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JCUテクニカルレポート バックナンバー一覧

枚葉式プラズマ装置 TAIKAI

総合研究所
新事業技術統括部
ドライ技術2課
浅野 敬祐Keisuke ASANO

はじめに

近年、スマートフォンなどの小型デバイスは非常に大きな需要があり、今後の成長も期待されている分野である。そのため技術進歩が早く、使用されているプリント配線板も急速に高密度化されている。それに伴い、THV・BVHの小径化や、配線の微細化が要求されており、プラズマデスミア・デスカム・クリーニングの需要が増えている。
当社は複数枚が同時に処理できる生産量が大きいバッチ式プラズマ装置の販売実績がある。しかし、より一層のプリント配線板の高密度化のため、プラズマの面内処理均一性などの要求性能も高くなってきている。
本稿では、高い性能要求を満たすため新たに開発した、自動搬送枚葉式プラズマ装置(図1)を紹介する。

プラズマデスミア

デスミア処理とはレーザー、ドリルによるTHV・BVH穴開け加工時に発生するスミア(樹脂残渣)を除去する工程である。主に酸素などの反応ガスでプラズマを形成し、有機物であるスミアをCOxやH2Oなどに分解除去する。
図2にプラズマ処理有無のBVHの断面写真を示す。


スミア残りは、その後の層間接続の際に導通不良、密着力不足などの不良原因となる。プラズマ処理は反応性ガスを使用するので、微細部への処理が可能であり、近年の微細化、高機能化にも十分対応可能である。
一般的にはビア径が70~100μm程度以下の場合や、吸湿性材料や一部新材料に対してはプラズマデスミアが必要不可欠となってきている。

デスミア処理とはレーザー、ドリルによるTHV・BVH穴開け加工時に発生するスミア(樹脂残渣)を除去する工程である。主に酸素などの反応ガスでプラズマを形成し、有機物であるスミアをCOxやH2Oなどに分解除去する。
図2にプラズマ処理有無のBVHの断面写真を示す。


スミア残りは、その後の層間接続の際に導通不良、密着力不足などの不良原因となる。プラズマ処理は反応性ガスを使用するので、微細部への処理が可能であり、近年の微細化、高機能化にも十分対応可能である。
一般的にはビア径が70~100μm程度以下の場合や、吸湿性材料や一部新材料に対してはプラズマデスミアが必要不可欠となってきている。

プラズマデスカム

デスカム処理とは、配線形成の際、DFRの露光・現像後のスカム(DFRの現像残渣)を除去する工程である。デスカムにより、銅表面に残ったDFRの現像残渣や裾引きを除去し、また親水性を向上させることにより、サブトラクティブ、セミアディティブの両工法において大きな効果を得ることができる。
図3にプラズマ処理有無のDFRの裾部のSEM写真を示す。

デスカム処理とは、配線形成の際、DFRの露光・現像後のスカム(DFRの現像残渣)を除去する工程である。デスカムにより、銅表面に残ったDFRの現像残渣や裾引きを除去し、また親水性を向上させることにより、サブトラクティブ、セミアディティブの両工法において大きな効果を得ることができる。
図3にプラズマ処理有無のDFRの裾部のSEM写真を示す。

自動搬送枚葉式プラズマ装置の特長

自動搬送枚葉式装置の特長を以下に示す。
(1)一枚処理による高い処理均一性
(2)自動化によるヒューマンエラーの防止
(3)コンタミネーションの改善
(4)設置スペースの削減
(5)メンテナンス性の向上

自動搬送枚葉式装置の特長を以下に示す。
(1)一枚処理による高い処理均一性
(2)自動化によるヒューマンエラーの防止
(3)コンタミネーションの改善
(4)設置スペースの削減
(5)メンテナンス性の向上

当社開発装置の特長

当社開発装置の特長を以下に示す。
(1)高いエッチングレート
(2)低温処理
枚葉式装置はバッチ式装置と比較してスループットが一般的に劣るため、バッチ式装置と比較して、高いエッチングレートが必要とされる。
当社枚葉式装置はバッチ式装置と比較して約20~25倍のエッチング性能があり、基板一枚当たりに必要な処理時間はバッチ式と比較しても大きく劣らない。
枚葉式装置は基板一枚当たりにかけられる電力が大きくなり、処理能力を上げることができる。しかし処理中の温度上昇が問題となる。高電力中のプラズマは熱電子が多く、基板温度上昇の原因となっている。特にDFRは熱に弱く、熱ダメージによりアウトガスが発生したり、基板の膨れなどの問題が発生する。基板厚が大きいリジット基板や、処理ステージ上に設置して処理する片面処理の場合は、ターゲットの熱容量が大きいため温度上昇は小さい。ところが、薄いフレキ基板を両面同時に処理する 際は温度上昇が大きくなってしまう。
そこで当社は、電極の水冷、フロープラズマによる処理、基板と電極の関係の最適化、プロセスの最適化を行うことにより、高いエッチングレートを維持しつつ、低温処理を行える枚葉式プラズマ装置を開発した。

当社開発装置の特長を以下に示す。
(1)高いエッチングレート
(2)低温処理
枚葉式装置はバッチ式装置と比較してスループットが一般的に劣るため、バッチ式装置と比較して、高いエッチングレートが必要とされる。
当社枚葉式装置はバッチ式装置と比較して約20~25倍のエッチング性能があり、基板一枚当たりに必要な処理時間はバッチ式と比較しても大きく劣らない。
枚葉式装置は基板一枚当たりにかけられる電力が大きくなり、処理能力を上げることができる。しかし処理中の温度上昇が問題となる。高電力中のプラズマは熱電子が多く、基板温度上昇の原因となっている。特にDFRは熱に弱く、熱ダメージによりアウトガスが発生したり、基板の膨れなどの問題が発生する。基板厚が大きいリジット基板や、処理ステージ上に設置して処理する片面処理の場合は、ターゲットの熱容量が大きいため温度上昇は小さい。ところが、薄いフレキ基板を両面同時に処理する 際は温度上昇が大きくなってしまう。
そこで当社は、電極の水冷、フロープラズマによる処理、基板と電極の関係の最適化、プロセスの最適化を行うことにより、高いエッチングレートを維持しつつ、低温処理を行える枚葉式プラズマ装置を開発した。

おわりに

プラズマエッチングはガス処理による微細処理だけでなく、フッ素ガス処理により、ウェットデスミアの効果が小さい高周波対応樹脂にも効果が大きいため、さらに注目される技術である。
今後も当社主力商品の表面処理薬品であるウェットプロセスと、プラズマ処理のドライプロセスを融合させて、新たな環境に配慮したプロセス提案も行っていく。

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JCUテクニカルレポート 93号 2013年1月