(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単且つ精度よくエッチング速度を測定することができるエッチング速度の測定方法および測定装置を提供する。【解決手段】金属のエッチング液のエッチング速度測定方法において、前記エッチング液で溶解されない基材と、該基材の少なくとも一面側に前記エッチング液に溶解する金属からなる金属層とが備えられた積層シート１０を、前記エッチング液２中に浸漬し、該エッチング液中に浸漬された金属層のいずれかの箇所において前記金属層が溶解されて前記基材が露出するまでの溶解時間を測定し、前記金属層の厚みを前記溶解時間で除することでエッチング速度を測定することを特徴とするエッチング速度測定方法および装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属のエッチング液のエッチング速度測定方法において、
前記エッチング液で溶解されない基材と、該基材の少なくとも一面側に前記エッチング液に溶解する金属からなる金属層とが備えられた積層シートを、前記エッチング液中に浸漬し、該エッチング液中に浸漬された金属層のいずれかの箇所において前記金属層が溶解されて前記基材が露出するまでの溶解時間を測定し、
前記金属層の厚みを前記溶解時間で除することでエッチング速度を測定することを特徴とするエッチング速度測定方法。
【請求項２】
前記基材が光を透過させる材質であり、前記積層シートに光を照射し前記金属層が溶解して前記基材が露出したことによる光の透過を光学式センサーで検知して前記溶解時間を求める請求項１に記載のエッチング速度測定方法。
【請求項３】
前記積層シートが、該積層シートを前記エッチング液槽に供給するための供給ローラーに巻回された長尺状シートであり、前記供給ローラーから前記積層シートを繰り出して前記エッチング液中に浸漬させて、前記溶解時間を測定した後、前記積層シートを巻取りローラーによって巻き取ることで前記エッチング液槽から取り出し、順次エッチング液中に積層シートの未溶解の金属層を浸漬して前記エッチング速度を測定する請求項１または請求項２に記載のエッチング速度測定方法。
【請求項４】
エッチング液が充填されたエッチング液槽と、
前記エッチング液で溶解されない基材と該基材の少なくとも一面側に前記エッチング液に溶解する金属からなる金属層とが備えられた積層シートを前記エッチング液槽に供給する積層シート供給手段と、
前記エッチング液槽中で前記積層シートのいずれかの箇所において前記金属層が溶解されて前記基材が露出したことを検知するセンサーと、
前記積層シートがエッチング槽に供給されてから前記センサーで検知されるまでの溶解時間を測定する溶解時間測定手段とを備えていることを特徴とするエッチング速度測定装置。
【請求項５】
前記基材が光を透過させる材質であり、且つ前記センサーが前記積層シートに光を照射し前記金属層が溶解して前記基材が露出したことによる光の透過を検知する光学式センサーである請求項４に記載のエッチング速度測定装置。
【請求項６】
前記積層シート供給手段が、前記積層シートが巻回されている供給ローラーと、前記エッチング液槽から前記積層シートを巻き取る巻取りローラーとを備え、
前記供給ローラーから前記積層シートを繰り出しながら前記エッチング液槽中に供給し、且つ前記巻取りローラーによって前記エッチング液槽から前記積層シートを巻き取り、順次エッチング速度を測定する請求項４または請求項５に記載のエッチング測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング処理に使用されるエッチング液のエッチング速度の測定方法および測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板の製造工程においては、導体パターンの形成工程、あるいは金属表面の粗化処理、表面洗浄、あるいは金属厚みの制御などの表面処理工程など種々の工程でウエットエッチング処理が行われている。
このようなウエットエッチング処理に使用されるエッチング液は一定の処理能力を維持するように性能を管理する必要があるが、その管理項目の一つとしてエッチング速度がある。
【０００３】
エッチング速度を測定する方法としては、例えば、エッチング液中に被エッチング材と同じ材質の金属片を浸漬し、エッチングによって変化する重量を測定することでエッチング速度を測定する方法が知られている。
【０００４】
しかし、このような重量変化による測定法は、まずエッチング液に入れる前に測定試料の金属片の重量を測定し、さらにエッチング後に金属片を取り出して重量の計測を行い、エッチングの前後の重量変化によってエッチング速度を計算するため、稼動中のエッチング処理ラインで連続的に行うことが困難であった。また、自動測定を行うことも難しく、通常は手分析で測定しており煩雑である。
そこで、例えば、被エッチング材と同じ材質の金属片と、エッチング液でエッチングされない異なる金属とを、それぞれ電極としてエッチング液中に浸漬し、両電極間に通ずる腐食電流の値を測定し、この電流値によりエッチング速度を測定する方法がある（特許文献１）。
【０００５】
あるいは、試験片にプリズムを埋め込み、該プリズムに光を透過させ、試験片の表面がエッチングによって削られてプリズムの露出が大きくなり、光の透過量が変化することを利用してエッチング速度を測定する方法がある（特許文献２）。
【０００６】
しかしながら、電極間の電流値でエッチング速度を測定する場合には、試験片を長時間エッチング液中に浸漬しているため、表面がエッチング液に溶解してエッチング液と接触している表面積が小さくなっていくため、正確なエッチング速度が測定できないという問題がある。
【０００７】
また、試験片にプリズムを埋め込む方法では、測定するたびにプリズムを埋め込んで試験片を作成しなければならず、連続的に処理ライン付近で測定することが困難である。
さらに、エッチング液によっては異物であるプリズムと試験片（金属）の界面部分においてエッチング速度が急激に速くなる性質のものもあり、エッチング液によって正確なエッチング速度が測定できないという問題点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−９２６３号公報
【特許文献２】特開昭５９−３２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の問題点に鑑み、本発明は、簡単且つ精度よくエッチング速度を測定することができるエッチング速度の測定方法および測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のエッチング測定方法は、金属のエッチング液のエッチング速度測定方法において、前記エッチング液で溶解されない基材と、該基材の少なくとも一面側に前記エッチング液に溶解する金属からなる金属層とが備えられた積層シートを、前記エッチング液中に浸漬し、該エッチング液中に浸漬された金属層のいずれかの箇所において前記金属層が溶解されて前記基材が露出するまでの溶解時間を測定し、前記金属層の厚みを前記溶解時間で除することでエッチング速度を測定することを特徴としている。
【００１１】
さらに、本発明のエッチング測定方法は、前記基材が光を透過させる材質であり、前記積層シートに光を照射し前記金属層が溶解して前記基材が露出したことによる光の透過を光学式センサーで検知して前記溶解時間を求めることが好ましい。
金属のエッチング液のエッチング速度測定方法において、前記エッチング液に溶解する金属からなる所定の厚みの金属層を、前記エッチング液で溶解されない基材の少なくとも一面側に備えた積層シートを前記エッチング液中に浸漬し、該エッチング液中に浸漬された金属層のいずれかの箇所において前記金属層が溶解されて前記基材が露出するまでの溶解時間を測定し、前記金属層の厚みを前記溶解時間で除することでエッチング速度を測定することを特徴としている。
【００１２】
また、前記積層シートが、該積層シートを前記エッチング液槽に供給するための供給ローラーに巻回された長尺状シートであり、前記供給ローラーから前記積層シートを繰り出して前記エッチング液中に浸漬させて、前記溶解時間を測定した後、前記積層シートを巻取りローラーによって巻き取ることで前記エッチング液槽から取り出し、順次エッチング液中に積層シートの未溶解の金属層を浸漬して前記エッチング速度を測定することが好ましい。
【００１３】
また、本発明のエッチング速度の測定装置は、エッチング液が充填されたエッチング液槽と、前記エッチング液で溶解されない基材と該基材の少なくとも一面側に前記エッチング液に溶解する金属からなる金属層とが備えられた積層シートを前記エッチング液槽に供給する積層シート供給手段と、前記エッチング液槽中で前記積層シートのいずれかの箇所において前記金属層が溶解されて前記基材が露出したことを検知するセンサーと、前記積層シートがエッチング槽に供給されてから前記センサーで検知されるまでの溶解時間を測定する溶解時間測定手段とを備えていることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明のエッチング速度測定装置は、前記基材が光を透過させる材質であり、且つ前記センサーが前記積層シートに光を照射し前記金属層が溶解して前記基材が露出したことによる光の透過を検知する光学式センサーであることが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明のエッチング速度測定装置は、前記積層シート供給手段が、前記積層シートが巻回されている供給ローラーと、前記エッチング液槽から前記積層シートを巻き取る巻取りローラーとを備え、前記供給ローラーから前記積層シートを繰り出しながら前記エッチング液槽中に供給し、且つ前記巻取りローラーによって前記エッチング液槽から前記積層シートを巻き取り、順次エッチング速度を測定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のエッチング測定方法では、金属層を有する積層シートをエッチング液中に浸漬して、金属層が溶解して基材が露出するまでの溶解時間を測定し、前記金属層の厚みとその溶解時間とからエッチング速度を測定するため、自動化が容易で且つ精度よくエッチング速度が測定できる。
【００１７】
さらに、前記積層シートとして長尺状の積層シートを使用した場合には、前記エッチング液中にエッチングするのに必要な長さを繰り出して供給し、且つ溶解速度を測定し終えた積層シートを巻き取り手段によって前記エッチング槽の後段側において巻き取ることで、連続的にエッチング液中に未溶解の金属層部分を浸漬させることができ、連続的にエッチング速度の測定を行うことが容易にできる。
【００１８】
また、前記積層シートの基材が光を透過させる材質である場合には、光をエッチング液中の積層シートに照射して、光が積層シートを透過したことを光学式センサーで検知することで、エッチング液中で金属層が溶解し基材が露出したことを簡単に検知することができる。
【００１９】
本発明のエッチング測定装置では、精度の高いエッチング速度が自動的に測定できるため、エッチング処理ラインでのエッチング液の管理が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態のエッチング速度測定装置を示す概略図。
【図２】実施例および比較例のエッチング速度の測定結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
図１に本実施形態のエッチング測定装置の概略を示す。
本実施形態のエッチング測定装置１は、エッチング速度を測定するエッチング液が充填されたエッチング液槽２と、該エッチング液槽２に長尺状の積層シート１０を供給する供給ローラー１０ａと、前記エッチング液槽２から前記積層シート１０を巻き取る巻取りローラー１０ｂとを備えている。
【００２２】
前記積層シート１０は、測定するエッチング液でエッチングされる金属からなる金属層と、エッチング液に溶解しない材質の透明合成樹脂製の基材とが積層されて形成されている。
前記金属層を基材に積層する方法としては、金属箔を基材上に貼り付けたり、あるいは基材上に蒸着するなどの公知の方法で積層することができる。
金属層の厚みは、あらかじめ設定した所定の厚みであって且つ積層シートにおいてばらつきがないように形成されることが好ましい。厚みにばらつきがあるとエッチング速度の測定精度が低くなるためである。
好ましくは、積層シートにおける金属層の厚みの誤差はあらかじめ設定された基準厚みからみて±５%以内である。
【００２３】
前記エッチング液槽２は透明ガラスなどの透過性材料から形成され、中央部に空間２aが形成されている。
さらに、該エッチング液槽２には、槽内に供給された前記積層シート１０の金属層の溶解を検知する光学式センサー３が備えられている。
該光学式センサー３は、前記エッチング液槽２の外側からエッチング液槽２内の積層シート１０にレーザー光を発振する投光部３ａと、前記空間２ａ内部に設置され、前記投光部３ａから発振されたレーザー光が積層シート１０を透過した場合に、該透過光を受信する受光部３ｂとを備えている。
尚、前記投光部３ａは、前記エッチング液槽２内部の積層シート１０の一面側に向けて発振されるレーザー光が、該面に対して直角に当たるようにあらかじめ設定されている。
【００２４】
前記供給ローラー１０ａには、回転を停止させるブレーキ（図示せず）が取り付けられている。一方前記巻取りローラー１０ｂには、回転モーター（図示せず）が取り付けられている。
前記供給ローラー１０ａと前記エッチング液槽２の間には、上下に移動可能なテンションローラー２０が設けられている。
該テンションローラー２０は、前記供給ローラー１０ａから積層シート１０が繰り出されると、その分だけ重力で下方に下がり積層シート１０は一定のテンションを保っている。
【００２５】
前記積層シート１０の移送経路に沿って複数の移送ローラー１１，１２，１４，１５，１６が設けられており、前記供給ローラー１０ａから繰り出される積層シート１０はこれらの移送複数の移送ローラー１１，１２，１４，１５，１６を介して前記供給ローラー１０ａから繰り出され、前記エッチング液槽２内に供給された後に引き出され、さらに前記巻取りローラー１０ｂによって巻きとられることで、その移送経路を規制されている。
すなわち、本実施形態のエッチング測定装置においては、いわゆる、ロールｔｏロール方式、で積層シート１０を移送して、エッチング液槽２内に供給している。
【００２６】
前記エッチング液槽２の積層シートの移送方向からみて下段には水洗槽４が設けられ、内部には前記エッチング液槽２を通過した積層シート１０が洗浄可能な洗浄用の水が貯留されている。
【００２７】
さらに、本実施形態のエッチング速度測定装置１には、タイマー（図示せず）と、該タイマー、前記供給ローラー１０ａに備えられた前記ブレーキ、および前記巻取りローラー１０ｂに備えられた回転モーターを制御する制御装置（図示せず）が備えられている。
【００２８】
尚、本実施形態のエッチング速度測定装置１には、エッチング処理のライン付近に設置し、該エッチング処理ラインのエッチング槽から直接前記エッチング液槽２にエッチング液を導入する導入手段を設けてもよい。
【００２９】
次に、本実施形態のエッチング速度測定装置１を使用してエッチング速度を測定する方法について説明する。
まず、前記供給ローラー１０ａのブレーキを解除し積層シート１０を繰り出して、前記エッチング液槽２内に積層シート１０を浸漬する。
積層シート１０が浸漬されると前記制御装置からの信号によって、前記光学式センサー３が作動し、エッチング液中に浸漬されている積層シートの一面側に投光部３ａからのレーザー光を照射する。
同時に前記制御装置はタイマーも動作させる。
【００３０】
積層シート１０は金属層と基材が積層されているため、エッチング液槽内に浸漬された当初は金属層によってレーザー光が積層シート１０を透過することが阻止されている。
しかし、エッチング液中にしばらく浸漬されていると前記金属層はエッチングされていき、やがて金属層がなくなり前記基材が露出する。
基材は透明な合成樹脂からなるシートであるため、金属層が溶解して基材が露出した時点でレーザー光は積層シート１０を透過して前記受光部３ｂによってレーザー光が検知される。
受光部３ｂからの信号が前記制御装置に伝わり、該信号を受け取った制御装置は前記タイマーを停止させ、金属層が溶解して基材が露出するまでの溶解時間が測定される。
【００３１】
前記のように金属層の厚みはあらかじめ設定されているため、金属層の厚み÷溶解時間でエッチング速度が計算できる。
【００３２】
このようにエッチング速度を測定した後に、エッチング液を入れ替えて連続してエッチング速度を計測する場合には、前記供給ローラー１０ａのブレーキを解除して、所定長さの積層シート１０を再度繰り出す。
この時、前記テンションローラー２０は、前記供給ローラー１０ａから積層シート１０が繰り出されると、その分だけ重力で下方に下がるが、最下方位置２０ａまで来ると前記制御装置に信号が送られ、該制御装置は供給ローラー１０のブレーキを可動させて供給ローラーからの積層シートの繰り出しを停止する。
さらに、該ブレーキの停止によって制御装置は、巻取りローラー１０ｂの回転モーターを駆動させて、巻取りローラー１０ｂを回転させて積層シート１０を前記繰り出し長さ分巻き取っていくことで、あらたに供給ローラー１０ａから繰り出された積層シート１０がエッチング液槽２内に洗浄されて、連続的にエッチング速度を測定することができる。
【００３３】
このように、供給ローラー１０aから積層シート１０を順次繰り出していくだけで、エッチング速度の測定を新たに始めることができるため、例えばエッチング処理ラインにおいて定期的にエッチング液の性能検査をする場合にも、所定時間ごとに定期的にエッチング速度を測定することが容易にできる。
【実施例】
【００３４】
以下に、本発明に係るエッチング速度の測定方法について、実施例と比較例をあげて説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定して解釈されるものではない。
【００３５】
（エッチング液）
硫酸濃度１５．６ｇ／Ｌ、過酸化水素濃度２．１ｇ／Ｌの銅のエッチング液を５０Ｌ準備した。
この分量外の同じ組成のエッチング液に、５０ｍｍ×５０ｍｍの電解銅ベタ片面基板（初期重量１１．２ｇ）を１分間浸漬揺動処理して、浸漬前後の銅箔の重量の差を測定した。この結果との密度、８．９２（ｇ／ｃｍ３）から下記式より一分間あたりのエッチング速度（マニュアル分析値）は２μm/ｍｉｎであることを確認した。
エッチング速度（μm/ｍｉｎ）＝（浸漬前後の重量変化量（ｇ））×１００００（μｍ／ｃｍ）÷  銅の密度（ｇ／ｃｍ３）÷（銅面積５×５（ｃｍ２））
【００３６】
（積層シート材）
厚み２５μmのポリイミド樹脂製の透明シートの一面に、厚み５μｍの電解銅箔（金属層）を貼り付けた積層シートを準備した。
【００３７】
（実施例の測定方法）
前記実施形態のような構成からなる実験機のエッチング液槽に、まず前記エッチング液を５００ｍｌ入れて金属層の溶解時間を測定した（液温３０℃）。
尚、上記実験機の光学式センサーとしては、高出力センサーＰＸ−１０（株式会社キーエンス製）を使用した。
この測定装置で、繰り返し１００回、溶解時間を測定し、そこからエッチング速度を割り出した。尚、エッチング液は測定ごとに入れ替えて５００ｍｌずつエッチング液槽に充填した。
各エッチング速度に計算は下記の式のとおりである。
エッチング速度（μm/ｍｉｎ）＝銅箔厚み（５μｍ）÷溶解時間（秒）×６０
【００３８】
（比較例の測定方法）
比較例として、電流の変化によってエッチング速度を測定する方法を行った。
まず、電極として直径２５ｍｍ、長さ２００ｍｍの銅棒および直径１０ｍｍ、長さ２００ｍｍのカーボン電極を準備し、前記実施例と同じエッチング液５００ｍｌに漬けた。この時の電極間の距離は２０ｍｍとした。
両電極間の電流を電流計（三和電機計器株式会社製、デジタルマルチメータＰＣ５０００ａ）で測定した。
この測定装置でエッチング液の電流値を１００回繰り返して測定した。エッチング液は測定ごとに５００ｍｌずつ入れ替え、液を入れ替えて1分後の電流値を実測値とした。
【００３９】
各回の測定値を下記式にあてはめてエッチング速度を計算した。
エッチング速度（μm/ｍｉｎ）＝電流値（Ａ）×０．０１９７５５（係数：g／Ａ）÷銅密度（ｇ／ｃｍ3）÷８３．４４８５（銅極表面積:ｃｍ2）÷１００００（ｃｍ／μｍ）
尚、銅極の表面積は使用前に長さおよび径から表面積を測定した。
さらに、上記式の係数は、ファラデーの式を展開し、以下より求めた。
係数（ｇ／Ａ）＝６０（ｓｅｃ）×銅の原子量  ６３．５４６（ｇ／ｍｏｌ）÷９６５００（ファラデー定数：Ｃ・ｍｏｌ）÷２（銅の価数）
【００４０】
実施例および比較例の各エッチング速度（測定値）が基準となる処理前後の重量差により測定したエッチング速度（マニュアル分析値：２μｍ／秒）とどの程度誤差があるかを図２のグラフに示す。
図２からあきらかなように、実施例の測定値は常に分析値のエッチング速度との誤差は少ない。
一方、比較例では繰り返し計測するうちに測定値が分析値のエッチング速度との誤差が大きくなっていくことがわかる。
【図１】
2011225933.tif 000003
【図２】
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