KR102429398B1

KR102429398B1 - 프리 딥 용액 처리 장치 및 이를 이용한 무전해 동도금 방법

Info

Publication number: KR102429398B1
Application number: KR1020200004127A
Authority: KR
Inventors: 성 욱 전; 정보묵; 박명환; 안재학
Original assignee: 와이엠티 주식회사
Priority date: 2020-01-13
Filing date: 2020-01-13
Publication date: 2022-08-04
Also published as: KR20210090868A

Abstract

본 발명의 무전해 동도금 방법은 무전해 도금액을 사용하여 도금 대상 표면에 동도금 막을 형성하는 방법으로서, 도금 대상 표면의 이물을 제거하는 단계와, 상기 이물이 제거된 도금 대상 표면을 프리 딥 용액으로 처리하는 단계와, 상기 프리 딥 용액으로 처리된 도금 대상 표면을 촉매화 처리하는 단계와, 상기 촉매화 처리된 도금 대상 표면을 무전해 도금액으로 처리하는 단계를 포함하고, 상기 프리 딥 용액은 구리 이온을 제거하는 과정으로 처리된 것을 특징으로 한다.

Description

프리 딥 용액 처리 장치 및 이를 이용한 무전해 동도금 방법{Apparatus for treating pre-dip solution and electroless plating of copper using the same}

본 발명은 프리 딥 용액 처리 장치 및 이를 이용한 무전해 동도금 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무전해 동도금 과정에서 이물의 발생을 억제하고 이후 단계에서 동도금막의 패턴에 단락이 방지하기 위한 프리 딥 용액 처리 장치 및 이를 이용한 무전해 동도금 방법에 관한 것이다.

도금법은 금속 이온이 포함된 도금액을 이용하여 도금 대상 표면에 금속을 석출시켜 막을 형성하는 방법이다. 도금법은 도금 대상 표면에 전계를 가한 상태에서 수행되는 전해 도금법과 치환도금이나 환원도금과 같은 무전해 도금법으로 크게 나누어진다.

이중 무전해 도금법은 도체가 아닌 표면에 금속막을 형성할 수 있다는 장점 때문에 공정의 응용도 높다. 예를 들어 무전해 도금법은 동박적층판과 같은 인쇄회로기판의 홀 필링에 이용될 수 있다. 동박 적층판을 이용한 인쇄회로기판의 제조과정은, 기판 위에 절연층으로 분리된 동박층을 형성하고, 동박층 및 절연층에 홀을 가공하는 홀 가공 공정과, 홀의 내부에 전도체를 충진하여 서로 다른 층의 동박 패턴 사이를 전기적으로 연결하는 공정을 홀 필링 공정을 포함한다. 이때, 가공된 홀이 내부면은 절연체이므로 무전해 도금을 통해 얇은 금속막을 형성하고, 다시 전해 도금을 통하여 홀 내부에 금속물질을 채우는 과정이 이루어진다. 이때 무전해 도금 과정에서 이물이 생성되어 동박 적층판의 동박층 위에 이물이 남게 되면, 동박층의 에칭 단계에서 이물이 에칭을 방해하여 동박층의 패턴 사이에 단락이 발생할 수 있다.

무전해 도금법이 이용되는 또 다른 공정은 세미에디티브 공법이다. 세미에디티브 공법은 금속을 패터닝하기 위한 방법으로서, 원하는 패턴 형성을 위하여 금속패턴을 형성할 금속막을 증착하고 금속막의 상부부터 하부까지 에칭하는 전통적인 패터닝 공정 대신에, 하부에 금속 패턴과 대응하는 얇은 금속막을 형성하고 그 위에 소정의 패턴을 가지는 마스크층을 형성한 후에 노출된 금속막 위에만 전해도금이 이루어지도록 하고, 하부의 얇은 금속막을 다시 에칭하는 공정이다. 이러한 세미에디티브 공정에 관한 선행문헌으로는 한국공개특허 제2003-73919호가 있다. 상기 선행문헌은 내층 기판의 양면 전체를 무전해 동도금하여 동박을 입히는 제1동도금 단계와, 상기 동박상에 드라이 필름을 도포하고, 노광 및 현상하여 회로패턴이 형성될 부분의 동박을 외부로 노출시키는 이미징 단계와, 상기 외부로 노출된 동박상에 전기 동도금에 의해 회로패턴을 형성하는 제2동도금 단계와, 드라이필름을 제거하는 스트립 단계와, 상기 회로패턴들 사이의 동박을 플래시 에칭하여 제거하고, 상기 회로패턴 표면을 흑화처리하여 조도를 형성하는 내층기판 표면처리 단계와, 상기 조도가 형성된 회로패턴상에 유전층을 적층하고 상기 단계들을 반복 수행하는 레이업 단계를 포함하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법으로서, 상기 내층기판 표면처리 단계는 과수황산계의 흑화처리만으로 상기 회로패턴들 사이의 동박 제거 및 상기 회로패턴 표면의 조도 형성을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 단일 에칭 세미 애디티브 방식을 이용한 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 관하여 개시하고 있다.

이때, 드라이 필름을 제거한 후에 패턴들 사이의 동박을 플래시 에칭하는 과정에서 동박의 일부라도 에칭되어 제거되지 않는 경우에는 패턴들간의 단락이 발생하게 된다. 이러한 단락은 제1동도금 단계 또는 제2동도금 단계에서 이종의 이물이 형성될 경우에 발생할 수 있는데, 이의 방지를 위하여 동도금 과정에서 순수한 구리 이외의 다른 고형물이 막에 섞이거나 이물로 오염되는 것이 중요하다.

패턴의 단락을 방지하기 위하여 무전해 동도금층 형성시에 이물이 발생하는 것을 방지하는 선행기술은 한국등록특허 제1469214호에 개시되어 있다. 상기 선행기술은 무전해 도금을 프리 딥 용액 처리 후에 특정 계면활성제를 제외한 다른 계면활성제를 제거하는 공정을 추가하여 촉매 처리 과정에서 팔라듐 이온과 음이온성 계면활성제가 응집되는 것을 방지하는 기술이다. 다만 이러한 선행기술은 무전해 도금의 전처리 단계에서 특정 공정을 추가하거나 특정 케미칼을 사용하는 등 공정 안정성 측면에서 불리한 점을 가지고 있으므로, 기존의 공정을 이용하면서도 무전해 도금막의 이물 생성을 방지하기 위한 새로운 기술 개발의 필요성이 크다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 무전해 도금 과정에서 이물의 생성을 억제할 수 있는 무전해 동도금 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 무전해 동도금 방법에 사용되는 프리 딥 용액 처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는 상기 무전해 동도금 방법을 이용하여 금속 패턴을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 무전해 도금액을 사용하여 도금 대상 표면에 동도금 막을 형성하는 방법으로서, 도금 대상 표면의 이물을 제거하는 단계와, 상기 이물이 제거된 도금 대상 표면을 프리 딥 용액으로 처리하는 단계와, 상기 프리 딥 용액으로 처리된 도금 대상 표면을 촉매화 처리하는 단계와, 상기 촉매화 처리된 도금 대상 표면을 무전해 도금액으로 처리하는 단계를 포함하고, 상기 프리 딥 용액은 구리 이온을 제거하는 과정으로 처리된 것을 특징으로 하는 무전해 동도금 방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 프리 딥 용액을 처리하는 과정에 이온 교환 수지가 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 프리 딥 용액을 처리하는 과정에 전해법이 이용될 수 있다.

본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 프리 딥 용액을 수용할 수 있고 양극과 음극이 구비된 처리 욕조와, 상기 양극과 음극에 전압을 인가하기 위한 전해용 전원을 포함하는 프리 딥 용액 처리 장치를 제공한다.

본 발명이 일 구현예에 따르면, 상기 처리 욕조는 프리 딥 용액이 유입되는 프리 딥 용액 유입부와, 상기 처리 욕조의 프리 딥 용액을 프리 딥 욕조로 회수하기 위한 프리 딥 용액 유출부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 프리 딥 용액 처리 장치는 상기 프리 딥 용액 유출부와 프리 딥 욕조 사이에 설치된 필터부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 프리 딥 용액 처리 장치는 상기 처리 욕조의 프리 딥 용액에 존재하는 구리 농도를 측정하기 위한 구리 농도 측정부를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 상기 세 번째 과제를 달성하기 위하여, 홀 가공된 구리막 기판을 패터닝하는 방법으로서, 기판을 프리 딥 용액으로 처리하는 단계와, 상기 프리 딥 용액으로 처리된 기판을 촉매화 처리하는 단계와, 상기 촉매화 처리된 기판을 무전해 도금액으로 처리하는 단계와, 상기 무전해 도금액으로 처리된 기판 위에 소정의 패턴을 가지는 마스크층을 형성하는 단계와, 상기 마스크층을 이용하여 기판의 구리막을 에칭하는 단계를 포함하고, 상기 프리 딥 용액은 구리 이온을 제거하는 과정으로 처리된 것을 특징으로 하는 금속 패턴 형성 방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 프리 딥 용액을 처리하는 과정에 전해법이 이용될 수 있다.

본 발명의 프리 딥 용액 처리 장치 및 이를 이용한 무전해 동도금 방법은 아래의 효과를 가진다.

1. 본 발명의 프리 딥 용액 처리 장치는 수평타입의 무전해 동도금 과정에서 프리 딥 용액에 축적된 구리 이온을 제거하여 구리 이온이 이후 공정인 촉매화 공정으로 유입되는 것을 방지한다.

2. 프리 딥 용액 처리 장치가 적용된 무전해 동도금 공정에서는 촉매화 공정에 구리 이온이 유입되는 것이 방지되므로, 촉매화 용액에 포함된 알칼리와 구리 이온이 반응하여 수산화구리 또는 수산화구리와 팔라듐 복합체와 같은 고형물이 발생하는 것이 억제될 수 있다.

3. 촉매화 과정에서 생성된 고형물은 기판 위에 잔류하여 이후의 에칭 공정에서 무전해 동도금막의 에칭에 대한 마스킹 역할을 하여 패턴에 단락이 생길 수 있는데, 본 발명의 프리 딥 용액 처리 장치가 적용된 경우에는 상기와 같은 단락 불량의 발생을 방지할 수 있다.

4. 프리 딥 용액 처리 장치가 전해방법을 이용하는 경우에는 전해 조건을 조절하여 프리 딥 용액의 처리 속도를 조절할 수 있으므로, 도금 속도, 처리 용량 등에 맞추어 공정 속도를 제어할 수 있고, 특히 프리 딥 용액 내의 구리 이온 농도를 고려하여 전해 조건을 제어함으로써 실시간으로 프리 딥 용액을 처리하여 프리 딥 욕조로 공급할 수 있다.

5. 본 발명의 프리 딥 용액 처리 장치에 구비된 구리 농도 측정부는 실시간으로 프리 딥 용액의 구리 농도를 측정할 수 있고, 측정된 구리 농도에 맞추어 전해조건을 조절할 수 있으므로, 이온교환수지를 이용한 구리 이온제거 방법에 비하여 공정의 안정성 향상(구리 이온의 재유입 방지) 및 공정효율 향상(구리 이온 제거 속도 향상)의 효과를 가진다.

도 1은 일반적인 무전해 동도금 과정을 순차적으로 나타낸 것이다.
도 2는 종래의 무전해 동도금 과정에서 고형물이 발생하는 원인을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 프리 딥 용액 처리 장치가 적용되지 않은 동도금 패턴에 단락이 발생한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 프리 딥 용액 처리 장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 5는 전해방법의 프리 딥 용액 처리장치에서 구리 이온이 제거되는 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 프리 딥 용액 처리 장치가 적용된 경우에 동도금 패턴에 단락이 발생하지 않은 결과를 나타낸 것이다.

무전해 동도금 과정은 도금 대상 표면을 무전해 도금액으로 처리하기 전에 표면에 팔라듐 계열의 촉매를 흡착시키는 전처리 공정을 포함한다. 상기 전처리 공정은 산성 용액으로 표면을 처리하는 프리 딥 단계(pre-dip step) 및 프리 딥 처리된 표면에 촉매를 흡착시키는 촉매화 단계(activation step)을 포함한다.

도 1은 일반적인 무전해 동도금 과정을 순차적으로 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 먼저 도금 대상의 기판의 오일성 이물을 제거하기 위하여 세척제를 이용하여 표면을 세척한다(S1). 이어서 사용된 세척제를 제거하기 위한 수세 공정을 진행하고(S2), 기판의 표면에 형성된 무기물 등의 이물을 제거하기 위하여 약산 또는 약알칼리를 이용하여 소프트 에칭을 진행하며(S3), 에칭액을 제거하기 위하여 수세를 진행한다(S4). 이어서, 수세를 마친 기판을 프리 딥 용액에 노출시킨다(S5). 프리 딥 용액은 이후의 촉매 처리 단계에서 촉매 역할을 하는 금속 이온이 표면에 고정되도록 하는 기능기를 표면에 도입하는 과정이다. 이어서, 프리 딥 용액 처리 후에 촉매화 처리를 진행한다(S6). 촉매화 처리는 이후 단계에서의 무전해 도금액에 의한 도금이 원활하게 이루어지도록 기판 표면에 금속 원소를 흡착시키는 과정이다. 이후에 일반적으로 알려진 무전해 동도금 과정으로 수세 공정(S7), 환원액 처리(S8), 수세 공정(S9), 화학동도금 공정(S10), 수세 공정(S11) 및 건조 공정(S12)이 진행된다.

이때 프리 딥 공정(S5)과 촉매화 처리 공정(S6) 사이에는 수세 공정이 포함되지 않는데, 이는 프리 딥 공정에서 도입한 기능기를 가진 표면 흡착 물질에 촉매화 물질이 안정적으로 흡착되게 하기 위함이다. 이와 같이 프리 딥 공정과 촉매화 공정 사이에 수세 공정이 포함되지 않으므로 프리 딥 용액이 오염된 경우에 오염 물질은 도금 대상체를 따라 촉매화 공정까지 여과없이 유입될 수 있다. 도금 대상체가 동박적층판과 같은 동박 기판인 경우에 프리 딥 용액에는 구리 이온이 용출될 수 있고, 공정이 진행되면서 용출된 금속 이온의 농도는 프리 딥 용액에서 지속적으로 증가될 수 있다. 따라서, 누적된 구리 이온이 이후 단계의 촉매화 공정으로 유입되면 촉매화 용액에 포함된 알칼리와 결합하여 수산화구리와 같은 고형물이 발생할 수 있다. 아래에서 도 2를 이용하여 이 과정에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 종래의 무전해 동도금 과정에서 고형물이 발생하는 원인을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 연속적인 수평방식의 무전해 동도금 공정에서 프리 딥 용액에 구리 이온이 용출되어 축적되어 있다. 이러한 구리 이온은 프리 딥 용액의 계면활성제와 함께 촉매화 처리 공정으로 유입될 수 있는데, 촉매화 처리 공정에서 상기 구리 이온과 촉매화 처리 용액의 알칼리 물질이 반응하여 수산화구리와 같은 고형물이 생성될 수 있다. 아래의 반응식 1에 이러한 화학반응식을 나타내었다.

반응식 1

Cu²⁺ + NaOH → Na⁺ + Cu(OH)₂↓

프리 딥 용액에서 촉매화 처리 공정으로 유입된 계면활성제에 의하여 촉매화 처리 공정의 이송 롤 표면에 거품이 발생하면, 상기 반응이 거품의 계면 영역에서 일어나면서 수산화구리의 침전물은 롤의 표면에 형성되고, 형성된 수산화구리 침전물은 기판의 표면에 전사될 수 있다. 경우에 따라 상기 수산화구리 침전물은 촉매화 처리 용액에 포함된 팔라듐 이온에 의하여 구리수산화물-팔라듐 복합체 또는 구리-팔라듐 복합체를 형성하기도 한다.

상기 기판에 흡착된 고형물(침전 생성물)은 이후 단계의 패터닝 공정에서 단락을 유발하는 원인이 될 수 있다. 무전해 동도금 막을 패터닝하는 공정은 상부에 드라이 필름을 코팅하고, 드라이 필름을 소정의 패턴을 가지는 마스크로 노광 및 현상하여 패턴 마스킹을 수행하고, 에칭액으로 노출된 동도금 막을 선택적으로 제거한다. 이때, 동도금 막을 에칭하는 에칭액은 에칭 대상물에 대한 선택성을 가지므로 구리 이외의 화합물인 고형물을 에칭이 되지 않을 수 있고, 고형물 자체의 두께가 동도금 막에 비하여 두꺼우므로 에칭이 불완전하게 이루어질 수도 있다. 어떠한 경우든지 상기 고형물은 이격되어 형성되어야 할 패턴끼리의 단락을 발생시킬 수 있다.

도 3은 프리 딥 용액 처리 장치가 적용되지 않은 동도금 패턴에 단락이 발생한 결과를 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면 동도금막의 패턴 사이에 단락이 발생한 것을 알 수 있고, 이러한 원인은 촉매화 공정에서 생성된 고형물 때문이다.

본 발명은 촉매화 공정에서 고형물 생성을 억제하기 위하여 프리 딥 공정에서 유입되는 금속 이온을 제거하는 것을 특징으로 한다. 프리 딥 용액에서 금속 이온을 제거하는 과정에는 이온 교환 수지를 이용하는 방법과 전해 방법 2가지가 이용될 수 있다.

프리 딥 용액에서 이온 교환 수지를 이용하여 금속이온을 제거하는 방법은 프리 딥 용액을 이온 교환 수지가 충진된 컬럼을 통과시키면서 금속이온을 제거하는 방법이다. 이온 교환 수지는 특정 이온에 대한 선택성을 가지는 고분자 수지를 이용하는데, 본 발명의 프리 딥 용액 처리장치에서는 양이온 교환수지가 이용될 수 있다. 양이온 교환수지는 고분자 합성 과정에서 특정 음전하와 결합된 음전하의 기능기가 다른 양이온과 교환하여 치환되게 되는 원리로 작동한다. 양이온 교환 수지에 적용되는 음이온의 기능기들은 술폰산, 카르복시산 등이고, 구체적으로 술포닉 에시드 폴리스티렌-DVB 공중합체(sulfonic acid polystyrene-DVB copolymer) 등이 이용될 수 있다.

프리 딥 용액에서 금속 이온을 제거하는 또 다른 방법은 전해 방법을 이용하는 것이다. 전해 방법을 이용한 프리 딥 용액 처리 장치는 도 4에 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 프리 딥 용액이 저장된 프리 딥 공정 욕조에는 프리 딥 용액이 저장되어 있고, 프리 딥 용액에는 일정 농도의 구리 이온이 용해되어 있다. 이때, 프리 딥 용액은 프리 딥 용액 처리 욕조에 연결되는데, 처리 욕조에는 프리 딥 공정 욕조에서 프리 딥 용액이 유입되는 유입부와, 처리된 프리 딥 용액을 프리 딥 공정 욕조로 이송하기 위한 프리 딥 용액 유출부가 형성되어 있다. 프리 딥 용액 처리 욕조에는 양극과 음극이 구비되어 있고, 전해용 전원에 양극과 음극이 연결되어 있다. 프리 딥 공정 욕조과 프리 딥 용액 처리 욕조 사이의 유체 이송 통로를 통하여 프리 딥 용액이 순환하고, 프리 딥 용액 처리 욕조에서는 전해 방법에 의하여 구리 이온이 연속적으로 제거될 수 있다. 프리 딥 용액 처리 욕조의 양극과 음극에 전압이 인가되면 프리 딥 용액에 존재하던 구리 이온은 음극으로 이동하여 석출되게 된다. 이때 양극에서는 대응하는 산화 반응이 일어나면서 기체가 발생할 수 있다. 프리 딥 용액 처리 욕조의 프리 딥 용액 유출부와 프리 딥 용액 공정 욕조 사이에는 필터부가 추가로 형성되어 있다. 필터부는 프리 딥 용액에 포함된 추가적인 이물을 제거하는 기능을 한다. 프리 딥 용액 처리 욕조의 구리 이온 농도는 양그 및 음극에 인가된 전압과 처리 시간에 의존하여 변화된다.

도 5는 전해방법의 프리 딥 용액 처리장치에서 구리 이온이 제거되는 결과를 나타낸 것이다. 도 5를 참조하면, 인가되는 전압과 처리 시간에 비례하여 구리 이온의 농도가 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이때, 구리 이온의 농도는 처리된 프리 딥 용액의 일부를 처리 중에 채취하여 ICP 성분 분석을 수행함으로써 얻을 수 있었다.

프리 딥 용액 처리 장치는 구리 농도를 측정하기 위한 구리 농도 측정부를 더 포함할 수 있다. 프리 딥 용액의 구리 이온 농도는 누적된 공정 시간, 프리 딥 용액의 종류, 기판의 동박 면적 등에 따라 달라질 수 있는데, 구리 농도 측정부로 실시간으로 프리 딥 용액의 구리 농도를 측정하여 구리 이온 제거에 필요한 전해용 전원부의 전압, 처리 시간 등을 조절할 수 있게 한다.

구리 농도 측정부에는 이온 선택성 전극을 이용한 센서가 이용될 수 있다. 상기 이온 선택성 전극을 이용한 센서는 난용성 황화동과 황화은의 혼합물을 이용하여 용액 중의 구리 이온에 선택적으로 응답하며 전위를 발생시키는 방식이다. 또 다른 방식은 구리 이온과 결합하여 특정 파장대의 광을 흡수하는 로다민 발색제, 또는 8-Hydroxyquinoline 합성유도체 등을 이용하는 광학적 방법이다. 이외에도 구리 이온의 농도를 측정할 수 있는 방법이라면 구리 농도 측정부에 적용될 수 있다.

구리 농도 측정부를 이용한 방법은 2가지 측면에서 유용하다. 그 중 한 가지는 프리 딥 용액의 구리 이온 농도를 실시간으로 측정하여 프리 딥 용액을 처리하므로 프리 딥 용액의 구리 이온 농도 실시간 모니터링이 가능하다는 점이다. 또 다른 한 가지는 구리 이온 제거를 위한 전해 조건을 조절할 수 있다는 것이다. 프리 딥 용액을 처리하는 전해 조건에서 전압을 증가시키면 구리 이온의 제거 속도가 빨라지는 장점을 가지는 반면에 반대쪽 전극인 양극에서 발생되는 기체의 양이 많아지면서 기체가 프리 딥 용액에 용해되어 용액의 산도가 변화하는 등 프리 딥 용액의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 구리 농도 측정부로 구리 이온 농도를 실시간 측정하면, 이물 발생을 일으키지 않는 구리 이온의 제거 조건 내에서 프리 딥 용액의 변화를 최소화하는 조건의 전해(가능한 한 낮은 전압의 조건)를 진행할 수 있다. 즉, 프리 딥 용액 처리 욕조 내의 전해 과정에서 구리 이온의 농도와 연동하여 전해 전압을 조절할 수 있다. 전해법을 이용한 프리 딥 용액 처리장치에서, 양극에서 발생한 산화환원 반응에 의한 프리 딥 용액 변질 문제를 해결할 수 있는 또 다른 방법은 양극 주변에 격막포을 설치하는 것이다. 상기 격막포는 폴리프로필렌(Polypropylene) 재질로써 양극을 감싸 양극에서 발생한 H⁺ 이온을 용액 내로 섞이지 않게 하여 pH에 영향을 줄여 주는 역할을 한다. 즉, 프리 딥 분석 방법이 산-염기 적정으로 이루어지므로 pH가 변하게 되면 프리 딥 분석에 영향을 주기 때문에, 이러한 영향을 감소시키기 위하여 격막포를 설치하는 것이다.

도 6은 본 발명의 프리 딥 용액 처리 장치가 적용된 경우에 동도금 패턴에 단락이 발생하지 않은 결과를 나타낸 것이다. 도 6을 참조하면, 전해 방식의 프리 딥 용액 처리 장치를 이용하여 처리된 프립 용액으로 프리 딥을 수행한 경우에는 동도금 패턴 사이에 단락이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.

이하에서 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1-1(프리 딥 용액의 구리 이온 제거 처리)

프리 딥 욕조에서 4 시간 동안 공정 진행된 프리 딥 용액을 회수하여 프리 딥 용액 처리 욕조에서 전해 처리하였다.

프리 딥 용액 처리 욕조에 저장한 프리 딥 용액의 부피는 10 리터였고, 양전극과 음전극의 면적은 각각 (10cm * 15cm) * 3개, (12cm * 10cm) * 4개 였다. 전해 처리 전 구리 이온의 농도는 150ppm 이였고, 전해 조건은 인가 전압 0.5 V, 처리 시간 240 분이었다.

실시예 1-2(프리 딥 용액의 구리 이온 제거 처리)

전해 조건이 전압 1.5 V, 처리 시간 240 분인 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 전해 처리를 수행하였다.

실시예 1-3(프리 딥 용액의 구리 이온 제거 처리)

전해 조건이 인가 전압 2.5 V, 처리 시간 180 분인 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 전해 처리를 수행하였다.

실시예 1-4(프리 딥 용액의 구리 이온 제거 처리)

전해 조건이 인가 전압 5.0 V, 처리 시간 240 분인 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 전해 처리를 수행하였다.

실시예 1-5(프리 딥 용액의 구리 이온 제거 처리)

전해 조건이 인가 전압 10 V, 처리 시간 240 분인 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 전해 처리를 수행하였다.

비교예 1(프리 딥 용액의 구리 이온 제거 처리 없음)

프리 딥 욕조에서 4 시간 동안 공정 진행된 프리 딥 용액을 그대로(프리 딥 처리 욕조에서 전해 처리없이 사용) 사용하였다.

평가예 1(처리된 프리 딥 용액의 성분 분석)

ICP(inductively coupled plasma) 발광 분광 분석법을 이용하여, 전해법에 의하여 처리된 실시예 1-1 ~ 실시예 1-5 및 비교예 1의 프리 딥 용액의 성분을 분석하여 아래의 표 1에 정리하였다. 먼저 전해 처리 전후의 구리 이온 농도 변화를 분석하였다. 구리 이온의 농도 변화는 인가 전압이 높을수록 큰 것으로 나타나서, 전해 처리 과정의 인가 전압이 높을수록 구리 이온 제거 효과가 뛰어난 것으로 나타났고, 이를 도 5에 그래프로 나타내었다. 또한 전해 처리 전후의 프리딥 용액의 농도 변화를 관찰하였다. 프리딥 용액의 농도는 산도(Acidity)를 의미하며, 산-염기 적정(Titration)의 방법으로 측정하였다. 실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3에서는 프리딥 용액의 농도가 전해 처리 후에 소폭 증가하는 것으로 나타났고, 실시예 1-4, 실시예 1-5에서는 감소한 것으로 나타났다. 실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3에서 전해 처리 후에 프리딥 용액의 농도가 소폭 증가한 것은 명확히 이유를 알 수 없으나, 실시예 1-4, 실시예 1-5에서는 전해 처리 과정에서 원하지 않는 전기화학반응에 의하여 프리딥 용액 성분에 부정적인 변화가 발생한 것으로 추측한다.

표 1

실시예 2-1(무전해 도금 실시)

홀이 가공된 동박적층판에 세정, 수세, 소프트 에칭, 수세, 프리 딥, 촉매화 처리, 수세, 환원제 처리, 수세, 무전해 동도금, 수세 및 건조의 순서로 무전해 동도금을 수행하였다. 세정은 HVF Cleaner H1 40ml/L, NaOH 10g/L 45℃ 90초, 수세는 흐르는 정제수로 충분히 하였고, 소프트 에칭은 SPS 90g/L, 황산 0.5% 30℃ 90초, 촉매화 처리는 HVF Activator H1 250ml/L, pH 10, 45℃ 90초 환원제 처리는 HVF Reducer H1 10ml/L, 35℃ 90초 무전해 동도금은. HVF EL-Cu M H2 100ml/L, HVF EL-Cu S H1 10ml/L, HVF EL-Cu A H1 60ml/L, HVF EL-Cu R1 15ml/L 34℃ 600초 처리 하였다. 아래의 표 2에 구체적인 실시조건을 정리하였다.

표 2

실시예 2-2(무전해 도금 실시)

실시예 1-2의 프리 딥 용액이 사용된 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 무전해 도금을 실시하였다.

실시예 2-3(무전해 도금 실시)

실시예 2-4(무전해 도금 실시)

실시예 1-4의 프리 딥 용액이 사용된 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 무전해 도금을 실시하였다.

실시예 2-5(무전해 도금 실시)

실시예 1-5의 프리 딥 용액이 사용된 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 무전해 도금을 실시하였다.

비교예 2(무전해 도금 실시)

비교예 1의 프리 딥 용액이 사용된 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 무전해 도금을 실시하였다.

실시예 3-1(동박의 패터닝)

실시예 2-1로 무전해 도금을 수행한 적층동박판에 대하여 패터닝 공정을 진행하였다. 패터닝 공정은 드라이 필름의 코팅, 노광 및 현상, 에칭의 순서로 진행하였다. 이때, 선폭과 피치는 각각 40㎛, 60㎛ 였다.

실시예 3-2(동박의 패터닝)

실시예 2-2로 무전해 도금을 수행한 적층동박판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3-1과 동일한 방법으로 동박을 패터닝하였다.

실시예 3-3(동박의 패터닝)

실시예 2-3으로 무전해 도금을 수행한 적층동박판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3-1과 동일한 방법으로 동박을 패터닝하였다.

실시예 3-4(동박의 패터닝)

실시예 2-4로 무전해 도금을 수행한 적층동박판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3-1과 동일한 방법으로 동박을 패터닝하였다.

실시예 3-5(동박의 패터닝)

실시예 2-5로 무전해 도금을 수행한 적층동박판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3-1과 동일한 방법으로 동박을 패터닝하였다.

비교예 3(동박의 패터닝)

비교예 2로 무전해 도금을 수행한 적층동박판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3-1과 동일한 방법으로 동박을 패터닝하였다.

평가예 2(패턴의 단락 발생 여부 관찰)

광학 현미경을 이용하여 실시예 3-1 ~ 3-5 및 비교예 3으로 패터닝된 동박의 단락 발생 여부를 관찰하였다. 실시예 3-1 ~ 3-5로 패터닝된 동박에서는 단락이 관찰되지 않았고, 비교예 3으로 패터닝된 동박에서는 4 개의 영역에서 단락이 관찰되었다. 이물 발생으로 단락이 발생한 비교예 3의 전자현미경 이미지를 도 3에 나타내었고, 단락이 관찰되지 않은 실시예들의 동박 패턴에 대한 광학현미경 이미지를 도 6에 나타내었다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 일 구현예를 이용하여 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에서 설명된 구현 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 구현예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

무전해 도금액을 사용하여 도금 대상 표면에 동도금 막을 형성하는 방법에 있어서,
도금 대상 표면을 프리 딥 용액으로 처리하는 단계;
상기 프리 딥 용액으로 처리된 도금 대상 표면을 촉매화 처리하는 단계; 및
상기 촉매화 처리된 도금 대상 표면을 무전해 도금액을 이용하여 동도금하는 단계;를 포함하고,
상기 프리 딥 용액은 구리 이온이 제거된 것을 특징으로 하는 무전해 동도금 방법에 있어서,
프리 딥 용액을 처리하는 과정에 이온 교환 수지 또는 전해법이 이용된 것을 특징으로 하는 무전해 동도금 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
홀 가공된 동도금 막 기판을 패터닝하는 방법에 있어서,
기판을 프리 딥 용액으로 처리하는 단계;
상기 프리 딥 용액으로 처리된 기판을 촉매화 처리하는 단계;
상기 촉매화 처리된 기판을 무전해 도금액을 이용하여 동도금하는 단계;
상기 무전해 도금액으로 동도금된 기판 위에 소정의 패턴을 가지는 마스크층을 형성하는 단계; 및
상기 마스크층을 이용하여 기판의 동도금 막을 에칭하는 단계;를 포함하고,
상기 프리 딥 용액은 구리 이온이 제거된 것이며,
프리 딥 용액을 처리하는 과정에 이온 교환 수지 또는 전해법이 이용된 것을 특징으로 하는 금속 패턴 형성 방법.
삭제