JP3941989B2

JP3941989B2 - 厚膜パターン形成方法

Info

Publication number: JP3941989B2
Application number: JP33163398A
Authority: JP
Inventors: 秀明板倉
Original assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc; Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc; Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: JP2000156558A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるポジ膜埋め込み法で厚膜パターンを形成する厚膜パターン形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、セラミック基板の表面に後焼成するファインパターン（微細配線パターン）の形成方法の１つとして、ポジ膜埋め込み法がある。このポジ膜埋め込み法は、図３に示すように、基板１１の表面にレジスト１２を塗布し、これをフォトリソグラフィ法で露光現像処理して印刷マスク用のレジストパターン１２ａを形成した後、このレジストパターン１２ａの開口部１５ａ，１５ｂにスキージ１３で導体ペースト１４を充填して導体パターン１４ａ，１４ｂを形成する。そして、導体ペースト１４の乾燥後に、レジストパターン１２ａ及び導体パターン１４ａ，１４ｂの表面を研磨して平坦化した後、レジストパターン１２ａを除去し、導体パターン１４ａ，１４ｂを焼成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の半導体搭載基板１１は、高密度実装化のために大部分の配線パターンがファインパターン１４ａとなっているが、一部の導体パターンは、導体面積の確保等の理由から幅広パターン１４ｂとする場合がある。しかし、レジストパターン１２ａの幅広の開口部１５ｂにスキージ１３で導体ペースト１４を押し込んで充填する際に、開口部１５ｂの幅が広くなるほど、スキージ１３が開口部１５ｂ内に落ち込みやすくなるため、図３（ｃ）に示すように、幅広の開口部１５ｂの中央部分の導体ペーストがスキージ１３で掻き取られてしまい、幅広パターン１４ｂの中央部分が薄くなって必要な膜厚が得られなかったり、かすれたりして、印刷不良が発生しやすいという欠点がある。本発明者の試験結果によれば、次の表１に示すように、パターン幅が０．１ｍｍ以下のファインパターンでは、スキージング時のペースト掻き取りが少なく、かすれ等の印刷不良が発生しないが、パターン幅が１ｍｍ以上の幅広パターンになると、スキージング時のペースト掻き取りの影響が顕著に現れて１０％以上の印刷不良が発生し、パターン幅が３．５ｍｍになると、５０％も印刷不良が発生した。
【０００４】
【表１】

【０００５】
尚、スキージング時のペースト掻き取りの影響を少なくするために、レジストパターン１２ａの膜厚を厚くして、幅広パターン１４ｂの膜厚を厚くすることが考えられるが、レジストパターン１２ａの厚みが厚くなるほど、フォトリソグラフィ法による微細なレジストパターン１２ａの形成が難しくなり、ファインパターン化（微細配線化）が困難となってしまう。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、いわゆるポジ膜埋め込み法でファインパターンを印刷精度良く形成しながら、スキージング時のペースト掻き取りによるかすれ等の印刷不良の無い幅広パターンを形成することができる厚膜パターン形成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の厚膜パターン形成方法は、基板に印刷マスク用のレジストパターンを形成し、このレジストパターンの開口部にペーストを充填して厚膜パターンを形成する１回目のペースト充填工程を行い、更に、前記レジストパターン上に、１回目のペースト充填工程で形成された厚膜パターンのうちのパターン幅１ｍｍ以上の幅広パターンに対応する部分のみに開口部を有する印刷マスクを被せて前記幅広パターンのみにペーストを補充充填する２回目のペースト充填工程を実施する。
【０００８】
この厚膜パターン形成方法によれば、１回目のペースト充填工程で、比較的薄い膜厚のレジストパターンを使用して高密度実装等のためのファインパターンを形成し、更に、１回目のペースト充填工程でスキージング時のペースト掻き取りの影響が顕著に現れる幅広パターンについては、２回目のペースト充填工程でペーストを補充充填するので、かすれ等の印刷不良の無い幅広パターンを形成することができる。また、１回目のペースト充填のみで良好な印刷ができるファインパターンについては、２回目のペースト充填を行わないので、印刷ずれ等によるファインパターンの印刷精度の低下が起こらない。また、２回目のペースト充填は、幅広パターンのみを対象とするため、ファインパターンと比べて印刷精度の要求が厳しくなく、印刷精度の確保が容易である。
しかも、本発明では、２回目のペースト充填工程で、パターン幅１ｍｍ以上の幅広パターンのみにペーストを補充充填するようにしたので、前述した表１の試験結果から明らかなように、１回のペースト充填では、パターン幅が１ｍｍ以上の幅広パターンになると、スキージング時のペースト掻き取りの影響が顕著に現れて印刷不良が発生するため、パターン幅１ｍｍ以上の幅広パターンのみにペーストを補充充填すれば、実際に補充充填が必要な最小限の幅広パターンのみにペーストを補充充填することができる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、１回目のペースト充填工程の後に、レジスパターン及び厚膜パターンの表面を研磨して平坦化し、その後、該レジストパターン上に印刷マスクを被せて２回目のペースト充填工程を実施するようにしても良い。このようにすれば、２回目のペースト充填工程で印刷マスクとレジスパターンとの密着性が向上し、印刷マスク裏面側へのペーストの侵入（にじみ）が防止される。
【００１１】
ところで、２回目のペースト充填工程で印刷マスクの位置決め誤差が生じることは避けられないが、この位置決め誤差により印刷マスクの開口部がこれに対応するレジストパターンの開口部からはみ出てしまうと、２回目のペースト充填で幅広パターンの幅からペーストがはみ出てしまい、ショート等の印刷不良が発生するおそれがある。
【００１２】
この対策として、請求項３のように、２回目のペースト充填工程で用いる印刷マスクの開口部の幅を、これに対応するレジストパターンの開口部の幅よりも狭く形成することが好ましい。このようにすれば、印刷マスクの位置が位置決め誤差で少しぐらいずれたとしても、印刷マスクの開口部がレジストパターンの開口部内に収まるようになり、２回目のペースト充填で幅広パターンの幅からペーストがはみ出すことを防止できる。また、印刷マスクの開口部の幅がレジストパターンの開口部の幅よりもある程度狭くても、印刷マスクの開口部からレジストパターンの開口部内の隅々にペーストを十分に充填することが可能であり、レジストパターンの開口部で必要な膜厚の幅広パターンを形成することができる。
【００１３】
また、請求項４のように、２回目のペースト充填工程の後に、印刷マスクを除去し、補充充填した幅広パターンの表面を研磨して平坦化した後、レジストパターンを除去するようにしても良い。このようにすれば、２回目のペースト充填で盛り上がった幅広パターンをファインパターンと同じ膜厚まで研磨して平坦化することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をセラミック基板の導体パターン形成方法に適用した一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。まず、図１（ａ）に示すように、セラミック基板２１の表面にレジスト２２をロールコータ等で塗布し、これをフォトリソグラフィ法で露光現像処理して、図１（ｂ）に示すように印刷マスク用のレジストパターン２２ａを形成する。これにより、レジストパターン２２ａには、ファインパターン２３ａを形成するための幅の狭い開口部２４ａと、幅広パターン２３ｂを形成するための幅広の開口部２４ｂが形成される。このレジストパターン２２ａの膜厚は、ファインパターン２３ａの印刷精度を確保するために、例えば１８〜４０μｍに形成し、より好ましくは、３０μｍ程度に形成すると良い。また、幅広パターン２３ｂは、後述する１回目のペースト充填でスキージング時のペースト掻き取りの影響が顕著に現れるパターン幅である１ｍｍ以上のパターン幅となっている。
【００１５】
レジストパターン２２ａの形成後、１回目のペースト充填工程に移行し、図１（ｃ）に示すように、レジストパターン２２ａの開口部２４ａ，２４ｂにスキージ２５で導体ペースト２３を充填してファインパターン２３ａと幅広パターン２３ｂを形成する。この際、ファインパターン２３ａを形成する幅の狭い開口部２４ａは、スキージ２５の落ち込みが少ないため、ファインパターン２３ａは必要な膜厚が確保されるが、幅広パターン２３ｂを形成する幅広の開口部２４ｂは、スキージ２５が落ち込みやすいため、幅広パターン２３ｂは、スキージング時のペースト掻き取りにより中央部分が薄くなって必要な膜厚が得られなかったり、かすれたりしやすい。
【００１６】
１回目のペースト充填工程の後に、導体パターン２３ａ，２３ｂを乾燥硬化させた後、図１（ｄ）に示すように、レジストパターン２２ａ及びファインパターン２３ａの表面を研磨して平坦化する。この後、２回目のペースト充填工程に移行し、図２（ｅ）に示すように、メタルマスク等の印刷マスク２６をレジストパターン２２ａ上に位置決めして密着させるようにセットする。この印刷マスク２６には、１回目のペースト充填工程で形成された導体パターン２３ａ，２３ｂのうちの幅広パターン２３ｂに対応する部分のみに開口部２７が形成されている。
【００１７】
この印刷マスク２６の開口部２７は、レジストパターン２２ａの幅広の開口部２４ｂの幅と比べて、印刷マスク２６の位置決め誤差分又はそれ以上、狭く形成されている。従って、レジストパターン２２ａ上に印刷マスク２６をセットした状態では、印刷マスク２６の位置決め誤差があっても、印刷マスク２６の開口部２７がレジストパターン２２ａの幅広の開口部２４ｂ内に確実に収まった状態となる。また、印刷マスク２６の厚みは、開口部２７内へのスキージ２５の落ち込みによるペースト掻き取り深さ［図２（ｆ）参照］とほぼ同一又はそれ以上の厚み（例えば１００μｍ以上の厚み）に設定されている。
【００１８】
レジストパターン２２ａ上に印刷マスク２６をセットした状態で、図２（ｆ）に示すように、１回目のペースト充填工程と同じ導体ペースト２３をスキージ２５で印刷マスク２６の開口部２７内に充填し、それによってレジストパターン２２ａの幅広の開口部２４ｂ内の隅々まで導体ペーストを補充充填する。この際、印刷マスク２６の開口部２７内にスキージ２５が落ち込んで、該開口部２７内の導体ペーストが掻き取られるが、印刷マスク２６の厚みは、開口部２７内へのスキージ２５の落ち込みによるペースト掻き取り深さとほぼ同一又はそれ以上の厚みに設定されているため、レジストパターン２２ａの開口部２４ｂ内の導体ペーストは掻き取られず、レジストパターン２２ａの開口部２４ｂ内全体に導体ペーストが補充充填され、レジストパターン２２ａの膜厚以上の厚みの幅広パターン２３ｂが形成される。
【００１９】
この後、レジストパターン２２ａ上の印刷マスク２６を除去して、幅広パターン２３ｂを乾燥硬化させた後に、図２（ｇ）に示すように、幅広パターン２３ｂの表面を研磨して平坦化し、幅広パターン２３ｂの膜厚をファインパターン２３ａの膜厚と同一にする。この後、図２（ｈ）に示すように、レジストパターン２２ａを薬品で除去した後、必要に応じて、セラミック基板２１の裏面に配線パターンを印刷する。そして、最後に、このセラミック基板２１を焼成炉内に収容して、導体パターン２３ａ，２３ｂを焼成すれば、全ての導体パターン形成工程が終了する。
【００２０】
以上説明した実施形態の導体パターン形成方法では、１回目のペースト充填工程で、比較的薄い膜厚のレジストパターン２２ａを使用して高密度実装のためのファインパターン２３ａを形成し、更に、１回目のペースト充填工程でスキージング時のペースト掻き取りの影響が顕著に現れる幅広パターン２３ｂについては、２回目のペースト充填工程で導体ペーストを補充充填するようにしたので、かすれ等の印刷不良の無い幅広パターン２３ｂを形成することができる。この結果、いわゆるポジ膜埋め込み法でファインパターン２３ａを印刷精度良く形成しながら、必要な膜厚の幅広パターン２３ｂも形成することができる。また、１回目のペースト充填のみで良好な印刷ができるファインパターン２３ａについては、２回目のペースト充填を行わないので、印刷ずれ等によるファインパターン２３ａの印刷精度の低下が起こらない。
【００２１】
また、２回目のペースト充填工程で印刷マスク２６の位置決め誤差が生じることを考慮して、印刷マスク２６の開口部２７の幅を、これに対応するレジストパターン２２ａの開口部２４ｂの幅よりも印刷マスク２６の位置決め誤差分又はそれ以上、狭く形成しているので、印刷マスク２６の位置決め誤差があっても、印刷マスク２６の開口部２７がレジストパターン２２ａの幅広の開口部２４ｂ内に確実に収まった状態となる。これにより、２回目のペースト充填工程で幅広パターン２３ｂの幅から導体ペーストがはみ出すことを防止でき、ショート等の印刷不良が発生することを防止できる。
【００２２】
尚、上記実施形態では、１回目のペースト充填工程の後と２回目のペースト充填工程の後にそれぞれ研磨工程を行うようにしたが、いずれか一方又は両方の研磨工程を省くようにしても良い。
【００２３】
また、上記実施形態は、本発明を導体パターン形成方法に適用したものであるが、抵抗体ペースト又は絶縁体（誘電体）ペースト等を用いて抵抗体パターン又は絶縁体パターン等、導体パターン以外の厚膜パターンを形成する場合も、同様に本発明を適用して実施できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項１では、１回目のペースト充填工程で、比較的薄い膜厚のレジストパターンを使用してファインパターンを形成し、更に、１回目のペースト充填工程でスキージング時のペースト掻き取りの影響が顕著に現れる幅広パターンについては、２回目のペースト充填工程でペーストを補充充填するので、いわゆるポジ膜埋め込み法でファインパターンを印刷精度良く形成しながら、スキージング時のペースト掻き取りによるかすれ等の印刷不良の無い幅広パターンを形成することができる。しかも、１回目のペースト充填で必要な膜厚が得られないパターン幅１ｍｍ以上の幅広パターンのみに２回目のペースト充填を行うようにしたので、２回目のペースト充填を必要最小限とすることができ、余分なペースト充填を行わずに済む。
【００２５】
更に、請求項２では、１回目のペースト充填工程の後に、レジスパターン及び厚膜パターンの表面を研磨して平坦化するようにしたので、２回目のペースト充填工程で印刷マスクとレジスパターンとの密着性を向上することができ、幅広パターンの印刷精度を向上できる。
【００２７】
更に、請求項３では、２回目のペースト充填工程で用いる印刷マスクの開口部の幅を、これに対応するレジストパターンの開口部の幅よりも狭く形成したので、印刷マスクの位置決め誤差があっても、印刷マスクの開口部をレジストパターンの幅広の開口部内に収めることができて、２回目のペースト充填で幅広パターンの幅からペーストがはみ出すことを防止でき、ショート等の印刷不良が発生することを防止できる。
【００２８】
また、請求項４では、２回目のペースト充填工程の後に、印刷マスクを除去し、補充充填した幅広パターンの表面を研磨するようにしたので、２回目のペースト充填で盛り上がった幅広パターンを平坦化してレジストパターンの膜厚と同一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の導体パターン形成工程を説明する工程図（その１）
【図２】本発明の一実施形態の導体パターン形成工程を説明する工程図（その２）
【図３】従来の導体パターン形成工程を説明する工程図
【符号の説明】
２１…セラミック基板、２２…レジスト、２２ａ…レジストパターン、２３…導体ペースト、２３ａ…ファインパターン（厚膜パターン）、２３ｂ…幅広パターン（厚膜パターン）、２４ａ，２４ｂ…開口部、２５…スキージ、２６…印刷マスク、２７…開口部。

Claims

基板に印刷マスク用のレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンの開口部にペーストを充填して厚膜パターンを形成する１回目のペースト充填工程と、
前記レジストパターン上に、前記１回目のペースト充填工程で形成された厚膜パターンのうちのパターン幅１ｍｍ以上の幅広パターンに対応する部分のみに開口部を有する印刷マスクを被せて前記幅広パターンのみにペーストを補充充填する２回目のペースト充填工程と
を含む厚膜パターン形成方法。
前記１回目のペースト充填工程の後に、前記レジスパターン及び前記厚膜パターンの表面を研磨して平坦化し、その後、該レジストパターン上に前記印刷マスクを被せて前記２回目のペースト充填工程を実施することを特徴とする請求項１に記載の厚膜パターン形成方法。
前記２回目のペースト充填工程で用いる前記印刷マスクの開口部の幅は、これに対応する前記レジストパターンの開口部の幅よりも狭く形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の厚膜パターン形成方法。
前記２回目のペースト充填工程の後に、前記印刷マスクを除去し、前記補充充填した幅広パターンの表面を研磨して平坦化した後、前記レジストパターンを除去することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の厚膜パターン形成方法。