用于金属导体的蚀刻的药液更新用喷嘴及蚀刻装置的制作方法

本发明涉及一种用于金属导体的蚀刻的药液更新用喷嘴及蚀刻装置。
背景技术：
：金属导体设置于处理基板上并通过化学处理进行蚀刻，此时，为了将蚀刻剂即蚀刻中所使用的液体(或仅为药液)供给至金属导体，通常实施使用喷雾进行喷射的方法。例如，日本特开2003-243811号中公开有如下发明：将用于向印刷电路板的上侧的表面吹出液体的处理介质的喷嘴装置设置于输送面的上部，并在喷雾处理装置中配置抽吸装置，抽吸装置抽吸在喷雾喷射中从印刷电路板的上侧的表面吹出的处理介质。由此，上述发明不需要清洗处理介质。另一方面，将蚀刻中所使用的药液吐出至处理基板时的喷嘴，从诸多情况考虑，使用相对于蚀刻装置而言相对小型的喷嘴。使用小型喷嘴意味着需要对1个处理基板使用多个小型喷嘴，这必然引起多个喷嘴中的蚀刻液吐出条件的均匀化问题。若在设置于处理基板的金属导体的内部产生蚀刻的不均，这还会影响到产品规格，因此将小型喷嘴组合使用。但是，当组合多个小型喷嘴时，实现金属导体内部的均匀化伴随着困难，需要根本性的对策。近年来，金属导体宽度及金属导体间隔的高密度、高精细化逐渐发展，预测利用组合多个小型喷嘴的喷雾喷射方法的应对达到界限。以往技术中有日本特开2002-251794号的光致抗蚀剂去除装置，其具有利用从多个喷雾喷嘴喷出的置换清洗液置换或去除药品且使玻璃原板保持具旋转而甩掉置换清洗液的目的，但这也是使用小型喷嘴的一例。并且，日本特开2003-91885号中，作为去除光致抗蚀剂层的机构，具备液体吐出喷嘴，该液体吐出喷嘴一边使玻璃基板旋转一边进行超声波振动的基础上，将光致抗蚀剂去除药液滴加于玻璃基板表面，用于此的喷嘴也是小型喷嘴。另外，所述日本特开2003-243811号中所使用的也是小型喷嘴。因此，上述任何一个发明均难以避免组合多个小型喷嘴所伴随的困难。以往技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-243811号专利文献2：日本特开2002-251794号专利文献3：日本特开2003-91885号技术实现要素：发明要解决的技术课题本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其课题在于为了在维持最佳的环境的状态下进行对设置于处理基板(以下，称为“金属导体基板”。)的金属导体的蚀刻而促进用于金属导体的蚀刻的药液的更新，由此能够得到高品质的金属导体。并且，本发明的其他课题在于提供一种如下装置，其施加将用于蚀刻中所使用的药液同时吐出至设置于金属导体基板的金属导体整体的应力(压力)，并且在该药液中抽吸上述蚀刻药液，由此能够高精确度地进行对金属导体的蚀刻。用于解决技术课题的手段为了解决上述课题，本发明为了在维持最佳的环境的状态下进行对金属导体的蚀刻而促进用于金属导体的蚀刻的药液的更新，由此能够得到高品质的金属导体。为此，采取了如下机构，即，使用如下构成的药液更新用喷嘴：在装填药液的蚀刻液槽中配置药液的吐出用喷嘴和抽吸用喷嘴，以在药液中浸渍上述喷嘴的状态同时进行药液的吐出、抽吸，并将均匀的应力施加于药液，由此促进药液的更新，其中，蚀刻的对象为金属导体，药液的吐出及抽吸中所使用的喷嘴由遍及与配置有金属导体的金属导体基板的长度相同的长度而设置的单一或多个开口部构成。本发明涉及一种金属导体的蚀刻，所使用的药液主要是用于蚀刻处理的蚀刻液即蚀刻剂。并且，清洗液，尤其是清洗富有凹凸形状的底部的清洗液等也成为作为本发明中所使用的药液而处理的对象。用于金属导体的蚀刻的药液更新用喷嘴中，吐出侧喷嘴由具有单一的开口部的狭缝形状构成，抽吸侧喷嘴由狭缝形状构成或者由为了得到所希望的抽吸能力而沿着狭缝开口的多个开口部构成，这种结构对于本发明是优选的。并且，本发明包括一种蚀刻装置，其使用了技术方案1所述的用于金属导体的蚀刻的药液更新用喷嘴，该蚀刻装置具有如下结构：吐出及抽吸中所使用的药液更新用喷嘴以它们隔着金属导体基板且各自的开口部面向金属导体基板的方式上下配置，处理蚀刻液的蚀刻液槽由蚀刻金属导体的上部槽和贮藏蚀刻液的下部槽构成，上部槽和下部槽通过来自上部槽的返回配管连接，在上述配管的末端安装有药液更新用喷嘴。发明效果本发明所涉及的用于金属导体的蚀刻的药液更新用喷嘴如上述那样构成且起作用，在对设置于金属导体基板的金属导体的蚀刻中促进药液的更新，由此发挥能够得到高品质的金属导体的效果。并且，根据本发明，能够提供如下蚀刻装置，其以向金属导体基板整体同时吐出药液，并且抽吸上述药液的方式起作用，因此不使金属导体与气体接触，因此，不会受到气体-液体界面的应力而处于均匀的流体应力的作用之下，不存在由气体-液体界面应力，由此能够通过高效率的抽吸喷嘴来进行深度方向的药液更新，能够高精确度地进行对金属导体的蚀刻。附图说明图1是表示本发明所涉及的用于金属导体的蚀刻的药液更新用喷嘴的一例与蚀刻反应的进行之间的关系的剖面说明图。图2同样是表示反应进一步进行的状态的剖面说明图。图3是表示具备具有金属导体基板的长度以上的长度的狭缝状开口部的本发明的喷嘴的一例的俯视图。图4是表示本发明所涉及的用于金属导体的蚀刻的蚀刻装置的一例的剖面说明图。图5是表示本发明所涉及的用于金属导体的蚀刻的两种药液更新用喷嘴a、b的俯视说明图。图6是表示本发明所涉及的金属导体的蚀刻中的蚀刻(eching)因素的说明图。具体实施方式以下，参考附图的实施方式更详细地说明本发明。本发明所涉及的用于金属导体的蚀刻的药液更新用喷嘴对作为蚀刻的处理对象的金属导体基板从垂直方向直线地同时均匀地吐出并抽吸药液。为此，药液更新用喷嘴相对于被传送带输送的金属导体基板具有垂线间的长度n以上的长度m(参考图3)。在此，对本发明所涉及的药液更新用喷嘴进行具体说明。图1中，11表示本发明的喷嘴，12表示蚀刻液的液面，13表示由感光性材料图像形成的抗蚀剂，14表示在其上开设的开口部，15表示金属导体，16表示基材。喷嘴11如后述那样具有狭缝状开口部。在开始蚀刻时，如图1所示，相对于开口部14的宽度k而言，深度j1较浅，利用来自喷嘴11的吐出应力能得到排出开口部内的蚀刻液所需的充分的作用，因此可认为事实上不存在蚀刻液排出的障碍。吐出应力实际上是将喷嘴内压作为参数而使用，进而是如下区域中的值，即，作为变数因子，雷诺数：re＝ρv2/(μv/l)发生干渉的区域且ρ＝流体密度(kg/m3)、v＝流动的相对速度m/s、μ＝流体的粘性系数(kg/(m·s))、l＝特征长度(流体流动的距离：m)设为正的参数的区域。相对于此，若进行蚀刻反应，如图2所示，开口部14的深度增大至j2，则蚀刻液从喷嘴11到达开口底部的距离增加，因此具有从蚀刻液受到的排出方向的阻力r增加的倾向。阻力r由r＝j/k(j为深度j1或j2。)表示。因此，随着进行反应而阻力r增大，因此在开口部14的内部发生药液(在该情况下为蚀刻液)的更新效率下降而垂直方向的蚀刻特性下降的状况。因此，图2中，若从喷嘴11使抽吸的应力作用于开设在抗蚀剂13的开口部14，则应力沿j2方向起作用，因此可知将与和喷嘴11相对应的上述开口部14的接触距离(长度)设为l，并乘以作用水平剖面m(水平距离)×k(宽度)的积，即与l×m×k的体积相当的药液得到更新。通过药液的更新，若在相同系统的液体中，则能够将相当于被喷嘴11抽吸的总体积的量的药液在同一时间内供给至液槽的例如底部，由此，促进药液更新，尤其将垂直方向的蚀刻特性维持在最佳状态。本发明的喷嘴11通过如上方法改善因蚀刻处理而产生的不良状况，为此，如图3所示，为了向金属导体基板22整体同时吐出药液而具备具有金属导体基板22的长度n以上的长度m的狭缝状开口部21。图3表示安装有多个通过蚀刻而形成有金属导体配线的产品23的金属导体基板22，相邻的产品23之间为空白(余白)，所述金属导体15形成于产品23的表面。“产品”是指通过本发明进行了蚀刻处理的结果而得到的物品，并不是指最终的商品。并且，各图仅仅表示概念，现实中不太可能。在此，若能够向金属导体基板22整体同时吐出药液，则即使不具有金属导体基板22的长度n以上的长度，例如也能够通过连结多个比上述长度短的狭缝状开口部来构成喷嘴。即，将喷嘴分割为多个部分，使这些一起同时吐出药液，也将此落入可行范围内。但是，当组合多个喷嘴时，在多个液流的边界部分产生涡旋，不论其影响大小都不可避免地影响到金属导体基板22。因此，认为除了逼不得已组合多个喷嘴的情况，或以此得到较大优点的情况以外，组合多个喷嘴所产生的利益较少。虽然有这种情况，但不仅是1个狭缝状开口部，还是分成多个，均能够满足本发明的要件，这点从上述说明中可以明确。图4是应用本发明的浸渍型蚀刻装置的概略图(可以将上述图1、图2及图3视为图4的一部分)。该图中，金属导体基板22一边通过传送带24移动，一边在蚀刻液槽25中受到蚀刻液的吐出作用，并且受到抽吸作用。26为药液的喷射器(ejector)，27为吐出回路，28为抽吸回路，分别具有能够调整流量的阀。并且，在吐出回路27、抽吸回路28的管端具有吐出及抽吸中所使用的药液更新用喷嘴27a、27b、28a、28b，它们以隔着金属导体基板22且各自的开口部面向金属导体基板22的方式上下配置。并且，为了使抽吸流体成为均匀的应力，处理蚀刻液的蚀刻液槽25由蚀刻金属导体的上部槽25a和贮藏蚀刻液的下部槽25b构成。上部槽25a和下部槽25b通过返回配管29连接，不进行蚀刻时药液贮藏在下部槽25b中，进行蚀刻时利用泵p1、p2经过回流回路(27、28)回流到上部槽内，实施药液的更新。图4中虚线所示的是将药液装填于上部槽25a时的下部槽25b的液面。如图5所示，吐出侧喷嘴27a、27b中使用狭缝形状喷嘴31。关于该狭缝开口部宽度，管内比内径为40～50mm的大小的主管部缩小成锥状，且以50～150mm的距离达到端末吐出部。已得到优选将该开口部的尺寸设为0.5～3mm的范围的实验结果。参考图1，大径部分为主管部，前端为端末吐出部，它们之间为锥状的管部分。在相同条件下，另一抽吸侧喷嘴28a、28b也同样优选0.5～3mm的范围，也能够由加工成宽度为0.6～8mm的抽吸板32密封狭缝开口部，并在该抽吸板32上开出φ0.5～3mm的圆形状孔33，从而形成抽吸部喷嘴。另外，抽吸侧喷嘴也具有与上述相同的主管部、端末吐出部、锥状的管部分。设置有本发明中的蚀刻对象即金属导体15的基板通常有用于薄膜晶体管(tft)的超白玻璃基板、用于触摸面板的蓝板玻璃(也使用超白玻璃。)、印刷配线板等。但是，本发明也能够应用于上述玻璃材料以外的各种玻璃材料或树脂材料制基板。在由如上所述的各种材料构成的金属导体基板22上设置有金属导体15。作为对金属导体15的蚀刻剂即药剂，通常使用盐酸、硫酸、硝酸、氟酸等无机酸、乙酸、草酸等有机酸氯化铁、氯化铜等氧化性金属溶液等。均为水溶液的构成，且在图1、图2中以符号13记载的抗蚀剂13通常是疏水性皮膜，因此在气体中喷射的喷雾蚀刻的情况下，前述阻力r由r＝j/k(j为深度j1或j2)表示，加上抗蚀剂界面的泼水应力发生干渉而变大。但是，根据本发明，使药液在药液中喷射或抽吸而使其起作用，因此气体界面应力不会发生干渉，上述阻力值也能够抑制为较小。本发明提供一种配备有在金属导体15的蚀刻中用于药液的吐出及抽吸的喷嘴的蚀刻装置。如上所述，喷嘴为了从相对于蚀刻处理对象即金属导体15的传送带输送方向为垂直的方向直线性地同时均匀地吐出并抽吸药液，具备具有相对于金属导体基板22的传送带输送方向为垂直的方向的长度以上的长度的狭缝状开口部，且为了促进上述药液更新，具备在液体中抽吸药液的抽吸口。其原因在于，通过同时进行药液的吐出、抽吸，能够避免由多个药液的流动所引起的相互干渉；当仅进行吐出而不进行抽吸时，在开口部14的壁面产生涡流而无法实现药液的顺畅流动，但通过进行抽吸，才能实现沿着所述图1、图2的开口部14的长度方向的整流化的流动，从而能够得到对通过蚀刻而形成的开口部侧面的微细凹凸进行整形的作用。上述中，已说明了能够得到均匀的吐出能力的吐出侧喷嘴27a、27b的开口部的尺寸在0.5～3mm的范围，同样地，能够得到均匀的抽吸能力的抽吸侧喷嘴28a、28b的开口部宽度在所述条件下为0.5～3mm。并且，在由加工成宽度为0.6～8mm的抽吸板密封抽吸侧喷嘴28a、28b的狭缝开口部的方式中，作为在该抽吸板上开出的圆形状的孔径，优选为φ0.5～3mm，这也如上所述。作为取上述数值的原因，能够举出如下情况：金属导体蚀刻要求高精细高密度的加工技术，且要求细线的接合面积小的抗蚀剂存在下的蚀刻技术。此时所要求的尺寸精确度为微米级别，对喷嘴要求能够应对低压且均匀的应力的性能。为了应对该要求，需要设定上述吐出侧的开口部尺寸、抽吸侧的孔径，这是因为相对于接合面积大的玻璃蚀刻的毫米级别非常小，要求高度的蚀刻技术。本发明中，设置金属导体基板22移动的传送带24和在蚀刻药液中设置药液吐出用喷嘴及药液抽吸用喷嘴，因此能尽量避免药液的气体接触。即，能够避免空气中的氮、氧、二氧化碳对蚀刻剂的干渉，因此能够避免蚀刻剂成分因空气中的成分而分解、氧化、还原。在基于喷雾方式的情况下，空气中的成分与蚀刻剂成分的氧化、还原反应随时进行，在蚀刻剂成分的稳定管理方面、高精细导体蚀刻时，有时其构成成分的变动会对金属导体15产生负面作用，但根据本发明，通过在液体中运用喷嘴及由返回配管29连接上部槽25a和下部槽25b，这种负面因素大致被消除。本发明所涉及的金属导体的蚀刻装置中，在蚀刻剂中，从相对于传送带输送方向为垂直的方向直线性地同时均匀地吐出并抽吸药液，因此蚀刻剂的流动相对于金属导体基板22的传送带输送方向平行，且被均匀地得到控制。并且，在由加工成宽度为0.6～8mm的抽吸板密封抽吸侧喷嘴28a、28b的狭缝开口部的方式中，作为在该抽吸板上开出的圆形状的孔径，设为φ0.5～3mm，由此实现在深度方向j上有效地且在相对于传送带输送方向为垂直的方向上均匀的药液更新，从而能够进行金属导体基板22内部的稳定的精细加工。＜蚀刻装置和方法＞本发明中，为了实施金属导体的蚀刻，使用图4所示的蚀刻装置。具体而言，如下构成：在装填药液的蚀刻液槽25中，将药液的吐出用喷嘴27a、27b和抽吸用喷嘴28a、28b以隔着金属导体基板22且各自的开口部面向金属导体基板22的方式上下配置。因此，在药液中浸渍上述喷嘴27a、27b、28a、28b的状态下进行药液的吐出、抽吸，同时进行使用了上述喷嘴27a、27b、28a、28b的吐出、抽吸，并将均匀的应力施加于药液，由此促进药液的更新。金属导体基板22在蚀刻液槽25中一边通过传送带24移动一边受到蚀刻液的吐出作用且受到抽吸作用。并且，参考图4的前述喷嘴的说明全部都是实施例。并且，蚀刻装置也当然保持该状态而构成清洗装置。＜实施例＞以下，记载实施例来更详细地说明本发明。金属导体15中使用9μm的电解铜箔。对于该电解铜箔，将统一成间隔：4.0、4.5、5.0、5.5、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0(单位：μm)、抗蚀剂宽度：20.0μm的铜导体作为金属导体15，在cucl2·2h2o35.0wt％、35.0％盐酸8％、比重1.31(25℃、盐酸浓度36.7g/l、铜浓度170g/l)的氯化铜盐酸水溶液中，在30℃的温度条件下进行了抗蚀剂图案的蚀刻(各装置条件如表1所示。)。表1吐出喷嘴压力抽吸喷嘴负压力最少可蚀刻导体间隔0.15mpa0.01mpa4.00.15mpa05.0如表1所示，根据本发明，能够得到0.002mpa的吐出压力及抽吸压力，由此最少可蚀刻导体间隔能够实现4.0μm。接着，作为喷雾法的比较例，使用ikeuchi040full-cone喷嘴，在照射距离100mm、温度30℃、喷雾内压0.15mpa的条件下进行了蚀刻，将结果示于表2。表2吐出喷嘴压力照射距离最少可蚀刻导体间隔0.15mpa100mm6.5如表2所示，确认到在基于喷雾法的情况下，仅得到0.15mpa的吐出压力，其结果，最少可蚀刻导体间隔停留在6.5μm。接着，在与喷雾法的比较考察中，对回刻(与etchingback相同)和蚀刻因子(与etchingfactor相同)进行了考察。首先，如图6所示，将抗蚀剂导体宽度设为w、精加工顶部导体宽度设为t时，回刻由m≈(w-t)/2表示。数值越小，回刻m越良好。并且，蚀刻因子fa由fa＝h/l(其中，l＝(n-t)/2)表示，数值越大越良好。如上所述，由于金属导体15中使用9μm的电解铜箔，因此h＝9，由于抗蚀剂宽度为20μm，因此w＝20。本发明所涉及的浸渍法和比较例的照射法的精加工顶部导体宽度t及下端宽度n的平均值如表3、表4所示。表3(浸渍法)n116.30t18.83n216.26t28.62n316.10t38.65n：浸渍法平均值16.22t：浸渍法平均值8.70表4(照射法)n116.68t17.26n216.71t27.30n316.68t37.25n：照射法平均值16.69t：照射法平均值7.27将表3、表4的平均值t、n代入上述数学式中，计算出蚀刻因子、回刻。将结果示于表5、表6。计量时，在上述实施例中所使用的金属导体15中计量了9μm空白部位(使用药液、试验条件与上述实施例相同。)。表5(浸渍法)吐出喷嘴压力抽吸喷嘴负压力蚀刻因子回刻0.15mpa0.01mpa2.395.65表6(照射法)吐出喷嘴压力照射距离蚀刻因子回刻0.15mpa100mm1.916.37如根据上述表5及6的比较可知，通过本发明所涉及的用于金属导体的蚀刻的药液更新用喷嘴及蚀刻装置，相对于基于照射法的情况，得到了蚀刻因子增加25％、回刻同样减少11％的结果。因此，根据本发明，促进药液的更新，由此能够得到具有高品质的金属导体15的产品23。符号说明11-喷嘴，12-液面，13-抗蚀剂，14-开口部，15-金属导体，16-基材，17-金属蒸镀膜，20-喷嘴，21-狭缝状开口部的例子，22-金属导体基板，23-产品，24-传送带，25-蚀刻液槽，26-喷射器，27-吐出侧配管，28-抽吸侧配管，29-返回配管，31-抽吸板，32-圆形状的孔，p1-吐出侧泵，p2-抽吸侧泵。当前第1页12