JP4783524B2 - 巻取り式ドライエッチング方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度実装技術におけるビルトアッププロセスにおいてビアホールの形成等に用いられる巻取り式ドライエッチング方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットをはじめとするＩＴ産業の興隆によって、電子通信機器は高性能化、多機能化が急速に進んでいる。それに加えて小型軽量・薄型化への要求は極めて大きなものになってきている。電子機器の性能向上にはＬＳＩの高集積化やシステム化の進展により支えられているが、ＬＳＩや電子部品派単独ではその性能を発揮することはできない。実際の機器にするためには、接続を行うためのプリント配線板（ＰＷＢ）と高密度の実装技術が必要である。
【０００３】
最近では多層プリント配線板への比重が大きくなってきており、そのなかでもビルドアッププロセスによる多層プリント配線板が事業として発展してきている。ビルドアッププロセスは、コア基板上に樹脂層形成し、ビア孔をあけ・メッキによる接続・パターン形成のように絶縁層と導体層を一層ずつ積み上げていくプロセスである。現在、ビルドアッププロセスにおけるビアホール形成には、レーザー及びフォトリソグラフによる方法が主に使用されている。
【０００４】
添付図面の図１０に従来のビルドアッププロセスにおける樹脂付き銅箔プロセスの工程フローの一例を示す。（Ａ）に示すように多層板をコア基材とし、その表面を接着性向上の目的でエッチング等により粗化する。次に（Ｂ）に示すように表面を粗化したコアー基材に樹脂付き銅箔を加熱プレス或いはラミネートし積層接着する。次に、（Ｃ）で示すように積層した樹脂付き銅箔の銅をフォトエッチング等によりパターニングを行いレーザー用のコンフォーマルマスクを形成する。その後、（Ｄ）に示すようにレーザーによる孔あけを行う。レーザーによる孔あけ加工後は、殆どの場合下部の層の銅表面に樹脂の残留（スミア）があるためデスミア処理を行う。次いで（Ｅ）に示すように無電解メッキや電解メッキにより銅の層を形成する。その後は、再びフォトエッチングにより銅箔をパターニング加工し表面粗化、樹脂付き銅箔の積層接着と一層目の工程を繰り返すことで二層目以降の加工が行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ビルドアッププロセスにおいてレーザー法を用いてビアホールを形成する場合にはアライメントを正確に行う必要があり、複雑で精密な操作が要求される。また図１０の（Ｃ）に示すように、レーザー光により銅配線層にビアホールが形成されるのであるが、その場合、レーザー光を照射過ぎると孔が貫通してしまうためレーザー光の照射を制御して行う必要があり、そのため樹脂の残留（スミア）が生じる。このため樹脂の残留を除くためデスミア処理が必要となる。すなわち、レーザー法では、被処理材料の材質選択における自由度は広いが、生産性はアライメント及びステップ送りで制限されることになる。また、レーザー処理後には樹脂の残留を除去するためのデスミア処理工程が必要であり、さらに、この主のプロセスに使用されるレーザー装置は、発振管の寿命やその性能維持のために費用等ランニングコストが高くなる。
【０００６】
そこで、本発明は、高密度実装技術のビルドアッププロセスにおけるビアホール形成において用いられてきたレーザー加工法のような従来方法に伴う上記の問題を解決し、デスミア処理が不要で様々なパターンに対応でき、エッチング処理の低コスト化が可能な巻取り式ドライエッチング方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の発明によれば、真空チャンバー内を樹脂付きフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室と、エッチング処理室と、これら両室の間の中間室とに仕切り、これらの室を所要の圧力差に維持する真空排気系をそれぞれの室に設け、フィルム状処理物の走行するメインローラーの周囲の一部が処理室に露出するように、メインローラーを中間室に位置決めし、メインローラーに対向させてエッチング室にプラズマを発生できるプラズマ源を設け、メインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理するように構成した巻取り式ドライエッチング装置が提供される。
【０００８】
本発明の装置においては、メインローラーに対向して設けられたプラズマ源はマイクロ波プラズマ源で構成され得る。
【０００９】
また、本発明の第２の発明によれば、真空チャンバー内に位置決めされ、周囲面に沿って樹脂付きフィルム状処理物を走行させるメインローラーの周囲部を、プラズマ源に対向する周囲部分と、樹脂付きフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室に面する周囲部分と、これら両周囲部分の間の中間周囲部分とに分けてそれぞれの周囲部分が所定の圧力差となるように真空チャンバー内をそれぞれ真空排気し、プラズマ源により、メインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理することを特徴とする巻取り式ドライエッチング方法が提供される。
【００１０】
このように構成した本発明によれば、従来のレーザー加工に必然的に伴っていたデスミア処理が不要となり、またレーザー法に比べビアホールの形状及びサイズの大小を問わず広い面積に一括形成でき、ホール径やピッチ寸法の微細化にも十分適用できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１には本発明を実施している装置の一実施の形態を示す。図１において、１は真空チャンバーで、この真空チャンバー１は、仕切り壁２、３によりフィルム状処理物の送出し、巻取り室１ａと、エッチング処理室１ｂと、これら両室の間の中間室１ｃとに仕切られている。フィルム状処理物の送出し、巻取り室１ａは真空排気系４ａに接続され、エッチング処理室１ｂは真空排気系４ｂに接続され、また中間室１ｃは真空排気系４ｃに接続されている。
【００１２】
また、図１において、５はカソード電極として機能するメインローラーで、仕切り壁２、３の中間すなわち中間室１ｃに中心決めされており、このメインローラー５の下方周囲部分はエッチング処理室１ｂに突出するようにされている。そしてメインローラー５の周囲部分の側方から下方へのびる領域に隣接して円弧状のカバー部材６、７が配置され、またメインローラー５の周囲部分の上方領域に隣接して円弧状のカバー部材８が配置されている。これらの円弧状のカバー部材６、７、８は異状放電を防止するように作用する。
【００１３】
フィルム状処理物の送出し、巻取り室１ａには、送出し軸９、巻取り軸１０、ガイドローラー１１、１２、１３、１４が位置決めされ、送出し軸９又は巻取り軸１０を図示していない駆動装置により駆動して、送出し軸９からガイドローラー１１、１２を介してメインローラー５の周囲面上にフィルム状処理物１５を連続して走行させ、そして所要のエッチング処理を施したフィルム状処理物１５をガイドローラー１３、１４を介して巻取り軸１０に所要のエッチング処理を施したフィルム状処理物１５を巻き取るように構成されている。この場合、図示していないが、メインローラー５、送出し軸９、巻取り軸１０、及びガイドローラー１１、１２、１３、１４は全て支持部材（図示していない）に両端部側で支持され、ローラー組立体としてローラーの軸線方向すなわち図１の紙面に垂直な方向に沿って真空チャンバー１の側方から真空チャンバー１内に挿入したり取出したりできるように構成されている。
【００１４】
さらに、エッチング処理室１ｂには、メインローラー５の露出した下方周囲部分に対向して高密度プラズマを発生できる一対のプラズマ源１６が配置され、各プラズマ源１６はメインローラー５の軸線方向に平行にのびかつメインローラー５の周囲面に垂直に方向決めされている。各プラズマ源１６は冷陰極放電を用いたＥＣＲ型のものであり、磁気コイルにより磁場の発生されたイオン化室にO２とＣＦ４のガス及びマイクロ波を導入して、高密度のプラズマを生成し、イオンビームシャワーをメインローラー５の周囲面に垂直に照射するように構成されており、ＥＣＲ型反応性イオンシャワーエッチングを行うように構成されている。
【００１５】
このように構成した図示装置を用いて、ポリイミド（ＰＩ）フィルムを処理した例について以下説明する。
機材の取付け可能な最大幅は２００ｍｍで、巻取り速度は０．１〜６０ｍ／分、中央のメインローラー５は媒体により−２０〜４０℃の範囲で温度制御が可能にされ、また低周波電源１７に接続されている。ＰＩフィルムは、カプトン１００Ｈ（東レ・Ｄｕ−Ｐｏｎｔ社製、商品名）及びユピレックスＳ（宇部興産社製、商品名）で、それぞれ２５μｍ厚さのフィルムを用いた。
【００１６】
図２には、ＰＩフィルムの取付け方法を示す。各ＰＩフィルム１８は、（Ａ）に示すように段差測定用にＰＩテープ１９によりマスクし、所望のサイズに切断される。こうして切断されたＰＩフィルム１８は、（Ｂ）に示す幅２００ｍｍ、厚さ２０μｍのＳＵＳ製ベースフィルム２０に開けられた窓の部分すなわち開口部２１に（Ｃ）に示すようにＰＩテープ２２で固定した。エッチング速度は、触針式表面形状測定器Ｄｅｋｔａｋ ３０３０により段差を測定することで求めた。
【００１７】
図３及び図４に、カプトンＨ、ユーピレックスＳの各ＰＩフィルムについてＣＦ４濃度とエッチング圧力に対する動的エッチング速度の変化を示す。動的エッチング速度は、カプトンＨ、ユーピレックスＳともに同様な圧力、ＣＦ４濃度依存の傾向を示している。エッチング圧力が高くなるのに従い動的エッチング速度は増加し、ＣＦ４５０％のときで３５〜４０Ｐａ付近にピークがある。また、ＣＦ４濃度についても両基板は同様な傾向を示し、濃度とともに動的エッチング速度は増大して５０％において最大が得られた。カプトンＨ、ユーピレックスＳそれぞれの最大動的エッチング速度は１．４μｍ・ｍ／分、１μｍ・ｍ／分であり、静的エッチング速度では２．８μｍ／分、２μｍ／分に相当する。
【００１８】
図５にユーピレックスＳとカプトンＨの化学構造をまた、図６にＰＩの化学構造とＴｇ（ガラス転移温度）の関係について示す。ユーピレックスＳはカプトンＨに比べエーテル結合がなく、より剛直な化学構造をしており耐熱性も高い材料である。この安定した化学構造が、エッチング速度に対しても影響していると考えられ、一般的に削れにくい材料とされ実用例も一番多い。なお、基板静止状態でのO２とＣＦ４の混合ガスによるポリイミドのプラズマエッチングについては多くの報告がなされており、いずれの報告でもＣＦ４量を変化させており、ＣＦ４２０％近傍、４０％近傍で最大のエッチング速度が得られている。これらの多くは１μｍ／分程度のエッチング速度であるが、最大値としては、カプトン基板に対してＣＦ４３０％、圧力１０６Ｐａ、６００ｋＨｚの低周波電力印加で２．７μｍ／分が達成されている。本発明の実験結果はこれと同等の値である。
【００１９】
次に、より高密度のプラズマを生成した実験結果について説明する。
図７には、エッチング圧力４０Ｐａ、ＣＦ４濃度５０％におけるメインローラー５に印加する低周波電力と動的エッチング速度の関係を示す。各ＰＩの動的エッチング速度は、電力の増加とともに高くなりカプトンで約３μｍ・ｍ／分、ユーピレックスでは約２μｍ・ｍ／分が得られた。静的エッチング速度ではそれぞれ６μｍ／分、４μｍ／分である。
【００２０】
次に、ＰＩのエッチング速度に対する窒素ガスの影響について考察すると、Ｏ２＋ＣＦ４＋Ｎ２ガスやＯ２＋ＮＦ３ガス系を用いた実験が報告されており、エッチングによる反応生成物としてのＣＯ２やＣＯＦ２が窒素ラジカルと反応し、再びエッチング活性種である酸素やフッ素を発生させるためエッチング速度が増大するとされている。図８に、Ｏ２＋ＣＦ４のガス系にＮ２ガスを添加して動的エッチング速度を測定した結果を示す。動的エッチング速度は、Ｎ２ガスの導入量の増加に伴い上昇し、１００ｓｃｃｍで約１．５倍が得られた。これらの結果は、上述の窒素ラジカルによる効果とプラズマインピーダンスの増加によりセルフバイアスが増加した効果と考えられる。
【００２１】
以上例示したように、Ｏ２＋ＣＦ４混合ガスを用いてＰＩフィルムを巻取り式で連続的にプラズマエッチングした場合、動的エッチング速度は、メインローラー５に低周波電力を印加したＲＩＥ放電では３μｍ・ｍ／分が得られ、また窒素ガスを添加することによっても増大することが認められた。従ってこれらの動作条件を最適に組合わせることにより、所望の動的エッチング速度を達成することができる。
【００２２】
ところで、上記の例では処理対象としてポリイミドフィルムの場合について説明してきたが、当然他の樹脂フィルムについても同様な傾向が認められ、図９にエポキシ樹脂の場合における窒素添加量と動的エッチング速度の関係をそれぞれ示している。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明による巻取り式ドライエッチング装置においては、 真空チャンバー内を樹脂付きフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室と、エッチング処理室と、これら両室の間の中間室とに仕切り、これらの室を所要の圧力差に維持する真空排気系をそれぞれの室に設け、フィルム状処理物の走行するメインローラーの周囲の一部が処理室に露出するように、メインローラーを中間室に位置決めし、メインローラーに対向させてエッチング室に高密度プラズマを発生できるプラズマ源を設け、メインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理するように構成したことにより、従来のレーザー加工装置に比べて、ランニングコストが低くできしかも異常放電を起こすことなくエッチング速度を高速化でき、エッチング処理の低コスト化が可能となり、従って、高密度実装技術のビルドアッププロセスにおけるビアホール形成に応用した場合にはレーザー加工法のような従来方法に伴う上記の問題を解決し、デスミア処理が不要となり、また、様々なパターンに対応でき、ビアホールの形状及びサイズの大小を問わず広い面積に一括形成できるようになる。
【００２４】
また、本発明による巻取り式ドライエッチング方法においては、真空チャンバー内に位置決めされ、周囲面に沿って樹脂付きフィルム状処理物を走行させるメインローラーの周囲部を、プラズマ源に対向する周囲部分と、樹脂付きフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室に面する周囲部分と、これら両周囲部分の間の中間周囲部分とに分けてそれぞれの周囲部分が所定の圧力差となるように真空チャンバー内をそれぞれ真空排気し、プラズマ源により、メインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理するように構成しているので、高密度実装技術のビルドアッププロセスにおけるビアホール形成にいて用いられてきたレーザー加工法のような従来方法に比べて、アライメント作業やデスミア処理が不要であり、工程を簡素化できしかも様々なパターンに対応でき、エッチング処理の低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施している装置の一実施の形態を示す概略線図。
【図２】エッチング処理対象であるポリイミドフィルムの取付け方法を示す概略線図。
【図３】カプトンＨの各ＰＩフィルムについてＣＦ４濃度とエッチング圧力に対する動的エッチング速度の変化を示すグラフ。
【図４】ユーピレックスＳの各ＰＩフィルムについてＣＦ４濃度とエッチング圧力に対する動的エッチング速度の変化を示すグラフ。
【図５】ユーピレックスＳとカプトンＨの化学構造を示す図
【図６】ＰＩの化学構造とＴｇ（ガラス転移温度）の関係について示す表。
【図７】ＰＩの場合におけるメインローラーに印加する低周波電力と動的エッチング速度の関係を示すグラフ。
【図８】ＰＩの場合におけるＮ２ガスの添加量と動的エッチング速度との関係を示すグラフ。
【図９】エポキシ樹脂の場合における窒素添加量と動的エッチング速度の関係を示すグラフ。
【図１０】従来のビルドアッププロセスにおける樹脂付き銅箔プロセスの工程を示すフロー線図。
【符号の説明】
１：真空チャンバー
１ａ：フィルム状処理物の送出し、巻取り室
１ｂ：エッチング処理室
１ｃ：中間室
２、３：仕切り壁
４ａ、４ｂ、４ｃ：真空排気系
５：メインローラー
６、７、８：円弧状のカバー部材
９：送出し軸
１０：巻取り軸
１１、１２、１３、１４：ガイドローラー
１５：フィルム状処理物
１６：プラズマ源
１７：低周波電源
１８：ＰＩフィルム
１９：ＰＩテープ
２０：ＳＵＳ製ベースフィルム
２１：開口部
２２：ＰＩテープ
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度実装技術におけるビルトアッププロセスにおいてビアホールの形成等に用いられる巻取り式ドライエッチング方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットをはじめとするＩＴ産業の興隆によって、電子通信機器は高性能化、多機能化が急速に進んでいる。それに加えて小型軽量・薄型化への要求は極めて大きなものになってきている。電子機器の性能向上にはＬＳＩの高集積化やシステム化の進展により支えられているが、ＬＳＩや電子部品派単独ではその性能を発揮することはできない。実際の機器にするためには、接続を行うためのプリント配線板（ＰＷＢ）と高密度の実装技術が必要である。
【０００３】
最近では多層プリント配線板への比重が大きくなってきており、そのなかでもビルドアッププロセスによる多層プリント配線板が事業として発展してきている。ビルドアッププロセスは、コア基板上に樹脂層形成し、ビア孔をあけ・メッキによる接続・パターン形成のように絶縁層と導体層を一層ずつ積み上げていくプロセスである。現在、ビルドアッププロセスにおけるビアホール形成には、レーザー及びフォトリソグラフによる方法が主に使用されている。
【０００４】
添付図面の図１０に従来のビルドアッププロセスにおける樹脂付き銅箔プロセスの工程フローの一例を示す。（Ａ）に示すように多層板をコア基材とし、その表面を接着性向上の目的でエッチング等により粗化する。次に（Ｂ）に示すように表面を粗化したコアー基材に樹脂付き銅箔を加熱プレス或いはラミネートし積層接着する。次に、（Ｃ）で示すように積層した樹脂付き銅箔の銅をフォトエッチング等によりパターニングを行いレーザー用のコンフォーマルマスクを形成する。その後、（Ｄ）に示すようにレーザーによる孔あけを行う。レーザーによる孔あけ加工後は、殆どの場合下部の層の銅表面に樹脂の残留（スミア）があるためデスミア処理を行う。次いで（Ｅ）に示すように無電解メッキや電解メッキにより銅の層を形成する。その後は、再びフォトエッチングにより銅箔をパターニング加工し表面粗化、樹脂付き銅箔の積層接着と一層目の工程を繰り返すことで二層目以降の加工が行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ビルドアッププロセスにおいてレーザー法を用いてビアホールを形成する場合にはアライメントを正確に行う必要があり、複雑で精密な操作が要求される。また図１０の（Ｃ）に示すように、レーザー光により銅配線層にビアホールが形成されるのであるが、その場合、レーザー光を照射過ぎると孔が貫通してしまうためレーザー光の照射を制御して行う必要があり、そのため樹脂の残留（スミア）が生じる。このため樹脂の残留を除くためデスミア処理が必要となる。すなわち、レーザー法では、被処理材料の材質選択における自由度は広いが、生産性はアライメント及びステップ送りで制限されることになる。また、レーザー処理後には樹脂の残留を除去するためのデスミア処理工程が必要であり、さらに、この主のプロセスに使用されるレーザー装置は、発振管の寿命やその性能維持のために費用等ランニングコストが高くなる。
【０００６】
そこで、本発明は、高密度実装技術のビルドアッププロセスにおけるビアホール形成において用いられてきたレーザー加工法のような従来方法に伴う上記の問題を解決し、デスミア処理が不要で様々なパターンに対応でき、エッチング処理の低コスト化が可能な巻取り式ドライエッチング方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の発明によれば、真空チャンバー内を樹脂付きフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室と、エッチング処理室と、これら両室の間の中間室とに仕切り、これらの室を所要の圧力差に維持する真空排気系をそれぞれの室に設け、フィルム状処理物の走行するメインローラーの周囲の一部が処理室に露出するように、メインローラーを中間室に位置決めし、メインローラーに対向させてエッチング室にプラズマを発生できるプラズマ源を設け、メインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理するように構成した巻取り式ドライエッチング装置が提供される。
【０００８】
本発明の装置においては、メインローラーに対向して設けられたプラズマ源はマイクロ波プラズマ源で構成され得る。
【０００９】
また、本発明の第２の発明によれば、真空チャンバー内に位置決めされ、周囲面に沿って樹脂付きフィルム状処理物を走行させるメインローラーの周囲部を、プラズマ源に対向する周囲部分と、樹脂付きフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室に面する周囲部分と、これら両周囲部分の間の中間周囲部分とに分けてそれぞれの周囲部分が所定の圧力差となるように真空チャンバー内をそれぞれ真空排気し、プラズマ源により、メインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理することを特徴とする巻取り式ドライエッチング方法が提供される。
【００１０】
このように構成した本発明によれば、従来のレーザー加工に必然的に伴っていたデスミア処理が不要となり、またレーザー法に比べビアホールの形状及びサイズの大小を問わず広い面積に一括形成でき、ホール径やピッチ寸法の微細化にも十分適用できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１には本発明を実施している装置の一実施の形態を示す。図１において、１は真空チャンバーで、この真空チャンバー１は、仕切り壁２、３によりフィルム状処理物の送出し、巻取り室１ａと、エッチング処理室１ｂと、これら両室の間の中間室１ｃとに仕切られている。フィルム状処理物の送出し、巻取り室１ａは真空排気系４ａに接続され、エッチング処理室１ｂは真空排気系４ｂに接続され、また中間室１ｃは真空排気系４ｃに接続されている。
【００１２】
また、図１において、５はカソード電極として機能するメインローラーで、仕切り壁２、３の中間すなわち中間室１ｃに中心決めされており、このメインローラー５の下方周囲部分はエッチング処理室１ｂに突出するようにされている。そしてメインローラー５の周囲部分の側方から下方へのびる領域に隣接して円弧状のカバー部材６、７が配置され、またメインローラー５の周囲部分の上方領域に隣接して円弧状のカバー部材８が配置されている。これらの円弧状のカバー部材６、７、８は異状放電を防止するように作用する。
【００１３】
フィルム状処理物の送出し、巻取り室１ａには、送出し軸９、巻取り軸１０、ガイドローラー１１、１２、１３、１４が位置決めされ、送出し軸９又は巻取り軸１０を図示していない駆動装置により駆動して、送出し軸９からガイドローラー１１、１２を介してメインローラー５の周囲面上にフィルム状処理物１５を連続して走行させ、そして所要のエッチング処理を施したフィルム状処理物１５をガイドローラー１３、１４を介して巻取り軸１０に所要のエッチング処理を施したフィルム状処理物１５を巻き取るように構成されている。この場合、図示していないが、メインローラー５、送出し軸９、巻取り軸１０、及びガイドローラー１１、１２、１３、１４は全て支持部材（図示していない）に両端部側で支持され、ローラー組立体としてローラーの軸線方向すなわち図１の紙面に垂直な方向に沿って真空チャンバー１の側方から真空チャンバー１内に挿入したり取出したりできるように構成されている。
【００１４】
さらに、エッチング処理室１ｂには、メインローラー５の露出した下方周囲部分に対向して高密度プラズマを発生できる一対のプラズマ源１６が配置され、各プラズマ源１６はメインローラー５の軸線方向に平行にのびかつメインローラー５の周囲面に垂直に方向決めされている。各プラズマ源１６は冷陰極放電を用いたＥＣＲ型のものであり、磁気コイルにより磁場の発生されたイオン化室にO２とＣＦ４のガス及びマイクロ波を導入して、高密度のプラズマを生成し、イオンビームシャワーをメインローラー５の周囲面に垂直に照射するように構成されており、ＥＣＲ型反応性イオンシャワーエッチングを行うように構成されている。
【００１５】
このように構成した図示装置を用いて、ポリイミド（ＰＩ）フィルムを処理した例について以下説明する。
機材の取付け可能な最大幅は２００ｍｍで、巻取り速度は０．１〜６０ｍ／分、中央のメインローラー５は媒体により−２０〜４０℃の範囲で温度制御が可能にされ、また低周波電源１７に接続されている。ＰＩフィルムは、カプトン１００Ｈ（東レ・Ｄｕ−Ｐｏｎｔ社製、商品名）及びユピレックスＳ（宇部興産社製、商品名）で、それぞれ２５μｍ厚さのフィルムを用いた。
【００１６】
図２には、ＰＩフィルムの取付け方法を示す。各ＰＩフィルム１８は、（Ａ）に示すように段差測定用にＰＩテープ１９によりマスクし、所望のサイズに切断される。こうして切断されたＰＩフィルム１８は、（Ｂ）に示す幅２００ｍｍ、厚さ２０μｍのＳＵＳ製ベースフィルム２０に開けられた窓の部分すなわち開口部２１に（Ｃ）に示すようにＰＩテープ２２で固定した。エッチング速度は、触針式表面形状測定器Ｄｅｋｔａｋ ３０３０により段差を測定することで求めた。
【００１７】
図３及び図４に、カプトンＨ、ユーピレックスＳの各ＰＩフィルムについてＣＦ４濃度とエッチング圧力に対する動的エッチング速度の変化を示す。動的エッチング速度は、カプトンＨ、ユーピレックスＳともに同様な圧力、ＣＦ４濃度依存の傾向を示している。エッチング圧力が高くなるのに従い動的エッチング速度は増加し、ＣＦ４５０％のときで３５〜４０Ｐａ付近にピークがある。また、ＣＦ４濃度についても両基板は同様な傾向を示し、濃度とともに動的エッチング速度は増大して５０％において最大が得られた。カプトンＨ、ユーピレックスＳそれぞれの最大動的エッチング速度は１．４μｍ・ｍ／分、１μｍ・ｍ／分であり、静的エッチング速度では２．８μｍ／分、２μｍ／分に相当する。
【００１８】
図５にユーピレックスＳとカプトンＨの化学構造をまた、図６にＰＩの化学構造とＴｇ（ガラス転移温度）の関係について示す。ユーピレックスＳはカプトンＨに比べエーテル結合がなく、より剛直な化学構造をしており耐熱性も高い材料である。この安定した化学構造が、エッチング速度に対しても影響していると考えられ、一般的に削れにくい材料とされ実用例も一番多い。なお、基板静止状態でのO２とＣＦ４の混合ガスによるポリイミドのプラズマエッチングについては多くの報告がなされており、いずれの報告でもＣＦ４量を変化させており、ＣＦ４２０％近傍、４０％近傍で最大のエッチング速度が得られている。これらの多くは１μｍ／分程度のエッチング速度であるが、最大値としては、カプトン基板に対してＣＦ４３０％、圧力１０６Ｐａ、６００ｋＨｚの低周波電力印加で２．７μｍ／分が達成されている。本発明の実験結果はこれと同等の値である。
【００１９】
次に、より高密度のプラズマを生成した実験結果について説明する。
図７には、エッチング圧力４０Ｐａ、ＣＦ４濃度５０％におけるメインローラー５に印加する低周波電力と動的エッチング速度の関係を示す。各ＰＩの動的エッチング速度は、電力の増加とともに高くなりカプトンで約３μｍ・ｍ／分、ユーピレックスでは約２μｍ・ｍ／分が得られた。静的エッチング速度ではそれぞれ６μｍ／分、４μｍ／分である。
【００２０】
次に、ＰＩのエッチング速度に対する窒素ガスの影響について考察すると、Ｏ２＋ＣＦ４＋Ｎ２ガスやＯ２＋ＮＦ３ガス系を用いた実験が報告されており、エッチングによる反応生成物としてのＣＯ２やＣＯＦ２が窒素ラジカルと反応し、再びエッチング活性種である酸素やフッ素を発生させるためエッチング速度が増大するとされている。図８に、Ｏ２＋ＣＦ４のガス系にＮ２ガスを添加して動的エッチング速度を測定した結果を示す。動的エッチング速度は、Ｎ２ガスの導入量の増加に伴い上昇し、１００ｓｃｃｍで約１．５倍が得られた。これらの結果は、上述の窒素ラジカルによる効果とプラズマインピーダンスの増加によりセルフバイアスが増加した効果と考えられる。
【００２１】
以上例示したように、Ｏ２＋ＣＦ４混合ガスを用いてＰＩフィルムを巻取り式で連続的にプラズマエッチングした場合、動的エッチング速度は、メインローラー５に低周波電力を印加したＲＩＥ放電では３μｍ・ｍ／分が得られ、また窒素ガスを添加することによっても増大することが認められた。従ってこれらの動作条件を最適に組合わせることにより、所望の動的エッチング速度を達成することができる。
【００２２】
ところで、上記の例では処理対象としてポリイミドフィルムの場合について説明してきたが、当然他の樹脂フィルムについても同様な傾向が認められ、図９にエポキシ樹脂の場合における窒素添加量と動的エッチング速度の関係をそれぞれ示している。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明による巻取り式ドライエッチング装置においては、 真空チャンバー内を樹脂付きフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室と、エッチング処理室と、これら両室の間の中間室とに仕切り、これらの室を所要の圧力差に維持する真空排気系をそれぞれの室に設け、フィルム状処理物の走行するメインローラーの周囲の一部が処理室に露出するように、メインローラーを中間室に位置決めし、メインローラーに対向させてエッチング室に高密度プラズマを発生できるプラズマ源を設け、メインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理するように構成したことにより、従来のレーザー加工装置に比べて、ランニングコストが低くできしかも異常放電を起こすことなくエッチング速度を高速化でき、エッチング処理の低コスト化が可能となり、従って、高密度実装技術のビルドアッププロセスにおけるビアホール形成に応用した場合にはレーザー加工法のような従来方法に伴う上記の問題を解決し、デスミア処理が不要となり、また、様々なパターンに対応でき、ビアホールの形状及びサイズの大小を問わず広い面積に一括形成できるようになる。
【００２４】
また、本発明による巻取り式ドライエッチング方法においては、真空チャンバー内に位置決めされ、周囲面に沿って樹脂付きフィルム状処理物を走行させるメインローラーの周囲部を、プラズマ源に対向する周囲部分と、樹脂付きフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室に面する周囲部分と、これら両周囲部分の間の中間周囲部分とに分けてそれぞれの周囲部分が所定の圧力差となるように真空チャンバー内をそれぞれ真空排気し、プラズマ源により、メインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理するように構成しているので、高密度実装技術のビルドアッププロセスにおけるビアホール形成にいて用いられてきたレーザー加工法のような従来方法に比べて、アライメント作業やデスミア処理が不要であり、工程を簡素化できしかも様々なパターンに対応でき、エッチング処理の低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施している装置の一実施の形態を示す概略線図。
【図２】エッチング処理対象であるポリイミドフィルムの取付け方法を示す概略線図。
【図３】カプトンＨの各ＰＩフィルムについてＣＦ４濃度とエッチング圧力に対する動的エッチング速度の変化を示すグラフ。
【図４】ユーピレックスＳの各ＰＩフィルムについてＣＦ４濃度とエッチング圧力に対する動的エッチング速度の変化を示すグラフ。
【図５】ユーピレックスＳとカプトンＨの化学構造を示す図
【図６】ＰＩの化学構造とＴｇ（ガラス転移温度）の関係について示す表。
【図７】ＰＩの場合におけるメインローラーに印加する低周波電力と動的エッチング速度の関係を示すグラフ。
【図８】ＰＩの場合におけるＮ２ガスの添加量と動的エッチング速度との関係を示すグラフ。
【図９】エポキシ樹脂の場合における窒素添加量と動的エッチング速度の関係を示すグラフ。
【図１０】従来のビルドアッププロセスにおける樹脂付き銅箔プロセスの工程を示すフロー線図。
【符号の説明】
１：真空チャンバー
１ａ：フィルム状処理物の送出し、巻取り室
１ｂ：エッチング処理室
１ｃ：中間室
２、３：仕切り壁
４ａ、４ｂ、４ｃ：真空排気系
５：メインローラー
６、７、８：円弧状のカバー部材
９：送出し軸
１０：巻取り軸
１１、１２、１３、１４：ガイドローラー
１５：フィルム状処理物
１６：プラズマ源
１７：低周波電源
１８：ＰＩフィルム
１９：ＰＩテープ
２０：ＳＵＳ製ベースフィルム
２１：開口部
２２：ＰＩテープ
Claims (3)
- 真空チャンバー内を樹脂付きフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室と、エッチング処理室と、これら両室の間の中間室とに仕切り、これらの室を所要の圧力差に維持する真空排気系をそれぞれの室に設け、フィルム状処理物の走行するメインローラーの周囲の一部が処理室に露出するように、メインローラーを中間室に位置決めし、メインローラーに対向させてエッチング室にプラズマを発生できるプラズマ源を設け、メインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理するように構成したことを特徴とする巻取り式ドライエッチング装置。
- メインローラーに対向して設けられたプラズマ源がマイクロ波プラズマ源であることを特徴とする請求項１に記載の巻取り式ドライエッチング装置。
- 真空チャンバー内に位置決めされ、周囲面に沿って樹脂付きフィルム状処理物を走行させるメインローラーの周囲部を、プラズマ源に対向する周囲部分と、樹脂付きフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室に面する周囲部分と、これら両周囲部分の間の中間周囲部分とに分けてそれぞれの周囲部分が所定の圧力差となるように真空チャンバー内をそれぞれ真空排気し、プラズマ源により、メインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理することを特徴とする巻取り式ドライエッチング方法。
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