JPH07336020A

JPH07336020A - 導体パターンの形成方法

Info

Publication number: JPH07336020A
Application number: JP12930394A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Nakada; 好和中田; Kazunari Tanaka; 一成田中; Shozo Otomo; 省三大友
Original assignee: Sumitomo Metal Ceramics Inc; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel and Sumikin Electronics Devices Inc
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【構成】セラミックス基板１１上にフォトレジスト層
１２を形成し、このフォトレジスト層１２に導体パター
ン状に凹部１５を形成し、この凹部１５に導体ペースト
１６を充填し、凹部１５に充填された導体ペースト１６
を乾燥させ、導体ペースト１６中の固体成分をセラミッ
クス基板１１に接着させ、アルカリ性水溶液を用いてフ
ォトレジスト層１２を溶解、消失させ、焼成により導体
ペースト１６中の導体を含む成分をセラミックス基板１
１に焼き付ける工程を含む導体パターン１７の形成方
法。【効果】従来の方法と比較して、より簡単な工程でセ
ラミックス基板１１上に精密かつ微細な導体パターン１
７を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導体パターンの形成方法
に関し、より詳細には半導体ＬＳＩ、チップ部品などが
実装され、それらを相互配線するためのセラミックス基
板上への導体パターンの形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器はますます小型化、高密
度化が進んできており、これらに実装される電子部品の
狭ピッチ多ピン化や、マルチチップ化も急速に進められ
つつある。従って、ＬＳＩ、ＩＣチップのボンディング
法も従来のワイヤボンディング法から、マルチチップ化
や高密度実装に適したＴＡＢ（Tape Automated Bondin
g）方式又はフリップチップ方式が採用されるようにな
ってきている。このような電子機器の高密度化に伴い、
セラミックス配線基板上に、線幅が１００μｍ以下の微
細配線や直径が１００μｍ以下のバンプなどの導体パタ
ーンを形成する技術が要求されるようになってきてい
る。以下、セラミックス基板上への配線パターンの形成
方法を例にとって説明する。

【０００３】従来からのセラミックス基板上への配線パ
ターンの形成方法は、薄膜法、メッキ法、厚膜法などに
大別される。

【０００４】前記薄膜法は、セラミックス基板に蒸着、
スパッタリング又はイオンプレーティングなどにより厚
さ数μｍオーダーの導体金属層を形成する方法であり、
この方法ではフォトレジストを用いたフォトリソグラフ
ィーの手法が利用できることから、精度の高い微細配線
を形成できるという利点を有している。他方、この方法
では形成された配線とセラミックス基板との密着性が低
い、工程数が他の方法と比較して多い、薄膜形成装置が
高価であるなどの問題点がある。

【０００５】また、メッキ法は溶液中で電気化学的手法
によりセラミックス基板に導体配線を形成する方法であ
るが、上記した薄膜法とほぼ同様の問題点がある。

【０００６】さらに前記厚膜法は、導体粒子を溶剤など
の液状成分を含有する有機ビヒクル中に分散させた導体
ペーストを用い、この導体ペーストをスキージにてメッ
シュスクリーンより吐出させることでセラミックス基板
上に所定パターンを印刷し、その後焼成することにより
セラミックス基板上に導体配線のパターンを形成する方
法である。前記厚膜法を適用して導体配線のパターンを
形成する場合、対象となる基板は必ずしも焼結体でなく
てもよく、グリーンシート上に導体ペーストのパターン
を形成した後、グリーンシートの焼成と導体ペーストの
焼き付けを同時に行ってもよい。

【０００７】前記厚膜法はセラミックス基板との充分な
密着強度を有する配線パターンを低コストで形成するこ
とができるという優れた利点を有する。またこの方法を
前記したグリーンシートを用いた配線パターンの形成方
法に適用した場合、印刷された前記導体ペースト中の液
状成分が短時間でグリーンシート内部にうまく吸収され
るため、配線の幅や配線間の距離が１５０μｍ以下の微
細な配線パターンを形成することもできる。しかしなが
ら、この方法を焼成済みのセラミックス基板に適用した
場合、液状成分は焼結体内部に吸収されないため、印刷
された導体ペースト中の液状成分が横方向に広がる、い
わゆる「にじみ」や「だれ」現象が発生し、配線の幅や
配線間の距離が１５０μｍ以下の配線パターンを設計通
り形成することができないという問題があった。

【０００８】そこで近年、パターンの形成には前記薄膜
法の特徴であるフォトレジストを用いたフォトリソグラ
フィーを導入し、導体層を形成する方法としては前記厚
膜法の特徴である導体ペーストを用いる方法が種々試み
られている。この方法では、まずガラス基板やセラミッ
クス基板の表面にフォトレジスト層を形成した後、フォ
トリソグラフィーにより前記フォトレジスト層に配線パ
ターン状に凹部（開口部）を形成し、次に平板状のスキ
ージを使用して導体ペーストを該凹部に擦り込むことに
より充填し、導体パターンを形成する方法をとってい
る。この方法によりほぼ薄膜法と同等の精度を有する微
細配線パターンを形成することができる。

【０００９】前記工程の後、セラミックス基板上に導体
ペーストのパターンのみを残すため、前記フォトレジス
ト層自体を除去する必要がある。前記フォトレジストを
除去する方法としては、酸化性雰囲気中で前記フォトレ
ジストを燃焼させることにより除去する方法が一般的で
あるが、この場合Ｃｕなどを導体として使用すると酸化
して抵抗値が上がるなどの問題があり、Ａｕ、Ａｇ、Ｐ
ｔなどの高価な貴金属のみしか導体として使用すること
ができなかった。そこで、酸化性雰囲気で前記フォトレ
ジスト層を分解、消失させた後、酸化した金属を還元す
る方法も提案されているが、工程数が増加するため、好
ましい方法とは言えなかった。

【００１０】しかし、特開平２−２４０９９６号公報で
提案されているように、フォトレジスト層の構成材料と
してポジ型フォトレジストを使用することにより、現像
液を用いた湿式プロセスにより前記フォトレジスト層を
溶解、除去することが可能となり、そのため前記フォト
レジスト層を除去した後、非酸化性雰囲気で焼成して導
体ペースト中の有機分を分解、消失させることもできる
ようになり、Ｃｕ、Ｍｏ−Ｍｎなどの易酸化性卑金属を
導体として使用した場合でも、導体自体を酸化させずに
配線パターンをセラミックス基板上に形成することが可
能となった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平２−２４０
９９６号公報に記載されている方法においては、前記導
体ペーストを前記ポジ型フォトレジスト層の前記凹部に
充填した後、現像処理を施すことにより該ポジ型フォト
レジスト層を消失させているが、そのためには、予め該
ポジ型フォトレジスト層に紫外線を照射させておくとい
う前処理の工程が必要であるという課題があった。

【００１２】また、前記ポジ型フォトレジスト層の形成
は、通常液状のポジ型フォトレジストを基板に塗布する
ことにより行っていたが、前記ポジ型フォトレジスト層
をセラミックス基板の表面にのみ形成することは難し
く、塗布工程において前記セラミックス基板の側面や裏
面にも前記ポジ型フォトレジストが被着し、このポジ型
フォトレジスト層を消失させるためには、紫外線をセラ
ミックス基板の側面や裏面に照射する必要があり、余分
な工程が必要になるという課題があった。また、前記セ
ラミックス基板の裏面や側面に形成されたポジ型フォト
レジスト層を完全に除去することは難しかった。

【００１３】本発明は上記した課題に鑑みなされたもの
であり、フォトレジストを消失させる前に紫外線を照射
するという余分の前処理工程を行わず、従来よりも簡単
な工程でセラミックス基板上に導体パターンを形成する
ことができる導体パターンの形成方法を提供することを
目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る導体パターンの形成方法は、セラミック
ス基板上にフォトレジスト層を形成するフォトレジスト
層形成工程と、該フォトレジスト層に導体パターン状に
凹部を形成する凹部形成工程と、該凹部に導体ペースト
を充填する導体ペースト充填工程と、前記凹部に充填さ
れた前記導体ペーストを乾燥させ、該導体ペースト中の
固体成分を前記セラミックス基板に接着させる接着工程
と、アルカリ性水溶液を用いて前記フォトレジスト層を
溶解、消失させるフォトレジスト層消失工程と、焼成に
より前記導体ペースト中の固体成分を前記セラミックス
基板に焼き付ける焼付工程とを含むことを特徴としてい
る（１）。

【００１５】また、本発明に係る導体パターンの形成方
法は、フォトレジスト層消失工程において、０．２５〜
１．２５Ｎのアルカリ金属水酸化物、又は０．５〜１．
５Ｎのアルカリ金属硼酸化物のアルカリ性水溶液を用い
てフォトレジスト層を溶解、消失させることを特徴とし
ている（２）。

【００１６】本発明に係る導体パターンの形成方法につ
いて、以下詳細に説明する。本発明に係る導体パターン
の形成方法においては、フォトレジスト層形成工程とし
て、まずセラミックス基板上にフォトレジスト層を形成
する。

【００１７】本発明に使用するセラミックス基板は、配
線基板として使用することができるものであれば特に限
定されず、その具体例としては、例えばセラミックス基
板として通常使用されるアルミナセラミックス基板、ム
ライトセラミックス基板、ガラスセラミックス基板、窒
化アルミニウムセラミックス基板などが挙げられる。前
記セラミックス基板は、その内部に配線などが形成され
た基板であってもよい。

【００１８】また、本発明に使用するフォトレジストと
しては、アルカリ現像が可能なものであれば、ネガ型の
ものでも、ポジ型のものでも使用することができる。

【００１９】液状のポジ型フォトレジストを用いる場合
は、まず液状のポジ型フォトレジストを、例えばロール
コーター法、バーコーター法、ディップ法、ホイラー法
（スピンナー法）などの方法により前記セラミックス基
板表面に塗布した後、前記セラミックス基板をオーブン
に入れて約８７〜９０℃で３０〜４０分程度加熱し、フ
ォトレジストを乾燥、固化させる。前記液状のポジ型フ
ォトレジストとしては、例えばヘキストジャパン社製の
ＡＺ４９０３、ＡＺ４６２０／Ａ、東京応化工業社製の
ＯＰレジスト、東京エレクトロン社製のアキュトレー
ス、日本チバガイギー社製のプロビマーなどが挙げられ
る。

【００２０】形成するポジ型フォトレジスト層の厚みは
１０〜５０μｍが好ましい。前記ポジ型フォトレジスト
層の厚みが１０μｍ未満であるか、又は５０μｍを超え
ると、後工程において前記ポジ型フォトレジスト層に形
成された凹部に導体ペーストを完全に充填することが困
難になる。なお、前記液状フォトレジストを用い、１０
μｍから５０μｍのポジ型フォトレジスト層を前記セラ
ミックス基板上に均一に形成するには、前記塗布方法の
うち、ロールコーター法又はバーコーター法がより好ま
しい。液状のポジ型フォトレジストを使用することによ
り、セラミックス基板上に形成されたフォトレジスト層
はセラミックス基板の凹凸に余り影響されず、平坦性の
高いフォトレジスト層となる。

【００２１】前記方法により形成されたポジ型フォトレ
ジストの層は、例えばフェノールノボラック樹脂とキノ
ンジアミド化合物との混合物、ポリメチルイソプロペニ
ルケトンと安息香酸誘導体との混合物、アルカリ水溶液
に可溶なメチルメタクリレート・メタクリル酸共重合体
とオルトニトロベンジルカルボキシレートとの混合物、
ノボラック樹脂とメルドラム酸誘導体との混合物、ノボ
ラック樹脂とポリ−２−メチル−１−ペンテンスルホン
との混合物等から構成されている。前記キノンジアミド
化合物としては、一定の分子量分布を有するポリマーで
あるノボラック樹脂にキノンジアジドをエステル化反応
させたものや、ヒドロキシル基を有するモノマーである
２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，４−
ヒドロキシベンゾフェノン、ビスフェノールＡ、没食子
酸エチル、没食子酸プロピル、ピロガロール、フロログ
リシンなどにキノンジアミドを反応されたものが使用さ
れている。

【００２２】ネガ型フォトレジストを用いる場合も、液
状のネガ型フォトレジストを用い、前記ポジ型フォトレ
ジストの場合と同様の方法によりフォトレジスト層を形
成することができる。前記ネガ型フォトレジストとして
は、例えば東京応化工業社製のＰＭＥＲ−Ｎ−ＨＣ６０
０、ＰＭＥＲ−Ｎ−Ｄ４０Ｐ、ＰＭＥＲ−Ｎ−ＨＣ４
０、ＢＭＲ−Ｓ−１０００などが挙げられる。

【００２３】前記方法により形成されたネガ型フォトレ
ジストの層は、例えば環化ポリイソプレンゴムとビスア
ジド化合物、ポリメチルイソプロペニルケトンとビスア
ジド化合物との混合物、ポリビニールフェノールとビス
アジド化合物との混合物、フェノールノボラック樹脂と
ビスアジド化合物との混合物、ポリビニールフェノール
・エポキシノボラックアジド系混合物等から構成されて
いる。前記ビスアジド化合物としては、４，４’−ジア
ジドカルコン、２，６−ジ−（４’−アジドベンザル）
シクロヘキサノン、２，６−ジ−（４’−アジドベンザ
ル）−４−メチルシクロヘキサノン、２，６−ジ−
（４’−アジドシンナミリデン）−４−ヒドロキシシロ
クヘキサノンなどが使用されている。

【００２４】またネガ型又はポジ型のドライフィルムレ
ジストを用い、セラミックス基板上に前記ドライフィル
ムレジスト膜を接着してもよい。接着の方法は、前記ド
ライフィルムレジスト膜を１００℃前後に加熱し、熱圧
着させる方法が簡単で好ましい。前記ドライフィルムレ
ジスト膜の厚さは、液状のフォトレジストを用いて形成
する場合と同様の厚さでよい。

【００２５】ドライフィルムレジスト膜としては、例え
ばデュポン社製のリストン４７１３、４７３３、日立化
成工業（株）製のフォテック、三菱レイヨン（株）製の
ダイヤロン等のような、一般に市販されているネガ型の
ドライフィルムレジスト膜が挙げられる。

【００２６】前記フォトレジストの中では、優れた解像
度を有すること、現像工程において膨潤がないこと、基
板との密着性に優れることなどから、液状のポジ型フォ
トレジストを用いてポジ型フォトレジスト層を形成する
方法が好ましい。

【００２７】次に、凹部形成工程として、前記セラミッ
クス基板上に形成された前記フォトレジスト層に導体パ
ターン状に凹部を形成する。

【００２８】前記セラミックス基板上に形成された前記
フォトレジスト層に前記凹部を形成する方法としては、
フォトリソグラフィーの手法を用いる方法とレーザ光の
照射によりフォトレジスト層を分解、消失させる方法と
がある。フォトリソグラフィーの手法を用いる場合に
は、フォトレジストの種類により前記凹部を形成する方
法が多少異なるので、フォトレジストの種類に分けて説
明することにする。

【００２９】まず第１番目の方法として、フォトレジス
トとしてポジ型フォトレジストを用い、フォトリソグラ
フィーの手法により前記ポジ型フォトレジスト層に凹部
を形成する工程（凹部形成工程）について説明する。こ
の場合には、前記ポジ型フォトレジスト層に導体パター
ン状に紫外線が露光されるように設計されたフォトマス
クを介して紫外線を照射し、その後現像処理を施すこと
により、セラミックス基板上に導体パターン状の凹部を
形成する。

【００３０】前記紫外線などによる露光処理の条件は特
に限定されないが、露光量は通常７００〜８００ｍＪ／
ｃｍ² が好ましい。前記露光量が７００ｍＪ／ｃｍ² 未
満であると現像により前記セラミックス基板の表面まで
達する凹部を完全に形成することが難しく、他方前記露
光量が８００ｍＪ／ｃｍ² を超えるとオーバー露光とな
り、凹部の断面形状が逆台形になってしまう。

【００３１】前記現像処理条件も特に限定されるもので
はないが、例えばＮａ₂ ＣＯ₃ を０．５〜１ｗｔ％含有
する水溶液、すなわち通常の現像処理で用いられている
現像液（水溶液）を用い、スプレー法又は浸漬揺動法な
どにより現像処理を施すことができる。

【００３２】上記方法によりポジ型フォトレジスト層
に、その幅又は直径が２０μｍ程度以上で、お互いの間
隔が２０μｍ程度まで近づいた凹部を形成することがで
き、後工程で該凹部に導体ペーストを充填することによ
り同様の精度の導体パターンを形成することができる。

【００３３】この後、後工程で導体ペーストを充填する
際に前記ポジ型フォトレジスト層の前記凹部が変形しな
いように、前記ポジ型フォトレジスト層を約８７〜９０
℃で３０〜４０分程度加熱処理することが好ましい。

【００３４】次に、第２番目の方法として、フォトレジ
ストとしてネガ型フォトレジストを用いてセラミックス
基板上にネガ型フォトレジスト層を形成した場合に、フ
ォトリソグラフィーの手法により凹部を形成する方法に
ついて説明する。この場合、ネガ型フォトレジスト層に
露光処理及び現像処理を施し、前記ネガ型フォトレジス
ト層に凹部を形成するが、導体パターン以外の部分が露
光されるように設計されたフォトマスクを用いて露光処
理を施す以外は、ほぼ前記した第１番目の方法と同様の
方法で露光処理を施し、現像処理を施す。この時の露光
量は２０〜４０ｍＪ／ｃｍ² 程度が好ましく、現像処理
は同様の条件でよい。

【００３５】第３番目の方法として、フォトレジストに
所定のパターン状にレーザ光を照射することにより、照
射部分のフォトレジストを分解、消失させ、前記フォト
レジスト層に凹部を形成する方法について説明する。こ
の場合、形成するフォトレジスト層は、ネガ型又はポジ
型のいずれでもよい。

【００３６】前工程で形成されたフォトレジスト層への
レーザ光の照射は、照射により形成される凹部が導体パ
ターン状になるようにポジ型フォトレジスト層の表面を
走査することにより行う。このとき、レーザ光の強度を
一定の範囲に設定することにより、セラミックス基板を
傷つけることなく、照射した範囲のフォトレジスト層の
みを完全に分解、消失させることができる。

【００３７】このときのレーザ光の照射条件は、フォト
レジスト層の種類、材質、厚さ、セラミックス基板の種
類などにより異なるが、例えばアルミナ基板上に２５μ
ｍの厚さのポジ型フォトレジスト層を形成する場合、レ
ーザ光の照射強度は０．５〜２Ｊ／ｃｍ² 程度が好まし
く、またその走査速度は１〜１０ｃｍ／ｓｅｃ程度が好
ましい。一方、エキシマレーザのエネルギーはレーザの
機種、使用するガスに依存するが、ほぼ１００〜３００
ｍＪ／ｃｍ² の範囲内にあり、必要とされる照射強度に
比べて低い。従って、照射強度を０．５〜２Ｊ／ｃｍ²
に高めるために、レーザ光を実際に加工したいパターン
の数倍の大きさのフォトマスクを通過させ、レンズ系で
サンプル上へ縮小投射する方法をとることができる。

【００３８】なお、レーザ光を照射した際に加工周辺に
炭素が付着することがあるが、これはトルエン、キシレ
ンなどの溶剤でふきとったり、前記溶剤を用いて超音波
洗浄すれば良い。トルエン、キシレンはフォトレジスト
を溶解することはないので、加工部の形状が崩れること
はない。

【００３９】用いるレーザは、上記した条件を満足する
ものであれば特に限定されないが、その具体例として
は、例えばエキシマレーザ、ＹＡＧレーザなどが挙げら
れ、これらの中ではエキシマレーザが好ましい。

【００４０】このようにレーザを使用した場合において
も、その幅が１０μｍ以上で、凹部同士の間隔が１５μ
ｍ程度まで近づいた凹部をフォトレジスト層に形成する
ことができる。従って、形成される導体パターンもほぼ
同様の精度となる。

【００４１】次に導体ペースト充填工程として、前記し
た種々の方法により導体パターン状に形成された前記凹
部に導体ペーストを充填する。

【００４２】通常、導体ペーストは導体粉末、溶剤、及
び樹脂（バインダ）より構成される。前記導体粉末用の
材料としては、通常基板等の配線に使用される公知の導
体材料を使用することができ、その具体例としては、例
えばＷ、Ｍｏ−Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、
Ｐｄなどが挙げられる。

【００４３】また前記導体ペースト用の溶剤には、前記
ポジ型フォトレジスト層を溶解しないものを用いる必要
がある。これは、前記ポジ型フォトレジスト層を溶解す
る溶剤を用いて導体ペーストを調製した場合、前記ポジ
型フォトレジスト層の凹部に前記導体ペーストを充填す
ると、前記ポジ型フォトレジスト層が前記溶剤に溶解
し、凹部の形状が崩れるためである。前記ポジ型フォト
レジスト層を溶解しない溶剤としては、例えばトルエ
ン、キシレン、ショウノウ油、テレビン油、パイン油、
フェニルシクロヘキサン、ドデシルベンゼンなど、誘電
率の低い炭化水素系溶剤が挙げられる。

【００４４】また、前記導体ペースト用のバインダー
は、後工程で用いられるアルカリ性溶液に溶解しないも
のである必要がある。これは、前記ポジ型フォトレジス
ト層に形成された凹部に前記導体ペーストを充填した
後、このポジ型フォトレジスト層を前記アルカリ性水溶
液に接触させて溶解、消失させる工程において、前記導
体ペーストが前記前記アルカリ性水溶液に溶解しないよ
うにするためである。前記アルカリ性水溶液に溶解しな
いようにするためには、前記導体ペーストに用いられる
樹脂は非水溶性の樹脂である必要がある。前記樹脂の具
体例としては、例えばエチルセルロース、アクリル樹
脂、メタクリル樹脂などが挙げられる。

【００４５】以上の理由から本発明に使用される導体ペ
ーストとしては、例えば上記導体粉末が８４〜９６ｗｔ
％、前記アクリル樹脂などの樹脂（バインダ）が２〜６
ｗｔ％、トルエンなどの溶剤が２〜１６ｗｔ％の組成か
らなるものが好ましい。前記導体ペーストの調製は３本
ロールを使用する方法など、公知の調製方法を用いて調
製することができる。

【００４６】なお、焼成後に導体とセラミックス基板と
の接着性を高めるために、上記導体粉末に対し、ガラ
ス、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 等の無機結合粉末を１〜１０ｗ
ｔ添加してもよい。

【００４７】上記した組成の導体ペーストをポジ型フォ
トレジスト層の凹部に充填するには、例えばフッ素樹脂
製又はゴム性のスキージを用い、導体ペーストの凹部に
直接擦り込むように充填する方法をとるのが好ましい。

【００４８】前記の方法により前記凹部に前記導体ペー
ストを充填した場合、凹部以外のポジ型フォトレジスト
層の表面に導体ペーストが多少残存する場合もあるが、
この場合は導体ペーストの付着していないスキージを用
いて掻き取ることにより殆ど除去することができ、前記
ポジ型フォトレジスト層が傷つくこともない。さらに、
前記操作によっても除去できない極薄い導体ペーストの
層が存在する場合は、導体ペーストを乾燥させた後、ラ
ッピングフィルム（砥粒として粒径１μｍのアルミナが
被着しているもの）を用いて研磨することにより除去す
ることができる。また、凹部内に導体ペーストの充填不
良が生じた場合には、充填方向を初期の充填方向より９
０度変えて再度充填すれば、完全に充填することができ
る。

【００４９】導体ペーストを充填した後は、接着工程と
して、前記工程を経たセラミックス基板に加熱処理を施
し、前記導体ペースト中の溶剤などを揮発させると同時
に、前記導体ペーストの乾燥体を前記セラミックス基板
に接着させる。加熱処理は、約８７〜９０℃で１０〜２
０分程度行うのが好ましい。

【００５０】次に、フォトレジスト層消失工程として、
前記導体ペーストが充填されたフォトレジスト層をアル
カリ性水溶液で処理して溶解し、前記フォトレジスト層
を消失させる。

【００５１】前記したようにフォトレジスト層に導体パ
ターン状に凹部を形成する場合には、現像液として、例
えばＮａ₂ ＣＯ₃ を０．５〜１ｗｔ％含有する水溶液又
は０．２５〜０．５Ｎの硼酸カリウム水溶液を使用し、
ポジ型フォトレジストの場合には紫外線が照射され、溶
解し易くなった部分を選択的に溶解、消失させ、ネガ型
フォトレジストの場合には、逆に紫外線が照射さないた
めに溶解し易い部分を選択的に溶解、消失させる。

【００５２】従来、ポジ型フォトレジストを用いた場
合、導体ペースト充填工程の後であってフォトレジスト
層消失工程の前に、紫外線をフォトレジスト層の全面に
照射する前処理を行い、前記フォトレジスト層を溶解、
消失し易い構造にした後、前記したＮａ₂ ＣＯ₃ を０．
５〜１ｗｔ％含有する水溶液又は０．２５〜０．５Ｎの
硼酸カリウム水溶液を使用して溶解、消失させていた。
また、ネガ型フォトレジストの場合、一旦紫外線を照射
すると現像液によるフォトレジスト層の溶解、消失は難
しいと考えられていたため、前記フォトレジスト層を酸
化性雰囲気中で燃焼させることにより消失させていた。

【００５３】しかし本発明では、アルカリ性水溶液、特
にＮａＯＨやＫＯＨなどのアルカリ金属の水酸化物を使
用した０．２５〜１．２５Ｎのアルカリ性水溶液又は硼
酸カリウム、硼酸ナトリウムなどのアルカリ金属の硼酸
化物を用いた０．５〜１．５Ｎのアルカリ性水溶液を使
用すると、前記したような構造を有するフォトレジスト
であれば、紫外線を照射しないポジ型フォトレジストや
一旦紫外線を照射したネガ型フォトレジストであって
も、比較的容易に溶解、消失させることができることが
わかった。前記アルカリ性水溶液の濃度が０．２５Ｎ未
満であると、フォトレジスト層の溶解速度が遅すぎるた
めにこの工程に長時間を要し、他方前記アルカリ性水溶
液の濃度が１．２５Ｎを超えるとセラミックス基板を溶
解する場合がある。前記アルカリ性水溶液による溶解、
処理の時間は、３０秒〜１０分が好ましく、その濃度
は、０．５〜１．０Ｎがより好ましい。また、前記アル
カリ性水溶液としては、前記アルカリ金属水酸化物の水
溶液でなくても、ｐＨが１２〜１４程度の強アルカリ性
水溶液であれば使用可能である。この工程では、水溶液
を使用しているため、前記導体ペーストの乾燥体がアル
カリ性水溶液中に溶解することはない。

【００５４】前記工程を経ることにより、セラミックス
基板上に導体ペーストの乾燥体からなる導体パターンの
みが残存し、これを焼成処理することにより、前記導体
ペースト中の有機分が分解、消失し、前記導体ペースト
に含まれている金属導体を含む成分が焼結して、セラミ
ックス基板上に所定の導体パターンが形成される。焼成
条件は、含まれている導体の種類により異なるが、金属
導体が焼結してセラミックス基板にしっかり接着する温
度条件が好ましい。

【００５５】前記導体パターンには、適宜Ｎｉメッキや
Ａｕメッキを施してもよく、またＣｒやＣｕなどを蒸着
させてもよい。

【００５６】以上説明してきたように、上記した導体パ
ターンの形成方法を用いることにより、セラミックス基
板上に所定パターンの配線を形成することができる他、
フリップチップ方式によって集積回路などを実装する場
合などに、接続用のパッドとして用いられるバンプをセ
ラミックス基板上に形成することができる。また、配線
と接続用パッドを同一基板に同時に形成することも可能
である。

【００５７】

【作用】上記構成の導体パターンの形成方法（１）によ
れば、セラミックス基板上にフォトレジスト層を形成す
るフォトレジスト層形成工程と、該フォトレジスト層に
導体パターン状に凹部を形成する凹部形成工程と、該凹
部に導体ペーストを充填する導体ペースト充填工程と、
前記凹部に充填された前記導体ペーストを乾燥させ、該
導体ペースト中の固体成分を前記セラミックス基板に接
着させる接着工程と、アルカリ性水溶液を用いて前記フ
ォトレジスト層を溶解、消失させるフォトレジスト層消
失工程と、焼成により前記導体ペースト中の固体成分を
前記セラミックス基板に焼き付ける焼付工程とを含むの
で、前記フォトレジスト形成工程及び前記導体ペースト
充填工程により前記フォトレジスト層に精密かつ微細な
導体パターン状の凹部が形成され、前記接着工程、前記
フォトレジスト層消失工程及び焼付工程により、簡単な
工程でセラミックス基板上に精密かつ微細な導体パター
ンが形成される。

【００５８】前記フォトレジスト層消失工程で前記アル
カリ性水溶液を使用することにより、セラミックス基板
の側面や底面に付着したフォトレジスト層も溶解、消失
するため、前記セラミックス基板の側面や底面に付着し
たフォトレジスト層に紫外線を照射する余分の工程を必
要としない。

【００５９】また、上記構成の導体パターンの形成方法
（２）によれば、フォトレジスト層消失工程において、
０．２５〜１．２５Ｎのアルカリ金属水酸化物、又は
０．５〜１．５Ｎのアルカリ金属硼酸化物のアルカリ性
水溶液を用いてフォトレジスト層を溶解、消失させるの
で、安価にかつ簡単な工程でセラミックス基板上に精密
かつ微細な導体パターンが形成される。

【００６０】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係る導体パターン
の形成方法の実施例及び比較例を図面に基づいて説明す
る。

【００６１】［実施例１］図１（ａ）〜（ｆ）は、実施
例に係る導体パターンの形成方法の各工程を模式的に示
した断面図である。

【００６２】まず、厚さが２ｍｍのアルミナ製のセラミ
ックス基板１１の全面に液状ポジ型フォトレジスト（ヘ
キストジャパン社製ＡＺ４９０３）をバーコーターに
て塗布し、前記ポジ型フォトレジストが塗布されたセラ
ミックス基板１１を、プリベーク処理として、９０℃に
保ったオーブン中に入れて３０分間乾燥させ、ポジ型の
フォトレジスト層１２を形成した（図１（ａ））。

【００６３】乾燥後のフォトレジスト層１２の膜厚は２
５μｍであった。なお、前記ポジ型フォトレジストの塗
布により、セラミックス基板１１の側面にもポジ型のフ
ォトレジスト層１２が形成された。

【００６４】次に、配線ルールが線幅２５μｍ、線間２
５μｍである所定の配線パターン状及び直径２ｍｍのピ
ン付けパッドパターン状に露光されるように設計された
フォトマスク１３を介して、フォトレジスト層１２に露
光量が７００ｍＪ／ｃｍ² になるように紫外線１４によ
る露光処理を施した（図１（ｂ））。

【００６５】次に、現像液（ヘキストジャパン社製のＡ
Ｚ４００Ｋと水とを１：４の割合で混合した溶液、０．
２８Ｎの硼酸カリウム水溶液）に前記工程を経たセラミ
ックス基板１１を浸漬し、浸漬揺動法により現像処理を
施して、導体パターン状の凹部１５をフォトレジスト層
１２に形成した（図１（ｃ））。

【００６６】次に、フッ素樹脂製のスキージ（縦５０ｍ
ｍ、横１００ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を用い、凹部１５に導
体ペースト１６を擦り込むようにして充填した。なお、
導体ペースト１６は、モリブデン粉末（平均粒径１．５
μｍ）：７５重量部、マンガン粉末（平均粒径２μ
ｍ）：２０重量部、シリカ粉末（平均粒径５μｍ）：５
重量部からなる導体を含む成分８５ｗｔ％、メタクリル
樹脂４ｗｔ％、及びフェニルシクロヘキサン１１ｗｔ％
から構成していた。

【００６７】その後、前記工程を経たセラミックス基板
１１をオーブンに入れ、ペースト乾燥処理として、９０
℃で１０分間熱処理を施し、溶剤を揮発させると共に、
導体ペースト１６中の樹脂分をセラミックス基板１１に
接着させた。その後、ラッピングフィルム（砥粒として
粒径１μｍのアルミナが被着しているもの）を用いてフ
ォトレジスト層１２の表面を約１０秒間研磨し、余剰の
導体ペースト（厚み２μｍ）を除去した（図１
（ｄ））。

【００６８】次に、前記工程を経たセラミックス基板１
１を、室温のＮａＯＨを３ｗｔ％含有する水溶液（０．
７５ＮのＮａＯＨ水溶液）に１分間浸漬し、フォトレジ
スト層１２を消失させ、セラミックス基板１１上に導体
ペーストの乾燥体１６’のみを残した（図１（ｅ））。
この工程でセラミックス基板１１の側面に被着したフォ
トレジスト層１２も完全に消失した。

【００６９】次に、前記工程を経たセラミックス基板１
１を、微量水蒸気を含有する窒素−水素混合ガス雰囲気
中、１５００℃で焼成することにより、導体ペーストの
乾燥体１６’中の有機分を分解、消失させると共に、導
体を含む成分の焼結とセラミックス基板１１への結着を
行い、セラミックス基板１１上に導体パターン１７を形
成した（図１（ｆ））。

【００７０】さらに、形成された導体パターン１７の表
面に、電解メッキ法を用いて順次Ｎｉメッキ層２．５μ
ｍ、Ａｕメッキ層２．５μｍを形成し、厚膜導体配線の
形成を完了した。

【００７１】前記工程により形成された厚膜導体配線
を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したが、メ
ッキ付け不良部は皆無であり、焼結配線上に均一にメッ
キ層が形成されていることが確認された。

【００７２】最終的に形成された厚膜導体配線の断面形
状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて調査したところ、
断面形状は「へこみ」のない矩型であり、配線表面の平
滑性は±０．５μｍであった。また、線幅の精度は±
１．５μｍであり、直径２ｍｍのパッド部に直径１ｍｍ
の銅線をハンダ付けし、該銅線を垂直上方に引っ張るこ
とで配線パターンの接着強度を測定したところ、３．３
ｋｇｆ／ｍｍ² と十分に高い値が得られた。さらにＳＥ
Ｍにてセラミックス基板１１の組織を観察したところ、
前記アルカリ性水溶液による浸蝕は見られなかった。

【００７３】［実施例２］実施例１に使用した同じアル
ミナ製のセラミックス基板１１上に、ドライフィルムレ
ジスト（デュポン社製リストン４７１３）を１０５℃
でラミネートして、ネガ型のフォトレジスト層１２を形
成した。

【００７４】次に、配線ルールが線幅５０μｍ、線間５
０μｍである所定の配線パターン及び直径２ｍｍのピン
付けパッドパターンとなる部分以外の部分が露光される
ように設計されたフォトマスク１３を介して、フォトレ
ジスト層１２に露光量が３０ｍＪ／ｃｍ² になるように
紫外線１４による露光処理を施した。

【００７５】次に、現像液（１％炭酸ナトリウム水溶
液）に前記工程を経たセラミックス基板１１を浸漬し、
浸漬揺動法により現像処理を施して、導体パターン状の
凹部１５をドライフィルムレジストからなるフォトレジ
スト層１２に形成した。

【００７６】次に、実施例１と同様の条件で凹部１５に
導体ペースト１６を充填し、前記工程を経たセラミック
ス基板１１を、室温のＮａＯＨを３ｗｔ％含有する水溶
液（０．７５ＮのＮａＯＨ水溶液）に浸漬し、フォトレ
ジスト層１２を消失させた。

【００７７】その後は、実施例１と同様の条件で焼成、
メッキ処理を施し、厚膜導体配線の形成を完了した。

【００７８】前記工程により形成された厚膜導体配線
を、ＳＥＭにより観察したが、メッキ付け不良部は皆無
であり、焼結配線上に均一にメッキ層が形成されている
ことが確認された。

【００７９】また形成された厚膜導体配線の断面形状を
同様にＳＥＭにて調査したところ、断面形状は「へこ
み」のない矩型であり、配線表面の平滑性は±１．０μ
ｍであった。また、線幅の精度は±１．５μｍであり、
直径２ｍｍのパッド部に直径１ｍｍの銅線をハンダ付け
し、該銅線を垂直上方に引っ張ることで配線パターンの
接着強度を測定したところ、３．２ｋｇｆ／ｍｍ² と十
分に高い値が得られた。さらにＳＥＭにてセラミックス
基板１１の組織を観察したところ、使用したアルカリ性
水溶液による浸蝕は見られなかった。

【００８０】［実施例３］実施例１と同様の条件でアル
ミナ製のセラミックス基板１１上にポジ型のフォトレジ
スト層１２を形成した。

【００８１】次に、お互いに直角方向に操作できる２本
のミラーを備えたエキシマレーザ（ＫｒＦ、４８ｎｍ）
を用い、前記ミラーをコンピュータ制御することにより
所定の導体層形成パターン及びパッドパターンになるよ
うに、照射強度１Ｊ／ｃｍ²、走査速度１ｃｍ／ｓｅｃ
でフォトレジスト層１２の表面にレーザ光を照射し、照
射された部分のフォトレジスト層１２を下地のセラミッ
クス基板１１が露出するまで分解、消失させた。この結
果、フォトレジスト層１２に、幅が１５μｍ、配線間の
間隔が１５μｍの凹部１５が形成された。

【００８２】次に、粒径１μｍの銅粉末が８１ｗｔ％、
軟化点５００℃の鉛ホウケイ酸ガラスフリットが４ｗｔ
％、アクリル樹脂をパイン油に溶解したビヒクルが１５
ｗｔ％からなる導体ペースト１６を用い、実施例１と同
様の条件でフォトレジスト層１２に形成された凹部１５
に導体ペースト１６を充填した。

【００８３】次に、９０℃で５分間加熱することにより
フォトレジスト層１２中の導体ペースト１６を乾燥さ
せ、導体ペースト中の樹脂分をセラミックス基板１１に
接着させ、その後実施例１と同様に研磨処理を施した。

【００８４】次に、その濃度が１．０Ｎの硼酸カリウム
水溶液を使用し、前記工程を経たセラミックス基板１１
を浸漬し、揺動させことにより、フォトレジスト層１２
を溶解、消失させ、導体ペーストの乾燥体１６’のみを
セラミックス基板１１上に残した。次いで、純窒素雰
囲気中、最高温度９００℃で１０分間保持する工程を含
む７０分の焼成処理を行うことにより、導体ペーストの
乾燥体１６’中の有機物を分解、消失させ、かつ前記導
体成分をセラミックス基板１１に焼き付けて、Ｃｕから
なる導体パターン１７を形成した。

【００８５】その後は、実施例１と同様の条件でメッキ
処理を施し、厚膜導体配線の形成を完了した。

【００８６】前記工程により形成された厚膜導体配線
を、ＳＥＭにより観察したが、メッキ付け不良部は皆無
であり、焼結配線上に均一にメッキ層が形成されている
ことが確認された。

【００８７】また形成された厚膜導体配線の断面形状を
同様にＳＥＭにて調査したところ、断面形状は「へこ
み」のない矩型であり、配線表面の平滑性は±１．０μ
ｍであった。また、線幅の精度は±１．５μｍであり、
直径２ｍｍのパッド部に直径１ｍｍの銅線をハンダ付け
し、該銅線を垂直上方に引っ張ることで配線パターンの
接着強度を測定したところ、３．１ｋｇｆ／ｍｍ² と十
分に高い値が得られた。さらにＳＥＭにてセラミックス
基板１１の組織を観察したところ、使用したアルカリ性
水溶液による浸蝕は見られなかった。

【００８８】［実施例４］アルミナ製のセラミックス基
板１１（表面粗さ ±３μｍ）上に、液状ネガ型のフォ
トレジスト（東京応化工業製ＰＭＥＲＮ−ＨＣ６０
０）を用いて、バーコーター法により、厚さが約２５μ
ｍのネガ型フォトレジスト層を形成し、乾燥させ、固体
状のネガ型のフォトレジスト層１２を形成した。

【００８９】その後、実施例３で用いたエキシマレーザ
（ＫｒＦ、４８ｎｍ）を使用し、所定のバンプ形成パタ
ーンになるように、照射強度１Ｊ／ｃｍ² 、走査速度１
ｃｍ／ｓｅｃで前記ネガ型フォトレジスト層の表面にレ
ーザ光を照射し、照射されたネガ型のフォトレジスト層
１２を下地のセラミックス基板１１が露出するまでフォ
トレジスト層１２を分解、消失させて除去した。この結
果、ネガ型のフォトレジスト層１２にバンプ直径が２０
μｍ、バンプ間のピッチが２０μｍのバンプパターン状
の凹部１５が形成された。

【００９０】次いで、導体材料としてＭｏとＭｎ（平均
粒径は共に３μｍ）とが８０：２０（重量比）の割合で
混合された粉末を８５ｗｔ％含有し、その他にアクリル
樹脂を５ｗｔ％及びテレビン油を１０ｗｔ％含有する導
体ペースト１６を用い、実施例１の場合と同様にフッ素
樹脂製のヘラにより導体ペースト１６をフォトレジスト
層１２の凹部１５に充填した。

【００９１】次に、凹部１５に充填された導体ペースト
１６を９０℃に加熱することにより乾燥させ、導体ペー
スト１６中のアクリル樹脂をセラミックス基板１１に接
着させ、実施例１と同様に研磨処理を施した。

【００９２】次に、その濃度が１．５Ｎの硼酸ナトリウ
ムを使用し、前記工程を経たセラミックス基板１１を浸
漬し、揺動させことにより、フォトレジスト層１２を溶
解、消失させ、前記導体ペーストの乾燥体１６’のみを
セラミックス基板１１上に残した。

【００９３】次いで、微量水蒸気を含む窒素−水素混合
ガス雰囲気中、１５００℃で焼成することにより、導体
ペースト乾燥体１６’中の有機物を分解、消失させ、か
つ導体を含む成分をセラミックス基板１１に焼き付け
て、バンプパターン（パッドパターン）を形成し、実施
例１と同様にめっき処理を施した。

【００９４】得られたバンプの高さを東京精密製のｓｕ
ｒｆｃｏｍ１１２Ｂにより測定したところ、そのばら
つきは２μｍ以内と極めて均一化されており、バンプ間
の短絡も全く認められなかった。また、このバンプが形
成されたセラミックス基板１１を用い、フリップチップ
方式により集積回路装置を実装したところ、セラミック
ス基板１１上に形成された前記バンプと集積回路装置に
形成されたバンプとの接続不良は全く認められなかっ
た。

【００９５】［比較例１］導体ペーストの充填工程まで
は実施例１と同様の条件で行い、フォトレジスト層１２
の全面を露光量が１０００ｍＪ／ｃｍ² になるように紫
外線１４による露光処理を施した。

【００９６】次に、現像液（ヘキストジャパン社製のＡ
Ｚ４００Ｋと水とを１：４の割合で混合した溶液）に前
記工程を経たセラミックス基板１１を浸漬し、浸漬揺動
法により現像処理を施したところ、セラミックス基板１
１表層のフォトレジスト層１２は消失したが、セラミッ
クス基板１１側面のフォトレジスト層１２は残存した。

【００９７】その後、実施例１と同様の条件で焼成処理
を施したところ、セラミックス基板１１の側面にフォト
レジスト層１２の熱分解による「しみ」が生じた。

【００９８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る導体パ
ターン形成方法にあっては、セラミックス基板上にフォ
トレジスト層を形成するフォトレジスト層形成工程と、
該フォトレジスト層に導体パターン状に凹部を形成する
凹部形成工程と、該凹部に導体ペーストを充填する導体
ペースト充填工程と、前記凹部に充填された前記導体ペ
ーストを乾燥させ、該導体ペースト中の固体成分を前記
セラミックス基板に接着させる接着工程と、アルカリ性
水溶液を用いて前記フォトレジスト層を溶解、消失させ
るフォトレジスト層消失工程と、焼成により前記導体ペ
ースト中の固体成分を前記セラミックス基板に焼き付け
る焼付工程とを含むので、前記フォトレジスト層消失工
程でセラミックス基板の表面に形成されたフォトレジス
ト層を溶解、消失させることができるのみでなく、その
側面や底面に付着したフォトレジスト層も溶解、消失さ
せることができ、従来の方法と比較して、より簡単な工
程でセラミックス基板上に精密かつ微細な導体パターン
を形成することができる。

【００９９】また、本発明に係る導体パターンの形成方
法（２）にあっては、フォトレジスト層消失工程におい
て、０．２５〜１．２５Ｎのアルカリ金属水酸化物、又
は０．５〜１．５Ｎのアルカリ金属硼酸化物のアルカリ
性水溶液を用いてフォトレジスト層を溶解、消失させる
ので、安価にかつ簡単な工程でセラミックス基板上に精
密かつ微細な導体パターンを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｆ）は実施例に係る導体パターンの
形成方法における各工程を模式的に示した断面図であ
る。

【符号の説明】

１１セラミックス基板１２フォトレジスト層１５凹部１６導体ペースト１６’ 導体ペーストの乾燥体１７導体パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大友省三山口県美祢市大嶺町東分字岩倉2701番１株式会社住友金属セラミックス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス基板上にフォトレジスト層
を形成するフォトレジスト層形成工程と、該フォトレジスト層に導体パターン状に凹部を形成する
凹部形成工程と、該凹部に導体ペーストを充填する導体ペースト充填工程
と、前記凹部に充填された前記導体ペーストを乾燥させ、該
導体ペースト中の固体成分を前記セラミックス基板に接
着させる接着工程と、アルカリ性水溶液を用いて前記フォトレジスト層を溶
解、消失させるフォトレジスト層消失工程と、焼成により前記導体ペースト中の固体成分を前記セラミ
ックス基板に焼き付ける焼付工程とを含むことを特徴と
する導体パターンの形成方法。
【請求項２】フォトレジスト層消失工程において、
０．２５〜１．２５Ｎのアルカリ金属水酸化物、又は
０．５〜１．５Ｎのアルカリ金属硼酸化物のアルカリ性
水溶液を用いてフォトレジスト層を溶解、消失させるこ
とを特徴とする請求項１記載の導体パターンの形成方
法。