JPH04283993A

JPH04283993A - 薄膜多層基板の製造方法

Info

Publication number: JPH04283993A
Application number: JP4704191A
Authority: JP
Inventors: Yukio Fujita; 幸雄藤田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1992-10-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜多層基板の製造方法
に係り、特に高密度、高多層化が要求された薄膜多層基
板の製造方法に関する。

【０００２】近年、コンピュータシステムの高速化の要
求に伴い、システムに使用されるプリント基板において
も高密度、高多層化が要求され、これに対して薄膜多層
基板が開発された。しかしながらこの薄膜多層基板は、
高密度、高多層化であることにより普通のプリント基板
に比べて導体間の短絡が起きやすく、そこで、薄膜多層
基板の製造工程において、この種の欠陥の発生を防止し
うる製造方法が種々研究されている。

【０００３】

【従来の技術】図５、図６は従来の薄膜多層基板の製造
方法の一例を各工程ごとに示した図であり、図５（Ａ）
から図６（Ｂ）に至って一連の製造工程を表している。

【０００４】図５（Ａ）は、内層導体配線（図示せず）
を有したグリーンシート１ａを多数層積層して形成され
たガラスセラミック基板１の一部を示している。このガ
ラスセラミック基板１には、内層導体配線を層間におい
て接続するためのスルービア２，３が多数形成されてい
る。このスルービア２，３は、上記グリーンシート１ａ
に孔２ａ，３ａを穿設し、この孔２ａ，３ａ内に銅ペー
ストを充填した後、複数のグリーンシート１ａを積層し
、これを焼成することによって形成される。

【０００５】スルービア２は正常なスルービアを表して
おり、先端部が平坦な面に形成されている。ガラスセラ
ミック基板１が形成された後の工程は、通常、図５（Ｂ
）に示すように、スルービア２の上端部に下層導体配線
４が形成され、更に、図５（Ｃ）に示すように、その上
面に絶縁層５が形成される。その後、図６（Ｂ）に示す
ように上層導体配線６、及び上、下層の導体配線４，６
を電気的に接続するビア７が一体的に形成される。

【０００６】スルービア３は、その上端部にポア８と呼
ばれる空間部が発生している。このポア８は焼成時に起
こる銅ペーストの収縮によりスルービア内に空間部が形
成され、この空間部が、その後行われるガラスセラミッ
ク基板１の表面研磨によって表面に露出したものである
。多数形成されるスルービアには一定の割合でこのよう
なポアを有したスルービアが認められる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図５（Ｂ）に示すよう
に、上記ポア８を有したスルービア３上に下層導体配線
９を形成すると、導体は形成面に沿って形成されるため
、下層導体配線９の表面に凹部１０が同様に形成される
。従って、この上部に絶縁層５が形成されると、図５（
Ｃ）に示すように、凹部１０と絶縁層５とによって囲ま
れた空間部１１が形成される。そして、この空間部１１
内の気体が絶縁層５の熱硬化時において膨張し、図６（
Ａ）に示すように絶縁層５を弾き破り、絶縁層５に孔５
ａを形成してしまう。そして、この状態で上層導体配線
６を形成すると、図６（Ｂ）に示すように、導体の一部
が孔５ａ、及び凹部１０内にも形成され、本来絶縁され
るべき下層導体配線９と上層導体配線６とが電気的に接
続され短絡状態となってしまう。従来においてはこのよ
うな短絡による欠陥が発生しており、薄膜多層基板の高
密度、高多層化が妨げられていた。

【０００８】尚、短絡の防止策は、上層導体配線６の品
質を損ねないものであることが必要である。

【０００９】そこで本発明は上記課題に鑑みなされたも
ので、層間における導体配線の短絡を防止して、高密度
、高多層化することができる薄膜多層基板の製造方法を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、下層導体配線を形成した基板の表面上に、
流動性のある絶縁層形成媒体を塗布して絶縁層を形成し
、その後、該絶縁層を熱硬化させ、前記絶縁層の表面上
に上層導体配線を形成する薄膜多層基板の製造方法にお
いて、前記絶縁層を熱硬化させる前に、前記絶縁層の表
面側の周囲を減圧し、前記下層導体配線と前記絶縁層と
の間に発生した空間部に介在する気泡を脱泡する脱泡工
程と、該脱泡工程において前記絶縁層形成媒体が前記空
間部を充填することによって凹部が形成された前記絶縁
層の表面を、前記基板を高速回路せしめることにより平
坦化する平坦化工程と、を有する構成である。

【００１１】また、絶縁層の膜厚寸法の精度という観点
より、前記絶縁層形成媒体を所定量より多く塗布して前
記絶縁層を所定膜厚寸法よりも厚く形成し、前記平坦化
工程は、所定量よりも多い分の前記絶縁層形成媒体を前
記凹部に充填して前記絶縁層の表面を平坦化すると共に
、前記絶縁層を所定の厚さとするように行う構成である
。

【００１２】或いは、前記絶縁層を所定膜厚寸法に形成
し、前記平坦化工程は、前記絶縁層形成媒体を前記絶縁
層の表面上に新たに補充し、補充された前記絶縁層形成
媒体を前記凹部に充填して前記絶縁層の表面を平坦化す
るように行う構成である。

【００１３】

【作用】絶縁層、即ち塗布された絶縁層形成媒体を熱硬
化させる前に脱泡工程を行うことにより、気泡は流動性
のある絶縁層形成媒体によって形成された絶縁層を通っ
て排除される。そして、周囲の絶縁層形成媒体が気泡と
入れ替わって空間部に充填されるため、絶縁層を挟んで
下層導体配線の反対側に形成される上層導体配線と下層
導体配線は非接触状態となり、短絡は防止される。脱泡
工程において空間部に絶縁層形成媒体が充填されるため
、絶縁層の表面には充填量に対応した大きさの凹部が形
成される。そして、このままの状態でこの凹部を有した
絶縁層の表面上に上層導体配線を形成すると、上層導体
配線が凹凸形状となり上層導体配線の品質上好ましくな
い。そこで、脱泡工程の後に平坦化工程を行うことによ
り、絶縁層の表面が平坦化し、形成される上層導体配線
の精度は良好に維持される。

【００１４】また、空間部に充填される絶縁層形成媒体
は、塗布時に余分に塗布するか、平坦化工程時に新たに
補充することによって補われるため、絶縁層の膜厚寸法
の精度は維持される。

【００１５】

【実施例】図１は本発明になる薄膜多層基板の製造方法
の第１実施例のフローチャート、図２、図３は図１にお
ける各工程時の状態を示す図である。

【００１６】先ず図１に示すガラスセラミック基板形成
工程２１を行う。ここでは、図２（Ａ）に示すガラスセ
ラミック基板３０を形成する。このガラスセラミック基
板３０は、図５において説明したガラスセラミック基板
１と同一のものであり、層間の電気的な接続を行うスル
ービア３１，３２が同様に形成されている。ガラスセラ
ミック基板３０の製造方法は、大略、ガラスとアルミナ
を焼成して形成したグリーンシート３０ａに、スルービ
ア３１，３２用の孔３１ａ，３２ａを穿設し、この孔３
１ａ，３２ａ内に銅ペーストを充填する。更にグリーン
シート３０ａ上に所定の内層導体配線（図示せず）を形
成する。そして、上記の如く形成されたグリーンシート
３０ａを複数積層し、これを焼成することによって多層
化を行う。また、この焼成によって孔３１ａ，３２ａ内
の銅ペーストが溶け、層間に連続したスルービア３１，
３２が形成される。最後に焼成された基板を所定形状に
切断し、表面研磨して、ガラスセラミック基板３０が完
成する。

【００１７】ここで、図２（Ａ）中、スルービア３１は
正常なスルービアを表し、先端部は上記の如く研磨され
て平坦な面が形成されている。スルービア３２は先端部
にポア３３が発生した例のスルービアを表している。尚、ポア３３が発生する原因については上述したため、
ここではその説明を省略する。

【００１８】次に下層導体配線形成工程２２を行う。こ
こでは、通常のフォトリソグラフィー技術により、ガラ
スセラミック基板３０の表面３０ｂ上にスルービア３１
，３２の先端部と接触させて下層導体配線３４，３５を
形成する。この下層導体配線３４，３５は、最初に、ス
パッタリングにより下層導体配線３４，３５の元となる
金属膜を表面３０ｂ上に形成し、その後パターン化する
ことによって形成される。このため、スルービア３２の
先端部に形成される下層導体配線３５は、ポア３３に沿
って形成され、ポア３３の形状に対応した凹部３６が表
面に形成される。尚、上記スパッタリングにおいては、
チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ
）が順にスパッタされて金属膜が形成されており、この
ため、下層導体配線３４，３５は表面３０ｂ側からＴｉ
、Ａｌ、Ｃｒの３層構造とされている。

【００１９】ここまでのガラスセラミック基板形成工程
２１、及び下層導体配線形成工程２２は上述した従来に
おいても行われる工程であり、図２（Ａ）、（Ｂ）は、
夫々上述した図５（Ａ）、（Ｂ）に対応している。

【００２０】次にポリイミド樹脂塗布工程２３を行う。ここでは、図２（Ｃ）に示すように、ガラスセラミック
基板３０の表面３０ｂ上に、下層導体配線３４，３５を
覆うようにポリイミド樹脂４０を塗布して絶縁層３７を
形成する。このポリイミド樹脂４０は塗布時においては
流動性があり、塗布した後、熱を加えることにより硬化
して使用状態となる絶縁材料である。従って、上記凹部
３６の上部に塗布されたポリイミド樹脂４０はその一部
が凹部３６側に撓んでしまい、その結果、絶縁層３７の
表面３７ａに凹部３８Ａが形成される。また、凹部３６
と絶縁層３７の間に、これらによって囲まれた空間部３
９が形成される。

【００２１】ここで、同図中、一点鎖線で示される膜厚
寸法Ｔ１　′は、ポリイミド樹脂４０が熱硬化した状態
において、絶縁層として必要とされる膜厚寸法Ｔ１　（
＝２０μｍ）が得られる膜厚寸法を表している。通常、
ポリイミド樹脂４０は熱硬化により多少の収縮があるた
めＴ１　＜Ｔ１　′の関係を有する。そして、従来では
最初からこの膜厚Ｔ１　′でポリイミド樹脂４０が塗布
されていた。しかしながら本第１実施例では、表面３７
ａが示すように、膜厚寸法Ｔ１　′よりも厚い膜厚寸法
Ｔ２　′でポリイミド樹脂４０の塗布を行い絶縁層３７
を形成する。

【００２２】具体的には、４５００ＰＳのポリイミド樹
脂を１０００ｒｐｍ　−１０秒間スピンコーティングす
る。これによる膜厚寸法Ｔ２　′は、熱硬化した時の膜
厚寸法Ｔ２　が３５〜４０μｍ程度となる膜厚である。塗布されたポリイミド樹脂４０は流動性を有しているた
め膜厚寸法Ｔ１　′，Ｔ２　′の計測は不可能であるが
、上記膜厚寸法Ｔ１　，Ｔ２　の関係から、本第１実施
例では大略従来の２倍程度の膜厚寸法で塗布する必要が
ある。

【００２３】次に脱泡工程２４を行う。ここでは、上記
空間部３９内の気体を、絶縁層３７の外部に排除する。ポリイミド樹脂４０は流動性を有しているため、図２（
Ｃ）に示される基板を６０ｃｍＨｇの減圧下に１５分程
度置くことにより、気体は絶縁層３７内を上動し、絶縁
層３７の外部に排除される。脱泡後の状態を図３（Ａ）
に示す。このように気体が脱泡された後は、流動性のあ
るポリイミド樹脂４０が空間部３９内に流れ込み凹部３
６を充填する。このため、後の工程で絶縁層３７の上部
に形成される上層導体配線４２と、この下層導体配線３
５とが接触することが無くなり、上下層の導体配線間に
おける短絡の発生が防止される。

【００２４】また、上記の如くポリイミド樹脂４０が空
間部３９を埋めたことにより絶縁層３７は陥没するよう
に変形し、このため前工程２３において絶縁層３７の表
面３７ａに形成された凹部３８Ａは、その大きさを更に
増して同図に示す凹部３８Ｂとなる。この凹部３８Ｂは
、絶縁層３７の上面に形成される上層導体配線４２を凹
凸形状として品質を低下させ、これによる種々の問題を
発生させるため好ましくない。

【００２５】そこで、この凹部３８Ｂを平坦化するため
に次の平坦化工程２５を行う。ここでは、図３（Ａ）に
示される基板を、１０００ｒｐｍ　−３０秒間、コーテ
ィング材無しでスピンのみを行い、凹部３８Ｂが形成さ
れた表面３７ａの平坦化を行う。この工程が終了して平
坦化された状態を図３（Ｂ）に示す。同図中、一点鎖線
は図３（Ａ）における平坦化前の表面３７ａを示す。こ
のように本第１実施例においては、上記ポリイミド樹脂
塗布工程２３において余分に塗布したポリイミド樹脂（
Ｔ２　′−Ｔ１　′で表される膜厚分の樹脂）が、スピ
ンによって移動し凹部３８Ｂを充填することにより絶縁
層３７が平坦化する。

【００２６】また、ポリイミド樹脂４０の空間部３９内
への移動に伴い、このように平坦化された状態では絶縁
層３７の膜厚寸法が減少し、大略上記膜厚寸法Ｔ１　′
に近づいた状態となる。そして、この状態から更に適当
にスピンを行うことにより、余分なポリイミド樹脂を４
０を外部へ排除し、絶縁層３７の膜厚を上記膜厚寸法Ｔ
１　′に最終調整する。

【００２７】次に、熱硬化・上層導体配線形成工程２６
を行う。ここでは、先ずベーク炉等で絶縁層３７を加熱
して熱硬化させる。ここで上記の如く膜厚寸法Ｔ１　′
に調整された絶縁層３７は熱硬化して僅かに収縮し、硬
化が完了した状態で所定膜厚寸法Ｔ１　（＝２０μｍ）
が得られる。そして次に、絶縁層３７にビアホール４１
ａを形成し、その後、下層導体配線３４，３５と同様に
３層構造とされた上層導体配線４２をビア４１と共に、
通常のフォトリソグラフィー技術により表面３７ａ上、
及び上記ビアホール４１ａ内に形成する。上層導体配線
４２は平坦な表面３７ａ上に形成されるため平板形状と
なり、その形成精度は良好となる。

【００２８】以上のように本実施例の薄膜多層基板の製
造方法によれば、スルービア３２にポア３３が発生し、
この上部に形成される下層導体配線３５に凹部３６が形
成された場合、絶縁層３７を熱硬化する前に脱泡処理を
行うことにより、絶縁層３７を形成するポリイミド樹脂
４０が凹部３６を充填するため、下層導体配線３４，３
５と、上層導体配線４０との間の短絡が防止される。ま
た、凹部３６の充填によって凹部３８Ｂが形成された絶
縁層３７の表面３７ａは、平坦化工程により平坦化され
、その結果、上層導体配線４２は精度良く表面３７ａ上
に形成される。従って本実施例の製造方法によれば、層
間における導体配線の短絡が防止されると共に、上層導
体配線の形成精度の向上が図られる。

【００２９】尚、本発明は上記第１実施例に限定される
ものではなく、次に説明する第２実施例であってもよい
。

【００３０】図４は本発明になる薄膜多層基板の製造方
法の第２実施例を説明する図である。この第２実施例は
、上述した第１実施例のうち、ガラスセラミック基板形
成工程２１、下層導体配線形成工程２２、及び熱硬化・
上層導体配線形成工程２６については第１実施例と全く
同一の工程が行われ、ポリイミド樹脂形成工程２３、脱
泡工程２４、及び平坦化工程２５の内容に特徴を有する
。従って、図１に示すフローチャートは第２実施例につ
いてもそのまま適用でき、また、図２、図３に示す構成
部分のうち、図４において対応する部分には同一符号を
付してその説明を省略する。

【００３１】ガラスセラミック基板形成工程２１、及び
下層導体配線形成工程２２によって図２（Ｂ）に示す状
態の基板が形成されている。

【００３２】次にポリイミド樹脂塗布工程２３Ａを行う
。第１実施例の同工程２３においては、上述したように
膜厚寸法Ｔ１　′よりも大きい膜厚寸法Ｔ２　′でポリ
イミド樹脂の塗布を行ったが、ここでは図４（Ａ）に示
すように、最初から所定の膜厚寸法Ｔ１　が得られる膜
厚寸法Ｔ１′でポリイミド樹脂４０の塗布を行う。これ
により、形成された絶縁層５１と下層導体配線３５との
間には空間部５２が同様に形成される。

【００３３】次に、脱泡工程２４Ａを行う。ここでは、
図４（Ａ）に示す状態の基板を第１実施例と同様に６０
ｃｍＨｇの減圧下に１５分程度置き、空間部５２内の気
体の脱泡を行う。脱泡が行われた状態を図４（Ｂ）に示
す。同図に示すように、脱泡が行われて下層導体配線３
５上の凹部３６内にはポリイミド樹脂４０が充填される
。ここで、第１実施例においては絶縁層３７の膜厚寸法
が大きかったため、表面３７ａに凹部３８Ｂが形成され
ていたのに対し、本第２実施例においては、絶縁層５１
の膜厚寸法が上記の如く薄いため、下層導体配線３５が
露出した開口５３が絶縁層５１に形成されてしまう。こ
の開口５３は、このままの状態で上層導体配線を形成す
ると、従来と同様に短絡を起こす原因となる。

【００３４】そこで、次に平坦化工程２５Ａを行う。第
１実施例では、コーティング材なしにスピンを行い、余
分に塗布したポリイミド樹脂４０を凹部３８Ｂの充填に
充てていたが、本第２実施例では、このスピン工程２５
Ａにおいて、新たにポリイミド樹脂４３をコーティング
材として絶縁層５１上に補充してスピンコーティングを
行い、この補充されたコーティング材により開口５３を
充填する構成である。

【００３５】充填が完了した状態を図４（Ｃ）に示す。補充するポリイミド樹脂４３の量は、開口５３の充填状
況を確認しながら過不足なく定められ、補充された分は
開口５３の充填のみに充てられる。従って、絶縁層５１
の膜厚寸法は、この工程によっても変化せず、ポリイミ
ド樹脂塗布工程２３Ａで塗布された状態の膜厚寸法Ｔ１
　′が維持される。

【００３６】以上の工程によって形成された基板は、第
１実施例の図３（Ｂ）に示す状態と同一となり、よって
この後、熱硬化・上層導体配線形成工程２６が第１実施
例と同様に行われ、図３（Ｃ）に示すようにバイヤ４１
、及び上層導体配線４２が形成される。

【００３７】一般に、ガラスセラミック基板３０のスル
ービアに発生するポア３３の数、及び大きさは、生産さ
れる個々の基板によって変化する。従って、上記凹部３
８Ｂ、又は開口５３に充填されるポリイミド樹脂の量も
不定である。このため、第１実施例においては、実際に
充填に使用される量にかなりの余裕を持たせた量のポリ
イミド樹脂が塗布され、その余裕分は最終的に無駄とな
っていた。しかしながら本第２実施例によれば、補充さ
れるポリイミド樹脂４３は充填に使用される量に限定さ
れるため、無駄なポリイミド樹脂を使用することが防止
でき、薄膜多層基板のコスト低減に寄与することが期待
できる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
脱泡工程により下層導体配線と、絶縁層との間に発生し
た空間部に絶縁層形成媒体が充填されるため、上下層の
導体配線の短絡を防止することができる。また、絶縁層
形成媒体が空間部に充填されて凹部が形成された絶縁層
の表面は平坦化工程により平坦化され、絶縁層の表面上
に形成される上層導体配線の品質を向上させることがで
きる。以上の効果により上下層の導体配線の信頼性が向
上するため、薄膜多層基板の高密度、高多層化をより一
層進めることができる。

【００３９】また、請求項２又は３の発明によれば、空
間部に充填される絶縁層形成媒体は、塗布時に余分に塗
布するか、新たに補充することによって補われるため、
上記脱泡工程、及び平坦化工程により短絡の防止を行っ
ても絶縁層の膜厚寸法は影響を受けない。その結果、絶
縁層を精度良く形成することができ、薄膜多層基板の高
密度、高多層化に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる薄膜多層基板の製造方法の第１実
施例のフローチャートである。

【図２】図１における各工程時の状態を示す図である。

【図３】図１における各工程時の状態を示す図である。

【図４】本発明になる薄膜多層基板の製造方法の第２実
施例を説明する図である。

【図５】従来の薄膜多層基板の製造方法の一例を各工程
ごとに示した図である。

【図６】従来の薄膜多層基板の製造方法の一例を各工程
ごとに示した図である。

【符号の説明】

２１〜２６，２３Ａ〜２５Ａ　　工程３０　　ガラスセラミック基板３１，３２　　スルービア３３　　ポア３４，３５　　下層導体配線３６，３８Ａ，３８Ｂ　　凹部３７，５１　　絶縁層３９，５２　　空間部４０，４３　　ポリイミド樹脂４２　　上層導体配線５３　　開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　下層導体配線（３４，３５）を形成し
た基板（３０）の表面（３０ｂ）上に、流動性のある絶
縁層形成媒体（４０）を塗布して絶縁層（３７）を形成
し、その後、該絶縁層（３７）を熱硬化させ、該絶縁層
（３７）の表面（３７ａ）上に上層導体配線（４２）を
形成する薄膜多層基板の製造方法において、前記絶縁層
（３７）を熱硬化させる前に、前記絶縁層（３７）の表
面（３７ａ）側の周囲を減圧し、前記下層導体配線（３
４，３５）と前記絶縁層（３７）との間に発生した空間
部（３９）に介在する気泡を脱泡する脱泡工程（２４）
と、該脱泡工程（２４）において前記絶縁層形成媒体（
４０）が前記空間部（３９）を充填することによって凹
部（３８Ｂ）が形成された前記絶縁層（３７）の表面（
３７ａ）を、前記基板（３０）を高速回転せしめること
により平坦化する平坦化工程（２５）と、を有すること
を特徴とする薄膜多層基板の製造方法。
【請求項２】　　前記絶縁層形成媒体（４０）を所定量
より多く塗布して前記絶縁層（３７）を所定膜厚寸法よ
りも厚く形成し、前記平坦化工程（２５）は、所定量よ
りも多い分の前記絶縁層形成媒体（４０）を前記凹部（
３８Ｂ）に充填して前記絶縁層（３７）の表面（３７ａ
）を平坦化すると共に、前記絶縁層（３７）を所定の厚
さとするように行うことを特徴とする請求項１記載の薄
膜多層基板の製造方法。
【請求項３】　　前記絶縁層（３７）を所定膜厚寸法に
形成し、前記平坦化工程（２５）は、絶縁層形成媒体（
４３）を前記絶縁層（３７）の表面（３７ａ）上に新た
に補充し、補充された前記絶縁層形成媒体（４３）を前
記凹部（３８Ｂ）に充填して前記絶縁層（３７）の表面
（３７ａ）を平坦化するように行うことを特徴とする請
求項１記載の薄膜多層基板の製造方法。