| 【発明の名称】 |
微細加工製品及びその製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】田中 聡
【氏名】上田 龍二
【氏名】牧野 英司
【氏名】高田 健央
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| 【要約】 |
【課題】主として銅等の金属の微細加工製品を比較的容易に製造することのできる微細加工製品の製造方法を提案する。
【解決手段】加工物に液体と微粉固体との混合物を空気とともに噴射することにより微細加工製品を製造する方法において、加工物上に好ましくはウエットブラスト耐性を有さない感光性レジストによりパターンを形成する工程（ａ）と、感光性レジストにより形成されたパターン以外の部分にブラストレジスト層を形成する工程（ｂ）と、加工物に液体と微粉固体との混合物を空気とともに噴射するウエットブラストにより加工する工程（ｃ）、とを少なくとも有する製造方法で微細加工製品（ｄ）を製造する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物に液体と微粉固体との混合物を空気とともに噴射することにより微細加工製品を製造する方法において、加工物上に感光性レジストによりパターンを形成する工程と、感光性レジストにより形成されたパターン以外の部分にブラストレジスト層を形成する工程と、加工物に液体と微粉固体との混合物を空気とともに噴射するウエットブラストにより加工する工程、とを少なくとも有することを特徴とする微細加工製品の製造方法。
【請求項２】
前記感光性レジストにより形成するパターンがウエットブラスト耐性を有さないことを特徴とする請求項１に記載の微細加工製品の製造方法。
【請求項３】
前記ブラストレジスト層がウエットブラスト耐性のあるシリコーンゴム系樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細加工製品の製造方法。
【請求項４】
ウエットブラストの際に使用する空気流量が０．２〜４ｍ３／minであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの１に記載の微細加工製品の製造方法。
【請求項５】
ウエットブラストの際に使用する空気圧力が０．２〜０．６ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの１に記載の微細加工製品の製造方法。
【請求項６】
ウエットブラストの際に使用する微粉固体の平均粒径が１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの１に記載の微細加工製品の製造方法。
【請求項７】
前記微粉固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１〜３又は６のいずれかの１に記載の微細加工製品の製造方法。
【請求項８】
少なくとも加工物の加工部分を銅あるいは銅合金とし、請求項１〜７に記載の製造方法を用いて製造してなることを特徴とする微細加工製品。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
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等の微細加工を必要とする微細加工製品の製造方法及び加工製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、配線加工時最表面となる銅の加工方法としてはフォトリソグラフィー法により形成されたレジストパターンを用いたウェットエッチング（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、基材表面と平行な方向：基材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基材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基材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。そのため、狭レジストスリットを必要とする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】
上記問題を解決するため発明者達は金属の微細加工を行う際、加工物に液体と微粉固体との混合物を空気により噴射を補助しノズルより噴射することにより加工を行うことを特徴とする加工方法について提案した（特願２００３−１３６９３７号）。この方法により、微細加工を可能とする加工方法を示唆することが出来たが、より高い導電性を確保するために必要な配線の断面積を確保するために銅厚さが２０μｍ以上となると、加工時のレジスト耐性が確保できず、加工時に切削され除去されてしまい、結果レジストとしての機能を発揮することが出来ない場合がある。
【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、P.279
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、主として銅等の金属の微細加工製品を比較的容易に製造することのできる微細加工製品の製造方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、加工物に液体と微粉固体との混合物を空気とともに噴射することにより微細加工製品を製造する方法において、加工物上に感光性レジストによりパターンを形成する工程と、感光性レジストにより形成されたパターン以外の部分にブラストレジスト層を形成する工程と、加工物に液体と微粉固体との混合物を空気とともに噴射するウエットブラストにより加工する工程、とを少なくとも有することを特徴とする微細加工製品の製造方法である。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記感光性レジストにより形成するパターンがウエットブラスト耐性を有さないことを特徴とする請求項１に記載の微細加工製品の製造方法である。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、前記ブラストレジスト層がウエットブラスト耐性のあるシリコーンゴム系樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細加工製品の製造方法である。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、ウエットブラストの際に使用する空気流量が０．２〜４ｍ３／minであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの１に記載の微細加工製品の製造方法である。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、ウエットブラストの際に使用する空気圧力が０．２〜０．６ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの１に記載の微細加工製品の製造方法である。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、ウエットブラストの際に使用する微粉固体の平均粒径が１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの１に記載の微細加工製品の製造方法である。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、前記微粉固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１〜３又は６のいずれかの１に記載の微細加工製品の製造方法である。
【００１４】
更に、請求項８に記載の発明は、少なくとも加工物の加工部分を銅あるいは銅合金とし、請求項１〜７に記載の製造方法を用いて製造してなることを特徴とする微細加工製品である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係わる微細加工製品の製造方法よれば、比較的容易な工程で感光性レジストで形成するパターンの精度に近い精度で加工物を加工することができる。また、前記パターンがウエットブラスト耐性を有していなければ、剥離工程が不要となる。
【００１６】
更に、少なくとも加工物の加工部分を銅あるいは銅合金とすれば、微細な配線を有するプリント配線板、ＴＡＢテープやＢＧＡ等の微細加工製品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者等は、加工物に液体と微粉固体との混合物を空気により噴射を補助しノズルより噴射する加工（以下ウエットブラストと称する）において、十分な加工耐性（耐磨耗性）を有する微細加工製品の製造方法について検討した。以下、加工物として銅を用いた電子部品の場合で説明するが、加工物、用途は特に限定されるものではない。
【００１８】
配線ライン／スペースが２５／２５μｍ以下の微細配線パターンの形成を考慮すると、ウエットエッチング時に発生する基材横方向のエッチング進行（サイドエッチング）が発生しない本発明の加工法においても、レジストパターンで配線ライン／スペースが２０／２０μｍ程度の解像度が必要となる。耐摩耗性を有するフォトレジストも存在するが、一般に解像度が低く、配線ライン／スペースが４０／４０μｍ程度が限界となる。
【００１９】
そこで、本発明ではレジストパターン形成に高解像度を有する感光性レジストを使用し、パターン形成後に、前記パターン以外の部分に耐摩耗性を有する樹脂によりブラストレジスト層を形成する工程を採用した。
【００２０】
ブラストレジスト層としては、本発明の加工法において銅の加工速度の約１／２０の加工速度を有するシリコーンゴム系の樹脂が最適である。また、本発明においては、感光性レジストのパターンがウエットブラスト加工に対する加工耐性を有していなければ、ブラストレジスト層形成後にフォトレジストによるレジストパターンを一定の工程により剥離除去することなく、ウエットブラスト加工中に除去できるという利点を有する。これにより加工工程の簡略化が可能となる。
【００２１】
ライン／スペース＝２０／２０μｍ以下の微細加工を行おうとした場合、微細な微粉固体（例えば、平均粒径１０μｍ以下）を使用する必要がある。また、微細な微粉固体（例えば、平均粒径１μｍ以下）を使用する場合は、微分固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微分固体粒径を維持することが困難である。
【００２２】
そこで、微粉固体の平均粒径を１μｍ〜１０μｍとし、微粉固体の噴射の際に液体を混合し、分散状態を維持することを可能とした。また、液体と微分固体を混合して噴射することにより、噴射部分での微分固体の加工物表面への残留（微分固体が加工物表面に突き刺さる）を防御あるいは除去することが可能となった。なお、前記微粉固体がアルミ酸化物あるいは炭化シリコンであることが好ましい。
【００２３】
更に、微分固体および液体の混合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０．２〜４ｍ３／min、噴射圧力０．２〜０．６ＭＰａであることが好ましい。噴射流量０．２ｍ３／min又は噴射圧力０．２ＭＰａ以下であると、加工物を速やかに加工することができない。また、噴射流量４ｍ３／min又は噴射圧力０．６ＭＰａ以上であると、ウエットブラストに耐え得るレジストの選択の余地が小さくなるからである。
【００２４】
次に、本発明では前記製造方法を実現する加工製品の製造装置について説明する。
【００２５】
本発明における金属微細加工方法は微分固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、加工物表面の法線方向に設置することが好ましい。また、加工物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、加工物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。
【００２６】
微分固体および液体は微分固体の凝集を考慮し、混合した状態（ここでは砥粒液とする）で砥粒液タンクに設置することが望ましい。また、液体中での微分固体の偏りをなくすために随時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。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等により圧縮しノズルに供給することが出来る。
【００２７】
また、砥粒液噴射および加工の際に微分固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、噴射領域は周辺と隔離し（例えば箱状の遮蔽部で覆う）、微分固体や金属加工物を除去した後に大気放出することが望ましい。
【００２８】
また、感光性フォトレジストは十分な解像度（配線ライン／スペースが２０／２０μｍ以下）を有するものであればウエットブラスト耐性を必要としないため一般的なアクリル系、あるいはノボラック系フォトレジストを使用することが出来る。ブラストレジスト層のウエットブラスト耐性をより充実させるためにフォトレジストのレジストパターン厚さは２５μｍ以上であることが好ましい。
【００２９】
また、ブラストレジスト層には十分なウエットブラスト耐性を有するシリコーンゴム系の樹脂を使用する。ブラストレジスト層のウエットブラスト耐性をより充実させるためにブラストレジスト層の厚さは２０μｍ以上であることが好ましい。
【００３０】
なお、ブラストレジスト層と加工物の密着力を確保するため、表面は一定の表面粗さを有することが必要であり、例えば、銅の場合、表面粗さはRaで０．２μｍ以上であることが好ましい。
【実施例１】
【００３１】
本発明に係わる一実施例を図１を用いて説明する。
【００３２】
まず、厚さ５０μｍのポリイミドで形成されたベース層１２上に接着剤を介し厚さ２５μｍ、表面粗さRaが０．２μｍの銅箔１１（加工物）で構成される金属層を貼り合わせた基材の金属表面上に感光性レジスト（PMER-P LA900PM：東京応化製）をスピンコーター（８００ｒｐｍ、４５秒を２回塗布）にてレジスト膜厚２５μｍとなるようにコートし、銅表面上にレジスト層を形成した。
【００３３】
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１200ｍｊ／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２０μｍ／２０μｍの矩形パターンを使用した。
【００３４】
露光後、３０℃に加熱した現像液（PMER専用現像液：東京応化製）を使って４０秒間スプレー噴霧し、金属表面に所望のパターン１３を形成した。なお、このパターンは最終的に得たい金属パターン（配線パターン）と逆の形状を有している（図１（ａ）参照）。
【００３５】
次にレジストパターン上に液状シリコーンゴムPDMS（Dow Corning社製Sylgard184）をスピンコート（3000rpm、３０秒）にて形成し、１００℃で１時間の硬化を行い、ブラストレジスト層１４を形成した（図１（ｂ）参照）。
【００３６】
次に、ブラストパターン層が形成された金属表面に平均粒径１μｍのアルミナ（微粉固体）を２０重量％の割合で水と混合した砥粒液１５を、流量１ｍ３／ｍｉｎ、圧力０．４MPaの空気とともに６０秒間噴射することにより金属パターンを形成した（図１（ｃ）参照）。砥粒液はサクション方式によりノズル１６に供給した。
【００３７】
加工後、感光性レジストにより形成されたパターンおよびその下の銅部分が除去され、ブラストレジスト層は加工されることなく残った。
【００３８】
最後に、２０℃の有機溶剤に1時間浸漬し、ブラストレジスト層を剥離して、本発明の金属パターンを得ることができた（図１（ｄ）参照）。このときの金属パターン（配線パターン）の金属表面寸法および金属界面寸法はそれぞれ１３μｍおよび２０μｍであった。
［比較例１］
まず実施例１と同様に、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２５μｍ、表面粗さRaが０．２μｍの銅で構成される金属層を貼り合わせた基材を形成した。その後、銅表面に実施例１と同様な方法でレジスト層を形成した。なお、このパターンは最終的に得たい金属パターンの形状を有している。
【００３９】
次に、レジストパターンが形成された金属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て金属パターンを形成した。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。
【００４０】
最後に、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。このときの金属パターンの金属表面寸法および金属界面寸法はそれぞれ７μｍおよび２０μｍであった。
【００４１】
実施例１と比較例を比較すると金属界面寸法を一定とした場合に実施例のほうがより多くの金属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の製造方法がより微細加工に適していることが確認された。
【実施例２】
【００４２】
まず、ガラスーエポキシ基版上に無電解メッキ法および電解メッキ法により厚さ２０μｍの銅層を形成した。その後、銅表面に実施例１と同様な方法でレジスト層を形成した。
【００４３】
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たのち、金属表面に所望のブラストレジスト層を形成した。
【００４４】
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金属表面に平均粒径０．５μｍ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／ｍｉｎ、圧力０．３MPaの空気とともに６０秒間噴射することにより金属パターン３２を形成した。砥粒液は液加圧方式によりノズルに供給した。
【００４５】
最後に、２０℃の有機溶剤に1時間浸漬し、レジストパターンを剥離して、レジストパターンを剥離して、本発明の金属パターンを得ることができた。このときの金属パターンの金属表面寸法および金属界面寸法はそれぞれ１８μｍおよび２０μｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の微細加工製品の製造方法によれば、例えば、銅厚２０μｍ以上で配線ライン／スペースが２０／２０μｍである微細配線パターンの形成が可能となり、ＴＡＢやプリント配線板の微細加工製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施例１の製造工程を断面で示す部分説明図。
【符号の説明】
【００４８】
１１…銅箔（加工物）
１２…ベース層
１３…感光性レジストによるパターン
１４…ブラストレジスト層
１５…砥粒液（ウエットブラストの噴射物）
１６…ノズル
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３１９３
【氏名又は名称】凸版印刷株式会社
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| 【出願日】 |
平成１６年２月６日（２００４．２．６） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００５−２２３１８７（Ｐ２００５−２２３１８７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１７年８月１８日（２００５．８．１８） |
| 【出願番号】 |
特願２００４−３０４４８（Ｐ２００４−３０４４８） |
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