JP2003133719A - 多層配線板の製造方法 - Google Patents

多層配線板の製造方法

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正明 加藤
Hidetaka Hara
英貴 原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層配線板の、特に配線転写工法における微
細配線表面と層間絶縁樹脂の密着性を得る方法に関する
問題に鑑み、層間絶縁樹脂とメッキ配線最上層のバリア
メタルとが高い密着性を得ることができる製造方法を提
供する。 【解決手段】 エッチング可能な導電材料から成る基板
の片方の面に感光性レジスト膜を形成する工程と、該感
光性レジスト膜を露光して現像する工程と、前記工程で
感光性レジスト膜を除去したところの基板表面を粗化す
る工程を含むことを特徴とする多層配線板の製造方法で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線板の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近の電子機器の高機能化並びに軽薄短
小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化と高密度実
装化が急速に進んできており、このため、これらの電子
部品を搭載する配線板は、配線の高密度化、高多層化の
要求が高まってきている。
【0003】従来の多層配線板は、銅張り積層板を用い
て、これの銅箔をエッチングする方法(サブトラクティ
ブ法)で導体配線を形成した後、複数枚重ねて積層接着
して、ドリルで貫通孔を開けて、孔の壁面に銅メッキを
施して貫通ビアを形成し、層間の電気接続を行ったもの
が主流であった。しかし、搭載部品の小型化、高密度化
が進み、前記の多層配線板では配線密度が不足して、部
品搭載に問題が生じるようになってきている。
【0004】このような背景により、近年ではビルドア
ップ多層配線板が採用されるようになってきている。ビ
ルドアップ多層配線板の製法はいろいろ提案されている
が、基本的には、貫通ビアを極力無くし、ブラインドビ
ア(Blind Via)やバリードビア(Burie
d Via)によって層間の導通を図ることで配線密度
を高めている。さらに配線パターンの形成方法では、エ
ッチングで配線を形成するサブトラクティブ法よりも、
高密度配線化に対応可能な電解Cuメッキで配線を形成
する方法(アディティブ法やセミアディティブ法)が採
用されてきている。
【0005】電解Cuメッキで配線を形成する多層配線
板の工法としては、比較的ラフな配線ルールの4層以下
で構成されるベース配線板を用意して、これの表面に高
密度配線層を1層1層形成していくビルドアップ工法
と、これに対して、高密度配線層を別々に製作しておい
て、これらを前記のベース基板と重ねて位置決めして積
層する一括積層工法が知られている。特に、一括積層工
法はKGL(knowngood layer)を採用
できるので、1層形成するごとに歩留まりが低下する恐
れのあるビルドアップ工法に対して、高い歩留まりが期
待できることから、近年、一括積層工法への関心は益々
高まってきている。そして、一括積層工法で高密度な多
層配線板を得るために、スタック可能なバンプによる層
間接続方式の開発と、電解メッキによる微細配線転写方
式の開発が鋭意進められている。
【0006】しかしながら前述の一括積層工法による多
層配線板の製造において、特に配線転写方式は、高密度
配線の形成には優れるものの、積層後の層間絶縁樹脂と
配線表面に形成されているバリアメタルとの密着性に問
題があった。これらの密着性が悪いと部品実装時のリフ
ロー処理で層間の剥離を生じて、樹脂にクラックが入っ
たり、剥離界面に薬液が染み込んで導体を腐食させたり
して信頼性が著しく低下する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上記
の問題を解決すべくなされたものであり、その目的とす
るところは、一括積層工法と配線転写方式による高密度
多層配線板製造において、層間絶縁樹脂とバリアメタル
との高い密着性を得ることができる製造方法を提供しよ
うとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、エッチング可
能な導電材料から成る基板の片方の面に感光性レジスト
膜を形成する工程と、前記感光性レジスト膜を露光して
現像する工程と、バリアメタル層が形成される基板表面
を粗化処理する工程とを含んでなることを特徴とする多
層配線板の製造方法である。
【0009】また、基板が銅、銅合金、鉄ニッケル合金
のいずれかから成ることが好ましい。
【0010】さらには、粗化処理が薬液により行われ、
該薬液が硫酸と過酸化水素との混合液又はギ酸を主成分
としている薬液を採用することが好ましい。
【0011】また、粗化処理した基板表面の粗さが、算
術平均粗さ(Ra)で0.025〜1.6μmの範囲で
あることが好ましい。
【0012】以下、本発明の作用の一例を図で説明す
る。本発明は配線転写方式で配線を形成する上で最も効
果的である。まず導電材料から成る基板11の表面を脱
脂処理または化学研磨によって清浄化して感光性レジス
ト12を形成して、これを露光し現像してパターンニン
グを行う(図1(a))。基板11の材料は、安価で入
手し易く、感光性レジストの密着性がよく、かつエッチ
ングが容易なものであれば、限定されないが、銅、銅合
金、及び鉄ニッケル合金からなるものが好ましい。中で
も、銅箔や銅板、または銅合金などの銅系材料が、より
好ましく、これらの脱脂処理や、化学研磨は基板11の
材質や汚れ具合いを鑑みて適切な薬品を選択して行う。
【0013】次いで、従来の工程であれば電解メッキに
てバリアメタルを施すところであるが、これより先に、
現像して露出した基板11の表面を粗化処理して、算術
平均粗さで1.6μm以下の微細な凹凸を形成する(図
1(b))。この微細な凹凸が、後に基板11をエッチ
ング除去したときに露出するバリアメタル表面の形状と
なり、これがアンカー効果を生み、積層時に層間絶縁樹
脂との密着性向上として作用する。
【0014】粗化処理の方法としては、基材11が銅系
材料であれば、微細な凹凸形成が比較的容易で、またス
プレーでも浸漬でも処理可能な硫酸と過酸化水素との混
合液を主成分とする粗化液を用いるのが、より好まし
い。ギ酸を主成分とする粗化液も好ましいが、スプレー
装置が不可欠となる点が制約となる。また、基板11が
銅系以外の、例えば鉄ニッケル合金であれば、塩化第2
鉄系もしくは硝酸系の粗化液を用いることができるが、
銅系材料ほどの微細な凹凸は得られないので、上記の密
着性に及ぼす効果は小さい。
【0015】次いで、電解メッキによってバリアメタル
13を施し、続けて電解銅メッキを施し配線14を形成
する(図1(c))。バリアメタル13は、基板11を
エッチングする液に溶けず、基板11上に電解メッキも
しくは無電解メッキで容易に析出する金属を選択する。
例えば、基板11が銅系材料で、エッチング液に塩化第
2銅もしくは塩化第2鉄を使う場合は、バリアメタルと
して金を用いれば全く問題ない。
【0016】次いで、感光性レジスト12を剥離して、
真空ラミネーターを用いて配線14の表面に層間絶縁樹
脂15を形成する(図1(d))。層間絶縁樹脂は、予
め、層間絶縁樹脂のワニスとし、これを用いて基材の上
に塗工し製膜してフィルム状にしておくと良い。
【0017】次いで、Co2レーザ装置やUV−YAG
レーザ装置を用いて層間絶縁樹脂15に、配線14の表
面が露出するように層間接続用の開口部を設けて、前記
開口部にバンプ16を形成して、最後には基板11をエ
ッチング除去して高密度配線層17を得る(図1
(e))。バンプは電解メッキで開口部を充填するか、
導電ペーストを開口部に充填するかして形成する。ま
た、基板11をエッチングする時は高密度配線層17の
バンプ形成面をマスキングしてエッチング液から保護し
ておくと良い。
【0018】以上の工程で得られる高密度配線層を必要
な層数だけ製作して、別に製作しておいたベース基板1
8と各高密度配線層を層間接着樹脂シート19を介して
位置合わせした後、真空プレスを用いて、真空中で加圧
加熱して一括積層する。このとき層間絶縁樹脂がバリア
メタルの表面凹凸を完全に埋め込んで硬化して十分なア
ンカー効果を得られるので、層間密着性が高く実装信頼
性に優れた高密度多層配線基板を得ることができる(図
1(f))。
【0019】また、本発明は、導電材料から成る基板2
1の表面を脱脂処理または化学研磨によって清浄化した
後に、先に基板21の表面を全面粗化処理して微細な凹
凸を形成してから(図2(a))、感光性レジスト22
を形成して露光し現像してパターンニングを行ってもよ
い(図2(b))。後に基板21をエッチング除去した
ときに露出するバリアメタル表面の形状は図1(b)と
同じであり、アンカー効果による層間絶縁樹脂とバリア
メタルの密着性向上の作用を得ることができる。ただ
し、感光性レジスト22と基板21の密着性も高くなる
ので、剥離型の感光性レジストを用いる場合は、先に図
1で説明した工程を選択するほうが望ましい。
【0020】
【実施例】以下に、実施例により本発明を更に詳細に説
明するが、本発明は、これにより何ら限定されるもので
はない。
【0021】(実施例1)本発明を用いて一括積層方式
で6層配線基板を製作した。その手順を以下に説明す
る。まず、70μm厚さの電解銅箔31(三井金属製
VLP箔)の光沢面にドライフィルムタイプで厚さが2
5μmの感光性レジスト32(JSR製 FDR−25
00)を熱ロールでラミネートし、最小配線幅が20μ
mのパターンを描画したガラスマスクを使用して露光
し、三菱瓦斯化学製の現像液EF−105Aを用いてこ
れを現像して配線パターンを得た(図3(a))。次い
で、旭電化製の過酸化水素+硫酸を主成分とした粗化液
SO−Gを用いて、配線パターンの電解銅箔31の露出
面を粗化処理して、算術平均粗さで0.2μmの微細な
凹凸を形成した(図3(b))。次いで、前記配線パタ
ーンにエッチングバリア膜として、厚さ0.3μmの電
解Auメッキ33(NEケムキャット製 N−700)
を、キャリア式電解Auメッキ装置を用いて成膜した。
続けて、キャリア式電解Cuメッキ装置を用いて電解C
uメッキ34(奥野製薬製 81−HL)を厚さが15
μmとなるように成膜した。この後、三菱瓦斯化学製の
剥離液R−100を用いて、感光性レジスト32を完全
に除去した。(図3(c))。次いで、ドライフィルム
タイプで厚さ25μmの層間絶縁樹脂35(住友ベーク
ライト製 PT−3601)を真空ラミネーターを使用
してCuメッキ配線を埋め込み、絶縁層を形成した(図
3(d))。次いで、UV−YAGレーザを使用してφ
40μmのブラインドビアを形成し、これをデスミア処
理した後に、Cuメッキ配線の形成でも使用した電解C
uメッキ装置でCuメッキを施し、ビアの表面までメッ
キ充填してCuポストを形成した。さらに、Cuポスト
36の表面に鉛フリーはんだメッキのSn−Agメッキ
37を3μmの厚さで形成した(図3(e))。次い
で、金属接合接着樹脂38(住友ベークライト製SC
R)を真空ラミネーターを使用してはんだメッキ表面に
接着層を形成した後、電解Cu箔31を塩化第2銅エッ
チング液で溶解して、高密度配線層39を得た(図3
(f))。以上の工程で、第1層、第2層、第5層、第
6層になる4枚の高密度配線層を製作した。
【0022】そして上記とは別に、総厚さが0.3mm
で銅箔厚さが12μmの両面銅張り積層板(住友ベーク
ライト製ELC−4781)を用いて、サブトラクティ
ブ法により最小配線幅75μmの第3層、第4層となる
ベース基板40を製作し、このベース基板40を中心に
して、4枚の高密度配線層を全て位置合わせして配した
(図4(g))。最後に、ベース基板40と4枚の高密
度配線層を、真空プレスを使用して、真空中で加熱加圧
して層間の金属接合と樹脂接着を同時に行って6層配線
基板を得た(図4(h))。この6層配線基板について
JIEPが定めるビルドアップ配線板技術標準Ver
2.0の実装耐熱性試験を実施して、層間剥離、割れ等
の異常が発生しないことを確認した。
【0023】(実施例2)本発明を用いて一括積層方式
でベース基板レスの4層配線基板を製作した。その手順
を以下に説明する。まず、150μm厚さの銅合金板4
1(古川電工製 FTEC64T)の表面をアルカリ脱
脂して汚れを除去した後、メック製のギ酸を主成分とし
た粗化液CZ8100を用いて銅合金板の片面だけを粗
化処理して、算術平均粗さで0.4μmの微細な凹凸を
形成した(図5(a))。次いで、液状の感光性レジス
ト42(JSR製 THB−120N)を厚さが15μ
mになるように塗布して乾燥して、最小配線幅が10μ
mのパターンを描画したガラスマスクを使用して露光
し、専用現像液(JSR製 THB−D1)でこれを現
像して微細な配線パターンを得た(図5(b))。次い
で、前記配線パターンにエッチングバリア膜として、厚
さ0.5μmの電解Auメッキ43(NEケムキャット
製 N−700)をキャリア式電解Auメッキ装置を用
いて成膜した。続けてキャリア式電解Cuメッキ装置を
用いて電解Cuメッキ44(エンソンジャパン製 スー
パースロー2000)を厚さが5μmとなるように成膜
した。この後、専用剥離液(JSR製 THB−S1)
で感光性レジスト42を完全に除去した(図5
(c))。以上の工程で、4層すべてを製作した。次い
で、第1層、第2層および第3層に、ドライフィルムタ
イプで厚さ15μmの層間絶縁樹脂45(住友ベークラ
イト製 PT−3905)を、真空ラミネーターを使用
して、前記メッキ配線パターンを埋め込み絶縁層を形成
した(図5(d))。次いで、第1層、第2層および第
3層に、UV−YAGレーザを使用してφ30μmのブ
ラインドビアを形成し、これをデスミア処理した後に、
Cuメッキ配線の形成でも使用した電解Cuメッキ装置
でCuメッキを施し、ビアの表面までメッキで充填して
Cuポスト46を形成した。さらに、Cuポスト46の
表面に鉛フリーはんだメッキのSn−Agメッキ47を
3μmの厚さで形成した(図5(e))。次いで、第1
層、第2層および第3層に、上記金属接合接着樹脂48
(住友ベークライト製SCR)を真空ラミネーターを使
用して、はんだメッキ表面に接着層を形成した(図5
(f))。
【0024】次いで、第2層と第3層は銅合金板を塩化
第2銅エッチング液で溶解して、第1層と第4層は銅合
金板を残したままで、前記4層を位置合わせして配した
(図6(g))。次いで、真空プレスを使用して、真空
中で加熱加圧して層間の金属接合と樹脂接着を同時に行
った後、最後に、第1層と第4層の銅合金板をエッチン
グ除去してベース基板レスの4層配線基板を得た(図6
(h))。この4層配線基板についてJIEPが定める
ビルドアップ配線板技術標準Ver2.0の実装耐熱性
試験を実施して、層間剥離、割れ等の異常が発生しない
ことを確認した。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、層間絶縁樹脂とバリア
メタルの密着性を高めることができるので、高密度多層
配線の形成方法として期待される配線転写工法を使っ
て、さらには生産性が高い一括積層方式で、高信頼性の
高密度多層配線基板を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法の一例を説明する断面構造の
概略図である。
【図2】本発明の製造方法の一例を説明する断面構造の
概要図である。
【図3】実施例1の製造工程を説明する断面構造の概略
図である。
【図4】実施例1の製造工程を説明する断面構造の概略
図である(図3の続き)。
【図5】実施例2の製造工程を説明する断面構造の概略
図である。
【図6】実施例2の製造工程を説明する断面構造の概略
図である。
【符号の説明】
11、21 基板 12、22、32、42 感光性レジスト 13 バリアメタル 14 配線 15、35、45 層間絶縁樹脂 16 バンプ 17 高密度配線層 18、40 ベース基板 19 層間接着樹脂シート 31 電解銅箔 33、43 電解Auメッキ 34、44 電解Cuメッキ 36、46 Cuポスト 37、47 Sn−Agメッキ 38、48 金属接合接着樹脂 39 高密度配線層 41 銅合金板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E351 AA01 BB01 BB23 BB24 BB26 BB33 BB38 CC06 CC17 DD04 DD05 DD06 DD12 DD24 GG02 5E317 AA24 BB01 BB12 BB13 CC31 CC52 CD05 CD32 GG03 5E343 AA02 AA12 BB02 BB08 BB15 BB23 BB24 BB25 BB34 BB53 BB61 BB66 CC33 CC34 CC45 CC50 DD56 DD63 EE52 ER53 GG04 5E346 AA05 AA06 AA12 AA15 AA32 AA35 AA43 BB01 CC02 CC08 CC32 CC38 CC58 DD02 DD22 DD33 EE02 EE06 EE07 EE18 EE19 FF04 FF35 FF36 GG02 GG17 GG25 GG27 GG28 HH07 HH11

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エッチング可能な導電材料から成る基板の
    片方の面に感光性レジスト膜を形成する工程と、前記感
    光性レジスト膜を露光して現像する工程と、バリアメタ
    ル層が形成される基板表面を粗化処理する工程とを含ん
    でなることを特徴とする多層配線板の製造方法。
  2. 【請求項2】基板が、銅、銅合金、及び鉄ニッケル合金
    のいずれかから成る、請求項1に記載の多層配線板の製
    造方法。
  3. 【請求項3】粗化処理が薬液により行われ、該薬液が硫
    酸と過酸化水素との混合液又はギ酸を主成分としてい
    る、請求項1に記載の多層配線板の製造方法。
  4. 【請求項4】粗化処理した基板表面の粗さが、算術平均
    粗さ(Ra)で0.025〜1.6μmの範囲である、
    請求項1に記載の多層配線板の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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