KR20070001110A

KR20070001110A - 패턴화된 회로 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20070001110A
Application number: KR1020067015257A
Authority: KR
Inventors: 제프리 더블유. 불라드; 데니스 엠. 브루너; 폴 엠. 하비; 히데오 야마자끼; 히로끼 사또오; 히사유끼 나가이
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2007-01-03
Also published as: WO2005067355A2; US20090008133A1; WO2005067355A3; EP1702502A2; JP2007517410A

Abstract

정확히 정렬된 융기된 특징부를 갖는 패턴화된 회로가 제공된다. 또한, 포토레지스트-온-포토레지스트(photoresist-on-photoresist) 패터닝을 이용하여 상기 회로를 제조하는 방법이 제공된다.

포토레지스트, 패턴, 기판, 회로, 기판, 경화

Description

패턴화된 회로 및 그 제조 방법 {PATTERNED CIRCUITS AND METHOD FOR MAKING SAME}

본 발명은 기판상의 패턴화된 회로 특징부 및 패턴화된 회로의 제조 방법에 관한 것이다.

중합체 막 기부(polymer film base) 상의 에칭된 구리 또는 인쇄된 중합체 후막(thick film) 회로 패턴은 가요성 회로(flexible circuit) 또는 가요성 인쇄 배선 기판(flexible printed wiring board)으로 칭해질 수 있다. 가요성 회로는 일반적으로 유전성 물질의 층과 같은 기부 기판 상에 지지되는 도전성 트레이스(trace)들의 패턴을 포함한다. 부피가 큰 와이어링 하니스(wiring harness)를 대체하도록 원래 의도된 가요성 회로는 종종 현재의 최첨단 전자 조립체들에 요구되는 소형화(miniaturization) 및 동향(movement)에 대한 유일한 해결책이 된다. 가요성 회로는 미세 피치 트레이스(fine pitch trace), 복합 회로 설계, 및 가요성 등의 특성을 제공한다. 얇고 경량이며 복잡한 장치에 대해 이상적이어서, 가요성 회로 설계 방안은 단일-면 도전성 경로(single-sided conductive path)에서부터 복합, 다층 3차원 패키지(package)에 이른다. 전자 장치, 의학 장치, 하드 디스크 드라이브 서스펜션(hard disk drive suspension), 잉크 제트 프린터 펜(ink jet printer pen), 및 터치 또는 핑거 센서(touch or finger sensor)는 가요성 회로에 대한 흔한 응용예들이다.

다층 상호연결 모듈(multi-layered interconnect module)은 반도체 산업에서 집적회로 칩(integrated circuit chip)을 기계적으로 지지하고 이러한 칩을 인쇄 배선 기판에 전기적으로 부착하기 위해 넓게 이용되고 있다. 상호 연결 모듈은 단일 칩 또는 복수의 칩을 지지하도록 구성될 수 있고, 전형적으로 단일 칩 모듈(SCM; single chip module) 또는 다중 칩 모듈(MCM; multi-chip module)이라는 명칭으로 인식된다.

상호연결 모듈은 집적 회로 칩을 신호선, 전력선, 및 인쇄 배선 기판이 지니는 다른 구성요소들에 전기적으로 연결하는 기능을 하는 상호연결부를 제공한다. 특히, 상호연결 모듈은 칩의 밀집되게 패킹된 입출력부(I/Os)를 인쇄 배선 기판상의 대응하는 I/Os로 재분배하는 상호연결부를 제공한다. 전기적 상호연결에 더하여, 상호연결 모듈은 전형적으로 칩을 인쇄 배선 기판에 기계적으로 연결하는 기능을 하고, 열 소산 및 환경적 보호 등의 다른 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 태양은, 기판을 제공하는 단계와, 상기 기판상에 포토레지스트의 제1 패턴화된 층을 준비하는 단계와, 상기 포토레지스트에 의해 형성된 상기 패턴 내에 도전성 물질을 상기 포토레지스트 층의 두께보다 작은 두께로 퇴적시키는 단계와, 상기 도전성 물질의 적어도 일 부분이 노출되도록, 포토레지스트의 상기 제1 패턴화된 층과 적어도 부분적으로 겹치는 포토레지스트의 제2 패턴화된 층을 준비하는 단계와, 도전성 물질의 가장 두꺼운 부분의 높이가 포토레지스트의 상기 제1 층의 높이를 초과하지 않도록, 포토레지스트의 상기 제1 및 제2 층에 의해 형성된 상기 패턴 내에 추가의 도전성 물질을 퇴적시키는 단계를 포함하는 방법을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 태양은, 기판을 제공하는 단계와, 경화되지 않은 포토레지스트의 층을 상기 기판에 인가하는 단계와, 적어도 하나의 부분을 제외하고 상기 포토레지스트 내에 패턴을 경화시키는 단계와, 상기 경화되지 않은 포토레지스트를 상기 적어도 하나의 부분으로부터 제거하여 상기 포토레지스트에 적어도 하나의 제1 공동을 형성하는 단계와, 상기 제1 공동 내에 도전성 물질을 상기 포토레지스트 층의 두께보다 작은 두께로 퇴적시키는 단계와, 상기 포토레지스트 및 도전성 물질 층에 경화되지 않은 포토레지스트의 제2 층을 인가하는 단계와, 상기 적어도 하나의 제1 공동과 적어도 부분적으로 겹치는 적어도 하나의 제2 부분을 제외한 상기 포토레지스트 내에 패턴을 경화시키는 단계와, 상기 적어도 하나의 제2 부분으로부터 상기 경화되지 않은 포토레지스트를 제거하여, 상기 적어도 하나의 제1 공동과 적어도 부분적으로 겹치는 적어도 하나의 제2 공동을 상기 포토레지스트에 형성하는 단계와, 도전성 물질을 상기 적어도 하나의 제2 공동 내에 요구되는 두께로 퇴적하는 단계를 포함하며, 상기 도전성 물질의 가장 두꺼운 부분의 높이는 포토레지스트 물질의 상기 제1 층의 높이를 초과하지 않는 방법을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 태양은, 제1 측면 및 제2 금속 코팅된 측면을 갖는 유전성 막을 제공하는 단계와, 경화되지 않은 포토레지스트의 층을 상기 유전성 막의 상기 제2 금속 코팅된 측면으로 인가하는 단계와, 적어도 일 부분을 제외한 상기 포토레지스트 내에 패턴을 경화시키는 단계와, 상기 경화되지 않은 포토레지스트를 상기 적어도 하나의 일 부분으로부터 제거하여, 상기 포토레지스트에 적어도 하나의 공동을 형성하는 단계와, 금속을 상기 제1 공동 내에 상기 포토레지스트 층의 두께보다 작은 두께로 퇴적하는 단계와, 경화되지 않은 포토레지스트의 제2 층을 상기 포토레지스트 및 금속 층에 인가하는 단계와, 상기 적어도 하나의 제1 공동과 적어도 부분적으로 겹치는 적어도 하나의 제2 부분을 제외한 상기 포토레지스트 내에 패턴을 경화시키는 단계와, 상기 경화되지 않은 포토레지스트를 상기 적어도 하나의 제2 부분으로부터 제거하여, 상기 적어도 하나의 제1 공동과 적어도 부분적으로 겹치는 적어도 하나의 제2 공동을 상기 포토레지스트에 형성하는 단계와, 금속을 상기 적어도 하나의 제2 공동 내에 요구되는 두께로 퇴적하는 단계를 포함하고, 상기 금속의 가장 두꺼운 부분의 전체 높이는 상기 포토레지스트의 제1 층의 높이를 초과하지 않는 방법을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 태양은, 기판을 제공하는 단계와, 경화되지 않은 네가티브 포토레지스트의 층을 상기 기판에 인가하는 단계와, 적어도 하나의 부분을 제외한 상기 포토레지스트 내에 패턴을 경화시키는 단계와, 상기 경화되지 않은 포토레지스트를 상기 적어도 하나의 부분으로부터 제거하여, 적어도 하나의 공동을 상기 포토레지스트에 형성하는 단계와, 도전성 물질을 상기 제1 공동 내에 상기 포토레지스트의 두께보다 작은 두께로 퇴적하는 단계와, 포지티브 포토레지스트의 층을 상기 네가티브 포토레지스트 및 도전성 물질층에 인가하는 단계와, 상기 적어도 하나의 제1 공동과 적어도 부분적으로 겹치는 적어도 하나의 제2 부분에 노출된 포지티브 포토레지스트의 패턴을 형성하는 단계와, 상기 노출된 포지티브 포토레지스트를 상기 적어도 하나의 부분으로부터 제거하여, 상기 적어도 하나의 제1 공동과 적어도 부분적으로 겹치는 적어도 하나의 제2 공동을 상기 포토레지스트에 형성하는 단계와, 도전성 물질을 상기 적어도 하나의 제2 공동 내에 요구되는 두께로 퇴적하는 단계를 포함하고, 상기 구조물의 상기 도전성 물질 부분의 가장 높은 부분의 전체 두께는 포토레지스트 물질의 상기 제1 층의 높이를 초과하지 않는 방법을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 태양은, 기판과, 트레이스 패턴을 갖는 도전성 층과, 상기 트레이스의 일 부분 상의 융기된 특징부를 포함하고, 상기 융기된 특징부의 폭은 상기 특징부가 상부에 놓여지는 상기 트레이스의 부분의 폭과 실질적으로 동일한 물품을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 태양은, 기판과, 트레이스 패턴을 갖는 도전성 층과, 상기 트레이스의 일 부분 상의 융기된 특징부를 포함하고, 상기 융기된 특징부는 동일하거나 또는 다른 도전성 물질의 적어도2개의 층을 포함하고, 상기 2개의 층의 X 및 Y 방향 치수는 실질적으로 동일하고, 상기 2개의 층은 실질적으로 수직으로 정렬되는 물품을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 적어도 하나의 실시예의 이점은, 회로 특징부들을 패터닝할 때, 가요성 회로-대-포토툴(flexible circuit-to-phototool)을 정밀하게 정렬할 필요가 없다는 것이다.

본 발명에 따른 적어도 하나의 실시예의 다른 이점은, 보다 미세한 피치 트레이스(finer pitch trace)에 대한 회로 특징 정보를 허락한다는 것이다.

본 발명에 따른 적어도 하나의 실시예의 다른 이점은, 융기된 회로 특징부들은, 임계적이지 않은 방향으로 정렬되기만 하면 된다는 것이다. 이러한 점은 결합 영역에서의 특징부 폭의 최소화를 허용한다.

본 발명에 따른 적어도 하나의 실시예의 다른 이점은, 회로 특징부의 특징적인 치수의 50％와 동일하거나 이보다 큰 이미지 레지스트레이션 에러(image registration error)를 허용할 수 있다는 것이다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 다음의 도면, 상세한 설명 및 청구의 범위로부터 명백할 것이다.

도1a 내지 도1i는 본 발명의 방법에 따른 실시예의 단계들을 나타낸다.

도2a 내지 도2e는 본 발명의 방법에 따른 실시예의 단계들을 나타낸다.

도3은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 만들어진 플립-칩(flip-chip) 회로의 디지털 화상이다.

본 발명의 태양들은, 전자 패키징(electronic packaging) 및 상호연결 응용들을 위한 두께-차별화된 회로 특징부(thick-differentiated circuit feature)들을 제조하는 부가적인 방법들을 포함한다. 이러한 방법들은 2개의 분리된 회로 도금 단계와 함께 2개의 적층된 포토레지스트 층들의 형성을 포함하는 부가적인 공정을 이용한다. 이 공정은 특히, 다중-금속 층 패키지 및 가요성 회로상의 미세-피치 트레이스를 포함하여 어떠한 회로 구성에도 적용될 수 있으며, 이를 위하여 회로에서의 다이-부착 범프(die-attach bump) 또는 다른 융기된 특징부들이 높은 루팅 밀도(routing density)로 조합될 것이 요구된다. 본 발명에 따른 적어도 하나의 실시예는 이 융기된 특징부들의 다른 회로 특징부들과의 우수한 레지스트레이션을 제공한다.

본 발명에 따른 적어도 하나의 실시예의 현저한 이점은, 미세 피치 트레이스상의 정렬된 회로 특징부들을 이미지화하기 위하여, 기판과 포토툴 사이의 정밀한 정렬이 요구되지 않는다는 것이다. 본 발명의 방법은 포토레지스트-온-포토레지스트 패터닝(photoresist-on-photoresist patterning)과 언더필링(underfilling)의 결합을 이용하여 요구되는 다단(multi-level) 구조를 달성한다. 네가티브 포토레지스트 형태는 습식(wet type) 또는 건식(dry type)이 될 수 있다. 여기에서 설명하는 공정들은 네가티브 건식 포토레지스트 및 도전성 코팅을 갖는 단지 하나의 측면을 갖는 기판을 이용하나, 여기에 교시된 사항들을 바탕으로 2개-금속층 회로에 용이하게 확장될 수 있음은 물론이다.

종래의 융기된 회로 특징부 형성 공정들은, 포토리소그래피(photolithography) 공정 및 에칭으로 유전성 막 상에 회로 트레이스를 형성하고, 그 다음, 이미 형성된 트레이스와 요구되는 회로 특징부의 이미지 사이의 정밀한 정렬을 요구하는 제2 포토리소그래피 공정을 이용하여, 이러한 트레이스 상에 융기된 회로 특징부를 형성한다. 이 공정은 정렬 공차(alignment tolerance)에 의 해 제한되고, 설비의 정렬 능력을 초과하는 미세 피치 회로에는 적용될 수 없다. 이러한 제한에 더하여, 포토레지스트 물질은 회로 특징부가 형성되기로 되어있는 미세 개구로 항상 흘러 들어가는 것도 아니다.

디스플레이 패널, 인쇄 배선 기판 또는 부가적인 회로 층에 대한 상호연결용 뿐만 아니라, 볼 그리드 어레이(ball grid array), 플립-칩 아키텍쳐(flip-chip architectures) 및 다른 집적 회로 패키지(ICP) 구조물을 포함하는, 다수의 전자 패키징 구조물들의 제조는, 배선 트레이스 및 비아 패드(via pad)등의 상대적으로 보다 얇은 기타 특징부들 중에서 상대적으로 보다 두꺼운 융기된 회로 특징부들을 형성하는 능력을 필요로 한다.

전형적인 부가적 공정 방법론에 있어서, 이러한 융기된 특징부들은, 기타의얇은 회로 특징부들 중에서 상대적으로 큰 "캡쳐 패드(capture pad)"를 형성하고 전기도금하고 나서, 상대적으로 보다 작은 융기된 접촉 패드(contact pad)가 상부에 후속적으로 전기도금되는 상기 캡쳐 패드를 제외한 모든 특징부들을 마스킹(masking)함으로써 생성된다. 캡쳐 패드는, 더 작은 접촉 패드를 규정하는 제2 노출 및 도금 단계 동안에 야기되는 레지스트레이션 에러들을 수용하도록 상대적으로 커야 한다. 만약 δ ㎛의 최대 레지스트레이션 에러를 가정 한다면, 더 작은 특징부가 캡쳐 패드 상에 놓여지는 것을 보장하기 위해서, 원형의 캡쳐 패드는 다음으로 주어지는 직경 D를 가질 필요가 있다:

d + 2δ

여기서, d는 더 작은 융기된 접촉 패드 특징부의 직경이다. 레지스트레이션 에러의 원인이 되는 캡쳐 패드에 대해 요구되는 여분의 공간은, 그렇지 않다면 회로 트레이스 및 다른 특징부들이 놓여 질 공간의 손실을 야기한다.

그러나, ICP 기업 환경에 있어서, 보다 큰 루팅 밀도가 높이 평가된다. 본 발명에 따른 처리 방법의 적어도 하나의 태양은, 큰 캡쳐 패드의 필요성 없이도 융기된 회로 특징부들을 생산할 수 있기 때문에, 시장에서의 경쟁력 있는 우월성의 가능성을 제공한다.

본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 유전성 기판은 선택적으로 크롬, 니켈 또는 그들의 합금의 시드(seed)층으로 진공 스퍼터링(vacuum sputtering) 기술을 이용하여 코팅될 수 있다. 그 다음, 니켈, 구리, 금, 백금, 팔라듐 또는 그들의 합금의 얇은 층이 진공 스퍼터링 기술을 이용하여 증착되어 약 500㎚까지의 두께를 갖는 제1 도전성 층을 형성한다. 이것 다음에, 주석, 니켈, 구리, 금, 백금, 팔라듐 또는 그들의 합금 등의 도전성 물질의 차후 도금이 계속되어, 제1 도전성 층의 두께를 약 1㎛ 와 약 5㎛ 두께 사이의 총량까지 증가시킨다. 이 공정은 유전성 기판의 일 또는 양 측면상에 수행될 수 있다. 이러한 단계들에 대한 대안으로서, 일 또는 양 표면에 적층된 도전성 물질의 층을 갖는 유전성 기판이 사용될 수 있다. 적층 도전성 층은 전형적으로 약 1 내지 5㎛의 두께를 갖는다. 어느 한 경우에 있어서, 유전성 기판은, 약 10㎛ 내지 약 600㎛의 두께를 갖는, 폴리에스테르(polyester), 폴리이미드(polyimide), 액정 중합체(liquid crystal polymer), 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride), 아크릴레이트(acrylate) 또는 폴리올레핀(polyolefin) 등의 중합체 막이 될 수 있다. 적합한 두께들은 이러한 예시적인 범위에 한정되는 것이 아님을 주목해야 한다.

제1 네가티브 포토레지스트 층은 도전성 코팅을 갖는 유전성 기판의 적어도 하나의 측면상에 표준 건식 또는 습식 적층 기술을 이용하여 적층된다. 예를 들면, 열간 압연기 적층(hot roller lamination)은 건식 막을 이용하여 이루어질 수 있거나, 건식 막을 적층하기 이전에 수분이 일체의 표면에 더해질 수 있다. 적합한 건식 막은 마국 매사추세츠주 워터베리 소재의 맥더미드, 인크.(MacDermid, Inc.)로부터 SF310으로 입수 가능하다. 포토레지스트의 두께는 약 1㎛ 내지 약 50㎛이다. 그 다음, 포토레지스트는, 레지스트의 노출된 부분을 가교 결합시키는, 마스크 또는 포토툴을 통한 자외선 또는 다른 적합한 방사에 노출된다. 적합한 에너지 준위는 약 365㎚의 파장에서의 약 50mJ/㎠ 내지 약 500mJ/㎠ 이다. 마스크는 도전성 층 특징부들, 예를 들면 트레이스의 네가티브 이미지이다. 그 다음, 포토레지스트의 노출되지 않은 부분은 적절한 용제로 현상된다. 예를 들면, 수성의 레지스트의 경우에는, 노출되지 않은 부분이 제거되고 요구되는 패턴이 얻어질 때까지, 묽은 수성의 용액, 예를 들면 0.5 ~ 1.5％의 나트륨 또는 칼륨 탄산염 용액이 가해진다. 현상하는 것은 기판을 용액 속에 침지시키거나 용액을 기판 상에 분무함으로써 달성될 수도 있다.

그 다음, 도전성 물질의 또 다른 층이 존재하는 도전성 층의 노출된 부분 상에서 표준 전기도금술 또는 무전해 도금 방법을 이용하여 포토레지스트의 두께보다 작은 두께로 도금된다. 예를 들면, 만약 40㎛ 두께의 건식 막 포토레지스트가 사용된다면, 부가적인 도전성 층은 약 15㎛ 내지 약 25㎛두께로 1 내지 5㎛의 제1 도 전성 층의 윗면상에 도금되게 된다.

그 다음, 제2 포토레지스트 층은, 금속 코팅된 유전성 기판의 적어도 하나의 측면상에 표준 건식 또는 습식 적층 기술을 이용하여 적층된다. 예를 들면, 열간 압연기 적층이 건식 막을 이용하여 행해질 수 있거나, 건식 막을 적층하기 이전에 수분이 일체의 표면에 더해질 수 있다. 포토레지스트는 이전에 형성된 패턴 내에 채워질 정도의 충분한 유동 특성을 갖는다. 그 다음, 포토레지스트는 레지스트의 노출된 부분을 가교 결합시키는, 마스크 또는 포토툴을 통한 자외선 또는 다른 적합한 방사에 노출된다. 적합한 에너지 준위는 약 365㎚의 파장에서의 약 50mJ/㎠ 내지 약 500mJ/㎠ 이다. 포토레지스트 층은, 융기된 특징부들(예를 들면, 다이 접착 또는 상호연결 범프)의 위치만이 자외선에 노출되지 않을 정도로 이미지화 될 수 있다. 그 다음, 포토레지스트의 노출되지 않은 부분은 적절한 용제로 현상된다. 전형적으로, 융기된 특징부들을 위한 제2 포토레지스트 층에서의 개구들은 융기된 특징부들을 위한 제1 포토레지스트에 형성되는 개구들보다 더 클 것이다. 제2 포토레지스트 층에서의 보다 큰 개구는, 융기된 특징부들을 생성하는 데 있어서 더 많은 레지스트레이션 에러를 허용한다. 포지티브 레지스트가 네가티브 레지스트 대신에 이용될 수 있다.

그 대신에, 제2 포토레지스트 층은, 융기된 특징부들이 위치될 영역에서의 제2 레지스트 층에 채널(channel)이 형성될 정도로 이미지화 될 수 있다. 채널을 형성하기 위한 노출되지 않은 포토레지스트의 제거는 융기된 특징부들이 요구되는 트레이스의 부분 상에 직사각형 공동이 형성되게 한다. 융기된 특징부들은 직사각 형 공동 내에 도전성 물질을 도금함으로써 형성될 것이다. 재료의 평면에서 두 방향에서보다는 오히려 오직 한 방향에서의 포토레지스트 층의 정밀한 정렬을 요구하기 때문에, 이 공정은 이전 단락에서 설명된 대안보다 심지어 덜 엄격한 정렬을 요구한다.

또 다른 전기 도금 단계는 융기된 특징부들을 제1 포토레지스트 층의 높이를 초과하지 않는 융기된 특징부들의 최대 높이로 형성하기 위해 이용된다. 이 단계에 대하여 적합한 도전성 물질은 주석, 니켈, 구리, 금, 백금, 팔라듐 또는 그들의 합금을 포함한다.

원한다면, 가교 결합된 레지스트에 의해 덮이지 않은 유전성 기판의 부분을 에칭(etching)하는 농축된 염기의 조(bath) 속에 회로를 넣음으로써, 특징부들이 기판을 포함한 유전성 막에 에칭될 수 있다. 유전성 기판의 덮이지 않은 부분은 포토레지스트 층 내의 개구들에 의해 노출되는 기판의 금속화되지 않은 부분이 될 수 있거나, 유전성 기판의 금속화되지 않은 측면 상에 있을 수 있다. 이 에칭 단계는 중합체 막의 마스킹되지 않은 영역을 농축된 알칼리 에칭 유체와 접촉시키는 것을 포함한다. 미국 특허 제5,227,008호 및 제6,403,211호에 설명된 바와 같이, 유전성 막으로 홀(hole) 및 관련 공극(void)을 도입하기 위하여, 유용한 알칼리 에칭액(etchant)은 알칼리 금속 수산화물의 수성 용액들 및 그들의 아민(amine)과의 혼합물을 포함한다. 유전 막의 제어된 박화를 위한 시간적 요구조건들은 중합체 막의 유형 및 두께에 의존한다. 50℃와 120℃ 사이의 가열된 알칼리 에칭액을 이용하는 경우, 막 에칭은 전형적으로 약 10초 내지 약 20분의 시간을 요구한다.

전형적으로, 그다음 모든 포토레지스트는, 약 20℃ 내지 약 80℃, 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 60℃ 온도의 알칼리 금속 수화물의 2~5％의 용액에서 회로로부터 벗겨진다. 다음으로, 제1 도전성 층의 노출된 부분은, PERMA-ETCH란 상표명으로, 미국 미네소타주 메이플 플레인 소재의 일렉트로케미컬즈, 인크.(Electrochemicals Inc.)로부터 입수될 수 있는 과산화 황 에칭액(peroxide sulfuric etchant) 등의 에칭액으로 에칭된다.

본 발명에 따른 일 실시예가 도1a 내지 도1i에 나타나 있다. 도1a는 제1 도전성 층(110) 및 두꺼운 적층 포토레지스트 층(115)을 갖는 기판(105)을 나타낸다. 도1b는 포토레지스트 층이, 가교 결합 부분(120) 및 비가교 결합 부분(uncrosslinked portion)(125)을 형성하기 위하여 방사 패턴에 노출된 후의 구조를 나타낸다. 도1c는 제1 도전성 층에 대한 요구되는 회로 트레이스 패턴의 패턴화된 마스크를 형성하기 위하여, 포토레지스트 층의 비가교 결합 부분이 현상된 후의 구조를 나타낸다. 도1d는 노출된 제1 도전성 층 상에 연속 전해 도금 법을 이용하여 생성된 전기 도금된 제2 도전성 층(130)을 갖는 구조를 나타낸다. 전기 도금된 층의 두께는 포토레지스트 층의 두께의 일부로, 전형적으로 약 20％ 내지 약 75％이다. 도1e는 적층된 제2 포토레지스트 층(135)을 갖는 구조를 나타낸다. 도1f는 제2 포토레지스트 층이, 가교 결합 부분(140) 및 비가교 결합 부분(145)을 형성하기 위하여 방사 패턴에 노출된 후의 구조를 나타낸다. 도1g는, 회로 패턴 상의 요구되는 융기된 특징부들, 예들 들면 다이-부착 범프용 마스크를 형성하기 위하여 제2 포토레지스트 층의 비가교 결합 부분이 현상된 후의 구조를 나타낸다. 제1 및 제2 패턴화된 포토레지스트 층은 전해 도금 용액에 접근이 용이한, 요구되는 융기된 특징부들을 함께 한정하는 영역을 형성한다. 도1h는 제2 연속 전해 도금이 융기된 특징부들이 요구되는 영역에서만 도전성 물질을 형성하는 다음 단계를 나타낸다. 제1 및 제2 연속 전해 도금 두께의 총합은 포토레지스트 층의 제1 두께를 초과하지 않는다. 이것은 잘 한정되고 대칭적인 형태를 갖는 융기된 특징부를 만들어낸다. 융기된 특징부들의 폭은 회로 트레이스 또는 하부에 놓이는 다른 회로 특징부들(예를 들면, 캡쳐 패드)의 폭과 같다. 도1i는 포토레지스트 층이 제거되고 제1 도전성 층이 에칭된 후의 구조를 나타낸다. 얻어지는 제품은, 융기된 특징부들이 그들의 기능을 보장하기 위한 공간의 최소 가능량을 점유하는 다중-두께 회로이다. 본 발명에 따른 방법은 포토레지스트 층의 정밀한 정렬을 필요로 하지 않기 때문에, 회로 특징부의 특성 치수의 55％ 또는 그 이상의 이미지 레지스트레이션 에러를 허용할 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예는 도2a 내지 도2e에 의해서 나타내진다. 공정 흐름의 주된 태양들이 도면에 나타내진다. 플래쉬 도금 등의 주변 공정 단계들은 도면에 도시되지 않는다. 이러한 실시예에 있어서, 융기된 회로 특징부들은 다음의 부가적 방법에 의해서 형성된다. 도2a는 초기 구성을 나타내는 데, 이것은 포토레지스트로 코팅될 표면상의 제1 도전성 층(예를 들면, 구리)(미도시)을 갖는 유전성 기판(105)(예를 들면, 폴리이미드)상에 제1 감광성 레지스트(115)(포토레지스트)를 코팅함으로써 만들어진다. 도2b는 그 다음 가교 결합 부분(120)을 형성하기 위하여 제1 포토레지스트 층이 방사의 패턴에 노출되고, 요구되는 회로 이미지 또는 패 턴을 만들기 위하여 포토레지스트의 비가교 결합 부분이 현상(즉, 제거)되는 것을 나타낸다. 도2c는 도전성 물질이 전해에 의하여 회로 패턴내에 도금되는 것을 나타낸다. 도금된 도전성 물질(130)은 포토레지스트 현상 공정에 의해 노출된 제1 도전성 층의 부분 상에 퇴적된다. 제2 도전성 층 두께는 제1 포토레지스트 층의 두께보다 작다. 도2d는, 도금후에 제1 포토레지스트 층을 제거하지 않고, 제2 포토레지스트 층이 가교 결합 부분(140)을 형성하기 위하여 방사의 패턴에 노출되는 구조 상에 코팅되고, 회로 이미지의 특징부들(예를 들면, 트레이스)의 종방향 축에 수직하게 연장되는 채널 특징부를 만들어 내기 위하여, 포토레지스트의 비가교 결합 부분이 현상되는 다음 단계를 나타낸다. 도전성 물질이 제1 포토레지스트 층의 수준까지 도금되지 않는 정도로, 제1 포토레지스트 층의 측벽 및 제2 포토레지스트에 의해 형성되는 채널은 한의된 공동(155)들을 만들어낸다. 이러한 공동들은 회로 특징부들(예를 들면, 트레이스)의 부분 상에 위치된다. 그 다음, 부가적 도금이 공동들을 도전성 물질로 제1 포토레지스트 층의 높이까지 채우기 위하여 수행된다. 제2 도금 단계가 수행된 후에, 모든 포토레지스트는 제거된다. 그 다음, 제1 도전성 층의 노출된 부분은 에칭되어 도2e에 나타낸 바와 같이, 융기된 특징부(150)를 갖는 고립된 트레이스를 남기게 된다. 융기된 특징부들의 폭은 회로 트레이스의 폭과 같다. 본 발명에 의해 제공되는 정밀도 때문에, 융기된 특징부들이, 최소의 에러로, 주변 회로 구성에 대해 레지스터될 수 있다.

포토레지스트 층에서의 한정된 개구들은 제2 포토레지스트 층의 제1 포토레지스트 층에 대한 정밀한 정렬 없이 형성될 수 있다는 점을 주목해야 한다. 본 발 명에 따른 방법으로, 미세 피치 특징부들이 X방향으로 설계될 수 있고, 큰 피치의 특징부가 Y방향으로 설계될 수 있다. 제2 현상된 포토레지스트 층에 의해서 한정된 채널은 제1 포토레지스트 층 내의 회로 패턴에 대한 정밀한 정렬을 요구하지 않는데, 여기서 회로 패턴은 일반적으로 X방향을 따라 연장한다. 채널 이미지는 큰 피치이기 때문에, Y방향에서의 채널 이미지의 정밀한 정렬이 필요하지 않다.

비록 이전의 논의는 일반적으로 선형 치수, 예를 들면 정사각형 및 직사각형를 갖는 융기된 특징부들의 형성에 대해 설명했지만, 본 발명에 따른 방법은 곡선 치수, 예를 들면, 원 및 타원을 갖는 융기된 특징부들을 형성하는 데 또한 이용될 수 있다. 도3은 본 발명에 따른 방법으로 만들어진 원형의 융기된 특징부들을 갖는 실제적인 플립-칩 회로의 실시예를 나타낸다. 도3에 나타낸 구조를 만들기 위해서는, 제1 퇴적 및 현상 포토레지스트 층은 약 100㎛의 직경을 갖는 원형의 패드로 각 말단 상에서 종결되는 트레이스를 위하여 패턴화되었다. 도전성 물질이 패턴을 부분적을 채우기 위하여 전해도금된 후에, 포토레지스트의 제2 층이 퇴적되고 현상된다. 포토레지스트의 제2 층의 패턴은 약 150㎛의 직경을 갖는 일련의 원형 개구들을 포함하였다. 원형의 개구들은 대략적으로 이전 단계로부터 형성된 원형의 패드 특징부들 위에 위치된다. 패드 특징부들의 높이를 대략 제1 포토레지스트 층의 높이로 쌓아 올리기 위해, 도전성 물질은 다시 전기 도금된다. 그 다음 포토레지스트 층이 제거되어, 융기된 원형의 패드 특징부를 갖는 트레이스를 남기게 된다. 융기된 패드 특징부들은 실질적으로 동일한 직경을 갖는 퇴적된 도전성 물질의 2개의 층을 포함하고 실질적으로 수직으로 정렬된다. 본 방법의 실시예에 의 해, 제1 포토레지스트 층은 요구되는 융기된 특징부의 직경을 확립하였다. 다른 패드에 연결된 트레이스 상에서가 아닌 원형의 특징부 상에서 도전성 물질이 도금 되도록 하기 위하여, 제2 포토레지스트 층 내의 개구들은 충분한 정밀도를 가지고 원형의 특징부들 위에 부분적으로 겹치기만 하면 된다.

예

본 발명을 다음의 예에 의해서 설명한다.

본 발명을 설명하기 위하여, 회로 및 융기된 특징부를 갖는 제품이 준비되었다. 일 측면상에 3㎛ 구리를 갖는 38㎛두께의 폴리이미드 막이 기판으로 이용되었다. 포토레지스트의 30㎛ 두께 층이 구리 상에 코팅되었다. 50㎛ 트레이스 패턴이 포토레지스트의 부분들을 방사에 노출(노출된 부분을 가교 결합시킴)함으로써 그리고 포토레지스트의 비가교 결합 부분을 현상함으로써 만들어졌다. 다음으로, 15㎛ 두께 구리 층이 잔존 포토레지스트 사이의 노출된 구리의 부분 상에 도금되었다. 그 다음, 30㎛ 두께의 제2 포토레지스트 층이 구조의 윗면 상에 코팅되었다. 100㎛ 폭의 채널 패턴이, 포토레지스트의 부분들을 방사에 노출(노출된 부분을 가교 결합시킴)함으로써 그리고 포토레지스트의 비가교 결합 부분을 현상함으로써 제2 포토레지스트 층에 만들어 졌다.

그 다음, 제2의 15㎛ 두께의 구리 층이 이전에 도금된 구리의 부분 상에서 제1 및 제2 포토레지스트 층의 잔존 부분에 의해 형성된 직사각형의 개구 내에 도금되었다. 포토레지스트는 특정 영역에서 융기된 특징부들을 갖는 트레이스들을 드러내기 위해 제거되었다. 그 다음, 기판상의 원래의 구리 코팅을 제거하기 위하 여 3㎛의 구리가 에칭되어, 트레이스들을 격리하게 되다.

당해 분야에서 통상의 기술을 가진 자에게라면, 본 발명의 범위 및 정신을 벗어남이 없는 본 발명의 다양한 수정 및 변경은 자명할 것이고, 본 발명은 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예로 부당하게 제한되는 것이 아님을 알아야 한다.

Claims

기판을 제공하는 단계와,

상기 기판상에 포토레지스트의 제1 패턴화된 층을 준비하는 단계와,

상기 포토레지스트에 의해 형성된 상기 패턴 내에 도전성 물질을 상기 포토레지스트 층의 두께보다 작은 두께로 퇴적시키는 단계와,

상기 도전성 물질의 적어도 일 부분이 노출되도록, 포토레지스트의 상기 제1 패턴화된 층과 적어도 부분적으로 겹치는 포토레지스트의 제2 패턴화된 층을 준비하는 단계와,

도전성 물질의 가장 두꺼운 부분의 높이가 포토레지스트의 상기 제1 층의 높이를 초과하지 않도록, 포토레지스트의 상기 제1 및 제2 층에 의해 형성된 상기 패턴 내에 추가의 도전성 물질을 퇴적시키는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 포토레지스트의 적어도 일 부분을 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 기판은 금속 코팅된 유전성 물질을 포함하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 금속 코팅은 두께가 5㎛ 미만인 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 퇴적된 도전성 물질의 두께는 상기 제1 포토레지스트 층의 두께의 약 20％ 내지 약 75％인 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 포토레지스트 층은 두께가 약 40㎛인 방법.
제6항에 있어서, 상기 제1 퇴적된 도전성 물질은 두께가 약 15 내지 약 25㎛인 방법.
제1항에 있어서, 상기 기판은 유전성 물질이고, 포토레지스트의 상기 제1 패턴화된 층을 준비하기 이전에 도전성 물질이 상기 유전성 물질 상에 퇴적되는 방법.
제8항에 있어서, 상기 유전성 물질 상의 상기 도전성 물질은 스퍼터링에 의해 퇴적되는 방법.
제8항에 있어서, 상기 유전성 물질 상의 상기 도전성 물질은 적층에 의해 퇴적되는 방법.
제8항에 있어서, 상기 도전성 물질을 덮는 포토레지스트가 제거된 후에, 상기 유전성 물질 상의 상기 도전성 물질의 노출된 부분들을 제거하는 단계를 더 포 함하는 방법.
기판을 제공하는 단계와,

경화되지 않은 포토레지스트의 층을 상기 기판에 인가하는 단계와,

적어도 하나의 부분을 제외하고 상기 포토레지스트 내에 패턴을 경화시키는 단계와,

상기 경화되지 않은 포토레지스트를 상기 적어도 하나의 부분으로부터 제거하여 상기 포토레지스트에 적어도 하나의 제1 공동을 형성하는 단계와,

상기 제1 공동 내에 도전성 물질을 상기 포토레지스트 층의 두께보다 작은 두께로 퇴적시키는 단계와,

상기 포토레지스트 및 도전성 물질 층에 경화되지 않은 포토레지스트의 제2 층을 인가하는 단계와,

상기 적어도 하나의 제1 공동과 적어도 부분적으로 겹치는 적어도 하나의 제2 부분을 제외한 상기 포토레지스트 내에 패턴을 경화시키는 단계와,

상기 적어도 하나의 제2 부분으로부터 상기 경화되지 않은 포토레지스트를 제거하여, 상기 적어도 하나의 제1 공동과 적어도 부분적으로 겹치는 적어도 하나의 제2 공동을 상기 포토레지스트에 형성하는 단계와,

도전성 물질을 상기 적어도 하나의 제2 공동 내에 요구되는 두께로 퇴적하는 단계를 포함하며,

상기 도전성 물질의 가장 두꺼운 부분의 높이는 포토레지스트 물질의 상기 제1 층의 높이를 초과하지 않는 방법.
제1 측면 및 제2 금속 코팅된 측면을 갖는 유전성 막을 제공하는 단계와,

경화되지 않은 포토레지스트의 층을 상기 유전성 막의 상기 제2 금속 코팅된 측면으로 인가하는 단계와,

적어도 일 부분을 제외한 상기 포토레지스트 내에 패턴을 경화시키는 단계와,

상기 경화되지 않은 포토레지스트를 상기 적어도 하나의 일 부분으로부터 제거하여, 상기 포토레지스트에 적어도 하나의 공동을 형성하는 단계와,

금속을 상기 제1 공동 내에 상기 포토레지스트 층의 두께보다 작은 두께로 퇴적하는 단계와,

경화되지 않은 포토레지스트의 제2 층을 상기 포토레지스트 및 금속 층에 인가하는 단계와,

상기 적어도 하나의 제1 공동과 적어도 부분적으로 겹치는 적어도 하나의 제2 부분을 제외한 상기 포토레지스트 내에 패턴을 경화시키는 단계와,

상기 경화되지 않은 포토레지스트를 상기 적어도 하나의 제2 부분으로부터 제거하여, 상기 적어도 하나의 제1 공동과 적어도 부분적으로 겹치는 적어도 하나의 제2 공동을 상기 포토레지스트에 형성하는 단계와,

금속을 상기 적어도 하나의 제2 공동 내에 요구되는 두께로 퇴적하는 단계를 포함하고,

상기 금속의 가장 두꺼운 부분의 전체 높이는 상기 포토레지스트의 제1 층의 높이를 초과하지 않는 방법.
제13항에 있어서, 상기 포토레지스트의 적어도 일 부분을 제거하는 단계 및

상기 제거된 포토레지스트에 의해 덮여졌던 부분에서의 상기 유전성 기판 상의 상기 코팅된 금속을 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
기판을 제공하는 단계와,

경화되지 않은 네가티브 포토레지스트의 층을 상기 기판에 인가하는 단계와,

적어도 하나의 부분을 제외한 상기 포토레지스트 내에 패턴을 경화시키는 단계와,

상기 경화되지 않은 포토레지스트를 상기 적어도 하나의 부분으로부터 제거하여, 적어도 하나의 공동을 상기 포토레지스트에 형성하는 단계와,

도전성 물질을 상기 제1 공동 내에 상기 포토레지스트의 두께보다 작은 두께로 퇴적하는 단계와,

포지티브 포토레지스트의 층을 상기 네가티브 포토레지스트 및 도전성 물질층에 인가하는 단계와,

상기 적어도 하나의 제1 공동과 적어도 부분적으로 겹치는 적어도 하나의 제2 부분에 노출된 포지티브 포토레지스트의 패턴을 형성하는 단계와,

상기 노출된 포지티브 포토레지스트를 상기 적어도 하나의 부분으로부터 제 거하여, 상기 적어도 하나의 제1 공동과 적어도 부분적으로 겹치는 적어도 하나의 제2 공동을 상기 포토레지스트에 형성하는 단계와,

도전성 물질을 상기 적어도 하나의 제2 공동 내에 요구되는 두께로 퇴적하는 단계를 포함하고,

상기 구조물의 상기 도전성 물질 부분의 가장 높은 부분의 전체 두께는 포토레지스트 물질의 상기 제1 층의 높이를 초과하지 않는 방법.
기판과,

트레이스 패턴을 갖는 도전성 층과,

상기 트레이스의 일 부분 상의 융기된 특징부를 포함하고,

상기 융기된 특징부의 폭은 상기 특징부가 상부에 놓여지는 상기 트레이스의 부분의 폭과 실질적으로 동일한 물품.
제16항에 있어서, 상기 융기된 특징부는 정사각형 형상을 갖는 물품.
기판과,

트레이스 패턴을 갖는 도전성 층과,

상기 트레이스의 일 부분 상의 융기된 특징부를 포함하고,

상기 융기된 특징부는 동일하거나 또는 다른 도전성 물질의 적어도2개의 층을 포함하고,

상기 2개의 층의 X 및 Y 방향 치수는 실질적으로 동일하고, 상기 2개의 층은 실질적으로 수직으로 정렬되는 물품.
제18항에 있어서, 상기 융기된 특징부는 둥근 형상을 갖는 물품.
제19항에 있어서, 상기 융기된 특징부는 원형인 물품.