KR100584974B1 - 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의제조방법 - Google Patents

액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액상 타입의 포토레지스트를 코팅하고 진공터널을 이용하여 액상 타입의 포토레지스트를 고르게 가건조한 후, 현상 공정 및 에칭 공정을 수행하는 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법은 (A) 원판에 비아홀을 형성하고, 상기 원판의 표면 및 상기 비아홀의 내벽에 동도금층을 형성하는 단계; (B) 상기 동도금층상에 액상 타입의 포토레지스트를 코팅하고, 상기 코팅된 액상 타입의 포토레지스트를 진공터널에서 가건조시키는 단계; (C) 상기 가건조된 포토레지스트에 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 단계; (D) 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 원판의 외층 및 동도금층을 에칭함으로써, 상기 원판의 외층 및 상기 동도금층에 회로패턴을 형성하는 단계; 및 (E) 상기 에칭 레지스트 패턴이 형성된 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
인쇄회로기판, 액상 타입의 포토레지스트, 진공터널, 드라이 필름, 마일라 필름

Description

액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법{Method for fabricating printed circuit board using liquid-type photoresist}
도 1a 내지 도 1j는 종래의 드라이 필름을 이용한 인쇄회로기판의 제조방법의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법의 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3i는 도 2의 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법의 각각의 단계를 나타내는 단면도이다.
도 4a는 종래의 건조기를 이용한 액상 타입의 포토레지스트를 건조시키는 원리를 도시한 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 진공터널을 이용한 액상 타입의 포토레지스트를 건조시키는 원리를 도시한 개략도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 원판
110 : 절연수지층
120, 120' : 동박층
130, 130' : 동도금층
200, 200' : 액상 타입의 포토레지스트
210, 210' : 포토레지스트의 경화된 부분
220, 220' : 포토레지스트의 경화되지 않은 부분
300, 300' : 아트 워크 필름
310, 310' : 아트 워크 필름의 인쇄되지 않은 부분
320, 320' : 아트 워크 필름의 인쇄된 검은 부분
400, 400', 500, 500' : 가열부
본 발명은 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액상 타입의 포토레지스트를 코팅하고 진공터널을 이용하여 액상 타입의 포토레지스트를 고르게 가건조한 후, 현상 공정 및 에칭 공정을 수행하는 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.
최근 반도체 칩의 고밀도화 및 신호전달속도의 고속화에 대응하기 위한 기술로서, CSP(Chip-Sized Package) 실장 또는 와이어 본딩(wire bonding) 실장을 대신하여 반도체 칩을 인쇄회로기판에 직접 실장하는 기술에 대한 요구가 커지고 있다. 인쇄회로기판에 반도체 칩을 직접 실장하기 위하여, 반도체의 고밀도화에 대응할 수 있는 고밀도 및 고신뢰성의 인쇄회로기판 개발이 필요하다.
고밀도 및 고신뢰성의 인쇄회로기판에 대한 요구사양은 반도체 칩의 사양과 밀접하게 연관되어 있으며, 회로의 미세화, 고도의 전기특성, 고속신호전달구조, 고신뢰성, 고기능성 등 많은 과제가 있다. 이러한 요구사양에 대응한 미세 회로패턴 및 마이크로 비아홀을 형성할 수 있는 인쇄회로기판 기술이 요구되고 있다. 이에 따라, 인쇄회로기판에 형성되는 회로패턴도 점점 고밀도화 및 고집적화 되어가고 있다.
도 1a 내지 도 1j는 종래의 드라이 필름을 이용한 인쇄회로기판의 제조방법의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 1a에서와 같이, 절연수지층(11)의 양면에 동박층(12, 12')이 입혀진 동박적층판(10)을 준비한다.
도 1b에서와 같이, 동박적층판(10)의 상하 동박층(12, 12')의 회로 연결을 위하여 비아홀(via hole; a)을 가공한다.
도 1c에서와 같이, 형성된 비아홀(a)의 전기적 연결을 위하여 동박적층판(10)의 상하 동박층(12, 12') 및 비아홀(a)의 내벽에 동도금층(13, 13')을 형성한다.
도 1d에서와 같이, 동박적층판(10)의 상하 동도금층(13, 13')에 포토레지스트 필름(photo-resist film; 21, 21') 및 마일라 필름(Mylar film; 22, 22')을 포함하는 드라이 필름(dry film; 20, 20')을 각각 적층한다.
도 1e에서와 같이, 소정의 패턴이 인쇄된 아트 워크 필름(art work film; 30a, 30a')을 상하 드라이 필름(20, 20')의 마일라 필름(22, 22')에 각각 밀착시킨 후, 자외선을 조사한다.
이때, 아트 워크 필름(30, 30')의 인쇄되지 않은 부분(31, 31')은 자외선이 투과하여 아트 워크 필름(30, 30') 아래의 포토레지스트 필름에 경화된 부분(21a, 21a')을 형성하고, 아트 워크 필름(30, 30')의 소정의 패턴이 인쇄된 검은 부분(32, 32')은 자외선이 투과하지 못하여 아트 워크 필름(30, 30') 아래의 포토레지스트 필름에 경화되지 않는 부분(21b, 21b')을 형성한다.
도 1f에서와 같이, 아트 워크 필름(30, 30')을 마일라 필름(22, 22')으로부터 분리시킨다.
도 1g에서와 같이, 드라이 필름(20, 20')의 마일라 필름(22, 22')을 박리하여 제거한다.
도 1h에서와 같이, 현상 공정을 수행함으로써, 포토레지스트 필름의 경화되지 않은 부분(21b, 21b')은 현상액에 의해 제거되고, 포토레지스트 필름의 경화된 부분(21a, 21a')만 남아서 에칭 레지스트 패턴(etching resist pattern)을 형성한다.
도 1i에서와 같이, 포토레지스트 필름의 경화된 부분(21a, 21a')을 에칭 레지스트로 사용하고 기판을 에칭액에 침수시킴으로써, 에칭 레지스트 패턴에 대응하는 부분을 제외한 나머지 부분의 상하 동박층(12, 12') 및 동도금층(13, 13')을 제거하여 소정의 회로패턴을 형성한다.
도 1j에서와 같이, 회로패턴이 형성된 기판의 상하 양면에 도포된 포토레지스트 필름의 경화된 부분(21a, 21a')을 박리하여 제거한다.
상술한 종래의 드라이 필름을 이용한 인쇄회로기판의 회로패턴 형성방법은 마일라 필름(22, 22')상에 아트 워크 필름(30, 30')이 밀착된 후 자외선이 조사되기 때문에, 마일라 필름(22, 22')에서 자외선이 산란되어 포토레지스트 필름(21, 21')의 해상도가 저하되었다. 따라서, 점점 고밀도화 및 고집적화 되어가는 인쇄회로기판의 회로패턴에 대응하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 종래의 드라이 필름을 이용한 인쇄회로기판의 회로패턴 형성방법은 포토레지스트 필름(21, 21')의 두께를 얇게 하는데 한계가 있기 때문에, 점점 미세화 되어가는 회로패턴을 형성하기 어려운 문제점도 있었다.
게다가, 종래의 드라이 필름을 이용한 인쇄회로기판의 회로패턴 형성방법은 드라이 필름(20, 20')이 동도금층(13, 13')의 표면에 적층되기 때문에, 동도금층(13, 13')의 표면에 요철이 존재하는 경우 요철의 형상을 따라 형성되는 추종성이 떨어지는 문제점도 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 고밀도화 및 고집적화의 회로패턴을 형성할 수 있는 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 회로패턴 형성 공정을 단축시키고 전체 공정시간을 단축시킬 수 있는 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법은 (A) 원판에 비아홀을 형성하고, 상기 원판의 표면 및 상기 비아홀의 내벽에 동도금층을 형성하는 단계; (B) 상기 동도금층 상에 액상 타입의 포토레지스트를 코팅하고, 상기 코팅된 액상 타입의 포토레지스트를 진공터널에서 가건조시키는 단계; (C) 상기 가건조된 포토레지스트에 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 단계; (D) 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 원판의 외층 및 동도금층을 에칭함으로써, 상기 원판의 외층 및 상기 동도금층에 회로패턴을 형성하는 단계; 및 (E) 상기 에칭 레지스트 패턴이 형성된 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법은 상기 (A) 단계 이후에, (F) 상기 동도금층의 표면을 세정하고 거칠기를 부여하는 전처리 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법의 상기 (B) 단계의 상기 동도금층상에 액상 타입의 포토레지스트를 코팅하는 과정은 롤 코팅(roll coating) 방식, 스퀴지 코팅(squeeze coating) 방식, 딥 코팅(dip coating) 방식 및 전기증착(electro-deposition) 방식 중 적어도 하나의 방식을 이용하여 상기 동도금층상에 액상 타입의 포토레지스트를 코팅하는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법의 흐름도이고, 도 3a 내지 도 3i는 도 2의 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법의 각각의 단계를 나타내는 단면도이 며, 도 4a는 종래의 건조기를 이용한 액상 타입의 포토레지스트를 건조시키는 원리를 도시한 개략도이고, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 진공터널을 이용한 액상 타입의 포토레지스트를 건조시키는 원리를 도시한 개략도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법은 원판 준비 단계(S110), 비아홀 형성 단계(S120), 동도금 및 전처리 단계(S130), 액상 타입의 포토레지스트 코팅 및 가건조 단계(S140), 아트 워크 필름 밀착 및 노광 단계(S150), 아트 워크 필름 분리 단계(S160), 액상 타입의 포토레지스트 현상 단계(S170), 동박 및 동도금층 에칭 단계(S180) 및 액상 타입의 포토레지스트 제거 단계(S190)를 포함하여 이루어진다.
도 3a에서와 같이, 원판(100)으로 절연수지층(110)의 양면에 동박층(120, 120')이 입혀진 동박적층판을 준비한다(S110).
여기서 원판(100)으로 사용된 동박 적층판의 종류에는 그 용도에 따라, 유리/에폭시 동박 적층판, 내열수지 동박 적층판, 종이/페놀 동박 적층판, 고주파용 동박 적층판, 플렉시블 동박 적층판(flexible copper clad laminate), 복합 동박 적층판 등의 여러 가지가 있다. 그러나, 인쇄회로기판의 제조에는 주로 사용되는 절연수지층(110)에 동박층(120, 120')이 입혀진 유리/에폭시 동박 적층판을 사용하는 것이 바람직하다.
실시예에서, 내층이 없는 동박적층판을 원판(100)으로 사용하였으나, 사용 목적 또는 용도에 따라 2층, 4층, 6층 등의 다층 구조의 내층을 포함하는 원판(100)을 사용할 수 있다.
도 3b에서와 같이, 원판(100)의 상하 동박층(120, 120')의 회로 연결을 위하여 비아홀(via hole; A)을 형성한다(S120).
여기서 비아홀(A)을 형성하는 과정은 CNC 드릴(Computer Numerical Control Drill) 또는 레이저 드릴을 사용하여 사전에 설정된 위치에 따라 비아홀(A)을 형성하는 방식을 사용하는 것이 바람직하다.
CNC 드릴을 이용하는 방식은 양면 인쇄회로기판의 비아홀(A)이나 다층 인쇄회로기판의 도통홀(through hole)을 형성 시에 적당하다. 이러한 CNC 드릴을 이용하여 비아홀(A) 또는 도통홀을 가공한 후에, 드릴링 시 발생하는 동박의 버(burr), 비아홀(A) 내벽의 먼지, 동박층(120, 120') 표면의 먼지 등을 제거하는 디버링(deburring) 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 동박층(120, 120') 표면에 거칠기(roughness)가 부여됨으로써, 이후 동도금 공정에서 동과의 밀착력이 향상되는 장점이 있다.
레이저를 이용하는 방식은 다층 인쇄회로기판의 마이크로 비아홀(micro via hole)을 형성 시에 적당하다. 이러한 레이저를 이용하는 방식으로, YAG 레이저(Yttrium Aluminum Garnet laser)를 이용하여 동박층(120, 120')과 절연수지층(110)을 동시에 가공할 수도 있고, 비아홀(A)이 형성될 부분의 동박층(120, 120')을 식각한 후 이산화탄소 레이저(CO2 laser)를 이용하여 절연수지층(110)을 가공할 수도 있다.
한편, 비아홀(A)을 형성한 후에, 형성 시 발생하는 열로 인하여 절연수지층 (110) 등이 녹아서 비아홀(A)의 내벽에 발생하는 스미어(smear)를 제거하는 디스미어(desmear) 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
도 3c에서와 같이, 형성된 비아홀(A)의 전기적 연결을 위하여 원판(100)의 상하 동박층(120, 120') 및 비아홀(A)의 내벽에 동도금층(130, 130')을 형성한 후, 액상 타입의 포토레지스트(200, 200')를 코팅하기 전에 전처리 공정을 수행한다(S130).
여기서 비아홀(A)의 내벽이 절연수지층(110)을 포함하므로, 무전해 동도금을 먼저 수행한 후, 물성이 좋은 전해 동도금을 수행하여 동도금층(130, 130')을 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 전처리 공정은 동도금층(130, 130') 표면에 지문이나 기름 먼지 등을 제거하는 세정 공정이고, 동도금층(130, 130') 표면에 거칠기를 부여하여 이후 코팅되는 액상 타입의 포토레지스트(200, 200')와 밀착력을 증진시키는 공정이다. 이러한 전처리 공정은 화학약품으로 동박의 표면을 세정하고 거칠기를 부여하는 화학적인 전처리 방식, 연마용 브러시(brush)를 이용하는 기계적인 전처리 방식, 및 화학적인 전처리 방식과 기계적인 전처리 방식을 혼용하는 혼용 전처리 방식 등을 사용할 수 있다.
도 3d에서와 같이, 상하 동도금층(130, 130')에 액상 타입의 포토레지스트(200, 200')를 코팅한 후, 진공터널에서 액상 타입의 포토레지스트(200, 200')를 가건조시킨다(S140).
여기서 액상 타입의 포토레지스트(200, 200')를 코팅하는 방식은 롤 코팅 (roll coating) 방식, 스퀴지 코팅(squeeze coating) 방식, 딥 코팅(dip coating) 방식, 전기증착(electro-deposition) 방식 등을 이용하여 코팅할 수 있다.
가건조 공정에서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 종래의 건조기를 이용한 액상 타입의 포토레지스트(200, 200')를 건조시키는 경우, 고온의 가열부(400, 400')에서 방출되는 열에너지가 복사(B, B') 및 대류(C, C')를 통하여 액상 타입의 포토레지스트(200, 200')에 전달된다. 여기서 가열부(400, 400')에서 대류(C, C')에 의하여 전달되는 열에너지가 액상 타입의 포토레지스트(200, 200')에 고르게 전달되지 못하기 때문에(즉, 액상 타입의 포토레지스트(200, 200') 표면의 위치에 따라 다른 값의 온도가 전달되기 때문에), 동도금층(130, 130')과 포토레지스트(200, 200')간의 밀착력이 부위에 따라 차이가 발생한다.
이에 따라, 가건조 정도가 부족한 부분은 이후 수행되는 현상 공정에서 포토레지스트(200, 200')가 과도하게 에칭되는 문제점이 발생하였고, 가건조 정도가 과도한 부분은 이후 수행되는 현상 공정에서 포토레지스트(200, 200')가 에칭되지 않는 문제점이 발생하였다.
따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 진공터널에서 액상 타입의 포토레지스트(200, 200')를 가건조시킨다. 이 경우, 고온의 가열부(500, 500')에서 방출되는 열에너지는 복사(D, D')에 의해서만 액상 타입의 포토레지스트(200, 200')에 고르게 전달되므로, 동도금층(130, 130')과 포토레지스트(200, 200')간의 밀착력이 고르게 분포한다.
도 3e에서와 같이, 소정의 패턴이 인쇄된 아트 워크 필름(art work film; 300, 300')을 상하 포토레지스트(200, 200')에 밀착시킨 후, 자외선을 조사한다(S150).
이때, 아트 워크 필름(300, 300')의 인쇄되지 않은 부분(310, 310')은 자외선이 투과하여 아트 워크 필름(300, 300') 아래의 포토레지스트에 경화된 부분(210, 210')을 형성하고, 아트 워크 필름(300, 300')의 소정의 패턴이 인쇄된 검은 부분(320, 320')은 자외선이 투과하지 못하여 아트 워크 필름(300, 300') 아래의 포토레지스트에 경화되지 않은 부분(220, 220')을 형성한다.
도 3f에서와 같이, 아트 워크 필름(300, 300')을 분리시킨다(S160).
도 3g에서와 같이, 포토레지스트(200, 200')를 현상함으로써, 포토레지스트의 경화되지 않은 부분(220, 220')은 현상액에 의해 제거되고, 포토레지스트의 경화된 부분(210, 210')만 남아서 에칭 레지스트 패턴(etching resist pattern)을 형성한다(S170).
도 3h에서와 같이, 포토레지스트의 경화된 부분(210, 210')을 에칭 레지스트로 사용하고, 기판에 에칭액을 분무시킴으로써, 에칭 레지스트 패턴에 대응하는 부분을 제외한 나머지 부분의 상하 동박층(120, 120') 및 동도금층(130, 130')을 제거하여 소정의 회로패턴을 형성한다(S180).
도 3i에서와 같이, 회로패턴이 형성된 기판의 상하 양면에 코팅된 포토레지스트(200, 200')의 경화된 부분(210, 210')을 박리하여 제거한다(S190).
이상에서 본 발명에 대하여 설명하였으나, 이는 일실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 다양한 변화 및 변형이 가 능함은 본 기술분야에서 통상적으로 숙련된 당업자에게 분명할 것이다. 하지만, 이러한 변화 및 변형이 본 발명의 범위 내에 속한다는 것은 이하 특허청구범위를 통하여 확인될 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법은 통상적인 드라이 필름보다 얇게 코팅할 수 있으므로, 고밀도 및 고집적의 회로패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법은 진공터널을 이용하여 액상 타입의 포토레지스트를 고르게 가건조시키므로, 동도금층과 포토레지스트간의 밀착력이 고르게 분포하는 효과도 있다.
또한, 본 발명에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법은 드라이 필름과 같은 자외선을 산란시키는 층이 아트 워크 필름과 포토레지스트간에 존재하지 않으므로, 자외선이 산란되지 않아 포토레지스트의 해상도가 향상되는 효과도 있다.
또한, 본 발명에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법은 포토레지스트를 보호하는 마일라 필름이 존재하지 않아 마일라 필름을 제거하는 공정이 없으므로, 공정이 단순화되고 공정시간이 단축되는 효과도 있다.
또한, 본 발명에 따른 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법은 동도금층의 표면에 요철이 있는 경우 이를 채우므로, 균일한 포토레지스트 표면을 형성하는 효과도 있다.

Claims (3)

  1. (A) 원판에 비아홀을 형성하고, 상기 원판의 표면 및 상기 비아홀의 내벽에 동도금층을 형성하는 단계;
    (B) 상기 동도금층상에 액상 타입의 포토레지스트를 코팅하고, 상기 코팅된 액상 타입의 포토레지스트를 진공터널에서 가건조시키는 단계;
    (C) 상기 가건조된 포토레지스트에 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    (D) 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 원판의 외층 및 동도금층을 에칭함으로써, 상기 원판의 외층 및 상기 동도금층에 회로패턴을 형성하는 단계; 및
    (E) 상기 에칭 레지스트 패턴이 형성된 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (A) 단계 이후에,
    (F) 상기 동도금층의 표면을 세정하고 거칠기를 부여하는 전처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (B) 단계의 상기 동도금층상에 액상 타입의 포토레지스트를 코팅하는 과정은 롤 코팅(roll coating) 방식, 스퀴지 코팅(squeeze coating) 방식, 딥 코팅(dip coating) 방식 및 전기증착(electro-deposition) 방식 중 적어도 하나의 방식을 이용하여 상기 동도금층상에 액상 타입의 포토레지스트를 코팅하는 것을 특징으로 하는 액상 타입의 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법.
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