KR20230128490A - 배선 기판의 제조 방법, 적층판 및 그 제조 방법, 및캐리어 부착 구리층 - Google Patents
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Abstract
본 개시에 관한 배선 기판의 제조 방법은, (A1) 절연 재료층과, 절연 재료층의 표면 상에 마련된 구리층을 구비하고, 구리층이 무전해 구리 도금층인 적층판을 준비하는 공정과, (A2) 구리층의 표면 상에, 구리층의 표면에까지 도달하는 홈부를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, (A3) 전해 구리 도금에 의하여, 구리를 포함하는 도전재를 홈부에 충전하는 공정을 포함한다. 본 개시에 관한 캐리어 부착 구리층은, 무전해 구리 도금에 의하여 형성된 구리층과, 구리층에 대하여 박리 가능하게 마련되어 있는 캐리어를 구비한다. 본 개시에 관한 적층판은, 절연 재료층과, 절연 재료층의 표면 상에 마련되어 있는 구리층을 구비하고, 구리층이 무전해 구리 도금층이다. 무전해 구리 도금층의 두께는, 예를 들면, 20nm~200nm이다.
Description
본 개시는 배선 기판의 제조 방법, 무전해 구리 도금층을 포함하는 적층판 및 그 제조 방법, 및 캐리어 부착 구리층에 관한 것이다.
반도체 패키지의 고밀도화 및 고성능화를 목적으로, 상이한 성능의 반도체 소자(이하, 경우에 따라 "칩"이라고 한다.)를 하나의 패키지에 혼재시키는 실장 형태가 제안되고 있다. 코스트의 관점에서, 칩 간의 고밀도 인터커넥트 기술의 중요도가 증가하고 있다(특허문헌 1 참조).
스마트 폰 및 태블릿 단말에 있어서, 패키지·온·패키지라고 칭해지는 접속 방법이 널리 채용되고 있다. 패키지·온·패키지는, 패키지 상에 상이한 패키지를 플립 칩 실장에 의하여 접속하는 방법이다(비특허문헌 1, 2 참조). 더 고밀도로 실장하기 위한 형태로서, 고밀도 배선을 갖는 유기 기판을 이용한 패키지 기술(유기 인터포저), 스루 몰드 비아(TMV)를 갖는 팬 아웃형의 패키지 기술(FO-WLP), 실리콘 또는 유리 인터포저를 이용한 패키지 기술, 실리콘 관통 전극(TSV)을 이용한 패키지 기술, 기판에 매립된 칩을 칩 간 전송에 이용하는 패키지 기술 등이 제안되고 있다. 특히 유기 인터포저 및 FO-WLP에 있어서, 칩끼리를 병렬하여 탑재하는 경우에는, 고밀도로 도통시키기 위하여 미세 배선층이 필요해진다(특허문헌 2 참조).
비특허문헌 1: Application of Through Mold Via(TMV) as PoP Base Package, Electronic Components and Technology Conference(ECTC), 2008
비특허문헌 2: Advanced Low Profile PoP Solution with Embedded Wafer Level PoP(eWLB-PoP) Technology, ECTC, 2012
그런데, 본 발명자들의 검토에 의하면, 배선 기판의 도전부(예를 들면, 미세 배선)를 전해 구리 도금으로 형성하는 경우, 시드층을 구성하는 금속층의 결정 상태에 기인하여 시드층과 전해 구리 도금층의 연속성이 불충분해질 수 있다. 예를 들면, 압연에 의하여 형성된 구리박의 표면 상에 무전해 구리 도금에 의하여 미세 배선을 형성하는 경우, 구리박과 무전해 구리 도금층의 사이에 불연속적인 계면이 개재된다. 이 때문에, 보다 미세화된 배선을 형성하는 경우, 그 신뢰성의 점에 있어서 개선의 여지가 있었다.
따라서, 본 개시는, 우수한 신뢰성을 갖는 배선 기판의 제조 방법을 제공한다. 또, 본 개시는, 이 제조 방법에 적용할 수 있는 적층판 및 그 제조 방법, 및 캐리어 부착 구리층을 제공한다.
본 개시의 일 측면은 배선 기판의 제조 방법에 관한 것이다. 이 제조 방법은 이하의 공정을 포함한다.
(A1) 절연 재료층과, 절연 재료층의 표면 상에 마련된 구리층을 구비하고, 이 구리층이 무전해 구리 도금층인 적층판을 준비하는 공정.
(A2) 구리층의 표면 상에, 구리층의 표면에까지 도달하는 홈부를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 공정.
(A3) 전해 구리 도금에 의하여, 구리를 포함하는 도전재를 홈부에 충전하는 공정.
본 발명자들의 검토에 의하면, 무전해 구리 도금층의 표면 상에 전해 도금을 실시함으로써, 무전해 구리 도금층과 전해 구리 도금층의 계면의 연속성이 우수하고, 양층의 우수한 밀착성을 확보할 수 있다. 상기 제조 방법에 의하면, 전해 구리 도금에 의한 도전재와, 이에 접하고 있는 구리층(무전해 구리 도금층)에 의하여 미세 배선을 구성할 수 있다. 이 때문에, 우수한 신뢰성의 미세 배선을 갖는 배선 기판을 제조할 수 있다.
본 개시에 관한 배선 기판의 제조 방법은, 층간의 도전부를 갖는 다층 배선 기판을 제조하는 양태여도 된다. 이 양태에 관한 제조 방법은 이하의 공정을 포함한다.
(B1) 지지 기판과, 절연 재료층과, 구리층을 이 순서로 구비하고, 구리층이 무전해 구리 도금층인 적층판을 준비하는 공정.
(B2) 구리층 및 절연 재료를 관통하여 지지 기판의 표면에까지 도달하는 제1 개구부를 형성하는 공정.
(B3) 제1 개구부의 측벽의 표면 상에, 무전해 구리 도금에 의하여 시드층을 형성하는 공정.
(B4) 구리층의 표면 상에, 제1 개구부에 연통하는 제2 개구부를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 공정.
(B5) 전해 구리 도금에 의하여, 구리를 포함하는 도전재를 제1 개구부 및 제2 개구부에 충전하는 공정.
이 제조 방법에 의하면, 전해 구리 도금에 의한 도전재와, 이에 접하고 있는 구리층(무전해 구리 도금층)에 의하여 층간의 도전부를 구성할 수 있다. 이로써, 우수한 신뢰성의 도전부를 갖는 배선 기판을 제조할 수 있다. 이것은, 상술과 같이, 도전재와 구리층이 이들의 계면에 있어서 높은 연속성을 갖고 있기 때문이라고 추측된다.
상기 구리층(무전해 구리 도금층)의 두께는, 예를 들면, 20~200nm이다. 구리층의 두께가 구리박, 또는 전해 구리 도금에 의한 구리층과 비교하여 매우 얇기 때문에, 배선의 보다 한층의 미세화에 유용하다. 구리층의 두께가 매우 얇기 때문에, 배선 기판의 제조 프로세스에 있어서, 구리층의 불요 부분을 에칭에 의하여 효율적으로 제거할 수 있다. 이 때문에, 이 작업에 필요한 노력을 경감할 수 있음과 함께 시간을 단축할 수 있다. 또, 에칭 처리에 의하여 미세 배선의 단면적에 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상기 (B1) 공정에 있어서의 상기 적층판은, 예를 들면, 이하의 공정을 거쳐 준비할 수 있다.
(b1) 무전해 구리 도금층인 구리층과, 이 구리층에 대하여 박리 가능하게 마련되어 있는 캐리어를 구비하는 캐리어 부착 구리층을 준비하는 공정.
(b2) 구리층을 절연 재료층의 표면에 첩부하는 공정.
(b3) 구리층으로부터 캐리어를 박리하는 공정.
무전해 구리 도금에 적합한 재질의 캐리어를 선택하고, 그 표면 상에 무전해 구리 도금에 의하여 구리층을 형성함으로써, 충분히 균일한 두께를 갖는 구리층을 캐리어의 표면 상에 형성할 수 있다. 이에 대하여, 캐리어를 사용하지 않고, 상기 절연 재료층의 표면 상에 무전해 구리 도금에 의하여 구리층을 직접 형성하는 경우, 이 표면의 상태(예를 들면, 젖음성이 낮다)에 기인하여, 충분히 균일한 두께의 구리층을 형성하는 것이 곤란하거나, 절연 재료층에 대한 구리층의 밀착성이 충분히 얻어지지 않거나 한다.
본 개시의 일 측면에 관한 적층판을 제공한다. 이 적층판은, 절연 재료층과, 절연 재료층의 표면 상에 마련된 구리층을 구비하고, 구리층이 무전해 구리 도금층이다. 본 개시의 일 측면은 캐리어 부착 구리층을 제공한다. 이 캐리어 부착 구리층은, 무전해 구리 도금에 의하여 형성된 구리층과, 구리층에 대하여 박리 가능하게 마련되어 있는 캐리어를 구비한다.
본 개시에 의하면, 우수한 신뢰성을 갖는 배선 기판의 제조 방법이 제공된다. 또, 본 개시에 의하면, 이 제조 방법에 적용할 수 있는 적층판 및 그 제조 방법, 및 캐리어 부착 구리층이 제공된다.
도 1은 본 개시에 관한 캐리어 부착 구리층의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 개시에 관한 적층판의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3의 (a)~도 3의 (c)는 배선 기판의 제조 과정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4의 (a)~도 4의 (c)는 배선 기판의 제조 과정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5의 (a)~도 5의 (c)는 배선 기판의 제조 과정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 개시에 관한 적층판의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3의 (a)~도 3의 (c)는 배선 기판의 제조 과정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4의 (a)~도 4의 (c)는 배선 기판의 제조 과정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5의 (a)~도 5의 (c)는 배선 기판의 제조 과정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 개시의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는, 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 또, 상하좌우 등의 위치 관계는, 특별히 설명하지 않는 한, 도면에 나타내는 위치 관계에 근거하는 것으로 한다. 도면의 치수 비율은 도시된 비율에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 기재 및 청구항에 있어서 "좌", "우", "정면", "이면(裏面)", "상", "하", "상방", "하방" 등의 용어가 이용되고 있는 경우, 이들은, 설명을 의도한 것이며, 반드시 영구히 이 상대 위치이다, 라는 의미는 아니다. 또, "층"이라는 말은, 평면도로 하여 관찰했을 때에, 전체 면에 형성되어 있는 형상의 구조에 더하여, 일부에 형성되어 있는 형상의 구조도 포함된다. "A 또는 B"는, A와 B 중 어느 일방을 포함하고 있으면 되고, 양방 모두 포함하고 있어도 된다.
본 명세서에 있어서, "공정"이라는 말은, 독립적인 공정뿐만 아니라, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우이더라도 그 공정의 소기의 작용이 달성되면, 본 용어에 포함된다. 또, "~"를 이용하여 나타난 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 각각 최솟값 및 최댓값으로서 포함하는 범위를 나타낸다.
본 명세서에 있어서 조성물 중의 각 성분의 함유량은, 조성물 중에 각 성분에 해당하는 물질이 복수 존재하는 경우, 특별히 설명하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 당해 복수의 물질의 합계량을 의미한다. 또, 예시 재료는 특별히 설명하지 않는 한 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 또, 본 명세서 중에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 소정 단계의 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 다른 단계의 수치 범위의 상한값 또는 하한값으로 치환해도 된다. 또, 본 명세서 중에 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 그 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다.
[캐리어 부착 구리층]
도 1은 본 실시형태에 관한 캐리어 부착 구리층을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이 도면에 나타내는 캐리어 부착 구리층(5)은, 무전해 구리 도금에 의하여 형성된 구리층(1)과, 구리층(1)에 대하여 박리 가능하게 마련되어 있는 캐리어(2)를 구비한다. 본 실시형태에 있어서, 캐리어 부착 구리층(5)은, 후술하는 절연 재료층(6)에 구리층(1)을 전사하는 데 사용된다 (도 2 참조).
(구리층)
구리층(1)은, 무전해 도금에 의하여 형성된 구리층(무전해 구리 도금층)이다. 무전해 구리 도금층은, 주성분인 구리 외에, 니켈, 인, 붕소 및 팔라듐 등을 함유할 수 있다. 구리층(1)이 무전해 구리 도금에 의하여 형성된 것이라는 것은, 구리층(1)의 원소 분석에 의하여 확인할 수 있다.
구리층(1)의 두께는 바람직하게는 20nm~200nm이며, 보다 바람직하게는 40nm~200nm이고, 더 바람직하게는 60nm~200nm이다. 구리층(1)의 두께가 20nm 이상임으로써, 배선 기판의 제조 프로세스에 있어서 전해 구리 도금의 시드층으로서의 역할을 충분히 할 수 있는 경향이 있다. 한편, 두께가 200nm 이하임으로써, 배선 기판의 제조 프로세스에 있어서 구리층(1)의 에칭양이 적어도 되어, 단면 치수의 편차가 작은 미세 배선을 안정적으로 형성할 수 있는 경향이 있다.
(캐리어)
캐리어(2)는, 구리층(1)에 대하여 박리 가능하게 마련되어 있다. 캐리어(2)는 특별히 한정되지 않지만, 가요성이 있는 필름이 바람직하다. 캐리어(2)의 구체예로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 실리콘 필름을 들 수 있다. 캐리어(2)의 두께는, 0.2mm~2.0mm의 범위인 것이 바람직하다. 두께가 0.2mm 이상임으로써 핸들링이 양호해지는 경향이 있고, 한편, 2.0mm 이하임으로써 재료비를 억제할 수 있는 경향이 있다.
캐리어(2)의 형상은, 예를 들면, 웨이퍼상(대략 원형)이어도 되고, 패널상(직사각형 또는 정사각형)이어도 된다. 웨이퍼상인 경우, 그 직경은, 예를 들면, 200~450mm이고, 200mm, 300mm 또는 450mm여도 된다. 패널상인 경우, 그 한 변의 길이는, 예를 들면, 300~700mm이면 된다.
[캐리어 부착 구리층의 제조 방법]
캐리어 부착 구리층(5)은 캐리어(2)의 표면 상에, 무전해 구리 도금에 의하여 구리층(1)을 형성하는 공정을 거쳐 제조된다. 이하, 구리층(1)의 형성 방법에 대하여 설명한다.
캐리어(2)의 표면에 팔라듐(무전해 구리 도금의 촉매)을 흡착시키는 공정에 앞서, 이하의 공정을 실시한다. 먼저, 캐리어(2)의 표면을 전처리액으로 세정한다. 전처리액은 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨을 포함하는 시판 중인 알칼리성 전처리액이면 된다. 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨의 농도는, 예를 들면, 1%~30%이다. 전처리액에 캐리어(2)를 침지하는 시간은, 예를 들면, 1분~60분이다. 침지 온도는, 예를 들면, 25℃~80℃이다. 전처리한 후, 여분의 전처리액을 제거하기 위하여, 수돗물, 순수, 초순수 또는 유기 용제로 캐리어(2)를 세정해도 된다.
전처리액 제거 후, 캐리어(2)의 표면의 알칼리 이온을 제거하기 위하여, 산성 수용액으로 침지 세정한다. 산성 수용액으로서, 예를 들면, 농도 1%~20%의 황산 수용액을 사용한다. 침지 시간은, 예를 들면, 1분~60분이다. 침지 후, 산성 수용액을 제거하기 위하여, 수돗물, 순수, 초순수 또는 유기 용제로 캐리어(2)를 세정해도 된다.
침지 세정 후의 캐리어(2)의 표면에 팔라듐을 부착시킨다. 예를 들면, 시판 중인 팔라듐-주석 콜로이드 용액, 팔라듐 이온을 포함하는 수용액, 팔라듐 이온 현탁액을 사용하면 된다. 이들 중, 팔라듐 이온을 포함하는 수용액이, 캐리어(2)의 표면에 효과적으로 팔라듐을 흡착할 수 있는 점에서 바람직하다. 이 수용액에 캐리어(2)를 침지할 때, 수용액의 온도는, 예를 들면, 25℃~80℃이고, 침지 시간은, 예를 들면, 1분~60분이다. 팔라듐 이온을 흡착시킨 후, 여분의 팔라듐 이온을 제거하기 위하여, 수돗물, 순수, 초순수 또는 유기 용제로 캐리어(2)를 세정해도 된다.
팔라듐 이온 흡착 후, 팔라듐 이온을 촉매로서 작용시키기 위한 활성화를 행한다. 팔라듐 이온을 활성화시키는 시약은 시판 중인 활성화제(활성화 처리액)여도 된다. 예를 들면, 활성화제에 캐리어(2)를 침지함으로써 팔라듐 이온을 활성화할 수 있다. 활성화제의 온도는, 예를 들면, 25℃~80℃이고, 침지 시간은, 예를 들면, 1분~60분이다. 팔라듐 이온의 활성화 후, 여분의 활성화제를 제거하기 위하여, 수돗물, 순수, 초순수 또는 유기 용제로 캐리어(2)를 세정해도 된다.
이어서, 무전해 구리 도금에 의하여 캐리어(2)의 표면에 구리층(1)을 형성한다. 이로써, 캐리어 부착 구리층(5)이 얻어진다. 무전해 구리 도금으로서는, 무전해 순동 도금(순도 99질량% 이상), 무전해 구리 니켈 인 도금(니켈 함유율: 1질량%~10질량%, 인 함유량: 1질량%~13질량%) 등을 들 수 있다. 양호한 시그널 인티그리티를 확보할 수 있는 관점에서, 비자성 무전해 구리 도금이 바람직하다. 무전해 구리 도금액은 시판 중인 도금액이어도 되고, 예를 들면, 무전해 구리 도금액(주식회사 우에무라 고교제, 상품명 "슬컵")을 사용할 수 있다. 무전해 구리 도금은, 25℃~60℃의 무전해 구리 도금액 중에서 실시된다. 무전해 구리 도금 후, 여분의 도금액을 제거하기 위하여, 수돗물, 순수, 초순수 또는 유기 용제로 캐리어 부착 구리층(5)을 세정해도 된다.
또한, 캐리어(2)의 표면에 구리층(1)을 형성하기 어려운 경우, 캐리어(2)에 대하여 사전에 표면 처리를 실시해도 된다. 표면 처리의 방법으로서, 산소 플라즈마, 아르곤 플라즈마, 질소 플라즈마 또는 자외선-오존 등에 의한 개질을 들 수 있다.
[적층판]
도 2는, 본 실시형태에 관한 적층판을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이 도면에 나타내는 적층판(10)은, 절연 재료층(6)과, 절연 재료층(6)의 표면 상에 마련된 구리층(1)을 구비한다. 적층판(10)은, 캐리어 부착 구리층(5)의 구리층(1)을 절연 재료층(6)의 표면에 첩부하는 공정과, 구리층(1)으로부터 캐리어(2)를 박리하는 공정을 포함한다. 즉, 적층판(10)은, 캐리어 부착 구리층(5)의 구리층(1)을 절연 재료층(6)의 표면에 전사함으로써 얻어지는 것이다.
캐리어 부착 구리층(5)의 구리층(1)을 절연 재료층(6)에 첩부하는 방법으로서, 대기압 프레스, 진공 프레스, 진공 래미네이트, 롤 래미네이트, 진공 롤 래미네이트 등을 들 수 있다. 이들 중, 큰 면적을 일괄적으로 첩합할 수 있는 점에서 진공 프레스가 바람직하다. 이들 방법으로 절연 재료층(6)에 첩부된 구리층(1)은, 캐리어(2)에 대한 것보다, 절연 재료층(6)에 대하여 높은 밀착성을 갖는다. 이 때문에, 캐리어(2)는 구리층(1)으로부터, 예를 들면, 손으로 용이하게 박리할 수 있다.
(절연 재료층)
절연 재료층(6)은, 예를 들면, 열경화성 절연 재료로 구성되어 있다. 열경화성 절연 재료로서, 액상 또는 필름상인 것을 들 수 있고, 막두께 평탄성과 비용의 관점에서, 필름상의 열경화성 절연 재료가 바람직하다. 또, 미세한 배선을 형성할 수 있는 점에서, 열경화성 절연 재료는, 평균 입경 500nm 이하(보다 바람직하게는 50~200nm)의 필러를 함유하는 것이 바람직하다. 열경화성 절연 재료의 필러 함유량은, 필러를 제외한 열경화성 절연 재료 질량 100질량부에 대하여 0질량부 초과 70질량부 이하가 바람직하고, 0질량부 초과 50질량부 이하가 보다 바람직하다.
필름상의 열경화성 절연 재료를 사용하는 경우, 40℃~250℃에서 프레스 가능한 열경화성 절연 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 진공 프레스 가능한 온도가 40℃ 이상인 열경화성 절연 필름은 상온(약 25℃)에서의 적당한 강도의 택을 갖고 있으며, 취급성이 양호한 경향이 있다. 한편, 이 온도가 250℃ 이하인 열경화성 절연 필름은 래미네이트 후에 휨을 억제할 수 있는 경향이 있다.
절연 재료층(6)의 경화 후의 열팽창 계수는, 휨 억제의 관점에서 80×10-6/K 이하인 것이 바람직하고, 고신뢰성이 얻어지는 점에서 70×10-6/K 이하인 것이 보다 바람직하다. 또, 절연 재료층(6)의 응력 완화성, 고정밀 패턴이 얻어지는 점에서 50×10-6/K 이상인 것이 바람직하다.
절연 재료층(6)의 두께는, 50μm 이하인 것이 바람직하고, 40μm 이하인 것이 보다 바람직하며, 30μm 이하인 것이 더 바람직하다. 절연 재료층(6)의 두께가 상기 범위 내이면, 예를 들면, 미세한 원형 또는 타원형으로 이루어지는 개구부(H1)를 양호하게 형성하기 쉽다. 절연 재료층(6)의 두께는, 절연 신뢰성의 관점에서 1μm 이상인 것이 바람직하다.
[배선 기판의 제조 방법]
도면을 참조하면서, 본 실시형태에 관한 배선 기판의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 5의 (c)에 나타내는 배선 기판(20)은 이하의 공정을 거쳐 제조된다.
(1) 구리층(1)과, 절연 재료층(6)과, 지지 기판(7)을 이 순서로 구비하는 적층판(11)을 준비하는 공정(도 3의 (a) 참조)
적층판(11)은, 구리층(1)과 절연 재료층(6)을 구비하는 적층판(10)을 먼저 준비하고, 적층판(10)에 지지 기판(7)을 적층시킴으로써 제작해도 되며, 절연 재료층(6)과 지지 기판(7)을 구비하는 적층판을 먼저 준비하고, 이 적층판에 구리층(1)을 캐리어 부착 구리층(5)으로부터 전사함으로써 제작해도 된다. 지지 기판(7)으로서, 예를 들면, 구리 피복 적층판을 사용할 수 있고, 그 표면에 구리층(7a)을 갖는다.
(2) 구리층(1) 및 절연 재료층(6)을 관통하여 지지 기판(7)의 표면(구리층(7a))에까지 도달하는 개구부(H1)(제1 개구부)를 형성하는 공정(도 3의 (b) 참조).
개구부(H1)는, 예를 들면, 레이저의 조사에 의하여 형성할 수 있다. 개구부(H1)에 잔사가 확인되는 경우는, (2)의 공정 후에 디스미어 처리를 실시하면 된다.
(3) 개구부(H1)의 측벽의 표면에, 무전해 구리 도금에 의하여 시드층(8)을 형성하는 공정(도 3의 (c) 참조).
시드층(8)은, 구리층(1)과 함께, 이하의 (5)의 공정에 있어서 전해 도금을 실시하기 위한 시드층을 구성한다.
(4) 구리층(1)의 표면 상에, 개구부(H1)에 연통하는 개구부(H2)(제2 개구부)와, 구리층(1)의 표면에까지 도달하는 복수의 홈부(G)를 갖는 레지스트 패턴(12)을 형성하는 공정(도 4의 (a) 참조).
(5) 전해 구리 도금에 의하여 개구부(H2) 및 홈부(G)에 구리를 포함하는 도전재를 충전하는 공정(도 4의 (b) 참조).
전해 구리 도금에 의하여 홈부(G)에 구리를 포함하는 도전재가 충전됨으로써, 미세 배선의 일부를 구성하는 도전부(9a)가 형성된다. 전해 구리 도금에 의하여 개구부(H1, H2)에 구리를 포함하는 도전재가 충전됨으로써, 도전부(9b)(층간의 도통부의 일부)가 형성된다.
(6) 레지스트 패턴(12)을 박리하는 공정(도 4의 (c) 참조).
(7) 레지스트 패턴(12)의 박리에 의하여 노출된 구리층(1)을 제거하는 공정(도 5의 (a) 참조).
구리층(1)의 불요 부분을 예를 들면, 에칭으로 제거함으로써, 도전부(9a)와, 구리층(1)의 잔존부에 의하여 미세 배선이 구성된다.
(8) 구리층(7a)의 표면 및 미세 배선을 덮도록 절연 재료층(15)을 형성하는 공정(도 5의 (b) 참조).
(9) 절연 재료층(15)에 도전부(9b)에까지 도달하는 개구부(H3)(제3 개구부)를 형성하는 공정(도 5의 (c) 참조).
개구부(H1, H2, H3)에 의하여 바이어 홀이 형성된다. 바이어 홀에 도전재를 충전함과 함께 표면의 마무리 가공 등을 거쳐 배선 기판이 완성된다.
이상, 본 개시의 실시형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는, 미세 배선과, 이것을 덮고 있는 절연 재료층(15)에 의하여 구성되는 배선층이 1층인 배선 기판의 제조 방법에 대하여 예시했지만, 복수의 배선층을 갖는 배선 기판을 제조해도 된다. 다층화된 배선층은, 상술한 (9)의 공정 후, (1)의 공정에 있어서 적층판(11) 대신에 적층판(10)을 사용하고, (2)~(9)의 일련의 공정을 1회 이상 실시함으로써 제조할 수 있다.
실시예
이하, 본 개시에 대하여 실시예에 근거하여 설명한다. 또한, 본 발명의 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1A]
<캐리어 부착 구리층의 제작>
캐리어로서의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(G2-16, 데이진 주식회사제, 상품명, 두께: 16μｍ, 이하 "캐리어"라고 한다.)의 표면 상에, 무전해 구리 도금층을 다음과 같이 하여 형성했다. 먼저, 산성 클리너(주식회사 우에무라 고교제, 상품명: MCD)에 40℃에서 5분간에 걸쳐 캐리어를 침지했다. 그 후, 40℃의 순수에 1분간에 걸쳐 캐리어를 침지했다. 다음으로, 10% 황산 수용액에 25℃에서 1분간에 걸쳐 캐리어를 침지했다. 그 후, 1분간에 걸쳐 25℃의 순수로 캐리어를 유수(流水) 세정했다. 다음으로, 프리딥 용액(주식회사 우에무라 고교제, 상품명: MDP)에 25℃에서 1분간에 걸쳐 캐리어를 침지했다. 다음으로, 액티베이터 용액(주식회사 우에무라 고교제, 상품명: MAT)에 40℃에서 5분간에 걸쳐 캐리어를 침지했다. 그 후, 1분간에 걸쳐 25℃의 순수로 캐리어를 유수 세정했다. 다음으로, 리듀서 용액(주식회사 우에무라 고교제, 상품명: MAB)에 35℃에서 3분간에 걸쳐 캐리어를 침지했다. 그 후, 1분간에 걸쳐 25℃의 순수로 캐리어를 유수 세정했다. 다음으로, 액셀레이터 용액(주식회사 우에무라 고교제, 상품명: MEL)에 25℃에서 1분간에 걸쳐 캐리어를 침지했다. 그 후, 무전해 구리 도금 용액(주식회사 우에무라 고교제, 상품명: PEAV2)에 36℃에서 5분간에 걸쳐 캐리어를 침지했다. 이로써 캐리어의 표면에 구리층을 석출시켰다. 이들 공정을 거쳐 얻어진 캐리어 부착 구리층을 순수에 1분간에 걸쳐 침지한 후, 85℃의 핫플레이트에서 5분간에 걸쳐 건조시켰다.
[실시예 2A]
무전해 구리 도금 용액에 침지하는 시간을 5분으로 하는 대신에, 10분으로 한 것 이외에는, 실시예 1A와 동일하게 하여 캐리어 부착 구리층을 제작했다.
[실시예 3A]
무전해 구리 도금 용액에 침지하는 시간을 5분으로 하는 대신에, 20분으로 한 것 이외에는, 실시예 1A와 동일하게 하여 캐리어 부착 구리층을 제작했다.
[실시예 4A]
무전해 구리 도금 용액에 침지하는 시간을 5분으로 하는 대신에, 40분으로 한 것 이외에는, 실시예 1A와 동일하게 하여 캐리어 부착 구리층을 제작했다.
<구리층의 두께의 측정>
실시예 1A~4A에 관한 캐리어 부착 구리층에 있어서의 구리층(무전해 구리 도금층)의 두께를, 주사형 전자 현미경(히타치 하이테크사제, Regulus 8930)에 의한 단면 관찰에 의하여 측정했다. 표 1에 결과를 나타낸다.
[표 1]
[실시예 1B]
<열경화성 수지 필름의 제작>
먼저, 이하의 성분을 사용하여 열경화성 수지 조성물을 조제했다.
·바이페닐아랄킬형 에폭시 수지(닛폰 가야쿠 주식회사제, 상품명: NC-3000H): 70질량부
·경화제: 분자 주쇄 중에 설폰기를 갖고, 산성 치환기와 불포화 N-치환 말레이미드기를 갖는 경화제: 30질량부
이 경화제는 이하와 같이 하여 합성했다. 즉, 온도계, 교반 장치 및 환류 냉각관을 갖는 반응기(용적 2리터)에 이하의 화합물을 넣고, 140도에서 5시간에 걸쳐 반응시켰다. 또한, 반응기로서, 가열 및 냉각이 가능하며 또한 수분 정량기를 구비하는 것을 사용했다.
비스(4-아미노페닐)설폰: 26.40g
2,2'-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]프로페인: 484.50g
p-아미노벤조산: 29.10g
다이메틸아세트아마이드: 360.00g
·무기 필러 성분: 실리카 필러(평균 입경: 50nm, 바이닐실레인으로 실레인 커플링 처리가 실시된 것)
수지분의 합계 질량을 기준으로 하여 30질량%가 되도록 실리카 필러를 배합했다. 동적 광산란식 나노트랙 입도 분포계 "UPA-EX150"(닛키소 주식회사제), 및 레이저 회절 산란식 마이크로트랙 입도 분포계 "MT-3100"(닛키소 주식회사제)을 이용하여 실리카 필러의 입도 분포를 측정하여, 최대 입경이 1μm 이하로 되어 있는 것을 확인했다.
상기 조성의 열경화성 수지 조성물의 용액을 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(G2-16, 데이진 주식회사제, 상품명, 두께: 16μm, 이하, "PET 필름"이라고 한다.)의 표면 상에 도포했다. 열풍 대류식 건조기를 이용하여 100℃에서 약 10분간에 걸쳐 도막을 건조시켰다. PET 필름 상에, 두께 10μｍ의 열경화성 수지 필름을 형성했다.
<적층판의 제작>
지지 기판으로서, 유리 클로스가 들어간 배선 기판(사이즈: 사방 200mm, 두께 1.5mm)을 준비했다. 이 지지 기판은, 표면에 두께 20μｍ의 구리층이 형성된 것이었다. 지지 기판, 열경화성 수지 필름(절연 재료층) 및 실시예 1A에 관한 캐리어 부착 구리층의 순서로 탑재하고, 프레스식 진공 래미네이터(MVLP-500, 주식회사 메이키 세이사쿠쇼제)를 이용하여 프레스했다. 프레스 조건은, 프레스 열판 온도 70℃, 진공 배기 시간 20초, 래미네이팅 프레스 시간 40초, 기압 4kPa 이하, 압착 압력 0.5MPa로 했다. 이어서, 프레스기를 이용하여, 추가 프레스를 행했다. 프레스 조건은, 프레스 시간 0~60분 사이에서 220℃까지 승온, 프레스 시간 60~190분 사이에서 220℃를 유지, 프레스 시간 190~220분 사이에서 25℃까지 강온했다. 프레스 압력 2.0MPa, 기압 4kPa로 했다. 프레스 가공 후, 캐리어를 구리층으로부터 박리했다.
<배선판의 제작>
레이저 가공기(제품명: LC-2K21, 비아 메카닉스제)를 이용하여, 비아 가공을 실시함으로써, 배선 기판의 표면에까지 도달하는 제1 개구부를 마련했다. 비아 가공 조건은, 애퍼처 직경의 직경 6.5mm, 출력 6.3W, 펄스 피치 20μｍ×3회, 버스트 모드로 했다. 이 개구부의 측벽의 표면에 무전해 도금에 의하여 구리층(시드층)을 형성했다. 무전해 도금은, 캐리어 표면에 무전해 구리 도금층을 형성했을 때와 동일 수법으로 실시했다.
진공 래미네이터(닛코·머티리얼즈 주식회사제, V-160)를 이용하여, 실시예 1A에 관한 구리층(두께: 60nm)의 표면 상에 배선 형성용 레지스트(쇼와 덴코 머티리얼즈 주식회사제, RY-5107UT)를 진공 래미네이팅했다. 래미네이팅 온도는 110℃, 래미네이팅 시간은 60초, 래미네이팅 압력은 0.5MPa로 했다.
진공 래미네이팅 후, 1일 방치하고, i선 스테퍼 노광기(제품명: S6CK형 노광기, 렌즈: ASC3(Ck), 주식회사 서마 프레시전제)를 이용하여, 배선 형성용 레지스트를 노광했다. 노광량은 140mJ/cm2, 포커스는 -15μm로 했다. 노광 후, 1일 방치하고, 배선 형성용 레지스트의 보호 필름을 박리하여, 스프레이 현상기(미카사 주식회사제, AD-3000)를 이용하여 현상했다. 현상액으로서, 1.0% 탄산 나트륨 수용액을 사용했다. 현상 온도는 30℃, 스프레이압은 0.14MPa로 했다. 이로써, 이하의 L/S(라인/스페이스)의 배선을 형성하기 위한 레지스트 패턴을 실시예 1A에 관한 구리층 상에 형성했다.
·L/S=100μm/100μm(배선의 수: 10개)
·L/S=80μm/80μm(배선의 수: 10개)
·L/S=30μm/30μm(배선의 수: 10개)
·L/S=10μm/10μm(배선의 수: 10개)
·L/S=1μm/1μm(배선의 수: 10개)
또한, 배선 형성용 레지스트에는 제1 개구부에 연통하는 제2 개구부도 마련했다.
클리너(오쿠노 세이야쿠 고교 주식회사제, 상품명: ICP 클린 S-135)의 100mL/L 수용액에 50℃에서 1분간에 걸쳐 적층판을 침지한 후, 순수에 50℃에서 1분간 침지했다. 이어서, 적층판을, 순수에 25℃에서 1분간 침지한 후, 10% 황산 수용액에 25℃에서 1분간 침지했다. 이어서, 이하와 같이 하여 적층판에 대하여 전해 구리 도금을 실시했다. 황산 구리 5수화물의 120g/L, 96% 황산 220g/L의 수용액 7.3L에, 염산을 0.25mL, 오쿠노 세이야쿠 고교 주식회사제의 상품명: 톱 루치나 GT-3을 10mL, 오쿠노 세이야쿠 고교 주식회사제의 상품명: 톱 루치나 GT-2를 1mL 더하여 수용액을 조제했다. 이 수용액을 사용하여, 이하의 조건에서 적층판의 표면에 전해 도금을 실시했다. 실시예 1A에 관한 구리층을 시드층으로서 이용했다. 그 후, 순수에 25℃에서 5분간에 걸쳐 적층판을 침지한 후, 80℃의 핫플레이트로 5분간 건조시켰다.
·온도: 25℃
·전류 밀도: 1.5A/dm2
·시간: 10분간
스프레이 현상기(미카사 주식회사제, AD-3000)를 이용하여, 배선 형성용 레지스트를 박리했다. 박리액으로서, 2.38% TMAH 수용액을 사용하고, 박리 온도는 40℃, 스프레이 압력은 0.2MPa로 했다.
레지스트의 박리에 의하여 노출된, 실시예 1A에 관한 구리층(시드층)을 제거했다. 이 구리층을 제거하기 위하여, 이하의 조성의 수용액을 조제했다.
에칭액(주식회사 JCU제, SAC-700W3C): 5용량%
98% 황산: 4용량%
35% 과산화수소수: 5용량%
황산 구리·5수화물: 30g/L
이 수용액에 35℃에서 1분간에 걸쳐 배선 기판을 침지했다. 구리층의 불요 부분의 제거에 의하여, 실시예 1B에 관한 배선 기판을 얻었다(도 5의 (a) 참조). 그 후, 순수에 25℃에서 5분간에 걸쳐 배선 기판을 침지한 후, 80℃의 핫플레이트로 5분간 건조시켰다.
[실시예 2B~4B]
실시예 1A에 관한 캐리어 부착 구리층을 사용하는 대신에, 실시예 2A~4A에 관한 캐리어 부착 구리층을 각각 사용한 것 이외에는, 실시예 1B와 동일하게 하여 실시예 2B~4B에 관한 배선판을 각각 제작했다.
[비교예 1~3]
3종류의 캐리어 부착 구리박(미쓰이 긴조쿠 고교 주식회사제)을 준비했다. 구리박은 모두, 압연 구리박에 의하여 형성된 것이고, 두께는 이하와 같았다.
·비교예 1의 구리박의 두께: 5μｍ
·비교예 2의 구리박의 두께: 10μｍ
·비교예 3의 구리박의 두께: 20μｍ
실시예 1A에 관한 캐리어 부착 구리층의 구리층(무전해 구리 도금층)을 사용하는 대신에, 비교예 1~3에 관한 캐리어 부착 구리박의 구리박을 각각 사용한 것 이외에는, 실시예 1B와 동일하게 하여 실시예 1~3에 관한 배선판을 각각 제작했다.
<배선 성형성의 평가>
시드층을 제거하기 전후에 있어서, 실시예 및 비교예에 관한 배선의 단면적을 현미경 화상에 근거하여 배선 성형성을 평가했다. 즉, 시드층을 제거하기 전후에 있어서, L/S=100μｍ/100μｍ의 10개의 배선의 단면적의 평균값을 구했다. L/S=80μｍ/80μｍ, 30μｍ/30μｍ, 10μｍ/10μｍ, 1μｍ/1μｍ의 각각의 10개의 배선에 대해서도 동일하게 하여 단면적의 평균값을 구했다. 이하의 기준에 근거하여 배선의 형성성을 평가했다. 표 2에 결과를 나타낸다.
A: 시드층 제거 전후에 있어서의 단면적 평균값의 변화율이 5% 미만이다.
B: 시드층 제거 전후에 있어서의 단면적 평균값의 변화율이 5% 이상 10% 미만이다.
C: 시드층 제거 전후에 있어서의 단면적 평균값의 변화율이 10% 이상이다.
[표 2]
<미세 배선의 신뢰성의 평가>
배선 형성 후의 기판을 온도 사이클 시험에 제공했다. 즉, 시험 장치(에스펙 주식회사제)에 기판을 투입하고, 이하의 조건에서 시험을 행했다.
·온도: -65℃~150℃
·유지 시간: 15분
·1000사이클
상기 시험 후의 배선 단면의 시드층과 전해 도금층의 계면을 전계 방출형 주사형 전자 현미경(FE-SEM, 주식회사 히타치 하이테크제, Regulus8230)으로 분석하여, 상기 계면에 있어서의 박리의 유무를 확인했다. 이하의 기준에 근거하여 미세 배선의 신뢰성을 평가했다. 표 3에 결과를 나타낸다.
A: 10개의 배선 모두에 있어서 박리가 확인되지 않는다.
B: 10개의 배선 중 1~3개의 배선에 있어서 박리가 확인된다.
C: 10개의 배선 중, 4개 이상의 배선에 있어서 박리가 확인된다.
[표 3]
본 개시에 의하면, 우수한 신뢰성을 갖는 배선 기판의 제조 방법이 제공된다. 또, 본 개시에 의하면, 이 제조 방법에 적용할 수 있는 적층판 및 그 제조 방법, 및 캐리어 부착 구리층이 제공된다.
1…구리층
2…캐리어
5…캐리어 부착 구리층
6, 15…절연 재료층
7…지지 기판
8…시드층
9a, 9b…도전부
10, 11…적층판
12…레지스트 패턴
G…홈부
H1…개구부(제1 개구부)
H2…개구부(제2 개구부)
H3…개구부
2…캐리어
5…캐리어 부착 구리층
6, 15…절연 재료층
7…지지 기판
8…시드층
9a, 9b…도전부
10, 11…적층판
12…레지스트 패턴
G…홈부
H1…개구부(제1 개구부)
H2…개구부(제2 개구부)
H3…개구부
Claims (7)
- (A1) 절연 재료층과, 상기 절연 재료층의 표면 상에 마련된 구리층을 구비하고, 상기 구리층이 무전해 구리 도금층인 적층판을 준비하는 공정과,
(A2) 상기 구리층의 표면 상에, 상기 구리층의 표면에까지 도달하는 홈부를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
(A3) 전해 구리 도금에 의하여, 구리를 포함하는 도전재를 상기 홈부에 충전하는 공정을 포함하는, 배선 기판의 제조 방법. - (B1) 지지 기판과, 절연 재료층과, 구리층을 이 순서로 구비하고, 상기 구리층이 무전해 구리 도금층인 적층판을 준비하는 공정과,
(B2) 상기 구리층 및 상기 절연 재료층을 관통하여 상기 지지 기판의 표면에까지 도달하는 제1 개구부를 형성하는 공정과,
(B3) 상기 제1 개구부의 측벽의 표면 상에, 무전해 구리 도금에 의하여 시드층을 형성하는 공정과,
(B4) 상기 구리층의 표면 상에, 상기 제1 개구부에 연통하는 제2 개구부를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
(B5) 전해 구리 도금에 의하여, 구리를 포함하는 도전재를 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부에 충전하는 공정을 포함하는, 배선 기판의 제조 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 구리층의 두께가 20nm~200nm인, 배선 기판의 제조 방법. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적층판이,
(b1) 상기 구리층과, 상기 구리층을 지지하는 캐리어를 구비하는 캐리어 부착 구리층을 준비하는 공정과,
(b2) 상기 구리층을 상기 절연 재료층의 표면에 첩부하는 공정과,
(b3) 상기 구리층으로부터 상기 캐리어를 박리하는 공정을 거쳐 준비되는, 배선 기판의 제조 방법. - 무전해 구리 도금에 의하여 형성된 구리층과, 상기 구리층에 대하여 박리 가능하게 마련되어 있는 캐리어를 구비하는 캐리어 부착 구리층을 준비하는 공정과,
상기 구리층을 절연 재료층의 표면에 첩부하는 공정과,
상기 구리층으로부터 상기 캐리어를 박리하는 공정을 포함하는, 적층판의 제조 방법. - 절연 재료층과,
상기 절연 재료층의 표면 상에 마련된 구리층을 구비하고,
상기 구리층이 무전해 구리 도금층인, 적층판. - 무전해 구리 도금에 의하여 형성된 구리층과,
상기 구리층에 대하여 박리 가능하게 마련되어 있는 캐리어를 구비하는, 캐리어 부착 구리층.
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