JP5975282B2

JP5975282B2 - 多層配線基板の製造方法

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Publication number: JP5975282B2
Application number: JP2012214156A
Authority: JP
Inventors: 信之吉田; 努座間
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: JP2014067976A

Description

本発明は、めっき前処理に特徴を有する多層配線基板の製造方法に関するものであり、特には、多層配線基板の表層から内層に到る非貫通穴を電気的に接続するためのめっき前処理方法に特徴を有する多層配線基板の製造方法に関するものである。

電子機器の高密度化に伴い、電子機器に用いられる多層配線基板に対しても高密度化が求められており、必要な層間のみを接続可能な、いわゆるＩＶＨ（インタースティシャルバイアホール）を有する構造の多層配線基板が主流となっている。

多層配線基板にＩＶＨを形成する場合は、エッチングによって表層の銅箔にコンフォーマルマスクとなる窓孔を設け、この窓孔にレーザを照射して表層と内層の間に配置された絶縁樹脂を除去することで、表層から内層に到る非貫通穴（非貫通穴）を形成した後、この非貫通穴内に対して、レーザの加工残渣であるスミアを除去するデスミア処理を行い、さらに無電解めっきや電気めっきを行って表層と内層とを電気的に接続する。

多層配線基板表層の汚れ等による銅皮膜の剥れやざら、異常析出といった不良を防ぐためには通常デスミア処理あるいは無電解めっきの前処理で汚れの除去を行う。しかし無電解めっきで析出する金属銅に強く結びつく物質が含まれる場合、前記多層配線基板表面に電気めっきを行なう際、本来正常な金属銅表面には発生し得ないめっきピットと表現されるめっき不析出が起こる場合がある。特にパネルめっき法といわれる表層に何らパターン形成を行なわず、無電解めっき直後に電気めっきを行なう場合は、その影響が出易い場合がある。

無電解銅めっきを行なわないで導体上にパターン形成を行い、その後電解銅めっきを行なうパターンめっき法では電気めっきの前処理として脱脂処理の後に３０℃から７０℃の水洗処理を行う方法（特許文献１）、及び脱脂処理の前にｐＨ５以上１０以下の水性溶液に浸漬する方法（特許文献２）が開示されている。また無電解めっきを行なった後にパターン形成を行い、その後電気めっきを行なうパターンめっき法には電気めっきの前処理として脱脂処理を行った後に、シランカップリング剤水溶液に浸漬する方法が開示されている（特許文献３）。

一方、多層配線基板のＩＶＨに対して電気めっきを行うためのめっき液として銅化合物、特定のキレート化剤及び二価の硫黄を含有する有機化合物等を含有するめっき液が提案されている（特許文献４）。

特開平９−９２９６５号公報特開平６−２５２５３５号公報特開平５−１４５２２１号公報特開平５−２３０６８７号公報

特許文献１及び２に開示される方法では無電解めっき工程が含まれておらず、無電解めっきが起因であるめっきピットには対応できない。また特許文献３で開示される方法はめっきレジストを親水化して気泡の付着を防ぐものであり、めっきレジストがないパネルめっき法には有効ではない。

また、特許文献４に開示された方法ではめっき液添加剤の種類が決まってしまい、フィルドビアめっき等多様な電気めっきに対するめっきピット対策としては適用が困難である。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、多層配線基板の表層から内層に到る非貫通穴を電気的に接続するための電気めっきを行う際に、めっきピットの発生を抑制するめっき前処理方法を提供するものである。

上記課題を解決するために本発明は、以下に示す構成を備える。
１．絶縁層を貫通して内層に配置された導体回路に到る非貫通穴を設け、この非貫通穴内に下地めっきと電気めっきとを形成する多層配線基板の製造方法であって、前記下地めっきを形成する工程と電気めっきを形成する工程との間に、脱脂工程と、次亜塩素酸処理工程と、酸洗浄工程と、を有する多層配線基板の製造方法。
２．項１において、脱脂工程で用いる脱脂液が、アルカリ性の脱脂液である多層配線基板の製造方法。
３．項１又は２において、次亜塩素酸処理工程で用いる次亜塩素酸水溶液が、１２質量％次亜塩素酸ナトリウム溶液にして０．３〜１．２ｍＬ／Ｌの次亜塩素酸を含有する多層配線基板の製造方法。
４．項１から３のいずれかにおいて、電気めっきをフィルドビアめっきとする多層配線基板の製造方法。

本発明によれば、多層配線基板の表層から内層に到る非貫通穴を電気的に接続するための電気めっきを行う際に、めっきピットによる不良が少ない高品質の多層配線板を製造することが可能になる。

本発明のめっき前処理の一例のフロー図である。

本発明は、絶縁層を貫通して内層に配置された導体回路に到る非貫通穴を設け、この非貫通穴内に下地めっきとフィルドビアめっきとを形成する多層配線基板の製造方法であり、図１に示すように、前記下地めっきを形成する工程と電気めっきを形成する工程との間に、脱脂工程と、次亜塩素酸処理工程と、酸洗浄工程と、を有する。

絶縁層を貫通して内層に配置された導体回路に到る非貫通穴とは、表層に配線された導体回路と内層に配置された導体回路とを電気的に接続する層間接続を形成するために用いるものである。ここで、表層又は内層は、多層配線基板の製品としての最終形態の表層又は内層には限定されず、多層配線基板の製造プロセスの途中における表層又は内層を含む。非貫通穴の形成方法は、多層配線基板において用いられる形成方法であれば、特に限定なく用いることができ、金属箔をマスクとしてレーザ加工を行うコンフォーマルマスク法や、金属箔と絶縁層を同時にレーザ加工するダイレクトレーザ法等が挙げられる。

下地めっきとは、非貫通穴に電気めっきを形成する際の給電層となるものであり、無電解銅めっき、無電解ニッケルめっき等を用いて形成することができる。下地めっきの厚みは、めっき膜が連続膜を形成する厚み以上あればよいが、０．３〜１．０μｍが一般的である。

電気めっきとは、非貫通穴が層間接続として機能するために必要な導電層としての厚みを形成するためのものであり、電気銅めっき、電気ニッケルめっき等を用いて形成することができる。導電性が優れる点から、電気銅めっきを用いるのが好ましく、また、非貫通穴内をめっきで充填して平坦化し、非貫通穴の直上に非貫通穴が形成可能な点で、電気銅めっきによるフィルドビアめっきを用いるのがさらに好ましい。

脱脂工程は、被めっき体である多層配線基板から油脂汚れ等を除去する工程である。脱脂は、めっき前処理用の脱脂液として一般に用いられる溶剤、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等を用いることができる。無電解めっき上に付着した有機化合物を除去することを目的とする場合にはアルカリ性水溶液であることがより望ましい。脱脂処理の条件としては、脱脂液の種類等によって一般的に用いられる条件を用いればよく、例えば、３０〜４０℃の温度で、４分〜６分の条件を用いることができる。

水洗Ａ工程は、脱脂に用いた脱脂液を前記多層配線基板から洗浄除去する工程である。前工程で多層配線基板に付着した脱脂液を十分に洗浄可能なように、多層配線基板の表層ビアのアスペクト比や搬送速度等に応じて、洗浄時間や流水洗の流水量等が設定される。このような条件としては、例えば、流水量１Ｌ／分以上、５Ｌ／分以下、洗浄時間５分以上が挙げられる。また脱脂処理後の急激な温度変化を防ぐことを目的に脱脂処理後の水洗槽の温度を３０〜５０℃にしてもよい。

次亜塩素酸処理工程は、無電解めっき表面に強く吸着した無電解めっき添加剤を除去する工程である。次亜塩素酸処理によって、下地めっき（無電解銅めっき）の添加剤が除去され、フィルドビアめっきの析出阻害によるめっきピットの発生を防ぐことができる。次亜塩素酸処理工程で用いる次亜塩素酸処理液としては次亜塩素酸ナトリウム水溶液が挙げられる。次亜塩素酸カルシウムは後工程の酸洗浄工程に持ち込まれた場合、沈殿を生じやすいために適用は困難である。次亜塩素酸ナトリウムは一般に水溶液として販売される。次亜塩素酸処理液の組成・処理条件としては１２質量％次亜塩素酸ナトリウム水溶液０．３〜２．０ｍＬ／Ｌ、２０℃〜３０℃、３０〜１８０秒であることが望ましい。１２質量％次亜塩素酸ナトリウム濃度が０．３ｍＬ／Ｌ未満であれば所望とする効果を得にくく、２．０ｍＬ／Ｌを超えると次亜塩素酸ナトリウムが過剰に無電解めっきを酸化してしまうために電気めっき後に無電解めっき表面への析出不良が増加してしまう。次亜塩素酸処理液の温度制御は、所定範囲の温度制御が可能であれば特に限定はないが、例えば、加温用のヒータと冷却用のチラーを水洗槽Ａ内に設けることにより行うことができる。ヒータとしては、電気ヒータ、蒸気ヒータ、温水ヒータ、オイルヒータ等が挙げられ、チラーとしては、水冷チラー、空冷チラー、オイルチラー等が挙げられる。これらのうち、熱交換器を使用するものは、熱交換器が次亜塩素酸処理槽に設置される。次亜塩素酸処理槽内の処理液温度をより均一にするには、循環ポンプを備えるのが望ましい。

水洗Ｂ工程は、次亜塩素酸処理工程に用いた次亜塩素酸処理液を多層配線基板から洗浄除去する工程である。水洗槽Ｂでの洗浄条件は、前工程で多層配線基板に付着した次亜塩素酸処理液を十分に洗浄可能なように、多層配線基板の表層ビア（表層から内層に到る層間接続用のビア）のアスペクト比や搬送速度等に応じて、洗浄時間や流水洗の流水量等が設定される。このような条件としては、例えば、流水量１Ｌ／分以上、５Ｌ／分以下、洗浄時間５分以上が挙げられる。

酸洗浄工程は、水洗Ｂ工程以前で発生した上記多層配線基板の表面に発生した酸化銅を除去する工程である。酸洗浄工程で使用される酸洗浄液としては硫酸水溶液が挙げられる。硫酸処理液の組成としては濃度１〜２０質量％であることが望ましい。硫酸濃度が１質量％未満であれば表面に析出した酸化銅を除去する効果を得にくく、２０質量％を超えると電気めっき槽への持込により電気めっき液の組成変動が大きくなる。

以下、本発明を実施例により説明するが，本発明はこれに限定されない。

（実施例１）
エッチングによって表層の銅箔にコンフォーマルマスクとなる窓孔を設け、この窓孔にレーザ光を照射して表層と内層の間に配置された絶縁樹脂を除去することで、表層から内層に到る非貫通穴（非貫通穴）を形成した後、この非貫通穴内に対して、レーザの加工残渣であるスミアを除去するデスミア処理、及び表層と内層を接続する下地めっきとして無電解銅めっきを行った多層配線基板を、５枚準備した。この多層配線基板は、板厚が０．２ｍｍ、サイズが３００ｍｍ×５００ｍｍ、配線層が４層である。無電解銅めっきはＩＶＨ（ＩｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌＶｉａＨｏｌｅ）用の非貫通穴内部及び多層配線基板表面にパラジウムコロイド触媒であるＨＳ２０１Ｂ（日立化成工業株式会社製、商品名）を使用して触媒核を付与後、ＣＵＳＴ２０００（日立化成工業株式会社製、商品名。「ＣＵＳＴ」は登録商標。）を使用して厚さ０．５μｍの下地無電解めっき層を形成した。

この多層配線基板に対して、図１に示すように、被めっき体である多層配線基板の脱脂を行う脱脂工程と、脱脂に用いた脱脂液を多層配線基板から洗浄除去する水洗Ａ工程と、多層配線板表面の無電解銅めっきに含まれる添加剤を除去する次亜塩素酸処理工程と、次亜塩素酸処理に用いた次亜塩素酸処理液を多層配線基板から洗浄除去する水洗Ｂ工程と、多層配線基板表面の無電解銅めっきに発生した酸化銅を洗浄除去する酸洗浄工程とを備えるめっき前処理により、めっき前処理を行った後、電気フィルドビアめっきを行なった。

脱脂工程を行う脱脂槽の脱脂液としては、アルカリ水溶液であるＰＣ−４５３（メルテックス株式会社製、商品名）を用い、４０℃、５分の条件で脱脂を行った。

水洗Ａ工程を行う水洗槽Ａは、第１水洗〜第３水洗までの３段に設けられ、第３水洗に新しい水洗水が供給され、液面の差によって、搬送方向とは逆方向に、第２水洗、第１水洗へとオーバーフローし、その後排水口から排水される。第１水洗Ａには、ヒータ及びチラーの熱交換器が設けられ、水洗水の温度を所定範囲に制御する。水洗水の温度（実際の温度）は、直前の脱脂工程に用いる脱脂液の設定温度と連動して制御される。本実施例では、脱脂液の設定温度（４０℃）に対して、第１水洗の水洗水の設定温度を４０℃とした。また、洗浄時間は各槽１分である。

次亜塩素酸処理工程は、１２質量％次亜塩素酸ナトリウム溶液を０．６ｍＬ／Ｌ含有する次亜塩素酸処理液を用い、設定温度２５℃、１分の条件で行った。

水洗Ｂ工程は、水洗Ａ工程と同様に、第１水洗〜第３水洗までの３段に設けた。洗浄条件は、常温で洗浄時間各段１分である。

酸洗浄工程に用いる酸洗浄処理溶液は３質量％硫酸水溶液を常温で処理時間５分の条件で酸洗浄工程を行った。

上記のようにして、めっき前処理を行った多層配線基板に対して、厚さ２０μｍの電気めっきを形成した。電気めっきは、めっきレジストを形成しないパネルめっきである。電気めっき処理条件は添加剤としてマイクロフィルＶＦ−Ｎ（メルテックス株式会社製、商品名。「マイクロフィル」は登録商標。）を用い、処理温度２３℃で行なった。

（実施例２）
実施例１と同様の多層配線基板を準備し、実施例１と同様のめっき前処理装置を用いて、めっき前処理を行った。めっき前処理のうち、次亜塩素酸処理液は、０．３ｍＬ／Ｌの１２質量％次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用い、設定温度２５℃、５分の条件で次亜塩素酸処理を行った。これ以外は、実施例１と同様である。

（実施例３）
実施例１と同様の多層配線基板を準備し、実施例１と同様のめっき前処理装置を用いて、めっき前処理を行った。めっき前処理のうち、次亜塩素酸処理液は、１．２ｍＬ／Ｌの１２質量％次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用い、設定温度２５℃、５分の条件で次亜塩素酸処理を行った。これ以外は、実施例１と同様である。

（比較例１）
実施例１と同様の多層配線基板を準備し、実施例１と同様のめっき前処理装置を用いて、めっき前処理を行った。めっき前処理のうち、次亜塩素酸処理工程及び水洗Ｂ工程を行わず、水洗Ａ工程の後に酸洗浄工程を行った。これ以外は実施例１と同様である。

（参考例１）
実施例１と同様の多層配線基板を準備し、実施例１と同様のめっき前処理装置を用いて、めっき前処理を行った。めっき前処理のうち、脱脂工程に酸性脱脂液ＰＣ−３１６（メルテックス株式会社製、商品名）を使用し、設定温度４０℃、処理時間５分で処理を行った。これ以外は、実施例１と同様である。

（参考例２）
実施例１と同様の多層配線基板を準備し、実施例１と同様のめっき前処理装置を用いて、めっき前処理を行った。めっき前処理のうち、次亜塩素酸処理液は、２．０ｍＬ／Ｌの１２質量％次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用い、設定温度２５℃、５分の条件で次亜塩素酸処理を行った。これ以外は、実施例１と同様である。

表１に、各実施例及び各参考例において、本発明のめっき前処理装置を用いて、多層配線基板のめっき前処理を行った際の単位面積当たりのピット発生数をまとめた。実施例１〜３では、ピット発生数が１０個／ｃｍ^２以下に制御することができた。一方、比較例１では、単位面積当たりのピット発生数が２５個／ｃｍ^２と多い結果であった。参考例１でも、単位面積当たりのピット発生数が２５個／ｃｍ^２と多い結果が得られた。次亜塩素酸濃度を２．０ｍＬ／Ｌとした参考例２では比較例１と比較するとピット個数は低減したが実施例と比較すると増加した。

Claims

絶縁層を貫通して内層に配置された導体回路に到る非貫通穴を設け、この非貫通穴内に下地めっきと電気めっきとを形成する多層配線基板の製造方法であって、前記下地めっきを形成する工程と電気めっきを形成する工程との間に、脱脂工程と、次亜塩素酸処理工程と、酸洗浄工程と、を有する多層配線基板の製造方法。
請求項１において、脱脂工程で用いる脱脂液が、アルカリ性の脱脂液である多層配線基板の製造方法。
請求項１又請求項２において、次亜塩素酸処理工程で用いる次亜塩素酸水溶液が、１２質量％次亜塩素酸水溶液にして０．３〜２．０ｍＬ／Ｌの次亜塩素酸ナトリウムを含有する多層配線基板の製造方法。
請求項１から３のいずれかにおいて、電気めっきをフィルドビアめっきとする多層配線基板の製造方法。