｅｔ」、すなわち、エッチングされ取り除かれるはずが、電圧発生器の陽極との電気的接触を失ってしまった銅層上の部分、のエッチングを助長する。これにより、高品質基板の量が増大し、基板上により複雑化した構造をエッチングすることができるようになる。第１の成分としてＦｅを用いると、基板の銅層上での銅の化学的エッチングは、以下に簡潔に表した反応に従って進む。
Ｃｕ＋２Ｆｅ３＋⇒Ｃｕ２＋＋２Ｆｅ２＋
【００２４】
このように、本発明によれば、第１の成分が使用される、化学的エッチングと電気化学的エッチングが同時に利用されることにより、カソード上での沈殿が防止され、基板の銅層上において銅を化学的にエッチングすることができる。別の利点として、予想に反して、カソード上に銅が沈殿すれば、第１の成分は、この銅も化学的にエッチングするため、カソードは沈殿がない状態が保たれることになる。
【００２５】
多くの他の化合物は、第１の成分として作用し得る。このような第１の成分の例は、マグネシウムＭｎおよびセリウムＣｅである。これらの第１の成分を第１の状態から第２の状態に還元するための酸化還元反応は、以下の式および標準電極電位Ｅ°を有する。
Ｍｎ３＋＋ｅ−⇔Ｍｎ２＋    Ｅ°＝約１．５Ｖ
Ｃｅ４＋＋ｅ−⇔Ｃｅ３＋    Ｅ°＝約１．７Ｖ
【００２６】
上述したＦｅ、Ｍｎ、およびＣｅの他に、これらの物質とともに複数の他の物質の無機および有機複合体が、第１の成分として使用するのに適している。さらに、多数の異なる化合物イオンを用いることができる。このような第１の成分とそれらの酸化還元反応の例は、
ＭｎＯ４−＋８Ｈ＋＋５ｅ−⇔Ｍｎ２＋＋４Ｈ２０    Ｅ°＝１．５１Ｖ
Ｃｒ２Ｏ７２−＋１４Ｈ＋＋６ｅ−⇔２Ｃｒ３＋＋７Ｈ２０    Ｅ°＝１．３３Ｖ
このように、上記の例において、第１の正の酸化数から、前記第１の正の酸化数より小さい第２の正の酸化数への還元で転化されるのは、イオンに含まれる金属原子、すなわち、ＭｎまたはＣｒである。
【００２７】
酸化還元対の標準電極電位の表を検討することにより、第１の成分として使用可能な化合物をさらに見つけることができる。有機複合体の例は、鉄ビピリジン［Ｆｅ（ｂｉｐｙ）２］３＋および［Ｆｅ（ｂｉｐｙ）３］３＋である。
［Ｆｅ（ｂｉｐｙ）２］３＋＋ｅ−⇔［Ｆｅ（ｂｉｐｙ）２］２＋    Ｅ°＝０．７８Ｖ
［Ｆｅ（ｂｉｐｙ）３］３＋＋ｅ−⇔［Ｆｅ（ｂｉｐｙ）３］２＋    Ｅ°＝１．０３Ｖ
【００２８】
第１の成分は、第１および第２の状態において、健康および／または環境に有害なものでないことが好ましく、または、有害であっても、その程度が適度にわずかであることが好ましい。また、第１の成分は、低コストで市販されることが好ましい。
【００２９】
本発明によるエッチングは、電気化学的および化学的なものである。エッチングのほとんどは、アンダーエッチングが減少するということから、電気化学的であることが好ましい。基板の銅層から除去される銅の約７０から９０％、好ましくは、約８０％は、電気化学的エッチングにより除去されるべきであり、銅の残りの約３０から１０％、好ましくは、約２０％が、化学エッチィングにより除去されるべきである。したがって、電解液の化学的エッチングの効果は、不必要に強力である必要はない。化学的エッチング速度は、化学的にエッチングされる銅層の時間単位あたりの厚みの減少として定義される。化学的エッチング速度、すなわち、電圧を印加することなく銅層をエッチングする電解液の能力は、約６から１００ｎｍ／ｓ、好ましくは、約１０から７０ｎｍ／ｓでなければならない。所望の化学エッチング速度は、基板上に作製される予定の導電体のサイズに応じる。導電体の幅が約５０μｍであり、銅層の厚みが、一般に、約１８から３５μｍ以下である基板をエッチングするさい、一般に、１０から５０ｎｍ／ｓ、より好ましくは、約３０ｎｍ／ｓのようなより低い化学的エッチング速度が好ましい。導電体の幅が約２０μｍの場合、１０から２０ｎｍ／ｓなどのさらに低い化学的エッチング速度の電解液を使用しなければならない。
【００３０】
第１の成分の濃度は、約０．０２から０．７ｍｏｌ／ｌであることが適切であり、約０．０５から０．５ｍｏｌ／ｌであることが好ましい。濃度は、第１の成分を第１の状態から第２の状態へ還元するための酸化還元電位と、所望の化学的エッチング効果を考慮しながら選択されなければならない。したがって、第１の成分がＦｅの形のものである場合、約０．１から０．５ｍｏｌ／ｌのＦｅ３＋の濃度を使用することが有用である。幅が５０μｍの上述した導電体およびさらに薄い導電体などの小さな構造をエッチングする場合、Ｆｅの濃度は、約０．０５から０．３ｍｏｌ／ｌのＦｅ３＋であることが適切であり得る。
【００３１】
第１の成分を第１の状態から第２の状態へ還元するための電解液の第１の酸化還元電位と、二価の銅イオンを金属性の銅に還元するための電解液の第２の酸化還元電位との間の差が大きいほど、化学的エッチング速度が過度に高くならないように、第１の成分の濃度が低くなる。したがって、Ｃｅを使用する場合、Ｃｅ４＋の濃度は、Ｆｅを使用する場合のＦｅ３＋の濃度よりかなり低いものでなければならない。第１の成分の濃度がより低い場合、電解液中を移動するイオンの数は減少することになる。これにより、分極が生じ、すなわち、カソードに正に帯電したイオンが不足し、アノードに負に帯電したイオンが不足するということである。高度の分極には、十分な電流密度を与えて、十分なエッチング速度を得るための印加電圧を上げる必要がある。しかしながら、電圧を上げると、導電体の寸法に関する上述した問題が生じることになる。
【００３２】
第１の酸化還元電位は、適切な化学エッチング速度を与えるために、約１．０Ｖより小さく、約０．４Ｖより大きいものであることが好ましい。この場合、特に好ましい成分は、Ｆｅである。現行温度と濃度でＦｅ３＋からＦｅ２＋へ還元するための酸化還元電位は、比較的低い。その結果、Ｆｅ３＋の濃度を比較的高く維持することが可能であり、エッチング効果を過度に増大させることなく、分極が低減する。Ｆｅ３＋は、移動可能であり、カソードから効率的に電子を取り上げる小さなイオンであるため、分極が低減する。
【００３３】
場合によっては、２つの異なる第１の成分を使用することが好ましいことがある。例えば、Ｃｅの場合Ｃｅ４＋を第１の状態において高度に酸化するＣｅなどの第１の成分を使用する場合、Ｆｅなど、もう１つの第１の成分を追加することが有用である。Ｆｅは、Ｆｅ３＋またはＦｅ２＋の形で追加されることが出来る。Ｃｅ４＋が存在する場合のＦｅ３＋の化学的エッチング効果は、非常に制限される。しかしながら、その電荷と、電解液に過度に高い酸化還元電位をもたらすことなく、Ｃｅ４＋より高い濃度に追加可能であるということから、Ｆｅ３＋は、電解液における分極を低減させることにある。その結果、電圧は、電解液における所与の所望の電流密度で低下されることにより、アンダーエッチングが低減される。
【００３４】
第１の成分を有する電解液に第２の成分を追加することが適切な場合も多い。第２の成分は、第１の正の酸化数を有する原子を有するイオンを形成した第１の状態から、前記第１の正の酸化数よりも小さい第２の正の酸化数を有する前記原子を含むイオンを形成した第２の状態へ還元されることができ、第１の状態から第２の状態へ第２の成分を還元するための電解液の第３の酸化還元電位は、二価の銅イオンを金属性の銅に還元するための電解液の第２の酸化還元電位より小さい。したがって、第２の成分は、銅をエッチングできない。一方で、第２の成分は、電解液中でのイオンの移動に良い影響を有する。その結果、第２の成分は、電解液における分極を低減し、それによって、より低い電圧で所望の電流密度を与えることができるようになり、アンダーエッチングが低減する。適切な第２の成分は、電解液中で移動可能であり、分極を効率的に低減させるものである。したがって、第２の成分は、高電荷、小サイズを有するものでなければならず、水または沈殿物と関連するものであってはならない。第２の成分は、Ｓｎであることが好ましい。Ｓｎは、Ｓｎ４＋として存在することができ、以下の酸化還元反応に従って、Ｓｎ２＋に還元されることができる。
Ｓｎ４＋＋２ｅ−⇔Ｓｎ２＋    Ｅ°＝０．１５Ｖ
【００３５】
このようにして、第２の成分は、カソード上の電子を取り上げ、還元されることができる。しかしながら、これらの電子は、電解液のバルクにおいて、第１の成分に与えられることになり、その後、第１の状態から第１の状態へ還元される一方で、第２の成分は、第１の状態に酸化される。その結果、第２の成分は、電子キャリヤとして作用するように見える。第２の成分を第１の状態から第２の状態へ転化するための第３の酸化還元電位が、銅イオンを金属性の銅に還元するための第２の酸化還元電位より低いため、第２の成分の沈殿の危険性がなく、これは、銅イオンと第１の成分の第１の状態の両方が、第２の成分の第２の状態を酸化し、それが第１の状態に転化するためである。第２の成分の第３の状態は、帯電されないか、または第２の成分の第２の状態より低い電荷を有する正に帯電されたイオンを構成するが、これも、銅イオンと第１の成分の第１の状態の両方により酸化されることになることは言うまでもない。
【００３６】
第２の成分の濃度は、約０．００５から０．４ｍｏｌ／ｌであることが適切であり、約０．０５から０．２ｍｏｌ／ｌであることが好ましく、約０．１ｍｏｌ／ｌであることがより好ましい。
【００３７】
Ｓｎ２＋の溶解度は、電解液に制限され、言い換えれば、Ｓｎ２＋の濃度は、非常に低く保たれなければならない。しかしながら、フッ化水素ＨＦを電解液に追加すると、例えば、ＳｎＯ２の形でＳｎの沈殿が生じないように、分極を低減するために適切なＳｎの量が電解液中に存在し得るようにＳｎの溶解度が増大することが分かった。この理由は、ＳｎＦ４が、非常に容易に溶解可能であるためである。電解液は、約０．０１から０．５ｍｏｌ／ｌのＦ−の濃度を有することが適切であることが分かっている。上述した記載によれば、ＨＦを含有する電解液中では、約０．００５から０．４ｍｏｌ／ｌのＳｎの濃度を使用することが適切であることが分かっている。ＨＦを追加すると、ｐＨが低下し、それによって、多数のイオンの溶解度、とりわけ、Ｆｅ３＋の溶解度が増大する。ＨＦの別の利点は、Ｈ＋およびＦ−を形成した小さく移動可能なイオンが、電解液に追加されることによって、分極が低減されることである。
【００３８】
また、電解液中にＳｎが存在しない場合でも、ＨＦを追加することにより、分極低減効果が得られることが分かっている。言い換えれば、例えば、電解液に、ＨＦまたはＮａＦを形成したフッ素イオンＦ−が追加されて、電解液中にＳｎが存在するか否かにかかわらず、分極が低減されるということである。
【００３９】
電解液は、電解液において正に帯電されたイオンの対イオンである負に帯電されたイオンを含まなければならない。これらの負に帯電されたイオンは、電解液中に存在する銅イオンに対して、さらに、第１の成分および、存在する場合、第２の成分の正に帯電されたイオンに対して良好な溶解度をもつものでなければならない。沈殿を回避するために、電解液中に含まれるイオンの塩などの溶解度制限値を超過してはならない。
【００４０】
さらに、負に帯電されたイオンは、電気化学的エッチング中にガスを発生してはならないだけでなく、銅をエッチングしてはならない。適切な対イオンの例は、硫酸塩イオンＳＯ４２−およびフッ化物イオンＦ−であり、それらは共に、銅イオンと鉄イオンに対して良好な溶解度を有する。特に、Ｆ−は、非常に小さく移動可能なイオンであり、それによって、エッチング中、電解液での分極の低減が促される。場合によっては、塩化物イオンＣｌ−は、あまり適切でない対イオンになることがあり、これは、一様でないエッチングおよびピッチ、すなわち、電解液中に浸漬される金属対象物、例えば、導電体、ワイヤなどの望ましくないピットの腐食を生じさせる傾向があるためである。
【００４１】
しかしながら、驚くべきことに、電解液中にフッ化物イオンＦ−が存在すれば、エッチングされた構造、例えば、導電体の品質が、電解液に塩化物イオンＣｌ−をさらに追加することにより高められることが分かった。電解液が、Ｆ−、Ｓｎ４＋、およびＣｌ−の両方を含むことが特に好ましい。ＨＦも追加された電解液中にある塩化物イオンＣｌ−の適切な濃度は、０．０３から１．５ｍｏｌ／ｌであり、０．１から０．５ｍｏｌ／ｌであることが好ましい。塩化物イオンＣｌ−は、例えば、ＮａＣｌまたは塩酸ＨＣｌの形で電解液に追加されることができる。
【００４２】
場合によっては、銅層をエッチングすることなく分極をさらに低減させるために、さらなる化合物を追加することが適切な場合がある。このような適切な化合物の例は、Ｃｕ（ＢＦ４）２、Ｓｎ（ＢＦ４）２、およびＨＢＦ４である。これらの化合物は、約０．０５から０．４ｍｏｌ／ｌの濃度で電解液に追加されることが適切である。
【００４３】
第１の成分を前記第２の状態から第３の状態に還元するための電解液における第４の酸化還元電位は、前記第２の酸化還元電位より低い。その結果、第１の成分の第２の状態は、第１の成分を第３の状態に還元することにより、銅を化学的にエッチングできず、これは、化学的エッチング効果が、上述したように、過度に高度であってはならないため利点である。第１の成分の第３の状態が帯電されていない形であれば、カソードで沈殿が生じていると仮定した場合、それが銅の沈殿であって、溶液中に保持されている第１の成分のものでないことが有利である。また、前記第４の酸化還元電位が、水素ガスを発生させるための酸化還元電位より低いことが好ましい。電解液が、第１の状態にある第１の成分と銅イオンとを意図せずに欠乏した場合、水素ガスを発生することにより、第１の成分はカソード上に沈殿することはない。したがって、上述した第１の成分を第２の状態から第３の状態へ還元するための酸化還元電位とともに、水素ガスを発生させるための酸化還元電位は、以下のように書き表すことができる。
Ｆｅ２＋＋２ｅ−⇔Ｆｅ    Ｅ°＝−０．４４Ｖ
Ｃｅ３＋＋３ｅ−⇔Ｃｅ    Ｅ°＝−２．３Ｖ
Ｍｎ２＋＋２ｅ−⇔Ｍｅ    Ｅ°＝−１．２Ｖ
２Ｈ＋＋２ｅ−⇔Ｈ２      Ｅ°＝０．０Ｖ
【００４４】
このように、Ｆｅ２＋もＣｅ３＋もＭｎ２＋も、基板上の銅をエッチングできず、カソード上にＦｅ、Ｃｅ、またはＭｎの沈殿が生じないことになる。
【００４５】
電解液のｐＨは、約−０．５から４であることが好ましく、約０から２であることがより好ましい。ｐＨが低いほど、含まれる成分の溶解度が高まり、移動可能な水素イオンの濃度が高まることによる分極が低減される。ｐＨは、例えば、硫酸Ｈ２ＳＯ４によって調節されることができる。電極の温度は、一般に、約２０から５０℃に設定される。幅が約５０μｍ以下の導電体などの基板上の小さな構造をエッチングするとき、温度は、約２０から３５℃であることが適切であり、約３０℃であることが好ましい。より大きな構造をエッチングするさい、温度が高いほど化学エッチング速度が高まるため、３５から５０℃などのより高い温度であることが適切であり得る。
【００４６】
基板のエッチング方法において、基板およびカソードは、上述したような種類の電解液に浸漬される。基板の平坦側上にある銅層は、アノードを構成するように、電圧発生器の陽極に接続され、カソードは、電圧発生器の陰極に接続される。その後、銅層とカソードとの間に、約０．５から６Ｖ、好ましくは、約１から３Ｖの電圧が印加され、基板は、電流を測定している間、電気分解および化学的にエッチングされる。ある一定の時間期間が経過した後、大量の銅層がエッチングされたことを示す電流の減少が生じると、電圧発生器がオフにされる。この代わりとして、エッチングは、電圧を測定している間、一定の電流で起こり、電流は、電位が上がるとオフにされる。その後、純粋な化学的エッチングの形をした最終的なエッチングが起こっている間、基板は、電解液中にさらに長く維持するようにされる。
【００４７】
好適な方法によれば、基板とカソードが電解液中に浸漬されている容器から、電解液の流れが、好ましくは継続的に取り除かれる。取り除かれた流れは、再生タンクに伝達される。再生タンクでは、再生剤が追加され、これは、第１の成分を第２の状態から第１の状態に酸化できる。したがって、再生剤は、第１の成分を第１の状態から第２の状態へ還元させるための第１の酸化還元電位より大きい還元するための第５の酸化還元電位を有する。適切な再生剤の１つの例は、過硫酸ナトリウムＮａ２Ｓ２Ｏ８である。Ｎａ２Ｓ２Ｏ８中の過硫酸イオンの酸化還元反応は、以下のとおりである。
Ｓ２Ｏ８２−＋２ｅ−⇔２ＳＯ４２−    Ｅ°＝２．０１Ｖ
【００４８】
このようにして、第１の酸化還元電位が上述した第５の酸化還元電位より低い第１の成分と接触すると、Ｓ２Ｏ８２−は還元されるのに対して、第１の成分は、第２の状態から第１の状態へ酸化される。第１の成分がＦｅであれば、以下の反応が起こる。
２Ｆｅ２＋＋Ｓ２Ｏ８２−⇒２Ｆｅ３＋＋２ＳＯ４２−
【００４９】
第１の成分が第２の状態から第１の状態へ転化されると、再生された電解液は、基板とカソードが電解液中に親戚されている容器へ吐出されて戻される。また、電解液の再生は、特別な再生タンクか、または基板とカソードを含むように意図された容器のいずれかにおいて、回分式に実行されることもできる。
【００５０】
上述したように、Ｓ２Ｏ８２−を還元するための前記第５の酸化還元電位は、Ｓ２Ｏ８２−が、Ｍｎ２＋をＭｎ３＋へ、さらにＣｅ３＋をＣｅ４＋に酸化することができる程度に高いものである。原則的に、基板の銅層をエッチングするさい、第１の成分としてＳ２Ｏ８２−を使用することができることを理解されたい。しかしながら、ほとんどの場合、Ｓ２Ｏ８２−は、非常に高い化学エッチング効果を生じるため、第１の成分として有益ではない。Ｓ２Ｏ８２−を簡単に再生することもできない。
【００５１】
Ｓ２Ｏ８２−を再生する際、２つの硫酸塩イオンＳｏ４２−が形成される。これは、これらの硫酸塩イオンが、基板の銅層をエッチングする際に発生する銅イオンの対イオンとして作用することができるため有利である。硫酸銅の溶解度は高いため、硫酸銅の濃度が高くなりすぎる前に、比較的長い時間期間、ある一定量の電解液を使用することができる。電解液の中には、硫酸銅の含有量を溶解度制限値より低く保つように継続的に排出することが適切なものもあるが、水および電解液中の第１および第２の成分は、排出された電解液を補うために追加される。硫酸銅の含有量は、通常、基板の表面上で局所的に高く、その場所で硫酸度の沈殿が有害なものになるため、多くの場合、電解液のバルクにおける銅イオンの含有量が約１ｍｏｌ／ｌを超えないようにすることが適切である。
【００５２】
第１および第２の成分は、第１または第２の状態で第１および第２の成分を含む塩の形で追加されることができる。例えば、Ｆｅは、Ｆｅ２（ＳＯ４）３のようなＦｅ３＋の形、またはＦｅＳＯ４のようなＦｅ２＋の形で追加されることができる。後者の場合、ＦｅＳＯ４は、再生容器に追加され、Ｎａ２Ｓ２Ｏ８などの再生剤で処理して、エッチングで引き続き使用されるように、Ｆｅ２＋をＦｅ３＋に転化することが適切である。したがって、ＦｅＳＯ４は、Ｆｅ３＋の形成の前駆体として働く。
【００５３】
電解液のサンプルがとられ、第１の状態にある第１の成分の含有量に対して分析される。第１の成分としてＦｅが使用される場合、Ｆｅ２＋の含有量は、過マンガン酸イオンを滴定することにより分析できる。このように分析されたＦｅ２＋の含有量と、既知の最初のＦｅ３＋の含有量から、Ｆｅ３＋の現行量を計算することができる。このようにして、第１の状態にある第１の成分の十分な濃度が、基板がエッチングされる容器において常に利用可能であることが確保される。カソード上での銅の沈殿を回避し、所望の化学的エッチング効果を与えるために、第１の状態にある第１の成分の十分な濃度が必要である。しかしながら、不必要に強力な化学的エッチング効果を生じることがあるため、再生剤を過度に使用することは避けなければならない。再生タンクへの再生剤の追加は、第１の状態にある第１の成分の含有量の分析に基づいて制御される。また、自動サンプリングの導入および／または再生剤の追加の制御を行うことも可能である。
【００５４】
エッチング中に印加される電圧は、エッチングされる予定の構造、電解液の性質、およびカソードと基板との間の距離に応じて選択される。幅が５０μｍ以下の導電体などの小さな構造において、０．５から３Ｖの電圧などの低電圧を利用されることが有利であり、これは、アンダーエッチングの影響が、薄い導電体においてより著しいためである。さらに、カソードに対して基板の銅層が近く配置されるほど、あるエッチング速度に対して、より低い電圧が要求される。したがって、カソードと基板との間の距離は、特に、小さな構造がエッチングされているとき、可能な限り短く保つことが有利である。本発明によれば、カソード上の沈殿が回避され、カソードと基板との間の距離は、全エッチングプロセス中に、基板の平坦側にわたって小さく一様に保たれる。しかしながら、非常に大きな基板をエッチングするさい、カソードと基板との間の距離を増大させることもできる。電解液により分極が低減されることにより、同一の電圧および電流密度を使用する場合、従来技術と比較した場合、カソードと基板との間の距離を増大させることができる。その結果、基板とカソードにおける不規則性の感度の程度は、アンダーエッチングを増大させることなく、このような大きな基板において下げられる。
【００５５】
（実施例１）
複数の電解液混合物を、水と、以下に記載する化合物から準備した。１つを除くすべての場合において、水１リットルあたり１００ｇの塩を用いた。カソードとアノードを、互いから１ｃｍの距離を置いて電解液中に浸漬し、カソードとアノードとの間に、２．０Ｖの電圧を印加した。アノードは、直径２ｃｍの円形表面の形のものである。表１は、異なる電解液混合物で測定された電流を示す。
【００５６】
【表１】
2005502785.tif 000003
＊この電解液混合物は、水１リットルあたりＣｕＳＯ４を２０ｇ、Ｆｅ２（ＳＯ４）３を８０ｇ、Ｓｎ（ＳＯ４）２を８ｇ、およびＨＦを１５ｇ含有。
表１．異なる電解液混合物で測定された電流
表１から明らかなように、Ｃｕ２＋、Ｆｅ３＋、Ｓｎ４＋、およびＨＦを含有する電解液により、銅イオンのみを含む電解液より著しく高い電流、ひいては、より低い分極が得られる。
【００５７】
（実施例２）
回路基板を製造するように意図された銅積層板の形をした基板のサイズが、２．５×２．５ｃｍである。銅積層板には、厚みが１．８μｍの銅層が平坦側上にあり、その上に感光性コーティングを塗布した。フォトグラフィープロセスを用いて、マスタからコーティングにパターンを転写した。パターンは、５０μｍライン／ギャップ、すなわち、ライン、例えば、導電体と、幅が約５０μｍであるギャップを含む。０．２５ｍｏｌ／ｌのＦｅ３＋および０．０５ｍｏｌ／ｌのＣｕ２＋の濃度で水にＦｅ２（ＳＯ４）３およびＣｕＳＯ４を溶解することにより、電解液を準備した。硫酸を使って、電解液のｐＨをｐＨ＝０．６に調節した。その後、前記電解液を保有する容器に、銅積層板とシート状のカソードを配置した。銅積層板とカソードとの間に、２Ｖの電圧を印加し、約２Ａまでの電流強度を測定した。電解液中のＦｅ３＋の量は、エッチングされる銅の量に対して高度に対応するため、エッチングプロセス中の再生は不要であった。銅積層板の平坦側と、基板に面するカソードの平坦側との間の距離は、８ｍｍであった。電解液の温度は、３５℃であった。約１００ｓ間、このようにして基板をエッチングした。電流が降下し始めると、電圧をオフにし、銅積層板を洗浄して、電解液および残りのコーティングを除去した。
【００５８】
銅積層板に面するカソードの平坦側を検査しても、銅や他の物質の沈殿物は見受けられなかった。顕微鏡で銅積層板の銅層を検査すると、銅積層板上でエッチングされたラインの側が若干擦り減っているところが見受けられた。銅積層板上に、銅の「ｉｓｌｅｔ」のトレースは見受けられなかった。
【００５９】
（実施例３）
Ｃｌ−の濃度が０．２５ｍｏｌ／ｌになるような量でＮａＣｌを電解液に追加すること以外は、例２と同じ実験条件下で、銅積層板をエッチングした。
【００６０】
カソード上に沈殿は観察されなかった。顕微鏡でエッチングされた銅積層板を検査すると、エッチングされたラインの側が高度に擦り減っているところが見受けられ、ラインが完全に破断されている場所があった。また、銅積層板上に銅の「ｉｓｌｅｔ」のトレースも観察した。したがって、塩化物イオンを追加することで、エッチングの結果が悪化したように思える。
【００６１】
（実施例４）
Ｃｌ−の濃度が０．２５ｍｏｌ／ｌになるようなＮａＣｌの量と、Ｆ−の濃度が約０．０５ｍｏｌ／ｌになるようなＨＦの量を、電解液に追加すること以外、例２と同じ実験条件下で、銅積層板をエッチングした。
【００６２】
カソード上に沈殿は観察されなかった。顕微鏡で銅積層板の銅層を検査すると、エッチングされたラインの側が非常に滑らかであることが見受けられた。ラインは破断されておらず、銅の「ｉｓｌｅｔ」が見受けられなかった。しかしながら、ラインの上側は、アンダーエッチングの兆候を示し、すなわち、電解液は、コーティングしたで銅をエッチングした。したがって、塩化物イオンとフッ化物イオンを電解液に追加することで、エッチングの結果が改善されている。
【００６３】
（実施例５）
約０．０７ｍｏｌ／ｌの濃度のＳｎ４＋と、約０．１４ｍｏｌ／ｌの濃度の（ＢＦ４）−を電解液に追加したこと以外、図４と同じ実験条件下で、銅積層板をエッチングした。
【００６４】
カソード上に沈殿は観察されなかった。顕微鏡で銅積層板の銅層を検査すると、銅積層板上でエッチングされたラインの側が非常に滑らかであることが見受けられた。ラインは破断されておらず、銅の「ｉｓｌｅｔ」は見受けられなかった。ラインの上側は、アンダーエッチングの制限された兆候を示し、非常に高い品質であった。したがって、例５において使用した電解液により、優れたエッチング結果が得られる。
【００６５】
（好適な実施形態の詳細な記載）
図１ａおよび図１ｂは、回路基板を製造するための銅積層板２の形をした基板用のカセット１を示す。銅積層板２は、ポリエステルからなる電気的に非伝導性の基板４を有する。銅積層板２の平坦側６上に、厚さが約３５μｍの銅層８が設けられる。最終的に仕上げられた回路基板上に導電体を構成することになる銅層８の部分は、薄いレジスト層１０の形をした薄いコーティングでコーティングされ、このコーティングは、エッチング中、銅層８のこれらの部分を保護する。カセット１は、ＳＳ  ２３４３などの耐酸性の鋼からなる導電性の金属のネットの形をしたカソード１２を有し、カソード１２は、耐酸性鋼の部分的要素からなるカソードフレーム１４に溶接され、カソードフレーム１４は、カソード１２と良好な電気的接触をもつようにされる。電気的に絶縁性のあるエポキシ接着剤の層の形をした絶縁層１６が、カソードフレーム１４へのカソード１２の付着を強化し、金属のネットを保護し、溶接接合部のエッチングを防止し、耐酸性鋼の部分的要素からなるアノードフレーム１８からカソード１２を絶縁する。アノードフレーム１８は、銅層８と良好な電気的接触を有するように、銅積層板２の銅層８に対して押圧される。銅積層板２の基板４に対して、支持フレーム２０が押圧される。ねじ２４により締め付けられ、非常に高い硬度と良好な電気的絶縁性を兼ね備えたＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）などの電気的絶縁性のある材料からなる複数のクランプ２２が、支持フレーム２０、ひいては、銅積層板２を、アノードフレーム１８、絶縁体１６、カソード１２、およびカソードフレーム１４に対して押圧する。絶縁体１６とアノードフレーム１８の両方は、明確な厚みを有することにより、銅積層板２の銅層８とカソード１２との間の距離Ｈが、銅積層板２の平坦側６の全表面にわたって一定になる。
【００６６】
電圧発生器２６が、カソードライン２８に負の電圧を供給し、アノードライン３０に正の電圧を供給する。カソードライン２８は、カソードフレーム１４、ひいては、カソード１２に負の電圧を与える。アノードライン３０は、アノードフレーム１８、ひいては、銅積層板２の銅層８に正の電圧を与える。
【００６７】
図２ａおよび図２ｂは、回路基板を製造するための銅積層板４２の形をした基板をエッチングするためのカセット４０を示す。銅積層板４２は、ポリエステルからなる電気的に非伝導性の基板４４を有する。第１の平坦側４６上で、銅積層板４２は、厚みが約３５μｍの銅層を有する。最終的に仕上げられた回路基板上に導電体を構成することになる銅層４８の部分は、薄いレジスト層５０でコーティングされる。第２の平坦側５２上で、銅積層板４２は、厚みが約３５μｍの銅層５４を有する。最終的に仕上げられた回路基板上に導電体を構成することになる銅層５４の部分は、薄いレジスト層５６でコーティングされる。カセット４０は、カソード１２と同じ種類のである第１のカソード５８を有する。第１のカソード５８は、カソードフレーム１４に関連して上述した種類のものである第１のカソードフレーム６０上に溶接される。電気的に絶縁性のあるエポキシ接着剤の層の形をした第１の絶縁体６２が、第１のカソードフレーム６０への第１のカソード５８の付着を強化し、溶接接合を保護し、耐酸性鋼の部分的要素からなる第１のアノードフレーム６４から第１のカソード５８を絶縁する。第１のアノードフレーム６４は、銅層４８と良好な電気的接触を有するように、銅積層板４２の第１の平坦側４６上の銅層４８に対して押圧される。また、カセット４０は、カソード１２と同じ種類のものである第２のカソード６６を有する。第２のカソード６６は、カソードフレーム１４に関連して上述した種類のものである第２のカソードフレーム６８上に溶接される。電気的に絶縁性のあるエポキシ接着剤の層の形をした第２の絶縁体７０が、第２のカソードフレーム６８への第２のカソード６６の付着を強化し、溶接接合を保護し、耐酸性鋼の部分的要素からなる第２のアノードフレーム７２から第２のカソード６６を絶縁する。第２のアノードフレーム７２は、アノードフレーム７２が銅層５４と良好な電気的接触を有するように、銅積層板４２の第２の平坦側５２上の銅層５４に対して押圧される。上述した種類の複数のクランプ２２が、カソードフレーム６０、６８、カソード５８、６６、絶縁体６２、７０、およびアノードフレーム６４、７２を銅積層板４２に対して押圧する。絶縁体６２、７０およびアノードフレーム６４、７２は、明確な厚みを有することにより、銅層４８と第１のカソード１２との間の距離Ｈ１と、銅層５４と第２のカソード６６との間の距離Ｈ２が、銅積層板４２の第１の側４６および５２のそれぞれの全表面にわたって一定になる。しかしながら、Ｈ１およびＨ２は、同じ距離である必要はないが、それぞれの平坦側４６、５２の所望のエッチングに応じて、個々に調節されることができる。
【００６８】
第１の電圧発生器７４が、第１のカソードライン７６に負の電圧を供給し、第１のアノードライン７８に正の電圧を供給する。第２の電圧発生器８０が、第２のカソードライン８２を負の電圧に供給し、第２のアノードライン８４を正の電圧に供給する。カソードライン７６、８２は、それぞれのカソードフレーム６０、６８、ひいては、それぞれのカソード５８、６６に負の電圧を供給する。アノードライン７８、８４は、それぞれのアノードフレーム６４、７２、ひいては、銅積層板４２のそれぞれの銅層４８、５４に正の電圧を供給する。２つの電圧発生器７４、８０は、同じ電圧、またはそれぞれの銅層４８、５４のエッチングに応じて個々に調節された電圧のいずれかを供給できる。また、エッチングの中断時間は、それぞれの電圧発生器７４、８０に合わせて個々に調節されることができる。同じ電圧および時間設定を有することが望ましければ、１つの電圧発生器が、両方のカソードライン７６、８２に負の電圧を供給し、両方のアノードライン７８、８４に正の電圧を供給すればよい。
【００６９】
図３ａから図３ｅは、図２ｂに示すタイプの銅積層板４２の平坦側４６および５２をエッチングするためのカセット１００の別の実施形態を示す。カセット１００は、金属のネットの形をした第１のカソード１０２および第２のカソード１０４を有し、それらは、上述した方法で、第１および第２のカソードフレーム１０６および１０８にそれぞれ取り付けられている。カソード１０２、１０４は、それぞれのカソードフレーム１０６、１０８に固定され、言い換えれば、カソード１０２、１０４の表面は、非常に滑らかであり、カセット１００において、それぞれのカソード１０２、１０４とそれぞれの平坦側４６、５２との間に正確な距離が得られる。電気的に非伝導性のエポキシ接着剤からなる第１および第２の接着剤スレッド１１０および１１２のそれぞれは、第１および第２のアノードフレーム１１４および１１６のそれぞれから、カソード１０２および１０４のそれぞれと、カソードフレーム１０６および１０８のそれぞれを絶縁する。また、接着剤スレッド１１０、１１２は、カソード１０２および１０４と溶接接合部をエッチングされないように保護する。各カソードフレーム１０６、１０８は、溝１１８および１２０をそれぞれ有し、溝内に、ＰＥＥＫからなる第１および第２の円周方向の電気的絶縁性ストリップ１２２および１２４の形をした第１および第２の絶縁体がそれぞれ配設される。第１のカソードフレーム１０６および第１のアノードフレーム１１４は、カソードフレーム１０６とアノードフレーム１１４との間にギャップ１２６が設けられ、これらのフレーム１０６、１１４の間に電気的接触がないように、片側からそれぞれ第１のストリップ１２２上にねじ留めされる。第２のカソードフレーム１０８と第２のアノードフレーム１１６との間に、ギャップ１２８が同様に形成される。図１ａから１ｂおよび図２ａから２ｂに示す実施形態とは異なり、カソードフレーム１０６、１０８とアノードフレーム１１４、１１６との間のギャップ１２６、１２８の形をした絶縁スペースは、接着剤スレッド１１０、１１２により与えられるのではなく、電気的絶縁性のあるストリップ１２２、１２４により与えられる。精密許容差での成形は、接着剤スレッド１１０よりストリップ１２２、１２４の方が容易であり、言い換えれば、カソード１０２、１０４と銅積層板４２の平坦側４６、５２との間の距離は、銅積層板４２の全表面にわたって正確かつ同等のものになる。
【００７０】
カソード１０２、カソードフレーム１０６、絶縁体１１０、ストリップ１２２、およびアノードフレーム１１４は、第１の部品１３０を形成するのに対して、カソード１０４、カソードフレーム１０８、絶縁体１１２、ストリップ１２４、およびアノードフレーム１１６は、第２の部品１３２を形成する。部品１３０、１３２は、図３ｄに示すように、ＰＥＥＫなどの電気的絶縁材料からなるヒンジ１３４、１３６によって、カセット１００の下側部分に接合される。また、ヒンジ１３４、１３６は、カソードフレーム１０６、１０８の受け支えとして、例えば、耐酸性鋼などの同じ材料から作られることができ、カソード１０２、１０４に異なる電圧が印加されれば、ヒンジは、カソードフレームから適切に絶縁される。
【００７１】
各ストリップ１２２、１２４には、複数の円形穴１３８、１４０が設けられる。ＮｄＦｅＢとも呼ばれるネオジム磁石１４２、１４４が、穴１３８、１４０に挿入される。ストリップ１２２にある磁石１４２は、ストリップ１２４にある磁石１４４を、それらと接触することなく誘引し、第１の部品１３０は、第１および第２の部品１３０および１３２のそれぞれの間に電気的接触を生じさせることなく、第２の部品１３２と接合されることができる。図３ａに示すように、カセット１００の上側部分に配置されたハンドル１４６が、第１の部品１３０と第２の部品１３２を分離し、銅積層板４２がカセット１００から取り除かれるとき、カセット１００を開くように使用される。図３ｄは、開位置にあるカセット１００を示す。図３ｂおよび図３ｃは、挿入された銅積層板４２を有する閉位置にあるカセット１００を示す。
【００７２】
電圧発生器（図示せず）が、第１のカソードライン１４８および第２のカソードライン１５０に負の電圧を供給し、第１のアノードライン１５２および第２のアノードライン１５４に正の電圧を供給する。カソードライン１４８、１５０は、それぞれのカソードフレーム１０６、１０８、ひいては、それぞれのカソード１０２、１０４に負の電圧を与える。アノードライン１５２、１５４は、それぞれのアノードフレーム１１４、１１６、ひいては、銅積層板４２のそれぞれの銅層４８、５４に正の電圧を与える。
【００７３】
カソードライン１４８、１５０およびアノードライン１５２、１５４の両方は、耐酸性鋼からなる中空の正方形断面要素からなり、十分な伝導性を与えるように、銅の内側コア１５３が設けられる。それぞれの銅コア１５３がエッチングされないように保護する正方形断面要素１５１は、カソードフレームおよびアノードフレームにそれぞれ溶接された、良好な電気的接触を得る。第２のカソードフレーム１０８には、第１および第２の案内手段１５６、１５８が設けられる。案内手段１５６、１５８は、垂直方向のスライド１６０、１６２に摺動可能に取り付けられることにより、カセットを容易に電解液浴から取り出し入れることができるようになる。
【００７４】
アノードフレーム１１４および１１６は、アノードフレーム１１４を参照しながら図３ｅに示すように、アノードフレームの内縁部に沿って延在する溝付き部分１６４を片側に有する。幅ＢＡが約１０ｍｍの溝付き部分１６４は、銅積層板４２の銅層４８および５４を係合するように意図され、銅積層板４２が不動に固定され、銅積層板４２の全周に沿って、それぞれのアノードフレーム１１４、１１６とそれぞれの銅層４８、５４との間に良好な電気的接触が得られるようにされる。全周に沿ってアノードフレーム１１４、１１６の間に銅層４２を堅く固定するため、大きな銅積層板４２および低剛性の銅積層板４２が、非常に小さいが、銅積層板４２全第１および第２の平坦側４６および５２のそれぞれにわたって一定している距離Ｈ１、Ｈ２でエッチングされ得る。図３ｅのアノードフレーム１１４に関連して示すように、アノードフレーム１１４および１１６は、複数のねじ穴１６６を有し、これらの穴は、アノードフレーム１１４および１１６のそれぞれを、電気的絶縁性のあるストリップ１２２および１２４にそれぞれねじ留めするように意図されている。また、アノードフレーム１１４および１１６は、複数のレセス１６８を有し、それにより、部品１３０、１３２を保持する磁石１４２および１４４のそれぞれが、互いに接近することにより、部品１３０および１３２が合わさった状態を保持することができるようになる。ストリップ１２２、１２４は、その他の点では平坦であるが、突出部１２３および１２５をそれぞれ有し、それらには、図３ｃに示すように、レセス１６８に対応する場所に、それぞれ穴１３８および１４０が設けられる。一端１７０に、各アノードフレーム１１４および１１６が複数の接続フランジ１７２を有し、それに、アノードライン１５２および１５４がそれぞれ溶接されることになる。
【００７５】
異なる厚みをもつ鋼板の、図３ｅによる複数のアノードフレーム１１４、１１６を製造することが適切な場合が多い。一例として、厚みが２、５、７、および１０ｍｍのアノードフレーム１１４、１１６を作ることができる。このようなアノードフレームのセットによって、所与のカセット１００において、距離Ｈ１、Ｈ２は、適切な厚みのアノードフレーム１１４、１１６をそれぞれのストリップ１２２、１２４にねじ留めすることにより容易に変更することができる。アノードフレーム１１４、１１６の開口１６５は、エッチングされる銅積層板４２の部分に対応する。小さな開口１６５を有するアノードフレームを製造することにより、より小さな平坦側を有する銅積層板も、カセット１００においてエッチングされることができる。
【００７６】
カソード１２、５８、６６、１０２、１０４は、耐酸性鋼からなることが好ましい導電性の金属のネットから作られる。金属のネットは、直径が約３００から１０００μｍの金属スレッドからなることが適切であり、織り込まれて、金属のネットに、好ましくは、正方形パターンに作られたものである。ごくわずかの、または薄いスレッドが使用されれば、金属のネットの抵抗が増し、その結果、熱が発生して、金属のネットに流れる電流が低減されることになる。厚すぎるスレッドが使用されれば、金属のネットを流れる電解液の流量が減少する。スレッド間に形成されたメッシュの形をした開口１３、５９は、１つの正方形において約０．３から２ｍｍでなければならない。開口が小さすぎる場合、金属のネットは、金属のネットを流れる電解液の流量が減少すると同時に詰まる危険性がある。開口が大きすぎる場合、スレッドの数が減少するため、抵抗が上がる。これにより、銅層８、４８、５４のエッチングがより一様でなくなり、エッチングは、一般に、実際のスレッドの下でより強力になる。
【００７７】
図４ａから４ｄは、パイプ２００の形をした流量発生手段の第１の実施形態を示す。図４ｂに示すように、ネットとして形成されたカソード１２は、銅積層板２に対面する第１の平坦側２０２と、銅積層板２と反対の方向から対面する第２の平坦側２０４とを有する。中空の正方形断面要素であるパイプ２００は、レール２０６の形をした変位手段に取り付けられ、このレールは、矢印Ｐの方向にカソード１２の第２の平坦側２０４に沿ってパイプ２００を移動するように配設される。パイプが第１の端部位置２０８に達すると、レール２０６は、移動方向を変更し、第２の端部位置２１０の方向へ反対方向にパイプ２００を移動させる。全移動中、可撓性ホース２１３によって、パイプ２００に電解液を供給するようにポンプ２１２が配設される。パイプ２００は、全銅積層板２にわたって、または一様でないエッチングを受けやすい銅積層板２の少なくとも部分にわたって一定の速度で移動することが重要である。このため、単部分２０８、２１０は、カソード１２のすぐ外側に配置されることにより、パイプ２００が、銅積層板２の一様でないエッチングを受けやすい部分にわたって通過する前に、パイプ２００には、向きを変えた後に一定の最高速度に達する時間がある。ポンプ２１２によりパイプ２００に供給される電解液の流量は、図４ｂの矢印で示すように、カソード１２の第２の平坦側２０４の方へノズル２１４を通って流され、カソード１２を通って流され、銅積層板２の平坦側６にわたって流されることにより、一様で効率的なエッチングが達成される。ノズル２１４は、カソード１２の第２の平坦側２０４から約１０ｍｍの距離Ｈ３で終端する。
【００７８】
電解液流量は、パイプ２００の長さに沿って一様であることが重要である。このため、図４ｂおよび図４ｃに示すように、パイプ２００に流量制限板２１６が配設されている。流量制限板２１６は、電解液流量の入口２１８から見た場合、その長さに沿ってパイプ２００の断面を減少させる。図４ｃの矢印で示すように、電解液流量は、入口２１８を通って導入され、一様な電解液流量の形をノズル２１４に残す。
【００７９】
カソード１２、銅積層板２、およびパイプ２００はすべて、電解液に浸漬される。電解液およびカソード１２から銅積層板２の平坦側６の方へ流れることができる電解液流量を与えるために、これらの条件下で、ノズル２１４に残る電解液流量が実質的に層流であることが必要である。図４ｂの領域ＩＶｄを拡大して示した図４ｄは、このような層流の電解液流量を与える方法を示す。パイプ２００の１つの壁２２０において、パイプに沿って延在する第１のギャップ２２２の形をした第１の開口が設けられる。幅が１．５ｍｍであるギャップ２２２は、副室２２４で終端し、この副室は、長手方向のケーシング２２６から形成され、約２０ｍｍの内側の幅ＩＢと、約３０ｍｍの内側の長さＩＬとを有する。ケーシング２２６は、開口２２２と反対に位置する第２のギャップ２２８の形をした第２の開口を有する。第２のギャップ２２８は、第１および第２の壁２３０、２３２をそれぞれ有する。壁２３０、２３２は、互いに対して完全に平行であり、５ｍｍの長さＬを有する。壁２３０、２３２の間の距離、すなわち、ギャップ２２８の幅Ｗは、１．５ｍｍである。パイプ２００に沿った第２のギャップ２２８の範囲ＬＳは、パイプ２００が変位する銅積層板４２の幅より適切に大きいものである。これは、ギャップ２２８の端部分２３４および２３６に最も近い流量が、銅積層板４２を良好にエッチングするために十分に一様ではないためである。
【００８０】
図４ｅから図４ｆは、パイプ２５０の形をした図４ａからｄに示すパイプ２００の代替実施形態を示す。パイプ２５０は、図４ａに示すレール２０６と同じタイプのパイプ２５０を移動するためのデバイス（図４ｅに図示せず）を有する。パイプ２５０は、カソードに最も近い位置にある壁２５２に、第１のノズル列２５４および第２のノズル列２５６を有する。ノズル２５４、２５６において圧力が低下すると、図４ｅからｆに示す実施形態において、パイプ２５０に沿って一様な電解液圧力を得るために、流量制限板を設ける必要がない。
【００８１】
第１列にあるノズル２５４と、第２列にあるノズル２５６は、パイプ２５０の移動方向Ｐと交差する方向に互い違いに設けられることにより、銅積層板２の平坦側６は、パイプ２５０の往復運動中、カソード１２の第２の平坦側２０４にわたって十分に及ぶ。ノズル２５４および２５６は、円形であり、それらの開口は、カソード１２の第２の平坦側２０４から１０ｍｍの距離Ｈ４に配置される。各ノズル２５４、２５６は、直径が１２ｍｍである円形入口穴２５８の形をした第１の開口と、副室２６２と、カソード１２に最も近い副室２６２の壁に形成された円形穴２６４の形をした第２の開口とを有する。円形穴２６４の各々は、直径が３ｍｍであり、長さが５ｍｍの直線の円形シリンダの形を有し、パイプ２００の第２のギャップに関連して上述したもの同様の方法で形成される。円形ノズル２５４、２５６により、実質的に層流の流量を有するジェットが、銅積層板２の平坦側に当たるときにすべての方向に個々のノズル２５４、２５６から広がるため、銅積層板２の平坦側６に沿って、良好な電解液の流量が与えられる。
【００８２】
図５ａから図５ｂは、スクレーパ３００として形成された棒の形をした流量発生手段の別の実施形態を示す。耐酸性鋼から作られた中実の矩形断面要素であるスクレーパ３００は、駆動モータ３０４上に固定された支持アーム３０２に取り付けられる。モータ３０４は、レール３０６に沿って駆動されることができるため、図４ａからｆを参照して上述したように、端部分２０８、２１０間でカソード１２にわたってスクレーパ３００を移動させることができる。２つの長手方向の壁板３０８および３１０は、スクレーパ３００が移動する空間を取り囲む壁を構成する。カソード１２に最も近い位置にある部分において、スクレーパ３００は、ゴムなどの電気的に非伝導性の材料からなる密閉ストリップ３１２を有する。密閉ストリップ３１２は、スクレーパ３００と、カソード１２の第２の平坦側２０４との間の空間を密閉する。
【００８３】
スクレーパが、適切な速度で矢印Ｐの方向に移動すると、圧力波３１４がスクレーパ３００の前に形成される。その結果、スクレーパ３００のすぐ前にある液面３１６は、スクレーパ３００のすぐ後ろにある液面３１８より高く位置することになる。その結果、圧力波３１４は、図５ｂの矢印で示すように、カソード１２を通って銅積層板２の平坦側６の方向へ電解液の流量を発生することにより、一様で効率的なエッチングが生じる。スクレーパ３００の後ろで、電解液流量は、カソード１２を通って逆流することになる。スクレーパ３００の高さＨＳは、１００ｍｍである。カセット１は、電解液浴に水平方向に配置される。カソード１２は、スクレーパ３００が移動されないとき、電解液により形成される液面から約５０ｍｍ下に配置される。スクレーパ３００の所望の移動速度と、カソード１２を流れる所望の電解液流量に応じて、スクレーパ３００の高さＨＳは、約２０から２５０ｍｍの範囲で選択することができ、カソード１２は、電解液の前記液面下の適切な距離、例えば、前記液面下の約１０から１５０ｍｍに配置される。
【００８４】
また、上述したスクレーパ３００は、電解液中に、カセット１およびスクレーパ３００の両方が完全に浸漬されるとき、例えば、カセット１が電解液浴に垂直方向に配置されるときに使用されることもできる。このような場合、カソード１２に対して平行であり、それを実質的に覆い、カソードに対して、それと近接した位置にある支持アーム３０２の他方側に配設されたかぶせ板（図示せず）を使用する必要があり、それによって、上述した実施形態において、液面３１６により生じる表面効果が発生する。
【００８５】
図６は、ダブルスクレーパ４００の形をした流量発生手段のさらなる別の実施形態を示す。スクレーパ４００は、第１のゴム成形物４０４が設けられた第１のブレード４０２と、第２のゴム成形物４０８が設けられた第２のブレード４０６を有する。ブレード４０２、４０６は、パイプ４１０の２つの反対側上に固定される。パイプ４１０に、支持アーム４１２が取り付けられる。支持アーム４１２は、レール４１６上の配設されたポンプ・駆動組み合わせユニット４１４に取り付けられる。ユニット４１４は、カソード１２の第２の平坦側２０４にわってスクレーパ４００を往復運動させ、電解液流量をパイプ４１０内に吐出するように配設される。パイプ４１０には、パイプ４１０に沿って一様な電解液圧力を与えるように、流量制限板４１８が備えられる。パイプ４１０は、長手方向のギャップ４２０を有し、そこから、電解液がカソード１２を通って下向きに流れる。矢印Ｐの方向に移動するとき、ダブルスクレーパ４００は、図５ａからｂを参照して上述した方法と同様に、ダブルスクレーパの前に圧力波４２２を発生する。圧力波４２２は、カソード１２を通って、銅積層板の平坦側６の方への流量（図６に、斜め下向きに向いた矢印で示す）を発生する。また、スクレーパ４００は、実質的に層流の電解液流量を発生し、この流量は、ギャップ４２０を通ってパイプ４１０に残り、カソード１２を通って、銅積層板２の平坦側６の方へ通過する。図５ａからｂと図４ａからｆを参照した上述した効果を組み合わせることにより、ダブルスクレーパ４００は、銅積層板２の平坦側６で電解液を良好に攪拌することになる。
【００８６】
図７は、ローラ５００の形をした流量発生手段のさらなる実施形態を示す。ローラ５００は、カソード１２の第２の平坦側２０４にわたって回転するように配設される。矢印Ｒで示すように、回転中にカソード１２の第２の平坦側２０４にわたってローラ５００を移動させるために、レール５０２が配設される。矢印Ｐの方向にカソード１２にわたってローラ５００を迅速に移動させるさい、ローラ５００の前に圧力波５０４が発生する。圧力波５０４は、カソード１２を通って、銅積層板２の平坦側６の方向へ電解液流量（図７において、斜め下向きに向いた矢印で示す）を発生する。ローラ５００は、ＰＥＥＫやポリプロピレンなどの電気的絶縁性材料から適切に作られる。
【００８７】
図４から図７に示す流量発生手段は、例えば、カセット４０および１００のそれぞれの場合のように、平坦側４６、５２の両方で銅積層板４２が同時にエッチングされるときに使用することもできる。この場合、第１の流量発生手段２００、２５０、３００、４００、５００が、銅積層板４２と反対の方向から対面する第１のカソード５８、１０２の第２の平坦側に配設され、第２の流量発生手段２００、２５０、３００、４００、５００が、銅積層板４２と反対の方向から対面する第２のカソード６６、１０４の第２の平坦側に配設される。その後、第１および第２の流量発生手段は、同時に、または互いとは独立して移動することができる。
【００８８】
流量発生手段２００、２５０、３００、４００、５００は、カソード１２、５８、１０２から電気的に絶縁されることが適切である。この絶縁は、上述したように、カソードからある一定の距離に位置する流量発生手段２００、２５０か、または、電気的絶縁性材料からなるカソード１２、５８、１２０と接触した流量発生手段３００、４００、５００の一部のいずれかに存在し得る。
【００８９】
銅積層板が非常に大きい場合、いくつかの別個の流量発生手段が、同じカソード１２、５８、１２０にわたって移動されて、流量発生手段の移動速度を非常に速くすることなく、銅積層板の良好な被覆範囲が得られる。
【００９０】
流量発生手段２００、２５０、３００、４００、５００が、それぞれのカソード１２、５８、６６、１０２、１０４にわたって移動する間、カセット１、４０、１００がどのように静止したまま保持されるかについてすでに記載した。また、カセット１、４０、１００および流量発生手段２００、２５０、３００、４００、５００の両方を同時に移動させ、または、カセット１、４０、１００を移動させ、流量発生手段２００、２５０、３００、４００、５００を静止した状態に保持することも可能である。後者の代替案は、カセット１、４０、１００がコンベヤにより多数の処理ステップを通るように移動される連続ステップにおいて使用されることができる。カセット１、４０、１００は、水平方向、すなわち、横向き位置か、垂直方向、すなわち、直立位置のいずれかに移動されることができる。
【００９１】
流量発生手段２００、２５０、３００、４００、５００は、０．０１から１ｍ／ｓの速度、好ましくは、約０．０２から０．５ｍ／ｓの速度で、矢印Ｐの方向にカソード１２、５８、６６、１０２、１０４に対して移動されることが適切である。
【００９２】
ノズル２１４、２５４、２５６からの実質的に層流の流量を確保するために、第２の開口２２８、２６４の長さＬは、幅Ｗ、Ｄより大きくなければならない。第２の開口２２８、２６４の幅Ｗと直径Ｄは、０．４から１０ｍｍでなければならず、好ましくは、０．８から５ｍｍである。第２の開口２２８、２６４の流速度は、約２から２５ｍ／ｓでなければならず、好ましくは、７から１４ｍ／ｓである。
【００９３】
パイプ２００、２５０に供給される電解液流量は、５から５００ｌ／（ｓ＊ｍ２）の全電解液流量に対応しなければならず、好ましくは、１５から２００ｌ／（ｓ＊ｍ２）に対応する。例えば、ポンプ２１２が、８ｌ／ｓの電解液流量をパイプ２００に吐出しており、銅積層板２の第１の平坦側６の面積が、０．４５ｍ×０．３０ｍ＝０．１３５ｍ２であるとき、８／０．１３５＝５９ｌ／（ｓ＊ｍ２）の全電解液流量が得られる。ノズル２１４下において局所的に、電解液流量が著しく高いことは言うまでもない。
【００９４】
銅積層板２の銅層８と、カソード１２の第１の平坦側２０２との間の距離Ｄは、最大でも１００ｍｍであることが適切である。薄い伝導体を有する銅積層板４２をエッチングするさい、すなわち、銅層８の周囲部分がエッチングされたあと、レジスト層下に残る導電体の幅が約２００μｍ以下である場合、距離Ｈは、最大でも約２０ｍｍでなければならず、好ましくは、最大でも約１０ｍｍである（同じことが、両面エッチングの場合の距離Ｈ１およびＨ２にも当てはまる）。幅が約５０μｍ以下の導電体を有する銅積層板４２をエッチングするさい、さらに短い距離Ｈ、Ｈ１、Ｈ２、例えば、約５ｍｍ以下の距離が適用されてよい。ノズル２１４、２５４、２５６の開口２２８、２６４から、カソード１２の第２の平坦側２０４までの距離Ｈ３、Ｈ４は、最大でも約５０ｍｍであることが適切であり、好ましくは、最大でも約２５ｍｍであり、より好ましくは、約５から１５ｍｍである。
【００９５】
図８は、銅積層板４２をエッチングするためのデバイスを略図的に示す。銅積層板４２は、上述した種類のカセット１００に固定される。上述した種類の第１のパイプ２００が、第１のカソード１０２にわたってレール２０６によって往復運動され、カソード１０２を流れる電解液流量を発生する。第２のパイプ（図８に図示せず）が、対応する方法で、カソード１０４を流れる電解液流量を発生する。カセット１００およびパイプ２００は、エッチングタンク６００に配置され、電解液の液面６０２下に位置する。電圧発生器６０４が、カソードライン１４８を介してカセット１００のカソードフレーム１０６に負の電圧を供給し、アノードライン１５２を介してカセット１００のアノードフレームに正の電圧を供給する。ポンプ６０６が、液導管６０８、６１０を介して再生タンク６１２へ電解液を吐出する。攪拌器６１４が装備された再生タンク６１２は、デバイスのエッチング能力を維持するように電解液を再生するために使用される。オーバーフローパイプ６１６が、再生された電解液をエッチングタンク６００に戻す。
【００９６】
図８に示すように、電解液のエッチング能力を測定するために、測定デバイス６１８が配設される。測定デバイス６１８は、手動または自動のいずれかによる測定を行うことを意図したものであり得る。測定デバイス６１８は、例えば、電解液中のエッチング化合物の含有量を分析することができる。測定デバイス６１８は、信号を投与デバイス６２０に送信する。投与デバイス６２０は、ポンプ６２２により、投与タンク６２４から導管６２６、６２８を通って、再生タンク６１２に吐出されることになる再生化学物質の量を制御する。また、再生タンク６１２は、水および添加物を、存在すれば、電解液に供給するための導管６３０と、電解液にある望ましくない物質の蓄積を回避するために、電解液を排出するための導管６３２とを有する。エッチングタンク６００と再生タンク６１２の両方には、所望のエッチング温度を得るために、それぞれ、電気ヒータ６３４および６３６が装備される。
【００９７】
上述した実施形態の多数の修正が、本発明の範囲内において考えられることを理解されたい。
【００９８】
したがって、カソード１２、５８、６６、１０２、１０４は、多数の異なる方法でデザインされることができる。さまざまなタイプのネットおよび金属繊維の他に、互いから一定の距離に配置された穿孔板および棒を、カソードとして使用することもできる。重要なことは、電気的理由で基板上に望ましくないパターンを生じないエッチングを発生させることができるとともに、カソードが、良好な導電性と、電解液流量に対する良好な透過性とを備えることである。
【００９９】
電解液に対する耐久性を上げるために、カソードは、貴金属、例えば、金でめっき処理されることが適切な場合がある。それに対応して、良好な伝導性を備える必要がないカセットの部分は、例えば、酸化クロムコーティングまたはエポキシコーティングにより電解液に対して保護されることができる。
【０１００】
流量発生手段２００、２５０、３００、４００、５００は、回転、振動、円運動のような湾曲運動の掃引など、さまざまな動きでカソード１２、５８、１０２に対して移動させることができる。しかしながら、上述した往復運動、および往復運動の一種として見なすことができる掃引運動により、最適なエッチング結果が得られる。変位手段は、例えば、スプラインシャフト、ステッピングモータ、または運度方向を変えられるコンベヤベルトまたはチェーンを含む。距離Ｈ３、Ｈ４は、０．５から１０ｃｍであることが適切である。
【０１０１】
絶縁体１６、６２、７０、１２２、１２４は、多数の異なる電気的絶縁性の材料からなることができる。例えば、エポキシ接着剤、テフロン（登録商標）、およびＰＥＥＫを利用することができる。重要なことは、絶縁体が、基板２、４２の全平坦側６、４６、５２にわたって距離Ｈ、Ｈ１、およびＨ２を正確なものにするように、正確かつ明確な厚みを有することである。また、アノードフレーム１８、６４、７２、１１４、１１６も、正確かつ明確な厚みをもつ必要がある。さらに、１０ｍｍ以下の距離Ｈ、Ｈ１、Ｈ２では、アノードフレームを非常に薄くする必要がある。電気絶縁体は、アノードフレームをカソードおよびカソードフレームから非常に短い距離に維持するように配設されなければならないが、そのような短い距離が短絡を引き起こすものであってはならない。上述した短い距離Ｈ、Ｈ１、Ｈ２の場合、アノードフレーム、カソードフレーム、カソード、および絶縁体の平坦度に、高い要求を課す必要がある。しかしながら、分割可能なカセット１、４０、１００により、これらの短い距離Ｈ、Ｈ１、Ｈ２を適用する場合でも、基板２、４２を効率的にエッチングすることができる。特に、２つの部分１３０、１３２を有するカセット１００は、これらの場合において非常に効率的であり、前記部品の各々は、互いに取り付けられたカソード１０２、１０３、カソードフレーム１０６、１０８、絶縁体１１０、１１２、およびアノードフレーム１１４、１１６を含み、前記部品は、ヒンジ１３４、１３６によって相互に接続される。
【０１０２】
また、流量発生手段２００、２５０、３００、４００、５００は、カソードおよび基板が、例えば、連続プロセスにおいて、互いに取り付けられず、基板は、アノードになる基板と接触する、カソードの下、例えば、ローラ上で運ばれる。流量制限手段は、固定されまたは移動可能であり、カソードを介して基板の方へ電解液を発生する。しかしながら、上述したカセット１、４０、１００は、最も有益なものである。
【０１０３】
また、カセット１、４０、１００は、例えば、非穿孔金属シートからなる中実のカソードを含むこともできる。このようなカセットにおいて、エッチング中、いかなる場合でも、電解液の交換がないか、または、１つ／複数のカソードフレームの側にある穴に電解液流量が与えられ、電解液流量は、基板の表面に沿って流れるかのいずれかである。しかしながら、上述したように、カソードが開口により穿孔されていることが最も有益である。
【０１０４】
また、上述した方法およびデバイスを用いて、銅以外の金属層をエッチングすることもできる。このような金属層の例は、クロムおよびニッケル層である。しかしながら、本発明は、薄い銅層をエッチングする際に特に有用である。導電層の厚みは、約０．１μｍから約１０００μｍであり得る。銅層をエッチングするさい、層の厚みは、一般に、約５から３５μｍである。
【０１０５】
カソードを流れる実質的に層流の電解液流量は、基板の平坦側に垂直に向けられることが適切である。しかしながら、応用によっては、適切であれば、基板の平坦側に対して異なる角度に電解液流量を向けるノズルを有するパイプを使用することも考えられる。少なくとも２列の円形ノズル２５４、２５６を使用する場合、２列のノズルは、例えば、異なる方向に向けられることができ、パイプの下に円錐状のスプレーパターンが得られる。
【０１０６】
カセット１、４０、１００は、さまざまな手段を利用して合わさった状態を保持することができる。上述した磁石およびクランプ以外にも、絶縁ボルト、絶縁ファスナなどを利用することができる。例えば、電気的絶縁性のある支持フレーム２０が使用されれば、または、２つのカソード５８、６６が同じ電圧源に接続されれば、鋼クランプのような電気的伝導性のあるクランプ手段を使用して、これらの手段がアノードフレームや基板と接触しないと仮定した場合、カセットを押圧したまま保持することができる。
【０１０７】
上述したように、カセット１、４０、１００は、垂直方向と水平方向の両方の位置において、当然ながら、それらの間の任印の角度で使用されることができる。また、カセット１、４０、１００は、図８を参照して上述したように、回分式の方法で、および連続方法で使用することもできる。連続方法では、カセットは、例えば、ローラ、エンドレスベルト、またはガイドを含んでよいコンベヤによって、異なる処理ステーション間で搬送される。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１ａ】銅積層板の平坦な側をエッチングすることを意図されたカセットを示す側面図である。
【図１ｂ】線Ｉｂ−Ｉｂに沿った図１ａのカセットを示す。
【図２ａ】銅積層板の平坦な両側をエッチングすることを意図されたカセットを示す側面図である。
【図２ｂ】線ＩＩｂ−ＩＩｂに沿った図２ａのカセットを示す。
【図３ａ】銅積層板の平坦な両側をエッチングするための別の実施形態を示す側面図である。
【図３ｂ】線ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂに沿った図３ａのカセットを示す。
【図３ｃ】図３ｂの領域ＩＩＩｃをさらに拡大して示す。
【図３ｄ】線ＩＩＩｄ−ＩＩＩｄに沿った図３ａのカセットの開位置を示す。
【図３ｅ】図３ａに示すカセットのアノードフレームを示す。
【図４ａ】ノズルを有し、カソードの平坦側にわたって移動されるフロー発生パイプを示す。
【図４ｂ】線ＩＶｂ−ＩＶｂに沿った図４ａのパイプを示す。
【図４ｃ】線ＩＶｃ−ＩＶｃに沿った図４ａのパイプを示す。
【図４ｄ】図４ｂの領域ＩＶｄをさらに拡大して示す。
【図４ｅ】カソードに面した側に、円形穴の形をした複数のノズルが設けられたパイプの代替実施形態を示す断面図である。
【図４ｆ】矢印ＩＶｆの方向から見た、図４ｅに示すパイプを示す。
【図５ａ】カソードの平坦側にわたって移動される棒の形をしたフロー発生手段を示す。
【図５ｂ】線Ｖｂ−Ｖｂに沿った図５ａの棒を示す。
【図６】棒の代替実施形態を示す。
【図７】棒の別の代替実施形態を示す。
【図８】銅積層板をエッチングするためのデバイスを略図的に示す。
【国際公開パンフレット】
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2005502785.tif 000064
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2005502785.tif 000066
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005502785.tif 000067
2005502785.tif 000068
【国際調査報告】
2005502785.tif 000069
2005502785.tif 000070