説明

微細回路の形成のためのエンベデッド用銅箔

キャリア銅箔層と、キャリア銅箔層の一表面に形成されたバリヤー層と、バリヤー層の表面に形成されたシード層と、からなり、バリヤー層は、ニッケルまたはニッケル合金層であり、シード層は、銅層であり、シード層の表面の平均粗度は、Rz:1.5μm未満、Rmax:2.5μm未満であるエンベデッドパターン用銅箔を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、微細回路の形成のためのエンベデッド用銅箔に係り、特にバリヤー層を備えるエンベデッド用銅箔に関する。
【背景技術】
【0002】
電子部品の高集積化、小型化、軽量化に対応して、回路の微細化及び樹脂の厚さ減少が進められている。これに係わる一つの技術として、既存のエッチングによる回路の形成でない、樹脂内に回路を埋め込むエンベデッド方式の微細回路パターン技術が開発されている。
【0003】
かかる微細回路パターンを有するエンベデッド配線基板の製造のために、既存の物理的に剥離できる剥離層が存在する極薄銅箔を使用しようとする試みが進められたが、この場合、剥離層を物理的に除去する間に、シワの発生、剥離層間への薬品浸透などの問題点が存在して、実用化に困難さを有している。また、エンベデッド方式の場合にも、シード層の粗度が高い場合、メッキレジスト層との密着性が低下して、回路の形成のための電解銅メッキ時に、シード層とメッキレジストパターン部との間のエッジにも銅メッキが形成され、微細パターンの配線間の間隔が狭くなるという問題が発生する。また、キャリア銅箔層、バリヤー層、シード層を順次に完全にエッチングさせる場合、シード層の粗度の高い部分が過度にエッチングされることで、回路の短絡の問題が発生する。
【0004】
したがって、前記シード層とメッキレジスト層との密着性が向上することで、微細パターンの配線間の間隔が均一に得られるエンベデッドパターン用銅箔が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の一側面は、新たなエンベデッドパターン用銅箔を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面によって、キャリア銅箔層と、前記キャリア銅箔層の一表面に形成されたバリヤー層と、前記バリヤー層の表面に形成されたシード層と、からなり、前記バリヤー層は、ニッケルまたはニッケル合金層であり、前記シード層は、銅層であり、前記シード層の表面の平均粗度は、Rz:1.5μm未満、Rmax:2.5μm未満であるエンベデッドパターン用銅箔を提供する。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一側面によれば、表面粗度の低いシード層を備える銅箔を使用することで、微細パターンの形成時に回路の短絡や回路幅の減少がなく、物理的な剥離によるシード層のシワ及び剥離層の薬品性浸透がないので、高密度の回路パターンを有するエンベデッド配線基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】表面粗度の低いシード層を備える銅箔を使用して製造されたエンベデッド配線基板の製造過程の模式図である。
【図2】表面粗度の高いシード層を備える銅箔を使用して製造されたエンベデッド配線基板の製造過程の模式図である。
【図3】実施例1で製造されたエンベデッドパターン用銅箔の表面の走査電子顕微鏡の写真である。
【図4】比較例1で製造されたエンベデッドパターン用銅箔の表面の走査電子顕微鏡の写真である。
【図5】キャリア銅箔層の表面にそれぞれのバリヤー層、シード層、防錆層を連続的に電着できる表面処理器の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下では、本発明の一具現例によるエンベデッドパターン用銅箔、エンベデッド配線基板の製造方法、及び前記方法で製造されたエンベデッド配線基板に関してさらに詳細に説明する。
【0010】
例示的な一具現例によるエンベデッドパターン用銅箔は、キャリア銅箔層と、前記キャリア銅箔層の一表面に形成されたバリヤー層と、前記バリヤー層の表面に形成されたシード層(回路形成前層)と、からなり、前記バリヤー層が、ニッケルまたはニッケル合金層であり、前記シード層が、銅層であり、前記シード層の表面の平均粗度が、Rz:1.5μm未満、Rmax:2.5μm未満である。
【0011】
前記シード層の表面の平均粗度が、Rz:1.5μm未満、Rmax:2.5μm未満の範囲を超えれば、シード層の表面粗度の高い部位とメッキレジスト層との間に、密着性の低下によるエッジ部に空隙が発生しうる。したがって、微細回路パターンの銅メッキ層の形成ステップで、前記空隙に銅メッキ層が形成されて回路幅が減少し、回路幅が不均一になるという問題が発生しうる。また、最終的なエンベデッド基板を製造するために、キャリア銅箔層、バリヤー層、シード層を順次に除去する間に、高い粗度を有する部位が相対的に過度にエッチングされることで、回路の短絡などの不良が発生しうる。
【0012】
前記エンベデッドパターン用銅箔において、前記バリヤー層は、ニッケルまたはニッケル合金層である。前記ニッケルまたはニッケル合金層は、銅からなるキャリア銅箔層及びシード層のエッチングステップで、銅エッチング液に溶けずに安定的であり、バリヤー層のエッチングステップで、残留物なしに完全にエッチングされる。
【0013】
前記エンベデッドパターン用銅箔において、前記キャリア銅箔層の厚さは、18ないし70μmである。さらに望ましくは、前記キャリア銅箔層の厚さは、18ないし35μmである。前記キャリア銅箔層の厚さが厚すぎれば、エンベデッドパターンの形成後に、キャリア銅箔層の除去時間が長くなり、エッチング液の寿命も短縮されるなど生産性が低下する。前記キャリア銅箔層の厚さが薄すぎれば、作業過程で前記キャリア銅箔層の支持台の役割が低下して、シワが多く発生しうる。また、銅回路パターンの形成過程で、キャリア銅箔層が速くエッチングされることで、相対的にニッケルバリヤー層が過度にエッチングされる。
【0014】
前記エンベデッドパターン用銅箔において、前記バリヤー層の厚さは、0.1ないし10μmである。さらに望ましくは、前記バリヤー層の厚さは、0.3ないし3μmである。前記バリヤー層の厚さが厚すぎれば、メッキの表面が粗くなって、シード層のメッキ時に表面粗度が高くなるという問題を発生させ、かつ、エッチング時間が長くなり、エッチング液の寿命も短縮されるなど生産性が低下する。前記バリヤー層の厚さが薄すぎれば、メッキ層でピンホールなどのメッキの不良により、キャリア銅箔除去過程でピンホールを通じて微細銅回路層もエッチングされる。前記バリヤー層は、表面粗度が低い。
【0015】
前記エンベデッドパターン用銅箔において、前記バリヤー層は、前記シード層用エッチング液に対して非活性である。すなわち、前記バリヤー層は、シード層のエッチングに使われるエッチング液によりエッチングされなくてもよい。前記バリヤー層が前記シード層用エッチング液に対して非活性であるので、安定的なバリヤー層を形成できる。
【0016】
前記エンベデッドパターン用銅箔において、前記シード層の厚さは、0.1ないし10μmである。さらに望ましくは、前記シード層の厚さは、2ないし5μmである。前記シード層の厚さが厚すぎれば、エンベデッドパターンの形成後にシード層を除去するためのエッチング時間が長くなり、かつエッチング液の寿命も短縮されるなど生産性が低下する。前記シード層の厚さが薄すぎれば、メッキレジストの形成及び微細パターンの形成のための現像過程で、シード層の表面改質ステップ及びその他の洗浄工程時間が不足して、微細回路パターンの銅メッキ形成過程で、ピンホール及びその他のメッキ不良が発生しうる。
【0017】
前記エンベデッドパターン用銅箔において、前記バリヤー層の形成に使われるメッキ液は、ニッケル供給源としてスルファミン酸ニッケル、硫酸ニッケル、塩化ニッケルなどを含む。前記メッキ液は、pH調節剤として炭酸ニッケル及び硫酸を含む。前記メッキ液は、メッキ速度調節及びメッキ分解を防止する錯化剤としてクエン酸、グリコール酸、乳酸などを含み、メッキ膜の性質を改善する湿潤剤としてアリルスルホン酸ナトリウム、ベンゼンスルホン酸、ラウリルスルホン酸ナトリウムなどを含む。また、前記メッキ液は、光沢剤を含んでもよい。
【0018】
前記エンベデッドパターン用銅箔において、前記シード層は、光沢メッキにより形成される。光沢メッキにより形成される前記シード層は、低い表面粗度を有する。
【0019】
前記光沢メッキに使われるメッキ液は、シアン化銅、硫酸銅などを含む。例えば、前記光沢メッキに使われるメッキ液は、硫酸銅五水和物(CuSO5HO)80〜400g/L、硫酸(HSO)10〜250g/L、塩素イオン(Cl)1〜100ppm、光沢促進剤1〜100ppm、キャリア剤1〜100ppm及び電着抑制剤1〜100ppmを含み、必要に応じて、電解銅箔の強度を高めるために、窒素含有化合物などをさらに含んでもよい。
【0020】
前記光沢促進剤は、硫黄化合物が使われる。前記硫黄化合物に含まれる硫黄は、銅に対して高い親和力を有している。したがって、前記硫黄は、負極によく吸着されて、金属イオンが活性点に移動することを妨害することで、メッキされる粒子の微細化を促進する役割を行う。例えば、ビス−(3−スルホプロピル)−ジスルフィド
ジナトリウム塩(SPS)、メルカプトプロパンスルホン酸(MPS)、N,N−ジメチルジチオカルバミン酸からなる群から選択された一つ以上を含むが、それらに限定されず、当該技術分野で使われる光沢促進剤はいずれも使われる。
【0021】
前記キャリア剤は、負極の表面に吸着して、金属イオンの拡散距離を延長することで、銅の急激な析出を抑制する。また、前記キャリア剤は、負極の表面に吸着して、金属イオンの拡散経路を変化させることで、活性化分極を拡大させて、結果的に銅の電着の均一性を改善する役割を行う。例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのC−O結合を有する負極との親和力が高いポリマー、及びヒドロキシエチルセルロース(HEC)またはそれらの混合物を含むが、それらに限定されず、当該技術分野で使われるキャリア剤はいずれも使われる。
【0022】
前記電着抑制剤は、相対的に電流密度の高い部位によく吸着され、活性化分極を拡大させて銅の析出を遅らせる役割を行う。例えば、ゼラチン及び阿膠のようなポリアミン形態のアミン、アミドなどの窒素含有結合を有する界面活性剤、またはそれらの混合物を含むが、それらに限定されず、当該技術分野で使われる電着抑制剤はいずれも使われる。
【0023】
前記エンベデッドパターン用銅箔は、前記シード層上に防錆層がさらに形成されてもよい。前記防錆層は、Zn,Ni,Cr,Mo,Fe,Snのうち一つ以上の成分を含む。
【0024】
例示的な他の具現例によるエンベデッドパターン用銅箔の製造方法は、キャリア銅箔層にバリヤー層及びシード層を連続的に電着して製造される。また、前記エンベデッドパターン用銅箔は、キャリア銅箔層にバリヤー層、シード層及び防錆層を連続的に電着して製造される。例えば、前記エンベデッドパターン用銅箔は、図5に示すように、前記バリヤー層とシード層とを連続的にメッキするために、相異なる電解液が持続的に供給されるそれぞれの電解槽、負電位が印加されるそれぞれの通電ロール及び各電解槽にアノードを備えた表面処理器を利用して、前記キャリア銅箔層の一表面にバリヤー層、シード層及び防錆層を連続的に電着して製造される。
【0025】
例示的な他の具現例によるエンベデッド配線基板の製造方法は、キャリア銅箔層、バリヤー層及びシード層からなるエンベデッドパターン用銅箔を準備するステップと、前記エンベデッドパターン用銅箔のシード層の表面に、メッキレジスト層を形成するステップと、前記メッキレジスト層が形成されていない領域に、微細パターンの形成のための微細銅メッキ層のメッキステップと、前記メッキレジスト層を完全に除去して、微細パターンを有する銅メッキ層が形成されたエンベデッドパターン用銅箔を準備するステップと、前記微細パターンを有する銅メッキ層を絶縁層に含浸させて、銅クラッド積層板を製造するステップと、前記絶縁層の反対面に存在するキャリア銅箔層を除去して、バリヤー層を露出させるステップと、前記バリヤー層を除去して、シード層を露出させるステップと、前記シード層を除去するステップと、を含む。
【0026】
前記製造方法は、図1を参照して、さらに具体的に説明する。図1の最初のステップで示すように、キャリア銅箔層、前記キャリア銅箔層の一面上に形成されたバリヤー層、及び前記バリヤー層上に形成されたシード層からなるエンベデッドパターン用銅箔が準備される。
【0027】
前記準備されるエンベデッドパターン用銅箔は、前述したエンベデッドパターン用銅箔が使われる。すなわち、前記製造方法で使われるエンベデッドパターン用銅箔のシード層の表面粗度が低いので、メッキレジスト層とシード層との密着性が向上する。したがって、メッキレジスト層が部分的に現像された後で得られるパターンのエッジで、シード層とメッキレジスト層との空隙の発生が抑制される。
【0028】
次いで、前記シード層の表面にメッキレジスト層が形成され、前記メッキレジスト層が形成されていない領域に、シード層を電極として微細銅メッキ層を形成した後、メッキレジストを完全に除去することで、最終的に微細パターンが形成される。前記メッキレジスト層の形成に使われるメッキレジストの種類は、特に限定されず、当該技術分野で使われるものであれば、特に限定されない。メッキレジスト層の現像も、当該技術分野で知られた従来の技術を使用して行われる。
【0029】
次いで、前記メッキレジスト層が形成されていない領域に、シード層を電極として銅メッキ層を電解メッキし、前記メッキレジストを完全に除去する。前記銅メッキ層の形成に使われるメッキ液として、電解メッキに通常的に使われる銅メッキ液が使われる。
【0030】
そして、前記微細パターンを有する銅メッキ層が、プリプレグのような絶縁層に含浸されて、銅クラッド積層板が製造される。最後に、前記銅クラッド積層板で、キャリア銅箔層、バリヤー層及びシード層が順次にエッチングされて、最終的に微細エンベデッド配線基板が得られる。前記プリプレグは、当該技術分野で通常的に使われるエポキシ樹脂、ポリイミド、フェノール、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT)などが使われ、特に限定されない。
【0031】
これに対し、図2に示すように、表面粗度の高いシード層が存在する銅箔では、シード層の表面が不均一であるため、メッキレジスト層とシード層との密着性が低下する。したがって、メッキレジスト層が部分的に現像された後で得られるパターンのエッジで、シード層とメッキレジスト層との空隙が発生し、前記空隙に銅メッキ層が浸透することで、回路幅が狭くなり、全体的な回路間隔が不均一になることで、均一な微細回路パターンを具現しがたい。
【0032】
前記製造方法において、前記キャリア銅箔層及びシード層を選択的に除去するエッチング液は、硫酸、過酸化水素及び硝酸からなる群から選択される。
【0033】
前記製造方法において、バリヤー層を選択的に除去するエッチング液は、550ml/Lないし650ml/L濃度の特級硫酸溶液、硫酸・硝酸及び添加剤の混合溶液からなる群から選択される。例えば、600ないし620ml/L濃度の硫酸溶液を使用して、前記溶液中でバリヤー層であるニッケル層またはニッケル合金層を選択的にエッチングできる。
【0034】
例示的なさらに他の具現例によるエンベデッド配線基板は、前記エンベデッド配線基板の製造方法により製造される。前記エンベデッド配線基板の製造方法により製造された配線基板は、微細配線間の距離が均一であるので、不良率が低く、生産性に優れている。
【実施例】
【0035】
以下、望ましい実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明がこれに限定されるものではない。
【0036】
(エンベデッド配線基板用銅箔の製造)
実施例1
1.キャリア箔の準備
厚さ20μmの電解銅箔を100g/Lの硫酸に5秒間浸漬して酸洗処理後、純水で洗浄した。
【0037】
2.バリヤー層の形成
下記条件のメッキ浴でNiメッキによるバリヤー層を形成した。
スルファミン酸ニッケル:350〜600g/L
ホウ酸(HBO):15〜40g/L
メッキ浴の温度:40〜60℃
電流密度:20A/dm
形成されたバリヤー層の厚さは、2μmであった。
【0038】
3.シード層(微細回路前層)の形成
下記組成を有する銅メッキ浴を使用して、下記条件で光沢メッキ層を形成した。
メッキ浴の温度:25〜30℃
電流密度:10〜20A/dm
硫酸銅光沢メッキ浴の組成
CuSO5HO:(200)g/L,HSO:100g/L
塩素イオン(Cl):5〜30ppm
メルカプトプロパンスルホン酸(MPS、光沢促進剤):5〜10ppm
ヒドロキシエチルセルロース(キャリア剤):1〜5ppm
ゼラチン(電着抑制剤):10〜20ppm
以上で形成されたシード層の厚さは、4μmであった。
【0039】
実施例3
実施例1と同じ方法でバリヤー層及びシード層を形成し、防錆層を下記方法で前記シード層上に形成させた。
【0040】
4.防錆層の形成
メッキ浴の温度:25〜30℃
電流密度:0.5〜1A/dm
クロム酸(CrO):1.5g/L
処理時間:4秒
前記条件で防錆層を形成した。
【0041】
比較例1
シード層の形成ステップで、光沢メッキの代わりに、下記組成を有する一般的な電解メッキ用のメッキ浴を使用して、一般的な電解メッキ層を形成した点を除いては、実施例1と同じ方法でエンベデッドパターン用銅箔を製造した。
メッキ浴の温度:40〜60℃
電流密度:10〜20A/dm
硫酸銅メッキ浴の組成
CuSO5HO:200g/L,HSO:100g/L
塩素イオン(Cl):5〜30ppm
この時、形成されたシード層の厚さは、4μmであった。
【0042】
(エンベデッド配線基板の製造)
実施例2
前記実施例1で製造されたエンベデッド用銅箔のシード層の表面に、メッキレジスト層を形成させた。前記メッキレジスト層の形成には、GMP株式会社のドライフィルムが使われた。前記メッキレジスト層を部分的に現像して、微細パターンを形成させた。次いで、銅メッキ液を使用して、微細パターン銅メッキ層を形成させた。次いで、洗浄液を使用して、前記メッキレジスト層を完全に除去した。次いで、前記微細パターンが形成された銅箔をプリプレグと接触するように対向して配置し、それを積層して熱間圧着して銅クラッド積層板を製造した。次いで、エッチング液を使用して、キャリア銅箔層、バリヤー層及びシード層を順次にエッチングして、エンベデッド配線基板を製造した。
【0043】
前記微細パターン銅メッキ層は、前記シード層と同じメッキ液の条件でメッキの厚さを35μmに形成した。
【0044】
前記キャリア銅箔層及びシード層(光沢メッキ銅層)のエッチングに使われるエッチング液及びエッチング条件は、次の通りである。
【0045】
硫酸600ml/L、過酸化水素60ml/L、添加剤60ml/Lのエッチング液の条件で、キャリア銅箔を完全にエッチングした。
【0046】
前記バリヤー層(ニッケル層)のエッチングに使われるエッチング液及びエッチング条件は、次の通りである。
【0047】
硫酸650ml/Lの溶液で、キャリア銅箔層及びシード層のエッチングなしにバリヤー層のみを選択的にエッチングした。
【0048】
前記条件でエンベデッド基板を製作した。
【0049】
比較例2
前記比較例1で製造されたエンベデッド用銅箔により、前記実施例2と同じ方法でエンベデッド基板を製作した。
【0050】
評価例1:エンベデッドパターン用銅箔の表面粗度の評価
前記実施例1及び比較例1で製造された銅箔の表面(シード層)に対する走査電子顕微鏡写真を測定して、図3及び図4に示し、表面粗度Rz及びRmaxをIPC TM 650 2.2 17A方法によって測定した。測定結果を下記表1に示した。
【0051】
図3及び図4に示すように、実施例1で製造された銅箔は、表面粗度が非常に低くて平坦な表面を表したが、比較例1で製造された銅箔は、表面粗度が高くて不規則な表面を表した。
【0052】
評価例2:エンベデッド微細パターンの均一性の評価
前記実施例1及び比較例1で製造された銅箔を利用して、図1及び図2の順にエンベデッド基板を製造した後、エンベデッド微細パターンの断面に対する走査電子顕微鏡の測定結果を下記基準によって評価した。評価結果を下記表1に示した。
【0053】
<回路幅の減少>
X:回路幅が減少した地点が発見されない
△:回路幅が減少した地点が部分的に発見される
O:回路幅が減少した地点が多数発見される
【0054】
<回路の短絡>
X:回路の短絡地点が発見されない
△:回路の短絡地点が部分的に発見される
O:回路の短絡地点が多数発見される
【0055】
【表1】

【0056】
前記表1に示すように、本発明の例示的な具現例による銅箔は、比較例の銅箔に比べてエンベデッド微細パターンを製造する場合、微細パターンの不良率が顕著に改善された。
【産業上の利用可能性】
【0057】
本発明の一側面によれば、表面粗度の低いシード層を備える銅箔を使用することで、微細パターンの形成時に回路短絡や回路幅の減少がなく、物理的な剥離によるシード層のシワ及び剥離層の薬品性浸透がないので、高密度の回路パターンを有するエンベデッド配線基板が得られる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャリア銅箔層と、
前記キャリア銅箔層の一表面に形成されたバリヤー層と、
前記バリヤー層の表面に形成されたシード層と、からなり、
前記バリヤー層は、ニッケルまたはニッケル合金層であり、前記シード層は、銅層であり、
前記シード層の表面の平均粗度は、Rz:1.5μm未満、Rmax:2.5μm未満であることを特徴とするエンベデッドパターン用銅箔。
【請求項2】
前記バリヤー層の厚さは、0.1ないし10μmである請求項1に記載のエンベデッドパターン用銅箔。
【請求項3】
前記バリヤー層は、前記シード層用のエッチング液に対して非活性である請求項1に記載のエンベデッドパターン用銅箔。
【請求項4】
前記シード層の厚さは、0.1ないし10μmである請求項1に記載のエンベデッドパターン用銅箔。
【請求項5】
前記シード層は、光沢メッキにより形成される請求項1に記載のエンベデッドパターン用銅箔。
【請求項6】
前記光沢メッキに使われるメッキ液は、硫酸銅五水和物(CuSO5HO)10〜400g/L、硫酸(HSO)10〜400g/L、塩素イオン(Cl)1〜100ppm、光沢促進剤、キャリア剤及び電着抑制剤を含む請求項5に記載のエンベデッドパターン用銅箔。
【請求項7】
前記光沢促進剤は、二硫化物であるビス−(3−スルホプロピル)−ジスルフィド
ジナトリウム塩(SPS)、メルカプトプロパンスルホン酸(MPS)、N,N−ジメチルジチオカルバミン酸からなる群から選択された一つ以上である請求項6に記載のエンベデッドパターン用銅箔。
【請求項8】
前記キャリア剤は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及びヒドロキシエチルセルロース(HEC)からなる群から選択された一つ以上である請求項6に記載のエンベデッドパターン用銅箔。
【請求項9】
前記電着抑制剤は、ゼラチン及び阿膠からなる群から選択された一つ以上である請求項6に記載のエンベデッドパターン用銅箔。
【請求項10】
前記シード層上に防錆層がさらに形成された請求項1に記載のエンベデッドパターン用銅箔。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公表番号】特表2013−503965(P2013−503965A)
【公表日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−526669(P2012−526669)
【出願日】平成22年8月31日(2010.8.31)
【国際出願番号】PCT/KR2010/005860
【国際公開番号】WO2011/028004
【国際公開日】平成23年3月10日(2011.3.10)
【出願人】(509181932)イルジン カッパー ホイル カンパニー リミテッド (8)
【Fターム(参考)】