JP2010232590A - 回路基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】絶縁層上に形成される配線層の配線高さを低減することが可能な回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】両面に上層銅箔2と下層銅箔3が積層された絶縁基板1を用意し、上層銅箔2にレーザ照射することにより下層銅箔2に達するビアホール1aを形成する。次に、ビアホール1aにデスミア処理を施してスミアを除去する。次に、レーザ照射およびデスミア処理の際にビアホール1aの開口上部に形成される上層銅箔2の突出部2aを残した状態で銅めっき処理を行う。これにより、ビアホール1aを埋め込むとともに、上層銅箔2上に所定の厚さH1を有する上層銅めっき層5を形成する。そして、化学エッチング液を用いて上層銅めっき層5を全面エッチングし、所定の厚みH2まで薄膜化する。次に、上層銅めっき層5と上層銅箔2をパターニングすることによって上層配線層を形成する。
【選択図】図1
【解決手段】両面に上層銅箔2と下層銅箔3が積層された絶縁基板1を用意し、上層銅箔2にレーザ照射することにより下層銅箔2に達するビアホール1aを形成する。次に、ビアホール1aにデスミア処理を施してスミアを除去する。次に、レーザ照射およびデスミア処理の際にビアホール1aの開口上部に形成される上層銅箔2の突出部2aを残した状態で銅めっき処理を行う。これにより、ビアホール1aを埋め込むとともに、上層銅箔2上に所定の厚さH1を有する上層銅めっき層5を形成する。そして、化学エッチング液を用いて上層銅めっき層5を全面エッチングし、所定の厚みH2まで薄膜化する。次に、上層銅めっき層5と上層銅箔2をパターニングすることによって上層配線層を形成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、回路基板の製造方法に関する。より具体的には、本発明は、上下の配線層間がビア導体で電気的に接続された回路基板の製造方法に関する。
半導体素子などの電子部品が実装される回路基板(素子搭載用基板)は、回路装置の高密度化にともなって多層化が図られている。一般に、多層配線の回路基板における配線層間は、絶縁層により電気的に絶縁され、所定位置において絶縁層を貫通するビア導体によって電気的に接続されている。
特許文献1は、上記した回路基板の製造方法の一例を開示する。特許文献1に記載の回路基板の製造方法では、まず両面に上層銅箔と下層銅箔が積層された絶縁基板を用意し、上層銅箔に炭素ガスレーザを照射することによって下層銅箔に達するビアホールを形成する。そして、ビアホールにデスミア処理を施すことによってスミアを除去する。次に、炭素ガスレーザの照射およびデスミア処理の際にビアホールの開口部に形成される上層銅箔の突出部を残した状態で、無電解めっき処理を施した後、ビア充填用のめっき液によって電解めっき処理を行う。これにより、ビアホールを埋め込むとともに、上層銅箔の上に所定の厚さを有する上層めっき層を形成するとともに、下層銅箔の上に所定の厚さを有する下層めっき層を形成する。そして、上層めっき層と上層銅箔をパターニングすることによって上層配線層を形成するとともに、下層めっき層と下層銅箔をパターニングすることによって下層配線層を形成する。
近年、回路基板の薄型化(低背化)が強く求められており、これを実現するには絶縁層の薄膜化および各配線層の配線高さの低減が必要である。特許文献1に記載の回路基板の製造方法において、例えば、上層配線層の配線高さを低減しようとすると、上層銅箔の上に形成するめっき層の厚さを薄くする必要がある。しかしながら、ビアホールへの埋め込み性を保持した状態で、上層銅箔の上に形成するめっき層の厚さだけを薄く制御することは困難である。また、単純にめっき層の厚さを薄くする制御のみを行うとビアホール内への埋め込み性が劣化するという問題が生じる。
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁層上に形成される配線層の配線高さを低減することが可能な回路基板の製造方法の提供にある。
本発明のある態様は、回路基板の製造方法である。当該回路基板の製造方法は、一方の面側に第1銅箔が形成された絶縁層を用意し、第1銅箔側から絶縁層にビアホールを形成する第1工程と、ビアホールを形成する際に、ビアホールの開口上部に第1銅箔の突出部を残した状態でめっき処理を行うことによって第1銅箔上に銅めっき層を形成する第2工程と、銅めっき層をエッチングすることによって所定の厚みまで薄膜化する第3工程と、銅めっき層および第1銅箔をパターニングすることによって配線層を形成する第4工程と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、絶縁層上に形成される配線層の配線高さを低減することが可能な回路基板の製造方法を提供することができる。
以下、本発明を好適な実施形態をもとに図面を参照しながら回路基板の製造方法について説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態における回路基板の製造工程を示す概略断面図である。
図1は、本発明の第1実施形態における回路基板の製造工程を示す概略断面図である。
まず、図1(A)に示すように、両面に上層銅箔2および下層銅箔3が圧着された絶縁基板1を用意する。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、後述するビアホール1aに対応する形成領域4上に位置する上層銅箔2を除去する。これにより、絶縁基板1のビアホール1aに対応する形成領域4(例えば、75μm程度の直径)が露出される。
ここで、絶縁基板1には、例えば、エポキシ樹脂、BTレジン等のメラミン誘導体、液晶ポリマー、PPE樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の有機系樹脂が好適に用いられる。絶縁基板1の厚さは、例えば、60〜100μm程度である。また、上層銅箔2および下層銅箔3には、例えば、圧延銅箔が好適に用いられ、その厚さは、例えば、3〜5μm程度である。
次に、図1(B)に示すように、上層銅箔2の上方からUVレーザを所定の位置に照射することによって、絶縁基板1の露出した表面から下層銅箔3の表面に達するまでの領域を除去する。これにより、絶縁基板1に、例えば、95μm程度の直径(開口上部)を有するビアホール1aを開口する。そして、ビアホール1aにデスミア処理を施すことによってスミアを除去する。この際、ビアホール1aの開口上部に、上層銅箔2の突出部2aが形成される。この突出部2aの突出量Lは、例えば、10μm程度である。
次に、無電解めっき法を用いて、上層銅箔2の上面およびビアホール1aの内面上に、銅(Cu)を0.5μm程度の厚みでめっきする。続いて、電解めっき法を用いて、上層銅箔2の上面およびビアホール1aの内部にめっきする。なお、本実施形態では、めっき液中に、抑制剤および促進剤を添加することによって、抑制剤を上層銅箔2の上面上に吸着させるとともに、促進剤をビアホール1aの内面上に吸着させる。これにより、ビアホール1aの内面上の銅めっきの厚みを大きくすることができるので、ビアホール1a内に銅を埋め込むことができる。その結果、図1(C)に示すように、上層銅箔2上に、例えば、35μm程度の厚みH1を有する上層銅めっき層5が形成されるとともに、ビアホール1a内にも上層銅めっき層5が埋め込まれる。一方、上記しためっき処理によって、上層銅めっき層5と同時に、下層銅箔3上にも35μm程度の厚みH1を有する下層銅めっき層6が形成される。
次に、化学エッチング液(例えば、硫酸過水)をスプレー噴霧することによって、上層銅めっき層5および下層銅めっき層6の一部を全面エッチングする。これにより、図1(D)に示すように、上層銅めっき層5および下層銅めっき層6を、例えば、10μm程度の厚みH2まで薄膜化する。こうした薄膜化の際には、銅めっき層(上層銅めっき層5、下層銅めっき層6)の薄膜化割合(H2/H1)を2/3以下にすることが好ましく、さらに1/2以下にすることがより好ましい。このようにすることで、上層銅めっき層5を厚く形成してその分多くエッチングすることになるので、ビアホール1aの埋め込み性が向上し、ビアホール1a上の上層銅めっき層5の表面を平坦化しやすくなる。
ここで、銅めっき層(上層銅めっき層5、下層銅めっき層6)の結晶粒径(グレインサイズ)を銅箔(上層銅箔2、下層銅箔3)の結晶粒径(グレインサイズ)よりも小さく形成するため、上記した化学エッチング液に対する銅めっき層のエッチングレートは銅箔のエッチングレートよりも速くなっている。
次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、上層銅めっき層5および上層銅箔2を同時にパターニングするとともに、下層銅めっき層6および下層銅箔3を同時にパターニングする。これにより、上層配線層および下層配線層をそれぞれ形成する(図示せず)。
以上の工程を経て、上層配線層と下層配線層とがビアホール1aを介して電気的に接続された回路基板が製造される。
図2は、上層銅箔上の上層銅めっき層が横方向に過剰にエッチング除去された状態における回路基板の概略断面図である。図2(A)は上層銅箔の突出部がある場合であり、図2(B)は上層銅箔の突出部がない場合である。なお、図2(A)では、化学エッチング液に対する上層銅めっき層5のエッチングレートが上層銅箔2のエッチングレートよりも速いため、上層銅箔2部分が露出しても上層銅めっき層5部分が優先的にエッチング除去されている。
突出部2aのない場合には、上層銅めっき層5が横方向に過剰にエッチング除去されると、図2(B)に示すように、上層銅箔2上の上層銅めっき層5とビアホール1a内の上層銅めっき層5との間で断線する可能性が高くなり、その後パターニングされる上層配線層と下層配線層との間の接続信頼性が劣化する。これに対して、突出部2aがある場合には、図2(A)に示すように、上層銅めっき層5が横方向に過剰にエッチング除去されても上層銅箔2上の上層銅めっき層5とビアホール1a内の上層銅めっき層5とは上層銅箔2の突出部2aを介して接続された状態が保持される(図中の破線の丸で囲まれた領域Xを参照)。このため、突出部2aの存在により上層配線層と下層配線層との間の接続信頼性の劣化が低減される。
本発明の第1実施形態における回路基板の製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)ビアホール1a内を含む上層銅箔2の上に厚く上層銅めっき層5を形成した後、上層銅めっき層5を化学エッチング液で全面エッチングすることによって所望の厚さH2まで薄膜化するようにした。これにより、ビアホール1aを上層銅めっき層5で充填した
状態で従来よりも上層銅めっき層5の薄膜化が可能になり、配線高さが低減された上層配線層を有する回路基板の形成性が向上する。
状態で従来よりも上層銅めっき層5の薄膜化が可能になり、配線高さが低減された上層配線層を有する回路基板の形成性が向上する。
(2)上層銅箔2の突出部2aが存在する状態で、めっき処理および全面エッチング処理を行って上層配線層を形成するようにした。これにより、めっき処理時のめっき膜厚や全面エッチング処理時のエッチング量などの製造バラツキに起因して、上層銅めっき層5が横方向に過剰にエッチングされても、突出部2aの存在により上層配線層と下層配線層との間の接続信頼性の劣化を低減することができる。
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態における回路基板の製造工程を示す概略断面図である。第1実施形態との相違点は、下層配線層13上に形成された銅箔12付き絶縁層11からなる積層体に対してビアホールを形成した後、上層配線層を形成していることである。それ以外は第1実施形態と同様である。
図3は、本発明の第2実施形態における回路基板の製造工程を示す概略断面図である。第1実施形態との相違点は、下層配線層13上に形成された銅箔12付き絶縁層11からなる積層体に対してビアホールを形成した後、上層配線層を形成していることである。それ以外は第1実施形態と同様である。
まず、絶縁基板10上に下層配線層13を形成する。そして、銅箔12付き絶縁層11からなる積層体を用意し、この積層体を、下層配線層13が形成された絶縁基板10の上に貼り付けた後、所定の温度で圧着して硬化させる。これにより、図3(A)に示すように、下層配線層13上に絶縁層11および銅箔12が積層される。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、後述するビアホール11aに対応する形成領域14上に位置する銅箔12を除去する。これにより、絶縁層11のビアホール11aに対応する形成領域14(例えば、75μm程度の直径)が露出される。
ここで、絶縁基板10は、例えば、有機系樹脂などで構成され、その内部に下層配線層13と接続される別の配線層が形成されていてもよい。下層配線層13は、例えば、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、全面に形成された銅めっき層が所定の配線パターンに形成されたものであり、その厚さは、例えば、15μm程度である。また、絶縁層11には、第1実施形態の絶縁基板1と同様の材料が好適に用いられ、その厚さは、例えば、75〜115μm程度である。銅箔12には、例えば、圧延銅箔が好適に用いられ、その厚さは、例えば、3〜5μm程度である。
次に、図3(B)に示すように、銅箔12の上方からUVレーザを所定の位置に照射することによって、絶縁層11の露出した表面から下層配線層13の表面に達するまでの領域を除去する。これにより、絶縁層11に、例えば、95μm程度の直径(開口上部)を有するビアホール11aを開口する。そして、ビアホール11aにデスミア処理を施すことによってスミアを除去する。この際、ビアホール11aの開口上部に、銅箔12の突出部12aが形成される。この突出部12aの突出量Lは、例えば、10μm程度である。
次に、無電解めっき法を用いて、銅箔12の上面およびビアホール11aの内面上に、銅を0.5μm程度の厚みでめっきする。続いて、電解めっき法を用いて、銅箔12の上面およびビアホール11aの内部にめっきする。その結果、図3(C)に示すように、銅箔12上に、例えば、35μm程度の厚みH3を有する銅めっき層15が形成されるとともに、ビアホール11a内にも銅めっき層15が埋め込まれる。
次に、化学エッチング液(例えば、硫酸過水)をスプレー噴霧することによって、銅めっき層15の一部を全面エッチングする。これにより、図3(D)に示すように、銅めっき層5を、例えば、10μm程度の厚みH4まで薄膜化する。
次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、銅めっき層15および銅箔12を同時にパターニングすることにより、上層配線層を形成する(図示せず)。
以上の工程を経て、上層配線層と下層配線層13とがビアホール11aを介して電気的に接続された回路基板が製造される。
本発明の第2実施形態における回路基板の製造方法によれば、第1実施形態に対応する効果を享受することができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
上記第1実施形態では、めっき処理工程において、上層銅めっき層の表面に、ビアホールに起因した段差が残る程度の膜厚を形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、上層銅めっき層の膜厚をさらに厚くし、上層銅めっき層の表面を平坦化した上で、全面エッチング処理を行うようにしてもよい。また、図4に示すように、上層銅めっき層5の厚みH1に対してビアホール1bの寸法(直径)を小さくして、ビアホール1b上の上層銅めっき層5の表面を平坦化した上で、全面エッチング処理を行うようにしてもよい。このようにすることで、積層ビアホールの形成が可能になり、多層配線を有する回路基板を小さく形成することができる。
上記第1実施形態では、めっき処理工程において、ビアホール内を上層銅めっき層で埋め込む例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、図5に示すように、寸法(直径)の大きいビアホール1cを被覆するように上層銅めっき層5(例えば、厚みH1)を形成した後、上層銅めっき層5を化学エッチング液で全面エッチングすることによって所望の厚さH2まで薄膜化してもよい。この場合には上記(2)の効果を享受することができる。さらに、めっき処理および全面エッチング処理を行って上層配線層を形成するようにしたことで、上層銅箔2の突出部2aを含むビアホール1cの側壁被覆性を向上させることができる。この結果、めっき処理のみで膜厚を制御して上層配線層を形成する場合に比べて、上層配線層と下層配線層との間の接続信頼性を向上させることができる。
上記第1実施形態では、上層銅箔側から下層銅箔に達する非貫通のビアホールに対して上層配線層を形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、図6に示すように、両面に上層銅箔22と下層銅箔23が積層された絶縁基板21を用意し、これらを貫通するビアホール21aに対して上層配線層(および下層配線層)を形成するようにしてもよい。こうしたビアホール21aは、例えば、ドリルを上層銅箔22側から下層銅箔23側まで貫通させ、その後、デスミア処理を施すことによって形成することができる。また、上層配線層(および下層配線層)は、第1実施形態と同様の方法により、銅めっき層25の形成、薄膜化、及びパターニングを行うことで形成することができる。なお、ビアホール21aは、両面(上層銅箔側および下層銅箔側)からのレーザ照射によって形成してもよい。また、ビアホール21a内を銅めっき層25で完全に埋め込まず、ビアホール21aの側壁を被覆するようにコンフォーマルに形成してもよい。こうした場合にも第1実施形態に対応する効果を享受することができる。
上記第1実施形態では、上層銅箔として圧延銅箔を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、上層銅箔として上層銅めっき層よりも結晶粒径(グレインサイズ)を大きく形成しためっき銅箔を用いてもよい。これにより、化学エッチング液に対するエッチングレートに差が生じ、第1実施形態と同様の効果を享受することができる。
上記第1実施形態では、化学エッチング液に対するエッチングレートが互いに異なる例
を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、化学エッチング液に対するエッチングレートが互いに同じであってもよい。この場合には、全面エッチングの際に、上層銅箔の突出部がない場合に比べて、少なくとも上層銅箔の突出部がエッチング除去される時間だけ、絶縁基板の開口上部において絶縁基板が露出するまでの製造マージンが増加する。この結果、こうした回路基板を安定して製造することができる。
を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、化学エッチング液に対するエッチングレートが互いに同じであってもよい。この場合には、全面エッチングの際に、上層銅箔の突出部がない場合に比べて、少なくとも上層銅箔の突出部がエッチング除去される時間だけ、絶縁基板の開口上部において絶縁基板が露出するまでの製造マージンが増加する。この結果、こうした回路基板を安定して製造することができる。
上記第1実施形態では、絶縁基板上の上層銅箔の突出部が絶縁基板の上面に対して略水平な方向に突出した状態の例を示したが、こうした上層銅箔の突出部は絶縁基板の上面に対してビアホールの外側に反り上がった状態(跳ね上がった状態)に形成することがより好ましい。このようにすることで、上層銅箔の突出部を絶縁基板の上面に対してビアホールの内側に垂れ下がった状態に形成する場合に比べて、めっき処理の際に、突出部の下面側(絶縁基板と突出部との空間部分)にめっき液が回り込みやすくなり、所望の膜厚のめっき層を形成することが可能になる。こうした傾向はビアホールの寸法(直径)が小さくなるとより顕著になる。この結果、上層配線層と下層配線層との間の接続信頼性を向上させることができる。
上記第1実施形態では、絶縁基板に直接各銅箔を形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、絶縁基板と各銅箔との間にプライマレジンからなる接着層をさらに設けてもよい。これにより、絶縁基板と銅箔との密着性が向上することに加え、第1実施形態と同様の効果を享受することができる。
上記実施形態では、ビアホールに対して配線層を形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、トレンチからなる開口部に対して同様の手順で配線層を形成するようにしてもよい。こうした場合にも同様の効果を享受することができる。
1 絶縁基板、1a ビアホール、2 上層銅箔、2a 突出部、3 下層銅箔、4 ビアホールの形成領域、5 上層銅めっき層、6 下層銅めっき層。
Claims (6)
- 一方の面側に第1銅箔が形成された絶縁層を用意し、前記第1銅箔側から前記絶縁層にビアホールを形成する第1工程と、
前記ビアホールを形成する際に、前記ビアホールの開口上部に前記第1銅箔の突出部を残した状態でめっき処理を行うことによって前記第1銅箔上に銅めっき層を形成する第2工程と、
前記銅めっき層をエッチングすることによって所定の厚みまで薄膜化する第3工程と、
前記銅めっき層および前記第1銅箔をパターニングすることによって配線層を形成する第4工程と、
を備えることを特徴とする回路基板の製造方法。 - 前記第1工程は、レーザ照射することによって前記ビアホールを形成するステップと、前記レーザ照射の後に、前記ビアホールに対してデスミア処理を施すことによってスミアを除去するステップとを有することを特徴とする請求項1に記載の回路基板の製造方法。
- 前記絶縁層は、他方の面側に金属層を有し、
前記第1工程では、前記第1銅箔側から前記金属層に達するように前記ビアホールを形成していることを特徴とする請求項1または2に記載の回路基板の製造方法。 - 前記第2工程では、前記銅めっき層は、前記ビアホールを埋め込んだ状態で前記第1銅箔上に形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第3工程では、前記銅めっき層の薄膜化をウエットエッチングによって行い、当該ウエットエッチングでは、前記第1銅箔のエッチングレートが前記銅めっき層のエッチングレートよりも遅いことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第2工程では、前記銅めっき層を、前記銅めっき層の結晶粒径が前記第1銅箔の結晶粒径よりも小さく形成することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
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