JP2015021182A - 金属薄板の液処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒状のドラムの外周に巻き付けられる枚葉状の金属薄板に処理液を噴射する金属薄板の液処理装置において、ドラムの軸方向に関する液処理のばらつきを低減できる金属薄板の液処理装置を提供する。
【解決手段】枚葉状の金属薄板が外周に巻付けられる円筒状のドラムと、前記ドラムを回転させる回転駆動機構と、前記ドラム外側に設けられ、前記ドラムの外周に巻付けられる金属薄板に処理液を噴射する処理液ノズルと、前記ドラム外側に設けられ、前記ドラムの外周に巻付けられる金属薄板上の処理液を掻き取るスキージと、を備えたことを特徴とする金属薄板の液処理装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、枚葉状の金属薄板に対して処理液を噴射して液処理を行う金属薄板の液処理装置に関する。

半導体装置の端子部であるリードフレーム、ＨＤＤ読み取りヘッド用サスペンション基板、表示装置用蒸着マスク等の製品は、金属製の薄板（厚み：１００μｍ以下）を塩化第二鉄等のエッチング液でエッチングして加工される。

具体的には、例えば、リードフレームを製造する場合、ロールｔｏロール方式で水平搬送される連続する金属薄板に対して、ドライフィルムレジストがラミネートされ、その後、露光、現像、エッチング、レジストを除去する剥離の各工程が施される。

また、例えば、ＨＤＤ読み取りヘッド用サスペンション基板を製造する場合、ロールｔｏロール方式で水平搬送される連続する金属薄板に対して、カゼイン等のレジストが形成され、露光、現像の各工程が施された後、枚葉状に断裁される。次に、水平搬送される枚葉状の金属薄板に対して、エッチングが施され、レジストを除去する剥離工程を経て積層される。

また、例えば、表示装置用蒸着マスクを製造する場合、ロールｔｏロール方式で水平搬送される連続する金属薄板に対して、カゼイン等のレジスト（第１コーティング）が形成され、露光、現像、第１エッチング、第２コーティング、第２エッチング、レジストを除去する剥離の各工程が施された後、枚葉状に断裁される（特許文献１参照）。

ところで、いずれのエッチング製品を製造する場合も、金属薄板に対してエッチング液を噴射するエッチング工程が施されることになるが、ロールｔоロール方式で水平搬送される連続する金属薄板にエッチング液を噴射する場合、あるいは水平搬送される枚葉状の金属薄板にエッチング液を噴射する場合、いずれの場合も比較的大きなエッチングエリアを確保することが必要となる。

また、水平搬送される金属薄板の上面にエッチング液を噴射する場合、金属薄板の中央部に供給されるエッチング液は金属薄板の周縁部に供給されるエッチング液よりも外部に流出しにくい。そのため、金属薄板の中央部では反応済みのエッチング液による液溜まりが形成され、未反応のエッチング液が金属薄板まで到達しにくくなる。一方、金属薄板の周縁部では反応済みのエッチング液と未反応のエッチング液との間の交換が頻繁に行われる。これにより、金属薄板の中央部と周縁部との間にエッチング処理のばらつきが生じるおそれがある。

これらの問題を解決するために、円筒状のドラムの外周に巻き付けられる枚葉状の金属薄板に処理液を噴射する金属薄板の液処理装置が開発されている。本出願人は、このような金属薄板の液処理装置に関して、特願２０１３−１９７１号を出願している。

特開２００４−３９３１９号公報

本件発明者は、特願２０１３−１９７１号に係る金属薄板の液処理装置に関して、更に鋭意研究を重ねた結果、ドラムの外周に巻き付けられる金属薄板上の処理液をスキージによって掻き取ることにより、ドラムの軸方向に関する液処理のばらつきを低減できることを知見した。

本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、円筒状のドラムの外周に巻き付けられる枚葉状の金属薄板に処理液を噴射する金属薄板の液処理装置において、ドラムの軸方向に関する液処理のばらつきを低減できる金属薄板の液処理装置を提供することにある。

本発明は、枚葉状の金属薄板が外周に巻付けられる円筒状のドラムと、前記ドラムを回転させる回転駆動機構と、前記ドラム外側に設けられ、前記ドラムの外周に巻付けられる金属薄板に処理液を噴射する処理液ノズルと、前記ドラム外側に設けられ、前記ドラムの外周に巻付けられる金属薄板上の処理液を掻き取るスキージと、を備えたことを特徴とする金属薄板の液処理装置である。

本発明によれば、ドラムの回転中に、ドラムの外周に巻き付けられる金属薄板に処理液ノズルから処理液が噴射されることにより、ドラムの周方向に関して均一に液処理が行われる。一方、金属薄板のうちドラムの軸方向に関して中央部に供給される処理液は周縁部に供給される処理液よりも外部に流出しにくいが、金属薄板上の処理液がスキージによって掻き取られることにより、金属薄板上（特に、ドラムの軸方向に関する中央部）に反応済みの処理液による液溜まりが形成されることが防止され得る。これにより、ドラムの軸方向に関する液処理のばらつきも顕著に低減され得る。

好ましくは、前記スキージは、前記ドラムの外周に巻き付けられる金属薄板に対して当接するように配置されている。このような態様によれば、ドラムの回転に従って、ドラムの外周に巻付けられる金属薄板上から処理液がスキージによって確実に掻き取られ得る。この場合、例えばレジスト膜のような損傷しやすい膜が表面に形成された金属薄板を液処理する場合には、当該膜を損傷させないように、柔軟性を有するスキージが採用されることが好ましい。

あるいは、前記スキージは、前記ドラムの外周に巻き付けられる金属薄板に対して０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲の隙間を空けるように配置されていてもよい。本件発明者の実際の検証によれば、このような態様によっても、ドラムの回転に従って、ドラムの外周に巻付けられる金属薄板上から処理液がスキージによって確実に掻き取られ得る。また、このような態様によれば、スキージは金属薄板に当接していないため、例えばレジスト膜のような損傷しやすい膜が表面に形成された金属薄板を液処理する場合でも、当該膜を損傷させるおそれがない。

また、好ましくは、前記処理液ノズルは、前記ドラムの周方向に間隔を空けて複数設けられている。このような態様によれば、ドラムの外周に巻き付けられる金属薄板に対して、ドラムの周方向に関して広範囲から処理液が噴射されるため、金属薄板全体での液処理の効率が向上する。

また、好ましくは、前記ドラムの回転軸線は水平である。このような態様によれば、金属薄板上に供給される処理液が重力によってドラムの軸方向の一方に偏って流れることが防止され、ドラムの軸方向に関する液処理のばらつきが更に低減され得る。

また、好ましくは、前記スキージは、水平方向または水平方向に対する傾斜角が−９０°〜＋９０°の方向に設けられている。本件発明者の実際の検証によれば、このような態様によって、ドラムの上面側から下面側に周方向に沿って流れ落ちる処理液をスキージによって効果的に掻き取ることができる。これにより、ドラムの下面側に向けて噴射される未反応の処理液が上面側から流れ落ちてくる反応済みの処理液によって妨げられることが防止され、ドラムの下面側において、反応済みの処理液と未反応の処理液とを効率的に交換させることが可能となる。これにより、金属薄板全体での液処理の効率が向上する。

具体的には、例えば、前記スキージの材質は、樹脂である。

本発明によれば、ドラムの回転中に、ドラムの外周に巻き付けられる金属薄板に処理液ノズルから処理液が噴射されることにより、ドラムの周方向に関して均一に液処理が行われる。一方、金属薄板のうちドラムの軸方向に関して中央部に供給される処理液は周縁部に供給される処理液よりも外部に流出しにくいが、金属薄板上の処理液がスキージによって掻き取られることにより、金属薄板上（特に、ドラムの軸方向に関する中央部）に反応済みの処理液による液溜まりが形成されることが防止され得る。これにより、ドラムの軸方向に関する液処理のばらつきも顕著に低減され得る。

図１は、本発明の第１の実施の形態による金属薄板の液処理装置を示す概略正面図である。 図２は、図１の金属薄板の液処理装置を示す概略左側面図である。 図３は、図１の金属薄板の液処理装置におけるドラムを拡大して示す概略正面図である。 図４は、図３のドラムを拡大して示す概略上面図である。 図５は、図３のドラムの外周面に設けられた突起を拡大して示す概略図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態による金属薄板の液処理装置を示す概略正面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態による金属薄板の液処理装置を示す概略正面図である。図２は、図１の金属薄板の液処理装置を示す概略左側面図である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態による金属薄板の液処理装置１０は、枚葉状の金属薄板２０が外周に巻付けられる円筒状のドラム１１と、前記ドラム１１を回転させる回転駆動機構１２と、前記ドラム１１外側に設けられ、前記ドラム１１の外周に巻付けられる金属薄板２０に処理液を噴射する処理液ノズル１３と、前記ドラム１１外側に設けられ、前記ドラム１１の外周に巻付けられる金属薄板２０上の処理液を掻き取るスキージ１４と、を備えている。

本実施の形態では、図１及び図２に示すように、ドラム１１の外側に箱状の処理槽１６が配置されている。ドラム１１と処理液ノズル１３とスキージ１４とは、処理槽１６の内部に配置されており、回転駆動機構１２は、処理槽１６の外部に配置されている。

本実施の形態では、ドラム１１は、回転軸線を水平方向に向けられた姿勢で処理槽１６内に配置されている。ドラム１１の直径は、例えば７００ｍｍであり、軸方向の長さは、例えば２２００ｍｍである。ドラム１１の材質は、例えば、チタンまたはステンレスであるが、これに限定されず、硬質の合成樹脂であってもよい。

図３は、本実施の形態のドラム１１を拡大して示す概略正面図であり、図４は、当該ドラム１１を拡大して示す概略上面図である。

図３及び図４に示すように、金属薄板２０は、平面視矩形状を有しており、金属薄板２０の長手方向の長さはドラム１１の外周より短く、金属薄板２０の短手方向（幅方向）の長さはドラム１１の軸方向の長さより短くなっている。また、金属薄板２０の長手方向の一端部には、一対の開口２１が形成されている。

一方、ドラム１１の外周面には金属薄板２０の一対の開口２１に対応するように一対の突起１１ａが設けられている。本実施の形態では、図５に示すように、各突起１１ａの先端部に当該突起１１ａよりも大径の弾性部材１１ｂが設けられている。弾性部材１１ｂの径が縮められた状態でドラム１１の突起１１ａの先端部が金属薄板２０の開口２１に挿入され、当該開口２１が突起１１ａの基端部まで降ろされた後、弾性部材１１ｂの径が復元されることにより、金属薄板２０の開口２１が弾性部材１１ｂに引っ掛かって突起１１ａから抜け出すことが防止される。

また、図３及び図４に示すように、ドラム１１の外周面のうち金属薄板２０の長手方向の他端部に対応する位置に、一対の磁石１１ｃが埋め込まれている。一対の磁石１１ｃの磁力により、金属薄板２０の長手方向の他端部はドラム１１の外周面に吸着されて固定されるようになっている。

図１及び図２に戻って、ドラム１１の中心には当該ドラム１１と同軸状に回転軸１８が挿し込まれて固定されている。図２に示すように、回転軸１８の両端部は、処理槽１６の壁面を液密に貫通して処理槽１６の外部まで延ばされており、回転軸１８の一端部は回転駆動機構１２に接続され、他端部は回転軸受１７により回転可能に支持されている。

回転駆動機構１２は、例えばモータである。回転駆動機構１２の回転力が回転軸１８に伝達されることにより、回転軸１８に固定されたドラム１１は水平な回転軸線回りに回転駆動されるようになっている。

図１に示すように、ドラム１１の外側には、環状を有する処理液分配パイプ３１が、当該ドラム１１を取り囲むように、当該ドラム１１と同軸状に設けられている。本実施の形態では、図２に示すように、処理液分配パイプ３１は、ドラム１１の軸方向に間隔を空けて複数設けられている。そして、各処理液分配パイプ３１には、共通の処理液導入パイプ３２が連通されており、当該処理液導入パイプ３２は処理槽１６の壁面を液密に貫通して処理槽１６の外部まで延ばされている。そして、処理槽１６の外部において、処理液導入パイプ３２は、ポンプ３３を介して処理液タンク３４に接続されている。ポンプ３３には、ポンプ３３の動作を制御するポンプ制御部３６が接続されている。ポンプ制御部３６によりポンプ３３が動作されると、処理液タンク３４内に蓄液される処理液は、ポンプ３３によって処理液導入パイプ３２内に押し出され、次いで、各処理液分配パイプ３１内に分配されるようになっている。

本実施の形態では、図１に示すように、処理液ノズル１３は、各処理液分配パイプ３１の内周面において周方向に間隔を空けて複数設けられている。ポンプ３３の動作によって処理液導入パイプ３２から各処理液分配パイプ３１内に分配される処理液は、各処理液ノズル１３からドラム１１の外周に向けて噴出されるようになっている。

また、図１に示すように、処理槽１６の底面には排液パイプ３５が接続されており、当該排液パイプ３５は前述の処理液タンク３４に接続されている。処理槽１６内を流れ落ちて底面に溜まる処理液は、排液パイプ３５を通って排液された後、処理液タンク３４に回収されるようになっている。

本実施の形態では、図１及び図２に示すように、スキージ１４は、処理槽１６の内壁面からドラム１１の外周面に向けて突出するように設けられており、ドラム１１の外周に巻き付けられる金属薄板２０に対して当接するように配置されている。スキージ１４の材質は、例えば、軟質の樹脂（例えば、ポリ塩化ビニル）である。

本実施の形態では、スキージ１４は、水平方向または水平方向に対する傾斜角が−９０°〜＋９０°の方向に設けられている。本明細書では、水平方向に対して上向きの傾斜角に正の符号（＋）を付して示し、下向きの傾斜角に負の符号（−）を付して示す。図示された例において、スキージ１４は、水平方向に対する傾斜角が−３０°の方向に設けられている。

図２に示すように、スキージ１４のうち各処理液分配パイプ３１に対応する部分にはパイプ用開口１５が設けられており、当該パイプ用開口１５は各処理液分配パイプ３１によって貫通されている。すなわち、各処理液分配パイプ３１は、スキージ１４のパイプ用開口１５を貫通して設けられている。これにより、各処理液分配パイプ３１とスキージ１４とが物理的に干渉することが防止されている。

次に、以上のような本実施の形態の作用について、枚葉状の金属薄板に対してエッチング液を噴射してエッチング処理を行う工程を例に説明する。

まず、ドラム１１が回転軸１８から取り外された状態で、ドラム１１の外周に枚葉状の金属薄板２０が巻き付けられる。具体的には、例えば、図３及び図４に示すように、金属薄板２０の長手方向の一端部に設けられた一対の開口２１がドラム１１の外周面に設けられた一対の突起１１ａに嵌合される。次いで、金属薄板２０がドラム１１の外周に沿って巻き付けられていき、金属薄板２０の長手方向の他端部が磁石１１ｃによって吸着されて固定される。なお、金属薄板２０の外面には、少なくとも１つのレジスト開口を有するレジスト膜が予め形成されている。

次に、図１及び図２に示すように、外周に金属薄板２０が巻き付けられたドラム１１は回転軸１８に取付けられて固定される。この時、ドラム１１の外周に巻き付けられた金属薄板２０に対して、ドラム１１の外側に配置されたスキージ１４が当接される。本実施の形態では、スキージ１４の材質は軟質の樹脂であるため、スキージ１４の当接によって金属薄板２０上のレジスト膜が損傷することが防止されている。

次に、回転駆動機構１２によりドラム１１が回転駆動されるとともに、各処理液ノズル１３からドラム１１の外周に巻き付けられた金属薄板２０にエッチング液（例えば、強酸）が噴射される。金属薄板２０上に供給されるエッチング液は、金属薄板２０のうちレジスト膜のレジスト開口から露出する部分を侵食して、金属薄板２０のエッチング処理が行われる。

本実施の形態では、ドラム１１が回転することにより、ドラム１１の外側に配置されたスキージ１４は、ドラム１１の外周に巻き付けられた金属薄板２０上をドラム１１の回転方向とは反対向きに相対的に移動することになる。そのため、金属薄板２０上に供給されたエッチング液は、ドラム１１の回転に従って、金属薄板２０に当接するスキージ１４によって確実に掻き取られていく。これにより、金属薄板２０上（特に、ドラム１１の軸方向に関する中央部）に反応済みのエッチング液による液溜まりが形成されることが防止され得て、結果的に、ドラム１１の軸方向に関するエッチング処理のばらつきが顕著に低減され得る。

処理槽１６内を流れ落ちて底面に溜まるエッチング液は、排液パイプ３５を通って排液された後、処理液タンク３４に回収される。

その後、回転駆動機構１２によるドラム１１の回転駆動が停止され、ドラム１１が回転軸１８から取り外される。そして、ドラム１１の外周からエッチング済みの金属薄板２０が上述と逆の作用により取り外される。

本件発明者による実際の検証によれば、以上のような本実施の形態において、スキージ１４が水平方向または水平方向に対する傾斜角が−９０°〜＋９０°の方向に設けられている場合、エッチング処理中にドラム１１の上面側から下面側に周方向に沿って流れ落ちるエッチング液をスキージ１４によって効果的に掻き取ることができることが確認された。この場合、ドラム１１の下方の処理液ノズル１３からドラム１１の下面側に向けて噴射される未反応のエッチング液が、ドラム１１の上面側から流れ落ちてくる反応済みのエッチング液によって妨げられることが防止され得る。これにより、ドラム１１の下面側において、反応済みのエッチング液と未反応のエッチング液とを効率的に交換させることが可能となる。

以上のような本実施の形態によれば、ドラム１１の回転中に、ドラム１１の外周に巻き付けられる金属薄板２０に処理液ノズル１３からエッチング液が噴射されることにより、ドラム１１の周方向に関して均一にエッチング処理が行われる。一方、金属薄板２０のうちドラム１１の軸方向に関して中央部に供給されるエッチング液は周縁部に供給されるエッチング液よりも外部に流出しにくいが、金属薄板２０上のエッチング液がスキージ１４によって掻き取られることにより、金属薄板２０上（特に、ドラム１１の軸方向に関する中央部）に反応済みのエッチング液による液溜まりが形成されることが防止され得る。これにより、ドラム１１の軸方向に関するエッチング処理のばらつきが顕著に低減され得る。

また、本実施の形態によれば、スキージ１４がドラム１１の外周に巻き付けられる金属薄板２０に対して当接するように配置されているため、ドラム１１の回転に従って、ドラム１１の外周に巻付けられる金属薄板２０上からエッチング液がスキージ１４によって確実に掻き取られ得る。本実施の形態では、柔軟性を有するスキージ１４が採用されているため、レジスト膜のような損傷しやすい膜が表面に形成された金属薄板２０を液処理する場合でも、スキージ１４の当接によって当該膜が損傷することが防止され得る。

また、本実施の形態によれば、処理液ノズル１３がドラム１１の周方向に間隔を空けて複数設けられているため、ドラム１１の外周に巻き付けられる金属薄板２０に対して、ドラム１１の周方向に関して広範囲からエッチング液が噴射される。これにより、金属薄板２０全体でのエッチング処理の効率が向上する。

また、本実施の形態によれば、ドラム１１の回転軸線が水平であるため、金属薄板２０上に供給されるエッチング液が重力によってドラム１１の軸方向の一方に偏って流れることが防止され、ドラム１１の軸方向に関するエッチング処理のばらつきを更に低減することができる。

なお、本実施の形態では、金属薄板にエッチング液が噴射されてエッチング処理が行われたが、これに限定されず、例えば、金属薄板にアルカリ液が噴射されてレジスト膜等の樹脂膜の剥離処理が行われてもよいし、金属薄板に洗浄液が噴射されて洗浄処理が行われてもよい。

また、本実施の形態では、図１に示すように、スキージ１４はドラム１１の周方向に１つだけ設けられていたが、これに限定されず、スキージ１４はドラム１１の周方向に間隔を空けて複数設けられていてもよい。

また、本実施の形態では、図１に示すように、スキージ１４は、ドラム１１の外周に巻き付けられる金属薄板２０に当接するように配置されていたが、これに限定されず、図６に示すように、スキージ１４’は、ドラム１１の外周に巻き付けられる金属薄板２０に対して０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲の隙間を空けるように配置されていてもよい（本発明による第２の実施の形態）。

本件発明者の実際の検証によれば、このような第２の実施の形態によっても、ドラム１１の回転に従って、ドラム１１の外周に巻付けられる金属薄板２０上から処理液がスキージ１４によって確実に掻き取られ得る。また、このような第２の実施の形態によれば、スキージ１４は金属薄板２０に当接していないため、例えばレジスト膜のような損傷しやすい膜が表面に形成された金属薄板２０を液処理する場合でも、スキージ１４の柔軟性にかかわらず、当該膜を損傷させるおそれがない。

１０ 液処理装置
１１ ドラム
１１ａ 突起
１１ｂ 弾性部材
１１ｃ 磁石
１２ 回転駆動機構
１３ 処理液ノズル
１４ スキージ
１４’ スキージ
１５ パイプ用開口
１６ 処理槽
１７ 回転軸受
２０ 金属薄板
２１ 開口
３１ 処理液分配パイプ
３２ 処理液導入パイプ
３３ ポンプ
３４ 処理液タンク
３５ 排液パイプ
３６ ポンプ制御部

Claims (7)

1. 枚葉状の金属薄板が外周に巻付けられる円筒状のドラムと、
   前記ドラムを回転させる回転駆動機構と、
   前記ドラム外側に設けられ、前記ドラムの外周に巻付けられる金属薄板に処理液を噴射する処理液ノズルと、
   前記ドラム外側に設けられ、前記ドラムの外周に巻付けられる金属薄板上の処理液を掻き取るスキージと、
   を備えたことを特徴とする金属薄板の液処理装置。
2. 前記スキージは、前記ドラムの外周に巻き付けられる金属薄板に対して当接するように配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄板の液処理装置。
3. 前記スキージは、前記ドラムの外周に巻き付けられる金属薄板に対して０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲の隙間を空けるように配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄板の液処理装置。
4. 前記処理液ノズルは、前記ドラムの周方向に間隔を空けて複数設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の金属薄板の液処理装置。
5. 前記ドラムの回転軸線は水平である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の金属薄板の液処理装置。
6. 前記スキージは、水平方向または水平方向に対する傾斜角が−９０°〜＋９０°の方向に設けられている
   ことを特徴とする請求項５に記載の金属薄板の液処理装置。
7. 前記スキージの材質は、樹脂である
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の金属薄板の液処理装置。