KR100874743B1

KR100874743B1 - 프린트 배선 기판, 그 제조 방법 및 반도체 장치

Info

Publication number: KR100874743B1
Application number: KR1020077001530A
Authority: KR
Inventors: 타쓰오 카타오카; 요시카즈 아카시; 유타카 이구치; 히로아키 쿠리하라; 나오야 야스이
Original assignee: 미쓰이 긴조꾸 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2008-12-19
Also published as: TWI395531B; CN1994033A; KR20070029812A; WO2006011299A1; US20080236872A1; TW200607424A

Abstract

본 발명의 프린트 배선 기판은, 절연 필름에 형성된 기재 금속층 및 도전성 금속층을 갖는 기재 필름을, 도전성 금속공 에칭 공정 및 기재 금속 에칭 공정을 갖는 복수의 에칭 공정에서 선택적으로 에칭함으로써 배선 패턴이 형성된 기재 필름을, 환원성 물질을 함유하는 환원성 수용액과 접촉시킴으로써 제조되고, 이 프린트 배선 기판에서의 에칭액 유래의 금속 잔존량이, 0.05㎍/㎠ 이하인 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명에 의하면, 에칭액 유래의 금속을 환원성 물질 함유 용액으로 제거하므로, 제조 공정 중의 수세(水洗) 공정을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 잔류 금속에 의한 마이그레이션의 발생을 방지할 수 있어, 신뢰성이 높은 프린트 배선 기판을 효율적으로 제조할 수 있다.

Description

프린트 배선 기판, 그 제조 방법 및 반도체 장치{PRINTED WIRING BOARD, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은, 절연 필름의 표면에 배선 패턴이 직접 형성되어 있는 프린트 배선 기판 및 이 프린트 배선 기판을 제조하는 방법 그리고 전자 부품이 실장된 반도체 장치에 관한 것이다. 더 자세하게는 본 발명은, 절연 필름과, 이 절연 필름의 표면에 접착제층을 개재하지 않고 형성된 금속층으로 이루어지는 2층 구성의 기판 필름으로 형성되는 프린트 배선 기판 및 그 제조 방법 그리고 이 프린트 배선 기판에 전자 부품이 실장된 반도체 장치에 관한 것이다.

종래부터 폴리이미드 필름 등의 절연 필름의 표면에 접착제를 이용하여 동박을 적층한 동박 적층판을 이용하여 배선 기판이 제조되고 있다.

상기와 같은 동박 적층판은, 표면에 접착제층이 형성된 절연 필름에 동박을 가열 압착함으로써 제조된다. 따라서, 이와 같은 동박 적층판을 제조할 때에는, 동박을 단독으로 취급하여야만 한다. 그러나, 동박은 얇아질수록 탄성이 약해져, 단독으로 취급할 수 있는 동박의 하한은 12 내지 35㎛ 정도로, 이보다 얇은 동박을 이용하는 경우에는, 예를 들면 지지체가 있는 동박을 이용해야 하는 등, 그 취급이 매우 복잡하게 된다. 또한, 절연 필름의 표면에 접착제를 이용하여 상기와 같이 얇 은 동박을 접착한 동박 적층판을 사용하여 배선 패턴을 형성하면, 동박을 접착하기 위해 사용한 접착제의 열 수축에 의해 프린트 배선 기판에 휨 변형이 발생한다. 특히 전자 기기의 소형 경량화에 수반하여 프린트 배선 기판도 박화, 경량화가 진행되어, 이와 같은 프린트 배선 기판에는, 절연 필름, 접착제 및 동박으로 이루어지는 3층 구조의 동박 적층판으로는 대응할 수 없게 된다.

따라서, 이와 같은 3층 구조의 동박 적층판을 대신하여, 절연 필름 표면에 접착제를 개재하지 않고 직접 금속층을 적층한 2층 구조의 적층체가 사용되고 있다. 이러한 2층 구조의 적층체는, 폴리이미드 필름 등의 절연 필름의 표면에 증착법, 스퍼터링법 등에 의해 금속을 석출시킴으로써 제조된다. 그리고, 상기와 같이 하여 석출한 금속의 표면에 포토레지스트를 도포하여 노광·현상하고, 포토레지스트로 이루어지는 마스킹재를 이용하여 에칭함으로써, 원하는 배선 패턴을 형성할 수 있다. 특히, 2층 구성의 적층체는 금속층이 얇기 때문에, 형성되는 배선 패턴 피치폭이 30㎛에 달하지 않는 매우 미세한 배선 패턴을 제조하는데 적합하다.

그런데, 특허 문헌 1(일본 특허공개 2003-188495호 공보)에는, 폴리이미드 필름에 건식 제막법으로 형성된 제1 금속층(기재(基材) 금속층)과 제1 금속층 위에 도금법으로 형성된 도전성을 갖는 제2 금속층(도전성 금속층)을 갖는 금속 피복 폴리이미드 필름(기재 필름)에, 에칭법에 의해 패턴을 형성하는 프린트 배선 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 에칭 후에 에칭 표면을 산화제에 의해 세정 처리하는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판의 제조 방법의 발명이 개시되어 있다. 또한, 이 특허 문헌 1의 제5 실시예에는, 니켈·크롬 합금을 두께 10㎚로 플라즈마 증착 하고, 계속해서 도금법으로 동을 8㎛의 두께로 석출시킨 예가 기술되어 있다.

이와 같은 금속 피복 폴리이미드 필름을 이용하여 배선 패턴을 형성하는 경우에는, 우선, 표면에 있는 제2 금속층(동 등의 도전성 금속으로 이루어지는 층)을 원하는 패턴으로 에칭 처리하고, 계속해서, 제1 금속층(니켈, 크롬 합금 등으로 이루어짐)을 에칭할 필요가 있어, 이 제1 금속층을 에칭할 때에는, 과망간산 칼륨, 중크롬산 칼륨과 같은 산화성을 갖는 에칭액이 사용된다. 이와 같이 하여 산화성을 갖는 에칭액을 사용하여 제1 금속층을 에칭한 후, 프린트 배선 기판을 수세(水洗)함으로써, 에칭액 중에 함유되어 있던 성분은 제거되는 것으로 여겨지고 있으며, 또한, 만일 에칭액에 함유되는 성분이 잔존하였다고 해도, 종래의 배선 기판에 있어서는, 이들 잔류 성분이 기판의 특성에 영향을 미친다고는 생각되지 않았다. 그런데, 배선 패턴의 피치폭이 점차 좁아짐에 따라, 이와 같은 협(狹) 피치의 배선 패턴 간에 전압을 인가하면, 배선 패턴 간의 절연 저항값이 변동하기 쉬운 것이 밝혀졌다. 이러한 절연 저항값의 변동은, 폴리이미드 기판 표면의 금속 잔사 등에 의한 것이지만, 이와 같은 마이그레이션 등에 의한 절연 저항값의 변동은, 절연 필름 표면에서의 금속 등의 함유량에 의존하고 있는 것을 알 수 있었다.

또한, 이와 같은 프린트 배선 기판에는, 동 혹은 동합금으로 이루어지는 배선 패턴을 형성하는 도전성 금속층과 절연 필름인 폴리이미드 필름 사이에, 크롬, 니켈 등의 금속으로 이루어지는 기재 금속층이 형성되어 있어, 이와 같은 다종류의 금속으로 이루어지는 복합 금속층으로부터 배선 패턴을 형성하기 위해서는, 에칭액이 상이한 복수의 에칭 공정을 거쳐 이 복합 금속층을 형성하는 금속을 용출시킬 필요가 있다. 특히 크롬, 니켈 등의 금속을 함유하는 기재 금속층을 에칭하기 위해서는, 과망간산 칼륨 등의 산화성 무기 화합물을 포함하는 에칭액의 사용이 필요하게 되고, 이와 같은 에칭액에 함유되는 산화성의 무기 화합물(금속, 염, 금속 산화물 등)은, 형성된 배선 패턴 혹은 절연 필름상에 잔존하기 쉬운 것을 알 수 있었다. 그리고, 이와 같이 형성된 배선 패턴 혹은 절연 필름상에 잔존하는 미량의 무기 화합물은, 이 프린트 배선 기판을 제조하는 이후의 공정에서 사용하는 액제(液劑)를 오염시킬 뿐만 아니라, 마지막까지 프린트 배선 기판에 잔존하는 경우가 있다. 이와 같이 잔존하는 에칭액 유래의 금속 혹은 무기 화합물은, 배선 패턴 간에 발생하는 마이그레이션의 원인이 되기도 하고, 또한, 이 공정에 이어지는 이후 공정의 처리액의 특성을 저하시키지 않기 위해서라도, 이들 금속은 가능한 한 제거할 필요가 있다.

그러나, 이들 금속 혹은 무기 화합물은 수세만으로는 제거하기 어렵고, 또한, 배선 패턴이 매우 미세 피치화되고 있는 요즈음의 프린트 배선 기판에 있어서는, 장시간 유수에 의한 수세를 계속함으로써 수압 등에 의한 기판(배선)의 변형이 생기기 쉽고, 또한, 이러한 금속 혹은 무기 화합물을 완전하게 제거하기 위해서는, 장시간에 걸쳐서 수세를 계속할 필요가 있어, 이로 인해 생산 라인이 길어지고 생산성도 저하된다는 문제를 갖고 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허공개 2003-188495호 공보

〈발명이 해결하려고 하는 과제〉

본 발명은, 절연 필름이 극박 금속층으로 피복된 기재 필름(극박 금속 피복 폴리이미드 필름)을 사용하여 형성된 프린트 배선 기판에 전압을 장시간 계속 인가하면, 프린트 배선 기판의 절연 저항이 저하되는 극박 금속 피복 절연 필름을 이용한 프린트 배선 기판 특유의 문제점을 해소하는 것을 목적으로 하는 것이다.

즉, 본 발명은, 폴리이미드 필름과 같은 절연 필름의 적어도 한쪽의 표면에 스퍼터링법 등에 의해 극박 금속층을 형성한 기재 필름(금속 피복 폴리이미드 필름)을 이용하여, 절연 저항값이 변동하기 어려운 프린트 배선 기판을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 본 발명은, 상기와 같이 하여 형성된 절연 저항값이 변동하기 어려운 프린트 배선 기판을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 본 발명은, 상기와 같은 프린트 배선 기판에 전자 부품이 실장된 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

〈과제를 해결하기 위한 수단〉

본 발명의 프린트 배선 기판의 제조 방법은, 절연 필름과, 절연 필름의 적어도 한쪽의 표면에 형성된 기재 금속층 및 기재 금속층 상에 형성된 도전성 금속층을 갖는 기재 필름을, 주로 도전성 금속을 용해하는 도전성 금속 에칭 공정 및 주로 기재 금속을 용해하는 기재 금속 에칭 공정을 갖는 복수의 에칭 공정에서 선택적으로 에칭하여 배선 패턴을 형성한 후, 배선 패턴이 형성된 절연 필름을 환원성 물질을 함유하는 환원성 수용액과 접촉시키는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 프린트 배선 기판의 제조 방법에서는, 상기 기재 필름을 도전성 금속을 용해하는 에칭액과 접촉시켜 배선 패턴을 형성한 후, 기재 금속층을 형성하는 금속을 용해하는 제1 처리액과 접촉시키고, 계속해서 도전성 금속을 선택적으로 용해하는 마이크로 에칭액과 접촉시킨 후, 제1 처리액과는 상이한 화학 조성을 갖고 도전성 금속보다도 기재 금속층 형성 금속에 대해 높은 선택성으로 작용하는 제2 처리액과 접촉시키며, 또한, 환원성 물질을 함유하는 환원성 수용액과 접촉시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 프린트 배선 기판의 제조 방법에서는, 상기 기재 필름의 도전성 금속층을 에칭법에 의해 선택적으로 제거하여 배선 패턴을 형성한 후, 기재 금속층을 형성하는 금속을 용해 및/또는 부동태화 가능한 처리액으로 기재 필름을 처리하고, 또한, 환원성 물질을 함유하는 환원성 수용액과 접촉시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 프린트 배선 기판의 제조 방법에서는, 상기 기재 필름을, 기재 금속층에 함유되는 Ni를 용해 가능한 제1 처리액으로 처리하고, 계속해서 기재 금속층에 함유되는 Cr을 용해하고 절연 필름상의 기재 금속층을 제거할 수 있는 제2 처리액으로 처리하고, 배선 패턴이 형성되어 있지 않은 절연 필름의 표층면에 잔존하는 스퍼터링 금속을 절연 필름 표층면과 함께 제거하며, 또한 환원성 물질을 함유하는 환원성 수용액과 접촉시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 프린트 배선 기판은, 절연 필름의 적어도 한쪽의 표면에 형성된 기재 금속층 및 도전성 금속층을, 복수의 에칭 공정에서 선택적으로 에칭함으로써 형성된 배선 패턴을 갖는 프린트 배선 기판으로서, 프린트 배선 기판에서의 에칭액 유래의 금속 잔류량이 0.05㎍/㎠ 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 프린트 배선 기판은, 상기 배선 패턴의 단면에서의 도전성 금속층의 하단부의 폭이, 단면에서의 기재 금속층의 상단부의 폭보다 작게 형성되어 있을 뿐만 아니라, 프린트 배선 기판에서의 에칭액 유래의 금속 잔류량이 0.05㎍/㎠ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 프린트 배선 기판은, 상기 배선 패턴을 구성하는 기재 금속층이, 배선 패턴을 구성하는 도전성 금속층보다 폭 방향으로 돌출 형성되어 있을 뿐만 아니라, 프린트 배선 기판에서의 에칭액 유래의 금속 잔류량이 0.05㎍/㎠ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 프린트 배선 기판은, 상기 절연 필름의 배선 패턴이 형성되어 있지 않은 부분의 절연 필름의 두께가, 배선 패턴이 형성되어 있는 절연 필름의 두께보다 1 내지 100㎚ 얇게 형성되어 있을 뿐만 아니라, 프린트 배선 기판에서의 에칭액 유래의 금속 잔류량이 0.05㎍/㎠ 이하인 것이 바람직하다.

특히 본 발명에서는, 프린트 배선 기판에서의 에칭액 유래의 금속 잔류량이 O.000002 내지 0.03㎍/㎠의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 반도체 장치는, 상기와 같은 에칭액 유래의 금속량이 매우 적은 프린트 배선 기판에 전자 부품이 실장되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

절연 필름의 적어도 한쪽의 표면에 기재 금속층 및 도전성 금속층을 갖는 기재 필름을 선택적으로 에칭할 때에는, 복수의 에칭 공정에서 도전성 금속층 및 기재 금속층을 에칭할 필요가 있다. 이러한 에칭 공정 중에서, 주로 기재 금속층을 에칭하기 위해 사용되는 과망간산 칼륨과 같은 산화성 화합물이 배합된 에칭액은, 에칭 공정 후의 세정 공정만으로는 제거되기 어렵다. 따라서, 통상적인 수세 공정을 거쳐 제조되는 프린트 배선 기판에 있어서는, 상기와 같은 에칭액에 유래하는 망간 등의 금속이 미량 잔존하여, 통상적인 수세 공정으로는 에칭액 유래의 금속의 잔존량을 0.05㎍/㎠ 보다 줄일 수는 없다.

본 발명에서는, 절연 필름의 적어도 한쪽의 표면에 기재 금속층 및 도전성 금속층이 이 순서로 적층된 기재 필름을 선택적으로 에칭함으로써 기재 금속층과 도전성 금속층으로 이루어지는 배선 패턴을 형성한 후, 기재 금속층을 에칭할 때에 사용한 에칭액에 함유되는 망간과 같은 에칭액에 유래하는 산화성의 금속 혹은 금속 화합물을, 환원성 물질을 함유하는 수용액을 이용하여 처리하고 있다. 이와 같은 환원성 물질을 함유하는 수용액으로 처리함으로써, 에칭액 유래의 금속 혹은 금속 화합물은 매우 수세 제거되기 쉬워져, 수세 후의 프린트 배선 기판의 표면에서의 에칭액 유래 금속의 잔존량을 0.05㎍/㎠ 이하, 바람직하게는 O.000002 내지 0.03㎍/㎠의 범위 내로 할 수 있다. 이와 같이 배선 패턴을 형성한 후에, 환원성 물질을 함유하는 수용액에 의해 표면을 세정함으로써, 에칭액 유래의 금속의 잔류량을 현저히 저감시킬 수 있어, 그 이후의 공정에서 사용되는 약액을 오염시키지 않게 되어, 본 발명의 프린트 배선 기판의 외관의 악화 및 품질의 열화를 유효하게 방지할 수 있다. 또한, 배선 패턴 간의 절연 저항값의 경시적 변화를 저감시킬 수 있어, 신뢰성이 높은 프린트 배선 기판 및 회로 기판을 얻을 수 있다.

〈발명의 효과〉

본 발명의 프린트 배선 기판의 제조 방법에서는, 복수의 에칭 공정을 거쳐 배선 패턴이 형성된 기판을 환원성 물질을 함유하는 수용액으로 세정하고 있다. 이와 같은 환원성 물질 함유 수용액을 이용하여 세정함으로써, 기판 표면에 부착되어 있는 에칭액 유래의 금속을 매우 효율적으로 제거할 수 있다. 즉, 본 발명의 프린트 배선 기판을 제조할 때에는, 기재 금속층과, 기재 금속층의 표면에 형성된 도전성 금속층이, 절연 필름의 적어도 한쪽의 표면에 형성된 기재 필름을 사용하고, 기재 금속층 및 도전성 금속층을 상이한 에칭액을 이용한 복수의 에칭 공정에 의해 선택적으로 에칭하여 배선 패턴을 형성하고 있으며, 절연 필름 표면에 있는 기재 금속을 선택적으로 에칭할 때에는, 과망간산 칼륨이나 과망간산 나트륨과 같은 산화성 금속 화합물을 함유하는 에칭액을 사용한다. 이 때문에 얻어진 프린트 배선 기판의 표면에는, 미량이지만 에칭액에 유래하는 금속이 잔류하고 있어, 이와 같은 미량의 에칭액 유래의 잔류 금속에 의해 배선 패턴 간에 마이그레이션 등이 발생하기 쉬워지고, 또한 이와 같은 잔류 금속은, 이후의 공정에서 사용하는 처리액 등의 오염 원인도 된다. 이와 같은 에칭액 유래의 잔류 금속은, 수세에 의해서는 제거되기 어렵다. 상기와 같은 프린트 배선 기판은 길이가 긴 테이프 형상으로 연속하여 제조하기 때문에, 수세 공정에 할당할 수 있는 공정에는 한계가 있어, 통상적인 프린트 배선 기판의 제조 공정에서의 수세에 의해서는, 프린트 배선 기판 표면의 에칭액 유래의 금속의 잔존량을 본 발명에서 규정하는 바와 같이 저감시킬 수 없다.

본 발명은, 환원성 물질을 함유하는 환원성 수용액을 이용함으로써, 이와 같은 에칭액 유래의 잔류 금속을 효율적으로 제거할 수 있다는 점에 기초하여 이루어진 것으로서, 절연 필름의 적어도 한쪽의 표면에 니켈, 크롬 등의 기재 금속층을 개재하여 동 혹은 동합금 등의 도전성 금속층을 갖는 기재 필름을 이용하고, 복수의 에칭 공정에 의해 종류가 상이한 복수의 에칭액을 사용하여 기재 금속층 및 도전성 금속층을 선택적으로 에칭하여 배선 패턴을 형성한 후, 필름 표면을 환원성 유기산 등의 환원성 물질을 함유하는 환원성 수용액으로 처리하여 잔류하는 에칭액 유래의 금속을 제거하고 있다.

따라서, 본 발명의 방법에 의해 제조된 프린트 배선 기판의 표면에는 에칭액 유래의 금속의 잔존량이 현저히 적어, 잔존 금속에 기인하여 마이그레이션 등이 발생하지 않고, 또한, 이후의 공정에서 사용하는 처리액이 잔류 금속에 의해 오염되지도 않는다.

이와 같이 본 발명의 프린트 배선 기판의 표면으로부터는 에칭액 유래의 잔류 금속이 효율적으로 제거되고 있으므로, 본 발명의 프린트 배선 기판을 장기간 사용하여도 배선 패턴 간의 절연 저항값이 변동하기 어렵다. 또한, 잔류 금속에 의한 배선 패턴의 변질 등도 생기기 어렵다.

또한, 상기한 바와 같이 프린트 배선 기판에 형성된 배선 패턴 간의 전기 저항값이 경시적으로 안정되어 있으므로, 본 발명의 반도체 장치는 장시간 안정적으로 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 프린트 배선 기판을 제조하는 공정의 예를 나타내는 공정도이다.

도 2는 본 발명의 프린트 배선 기판을 제조하는 각각의 공정에서의 배선 패 턴 등의 단면의 예를 도시하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 방법으로 형성되는 배선 패턴의 단면의 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.

〈부호의 설명〉

11 절연 필름

12 기재 금속층

16 도금층

17 단면 사다리꼴 형상의 기재 지지부

20 도전성 금속층

22 마스킹재

다음으로 본 발명의 프린트 배선 기판 및 그 제조 방법을, 제조 방법에 따라 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 프린트 배선 기판을 제조할 때의 공정의 예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 2는 각각의 공정에서의 배선 패턴 등의 단면 형상의 예를 도시하는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 방법에 의해 제조되는 프린트 배선 기판에서의 배선 패턴의 단면 형상의 예를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 이들 도 2, 도 3에서, 공통의 부재에는 공통의 번호가 부여되고 있으며, 참조 번호 11은 절연 필름이고, 참조 번호 12는 기재 금속층이고, 참조 번호 16은 도금층이고, 참조 번호 20은 도전성 금속층이고, 참조 번호 22는 마스킹재이다.

본 발명의 프린트 배선 기판의 제조에 있어서는, 절연 필름의 적어도 한쪽의 표면에, 기재 금속층과 이 기재 금속층의 표면에 형성된 도전성 금속층을 갖는 기재 필름이 사용된다.

기재 필름을 형성하는 절연 필름으로서는, 예를 들면, 폴리이미드 필름, 폴리이미드아미드 필름, 폴리에스테르, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르이미드, 불소수지 및 액정 폴리머 등을 들 수 있다. 즉, 이들 절연 필름은, 예를 들면 기재 금속층을 형성할 때 등의 가열에 의해 변형되지 않을 정도의 내열성을 갖고 있다. 또한, 에칭시에 사용되는 에칭액, 혹은, 세정시 등에 사용되는 알칼리 용액 등에 침식되지 않을 정도의 내산·내알칼리성을 가지고 있으며, 이러한 특성을 갖는 절연 필름으로서는 폴리이미드 필름이 바람직하다.

이러한 절연 필름은, 통상적으로는 7 내지 150㎛, 바람직하게는 7 내지 50㎛, 특히 바람직하게는 15 내지 40㎛의 평균 두께를 갖고 있다. 본 발명의 프린트 배선 기판은, 얇은 기판을 형성하는데 적합하므로, 보다 얇은 폴리이미드 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 이와 같은 절연 필름의 표면은, 하기의 기재 금속층의 밀착성을 향상시키기 위해, 히드라진·KOH액 등을 이용한 조화 처리, 플라즈마 처리 등이 실시되어도 무방하다.

이와 같은 절연 필름의 표면에는 기재 금속층이 형성되어 있다. 이 기재 금속층은 절연 필름의 적어도 한쪽 표면에 형성되어 있으며, 따라서, 본 발명에서는 기재 필름으로서, 절연 필름의 한쪽 면에 기재 금속층과 도전성 금속층이 적층된 구성의 필름(일면 피복 기재 필름), 혹은, 절연 필름의 양면에 상기 기재 금속층과 도전성 금속층이 적층된 구성의 필름(양면 피복 기재 필름) 중 어느 하나의 기재 필름을 사용할 수 있다.

기재 필름에 기재 금속층을 마련함으로써, 기재 금속층의 표면에 형성되는 도전성 금속층의 절연 필름에 대한 밀착성이 향상된다.

본 발명에 있어서, 기재 금속층은, 예를 들면, 동, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 실리콘, 팔라듐, 티탄, 바나듐, 철, 코발트, 망간, 알루미늄, 아연, 주석 및 탄탈 등 금속으로 형성할 수 있다. 이들 금속은 단독으로 혹은 조합되어 있어도 무방하다. 특히 본 발명에서는, 기재 금속층이 니켈, 크롬 혹은 이들 금속을 포함하는 합금으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 기재 금속층은, 절연 필름의 표면에 증착법, 스퍼터링법 등의 건식 제막법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 기재 금속층의 두께는, 통상적으로는 1 내지 10O㎚, 바람직하게는 2 내지 50㎚의 범위 내에 있다. 기재 금속층은, 이 층 위에 도전성 금속층을 안정적으로 형성하기 위한 것으로서, 기재 금속의 일부가 절연 필름 표면에 물리적으로 침식할 정도의 운동 에너지를 갖고 절연 필름과 충돌함으로써 형성된 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에서 기재 금속층은, 상기와 같은 기재 금속의 스퍼터링층인 것이 특히 바람직하다.

이와 같은 기재 금속층의 표면에는, 도전성 금속층이 형성되어 있다. 도전성 금속층은, 통상적으로는, 동 혹은 동합금으로 형성되어 있다. 이와 같은 도전성 금속층은, 도금법에 의해 기재 금속층의 표면에 동 혹은 동합금을 석출시킴으로써 형성할 수 있다. 여기에서, 도전성 금속층을 형성하기 위한 도금법에는, 전기 도금 법, 무전해 도금법 등의 습식법, 스퍼터링법, 증착법 등의 건식법이 있으며, 도전성 금속층은 어떤 방법으로 형성되어도 무방하다. 또한, 건식법과 습식법을 조합하여 도전성 금속층을 형성할 수도 있다.

특히 본 발명에서는, 전기 도금 혹은 무전해 도금 등의 습식 도금법에 의해 도전성 금속층을 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여 형성되는 도전성 금속층의 평균 두께는, 통상적으로는 O.5 내지 40㎛, 바람직하게는 1 내지 18㎛, 더욱 바람직하게는 2 내지 12㎛의 범위 내에 있다. 한편, 도전성 금속층을 형성할 때에, 상기의 습식법과 건식법을 조합하는 경우에는, 일반적으로, 기재 금속층의 표면에, 예를 들면 스퍼터링법 등에 의해 스퍼터링 도전성 금속층을 형성한 후, 스퍼터링 도전성 금속층의 표면에 습식법 도전성 금속층을 형성한다. 이 경우의 스퍼터링 도전성 금속층의 평균 두께는, 통상적으로는 0.5 내지 17.5㎛, 바람직하게는 1.5 내지 11.5㎛의 범위 내이며, 스퍼터링 도전성 금속층과 습식법 도전성 금속층의 합계의 평균 두께가 상기 범위 내가 되도록 한다. 한편, 이렇게 하여 형성된 도전성 금속층은, 도전성 금속의 석출 방법이 상이하다고 해도 분리가 불가능한 일체로 형성되어, 배선 패턴을 형성할 때에는 마찬가지로 작용한다.

이와 같이 하여 형성된 기재 금속층과 도전성 금속층의 합계의 평균 두께는, 통상적으로는 0.5 내지 40㎛, 바람직하게는 1 내지 18㎛, 더 바람직하게는 2 내지 12㎛의 범위 내에 있다. 또한, 이와 같은 기재 금속층과 도전성 금속층의 평균 두께의 비는, 통상적으로는 1:40000 내지 1:10, 바람직하게는 1:5000 내지 1:100의 범위 내에 있다.

본 발명의 프린트 배선 기판의 제조에 있어서는, 이와 같은 기재 금속층과 도전성 금속층이 절연 필름의 적어도 한쪽의 표면에 형성된 기재 필름을 이용하여, 기재 금속층과 도전성 금속층을 복수의 에칭 공정에서 선택적으로 에칭함으로써 배선 패턴을 형성한다.

배선 패턴은, 기재 필름의 도전성 금속층 위에 감광성 수지층을 형성하고, 감광성 수지에 원하는 패턴을 노광·현상하여 감광성 수지로 이루어지는 패턴을 형성하고, 이렇게 하여 형성된 패턴을 마스킹재로 하여 에칭함으로써 형성할 수 있다.

이 에칭 공정은, 주로 도전성 금속층을 에칭하는 도전성 금속 에칭 공정과, 주로 기재 금속층을 에칭하는 기재 금속 에칭 공정을 갖고 있다.

도전성 금속 에칭 공정은, 도전성 금속층을 형성하는 동 혹은 동합금을 에칭하는 공정으로서, 여기에서 사용하는 에칭제는 도전성 금속인 동 혹은 동합금에 대한 에칭제(즉, Cu 에칭액)이다.

이와 같은 도전성 금속 에칭제의 예로서는, 염화제2철을 주성분으로 하는 에칭액, 염화제2동을 주성분으로 하는 에칭액, 황산+과산화수소 등의 에칭제를 들 수 있다. 이와 같은 도전성 금속에 대한 에칭제는, 도전성 금속층을 뛰어난 선택성으로 에칭하여 배선 패턴을 형성할 수 있는 것일 뿐만 아니라, 이 에칭액은 도전성 금속층과 절연 필름 사이에 있는 기재 금속에 대해서도 상당한 에칭 기능을 갖고 있다.

이 도전성 금속 에칭 공정에 있어서, 처리 온도는 통상적으로 30 내지 55℃ 이고, 처리 시간은 통상적으로 5 내지 120초간이다. 상기와 같이 하여 도전성 금속 에칭제를 이용하여 에칭함으로써, 예를 들면 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 주로 도전성 금속층(20)이 에칭된 단면 구조의 배선 패턴이 형성된다.

상기와 같이 하여 도전성 금속 에칭을 행함으로써, 기재 필름의 표면에 있는 도전성 금속층(20)이 주로 에칭되어, 이용한 마스킹재와 상사(相似)형의 배선 패턴이 형성된다. 또한, 이 도전성 금속층(20)의 하측에 있는 기재 금속층(12)도 상당히 에칭되지만, 기재 금속층(12)은 이 도전성 금속 에칭 공정에서는 완전하게는 제거되지 않는다.

상기와 같이 하여, 감광성 수지의 경화체로 이루어지는 마스킹재(22)를 이용하여, 주로 도전성 금속을 선택적으로 에칭한 후, 감광성 수지의 경화체로 이루어지는 마스킹재(22)는, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 등의 알칼리를 함유하는 수용액, 구체적으로는 NaOH+Na₂CO₃ 등을 함유하는 수용액과 같은 세정액으로 처리함으로써 제거할 수 있다. 상기와 같이 하여 마스킹재가 제거된 배선 패턴의 단면 형상은, 예를 들면, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이 된다.

본 발명에 있어서는, 상기와 같이 하여 주로 도전성 금속층을 마스킹재인 패턴에 따라 제거한 후, 주로 기재 금속층을 선택적으로 에칭하는 기재 금속 에칭 공정에 의해 용해 제거하여 배선 패턴을 형성하지만, 이 기재 금속 에칭 공정 전에, 산세(酸洗) 공정(마이크로 에칭 공정)을 마련할 수도 있다. 즉, 상기와 같은 도전성 금속 에칭 공정에 의해 주로 도전성 금속층을 선택적으로 에칭한 후, 도전성 금 속 에칭 공정에서 마스킹재로서 사용된 감광성 수지로 이루어지는 패턴은, 도전성 금속 에칭 공정을 거친 후, 예를 들면 알칼리 세정 등에 의해 제거되는데, 이러한 알칼리 세정액과의 접촉에 의해 도전성 금속층 표면 혹은 기재 금속층 표면에 산화 피막이 형성되는 일이 있다. 또한, 감광성 수지의 경화체로 이루어지는 마스킹재와 접촉하고 있던 도전성 금속층(Cu) 표면(배선 패턴의 톱)은, 에칭재와 접촉한 이력을 갖지 않기 때문에, 배선 패턴의 측면 등과 비교하면 활성이 상이한 경우가 있다. 따라서, 도전성 금속 에칭 공정 후에 산세(마이크로 에칭)를 행하여 배선 패턴 표면(전체면)을 균일하게 함으로써, 이후의 공정에서 정밀도가 높은 에칭을 행할 수 있다.

그러나, 이 산세 공정에 있어서, 에칭액과의 접촉 시간이 길면 배선 패턴을 형성하는 동 혹은 동합금의 용출량이 많아져 배선 패턴 자체가 얇아지게 되므로, 이 단계에서 산세를 행하는 경우에는, 산세 공정에서의 에칭액과 배선 패턴의 접촉 시간은 통상적으로는 2 내지 60초간 정도이다. 상기와 같이 하여 최초의 산세 공정을 거친 배선 패턴의 단면 형상은, 예를 들면 도 2의 (c)와 같이 된다.

상기와 같이 하여 도전성 금속 에칭 공정을 거쳐, 혹은, 필요에 따라 상기와 같이 하여 산세 공정을 다시 거친 후(최초의 마이크로 에칭을 행한 후), 기재 금속 에칭 공정에 의해 주로 기재 금속층을 용해 제거함과 함께, 잔존하는 기재 금속을 부동태화한다.

기재 금속층은, 전술한 바와 같이 동, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 티탄, 바나듐, 철, 코발트, 알루미늄, 아연, 주석 및 탄탈 등의 금속 혹은 이들 금속을 포함하는 합금 등으로 형성되어 있으며, 이와 같은 기재 금속층은, 그 형성 금속에 대응한 에칭액을 사용하여 이들 기재 금속층을 형성하는 금속을 선택적으로 용출하고, 다시 절연 필름상에 약간 잔존하는 기재 금속층 형성 금속을 부동태화 처리한다.

예를 들면, 이 기재 금속 에칭 공정의 대상이 되는 기재 금속층이, 니켈 및 크롬을 이용하여 형성되어 있는 경우에는, 니켈에 대해서는, 예를 들면, 황산·염산 혼합액 등의 제1 처리액 (Ni를 용해 가능한 제1 처리액)을 사용하여 용해 제거할 수 있으며, 또한, 크롬에 대해서는, 예를 들면, 과망간산 칼륨+KOH 수용액 등의 제2 처리액(Cr을 용해 가능한 제2 처리액)을 사용하여 용해 제거할 수 있다.

본 발명에 있어서, Ni를 용해 가능한 제1 처리액의 예로서는, 각각의 농도가 5 내지 15중량% 정도의 황산·염산 혼합액 및 과황산칼륨과 황산의 혼합액을 들 수 있다.

제1 처리액을 이용하여 처리함으로써, 기재 금속층을 형성하는 금속 가운데, 주로 니켈 등의 금속을 용해, 제거한다. 이 제1 처리액을 이용한 처리에서, 처리 온도는 통상적으로 30 내지 55℃이고, 처리 시간은 통상적으로 5 내지 40초간이다.

이 처리에 의해, 예를 들면 도 2의 (d)에 도시하는 바와 같이, 배선 패턴의 측면에 돌기 형상으로 잔존하는 기재 금속 및/또는 배선 간에 잔존하는 기재 금속은 용해, 제거된다. 그 결과, 인접하는 배선 패턴을 구성하는 기재 금속층 간의 간격은 예정하고 있는 값(설계치)에 가까운 값이 된다. 즉, 형성하려고 하는 배선 피치의 설계폭에 의해 배선 패턴을 형성하는 기재 금속층 간의 간격은 상이하지만, 예를 들면, 배선 피치 30㎛(설계상의 라인폭 15㎛, 스페이스폭 15㎛)인 경우, 이 기재 금속 간의 최단 간격을 전자현미경 사진(SEM 사진)에 의해 실측하면, 5 내지 18㎛의 범위 내가 되는 경우가 많다. 이 실측 최단 간격은, 설계치에 대해 33% 내지 120%이며, 또한 바람직하게 조건을 설정함으로써 이 기재 금속 간의 최단 간격을 10 내지 16㎛의 범위 내, 즉, 설계치에 대해 66.7 내지 106.7%의 범위 내로 할 수 있다. 또한, 예를 들면, 배선 피치 100㎛(설계상의 라인폭 50㎛, 스페이스폭 50㎛)인 경우, 실측되는 배선 패턴폭은 설계치의 10 내지 120%의 폭으로 할 수 있다.

상기의 제1 처리액을 이용한 처리에 있어서, 돌기 형상으로 잔존하는 기재 금속을 용해, 제거한다는 것은, 도 2의 (e)에 도시하는 바와 같이, 배선 패턴의 기재 금속층에 의해 형성되는 배선 패턴 형성 연속선으로부터 폭 방향으로 돌출한 돌출 부분의, 배선 패턴 형성 연속선으로부터 선단까지의 거리(SA)가, 0 내지 6㎛(설계 스페이스폭의 0 내지 40%), 바람직하게는 0 내지 5㎛, 더 바람직하게는 0 내지 3㎛, 가장 바람직하게는 0 내지 2㎛가 되도록 용해하는 것을 말한다. 따라서, 본 발명에 있어서, 배선 패턴 형성 연속선으로부터 선단까지의 거리가 상기 범위 내에 있는 것은, 배선 패턴 형성 연속선을 형성하는 것으로 간주하여 돌기라고는 하지 않는다.

한편, 본 발명에서 형성되는 배선 패턴에는, 이후의 공정에서 산화 방지, IC 칩 등의 본딩시의 합금층 형성 등을 위해 그 표면에 도금층이 형성되는데, 이와 같이 도금층이 형성되었을 경우에, 인접하는 배선 패턴에서의 도금층 표면으로부터의 가장 좁은 부분의 간격(배선 패턴의 최단 간격)을 적어도 5㎛는 확보하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여 제1 처리액을 이용한 처리를 행한 후, 제2 처리액을 이용하여 처리하는데, 이 제2 처리액을 이용한 처리 전에 마이크로 에칭 공정이 행해질 수 있다.

본 발명에 있어서, 마이크로 에칭을 행하는 경우에, 사용할 수 있는 마이크로 에칭액으로서는, 예를 들면, HCl 혹은 H₂SO₄와 같은 도전성 금속인 Cu의 에칭에 사용하는 에칭액을 사용할 수 있으며, 또한 과황산칼륨(K₂S₂O₈), 과황산나트륨(Na₂S₂O₈), 황산+H₂O₂ 등을 이용할 수 있다. 특히 본 발명에서는 이 마이크로 에칭액으로서, 과황산칼륨(K₂S₂O₈), 과황산나트륨(Na₂S₂O₈), 황산+H₂O₂를 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여 마이크로 에칭함으로써, 도 2의 (f)에 도시하는 바와 같이, 배선 패턴을 형성하는 도전성 금속인 Cu 등은 선택적으로 에칭되지만, 기재 금속인 Ni, Cr은 그다지 에칭되지 않는다. 마이크로 에칭 공정에 있어서는, 주로 배선 패턴을 형성하는 도전성 금속층(Cu층)(20)이, 배선 패턴 주연부로부터 중심 방향을 향해 조금 후퇴하도록 에칭되는데 반해, 배선 패턴을 형성하는 기재 금속층(12)은 비교적 에칭되기 어렵다. 따라서, 이 마이크로 에칭 공정을 거쳐 형성된 배선 패턴은, 배선 패턴을 형성하는 도전성 금속층(20)의 하단부와 배선 패턴을 형성하는 기재 금속층(12)의 상단부의 사이에, 명확한 폭의 차가 형성된다. 즉, 이 마이크로 에칭 공정에 의해, 배선 패턴의 도전성 금속(Cu)으로 형성되어 있는 부분은, 마이크로 에칭에 의해 배선 패턴의 단면 중심 부분을 향해 후퇴하지만, 배선 패턴의 기재 금속층은 마이크로 에칭에 의해서는 용해되기 어렵기 때문에, 기재 금속층에 의해 형성된 배선 패턴의 형상이 유지된다. 따라서, 이 마이크로 에칭 공정을 거쳐 형성된 배선 패턴은, 도전성 금속층으로 이루어지는 배선 패턴의 주위에 기재 금속층에 의한 장출부가 형성된 형상이 된다.

이와 같이 하여 제1 처리액과 제2 처리액을 이용하는 기재 금속층 에칭 공정의 도중에, 상기와 같이 하여 마이크로 에칭 공정을 마련함으로써, 도 2의 (g)에 도시하는 바와 같이, 형성된 기재 금속층의 상단부의 폭 W1과 도전성 금속층(20)의 하단부의 폭 W2는 분명하게 상이하며, W1-W2의 차이 W3(2×(W3/2)은, 통상적으로는 0.05 내지 2.0㎛, 바람직하게는 O.2 내지 1.0㎛의 범위 내가 된다.

따라서, 제1 처리액을 이용한 처리 공정과, 이것과는 상이한 조성의 제2 처리액을 이용하여 기재 금속층을 처리하는 도중에, 상기와 같이 하여 마이크로 에칭 공정을 행함으로써, 형성된 배선 패턴에는 Cu 등으로 이루어지는 도전성 금속층(20)으로 이루어지는 배선 패턴의 주위에 W3×1/2폭의 기재 금속층(12)으로 이루어지는 띠 형상의 돌출부가 형성된 형태의 배선 패턴을 얻을 수 있다.

한편, 이 마이크로 에칭 공정은 임의의 공정으로서, 마이크로 에칭 공정을 행하지 않으면, 통상적으로는, 배선 패턴에 상기 도 2의 (g)에 도시하는 바와 같은 기재 금속층(12)으로 이루어지는 띠 형상의 돌출부는 형성되지 않는다. 이 돌출부는 제2 처리액으로 처리됨으로써 마이그레이션의 발생을 억제할 수 있다.

상기와 같이 하여 필요에 따라 마이크로 에칭을 행한 후, 제2 처리액을 이용하여 처리한다.

여기에서 사용되는 제2 처리액은, 기재 금속층에 함유되는 Cr을 용해하고 Cr이 잔류하는 경우에는, 이 잔류 Cr을 부동태화할 수 있는 처리액이다.

즉, 상기와 같이 제1 처리액을 이용하여 처리함으로써(필요에 따라 마이크로 에칭을 다시 행함으로써), 기재 금속층(12)을 형성하는 Ni는 거의 용해 제거되지만, 기재 금속층(12)을 형성하는 금속인 Cr은 여전히 절연 필름(11)상에 잔류하고 있다. 이와 같은 Cr이 배선 패턴 간에 잔류하면, 배선 패턴 간의 절연 저항값은 안정되지 않기 때문에, 이 절연 필름(11)상의 기재 금속층(12)에 함유되는 Cr을 용해 제거하거나, 혹은, Cr이 잔존하는 경우라도, 잔존 Cr을 부동태화할 수 있는 성분을 포함하는 제2 처리제를 사용한다.

여기에서 사용하는 제2 처리제로서는, 기재 금속층에 함유되는 Cr을 용해 제거할 수 있고, 또한 절연 필름 표면에 잔류하는 Cr이 있는 경우에도, 이 잔류 Cr을 부동태화할 수 있는 처리액이다. 이와 같은 제2 처리액의 예로서는, 과망간산 칼륨·KOH 수용액 및 과망간산 나트륨+NaOH 수용액을 들 수 있다. 본 발명에서, 제2 처리액으로서 과망간산 칼륨+KOH 수용액을 사용하는 경우, 과망간산 칼륨의 농도는 통상적으로는 10 내지 60g/리터, 바람직하게는 25 내지 55g/리터이며, KOH의 농도는 바람직하게는 10 내지 30g/리터이다. 본 발명에서, 상기와 같은 제2 처리액을 이용한 처리에 있어서는, 처리 온도는 통상적으로는 40 내지 70℃이고, 처리 시간은 통상적으로는 10 내지 60초간이다.

이와 같이 제2 처리액을 이용하여 처리함으로써, 도 2의 (i)에 도시하는 바와 같이, 기재 금속층(12)을 형성하는 Cr의 대부분이 용해, 제거된다. 또한, 절연 필름(11) 상에 조금 Cr이 잔류하는 경우라도, 이 Cr을 부동태화할 수 있다. 즉, 이 제2 처리액을 이용하여 처리함으로써, 절연 필름(11) 표면에 기재 금속층(12)으로서 잔존하고 있는 Cr의 대부분을 용해하고, 절연 필름의 표면에 약 수십 Å의 두께로 잔존한 Cr을 산화하여 부동태화할 수 있다.

또한, 제2 처리액을 적합하게 사용함으로써, 이 제2 처리액에 의해, 도 2의 (j)에 도시하는 바와 같이, 절연 필름(11)의 표면을 화학 연마할 수 있다. 따라서, 이 제2 처리액을 적합하게 사용함으로써, 기재 금속층(12)을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 이 제2 처리액은 절연 필름(11)의 표면으로부터 통상적으로는 1 내지 100㎚, 바람직하게는 2 내지 50㎚의 깊이로 절연 필름(11)을 절삭(용해 제거)할 수 있다. 상기와 같이 제2 처리액을 이용함으로써, 절연 필름(11)의 표층에 잔존하는 Cr을 절연 필름의 표층과 함께 제거할 수 있다. 따라서, 이 제2 처리액을 적합하게 사용했을 경우에는, 배선 패턴이 형성되어 있지 않은 부분의 절연 필름(11)의 두께가, 배선 패턴이 형성되어 있는 절연 필름의 두께보다 1 내지 100㎚, 바람직하게는 2 내지 50㎚ 얇게 형성되어 있다. 한편, 배선 패턴 부분의 기재 금속층(12) 및 절연 필름(11)은, 도전성 금속층(20)에 의해 제2 처리액으로부터 보호된다.

이와 같이 하여 얻어진 프린트 배선 기판의 배선 패턴은, 도 2의 (j)에 도시하는 바와 같이, 마이크로 에칭을 행하지 않는 경우에는, 도전성 금속층(20)으로 이루어지는 배선 패턴(도전성 금속층)의 하단부의 폭과 기재 금속층(12)의 상단부가, 그 단면에 있어서 같은 폭이거나 거의 같은 폭으로 형성되어 있지만, 배선 패턴이 형성되어 있지 않은 부분의 절연 필름(11)(폴리이미드 필룸)의 표면은, 통상 적으로는 1 내지 100㎚, 바람직하게는 2 내지 50㎚의 범위 내의 깊이로 절삭되어 있고, 배선 패턴이 형성되어 있는 부분은 높이 1 내지 100㎚, 바람직하게는 2 내지 50㎚의 높이를 갖는 단면 사다리꼴 형상의 기재 지지부(17)가 형성되어 있다.

한편, 상기와 같이 하여 제2 처리액을 이용하여 처리한 후에는, 배선 패턴 간에 있는 절연 필름상에는, 일반적으로, 독립한 Ni는 확인되지 않지만, Cr은 조금 잔존하고 있는 경우가 있는데, 이와 같은 Cr은 부동태화되어 있어, 이처럼 부동태화된 Cr에 의해 배선 패턴 간의 절연성이 손상되는 일은 없다.

상기와 같이 하여 복수의 에칭 공정으로 여러 가지의 에칭제를 사용하여 배선 패턴을 형성한 후, 이 프린트 배선 기판은 수세되지만, 프린트 배선 기판의 표면에는 배선 패턴을 형성할 때에 사용한 에칭액에 유래하는 금속이 잔존한다.

특히 기재 금속층을 에칭 처리할 때에 사용되는 에칭액으로서는, 과망간산 칼륨과 같은 산화성의 무기 화합물을 함유하는 에칭의 유용성이 높지만, 이와 같은 산화성 무기 화합물을 함유하는 에칭액을 사용하면, 프린트 배선 기판 표면에 이와 같은 에칭액에 유래하는 금속이 잔류한다. 즉, 에칭 공정 종료 후는, 프린트 배선 기판은 수세 공정이 행해지지만, 이러한 에칭 공정 후의 통상적인 수세 공정만으로는 에칭액 유래의 금속은 완전히 제거할 수 없고 프린트 배선 기판 표면에 잔류하게 되어, 이후의 공정에서 사용하는 처리액 등의 오염의 원인이 될 뿐만 아니라, 이러한 잔류 금속에 의해 마이그레이션이 발생하기 쉬워지는 등, 프린트 배선 기판의 신뢰성이 저하되는 요인이 될 수도 있다. 여기에서 에칭액 유래의 금속은, 마지막 에칭 처리에 이용되는 산화성의 무기 화합물을 형성하는 금속으로서, 구체적으 로는 망간 등이며, 이들 금속이 산화물 등의 금속 화합물을 형성하고 있는 경우도 있다.

본 발명에서는 상기와 같이 하여 배선 패턴을 형성한 후, 배선 패턴이 형성된 절연 필름을, 환원성 물질을 함유하는 환원성 수용액과 접촉시킨다.

여기에서 사용하는 환원성 물질로서는, 환원성을 갖는 유기산을 들 수 있으며, 이와 같은 환원성을 갖는 유기산의 예로서는, 옥살산, 구연산, 아스코르브산 및 유기 카르복시산 등을 들 수 있다. 이들 환원성을 갖는 유기산은, 단독으로 혹은 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 이들 유기산은 염을 형성하고 있어도 무방하다.

이와 같은 환원성을 갖는 유기산은, 형성된 배선 패턴에는 영향을 미치지 않으면서 잔존하는 에칭액 유래의 금속을 제거 가능한 농도로 물에 용해하여 사용되고, 통상적으로는 2 내지 10중량%, 바람직하게는 3 내지 5중량%의 농도로 물에 용해하여 사용된다.

이와 같은 환원성을 갖는 유기산 등을 함유하는 환원성 수용액과 배선 패턴의 접촉 방법에 특별히 제한은 없지만, 배선 패턴에 균일하게 환원성 처리액이 접촉하도록 하는 방법을 채용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 배선 패턴이 형성된 절연 필름을 상기 처리액에 침지하는 방법, 배선 패턴이 형성된 절연 필름에 상기 처리액을 분무하는 방법 등, 여러 가지의 방법을 채용할 수 있으며, 또한 이들 방법을 조합하여도 된다.

이와 같은 환원성 처리액은, 통상적으로는 25 내지 60℃, 바람직하게는 30 내지 50℃의 범위 내의 온도로 조정되고 있으며, 이와 같은 온도로 조정된 환원성 처리액과의 접촉 시간은 통상적으로는 2 내지 150초간, 바람직하게는 10 내지 60초간이다. 이와 같이 하여 환원성 처리액과의 접촉에 의해, 배선 패턴 및 절연 필름 표면에 잔류하고 있던 에칭액 유래의 금속은 효율적으로 제거된다.

이와 같이 하여 환원성 처리액과 접촉 처리한 배선 기판(절연 필름과 이 표면에 형성된 배선 패턴)은, 그대로 다음 공정에서 처리할 수 있지만, 수세한 후에 다음 공정에서 처리하는 것이 바람직하다.

수세 공정은, 상기한 바와 같이 환원성 처리액과의 접촉에 의해 표면에 잔류하고 있던 에칭액 유래의 금속의 대부분은 제거되고 있으므로, 수세에 필요로 하는 시간을 통상적인 수세 공정에 필요로 하는 시간보다 단축할 수 있다. 본 발명에 있어서, 환원성 처리액으로 처리한 후의 수세는, 통상적으로는 2 내지 60초간, 바람직하게는 15 내지 40초간이며, 환원성 물질을 함유하는 수용액에 의한 처리를 행하지 않았던 경우와 비교하여, 수세 시간을 1/2 내지 1/30 정도로까지 단축할 수 있다.

이와 같이 하여 본 발명에서는, 상이한 조성의 에칭액을 이용하여 복수의 공정에서 에칭 처리를 행한 후, 환원성 물질을 함유하는 수용액으로 처리하고, 또한 바람직하게는 수세함으로써, 이 프린트 배선 기판의 표면에서의 에칭액 유래의 금속의 잔존량은 0.05㎍/㎠ 이하, 바람직하게는 O.000002 내지 0.03㎍/㎠의 범위 내가 된다. 즉, 주로 기재 금속층을 에칭하기 위해 사용한 산화성 무기 화합물은 그 일부가 기판 표면에 잔존하는 경향이 있어, 이와 같은 산화성 무기 화합물은 단순히 수세만으로는 완전하게 제거할 수 없다.

한편, 본 발명에 있어서, 프린트 배선 기판의 표면에서의 에칭액 유래의 금속의 잔존량은, 1) 길이가 긴 전자 부품 실장용 필름 캐리어 테이프로부터 1개의 배선 패턴이 형성되어 있는 한 조각분을 절출하여(예를 들면 35㎜폭의 테이프를 1개의 배선 패턴이 형성되어 있는 10 퍼포레이션분인 47.5㎜의 길이로 절단하여) 샘플로 하고, 2) 이 샘플을 용해액인 순수(100cc) 중에 넣어 100℃에서 5시간 끓여 샘플에 포함되는 Mn을 열수에 추출하고, 3) 열수 중에 용출된 Mn량을 ICP-MS(유도 결합 플라즈마 질량 분석 장치; Inductively Coupled Plasma Mass)에서 분석 측정하여 추출된 Mn량을 구하여, 얻어진 전체 Mn량을 절출한 샘플의 전체 면적(양면의 합계 면적)으로 나누어 구하였다.

본 발명에서와 같이 환원성 물질을 함유하는 수용액과 접촉시킨 후 수세함으로써, 프린트 배선 기판 표면의 에칭액 유래의 금속 잔류량이 0.05㎍/㎠ 이하의 양, 또한 환원성 물질을 함유하는 용액과의 접촉 및 수세의 조건을 적합하게 조정함으로써, 0.000002 내지 0.03㎍/㎠의 범위 내의 양으로 할 수 있다. 이와 같이 에칭액 유래의 금속의 잔존량은, 통상적인 수세에 의해서는 단시간에 달성할 수 없는 범위 내의 양이다.

이렇게 하여 프린트 배선 기판에 형성된 배선 패턴은, 단자 부분이 노출되도록 수지 보호층에서 피복되지만, 수지 보호층을 형성하기 전에 형성된 배선 패턴의 적어도 기재 금속층을 피복하도록 은폐 도금할 수도 있다. 즉, 배선 패턴을 형성한 다음, 형성된 배선 패턴 및 노출된 절연 필름상에 잔존하는 에칭액 유래의 금속을 제거하도록 환원성 물질을 함유하는 수용액으로 처리하고, 다시 수세한 후, 수지 피복층을 형성하기 전에, 배선 패턴의 하단부인 기재 금속층의 노출 부분을 은폐하도록 도금층을 형성할 수 있다.

여기에서 형성되는 은폐 도금층은, 적어도, 배선 패턴의 하단부인 기재 금속층상에 형성되지만, 배선 패턴 전체에 은폐 도금층을 형성할 수도 있다. 이와 같이 하여 형성되는 은폐 도금층의 예로서는, 주석 도금층, 금 도금층, 니켈-금 도금층, 땜납 도금층, 납프리 땜납 도금층, Pd 도금층, Ni 도금층, Zn 도금층 및 Cr 도금층 등이 있으며, 이들 도금층은 단층이라도 복수의 도금층을 적층한 복합 도금층이라도 무방하고, 특히 본 발명에서는, 주석 도금층, 금 도금층, 니켈 도금층, 니켈-금 도금층이 바람직하다. 한편, 이 은폐 도금은, 형성된 배선 패턴을, 단자 부분을 노출하도록 하여 수지 보호층을 형성한 후, 노출되는 단자 부분에 형성하여도 된다.

이러한 은폐 도금층의 두께는, 도금의 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있지만, 통상적으로는 O.005 내지 5.0㎛, 바람직하게는 O.005 내지 3.0㎛의 범위 내의 두께로 설정된다. 또한, 전체 면에 은폐 도금을 하고, 단자 부분을 노출시켜 수지 보호층을 형성한 후, 다시 수지 보호층으로부터 노출되는 부분에 단자 부분에 재차 동일한 금속을 이용하여 도금 처리하여도 된다. 이와 같은 두께의 은폐 도금층을 형성함으로써도, 배선 패턴을 형성하는 기재 금속층으로부터의 마이그레이션의 발생을 방지할 수 있다.

이러한 은폐 도금층은, 전해 도금법 혹은 무전해 도금법 등에 의해 형성할 수 있다.

이와 같이 하여 배선 패턴을 은폐 도금 처리함으로써, 배선 패턴의 절연 기판측에 있는 부동태화한 기재 금속층의 표면 및 측벽부가 은폐 도금층에 의해 은폐되어, 이종 금속 간에 전위차가 생겨도 배선 패턴 간의 절연 저항이 충분히 높기 때문에, 기재 금속층으로부터의 마이그레이션의 발생을 유효하게 방지할 수 있다. 특히 상기와 같이 하여 은폐 도금함으로써, 기재 금속층의 측벽부까지 은폐 도금층에 의해 피복되어 기재 금속이 노출되지 않았기 때문에, 배선 패턴 간에서의 절연 신뢰성이 높고, 또한, 마이그레이션 등에 의한 경시적인 절연 불량도 생기기 어렵다. 한편, 이 은폐 도금은, 기재 금속층으로부터의 마이그레이션의 발생의 방지 등을 주된 목적으로 하고 있는 것이지만, 이와 같은 기재 금속층의 은폐에 한정하지 않고, 예를 들면, 이후의 단자 부분의 도금 공정 등에서의 공식(孔蝕)의 발생 방지 등을 목적으로 하는 것이라도 무방하다.

이와 같이 하여 필요에 따라 은폐 도금을 한 후, 배선 패턴의 단자 부분을 남기고 배선 패턴 및 배선 패턴이 형성되어 있는 부분의 절연 필름을 덮도록 수지 보호층을 형성한다. 이 수지 보호층은, 예를 들면, 스크린 인쇄 기술을 이용하여 솔더레지스트 잉크를 원하는 부분에 도포함으로써 형성할 수도 있고, 또한 접착제층을 갖는 수지 필름을 미리 원하는 형상으로 부형하고, 이 부형된 수지 필름을 접착함으로써 형성할 수도 있다.

이와 같이 하여 솔더레지스트층 등의 수지 보호층을 형성한 후, 수지 보호층으로부터 노출된 부분의 배선 패턴 표면에 도금층을 형성한다. 즉, 상기 솔더레지스트층 혹은 수지 보호층으로부터 노출되어 있는 단자 부분을 도금 처리한다. 이 도금 처리는, 프린트 배선 기판에 전자 부품을 실장할 때에 전자 부품에 형성된 범 프 전극 등과 이 프린트 배선 기판의 단자를 전기적으로 접속시키는 것이며, 또한, 이 전자 부품이 실장된 프린트 배선 기판(반도체 장치)을 전자 기기에 내장할 때에 프린트 배선 기판과 다른 부재와의 전기적 접속을 확립하기 위한 것이다.

이와 같이 하여 형성되는 도금층으로서는, 예를 들면, 주석 도금층, 금 도금층, 은 도금층, 니켈-금 도금층, 땜납 도금층, 납프리 땜납 도금층, 팔라듐 도금층, 니켈 도금층, 아연 도금층 및 크롬 도금층 등을 들 수 있다. 이 도금층은 단층이라도 복수의 도금층이 적층된 복합 도금층이라도 무방하다. 또한, 상기와 같은 금속 도금층은, 상기의 금속으로 이루어지는 순금속층이라도, 다른 금속이 확산된 확산층을 갖고 있어도 된다. 확산층을 형성하는 경우에는, 확산시키려고 하는 금속(혹은 금속 도금층)의 표면에 확산층을 형성하는 금속으로 이루어지는 도금층을 형성하고, 예를 들면 가열 처리 등에 의해, 하층의 금속과 상층의 금속은 서로 확산되어 확산층이 형성된다.

또한, 이와 같은 도금층은, 통상적으로는 단일 프린트 배선 기판에 있어서는 동일한 금속으로 이루어지는 도금층이지만, 반드시 단일 프린트 배선 기판에서 금속 도금층이 동일한 금속으로 형성되어 있을 필요는 없고, 단자에 의해 도금층을 형성하는 금속의 종류가 상이하여도 무방하다.

상기와 같은 도금층은, 전기 도금법 혹은 무전해 도금법 등의 통상의 도금법에 의해 형성할 수 있다.

이와 같은 도금층의 평균 두께는, 형성하는 도금층의 종류에 따라 상이하지만, 통상적으로는 5 내지 12㎛의 범위 내에 있다. 한편, 배선 패턴이 복수의 도금 층을 갖는 경우에는, 상기 도금층의 평균 두께는, 배선 패턴에 형성된 도금층 전체의 두께이다.

상기와 같이 하여 형성된 배선 패턴의 단면 형상의 예를 도 3의 (1) 내지 (4)에 도시한다. 도 3에 있어서, 참조 번호 11은 절연 필름이고, 참조 번호 12는 기재 금속층이고, 참조 번호 20은 도전성 금속층이고, 참조 번호 16은 도금층이다.

상기와 같이 하여 형성된 프린트 배선 기판의 단자와, 전자 부품에 형성된 범프 전극 등의 전극을 전기적으로 접속하여 IC 칩 등의 전자 부품을 실장하고, 이 접속 부분을 포함하여 전자 부품 및 그 주위를 수지 밀봉함으로써, 반도체 장치를 제조할 수 있다.

본 발명의 프린트 배선 기판 및 반도체 장치는, 복수의 에칭 공정에서 사용되는 에칭액에 유래하는 금속을, 환원성 물질을 함유하는 수용액을 이용하여 처리함으로써 제거하고 있으므로, 형성된 배선 패턴 및 배선 패턴 간에서의 에칭액 유래의 금속의 잔류량이 0.05㎍/㎠ 이하, 더 바람직하게는 0.000002 내지 0.003㎍/㎠로 매우 미량으로 하는 것이 가능해지고, 따라서, 잔존 금속에 기인하는 마이그레이션 등이 발생하기 어려우며, 또한, 잔존 금속에 의해 이후의 공정에서 사용되는 도금액 등이 오염되지 않아 매우 신뢰성이 높은 프린트 배선 기판을 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 프린트 배선 기판 혹은 반도체 장치는, 배선 패턴 및 절연 필름상에서의 에칭액 유래의 금속의 잔류량이 현저히 적고, 따라서, 본 발명의 프린트 배선 기판 혹은 반도체 장치는, 마이그레이션 등에 의해 배선 패턴 간의 전기 저항값이 변동하는 일이 현저히 적다. 즉, 본 발명의 프린트 배선 기판 및 반 도체 장치는, 에칭액 유래의 금속의 잔류량이 현저히 적고, 이러한 잔류 금속에 기인하는 마이그레이션 등이 생기기 어려우며, 장시간 전압을 계속 인가한 후의 절연 저항과 전압을 인가하기 전의 절연 저항 사이에 실질적인 변동이 없어, 프린트 배선 기판으로서 매우 높은 신뢰성을 갖는다.

본 발명의 프린트 배선 기판은, 배선 패턴(혹은 리드)의 폭이 30㎛ 이하, 바람직하게는 25 내지 5㎛의 폭의 배선 패턴을 갖고, 또한 피치폭이 50㎛ 이하, 바람직하게는 40 내지 20㎛의 피치폭을 갖는 프린트 배선 기판에 적합하다.

이와 같은 본 발명의 프린트 배선 기판에는, 프린트 회로 기판(PWB), FPC(Flexible Printed Circuit), TAB(Tape Automated Bonding) 테이프, COF(Chip On Film), CSP(Chip Size Package), BGA(Ball Grid Array),μ-BGA(μ-Ball Grid Array) 등이 있다.

또한, 전술의 본 발명의 프린트 배선 기판에 있어서는, 절연 필름으로서 폴리이미드 필름을 사용하고, 절연 필름의 표면에 배선 패턴이 형성된 프린트 배선 기판을 중심으로 설명하였지만, 본 발명의 반도체 장치는, 배선 패턴에 전자 부품을 실장하고, 실장된 전자 부품의 주위가 수지로 밀봉됨으로써 형성되어 있어, 이 반도체 장치도 매우 높은 신뢰성을 갖고 있다.

[실시예]

다음에 본 발명의 프린트 배선 기판 등 및 그 제조 방법에 대해 실시예를 들어 더 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 한정되는 것은 아니다. 한편, 이하에 기재하는 절연 저항값은 모두 항온항습조 외에서의 실온에서의 측정치이다.

제1 실시예

35㎜폭으로, 평균 두께 38㎛의 폴리이미드 필름(우베코산(宇部興産)(주) 제품, 유피렉스 S)의 한쪽 표면을 역스퍼터에 의해 조화(粗化) 처리한 후, 이하의 조건으로 니켈·크롬 합금을 스퍼터링하여 평균 두께 40㎚의 크롬·니켈 함금층을 형성하여 기재 금속층으로 하였다. 즉, 38㎛ 두께의 폴리이미드 필름을 100℃에서 3×10^-5Pa의 조건으로 10분간 처리한 후, 장치 내를 100℃×0.5Pa의 압력으로 탈가스하고 크롬·니켈 합금의 스퍼터링을 행하여 기재 금속층을 형성하였다.

상기와 같이 하여 형성된 기재 금속층 상에, 전기 도금법에 의해, 동을 석출시켜 두께 8㎛의 전해동층(도전성 금속층)을 형성하였다.

이렇게 하여 형성된 전해동층의 표면에 감광성 수지를 도포하고, 노광·현상 하여, 배선 피치 30㎛(라인폭; 15㎛, 스페이스폭; 15㎛)의 빗살형 전극용의 패턴을 형성하고, 이 패턴을 마스킹재로 하여 전해동층을 HCl; 100g/리터를 포함하는 농도 12%의 염화제2동 에칭액을 이용하여 30초간 에칭하여 배선 패턴을 제조하였다.

얻어진 배선 패턴 상의 감광성 수지로 형성된 마스킹재를, NaOH+Na₂CO₃ 용액으로 40℃×30초간 처리함으로써 제거하였다.

계속해서 산세액으로서 K₂S₂O₈+H₂SO₄ 용액을 이용하여, 30℃×10초 처리하여 전해동층과 기재 금속층(Ni-Cr 합금)을 산세하였다.

다음으로, 제1 처리액인 17g/리터의 HCl과 17g/리터의 H₂SO₄를 포함하는 용 액을 이용하여, 필름 캐리어 테이프를 50℃×30초에 걸쳐 처리하여 Ni-Cr 합금으로 이루어지는 기재 금속층의 Ni를 용해하였다.

또한, 마이크로 에칭액으로서 K₂S₂O₈+H₂SO₄ 용액을 이용하여, 배선 패턴의 연부로부터 내측을 향해 처리 깊이가 O.3㎛가 되도록 Cu 도체를 선택적으로 용해시켰다(Cu 도체의 후퇴).

또한 제2 처리액으로서 40g/리터의 과망간산 칼륨+20g/리터 KOH 용액을 이용하여, 65℃에서 30초간 처리하여 기재 금속층 중에 함유되는 Cr을 용해하였다. 이 제2 처리액은, 기재 금속층 중의 크롬을 용해 제거할 뿐만 아니라, 조금 잔존하는 크롬을 산화하여 부동태화할 수 있었다.

다음으로, 절연 필름상 및 패턴 상에 부착되어 잔존하고 있는 Mn을 제거하기 위해, 40g/리터의 옥살산 2수화((COOH)₂-2H₂O)를 용해한 옥살산 수용액을 이용하여 기판을 40℃에서 1분간 세정하여, 잔존 Mn을 용해 제거하였다. 그 후, 23℃의 순수로 15초간 세정을 행하였다.

이렇게 옥살산 수용액으로 40℃×1분간 세정했을 경우의 기판에 부착 잔존하고 있는 Mn은 O.0003㎍/㎠이었다. 이에 반해, 옥살산 수용액에 의한 세정을 행하지 않았던 경우(제1 참고예)에는 O.14㎍/㎠으로서, 옥살산 수용액 세정을 행하지 않는 경우에는 상당량의 Mn이 기판상에 잔존하여, 이 Mn이 후속 공정에서 제거되지 않고 잔존한채로 프린트 배선 기판이 형성될 우려가 있어, 프린트 배선 기판의 품질 열화를 초래하는 원인이 되는 경우가 있다. 또한, 이와 같이 잔존하는 Mn은, 이후의 공정에서 사용되는 약액을 오염시켜, 프린트 배선 기판의 외관 혹은 품질의 저하를 초래하는 원인이 되기도 하였다.

상기와 같이 하여 배선 패턴을 형성한 후, 형성된 배선 패턴에 두께 O.01㎛ 두께로 무전해 주석 도금을 실시하였다.

또한, 상기와 같이 하여 주석 도금층에 의해 배선 패턴을 은폐한 후, 접속 단자 및 외부 접속 단자를 노출시키도록 솔더레지스트층을 형성하였다.

한편, 솔더레지스트층으로부터 노출되어 있는 내부 접속 단자 및 외부 접속 단자에, 0.5㎛ 두께의 Sn 도금을 행하고 가열하여 소정의 순Sn층(Sn 도금 총 두께; 0.51㎛, 순Sn층 두께; 0.25㎛)을 형성하였다.

이렇게 해서 형성된 배선 패턴의 단면 형상은, 도 3의 (2)에 근사한 형상을 갖고 있다.

이렇게 해서 빗살형 전극이 형성된 프린트 배선 기판을 85℃ 85%RH의 조건으로 40V의 전압을 인가하여 1000시간 도통 시험(HHBT)을 행하였다. 이 도통 시험은 촉진 시험으로서, 단락이 발생할 때까지의 시간(예를 들면 절연 저항값이 1×10⁸Ω 미만이 될 때까지의 시간)을, 일단 1000시간 정도로 설정한 시험이며, 1000시간을 경과한 시점에서 절연 저항값이 1×10⁸Ω 미만의 것은, 일반적인 기판으로서 사용할 수 없다. 또한, 1000시간 경과 후의 절연 저항값이 1×10¹⁴Ω 미만의 것은, 실용적으로는 문제를 일으킬 우려가 있다.

제1 실시예에서 제조한 프린트 배선 기판은, 절연 신뢰 시험 전의 절연 저항 은 6×10¹⁴Ω이고, 절연 신뢰성 시험 후에 측정한 절연 저항은 6×10¹⁴Ω으로서, 양자의 사이에 전압을 인가한 것에 수반하는 절연 저항의 실질적인 차이는 볼 수 없었다.

이에 반해 옥살산 처리를 행하지 않았던 샘플(제1 참고예)의 절연 신뢰성 시험 후에 측정한 절연 저항은 1.0×10¹⁴Ω으로서, 옥살산을 이용한 처리를 행함으로써 얻어진 프린트 배선 기판의 절연 신뢰성이 향상되었다.

결과를 표 1에 기재한다.

제2 실시예

평균 두께 38㎛의 폴리이미드 필름(우베코산(주) 제품, 유피렉스 S)의 한쪽 표면을 역스퍼터에 의해 조화 처리한 후, 이하의 조건으로 니켈·크롬 합금을 스퍼터링하여 평균 두께 40㎚의 크롬·니켈 함금층을 형성하여 기재 금속층으로 하였다. 즉, 38㎛ 두께의 폴리이미드 필름을 100℃, 3×10^-5Pa에서 10분간 처리한 후, 장치 내의 압력을 100℃×0.5Pa로 하여 크롬·니켈 합금의 스퍼터링을 행하여 기재 금속층을 형성하였다.

이렇게 하여 형성된 전해동층의 표면에 감광성 수지를 도포하고, 노광·현상 하여, 배선 피치 30㎛(라인폭; 15㎛, 스페이스폭; 15㎛)의 빗살형 전극용의 패턴을 형성하고, 이 패턴을 마스킹재로 하여 전해동층을 HCl; 100g/리터를 포함하는 농도 12%의 염화제2동 에칭액을 이용하여 30초간 에칭하여 감광성 수지로 형성한 패턴과 상사형의 배선 패턴을 제조하였다.

계속해서 제1 처리액으로서 K₂S₂O₈+H₂SO₄ 용액으로 30℃×10초 처리하여, 동과 기재 금속층(Ni-Cr 합금)을 산세하였다.

다음으로, 제2 처리액으로서 농도 40g/리터의 과망간산 칼륨+20g/리터의 KOH 에칭액을 이용하여, 40℃×1분에 걸쳐 Ni-Cr 합금 장출부를 부동태화하고, 다시 선간에 약간 잔존하는 크롬을 가능한 한 용출함과 동시에, 전부 제거할 수 없었던 크롬을 산화 크롬으로서 부동태화하였다.

다음으로, 회로 기판의 필름상 및 패턴상에 부착되어 잔존하고 있는 Mn을 제거하기 위해, 40g/리터의 옥살산 2수화((COOH)₂-2H₂O)를 용해한 옥살산 수용액을 이용하여 기판을 40℃에서 1분간 세정하여, 잔존 Mn을 용해 제거하였다. 그 후, 23℃의 순수로 15초간 세정을 행하였다.

이렇게 옥살산 수용액으로 40℃×1분간 세정했을 경우의 기판에 부착 잔존하고 있는 Mn은 O.00056㎍/㎠이었다. 이에 반해, 옥살산 수용액에 의한 세정을 행하지 않았던 경우(제2 참고예)는, 잔류 Mn량은 O.11㎍/㎠였다.

또한, 0.5㎛ 두께의 Sn 도금을 행하고 가열하여 소정의 순Sn층을 형성하였다.

이렇게 하여 형성된 배선 패턴의 단면 형상은, 도 3의 (1)에 근사한 형상을 갖고 있다.

이렇게 빗살형 전극이 형성된 프린트 배선 기판을 85℃ 85%RH의 조건으로 40V의 전압을 인가하여 1000시간 도통 시험(HHBT)을 행하였다. 이 프린트 배선 기판의 절연 신뢰 시험 전의 절연 저항은 5×10¹⁴Ω이고, 절연 신뢰성 시험 후에 측정한 절연 저항은 5×10¹⁴Ω으로서, 양자의 사이에 전압을 인가한 것에 수반하는 절연 저항의 실질적인 차이는 볼 수 없었다.

이에 반해 옥살산 처리를 행하지 않았던 샘플(제2 참고예)의 절연 신뢰성 시험 후에 측정한 절연 저항은 3.5×10¹⁴Ω으로서, 옥살산을 이용한 처리를 행함으로써 얻어진 프린트 배선 기판의 절연 신뢰성이 향상되었다.

결과를 표 1에 기재한다.

제3 실시예

평균 두께 38㎛의 폴리이미드 필름(우베코산(주) 제품, 유피렉스 S)의 한쪽 표면을 역스퍼터에 의해 조화 처리한 후, 이하의 조건으로 니켈·크롬 합금을 스퍼터링하여 평균 두께 40㎚의 크롬·니켈 함금층을 형성하여 기재 금속층으로 하였다. 즉, 38㎛ 두께의 폴리이미드 필름을 100℃, 3×10^-5Pa에서 10분간 처리한 후, 장치 내를 100℃×0.5Pa로 조정한 크롬·니켈 합금의 스퍼터링을 행하여 기재 금속층을 형성하였다.

상기와 같이 하여 형성된 기재 금속층 상에, 전기 도금법에 의해 동을 석출시켜 두께 8㎛의 전해동층(도전성 금속층)을 형성하였다.

이렇게 하여 형성된 전해동층의 표면에 감광성 수지를 도포하고, 노광·현상 하여, 배선 피치 30㎛(라인폭; 15㎛, 스페이스폭; 15㎛)의 빗살형 전극의 패턴을 형성하고, 이 패턴을 마스킹재로 하여 전해동층을 HCl; 100g/리터를 포함하는 농도 12%의 염화제2동 에칭액을 이용하여 30초간 에칭하여 감광성 수지로 형성한 패턴과 상사형의 배선 패턴을 제조하였다.

얻어진 배선 패턴 상의 감광성 수지로 형성된 마스킹재를, NaOH+NaCO₃ 용액으로 40℃×30초간 처리함으로써 제거하였다.

계속해서 산세액으로서 K₂S₂O₈+H₂SO₄ 용액으로 30℃×10초 처리하여, 동과 기재 금속층(Ni-Cr 합금)을 산세하였다.

다음으로, Ni를 용해 가능한 제1 처리액인 15% HCl+15% H₂SO₄ 용액을 이용하여, 50℃×30초에 걸쳐 Ni-Cr 합금 장출부의 Ni를 용해함과 함께, 배선 패턴 간에 절연 필름인 폴리이미드를 노출시켰다.

또한, Cr을 용해하면서 폴리이미드를 용해할 수 있는 제2 처리액으로서, 40g/리터의 과망간산 칼륨+20g/리터 KOH 용액을 이용하여 처리함으로써 배선 패턴 간에 있는 금속을 그 아래의 폴리이미드 필름 50㎚ 두께와 함께 용해 제거하였다.

다음으로, 회로 기판의 필름상 및 패턴상에 부착되어 잔존하고 있는 Mn을 제거하기 위해, 40g/리터의 옥살산 2수화((COOH)₂-2H₂O)를 용해한 옥살산 수용액을 이 용하여 기판을 40℃에서 1분간 세정하여, 잔존 Mn을 용해 제거하였다. 그 후, 23℃의 순수로 15초간 세정을 행하였다.

이렇게 옥살산 수용액으로 40℃×1분간 세정했을 경우의 기판에 부착 잔존하고 있는 Mn은 O.00028㎍/㎠이었다. 이에 반해, 옥살산 수용액에 의한 세정을 행하지 않았던 경우(제3 참고예)는, Mn의 잔류량은 O.056㎍/㎠였다.

또한, 내부 접속 단자 및 외부 접속 단자를 노출하도록 솔더레지스트층을 형성하는 한편, 노출되어 있는 내부 접속 단자 및 외부 접속 단자에 0.5㎛ 두께의 Sn 도금을 행하고 가열하여 소정의 순Sn층을 형성하였다.

이렇게 하여 형성된 배선 패턴의 단면 형상은, 도 3의 (3)에 근사한 형상을 갖고 있다.

이렇게 빗살형 전극이 형성된 프린트 배선 기판을 85℃ 85%RH의 조건으로 40V의 전압을 인가하여 1000시간 도통 시험(HHBT)을 행하였다. 얻어진 프린트 배선 기판의 절연 신뢰 시험 전의 절연 저항은, 7×10¹⁴Ω이고, 절연 신뢰성 시험 후에 측정한 절연 저항은 8×10¹⁴Ω으로서, 양자의 사이에 전압을 인가한 것에 수반하는 절연 저항의 실질적인 차이는 볼 수 없었다.

이에 반해 옥살산 처리를 행하지 않았던 샘플(제3 참고예)의 절연 신뢰성 시험 후에 측정한 절연 저항은 4.6×10¹⁴Ω으로서, 옥살산을 이용한 처리를 행함으로써 얻어진 프린트 배선 기판의 절연 신뢰성이 향상되었다.

결과를 표 1에 기재한다.

상기와 같이 본 발명의 프린트 배선 기판은, 에칭액 유래의 금속을, 환원성 물질을 함유하는 수용액으로 처리하여 제거하고 있으므로, 프린트 배선 기판의 표면에서의 에칭액 유래 금속의 잔류량이 현저히 적고, 이러한 잔류 금속에 기인하는 마이그레이션의 발생 등을 방지할 수 있어, 매우 신뢰성이 높은 프린트 배선 기판 및 반도체 장치를 얻을 수 있다. 또한, 프린트 배선 기판의 제조에 있어서, 에칭액 유래의 금속이 제거되고 있으므로, 이후의 공정에서의 처리액, 나아가서는 장치가, 에칭액 유래의 금속에 의해 오염되지 않고, 효율적으로 프린트 배선 기판 및 반도체 장치를 제조할 수 있다. 또한, 환원성 물질을 함유하는 처리액으로 에칭액 유래의 금속을 효율적으로 제거할 수 있으므로, 수세 공정을 단축할 수 있어, 본 발명의 제조 방법을 채용함으로써 효율적으로 프린트 배선 기판을 제조할 수 있다.

Claims

절연 필름과,

상기 절연 필름의 적어도 한쪽의 표면에 형성된 니켈 및 크롬을 함유하는 기재 금속층 및

상기 기재 금속층 상에 형성된 도전성 금속층을 갖는 기재 필름을,

도전성 금속을 용해하는 도전성 금속 에칭 공정 및 기재 금속을 용해하는 기재 금속 에칭 공정에서 선택적으로 에칭하여 배선 패턴을 형성하는 프린트 배선 기판의 제조 방법에 있어서,

상기 기재 금속 에칭 공정은,

산성 용액에서 니켈을 용해하는 에칭 공정 및

상기 니켈의 에칭 공정 후에 크롬을 용해해, 절연 필름상의 패턴 형성 부분 이외의 표면에 잔존하는 금속을 제거하는 산화성 에칭 공정을 포함하고,

상기 도전성 금속 에칭 공정과 기재 금속 에칭 공정에 의하여 상기 배선 패턴이 형성된 기재 필름을 환원성 물질을 함유하는 환원성 수용액과 접촉시키는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 도전성 금속 에칭 공정과 상기 기재 금속 에칭 공정의 사이에,

상기 기재 필름을 과산화물 함유 에칭제에 접촉시켜 상기 도전성 금속을 상기 기재 금속에 대하여 선택적으로 에칭하는 마이크로에칭 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 기재 금속 에칭 공정은 상기 기재 금속을 용해 및 부동태화할 수 있는 처리액으로 상기 기재 금속을 처리하는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
삭제
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 환원성 수용액에 함유되는 환원성 물질이, 환원성을 갖는 유기산 혹은 그 염인 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
제5항에 있어서,

상기 환원성을 갖는 유기산이 아스코르브산, 옥살산, 구연산 및 유기 카르복시산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 한 종류의 유기산인 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 환원성 수용액과 접촉시키는 배선 패턴이 형성된 배선 기판의 표면에, 과망간산칼륨 또는 과망간산나트륨인 산화성 무기 화합물로부터 유래하는 금속 혹은 금속 화합물이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

기재 필름을 상기 환원성 수용액과 접촉한 후, 2초 이상 유수로 수세하는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 형성된 프린트 배선 기판에서의 에칭액 유래의 금속의 잔류량이, 0.05㎍/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제9항에 있어서,

상기 형성된 프린트 배선 기판에서의 에칭액 유래의 금속의 잔류량이, 0.000002 내지 0.03㎍/㎠의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
삭제
청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도전성 금속층이 동 또는 동합금으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 절연 필름이, 폴리이미드 필름인 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
삭제
절연 필름의 적어도 한쪽 표면에 형성된 기재 금속층 및 도전성 금속층을 복수의 에칭 공정으로 선택적으로 에칭함에 따라 형성된 배선 패턴을 가지는 프린트 배선 기판으로서,

상기 프린트 배선 기판에서 에칭액 유래의 금속 잔류량이 0.05 ㎍/㎠이하이고, 상기 기재 금속층이 니켈 및 크롬을 함유하며,

상기 배선 패턴의 단면에서의 도전성 금속층 하단부의 폭이, 상기 단면에서의 기재 금속층의 상단부의 폭보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판.
절연 필름의 적어도 한쪽 표면에 형성된 기재 금속층 및 도전성 금속층을 복수의 에칭 공정으로 선택적으로 에칭함에 따라 형성된 배선 패턴을 가지는 프린트 배선 기판으로서,

상기 프린트 배선 기판에서 에칭액 유래의 금속 잔류량이 0.05 ㎍/㎠이하이고, 상기 기재 금속층이 니켈 및 크롬을 함유하며,

상기 배선 패턴을 구성하는 기재 금속층이, 상기 배선 패턴을 구성하는 도전성 금속층보다 폭 방향으로 돌출하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판.
절연 필름의 적어도 한쪽 표면에 형성된 기재 금속층 및 도전성 금속층을 복수의 에칭 공정으로 선택적으로 에칭함에 따라 형성된 배선 패턴을 가지는 프린트 배선 기판으로서,

상기 프린트 배선 기판에서 에칭액 유래의 금속 잔류량이 0.05 ㎍/㎠이하이고, 상기 기재 금속층이 니켈 및 크롬을 함유하며,

상기 절연 필름의 배선 패턴이 형성되어 있지 않은 부분의 절연 필름의 두께가, 상기 배선 패턴이 형성되어 있는 절연 필름의 두께보다 1 내지 100 ㎚ 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 에칭액 유래의 금속이, 에칭액에 함유되는 산화성 금속 화합물을 형성하고 있던 금속인 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판.
제18항에 있어서,

상기 산화성 금속 화합물을 형성하고 있던 금속이, 망간인 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판.
청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 에칭액 유래의 금속의 잔류량이, O.000002 내지 0.03 ㎍/㎠의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판.
삭제
청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도전성 금속층이, 동 또는 동합금으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판.
청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 절연 필름이, 폴리이미드 필름인 것을 특징으로 하는 프린트 배선 기판.
상기 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 프린트 배선 기판에, 전자 부품이 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.