KR20180096351A - 플라즈마와 반응가스입자이온을 이용하여 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법 - Google Patents

플라즈마와 반응가스입자이온을 이용하여 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마와 반응가스입자이온을 이용하여 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마와 반응가스입자이온으로 표면에너지가 증가된 전자기판에 전도체를 증착시켜 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법에 대한 것이다.

Description

플라즈마와 반응가스입자이온을 이용하여 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법{Manufacturing method of improved adhesion power for electronic substrate by plasma and reactive gas ion}
본 발명은 플라즈마와 반응가스입자이온을 이용하여 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마와 반응가스입자이온으로 표면에너지가 증가된 전자기판에 전도체를 증착시켜 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법에 대한 것이다.
종래 전자기판의 제조공정에서 전기 배선이 되는 금속배선층은 일반적으로 진공증착을 이용하여 시드(seed)층을 구성한 후 도금을 이용하여 후막을 형성시키는 방법이 일반적으로 사용된다. 이러한 전자기판의 시드층은 전체적인 전기배선층의 안정성에 매우 중요한 요소로서 전체적인 품질에 영향을 주는데, 증착된 구리 시드층은 전자기판과의 밀착력이 약하여 접착층(Tie)을 삽입하여 밀착력을 개선하는데, 접착층으로는 니켈(Ni), 니켈-크롬(NiCr), 티탄(Ti), 몰리브덴(Mo) 등이 사용된다.
종래에 회로기판과 금속박막의 밀착력을 향상시키기 위해, 하기의 특허문헌처럼 폴리이미드 위에 일정파워를 가하며 DC마그네트론 방식으로 접착층을 형성하고 접착층 표면에 금속박막을 증착하는 방법이 제시되고 있다.
<특허문헌>
등록특허 제10-0388294호(2003.06.07 등록) "회로기판용 폴리이미드 위에 금속 박막을 증착하는 방법"
하지만, 종래의 방법은 폴리이미드와 금속박막의 접착력이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 전자기판을 표면처리함으로써 표면에너지를 증가시켜 전도체와의 밀착력을 향상시키는 전자기판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 플라즈마와 가속화된 반응가스 입자이온으로 표면처리시 거칠기에 손상을 주지 않는 전자기판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법은 전자기판에 전도층을 접착시키는 방법에 있어, 전자기판의 표면에너지를 증가시키는 표면처리단계를 포함하며, 상기 표면처리단계는 플라즈마를 형성하여 이를 전자기판에 조사하는 플라즈마조사단계; 및 반응가스입자이온을 형성하여 이를 전자기판에 조사하는 반응가스입자이온조사단계;를 포함하며, 상기 플라즈마조사단계와 반응가스입자이온조사단계는 동시 또는 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법의 플라즈마조사단계는 300 내지 500V의 전압을 걸어주며, 상기 플라즈마는 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 네온(Ne)을 포함하는 비활성 가스 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법의 반응가스입자이온조사단계는 1000V 이상으로 전압을 걸어주어 반응가스를 이온상태로 형성하는 반응가스입자이온생성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 반응가스입자이온은 산소(O2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 이산화질소(NO2), 아산화질소(N2O)를 포함하는 반응가스 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 전자기판의 표면에너지를 증가시켜 전도체와의 밀착력을 향상시키는 전자기판의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 플라즈마와 가속화된 이온으로 표면처리시 거칠기에 손상을 주지 않는 전자기판의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
도1은 플라즈마와 반응가스입자이온을 이용하여 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법의 전체공정도이다.
도2는 표면처리단계의 세부공정도이다.
도3은 본 발명에 따라 제조된 전자기판의 단면도이다.
도4는 본 발명에 따른 결과를 X선 광전자분광광도계로 관측한 결과에 대한 그래프이다.
도5는 본 발명에 따른 표면처리단계 전(a)과 후(b)의 표면상태를 원자현미경으로 관찰한 결과에 대한 사진이다.
이하에서는 본 발명에 따른 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 플라즈마와 반응가스입자이온을 이용하여 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법을 도1을 참고하여 설명하면, 전자기판을 반응장치내에 투입하는 전자기판투입단계(S1); 반응장치에서 일정공간을 가지는 챔버를 진공상태가 되도록 하는 진공형성단계(S2); 상기 진공상태가 형성된 챔버내에서 플라즈마와 반응가스입자이온을 조사(irradiation, 照射)하여 전자기판의 표면에너지를 증가시키는 표면처리단계(S3); 상기 표면처리단계가 완료된 전자기판에 전도층을 증착하는 전도층증착단계(S4); 및 반응장치 챔버내의 진공상태를 파기하는 진공파기단계(S5)를 포함한다.
상기 전자기판투입단계(S1)은 반응장치내에 반응시킬 전자기판을 투입하는 단계로, 전자기판의 소재는 제한이 없으나, 바람직하게는 폴리이미드 소재를 사용한다.
상기 진공형성단계(S2)는 반응장치에서 일정공간을 가지는 챔버를 진공상태가 되도록 하는 단계로 다음 단계의 반응이 일어날수 있도록 준비하는 단계이다.
상기 표면처리단계(S3)은 플라즈마와 반응가스입자이온을 조사하여 전자기판의 표면에너지를 증가시키는 단계로, 도2에서 보는 바와 같이, 플라즈마조사단계(S3A)와 반응가스입자이온조사단계(S3B)를 포함한다.
상기 플라즈마조사단계(S3A)는 반응장치의 챔버내에 비활성기체를 주입하는 비활성기체주입단계(S31A); 상기 비활성기체를 주입한 후 반응장치의 챔버내에 300 내지 500V의 전압을 걸어주어 플라즈마를 생성하는 플라즈마생성단계(S32A); 및 상기 플라즈마생성단계에서 생성된 플라즈마를 전자기판에 조사하는 플라즈마조사단계(S33A)를 포함한다.
상기 비활성기체주입단계(S31A)는 반응장치의 챔버내에 비활성기체를 주입하는 단계로, 비활성기체는 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 네온(Ne)를 포함하는 비활성 가스 중 어느 하나를 사용한다.
상기 플라즈마생성단계(S32A)는 반응장치의 챔버내에 300 내지 500V의 전압을 걸어주어 플라즈마를 생성하는 단계로, 플라즈마(plasma)는 고체, 액체 및 기체 이외의 물질의 제4의 상태를 의미하는 것으로, 기체를 가열하면 분자 또는 원자가 전자를 잃거나 얻어서 이온화하고 전하를 띠는 입자를 포함하는 플라즈마가 된다. 플라즈마는 다양한 온도 및 압력 조건에서 생성될 수 있으며, 열적(thermal) 또는 비열적(non-thermal) 플라즈마로서 존재한다. 본 발명에서는 진공상태에서, 300 내지 500V의 전압을 걸어 플라즈마를 형성하게 된다.
상기 플라즈마조사단계(S33A)는 상기 플라즈마생성단계에서 생성된 플라즈마를 전자기판에 조사하는 단계로, 상기 플라즈마를 전자기판에 조사하면 전자기판 표면의 화학적인 결합상태가 여기(excitation)상태로 활성화한다.
상기 반응가스입자이온조사단계(S3B)는 반응장치내 챔버에 반응가스를 주입하는 반응가스주입단계(S31B); 상기 반응장치의 챔버내에 1000V이상의 전압을 걸어주어 반응가스를 이온상태로 형성하는 반응가스입자이온생성단계(S32B); 및 상기 반응가스입자이온생성단계에서 생성된 반응가스입자이온을 전자기판에 조사하는 반응가스입자이온조사단계(S33B)를 포함한다.
상기 반응가스주입단계(S31B)에서 주입하는 반응가스는 산소(O2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 이산화질소(NO2), 아산화질소(N2O) 등을 포함하는 가스 중 어느 하나를 사용한다.
상기 반응가스입자이온생성단계(S32B)는 반응장치의 챔버내에 1000V이상의 전압을 걸어주어 반응가스를 이온상태로 형성하는 단계로, 진공상태에서 1000V이상의 고압을 걸어주면 챔버내에 투입된 반응가스가 이온상태로 된다.
상기 반응가스입자이온조사단계(S33B)는 상기 반응가스입자이온생성단계(S32B)에서 생성된 반응가스 입자이온을 전자기판에 조사하는 단계로, 고압으로 이온상태가 되고 가속화된 반응가스입자이온을 여기상태로 활성화된 전자기판에 조사하게 되면, 전자기판과 반응가스가 화학적결합을 형성하게 된다.
반응가스입자이온은 플라즈마와 동시에 동시에 조사가능하며, 또는 플라즈마 조사후 순차적으로 반응가스입자이온을 조사하는 것도 가능하다. 플라즈마에 사용하는 기체는 비활성기체인바 반응가스입자와 동시에 조사가 가능하다.
상기 전도층증착단계(S4)는 상기 표면처리단계(S3)가 완료된 전자기판에 전도층을 증착하는 단계로, 도3에서 보는 바와 같이 전도층을 표면처리층위에 증착시키게 되며, 전도층에는 전기전도가 가능한 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 페러디엄(Pd) 등을 사용하며, 바람직하게는 전기전도도가 우수한 구리(Cu)를 사용한다. 전도층을 증착시킬 경우 밀착력은 1.0kgf/cm 이상으로 증가하여 강한 밀착을 나타내는데, 이는 전자기판의 안정성에 매우 중요한 요소로, 밀착력 증가로 인해 전자기판의 품질이 향상되게 된다.
도4에서, 상기의 방법으로 플라즈마로 표면처리를 한경우와 플라즈마와 반응가스입자이온로 표면처리를 한경우, X선 광전자분광광도계(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)로 관찰하여 그 결과를 도시한 그래프로, 산소가스의 농도가 1차, 1,2차 표면처리 후 크게 증가하는 것을 볼수 있다. 이는 전자기판의 표면에너지가 증가한 것을 나타낸다.
도5은 표면처리 전, 후의 표면상태를 원자현미경(Atomic Force Microscope, AFM)으로 관찰하여 그 결과를 도시하였는데, 표면처리 전의 표면 거칠기는 27.6nm이고 표면처리후 표면거칠기는 37.0nm로 손상이 거의 나타나지 않음을 알수 있다.
전자기판의 표면에너지를 증대시키는데, 표면에너지를 증대시키기 위해 플라즈마를 조사하고, 플라즈마와 동시에 반응가스를 조사하거나 순차적으로 반응가스를 조사한다.
상기 진공파기단계(S5)는 반응장치에서 일정공간을 가지는 챔버내의 진공상태를 파기하는 단계로, 반응이 완료되면 진공상태를 파기하게 된다.
이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 여기예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변형된 실시예도 가능할 것이다.

Claims (4)

  1. 전자기판에 전도층을 접착시키는 방법에 있어, 전자기판의 표면에너지를 증가시키는 표면처리단계를 포함하며,
    상기 표면처리단계는 플라즈마를 형성하여 이를 전자기판에 조사하는 플라즈마조사단계; 및 반응가스입자이온을 형성하여 이를 전자기판에 조사하는 반응가스입자이온조사단계;를 포함하며,
    상기 플라즈마조사단계와 반응가스입자이온조사단계는 동시 또는 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법
  2. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마조사단계는 300 내지 500V의 전압을 걸어주어 플라즈마를 생성하는 플라즈마생성단계를 포함하며,
    상기 플라즈마는 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 네온(Ne)을 포함하는 비활성 가스 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법
  3. 제1항에 있어서, 상기 반응가스입자이온조사단계는
    1000V 이상으로 전압을 걸어주어 반응가스를 이온상태로 형성하는 반응가스입자이온생성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법
  4. 제1항에 있어서, 상기 반응가스입자이온은
    산소(O2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 이산화질소(NO2), 아산화질소(N2O)을 포함하는 반응가스 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 밀착력이 향상된 전자기판의 제조방법
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