JP7263710B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
(I)支持基板S上に第1絶縁材料層1を形成する工程。
(II)第1絶縁材料層1に第1開口部H1を形成する工程。
(III)第1絶縁材料層1の第1開口部H1を含む表面Fを改質する工程。
(IV)改質された第1絶縁材料層1の表面Fに、無電解銅めっきによりシード層Tを形成する工程。
(V)第1開口部H1に連通する開口部R1と、シード層Tに至る凹部R2とを有する配線形成用レジストRをシード層T上に形成する工程。
(VI)電解めっきにより、第1開口部H1及び開口部R1、並びに、凹部R2に導電材料を充填する工程。
(VII)レジストRをはく離する工程。
(VIII)レジストRのはく離によって露出した領域のシード層Tを除去する工程。
工程(I)は、支持基板S上に第1絶縁材料層1を形成する工程である(図1(a))。支持基板Sは、特に限定されないが、シリコン板、ガラス板、SUS板、ガラスクロス入り基板、半導体素子入り封止樹脂等であり、高剛性からなる基板が好適である。図1(a)に示したとおり、支持基板Sは絶縁材料層を形成する側の表面に導電層Saが形成されたものであってもよい。支持基板Sは、導電層Saの代わりに配線及び/又はパッドを表面に有するものであってもよい。
工程(II)は、第1絶縁材料層1の表面に第1開口部H1を形成する工程である(図1(b))。本実施形態において、第1開口部H1とは、第1絶縁材料層1の表面に対して、第1絶縁材料層1の厚さ方向に開口し、支持基板Sの表面(導電層Saの表面)にまで至る凹んだ部位をいい、この開口部位の内壁(側面及び底面等)を含む。第1開口部H1は、図1(b)に示すように、支持基板Sの表面にまで至るように形成されていること、すなわち、第1絶縁材料層1からなる側面と、支持基板Sの表面からなる底面とによって構成されていることが好ましい。第1開口部H1の開口形状は、円形又は楕円形であることが好ましく、この場合の開口サイズは直径5~50μm(より微細な場合には直径5~10μm)の円の面積に相当する程度であってもよい。
工程(III)は、第1絶縁材料層1の第1開口部H1を含む表面Fを改質する工程である(図1(c))。工程(IV)に先立ち、第1絶縁材料層1の表面を改質によってナノレベルに粗化することで、第1絶縁材料層1とシード層Tの優れた密着性と、その後に形成される微細配線の優れた形成性とを両立することができる。
工程(IV)は、改質された第1絶縁材料層1の第1開口部H1を含む表面Fに、無電解銅めっきによりシード層Tを形成する工程である(図1(d))。本実施形態においては、まず、無電解銅めっきの触媒となるパラジウムを第1絶縁材料層1の第1開口部H1を含む表面に吸着させるため、第1絶縁材料層1の第1開口部H1を含む表面を前処理液で洗浄する。前処理液は水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを含む市販のアルカリ性前処理液でよい。水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの濃度は1%~30%の間で実施される。前処理液への浸漬時間は1分~60分の間で実施される。前処理液への浸漬温度は25℃~80℃の間で実施される。前処理した後、余分な前処理液を除去するため、市水、純水、超純水又は有機溶剤で洗浄してもよい。
工程(V)は、第1開口部H1に連通する開口部R1と、シード層Tに至る凹部R2とを有する配線形成用レジストRをシード層T上に形成する工程である(図2(a))。図2(a)に示すように、第2開口部H2は第1開口部H1が形成されている位置に形成される。これにより、内壁がシード層Tで覆われている第1開口部H1と、これに連通する第2開口部H2とによって構成される貫通孔Hが支持基板S上に形成される。
工程(VI)は、電解めっきにより、第1開口部H1及び開口部R1、並びに、凹部R2に導電材料を充填する工程である(図2(b))。具体的には、シード層Tを給電層として、例えば、電解銅めっきを実施する。これにより、貫通孔(第1開口部H1及び開口部R1)及び凹部R2内に導電材料(銅含有材料)が充填され、導通部C1及び配線C2がそれぞれ形成される。配線C2の厚さは1~10μmが好ましく、3~10μmがより好ましく、5~10μmが更に好ましい。
工程(VII)は、シード層T上から、配線形成用レジストRをはく離する工程である(図2(c))。配線形成用レジストRのはく離は、市販のはく離液を使用して行えばよい。
工程(VIII)は、レジストRのはく離によって露出した領域のシード層Tを除去する工程である(図2(d))。シード層Tの除去とともに、シード層Tの下に残存しているパラジムを除去してもよい。これらの除去は、市販の除去液(エッチング液)を使用して行えばよく、具体例として、酸性のエッチング液(株式会社JCU製、BB-20、PJ-10、SAC-700W3C)が挙げられる。
絶縁材料層の形成に使用する感光性樹脂組成物を以下の成分を使用して調製した。
・カルボキシル基とエチレン性不飽和基とを含有する光反応性樹脂:酸変性したクレゾールノボラック型エポキシアクリレート(CCR-1219H、日本化薬株式会社製、商品名) 50質量部
・光重合開始剤成分:2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド(ダロキュアTPO、BASFジャパン株式会社製、商品名)及びエタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(o-アセチルオキシム)(イルガキュアOXE-02、BASFジャパン株式会社製、商品名) 5質量部
・熱硬化剤成分:ビフェノール型エポキシ樹脂(YX-4000、三菱ケミカル株式会社製、商品名) 10質量部
・無機フィラ成分:(平均粒径:50nm、ビニルシランでシランカップリング処理したもの)
支持基板として、ガラスクロス入り配線基板(サイズ:200mm角、厚さ1.5mm)を準備した。この配線基板の表面には銅層が形成されており、その厚さは20μmであった。
上記配線基板の銅層の表面に、上記感光性樹脂フィルム(絶縁材料層)をラミネートした。詳細には、まず、配線基板の銅層の表面に感光性樹脂フィルムを載置した。次いで、プレス式真空ラミネータ(MVLP-500、株式会社名機製作所)を用いてプレスした。プレス条件は、プレス熱板温度80℃、真空引き時間20秒、ラミネートプレス時間60秒、気圧4kPa以下、圧着圧力0.4MPaとした。
プレス後の絶縁材料層に露光処理及び現像処理を施すことによって、配線基板の銅層にまで至る開口部を設けた。露光は絶縁材料層の上にパターンを形成したフォトツールを密着させ、i線ステッパー露光機(製品名:S6CK型露光機、レンズ:ASC3(Ck)、株式会社サーマプレシジョン製)を使用して、30mJ/cm2のエネルギー量で露光した。次いで、30℃の1質量%炭酸ナトリウム水溶液で、45秒間スプレー現像を行い、開口部を設けた。次いで、現像後の絶縁材料層表面にマスク露光機(EXM-1201型露光機、株式会社オーク製作所製)を使用して、2000mJ/cm2のエネルギー量でポストUV露光した。次いで、クリーンオーブンで170℃、1時間の熱硬化を行った。
紫外線照射装置(SSP-16、セン特殊光源株式会社製)を用いて、絶縁材料層に紫外線を照射した。これにより、絶縁材料層の表面を改質した。紫外線ランプから絶縁材料層の表面までの距離は40mm、紫外線照時間は30秒とした。
無電解銅めっきにより、絶縁材料層の表面にシード層を形成した。すなわち、まず、アルカリクリーニングとして、アルカリクリーナー(株式会社JCU製、商品名:EC-B)の110mL/L水溶液に50℃で5分間浸漬し、その後純水に1分間浸漬した。次に、コンディショナとして、コンディショニング液(株式会社JCU製、商品名:PB-200)とEC-Bの混合液(PB-200濃度:70mL/L、EC-B濃度:2mL/L)に50℃で5分間浸漬し、その後純水に1分間浸漬した。次に、ソフトエッチングとして、ソフトエッチング液(株式会社JCU製、商品名:PB-228)と98%硫酸の混合液(PB-228濃度:100g/L、硫酸濃度:50mL/L)30℃で2分間浸漬し、その後純水に1分間浸漬した。次に、デスマットとして、10%硫酸に室温で1分間浸漬した。次に、キャタライザとして、キャタライズ用試薬1(株式会社JCU製、商品名:PC-BA)とキャタライズ用試薬2(株式会社JCU製、商品名:PB-333)とEC-Bの混合液(PC-BA濃度:5g/L、PB-333濃度:40mL/L、EC-B濃度:9mL/L)60℃で5分間浸漬し、その後純水に1分間浸漬した。次に、アクセラレータとして、アクセラレータ用試薬(株式会社JCU製、商品名:PC-66H)とPC-BAの混合液(PC-66H濃度:10mL/L、PC-BA濃度:5g/L)に30℃で5分間浸漬し、その後純水に1分間浸漬した。次に、無電解銅めっきとして、無電解銅めっき液(株式会社JCU製、商品名:AISL-570B、AISL-570C、AISL-570MU)とPC-BAの混合液(AISL-570B濃度:70mL/L、AISL-570C濃度:24mL/L、AISL-570MU濃度:50mL/L、PC-BA濃度:13g/L)に60℃で7分間浸漬し、その後純水に1分間浸漬した。その後、85℃のホットプレートで5分間乾燥させた。次に、180℃のオーブンで1時間、熱アニーリングした。
真空ラミネータ(ニチゴー・モートン株式会社製、V-160)を用いて、無電解銅が成膜された200mm□の基板の上に、配線形成用レジスト(日立化成株式会社製、RY-5107UT)を真空ラミネートした。ラミネート温度は110℃、ラミネート時間は60秒、ラミネート圧力は0.5MPaとした。
・L/S=10μm/10μm(配線の数:10本)
・L/S=7μm/7μm(配線の数:10本)
・L/S=5μm/5μm(配線の数:10本)
・L/S=3μm/3μm(配線の数:10本)
・L/S=2μm/2μm(配線の数:10本)
クリーナーとして(奥野製薬工業株式会社製、商品名:ICPクリーンS-135)の100mL/L水溶液に50℃で1分間浸漬し、純水に50℃で1分間浸漬、純水に25℃で1分間浸漬し、10%硫酸水溶液に25℃で1分間浸漬した。次に、硫酸銅5水和物の120g/L、96%硫酸220g/Lの水溶液7.3Lに、塩酸を0.25mL、奥野製薬工業株式会社製の商品名:トップルチナGT-3を10mL、奥野製薬工業株式会社製の商品名:トップルチナGT-2を1mL加えた水溶液に、25℃で電流密度を1.5A/dm2で10分間の条件で電解めっきを施した。その後、純水に25℃で5分間浸漬し、80℃のホットプレートで5分間乾燥させた。
スプレー現像機(ミカサ株式会社製、AD-3000)を用いて、配線形成用レジストをはく離した。はく離液は2.38%TMAH水溶液、はく離温度は40℃、スプレー圧力は0.2MPaとした。
シード層である無電解銅及びパラジウム触媒を除去した。無電解Cuのエッチングとして、エッチング液(株式会社JCU製、SAC-700W3C)と98%硫酸と35%過酸化水素水と硫酸銅・5水和物の水溶液(SAC-700W3C濃度:5容量%、硫酸濃度:4容量%、過酸化水素濃度:5容量%、硫酸銅・5水和物濃度:30g/L)に35℃で1分間浸漬した。次に、パラジウム触媒の除去としてFL水溶液(株式会社JCU製、FL-A500mL/L、FL-B 40mL/L)に50℃で1分間浸漬した。その後、純水に25℃で5分間浸漬し、80℃のホットプレートで5分間乾燥させた。これらの工程を経て実施例に係る配線基板を得た。
工程(III)において、紫外線照射の代わりにデスミア処理に使用する薬液を用いて絶縁材料層の表面を改質(粗面化)したことの他は実施例と同様にして配線基板を得た。すなわち、まず、膨潤処理のため、スウェラ(Atotech社製、クリーナーセキュリガント902)40mL/Lに70℃で5分間浸漬した。その後純水に1分間浸漬した。次いで、粗化処理のため、デスミア液(Atotech社製、コンパクトCP)40mL/Lに70℃で10分間浸漬した。その後純水に1分間浸漬した。その後、純水に25℃で5分間浸漬し、80℃のホットプレートで5分間乾燥させた。
実施例(紫外線照射による改質)及び比較例(デスミア処理に使用する薬液による改質)に係る絶縁樹脂層の表面の平均粗さRaを表面粗さ計(株式会社小坂研究所製)を用いて測定した。実施例に係る絶縁樹脂層の表面の平均粗さRaは43nmであり、比較例に係る絶縁樹脂層の表面の平均粗さRaは400nmであった。
L/Sが10μm/10μm、7μm/7μm、5μm/5μm、3μm/3μm及び2μm/2μmの配線形成性について、10個の配線のうち、配線倒れ又は配線はく離が発生しているものが0個の場合を「A」とし、1~2個の場合を「B」とし、3個以上の場合を「C」とした。表1に結果を示す。
Claims (8)
- 支持基板上に第1絶縁材料層を形成する工程(I)と、
前記第1絶縁材料層に第1開口部を形成する工程(II)と、
前記第1絶縁材料層の前記第1開口部を含む表面を改質する工程(III)と、
改質された前記第1絶縁材料層の前記表面に、無電解銅めっきによりシード層を形成する工程(IV)と、
前記第1開口部に連通する開口部と、前記シード層に至る凹部とを有する配線形成用レジストを前記シード層上に形成する工程(V)と、
電解めっきにより、前記第1開口部及び前記開口部、並びに、前記凹部に導電材料を充填する工程(VI)と、
前記配線形成用レジストをはく離する工程(VII)と、
前記配線形成用レジストのはく離によって露出した領域の前記シード層を除去する工程(VIII)と、
を含み、
前記工程(III)において、前記第1絶縁材料層に向けて紫外線を照射することによって前記第1絶縁材料層の前記表面を改質し、
前記工程(IV)は、無電解めっきを実施する前に、無電解めっきの触媒となるパラジウムを前記第1絶縁材料層の前記表面に付着させるステップを含み、
前記工程(VIII)は、除去した前記シード層の下に残存している前記パラジウムを除去するステップを含む、配線基板の製造方法。 - 前記工程(VIII)後、
前記導電材料を覆うように、第2絶縁材料層を前記第1絶縁材料層上に形成する工程(IX)と、
前記第1開口部に連通する第2開口部を前記第2絶縁材料層に形成する工程(X)と、
を更に含む、請求項1に記載の配線基板の製造方法。 - 前記工程(X)後、前記第2絶縁材料層に対して前記工程(III)から前記工程(X)までの一連の工程を1回以上繰り返すことによって、多層化された配線層を形成する、請求項2に記載の配線基板の製造方法。
- 前記第1絶縁材料層及び前記第2絶縁材料層はいずれも感光性樹脂材料からなり、
前記工程(II)における前記第1開口部及び前記工程(X)における前記第2開口部はいずれも露光及び現像によって形成される、請求項2又は3に記載の配線基板の製造方法。 - 前記工程(II)で形成される前記第1開口部は、5~50μmの開口径を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
- 前記導電材料からなる複数本の配線を並行するように形成し、当該配線のライン幅が2~10μmであり且つスペース幅が2~10μmである、請求項1~5のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
- 前記シード層の厚さが20~200nmである、請求項1~6のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
- 前記工程(III)の改質後において、前記第1絶縁材料層表面の純水との接触角が40度以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
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