(57)【要約】【課題】銅の微細配線パターンのように、金属箔を微細パターンに形成する際に、比較的容易にパターン形成を行うことのできる金属微細加工装置を提供すること。【解決手段】金属箔に液体と微粉体との混合物をノズル１より噴射して、ベース層上の金属箔を微細パターンに形成する装置であること。気体の補助により混合物をノズルより噴射すること。気体の流量が２〜４ｍ３  ／分であること。気体の圧力が０．２〜０．６ＭＰａであること。微粉体の平均粒径が５０ｎｍ〜３μｍであること。微粉体がアルミ酸化物あるいは炭化シリコンであること。金属箔が銅あるいは銅合金であること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース層上の金属箔を微細パターンに形成する金属微細加工装置において、金属箔に液体と微粉体との混合物をノズルより噴射して微細パターンに形成することを特徴とする金属微細加工装置。
【請求項２】
前記混合物をノズルより噴射する際に、気体の補助により噴射することを特徴とする請求項１記載の金属微細加工装置。
【請求項３】
前記気体の流量が２〜４ｍ３  ／分であることを特徴とする請求項２記載の金属微細加工装置。
【請求項４】
前記気体の圧力が０．２〜０．６ＭＰａであることを特徴とする請求項２、又は３記載の金属微細加工装置。
【請求項５】
前記微粉体の平均粒径が５０ｎｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載の金属微細加工装置。
【請求項６】
前記微粉体がアルミ酸化物あるいは炭化シリコンであることを特徴とする請求項１、２、３、４、又は５記載の金属微細加工装置。
【請求項７】
前記金属箔が銅あるいは銅合金であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、又は６記載の金属微細加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気・電子機器に用いられるプリント配線板、ＴＡＢテープ、ＢＧＡ等の電子部品や、その他銅の微細加工を必要とする製品の加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子の高密度化がより一層要求されるのに伴い、その導体部品であるＴＡＢテープやＢＧＡ等も高密度配線化、狭ピッチ化が進んでいる。ＴＡＢテープやＢＧＡは、樹脂等で形成されるベース層の上に銅の配線が形成されるが、最表面となる銅箔の加工方法としてはフォトエッチング加工が一般的に用いられる。
フォトエッチング加工ではエッチング液として塩化第二鉄液や塩化第二銅水溶液が一般的に用いられ、銅箔表面と平行な方向：銅箔厚さ方向でおおよそ１：２〜１：３の速度比でエッチングが進行する。そのため、加工物の銅箔厚さがその配線加工性に影響を及ぼし、銅箔が薄いほうが狭ピッチ加工を行うことが可能である。現在では、銅箔厚さ１８μｍで配線ライン／スペースが２５／２５μｍの量産製造が行われている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
フォトエッチング加工では銅箔表面と平行な方向にもエッチングが進行するため、レジストパターンは銅箔表面と平行な方向のエッチング量を考慮した寸法で形成される。銅箔厚さ１８μｍで、配線ライン／スペースが２５／２５μｍの配線パターンの加工を行う際には、レジストのライン／スペースは３５／１５μｍ程度となる。
ウェットエッチングでは金属−エッチング液界面への十分な反応種の供給を行うためにスプレー噴射等により液流動を誘起するのが一般的である。しかし、レジストのスペースが３０μｍ以下となると液流動による金属表面への十分な反応種供給が困難となり、静止浴中でのエッチングと同じように反応種の金属表面の供給は液中の反応種の拡散のみにより行われることとなる。このため、狭ピッチ配線加工は現在のスペックで加工限界に近い。
【０００４】
また、ＴＡＢテープやＢＧＡなど、樹脂等で形成されるベース層の上に銅の配線が形成される基板においては、一般的に銅あるいはベース層の接合界面の表面粗さを上げ、いわゆるアンカー効果により銅配線とベース層との接着性を確保している。
このような方法で接着性を向上させているため、エッチング加工時に銅−ベース層界面部分で、特に凹凸の底部で銅のエッチング除去残留部が発生する。この残留部分を除去するために必要以上にエッチングを進行させなくてはならず、その結果、銅表面部分での配線幅が減少し、良好な配線形状を得ることが難しい。
配線ライン／スペースが２５／２５μｍ以下の微細配線パターンの加工を行う際にはその傾向が顕著で、場合によっては銅表面部分がエッチングにより完全に除去されてしまい、結果配線パターンを形成できない場合もある。
【０００５】
【非特許文献１】
社団法人電子情報技術産業協会電子デバイス部著、「２００１年度版日本実装技術ロードマップ」、文祥堂印刷出版、２００１年３月発行、２７９頁
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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、銅の微細配線パターンのように、金属箔を微細パターンに形成する際に、比較的容易にパターン形成を行うことのできる金属微細加工装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベース層上の金属箔を微細パターンに形成する金属微細加工装置において、金属箔に液体と微粉体との混合物をノズルより噴射して微細パターンに形成することを特徴とする金属微細加工装置である。
【０００８】
また、本発明は、上記発明による金属微細加工装置において、前記混合物をノズルより噴射する際に、気体の補助により噴射することを特徴とする金属微細加工装置である。
【０００９】
また、本発明は、上記発明による金属微細加工装置において、前記気体の流量が２〜４ｍ３  ／分であることを特徴とする金属微細加工装置である。
【００１０】
また、本発明は、上記発明による金属微細加工装置において、前記気体の圧力が０．２〜０．６ＭＰａであることを特徴とする金属微細加工装置である。
【００１１】
また、本発明は、上記発明による金属微細加工装置において、前記微粉体の平均粒径が５０ｎｍ〜５μｍであることを特徴とする金属微細加工装置である。
【００１２】
また、本発明は、上記発明による金属微細加工装置において、前記微粉体がアルミ酸化物あるいは炭化シリコンであることを特徴とする金属微細加工装置である。
【００１３】
また、本発明は、上記発明による金属微細加工装置において、前記金属箔が銅あるいは銅合金であることを特徴とする金属微細加工装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本課題を解決するため、本発明者等は加工限界に達しているウエットエッチング法以外の加工方法について検討した。そこで、粉体を噴射し物理的に砥粒加工を行うブラスト法に着目した。一般的なブラスト法はシリコンやガラスなどの比較的硬質な基材の加工に用いられ、粉体の粒径は数十μｍ程度である。また、粉体と気体の混合物を噴射するドライブラスト法が広く用いられている。
【００１５】
上記一般的に用いられる粉体の粒径は、本発明で実現しようとしているライン／スペース＝２０／２０μｍ以下の微細加工には不適切であり、粉体の微細化が不可欠である。粉体を微細化し微粉体とした場合、微粉体同士の凝集等が起こり気体との混合噴射では所望の微細な粉体粒径を維持することが困難である。
そこで、本発明では微粉体の噴射の際に液体を混合し、微粉体の微細粒径を維持することを可能とした。また、液体と微粉体を混合して噴射することにより、噴射部分での微粉体の被加工物表面への残留（微粉体が被加工物表面に突き刺さる）を防御あるいは除去るすことが可能となった。
尚、微粉体としては、アルミ酸化物あるいは炭化シリコンが好適である。
【００１６】
更に、微粉体および液体の混合物の噴射時の加工能力を確保するために、噴射時に気体を混合した。気体は空気などの容易に入手することが可能なものが使用できる。有効な気体の補助能力を確保するためには、噴射流量２〜４ｍ３  ／分、噴射圧力０．２〜０．６ＭＰａであることが好ましい。
【００１７】
図１は、本発明による金属微細加工装置の一実施例の模式図である。図１に示すように、この一実施例の金属微細加工装置は、噴射ボックス（２）、噴射ボックス内のノズル（１）、コンプレッサー（６）、砥粒液タンク（３）、撹拌子（５）、圧力計（７Ａ、７Ｂ）、及びバルブ（８Ａ、８Ｂ）で構成されている。
る。
【００１８】
この金属微細加工装置は、微粉体と液体を気体の補助により噴射することが可能であるノズル（１）を有している。ノズルの噴射部分は加工領域の大きさによりストレートに噴射するタイプやスリット状に噴射領域を展開するタイプなど使い分けることが可能である。
また、ノズルの設定位置は、加工部分の形状や加工効率を考慮すると、被加工物（基材（９））表面の法線方向に設置することが好ましい。また、被加工物（基材（９））の設置向きを変化させることにより、ノズル噴射向きは上下あるいは横方向どの方向からでも構わず、両面よりの加工が必要なものは、被加工物（基材（９））の両側にノズルを設置することにより同時に両面加工することも可能である。
【００１９】
微粉体および液体は微粉体の凝集を考慮し、混合した状態（ここでは砥粒液（４）とする）で砥粒液タンク（３）に設置することが望ましい。また、液体中での微粉体の偏りをなくすために随時、撹拌子（５）で撹拌されていることが望ましい。ノズルへの砥粒液の供給方法は気体の供給、噴射によりノズルまで吸い上げるサクション方式や、砥粒液タンク内部を加圧して砥粒液を押し出す液加圧方式等が使用可能である。
【００２０】
砥粒液は、圧力計（７Ａ）、及びバルブ（８Ａ）を経てノズル（１）に供給されるが、噴射した砥粒液は適宜回収し、砥粒液タンクへ戻る機構が好ましい。気体はコンプレッサー（６）等により圧縮し圧力計（７Ｂ）、及びバルブ（８Ｂ）を経てノズル（１）に供給することが出来る。
また、砥粒液の噴射および加工の際に、微粉体あるいは金属加工粉を含んだミスト状のものが発生するため、噴射領域は、例えば、箱状の遮蔽部で覆い周辺と隔離し、微粉体や金属加工粉を除去した後に大気放出することが望ましい。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００２２】
＜実施例１＞
まず、基材として、厚さ５０μｍのポリイミドで形成されたベース層上に、接着剤を介し厚さ１８μｍの銅箔で構成される金属層を貼り合わせた基材を用いた。
この基材の銅箔表面上にフォトレジスト（ＰＭＥＲ−Ｐ：東京応化工業（株）製）をスピンコーターにてレジスト膜厚１０μｍとなるようにコートし、銅箔表面上にレジスト層を形成した。
【００２３】
次に、レジスト層上に所定のパターンを描いたポジ型のフォトマスクを通して、３ｋＷの超高圧水銀灯で１５０ｍＪ／ｃｍ２  の露光量で露光した。描画パターンとして、長さ４ｍｍで、ライン／スペースが４０μｍ／１０μｍの矩形パターンを使用した。
【００２４】
露光後、３０℃に加熱した現像液（ＰＭＥＲ−Ｐ専用現像液：東京応化工業（株）製）を使って４０秒間スプレー噴霧し、銅箔表面に所望のレジストパターンを形成した。
【００２５】
次に、本発明による金属微細加工装置を用いて、レジストパターンが形成された銅箔表面に平均粒径３μｍのアルミナを２０重量％の割合で水と混合した砥粒液を、流量３ｍ３  ／分、圧力０．４ＭＰａの空気とともに２００秒間噴射することにより砥粒加工を行った。砥粒液はサクション方式によりノズルに供給した。
【００２６】
次に、５０℃に加熱された３重量％水酸化ナトリウム剥膜液をスプレー（圧力０．１ＭＰａ、１分間）噴霧し、レジストパターンを剥離して、銅箔パターンを得ることができた。このときの銅箔パターンの銅箔表面寸法および銅箔界面寸法はそれぞれ１７μｍおよび２５μｍであった。
【００２７】
＜実施例２＞
まず、ガラス−エポキシ基板上に無電解メッキ法および電解メッキ法により厚さ１８μｍの銅箔層を形成した。その後、銅箔表面に実施例１と同様な方法でレジスト層を形成した。
次に、実施例１と同様な工程でレジスト層をパターニング処理して、銅箔表面に所望のレジストパターンを形成した。
【００２８】
次に、本発明による金属微細加工装置を用いて、レジストパターンが形成された銅箔表面に平均粒径５μｍの炭化シリコンを２０重量％の割合で水と混合した砥粒液を、流量４ｍ３  ／分、圧力０．３ＭＰａの空気とともに１５０秒間噴射することにより砥粒加工を行った。砥粒液は液加圧方式によりノズルに供給した。
【００２９】
次に、５０℃に加熱された３重量％水酸化ナトリウム剥膜液をスプレー（圧力０．１ＭＰａ、１分間）噴霧し、レジストパターンを剥離して、銅箔パターンを得ることができた。このときの銅箔パターンの銅箔表面寸法および銅箔界面寸法はそれぞれ１９μｍおよび２５μｍであった。
【００３０】
＜比較例１＞
まず実施例２と同様に、ガラス−エポキシ基板上に無電解メッキ法および電解メッキ法により厚さ１８μｍの銅箔層を形成した。その後、銅箔表面に実施例１および２と同様な方法でレジスト層を形成した。
【００３１】
次に、レジストパターンが形成された銅箔表面に第一の溶液として比重１．３６、温度５０℃の塩化第二銅溶液をスプレー圧０．３ＭＰａで４５秒間噴射することによりエッチングした。この状態では接着剤表面にエッチング除去残留部が存在した。次に、５０℃に加熱された３重量％水酸化ナトリウム剥膜液をスプレー（圧力０．１ＭＰａ、１分間）噴霧し、レジストパターンを剥離した。このときの銅箔パターンの銅箔表面寸法および銅箔界面寸法はそれぞれ１２μｍおよび２５μｍであった。
【００３２】
実施例１および２と比較例１を比較すると、銅箔界面寸法を一定とした場合に実施例１および２のほうがより多くの銅箔表面寸法を確保できていることから、本発明の金属微細加工装置がより微細加工に適していることが確認された。
【００３３】
【発明の効果】
本発明よれば、微粉体と液体を混合することにより、微粉体が凝集することなく微粉体のまま加工に関与でき、また、被加工面に微粉体が残留することもない。また、気体を混合することにより、加工能力としての衝突力を維持できる。比較的容易な方法で金属の微細パターンを形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による金属微細加工装置の一実施例の模式図である。
【符号の説明】
１・・ノズル
２・・噴射ボックス
３・・砥粒液タンク
４・・砥流液
５・・撹拌子
６・・コンプレッサー
７・・圧力計
８・・バルブ
９・・基材
【図１】
2004342792.tif 000003