JP2009164491A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ビアホールを介して上下の導電層が相互接続された配線基板の製造方法において、導電層（配線層）を微細化できて信頼性の高いビア接続が得られる方法を提供する。
【解決手段】絶縁層２０の少なくとも一方の面に、金属箔３２上に保護金属層４０が設けられた構造を形成すると共に、保護金属層４０及び金属箔３２の貫通孔ＶＨに対応する箇所に開口部３２ａ，４０ａを設ける工程と、開口部３２ａ、４０ａを通して絶縁層２０をレーザで加工して貫通孔ＶＨを形成する工程と、金属箔３２の一部を選択的に除去して、金属箔３２の開口径を貫通孔ＶＨの開口径に対応させる工程と、保護金属層４０を金属箔３２に対して選択的に除去して金属箔３２を露出させる工程と、金属箔３２を含んで形成され、貫通孔ＶＨを介して電気的に接続される導電層４２を形成する工程とを含む。
【選択図】図１１

Description

本発明は配線基板の製造方法に係り、さらに詳しくは、ビアを介して上下の導電層が相互接続された多層配線構造を有する配線基板の製造方法に関する。

従来、半導体チップなどが実装される多層配線構造を有する配線基板がある。そのような配線基板の第１の製造方法（ビルドアップ工法）としては、図１（ａ）に示すように、第１配線層２００を備えた基板１００の上に樹脂層３００を形成した後に、樹脂層３００をレーザで加工することにより、第１配線層２００に到達するビアホールＶＨを形成する。

その後に、図１（ｂ）に示すように、樹脂層３００の上及びビアホールＶＨの内面を粗面化処理した後に、無電解めっきによって銅からなるシード層２２０を形成する。シード層２２０は、樹脂層３００の粗化面に形成されることにより、アンカー効果によって密着性が確保される。

次いで、図１（ｃ）に示すように、第２配線層が配置される部分に開口部３５０ａが設けられためっきレジスト３５０を形成する。さらに、電解めっきによってビアホールＶＨ内からめっきレジスト３５０の開口部３５０ａに銅層パターン２４０を形成する。次いで、図１（ｄ）に示すように、めっきレジスト３５０を除去した後に、銅層パターン２４０をマスクにしてシード層２２０をエッチングすることにより、シード層２２０及び銅層パターン２４０から構成される第２配線層２６０を得る。

また、従来技術の配線基板の第２の製造方法（銅箔を使用する工法（ダイレクトレーザ加工法））としては、図２（ａ）に示すように、第１配線層２００を備えた基板１００の上に樹脂フィルムからなる樹脂層３００を介して銅箔４００の粗化面を熱圧着によって接着する。次いで、ビアホールが配置される部分の銅箔４００及び樹脂層３００をレーザでダイレクト加工することにより、銅箔４００に開口部４００ａを形成すると共に、樹脂層３００にビアホールＶＨを形成する。

このとき、図２（ｂ）に示すように、銅箔４００よりも樹脂層３００の方がレーザ加工されやすい特性を有することから、樹脂層３００に設けられるビアホールＶＨが金属箔４００の開口部４００ａから外側に食い込むように形成される。つまり、ビアホールＶＨは、その上部に銅箔４００の鍔部４００ｘがリング状に設けられたオーバーハング形状となる。さらに、銅箔４００の開口部４００ａの近傍上には、レーザによって昇華した銅が再付着して形成される銅ばり４００ｙが残る。

続いて、図２（ｃ）に示すように、セミアディティブ法で第２配線層を形成する際のシード層の被覆性を改善するために、銅箔４００をウェットエッチングによって厚みの途中までエッチングすることにより、銅箔４００の鍔部４００ｘ及び銅ばり４００ｙを除去して緩和させる。この処理は、シード層として利用される銅箔４００の厚みを薄くすることも兼ねている。その後に、第１の製造方法で説明したセミアディティブ法によって、ビアホールＶＨを介して第１配線層２００に接続される第２配線層（不図示）が形成される。

また、従来技術の配線基板の第３の製造方法（銅箔を使用する工法（コンフォーマルレーザ加工法／（小径マスク法））としては、図３（ａ）に示すように、第１配線層２００を備えた基板１００の上に樹脂フィルムからなる樹脂層３００を介して銅箔４００の粗化面を熱圧着によって接着する。その後に、フォトリソグラフィ及びウェットエッチングにより、銅箔４００に開口部４００ａを形成してコンフォーマルマスクＣＭとする。

次いで、図３（ｂ）に示すように、コンフォーマルマスクＣＭの開口部４００ａに対応しかつその径より小さい径の開口部５００ａを備えたメタルマスク５００を用意する。そして、メタルマスク５００の開口部５００ａがコンフォーマルマスクＣＭの開口部４００ａの内側に配置されるように位置合わせしてメタルマスク５００をコンフォーマルマスクＣＭの上に配置する。

続いて、メタルマスク５００の開口部５００ａより大きなビーム径のレーザを使用し、メタルマスク５００の開口部５００ａを通して樹脂層３００をレーザ加工する．これにより、図３（ｃ）に示すように、メタルマスク５００の開口部５００ａに対応する樹脂層３００にビアホールＶＨが形成される。その後に、第１の製造方法で説明したセミアディティブ法などによって、ビアホールＶＨを介して第１配線層２００に接続される第２配線層（不図示）が形成される。

また、従来技術の配線基板の第４の製造方法（銅箔を使用する工法（コンフォーマルレーザ加工法）／（ラージウィンドウ法））では、図４（ａ）に示すように、上記した第２の製造方法の図３（ａ）と同様に、銅箔４００に開口部４００ａを形成してコンフォーマルマスクＣＭとする。さらに、コンフォーマルマスクＣＭの開口部４００ａより小さい径のビーム径のレーザによって、コンフォーマルマスクＣＭの開口部４００ａより内側の樹脂層３００を選択的に加工することによりビアホールＶＨを形成する。その後に、第１の製造方法で説明したセミアディティブ法などによって、ビアホールＶＨを介して第１配線層２００に接続される第２配線層（不図示）が形成される。

さらに、従来技術の配線基板の第５の製造方法（樹脂付き銅箔を使用する方法）としては、図５（ａ）に示すように、樹脂塗布用のポット６００に対し、銅箔４００を移動させながら銅箔４００の粗化面の全体に液状樹脂３２０を塗布することにより樹脂付銅箔４２０を得る。この方法では、樹脂塗布用のポット６００の近傍に設けられたドクターブレード７００により均一な厚みの樹脂が銅箔４００の上に形成される。

さらに、図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）の樹脂付銅箔４２０を上下反転させ、第１配線層２００を備えた基板１００の上に樹脂付銅箔４２０の液状樹脂３２０の面を熱圧着することにより、基板１００の上に樹脂層３００及び銅箔４００を形成する。

続いて、図５（ｃ）に示すように、第２〜第４の配線基板の製造方法と同様な方法により、銅箔４００に開口部４００ａを形成すると共に、樹脂層３００にビアホールＶＨを形成する。その後に、第１の製造方法で説明したセミアディティブ法などによって、ビアホールＶＨを介して第１配線層２００に接続される第２配線層（不図示）が形成される。

上述した従来技術に関連する技術としては、特許文献１には、銅張積層板にレーザによってダイレクトにビア加工を行う方法において、レーザ加工時に発生する溶融飛散Ｃｕとオーバーハングを選択的に除去する技術について記載されている。

また、特許文献２には、配線基板の絶縁層の上に金属層が被覆された状態でレーザによってダイレクト加工してビアを形成する方法において、金属層としてキャリア金属箔に剥離層を介して金属箔が形成されたキャリア付金属箔を使用し、ダイレクト加工を行った後にキャリア金属箔を剥離することにより、開口部に形成されるばりの発生を抑えることが記載されている。

特許文献３には、ビルドアップ層に樹脂付銅箔を使用し、銅箔にビアホールの径より大きな開口部を形成し、その開口部内の樹脂にビアホール径に絞ったビーム径のレーザを照射することによりビアホール用孔を形成することが記載されている。

さらには、特許文献４には、外層銅箔に設けられた穴の径よりも小さな径の穴を有するメタルマスクを外層銅箔の上に配置し、そのメタルマスクの穴を通してレーザをエポキシフィルムに照射することにより、ブラインドスルーホールを形成することが記載されている。
特開２００７−１２９１４７号公報 特開２００４−２８９１０９号公報 特開２００１−２４３２９号公報 特開平１１−１７３４０号公報

前述した従来技術の第１の製造方法（図１（ａ）〜（ｄ））では、シード層２２０を薄く形成できることから配線層の微細化には有利であるものの、配線層のさらなる微細化が進むと、シード層２２０の密着性が比較的弱いためシード層２２０をエッチングする際に発生するアンダーカットＵ（図１（ｄ））影響によって、第２配線層２６０の密着性が問題になるおそれがある。さらには、ビアホールＶＨ内にボイドが発生することがある。

また、前述した従来技術の第２の製造方法（図２（ａ）〜（ｃ））では、銅箔４００の鍔部４００ｘや銅ばり４００ｙをウェットエッチングで除去する際に、銅箔４００に局所的にピット（微細な穴）４００ｚ（図２（ｃ））が発生することがある。

さらには、銅箔４００が厚みの途中までエッチングされるので、シード層として利用される残った銅箔４００の厚みがばらつきやすく、シード層をエッチングする際にエッチングシフトが大きくなる問題がある。また、鍔部４００ｘや銅ばり４００ｙを除去する際に、鍔部４００ｘが逆に引き下がり部Ａ（図２（ｃ））となってしまうこともあり、歩留り低下の要因になる。

また、前述した従来技術の第３の製造方法（図３（ａ）〜（ｃ））では、ビアホールの径よりも一回り小さな径のメタルマスク５００を必要とするので、特に微細なビアホールを形成する場合、コンフォーマルマスクＣＭの開口部４００ａにメタルマスク５００の開口部５００ａを制御よく位置合せすることは困難になる。

また、前述した従来技術の第４の製造方法（図４（ａ）及び（ｂ））では、メタルマスクを使用しないことから、レーザのビーム径に合わせてそれより大きな径の開口部４００ａを備えたコンフォーマルマスクＣＭを使用する必要があるので、ビアホールの微細化に容易に対応できない。

さらに、上述した従来技術の第５の製造方法（図５（ａ）〜（ｃ））では、第２〜第４の製造方法と同様な課題を有すると共に、液状樹脂から樹脂層を形成するので、層間絶縁層の材料が限定されてしまう問題もある。

本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、ビアホールを介して上下の導電層が相互接続された多層配線構造を有する配線基板の製造方法において、導電層（配線層）を微細化できて信頼性の高いビア接続が得られる方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は配線基板の製造方法に係り、絶縁層の両面に導電層が形成され、前記導電層同士が前記絶縁層を貫通して設けられた貫通孔を介して電気的に接続された配線基板の製造方法であって、前記絶縁層の少なくとも一方の面に、金属箔上に保護金属層が設けられた構造を形成すると共に、前記保護金属層及び前記金属箔の前記貫通孔に対応する箇所に開口部を設ける工程と、前記開口部を通して前記絶縁層をレーザで加工することにより前記絶縁層を貫通する前記貫通孔を形成する工程と、前記金属箔の一部を選択的に除去して、前記金属箔の開口径を前記貫通孔の開口径に対応させる工程と、前記保護金属層を前記金属箔に対して選択的に除去して前記金属箔を露出させる工程と、前記金属箔を含んで形成され、前記貫通孔を介して電気的に接続される前記導電層を形成する工程とを有することを特徴とする。

本発明の配線基板の製造方法では、絶縁層をレーザ加工して貫通孔（ビアホールなど）を形成する前に、絶縁層の上に、絶縁層を露出させる開口部が設けられた金属箔及び保護金属層が積層された構造を形成する。金属箔及び保護金属層の開口部はレーザを使用せずにエッチングなどに基づいて形成される。保護金属層は絶縁層をレーザ加工する際に金属箔をレーザから保護するために設けられ、ニッケルなどのレーザを反射しやすい特性の金属が使用される。

本発明の一つの好適な態様では、まず、絶縁層の上に、薄膜の金属箔の上にそれを補強するキャリア金属箔が剥離できる状態で積層されたキャリア付金属箔を接着した後に、キャリア金属箔を剥離して薄膜の金属箔を絶縁層の上に残す。次いで、貫通孔が配置される部分に対応する金属箔の上にレジストを形成し、めっき法によってレジストが形成されていない金属箔上に保護金属層を形成する。さらに、レジストを除去して保護金属層の開口部を得た後に、その開口部を通して金属箔をエッチングして開口部を形成する。

この工程では、樹脂フィルムや液状樹脂から形成される絶縁層に金属箔の粗化面を接着させて形成するので、後に金属箔を利用して形成される導電層（配線層）は絶縁層との高い密着性が得られる。さらなる高い密着性を得る場合は、金属箔を接着剤で絶縁層に接着することも可能である。その場合は平滑な金属箔を使用することができるので、導電層（配線層）の微細化に有利になる。

このように、本発明では、絶縁層にレーザで貫通孔を形成する前に、絶縁層上に積層した金属箔及び保護金属層にエッチングなどに基づく方法で開口部を設けておく。

次の工程では、保護金属層及び金属箔の開口部を通して絶縁層をレーザで加工することにより導電層に到達する貫通孔を形成する。このとき、貫通孔が金属箔の開口部から外側に食い込んでレーザ加工され、貫通孔の上に金属箔の突出部（鍔部）が設けられた状態となる。

絶縁層がコア基板からなる場合は、コア基板の下面に、スルーホール（貫通孔）に対応する箇所に開口部が設けられた下側銅箔が設けられており、その状態でコア基板にスルーホール（貫通孔）が形成される。

次の工程では、金属箔をウェットエッチングすることにより、金属箔の突出部を後退させて金属箔の開口部の開口径を貫通孔の開口径に対応させる。

次の工程では、保護金属層を金属箔に対して選択的に除去して金属箔を露出させた後に、金属箔を含んで構成されて、貫通孔を介して相互接続される導電層を絶縁層の両面側に得る。

本発明では、従来技術と違って、貫通孔と金属箔の開口部の開口径は略同一に設定されることからそれらの連通部には段差（突出部）がほとんど発生しない。このため、導電層（配線層）をセミアディティブ法で形成する場合、シード層がビアホール及び金属箔の開口部の内面で断線することなく良好なステップカバレジ（被覆性）で形成される。従って、ビアホールから絶縁層の上に形成される導電層（配線層）は貫通孔内にボイドが発生することなく信頼性よく形成される。

また、絶縁層の上に接着剤によって平滑な金属箔を接着することも可能であり、しかもビアホールの近傍部に金属箔が存在しない面積が増えて密着力が低下する不具合も解消されるので、従来技術よりも導電層の密着性を向上させることができ、導電層（配線層）の微細化に対応できるようになる。さらには、金属箔を保護金属層によって被覆しておくことで厚みの均一性がよくかつビットが発生しない薄膜の金属箔を用いて導電層を形成できるという観点からも、信頼性の高い導電層（配線層）をファインピッチで形成することができる。

なお、特許文献１及び２では、金属層及びその下の絶縁層をレーザでダイレクト加工してビア穴を形成する際に発生するばりを除去する方法が開示されているだけであり、本発明の構成を示唆するものではない。

以上説明したように、本発明では、導電層（配線層）を微細化できると共に、信頼性の高いビア接続が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

図６〜図１３は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図である。本実施形態の配線基板の製造方法では、図６（ａ）に示すように、まず、両面側に第１配線層１２（導電層）がそれぞれ形成されたコア基板１０を用意する。コア基板１０はガラスエポキシ樹脂などからなり、コア基板１０には厚み方向に貫通するスルーホールＴＨが設けられている。コア基板１０のスルーホールＴＨの側面にはスルーホールめっき層１４が形成されており、スルーホールＴＨの孔には樹脂体１５が充填されている。コア基板１０の両面側の第１配線層１２はスルーホールめっき層１４を介して相互接続されている。

あるいは、コア基板１０の両面側の第１配線層１２がスルーホールＴＨ内に充填された貫通電極を介して相互接続されていてもよい。

次いで、図６（ｂ）に示すように、コア基板１０の両面側の第１配線層１２の上に絶縁層２０を介してキャリア付銅箔３０（キャリア付金属箔）をそれぞれ積層して形成する。キャリア付銅箔３０は、厚みが０．５〜５μｍの薄膜銅箔３２（金属箔）と、その上に剥離できる状態で仮接着された厚みが１８〜３５μｍのキャリア銅箔３４（キャリア金属箔）とによって構成される。キャリア銅箔３４は薄膜銅箔３２の取り扱いを容易にするために設けられており、薄膜銅箔３２から容易に剥離できるようになっている。キャリア付銅箔３０は、その薄膜銅箔３２が絶縁層２０側になって絶縁層２０の上に積層される。

絶縁層２０は半硬化状態（Ｂ−ステージ）の樹脂フィルムから形成されるか、あるいは液状樹脂を塗布して形成される。絶縁層２０を構成する樹脂としては、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などがある。

コア基板１０の両面側の第１配線層１２の上に樹脂フィルム又は液状樹脂を介してキャリア付銅箔３０を圧着し、例えば２００℃程度の温度で熱処理して樹脂を硬化させることにより、第１配線層１２の上に絶縁層２０を介してキャリア付銅箔３０が接着される。このような製法を採用することにより、絶縁層２０として、ガラスクロスなどに樹脂を含侵させたプリプレグ、ボンディングシート（接着シート）、又は液状樹脂などのさまざまな樹脂材料を選択することができる。

キャリア付銅箔３０の薄膜銅箔３２の接着面は粗化されており（図６（ｂ）の拡大図）、絶縁層２０と薄膜銅箔３２との界面の表面粗さ（Ｒａ）は、０．１〜０．５μｍに設定される。これにより、アンカー効果によって十分な密着性をもった状態でキャリア付銅箔３０の薄膜銅箔３２が絶縁層２０の上に形成される。

なお、薄膜銅箔３２と絶縁層２０との密着性をさらに向上させる場合は、図６（ｃ）に示すように、絶縁層２０と薄膜銅箔３２とを薄膜銅箔３２上に形成しておいた接着剤３３で接着することができる。

この形態の場合、薄膜銅箔３２の接着面を必ずしも粗化する必要はなく、図６（ｃ）の拡大図に示すように、鏡面を有する平滑な薄膜銅箔３２を使用する場合であっても絶縁層２０との十分な密着性を得ることができる。絶縁層２０と薄膜銅箔３２とを接着剤３３で接着することによって、粗面化された樹脂層の上に電解めっきでシード層を形成する方法（従来技術の第１の製造方法）よりも薄膜銅箔３２と絶縁層２０の界面の平滑性がよい状態で十分な密着性を得ることができる。

後述するように、薄膜銅箔３２と絶縁層２０との界面が平滑であることは、第２配線層を形成する際のシード層のエッチングにおいて残渣が発生しずらくなってオーバーエッチングを減らすことができるので、第２配線層の微細化に有利になる。

以下の工程では、絶縁層２０と薄膜銅箔３２との間に接着剤３３を使用しない図６（ｂ）の構造体を使用する例について説明する。

次いで、図７（ａ）に示すように、コア基板１０の両面側のキャリア銅箔３４を薄膜銅箔３２との界面からそれぞれ剥離してコア基板１０から分離する。これにより、図７（ｂ）に示すように、コア基板１０の両面側に薄膜銅箔３２がそれぞれ露出した状態となる。このようにして、取り扱いが困難な薄膜銅箔３２が絶縁層２０の上に形成された状態となる。

図８（ａ）及び（ｂ）には、絶縁層２０の上に薄膜銅箔３２を形成する別の方法が示されている。図８（ａ）に示すように、キャリア付銅箔３０を使用する代わりに、コア基板１０の両面側の第１配線層１２の上に絶縁層２０を介して取り扱いが容易な厚み（３０〜５０μｍ）の厚膜銅箔３５（厚膜金属箔）をそれぞれ形成する。さらに、図８（ｂ）に示すように、コア基板１０の両面側の厚膜銅箔３５をウェットエッチングによって所望の厚みになるように厚みの途中までエッチングすることにより薄膜銅箔３２を得る。この方法を使用しても、図７（ｂ）と同様な構造体を得ることができる。

なお、厚膜銅箔３５をハーフエッチングして薄膜銅箔３２を得る方法では、薄膜銅箔３２の厚みの均一性がスペックから外れる場合があるので、より微細な配線層を形成する場合は、キャリア付銅箔３０を使用することが好ましい。

続いて、図７（ｃ）に戻って説明すると、コア基板１０の両面側において、ビアホールが配置される部分に対応する薄膜銅箔３２の上にめっきレジスト５０をパターニングして残す。めっきレジスト５０は、ドライフィルムレジスト又は液状レジストがフォトリソグラフィによって露光・現像されて形成される。

さらに、図９（ａ）に示すように、コア基板１０の両面側において、薄膜銅箔３２をめっき給電経路として利用する電解めっきによってめっきレジスト５０が形成されていない薄膜銅箔３２の上に膜厚が１〜５μｍの保護金属層４０を形成する。保護金属層４０としては、ニッケル、銀、錫又ははんだなどの金属が使用される。後述するように、保護金属層４０は薄膜銅箔３２をレーザから保護するために設けられるので、上記したようなレーザを反射しやすい特性の金属が適しており、さらには光沢めっき層から形成されることが好ましい。

続いて、図９（ａ）のコア基板１０の両面からめっきレジスト５０をそれぞれ除去する。これにより、図９（ｂ）に示すように、めっきレジスト５０が配置されていた部分の保護金属層４０に開口部４０ａが設けられた状態となる。

次いで、図９（ｃ）に示すように、コア基板１０の両面側において、保護金属層４０の開口部４０ａを通して薄膜銅箔３２をウェットエッチングすることによって開口部３２ａを形成する。この工程では、保護金属層４０が十分に残るように、好適には、薄膜銅箔３２をエッチングする際に保護金属層４０に対してエッチングの選択性が得られるエッチャント（薬液）が使用される。

例えば、保護金属層４０としてニッケルを使用する場合は、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）／過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）、又は塩化第２銅水溶液によって薄膜銅箔３２がエッチングされる。また、保護金属層４０として錫やはんだを使用する場合は、アルカリ水溶液（アンモニア系など）によって薄膜銅箔３２がエッチングされる。さらに、保護金属層４０として銀を使用する場合は、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）／過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）によって薄膜銅箔３２がエッチングされる。

なお、薄膜銅箔３２の厚みはかなり薄いので、保護金属層４０を予め厚く形成しておくことで、保護金属層４０に対してエッチングの選択性のないエッチャントで薄膜銅箔３２をエッチングすることも可能である。

このようにして、コア基板１０の両面側において、絶縁層２０の上のビアホールが配置される部分に対応する薄膜銅箔３２及び保護金属層４０に開口部３２ａ，４０ａがそれぞれ形成されて、開口部３２ａ，４０ａの底部に絶縁層２０が露出した状態となる。

なお、薄膜銅箔３２及び保護金属層４０に開口部３２ａ，４０ａを形成する方法としては上記した方法以外に各種の方法がある。例えば、前述した図９（ａ）の工程でめっきレジスト５０を形成せずに、薄膜銅箔３２上の全面に電解めっきによって金属保護層４０を形成してもよい。そして、金属保護層４０の上に開口部が設けられたマスク（レジストなど）を形成し、マスクの開口部を通して金属保護層４０及び薄膜銅箔３２をエッチングして開口部４０ａ、３２ａを形成する。その後に、マスクが除去される。

あるいは、前述した図６（ｂ）の工程で、薄膜銅箔３２とキャリア銅箔３４との間に金属保護層４０を介在させてもよい。そして、キャリア銅箔３４を剥離して金属保護層４０を露出させた後に、同様にマスクの開口部を通して金属保護層４０及び薄膜銅箔３２をエッチングすることにより開口部４０ａ、３２ａを形成する。なお、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）／過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）のようなレジストが耐えられないエッチャントを使用する場合は、除去可能なハードマスクが使用される。

このようにして、本実施形態では、絶縁層２０にレーザでビアホールを形成する前に、ビアホールに対応する部分の薄膜銅箔３２及び保護金属層４０にエッチングに基づいた方法によって開口部３２ａ，４０ａを予め形成しておく。

次いで、図１０（ａ）に示すように、保護金属層４０をマスクにし、開口部３２ａ，４０ａを通して絶縁層２０にレーザを照射して加工する。レーザとしては、ＣＯ₂レーザ又はＵＶ−ＹＡＧレーザなどが使用される。

これにより、図１０（ｂ）に示すように、薄膜銅箔３２及び保護金属層４０の開口部３２ａ，４０ａの下の絶縁層２０に第１配線層１２に到達するビアホールＶＨ（貫通孔）が形成される。このとき、レーザによって昇華した保護金属層４０の金属成分がその開口部４０ａの近傍に再付着して金属ばり４０ｘ（図１０（ｂ）の拡大図）が形成される。

さらに、絶縁層２０に設けられたビアホールＶＨは薄膜銅箔３２の開口部３２ａから外側に食い込んで配置され、ビアホールＶＨの内側に突出するリング状の薄膜銅箔３２の突出部３２ｘ（鍔部）がビアホールＶＨの上に設けられた状態となる（図１０（ｂ）の拡大図）。

本実施形態では、絶縁層２０をレーザで加工する前に、予め保護金属層４０と薄膜銅箔３２にエッチングに基づいて開口部３２ａ，４０ａを形成しておき、その後にレーザを反射しやすい特性の保護金属層４０をマスクとしてビアホールＶＨを形成している。このため、金属ばり４０ｘが発生するとしても銅をダイレクトにレーザ加工する場合に比べて金属ばり４０ｘの発生量をかなり抑制することができると共に、ビアホールＶＨの内側に突出する薄膜銅箔３２の突出部３２ｘの発生量も抑制されてビアホールＶＨの微細化を図ることができる。

さらには、保護金属層４０をマスクにして開口部３２ａ，４０ａからレーザを照射することから、レーザの口径を絞る必要がないので、ビアホールＶＨの加工速度を速くできるという利点もある。

次いで、図１１（ａ）に示すように、前述した銅のエッチャント（硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）／過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）など）を用いたウェットエッチングにより、保護金属層４０の開口部４０ａの下の薄膜銅箔３２の突出部３２ｘを外側に後退させる。このとき、エッチング量をコントロールすることによって、薄膜銅箔３２の開口部３２ａの開口径がビアホールＶＨのトップ部の開口径と同一になるように薄膜銅箔３２の開口部３２ａを肥大させて調整する。またこのとき、絶縁層２０をレーザで加工する際に、薄膜銅箔３２の開口部３２ａの近傍部から昇華して保護金属層４０上に再付着した銅も同時に除去される。

この工程では、薄膜銅箔３２が絶縁層２０と保護金属層４０とで挟まれた状態で薄膜銅箔３２の突出部３２ｘをウェットエッチングするので、薄膜銅箔３２の上面がエッチングされるおそれがなく、しかも突出部３２ｘを比較的制御よくエッチングすることができる。

その後に、図１１（ａ）のビアホールＶＨに残留する樹脂をデスミア処理によって洗浄する。このとき、ビアホールＶＨの内面が粗化される。

次いで、図１１（ｂ）示すように、ウェットエッチングによって保護金属層４０をその下の薄膜銅箔３２に対して選択的に除去する。保護金属層４０がニッケル層から形成される場合は、ウェットエッチングのエッチャントとして、ＭＥＣ社製の「メックリムーバー（ＮＨ−１８６５）」などが使用される。このとき、保護金属層４０の開口部４０ａの近傍部に形成された金属ばり４０ｘは保護金属層４０と同一材料からなるので、保護金属層４０を除去する際に同時に除去される。

これにより、コア基板１０の両面側に薄膜銅箔３２がそれぞれ露出する。薄膜銅箔３２の突出部３２ｘは図１１（ａ）の工程で除去されているので、薄膜銅箔３２の開口部３２ａはビアホールＶＨのトップ部と略同一の位置に配置される。

なお、保護金属層４０を除去した後に、ビアホールＶＨ内をデスミア処理してもよい。デスミア処理により絶縁層２０の開口部２０ａのトップ部の開口径がさらに外側に後退する場合には、薄膜銅箔３２を予めその分後退させておけばよい。あるいは、デスミア処理を行った後に、薄膜銅箔３２を後退させることもできる。

このようにして、コア基板１０の両面側において、絶縁層２０に設けられたビアホールＶＨの上にそのトップ部の開口径と略同一の開口径の薄膜銅箔３２の開口部３２ａが配置される。これにより、従来技術と違って、絶縁層２０のビアホールＶＨの内側に薄膜銅箔３２が突出したり、逆にビアホールＶＨの周りに薄膜銅箔３２が存在しない引き下がり部が発生したりするおそれがなくなる。従って、後述するように、薄膜銅箔３２を利用して第２配線層を形成する際に、ビアホールＶＨ内にボイドが発生したり、密着性のよい薄膜銅箔３２が存在しない面積が増えることによって第２配線層の密着力が低下したりする不具合が解消される。

さらには、保護金属層４０を薄膜銅箔３２に対して選択的に除去して薄膜銅箔３２を露出させることから、薄膜銅箔３２の表面にダメージを与えることもなく、厚みが薄くともピットが発生するおそれもない。しかも、キャリア付銅箔３０から厚みの均一性のよい薄膜銅箔３２がほとんどエッチングされることなく絶縁層２０の上に残される。

これにより、後述するように、セミアディティブ法による第２配線層の形成において、シード層をエッチングする際のサイドエッチングのばらつきやその発生量を抑えることができ、第２配線層を加工精度よく微細化することができる。

次いで、図１２（ａ）に示すように、コア基板１０の両面側において、薄膜銅箔３２上及びビアホールＶＨの内面に銅などからなるシード層３６を無電解めっきなどによって形成する。このとき、ビアホールＶＨと薄膜銅箔３２の開口部３２ａとの連通部Ｂ（図１２（ａ）の拡大図）には段差がほとんどないため、シード層３６がビアホールＶＨ及び薄膜銅箔３２の開口部３２ａの内面で断線することなく良好なステップカバレジ（被覆性）で形成される。

続いて、図１２（ｂ）に示すように、第２配線層が配置される部分に開口部５２ａが設けられためっきレジスト５２をシード層３６の上に形成する。さらに、シード層３６をめっき給電経路に利用する電解めっきにより、めっきレジスト５２の開口部５２ａ内に銅などからなる金属めっき層３８を形成する。このとき、ビアホールＶＨ内にはシード層３６が被覆性よく形成されているので、ビアホールＶＨ内からめっきレジスト５２の開口部５２ａにボイドが発生することなく金属めっき層３８が充填される。

次いで、めっきレジスト５２を除去した後に、金属めっき層３８をマスクにしてシード層３６及び薄膜銅箔３２をエッチングする。これにより、図１３（ａ）に示すように、ビアホールＶＨを介して第１配線層１２に接続される第２配線層４２（導電層）が絶縁層２０の上に形成される。第２配線層４２は、薄膜銅箔３２、シード層３６及び金属めっき層３８によって構成される。

本実施形態では、ビアホールＶＨの上にその開口径に対応する薄膜銅箔３２の開口部３２ａが配置されるので、絶縁層２０上のビアホールＶＨの端まで密着性の高い薄膜銅箔３２が残される。従って、配線層を微細化する際に配線層が倒れにくくなり、配線層の高密度化やファインピッチ化に容易に対応することができる。また、薄膜銅箔３２は、ピットが発生するおそれがなく、厚みの均一性もよいので、セミアディティブ法によって信頼性の高い第２配線層４２を加工精度よく形成することができる。

さらには、絶縁層２０と薄膜銅箔３２とを接着剤３３で接着する場合は、鏡面を有する平滑な薄膜銅箔３２を密着性よく形成できるので、シード層３６及び薄膜銅箔３２をエッチングする際のサイドエッチングや第２配線層４２の密着性をさらに改善することができ、配線層のさらなる微細化を図ることができる。

なお、本実施形態では、コア基板１０の両面側にスルーホールめっき層１４を介して相互接続される配線層をそれぞれ２層で形成したが、配線層の積層数は任意に選択することができる。また。コア基板１０の片面のみに配線層を積層してもよい。あるいは、コアレス配線基板やフレキシブル配線基板の多層配線の形成に利用してもよい。

上記の形態では、セミアディティブ法によって第２配線層４２を形成する方法を説明したが、各種の配線形成方法を採用することができる。例えば、サブトラクティブ法を採用する場合は、図１２（ｂ）の工程でめっきレジスト５２を省略し、シード層３６上の全面に金属めっき層を形成する。そして、レジストパターンをマスクにして金属めっき層、シード層３６及び薄膜銅箔３２をウェットエッチングした後に、レジストを除去する。サブトラクティブ法では、厚膜の金属めっき層をウェットエッチングする必要があるので、より微細な配線層を形成する場合は、セミアディティブ法の方が有利となる。

次いで、図１３（ｂ）に示すように、コア基板１０の両面側の第２配線層４２のパッド部上に開口部５４ａが設けられたソルダレジスト５４をそれぞれ形成する。さらに、コア基板１０の両面側において、ソルダレジスト５４の開口部５４ａ内のパッド部に金属めっき又はプリフラックス処理を施すことにより接続部Ｃをそれぞれ形成する。接続部Ｃとしては、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）めっき層、銀めっき層、はんだめっき層、又は有機防錆層などが使用される。

さらに、コア基板１０の下面側の第２配線層４２の接続部Ｃにはんだボールを搭載するなどして外部接続端子５６を設ける。あるいは、コア基板１０の上面側の第２配線層４２の接続部Ｃに外部接続端子５６を設けてもよい。

以上により、本実施形態の配線基板１が得られる。本実施形態の配線基板１は、マルチチップモジュール、インターポーザ、又は半導体パッケージなどに利用される。例えば、配線基板１の上面側の第２配線層４２の接続部Ｃに半導体チップ（ＬＳＩチップ）のバンプがフリップチップ接続され、配線基板１の外部接続端子５６がマザーボードなどに接続される。

（その他の実施形態）
図１４（ａ）に示すように、前述した図６（ａ）のコア基板１０を使用せずに、導電層としての下側銅箔１２ａの上に絶縁層２０を介して薄膜銅箔３２及び保護金属層４０を積層し、同様な方法によってビアホールＶＨと略同一の開口径の開口部３２ａが設けられた薄膜銅箔３２が絶縁層２０の上に接着された構造を作成してもよい。

次いで、図１４（ｂ）に示すように、前述した方法と同様な方法によってビアホールＶＨを介して下側銅箔１２ａに接続される第２配線層４２を絶縁層２０の上に形成する。

その後に、図１４（ｃ）に示すように、下側銅箔１２ａをフォトリソグラフィ及びエッチングでパターニングすることにより、第１配線層１２を得る。下側銅箔１２ａをパターン化するタイミングは、下側銅箔１２ａの上に絶縁層２０を介して薄膜銅箔３２（キャリア付銅箔３０）を形成した後であれば任意に行うことができる。さらに、絶縁層２０の両面又は片面に任意の層数の多層配線を形成してもよい。この形態の場合は、リジッド基板をもたないコアレス配線基板となる。

あるいは、本発明の絶縁層はコア基板であってもよく、コア基板のスルーホール加工に適用することもできる。この形態の場合は、特に図示しないが、まず、両面に金属箔及び保護金属層がそれぞれ設けられたコア基板を用意する。このとき、レーザ加工する側のコア基板の面のみに金属箔及び保護金属層が設けられ、その反対面に下側金属箔のみが形成されていてもよい。つまり、コア基板の反対面には少なくとも下側金属箔が形成されていればよい。

さらに、コア基板の両面側において、スルーホールに対応する箇所の保護金属層及び金属箔にエッチングなどにより開口部をそれぞれ形成する。その後に、その開口部を通してコア基板をレーザによって加工してスルーホール（貫通孔）を得る。

その後に、前述した方法と同様な方法によって、金属箔の開口部をスルーホールの開口径に対応させ、保護金属層を除去する。このとき、上記した図１４（ａ）においてビアホールＶＨに対応する箇所の下側銅箔１２ａに開口部が設けられた構造と同一構造となる。その後に、コア基板の両面側の金属箔を利用してスルーホールを介して相互接続される配線層がコア基板の両面側にそれぞれ形成される。

コア基板の材料としては、ガラスクロスなどを含侵させたエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、又は液晶ポリマーなどが好適に使用される。

図１（ａ）〜（ｄ）は従来技術の配線基板の第１の製造方法を示す断面図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は従来技術の配線基板の第２の製造方法を示す断面図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は従来技術の配線基板の第３の製造方法を示す断面図である。 図４（ａ）及び（ｂ）は従来技術の配線基板の第４の製造方法を示す断面図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は従来技術の配線基板の第５の製造方法を示す断面図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その１）である。 図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その２）である。 図８（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その３）であり、図７（ｂ）の構造体を得るための別の方法を示すものである。 図９（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その４）である。 図１０（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その５）である。 図１１（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その６）である。 図１２（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その７）である。 図１３（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その８）である。 図１４（ａ）〜（ｃ）は本発明のその他の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図である。

符号の説明

１…配線基板、１０…コア基板、１２…第１配線層、１２ａ…下側銅箔、１４…スルーホールめっき層、１５樹脂体、２０…絶縁層、３０…キャリア付銅箔、３２…薄膜銅箔、３２ｘ…突出部、３２ａ，４０ａ，５２ａ，５４ａ…開口部、３３…接着剤、３４…キャリア銅箔、３５…厚膜銅箔、３６…シード層、３８…金属めっき層、４０…保護金属層、４０ｘ…金属ばり、４２…第２配線層、５０，５２…めっきレジスト、５４…ソルダレジスト、５６…外部接続端子、ＴＨ…スルーホール、ＶＨ…ビアホール、Ｂ…連通部、Ｃ…接続部。

Claims (10)

1. 絶縁層の両面に導電層が形成され、前記導電層同士が前記絶縁層を貫通して設けられた貫通孔を介して電気的に接続された配線基板の製造方法であって、
   前記絶縁層の少なくとも一方の面に、金属箔上に保護金属層が設けられた構造を形成すると共に、前記保護金属層及び前記金属箔の前記貫通孔に対応する箇所に開口部を設ける工程と、
   前記開口部を通して前記絶縁層をレーザで加工することにより前記絶縁層を貫通する前記貫通孔を形成する工程と、
   前記金属箔の一部を選択的に除去して、前記金属箔の開口径を前記貫通孔の開口径に対応させる工程と、
   前記保護金属層を前記金属箔に対して選択的に除去して前記金属箔を露出させる工程と、
   前記金属箔を含んで形成され、前記貫通孔を介して電気的に接続される前記導電層を形成する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 前記保護金属層及び前記金属箔の前記貫通孔に対応する箇所に開口部を設ける工程は、
   前記絶縁層の上に前記金属箔を接着する工程と、
   前記金属箔上の前記ビアホールが配置される部分にレジストをパターン化して残す工程と、
   めっき法により前記レジストが存在しない前記金属箔の上に前記保護金属層を形成する工程と、
   前記レジストを除去して前記保護金属層の開口部を得る工程と、
   前記保護金属層の前記開口部を通して前記金属箔をエッチングすることにより、前記金属箔の開口部を得る工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 前記絶縁層の上に前記金属箔を接着する工程は、
   前記絶縁層の上に、前記金属箔とその上に剥離できる状態で形成されて前記金属箔より厚みの厚いキャリア金属箔とにより構成されるキャリア付金属箔の前記金属箔側の面を接着する工程と、
   前記キャリア金属箔を前記金属箔から剥離して前記金属箔を露出させる工程とを含むことを特徴とする請求項２に記載の配線基板の製造方法。
4. 前記絶縁層の上に前記金属箔を接着する工程は、
   前記絶縁層の上に前記金属箔の厚みより厚い厚膜金属箔を接着する工程と、
   前記厚膜金属箔を厚み方向にエッチングして所要の厚みの前記金属箔を得る工程とを含むことを特徴する請求項２に記載の配線基板の製造方法。
5. 前記保護金属層及び前記金属箔の前記貫通孔に対応する箇所に開口部を設ける工程は、
   前記絶縁層の上に前記金属箔を接着する工程と、
   前記金属箔上の全体に保護金属層を形成する工程と、
   前記保護金属層の上に開口部が設けられたマスクを形成する工程と、
   前記マスクの開口部を通して前記保護金属層及び前記金属箔をエッチングすることにより前記開口部を形成する工程と、
   前記マスクを除去する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
6. 前記導電層を形成する工程は、
   前記貫通孔の内面、前記金属箔の開口部の側面及び前記金属箔の上にシード層を形成する工程と、
   前記導電層が配置される部分に開口部が設けられたレジストを前記シード層の上に形成する工程と、
   めっき法により前記ビアホール内から前記レジストの開口部に金属めっき層を形成する工程と、
   前記レジストを剥離する工程と
   前記金属めっき層をマスクにして前記シード層及び前記金属箔をエッチングすることにより、前記絶縁層の一方の面に前記導電層を得る工程とを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
7. 前記金属箔は銅箔からなり、前記保護金属層はニッケル、銀、錫、及びはんだのいずれかから形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
8. 前記絶縁層の上に、金属箔上に保護金属層が設けられた構造を形成する工程において、
   前記金属箔は接着剤を介して前記絶縁層の上に接着されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
9. 前記絶縁層の上に、金属箔上に保護金属層が設けられた構造を形成する工程において、
   前記絶縁層は導電層の上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
10. 前記保護金属層及び前記金属箔の前記貫通孔に対応する箇所に開口部を設ける工程において、
    前記絶縁層はコア基板よりなり、前記コア基板のレーザ加工される面に前記金属箔及び前記保護金属層が形成され、前記コア基板の反対面に少なくとも下側金属箔が形成されており、前記コア基板の両面側の前記金属箔及び前記保護金属層と前記下側金属箔とおいて、前記貫通孔に対応する箇所に前記開口部を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。

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