JP3800405B2 - 多層回路基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属配線と絶縁樹脂層とを交互に積層して多層回路基板を製造する際、ダマシン法などで用いられている研磨プロセスを必要とすることなく、微細化及び平坦化した多層配線を実現する為の多層回路基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
多層回路基板を製造する場合、樹脂材料の形態及び特性に依って多層化プロセスが相違し、例えばMCM−D(multi chip module deposited thin film substrate)と呼ばれ、フォト・ビア開口の形成、スパッタリング法、電解めっき法を利用して配線を形成することが特徴になっているプロセスが知られている(例えば、特開平7−147483号公報、特開平6−334341号公報、特開平6−16440号公報、特開昭63−18433号公報などを参照)。
【0003】
図4及び図5は従来の技術を説明する為の工程要所に於ける多層回路基板を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
【0004】
図4(A)参照
(1)
基板1に感光性ポリイミドを塗布してポリイミド層2を形成し、次いで、露光、現像、最終硬化を行ってビア3を形成する。
【0005】
図4(B)参照
(2)
スパッタリング法を適用することに依り、ビア3内も含めた全面にCr或いはTiなどからなる密着層及びCuからなる導体層を積層形成してシード層4を形成する。
【0006】
図4(C)参照
(3)
レジスト・プロセスを適用することに依り、パッドや配線などの導体パターンの開口をもつレジスト膜5を形成する。
【0007】
図5(A)参照
(4)
電解めっき法を適用することに依ってCu層を形成し、次いで、レジスト膜5を剥離して前記Cu層をパッド6やその他の配線などを実現する。
【0008】
(5)
パッド6の外側に露出されているシード層4をパッド6と同じパターンにエッチングして除去する。
【0009】
図5(B)参照
(6)
パッド6を含めて全面に感光性ポリイミドを塗布して二層目のポリイミド層7を形成する。
【0010】
図5(C)参照
(7)
ポリイミド層7の露光、現像、最終硬化を行ってビア8を形成する。以下、前記プロセスを繰り返して多層化する。尚、記号9はポリイミドの残渣を示している。
【0011】
前記MCM−Dプロセスで多層回路基板を製造する場合、パッドなどの導体パターン用としてビア3よりも大きい開口をもつレジスト膜5を形成してめっきを行うようにしている為、ポリイミド層2に於けるビア3の周縁にはパッド6など導体パターンの一部が積層された状態で存在することになる。
【0012】
その積層に依って盛り上った高さは、ビア3を埋めたパッド6の厚さと同じであり、従って、その上にポリイミド層7を成膜してビア8を形成した場合には、ビア3内を埋めたパッド6に於ける表面とビア8の周縁に於けるポリイミド層7の盛り上がりとの段差を非常に大きなものとなる。
【0013】
前記した段差は多層化の層数を増加させる程大きくなって、リソグラフィに於ける解像度の低下を招来し、従って、レジスト膜の露光及び現像を行った際、ビア底に残渣が残り易くなる。
【0014】
このようなことから、スタック・ビアを用いて多層回路基板の多層化を行うには限界あり、従って、ビアをずらせて形成するなどの対策が必要となって、実装面積が増大し、微細化を阻害する旨の問題が起こる。
【0015】
例えば特開2000−299293公報に見られるような非感光性ワニス材料を用いた多層配線プロセスでは、通常、ダマシン・プロセスを用いている。
【0016】
これは、パッド及びビアを予めスパッタリング法と電解めっき法に依って作製しておき、その上に樹脂膜及び研磨停止槽を形成した後、CMP(chemical mechanical polishing)法を適用して研磨を行うことに依り、接続ビアの頭出し及び平坦化を行う技術である。
【0017】
このプロセスを用いると、面内の平坦化を実現できると共にスタック・ビアの形成が容易である為、実装面積の縮小及び微細化に有利なのであるが、樹脂膜に対してCMPに耐え得る高い強度が要求され、また、CMPプロセスを実施する為には、研磨用スラリーの作製プロセスや研磨停止槽形成プロセスが新たに必要となるから、コスト上昇に結び付くことになる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、通常のMCM−Dプロセスで多層回路基板を作製するに際し、第2層以後の作製時に発生するパターン解像度の低下や各層に於ける平坦性低下の問題を解消し、ダマシン法に於ける研磨プロセスなどを必要とすることなく、低コストで目的を達成しようとする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る多層回路基板の製造方法に於いては、ビアをもつ樹脂絶縁層を形成し、ビア内を含めてシード層を形成し、シード層上にCuめっき層を形成し、Cuめっき層に生成されている凹所にCuをめっきして埋めることに依って平坦化し、平坦化されたCuめっき層の外方に表出されたシード層を除去してCuめっき層を主体とする導体パターンを形成することが基本になっている。
【0020】
前記手段を採ることに依り、第2層以後の作製時に発生するパターン解像度の低下や各層に於ける平坦性低下の問題を解消し、ダマシン法に於ける研磨プロセスなどを必要とすることなく、低コストで目的を達成することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1乃至図3は本発明に於ける実施の形態を説明する為の工程要所に於ける多層回路基板を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。尚、図4及び図5に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【0022】
図1(A)参照
(1)
15〔cm〕(6〔インチ〕)Siウエハからなる基板1に感光性ネガ型ポリイミドP12731(HDマイクロシステムズ社製)をスピン・コートしてから、ホット・プレートに依って、85〔℃〕で2〔分〕、105〔℃〕で2〔分〕のプリキュアを行ってポリイミド層2を形成する。
【0023】
(2)
50〔μm〕φのビア開口用マスクを用い、ポリイミド層2に対してg線に依る350〔mJ/cm2 〕の露光を行い、次いで、現像液PA400D(HDマイクロシステムズ社製)を用いて超音波ディップ現像を5〔分〕間行った後、リンス液RI9180(HDマイクロシステムズ社製)を用いて2〔分〕間の超音波ディップリンスを行って50〔μm〕径のビア3を形成する。
【0024】
(3)
窒素雰囲気中で温度350〔℃〕、時間60〔分〕としてポリイミド層2を硬化させた。硬化後の膜厚は約10〔μm〕(厳密には9.8〔μm〕)であった。
【0025】
図1(B)参照
(4)
スパッタリング法を適用することに依り、ビア3内も含めた全面に厚さ800〔Å〕のCrからなる密着層及び厚さ5000〔Å〕のCuからなる導体層を積層形成してシード層4を形成する。尚、密着層の材料はCrに限られず、例えばTiを用いても良い。
【0026】
図1(C)参照
(5)
スピン・コート法を適用することに依り、回転数を2000〔rpm〕としてポジ型レジストAZP4620(クリアラントジャパン社製)をシード層4上に塗布し、クリーン・オーブン中で温度80〔℃〕、時間30〔分〕のプリキュアを行ってレジスト膜5を形成する。
【0027】
(6)
80〔μm〕φのパッド開口用マスクを介して、レジスト膜5にg及びi線混合(ブロード・バンド)光に依る400〔mJ/cm2 〕の露光を行い、次いで、現像液AZ400Kデベロッパ(クラリアントジャパン社製)を水で5倍に希釈して用い、4〔分〕間のディップ現像を行い、80〔μm〕φのパッド形成用開口5Aを形成する。尚、ここでは、パッドの形成について説明するが、配線などの形成に応用しても同様である。
【0028】
図2(A)参照
(4)
硫酸銅を用いた電解めっき法を適用することに依って厚さが約5〔μm〕のCu層を形成し、次いで、AZリムーバ(クラリアントジャパン社製)中に浸漬し、レジスト膜5を剥離することに依って前記Cu層からなるパッド6が実現される。尚、パッド6とシード層4とは同じCuを用いているので、図では一体のものとして表してある。
【0029】
図2(B)参照
(5)
スピン・コート法を適用することに依り、回転数を2000〔rpm〕としてポジ型レジストAZP4620をパッド6上を含む全面に塗布し、クリーン・オーブン中で温度80〔℃〕、時間30〔分〕のプリキュアを行ってレジスト膜11を形成する。
【0030】
(6)
50〔μm〕φのビア開口用マスクを介して、レジスト膜11にg線及びi線混合(ブロード・バンド)光に依る400〔mJ/cm2 〕の露光を行い、次に、現像液AZ400Kデベロッパを水で5倍に希釈して用い、4〔分〕間のディップ現像を行い、50〔μm〕φのビア形成用開口11Aを形成する。
【0031】
この工程に依って、ビア形成用開口11A内にはパッド6に於ける凹所6Aが表出される。尚、ここで、ビア形成用開口11Aをもつレジスト膜11を形成するに際しては、シード層4を残したままで実施することが好ましい。これは工程増加を可能な限り抑止する為である。
【0032】
図2(C)参照
(7)
硫酸銅を用いた電解めっき法を適用することに依り、パッド6に於ける凹所6Aを埋める約5〔μm〕のCu層を形成して表面を平坦化する。尚、ここで形成したCu層もパッド6の一部と見做して同じ記号で指示してあり、また、パッド6の埋め込み程度は、場所に依ってばらつきはあるが、5±0.5〔μm〕程度である。
【0033】
図3(A)参照
(7)
AZリムーバ中に浸漬し、レジスト膜11を剥離してから、エッチャントを過硫酸アンモニウム水溶液(Cu用)及びフェリシアンカカリウム(III)+NaOH水溶液(Cr用)とするウエット・エッチング法を適用することに依り、パッド6の外側に露出されたシード層4をエッチングして除去する。
【0034】
(8)
スピン・コート法を適用することに依り、回転数を4500〔rpm〕、時間を30〔sec〕として感光性ネガ型ポリイミドP12731をパッド6上を含む全面に塗布し、ホット・プレートに依って、85〔℃〕で2〔分〕間、105〔℃〕で2〔分〕間のプリキュアを行って第2層目ポリイミド層7の一部を形成する。尚、ここで形成したポリイミド層7は、必要厚さ全体の1/2である。
【0035】
図3(B)参照
(7)
工程(8)と同じ工程を繰り返し、第2層目のポリイミド層7の厚さを増加させる。このとき、増加させたポリイミド層7は、必要厚さ全体の1/2であり、これで第2層目のポリイミド層7が完成される。尚、その硬化後の厚さは約10〔μm〕である。
【0036】
図3(C)参照
(8)
前記工程(2)と同様にして、ポリイミド層7の露光、現像、熱硬化を行ってビア8を形成する。
【0037】
前記説明したプロセスに依れば、従来の技術に於けるような大きな段差は生じないから、ポリイミド層7の露光及び現像は良好に行われ、従って、ビア8内にポリイミドの残渣は発生せず、また、平坦性も良好であった。
【0038】
更に多層化するには、前記説明したプロセスを繰り返せば良く、実験に依れば、積層数6まで良好な結果が得られることを確認している。
【0039】
【発明の効果】
本発明に依る多層回路基板の製造方法に於いては、導体パターンをもつ基板上にビアをもつ樹脂絶縁層を形成し、ビア内を含めてシード層を形成し、シード層上にめっきマスクのレジスト層を形成し、めっきマスクのレジスト層に於ける開口内にCuめっき層を形成し、めっきマスクのレジスト層を除去した後、Cuめっき層に生成されている凹所を表出する開口をもつめっきマスクのレジスト層を形成し、凹所を表出する開口をもつめっきマスクのレジスト層に於ける開口内にCuをめっきしてCuめっき層の凹所を埋めて平坦化し、凹所を表出する開口をもつめっきマスクのレジスト層を除去してから平坦化されたCuめっき層の外方に表出されたシード層を除去してCuめっき層を主体とする導体パターンを形成することが基本になっている。
【0040】
前記構成を採ることに依り、第2層以後の作製時に発生するパターン解像度の低下や各層に於ける平坦性低下の問題を解消し、ダマシン法に於ける研磨プロセスなどを必要とすることなく、低コストで目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に於ける実施の形態を説明する為の工程要所に於ける多層回路基板を表す要部切断側面図である。
【図2】本発明に於ける実施の形態を説明する為の工程要所に於ける多層回路基板を表す要部切断側面図である。
【図3】本発明に於ける実施の形態を説明する為の工程要所に於ける多層回路基板を表す要部切断側面図である。
【図4】従来の技術を説明する為の工程要所に於ける多層回路基板を表す要部切断側面図である。
【図5】従来の技術を説明する為の工程要所に於ける多層回路基板を表す要部切断側面図である。
【符号の説明】
1 基板
2 第1層目ポリイミド層
3 ビア
4 シード層
5 レジスト膜
6 パッド
6A 凹所
7 第2層目ポリイミド層
8 ビア
9 残渣
11 レジスト膜
11A ビア形成用開口
Claims (2)
- 導体パターンをもつ基板上にビアをもつ樹脂絶縁層を形成する工程と、
前記ビア内を含めてシード層を形成する工程と、
前記シード層上にめっきマスクのレジスト層を形成する工程と、
前記めっきマスクのレジスト層に於ける開口内にCuめっき層を形成する工程と、
前記めっきマスクのレジスト層を除去した後、前記Cuめっき層に生成されている凹所を表出する開口をもつめっきマスクのレジスト層を形成する工程と、
前記凹所を表出する開口をもつめっきマスクのレジスト層に於ける該開口内にCuをめっきして該Cuめっき層の凹所を埋めて平坦化する工程と、
前記凹所を表出する開口をもつめっきマスクのレジスト層を除去してから前記平坦化されたCuめっき層の外方に表出された前記シード層を除去して前記Cuめっき層を主体とする導体パターンを形成する工程と
を含んでなることを特徴とする多層回路基板の製造方法。 - 第2層目以上の層形成に於ける樹脂絶縁層は2回に分けて半硬化状態で形成してから開口形成と完全硬化とを実施すること
を特徴とする請求項1記載の多層回路基板の製造方法。
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