(57)【要約】【課題】本発明は、ディップ式による絶縁層の表面粗化において、Ａ３サイズ以上の大きな面積の基板の両面に形成された絶縁層を、同時に均一に低コストで粗化処理を行うことが可能な、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置を提供することを課題とする。【解決手段】エッチング液を循環させながら粗化処理を行う表面粗化装置であって、第１供給管、第１排出管、第２供給管、第２排出管を挿入し、基板の処理中は該第１供給管と該第１排出管からなる第１循環路と、該第１供給管と該第２排出管からなる第２循環路とを交互に使用することによりエッチング液を循環させ、基板処理後は該第２供給管と該第２排出管からなる第３循環路を使用することによりエッチング液を循環させることを特徴とする、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内で基板の絶縁層の表面を粗化した処理済みエッチング液を、排出口から管路を通して電解再生槽内に導いて再生し、再生後のエッチング液を、管路を通して供給口から前記処理槽内に戻し、エッチング液を循環させながら粗化処理を行う表面粗化装置であって、
前記処理槽は略直方体の形状であり、処理槽底面に水平に、１ないし複数の供給口を設けた第１供給管を挿入し、処理槽内で処理される基板面と直角の位置にある一方の処理槽側面側の処理槽内部に、１ないし複数の排水口を設けた第１排出管と１ないし複数の供給口を設けた第２供給管を挿入し、他方の処理槽側面側の処理槽内部の該第１排出管と対向する位置に、１ないし複数の排出口を設けた第２排出管を挿入し、基板の処理中は該第１供給管と該第１排出管からなる第１循環路と、該第１供給管と該第２排出管からなる第２循環路とを交互に使用することによりエッチング液を循環させ、基板処理後は該第２供給管と該第２排出管からなる第３循環路を使用することによりエッチング液を循環させることを特徴とする、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置。
【請求項２】
請求項１に記載のビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置において、前記第１供給管の供給口に、基板側に向けたエダクターノズルを設置することを特徴とする、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きいサイズの半導体パッケージ基板の製造工程で用いられる表面粗化装置に関するものであり、特に、絶縁層のエッチング量に偏りのない一様な粗化を行う場合に好適に利用できる、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＢＧＡ基板を始めとする高集積、高周波用途向け半導体パッケージ用基板には、一般に、コア材の表面に絶縁層となる樹脂を塗布し、これに直接メッキ形成しパターンエッチングすることによりプリント基板を形成するビルドアップ方式が採用されている。このビルドアップ方式では、絶縁層とメッキとの密着性を良好にするために、メッキ処理前に絶縁層の表面を荒らす粗化処理を施す必要がある。その方法としては、エッチング液を満たした処理槽内に基板を浸す、ディップ式エッチングによる粗化が主に採用されている。
【０００３】
ディップ式による方法では、エッチング液の反応効果を持続させるために、処理済みのエッチング液を電解再生槽で再生しながら循環させている。したがって、基板は静止したエッチング液内ではなく、常に流動しているエッチング液内に浸される。この時、基板近傍のエッチング液の温度が一定で、流れが一様であれば、均一なエッチング速度が得られる。しかしながら、従来のディップ式の処理槽では、エッチング液面での気化熱によって温度分布が生じる上、処理槽内で発生する自然対流によってエッチング液が滞留し、エッチング液の疲労分布に差が生じる。そのため、基板面のエッチング速度がばらつく問題がある。
【０００４】
このエッチング速度のばらつきを低減するために様々な提案がなされている。例えば、特許文献１に示すように、基板（被処理物）を装着したフレームを処理槽内で振動させ、エッチング液を撹拌させることで、エッチング速度のばらつきを低減し、基板のエッチングを均一化する表面粗化装置が提案されている。また、特許文献２では、基板を装着したカセットを処理槽内で回転させ、エッチング液を撹拌させることで、エッチング速度のばらつきを低減し、基板のエッチングを均一化する表面粗化装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−４１６５９号公報
【特許文献２】特開２００６−３２６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、大型基板においては、特許文献１の方法では基板端部に比較して基板中央部のエッチング液の攪拌が少ないため、相対的にエッチング速度が遅くなり、エッチング量が十分に均一化されないといった問題がある。また、特許文献２の方法では、基板中央部のエッチング液の攪拌が十分でないことに加え、基板の回転に必要な処理槽の大きさを確保しなければならない。また、処理槽を大きくしたことに伴って循環させるエッチング液量も増やす必要があり、エッチング液を供給する供給ポンプの高性能化と、駆動のための消費エネルギーの増加によってコストアップにつながる。
【０００７】
ディップ式以外の方法としては、スプレーノズルでエッチング液を基板に吹き付けてエッチングするスプレー式がある。しかし、このスプレー式では、エッチング液を基板に均一に当てることが困難であるためにエッチング速度にばらつきが生じるといった問題や、スプレー圧力でエッチング部の底部が不均一な形状となるなどの問題がある。また、この他の方法としては、プラズマ方式によりエッチングを行う方法も知られているが、Ａ３サイズ以上の面積の基板の両面を同時に均一にエッチングすることは困難である。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、ディップ式による絶縁層の表面粗化において、Ａ３サイズ以上の大きな面積の基板の両面に形成された絶縁層を、同時に均一に低コストで粗化処理を行うことが可能な、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化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】
【０００９】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、処理槽内で基板の絶縁層の表面を粗化した処理済みエッチング液を、排出口から管路を通して電解再生槽内に導いて再生し、再生後のエッチング液を、管路を通して供給口から前記処理槽内に戻し、エッチング液を循環させながら粗化処理を行う表面粗化装置であって、
前記処理槽は略直方体の形状であり、処理槽底面に水平に、１ないし複数の供給口を設けた第１供給管を挿入し、処理槽内で処理される基板面と直角の位置にある一方の処理槽側面側の処理槽内部に、１ないし複数の排水口を設けた第１排出管と１ないし複数の供給口を設けた第２供給管を挿入し、他方の処理槽側面側の処理槽内部の該第１排出管と対向する位置に、１ないし複数の排出口を設けた第２排出管を挿入し、基板の処理中は該第１供給管と該第１排出管からなる第１循環路と、該第１供給管と該第２排出管からなる第２循環路とを交互に使用することによりエッチング液を循環させ、基板処理後は該第２供給管と該第２排出管からなる第３循環路を使用することによりエッチング液を循環させることを特徴とする、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置である。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置において、前記第１供給管の供給口に、基板側に向けたエダクターノズルを設置することを特徴とする、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、処理槽の底面側に設置した供給口からエッチング液を供給し、処理槽側面の排出口から排出させる構造の表面粗化装置において、粗化処理中に第１循環路と第２循環路を交互に使用することによって処理槽内のエッチング液を撹拌し、エッチング速度のばらつき要因である基板面近傍の温度分布や流速分布を平均化することができるため、粗化の均一化を図ることができる。一般的に、粗化処理に要する時間、数分から数十分の間、エッチング速度はほぼ一定であるため、その間に生じる疲労分布は粗化ばらつきに影響しない。従って、粗化処理中は均一な整流となっている必要はなく、一時的な渦が生じてでも撹拌を充分に行うことが望ましい。更に、粗化処理後に第３循環路を使用することによって均一な横流れを生じさせ、滞留なく処理槽内の疲労エッチング液を効率的に入れ替えることができるため、粗化処理時間を超える長時間、疲労エッチング液の滞留による基板のエッチング速度のばらつきを防ぐことができる。
【００１２】
また、第１供給管の供給口にエダクターノズルを用いることによって、安価に、処理槽内のエッチング液の撹拌を促進して、供給ポンプ及び排出ポンプの能力以上の流速を基板面近傍に与えることができ、粗化の均一化の効果が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の表面粗化装置の第１の実施形態を示す概略構成図
【図２】第１の実施形態の処理槽を上から見た模式図
【図３】本発明の表面粗化装置の第２の実施形態を示す概略構成図
【図４】第１の実施形態における第１供給分配管の供給口付近の模式図
【図５】第２の実施形態における第１供給分配管のエダクターノズル付近の模式図
【図６】本発明の表面粗化装置の第２供給分配管および第１排出管、第２排出管の模式図
【図７】本発明の表面粗化装置の整流部材の平面図
【図８】第１の実施形態における第１循環路を選択した場合の処理槽内のエッチング液の流れを示す説明図
【図９】第１の実施形態における第２循環路を選択した場合の処理槽内のエッチング液の流れを示す説明図
【図１０】第３循環路を選択した場合の処理槽内のエッチング液の流れを示す説明図
【図１１】第２の実施形態における第１循環路を選択した場合の処理槽内のエッチング液の流れを示す説明図
【図１２】第２の実施形態における第２循環路を選択した場合の処理槽内のエッチング液の流れを示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面に従って説明する。
【００１５】
（実施形態１）
図１は、本発明によるビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置の実施形態の一例を示す概略の構成図である。図１に示すように、表面粗化装置は、エッチング液１を満たす高さＨ、幅Ｗ、長さＬの略直方体の処理槽２、基板３の絶縁層表面を粗化した処理済みエッチング液を排出する第１排出口８１を有する第１排出管７１、および、第２排出口８２を有する第２排出管７２、再生後のエッチング液を供給する第１供給管５１および第２供給管５２から構成される。第１供給管５１および第２供給管５２はそれぞれ２本の分配管に分岐し、第１供給口４１を有する第１供給分配管５１１と５１２、第２供給口４２を有する第２供給分配管５２１と５２２から構成される。第１排出管７１および第２排出管７２は、電解再生槽６に接続されている。また、第１供給分配管５１１と５１２は、処理槽２の底面に水平に挿入し、第２供給分配管５２１と５２２は、処理槽２の一方の側面に対面して挿入した構成からなる。
【００１６】
第１供給口４１は、基板３の横方向の範囲内で、第１供給分配管５１１および５１２上に一定間隔で設けられている。また、第２供給口４２は、第２供給分配管５２１および５２２上の処理槽深さ方向に一定間隔で設けられている。さらに、第１排出口８１、第２排出口はそれぞれ、第１排出管７１、第２排出管７２上の処理槽深さ方向に一定の間隔で設けられている。
【００１７】
図２は、図１の処理槽２を上からみた平面概略図である。第１供給管５１と第２排出管７２は、処理槽２の同じ側面側の処理槽内部に挿入され、第２供給管５２と第１排出管７１は、処理槽２のもう一方の側面側の処理槽内部に挿入される。
【００１８】
基板３は、基板支持フォルダ１１によって吊り下げられ、エッチング中は処理槽２に漬けられる。第１供給管５１、第２供給管５２、第１排出管７１、第２排出管７２には、それぞれ第１供給ポンプ９１、第２供給ポンプ９２、第１排出ポンプ９３、第２排出ポンプ９４が接続されている。第１供給ポンプ９１と第１排出ポンプ９３とを同時に作動する第１循環路か、第１供給ポンプ９１と第２排出ポンプ９４とを同時に作動する第２循環路かを選択することにより、エッチング中の処理槽２と電解再生槽６の間のエッチング液の循環を制御できるようになっている。基板３のエッチングが終了すると、基板３は基板支持フォルダ１１によって引き上げられる。その際、第２供給ポンプ９２と第２排出ポンプ９４とを同時に作動する第３循環路が選択され、処理槽２の疲労したエッチング液１を総入れ替えする。
【００１９】
また、各供給分配管および各排出管から一定の距離に、パンチングメタルや金網、ハニカムなどの整流部材１２を設置し、エッチング液の供給、排出が一様に行われるようにしている。
【００２０】
整流部材１２は、平板状の板材に複数の孔を形成したものであり、その材質は、処理槽２内を循環するエッチング液により変質しないものであればよく、各種の金属、プラスチック、セラミック、ガラス、あるいはこれらを複合した材質のものなど、適宜選択できる。
【００２１】
また、整流部材１２の孔の形状や配置の一例を図７に示す。図７では、３０ｍｍの等ピッチ６０°千鳥で直径６ｍｍの孔を配置した場合を示しているが、６０°千鳥以外の配列に孔を配置してもよい。また、孔のサイズや形状についても円形状に限らず、長円形状、楕円形状、短形状などであってもよく、また、不定形な孔形状であっても構わない。
【００２２】
（実施形態２）
図３は、本発明によるビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置の第２の実施形態を示す概略の構成図である。第１供給分配管５１１と５２２上に、第１供給口４１を設ける代わりに、エダクターノズル４１１を基板３側に向けて配置している。エダクターノズルを用いることによって、基板３の近傍に第１供給ポンプの能力の数倍の流速でエッチング液２を与えることが可能となる。
【実施例１】
【００２３】
第１の実施形態で説明した構成の表面粗化装置での実施例を述べる。
図１の表面粗化装置において、処理槽２は、高さＨ１０００ｍｍ、幅Ｗ５００ｍｍ、長さＬ９００ｍｍの略直方体ステンレス槽とした。エッチング液１として、７０℃の過マンガン酸カリウム溶液を使用し、深さＨｗ＝８００ｍｍで処理槽２を満たしている。基板３は、横ａ＝６００ｍｍ、縦ｂ＝５００ｍｍ、厚みｃ＝１ｍｍのビルドアップ基板とし、エポキシ樹脂が塗布された状態である。前記基板３を１４枚、２０ｍｍ間隔で平行に並べ、液面からの深さ１２０ｍｍで２０分間漬けて、粗化処理を行った。
【００２４】
第１供給分配管５１１および５１２、第２供給分配管５２１および５２２は、４０Ａステンレスパイプを用い、第１排出管７１および第２排出管７２は５０Ａステンレスパイプを用いた。
図４に示したような構成で、第１供給分配管５１１および５１２には、基板３の横方向の範囲内で、互いに処理槽底面の鉛直方向に対し４５°の位置にある２個の直径６．５ｍｍの開口を、基板３と水平方向に１列に５０ｍｍ間隔で１０ヶ所設け、第１供給口４１とした。
なお、第１供給口４１の開口の方向は、特に限定されるものではない。本実施例では、第１供給口４１からの噴流が、基板３に直接当たらないようにするために、第１供給口４１の開口を処理槽底面の方向に向けた。噴流が当たった部分は粗化が促進されて一様な面状が得られなくなるため、噴流が直接基板に当たらないことがより望ましい。
【００２５】
また、図６に示したような構成で、第２供給分配管５２１および５２２、第１排出管７１、第２排出管７２の側面に、同じ高さにある開口が互いに９０℃の位置にある２個の直径６．５ｍｍの開口を、整流部材１２対して反対側向きに、高さ方向に１列に５０ｍｍ間隔で１６ヶ所設け、それぞれ第２供給口４２、第１排出口８１、第２排出口８２とした。
なお、開口の方向は、特に限定されるものではない。本実施例では、開口からの噴流が、整流部材１２に直接当たらないようにするために、開口を処理槽側面の方向に向けた。噴流が整流部材を透過して一様な流れを阻害させないため、噴流が直接整流部材に当たらないことがより望ましい。
【００２６】
整流部材１２は、厚さ３ｍｍのステンレス板であって、図７に示すように孔径６ｍｍの円形状の孔をピッチ１０ｍｍの６０°千鳥で配置したものを用いた。整流部材１２は、処理槽２の側壁面から１５０ｍｍ離れた位置に配置した。
【００２７】
基板３のエッチング中の、処理槽２内のエッチング液１の流れの模式図を図８および図９に示す。第１循環路の第１供給ポンプ９１および第１排出ポンプ９３と、第２循環路の第１供給ポンプ９１および第２排出ポンプ９４を５分毎に交互に作動させることで、毎分３００Ｌ循環させ、処理槽２内に交互に逆向きの流れを与えた。
また、基板３のエッチング後の、処理槽２内のエッチング液１の流れの模式図を図１０に示す。第３循環路の第２供給ポンプ９２と第２排出ポンプ９４を作動させることで、毎分３００Ｌ循環させ、処理槽２に一様な横流れを生じさせた。
次のエッチング処理までの１０分間に、処理槽２のエッチング液１を完全に入れ替えることができた。
【実施例２】
【００２８】
第２の実施形態で説明した構成の表面粗化装置での実施例を述べる。
図３の表面粗化装置において、処理槽２は、高さＨ１０００ｍｍ、幅Ｗ５００ｍｍ、長さＬ９００ｍｍの略直方体ステンレス槽とした。エッチング液１として、７０℃の過マンガン酸カリウム溶液を使用し、深さＨｗ＝８００ｍｍで処理槽２を満たしている。基板３は、横ａ＝６００ｍｍ、縦ｂ＝５００ｍｍ、厚みｃ＝１ｍｍのビルドアップ基板とし、エポキシ樹脂が塗布された状態である。前記基板３を１４枚、２０ｍｍ間隔で平行に並べ、液面からの深さ１２０ｍｍで２０分間漬けて、粗化処理を行った。
【００２９】
第１供給分配管５１１および５１２、第２供給分配管５２１および５２２は、４０Ａステンレスパイプを用い、第１排出管７１および第２排出管７２は５０Ａステンレスパイプを用いた。
第１供給分配管５１１および５１２には、基板３の横方向の範囲内になるように、口径１０ｍｍ、外径５２ｍｍのエダクターノズル４１１を設けた。図５は、第１供給分配管５１１のエダクターノズル４１１付近の模式図である。エダクターノズル４１１は、基板３に向けて上向きに、第１供給分配管５１１および５１２それぞれに、２００ｍｍピッチで３つずつ設けた。基板の一様な粗化面状を得るため、外径の広いエダクターノズルを用いて噴流を拡散した。
【００３０】
また、図６に示したような構成で、第２供給分配管５２１および５２２、第１排出管７１、第２排出管７２の側面に、同じ高さにある開口が互いに９０℃の位置にある２個の直径６．５ｍｍの開口を、基板３に対して反対側向きに、高さ方向に１列に５０ｍｍ間隔で１６ヶ所設け、それぞれ第２供給口４２、第１排出口８１、第２排出口８２とした。
なお、開口の方向は、特に限定されるものではない。本実施例では、開口からの噴流が、基板３に直接当たらないようにするために、開口を処理槽側面の方向に向けた。噴流が当たった部分は粗化が促進されて一様な面状が得られなくなるため、噴流が直接基板に当たらないことが、より望ましい。
【００３１】
整流部材１２は、厚さ３ｍｍのステンレス板であって、図７に示すように孔径６ｍｍの円形状の孔をピッチ１０ｍｍの６０°千鳥で配置したものを用いた。整流部材１２は、処理槽２の側壁面から１５０ｍｍ離れた位置に配置した。
【００３２】
基板３のエッチング中は、第１循環路の第１供給ポンプ９１および第１排出ポンプ９３と、第２循環路の第１供給ポンプ９１および第２排出ポンプ９４を５分毎に交互に作動させることで、毎分３００Ｌ循環させ、処理槽２内に交互に逆向きの流れを与えた。処理槽２内のエッチング液１の流れの模式図を図１１および図１２に示す。エダクターノズル４１１の効果によって、点線で示された還元流も生じて処理槽２内は撹拌され、基板３近傍の流速は実施例１と比較して倍以上になり、基板３に均一の粗化面が得られた。
また、基板３のエッチング後は、第３循環路の第２供給ポンプ９２と第２排出ポンプ９４を作動させることで、毎分３００Ｌ循環させ、処理槽２に一様な横流れを生じさせた。
処理槽２内のエッチング液１の流れの模式図を図１０に示す。次のエッチング処理までの１０分間に、処理槽２のエッチング液１を完全に入れ替えることができた。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・エッチング液
２・・・処理槽
３・・・基板
４１・・・第１供給口
４２・・・第２供給口
５１・・・第１供給管
５２・・・第２供給管
６・・・電解再生槽
７１・・・第１排出管
７２・・・第２排出管
８１・・・第１排出口
８２・・・第２排出口
９１・・・第１供給ポンプ
９２・・・第２供給ポンプ
９３・・・第１排出ポンプ
９４・・・第２排出ポンプ
１１・・・基板支持フォルダ
１２・・・整流部材
１３・・・面対称基準面
４１１・・・エダクターノズル
５１１、５１２・・・第１供給分配管
５２１、５２２・・・第２供給分配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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