(57)【要約】【課題】狭小なＤＦＲの間隙にもエッチング液を到達せしめることにより微細な配線パターン形成が可能なエッチング方法を提供する。【解決手段】基板のエッチング方法において、ミスト化した粒子を含むエッチング液を用いて処理することを特徴とするエッチング方法である。この微細なエッチング液のミストは狭小なＤＦＲの間隙でも銅箔表面に到達することが可能であり、またエッチング液のミストの粒径が小さい程内外圧差すなわち内部エネルギーが高いためにエッチング反応が促進されるので、微細なパターンでもエッチングをすることが可能となり、結果として微細なパターン形成を容易になしうることができる。【選択図】図２
2007036075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のエッチング方法において、ミスト化した粒子を含むエッチング液を用いて処理することを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
ミスト化した粒子の粒子径が、パターンの最小の間隙寸法より小さいものをエッチング液に含むことを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
ミスト化した粒子の粒子径の寸法が、１０μｍ以下である請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項４】
ミスト化した粒子が、被エッチング面に向かって対流していることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項５】
エッチング処理時に被エッチング物とエッチング液との反応により発生した反応生成物を、ミスト化した粒子を含む溶解液により除去する請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項６】
エッチング液のミストと、溶解液のミストとを交互に用いて処理する請求項５に記載のエッチング方法。
【請求項７】
エッチング液を超音波振動によってミスト化することを特徴とする請求項１乃至５に記載のエッチング方法。
【請求項８】
溶解液を超音波振動によってミスト化することを特徴とする請求項５に記載のエッチング方法。
【請求項９】
超音波振動を発生させるための振動板が凹面形状であることを特徴とする請求項７または８に記載のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子、集積回路、電子部品等を搭載するための基板の配線パターン形成のためのエッチング方法に関するもので、特に微細パターンのエッチング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板に対して電子機器の小型化や高性能化により配線パターンの微細化が求められている。これら小型機器においては線幅５０μｍ以下のパターン形成が要求されている。
【０００３】
従来の基板の配線パターン形成方法について説明する。
【０００４】
図５に示すように、まず、表面に銅はく２を形成したガラスエポキシなどの絶縁性基材１に、感光性樹脂であるドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）３を１１０℃、０．３ＭＰａでラミネートし、マスクを通して選択的に光を照射後、１％程度の炭酸ナトリウム水溶液などの現像液によってＤＦＲパターンを形成して、次に塩化鉄や塩化銅などからなるエッチング液を面状や錐状にノズルを首振りや往復移動しながら射出し、露光、現像でＤＦＲ３が除去された領域のみを選択的にエッチングを行い、後に３％の水酸化ナトリウム水溶液等のＤＦＲ剥離液によってＤＦＲを除去して所望の配線パターンを形成していた。
【０００５】
また、狭小なＤＦＲ３の間隙へのエッチングを行うために、エッチング液と気体とを混合した混合流体を、スプレーノズルより基板面に対して垂直あるいは角度を持たせて噴霧し、特にこの噴霧するエッチング液の噴霧の粒径を１０〜２００μｍとすることにより、ＤＦＲの間隙部４内のエッチング液の滞留を防止することができるので、液体のみのエッチング液より粘性率を低くするとともに、気体との混合体であるエッチング液を気体によって吹き飛ばすことでエッチングを行う方法が提案されている。
【０００６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平５−１６０５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の塩化鉄や塩化銅などのエッチング液を面状や錘状にノズルから単に射出し、このノズルを首振りや往復移動して基板にエッチング液を吹き付けるスプレー方式では、エッチング液が霧状になるもののその粒径は数百μｍ〜数ｍｍと大きい。しかも、これらのエッチング液では粘性が大きいため狭いＤＦＲパターンの間隙には入り込み難いことから、ＤＦＲの間隙内での実質的なエッチング速度が低下し、同一基板内においてエッチングに要する時間が異なり、形成されるパターン幅のばらつきの原因となっていた。また、狭いＤＦＲ間隙内でのエッチング速度の低下により、エッチングの所要時間を長くしなければならないので、深さと垂直な方向のエッチングすなわちサイドエッチングが大きくなり、微細なパターンを形成することが困難であった。
【０００８】
また、上記の特許文献１に開示されている方法において、噴霧されるエッチング液の噴霧の粒径を１０〜２００μｍとしているが、特に微細なパターン形成においてはＤＦＲの間隙が３０μｍ以下、特に１０μｍ程度の場合、図５に示すようにＤＦＲ３の間隙部４よりも噴霧によるエッチング液５の粒径の方が大きくなるため、ＤＦＲ間隙部４の入口につかえてしまい、ＤＦＲ間隙部４に入り込み難くなる。その結果ＤＦＲ間隙部４内での実質的なエッチング速度が低下し、またサイドエッチングが大きくなるので、微細パターン形成が困難であるとともに、気体の混合度合いによっては、被エッチング物の表面を乾燥させるため、被エッチング物とエッチング液との反応生成物が付着したまま乾燥してしまい、これによって反応生成物を除去できなくなり、パターン形成に不具合を生じるという課題も生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、エッチングによるパターン形成において、ミスト化した粒子を含むエッチング液を用いて処理し、粒子径をパターンの最小間隙より小さくするもので、これにより、ＤＦＲの狭い間隙内にエッチング液が入り込み、被エッチング物表面に到達せしめることが可能になるので、効率よくエッチングを行うことができるとともに、微細なパターンを形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明は、エッチング液をミスト化し、このミスト化した粒子径をパターンの最小間隙寸法より小さくすることにより、微細なＤＦＲパターンの間隙にミスト化した粒子を容易に入り込ませることができるため、幅の狭い部分でのエッチングを効率よく行うとともに、幅の広い部分とのエッチング時間差を少なくすることで、全体の線幅のばらつきを少なくすることができる。また、エッチング液を超音波振動することによって、ノズルから噴射してできるエッチング液の粒子よりもさらに極微細なミスト化を容易に行うことを可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１、図２は本発明の実施の形態における配線基板の断面図であり、配線基板の片方の表面近傍の一部を模式的に示している。
【００１３】
まず、絶縁性基材１１として例えばガラスクロスの両面に厚さ５〜２０μｍ程度の半硬化状態すなわちＢステージで形成したガラスエポキシ基材にプレスなどによって貼り付けた厚さ１０μｍ程度の銅箔１２の表面に、例えば厚さ７μｍのＤＦＲ１３を１１０℃で加熱しながらラミネートした後に、所望のパターンのマスクフィルムを通して選択的に露光を行い、１％炭酸ナトリウム水溶液で現像することによって、図１に示すように、ＤＦＲ１３のパターンを形成する。本実施の形態では、ＤＦＲ１３の幅を２０μｍ、ＤＦＲの間隙部１４の幅を１０μｍで形成している。
【００１４】
図２は前記絶縁性基材１１に貼り付けられた銅箔１２の表面のＤＦＲ１３のパターンに、微細にミスト化した粒子を含むエッチング液によってエッチングを行っている状態を示している。このとき、粒子径が例えば１〜５μｍ程度のミスト１５を含むエッチング液を用いてエッチングする。このとき、ＤＦＲの間隙部１４の幅である１０μｍに比べてエッチング液のミスト１５の粒径は充分に小さいために、ＤＦＲ１３につかえることなく容易に間隙部１４に入り込み、銅箔１２の表面に到達することができる。また、風速２ｍ／分以下、好ましくは０．２ｍ／分の送風、またはエッチング液槽の加熱により発生するエッチング槽内の温度差などにより対流を起こすことによってＤＦＲ１３の表面から銅箔１２の表面方向にエッチング液のミスト１５が流れ、これによりＤＦＲの間隙部１４にエッチング液のミスト１５が入り込むことを助長することができる。これによって銅箔１２の表面にエッチング液が到達し、エッチング反応が促進されることが可能となるため、従来困難であった狭小なＤＦＲの間隙部１４のエッチングを可能とするものである。
【００１５】
ここで、銅箔１２の表面のエッチング液の内部エネルギー（粒子の内外圧差ΔＰ）はΔＰ＝２γ／Ｒなので、微細なミスト１５はその表面張力γにより粒子径すなわち粒子の曲率半径Ｒが小さい程高くなる。図３はこの粒子径と粒子内外圧差との関係を示している。図３より、粒子径が１０μｍ以下、特に５μｍ以下になると急激に粒子内外圧差が大きくなっており、このときにおけるエッチングの効果が大きくなる。よって、粒子径が１０μｍ以下、特に５μｍ以下のとき、このエッチング液のミスト１５の内外圧差すなわち内部エネルギーに従って銅箔１２の表面での反応力が高くなり、これによりエッチングが促進され、微細な部分でのエッチング速度を特に早くするものである。
【００１６】
従来のスプレー方式によるエッチング方法では、ＤＦＲの間隙部１４の幅が６０μｍ以下になると、エッチング速度が大幅に低下し、さらにＤＦＲの間隙部１４の幅が２０μｍになると、エッチング速度がＤＦＲの間隙部１４が８０μｍのときの半分程度に低下していたが、本発明では、エッチング液をパターンの最小エッチング寸法すなわち微細なＤＦＲの間隙部１４の幅より小さい粒径にミスト化し、特にそのミストの粒子径を１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下とすることにより、エッチング液のミスト１５がＤＦＲにつかえることなく容易に銅箔表面へ到達することができる。これにより、ＤＦＲの間隙部１４が広い部分でも狭い部分でも同じ速度でエッチングをすることができるので、サイドエッチングを小さくすることができ、実際に形成される配線パターンの寸法がＤＦＲパターンの寸法より極端に小さくなることを防止することが可能となる。その結果、均一かつ微細な配線パターンを形成することができる。
【００１７】
一方、エッチング液に塩化第２鉄を用いた場合においては、エッチングによってできた銅の溝の表面や側面にスラッジが堆積してエッチングの化学反応を阻止してしまう。このために銅のエッチングが停止され、パターン形成ができなくなる場合がある。従って、このスラッジを除去して銅表面を露出させ、エッチング液と反応が可能な状態にしなければならない。このスラッジを除去するには機械的な方法、例えばエッチング液をスプレーノズルから高い圧力で吹き付ける方法があるが、微細なパターンには困難である。これに対して、１０％程度の塩酸で化学的に除去する方法があるが、ＤＦＲの間隙部１４の幅は最小３０μｍが限界である。
【００１８】
本発明では微細な部分に入り込ませるために、スラッジを溶解するための１０％程度の塩酸などの溶解液を、前述のエッチングの場合と同様に粒径を１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下にミスト化させ、このミスト化した粒子を銅表面に曝すことによって、狭小な銅の溝に入り込ませてスラッジを溶解除去できるものである。このとき、塩化第２鉄などのエッチング液のミストとスラッジの溶解液のミストとを銅表面に交互に曝すことによって、微細なパターンを形成するためのエッチングを効率良く行うことを可能とする。
【００１９】
なお、エッチング液のミストを発生させる手段として、加熱などにより蒸発させる方法があるが、成分の気化温度の差により成分比率が変改してしまい、所望のエッチング液のミストが得られないことがある。この解決手段として、超音波振動をエッチング液の液面付近に付与することによって所望のエッチング液のミストを得ることができる。具体的には図４に示すように、エッチング装置１７の底に、超音波振動発生手段である超音波振動板１８を設置して、エッチング液１６の液面に向かって超音波振動を発生照射させる。これによって、エッチング液１６の液面は超音波振動の波長に伴って微細かつ高速振動の波を発生することができるので、エッチング液１６の液面付近で極微細な粒径１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下のエッチング液のミスト１５を発生させることができる。
【００２０】
このエッチング液のミスト１５の量は、超音波振動のエネルギーすなわち投入電力量や周波数で制御が可能である。なお、より効率良くエッチング液のミスト１５を発生させるために、超音波振動は液全体に付与するよりエッチング液１６の液面の狭い範囲内に振動エネルギーを集中させた方が良く、このためには超音波振動板１８を凹面形状にすると良い。
【００２１】
以上のように本発明によれば、エッチング液をミスト化し、このミスト化した粒子径をパターンの最小間隙寸法より小さくすることにより、ＤＦＲパターンの狭い間隙にエッチング液のミストがつかえることなく容易に入り込ませることができ、特にこのエッチング液のミストの粒子径を１０μｍ以下の微小なものにすることで、粒子の内外圧差すなわち内部エネルギーに従って銅箔表面での反応力が高くなるためエッチングをさらに促進させることができる。
【００２２】
また、エッチング液のミスト１５に曝した後、エッチング液と銅との反応によって銅表面に堆積するスラッジを、このスラッジの溶解液のミストに曝すことによってエッチングの進行をスムーズにすることができる。
【００２３】
以上により、パターンの間隙の狭小な部分でのエッチング速度を実質的に早くすることができるので、サイドエッチングを小さくすることができるとともに、微細なパターンの形成を容易にすることができる。さらにエッチング液に超音波振動を付与することでエッチング液のミスト化を容易に発生させることができるので、ノズルから噴射してできるエッチング液の粒に比べて、極微細な粒子の形成を容易に行うことを可能とするものである。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、基板のエッチングに、ミスト化した粒子を含むエッチング液を用いて微細な配線パターンを容易に形成することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態におけるエッチング方法を示す工程断面図
【図２】本発明の実施の形態におけるエッチング方法を示す工程断面図
【図３】粒子径と粒子内外圧差の関係を示す図
【図４】本発明の実施の形態におけるエッチング方法におけるミストの発生方法を示す図
【図５】従来のエッチング方法を示す工程断面図
【符号の説明】
【００２６】
１１  絶縁性基材
１２  銅箔
１３  ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）
１４  ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）の間隙部
１５  エッチング液のミスト
１６  エッチング液
１７  エッチング装置
１８  超音波振動板
【図１】
2007036075.tif 000003
【図２】
2007036075.tif 000004
【図３】
2007036075.tif 000005
【図４】
2007036075.tif 000006
【図５】
2007036075.tif 000007