JP2002359318A - 半導体装置用多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】面つけ位置による製品品質のばらつき減少、高
い信頼性の半導体装置用基板の製造方法を提供を為に
（１）面内の中央付近と外周部に配置した半導体装置用
基板２１実測のデータ値の差の減少（２）形成する層の
厚さのばらつきの減少（３）パターン寸法のばらつきの
最小化、による。 【解決手段】製造する回路パターン２１をワークシート
２２に面付配置する際に、ワークシートの面付数より多
い面付した露光用マスクを用いて照射露光により回路パ
ターンを形成し、ワークシート２２外周部の回路パター
ンを配置していないエリアにダミーパターン５として同
一の回路パターン２１を配置すること、によりワークシ
ート２２面内の全ての面付け位置の銅残存率を均一化す
る製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機材料からなる
絶縁基板上に形成された感光性材料層に回路パターン形
成時、高い寸法精度と・信頼性で半導体装置用基板を製
造することが可能な半導体装置用多層配線基板の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピューター等に代
表されるように、電子機器に小型化、薄型化が求められ
ている。そのため、内部に用いられる半導体装置用基板
２１にも、小型化、薄型化が求められている。小型化、
薄型化を実現するために、配線幅は細く、間隙は小さ
く、また配線層の多層化、配線層間を接続するバイアホ
ールの小径化という、いわゆる高密度配線が要求されて
いる。又ワークサイズの大型化求められている。そして
製造工程では高密度化による接続不良や、絶縁不良等の
品質が低下しない信頼性の高い半導体装置及び製造方法
が求められている。

【０００３】ビルドアップ法を用いた半導体装置用基板
の製造方法の一例について説明する。図２a〜gは係る従
来のビルドアップ法を用いた半導体装置用基板の断面図
を模式的に示した図である。

【０００４】まず図２aは、リジットなガラスエポキシ
基板等からなる絶縁基板１上に予め銅箔からなる配線層
２を張り合わせ形成された銅張ガラスエポキシ基板（ワ
ークシート２２）を用いて、配線層２上に感光性樹脂レ
ジストを塗付形成して、光照射によって所定の回路パタ
ーンを露光、現像を行って感光性樹脂レジストにパター
ン形成を行い、露出する銅配線層２をエッチングして、
所定の配線パターンを持つ銅配線層２形成する。

【０００５】次に、図２b示すように、絶縁基板１上及
び銅配線層２上に感光性絶縁樹脂を塗布し、乾燥して感
光性の絶縁樹脂層３を形成する。例えば、塗布方法とし
てはスクリーン印刷方法、カーテンコート方法やスピン
コート方法が用いられている。又絶縁樹脂層３の材料と
してはポリイミド樹脂、又はアクリル樹脂等が用いられ
る。例えば、絶縁樹脂層３形成方法としては前記とは別
方法として予め製造されたシート状の絶縁樹脂層３を貼
着するという方法もあり均一な厚さで簡易に絶縁層を形
成できるという点からみて使用されている。次に前記絶
縁樹脂層３上に、予め準備された露光用フォトマスクを
用いて光照射によって所定の回路パターン露光し、現像
によるパターン形成を行って、所定のパターンを持つ絶
縁樹脂層３およびビア用孔４を形成する。ビア用孔４の
形成法として、例えばＹＡＧレーザー等を用いたレーザ
ー加工による方法もある。次に前記ワークシート２２を
過マンガン酸カリウムに浸漬して、前記絶縁樹脂層３に
形成したビア用孔４の孔壁に付着した残渣、孔の底部に
残存した残渣を除去する為に洗浄を行う。

【０００６】次に、図２c示すようにワークシート２２
の絶縁樹脂層３上およびビア用孔４内に無電解めっきに
て薄膜導体層８ａを形成し、さらに電解銅めっきによっ
て導体層８ｂを形成して、銅導体層８およびビアスルホ
ール１１を形成し、銅導体層８に所定の回路パターン形
成の為パターンニング処理して所定のパターン配線層８
を形成する。なお、配線層形成のパターニング処理には
上述のサブトラクティブ法の他に、セミアディティブ
法、例えばフルアディティブ法も適宜行われている。

【０００７】次に、図２ｄに示すように、ワークシート
２２の配線層８上に絶縁樹脂溶液を塗布し、絶縁樹脂層
３を形成し、絶縁樹脂層３にレーザー加工により所定の
位置にビア用孔４を形成する。さらにワークシート２２
の表面から裏面まで貫通するスルーホール用の貫通孔６
をドリル加工により形成する。

【０００８】次に、図２eに示すように、前記の絶縁樹
脂層３上およびビア用孔４内とスルホール用の貫通孔６
内壁に無電解めっきにて薄膜導体層８ａを形成し、さら
に電解銅めっきによって導体層８ｂを形成して、銅導体
層８と、スルホール１１およびＣＵスルーホール９を形
成する。

【０００９】さらに、図２ｆに示すように、銅導体層８
にパターニング処理により所定のパターンを持つ配線パ
ターン層８が形成される。

【００１０】最後に、図２gに示すように、配線配線層
８および電源層８を保護するためにワークシート２２の
にソルダーレジスト層１０が形成され、半導体装置用基
板が完成する。

【００１１】しかしながら、半導体装置用基板を製造す
る工程には、ワークサイズ２２の大型化による半導体装
置用基板２１の面付け数の増加（多面付け）に伴い、１
つワークシート面内のパターンの寸法精度を維持する為
の製造条件を制御方法に問題点が発生している。

【００１２】従来の技術での製造条件の設定方法は数枚
（１〜３シート程度）のシートを工程に投入するテスト
ランによる条件評価方法が行われ、該評価シートの実測
データを用いて、統計処理方法にて、例えばそのデータ
の平均値、最大値から最小値の幅、及びデータ値のばら
つき、等により生産ラインの最適製造条件を設定して、
該製造条件により製造ロット単位に生産ラインに投入す
る。ロット単位内は当初設定の製造条件の微調整による
品質保証をする管理システムである。

【００１３】特に生産ラインでは最適製造条件設定時ワ
ークシート面内のデータ値のばらつきが中央付近の半導
体装置用基板２１データ値と外周部に配置した半導体装
置用基板２１データ値の差カ゛ますます大きくなる傾向と
なっている。また無電解めっき及び電解めっきの工程で
も、中央部と周辺部のめっき層厚の平均値及び最大値か
ら最小値の幅にも大きくなる傾向となっている。

【００１４】以上のような半導体装置用基板２１を製造
する工程には（１）１ワークシート面内の中央付近の半
導体装置用基板２１のデータ値と外周部に配置した半導
体装置用基板２１のデータ値の差カ゛ますます大きくなる
傾向となっている。（２）層形成する層厚のばらつき幅
の拡大、例えば絶縁樹脂層、例えば無電解めっき及び電
解めっき層（３）パターニング処理工程のパターン寸法
のばらつき、に示すような問題が有る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述したような半導体
装置用基板２１を製造するにあたり、製造効率を高める
ために、多数の半導体装置用基板２１を面付けしたワー
クシート２２において、配線パターンの形成の為に露光
を行い、感光樹脂レジストによって導体層８をエッチン
グして導体層配線層８等を形成して、一度に大量の半導
体装置用多層配線基板２１を製造することが行われてい
る。

【００１６】この際、ワークシート２２面内の導体配線
層８は外周部近傍に配置された導体パターンとそれ以外
例えば中央部に配置された導体パターンでは，ワークシ
ート２２の単位面積当たりの配線パターン合計面積の比
率（銅残存率）において、ワークシート２２外周部と中
央部の銅残存率が異なるために，配線層８として形成し
ためっき厚さのばらつきが拡大し，前記配線層８に形成
された配線パターンの幅の寸法にもばらつきの幅が拡大
した。またワークシート２２に構成した層間に形成した
絶縁樹脂３の厚さにもばらつきが発生する。又ワークサ
イズ２２の大型化に伴い、露光・現像又は露光・現像・
エッチング・剥膜等配線パターン形成するパター二ング
処理においてワークサイズ全体の寸法精度コントロール
が可能な製造条件の設定が難しくなっている。特に、近
年の配線の高密度化・インピーダンスコントロール化に
伴い、この問題は顕著に困難になっている。

【００１７】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で多数の半導体装置用基板２１を面付けして製造する場
合でも、ワークシート内の面つけ位置による製品品質の
ばらつきが減少して、従って、高い信頼性の半導体装置
用基板２１を製造可能な、半導体装置用基板の製造方法
を提供することを達成するためのものであり本発明の課
題は（１）１ワークシート面内の中央付近の半導体装置
用基板２１実測のデータ値と外周部に配置した半導体装
置用基板２１実測のデータ値の差の減少、（２）層形成
する層の厚さのばらつきの減少、例えば絶縁樹脂層、例
えば無電解めっきと電解めっき層。（３）パターニング
処理工程のパターン寸法のばらつきの最小化。により多
数の半導体装置用基板２１を面付けして製造する場合
に、面つけ位置による製品品質のばらつきが少ない、高
い信頼性の半導体装置用基板２１を製造可能な半導体装
置用多層配線基板の製造方法を提供する事を目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、有機材料からなる絶縁材料上に、直接又は予め
形成した導体層を介して、形成された感光性材料層に、
パターニングを行う半導体装置用基板２１の製造方法に
おいて、製造する半導体装置用基板２１をワークシート
２２上に面付け配置する際に、ワークシート２２外周部
の半導体装置用基板２１を配置していないエリアにダミ
ーパターンとして半導体装置用基板２１と同一パターン
を配置することを特徴とする半導体装置用多層配線基板
の製造方法である。

【００１９】本発明の請求項２に係る発明は、請求項1
記載のダミーパターン配置を実施するために，ワークシ
ート２２上に多面付けした半導体装置用基板２１の面付
数よりも多い面付けの露光用マスクを使用して、露光処
理をおこなうことを特徴とする半導体装置用多層配線基
板の製造方法である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき説
明する。

【００２１】３４０ｍｍ×３４０ｍｍサイズのガラスー
エポキシからなる絶縁基板１両面に、無電解めっきによ
って薄膜導体層８ａを形成した。さらに薄膜導体８ａ上
に感光性樹脂レジストをスピンナー等により塗布し感光
性樹脂レジスト層を形成する。又製造効率を高めるため
に、多数の半導体装置用基板を一枚のワークシート２２
に面付けした状態で製造を行う。具体的には、図１a〜
ｃに示すように、一枚の半導体装置用基板（４０ｍｍ×
４０ｍｍ）を８枚×８枚の６４枚面付けするために、一
回り大きい、１０枚×１０枚の１００枚面付された露光
用マスク（図１ａ）を用意し、前記露光用マスクを用い
て、ランプ等の光源による一括照射露光による回路パタ
ーンの形成し、現像によるパターンニング処理を行い、
感光性樹脂レジスト層に配線パターンを形成により、ワ
ークシート２２全面に半導体装置用基板２１が形成され
る（図１ｃ）。ワークシート２２の外周部の領域では、
ワークシート２２のサイズと半導体装置用基板２１サイ
ズの関係で一部欠落した半導体装置用基板２１が焼き付
けされる。この一部欠落した半導体装置用基板２１は、
製品として使用することはできないが、ダミーパターン
としてワークシート２２上に形成する。

【００２２】ダミーパターンを形成する理由は、ワーク
シート面内の全ての面付け位置ごとの銅残存率を均一に
するためである。

【００２３】例えば、従来の技術によると、図３ａ〜ｃ
に示すように８枚×８枚の６４面付け露光用マスクを使
用する。（図３ａ）その為に面付け全体サイズとワーク
シート２２のサイズが異なるために、ワークシート２２
の外周部に余白部分ができて（図３ｃ）、ワークシート
の外周部近傍とそれ以外の面付け位置の銅残存率に差が
できる、そのため、無電解及び電解めっき等による導体
層８形成時に層厚さにばらつきが生じ易く、絶縁樹脂層
３形成時には層間絶縁樹脂の厚みばらつきも生じ易い。

【００２４】そこで、本発明の同一パターンによるダミ
ーパターンの配置によりワークシート面内の銅残存率を
均一に整えることにより、導体層８厚さ、導体配線幅、
層間絶縁樹脂層３の厚み、を均一にすることができる。
さらにワークシート２２材料全体の伸縮と多面付けの配
線パターンの伸縮の単純化による補正整合が取り易くな
るため、各層に形成した配線パターンの重ね合わせ精度
向上ができる。

【００２５】次に、感光樹脂レジストに形成した配線パ
ターン上に及び薄膜導体層８ａ上に電解めっきにより所
定厚の導体層８ｂを形成し、感光樹脂レジストに形成し
た配線パターンを剥離、前記剥離によって露出した薄膜
導体層８ａを全面を軽くヱッチングすることによって除
去して、配線層８を形成する。

【００２６】次に、ワークシート２２に感光性絶縁樹脂
を塗布し、乾燥後、感光性の絶縁樹脂層３形成して多数
面付けされた露光用マスクを用いて絶縁樹脂層３に対し
て一括露光を行った。次に、現像することによって絶縁
樹脂層３にバイア用孔４を形成し、該バイア用孔形成し
た厚さ３５μｍの絶縁樹脂層３形成した。なおここで
は、一括露光によりバイア用穴４を形成したが、例えば
レーザー加工によってバイア用穴４を形成してもよい。
レーザー加工であれば、絶縁樹脂として感光性のものを
用いることがなく、熱硬化性の樹脂系を採用できて、材
料選択の幅が広がるため好ましい。

【００２７】

【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。 ＜実施例１＞本発明の請求項１、または請求項２に係る
半導体装置用基板の製造方法の具体的実施例を説明す
る。図２ａ〜ｇに示すように、３４０ｍｍ×３４０ｍｍ
サイズのガラスーエポキシからなる絶縁基板１（ワーク
シート２２）外周部に、その後各工程での位置合わせの
基準となるアライメントマークに用いる所定の直径の貫
通孔をドリルで加工する。次にワークシート２２に無電
解銅めっきにて１〜２μ程度の薄膜導体層８ａを形成し
て、次に感光性樹脂レジストをスピンナーにより塗布層
形成した。導体層８に形成する配線パターン用の露光用
マスクは、図１ａに示すように、半導体装置用基板２１
（サイズ、４０mmｘ４０mm）を１００枚面付けした状態
で予め作製した。

【００２８】次に露光用装置により所定の手順にて前記
露光マスクを用いてワークシート上に形成した感光性樹
脂レジスト面に一括露光処理した。露光用マスクとワー
クシート２２の焼き付け位置合わせの手順は、露光用マ
スクとワークシート２２それぞれの中心位置を合わせて
露光処理をおこなった。ワークシート２２には露光用マ
スクと同じ面付けの半導体装置用基板（サイズ、４０mm
ｘ４０mm）カ゛外周部まで全面露光処理され、ワークシー
ト２２の最外周部の近傍に配置された半導体装置用基板
はダミーパターンとして全工程にて加工され、最終工程
にてダミーパターンは除去回収する。又焼き付け位置と
しては、例えば上面、下面、寄せ又は左側、右側寄せ構
わないが、露光用マスク７ａとワークシート２２との中
央あわせが上下左右のバランスが均衡するために望まし
い。

【００２９】つぎにワークシート２２を現像処理した。
露光及び現像工程の製造条件設定の為、数枚（１〜３シ
ート程度）テストランによる条件評価方法が行われた。
従来の技術に比べて、ワークシート２２の最外周部の近
傍に配置された半導体装置用基板２１のダミーパターン
の効果により、例えば露光時の面内の照射エネルギー量
は平均化により、例えばめっき工程の面内電流密度の平
均化により、製造条件設定の手順及びその時間は短縮で
きた。又ワークシート面内のデータ値のばらつきは中央
付近の半導体装置用基板２１のデータ値と外周部に配置
した半導体装置用基板２１のデータ値の差カ゛大幅に減少
した。

【００３０】次に無電解めっき層８ａ及び所定のパター
ン形状の感光性樹脂レジスト上に電解めっきによって導
体層８ｂ形成し、所定の厚さの導体層８を形成した後
に、所定のパターン形状の感光性樹脂レジスト層を剥離
後、前記剥離により露出した下層の無電解めっき層８ａ
をワークシート全面を軽くヱッチングすることによっ
て、除去して、配線層８を形成した。

【００３１】次にワークシート２２上に感光性絶縁樹
脂、例えばPSR−４０００（太陽インキ製造）をロール
コーターで塗布し、乾燥して絶縁樹脂層３を形成する。
前記図１ａに示した露光用マスクと同様に面付けをされ
た絶縁樹脂用パターン露光用マスク使用して、一括露光
用装置により所定の手順にて前記露光マスクを用いて絶
縁樹脂層３に光照射露光を行った。次に、現像すること
によって、前記絶縁樹脂層３にビア用の穴４を形成した
厚さ35μの絶縁樹脂層３形成した。さらにワークシート
２２の表面から裏面までドリル加工にてスルーホール用
の貫通孔６を形成した。

【００３２】次に、絶縁樹脂層３上およびビア用孔４内
と貫通孔６の内壁に無電解めっき層８ａを形成し、さら
に電解銅めっきよって導体層８ｂを形成よって、銅導体
層８と、スルホール１１およびＣＵスルーホール９を形
成した。ダミーパターンの効果、特にめっき工程時の面
内の銅残存率が平均化の効果により、めっき工程の電流
密度のより安定の結果めっき膜厚のばらつきが大幅に減
少した。

【００３３】次に、銅導体層８にパターニング処理によ
り所定のパターンを持つ配線パターン層８が形成した。

【００３４】最後に、配線配線層８を保護するために基
板の両面にソルダーレジスト層１０が形成され、半導体
装置用基板が完成した。

【００３５】＜実施例２＞まず、３４０ｍｍ×３４０ｍ
ｍサイズのガラスーエポキシからなるワークシート２２
に、基準となるアライメントマークをドリルで加工、前
記ワークシート２２上に無電解めっきをおこない薄膜導
体層８ａを形成して、次に感光性樹脂レジストをスピン
ナーにより塗布した。該感光性樹脂レジスト層にレーザ
ー直接描画機を使用して、半導体装置用基板２１をワー
クシート２２上の基板上感光性樹脂レジスト層に描画す
る。半導体装置用基板２１を多面付けする配置位置は左
右対称となるよう中心配置とした。

【００３６】外周部分の描画では、基板外周部の領域ま
で同じ半導体装置用基板２１描画し、最外周近傍位置に
描画された半導体装置用基板２１はダミーパターンとし
て配置した。次に現像により前記描画した配線パターン
を形成した感光樹脂レジスト層上及び薄膜導体層８ａ上
に電解めっきにより所定厚の導体層８ｂを形成し、該感
光樹脂レジスト層を剥離、該剥離により露出した下部の
薄膜導体層８ａを全面を軽くヱッチングすることによっ
て除去して、配線層８を形成した。

【００３７】続いて、ワークシートに感光性絶縁樹脂、
例えばPSR−４０００（太陽インキ製造）をロールコー
ターで塗布し、乾燥して絶縁樹脂層３を形成する。前記
図１ａに示した露光用マスクと同様に面付けをされた絶
縁樹脂用パターン露光用マスク使用して、一括露光用装
置により所定の手順にて前記露光マスクを用いて絶縁樹
脂層３に光照射露光を行った。そして、現像することに
よって、前記絶縁樹脂層３にビア用の穴４を形成した厚
さ35μの絶縁樹脂層３形成した。さらにワークシート２
２の表面から裏面までドリル加工にてスルーホール用の
貫通孔６を形成した。

【００３８】次に、絶縁樹脂層３上およびビア用孔４内
と貫通孔６の内壁に無電解めっき層８ａを形成し、さら
に電解銅めっきよって導体層８ｂを形成して、銅導体層
８と、スルホール１１およびＣＵスルーホール９を形成
した。ダミーパターンの効果、特にめっき工程時の面内
の銅残存率が平均化の効果により、めっき工程の電流密
度の安定よってめっき膜厚のばらつきが大幅に減少し
た。

【００３９】次に、銅導体層８にパターニング処理によ
り所定のパターンを持つ配線パターン層８が形成した。

【００４０】最後に、配線配線層８を保護するためにワ
ークシート２２にソルダーレジスト層１０が形成され、
半導体装置用基板が完成した。

【００４１】

【発明の効果】本発明のダミーパターンとして半導体装
置用基板と同一パターンを配置することを特徴とする半
導体装置用多層配線基板の製造方法を用いて、面付けさ
れたワークシートにて生産する際、同一ワークシート内
の配置位置によらず配線層８めっき厚、配線層８に形成
の配線パターンの寸法、絶縁樹脂層３厚みのばらつきが
大幅に低減したことによる効果によって高い品質の製品
が製造できた。また全体での寸法変化が個々の半導体装
置用基板と類似するため、重ね合わせ精度が改善され
る。又製造条件の最適化の為の作業手順及び作業時間の
大幅に削減できた。これにより品質面での信頼性の高い
半導体装置用多層配線基板の製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ａ〜ｃは、本発明の半導体装置用多層配線基板
の製造方法に使用する露光用マスクの一例を示す概略図
でありａは露光用マスクの平面図、ｂはその側断面図、
ｃはワークシートの平面図。

【図２】a〜gは、本発明の半導体装置用多層配線基板の
製造方法おける一実施例を示す半導体装置用基板の部分
構成断面図。

【図３】ａ〜ｃは、従来の半導体装置用多層配線基板の
製造方法に使用する露光用マスクの一例を示す概略図で
ありａは露光用マスクの平面図、ｂはその側断面図、ｃ
はワークシートの平面図。

【符号の説明】

１…絶縁樹脂層 ２…銅配線層 ３…絶縁樹脂層 ４…ビアー用孔 ５…ダミーパターン ６…貫通孔 ７ａ…本発明に用いる露光マスク ７ｂ…従来の技術の露光マスク ８…銅導体層 ８ａ…無電解めっきの薄膜導体層 ８ｂ…電解めっきの導体層 ９…銅スルホール １０…ソルダーレジスト層 １１…ビアースルーホール ２１…半導体装置用基板 ２２…ワークシート

フロントページの続き (72)発明者 小川 顕 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 石井 俊明 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機材料からなる絶縁材料上に、直接又は
   予め形成した導体層を介して、形成された感光性材料層
   に、パターニングを行う半導体装置用基板２１の製造方
   法において、製造する半導体装置用基板２１をワークシ
   ート２２に面付け配置する際に、ワークシート２２外周
   部の半導体装置用基板２１を配置していないエリアにダ
   ミーパターンとして半導体装置用基板２１と同一パター
   ンを配置することを特徴とする半導体装置用多層配線基
   板の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載のダミーパターン配置を実
   施するために，ワークシート２２上に多面付けされた半
   導体装置用基板２１の面付数よりも多い面付けした露光
   用マスクを使用して、露光処理をおこなうことを特徴と
   する半導体装置用多層配線基板の製造方法。