(57)【要約】【課題】鉄系金属、銅系金属等の金属用のエッチング液において、塩化第二銅、塩化第二鉄、及び／またはそれらに添加剤を加えたエッチング液では不可能であった高エッチファクター形状の、高精度、高精細、ファインピッチのエッチング部品の製造を可能にするエッチング液を提供する。【解決手段】エッチング液の組成が過塩素酸第二鉄の水溶液及び塩化第二鉄の水溶液からなり、過塩素酸等の遊離酸が添加されて、液のＰＨが６以下となっていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系金属、銅系金属等の金属用のエッチング液において、エッチング液の組成が過塩素酸第二鉄の水溶液と過塩素酸等の遊離酸よりなることを特徴とするエッチング液。
【請求項２】
エッチング液の組成が過塩素酸第二鉄の水溶液及び塩化第二鉄の水溶液からなり、過塩素酸等の遊離酸が添加されていることを特徴とする請求項１記載のエッチング液。
【請求項３】
過塩素酸等の遊離酸により液のＰＨが６以下となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のエッチング液。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載のエッチング液を用い、鉄系金属、銅系金属等の金属をエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄系金属、銅系金属等の金属基材のフォトエッチング用エッチング液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板等の分野ではエッチング液として塩化第二銅が主として使用されてきているが、近年、携帯電話、パソコン等の飛躍的な発展に伴い配線基板のファイン化、狭ピッチ化が進んでいる。従来のエッチング液によるエッチングにおいてはラインアンドスペースＬ／Ｓ  ５０μｍ／５０μｍであってもエッチファクターが小さい為、製造方法的に難しく銅箔或いは電気銅めっきの銅厚を薄くするなどして市場の要求に応えてきた。図１は、プリント配線板におけるエッチング配線のエッチファクターを示す説明図で、プリント配線板の樹脂基板２上の銅の配線１をエッチングレジスト３の存在下でエッチングした状態を断面で示した部分説明図である。エッチングファクターＥ．Ｆ．はエッチングの深さＨ’とレジスト膜下の横方向のサイドエッチングＤ’の比できまる（Ｅ．Ｆ．＝Ｈ’／Ｄ’）。塩化第二銅によるエッチングの液圧条件は実験計画法により解析をして最適化して研究を進めているが、図１に示すエッチファクターとしては２．０前後が限界であり更なる狭ピッチ化ラインアンドスペース３０μｍ／３０μｍ乃至２０μｍ／２０μｍの開発に当たってはエッチファクター２．５以上のエッチング液が必要となっている。
【０００３】
以上述べてきたことは塩化第二銅のエッチング液の話であるがエッチング液として一般に最も多く使用されているものは塩化第二鉄液である。例えばカラーブラウン管用シャドウマスク製造の分野、半導体用リードフレーム製造の分野、その他電子部品用の種々雑多な分野がある。やはりこれらの分野でも前述したプリント配線板の銅配線の狭ピッチ化と同様なファイン化が進んでおりシャドウマスクにおいては高精細、ファインピッチ化が要求されている。鉄系材料のエッチングにおいても最適化したエッチング条件によるエッチング形状のエッチファクターはせいぜい２．０前後である。高精細ファインの要求に応える為には更に大きなエッチファクターのエッチング液が必要であり、エッチファクター２．５以上のエッチング液の開発が必要となってきている。
【０００４】
一方、近年塩化第二銅液或いは塩化第二鉄液単体によるエッチングのエッチファクターはせいぜい２．０前後である為添加剤による高エッチファクター化の検討が多くなされている。例えば特許文献１、発明の名称「塩化第二銅エッチング液組成物」ではエッチング組成として「塩化第二銅＋塩素酸ナトリウム＋過塩素酸或いは塩酸」、「塩化第二銅＋塩化第二鉄＋塩酸」が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２６２３７３号公報
【０００６】
また特許文献２、発明の名称「ステンレス鋼のエッチング液組成物」ではエッチング液の組成として「塩化第二鉄＋アミン化合物等の含窒素化合物」が開示されている。特許文献３、発明の名称「鉄系金属のエッチング用組成物及びエッチング方法」では「塩化第二鉄＋塩酸＋添加剤、添加剤としてアセチレンアルコール、多価アルコール、有機硫黄化合物」が開示されている。その他塩化第二鉄或いは塩化第二銅の添加剤の開示が特許文献４〜９にある。しかし、添加剤によるエッチファクターの向上は添加した量ほどの効果はなくエッチング面の表面粗さが粗くなってしまったり、寸法精度が悪くなったりするなど画期的なエッチング用添加剤はいまだ開発されていないのが現状である。
【０００７】
【特許文献２】
特開平９−２０９１７８号公報
【特許文献３】
特開平６−２００３８５号公報
【特許文献４】
特開２００１−５９１９２号公報
【特許文献５】
特開昭６３−２５５３８１号公報
【特許文献６】
特開昭６２−１４１５８９号公報
【特許文献７】
特開平１−３０１８６９号公報
【特許文献８】
特開平６−５７４５２号公報
【特許文献９】
特開平６−５７４５３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は塩化第二銅、塩化第二鉄、及び／またはそれらに添加剤を加えたエッチング液では不可能であった高エッチファクター形状の、高精度、高精細、ファインピッチのエッチング部品の製造を可能にするエッチング液及びそれを用いたエッチング方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は係る課題に鑑みなされたもので、請求項１の発明は、
鉄系金属、銅系金属等の金属用のエッチング液において、エッチング液の組成が過塩素酸第二鉄の水溶液と過塩素酸等の遊離酸よりなることを特徴とするエッチング液としたものである。
【００１０】
本発明の請求項２の発明は、エッチング液の組成が過塩素酸第二鉄の水溶液及び塩化第二鉄の水溶液からなり、過塩素酸等の遊離酸が添加されていることを特徴とする請求項１記載のエッチング液としたものである。
【００１１】
本発明の請求項３の発明は、過塩素酸等の遊離酸により液のＰＨが６以下となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のエッチング液としたものである。
【００１２】
本発明の請求項４の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載のエッチング液を用い、鉄系金属、銅系金属等の金属をエッチングすることを特徴とするエッチング方法としたものである。
【００１３】
即ち、本発明は鋭意研究の結果エッチング液として、過塩素酸第二鉄液或いは過塩素酸第二鉄液と塩化第二鉄液との混合液に、遊離酸を加えた液を使用することにより、従来の塩化第二銅液や塩化第二鉄液或いはそれらに添加剤を加えたエッチング液によるエッチングでは得られない高エッチファクターの形状が得られることを見出した。図３はアルミキルド鋼における過塩素酸第二鉄液と塩化第二鉄液のエッチング速度を比較したものである。過塩素酸第二鉄の水溶液では第二鉄イオンが水分子と錯イオンを形成しない為、第二鉄イオンの酸化力が大きくエッチング速度は塩化第二鉄液の５倍以上である。従ってエッチファクターが大きくファインピッチのパターンのエッチング加工が容易で歩留まりの良い製造が可能である。また、過塩素酸第二鉄液は塩化第二鉄液と混ぜることが可能であり過塩素酸第二鉄の濃度に比例してエッチング速度及びエッチファクターの調節が可能である。エッチング面の表面粗さについてはエッチング速度を遅くする方がエッチング面がより平滑となる傾向がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に過塩素酸第二鉄液のエッチング液についてさらに詳しく説明する。過塩素酸第二鉄液のエッチング液は過塩素酸第二鉄６水和物（純度一級品＞９０％）  Ｆｅ（ＣｌＯ４）３・６Ｈ２Ｏ  分子量＝４６２．２を水に溶解させ過塩素酸等の遊離酸を最大添加量で５％くらいまで加える。図３の様に過塩素酸第二鉄液の溶解度は約２．５モル／Ｌで飽和する。図３は６０℃における鉄系金属材料であるアルミキルド鋼のエッチング重量を塩化第二鉄の場合と比較調査したものであるが過塩素酸第二鉄液濃度２．４モル／Ｌの時エッチング速度は最大で同濃度の塩化第二鉄液の場合のエッチング速度の約５．５倍である。遊離酸としては過塩素酸の他塩酸、硫酸等の無機酸或いは蟻酸、酢酸等の有機酸等何れでも良い。遊離酸は酸性とするために添加するが、エッチング液のＰＨが６．０より大きいと水酸化鉄の沈殿が生じる為エッチングが均一に入らなかったりエッチングにむらが出たりする為エッチング液のＰＨは６．０以下とするのが好ましい。
【００１５】
過塩素酸第二鉄液は塩化第二鉄液に比べエッチング速度が格段に大きい為過塩素酸第二鉄液を添加することにより塩化第二鉄液のエッチング特性、エッチファクター、エッチング速度、エッチング面の表面粗さ等の改良剤として使用できることが分かった。即ち過塩素酸第二鉄液の添加濃度が大きくなるに従い、エッチングの速度、エッチファクターが大きくなる為従来不可能であったファインパターンのエッチング加工が可能となった。以上は鉄系金属材料におけるエッチング挙動であるがその他の金属材料、銅系やインバー材、４２アロイ、ステンレス、アルミニウムなどにおいても過塩素酸第二鉄液が塩化第二鉄液のエッチファクターおよびエッチング速度改良剤として使用することが可能であることが分かった。
【００１６】
【実施例】
以下実施例により本発明を詳細に説明する
＜実施例１＞
プリント配線板、銅厚１０μｍ品にラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）  ５０μｍ／５０μｍ、４０μｍ／４０μｍ、３０μｍ／３０μｍ、２５μｍ／２５μｍ、２０μｍ／２０μｍ、１５μｍ／１５μｍの６パターンのマスクによりパターン露光を行ない過塩素酸第二鉄液２．４モル／Ｌ及び過塩素酸０．２モル／Ｌを加えたエッチング液で液温６０℃、スプレー圧０．２Ｍｐａでエッチングを行なった。配線パターンはＬ／Ｓ  ２０μｍ／２０μｍまで切れた。  その時のエッチファクターは２．６であった。
【００１７】
＜実施例２＞
実施例１と同様にしてパターン露光まで行なった。過塩素酸第二鉄液１．０モル／Ｌ、塩化第二鉄液１．３モル／Ｌ、過塩素酸０．２モル／Ｌのエッチング液で液温６０℃スプレー圧０．２Ｍｐａでエッチングを行なった。配線パターンはＬ／Ｓ  ２５μｍ／２５μｍまで切れた。その時のエッチファクターは２．４であった。
【００１８】
＜比較例１＞
実施例１と同様に６パターンのマスクによりパターン露光を行ない塩化第二鉄液２．３モル／Ｌ及び塩酸０．２モル／Ｌを加えたエッチング液で液温６０℃、スプレー圧０．２Ｍｐａでエッチングを行なった。配線パターンはＬ／Ｓ  ４０μｍ／４０μｍまで切れた。その時のエッチファクターは２．０であった。
【００１９】
＜実施例３＞
アルミキルド鋼  厚み０．１ｍｍを脱脂後カゼイン等のレジストによりシャドウマスク用丸孔φ８０μｍドットパターンのマスクでパターン露光した。実施例１と同じエッチング液の組成で同じ液圧条件で深度６０μｍになるまでエッチングを行なった。その時のエッチファクターは２．９であった。
なお、図２は本実施例の、各ドットパターンのエッチング後のエッチファクターを示す説明図で、鉄系金属材料４（本例ではアルミキルド鋼）を、上記マスクでパターン露光し現像したエッチングレジスト３の存在下でエッチングした状態を、断面で示した部分説明図である。エッチングファクターＥ．Ｆ．はエッチングの深さＨとレジスト膜下の横方向のサイドエッチングＤの比できまる（Ｅ．Ｆ．＝Ｈ／Ｄ）。
【００２０】
＜実施例４＞
実施例３と同様にしてアルミキルド鋼のパターン露光を行なった。エッチング液の組成は実施例２と同じとし実施例２の液圧条件で深度６０μｍになるまでエッチングを行なった。その時のエッチファクターは２．６であった。
以上の実施例１〜４、比較例１、２の結果を表１にまとめた。これらのテストより過塩素酸第二鉄液をエッチング液とすることにより銅配線のエッチング或いはアルミキルド鋼のような鉄系金属材料のエッチングにおいても高エッチファクターの精細加工が行なえることが分かった。
【００２１】
＜比較例２＞
実施例３と同様にパターン露光を行なった。エッチング液の組成は比較例１と同じとし比較例１の液圧条件で深度６０μｍになるまでエッチングを行なった。その時のエッチファクターは２．１であった。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように過塩素酸第二鉄液をエッチング液として使用することにより従来のエッチング液では不可能であった高エッチファクターの金属加工が可能となった為ファインピッチ、高精細のエッチング部品の提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリント配線板におけるエッチング配線のエッチファクターを示す説明図である。
【図２】各ドットパターンのエッチング後のエッチファクターを示す説明図である。
【図３】過塩素酸第二鉄液と塩化第二鉄液のエッチング速度を比較した図である。
【符号の説明】
１・・・・プリント配線板における銅の配線
２・・・・プリント配線板の樹脂基板である
３・・・・エッチングレジスト
４・・・・鉄系金属材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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