JP2002252466A - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線基板及びその製造方法に関し、ビアホー
ルを銅を主成分とするメッキ層でボイドフリーの状態に
埋め込む。 【解決手段】 有機絶縁層３に設けたビアホール４内に
露出する銅または銅を主成分とする導電層２の表面に触
媒活性な状態の活性化領域５を設けるとともに、ビアホ
ール４を埋め込むビア７の少なくとも活性化領域５に接
する初期埋込層６を無電解銅メッキ層によって構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は配線基板及びその製
造方法に関するものであり、特に、プリント基板や半導
体パッケージにおける多層配線基板等の配線基板をビル
ドアップ工法によって形成する際におけるビアホールの
埋め込みをボイドフリーで行なうための構成に特徴のあ
る配線基板及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子部品をコンパクトに電子
機器に組み込むためにプリント基板が一般的に使用され
ており、このプリント基板は、積層板の両側に張り合わ
せた銅箔を電子回路パターンにしたがってエッチングし
て銅回路を形成するものであり、高密度に電子部品を実
装することは困難ではあるが、コスト面で有利であると
いう特徴がある。

【０００３】一方、ハイブリッドＩＣ用としては、ビル
ドアップ工法を用いた多層配線構造が用いられており、
これはセラミック基板上に導体と絶縁体の厚膜ペースト
を順次印刷して積み重ねたのち焼成するものであり、コ
スト面では不利であるが、高密度実装が可能になるとい
う特徴がある。

【０００４】近年、電子機器に対する小型化、高性能
化、及び、低価格化などの要請に伴い、プリント基板に
形成する電子回路パターンの微細化、多層化、及び、電
子部品の高密度実装化が急激に進み、プリント基板に対
してもビルドアップ多層配線構造の採用が試みられてい
る。

【０００５】図８参照 図８は、この様な高密度多層配線基板の概略的断面図で
あり、この様なビルドアップ多層配線構造においては、
例えば、両面に銅回路４２を設けるとともに、内部に貫
通導体４３、電源層４４、及び、ＧＮＤ層４５等を設け
た両面銅張積層板（ＦＲ−４）４１上にエポキシ樹脂層
４６からなる層間絶縁膜を介して電子回路パターンを構
成する銅配線層４７を多層に設けるものであり、この多
層の銅配線層４７間をビアホールを埋め込むビア４８に
よって相互接続する。

【０００６】ここで、図９を参照して従来のビアホール
の埋込工程を説明するが、各図においては一方の表面し
か図示していないが、実際には、両側の面に対して処理
を行なうものである。 図９（ａ）参照 まず、表面に銅回路４２を設けた、例えば、板厚が０．
８ｍｍで、３０ｃｍ×３０ｃｍの両面銅張積層板（ＦＲ
−４）４１上に厚さ３０μｍのエポキシ樹脂層４６をラ
ミネートしたのち、１１０℃で６０分間のベーキング処
理を行い、次いで、例えば、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、即
ち、ＹＡＧレーザの第４高調波を利用して波長が２６６
ｎｍのレーザ光５１を照射して両面銅張積層板４１に設
けた銅回路４２に接続するためのビアホール５２を形成
する。例えば、このビアホール５２は、直径が３０μｍ
φで、アスペクト比を１．０とする。

【０００７】図９（ｂ）参照 次いで、酸化性溶液であるデスミア処理溶液中に両面銅
張積層板４１を、例えば、８０℃において１０分間浸漬
することによって、ビアホール５２内部のレーザ加工に
おいて発生した残渣を除去するとともに、エポキシ樹脂
層４６の表面に微細な凹凸を形成する。なお、この場合
のデスミア処理溶液は、 ＫＭｎＯ₄ ６０ｇ／ｌ ＮａＯＨ＋イオン交換水 ２００ｍｌ／ｌ からなる混合溶液を用いる。

【０００８】次いで、両面銅張積層板４１を水洗処理し
たのち、２００ｍｌ／リットルの硫酸＋硫酸ヒドロキシ
ルアミン＋活性剤＋有機酸＋イオン交換水を含む中和溶
液中で、両面銅張積層板４１を例えば、４５℃で５分間
浸漬して中和処理し、次いで、再び、両面銅張積層板４
１を水洗処理したのち、１００ｍｌ／ｌのモノエタノー
ルアミン＋活性剤＋イオン交換水を含む脱脂溶液中で、
両面銅張積層板４１を、例えば、６５℃で５分間浸漬し
て脱脂処理を行う。

【０００９】次いで、 Ｎａ₂ Ｓ₂ Ｏ₈ １５０ｇ／ｌ ９８％Ｈ₂ ＳＯ₄ １０ｍｌ／ｌ からなる混合溶液中に、例えば、２５℃において２分浸
漬することによって、ソフトエッチングを行ない、銅回
路４２の表面に形成されている自然酸化膜を除去する。

【００１０】次いで、両面銅張積層板４１を水洗処理し
たのち、１０ｍｌ／ｌの９８％Ｈ₂ＳＯ₄ からなる溶液
中に、例えば、２５℃において２分浸漬することによっ
て、脱スマット処理を行なって、ソフトエッチング工程
において発生した反応生成物の残渣を除去する。

【００１１】次いで、両面銅張積層板４１を水洗処理し
たのち、塩化ナトリウム＋硫酸水素ナトリム＋添加剤か
らなるプリディップ液中に浸漬して、次工程のキャタリ
スト工程におけるキャタリスト液とのなじみを改善す
る。

【００１２】次いで、両面銅張積層板４１を水洗処理し
たのち、塩化水素＋スズ塩＋パラジウム塩＋イオン交換
水からなるキャタリスト液と、塩化ナトリウム＋硫酸水
素ナトリム＋添加剤からなるプリディップ液とを含む混
合溶液中に、例えば、３０℃において５分浸漬して、銅
回路４２及びエポキシ樹脂層４６の露出表面に、Ｓｎと
Ｐｄのコロイド物質を析出させる。

【００１３】次いで、両面銅張積層板４１を水洗処理し
たのち、硫酸＋錯化剤＋イオン交換水からなるアクセレ
ーター液中に、例えば、３５℃において５分浸漬してコ
ロイド物質中のＳｎを離脱させて、銅回路４２及びエポ
キシ樹脂層４６の露出表面に、Ｐｄ触媒５３のみを付着
させる。

【００１４】図９（ｃ）参照 次いで、両面銅張積層板４１を水洗処理したのち、硫酸
銅系の無電解銅メッキ液を用いて無電解銅メッキ処理を
施すことによって、銅回路４２及びエポキシ樹脂層４６
の露出表面に無電解銅メッキ層からなるメッキシード層
５４を形成する。

【００１５】なお、この場合の硫酸銅系の無電解銅メッ
キ液は、例えば、硫酸銅及びＥＤＴＡを主成分とする混
合液に対し、ＮａＯＨ及びホルマリンを少量混合したも
のであり、例えば、ＰＨ＝１２．５とし、浴温度を７２
℃とした状態で３０分間の無電解銅メッキ処理を行う。
この無電解銅メッキ工程において、銅回路４２及びエポ
キシ樹脂層４６の露出表面に析出したＰｄ触媒５３が触
媒として作用し、均一で且つ密着性の良好なメッキシー
ド層５４が形成される。

【００１６】図９（ｄ）参照 次いで、メッキシード層５４を形成した両面銅張積層板
４１を水洗処理したのち乾燥し、次いで、上述の脱脂処
理と同様にモノエタノールアミン＋活性剤＋イオン交換
水を含む脱脂溶液を用いて脱脂処理を行ったのち、電解
銅メッキ処理を施すことによってメッキシード層５４上
に電解銅メッキ層５５を形成してビアホール５２を埋め
込む。

【００１７】この場合の電解メッキ浴は、例えば、 硫酸銅 ７０ｇ／ｌ 硫酸 ２００ｇ／ｌ 塩素イオン ５０ｍｇ／ｌ 光沢剤 ５ｍｌ／ｌ からなり、浴温度を２５℃とし、陰極電流密度を３．０
Ａ／ｄｍ² を流し、空気攪拌しながら１２０分間電解銅
メッキ処理を行う。

【００１８】次いで、図示を省略するものの、エポキシ
樹脂層４６上に堆積した電解銅メッキ層５５及びメッキ
シード層５４を所望のパターンにエッチングすることに
よって銅配線層を形成する。

【００１９】以降は、水洗処理及び乾燥処理を行なった
のち、上述のエポキシ樹脂層４６のラミネート、レーザ
加工等の一連の処理を必要回数繰り返すことによって図
８に示した高密度多層配線基板が形成され、最後に、水
洗処理したのち、ベンゾトリアゾール液中に両面銅張積
層板４１を浸漬して防錆処理を行う。この防錆処理にお
いて、ベンゾトリアゾール中のアミン基（ＮＨ）が銅メ
ッキ層の表面に吸着し、銅表面の酸化が防止される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ビアホールの
埋込方法においては、ビアホール５２の開口部における
銅イオンＣｕ²⁺の供給量がビアホール５２の底部におけ
る供給量よりも多いため、ビアホール５２の開口部にお
ける銅メッキ被膜が厚くなり、特に、ビアホール５２の
直径が、４０μｍ以下になると、ビアホール５２の内部
にボイド５６が発生しやすくなり、高密度多層配線基板
の信頼性を著しく低下させるという問題がある。

【００２１】因に、上記の図９（ｄ）の工程で終了させ
たビアホール数が１０００の両面銅張積層板１０枚に対
して、ボイド５６の発生率を測定したところ、１０００
０のビアホール５２に対し８７３６のビアホール５２に
おいてボイド５６が発生しており、発生率は約８７％で
あった。

【００２２】なお、ビアホール５２を電解メッキ処理に
比べて堆積速度の遅いＰｄ触媒５３を利用した無電解メ
ッキによって全て埋め込んだ場合にも、ボイド５６が発
生し、高密度多層配線基板の信頼性を著しく低下させる
という問題がある。

【００２３】また、銅メッキ層の堆積をビアホール５２
の底部から行なうために、ビアホール５２内に露出する
銅回路４２自体をシード層として用いて電解メッキ処理
を行なうことも考えられるが、この場合には、銅回路４
２をデージーチェーンの様に独立配線がないようにパタ
ーンをつないでおかなければならないという問題があ
り、さらに、パターンの粗密により電解メッキ層の膜厚
がばらつくという問題がある。

【００２４】したがって、本発明は、ビアホールを銅を
主成分とするメッキ層でボイドフリーの状態に埋め込む
ことを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図１にお
ける符号１は両面銅張積層板等を構成するベース層であ
る。 図１参照 （１）本発明は、配線基板において、有機絶縁層３に設
けたビアホール４内に露出する銅または銅を主成分とす
る導電層２の表面に触媒活性な状態の活性化領域５を設
けるとともに、ビアホール４を埋め込むビア７の少なく
とも活性化領域５に接する初期埋込層６を無電解銅メッ
キ層によって構成したことを特徴とする。

【００２６】この様に、ビアホール４、特に、直径が５
０μｍ以下のビアホール４内に露出する導電層２に設け
た活性化領域５を自己触媒として初期埋込層６を無電解
銅メッキ法によって形成することによって、メッキ層を
ビアホール４の底部から堆積させることができ、それに
よって、ビア７にボイドが発生することがない。なお、
本発明における無電解銅メッキ層或いは電解銅メッキ層
とは、純粋な銅メッキ層に限られるものではなく、銅を
主成分とするメッキ層を意味するものである。

【００２７】（２）また、本発明は、配線基板の製造方
法において、有機絶縁層３に設けたビアホール４内に露
出する銅または銅を主成分とする導電層２を活性化処理
することによって導電層２の表面に触媒活性な状態の活
性化領域５を設けたのち、活性化領域５を自己触媒とし
た無電解銅メッキ法によって少なくとも活性化領域５に
接する初期埋込層６を形成することを特徴とする。

【００２８】この様に、ビアホール４内に露出する導電
層２を活性化処理することによって、ビアホール４の形
成工程においてダメージを受けた導電層２の表面を綺麗
な状態の導電層２とすることができ、この様な綺麗な状
態の導電層２が無電解銅メッキ工程における自己触媒と
して作用することになる。また、無電解銅メッキ処理で
あるので、導電層２をシード層として用いた電解銅メッ
キ処理のように、デージーチェーン接続する必要はな
く、工程が簡素化され、且つ、膜厚がばらつくことがな
い。

【００２９】なお、従来におけるソフトエッチング工程
では、導電層２の表面の自然酸化膜は除去することはで
きるもの、ビアホール４の形成工程に伴うダメージを回
復することはできないので、露出した導電層２の表面は
自己触媒として作用することがない。

【００３０】（３）また、本発明は、上記（２）におい
て、ビアホール４を埋め込むビア７を全て、活性化領域
５を自己触媒とする無電解銅メッキ法によって形成する
ことを特徴とする。

【００３１】この様な工程によって、工程数及び薬液数
を増やすことなく、単一のメッキ工程によってビアホー
ル４を完全に埋め込むことができる。

【００３２】（４）また、本発明は、上記（２）におい
て、初期埋込層６を形成したのち、Ｐｄからなる触媒を
形成し、触媒を用いた無電解銅メッキ法によってビアホ
ール４の少なくとも一部を埋め込むことを特徴とする。

【００３３】この様に、初期埋込層６形成以降の工程を
触媒を用いた無電解銅メッキ法によって行なうことによ
って、ビアホール４の開口部側からもメッキ層が堆積す
るので、埋込工程に必要な時間を短縮することができ
る。なお、ビアホール４の底部には既に初期埋込層６が
形成され、ビアホール４のアスペクト比が低下している
ので、ビアホール４の開口部側からもメッキ層が堆積し
てもボイドが発生することがない。

【００３４】（５）また、本発明は、上記（２）におい
て、有機絶縁層３が少なくともカルボキシル基を含む有
機物からなり、初期埋込層６を形成したのち、有機絶縁
層３を構成するイミド環の開環処理を伴うＣｕからなる
触媒析出工程を行い、触媒を用いた無電解銅メッキ法に
よってビアホール４の少なくとも一部を埋め込むことを
特徴とする。

【００３５】この様に、有機絶縁層３が少なくともカル
ボキシル基を含む有機物からなる場合、銅を触媒として
析出することができるので、ビア７内にＰｄ等のＣｕと
異種の金属が存在せず、それによって、密着性に優れる
とともに、電気伝導性に優れたビア７を形成することが
できる。

【００３６】（６）また、本発明は、上記（４）または
（５）において、初期埋込層６を形成したのち、触媒を
形成し、触媒を用いた無電解銅メッキ法によってビアホ
ール４の残り全てを埋め込むことを特徴とする。

【００３７】この様に、触媒を用いた無電解銅メッキ法
によってビアホール４の残り全てを埋め込むことによっ
て、工程数及び薬液数の増加を抑制することができる。

【００３８】（７）また、本発明は、上記（４）または
（５）において、初期埋込層６を形成したのち、触媒を
形成し、触媒を用いた無電解銅メッキ法によって無電解
銅メッキ層を形成し、この無電解銅メッキ層をシード層
として用いた電解銅メッキ法によってビアホール４の残
り全てを埋め込むことを特徴とする。

【００３９】この様に、電解銅メッキ法を併用すること
によって、ビアホール４の埋込工程に要する時間を大幅
に短縮することができ、スループットの向上及び低コス
ト化が可能になる。

【００４０】（８）また、本発明は、上記（２）乃至
（７）のいずれかにおいて、活性化処理が、酸処理によ
ることを特徴とする。

【００４１】（９）また、本発明は、上記（８）におい
て、酸処理が、硫酸と過酸化水素を含む混合溶液を用い
た酸処理であることを特徴とする。

【００４２】この様に、活性化処理は、酸処理、特に、
硫酸と過酸化水素を含む混合溶液、例えば、１０％のＨ
₂ ＳＯ₄ ＋１０％のＨ₂ Ｏ₂ からなる混合溶液を用いた
酸処理が好適である。

【００４３】

【発明の実施の形態】ここで、図２を参照して本発明の
第１の実施の形態の配線基板の製造工程を説明する。な
お、各図においては一方の表面しか図示していないが、
実際には、両側の面に対して処理を行なうものである。 図２（ａ）参照 まず、従来と同様に、表面に銅回路１２を設けた、例え
ば、板厚が０．８ｍｍで、３０ｃｍ×３０ｃｍの両面銅
張積層板（ＦＲ−４）１１上に厚さ３０μｍのエポキシ
樹脂層１３をラミネートしたのち、１１０℃で６０分間
のベーキング処理を行い、次いで、例えば、ＵＶ−ＹＡ
Ｇレーザ、即ち、ＹＡＧレーザの第４高調波を利用して
波長が２６６ｎｍのレーザ光１４を照射して両面銅張積
層板１１に設けた銅回路１２に接続するためのビアホー
ル１５を形成する。例えば、このビアホール１５は、直
径が３０μｍφで、アスペクト比を１．０とする。

【００４４】次いで、酸化性溶液であるデスミア処理溶
液中に両面銅張積層板１１を、例えば、８０℃において
１０分間浸漬することによって、エポキシ樹脂層１３の
表面に微細な凹凸を形成する。なお、この場合のデスミ
ア処理溶液は、従来と同様に、 ＫＭｎＯ₄ ６０ｇ／ｌ ＮａＯＨ＋イオン交換水 ２００ｍｌ／ｌ からなる混合溶液を用いる。

【００４５】次いで、両面銅張積層板１１を水洗処理し
たのち、２００ｍｌ／リットルの硫酸＋硫酸ヒドロキシ
ルアミン＋活性剤＋有機酸＋イオン交換水を含む中和溶
液中で、両面銅張積層板１１を例えば、４５℃で５分間
浸漬して中和処理し、次いで、再び、両面銅張積層板１
１を水洗処理したのち、１００ｍｌ／ｌのモノエタノー
ルアミン＋活性剤＋イオン交換水を含む脱脂溶液中で、
両面銅張積層板１１を、例えば、６５℃で５分間浸漬し
て脱脂処理を行う。

【００４６】図２（ｂ）参照次いで、両面銅張積層板１
１を水洗処理したのち、 ９８％Ｈ₂ ＳＯ₄ １０ｍｌ／ｌ Ｈ₂ Ｏ₂ １０ｍｌ／ｌ からなる活性化処理液１６中に、例えば、２５℃におい
て２分浸漬することによって、銅回路１２の表面を活性
化処理して活性化領域１７を形成する。

【００４７】この活性化処理によって、銅回路１２の表
面の自然酸化膜が除去されるとともに、ビアホール１５
を形成する際のレーザ加工に伴うダメージを回復するこ
とができ、ホルマリンを還元剤とする無電解銅メッキ浴
に対して触媒能力のある活性な銅表面からなる活性化領
域１７が形成される。

【００４８】図２（ｃ）参照 次いで、両面銅張積層板１１を水洗処理したのち、硫酸
銅系の無電解銅メッキ液を用いて活性化領域１７を自己
触媒とした無電解銅メッキ処理を施すことによって、銅
回路１２の表面の活性化領域１７上に、即ち、ビアホー
ル１５の底部側から無電解銅メッキ層１８を形成する。

【００４９】なお、この場合の硫酸銅系の無電解銅メッ
キ液は、従来と同様に、例えば、硫酸銅及びＥＤＴＡを
主成分とする混合液に対し、ＮａＯＨ及びホルマリンを
少量混合したものであり、例えば、ＰＨ＝１２．５と
し、浴温度を７２℃とした状態で無電解銅メッキ処理を
行う。

【００５０】図２（ｄ）参照 引き続いて、この無電解銅メッキ工程を、例えば、３０
０分行なうことによって、ビアホール１５全体を無電解
銅メッキ層１８によって埋め込む。因に、この場合の成
膜速度は、１０μｍ／時程度となる。

【００５１】次いで、図示を省略するものの、Ｐｄ触媒
を用いた無電解メッキ法によって全面にシード層を形成
したのち、配線パターンに対応する開口を有するメッキ
フレームを設け、このメッキフレームをマスクとして選
択的に電解銅メッキ処理を行なうことによって銅配線層
を形成し、次いで、メッキフレームを除去したのち、銅
配線層をマスクとして露出するメッキシード層を除去す
る。

【００５２】以降は、上述のエポキシ樹脂層１３のラミ
ネート、レーザ加工等の一連の処理を必要回数繰り返す
ことによって高密度多層配線基板が形成され、最後に、
水洗処理したのち、ベンゾトリアゾール液中に両面銅張
積層板１１を浸漬して防錆処理を行うことによって、高
密度多層配線基板が完成する。

【００５３】この第１の実施の形態において、上記の図
２（ｄ）の工程の後に上述の防錆処理を行なったビアホ
ール数が１０００の両面銅張積層板１０枚に対して、ボ
イドの発生率を測定したところ、１００００のビアホー
ル１５に対してボイド発生率は０％であった。

【００５４】また、この状態の１０枚の両面銅張積層板
に対して、−６５℃〜１２５℃における温度サイクル試
験を４８サイクル／日で実施したのちの層間接続不良を
測定したところ、層間接続不良は０／１００００と良好
であった。

【００５５】即ち、本発明の第１の実施の形態において
は、銅回路１２の表面に形成した活性化領域１７を自己
触媒とした無電解銅メッキ処理によってビアホール１５
を埋め込んでいるので、無電解銅メッキ層１８の析出は
ビアホール１５の底部側からのみ生じ、無電解銅メッキ
層１８中にボイドは発生することがない。

【００５６】また、銅回路１２をシード層とした電解メ
ッキ処理と異なり、銅回路１２をデージーチェーン接続
する必要はなく、したがって、最終的に接続部を切断す
る必要もなくなるので、製造工程が簡素化され、且つ、
析出するメッキ層の膜厚がばらつくことがない。

【００５７】次に、図３及び図４を参照して、本発明の
第２の実施の形態の配線基板の製造工程を説明する。な
お、この場合も各図においては一方の表面しか図示して
いないが、実際には、両側の面に対して処理を行なうも
のであり、また、上記の第１の実施の形態と同一の工程
については説明を簡略化する。

【００５８】図３（ａ）参照 まず、上記の第１の実施の形態全く同様に、表面に銅回
路１２を設けた、例えば、板厚が０．８ｍｍで、３０ｃ
ｍ×３０ｃｍの両面銅張積層板（ＦＲ−４）１１上に厚
さ３０μｍのエポキシ樹脂層１３をラミネートしたの
ち、レーザ加工によってビアホール１５を形成する。

【００５９】次いで、上述のデスミア処理、中和処理、
脱脂処理、及び、活性化処理を行なうことによって、銅
回路１２の表面を活性化処理してホルマリンを還元剤と
する無電解銅メッキ浴に対して触媒能力のある活性な銅
表面からなる活性化領域１７を形成する。

【００６０】図３（ｂ）参照 次いで、上記の第１の実施の形態と同様に、硫酸銅系の
無電解銅メッキ液を用いて活性化領域１７を自己触媒と
した無電解銅メッキ処理を施すことによって、銅回路１
２の表面の活性化領域１７上に無電解銅メッキ層１８を
形成する。

【００６１】なお、この場合の硫酸銅系の無電解銅メッ
キ液は、上記の第１の実施野形態と同様に、例えば、硫
酸銅及びＥＤＴＡを主成分とする混合液に対し、ＮａＯ
Ｈ及びホルマリンを少量混合したものであり、例えば、
ＰＨ＝１２．５とし、浴温度を７２℃とした状態で１２
０分間無電解銅メッキ処理を行うものであり、例えば、
底部より１０μｍ程度の厚さに無電解銅メッキ層１８を
形成する。

【００６２】図３（ｃ）参照 次いで、従来の触媒析出工程と同様に、両面銅張積層板
１１を水洗処理したのち、塩化ナトリウム＋硫酸水素ナ
トリム＋添加剤からなるプリディップ液中に浸漬して、
次工程のキャタリスト工程におけるキャタリスト液との
なじみを改善する。

【００６３】次いで、両面銅張積層板１１を水洗処理し
たのち、塩化水素＋スズ塩＋パラジウム塩＋イオン交換
水からなるキャタリスト液と、塩化ナトリウム＋硫酸水
素ナトリム＋添加剤からなるプリディップ液とを含む混
合溶液中に、例えば、３０℃において５分浸漬して、銅
回路１２及びエポキシ樹脂層１３の露出表面に、Ｓｎと
Ｐｄのコロイド物質を析出させる。

【００６４】次いで、両面銅張積層板１１を水洗処理し
たのち、硫酸＋錯化剤＋イオン交換水からなるアクセレ
ーター液中に、例えば、３５℃において５分浸漬してコ
ロイド物質中のＳｎを離脱させて、銅回路１２及びエポ
キシ樹脂層１３の露出表面に、Ｐｄ触媒１９のみを付着
させる。

【００６５】図４（ｄ）参照 次いで、両面銅張積層板１１を水洗処理したのち、硫酸
銅系の無電解銅メッキ液を用いて無電解銅メッキ処理を
施すことによって、銅回路１２及びエポキシ樹脂層１３
の露出表面に無電解銅メッキ層からなるメッキシード層
２０を形成する。

【００６６】なお、この場合の硫酸銅系の無電解銅メッ
キ液は、上述の無電解銅メッキ液と同じであり、例え
ば、硫酸銅及びＥＤＴＡを主成分とする混合液に対し、
ＮａＯＨ及びホルマリンを少量混合したものであり、例
えば、ＰＨ＝１２．５とし、浴温度を７２℃とした状態
で３０分間の無電解銅メッキ処理を行う。

【００６７】図４（ｅ）参照 次いで、メッキシード層２０を形成した両面銅張積層板
１１を水洗処理したのち、乾燥し、次いで、上述の脱脂
処理と同様にモノエタノールアミン＋活性剤＋イオン交
換水を含む脱脂溶液を用いて脱脂処理を行ったのち、電
解銅メッキ処理を施すことによってメッキシード層２０
上に電解銅メッキ層２１を形成してビアホールを埋め込
む。

【００６８】この場合の電解メッキ浴は、従来の電解銅
メッキ浴と同様であり、例えば、 硫酸銅 ７０ｇ／ｌ 硫酸 ２００ｇ／ｌ 塩素イオン ５０ｍｇ／ｌ 光沢剤 ５ｍｌ／ｌ からなり、浴温度を２５℃とし、陰極電流密度を３．０
Ａ／ｄｍ² を流し、空気攪拌しながら９０分間電解銅メ
ッキ処理を行う。

【００６９】次いで、図示を省略するものの、エポキシ
樹脂層１３上に堆積した電解銅メッキ層２１及びメッキ
シード層２０を所望のパターンにエッチングすることに
よって銅配線層を形成する。

【００７０】以降は、水洗処理及び乾燥処理を行なった
のち、上述のエポキシ樹脂層１３のラミネート、レーザ
加工等の一連の処理を必要回数繰り返すことによって高
密度多層配線基板が形成され、最後に、水洗処理したの
ち、ベンゾトリアゾール液中に両面銅張積層板１１を浸
漬して防錆処理を行う。

【００７１】この第２の実施の形態において、上記の図
４（ｅ）の工程の後に上述の防錆処理を行なったビアホ
ール数が１０００の両面銅張積層板１０枚に対して、ボ
イドの発生率を測定したところ、１００００のビアホー
ル１５に対してボイド発生率は０％であった。

【００７２】また、この状態の１０枚の両面銅張積層板
に対して、−６５℃〜１２５℃における温度サイクル試
験を、４８サイクル／日で実施したのちの層間接続不良
を測定したところ、層間接続不良は０／１００００と良
好であった。

【００７３】この様に、第２の実施の形態においては、
埋込成長の初期段階を銅回路１２の表面に形成した活性
化領域１７を自己触媒とした無電解銅メッキ処理によっ
て行い、以降の成長を、例えば、２μｍ／分と成膜速度
の早い電解銅メッキ処理によって行なっているので、埋
め込みに必要な時間を大幅に短縮することができ、且
つ、電解銅メッキ処理工程においては、ビアホール１５
のアスペクト比が小さくなっているので、電解銅メッキ
層２１中にボイドが発生することがない。

【００７４】次に、図５を参照して、本発明の第３の実
施の形態の配線基板の製造工程を説明する。なお、この
場合も各図においては一方の表面しか図示していない
が、実際には、両側の面に対して処理を行なうものであ
り、また、上記の第２の実施の形態と同一の工程につい
ては説明を簡略化する。

【００７５】図５（ａ）参照 まず、上記の第２の実施の形態と全く同様に、表面に銅
回路１２を設けた、例えば、板厚が０．８ｍｍで、３０
ｃｍ×３０ｃｍの両面銅張積層板（ＦＲ−４）１１上に
厚さ３０μｍのエポキシ樹脂層１３をラミネートしたの
ち、レーザ加工によってビアホール１５を形成する。

【００７６】次いで、上述のデスミア処理、中和処理、
脱脂処理、及び、活性化処理を行なうことによって、銅
回路１２の表面を活性化処理してホルマリンを還元剤と
する無電解銅メッキ浴に対して触媒能力のある活性な銅
表面からなる活性化領域１７を形成する。

【００７７】図５（ｂ）参照 次いで、上記の第２の実施の形態と全く同様に、硫酸銅
系の無電解銅メッキ液を用いて活性化領域１７を自己触
媒とした無電解銅メッキ処理を施すことによって、銅回
路１２の表面の活性化領域１７上に無電解銅メッキ層１
８を形成する。

【００７８】図５（ｃ）参照 次いで、上記の第２の実施の形態と全く同様に、プリデ
ィップ処理、キャタリスト処理、及び、アクセレーター
処理を行なうことによって銅回路１２及びエポキシ樹脂
層１３の露出表面にＰｄ触媒１９を析出させる。

【００７９】図５（ｄ）参照 次いで、両面銅張積層板１１を水洗処理したのち、第２
の実施の形態と全く同様の硫酸銅系の無電解銅メッキ液
を用いて無電解銅メッキ処理を施すことによって、ビア
ホール１５を無電解銅メッキ層２２で埋め込むととも
に、エポキシ樹脂層１３の平坦面にも無電解銅メッキ層
２２を堆積させる。

【００８０】次いで、図示を省略するものの、エポキシ
樹脂層１３上に堆積した無電解銅メッキ層２２を所望の
パターンにエッチングすることによって銅配線層を形成
する。

【００８１】以降は、水洗処理及び乾燥処理を行なった
のち、上述のエポキシ樹脂層１３のラミネート、レーザ
加工等の一連の処理を必要回数繰り返すことによって高
密度多層配線基板が形成され、最後に、水洗処理したの
ち、ベンゾトリアゾール液中に両面銅張積層板１１を浸
漬して防錆処理を行う。

【００８２】この第３の実施の形態においては、埋込成
長の初期段階を銅回路１２の表面に形成した活性化領域
１７を自己触媒とした無電解銅メッキ処理によって行
い、以降の成長を、Ｐｄを触媒とした無電解銅メッキ処
理によって行なっているので、メッキ膜の成長は、ビア
ホール１５の開口部側からも起こるので、埋め込みに必
要な時間を短縮することができる。

【００８３】また、上記の電解銅メッキ処理を併用する
第２の実施の形態に比べて所要時間は長くなるものの、
製造工程が簡素化されるとともに、薬液は無電解メッキ
液のみで良く、電解メッキ液は不要となる。

【００８４】次に、図６及び図７を参照して、本発明の
第４の実施の形態の配線基板の製造工程を説明する。な
お、この場合も、各図においては一方の表面しか図示し
ていないが、実際には、両側の面に対して処理を行なう
ものである。 図６（ａ）参照 まず、表面に銅回路１２を設けた、例えば、板厚が０．
８ｍｍで、３０ｃｍ×３０ｃｍの両面銅張積層板（ＦＲ
−４）１１上に厚さ３０μｍのポリイミド樹脂層（ユー
ピレックスＳ２５：宇部興産社製商品名）３１をラミネ
ートしたのち、１１０℃で６０分間のベーキング処理を
行い、次いで、例えば、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、即ち、Ｙ
ＡＧレーザの第４高調波を利用して波長が２６６ｎｍの
レーザ光を照射して両面銅張積層板１１に設けた銅回路
１２に接続するためのビアホール１５を形成する。例え
ば、このビアホール１５は、直径が３０μｍφで、アス
ペクト比を１．０とする。

【００８５】次いで、上記の第１の実施の形態と全く同
様に、デスミア処理、中和処理、脱脂処理、及び、活性
化処理を行なうことによって、銅回路１２の表面を活性
化処理してホルマリンを還元剤とする無電解銅メッキ浴
に対して触媒能力のある活性な銅表面からなる活性化領
域１７を形成する。

【００８６】図６（ｂ）参照 次いで、両面銅張積層板１１を水洗処理したのち、上記
の第１の実施の形態と全く同様の硫酸銅系の無電解銅メ
ッキ液を用いて活性化領域１７を自己触媒とした無電解
銅メッキ処理を施すことによって、銅回路１２の表面の
活性化領域１７上に底部側から約１０μｍの厚さに無電
解銅メッキ層１８を形成する。

【００８７】図６（ｃ）参照 次いで、両面銅張積層板１１をＮａＯＨ及び界面活性剤
を主成分とする７０℃の溶液中に１０分間浸漬してポリ
イミド樹脂層３１を膨潤させ、水洗処理したのち、上述
のデスミア処理、中和処理、及び、脱脂処理を再び行な
う。

【００８８】次いで、脱脂処理した両面銅張積層板１１
を再び水洗処理したのち、例えば、５ｍｏｌ／ｌのＫＯ
Ｈからなるアルカリ溶液中に両面銅張積層板１１を、例
えば、７０℃において２０分浸漬することによって、ポ
リイミド樹脂層３１を構成するイミド環を開環する。

【００８９】このアルカリ溶液を用いたイミド環開環処
理によって、イミド環が開環して〔−（ＮＨ）Ｃ＝Ｏ〕
結合と〔−（Ｃ＝Ｏ）ＯＨ〕結合が形成され、〔−（Ｃ
＝Ｏ）ＯＨ〕のＨがＫによって置換されて、ポリイミド
樹脂層３１の表面に〔−（Ｃ＝Ｏ）ＯＫ〕結合、即ち、
−ＣＯＯＫ結合が形成される。

【００９０】図６（ｄ）参照 次いで、イミド環開環処理した両面銅張積層板１１を再
び水洗処理したのち、例えば、０．０５ｍｏｌ／ｌのＣ
ｕＳＯ₄ を含有するＣｕイオン含有溶液中に両面銅張積
層板１１を、例えば、２５℃において３分浸漬すること
によって、−ＣＯＯＫのＫをＣｕ²⁺で置換して、カルボ
キシル基にＣｕイオンを吸着させる。

【００９１】図７（ｅ）参照 次いで、アルカリ処理した両面銅張積層板１１を再び水
洗処理したのち、例えば、０．０２ｍｏｌ／ｌのＮａＢ
Ｈ₄ を含有する還元溶液中に両面銅張積層板１１を、２
５℃において、５分浸漬することによって、−ＣＯＯＣ
ｕ²⁺のＣｕ²⁺をＮａで置換してＣｕ²⁺を還元し、還元し
たＣｕ²⁺をＣｕ触媒３２としてポリイミド樹脂層３１及
び無電解銅メッキ層１８の表面に析出させる。

【００９２】図７（ｆ）参照 次いで、上述の硫酸銅系の無電解銅メッキ液を用いてポ
リイミド樹脂層３１及び無電解銅メッキ層１８の表面に
析出させたＣｕ触媒３２を触媒とした無電解銅メッキ処
理を行なうことによって全面に無電解銅メッキ層からな
るメッキシード層２０を形成する。

【００９３】図７（ｇ）参照 以降は、上記の第２の実施の形態の電解銅メッキ工程と
全く同様に、メッキシード層２０を形成した両面銅張積
層板１１を水洗処理したのち、乾燥し、次いで、脱脂処
理及び電解銅メッキ処理を施すことによってメッキシー
ド層２０上に電解銅メッキ層２１を形成してビアホール
を埋め込む。

【００９４】次いで、図示を省略するものの、ポリイミ
ド樹脂層３１の平坦部上に堆積した電解銅メッキ層２１
及びメッキシード層２０を所望のパターンにエッチング
することによって銅配線層を形成する。

【００９５】以降は、水洗処理及び乾燥処理を行なった
のち、上述のポリイミド樹脂層３１のラミネート、レー
ザ加工等の一連の処理を必要回数繰り返すことによって
高密度多層配線基板が形成され、最後に、水洗処理した
のち、ベンゾトリアゾール液中に両面銅張積層板１１を
浸漬して防錆処理を行う。

【００９６】この第４の実施の形態においては、層間絶
縁膜としてカルボキシル基を構成要素として含むポリイ
ミド樹脂を用いているので、イミド環開環処理を伴う処
理によって触媒としてＣｕ触媒を析出させることがで
き、それによって、メッキシード層２０をＣｕ触媒３２
を自己触媒とした無電解銅メッキ処理によって形成する
ことができる。

【００９７】したがって、この第４の実施の形態におい
ては、埋め込み層中にＣｕと異なった異種金属が介在す
ることがなく、それによって、上記の第２の実施の形態
より密着性が改善されるとともに、電気伝導性をさらに
改善することができる。

【００９８】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は各実施の形態に記載された構成・条件に
限られるものではなく、各種の変更が可能である。例え
ば、上記の各実施の形態においては、デスミア処理工程
を酸化処理工程として行っているが、サンドブラスト
法、コロナ放電処理法、低温プラズマ処理法等の物理的
粗面化処理方法や、アルカリ溶液処理等の化学的粗面化
処理法を用いても良いものである。

【００９９】また、上記の第４の実施の形態において
は、イミド環開環処理工程において、ＫＯＨ水溶液を用
いているが、ＫＯＨ水溶液に限られるものではなく、他
の強アルカリ水溶液、例えば、ＮａＯＨ水溶液を用いて
も良いものである。

【０１００】また、上記の第４の実施の形態において
は、還元処理工程において、還元剤としてＮａＢＨ₄ を
用いているが、ＮａＢＨ₄ に限られるものではなく、ヒ
ドラジン、ＤＭＡＢ（ジメチルアミンボラン）、トリメ
チルアミノボラン（ＴＭＡＢ）、ＫＢＨ₄ 等の他の金属
イオン還元剤を用いても良いものである。

【０１０１】また、上記の第４の実施の形態において
は、ポリイミド樹脂については特に言及していないが、
ポリビフェニル系イミド、ポリケトン系イミド、ポリピ
ロメリット酸イミド、或いは、全ての芳香族ポリイミド
等を用いても良いものであり、構成要素中にカルボキシ
ル基を含んでいれば良い。

【０１０２】また、上記の第４の実施の形態のように、
Ｃｕ触媒を用いた無電解銅メッキ処理を用いる場合に
は、上記の第３の実施の形態と同様に、ビアホール全体
を無電解銅メッキ層によって埋め込むとともに、この無
電解銅メッキ層をパターニングすることによって銅配線
層を形成しても良いものである。

【０１０３】また、上記の各実施の形態においては、銅
配線層をベタ膜で形成した銅メッキ層をフォトリソグラ
フィー工程によって所定形状にパターニングすることに
よって形成しているが、銅配線層のパターニング工程は
この様な工程に限られるものではない。

【０１０４】例えば、上記の第２乃至第４の実施の形態
のように触媒を用いた場合には、全面に触媒を形成し、
無電解メッキ法によってメッキシード層を形成した後、
レジストパターンからなるメッキフレームを設けて電解
メッキ法によって電解銅メッキ層を選択的に形成し、次
いで、メッキフレームを除去した後、塩化銅等のエッチ
ング液によって露出しているメッキシード層を除去する
セミアディティブ法によって銅配線層を形成しても良い
ものである。

【０１０５】さらには、まず、活性化領域を自己触媒と
した無電解銅メッキ処理によって初期埋込層を形成した
のち、全面にメッキフレームを形成し、次いで、露出表
面に触媒を形成したのち、無電解メッキ法によってメッ
キシード層を形成し、次いで、電解メッキ法によって電
解銅メッキ層を形成して配線層とするフルアディティブ
法を用いても良いものである。

【０１０６】また、上記の各実施の形態においては、銅
回路、銅配線層、及び、ビアを触媒に用いるＰｄ以外、
純粋な銅によって形成しているが、純粋な銅に限られる
ものではなく、Ｚｎ等の他の金属元素を少量混入した銅
を主成分とする導電体によって構成しても良いものであ
る。

【０１０７】また、上記の実施の形態においては、ビル
ドアップ工法による高密度多層配線基板として説明して
いるが、この様な高密度多層配線基板に限られるもので
はなく、例えば、ウェハレベルＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉ
ｚｅ ＰａｃｋａｇｅまたはＣｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐ
ａｃｋａｇｅ）、或いは、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒ
ｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）等における多層配線層の形成
工程にも適用されるものである。

【０１０８】

【発明の効果】本発明によれば、銅回路或いは銅配線層
に対するビアを形成する際に、銅回路或いは銅配線層の
表面に活性化処理を施して活性化領域を形成し、この活
性化領域を自己触媒とした無電解銅メッキ処理によって
少なくともビアを構成する初期埋込層を形成しているの
で、ビア中にボイドが発生することがなく、それによっ
て、高密度多層配線基板等の配線基板の信頼性の向上に
寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の製造工程の説明図
である。

【図３】本発明の第２の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の図３以降の製造工
程の説明図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の製造工程の説明図
である。

【図６】本発明の第４の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態の図６以降の製造工
程の説明図である。

【図８】高密度多層配線基板の概略的断面図である。

【図９】従来のビアホールの埋込工程の説明図である。

【符号の説明】

１ ベース層 ２ 導電層 ３ 有機絶縁層 ４ ビアホール ５ 活性化領域 ６ 初期埋込層 ７ ビア １１ 両面銅張積層板 １２ 銅回路 １３ エポキシ樹脂層 １４ レーザ光 １５ ビアホール １６ 活性化処理液 １７ 活性化領域 １８ 無電解銅メッキ層 １９ Ｐｄ触媒 ２０ メッキシード層 ２１ 電解銅メッキ層 ２２ 無電解銅メッキ層 ３１ ポリイミド樹脂層 ３２ Ｃｕ触媒 ４１ 両面銅張積層板 ４２ 銅回路 ４３ 貫通導体 ４４ 電源層 ４５ ＧＮＤ層 ４６ エポキシ樹脂層 ４７ 銅配線層 ４８ ビア ５１ レーザ光 ５２ ビアホール ５３ Ｐｄ触媒 ５４ メッキシード層 ５５ 電解銅メッキ層 ５６ ボイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598062952 緒方工業株式会社 熊本県熊本市上熊本２丁目９番９号 (71)出願人 501080321 株式会社熊防メタル 熊本県熊本市長峰西１丁目４番15号 (72)発明者 古屋 明彦 東京都台東区１丁目５番１号 凸版印刷株 式会社内 (72)発明者 安田 敬一郎 熊本県熊本市上熊本２−９−９ 緒方工業 株式会社内 (72)発明者 王 増林 熊本県上益城町田原2081−10 財団法人熊 本テクノポリス財団内 (72)発明者 池田 秀雄 熊本県熊本市世安町335番地 株式会社野 田市電子内 (72)発明者 馬場 知幸 熊本県熊本市長峰西１丁目４番15号 熊本 防▲錆▼工業株式会社内 (72)発明者 萩原 宗明 熊本県上益城町田原2081−10 財団法人熊 本テクノポリス財団内 Ｆターム(参考） 5E317 AA24 BB02 BB12 CC32 CD11 CD13 CD27 GG11 5E346 AA12 AA43 CC10 CC32 DD12 DD25 DD33 EE33 FF13

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機絶縁層に設けたビアホール内に露出
   する銅または銅を主成分とする導電層の表面に触媒活性
   な状態の活性化領域を設けるとともに、前記ビアホール
   を埋め込むビアの少なくとも前記活性化領域に接する初
   期埋込層を無電解銅メッキ層によって構成したことを特
   徴とする配線基板。
2. 【請求項２】 有機絶縁層に設けたビアホール内に露出
   する銅または銅を主成分とする導電層を活性化処理する
   ことによって前記導電層の表面に触媒活性な状態の活性
   化領域を設けたのち、前記活性化領域を自己触媒とした
   無電解銅メッキ法によって少なくとも前記活性化領域に
   接する初期埋込層を形成することを特徴とする配線基板
   の製造方法。
3. 【請求項３】 上記ビアホールを埋め込むビアを全て、
   上記活性化領域を自己触媒とする無電解銅メッキ法によ
   って形成することを特徴とする請求項２記載の配線基板
   の製造方法。
4. 【請求項４】 上記初期埋込層を形成したのち、Ｐｄか
   らなる触媒を形成し、前記触媒を用いた無電解銅メッキ
   法によって上記ビアホールの少なくとも一部を埋め込む
   ことを特徴とする請求項２記載の配線基板の製造方法。
5. 【請求項５】 上記有機絶縁層が少なくともカルボキシ
   ル基を含む有機物からなり、上記初期埋込層を形成した
   のち、前記有機絶縁層を構成するイミド環の開環処理を
   伴うＣｕからなる触媒の析出工程を行い、前記触媒を用
   いた無電解銅メッキ法によってビアホールの少なくとも
   一部を埋め込むことを特徴とする請求項２記載の配線基
   板の製造方法。
6. 【請求項６】 上記初期埋込層を形成したのち、上記触
   媒を形成し、前記触媒を用いた無電解銅メッキ法によっ
   て上記ビアホールの残り全てを埋め込むことを特徴とす
   る請求項４または５に記載の配線基板の製造方法。
7. 【請求項７】 上記初期埋込層を形成したのち、上記触
   媒を形成し、前記触媒を用いた無電解銅メッキ法によっ
   て無電解銅メッキ層を形成し、前記無電解銅メッキ層を
   シード層として用いた電解銅メッキ法によって上記ビア
   ホールの残り全てを埋め込むことを特徴とする請求項４
   または５に記載の配線基板の製造方法。
8. 【請求項８】 上記活性化処理が、酸処理によることを
   特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の配線
   基板の製造方法。
9. 【請求項９】 上記酸処理が、硫酸と過酸化水素を含む
   混合溶液を用いた酸処理であることを特徴とする請求項
   ８記載の配線基板の製造方法。