JP5195362B2 - 回路基板の製造方法および回路基板 - Google Patents

Description

この発明は、金層により回路パターンを形成する基板の製造方法および回路基板に関するものである。

従来、回路基板に成膜された金属層にレジスト膜を形成した後、金属層をエッチングすることで回路パターンを形成し、回路パターン形成後に剥離液によりレジスト膜を除去することで、回路基板を形成していた（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−７８９２号公報

金層や抵抗膜によりＭＩＣ（Microwave Integrated Circuits）基板の回路パターンを形成する際、レジスト膜の除去後、抵抗膜定着化のために基板を２００℃以上の温度でベーキングする。このベーキングを行なった後、剥離液によっては回路パターンの表面に変色が多発するという現象が生じた。この変色の発生した基板の回路パターンについてワイヤボンディングを行なうと、ワイヤボンディングの接合不良の発生確率が高くなるという問題があった。

この問題について、出願人等が剥離液の主成分と変色との関係を調べたところ、ドデシルベンゼンスルホン酸を２０％以上含む場合に、変色の発生が多いということが判明した。また、この変色の原因を究明したところ、金層の下層に銅層が形成されており、レジスト膜の除去時に、剥離液が銅層を腐食することによって、剥離液中に銅が染み出し、金層を変色させることが見出された。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、レジスト膜を剥離した後、回路パターンの変色を除去することで、回路パターンにおけるワイヤボンディング不良を抑制することを目的とする。

この発明による回路基板の製造方法は、基材に銅層および銅バリア層が成膜され、銅バリア層の上層に金層が成膜された回路基板に対し、レジスト膜を形成するレジスト形成工程、上記回路基板におけるレジスト膜の形成されていない金層についてイオンミーリング又はエッチングを行い、回路パターンを形成するパターン形成工程、ドデシルベンゼンスルホン酸を含む剥離液により、上記パターン形成工程後の回路基板に対し、レジスト膜を溶解するレジスト剥離工程、上記レジスト剥離工程後の回路基板をアルコール脱脂した後、青化ソーダにより基板表面を活性化する表面活性化工程、上記表面活性化工程により表面の活性化された回路基板を洗浄する洗浄工程、により回路パターンを形成するものである。

この発明によれば、レジスト膜を剥離した後、基板表面を活性化することにより、回路パターンの変色を除去することができ、回路パターンに対するワイヤボンディング時に、良好な接合を得ることができる。

実施の形態１．
以下、この発明に係る実施の形態１による回路基板の製造方法について、図を用いて説明する。
図１は、実施の形態１による回路基板の製造方法によって製造される、回路基板の層構成を示す図であり、（ａ）は金属膜を形成した基板に回路パターン形成用のレジストを塗布した状態を示す図、（ｂ）は図１（ａ）によりパターン形成された基板に抵抗形成用のレジストを塗布した状態を示す図、（ｃ）は図１（ｂ）により抵抗が形成された後、レジストを除去した状態を示す図である。実施の形態１による回路基板は、例えばＭＩＣ（Microwave Integrated Circuits）基板のような薄膜回路基板を構成する。

図１において、アルミナセラミックから成る基材１０の表面に対し、材質の異なる複数の金属層から成る金属膜１６を積層する。この金属膜１６は、スパッタリング又は蒸着によって、抵抗膜１１、クロム層１２、銅層１３、ニッケル層１４、及び金層１５が順に、基材１０上に成膜されて構成される。クロム層１２は、基材１０への金属膜の密着度を高める基材密着層であり、ニッケル層１４は、金層１５と銅層１３との間に設けられて銅の拡散を防止するための銅バリア層である。

図１（ａ）において、金属膜１６における金層１５の上層には、一部にレジスト膜１７が成膜されている。このレジスト膜１７は、イオンミーリング又はエッチングによりパターンを形成する際の、パターンの保護膜となる。回路基板の金属膜１６上にレジスト膜１７が塗布された後、イオンミーリング又はエッチングが行なわれることで、レジスト膜１７の成膜されていない部分で金属膜１６が除去され、この状態でレジスト膜１７が剥離される。これによって、例えば図１（ｂ）に示すような金属膜１６のパターンが形成される。
なお、図１（ａ）は回路基板を構成する金属膜の一例であり、内層に銅層が積層され、表面に金層が積層されて、金層と銅層の間に銅バリアが配置されたものであれば、他の構成でも同様の製造方法により効果的に製造することができる。

次に、図１（ｂ）に示すように、パターン形成された金属膜１６の表面に抵抗用レジスト膜１８を成膜する。この抵抗用レジスト膜１８は、イオンミーリング又はエッチングにより抵抗膜を露出させる際の、パターンの保護膜となる。回路基板の金属膜１６上に抵抗用レジスト膜１８が塗布された後、イオンミーリング又はエッチングが行なわれることで、抵抗用レジスト膜１８の成膜されていない部分で金属膜１６が除去される。これによって、例えば図１（ｃ）に示すような抵抗膜１９が露出し、この状態で抵抗用レジスト膜１８が剥離される。抵抗膜１９については、その抵抗パターンを安定化させるために、所定時間、２５０℃程度の温度でベーキングする必要がある。

図２は、実施の形態１による回路基板の製造工程の基本フローを示す図である。図２において、（ａ）はレジスト形成工程、（ｂ）はレジスト剥離工程、（ｃ）は剥離洗浄工程、（ｄ）は表面活性化工程、（ｅ）は純水洗浄工程、（ｆ）はワイヤボンディング工程、の各工程をそれぞれ示す図である。

図に示すように、工程（ａ）において、回路基板の基材１０に成膜された金属膜１６の表層に、レジスト膜１７を成膜する。その後、工程（ｂ）において、レジスト膜１７の成膜された回路基板を、レジスト除去用の剥離液２０の中に浸漬する。剥離液２０は、ドデシルベンゼンスルホン酸（２５％乃至４５％）を主成分として含有し、ブチルベンゼン、界面活性剤などを成分に含んでいる。このドデシルベンゼンスルホン酸は銅を腐食させる物質であり、また剥離液が水分と反応して分解することで、腐食性を示して銅を溶解する強酸化作用を有することが判明している。さらに、銅は、パターンを構成する金を腐食し易い物質であるので、剥離液２０中に溶解した硫酸銅がパターン表面に拡散し、金層の表面を汚染することとなる。
なお、ドデシルベンゼンスルホン酸（２５％乃至４５％）を主成分として含有する剥離液は、安価で入手性が容易な溶液である。

図３は、工程（ｂ）の後、工程（ｃ）においてイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）２１にて剥離洗浄を行ってから、ベーキングによる抵抗安定化処理を行なった場合の、パターンの状態を示す図である。図に示すように、パターンの側端部で斑模様の変色を生じているのが判る。この変色物質を調べたところ、硫酸銅であることが判明した。このように変色を生じた回路基板に対してワイヤボンディングを行なうと、ワイヤの接合不良を生じ易くなるという問題を引き起こす。
なお、剥離液による剥離後、ベーキング処理を施した半分近くの回路基板において、このような変色を生じることが判明している。この変色問題に対して、剥離液の温度管理や水分除去などのプロセス管理を行なっても、完全に変色の発生を除去することが困難であることが判明している。

しかし、この実施の形態１による回路基板の製造方法では、工程（ｃ）の後、ベーキングによる抵抗安定化処理を行なう前の工程（ｄ）において、パターンの表面を活性化する表面活性化処理を行なうことを特徴としている。この工程（ｄ）では、工程（ｃ）後の回路基板を青化ソーダ溶液２２中に浸漬することで、工程（ｂ）及び（ｃ）後にパターンに付着した硫酸銅を溶解することができる。これによって、パターン表面に付着した硫酸銅を除去することができる。
ここで、青化ソーダは、硫酸銅の除去作用があるとともに、金属の溶解性が極めて少なく、ごく短時間であれば回路基板に対する影響が見られない。
工程（ｄ）において、回路基板を青化ソーダ溶液２２中へ浸漬する条件は、青化ソーダ溶液２２の溶液温度：常温、浸漬時間：１５秒〜１８０秒、溶液濃度０．１〜２．０ｍｏｌ／ｌとするのが好ましい。

次に、工程（ｄ）による洗浄後、工程（ｅ）による純水２３による純粋洗浄を行なって、基板表面に付着した溶液を洗い流す。
その後、所定時間、２５０℃のベーキングによる抵抗安定化処理を行なった後、工程（ｆ）において金ワイヤ２４によるワイヤボンディングを行うとともに、各種回路実装処理を施すこととなる。
以上の工程（ａ）〜（ｄ）を行なうことで、パターンを構成する金層に対する銅などの残留金属が除去され、ベーキング後であってもパターン変色のような異常が発生しないことが確認された。また、その後のワイヤボンディング工程においても、良好な金ワイヤの接合性を得ることができることが確認された。

図４は、実施の形態１による回路基板の製造方法を適用した製造フローの一例を示す図である。
図に示すように、スパッタリング又は蒸着により、回路基板を構成する基材に銅や銅バリア層であるニッケルを積層する（ステップＳ１）。
次に、回路基板を金めっきすることで、回路パターンを構成する金属膜１６を形成する（ステップＳ２）。
次に、金属膜１６の表面にレジスト膜１７を塗布する（ステップＳ３）。
続いて、金属膜１６のパターン露光を行い、レジストによるパターン保護膜を形成する（ステップＳ４）。
次に、イオンミーリングによりレジスト膜１７の塗布されていない金属膜１６を除去し、パターンを形成する（ステップＳ５）。
次いで、パターン形成のされた回路基板を、ドデシルベンゼンスルホン酸（２５％乃至４５％）を主成分として含有する剥離液２０中に浸漬し、レジスト膜１７のレジスト剥離処理を行う（ステップＳ６）。
さらに、回路基板上で抵抗を露出させる部分を除いたパターン上に、抵抗用レジスト膜１８を塗布し（ステップＳ７）、抵抗露光を行い、抵抗用レジストを形成する（ステップＳ８）。
その後、抵抗イオンミーリングにより、抵抗上層の金、銅バリア層、銅層などを除去し、抵抗を露出させる（ステップＳ９）。
続いて、抵抗パターン形成のされた回路基板を、ドデシルベンゼンスルホン酸（２５％乃至４５％）を主成分として含有する剥離液２０中に浸漬し、抵抗用レジスト膜１８のレジスト剥離処理を行う（ステップＳ１０）。
次に、イソプロピルアルコールによるアルコール洗浄でグリスのような油の除去を行なった後（ステップＳ１１）、青化ソーダ溶液２２中に回路基板を浸漬して、回路基板のパターンについて表面活性化処理を行ない、金表面の硫酸銅を除去する（ステップＳ１２）。
さらに、純水洗浄により表面活性化処理を施した回路基板を洗浄した後（ステップＳ１３）、２５０℃のベーキング処理を行い、抵抗の安定化を図る。
その後、金ワイヤによるワイヤボンディング工程において、パターンのランドに対するワイヤボンディング接合が行われる。

以上説明したとおり、この実施の形態による回路基板の製造方法は、基材に銅層および銅バリア層が成膜され、銅バリア層の上層に金層が成膜された回路基板に対し、レジスト膜を形成するレジスト形成工程、上記回路基板におけるレジスト膜の形成されていない金層についてイオンミーリング又はエッチングを行い、回路パターンを形成するパターン形成工程、ドデシルベンゼンスルホン酸を含む剥離液により、上記パターン形成工程後の回路基板に対し、レジスト膜を溶解するレジスト剥離工程、上記レジスト剥離工程後の回路基板をアルコール脱脂した後、青化ソーダにより基板表面を活性化する表面活性化工程、上記表面活性化工程により表面の活性化された回路基板を洗浄する洗浄工程、により回路パターンを形成することを特徴とする。

この製造方法によれば、レジスト膜を剥離した後、基板表面を活性化することにより、回路パターンの変色を除去することができ、回路パターンに対するワイヤボンディング時に、良好な接合を得ることができる。

この発明に係る実施の形態１による回路基板の製造方法によって製造される、回路基板の層構成を示す図である。 この発明に係る実施の形態１による回路基板の製造工程の基本フローを示す図である。 抵抗安定化処理後に、変色を生じたパターンの状態を示す図である。 実施の形態１による回路基板の製造方法を適用した製造フローの一例を示す図である。

符号の説明

１０ 基材、１２ クロム層、１３ 銅層、１４ ニッケル層、１５ 金層、１６ 金属層、１７ レジスト膜、１８ 抵抗用レジスト膜、２０ 剥離液、２２ 青化ソーダ溶液、２４ 金ワイヤ。

Claims (2)

1. 基材に形成された抵抗膜の上層に、銅層および銅バリア層が成膜され当該銅バリア層の上層に金層が成膜されてなる金属膜の形成された回路基板に対し、レジスト膜を形成するレジスト形成工程、
   上記回路基板におけるレジスト膜の形成されていない上記金属膜についてイオンミーリング又はエッチングを行い、上記抵抗膜が露出した回路パターンを形成するパターン形成工程、
   ドデシルベンゼンスルホン酸を含む剥離液により、上記パターン形成工程後の回路基板に対し、レジスト膜を溶解するレジスト剥離工程、
   上記レジスト剥離工程後の回路基板をアルコール脱脂した後、青化ソーダにより基板表面を活性化する表面活性化工程、
   上記表面活性化工程により表面の活性化された回路基板を洗浄する洗浄工程、
   により回路パターンを形成する回路基板の製造方法。
2. 請求項１記載の製造方法により製造された回路基板。

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