JP2011181640A

JP2011181640A - 配線導体の形成方法

Info

Publication number: JP2011181640A
Application number: JP2010043617A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Hasegawa; 芳弘長谷川
Original assignee: Kyocera SLC Technologies Corp
Current assignee: Kyocera SLC Technologies Corp
Priority date: 2010-02-27
Filing date: 2010-02-27
Publication date: 2011-09-15

Abstract

【課題】配線導体が大きく細ること、および配線導体の絶縁層と接する底面が両側から大きくえぐれることを抑制し、それにより微細な配線導体を高密度で形成することが可能な配線導体の形成方法を提供すること。
【解決手段】無電解銅めっき層２および電解銅めっき層４を、配線導体５間の無電解銅めっき層２が消失するまでエッチング液でエッチング処理することにより電解銅めっき層４およびその下の無電解銅めっき層２から成る配線導体を形成するエッチング工程において、無電解銅めっき層２に対するエッチング速度が電解銅めっき層４に対するエッチング速度の１．６倍以下である第１のエッチング液を用いてエッチング処理した後、無電解銅めっき層２に対するエッチング速度が電解銅めっき層４に対するエッチング速度の２．４倍以上である第２のエッチング液を用いてエッチング処理する。
【選択図】図２

Description

本発明は、配線導体の形成方法に関するものである

従来、例えば配線基板における微細な配線導体を形成する方法としてセミアディティブ法が知られている。セミアディティブ法は、図３（ａ）に示すように、例えば配線導体が形成される絶縁層１１の表面に無電解銅めっき層１２を０．１〜１．５μｍ程度の厚みに被着させ、次に図３（ｂ）に示すように、無電解銅めっき層１２の表面に配線導体のパターンに対応した開口１３ａを有するめっきレジスト層１３を形成し、次に図３（ｃ）に示すように、めっきレジスト層１３の開口１３ａ内に露出する無電解銅めっき層１２上に配線導体に対応したパターンの電解銅めっき層１４を５〜２０μｍ程度の厚みに被着させ、次に図４（ｄ）に示すように、めっきレジスト層１３を無電解銅めっき層１２上から除去した後、図４（ｅ）に示すように、電解銅めっき層１４のパターンから露出する無電解銅めっき層１２を、電解銅めっき層１４のパターン間の無電解銅めっき層１２が消失するまで電解銅めっき層１４とともにエッチングすることにより、残った電解銅めっき層１４およびその下の無電解銅めっき層１２から成る配線導体１５を形成する方法である。なお、無電解銅めっき層１２および電解銅めっき層１４をエッチングするエッチング液としては、例えば過酸化水素および硫酸を含むエッチング液が用いられており、このエッチング液は一般的に電解めっき層１４に対するエッチング速度よりも無電解銅めっき層１２に対するエッチング速度が大きいものが多い。

ところが、このセミアディティブ法によると、電解銅めっき層１４のパターン間に露出する無電解銅めっき層１２をエッチングする際に電解銅めっき層１４も同時にエッチングされてしまうので形成される配線導体１５は、その分だけパターン幅が細ってしまう。そこで、エッチングにより配線導体１５のパターン幅が細る分を考慮してめっきレジスト層１３の開口１３ａの幅を配線導体１５のでき上がりのパターン幅よりも１〜２μｍ程度広めに設計する必要がある。このような設計を行なった場合、例えば幅が１０μｍ程度の配線パターンが隣接間隔１０μｍ程度で配置される配線導体１５を形成しようとすると、めっきレジスト層１３における隣接する開口１３ａ間の幅が８〜９μｍと極端に狭くなってしまい、その部分でめっきレジスト層１３が剥れたり倒れたりしやすくなる。このようなめっきレジスト層１３の剥れや倒れは、無電解銅めっき層１２上の電解銅めっき層１４の正常な被着を阻害し、その結果、配線導体１５に断線や短絡を引き起こしてしまう。

ところで、上述したように電解銅めっき層１４に対するエッチング速度と無電解銅めっき層１２に対するエッチング速度が違うエッチング液を用いて電解銅めっき層１４および無電解銅めっき層１２をエッチングして配線導体１５を形成する場合、無電解銅めっき層１２に対するエッチング速度が電解銅めっき層１４に対するエッチング速度よりも速ければ速いほど、電解銅めっき層１４をエッチングする量が少なくなるので、形成される配線導体１５のパターン幅の細りを低減することができる。したがって、その分だけめっきレジスト層１３の開口１３ａ間の幅を広くできるので、細い配線パターンが狭い間隔で隣接して形成される場合であってもめっきレジスト層１３における開口１３ａ間の幅を確保してその部分におけるめっきレジスト層１３の剥れや倒れを有効に防止できる。

しかしながら、例えば無電解銅めっき層１２に対するエッチング速度が電解銅めっき層１４に対するエッチング速度よりも２．５倍以上速いエッチング液を用いて電解銅めっき層１４および無電解銅めっき層１２をエッチングして配線導体１５を形成した場合、図５（ａ）に示すように、エッチングの初期から無電解銅めっき層１２と電解銅めっき層１４との界面に沿って無電解銅めっき層１２に対する横方向へのエッチングが大きく進み、その結果、図５（ｂ）に示すように、配線導体１５の絶縁層１１と接する底面が両側から大きくえぐれて配線導体１５の絶縁層１１に対する接合強度が弱くなり、配線導体１５が絶縁層１１から剥れてしまい易くなるという問題が発生する。

特開２００２−３１４２３３特開２００３−３３８６７６

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、セミアディティブ法において配線導体を形成する際に、配線導体形成のためのエッチングにより配線導体が大きく細ること、および配線導体の絶縁層と接する底面が両側から大きくえぐれることを抑制し、それにより微細な配線導体を高密度で形成することが可能な配線導体の形成方法を提供することを課題とする。

本発明の配線導体の形成方法は、配線導体が形成される絶縁層の表面に無電解銅めっき層を被着させる無電解銅めっき工程と、無電解銅めっき層の表面に配線導体のパターンに対応する開口を有するめっきレジスト層を被着させるレジスト形成工程と、開口内の無電解銅めっき層上に電解銅めっき層を配線導体に対応するパターンに被着させる電解銅めっき工程と、無電解銅めっき層上からめっきレジスト層を剥離するレジスト除去工程と、無電解銅めっき層および電解銅めっき層を、配線導体間の無電解銅めっき層が消失するまでエッチング液でエッチング処理することにより電解銅めっき層およびその下の無電解銅めっき層から成る配線導体を形成するエッチング工程と、を行なう配線基板の製造方法であって、エッチング工程は、無電解銅めっき層に対するエッチング速度が電解銅めっき層に対するエッチング速度の１．６倍以下である第１のエッチング液を用いてエッチング処理した後、前記無電解銅めっき層に対するエッチング速度が電解銅めっき層に対するエッチング速度の２．４倍以上である第２のエッチング液を用いてエッチング処理することにより行なわれることを特徴とする。

本発明の配線導体の形成方法によれば、まず無電解銅めっき層に対するエッチング速度が電解銅めっき層に対するエッチング速度の１．６倍以下である第１のエッチング液を用いてエッチング処理することにより、エッチングの初期に無電解銅めっき層と電解銅めっき層との界面に沿って無電解銅めっき層に対する横方向へのエッチングが大きく進むことを抑制しつつ主として厚み方向に大きくエッチングして無電解銅めっき層を薄くし、しる後、前記無電解銅めっき層に対するエッチング速度が電解銅めっき層に対するエッチング速度の２．４倍以上である第２のエッチング液を用いて配線導体間の残余の無電解銅めっき層が消失するまでエッチング処理することにより、配線導体が大きく細ることおよび配線導体の絶縁層と接する底面が両側から大きくえぐれることを抑制し、それにより微細な配線導体を高密度で形成することが可能となる。

（ａ）〜（ｃ）は、本発明の配線導体の形成方法の実施形態の一例を説明するための工程毎の模式断面図である。（ｄ）〜（ｆ）は、本発明の配線導体の形成方法の実施形態の一例を説明するための工程毎の模式断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、従来の配線導体の形成方法を説明するための工程毎の模式断面図である。（ｄ），（ｅ）は、従来の配線導体の形成方法を説明するための工程毎の模式断面図である。（ａ），（ｂ）は、従来の配線導体の形成方法を説明するための要部拡大断面模式図である。

次に、本発明の配線導体の形成方法における実施形態の一例を添付の図を基に説明する。まず、図１（ａ）に示すように、絶縁層１の表面に無電解銅めっき層２を被着させる。無電解銅めっき層２の厚みは０．５〜１．５μｍの範囲が好ましい。無電解銅めっき層２の厚みが０．５μｍ未満の場合、無電解銅めっき層２の表面に後述する電解銅めっき層４を良好に被着させることが困難となる傾向にあり、１．５μｍを超えると、無電解銅めっき層２をエッチングする際にそのエッチングに長時間を要することになる。なお、無電解銅めっき層２を被着させるには、周知の無電解銅めっき方法を採用すればよい。

次に、図１（ｂ）に示すように、無電解銅めっき層２の表面にめっきレジスト層３を形成する。めっきレジスト層３は、後述する配線導体５のパターンに対応した開口３ａを有しており、厚みは１０〜３０μｍ程度である。このようなめっきレジスト層３は、感光性ドライフィルムレジストを無電解銅めっき層２の表面に貼着するとともに開口３ａを有する所定のパターンに露光および現像することにより形成される。

次に、図１（ｃ）に示すように、めっきレジスト層３の開口３ａ内に露出する無電解銅めっき層２の表面に厚みが５〜２０μｍの電解銅めっき層４を後述する配線導体５に対応したパターンに被着させる。電解銅めっき層４を被着させるには、周知の電解銅めっき法を採用すればよい。

次に、図２（ｄ）に示すように、めっきレジスト層３を剥離して除去する。めっきレジスト層３の剥離には、例えば水酸化ナトリウム等を含むアルカリ系の剥離液を用いればよい。

次に、図２（ｅ）に示すように、無電解銅めっき層２および電解銅めっき層４の表面を無電解銅めっき層２の厚みが３０〜７０％に減るまで第１のエッチング液によりエッチングする。この第１のエッチング液としては、無電解銅めっき層２に対するエッチング速度が電解銅めっき層４に対するエッチング速度の１．６倍以下のエッチング液を用いる。このような第１のエッチング液を用いてエッチングすることにより、エッチングの初期において無電解銅めっき層２と電解銅めっき層４との界面に沿って無電解銅めっき層２が横方向へ大きくエッチングされることを防止しつつ、無電解銅めっき層２を厚み方向に大きくエッチングすることができる。なお、第１のエッチング液として無電解銅めっき層２に対するエッチング速度が電解銅めっき層４に対するエッチング速度の１．６倍を超えるエッチング液を用いてエッチングすると、無電解銅めっき層２と電解銅めっき層４との界面に沿って無電解銅めっき層２が横方向に大きくエッチングされてしまい、その結果、後述する第２のエッチング液でエッチングして配線導体５を形成した場合に、配線導体５の絶縁層１と接する底面が大きくえぐれてしまう。したがって、第１のエッチング液の無電解銅めっき層２に対するエッチング速度は電解銅めっき層４に対するエッチング速度の１．６倍以下であることが好ましい。

次に、図２（ｆ）に示すように、無電解銅めっき層２および電解銅めっき層４の表面を電解銅めっき層４のパターン間の無電解銅めっき層２が消失するまで第２のエッチング液によりエッチングして配線導体５を形成する。この第２のエッチング液としては、無電解銅めっき層２に対するエッチング速度が電解銅めっき層４に対するエッチング速度の２．４倍以上のエッチング液を用いる。このような第２のエッチング液を用いてエッチングすることにより、配線導体５の細りを抑制しつつ電解銅めっき層４の間の残余の無電解銅めっき層をエッチング除去することが可能となる。このとき、エッチングの初期において無電解銅めっき層２と電解銅めっき層４との界面に沿って無電解銅めっき層２が横方向へ大きくエッチングされていないことから、配線導体５の絶縁層１と接する底面が両側から大きくえぐれることを抑制し、それにより微細な配線導体５を高密度で形成することが可能となる。なお、、第２のエッチング液として無電解銅めっき層２に対するエッチング速度が電解銅めっき層４に対するエッチング速度の２．４倍未満のエッチング液を用いてエッチングすると、無電解銅めっき層２とともに電解銅めっき層４も大きくエッチングされるので配線導体５が大きく細ってしまう。したがって、第２のエッチング液の無電解銅めっき層２に対するエッチング速度は電解銅めっき層４に対するエッチング速度の２．４倍以上であることが好ましい。

次に本発明の実施例を説明する。先ず、エポキシ樹脂にシリカフィラーを分散させて成る絶縁層の表面に厚みが１．０μｍの無電解銅めっき層を被着させた。次に無電解銅めっき層の表面に厚みが２５μｍのめっきレジスト層を幅が１７μｍの配線導体のパターンに対応する開口を有するように形成した。次にめっきレジスト層の開口内に露出する無電解銅めっき層上に厚みが１５μｍの電解銅めっき層を幅が１７μｍ配線導体に対応するパターンに被着させた後、めっきレジスト層を剥離した。次に、無電解銅めっき層に対するエッチング速度が電解銅めっき層に対するエッチング速度の１．６倍である第１のエッチング液を用いて無電解銅めっき層の厚みが０．４μｍとなるまでエッチングした後、無電解銅めっき層に対するエッチング速度が電解銅めっき層に対するエッチング速度の２．４倍である第２のエッチング液を用いて電解銅めっき層のパターン間の残余の無電解銅めっき層が消失するまでエッチングすることにより配線導体を形成した。このときの配線導体の幅は、１６．３μｍであり、約０．７μｍの細りが発生した。また、配線導体の絶縁層と接する底面のえぐれの幅は片側で約１．７μｍであった。また、比較のために上述した第１のエッチング液を単独で用いた場合と、第２のエッチング液を単独で用いた場合について配線導体の細りおよびえぐれについて測定した。第１のエッチング液を単独で用いてエッチングした場合、配線導体の幅は１５．７μｍとなり、本発明の方法よりも大きな細りが発生した。また配線導体の絶縁層と接する底面のえぐれの幅は片側で約１．７μｍであり、本発明の方法と同等であった。第２のエッチング液を単独で用いてエッチングした場合、配線導体の絶縁層と接する底面のえぐれが片側で約３μｍ程度と極めて大きなものとなった。

本発明は、配線基板や半導体装置における配線導体の形成方法として利用可能である。

１絶縁層
２無電解銅めっき層
３めっきレジスト層
３ａ開口
４電解銅めっき層
５配線導体

Claims

配線導体が形成される絶縁層の表面に無電解銅めっき層を被着させる無電解銅めっき工程と、前記無電解銅めっき層の表面に前記配線導体のパターンに対応する開口を有するめっきレジスト層を被着させるレジスト形成工程と、前記開口内の前記無電解銅めっき層上に電解銅めっき層を前記配線導に対応するパターンに被着させる電解銅めっき工程と、前記無電解銅めっき層上から前記めっきレジスト層を剥離するレジスト除去工程と、前記無電解銅めっき層および電解銅めっき層を、前記配線導体間の前記無電解銅めっき層が消失するまでエッチング液でエッチング処理することにより前記電解銅めっき層およびその下の前記無電解銅めっき層から成る前記配線導体を形成するエッチング工程と、を行なう配線基板の製造方法であって、前記エッチング工程は、前記無電解銅めっき層に対するエッチング速度が前記電解銅めっき層に対するエッチング速度の１．６倍以下である第１のエッチング液を用いてエッチング処理した後、前記無電解銅めっき層に対するエッチング速度が前記電解銅めっき層に対するエッチング速度の２．４倍以上である第２のエッチング液を用いてエッチング処理することにより行なわれることを特徴とする配線基板の製造方法。