JPH03503071A - 銅含有製作品のエッチング法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 銅含有製作品のエツチング法及び装置 本発明は、銅を含む製作品、特に銅積層印刷回路板をエツチングする方法に関し 、これは ａ）銅テトラアミン錯体及び塩化物イオンを含む強アルカリ性エツチング剤に製 作品を暴露し、それにより有効な銅テトラアミン錯体を分解し効果のない銅ジア ミン錯体を形成し、 ｂ）アンモニアイオン、塩化物イオン、水及び酸素の添加によりエツチング剤を 再生し、 Ｃ）エツチング後、製作品を洗浄液体で洗浄し残っているエツチング剤をすべて 除去する ことを含む。

さらに本発明は、この方法を実行するためのエツチングシステムに関し、このシ ステムは ａ）銅テトラアミン錯体及び塩化物イオンを含む強アルカリ性エツチング剤に銅 を含む製作品、特に銅積層印刷回路板を暴露し、それにより有効な銅テトラアミ ン錯体を分解し効果のない銅ジアミン錯体を形成するエツチング機、ｂ）アンモ ニアイオン、塩化物イオン及び水の添加により酸素によってエツチング剤を再生 する再生システム、Ｃ）洗浄液体により製作品から残っているエツチング剤をす べて除去する少なくとも１個の洗浄装置（エツチング機に続く）、 を含む。

そのような方法又はそのようなエツチングシステムはＤＢ−ＰＳ　２４３４３０ ５に記載されている。このエツチングシステムにおいて、多くの洗浄装置がカス ケードの形状で備えられている。

それらはすべて洗浄液体として水を用いている。この水は製作品の動く方向と反 対の方向にカスケード内の種々の洗浄装置内を通り、移動の方向に見た場合、最 後の洗浄装置は最もきれいな洗浄液体を含んでいる。

実際問題として以下のことが明らかとなった。

現存するエツチングシステムの操作の間、エツチング機内で加工される製作品は 、比較的高濃度の銅イオンを含むエツチング剤を洗浄カスケード内の最初の洗浄 装置に運ぶ。この最初の洗浄装置が中性の範囲内で操作される場合、エツチング 剤を含む部分におかれた銅は水酸化銅きして沈殿し、最初の洗浄装置の水留めに スラッジとして堆積する。これはこの洗浄装置のポンプ及びノズルの両方の操作 を不正確にする。

現存するエツチングシステムにおいて、最初の洗浄装置の洗浄液体をアンモニア の添加により１０に近いｐＨの強アルカリレベルに保つことも必要である。この 条件において、洗浄装置に運ばれるエンチング剤からは水酸化銅は沈殿しない。

しかし、アルカリ溶液により放出される物質をエツチング耐蝕膜として用いる場 合、このエツチングシステムにおいてこれ以上製作品を加工することはできない 。アルカリ溶液により除去されるそのようなエツチング耐蝕膜物質は洗浄装置内 で基材より放出される。

本発明の目的は、アルカリ溶液に可溶であるエツチング耐蝕膜で被覆された製作 品を処理できる最初に示したタイプの方法を提供することである。

この課題は、 ｄ）エッチング工程後直接、必要なアンモニアイオン及び塩化物イオンを含む再 生塩の主に中性溶液により製作品を洗浄し、 ｅ）使用後、最初の溶液をエツチング剤の再生用の洗浄液体として加え、アンモ ニアをｐＨ値を調節するため加える、本発明により解決される。

本発明は、中性洗浄液が再生塩の中性溶液である場合水酸化銅の沈殿の危険性を 共なわずこの洗浄液を用いることができる事実に基づいている。明らかに、これ は最初の溶液において高濃度の塩を可能とする。従って最初の溶液は２回、すな わちエッチング工程後直接洗浄工程用の洗浄液として１回及びエツチング剤を再 生するその実際の機能として１回用いられる。

本発明に従い中性の最初の溶液で洗浄される製作品は、次いで再び水酸化銅の沈 殿の危険性を共なわず洗浄液として水で処理することができる。この場合、最初 の溶液を製造するための水は、最初の溶液による最初の洗浄工程の次にくる洗浄 工程における洗浄水としてまず用いることが好ましい。従って、水によるその後 の洗浄からの「廃水」は最初の溶液の製造に用いられることにより処理される。

洗浄に用いられる最初の溶液のＰＨ値を酸の添加により調整することが理想的で ある。こうして製作品がアルカリ性エツチング剤を洗浄液に運ぶ事実を適応させ ることができる。酸を添加しないと洗浄液を提供する最初の溶液のｐＨ値は望ま しくないほど増してしまう。

本発明の課題は、アルカリ可溶性エツチング耐蝕膜で被覆された製作品も加工で きる最初に示したタイプのエツチングシステムを製作することである。

この課題は、 ｄ）エツチング機に続き直接最初の洗浄に用いられる洗浄溶液が必要なアンモニ アイオン及び塩化物イオンを含む再生塩の中性溶液であり、 ｅ）洗浄溶液として用いられる最初の溶液の一部が再生システムに供されるよう 最初の洗浄装置が再生システムに連続されている、 ことにより本発明に従い解決される。

本発明の１つの考えにおいて、塩酸用の貯蔵タンクが存在し、そこから最初の洗 浄装置内の最初の溶液にポンプにより酸が供給される。

最初の洗浄装置内の溶液のＰＨ値がほぼ一定のレベルに保たれるよう最初の洗浄 装置内の最初の溶液のｐｔｔ値を監視し、ポンプを調節するｐＨテスト装置が備 えられる。

当然のことながら、最初の溶液は処理された製作品より順番に洗い流されなけれ ばならない。さらに、洗浄液として水を用いる洗浄装置がこの目的用に提供され る。本発明の１つの考えに従い、洗浄液として水を用いる洗浄装置は洗浄液とし て中性溶液を用いる最初の洗浄装置の次に続いている。従って、洗浄液として水 を用いる洗浄装置の廃水は混合タンクに流され、固体再生液に加えられ中性の最 初の溶液を形成する。こうして水を用いる洗浄装置から得られる廃水の独立した 処理は必要ない。

別々に作動する２個の混合タンクが備えられ、１つは洗浄液として水を用いる洗 浄装置に接続され最初の溶液の製造用に提供され、他方は洗浄液として最初の溶 液を用いる洗浄装置に接続され最初の溶液の貯蔵タンクとして提供される。

本発明の一例を図面を参考にして以下に詳細に説明する。

この図面はエツチングシステムの略図を示す。

図面に示したエツチングシステムは従来のモジュールで構成されている。それは エツチングモジュール（１）並びに３個の連続洗浄モジュール（２，３及び４） を含む。モジュールの正確な配置及び構造はそれほど重要ではない。これは本発 明の適正な理解に必要な程度にのみ記載されている。より詳細には例えばＤＥ− ＰＳ２４３４３０５を参照されたい。

すべてのモジュール（１〜４）には搬入ゾーン（５）及び搬出ゾーン（６）が設 けられており、そこには対となった圧搾ローラーが取り付けられており、次の加 工部位への加工液体の移動をほぼ防ぐ。

エツチングモジュール（１）の搬入ゾーン（５）は投入部位（７）を有し、ここ でエツチングされる製作品（８）がローラーコンベヤーシステム（９）上に置か れる。このローラーコンベヤーシステム（９）は製作品（８）を矢印方向く１０ ）に進める。

エツチングモジュール（１）の下部には溜め（１１）があり、エツチング剤が集 まっている。ポンプ（１２及び１３）はエツチング剤を製作品（８）の通路の上 下のノズル（１４及び１５）に移す。製作品がエツチングモジュール（１）を通 る際に上下からエツチング剤が散布され、必要なエツチング反応がおこる。次い でエツチング剤はエツチングモジュールの溜め（１１）に落下する。

洗浄モジュール（２，３及び４）も同様に溜め（それぞれ１６．１７及び１８） を有し、そこにはそれぞれの洗浄液が集まっている。さらに、各洗浄モジュール （２，３，４＞にはポンプ（１９，２０，２１）が配置されており、洗浄液を製 作品の通路の上下のノズル（２２〜２７）に供給する。こうして製作品は洗浄モ ジュール（２，３及び４）を通る間に上下からそれぞれの洗浄液が散布され、従 って最後の洗浄モジュール（４）を出るまでにエツチング剤が残っていないよう きれいにされる。

各洗浄モジュール（２，３及び４）で用いられるそれぞれの洗浄液はそれぞれの 溜め（１６，１７又は１８）に落下する。

製作品はＤＥ−ＰＳ　２４３４３０５に記載されているように向流工程の通常の 方法で最後の２つの洗浄モジュール（３及び４）において水で洗浄される。新し い水が最後の洗浄モジュールの溜め（１８）へバイブ（２８）及びソレノイド弁 （２９）により供給される。従ってモジュール（４）内の洗浄液はほとんど全く きれいな、新鮮な水からなり、製作品（８）がこの系を出る際に製作品よりエツ チング剤の最後の残留物を洗い流す。

洗浄モジュール（４）はオーバーフローライン（３０）によりその前の洗浄モジ ュール（３）と連結している。所定量の新鮮な水が洗浄モジュール（４）の溜め （１８）に供給されると、それに応じた量の液体がオーバーフローラインを介し て前の洗浄モジュール（３）の溜めに流れる。この洗浄モジュール（３）も主に 水からなる洗浄液を含むが、これは洗浄モジュール（２）からの洗浄液の残留物 及び製作品により運ばれたエツチングモジュール（１）からのエツチング剤によ りわずかに多く汚染されている。

上記エツチングシステムは、ここまではＤＢ−ＰＳ　２４３４３０５に示された 技術の状態に相当する。

まだ示されていない完全なシステムの構成要素を理解するため、まずここで用い られるエツチングプロセスに含まれる化学を知るべきである。

エツチングモジュール（１）において、アルカリ性エツチング剤が用いられ、そ の活性成分は銅テトラアミン錯体化合物である。金属銅が溶解するエツチングモ ジュール（１）内の反応は、銅テトラアミン錯体中の■銅の銅ジアミン錯体中の ■銅への還元によりおこる。従って銅テトラアミン錯体は分解し銅ジアミン錯体 が形成される。

同時にエツチング剤の比密度は銅による濃縮のため増す。

こうしてエツチング剤は活性成分（銅テトラアミン錯体）を一部失うためそのエ ツチング能が低下する。それにもかかわらずこのエツチングシステムを連続的に ほぼ一定の結果で操作するためにはエツチング剤を再生すべきである。このため には空気及び酸化剤より取り込まれる酸素の助けによりアンモニアイオンを含む 化合物及び塩化物イオンを含む化合物の添加によって銅ジアミン錯体を酸化し再 び銅テトラアミン錯体を形成する。

エツチングモジュール（１）内のエツチング剤の９Ｈ値は最適の結果を得るため 約８〜１０の間の値に保たれる。

従ってエツチングモジュール（１）内のエツチング剤は比較的高濃度の銅イオン を含み、これは以下の点で重要である。

このエツチング剤が製作品（８）によりエツチングモジュール（１）から最初の 洗浄モジュールに運ばれた場合、以下の問題がおこる。中性の純粋な水を洗浄剤 として用いる場合、混入したエツチング剤に含まれる銅は水酸化銅の形状で沈殿 し、スラッジとして最初の洗浄モジュール（２）の溜め（１６）にあつまる。こ のスラッジはポンプ（１９）及びノズル（２２及び２３）の操作に影響を与える 。

従って最初の洗浄モジュール（２）内での水酸化銅の沈殿を防がなければならな い。当該技術状態において、これは水酸化銅が形成しないよう気体の形状でアン モニアを添加することにより約１０のｐＨ値に最初の洗浄モジュール（２）内の 洗浄液を保つことによって達成される。

しかし、そのような高いｐＨ値においてエツチング耐蝕膜は分離するのでエツチ ング耐蝕膜の使用を妨げる。

このため、ここに記載のエツチングシステムは、エツチングモジュール（１）に 続く最初の洗浄モジュールにおいて以下の方法で製造される洗浄剤を用いる。

最後から２番目の洗浄モジュール（３）よりポンプ（３１）を介してオーバーフ ローパイプ（３０）は三方弁（３２）に向っている。この三方弁（３２）はパイ プ（３３及び３４）を介して２つのタンク（３５及び３６）へ接続している。こ の２つのタンク（３５及び３６）は以下のように操作される。

１方のタンク（３６）に再生塩が供給される。三方弁（３２）の位置は、洗浄液 （わずかに汚染された水）がポンプ（３１）により第２の洗浄モジュール（３） の溜めより取り出されタンク（３６）へ送られ、再生塩（３７）が溶解される位 置である。

第２のタンク（３５）は再生塩（３８）を含み、洗浄モジュール（２）へ送られ る洗浄液用の貯蔵タンクである。

両方のタンク（３５及び３６）はパイプ（３９又は４０）を介し三方弁（４１） に接続している。三方弁（４１）よりパイプ（４２）はポンプ（４３）を介し最 初の洗浄モジュール（２）の溜めへ接続している。従ってこのポンプ（４３）は コンテナー（３５及び３６）から最初の洗浄モジュール（２）へ再生塩の水、中 性溶液を移す。従って三方弁（４１）の位置は明らかに仕上げた液体再生塩溶液 を含むタンクがポンプ（４３）に接続する位置である。図面においてこれはタン ク（３５）である。

タンク（３５及び３６）に加え、塩酸を含む貯蔵タンク　（４４）が存在する。

パイプ（４５）がポンプ（４６）に接続し、ここより最初の洗浄モジュール（２ ）の溜めへ接続している。ポンプ（４６）は洗浄モジュール（２）内を循環して いる洗浄液のｐＨ値をモニターするｐＨテストユニット（４７）により電気的に 制御されている。この制御の詳細を以下に示す。

エツチングモジュール（１）内で用いられるエツチング剤の再生は再生システム （４８）内で行なわれる。エツチング剤はエツチングモジュール（１）の溜め（ １１）より取り込まれ再生システム（４８）へ送られる（たぶんエツチングモジ ュール（１）内のエツチング剤の密度をモニターする装置により制御される）。

再生されるエツチング剤は再生システム（４８）内の混合チャンバー（４９）内 に集められる。この混合チャンバー（４９）において以下に示す方法で再生剤が エツチング剤に添加される。パイプ（５０）は混合チャンバー（４９）をポンプ （５１）に接続しパイプ（５２）を介して再生されたエツチング剤をエツチング モジュール（１）の溜めへもどす。

ソレノイド弁（５４）により閉じられるパイプ（５３）はアンモニアガスを再生 システム（４８）の混合チャンバー（４９）へ送るため備えられている。

ここに記載のエツチングシステムは以下のようにして操作される。

搬入部（７）においてローラーコンベアーシステム（９）上に置かれた製作品（ ８）はローラーコンベアーシステム（９）に沿ってエツチングモジュール（１） へ送られ、そこでノズル（１４及び１５）より両側にエツチング剤が散布される 。

これはエツチング耐蝕膜で被覆されていない銅金属を蝕刻する。

エツチングモジュール（１）の溜め内のエツチング剤は銅が豊富であり、その比 重は増す。公知である制御された方法において、エツチング剤のあるものはエツ チングモジュール（１）の溜め（１１）より取り出され再生システム（４８）の 混合チャンバー（４９）へ加えられる。エツチング剤は再生システム（４８）内 の貯蔵タンク（５５）に配置された再生塩の中性液体混合物（３８）の制御され た添加により必要な比重にセットされ、加えられた酸素と共にエツチング剤は再 生される。

エツチングモジュール（１）において正確なエツチングに必要なｐｌ（値は再生 システム（４８）の混合チャンバー（４９）へのパイプ（５３）を介したアンモ ニアガスの供給によりセットされる。

エツチングモジュール（１）を出る製作品（８）はエツチングモジュール（１） の搬出Ｒ（６）及び最初の洗浄モジュール（２）の搬入部（５）に配置された１ 対の圧搾ローラーによりエツチング剤の残留物がほぼ除去される。さもなければ 所定量のエツチング剤が製作品（８）により最初の洗浄ゾーン（２）に運ばれる 。

最初の洗浄ゾーン（２）において、再生塩（３７）の中性溶液（３８）からなる 洗浄液が製作品に散布される。この洗浄液は実質的に中性であるが、水酸化銅は 送られるエツチング剤から沈殿しない。これは洗浄モジュール（２）内で用いら れる洗浄液の塩含量が高いためである。

再生システム（４８）は、必要によりソレノイド弁（５７）により閉じられるブ ランチライン（５６）を介し洗浄モジュール（２）内を循環する洗浄液より自動 的にみたされる。

製作品（８）によりエツチングモジュール（１）から最初の洗浄モジュール（２ ）へ送られるエツチング剤はすでに示したように高アルカリ性である。このため 洗浄モジュール（２）内の洗浄液のｐＨ値は、ポンプ（４６）により貯蔵タンク （４４）から適当な量の塩酸を加えない限り低下する。この供給は最初の洗浄モ ジュール（１）内の洗浄液のｐＨ値をモニターするｐＨテストユニットの助けに より自動的に行なわれる。

最初の洗浄モジュール（２）を出る製作品（８）は洗浄モジュール（２）の搬出 ゾーン及び洗浄モジュール（３）の搬入ゾーン（５）の圧搾ローラーを通った後 、水酸化銅の沈殿の危険を共なわず実質的に中性であり塩を含まない洗浄液に暴 露できる程度まで銅を含むエツチング剤が除去される。従って洗浄モジュール（ ３及び４）での洗浄工程は、例えばＤＥ−ＰＳ　２４３４３０５に記載されてい るような従来の方法で行なわれる。もちろん必要により洗浄液として水を用い及 びカスケードの形状で接続される洗浄モジュールの数を増やしてもよい。

２個のタンク（３５及び３６）は上記のようにして操作される。

これは２個のタンク（３５及び３６）の１個が常に三方弁（３２）によりポンプ （３１）に、及びこれを介して洗浄液として水を用いる最初の洗浄モジュール（ ３）の溜めに接続されている。

従って水洗浄カスケード内のこの最初の洗浄モジュール（３）からのオーバーフ ロー水は最初に固体再生塩（３７）を溶解し、中性溶液（３８）を形成するため 用いられる。ＤＢ−ＰＳ　２４３４３０５の目的のように水洗浄カスケード（３ ，４）においては廃水はほとんど生じない。

２個のタンク（３５，３６）の第２のもの（図面ではタンク３５）はすでに使用 可能な溶液を含んでいるがこれは再生システム（４８）に直接供給されず、中性 洗浄溶液として最初の洗浄モジュールで最初に用いられる。この「中間機能」の 後のみが再生システム（４８）の貯蔵タンク（５５）をみたし再生システム（４ ８）の混合チャンバー（４９）へ供給されるその「真の」再生機能を満足させる 再生塩（３７）の溶液（３８）である。

上記システムはＤＢ−ＰＳ　２４３４３０５に記載されたエツチングシステムに 固有の利点をすべて有する。特に処理しなければならない廃水がカスケードの洗 浄モジュール（２，３及び４）に生じない。しかし、ＤＥ−ＰＳ　２４３４３０ ５のエツチングシステムと対照的にエツチングモジュール（１）に続く最初の洗 浄モジュール（２）のＰＩ（値を水酸化銅の沈殿を避けるため高いｐＨ値に上げ る必要がないのでアルカリ可溶性エツチング耐蝕膜を製作品（８）上に用いるこ とができる。

釦　　　　　　　（１） 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ）銅テトラアミン錯体及び塩化物イオンを含む強アルカリ性エッチング剤 に製作品を暴露し、それにより有効な銅テトラアミン錯体を分解し効果のない銅 ジアミン錯体を形成し、 ｂ）アンモニアイオン、塩化物イオン、水及び酸素の添加によりエッチング剤を 再生し、 ｃ）エッチング後、洗浄液体で洗浄することにより残っているエッチング剤をす べて除去する、銅を含む製作品、特に銅積層印刷回路板のエッチング方法であっ て、 ｄ）エッチング工程後、必要なアンモニアイオン及び塩化物イオンを含む再生塩 （３７）のほぼ中性溶液（３８）で製作品（８）を直接洗浄する、 ｅ）洗浄液として使用後中性溶液（３８）をエッチング剤の再生用に加え、ｐＨ 値を調節するためにアンモニアも加える ことを特徴とする方法。 ２．溶液（３８）を形成するために用いられる水を溶液（３８）による最初の洗 浄工程の前の洗浄工程において洗浄液として前もって用いることを特徴とする、 請求項１記載の方法。 ３．洗浄に用いられる溶液（８）のｐＨ値が酸の添加により調節されることを特 徴とする、請求項１又は２記載の方法。 ４．酸が塩酸であることを特徴とする、請求項３記載の方法。 ５．酸が酢酸である、請求項３記載の方法。 ６．ａ）銅テトラアミン錯体及び塩化物イオンを含む強アルカリ性エッチング剤 に銅を含む製作品、特に銅積層印刷回路板を暴露し、それにより有効な銅テトラ アミン錯体を分解し効果のない銅ジアミン錯体を形成するエッチング機、 ｂ）アンモニアイオン、塩化物イオン及び水の添加により酸素によってエッチン グ剤を再生する再生システム、 ｃ）洗浄工程により製作品から残っているエッチング剤をすべて除去する少なく とも１個の洗浄装置（エッチング機に続く）、 による請求項１記載の方法を行なうためのエッチングシステムであって、 ｄ）エッチング機（１）に続く最初の洗浄装置（２）内の洗浄液が必要なアンモ ニア及び塩化物イオンを含む再生塩（３７）のほぼ中性溶液（３８）であり、ｅ ）最初の洗浄装置（２）が再生システム（４８）に接続され、洗浄液として用い られる溶液（３８）の一部が再生システム（４８）に供給される、 ことを特徴とするシステム。 ７．貯蔵タンクが酸用に備えられ、そこからポンプ（４６）を介して最初の洗浄 装置（２）の溶液（３８）へ酸が供給されることを特徴とする、請求項６記載の エッチングシステム。 ８．最初の洗浄装置（２）内の溶液（３８）のｐＨ値をモニターし及びこのｐＨ 値が一定のレベルに保たれるようポンプ（４６）を作動させるｐＨテスト装置（ ４６）が備えられていることを特徴とする、請求項７記載のエッチングシステム 。 ９．製作品が洗浄液として水で処理する少なくとも１つの洗浄装置を通し送られ 、中性溶液（３８）により操作される最初の洗浄装置（２）の次に洗浄液として 水により操作される洗浄装置（３，４）が続き、洗浄液として水を用いる洗浄装 置（３，４）を出る水がタンク（３５，３６）に送られ、そこで固体再生塩（３ ７）に加えられ、ほぼ中性の最初の溶液（３８）を形成する、請求項６〜８のい ずれか記載のエッチングシステム。 １０．別々に用いられる２個のタンク（３５，３６）が存在し、１個（３６）が 洗浄液として水を用いる洗浄ユニット（３，４）に接続され、最初の溶液（３８ ）の再生用に提供され、一方（３５）は洗浄液として最初の溶液（３８）を用い る最初の洗浄装置（２）に接続され、用いられる溶液（３８）用の貯蔵タンクと して提供されることを特徴とする、請求項８記載のエッチングシステム。