JP4140757B2 - 基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の製造方法に係り、とくに複数の導体層と、導体層間に介在する絶縁樹脂層又は板とを有する基板のビアホール形成方法に関し、高信頼性のビアホール接続を持つ基板の量産性に優れる製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の基板のビアホール形成工法は主として下記の２種類である。
(1) レーザービア形成方法
炭酸ガス及びＵＶＹＡＧ等のレーザーによりビアホールを形成し、ホール内壁に形成された熱変成層（smear）をウェットもしくはドライ工法によるデスミア（desmear）で除去した後に、無電解銅めっき、スパッター等により、下地導体層を形成する。この工法を開示するものとして特開平１０−１１７０５８号公報がある。
(2) フォトビア形成方法
感光性樹脂で絶縁層を形成して、フォトリソグラフィー法にてビアホールを形成する。その後にスパッター等で下地導体層を形成するか、もしくはデスミアにより樹脂表面を粗面化した後に無電解銅めっきにより下地導体層を作る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
(1) レーザービア形成方法の場合
▲１▼ １穴づつ加工するので量産性に問題がある。
▲２▼ 発熱があり、穴周辺部及び側壁の樹脂が熱変成するのでデスミアが必要であるが、この為に工程が増え、またウェット処理の場合は信頼性に問題がある場合がある。
(2) フォトビア形成方法の場合
▲１▼ 感光性樹脂は一般的に電気的特性及び信頼性に劣る場合が多い。また、ポリイミド等をベース樹脂にした特性に優れる感光性樹脂は非常に高価であり、使用用途が限定される。
▲２▼ 下地導体との密着性の確保の方法はウエットデスミアで樹脂表面を荒らし、無電解銅めっきを行うのが一般的であるが、この場合、耐薬品性の劣る樹脂を使用せざるを得ない。スパッター等の薄膜法で下地を形成してもある程度の密着性は確保出来るが、量産性が大幅に低下する。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑み、導体層間に介在する絶縁樹脂層又は板を有する基板を作製にする際して、高精度、高信頼性かつ量産性に優れたビアホールを形成可能な基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、複数の導体層と、導体層間に介在する絶縁樹脂層とを有する基板の製造方法において、
ビアホール形成位置に穴を有するとともに所定の配線パターンをなす導体層を絶縁樹脂層上に設ける工程と、
前記ビアホール形成位置に穴を有する導体層で覆われない前記絶縁樹脂層上と、前記穴及びその周囲を除く前記導体層上とをレジストで覆う工程と、
サンドブラスト処理により前記導体層の穴に露出した前記絶縁樹脂層にビアホールを形成する工程とを含むことを特徴としている。
【０００７】
本願請求項２の発明に係る基板の製造方法は、請求項１において、前記絶縁樹脂層の厚さが２０μｍ以下であることを特徴としている。
【０００８】
本願請求項３の発明に係る基板の製造方法は、請求項１又は２において、前記導体層を転写法で形成することを特徴としている。
【０００９】
本願請求項４の発明に係る基板の製造方法は、請求項１，２又は３において、前記絶縁樹脂層がビニルベンジルであることを特徴としている。
【００１０】
本願請求項５の発明は、絶縁樹脂板を挟んでその両面に導体層を設けた基板の製造方法において、
ビアホール形成位置に穴を有するとともに所定の配線パターンをなす導体層を前記絶縁樹脂板の少なくとも片面に設ける工程と、
前記ビアホール形成位置に穴を有する導体層で覆われない前記絶縁樹脂板上と、前記穴及びその周囲を除く前記導体層上とをレジストで覆う工程と、
サンドブラスト処理により前記導体層の穴に露出した前記絶縁樹脂板にビアホールを形成する工程とを含むことを特徴としている。
【００１１】
本願請求項６の発明に係る基板の製造方法は、請求項５において、前記絶縁樹脂板がビニルベンジルであることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板の製造方法の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１３】
図１を用いて本発明に係る基板の製造方法の第１の実施の形態を説明する。まず、図１（Ａ）のように、絶縁樹脂板１の片面に第１導体層２を形成する。ここで、絶縁樹脂板１は、例えば、厚さ数１００μｍのビニルベンジル（比誘電率２.５、１ＧＨｚでのＱ値が２６０）等を用い、必要に応じガラスクロス等の芯材を用いることができる。また、第１導体層２は無電解銅めっき層を下地導体層として、その上に電解銅めっき層を所要厚さに形成したものである。前記第１導体層２は全面パターンであってもよいし、あるいは所要の配線パターンをなすように形成されたものでもよい。
【００１４】
次に、前記第１導体層２の上に厚さ数μｍ〜数１０μｍのビニルベンジル等の絶縁樹脂層３を層間絶縁層として形成し、その絶縁樹脂層３上にパターンめっき法でドーナツ状パターンを有する第２導体層４を形成する。前記絶縁樹脂層３は２０μｍ以下が薄型化を図る上で好ましく、また２０μｍ以下に薄くすると高信頼性の樹脂を使用する必要があり、フォトビアでは不可能な領域である。前記第２導体層４は所要の配線パターンを形成しており、ドーナツ状パターンの中心の穴４ａがビアホール形成位置の穴であり、絶縁樹脂層３が露出している。パターンめっき法は、無電解めっき等の下地導体層の配線パターン部分を露出させその他の部分をレジストでマスクし、所要厚さの電解めっき層を下地導体層の露出部分に形成し、その後、レジストを剥離し、その下の下地導体層を除去して十分な厚さの配線パターンを得る工法である。第２導体層４も第１導体層２と同じ銅で形成する。
【００１５】
次に、厚さ数１０μｍの感光性レジスト（ドライフィルム等）５を絶縁樹脂板１の第２導体層４を形成した面に設け、標準的なフォトリソグラフィー法（感光性レジストの露光、現像）で、前記ドーナツ状パターンの中心と略同心で前記穴４ａよりも一回り大きい穴部５ａを形成する。ここで、感光性レジスト５は後述のサンドブラスト処理に耐性を有するものであり、穴部５ａ部分を除いた残りの全面（第２導体層４、第２導体層４で覆われていない絶縁樹脂層３、及び樹脂基板の露出面）上を感光性レジスト５は覆っている。
【００１６】
そして、絶縁樹脂板１の感光性レジスト５を設けた側の全面を、サンドブラスト機によってサンドブラスト処理する。このとき、第２導体層４が銅、絶縁樹脂層３がビニルベンジルであるとすると、銅とビニルベンジルのエッチング速度の比率は１：２０で銅の導体層４もサンドブラスト加工ではレジストになる。これにより、図１（Ｂ）のように、絶縁樹脂層３を貫通するすり鉢状のビアホール６が穴４ａの位置に形成され、そのビアホール６の底面に第１導体層２が露出する。図１では１個のドーナツ状パターンしか図示していないが、第２導体層４が複数のドーナツ状パターンを有する場合には１回のサンドブラスト処理で全てのドーナツ状パターンの穴４ａに対してビアホール６が形成されることになる。
【００１７】
なお、レジスト５の開口部の直径（穴部５ａの直径）は、第２導体層４のドーナツ状パターンの内径（穴４ａの直径）と、レジストパターン形成時のフォトマスクのアライメント精度との和よりも大きくすることが好ましい。こうすることによって、ドーナツ状の第２導体層４で囲まれたビアホール形成部は常にレジスト５の外に露出することができ、レジストパターン形成時のアライメント精度にかかわらず、導体層パターンの所定の位置にビアホールを形成することができる。
【００１８】
上記サンドブラスト処理では発熱が無く、従って熱変成層が形成されない。よってデスミア工程を省略できる。そして、サンドブラスト処理後に、図１（Ｃ）のように、デスミア工程を省略してめっき法でビアホール６の内面に第１及び第２導体層２，４を接続する接続導体部７をビアホール６内面に形成する。
【００１９】
なお、導体層が３層以上の場合にも、層間の絶縁樹脂層に対して同様にしてサンドブラスト処理でビアホールを形成して上下の導体層同士の接続が可能である。
【００２０】
また、導体層パターンの形成方法はセミアディティブ法又はフルアディティブ法が好ましい。セミアディティブ工法の例としてパターンめっき法、フルアディティブ工法の例として転写法が挙げられる。転写法を用いた例は、後述の第３の実施の形態で説明している。これらの工法で導体層パターンを作製することにより、内径３０μｍ程度の微細なドーナツ状パターンを精度よく形成できる。
【００２１】
この第１の実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【００２２】
(1) 絶縁樹脂層３上に形成された配線パターンをなす第２導体層４が、ビアホール形成位置に穴部５ａを多数有する場合であっても、１回のサンドブラスト処理で一度に全てのビアホール６を形成でき、量産性が良好である。とくに、１枚のウエハで多数の基板を同時に作製する多数個取り工法の場合、サンドブラスト処理をウエハ毎の一括処理で実施でき、量産性が高い。
【００２３】
(2) レーザーによるビアホール形成に比較して、サンドブラスト処理によるビアホール形成は設備費が安価である。
【００２４】
(3) サンドブラスト処理では発熱が無く、従ってビアホール６の形成時に熱変成層は生じないため、デスミア工程を省略しても信頼性の高い接続導体部７をビアホール６内面に形成できる。またデスミア工程が不要となりから、製造工数の低減を図り得、この点でも量産性を改善できる。
【００２５】
(4) サンドブラスト処理において、樹脂板や層間絶縁樹脂層と導体層の銅とのエッチングレートの差が大きいので（およそ２０倍程度）、導体層がサンドブラスト工程のレジストになる。従って、配線パターンを構成している第２導体層４のドーナツ状パターンの穴４ａの位置にビアホール６が必然的に形成されることになるため（ドーナツ状パターンがサンドブラスト処理においてレジストとして機能するため）、配線パターンに対するビアホール６の位置ずれが発生せず、信頼性の高いビアホール接続が可能である。
【００２６】
(5) 絶縁樹脂板１及び絶縁樹脂層３にビニルベンジルを用いれば、低誘電率で、比較的高いＱ値をビニルベンジルが有するため、高周波用基板として良好な特性を実現可能である。また、ビニルベンジルは硬いが脆いため、サンドブラスト処理でビアホールを形成するのにも適した樹脂材料である。
【００２７】
図２を用いて本発明に係る基板の製造方法の第２の実施の形態を説明する。まず、図２（Ａ）のように、絶縁樹脂板１１の片面（裏面）の全面に第１導体層１２を形成する。ここで、絶縁樹脂板１１は、例えば、厚さ数１０μｍのビニルベンジル（比誘電率２.５、１ＧＨｚでのＱ値が２６０）等を用い、必要に応じガラスクロス等の芯材を用いることができる。また、第１導体層１２は無電解銅めっき層を下地導体層として、その上に電解銅めっき層を所要厚さに形成したものであり、全面パターンであってもよいし、所要の配線パターンであってもよい。
【００２８】
次に、絶縁樹脂板１１の反対面にパターンめっき法でドーナツ状パターンを有する第２導体層１４を形成する。この第２導体層１４は所要の配線パターンを形成しており、ドーナツ状パターンの中心の穴１４ａがビアホール形成位置の穴であり、絶縁樹脂板１１が露出している。第２導体層１４も第１導体層１２と同じ銅で形成する。
【００２９】
次に、厚さ数１０μｍの感光性レジスト（ドライフィルム等）１５を絶縁樹脂板１１の第２導体層１４を形成した面に設け、標準的なフォトリソグラフィー法（感光性レジストの露光、現像）で、前記ドーナツ状パターンの中心と略同心で前記穴１４ａよりも一回り大きい穴部１５ａを形成する。ここで、感光性レジスト１５は後述のサンドブラスト処理に耐性を有するものであり、穴部１５ａ部分を除いた残りの全面（第２導体層１４、第２導体層１４で覆われていない絶縁樹脂板１１の露出面）を感光性レジスト１５は覆っている。
【００３０】
なお、レジスト１５の開口部の直径（穴部１５ａの直径）は、第２導体層１４のドーナツ状パターンの内径（穴１４ａの直径）と、レジストパターン形成時のフォトマスクのアライメント精度との和よりも大きくすることが好ましい。こうすることによって、ドーナツ状の第２導体層１４で囲まれたビアホール形成部は常にレジスト１５の外に露出することができ、レジストパターン形成時のアライメント精度にかかわらず、導体層パターンの所定の位置にビアホールを形成することができる。
【００３１】
そして、絶縁樹脂板１１の感光性レジスト１５を設けた側の全面を、サンドブラスト機によってサンドブラスト処理する。このとき、第２導体層１４が銅、絶縁樹脂板１１がビニルベンジルであるとすると、銅とビニルベンジルのエッチング速度の比率は１：２０で銅の導体層１４がサンドブラスト加工ではレジストになる。これにより、図２（Ｂ）のように、絶縁樹脂板１１を貫通するすり鉢状のビアホール１６が穴１４ａの位置に形成され、そのビアホール１６の底面に第１導体層１２が露出する。図２では１個のドーナツ状パターンしか図示していないが、第２導体層１４が複数のドーナツ状パターンを有する場合には１回のサンドブラスト処理で全てのドーナツ状パターンの穴４ａに対してビアホール１６が形成されることになる。
【００３２】
その後に、図２（Ｃ）のように、デスミア工程を省略してめっき法でビアホール１６の内面に第１及び第２導体層１２，１４を接続する接続導体部１７をビアホール１６内面に形成する。
【００３３】
この第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様に、信頼性の高いビアホールによる導体層間の接続が可能であり、ビアホール形成を量産性良く実現できる。
【００３４】
なお、導体層が３層以上の場合には、層間の絶縁樹脂層を形成するたびに第１の実施の形態に示したようにサンドブラスト処理でビアホールを形成して上下の導体層同士の接続が可能である。
【００３５】
図３を用いて本発明に係る基板の製造方法の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態では配線パターンを構成する第２導体層４を転写法により形成している。まず、図３（Ａ）のように、ステンレス等の剥離性の良い平板２０上にドーナツ状パターン（中心の穴４ａ）を有する第２導体層４を形成する。この第２導体層４は所要の配線パターンを形成している。
【００３６】
次に、図３（Ｂ）のように、絶縁樹脂板１に第１導体層２を形成したものの上に、第２導体層４を設けた平板２０を反転し、その第２導体層４を設けた面と第１導体層２との間に絶縁樹脂層（プリプレグ等）２１を介在させて、重ねて加圧する（一括でプレスする）。
【００３７】
その後、図３（Ｃ）のように、絶縁樹脂板１、第１導体層２、絶縁樹脂層２１及び第２導体層４が一体になったものから平板２０を剥離する。第１導体層２の形成は前述した第１の実施の形態と同様に行うことができる。
【００３８】
図３（Ｃ）の状態では、第２導体層４及び絶縁樹脂層２１の上面は同じ高さに揃って平坦になっており、その上に、厚さ数１０μｍの感光性レジスト（ドライフィルム等）５を設け、標準的なフォトリソグラフィー法（感光性レジストの露光、現像）で、第２導体層４のドーナツ状パターンの中心の穴４ａと略同心でそれよりも一回り大きい穴部５ａを形成する。この場合、第２導体層４が絶縁樹脂層２１に埋まってそれらの上面は平坦になっているから、第２導体層４が、幅に比べて高さの大きなハイアスペクト導体で、感光性レジスト５にドライフィルムを用いたときでも、ドライフィルムの密着不良やボイドの発生を防止できるので好都合である。
【００３９】
図３（Ｄ）,（Ｅ）の工程は、第１の実施の形態と同様であり、絶縁樹脂板１の感光性レジスト５を設けた側の全面を、サンドブラスト機によってサンドブラスト処理し、絶縁樹脂層２１を貫通するすり鉢状のビアホール６が穴４ａの位置に形成され、そのビアホール６の底面に第１導体層２が露出する。その後、図３（Ｅ）のように、デスミア工程を省略してめっき法でビアホール６の内面に第１及び第２導体層２，４を接続する接続導体部７をビアホール６内面に形成する。
【００４０】
図３の本発明の第３の実施の形態では、転写法で第２導体層４を形成することで、絶縁樹脂板１に第１導体層２を形成したものの上に、絶縁樹脂層を介し第２導体層４を転写形成した際、図３（Ｃ）のように、絶縁樹脂層２１の上面と第２導体層４の上面が同一高さ面となり、第２導体層４が、幅に比べて高さの大きなハイアスペクト導体であっても、感光性レジスト５としてのドライフィルムの密着不良やボイドの発生を防止できる。従って、ハイアスペクト導体を用いる場合に特に有効である。その他の作用効果は第１の実施の形態で述べた通りである。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明に係る基板の製造方法を実施例で詳述する。
【００４２】
実施例１
図１（Ａ）の絶縁樹脂板１として、厚さが３００μｍのガラスクロス入りビニルベンジル基板を用い、その片面の全面に下地導体層として無電解銅めっき層を０.３μｍの厚さに形成し、その上に光沢硫酸銅めっきで３０μｍ厚の銅層を形成した。これら無電解銅めっき層及び光沢硫酸銅めっきの銅層とで第１導体層２を形成している。
【００４３】
次に、その上に絶縁樹脂層３として厚さ２０μｍのビニルベンジル層を形成して、その上にパターンめっき法で内径７０μｍ、外径１００μｍ、厚さ１０μｍのドーナツ状パターンを有する第２導体層４を基板全面にわたって４００μｍピッチで形成した。前記パターンめっき法における電気銅めっきには光沢硫酸銅めっき液を使用した。
【００４４】
次に、感光性レジスト５として厚さ４０μｍのドライフィルムを第２導体層形成後の基板のパターン面に貼り付け、標準的なフォトリソグラフィー法（ドライフィルムの露光、現像処理）で、ドーナツ状パターンの中心と略同心で直径８５μｍの穴部５ａを形成した。
【００４５】
次に、平均粒径が２０μｍのアルミナ粉を用いて、ニッチュー製のブラスト機で圧力０.３Ｍｐａ、噴出量４００ｇ／mmで、ノズル幅１００mmのノズルを使用し、スキャン幅４００mmで図１（Ａ）のレジスト５を設けた後の基板に対して１分間サンドブラストを行った。このとき、銅の導体層とビニルベンジルのエッチング速度の比率は１：２０で導体層もサンドブラスト加工ではレジストになる。サンドブラスト加工後の穴形状（図１（Ｂ）のビアホール６の形状）はトップ径が７２μｍ、ボトム径５０μｍであり、この後にデスミア工程を省略してめっき法で図１（Ｃ）のようにビアホール内面に銅の接続導体部７を形成したが良好な信頼性を示した。
【００４６】
実施例２
図２（Ａ）の絶縁樹脂板１１として、厚さが６０μｍのガラスクロス入りビニルベンジル基板を用い、その片面の全面に無電解銅めっき層を０.３μｍの厚さに形成し、その上に光沢硫酸銅めっきで３０μｍ厚の銅層を形成した。これら無電解銅めっき層及び光沢硫酸銅めっきの銅層とで第１導体層１２を形成している。
【００４７】
次に、基板１１の反対面にパターンめっき法で内径１００μｍ、外径１４０μｍ、厚さ１０μｍのドーナツ状パターンを有する第２導体層１４を基板全面にわたって４００μｍピッチで形成した。前記パターンめっき法における電気銅めっきには光沢硫酸銅めっき液を使用した。
【００４８】
次に、感光性レジスト１５として厚さ４０μｍのドライフィルムを第２導体層形成後の基板のパターン面に貼り付け、標準的なフォトリソグラフィー法で、ドーナツ状パターンの中心と略同心で直径１２０μｍの穴部１５ａを形成した。
【００４９】
次に、平均粒径が２０μｍのアルミナ粉を用いて、ニッチュー製のブラスト機で圧力０.３Ｍｐａ、噴出量４００ｇ／mmで、ノズル幅１００mmのノズルを使用し、スキャン幅４００mmで図２（Ａ）のレジスト１５を設けた後の基板に対して１分間サンドブラストを行った。このとき、銅の導体層とビニルベンジルのエッチング速度の比率は１：２０で導体層もサンドブラスト加工ではレジストになる。サンドブラスト加工後の穴形状（図２（Ｂ）のビアホール１６の形状）はトップ径が１０２μｍ、ボトム径７０μｍであり、この後にデスミア工程を省略してめっき法で図１（Ｃ）のようにビアホール内面に銅の接続導体部１７を形成したが良好な信頼性を示した。
【００５０】
以上本発明の実施の形態及び実施例について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る基板の製造方法によれば、絶縁樹脂層又は絶縁樹脂板にビアホールを形成する場合に、ビアホールの形成個数にかかわらず基板毎（あるいは基板が多数集合したウエハ毎）に一括してサンドブラスト処理が可能であり、量産性が高い。
【００５２】
また、サンドブラスト処理によるビアホール形成は、レーザーによるビアホール形成に比較して設備費が安価であり、また、サンドブラスト処理は発熱が無いため熱変性層が形成されない。このため、デスミアが不要となり、高信頼性を確保でき、コスト低減が可能である。
【００５３】
サンドブラスト処理においては、絶縁樹脂板や層間絶縁樹脂層と銅等の導体層とではエッチングレートの差が大きく、導体層がレジストとして機能するから、導体層のビアホール形成位置に穴を形成するとともに当該導体層で配線パターンを形成しておくことで、前記導体層の穴の位置に必然的にビアホールが形成されることになり（セルフアライメント）、配線パターンに対するビアホールの位置にずれは発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板の製造方法の第１の実施の形態（実施例１）を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態（実施例２）を示す説明図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１１ 絶縁樹脂基板
２，１２ 第１導体層
３ 絶縁樹脂層
４，１４ 第２導体層
５，１５ 感光性レジスト
６，１６ ビアホール
７，１７ 接続導体部
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の製造方法に係り、とくに複数の導体層と、導体層間に介在する絶縁樹脂層又は板とを有する基板のビアホール形成方法に関し、高信頼性のビアホール接続を持つ基板の量産性に優れる製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の基板のビアホール形成工法は主として下記の２種類である。
(1) レーザービア形成方法
炭酸ガス及びＵＶＹＡＧ等のレーザーによりビアホールを形成し、ホール内壁に形成された熱変成層（smear）をウェットもしくはドライ工法によるデスミア（desmear）で除去した後に、無電解銅めっき、スパッター等により、下地導体層を形成する。この工法を開示するものとして特開平１０−１１７０５８号公報がある。
(2) フォトビア形成方法
感光性樹脂で絶縁層を形成して、フォトリソグラフィー法にてビアホールを形成する。その後にスパッター等で下地導体層を形成するか、もしくはデスミアにより樹脂表面を粗面化した後に無電解銅めっきにより下地導体層を作る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
(1) レーザービア形成方法の場合
▲１▼ １穴づつ加工するので量産性に問題がある。
▲２▼ 発熱があり、穴周辺部及び側壁の樹脂が熱変成するのでデスミアが必要であるが、この為に工程が増え、またウェット処理の場合は信頼性に問題がある場合がある。
(2) フォトビア形成方法の場合
▲１▼ 感光性樹脂は一般的に電気的特性及び信頼性に劣る場合が多い。また、ポリイミド等をベース樹脂にした特性に優れる感光性樹脂は非常に高価であり、使用用途が限定される。
▲２▼ 下地導体との密着性の確保の方法はウエットデスミアで樹脂表面を荒らし、無電解銅めっきを行うのが一般的であるが、この場合、耐薬品性の劣る樹脂を使用せざるを得ない。スパッター等の薄膜法で下地を形成してもある程度の密着性は確保出来るが、量産性が大幅に低下する。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑み、導体層間に介在する絶縁樹脂層又は板を有する基板を作製にする際して、高精度、高信頼性かつ量産性に優れたビアホールを形成可能な基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、複数の導体層と、導体層間に介在する絶縁樹脂層とを有する基板の製造方法において、
ビアホール形成位置に穴を有するとともに所定の配線パターンをなす導体層を絶縁樹脂層上に設ける工程と、
前記ビアホール形成位置に穴を有する導体層で覆われない前記絶縁樹脂層上と、前記穴及びその周囲を除く前記導体層上とをレジストで覆う工程と、
サンドブラスト処理により前記導体層の穴に露出した前記絶縁樹脂層にビアホールを形成する工程とを含むことを特徴としている。
【０００７】
本願請求項２の発明に係る基板の製造方法は、請求項１において、前記絶縁樹脂層の厚さが２０μｍ以下であることを特徴としている。
【０００８】
本願請求項３の発明に係る基板の製造方法は、請求項１又は２において、前記導体層を転写法で形成することを特徴としている。
【０００９】
本願請求項４の発明に係る基板の製造方法は、請求項１，２又は３において、前記絶縁樹脂層がビニルベンジルであることを特徴としている。
【００１０】
本願請求項５の発明は、絶縁樹脂板を挟んでその両面に導体層を設けた基板の製造方法において、
ビアホール形成位置に穴を有するとともに所定の配線パターンをなす導体層を前記絶縁樹脂板の少なくとも片面に設ける工程と、
前記ビアホール形成位置に穴を有する導体層で覆われない前記絶縁樹脂板上と、前記穴及びその周囲を除く前記導体層上とをレジストで覆う工程と、
サンドブラスト処理により前記導体層の穴に露出した前記絶縁樹脂板にビアホールを形成する工程とを含むことを特徴としている。
【００１１】
本願請求項６の発明に係る基板の製造方法は、請求項５において、前記絶縁樹脂板がビニルベンジルであることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板の製造方法の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１３】
図１を用いて本発明に係る基板の製造方法の第１の実施の形態を説明する。まず、図１（Ａ）のように、絶縁樹脂板１の片面に第１導体層２を形成する。ここで、絶縁樹脂板１は、例えば、厚さ数１００μｍのビニルベンジル（比誘電率２.５、１ＧＨｚでのＱ値が２６０）等を用い、必要に応じガラスクロス等の芯材を用いることができる。また、第１導体層２は無電解銅めっき層を下地導体層として、その上に電解銅めっき層を所要厚さに形成したものである。前記第１導体層２は全面パターンであってもよいし、あるいは所要の配線パターンをなすように形成されたものでもよい。
【００１４】
次に、前記第１導体層２の上に厚さ数μｍ〜数１０μｍのビニルベンジル等の絶縁樹脂層３を層間絶縁層として形成し、その絶縁樹脂層３上にパターンめっき法でドーナツ状パターンを有する第２導体層４を形成する。前記絶縁樹脂層３は２０μｍ以下が薄型化を図る上で好ましく、また２０μｍ以下に薄くすると高信頼性の樹脂を使用する必要があり、フォトビアでは不可能な領域である。前記第２導体層４は所要の配線パターンを形成しており、ドーナツ状パターンの中心の穴４ａがビアホール形成位置の穴であり、絶縁樹脂層３が露出している。パターンめっき法は、無電解めっき等の下地導体層の配線パターン部分を露出させその他の部分をレジストでマスクし、所要厚さの電解めっき層を下地導体層の露出部分に形成し、その後、レジストを剥離し、その下の下地導体層を除去して十分な厚さの配線パターンを得る工法である。第２導体層４も第１導体層２と同じ銅で形成する。
【００１５】
次に、厚さ数１０μｍの感光性レジスト（ドライフィルム等）５を絶縁樹脂板１の第２導体層４を形成した面に設け、標準的なフォトリソグラフィー法（感光性レジストの露光、現像）で、前記ドーナツ状パターンの中心と略同心で前記穴４ａよりも一回り大きい穴部５ａを形成する。ここで、感光性レジスト５は後述のサンドブラスト処理に耐性を有するものであり、穴部５ａ部分を除いた残りの全面（第２導体層４、第２導体層４で覆われていない絶縁樹脂層３、及び樹脂基板の露出面）上を感光性レジスト５は覆っている。
【００１６】
そして、絶縁樹脂板１の感光性レジスト５を設けた側の全面を、サンドブラスト機によってサンドブラスト処理する。このとき、第２導体層４が銅、絶縁樹脂層３がビニルベンジルであるとすると、銅とビニルベンジルのエッチング速度の比率は１：２０で銅の導体層４もサンドブラスト加工ではレジストになる。これにより、図１（Ｂ）のように、絶縁樹脂層３を貫通するすり鉢状のビアホール６が穴４ａの位置に形成され、そのビアホール６の底面に第１導体層２が露出する。図１では１個のドーナツ状パターンしか図示していないが、第２導体層４が複数のドーナツ状パターンを有する場合には１回のサンドブラスト処理で全てのドーナツ状パターンの穴４ａに対してビアホール６が形成されることになる。
【００１７】
なお、レジスト５の開口部の直径（穴部５ａの直径）は、第２導体層４のドーナツ状パターンの内径（穴４ａの直径）と、レジストパターン形成時のフォトマスクのアライメント精度との和よりも大きくすることが好ましい。こうすることによって、ドーナツ状の第２導体層４で囲まれたビアホール形成部は常にレジスト５の外に露出することができ、レジストパターン形成時のアライメント精度にかかわらず、導体層パターンの所定の位置にビアホールを形成することができる。
【００１８】
上記サンドブラスト処理では発熱が無く、従って熱変成層が形成されない。よってデスミア工程を省略できる。そして、サンドブラスト処理後に、図１（Ｃ）のように、デスミア工程を省略してめっき法でビアホール６の内面に第１及び第２導体層２，４を接続する接続導体部７をビアホール６内面に形成する。
【００１９】
なお、導体層が３層以上の場合にも、層間の絶縁樹脂層に対して同様にしてサンドブラスト処理でビアホールを形成して上下の導体層同士の接続が可能である。
【００２０】
また、導体層パターンの形成方法はセミアディティブ法又はフルアディティブ法が好ましい。セミアディティブ工法の例としてパターンめっき法、フルアディティブ工法の例として転写法が挙げられる。転写法を用いた例は、後述の第３の実施の形態で説明している。これらの工法で導体層パターンを作製することにより、内径３０μｍ程度の微細なドーナツ状パターンを精度よく形成できる。
【００２１】
この第１の実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【００２２】
(1) 絶縁樹脂層３上に形成された配線パターンをなす第２導体層４が、ビアホール形成位置に穴部５ａを多数有する場合であっても、１回のサンドブラスト処理で一度に全てのビアホール６を形成でき、量産性が良好である。とくに、１枚のウエハで多数の基板を同時に作製する多数個取り工法の場合、サンドブラスト処理をウエハ毎の一括処理で実施でき、量産性が高い。
【００２３】
(2) レーザーによるビアホール形成に比較して、サンドブラスト処理によるビアホール形成は設備費が安価である。
【００２４】
(3) サンドブラスト処理では発熱が無く、従ってビアホール６の形成時に熱変成層は生じないため、デスミア工程を省略しても信頼性の高い接続導体部７をビアホール６内面に形成できる。またデスミア工程が不要となりから、製造工数の低減を図り得、この点でも量産性を改善できる。
【００２５】
(4) サンドブラスト処理において、樹脂板や層間絶縁樹脂層と導体層の銅とのエッチングレートの差が大きいので（およそ２０倍程度）、導体層がサンドブラスト工程のレジストになる。従って、配線パターンを構成している第２導体層４のドーナツ状パターンの穴４ａの位置にビアホール６が必然的に形成されることになるため（ドーナツ状パターンがサンドブラスト処理においてレジストとして機能するため）、配線パターンに対するビアホール６の位置ずれが発生せず、信頼性の高いビアホール接続が可能である。
【００２６】
(5) 絶縁樹脂板１及び絶縁樹脂層３にビニルベンジルを用いれば、低誘電率で、比較的高いＱ値をビニルベンジルが有するため、高周波用基板として良好な特性を実現可能である。また、ビニルベンジルは硬いが脆いため、サンドブラスト処理でビアホールを形成するのにも適した樹脂材料である。
【００２７】
図２を用いて本発明に係る基板の製造方法の第２の実施の形態を説明する。まず、図２（Ａ）のように、絶縁樹脂板１１の片面（裏面）の全面に第１導体層１２を形成する。ここで、絶縁樹脂板１１は、例えば、厚さ数１０μｍのビニルベンジル（比誘電率２.５、１ＧＨｚでのＱ値が２６０）等を用い、必要に応じガラスクロス等の芯材を用いることができる。また、第１導体層１２は無電解銅めっき層を下地導体層として、その上に電解銅めっき層を所要厚さに形成したものであり、全面パターンであってもよいし、所要の配線パターンであってもよい。
【００２８】
次に、絶縁樹脂板１１の反対面にパターンめっき法でドーナツ状パターンを有する第２導体層１４を形成する。この第２導体層１４は所要の配線パターンを形成しており、ドーナツ状パターンの中心の穴１４ａがビアホール形成位置の穴であり、絶縁樹脂板１１が露出している。第２導体層１４も第１導体層１２と同じ銅で形成する。
【００２９】
次に、厚さ数１０μｍの感光性レジスト（ドライフィルム等）１５を絶縁樹脂板１１の第２導体層１４を形成した面に設け、標準的なフォトリソグラフィー法（感光性レジストの露光、現像）で、前記ドーナツ状パターンの中心と略同心で前記穴１４ａよりも一回り大きい穴部１５ａを形成する。ここで、感光性レジスト１５は後述のサンドブラスト処理に耐性を有するものであり、穴部１５ａ部分を除いた残りの全面（第２導体層１４、第２導体層１４で覆われていない絶縁樹脂板１１の露出面）を感光性レジスト１５は覆っている。
【００３０】
なお、レジスト１５の開口部の直径（穴部１５ａの直径）は、第２導体層１４のドーナツ状パターンの内径（穴１４ａの直径）と、レジストパターン形成時のフォトマスクのアライメント精度との和よりも大きくすることが好ましい。こうすることによって、ドーナツ状の第２導体層１４で囲まれたビアホール形成部は常にレジスト１５の外に露出することができ、レジストパターン形成時のアライメント精度にかかわらず、導体層パターンの所定の位置にビアホールを形成することができる。
【００３１】
そして、絶縁樹脂板１１の感光性レジスト１５を設けた側の全面を、サンドブラスト機によってサンドブラスト処理する。このとき、第２導体層１４が銅、絶縁樹脂板１１がビニルベンジルであるとすると、銅とビニルベンジルのエッチング速度の比率は１：２０で銅の導体層１４がサンドブラスト加工ではレジストになる。これにより、図２（Ｂ）のように、絶縁樹脂板１１を貫通するすり鉢状のビアホール１６が穴１４ａの位置に形成され、そのビアホール１６の底面に第１導体層１２が露出する。図２では１個のドーナツ状パターンしか図示していないが、第２導体層１４が複数のドーナツ状パターンを有する場合には１回のサンドブラスト処理で全てのドーナツ状パターンの穴４ａに対してビアホール１６が形成されることになる。
【００３２】
その後に、図２（Ｃ）のように、デスミア工程を省略してめっき法でビアホール１６の内面に第１及び第２導体層１２，１４を接続する接続導体部１７をビアホール１６内面に形成する。
【００３３】
この第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様に、信頼性の高いビアホールによる導体層間の接続が可能であり、ビアホール形成を量産性良く実現できる。
【００３４】
なお、導体層が３層以上の場合には、層間の絶縁樹脂層を形成するたびに第１の実施の形態に示したようにサンドブラスト処理でビアホールを形成して上下の導体層同士の接続が可能である。
【００３５】
図３を用いて本発明に係る基板の製造方法の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態では配線パターンを構成する第２導体層４を転写法により形成している。まず、図３（Ａ）のように、ステンレス等の剥離性の良い平板２０上にドーナツ状パターン（中心の穴４ａ）を有する第２導体層４を形成する。この第２導体層４は所要の配線パターンを形成している。
【００３６】
次に、図３（Ｂ）のように、絶縁樹脂板１に第１導体層２を形成したものの上に、第２導体層４を設けた平板２０を反転し、その第２導体層４を設けた面と第１導体層２との間に絶縁樹脂層（プリプレグ等）２１を介在させて、重ねて加圧する（一括でプレスする）。
【００３７】
その後、図３（Ｃ）のように、絶縁樹脂板１、第１導体層２、絶縁樹脂層２１及び第２導体層４が一体になったものから平板２０を剥離する。第１導体層２の形成は前述した第１の実施の形態と同様に行うことができる。
【００３８】
図３（Ｃ）の状態では、第２導体層４及び絶縁樹脂層２１の上面は同じ高さに揃って平坦になっており、その上に、厚さ数１０μｍの感光性レジスト（ドライフィルム等）５を設け、標準的なフォトリソグラフィー法（感光性レジストの露光、現像）で、第２導体層４のドーナツ状パターンの中心の穴４ａと略同心でそれよりも一回り大きい穴部５ａを形成する。この場合、第２導体層４が絶縁樹脂層２１に埋まってそれらの上面は平坦になっているから、第２導体層４が、幅に比べて高さの大きなハイアスペクト導体で、感光性レジスト５にドライフィルムを用いたときでも、ドライフィルムの密着不良やボイドの発生を防止できるので好都合である。
【００３９】
図３（Ｄ）,（Ｅ）の工程は、第１の実施の形態と同様であり、絶縁樹脂板１の感光性レジスト５を設けた側の全面を、サンドブラスト機によってサンドブラスト処理し、絶縁樹脂層２１を貫通するすり鉢状のビアホール６が穴４ａの位置に形成され、そのビアホール６の底面に第１導体層２が露出する。その後、図３（Ｅ）のように、デスミア工程を省略してめっき法でビアホール６の内面に第１及び第２導体層２，４を接続する接続導体部７をビアホール６内面に形成する。
【００４０】
図３の本発明の第３の実施の形態では、転写法で第２導体層４を形成することで、絶縁樹脂板１に第１導体層２を形成したものの上に、絶縁樹脂層を介し第２導体層４を転写形成した際、図３（Ｃ）のように、絶縁樹脂層２１の上面と第２導体層４の上面が同一高さ面となり、第２導体層４が、幅に比べて高さの大きなハイアスペクト導体であっても、感光性レジスト５としてのドライフィルムの密着不良やボイドの発生を防止できる。従って、ハイアスペクト導体を用いる場合に特に有効である。その他の作用効果は第１の実施の形態で述べた通りである。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明に係る基板の製造方法を実施例で詳述する。
【００４２】
実施例１
図１（Ａ）の絶縁樹脂板１として、厚さが３００μｍのガラスクロス入りビニルベンジル基板を用い、その片面の全面に下地導体層として無電解銅めっき層を０.３μｍの厚さに形成し、その上に光沢硫酸銅めっきで３０μｍ厚の銅層を形成した。これら無電解銅めっき層及び光沢硫酸銅めっきの銅層とで第１導体層２を形成している。
【００４３】
次に、その上に絶縁樹脂層３として厚さ２０μｍのビニルベンジル層を形成して、その上にパターンめっき法で内径７０μｍ、外径１００μｍ、厚さ１０μｍのドーナツ状パターンを有する第２導体層４を基板全面にわたって４００μｍピッチで形成した。前記パターンめっき法における電気銅めっきには光沢硫酸銅めっき液を使用した。
【００４４】
次に、感光性レジスト５として厚さ４０μｍのドライフィルムを第２導体層形成後の基板のパターン面に貼り付け、標準的なフォトリソグラフィー法（ドライフィルムの露光、現像処理）で、ドーナツ状パターンの中心と略同心で直径８５μｍの穴部５ａを形成した。
【００４５】
次に、平均粒径が２０μｍのアルミナ粉を用いて、ニッチュー製のブラスト機で圧力０.３Ｍｐａ、噴出量４００ｇ／mmで、ノズル幅１００mmのノズルを使用し、スキャン幅４００mmで図１（Ａ）のレジスト５を設けた後の基板に対して１分間サンドブラストを行った。このとき、銅の導体層とビニルベンジルのエッチング速度の比率は１：２０で導体層もサンドブラスト加工ではレジストになる。サンドブラスト加工後の穴形状（図１（Ｂ）のビアホール６の形状）はトップ径が７２μｍ、ボトム径５０μｍであり、この後にデスミア工程を省略してめっき法で図１（Ｃ）のようにビアホール内面に銅の接続導体部７を形成したが良好な信頼性を示した。
【００４６】
実施例２
図２（Ａ）の絶縁樹脂板１１として、厚さが６０μｍのガラスクロス入りビニルベンジル基板を用い、その片面の全面に無電解銅めっき層を０.３μｍの厚さに形成し、その上に光沢硫酸銅めっきで３０μｍ厚の銅層を形成した。これら無電解銅めっき層及び光沢硫酸銅めっきの銅層とで第１導体層１２を形成している。
【００４７】
次に、基板１１の反対面にパターンめっき法で内径１００μｍ、外径１４０μｍ、厚さ１０μｍのドーナツ状パターンを有する第２導体層１４を基板全面にわたって４００μｍピッチで形成した。前記パターンめっき法における電気銅めっきには光沢硫酸銅めっき液を使用した。
【００４８】
次に、感光性レジスト１５として厚さ４０μｍのドライフィルムを第２導体層形成後の基板のパターン面に貼り付け、標準的なフォトリソグラフィー法で、ドーナツ状パターンの中心と略同心で直径１２０μｍの穴部１５ａを形成した。
【００４９】
次に、平均粒径が２０μｍのアルミナ粉を用いて、ニッチュー製のブラスト機で圧力０.３Ｍｐａ、噴出量４００ｇ／mmで、ノズル幅１００mmのノズルを使用し、スキャン幅４００mmで図２（Ａ）のレジスト１５を設けた後の基板に対して１分間サンドブラストを行った。このとき、銅の導体層とビニルベンジルのエッチング速度の比率は１：２０で導体層もサンドブラスト加工ではレジストになる。サンドブラスト加工後の穴形状（図２（Ｂ）のビアホール１６の形状）はトップ径が１０２μｍ、ボトム径７０μｍであり、この後にデスミア工程を省略してめっき法で図１（Ｃ）のようにビアホール内面に銅の接続導体部１７を形成したが良好な信頼性を示した。
【００５０】
以上本発明の実施の形態及び実施例について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る基板の製造方法によれば、絶縁樹脂層又は絶縁樹脂板にビアホールを形成する場合に、ビアホールの形成個数にかかわらず基板毎（あるいは基板が多数集合したウエハ毎）に一括してサンドブラスト処理が可能であり、量産性が高い。
【００５２】
また、サンドブラスト処理によるビアホール形成は、レーザーによるビアホール形成に比較して設備費が安価であり、また、サンドブラスト処理は発熱が無いため熱変性層が形成されない。このため、デスミアが不要となり、高信頼性を確保でき、コスト低減が可能である。
【００５３】
サンドブラスト処理においては、絶縁樹脂板や層間絶縁樹脂層と銅等の導体層とではエッチングレートの差が大きく、導体層がレジストとして機能するから、導体層のビアホール形成位置に穴を形成するとともに当該導体層で配線パターンを形成しておくことで、前記導体層の穴の位置に必然的にビアホールが形成されることになり（セルフアライメント）、配線パターンに対するビアホールの位置にずれは発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板の製造方法の第１の実施の形態（実施例１）を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態（実施例２）を示す説明図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１１ 絶縁樹脂基板
２，１２ 第１導体層
３ 絶縁樹脂層
４，１４ 第２導体層
５，１５ 感光性レジスト
６，１６ ビアホール
７，１７ 接続導体部
Claims (6)
- 複数の導体層と、導体層間に介在する絶縁樹脂層とを有する基板の製造方法において、
ビアホール形成位置に穴を有するとともに所定の配線パターンをなす導体層を絶縁樹脂層上に設ける工程と、
前記ビアホール形成位置に穴を有する導体層で覆われない前記絶縁樹脂層上と、前記穴及びその周囲を除く前記導体層上とをレジストで覆う工程と、
サンドブラスト処理により前記導体層の穴に露出した前記絶縁樹脂層にビアホールを形成する工程とを含むことを特徴とする基板の製造方法。 - 前記絶縁樹脂層の厚さが２０μｍ以下である請求項１記載の基板の製造方法。
- 前記導体層を転写法で形成する請求項１又は２記載の基板の製造方法。
- 前記絶縁樹脂層がビニルベンジルである請求項１，２又は３記載の基板の製造方法。
- 絶縁樹脂板を挟んでその両面に導体層を設けた基板の製造方法において、
ビアホール形成位置に穴を有するとともに所定の配線パターンをなす導体層を前記絶縁樹脂板の少なくとも片面に設ける工程と、
前記ビアホール形成位置に穴を有する導体層で覆われない前記絶縁樹脂板上と、前記穴及びその周囲を除く前記導体層上とをレジストで覆う工程と、
サンドブラスト処理により前記導体層の穴に露出した前記絶縁樹脂板にビアホールを形成する工程とを含むことを特徴とする基板の製造方法。 - 前記絶縁樹脂板がビニルベンジルである請求項５記載の基板の製造方法。
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