专利名称：制造带式线路基底的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造带式线路基底(tape wiring substrate)的方法，且特别涉及使用激光形成线路图案的一种制造带式线路基底的方法。
背景技术：
由于半导体装置的薄、紧密、高度集成、高速和多引线的最新趋势，带式线路基底在半导体芯片安装技术中已经得到日益广泛的应用。设计带式线路基底使线路图案层在由绝缘材料如聚酰亚胺树脂制成的基底膜上形成。采用带式自动结合(TAB)技术，在带式线路基底中，连接至线路图案层的导线可以与在半导体芯片上在前形成的凸点一次性结合。由于这样的特征，该带式线路基底称为TAB带。
图1A至图1D为依次显示现有技术的制造带式线路基底的方法的剖面示意图。
如图1A所示，使用层压法或电镀法在由绝缘材料如聚酰亚胺制成的基底膜110上形成铜膜120。
如图1B所示，光致抗蚀剂130(下文称为“PR”)涂在铜膜120上。然后，使用具有波长为几百毫米的光源132进行曝光步骤。
如图1C所示，在完成曝光步骤后，显影PR130使PR130得到图案化以形成图案化的PR135。
如图1D所示，使用图案化的PR135作为蚀刻掩模来蚀刻铜膜120以形成线路图案125。在此时，使用一湿法蚀刻步骤以蚀刻铜膜120。通过去除剩余的PR135，完成线路图案125的形成。
如上所述，在制造传统带式线路基底的工艺中，在制造基层膜110之后，铜膜120在其上形成且使用光刻和蚀刻工艺加工为线路图案125。光刻和蚀刻工艺包括多个工艺步骤，包括PR涂覆步骤、曝光步骤、PR显影步骤、铜膜蚀刻步骤等等。
这样多的工艺步骤造成在生产线的批量上的增加和定期消耗的材料，例如，PR、PR显影剂、铜膜蚀刻剂等的批量的增加，因此显著地增加了生产成本。
另外，由于在传统光刻和蚀刻工艺中使用具有几百微米的相对较大波长的光源132，在铜膜120上形成具有细小节距的微米量级的线路图案是很困难的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的实施例提供了一种制造带式线路基底的方法。通过它，采用简化的制造工艺，生产成本可以得到显著降低而且可以形成具有非常细小节距的线路图案。
依据本发明的一实施例，制造带式线路基底的方法包括提供基层膜，在基层膜上形成金属层，和使用激光将金属层加工为线路图案。
依据本发明的另一实施例，制造带式线路基底的方法包括提供基层膜，在基层膜上形成金属层，使用激光在金属层上部分去除非线路图案的区域，和蚀刻非线路图案的剩余区域且形成线路图案。
因此，与现有技术不同，金属层可以在不使用光致抗蚀剂的情况下直接加工为线路图案。这样，工艺步骤的数目得到减少而且因此带式线路基底的生产成本可以得到显著减少。
通过优选实施例的详细描述并参考其附图，本发明的上述和其它的特征和优点将更明显易懂。
图1A至1D为依次显示制造传统带式线路基底的方法的剖面示意图。
图2为本发明的一实施例的显示制造带式线路电极的工艺的流程图。
图3A至3C为依次显示制造如图2所示的带式线路基底的方法的剖面示意图。
图4为在本发明的一实施例中使用的曝光设备的结构示意图。
图5为本发明的另一实施例的显示制造带式线路电极的工艺的流程图。
图6A至6D为依次显示制造如图5所示的带式线路基底的方法的剖面示意图。
具体实施例方式
通过参考下文对优选实施例和附图的详细描述，本发明的优点和特征及获得本发明的方法可以更明显易懂。但是本发明可以以多个不同的形式实施且不应解释为限于这里阐述的实施例。而是，提供这些实施例使本发明充分和完整的公开并向本领域的技术人员充分传递本发明的构思。而且本发明只应由所附的权利要求界定。在说明书中，相似的标记表示相似的部件。
在本发明的一实施例中，柔性印刷电路板(FPC)，如带载式封装(TCP)或膜上芯片(COF)，可以用作带式线路基底，其中线路图案在基层膜上形成。在本发明的一实施例中使用的带式线路基底具有一种结构，其中相互连接的线路图案和内导线在由绝缘材料如聚酰亚胺树脂制成的薄膜上形成。本发明的另一实施例的带式线路基底包括一种采用带式自动结合(TAB)技术的线路基底，其中在半导体芯片上在前形成的凸点可以与带式线路基底的内导线一次性结合。上述的带式线路基底只为了说明。
参考图2至图4在下文中解释了本发明的一个实施例。
图2为本发明的一实施例的显示制造带式线路基底的工艺的流程图，图3A至3C为依次显示制造如图2所示的带式线路基底的方法的剖面示意图，而图4为在本发明的一实施例中采用的曝光设备的结构示意图。
如图2所示，在步骤S210中首先制备基层膜。请参考图3A，基层膜310包括如聚酰亚胺或聚酯树脂的绝缘材料。基层膜310具有约20-100μm的厚度。作为基层膜的聚酰亚胺薄膜310可以通过从薄膜中去除溶剂获得，该薄膜通过在一固定容器中涂覆先驱物即聚胺酸(PAA)溶液，然后进行固化步骤(未显示)而获得。
请重新参考图2，在步骤S220中，金属层320(图3A)在基层膜310上形成。请参考图3A，在基层膜310上形成的金属层320具有约5-20μm的厚度且由金属材料如铜制成。
在基层膜310上作为金属层320的示范层的铜膜的形成方法包括铸型(casting)，层压(laminating)，电镀(electroplating)等等。在铸型中，处在液态中的基层膜310被浇注在碾制的铜膜上然后固化。在层压中，碾制(rolled)的铜膜被设置在基层膜310上然后热压。在电镀中，籽层(未显示)被沉积在基层膜310上，然后浸入具有熔融铜的电镀液，随后向其中通电，因此形成铜膜。籽层可以通过溅射在基层膜310上形成。籽层最好由从Cr、Ti、Ni和其组合的材料中选出的一种材料制成。
如图2所示，在步骤230中使用激光330形成线路图案325(图3A)。请参考图3A和图3B，使用激光330选择性地蚀刻在基层膜310上形成的金属层320，从而形成线路图案325以构建预定电路。
如图2所示，在工艺240中涂覆抗焊剂340(图3C)。请参考图3C，抗焊剂340被涂覆在部分基层膜310上以保护线路图案325免受外部冲击，该部分不同于在线路图案325中与外部输出端电连接的预定部分。涂覆抗焊剂340可以采用如网板印刷的传统技术。
Sn、Au、Ni或焊料最好被电镀在线路图案325的表面以改善线路图案325的电性能。这样一种在线路图案325上涂覆抗焊剂340之后进行电镀的方法称为后电镀方法。另外，可以采用在线路图案325上电镀后涂覆抗焊剂340的前电镀方法。
参考图4，在下文中详细说明了使用激光330形成带式线路基底的方法。
请参考图4，激光曝光设备400包括光源，包括透镜阵列的蝇眼镜头组420，具有预定形状的孔430，聚光镜440和投射镜460。
这里，具有波长为550nm或更小的激光可以从光源410产生以实现具有细小节距的线路图案325。这样，源气体如ArF、KrF、XeCl、F2、Nd-YAG(neodymium-yttrium aluminum garnet)和CO2可以用作光源410。另外，可以使用如激光二极管的激光器。
如图4所示，蝇眼镜头组420沿从光源410产生的光辐射的光路设置，其中小透镜可以具有如蝇眼的六边形，或其他不同形状。当照射掩模450时，光束均化器，例如蝇眼镜420，使得激光辐射的强度和分布均匀。
另外，当线路图案变得越来越小，孔430可以设置在激光的光路中以增加激光辐射图案的分辨率。孔430可以具有两极，四极或环形等等的形状。
因此，在光源410产生的激光辐射可以通过蝇眼透镜组420转化为基本平行的光束且由孔430部分约束。
通过孔430的激光辐射可以通过聚光镜440照射在掩模450上。聚光镜440在期望的方向上会聚在光源420中产生的光辐射。聚光镜440可能不与成像直接相关，但是当激光辐射照射在掩模450上时可以增加激光的均匀度。
到达掩模450的激光辐射被衍射且通过投影镜460将在基层膜310上形成的金属层320曝光。一般地，投影镜460传播从掩模450传来的激光辐射以在金属层320上投影掩模图案的影像。台470支持其中形成金属膜320的基层膜310。
在形成于基层膜310的金属层320上照射产生于光源410的激光辐射的方法的范例包括步进重复方法和步进扫描方法。在步进重复方法中采用步进器在掩模450和台470停止移动时照射金属层320。而在步进扫描方法中采用扫描器在掩模450和台470在相对方向上以不同速度移动时进行曝光。
为了准确地蚀刻金属层320以形成线路图案325，且最小化由激光产生的热能导致的对在金属层320下的基层膜310的损伤，优选使用脉冲型激光。
发射激光辐射的优选方法将通过具有脉冲能量200J的ArF准分子激光(波长为193nm)的范例得到描述。这里，发射激光辐射的方法可以依据使用的设备和工艺条件改变。铜可以用作金属层320而聚酰亚胺可以用作基层膜310，但是本发明的实施不应限于以下描述的特定实施例。
在本发明的一实施例的ArF准分子激光中，假设铜的蚀刻速度约为160mJ/μm且聚酰亚胺的蚀刻速度约为16mJ/μm，下文描述将具有厚度为8μm的金属层320图案化为线路图案325的工艺。
为了蚀刻具有厚度为8μm的金属层320，需要1280mJ的能量(＝160mJ/μm×8μm)因为ArF准分子激光的脉冲能量为200mJ，需要6.4个脉冲(＝1280mJ/200mJ)以蚀刻具有厚度为8μm的金属层320。因此，如果ArF准分子激光的7个脉冲照射在金属层320上，则金属层320被蚀刻以形成线路图案325，且相当于0.6个脉冲的120mJ的能量照射在基层膜310上。这样，基层膜310被进一步蚀刻至约7.5μm(＝120mJ/16mJ/μm)的厚度，但是这是一个可以忽略的蚀刻量，即基层膜310的物理性能完全不会受到不良影响。
当使用脉冲型激光蚀刻金属层320时，激光的脉冲能量可以调整频率(通常在50-300Hz范围内)和印刷能量(通常在5-100W范围内)。因此，如果激光的脉冲能量得到正确的调整，它可以减少位于金属层320下的基层膜310例如聚酰亚胺的蚀刻量至最小值，但不应限于在上述实施例界定的特定数值。而是，依据材料和金属层320的厚度在蚀刻金属层320时通过调整激光的频率和印刷能量来最小化基层膜310的蚀刻量。
另外，在使用激光形成线路图案325期间，热能可能不仅传递到金属层320和激光330之间接触的部分，而且传递到与接触部分相邻的金属层320或基层膜310。热能可能侵蚀接触部分周围的金属层320或可能使接触部分下的基层膜310变形。这样，最好当使用激光形成线路图案325时，在金属层320和激光330接触的部分提供冷却剂，从而避免热能传递到接触部分周边。可以使用甲醚、乙基氯化物、甲基甲酸、异丁烷、二氯乙烯、四甲基氯化物，乙醚、氨、二氧化碳、二氧化硫，甲基氯化物和CFC基冷却剂(Freon)作为冷却剂。
现在将参考图5至图6D来描述本发明的另一实施例。
图5为本发明的该实施例的显示制造带式线路基底的工艺的流程图，且图6A至6D为依次显示制造如图5所示的带式线路基底的方法的剖面示意图。为了便于理解，与本发明的前述实施例相应的如图3A-3C所示的同样功能元件用同样的标记表示，而且不作详细解释。
如图5和6A所示，首先，在步骤S510中制备基层膜310。然后，在步骤S520中在基层膜310上形成金属层320。这里，金属层320与本发明的前述实施例中使用的相同。
请参考图5、6A和6B，在步骤S530中使用激光330选择性地蚀刻形成在基层膜310上的金属层320以形成构建预定电路的线路图案625。这里，金属层320包括用于传递电信号的线路图案625和非线路图案625的区域622，区域622需要在后续的步骤中去除以完成线路图案625。
如图6B所示，使用激光330部分去除非线路图案625的区域622以留下一预定厚度。在本发明的优选实施例中在使用8μm厚的铜膜作为金属层320的情况下，使用激光330可以蚀刻铜膜至约7.5μm的厚度且留下约0.5μm的厚度，但是本发明不应限于此。而是依据工艺条件或方便，激光蚀刻后剩余的区域622的厚度可以变化。
如图6C所示，在步骤S540中非线路图案625的区域622用湿法蚀刻去除。设置在区域622下的基层膜310通过湿法蚀刻从金属层320显露。如上所示，湿法蚀刻可以优选用于去除区域622，但是本发明不限于此。例如，非线路图案625的区域622可以用等离子通过干法蚀刻去除。
优选地，在用铜膜作为金属层320的情况下，湿法蚀刻可以用含例如FeCl3、FeCl和HCl的水溶液作为腐蚀剂来进行。或者湿法蚀刻可以用含例如CuCl2、CuCl和HCl的水溶液作为腐蚀剂来进行。
如图6D所示，在步骤5550中，为了保护线路图案625免受外部冲击，抗焊剂340或其他保护性材料涂覆在形成于基层膜310上的线路图案625上，除了与外接端电连接的预定部分。
包括激光蚀刻的另一优选方法通过具有200mJ脉冲能量的ArF准分子激光(波长为193nm)的范例来描述。这里，使用激光的方法可以依据使用设备和工艺条件改变。铜可以作为金属层320使用且聚酰亚胺可以作为基层膜310使用，但是本发明不限于上下文所述的特定范例。
在本发明的另一实施例的ArF准分子激光中，假设铜的蚀刻速度约为160mJ/μm且聚酰亚胺的蚀刻速度约为16mJ/μm，下文描述将具有厚度为8μm的金属层320图案化为线路图案625的工艺。
为了蚀刻具有厚度为8μm的金属层320，需要1280mJ的能量(＝160mJ/μm×8μm)。因为ArF准分子激光的脉冲能量为200mJ，需要6.4个脉冲(＝1280mJ/200mJ)以蚀刻具有厚度为8μm的金属层320。因此，如果ArF准分子激光的6个脉冲照射在金属层320上，金属层320被蚀刻以形成线路图案625。这样，与非线路图案625的区域622留下至约0.5μm的厚度，其可以用湿法蚀刻或用等离子的干法蚀刻去除。
如上所述，通过进行使用激光的主要蚀刻和次要蚀刻(湿法蚀刻或干法蚀刻)，线路图案625可以使用激光330在对基层膜310无损伤的情况下形成。
如上所述，依据本发明的说明性实施例，与现有技术不同，金属层可以在不使用抗光蚀刻剂的情况下直接加工为线路图案。这样，工艺步骤的数量可以得到减少。因此与现有技术相比，带式线路基底的生产成本可以得到显著降低。
总之，本领域的技术人员应当理解在不明显脱离本发明的原则的情况下可以对优选实施例作出更改与润饰。因此，本发明公开的优选实施例是用于通用和说明的目的而不是用于限定。
如上所述，依据本发明的制造带式线路基底的方法，生产成本可以通过简化的制造工艺得到减少并且可以形成具有细小节距的微细线路图案。
权利要求
1.一种制造带式线路基底的方法，其方法的步骤包括提供一基层膜；在所述基层膜上形成一金属层；且使用产生激光辐射以入射在所述金属层上的一激光，蚀刻所述金属层以形成一线路图案。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述激光由从ArF、KrF、XeCl、F2、Nd-YAG(neodymium-yttrium aluminum garnet)和CO2中选择的一源气体产生。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述激光是脉冲型。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述激光辐射在入射到金属层上之前通过一光束均化器。
5.如权利要求1所述的方法，其中还包括当形成所述线路图案时为所述金属层提供一冷却剂。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述冷却剂从甲醚、乙基氯化物、甲基甲酸、异丁烷、二氯乙烯、四甲基氯化物，乙醚、氨、二氧化碳、二氧化硫，甲基氯化物和CFC基冷却剂(Freon)中选择。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述金属层包括铜。
8.一种制造带式线路基底的方法，其方法的步骤包括提供一基层膜；在所述基层膜上形成一金属层；使用产生激光辐射以入射在所述金属层上的一激光，至少部分去除在所述金属层上非线路图案的区域。蚀刻非线路图案的剩余区域以形成所述线路图案。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述激光由从ArF、KrF、XeCl、F2、Nd-YAG(neodymium-yttrium aluminum garnet)和CO2中选择的一源气体产生。
10.如权利要求8所述的方法，其中激光是脉冲型。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述激光辐射在入射到金属层上之前通过一光束均化器。
12.如权利要求8所述的方法，其中还包括当至少部分去除所述区域时为所述金属层提供一冷却剂。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述冷却剂从甲醚、乙基氯化物、甲基甲酸、异丁烷、二氯乙烯、四甲基氯化物，乙醚、氨、二氧化碳、二氧化硫，甲基氯化物和CFC基冷却剂(Freon)中选择。
14.如权利要求8所述的方法，其中所述蚀刻包括湿法蚀刻。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述湿法蚀刻显露设置在不同于线路图案的区域之下的基层膜。
16.如权利要求8所述的方法，其中所述金属层包括铜。
17.如权利要求15所述的方法，其中湿法蚀刻包括使用含FeCl3、FeCl和HCl的水溶液作为腐蚀剂。
18.如权利要求15所述的方法，其中湿法蚀刻包括使用含CuCl2、CuCl和HCl的水溶液作为腐蚀剂。
19.如权利要求8所述的方法，其中形成所述金属层包括层压。
20.如权利要求8所述的方法，其中形成所述金属层包括电镀。
21.如权利要求20所述的方法，其进一步包括在形成所述金属层之前，通过溅射在基层膜上形成一籽层。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述籽层由从Cr、Ti、Ni和其之间组合中选择的一种材料制成。
全文摘要
本发明公开了一种制造带式线路基底的方法。通过该方法用简化的制造工艺可以降低生产成本。可以形成具有细小节距的线路图案。在一实施例中，该方法包括提供基层膜，在基层膜上形成金属层，并且使用激光将金属层图案化为线路图案。在另一个实施例中，使用激光将金属层部分去除，并且通过例如后续的湿法蚀刻完成线路图案的形成。
文档编号B23K101/42GK1671270SQ20051005512
公开日2005年9月21日 申请日期2005年3月17日 优先权日2004年3月17日
发明者李忠善, 姜思尹, 权容焕, 崔敬世 申请人:三星电子株式会社