JP2000015742A

JP2000015742A - 転写法用複合材およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000015742A
Application number: JP18655698A
Authority: JP
Inventors: Susumu Okikawa; 進沖川
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 2000-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】転写法を用いて、実質的にピンホールの無い
配線部を有する半導体パッケージ用転写法用複合材およ
びその製造方法を提供する。【解決手段】キャリア材とバリア材と配線形成材と
が、積層接合された複合材であって、前記配線形成材は
圧延箔である転写法用複合材を用いることで、配線部に
はピンホール等の欠陥は発生しない。また、本発明の転
写法用複合材の製造方法としては、キャリア材とバリア
材を積層した帯材と、配線形成材とを圧着して複合帯と
する転写法用複合材の製造方法や、バリア材と配線形成
材の接合面がイオンエッチングされた後、圧延により積
層接合する転写法用複合材の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、半導体パッケージ
になど用いられる転写用複合材およびその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディア機器のデジタル化
や、携帯機器の急増によって半導体パッケージに用いら
れる配線幅も狭ピッチ化が求めれてきた。この問題に対
して、配線部の銅箔の厚みを５〜１８μm程度以下に薄
くすることで対応する試みがなされている。しかしなが
ら、数μmの厚さの銅箔を用いる場合、ハンドリング性
の問題があり、剛性を付与するために、例えばアルミニ
ウムのキャリア材を貼りつける方法が提案されている
が、このような単純な二層構造では、キャリア材自身の
厚みを厚くする必要があり、キャリア材の除去を行う際
にエッチング斑を生じる易いという問題がある。

【０００３】これに対して、最近、半導体パッケージに
配線パターンを形成する方法として、特開平８−２９３
５１０号で開示される転写法と呼ばれる技術が注目を集
めている。この転写法と呼ばれる代表的な一例として
は、図２（ａ）〜（ｆ）に示すように、キャリア材
（１）としての電解銅箔をカソードとして、バリア材
（２）としてのＮｉメッキ層を形成した後、ドライフィ
ルムレジスト（４）をラミネートし、露光、現像によっ
て所望のするレジストパターンを形成し、配線部形成材
（３）として硫酸銅メッキを施し水酸化カリウム溶液を
用いてレジストを剥離し、銅配線パターンが形成された
三層構造の転写法用箔材（６）を得る。次に、該転写法
用箔材（６）を金型にセットし、半導体封止用エポキシ
樹脂（５）へ銅配線パターン側を転写し、キャリア材及
びバリア材を選択エッチを施し、転写された銅配線パタ
ーンのみを残留させることができるものである。

【０００４】この転写法においても、厚さ５〜１８μｍ
程度以下の配線形成材を用いた場合、ハンドリング性に
問題があるので、キャリア材を剛性を付与するために用
る。また、バリア材は、キャリア材をエッチングで除去
する際において、配線形成材にエッチング溶液を到達さ
せないために用いられ、また逆に、配線形成材をエッチ
ング溶液で配線パターニングを行う際に、エッチング溶
液をキャリア材まで到達させないために用いられる。そ
のため、バリア材は、キャリア材および配線形成材とエ
ッチング条件の異なる金属である必要がある。また、配
線形成材は、エッチングによって配線となるため、ピン
ホールなどの欠陥がないことが求められる。上述した転
写法を用いれば、ハンドリングが容易で、半導体封止用
エポキシ樹脂に転写された配線の銅箔には、キャリア材
のみを選択エッチで除去後、バリア材のみを選択エッチ
で除去するため、エッチング斑ができにくい方法として
優れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平８−２９３５１０号では、配線部の銅箔はメッキ
法によって単純に積層形成しているため、多数のピンホ
ールを生じ配線の欠陥を生じ易いといった問題がある。
特に、現在、配線部に求められてきている５〜１８μm
程度以下の厚さの銅箔では、数μmのピンホールの存在
も配線の欠けや断線などの原因となり、信号の遅延など
といった大きな問題となる恐れがある。現在求められて
いる狭ピッチの配線幅は４０μm程度で、その１／３の
幅が欠け許容の目安となるが、今後はさらに狭ピッチの
配線が求められるため、配線形成材にはピンホールなど
の欠陥を実質的に無くすことが求められる。本発明の目
的は、実質的にピンホールの無い配線部を有する半導体
パッケージ用転写法用複合材およびその製造方法を提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前述の問題
を検討し、配線部に圧延箔を用いることでピンホールの
発生を無くすことができることを見いだし本発明に到達
した。すなわち本発明は、キャリア材とバリア材と配線
形成材とが、積層接合された複合箔材であって、前記配
線形成材は圧延箔である転写法用複合材である。

【０００７】本発明の製造方法としては、キャリア材と
バリア材を積層した帯材と、配線形成材とを圧着して複
合帯とする転写法用複合材の製造方法である。また、配
線形成材とバリア材を積層した帯材と、キャリア材とを
圧着して複合帯とする転写法用複合材の製造方法であ
る。

【０００８】また、バリア材と配線形成材の接合面のい
ずれか一方または両方を活性化処理した後、圧延により
積層接合する転写法用複合材の製造方法である。また、
キャリア材とバリア材を積層した帯材の該バリア材と配
線形成材の接合面のいずれか一方または両方を活性化処
理した後、圧延により積層接合する転写法用複合材の製
造方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳しく説明す
る。先ず、本発明は上述した転写法用複合材であるた
め、キャリア材とバリア材と配線形成材の複合構造をな
す。上述したように、厚さ５〜１８μｍの配線形成材は
ハンドリング性に問題があるので、キャリア材は剛性を
付与するために用いられる。また、キャリア材もエッチ
ングによって除去されることから、できる限り厚みは薄
い方が好ましく。そのため、キャリア材の厚みとしては
１５〜３５μm程度の厚みであることが好ましく、材質
としては無酸素銅箔、タフピッチ銅箔や、電解銅箔など
を用いると良い。

【００１０】次に、バリア材は、キャリア材をエッチン
グで除去する時と、配線形成材をエッチング溶液で配線
パターニングを行う時に、エッチング溶液を反対面側ま
で到達させないために用いられるものであるため、バリ
ア材は、キャリア材および配線形成材とエッチング条件
の異なる金属である必要がある。具体的には、たとえば
配線形成材とキャリア材が無酸素銅である場合、バリア
材は、ニッケル、金、ハンダ等の金属層を湿式や乾式の
メッキ法や、金属箔で形成すると良い。また、バリア材
もバリアとしての役割を終えるとエッチングによって除
去されるため、バリア材の厚みは薄いほど好ましく、
０．１〜０．５μm程度の厚みであれば良い。

【００１１】次に、配線形成材は、エッチングによって
配線となるため、ピンホールなどの欠陥がないことが求
められる。そのため、本発明の複合箔材の重要な特徴
は、配線形成材が圧延箔であることである。具体的に
は、配線形成材の素材として圧延箔を用いた場合などを
言う。圧延箔を用いる最大の利点は、ピンホールなどの
欠陥部分は実質的に無くすことができるため、狭ピッチ
の微小配線には特に好適である。また、圧延箔は、機械
的特性に優れているため、たとえば、配線の一部を曲げ
加工する場合や、帯材として連続して製造する場合に特
に有効である。また、配線形成材に用いる材質は無酸素
銅箔、タフピッチ銅箔や、電解銅箔などを用いると良
い。

【００１２】本発明において、バリア材は、キャリア材
にバリア材を湿式や乾式のメッキ法で積層したり、バリ
ア材金属箔を圧着で形成することで積層接合することが
できる。また、キャリア材とバリア材とを積層して帯材
とする場合、乾式のスパッタ法や湿式の電解メッキや無
電解メッキで形成できる。前述の湿式のメッキ法によっ
てバリア材を形成する場合、バリア材形成面の反対面の
キャリア材表面にメッキを形成させないように、フィル
ムやレジストを貼れば良い。

【００１３】また、帯材とする場合の別の手法として、
バリア材を金属箔として準備しキャリア材と圧着しても
良く、金属箔を用いた場合の圧着には、キャリア材とバ
リア材金属箔の一方または両方の接合面をイオンエッチ
ングなどで活性化処理した後、圧延ロールなどで圧着し
て積層することが好ましい。また、キャリア材とバリア
材を積層し帯材とすると、従来のメッキ法では積層に時
間がかかる、たとえば４００ｍｍを超えるような広幅の
複合帯材を短時間で得ることができるという利点もあ
る。上述した積層方法を用いて、配線形成材にバリア材
を形成し、その後、キャリア材と接合しても良いことは
言うまでもないが、配線形成材は厚みが薄く、ハンドリ
ング性に問題があるので、バリア材の形成は、キャリア
材に行うことが好ましい。

【００１４】また、本発明では、バリア材と配線形成材
の接合面の一方または両方を活性化処理した後に圧延に
より積層接合することが好ましく、活性化処理後、真空
中で低圧下率で冷間圧延接合させたものは圧着も良好
で、接合界面の平坦度も良い。本発明では、バリア材と
配線形成材の接合面を活性化処理する方法として、イオ
ンエッチングなどがあり、たとえば安定したグロー放電
で、連続的にエッチングできるものとして、１〜５０Ｍ
ＨＺの高周波電源を用いたマグネトロンスパッタ法を採
用できる。具体的には、たとえばエッチング室と圧延室
とを有し、さらに前記エッチング室と圧延室にはそれぞ
れ真空ポンプを設けた構造の金属箔の真空圧着装置にお
いて、エッチングを施す際には、エッチング室内を１×
１０マイナス４乗Ｔｏｒｒ以下に減圧し、たとえばアル
ゴンガスを導入し１０マイナス１乗〜１０マイナス４乗
Ｔｏｒｒ台のアルゴンガス雰囲気とすれば、圧延室との
間に高周波を通電すれば、エッチング室内にプラズマが
発生し、バリア材と配線形成材との接合面の一方または
両方を活性化できる。また、導入するガスとして、上記
のアルゴンガスの他、ネオン、ヘリウム、クリプトン、
キセノン、ラドンおよび水素や水素とアルゴンの混合ガ
スなどのガスを用いることができる。

【００１５】また本発明では、たとえば物理／化学的手
法でエッチングできる、反応性イオンエッチングなども
採用できる。本発明において、反応性イオンエッチング
でバリア材と配線形成材との接合面の活性化を行う場
合、たとえば反応性イオンエッチングで接合面表面に形
成され、圧着の時に有害となる酸化層除去などの特定の
物質の除去には、通常のアルゴンガスを用いた物理的エ
ッチングと比較して、エッチング速度が速く、効果的に
除去することが可能であるため、エッチングの高速化に
おいて著しい効果を生ずるため有効である。本発明で反
応性イオンエッチングを採用する場合、用いるガスとし
ては、たとえばＣＦ_４＋Ｈ_２、Ｃ_２Ｆ_６などのガスを用
いれば良い。また、本発明のイオンエッチングで、さら
に高速化をおこなうためには、たとえば、接合面表面に
形成された物質のうち、たとえばマグネトロンスパッタ
法で除去するには時間のかかる物質を、反応性イオンエ
ッチングで高速で除去した後、マグネトロンスパッタ法
を組合せることで、接合面の清浄化が極めて良好で、か
つ高速で活性化することができるため、特に有効であ
る。

【００１６】また、本発明では、接合面が上述の方法な
どを用いて活性化処理した後、圧延により積層接合され
る。本発明の圧延としては、活性化処理後、冷間で圧延
を行うのが好ましい。本発明で言う冷間とは、常温〜変
態点以下までの温度を言うが、変態点の無い材料を用い
る場合は、再結晶温度以下とし、さらに、バリア材とキ
ャリア材や配線形成材の熱膨張係数に大きな差異がある
場合は、常温〜１００℃の範囲内で圧延を施すことが望
ましい。また、圧下率としては、圧延で厚みの調整を行
う場合は、最大でも６０％までとする必要がある。これ
は６０％を超えると、キャリア材が破断するためであ
る。好ましくは４０％以下である。また、キャリア材や
配線形成材の厚さが、それぞれ求められる程度の厚みに
予め加工が施されている場合は、０．１〜１％程度の低
圧下率で十分な接合強度を付与することができ、かつ界
面の平坦度も良好となる。

【００１７】以下に、本発明の転写法用複合箔材の製造
工程の一例を詳述する。先ず、キャリア材として無酸素
銅の圧延箔（１）とバリア材としてのニッケル電解箔
（２）を用意し、図３に示す複合箔材製造装置（１６）
の圧延室（１４）内の金属箔巻き出しコイル（７）とし
てそれぞれセットされ、真空ポンプ（１３）によって真
空とされる。次に、巻き出しコイル（７）から巻き出さ
れた金属箔（８）は、エッチング室（１５）内に設置さ
れた接合面活性装置（１０）で、たとえばマグネトロン
スパッタ法や、反応性イオンエッチング法などで接合面
の活性化処理を施され、圧延ロール（１１）によって圧
着され、積層接合された複合箔材（１２）は、複合箔巻
き取りコイル（９）により巻き取られ、キャリア材
（１）とバリア材（２）の接合が終了し、複合帯材とな
る。

【００１８】続いて、キャリア材とバリア材の帯材の複
合箔材（１２）と、配線形成材（３）とを、図３に示す
複合箔製造装置（１６）の圧延室（１４）内の金属箔巻
き出しコイル（７）としてそれぞれセットされ、真空ポ
ンプ（１３）によって真空とされる。次に、巻き出しコ
イル（７）から巻き出された金属箔（８）は、エッチン
グ室（１５）内に設置された接合面活性化装置（１０）
で、たとえばマグネトロンスパッタ法や、反応性イオン
エッチング法などで接合面の活性化処理を施され、圧延
ロール（１１）によって圧着され、積層接合された複合
箔材（１２）は、複合箔巻き取りコイル（９）により巻
き取られ、キャリア材とバリア材の帯状の複合箔材と配
線形成材の接合が終了し、帯状の転写法用複合箔材
（６）となる。

【００１９】続いて、配線の形成工程の一例を説明す
る。図１（Ｃ）に示すように、転写法用複合箔材（６）
の配線形成材上に、ドライフィルムレジスト（４）をラ
ミネートし、露光、現像によって図１（ｄ）のような所
望のレジストパターンを形成した後、配線形成材を選択
エッチする。（図１（ｅ）として示す）続いて、配線形
成材（３）上に残留するドライフィルムレジスト（４）
を除去し（図１（ｆ）として示す）、約１５０℃に加熱
された半導体封止用エポキシ樹脂（５）に配線形成材
（３）側を圧着する。（図１（ｇ）として示す）次に、
キャリア材（１）を選択エッチで除去後、バリア材
（２）を選択エッチで除去し、配線の転写が完了する。

【００２０】本発明の配線形成材は、圧延箔となってい
るため、転写完了後の配線部表面、断面顕微鏡観察で、
ピンホールの発生は確認できなかった。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば配線部のピンホールの発
生を飛躍的に改善することができ、狭ピッチの配線幅に
十分に対応できることから、マルチメディア機器のデジ
タル化や携帯機器に求められる半導体パッケージの小型
化や高速化の実用化にとって欠くことのできない技術と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の転写法用複合箔材の製造工程の一例を
示す断面模式図である。

【図２】比較例の転写法用複合箔材の製造工程を示す断
面模式図である。

【図３】本発明の複合箔材の製造装置の一例を示す断面
模式図である。

【符号の説明】

１．キャリア材、２．バリア材、３．配線形成材、４．
ドライフィルムレジスト、５．半導体用エポキシ樹脂、
６．転写法用複合箔材、７．金属箔巻き出しコイル、
８．金属箔、９．複合箔巻き取りコイル、１０．接合面
活性化装置、１１．圧延ロール、１２．複合箔材、１
３．真空ポンプ、１４．圧延室、１５．エッチング室、
１６．複合箔材製造装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリア材とバリア材と配線形成材と
が、積層接合された複合材であって、前記配線形成材は
圧延箔であることを特徴とする転写法用複合材。
【請求項２】キャリア材とバリア材を積層した帯材
と、配線形成材とを圧着して複合帯とすることを特徴と
する転写法用複合材の製造方法。
【請求項３】配線形成材とバリア材を積層した帯材
と、キャリア材とを圧着して複合帯とすることを特徴と
する転写法用複合材の製造方法。
【請求項４】バリア材と配線形成材の接合面のいずれ
か一方または両方を活性化処理した後、圧延により積層
接合することを特徴とする転写法用複合材の製造方法。
【請求項５】キャリア材とバリア材を積層した帯材の
該バリア材と配線形成材の接合面のいずれか一方または
両方を活性化処理した後、圧延により積層接合すること
を特徴とする転写法用複合材の製造方法。