JP2011069689A - 金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属パターン間の樹脂表面及び金属パターン表面を同時に観察でき、不良品の判別を精度よく行うことが可能な金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法及び、金属パターン形成樹脂基板の製造方法を提供する
【解決手段】金属パターン形成樹脂基板１に励起光ａ１を照射し、金属パターン形成樹脂基板１の樹脂表面２から発せられる光及び金属パターン３が反射する励起光ｂ１を、蛍光又は燐光に対する感度に対して前記励起光に対する感度が低減された検出系で検出する。そして、このようにして金属パターン形成樹脂基板の樹脂及び金属の表面を検査し、不良品を除いて金属パターン形成樹脂基板を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂基板上に金属層をパターン形成してなる金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法、及び、金属パターン形成樹脂基板の製造方法に関する。

樹脂基板上に金属層を積層した金属層積層基板から、金属層の一部をエッチングなどの方法により除去し、パターン形成することで、回路基板などの金属パターン形成樹脂基板が製造される。しかしながら、金属層を除去して樹脂基板を露出させた金属パターン間の樹脂表面部分に、エッチング不良等による要因により、金属パターンのボトム部近傍が薄く残るいわゆる裾残りや、樹脂に埋め込まれた金属粗化層の一部が残るいわゆる根残りなどが生じたり、樹脂基板と金属層との界面に存在していた樹脂や金属などの異物が残留する場合がある。さらに、パターン形成後に外部から異物が付着する事もある。また、エッチング直後には確認出来ないようなエッチング残渣や薬品の残存により、あるいは後のめっき工程において、前記異物を核として異常析出などの新たな異物が発生することもある。これらの異物は、絶縁信頼性低下やショートといった不良を引き起こす原因となるため、表面状態を検査し、上記スペース部に異物が存在しているものを不良品として判定し選別する必要がある。また、これらの異物は金属パターン間だけでなく、金属パターン上にも存在し、同様に絶縁信頼性の低下や、実装不良、外観不良など後工程に悪影響を与える可能性があり、金属パターン上の異常即ち異物や変色、変形があるものも、表面状態を検査し、不良品として判定し選別する必要がある。

金属パターン形成樹脂基板の表面状態を検査する方法としては、金属パターン形成樹脂基板に可視光を照射して、その反射光を検出することによって表面状態を検査する方法がある。この方法では、金属パターン上の異常は比較的明確に観察することが可能である。

しかしながら、樹脂表面の異物検出に関しては、異物の表面状態は平滑でないものが多く、金属層の表面と平行でない、表面が荒れて光沢が少ない、不定形である、などの影響で明瞭な反射光が検出できない場合がある。

また、樹脂基板と金属層との密着力を高めるため、金属箔を樹脂基板に積層して金属層を形成する場合においては、樹脂基板との接合面が粗化処理された金属箔などが用いられている場合が多い。このような粗化処理された金属箔を用いて金属層を形成した場合、樹脂基板の表面に金属箔の粗化面が転写されて凹凸が生じる。このため、樹脂基板の表面反射も散乱などが生じ、反射光による検出では明瞭でなくなるため、異物と樹脂基板との識別がより困難になる傾向にあった。

また、近年は、超高精細パターンの形成や高周波信号の伝送特性を向上するために、粗化層を形成しないあるいは極めて弱い粗化層を形成した所謂ロープロファイル金属箔を積層した金属パターン形成樹脂基板や、樹脂基板上にスパッタリングなどで極めて薄い金属層を形成したのち必要に応じて電解金属めっきで導電金属層を形成する所謂メタライズタイプの金属パターン形成樹脂基板も製造されている。このような金属パターン形成樹脂基板では、樹脂基板の表面が非常に平滑であるため、残留物と樹脂基板とは明確に区別できるものの、裏面側に金属層などの光沢を有する構成物が存在する場合には、裏面側の構成物が明瞭に見えるため、表面側の残留物との識別が困難であった。

また、金属パターン形成樹脂基板の裏面側から光を照射し、透過光を検出することによって金属パターンやパターン間の異物を観察する方法がある。

しかしながら、透過光を検出する方法では、樹脂基板の両面に金属パターンを有する両面基板や、金属パターン形成樹脂基板を多層積層してなる多層基板や、裏面側にシールド材などの様な遮蔽層が形成された金属パターン形成樹脂基板の場合には、透過光による検出ができず、使用範囲が限られており、汎用性に欠けるものであった。

また、金属パターン形成樹脂基板に励起光を照射して樹脂基板に蛍光性を発現させ、樹脂基板の発光量や発光状態を検出して金属パターンを検査する方法が、下記特許文献１，２に開示されている。

特開平３−２２５８号公報 特開平５−９３０９号公報

しかしながら、上記特許文献１，２のように、金属パターン形成樹脂基板に励起光を照射して樹脂基板に蛍光性を発現させ、樹脂基板の発光量や発光状態を検出する方法では、金属パターンの表面状態は観察できず、金属パターン上の異常を検査できなかった。このため、金属パターンの表面状態を検査するには、別途可視光を照射して、反射像を検出するなどの措置を行う必要があり、検査工程が増えるという問題があった。また、樹脂基板内部の発光も検出するので、基板内部や下層の構成物までも検出して、本来判別したい樹脂表面の異物との区別が困難な場合があった。また、樹脂基板による発光が、励起光の反射光や散乱光などとの干渉などによる影響により、観察される像が不鮮明になり易かった。このため、例えば、金属パターンをよりファインピッチ化した場合などにおいては、異物の有無を精度よく行えないこと、異物が存在しない不良品の発生しない製造条件の検討が行えないことがあった。

したがって、本発明の目的は、金属パターン間の樹脂表面及び金属パターン表面を、同時に観察でき、不良品の判別を精度よく行うことが可能な金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法及び、金属パターン形成樹脂基板の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法は、励起光を照射されることにより蛍光又は燐光を発光する樹脂材料からなる樹脂基板に、金属層をパターン形成してなる金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法であって、
前記金属パターン形成樹脂基板に前記励起光を照射し、前記金属パターン形成樹脂基板の樹脂表面から発せられる光及び金属パターンが反射する前記励起光を、前記蛍光又は燐光に対する感度に対して前記励起光に対する感度が低減された検出系で検出することを特徴とする。

金属パターン形成樹脂基板に励起光を照射することで、樹脂基板が励起光を吸収して発光するが、樹脂基板の発光は方向性を有しないため、樹脂基板の表面に凹凸や被測定物の傾きがあってもその影響を受けにくい。このため、樹脂基板が露出した部分は、ほぼ均質な明るい像となる。また、金属パターンが存在する部分は、励起光が金属パターンの表面で反射して金属パターンの反射像が得られる。また、金属パターン間の樹脂基板が露出した部分における、金属パターンの裾残り、根残り部分、エッチング残渣なども同様に反射像が得られる。これらは、表面状態が平滑でないものが多く、表面が荒れて光沢が少なく、不定形である、などの影響で明瞭な反射光が検出できない場合が多い。樹脂基板上にこれらの異物が残存している部分は、励起光の反射像が検出されにくい場合が多く、樹脂基板からの発光が遮られて一般に暗い像として観察される。また、異物に照射された励起光の反射像が検出される場合であっても、ほぼ均一に発光している周囲とは明確に判別可能である。更に、異物が透明で励起光を透過する場合であっても、異物下部の樹脂基板からの発光は異物により屈折を受けて方向性を生じるため、樹脂基板が露出した部分とは明確に異なる像が観察される。
一方、金属パターン上の異常は、多くは金属の反射が遮られて暗い像となるが、反射像を観察するため当然異常の状態に応じた像が得られる。
そして、金属パターン形成樹脂基板に励起光を照射することにより、金属パターン形成樹脂基板の樹脂表面から発せられる光と金属パターンが反射する励起光とでは、樹脂基板からの発光（蛍光、燐光）に比べて励起光の反射光の強度が強すぎるが、本発明では、蛍光又は燐光に対する感度に対して励起光に対する感度が低減された検出系で検出するので、励起光の反射光のかぶりに発光像が埋没する事なく、金属パターン形成樹脂基板の樹脂表面から発せられる光から、樹脂基板の表面状態を検査できる。そして、金属パターンが反射する励起光による反射像から、金属パターンの表面状態を検査できる。
このため、本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法によれば、樹脂基板の表面状態と金属パターンの表面状態を同時に検査でき、少ない検査工程で正常な金属パターンが形成されているか否かや、金属パターン間の樹脂表面や金属パターン表面に残留する異物や異常の有無を容易かつ精度よく検査できるので、不良品の判別を効率よく行うことができる。

本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法は、金属パターン形成樹脂基板に励起光を照射した状態の、金属パターンが反射する励起光の検出レベルをＶ１とし、樹脂表面の発光から該樹脂表面が反射する励起光を除した光の検出レベルをＶ２としたとき、Ｖ２／Ｖ１が０．１以上１０以下となるように前記検出系が設定された状態で検査を行なうことが好ましい。金属パターン表面の検査に重点を置くときはＶ２／Ｖ１が１より小さく０．１以上となるよう設定し、金属パターン表面の反射光を強く検出すればよいし、樹脂表面即ち金属パターン間の検査に重点を置くときはＶ２／Ｖ１が１より大きく１０以下となるよう設定して樹脂からの発光を強く検出すればよい。Ｖ２／Ｖ１が１付近である時は樹脂からの発光と金属反射が概略同じ強度となるが、樹脂表面の発光はほぼ均一で、金属パターンの反射は実際の観察像であるため区別が可能である。

本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法は、前記蛍光又は燐光によって前記金属パターン形成樹脂基板の金属パターン間の樹脂表面に残留する異物を検出すると共に、金属パターンが反射する励起光によって前記金属パターンの金属表面の異常を検出することが好ましく、異物として金属を検出することがより好ましい。樹脂表面に異物が残留していると、絶縁信頼性低下やショートといった不良を引き起こす原因となる。また、金属パターン上の異常は、同様に絶縁信頼性の低下や、実装不良、外観不良など後工程に悪影響を与える可能性がある。このため、樹脂表面の異物の有無や、金属パターン上の異物や変色、変形等の異常の有無を検査し、異常があるものを不良品として判定し選別することで、最終製品における製品不良の発生を低減できる。

本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法は、前記金属パターン形成樹脂基板が、前記樹脂基板の両面に前記金属パターンを有するものからなり、前記励起光を検査すべき表面側から照射することが好ましい。

本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法は、前記金属パターン形成樹脂基板が、金属層をパターン形成してなる金属配線を有する回路基板であることが好ましい。

本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法は、前記金属パターン形成樹脂基板が、金属と樹脂基材との積層体から金属を除去して得られる基板であることが好ましく、金属と樹脂基材との積層体から金属をエッチングで除去して得られる基板であることがより好ましい。

本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法は、前記樹脂基板が、芳香族ポリイミド、イミド基を含むポリウレタン、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミドから選ばれた１種からなり、前記励起光が、波長４３０ｎｍ以下の光であることが好ましい。

本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法は、前記樹脂基板が露出した表面部分の算術平均粗さＲａが０．１μｍを超えるか、あるいは、前記樹脂基板が露出した表面部分の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下であることが好ましい。

算術平均粗さＲａの大きい、即ち樹脂表面が粗い状態では、粗化処理された金属箔などを樹脂基板に積層して金属層を形成する場合において、金属箔の粗化面が樹脂表面に転写されて凹凸が生じるが、樹脂基板と金属層との密着力を高めるために一般に多く用いられる。しかし、樹脂基板が露出した部分の算術平均粗さＲａが０．１μｍを超えると、樹脂基板の表面反射に散乱などが顕著に生じ、反射光による検出では異物が存在しなくても反射光に濃淡が生じ明瞭でなくなるため、異物と樹脂基板との識別がより困難になる傾向にあり、また、反射光自体の光量も暗くなるために、異物や変色した金属残渣との識別が困難であったが、本発明の方法によれば、金属パターン形成樹脂基板に励起光を照射することで、樹脂基板の表面近傍で発光し、樹脂基板の発光は方向性を有しないため、樹脂基板が露出した部分は、ほぼ均質な明るい像となり、樹脂基板の表面凹凸の影響を受けにくい。更に、金属パターン上は励起光の反射像として観察するので金属パターン上の異常も合わせて明確に識別出来る。

一方で、算術平均粗さＲａの小さい、即ち樹脂表面が平坦な積層板は、無粗化あるいは粗化を極端に弱く製造された所謂ロープロファイル金属箔を樹脂基板に積層して金属層を形成する、あるいは樹脂表面に金属をスパッタリングや電解金属めっきによって金属層を形成する所謂メタライズタイプの積層板が代表的であり、最近は極めて精細度の高い配線板や高速伝送配線板などの製造に多く用いられる。しかし、樹脂基板が露出した部分の算術平均粗さが０．１μｍ以下であると、反射光による表面検査では樹脂基板の内部や裏側も明瞭に観察できるため、基板の内部や下層の構成物、特に裏面側に存在する金属層や異物などの反射像と重なって、樹脂表面の異物による像との区別ができなかったが、本発明の方法によれば、金属パターン形成樹脂基板に励起光を照射することで、樹脂基板の表面近傍で発光するので、樹脂基板の内部や裏面側の構成物や異物、特に金属層などの影響を受けることが無い。更に、金属パターン上は励起光の反射像として観察するので金属パターン上の異常も合わせて明確に識別出来る。

また、本発明の金属パターン形成樹脂基板の製造方法は、上記方法により、金属パターン形成樹脂基板の樹脂表面を検査し、不良品を除くことを特徴とする。

本発明によれば、金属パターン形成樹脂基板に励起光を照射し、金属パターン形成樹脂基板の樹脂表面から発せられる光及び金属パターンが反射する励起光を、蛍光又は燐光に対する感度に対して励起光に対する感度が低減された検出系で検出することにより、樹脂基板の表面状態と金属パターンの表面状態を同時に検査でき、少ない検査工程で効率よく金属パターン形成樹脂基板の樹脂及び金属の表面状態を検査できる。更には、正常な金属パターンが形成されているか否かや、金属パターン間の樹脂表面や金属パターン表面に残留する異物や異常の有無を、容易かつ精度よく検査できる。このため、不良品の判別を効率よく行うことができるので、不良品の混在の極めて少ない金属パターン形成樹脂基板を生産性よく製造できる。

本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法の概略構成図である。

まず、本発明の検査対象となる金属パターン形成樹脂基板について説明する。

金属パターン形成樹脂基板としては、樹脂基板に金属層がパターン形成されたものであれば特に限定はなく、樹脂基板の片面に金属パターンを有する片面基板、樹脂基板の両面に金属パターンを有する両面基板、これらを複数枚積層してなる多層基板のいずれも好ましく用いることができる。

なかでも、本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法では、両面配線板や多層配線板に代表される樹脂基板の両面に金属パターンを有するものの表面検査において特に効果的である。すなわち、本発明では、金属パターン形成樹脂基板に励起光を照射し、樹脂基板の表面近傍から発せられる蛍光又は燐光を検出する。このとき、励起光は、樹脂基板に対する透過率が低く、樹脂材料表層で吸収される波長であることが好ましく、この場合、表層で励起光の大半が吸収され、樹脂基板内部からの発光が抑制されて、樹脂基板表面から発光する。このため、樹脂基板の裏面側に存在する異物や金属パターンによる影響を受けることなく、検査すべき金属パターン間の樹脂表面上に異物が存在しているか否かを精度よく観察できるからである。

このような、金属パターン形成樹脂基板の好ましい一例としては、樹脂基板表面に、金属層をパターン形成してなる金属配線を有する回路基板などが挙げられる。

金属パターン形成樹脂基板に用いられる樹脂基板の樹脂材料としては、励起光（好ましくは波長４３０ｎｍ以下の光、さらに好ましくは４００ｎｍ以下の紫外光）を照射されることにより表面から蛍光又は燐光を発光するものであれば特に限定はない。このような樹脂材料のうち、絶縁性、耐熱性、強度など物性に優れたものは、回路基板に好ましく用いることができる。

例えば、ポリイミド、イミド基を含むポリウレタン、全芳香族ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルペンテン、ポリアリレート、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレンコポリマー、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルなどが挙げられる。これらのうち、励起光の吸収が大きく、励起光が照射されると、蛍光又は燐光を発光し、更には、絶縁性、強度、耐熱性などの諸物性に優れるという理由から、ポリイミド、イミド基を含むポリウレタン、全芳香族ポリエステル、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、フェノール樹脂が樹脂材料としては好ましく用いられる。更には、芳香環を有する樹脂、代表的には芳香族ポリイミド、イミド基を含むポリウレタン、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミドは、４３０ｎｍ以下の短波長の光、特に４００ｎｍ以下の紫外光に対して強い吸収を有し、これらの光を表面に照射することで、基板の構成樹脂自体が表層から強い蛍光又は燐光を発光し、発光や吸収の為の添加物混合による特性劣化を配慮する必要がないのでより好ましく用いられる。なかでも芳香族ポリイミドは薄くても十分な強度を有する上に曲げにも強く、かつ励起光を照射されることにより樹脂材料表層で吸収され、表面から特に強い蛍光を発光するため特に好ましい。

芳香族ポリイミドとしては、例えば、テトラカルボン酸二無水物の例として、ピロメリット酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、オキシジフタル酸二無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、ビス（ジカルボキシフェニル）スルフィド二無水物、２，２−ビス（ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、２，２−ビス（ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ｐ−フェニレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、ｐ−ビフェニレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、ターフェニル−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸二無水物、１，３−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ベンゼン二無水物、１，４−ビス（ジカルボキシフェノキシ）ベンゼン二無水物、１，４−ビス（ジカルボキシフェノキシ）ビフェニル二無水物、２，２−ビス〔（ジカルボキシフェノキシ）フェニル〕プロパン二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、（２，２−ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸二無水物から選ばれる一種あるいは二種以上のテトラカルボン酸二無水物と、ジアミンの例として、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、ジアミノ安息香酸などのベンゼン核１つのジアミン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルメタン、ジメチルジアミノビフェニル、ビス（トリフルオロメチル）ジアミノビフェニル、ジメチルジアミノジフェニルメタン、ジカルボキシジアミノジフェニルメタン、テトラメチルジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフィド、ジアミノベンズアニリド、ジクロロベンジジン、ジメチルベンジジン、ジメトキシベンジジン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノベンゾフェノン、ジアミノジメトキシベンゾフェノン、２，２−ビス（アミノフェニル）プロパン、ビス（アミノフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、ジアミノジフェニルスルホキシドなどのベンゼン核２つのジアミン、ビス（アミノフェニル）ベンゼン、ビス（アミノフェノキシ）ベンゼン、ビス（アミノフェノキシ）トリフルオロメチルベンゼン、ジアミノフェニルフェノキシベンゾフェノン、ジアミノジフェニルフェノキシベンゾフェノン、ビス（アミノフェニルスルフィド）ベンゼン、ビス（アミノフェニルスルフィド）ベンゼン、ビス（アミノフェニルスルホン）ベンゼン、ビス（２−アミノフェニルイソプロピル）ベンゼン、などのベンゼン核３つのジアミン、ビス（アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス（アミノフェノキシ）フェニルエーテル、ビス（アミノフェノキシ）フェニルケトン、ビス（アミノフェノキシ）フェニルスルフィド、ビス（アミノフェノキシ）フェニルスルホン、２，２−ビス（アミノフェノキシ）フェニルプロパン、２，２−ビス（アミノフェノキシ）フェニル−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンなどのベンゼン核４つのジアミンから選ばれる一種あるいは二種以上のジアミンの組み合わせからなる樹脂を含み、特にテトラカルボン酸二無水物として、ピロメリット酸二無水物、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、ジアミンとしてｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、１，３−ビス（４−アミノフェニル）ベンゼンを含む組成のものが好ましく挙げられる。なかでも、ピロメリット酸二無水物、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、ジアミンとしてｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、１，３−ビス（４−アミノフェニル）ベンゼンの組み合わせよりなる芳香族ポリイミドは、特に強く発光し金属パターン形成樹脂基板の表面状態を精度よく検査できるため本発明に特に好ましく用いることができる。

金属パターン形成樹脂基板において、樹脂基板に積層させる金属材料としては、特に限定はなく、銅、ニッケル、クロム、マンガン、アルミニウム、鉄、モリブデン、コバルト、タングステン、バナジウム、チタン、タンタル、シリコン等の金属、またはこれらの合金、あるいはこれらの金属の酸化物や金属の炭化物などの金属化合物などが挙げられ、電気抵抗が低く入手が容易な銅が好ましく用いられる。

樹脂基板に金属層を形成するには、例えば、金属箔を樹脂基板の表面に圧着して金属層を形成する方法や、樹脂基板の表面に、スパッタリングなどで極めて薄い金属層を形成した後、必要に応じて電解金属めっきを行って金属層を形成する方法などが挙げられる。なお、算術平均粗さＲａが０．１μｍを超えるような粗化層が形成された金属箔を用いて樹脂基板上に金属層を形成すると、樹脂基板と金属層の安定した密着性を得る事が出来るため好ましいが、一方で樹脂基板の表面は、粗化層が転写されて凹凸形状となる。このため、金属層を除去して金属パターンを形成する際において、樹脂基板表面の凹部に金属が根残りし易く、金属パターンを高精細化した場合、特にパターンピッチが１００μｍ以下の場合にはパターン間の残存異物の慎重な検査が重要である。さらに、金属パターンを超高精細化した場合、特にパターンピッチが４０μｍ以下の場合は、金属配線と樹脂基板との接合面の算術平均粗さＲａは、０．１μｍ以下であることが好ましい。算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下の平坦な接合面であれば最大凹凸も低く抑えられ配線間の根残りを防止できる。前述したように、励起光は樹脂基板における透過率が低く、励起光照射による樹脂基板の発光は、樹脂基板の表面近傍においてほぼ均質に生じる。本発明の方法によれば、上記の粗化層が形成された金属層を除去した樹脂基板が露出した部分の算術平均粗さＲａが０．１μｍを超える場合であっても表面の凹凸による散乱の影響を受ける事ない。また、上記の金属層と樹脂基板が平坦な接合面を有し、金属層を除去して樹脂基板が露出した部分の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下の場合であっても、裏面や基板内構成物からの反射の影響を受ける事なく、検査すべき金属パターン間の樹脂表面上に異物が存在しているか否かを精度よく観察できる。

樹脂基板に金属パターンを形成する方法としては、特に限定はなく、従来公知の方法を用いて形成できる。例えば、サブトラクティブ法、セミアディティブ法などが挙げられる。

サブトラクティブ法では、樹脂基板上に所定厚みの金属層を形成し、金属層表面を洗浄した後、フォトレジスト層を形成し、露光現像してエッチングマスクを形成し、塩化鉄などのエッチング液への浸漬やスプレーによりパターン間の金属を除去し、不要となったフォトレジストを除去することで金属パターン形成樹脂基板を製造できる。

セミアディティブ法では、樹脂基板の表面に、薄い金属箔を積層したり、スパッタリングなどを行って、０．２〜３μｍ程度の極めて薄い金属層（金属薄層）を形成する。そして、金属薄層の表面を洗浄した後、厚手のフォトレジスト層を形成し、露光現像してパターンの型を形成する。そして、金属薄層を給電層としてフォトレジストが形成されていない部位に電解めっきで金属配線パターンとなる金属を積上げた後、フォトレジストを除去し、エッチング液への浸漬やスプレーにより金属配線パターン間の金属薄層を除去することで金属パターン形成樹脂基板を製造できる。

また、このようにして作製された金属パターン形成樹脂基板を、例えば、回路基板として用いる場合、必要に応じて金属パターン部を、酸化防止や、搭載する部品との接合の為に、金や錫による電極めっきを施してもよい。

また、金属パターン形成樹脂基板は、それ自体で独立していても良いし、別の土台となる構成物上に形成されていても良い。また、金属及び樹脂表面は露出している事が画像の鮮明さから好ましいが、検査に影響が無い範囲で保護層などが形成されていても良く、具体的には、保護層が検査時の励起光照射に対して蛍光や燐光を発せず、かつ画像を乱す吸収や散乱がなければ良い。

次に、本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法について、図１を用い、金属パターン形成樹脂基板１として、樹脂基板２の両面に金属パターン３，４が形成された両面基板を用いた場合を例に挙げて説明する。図１において、１１は励起光源、１２はライトガイド、１４は受光部、１５は励起光低減フィルタ、２１は支持台である。

まず、支持台２１上に、金属パターン形成樹脂基板１を、検査面が上面となるように配置する。

次に、励起光源からの光をライトガイド１２を伝送させてライトガイド１２の先端から発射させ、励起光ａ１を金属パターン形成樹脂基板１の測定部位（図１では、楕円枠Ａ領域）に照射する。

励起光源１１としては特に限定はない。樹脂材料表層で吸収される波長を有するものであれば、単一波長光源、複数の波長光源、連続的波長スペクトル光源の何れも用いる事が可能であるが、樹脂材料表層で吸収されやすい４３０ｎｍ以下の光、特に４００ｎｍ以下の紫外光を出射可能な光源が好ましく、高圧水銀ランプ、紫外線発光ダイオード、ブラックライト、Ｘｅ−Ｈｇランプ、メタルハライドランプなどが挙げられる。ここで、複数波長を有する光源や連続的波長スペクトル光源を用い、樹脂材料表層で吸収される波長に加えて樹脂材料表層で吸収されない波長を含んでいる場合、これは蛍光又は燐光の発光に対する寄与が小いため実質的に観察を阻害しなければ良いが、このような場合、光源からの出射光に対して、樹脂材料表層で吸収される波長を通し、樹脂材料表層で吸収されない波長を遮断するフィルタを通すなどして樹脂材料表層で吸収される波長だけを励起光とすると、より鮮明な発光画像を得られより好ましい。ここでフィルタは吸収型や反射型、あるいは必要な波長を例えば４５度曲げて通すなど多種多様なタイプが使用可能であるが、結果的に必要な位置に必要な波長の光を導ければ良い。この実施形態では、ライトガイド１２の先端に、励起光ａ１の透過率を選択的に高めたフィルタ１３が装着されている。なお、励起光強度を上げる為に集光レンズにて観察部位に集光してもよい。

金属パターン形成樹脂基板に照射する励起光ａ１としては、金属パターン形成樹脂基板の樹脂基板を構成する樹脂材料の吸収が大きい短波長の光を用いることが好ましく、樹脂材料表層で吸収される波長の光がより好ましい。樹脂材料の表層で励起光の大半が吸収されることにより、樹脂基板内部からの発光が抑制されて、樹脂基板表面近傍からしか発光しないため、基板の内部や下層の構成物の影響を排除して、樹脂基板が露出した部分をより鮮明な像として観察でき、金属パターン形成樹脂基板の表面状態をより精度よく検出できる。励起光が吸収されて発光する樹脂表層とは、基板の厚さや構成により異なるため裏面や内部構成物に届かずに実質表層と扱えれば特に制限はないが、好ましくは樹脂表面から１０μｍ以内、より好ましくは５μｍ以内、特に好ましくは３μｍ以内で、励起光の大半が吸収されると基板内部の構成物や下層の構成物の影響を受けにくい。表層で吸収される励起光量は実質的に内部や裏面の影響を受けなければ良いが、好ましくは励起光の５０％が、より好ましくは８０％以上が表層で吸収されれば表面での発光がより明確であり特に好ましい。具体的には、波長４３０ｎｍ以下の光が好ましく、波長４００ｎｍ以下の紫外光が特に好ましい。なお、波長３５０ｎｍ以下の紫外光はイメージセンサーの感度が一定しない場合が多く、光学系も高価な特殊材質が必要であり、また長期間の照射によりプラスチックや光学接着剤を劣化せるので、３５０ｎｍから４００ｎｍの範囲を中心とした励起光が特に好ましい。

励起光の照射方法は、金属パターン形成樹脂基板の検査すべき表面側から照射する。検査すべき表面側からの照射であれば、いずれの照射方法も好ましく用いることができる。例えば、金属パターン形成樹脂基板に対し斜め上方から照射しても良いし、対物レンズを通して真上から照射しても良い。この実施形態では、金属パターン形成樹脂基板１の斜め上方から、測定部位に励起光ａ１を照射している。なお、励起光は、透過性が低く、樹脂基板に吸収され易いので、側面側や裏面側から励起光を照射した場合、金属パターン形成樹脂基板の厚みによっては、検査すべき表面側から蛍光又は燐光を発生させることができなかったり、内部の発光が強く内部構成物が観察されたり、発光量が弱く、精度のよい表面検査が行えない場合がある。

金属パターン形成樹脂基板１に励起光ａ１を照射すると、励起光ａ１は樹脂基板に吸収されて、樹脂基板２表面から蛍光又は燐光が発光される。また、励起光ａ１の一部は、樹脂基板２の表面や金属パターン３の表面で反射ないし散乱する。すなわち、金属パターン形成樹脂基板１に励起光ａ１を照射することにより金属パターン形成樹脂基板１から生じる光ｂ１には、樹脂基板２が励起光を吸収した際に発せられる蛍光又は燐光と、樹脂基板２及び金属パターン３の表面で反射ないし散乱した励起光とが混在している。励起光の反射強度は発光強度に比べて強い為、励起光の反射光や散乱光をそのまま検出してしまうと、発光像が励起光反射光像に埋没してしまう可能性がある。

そこで、本発明では、上記金属パターン形成樹脂基板１から発せられる光ｂ１を、蛍光又は燐光に対する感度に対して励起光に対する感度が低減された検出系で検出する。

検出系では、樹脂表面の発光像と金属表面の励起光反射像を同時に観察しうる強度範囲に調整する事が重要である。蛍光や燐光は、励起光より長波長側で発光し、多くは可視光領域の光を発するので、検出系は励起光の波長と発光の波長にまたがって感度を有する事が必要であるが、励起光照射による樹脂基板からの発光光（蛍光、燐光）の発光強度は励起光の金属反射強度に比べて極めて弱いため、励起光に対する感度が低減された検出系で検出しなければ、反射像が支配的になり発光像とを同時に検査する事が困難となる。励起光に対する感度を低減させる手段としては、被検査対象と最終検出手段であるカメラなどの間に励起光を選択的に減衰させるフィルタを組み込んだ検出系とすることなどで実現する事が出来る。勿論、最終検出手段の分光特性自体が発光に対して感度が高く励起光に対して感度が適切に低ければ特にフィルタなどで調整しなくても良い。

また、検出系は、蛍光又は燐光の波長に感度が高く励起光の波長に感度が低減された系が構成されていれば特に制限は無く、肉眼や画像センサーを有するカメラなどが利用可能であるが、励起光は紫外光であるか、あるいは短波長の可視光である事が好ましいため、肉眼での視感度が低く、検出系の最終検出手段はカメラなどを用いる事が好ましい。カメラの画像イメージセンサーとして用いられるＣＣＤやＣＭＯＳセンサーなどは広い波長域で感度を有するのが一般的であるので、この場合は励起光の波長域を少量透過し、蛍光又は燐光の透過率の高いフィルタを通して検出すれば良い。ここでも、前記同様にフィルタは多種多様なタイプを用いる事が可能であり、ここでいう透過率とは必要な光路に対して波長選択を行なう意味で用いており、単に光の直進に対する透過率に限定したものではない。なお、ここで検出系の感度は、センサー、フィルタ並びにレンズなどの光学系を含めた系全体での感度であり、励起光が紫外光である場合には、光学系にプラスチック材や光学接着剤を用いた場合は吸収減衰される場合が多く、この減衰を組み込んで低減量を設定すればよい。プラスチック光学系や光学接着剤は強い紫外光に長期間照射されると劣化する場合があるので、先にフィルタなどで一部低減した光がこれらに入射することがより好ましい。測定対象から出た光をセンサーで検出して判定する際に、励起光の金属パターンの反射部の信号レベルと樹脂表面の発光部の信号レベルがセンサーの検出強度範囲であり同時に判定出来る事が重要である。

この実施形態では、励起光の波長域を少量透過し、蛍光又は燐光の透過率の高い励起光低減フィルタ１５を通して、励起光を低減させた光ｂ２を受光部１４で検出し、金属パターン形成樹脂基板１の表面検査を行う。

具体的な検出系の感度の設定は、金属パターン形成樹脂基板に励起光を照射した状態の、金属パターンが反射する励起光の検出レベルをＶ１とし、樹脂表面の発光から該樹脂表面が反射する励起光を除した光の検出レベルをＶ２としたとき、Ｖ２／Ｖ１が０．１以上１０以下となるように前記検出系が設定された状態で検査を行なうことが好ましい。このように設定することで、樹脂表面の発光と金属表面の反射が同時に検出出来て、明確に判定が出来る。この範囲での設定では、樹脂基板が露出した部分は、ほぼ均質な明るい像として観察され、金属パターン部はＶ２／Ｖ１により決定される明るさの反射像が観察される。

Ｖ２／Ｖ１が０．１より小さい場合は、樹脂表面であっても励起光の反射が支配的になり樹脂の発光による検査が不明確になり、Ｖ２／Ｖ１が１０を超えると金属パターン表面が暗く判定が困難となる。

Ｖ２／Ｖ１が１付近である時は樹脂からの発光と金属反射が概略同じ強度となるが、樹脂表面の発光はほぼ均一で、金属パターンの反射は実際の観察像であるため区別が可能であるが、Ｖ２／Ｖ１が１より小さく０．１以上又は１より大きく１０以下の場合は樹脂表面と金属反射部の明るさが異なって観察されるため特に好ましい。

そして、Ｖ２／Ｖ１を、１より小さく０．１以上となるよう設定することで、金属パターン表面の反射光（励起光）が強く樹脂表面の発光よりも明るく検出されるので、金属パターン表面の検査に重点を置く場合に特に効果的である。また、Ｖ２／Ｖ１を、１より大きく１０以下となるように設定することで、樹脂表面の発光よりも金属パターン部が暗く観察され、樹脂表面で励起光の反射光が少なく発光像が支配的となるために金属パターン間の異物が特に明確に観察されるので、樹脂表面即ち金属パターン間の検査に重点を置く場合に特に効果的である。これらの範囲の中でもＶ２／Ｖ１が１より大きく１０以下とすると樹脂表面の発光よりも金属パターン部が暗く観察され、樹脂間の異物が特に明確に観察され、金属パターン表面も観察可能な範囲であるためより検出に適している。

これらのレベル設定において最終検出手段がイメージセンサーなどの電気信号に変換するものである場合、多数の画素を持ちそれぞれに対応した出力信号を出すが、この場合、対象となるすべての画素又は代表画素からの検出レベルの平均値でＶ１及びＶ２を決定すればよい。すなわち、金属パターン形成樹脂基板に励起光を照射した状態において、検出系の視野が金属パターンであり、金属パターンが反射する励起光の検出レベルをＶ１とし、検出系の視野が樹脂表面であり、樹脂表面の発光から該樹脂表面が反射する励起光を除した光の検出レベルをＶ２とすればよい。

具体的には、図１において金属パターン形成樹脂基板１に代えて金属パターンを除去した樹脂基板を置き、励起光低減フィルタ１５に加えて励起光を実質すべて除去するフィルタを配置してイメージセンサーから得られる強度信号レベルを有効な全画素で平均してＶ２とし、次に、金属パターンを除去していない基板の金属層側を上にして置き、イメージセンサーから得られる強度信号レベルを有効な全画素で平均してＶ１とし、Ｖ２／Ｖ１が前記所定の範囲となるように励起光低減フィルタ１５の特性を調整すれば良い。あるいは複数の画素の信号強度を個別に判定できる場合には、簡易的に金属パターン形成樹脂基板１の画像から上記部位を切り出して代表画素の平均レベルで置き換える事も可能である。

励起光低減フィルタ１５の調整は可変フィルタによっても良いし、フィルタ枚数の加減にて行なっても良い。

また、金属表面の励起光反射率や樹脂の発光強度は被試験物により異なるが、基板材質の切替が頻繁である場合など、これに対応した出力レベルの調整を直接行うことが煩雑である場合には、発光波長域に対する感度に対して励起光波長域に対する感度を０．０００１％以上１％以下の範囲で設定して励起光の反射を減衰する事で、実質的に同様の効果が得られる。

このようにして励起光低減フィルタ１５を通し、発光光並びに、発光像と同時に検出及び観察が出来るレベルに低減された励起光ｂ２を検出して得られる像は、樹脂基板が露出した部分は、高コントラストで、極めて鮮明で、ほぼ均質な明るい像として観察される。また、金属パターン３が存在する部分は、励起光の反射像として得られ、反射像を観察することで金属パターン３の表面状態を観察できる。また、金属パターンの裾残り、根残り部分、エッチング残渣などは、表面状態が平滑でないものが多く、表面が荒れて光沢が少ない、不定形である、などの影響で明瞭な反射光が検出されにくく、樹脂基板からの発光が遮られて一般に暗い像として観察される。また、異物に照射された励起光の反射像が検出される場合であっても、ほぼ均一に発光している周囲とは、明確に判別可能である。更には、異物が透明で、異物が透明で励起光や可視光を透過する場合であっても、異物下部の樹脂基板２からの発光は異物により屈折を受けて方向性を生じるため、樹脂基板２が露出した部分とは明確に異なる像が観察される。一方金属パターン上の異常は、金属の反射が遮られて暗い像となる場合が多いが、自然な反射像であるため当然異常の状態に応じた像が得られる。

したがって、均質な明部を、樹脂基板が露出した部分、すなわち、金属パターン間の像と認識でき、また、励起光の反射像として金属パターンの像が認識できる。これにより、金属パターンの間隔や、パターン不良を判定できる。また、局所的または特異形状な暗部や明暗の異なる部位を異物と判定することが出来る。

そして、励起光低減フィルタ１５を通して得られる上記光ｂ２を受光部１４で受けて、得られる像の検査を行う。検査方法としては、従来公知の方法で行うことができる。例えば、マイクロスコープや顕微鏡で拡大し、肉眼で検出して画像パターンを認識してもよいし、ＣＣＤなどのカメラで検出して、必要に応じて画像処理を行ってディスプレイ上で観察しても良いし、公知の画像認識システムで認識してもよい。励起光は紫外光であるか、あるいは短波長の可視光である事が好ましいため、肉眼での視感度が低く、検出系の最終検出手段はカメラなどを用いる事が好ましい。勿論拡大レンズが一体となった検査用カメラを用いることが可能であり、画像信号をディスプレイに表示して検査員の目視で判定しても良いし、ＡＯＩシステムなどに取り込んで自動で判別することが出来る。また、検査員の目視による場合には、経験的に容易に判定することが可能であるし、画像処理による自動検査の場合は正常パターンの画像を登録して比較判定したり、あるいはＣＡＤ図面のデータから作成したパターンを基に判定してもよい。

本発明の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法では、金属パターン形成樹脂基板１の一定の領域を、映像により測定するものであるので、検査効率の観点から視野は広いほうが良い。例えば、０．１ｍｍ角以上の領域であれば４０μｍピッチ配線の複数組のライン／スペースが入るために好ましく、０．４ｍｍ以上であれば１０組のライン／スペースが入り検査としてより好ましい。このように、拡大倍率を制限して視野を広くした場合、反射測定単独では樹脂表面の散乱や裏面の反射光と金属パターン間の異物の区別が著しく困難であり、本発明の効果が顕著である。

そして、金属パターン形成樹脂基板の製造工程において、このようにして金属パターン形成樹脂基板の表面を検査し、金属パターンの間隔が狭かったり、パターン不良であったり、金属パターン間の樹脂表面に異物を有すると判定されたり、金属パターン表面に異物を有するなどの異常が存在していると判定された金属パターン形成樹脂基板は、不良品として選別し、これを取り除くことで、不良品の混在の極めて少ない金属パターン形成樹脂基板が最終製品として得られる。

１：金属パターン形成樹脂基板
２：樹脂基板
３，４：金属パターン
１１：励起光源
１２：ライトガイド
１３：フィルタ
１４：受光部
１５：励起光低減フィルタ
２１：支持台

Claims (12)

1. 励起光を照射されることにより蛍光又は燐光を発光する樹脂材料からなる樹脂基板に、金属層をパターン形成してなる金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法であって、
   前記金属パターン形成樹脂基板に前記励起光を照射し、前記金属パターン形成樹脂基板の樹脂表面から発せられる光及び金属パターンが反射する前記励起光を、前記蛍光又は燐光に対する感度に対して前記励起光に対する感度が低減された検出系で検出することを特徴とする金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法。
2. 金属パターン形成樹脂基板に励起光を照射した状態の、金属パターンが反射する励起光の検出レベルをＶ１とし、樹脂表面の発光から該樹脂表面が反射する励起光を除した光の検出レベルをＶ２としたとき、
   Ｖ２／Ｖ１が０．１以上１０以下となるように前記検出系が設定された状態で検査を行なう請求項１の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法。
3. 前記蛍光又は燐光によって前記金属パターン形成樹脂基板の金属パターン間の樹脂表面に残留する異物を検出すると共に、金属パターンが反射する励起光によって前記金属パターンの金属表面の異常を検出する請求項１又は２記載の回路基板の表面検査方法。
4. 金属パターン間の樹脂表面に残留する異物が金属である請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法。
5. 前記金属パターン形成樹脂基板が、前記樹脂基板の両面に前記金属パターンを有するものからなり、前記励起光を検査すべき表面側から照射する請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法。
6. 前記金属パターン形成樹脂基板が、金属層をパターン形成してなる金属配線を有する回路基板である請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法。
7. 前記金属パターン形成樹脂基板が、金属と樹脂基材との積層体から金属を除去して得られる基板である請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法。
8. 前記金属パターン形成樹脂基板が、金属と樹脂基材との積層体から金属をエッチングで除去して得られる基板である請求項７に記載の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法。
9. 前記樹脂基板が、芳香族ポリイミド、イミド基を含むポリウレタン、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミドから選ばれた１種からなり、前記励起光が、波長４３０ｎｍ以下の光である請求項１〜８のいずれか１項に記載の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法。
10. 前記樹脂基板が露出した表面部分の算術平均粗さＲａが０．１μｍを超える請求項１〜９のいずれか１項に記載の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法。
11. 前記樹脂基板が露出した表面部分の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下である請求項１〜９のいずれか１項に記載の金属パターン形成樹脂基板の表面検査方法。
12. 請求項１〜１１のいずれか記載の方法により、前記金属パターン形成樹脂基板の樹脂表面を検査し、不良品を除くことを特徴とする金属パターン形成樹脂基板の製造方法。