JP2009302428A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線パターンを形成する工程を効率化し、配線パターンを高精度に形成し、配線基板の製造コストの削減を図る。
【解決手段】配線層あるいは絶縁層を所定パターンに形成する際に、レジストによりワークの表面を被覆し、前記レジストを所定のパターンに露光し、現像してレジストパターンを形成する工程を備える配線基板の製造方法において、前記レジスト１５を露光する工程として、ガラスマスクを用いて露光する方法と、レーザ光を利用して描画露光する方法とを併用する。
【選択図】図１

Description

本発明は配線基板の製造方法に関し、より詳細には配線基板を形成する際にレジストをパターニングしてレジストパターンを形成する方法を特徴とする配線基板の製造方法に関する。

半導体装置に搭載される半導体素子の高機能化、高集積化とともに、半導体素子を搭載する配線基板にはより高密度に配線パターンを形成することが求められ、このために配線層を何層も積層して形成する多層配線基板が提供されるようになってきた。多層配線基板の製造工程においては、各層ごとに配線パターンを所定パターンに形成する工程が必須の工程である。
配線パターンを所定パターンに形成する一般的な方法は、基板（ワーク）の表面をレジストによって被覆し、露光および現像操作によりレジストパターンを形成し、レジストパターンをめっきマスクあるいはエッチングマスクとしてパターン形成する方法である。

レジストを露光する操作においては、レジストを所定のパターンに露光する精度が、当該層に形成される配線パターンの精度を規定する。したがって、きわめて高精細に配線パターンを形成するには、レジストパターンもきわめて高精度に露光する必要がある。
レジストを所定のパターンに露光する方法として、従来はガラスマスクやフィルムマスク等の各種のマスクを使用して露光する方法が一般的に行われている。マスクには形成すべき配線パターンにしたがってマスクパターンが形成され、マスクを介してレジストを露光すること（一括露光）により、マスクに形成されたマスクパターンにしたがってレジストが露光される。マスクを使用せずに露光する方法として、マイクロミラーを利用してレーザ光の反射を制御する等の方法により、配線パターンにしたがってレーザ光を直接描画して露光する方法もある。
特開２０００−２６１１４７号公報 特開２０００−２６７２９４号公報 特開平１０−１１２５７９号公報 特開２００４−１８１７２３号公報

上述した、マスクを用いてレジストをパターニングする方法は、高精度のパターニングが可能であるという利点はあるものの、マスクの製作に時間がかかり、コストがかかるという問題がある。とくに、（ライン／スペース）が（１０μｍ／１０μｍ）以下の製品の場合は、クロムからなるマスクパターンを備えるマスクを使用するため、製作費用が高く、製作に時間がかかるという問題がある。

一方、レーザ描画方法によってレジストを露光する方法は、配線パターンのデータをもとに描画できることから、マスクを製作する必要がなく製作費用を削減でき、また、新製品の場合でも短時間のうちに処理開始できるという利点がある。しかしながら、レーザ描画方法による場合は、（ライン／スペース）が（２０μｍ／２０μｍ）以下といった微細パターンのパターニングができないという問題がある。

本発明は、従来の配線基板の製造工程においてなされる配線パターンを形成する工程をより効率化し、配線パターンを高精度に形成することができ、製造コストを削減し、製造手番を短縮して配線基板を製造することを可能にする配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は次の構成を備える。
すなわち、配線層あるいは絶縁層を所定パターンに形成する際に、レジストによりワークの表面を被覆し、前記レジストを所定のパターンに露光し、現像してレジストパターンを形成する工程を備える配線基板の製造方法において、前記レジストを露光する工程として、マスクを用いて露光する方法と、レーザ光を利用して描画露光する方法とを併用することを特徴とする。

また、前記配線基板の製造方法において、信号層となる配線層を形成する工程においては、前記レジストをマスクを用いた露光方法によって露光し、電源層あるいは接地層となる配線層を形成する工程においては、前記レジストをレーザ光を利用して描画露光する方法を利用することを特徴とする。信号層となる配線層を形成する工程においてマスクを用いて露光することにより、微細な配線パターンを高精度に形成することができ、電源層あるいは接地層となる配線層を形成する工程においてはレーザ光を利用して描画露光することによって、所要の精度に、効率的に配線層を形成することができる。

また、配線基板の製造方法において、コア基板の両面に配線層を積層して形成する工程を備え、前記コア基板の表面に形成する配線層については、前記レーザ光を利用して描画露光する方法によりレジストパターンを形成して配線パターンを形成することを特徴とする。コア基板の両面に形成する配線層はさほど高精度に配線パターンを形成する必要がないことから、レーザ光を利用する描画露光方法によって好適にレジストパターンを形成することができる。
また、前記レジストパターンを形成する工程が、基板の外部接続端子を接合する面をソルダーレジストにより被覆する工程であり、前記レーザ光を利用して描画露光する方法により、前記ソルダーレジストをパターニングすることを特徴とする。ソルダーレジストをパターングして基板の外部接続端子を接合する面を被覆する場合も、さほど高精度のパターニングが必要なく、レーザ光を利用する描画露光方法が好適に利用できる。
また、前記レジストパターンを形成する工程が、基板の半導体素子搭載面の配線層を形成する工程であり、前記レーザ光を利用して描画露光する方法により、前記レジストパターンを形成することを特徴とする。基板の半導体素子搭載面の配線層には、半導体素子に接続する端子を形成するから、さほど高精度のパターニングが必要なく、この場合にもレーザ光を利用する描画露光方法が好適に利用できる。

本発明に係る配線基板の製造方法によれば、レジストを露光する工程として、マスクを用いて露光する方法と、レーザ光を利用して描画露光する方法とを併用することによって、高精度のパターン露光が必要な層についてはマスクを用いた露光方法によって高精度の露光ができ、電源層や接地層、外部接続端子を形成する層のように、高精度にレジストパターンを形成する必要がない場合には、レーザ光を利用した描画露光を利用することによって、所定精度に、かつ効率的に露光ができ、配線基板全体としての製造コストを低減させることができ、製造手番を短縮することができる。

以下、本発明に係る配線基板の製造方法について、図面とともに詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１、２は、本発明に係る配線基板の製造方法を、コア基板を有する配線基板の製造工程に適用した例を示す。
図１は、コア基板１０に配線層を形成するまでの製造工程を示す。
図１（ａ）は、コア基板１０に、ドリル加工等によって貫通孔１１を形成し、貫通孔１１の内面とコア基板１０の表面にめっき膜１２を被着形成した状態を示す。貫通孔１１の内面に被着しためっき膜は、コア基板１０の両面に形成する配線を電気的に接続する導通部１２ａとなる。

図１（ｂ）は、めっき膜１２が被着形成されたコア基板（ワーク）の貫通孔１１を樹脂１３によって充填した後、ワークの表面を導体層１４によって被覆した状態を示す。導体層１４は、たとえばめっきによって形成する。この導体層１４は、コア基板１０の表面に配線パターンを形成するために設けるものである。

図１（ｃ）〜（ｅ）は、サブトラクティブ法によって、導体層１４をパターニングして配線パターンを形成する工程である。図１（ｃ）は、導体層１４の表面をレジスト１５によって被覆した後、レジスト１５を露光している状態を示す。
図１（ｃ）に示す露光工程においては、レーザ光を用いて描画露光する方法を利用する。前述したように、レーザ光を用いて描画露光する方法は、配線パターンのパターンデータを利用して露光できる点で、マスクを使用して露光する方法とくらべて、いろいろな配線パターンに容易に対応して露光できるという利点がある。図１（ｃ）においては、破線で示した範囲が露光している部位である。

コア基板１０の両面に配線層を積層して形成する配線基板においては、コア基板１０の両面に形成する第１層目の配線層は、電源層あるいは接地層として用いられることが多く、配線パターンは信号層とくらべてはるかに配置密度は低くなる。したがって、レーザ光を用いて直接描画する方法であっても、配線パターンの形成精度が問題になることはない。
また、レーザ光を用いた描画露光方法においては、描画パターンをソフト的に制御することが可能であり、ワークのロットによって、貫通孔１１を形成した位置が位置ずれしたような場合には、その位置ずれを補正するようにデータを修正して露光できるという利点がある。

図１（ｄ）は、露光後にレジスト１５を現像し、コア基板１０の両面にレジストパターン１５ａが形成された状態を示す。
次いで、レジストパターン１５ａをマスクとして、導体層１４をエッチングする。レジストパターン１５ａによって被覆された部位については導体層１４が残留し、導体層１４の露出している部分が除去されて、配線パターン１４ａが形成される。
図１（ｅ）は、導体層１４をエッチングした後、レジストパターン１５ａを除去した状態で、コア基板１０の両面に配線パターン１４ａが形成された状態を示す。

図２は、コア基板１０の両面に配線層を積層して形成する工程を示す。
図２（ａ）は、ワーク（基板）の両面を、絶縁層１６により被覆し、絶縁層１６にビア穴１６ａを形成した状態を示す。絶縁層１６は、エポキシ、ポリイミド等の絶縁性樹脂フィルムをラミネートして形成することができる。ビア穴１６ａは、レーザ加工によって形成することができる。

図２（ｂ）、（ｃ）は、セミアディティブ法により、絶縁層１６の表面に配線パターンを形成する工程を示す。図２（ｂ）は、ワークの表面に無電解銅めっき等によりめっきシード層（不図示）を形成した後、ワークの表面をレジスト１８により被覆し、露光している状態を示す。
この露光工程においては、マスク２０、２１を用いて露光している。マスク２０、２１を使用して露光しているのは、第２層目の配線パターンを微細パターンに高精度に形成する必要があるからである。
マスク２０、２１の表面に形成したマスクパターン２０ａ、２１ａをレジスト１８の表面に近接させてマスク２０、２１を配置し、ワークの全面を一括して露光することによってレジスト１８をパターン露光する。

図２（ｃ）は、レジスト１８を現像しレジストパターン１８ａを形成した後、めっきシード層をめっき給電層とする電解銅めっきにより、めっきシード層が露出する部位に銅めっき２２を盛り上げた状態を示す。
配線パターン２２ａは、レジストパターン１８ａを除去した後、ワークの表面に露出するめっきシード層を除去することによって独立した配線パターンとなる。ビア穴１６ａに充填された銅めっきは第１層目の配線パターン１４ａと第２層目の配線パターン２２ａとを接続するビアとして作用する。

図２（ｄ）は、第３層目の配線パターン２３ａを形成した状態を示す。この第３層目の配線パターン２３ａも、第２層目の配線パターン２２ａを形成した方法とまったく同様にして形成することができる。すなわち、ワークの表面を絶縁層１７により被覆し、ビア穴を開口させた後、めっきシード層を形成し、ワークの表面にレジストパターンを形成して配線パターン２３ａを形成する。
この第３層目の配線パターン２３ａも、高精度に配線パターンを形成する必要がある場合には、マスクを用いて露光する方法を利用して配線パターンを形成する。

なお、配線層を多層に積層して配線基板を形成する場合に、中間層として電源層や接地層を形成するような場合で、配線パターンがそれほど高密度に配置されない場合には、レーザ光を利用した描画露光方法によってレジストパターンを形成する方法が利用できる。たとえば、配線基板の半導体素子を搭載する面は、半導体素子の電極端子の配置に合わせて接続用の端子を形成するから、配線パターンとしてそれほど高密度な配置にならない場合がある。このような場合には、レーザ光による直接描画露光する方法を利用してレジストパターンを形成する方法によって配線パターンを形成することができる。

マスクを使用してレジストをパターン露光する方法は、マスクに形成されているパターンが規定のパターンに決まっているから、製造工程中にワークが歪んだりしても、露光する際に位置ずれを補正することはできないのに対して、レーザ光による描画露光方法の場合には、ワークの変形等に応じて露光パターンを補正することが可能である。配線層を多層に積層して形成する配線基板においては、設計位置から配線パターンやビア穴の位置がずれることが起こり得る。このような場合に、レジストの露光パターンをワークに形成されたビア位置などのパターン位置に合うように補正して露光することができれば、配線基板の製造歩留まりを向上させることが可能となる。

図３（ａ）は、配線基板の表面を保護膜としてのソルダーレジスト２６によって被覆した状態を示す。図３（ｂ）は、配線基板に半導体素子３０を搭載し、外部接続端子３４を接合した状態を示す。半導体素子３０は配線基板の一方の面に設けられた端子２３ｃにバンプ３２を介して接合され、外部接続端子３４は配線基板の他方の面に設けられたパッド２３ｂに接合されている。

配線基板の外部接続端子を接合する面は、パッド２３ｂを露出させてソルダーレジスト２６によって被覆される。このソルダーレジスト２６によって基板の表面を被覆する操作は、感光性のソルダーレジスト２６を露光および現像してパッド２３ｂを露出させる操作である。
外部接続端子を接合するパッド２３ｂは、基板の内層に設ける信号層と比較すると、はるかに配置間隔は広く、露光時のパターン精度として高精度は不要である。したがって、ソルダーレジスト２６を露光する場合も、レーザ光を使用した描画露光方法によって容易に露光することができる。レーザ光を利用した描画露光方法によれば、基板に形成されているパッドの位置が規定位置から位置ずれしているような場合に、位置ずれを補正して露光できるという利点もある。
基板の半導体素子を搭載する面についても、露光パターンがそれほど高密度でなければ、レーザ光を利用した描画露光方法を利用することができる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態においては、コア基板１０の両面に配線層を積層した配線基板の製造工程に本発明方法を適用する例について説明した。本発明方法は、コア基板を備える配線基板の製造工程に使用する場合に限られるものではない。
図４、５は、配線基板を有しない多層配線基板の製造工程に、本発明方法を適用する例である。
図４（ａ）は、配線層を支持する支持板４０の一方の面をレジスト４２によって被覆した状態を示す。レジスト４２はレジストフィルムをラミネートする方法、あるいはレジスト材をコーティングする方法によって形成する。なお、支持板４０は、後工程において、化学的に溶解して除去する。したがって、簡単に溶解して除去できる素材、たとえば銅板を使用する。

図４（ｂ）は、レジスト４２を露光している状態である。この露光工程は、配線基板の半導体素子を搭載する面に形成する接続用の端子を形成するための露光工程である。図４（ｂ）は、表面にマスクパターン５０ａが形成されたマスク５０を使用して、一括露光によって露光している状態を示す。
図４（ｃ）は、露光後、レジスト４２を現像してレジストパターン４２ａを形成した後、端子４３を形成した状態を示す。端子４３は、たとえば金めっき−ニッケルめっきをこの順に施して形成する。

図４（ｄ）〜（ｆ）は、端子４３に積層して次層の配線層を形成する工程を示す。図４（ｄ）は、レジストパターン４２ａを除去した後、ワークの表面に絶縁層４４を形成し、絶縁層４４にビア穴４４０を形成した状態である。絶縁層４４は絶縁樹脂フィルムをラミネートして形成し、ビア穴４４０はレーザ加工によって形成することができる。
図４（ｅ）は、めっきにより、次層の配線パターン４５を形成した状態を示す。
図４（ｆ）は、配線層を複数層に積層して形成した状態を示す。配線パターン４５、４６、４７が絶縁層４４ａ、４４ｂを介して積層して形成されている。

配線パターン４５、４６、４７を形成する際には、所定の配線パターンにしたがってレジストパターンを形成する。レジストパターンを形成する際には、マスクを使用するか、レーザ描画方法を利用するかを選択して形成する。電源層あるいは接地層といった比較的配線パターンが高密度に形成されない層についてはレーザ描画方法が好適に利用できる。

図５（ａ）は、配線基板の表面に外部接続端子を接合するパッド部分を除いて保護膜としてのソルダーレジストにより被覆するために、基板の表面を感光性のソルダーレジスト４８により被覆し、露光している状態を示す。この露光工程においては、レーザ光を利用した描画露光方法を利用し、ソルダーレジスト４８の基板に残す部位にレーザ光を照射している。外部接続端子を接合するパッド部分を除いてソルダーレジスト４８を露光する操作は、さほど高精度の露光が必要ないからである。
図５（ｂ）は、ソルダーレジスト４８を現像した状態である。基板の表面が、外部接続端子を接合するパッド４７ａを除いて、ソルダーレジスト４８により被覆されている。

図５（ｃ）は、支持板４０を化学的にエッチングして除去した状態を示す。端子４３を金めっき−ニッケルめっきとし、支持板４０を銅板とすることによって、支持板４０のみをエッチングにより選択的に溶解して除去することができる。
図５（ｄ）は、基板の半導体素子を搭載する一方の面に露出する端子４３に接合用のはんだ６０を供給し、基板の他方の面に露出するパッド４７ａに外部接続端子６２を接合して配線基板を形成した状態を示す。この配線基板は、コア基板を備えない、配線層が複数層に積層された多層配線基板の例である。

このように、本発明の配線基板の製造方法は、コア基板を備えない配線基板についても適用可能であり、配線層を形成する際に、配線パターンの形成精度に応じてマスクウを使用する露光方法とレーザ描画方法による露光方法を選択して利用することによって、効率的でかつ製造コストを低減させて配線基板を製造することができる。

配線基板の製造方法についての第１の実施の形態の製造工程を示す基板断面図である。 配線基板の製造方法についての第１の実施の形態の製造工程を示す基板断面図である。 配線基板の製造方法についての第１の実施の形態の製造工程を示す基板断面図である。 配線基板の製造方法についての第２の実施の形態の製造工程を示す基板断面図である。 配線基板の製造方法についての第２の実施の形態の製造工程を示す基板断面図である。

１０ コア基板
１１ 貫通孔
１２ａ 導通部
１３ 樹脂
１４ａ 配線パターン
１５ａ レジストパターン
１６ 絶縁層
１６ａ ビア穴
１７ 絶縁層
１８ レジスト
１８ａ レジストパターン
２０、２１ マスク
２２ａ、２３ａ 配線パターン
２３ｂ パッド
２６ 保護膜
３０ 半導体素子
３２ バンプ
３４ 外部接続端子
４０ 支持板
４２ａ レジストパターン
４３ 端子
４４、４４ａ、４４ｂ 絶縁層
４５、４６、４７ 配線パターン
４７ａ パッド
４８ ソルダーレジスト
５０ マスク
５０ａ マスクパターン
６２ 外部接続端子

Claims (5)

1. 配線層あるいは絶縁層を所定パターンに形成する際に、レジストによりワークの表面を被覆し、前記レジストを所定のパターンに露光し、現像してレジストパターンを形成する工程を備える配線基板の製造方法において、
   前記レジストを露光する工程として、マスクを用いて露光する方法と、レーザ光を利用して描画露光する方法とを併用することを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 信号層となる配線層を形成する工程においては、前記レジストをマスクを用いた露光方法によって露光し、
   電源層あるいは接地層となる配線層を形成する工程においては、前記レジストをレーザ光を利用して描画露光する方法を利用することを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。
3. コア基板の両面に配線層を積層して形成する工程を備え、
   前記コア基板の表面に形成する配線層については、前記レーザ光を利用して描画露光する方法によりレジストパターンを形成して配線パターンを形成することを特徴とする請求項１または２記載の配線基板の製造方法。
4. 前記レジストパターンを形成する工程が、基板の外部接続端子を接合する面をソルダーレジストにより被覆する工程であり、
   前記レーザ光を利用して描画露光する方法により、前記ソルダーレジストをパターニングすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の配線基板の製造方法。
5. 前記レジストパターンを形成する工程が、基板の半導体素子搭載面の配線層を形成する工程であり、
   前記レーザ光を利用して描画露光する方法により、前記レジストパターンを形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の配線基板の製造方法。

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