KR20210141305A - 적층체의 제조 방법 - Google Patents

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KR20210141305A
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카즈히로 후쿠시마
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프로마테크 가부시키가이샤
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Abstract

구리박의 표면 조도가 작은 경우에도, 구리박과 절연성 폴리머와의 밀착성이 충분히 확보된 적층체의 제조 방법을 제공한다.
구리박(10)과 절연성 폴리머(12)가 적층된 적층체(13)의 제조 방법으로서, 진공 챔버 내에서, 구리박의 표면에, 구리확산 배리어층(11)을 스퍼터링법에 의해 형성하는 공정(A)와, 표면에 구리확산 배리어층이 형성된 구리박에, 절연성 폴리머를 적층하는 공정(B)를 포함하고, 공정(A)는, 진공 챔버 내에 수증기를 도입하고, 구리확산 배리어층의 표면에, 당해 구리확산 배리어층을 구성하는 금속의 수산화물을 형성하는 공정을 포함한다.

Description

적층체의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF LAMINATE}
본 발명은 구리박과 절연성 폴리머가 적층된 적층체의 제조 방법에 관한 것이다.
대부분의 플렉시블 배선 기판은, 구리박과 절연성 폴리머를 열압착하여 형성한 적층체로 구성된다. 적층체의 구리박을 에칭함으로써 회로패턴이 형성된다.
플렉시블 배선 기판을 고온 하에서 장시간 사용하면, 구리박을 구성하는 구리가 절연성 폴리머 내에 확산됨에 따라, 구리박과 절연성 폴리머의 밀착성이 저하된다. 이를 방지하기 위하여, 구리박과 절연성 폴리머와의 사이에, 구리확산 배리어층의 삽입이 이루어졌다.
또한, 구리박과 절연성 폴리머와의 밀착성을 향상시키기 위하여, 구리박의 표면을 거칠기 처리하거나(특허문헌 1), 구리박의 표면에 실란 커플링제를 부여하거나(특허문헌 2), 절연성 폴리머의 표면에 대한 플라즈마 처리(특허문헌 3)가 이루어졌다.
특허문헌 1 : 일본 특허공개 2004-25835호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허공개 2015-13474호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허공개 2005-324511호 공보
구리박의 표면을 거칠기 처리하면, 표피 효과로 인해 배선을 흐르는 전류가 구리박 표면에 집중하므로, 전송 손실이 커지고 디바이스의 고주파화에 방해가 된다.
그러나, 구리박의 평면을 평활하게 하면 앵커 효과가 저하되므로, 구리박과 절연성 폴리머와의 밀착성이 저하된다. 특히, 수㎓를 초과하는 고주파의 전송 손실을 억제하기 위하여, 구리박의 표면 조도를 1㎛ 정도로 작게 하면, 종래, 실시되어 왔던 구리박 표면으로의 실란 커플링제 부여나, 절연성 폴리머 표면의 플라즈마 처리만으로는, 구리박과 절연성 폴리머와의 밀착성을 충분히 확보할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 목적은, 구리박의 표면 조도가 작은 경우에도, 구리박과 절연성 폴리머와의 밀착성이 충분히 확보된 적층체의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 적층체의 제조 방법은, 구리박과 절연성 폴리머가 적층된 적층체의 제조 방법으로서, 진공 챔버 내에서, 구리박의 표면에, 구리확산 배리어층을 스퍼터링법에 의해 형성하는 공정(A)와, 표면에 구리확산 배리어층이 형성된 구리박에, 절연성 폴리머를 적층하는 공정(B)를 포함하고, 공정(A)는, 진공 챔버 내로 수증기를 도입하고, 구리확산 배리어층의 표면에, 당해 구리확산 배리어층을 구성하는 금속의 수산화물을 형성하는 공정을 포함한다.
본 발명에 의하면, 구리박의 표면 조도가 작은 경우에도, 구리박과 절연성 폴리머와의 밀착성이 충분히 확보된 적층체의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1(A)∼(D)는, 본 발명의 일실시형태의 적층체의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2(A)∼(D)는, 본 발명의 그 밖의 실시형태의 적층체의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은, 롤투롤 방식으로 적층체를 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는, 롤투롤 방식으로, 처리 구리박롤과 절연성 폴리머를 라미네이팅하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는, 롤투롤 방식으로, 처리 구리박롤과 절연성 폴리머를 라미네이팅하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은, 롤투롤 방식으로, 처리 구리박롤과 절연성 폴리머를 용융 캐스팅법에 의해 적층하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은, 롤투롤 방식으로, 처리 구리박롤과 절연성 폴리머를 용융 캐스팅법에 의해 적층하는 방법을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 여기서, 본 발명은, 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위를 일탈하지 않는 범위에서, 적절한 변경이 가능하다.
도 1(A)∼(D)는, 본 발명의 일실시형태의 적층체의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 1(A)에 나타내는 바와 같이, 진공 챔버(도시하지 않음)에 있어서, 구리박(10)의 표면에, 구리확산 배리어층(11)을 스퍼터링법에 의해 형성한다. 여기서, 구리박(10)의 표면 평균 조도(Rz)는, 10㎓ 정도의 고주파라도 전송 손실을 억제할 수 있는 1.5㎛ 이하가 바람직하고, 1.0㎛ 이하가 보다 바람직하다.
구리확산 배리어층(11)의 재료로는, 니켈, 크로뮴, 코발트, 망간, 티타늄 등에서 선택되는 적어도 1종류의 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 후술하는 이유에 따라, 니켈, 또는 크로뮴을 포함하는 니켈합금을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 구리확산 배리어층(11)의 두께가 지나치게 두꺼우면 회로패턴을 형성할 때, 에칭 불량을 일으킬 우려가 있다. 또한, 구리확산 배리어층(11)의 두께가 지나치게 얇으면 구리확산 배리어성이 부족해질 우려가 있다. 따라서, 구리확산 배리어층(11)의 두께는, 10㎚∼50㎚의 범위가 바람직하고, 20㎚∼30㎚의 범위가 보다 바람직하다.
본 실시형태에서는, 구리박(10)의 표면에, 구리확산 배리어층(11)을 스퍼터링법에 의해 형성하는 공정에서, 진공 챔버(도시하지 않음) 내에 수증기를 도입하고, 구리확산 배리어층(11)의 표면에, 구리확산 배리어층(11)을 구성하는 금속의 수산화물(도시하지 않음)을 형성한다. 예를 들어, 구리확산 배리어층(11)을 니켈로 구성한 경우, 구리확산 배리어층(11)의 표면에는, 수산화니켈(Ni(OH)2)이 형성된다.
수증기는, 아르곤 가스로 버블링하여 진공 챔버 내에 도입하여도 된다. 이로써, 아르곤에 대하여 수(數) 원자％ 정도의 소량의 수증기라도 간단히 도입할 수 있다. 또한, 수증기는, 액체 질량 유량 제어기(Mass Flow Controller)를 이용하여 정량한 물을, 기화기에 의해 수증기로 하고, 노즐로부터 진공 챔버 내로 도입함으로써, 수증기 분압을 안정화시킬 수 있다. 어느 방법에 의해서도, 수증기는 과열 수증기로서 도입되므로, 물 분자는 클러스터가 아닌 단분자로 도입되기 때문에, 플라즈마로 활성화됨으로써 OH 라디칼을 효율 좋게 생성할 수 있다.
또한, 수증기의 도입은, 구리확산 배리어층(11)이 스퍼터링법으로 형성된 분위기의 하류측에서 실시하는 것이 바람직하다. 이로써, 구리확산 배리어층(11)의 표면에, 수산화물을 안정되게 형성할 수 있다.
다음으로, 도 1(B)에 나타내는 바와 같이, 구리확산 배리어층(11)의 표면에 형성된 수산화물(도시하지 않음)의 표면에, 실란 커플링제를 부여한다. 실란 커플링제는, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 에폭시 작용성 실란 커플링제, 아미노 작용성 실란 커플링제, 메르캅토 작용성 실란 커플링제, 비닐 작용성 실란 커플링제, 메타크릴 작용성 실란 커플링제, 아크릴 작용성 실란 커플링제, 이미다졸 작용성 실란 커플링제, 트리아진 작용성 실란 커플링제 등을 사용할 수 있다.
수산화물의 표면에 실란 커플링제를 부여하는 공정은, 예를 들어, 진공 챔버(도시하지 않음) 내에, 실란 커플링제의 증기를 도입함으로써 실시할 수 있다. 이로써, 구리박(10)의 표면에 구리확산 배리어층(11)을 형성하는 공정과, 구리확산 배리어층(11)의 표면에 수산화물을 형성하는 공정과, 수산화물의 표면에 실란 커플링제를 부여하는 공정을, 동일한 진공 챔버 내에서 연속적으로 실시할 수 있다.
이 경우, 실란 커플링제의 증기 도입은, 수증기를 도입하는 분위기의 하류측에서 실시하는 것이 바람직하다. 이로써, 수산화물의 표면에 실란 커플링제를 안정되게 부여할 수 있다.
실란 커플링제의 증기는, 액체 질량 유량 제어기를 이용하여 정량한 실란 커플링제를 기화기에 의해 증기로 하고, 노즐로부터 진공 챔버 내로 도입함으로써, 실란 커플링제의 증기 분압을 안정화시킬 수 있다.
이때, 실란 커플링제의 증기압은 물의 증기압보다 낮으므로, 노즐을 가열함으로써, 실란 커플링제의 증기를 진공 챔버 내에 안정되게 도입할 수 있다. 단, 노즐의 가열 온도는, 실란 커플링제가 열분해되지 않는 온도, 대략 250℃이하로 하는 것이 바람직하다.
여기서, 수산화물의 표면에 실란 커플링제를 부여하는 공정은, 실란 커플링제를 포함하는 용액을, 구리확산 배리어층(11)의 표면에 도포함으로써 실시하여도 된다.
다음으로, 도 1(C)에 나타내는 바와 같이, 표면에 구리확산 배리어층(11)이 형성된 구리박(10)에 절연성 폴리머(12)를 적층한다. 이로써, 도 1(D)에 나타내는 바와 같이, 구리박(10)과 절연성 폴리머(12)와의 적층체(13)가 형성된다. 구리박(10)과 절연성 폴리머(12)와의 적층은, 예를 들어, 라미네이트법(열압착), 용융 캐스팅 제막법, 용액 캐스팅 제막법 등을 이용하여 실시할 수 있다.
절연성 폴리머(12)는, 특별히 한정되지 않으나, 열가소성 폴리머로서, 예를 들어, 액정폴리머, 폴리페닐렌설파이드, 시클로올레핀폴리머, 퍼플루오로알콕시알칸 수지, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등을 사용할 수 있다. 또한, 비열가소성 폴리머로서, 예를 들어, 폴리이미드, 아라미드, 시클로올레핀 폴리머 등을 사용할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 구리확산 배리어층(11)의 표면에 수산화물을 형성함으로써, 구리확산 배리어층(11)의 표면에, 수산기(OH기)의 작용기(친수기)가 도입된다. 그리고, 구리확산 배리어층(11)의 표면에 실란 커플링제를 부여했을 때, 구리확산 배리어층(11)의 표면에 도입된 수산기(친수기)와, 실란 커플링제의 친수기인 실라놀기(SiOH기)의 OH가 결합하고, 실란 커플링제가 부여된 구리확산 배리어층(11)의 표면에는, 절연성 폴리머와 결합하기 쉬운 비닐기, 에폭시기, 메타크릴기, 메르캅토기, 아미노기 등의 소수기가 존재한다.
이로써, 표면에 구리확산 배리어층(11)이 형성된 구리박(10)과 절연성 폴리머(12)를 열압착 등에 의해 적층시켰을 때, 실란 커플링제의 실라놀기와, 구리확산 배리어층(11) 표면의 OH기가 탈수축중합됨과 더불어, 소수기가 절연성 폴리머(12) 표면의 작용기와 반응함으로써, 구리확산 배리어층(11)과 절연성 폴리머(12)와의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 구리박(10)의 표면 조도가 작은 경우라도, 구리박(10)과 절연성 폴리머(12)와의 밀착성이 충분히 확보된 적층체(13)를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서는, 진공 챔버 내에 수증기를 도입하고, 구리확산 배리어층(11)의 표면에, 구리확산 배리어층(11)을 구성하는 금속의 수산화물을 형성하는데, 구리확산 배리어층(11)을 구성하는 금속으로서, 수산화물이 형성되기 쉬운 니켈, 또는 크로뮴을 포함하는 니켈합금을 사용하는 것이 바람직하다. 크로뮴을 포함하는 니켈합금의 경우, 니켈 성분을 80％ 이상으로 함으로써, 구리확산 배리어성만이 아니라, 에칭 특성도 향상시킬 수 있다.
수산화물의 두께를 두껍게 하면, 회로패턴을 형성할 때, 에칭 불량을 일으킬 우려가 있다. 따라서, 수산화물의 두께는, 10㎚ 이하가 바람직하고, 5㎚ 이하가 보다 바람직하다.
또한, 수산화물은, 반드시 구리확산 배리어층(11) 전면을 피복할 필요는 없으나, 구리확산 배리어층(11)의 표면에 도입된 수산기와, 실란 커플링제의 실라놀기와의 결합을 충분히 하기 위하여, 수산화물은, 구리확산 배리어층(11) 표면의 50％ 이상을 피복하는 것이 바람직하고, 70％ 이상 피복하는 것이 보다 바람직하다. 수산화물의 수산기의 양은, 푸리에 변환 적외선분광(FT-IR)법이나, X선광전자분광(XPS)법 등의 표면 분석법에 의해 정량화할 수 있다.
또한, 수증기를 과도하게 도입하면 진공 챔버 내의 압력이 상승하고, 스퍼터링 공정 전체에 수증기가 불순물로서 혼입되므로 바람직하지 않다. 따라서, 수증기 도입 부분의 근방에 압력계를 배치하고, 수증기의 도입량을 설정, 관리하는 것이 바람직하다.
(그 밖의 실시형태)
상기 실시형태에서는, 표면에 수산화물이 형성된 구리확산 배리어층(11)의 표면에 실란 커플링제를 부여하였으나, 실란 커플링제를 부여하는 대신, 구리확산 배리어층(11)과 접합하는 측의 절연성 폴리머(12) 표면을 플라즈마 처리하여도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 2(A)∼(D)는, 본 발명의 그 밖의 실시형태의 적층체의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다. 여기서, 도 1(A)∼(D)에 나타낸 적층체의 제조 방법과 공통되는 공정에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
먼저, 도 2(A)에 나타내는 바와 같이, 진공 챔버(도시하지 않음)에서, 구리박(10)의 표면에, 구리확산 배리어층(11)을 스퍼터링법에 의해 형성한다. 본 실시형태에서는, 구리확산 배리어층(11)을 스퍼터링법에 의해 형성하는 공정에서, 진공 챔버 내에 수증기를 도입하고, 구리확산 배리어층(11)의 표면에, 구리확산 배리어층(11)을 구성하는 금속의 수산화물(도시하지 않음)을 형성한다.
다음으로, 도 2(B)에 나타내는 바와 같이, 절연성 폴리머(12)의 표면(12a)을 플라즈마 처리한다. 이로써, 절연성 폴리머(12)의 표면(12a)에, 수산기(OH기)나 카복실기(COOH기) 등의 작용기(친수기)가 도입된다.
플라즈마 처리에 사용하는 가스는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, He, Ar, N2, O2, CO2, 공기 등을 사용할 수 있다. N2나 공기를 사용하면 비용을 억제할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 플라즈마 가스에 수증기를 혼입함으로써, 절연성 폴리머(12)의 표면(12a)에 수산기를 도입하기 쉬워진다.
또한, 플라즈마 가스에 수증기를 사용하는 경우, Ar 플라즈마 가스를 첨가하면, 페닝 효과에 의해 플라즈마 중에서 아르곤 라디칼이 물 분자를 해리시켜 수산기의 생성을 촉진시키므로 바람직하다.
다음으로, 도 2(C)에 나타내는 바와 같이, 절연성 폴리머(12)의 플라즈마 처리된 면(12a)을 구리확산 배리어층(11)에 대향시키고, 구리확산 배리어층(11)의 표면에, 절연성 폴리머(12)를 열압착 등에 의해 적층시킨다. 이로써, 도 2(D)에 나타내는 바와 같이, 구리박(10)과 절연성 폴리머(12)와의 적층체(13)가 형성된다.
본 실시형태에 의하면, 구리확산 배리어층(11)의 표면에 수산화물을 형성함으로써, 구리확산 배리어층(11)의 표면에, 수산기(OH기)의 작용기(친수기)가 도입된다. 한편, 절연성 폴리머(12)의 표면(12a)을 플라즈마 처리함으로써, 절연성 폴리머(12)의 표면(12a)에, 수산기(OH기)나 카복실기(COOH기) 등의 작용기(친수기)가 도입된다.
이로써, 구리확산 배리어층(11)과 절연성 폴리머(12)를 열압착 등에 의해 적층시켰을 때, 구리확산 배리어층(11)의 표면에 도입된 수산기(친수기)와, 절연성 폴리머(12)의 표면에 도입된 수산기나 카복실기(친수기)가 수소 결합된다. 그 결과, 구리확산 배리어층(11)과 절연성 폴리머(12)와의 밀착성이 향상되고, 구리박(10)의 표면 조도가 작은 경우라도, 구리박(10)과 절연성 폴리머(12)와의 밀착성이 충분히 확보된 적층체(13)를 얻을 수 있다.
구리확산 배리어층(11)과 절연성 폴리머(12)와의 밀착성을 향상시키는 효과를 발휘하기 위해서는, 구리확산 배리어층(11)의 표면에 도입된 수산기(친수기)와, 절연성 폴리머(12)의 표면에 도입된 수산기나 카복실기(친수기)가, 분자간 힘이 작용할 정도로 충분히 근접하는 것이 바람직하다. 따라서, 구리확산 배리어층(11) 및 절연성 폴리머(12)의 표면은, 각각 분자 간 거리보다 큰 요철을 갖고 있기 때문에, 적층시킬 때에는 프레스기 등을 이용하여 압착하는 것이 바람직하다.
또한, 적층시킬 때, 절연성 폴리머(12)를 유리 전이점 이상, 융점 이하의 온도로 가열하면, 구리확산 배리어층(11)과 절연성 폴리머(12)와의 표면이, 충분히 근접하기 쉬워지므로 바람직하다. 또한, 가열 온도를, 120℃이상, 바람직하게는 150℃이상으로 하면, 수산기의 탈수축중합 반응을 촉진시키므로 바람직하다.
본 실시형태에서, 절연성 폴리머(12) 표면의 플라즈마 처리를, 대기압 플라즈마를 이용하여 실시함으로써, 절연성 폴리머(12) 표면의 플라즈마 처리와, 구리확산 배리어층(11)과 절연성 폴리머(12)와의 적층 공정을, 대기압 하에서 연속적으로 실시할 수 있다.
대기압 플라즈마의 생성 방법으로는, 유전체 배리어 방전을 이용하면, 광폭의 절연성 폴리머(12)에 열적 손상을 주지 않으며, 또한 균일하게 처리할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 유도결합형 플라즈마를 이용하면, 수산기 등의 활성종을 고밀도로 도입하기 쉬우므로 바람직하다.
또한, 절연성 폴리머(12)를, 유리 전이점 이상, 융점 이하의 온도로 가열한 상태에서 플라즈마 처리를 실시하면, 비정질 부분의 분자 운동이 활성화되므로, 플라즈마로 생성된 작용기가, 절연성 폴리머(12)의 표면에 도입되기 쉬워지므로 바람직하다.
여기서, 표면에 수산화물이 형성된 구리확산 배리어층(11)에, 실란 커플링제를 부여한 후에, 절연성 폴리머(12)의 표면을 플라즈마 처리하여, 표면에 실란 커플링제가 부여된 구리확산 배리어층(11)과, 표면이 플라즈마 처리된 절연성 폴리머(12)를 열압착 등에 의해 적층시켜, 적층체(13)를 형성하는 것은, 이하의 이유에 따라 바람직하지 않다.
상술한 바와 같이, 표면에 수산화물이 형성된 구리확산 배리어층(11)에, 실란 커플링제를 부여한 경우, 구리확산 배리어층(11)의 표면에 도입된 수산기(친수기)와, 실란 커플링제의 친수기가 결합함으로써, 구리확산 배리어층(11)의 표면에는 소수기가 존재한다. 한편, 플라즈마 처리된 절연성 폴리머(12)의 표면(12a)에는, 수산기(OH기)나 카복실기(COOH기) 등의 작용기(친수기)가 존재한다.
즉, 구리확산 배리어층(11)의 표면과, 절연성 폴리머(12)의 표면에는, 각각, 밀착성을 저해하는 소수기와 친수기가 존재한다. 따라서, 표면에 실란 커플링제가 부여된 구리확산 배리어층(11)과, 표면이 플라즈마 처리된 절연성 폴리머(12)를 열압착 등에 의해 적층시켜도, 밀착성이 향상된 적층체(13)를 얻기는 어렵다.
(롤투롤 방식에 의한 적층체 제조 방법)
도 3은, 롤투롤 방식으로, 구리박(10)의 표면에, 구리확산 배리어층(11)을 스퍼터링법에 의해 형성하는 공정과, 구리확산 배리어층(11)의 표면에, 구리확산 배리어층(11)을 구성하는 금속의 수산화물을 형성하는 공정과, 수산화물의 표면에 실란 커플링제를 부여하는 공정을, 스퍼터링 장치(진공 챔버) 내에서 연속적으로 실시하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 스퍼터링 장치(20)는, 하나의 반송 드럼(21a)과, 3개의 캐소드(22a, 22b, 22c)를 구비한다. 각 캐소드(22a, 22b, 22c)에는, 타겟재(23)로서 니켈크로뮴 합금(Ni80：Cr20)이 배치되어, 스퍼터 전원(도시하지 않음)에 접속된다. 각 캐소드(22a, 22b, 22c)의 근방에는, 질량 유량 제어기(도시하지 않음)를 통하여 아르곤 가스가 공급된다.
최하류의 캐소드(22c)의 하류 부분 근방에는, 수증기 공급원(24)으로부터 수증기를 도입하는 노즐(24d)이 배치된다. 이로써, 구리확산 배리어층(11)의 표층에만 수산화물을 형성하기 쉬우므로 바람직하다. 수증기 공급원(24)은, 물 용기(24a), 액체 질량 유량 제어기(24b), 가열식 기화기(24c)의 순으로 연결된다. 노즐(24d)에 가열용 히터를 구비하면, 기화열을 빼앗김에 따른 노즐 온도의 저하, 및 이에 따른 응결을 억제할 수 있다.
캐소드(22c)의 더 하류에는, 실란 커플링제 공급원(25)으로부터 실란 커플링제의 증기를 도입하는 노즐(25d)이 배치된다. 실란 커플링제 공급원(25)은, 실란 커플링제 용기(25a), 액체 질량 유량 제어기(25b), 가열식 기화기(25c)의 순으로 연결된다.
여기서, 노즐(24d, 25d)에 가열용 히터를 구비하면, 기화열을 빼앗김에 따른 노즐 온도의 저하, 및 이에 따른 응결을 억제할 수 있다. 또한, 실란 커플링제는, 반드시 구리확산 배리어층(11) 전면을 피복할 필요는 없으나, 구리확산 배리어층(11) 표면의 50％ 이상, 바람직하게는 70％ 이상 피복하면, 절연성 폴리머(12)와 밀착하기 쉬워지므로 바람직하다.
증기로 공급되는 실란 커플링제는, 구리확산 배리어층(11) 표면의 수산기에 우선적으로 흡착하기 때문에, 절연성 폴리머(12)와 밀착하기 쉬워지므로 바람직하다.
실란 커플링제의 양은, 푸리에 변환 적외선분광(FT-IR)법이나, X선광전자분광(XPS)법 등의 표면 분석법에 의해 정량화할 수 있다. 실란 커플링제를 과도하게 도입하면 진공 챔버 내의 압력이 상승하여, 스퍼터링 공정 전체에 실란 커플링제가 불순물로서 혼입되므로 바람직하지 않다. 따라서, 실란 커플링제 도입 부분의 근방에 압력계를 배치하고, 실란 커플링제 증기의 도입량을 설정, 관리하는 것이 바람직하다.
미처리 구리박롤(10A)은, 반송 드럼(21b)으로부터 송출된 후, 반송 드럼(21a)에 파지되면서 소정의 처리가 이루어지고, 반송 드럼(21c)에서, 처리 구리박롤(10B)로서 권취된다.
반송 드럼(21b)과 최상류의 캐소드(22a)와의 사이에, 미처리 구리박롤(10A)에 대하여 전처리를 실시하는 전처리부(26)가 배치된다. 전처리부(26)는, 히터나 플라즈마원 등을 선택할 수 있다.
반송 드럼(21b), 전처리부(26), 각 캐소드(22a, 22b, 22c), 노즐(25d), 반송 드럼(21c)의 각각은, 격벽(27)으로 대략 구획되고, 진공 펌프(도시하지 않음)에 의해 개별로 배기된다.
도 4는, 도 3에 나타낸 스퍼터링 장치(20)에서 처리된 처리 구리박롤(10B)에, 절연성 폴리머(12)를 롤투롤 방식으로 라미네이팅(열압착)하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 반송 드럼(21c)으로부터 송출된 처리 구리박롤(10B)의 실란 커플링제가 부여된 면을, 반송 드럼(21d)으로부터 송출된 절연성 폴리머(12)에 대향시킨 상태에서, 한 쌍의 열압착 롤러(30)에 의해 라미네이팅하고, 냉각 롤러(31)를 경유하여, 적층체롤(13A)로서, 반송 드럼(21e)에 권취된다.
여기서, 도 3에 나타낸 스퍼터링 장치(20)에서, 구리확산 배리어층(11)에 형성된 수산화물의 표면에 실란 커플링제를 부여하는 공정을 실시하지 않은 경우는, 도 5에 나타내는 바와 같은 장치에서, 스퍼터링 장치(20)로 처리된 처리 구리박롤(10B)에, 절연성 폴리머(12)를 롤투롤 방식으로 라미네이팅할 수 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 반송 드럼(21d)으로부터 송출된 절연성 폴리머(12)는, 대기압 플라즈마 장치(40)로, 절연성 폴리머(12)의 표면이 플라즈마 처리된다. 그 후, 반송 드럼(21c)으로부터 송출된 처리 구리박롤(10B)의 수산화물이 형성된 면을, 절연성 폴리머(12)의 플라즈마 처리된 면에 대향시킨 상태에서, 한 쌍의 열압착 롤러(30)에 의해 라미네이팅하고, 냉각 롤러(31)를 경유하여, 적층체롤(13A)로서 반송 드럼(21e)에 권취된다.
여기서, 대기압 플라즈마 장치(40)의 상류에 히터(41)를 설치하고, 절연성 폴리머(12)를, 유리 전이점 또는 연화점 중 낮은 쪽에 가까운 온도로 예열함으로써 플라즈마 처리 효과를 높여, 라미네이팅 시의 밀착력을 더 높일 수 있다.
도 6은, 도 3에 나타낸 스퍼터링 장치(20)에서 처리된 처리 구리박롤(10B)에, 절연성 폴리머(12)를 롤투롤 방식으로, 용융 캐스팅법에 의해 적층하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 냉각된 캐스팅 드럼(50) 상에, 반송 드럼(21c)으로부터 송출된 처리 구리박롤(10B)이, 처리된 면을 비드럼면측으로 하여 공급된다. 그리고, 처리 구리박롤(10B)의 처리된 면에, 깍지(51)로부터 열가소성의 절연성 폴리머(12)가 캐스팅된다. 열가소성의 절연성 폴리머(12)는, 처리 구리박롤(10B) 상에서 급랭되어, 적층체롤(13A)로서 반송 드럼(21f)에 권취된다.
도 7은, 도 3에 나타낸 스퍼터링 장치(20)에서 처리된 처리 구리박롤(10B)에, 절연성 폴리머(12)를 롤투롤 방식으로, 용융 캐스팅법에 의해 적층하는 다른 방법을 나타낸 도면이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 2개의 드럼(60)에 걸쳐진 심리스 금속 벨트로 이루어진 캐스팅 벨트(61) 상에, 반송 드럼(21c)으로부터 송출된 처리 구리박롤(10B)이, 처리된 면을 비드럼면측으로 하여 공급된다. 그리고, 처리 구리박롤(10B)의 처리된 면에, 깍지(62)로부터 폴리머 용해액(12)이 캐스팅된다. 폴리머 용해액(12)은, 케어존(63)에서 건조, 경화되어, 적층체롤(13A)로서 반송 드럼(21g)에 권취된다.
이상, 본 발명을 적합한 실시형태에 의해 설명하였으나, 이와 같은 서술은 한정사항이 아니며, 물론 다양한 개변이 가능하다.
10 : 구리박
10A : 미처리 구리박롤
10B : 처리 구리박롤
11 : 구리확산 배리어층
12 ： 절연성 폴리머
13 : 적층체
13A : 적층체롤
20 : 스퍼터링 장치(진공 챔버)
21a∼21g : 반송 드럼
22a, 22b, 22c : 캐소드
23 : 타겟재
24 : 수증기 공급원
24a : 물 용기
24b : 액체 질량 유량 제어기
24c : 가열식 기화기
24d ： 노즐
25 : 실란 커플링제 공급원
25a : 실란 커플링제 용기
25b : 액체 질량 유량 제어기
25c : 가열식 기화기
25d ： 노즐
26 : 전처리부
27 ： 격벽
30 ： 열압착 롤러
31 ： 냉각 롤러
40 : 대기압 플라즈마 장치
41 : 히터
50 : 캐스팅 드럼
51 : 깍지
60 : 드럼
61 : 캐스팅 벨트
62 : 깍지
63 : 케어존

Claims (6)

  1. 구리박과 절연성 폴리머가 적층된 적층체의 제조 방법으로서,
    진공 챔버 내에서, 상기 구리박의 표면에, 구리확산 배리어층을 스퍼터링법에 의해 형성하는 공정(A)와,
    표면에 상기 구리확산 배리어층이 형성된 구리박에, 절연성 폴리머를 적층하는 공정(B)를 포함하고,
    상기 공정(A)는, 상기 진공 챔버 내에 수증기를 도입하고, 상기 구리확산 배리어층의 표면에, 당해 구리확산 배리어층을 구성하는 금속의 수산화물을 형성하는 공정을 포함하는, 적층체의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정(A)는, 상기 수산화물의 표면에 실란 커플링제를 부여하는 공정을 포함하는, 적층체의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 구리확산 배리어층을 구성하는 금속은, 니켈, 또는 크로뮴을 포함하는 니켈합금인, 적층체의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공정(A)에서, 상기 수산화물은, 상기 구리확산 배리어층 표면의 50％ 이상을 피복하는, 적층체의 제조 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 수산화물의 표면에 실란 커플링제를 부여하는 공정은, 진공 챔버 내에 상기 실란 커플링제의 증기를 도입함으로써 실시되고,
    상기 공정(A)에서, 상기 구리박의 표면에 구리확산 배리어층을 형성하는 공정과, 상기 구리확산 배리어층의 표면에 상기 수산화물을 형성하는 공정과, 상기 수산화물의 표면에 실란 커플링제를 부여하는 공정은, 동일 진공 챔버 내에서 연속적으로 실시되는, 적층체의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정(B)는, 상기 절연성 폴리머의 표면을 플라즈마 처리하는 공정을 포함하고,
    상기 공정(B)에서, 상기 절연성 폴리머의 플라즈마 처리된 면을 상기 구리확산 배리어층에 대향시키고, 상기 구리확산 배리어층의 표면에 상기 절연성 폴리머를 적층하는, 적층체의 제조 방법.
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