JP5139120B2 - 表面処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は表面処理方法に関し、更に詳細には金属被膜の露出面に付着した樹脂異物を容易に除去できる表面処理方法に関する。
半導体装置等に用いられる配線基板を製造する際に、図５に示す様に、配線基板１０の一面側に、外部接続端子としてのはんだバンプ１８を形成するパッドが形成されている。かかるパッドは、配線基板１０の一面側に形成された銅等の金属被膜１２の周縁近傍を覆うソルダレジスト等の樹脂層１４から露出する金属被膜１２の露出面を、保護金属層１６によって覆って露出面に酸化被膜が形成されないように保護している。
かかる保護金属層１６は、通常、電解めっき或いは無電解めっきによって形成されるが、均斉な保護金属層１６をめっきによって形成するには、金属被膜１２の露出面に酸化被膜が形成されておらず且つ露出面に異物が存在しないことが大切である。
このため、下記特許文献１では、金属被膜１２の露出面に形成された酸化膜を除去すべく、金属被膜１２の露出面にソフトエッチングを施すことが提案されている。
しかし、樹脂層１４を形成する際に、図６に示す様に、金属被膜１２の露出面に樹脂異物２０が付着することがある。かかる樹脂異物２０は、樹脂層１４と一緒に加熱処理等が施されており、金属被膜１２の露出面に強力に付着している。
かかる樹脂異物２０は、ソフトエッチングを金属被膜１２の露出面に施しても、図７に示す如く、樹脂異物２０が付着している露出面はエッチングされず、エッチング処理後でも残留する。この状態で電解めっき或いは無電解めっきによって保護金属層１６を形成したとき、樹脂異物２０が付着している箇所はめっき被膜が付着しない欠点となる。
このため、下記特許文献２では、金属被膜１２の露出面をプラズマ処理して、樹脂異物２０を除去することが提案されている。
特開２００４−１２４１１０号公報 特開２００７−３３６３２１号公報
特許文献２で提案されている、金属被膜１２の露出面をプラズマ処理して、樹脂異物２０を除去する表面処理方法によれば、樹脂異物２０を除去できる。
しかし、樹脂異物２０をプラズマ処理で完全に除去しようとすると、樹脂層１４も同時にプラズマ処理されるため、樹脂層１４が受ける損傷が大きくなることが判明した。
そこで、本発明は、樹脂層から露出する金属被膜の露出面に付着した樹脂異物を、プラズマ処理によって樹脂層を大きく損傷して除去する従来の表面処理方法の課題を解決し、樹脂層から露出する金属被膜の露出面に付着した樹脂異物を、樹脂層を実質的に損傷することなく除去でき、且つ金属被膜の露出面に形成された酸化膜も除去できる表面処理方法を提供することを目的とする。
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討したところ、樹脂異物はプラズマ処理によって粗化したとき、樹脂層には実質的に大きな損傷を受けていないことを知った。
更に、粗化された樹脂異物は、エッチング液をノズルから吹き付けることによって、樹脂異物の周縁が付着している金属被膜の表面がエッチングされて容易に除去できることを知り、本発明に到着した。
すなわち、本発明は、樹脂層から露出する金属被膜に付着した樹脂異物を除去する表面処理方法において、前記樹脂異物をプラズマ処理により粗化する樹脂異物粗化工程と、前記樹脂異物粗化工程の後に、エッチング液を噴射するスプレー式エッチングにより前記金属被膜の表面をエッチングしつつ、前記樹脂異物を除去する樹脂異物除去工程と、を含むことを特徴とする表面処理方法にある。
前記スプレー式エッチングにより、粗化された前記樹脂異物にエッチング液を浸透させるようにするとよい。
前記樹脂異物除去工程の後に、前記金属被膜をエッチング液に浸漬するディップ式エッチングにより前記金属被膜の表面を更にエッチングするようにすることができる。
また、かかる本発明において、金属被膜を配線基板の少なくとも一面側に形成し、樹脂層から露出する金属被膜の露出面を、外部接続端子が形成されるパッド面に形成することによって、配線基板の外部接続端子が装着されるパッド面を容易に形成できる。
更に、金属被膜としては、めっきによって形成した金属めっき被膜とすることが好適である。
本発明では、先ず、プラズマ処理によって樹脂層から露出する金属被膜の露出面に付着した樹脂異物を粗化する。かかる粗化によって、樹脂異物の金属被膜の露出面に付着する付着力を低下できるものと考えられる。
かかるプラズマ処理の際に、通常、樹脂異物は、樹脂層よりも著しく薄く且つ金属被膜の露出面よりも著しく小さいため、樹脂異物を粗化しても、樹脂層が受ける損傷は表面的であって、樹脂層全体としてはプラズマ処理前と同等の状態に維持できる。
次いで、粗化した樹脂異物が付着した金属被膜の露出面に、ノズルからエッチング液を噴射するスプレー式エッチングによってエッチングを施す。かかるエッチング液は、樹脂異物を直接的にはエッチングしないが、粗化された樹脂異物からのエッチング液の浸透、エッチング液の噴射圧力、及び吹き付けられたエッチング液によって樹脂異物の周縁が付着している金属被膜の表面がエッチングされることが相俟って、樹脂異物を完全に除去できる。
更に、かかるスプレー式エッチングは、金属被膜の露出面の表面を選択的にエッチングして、露出面に形成されたキズを平坦化し、且つ金属被膜の露出面の酸化膜も除去できる。
その結果、樹脂層から露出する金属被膜の露出面は、平滑で且つ酸化膜が除去された状態とすることができ、金属被膜の露出面に電解めっき或いは無電解めっきによって均斉な保護金属層を形成できる。
本発明では、先ず、プラズマ処理によって、ソルダレジスト層等の樹脂層から露出する銅等の金属被膜の露出面に付着した、ソルダレジスト等の樹脂から成る樹脂異物を粗化する。
このプラズマ処理で用いるプラズマは、ガスとしてＯ２，Ｈｅ，Ａｒを用い、その出力は１００〜４００Ｗ程度とすることが好ましい。
かかるプラズマを用いるプラズマ処理では、樹脂層から露出する金属被膜の露出面が形成された配線基板等の処理対象物に対して、プラズマを減圧下で１００〜５００秒間、特に２００〜３００秒間照射することが好ましい。プラズマ照射時間が１００秒未満の場合では、樹脂異物を充分に粗化し難くなる傾向にある。他方、プラズマ照射時間が３００秒を超える場合では、樹脂異物を充分に粗化できるものの、樹脂層の損傷が大きくなる傾向がある。
次いで、プラズマ処理によって粗化した樹脂異物が付着している金属被膜の露出面に、金属被膜をエッチングするエッチング液をノズルから噴射するスプレー式エッチングによってエッチングを施す。このエッチングでは、ノズルから噴射するエッチング液の噴射圧力を、０．１〜０．３ＭＰａとして、金属被膜の露出面を厚さ１〜３μｍ程度にエッチングすることが好ましい。
かかるスプレー式エッチングでは、使用されるエッチング液では、樹脂層及び樹脂異物をエッチングしないが、図１に示す様に、吹き付けられたエッチング液によって金属被膜１２の表面がエッチングされる。この際に、樹脂異物２０の周縁が付着している金属被膜１２の表面もエッチングされ、樹脂異物２０の付着力が低下する。
更に、粗化された樹脂異物２０からのエッチング液の浸透による、樹脂異物２０が付着している金属被膜１２の表面がエッチングされることと相俟って、樹脂異物２０の付着力が更に一層低下する。
この様に、付着力が著しく低下した樹脂異物２０は、ノズルから噴射されるエッチング液の噴射圧力によって容易に金属被膜１２の表面から除去される。
尚、樹脂異物２０が除去された後、必要に応じて金属被膜１２の露出面を、エッチング液に浸漬するディップ式エッチングによって更にエッチングを施してもよい。
ここで、スプレー式エッチングに代えて、プラズマ処理によって粗化した樹脂異物２０が付着している金属被膜１２の露出面を、エッチング液に浸漬してエッチングを施しても、樹脂異物２０は除去できない。粗化された樹脂異物２０からのエッチング液の浸透が少量であって、樹脂異物２０の付着力を弱めることができるものの、樹脂異物２０が付着している金属被膜１２の表面を充分にエッチングできないものを考えられる。
また、スプレー式エッチングによれば、金属被膜１２の露出面の表面を選択的にエッチングすることができ、図２（ａ）に示す様に、金属被膜１２の露出面にキズ２２が付いていても、キズ２２が消滅した平滑面に形成できる。
スプレー式エッチングを金属被膜１２の露出面に施すと、図２（ｂ）に示す様に、キズ２２の内壁面をエッチングすることなく、金属被膜１２の露出面の表面のみを選択的にエッチングする。このため、スプレー式エッチングによって図２（ｃ）に示す様に、樹脂異物２０及びキズ２２が消滅して、金属被膜１２の露出面を平滑面に形成できる。
この様に平滑面に形成された金属被膜１２の露出面には、電解めっき又は無電解めっきによって、均斉な保護金属層１６を形成できる。
図３（ａ）に示す様に、配線基板の一面側に複数のパッド面１２ａ，１２ａ・・が形成されている。このパッド面１２ａは、ソルダレジストから成る樹脂層１４から、電解銅めっきによって形成した金属めっき被膜が露出する露出面である。
かかるパッド面１２ａ，１２ａ・・の一つには、図３（ａ）に示す様に、白色の点線で囲まれた箇所に、樹脂異物が付着していた。
かかる配線基板を３００Ｐａに減圧されたチャンバー内に載置して、そのパッド面１２ａ，１２ａ・・に対し、Ｏ２ガスを用いた、出力が３００Ｗのプラズマを３００秒間照射してプラズマ処理を施した。
プラズマ処理を施した樹脂基板を顕微鏡で観察したところ、樹脂異物はスポンジ状に粗化されていたが、樹脂層１４の表層は若干粗化されているものの、樹脂層１４の全体はプラズマ処理前と略同等の状態であった。
次いで、パッド面１２ａを形成する銅をエッチングするエッチング液を、ノズルから配線基板のパッド面１２ａに向けて圧力０．２ＭＰａで噴射して、スプレー式エッチングを施した。かかるスプレー式エッチングでは、ノズル先端と樹脂基板のパッド面１２ａとの間隔を１００ｍｍ程度とし、パッド面１２ａの表層を約２μｍの厚さでエッチングした。
スプレー式エッチングを施した後、配線基板のパッド面１２ａ，１２ａ・・を顕微鏡で観察したところ、図３（ｂ）に示す様に、プラズマ処理前に、パッド面１２ａの白色の点線で囲まれた箇所に付着していた樹脂異物２０は完全に除去されていた。
この様に、樹脂異物２０を除去した後、パッド面１２ａの平滑性を更に向上すべく、配線基板をエッチング液に浸漬するディップ式エッチングによって、パッド面１２ａを更にエッチングしてもよい。
尚、実施例１では、ソルダレジスト由来の樹脂異物を除去しているが、プラズマ処理によって粗化できるものであれば、ソルダレジスト以外の有機物から成る樹脂異物であっても、実施例１と同様にプラズマ処理後にスプレー式エッチングを施すことによって除去できる。
比較例
実施例１において、図４（ａ）に示す銅から成るパッド面１２ａ，１２ａ・・がソルダレジストから成る樹脂層１４から露出し、図４（ａ）に示す様に、パッド面１２ａに白色の点線で囲まれた箇所に樹脂異物が付着している配線基板を用い、スプレー式エッチングに代えて、樹脂基板をエッチング液に浸漬してパッド面１２ａ，１２ａ・・を約３μｍの厚さでエッチングした他は、実施例１と同様に表面処理を施した。
エッチングを施した配線基板のパッド面の顕微鏡写真を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）に示す如く、パッド面１２ａに白色の点線で囲まれた箇所に、プラズマ処理前の配線基板のパッド面１２ａに付着していた図４（ａ）に示す樹脂異物が依然として付着していた。
スプレー式エッチングによって金属被膜の露出面に付着する樹脂異物が除去できる様子を説明する説明図である。 スプレー式エッチングによってキズのある金属被膜の露出面を平滑化できる様子を説明する説明図である。 プラズマ処理前の配線基板のパッド面と、プラズマ処理とスプレー式エッチングによるエッチング処理とを施した配線基板のパッド面との顕微鏡写真である。 プラズマ処理前の配線基板のパッド面と、プラズマ処理とエッチング液に浸漬したエッチング処理とを施した配線基板のパッド面との顕微鏡写真である。 配線基板のパッド面の構造を説明する説明図である。 パッド面を形成する樹脂層から露出する金属被膜の露出面に樹脂異物が付着した状態を説明する説明図である。 金属被膜の露出面に付着した樹脂異物が、露出面をエッチング液に浸漬しても除去できない状態を説明する説明図である。
符号の説明
１０ 配線基板
１２ａ パッド面
１２ 金属被膜
１４ 樹脂層
１６ 保護金属層
１８ バンプ
２０ 樹脂異物
２２ キズ

Claims (5)

  1. 樹脂層から露出する金属被膜に付着した樹脂異物を除去する表面処理方法において、
    前記樹脂異物をプラズマ処理により粗化する樹脂異物粗化工程と、
    前記樹脂異物粗化工程の後に、
    エッチング液を噴射するスプレー式エッチングにより前記金属被膜の表面をエッチングしつつ、前記樹脂異物を除去する樹脂異物除去工程と、
    を含むことを特徴とする表面処理方法。
  2. 前記スプレー式エッチングにより、粗化された前記樹脂異物にエッチング液を浸透させることを特徴とする請求項１記載の表面処理方法。
  3. 前記樹脂異物除去工程の後に、
    前記金属被膜をエッチング液に浸漬するディップ式エッチングにより前記金属被膜の表面を更にエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の表面処理方法。
  4. 前記金属被膜を配線基板の少なくとも一面側に形成し、樹脂層から露出する金属被膜の露出面を、外部接続端子が形成されるパッド面に形成する請求項１〜３のいずれか一項記載の表面処理方法。
  5. 前記金属被膜として、めっきによって金属めっき被膜を形成する請求項１〜４のいずれか一項記載の表面処理方法。
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