(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属薄板表面に所定の形状および配列とした開口部を有するレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記金属薄板にエッチングを行うエッチング工程と、前記レジスト膜を剥膜する剥膜工程とを少なくとも有するエッチング部品の製造方法において、
測定部位への光照射を行ない、測定部位より反射した光にて前記エッチング工程で金属薄板に形成された凹部もしくは貫通部の内部形状を立体的に測定する手段と、前記測定結果と測定部位において所望される凹部もしくは貫通部の内部形状との比較判定を行なう手段とを具備し、
前記エッチング工程後に、前記エッチング工程で金属薄板に形成された凹部もしくは貫通部に庇状に突き出したレジスト膜部位をウォータージェットを用いた高圧水の噴射により除去した後に、
エッチング工程で金属薄板に形成された凹部もしくは貫通部の内部形状を前記測定手段にて測定し、測定した内部形状が所望される内部形状と相違することが前記比較判定手段により判明した場合、凹部もしくは貫通部の内部形状が所望される形状となるようエッチング条件の修正を行なうことを特徴としたエッチング部品の製造方法。
【請求項２】
前記エッチング工程をニス法を用いた二段階エッチングとし、第一エッチング後かつニス層の形成前に、金属薄板の少なくとも一方の面に形成された凹部の内部形状の測定を行ない、測定した形状が所望される内部形状と相違することが判明した場合、内部形状が所望する形状となるよう第一エッチングのエッチング条件の修正を行なうことを特徴とした請求項１に記載のエッチング部品の製造方法。
【請求項３】
第二エッチング後、金属薄板に形成された貫通孔の内部形状の測定を行ない、測定した形状が所望される形状と相違することが判明した場合、内部形状が所望する形状となるよう第二エッチングのエッチング条件の修正を行なうことを特徴とした請求項２に記載のエッチング部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定のパターンに従って金属薄板を貫通した複数の貫通部を有するリードフレームもしくはシャドウマスク等の部品をフォトエッチング法を用いて製造する方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体集積回路装置に用いられるリードフレームまたは、カラー受像管等に用いるシャドウマスク等の電子部品は、金属薄板を素材とし、フォトエッチング法を用いて製造されている。
以下にシャドウマスクを例にとり、フォトエッチング法を用いたエッチング部品の製造方法の例につき説明する。
金属薄板（シャドウマスク材１）として例えば板厚0.13mmの低炭素鋼板を用い、その両面を脱脂、整面、洗浄処理した後、その両面にカゼインまたはポリビニルアルコールと重クロム酸アンモニウムからなる水溶性感光液を塗布乾燥して、フォトレジスト膜２を形成する。次いで、所定のパターンを有する露光用マスクを介して、シャドウマスク材１の一方の面に小孔像のネガパターンを、他方の面に大孔像のネガパターンを露光する。その後、温水にて、未露光未硬化のフォトレジスト膜を溶解する現像処理を行なえば、図５（ａ）に示すように、所定の部位に形成された開口部よりシャドウマスク材１を露出する小孔レジスト膜2aと大孔レジスト膜2bとを表裏に有するシャドウマスク材１が得られる。
【０００３】
その後、レジスト膜２に対して硬膜処理およびバーニング処理を施し、第一段階のエッチングを表裏両面から行ないシャドウマスク材１に凹部３を形成する。エッチング液には塩化第二鉄液を用い、スプレーエッチングで行なうのが一般的である。この第一エッチング工程では、図５（ｂ）に示すように、小孔レジスト膜2a側に形成した凹部3aと第孔レジスト膜2b側に形成した凹部3bとが貫通しないよう、エッチング進度は途中で止めるのが肝要である。
【０００４】
次いで、シャドウマスク材１を水洗洗浄および乾燥後、例えば光硬化型の樹脂をグラビアコート法等により塗布後、樹脂に光照射を行うことで、図５（ｃ）に示すように、前段のエッチングで形成された小孔側の凹部3aを完全に埋め尽くすニス層４（耐エッチング層）を形成する。なお、ニス層４の形成面は、小孔側であっても大孔側であっても、差し支えないが、多くの場合、小孔側に形成される。
【０００５】
続いて、図５（ｄ）に示すように、大孔側からのみシャドウマスク材１をエッチングする第二エッチング工程を行ない、大孔側の凹部3bを拡大することで、大孔側から小孔に貫通する貫通孔５（貫通部）を形成する。最後に、ニス層４およびレジスト膜２を剥膜除去する剥膜工程を行った後、不要部の断裁等を行い図５（ｅ）に示すフラット型のシャドウマスク６を得るものである。
【０００６】
このエッチング防止層を用いた従来法では、フォトエッチング法では避けることのできないサイドエッチング現象を小孔側で抑えている、ということができる。すなわち、小孔側の凹部にエッチング防止層を充填し、第二エッチング工程では小孔はサイドエッチングされないことにより、第一エッチング工程における精確な小孔パターンを維持できる。したがって、例えば材料金属板の厚さより小さい孔径の開口も可能としている。
【０００７】
なお、上述した説明ではニス法を用いた二段階エッチングによるシャドウマスクの製造方法の例につき説明したが、フォトエッチング法を用いたリードフレーム等他のエッチング部品の製造にあたっては、エッチングを一段階とし、両面から同時にエッチングを行い貫通部を形成するものである。
【０００８】
フォトエッチング法で形成される凹部および貫通部は当然のことながら所定の形状にて形成されることが望ましい。
例えばシャドウマスクにあっては、シャドウマスクをカラー受像管等に組み込んだ際、エッチングで形成された各貫通孔５は電子線を正しく蛍光面に導く役目をする。そのため、シャドウマスク上に形成されるべき各貫通孔５の形状は、シャドウマスク製造前の設計段階において予め設定されており、その形状はシャドウマスクがカラー受像管等に組み込まれた際、カラー受像管等が所望する性能を発揮できるよう設定されている。
【０００９】
しかし、以下の理由等により、凹部もしくは貫通部の形状が所望されるものとならない場合が多い。
すなわち、エッチング工程において、エッチング液の液温、濃度およびスプレー圧等のエッチング条件が微妙に所定の条件から異なり、エッチングで形成される各凹部の形状が所望するものとならず、結果として貫通部の形状不良になるという理由によるものである。
【００１０】
従来より、エッチング工程で形成された凹部もしくは貫通部の形状が所望するものとなっているか否かの検査は行われている。
従来行われている検査では、検査部位に光照射を行い、金属薄板より反射した、もしくは透過した光を光像として捉え、この光像をもとに検査を行うことが主流となっている。
【００１１】
しかるに、従来より行われている検査では、凹部の素材表面における輪郭形状もしくは貫通部の輪郭形状を平面的（２次元的）に捉え、この形状を検査しているにすぎず、完全な検査とはいえなかった。
すなわち、図４（ａ）の例に示すように、エッチングで形成された凹部３３の金属薄板３１表面での輪郭形状３２が所定の形状となっている場合でも、エッチング条件のズレにより、形成された凹部３３の断面形状すなわち空洞形状（図中の実線で示す形状）が、図４（ｂ）に示すように所望される形状（図中の破線で示す形状）から外れる場合が有るためである。
このような凹部の空洞形状の相違は、従来行われていた平面的（２次元的）な輪郭形状の検査では検出が出来なかった。
【００１２】
エッチングで形成された凹部の空洞形状（内部形状）が所望する形状となっていない場合、最終的に形成される貫通孔も所望する形状から外れ、シャドウマスクにあっては電子線を正しく蛍光面に導けない、また、リードフレームにあってはリードの断線、金属細線を用いた半導体チップとの電気的接続（ワイヤーボンディング）の不良等の問題が生じることになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、凹部もしくは貫通部が所望する形状となった品質の良いエッチング部品を製造する方法を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の請求項１においては、
金属薄板表面に所定の形状および配列とした開口部を有するレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記金属薄板にエッチングを行うエッチング工程と、前記レジスト膜を剥膜する剥膜工程とを少なくとも有するエッチング部品の製造方法において、
測定部位への光照射を行ない、測定部位より反射した光にて前記エッチング工程で金属薄板に形成された凹部もしくは貫通部の内部形状を立体的に測定する手段と、前記測定結果と測定部位において所望される凹部もしくは貫通部の内部形状との比較判定を行なう手段とを具備し、
前記エッチング工程後に、前記エッチング工程で金属薄板に形成された凹部もしくは貫通部に庇状に突き出したレジスト膜部位をウォータージェットを用いた高圧水の噴射により除去した後に、
エッチング工程で金属薄板に形成された凹部もしくは貫通部の内部形状を前記測定手段にて測定し、測定した内部形状が所望される内部形状と相違することが前記比較判定手段により判明した場合、凹部もしくは貫通部の内部形状が所望される形状となるようエッチング条件の修正を行なうことを特徴としたエッチング部品の製造方法としたものである。
【００１５】
すなわち本発明においては、エッチングで形成された凹部内もしくは貫通部の側面形状を含めた内部形状（空洞の形状）を、立体的（３次元的）に測定できる測定手段（例えば、ＷＹＫＯコーポレーション社製非接触３次元測定機、商品名「ＷＹＫＯ  ＮＴ−２０００」）にて測定する。ここで、金属薄板に接触することなく上記測定を行う手段を用いれば、金属薄板に傷がつかず品質の良いエッチング部品を得るうえで望ましいといえる。
次いで、予め測定しておく等により所望される内部形状（空洞形状）を設定しておくものであり、コンピュータ等よりなる比較判定手段にて、測定した内部形状と予め設定した内部形状との比較判定を行なう。なおこのとき同時に、素材表面における輪郭形状も所望する形状となっているか否かの比較判定も実施可能である。
【００１６】
比較判定の結果、両形状に相違があった場合、その相違に応じて適宜エッチング条件の修正を行ない、エッチングで形成する凹部もしくは貫通部を所望する形状とするものである。
【００１７】
エッチング部品では、巻取りロールから供給された長尺帯状の金属素材を用い連続した工程で製造されることが多い。
前述したように、シャドウマスクの製造にあっては、ニス法を用いた二段階エッチングを用いることが多い。このため、第１段目のエッチング条件が所望する条件から外れ、凹部の形状が不良となった場合でも、第２段目のエッチング後に検査を行いその不良を検出すると、不良検出までに多くの材料が工程を流れ、資材の無駄となる。
【００１８】
請求項２に係わる発明は、エッチング部品をニス法を用いた二段階エッチングで製造されるシャドウマスクとしたものであり、第１段目のエッチング後に凹部の内部形状検査を行い、第１段目エッチングの条件修正を行おうとするものである。
すなわち、請求項２においては、
エッチング工程をニス法を用いた二段階エッチングとし、第一エッチング後かつニス層の形成前に、金属薄板の少なくとも一方の面に形成された凹部の形状測定を行ない、第一エッチングのエッチング条件の修正を行なうことを特徴とした請求項１に記載のエッチング部品の製造方法としたものである。
これにより、凹部の内部形状を所定の形状とできるとともに、早期に不良を無くすことができ資材の無駄を防止できる。
【００１９】
また請求項３においては、
第二エッチング後、金属薄板に形成された貫通孔の形状測定を行ない、第二エッチングのエッチング条件の修正を行なうことを特徴とした請求項２に記載のエッチング部品の製造方法としたものである。
これにより、第二段目のエッチング条件も所望する条件とすることができ、品質の良いエッチング部品を得ることができる。
【００２０】
エッチング液を用い金属薄板にエッチングを行なう際、エッチングは等方的に行われる。このため、エッチングで形成された凹部２３の断面を模式的に示す図２に示すように、レジスト膜２２の開口部近傍では、凹部２３にレジスト膜が庇２４状に突出することになる。
ここで、上述した測定の際、凹部に突出した庇状のレジスト膜部位があると、測定の際に庇２４部が妨げとなり、正確な測定が出来なくなる可能性がある。
例えば、測定部位への光照射を行ない、測定部位より反射した光にて形状の測定を行なう場合、庇部が光を遮る、庇部が影をつくる等の邪魔をし正確な測定が出来なくなるものである。
【００２１】
このため図３に示すように、測定に先立ち少なくともレジスト膜の庇２４部を除去し、凹部２３を露出させたうえで、測定を行なう。
【００２２】
ここで、レジスト膜の庇部の除去手段として、ウォータージェットを用いた高圧水の噴射、剥膜液によるレジスト膜の除去、粘着ローラーをレジスト膜に圧着し庇部を折りとる等が考えられる。しかし、剥膜液を用いるとエッチング後に検査を始めるまでに時間が掛かることになる。また、第１段目のエッチング後に検査のため剥膜を行なうと、第２段目のエッチングを行なう際に所定の部位以外にもエッチングが行われてしまうという支障が出る。
そのため、レジスト膜の庇部の除去手段として、ウォータージェットを用いた高圧水の噴射を用いる。ウォータージェットを用いれば、エッチング後に即座に、測定を行ないたい部位の庇部を除去したうえで測定が可能となるため時間的なロスを無くせ、また、測定部で庇部を除去したとしても従来通りニス層形成、第二エッチングを行なうことができ資材のロスを無くすことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に説明図を用い、本発明の実施の形態の一例につき説明を行う。
なお本実施例では、シャドウマスクを例としている。
図１において、紙面左から右に搬送用ローラー９等の搬送手段上を連続して搬送される金属薄板（シャドウマスク材１）は巻取りロールから供給され長尺帯状となっている。前述した（従来の技術）の項に記した工程等に従い、レジスト膜形成工程（図示せず）にて図５（ａ）に示すようにレジスト膜２が形成されたシャドウマスク材１は第一エッチングチャンバー７に搬送され、第一エッチングチャンバー７内にてエッチング液がシャドウマスク材１にスプレーされ第一エッチングが行われる。第一エッチングにより、図５（ｂ）に示すように、シャドウマスク材１を貫通しないよう中途までの深度とした凹部３が形成される。
【００２４】
第一エッチングの終了したシャドウマスク材１は引き続きニス塗布工程８に搬送され、図５（ｃ）に示すようにニス層４（耐エッチング層）が形成される。
次いで、シャドウマスク材１は第二エッチングチャンバー10に搬送される。
第二エッチングチャンバー10にて、ニス層４を形成した面と反対面側にエッチング液がスプレーされ第二エッチングが行われ、図５（ｄ）に示すようにシャドウマスク材１を貫通した貫通孔５が形成される。次いで、シャドウマスク材１は剥膜工程（図示せず）に搬送されレジスト膜２およびニス層４の剥膜が行われる。
【００２５】
ここで、本発明のエッチング部品の製造方法の特徴として、図１に示すように、スプレーノズル11より高圧水を噴射するウォータージェットにて、第一エッチングチャンバー７を出たシャドウマスク材１に高圧水を噴射し、シャドウマスク材１に形成された凹部に突出したレジスト膜２の庇部の除去を行い、図３の状態とする。
【００２６】
次いで、レジスト膜２の庇部が除去された凹部の内部形状（空洞の形状）を、凹部の内部形状（空洞の形状）を立体的（３次元的）に測定できる測定手段12（ＷＹＫＯコーポレーション社製非接触３次元測定機、商品名「ＷＹＫＯ  ＮＴ−２０００」）にて測定する。
なお、測定にあたっては、測定領域に光を照射し、測定領域からの反射光を光学的位相シフト干渉法またはバーチャルスキャン干渉法等により処理し、凹部の内部形状（空洞の形状）を立体的（３次元的）に検出する手法があげられる。
【００２７】
測定手段12で検出した凹部の内部形状は電気信号等のデータに変換後、そのデータは例えばコンピュータ等よりなる比較判定手段13に送られる。比較判定手段13には、測定領域における凹部の所望される内部形状が予めデータとして入力されており、測定した凹部の内部形状データと予め入力された所望される内部形状データとの比較判定が行なわれる。
【００２８】
比較判定の結果、両データに差異が無いか、または、差異が許容できる範囲内であった場合、第一エッチングチャンバー７でのエッチング条件はそのままとする。一方、両データの差異が許容できる範囲を越えていた場合、その差異に応じて第一エッチングチャンバー７でのエッチング条件の修正を行なう。なお、エッチング条件の修正項目として、エッチング液の液温、液圧、比重、エッチング液中の遊離塩酸濃度、およびエッチング液中のニッケル濃度、エッチングスプレーの揺動角度、揺動速度等を修正することが上げられ、修正項目は適宜選択して構わない。
【００２９】
本実施例では、修正されたエッチング条件となった第一エッチングチャンバー７で形成された後に搬送されてくる凹部に再度、上述したウォータージェットによるレジスト膜２の庇部の除去、測定手段12による測定、比較判定手段13による比較判定を行い、凹部の内部形状と所望される内部形状との差異が許容できる範囲を越えていた場合、再度エッチング条件の修正を行ったものであり、この一連の作業を両データの差異が許容できる範囲内となるまで続けたものである。
【００３０】
以上、本発明の実施形態の例につき説明したが、本発明の実施の形態は、上述した図面および記述に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能なことはいうまでもない。
例えば、上述した説明では、第一エッチング後に測定を行っているが、第二エッチング後に上述した測定、比較判定を行い、第二エッチングチャンバーのエッチング条件を修正しても構わない。また、上述した説明では一方の面に形成された凹部の測定を行っているが、他方の面側に形成した凹部にも同様の測定、比較判定を行い、エッチング条件を修正しても構わない。さらには、貫通孔に対し両面より内部形状の測定、比較判定を行っても構わない。なお、貫通孔の測定を行なう場合、ニス法を用いた二段階エッチング法にあっては、剥膜工程を終了した後に測定を行うか、または、剥膜工程前にウォータージェット等にてレジスト膜の庇部を除去した後に測定を行なうことが望ましい。
また、エッチング条件の修正を自動的に行なう手段を設置し、比較判定手段で得られた相違を基に自動的にエッチング条件の修正を行なうことであっても構わない。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように本発明のエッチング部品の製造方法では、エッチングで形成された凹部の検査を立体的（３次元的）に測定し、その測定結果が所望する形状から外れていた場合、エッチング条件を修正し凹部の内部形状を所望する形状にするものである。これにより、従来の素材表面もしくは貫通部での平面的（２次元的）な輪郭形状を測定していた場合より、品質の良いエッチング部品を得ることが可能となる。
また、エッチングで凹部を形成した直後に凹部の形状検査が可能となり、その測定結果を基にエッチング条件の修正を行えるため、連続して流れる金属薄板に連続して形状不良が形成される率を低減することが可能となる。すなわち、本発明のエッチング部品の製造方法を用いることで、資材等のロスを減らすことが可能となる。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエッグング部品の製造方法の一実施例の要部を示す説明図。
【図２】凹部に突出したレジスト膜の庇部の一例を示す断面説明図。
【図３】レジスト膜の庇部を除去した凹部の一例を示す断面説明図。
【図４】（ａ）は凹部の金属薄板表面における外形輪郭の一例を示す平面説明図であり、（ｂ）は凹部の内部形状の一例を示す断面説明図。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、エッチング部品の製造方法の一例を工程順に示す説明図。
【符号の説明】
１  シャドウマスク材
２  レジスト膜
３  凹部
４  ニス層
５  貫通孔
６  シャドウマスク
７  第一エッチングチャンバー
８  ニス塗布工程
９  搬送用ローラー
10  第二エッチングチャンバー
11  スプレーノズル
12  測定手段
13  比較判定手段
21  金属薄板
22  レジスト膜
23  凹部
24  庇
31  金属薄板
32  輪郭形状
33  凹部
【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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