JP2004356493A

JP2004356493A - 多層プリント配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP2004356493A
Application number: JP2003154261A
Authority: JP
Inventors: Ayako Matsuyoshi; 綾子松吉; Noriaki Sugamoto; 憲明菅本; Jinichi Noguchi; 甚一野口
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】絶縁樹脂層と銅配線の高い密着強度とマイクロビアで接続信頼性を有する多層プリント配線基板を製造することが可能な方法を提供する。
【解決手段】多層配線基板の製造における絶縁樹脂層表面の導電層形成の際、絶縁樹脂層表面に対し窒素プラズマ処理を行った後、プラズマにより銅導電層を形成し、その後、レーザーにより層間接続用のマイクロビアを形成し、マイクロビア内部のスミア除去をアルゴンプラズマ処理で行い、さらにプラズマによる銅導電層をマイクロビア内部に形成することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線基板の製造方法に係り、より詳しくはセミアディティブ法を用いたリジット型多層プリント配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多層プリント配線板の製造方法としては、以下に記載する方法が一般的である。
絶縁体基板の両面または片面に銅箔を設けた銅張り積層板の銅箔を選択エッチングすることにより内層配線層を形成した内層回路板を複数作成し、回路表面を表面処理した後、内層絶縁層としてプリプレグを挟んで内層回路板どうしまたは銅箔をセットし、加熱加圧することにより複数の内層配線層を有する内層回路板を製造する。続いて、この複数の内層配線層を有する内層回路板の最外層の銅箔を選択エッチングすることにより最外層の配線層を形成し、この最外層配線層に対して銅箔の表面処理を施した後、この内層回路板の両面または片面に樹脂付き銅箔を配置して、再度加熱加圧することにより、ビルドアップ型多層配線板を製造する。
次に、このビルドアップ型多層配線板の最外層にビアホールを形成した後、最外層の銅箔のマイクロビアホールを設ける部分のみ選択エッチングするか、または全面エッチングを行い、マイクロビアホールを設ける部分の銅箔を除去し、この銅箔を除去した位置にレーザー穴開け加工機で穴開けを行い、この穴底、穴側壁を過マンガン酸塩とアルカリの水溶液等の薬品でクリーニングするとともに、最外層に露出した絶縁層の表面処理を併せて行い、しかる後、マイクロビアホールに無電解銅めっき液等で導電層を形成し、さらに金属めっき層を形成して配線層間を電気的に接続してビルドアップ型多層プリント配線板を構成する。続いて、このビルドアップ多層プリント配線板の両面または片面に樹脂付き銅箔シートを配置して加熱加圧成型した後、マイクロビアホールを形成する工程を繰り返すことにより、複数層間が接続されたビルドアップ多層プリント配線板を製造することができる（特許文献１参照）。
【０００３】
しかるに近年、通信の内容が従来の音声のみから静止画さらには動画へと移り変わるに連れて、高速通信の要求が高まっている。また、電子機器で処理する静止画、動画の解像度が高まると共に取り扱うデータ量が加速度的に増加し、高速データ処理が求められている。これらブロードバンド化、マルチメディア化に応えるために、ＬＳＩの動作クロックの高速化と高集積化が進んでいる。それに伴い入出力ピン数が急増し、ピンピッチの微細化が避けられなくなってきている。
【０００４】
そこでこれらに対応するため、最近、セミアディティブ法を用いたビルドアップ型多層配線基板の製造が注目されつつある。
このセミアディティブ法によるビルドアップ型多層配線基板の製造方法は、まず、絶縁体基板の表裏両面または片面に銅箔を設けた銅張り積層板の銅箔を選択エッチングすることにより内層配線層を形成した内層回路基板を製造し、このコア基板表面へ絶縁樹脂層を形成した後、レーザー加工により絶縁樹脂層に層間接続用のマイクロビアを形成し、続いてこのマイクロビアのスミアをプラズマを用いて除去した後、イオンプレーティング等のプラズマにより銅導電層を形成し、次に、フォトリソグラフィー技法によって銅導電層表面にレジストパターンニングを行った後、露出した銅導電層表面に電気銅めっきによって必要な厚さの銅配線を形成し、最後にレジストを除去した後、露出した銅導電層を除去する。以上の工程を必要回数繰り返すことにより、高密度多層配線板を得ることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１８１４０２号公報
【０００６】
上記のプラズマを用いた多層配線基板の製造方法においては、絶縁樹脂層と銅配線の密着強度の確保と、マイクロビアでの電気的接合が特に重要とされている。
従来、絶縁樹脂層と銅配線の密着強度を向上させるためには、絶縁樹脂表面に微細な凹凸を形成することで、絶縁樹脂層と導電層との間にアンカー効果による密着強度を得る方法が用いられてきた。しかし、配線の微細化、高密度化が進むにつれ、このような絶縁樹脂表面の微細な凹凸は銅導電層除去の際に金属残りの原因となり、基板形成後には絶縁信頼性を低下させる原因となる。このため、微細な凹凸のない平坦な絶縁樹脂表面が要求されるが、平坦な絶縁樹脂表面の場合は、絶縁樹脂層と導電層との間にアンカー効果による物理的な密着強度は期待できない。ところが、銅導電層形成前に窒素プラズマ処理を行うことで、平坦な絶縁樹脂表面でも導電層との高い密着強度を得ることが可能となった。これは、絶縁樹脂表面と窒素が結合し、導電層と化学的に接合しているためと考えられる。この窒素プラズマ処理により、基板形成後における絶縁信頼性低下の問題を解決することができた。
一方、マイクロビアでの電気的接合に関しては、ビア加工後のスミア除去が重要とされている。マイクロビア形成の際のレーザー加工は、炭酸ガスレーザー、ＵＶレーザーが考えられるが、より微小なビア形成にはＵＶレーザーが有利である。レーザー加工後のデスミア処理に使用されるプラズマの気体としては、酸素、窒素、アルゴン、ＣＦ_４などが考えられる。ＵＶレーザーにより加工を行った場合には、ビア底、ビア内壁には絶縁樹脂と銅が溶融したスミアが残存しているため、アルゴンプラズマによるスミア除去が有効となる。
上記のようにプラズマを用いた多層配線基板形成方法においては、プラズマ処理が重要となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、絶縁樹脂層と銅配線の密着強度を確保するための窒素プラズマ処理においては、以下に記載する問題がある。
すなわち、密着強度を得るための窒素プラズマにおいては、ビア内部のスミア除去能力が期待できないという問題がある。具体的には、スミアを除去するためのアルゴンデスミアは絶縁樹脂表面をアタックしてしまうため、密着強度が期待できない。そこで、密着強度と電気的接合を両立するため、このプラズマ処理を組み合わせることが考えられる。しかし、窒素プラズマ処理を行った後アルゴンプラズマ処理を行うと、電気的接合をとることができるが、絶縁樹脂表面と窒素の結合も破壊されるため密着強度の確保は困難である。逆にアルゴンプラズマ処理を行った後窒素プラズマ処理を行うと、絶縁樹脂と導電層の高い密着強度を得ることができるが、ビア底の銅表面で銅の窒化物が形成されてしまうため、電気的接合を確保できない。
【０００８】
本発明は、従来のプラズマを用いた多層配線基板形成方法における上記問題を解決するためになされたもので、絶縁樹脂層と銅配線の高い密着強度とマイクロビアで接続信頼性を有する多層プリント配線基板を製造することが可能な方法を提案しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる多層プリント配線基板の製造方法は、表面に銅配線を形成したコア基板の配線側表面に絶縁樹脂層を形成し、その後レーザーによりビア加工を行い、さらに絶縁樹脂層表面に導電層および銅パターンを形成するセミアディティブ法を用いたリジット型多層プリント配線基板の製造方法において、前記ビア加工前に、絶縁樹脂層表面に窒素プラズマ処理を施した後、プラズマにより銅導電層を形成し、続いてこの導電層とともに絶縁樹脂層に層間接続用のマイクロビアを形成し、該マイクロビア内のスミアをアルゴンプラズマ処理にて除去した後、乾式めっき法により前記マイクロビアビア内に導電層を形成し、続いて電気めっき法により銅パターンを形成することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、最初の窒素プラズマ処理と銅導電層形成で、絶縁樹脂層表面と導電層の密着を得ることができる。また、レーザー加工後のアルゴンプラズマ処理と銅導電層形成により、電気的接合を確保されたマイクロビア内部の導電化ができ、高密着強度と電気的接合を両立することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では、まず内層導体層を形成するため、絶縁体基板として、例えば銅張りガラスエポキシ積層板を使用し、この基板の両側または片側の銅箔を選択的にエッチングすることにより、内層配線層を形成する。
絶縁体基板としては上記の他に、例えばガラス基材−エポキシ樹脂積層板、ガラス基材−ポリイミド樹脂積層板、ガラス基材−テフロン（登録商標）樹脂積層板、ガラス基材−ビスマレイミド・トリアジン樹脂積層基板、ガラス基材−シアネート樹脂積層基板、ガラス基材−ポリフェニレンエーテル樹脂積層板、ポリエステル樹脂基板、セラミック基板、樹脂含浸セラミック基板等を使用することができる。
また、内層配線層は単独でも用いることができるが、導体層表面を化学処理した後、プリプレグを介して複数枚の内層配線層または銅箔を組み合わせ、加熱加圧して成形して多層化することもできる。また、複数層間をスルホールを介して接続した構造を採用することもできる。
以上により形成した内層配線板の最外層の銅箔を選択的にエッチングすることにより、多層化された内層配線層が形成される。
【００１２】
次に、前記積層板の最外層配線層の表面処理を行った後、上下両面に例えば樹脂付き銅箔シートを組み合わせて加熱圧着することにより、ビルドアップ多層配線層を得る。さらに、前記銅箔に対し、多層プリント配線板となる箇所全体をエッチングして絶縁層を露出させる。
【００１３】
続いて、前記露出した絶縁層表面に窒素プラズマ処理を施す。プラズマにより活性化された窒素は、絶縁樹脂層表面に化学的に接合していると考えられる。次いで、窒素プラズマ処理を行った絶縁体樹脂表面に、プラズマにより下地導電層を形成する。この成膜手段として、例えばイオンプレーティングの場合は、１０^−２〜１０^−５Ｔｏｒｒの不活性ガス雰囲気下において直流電源にて放電を発生させ、導体膜となる銅をイオン化させて、絶縁体樹脂表面に成膜し下地導体層を形成する。このときの下地導体層は、この後のＵＶレーザー加工を阻害せず、スミア除去のためのアルゴンプラズマにより無くならない程度、例えば０．１〜１．０μｍ程度、好ましくは０．１〜０．５μｍ程度である。
【００１４】
次に、前記下地導体層を形成した絶縁樹脂層に対し、所定の箇所に下地導体層と絶縁樹脂層を貫通し、コア基板配線に達するマイクロビアをＵＶレーザーにて開孔する。次いで、アルゴンプラズマ処理により、マイクロビアの底面及び側壁のクリーニングを行う。この時、プラズマにより活性されたアルゴン分子は、ビア加工後の残渣に対し分子そのものが衝突して（ボンバリング）物理的に除去される。
【００１５】
このようにしてクリーニングされたマイクロビア内部を導電化するため、前記と同様に銅導体層を形成する。このときの導体層厚は、ビア内部にボイドが形成されず、また処理時間がかかりすぎないようにするため、０．３〜１．０μｍ程度が望ましい。
続いて、この下地導体層の上に例えば感光性レジストによりめっきレジストを形成する。このめっきレジスト層は所要の配線パターンをマスクとして露光現像される。これにより、導電層をめっきする部分のレジストを選択的に除去することができる。
この内層下地導体層状に導体、例えば銅のめっき層を形成する。このめっき手段は電解めっきが望ましい。電解めっきにより、上記でレジストを選択的に除去した部分に導電層を形成できる。このめっき層の厚さは、例えば１０〜２５μｍである。しかる後、めっきレジスト層を剥離、除去する。
【００１６】
次に、ソフトエッチング処理により、下地導電層を除去して、配線パターン以外の部分の絶縁体を露出させる。このようにして、第一層目の導体層が形成される。ソフトエッチングの方法としては、例えば硫酸と過酸化水素を含むエッチング液により、エッチングする。
この結果、ビルドアップ導体層が形成され、併せてマイクロビアホールにも接続信頼性、密着強度の高い層間接続層が形成される。
【００１７】
上記実施例では、導体を選択的にめっきする方法を採用したが、全体に導体めっき層を形成後、選択的なエッチングにより導体回路を得る方法を採用することもできる。
また、複数層のビルドアップ層よりなる多層板を形成する場合には、前記所定の工程を希望する枚数、回数にわたってビルドアップ層の形成を繰り返すことにより多層プリント配線板を形成することができる。
【００１８】
【実施例】
実施例１
コア基板として１８μｍ銅箔を積層したガラスエポキシ基板を使用し、この基板の銅箔にサブトラクティブ法によって銅配線を形成し、この銅配線上に樹脂付き銅箔基板を積層した後、銅箔を除去することで絶縁樹脂層を形成した。
次に、窒素プラズマで絶縁樹脂表面を処理した後、イオンプレーティング法によって絶縁樹脂層の表面に銅導電層を形成した。このときの銅導電層の厚みは０．３μｍねらいとした。
上記のようにして得られた表面に、銅導電層と絶縁樹脂を貫通し、コア基板の配線パターンに達するブラインドビアホールをＵＶレーザービアにて開孔した。続いて、このビアホール内部のスミアを除去するために、アルゴンプラズマ処理を行った。
次に、スミア除去後のマイクロビア内部に導電層を形成するために、イオンプレーティングにて銅導電層の成膜を行った。このときの銅導電層の厚みは０．５μｍねらいとした。
【００１９】
続いて、得られた導電層の表面にドライフィルムレジストを用いてパターンを形成した後、露出した導電層上に電気銅めっきを用いてピッチ幅６０μｍ（ライン幅３０μｍ）、厚さ１５μｍの銅配線を形成した。最後にレジストを除去した後、露出した導電層を３０秒間ソフトエッチングすることによって銅配線基板を作製した。
得られた基板において、１ｃｍ幅の銅パターンで１８０°ピールを測定したところ、０．８〜１．０ｋｇ／ｃｍと高い強度を示した。また、熱衝撃試験機にて接続信頼性試験を行ったところ、２６０℃−１０ｓｅｃ．、２０℃−２０ｓｅｃ．、移送を１５ｓｅｃ．で１サイクルとした試験で１００サイクル後の抵抗値変化率が１０％以内で合格であった。
【００２０】
比較例１
実施例１と同様にして、コア基板表面への絶縁樹脂層の形成まで行った。ＵＶレーザーにて層間接続用のマイクロビアを形成し、窒素プラズマ処理を行った。次に、スパッタ法を用いて、厚みが０．５μｍ以上になるように絶縁樹脂層の表面に導電層を形成した。
続いて、得られた導電層の表面にドライフィルムレジストを用いてパターンを形成した後、露出した導電層上に電気銅めっきを２０μｍ形成した。最後にレジストを除去した後、露出した導電層を実施例同様３０秒間エッチングすることによって銅配線基板を作製した。
【００２１】
得られた基板において、実施例１と同様、ピール強度を測定したところ、０．８〜１．０ｋｇｆ／ｃｍと高い強度を示した。しかし、熱衝撃試験機にて接続信頼性試験を行ったところ、１サイクルで断線した。
【００２２】
比較例２
実施例１と同様にして、コア基板表面への絶縁樹脂層の形成まで行った。ＵＶレーザーにて層間接続用のマイクロビアを形成し、アルゴンプラズマ処理を行った。次に、スパッタ法を用いて、厚みが０．５μｍ以上になるように絶縁樹脂層の表面に導電層を形成した。
続いて、得られた導電層の表面にドライフィルムレジストを用いてパターンを形成した後、露出した導電層上に電気銅めっきを２０μｍ形成した。最後にレジストを除去した後、露出した導電層を実施例同様３０秒間エッチングすることによって銅配線基板を作製した。
【００２３】
得られた基板において、実施例１と同様、熱衝撃試験機にて接続信頼性試験を行ったところ、１００サイクルの試験に合格したが、ピール強度を測定したところ、０．１〜０．２ｋｇｆ／ｃｍと密着強度は非常に低かった。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明方法によれば、窒素プラズマ処理と銅導電層形成で、絶縁樹脂層表面と導電層の密着を得ることができ、また、レーザー加工後のアルゴンプラズマ処理と銅導電層形成により、電気的接合を確保されたマイクロビア内部を導電化できるので、高密着強度とマイクロビアで接続信頼性を有する多層プリント配線基板を作製することが可能となるという優れた効果を奏する。

Claims

表面に銅配線を形成したコア基板の配線側表面に絶縁樹脂層を形成し、その後ビア加工を行い、さらに絶縁樹脂層表面に導電層および銅パターンを形成するセミアディティブ法を用いたリジット型多層プリント配線基板の製造方法において、前記ビア加工前に、絶縁樹脂層表面に窒素プラズマ処理を施した後、プラズマにより銅導電層を形成し、続いてこの導電層とともに絶縁樹脂層に層間接続用のマイクロビアを形成し、該マイクロビア内のスミアをアルゴンプラズマ処理にて除去した後、乾式めっき法により前記マイクロビア内に導電層を形成し、続いて電気めっき法により銅パターンを形成することを特徴とする多層プリント配線基板の製造方法。