(57)【要約】【課題】プリント基板の配線パターンなどを形成するに際し、エッチング速度のバラツキを少なくできるようにしたエッチング装置を提供すること。【解決手段】エッチング液を噴射する２１個のノズル１は、被エッチング材（例えば、ポリイミドフィルム上に薄く形成された銅）２の搬送方向とは直交する方向へ揺動する板部材に設置されているが、その揺動方向の位置が全て異なるように配列されている。また、ノズルの毎分の揺動回数は、被エッチング材２の搬送速度を、その搬送方向におけるノズル間のピッチと整数で割った値に等しくなるように設定されている。そのため、被エッチング材２上に描く各ノズルの中心の軌跡が交差したり重なったりすることがない。故に、その交差部や重なり部でエッチング速度が極端に速くなるということがなくなり、エッチング速度のバラツキを低減することが可能になっている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の速度で搬送されている金属薄板の被エッチング材を、その搬送方向とは直交する方向に揺動する複数のノズルから噴射したエッチング液でエッチングする装置であって、それらの複数のノズルは、搬送中の被エッチング材上で描かられるそれらの位置の軌跡が、互いに交差したり重なったりしないように配置且つ揺動されるように構成されていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
前記複数のノズルが、被エッチング材の搬送方向の５００ｍｍ以上にわたり、該搬送方向とは直交する方向の位置が全て異なるようにして配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項３】
前記複数のノズルの毎分の揺動回数が、被エッチング材の搬送速度を、該搬送方向におけるノズル間のピッチで割り、これに整数を掛けた値に等しくなるようにし得ることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置基板やプリント基板等の製作に用いられている、高精度な金属配線パターンを形成するためのエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置基板やプリント基板等の高精度な金属配線パターンを形成するためには、化学エッチング装置が用いられる。この種のエッチング装置は、通常、薄くて長い金属製の条材（以下、被エッチング材という）を搬送させ、エッチング液を、その上下方向から又はそれらのうちの一方向から噴射し、連続的にエッチングする方法を採用している。また、被エッチング材は、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍの幅を有しているが、約１００ｍｍ以上である場合には、通常、その幅方向のエッチング速度のバラツキを低減するために、複数の噴射ノズル（以下、ノズルという）を被エッチング材の幅方向に揺動させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
その場合、複数のノズルの揺動周期は、一般的に被エッチング材がエッチングされる間に数回以上揺動されることと機械的な耐久性などを考慮して、実際には毎分の揺動回数が１０〜６０回程度となるようにし、その揺動周期は、装置によって固有の値に設定されている。従って、被エッチング材の種類に対応するなどして、調整され得るようにはなっていない。また、エッチング寸法を調整する方法としては、被エッチング材の搬送速度を調整する方法が採用されているが、その調整は、上記の揺動周期とは関係なく、独自に調整され得るようになっている。また、エッチング液を噴射する複数のノズルは、エッチング液を供給する配管に設置されているが、これまでは主に製作し易いように設置しているだけであって、それらの配置関係については特に配慮がなされていなかった。
【０００４】
【特許文献１】
実公平７−１１１７２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のエッチング装置は、揺動周期が装置ごとに固有の値に設定されており、複数のノズルの配置関係にも特別な配慮がなされていなく、被エッチング材に対応して搬送速度を変更するようにしただけの構成であるため、被エッチング材の表面に対するエッチング液の噴射量のバラツキに起因し、被エッチング材の搬送方向、幅方向のいずれにも、エッチング速度のバラツキが生じてしまうということがある。
【０００６】
即ち、各々のノズルは一般に充円錐型の構造になっていて、一応、ノズル噴射領域内ではエッチング液の噴射量が均一になるように構成されている。しかしながら、実際には、円錐の中心（頂部）から噴射されたエッチング液による衝撃が一番強く、その噴射を受けた部位でのエッチング速度が最も速くなる。そのため、搬送されている被エッチング材上に、揺動しているノズルの中心位置を軌跡として描いた場合、その軌跡上の部位が、最もエッチング速度の速い部位ということになる。しかも、ノズルが一つであればエッチング速度の差はそれほどでもないが、この種の装置はノズルが複数設けられているため、それらによって描かれる軌跡が、交差したり重なり合ったりすると、そこでのエッチング速度が極端に速くなってしまい、高精度なエッチングを行うためには、問題視せざるを得なくなってしまう。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、被エッチング材の搬送方向とは直交する方向に揺動される複数のノズルからエッチング液を噴射してエッチングするに際し、被エッチング材上でのエッチング速度のバラツキを従来よりも好適に低減し、高精度なエッチングが行えるようにしたエッチング装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のエッチング装置は、所定の速度で搬送されている金属薄板の被エッチング材を、その搬送方向とは直交する方向に揺動する複数のノズルから噴射したエッチング液でエッチングする装置であって、それらの複数のノズルは、搬送中の被エッチング材上で描かられるそれらの位置の軌跡が、互いに交差したり重なったりしないように配置且つ揺動されるように構成されている。
【０００９】
その場合、前記複数のノズルが、被エッチング材の搬送方向の５００ｍｍ以上にわたり、該搬送方向とは直交する方向の位置が全て異なるようにして配置されているようにしたり、前記複数のノズルの毎分の揺動回数が、被エッチング材の搬送速度を、該搬送方向におけるノズル間のピッチで割り、これに整数を掛けた値に等しくなるようにし得るようにすると、エッチング速度のバラツキを低減するのに極めて好適な構成となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明するにあたって、先ず、座標系を用い、被エッチング材の搬送方向の異なる位置に隣り合わせて設置された２個のノズルが、被エッチング材上に描く軌跡の交差について考察する。そして、その場合、固定状態の装置における被エッチング材の搬送方向をｘ、幅方向をｙ、搬送される被エッチング材上での搬送方向をＸ，幅方向をＹとし、２個のノズル位置をそれぞれ（ｘ１、ｙ１）、（ｘ１＋Ｐ、ｙ２）とする。ここで、Ｐは２個のノズルの上記搬送方向での間隔（ピッチ）である。また、ノズルの揺動周期をＴ、振幅をＡ／２とし、材料搬送速度をｖとすると、２個のノズルの被エッチング材上での軌跡は、それぞれ、Ｙ＝ｙ１＋Ａｓｉｎ［２π（Ｘ＋ｘ１）／ｖ／Ｔ］、Ｙ＝ｙ２＋Ａｓｉｎ［２π（Ｘ＋ｘ１）／ｖ／Ｔ＋２πＰ／ｖ／Ｔ］と表される。
【００１１】
そこで、被エッチング材上の面（即ち、Ｘ，Ｙ面）で２個のノズルの軌跡が交差しないためには、両ｓｉｎ関数の位相差Ｐ／（ｖＴ）が整数に等しくなることが必要であるが、この条件が成り立つ場合であっても、ｙ１，ｙ２が等しいと、２個のノズルの軌跡は重なってしまう。従って、Ｐ／ｖ／Ｔ＝整数（言い換えると、ノズルの揺動周期の整数倍がノズルの搬送方向のピッチを搬送速度で割った値に等しくなる）という条件と、ノズルの設定位置が被エッチング材の幅方向に異なっているという条件の両方を満たした場合には、２個のノズルの軌跡が、交差したり重なったりしないことになる。
【００１２】
以上のことから、ノズルを３個以上設置した場合であっても、任意の２個のノズルの関係が全て上記の条件を満たしてさえいれば、全てのノズルの軌跡は交差したり重なったりしないことになる。尚、この考察には、クランク方式による揺動の場合の三角関数を使用したが、このような三角関数にならない揺動形態の場合でも、上記の基本的な理論は適用される。
【００１３】
このような考察に基づき、本発明のエッチング装置では、エッチング速度のバラツキを低減するために、搬送中の被エッチング材上に描く複数のノズルの軌跡が、互いに交差したり重なったりしないようにする。また、そのための好適な構成としては、▲１▼複数のノズルの配置が、被エッチング材の幅方向にすべて異なるようにし、且つ▲２▼ノズルの毎分の揺動回数が、被エッチング材の搬送速度をノズル間の搬送方向のピッチで割り、これに整数を掛けた値に等しくなるようにする。そして、上記の▲１▼については、複数のノズルを、被エッチング材の処理面と平行に配置され且つ被エッチング材の搬送方向とは直交する方向に揺動される板状部材に配列することによって実現することが可能となるし、上記の▲２▼については、手動で揺動回数を設定する方法で実現することもできるし、例えば搬送用モーターのインバーターの設定電圧を一定の比率で分圧し、それを揺動用モーターのインバーターの周波数設定電圧とすることで、実現することも可能である。
【００１４】
そこで、次に、このことを確認するために行った試験結果について説明する。先ず、試験に用いたエッチング装置は、エッチング有効幅３００ｍｍの水平ローラー搬送式の装置であって、２１個のノズルを、搬送方向長さ６００ｍｍの範囲、幅方向長さ３６０ｍｍの範囲に配列し、塩化第２銅水溶液でエッチングした。被エッチング材としては、７５μｍ厚のポリイミド上の１８μｍ厚の銅を使用した。材料搬送速度は、１８μｍ厚の銅が若干残る程度の１．５５ｍ／分に調整した。そして、複数のノズルの配置と搬送速度を変えてエッチングし、残った銅を観察したところ、下記の表に示す結果が得られた。
【００１５】
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【００１６】
上記の表における試験例１は、ノズルの幅方向位置が重なっている場合であり、搬送方向に縞状に銅残りのムラが見え、幅方向にはバラツキが見えた。そこで、試験例２の場合は、図１に示すように、ノズルの幅方向位置（被エッチング材の搬送方向と直交する方向の位置）を変更してすべてのノズルの幅方向位置が異なるようにした。その結果、幅方向のバラツキは見えなくなったが、搬送方向の縞は依然として確認された。そこで、揺動周期を種々変えてみたのが、試験例３〜６である。その結果、ノズルピッチ／搬送速度／揺動周期（Ｐ／ｖ／Ｔ）が整数のときに銅残りのムラがなくなることが確認された。このことから、試験例３，４，６の場合が、本発明の実施態様でエッチングした場合ということになる。そして、図２は、試験例４の場合を示したものである。尚、図１及び図２において、符号１はノズル（２１個）であり、符号２は被エッチング材であり、符号３は各ノズル位置の軌跡を搬送方向に２倍に拡大して示したものである。
【００１７】
次に、実際に配線パターンをエッチングした場合の例を説明する。７５μｍ厚のポリイミド上に１８μｍ厚に形成された銅に、ドライフィルムをラミネートし、配線パターンを露光し、現像した材料をエッチングした。ノズルの配置は、上記試験例２〜６と同じように、幅方向に重ならないようにした。材料搬送速度を１．０ｍ／分にして、揺動回数としては、ｎ＝Ｐ／ｖ／Ｔが２．６４の場合（２２ＲＰＭ）と２．０（１６．７ＲＰＭ）の場合の２種で行った。エッチング後の両者を比較すべく、２００ｍｍ×２００ｍｍ内での配線幅の寸法のバラツキを測定したとこと、ｎ＝２．６４の場合は標準偏差σが３．２μｍであるのに対し、本発明の実施態様で行ったｎ＝２．０の場合は、標準偏差σが２．４μｍとなり、確かに改善されていることが確認された。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明のエッチング装置によれば、金属薄板の被エッチング材を、その搬送方向とは直交する方向に揺動される複数のノズルから噴射したエッチング液でエッチングするに際し、被エッチング材上でのエッチング速度のバラツキを従来よりも好適に低減することができるので、特に半導体装置基板やプリント基板などの高精度な金属配線パターンを形成するのに極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の比較例でエッチングした場合の説明図である。
【図２】本発明の実施例でエッチングした場合の説明図である。
【符号の説明】
１          ノズル（２１個）
２          被エッチング材
３          ノズル位置の軌跡
【図１】
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【図２】
2004204329.tif 000005