JPH09217183A - エッチング装置およびエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチングレートの変動を抑制し、かつワー
ク表面へのゴミの付着を回避する。 【解決手段】 エッチング対象となる板状のワーク２を
略水平に保持するワークホルダ３と、このワークホルダ
３を回転させる回転駆動機構４と、ワーク２の表面にエ
ッチング液を供給するエッチング液供給ユニット５と、
ワーク２の表裏面に洗浄液を供給する洗浄液供給ユニッ
ト６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング液を用
いてワークのエッチングを行う、いわゆるウェット方式
のエッチング装置およびエッチング方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エッチング技術には、溶液（エ
ッチング液）を用いるウェットエッチング法と、気体
（エッチングガス）を用いるドライエッチング法があ
る。このうち、前者のウェットエッチング法は、エッチ
ング速度の材料選択性が大きい、処理能力（スループッ
ト）が大きい、ダメージがない、装置が安価である、な
どの利点があり、主に〜３μｍ程度までの微細パターン
加工に用いられている。ところで、従来のウェットエッ
チング法は、エッチング対象となるワーク（被加工物）
表面にレジストパターンを形成したのち、ワークをエッ
チング液中に浸漬し、レジストの無い部分を化学的に溶
解して除く、いわゆるディップ方式が主流となってい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ディッ
プ方式によるウェットエッチングでは、多数のワークを
繰り返しエッチングするうちに、エッチング槽内の溶液
（エッチング液）が汚れてエッチングレートが変動し、
所望の加工精度が得られなくなるという不都合があっ
た。。また、定期的に溶液を交換する必要があり、この
交換作業も手間のかかるものとなっていた。さらに、エ
ッチング槽からワークを引き上げる際に、溶液中または
液面に浮遊したゴミ等がワーク表面に付着し、エッチン
グ済のワークが汚れてしまうという問題もあった。

【０００４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、エッチングレートの変動を抑
制し、かつワーク表面へのゴミの付着を回避できるエッ
チング装置およびエッチング方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、エッチング対象となる板
状のワークを略水平に保持するワークホルダと、このワ
ークホルダを回転させる回転駆動機構と、ワークの表面
にエッチング液を供給するエッチング液供給ユニット
と、ワークの表裏面に洗浄液を供給する洗浄液供給ユニ
ットとを備えた構成を採用している。

【０００６】したがって本発明によれば、ワークホルダ
で保持したワークを回転駆動機構により回転させ、この
状態でエッチング液供給ユニットによりワークの表面に
エッチング液を供給することにより、常に新しいエッチ
ング液でワークのエッチングが行われるため、エッチン
グレートが安定したものとなる。また、ワークを回転さ
せながらエッチング液を供給するため、ワーク表面への
ゴミの付着も回避される。さらに、エッチング処理を終
えた時点で、洗浄液供給ユニットによりワークの表裏面
に洗浄液を供給することにより、ワーク表裏面に未だエ
ッチング液が残っている状態で流水洗浄が行われるた
め、洗浄時においてもワーク表面へのゴミの付着が回避
される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係
わるエッチング装置の一実施形態を示す概略側面図であ
る。図１に示すエッチング装置１は、大きくは、エッチ
ング対象となる板状のワーク（金属プレート等）２を略
水平に保持するワークホルダ３と、このワークホルダ３
を回転させる回転駆動機構４と、エッチング液供給ユニ
ット５と、洗浄液供給ユニット６と、ワーク２を乾燥さ
せる乾燥ユニット７とによって構成されている。

【０００８】ワークホルダ３は、ベースプレート８の周
縁部に複数の支持アーム９を取り付け、そのアーム上端
部にワーク押え１０を回動自在に取り付けたものであ
る。さらに詳述すると、各々の支持アーム９の上端部
は、図２（ａ），（ｂ）に示すような段付構造をなして
おり、その下段側のワーク支持面１１でワーク２を受け
るようになっている。また、ワーク支持面１１には水切
り用の溝１２が所定のパターンで形成されている。一
方、ワーク押え１０は、支持アーム９の上端に設けられ
た支軸１３に回動自在に支持され、その支軸１３を中心
に図中二点鎖線で示すように揺動し得る構成になってい
る。また、ワーク押え１０の先端には爪部１４が形成さ
れ、同後端には錘１５が取り付けられている。これによ
り、装置停止時には、錘１５の重みによってワーク押え
１０が図中二点鎖線で示す位置に保持されるため、爪部
１４がワーク支持面１１から離間した状態となる。

【０００９】これに対して、ベースプレート８の周縁部
にはアーム取付用の孔（例えば、貫通孔）１６が所定の
ピッチで設けられており、これらの孔１６に下側から取
付ネジ（不図示）を差し込んで、支持アーム９下端面の
孔（例えば、ネジ孔）に螺合することで、支持アーム９
がベースプレート８上に固定されている。また、ベース
プレート８上における各々の孔１６の位置は、種々のワ
ーク形状および寸法に対応し得るように設定されてお
り、どのような形態のワークを取り扱うかによって、支
持アーム９のタイプ（形状等）やその取付位置が適宜選
択されるようになっている。こうした構成を採用するこ
とにより、取り扱うワーク形態が変更になる場合でも、
支持アーム９を交換するだけで対応できるため、一台の
エッチング装置で多種類のワークを処理することが可能
になるとともに、ワーク変更に伴う段取り替えの所要時
間も短時間で済むようになる。

【００１０】回転駆動機構４は、筒状の回転体１７の下
端部に駆動モータ１８を連結したもので、上述したベー
スプレート８は回転体１７の上端部に同軸状態で固定さ
れている。このうち、回転体１７の下端部にはベルト車
１９が同軸状態で取り付けられている。これに対して、
駆動モータ１８の出力軸にもベルト車２０が取り付けら
れており、双方のベルト車１９，２０の間に歯付きベル
ト（タイミングベルト等）２１が架け渡されている。こ
れにより、駆動モータ１８を駆動すると、その回転駆動
力が歯付きベルト２１を介して回転体１７に伝達される
ため、回転体１７と一体にワークホルダ３（ベースプレ
ート８）を回転させることができる。

【００１１】さらに、回転駆動機構４の構成において
は、回転駆動源となる駆動モータ１８にＡＣサーボモー
タが採用されており、このＡＣサーボモータに与える駆
動電流に応じて、ワークホルダ３の回転速度を低速域か
ら高速域までの広範囲にわたり可変としている。なお、
速度可変手段の他の形態としては、例えばＡＣサーボモ
ータの代わりにステッピングモータを採用し、このステ
ッピングモータに与える駆動パルスの数に応じて、ワー
クホルダ３の回転速度を可変としてもよい。

【００１２】エッチング液供給ユニット５は、ワークホ
ルダ３にセットされたワーク２の表面（図中上面）にエ
ッチング液を供給するもので、これはスイング式のシリ
ンダ（スイングシリンダ：ＫＯＧＡＮＥＩ製）２２に配
管２３を装着し、その先端側のノズル部分２４を下方
（ワークホルダ３側）に向けて配置している。また、配
管２３の基端部にはエッチング液供給源（不図示）が接
続されており、そこから供給されたエッチング液が配管
２３を通してノズル部分２４から吐出する構成になって
いる。

【００１３】洗浄液供給ユニット６は、ワークホルダ３
にセットされたワーク２の表裏面に純水等の洗浄液を供
給するもので、これは上記エッチング液供給ユニット５
と同様にスイング式のシリンダ２５に配管２６を装着
し、その先端側のノズル部分２７を下方に向けて配置し
ている。また、配管２６の基端部には洗浄液供給源（不
図示）が接続されており、そこから供給された洗浄液が
配管２６を通してノズル部分２７から吐出する構成にな
っている。さらに、ワーク２の裏面側に廻り込んだエッ
チング液等を洗い流すために、上記回転駆動機構４の回
転体１７にも洗浄液供給用の配管２８が組み込まれてい
る。この配管２８のノズル部分２９は上方に向けて配置
されており、上記洗浄液供給源から供給された洗浄液が
配管２８を通してノズル部分２９からも吐出する構成に
なっている。

【００１４】ここで、ワークホルダ３の外側には、これ
を取り囲む状態で飛散防止用のカップ３０が設けられて
いる。このカップ３０は、ワーク２の周縁部から飛散し
たミスト（液状）が装置内の不要な部分に付着しないよ
う防壁の役目を担うと同時に、カップ内壁面からワーク
２へのミストの跳ね返りを防止するものである。そのた
め、カップ３０の内壁面の角度は、そこに飛散したミス
トが必ずワーク２を避けて下方に跳ね返るよう、ワーク
２との相対的な位置関係に応じて適宜設定されている。

【００１５】また、各々のシリンダ２２，２５に装着さ
れた配管２３，２６のノズル部分２４，２７は、シリン
ダ２２，２５のスイング動作により、図４に示すよう
に、ワーク２の中心エリア（図中実線で示す）と、その
ワーク２から外れたエリア、この場合はカップ３０の開
口径φよりも外側のエリア（図中二点鎖線で示す）の双
方に配置できるようになっている。

【００１６】乾燥ユニット７は、上記回転駆動機構４に
よるスピン乾燥手段に加えて、装置本体３１の上蓋３２
に吹出ノズル３３を備えた構成となっている。吹出ノズ
ル３３は、回転体１７に組み込まれた純水供給用のノズ
ル部分２９の真上に対向配置され、図示せぬガス供給源
から供給された不活性ガス（例えば窒素ガス、あるいは
ヘリウムやアルゴン等の希ガス）をワーク２に吹き付け
るものである。

【００１７】ちなみに、エッチング液および洗浄液を吐
出するノズル部分２４，２７と不活性ガスの吹出ノズル
３３との位置関係は、図４に示すように、吹出ノズル３
３がワーク２のちょうど中心に位置し、これを挟むよう
に各ノズル部分２４，２７がワーク２の中心エリアに位
置する関係となっている。また、カップ３０の底部には
排水管３４と排気管３５とが組み込まれており、さらに
安全上の理由から装置本体３１の側壁部分にも排気管３
６が組み込まれている。

【００１８】なお、ワーク２の中心エリアとそこから外
れたカップ３０の外側エリアに各ノズル部分２４，２７
を移動させる手段については、上記スイング式のシリン
ダ２２，２５を使用すること以外にも、例えば図５に示
すように同一直線上で移動するノズルアーム３４，３５
の先端にノズル部分２４，２７を設け、ワーク２の中心
エリア（図中実線で示す）とカップ３０の外側エリア
（図中二点鎖線で示す）の双方に配置可能としたもの
や、図示はしないが上下にスイングするシリンダにノズ
ル部分２４，２７を設けたものなど、種々の形態が考え
られる。ただし、上述のごとく水平にスイングするシリ
ンダ２２，２５や同一線上で移動するノズルアーム３
７，３８にノズル部分２４，２７を設けるようにする
と、ワーク２上でノズル部分２４，２７を走査させるこ
とができるため、より好適なものとなる。また、ノズル
相互の位置関係についても、洗浄液用のノズル部分２７
をワーク２中心に対向させて上蓋３２に固定し、その近
傍に他のノズルを配置したものなど、種々の変形が可能
である。

【００１９】続いて、上記構成からなるエッチング装置
１の動作手順につき、図６のフローチャートに従って説
明する。先ず、エッチング対象となるワーク２をワーク
ホルダ３にセットする（ステップ：Ｓ１）。この場合
は、装置本体３１から上蓋３２を取り外した状態で装置
本体３１内にワーク２を投入するとともに、カップ３０
の外側エリアに各ノズル部分２４，２７を待機させた状
態で支持アーム９のワーク支持面１１にワーク２を載せ
る。また、こうしてワーク２をセットしたら、装置本体
３１に上蓋３２を取り付けて、ワーク２表面に吹出ノズ
ル３３を対向させる。

【００２０】次に、駆動モータ１８の駆動により、回転
体１７と一体にワークホルダ３およびベースプレート８
を低速（例えば１０〜２００ｒｐｍ）で回転させ、これ
に共働してワーク２を低速で回転させる。（Ｓ２）。こ
のとき、支持アーム９の上端に支持されたワーク押え１
０は、その後端側の錘１５がベースプレート８の回転に
伴う遠心力によって持ち上げられる。そうすると、支軸
１３を中心としたワーク押え１０の揺動によって爪部１
４が倒れ込み、ワーク２を上から押える。これにより、
回転中のワーク２はワーク押え１０により確実に押え込
まれるため、ワーク支持面１１でのワーク２の位置ずれ
が阻止される。

【００２１】続いて、エッチング液供給ユニット５側の
シリンダ２２をスイングさせて、エッチング液供給用の
ノズル部分２４を上述の待機位置からワーク２の中心エ
リアに進出させる（Ｓ３）。これにより、上記ノズル部
分２４はワーク２に対向した状態となる。

【００２２】次いで、上述のごとくワーク２を低速回転
させた状態で、図示せぬエッチング液供給源から供給さ
れたエッチング液をノズル部分２４から吐出させること
により、ワーク２の表面にエッチング液を供給する。こ
れにより、回転中のワーク２表面には、その全域にわた
ってエッチング液が行き渡るようになるため、化学的な
溶解作用によってワーク２の所定部分、すなわちレジス
トの無い部分が除かれる。このとき、ワーク２の周縁部
から飛散したエッチング液はカップ３０の内壁面に付着
して下方に流れ落ち、そのままカップ３０底部の排水管
３４から装置外部に排出される。このことから、エッチ
ング液に対する装置構成部品の防食処理（例えば、テフ
ロンコーティング等）については、主としてカップ３０
内を対象に行うだけで済むようになるため、設備コスト
の点でメリットが得られる。

【００２３】ちなみに、ノズル部分２４からのエッチン
グ液の吐出動作は、連続的に行ってもよいし、間欠的に
行ってもよい。また、エッチング処理中におけるノズル
部分２４の位置は、ワーク２の中心エリアに固定したま
までもよいが、例えばシリンダ２２のスイング動作によ
りワーク２上でノズル部分２４を走査させるようにすれ
ば、ワーク２の表面に対して、より均一にしかも効率良
くエッチング液を供給できることから、一層好適なもの
となる。

【００２４】ここで、エッチング処理中におけるワーク
２の回転速度については、使用するエッチング液の表面
張力に応じて適宜設定するとよい。すなわち、表面張力
が比較的小さいエッチング液を使用する場合は、ワーク
２の回転速度をより低速に設定し、表面張力が大きいエ
ッチング液を使用する場合は、それに応じてワーク２の
回転速度を高めに設定する。これにより、表面張力の異
なるエッチング液を使用する場合であっても、ワーク２
の表面にスムーズなエッチング液の流れを形成すること
ができる。

【００２５】その後、エッチング液の供給を開始してか
ら規定の時間が経過すると、ノズル部分２４からのエッ
チング液の供給が停止し（Ｓ５）、これに続いてシリン
ダ２２のスイング動作により、エッチング液供給用のノ
ズル部分２４がワーク２の中心エリアからカップ３０の
外側エリア、つまり待機位置に移動する（Ｓ６）。次
に、洗浄液供給ユニット６側のシリンダ２５をスイング
させて、洗浄液供給用のノズル部分２７を上述の待機位
置からワーク２の中心エリアに進出させる（Ｓ７）。こ
れにより、上記ノズル部分２７はワーク２に対向した状
態となる。なお、エッチング液供給用のノズル部分２４
の後退動作と、洗浄液供給用のノズル部分２７の進出動
作とは、同時進行で行うようにしてもよい。

【００２６】続いて、ワーク２を所定の回転速度、例え
ば洗浄液に表面張力の小さい純水を使用する場合は５０
〜８０ｒｐｍで回転させながら、洗浄液供給源（不図
示）から供給された純水を、互いに対向する上下のノズ
ル部分２７，２９からそれぞれワーク２に向けて吐出さ
せる（Ｓ８）。このとき、ワーク２の回転速度がエッチ
ング処理の設定条件と異なる場合は、洗浄処理に先立っ
て駆動モータ１８への駆動電流を変化（レベルダウンま
たはレベルアップ）させ、上記規定の回転速度に設定す
る。これにより、回転中のワーク２の表裏面には各ノズ
ル部分２７，２９から洗浄液が供給されるため、ワーク
表面に残っているエッチング液やワーク裏面側に廻り込
んだエッチング液が洗浄液により洗い流される。また、
こうしてワーク２の表裏面に供給された洗浄液は、カッ
プ３０底部の排水管３４から装置外部に排出される。ち
なみに、この洗浄処理中においても、上記エッチング処
理と同様に、シリンダ２５のスイング動作によって上方
のノズル部分２７をワーク２上で走査させると好適であ
る。

【００２７】その後、洗浄液の供給を開始してから規定
の時間が経過すると、ノズル部分２７，２９からの洗浄
液の供給が停止し（Ｓ９）、これに続いてシリンダ２５
のスイング動作により、洗浄液供給用のノズル部分２７
がワーク２の中心エリアからカップ３０の外側エリア
（待機位置）に移動する（Ｓ１０）。

【００２８】こうしてワーク２の洗浄処理を終えたら、
駆動モータ１８に供給する駆動電流を変化（レベルアッ
プ）させて、ワークホルダ３とともにワーク２を高速、
例えば１０００〜４０００ｒｐｍで回転させ、ワーク２
のスピン乾燥を行うとともに（Ｓ１１）、図示せぬガス
供給源から供給された不活性ガス（窒素ガス等）を吹出
ノズル３３からワーク２に吹き付けて、ワーク２のブロ
ー乾燥を行う（Ｓ１２）。このとき、ワーク２がセット
されているカップ３０内の空間には、吹出ノズル３３か
ら排気管３５に向かう不活性ガスの流れ、すなわちダウ
ンフローが形成されるため、スピン乾燥との相乗効果に
よってワーク２の乾燥がきわめて効率良く行われる。ま
た、ワークホルダ３のワーク支持面１１（図２参照）に
は、水切り用の溝１２が形成されているため、スピン乾
燥によるワーク２周縁部での水切り効果もきわめて高い
ものとなる。

【００２９】その後、規定の時間が経過したら、吹出ノ
ズル３３からの不活性ガスの供給を停止するとともに
（Ｓ１３）、駆動モータ１８への駆動電流の供給を断っ
てワーク２の回転を停止させる（Ｓ１４）。このとき、
ワーク２の回転停止に伴って、ワーク押え１０が錘１５
の重みで揺動するため、その先端側の爪部１４がワーク
２から離間してワーク２の保持状態が自動的に解除され
る。最後は、装置本体３１から上蓋３２を取り外して、
ワークホルダ３からエッチング処理済のワーク２を取り
出す（Ｓ１５）。これにより、エッチング装置１におけ
る一連の処理が終了する。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ッチング対象となる板状のワークをワークホルダにて略
水平に保持するとともに、回転駆動機構によってワーク
ホルダとともにワークを回転させた状態で、エッチング
液供給ユニットによりワークの表面にエッチング液を供
給することにより、常に新しいエッチング液でワークの
エッチング処理が行われるため、安定したエッチングレ
ートでワークを加工することができる。また、ワークを
回転させながらエッチング液を供給するため、エッチン
グ処理中におけるワーク表面へのゴミの付着も回避する
ことができる。さらに、エッチング処理を終えた時点
で、洗浄液供給ユニットによりワークの表裏面に洗浄液
を供給することにより、ワーク表裏面にエッチング液が
残っている状態でワークの洗浄処理が行われるため、洗
浄時においてもワーク表面へのゴミの付着を回避するこ
とができる。その結果、ウェットエッチングによるワー
クの加工精度が向上するとともに、エッチング済ワーク
でのゴミの付着量が低減するなどの顕著な効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるエッチング装置の一実施形態を
示す概略側面図である。

【図２】ワークホルダの詳細図（その１）である。

【図３】ワークホルダの詳細図（その２）である。

【図４】ノズル相互の配置関係を示す平面図である。

【図５】ノズルの他の配置例を示す平面図である。

【図６】装置の動作手順を説明するフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ エッチング装置 ２ ワーク ３ ワークホル
ダ ４ 回転駆動機構 ５ エッチング液供給ユニット ６ 洗浄液供給ユニット ７ 乾燥ユニット ３０
カップ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エッチング対象となる板状のワークを略
   水平に保持するワークホルダと、 前記ワークホルダを回転させる回転駆動機構と、 前記ワークの表面にエッチング液を供給するエッチング
   液供給ユニットと、 前記ワークの表裏面に洗浄液を供給する洗浄液供給ユニ
   ットとを備えたことを特徴とするエッチング装置。
2. 【請求項２】 前記ワークを乾燥させる乾燥ユニットを
   有していることを特徴とする請求項１記載のエッチング
   装置。
3. 【請求項３】 前記ワークホルダを取り囲む状態で飛散
   防止用のカップが設けられていることを特徴とする請求
   項１記載のエッチング装置。
4. 【請求項４】 前記回転駆動機構は、前記ワークホルダ
   の回転速度を可変する手段を有していることを特徴とす
   る請求項１記載のエッチング装置。
5. 【請求項５】 エッチング液を用いて板状のワークをエ
   ッチングする方法において、 前記ワークを回転させた状態で、前記ワークの表面に前
   記エッチング液を供給してエッチング処理を行うととも
   に、 前記エッチング処理の直後に、回転中のワーク表裏面に
   洗浄液を供給して洗浄処理を行うことを特徴とするエッ
   チング方法。