JP4189588B2 - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、バンプにより層間接続を行う多層配線基板の製造方法に関するものであり、特に、バンプ形成の際のエッチングバリア層をパターンメッキの際のシードメタルとして利用する新規な多層配線基板の製造方法に関する。

いわゆるビルドアップ多層配線基板を製造するには、絶縁層と導体層を順次積層し、各導体層を所定の配線パターンにパターニングするとともに、各導体層間の層間接続を図る必要があり、導体層におけるファインパターンの形成と、効率的な層間接続の実現が重要な技術となる。

従来、ビルドアップ多層配線基板の製造方法としては、いわゆるセミアディティブ法を利用した方法や、銅膜にバンプを形成し、これを絶縁膜に埋め込む方法（例えば、特許文献１や特許文献２等を参照。）等が知られている。
特開２００３−１２９２５９号公報 特開２００２−４３６９９号公報

前者の方法を図３に示す。セミアディティブ法を利用した方法では、先ず、図３（ａ）に示すように、配線基板１０１上に絶縁層１０２を形成し、層間接続を行う部分にレーザにより孔開けを行い、図３（ｂ）に示すように、ビアホール１０３を形成する。次に、図３（ｃ）に示すように、絶縁層１０２上にシードメタル層１０４を形成する。このシードメタル層１０４は、例えばＣｕからなり、触媒（Ｐｄ）形成及び化学メッキにより形成する。

次いで、図３（ｄ）に示すように、前記シードメタル層１０４上にメッキレジスト層１０５を形成する。このメッキレジスト層１０５は、所望の配線パターンの反転パターンとして形成される。メッキレジスト層１０５の形成の後、前記シードメタル層１０４を利用して電解メッキを行い、図３（ｅ）に示すように、電解メッキ層１０６を形成する。この後、メッキレジスト層１０５を剥離すると、図３（ｆ）に示すように、パターンメッキ１０７とビアフィルメッキ１０８が残存する。これらパターンメッキ１０７及びビアフィルメッキ１０８の形成後、図３（ｇ）に示すように、露呈するシードメタル層１０４を除去する。このときシードメタル層１０４を形成する際に利用したＰｄ１０９が残存するので、図３（ｈ）に示すようにＰｄを除去する。

一方、後者の方法では、バンプや配線パターンを銅膜のエッチングにより形成する。後者の方法を図４に示す。

図４に示すプロセスにおいては、先ず、図４（ａ）に示すように、銅膜１１１、Ｎｉ等からなるエッチングバリア層１１２、及び支持体となる銅膜１１３を積層したクラッド材１１０と、配線基板１１４とを準備する。そして、図４（ｂ）に示すように、前記銅膜１１１をアルカリエッチングしてバンプ１１５を形成する。このとき、エッチングバリア層１１２がエッチングストッパとなり、バンプ１１５がこれらエッチングバリア層１１２や銅膜１１３に支持された状態に維持される。バンプ１１５形成後、図４（ｃ）に示すように、エッチングバリア層１１２をエッチング除去し、図４（ｄ）に示すように、絶縁層１１６に前記バンプ１１５を埋め込み、成形する。

次に、図４（ｅ）に示すように、前記銅膜１１３上にエッチングレジスト１１７を形成し、これをマスクとして銅膜１１３をパターンエッチングし、図４（ｆ）に示す銅パターン１１８を形成する。最後にエッチングレジスト１１７を剥離、除去する。形成された銅パターン１１８が配線パターンとなる。

しかしながら、前述の各方法は、それぞれ一長一短を有しており、解決すべき課題を残している。例えば、セミアディティブ法は、ファインパターン形成という点では有利であるが、次のような課題がある。先ず第１に、セミアディティブ法の場合、パターンメッキ１０７形成の後、シードメタル層１０４を除去する必要があるが、パターンメッキ１０７、シードメタル層１０４のいずれもがＣｕであるため、シードメタル層１０４のみの除去ができず、パターンメッキ１０７もエッチングしてしまうことになり、その目減りが問題になる。

また、第２に、シードメタル層１０４を化学メッキにより形成する際に使用した触媒（Ｐｄ）が、エッチングでは完全に除去することが難しいという問題もある。Ｐｄが残存すると、例えば無電解金メッキにおいてＰｄを核として金メッキが析出し、短絡による絶縁信頼性の低下が問題になる。Ｐｄを除去するために、いわゆるデスミア処理を行うことも考えられるが、この場合には絶縁層１０２も溶解してしまうため、細線パターンの剥離等の問題が発生する。

一方、銅膜にバンプを形成し、これを絶縁膜に埋め込む方法では、バンプの形成（層間接続）は容易に行うことができるが、配線パターン１１８を銅膜１１３のエッチングにより形成しているので、ファイン化（微細化）が困難であるという大きな問題がある。

本発明は、これら従来技術の抱える課題を解消するために提案されたものであり、ファインパターンの形成が可能で、形成された配線パターンの目減りや剥離等の問題を解消し得る多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の多層配線基板の製造方法は、第１に、銅箔とエッチングバリア層とを積層したクラッド材の前記銅箔をエッチングしてバンプを形成する工程と、前記バンプの先端面が配線基板と接するように絶縁層を介して前記クラッド材を配線基板上に重ね合わせる工程と、前記重ね合わせたクラッド材のエッチングバリア層上に所定のパターンを有するメッキレジスト層を形成する工程と、前記メッキレジスト層が形成された面にパターンメッキを施す工程と、前記メッキレジスト層を除去する工程と、露呈したエッチングバリア層を除去する工程を有することを特徴とする。

また、第２に、銅箔と第１のエッチングバリア層とを積層したクラッド材の前記銅箔をエッチングしてバンプを形成する工程と、前記バンプの先端面が第２のエッチングバリア層と接するように絶縁層を介して前記クラッド材を支持体で支持された第２のエッチングバリア層上に重ね合わせる工程と、前記重ね合わせたクラッド材の第１のエッチングバリア層上に所定のパターンを有するメッキレジスト層を形成する工程と、前記メッキレジスト層が形成された面にパターンメッキを施す工程と、前記メッキレジスト層を除去する工程と、露呈した第１のエッチングバリア層を除去する工程と、前記支持体を剥離して第２のエッチングバリア層上に所定のパターンを有するメッキレジスト層を形成する工程と、前記メッキレジスト層が形成された面にパターンメッキを施す工程と、前記メッキレジスト層を除去する工程と、露呈した第２のエッチングバリア層を除去する工程とを有することを特徴とする。

以上の構成を有する本発明の製造方法では、銅箔のエッチングによりバンプの形成を行い、これを絶縁層に埋め込むことで層間接続を図るようにしているので、層間接続が容易である。また、エッチングバリア層をシードメタル層として利用しているので、化学メッキが不要であり、触媒（Ｐｄ）を除去する必要がない。さらに、シードメタル層として機能するエッチングバリア層が例えばＮｉであり、Ｃｕからなる配線パターンに対してエッチング選択性を有するので、エッチングバリア層（シードメタル層）をエッチング除去する際に配線パターンをエッチングすることがない。さらにまた、配線パターンの形成は、基本的にはセミアディティブ法により行うので、ファインパターンが形成される。

本発明の多層配線基板の製造方法によれば、バンプ形成により層間接続を簡単に行うことができ、またファインパターンの形成が可能である。さらに、本発明においては、エッチングバリア層をシードメタル層として利用しているので、形成された配線パターンの目減りや剥離等の問題を解消することができる。

以下、本発明を適用した多層配線基板の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態は、配線基板上に絶縁層や導体層を順次積層し、各導体層を所定の配線パターンにパターニングするとともに、各導体層間の層間接続を図り、多層化する場合において適用した例である。

本実施形態においては、先ず、図１（ａ）に示すように、予め配線パターンを形成した配線基板１とクラッド材２とを準備する。クラッド材２は、例えばバンプ形成のための銅箔３と、Ｎｉ等からなるエッチングバリア層４と、支持体となる銅箔５を積層してなるものである。ここで、前記エッチングバリア層４は、銅箔３に対してエッチング選択性を有し、銅箔３のエッチングの際にエッチングストッパとなる。また、銅箔５は、前記エッチングバリア層４及び銅箔３をエッチングすることにより形成されるバンプを支持する支持体として機能するものであり、その材質は必ずしも銅に限らない。

そして、図１（ｂ）に示すように、前記銅箔３をエッチングしてバンプ６を形成する。この銅箔３のエッチングは、酸性エッチング液によるエッチングと、アルカリ性エッチング液によるエッチングとを組み合わせて行うことが好ましい。すなわち、銅箔３上にマスクとなるレジスト膜（図示は省略する。）を形成した後、酸性エッチング液（例えば塩化第二銅）をスプレーする。これにより銅箔３がエッチングされるが、この酸性エッチング液によるエッチング深さは、銅箔３の厚さよりも浅くし、エッチングバリア層４が露出しない範囲で行う。次いで、水洗い（リンス）の後、アルカリエッチング液（例えば水酸化アンモニウム）により銅箔３の残部をエッチングする。アルカリエッチング液は、エッチングバリア層４を構成するＮｉをほとんど侵すことがなく、したがって、エッチングバリア層４は、このアルカリエッチング液によるエッチングのストッパとして機能する。なお、このときアルカリエッチング液のｐＨは、８．０以下とすることが好ましい。アルカリエッチング液を前記ｐＨとすることにより、エッチングバリア層４を侵すことなく、銅箔３を比較的速くエッチングすることができる。

次に、図１（ｃ）に示すように、バンプ６を形成したクラッド材２を絶縁層７を介して配線基板１上に重ね合わせ、一体化して成形する。このとき、バンプ６は、その先端面が配線基板１上の接続パターン（図示は省略する。）と接するようにし、電気的な導通を図る。したがって、前記バンプ６と配線基板１の間に異方導電性接着剤フィルム等を介在させてもよい。

このようにクラッド材２と配線基板１とを絶縁層７を介して一体化した後、図１（ｄ）に示すように、支持体として利用した銅箔５を剥離除去する。銅箔５は、機械的に剥離してもよいし、エッチングにより除去するようにしてもよい。エッチングにより銅箔５を除去する場合には、エッチング液としてアルカリエッチング液を用いる。アルカリエッチング液により銅箔５のエッチングを行えば、エッチングバリア層４が侵されることはなく、絶縁層７上にエッチングバリア層４が残存する。

続いて、前記エッチングバリア層４をシードメタル層として、いわゆるセミアディティブ法により配線パターンを形成する。

配線パターンを形成するには、図１（ｅ）に示すように、エッチングバリア層４上にメッキレジスト８を形成する。このメッキレジスト８は、所望の配線パターンの反転パターンとして形成される。メッキレジスト８形成の後、エッチングバリア層４をシードメタル層として電解メッキ（パターンメッキ）を行い、図１（ｆ）に示すように、メッキパターン９を形成する。前記電解メッキにおいては、エッチングバリア層４が露呈する部分においてのみメッキが行われ、メッキレジスト８が形成される部分にはメッキ膜が形成されない。

次に、図１（ｇ）に示すように、メッキレジスト８を剥離し、さらに、図１（ｈ）に示すように、露呈するエッチングバリア層４を除去する。

以上の製造方法においては、配線パターンとなるメッキパターン９をセミアディティブ法に準じて形成しているので、ファインパターンの形成が可能である。また、層間接続は、バンプ６により行うようにしているが、エッチングによるバンプ６の形成は、例えばビアフィルメッキ等に比べて短時間で行うことができる。

さらに、本実施形態では、エッチングバリア層４をシードメタル層として利用し、セミアディティブ法を行うようにしているので、ファインパターンの形成が可能である。また、化学メッキが不要であり、触媒（Ｐｄ）の除去工程が不要であることから、デスミア処理等による細線パターンの剥離を解消することができる。さらに、エッチングバリア層４は、Ｃｕにより形成されるメッキパターン９に対してエッチング選択性を有するので、エッチングバリア層４をエッチング除去する際にメッキパターン９をエッチングすることがなく、メッキパターン９の目減りを防止することが可能である。

（第２の実施形態）
本実施形態は、例えば多層配線基板のコアとなる両面基板の形成に適用した例である。本実施形態における製造プロセスを図２Ａ及び図２Ｂに示す。

本実施形態においても、先ず、図２Ａ（ａ）に示すように、バンプ形成のための銅箔１２と、Ｎｉ等からなる第１のエッチングバリア層１３と、支持体となる銅箔１４とを積層してなるクラッド材１１を準備し、図２Ａ（ｂ）に示すように、銅箔１２をエッチングしてバンプ１５を形成する。

次に、図２Ａ（ｃ）に示すように、前記バンプ１５を形成したクラッド材１１を、絶縁層１６を介して第２のクラッド材１７と積層一体化する。この第２のクラッド材１７は、先の第１のエッチングバリア層１３と同様、Ｎｉ等により形成される第２のエッチングバリア層１８と、支持体となる銅箔１９とからなる。なお、支持体は、必ずしも銅箔１９でなくてもよく、厚さの薄い第２のエッチングバリア層１８を機械的に支持し得るものであれば、如何なる材質により形成されていても構わない。あるいは、支持体である銅箔１９を省略し、クラッド材１１に絶縁層１６を積層した後、絶縁層１６上に第２のエッチングバリア層１８のみを形成することも可能である。この場合には、後に支持体を除去する工程を省略することができる。

続いて、第１のクラッド材１１側において、第１のエッチングバリア層１３をシードメタル層として利用し、セミアディティブ法により配線パターンとなるメッキパターンを形成する。すなわち、図２Ａ（ｄ）に示すように、支持体として利用した銅箔１４を剥離、除去し、図２Ａ（ｅ）に示すように、第１のエッチングバリア層１３上にメッキレジスト２０を形成する。そして、図２Ａ（ｆ）に示すように、エッチングバリア層１３をシードメタル層として電解メッキ（パターンメッキ）を行い、メッキパターン２１を形成した後、図２Ａ（ｇ）に示すようにメッキレジスト２０を剥離する。なお、図２Ａ（ｆ）に示す工程は、銅箔１９をレジスト等で覆って第１のエッチングバリア層１３側のみにメッキ層を形成する片面メッキとするが、両面メッキとすることもできる。この工程を両面メッキとした場合には、銅箔１９上にもメッキ層が形成され、厚みが増加する。さらに、図２Ａ（ｈ）に示すように、露呈するエッチングバリア層１３を剥離除去する。

次に、第２のクラッド材１７側において、第２のエッチングバリア層１８をシードメタル層として利用し、同様にセミアディティブ法により配線パターンとなるメッキパターンを形成する。すなわち、図２Ｂ（ｉ）に示すように、支持体として利用した銅箔１９を剥離、除去し、図２Ｂ（ｊ）に示すように、第２のエッチングバリア層１８上にメッキレジスト２２を形成する。そして、図２Ｂ（ｋ）に示すように、エッチングバリア層１８をシードメタル層として電解メッキ（パターンメッキ）を行い、メッキパターン２３を形成した後、図２Ｂ（ｌ）に示すようにメッキレジスト２２を剥離する。さらに、図２Ｂ（ｍ）に示すように、露呈するエッチングバリア層１８を剥離除去する。

本実施形態の製造プロセスにおいても、先の第１の実施形態と同様、エッチングバリア層１３やエッチングバリア層１８をシードメタル層として利用し、セミアディティブ法を行うようにしているので、ファインパターンの形成が可能である。また、化学メッキが不要であり、触媒（Ｐｄ）の除去工程が不要であることから、デスミア処理等による細線パターンの剥離を解消することができる。さらに、エッチングバリア層１３やエッチングバリア層１８は、Ｃｕにより形成されるメッキパターン２１，２３に対してエッチング選択性を有するので、エッチングバリア層１３．１８をエッチング除去する際にメッキパターン２１，２３をエッチングすることがなく、これらメッキパターン２１，２３の目減りを防止することが可能である。

第１の実施形態における製造プロセスを示すものであり、（ａ）はクラッド材及び配線基板を示す断面図、（ｂ）はバンプ形成工程を示す断面図、（ｃ）は絶縁層を介して配線基板を接合する工程を示す断面図、（ｄ）は銅箔除去工程を示す断面図、（ｅ）はメッキレジスト形成工程を示す断面図、（ｆ）はパターンメッキ工程を示す断面図、（ｇ）はメッキレジスト剥離工程を示す断面図、（ｈ）はエッチングバリア層剥離工程を示す断面図である。 第２の実施形態における製造プロセスを示すものであり、（ａ）はクラッド材を示す断面図、（ｂ）はバンプ形成工程を示す断面図、（ｃ）は絶縁層を介して第２のクラッド材を接合する工程を示す断面図、（ｄ）は銅箔除去工程を示す断面図、（ｅ）はメッキレジスト形成工程を示す断面図、（ｆ）はパターンメッキ工程を示す断面図、（ｇ）はメッキレジスト剥離工程を示す断面図、（ｈ）はエッチングバリア層剥離工程を示す断面図である。 第２の実施形態における製造プロセスを示すものであり、（ｉ）は銅箔除去工程を示す断面図、（ｊ）はメッキレジスト形成工程を示す断面図、（ｋ）はパターンメッキ工程を示す断面図、（ｌ）はメッキレジスト剥離工程を示す断面図、（ｍ）はエッチングバリア層剥離工程を示す断面図である。 セミアディティブ法による製造プロセスを示すものであり、（ａ）は絶縁層形成工程を示す断面図、（ｂ）はレーザ孔開け工程を示す断面図、（ｃ）はシードメタル形成工程を示す断面図、（ｄ）はメッキレジスト形成工程を示す断面図、（ｅ）はパターンメッキ工程を示す断面図、（ｆ）はレジスト剥離工程を示す断面図、（ｇ）はシードメタル層除去工程を示す断面図、（ｈ）はＰｄ除去工程を示す断面図である。 バンプや配線パターンを銅膜のエッチングにより形成する製造プロセスを示すものであり、（ａ）はクラッド材及び配線基板を示す断面図、（ｂ）はバンプ形成工程を示す断面図、（ｃ）はエッチングバリア層エッチング工程を示す断面図、（ｄ）は絶縁層形成工程を示す断面図、（ｅ）はエッチングレジスト形成工程を示す断面図、（ｆ）はパターンエッチング工程を示す断面図、（ｇ）はレジスト剥離工程を示す断面図である。

符号の説明

１ 配線基板、２ クラッド材、３，５ 銅箔、４ エッチングバリア層、６ バンプ、７ 絶縁層、８ メッキレジスト、９ メッキパターン、１１ 第１のクラッド材、１２，１４ 銅箔、１３ 第１のエッチングバリア層、１５ バンプ、１６ 絶縁層、１７ 第２のクラッド材、１８ 第２のエッチングバリア層、１９ 銅箔、２０，２２ メッキレジスト、２１，２３ メッキパターン

Claims (9)

1. 銅箔とエッチングバリア層とを積層したクラッド材の前記銅箔をエッチングしてバンプを形成する工程と、
   前記バンプの先端面が配線基板と接するように絶縁層を介して前記クラッド材を配線基板上に重ね合わせる工程と、
   前記重ね合わせたクラッド材のエッチングバリア層上に所定のパターンを有するメッキレジスト層を形成する工程と、
   前記メッキレジスト層が形成された面にパターンメッキを施す工程と、
   前記メッキレジスト層を除去する工程と、
   露呈したエッチングバリア層を除去する工程と、
   を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 前記クラッド材を支持体で支持した状態で前記バンプを形成し、クラッド材を配線基板上に重ね合わせた後に前記支持体を除去することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
3. 前記支持体は銅箔であることを特徴とする請求項２記載の多層配線基板の製造方法。
4. 前記エッチングバリア層は、Ｎｉを含む層であることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
5. 銅箔と第１のエッチングバリア層とを積層したクラッド材の前記銅箔をエッチングしてバンプを形成する工程と、
   前記バンプの先端面が第２のエッチングバリア層と接するように、前記クラッド材を絶縁層を介して第２のエッチングバリア層と重ね合わせる工程と、
   前記重ね合わせたクラッド材の第１のエッチングバリア層上に所定のパターンを有するメッキレジスト層を形成する工程と、
   前記メッキレジスト層が形成された面にパターンメッキを施す工程と、
   前記メッキレジスト層を除去する工程と、
   露呈した第１のエッチングバリア層を除去する工程と、
   前記第２のエッチングバリア層上に所定のパターンを有するメッキレジスト層を形成する工程と、
   前記メッキレジスト層が形成された面にパターンメッキを施す工程と、
   前記メッキレジスト層を除去する工程と、
   露呈した第２のエッチングバリア層を除去する工程と、
   を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
6. 前記クラッド材を支持体で支持した状態で前記バンプを形成し、クラッド材を第２のエッチングバリア層上に重ね合わせた後に前記支持体を除去することを特徴とする請求項５記載の多層配線基板の製造方法。
7. 前記第２のエッチングバリア層は支持体で支持され、当該支持体で支持される面とは反対側の面に前記バンプの先端面が接するように前記クラッド材を重ね合わせることを特徴とする請求項５記載の多層配線基板の製造方法。
8. 前記クラッド材の支持体及び前記第２のエッチングバリア層の支持体は、銅箔であることを特徴とする請求項６又は７記載の多層配線基板の製造方法。
9. 前記第１のエッチングバリア層及び第２のエッチングバリア層は、Ｎｉを含む層であることを特徴とする請求項５記載の多層配線基板の製造方法。