KR20230172617A - 캐리어를 구비한 구리박 - Google Patents

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KR20230172617A
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copper foil
copper
ultra
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KR1020237042770A
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린타로 이시이
다케노리 야나이
요시노리 마츠우라
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미쓰이금속광업주식회사
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Abstract

350℃ 이상의 고온에서 장시간 가열된 후에 있어서도, 안정된 박리성을 유지하는 것이 가능한, 캐리어를 구비한 극박 구리박이 제공된다. 이 캐리어를 구비한 극박 구리박은, 유리 또는 세라믹스로 구성되는 캐리어와, 캐리어 상에 마련되고, Cu, Ti, Al, Nb, Zr, Cr, W, Ta, Co, Ag, Ni, In, Sn, Zn, Ga 및 Mo로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속으로 구성되는 중간층과, 중간층 상에 마련되고, 탄소층 및 금속 산화물층을 포함하거나, 또는 금속 산화물 및 탄소를 포함하는 박리층과, 박리층 상에 마련되는 극박 구리층을 구비한 것이다.

Description

캐리어를 구비한 구리박 {COPPER FOIL WITH CARRIER}
본 발명은, 캐리어를 구비한 구리박에 관한 것이다.
근년, 프린트 배선판의 실장 밀도를 높여 소형화하기 위해, 프린트 배선판의 다층화가 널리 행해지게 되어 오고 있다. 이러한 다층 프린트 배선판은, 휴대용 전자 기기의 대부분에서, 경량화나 소형화를 목적으로 하여 이용되고 있다. 그리고 이 다층 프린트 배선판에는, 층간 절연층의 가일층의 두께의 저감, 및 배선판으로서의 더한층의 경량화가 요구되고 있다.
이러한 요구를 충족시키는 기술로서, 코어리스 빌드업법을 사용한 다층 프린트 배선판의 제조 방법이 채용되어 있다. 코어리스 빌드업법이란, 이른바 코어 기판을 사용하지 않고, 절연층과 배선층을 교대로 적층(빌드업)하여 다층화하는 방법이다. 코어리스 빌드업법에 있어서는, 지지체와 다층 프린트 배선판의 박리를 용이하게 행할 수 있도록, 캐리어를 구비한 구리박을 사용하는 것이 제안되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2005-101137호 공보)에는, 캐리어를 구비한 구리박의 캐리어면에 절연 수지층을 첩부하여 지지체로 하고, 캐리어를 구비한 구리박의 극박 구리층측에 포토레지스트 가공, 패턴 전해 구리 도금, 레지스트 제거 등의 공정에 의해 제1 배선 도체를 형성한 후, 절연 재료를 적층하여 열프레스 가공을 행하거나 하여 빌드업 배선층을 형성하고, 캐리어를 구비한 지지 기판을 박리하고, 극박 구리층을 제거하는 것을 포함하는, 반도체 소자 탑재용 패키지 기판의 제조 방법이 개시되어 있다.
이러한 다층 프린트 배선판의 제조 공정에 있어서는, 절연 재료를 적층할 때마다 열프레스 가공을 행하기 때문에, 캐리어를 구비한 구리박에는 고온에서 장시간 가열되게 된다. 또한, 이 열프레스 가공의 가열 온도는 적층되는 절연 재료의 경화 온도에 의존하기 때문에, 그 온도는 절연 재료의 종류에 따라 다르며, 예를 들어 160 내지 400℃로 폭 넓다. 이 점에서, 열프레스 가공의 가열 온도가 고온이 될수록, 박리 강도가 상승하여 박리성을 잃게 되는 것이 알려져 있다.
가열에 수반되는 박리 강도의 상승에 대처 가능한 캐리어를 구비한 구리박이 몇 가지 제안되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 2(일본 특허 공개 제2007-307767호 공보)에는, 캐리어, 접합 계면층으로서의 탄소층, 및 구리박을 차례로 구비한 캐리어를 구비한 구리박이 개시되어 있고, 180℃를 초과하는 고온에서 가열된 후라도 용이하게 캐리어박과 구리박의 박리가 가능해진다고 되어 있다. 또한, 특허문헌 3(일본 특허 공개 제2006-22406호 공보)에는, 캐리어의 표면에, 크롬층 등의 박리층과, 니켈층 등의 확산 방지층과, 전기 구리 도금층을 이 순서로 적층하여 이루어지는 캐리어를 구비한 구리박이 개시되어 있고, 고온에서 캐스팅 또는 열압착하여 제조되는 동장 적층판으로부터 캐리어박을 용이하게 박리할 수 있다고 되어 있다.
그런데, 캐리어를 구비한 구리박에 있어서의 극박 구리층의 두께의 가일층의 저감을 실현하기 위해, 스퍼터링 등의 물리 기상 퇴적(PVD)법에 의해 극박 구리층을 형성하는 것도 최근 제안되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 4(국제 공개 제2017/150283호)에는, 캐리어, 박리층, 반사 방지층, 극박 구리층을 차례로 구비한 캐리어를 구비한 구리박이 개시되어 있고, 박리층, 반사 방지층 및 극박 구리층을 스퍼터링으로 형성하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 5(국제 공개 제2017/150284호)에는, 캐리어, 중간층(예를 들어, 밀착 금속층 및 박리 보조층), 박리층 및 극박 구리층을 구비한 캐리어를 구비한 구리박이 개시되어 있고, 중간층, 박리층 및 극박 구리층을 스퍼터링으로 형성하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 3 및 4의 어느 경우든, 박리층은 탄소층인 것이 바람직하다고 되어 있다.
일본 특허 공개 제2005-101137호 공보 일본 특허 공개 제2007-307767호 공보 일본 특허 공개 제2006-22406호 공보 국제 공개 제2017/150283호 국제 공개 제2017/150284호
그러나 특허문헌 2, 4 및 5에 개시된 바와 같은 접합 계면층 내지 박리층으로서 탄소층을 포함하는 캐리어를 구비한 구리박은, 180℃ 정도의 고온에서는 박리 강도가 낮은 레벨로 안정되기는 하지만, 더한층의 고온(예를 들어, 350℃)에서 가열된 후에 있어서는 박리 강도가 과도하게 증가한다고 하는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 3에 개시되는 캐리어를 구비한 구리박은, 박리 강도가 크롬의 부착량에 크게 영향을 받는 것이 명시되어 있어, 박리 강도를 안정적으로 제어하는 것은 곤란하다. 이와 같이, 종래의 캐리어를 구비한 구리박은, 350℃ 이상의 고온에서 가열되었을 때, 안정된 박리성을 유지할 수 있는 것은 아니다.
한편, 경화 온도는 높지만 신뢰성이 높은 절연 재료(예를 들어, 폴리이미드 수지)를 절연층의 재료로서 사용할 수 있으면, 더 높은 신뢰성이 요구되는 패키지용 회로 형성이 가능한 캐리어를 구비한 구리박으로서 용도를 확장하는 것이 가능해진다. 따라서, 350℃ 이상의 고온에서 장시간 가열된 후에 있어서도, 안정된 박리성을 유지하는 캐리어를 구비한 구리박이 요망된다.
본 발명자는, 이번에, 캐리어를 구비한 구리박의 중간층과 극박 구리층 사이에, 금속 산화물층 및 탄소층을 박리층으로서 마련함으로써, 350℃ 이상의 고온에서 장시간 가열된 후에 있어서도, 안정된 박리성을 유지하는 것이 가능한 캐리어를 구비한 극박 구리박을 제공할 수 있다는 지견을 얻었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 350℃ 이상의 고온에서 장시간 가열된 후에 있어서도, 안정된 박리성을 유지하는 것이 가능한 캐리어를 구비한 극박 구리박을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 의하면,
유리 또는 세라믹스로 구성되는 캐리어와,
상기 캐리어 상에 마련되고, Cu, Ti, Al, Nb, Zr, Cr, W, Ta, Co, Ag, Ni, In, Sn, Zn, Ga 및 Mo로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속으로 구성되는 중간층과,
상기 중간층 상에 마련되고, 탄소층 및 금속 산화물층을 포함하거나, 또는 금속 산화물 및 탄소를 포함하는 박리층과,
상기 박리층 상에 마련되는 극박 구리층을
구비한, 캐리어를 구비한 구리박이 제공된다.
본 발명의 다른 일 양태에 의하면, 상기 캐리어 상에 상기 중간층, 상기 탄소층, 상기 금속 산화물층, 존재할 경우에는 상기 에칭 스토퍼층, 및 상기 극박 구리층을 모두 물리 기상 퇴적(PVD)법에 의해 제작하는 것을 특징으로 하는, 상기 캐리어를 구비한 구리박의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 캐리어를 구비한 구리박의 일 양태를 도시하는 모식 단면도다.
도 2는 예 3 및 4로 제작된 박리층의 XPS에 의한 반정량 분석의 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래 기술의 캐리어를 구비한 구리박에 있어서의, 각종 온도에서 1시간 가열한 후의 박리 강도를 나타내는 그래프이다.
캐리어를 구비한 구리박
본 발명의 캐리어를 구비한 구리박의 일례가 도 1에 모식적으로 도시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 캐리어를 구비한 구리박(10)은, 캐리어(12)와, 중간층(14)과, 박리층(16)과, 극박 구리층(18)을 이 순서로 구비한 것이다. 캐리어(12)는 유리 또는 세라믹스로 구성된다. 중간층(14)은 캐리어(12) 상에 마련되고, Cu, Ti, Al, Nb, Zr, Cr, W, Ta, Co, Ag, Ni, In, Sn, Zn, Ga 및 Mo로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속으로 구성되는 층이다. 박리층(16)은, 중간층(14) 상에 마련되는, 금속 산화물층(16a) 및 탄소층(16b)을 포함하는(혹은 금속 산화물 및 탄소를 포함하는) 층이다. 극박 구리층(18)은, 박리층(16) 상에 마련되는, 구리로 이루어지는 층이다. 요망에 의해, 본 발명의 캐리어를 구비한 구리박(10)은, 박리층(16)과 극박 구리층(18) 사이에 에칭 스토퍼층(17)을 더 갖고 있어도 된다. 또한, 캐리어(12)의 양면에 상하 대칭이 되도록 상술한 각종 층을 차례로 구비하여 이루어지는 구성으로 해도 된다. 캐리어를 구비한 구리박(10)은, 상술한 중간층(14) 및 박리층(16)을 구비하는 것 이외에는, 공지의 층 구성을 채용하면 되며, 특별히 한정되지 않는다. 이와 같이, 캐리어를 구비한 구리박(10)의 중간층(14)과 극박 구리층(18) 사이에, 금속 산화물층(16a) 및 탄소층(16b)을 박리층(16)으로서 마련함으로써, 350℃ 이상의 고온에서 장시간(예를 들어, 2시간 이상) 가열된 후에 있어서도, 안정된 박리성을 유지하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명의 캐리어를 구비한 구리박은 350℃ 이상에서 사용되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 종래의 캐리어를 구비한 구리박은, 350℃ 이상의 고온에서 가열하였을 때, 박리 강도가 과도하게 증가하는 등의 이유로부터, 안정된 박리성을 유지할 수 있는 것은 아니었다. 가열에 의해 박리 강도가 상승하는 메커니즘은 반드시 명확한 것은 아니지만, 이하와 같은 것이라고 추정된다. 즉, 중간층(14) 및 극박 구리층(18)(존재할 경우는 에칭 스토퍼층(17))은, 모두 금속으로 구성되어 있기 때문에, 열프레스 가공 등에 의해 캐리어를 구비한 구리박(10)에 고온에서 가열되면, 이들 층에서 유래되는 금속 원소의 확산이 발생할 수 있다. 이 점에서, 탄소층(16b)은 캐리어의 안정적인 박리에 기여하는 한편, 금속 원소의 확산을 허용할 수 있다. 따라서, 특허문헌 1, 3 및 4와 같이, 박리층(16)을 탄소층(16b)만으로 구성한 경우, 금속 원소는 박리층(16)을 빠져나가 중간층(14)으로 확산될 수 있다. 그 결과, 중간층(14) 및 극박 구리층(18)(존재할 경우는 에칭 스토퍼층(17)) 사이의 영역에서 추가적인 금속-금속 결합이 발생하고, 이 추가적인 금속-금속 결합에 기인하여 박리 강도가 상승하는 것이라고 생각된다. 일례로서, 박리층(16)을 탄소층(16b)만으로 구성한 경우의 캐리어를 구비한 구리박에 있어서의, 각종 온도에서 1시간 가열한 후의 박리 강도의 그래프가 도 3에 도시된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 박리층(16)이 탄소층(16b)만으로 구성된 캐리어를 구비한 구리박에서는, 300℃ 이상의 가열에 의해 박리 강도가 크게 상승하고, 350℃에서는 박리 불가가 되는 것을 알 수 있다. 이에 비해, 본 발명의 캐리어를 구비한 구리박(10)은, 박리층(16)을 탄소층(16b)(혹은 탄소)뿐만 아니라, 금속 산화물층(16a)(혹은 금속 산화물)도 포함하는 구성으로 함으로써, 가열에 수반되는 박리 강도의 과도한 상승을 억제하는 것이 가능해져, 안정된 박리성을 유지할 수 있다. 즉, 금속 산화물층(16a)이 우수한 금속 원소의 확산 방지 효과를 나타내므로, 350℃ 이상의 고온에서 장시간 가열된 경우에 있어서도, 금속 원소가 박리층(16)을 빠져나가 중간층(14)으로 확산되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 중간층(14) 및 극박 구리층(18)(존재할 경우는 에칭 스토퍼층(17)) 사이의 영역에 있어서의 금속-금속 결합의 추가적 형성을 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다. 이와 같이 하여, 본 발명의 캐리어를 구비한 구리박(10)은, 350℃ 이상의 고온에서 장시간 가열된 후에 있어서도, 안정된 박리성을 유지할 수 있는 것이라고 생각된다.
캐리어(12)는 유리 또는 세라믹스로 구성된다. 캐리어(12)의 형태는 시트, 필름 및 판 중 어느 것이어도 된다. 또한, 캐리어(12)는 이들 시트, 필름 및 판 등이 적층된 것이어도 된다. 예를 들어, 캐리어(12)는 유리판, 세라믹스판 등과 같은 강성을 갖는 지지체로서 기능할 수 있는 것인 것이 바람직하다. 캐리어(12)를 구성하는 세라믹스의 바람직한 예로서는, 알루미나, 지르코니아, 질화규소, 질화알루미늄, 기타 각종 파인 세라믹스 등을 들 수 있다. 더 바람직하게는, 가열을 수반하는 프로세스에 있어서의 캐리어를 구비한 구리박(10)의 휨 방지의 관점에서, 열팽창 계수(CTE)가 25ppm/K 미만(전형적으로는 1.0 내지 23ppm/K)의 재료이며, 그러한 재료의 예로서는 상술한 바와 같은 세라믹스 및 유리를 들 수 있다. 또한, 핸들링성이나 칩 실장 시의 평탄성 확보의 관점에서, 캐리어(12)는 비커스 경도가 100HV 이상인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 150 내지 2500HV이다. 이들 특성을 만족시키는 재료로서, 캐리어(12)는 유리로 구성되는 것이 특히 바람직하고, 예를 들어 유리판이나 유리 시트 등이다. 유리를 캐리어(12)로서 사용한 경우, 경량이며, 열팽창 계수가 낮고, 절연성이 높고, 강직하며 표면이 평탄하기 때문에, 극박 구리층(18)의 표면을 극도로 평활하게 할 수 있는 등의 이점이 있다. 또한, 캐리어(12)가 유리인 경우, 배선층을 형성한 후, 화상 검사를 행할 때에 구리 도금과의 시인성 콘트라스트가 우수한 점, 전자 소자 탑재 시에 유리한 표면 평탄성(코플래너리티)을 갖고 있는 점, 프린트 배선판 제조 공정에 있어서의 디스미어나 각종 도금 공정에 있어서 내약품성을 갖고 있는 점, 캐리어를 구비한 구리박(10)으로부터 캐리어(12)를 박리할 때에 화학적 분리법을 채용할 수 있는 점 등의 이점이 있다. 캐리어(12)를 구성하는 유리의 바람직한 예로서는, 석영 유리, 붕규산 유리, 무알칼리 유리, 소다석회 유리, 아미노실리케이트 유리, 및 그것들의 조합을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 무알칼리 유리, 소다석회 유리, 및 그것들의 조합이고, 특히 바람직하게는 무알칼리 유리이다. 무알칼리 유리는, 이산화규소, 산화알루미늄, 산화붕소 및 산화칼슘이나 산화바륨 등의 알칼리 토류 금속 산화물을 주성분으로 하고, 또한 붕산을 함유하는, 알칼리 금속을 실질적으로 함유하지 않는 유리를 말한다. 이 무알칼리 유리는, 0℃로부터 350℃까지의 넓은 온도 대역에 있어서 열팽창 계수가 3 내지 5ppm/K의 범위에서 낮게 안정되어 있으므로, 가열을 수반하는 프로세스에 있어서의 유리의 휨을 최소한으로 할 수 있다는 이점이 있다. 캐리어(12)의 두께는 100 내지 2000㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 300 내지 1800㎛, 더욱 바람직하게는 400 내지 1100㎛이다. 이러한 범위 내의 두께이면, 핸들링에 지장을 초래하지 않는 적절한 강도를 확보하면서 프린트 배선판의 박형화, 및 전자 부품 탑재 시에 발생하는 휨의 저감을 실현할 수 있다.
캐리어(12)의 중간층(14)측의 표면은, JIS B 0601-2001에 준거하여 측정되는, 0.1 내지 70㎚의 산술 평균 조도 Ra를 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 60㎚, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 50㎚, 특히 바람직하게는 1.5 내지 40㎚, 가장 바람직하게는 2.0 내지 30㎚이다. 이와 같이 산술 평균 조도가 작을수록, 극박 구리층(18)의 박리층(16)과 반대측의 표면(극박 구리층(18)의 외측 표면)에 있어서 바람직하게 낮은 산술 평균 조도 Ra를 초래할 수 있고, 그것에 의해, 캐리어를 구비한 구리박(10)을 사용하여 제조되는 프린트 배선판에 있어서, 라인/스페이스(L/S)가 13㎛ 이하/13㎛ 이하(예를 들어 12㎛/12㎛ 내지 2㎛/2㎛)라고 하는 정도까지 고도로 미세화된 배선 패턴을 형성하기에 적합한 것이 된다.
중간층(14)은, 캐리어(12)와 박리층(16) 사이에 개재되어, 캐리어(12)와 박리층(16)의 밀착성의 확보에 기여하는 층이다. 중간층(14)을 구성하는 금속은 Cu, Ti, Al, Nb, Zr, Cr, W, Ta, Co, Ag, Ni, In, Sn, Zn, Ga, Mo 및 그것들의 조합(이하, 금속 M이라고 함)이며, 바람직하게는 Cu, Ti, Al, Nb, Zr, Cr, W, Ta, Co, Ag, Ni, Mo 및 그것들의 조합, 보다 바람직하게는 Cu, Ti, Zr, Al, Cr, W, Ni, Mo 및 그것들의 조합, 더욱 바람직하게는 Cu, Ti, Al, Cr, Ni, Mo 및 그것들의 조합, 특히 바람직하게는 Cu, Ti, Al, Ni 및 그것들의 조합이다. 중간층(14)은, 순금속이어도 되고, 합금이어도 된다. 중간층(14)을 구성하는 금속은 원료 성분이나 성막 공정 등에 기인하는 불가피 불순물을 포함하고 있어도 된다. 또한, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 중간층(14)의 성막 후에 대기에 폭로되는 경우, 그것에 기인하여 혼입되는 산소의 존재는 허용된다. 상기 금속의 함유율의 상한은 특별히 한정되지 않고, 100원자％여도 된다. 중간층(14)은 물리 기상 퇴적(PVD)법에 의해 형성된 층인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 스퍼터링에 의해 형성된 층이다. 중간층(14)은 금속 타깃을 사용한 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성된 층인 것이 막 두께 분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 점에서 특히 바람직하다. 중간층(14)의 두께는 10 내지 1000㎚인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 내지 800㎚, 더욱 바람직하게는 60 내지 600㎚, 특히 바람직하게는 100 내지 400㎚이다. 이 두께는, 층 단면을 투과형 전자 현미경의 에너지 분산형 X선 분광 분석기(TEM-EDX)로 분석함으로써 측정되는 값으로 한다.
중간층(14)은, 1층 구성이어도 되고, 2층 이상의 구성이어도 된다. 중간층(14)이 1층 구성인 경우, 중간층(14)은 Cu, Al, Ti, Ni 또는 그것들의 조합(예를 들어, 합금이나 금속간 화합물)으로 구성되는 금속을 함유하는 층으로 이루어지는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 Al, Ti, 또는 그것들의 조합(예를 들어, 합금이나 금속간 화합물)이고, 더욱 바람직하게는 Al 함유층 또는 Ti 함유층이다. 한편, 캐리어(12)와의 밀착성이 충분히 높다고는 할 수 없는 금속 또는 합금을 중간층(14)에 채용하는 경우는, 중간층(14)을 2층 구성으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 캐리어(12)와의 밀착성이 우수한 금속(예를 들어, Ti) 또는 합금으로 구성된 층을 캐리어(12)에 인접시켜 마련하고, 또한 캐리어(12)와의 밀착성이 떨어지는 금속(예를 들어, Cu) 또는 합금으로 구성된 층을 박리층(16)에 인접시켜 마련함으로써, 캐리어(12)와의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 중간층(14)의 바람직한 2층 구성의 예로서는, 캐리어(12)에 인접하는 Ti 함유층과, 박리층(16)에 인접하는 Cu 함유층으로 이루어지는 적층 구조를 들 수 있다. 또한, 2층 구성의 각 층의 구성 원소나 두께의 밸런스를 바꾸면, 박리 강도도 바뀌기 때문에, 각 층의 구성 원소나 두께를 적절하게 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서 「금속 M 함유층」의 범주에는, 캐리어의 박리성을 손상시키지 않는 범위에 있어서, 금속 M 이외의 원소를 포함하는 합금도 포함되는 것으로 한다. 따라서, 중간층(14)은 주로 금속 M을 포함하는 층이라고도 할 수 있다. 상기한 점으로부터, 중간층(14)에 있어서의 금속 M의 함유율은 50 내지 100원자％인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60 내지 100원자％, 더욱 바람직하게는 70 내지 100원자％, 특히 바람직하게는 80 내지 100원자％, 가장 바람직하게는 90 내지 100원자％이다.
박리층(16)은, 캐리어(12)(이것은 중간층(14)을 수반함)의 박리를 가능하게 하는 층이며, 금속 산화물층(16a) 및 탄소층(16b)을 포함하거나, 또는 금속 산화물 및 탄소를 포함한다. 이와 같이 함으로써, 탄소층(16b)이 캐리어(12)의 안정적인 박리에 기여함과 함께, 금속 산화물층(16a)이 중간층(14) 및 극박 구리층(18)(존재할 경우는 에칭 스토퍼층(17))에서 유래되는 금속 원소의 가열에 수반되는 확산을 억제할 수 있어, 결과적으로 고온(예를 들어, 350℃ 이상)에서 가열된 후에 있어서도, 안정된 박리성을 유지하는 것이 가능해진다. 금속 산화물층(16a) 및 탄소층(16b)이 적층되는 순서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 금속 산화물층(16a)이 중간층(14)에 인접하고, 또한 탄소층(16b)이 극박 구리층(18)에 가까운 측에 마련되는(즉, 에칭 스토퍼층(17) 또는 극박 구리층(18)에 인접하는) 것이어도 된다. 혹은, 탄소층(16b)이 중간층(14)에 인접하고, 또한 금속 산화물층(16a)이 극박 구리층(18)에 가까운 측에 마련되는(즉, 에칭 스토퍼층(17) 또는 극박 구리층(18)에 인접하는) 것이어도 된다. 또한, 박리층(16)은, 금속 산화물층(16a) 및 탄소층(16b)의 경계가 명료하게는 특정되지 않는 혼상(즉, 금속 산화물 및 탄소를 포함하는 층)의 상태로 존재하고 있어도 된다.
금속 산화물층(16a)은, Cu, Ti, Al, Nb, Zr, Cr, W, Ta, Co, Ag, Ni, In, Sn, Zn, Ga, Mo 및 그것들의 조합으로 구성되는 금속의 산화물(이하, 금속 산화물 MO라고 함)을 포함하는 층인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 Cu, Ti, Al, Nb, Zr, Cr, W, Ta, Co, Ag, Ni, Mo 및 그것들의 조합을 들 수 있고, 더욱 바람직하게는 Cu, Ti, Zr, Al, Cr, W, Ni, Mo 및 그것들의 조합, 특히 바람직하게는 Cu, Ti, Al, Cr, Ni, Mo 및 그것들의 조합, 가장 바람직하게는 Cu, Ti, Al, Ni 및 그것들의 조합이다. 금속 산화물층(16a)은 물리 기상 퇴적(PVD)법에 의해 형성된 층인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 스퍼터링에 의해 형성된 층이다. 금속 산화물층(16a)은 금속 타깃을 사용하여, 산화성 분위기하에서 스퍼터링을 행하는 반응성 스퍼터링법에 의해 형성된 층인 것이, 성막 시간의 조정에 의해 막 두께를 용이하게 제어 가능한 점에서 특히 바람직하다. 금속 산화물층(16a)의 두께는 100㎚ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 30㎚ 이하, 특히 바람직하게는 10㎚ 이하이다. 이 두께는, 층 단면을 투과형 전자 현미경의 에너지 분산형 X선 분광 분석기(TEM-EDX)로 분석함으로써 측정되는 값으로 한다.
금속 산화물층(16a)은, 중간층(14)을 구성하는 금속의 산화물을 포함하는 층인 것이, 제조의 용이성의 관점에서 바람직하다. 중간층(14) 및 금속 산화물층(16a)의 조합의 바람직한 예로서는, (i) 중간층(14)이 캐리어(12)에 인접하는 Ti 함유층과, 박리층(16)에 인접하는 Cu 함유층을 포함하고, 또한 금속 산화물층(16a)이 산화구리층인 것, (ii) 중간층(14)이 Ti 함유층이고, 또한 금속 산화물층(16a)이 산화티타늄층인 것, 및 (iii) 중간층(14)이 Al 함유층이고, 또한 금속 산화물층(16a)이 산화알루미늄층인 것을 들 수 있다. 이러한 양태의 금속 산화물층(16a)은, 상술한 반응성 스퍼터링법뿐만 아니라, 중간층(14)의 표면을 산화 처리함으로써도 제작하는 것이 가능하고, 이 산화 처리는 진공 중에서 형성한 중간층(14)을 산화성 분위기(예를 들어, 대기)에 폭로하여 행함으로써 행해도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서 「금속 산화물 MO 함유층」의 범주에는, 캐리어의 박리성을 손상시키지 않는 범위에 있어서, 금속 산화물 MO 이외의 원소도 포함되는 것으로 한다. 따라서, 금속 산화물층(16a)은 주로 금속 산화물 MO를 포함하는 층이라고도 할 수 있다.
탄소층(16b)은, 주로 탄소 또는 탄화수소로 이루어지는 층인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 경질 탄소막인 아몰퍼스 카본으로 이루어진다. 이 경우, 탄소층(16b)은 XPS에 의해 측정되는 탄소 농도가 60원자％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70원자％ 이상, 더욱 바람직하게는 80원자％ 이상, 특히 바람직하게는 85원자％ 이상이다. 탄소 농도의 상한값은 특별히 한정되지 않고 100원자％여도 되지만, 98원자％ 이하가 현실적이다. 탄소층(16b)은 불가피 불순물(예를 들어, 분위기 등의 주위 환경에서 유래되는 산소, 탄소, 수소 등)을 포함할 수 있다. 또한, 탄소층(16b)에는 에칭 스토퍼층(17) 또는 극박 구리층(18)의 성막 방법에 기인하여 금속 원자가 혼입될 수 있다. 탄소는 캐리어(12)와의 상호 확산성 및 반응성이 작고, 비교적 고온(예를 들어 180℃)에서의 프레스 가공 등을 받아도, 구리박층과 접합 계면 사이에서의 가열에 의한 금속 결합의 형성을 방지하여, 캐리어(12)의 박리 제거가 용이한 상태를 유지할 수 있다. 이 탄소층(16b)도 물리 기상 퇴적(PVD)법에 의해 형성된 층인 것이 아몰퍼스 카본 중의 과도한 불순물을 억제하는 점, 전술한 중간층(14)의 성막의 연속 생산성의 점 등에서 바람직하고, 보다 바람직하게는 스퍼터링에 의해 형성된 층이다. 탄소층(16b)의 두께는 1 내지 20㎚가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 10㎚이다. 이 두께는, 층 단면을 투과형 전자 현미경의 에너지 분산형 X선 분광 분석기(TEM-EDX)로 분석함으로써 측정되는 값으로 한다.
요망에 의해 박리층(16)과 극박 구리층(18) 사이에 마련되는 에칭 스토퍼층(17)은, 극박 구리층(18)보다 구리 플래시 에칭액에 의해 에칭되기 어려운 층이다. 에칭 스토퍼층(17)을 구성하는 금속의 바람직한 예로서는, Ti, Al, Nb, Zr, Cr, W, Ta, Co, Ag, Ni, Mo 및 그것들의 조합을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 Ti, Zr, Al, Cr, W, Ni, Mo 및 그것들의 조합, 더욱 바람직하게는 Ti, Al, Cr, Ni, Mo 및 그것들의 조합, 특히 바람직하게는 Ti, Mo 및 그것들의 조합이다. 이들 원소는, 구리 플래시 에칭액에 대해 용해되지 않는다고 하는 성질을 가져, 그 결과, 구리 플래시 에칭액에 대해 우수한 내약품성을 나타낼 수 있다. 게다가, 본 발명의 캐리어를 구비한 구리박(10)은, 박리층(16)이 에칭 스토퍼층(17)에서 유래되는 금속 원소의 확산을 효과적으로 억제하기 때문에, 350℃ 이상의 고온에서 장시간 가열된 후에 있어서도, 에칭 스토퍼층(17)이 열화되는 일 없이 원하는 내약품성을 유지할 수 있다. 에칭 스토퍼층(17)은, 순금속이어도 되고, 합금이어도 된다. 에칭 스토퍼층(17)을 구성하는 금속은 원료 성분이나 성막 공정 등에 기인하는 불가피 불순물을 포함하고 있어도 된다. 또한, 상기 금속의 함유율의 상한은 특별히 한정되지 않고, 100원자％여도 된다. 에칭 스토퍼층(17)은 물리 기상 퇴적(PVD)법에 의해 형성된 층인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 스퍼터링에 의해 형성된 층이다. 에칭 스토퍼층(17)의 두께는 1 내지 500㎚인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 400㎚, 더욱 바람직하게는 30 내지 300㎚, 특히 바람직하게는 50 내지 200㎚이다.
중간층(14)을 구성하는 금속의 표준 전극 전위는, 에칭 스토퍼층(17)을 구성하는 금속의 표준 전극 전위 이상인 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 에칭 스토퍼층(17)을 구성하는 금속의 이온화 경향이, 중간층(14)을 구성하는 금속의 이온화 경향과 동일하거나, 또는 그것보다 높은 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 350℃ 이상의 고온에서 장시간 가열된 후에 있어서의 캐리어를 구비한 구리박(10)의 박리성을 한층 더 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 양태로 함으로써, 에칭 스토퍼층(17)에서 유래되는 금속 원소가 금속 산화물층(16a)과의 접합 계면으로 확산되어 왔을 때, 이 금속 원소의 산화가 촉진되어, 적극적으로 금속 산화물이 된다. 그 결과, 중간층(14) 및 에칭 스토퍼층(17) 사이의 영역에 있어서의 금속-금속 결합의 추가적 형성이 더욱 억제되게 되어, 가열에 수반되는 박리 강도의 과도한 상승을 한층 더 억제할 수 있다.
극박 구리층(18)은 구리로 구성되는 층이다. 극박 구리층(18)을 구성하는 구리는 원료 성분이나 성막 공정 등에 기인하는 불가피 불순물을 포함하고 있어도 된다. 극박 구리층(18)은, 어떠한 방법으로 제조된 것이어도 되며, 예를 들어 무전해 구리 도금법 및 전해 구리 도금법 등의 습식 성막법, 스퍼터링 및 진공 증착 등의 물리 기상 퇴적(PVD)법, 화학 기상 성막, 또는 그것들의 조합에 의해 형성된 구리박이어도 된다. 특히 바람직한 극박 구리층은, 극박화에 의한 파인 피치화에 대응하기 쉬운 관점에서, 스퍼터링법이나 진공 증착 등의 물리 기상 퇴적(PVD)법에 의해 형성된 구리층이며, 가장 바람직하게는 스퍼터링법에 의해 제조된 구리층이다. 또한, 극박 구리층(18)은, 무조화 구리층인 것이 바람직하지만, 프린트 배선판 제조 시의 배선 패턴 형성에 지장을 초래하지 않는 한, 예비적 조화나 소프트 에칭 처리나 세정 처리, 산화 환원 처리에 의해 이차적인 조화가 발생한 것이어도 된다. 극박 구리층(18)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 상술한 바와 같은 파인 피치화에 대응하기 위해서는, 10 내지 1000㎚가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 900㎚, 더욱 바람직하게는 30 내지 700㎚, 특히 바람직하게는 50 내지 600㎚, 특히 더 바람직하게는 70 내지 500㎚, 가장 바람직하게는 100 내지 400㎚이다. 이러한 범위 내의 두께의 극박 구리층은 스퍼터링법에 의해 제조되는 것이 성막 두께의 면내 균일성이나, 시트상이나 롤상에서의 생산성의 관점에서 바람직하다.
극박 구리층(18)의 박리층(16)과 반대측의 표면(극박 구리층(18)의 외측 표면)이, JIS B 0601-2001에 준거하여 측정되는, 1.0 내지 100㎚의 산술 평균 조도 Ra를 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.0 내지 40㎚, 더욱 바람직하게는 3.0 내지 35㎚, 특히 바람직하게는 4.0 내지 30㎚, 가장 바람직하게는 5.0 내지 15㎚이다. 이와 같이 산술 평균 조도가 작을수록, 캐리어를 구비한 구리박(10)을 사용하여 제조되는 프린트 배선판에 있어서, 라인/스페이스(L/S)가 13㎛ 이하/13㎛ 이하(예를 들어, 12㎛/12㎛ 내지 2㎛/2㎛)라고 하는 정도까지 고도로 미세화된 배선 패턴의 형성을 형성하기에 적합한 것이 된다.
중간층(14), 금속 산화물층(16a), 탄소층(16b), 에칭 스토퍼층(17)(존재할 경우) 및 극박 구리층(18)은 모두 물리 기상 퇴적(PVD)막, 즉 물리 기상 퇴적(PVD)법에 의해 형성된 막인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 스퍼터막, 즉 스퍼터링법에 의해 형성된 막이다.
캐리어를 구비한 구리박의 제조 방법
본 발명에 의한 캐리어를 구비한 구리박(10)은, 상술한 캐리어(12)를 준비하고, 캐리어(12) 상에, 중간층(14), 박리층(16)(즉, 순서 부동으로, 금속 산화물층(16a) 및 탄소층(16b)), 요망에 의해 에칭 스토퍼층(17) 및 극박 구리층(18)을 형성함으로써 제조할 수 있다. 중간층(14), 박리층(16), 에칭 스토퍼층(17)(존재할 경우) 및 극박 구리층(18)의 각 층의 형성은, 극박화에 의한 파인 피치화에 대응하기 쉬운 관점에서, 물리 기상 퇴적(PVD)법에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 물리 기상 퇴적(PVD)법의 예로서는, 스퍼터링법, 진공 증착법, 및 이온 플레이팅법을 들 수 있지만, 0.05nm 내지 5000㎚라고 하는 폭 넓은 범위에서 막 두께 제어할 수 있는 점, 넓은 폭 내지 면적에 걸쳐 막 두께 균일성을 확보할 수 있는 점 등으로부터, 가장 바람직하게는 스퍼터링법이다. 특히, 중간층(14), 박리층(16), 에칭 스토퍼층(17)(존재할 경우) 및 극박 구리층(18)의 모든 층을 스퍼터링법에 의해 형성함으로써, 제조 효율이 현격히 높아진다. 물리 기상 퇴적(PVD)법에 의한 성막은 공지의 기상 성막 장치를 사용하여 공지의 조건에 따라서 행하면 되며, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 스퍼터링법을 채용하는 경우, 스퍼터링 방식은, 마그네트론 스퍼터링, 2극 스퍼터링법, 대향 타깃 스퍼터링법 등, 공지의 다양한 방법이면 되지만, 마그네트론 스퍼터링이, 성막 속도가 빠르고 생산성이 높다는 점에서 바람직하다. 스퍼터링은 DC(직류) 및 RF(고주파) 중 어느 전원에서 행해도 된다. 또한, 타깃 형상도 널리 알려져 있는 플레이트형 타깃을 사용할 수 있지만, 타깃 사용 효율의 관점에서 원통형 타깃을 사용하는 것이 바람직하다. 이하, 중간층(14), 박리층(16)(즉, 순서 부동으로, 금속 산화물층(16a) 및 탄소층(16b)), 에칭 스토퍼층(17)(존재할 경우) 및 극박 구리층(18)의 각 층의 물리 기상 퇴적(PVD)법(바람직하게는 스퍼터링법)에 의한 성막에 대해 설명한다.
중간층(14)의 물리 기상 퇴적(PVD)법(바람직하게는 스퍼터링법)에 의한 성막은, Cu, Ti, Al, Nb, Zr, Cr, W, Ta, Co, Ag, Ni, In, Sn, Zn, Ga 및 Mo로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속으로 구성되는 타깃을 사용하여, 비산화성 분위기하에서 마그네트론 스퍼터링에 의해 행해지는 것이 막 두께 분포 균일성을 향상시킬 수 있다는 점에서 바람직하다. 타깃의 순도는 99.9％ 이상이 바람직하다. 스퍼터링에 사용하는 가스로서는, 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 아르곤 가스의 유량은 스퍼터링 챔버 사이즈 및 성막 조건에 따라서 적절하게 결정하면 되며, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 이상 방전 등의 가동 불량 없이, 연속적으로 성막하는 관점에서 성막 시의 압력은 0.1 내지 20㎩의 범위에서 행하는 것이 바람직하다. 이 압력 범위는, 장치 구조, 용량, 진공 펌프의 배기 용량, 성막 전원의 정격 용량 등에 따라서, 성막 전력, 아르곤 가스의 유량을 조정함으로써 설정하면 된다. 또한, 스퍼터링 전력은 성막의 막 두께 균일성, 생산성 등을 고려하여 타깃의 단위 면적당 0.05 내지 10.0W/㎠의 범위 내에서 적절하게 설정하면 된다.
금속 산화물층(16a)의 물리 기상 퇴적(PVD)법(바람직하게는 스퍼터링법)에 의한 성막은, Cu, Ti, Al, Nb, Zr, Cr, W, Ta, Co, Ag, Ni, In, Sn, Zn, Ga 및 Mo로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속으로 구성되는 타깃을 사용하여, 산화성 분위기하에서 반응성 스퍼터링법에 의해 행해지는 것이 막 두께를 용이하게 제어 가능한 점에서 바람직하다. 타깃의 순도는 99.9％ 이상이 바람직하다. 스퍼터링에 사용하는 가스로서는 불활성 가스(예를 들어, 아르곤 가스) 및 산화성 가스(예를 들어, 산소 가스)의 혼합 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 불활성 가스 및 산화성 가스의 유량은 스퍼터링 챔버 사이즈 및 성막 조건에 따라서 적절하게 결정하면 되며, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 이상 방전 등의 가동 불량 없이, 연속적으로 성막하는 관점에서 성막 시의 압력은 0.1 내지 1.0㎩의 범위에서 행하는 것이 바람직하다. 이 압력 범위는, 장치 구조, 용량, 진공 펌프의 배기 용량, 성막 전원의 정격 용량 등에 따라서, 성막 전력, 불활성 가스 및 산화성 가스의 유량을 조정함으로써 설정하면 된다. 또한, 스퍼터링 전력은 성막의 막 두께 균일성, 생산성 등을 고려하여 타깃의 단위 면적당 0.05 내지 15.0W/㎠의 범위 내에서 적절하게 설정하면 된다.
탄소층(16b)의 물리 기상 퇴적(PVD)법(바람직하게는 스퍼터링법)에 의한 성막은, 카본 타깃을 사용하여 아르곤 등의 불활성 분위기하에서 행해지는 것이 바람직하다. 카본 타깃은 그래파이트로 구성되는 것이 바람직하지만, 불가피 불순물(예를 들어, 분위기 등의 주위 환경에서 유래되는 산소나 탄소)을 포함할 수 있다. 카본 타깃의 순도는 99.99％ 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 99.999％ 이상이다. 또한, 이상 방전 등의 가동 불량 없이, 연속적으로 성막하는 관점에서 성막 시의 압력은 0.1 내지 2.0㎩의 범위에서 행하는 것이 바람직하다. 이 압력 범위는, 장치 구조, 용량, 진공 펌프의 배기 용량, 성막 전원의 정격 용량 등에 따라서, 성막 전력, 아르곤 가스의 유량을 조정함으로써 설정하면 된다. 또한, 스퍼터링 전력은 성막의 막 두께 균일성, 생산성 등을 고려하여 타깃의 단위 면적당 0.05 내지 10.0W/㎠의 범위 내에서 적절하게 설정하면 된다.
에칭 스토퍼층(17)의 물리 기상 퇴적(PVD)법(바람직하게는 스퍼터링법)에 의한 성막은, Ti, Al, Nb, Zr, Cr, W, Ta, Co, Ag, Ni 및 Mo로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속으로 구성되는 타깃을 사용하여, 마그네트론 스퍼터법에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 타깃의 순도는 99.9％ 이상이 바람직하다. 특히, 에칭 스토퍼층(17)의 마그네트론 스퍼터법에 의한 성막은, 아르곤 등의 불활성 가스 분위기하에서, 압력 0.1 내지 20㎩로 행해지는 것이 바람직하다. 스퍼터링 압력은, 보다 바람직하게는 0.2 내지 15㎩, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 10㎩이다. 또한, 상기 압력 범위의 제어는, 장치 구조, 용량, 진공 펌프의 배기 용량, 성막 전원의 정격 용량 등에 따라서, 성막 전력, 아르곤 가스의 유량을 조정함으로써 행하면 된다. 아르곤 가스의 유량은 스퍼터링 챔버 사이즈 및 성막 조건에 따라서 적절하게 결정하면 되며, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 스퍼터링 전력은 성막의 막 두께 균일성, 생산성 등을 고려하여 타깃의 단위 면적당 1.0 내지 15.0W/㎠의 범위 내에서 적절하게 설정하면 된다. 또한, 제막 시에 캐리어 온도를 일정하게 유지하는 것이, 안정된 막 특성(예를 들어, 막 저항이나 결정 사이즈)을 얻기 쉬운 점에서 바람직하다. 성막 시의 캐리어 온도는 25 내지 300℃의 범위 내에서 조정하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40 내지 200℃, 더욱 바람직하게는 50 내지 150℃의 범위 내이다.
극박 구리층(18)의 물리 기상 퇴적(PVD)법(바람직하게는 스퍼터링법)에 의한 성막은, 구리 타깃을 사용하여 아르곤 등의 불활성 분위기하에서 행해지는 것이 바람직하다. 구리 타깃은 금속 구리로 구성되는 것이 바람직하지만, 불가피 불순물을 포함할 수 있다. 구리 타깃의 순도는 99.9％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 99.99％, 더욱 바람직하게는 99.999％ 이상이다. 극박 구리층(18)의 기상 성막 시의 온도 상승을 피하기 위해, 스퍼터링 시, 스테이지의 냉각 기구를 마련해도 된다. 또한, 이상 방전 등의 가동 불량 없이, 안정적으로 성막하는 관점에서 성막 시의 압력은 0.1 내지 2.0㎩의 범위에서 행하는 것이 바람직하다. 이 압력 범위는, 장치 구조, 용량, 진공 펌프의 배기 용량, 성막 전원의 정격 용량 등에 따라서, 성막 전력, 아르곤 가스의 유량을 조정함으로써 설정하면 된다. 또한, 스퍼터링 전력은 성막의 막 두께 균일성, 생산성 등을 고려하여 타깃의 단위 면적당 0.05 내지 10.0W/㎠의 범위 내에서 적절하게 설정하면 된다.
실시예
본 발명을 이하의 예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다.
예 1
도 1에 도시된 바와 같이, 캐리어(12)로서의 유리 시트 상에, 중간층(14)(Ti 함유층 및 Cu 함유층), 금속 산화물층(16a), 탄소층(16b), 에칭 스토퍼층(17), 및 극박 구리층(18)을 이 순서로 성막하여 캐리어를 구비한 구리박(10)을 제작하였다. 구체적인 수순은 이하와 같다.
(1) 캐리어의 준비
두께 1.1㎜의 유리 시트(재질: 소다석회 유리, 산술 평균 조도 Ra: 0.6㎚, 센트럴 글래스 가부시키가이샤 제조)를 준비하였다.
(2) Ti 함유층의 형성
캐리어(12)의 표면에, Ti 함유층으로서 두께 100㎚의 티타늄층을 이하의 장치 및 조건에서 스퍼터링에 의해 형성하였다.
- 장치: 매엽식 마그네트론 스퍼터링 장치(캐논 토키 가부시키가이샤 제조, MLS464)
- 타깃: 직경 8인치(203.2㎜)의 Ti 타깃(순도 99.999％)
- 도달 진공도: 1×10-4㎩ 미만
- 캐리어 가스: Ar(유량: 100sccm)
- 스퍼터링압: 0.35㎩
- 스퍼터링 전력: 1000W(3.1W/㎠)
- 성막 시 온도: 40℃
(3) Cu 함유층의 형성
Ti 함유층 상에, Cu 함유층으로서 두께 100㎚의 구리층을 이하의 장치 및 조건에서 스퍼터링에 의해 형성하였다.
- 장치: 매엽식 DC 스퍼터링 장치(캐논 토키 가부시키가이샤 제조, MLS464)
- 타깃: 직경 8인치(203.2㎜)의 구리 타깃(순도 99.98％)
- 도달 진공도: 1×10-4㎩ 미만
- 가스: 아르곤 가스(유량: 100sccm)
- 스퍼터링압: 0.35㎩
- 스퍼터링 전력: 1000W(6.2W/㎠)
- 성막 시 온도: 40℃
(4) 금속 산화물층의 형성
Ti 함유층 및 Cu 함유층이 형성된 시료를 진공 중에서 취출하여, 1분간 대기 폭로함으로써, Cu 함유층의 표면 산화 처리(자연 산화)를 행하였다. 이 표면 산화 처리에 의해, 금속 산화물층(16a)으로서 산화구리층을 형성하였다. 지금까지의 경험에 의하면 산화구리층의 두께는 약 0.5 내지 1.0㎚라고 추정된다.
(5) 탄소층의 형성
금속 산화물층(16a) 상에, 탄소층(16b)으로서 두께 6㎚의 아몰퍼스 카본층을 이하의 장치 및 조건에서 스퍼터링에 의해 형성하였다.
- 장치: 매엽식 DC 스퍼터링 장치(캐논 토키 가부시키가이샤 제조, MLS464)
- 타깃: 직경 8인치(203.2㎜)의 탄소 타깃(순도 99.999％)
- 도달 진공도: 1×10-4㎩ 미만
- 캐리어 가스: Ar(유량: 100sccm)
- 스퍼터링압: 0.35㎩
- 스퍼터링 전력: 250W(0.7W/㎠)
- 성막 시 온도: 40℃
(6) 에칭 스토퍼층의 형성
탄소층(16b)의 표면에, 에칭 스토퍼층(17)으로서 두께 100㎚의 티타늄층을 이하의 장치 및 조건에서 스퍼터링에 의해 형성하였다.
- 장치: 매엽식 DC 스퍼터링 장치(캐논 토키 가부시키가이샤 제조, MLS464)
- 타깃: 직경 8인치(203.2㎜)의 티타늄 타깃(순도 99.999％)
- 캐리어 가스: Ar(유량: 100sccm)
- 도달 진공도: 1×10-4㎩ 미만
- 스퍼터링압: 0.35㎩
- 스퍼터링 전력: 1000W(3.1W/㎠)
(7) 극박 구리층의 형성
에칭 스토퍼층(17) 상에, 막 두께 300㎚의 극박 구리층(18)을 이하의 장치 및 조건에서 스퍼터링에 의해 형성하여, 캐리어를 구비한 구리박(10)을 얻었다.
- 장치: 매엽식 DC 스퍼터링 장치(캐논 토키 가부시키가이샤 제조, MLS464)
- 타깃: 직경 8인치(203.2㎜)의 구리 타깃(순도 99.98％)
- 도달 진공도: 1×10-4㎩ 미만
- 캐리어 가스: Ar(유량: 100sccm)
- 스퍼터링압: 0.35㎩
- 스퍼터링 전력: 1000W(3.1W/㎠)
- 성막 시 온도: 40℃
예 2
금속 산화물층(16a)으로서, 대기 폭로에 의한 Cu 함유층의 표면 산화 처리를 행하는 대신에, 산화구리층을 이하와 같이 하여 반응성 스퍼터링에 의해 형성한 것 이외에는, 예 1과 마찬가지로 하여 캐리어를 구비한 구리박의 제작을 행하였다.
(산화구리층의 형성)
Cu 함유층의 표면에, 목표로 하는 두께가 약 1㎚인 산화구리층을 이하의 장치 및 조건에서 반응성 스퍼터링에 의해 형성하였다.
- 장치: 매엽식 DC 스퍼터링 장치(캐논 토키 가부시키가이샤 제조, MLS464)
- 타깃: 직경 8인치(203.2㎜)의 구리 타깃(순도 99.98％)
- 도달 진공도: 1×10-4㎩ 미만
- 가스: 아르곤 가스(유량: 90sccm) 및 산소 가스(유량: 10sccm)
- 스퍼터링압: 0.35㎩
- 스퍼터링 전력: 100W(0.3W/㎠)
- 성막 시 온도: 40℃
예 3
금속 산화물층(16a)(산화구리층)의 목표로 하는 두께를 약 2㎚로 한 것 이외에는, 예 2와 마찬가지로 하여 캐리어를 구비한 구리박의 제작을 행하였다.
예 4(비교)
금속 산화물층(16a)을 형성하지 않은(즉, 대기 폭로에 의한 Cu 함유층의 표면 산화 처리를 행하지 않은) 것 이외에는, 예 1과 마찬가지로 하여 캐리어를 구비한 구리박의 제작을 행하였다.
예 5
중간층(14)으로서 Ti 함유층 및 Cu 함유층의 2층 대신에 Al 함유층의 단층을 이하와 같이 하여 형성한 것, 및 금속 산화물층(16a)으로서 산화구리층 대신에 산화알루미늄층을 이하와 같이 하여 형성한 것 이외에는, 예 1과 마찬가지로 하여 캐리어를 구비한 구리박의 제작을 행하였다.
(Al 함유층의 형성)
캐리어(12)의 표면에, Al 함유층으로서 두께 200㎚의 알루미늄층을 이하의 장치 및 조건에서 스퍼터링에 의해 형성하였다.
- 장치: 매엽식 DC 스퍼터링 장치(캐논 토키 가부시키가이샤 제조, MLS464)
- 타깃: 직경 8인치(203.2㎜)의 Al 타깃(순도 99.9％ 이상)
- 도달 진공도: 1×10-4㎩ 미만
- 캐리어 가스: Ar(유량: 100sccm)
- 스퍼터링압: 0.35㎩
- 스퍼터링 전력: 100W
- 성막 시 온도: 40℃
(산화알루미늄층의 형성)
Al 함유층을 형성한 시료를 진공 중에서 취출하여, 1분간 대기 폭로함으로써, Al 함유층의 표면 산화 처리(자연 산화)를 행하였다. 이 표면 산화 처리에 의해, 금속 산화물층(16a)으로서 산화알루미늄층을 형성하였다.
예 6
금속 산화물층(16a)으로서, 대기 폭로에 의한 Al 함유층의 표면 산화 처리를 행하는 대신, 산화알루미늄층을 이하와 같이 하여 반응성 스퍼터링에 의해 형성한 것 이외에는, 예 5와 마찬가지로 하여 캐리어를 구비한 구리박의 제작을 행하였다.
(산화알루미늄층의 형성)
Al 함유층의 표면에, 금속 산화물층(16a)으로서 목표로 하는 두께가 약 1㎚인 산화알루미늄층을 이하의 장치 및 조건에서 반응성 스퍼터링에 의해 형성하였다.
- 장치: 매엽식 DC 스퍼터링 장치(캐논 토키 가부시키가이샤 제조, MLS464)
-타깃: 직경 8인치(203.2mm)의 Al 타깃(순도 99.99％)
- 도달 진공도: 1×10-4㎩ 미만
- 가스: 아르곤 가스(유량: 90sccm) 및 산소 가스(유량: 10sccm)
- 스퍼터링압: 0.35㎩
- 스퍼터링 전력: 100W
- 성막 시 온도: 40℃
예 7
금속 산화물층(16a)(산화알루미늄층)의 목표로 하는 두께를 약 2㎚로 한 것 이외에는, 예 6과 마찬가지로 하여 캐리어를 구비한 구리박의 제작을 행하였다.
예 8(비교)
금속 산화물층(16a)으로서 산화알루미늄층을 형성하지 않은(즉, 대기 폭로에 의한 Al 함유층의 표면 산화 처리를 행하지 않은) 것 이외에는, 예 5와 마찬가지로 하여 캐리어를 구비한 구리박의 제작을 행하였다.
평가
예 1 내지 8의 캐리어를 구비한 구리박에 대해, 이하에 나타내는 바와 같이, 각종 평가를 행하였다. 평가 결과는 표 1에 나타내는 바와 같았다. 또한, 표 1에는 중간층(14) 및 박리층(16)의 조성, 그리고 금속 산화물층(16a)의 형성 조건도 아울러 나타나 있다.
<평가 1: 박리층의 반정량 분석>
예 3 및 4에 대해, 제작한 캐리어를 구비한 구리박의 깊이 방향 원소 분석을 이하의 측정 조건 및 해석 조건에 기초하여 XPS에 의해 행하였다. 이 분석은, 캐리어를 구비한 구리박을 극박 구리층 표면으로부터 깊이 방향을 향해, 이하의 조건에서 Ar 이온 에칭에 의해 파내려 가면서 행하였다.
(Ar 이온 에칭 조건)
- 가속 전압: 500V
- 에칭 에어리어: 2㎜×2㎜
- 에칭 속도: SiO2 환산으로 1.4㎚/min
(측정 조건)
- 장치: X선 광전자 분광 장치(알박 파이 가부시키가이샤 제조, Quantum2000)
- 여기 X선: 단색화 Al-Kα선(1486.6eV)
- 출력: 100W
- 가속 전압: 15kV
- X선 조사 직경: 직경 100㎛
- 측정 면적: 직경 100㎛×1mm
- 패스 에너지: 23.5eV
- 에너지 스텝: 0.1eV
- 중화 총: 있음
- 측정 원소 및 궤도: (sweep 수:Ratio:Cycle 수)
O 1s: (5:6:1)
Cu 2p3: (2:6:1)
C 1s: (3:6:1)
Ti 2p: (2:6:1)
Si 2p: (1:6:1)
(해석 조건)
데이터 해석 소프트웨어(알박 파이 가부시키가이샤 제조 「멀티팩 Ver9.4.0.7」)를 사용하여 XPS 데이터의 해석을 행하였다. 스무딩은 9점에서 행하고, 백그라운드 모드는 Shirley를 사용하였다. 또한, 반정량 산출에 있어서의 각 원소의 백그라운드 범위는 이하와 같다.
­ O 1s: 528.0 내지 540.0eV
­ Cu 2p3: 927.0 내지 939.0eV
­ C1 s: 280.0 내지 292.0eV
­ Ti 2p: 451.2 내지 464.5eV
­ Si 2p: 피크가 검출 하한 이하이었으므로, 0으로 하였다.
박리층(16)에 있어서의, 깊이 방향의 산소 반정량값의 결과는 도 2에 나타내는 바와 같았다. 도 2로부터 명백한 바와 같이, 반응성 스퍼터링에 의한 산화구리층 형성을 행한 예 3에서는, 산화구리층 형성도 산화 처리도 행하지 않은 예 4에 비해, Cu 함유층(중간층(14)의 일부)과 박리층(16)의 계면에 있어서의 산소량이 증가하고 있어, 금속 산화물층(16a)으로서 산화구리층이 형성되어 있음이 확인되었다. 여기서, 예 4에 대해서도 평균하여 약 2Atom％의 산소가 확인되어 있지만, 이것은 탄소층(16b)이나 에칭 스토퍼층(17)의 성막 초기에 불순물로서 혼입되는 산소를 검출하고 있는 것이라고 생각된다. 또한, 도 2에 있어서의 횡축(깊이)의 수치는, 캐리어를 구비한 구리박의 극박 구리층 표면을 분석 개시 위치(0㎚)로 하고, 분석 위치의 캐리어측 방향으로의 깊이를, SiO2 환산의 에칭 속도로부터 구한 값이다.
<평가 2: 캐리어-극박 구리층의 박리성>
캐리어를 구비한 구리박(10)에 있어서의 열이력으로서의 진공 열프레스를 행한 후의 박리 강도의 측정을 이하와 같이 행하였다. 캐리어를 구비한 구리박(10)의 극박 구리층(18)측에, 두께 18㎛의 패널 전해 구리 도금을 실시한 후, 열이력으로서 350℃에서 2시간 30㎏f/㎠의 압력으로 프레스하였다. 얻어진 동장 적층판에 대해, JIS C 6481-1996에 준거하여, 극박 구리층(18)과 일체로 된 전기 구리 도금층을 박리하였을 때의 박리 강도(gf/㎝)를 측정하였다. 이때, 측정 폭은 50㎜로 하고, 측정 길이는 20㎜로 하였다. 이와 같이 하여 얻어진 박리 강도(평균값)를 이하의 기준으로 등급을 분류하였다.
평가 A: 자연 박리되지 않고, 또한 박리 강도가 50gf/㎝ 이하
평가 B: 박리 강도가 50gf/㎝ 초과 150gf/㎝ 이하
평가 C: 자연 박리가 일어나거나 또는 150gf/㎝ 초과(박리 불가를 포함함)
또한, 참고를 위해, i) 진공 열프레스를 행하지 않은 경우(즉, 가열 없음의 경우), ii) 열이력으로서 250℃에서 2시간 30㎏f/㎠의 압력으로 프레스한 경우, 및 iii) 열이력으로서 300℃에서 2시간 30㎏f/㎠의 압력으로 프레스한 경우의 박리 강도(gf/㎝)도 상기와 마찬가지의 방법으로 측정하고, 그것들의 결과도 표 1에 아울러 나타냈다.
<평가 3: 에칭 스토퍼층의 내약품성>
각 캐리어를 구비한 구리박(10)의 극박 구리층(18)의 표면을 1.8mol/L의 희황산으로 처리하여 표면의 산화막의 제거를 행하고, 그 후, 수세 및 건조를 행하였다. 그 후, 극박 구리층(18)의 표면에 감광성 드라이 필름을 첩부하고, 라인/스페이스(L/S)＝5㎛/5㎛의 패턴을 부여하도록 노광 및 현상을 행하였다. 현상은, 현상액으로서 1.0중량％ 탄산나트륨 수용액을 사용하여, 25℃에서 2분간, 샤워 방식에 의해 행하였다. 이와 같이 하여 얻어진 배선층을 구비한 코어리스 지지체(패턴 형성된 배선 사이에 극박 구리층(18)이 노출된 상태의 것)를 황산-과산화수소 혼합액을 포함하는 에칭액에 23℃에서 5분간, 샤워 압력 0.1㎫로 침지시킴으로써 구리 플래시 에칭을 행하였다. 이와 같이 하여, 패턴 형성된 배선 사이에 노출된 극박 구리층(18)을 제거하였다. 플래시 에칭 후의 배선층을 구비한 코어리스 지지체를 관찰함으로써 에칭 스토퍼층(17)의 내약품성을 평가하였다. 얻어진 평가 결과를 이하의 기준으로 등급을 분류하였다.
평가 A: 에칭 스토퍼층이 전혀 용해되지 않고 잔류해 있었다.
평가 B: 에칭 스토퍼층이 약간 용해되어, 후속 공정에 악영향을 미칠 가능성이 있다.
평가 C: 에칭 스토퍼층이 일부 용해되어, 후속 공정에 악영향을 미칠 가능성이 높다.

Claims (11)

  1. 캐리어와,
    상기 캐리어 상에 마련되는 중간층과,
    상기 중간층 상에 마련되고, 금속 산화물층 및 탄소층을 포함하는 박리층과,
    상기 박리층 상에 마련되는 극박 구리층을
    구비하고,
    상기 박리층과 상기 극박 구리층 사이에, Ti, Al, Nb, Zr, Cr, W, Ta, Co, Ag, Ni 및 Mo로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속으로 구성되는 에칭 스토퍼층을 더 구비하고,
    상기 중간층이, 상기 캐리어에 인접하는 Ti 함유층과, 상기 박리층에 인접하는 Cu 함유층을 포함하고, 또한 상기 금속 산화물층이 산화구리층이거나, 또는
    상기 중간층이 Ti 함유층이고, 또한 상기 금속 산화물층이 산화티타늄층이거나, 또는
    상기 중간층이 Al 함유층이고, 또한 상기 금속 산화물층이 산화알루미늄층이고,
    상기 중간층, 상기 탄소층, 상기 금속 산화물층, 상기 에칭 스토퍼층, 및 상기 극박 구리층은 모두 물리 기상 퇴적(PVD)막인, 캐리어를 구비한 구리박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 산화물층이 상기 중간층에 인접하고, 또한 상기 탄소층이 상기 극박 구리층에 가까운 측에 마련되는, 캐리어를 구비한 구리박.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄소층이 상기 중간층에 인접하고, 또한 상기 금속 산화물층이 상기 극박 구리층에 가까운 측에 마련되는, 캐리어를 구비한 구리박.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간층을 구성하는 금속의 표준 전극 전위가, 상기 에칭 스토퍼층을 구성하는 금속의 표준 전극 전위 이상인, 캐리어를 구비한 구리박.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간층의 두께가 10 내지 1000㎚인, 캐리어를 구비한 구리박.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층의 두께가 100㎚ 이하인, 캐리어를 구비한 구리박.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소층의 두께가 1 내지 20㎚인, 캐리어를 구비한 구리박.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭 스토퍼층의 두께가 1 내지 500㎚인, 캐리어를 구비한 구리박.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 극박 구리층의 두께가 10 내지 1000㎚인, 캐리어를 구비한 구리박.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    350℃ 이상에서 사용되는, 캐리어를 구비한 구리박.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 캐리어를 구비한 구리박의 제조 방법이며,
    상기 캐리어 상에, 상기 중간층, 상기 탄소층, 상기 금속 산화물층, 상기 에칭 스토퍼층, 및 상기 극박 구리층을 모두 물리 기상 퇴적(PVD)법에 의해 제작하는 것을 특징으로 하는, 캐리어를 구비한 구리박의 제조 방법.
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