CN116368609A - 布线基板的制造方法 - Google Patents

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藏渕和彦
增子崇
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Abstract

本发明所涉及的布线基板的制造方法包括：(A)在支撑基板上形成第1绝缘材料层的工序；(B)在第1绝缘材料层形成第1开口部的工序；(C)在第1绝缘材料层上形成种子层的工序；(D)在种子层的表面上设置抗蚀剂图案的工序；(E)形成包括焊盘和布线的布线部的工序；(F)去除抗蚀剂图案的工序；(G)去除种子层的工序；(H)对焊盘的表面实施第1表面处理的工序；(I)形成第2绝缘材料层的工序；(J)在第2绝缘材料层形成第2开口部的工序；(K)对焊盘的表面实施第2表面处理的工序；及(L)将第2绝缘材料层加热至第2绝缘材料层的玻璃化转变温度以上的温度的工序。

Description

布线基板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种布线基板的制造方法。
背景技术
以半导体封装件的高密度化及高性能化为目的，提出了将不同性能的芯片混载于封装件的安装方式，因此成本方面优异的芯片之间的高密度互连技术变得重要(例如，参考专利文献1)。
将不同的封装件通过倒装芯片安装层叠在封装件上而连接的层叠式封装(Package on package)被广泛用于智能手机及平板终端(例如，参考非专利文献1、2)。另外，作为用于以高密度安装的方式，提出了使用具有高密度布线的有机基板的封装技术(有机中介层(interposer))、具有通模通孔(TMV)的扇出型的封装技术(FO-WLP)、使用硅或玻璃中介层的封装技术、使用硅穿孔(TSV)的封装技术、将埋入基板中的芯片用于芯片间传输的封装技术等。尤其，在有机中介层及FO-WLP中，当并列搭载半导体芯片彼此时，为了使其以高密度导通，需要微细布线层(例如，参考专利文献2)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-318519号公报
专利文献2：美国专利申请公开第2001/0221071号说明书
非专利文献
非专利文献1：Application of Through Mold Via(TMV)as PoP Base Package,Electronic Components and Technology Conference(ECTC),2008
非专利文献2：Advanced Low Profile PoP Solution with Embedded WaferLevel PoP(eWLB-PoP)Technology,ECTC,2012
发明内容
发明要解决的技术课题
在上述专利文献1中所记载的技术中，除胶渣处理后，经过无电解镀敷、抗蚀剂图案化、电解镀敷、抗蚀剂剥离、种子蚀刻及绝缘材料形成等工序而形成布线。为了确保布线与绝缘材料之间的密合，需要通过蚀刻等使布线表面成为适度粗糙的状态，并通过锚定效应将绝缘材料牢固地固定在布线上。
近年来，对布线基板要求减少高频带中的传输损耗。如上所述，若使布线表面粗糙化，则由于集肤效应，传输损耗变大。然而，在布线基板的制造方法中，在不经过使布线表面粗糙化的工序而形成绝缘材料层的情况下，由于与布线表面的密合性变差而产生电绝缘性恶化的其他问题。因此，其课题在于制造不仅确保布线与绝缘材料的密合性，而且显示出优异的电绝缘性的布线基板。
并且，即使在刚组装布线基板后布线与绝缘材料密合的情况下，通过实施高温储存试验、耐吸湿性试验、耐回流性试验、加速试验等长期耐热性试验，也会在布线表面形成厚的氧化物层(例如、CuO层)，从而产生与绝缘材料的密合性下降的问题。其结果，产生电绝缘性恶化的问题。另外，作为加速试验的一例，可举出HAST(Highly Accelerated StressTest，高加速温湿度老化测试)。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种布线部和绝缘材料层具有充分的密合性及耐热性且具有充分的绝缘可靠性的布线基板的制造方法。
用于解决技术课题的手段
本发明所涉及的布线基板的制造方法包括以下的工序。
(A)在支撑基板上形成第1绝缘材料层的工序
(B)在第1绝缘材料层形成第1开口部的工序
(C)在第1绝缘材料层的表面上通过无电解镀敷形成种子层的工序
(D)在种子层的表面上设置布线部形成用的抗蚀剂图案的工序
(E)在种子层的表面且从抗蚀剂图案露出的区域，通过电解镀敷形成包括焊盘和布线的布线部的工序
(F)去除抗蚀剂图案的工序
(G)去除由于抗蚀剂图案的去除而露出的种子层的工序
(H)对布线部的表面实施第1表面处理的工序
(I)以覆盖布线部的方式形成第2绝缘材料层的工序
(J)第2绝缘材料层中的与焊盘对应的位置形成第2开口部的工序
(K)对焊盘的表面实施第2表面处理的工序
(L)将第2绝缘材料层加热至第2绝缘材料层的玻璃化转变温度以上的温度的工序
在上述工序(H)中，通过对布线部的表面实施提高与第2绝缘材料层的密合性的处理(第1表面处理)，能够提高布线部与第2绝缘材料层的密合性。作为第1表面处理的具体例，可举出使用如下表面处理剂的处理，该表面处理剂含有提高由金属材料制成的布线部与第2绝缘材料层的密合性的有机成分。实施第1表面处理后的布线部的表面的平均粗糙度Ra例如为40～80nm。通过对布线部的表面实施第1表面处理，即使不使布线部的表面过度粗糙化，也能够充分提高布线部与第2绝缘材料层的密合性。在工序(J)后，第2绝缘材料层相对于布线的剥离强度例如为0.2～0.7kN/m。并且，由于布线部的表面不过度粗糙，因此能够充分减少传输损耗。在第1绝缘层上形成微细的布线图案的情况下，在上述工序(D)中，例如，可以形成具有线宽为0.5～20μm的槽状的开口的抗蚀剂图案。
根据本发明，通过在上述工序(K)中对焊盘的表面实施第2表面处理可以获得焊盘的优异的导电性。即，即使通过上述工序(H)的第1表面处理在焊盘的表面形成表面处理层且假设该层使焊盘的导电性下降，也能够例如通过在上述工序(K)中实施去除该层的处理来使焊盘的导电性恢复。并且，根据本发明，通过实施上述工序(H)及上述工序(L)这两者，能够进一步提高布线部与第2绝缘材料层的密合性，能够制造绝缘可靠性优异的布线基板。
上述制造方法在工序(B)与工序(C)之间还可以包括去除第1绝缘材料层上和/或第1开口部内的残渣的工序。去除残渣的处理有时称为除胶渣处理。第1绝缘材料层及第2绝缘材料层中的至少一者可以含有感光性树脂。在绝缘材料层含有感光性树脂的情况下，例如，能够通过光刻工艺形成开口部。
优选上述第2开口部形成于与焊盘对应的位置。此时，上述制造方法还可以包括对第2开口部内的焊盘的表面实施第2表面处理的工序。在实施第1表面处理的工序中，使用了如上所述的含有有机成分的表面处理剂的情况下，能够通过第2表面处理从焊盘的表面去除该表面处理剂。第2表面处理例如为选自由氧等离子体处理、氩等离子体处理及除胶渣处理组成的组中的至少一种。
发明效果
根据本发明，可以提供一种布线部和绝缘材料层具有充分的密合性及耐热性且具有充分的绝缘可靠性的布线基板的制造方法。
附图说明
图1(a)是示意性地表示在支撑基板上形成有第1绝缘材料层的状态的剖视图，图1(b)是示意性地表示在第1绝缘材料层设置有第1开口部的状态的剖视图，图1(c)是示意性地表示对第1绝缘材料层及第1开口部实施了除胶渣处理的状态的剖视图，图1(d)是示意性地表示在第1绝缘材料层上形成有种子层的状态的剖视图。
图2(a)是示意性地表示在种子层上形成有布线部形成用的抗蚀剂图案的状态的剖视图，图2(b)是示意性地表示通过电解镀敷形成有布线部的状态的剖视图，图2(c)是示意性地表示去除了抗蚀剂图案的状态的剖视图，图2(d)是示意性地表示去除了由于抗蚀剂图案的去除而露出的种子层的状态的剖视图。
图3(a)是示意性地表示对布线部的表面实施了第1表面处理的状态的剖视图，图3(b)是示意性地表示在第1绝缘材料层上形成有具有第2开口部的第2绝缘材料层的状态的剖视图，图3(c)是示意性地表示对焊盘的表面实施了第2表面处理的状态的剖视图。
图4是示意性地表示通过以其玻璃化转变温度以上加热第2绝缘材料层在第2绝缘材料层与布线部之间形成有烧成层的状态的剖视图。
图5是示意性地表示具有多层化的布线层的布线板的一实施方式的剖视图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式详细地进行说明。在以下的说明中，对相同或相当的部分标注相同符号，并省略重复说明。并且，除非另有特别指定，否则上下左右等位置关系基于附图所示的位置关系。附图的尺寸比率并不限于图示的比率。
当在本说明书的记载及权利要求中利用“左”、“右”、“正面”、“背面”、“上”、“下”、“上方”、“下方”等术语时，它们旨在说明，而并不一定表示永远处于该相对位置。并且，“层”这一词除了包括以俯视图观察时形成于整个面的形状的结构以外，还包括形成于一部分的形状的结构。“A或B”可以包括A及B中的任一者，也可以包括两者。
在本说明书中“工序”这一词不仅包括独立的工序，而且即使在无法与其他工序明确区分的情况下，只要可以实现该工序的预期作用，则也包括在本术语中。并且，使用“～”示出的数值范围表示将记载于“～”的前后的数值分别作为最小值及最大值而包括的范围。
在组合物中存在多种相当于各成分的物质的情况下，只要无特别说明，在本说明书中组合物中的各成分的含量是指存在于组合物中的该多种物质的总量。并且，只要无特别说明，例示材料可以单独使用，也可以组合使用2种以上。并且，在本说明书中阶段性地记载的数值范围内，某一阶段的数值范围的上限值或下限值可以替换为其他阶段的数值范围的上限值或下限值。并且，在本说明书中记载的数值范围内，该数值范围的上限值或下限值可以替换为实施例中所示的值。
参考附图对本发明的实施方式所涉及的布线基板的制造方法进行说明。本实施方式所涉及的布线基板的制造方法至少包括以下的工序。
(A)在支撑基板S上形成第1绝缘材料层1的工序
(B)在第1绝缘材料层1形成第1开口部H1的工序
(C)在第1绝缘材料层1的表面上通过无电解镀敷形成种子层T的工序
(D)在种子层T的表面上设置布线部形成用的抗蚀剂图案R的工序
(E)在种子层T的表面且从抗蚀剂图案R露出的区域，通过电解镀敷形成包括焊盘C1和布线C2的布线部C的工序
(F)去除抗蚀剂图案R的工序
(G)去除由于抗蚀剂图案R的去除而露出的种子层T的工序
(H)对焊盘C1及布线C2的表面实施第1表面处理的工序
(I)以覆盖焊盘C1及布线C2的方式形成第2绝缘材料层2的工序
(J)在第2绝缘材料层2形成第2开口部H2的工序
(K)对第2开口部H2内的焊盘C1的表面实施第2表面处理的工序
(L)将第2绝缘材料层2加热至第2绝缘材料层2的玻璃化转变温度以上的温度的工序
本实施方式所涉及的布线基板适合于要求微细化及多引脚化的方式，且尤其适合于需要用于混载不同种类的芯片的中介层的封装方式。更具体而言，本实施方式所涉及的制造方法适合于引脚的间隔为200μm以下(更微细时例如为30～100μm)且引脚的根数为500根以上(更微细时例如为1000～10000根)的封装方式。以下，对各工序进行说明。
＜在支撑基板上形成第1绝缘材料层的工序＞
在支撑基板S上形成第1绝缘材料层1(图1(a))。支撑基板S并不受特别限定，可以为硅板、玻璃板、SUS板、放入有玻璃布的基板、放入有半导体元件的密封树脂等，优选为高刚性的基板。如图1(a)所示，支撑基板S可以在形成绝缘材料层的一侧的表面形成有导电层Sa。支撑基板S也可以在表面代替导电层Sa而具有布线和/或焊盘。
支撑基板S的厚度优选在0.2mm至2.0mm的范围内。若薄于0.2mm，则处理变得困难，而若厚于2.0mm，则材料费趋于变高。支撑基板S可以为晶圆状，也可以为面板状。尺寸并不受特别限定，可以优选使用直径200mm、直径300mm或直径450mm的晶圆或者一边为300～700mm的矩形面板。
优选采用感光性树脂材料作为构成第1绝缘材料层1的材料。作为感光性绝缘材料，可以举出液态或膜状的绝缘材料，从膜厚平坦性和成本的观点考虑，优选膜状的感光性绝缘材料。并且，在能够形成微细的布线的观点上，感光性绝缘材料优选含有平均粒径500nm以下(更优选50～200nm)的填料(填充材料)。相对于除填料以外的感光性绝缘材料的质量100质量份，感光性绝缘材料的填料含量优选0～70质量份，更优选10～50质量份。
当使用膜状的感光性绝缘材料时，其层压工序优选尽量在低温下实施，优选采用能够在40℃～120℃层压的感光性绝缘膜。能够层压的温度低于40℃的感光性绝缘膜在常温(约25℃)下的粘性强，操作性趋于恶化，在该温度超出120℃的感光性绝缘膜层压之后翘曲趋于变大。
从抑制翘曲的观点考虑，第1绝缘材料层1的固化后的热膨胀系数优选为80×10-6/K以下，在可获得高可靠性的观点上，更优选为70×10-6/K以下。并且，在绝缘材料的应力松弛性、可获得高精细的图案的观点上，优选为20×10-6/K以上。
第1绝缘材料层1的厚度优选为10μm以下，更优选为5μm以下，进一步优选为3μm以下。从绝缘可靠性的观点考虑，第1绝缘材料层1的厚度优选在上述范围内。
＜在第1绝缘材料层的表面形成第1开口部的工序＞
在第1绝缘材料层1的表面形成到达至支撑基板S或导电层Sa的第1开口部H1(图1(b))。在本实施方式中，第1开口部H1以在其厚度方向上贯穿第1绝缘材料层1的方式形成，并由底面(导电层Sa的表面)和侧面(绝缘材料层1)构成。当第1绝缘材料层1由感光性树脂材料形成时，能够通过光刻工艺(曝光及显影)形成第1开口部H1。
作为感光性树脂材料的曝光方法，能够使用通常的投影曝光方式、接触曝光方式、直接成像(direct imaging)曝光方式等。作为显影方法，优选使用碳酸钠或TMAH(四甲基氢氧化铵)的碱水溶液。形成第1开口部H1之后，还可以进一步加热固化第1绝缘材料层1。例如，可以在加热温度为100℃～200℃、加热时间为30分钟～3小时之间实施加热固化。
可以通过除光刻工艺以外的方法(例如，激光消融、喷砂、喷水、压印)在第1绝缘材料层1形成第1开口部H1。例如，当第1绝缘材料层1由热固性树脂材料形成时，从能够形成第1开口部H1的观点考虑，优选激光消融。作为利用激光消融的开口方法，能够利用CO2激光、UV-YAG激光等来形成，但从成本的观点考虑，优选为使用CO2激光的开口方法。可以通过除胶渣处理除去从第1开口部H1露出的导电层Sa的表面的树脂残渣。可以通过该除胶渣处理使第1绝缘材料层1的表面粗糙化。图1(c)中所示的表面F表示实施除胶渣处理后的表面。
＜在第1绝缘材料层的表面形成种子层的工序＞
在第1绝缘材料层1的表面通过无电解镀敷形成种子层T(图1(d))。在本实施方式中，首先，为了使作为无电解铜镀敷的催化剂的钯吸附于第1绝缘材料层1的表面，用预处理液清洗第1绝缘材料层1的表面。预处理液可以为含有氢氧化钠或氢氧化钾的市售的碱性预处理液。在氢氧化钠或氢氧化钾的浓度为1％～30％下实施。在预处理液中的浸渍时间为1分钟～60分钟下实施。在预处理液中的浸渍温度为25℃～80℃下实施。在进行预处理之后，为了去除过量的预处理液，可以用自来水、纯水、超纯水或有机溶剂进行清洗。另外，在第1绝缘材料层1的表面形成种子层T之前，可以通过紫外线照射、电子束照射、臭氧水处理、电晕放电、等离子体处理等方法，对第1绝缘材料层1的表面进行改性。
在去除预处理液之后，为了从第1绝缘材料层1的表面去除碱离子，在酸性水溶液中浸渍清洗。酸性水溶液可以为硫酸水溶液，在浓度为1％～20％、浸渍时间为1分钟～60分钟下实施。为了去除酸性水溶液，可以用自来水、纯水、超纯水或有机溶剂进行清洗。
接着，使钯附着于在酸性水溶液中被浸渍清洗后的第1绝缘材料层1的表面。钯可以为市售的钯-锡胶体溶液、含有钯离子的水溶液、钯离子悬浮液等，但优选含有有效地吸附于改性层的钯离子的水溶液。
在浸渍于含有钯离子的水溶液时，在含有钯离子的水溶液的温度为25℃～80℃、用于吸附的浸渍时间为1分钟～60分钟下实施。在吸附钯离子之后，为了去除过量的钯离子，可以用自来水、纯水、超纯水或有机溶剂进行清洗。
在吸附钯离子之后，进行用于使钯离子作为催化剂发挥作用的活化。使钯离子活化的试剂可以为市售的活化剂(活化处理液)。在为了使钯离子活化而浸渍的活化剂的温度为25℃～80℃、为了活化而浸渍的时间为1分钟～60分钟下实施。在钯离子活化之后，为了去除过量的活化剂，可以用自来水、纯水、超纯水或有机溶剂进行清洗。
接着，在第1绝缘材料层1的表面进行无电解铜镀敷，并形成种子层T。该种子层T成为用于电解镀敷的供电层。作为无电解铜镀敷，可举出无电解纯铜镀敷(纯度为99质量％以上)、无电解铜镍磷镀敷(镍含有率：1质量％～10质量％、磷含量：1质量％～13质量％)等，但从密合性的观点考虑，优选无电解铜镍磷镀敷。无电解铜镍磷镀敷液可以为市售的镀敷液，例如，能够使用无电解铜镍磷镀敷液(JCU CORPORATION制造，商品名“AISL-570”)。无电解铜镍磷镀敷在60℃～90℃的无电解铜镍磷镀敷液中实施。种子层T的厚度优选20nm～200nm，更优选40nm～200nm，进一步优选60nm～200nm。
在无电解铜镀敷之后，为了去除过量的镀敷液，可以用自来水、纯水、超纯水或有机溶剂进行清洗。并且，在无电解铜镀敷之后，为了提高种子层T与第1绝缘材料层1的密合力，可以进行热固化(退火：基于加热的时效硬化(age hardening)处理)。优选在热固化温度80℃～200℃进行加热。为了进一步加快反应性，更优选120℃～200℃，进一步优选在120℃～180℃进行加热。热固化时间优选5分钟～60分钟，更优选10分钟～60分钟，进一步优选20分钟～60分钟。
＜形成布线部形成用抗蚀剂图案的工序＞
在种子层T上形成布线部形成用的抗蚀剂图案R(图2(a))。抗蚀剂图案R为市售的抗蚀剂即可，例如，能够使用负型膜状的感光性抗蚀剂(Hitachi Chemical Co.,Ltd.制造，Photec RY-5107UT)。如图2(a)所示，抗蚀剂图案R具有开口部R1、R2。开口部R1设置于与第1绝缘材料层1的开口部H1对应的位置，用于形成焊盘C1。由第1开口部H1和开口部R1构成开口H。开口部R2例如为线宽0.5～20μm的槽状的开口，用于形成布线C2。
抗蚀剂图案R能够经过以下的工序形成。首先，使用辊式层压机使抗蚀剂成膜，接着，使形成有图案的光工具(photo tool)密合，并使用曝光机进行曝光，接着，用碳酸钠水溶液进行喷雾显影，由此能够形成抗蚀剂图案R。另外，也可以代替负型而使用正型的感光性抗蚀剂。
＜形成布线部的工序＞
将种子层T作为供电层，例如，实施电解铜镀敷，以形成包括焊盘C1和布线C2的布线部C(图2(b))。布线部C的厚度优选1～10μm，更优选3～10μm，进一步优选5～10μm。另外，布线部C可以通过除电解铜镀敷以外的电解镀敷来形成。
＜去除抗蚀剂图案的工序＞
电解铜镀敷之后，去除抗蚀剂图案R(图2(c))。抗蚀剂图案R的剥离使用市售的剥离液来进行即可。
＜去除种子层的工序＞
去除抗蚀剂图案R之后，去除种子层T(图2(d))。在去除种子层T的同时，可以去除残留于种子层T下面的钯。这些去除使用市售的去除液(蚀刻液)来进行即可，作为具体例，可以举出酸性的蚀刻液(JCU CORPORATION制造，BB-20、PJ-10、SAC-700W3C)。
＜对焊盘C1及布线C2的表面实施第1表面处理的工序＞
通过对焊盘C1及布线C2的表面实施第1表面处理，在这些表面形成表面处理层5(图3(a))。第1表面处理能够使用市售的表面处理液来实施。作为表面处理液，例如，能够使用：含有提高布线部C与在后工序中形成的第2绝缘材料层2的密合性的有机成分的液体(例如，SHIKOKU CHEMICALS CORPORATION制造，商品名“GliCAP”)；或者含有微细地蚀刻布线部C的表面并且提高布线部C与第2绝缘材料层2的密合性的有机成分的液体(例如，AtotechJapan K.K.制造，商品名“NovaBond”及MEC Co.,Ltd.制造，商品名“CZ8401”“CZ-8402”)。
实施第1表面处理之后的布线部C(焊盘C1及布线C2)的表面的平均粗糙度Ra例如为40～80nm，可以为50～80nm或60～80nm。通过布线部C的表面的平均粗糙度Ra为40nm以上，能够充分确保布线部C与第2绝缘材料层2的密合性，另一方面，通过布线部C的表面的平均粗糙度Ra为80nm以下，能够充分减小布线基板的传输损耗。
＜形成第2绝缘材料层的工序＞
以覆盖布线部C的方式形成第2绝缘材料层2。构成第2绝缘材料层2的材料可以与第1绝缘材料层1相同，也可以不同。
＜在第2绝缘材料层形成第2开口部的工序＞
在第2绝缘材料层2形成第2开口部H2(图3(b))。第2开口部H2设置于与焊盘C1对应的位置。形成第2开口部H2的方法可以与形成第1开口部H1的方法相同，也可以不同。在该工序之后，第2绝缘材料层2相对于布线C2的剥离强度例如为0.2～0.7kN/m，可以为0.4～0.65kN/m或0.5～0.6kN/m。此处的剥离强度是指，在剥离角度90°及剥离速度10mm/分钟的条件下测量的值。通过经过这些工序，可以获得图3(b)所示的布线基板10。布线基板10具备：支撑基板S；焊盘C1，以贯穿第1绝缘材料层1及第2绝缘材料层2的方式设置；及布线层8A，具有埋设于第2绝缘材料层2内的布线C2。
＜对焊盘的表面实施第2表面处理的工序＞
通过对第2开口部H2内的焊盘C1的表面实施第2表面处理来去除表面处理层5(图3(c))。如上所述，表面处理层5例如含有有机成分，能够抑制焊盘C1的导电性。通过去除表面处理层5的至少一部分，即，如图3(c)所示，通过在焊盘C1的表面设置表面处理剂去除部6，能够改善由表面处理层5引起的焊盘C1的导电性的下降。作为去除表面处理层5的处理，例如，可举出等离子体处理及除胶渣处理(使用碱溶液的处理)。在等离子体处理中使用的气体的种类例如为氧气、氩气、氮气及它们的混合气体。经过该工序可以获得具有图3(c)所示的结构的布线基板20。布线基板20与图3(b)所示的布线基板10的不同之处在于，在焊盘C1的表面设置有表面处理剂去除部6。
＜加热第2绝缘材料层的工序＞
通过将第2绝缘材料层2加热至第2绝缘材料层2的玻璃化转变温度(Tg)以上，在布线部C与第2绝缘材料层2的界面形成烧成层7(图4)。由此，进一步提高布线部C与第2绝缘材料层2的密合性。烧成层7例如为通过如下方式形成的层：表面处理层5中所含的表面处理剂通过与第2绝缘材料层2反应而变质。加热温度为第2绝缘材料层2的玻璃化转变温度(Tg)以上，且例如为250℃以下。加热时间优选为30分钟～3小时。通过使加热温度为Tg以上且加热时间为30分钟以上，可以充分发挥提高布线部C与第2绝缘材料层2的密合性的效果。另一方面，通过使加热温度为250℃以下且加热时间为3小时以下，能够抑制残留于布线部C与第2绝缘材料层2之间的表面处理剂的分解，能够维持布线部C与第2绝缘材料层2的优异的密合性。并且，通过使加热温度为250℃以下，能够抑制布线基板的翘曲。经过该工序可以获得具有图4所示的结构的布线基板30。布线基板30与图3(c)所示的布线基板20的不同之处在于，在布线部C与第2绝缘材料层2的界面形成有烧成层7。
另外，此处的第2绝缘材料层的玻璃化转变温度为使用差示扫描量热仪(DSC，例如Rigaku Corporation.制造，“Thermo Plus 2”)测量固化后的第2绝缘材料层时的中点玻璃化转变温度值。具体而言，上述玻璃化转变温度为在升温速度10℃/分钟、测量温度：30～250℃的条件下测量热量变化，根据基于JIS K 7121：1987的方法算出的中点玻璃化转变温度。
以上，对布线基板的制造方法的一实施方式进行了说明，但本发明并不一定限定于上述的实施方式，可以在不脱离其宗旨的范围内适当进行变更。例如，在上述实施方式中，例示了具有一层布线层8A的布线基板的制造方法，但也可以制造具有多层化的布线层的布线基板。图5所示的多层布线基板40除了布线基板30的结构以外，还具备由第3绝缘材料层3及埋设于该第3绝缘材料层3内的布线C2构成的布线层8B。多层布线基板40的焊盘C1以贯穿第1绝缘材料层1、第2绝缘材料层2及第3绝缘材料层3的方式设置。
实施例
通过以下的实施例对本发明进一步详细地进行说明，但本发明并不限定于这些例子。
[实施例1]
＜感光性树脂膜的制作＞
使用以下的成分制备了用于形成绝缘材料层的感光性树脂组合物。
·含有羧基和烯属不饱和基团的光反应性树脂：酸改性的甲酚酚醛清漆型环氧丙烯酸酯(CCR-1219H，Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造，商品名)50质量份
·光聚合引发剂成分：2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-氧化膦(Darocur TPO，BASF Japan Ltd.制造，商品名)及乙酮，1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-，1-(邻乙酰肟)(IRGACURE OXE-02，BASF Japan Ltd.制造，商品名)5质量份
·热固化剂成分：联苯酚型环氧树脂(YX-4000，Mitsubishi ChemicalCorporation制造，商品名)10质量份
·无机填料成分：(平均粒径：50nm，用乙烯基硅烷进行硅烷偶联处理而得到的无机填料)
以相对于树脂成分100体积份成为10体积份的方式调配了无机填料成分。另外，使用动态光散射式Nanotrac粒度分布计“UPA-EX150”(Nikkiso Co.,Ltd.制造)及激光衍射散射式Microtrac粒度分布计“MT-3100”(Nikkiso Co.,Ltd.制造)测量粒度分布，确认到最大粒径为1μm以下。
将上述组成的感光性树脂组合物的溶液涂布于聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(G2-16，TEIJIN LIMITED.制造，商品名，厚度：16μm)的表面上。使用热风对流式干燥机，将其在100℃干燥了约10分钟。由此形成的感光性树脂膜的厚度为10μm。
＜具有微细布线的布线层的形成＞
作为支撑基板，准备了放入有玻璃布的布线基板(尺寸：200mm见方，厚度1.5mm)。在该布线基板的表面形成有铜层，其厚度为20μm。
·工序(A)
在上述布线基板的铜层的表面层压了上述感光性树脂膜(第1绝缘材料层)。详细而言，首先，在布线基板的铜层的表面载置了感光性树脂膜。接着，使用加压式真空层压机(MVLP-500，MEIKI CO.,LTD.制造)进行了加压。加压条件设为加压热板温度80℃、抽真空时间20秒、层压加压时间60秒、气压4kPa以下、压接压力0.4MPa。
·工序(B)
通过对加压后的绝缘材料层实施曝光处理及显影处理，在第1绝缘材料层设置了到达至布线基板的铜层的开口部(第1开口部)。曝光如下进行：使在绝缘材料层上形成有图案的光工具密合，并使用i射线步进曝光机(产品名：S6CK型曝光机、透镜：ASC3(Ck)、CERMAPRECISION INC.制造)以30mJ/cm2的能量进行了曝光。接着，在30℃的1质量％碳酸钠水溶液中进行45秒钟的喷雾显影来设置了开口部。接着，使用掩模曝光机(EXM-1201型曝光机，ORC MANUFACTURING CO.,LTD.制造)以2000mJ/cm2的能量对显影后的绝缘材料层表面进行了后UV曝光。接着，在清洁烘箱中在170℃进行了1小时的热固化。
·工序(C)
通过无电解铜镀敷在绝缘材料层的表面形成了种子层。即，首先，作为碱清洁，在碱清洁剂(JCU CORPORATION制造，商品名：EC-B)的110mL/L水溶液中在50℃浸渍5分钟，然后在纯水中浸渍了1分钟。接着，作为调理剂，在调理液(JCU CORPORATION制造，商品名：PB-200)与EC-B的混合液(PB-200浓度：70mL/L、EC-B浓度：2mL/L)中在50℃浸渍5分钟，然后在纯水中浸渍了1分钟。接着，作为软蚀刻，在软蚀刻液(JCU CORPORATION制造，商品名：PB-228)与98％硫酸的混合液(PB-228浓度：100g/L、硫酸浓度：50mL/L)中在30℃浸渍2分钟，然后在纯水中浸渍了1分钟。接着，作为除垢，在10％硫酸中在室温下浸渍了1分钟。接着，作为催化剂，在催化用试剂1(JCU CORPORATION制造，商品名：PC-BA)、催化用试剂2(JCUCORPORATION制造，商品名：PB-333)及EC-B的混合液(PC-BA浓度：5g/L、PB-333浓度：40mL/L、EC-B浓度：9mL/L)中在60℃浸渍5分钟，然后在纯水中浸渍了1分钟。接着，作为促进剂(accelerator)，在促进剂用试剂(JCU CORPORATION制造，商品名：PC-66H)与PC-BA的混合液(PC-66H浓度：10mL/L、PC-BA浓度：5g/L)中在30℃浸渍5分钟，然后在纯水中浸渍了1分钟。接着，作为无电解铜镀敷，在无电解铜镀敷液(JCU CORPORATION制造，商品名：AISL-570B、AISL-570C、AISL-570MU)与PC-BA的混合液(AISL-570B浓度：70mL/L、AISL-570C浓度：24mL/L、AISL-570MU浓度：50mL/L、PC-BA浓度：13g/L)中在60℃浸渍7分钟，然后在纯水中浸渍了1分钟。然后，在85℃的加热板上干燥了5分钟。接着，在180℃的烘箱中热退火了1小时。
·工序(D)
使用真空层压机(Nichigo-Morton Co.,Ltd.制造，V-160)，在形成有无电解铜膜的200mm的基板上真空层压了布线形成用抗蚀剂(Hitachi Chemical Co.,Ltd.制造、RY-5107UT)。层压温度设为110℃，层压时间设为60秒，层压压力设为0.5MPa。
在真空层压之后，放置1天，使用i射线步进曝光机(产品名：S6CK型曝光机，透镜：ASC3(Ck)，CERMAPRECISION INC.制造)对布线形成用抗蚀剂进行了曝光。曝光量设为140mJ/cm2，焦点设为-15μm。在曝光之后，放置1天，剥离布线形成用抗蚀剂的保护膜，并使用喷雾显影机(MIKASACO.,LTD.制造，AD-3000)进行了显影。显影液设为1.0％碳酸钠水溶液，显影温度设为30℃，喷雾压力设为0.14MPa。由此，将用于形成以下的L/S(线/间距)的布线的抗蚀剂图案形成于种子层上。
·L/S＝20μm/20μm(布线的数量：10根)
·L/S＝15μm/15μm(布线的数量：10根)
·L/S＝10μm/10μm(布线的数量：10根)
·L/S＝7μm/7μm(布线的数量：10根)
·L/S＝5μm/5μm(布线的数量：10根)
·L/S＝3μm/3μm(布线的数量：10根)
·L/S＝2μm/2μm(布线的数量：10根)
·工序(E)
作为清洁剂，在(OKUNO CHEMICAL INDUSTRIES CO.,LTD.制造，商品名：ICP CleanS-135)的100mL/L水溶液中在50℃浸渍1分钟，在纯水中在50℃浸渍1分钟，在纯水中在25℃浸渍1分钟，在10％硫酸水溶液中在25℃浸渍了1分钟。接着，在向硫酸铜五水合物120g/L、96％硫酸220g/L的水溶液7.3L中加入0.25mL的盐酸、10mL的OKUNO CHEMICAL INDUSTRIESCO.,LTD.制造的商品名：TOP LUCINA GT-3、1mL的OKUNO CHEMICAL INDUSTRIES CO.,LTD.制造的商品名：TOP LUCINA GT-2而得的水溶液中，在25℃、电流密度1.5A/dm2、10分钟的条件下实施了电解镀敷。然后，在纯水中在25℃浸渍5分钟，并在80℃的加热板上干燥了5分钟。
·工序(F)
使用喷雾显影机(MIKASA CO.,LTD.制造，AD-3000)剥离了布线形成用抗蚀剂。剥离液设为2.38％TMAH水溶液，剥离温度设为40℃，喷雾压力设为0.2MPa。
·工序(G)
去除了作为种子层的无电解铜及钯催化剂。作为无电解Cu的蚀刻，在蚀刻液(JCUCORPORATION制造，SAC-700W3C)、98％硫酸、35％过氧化氢水及硫酸铜·五水合物的水溶液(SAC-700W3C浓度：5容量％、硫酸浓度：4容量％、过氧化氢浓度：5容量％、硫酸铜·五水合物浓度：30g/L)中在35℃浸渍了1分钟。接着，作为钯催化剂的去除，在FL水溶液(JCUCORPORATION制造，FL-A500mL/L、FL-B40mL/L)中在50℃浸渍了1分钟。然后，在纯水中在25℃浸渍5分钟，并在80℃的加热板上干燥了5分钟。
·工序(H)
用GliCAP(SHIKOKU CHEMICALS CORPORATION制造)对焊盘及布线的表面进行了表面处理(第1表面处理)。作为酸清洗，在3.5％盐酸水溶液中在25℃浸渍了1分钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。接着，在软蚀刻液(SHIKOKU CHEMICALS CORPORATION制造，GB-1000)中在30℃浸渍了1分钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。接着，在表面处理剂(SHIKOKU CHEMICALS CORPORATION制造、GliCAP)中在30℃浸渍了15分钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。然后，在100℃的加热板上干燥了5分钟。
·工序(I)
以覆盖经过工序(H)被表面处理的焊盘及布线的方式，层压了感光性树脂膜(第2绝缘材料层)。详细而言，首先，以覆盖焊盘及布线的方式，在第1绝缘材料层上载置了感光性树脂膜。接着，使用加压式真空层压机(MVLP-500，MEIKI CO.,LTD.制造)进行了加压。加压条件设为加压热板温度80℃、抽真空时间20秒、层压加压时间60秒、气压4kPa以下、压接压力0.4MPa。
·工序(J)
通过对加压后的绝缘材料层实施曝光处理及显影处理，在第2绝缘材料层设置了到达至焊盘的开口部(第2开口部)。曝光如下进行：使在绝缘材料层上形成有图案的光工具密合，并使用i射线步进曝光机(产品名：S6CK型曝光机、透镜：ASC3(Ck)、CERMAPRECISIONINC.制造)以30mJ/cm2的能量进行了曝光。接着，在30℃的1质量％碳酸钠水溶液中进行45秒钟的喷雾显影来设置了开口部。接着，使用掩模曝光机(EXM-1201型曝光机，ORCMANUFACTURING CO.,LTD.制造)以2000mJ/cm2的能量对显影后的绝缘材料层表面进行了后UV曝光。接着，在清洁烘箱中在170℃进行了1小时的热固化。固化后的第2绝缘材料层的玻璃化转变温度(Tg)为160℃。
[实施例2]
在工序(H)中，代替GliCAP使用NovaBond(Atotech Japan K.K.制造)进行了表面处理，除此以外，以与实施例1相同的方式获得了布线基板。即，首先，在NovaBondIT稳定剂(Atotech Japan K.K.制造)的水溶液15mL/L中在50℃浸渍了1分钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。接着，在NovaBondIT(Atotech Japan K.K.制造)的水溶液30mL/L中在50℃浸渍了1分钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。接着，在NovaBondIT还原剂(Atotech Japan K.K.制造)的水溶液20mL/L中在30℃浸渍了5分钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。接着，在NovaBondIT保护剂MK(Atotech Japan K.K.制造)的水溶液10mL/L中在35℃浸渍了1分钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。然后，在100℃的加热板上干燥了5分钟。
[实施例3]
在工序(H)中，代替GliCAP使用CZ8401(MEC Co.,Ltd.制造)进行了表面处理，除此以外，以与实施例1相同的方式获得了布线基板。即，首先，作为酸清洗，用5％盐酸水溶液在25℃以0.2MPa的水压喷雾清洗了30秒钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。接着，用CZ8401处理液在25℃以0.2MPa的水压喷雾处理了1分钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。接着，用10％硫酸水溶液在25℃以0.1MPa的水压喷雾处理了20秒钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。然后，在100℃的加热板上干燥了5分钟。
[实施例4]
在工序(H)中，代替GliCAP使用CZ8402(MEC Co.,Ltd.制造)进行了表面处理，除此以外，以与实施例1相同的方式获得了布线基板。即，首先，作为酸清洗，用5％盐酸水溶液在25℃以0.2MPa的水压喷雾清洗了30秒钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。接着，用CZ8402处理液在25℃以0.2MPa的水压喷雾处理了1分钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。接着，用10％硫酸水溶液在25℃以0.1MPa的水压喷雾处理了20秒钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。然后，在100℃的加热板上干燥了5分钟。
[比较例1]
在工序(H)中，除了使用表面处理剂以外，以与实施例1相同的方式获得了布线基板。即，首先，作为酸清洗，用5％盐酸水溶液在25℃以0.2MPa的水压喷雾清洗了30秒钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。然后，在100℃的加热板上干燥了5分钟。
[比较例2]
在工序(H)中，代替GliCAP使用CZ8101(MEC Co.,Ltd.制造)进行了表面处理，除此以外，以与实施例1相同的方式获得了布线基板。即，首先，作为酸清洗，用5％盐酸水溶液在25℃以0.2MPa的水压喷雾清洗了30秒钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。接着，用CZ8101处理液在25℃以0.2MPa的水压喷雾处理了1分钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。接着，用10％硫酸水溶液在25℃以0.1MPa的水压喷雾处理了20秒钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。接着，作为防锈处理，用CL-8300(MEC Co.,Ltd.制造)处理液在25℃浸渍处理了30秒钟。接着，用流动的纯水在25℃清洗了1分钟。然后，在100℃的加热板上干燥了5分钟。
＜铜层表面的平均粗糙度Ra的测量＞
使用表面粗糙度仪(奥林巴斯股份有限公司(OLYMPUS CORPORATION)制造，OLS-4000)测量了实施例1(利用Glicap的表面处理)、实施例2(利用NovaBond的表面处理)、实施例3(利用CZ-8401的表面处理)、实施例4(利用CZ-8402的表面处理)、比较例1(无表面处理剂)、比较例2(CZ-8101)的铜层表面的平均粗糙度Ra。在表1中示出结果。
＜铜层与绝缘材料层界面的剥离强度的测量＞
使用剥离强度测量装置(SHIMADZU CORPORATION.制造，ES-Z)测量了实施例1(利用Glicap的表面处理)、实施例2(利用NovaBond的表面处理)、实施例3(利用CZ-8401的表面处理)、实施例4(利用CZ-8402的表面处理)、比较例1(无表面处理剂)、比较例2(CZ-8101)的铜层与绝缘材料层的界面的剥离强度。测量条件设为剥离角度90°及剥离速度10mm/分钟。在表1中示出结果。
＜布线形成性的评价＞
关于L/S为20μm/20μm、15μm/15μm、10μm/10μm、7μm/7μm、5μm/5μm、3μm/3μm及2μm/2μm的布线形成性，在10个布线中，发生有布线塌陷或布线剥离或布线断线的布线为0个时，评价为“A”，1～2个时评价为“B”，3个以上时评价为“C”。在表1中示出结果。
[表1]
Figure BDA0004113644750000181
·工序(K)
对实施例1～4及比较例1、比较例2的布线基板的焊盘表面，实施了除胶渣处理(第2表面处理)。即，首先，为了溶胀处理，在Swella(Atotech公司制造，Cleaner Seculiganth902)40mL/L中在70℃浸渍了5分钟。然后在纯水中浸渍了1分钟。接着，为了去除表面处理剂，在除胶渣液(Atotech公司制造，Compact CP)40mL/L中在70℃进行了浸渍。浸渍时间为3分钟。接着，在纯水中浸渍了1分钟。然后，在80℃的加热板上干燥了5分钟。
＜表面处理剂去除性的评价＞
对实施例1～4及比较例1、比较例2的表面处理剂去除性进行了评价。关于Φ100μm、Φ50μm、Φ30μm、Φ20μm、Φ10μm的开口部，使用显微拉曼装置(产品名：DXR2Microscope，Thermo Fisher Scientific K.K.制造)对露出的铜表面检查了在900cm-1处有无峰值，10个焊盘中有峰值的焊盘(有残渣的焊盘)为0个时评价为“A”，1～2个时评价为“B”，3个以上时评价为“C”。将结果示于表2中。
[表2]
Figure BDA0004113644750000191
[实施例1a～4d及比较例1a～2d]
·工序(L)
准备多个实施例1～4及比较例1、比较例2的布线基板，如表3所示，在200℃或250℃经过30分钟或3小时分别进行了加热。
＜电绝缘性的评价＞
对实施例1a～4d及比较例1a～2d的布线基板的电绝缘性进行了评价。关于L/S为20μm/20μm、15μm/15μm、10μm/10μm、7μm/7μm、5μm/5μm、3μm/3μm、2μm/2μm的布线，使用HASTCHAMBER(EHS-222MD、ESPEC CORP.制造)及离子迁移评价系统(AM-150-U-5、ESPEC CORP.制造)，在电绝缘性130℃、相对湿度85％、施加电压3.3V的条件下进行了试验。在10个布线中，电阻值为1×106Ω且绝缘保持时间为200小时以上的布线为10个时评价为“A”，7个以上时评价为“B”，5个以上时评价为“C”。将结果示于表3中。
[表3]
Figure BDA0004113644750000201
＜耐热性的评价＞
对实施例1a～4d及比较例1a～2d的布线基板的耐热性进行了评价。关于L/S为20μm/20μm、15μm/15μm、10μm/10μm、7μm/7μm、5μm/5μm、3μm/3μm、2μm/2μm的布线，使用HASTCHAMBER(EHS-222MD，ESPEC CORP.制造)，以保持温度130℃、相对湿度85％、保持时间500小时进行了试验。耐热性试验后，用扫描型电子显微镜(Hitachi High-Tech Corporation制造，Regulus8230)观察布线截面，并观察了布线表面的氧化铜(CuO)的膜厚、布线和绝缘材料有无剥离。氧化铜(CuO)的厚度为50nm以下时评价为“A”，80nm以下时评价为“B”，150nm以下时评价为“C”。将关于氧化铜的厚度的评价结果示于表4中。耐热性试验后，在10个布线中，无剥离的布线为10个时评价为“A”，7个以上时评价为“B”，5个以上时评价为“C”。将关于剥离的评价结果示于表5中。
[表4]
Figure BDA0004113644750000211
[表5]
Figure BDA0004113644750000212
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供一种布线部和绝缘材料层具有充分的密合性及耐热性且具有充分的绝缘可靠性的布线基板的制造方法。
符号说明
1-第1绝缘材料层，2-第2绝缘材料层，3-第3绝缘材料层，5-表面处理层，6-表面处理剂去除部，7-烧成层，8A、8B-布线层，10、20、30-布线基板，40-多层布线基板，C-布线部，C1-焊盘，C2-布线，F-被除胶渣处理的表面，H-开口，H1-第1开口部，H2-第2开口部，R-抗蚀剂图案，R1、R2-开口部，S-支撑基板，Sa-导电层，T-种子层。

Claims (9)

1.一种布线基板的制造方法，其包括：
(A)在支撑基板上形成第1绝缘材料层的工序；
(B)在所述第1绝缘材料层形成第1开口部的工序；
(C)在所述第1绝缘材料层的表面上通过无电解镀敷形成种子层的工序；
(D)在所述种子层的表面上设置布线部形成用的抗蚀剂图案的工序；
(E)在所述种子层的表面且从所述抗蚀剂图案露出的区域，通过电解镀敷形成包括焊盘和布线的布线部的工序；
(F)去除所述抗蚀剂图案的工序；
(G)去除由于所述抗蚀剂图案的去除而露出的所述种子层的工序；
(H)对所述焊盘的表面实施第1表面处理的工序；
(I)以覆盖所述布线部的方式形成第2绝缘材料层的工序；
(J)在所述第2绝缘材料层中的与所述焊盘对应的位置形成第2开口部的工序；
(K)对所述焊盘的表面实施第2表面处理的工序；及
(L)将所述第2绝缘材料层加热至所述第2绝缘材料层的玻璃化转变温度以上的温度的工序。
2.根据权利要求1所述的布线基板的制造方法，其中，
在实施所述第1表面处理的工序中，使用表面处理剂，在实施所述第2表面处理的工序中，从所述焊盘的表面去除所述表面处理剂。
3.根据权利要求2所述的布线基板的制造方法，其中，
在所述第1表面处理中使用的所述表面处理剂含有提高所述布线部与所述第2绝缘材料层的密合性的有机成分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的布线基板的制造方法，其中，
所述第2表面处理为选自由氧等离子体处理、氩等离子体处理及除胶渣处理组成的组中的至少一种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的布线基板的制造方法，其中，
实施所述第1表面处理后的所述布线部的表面的平均粗糙度Ra为40～80nm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的布线基板的制造方法，其中，
在工序(J)后，所述第2绝缘材料层相对于所述布线的剥离强度为0.2～0.7kN/m。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的布线基板的制造方法，其中，
在工序(B)与工序(C)之间，还包括去除所述第1绝缘材料层上和/或所述第1开口部内的残渣的工序。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的布线基板的制造方法，其中，
所述第1绝缘材料层及所述第2绝缘材料层的至少一者含有感光性树脂。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的布线基板的制造方法，其中，
所述抗蚀剂图案具有线宽为0.5～20μm的槽状的开口。
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