JP2008016643A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴吐出法により導通ポストの周辺部に絶縁材料を配置する場合における導通不良の発生を防止し、歩留まりを向上できる、多層配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】基体１０Ａ上に下層配線層１１を形成し、下層配線層１１上に導通ポスト２０を形成する。そして、導通ポスト２０の周辺部における濡れ性を、導通ポスト２０の濡れ性に対して相対的に大きくする濡れ性変更処理工程をおこなう。その後、液滴吐出法を用いて導通ポスト２０の周辺部に絶縁性機能液を塗布する。絶縁性機能液を硬化させ、層間絶縁膜１４を形成し、層間絶縁膜１４上に導通ポスト２０に導通する上層配線層１８を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層配線基板の製造方法に関する。

多層配線基板としては、層間絶縁膜を介して設けられた上層配線と下層配線との間を、導通ポストにより導通するものが知られている。この多層配線基板の製造方法としては、例えば液滴吐出法を用いることで下層配線上に形成した導通ポストの周辺部に層間絶縁膜を形成している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３０９３６９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された製造方法では、例えば絶縁材料の吐出量が多くなってしまうと、絶縁材料によって導電ポストの上面が覆われてしまい、下層配線と上層配線との間で導通不良が発生し、歩留まりが低下するといった問題があった。このような問題を解消するためには、層間絶縁膜を構成するための絶縁材料の吐出量を厳密に制御する必要があるが、現状ではこのような厳密な制御は困難であり、したがってより有効な改善策が求められている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、液滴吐出法により導通ポストの周辺部に絶縁材料を配置する場合における導通不良の発生を防止し、歩留まりを向上できる、多層配線基板の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の多層配線基板の製造方法は、複数の配線層と、該配線層間に設けられた層間絶縁膜と、前記配線層間を導通させる導通ポストと、を有してなる多層配線基板の製造方法において、基体上に下層配線層を形成する工程と、前記下層配線層上に該下層配線層に導通する導通ポストを形成する工程と、前記導通ポストの周辺部における濡れ性を、前記導通ポストの濡れ性に対して相対的に大きくする濡れ性変更処理工程と、該濡れ性変更処理工程の後、液滴吐出法を用いて前記導通ポストの周辺部に絶縁性機能液を塗布する工程と、該絶縁性機能液を硬化させ、前記層間絶縁膜を形成する工程と、該層間絶縁膜上に、前記導通ポストに導通する上層配線層を形成する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の多層配線基板の製造方法によれば、濡れ性変更処理工程によって、導通ポストの周辺部における濡れ性を、前記導通ポストの濡れ性に対して相対的に大きくしたので、絶縁性機能液を塗布した際、導通ポストの周辺部に塗布された絶縁性機能液が濡れ性の高い導通ポストの周辺部に良好に濡れ拡がり、これにより前記絶縁性機能液に前記導通ポストが覆われてしまうことが防止され、層間絶縁膜が導通ポストを露出させた状態に形成される。したがって、このような導通ポストを介して上層配線と下層配線とを接続することで、多層配線間での導通不良の発生が防止され、これにより歩留まりを向上できる。

上記多層配線基板の製造方法においては、前記下層配線層、前記導通ポスト、及び前記上層配線層の少なくとも一つを液滴吐出法を用いて形成するのが好ましい。

このようにすれば、液滴吐出法を用いた工程により多層配線基板を形成できるので、フォトリリソグラフィ、エッチング工程等が不要となって、多層配線基板の製造工程を簡便にでき、これにより製造期間の短縮及び製造コストの低減を図ることができる。

上記多層配線基板の製造方法においては、前記導通ポストを液滴吐出法を用いて形成する場合に、前記下層配線層上に導通ポストを形成する前処理として、前記下層配線層に対して撥液処理を行うのが好ましい。

このようにすれば、撥液処理を施した下層配線層上に導電ポストを形成しているので、液滴吐出法を用いて導電ポストを形成する場合に、導電ポストの形成材料が配線層上で濡れ拡がってしまうのが防止され、十分な高さの導通ポストを形成することができる。

上記多層配線基板の製造方法においては前記濡れ性変更処理工程として、光照射を行うのが好ましい。

このようにすれば、光照射によって前記層間絶縁膜の濡れ性を容易に向上できるので、例えば前記導通ポストの周辺部が前記層間絶縁膜を主体として構成される場合に、上記濡れ性変更処理を良好に行うことができる。

以下、本発明に係る多層配線基板の製造方法について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る製造方法によって得られた多層配線基板１００を示す図である。

図１に示すように、多層配線基板１００には、ガラエポ基板１０上に層間絶縁膜１４，１５を介して複数の配線層１１，１６，１８が設けられ、該各配線層１１，１６，１８間は導通ポスト２０、２１により導通されている。

前記ガラエポ基板１０は、ガラス繊維を織った薄い生地を、エポキシ（樹脂）で貼り合わせて重ねた基板本体１０Ａを主体として構成されたものである。この基板本体１０Ａには、スルーホールＨが形成され、該スルーホールＨ内に銅配線１１が引き回されることで基板の両面側での導通が可能となっている。また、基板本体１０Ａの裏面には、前記銅配線１１に接続された、ボールパッドからなる端子部１２が設けられていて、該端子部１２を露出させるように絶縁膜１３が設けられている。

ガラエポ基板１０上にはポリイミドからなる第１層間絶縁膜１４が設けられ、該第１層間絶縁膜１４上には後述するように液滴吐出法（インクジェット法）により形成された銀配線（配線層）１８が形成されている。また、銀配線１８と前記基板本体１０Ａの上面に引き回されている銅配線（配線層）１１との間が、銀（Ａｇ）からなる第１導通ポスト（導通ポスト）２０により導通されている。

そして、前記第１層間絶縁膜１４上にはポリイミドからなる第２層間絶縁膜１５が設けられ、該第２層間絶縁膜１５上には銀パッド（配線層）１６が設けられている。また、前記銀パッド１６と前記銀配線１８との間は、第２導通ポスト（導通ポスト）２１により導通されたものとなっている。なお、前記銀パッド１６の表面にはＮｉ／Ａｕメッキ層１７が形成されている。

前記第１層間絶縁膜１４及び前記第２層間絶縁膜１５は、後述する製造方法により形成されたもので、前記第１及び第２導通ポスト２０，２１の上面は前記第１及び第２絶縁層１４，１５から露出した状態に形成されたものとなっている。よって、導通ポスト２０，２１と各配線層１１，１６，１８とは確実に接触しているので、これら接続部における導通不良が防止されている。

続いて、上記多層配線基板１００の製造方法について説明する。なお、本実施形態では、ガラエポ基板１０上に形成された前記第１層間絶縁膜１４までを基体として、該第１層間絶縁膜１４上に銀配線（下層配線）１８を形成し、第２導通ポスト（導通ポスト）２１、及び銀パッド（上層配線）１６を形成する場合について説明する。

上記銀配線１８、第２導通ポスト２１、及び銀パッド１６は、インクジェット法（液滴吐出法）を用いて吐出された導電性インクを焼成して形成される。

ここで、インクジェット法により吐出される導電性インクについて説明する。本実施形態では、例えば直径１０ｎｍ程度の銀微粒子が有機溶剤に分散した銀微粒子分散液の分散媒をテトラデカンで置換してこれを希釈し、濃度が６０ｗｔ％、粘度が８ｍＰａ・ｓ、表面張力が０．０２２Ｎ/ｍとなるように調整したものが導電性インクとして用いられる。

ここで、インクジェット法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式等が挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御して吐出ノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に３０ｋｇ／ｃｍ^２程度の超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進して吐出ノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散して吐出ノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出して吐出ノズルから吐出させるものである。

また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル（泡）を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、吐出ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に適量の材料を的確に配置できるという利点を有する。本実施形態では、特にピエゾ素子を用いた方式が好適に用いられる。

本製造方法では、まず、上記導電性インクを第１層間絶縁膜（基体）１４上に吐出し、導電性インクの溶剤を１２０℃で１時間程度乾燥させることで焼成し、銀配線１８を形成する。なお、この銀配線１８は、図１に示したように第１導電ポスト２０を介してガラエポ基板１０に導通されている。

その後、インクジェット法により銀配線１８上に導電性インクを吐出し、前記銀配線１８と同様の条件にて焼成処理を行い、図２に示すように第２導通ポスト２１を形成する。なお、図２中においては、前記第１層間絶縁膜１４より下層であるガラエポ基板１０、及び第１導電ポスト２０の図示を省略している。

このようにして第２導通ポスト２１を形成した後、該第２導通ポスト２０の周辺領域（周辺部）における濡れ性を、第２導通ポスト２１の濡れ性に対して相対的に大きくする濡れ性変更処理を行う。ここで、上記濡れ性とは、後述する第２層間絶縁膜１５を形成するためのインクに対する濡れ性を示すものである。本実施形態では、ポリイミドを溶剤（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に希釈して、例えば粘度が２０［ｍＰａ・ｓ］となるように調整したものがインクとして用いられる。

ここで、第２導通ポスト２１の周辺領域について説明する。

図３は、銀配線１８上に形成された第２導通ポスト２１の平面図であり、同図中Ａで示される領域が第２導通ポスト２１の周辺領域Ａである。図３に示すように、周辺領域Ａには、銀配線１８及び第１層間絶縁膜１４の一部が含まれている。

第２導通ポスト２１の周辺領域Ａにおける濡れ性とは、図中Ａで示される領域内における、前記インクに対する銀配線１８の濡れ性と、前記インクに対する第１層間絶縁膜１４の濡れ性との平均によって規定される。

前記第１層間絶縁膜１４は、初期状態において前記インクに対し撥液性となり、第２導通ポスト２１の方が前記第１層間絶縁膜１４を含む周辺領域Ａに比べて濡れ性が高くなっている。

そのため、吐出されたインクは、濡れ性の高い第２導通ポスト２１上にも濡れ拡がり、第２導通ポスト２１の上部を覆ってしまう。このインクを硬化して形成される第２層間絶縁膜１５は、第２導通ポスト２１における上部の少なくとも一部を覆ってしまう。よって、第２導通ポスト２１上に形成された銀パッド１６は、第２導通ポスト２１との間で導通不良等の不具合が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、前記したように導通ポスト２０の前記周辺領域Ａにおける濡れ性を該導通ポスト２０の濡れ性に対して小さくする濡れ性変更処理を行った後、インクを塗布している。

本実施形態では、上記濡れ性変更処理として、エキシマＵＶを照射することで行う。図４のグラフは、エキシマＵＶ照射により、第２導通ポスト２１及び第１層間絶縁膜１４に対するインクの静的接触角の変化を示している。

図４に示すようにエキシマＵＶが照射され続けると、次第に第１層間絶縁膜１４の静的接触角が低下する。よって、インクに対する濡れ性が高くなって、前記インクが濡れ拡がりやすくなる。一方、エキシマＵＶが照射され続けても、第２導通ポスト２１の静的接触角は変化することがなく、インクに対しての濡れ性も変化することがない。なお、前記第２導通ポスト２１と同様の材料である銀から構成された銀配線１８の濡れ性も変化することがない。

初期状態においては、インクに対する濡れ性が、第１層間絶縁膜１４よりも第２導通ポスト２１の方が高くなっているが、図４に示すように所定時間を越えてエキシマＵＶ照射を行うことで、前記第１層間絶縁膜１４における濡れ性の方が高くなる。よって、第１層間絶縁膜１４及び銀配線１８の濡れ性の平均値で規定される第２導通ポスト２１の周辺領域Ａの濡れ性は、相対的に前記第２導通ポスト２１の濡れ性に対して高くなる。

なお、上記濡れ性変更処理としては、前記第２導通ポスト２０の周辺領域Ａがインク２２に対して相対的に親液性を示すのであれば、例えば第２導通ポスト２１にのみ撥液処理を施すようにしてもよい。

図５は、上記インク２２の濡れ拡がり状態を示す概略図で、説明を簡単にするため、銀配線１８の図示を省略している。

上記の濡れ性変更処理を行った後、前記第２導通ポスト２１の周辺領域Ａにインク２２を配置する。このとき、上述したように第２導通ポスト２１の周辺領域Ａの濡れ性が、第２導通ポスト２１の濡れ性に対して相対的に高くなっているので、図５に示すように前記インク２２は、第２導通ポスト２１を覆うことなく周辺領域Ａに良好に濡れ拡がる。

このとき、インク２２の濡れ拡がりを考慮し、前記第２導通ポスト２１から数滴分だけ離れた位置にインク２２を吐出するようにしてもよい。これにより、第２導通ポスト２１に付着するインク２２の量を低減することができ、第２導通ポスト２１をインク２２からより確実に露出させることができる。

また、図３に示したように、周辺領域Ａにおける外側の領域は、濡れ性の高い第１層間絶縁膜１４を主体として構成されているので、該外側の領域における銀配線１８上にもインク２２が良好に濡れ拡がる。続いて、例えば波長３６５ｎｍのＵＶを６０秒程度照射することで、インク２２を硬化する。これにより、第２層間絶縁膜１５は、第２導通ポスト２１を露出させた状態に形成される。

続いて、前記第２導通ポスト２１を構成する導電性インクを、インクジェット法により前記第２導通ポスト２１上に吐出し、導電性インクを焼成することで銀パッド１６を形成する。さらに、銀パッド１６の表面に従来公知の方法によりＮｉ／Ａｕメッキ１７を形成する。第２導通ポスト２１が上述したように第２層間絶縁膜１５から露出しているので、図６に示すように第２導通ポスト２１と銀パッド１６とは確実に接触することで良好に導通されたものとなる。

なお、上記周辺領域Ａにおける濡れ性の状態によっては、図６中２点鎖線で示すように、第２導通ポスト２１に第２層間絶縁膜１５が接触しない状態に形成することもできる。この場合、第２層間絶縁膜１５と第２導通ポスト２１との間に生じる隙間が大きくなるものの、前記銀パッド１６を構成する導電性インクが、前記隙間に入り込むことで銀パッド１６と第２導通ポスト２１との接触面積が増大し、これにより導通信頼性を向上させることができる。

本実施形態に係る多層配線基板の製造方法によれば、上述した濡れ性変更処理を行っているので、インクジェット法により前記インク２２を吐出した際に、インク２２が濡れ性の高い周辺領域Ａに濡れ拡がることから、前記第２導通ポスト２１が覆われてしまうのを防止できる。よって、インク２２を硬化させた第２層間絶縁膜１５は、少なくとも第２導通ポスト２１の上面を露出させる。したがって、このような第２導通ポスト２１を介して、上層配線としての銀パッド１６と下層配線としての銀配線１８とを接続できるので、多層配線間での導通不良の発生が防止され、これにより歩留まりを向上できる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、前記第１層間絶縁膜１４よりも上層を形成する場合について説明したが、本発明は、図１に示した、ガラエポ基板１０の銅配線１１と、該銅配線１１上に第１層間絶縁膜１４を介して設けられた銀配線１８との間を導通する第１導通ポスト２０を形成する場合についても適用することができる。

以下、第１導通ポスト２０の周辺領域を覆う第１層間絶縁膜１４を形成する場合について説明する。なお、基板本体（基材）１０Ａに下層配線としての銅配線１８が形成されるガラエポ基板１０の製造工程については説明を省略する。

前記銅配線１１の表面には、予め層間絶縁膜との密着性を高めるため凹凸部が形成されている。本実施形態では、前記銅配線１１上に第１導通ポスト２０を形成するに際し、エキシマＵＶ照射によってガラエポ基板１０を洗浄し、表面に付着した汚れを除去する。このとき、エキシマＵＶ照射工程によって前記銅配線１１上に親液性が付与されてしまう。

この状態にて、親液性を示す銅配線１１上に上記実施形態と同様に、インクジェット法を用いて第１導通ポスト２０を形成すると、第１導通ポスト２０を構成するための導電性インクが濡れ拡がってしまい、第１導通ポスト２０の高さを十分に稼ぐことができない。

そこで、前記銅配線１１上に撥液処理を施す。本実施形態では、前記銅配線１１に撥液性を付与する方法として、有機分子などからなる自己組織化膜（自己組織化単分子膜：ＳＡＭ（Self Assembled Monolayer)）を形成する方法を採用した。

ここで、上記自己組織化膜とは、銅配線１１の表層原子と反応可能な結合性官能基とそれ以外の直鎖分子とからなり、直鎖分子の相互作用により極めて高い配向性を有する化合物を配向させて形成された膜である。この自己組織化膜は単分子を配向させて形成されているので、膜厚が極めて薄く、しかも、分子レベルで均一な膜となる。すなわち、膜の表面に同じ分子が位置することにより、膜の表面に均一でしかも優れた撥液性を付与することができる。

自己組織化膜を形成する以外に、撥液性を付与する手段として、常圧又は真圧中でプラズマ照射を行ってもよい。例えば、４フッ化メタン、パーフルオロヘキサン、パーフルオロデカン等のフルオロカーボン系ガスを処理ガスとして用いることができる。

上記撥液処理を行った後、インクジェット法により前記銅配線１１上に第１導通ポスト２０を構成するための導電性インクを吐出し、焼成処理を行うことで、図７に示す第１導通ポスト２０を形成する。このとき、上記撥液処理によって導電性インクの濡れ拡がりが防止されるので、第１導通ポスト２０を十分な高さに形成することができる。

続いて、第１層間絶縁膜１４を構成するためのインクを液滴吐出装置により吐出する。このインクとしては、上記第２層間絶縁膜１５を構成するために用いたインク２２と同様のものが用いることができる。

このインク２２を吐出するに際し、上記実施形態と同様に、第１導通ポスト２０の周辺領域における濡れ性を該導通ポスト２０の濡れ性に対して小さくする濡れ性変更処理を行う。ここで、第１導通ポスト２０の周辺領域とは、図８中矢印Ｂに示される領域であって、銅配線１１及びガラエポ基板１０を構成する基板本体１０Ａを含むものである。よって、第１導通ポスト２０の周辺領域における濡れ性は、銅配線１１の濡れ性と基板本体１０Ａの濡れ性との平均の値から規定される。そして、濡れ性変更処理を行うことで、第１導通ポスト２０の周辺領域Ｂの濡れ性を第１導通ポスト２０の濡れ性に対して相対的に高い状態にする。なお、濡れ性変更処理としては、第１導通ポスト２０の周辺領域Ｂにおける濡れ性を相対的に高めることができる方法であれば、従来公知の方法である親液処理や撥液処理等、種々の方法を採用できる。

上記の濡れ性変更処理を行った後、液滴吐出法を用いて、前記第１導通ポスト２０の周辺領域Ｂにインク２２を配置する。このとき、上述したように第１導通ポスト２０の周辺領域Ｂの濡れ性が、第１導通ポスト２０の濡れ性に対して高くなっているので、前記インク２２は前記第１導通ポスト２０よりも周辺領域Ｂに濡れ拡がり、第１導通ポスト２０を露出させる。

そして、例えば波長３６５ｎｍのＵＶを、前記インク２２に６０秒程度照射することで硬化させる。これにより、図９に示すように第１導通ポスト２０を露出させた状態に第１層間絶縁膜１４をガラエポ基板１０上に形成できる。続いて、上記実施形態と同様に、インクジェット法により、銀インクを前記第１導通ポスト２０上に吐出し、焼成することで銀配線１８を形成する。このとき、第１導通ポスト２０が上述したように第１層間絶縁膜１４から露出しているので、図９に示したように第１導通ポスト２０と銀配線１８とは確実に接触し良好に導通されたものとなる。

このように濡れ性変更処理を行うことで、インクジェット法によって第１導通ポスト２１の周辺部にインク２２を吐出した際に、インク２２は濡れ性の高い周辺部に濡れ拡がることから、前記第１導通ポスト２０が覆われてしまうのを防止できる。よって、このインク２２を硬化させた第１層間絶縁膜１４は、少なくとも第２導通ポスト２１の上面を露出させた状態に形成できる。したがって、このような第２導通ポスト２１を備えることで多層配線間での導通不良の発生を防止でき、歩留まりを向上できる。

一実施形態に係る製造方法から得た多層配線基板を示す概略図である。 第２導電ポストを形成する工程を示す図である。 銀配線上に形成された第２導通ポストの周辺領域を示す平面図である。 エキシマＵＶ照射時間と静的接触角の変化との関係を示す図である。 第２導通ポストの周辺にインクを配置する工程を示す図である。 第２層間絶縁膜上に銀パッドを形成する工程を示す図である。 多層配線基板の製造方法の他の実施形態を説明する図である。 銅配線上に形成された第１導通ポストの周辺領域を示す平面図である。 第１層間絶縁膜上に銀配線を形成した状態を示す図である。

符号の説明

１０…ガラエポ基板（基体）、１１…銅配線（配線層）、１４…第１層間絶縁膜（層間絶縁膜）、１５…第２層間絶縁膜（層間絶縁膜）、１６…銀パッド（配線層）、１８…銀配線（配線層）、２０…第１導通ポスト、２１…第２導通ポスト、１００…多層配線基板

Claims (4)

1. 複数の配線層と、該配線層間に設けられた層間絶縁膜と、前記配線層間を導通させる導通ポストと、を有してなる多層配線基板の製造方法において、
   基体上に下層配線層を形成する工程と、
   前記下層配線層上に該下層配線層に導通する導通ポストを形成する工程と、
   前記導通ポストの周辺部における濡れ性を、前記導通ポストの濡れ性に対して相対的に大きくする濡れ性変更処理工程と、
   該濡れ性変更処理工程の後、液滴吐出法を用いて前記導通ポストの周辺部に絶縁性機能液を塗布する工程と、
   該絶縁性機能液を硬化させ、前記層間絶縁膜を形成する工程と、
   該層間絶縁膜上に、前記導通ポストに導通する上層配線層を形成する工程と、を備えることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 前記下層配線層、前記導通ポスト、及び前記上層配線層の少なくとも一つを液滴吐出法を用いて形成することを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
3. 前記導通ポストを液滴吐出法を用いて形成する場合に、前記下層配線層上に導通ポストを形成する前処理として、前記下層配線層に対して撥液処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の多層配線基板の製造方法。
4. 前記濡れ性変更処理工程として、光照射を行うことを特徴とする請求項請求項１〜３のいずれか一項に記載の多層配線基板の製造方法。
   

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