TWI842004B - 半導體用銅箔的製造方法以及利用所述製造方法製造的半導體用銅箔 - Google Patents
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Abstract
本說明書係有關一種半導體用銅箔的製造方法，其特徵在於：利用包括向一側方向旋轉的陰極旋轉盤以及沿著所述陰極旋轉盤相距一定間隔配置的第一至第五電解池的銅箔製造裝置進行製造，包括：利用所述第一電解池在所述陰極旋轉盤上析出載體金屬層的步驟；利用所述第二電解池在所述載體金屬層上析出剝離層的步驟；利用所述第三電解池在所述剝離層上析出超薄銅箔層的步驟；以及，利用所述第四電解池以及第五電解池在所述及銅箔層表面形成粗糙化處理層的步驟；
伴隨著所述陰極旋轉盤的旋轉，所述第一至第五電解池與所述陰極旋轉盤依次進行電鑄(electroforming)而形成一個半導體用銅箔。
Description
本發明係有關一種在一個陰極旋轉盤上依次析出提供的半導體用銅箔的製造方法以及利用所述製造方法製造的半導體用銅箔。
伴隨著可以對高頻信號進行傳送的小型以及薄型電子產品相關需求的增加，對半導體用銅箔以及銅箔層壓板的需求也在隨之增加。
半導體用銅箔層壓板，係指一種在絶縁基板上黏附有厚度為10μm以下的極銅板的基板。黏附到所述銅箔層壓板上的銅箔的厚度越薄，就可以在所述印刷電路板上形成更加複雜且緻密的電路。但是，當所述極銅板的厚度達到5μm以下時，可能會因為所述銅箔的機械強度驟減而在銅箔的製造或黏附過程中導致破損以及龜裂的發生。
為了解決如上所述的問題，在日本註冊專利第6860706號、日本註冊專利第3250994號以及大韓民國註冊專利第10-1889087號等中，研究出了多種在可以補充所述銅箔的強度的載體金屬層上形成銅箔並將銅箔黏附到基板上之後對載體金屬層進行剝離的方法。
但是，在如上所述的文獻所公開的方法中，需要單獨配備用於製造載體金屬層的裝置以及用於製造銅箔的裝置，而且還具有在形成超薄銅箔層的過程中根據載體金屬層的表面狀態在銅箔層的品質方面發生較大偏差的問題。
因為如上所述的原因，需要一種可以利用相同的裝置製造超薄銅箔層以及載體金屬層，而且可以通過同時製造所述超薄銅箔層以及載體金屬層而提升生產性以及品質的半導體用銅箔的製造方法。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1 日本註冊專利第6860706號(2021.03.30.)
專利文獻2 日本註冊專利第3250994號(2001.11.16.)
專利文獻3 大韓民國註冊專利第10-1889087號(2018.02.27.)
為了解決如上所述的現有問題，本發明可以提供一種通過在一個陰極旋轉盤上依次析出載體金屬層、剝離層、超薄銅箔層以及粗糙化處理層而製造出一個半導體用銅箔的半導體用銅箔的製造方法以及利用所述製造方法製造的半導體用銅箔。
為了達成如上所述之目的，本發明之一實施例係有關一種半導體用銅箔的製造方法，其特徵在於：利用包括向一側方向旋轉的陰極旋轉盤以及沿著所述陰極旋轉盤相距一定間隔配置的第一至第五電解池的銅箔製造裝置進行製造，包括：利用所述第一電解池在所述陰極旋轉盤上析出載體金屬層的步驟；利用所述第二電解池在所述載體金屬層上析出剝離層的步驟；利用所述第三電解池在所述剝離層上析出超薄銅箔層的步驟；以及，利用所述第四電解池以及第五電解池在所述及銅箔層表面形成粗糙化處理層的步驟；伴隨著所述陰極旋轉盤的旋轉，所述第一至第五電解池與所述陰極旋轉盤依次進行電鑄(electroforming)而形成一個半導體用銅箔。
在所述一實施例中，所述第一至第五電解池，可以在內部包括電解液以及陽極材料，而且可以向各個電解液獨立供應不同大小的電流以及電解液。
在所述一實施例中，所述載體金屬層可以通過在向所述第一電解池的內部噴射第一電解液之後接通第一電流的方式形成，而所述第一電解池的內部所包括的第一陽極材料可以是可溶性的金屬板(Metal plate)或金屬球(Metal ball)。
在所述一實施例中，所述剝離層可以通過在向所述第二電解池的內部噴射第二電解液之後接通第二電流的方式形成，而所述第二電解池的內部所包括的第二陽極材料可以是塗佈有氧化銥(Ir
2O
3)的鈦(Ti)板。
在所述一實施例中，所述超薄銅箔層可以通過在向所述第三電解池的內部噴射第三電解液之後接通第三電流的方式形成，而所述第三電解池的內部所包括的第三陽極材料可以是塗佈有氧化銥(Ir
2O
3)的鈦(Ti)板。
在所述一實施例中，形成所述粗糙化處理層的步驟，可以包括：形成並固定銅核的第一粗糙化處理步驟；以及，使所述銅核生長的第二粗糙化處理步驟；而所述第一粗糙化處理步驟，可以利用第四陽極材料即塗佈有氧化銥(Ir
2O
3)的鈦(Ti)板執行。
在所述一實施例中，所述第二粗糙化處理步驟可以利用第五陽極材料即可溶性的金屬板(Metal plate)或塗佈有氧化銥(Ir
2O
3)的鈦(Ti)板中的某一個原材料執行。
在適用本發明的另一實施例中，本發明係有關一種半導體用銅箔，其特徵在於，包括：剝離層，在所述載體金屬層的上側面析出；超薄銅箔層，在所述剝離層的上側面析出；粗糙化處理層，在所述超薄銅箔層的表面形成；以及，防鏽鍍金層，在所述粗糙化處理層的表面形成；所述半導體用銅箔，是利用包括向一側方向旋轉的陰極旋轉盤以及沿著所述陰極旋轉盤相距一定間隔配置的第一至第五電解池的銅箔製造裝置進行製造，伴隨著所述陰極旋轉盤的旋轉，所述第一至第五電解池與所述陰極旋轉盤依次進行電鑄(electroforming)而形成一個半導體用銅箔。
在所述一實施例中，所述第一至第五電解池，可以在內部包括電解液以及陽極材料；而且可以向各個電解池獨立供應不同大小的電流，從而與所述陰極旋轉盤獨立地進行電鑄。
在所述一實施例中，所述載體金屬層可以由銅(Cu)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鋁(Al)以及包含所述物質的合金構成，而且可以以5至50μm的厚度形成。
在所述一實施例中，所述剝離層可以是銦(In)、鋅(Zr)以及鉻(Cr)合金層，而且可以以0.01μm以下的厚度形成。
通過如上所述的特徵，本發明可以在一個陰極旋轉盤上通過單次處理(One-pass)析出載體金屬層、剝離層、超薄銅箔層以及粗糙化處理層，從而節省製造半導體用銅箔時所需要的時間以及費用。
與此同時，本發明可以在所述載體金屬層以及剝離層上直接析出所述超薄銅箔層，從而防止所述銅箔的折疊以及撕裂等現象。
此外，本發明可以將形成所述粗糙化處理層的步驟分成兩個步驟，並提供不同的陽極材料以及電解液溫度，從而以優化的方法形成粗糙化處理層。
接下來，將對適用本發明的半導體用銅箔的製造方法以及利用所述製造方法製造的半導體用銅箔進行詳細的說明。在接下來的內容中所介紹的附圖，是為了向相關從業人員充分地傳遞本發明的思想而提供的示例。因此，本發明並不限定於在接下來的內容中所介紹的附圖，而是可以以其他形態實現，而且在接下來的內容中所介紹的附圖，可能會為了明確地介紹本發明的思想而被誇張圖示。此時，除非另有定義，否則所使用的技術術語以及科學術語的含義與具有本發明所屬技術領域之一般知識的人員所通常理解的含義相同，而且在接下來的說明以及附圖中，與可能會導致本發明的要旨變得不清晰的公知功能以及構成相關的說明將被省略。
本發明的一特徵，係有關一種半導體用銅箔的製造方法。優選地，可以利用包括向一側方向旋轉的陰極旋轉盤以及沿著所述陰極旋轉盤相距一定間隔配置的多個電解池的銅箔製造裝置進行製造。此外，伴隨著所述陰極旋轉盤的旋轉，可以通過使所述多個電解池與所述陰極旋轉盤依次進行電鑄(electroforming)而以單次處理(One-pass)的方式進行生產。
即，適用本發明之實施例的半導體用銅箔，可以利用一個裝置通過一個運行週期(One cycle)實時地執行各個層的析出工程，從而製造出一個成品。
通常來講，半導體用銅箔可以包括由電解銅箔等構成的載體金屬層。這表明為了製造出半導體用銅箔，需要單獨購買所述載體金屬層，或單獨配備用於製造載體金屬層的裝置。
此外，當所述超薄銅箔層的厚度減小至5μm以下時，還具有根據所述載體金屬層的表面狀態對層壓到所述載體金屬層上的超薄銅箔層的品質造成重大影響的問題。例如，在所述載體金屬層的表面不均勻或摻雜有微細異物的情況下，會因為在所述超薄銅箔層中發生破損以及龜裂而導致其品質急劇下降的問題發生。為了防止如上所述的問題，需要持續性地對載體金屬層的表面狀態進行管理，而且在載體金屬層的表面狀態沒有達到一定水準時需要全部進行廢棄處理。
即，這表明為了對所述載體金屬層進行生產或購買以及管理，需要持續性地消耗費用以及時間，從而可能會導致產品生產性的下降。
為了改善如上所述的問題，本發明可以通過一個銅箔製造裝置製造出載體金屬層並在所述載體金屬層上實時地析出剝離層、超薄銅箔層以及粗糙化處理層。藉此，可以節省單獨購買用於製造所述載體金屬層的裝置所需要的費用，同時節省載體金屬層的管理費用。
即，本發明可以利用一個裝置通過一個運行週期(One cycle)實時地執行各個層的析出工程，而且可以利用一個裝置製造出成品。藉此，本發明可以提升所述半導體用銅箔的生產性並節省成本。
此外，本發明可以通過如上所述的一個銅箔製造裝置執行在超薄銅箔層的表面生成微細粒子的粗糙化處理。藉此，可以在所述超薄銅箔層的表面形成粗糙化處理層(Roughened layer)。此時，微細粒子可以由銅(Cu)粒子構成，但是並不限定於此。
即，適用本發明之實施例的半導體用銅箔可以利用包括向一側方向旋轉的陰極旋轉盤以及沿著所述陰極旋轉盤相距一定間隔配置的多個電解池的銅箔製造裝置進行製造，而且可以利用一個裝置依次析出載體金屬層、剝離層、超薄銅箔層以及粗糙化處理層而製造出一個半導體用銅箔。
此外，適用本發明之實施例的銅箔製造裝置，可以在一個裝置中包括多個電解池。此時，使用者可以通過向各個電解池獨立供應不同大小的電流以及電解液而實現金屬層的性質的多樣化。
例如，在所述電解池包括第一至第五電解池的情況下，所述載體金屬層可以通過在向所述電解池的內部噴射第一電解液之後接通第一電流的方式形成，而所述剝離層可以通過在向所述第二電解池的內部噴射第二電解液之後接通第二電流的方式形成。此外，所述超薄銅箔層可以通過在向所述第三電解池的內部噴射第三電解液之後接通第三電流的方式形成，而所述粗糙化處理層可以通過在向所述第四電解池的內部噴射第四電解液之後接通第四電流的過程以及在向所述第五電解池的內部噴射第五電解液之後接通第五電流的過程形成。
即，適用本發明之實施例的半導體用銅箔可以利用包括多個電解池的一個裝置進行製造，而且可以通過向所述多個電解池分別獨立供應電流以及電解液而獨立地對各個金屬層的材質、厚度以及特性進行控制。
在適用本發明之另一實施中，可以對所述半導體用銅箔執行防鏽處理。
在上述內容中，對適用本發明之實施例的半導體用銅箔的構成進行了說明。接下來，將參閱圖1至圖3對適用本發明之實施例的半導體用銅箔的製造方法進行說明。
圖1係用於對適用本發明之實施例的半導體用銅箔的製造方法進行說明的順序圖，圖2係用於對適用本發明之實施例的半導體用銅箔進行說明的示意圖，圖3係用於對適用本發明之實施例的半導體用銅箔製造裝置進行說明的示意圖。
參閱圖1，適用本發明之實施例的半導體用銅箔100，可以包括：利用第一電解池在所述陰極旋轉盤上析出載體金屬層的步驟S10；利用第二電解池在所述載體金屬層上析出剝離層的步驟S20；利用第三電解池在所述剝離層上析出超薄銅箔層的步驟S30；利用第四電解池以及第五電解池在所述超薄銅箔層的表面形成粗糙化處理層的步驟S40；對所製造出的半導體用銅箔進行剝離的步驟S50；以及，對半導體用銅箔進行防鏽處理的步驟S60。
如上所述，適用本發明之實施例的半導體用銅箔100可以利用一個裝置進行製造，較佳地，可以利用包括一個陰極旋轉盤200以及多個電解池300的銅箔製造裝置1000進行製造。
具體來講，參閱圖2，所述銅箔製造裝置1000可以包括向一側方向旋轉的陰極旋轉盤200以及沿著所述陰極旋轉盤200相距一定間隔配置的多個電解池300。
所述陰極旋轉盤200可以由多個鈦板(Ti plate)以環狀形狀，較佳地以無端板環(Endless plate ring)的形態焊接而成。
在實施例中，構成所述陰極旋轉盤200的鈦板(Ti Plate)可以是0.1至2m的寬度和5至50m的長度以及1至30mm的厚度，但是並不限定於此，可以根據製造環境任意地進行變更。
此外，在陰極旋轉盤200的內側面可以形成多個傳導輥，而且可以利用所述多個傳導輥向一側方向旋轉。此外，所述陰極旋轉盤200可以通過所述傳導輥與陰極通電。
即，所述傳導輥可以起到使所述陰極旋轉盤200到點的作用，還可以起到驅動所述陰極旋轉盤200向一側方向旋轉的驅動輥的作用。
在實施例中，所述陰極旋轉盤200可以在焊接組裝之後追加執行熱處理。藉此，可以使得所述陰極旋轉盤200彼此強力結合，而且可以去除在結合的過程中形成的應力並藉此防止在製造過程中發生變形或剝離。
此時，所述熱處理在500至700℃下執行10至100分鐘為宜，當所述熱處理執行不足500℃或不足10分鐘時，可能會因為在與所述陰極旋轉盤200之間有應力殘留而導致在製造所述金屬薄膜的過程中發生變形或剝離。
與此相反，當所述熱處理超過700℃或100分鐘時，可能會導致生產性的降低以及熱變形的發生。
因為如上所述的原因，所述熱處理可以在500至700℃下執行10至100分鐘，較佳地，可以在600至650℃下執行30至50分鐘。
所述多個電解池300可以由第一至第五電解池300a、300b、300c、300d1、300d2構成，還可以追加包括其他電解池。此外，所述第一至第五電解池300a、300b、300c、300d1、300d2可以沿著一個陰極旋轉盤200相距一定間隔配置，而伴隨著所述陰極旋轉盤200的旋轉，所述第一至第五電解池300a、300b、300c、300d1、300d2可以與所述陰極旋轉盤200同時進行電鑄(electroforming)而形成一個半導體用銅箔100。
在實施例中，所述電解池300可以在內部形成一定的空間，而在所述空間中可以包括陽極材料310以及電解液供應噴嘴330。與此同時，所述電解液供應噴嘴330可以向所述電解池300的內部空間噴射電解液。
例如，所述第一電解池300a可以在內部包括第一陽極材料310a以及第一電解池供應噴嘴330a，所述第一電解液供應噴嘴330a可以通過向所述第一電解池310a內部噴射第一電解液而想所述陰極旋轉盤200與第一陽極材料410a之間填充第一電解液。
在本說明書中，僅對第一電解池300a的結構進行了說明，但是並不限定於此，也可以同樣適用於第二電解池300b、第三電解池300c、第四電解池300d-1以及第五電解池300d-2，也可以適用於其他更多的電解池。
參閱圖1至圖3，所述步驟S10，是通過在向所述第一電解池300a的內部噴射第一電解液之後向所述陰極旋轉盤200與所述第一陽極材料310a之間接通第一電流而析出載體金屬層110的步驟。
所述載體金屬層110是指用於防止後續說明的超薄銅箔層150的傷痕、褶皺以及折疊等現象並保護所述超薄銅箔層150的光澤面而防止其裸露在異物中的金屬層。
在實施例中，所述載體金屬層110可以由銅(Cu)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鋁(Al)或包含所述物質的合金構成，而且可以通過電鍍或濺鍍(sputtering)的方式形成。接下來，在本說明書中將以載體金屬層為包含銅(Cu)的電解銅箔的情況為例進行說明，但是並不限定於此。
在實施例中，所述載體金屬層110可以以5至50μm的厚度形成。在所述載體金屬層110的厚度不足5μm的情況下，可能會因為其剛性不足而導致在所述超薄銅箔層150的傷痕、褶皺以及折疊等現象。與此相反，在所述載體金屬層110的厚度超過50μm的情況下，可能會因為在對所述載體金屬層110進行剝離的過程中出現殘留物而導致層壓到所述超薄銅箔層150中的絕緣層的電氣特性的下降。因為如上所述的原因，所述載體金屬層110可以以5至50μm的厚度形成，較佳地，可以以9至30μm的厚度形成。
在實施例中，所述第一電解液可以是在硫酸(H
2SO
4)溶液中溶解銅(Cu)、鎳(Ni)以及鋁(Al)中的某一個以上的金屬離子的電解液，較佳地，可以是在硫酸(H
2SO
4)溶液中溶解銅(Cu)的電解液。
在實施例中，所述第一陽極材料310a可以是可溶性的金屬板(Metal plate)或金屬球(Metal ball)。即，所述第一陽極材料310a可以是可溶性的銅板(Cu plate)或銅球(Cu ball)。
在作為第一陽極材料310a使用一般的不溶性陽極材料的情況下，在電解過程中，會在所述第一陽極材料310a的表面生成過量的氧氣(O
2)。
在所述第一陽極材料310a的表面生成的過量的氧氣(O
2)可能會附著在電沉積的所述陰極旋轉盤200的表面，從而誘發所述載體金屬層110的表面缺陷，而且可能會對所述載體金屬層110的一部分進行氧化，從而導致電學特性的弱化。
為了防止如上所述的現象，本發明作為所述第一陽極材料310a可以是可溶性的銅板(Cu plate)或銅球(Cu ball)，從而防止所述過量的氧氣(O
2)被附著在所述陰極旋轉盤200的表面而通過在銅板(Cu plate)或銅球(Cu ball)之間形成的空間排出。藉此，可以提升所述載體金屬層110的品質。
此外，所述不溶性陽極材料與可溶性陽極材料相比所需要的電壓較高，因此會導致在電鑄時所消耗的電力增加的問題，而且還具有為了可以持續性地析出薄膜而需要單獨配備用於供應電鑄時所需要的銅(Cu)離子的設備的問題。
此外，在所述第一陽極材料310a被溶解到所述第一電解液時，使用者可以通過肉眼確認所述第一陽極材料310a的殘留量以及更換週期。藉此，可以輕易地對所述第一陽極材料310a的更換週期進行確認並對工程條件進行優化。
所述步驟S20，是通過在向所述第二電解池300b的內部噴射第二電解液之後向所述陰極旋轉盤200與所述第二陽極材料310b之間接通第二電流而析出剝離層130的步驟。
所述剝離層(peeling layer)130是在所述載體金屬層110與後續說明的超薄銅箔層150之間形成的金屬層，可以在將所述半導體用銅箔100黏合到絕緣層之後，通過剝離所述載體金屬層110而將所述超薄銅箔層150黏合到所述絕緣層上。
在實施例中，所述剝離層130可以是奈米級別的金屬層，較佳地，其厚度可以不足20nm。在所述剝離層的厚度超過20nm的情況下，對所述剝離層130進行剝離所需要的力量(peel strength；剝離力)將增加，從而導致難以對所述載體金屬層110與所述超薄銅箔層150進行剝離的問題。例如，在所述剝離層130的厚度超過20nm的情況下，所述剝離層130的剝離力可能會增加至50N/m以上。因此，將無法輕易地對所述載體金屬層110進行剝離，從而需要執行額外的工程。
與此相反，在所述剝離層130不足1nm的情況下，可能會因為所述剝離層130過薄而導致在將半導體用銅箔100黏附到絕緣層之前從所述載體金屬層110剝離的問題。即，難以將所述半導體用銅箔100適當地黏附到使用者所需要的位置。
因為如上所述的原因，所述剝離層130的厚度不足20μm為宜，較佳地，可以是1至10nm。
在實施例中，所述剝離層130可以是金屬，從而對其厚度進行微細調整。較佳地，所述剝離層130可以是從由銦(In)、鉻(Cr)、鋅(Zr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈷(Co)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、錳(Mn)、鐵(Fe)、錫(Sn)以及釩(V)構成的組中選擇的一個以上的金屬或合金的形態。接下來，在本說明書中將以所述剝離層130是由銦(In)、鉻(Cr)以及鋅(Zn)構成的金屬層或包含銦(In)、鉻(Cr)以及鋅(Zn)中的某一個以上的合金層的情況為例進行說明，但是並不限定於此。
在實施例中，所述第二電解液可以是包含銦(In)、鉻(Cr)以及鋅(Zr)離子的電解溶液，但是並不限定於此，也可以根據一般的技術人員的判斷使用包含從由銦(In)、鉻(Cr)、鋅(Zr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、錫(Sn)以及釩(V)構成的組中選擇的一個以上的金屬的電解溶液。
在實施例中，所述第二陽極材料310b與所述第一陽極材料310a不同，可以是不溶性陽極材料，較佳地，可以是塗佈有不溶性氧化銥(Insoluble Ir
2O
3)的鈦(Ti)板。
所述步驟S30，是通過在向所述第三電解池300c的內部噴射第三電解液之後向所述陰極旋轉盤200與所述第三陽極材料310c之間接通第三電流而析出超薄銅箔層150的步驟。
所述超薄銅箔層(Ultra thin copper foil)150是指為了在所述絕緣層中黏附超薄銅箔而在所述載體金屬層110以及所述剝離層130中析出的超薄銅(Cu)薄膜。
在實施例中，所述超薄銅箔層150可以以10μm以下，較佳地，可以以1至5μm的厚度析出。在所述超薄銅箔層150的厚度不足1μm的情況下，可能會因為所述超薄銅箔層150過薄而導致在黏附到所述絕緣層時難以充分實現電學特性的問題。此外，在所述超薄銅箔層150的厚度不足1μm的情況下，可能會導致難以在所述剝離層130上以相同的厚度均勻析出的問題。與此相反，在所述超薄銅箔層150的厚度超過10μm的情況下，可能會因為所述印刷電路板的厚度增加而導致半導體集成度的降低，而且將不需要載體層。因為如上所述的原因，所述超薄銅箔層150的厚度為10μm以下為宜，較佳地，可以以1至5μm的厚度析出。
在實施例中，所述第三電解液可以是包含銅(Cu)離子的硫酸(H
2SO
4)溶液。較佳地，可以是在100至200g/ℓ的硫酸中混合30至80g/ℓ的銅(Cu)離子的溶液。
在實施例中，所述第三陽極材料310c與所述第二陽極材料310b相同，可以是不溶性陽極材料，較佳地，可以是塗佈有不溶性氧化銥(Insoluble Ir
2O
3)的鈦(Ti)板。
所述步驟S40，是利用所述第四電解池300d1以及第五電解池300d2在所述超薄銅箔層150的表面形成粗糙化處理層170的步驟。
所述粗糙化處理層170是指為了提升所述超薄銅箔層150與所述絕緣層之間的黏合力而生成的金屬層。較佳地，所述粗糙化處理層170可以在所述超薄銅箔層150的表面生成由銅(Cu)構成的金屬核，並使得所述所生成的金屬核生長。
即，所述粗糙化處理層170是指為了提升所述超薄銅箔層的黏合力，使得銅在所述超薄銅箔層150的表面生長而形成的層。但是，在所述步驟S40之後的超薄銅箔層150的表面粗糙度為1.0μm以上的情況下，可能會因為過度的表面粗糙度而導致電學特性的降低，因此所述粗糙化處理層170在維持所述超薄銅箔層150的表面粗糙度不足1.0μm的範圍內提升表面粗糙度為宜。
在實施例中，所述步驟S40與在上述內容中進行說明的步驟S10至S30不同，可以通過分別將不同的兩種類型的電解池與所述陰極旋轉盤200單獨進行電鑄的方式執行。接下來，將所述第四電解池300d1與所述陰極旋轉盤200的電鑄步驟定義為第一粗糙化處理步驟，並將所述第五電解池300d2與所述陰極旋轉盤200的電鑄步驟定義為第二粗糙化處理步驟。
所述第一粗糙化處理步驟，是在所述超薄銅箔層150的表面生成並固定銅核的步驟。
具體來講，在所述第一粗糙化處理步驟中，可以通過在向所述第四電解池300d1內部噴射第四電解液之後在所述陰極旋轉盤200與所述第四陽極材料310d1之間接通第四電流而在所述超薄銅箔層150的表面生成銅核，並將所生成的核固定到所述超薄銅箔層150的表面。
在實施例中，所述第四電解液可以是在50至150g/ℓ的硫酸中混合10至30g/ℓ的銅(Cu)離子的溶液，而且可以維持15至25℃。
此外，在第一粗糙化處理步驟中，可以向所述第四電解池300d1注入5至15A/dm
2的電流密度5至20秒。
在實施例中，通過所述第一粗糙化處理步驟，本發明與沒有經過粗糙化處理的超薄銅箔層150的表面相比，可以將表面粗糙度(Rz)提升至0.05至0.3μm。
在執行所述第一粗糙化處理之後，可以執行第二粗糙化處理。藉此，可以使得在所述超薄銅箔層150的表面形成的銅核生長並形成粗糙化處理層。
具體來講，所述第二粗糙化處理步驟，可以通過在向所述第五電解池300d2的內部噴射第五電解液之後向所述陰極旋轉盤200與所述第五陽極材料310d2之間接通第五電流的方式執行。即，可以利用與所述第一粗糙化處理不同的電解池在不同類型的電解液以及電流狀態下執行。
所述第五電解液可以是在100至200g/ℓ的硫酸中混合50至100g/ℓ的銅(Cu)離子的溶液。即，所述第五電解液的特徵在於其銅(Cu)離子的濃度大於所述第四電解液。因為如上所述的差異，在所述第二粗糙化處理步驟中可以將所述銅核生長至充分的大小。
此外，與15至25℃的所述第四電解液不同，所述第五電解液為30至60℃為宜。即，所述第一粗糙化處理步驟可以通過將電解液的溫度控制在25℃以下而防止少數的核過度生長並生成更多的核。與此相反，所述第二粗糙化處理步驟可以通過將電解液的溫度控制在30℃以上而提升所述銅核的生長速度。
在實施例中，通過所述第二粗糙化處理步驟，本發明最終可以將所述超薄銅箔層150的表面處理成1.5至4.0Rz。
此外，所述第四陽極材料可以是不溶性陽極材料，較佳地可以是與所述第二以及第三陽極材料相同的塗佈有氧化銥(Insoluble Ir
2O
3)的鈦(Ti)板。
具體來講，因為所述第一粗糙化處理步驟是生成並固定核的過程，因此需要在核的生成過程中穩定地維持電壓條件，所以，所述第四陽極材料310d1是不溶性為宜。
與此相反，所述第五陽極材料可以是可溶性的銅板(Cu plate)或銅球(Cu ball)等可溶性陽極材料或塗佈有氧化銥(Insoluble Ir
2O
3)的鈦(Ti)板等不溶性陽極材料中的某一個。
在實施例中，所述第四陽極材料可以是塗佈有氧化銥(Insoluble Ir
2O
3)的鈦(Ti)板等不溶性陽極材料，所述第五陽極材料可以是銅板(Cu plate)或銅球(Cu ball)等可溶性陽極材料。
在如上所述的情況下，因為所述第二粗糙化處理步驟是利用可溶性陽極材料執行，因此可以轻易地排出氧氣(O
2)且不需要用于供應銅(Cu)離子的額外的設備，因此可以使得銅核穩定生長。
接下來，通過所述步驟S50，可以將所述半導體用銅箔1000從所述陰極旋轉盤200剝離(peeling off)。
通過如上所述的過程，所述半導體用銅箔100可以利用一個銅箔製造裝置依次析出所述載體金屬層110、剝離層130、超薄銅箔層150以及粗糙化處理層170，從而以單次處理(One-pass)的方式製造出半導體用銅箔100。
在實施例中，通過所述步驟S10至S50製造出的半導體用銅箔100可以通過所述步驟S60進行防鏽處理。
所述防鏽處理可以在所述經過粗糙化處理的半導體用銅箔100的表面形成鋅合金層，從而提升其阻燃性能並防止所述半導體用銅箔100在保管以及工程過程中發生變色的問題。
具體來講，在步驟S60中，可以通過在將所述半導體用銅箔100浸漬到溶解有20至80g/ℓ的鋅(Zn)的硫酸(H
2SO
4)溶液中的狀態下，注入10至20/dm
2的電流5至20秒而執行防鏽處理。
在實施例中，在執行防鏽處理之後，可以通過將所述半導體用銅箔浸漬到20至30℃的鉻酸(CrO
3)溶液中而形成鉻酸鹽處理層。
在上述內容中，對適用本發明之實施例的半導體用銅箔的製造方法進行了說明。接下來，將通過具體的實施例對所述半導體用銅箔進行更為詳細的說明。
如上所述，適用本發明之實施例的半導體用銅箔100可以利用配備有包括至少第一至第五電解池300a、300b、300c、300d1、300d2的多個電解池的銅箔製造裝置1000進行製造，而且可以通過利用一個裝置依次析出載體金屬層110、剝離層130、超薄銅箔層150以及粗糙化處理層170而形成一個半導體用銅箔100。
在實施例中，可以通過向所述第一至第五電解池300a、300b、300c、300d1、300d2按照如下述表1所示的條件供應陽極材料、電解液以及電流而在陰極旋轉盤200上依次析出所述載體金屬層110、剝離層130、超薄銅箔層150以及粗糙化處理層170。
[表1]
| 陰極材料 | 電解液 | 電解液溫度 | 陽極材料 | 電流 | 厚度 | |
| 載體金屬層 | 鈦板 (Ti Plate) | H 2SO 4：150g/ℓ 銅離子(Cu ion)：90g/ℓ | 45℃ | - 可溶性(Soluble) - 銅金屬球(Cu metal ball) | 30A/dm 2 | 9μm |
| 剝離層 | 銦離子(In ion)：10g/ℓ 鉻離子(Cr ion)：20g/ℓ 鋅離子(Zn ion)：15g/ℓ C 6H 5Na 3O 7：100g/ℓ | 45℃ | - 不溶性(Insoluble) - 塗佈有氧化銥的鈦板(Ti plate coated by Ir 2O 3) | 5A/dm 2 | 0.01μm | |
| 超薄銅箔層 | H 2SO 4：150g/ℓ 銅離子(Cu ion)：65g/ℓ | 40℃ | - 不溶性(Insoluble) - 塗佈有氧化銥的鈦板(Ti plate coated by Ir 2O 3) | 15A/dm 2 | 2μm | |
| 粗糙化處理層 | H 2SO 4：100g/ℓ 銅離子(Cu ion)：15g/ℓ | 20℃ | - 不溶性(Insoluble) - 塗佈有氧化銥的鈦板(Ti plate coated by Ir 2O 3) | 10A/dm 2 | 0.1μm | |
| H 2SO 4：150g/ℓ 銅離子(Cu ion)：65g/ℓ | 40℃ | - 可溶性(Soluble) - 銅金屬球(Cu metal ball) | 15A/dm 2 |
即，適用本發明之實施例的半導體用銅箔100，可以通過按照所述表1中所公開的條件在一個陰極旋轉盤200上依次析出所述載體金屬層110、剝離層130、超薄銅箔層150以及粗糙化處理層170而製造出一個半導體用銅箔100。
藉此，可以使用一個銅箔製造裝置1000對生產過程進行簡化並通過一個運行週期(One cycle)實時地執行各個層的析出工程，從而製造出一個成品。
與此同時，可以通過在所述剝離層130上直接析出所述超薄銅箔層150而將在所述超薄銅箔層150的析出過程中發生破損以及龜裂的現象最小化。因為如上所述的原因，可以穩定地生產出厚度為5μm以下的極薄的超薄銅箔層150。
可以確認，本發明與需要單獨配備用於生產載體金屬層110的裝置以及用於析出所述超薄銅箔層150的裝置的傳統的製造方法相比，是生產性以及品質得到提升的更加先進的技術。
此外，本發明可以通過利用一個裝置實時地析出所述載體金屬層110、剝離層130、超薄銅箔層150以及粗糙化處理層170而省略維持所述金屬層的黏合力所需要的額外的工程或熱處理。藉此，可以將在製造過程中所述超薄銅箔層150發生破損或熱變形的現象最小化。
最後，本發明可以對供應至所述第一至第五電解池300a、300b、300c、300d1、300d2的電解液的類型、濃度以及電流密度等工程條件進行獨立控制。藉此，可以實現所述半導體用銅箔100的電學、物理學特性以及機械特性的多樣化，而且可以根據需要輕易地變更各個金屬層的電學性質、厚度以及材質等。
在上述內容中，參閱較佳的實施例對本發明進行了詳細的說明，但是本發明的範圍並不限定於特定的實施例，而是應該根據所附的申請專利範圍做出解釋。此外，具有相關技術領域之一般知識的人員應該可以理解，本發明可以在不脫離本發明的範圍的前提下進行各種修改以及變形。
100:半導體用銅箔
110:載體金屬層
130:剝離層
150:超薄銅箔層
170:粗糙化處理層
200:陰極旋轉盤
300a、300b、300c、300d1、300d2:第一電解池、第二電解池、第三電解池、第四電解池、第五電解池
310a、310b、310c、310d1、310d2:第一陽極材料、第二陽極材料、第三陽極材料、第四陽極材料、第五陽極材料
1000:銅箔製造裝置
圖1係用於對適用本發明之實施例的半導體用銅箔的製造方法進行說明的順序圖。
圖2係用於對適用本發明之實施例的半導體用銅箔進行說明的示意圖。
圖3係用於對適用本發明之實施例的半導體用銅箔製造裝置進行說明的示意圖。
Claims (11)
- 一種半導體用銅箔的製造方法，其特徵在於：利用包括向一側方向旋轉的陰極旋轉盤以及沿著所述陰極旋轉盤相距一定間隔配置的第一至第五電解池的銅箔製造裝置進行製造，包括：利用所述第一電解池在所述陰極旋轉盤上析出載體金屬層的步驟；利用所述第二電解池在所述載體金屬層上析出剝離層的步驟；利用所述第三電解池在所述剝離層上析出超薄銅箔層的步驟；以及，利用所述第四電解池以及第五電解池在所述及銅箔層表面形成粗糙化處理層的步驟；伴隨著所述陰極旋轉盤的旋轉，所述第一至第五電解池與所述陰極旋轉盤依次進行電鑄(electroforming)而形成一個半導體用銅箔。
- 如請求項1所述之半導體用銅箔的製造方法，其中：所述第一至第五電解池，向各個電解池獨立供應不同大小的電流以及電解液。
- 如請求項1所述之半導體用銅箔的製造方法，其中：所述載體金屬層， 是通過在向所述第一電解池的內部噴射第一電解液之後接通第一電流的方式形成，而所述第一電解池的內部所包括的第一陽極材料是可溶性的金屬板(Metal plate)或金屬球(Metal ball)。
- 如請求項1所述之半導體用銅箔的製造方法，其中：所述剝離層，是通過在向所述第二電解池的內部噴射第二電解液之後接通第二電流的方式形成，而所述第二電解池的內部所包括的第二陽極材料是塗佈有氧化銥(Ir2O3)的鈦(Ti)板。
- 如請求項1所述之半導體用銅箔的製造方法，其中：所述超薄銅箔層，是通過在向所述第三電解池的內部噴射第三電解液之後接通第三電流的方式形成，而所述第三電解池的內部所包括的第三陽極材料是塗佈有氧化銥(Ir2O3)的鈦(Ti)板。
- 如請求項1所述之半導體用銅箔的製造方法，其中：所述形成粗糙化處理層的步驟，包括：形成並固定銅核的第一粗糙化處理步驟；以及，使所述銅核生長的第二粗糙化處理步驟；所述第一粗糙化處理步驟，是利用第四陽極材料即塗佈有氧化銥(Ir2O3)的鈦(Ti)板執行。
- 如請求項6所述之半導體用銅箔的製造方法，其中：所述第二粗糙化處理步驟，是利用第五陽極材料即可溶性的金屬板(Metal plate)或塗佈有氧化銥(Ir2O3)的鈦(Ti)板中的某一個原材料執行。
- 一種半導體用銅箔，其特徵在於，包括：載體金屬層；剝離層，在所述載體金屬層的上側面析出；超薄銅箔層，在所述剝離層的上側面析出；粗糙化處理層，在所述超薄銅箔層的表面形成；以及，防鏽鍍金層，在所述粗糙化處理層的表面形成；所述半導體用銅箔，是利用包括：陰極旋轉盤，向一側方向旋轉；以及，第一至第五電解池，沿著所述陰極旋轉盤相距一定間隔配置；的銅箔製造裝置進行製造，伴隨著所述陰極旋轉盤的旋轉，所述第一至第五電解池與所述陰極旋轉盤依次進行電鑄(electroforming)而形成一個半導體用銅箔。
- 如請求項8所述之半導體用銅箔，其中：所述第一至第五電解池，向各個電解池獨立供應不同大小的電流，從而與所述陰極旋轉盤獨立地進行電鑄。
- 如請求項8所述之半導體用銅箔，其中： 所述載體金屬層，是由銅(Cu)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鋁(Al)以及包含所述物質的合金構成，而且以5至50μm的厚度形成。
- 如請求項8所述之半導體用銅箔，其中：所述剝離層，是銦(In)、鋅(Zn)、鉻(Cr)或包含所述物質的合金層，而且其厚度為0.01μm以下。
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