JP2007220723A - 配線基板の配線形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】めっき厚にバラツキがあっても、フィルムレジスト（ＤＦＲ）を加工することなく、均一な厚さの配線パターンを得ることのできる配線基板の製造方法を得る。
【解決手段】絶縁樹脂（１）の表面にめっき用給電層（８）を形成し、その上にＤＦＲ（２）を所定の均一な厚さに積層し、ＤＦＲの配線形成に必要な部分を除去して、除去部分にめっき用給電層を露出させ、めっき用給電層を利用して電解めっきを施すことにより、ＤＦＲの厚さより高く配線材料（４）を析出させ、樹脂製の研磨パッド（５）を用いて、酸系スラリー（６）でＤＦＲの表面より突出した配線材料の部分を、ＤＦＲの厚さと同じ高さになるまで研磨し、レジスト及びめっき用給電層を除去する。
【選択図】図４

Description

本発明は、配線基板の製造方法、特にフィルムレジストを使用した配線基板の配線形成方法に関する。

配線基板に要求される電気的特性は年々厳しくなっており、特に電気的特性に影響の大きい配線厚を設計値どおりに作製し、製品間のバラツキも小さくすることは、必須となってきている。一方で、配線基板の設計においては、所定の電気特性を得るために、１つの製品内においても幅の異なる配線が必要になってきている。また配線基板の製造方法においては、生産性を向上するため、最終段階までは複数の個別製品を配置した大型のワークで処理が行われている。これらの設計、処理は、１つの基板内の個々の製品に関する均一性を低下させるため、配線を形成するめっき厚さのバツラキを増加する原因となる。

配線基板の配線厚さを均一にする１つの方法として、最終の配線厚さよりも厚くめっきを形成し、その後研磨やエッチングにより設計厚さまで配線厚さを薄くするように加工する技術が提案されている。

このような、研磨やエッチングにより配線厚さを設計厚さにまで調整する従来技術について、図１〜図３を参照して説明する。

図１において、配線基板の基材１上にＤＦＲ２を被覆し、ＤＦＲ２をフォトプロセス等で露光・現像を行った溝パターン３を形成し、電解銅めっきによりパターン溝３内に配線材料である銅４を析出させて、銅４を最終の配線厚さよりも厚く且つＤＦＲ２の表面より例えば厚さｔだけ飛び出すように形成する。

図２はＤＦＲの表面より飛び出した銅めっきの凸部を研磨により加工して設計厚さまで配線厚さを薄くする工程を示す。研磨砥石５として、バフ、ベルトサンダー等を使用する（図２（ａ））。研磨砥石５の加工面が、機械精度による振れや基板側の表面の凹凸等により、基板表面に対して傾いた場合、ＤＦＲ２も配線４と同様に加工されてしまうため、配線４の厚さは均一とならず、研磨砥石５の傾きと同様の傾きとなってしまう（図２（ｂ））。

図３はＤＦＲの表面より飛び出した銅めっきの凸部をエッチングにより加工して設計厚さまで配線厚さを薄くする工程を示す。エッチングの前の状態では、上述のように、電解銅めっき等によりＤＦＲのパターン溝内に銅４を析出させて形成したもので、銅の配線４は厚さにバラツキ（Ａ）がある（図３（ａ））。エッチングにより、銅４の配線の厚さを調整加工する場合においても、通常エッチングはどの配線に対しても均一に作用するため銅配線の厚さのバラツキ（Ａ）がめっき後の厚さのバラツキにトレースされ、銅配線の厚さを均一な厚さとすることは困難である。

配線のめっき厚さの調整方法に関する先行技術としては次のようなものが提案されている。特許文献１（特開平０６−０５３６６０号公報）では、レジストのパターニング後セミアディディブ法により行うめっきをレジストの厚さより厚く析出後、研磨によりめっきの突出部を除去し平坦化する。この提案では、研磨の方法について具体的な開示はないが、前述のように機械的な研磨であり、研磨砥石の加工面が、機械精度による振れや基板側の表面の凹凸等により、基板表面に対して傾いた場合、レジストも配線と同様に加工されてしまうため、配線の厚さを均一とすることは困難である。

特許文献２（特開２００２−０７６６２０号公報）では、レジストのパターニング後セミアディディブ法により行うめっきをレジストの厚さより厚く析出後、レジストとめっき表面との間にストッパーメタルを形成し、その後、研磨によりめっきの突出部を除去しめっきの厚さを基準値に揃える。この提案では、ストッパーメタルを形成することが必要となり、また加工終了後、ストッパーメタルを除去する工程が必要となる。更に、研磨は機械的研磨が必要であり、研磨後の配線金属にはバリが発生し、その除去が必要になると共に、そのバリの処理により高精度の配線厚さの制御が困難となる。

特許文献３（特開２００３−２５８４１０号公報）では、レジストのパターニング後セミアディディブ法により行うめっきをレジストの厚さより厚く析出後、機械研磨によりめっきの突出部を除去しめっきの厚さをレジストの厚さを基準として配線の高さを揃える。この提案では、機械研磨を採用しているが、めっきと樹脂とは研磨レートの差が非常に大きい為、レジスト樹脂の表面でめっき金属の研磨を完了させることは困難である。

特許文献４（特開２００５−２７７２５８号公報）では、めっきレジストのパターニング後、レジストを含む全面にめっきシード層を形成し、レジストより高くめっきを析出した後、物理的又は化学的研磨によりレジストを露出させて、レジストを剥離、エッチングを行う。この提案では、めっきをレジスト全面に形成するため、研磨するめっき金属の量が多い。研磨手法としては、バフエッチングを例としているが、バフではめっきよりもレジストを容易に研磨してしまうため、レジストの表面でめっき金属の研磨を精度良く終了することは困難である。また、エッチングの場合は、パターン面積が異なるため、均一なエッチングを行うことは困難で、めっき金属の厚さをレジストの表面に正確に揃えることはできない。

特開平０６−０５３６６０号公報 特開２００２−０７６６２０号公報 特開２００３−２５８４１０号公報 特開２００５−２７７２５８号公報

従来例において、フィルムレジストを使用して配線基板を製造する場合には、配線パターンを形成するためのドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）に対して、配線のめっきはＤＦＲの厚さよりも、通常は、低く形成される。しかし、上述のように、ＤＦＲの厚さが均一であることから、めっきをＤＦＲの表面より飛び出すように形成し、飛び出して凸部となっためっきの部分を研磨で除去することで、配線厚さを均一にすることが提案されている。しかし、めっきによる配線素材として銅（Ｃｕ）等が用いられているので、Ｃｕと比較して非常に加工されやすいＤＦＲを加工することなく、配線材料のみをＤＦＲの厚さと同一の高さとなるまで加工することは非常に難しい。

また、ＤＦＲを加工しないエッチングによりＤＦＲの表面より飛び出した余剰のめっきを除去する方法もあるが、もともとバラツキのあるめっき表面に対して、エッチングはめめっきの低い部分にも均一に作用してしまうため、めっきによる厚さのバラツキを解消することは困難である。

そこで、本発明では、めっき厚にバラツキがあっても、フィルムレジストを加工することなく、均一な厚さの配線パターンを得ることのできる配線基板の配線形成方法を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するために、本発明によれば、絶縁樹脂の表面にめっき用給電層を形成し、該めっき用給電層上にレジストを所定の均一な厚さに積層する工程と、該レジストの配線形成に必要な部分を除去し、該除去部分に前記めっき用給電層を露出させる工程と、前記めっき用給電層を利用して電解めっきを施すことにより、少なくとも前記レジストの厚さより高く配線材料を析出させる工程と、樹脂製の研磨パッドを用いて、酸系スラリーで前記レジストの表面より突出した前記配線材料の部分を、前記レジストの厚さと同じ高さになるまで研磨する工程と、前記レジスト及び前記めっき用給電層を除去する工程と、からなることを特徴とする配線基板の配線形成方法が提供される。

本発明によれば、電解めっき後の配線材料の析出高さにバラツキがあっても、所定の均一な厚さを有するレジストを基準として、レジストの表面より突出した配線材料の部分を、樹脂製の研磨パッドを用いて、酸系スラリーで、レジストの厚さと同じ高さになるまで研磨するので、配線材料の厚い部分が優先的に研磨され、レジストの厚さを基準として均一な配線厚さにまで研磨を行うことができる。また、樹脂製の研磨パッドを使用し且つ酸系スラリーを用いて化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うので、レジスト自体を加工することなくレジストに損傷を与えることなく、配線材料のレジストの表面から突出した部分のみを加工することができる。

前記レジストとしてドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）を用いることを特徴とする。これにより、より所定の均一な厚さをもったＤＦＲにより、配線の厚さをより一層均一なものとすることができる。

前記レジストは最終の配線厚さに前記めっき給電層の厚さを減じた厚さを有することを特徴とする。これにより、レジスト表面に揃えるように配線材料のめっきを加工することにより、所望の厚さの配線を得ることができる。

樹脂製の前記研磨パッドはポリウレタンを含浸させたポリエステル不織布繊維又はポリウレタン樹脂発泡体であることを特徴とする。このように樹脂製の前記研磨パッドにポリウレタンを含むことにより、内部に空気層をもたせることとなり、樹脂製の研磨パッドのスラリーの保持性が向上する。

前記酸系スラリーは、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸などの有機酸を主成分とし、砥粒としてＳｉＯ_２粉末又はアルミナ粉末が調合されたものであることを特徴とする。

前記レジスト及び前記めっき用給電層を除去する工程では、前記レジストを剥離除去した後、前記めっき用給電層をエッチングにより除去することを特徴とする。

以下、添付図面（図４〜図６）を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図４（ａ）において、配線基板の下地材料である絶縁樹脂基材１の全面に、後の工程で行う電解めっきのための給電層８を形成する。この電解めっき用給電層８は、例えばスパッタリング、蒸着又は無電解めっき等により電解めっき用の給電層として必要な程度の薄い銅層として形成する。

ついで、このめっき用給電層上に所定の均一な厚さを有するドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）２を被覆する。このＤＦＲ２の厚さは、最終の配線厚さにめっき給電層の厚さを減じた厚さに相当する。そして、ＤＦＲ２をフォトプロセス等で露光・現像を行って溝パターン３を形成し、配線形成に必要な部分のＤＦＲ２を除去して、このＤＦＲ２の除去部分３にめっき用給電層８を露出させる。

ついで、めっき用給電層８より給電することにより、銅の電解めっきを施し、パターン溝３内に銅４を析出させて、配線の最終の厚さよりも厚く且つＤＦＲの表面より例えば厚さｔだけ飛び出すように配線材料４を形成する。

図４（ｂ）において、ＤＦＲ２の表面より飛び出した配線材料である銅めっき４の凸部を、樹脂製の研磨パッド５を回転させると共に酸系の研磨スラリー６を用いて研磨加工して、配線材料４の高さをＤＦＲ２の表面に揃える。

本発明では、樹脂製の研磨パッド５の材質として、ポリエステル不織布繊維にポリウレタン樹脂を含浸させたもの、或いは、ポリウレタン樹脂発泡体を用いる。このように研磨パッド５として樹脂製のものを使用することにより、研磨パッド５が矢印の方向に回転して配線材料４に対して研磨作用を行う際、研磨パッド５を構成している樹脂素材がＤＦＲ２を研磨したり損傷を与えたりしないようにしている。また、研磨用のスラリー６は、酸系のもの、例えば、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸などの有機酸を主成分とし、砥粒としてＳｉＯ_２粉末又はアルミナ粉末が調合されたものである。このように、研磨用のスラリー６を酸系のものとすることにより、配線材料である銅４に対して多少のエッチングの作用を行う一方で、アルカリに反応性のあるＤＦＲ２に対して反応せずに、ＤＦＲ２に影響を及ぼさないようにしている。

このようにして、ＤＦＲ２の表面より突出した配線材料４の部分を加工して、配線材料４の高さをＤＦＲ２の表面と一致する高さにまで揃えた後、よく知られている方法でＤＦＲ２を剥離し、その後めっき給電層８をエッチングにより除去する。

図５は、本発明により、研磨パッド５が矢印の方向に回転して、ＤＦＲ２の表面より突出した配線材料４の部分を加工する状態を示したものである。図示のように、ＤＦＲ２の表面より突出した配線材料４の高さには、バラツキがあるが、本発明によれば、配線材料４の突出した高さの高い部分から優先的に加工されて研磨が進行する。したがって、配線材料４の高さをＤＦＲ２の表面と一致する高さにまで精度良く揃えることができる。

図６は、本発明により、研磨パッド５が矢印の方向に回転して、ＤＦＲ２の表面より突出した配線材料４の部分を加工する場合において、研磨パッド５に傾きがある状態を示している。このように、研磨パッド５に傾きがあって、研磨パッド５がＤＦＲ２に接触した場合においても、研磨パッド５が樹脂で構成されているので、ＤＦＲ２はほとんど加工されない。従って、配線材料４がＤＦＲ２の表面より低く加工されることはない。また、研磨スラリー６も酸系のものを使用しているので、ＤＦＲ２に対して影響を及ぼすことはない。

以上添付図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内において種々の形態、変形、修正等が可能である。

以上説明したように、本発明によれば、レジストの厚さより高く配線材料を析出させた部分を加工するに際して、樹脂製の研磨パッドを用いて、酸系スラリーでレジストの表面より突出した前記配線材料の部分を、レジストの厚さと同じ高さになるまで研磨している。従って、電解めっき後の配線材料の析出高さにバラツキがあっても、所定の均一な厚さを有するレジストを基準として、レジストの表面より突出した配線材料の部分を、樹脂製の研磨パッドを用いて、酸系スラリーで、レジストの厚さと同じ高さになるまで研磨するので、配線材料の厚い部分が優先的に研磨され、レジストの厚さを基準として均一な配線厚さを達成することができる。

また、樹脂製の研磨パッドを用い且つ酸系スラリーを用いて化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うので、レジスト自体を加工することなく且つレジストを損傷することなく、配線材料のレジストの表面から突出した部分のみを加工することができる。

電解めっきにより配線材料を析出させた状態を示す。 従来技術によりＤＦＲから突出した配線材料を研磨する状態を示す。 従来技術により配線材料の高さのバラツキを示す。 本発明による電解めっき後の配線材料の析出状態を示す。 本発明によりＤＦＲから突出した配線材料を研磨する状態を示す。 本発明において研磨パッドが傾斜した場合を示す。

符号の説明

１ 絶縁樹脂基材
２ レジスト（ＤＦＲ）
３ 溝パターン
４ 配線材料（銅）
５ 研磨パッド
６ 研磨スラリー
８ 電解めっき用給電層

Claims (6)

1. 絶縁樹脂の表面にめっき用給電層を形成し、該めっき用給電層上にレジストを所定の均一な厚さに積層する工程と、
   該レジストの配線形成に必要な部分を除去し、該除去部分に前記めっき用給電層を露出させる工程と、
   前記めっき用給電層を利用して電解めっきを施すことにより、少なくとも前記レジストの厚さより高く配線材料を析出させる工程と、
   樹脂製の研磨パッドを用いて、酸系スラリーで前記レジストの表面より突出した前記配線材料の部分を、前記レジストの厚さと同じ高さになるまで研磨する工程と、
   前記レジスト及び前記めっき用給電層を除去する工程と、からなることを特徴とする配線基板の配線形成方法。
2. 前記レジストとしてドライフィルムレジストを用いることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の配線形成方法。
3. 前記レジストは最終の配線厚さに前記めっき給電層の厚さを減じた厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の配線形成方法。
4. 樹脂製の前記研磨パッドはポリウレタンを含浸させたポリエステル不織布繊維又はポリウレタン樹脂発泡体であることを特徴とする請求項１に記載の配線形成方法。
5. 前記酸系スラリーは、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸などの有機酸を主成分とし、砥粒としてＳｉＯ_２粉末又はアルミナ粉末が調合されたものであることを特徴とする請求項１に記載の配線形成方法。
6. 前記レジスト及び前記めっき用給電層を除去する工程は、前記レジストを剥離除去した後、前記めっき用給電層をエッチングにより除去することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の配線形成方法。

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