KR20030044046A

KR20030044046A - 인쇄 회로 기판 제조에서 옥사이드 공정을 대체하고 미세라인을 제조하기 위해 구리 포일을 금속 처리하는 인쇄회로 기판 제조 방법

Info

Publication number: KR20030044046A
Application number: KR10-2003-7005804A
Authority: KR
Inventors: 안드레사키스존에이
Original assignee: 오우크-미츠이, 인크 .
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2003-06-02
Also published as: JP2004512698A; WO2002035897A9; AU2002211790A1; CA2426124A1; CN1483303A; TW592009B; MY156961A; CN1299546C; EP1332653A1; KR100899588B1; WO2002035897A1

Abstract

본 발명은 에칭의 균일성과 해상력이 개선된 인쇄 회로 기판의 제조에 관한 것이다. 이러한 공정은 블랙 옥사이드 처리의 필요성을 배제하여 부착성을 향상시키고, 인쇄 회로 기판을 광학적으로 검사하는 기능을 향상시킨다. 이 공정은 (a) 제1 표면과 이에 대향하는 거친 제2 표면을 구비하는 전기 전도성층의 제1 표면을 기재 상에 침적하는 단계와; (b) 전기 전도성층과는 에칭 저항성이 상이한 물질로 이루어진 얇은 금속층을 상기 전기 전도성층의 거친 제2 표면 상에 침적하는 단계를 수행함으로써 실시되며, (a) 단계와 (b) 단계는 다른 순서로도 수행된다. 그 후, 포토레지스트를 상기 금속층 상에 침적하고; 상기 포토레지스트를 이미지 모양으로 노출시키고 현상하여, 아래에 위치하는 금속층 부분이 드러나게 한다. 상기 아래에 위치하는 금속층의 드러난 부분을 제거함으로써, 그 아래에 위치하는 전도성층 부분이 드러나게 하고; 상기 아래에 위치하는 전도성층의 드러난 부분을 제거하여, 인쇄 회로층을 제조한다.

Description

인쇄 회로 기판 제조에서 옥사이드 공정을 대체하고 미세 라인을 제조하기 위해 구리 포일을 금속 처리하는 인쇄 회로 기판 제조 방법{USE OF METALLIC TREATMENT ON COPPER FOIL TO PRODUCE FINE LINES AND REPLACE OXIDE PROCESS IN PRINTED CIRCUIT BOARD PRODUCTION}

인쇄 회로 기판은 전자 공학 분야에서 광범위하게 이용되고 있다. 이들 인쇄 회로 기판은, 미사일 및 산업 제어 장비와 같은 대규모 용례뿐만 아니라 전화, 라디오 및 개인용 컴퓨터 등과 같은 소규모 용례에 유용하다. 특히, 인쇄 회로를 이용하는 경우, 매우 작은 라인과 공간 너비(100 ㎛ 이하 정도)에 대해서 정밀도와 해상력을 높여 회로의 양호한 성능을 보장하는 것이 중요하다.

소규모 및 대규모 장비의 제조에 있어서는, 100 ㎛ 이하 정도의 매우 작은 치수를 갖는 정밀한 특징부를 제조할 수 있는 능력이 매우 중요하다. 회로 패턴이 더 소형화됨에 따라 에칭 공정의 정확성도 더 중요해지고 있다. 소형 특징부를 구비하는 인쇄 회로 기판을 높은 정밀도로 제조하기 위해 공지의 포토리소그래피 기술을 이용하는 것은 당업계에 잘 알려져 있다. 일반적으로, 전기 전도성 포일을 기재 상에 침적시킨 후, 이 포일 상에 포토레지스트를 침적시킨다. 그 후, 이 포토레지스트를 이미지 모양으로 노출시키고 현상하여, 소정 패턴의 소형 라인과 공간을 형성한다. 그 후, 이들 소형 라인과 공간을 전도성 포일까지 에칭한다.

통상적으로 포일의 무광택면(matte side)을 기재 상에 적층하는 데, 그 주된 이유는 포일의 무광택면이 포일의 광택면보다 더 거칠고 기재에 대한 부착성이 더 양호하기 때문이다. 그러나, 광택면을 아래로 하여 포일을 기재에 대해 적층시키면 보다 정밀하게 에칭할 수 있는 것으로 밝혀졌는데, 이는 구리 결정이 상기 무광택면 부근에서 수직으로 배향되어 있고 길어서 사이드 에칭 또는 수평 방향 에칭이 덜 일어나기 때문이다. 또한, 치형 구조 및 처리제를 기재로부터 제거하기 위해 과도하게 에칭할 필요성이 보다 없어지므로, 에칭의 균일성이 보다 양호해진다.

포일의 광택면을 기재 상에 적층하는 경우에는, 표면을 거칠게 하여 충분한 부착성을 제공할 필요가 있다. 이와 같이 하기 위한 한 가지 방법으로, 구리 포일의 광택면에 노듈(nodule)을 도금하는 것이 있다. 이러한 타입의 구리 제품의 한 가지 예로는, 미국 뉴욕주 후식 폴스에 소재하는 Oak-Mitsui Inc,에서 MLS란 이름으로 시판하는 것이 있다. 노듈 등과 같은 조화층(粗化層)을 포일의 각 측면에 침적하여 "이중 처리된" 포일을 형성하는 데에는 다른 방법이 사용된다. 이러한 공정을 이용하면, 보다 우수한 레지스트 부착성을 얻게 되며, 옥사이드 공정도 배제된다. 취급하는 동안에 포일의 노출된 측면의 조화층이 손상될 수 있으므로, 이는 산업에 있어서 바람직하지 못하다.

무광택면이 적층체에 맞닿는 경우, 광택면을 거칠게 하는 다른 공지의 방법으로는, 화학적 마이크로 에칭(미국 코네티컷주 워터베리에 소재하는 MacDermid 또는 매사추세츠주 마보로우에 소재하는 Shipley Ronel에서 시판하는 과황산소다 또는 황산/과산화수소를 이용함)이나 퓨미스 스크러빙(pumice scrubbing)(이탈리아의 I.S와 일본의 Isioki에서 시판하는 기계)에 의해 구리 포일을 미리 거칠게 하는 것이 있다. 표면은 이후에 화학적으로 처리되어 산화 제2 구리(black copper oxide)(역시 MacDermid와 Shipley Ronel에서 시판함)층이 침적되며, 이로써 다른 절연 기재가 회로 위에 적층될 수 있게 된다. 이러한 화학적 처리 순서는, 번잡하고 사용 화학 물질과 관련한 폐기물 처리 문제를 초래하기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서, 당업계에서는 전도성 포일의 이중 처리와 관련한 문제가 없고, 다층 회로 기판의 가공 중에 블랙 옥사이드 처리를 필요로 하지 않으며, 회로의 라인과 공간을 높은 해상력과 정밀도로 에칭하는 방법을 필요로 하고 있다.

당업계에서는 회로 기판을 제조하는 기술을 향상시켜 그 특징부의 정밀도를 향상시키기 위해 지속적으로 노력해오고 있다. 예컨대, 미국 특허 제5,240,807호에는, 이미지 대비를 강화하고 치수가 매우 작은 부품을 재생하는 데 유용하며 휴대 가능하고 쾌적한 내장 에칭 마스크를 갖는 포토레지스트 물품이 교시되어 있다. 포토레지스트의 아래에 위치하는 전도성 포일 부분을 선택적으로 에칭하여 소정 패턴의 회로 라인을 형성한다. 미국 특허 제6,042,711호에는, 분말 수지상 침적부(dusty dendritic deposit)로 이루어진 금속층과 금속 플래시층을 구비하며 박리 강도가 향상된 금속 포일을 제공하는 다른 기법이 개시되어 있다. 또한, 국제 출원 공보 WO 00/03568호에는, 구리 포일 캐리어를 이용하여 거친 전도성 금속층을 피복함으로써 기재 상에 회로 라인을 형성하는 방법이 개시되어 있다.

미국 특허 제5,679,230호에는, 인쇄 회로 기판의 제조에 사용하기 위한 구리 포일을 제공하는 또 다른 기법이 개시되어 있다. 이 구리 포일은, 부착성을 향상시키기 위한 통상의 블랙 옥사이드 처리를 필요로 하지 않으면서 다층 회로 기판을 제조하는 데 사용될 수 있다.

본 발명은 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 기재 상의 전도성층 위에 얇은 금속층을 침적하는 기법을 제공한다. 이 금속층은 전도성층의 에칭 중에는 에칭 마스크로서 작용하며, 에칭의 정밀도와 해상력을 향상시킨다. 에칭 후에, 상기 얇은 금속층은 전도성층 상에 잔류하여, 산화물층에 대한 필요를 배제시킨다.

또한, 이 방법에 이용되는 금속층은 균일성과 반사성이 높아서, 이 방법에 의해 형성된 인쇄 회로가 종래 기술의 인쇄 회로보다 자동 광학 검사 장비와의 호환성이 더 나아진다. 또한, 본원에 이용된 금속층은 기계적 강도가 높고, 표면 긁힘 및 끌림 자국 등과 같은 기계적 손상에 대한 저항성이 높다.

본 발명은 에칭의 균일성 및 해상력이 개선된 인쇄 회로 기판의 제조에 관한 것이다. 본 발명에 의한 방법은, 블랙 옥사이드 처리의 필요성을 배제하여 부착성을 향상시키고, 인쇄 회로 기판을 광학적으로 검사하는 기능을 향상시킨다.

본 발명은 인쇄 회로층을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은

(a) 제1 표면과 이에 대향하는 거친 제2 표면을 구비하는 전기 전도성층의 제1 표면을 기재 상에 침적하는 단계와,

(b) 전기 전도성층과는 에칭 저항성이 상이한 물질로 이루어진 얇은 금속층을 상기 전기 전도성층의 거친 제2 표면 상에 침적하는 단계와,

(c) 포토레지스트를 상기 금속층 상에 침적하는 단계와,

(d) 상기 포토레지스트를 이미지 모양으로 노출시키고 현상하여, 아래에 위치하는 금속층 부분이 드러나게 하는 단계와,

(e) 상기 아래에 위치하는 금속층의 드러난 부분을 제거함으로써, 그 아래에 위치하는 전도성층 부분이 드러나게 하는 단계와,

(f) 상기 아래에 위치하는 전도성층의 드러난 부분을 제거하여, 인쇄 회로층을 제조하는 단계

를 포함하며, 상기 (a)와 (b) 단계는 다른 순서로도 수행된다.

또한, 본 발명은,

(c) 포토레지스트를 상기 금속층 상에 침적하는 단계와,

(f) 상기 아래에 위치하는 전도성층의 드러난 부분을 제거하는 단계

를 포함하며, 상기 (a)와 (b) 단계는 다른 순서로도 수행되는 상기 방법에의해 제조되는 인쇄 회로층에 관한 것이다.

본 발명은 포괄적으로로 인쇄 회로층 및 인쇄 회로 기판을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명에 의한 방법의 수행에 있어서, 제1 단계는 전기 전도성 물질의 층을 적절한 기재 상에 침적시키는 것이다. 전형적인 기재는 인쇄 회로 또는 그 밖의 마이크로 전자 소자로 가공되기에 적합한 것이다. 본 발명에 적합한 기재로는, 유리 섬유, 아라미드(Kevlar), 아라미드 종이(Thermount), 폴리벤조옥솔레이트 종이 또는 이들의 혼합물 등과 같은 물질로 보강된 폴리머가 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 중에서 유리 섬유로 보강된 에폭시가 가장 바람직한 기재이다. 또한, 반도체 물질이 적합하며, 그 예로서 갈륨 비소(GaAs)와, 실리콘과, 예컨대 결정질 실리콘, 다결정 실리콘, 비결정질 실리콘, 에피택셜 실리콘, 이산화 실리콘(SiO₂) 등과 같은 실리콘 함유 조성물 및 이들의 혼합물 등이 있다. 기재의 두께는 약 10 ㎛ 내지 약 200 ㎛인 것이 바람직하며, 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛인 것이 더 바람직하다.

전도성층은 구리, 아연, 황동, 크롬, 니켈, 알루미늄, 스테인레스강, 철, 금, 은, 티타늄 또는 이들의 혼합물이나 합금 등과 같은 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 전도성층은 구리 포일인 것이 가장 바람직하다.

구리 포일은, 구리를 용액으로부터 회전 금속 드럼 상에 전착함으로써 제조되는 것이 바람직하다. 드럼에 접하는 포일의 측면은 일반적으로 평활하거나 광택이 있는 측면인 반면에, 다른 측면은 비교적 거친 표면을 가지고 있으며 무광택면으로도 알려져 있다. 대개 스테인레스강 또는 티타늄으로 제조되는 드럼은 캐소드(cathode)로서 작용하며, 구리가 용액으로부터 침적될 때 구리를 수용한다. 일반적으로, 애노드(anode)는 합금연(lead alloy)으로 구성된다. 애노드와 캐소드 사이에 약 5 내지 10 볼트의 셀 전압을 인가하여 구리를 침적시키며, 그 동안에 애노드에서 산소가 방출된다. 그 후, 드럼으로부터 상기 구리 포일을 분리하고, 필요한 크기로 절단하며, 기재 상에 적층한다. 최소 약 175 ℃의 프레스에서 약 30분 동안 적층을 수행하는 것이 바람직하다. 상기 프레스는 28 inHg 이상의 진공 분위기 하에 있고, 약 150 psi의 압력으로 유지되는 것이 바람직하다.

구리 포일의 광택면을 전해 처리하여 거친 구리 침적부를 형성하고, 무광택면을 전해 처리하여 금속 또는 합금의 마이크로 노듈을 침적하는 것이 바람직하지만 반드시 그러할 필요는 없으며, 이러한 처리를 적층 이전에 하는 것이 바람직하만 반드시 그러할 필요는 없다. 이들 노듈은 구리 또는 구리 합금인 것이 바람직하며, 표면의 거칠기를 증가시키지는 않지만 기재에 대한 접착성을 증가시킨다. 포일 표면의 마이크로 구조는, 미국 오하이오주 신시내티 소재의 Mahr Feinpruef Corporation에서 시판하는 Perthometer 모델 M4P 또는 S5P 등과 같은 표면조도계(profilometer)에 의해 측정된다. 산(peak)과 골(valley)로 이루어진 표면 입자 구조의 표면 형태는, 미국 일리노이주 60062 노스브룩 샌더스 로드 2115에 소재하는 Institute for Interconnecting and Packaging Circuits의 산업 표준IPC-TM-650 섹션 2.2.17에 따라 측정된다. 이 측정 과정에서는, 샘플 표면에 관하여 측정 길이(Im)를 선택한다. Rz는, 측정 길이(Im)의 범위 내에 있는 5개의 연속적인 표본 길이(Io = Im/5)의 최대 산 높이 대 골 높이의 평균값으로 정의된다. Rt는 최대 거칠기 심도(roughness depth)이며, 측정 길이(Im) 범위 내에서 가장 높은 산과 가장 낮은 골 사이의 최대 수직 거리이다. Rp는 최대 수준 심도(leveling depth)이며, 측정 길이(Im) 범위 내에서 가장 높은 산의 높이이다. Ra(평균 거칠기)는, 측정 길이(Im) 범위 내에서 거칠기 프로파일의 중심선으로부터의 모든 절대 거리의 산술 평균값으로서 정의된다.

본 발명에서 중요한 파라미터는 Rz와 Ra이다. 표면 처리를 수행하면, 산과 골이 있으며 거칠기 파라미터 Ra가 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛이고 Rz가 약 2 ㎛ 내지 약 10 ㎛인 표면 구조가 형성된다.

표면 처리를 수행하면, 광택면에 산과 골이 있으며 거칠기 파라미터 Ra가 약 1 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 바람직하게는 약 2 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 더 바람직하게는 약 3 ㎛ 내지 약 4 ㎛인 표면 구조가 형성된다. Rz 값은 약 2 ㎛ 내지 약 4.5 ㎛, 바람직하게는 약 2.5 ㎛ 내지 약 4.5 ㎛, 더 바람직하게는 약 3 ㎛ 내지 약 4.5 ㎛이다.

표면 처리를 수행하면, 무광택면에 산과 골이 있으며 거칠기 파라미터 Ra가 약 4 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 바람직하게는 약 4.5 ㎛ 내지 약 8 ㎛, 더 바람직하게는 약 5 ㎛ 내지 약 7.5 ㎛인 표면 구조가 형성된다. Rz 값은 약 4 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 바람직하게는 약 4 ㎛ 내지 약 9 ㎛, 더 바람직하게는 약 4 ㎛ 내지 약 7.5 ㎛이다.

광택면은 약 2 ㎛ 내지 4.5 ㎛ 두께의 구리 침적부를 구비하여, 평균 거칠기(Rz)가 2 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 무광택면은 약 4 ㎛ 내지 7.5 ㎛로 이루어진 거칠기 Rz를 갖는 것이 바람직하다. 금속 또는 합금의 마이크로 노듈의 크기는 약 0.5 ㎛이다. 필요하다면, 그 밖의 금속, 예컨대 아연, 인듐, 주석, 코발트, 황동, 청동 등을 마이크로 노듈로서 침적할 수도 있다. 이러한 방법은 본원에 참조로 인용되고 있는 미국 특허 제5,679,230호에 보다 상세히 기재되어 있다. 광택 표면의 박리 강도는 약 0.7 kg/선형 cm 내지 약 1.6 kg/선형 cm이며, 바람직하게는 약 0.9 kg/선형 cm 내지 약 1.6 kg/선형 cm이다. 무광택 표면의 박리 강도는 약 0.9 kg/선형 cm 내지 약 2 kg/선형 cm이며, 바람직하게는 약 1.1 kg/선형 cm 내지 약 2 kg/선형 cm이다. 박리 강도는 산업 표준 IPC-TM-650 섹션 2.4.8 개정 C에 따라 측정된다.

전도성층의 두께는 약 0.5 ㎛ 내지 약 200 ㎛인 것이 바람직하며, 약 9 ㎛ 내지 약 70 ㎛인 것이 더 바람직하다. 또한, 무전해 침적, 코팅, 스퍼터링, 증착 또는 적층 등과 같은 잘 알려진 그 밖의 금속 침적법을 이용하여 전도성층을 기재 상에 피복할 수도 있다.

또한, 포일의 양 측면을 얇은 금속층으로 전해 처리하는 것이 바람직하지만, 반드시 그러할 필요는 없으며, 이러한 처리를 적층 이전에 하는 것이 바람직하지만, 반드시 그러할 필요는 없다. 상기 금속층은 전도성층 상에 전해 침적되는 것이 바람직하다. 또한, 금속층은 코팅, 스퍼터링, 증착 또는 적층에 의해 전도성층(기재에 적층한 후) 상에 침적될 수도 있다. 금속층은 얇은 필름이며, 니켈, 주석, 팔라듐, 백금, 크롬, 티타늄, 몰리브덴 또는 이들의 합금 등에서 선택된 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 금속층은 니켈 또는 주석을 포함하는 것이 가장 바람직하다. 금속층의 두께는 약 0.01 ㎛ 내지 약 10 ㎛인 것이 바람직하며, 약 0.2 ㎛ 내지 약 3 ㎛인 것이 더 바람직하다. 이 금속층은 에칭 마스크로서 작용하여, 전도성층에 에칭되는 소정 패턴의 회로 라인 및 공간을 형성한다.

일단 금속층을 전도성층 상에 침적하면, 다음 단계는 금속층의 일부분을 선택적으로 에칭하여 제거하고, 금속층에 에칭 패턴을 형성하는 것이다. 이 에칭 패턴은 포토레지스트 조성물을 이용하는 잘 알려진 포토리소그래피 기술에 의해 형성된다. 먼저, 얇은 금속층 상에 포토레지스트를 직접 침적시킨다. 포토레지스트 조성물은 포지티브 작용성이거나 네거티브 작용성이며, 일반적으로 시판되고 있다. 레지스트의 주 기능은 단지 얇은 금속층을 형성하는 것이며 혹독한 에칭 조건을 견뎌낼 필요가 없으므로, 레지스트는 매우 얇을 수 있다(5 ㎛ 내지 20 ㎛). 이로써, 보다 나은 해상력이 가능해진다. 적절한 포지티브 작용성 포토레지스트는 당업계에 잘 알려져 있으며, o-퀴논 디아지드 방사선 증감제를 포함할 수도 있다. o-퀴논 디아지드 방사선 증감제는, 미국 특허 제2,797,213호; 제3,106,465호; 제3,148,983호; 제3,130,047호; 제3,201,329호; 제3,785,825호; 및 제3,802,885호에 개시된 o-퀴논-4(또는 5)-술포닐-디아지드를 포함한다. o-퀴논 디아지드를 이용하는 경우, 바람직한 결합 수지로는, 비수용성(非水溶性) 결합 수지, 수성 알칼리 용해성 결합 수지, 또는 팽윤성 결합 수지 등이 있으며, 노볼락(novolak)이 바람직하다. 적절한 포지티브 광절연 수지(positive photodielectric resin)로는,예컨대 미국 뉴저지주 솜머빌 소재의 Clariant Corporation에서 상표명 AZ-P4620으로 시판하는 것과 Shipley의 I-라인 포토레지스트가 있다. 또한, 네거티브 포토레지스도 널리 시판되고 있다.

그 후, 포토레지스트는, 스펙트럼의 가시광선, 자외선 또는 적외선 영역에 있는 빛 등과 같은 활성 방사선에 마스크를 통해 이미지 모양으로 노출되거나, 전자 빔, 이온 빔, 중성자 빔 또는 X-선 방사에 의해 이미지 모양으로 스캔된다. 활성 방사선은 비간섭광 또는 예컨대, 레이저로부터의 광선과 같은 간섭광 형태일 수 있다. 그 후, 포토레지스트는, 수성 알칼리 용액 등과 같은 적절한 용제를 이용하여 이미지 모양으로 현상되어, 아래에 위치하는 금속층의 부분이 드러나게 된다..

그 결과, 아래에 위치하는 금속층의 드러난 부분은 잘 알려진 에칭 기술을 통해 제거되지만, 잔류 포토레지스트의 아래에 위치하는 부분은 제거되지 않는다. 적절한 에칭제로는, 염화 제2 구리(니켈의 에칭에 바람직함) 또는 질산(주석의 에칭에 바람직함)과 같은 산성 용액 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 염화 제2철 또는 과산화황산(황산을 포함한 과산화수소)도 바람직하다. 상기 단계 동안에, 에칭되어 제거되는 금속층의 아래에 위치하는 전도성층의 부분이 드러나게 된다. 이와 같이 패턴화된 금속층은, 높은 정밀도와 정확도로 전도성층을 에칭하기 위한 뛰어난 품질의 에칭 마스크를 형성한다.

다음으로, 상기 전도성층의 드러난 하위 부분이 에칭에 의해 제거되지만, 금속층 중 잔류 부분의 아래에 위치하는 전도성층의 부분은 제거되지 않는다. 적절한 에칭제로는, 염화암모늄/수산화암모늄과 같은 알칼리 용액 등이 있으며, 이에한정되는 것은 아니다. 그 후, 회로 기판을 세정하고 건조시킨다. 그 결과, 인쇄 회로 기판은 뛰어난 균일성, 해상력 및 성능을 갖는다.

상기 금속층이 니켈을 포함하는 다른 바람직한 실시예에서는, 원패스 에칭 공정(one pass etching process)을 수행할 수 있다. 이 실시예에서는, 포토레지스트에 이미지를 형성하고 현상한 후, 금속층의 드러난 부분과 그 아래에 위치하는 전기 전도성층을 각각 염화 제2 구리 에처(ethcher)에서 에칭할 수 있다. 주석을 포함하는 다른 금속층을 에칭하는 경우에, 상기 적절한 에칭제는 아래에 위치하는 전도성 포일을 적절하게 에칭할 수 없어서, 제2 에칭 단계가 여전히 필요하다. 상기 단일 에칭 단계는 약 3 mils 이상의 라인 또는 공간을 에칭하는 데 적합하다. 또한, 단일 에칭 단계를 이용하는 경우, 에처에 머무르는 시간을 에칭 시스템에 따라 가능하게는 10 % 내지 25 % 증가시킬 필요가 있을 수도 있다. 분무 압력과 온도를 더 높이면 동일한 결과를 얻을 수 있다. 상기 금속층과 전도성층을 통해 회로 라인과 공간을 에칭한 후, 잔류 포토레지스트를 적절한 용제로 벗겨내거나 잘 알려진 회분화(ashing) 기술에 의해 회분화함으로써, 금속층의 표면으로부터 선택적으로 제거할 수 있다. 또한, 금속층을 에칭한 후, 단 전도성 포일을 에칭하기 전에, 포토레지스트를 제거할 수도 있다.

바람직한 회분화 공정에서는, 스트리핑 챔버의 상류에 배치된 마이크로파 플라즈마 발생기에서 플라즈마를 발생시키고, 스트리핑 가스가 이 발생기를 통과하여, 플라즈마 속의 가스로부터 형성된 반응 종이 스트리핑 챔버에 들어간다. 플라즈마 이온은 여과 등에 의해 플라즈마 기(基)로부터 분리된다. 본원에서 사용하는"기(radical)"라는 용어는, 상기 상류의 플라즈마 발생기에 의해 발생되는 분자 조각 또는 원자 등과 같은 중성 입자를 정의하려는 것이다. 플라즈마 발생기는 당업계에 알려진 임의의 플라즈마 발생기를 포함할 수 있다. 실질적으로 이온 또는 전자가 없는 기를 공급할 수 있는 플라즈마 발생기는, 예컨대 본원에 그 내용이 인용되어 있는 미국 특허 제5,174,856호와 미국 특허 제5,200,031호에 개시되어 있다. 일반적으로 본 발명의 실시에서는 임의의 타입의 통상적으로 발생되는 플라즈마를 사용할 수 있지만, 예컨대 미국 캘리포니아주 산 호세 소재의 GaSonics에서 시판하는 모델 AURA 플라즈마 발생기 등과 같은 마이크로파 플라즈마 발생기에 의해 발생된 플라즈마를 이용하는 것이 바람직하다. 실질적으로 전자 및/또는 이온이 없는 기를 공급할 수 있는 다른 상류 플라즈마 발생기로는, Applied Materials에서 Advanced Strip Passivation(ASP) Chamber란 이름으로 시판하는 것이 있다. 또한, 플라즈마 애셔(plasma ahser)로는 미국 캘리포니아주 프레몬트에 소재하는 Mattson Technology에서 시판하는 것이 있다. 또한, Tokyo Electron Ltd.에서 TEL DRM 85란 이름으로 시판하는 것과 같은 에칭 챔버에서 직접 회분화(in situ ashing)를 이용함으로써, 이방성 방법으로 회분화를 수행할 수 있다.

이러한 점에서, 추가의 조화(粗化) 단계 없이, 그리고 포일의 무광택면의 블랙 옥사이드 처리 없이, 회로 상에 다른 절연 기재를 적층할 수 있다. 얇은 금속층은 에칭 후에 제거될 필요가 없고, 옥사이드 대체물의 역할을 담당하며, 다층 구조를 형성하기에 충분한 부착성을 제공한다. 또한, 금속층은 전도성 포일 단독에 비해 균일성과 반사성이 높고, 잘 알려진 자동 광학 검사(AOI) 장비를 이용하여 쉽게 검사된다.

이하의 비제한적인 예들은 본 발명을 잘 예시한다.

예 1

구리 포일의 광택면을 구리 노듈로 처리하고, Zn-Cr 경계층을 피복한다. 무광택면도 또한 노듈로 처리되지만, 이후에 니켈로 처리된다. 에폭시를 함침한 유리섬유에 포일을 적층하여(광택면이 상기 물질에 접촉하는 상태로) 기재를 형성한다. 이 기재에 12 ㎛의 두께로 액체 포토레지스트를 피복하고, 마스크를 통해 자외선광으로 노출시켜 이미지를 형성한다. 탄산칼륨을 이용하여 포토레지스트를 현상하고, 니켈 표면을 노출시킨다. 염화 제2 구리 에칭을 이용하여 니켈을 제거하고, 그 하부의 구리를 노출시킨다. 암모니아를 주성분으로 하는 시스템을 이용하여 상기 구리를 에칭하여, 트레이스를 형성한다. 포토레지스트는 수산화나트륨 용액을 이용하여 제거된다. 상기 이미지 패턴에 기초하여 기재의 주변에 구멍을 펀칭한다. 이들 구멍은 정합(整合)용으로 사용된다. 자동 광학 검사 기계를 이용하여 상기 트레이스를 검사하고, 필요하다면(가능하다면) 수리한다. 에칭된 트레이스(코어)를 구비하는 완성된 기재를, 다른 코어(필요하다면)를 구비하는 에폭시 유리섬유와 구리 포일(바깥쪽) 사이에 적층한다. 이러한 인쇄 회로 기판 "블랭크"에 구멍을 뚫고, 외부 회로를 형성하며, 솔더 마스크 및 솔더를 입혀 완성한다. 이렇게 완성된 기판을 검사한 후 조립한다.

예 2

적층체의 무광택면이 기재와 맞닿고, Zn-Cr로 처리된다는 것을 제외하고는예 1을 반복한다. 광택면은 예 1과 마찬가지로 노듈이 도금되지만, 니켈로 처리된다.

예 3

광택면을 니켈로 처리하기 이전에 마이크로 에칭하여 거칠게 하는 것을 제외하고는 예 2를 반복한다.

예 4

광택면을 니켈로 처리하기 이전에 퓨미스 스크러빙에 의해 거칠게 하는 것을 제외하고는 예 2를 반복한다.

예 5

포토레지스트가 영속적인 성질의 것이며 에칭 후에 제거되지 않는다는 것을 제외하고는 예 1을 반복한다.

예 6

염화 제2 구리를 이용하여 한 단계로 에칭한다는 것을 제외하고는 예 1을 반복한다.

예 7

다이렉트 레이저 이미징 시스템을 사용하여 포토레지스트를 노출시키는 것을 제외하고는 예 1을 반복한다.

예 8

니켈 대신에 주석을 도금하고, 질산을 이용하여 에칭이 실시되는 것을 제외하고는 예 1을 반복한다.

예 9

미국 특허 제3,293,109호의 예 1에 따라 구리를 용액으로부터 회전 금속 드럼 상에 전착함으로써, 구리 포일을 제조한다. 구리를 황산에 용해시킨 후, 70 - 105 g/L의 황산 구리 형태의 구리와 80-160 g/L의 유리 황산으로 이루어진 용액에서 40 - 60 ℃의 온도로 전착시킨다. 상기 용액은 대개 티타늄으로 이루어진 회전 금속 드럼과 접촉하게 되고, 이 금속 드럼은 캐소드로서 작용하며, 구리가 용액으로부터 침적될 때 구리를 수용한다. 애노드는 합금연으로 구성된다. 애노드와 캐소드 사이에 약 5 내지 10 볼트의 셀 전압을 인가하여 구리를 침적시키며, 그 동안에 애노드에서 산소가 방출된다. 구리는 드럼 상에 약 18 ㎛ 내지 70 ㎛의 두께로 연속적인 구리 필름을 형성하고, 이를 제거하여 필요한 너비로 나누며, 끝으로 롤에 감는다. 드럼에 접하는 포일의 측면은 평활한("광택면") 반면에, 다른 측면은 비교적 거친 표면("무광택면")을 갖는다.

미국 특허 제5,679,230호에 따라 구리 포일 샘플의 광택면 또는 무광택면을 처리하여 표면 노듈을 형성한다. 다른 구리 포일 샘플의 광택면 또는 무광택면을 염화 제2 구리로 마이크로 에칭한다. 구리 샘플의 표면 거칠기와 박리 강도를 측정한다. 표면 거칠기는 IPC-TM-650 섹션 2.2.17에 따라 측정하고, 박리 강도는 IPC-TM-650 섹션 2.4.8 개정 C를 따라 측정한다. 다음 결과를 주목하라.

구리 포일 측면	처리	표면 거칠기(Ra)(㎛)	박리 강도*(kg/선형 cm)
광택면	없음	0.25	<0.18
"	마이크로 에칭	1.20	0.39
"	노듈	3.56	1.52
무광택면	없음	5.08	0.63
"	마이크로 에칭	5.72	0.93
"	노듈	7.60	1.91

* 박리 강도는 구리를 에폭시 프리프레그에 적층시켜 측정하였다.

이는 완성된 회로 기판 내부의 박리 강도를 모의로 실험하는 것이다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 하여 구체적으로 설명되고 기술되어 있지만, 당업자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형 및 수정이 만들어질 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 청구 범위는 개시된 실시예와, 전술한 변형례, 그리고 이에 대한 모든 동등예를 보호하는 것으로 해석될 것이다.

Claims

인쇄 회로층을 제조하는 방법으로서,

(a) 제1 표면과 이에 대향하는 거친 제2 표면을 구비하는 전기 전도성층의 제1 표면을 기재 상에 침적하는 단계와,

(b) 전기 전도성층과는 에칭 저항성이 상이한 물질로 이루어진 얇은 금속층을 상기 전기 전도성층의 거친 제2 표면 상에 침적하는 단계와,

(c) 포토레지스트를 상기 금속층 상에 침적하는 단계와,

(d) 상기 포토레지스트를 이미지 모양으로 노출시키고 현상하여, 아래에 위치하는 금속층 부분이 드러나게 하는 단계와,

(e) 상기 아래에 위치하는 금속층의 드러난 부분을 제거함으로써, 그 아래에 위치하는 전도성층 부분이 드러나게 하는 단계와,

(f) 상기 아래에 위치하는 전도성층의 드러난 부분을 제거하여, 인쇄 회로층을 제조하는 단계

를 포함하며, 상기 (a)와 (b) 단계는 다른 순서로도 수행되는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, (a) 단계를 수행한 후, (b) 단계를 수행하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제2항에 있어서, (b) 단계를 수행한 후, (a) 단계를 수행하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 전기 전도성층의 제2 표면을 먼저 거칠게 한 후, 제2 금속으로 처리하고, 그 후 전기 전도성층의 제1 표면을 기재 상에 침적함으로써, (a) 단계를 수행하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 전기 전도성층의 제2 표면을 먼저 거칠게 한 후, 전기 전도성층의 제1 표면을 기재 상에 침적함으로써, (a) 단계를 수행하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 전기 전도성층의 제1 표면을 기재 상에 먼저 침적한 후, 전기 전도성층의 제2 표면을 먼저 거칠게 함으로써, (a) 단계를 수행하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 전기 전도성층의 거친 제2 표면의 평균 거칠기(Ra)는 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛인 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 전기 전도성층의 거친 제2 표면 상에는 또는 내에는 금속이나 금속 합금의 마이크로 노듈이 마련되는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 전기 전도성층의 거친 제2 표면은 마이크로 에칭되는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항의 (a) 단계에서 (f) 단계를 한번 이상 반복하여 복수 개의 인쇄 회로층을 제조한 후, 이들 인쇄 회로층을 하나 이상의 중간층을 통해 서로 부착시켜 인쇄 회로 기판을 형성하는 것을 포함하는 콤포지트 제조 방법.
제1항에 있어서, (e) 단계 후에 임의의 잔류 포토레지스트를 제거하는 단계를 더 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, (f) 단계 후에 임의의 잔류 포토레지스트를 제거하는 단계를 더 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 전기 전도성층은 전기 전도성 포일을 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속층은 금속 포일을 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성층은 구리, 황동, 스테인레스강, 알루미늄, 니켈 및 이들의 합금과 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성층은 구리 포일인 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성층은 기재 상에 적층되는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성층은 전해 침적 또는 무전해 침적에 의해 기재 상에 침적되는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성층은 코팅, 스퍼터링, 또는 증착에 의해 기재 상에 침적되는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속층은 니켈, 주석, 팔라듐, 백금, 크롬, 몰리브덴, 티타늄 및 이들의 합금과 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속층은 니켈을 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속층은 주석을 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속층은 전도성층 상에 적층되는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속층은 전해 침적 기술 또는 무전해 침적 기술에 의해 전도성층 상에 침적되는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속층은 코팅, 스퍼터링, 또는 증착에 의해 전도성층 상에 침적되는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속층의 드러난 부분은 산 에칭(acid etching)에 의해 제거되는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성층의 드러난 부분은 알칼리 에칭에 의해 제거되는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속층의 드러난 부분과 그 아래에 위치하는 전도성층 부분은 산 에칭에 의해 동시에 제거되는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 기재는 폴리머 필름을 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 기재는 폴리이미드, 폴리에스테르, 또는 액정 폴리머 필름을 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 기재는 보강 폴리머를 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 기재는 에폭시, 폴리아미드, 시안산 에스테르, BT-에폭시, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 보강 폴리머를 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 기재는 보강재로 유리섬유 또는 유기질 종이를 갖는 보강 폴리머를 포함하는 것인 인쇄 회로층 제조 방법.
(a) 제1 표면과 이에 대향하는 거친 제2 표면을 구비하는 전기 전도성층의제1 표면을 기재 상에 침적하는 단계와,

(b) 전기 전도성층과는 에칭 저항성이 상이한 물질로 이루어진 얇은 금속층을 상기 전기 전도성층의 거친 제2 표면 상에 침적하는 단계와,

(c) 포토레지스트를 상기 금속층 상에 침적하는 단계와,

(d) 상기 포토레지스트를 이미지 모양으로 노출시키고 현상하여, 아래에 위치하는 금속층 부분이 드러나게 하는 단계와,

(e) 상기 아래에 위치하는 금속층의 드러난 부분을 제거함으로써, 그 아래에 위치하는 전도성층 부분이 드러나게 하는 단계와,

(f) 상기 아래에 위치하는 전도성층의 드러난 부분을 제거하는 단계

를 포함하며, 상기 (a)와 (b) 단계는 다른 순서로도 수행되는 공정에 의해 제조되는 인쇄 회로층.
제34항에 있어서, 상기 전기 전도성층은 전기 전도성 포일을 포함하는 것인 인쇄 회로층.
제34항에 있어서, 상기 금속층은 금속 포일을 포함하는 것인 인쇄 회로층.
제34항에 있어서, 상기 전도성층은 구리, 황동, 스테인레스강, 알루미늄, 니켈 및 이들의 합금과 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하는 것인 인쇄 회로층.
제34항에 있어서, 상기 전도성층은 구리 포일을 포함하는 것인 인쇄 회로층.
제34항에 있어서, 상기 금속층은 니켈, 주석, 팔라듐, 백금, 크롬, 몰리브덴, 티타늄 및 이들의 합금과 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하는 것인 인쇄 회로층.
제34항에 있어서, 상기 금속층은 니켈을 포함하는 것인 인쇄 회로층.
제34항에 있어서, 상기 금속층은 주석을 포함하는 것인 인쇄 회로층.
제34항에 있어서, 상기 기재는 반도체를 포함하는 것인 인쇄 회로층.
제34항에 있어서, 상기 기재는 갈륨 비소, 실리콘, 실리콘 함유 조성물 및 이들의 혼합물을 포함하는 것인 인쇄 회로층.