JP2008306012A - 基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位置合わせの基準となるビアの凹部または凸部に基板表面と垂直以外の方向の光を照射することによって、光学的に位置を認識することが可能にできる。
【解決手段】絶縁性基材２の表面から裏面に貫通して設けられたビア３内に導電体層６がめっきにより充填され、前記ビア部の導電体層６の少なくともフォトマスクの位置合わせマーカーと一致する領域が光学的に認識可能な凹部または凸部を成していることを特徴とする基板である。
【選択図】図３

Description

本発明は絶縁性基材の表面と裏面とを接続するためのビアをめっき充填し、このビアを基準にパターン形成した基板とその製造方法に関するもので、特に半導体素子、電子部品等を搭載するための基板およびその製造方法に関するものである。

従来、絶縁性基材と導電性層による配線パターンとが交互に積層され、各々必要に応じて配線パターンの導電性層とビアを例えばめっきによって接続した、いわゆるビルドアップによる基板の製造方法においては、ビアに対して正確にパターンの位置を合わせて形成する必要があり、そのために特殊なマーカーが採用されていた。配線パターンを構成する粗化面の形成された導電体層と層間の絶縁性基材とを交互に積層した基板において、この特殊なマーカーを採用した位置合わせの手段として、導電体層上に配設された絶縁性基材にマーカーとして凹部が形成され、凹部の導電体層の粗化面を剥離して露出することによって、導電体層表面の反射を高めて位置合わせを行う方法が提案されている。

すなわち、図５（ａ）（ｂ）に示すように、粗化面１４が形成された導電体層１５上に配設された層間の絶縁層１７に、レーザーにより凹部を形成し、その際、凹部の下部から露出した導電体層１５の粗化面１４をレーザーで除去することにより、金属表面の反射を向上させた位置決めマーカー１６を形成している。位置決めマーカー１６は反射式画像処理装置による処理を行うことで、他の部分と比べコントラストの差が大きくでき、正確にマーカーを認識するものであった。

なお、この発明の出願に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００１−２５１０５１号公報

絶縁性基材表面にめっき形成した場合には、表面全体が同一反射状態となってしまい、特許文献１のような方法においては絶縁層下の導電体層の反射は得られず、従ってコントラストも得られなくなり位置決めマーカーの認識が出来なくなる。また、絶縁性基材にビアを形成し、絶縁性基材表面およびビアを電気めっきにより充填してなるフィルドビア構造では、ビア部の凹凸は表面の平坦性が重要視されるため、１μｍ以下と可能な限り少なくしている。従って、ビアの位置が見分けにくくなり、認識できなかった。結果として、認識マーカーとして採用できず、フォトマスクと基板との位置合わせのための基準が基板にないため、位置合わせができなくなったり、位置合わせ精度が極端に悪くなっていた。

上記目的を達成するために、本発明は、絶縁性基材の表面から裏面に貫通して設けられたビア内に導電体層がめっきにより充填され、前記ビア部の導電体層の少なくともフォトマスクの位置合わせマーカーと一致する領域が、光学的に認識可能な凹部または凸部を成していることにより、ビアの位置を正確に認識し、このビアに対しフォトマスクの位置合わせマーカーを合わせることによってビアに正確に形成すべきパターンの位置を決めることが出来るものである。これは位置合わせの基準とすべきビアを決めておき、少なくとも位置合わせの基準となるビアが１〜１５μｍの高さの凹部または凸部を形成し、この凹部または凸部に基板表面と垂直以外の光を照射することによって、凹部または凸部と平坦部とでこの垂直方向以外の光の反射方向が異なりコントラストが形成され、光学的に位置を認識することが可能にできる。

以上のように本発明は、ビアにめっきを充填したフィルドビア構造において、絶縁性基材に形成されたビアの位置を精度良く認識することを可能とするもので、絶縁性基材表面への導体パターン形成に際してフォトマスクの位置合わせを容易に且つ高精度で出来るものである。このことは導体パターンのビアとの合致部分における、いわゆるランド部分での位置合わせの余裕領域を小さくすることができ、配線の高密度化を実現するものでもある。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態１における基板の製造方法の断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように絶縁性基板１として、ガラス等の絶縁性繊維として例えばガラス繊維を縦糸と横糸として布状に織ったいわゆるガラスクロス(ガラス織布)に、樹脂としてエポキシ樹脂を含浸させ、さらにガラスクロスの両面に、例えば厚さ５〜２０μｍ程度のエポキシ層を形成したガラスエポキシ基板であり、少なくとも表面にはランドなどの導体パターン４が形成されている。なお、この絶縁性基板１は回路形成された通常の回路基板や、全層ＩＶＨ構造の例えばＡＬＩＶＨ基板であっても構わない。また、絶縁性基板１は、水晶やリチュウムタンタレイトなどの圧電性基板、およびセラミックなどの無機材料による基板、エポキシやイミド系などの樹脂基板や、アラミド樹脂であってもよい。

さらに絶縁性基板１の表面に、ガラスエポキシなどの材料として、例えば味の素ファインテクノ（株）の厚さ１７μｍのＡＢＦ系樹脂フィルムを真空ラミネートして絶縁性基材２を形成する。

次に、絶縁性基材２に、炭酸ガスやＹＡＧなどのレーザーによって、例えば１００μｍΦのビア３を、絶縁性基材２を貫通するように形成し、絶縁性基板１の表面の導体パターン４の所望ランドを露出する。ここで、ビア３は絶縁性基板１の表面の導体パターン４の所望ランドに対して位置合わせを行って所定位置に形成する。この位置合わせは、絶縁性基材２を通して光学的に絶縁性基板１の表面の導体パターン４の所望ランドが認識できるため、正確に位置合わせが可能である。

次に、図１(ｂ)に示すように、ビア３の側壁および絶縁性材料２の表面の露出部分に無電解めっきによる導電体層５を例えば厚さ０．５μｍ程度形成し、表面を電気めっきが可能な様に導体化する。ここで、多層配線の場合、層間の絶縁性基材厚さがビア３の接続部と同様に薄くなるため、レーザーによるビア形成を容易にできる。なお、ビア３は、セラミックや水晶などの無機材料であればサンドブラストや高圧水などによって形成してもよい。

また、この導電体層５の厚さは、後の工程での電気めっきの通電が均一に出来れば特に拘ることはないが、密着強度を確保するためには１μｍ以下が望ましい。尚、この無電解めっきによる導電体層５は、無電解めっきの他にスパッターや真空蒸着などで形成しても構わない。尚、絶縁性基板１が水晶などの圧電性基板による表面弾性波素子やセンサー素子などで、導体パターン４が表面弾性波素子やセンサー素子などの電極であっても、以下説明する同様の工程で絶縁性基材を絶縁層として、ビアに正確に表面のパターンを位置合わせしてパターン形成することによって、素子の電極と表面と接続するパッケージにも用いることができる。

次に、図１（ｃ）に示す如く、無電解めっきによる導電体層５の表面に、電気めっきによる導電体層６を形成する。この電気めっきには硫酸銅および硫酸に、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）と塩素イオンとの組み合わせによる抑制剤とチオールまたはジスフィルドなどの官能基を持つ促進剤との添加剤を添加することで、ビア３内のめっき速度を向上しためっき液が用いられる。

ここで、電気めっきによる導電体層６は後の工程で少なくともフォトマスクとの位置合わせの基準マーカーとするビア部分に１〜１５μｍ、望ましくは３〜１０μｍ程度の凹部または凸部が形成される厚さとし、ビア３の部分を平坦にしない程度とする。このように凹部を形成するためには、たとえば基板の表面部分の厚さが約１３μｍになるように、１Ａ／ｄｍ²、５５分間行う。これによってビア３には表面より早くめっき形成されるため、ほぼビアが埋まった状態すなわちフィリングされるが、平坦とはならず高さが５μｍ程度の凹部７が形成される。

このビアの凹凸はこの電気めっきの電流密度と時間を調節することによって可能で、時間を長くすることによってビア部を凸にすることもできる。また添加剤やパルスによる電気めっきとすることで、ビアの凹部７の形状を円弧状や逆台形に近い形にも形成できる。

しかる後に感光性樹脂であるドライフィルムレジストをラミネートする。本発明におけるドライフィルムレジストは厚さが１０μｍ〜１７μｍのもの、好ましくは微細パターンが形成できる１５μｍのものが用いられ、これによってビア３の表面に形成された凹部７はカバーされる。なお、形成された凹部または凸部が１μｍ未満では凹部７の認識が困難となり、１５μｍを超えるとテンティング性が悪く、ドライフィルムレジストが破れてしまうことが経験的に見出されている。

なお、凹部または凸部が１５μｍを超えると平坦性が保てなくなる。特に位置合わせの基準となるビアの凸部が１５μｍを超えると、基板とフォトマスクが密着露光の場合にはフォトマスクを傷つけたり、基板とフォトマスクとの間に隙間を生じて露光パターンがぼやけることもある。また凹部が１５μｍを超えると、フォトレジストであるドライフィルムレジストに凹部に対するテンティング性が要求され、厚いドライフィルムレジストを採用しなければならなくなり、解像度が悪くなることもある。

しかる後、絶縁性基板１上にフォトマスクを載置し、フォトマスクを通して絶縁性基板１の表面を認識しながら、絶縁性基板１もしくフォトマスクを動かして双方の位置合わせを行う。このとき、図２（ａ）に示す如く、基板表面に垂直な光８は平面である基板表面から反射光として返ってくるが、垂直でない斜め方向からの光９は基板表面に入射した入射角と同じ角度で別の方向に反射してしまうので、基板表面は平坦であれば明暗差がなく均一に明るく見える。

しかし、図２（ｂ）に示す凹部７の拡大断面図のごとく、ビアの凹部７では基板表面に垂直な光も凹面に従ってそれぞれ別な方向に反射し、垂直でない成分の光の一部は返ってくることによって若干明るく見える部分がある。この垂直でない光が拡散光の様に種々の角度を持った光であれば、ビア凹部７は図２(ｃ)に示す如く、平面部と異なって凹面に沿ってかすかに明るく見えるため立体的に認識できる。このことは、位置合わせの基準マーカーとしてビア部分が平面と同様にめっきした同一材質であっても、確実に光学的な位置合わせが容易に可能となる。

従って、図３（ａ）に示すように、フォトマスク１０を用いて露光する際に、フォトマスク１０の透明部１１を通して、基板のビア３の凹部７を認識することができる。ここでフォトマスク１０の透明部１１は、位置合わせの基準となるビア３とほぼ同じ面積である。

また、この基板のビア３の凹部７は、ビア３の中心にほぼ同心円状で、ビア３と同等かより小さい凹面状の円が形成されるため、フォトマスク１０の透明部１１はビア３と同程度の大きさでも充分に認識でき、図３(ｂ)に示す如く、フォトマスク１０の透明部１１を通してビア３の凹部７の反射光による円を認識して、フォトマスク１０の透明部１１の周縁部とビア３の凹部７によって認識される円状の周縁部との距離を均等にすることによって、位置を高精度に合わせることができる。ビア凹部７とフォトマスク１０の透明部との間隔を同程度にフォトマスク１０または基板を移動させて位置を調節することで、高精度に位置合わせができる。さらに、この位置合わせマーカーを絶縁性基板の複数箇所例えば４隅に設置し、これらに位置合わせに際してそれぞれのズレ量を基板中心から均等になるようにすることで、基板内の合わせ精度を最も精度良く均一にできる。

また、電気めっきの条件、例えばパルス電界や逆電界すなわちＰＲ電界によるめっきによっては、図４（ａ）に示す如く、ビア３の凹部１２のような断面逆台形で凹部底をほぼ平坦に形成することができる。この場合基板に垂直な光と散乱光の混合された光によって、その反射光は図４（ｂ）に示す如く、ビア３の底部周辺の傾斜部での反射が底部と異なるため、周辺の傾斜部がリング１３状に見える。このリング１３状の円台形の傾斜部を形成しているため、底部とのコントラストがはっきりしており認識が容易である。このリング１３状の円の内周もしくは外周でフォトマスクの位置合わせを行う。

図４（ｃ）はフォトマスクの位置合わせマーカーの透明部１１とリング１３の外周とを位置合わせを行ったものを示す。このリング１３状の外周円の認識が容易であるため、フォトマスクの位置合わせマーカーの透明部１１との位置合わせは短時間で高精度な位置合わせが可能である。この場合も図３と同様に、この位置合わせマーカーを絶縁性基板の複数箇所例えば４隅に設置し、これらに位置合わせに際してそれぞれのズレ量を基板中心から均等になるようにすることで、基板内の合わせ精度を最も精度良く均一にできる。

ここで、高精度に位置合わせができるということは、位置合わせの余裕度が小さくできるものであり、ビア孔に位置合わせしてパターン形成して作成するビア３を覆って、形成するランドを小さくすることができるので、基板の回路パターンの面積を小さくできるものである。また、ランドを小さくできるということは、ランドとランドの間隔を大きくすることもできるため、この間隔に配線を通すことも可能となり、パターン配線の自由度を大きくできるものでもある。

位置合わせの後には、露光現像によってドライフィルムレジストのパターン形成を行い、このドライフィルムレジストをフォトマスクとして塩化第２鉄溶液などで銅をエッチングして銅のパターンの形成を行う。これによって絶縁性基板１にめっきによってほぼ充填されたビア３に対して、高精度に位置合わせされた配線パターンを形成することが容易に可能となる。

なお、本実施の形態において、凹部を形成した形態について説明したが、凸部を形成した場合も同様の効果が得られる。

本発明は、絶縁性基材に形成された位置合わせのマーカーとすべくビアの電気めっきによる充填において、表面が平坦でなく凹もしくは凸形状を形成し、しかも位置合わせにおいて、その認識のための照明光を直射光と散乱光を混合することによって、ビア位置の認識精度を向上し、ビアとパターンとの位置合わせ制度を容易に且つ高精度にすることができるものであって、パターンの合わせ余裕を小さくすることで、基板の配線収容度が向上した電子部品や半導体の実装などの多層回路基板を作製することができる。

本発明の実施の形態における基板およびその製造方法を示す断面図 本発明の実施の形態における基板およびその製造方法を示す図 本発明の実施の形態における基板およびその製造方法を示す図 本発明の実施の形態における基板およびその製造方法を示す図 従来の基板およびその製造方法を示す図

符号の説明

１ 絶縁性基板
２ 絶縁性基材
３ ビア
４ 導体パターン
５ 無電解めっきによる導電体層
６ 電気めっきによる導電体層
７、１２ ビアの凹部
８，９ 位置合わせのための光
１０ フォトマスク
１１ フォトマスクの透明部
１３ リング

Claims (8)

1. 絶縁性基材の表面から裏面に貫通して設けられたビア内に導電体層がめっきにより充填され、前記ビア部の導電体層の少なくともフォトマスクの位置合わせマーカーと一致する領域が、光学的に認識可能な凹部または凸部を成していることを特徴とする基板。
2. 前記ビア部の導電体層の凹部または凸部の高さが１〜１５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の基板。
3. フォトマスクの位置合わせマーカーを複数箇所設置し、各マーカーに対応する領域にビア部の凹部または凸部が複数箇所に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の基板。
4. 絶縁性基材の表面から裏面に貫通して設けられたビア内に導電体層をめっきにより充填し、ビア部の凹部または凸部を形成する工程と、該ビア部の凹部または凸部に対してフォトマスクの位置合わせマーカーとを位置合わせして露光する工程とを有することを特徴とする基板の製造方法。
5. フォトマスクの位置合わせマーカーを通してビア部の凹部または凸部を認識することを特徴とする請求項４に記載の基板の製造方法。
6. 複数箇所設けられたフォトマスクのマーカーと、複数箇所設けられた基板のビア部の凹部または凸部とを基板の中心振り分けで位置合わせすることを特徴とする請求項５に記載の基板の製造方法。
7. ビア部の凹部または凸部の認識が光学的手段であって、反射光によることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の基板の製造方法。
8. ビア部の凹部または凸部の認識が少なくとも基板に垂直方向以外の光を含んで照射した反射光によることを特徴とする請求項７に記載の基板の製造方法。

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