JPH1018058A - フォトエッチング加工装置におけるエッチング液流量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スプレーノズルやスプレー配管における詰まり
に起因して生じるエッチング量の不均一を回避できる方
法を提供する。 【解決手段】複数個のスプレーノズル３が取り付けられ
たスプレー配管２が被エッチングシート１の進行方向に
平行に複数列設けられたフォトエッチング加工装置によ
り被エッチングシートにエッチング加工を行うに際し、
前記各スプレー配管へ送通されるエッチング液の流量と
圧力をスプレー配管毎に測定し、前記流量と圧力の関係
があらかじめ定めた範囲から外れた場合、エッチング
液の各スプレー配管への送通を止めてエッチング加工装
置の稼働を停止する、または、前記あらかじめ定めた
範囲から外れた配管の流量を強制的に増やすことによっ
てエッチング量の不均一を回避することが可能になる。
なお、警報の取り付けにより一層迅速な処置をとること
が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＩＣリードフレ
ーム、ブラウン管のシャドウマスク、その他の電子部品
を製造する際に用いられるフォトエッチング加工装置に
おけるエッチング液流量制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フォトエッチング加工装置は基材として
の被エッチング材の表面に微細な加工を施す際に用いら
れ、ＩＣリードフレーム、ブラウン管のシャドウマス
ク、その他の電子部品の製造に欠かせないものになって
いる。

【０００３】図１はフォトエッチング加工の概略工程を
示す図である。図示するように、シート状の被エッチン
グ材（以下、「被エッチングシート」という）１を洗浄
・乾燥し、レジストを塗布（この例では、ディップコー
ティング法により塗布）した後、その両面に所定の製品
パターンを描画したマスク（露光用原版）を重ねて密着
させ、焼き付ける。次いで、現像、水洗、乾燥（ポスト
ベーク）の各工程を経て、エッチング槽内でその表面
（両面）にエッチング液を噴霧（スプレー）し、エッチ
ング加工を施す。その後、レジストを洗浄除去して製品
を得る。なお、エッチング液には、通常、塩化第二鉄溶
液が用いられる。

【０００４】このフォトエッチング加工において、予期
せぬエッチングの不均一が生じることが知られている。
これは、エッチング液を噴霧するスプレーノズルの詰ま
りや、このスプレーノズルが取り付けられているパイプ
（スプレー配管）の詰まりによるものである。

【０００５】フォトエッチング加工において、被エッチ
ングシートの表面に噴霧するエッチング液の流量の制御
は、従来、スプレー配管に取り付けられた圧力計が所定
の圧力（液圧力）を指示するように調整することにより
行われている。これは、エッチング液の圧力と流量の間
に一定の関係があるからで、例えば、スプレーノズルと
して充円錐ノズルを使用した場合、塩化第二鉄溶液の流
量はスプレー圧の１／２乗に比例することが報告されて
いる（「表面技術」Ｖｏｌ．４３（１９９２），Ｎｏ．
１０，４８〜５３頁）。

【０００６】しかし、スプレー装置を長期にわたって使
用している間に、スプレー配管内に付着物が多量に堆積
し、エッチング液が配管内を通過する際の圧力損失が増
加して、圧力計の指示値が必ずしもエッチング液の流量
を表さなくなる場合があった。すなわち、同じ圧力でエ
ッチング液を被エッチングシートの表面に吹き付けても
その流量が減少し、被エッチングシートの搬送方向に対
して直角の方向（以下、被エッチングシートの幅方向と
いう）でエッチング量が不均一となる。また、スプレー
配管の内面に蓄積された堆積物の一部がはがれ落ち、ス
プレーノズルを詰まらせるため、突然、エッチング量が
被エッチングシートの幅方向で不均一となり、大量の不
良品が発生するという極めて重大な事態に立ち至る場合
もあった。なお、本明細書でいうエッチング量とは、サ
イドエッチング量、すなわち、エッチング加工が終了し
た時点で、被エッチングシートの表面に形成されたレジ
ストの端部から板厚方向に対して直角の方向に腐食され
た部分までの距離（幅）を意味する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するためになされたもので、多数のスプレーノズル
が取り付けられたスプレー配管が複数列設けられたフォ
トエッチング加工装置により被エッチングシートにエッ
チング加工を行うに際し、スプレーノズルやスプレー配
管における詰まりを早期に発見し、その詰まりに起因し
て生じるエッチング量の幅方向における不均一を回避す
る方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明者らは、流量計と圧力計をスプレー配管へ送
通されるエッチング液の流量と圧力を測定できる部分
（この場合は、各スプレー配管のエッチング液の入り
側）に取り付け、スプレー配管内を通過するエッチング
液の圧力と流量の関係について調査した。その結果、詰
まりのないスプレーノズルを使用しても、圧力と流量の
関係が異なる場合があり、高い圧力を示したスプレー配
管内には多量の堆積物が認められた。なお、この堆積物
の存在によってエッチング液の流量も低下した。

【０００９】図４はスプレー配管に多量の堆積物による
詰まり（以下、「パイプ詰まり」という）が生じた場合
の例である。この図は後述する実施例で示した図で、被
エッチングシートの幅方向に平行に６列のスプレー配管
を有するエッチング加工装置を用い、各スプレー配管内
を通過するエッチング液の圧力を一定（２ｋｇｆ／ｃｍ
² ）として、Ｆｅ−４２％Ｎｉ（以下、４２Ｎｉとい
う）製の被エッチングシートにエッチング加工を施した
場合のエッチング液の配管別の流量偏差と、その時のエ
ッチング量偏差を示したものである。

【００１０】図４の左から２番目のスプレー配管にパイ
プ詰まりが生じており、その配管のエッチング液の流量
が極端に低下するとともに、被エッチングシートの幅方
向におけるエッチング量に不均一が生じている（図中に
●印で表示）。なお、図示していないが、配管内を通過
するエッチング液の圧力も上昇する。

【００１１】また、スプレーノズル自体が前記のスプレ
ー配管内からはがれ落ちた堆積物で閉塞された場合に
は、エッチング液の流量が同じでも、図３に示すように
被エッチングシートの幅方向でエッチング量が不均一に
なった（図中に●印で表示）。

【００１２】この図３も、後述する実施例で示した図
で、図４の場合と同じエッチング加工装置を用い、各ス
プレー配管内を通過するエッチング液の圧力を調整して
エッチング液の流量を各配管とも一定（４６．５リット
ル／ｍｉｎ）とした場合のエッチング液の配管別の流量
偏差と、その時のエッチング量偏差を示したものであ
る。

【００１３】図３の左から３番目のスプレー配管に取り
付けられたスプレーノズルが詰まり（以下、「ノズル詰
まり」という）を起こしており、そのため、被エッチン
グシートの幅方向におけるエッチング量に不均一が生じ
たものである（図中に●印で表示）。

【００１４】さらに、このノズル詰まりが生じた場合に
は、図５に示すように、エッチング液の流量が同じでも
圧力（液圧力）の上昇が認められた。なお、図５は、前
記の図３および図４の場合と同じエッチング加工装置で
ノズル詰まりのないスプレーノズルを使用した場合と、
ノズル詰まりの生じているスプレーノズルを使用した場
合について４２Ｎｉ製の被エッチングシートにエッチン
グ加工を施し、エッチング液の流量と圧力の関係を調査
した結果である。

【００１５】つまり、上記のようにスプレー配管へ送通
されるエッチング液の流量と圧力をスプレー配管毎に測
定できる部分（上記の例では、スプレー配管のエッチン
グ液の入り側）のそれぞれに流量計と圧力計を取り付
け、監視することによって、ノズル詰まりやパイプ詰ま
りを早期に発見することができる。したがって、このよ
うな異常を発見すると同時に各スプレー配管へのエッチ
ング液の送通を止めて装置の稼働を停止することによ
り、あるいは、異常の発生した配管の流量を強制的に増
やしてやることにより、エッチングの不均一を未然に防
止し、あるいは最小限に止めることが可能と考えられ
る。

【００１６】本発明はこのような考え方の下になされた
もので、その要旨は下記（１）および（２）のエッチン
グ液流量制御方法にある。

【００１７】（１）複数個のスプレーノズルが取り付け
られたスプレー配管が被エッチングシートの進行方向に
平行に複数列設けられたフォトエッチング加工装置によ
り被エッチングシートにエッチング加工を行うに際し、
前記各スプレー配管へ送通されるエッチング液の流量と
圧力をスプレー配管毎に測定し、この測定された流量と
圧力の関係があらかじめ定めた範囲から外れた場合、エ
ッチング液の各スプレー配管への送通を止めて前記装置
の稼働を停止することを特徴とするフォトエッチング加
工装置におけるエッチング液流量制御方法。

【００１８】（２）複数個のスプレーノズルが取り付け
られたスプレー配管が被エッチングシートの進行方向に
平行に複数列設けられたフォトエッチング加工装置によ
り被エッチングシートにエッチング加工を行うに際し、
前記各スプレー配管へ送通されるエッチング液の流量と
圧力をスプレー配管毎に測定し、この測定された流量と
圧力の関係があらかじめ定めた範囲から外れた場合、そ
の範囲から外れた配管の流量を強制的に増やすことを特
徴とするフォトエッチング加工装置におけるエッチング
液流量制御方法。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のエッチング液流量
制御方法（前記（１）方法および（２）の方法、なお、
本発明方法という場合は、これら（１）および（２）の
両方法を意味する）について説明する。

【００２０】図２は本発明方法を実施するための装置の
一例の構成を模式的に示す図である。被エッチングシー
ト１の上方部および下方部には、スプレー配管２が被エ
ッチングシート１の進行方向に平行に６列配置され、各
配管２にはスプレーノズル３が９個ずつ取り付けられて
いる。これら６列の配管２のエッチング液の入り側に
は、それぞれその中を通過するエッチング液の流量を測
定するための流量計４と、その流量を調整するためのバ
ルブ５が設置され、さらに、配管２を通過するエッチン
グ液の圧力を測定するための圧力計６が設けられてい
る。

【００２１】上記のエッチング装置を用いれば、被エッ
チングシートにエッチング加工を行うに際し、各スプレ
ー配管毎に配管内に送通されるエッチング液の流量と圧
力を測定することができる。

【００２２】前記（１）の方法は、スプレー配管毎に測
定されたエッチング液の流量と圧力の関係があらかじめ
定めた範囲から外れた場合、エッチング液の各スプレー
配管への送通を止めて前記装置の稼働を停止する方法で
ある。

【００２３】そのためには、スプレー配管およびスプレ
ーノズルのいずれにも詰まりのない状態で、あらかじめ
各スプレー配管毎にエッチング液の流量と圧力の関係を
調査し、詰まりのない状態でエッチング加工を実施でき
る範囲（すなわち、流量と圧力の関係における許容範
囲）を定めておく。

【００２４】エッチング加工の際にノズル詰まりが生じ
た場合は、前記図５に示したように、エッチング液の流
量が同じであっても圧力が上昇するので、詰まりを検知
することができる。そこで、圧力が上昇し、エッチング
液の流量と圧力の関係があらかじめ定めた範囲（前記の
許容範囲）から外れた場合、各スプレー配管へのエッチ
ング液の送通を止めてエッチング加工装置の稼働を停止
する。

【００２５】また、パイプ詰まりが生じた場合は、圧力
の上昇とともにエッチング液の流量が急激に低下するの
で（前記図４参照）、詰まりの検出が可能である。そこ
で、流量が低下し、エッチング液の流量と圧力の関係が
あらかじめ定めた範囲（前記の許容範囲）から外れた場
合、ノズル詰まりが生じた場合と同様に、エッチング加
工装置の稼働を停止する。

【００２６】この方法によれば、ノズル詰まりやパイプ
詰まりを早期に発見することができ、不均一なエッチン
グの継続を回避して、被エッチングシートの幅方向で寸
法にバラツキのある不良品の大量の発生を防止すること
ができる。

【００２７】前記（２）の方法は、スプレー配管毎に測
定されたエッチング液の流量と圧力の関係があらかじめ
定めた範囲から外れた場合、その範囲から外れた配管の
流量を強制的に増やす方法である。

【００２８】この場合も、スプレー配管およびスプレー
ノズルのいずれにも詰まりのない状態で、あらかじめ各
スプレー配管毎にエッチング液の流量と圧力の関係を調
査し、詰まりのない状態でエッチング加工を実施できる
範囲（すなわち、流量と圧力の関係における許容範囲）
を定めておく。

【００２９】ノズル詰まりが生じた場合は、前記のよう
に、圧力の上昇によって詰まりを検知することができる
ので、圧力が上昇し、エッチング液の流量と圧力の関係
があらかじめ定めた範囲（前記の許容範囲）から外れた
場合、その配管の流量を強制的に増やす。

【００３０】その際の流量の増加量は、あらかじめ求め
てあるエッチング液の流量偏差とエッチング量偏差（つ
まり、サイドエッチング量偏差）との関係に基づいて求
める。

【００３１】図７はこの関係の一例を示す図で、図２に
示したエッチング装置を用い、４５０ｍｍ×５００ｍ
ｍ、厚さ２５０μｍの被エッチングシート（４２Ｎｉ
製）に図６に示したように製品パターン（この場合は、
リードフレーム）７を２０個を割り付けて、エッチング
加工を施したときの幅方向のエッチング液の流量偏差
（基準流量を４６．５リットル／ｍｉｎとしたときの流
量偏差）とそれに対応する幅方向のエッチング量偏差
（基準流量のときのエッチング量を基準として求めた偏
差）の関係をプロットした結果である。

【００３２】このようなエッチング液の流量偏差とエッ
チング量偏差との関係をあらかじめ求めておけば、ノズ
ル詰まりが生じた場合のエッチング量偏差を求め、その
エッチング量偏差を生じさせないために必要なエッチン
グ液の流量偏差を図７に示した関係から求めることがで
きるので、その分の流量を強制的に補ってやればよい。

【００３３】また、パイプ詰まりが生じた場合は、前記
のように、エッチング液の流量の急激な低下（前記図４
参照）により詰まりの検出が可能であり、エッチング液
の流量と圧力の関係もあらかじめ定めた範囲（前記の許
容範囲）から外れる。そこで、ノズル詰まりが生じた場
合と同様に、その配管の流量を強制的に増大させる。そ
の際の流量の増加量は前記の低下した分を補う量とすれ
ばよい。

【００３４】この方法によれば、ノズル詰まりやパイプ
詰まりを早期に発見することができるとともに、その配
管の流量を強制的に増大させることによって、不均一な
エッチングを最小限に止め、幅方向で寸法にバラツキの
ある不良品の発生を防止することができる。

【００３５】（１）の方法を採るか、（２）の方法を採
るかは、製造時の状況に応じて定めればよい。例えば、
前記のあらかじめ定めた範囲からの外れがそれほど大き
いものではなく（すなわち、詰まりの程度が軽微である
と推測され）、エッチング液の流量を増やすことによっ
てエッチング量の幅方向における不均一が回避できると
判断された場合等においては、（２）の方法を実施して
生産率の低下を最小限に止めることが可能となる。

【００３６】上記のようなエッチング液の圧力の上昇あ
るいは流量の急激な低下が生じてエッチング液の圧力と
流量の関係があらかじめ定めた範囲から外れた場合、警
報が発せられるようにしておくと、一層迅速な処置をと
ることが可能になる。

【００３７】

【実施例】前記の図２示した構成を有するエッチング加
工装置を用い、本発明方法を適用して以下の試験を行っ
た。なお、エッチング液には塩化第二鉄溶液を用いた。

【００３８】（実施例１）被エッチングシートとして、
４５０ｍｍ×５００ｍｍ、厚さ２５０μｍの４２Ｎｉ製
のシートに図６に示したように製品（リードフレーム）
のパターン８が２０個割り付けられたものを用い、ま
ず、スプレー圧力を調整することによりエッチング液の
流量を各列とも一定（４６．５リットル／ｍｉｎ）とし
て、エッチング液の流量と圧力を測定しつつエッチング
加工を行った。なお、「製品パターンを割り付けする」
とは、前記図１に示したエッチング工程で、マスクを重
ねて焼き付け、現像することによりこのマスクに描画さ
れた製品パターンと同じパターンのフォトレジスト膜を
被エッチングシートの表面に形成させることをいう。

【００３９】その際、被エッチングシートの搬送方向に
向かって左から３番目の配管で圧力の上昇が認められ、
エッチング液の流量と圧力の関係があらかじめ定めた範
囲から外れたので、各スプレー配管へのエッチング液の
送通を止め、エッチング加工装置の稼働を停止するとと
もに、被エッチングシートの幅方向エッチング量分布を
調べた。

【００４０】その結果、図３に示すように、前記左から
３番目の配管に取り付けられたスプレーノズルの一つに
ノズル詰まりが生じており、そのスプレー配管の位置に
対応する被エッチングシート面の近傍でエッチング量が
少なく（図中に●印で表示）、エッチングの不均一が認
められた。

【００４１】そこで、図７に基づいて必要なエッチング
液の流量偏差を求め、エッチング液の圧力を調整して図
３の○印まで流量を増大させてエッチング加工を行った
ところ、エッチング量の不均一が改善された（図中に○
印で表示）。

【００４２】（実施例２）実施例１の場合と同じ被エッ
チングシートを用い、スプレー圧力を一定（２ｋｇｆ／
ｃｍ² ）として、エッチング液の流量と圧力を測定しつ
つエッチング加工を行った。

【００４３】その際、被エッチングシートの搬送方向に
向かって左から２番目の配管で圧力の上昇とともに流量
の大幅な減少が認められ、この流量と圧力の関係があら
かじめ定めた範囲から外れたので、各スプレー配管への
エッチング液の送通を止め、エッチング加工装置の稼働
を停止するとともに、被エッチングシートの幅方向エッ
チング量分布を調べた。

【００４４】その結果、図４に示すように、前記左から
２番目の配管でパイプ詰まりが生じており、そのスプレ
ー配管の位置に対応する被エッチングシート面の近傍で
エッチングの不均一が認められた（図中に●印で表
示）。

【００４５】そこで、パイプ詰まりを生じさせた配管内
の堆積物を取り除き、詰まりのない状態で、スプレー圧
力を一定（２ｋｇｆ／ｃｍ² ）としてエッチング加工を
行ったところ、図中に○印で表示したように、エッチン
グ量の部分的な偏差が改善された。なお、エッチング量
が被エッチングシートの両端部で大きくなったが、これ
は、エッチング液のシートの周辺からの落下に伴いシー
トの中央部に溜まった液が流れてくるため、シートの端
部ではエッチング液の流量が多くなり、かつ流速が速く
なって、エッチング速度が大きくなったことによるもの
である。

【００４６】

【発明の効果】本発明方法によれば、スプレーノズルや
スプレー配管における詰まりを早期に発見し、それに起
因して生じるエッチング量の幅方向における不均一を回
避して、被エッチングシートの幅方向で寸法にバラツキ
のある不良品の発生を未然に防止し、あるいは最小限に
止めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フォトエッチング加工の概略工程を示す図であ
る。

【図２】本発明方法を実施するためのフォトエッチング
加工装置の一例の構成を示す図である。

【図３】ノズル詰まりが生じたときの流量およびエッチ
ング量の幅方向における偏差を示す図である。

【図４】パイプ詰まりが生じたときの流量およびエッチ
ング量の幅方向における偏差を示す図である。

【図５】ノズル詰まりが生じたときのエッチング液の流
量と圧力の関係を示す図である。

【図６】被エッチングシートへのリードフレームの割り
付けの一例を示す図である。

【図７】エッチング液の流量偏差とサイドエッチング量
偏差との関係を示す図である。

【符号の説明】

１：被エッチングシート ２：スプレー配管 ３：スプレーノズル ４：流量計 ５：バルブ ６：圧力計 ７：搬送ロール ８：製品パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 喜多 勇人 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個のスプレーノズルが取り付けられた
   スプレー配管が被エッチングシートの進行方向に平行に
   複数列設けられたフォトエッチング加工装置により被エ
   ッチングシートにエッチング加工を行うに際し、前記各
   スプレー配管へ送通されるエッチング液の流量と圧力を
   スプレー配管毎に測定し、この測定された流量と圧力の
   関係があらかじめ定めた範囲から外れた場合、エッチン
   グ液の各スプレー配管への送通を止めて前記装置の稼働
   を停止することを特徴とするフォトエッチング加工装置
   におけるエッチング液流量制御方法。
2. 【請求項２】複数個のスプレーノズルが取り付けられた
   スプレー配管が被エッチングシートの進行方向に平行に
   複数列設けられたフォトエッチング加工装置により被エ
   ッチングシートにエッチング加工を行うに際し、前記各
   スプレー配管へ送通されるエッチング液の流量と圧力を
   スプレー配管毎に測定し、この測定された流量と圧力の
   関係があらかじめ定めた範囲から外れた場合、その範囲
   から外れた配管の流量を強制的に増やすことを特徴とす
   るフォトエッチング加工装置におけるエッチング液流量
   制御方法。