JP5483658B2

JP5483658B2 - 配線基板の製造方法

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Publication number: JP5483658B2
Application number: JP2010171017A
Authority: JP
Inventors: 義徳中臣
Original assignee: 京セラＳｌｃテクノロジー株式会社
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: JP2012033642A

Description

本発明は、配線基板の製造方法に関するものである。

従来、配線基板における微細な配線導体を形成する方法としてセミアディティブ法が知られている。セミアディティブ法は、例えばまず図１０に示すように、配線導体が形成される絶縁層１１の表面を化学的あるいは物理的に処理して算術平均粗さＲａで３００〜１０００nｍ程度の粗化面１１ａを形成する。次に図１１に示すように、粗化面１１ａに無電解銅めっき層１２を０．１〜１μｍ程度の厚みに被着させる。このとき、無電解銅めっき層１２の表面は粗化面１１ａに追従した粗化面となる。次に図１２に示すように、無電解銅めっき層１２の表面に感光性を有するドライフィルムレジスト１３を貼着する。次に図１３に示すように、ドライフィルムレジスト１３上に配線導体のパターンに対応したマスクパターンを有する露光マスク１４を配置するとともに露光マスク１４を透して紫外線を照射することによりドライフィルムレジスト１３を配線導体の逆パターンに露光する。次に図１４に示すように、ドライフィルムレジスト１３の未露光部分を現像液で除去して現像することにより配線導体のパターンに対応した開口を有するめっきレジスト層１３Ａを形成する。次に図１５に示すように、めっきレジスト層１３Ａの開口内に露出する無電解銅めっき層１２上に配線導体に対応したパターンの電解銅めっき層１５を５〜２０μｍ程度の厚みに被着させる。次に図１６に示すように、めっきレジスト層１３Ａを剥離除去する。次に、図１７に示すように、露出した電解銅めっき層１５および無電解銅めっき層１２を、電解銅めっき層１５のパターン間の無電解銅めっき層１２が消失するまでエッチングする。これにより、残った電解銅めっき層１５およびその下の無電解銅めっき層１２から成る配線導体１６を形成する方法である。

ところで近時、配線導体１６の線幅や間隔はその微細化が進んでいる。微細なパターンの配線導体１６を形成するためには、配線導体１６が形成される粗化面１１ａの粗さがなるべく小さい方が好ましい。粗化面１１ａの粗さが大きいと、粗化面１１ａの窪みに入り込んだ無電解銅めっき層１２をエッチング除去するのに時間がかかり、その分パターンを形成する電解銅めっき層１５もより多くエッチングされるので、微細なパターンの配線導体１６を微細な間隔で形成することが困難となるからである。

しかしながら、配線導体１６が形成される粗化面１１ａの粗さが例えば算術平均粗さＲａで３００ｎｍ以下の小さいものとなると、その上に形成される無電解銅めっき層１２の表面も算術平均粗さＲａで３００ｎｍ以下の小さいものとなり、若干の光沢を帯びてくる。このように無電解銅めっき層１２の表面が光沢を帯びてくると、図１８に示すように、この無電解銅めっき層１２上に貼着されたドライフィルムレジスト１３を露光する際に、露光マスク１４を透して照射された紫外線の一部が無電解銅めっき層１２の表面で反射し、それが無電解銅めっき層１２とドライフィルムレジスト１３との界面近傍を横方向に拡散して本来配線導体１６のパターンとなる部位の周縁部における無電解銅めっき層１２上のドライフィルムレジスト１３が感光されてしまい、その結果、図１９に示すように、配線導体１６のパターンとなる部位の周縁部における無電解銅めっき層１２上ドライフィルムレジスト１３が薄く残ってしまう現象が発生する。

このように、配線導体１６のパターンとなる部位の周縁部における無電解銅めっき層１２上にドライフィルムレジスト１３が薄く残ってしまうと、図２０に示すように、めっきレジスト層１３Ａの開口内に配線導体１６のパターンに対応した電解銅めっき層１５を被着させた際に、パターンの周縁部では無電解銅めっき層１２と電解銅めっき層１５との間にドライフィルムレジスト１３の薄い層が介在することになる。そして図２１に示すように、めっきレジスト層１３Ａを剥離除去すると、電解銅めっき層１５のパターンの周縁部における無電解銅めっき層１２と電解銅めっき層１５との間に隙間が形成されてしまう。この状態で電解銅めっき層１５および無電解銅めっき層１２を、電解銅めっき層１５のパターン間の無電解銅めっき層１２が消失するまでエッチングすると、図２２に示すように、配線導体１６のパターンの周縁部では隙間の下の無電解銅めっき層１２がエッチング除去されて大きくえぐれた状態となる。このように配線導体１６の周縁部が大きくえぐれた状態になると、配線導体１６と絶縁層１１との密着が弱くなり、配線導体１６が絶縁層１１から剥がれてしまいやすいという問題が発生する。

特開２０１０−２８１４５号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、配線導体が形成される絶縁層の粗化面の表面粗さが算術平均粗さＲａで３００ｎｍ以下の場合に、その粗化面に被着させた無電解銅めっき層上に貼着させたドライフィルムレジストを露光する際に、露光マスクを透して照射された紫外線が無電解銅めっき層とドライフィルムレジストとの界面近傍を横に拡散することを有効に防止し、それにより配線導体のパターンとなる部位の周縁部における無電解銅めっき層上にドライフィルムレジストが薄く残ってしまうことがなく、その結果、絶縁層に対して強固に密着した微細な配線導体を有する配線基板の製造方法を提供することを課題とする。

本発明の配線基板の製造方法は、配線導体が形成される絶縁層の表面に算術平均粗さＲａが３００ｎｍ以下の粗化面を形成し、次にこの粗化面に無電解銅めっき層を被着させ、次にこの無電解銅めっき層の表面を黒化処理して厚みが０．０５〜０．３μｍの黒化膜を形成し、次にこの黒化膜の表面にドライフィルムレジストを貼着するとともに配線導体のパターンに対応する開口を有するように露光および現像してめっきレジスト層を形成し、次にめっきレジスト層の開口内の黒化膜上に電解銅めっき層を配線導体に対応するパターンに被着させ、次に黒化膜上からめっきレジスト層を剥離し、次に電解銅めっき層および黒化膜および無電解銅めっき層を、配線導体のパターン間の黒化膜を含む無電解銅めっき層が消失するまでエッチング処理することにより電解銅めっき層およびその下の黒化処理された無電解銅めっき層から成る配線導体を形成することを特徴とするものである。

本発明の配線基板の製造方法によれば、算術平均粗さＲａが３００ｎｍ以下の粗化面に被着させた無電解銅めっき層の表面を黒化処理して厚みが０．０５〜０．３μｍの黒化膜を形成した後、この黒化膜の表面にドライフィルムレジストを貼着するとともに配線導体のパターンに対応する開口を有するように露光および現像することから、露光の際に照射された紫外線は黒化処理された表面で殆ど吸収されるので無電解銅めっき層とドライフィルムレジストとの界面近傍を横に拡散することはない。したがって、配線導体のパターンとなる部位の周縁部における無電解銅めっき層上にドライフィルムレジストが薄く残ってしまうことがなく、その結果、絶縁層に対して強固に密着した微細な配線導体を有する配線基板を提供することができる。

図１は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図２は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図３は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図４は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図５は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図６は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図７は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図８は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図９は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図１０は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図１１は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図１２は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図１３は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図１４は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図１５は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図１６は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図１７は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図１８は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図１９は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図２０は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図２１は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図２２は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。

次に、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を添付の図を基に説明する。先ず、図１に示すように、絶縁層１の表面に算術平均粗さＲａが３０〜３００ｎｍの粗化面１ａを形成する。絶縁層１としては、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂、アリル変性ポリフェニレン樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリマー等の樹脂成分を含む電気絶縁材料が好適に用いられる。また絶縁層１の表面に算術平均粗さＲａが３０〜３００ｎｍの粗化面１ａを形成するには、絶縁層１の表面を化学的にエッチングする方法や、物理的に研磨する方法、あるいは算術平均粗さＲａが３０〜３００ｎｍの表面を有する金属箔の表面に絶縁層１を密着させて形成した後、金属箔をエッチング除去して金属箔表面の凹凸を転写する方法等が採用される。なお、粗化面１ａの算術表面粗さＲａが３０ｎｍ未満であると、粗化面１ａ上に後述する配線導体６を強固に密着させることが困難となる傾向にあり、３００ｎｍを超えると、微細なパターンの配線導体６を微細な間隔で形成することが困難となる。

次に、図２に示すように、絶縁層１の粗化面１ａに無電解銅めっき層２を被着させる。無電解銅めっき層２の厚みは０．１〜１μｍの範囲が好ましい。無電解銅めっき層２の厚みが０．１μｍ未満の場合、無電解銅めっき層２の表面に後述する電解銅めっき層５を良好に被着させることが困難となる傾向にあり、１μｍを超えると、後述するように、無電解銅めっき層２をエッチングする際にそのエッチングに長時間を要することになる。なお、無電解銅めっき層２を被着させるには、周知の無電解銅めっき法を採用すればよい。

次に、図３に示すように、無電解銅めっき層２の表面を黒化処理して黒化膜２ａを形成する。黒化処理には、例えば過硫酸ナトリウム等の酸化剤を含有する黒化処理液を用いればよい。なお、黒化処理を行なった後に、その表面を還元処理してもよい。このとき、黒化膜２ａの表面は、ＪＩＳＺ８７４１に規定の測定角６０゜における光沢度で１０以下の範囲であることが好ましい。また、黒化膜２ａの厚みは０．０５〜０．３μｍの範囲が好ましい。黒化膜の厚みが０．０５μｍ未満であると、ＪＩＳＺ８７４１に規定の測定角６０゜における光沢度で１０以下の範囲とすることが困難となる傾向にあり、０．３μｍを超えると、黒化膜２ａの上に後述する電解銅めっき層５を良好に被着させることが困難となる傾向にある。

次に、図４に示すように、黒化膜２ａの表面に感光性を有するドライフィルムレジスト３を貼着する。ドライフィルムレジスト３の厚みは１０〜３０μｍ程度である。

次に、図５に示すように、ドライフィルムレジスト３上に後述する配線導体６のパターンに対応したマスクパターンを有する露光マスク４を配置するとともに露光マスク４を透して紫外線を照射することによりドライフィルムレジスト３を配線導体６の逆パターンに露光する。このとき、露光マスク４を透して照射された紫外線は、黒化膜２ａの表面で殆ど吸収されるので黒化膜２ａとドライフィルムレジスト３との界面近傍を横に拡散することはない。したがって、配線導体６のパターンとなる部位の周縁部における黒化膜２ａ上のドライフィルムレジスト３が感光されてしまうことはない。

次に、図６に示すように、ドライフィルムレジスト３の未露光部分を現像液で除去して現像することにより配線導体６のパターンに対応した開口を有するめっきレジスト層３Ａを形成する。このとき上述したように、配線導体６のパターンとなる部位の周縁部における黒化膜２ａ上のドライフィルムレジスト３は感光されていないことから、きれいに除去されて配線導体６のパターンとなる部位の周縁部に薄く残ってしまうことはない。

次に、図７に示すように、めっきレジスト層３Ａの開口内に露出する黒化膜２ａの表面に厚みが５〜２０μｍの電解銅めっき層５を配線導体６に対応したパターンに被着させる。電解銅めっき層５を被着させるには、周知の電解銅めっき法を採用すればよい。このとき、配線導体６のパターンとなる部位の周縁部においてはドライフィルムレジスト３が完全に除去されていることから無電解銅めっき層２上に形成された黒化膜２ａと電解銅めっき層５とが隙間なく密着する。

次に、図８に示すように、めっきレジスト層３Ａを剥離して除去する。めっきレジスト層３Ａの剥離には、例えば水酸化ナトリウム等を含むアルカリ系の剥離液を用いればよい。

次に、図９に示すように、配線導体６のパターン間の黒化膜２ａを含む無電解銅めっき層２が消失するまで電解銅めっき層５および黒化膜２ａおよび無電解銅めっき層２をエッチング処理して黒化膜２ａを含む無電解銅めっき層２および電解銅めっき層５から成る配線導体６を形成する。このとき、配線導体６のパターンは、その周縁部が無電解銅めっき層２上に形成された黒化膜２ａと電解銅めっき層５とが隙間なく密着していることから、横方向に大きくエッチングされることはなく絶縁層１に対して強固に密着した状態となる。さらに、絶縁層１の粗化面１ａは算術平均粗さＲａで３０〜３００ｎｍと比較的粗度の低い面となっていることから、粗化面１ａの窪みに入り込んだ無電解銅めっき層２をエッチング除去するのに長時間を要しないので、その分パターンを形成する電解銅めっき層５もより少なくエッチングされるので、微細なパターンの配線導体６を微細な間隔で形成することができる。したがって本発明の製造方法によれば、絶縁層に対して強固に密着した微細な配線導体を有する配線基板を提供することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。まず、ガラス−樹脂基板の表面に厚みが３５μｍのエポキシ樹脂系の絶縁層を有する絶縁基板を準備した。ガラス−樹脂基板としては、日立化成工業社製の０．４ｍｍ厚みのＫＣＬ−Ｅ−６７９ＦＧを用いた。また樹脂層としては、味の素社製のＡＢＦを用いた。次に、絶縁層の表面を過マンガン酸カリウムを含む粗化液で処理して算術平均粗さＲａが１００〜３００ｎｍとなるように粗化した。粗化液としては、ロームアンドハース社製のＰｒｏｍｏｔｅｒ２１３を用いた。次に、粗化された絶縁層の表面にアクチベータ処理およびアクセレレータ処理を行いパラジウム触媒を付着させた。アクチベータとしては日本マクダーミッド社製のアクチベータ１８０ＨＰを用い、絶縁層の粗化が終わった絶縁基板を、パラジウム濃度１６５ｍｇ／ｌで温度が２８℃のアクチベータ溶液中に６分間浸漬することによりアクチベータ処理をした。アクセレレータとしては日本マクダーミッド社製のコンディショナー１９０を用い、アクチベータ処理が終わった絶縁基板を、酸性度０．１０５（Ｎ）で温度が２５℃のアクセレレータ溶液中に７分間浸漬することによりアクセレレータ処理をした。

次に、パラジウム触媒を付着させた絶縁層の表面に無電解銅めっき層を０．５μｍの厚みに被着させた。無電解銅めっき液としては、日本マクダーミッド社製のＣｕ−１５０を用い、絶縁層の表面にパラジウム触媒が付着した絶縁基板を、銅濃度１．３ｇ／ｌで温度が３０℃の無電解銅めっき液中に３４分間浸漬することにより無電解銅めっき処理を行なった。

次に、無電解銅めっき層の表面に黒化処理を施して黒化膜を形成した。黒化処理液としては、日立化成工業社製のＨＩＳＴを用い、ＮａＯＨ濃度５〜２５ｇ／Ｌ、Ｎａ_３ＰＯ_４濃度２〜１５ｇ／Ｌ、ＮａＣｌＯ_２濃度３０〜８０ｇ／Ｌ、処理時間１７０〜６００秒、処理温度８５℃で処理を行った。このときの黒化膜の算術表面粗さＲａは３００〜４００ｎｍ程度であり、ＪＩＳＺ８７４１に規定の測定角６０゜における光沢度が３〜１３であった。

次に、黒化膜上に厚みが２５μｍのめっきレジスト層を形成した。めっきレジスト層としては、デュポン社製のＪＳＦ１２５を用い、真空ラミネータを用いて無電解銅めっき層上に貼着した後、幅が２２μｍで長さが６ｍｍの帯状の開口を１８μｍの隣接間隔で平行に多数有するように露光および現像した。

次に、めっきレジスト層の開口内に露出する無電解銅めっき層上に厚みが１５μｍの電解銅めっき層を被着させた。電解銅めっき液としては、奥野製薬社製の硫酸銅溶液を用い、めっきレジストが形成された絶縁基板を、銅濃度５５．０ｇ／ｌで温度が２３℃の電解銅めっき液中に浸漬するとともに電流密度１．１Ａ／ｄｍ²の電流を７５分間印加することにより電解銅めっき処理を行なった。

次に、黒化膜上からめっきレジスト層を剥離して除去した。めっきレジスト層の剥離液としては、佐々木化学社製の水酸化ナトリウム溶液を用い、電解銅めっき層が被着された絶縁基板を、水酸化ナトリウム濃度が２０ｇ／ｌで温度が６０℃の剥離液中に４分間浸漬することによりめっきレジスト層を剥離した。以上のようにして、絶縁層の表面に厚みが０．５μｍの無電解銅めっき層およびその上に厚みが０．１μｍの黒化膜が形成されているとともに、この黒化膜上に幅が２２μｍで長さが６ｍｍ、厚みが１５μｍの帯状の電解銅めっき層のパターンが１８μｍの隣接間隔で多数形成された本発明による第１〜第３の試料（試料番号１〜３）を作製した。

また、無電解銅めっき層の表面に黒化処理を施さない以外は上述の試料と同様にして比較のための第４の試料（試料番号４）を作成した。第４の試料における無電解銅めっき表面の算術平均粗さＲａは１００ｎｍ程度であり、ＪＩＳＺ８７４１に規定の測定角６０゜における光沢度が２００以上であった。さらに、無電解銅めっき層の表面に黒化処理を施す代わりに酸による粗化処理を施した以外は上述の試料と同様して比較のための第５の試料（試料番号５）を作成した。なお、第５の試料における粗化処理には、メック社製のＣＺ−８１０１を用い、処理温度２５℃、エッチング量１．０μｍ、銅濃度２５ｇ／Ｌで処理を行った。このときの粗化面の算術平均粗さＲａは２８０ｎｍ程度であり、ＪＩＳＺ８７４１に規定の測定角６０゜における光沢度が７５であった。

次に、これらの本発明による試料および比較のための試料を、電解銅めっき層から露出する無電解銅めっき層が消失するまでエッチング処理して絶縁層の表面に配線導体を形成した。エッチング液には、荏原ユージライト社製ＳＡＣを用い、処理温度３０℃、ＳＡＣ条件（３５ｗｔ％−Ｈ_２Ｏ：５ｖｏｌ％、９８ｗｔ％−Ｈ_２ＳＯ_４：５ｖｏｌ％，Ｃｕ：２０ｇ／Ｌ）処理時間３分で処理を行った。

このようにして得られた本発明による試料および比較のための試料について、その断面を顕微鏡で観察して配線導体の周縁部のえぐれの幅を測定した。また、各試料の配線導体上にニチバン株式会社製のセロハンテープＣＴ４０５ＡＰ−１８を貼着後、引き剥がして配線導体に剥がれが発生するかどうかを確認した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明による試料（試料Ｎｏ．１，２，３）においては、えぐれの幅は０．４〜０．７μｍと小さく、剥がれの発生もなかった。それに対して比較のための試料（試料Ｎｏ．４，５）では、えぐれの幅が３．３μｍ以上と大きいとともに剥がれが発生した。

１絶縁層
１ａ粗化面
２無電解銅めっき層
２ａ黒化膜
３ドライフィルムレジスト
３Ａめっきレジスト層
５電解銅めっき層
６配線導体

Claims

配線導体が形成される絶縁層の表面に算術平均粗さＲａが３００ｎｍ以下の粗化面を形成する工程と、前記粗化面に無電解銅めっき層を被着させる工程と、前記の無電解銅めっき層の表面を黒化処理して厚みが０．０５〜０．３μｍの黒化膜を形成する工程と、前記黒化膜の表面にドライフィルムレジストを貼着するとともに配線導体のパターンに対応する開口を有するように露光および現像してめっきレジスト層を形成する工程と、前記めっきレジスト層の開口内の前記黒化膜上に電解銅めっき層を被着させる工程と、前記前記黒化膜上からめっきレジスト層を剥離する工程と、前記電解銅めっき層および黒化膜および無電解銅めっき層を、配線導体のパターン間の前記黒化膜を含む無電解銅めっき層が消失するまでエッチング処理することにより電解銅めっき層およびその下の黒化処理された無電解銅めっき層から成る配線導体を形成する工程とを行なうことを特徴とする配線基板の製造方法。