KR20020029689A - 얇은 필름 재료 고정 및 처리 방법 - Google Patents

Abstract

처리 화학 약품으로의 후속 노출을 위한 얇은 필름을 강성 캐리어에 고정하기 위하여 얇은 필름은 처음에 약한 접착제로 강성 캐리어에 부착되어 후에 강성 캐리어로부터 벗겨질 수 있다. 그후, 포토레지스트는 얇은 필름의 외곽부를 따라 캐리어의 외곽 영역상으로 연장된 얇은 필름상에 도포된다. 포토레지스트는 패턴 형태로 화학 방사선에 노출되어 포토레지스트가 후에 현상될 때 포토레지스트의 외곽 영역은 캐리어의 외곽 영역상에 남게 되며 컨베이어화된 화학 처리 공정 동안에 얇은 필름을 고정하기 위하여 얇은 필름의 외곽부상에서 충분하게 내측으로 연장된다. 마지막으로 레지스트가 제거되어 얇은 필름이 이완되며 얇은 필름은 접착제 패턴으로부터 벗겨진다.

Description

얇은 필름 재료 고정 및 처리 방법{Method for securing and processing thin film materials}

본 발명은 다층 인쇄 회로 기판의 삽입된(embedded) 전기 소자들을 형성하기 위하여 사용되는 바와 같은 얇은 필름 재료의 고정 및 처리 방법에 관한 것이다.

인쇄 회로 소형화에 계속적인 관심이 있다. 사용중인 대부분의 인쇄 회로 기판에서, 회로 트레이스는 일반적인 방법들, 특히 포토레지스트 기술에 의하여 인쇄된다. 캐패시터들 및 레지스터들과 같은 주변 소자들은 별개의 소자들로 자주 제공되며, 수동 또는 로봇을 이용한 방법으로 인쇄 회로 상에 납땜된다. 이들 소자들은 인쇄 회로 기판 상에서 "면적(real estate)"을 차지하며, 기판에 부착하는데 어렵거나 고비용일 수 있다.

따라서, 회로화 공정에 의하여 캐패시터들 및/또는 레지스터들과 같은 소자들이 회로 트레이스와 함께 제공되는 구조체가 제안되어 왔다. 이러한 구조체의 예들이 미국특허 제 5,079,069 호, 제 5,155,655 호, 제 5,161,086 호, 제 5,261,153 호, 제 5,347,258 호 및 제 5,466,892 호에서 나타나며, 이들 특허의 각 기술들은 이하에서 참고적으로 설명된다. 전형적으로, 다수의 이러한 구조체들은 유전체와 함께 적층되어 다층 인쇄 회로 기판들을 형성한다.

도전성 트레이스들, 레지스터들, 캐패시터들 및 인덕터들을 포함하는 삽입된 (embedded) 회로 소자들과 상기 소자들 모두를 포함하는 소자들은 화학적으로 처되는 얇은 필름들에 의하여 제조된다. 용어 "얇은 필름 재료"는 여기서 금속 포일(foil)과 같은 단일층 필름 뿐만 아니라 특정한 전기적 특성들을 갖는 2개 이상의 막의 적층판 또는 지지 필름의 적층판 및 특정한 전기적 특성을 갖는 하나 또는 그 이상의 재료 층을 포함하는 것을 의미한다.

이러한 얇은 필름 재료들은 매우 낮은 기계적 안정성을 갖고 있으며 컨베이어화된 화학 공정을 스스로 견디지 못하기 때문에 이들은 강성(rigid) 캐리어 상에 지지되어야만 한다. 얇은 필름 재료는 그 엣지를 따라 강성 프레임 또는 테이프에 의하여 캐리어에 지지될 수 있다. 기계적인 프레임들은 부착 및 제거에 노동집약형이다. 테이프는 처리 과정동안에 벗겨지는 것으로 알려져 왔으며, 처리되는 얇은 필름 재료에 손상이 가게된다.

본 발명은 컨베이어화된 공정을 위한 얇은 필름 재료 고정 방법을 제공한다. 얇은 필름 재료보다 큰 표면 규격을 갖는 강성 캐리어가 제공되며, 따라서 얇은 필름은 노출된 외곽 영역이 남아있는 캐리어 표면 상에 위치할 수 있다. 접착제는 설계된 패턴 형태로 캐리어 표면 상에 부착되어 얇은 필름의 적어도 한 외곽부를 부착한다. 이 패턴은 단지 얇은 필름의 외곽부를 고정하는 단지 일부분을 따라 또는 전 캐리어 상에 형성될 수 있다. 접착제는 얇은 필름에서보다 캐리어의 표면에서 보다 강력한 접착력을 갖도록 선택되며 또한 얇은 필름에 대하여 충분히 낮은 접착성을 갖도록 선택되며, 따라서 이후에 얇은 필름들은 얇은 필름에 손상없이 접착제 패턴으로부터 벗겨질 수 있다. 얇은 필름은 접착제 패턴에 부착된다. 포토레지스트층은 얇은 필름 상에 부착되며, 따라서 포토레지스트층은 캐리어의 노출된 외곽 영역상으로 연장된다. 포토레지스트층은 패터닝된 화학 방사선에 노출되며, 화학 방사선의 패턴은 포토레지스트층의 후속 현상공정시 포토레지스트의 외곽 영역이 캐리어 표면의 외곽 영역상에 남게 되고 얇은 필름의 외곽부상에서 내측으로 충분히 연장되어 후속 공정 동안에 얇은 필름이 고정되도록 한다. 전형적으로 컨베이어를 따라 운송될 때 그후 얇은 필름은 화학적으로 처리된다. 처리 후, 필름 상에 남아있는 레지스트는 제거되며, 그로 인하여 얇은 필름은 잔류 레지스트의 외곽부로부터 이완된다. 그 후 얇은 필름은 접착제 패턴으로부터 벗겨진다.

도 1은 강성 캐리어에 부착된 얇은 필름 적층판의 평면도.

도 2는 위에 부착된 포토레지스트막을 갖는, 강성 캐리어에 부착된 얇은 필름 적층판의 횡단면도.

도 3은 패터닝된 화학선 복사선(actinic radiation)에 노출되고 현상된 후의 도 2에 도시된 구조체의 횡단면도.

도 4는 도 3 구조체의 평면도.

도 5는 얇은 필름 적층판의 상부층을 식각한 후의 도 4의 구조체의 횡단면도.

도 6은 잔류 레지스트가 제거된 후의 도 5에 도시된 구조체의 횡단면도로서, 접착제로부터 벗겨진 회로화된 적층판을 도시함.

본 발명은 적극적인 화학적 처리 장비를 통하여 손상 없이 그리고 최소한의 취급으로 얇은 재료를 처리하는 방법을 제공한다.

다시 한번, "얇은 필름"과 "얇은 필름 재료"는 여기서 얇은 금속 포일과 같은 단일층 얇은 필름 재료 또는 다층 적층판을 포함하는 것으로 의도되었다. 구리 포일과 같은 단일층 포일은 얇은 필름 재료로서 작용할 수 있다. 그러나, 만일 인쇄 회로 형성을 위하여 사용되는 경우, 어떠한 기계적인 강도의 구리 포일은 회로화 공정에 의하여 취약해지게 되며, 따라서 일반적으로 이러한 포일은 공정을 위하여 지지 필름에 적층된다. 지지 필름을 가질 지라도, 아직 적층판은 강성 캐리어에 의하여 지지되어야만 한다.

여기서 참고적으로 설명되는 기술인 미국특허출원 제 09/283,100 호는 캐패시터들을 형성하기 위한 얇은 필름 적층 구조체들을 가리킨다. 이들은 금속 포일 상에 증착된 유전체, 예를 들어 실리카의 2층 구조체와 금속 포일층과 증착된 금속층 사이에 실리카가 게재된 3층 구조체를 포함한다.

여기서 참고적으로 설명되는 기술인 미국특허출원 제 09/198,954 호는 삽입된 레지스터들 형성하기 위한 얇은 필름 재료들을 설명한다. 이들은 폴리마이드 필름상에 증착된, 실리카가 도프된 플래티늄(silica-doped platinum)과 같은 저항성 재료 및 금속 포일 상에 증착된 저항성 재료를 포함한다.

상술한 재료들 모두 뿐만 아니라 생각할 수 있는 다른 여러 가지 얇은 필름 구조체들이 본 발명의 방법에 의하여 처리될 수 있는 여지가 있다.

접착제 패턴(12)으로 갖는 강성 지지체(11)에 부착된 얇은 필름(10)이 도 1에 도시된다. 제한되지는 않지만 설명의 목적을 위하여, 얇은 필름 재료는 폴리이미드 지지 시트(도 2의 13)상의 구리 층(14)인 것으로 고려될 것이다.

캐리어(11)는 얇은 필름(10)의 화학 처리 동안에 화학적 부식에 견디기 위하여 선택된 구조적으로 강성 재료이다. 캐리어(11)용으로 적절한 재료들은 광섬유, 페놀 수지 구조체, 글래스 및 금속 플레이트들이며, 이에 제한되지는 않는다.

접착제(12)는 약간 접착성이 있는 것으로 선택되어 공정후 얇은 필름(10)이 제거될 수 있다. 접착제(12)는 접착제가 부착된 얇은 필름(10)의 표면보다 캐리어 (11)에 더 강력하게 부착되어야 하며, 따라서 접착제가 최종 제품에 붙지 않는다. 바람직하게는, 접착제는 처리 화학 약품에 저항성이 있어야 하며, 따라서 공정을 위하여 새로운 얇은 필름(10)이 부착되는 매 시간마다 캐리어(11)에 접착제를 다시 부착하지 않아도 된다. 적합한 형태의 접착제는 3M Post-It^ⓡ으로 사용되는 것이며, 이 접착제는 여기서 참고적으로 설명되는 기술인 미국특허 제 3,691,140 호, 제4,166,152 호, 및 제 4,786,696 호에 설명되어 있다. 접착제는 스프레이, 롤 코팅, 딥핑(dipping) 등과 같은 공지된 적용 방법에 의하여 부착될 수 있으며 또는 테이프로부터 변형될 수 도 있다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 캐리어(11)의 표면은 얇은 필름(10)보다 큰 규격이며, 캐리어(11) 표면의 외곽부(15)는 얇은 필름 (10)과 접한다. 엣지부를 지지하기 위하여 접착제 패턴(12)은 얇은 필름의 적어도 외곽을 따라 연장되거나 또는 얇은 필름(10)이 놓여지는 전 영역 상에 도포될 수 있다.

얇은 필름(10)이 접착제에 부착된 후, 포토레지스트 층(17)이 얇은 필름 위에 부착되며 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 캐리어(11)의 표면 외곽 영역(15)으로 연장된다. 포토레지스트는 일반적인 방법에 의하여 액체로서 또는 건조 필름으로부터 부착될 수 있다. 포토레지스트는 네가티브 작용(negative-acting) 또는 포지티브 작용(positive-acting)일 수 있으나, 이하에서는 네가티브 작용 포토레지스트 용어로 설명될 것이다.

포토레지스트층(17)은 현상액에 불용성인 레지스트의 노출된 부분을 제공하는 아트워트(artwork; 도시되지 않음)를 통하여 패터닝된 화학 복사선에 노출된다. 아트워크는 현상된 포토레지스트 내에 남아있는 회로화된 패턴(17a)에 더하여 외곽부(17b)를 캐리어(11)의 표면 외곽부(15) 상에 잔류시키고 얇은 필름(10)의 엣지 내측으로 연장시켜 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 지지 "프레임"으로 남아있게 한다.

현상 공정 후, 염화 제 2 철과 같은 식각용액이 사용되어 구리 잔류 회로 트레이스들(14a)의 노출된 부분을 식각제거한다. 그후, 잔류 레지스트는 제거되며, 인쇄 회로 기판(18)의 엣지부를 완화시킨다(도 6). 그 후 다층 인쇄 회로 기판 내의 삽입과 같은 후속 공정을 위하여 인쇄 회로(14)는 도 6에 도시된 바와 같이 접착제(12)로부터 벗겨질 수 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 다양한 공정들이 있으며, 상술한 바와 같은 회로화 공정은 단시 본 발명의 예시이다. 위에서 참고한 미국특허출원 제 09/283,100호에서 설명된 바와 같이, 실리카, 유전체는 불화수소 또는 플루오로 붕산 용액으로 식각될 수 있다. 상기 언급된 미국특허출원 제 09/198,954 호는 제거 식각 공정 (ablative etching process)을 설명하며, 그로 인하여 실리카가 도프된 플래티늄 레지스터 층이 제거 식각 공정에 의하여 도전성 금속층으로부터 식각될 수 있다. 제거 식각 공정은 실리카가 도프된 플래티늄의 다공성 성질에 의존하며, 그로 인하여 하부 금속층용 식각용액은 실리카가 도프된 플래티늄을 통하여 침투한다. 금속과 실리카가 도프된 플래티늄 사이의 계면의 분열 즉시 그리고 하부 금속층의 중요한 식각이 발생되기 전에, 실리카가 도프된 플래티늄이 계면이 분열되는 이들 영역들로부터 제거된다. 따라서, 본 발명은 도전성 회로에 더하여 얇은 필름 캐패시터 및 레지스터의 형성에 적용할 수 있다.

Claims (10)

1. 얇은 필름보다도 큰 표면 규격을 갖는 강성 캐리어를 제공하여 노출된 외곽 영역이 남아있는 캐리어의 표면상에 얇은 필름이 위치할 수 있도록 하고,

   설계된 패턴 형태로 캐리어 표면상에 접착제를 도포하여 얇은 필름의 적어도 한 외곽부를 부착하되, 접착제는 얇은 필름보다 캐리어의 표면에 보다 강력하게 부착되도록 선택되고, 얇은 필름에 대하여 충분하게 낮은 접착성을 가져 후에 얇은 필름에 손상이 없이 얇은 필름이 접착제 패턴으로부터 벗겨질 수 있으며,

   상기 접착제 패턴에 얇은 필름을 부착하고,

   얇은 필름상에 포토레지스트층을 부착하여 포토레지스트층을 캐리어의 노출된 외곽 영역상으로 연장하며,

   포토레지스트층을 패터닝된 화학 방사선에 노출시키되, 화학 방사선은 후속 현상 공정에서 포토레지스트의 외곽 영역이 캐리어 표면의 외곽 영역 상에 잔류하고 얇은 필름의 외곽부 상에서 내측으로 충분히 연장되어 후속 공정 동안 얇은 필름을 고정하는, 컨베이어화된 공정을 위한 얇은 필름 재료 고정 방법.
2. 제 1 항의 방법에 의하여 캐리어에 얇은 필름을 고정시키는 단계, 상기 캐리어가 고정된 얇은 필름을 처리 화학 용액에 노출시키는 단계, 상기 포토레지스트의 외곽 영역으로부터 상기 얇은 필름을 이완시키기 위하여 상기 캐리어가 고정된 얇은 필름으로부터 레지스트를 제거하는 단계 및 접착제로부터 얇은 필름을 벗겨내는단계를 포함하는 얇은 필름 처리 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 포토레지스트는 네거티브 작용인 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 포토레지스트는 포지티브 작용인 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 얇은 필름은 전기적 도전성 재료인 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 얇은 필름은 저항성 재료인 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 얇은 필름은 유전체인 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 얇은 필름은 지지 필름층 및 소정의 전기적 특성을 갖는 적어도 하나의 층을 포함하는 적층판인 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 얇은 필름은 소정의 전기적 특성을 갖는 적어도 2개의 층을 포함하는 적층판인 방법
10. 제 2항에 있어서, 상기 캐리어는 상기 공정 화학 용액에 저항성을 갖는 방법