JPH0685073A - 薄膜多層回路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】層間絶縁層に用いたポリイミド樹脂に対するダ
メージを低く抑えながら、スルーホール抵抗を低減でき
る薄膜多層回路の製造方法を提供する。 【構成】プラズマに対するポリイミド樹脂の保護層４を
設けてから逆スパッタリングや酸素プラズマ処理を行
い、ポリイミド樹脂のスルーホール６開口部に露出した
下層配線層２を清浄にしてから、上層配線層５を設け
る。 【効果】ポリイミド樹脂上に設けた保護層がポリイミド
樹脂をプラズマやイオン衝撃から保護するのでポリイミ
ド樹脂に大きなダメージを与えずにスルーホール抵抗を
低くでき、ポリイミド樹脂を層間絶縁層とした薄膜多層
回路の製造方法を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用範囲】本発明は少なくとも１層の層間絶
縁層としてポリイミド樹脂を用いた薄膜多層回路の製造
方法に係わり、特に、ポリイミド樹脂からなる層間絶縁
層の上層と下層に存在する導電層パターンをポリイミド
樹脂からなる前記層間絶縁層内に設けた開口部を介して
接続する導体層パターンの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の計算機や通信機器の分野では高速
化・高集積化の要求が高まり、超高速の集積回路チップ
を直接搭載させるための多層配線基板の開発が進められ
ている。この多層回路基板にはセラミック基板上に多層
に導体パターンを高密度で設けた薄膜多層回路が形成さ
れることが多くなっている。誘電率が低く平坦化効果が
大きいことから、ポリイミド樹脂が薄膜多層回路の層間
絶縁層として適用されることが多い。さらに、多層配線
形成工程の短縮，簡略化が期待される感光性ポリイミド
樹脂も適用されるようになっている。

【０００３】ポリイミド樹脂（あるいは感光性ポリイミ
ド樹脂）を層間絶縁層とした上記薄膜多層回路では、ポ
リイミド樹脂とその上に形成する薄膜層の密着力が低く
なったり、ポリイミド樹脂中に設けたスルーホール配線
のスルーホール抵抗が高くなるなどの問題が発生しやす
い。これらの問題を解決するため、ポリイミド樹脂上に
配線層を形成する前に逆スパッタリングや酸素プラズマ
処理を行っている。これらについては、特開昭６４−４
２１５２や特開平２−５４９９３などに記載されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記薄膜回路の
製造方法では、逆スパッタリングや酸素プラズマ処理を
施した場合のポリイミド樹脂のダメージや膜減り、ポリ
イミド樹脂中のスルーホール開口部に露出した下層配線
の酸化については配慮されていない。そのため、ポリイ
ミド樹脂と配線層の密着力低下やスルーホール抵抗増加
の原因となり、逆スパッタリングや酸素プラズマ処理の
効果が得られないことがある。特に、スルーホール抵抗
を低減するために逆スパッタリングを強い条件で行う
と、ポリイミド樹脂上に設けた配線層の膜剥離や逆スパ
ッタリングに用いた不活性ガスの吸蔵に起因した膜膨れ
の原因となる。

【０００５】本発明の目的は、層間絶縁層に用いたポリ
イミド樹脂に対するダメージを低く抑えながら、スルー
ホール抵抗を低減できる薄膜多層回路の製造方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、プラズマに
対するポリイミド樹脂の保護層を設けてから逆スパッタ
リングや酸素プラズマ処理を行い、ポリイミド樹脂のス
ルーホール開口部に露出した下層配線層の清浄化を図る
ことによって達成される。

【０００７】

【作用】ポリイミド樹脂上に設けた保護層は、ポリイミ
ド樹脂がプラズマにさらされること防止し、また、イオ
ン衝撃からポリイミド樹脂を保護する。そのため、ポリ
イミド樹脂のダメージ（たとえば炭化や不活性ガスの打
ち込み）がなくなり、これに起因したポリイミド樹脂上
に設けた薄膜層の密着力低下や膜膨れは発生しなくな
る。また、ポリイミド樹脂のスルーホール開口部に露出
した下層配線層ではプラズマ処理やイオン衝撃により、
清浄な面が露出する。この露出した清浄な面上に上層配
線に用いる薄膜層を形成することにより、スルーホール
抵抗の低いスルーホール配線を得ることができる。

【０００８】

【実施例】

実施例１ 本発明の第１の実施例を図１〜図３により説明する。１
は薄膜多層回路の一部に設けられた層間絶縁層（第１絶
縁層と呼ぶことにする）を、２は第１絶縁層上に設けら
れた配線層（第１配線層と呼ぶことにする）を、３はポ
リイミド樹脂からなる層間絶縁層（有機膜絶縁層と呼ぶ
ことにする）を、４は有機膜絶縁層３をプラズマから保
護するための対プラズマ保護層を、５は有機膜絶縁層３
上に設けられた配線層（第２配線層と呼ぶことにする）
を、６は有機膜絶縁層３の中に設けられたスルーホール
を、１０の矢印はプラズマを示す。以下、本発明の特徴
が現れる、第１配線層２と第２配線層５を有機膜絶縁層
３中に設けたスルーホール６を介して接続するスルーホ
ール配線の製造方法を図１に従って説明する。

【０００９】（Ａ） 第１絶縁層１をすでに形成した薄
膜多層回路基板上に、通常のスパッタリング法等の手法
を用いてアルミニウム（Ａｌ）の導電性薄膜を成膜す
る。次いで，周知のフォトエッチング法を用いて所定の
パターン形状に加工し、第１配線層２を形成する。この
第１配線層２は、第１絶縁層１中に設けたスルーホール
を介して第１絶縁層１より下層に存在する配線層と接続
される。

【００１０】（Ｂ） 液状のポリイミド樹脂を薄膜多層
回路基板に回転塗布し、所定のベーキングを行って全面
にポリイミド樹脂を被着する。次いで、周知のフォトリ
ソグラフィーとエッチングにより所定のスルーホール６
を設け、有機膜絶縁層３を形成する。この場合、ポリイ
ミド樹脂の代わりに感光性ポリイミド樹脂を用い、フォ
トリソグラフィー工程のみでスルーホールパターン６を
設けて有機膜絶縁層３を形成しても良い。

【００１１】（Ｃ） スパッタリング法等によりクロム
（Ｃｒ）等の薄膜を薄膜多層回路基板上に成膜する。周
知のフォトエッチング法によりＣｒ膜を所定のパターン
形状に加工し、対プラズマ保護層４を形成する。保護層
４に用いたＣｒ膜の成膜する前にポリイミド樹脂の表面
に対して酸素プラズマ処理を施しても差支えない。次い
で、第２配線層５に用いるＡ〓等の導電性薄膜を成膜す
るための成膜装置にセットし、アルゴン（Ａｒ）等の不
活性ガスプラズマ１０を用いて逆スパッタリングを行
う。必要に応じて、酸素ガスプラズマを用いても良い。

【００１２】（Ｄ） スパッタリング法等によりＡｌ等
の導電性薄膜を薄膜多層回路基板上に成膜する。次い
で、周知のフォトエッチング法を用いてＡｌ膜を所定の
パターン形状に加工し、第２配線層５を形成する。これ
により、有機膜絶縁層３に設けたスルーホール６を介し
て第１配線層と第２配線層が接続される。保護層４に用
いたＣｒ膜のエッチングを行い、表面に露出しているＣ
ｒ膜を除去する。

【００１３】以上が図１に示した本発明を適用した薄膜
多層回路の製造方法の概略である。本発明の特徴は
（Ｃ）において対プラズマ保護層４を設けて逆スパッタ
リングを行った点にある。本実施例では対プラズマ保護
層４としてＣｒ膜を用いているが、Ｃｒ膜に限定される
ものではなく電気的導電材料や絶縁材料を目的に合わせ
て選択すれば良い。また本実施例では、対プラズマ保護
層４に用いたＣｒ膜を第２配線層５の下で残存させてい
る。しかし、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁材
料を保護層４に用いた場合には、第２配線層５の形成後
に保護層４を除去する必要はなく、図２の（２ａ）のよ
うに有機膜絶縁層３上に残しても良い。また図２の（２
ｂ）に示したように、逆スパッタエッチング等のプラズ
マ処理を施した後に保護層４を除去し、その上に第２配
線層５を形成しても差支えない。ただしこの場合、第１
配線層２と第２配線層５の間のスルーホール抵抗が大き
くならないことが条件となる。

【００１４】本発明の効果を見るため、第２配線層５の
パターン寸法精度と有機膜絶縁層３との密着力を対プラ
ズマ保護層４を設けずに逆スパッタエッチングを行う従
来の製造方法で作製した場合と比較した。その結果を図
３に示す。（Ａ）は第２配線層５のパターン寸法精度に
関する結果であり、（Ｂ）は第２配線層５と有機膜絶縁
層３の密着力に関する結果である。明らかに、本発明を
適用することにより、第２配線層５のパターン寸法のフ
ォトレジストパターン寸法からの変化量が少なくなり、
第２配線層５と有機膜絶縁層３の密着力が改善されたこ
とがわかる。そして、本発明を適用した場合と従来の製
造方法で作製した場合のスルーホール抵抗はほぼ同等で
あった。本発明のこれらの効果は、対プラズマ保護層４
を設けて逆スパッタエッチングを行い、第２配線層５を
設けたことによって得られている。

【００１５】実施例２ 本発明の第２の実施例を図４により説明する。以下、本
発明の特徴が現れる、第１配線層２と第２配線層５を有
機膜絶縁層３中に設けたスルーホール６を介して接続す
るスルーホール配線の製造方法を図に従って説明する。

【００１６】（Ａ） 第１絶縁層１をすでに形成した薄
膜多層回路基板上に、通常のスパッタリング法等の手法
を用いてアルミニウム（Ａｌ）等の導電性薄膜を成膜す
る。次いで、周知のフォトエッチング法を用いて所定の
パターン形状に加工し、第１配線層２を形成する。この
第１配線層２は、第１絶縁層１中に設けたスルーホール
を介して第１絶縁層１より下層に存在する配線層と接続
される。

【００１７】（Ｂ） 液状のポリイミド樹脂を薄膜多層
回路基板に回転塗布し、所定のベーキングを行って全面
にポリイミド樹脂を被着する。次いで、周知のフォトリ
ソグラフィーとエッチングにより所定のスルーホール６
を設け、有機膜絶縁層３を形成する。この場合、ポリイ
ミド樹脂の代わりに感光性ポリイミド樹脂を用い、フォ
トリソグラフィー工程のみでスルーホールパターン６を
設けて有機膜絶縁層３を形成しても良い。

【００１８】（Ｃ） スパッタリング法等によりクロム
（Ｃｒ）等の薄膜を薄膜多層回路基板上に成膜する。周
知のフォトエッチング法によりＣｒ膜を所定のパターン
形状に加工し、対プラズマ保護層４を形成する。保護層
４に用いたＣｒ膜の成膜する前にポリイミド樹脂の表面
に対して酸素プラズマ処理を施しても差支えない。次い
で、第２配線層５に用いる導電性薄膜を成膜するための
成膜装置にセットし、Ａｒ等の不活性ガスプラズマ１０
を用いて逆スパッタリングを行う。必要に応じて、酸素
ガスプラズマを用いても良い。

【００１９】（Ｄ） Ｃｒ膜５ａと銅（Ｃｕ）膜５ｂ，
Ｃｒ膜５ｃをスパッタリング法等により薄膜多層回路基
板上に順次成膜する。次いで、周知のフォトエッチング
法を用いて、Ｃｒ膜５ｃとＣｕ膜５ｂ，Ｃｒ膜５ａ，Ｃ
ｒ膜からなる保護層４を所定のパターン形状に順次加工
し、第２配線層５を形成する。これにより、有機膜絶縁
層３に設けたスルーホール６を介して第１配線層と第２
配線層が接続される。

【００２０】以上が図４に示した本発明を適用した薄膜
多層回路の製造方法の概略である。本発明の特徴は
（Ｃ）において対プラズマ保護層４を設けて逆スパッタ
リングを行った点にある。本実施例では、第２配線層５
の最下層を構成する薄膜層５ａと対プラズマ保護層４が
同一の材料Ｃｒ膜であるため、第２配線層５の加工工程
で保護層４もエッチングされ、表面に露出しているＣｒ
膜は除去される。従って、第１の実施例に比較して、保
護層パターン４と第２配線層５の間の密着力は高まり、
かつ、工程数を削減できることになる。言うまでもな
く、本実施例においても、実施例１と同じ効果が得られ
る。

【００２１】実施例３ 本発明の第３の実施例を図５により説明する。以下、本
発明の特徴が現れる、第１配線層２と第２配線層５を有
機膜絶縁層３中に設けたスルーホール６を介して接続す
るスルーホール配線の製造方法を図５に従って説明す
る。

【００２２】（Ａ） 第１絶縁層１をすでに形成した薄
膜多層回路基板上に、通常のスパッタリング法等の手法
を用いてＡ〓等の導電性薄膜を成膜する。次いで、周知
のフォトエッチング法を用いて所定のパターン形状に加
工し、第１配線層２を形成する。この第１配線層２は、
第１絶縁層１中に設けたスルーホールを介して第１絶縁
層１より下層に存在する配線層と接続される。

【００２３】（Ｂ） 液状のポリイミド樹脂を薄膜多層
回路基板に回転塗布し、所定のベーキングを行って全面
にポリイミド樹脂３を被着する。次いで、対プラズマ保
護層４に用いるＣｒ膜をスパッタリング法等により成膜
する。この場合、酸素プラズマ処理を施してからＣｒ膜
を成膜しても差支えない。

【００２４】（Ｃ） 周知のフォトエッチング法により
Ｃｒ膜を所定のパターン形状に加工し、対プラズマ保護
層パターン４を形成する。次いで、ポリイミド樹脂３を
エッチングし、スルーホールパターン６を開口する。更
に、第２配線層５に用いるＡｌ等の導電性薄膜を成膜す
るための成膜装置にセットし、Ａｒ等の不活性ガスプラ
ズマ１０を用いて逆スパッタリングを行う。必要に応じ
て、酸素ガスプラズマを用いても良い。

【００２５】（Ｄ） スパッタリング法等によりＡｌ等
の導電性薄膜を薄膜多層回路基板上に成膜する。次い
で、周知のフォトエッチング法を用いてＡｌ膜を所定の
パターン形状に加工し、第２配線層５を形成する。これ
により、有機膜絶縁層３に設けたスルーホール６を介し
て第１配線層と第２配線層が接続される。保護層４に用
いたＣｒ膜のエッチングを行い、表面に露出しているＣ
ｒ膜を除去する。

【００２６】以上が図５に示した本発明を適用した薄膜
多層回路の製造方法の概略である。本発明の特徴は
（Ｃ）において対プラズマ保護層４を設けて逆スパッタ
リングを行った点にある。本実施例は、有機膜絶縁層３
にスルーホール６を形成する前に対プラズマ保護層４に
用いるＣｒ膜を成膜した点で第１の実施例と異なる。本
実施例の場合にも第１の実施例の場合と同じ効果を得る
ことができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、プラズマ処理や逆スパ
ッタリングにおいて、ポリイミド樹脂上に設けた保護層
がポリイミド樹脂をプラズマやイオン衝撃から保護する
のでポリイミド樹脂に大きなダメージを与えずにスルー
ホール抵抗を低くでき、ポリイミド樹脂を層間絶縁層と
した薄膜多層回路の製造方法を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す工程図である。

【図２】本発明を適用して作製した薄膜多層回路の一部
を示す断面図である。

【図３】本発明の効果を示すグラフである。

【図４】本発明の第２の実施例を示す工程図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す工程図である。

【符号の説明】

１…第１絶縁層、２…第１配線層、３…有機膜絶縁層、
４…対プラズマ保護層、５…第２配線層、５ａ・５ｂ・
５ｃ…第２配線層５を構成する薄膜層、６…有機膜絶縁
層３に設けたスルーホール、１０…プラズマ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松山 治彦 横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立 製作所生産技術研究所内 (72)発明者 成塚 康則 横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立 製作所生産技術研究所内 (72)発明者 釼持 秋広 神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立 製作所神奈川工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１層のポリイミド樹脂からなる
   層間絶縁層を有する薄膜多層回路の製造方法において、
   前記ポリイミド膜からなる層間絶縁層に開口部（スルー
   ホール）を設ける工程（Ａ工程）、前記ポリイミド樹脂
   からなる層間絶縁層に対する保護層を設ける工程（Ｂ工
   程）、不活性気体または酸素を用いてプラズマ処理を施
   す工程（Ｃ工程）、前記ポリイミド樹脂からなる層間絶
   縁層に設けた開口部(スルホール）に前記ポリイミド樹
   脂からなる層間絶縁層の下層と上層に存在する導電材料
   からなる薄膜パターンを接続する導体層パターンを設け
   る工程（Ｄ工程）を含み、かつ、前記Ｃ工程を前記Ｂ工
   程の後工程として設けるとともに前記Ｃ工程を前記Ｄ工
   程の前工程として設けることを特徴とする薄膜多層回路
   の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載した薄膜多層回路の製造方
   法において、前記Ｂ工程を前記Ａ工程の後工程として設
   けたことを特徴とする薄膜多層回路の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載した薄膜多層回路の製造方
   法において、前記Ａ工程を前記Ｂ工程の後工程として設
   けたことを特徴とする薄膜多層回路の製造方法。
4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記
   載した薄膜多層回路の製造方法において、前記Ｂ工程で
   設けた保護層からなる薄膜パターンを薄膜多層回路の中
   に残存させることを特徴とした薄膜多層回路の製造方
   法。