KR20100070041A

KR20100070041A - 트렌치 기판의 제조방법

Info

Publication number: KR20100070041A
Application number: KR1020080128631A
Authority: KR
Inventors: 박현진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-06-25

Abstract

본 발명은 트렌치 기판의 제조방법에 관한 것으로, (A) 절연층의 일면에 도금방지층을 형성하는 단계, (B) 상기 도금방지층을 포함하여 상기 절연층에 트렌치를 가공하는 단계, (C) 상기 트렌치 내벽을 포함하여 상기 도금방지층에 촉매를 흡착하는 단계, (D) 상기 도금방지층을 제거하는 단계, 및 (E) 상기 트렌치에 무전해 도금층을 형성하는 단계를 포함하며, 도금방지층을 사용하여 트렌치 내부에만 촉매가 흡착되어 도금층이 형성되도록 함으로써 절연층 상부로 도금층이 돌출되게 형성되지 않아 별도의 도금층 제거공정이 필요없는 트렌치 기판 제조방법을 제공한다.

트렌치, 도금방지층, 커버필름, 이형필름, 금속층, 포토 레지스트, 촉매

Description

트렌치 기판의 제조방법{A fabricating method of trench substrate}

본 발명은 트렌치 기판의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절연층 외부로 돌출된 도금층의 제거공정이 필요없는 트렌치 기판의 제조방법에 관한 것이다.

최근 반도체칩의 고밀도화 및 신호전달속도의 고속화에 대응하기 위한 기술로서, 반도체칩을 인쇄회로기판에 직접 실장하는 기술에 대한 요구가 커지고 있으며, 이에 따라 반도체칩의 고밀도화에 대응할 수 있는 고밀도 및 고신뢰성의 인쇄회로기판 개발이 요구되고 있다.

고밀도 및 고신뢰성의 인쇄회로기판에 대한 요구사양은 반도체칩의 사양과 밀접하게 연관되어 있으며, 회로의 미세화, 고도의 전기특성, 고속신호 전달구조, 고신뢰성, 고기능성 등 많은 과제가 있다. 이러한 요구사양에 대응한 미세 회로패턴 및 마이크로 비아홀을 형성할 수 있는 인쇄회로기판 기술이 요구되고 있다.

통상적으로, 인쇄회로기판의 회로패턴을 형성하는 방법은 서브 트랙티브법(subractive process), 풀 어디티브법(full additive process), 및 세미 어디티브법(semi-additive process) 등이 있다. 이러한 방법들 중에서 회로패턴의 미세화 가 가능한 세미 어디티브법이 현재 주목을 받고 있다.

도 1 내지 도 6은 종래의 일 예에 따른 세미 어디티브법에 의해 회로패턴을 형성하는 방법을 공정 순서대로 도시한 공정단면도로서, 이를 참조하여 회로패턴 형성방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 일면에 금속층(14)이 형성된 절연층(12)에 비아홀(16)을 가공한다.

다음, 도 2에 도시한 바와 같이, 비아홀(16) 내벽을 포함하여 절연층(12) 상에 무전해 도금층(18)을 형성한다. 이때, 무전해 도금층(18)은 이후 수행될 전해도금 공정의 전처리 공정의 역할을 수행하는데, 전해 도금층(24)을 형성하기 위해서는 일정두께 이상(예를 들어, 1㎛ 이상)의 무전해 도금층(18)을 형성해야 한다.

다음, 도 3에 도시한 바와 같이, 드라이 필름(20)을 적층하고, 회로 패턴 형성 영역을 노출시키는 개구부(22)를 갖도록 패터닝한다.

다음, 도 4에 도시한 바와 같이, 비아홀(16)을 포함하여 개구부(22)에 전해 도금층(24)을 형성한다.

다음, 도 5에 도시한 바와 같이, 드라이 필름(20)을 제거한다.

마지막으로, 도 6에 도시한 바와 같이, 플래시 에칭(flash etching), 퀵 에칭(quick etching) 등을 통해 전해 도금층(24)이 형성되지 않은 무전해 도금층(18)을 제거하여 비아(26)를 포함하는 회로패턴(28)을 형성한다.

그러나, 종래의 세미 어디티브법에 의해 형성된 회로패턴(28)은 절연층(12) 상에 양각 형태로 형성되어 있기 때문에 절연층(12)으로부터 분리되는 문제점이 있었다. 특히, 점차 회로패턴(28)이 미세화되어감에 따라 절연층(12)과 회로패턴(28)의 접착면적이 줄어들어 접착력이 약화되어 회로패턴(28)의 분리가 심화되는 문제점이 있었다.

최근에는 이러한 한계를 극복하기 위해 새로운 공법이 제안되고 있으며, 그 중 하나로 절연층 위에 레이저로 트렌치(trench)를 형성하고 도금, 연마, 에칭 공정을 통해 회로패턴을 제조하는 LPP 공법(Laser Patterning Process)이 주목을 받고 있다.

도 7 내지 도 10은 종래의 다른 예에 따른 LPP 공법에 의해 회로패턴을 형성하는 방법을 공정순서대로 도시한 공정단면도로서, 이를 참조하여 회로패턴 형성방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 7에 도시한 바와 같이, 일면에 금속층(54)이 형성된 절연층(52)에 회로패턴용 트렌치(56a) 및 비아용 트렌치(56b)를 포함하는 트렌치(56)를 가공한다.

다음, 도 8에 도시한 바와 같이, 트렌치(56) 내벽을 포함하여 절연층(52) 상에 무전해 도금층(58)을 형성한다.

다음, 도 9에 도시한 바와 같이, 무전해 도금층(58) 상에 전해 도금층(60)을 형성한다.

마지막으로, 도 10에 도시한 바와 같이, 에칭 공정 또는 그라인딩 공정에 의 해 절연층(52) 상부로 돌출된 무전해 도금층(58) 및 전해 도금층(60)을 제거하여 비아(62)를 포함하는 매립 회로패턴(64)을 형성한다.

그러나, 종래의 LPP 공법에 의해 회로패턴을 형성하는 경우, 도 9에 도시한 바와 같이 전해 도금층(60)이 절연층(52)의 표면보다 돌출되게 형성되기 때문에, 돌출된 전해 도금층(60)을 절연층(52)의 표면과 동일하도록 제거하는 에칭 공정 또는 그라인딩 공정이 필수적으로 요구되었다.

에칭 공정 또는 그라인딩 공정은 별도의 에칭액 또는 연마장치가 필요할 뿐만 아니라 공정시간을 증가시키는 문제점이 있었다. 특히, 에칭 공정 또는 그라인딩 공정을 수행하더라도 전해 도금층(60)과 절연층(52)의 표면과는 편차가 발생하기 때문에 절연층(52)의 표면과 동일한 높이를 갖도록 형성하는데에는 한계가 있었다.

본 발명의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 절연층 상부로 돌출된 도금층의 제거공정이 필요없는 트렌치 기판 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트렌치 기판의 제조방법은, (A) 절연층의 일면에 도금방지층을 형성하는 단계, (B) 상기 도금방지층을 포함하여 상기 절연층에 트렌치를 가공하는 단계, (C) 상기 트렌치 내벽을 포함하여 상기 도금방지층에 촉매를 흡착하는 단계, (D) 상기 도금방지층을 제거하는 단계, 및 (E) 상기 트렌치에 무전해 도금층을 형성하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 도금방지층은 탈부착이 간편한 이형필름인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도금방지층은 금속층인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도금방지층은 포토 레지스트인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도금방지층은 상기 절연층의 보호를 위해 부착되는 커버필름인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 촉매는 팔라듐(Pd)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (D) 단계에서, 상기 금속층은 에칭으로 제거되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (D) 단계에서, 상기 포토 레지스트는 탄산나트륨(Na₂CO₃) 또는 탄산칼륨(K₂CO3)과 같은 현상액으로 제거되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (E) 단계에서, 상기 무전해 도금층은 상기 트렌치 내부에 상기 절연층과 동일한 표면 높이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 촉매를 트렌치 내부에만 흡착하여 무전해 도금층을 형성하기 때문에 무전해 도금층을 절연층의 표면과 동일한 높이로 형성할 수 있어 절연층의 표면보다 돌출된 무전해 도금층의 제거 공정이 필요없어 공정이 단순화되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 도금방지층으로 입수가 용이하게 간단하게 제거할 수 있는 이형필름, 금속층, 포토 레지스트, 또는 절연층의 보호를 위해 부착되는 커버필름을 사용함으로써 간단하고 저렴하게 무전해 도금층을 절연층의 표면과 동 일한 높이로 제조할 수 있게 된다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 11 내지 도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트렌치 기판의 제조방법을 공정순서대로 도시한 공정단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 트렌치 기판의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 11에 도시한 바와 같이, 절연층(102)의 일면에 도금방지층(106)을 형성한다.

여기서, 도금방지층(106)은 이후 공정에서 흡착되는 촉매가 트렌치 내벽에만 흡착될 수 있도록 하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 달성하기 위한 어떠한 구성 도 채용될 수 있다.

예를 들어, 도금방지층(106)으로는 탈부착이 간편한 이형필름, 금속층, 포토 레지스트, 또는 절연층 보호용 커버필름이 사용될 수 있다.

여기서, 절연층 보호용 커버필름은 절연층 제조업자가 판매시 절연층의 보호를 위해 절연층의 표면에 부착한 것으로서, 본 발명에서는 이를 제거하지 않고 도금방지층(106)으로 사용함으로써 도금방지층(106)의 형성을 위해 별도의 다른 재료 및 추가 공정이 필요없게 된다.

한편, 도 11에는 절연층(102)의 일면에만 도금방지층(106)을 형성하고, 이후 공정에서 일면에만 트렌치를 가공하는 것으로 도시되어 있으나 이는 도시 및 설명의 편의를 위한 것으로서 양면에 도금방지층(106)을 형성하고 트렌치 기판을 제조하는 것 또한 본 발명의 범주 내에 포함된다고 할 것이다. 나아가, 절연층(102)의 타면에 금속층(104)이 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 회로층 또는 빌드업층 등이 형성되어 있는 것도 본 발명의 범주 내에 포함된다고 할 것이다.

다음, 도 12에 도시한 바와 같이, 도금방지층(106)을 포함하여 절연층(102)에 트렌치(108)를 가공한다.

이때, 트렌치(108)은 레이저로 가공되며, 예를 들어 Nd-YAG(Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet) 레이저, CO₂ 레이저, 펄스 UV(ultra-violet) 엑시머 레이 저가 사용될 수 있다.

또한, 트렌치(108)는 회로패턴 형성을 위한 회로패턴용 트렌치(108a)와 층간 연결을 위한 비아용 트렌치(108b)를 포함하여 형성된다.

다음, 도 13에 도시한 바와 같이, 트렌치(108) 내벽을 포함하여 도금방지층(106)에 촉매(110)를 흡착시킨다.

본 단계는 무전해 동도금의 전처리 단계로서, 촉매(110) 흡착은 (1) 크리너-컨디셔너 과정→ (2) 예비 촉매처리 과정→(3) 촉매 처리 과정→(4) 촉매 환원 과정을 거쳐 수행된다.

여기서, (1) 크리너-컨디셔너 과정은 절연층(102)에 잔존할 수 있는 유기물을 제거하여 습윤성을 좋게 하고, 계면활성제를 사용하여 표면장력을 낮춤으로써 수용성 약품이 트렌치(108) 내벽에 잘 묻도록 높는 과정이다.

(2) 예비 촉매 처리 과정은 촉매 처리에 앞서 낮은 농도(일반적으로 1~3% 희석한 촉매 약품)의 촉매 약품에 절연층(102)을 담가 촉매 처리 과정에서 사용되는 약품이 오염되거나 농도가 변화는 것을 방지하기 위한 과정이다.

(3) 촉매 처리 과정은 트렌치(108) 내벽을 포함하여 도금방지층(106)에 촉매 입자를 입히는 과정으로서, 촉매 입자로는, 예를 들어 Pd-Sn(팔라디움-주석) 또는 Pd 이온 착화합물이 사용된다.

(4) 촉매 환원 과정은 실제 촉매로 작용하는 Pd 금속을 얻어내기 위한 과정으로서, Sn과 Pd를 강제로 이온화시킨다.

다음, 도 14에 도시한 바와 같이, 도금방지층(106)을 제거한다.

여기서, 도금방지층(106)을 제거하는 경우 트렌치(108)의 내벽에만 촉매가 흡착된 상태가 된다.

이때, 도금방지층(106)으로 이형필름 또는 커버필름이 사용된 경우 작업자가 간단하게 제거가능하다. 또한, 도금방지층(106)으로 포토 레지스트가 사용된 경우 탄산나트륨(Na₂CO₃) 또는 탄산칼륨(K₂CO3)과 같은 현상액을 사용하여 제거가능하며, 금속층이 사용된 경우 에칭으로 제거가능하다.

마지막으로, 도 15에 도시한 바와 같이, 트렌치(108)에 무전해 도금층(112)을 형성한다.

이때, 무전해 도금층(112)은 하기 반응식에 따른 화학반응을 통해 구리이온이 석출되며, 촉매에 의해 반응이 촉진된다.

Cu²⁺ + 2HCHO + 4OH^- → Cu + 2COOH- + 2H₂O + H₂↑

상술한 바와 같은 제조공정에 의해 트렌치 기판의 제조된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발 명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 트렌치 기판의 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 1 내지 도 6은 종래의 일예에 따른 세미 어디티브법에 의해 회로패턴을 형성하는 방법을 공정 순서대로 도시한 공정단면도이다.

도 7 내지 도 10은 종래의 다른 예에 따른 LPP 공법에 의해 회로패턴을 형성하는 방법을 공정순서대로 도시한 공정단면도이다.

도 11 내지 도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트렌치 기판의 제조방법을 공정순서대로 도시한 공정단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

102 : 절연층 106 : 도금방지층

108 : 트렌치 110 : 촉매

112 : 무전해 도금층

Claims

(A) 절연층의 일면에 도금방지층을 형성하는 단계;

(B) 상기 도금방지층을 포함하여 상기 절연층에 트렌치를 가공하는 단계;

(C) 상기 트렌치 내벽을 포함하여 상기 도금방지층에 촉매를 흡착하는 단계;

(D) 상기 도금방지층을 제거하는 단계; 및

(E) 상기 트렌치에 무전해 도금층을 형성하는 단계

를 포함하는 트렌치 기판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 도금방지층은 탈부착이 간편한 이형필름인 것을 특징으로 하는 트렌치 기판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 도금방지층은 금속층인 것을 특징으로 하는 트렌치 기판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 도금방지층은 포토 레지스트인 것을 특징으로 하는 트렌치 기판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 도금방지층은 상기 절연층의 보호를 위해 부착되는 커버필름인 것을 특징으로 하는 트렌치 기판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 촉매는 팔라듐(Pd)인 것을 특징으로 하는 트렌치 기판의 제조방법.
청구항 3에 있어서,

상기 (D) 단계에서,

상기 금속층은 에칭으로 제거되는 것을 특징으로 하는 트렌치 기판의 제조방법.
청구항 4에 있어서,

상기 (D) 단계에서,

상기 포토 레지스트는 탄산나트륨(Na₂CO₃) 또는 탄산칼륨(K₂CO3)과 같은 현상액으로 제거되는 것을 특징으로 하는 트렌치 기판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 (E) 단계에서,

상기 무전해 도금층은 상기 트렌치 내부에 상기 절연층과 동일한 표면 높이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 트렌치 기판의 제조방법.