KR20110094187A

KR20110094187A - 금속박과 그 제조 방법, 절연기판, 및 배선기판

Info

Publication number: KR20110094187A
Application number: KR1020117013392A
Authority: KR
Inventors: 료이치 오구로; 히로토 쿠츠나
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2011-08-22
Also published as: CN102317510A; CN102317510B; WO2010093009A1; TW201037104A; JP5435505B2; KR101256086B1; TWI432615B; JPWO2010093009A1

Abstract

미세회로를 제작한 후에 스퍼터링 처리에 의하지 않고 밀착 강도를 높게 유지시키는 것이 가능한 극박 무전해 구리박을 기판표면에 용이하게 형성시킬 수 있고, 형상이 균일하고, 투묘효과가 있는 조화 형상의 레플리카를 제공할 수 있는 표면처리 금속박을 저비용으로 제공한다.
표면처리된 금속박은 미처리 금속박의 적어도 한쪽 면에 번트 플레이팅에 의해 러프닝 범프 플레이팅이 실시되고, 상기 러프닝 범프 플레이팅 상에 캡슐 도금이 실시되어 그 표면 거칠기가 Rz값으로 1.0㎛~2.5㎛이며, 또한 상기 러프닝 범프 플레이팅에 의해 형성된 러프닝 범프는 서로 이웃하는 러프닝 범프와의 사이에 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 이하의 간극을 갖는 기둥형상으로 처리되어 있다. 이 표면처리 금속박은 레플리카 용도에 최적이다. 또한, 표면처리 금속박은 구리박인 것이 바람직하다.

Description

금속박과 그 제조 방법, 절연기판, 및 배선기판{METAL FOIL, METHOD FOR PRODUCING SAME, INSULATING SUBSTRATE, AND WIRING BOARD}

본 발명은 금속박 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 절연기판에 박막 도체층에 의한 배선을 형성하기 위한 레플리카(replica)용 금속박 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

레플리카용 금속박은 특히 반도체소자, 집적회로, 전자부품 등을 탑재하기 위한 배선기판의 제조에 적합한 것이다.

또한, 본 발명은 금속박을 사용해서 조화처리면이 형성된 절연기판 및 그 절연기판의 조화처리면 상에 소정의 배선 패턴이 형성된 배선기판에 관한 것이다.

최근의 전자 기술의 진전에 의해 반도체소자, 집적회로, 전자부품 등을 탑재하기 위한 배선기판은 경박단소화에 추가해 고집적화, 고출력화, 고속화가 급속히 진행되고 있다. 그 때문에, 예를 들면 반도체기판에 구리 등의 금속 배선을 형성할 때 스퍼터링 성막과 전해 도금을 병용하는 것이 일반적이다. 특히, 반도체 디바이스는 고기능·고속화에 따라 구리 배선의 미세화의 프로세스 개발이 급속히 진행되고 있다. 상기와 같은 배선기판의 고집적화에 의해 경박단소화에는 배선 폭의 감소와 배선 길이의 증대가 불가피하고, 예를 들면 배선 재료의 전기 저항은 신호 지연을 일으켜 무리하게는 전송 고속화를 저해한다. 이 때문에 배선 재료에는 전기 저항이 작은 극박 금속 재료가 사용되고 있다.

종래의 배선기판에 있어서의 극박 금속막의 형성 기술에는 스퍼터링법 및 CVD(화학적 증착)법이 채용되고 있었다. 그 중에서도 성막의 양산성 및 안정성의 관점에서 유리한 스퍼터링법이 일반적으로 채용되고 있다. 그러나 스퍼터링법으로 형성된 배선은 일렉트로마이그레이션이나 배선의 신축에 의해 발생하는 스트레스마이그레이션에 의해 단선 사고를 일으키기 쉬운 난점이 있어 배선기판의 제조 수율을 저하시키는 문제점이 있었다. 또한, 특수한 처리 설비를 사용할 필요가 있고, 제조 비용도 높아 가격대 성능비(cost performance) 면에서의 개선이 과제가 되고 있었다.

본 발명은 배선기판의 제조에 있어서 절연기판에 금속박 표면의 표면형상을 전사하고, 전사한 표면에 금속의 얇은 층을 형성하는 소위 레플리카법에 바람직하게 사용되는 금속박을 제공하는 것이다.

여기서 금속박을 레플리카용으로서 사용하는 사용 방법(레플리카법)에 대해서 우선 설명한다. 또한, 설명을 간단히 하기 위해서 배선기판의 한쪽 표면에 금속박의 레플리카를 형성하는 공정에 대해서 설명한다.

반도체소자, 집적회로, 전자부품 등을 탑재하기 위한 배선기판은 에폭시계의 접착성 수지나 반경화의 수지를 표면에 도포한 이미드계 수지, 액정 폴리머 등의 수지 필름 등의 절연기판이다. 또한, 이 배선기판은 아라미드 수지나 유리 등의 절연성 섬유에 에폭시 수지를 함침(含浸)시키고, 더 예를 들면 두께 5∼20㎛정도의 에폭시층 반경화 상태, 즉 B스테이지에서 형성된 유리 에폭시 기판 등의 절연기판이다.

이 절연기판에 금속박을 적층한다. 금속박으로서는 예를 들면 조화처리면을 갖는 구리박을 채용한다. 금속박은 그 조화처리면측이 절연기판의 표면에 진공 열프레스로 적층된다.

이어서, 적층한 금속박을 에칭 제거한다. 절연기판의 표면에 진공 열프레스한 금속박 및 절연기판에 파고든 금속박의 조화처리면의 금속을 예를 들면 금속박이 구리박인 경우에는 배선기판의 제조에 일반적으로 사용되고 있는 염화 철이나 염화 구리 등의 에칭액에 의해 에칭 제거한다.

금속박을 에칭 제거함으로써 절연기판의 표면으로부터 조화처리면의 금속이 제거된다. 이 때문에 금속박의 조화처리면의 요철 형상이 절연기판에 전사되고, 절연기판 표면에 요철(레플리카)에 의한 조화처리면이 형성된다. 이 요철(레플리카)은 금속박의 조화처리면이 입상(粒狀)이면 절연기판의 표면에 전사되는 요철 형상은 많은 입상 형상의 오목부가 된다. 그 오목부는 표면적의 크기뿐만 아니라 오목부 표면의 개구부의 단면적의 크기보다 오목부의 내부에 있어서의 개구부의 단면적이 큰 부분이 존재하는 형상으로 형성된다. 따라서, 오목부는 앵커효과에 최적인 형상이 된다.

이어서, 절연기판의 표면에 무전해 도금의 핵이 되는 팔라듐을 부착한 후 무전해 도금에 의해 전기 저항률이 작은 금속, 예를 들면 두께 0.1∼5㎛정도로 구리를 얇게 도금한다.

이어서, 얇게 도금한 도금층의 표면의 소망 배선 패턴 이외의 영역에 도금 마스크를 형성한다. 도금 마스크는, 예를 들면 도금층 표면에 감광성 수지를 형성한 후에 소망 패턴 형성을 위한 광 마스크에 의해 노광하고 현상함으로써 형성한다.

그렇게 한 후에 상기 형성의 무전해 도금층으로부터 급전함으로써 감광성 수지가 피착 형성되어 있지 않은 소망 배선 패턴 영역에 양호 도전성 금속, 예를 들면 구리를 전기 도금해서 배선을 형성한다.

이어서, 감광성 수지를 제거한 후 황산 과산화 수소계나 과황산 염류 또는 암모니아 착염류계 등의 에칭액에 의해 에칭하고, 전기 도금층으로 덮여 있지 않은 부분의 무전해 도금층을 제거한다. 무전해 도금층은 전기 도금 금속층의 배선에 비해 얇기 때문에 에칭 속도가 빠르다. 그리고 소망 패턴의 전기 도금층의 배선은 거의 에칭되지 않는다. 이 때문에 전기 도금층에 의한 소망 패턴 하의 무전해 도금층은 전기 도금층의 배선이 마스크가 되어서 보호되고 있기 때문에 에칭되지 않는다. 최후에 과망간산 칼륨과 수산화 나트륨의 혼합액에 침지한다. 이것에 의해 절연기판의 노출된 표면에 피착하고, 상기 에칭액으로 에칭할 수 없었던 팔라듐을 제거한다.(이러한 방법은 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있다.)

일본 특허 공개 2006-196813호 공보

특허문헌 1에는 구리박의 조화처리면은 구리박의 표면에 전기 도금의 전류를 통상의 수배로 해서 도금하는, 즉 이상 도금 현상(번트 플레이팅)을 이용해서 입상의 구리의 미세한 입자를 도금 성장시킨 것이 기재되어 있다. 본 문헌에서는 그 입자의 크기나 거칠기 및 입상 등의 종합적인 조화 형상이 절연기판과의 밀착 강도에 중요한 요인이며, 구리박 메이커에 있어서 최적화되어 있고, 입수도 용이하다라고 기재되어 있지만 그 상세에 대해서는 개시되어 있지 않다.

본 발명은 반도체소자, 집적회로, 전자부품 등을 탑재하기 위한 배선기판의 제조에 적합한 레플리카용 금속박에 대해서 예의연구하여 레플리카 용도의 금속박으로서 바람직한 형상의 조화면을 형성한 금속박을 제공하고, 또한 절연기판과 배선 패턴의 밀착성이 우수하고, 에칭 직진성, 두께 균일성도 우수한 배선 패턴을 갖는 배선기판을 제공하는 것에 성공한 것이다.

종래 시판된 전해 구리박은 기판과의 밀착성을 높이는 조화처리의 형상이 구리 입자의 범프(bump)모양이며, 상기 구리 입자 범프끼리도 근본적으로 치밀하게 서로 밀착되어 있는 것이 일반적이다.

본 발명이 주로 레플리카 용도의 표면처리 금속박은 조화처리면측에 0.1㎛ 이상, 1.0㎛ 이하의 간극을 갖는 미세기둥형상의 요철을 형성한 것을 큰 특징으로 한다.

본 발명의 금속박은 도금 조화 표면을 갖는 금속박으로서, 상기 도금 조화 표면은 미처리 금속박 중 적어도 한쪽 면에 번트 플레이팅(burnt plating)에 의해 러프닝 범프 플레이팅(roughening bump plating)이 실시되고, 상기 러프닝 범프 플레이팅 상에 캡슐 도금이 실시되어 그 표면 거칠기가 JIS-B-0601에서 규정하는 Rz값(이하 동일)으로 1.0㎛~2.5㎛이며, 또한 상기 러프닝 범프 플레이팅에 의해 형성된 러프닝 범프는 서로 이웃하는 러프닝 범프와의 사이에 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 이하의 간극을 갖는 기둥형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 금속박은 상기 도금 조화 표면에 방청처리가 실시되어 있는 금속박이다.

본 발명의 금속박은 상기 미처리 금속박이 압연 구리박 또는 전해 구리박이며, 상기 미처리 구리박 중 적어도 도금 조화 표면 형성측의 표면 거칠기가 Rz값으로 1.0㎛~2.2㎛인 금속박이다.

본 발명의 금속박의 주용도는 레플리카 용도이다.

본 발명의 절연기판은 상기 금속박의 도금 조화 표면에 있어서의 요철 형상이 전사되어서 조화처리면이 형성된 절연기판이다.

본 발명의 배선기판은 상기 절연기판의 조화처리면 상에 소정의 배선 패턴이 형성된 배선기판이다.

본 발명의 금속박의 제조 방법은 표면 거칠기가 Rz값으로 1.0㎛~2.2㎛인 미처리 금속박에 황산-황산 구리 도금액, 피로인산 구리 도금액 또는 탄산 구리 도금액에 첨가 금속을 첨가한 도금욕으로 번트 플레이팅을 실시해서 러프닝 범프 플레이팅 표면을 형성하고, 상기 러프닝 범프 플레이팅 표면에 캡슐 도금을 실시하고, 표면 거칠기가 Rz값으로 1.0㎛~2.5㎛이며, 서로 이웃하는 러프닝 범프와의 사이에 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 이하의 간극을 갖는 기둥형상의 도금 조화 표면으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 금속박의 제조 방법에 있어서 상기 도금액 중에 첨가하는 첨가 금속은 철, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐과 안티몬 중 양쪽 또는 어느 한쪽이다.

본 발명의 금속박의 제조 방법에 있어서는 상기 도금 조화면에 방청처리를 실시한다.

본 발명의 금속박의 제조 방법에 있어서 상기 미처리 금속박은 압연 구리박 또는 전해 구리박이다.

본 발명의 금속박의 제조 방법으로 조화처리된 금속박의 주용도는 레플리카 용도이다.

(발명의 효과)

본 발명의 금속박은 주로 레플리카 용도에 있어서의 투묘효과(레플리카를 이용한 앵커효과)가 우수하기 때문에 후공정인 무전해 도금 시의 도금량 비용을 저감할 수 있다. 또한, 본 발명의 금속박은 절연기판과 배선 패턴의 밀착성이 우수하기 때문에 회로 제작 시의 세선회로 에칭 공정에 있어서 에칭 직진성이 우수하다. 따라서, 본 발명은 반도체소자, 집적회로, 전자부품 등을 탑재하기 위한 배선기판의 제조에 우수한 효과를 갖는다.

도 1(A)는 에칭 후의 회로 직진성을 판단하는 기준(레벨)을 나타내는 사진이다. (B)는 EPMA(X선 마이크로 애널라이저; Electron Probe Micro-Analysis)에 의한 잔사 구리 매핑을 판단하는 기준(레벨)을 나타내는 사진이다. (C)는 러프닝 범프 간극을 설명하는 사진이다.

본 발명의 금속박은 스테인리스박, 알루미늄박, 구리박 등으로서, 특히 레플리카 용도의 박으로서 에칭 가능한 금속박이면 좋다.

이하, 본 발명에 대해서 금속박으로서 수요가 많이 예상되는 전해 구리박을 예로 해서 상세하게 설명한다. 또한, 압연 구리박에 대해서도 마찬가지의 결과가 얻어지므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서 사용되는 도금 조화 표면 형성 전의 전해 구리박(이하 미처리 구리박이라고 표현하는 경우가 있다)은 단중 두께가 60g/㎡~153g/㎡(공칭 두께 9∼18㎛에 상당한다)이며, 두께 방향의 결정 구조가 미세 입자(미세 결정)이다. 「단중 두께」는 「단중(단위 면적당 중량)」을 「구리비중(8.9)」으로 나눈 이론상의 두께를 나타내고 있다(즉, 「「단중 두께」=「단중」/「구리비중(8.9)」). 그리고 「공칭 두께」는 실측한 두께를 나타내고 있다.

미처리 구리박의 단중 두께를 60g/㎡~153g/㎡의 범위로 하는 것은 미처리박을 조화처리하거나 조화처리박을 절연기판에 적층할 때의 핸들링성 또한 에칭으로 박을 제거할 때의 에칭 처리의 용이성 등의 특성이 우수하기 때문이다.

이 미처리 구리박에 번트 플레이팅을 실시한다. 번트 플레이팅을 실시하는 도금욕에는 황산-황산 구리 도금액, 피로인산 구리 도금액 또는 탄산 구리 도금액 중 어느 하나의 기본 도금액 조성 중에 금속첨가제를 첨가한다. 금속첨가제로서는 Fe(철), Mo(몰리브덴), Cr(크롬), W(텅스텐), V(바나듐) 또는 Sb(안티몬) 중 어느 하나 또는 양쪽을 첨가한다.

미처리 구리박 표면에 상기 도금액의 한계전류밀도 근방에 있어서 번트 플레이팅을 실시함으로써 미세 결정의 범프모양의 기둥형상을 형성한다. 번트 플레이팅욕에 Fe(철), Mo(몰리브덴), Cr(크롬), W(텅스텐)을 하기와 같이 소정량 첨가하고 있으므로 미세한 복수의 기둥형상이 간극을 형성하도록 형성된다. 또한, V(바나듐) 또는 Sb(안티몬)을 첨가함으로써 한쪽 처리면 박으로 한 경우에 내약품성을 향상시킬 수 있다. 도금 방법의 상세에 대해서는 후술한다.

이어서, 번트 플레이팅에 의한 러프닝 범프 플레이팅으로 형성된 러프닝 범프 플레이팅 표면의 범프모양 미세기둥형상의 구리 입자가 용이하게 탈락되지 않도록 평활 도금, 소위 캡슐 도금을 실시하여 표면조화 구리박 또는 레플리카 용도의 구리박(이하 간단하게 레플리카용 구리박이라고 표현하는 경우가 있다)으로 한다. 캡슐 도금 방법에 대해서는 후술한다.

상기 캡슐 도금은 완성된 도금 조화 표면의 조화처리 형상이 JIS-B-0601에서 규정하는 Rz값(이하 동일)으로 1.0㎛ 이상, 2.5㎛ 이하이며, 구리 입자가 캡슐 도금을 실시한 후라도 미세기둥형상(기둥상)을 유지하고, 상기 기둥상 사이에 0.1㎛ 이상, 1.0㎛ 이하의 기둥상 간극을 갖도록 실시한다.

상기 제조된 레플리카용 구리박은, 상술한 바와 같이, 우선 레플리카용 구리박을 적층 대상이 되는 절연기판, 예를 들면 에폭시 기재 또는 폴리이미드 수지 또는 유기 필름에 적층된다. 그 후 상기 레플리카용 구리박을 에칭에 의해 완전히 용해 제거시켜서 기둥상 간극을 갖는 미세기둥상의 레플리카를 절연기판 표면에 형성한다. 즉, 레플리카용 구리박(금속박)의 도금 조화 표면에 있어서의 요철 형상을 전사해서 절연기판에 조화처리면을 형성한다. 그리고 그 절연기판의 조화처리면 상에 도금 처리로 금속막을 형성한 후 그 금속막에 대해서 웨트 에칭 처리를 실시해서 패턴 가공하고, 소정의 배선 패턴을 형성함으로써 배선기판을 형성한다.

종래 레플리카 용도로서 빈도가 높은 시판된 한쪽 면 조화처리 구리박에서는 표면의 오목부가 절구상으로 구리 입자범프끼리도 근본적으로 치밀하게 서로 밀착되어 있는 것이 일반적이다. 이 때문에 투묘효과(레플리카를 이용한 앵커효과)가 떨어짐과 아울러 무전해 도금 시의 도금량이 많아져서 비용 향상이 된다. 또한, 그 후의 회로 제작 시의 세선회로 에칭 공정에 있어서의 에칭 직진성도 떨어지는 결과가 된다.

주용도가 레플리카용인 본 발명의 구리박은 조화처리면측에 0.1㎛ 이상, 1.0㎛ 이하의 간극을 갖는 미세기둥형상이 형성되어 있다. 이 때문에 상기 구리박을 사용함으로써 절연기판 표면에 균일하고 또한 오목정도가 건전한 간극과 형상으로 투묘효과(레플리카를 이용한 앵커효과)가 우수한 요철(레플리카)을 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 후공정인 무전해 도금 시의 도금량을 최소한으로 절약할 수 있고, 그 후의 회로제작 시의 세선회로 에칭 공정에 있어서의 에칭 직진성이 우수하다. 따라서, 반도체소자, 집적회로, 전자부품 등을 탑재하기 위한 배선기판의 제조에 적합한 레플리카용 구리박으로서 바람직한 조화면을 갖는 표면처리 구리박을 제공할 수 있다.

구리박 표면에 실시하는 미세기둥형상(조화처리 형상)은 표면 거칠기가 Rz값으로 1.0㎛ 이상, 2.5㎛ 이하가 되도록 형성된다.

이렇게 규제함으로써 불필요한 에칭 잔사를 남기지 않고 미세기둥상이며, 기둥상 간극을 갖는 레플리카를 절연기판 표면에 형성할 수 있다.

여기서 Rz(레플리카의 깊이에 상당)가 1.0㎛ 미만인 경우에는 내열신뢰성의 점에서 불량을 발생시킬 우려가 있다. 그리고 Rz가 2.5㎛를 초과하는 경우에는 절연기판 표면에 형성되는 오목부의 크기가 커져 회로 형성에 있어서 지장이 될 우려가 있다. 이 때문에 레플리카용 구리박의 조화처리 형상은 Rz값으로 1.0㎛ 이상, 2.5㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다.

본 발명에서는 레플리카용 구리박의 조화처리면측에 0.1㎛ 이상, 1.0㎛ 이하의 간극을 갖는 미세기둥형상을 형성한다.

도금 조화처리 전의 구리박은 미세 입자의 결정 구조를 갖는다. 미세 입자의 결정 구조를 갖는 구리박은 조화처리를 실시하기 전의 표면조도가 Rz값으로 1.0㎛ 이상, 2.2㎛ 이하인 광택형상의 구리박이다. 미세 입자의 결정 구조를 갖는 구리박을 러프닝 범프 처리함으로써 상기 간극을 갖는 조화 형상을 형성할 수 있다. 즉, 기둥상 결정을 갖는 일반적인 전해 구리박 베이스에 의한 러프닝 범프 처리에서는 본 발명의 레플리카 형상으로 하는 것은 곤란하다.

본 발명에 있어서 미처리 구리박의 표면조도를 Rz값으로 1.0㎛ 이상이라고 규정하는 것은 Rz값이 1.0㎛ 미만인 미처리 구리박은 제박 공정에 있어서의 생산성이 극히 낮아 공업용 재료로서는 부적당하기 때문이다. 또한, Rz값이 2.2㎛를 초과하는 경우에는 번트 플레이팅공정에 있어서의 초기 전착의 구리 입자가 조도가 높은 선단에 집중해서 부착(도금)되어 그 결과 수지상의 지극히 약한 조화가 되어버려 건전한 상태로 하기 위해서 다음 공정의 평활 도금을 과잉으로 실시할 필요가 생긴다. 그 결과 레플리카로서의 적당한 요철 간극이 얻어지지 않게 될 뿐만 아니라 에칭 시에 수지상의 선단이 기판 내에 잔사가 되어 마이그레이션 불량을 일으킬 우려가 높다. 이 때문에 미처리 구리박의 표면조도를 Rz값으로 2.2㎛ 이하로 규정하고 있다.

본 발명의 러프닝 범프 플레이팅을 실시하고, Rz(레플리카의 깊이에 상당)가 1.0㎛ 이상, 2.5㎛ 이하이며, 러프닝 범프와의 사이의 간극이 0.1㎛ 이상, 1.0㎛ 이하인 레플리카용 구리박을 절연기판에 접착시킨다. 그리고 다음 공정에서 구리박 제거를 위한 과망간산 처리 등에 의해 청정화 처리하고, 상기 레플리카 형상이 손상되지 않는 절연기판면으로 마무리한다. 그리고 상기 절연기판면에 무전해 도금으로 초극박 구리막을 형성하고, 상기 초극박 구리막의 표면에 전해 구리 도금 처리를 실시한다. 이렇게 함으로써 밀착성이 우수하고, 에칭 직진성, 두께 균일성도 우수한 극박 구리박층을 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 레플리카용 구리박은 표면조도가 Rz값으로 1.0㎛ 이상 2.2㎛ 이하인 광택형상의 구리박을 사용하여 그 표면에 러프닝 범프 처리를 실시한다.

상기 구리박을 러프닝 범프 처리하는 번트 플레이팅욕 조성은 하기와 같다.

·황산 농도: 80∼120g/L

·황산 구리로부터의 구리 농도: 20∼30g-Cu/L, 바람직하게는 23∼25g-Cu/L

·몰리브덴 화합물로부터의 몰리브덴 농도: 150∼350mg-Mo/L

·철 화합물로부터의 철 농도: 150∼300mg-Fe/L, 바람직하게는 250±50mg-Fe/L

·크롬 화합물로부터의 3가 크롬 농도: 150∼300mg-Cr/L, 바람직하게는 250±50mg-Cr/L

·텅스텐 화합물로부터의 텅스텐 농도: 0.1∼20mg-Cr/L, 바람직하게는 10±2.5mg-W/L

·바나듐 화합물 또는 안티몬 화합물로부터의 바나듐 농도 또는 안티몬 농도: 50∼200mg-V/L 또는 50∼200mg-Sb/L, 바람직하게는 150±30mg-V/L 또는 150±30mg-Sb/L

·염소 화합물로부터의 염소 농도: 0.1∼2.0mg-Cl/L, 바람직하게는 0.1∼0.5mg-Cl/L

이 도금욕을 사용해서 하기의 도금 조건으로 번트 플레이팅 처리를 실시한다.

·욕온: 20∼30℃, 바람직하게는 23.5∼25.5℃,

·전류밀도: 직류 정류로 25∼35A/d㎡, 바람직하게는 28±1.5A/d㎡

번트 플레이팅을 실시하는 구리박 표면은 전해 도금 제박의 음극 드럼의 표면으로부터 박리된 측의 면(광택면), 액면측의 면(매트면) 중 어느쪽이라도 그 표면의 조도가 Rz값으로 1.0㎛ 이상 2.2㎛ 이하의 면이면 지장은 없다.

일반적인 기둥상 결정 구조에 의해 제박되는 전해 구리박의 경우에는 광택면측을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 미세 결정에 의해 제박되는 양면이 평활한 구리박(예를 들면, 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤에 의해 제박되는 전해 구리박인 WS박)의 경우에는 광택면보다 매트면 쪽이 평활성이 풍부하다. 이 때문에 상기 WS박을 사용할 경우에는 평활한 매트면 측에 번트 플레이팅을 실시하고, 이어서 캡슐 도금 처리를 실시함으로써 건전한 러프닝 범프 처리가 이루어져 Rz값으로 2.5㎛ 이하이며, 또한 러프닝 범프의 범프 간극이 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 이하인 형상의 조화면을 작성할 수 있다.

이어서, 상기 번트 플레이팅으로 형성된 러프닝 범프 처리 형상의 표면에 하기의 조건 하에 있어서 평활 캡슐 도금을 실시한다.

·황산 농도: 80∼120g/L

·황산 구리로부터의 구리 농도:40∼60g-Cu/L, 바람직하게는 50±2.5g-Cu/L

·욕온: 45∼60℃, 바람직하게는 55±2.5℃

·전류밀도: 직류 정류로 18∼25A/d㎡, 바람직하게는 20±2.5A/d㎡

이렇게 해서 러프닝 범프 처리면에 평활 캡슐 도금 처리를 실시함으로써 분말이 떨어지지 않는 강고하며 건전한 기둥형상이 달성된다.

그 후 상기 구리박에 방청처리로서 유기 방청처리, 크로메이트 처리, 니켈 처리 또는 아연 처리를 실시해서 레플리카용의 조화처리 구리박으로 한다.

유기 방청제로서는 벤조트리아졸(1.2.3-벤조트리아졸[공칭:BTA])이 바람직하지만 시판된 유도체이어도 좋다. 그 처리량은 JIS-Z-2371에 규정되는 염수 분무 시험(염수 농도: 5%-NaCl, 온도 35℃) 조건 하에서 24시간까지 표면이 산화 구리 변색되지 않을 정도의 침지처리를 실시하면 좋다.

니켈 처리 방청의 경우는 부착 Ni금속으로서 정량 분석되는 양이 0.06∼0.12mg-Ni/d㎡(10㎝당 분석값)이면 좋다. 조화처리면측이 0.12mg/d㎡를 초과하는 경우에는 마이그레이션 문제 발생의 우려가 높아지므로 바람직하지 않다. 또한, 0.06mg-Ni/d㎡ 미만으로는 충분한 방청 효과가 얻어지지 않는다.

아연 처리 방청의 경우는 부착 Zn금속으로서 정량 분석되는 양이 0.15∼0.35mg-Zn/d㎡(10㎝당 분석값)이면 좋다. 조화처리면측이 0.35mg/d㎡를 초과해도 확산효과에 의해 표면이 놋쇠화되는 것뿐으로 특별히 지장은 없지만 적당한 상한량은 0.35mg-Zn/d㎡가 바람직하다. 한편, 0.15mg-Zn/d㎡ 미만으로는 경험적으로 변색 문제의 발생이 일어나므로 바람직하지 않다.

또한, 구리박의 한쪽 면에 조화처리를 할지 양면에 조화처리를 할지는 임의로 선택할 수 있다.

얻어진 레플리카용 구리박(예를 들면, 공칭 두께 9㎛의 조화처리용 구리박)을, 예를 들면 BGA(Ball-Grid-Array)(레플리카)용도 부재로서 사용할 경우에는 조화처리면측을 대상 기재와 접착한다. 그리고 적층 후에 상기 구리박 전체를 효율 좋게 에칭 제거하고, 과망간산 처리액으로 세정한다. 또한, 과망간산 처리액은 번트 플레이팅 시에 넣은 구리 이외의 금속 잔사를 용해하는 효과를 갖는다. 이 때문에 과망간산 처리액은 마이그레이션의 우려를 불식하는 수단과 이후의 무전해 구리 도금 공정을 건전하게 달성시키는 전처리제로서 최적인 약제이다.

BGA용도 부재로서 3㎛ 두께의 극박 구리박을 필요로 하는 경우에는 상기 기재된 레플리카면에 무전해 구리 도금 약제의 프로세스에 준해서 무전해 구리 도금을 실시하면 좋다. 또한, 경우에 따라서는 무전해 구리 도금 상에 전해 도금으로 두께를 부가해서 비용 저감으로 연결시킬 수도 있다.

또한, 무전해 도금과 전해 도금을 조합시켜서 Line/Space(이하, L/S로 약기한다)=20㎛/20㎛ 이하의 미세한 배선 회로를 에칭 가공으로 실시하는 경우에는 무전해 도금의 결정과 전해 도금의 결정의 계면에 드물게 에칭액의 흡수에 의한 회로 문제를 발생시키는 경우가 있어서 세선가공 시에 주의가 필요하다.

이상, 미처리 금속박으로서 전해 구리박을 예로 해서 설명했다. 그러나 미처리 금속박으로서는 전해 구리박 이외에 압연 구리박, 알루미늄박, 스테인리스박 등에 대해서도 마찬가지로 응용할 수 있다.

실시예

이어서 본 발명의 실시형태에 대해서 이하의 실시예에 의거해서 설명한다.

[실시예 1]

단중 두께 107g/㎡(공칭 두께 12㎛에 상당한다)이며, 미세 결정 입자를 갖는 미처리 전해 구리박의 액면측으로서, 표면조도가 Rz값으로 1.5㎛인 면에 이하의 조건으로 러프닝 범프를 형성하는 번트 플레이팅을 실시했다.

하기의 욕조성 및 도금 조건으로 전해처리(번트 플레이팅)했다.

·황산 농도: 100g/L

·황산 구리로부터의 구리 농도: 23.5g-Cu/L

·몰리브덴 화합물로부터의 몰리브덴 농도: 250mg-Mo/L

·철 화합물로부터의 철 농도: 200mg-Fe/L

·크롬 화합물로부터의 3가 크롬 농도: 200mg-Cr/L

·텅스텐 화합물로부터의 텅스텐 농도: 8.5mg-W/L

·바나듐 화합물로부터의 바나듐 농도: 150mg-V/L

·염소 화합물로부터의 염소 농도: 0.5mg-Cl/L

·욕온: 24.5℃

·전류밀도: 직류 정류로 28A/d㎡

이어서, 상기 번트 플레이팅 조화면에 평활 도금을 실시함으로써 분말이 떨어지지 않는 강고하며 건전한 러프닝 범프 처리 형상으로 하기 위해서 하기 욕조성과 도금 조건으로 캡슐 도금을 실시했다.

·황산 농도: 100g/L

·황산 구리로부터의 구리 농도: 50g-Cu/L

·욕온: 55℃

·전류밀도: 직류 정류로 22A/d㎡

그 후 상기 구리박의 양면을 공지의 크로메이트 처리액(CrO₃ 농도로 3.0g/L 상당)으로 방청처리를 행했다.

실시예 1에서 제조한 구리박을 시판된 고주파 대응 절연기판(미쓰비시가스카가쿠 가부시키가이샤제)에 220℃, 30kgf/㎠, 100min.의 조건으로 적층했다. 그 후 상기 표면에 적층된 모든 구리박을 염화 제 2 구리 에칭액(비중: 1.265; 욕온: 45℃)으로 완전히 용해 제거하고, 수세 세정을 충분히 행했다. 이어서, 일본 맥더미드 가부시키가이샤제의 데스미어 프로세스 공정액(마큐다이저 9204, 9275, 9276, 9279)을 사용해서 레플리카부에 소위 과망간산 에칭을 행하고, 충분한 수세 세정을 행했다. 그리고 상기 표면에 공지의 두께 부가용 무전해 구리 도금 프로세스(히타치세이사쿠쇼 AP2 프로세스)에 준해서 약 3.0㎛ 두께의 구리막을 형성했다.

이어서, 상기 무전해 구리막 첨부 기판의 구리막 표면에 L/S=50㎛/50㎛의 에칭 테스트용의 세선회로를 형성시키고, 에칭 후의 회로의 직진성을 광학현미경으로 관찰했다(도 1(A) 참조). 그리고 마이그레이션의 원인이 되는 금속 잔사, 특히 구리의 매핑 관찰을 EPMA로 실시했다(도 1(B) 참조). 그 결과를 표 1에 나타냈다.

또한, 구리막과 절연기판의 밀착 강도를 측정하고, 그 결과를 표 1에 병기했다. 밀착 강도(kN/m)의 측정은 무전해 구리막 첨부 기판의 구리막 표면에 공지의 황산-황산 구리욕을 사용해서 35㎛ 두께로 도금하고, 도금한 표면에 0.1m/m폭의 패턴을 UV조사로 경화하는 UV잉크와 스크린으로 패턴 인쇄하고, 에칭에 의해 얻어진 상기 패턴을 JIS-C-6481에 준해서 측정했다.

또한, 처리 표면의 러프닝 범프의 간격과 그 유무에 대해서는 실체현미경의 배율로 촬영한 단면사진(도 1(C) 참조)의 러프닝 범프의 윤곽 끝의 간격을 JIS 규격에 합격되어 있는 시판된 마이크로노기스를 사용해서 실측하고, 배율에 준해서 환산해서 간극을 구했다. 여기서는 도 1(C)에 나타낸 바와 같이 처리 표면에 구리 입자가 분산되어 부착되어서 수지상으로 전착 성장함으로써 복수의 기둥형상이 사이를 두고 형성된다. 복수의 기둥형상은 처리 표면으로부터 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지도록 형성된다. 이 때문에 이 기둥형상의 보텀부의 간극을 상기한 바와 같이 실측했다. 이 측정 결과를 표 1에 병기했다.

표 1에 나타내는 에칭 후의 회로의 직진성의 판정은 광학현미경의 관찰 결과에 의한다. 판정 기준은 도 1(A)에 나타낸 바와 같이 현미경 사진에서 에칭면이 거의 직선인 것을 ◎, 다소 직선성에 어려움이 있지만 실용성의 면에서는 문제 없다고 판단되는 것을 △, 실용성에 문제가 있다고 판단되는 것을 ×라고 했다.

구리의 잔사에 의한 매핑의 관찰은 도 1(B)에 나타낸 바와 같이 EPMA 관찰로 완전히 구리의 잔사를 확인할 수 없는 것을 ◎, 거의 확인할 수 없는 것을 ○, 다소 잔사가 존재하지만 실용적으로는 문제가 없다고 판단되는 것을 △라고 했다.

처리 표면의 러프닝 범프의 간극과 그 유무에 대해서는 도 1(C)에 나타낸 바와 같이 실체현미경의 배율로 촬영한 단면사진의 러프닝 범프의 윤곽 끝의 간격을 JIS규격에 합격되어 있는 시판된 마이크로노기스를 사용해서 실측하고, 배율에 준해서 환산해서 간극 사이의 거리를 구했다.

[실시예 2]

실시예 1에서 사용한 미세 결정 입자를 갖는 미처리 구리박의 단중 두께가 63g/㎡(공칭 두께가 7㎛ 상당)이다. 이 점을 제외하고, 번트 플레이팅 조건, 캡슐 도금 조건, 방청처리 조건을 실시예 1과 완전히 동일하게 해서 각 처리를 실시하고, 그 평가 측정 결과를 표 1에 병기했다.

[실시예 3]

실시예 1에서 사용한 미세 결정 입자를 갖는 미처리 구리박의 단중 두께가 153g/㎡(공칭 두께 18㎛에 상당)이다. 이 점을 제외하고, 번트 플레이팅조건, 캡슐 도금 조건, 방청처리 조건을 실시예 1과 완전히 동일하게 해서 각 처리를 실시하고, 그 평가 측정 결과를 표 1에 병기했다.

[실시예 4]

두께가 단중 두께 107g/㎡(공칭 두께 12㎛ 상당)이며, 미세 결정 입자를 갖는 미처리 전해 구리박의 액면측의 표면조도가 Rz값으로 1.5㎛인 면에 이하의 욕조성과 도금 조건으로 러프닝 범프를 형성하는 번트 플레이팅을 실시했다.

여기서는 하기의 기본욕에 대하여 하기의 농도가 되도록 각 화합물을 용해시킨 후에 공업용 농황산으로 pH를 1.2로 조정하고, 피로인산 구리 전해 도금액을 형성했다.

·기본욕: 피로인산 구리로부터 구리 농도로서 23.5g-Cu/L를 용해시킨 용액에 피로인산 칼륨(피로인산 화합물) 300g/L를 첨가

·몰리브덴 화합물로부터의 몰리브덴 농도: 250mg-Mo/L

·철 화합물로부터의 철 농도: 200mg-Fe/L

·크롬 화합물로부터의 3가 크롬 농도: 200mg-Cr/L

·텅스텐 화합물로부터의 텅스텐 농도: 8.5mg-W/L

·바나듐 화합물로부터의 바나듐 농도: 150mg-V/L

·염소 화합물로부터의 염소 농도: 0.5mg-Cl/L

그리고 상기 조성의 피로인산 전해 도금액을 사용하여 하기의 조건으로 전해처리(번트 플레이팅)를 실시했다.

·액온: 28.5℃

·전류밀도: 직류 정류로 32A/d㎡

번트 플레이팅 이후의 캡슐 도금도 피로인산 구리욕으로 가능하지만 본 실시예에서는 실시예 1과 완전히 동일한 캡슐 도금 조건, 방청처리 조건으로 처리를 실시했다.

그 평가 측정 결과를 표 1에 병기했다.

[실시예 5]

두께가 단중 두께 107g/㎡(공칭 두께 12㎛ 상당)이며, 미세 결정 입자를 갖는 미처리 전해 구리박의 액면측의 표면조도가 Rz값으로 1.5㎛인 면에 이하의 조건으로 러프닝 범프를 형성하는 번트 플레이팅을 실시했다.

여기서는 하기의 기본욕에 대하여 하기의 농도가 되도록 각 화합물을 첨가하고, 탄산 구리 전해 도금액을 형성했다.

·기본욕: 탄산 구리로부터 구리 농도로서 23.5g-Cu/L를 용해시키고 공업용 농황산에 의해 pH를 1.2로 조정

·몰리브덴 화합물로부터의 몰리브덴 농도: 250mg-Mo/L

·철 화합물로부터의 철 농도: 200mg-Fe/L

·크롬 화합물로부터의 3가 크롬 농도: 200mg-Cr/L

·텅스텐 화합물로부터의 텅스텐 농도: 8.5mg-W/L

·바나듐 화합물로부터의 바나듐 농도: 150mg-V/L

·염소 화합물로부터의 염소 농도: 0.5mg-Cl/L

그리고 이 탄산 구리 전해 도금액을 사용해서 하기의 조건으로 전해 도금 처리(번트 플레이팅) 했다.

·욕온: 28.5℃

·전류밀도: 직류 정류로 32A/d㎡

번트 플레이팅이후의 캡슐 도금 조건, 방청처리 조건을 실시예 1과 완전히 동일하게 해서 각 처리를 행하고, 그 평가 측정 결과를 표 1에 병기했다.

[실시예 6]

미처리 금속박을 대신해서 공업용의 범용 압연 알루미늄박으로 단중량:68g/㎡(공칭 두께가 25㎛ 상당)인 것을 사용했다. 또한, 번트 플레이팅 전에 그 표면을 25g/L의 수산화 나트륨액(욕온도: 85℃)으로 표면 탈지 세정을 행했다. 그리고 건전한 번트 플레이팅을 실시하도록 아세트산 산성의 욕에 50g/L의 산화 아연을 용해시킨 액으로 번트 플레이팅 처리를 실시하는 면에 0.35mg-Zn/d㎡의 아연 도금 전처리를 실시했다. 이들의 점을 제외하고, 번트 플레이팅처리 조건도 캡슐 도금 조건도 방청처리 조건도 실시예 1과 완전히 동일하게 해서 각 처리를 행하고, 그 평가 측정 결과를 표 1에 병기했다.

[비교예 1]

실시예 1의 러프닝 범프를 형성하는 번트 플레이팅 처리를 실시할 때에 상기 욕 중에 첨가 금속 및 첨가물로서 몰리브덴, 철, 크롬, 텅스텐, 바나듐, 염소를 사용하지 않았다. 이들의 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 캡슐 도금과 방청처리를 실시하여 같은 평가 측정을 행하고, 그 결과를 표 1에 병기했다.

[비교예 2]

실시예 1에서 사용한 미세 결정 입자를 갖는 미처리 구리박을 대신하여 공칭 12㎛ 두께로 일반적인 기둥상 결정을 갖는 시판된 한쪽 면 조화처리 전해 구리박(후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 GTS-MP-12㎛박)을 사용했다. 이 점을 제외하고, 번트 플레이팅조건, 캡슐 도금 조건, 방청처리 조건을 실시예 1과 동일하게 해서 각 처리를 행하고, 그 평가 측정 결과를 표 1에 병기했다.

[비교예 3]

고주파 대응 코어 기판의 한쪽 면에 범용의 스퍼터링 공법으로 약 0.5㎛ 두께의 초박후 구리막을 형성시킨 재료의 초박 구리막 표면에 공지의 황산-황산 구리욕을 사용해서 토탈 5.0㎛ 및 35㎛ 두께에 막을 전해로 도금했다. 그리고 실시예와 동일한 평가 및 측정을 행하고, 그 결과를 표 1에 병기했다.

상기 표 1에 나타내는 결과로부터 명확한 바와 같이 본 발명의 방법에 의하면 각 비교예의 것에 비해서 회로 에칭 직진성이 우수하고, 회로 간 마이그레이션의 우려도 없이 밀착 강도도 사용하는 부재에 필요로 되는 충분한 강도를 구비하는 종래의 공법으로 얻어지는 극박 구리막보다 품질적으로 향상된 금속 배선막을 형성할 수 있다.

또한, 무전해 구리 도금에 의해 구리결정으로서는 치밀하며 두께 균일성이 우수한 양호한 구리박막을 형성할 수 있다. 이 때문에 집적회로 등의 제조 프로세스의 수율과 품질향상이 가능해 지고, 미세배선에서의 마이그레이션에 의한 문제를 불식할 수 있는 극박 구리박을 스퍼터링법이나 하프 에칭법에 의존하지 않고 저비용으로 제조하고, 제공할 수 있다.

◎ 지극히 양호(최적)
○ 양호
△ 실용적으로는 지장 없음
× 지장 있음

Claims

도금 조화 표면을 갖는 금속박으로서:
상기 도금 조화 표면은 미처리 금속박의 적어도 한쪽면에 번트 플레이팅에 의해 러프닝 범프 플레이팅이 실시되고, 상기 러프닝 범프 플레이팅 상에 캡슐 도금이 실시되어 그 표면거칠기가 Rz값으로 1.0㎛~2.5㎛이며, 또한 상기 러프닝 범프 플레이팅에 의해 형성된 러프닝 범프는 서로 이웃하는 러프닝 범프와의 사이에 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 이하의 간극을 갖는 기둥형상인 것을 특징으로 하는 금속박.
제 1 항에 있어서,
상기 도금 조화 표면에 방청처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 금속박.
제 1 항에 있어서,
상기 미처리 금속박은 압연 구리박 또는 전해 구리박이며, 상기 미처리 구리박의 적어도 도금 조화 표면 형성측의 표면 거칠기가 Rz값으로 1.0㎛~2.2㎛인 것을 특징으로 하는 금속박.
제 3 항에 있어서,
상기 미처리 구리박의 단중 두께는 60g/㎡~153g/㎡인 것을 특징으로 하는 금속박.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 금속박은 레플리카 용도인 것을 특징으로 하는 금속박.
제 5 항에 기재된 금속박의 상기 도금 조화 표면에 있어서의 요철 형상이 전사되어서 조화처리면이 형성된 것을 특징으로 하는 절연기판.
제 6 항에 기재된 절연기판의 상기 조화처리면 상에 소정의 배선 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 배선기판.
표면 거칠기가 Rz값으로 1.0㎛~2.2㎛인 미처리 금속박에 황산-황산 구리 도금액, 피로인산 구리 도금액 또는 탄산 구리 도금액에 첨가 금속을 첨가한 도금욕으로 번트 플레이팅을 실시해서 러프닝 범프 플레이팅 표면을 형성하고, 상기 러프닝 범프 플레이팅 표면에 캡슐 도금을 실시하고, 표면 거칠기가 Rz값으로 1.0㎛~2.5㎛이며, 서로 이웃하는 러프닝 범프와의 사이에 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 이하의 간극을 갖는 기둥형상의 도금 조화 표면으로 하는 것을 특징으로 하는 금속박의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 도금액 중에 첨가되는 첨가 금속이 철, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐과, 바나듐과 안티몬 중 양쪽 또는 어느 한쪽인 것을 특징으로 하는 금속박의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 도금 조화 표면에 방청처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 금속박의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 미처리 금속박은 압연 구리박 또는 전해 구리박인 것을 특징으로 하는 금속박의 제조 방법.
제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법으로 처리된 금속박은 레플리카 용도인 것을 특징으로 하는 금속박의 제조 방법.