JP4797310B2 - アライメントマーク - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アライメントに関するものである。更に詳しくは、半導体チップを搭載する多層配線板の製造における、認識性の高いアライメント（位置合わせ）マークに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さらには高密度実装化が進んできており、これらの電子機器に使用される半導体パッケージは、従来にも増して、益々小型化かつ多ピン化が進んできている。
【０００３】
従来の回路基板はプリント配線板と呼ばれ、ガラス繊維の織布にエポキシ樹脂を含浸させた、ガラスエポキシ積層板に貼り付けられた銅箔をパターニングした後、複数枚重ねて積層接着し、ドリルで貫通穴を開けて、この穴の壁面に銅めっきを行ってビアを形成し、層間の電気接続を行った配線基板の使用が主流であった。しかし、搭載部品の小型化、高密度化が進み、上記の配線基板では配線密度が不足して、部品の搭載に問題が生じるようになってきている。
【０００４】
このような背景により、近年、ビルドアップ多層配線板が採用されるようになっている。ビルドアップ多層配線板は、樹脂のみで構成される絶縁層と導体とを、積み重ねながら成形される。ビア形成方法としては、従来のドリル加工に代わって、レーザ法、プラズマ法、フォト法等多岐にわたり、小径のビアホールを自由に配置することで、高密度化を達成するものである。層間接続部としては、ブラインドビア（Ｂｌｉｎｄ Ｖｉａ）やバリードビア（Ｂｕｒｉｅｄ Ｖｉａ：ビアを導電体で充填した構造）等があり、ビアの上にビアを形成するスタックドビアが可能な、バリードビアホールが特に注目されている。バリードビアホールとしては、ビアホールをめっきで充填する方法と、導電性ペースト等で充填する場合とに分けられる。一方、配線パターンを形成する方法として、銅箔をエッチングする方法（サブトラクティブ法）、電解銅めっきによる方法（アディティブ法）等があり、配線密度の高密度化に対応可能なアディティブ法が特に注目され始めている。
【０００５】
ビルドアップ多層配線板の製造方法は、次の２方法に大別されている。
（１）コア基板をベースにして、絶縁層の形成、ビアの形成、および配線パターンの形成を繰り返すことにより、ビルドアップ層を順次積層する方法（以下、シーケンシャル法と呼ぶ）
（２）ビルドアップ層を予め単独で形成しておき、コア基板に対して、ビルドアップ層をアライメントして積層することにより、ビルドアップ層を積層する方法（以下、パラレル法と呼ぶ）
【０００６】
シーケンシャル法は、コア基板をベースとしてビルドアップ層を順次形成していくため、途中の工程で不良が発生した場合には、その時点で全てが不良となってしまうという問題点がある。また、製造を開始してから、製品が得られるまでの時間がかかるという問題もある。全ての工程を順次（シーケンシャルに）行う必要があり、ビルドアップ層の層数が増えれば増えるほど、この問題は顕著になるため、解決は困難である。
【０００７】
一方、パラレル法は、ビルドアップ層を予め単独で形成しておくことができるため、形成したビルドアップ層に不良があっても、その時点で検査・選別できる。そのため、ビルドアップ層の良品のみを選別し、積層（コア基板に対するアライメント積層）できるという利点がある。ただし、ビルドアップ層の積層で不良が発生した場合には、全製品が不良となることは避けられない。また、ビルドアップ層の形成と、ビルドアップ層の積層を並列して行うことができるため、製造を開始してから製品が得られるまでの時間は、シーケンシャル法ほど長くは無い。
【０００８】
上記の説明内容から言えることは、配線パターンの形成はアディティブ法が有利であり、ビルドアップ層の積層はパラレル法の方が有利であると言うことである。図１〜図３は、アディティブ法およびパラレル法を用いた、多層配線板の製造方法の一例を示す断面図である。以下、この図面に従って、製造方法について簡単に説明する。
【０００９】
図２（ｉ）に示したビルドアップ層１１０は、図１（ａ）〜図２（ｉ）に示す工程により得ることができる。図２（ｉ）を参考にして、その構造を簡単に説明する。ビルドアップ層１１０は、金属層１０１の表面に形成された、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０と、それらを覆うように形成された絶縁層１０５と、絶縁層１０５を貫通する導体ポスト１０７と、導体ポスト１０７の表面に形成された接合用金属材料１０８と、絶縁層１０５および接合用金属材料１０８を覆うように形成された接着剤１０９から構成されている。
【００１０】
このビルドアップ層１１０を用いて、図２（ｊ）〜図３（ｋ）に示す工程により、コア基板１３０に対して、ビルドアップ層１１０のアライメント積層を行った後、図３（ｌ）に示す工程により、金属層１０１をエッチングにより除去する。なお、ビルドアップ層１１０には、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０を、エッチング液から保護するためにレジスト金属１０３が形成されているため、金属層１０１をエッチングしても、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０はエッチングされない。続いて、図２（ｊ）〜図３（ｌ）に示す工程を繰り返すことにより、図３（ｍ）に示すような多層配線板１４０を得ることができる。
【００１１】
ここで、図１（ａ）〜図２（ｉ）に示す工程、すなわち、ビルドアップ層１１０を得るための工程のうち、アライメントマークに関係する工程について説明する。図１（ｄ）は、金属層１０１を電解めっき用リード（給電用電極）として、金属層１０１上に、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０を形成した構造体である。この配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０上に、絶縁層１０５を形成し（図１（ｅ））、絶縁層１０５を貫通するビア１０６を形成する（図１（ｆ））。ビア１０６の形成方法には、レーザー等がある。ここで最も重要な点は、ビア１０６を決められた位置に正確に形成することである。アライメントマーク１２０に対するビア１０６の形成位置は、設計上決まっているため、アライメントマーク１２０の位置を正確に求める（認識する）ことができれば、ビア１０６の形成位置を正確に求めることができる。アライメントマーク１２０の認識には、ＣＣＤによる画像処理装置を用いるのが一般的であり、アライメントマーク１２０を画像処理装置により正確に認識することが重要である。
【００１２】
一方、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０上に、絶縁層１０５を形成するに際して、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０に、予め粗化処理を施しておく。これは、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０と、絶縁層１０５との密着性を確保することが目的である。しかしながら、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０に粗化処理を施すと、アライメントマーク１２０およびその周辺の金属層１０１の粗化形状が略同じになってしまう。したがって、アライメントマーク１２０の画像処理装置による認識性が著しく低下することになり、結果的に、ビア１０６を正確な位置に形成することが困難となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、半導体チップを搭載する多層配線板の製造における、ビルドアップ層のアライメントマークのこのような現状の問題点に鑑み、認識性の高いアライメントマークを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、金属層と、前記金属層を電解めっきリードとして形成された配線パターンおよびアライメントマークと、前記配線パターンおよび前記アライメントマークを覆うとともに前記金属層を被覆するように設けられた絶縁層とを有し、前記絶縁層には前記アライメントマークを認識することにより前記絶縁層の所定の位置に前記絶縁層を貫通するビアが設けられており、前記アライメントマークおよびその周辺部分に保護マスクを形成し、前記金属層および前記配線パターンに粗化処理を施した後、前記保護マスクを除去することにより前記アライメントマークの表面粗さよりも、前記金属層表面の表面粗さの方が大きいことを特徴とするアライメントマークである。
【００１５】
金属層と、前記金属層を電解めっきリードとして形成された配線パターンおよびアライメントマークと、前記配線パターンおよび前記アライメントマークを覆うとともに前記金属層を被覆するように設けられた絶縁層とを有し、前記絶縁層には前記アライメントマークを認識することにより前記絶縁層の所定の位置に前記絶縁層を貫通するビアが設けられており、前記アライメントマーク表面にバリア金属層を形成し、前記金属層および前記配線パターンに粗化処理を施すことにより前記アライメントマークの表面粗さよりも、前記金属層表面の表面粗さの方が大きいことを特徴とするアライメントマークである。
【００２１】
また、前記金属層が、銅または銅合金であることが好ましく、また、前記アライメントマークが、銅を含んでなることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。図４は、本発明の第１のアライメントマークを説明するための断面図であり、図１〜図３に示す多層配線板の製造方法に改良を加えたものである。従って、図１（ａ）〜図２（ｉ）の工程を説明しながら、改良した点（第１のアライメントマーク）についての説明を加える。なお、図２（ｊ）〜図３（ｍ）については、既述の通りであるため、説明を省略する。
【００２３】
多層配線板の製造方法としては、まず、金属層１０１上にパターニングされためっきレジスト１０２を形成する（図１（ａ））。このめっきレジスト１０２は、例えば、金属層１０１上に紫外線感光性のドライフィルムレジストをラミネートし、ネガフィルム等を用いて選択的に感光し、その後現像することにより形成できる。金属層１０１の材質は、この製造方法に適するものであればどのようなものでも良いが、特に、使用される薬液に対して耐性を有するものであって、最終的にエッチングにより除去可能であることが必要である。そのような金属層１０１の材質としては、例えば、銅、銅合金、４２合金、ニッケル等が挙げられる。また、金属層１０１としては金属板および金属箔などが含まれ、特に、銅箔、銅板、銅合金板は、電解めっき品・圧延品を選択できるだけでなく、様々な厚みのものを容易に入手できるため、金属層１０１として使用するのに好ましい。なお、金属層１０１には、めっきレジスト１０２との密着性を向上させるために、粗化処理を施しておくのが一般的である。
【００２４】
次に、金属層１０１を電解めっき用リード（給電用電極）として、レジスト金属１０３を電解めっきにより形成する（図１（ｂ））。この電解めっきにより、金属層１０１上のめっきレジスト１０２が形成されていない部分に、レジスト金属１０３が形成される。レジスト金属１０３の材質は、この製造方法に適するものであればどのようなものでも良いが、特に、最終的に金属層１０１をエッチングにより除去する際に使用する薬液に対して耐性を有することが必要である。レジスト金属１０３の材質としては、例えば、ニッケル、金、錫、銀、半田、パラジウム等が挙げられる。なお、レジスト金属１０３を形成する目的は、金属層１０１をエッチング・除去する際に使用する薬液により、図１（ｃ）に示す配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０がエッチングされるのを防ぐことである。従って、金属層１０１をエッチングする際に使用する薬液に対して、図１（ｃ）に示す配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０が耐性を有している場合は、このレジスト金属１０３は不要である。
【００２５】
次に、金属層１０１を電解めっき用リード（給電用電極）として、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０を、電解めっきにより形成し（図１（ｃ））、めっきレジスト１０２を除去する（図１（ｄ））。この電解めっきにより、金属層１０１上のめっきレジスト１０２が形成されていない部分に、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０が形成される。配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０の材質としては、この製造方法に適するものであればどのようなものでも良いが、特に、最終的にレジスト金属１０３をエッチングにより除去する際に使用する薬液に対して、耐性を有することが必要である。実際には、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０をエッチングしない薬液で、エッチング可能なレジスト金属１０３を選定するのが得策である。配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０の材質としては、例えば、銅、ニッケル、金、錫、銀、パラジウム等が使用できるが、特に銅を用いれば、低抵抗で安定した配線パターン１０４が得られ、好ましい。
【００２６】
なお、この時点では、アライメントマーク１２０の表面は電解めっき後の光沢を有しており、アライメントマーク１２０周辺の金属層１０１は、めっきレジスト１０２形成前の粗化形状を有するため、画像処理装置によってアライメントマーク１２０とその周辺の金属層１０１とのコントラストが得られ、アライメントマーク１２０の認識性は非常に高い。
【００２７】
次に、アライメントマーク１２０およびその周辺部分に、保護マスク１５０を形成する（図４（ｄ’））。さらに、金属層１０１および配線パターン１０４に粗化処理を施した後、保護マスク１５０を除去する。これらの工程により、金属層１０１および配線パターン１０４の表面は微細な粗化形状を有するようになる。一方、アライメントマーク１２０およびその周辺の金属層１０１は粗化処理が施されないため、上述のように、画像処理装置によってアライメントマーク１２０とその周辺の金属層１０１とのコントラストが得られ、アライメントマーク１２０の認識性が低下することはない。この保護マスク１５０は、例えば、紫外線感光性のドライフィルムレジストをラミネートし、ネガフィルム等を用いて選択的に感光し、その後現像することにより形成できる。
【００２８】
次に、形成した配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０上に、絶縁層１０５を形成する（図１（ｅ））。絶縁層１０５を構成する樹脂は、この製造方法に適するものであればどのようなものでも使用できる。また、絶縁層１０５の形成は、使用する樹脂に応じて適した方法で良く、樹脂ワニスを印刷、カーテンコート、バーコート等の方法で直接塗布したり、ドライフィルムタイプの樹脂を真空ラミネート、真空プレス等の方法で積層する方法が挙げられる。特に、市販されている樹脂付銅箔は入手が容易であり、真空ラミネートにより配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０の凹凸を埋め込みながら成形し、最後に銅箔をエッチングすれば、絶縁層１０５の表面が配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０の凹凸に影響されることなく、非常に平坦になる。また、絶縁層１０５の表面には、銅箔表面の微細な粗化形状が転写されるため、図２（ｉ）に示す接着剤１０９との密着性を確保することができる。
【００２９】
次に、形成した絶縁層１０５に、ビア１０６を形成する（図２（ｆ））。ビア１０６の形成方法は、この製造方法に適する方法であればどのような方法でも良く、レーザー、プラズマによるドライエッチング、ケミカルエッチング等が挙げられる。また、絶縁層１０５を感光性樹脂とした場合には、絶縁層１０５を選択的に感光し、現像することでビア１０６を形成することもできる。ここで、ビア１０６を決められた位置に正確に形成することが重要であることは、既述の通りである。図４（ｄ’）の工程を経て得られたアライメントマーク１２０は、画像処理装置による認識性が高いため、アライメントマーク１２０の位置を正確に求めることができ、結果的に、ビア１０６を決められた位置に正確に形成することができる。
【００３０】
次に、金属層１０１を電解めっき用リード（給電用電極）として、導体ポスト１０７を電解めっきにより形成する（図２（ｇ））。この電解めっきにより、絶縁層１０５のビア１０６が形成されている部分に、導体ポスト１０７が形成される。電解めっきにより導体ポスト１０７を形成すれば、導体ポスト１０７の先端の形状を自由に制御することができる。導体ポスト１０７の材質としては、この製造方法に適するものであればどのようなものでも良く、例えば、銅、ニッケル、金、錫、銀、パラジウム等が使用でき、特に銅を用いれば、低抵抗で安定した導体ポスト１０７が得られ、好ましい。
【００３１】
次に、導体ポスト１０７の表面（先端）に、接合用金属材料１０８を形成する（図２（ｈ））。接合用金属材料１０８の形成方法としては、無電解めっきにより形成する方法、金属層１０１を電解めっき用リード（給電用電極）として、電解めっきにより形成する方法、接合用金属材料１０８を含有するペーストを印刷する方法が挙げられる。印刷による方法では、印刷用マスクを導体ポスト１０７に対して、精度良く位置合せする必要があるが、無電解めっきや電解めっきによる方法では、導体ポスト１０７の表面以外に、接合用金属材料１０８が形成されることがないため、導体ポスト１０７の微細化・高密度化にも対応しやすい。特に、電解めっきによる方法では、無電解めっきによる方法よりも、めっき可能な金属が多種多様であり、また薬液の管理も容易であるため、非常に好適である。接合用金属材料１０８の材質としては、図２（ｊ）に示すコア基板１３０と金属接合可能な金属であればどのようなものでもよく、例えば、半田が挙げられる。半田の中でも、ＳｎやＩｎ、もしくはＳｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ａｕの少なくとも二種からなる半田を使用することが好ましい。より好ましくは、環境に優しいＰｂフリー半田である。
【００３２】
次に、絶縁層１０５の表面に、接着剤１０９を形成する（図２（ｉ））。接着剤１０９の形成は、使用する樹脂に応じて適した方法で良く、樹脂ワニスを印刷、カーテンコート、バーコート等の方法で直接塗布したり、ドライフィルムタイプの樹脂を真空ラミネート、真空プレス等の方法で積層する方法が挙げられる。なお、図２（ｉ）では、絶縁層１０５の表面に接着剤１０９を形成する例を示したが、コア基板１３０の表面に、接着剤１０９を形成しても構わない。もちろん、絶縁層１０５とコア基板１３０の両表面に形成しても構わない。
【００３３】
図２（ｊ）〜図３（ｍ）の工程については、既述の通りであるため、説明を省略する。
【００３４】
続いて、本発明による第２のアライメントマークについて、図５を参考にして詳細に説明する。図５（ｃ''）〜（ｄ''）は、本発明の第２のアライメントマークを説明するための断面図であり、図１（ｃ）〜図１（ｄ）の代わりに行う工程を説明するためのものである。従ってここでは、第１のアライメントマークとは異なる部分を特に詳細に説明し、同じ部分は基本的に説明を省略する。
【００３５】
図５（ｃ''）の工程において、金属層１０１を電解めっき用リード（給電用電極）として、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０を電解めっきにより形成した後、アライメントマーク１２０の表面にのみ、バリア金属層１６０を形成する。続いて、図５（ｄ''）の工程により、めっきレジスト１０２を除去する。次に、金属層１０１全体に粗化処理を行うが、アライメントマーク１２０の表面にはバリア金属層１６０が形成されているため粗化処理は施されない。アライメントマーク１２０の表面はバリア金属層１６０が形成されており、アライメントマーク１２０周辺の金属層１０１は、めっきレジスト１０２形成前の粗化形状を有するため、画像処理装置によってアライメントマーク１２０とその周辺の金属層１０１とのコントラストが得られ、アライメントマーク１２０の認識性は非常に高くなる。
【００３６】
バリア金属層１６０をアライメントマーク１２０の表面にのみに形成するには、アライメントマーク１２０が形成されている部分以外のめっきレジスト１０２表面に、さらにレジストを形成して、電解めっき、無電解めっきなどの方法を用いるか、あるいは、印刷などの方法を用いればよい。バリア金属層１６０の材質は、この製造方法に適するものであればどのようなものでも良いが、特に、粗化処理に耐性を有することが必要である。バリア金属層１６０の材質としては、例えば、ニッケル、金、錫、銀、半田、パラジウム等が挙げられるが、ほとんどの粗化処理に耐性を有する金を選定することが好ましい。
【００３７】
続いて、本発明による第３のアライメントマークについて、図６を参考にして詳細に説明する。図６は、本発明の第３のアライメントマークを説明するための断面図であり、図１（ｅ）〜図１（ｆ）の間に加える工程を説明するためのものである。従ってここでは、第１のアライメントマークとは異なる部分を特に詳細に説明し、同じ部分は基本的に説明を省略する。
【００３８】
図１（ｄ）の工程により、めっきレジスト１０２を除去した後、アライメントマーク１２０に対して何ら対策を行うことなく、金属層１０１全体に粗化処理を施す。したがって、この時点ではアライメントマーク１２０の認識性は著しく低くなっている。次に、配線パターン１０４およびアライメントマーク１２０上に絶縁層１０５を形成し（図１（ｅ））、アライメントマーク１２０が形成された部分およびその周辺部分の金属層１０１を、エッチングにより除去して開口部１７０を形成する（図６（ｅ’））。開口部１７０を形成することにより、アライメントマーク１２０の周辺部分は絶縁層１０５のみとなるため、アライメントマーク１２０の認識性は大幅に向上する。
【００３９】
本発明による、第１、第２および第３のアライメントマークの特徴は、次の２点である。
（１）アライメントマーク１２０の認識性を向上するために、アライメントマーク１２０とその周辺部分に差（粗化形状、材質）を設けている。
（２）技術的に容易な工程を追加するだけで、アライメントマーク１２０の認識性を格段に向上させることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明により、アライメントマークの認識性を格段に高めることができるため、本発明のアライメントマークを用いることにより、ビア形成の位置精度を高めることができ、結果的に、より微細な配線パターンを有する多層配線板を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる多層配線板の製造方法の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に用いる多層配線板の製造方法の一例を示す断面図である（図１の続き）。
【図３】本発明に用いる多層配線板の製造方法の一例を示す断面図である（図２の続き）。
【図４】本発明の第１のアライメントマークを形成するための、追加工程の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第２のアライメントマークを形成するための、変更工程の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の第３のアライメントマークを形成するための、追加工程の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１ 金属層
１０２ めっきレジスト
１０３ レジスト金属
１０４ 配線パターン
１０５ 絶縁層
１０６ ビア
１０７ 導体ポスト
１０８ 接合用金属材料
１０９ 接着剤
１１０ ビルドアップ層
１２０ アライメントマーク
１３０ コア基板
１４０ 多層配線板
１５０ 保護マスク
１６０ バリア金属層
１７０ 開口部

Claims (4)

1. 金属層と、前記金属層を電解めっきリードとして形成された配線パターンおよびアライメントマークと、前記配線パターンおよび前記アライメントマークを覆うとともに前記金属層を被覆するように設けられた絶縁層とを有し、前記絶縁層には前記アライメントマークを認識することにより前記絶縁層の所定の位置に前記絶縁層を貫通するビアが設けられており、前記アライメントマークおよびその周辺部分に保護マスクを形成し、前記金属層および前記配線パターンに粗化処理を施した後、前記保護マスクを除去することにより前記アライメントマークの表面粗さよりも、前記金属層表面の表面粗さの方が大きいことを特徴とするアライメントマーク。
2. 金属層と、前記金属層を電解めっきリードとして形成された配線パターンおよびアライメントマークと、前記配線パターンおよび前記アライメントマークを覆うとともに前記金属層を被覆するように設けられた絶縁層とを有し、前記絶縁層には前記アライメントマークを認識することにより前記絶縁層の所定の位置に前記絶縁層を貫通するビアが設けられており、前記アライメントマーク表面にバリア金属層を形成し、前記金属層および前記配線パターンに粗化処理を施すことにより前記アライメントマークの表面粗さよりも、前記金属層表面の表面粗さの方が大きいことを特徴とするアライメントマーク。
3. 金属層が、銅または銅合金である、請求項１または２に記載のアライメントマーク。
4. アライメントマークが、銅を含んでなる、請求項１または２に記載のアライメントマーク。

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