JP4089198B2 - 半導体装置用基板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント配線板、又はビルドアップ法、又はフイルムキャリアを用いたモジュール配線基板の半導体装置用基板を製造する工程において、高密度配線パターンを形成する工程に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピューター等に代表されるように、電子機器に小型化、薄型化が求められている。そのため、内部に用いられる半導体装置用基板にも、小型化、薄型化が求められている。半導体装置用基板は、半導体チップやその他の部品を搭載し、ボール・グリッド・アレー（ＢＧＡ）やピン・グリッド・アレー（ＰＧＡ）等のモジュール基板の形態で、親基板となる多層プリント配線板上に搭載される場合が多いが、親基板として用いられる場合もある。
【０００３】
また、フイルムキャリアと、モジュール基板と、多層プリント配線板を含む半導体装置用基板の製造においては共通の配線パターン層形成する製造工程を持ち、前記の電子機器の小型化、薄型化を実現するために、前記の配線パターン層形成する製造工程では配線幅は細く、間隙は小さく、また配線層の多層化、配線層間を接続するバイアの小径化という、いわゆる高密度配線を用いた半導体装置用基板が求められている。
【０００４】
これらの要求に対応する半導体装置用基板として、例えばビルドアップ法を用いた多層プリント配線板が知られている。この多層プリント配線板は任意の層間に、レーザー孔明け加工機を用いてビア孔４を形成できるため、高密度配線を行う上で適している。又、高密度配線は配線パターン層のより細線化と、ビア孔４の小径化が進んでおり、新しい方法が増えてきている。
【０００５】
ビルドアップ法を用いた多層プリント配線板の製造方法の一例をその製造方法について説明する。図４ａ〜ｇは係る従来のビルドアップ法を用いた多層プリント配線板の断面図を模式的に示し図である。
【０００６】
まず、図４ａは、リジットなガラスエポキシ基板等からなる絶縁基板１上に銅箔からなる配線層２を張り合わせ形成された銅張ガラスエポキシ基板を用いて、配線層２上に感光性レジスト１２を塗付して、露光、現像を行って感光性レジスト１２のパターニングを行い、露出する銅配線層２をエッチングし、所定の配線パターンを持つ配線層２形成するという方法が用いられている。
【０００７】
次に、図４ｂは、絶縁基板１上及び、配線層２上に熱硬化性絶縁樹脂を塗布し、熱硬化性の絶縁樹脂層３を形成する。例えば、塗布方法としてはスクリーン印刷法、カーテンコート法やスピンコート法が使用されている。絶縁樹脂層３の材料としてはポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が用いられる。例えば、絶縁樹脂層３形成方法としてはシート状の絶縁樹脂層３を貼着するという方法があり均一な厚さで簡易に絶縁層を形成できるという点からみて好ましい。前記絶縁樹脂層３にＹＡＧレーザー等を用いたレーザー加工により、所定の位置に、所定のビア用孔４の形成し、所定のパターンを持つ絶縁樹脂層３およびビア用孔４を形成する。
【０００８】
次に、基板１を過マンガン酸カリウムに浸漬して、ビア用孔４の孔内の孔壁に付着した残渣、孔の底部に残存した残渣を除去する為に洗浄を行う。
【０００９】
次に、図４ｃは絶縁樹脂層３上およびビア用孔４の孔内の孔壁迄全面に無電解めっきにて薄膜導体層５を形成し、感光性レジストのドライフイルムを基板両面の貼り合わせて、レジスト層１２を形成し、該レジスト層１２に露光用フォトマスクを用いて、光照射による露光ほどこし、現像工程の処理によってパターンニング形成し、所定のパターンを備えたレジスト層１２を形成する。さらに前記薄膜導体層５上の全面に電解銅めっきを行って、めっき層７を形成し、前記レジスト層１２を剥膜して、全面を軽くソフトエッチング加工を行い、不要となる薄膜導体層５を除去する。所定のパターン配線層２およびビアホール１１を形成する。
【００１０】
一般的には、配線層形成する工程は、上述のセミアディティブ法と、サブトラクティブ法の他に、例えばフルアディティブ法も適宜行われている。
【００１１】
次に、図４ｄは絶縁樹脂層３および配線層２と、ビアホール１１上の全面に絶縁樹脂溶液を塗布し、絶縁樹脂層３を形成し、絶縁樹脂層３の所定位置にレーザー加工にてビア用孔４を形成する。さらに基板の表面から裏面までドリル孔加工にてスルーホール用の貫通孔６を形成する。
【００１２】
次に、図４ｅは絶縁樹脂層３上と、ビア用孔４内と、スルーホール用の貫通孔内６と、に無電解めっき方法にて薄膜導体層５を形成し、さらに薄膜導体層５上全面に電解銅めっき層を形成７を行って、銅からなる導体層８と、ビアホール１１、およびスルーホール９を形成する。
【００１３】
図４ｆに示すように、さらに、図４ｆは導体層８にパターニング処理により所定のパターンを持つ配線パターン層８が形成される。
【００１４】
前記配線層形成する工程は上述のサブトラクティブ法によって加工した。
【００１５】
次に、図４ｇに示す、絶縁樹脂層３および配線層２と、ビアホール１１と、およびスルーホール９上の全面に絶縁樹脂溶液を塗布し、絶縁樹脂層３を形成し、絶縁樹脂層３の所定位置をレーザー加工にてビア用孔４を形成する。
【００１６】
次に、図４ｇに示すように、絶縁樹脂層３上およびビア用孔４の孔内の孔壁迄全面に無電解めっきによって、薄膜導体層５を形成し、該薄膜導体層の全面に感光性レジストのドライフイルムを基板両面の貼り合わせて、レジスト層１２を形成し、該レジスト層１２に露光用フォトマスクを用いて、光照射による露光をほどこし、現像工程の処理によってパターンニング形成し、所定のパターンを備えたレジスト層１２を形成する。さらに前記薄膜導体層５上の全面に電解銅めっきを行って、めっき層７を形成し、前記レジスト層を剥膜して、全面を軽くソフトエッチング加工を行い、不要の薄膜導体層５を除去して、所定のパターン配線層２およびビアホール１１を形成する。
【００１７】
最後に、図４ｇは配線、電源等配線パターン層８を保護するために多層プリント配線板の両面全体にソルダーレジスト層１０が形成され、多層プリント配線板が完成する。
【００１８】
図５に示す従来のフィルムキャリア構成及び製造法について説明する。図５（ａ）〜（ｅ）にフィルムキャリアの製造方法の一例を示す。
【００１９】
先ず、絶縁性フィルム１３の両面に接着剤層を介して銅箔等を貼り合わせて接着剤層１４及び導体層２を形成する（図５（ａ）参照）。
【００２０】
次に、絶縁性フィルム１３の両端側にパンチプレス等によりスプロケットホール１５を形成する（図５（ｂ）参照）。
【００２１】
次に、導体層２の所定位置に開口部１６を形成する（図５（ｃ）参照）。
【００２２】
次に、導体層２をマスクにして開口部１６よりレーザービームを照射し、導通孔用孔１７を形成する（図５（ｄ）参照）。
【００２３】
次に、導通孔用孔１７内にめっきを施して薄膜導体層５を形成と、電解銅めっき層７を形成して、両面の導体層２を電気的に接続する導通孔１８を形成する（図５（ｅ）参照）。
【００２４】
次に、両面の導体層２のパターニング処理を行って第一配線パターン１９、第二配線パターン２０を形成して、フィルムキャリアを得る。
【００２５】
上述のように、ビルドアップ法を用いた多層プリント配線板、又はフイルムキャリアを用いたモジュール配線基板の半導体装置用基板を製造する工程において、高密度配線パターンを形成する工程には共通する問題がある。
【００２６】
配線層形成する工程は、上述のセミアディティブ法、サブトラクティブ法と、或いはフルアディティブ法が一般に使用されている。共通して、導体パターンの間隙２５がもっとも狭いところはパターンの底部２１である。その為、隣り合うパターンの底部２１の絶縁樹脂層３表面はめっき薬液や、エッチング液の触媒、又はイオン等による、付着、吸着が発生しマイグレーション発生し、配線回路の長期信頼性不良の原因になる。
【００２７】
またエッチング加工する際に、導体パターンの頂上部２２の導体幅２４がサイドエッチングにより狭くなる問題がある。又一般的に、上述のセミアディティブ法、サブトラクティブ法と、或いはフルアディティブ法では、導体層２の層厚さの順番が一番厚い、サブトラクティブ法、セミアディティブ法、フルアディティブ法、となる。
【００２８】
より細線なファインパターンの形成は形成する導体層の薄い方が良い傾向である。
【００２９】
配線パターンを形成する製造工程では、高密度配線のために、配線幅は細くなり、間隙は狭く小さくなる。配線パターンの間隙は狭くなれば、底部の絶縁樹脂層３の表面の洗浄が困難になり、裾部２３平滑性も悪くなり導体層の裾部２３洗浄にも影響がでる。又、エッチング加工するパターン配線の間隙は狭くなれば、エッチング加工する時間が長くなる傾向がある為に、又サイドエッチチングによって、パターン層頂上部の導体幅２４がより狭くなる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は高密度配線を形成する為に、パターン底部の絶縁樹脂層の底部に残存した残渣によるマイグレーション発生を除去する為の方法と、パターン層頂上部の導体幅を従来の技術による導体幅よる広げる方法にある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、ビルドアップ法を用いた多層プリントの製造における、配線パターンを形成する工程において、（ａ）絶縁樹脂層を形成する工程と、（ｂ）該絶縁樹脂層の表面全体までにめっき法による薄膜導体層を形成する工程と、（ｃ）該薄膜導体層の表面全体までに感光性レジスト層を形成する工程と、（ｄ）該感光性レジスト層にフォトプロセス法による、フォトマスクを用いて、該薄膜導電体層を露出する所要のパターンを形成する工程と、（ｅ）該パターンを形成したレジスト層から、前記薄膜導体層の表面までに全面に、該薄膜導電体層の露出面を清浄し、該薄膜導電体層を露出するパターンの裾部の境界線を削り、かつ、頂上部の表面コーナー部の角部がなくなるまでプラズマ処理をする工程と、（ｆ）該表面全体に電解銅めっきをする工程と、（ｇ）前記レジスト層を剥離する工程と、（ｈ）ソフトエッチング法により表面に露出した前記薄膜導体層を除去する工程と、からなる工程を実行することを特徴とする半導体装置用基板の製造方法である。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の事例を説明する工程の側断面図である。図１を用いて実施の形態に沿って以下に詳細に説明する。
【００３５】
図１は、 ビルドアップ法を用いた多層プリントの製造における、配線パターンを形成する工程において、
【００３６】
図１（ａ）に示すように、コア基板１の両面に絶縁樹脂層３を形成する。絶縁樹脂層形成する方法はロールコート法、カーテンコート法、シルクスクリーン印刷法、等により絶縁樹脂液を塗布する場合と、絶縁樹脂を用いたドライフイルムを貼り合わせて絶縁樹脂層を形成する場合がある。絶縁樹脂としてはポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が適当である。又例えばプロビコート５０００〔（株）日本ペイント製〕の商品名で販売している。
【００３７】
形成する絶縁樹脂層は１５μｍ〜７５μｍ厚さの範囲で最適規格を選択する。
【００３８】
図１（ｂ）は、該絶縁樹脂層３の表面全体までにめっき法による薄膜導体層５を形成する。該薄膜導体層は一般的に使用している無電解めっき法を用いて薄膜の銅層による層形成する。該層の厚さはめっき電極としての役割ができる範囲であれば極力薄くても良い。
【００３９】
図１（ｃ）は、該薄膜導体層５の表面全体までに感光性レジスト層１２を形成する。該感光性レジスト層１２は一般的に使用しているフォトプロセスで形成する。感光性レジスト液による方法と、ドライフイルムを用いる方法があり適宜選択して使用する。
【００４０】
図１（ｄ）該感光性レジスト層１２にフォトプロセス法による、フォトマスクを用いて、露光工程、現像工程により、所要のパターンを形成する感光性レジスト層１２を形成する。前記フォトプロセス工程は感光性レジスト樹脂の選択、例えば光硬化性と、光可溶性のレジスト樹脂、又感光性レジスト層に照射する総照射量の最適化、或いは現像工程の現像条件の最適化等、蓄積するノウハウ利用する。
【００４１】
図１（ｅ）に示すように、該パターンを形成レジスト層１２から、前記薄膜導体層５の表面までに全面にプラズマ処理をする。
【００４２】
プラズマ処理は滅圧下においてグロー放電により、プラズマ化したガスを照射して高分子材料の表面を改良する手段として採用されている。本発明では無機気体を用いたプラズマ処理による方法として利用している。
【００４３】
前記該パターンを形成レジスト層１２から、前記薄膜導体層５の表面には、該全表面に形成するレジスト樹脂面と、無電解銅の薄膜導体面が露出している。該露出面に残存するレジスト残渣、又は、無電解銅の薄膜導体面５に付着吸着する触媒等による汚れをが発生している。
【００４４】
一方、パターンの間隙２５の近傍に形成するパターンの底部２１や、該裾部２３や、該頂上部２２の表面形状が均一に形成されずに、特に前記裾部２３形状が不安定となり、細線パターン部分では更に不安定になる問題を抱えている。
【００４５】
又前記裾部２３〜底部２１に露出する無電解銅の薄膜導体の表面積は電解めっきの電極として重要な役割を持ち、めっき金属材質を析出する電流密度に影響する。
【００４６】
以上の問題点の解決方法として、従来の工程にプラズマ照射工程を追加して課題の解決をした。
【００４７】
前記プラズマ照射工程は、被照射材料面の膜厚を削ることにあり、露出面に残存するレジスト残渣を除去したり、無電解銅の薄膜導体面に付着吸着する触媒等残渣等による汚れを除去する。又、被照射材料面の膜厚を削る割合（エッチングレート、単位時間当の膜厚減耗量）が比較的大きいレジスト樹脂においては、パターンの底部２１や、裾部２３や、頂上部２２の表面のレジストの形状を最適な形状に修正する。その効果により、露出面は清浄化され、裾部２３のレジスト端部の薄膜部を膜厚減耗により該裾部の境界線を削り、間隙２５の近傍に形成するパターンの底部２１の幅が広くなる。又頂上部２２の表面コーナー部では角部がなくなり最適な形状となる。
【００４８】
前記間隙２５の近傍に形成するパターンの底部２１の幅が広くなる為に、めっき電極の面積が更に広くなり、めっき形成する配線パターンの形状が所要のものになる。
【００４９】
図１（ｆ）は、該表面全体に電解銅めっきをする。
【００５０】
図１（ｇ）は、前記レジスト層を剥離する。
【００５１】
図１（ｈ）に示すように、ソフトエッチング法により表面に露出した前記薄膜導体層を除去する。絶縁樹脂層の表面に、電解銅めっきにより形成する配線パターンが形成され、頂上部２２の表面幅が広い、該断面形状では逆テーパーとなる配線パターン層が形成する。
【００５２】
以上半導体装置用基板の製造における、配線パターンを形成する製造方法である。
【００５３】
図３図ａ〜ｅは、フイルムキャリアの製造における、配線パターンを形成する工程でにおいて、
【００５４】
図３（ａ）に示す、絶縁樹脂性フイルム層１３の表面全体までに感光性レジスト層１２を形成する。感光性レジスト液を塗布する。例えば、塗布方法としてロールコーターが適している。
【００５５】
図３（ｂ）は、該感光性レジスト層にフォトプロセス法による、フォトマスクを用いて、露光工程、現像工程により、前記レジスト層に所要のパターンを形成する。
【００５６】
図３（ｃ）は、該パターンを形成レジスト層と、前記絶縁樹脂層の表面までに全面にプラズマ処理をする。
【００５７】
前記プラズマ照射工程は、被照射材料面を膜厚を削ることにあり、露出面に残存するレジスト残渣等の異物を除去する。又、被照射材料面の膜厚を削る割合（エッチングレート、単位時間当の膜厚減耗量）が比較的大きいレジスト樹脂においては、パターンの底部２１や、裾部２３や、頂上部２２の表面ではレジストの形状を最適な形状に修正する。その効果により露出面は清浄化され、裾部２３のレジスト端部薄膜部を主体に調整と、膜厚減耗とにより間隙２５の近傍に形成するパターンの底部２１の幅が広くなる。又頂上部２２の表面コーナー部では角部がなくなり最適な形状となる。
【００５８】
前記間隙２５の近傍に形成するパターンの底部２１の幅が広くなる為に、めっき電極の面積が更に広くなり、めっき形成する配線パターンの形状が所要のものになる。
【００５９】
図３（ｄ）は、該表面全体に無電解めっきをする。
【００６０】
図３（ｅ）に示すように、前記レジスト層を剥離する。
【００６１】
絶縁樹脂層の表面に、電解銅めっきにより形成する配線パターンが形成され、頂上部２２の表面幅が広い、該断面形状では逆テーパーとなる配線パターン層を形成する。
【００６２】
以上半導体装置用基板の製造における、配線パターンを形成する製造方法である。
【００６３】
【作用】
パターン形成において、導体層をエッチング法によって形成のサブトラクティブ法から、レジスト形成による工程を持つセミアディティブ法、フルアディティブ法に変更した為に、サイドエッチの問題は解消した。プラズマ加工を追加により清浄化され、絶縁層の表面の洗浄が改善する作用がある。
【００６４】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００６５】
＜実施例１＞
図２ａ〜ｇは配線パターンの製造の工程を示す側断面図である。
【００６６】
図２ａは、コア基板１に絶縁樹脂層を形成した。絶縁樹脂液は汎用のプロビコート５０００（株日本ペイント製）を使用し、塗布方法はカーテンコート法により塗布した。膜厚は３５μｍの規格で絶縁層を形成した。
【００６７】
図２ｂは、薄膜導体層５を形成した。汎用の無電解めっきによる銅薄膜導体層を形成した。次に、図２ｃは、感光性レジスト層を形成した。感光性レジストはドライフイルムを用いて、通常の方法で貼り合により層形成した。ドライフイルムは汎用の商品名フォテック（株日立化成製）を使用した。前処理として化学研磨を行った。条件は２５０ｇ／Ｌ過硫酸ナトリュウムと、３５０ｇ／Ｌ硫酸の水溶液に、液温３０℃、４０秒浸せきして、薄膜導体層の表面を化学研磨した。
【００６８】
図２ｄは、該感光性レジスト層にフォトプロセス法による、フォトマスクを用いて、露光工程、現像工程により、前記レジスト層に所要のパターンを形成するパターン層を形成した。露光条件は４０ｍｊ／ｃｍ２の条件で作業をした。また前記現像工程は過現像の条件下で現像した。現像の条件は、１ｗｔ％Ｎａ２Ｃｏ３溶液、液温３０℃、現像時間３０秒である。仕様書の標準の時間は１５秒である。
【００６９】
図２ｄは、薄膜導体層５と、レジスト層１２面に、プラズマ照射する。露出面に残存するレジスト残渣等の異物を除去すること、レジストの形状を最適な形状にすること、及び、修正裾部２３のレジスト端部薄膜部の膜厚減耗すること、又頂上部２２の表面コーナー部では角部がなくなること、により最適なレジスト形状となった。
【００７０】
図２ｅは、電解めっきによって、めっき層７を形成した。
【００７１】
図２ｆは、露出する前記薄膜導体層５面をソフトエッチングにより除去した。
【００７２】
図２ｇは、絶縁樹脂層の表面に、電解銅めっきにより形成する配線パターンが形成され、該パターンの頂上部２２の表面幅が広い、該断面形状では逆テーパーとなる配線パターン層を形成した。以上半導体装置用基板の製造における、配線パターンを形成する製造方法である。
【００７３】
【発明の効果】
本発明の方法により、パターンの間の絶縁層表面幅が従来より広くなり洗浄がより安易となるために、汚れ等のマイグレーションがなくなり、めっきにより形成するパターンのトップ部の幅が広くなり、長期信頼性及びパタン幅の問題を解消できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ａ〜ｈは、本発明の製造工程を説明する側断面図。
【図２】 ａ〜ｇは、本発明の実施例を示す側断面図。
【図３】 ａ〜ｅは、本発明のパターン製造方法の実施例を示す側断面図。
【図４】 ａ〜ｇは、従来の製造工程を説明する側断面図。
【図５】 ａ〜ｅは、従来の製造工程を説明する側断面図。
【符号の説明】
１…絶縁基板（コア基板）
２…配線層（導体層）
３…絶縁樹脂層
４…ビア用孔
５…薄膜導体層
６…スルホール用貫通孔
７…めっき層（銅めっき層）
８…配線パターン層
９…スルホール
１０…ソルダーレジスト層
１１…ビアホール
１２…感光性レジスト（層）
１３…絶縁（樹脂）性フイルム
１４…接着剤層
１５…スプロケットホール
１６…開口部
１７…導通孔用孔
１８…導通孔
１９…第一配線パターン（層）
２０…第二配線パターン（層）
２１…パターン（導体層）の底部
２２…パターン（導体層）の頂上部
２３…パターン（導体層）の裾部
２４…パターン（導体層）の幅
２５…パターン（導体層）の間隙

Claims (1)

1. ビルドアップ法を用いた多層プリントの製造における、配線パターンを形成する工程において、（ａ）絶縁樹脂層を形成する工程と、（ｂ）該絶縁樹脂層の表面全体までにめっき法による薄膜導体層を形成する工程と、（ｃ）該薄膜導体層の表面全体までに感光性レジスト層を形成する工程と、（ｄ）該感光性レジスト層にフォトプロセス法による、フォトマスクを用いて、該薄膜導電体層を露出する所要のパターンを形成する工程と、（ｅ）該パターンを形成したレジスト層から、前記薄膜導体層の表面までに全面に、該薄膜導電体層の露出面を清浄し、該薄膜導電体層を露出するパターンの裾部の境界線を削り、かつ、頂上部の表面コーナー部の角部がなくなるまでプラズマ処理をする工程と、（ｆ）該表面全体に電解銅めっきをする工程と、（ｇ）前記レジスト層を剥離する工程と、（ｈ）ソフトエッチング法により表面に露出した前記薄膜導体層を除去する工程と、からなる工程を実行することを特徴とする半導体装置用基板の製造方法。

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