JP2000243741A

JP2000243741A - 有機絶縁樹脂層の加工方法

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Publication number: JP2000243741A
Application number: JP11043139A
Authority: JP
Inventors: Midori Chiba; みどり千葉
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-08
Anticipated expiration: 2019-02-22
Also published as: JP4121658B2

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマエッチング加工方法による樹脂加工
を行う際に感光性レジストを耐エッチングマスクとして
用いる場合において、耐エッチングマスクである、レジ
ストパターン幅の制御を確実に行うことができる方法を
提供し、精度の良い樹脂加工を可能とする。【解決手段】所定形状のレジスト層を耐エッチングマ
スクとして、反応性ガスを用いたプラズマエッチングに
て、有機絶縁樹脂層を加工する方法であって、アクリル
系のレジストを用い、フォトリソ法で、前記所定形状の
レジスト層を形成するもので、アルカリ現像処理にて、
あるいは現像処理後に中性アルカリ金属塩水溶液中で含
浸処理を行い、少なくとも前記所定形状のレジスト層の
表面部にアルカリ金属を充分に含浸させた後に、ハロゲ
ン化炭化水素と酸素（０₂）との混合ガスからなる反応
性ガスにてプラズマエッチングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機絶縁樹脂層の
加工方法に関し、特に、半導体パッケージ部材用の配線
板、半導体実装部材用の配線板、および磁気ディスク装
置における磁気ヘッドサスペンション用の配線板を作製
するための、配線用基材に設けられた有機絶縁樹脂層の
加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ技術の進展に伴い、近年、電子装
置の高実装密度化の進展が著しく、これに対応した実装
技術の開発が盛んに行われている。このような中、これ
らに用いられる配線板で、ポリイミド樹脂等の絶縁樹脂
層からなる有機絶縁樹脂層を配線板の一部として、所定
形状に形成したものも用いられるようになってきた。

【０００３】従来、電子部材に使用される有機絶縁樹脂
層の加工方法については、ポリイミドのようなイミド系
耐熱性樹脂では、濃厚アルカリ水溶液やヒドラジン等の
有機アルカリ溶液によりケミカルエッチングするケミカ
ルエッチング加工方法、イミド系樹脂やエポキシ系樹脂
では、炭酸ガス、エキシマ、ＹＡＧレーザー等を用いて
加工するレーザ加工方法、あるいは反応性のガスを用い
たプラズマエッチングによるプラズマエッチング加工方
法が知られており、これらの方法は、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ
ＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）やプリント基
板の製造等、種々の用途に用いられている。上記イミド
系樹脂のケミカルエッチング加工方法はよく知られ、広
く用いられているが、樹脂の種類によっては基本骨格の
違いからエッチングしにくいものもある。この方法の場
合、エッチング液を構成するヒドラジン等の有機アルカ
リ化含物は人体に有害であり取り扱いが困難であるとい
う問題もある。また、上記レーザー加工方法による樹脂
加工は、一度の加工エリアがレーザー径の範囲内である
ため、一般に大面積の一括加工はできない。プラズマエ
ッチング加工方法による樹脂加工例としては、半導体製
造の分野でＬＳＩのパッシベーション膜用ポリイミドの
加工等が挙げられる。上記プラズマエッチング法は、大
面積の一括加工が可能な上、有機絶縁樹脂の基本骨格の
種類によらずエッチングすることができる利点があり、
ヒドラジンなどの人体に有害な薬品を使用しない為、作
業安全性の面でも優れている。

【０００４】このため、電子部材の有機絶縁樹脂層の加
工方法としては、プラズマエッチング加工方法が、近年
の電子装置の高実装密度化の進展に伴い、益々重要視さ
れるようになってきた。プラズマエッチング加工方法に
おいては、通常、イオンとラジカルの相互作用によりエ
ッチングが進行するが、プラズマにより発生するイオン
とラジカル種のうち、イオンは処理基板に対して電気的
に垂直方向に加速されるため、イオンによるエッチング
は垂直方向へ異方的に進行するが、有機物のエッチング
速度は遅い。これに対し、ラジカル及び未反応分子は拡
散により処理基板表面に到達するため、ラジカル及び未
反応分子によるエッチングは、等方的にエッチングが進
行し、エッチング速度が早い。また、プラズマエッチン
グによる有機絶縁樹脂層の加工方法においては、一般
に、ＣＦ₄などのＦとＣの比率が大きく堆積性の低いガ
スと酸素との混合ガスが用いられている。フッ化炭化水
素のように、ＦとＣの比率が小さいガスは重合堆積物が
生じ易く、また、ＨがＨＦとしてＦを引き抜くため、堆
積が促進されることが知られているが、しばしばこのよ
うな堆積物が表面に付着することによってエッチングが
抑制されることがあり、ＦとＣの比率が大きく、より多
くのラジカル（Ｆ＊）が供給可能であるＣＦ₄がエッチ
ング目的に、特に好んで使用されているものである。

【０００５】そして、プラズマエッチング加工方法によ
る樹脂加工に、パターンを形成するためのマスクとして
感光性レジストが用いられることがある。感光性レジス
トとして、ノボラック系の液状レジストやアクリル系の
ドライフィルムレジスト等が、一般に、使用されている
が、柔軟性やコストの面ではアクリル系のドライフィル
ムレジストが優れている。この場合、感光性レジストは
有機樹脂でもあり、加工する樹脂のエッチングの際、感
光性レジスト自体もエッチングされるため、感光性レジ
ストの厚さやレジストパターン幅は、予めエッチングさ
れることを見込み決められている。即ち、耐エッチング
マスクとして感光性レジストを用いた場合、レジストパ
ターンを幅方向にエッチングしながら、目的する樹脂加
工を行うこととなるが、前述の通り、プラズマエッチン
グ加工方法においては、ラジカル及び未反応分子による
エッチングは、等方的にエッチングが進行し、且つ、エ
ッチング速度が早いため、加工する樹脂のレジストパタ
ーン幅方向のエッチング制御は難しく、またばらつきも
大きく、問題となっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このため、プラズマエ
ッチング加工方法による樹脂加工を行う際に感光性レジ
ストを耐エッチングマスクとして用いる場合において、
加工する樹脂のレジストパターン幅方向のエッチング制
御を簡単にできる方法が求められていた。本発明は、こ
れに対応するもので、プラズマエッチング加工方法によ
る樹脂加工を行う際に感光性レジストを耐エッチングマ
スクとして用いる場合において、耐エッチングマスクで
ある、レジストパターンの幅の制御を確実に行うことが
できる方法を提供しようとするものである。これによ
り、精度の良い樹脂加工を行おうとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の有機絶縁樹脂層
の加工方法は、所定形状のレジスト層を耐エッチングマ
スクとして、反応性ガスを用いたプラズマエッチングに
て、有機絶縁樹脂層を加工する方法であって、アクリル
系のレジストを用い、フォトリソ法で、前記所定形状の
レジスト層を形成するもので、アルカリ現像処理にて、
あるいは現像処理後に中性アルカリ金属塩水溶液中で含
浸処理を行い、少なくとも前記所定形状のレジスト層の
表面部にアルカリ金属を充分に含浸させた後に、ハロゲ
ン化炭化水素と酸素（０₂）との混合ガスからなる反応
性ガスにてプラズマエッチングを行うことを特徴とする
ものである。そして、上記において、レジスト層の表面
部のカルボキシル基のＨの８０％以上を、Ｎａあるいは
Ｋ等のアルカリ金属に置換した後に、プラズマエッチン
グを行うことを特徴とするものである。そしてまた、上
記のアクリル系のレジストが、アルカリ現像型ドライフ
ィルムレジストであることを特徴とするものである。

【０００８】また、上記において、有機絶縁樹脂層がイ
ミド系の樹脂からなることを特徴とするものである。ま
た、上記において、有機絶縁樹脂層が配線板を作製する
ための配線用基材に設けられたものであることを特徴と
するものである。有機絶縁樹脂層の材質としては、エポ
キシ系樹脂、イミド系耐熱樹脂、ポリエステル系樹脂、
ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系
樹脂、ポリアミド系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、シリコーン系樹脂等、熱可塑、熱硬化性樹脂
を問わず適用できる。また、有機絶縁樹脂層の形態とし
ては、東レ・デュポン社製のカプトンのようなフィルム
単体のものや、宇部興産社製のユピセルの様な金属とポ
リイミドの積層材料における絶縁樹脂層、あるいは金属
箔等の担体にポリアミック酸のワニスをフィルム状に塗
布した後、熱キュアしてイミド化して形成した絶縁樹脂
層等を挙げることができる。尚、フォトリソ法とは、フ
ォトリソグラフィー法の略で、ここでは、所定の電離放
射線に感光性のレジストを用い、前記電離放射線をレジ
ストの所定領域のみ露光して、現像処理を施し、レジス
トをパターニングする方法を言っている。

【０００９】

【作用】本発明の有機絶縁樹脂層の加工方法は、このよ
うな構成にすることにより、所定形状のレジスト層を耐
エッチングマスクとして、ハロゲン化炭化水素と酸素
（０₂）との混合ガスからなる反応性ガスを用いたプラ
ズマエッチングにて、有機絶縁樹脂層を加工する方法
で、有機絶縁樹脂層を加工する際に、耐エッチングマス
クである、レジスト層幅の制御を確実に行うことができ
る方法の提供を可能とするものである。具体的には、所
定形状のレジスト層を耐エッチングマスクとして、反応
性ガスを用いたプラズマエッチングにて、有機絶縁樹脂
層を加工する方法であって、アクリル系のレジストを用
い、フォトリソ法で、前記所定形状のレジスト層を形成
するもので、アルカリ現像処理にて、あるいは現像処理
後に中性アルカリ金属塩水溶液中で含浸処理を行い、少
なくとも前記所定形状のレジスト層の表面部にアルカリ
金属を充分に含浸させた後に、ハロゲン化炭化水素と酸
素（０₂）との混合ガスからなる反応性ガスにてプラズ
マエッチングを行うことにより、これを達成している。
詳しくは、このようにしてプラズマエッチングを行うこ
とにより、プラズマエッチングを行い有機絶縁樹脂層を
加工する際に、レジスト側壁にハロゲン化アルカリ金属
を含む、プラズマ耐性の高い堆積物を生成することとが
でき、これにより、レジスト層の側壁近傍に、前記ハロ
ゲン化アルカリ金属を含むプラズマ耐性の高い堆積物を
配設することができ、反応性ガスによるレジスト層側壁
方向への、エッチングによる広がりを抑制する。

【００１０】特に、レジスト層の表面部にアルカリ金属
を充分に含浸する含浸処理が、少なくとも、レジスト層
の表面部のカルボキシル基のＨの８０％以上を、Ｎａあ
るいはＫ等のアルカリ金属に置換するものである場合、
レジスト層の側壁方向への広がりを抑制する効果は大き
い。

【００１１】アクリル系のレジストが、アルカリ現像型
ドライフィルムレジストであることにより、作業性の良
いものとしている。有機絶縁樹脂層がイミド系の樹脂か
らなる場合にも適用できる。

【００１２】特に、配線板を作製するための配線用基材
に設けられた有機絶縁樹脂層に適応した場合には、配線
板の形態、製造方法の自由度を大きくできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の有機絶縁樹脂層の加工方
法の形態の例を挙げ、図１に基づいて説明する。図１は
本発明の有機絶縁樹脂層の加工方法の実施の形態の第１
の例および第２の例の工程断面図である。図１中、１０
は配線用基材、１１はステンレス板材、１２は有機絶縁
樹脂層、１３は（アクリル系の）レジスト、１３Ａはレ
ジスト層、１３Ｂは開口部（露出部とも言う）、１４、
１４Ａ、１４Ｂはレジスト層、１５はアルカリ金属含浸
部、１６は堆積物である。

【００１４】先ず、実施の形態の第１の例を説明する。
本例は、ステンレス板材１１の一面上に有機絶縁樹脂層
１１からなるフィルムを積層した配線板用基材１０の、
有機絶縁樹脂層１１上に所定形状の開口部１３Ｂを有す
るレジスト層１３Ａを耐エッチングマスクとして形成
し、反応性ガスを用いたプラズマエッチングにて、有機
絶縁樹脂層１１を加工する方法である。そして、レジス
ト層１３Ａは、アクリル系のレジストを用い、フォトリ
ソ法で、所定形状に形成されるもので、レジスト層１３
Ａ形成のための現像処理後に中性アルカリ金属塩水溶液
中で含浸処理を行い、少なくとも前記所定形状の開口部
を有するレジスト層の表面部にアルカリ金属を充分に含
浸させた（図１（ｃ）の状態）後に、ハロゲン化炭化水
素と酸素（０₂）との混合ガスからなる反応性ガスにて
プラズマエッチングを行うものである。

【００１５】先ず、ステンレス材１１の一面上に有機絶
縁樹脂層１２を設けた配線板用基材１０を用意し、配線
板用基材１０の有機絶縁樹脂層１２上に、アクリル系の
アルカリ可溶型のドライフィルムレジストをラミネート
して、有機絶縁樹脂層１２を覆うようにアクリル系のレ
ジスト１３を形成した後、所定の絵柄を有するフォトマ
スクを用い、レジスト１３が感光する所定の電離放射線
２２にて、レジスト１３の所定領域のみ露光する。（図
１（ａ））

【００１６】絶縁樹脂層１１としては、エポキシ系樹
脂、イミド系耐熱樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン
系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポ
リアミド系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリカーボネート樹
脂、シリコーン系樹脂等、熱可塑、熱硬化性樹脂を問わ
ず用いることができる。絶縁樹脂層１１の厚みは０．１
〜１００μｍまで対応でき、特に１〜５０μｍの厚みの
絶縁樹脂層の加工に好適である。アクリル系のレジスト
１３の厚みとしては、有機絶縁樹脂層１２とアクリル系
のレジスト１２のブラズマエッチングレートの比に応じ
て１〜２００μｍの範囲で設定することができるが、１
５〜１５０μｍの厚みが好適である。レジスト１３を形
成するためのドライフィルムレジストのラミネート方法
としては、ホットロールラミネート、真空加圧ラミネー
ト等を適宜採用することができる。

【００１７】次いで、現像処理を行った（図１（ｂ））
後、ＮａＣｌあるいはＮａ₂ＳＯ₄などの中性アルカリ
金属塩水溶液中で含浸処理を行い、レジスト層１４の表
面部のカルボキシル基のＨの所定量以上をナトリウムあ
るいはカリウム等のアルカリ金属に置換しておく。（図
１（ｃ））置換しておく量としては、レジスト層１４の表面部のカ
ルボキシル基のＨの５０％以上が必要で、レジスト層の
表面部のカルボキシル基のＨの８０％以上が好ましい。
この場合の、現像液としては、極く少量のナトリウムや
カリウムを含むアルカリ現像で、あるいはナトリウムや
カリウム等のアルカリ金属を含まないアミン系の有機ア
ルカリ現像液で、現像により、レジスト層１３Ａの表面
部のカルボキシル基のＨが所定量以上ナトリウムあるい
はカリウム等のアルカリ金属に置換できない現像液であ
る。

【００１８】次いで、減圧された真空容器内に、ハロゲ
ン化炭化水素と酸素（０₂）との混合ガスからなる反応
性ガスを入れながら、露出した有機絶縁樹脂層１２をプ
ラズマエツチングを開始すると、レジスト層１４のその
側壁を含む表面部に、耐エッチング性のハロゲン化アル
カリ金属を含む、プラズマ耐性の高い堆積物を生成し、
レジスト側壁方向のレジスト自体のエッチングの進行が
妨げられ、レジスト層１４（あるいはレジスト層１３）
の幅はプラズマエッチングにおいても確保できる。（図
１（ｄ））有機絶縁樹脂層１２は、所定幅をもつレジスト層１４Ａ
によりマスキングされながら、そのプラズマエッチング
がなされる。レジスト層の下側にまで、有機絶縁樹脂層
１２のエッチングは進行するが、レジスト層の下側表面
にもプラズマ耐性の高い堆積物を生成するため、レジス
ト層１４の形状（レジスト層１３Ａの形状でもある）
は、ほぼそのまま確保された状態でエッチングは進行す
る。（図１（ｅ））プラズマエッチングは、ハロゲン化炭化水素と酸素（０
₂）との混合ガスからなる反応性ガスを一定の比率で流
し、陰極と陽極問に交流電力の加電によりプラズマを発
生させ、被プラズマエッチング物を陰極近傍の陰極暗部
領域に設置することにより行われる。ハロゲン化炭化水
素としては、ＣＨＦ₃、ＣＨ₂Ｆ₂、ＣＨ₂Ｃｌ₂等を
用いることができる。また、酸素ガス、ハロゲン化炭化
水素ガスの雰囲気圧力は、常温で０．１〜１００Ｐａ、
好ましくは３〜７０Ｐａとされる。酸素ガス、ハロゲン
化炭化水素ガスの導入量は、標準状態において１〜８０
ｓｃｃｍ、好ましくは、１０〜５０ｓｃｃｍとされる。
プラズマ放電の処理電力は、通常０．１〜１０Ｗ／ｃｍ
²、好ましくは、０．７〜１Ｗ／ｃｍ²とされる。処理
電力には、交流を使用することが好ましく、周波数は２
０ｋＨｚ〜２ＧＨが適用できるが、実用上は、工業割り
当て周波数の１３．５６ＭＨｚである。

【００１９】有機絶縁樹脂層１２のプラズマエッチング
を終了後、レジスト層１４Ｂを剥離し、所定の洗浄処理
を施す。（図１（ｆ））剥離液としては水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の
アルカリ水溶液を用いることができる。濃度は０．１〜
１０％、好ましくは１〜５％である。温度は、常温〜８
０℃、好ましくは３０〜６０℃である。

【００２０】このようにして、有機絶縁樹脂層１２の所
定の部分のみ貫通加工することができるが、配線板用基
材１０の形態については、これに限定されない。例え
ば、図１（ａ）の１０として、有機絶縁樹脂層１２の所
定領域に配線層を設けたものでも良い。

【００２１】次に、実施の形態の第２の例を図１に基づ
いて簡単に説明する。第２の例は、第１の例における、
所定形状のレジスト層１３Ａを形成する現像処理と、レ
ジスト層の表面部にアルカリ金属を充分に含浸させる含
浸処理とを現像処理時に一度に行うもので、その他につ
いては、第１の例と同じである。即ち、図１（ａ）の露
光後に、現像処理により図１（ｃ）の状態にする。この
場合、現像処理を行う際の現像液中に、レジスト層の表
面部にアルカリ金属を充分に含浸させるに必要なナトリ
ウム、カリウム等のアルカり金属を含んでいる。図１
（ｃ）以降の処理については、第１の例と同様で、ここ
では説明を省略する。

【００２２】

【発明の効果】上記のように、本発明は、所定形状の開
口部を有するレジスト層を耐エッチングマスクとして、
ハロゲン化炭化水素ガスと酸素との混合ガスを用いたプ
ラズマエッチングにて、有機絶縁樹脂層を加工する方法
で、プラズマエッチング時に、現像後のレジスト層の幅
を確保しながら、有機絶縁樹脂層を加工する方法の提供
を可能とした。これにより、有機絶縁樹脂層を加工にお
いて、その幅方向のエッチング量の制御をし易いものと
した。さらに、本発明は、プラズマエッチング用レジス
トとして安価で柔軟性のあるアクリル系ドライフィルム
レジストを使用し、且つ、一般的にドライエッチング反
応性の高いハロゲン化炭化水素ガスと酸素との混合ガス
とを用いているため、ドライエッチングにおける有機絶
縁樹脂層のエッチングレートは高く、その適用の範囲は
広く、生産性の面でも有利である。特に、本発明が配線
板の製造に適用された場合には、配線板の形態、製造方
法の自由度を大きくでき、且つ、その生産性、歩留まり
の向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機絶縁樹脂層の加工方法の実施の形
態の例の工程断面図

【符号の説明】

１０配線用基材１１ステンレス板材１２有機絶縁樹脂層１３（アクリル系の）レジスト１３Ａレジスト層１３Ｂ開口部（露出部とも言う）１４、１４Ａ、１４Ｂレジスト層１５アルカリ金属含浸部１６堆積物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F073 AA06 BA07 BA18 BA19 BA22 BA23 BA26 BA28 BA29 BA31 BA33 BB01 CA01 CA41 CA45 CA62 CA67 DA05 EA01 EA42 EA43 EA53 EA55 EA56 5F004 AA02 BA04 BB11 BB13 BB18 DA00 DA01 DA15 DA16 DA26 DB23 DB24 DB25 EB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定形状のレジスト層を耐エッチングマ
スクとして、反応性ガスを用いたプラズマエッチングに
て、有機絶縁樹脂層を加工する方法であって、アクリル
系のレジストを用い、フォトリソ法で、前記所定形状の
レジスト層を形成するもので、アルカリ現像処理にて、
あるいは現像処理後に中性アルカリ金属塩水溶液中で含
浸処理を行い、少なくとも前記所定形状のレジスト層の
表面部にアルカリ金属を充分に含浸させた後に、ハロゲ
ン化炭化水素と酸素（０₂）との混合ガスからなる反応
性ガスにてプラズマエッチングを行うことを特徴とする
有機絶縁樹脂層の加工方法。
【請求項２】レジスト層の表面部のカルボキシル基の
Ｈの８０％以上を、ＮａあるいはＫ等のアルカリ金属に
置換した後に、プラズマエッチングを行うことを特徴と
する請求項１記載の有機絶縁樹脂層の加工方法。
【請求項３】請求項１ないし２記載のアクリル系のレ
ジストが、アルカリ現像型ドライフィルムレジストであ
ることを特徴とする有機絶縁樹脂層の加工方法。
【請求項４】請求項１ないし３において、有機絶縁樹
脂層がイミド系の樹脂からなることを特徴とする有機絶
縁樹脂層の加工方法。
【請求項５】請求項１ないし３において、有機絶縁樹
脂層が配線板を作製するための配線用基材に設けられた
ものであることを特徴とする有機絶縁樹脂層の加工方
法。