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JP4370065B2 - Winding type dry etching method and apparatus - Google Patents
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JP4370065B2 JP2001238523A JP2001238523A JP4370065B2 JP 4370065 B2 JP4370065 B2 JP 4370065B2 JP 2001238523 A JP2001238523 A JP 2001238523A JP 2001238523 A JP2001238523 A JP 2001238523A JP 4370065 B2 JP4370065 B2 JP 4370065B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度実装技術におけるビルトアッププロセスにおいてビアホールの形成等に用いられる巻取り式ドライエッチング方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
インターネットをはじめとするIT産業の興隆によって、電子通信機器は高性能化、多機能化が急速に進んでいる。それに加えて小型軽量・薄型化への要求は極めて大きなものになってきている。電子機器の性能向上にはLSIの高集積化やシステム化の進展により支えられているが、LSIや電子部品派単独ではその性能を発揮することはできない。実際の機器にするためには、接続を行うためのプリント配線板(PWB)と高密度の実装技術が必要である。
【0003】
最近では多層プリント配線板への比重が大きくなってきており、そのなかでもビルドアッププロセスによる多層プリント配線板が事業として発展してきている。ビルドアッププロセスは、コア基板上に樹脂層形成し、ビア孔をあけ・メッキによる接続・パターン形成のように絶縁層と導体層を一層ずつ積み上げていくプロセスである。現在、ビルドアッププロセスにおけるビアホール形成には、レーザー及びフォトリソグラフによる方法が主に使用されている。
【0004】
添付図面の図12に従来のビルドアッププロセスにおける樹脂付き銅箔プロセスの工程フローの一例を示す。(A)に示すように多層板をコア基材とし、その表面を接着性向上の目的でエッチング等により粗化する。次に(B)に示すように表面を粗化したコアー基材に樹脂付き銅箔を加熱プレス或いはラミネートし積層接着する。次に、(C)で示すように積層した樹脂付き銅箔の銅をフォトエッチング等によりパターニングを行いレーザー用のコンフォーマルマスクを形成する。その後、(D)に示すようにレーザーによる孔あけを行う。レーザーによる孔あけ加工後は、殆どの場合下部の層の銅表面に樹脂の残留(スミア)があるためデスミア処理を行う。次いで(E)に示すように無電解メッキや電解メッキにより銅の層を形成する。その後は、再びフォトエッチングにより銅箔をパターニング加工し表面粗化、樹脂付き銅箔の積層接着と一層目の工程を繰り返すことで二層目以降の加工が行なわれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ビルドアッププロセスにおいてレーザー法を用いてビアホールを形成する場合にはアライメントを正確に行う必要があり、複雑で精密な操作が要求される。また図12の(C)に示すように、レーザー光により銅配線層にビアホールが形成されるのであるが、その場合、レーザー光を照射過ぎると孔が貫通してしまうためレーザー光の照射を制御して行う必要があり、そのため樹脂の残留(スミア)が生じる。このため樹脂の残留を除くためデスミア処理が必要となる。すなわち、レーザー法では、被処理材料の材質選択における自由度は広いが、生産性はアライメント及びステップ送りで制限されることになる。また、レーザー処理後には樹脂の残留を除去するためのデスミア処理工程が必要であり、さらに、この主のプロセスに使用されるレーザー装置は、発振管の寿命やその性能維持のために費用等ランニングコストが高くなる。
【0006】
そこで、本発明は、高密度実装技術のビルドアッププロセスにおけるビアホール形成において用いられてきたレーザー加工法のような従来方法に伴う上記の問題を解決し、デスミア処理が不要で様々なパターンに対応でき、エッチング処理の低コスト化が可能な巻取り式ドライエッチング方法及び装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第1の発明によれば、真空チャンバー内をフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室と、エッチング処理室と、これら両室の間の中間室とに仕切り、これらの室を所要の圧力差に維持する真空排気系をそれぞれの室に設け、フィルム状処理物の走行するメインローラーの周囲の一部が処理室に露出するように、メインローラーを中間室に位置決めし、メインローラーをカソード電極とし、メインローラーに対向させてエッチング室にアノード電極を設け、アノード電極側からエッチング処理室にエッチングガスを供給してフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理するように構成したことを特徴とする巻取り式ドライエッチング装置が提供される。
【0008】
本発明の第1の発明の装置においては、メインローラーに対向したアノード電極はエッチング処理室にエッチングガスを供給しかつ高周波電位の印加されるシャワープレートとして構成され得る。
【0009】
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明による装置を使用し、反応性イオンエッチング放電によりメインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物をプラズマエッチングすることを特徴とする巻取り式ドライエッチング方法が提供される。
【0010】
本方法においては、メインローラーに対向したアノード電極に高周波電位が印加され得る。
【0011】
また、本方法においては、エッチング処理室に供給するエッチングガスに窒素ガスが添加され得る。
【0012】
このように構成した本発明によれば、従来のレーザー加工に必然的に伴っていたデスミア処理が不要となり、またレーザー法に比べビアホールの形状及びサイズの大小を問わず広い面積に一括形成でき、ホール径やピッチ寸法の微細化にも十分適用できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1には本発明を実施している装置の一実施の形態を示す。図1において、1は真空チャンバーで、この真空チャンバー1は、仕切り壁2、3によりフィルム状処理物の送出し、巻取り室1aと、エッチング処理室1bと、これら両室の間の中間室1cとに仕切られている。フィルム状処理物の送出し、巻取り室1aは真空排気系4aに接続され、エッチング処理室1bは真空排気系4bに接続され、また中間室1cは真空排気系4cに接続され、異常放電を防止するため各室間で所望の圧力差が確保できるようにしている。
【0014】
また、図1において、5はカソード電極として機能するメインローラーで、仕切り壁2、3の中間すなわち中間室1cに中心決めされてされており、このメインローラー5の下方周囲部分はエッチング処理室1bに突出するようにされている。そしてメインローラー5の周囲部分の側方から下方へのびる領域に隣接して円弧状のカバー部材6、7が配置され、またメインローラー5の周囲部分の上方領域に隣接して円弧状のカバー部材8が配置されている。これらの円弧状のカバー部材6、7、8は異状放電を防止するように作用する。
【0015】
フィルム状処理物の送出し、巻取り室1aには、送出し軸9、巻取り軸10、ガイドローラー11、12、13、14が位置決めされ、送出し軸9又は巻取り軸10を図示していない駆動装置により駆動して、送出し軸9からガイドローラー11、12を介してメインローラー5の周囲面上にフィルム状処理物15を連続して走行させ、そして所要のエッチング処理を施したフィルム状処理物15をガイドローラー13、14を介して巻取り軸10に所要のエッチング処理を施したフィルム状処理物15を巻き取るように構成されている。この場合、図示していないが、メインローラー5、送出し軸9、巻取り軸10、及びガイドローラー11、12、13、14は全て支持部材(図示していない)に両端部側で支持され、ローラー組立体としてローラーの軸線方向すなわち図1の紙面に垂直な方向に沿って真空チャンバー1の側方から真空チャンバー1内に挿入したり取出したりできるように構成されている。
【0016】
さらに、エッチング処理室1bには、メインローラー5の露出した下方周囲部分に対向してアノード電極として機能するシャワープレート16が配置され、このシャワープレート16は、メインローラー5の軸線方向に沿ってのび、ガス導管17を介して図示していないエッチングガス供給源に接続され、所望のエッチングガスが供給され、メインローラー5の露出した下方周囲部分に向かってガスを噴出するようにされている。そして、シャワープレート16は高周波電源18に接続され、高周波電位が印加できるようにされている。また、メインローラー5は低周波電源19に接続され、低周波電力が印加され、RIE放電が生じるようにされている。
【0017】
このように構成した図示装置を用いて、ポリイミド(PI)フィルムを処理した例について以下説明する。
機材の取付け可能な最大幅は200mmで、巻取り速度は0.1〜60m/分、中央のメインローラー5は媒体により−20〜40℃の範囲で温度制御が可能にされている。エッチングガスには、酸素(O)、四フッ化炭素(CF)及び窒素(N)ガスを用いメインローラー5の下部に設置したシャワープレート16より導入した。PIフィルムは、カプトン100H(東レ・Du−Pont社製)及びユピレックスS(宇部興産社製)で、それぞれ25μm厚さのフィルムを用いた。
【0018】
図2には、PIフィルムの取付け方法を示す。各PIフィルム20は、(A)に示すように段差測定用にPIテープ21によりマスクし、所望のサイズに切断される。こうして切断されたPIフィルム20は、(B)に示す幅200mm、厚さ20μmのSUS製ベースフィルム22に開けられた窓の部分すなわち開口部23に(C)に示すようにPIテープ24で固定した。エッチング速度は、触針式表面形状測定器Dektak 3030により段差を測定することで求めた。
【0019】
エッチングは、カソード電極すなわちメインローラー5側に400kHzの低周波を印加するRIE放電の場合と、カソード側とアノード側両方へそれぞれ400kHz及び13.56MHzの高周波を印加する場合の2つの方式で行った。なお、カソード側の放電面積は約1000cmである。
【0020】
RIE放電の場合
図3及び図4に、カプトンH、ユーピレックスSの各PIフィルムについてCF濃度とエッチング圧力に対する動的エッチング速度の変化を示す。動的エッチング速度は、カプトンH、ユーピレックスSともに同様な圧力、CF濃度依存の傾向を示している。エッチング圧力が高くなるのに従い動的エッチング速度は増加し、CF50%のときで35〜40Pa付近にピークがある。また、CF濃度についても両基板は同様な傾向を示し、濃度とともに動的エッチング速度は増大して50%において最大が得られた。カプトンH、ユーピレックスSそれぞれの最大動的エッチング速度は1.4μm・m/分、1μm・m/分であり、静的エッチング速度では2.8μm/分、2μm/分に相当する。
【0021】
図5にユーピレックスSとカプトンHの化学構造をまた、図6にPIの化学構造とTg(ガラス転移温度)の関係について示す。ユーピレックスSはカプトンHに比べエーテル結合がなく、より剛直な化学構造をしており耐熱性も高い材料である。この安定した化学構造が、エッチング速度に対しても影響していると考えられ、一般的に削れにくい材料とされ実用例も一番多い。なお、基板静止状態でのOとCFの混合ガスによるポリイミドのプラズマエッチングについては多くの報告がなされており、いずれの報告でもCF量を変化させており、CF20%近傍、40%近傍で最大のエッチング速度が得られている。これらの多くは1μm/分程度のエッチング速度であるが、最大値としては、カプトン基板に対してCF30%、圧力106Pa、600kHzの低周波電力印加で2.7μm/分が達成されている。本発明の実験結果はこれと同等の値である。
【0022】
2周波励起放電の場合
次に、より高密度のプラズマを生成した実験結果について説明する。
図7には、エッチング圧力40Pa、CF濃度50%におけるメインローラー5に印加する低周波電力と動的エッチング速度の関係を示す。各PIの動的エッチング速度は、電力の増加とともに高くなりカプトンで約3μm・m/分、ユーピレックスでは約2μm・m/分が得られた。静的エッチング速度ではそれぞれ6μm/分、4μm/分である。
【0023】
図8には、メインローラー5でのRIE放電に加えて、シャワープレート16へ高周波電力を印加した場合の動的エッチング速度の変化を示す。
シャワープレート16に印加する高周波電力を0(シャワープレート16の電位はアース電位)から900Wまで増加させると、アース時の値よりカプトンH、ユーピレックスSともに約2.4〜2.5倍にエッチング速度が高くなり、効果があることが分かった。900W以上の電力投入でさらに高いエッチング速度が期待できる。
【0024】
エッチングガスに窒素ガスを添加した場合
PIのエッチング速度に対する窒素ガスの影響については、O+CF+NガスやO+NFガス系を用いた実験が報告されており、エッチングによる反応生成物としてのCOやCOFが窒素ラジカルと反応し、再びエッチング活性種である酸素やフッ素を発生させるためエッチング速度が増大するとされている。図9に、O+CFのガス系にNガスを添加して動的エッチング速度を測定した結果を示す。動的エッチング速度は、Nガスの導入量の増加に伴い上昇し、100sccmで約1.5倍が得られた。これらの結果は、上述の窒素ラジカルによる効果とプラズマインピーダンスの増加によりセルフバイアスが増加した効果と考えられる。
【0025】
以上例示したように、O+CF混合ガスを用いてPIフィルムを巻取り式で連続的にプラズマエッチングした場合、動的エッチング速度は、メインローラー5に低周波電力を印加したRIE放電では3μm・m/分が得られ、メインローラー5でのRIE放電に加えて、シャワープレート16へ高周波電力を印加することによりエッチング速度は増大し、また窒素ガスを添加することによっても増大することが認められた。従ってこれらの動作条件を最適に組合わせることにより、所望の動的エッチング速度を達成することができる。
【0026】
ところで、上記の例では処理対象としてポリイミドフィルムの場合について説明してきたが、当然他の樹脂フィルムについても同様な傾向が認められ、図10及び図11にエポキシ樹脂の場合におけるシャワープレート16への印加電力と動的エッチング速度の関係及び窒素添加量と動的エッチング速度の関係をそれぞれ示している。
【0027】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明による巻取り式ドライエッチング装置においては、真空チャンバー内をフィルム状処理物の送出し、巻取り室と、エッチング処理室と、これら両室の間の中間室とに仕切り、これらの室を所要の圧力差に維持する真空排気系をそれぞれの室に設け、フィルム状処理物の走行するメインローラーの周囲の一部が処理室に露出するように、メインローラーを中間室に位置決めし、メインローラーをカソード電極とし、メインローラーに対向させてエッチング室にアノード電極を設け、アノード電極側からエッチング処理室にエッチングガスを供給してフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理するように構成しているので、従来のレーザー加工装置に比べて、ランニングコストが低くできしかもエッチング速度を高速化でき、エッチング処理の低コスト化が可能となり、従って、高密度実装技術のビルドアッププロセスにおけるビアホール形成に応用した場合にはレーザー加工法のような従来方法に伴う上記の問題を解決し、デスミア処理が不要となり、また、様々なパターンに対応でき、ビアホールの形状及びサイズの大小を問わず広い面積に一括形成できるようになる。
【0028】
また、本発明による巻取り式ドライエッチング方法においては、上記本発明の装置を用いて、メインローラーに低周波電力を印加して反応性イオンエッチング放電によりメインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物をプラズマエッチングするように構成しているので、高密度実装技術のビルドアッププロセスにおけるビアホール形成にいて用いられてきたレーザー加工法のような従来方法に比べて、アライメント作業やデスミア処理が不要であり、工程を簡素化できしかも様々なパターンに対応でき、エッチング処理の低コスト化が可能となる。
【0029】
また、本発明の方法において、メインローラーに対向したアノード電極に高周波電位を印加した場合には、より高いエッチング速度を得ることができ、生産性を向上させることができる。
【0030】
さらに、本発明の方法において、エッチング処理室に供給するエッチングガスに窒素ガスを添加した場合には、動的エッチング速度をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施している装置の一実施の形態を示す概略線図。
【図2】エッチング処理対象であるポリイミドフィルムの取付け方法を示す概略線図。
【図3】カプトンHの各PIフィルムについてCF濃度とエッチング圧力に対する動的エッチング速度の変化を示すグラフ。
【図4】ユーピレックスSの各PIフィルムについてCF濃度とエッチング圧力に対する動的エッチング速度の変化を示すグラフ。
【図5】ユーピレックスSとカプトンHの化学構造を示す図
【図6】PIの化学構造とTg(ガラス転移温度)の関係について示す表。
【図7】PIの場合におけるメインローラーに印加する低周波電力と動的エッチング速度の関係を示すグラフ。
【図8】PIの場合におけるシャワープレートへ高周波電力を印加した場合の動的エッチング速度の変化を示すグラフ。
【図9】PIの場合におけるNガスの添加量と動的エッチング速度との関係を示すグラフ。
【図10】エポキシ樹脂の場合におけるシャワープレートへの印加電力と動的エッチング速度の関係を示すグラフ。
【図11】エポキシ樹脂の場合における窒素添加量と動的エッチング速度の関係を示すグラフ。
【図12】従来のビルドアッププロセスにおける樹脂付き銅箔プロセスの工程を示すフロー線図。
【符号の説明】
1:真空チャンバー
1a:フィルム状処理物の送出し、巻取り室
1b:エッチング処理室
1c:中間室
2、3:仕切り壁
4a、4b、4c:真空排気系
5:メインローラー
6、7、8:円弧状のカバー部材
9:送出し軸
10:巻取り軸
11、12、13、14:ガイドローラー
15:フィルム状処理物
16:シャワープレート
17:ガス導管
18:高周波電源
19:低周波電源
20:PIフィルム
21:PIテープ
22:SUS製ベースフィルム
23:開口部
24:PIテープ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a winding type dry etching method and apparatus used for forming a via hole in a built-up process in high-density packaging technology.
[0002]
[Prior art]
With the rise of the Internet and other IT industries, electronic communication devices are rapidly becoming more sophisticated and multifunctional. In addition, the demand for small size, light weight, and thinning has become extremely large. Improvements in the performance of electronic devices are supported by the progress of higher integration and systemization of LSIs, but LSIs and electronic component groups alone cannot demonstrate their performance. In order to make an actual device, a printed wiring board (PWB) for connection and a high-density mounting technique are required.
[0003]
Recently, the specific gravity of multilayer printed wiring boards has increased, and among them, multilayer printed wiring boards based on a build-up process have been developed as a business. The build-up process is a process in which a resin layer is formed on a core substrate and an insulating layer and a conductor layer are stacked one by one, such as drilling via holes, connecting by plating, and forming a pattern. Currently, laser and photolithographic methods are mainly used to form via holes in the build-up process.
[0004]
FIG. 12 of the accompanying drawings shows an example of the process flow of the resin-coated copper foil process in the conventional build-up process. As shown to (A), a multilayer board is made into a core base material, and the surface is roughened by the etching etc. for the purpose of adhesiveness improvement. Next, as shown in (B), a resin-coated copper foil is hot-pressed or laminated on a core base material whose surface has been roughened and laminated and adhered. Next, as shown in (C), the laminated copper foil with resin is patterned by photoetching or the like to form a laser conformal mask. Then, as shown in (D), drilling with a laser is performed. After the drilling with a laser, in most cases, the resin surface (smear) remains on the copper surface of the lower layer, and therefore desmear treatment is performed. Next, as shown in (E), a copper layer is formed by electroless plating or electrolytic plating. After that, the second and subsequent layers are processed by patterning the copper foil again by photo-etching, repeating the surface roughening, laminating and bonding the resin-coated copper foil, and the first step.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When forming a via hole using a laser method in a build-up process, it is necessary to perform alignment accurately, and a complicated and precise operation is required. In addition, as shown in FIG. 12C, a via hole is formed in the copper wiring layer by the laser beam. In this case, the laser beam irradiation is controlled because the hole penetrates when the laser beam is irradiated too much. Therefore, the resin remains (smear). For this reason, desmear treatment is required to remove the residual resin. That is, in the laser method, the degree of freedom in selecting the material to be processed is wide, but the productivity is limited by alignment and step feed. In addition, after the laser treatment, a desmear treatment process is required to remove the residual resin. In addition, the laser equipment used in this main process is cost-effective to maintain the life of the oscillation tube and its performance. Cost increases.
[0006]
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems associated with conventional methods such as the laser processing method that has been used in the formation of via holes in the build-up process of high-density mounting technology, and can deal with various patterns without the need for desmear processing. An object of the present invention is to provide a winding type dry etching method and apparatus capable of reducing the cost of the etching process.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a film-like processed material is unwound in a vacuum chamber, a winding chamber, an etching chamber, and an intermediate chamber between these chambers. Each of the chambers is provided with an evacuation system for maintaining these chambers at a required pressure difference, and the main rollers are exposed so that a part of the periphery of the main roller on which the film-like processed material is traveling is exposed to the processing chambers Is positioned in the intermediate chamber, the main roller is used as the cathode electrode, the anode electrode is provided in the etching chamber so as to face the main roller, and an etching gas is supplied from the anode electrode side to the etching processing chamber to continuously process the film-like processed material. A winding type dry etching apparatus is provided which is configured to perform plasma etching.
[0008]
In the apparatus of the first invention of the present invention, the anode electrode facing the main roller can be configured as a shower plate that supplies an etching gas to the etching chamber and is applied with a high-frequency potential.
[0009]
Further, according to the second aspect of the present invention, that using the apparatus according to the first aspect of the invention, plasma etching with resin filmy treated coming travels peripheral surface of the main roller by reactivity ion etching discharge A winding type dry etching method is provided.
[0010]
In this method, a high frequency potential can be applied to the anode electrode facing the main roller.
[0011]
In this method, nitrogen gas can be added to the etching gas supplied to the etching chamber.
[0012]
According to the present invention configured as described above, the desmear process that is inevitably associated with the conventional laser processing becomes unnecessary, and can be collectively formed in a large area regardless of the size and size of the via hole compared to the laser method, It can be sufficiently applied to miniaturization of hole diameter and pitch dimension.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of an apparatus implementing the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vacuum chamber. The vacuum chamber 1 feeds a film-like processed material by partition walls 2 and 3, a winding chamber 1a, an etching processing chamber 1b, and an intermediate chamber between these two chambers. It is partitioned into 1c. The film-like processed material is delivered, the winding chamber 1a is connected to the evacuation system 4a, the etching chamber 1b is connected to the evacuation system 4b, and the intermediate chamber 1c is connected to the evacuation system 4c. In order to prevent this, a desired pressure difference can be secured between the chambers.
[0014]
In FIG. 1, reference numeral 5 denotes a main roller functioning as a cathode electrode, which is centered in the middle of the partition walls 2 and 3, that is, the intermediate chamber 1c. The lower peripheral portion of the main roller 5 is an etching processing chamber 1b. To protrude. Arc-shaped cover members 6, 7 are disposed adjacent to the region extending downward from the side of the peripheral portion of the main roller 5, and the arc-shaped cover member is adjacent to the upper region of the peripheral portion of the main roller 5. 8 is arranged. These arc-shaped cover members 6, 7, and 8 act so as to prevent abnormal discharge.
[0015]
The delivery shaft 9, the take-up shaft 10, and the guide rollers 11, 12, 13, 14 are positioned in the take-up chamber 1 a of the film-like processed product, and the feed shaft 9 or the take-up shaft 10 is illustrated. The film-like processed material 15 is continuously driven on the peripheral surface of the main roller 5 from the feed shaft 9 through the guide rollers 11 and 12 through a driving device that is not connected, and a required etching process is performed. The film-like processed product 15 that has been subjected to a required etching process on the take-up shaft 10 via the guide rollers 13 and 14 is wound up. In this case, although not shown, the main roller 5, the feed shaft 9, the take-up shaft 10, and the guide rollers 11, 12, 13, and 14 are all supported by the support members (not shown) at both ends. The roller assembly is configured such that it can be inserted into and removed from the vacuum chamber 1 from the side of the vacuum chamber 1 along the axial direction of the roller, that is, the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
[0016]
Further, a shower plate 16 that functions as an anode electrode is disposed in the etching processing chamber 1 b so as to face the exposed lower peripheral portion of the main roller 5. The shower plate 16 extends along the axial direction of the main roller 5. A desired etching gas is supplied to the etching gas supply source (not shown) via the gas conduit 17 so as to eject the gas toward the exposed lower peripheral portion of the main roller 5. The shower plate 16 is connected to a high frequency power source 18 so that a high frequency potential can be applied. The main roller 5 is connected to a low frequency power source 19 so that low frequency power is applied and RIE discharge is generated.
[0017]
The example which processed the polyimide (PI) film using the illustrated apparatus comprised in this way is demonstrated below.
The maximum width on which the equipment can be attached is 200 mm, the winding speed is 0.1 to 60 m / min, and the temperature of the central main roller 5 can be controlled in the range of -20 to 40 ° C. by the medium. Oxygen (O 2 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ), and nitrogen (N 2 ) gas were used as the etching gas and introduced from the shower plate 16 installed at the lower part of the main roller 5. The PI films were Kapton 100H (manufactured by Toray Du-Pont) and Upilex S (manufactured by Ube Industries), each having a thickness of 25 μm.
[0018]
FIG. 2 shows a method for attaching the PI film. Each PI film 20 is masked with a PI tape 21 for measuring a step as shown in FIG. The PI film 20 thus cut is fixed to the window portion opened in the SUS base film 22 having a width of 200 mm and a thickness of 20 μm shown in (B), that is, an opening 23 with PI tape 24 as shown in (C). did. The etching rate was determined by measuring the step with a stylus type surface shape measuring device Dektak 3030.
[0019]
Etching was performed in two ways: RIE discharge in which a low frequency of 400 kHz is applied to the cathode electrode, that is, the main roller 5 side, and a high frequency of 400 kHz and 13.56 MHz to both the cathode side and the anode side, respectively. . The discharge area on the cathode side is about 1000 cm 2 .
[0020]
In the case of RIE discharge FIGS. 3 and 4 show changes in the dynamic etching rate with respect to the CF 4 concentration and the etching pressure for the PI films of Kapton H and Upilex S. FIG. The dynamic etching rate shows a similar tendency for both Kapton H and Upilex S depending on pressure and CF 4 concentration. As the etching pressure increases, the dynamic etching rate increases and has a peak in the vicinity of 35-40 Pa when CF 4 is 50%. Further, both substrates showed the same tendency with respect to the CF 4 concentration, and the dynamic etching rate increased with the concentration, and the maximum was obtained at 50%. The maximum dynamic etching rates of Kapton H and Upilex S are 1.4 μm · m / min and 1 μm · m / min, respectively, and the static etching rate corresponds to 2.8 μm / min and 2 μm / min.
[0021]
FIG. 5 shows the chemical structure of Upilex S and Kapton H, and FIG. 6 shows the relationship between the chemical structure of PI and Tg (glass transition temperature). Upilex S is a material that does not have an ether bond compared to Kapton H, has a more rigid chemical structure, and has high heat resistance. This stable chemical structure is considered to have an influence on the etching rate, and is generally regarded as a material that is difficult to be scraped. In addition, many reports have been made on plasma etching of polyimide by a mixed gas of O 2 and CF 4 in a stationary state of the substrate. In any report, the amount of CF 4 is changed, and CF 4 is in the vicinity of 20%, 40 The maximum etching rate is obtained in the vicinity of%. Most of these have an etching rate of about 1 μm / min, but as a maximum value, 2.7 μm / min is achieved by applying low frequency power of 30% CF 4 , pressure 106 Pa and 600 kHz to the Kapton substrate. . The experimental results of the present invention are equivalent to this.
[0022]
In the case of dual frequency excitation discharge Next, the experimental results of generating higher density plasma will be described.
FIG. 7 shows the relationship between the low frequency power applied to the main roller 5 and the dynamic etching rate at an etching pressure of 40 Pa and a CF 4 concentration of 50%. The dynamic etching rate of each PI increased with increasing power, and about 3 μm · m / min for Kapton and about 2 μm · m / min for Upilex were obtained. The static etching rates are 6 μm / min and 4 μm / min, respectively.
[0023]
FIG. 8 shows changes in the dynamic etching rate when high frequency power is applied to the shower plate 16 in addition to the RIE discharge at the main roller 5.
When the high frequency power applied to the shower plate 16 is increased from 0 (the potential of the shower plate 16 is the ground potential) to 900 W, the etching rate is about 2.4 to 2.5 times higher for both Kapton H and Upilex S than the ground value. Was found to be effective. An even higher etching rate can be expected with a power input of 900 W or more.
[0024]
When nitrogen gas is added to the etching gas As for the influence of nitrogen gas on the etching rate of PI, experiments using O 2 + CF 4 + N 2 gas or O 2 + NF 3 gas system have been reported, and reaction products by etching It is said that the etching rate is increased because CO 2 or COF 2 reacts with nitrogen radicals to generate oxygen or fluorine as etching active species again. FIG. 9 shows the result of measuring the dynamic etching rate by adding N 2 gas to the O 2 + CF 4 gas system. The dynamic etching rate increased with an increase in the amount of N 2 gas introduced, and was about 1.5 times at 100 sccm. These results are considered to be the effect of the above-mentioned nitrogen radical and the effect of increasing the self-bias due to the increase of plasma impedance.
[0025]
As exemplified above, when a PI film is continuously wound in a roll-up manner using a mixed gas of O 2 + CF 4 , the dynamic etching rate is 3 μm in RIE discharge in which low frequency power is applied to the main roller 5.・ According to the fact that m / min is obtained, the etching rate is increased by applying high-frequency power to the shower plate 16 in addition to the RIE discharge at the main roller 5, and is also increased by adding nitrogen gas. It was. Therefore, a desired dynamic etch rate can be achieved by optimally combining these operating conditions.
[0026]
By the way, in the above example, the case of the polyimide film has been described as the object to be treated. However, the same tendency is naturally recognized for other resin films, and the application to the shower plate 16 in the case of the epoxy resin is shown in FIGS. The relationship between electric power and dynamic etching rate and the relationship between nitrogen addition amount and dynamic etching rate are shown.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, in the winding type dry etching apparatus according to the present invention, the film-like processed material is sent out in the vacuum chamber, the winding chamber, the etching processing chamber, and the intermediate chamber between these two chambers. Each chamber is provided with an evacuation system for maintaining these chambers at a required pressure difference, and the main rollers are arranged so that a part of the periphery of the main roller on which the film-like processed material travels is exposed to the processing chambers. Positioned in the intermediate chamber, the main roller is the cathode electrode, the anode electrode is provided in the etching chamber facing the main roller, the etching gas is supplied from the anode electrode side to the etching chamber, and the film-like processed material is continuously plasma Since it is configured to perform etching, the running cost can be reduced compared to conventional laser processing equipment. The etching speed can be increased and the cost of the etching process can be reduced. Therefore, when applied to the formation of via holes in the build-up process of high-density mounting technology, the above-mentioned problems associated with conventional methods such as laser processing are eliminated. As a result, the desmear process is not required, and various patterns can be accommodated, and the via hole can be formed in a large area regardless of the shape and size of the via hole.
[0028]
Further, in the winding dry etching method according to the present invention, the resin traveling on the peripheral surface of the main roller by reactive ion etching discharge by applying low frequency power to the main roller using the apparatus of the present invention. Since the film-like processed product is plasma-etched, alignment work and desmear are compared to conventional methods such as the laser processing method used for via-hole formation in the build-up process of high-density mounting technology. No processing is required, the process can be simplified, and various patterns can be handled, and the cost of the etching process can be reduced.
[0029]
In the method of the present invention, when a high-frequency potential is applied to the anode electrode facing the main roller, a higher etching rate can be obtained and productivity can be improved.
[0030]
Furthermore, in the method of the present invention, when nitrogen gas is added to the etching gas supplied to the etching chamber, the dynamic etching rate can be further increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating one embodiment of an apparatus embodying the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a method for attaching a polyimide film to be etched.
FIG. 3 is a graph showing changes in dynamic etching rate with respect to CF 4 concentration and etching pressure for each PI film of Kapton H.
FIG. 4 is a graph showing changes in dynamic etching rate with respect to CF 4 concentration and etching pressure for each PI film of Upilex S.
FIG. 5 is a diagram showing the chemical structure of Upilex S and Kapton H. FIG. 6 is a table showing the relationship between the chemical structure of PI and Tg (glass transition temperature).
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the low frequency power applied to the main roller and the dynamic etching rate in the case of PI.
FIG. 8 is a graph showing a change in dynamic etching rate when high frequency power is applied to a shower plate in the case of PI.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the addition amount of N 2 gas and the dynamic etching rate in the case of PI.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the applied power to the shower plate and the dynamic etching rate in the case of epoxy resin.
FIG. 11 is a graph showing the relationship between nitrogen addition amount and dynamic etching rate in the case of epoxy resin.
FIG. 12 is a flow diagram showing steps of a resin-coated copper foil process in a conventional build-up process.
[Explanation of symbols]
1: Vacuum chamber 1a: Delivery of processed film, take-up chamber 1b: Etching chamber 1c: Intermediate chamber 2, 3: Partition walls 4a, 4b, 4c: Vacuum exhaust system 5: Main rollers 6, 7, 8 : Arc-shaped cover member 9: Delivery shaft 10: Winding shafts 11, 12, 13, 14: Guide roller 15: Film-like processed material 16: Shower plate 17: Gas conduit 18: High frequency power source 19: Low frequency power source 20 : PI film 21: PI tape 22: SUS base film 23: Opening 24: PI tape

Claims (5)

真空チャンバー内を樹脂付きフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室と、エッチング処理室と、これら両室の間の中間室とに仕切り、これらの室を所要の圧力差に維持する真空排気系をそれぞれの室に設け、フィルム状処理物の走行するメインローラーの周囲の一部が処理室に露出するように、メインローラーを中間室に位置決めし、メインローラーをカソード電極とし、メインローラーに対向させてエッチング室にアノード電極を設け、アノード電極側からエッチング処理室にエッチングガスを供給して樹脂付きフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理するように構成したことを特徴とする巻取り式ドライエッチング装置。  A vacuum exhaust system that unwinds a film-like processed product with resin, partitions the vacuum chamber into a winding chamber, an etching chamber, and an intermediate chamber between the two chambers, and maintains these chambers at a required pressure difference. Is placed in each chamber, and the main roller is positioned in the intermediate chamber so that a part of the periphery of the main roller where the film-like processed material travels is exposed to the processing chamber. A winding type characterized in that an anode electrode is provided in the etching chamber, and an etching gas is supplied from the anode electrode side to the etching processing chamber to continuously plasma-treat the film-like processed product with resin. Dry etching equipment. メインローラーに対向したアノード電極がエッチング処理室にエッチングガスを供給しかつ高周波電位の印加されるシャワープレートとして構成されることを特徴とする請求項1に記載の巻取り式ドライエッチング装置。  The winding type dry etching apparatus according to claim 1, wherein the anode electrode facing the main roller is configured as a shower plate that supplies an etching gas to the etching chamber and is applied with a high-frequency potential. 真空チャンバー内を樹脂付きフィルム状処理物の巻き出し、巻取り室と、エッチング処理室と、これら両室の間の中間室とに仕切り、これらの室を所要の圧力差に維持する真空排気系をそれぞれの室に設け、フィルム状処理物の走行するメインローラーの周囲の一部が処理室に露出するように、メインローラーを中間室に位置決めし、メインローラーをカソード電極とし、メインローラーに対向させてエッチング室にアノード電極を設け、アノード電極側からエッチング処理室にエッチングガスを供給してフィルム状処理物を連続してプラズマエッチング処理するように構成した巻取り式ドライエッチング装置を使用し、反応性イオンエッチング放電によりメインローラーの周囲面を走行してくる樹脂付きフィルム状処理物をプラズマエッチングすることを特徴とする巻取り式ドライエッチング方法。A vacuum exhaust system that unwinds a film-like processed product with resin, partitions the vacuum chamber into a winding chamber, an etching chamber, and an intermediate chamber between the two chambers, and maintains these chambers at a required pressure difference. Is placed in each chamber, and the main roller is positioned in the intermediate chamber so that a part of the periphery of the main roller where the film-like processed material travels is exposed to the processing chamber. An etching electrode is provided in the etching chamber, and an etching gas is supplied from the anode electrode side to the etching processing chamber, and a film-type processed product is used to continuously perform plasma etching processing, using a winding type dry etching apparatus , plasma-reactive ion resin with film-like treated coming travels peripheral surface of the main roller by etching discharge etch Retractable dry etching method characterized by graying. メインローラーに対向したアノード電極に高周波電位が印加されることを特徴とする請求項3に記載の巻取り式ドライエッチング方法。  The winding type dry etching method according to claim 3, wherein a high frequency potential is applied to the anode electrode facing the main roller. エッチング処理室に供給するエッチングガスに窒素ガスが添加されることを特徴とする請求項3又は4に記載の巻取り式ドライエッチング方法。  The winding type dry etching method according to claim 3 or 4, wherein nitrogen gas is added to an etching gas supplied to the etching chamber.
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