JP3935558B2

JP3935558B2 - パターン形成方法

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Publication number: JP3935558B2
Application number: JP16065997A
Authority: JP
Inventors: 悟倉持
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: JPH10335779A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパターン形成方法に係り、特に、プリント基板、半導体周辺、各種ディスプレイ等の配線回路に使用される絶縁性パターンおよび配線パターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板、半導体周辺、各種ディスプレイ等に使用される配線回路の製造工程においては導電性、絶縁性のパターンを高密度に形成する必要がある。
従来、配線回路の製造には、基板上に絶縁層を直接フォトグラフィー法、あるいはレーザー穴開け法により加工し、導電性の配線を無電解めっきあるいは真空薄膜のサブトラクティブ加工により形成していくビルトアップ配線工法が採用されている。
【０００３】
サブトラクティブ法は、銅張り積層板に穴を開けた後に、穴の内部と表面に銅めっきを行い、フォトエッチングによりパターン形成する方法である。このサブトラクティブ法は技術的に完成度が高く、またコストも安いが、銅箔の厚さ等による制約から微細パターンの形成は困難である。
しかも、この工法は、絶縁性材料、導電性材料の材料利用効率が低く、コスト高のものとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、絶縁性材料、導電性材料の材料利用効率を高めるべく、多少材料費用が高くても絶縁性材料として性能の良好な材料を必要な部分に限定して使用すること、また導電性層も電解めっき法によりアディティブで形成し転写して、総合的なコスト低減を図る方法を提供すべくなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記問題を解決するための本発明の要旨は、基板上に感光性レジストを塗布、乾燥した後、絶縁性パターンのパターンを露光して現像処理する工程と、当該感光性レジストにより形成されたレジスト膜のパターン開口部内に絶縁性樹脂材料を充填する工程と、当該絶縁性樹脂材料の乾燥後、レジスト膜を剥離除去する工程と、により形成された絶縁性パターンに対し、当該絶縁性パターンと形状が整合するように形成した導電性パターンを転写して積層し一体にすることを特徴とする配線パターン形成方法、にある。かかる配線パターン形成方法であるため、精度の高い配線パターンを容易に製造することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１および第２の実施形態によるパターン形成方法を説明する図である。図１（Ａ）〜（Ｅ）は、絶縁性パターンを形成する工程、（Ｆ）〜（Ｊ）は、導電性パターンを形成する工程、（Ｋ），（Ｌ）は、絶縁性パターン上に導電性パターンを転写して配線パターンを形成する工程を示している。
【０００９】
まず、図１（Ａ）のように寸法安定性と強度のある基板１１上に、感光性レジスト１２を塗布する。レジストは、例えば、基板上にネガ型またはポジ型の感光性レジスト材料をスピンコート法、バーコート法、ダイコート法等の方法で均一な厚さに塗布し乾燥することにより形成することができる。本発明のパターン形成方法ではレジスト膜内に樹脂組成物を充填することから比較的厚膜のレジスト層を、具体的には、１０〜１００μｍの厚さに形成することが好ましい。続いて、配線パターンのうち絶縁性パターンの形状を有するフォトマスク１３を密着して露光し（図１（Ｂ））、現像処理することによりレジストパターン１４を形成することができる（図１（Ｃ））。なお、図示の場合は、フォトマスクの遮光部に相当するレジストが溶解除去されていることからネガ型の感光性レジストを使用した例となる。
【００１０】
次に、図１（Ｄ）のように、レジストパターンの開口部内に絶縁性樹脂を適宜な方法で充填して絶縁性パターン１５を形成する。このような絶縁性樹脂の塗布は、レジスト膜のパターン開口部内にのみ樹脂を充填する目的に適う方法が採用される。例えば、バーコート法、ブレードコート法、ワイピングコート法あるいはディスペンサーによる塗布法等が採用できる。塗布後のレジスト膜は最後に剥離または溶解除去されるのでレジスト膜上に絶縁性樹脂が多少残存しても影響を与えることはないが、絶縁性樹脂が過度に残らないことが必要である。絶縁性樹脂は、揮発性の溶剤または可塑剤により塗布に適した一定の粘度を有するとともに、塗布乾燥後に一定の形状を有するものであることが必要とされる。塗布に適した粘度としては、２０００〜８００００ＣＰＳ、好ましくは５０００〜５００００ＣＰＳの範囲にあるのがよい。８００００ＣＰＳ以上では、コーティングが困難になり、２０００ＣＰＳ以下では流動的になり過ぎるからである。絶縁性樹脂層は配線パターンの絶縁耐性に耐える十分な厚さが必要とされ、具体的には、乾燥後の状態で少なくとも１μｍ以上、好ましくは５〜３０μｍの厚さが必要とされる。
絶縁性樹脂を乾燥させた後、レジスト膜を通常の方法に従い剥離剤を用いて剥離除去すると、図１（Ｅ）のように基板上には絶縁性パターン１５のみが残存する。この工程までが、本発明の第１の実施形態である絶縁性パターン形成方法に関する。
【００１１】
次に絶縁性パターンとは別に、図１（Ｆ）のように、少なくとも導電性パターン形成面が導電性である寸法安定性と強度のある基板２１上に、感光性レジスト２２を塗布する。レジストは、例えば、基板上にネガ型またはポジ型の感光性レジスト材料をスピンコート法、バーコート法、ダイコート法等の方法で均一な厚さに塗布し乾燥することにより形成することができる。次いで必要な配線パターンの形状を有するレジストパターン２４を絶縁性パターン形成の場合と同様にフォトマスク２３を介して露光して形成する（図１（Ｇ））。導電性パターンは上記で形成された絶縁性パターン上に転写して積層するものであることから形状的に整合性のあるものが必要であることは自明である。導電性パターンの線幅は絶縁性パターン上に転写するものであるため絶縁性パターンよりは細い線幅で形成されていることが好ましい。このような配線パターン層の線幅は、最小幅１０μｍ程度まで任意に設定することができる。
【００１２】
レジストパターンが形成された後（図１（Ｈ））、導電性基板を電極として基板の導電性面が裸出した部分に電解めっきを行って（図１（Ｉ））、導電性パターン２５を形成する。めっきにより形成された導電性パターンは基板から容易に剥離して脱落し易いので仮接着強度を高めるために基板の表面を化学研磨しておくことが好ましい。導電性パターンの厚さは、配線パターンの電気抵抗を低く抑えるために１μｍ以上、好ましくは５〜４０μｍの範囲とする。導電性層の金属は導電性の高い金属であれば特に制限はなく、例えば、銅、銀、金、ニッケル、クロム、亜鉛、すず、白金等を用いることができる。これらの金属層は適宜な電解めっき法により形成することができる。例えば、導電層を銅の電析によるめっきにより行う場合には、硫酸酸性硫酸銅浴、ピロリン酸銅浴、ほうフッ化銅浴、シアン銅浴が適用される。ニッケル電析の場合は、硫酸ニッケル浴、スルファミン酸ニッケル浴、クロム電析の場合は、サージェント浴、その他、金めっき浴、銀めっき浴等を採用することができる。
次いで、絶縁性パターン形成の場合と同様にレジスト膜を剥離剤を用いて剥離除去または溶解すれば、基板上には導電性金属からなる導電性パターン２５のみが残存する（図１（Ｊ））。
【００１３】
導電性パターンを形成した後、基板１１上の絶縁性パターン上に基板２１上の導電性パターンを位置合わせして密着し転写する（図１（Ｋ））。この際、絶縁性パターンの表面が常温で粘着性あるいは接着性のものであれば、当該パターン上に直接導電性パターンを常温で転写することができる。また、加熱により粘着性あるいは接着性を得るものであれば加圧とともに適当な加熱を与えることが必要となる。絶縁層が常温または加熱により粘着性あるいは接着性となるものでない場合は、適宜な接着剤を絶縁性樹脂層上に施してから導電層を転写する方法であってもよい。次いで基板２１を剥離除去すれば、基板１１上には絶縁性パターン１５上に導電性パターン２５が積層した配線パターンが得られる（図１（Ｌ））。以上が本発明の第２の実施形態である配線パターン形成方法に関する。
【００１４】
図２は、本発明の第３の実施形態によるパターン形成方法を説明する図である。図２（Ａ）〜（Ｆ）は、絶縁性パターンと導電性パターンを積層形成する工程、（Ｇ），（Ｈ）は、当該パターンを配線基板に転写する工程を示している。
【００１５】
まず、図２（Ａ）のように、寸法安定性と強度があり、少なくとも導電性パターン形成面が導電性である基板３１上に、感光性レジスト３２を塗布する。本発明のパターン形成方法の場合も比較的厚膜のレジストパターンを、具体的に１０〜１００μｍの厚さに形成することが好ましい。続いて、配線パターンの形状を有するフォトマスク３３を密着して露光し（図２（Ｂ））、現像処理することによりレジストパターン３４を形成する（図２（Ｃ））。
次いで、導電性基板を電極として基板の導電性面が裸出した部分に導電層めっきを行い（図２（Ｄ））、導電性パターン３５を形成する。導電性層の金属は導電性の高い金属であれば特に制限はなく、例えば、銅、銀、金、ニッケル、クロム、亜鉛、すず、白金等の導電性金属を前記のように適宜な電解めっき法により電着することにより形成することができる。導電層の厚さは、配線パターン層の電気抵抗を低く抑えるために１μｍ以上、好ましくは５〜４０μｍの範囲とする。
【００１６】
次に、導電性パターンの上であって、レジストパターンの開口部内に絶縁性樹脂を適宜な方法で充填して絶縁性パターン３６を形成する（図２（Ｅ））。当該樹脂の塗布は、第１の実施形態の場合と同様にレジスト膜のパターン開口部内にのみ樹脂を充填する目的に適う方法が採用される。例えば、バーコート法、ブレードコート法、ワイピングコート法あるいはディスペンサーによる塗布法等が採用できる。絶縁性樹脂層は配線パターンの絶縁耐性を満たすに十分な厚さが必要とされ、具体的には１μｍ以上、好ましくは５〜４０μｍの厚さが必要とされる。絶縁性樹脂を塗布後、レジスト膜を剥離または溶解除去すれば、基板３１上には導電性パターン３５上に絶縁性パターン３６が積層形成された配線パターンが形成されている（図２（Ｆ））。なお、レジスト膜を剥離する前に残留した絶縁性樹脂層を除去するために表面を全面研磨してもよい。
【００１７】
以上の工程で積層形成された配線パターン上に最終的な配線基板となる被転写基板３７を平面的に載置して押圧すれば（図２（Ｇ））、導電性パターンは基材３１上に仮着しているのみなので、基板から容易に剥離して導電性パターンと絶縁性パターンは一体に基板３７側に転移する。基板３１を除去すれば基板３７上に配線パターンを形成することができる（図２（Ｈ））。この際、絶縁性パターンの表面が常温で粘着性あるいは接着性のものであれば、当該パターンを被転写基板上にそのまま転写することができ、加熱により粘着性あるいは接着性を得るものであれば加圧とともに適当な加熱を与えることが必要となる。絶縁層が常温または加熱により粘着性あるいは接着性となるものでない場合は、適宜な接着剤を絶縁性樹脂層上に施してから導電層を転写する方法であってもよい。
なお、この実施形態の場合は、導電性パターンの形成と絶縁性パターンの形成を同一のレジストパターンを用いて形成するので、導電層と絶縁層のパターン線幅は必然的に同一の幅となる。
【００１８】
＜材質に関する実施形態＞
本発明のプリント配線板が形成される基板１１，２１，３１および被転写用基板３７そのものには特に制限はないが、例えば、基板を配線基板を構成する基板とする場合には、ガラスエポキシ基板、ポリイミド基板、アルミナセラミック基板、ガラスエポキシとポリイミドの複合基板等、プリント配線板用の基板として公知の基板を使用することができる。また、用途によってステンレス板やアルミ板、鉄材料を基板としてもよい。絶縁性パターンを形成する基板１１と導電性パターンを形成する基板２１とは後に転写により位置合わせすることから、同質で等厚のものであることが好ましい。これらの基板の厚さは、通常５０〜１０００μｍの範囲とされる。電着に使用する基板は基板自体が導電性であることは必ずしも必要とされないが、絶縁性基材の場合は少なくともパターン形成される面に導電性を与える処理が必要となる。例えば、絶縁性の基板に、蒸着あるいは無電解めっきにより導電処理をすることで使用することができる。この方法に好適に使用できる樹脂基板としては、ポリイミド、ポリエステル等が挙げられる。
【００１９】
絶縁性樹脂材料は、常温もしくは加熱により粘着性あるいは接着性を示す絶縁物質であって、バーコードやブレードコート法あるいはディスペンサーによる塗布適性等があるものであればよい。例えば、使用する高分子としては、粘着性を有する合成高分子樹脂で、具体的には、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン化油樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂等を単独で、あるいは、これらの樹脂の任意の組み合わせによる混合物として使用できる。
また、上記の高分子樹脂に粘着性を付与するためにロジン系、テルペン系、石油樹脂系等の粘着性付与樹脂を必要に応じて添加することも可能である。
【００２０】
また、上記の粘着性を示す絶縁性物質の絶縁性、耐熱性等の信頼性を高める目的で、上記の高分子樹脂にブロックイソシアネート等の熱重合性不飽和結合を有する公知の熱硬化性樹脂を添加し、配線パターン基板の転写形成後、熱処理によってすべての絶縁性樹脂層を硬化させてもよい。勿論、熱硬化性樹脂以外にも、重合性不飽和結合（例えば、アクリル基、ビニル基、アリル基等）を有する樹脂を絶縁性物質に添加しておけば、転写形成後、電子線照射によってすべての絶縁性樹脂層を硬化させることができる。
【００２１】
粘着性あるいは接着性の樹脂層の材料としては、上記の他に、常温もしくは加熱により粘着性あるいは接着性を示すものであれば、熱可塑性樹脂はもちろんのこと、熱硬化性樹脂で硬化後は粘着性を失うような粘着性樹脂でもよい。また、塗膜の強度を出すために有機あるいは無機のフィラーを含むものでもよい。
また、粘着性あるいは接着性の絶縁性樹脂の材料は、加熱により流動性を示す電着性の接着剤であってもよい。
【００２２】
導電層の金属は導電性の高い金属であれば特に制限はなく、例えば、銅、銀、金、ニッケル、クロム、亜鉛、すず、白金等を用いることができる。これらの金属層は前記のように適宜な電解めっき法により形成することができる。
【００２３】
【実施例】
＜実施例１＞
表面研磨したステンレス基板（ＳＵＳ３０４）；厚さ０．２ｍｍ上にネガ型感光性レジスト（日本合成ゴム株式会社製「ＴＨＢ−３７」）をスピンコート法で、乾燥後の厚さが２０μｍになるように塗布して乾燥してレジスト膜１２を形成した（図１（Ａ））。乾燥後、線幅３０μｍの配線パターンのパターン形状を持つフォトマスク１３をレジスト膜上に密着して、紫外線光源で露光量２００ｍＪで露光した（図１（Ｂ））。露光後、レジスト膜を指定アルカリ現像液で現像し、未硬化のレジスト膜を除去して配線パターンレジスト膜１４を形成した（図１（Ｃ））。
【００２４】
次いで、ポリイミド樹脂からなる絶縁性樹脂（宇部興産株式会社製「ユピコート」）をゴム製ブレードにて充填し、１５０°Ｃで１０分間乾燥させた（図１（Ｄ））。乾燥後の樹脂層の膜厚は１２μｍであった。その後、残存するレジスト膜を指定アルカリ剥離液にて剥離除去して絶縁性パターン１５を形成した（図１（Ｅ））。
【００２５】
前記絶縁性パターンを形成した基板とは別の表面研磨したステンレス基板（ＳＵＳ３０４）；厚さ０．２ｍｍ上に、ネガ型感光性レジスト（日本合成ゴム株式会社製「ＴＨＢ−３７」）をスピンコート法で、乾燥後の厚さが２０μｍになるように塗布して乾燥してレジスト膜２２を形成した（図１（Ｆ））。乾燥後、線幅３０μｍの配線パターンのパターン形状を持つフォトマスク２３をレジスト膜上に密着して、紫外線光源で露光量２００ｍＪで露光した（図１（Ｇ））。露光後、レジスト膜を指定アルカリ現像液で現像し、未硬化のレジスト膜を除去して配線パターンレジスト膜２４を形成した（図１（Ｈ））。
【００２６】
このレジスト膜の形成された基板を転写基板として白金電極と対向させて下記組成のピロ燐酸銅めっき浴（ｐＨ＝８，液温＝５５°Ｃ）中に浸漬し、直流電源の陽極に白金電極を陰極に上記の転写基板を接続し、電流密度１０Ａ／ｄｍ²で５分間の通電を行い、レジストで被覆されていない基板の裸出部に厚さ１０μｍの銅めっき膜を形成した（図１（Ｉ））。
（ピロ燐酸銅めっき浴の組成）
ピロ燐酸銅９４ｇ／ｌ
ピロ燐酸銅カリウム３４０ｇ／ｌ
アンモニア水３ｃｃ／ｌ
【００２７】
銅めっき後、残存するレジスト膜を指定アルカリ剥離液にて剥離除去して、導電性パターン２５を形成した（図１（Ｊ））。次に、先に形成された絶縁性樹脂からなるパターンを有する基板１１上に、導電性パターンを有する基板２１を、導電性パターンが絶縁性パターンに一致するように位置合わせして密着し、下記の圧着条件で転写したところ（図１（Ｋ））、基板１１上の絶縁性パターン層上に導電性パターンが積層された配線パターンが得られた（図１（Ｌ））。
（圧着条件）
圧力：４０ｋｇｆ／ｃｍ²
温度：２００°Ｃ
時間：１分間
【００２８】
＜実施例２＞
表面研磨したステンレス基板（ＳＵＳ３０４）；厚さ０．２ｍｍ上にネガ型感光性レジスト（日本合成ゴム株式会社製「ＴＨＢ−３７」）をスピンコート法で乾燥後の膜厚が２０μｍになるように塗布し乾燥してレジスト膜３２を形成した（図２（Ａ））。乾燥後、配線パターンのパターン形状を持つフォトマスク３３をレジスト膜上に密着して、紫外線光源で露光量２００ｍＪで露光した（図２（Ｂ））。露光後、レジスト膜を指定アルカリ現像液で現像し、未硬化のレジスト膜を除去して配線パターンレジスト膜３４を形成した（図２（Ｃ））。
【００２９】
このレジスト膜の形成された基板を転写基板として白金電極と対向させて下記組成のピロ燐酸銅めっき浴（ｐＨ＝８，液温＝５５°Ｃ）中に浸漬し、直流電源の陽極に白金電極を、陰極に上記の転写基板を接続し、電流密度１０Ａ／ｄｍ²で５分間の通電を行い、レジストで被覆されていない基板の裸出部に厚さ１０μｍの銅めっき膜を形成した（図２（Ｄ））。
（ピロ燐酸銅めっき浴の組成）
ピロ燐酸銅９４ｇ／ｌ
ピロ燐酸銅カリウム３４０ｇ／ｌ
アンモニア水３ｃｃ／ｌ
【００３０】
この導電性パターンが形成された上に、ポリイミド樹脂からなる絶縁性樹脂（宇部興産株式会社製「ユピコート」）をゴム製ブレードにて充填し、１５０°Ｃで１０分間乾燥させた。乾燥後の樹脂層の膜厚は６μｍであった（図２（Ｅ））。その後、残存するレジスト膜を指定アルカリ剥離液にて剥離除去して、導電性パターン３５上に絶縁性樹脂パターン３６が積層したパターンを形成した（図２（Ｆ））。
【００３１】
次に、この導電性パターン上に絶縁性樹脂パターンが積層したパターンとは別のステンレスからなる被転写用基板（ＳＵＳ３０４）３７と、導電性パターンと絶縁性パターンが積層形成された基板３１を、絶縁性パターンが基板３７に密着するようにして密着し、下記の圧着条件で転写したところ（図２（Ｇ））、基板３７上に絶縁性パターンと導電性パターンが積層された配線パターンが得られた（図２（Ｈ））。
（圧着条件）
圧力：４０ｋｇｆ／ｃｍ²
温度：２００°Ｃ
時間：１分間
【００３２】
上記の実施例１および実施例２で作製された配線パターンを使用して作動試験を行ったところ、配線の断線や漏洩電流等は見られず、また絶縁耐性も高く正しく作動することが確認された。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の第１の実施形態のパターン形成方法によれば、基板上に形成されたレジストパターン開口内に絶縁性樹脂を充填することにより絶縁性パターンを形成することができる。また、当該絶縁性パターン上に導電性パターンを転写することにより絶縁性パターンと導電性パターンの積層体からなる本発明の第２の実施形態による配線パターンを容易に形成することができる。
また、本発明の第３の実施形態のパターン形成方法では、基板上に形成されたレジストパターン開口内に電解めっき法により導電性層を形成する工程と、当該導電性層上に絶縁性樹脂を充填する工程と、導電性パターンと絶縁性パターンの積層体を被転写基板に転写する工程とにより配線パターンを容易に形成することができる。
本発明のいずれの実施形態によるパターン形成方法であっても、材料が予め定められた所定のパターン域内にのみ限定して使用されるので絶縁性材料および導電性材料の節減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１および第２の実施形態によるパターン形成方法を説明する図である。
【図２】本発明の第３の実施形態によるパターン形成方法を説明する図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１基板
１２，２２，３２感光性レジスト
１３，２３，３３フォトマスク
１４，２４，３４レジストパターン
１５，３６絶縁性パターン
２５，３５導電性パターン
３７被転写用基板

Claims

基板上に感光性レジストを塗布、乾燥した後、絶縁性パターンのパターンを露光して現像処理する工程と、当該感光性レジストにより形成されたレジスト膜のパターン開口部内に絶縁性樹脂材料を充填する工程と、当該絶縁性樹脂材料の乾燥後、レジスト膜を剥離除去する工程と、により形成された絶縁性パターンに対し、
当該絶縁性パターンと形状が整合するように形成した導電性パターンを転写して積層し一体にすることを特徴とする配線パターン形成方法。