JPWO2006028090A1 - 配線膜間接続用部材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

金属バンプ８の、後に積層される配線膜形成用金属層１０との接続抵抗をより小さくし、接続の安定性を高め、更に、金属バンプ８を通る配線経路をより小さくし、平坦性を高め、金属バンプ８を抜けにくくする。多層配線基板の配線膜間を接続する、銅からなりピラー状で下面より上面の断面積が小さい複数の金属バンプ８が層間絶縁膜１０に少なくとも一端が突出するように埋設配置された配線膜間接続用部材であって、層間絶縁膜１０の上面が、金属バンプ８と接する部分で高くなり該金属バンプ８から離れる程低くなるよう湾曲している。

Description

本発明は配線膜間接続用部材、詳しくは銅から成る金属バンプを使用して多層配線基板の配線膜間接続を行なう場合に適用して好適な配線膜間接続用部材とその製造方法に関する。

多層配線基板の配線膜間接続を行なう手法の一つとして、例えば銅から成るバンプを使用する手法がある。
そして、配線膜間接続に用いて多層配線基板を製造するのに適するものとして、多層配線基板の配線膜間を接続する例えばコニーデ状の金属バンプが層間絶縁膜たる樹脂フィルムに埋設配置させた配線膜間接続用部材と、その製造方法を特願２００２−２３３７７８により提案し、その提案内容が特開２００３−３０９３７０号公報により公表された。
特開２００３−３０９３７０号公報（特願２００２−２３３７７８）

ところで、上記従来の手法によれば、一度に所要の層数を重ね一括してプレスすることも可能な、或いは、エッチングレジストパターンのピッチの限界より更に小さなピッチでバンプを配置することができる、或いは絶縁膜の両側にセミアディティブ法により微細な配線パターンを形成することも可能な、或いはバンプを高くしてもファインピッチが維持できる、配線膜間接続用部材を提供することができた。

しかしながら、従来の技術によれば、金属バンプが貫通状に形成された層間絶縁膜の両面に積層されて上記金属バンプの上面、下面に電気的に接続される銅からなる金属層のその金属バンプの上面、下面との接続の信頼性をより高めることが難しいという問題があった。
というのは、層間絶縁膜の厚みと、金属バンプの高さとの関係によって接続性が不充分になったり、層間絶縁膜と配線膜形成用の金属層との間に隙間が生じ、その結果、層間絶縁に関する信頼性が不充分になったりするからである。
また、金属バンプの材料として、銅からなる金属層(銅箔）を用いるが、その金属層として従来は酸素元素を始めとする不純物の元素を含む銅を用いていたので、金属バンプと、銅からなる配線膜形成用金属層との接続信頼性が充分でなかつたという問題があった。

そして、この問題は配線基板の長期信頼性を低下させることにつながり、大きな課題であった。
また、配線膜間接続用部材を搬送する過程で、フィルム状の層間絶縁膜から金属バンプが脱落することもあった。即ち、金属バンプはフィルム状の層間絶縁膜には、これに貫通された状態で保持されるので、上或いは下から金属バンプを押さえることができなかったので、抜け易かったのである。

本発明は、このような問題を解決すべく為されたものであり、金属バンプの、後に積層される配線膜形成用金属層との接続信頼性を高め、また配線板の平坦性を確保し、金属バンプの脱落しにくい配線膜間接続用部材と、その製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の配線膜間接続用部材は、多層配線基板の配線膜間を接続する、銅からなりピラー状で下面より上面の断面積が小さい複数の金属バンプが層間絶縁膜に少なくとも一端が突出するように埋設配置された配線膜間接続用部材であって、上記層間絶縁膜の上面が、上記金属バンプと接する部分で高くなり該金属バンプから離れる程低くなるよう湾曲していることを特徴とする。

請求項２の配線膜間接続用部材は、多層配線基板の配線膜間を接続する、銅からなる複数の金属バンプが層間絶縁膜に一端又は両端が突出するように埋設配置された配線膜間接続用部材であって、上記金属バンプを成す銅の純度が９９．９％以上であり、上記各金属バンプの層間絶縁膜からの端の突出量の総和が１５〜４５μｍであり、上記各金属バンプの上面及び下面の平均表面粗度が０．５μｍ以下の粗度であることを特徴とする。
請求項３の配線膜間接続用部材は、請求項１又は２記載の配線膜間接続用部材において、前記層間絶縁膜が、コアとなる非熱可塑性膜の両面に熱可塑性ポリイミド樹脂膜を形成した三層構造を有し、上記各熱可塑性ポリイミド樹脂膜の膜厚が１〜８μｍであることを特徴とする。

請求項４の配線膜間接続用部材は、請求項３記載の配線膜間接続用部材において、前記非熱可塑性膜が非熱可塑性ポリイミド樹脂膜からなり、その膜厚が１０〜７０μｍであることを特徴とする。
請求項５の配線膜間接続用部材は、前記ガラス基材のエポキシ樹脂膜からなり、その膜厚が３０〜８０μｍであることを特徴とする。

請求項６の配線膜間接続用部材の製造方法は、銅からなるバンプ形成用金属層にキャリヤ層を積層したものの該キャリヤ層が積層された面とは反対の面に所定のパターンのレジスト膜を形成する工程と、上記レジスト膜をマスクとして前記バンプ形成用金属層をエッチングすることにより前記キャリヤ層にピラー状の複数の金属バンプが突設された状態にする工程と、上記レジスト膜を除去する工程と、層間絶縁膜を、上記金属バンプにその上面側から貫通されるように加圧する工程と、上面側から加圧する工程と、上記層間絶縁膜を研磨することによって、バンプ頂面を露出させる工程と、上記キャリア層を除去する工程と、を有する配線膜間接続用部材の製造方法であって、上記バンプ形成用金属層として純度９９．９％以上の銅からなり、上面及び下面が平均表面粗度０．５μｍ以下の粗度のものを用いることを特徴とする。

請求項７の配線膜間接続用部材の製造方法は、銅からなるバンプ形成用金属層にキャリヤ層を積層したものの該キャリヤ層が積層された面とは反対の面に所定のパターンのレジスト膜を形成する工程と、上記レジスト膜をマスクとして前記バンプ形成用金属層をエッチングすることにより前記キャリヤ層にピラー状の複数の金属バンプが突設された状態にする工程と、上記レジスト膜を除去する工程と、層間絶縁膜を、上記金属バンプにその上面側から加圧する工程と、上記層間絶縁膜を研磨することによって、バンプ頂面を露出させる工程と、上記キャリア層を除去する工程と、を有する配線膜間接続用部材の製造方法であって、上記キャリア層として、キャリアフィルムに、ＵＶ光(紫外線）を照射されると粘着力が低下する性質のある接着層を形成したものを用い、上記レジスト膜を除去する工程の後、上記層間絶縁膜を上記金属バンプにその上面側から加圧する工程の前に、上記キャリア層に対して金属バンプ側からＵＶ光を照射してその粘着力を低下させる工程を有し、更に、上記キャリアを剥離する工程の際に又はその前にキャリア側からＵＶ光を照射することを特徴とする。

請求項８の配線膜間接続用部材の製造方法は、請求項６又は７記載の配線膜間接続用部材の製造方法において、前記層間絶縁膜として、コアとなる非熱可塑性膜の両面に熱可塑性ポリイミド樹脂膜ないしエポキシ変性樹脂膜を形成した三層構造を有し、上記熱可塑性ポリイミド樹脂膜ないしエポキシ変性樹脂膜の片面あたりの膜厚が１〜８μｍであるものを用いることを特徴とする。
請求項９の配線膜間接続用部材の製造方法は、請求項８記載の配線膜間接続用部材の製造方法において、コアとなる非熱可塑性樹脂膜として、非熱可塑性ポリイミド樹脂膜からなり、その膜厚が１０〜６５μｍであるものを用いることを特徴とする。

請求項１０の配線膜間接続用部材の製造方法は、請求項６又は７記載の配線膜間接続用部材の製造方法において、前記層間絶縁膜として、ガラスエポキシからなり、その膜厚が３０〜１００μｍであるものを用いることを特徴とする。
請求項１１の配線膜間接続用部材の製造方法は、請求項６、７、８、９又は１０記載の配線膜間接続用部材の製造方法において、前記キャリア層の前記樹脂フィルムとして厚さ２５〜５０μｍのポリエステルフィルムからなるものを、接着剤として厚さ２〜１０μｍで、初期粘着力が１０〜３０Ｎ／２５ｍｍ、ＵＶ光(紫外線)照射後粘着力が０．０５〜０．１５Ｎ／２５ｍｍのものを用いることを特徴とする。

請求項１の配線膜間接続用部材によれば、層間絶縁膜は、その上面が上記金属バンプと接する部分で高くなり該金属バンプから離れる程低くなるよう湾曲した形状を有して金属バンプの保持力が高められる。というのは、層間絶縁シートは弾性を有しているので、そのシートのバンプに接する部分がバンプの側面に沿って湾曲するようにすることにより、バンプをシートの弾性力で押さえ込む効果があり、金属バンプの脱落を防ぐように作用するからである。
従って、金属バンプが配線膜間接続用部材から抜けるというトラブルを皆無にすることが可能となる。

請求項２の配線膜間接続用部材によれば、金属バンプを成す銅の純度が９９．９％と高く、従来におけるように金属バンプ形成用銅材料として酸素元素を始めとする不純物の元素を含む銅を用いないで純度の高い銅を用いるので、接続信頼性が充分でなかつたことを改善できる。
そして、各金属バンプの層間絶縁膜からの端(上端と下端）の突出量の総和が１５μｍ以上なので、後に配線膜間接続用部材の両面に積層される銅等の配線膜形成用金属層と各金属バンプとの充分な圧接が行われ、接続をより確実なものにすることができる。
というのは、金属バンプの層間絶縁膜からの上端と下端の突出量の総和が小さいと、上記積層のための加圧により金属バンプの突出分が少ないため充分な圧接が行われず、接続が不完全となるおそれがあり、また、表面に凹部ができ、平坦性が損なわれるおそれがあるが、種々の実験によれば、１５μｍ以上だとそのようなおそれはなく、信頼性のある接続が得られるからである。

また、上記突出量の総和が４５μｍ以下なので、層間絶縁膜と、後に配線膜形成用金属層を積層した場合において配線膜間接続用部材の表面の平坦性がそこなわれるおそれがない。
というのは、上記突出量の総和が大きいと、金属バンプのある部分が後の工程で配線膜形成用金属層を積層した時に配線膜形成用金属層がバンプ部で完全に押しつぶされず隆起したままになり、配線基板の平坦性が悪くなり、平坦性を特に要求されるべアのＩＣ、ＬＳＩ等を搭載するような配線基板等においては看過できない問題となるが、種々の実験によれば、４５μｍ以下だとそのようなおそれはなく、バンプを完全に押しつぶすことができ、かつ平坦性が損なわれるおそれがない。
そして、上記各金属バンプの上面及び下面の平均表面粗度が０．５μｍ以下の表面粗度なので、後に配線膜形成用金属層が積層されたときの該金属層との間に微細な空隙ができるおそれがなくなり、延いては、信頼性の高い接続性ができる。尚、平均表面粗度が０．５μｍ以下の表面粗度は、金属バンプ形成用の例えば銅等の金属層を圧延により形成することで容易に実現することができるからである。

請求項３の配線膜間接続用部材によれば、層間絶縁膜がコア部分を成す非熱可塑性膜の両面に熱可塑性ポリイミド樹脂膜ないしエポキシ変性樹脂膜を形成した三層構造を有するので、コア部分を成す非熱可塑性ポリイミド樹脂膜によってバンプの保持力を確保することができる。
そして、両面に熱可塑性ポリイミド樹脂膜ないしエポキシ変性樹脂膜があるので、両面に積層される配線膜形成用金属層との接着に必要な接着力を確保することができる。
そして、熱可塑性ポリイミド樹脂膜ないしエポキシ変性樹脂膜の厚さが１μｍ以上なので、両面に積層される例えば銅からなる配線膜形成用金属層の表面の凹凸を吸収して積層後における該配線膜形成用金属層と金属バンプとの間に間隙ができるおそれをなくすことができる。

即ち、熱可塑性ポリイミド樹脂膜の厚さが薄いと、配線膜間接続用部材に後で積層される配線膜形成用金属層の表面にある凹凸を吸収しきれず、配線膜形成用金属層と層間絶縁層の間に充分な密着が得られない。しかるに、実験によれば、熱可塑性ポリイミド樹脂膜の厚さが１μｍ以上あると、配線膜形成用金属層と層間絶縁層の間に充分な密着が得られる。
また、熱可塑性ポリイミド樹脂膜の厚さが８μｍ以下なので、後に積層される配線膜形成用金属層に対しての下地として必要な強度、硬度を充分に確保することができる。
というのは、熱可塑性ポリイミド樹脂膜が厚いと、配線膜形成用金属層との接着力こそ確保することができるが、配線板の基材としての必要な強度、硬度を低下させるという問題があるが、実験によれば、熱可塑性ポリイミド樹脂膜ないしエポキシ変性樹脂膜の厚さが８μｍ以下だと後で積層される配線板の基材としての必要な強度、硬度を確保することができることが確認されているからである。

請求項４の配線膜間接続用部材によれば、層間絶縁膜のコアを成す非熱可塑性膜が非熱可塑性ポリイミド樹脂膜からなり、その厚さが１０μｍ以上なので、必要な強度を充分に確保することができる。というのは、非熱可塑性ポリイミド樹脂膜は耐熱性が良好で、機械的強度も良好な樹脂なので、１０μｍ以上の厚さで配線膜間接続用部材として必要な強度を充分に確保することができるからである。
また、そのコアを成す非熱可塑性ポリイミド樹脂膜の厚さが７０μｍ以下なので、徒に、配線膜間接続用部材や該配線膜間接続用部材を使用した多層配線基板の厚さを厚くしなくて済む。

請求項５の配線膜間接続用部材によれば、層間絶縁膜のコアを成す非熱可塑性膜がガラスエポキシ樹脂からなり、その厚さが３０μｍ以上なので、必要な強度を充分に確保することができる。というのは、ガラスエポキシ樹脂は耐熱性が比較的良好で、機械的強度も良好な樹脂なので、３０μｍ以上の厚さで配線膜間接続用部材として必要な強度を充分に確保することができるからである。
また、そのコアを成すガラスエポキシ樹脂膜の厚さが１００μｍ以下なので、徒に、配線膜間接続用部材や該配線膜間接続用部材を使用した多層配線基板の厚さを厚くしなくて済む。

請求項６の配線膜間接続用部材の製造方法によれば、キャリア層にバンプ形成用金属層を積層してそのバンプ形成用金属層を、パターニングされたレジスト膜をマスクとして選択的にエッチングすることにより金属バンプを形成し、その後、上記レジスト膜を除去した上で、その金属バンプにより貫通されるようにして層間絶縁膜を上記キャリア層に重ね、その後、そのキャリア層を除去するので、配線膜間接続用部材を得ることができるが、そのバンプ形成用金属層として銅純度９９．９％以上のものを用いるので、配線膜間接続用部材を用いて多層の配線基板を構成した場合に欠陥の少ない接合が達成でき、信頼性のある電気的接続が可能となる。
そして、バンプ形成用金属層として両面の平均表面粗度が０．５μｍ以下の表面粗度のものを用いるので、各金属バンプの上面及び下面を平均表面粗度が０．５μｍ以下の表面粗度にすることができる。
従って、後に配線膜形成用金属層が積層されたときの該金属層との接合面において欠陥部分が少なくなり、延いては、より信頼性の高い接続にできる、更に接続の信頼性を高めることができる。

請求項７の配線膜間接続用部材の製造方法によれば、キャリア層としてＵＶ光で粘着力が低下するものを用い、そして、キャリア層を除去する前に或いは除去する際にＵＶ光をキャリア層に照射するので、キャリア層の除去に必要な剥がし力をより弱めることができる。
従って、配線膜間接続用部材に徒に大きな力を加えることなくキャリア層を除去することができ、延いては、キャリア層の除去により配線膜間接続用部材を曲げるなど変形させるおそれがない。

請求項８の配線膜間接続用部材の製造方法によれば、層間絶縁膜がコア部分を成す非熱可塑性膜の両面に熱可塑性ポリイミド樹脂膜ないしエポキシ変性樹脂膜を形成した三層構造を有するので、前述の通り、コア部分を成す非熱可塑性ポリイミド樹脂膜によってバンプの保持力を確保することができる。
そして、両面に熱可塑性ポリイミド樹脂膜ないしエポキシ変性樹脂膜があるので、両面に積層される配線膜形成用金属層との接着に必要な接着力を確保することができる。
そして、熱可塑性ポリイミド樹脂膜ないしエポキシ変性樹脂膜の厚さが１μｍ以上なので、両面に積層される例えば銅からなる配線膜形成用金属層の表面の凹凸を吸収して積層後における該配線膜形成用金属層と金属バンプとの間に間隙ができるおそれをなくすことができる。
また、熱可塑性ポリイミド樹脂膜の厚さが８μｍ以下なので、後に積層される配線膜形成用金属層に対しての下地として必要な強度、硬度を充分に確保することができる。

請求項９の配線膜間接続用部材の製造方法によれば、層間絶縁膜のコアを成す非熱可塑性樹脂膜として、非熱可塑性ポリイミド樹脂膜を用い、その膜の厚さが１０μｍ以上なので、必要な強度を充分に確保することができる。そして、その膜の厚さが６５μｍ以下なので、徒に、配線膜間接続用部材や該配線膜間接続用部材を使用した多層配線基板の厚さを厚くしなくて済むという効果を与えることができる。
請求項１０の配線膜間接続用部材の製造方法によれば、層間絶縁膜として、ガラスエポキシ樹脂膜を用い、その膜の厚さが３０μｍ以上なので、必要な強度を充分に確保することができる。そして、その膜の厚さが１００μｍ以下なので、徒に、配線膜間接続用部材や該配線膜間接続用部材を使用した多層配線基板の厚さを厚くしなくて済むという効果を与えることができる。

請求項１１の配線膜間接続用部材の製造方法によれば、前記キャリア層の前記樹脂フィルムとして厚さ２５〜５０μｍのものを、接着剤として厚さ２〜１０μｍで、初期粘着力が１０〜３０Ｎ／２５ｍｍ、ＵＶ光(紫外線)照射後粘着力が０．０５〜０．１５Ｎ／２５ｍｍのものを用いるので、キャリア層が必要なときは配線膜間接続用部材から剥がれないように充分な粘着力を有するようにし、キャリア層の除去が必要なときに剥がすときには大きな力を要することなく剥がせるように粘着力を充分に弱めることができる。

（Ａ）〜（Ｇ）は本発明配線膜間接続用部材の製造方法の第１の実施例を工程順に示す断面図であり、（Ｇ）は本発明配線膜間接続用部材の第１の実施例の断面図となる。 配線膜間接続用部材の製造に用いる層間絶縁膜の断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は図１（Ｆ）に示す配線膜間接続用部材を用いた配線基板の製造方法の一つの例を工程順に示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｇ）は本発明配線膜間接続用部材の製造方法の第２の実施例を工程順に示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明配線膜間接続用部材を用いた多層配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。 本発明の第３の実施例に係る配線膜間接続用部材を工程順に示す断面図である。

符号の説明

２・・・バンプ形成用金属層（銅）、４・・・キャリア層、
４ａ・・・樹脂フィルム、４ｂ・・・粘着層、８・・・金属バンプ（銅）、
１０・・・層間絶縁膜、
１０ａ・・・非熱可塑性ポリイミド膜、１０ｂ・・・熱可塑性ポリイミド樹脂膜、
１２・・・配線膜形成用金属層、１４・・・配線膜、６０・・・層間絶縁膜、
６２・・・金属バンプ（円柱状）。

本発明配線膜間接続用部材の最良の形態の第１のものは、銅からなりピラー状で下面より上面の断面積が小さい複数の金属バンプが層間絶縁膜に少なくとも一端が突出するように埋設配置された配線膜間接続用部材であって、上記層間絶縁膜の上面が、上記金属バンプと接する部分で高くなり該金属バンプから離れる程低くなるよう湾曲している。
これは、銅からなるバンプ形成用金属層にキャリア層を接着したものを用意し、そのバンプ形成用金属層をフォトエッチングによりパターニングすることにより金属バンプを形成し、そのキャリア層の金属バンプ形成面に層間絶縁膜を、該各金属バンプによって貫通されるように積層し、その後、キャリア層を除去することにより得ることができる。

金属バンプ或いはバンプ形成用金属層を成す銅は純度が９９．９％以上のものが好ましい。また、層間絶縁膜は、配線膜間接続用部材としての強度を保つためにコアとして非熱可塑性ポリイミド樹脂膜を有し、配線膜間接続用部材の両面に積層される配線膜形成用金属層との接着力を得るために、そのコアを成す非熱可塑性ポリイミド樹脂膜の両面に熱可塑性ポリイミド樹脂膜を形成したもの、即ち三層構造のものを用いるのが最適である。
両面の熱可塑性ポリイミド樹脂膜の厚さは１〜８μｍが最適である。ここで熱可塑性ポリイミド樹脂膜の代わりにエポキシ変性の接着剤を使用しても同様な効果が得られる。
また、コアを成す非熱可塑性ポリイミド樹脂膜としては、非非熱可塑性ポリイミド樹脂膜膜或いはガラスエポキシ樹脂膜が最適である。コアを成す非熱可塑性ポリイミド樹脂膜として非熱可塑性ポリイミド樹脂膜膜を用いた場合、その膜厚が１０〜６５μｍであるものを用いると良い。また、ガラスエポキシ樹脂膜を用いる場合には、その膜厚が３０〜１００μｍのものを用いると良い。

また、配線膜間接続用部材の製造過程でバンプ形成用金属層を搭載するキャリア層としてＵＶ光で粘着力が低下するものを用いると良い。具体的には、接着剤として厚さ２〜１０μｍで、初期粘着力が１０〜３０Ｎ／２５ｍｍ、ＵＶ光(紫外線)照射後粘着力が０．０５〜０．１５Ｎ／２５ｍｍのものを用いると良い。

以下、本発明の詳細を図示実施例に基いて説明する。
図１（Ａ）〜（Ｆ）は第１の実施例を示すもので、多層配線基板の形成方法を工程順に示す断面図である。
（Ａ）先ず、銅からなるバンプ形成用金属層２の一方の主面にキャリア層４を接着したものを用意し、該バンプ形成用金属層２の他方の主面に、フォトレジスト膜６を形成し、該フォトレジスト膜６に対して露光、現像処理を施すことにより該レジスト膜６をパターニングする。図１（Ａ）はそのフォトレジスト膜６のパターニング後の状態を示す。

上記バンプ形成用金属層２は、銅の純度が９９．９％以上であり、純度の高い脱酸素銅が使用できる。このように純度の高いものを用いることとすれば、配線膜間接続用部材完成後、その両面に銅からなる配線膜形成用金属層を積層されるとき、金属バンプと配線膜形成用金属層とを欠陥の少ない銅・銅接合により接続して極めて信頼性の高い接続性を得ることができるのである。
そして、バンプ形成用金属層２の表面の粗度を平均表面粗度が０．５μｍ以下になるようにする。というのは、金属バンプの上下両面の表面粗度が大きいと、配線膜間接続用部材完成後にその両面に銅からなる配線膜形成用金属層を積層したとき、金属バンプと配線膜形成用金属層との間の接合面で凸凹が埋め切れずに微細な欠陥が残り、接続の信頼性を充分に確保することが難しくなるが、平均表面粗度が０．５μｍ以下だと、銅．銅の接合面に欠陥がほとんど生ぜず、信頼性の高い接続性を充分に得ることができるからである。

また、キャリア層４は、ベースとなる厚さが例えば２５〜５０μｍの樹脂フィルム４ａの一方の主面に粘着層４ｂを形成したものであり、その粘着層４ｂとしてＵＶ露光により粘着力が低下するものを用いる。具体的には、初期粘着力が１０〜３０Ｎ／２５ｍｍで、ＵＶ露光後の粘着力が０．０５〜０．１５Ｎ／２５ｍｍのものがよい。
このように、ＵＶ露光により粘着力が低下するものを用いるのは、キャリア層４がバンプエッチング工程など必要なときはバンプが脱落しないように充分な粘着力を有するようにし、キャリア層４が必要でなくなり、剥がすときには容易に剥がせるように粘着力をＵＶ光で充分に弱めることができるようにするためである。

また、キャリアフィルム４ａの厚さを２５〜５０μｍにするのは、２５μｍ以下だと、配線膜間接続用部材としての強度を保つことが難しく、種々の処理過程、搬送過程で変形等が生じ易くなり、５０μｍ以上だと、キャリア層４の剥離に際し配線膜間接続用部材の方によけいな変形を加えられ、バンプの脱落ないし配線膜間接続用部材の残留変形が残るからである。
上記のベースとなる樹脂フィルム４ａ及び粘着層４ｂの幅が例えば２５μｍの厚さ、粘着層４ｂの厚さは２〜１０μｍにする。このようにするのは、２μｍ以下だと充分な粘着力が得られず、バンプ形成用金属層２を選択的にエッチングして金属バンプを形成するときに、粘着層４ｂがエッチングの加工時のスプレ液流あるいは搬送時にかかる機械的応力により金属バンプの脱落という不良が発生するおそれがあり、また、８μｍ以上だと、粘着層４ｂが厚すぎてグニャグニャし、金属バンプの下地として不適切な状態になり、金属バンプの傾き、位置ずれ等が生じ易くなるからである。

（Ｂ）次に、図１（Ｂ）に示すように、上記フォトレジスト膜６をマスクとして、上記銅からなるバンプ形成用金属層２をエッチングすることにより、金属バンプ８を形成する。この金属バンプ８はコニーデ状になり、上側（金属バンプ８の頂面側）に行く程断面積が小さくなっている。
（Ｃ）次に、図１（Ｃ）に示すように、配線膜間接続用部材に対してその金属バンプ８形成側の面からＵＶ光を照射することにより、上記キャリア層４の粘着層４ｂの粘着力を低下させる。
ＵＶ光を金属バンプ８形成側の面から照射するのは、金属バンプ８がその露光に際してマスクとなり、金属バンプ８の下面の粘着層は露光されず、粘着力を保持しており、またバンプのない部分は粘着剤が硬化するので、金属バンプ８の固定に寄与する。

（Ｄ）次に、図１（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜１０および合成樹脂などからなる剥離シート１１を配線膜間接続用部材の金属バンプ８形成側に臨ませる。該層間絶縁膜１０は、図２に示すように三層構造を有する。
具体的には、非熱可塑性ポリイミド樹脂膜１０ａをコアとし、その両主面に熱可塑性ポリイミド樹脂膜１０ｂ、１０ｂを形成したものであり、そのコアを成す非熱可塑性ポリイミド樹脂膜１０ａの膜厚が１０〜５０μｍであり、両主面の熱可塑性ポリイミド樹脂膜１０ｂ、１０ｂの膜厚が１〜８μｍである。
層間絶縁膜のコアを成す非熱可塑性ポリイミド樹脂膜の厚さが１０〜５０μｍにするのは、１０μｍ以上の厚さにすると配線膜間接続用部材として必要な強度を充分に確保することができ、また、厚さが５０μｍ以下なので、徒に、配線膜間接続用部材や該配線膜間接続用部材を使用した多層配線基板の厚さを厚くしなくて済むからである。

また、両主面の熱可塑性ポリイミド樹脂膜１０ｂ、１０ｂの膜厚を１〜８μｍにするのは、次の理由による。即ち、熱可塑性ポリイミド樹脂膜が薄いと、配線膜間接続用部材完成後に両面に積層される例えば銅からなる配線膜形成用金属層との間の必要な密着力が得られない。しかし、実験によれば、その厚さが１μｍ以上あると、両面に積層される例えば銅からなる配線膜形成用金属層との間の必要な密着力が得られる。
また、熱可塑性ポリイミド樹脂膜１０ｂが厚すぎると、コアとなる非熱可塑性ポリイミド樹脂の強靭な特性、優れた電気特性が低下するからであり、この熱可塑性ポリイミド樹脂は必要最低量であればよいからである。

（Ｅ）次に、図１（Ｅ）に示すように、層間絶縁膜１０と剥離シート１１を上面からクッション材(図示しない。)を介して加圧し、層間絶縁シート１０と剥離シート１１とをキャリヤフイルムおよび金属バンプ８に倣うように密着させる。このとき加熱プレスすることにより、より効果的に密着させることができる。
（Ｆ）次に、図１（Ｆ）に示すように、剥離シート１１の上から突出部を優先的に研磨し、略剥離シート面まで研磨する。このようにすることにより、金属バンプ８頂面を露出させる。なお、砥石の代りに連続的に研磨できるロール研磨機等を用いても良い。

このようにすると、層間絶縁膜１０は、自ずと図１（Ｆ）に示すように、その上面が、金属バンプ８と接する部分で高くなり該金属バンプ８から離れる程低くなるように湾曲した形状になる。
そして、このような形状になることによって、金属バンプ保持力が高められる。層間絶縁シートは弾性を有しているので、そのシートのバンプに接する部分がバンプの側面に沿って湾曲するようにすることにより、バンプをシートの弾性力で押さえ込む効果があり、金属バンプの脱落を防ぐ作用する。

尚、この状態において、銅からなる各金属バンプ８は、層間絶縁膜１０からの突出量が１５〜４５μｍであることが必要である。
この理由を述べると、次の通りである。
即ち、各金属バンプ８の層間絶縁膜１０からの突出量が小さいと、配線膜間接続用部材に配線膜形成用金属層を積層するための加圧により金属バンプ８が縮む分を金属バンプ８の突出分によって充分にカバーできず、接続が不完全となるおそれがある。また、表面に凹部ができ、平坦性が損なわれるおそれがある。
しかし、種々の実験によれば、１５μｍ以上だとそのようなおそれはなく、信頼性のある接続が得られる。これが突出量を１５μｍ以上にする理由である。

また、上記突出量が大きいと、金属バンプのある部分が後の工程で配線膜形成用金属層を積層した時に配線膜形成用金属層がバンプ部で完全に押しつぶされず隆起したままになり、配線基板の平坦性が悪くなり、平坦性を特に要求されるべアのＩＣ、ＬＳＩ等を搭載するような配線基板等においては看過できない問題となるが、種々の実験によれば、４５μｍ以下だとそのようなおそれはなく、バンプ８を完全に押しつぶすことができ、かつ平坦性が損なわれるおそれがない。これが、突出量を４５μｍ以下にする理由である。
尚、金属バンプ８の層間絶縁膜１０からの突出量を１５〜４５μｍにすることは、バンプ形成用金属層２の厚さを層間絶縁膜１０の厚さより１５〜４５μｍより若干厚くすることにより為し得る。

（Ｇ）次に、キャリアシート側から再度ＵＶ光を照射し、バンプ部の粘着層を硬化させ、その粘着力を低下させてからキャリア層４および剥離シート１１を剥離する。すると、図１（Ｇ）に示すように配線膜間接続用部材ができ上がる。
尚、キャリア層４の粘着層４ｂは前記ＵＶ光照射により粘着力が低下せしめられているので、かなり弱い剥離力でキャリア層４の剥離することができる。従って、キャリア層４を剥離するために強い力をかけて配線膜間接続用部材を変形させるというようなトラブルを未然に防止することができる。
なお、剥離シートはポリエチレン、ポリプロピレンなどどんな樹脂にも接着しないフィルムを使うことで、容易に剥離できる。
ところで、剥離作業をＵＶ光照射と併行して行うようにしても良い。つまり、ＵＶ光を照射させながら剥離作業を行うことにより作業時間の短縮、製造コストの低減を図るようにしても良い。
（変形例）

尚、上記実施例においては、層間絶縁膜１０として、ガラスエポキシ樹脂膜を用いるようにしても良い。
その場合、ガラスエポキシ樹脂膜の厚さは３０〜１００μｍにする必要がある。

図３（Ａ）、（Ｂ）は、図１（Ｆ）に示す配線膜間接続用部材を用いて二層の配線基板を製造する方法を工程順に示す断面図である。
（Ａ）図３（Ａ）に示すように、配線膜間接続用部材の両面に配線膜形成用金属層１２、１２を重ね、加圧及び加熱により強固に積層する。
（Ｂ）次に、上記配線膜形成用金属層１２、１２をフォトエッチングすることによりパターニングする。すると、図３（Ｂ）に示すように、銅からなる配線膜１４が形成される。

図４（Ａ）〜（Ｇ）は本発明の第２の実施例に係る配線基板の製造方法の工程を順に示す断面図である。
（Ａ）先ず、図４（Ａ）に示すように、層間絶縁膜１０上に、上型１００を積層したものを用意する。該上型１００は、金属（例えばＳＵＳ等）或いは樹脂からなり、後述する金属バンプ（８、８、・・・）と対応したバンプ対応孔８２、８２、・・・を有する。尚、該バンプ対応孔８２、８２、・・・は、例えば、層間絶縁膜１０上に接着された上型１００上にフォトレジストを塗布し、該フォトレジストを露光及び現像することによりパターニングしてマスク膜とし、このフォトレジストからなるマスク膜をマスクとして上型１００をエッチングすることにより形成することができる。尤も、上型１００のバンプ対応孔８２、８２、・・・の形成は、上型１００を層間絶縁膜１０上に接着しない段階で行うようにしても良い。

（Ｂ）次に、図４（Ｂ）に示すように、金属（例えばＳＵＳ等）或いは樹脂からなる下型８４上に金属バンプ８を形成した配線膜間接続用部材１７ｂを用意し、その部材１７ｂのバンプ８形成面の上方に、上記上型１００を層間絶縁膜１０が下側を向く向きで、且つ各バンプ対応孔８２、８２、・・・が対応する金属バンプ８と位置が整合するように位置合わせして臨ませる。
（Ｃ）次に、図４（Ｃ）に示すように、上記上型１００を上記下型８４側に加圧して、上記層間絶縁膜１０が金属バンプ８により貫通された状態にする。尚、この貫通により樹脂のゴミ、カス等が生じ、それにより層間絶縁膜１０表面が汚染されるので、この加圧工程の終了後、クリーニングすることが好ましい。

（Ｄ）次に、図４（Ｄ）に示すように、上型１００を取り去る。
（Ｅ）次に、図４（Ｅ）に示すように、下型８４を取り去る。
これにより、配線膜間接続用部材が出来上がる。この配線膜間接続用部材は、キャリア層４を用いないで、型８４を用いて製造したものである。
このように、キャリア層４を用いないで配線膜間接続用部材を製造することができる。

尚、図１（Ｆ）に示す配線膜間接続用部材の両面に配線膜を形成するには、配線形成用金属層を形成する必要があるが、それは図４（Ｆ）、（Ｇ）に示す工程で行う。
（Ｆ）次に、図４（Ｆ）に示すように、金属バンプ８により貫通された層間絶縁膜１０の両面に銅からなる配線膜形成用金属層２３、２３を臨ませる。
（Ｇ）その後、該配線膜形成用金属層２３、２３をその層間絶縁膜１０に加熱加圧して積層する。すると、配線基板１１ｄができ上がる。

図５（Ａ）、（Ｂ）は本発明配線膜間接続用部材を用いた多層配線基板の製造方法を工
程順に示す断面図である。この実施例は一括プレスで多層配線基板４１を一回の積層プレスで形成するというものである。
（Ａ）先ず、例えば４枚の各両面配線基板４２〜４５の間に、３枚の各配線膜間接続用部材４６〜４８を配置する（図５（Ａ））。

（Ｂ）次に、これらを高温で一括プレスする。これにより、多層配線基板４１が完成する（図５（Ｂ））。
この場合、４枚の各両面配線基板４２〜４５は第１の実施例の工程の全部を実行し更に配線膜形成用銅箔２３へのパターニングをすることで形成され、３枚の各配線膜間接続用部材４６〜４８は、第１の実施例の工程の一部（図１（Ａ）〜（Ｆ））を実行することで形成される。

図６は本発明の第３の実施例に係る配線膜間接続用部材を示す断面図である。
図１（Ｆ）に示した前記実施例の配線膜間接続用部材は、金属バンプ（８）の形状がコニーデ状であったが、必ずしもコニーデ状であることは不可欠ではなく、例えば図６に示すように、金属バンプ６２が円柱状で、断面積が上面から下面に至るまで均一であっても良い。
また、図１（Ｇ）に示した前記実施例の配線膜間接続用部材は、金属バンプ（８）の底面が層間絶縁膜（１０）の底面とが面一（ツライチ：同一平面上に位置すること）であったが、必ずしもそのようにすることは不可欠ではなく、図６に示す実施例のように、金属バンプ６２の上端部が層間絶縁膜６０の上面から突出し、下端部が層間絶縁膜６０の下面から突出するようにしても良い。

その場合において、金属バンプ６２の層間絶縁膜６０の上面からの突出量をＡとし、金属バンプ６２の層間絶縁膜６０の下面からの突出量をＢとして、突出量ＡとＢの総和が１５〜４５μｍであることが必要である。
尚、上記以外の点では、図１（Ｇ）に示す実施例の配線膜間接続用部材と共通する。
金属バンプの形状は、前記各実施例以外に、円錐台形、四角錐、そろばん玉形という形状例を採り得る。

上記の本発明の実施例は、配線膜間をつなぐ種々の部材及びその製造方法に注目している。しかしながら発明の原理はマイクロ電子部品の導体中間接続部材を提供するのに使用される部材に直ちに適用できる。例えば、発明の原理はチップ担体又は少なくともチップ担体の一面、回路パネルまたは中間接続基板から突出している複数の金属バンプを有する他の中間接続基板即ちチップ担体、チップテストソケット、テスト基板、インターポーザ、回路パネル等がある。そういった担体、基板または回路パネルにおいて、担体または基板の片面または両面上の金属バンプの頂点または端部は他のマイクロ電子部品の接点と暫定的に即ち圧接でまたは永久接着であるいは金属接着で中間接続される。

本発明は配線膜間接続用部材と、その製造方法に関し、詳しくは、銅から成る金属バンプを使用して多層配線基板の配線膜間接続を行なう場合に適用して好適な配線膜間接続用部材とその製造方法一般に利用可能性がある。

Claims (21)

1. 下面部と該下面部に対向する上面部を有する層間絶縁膜と、層間絶縁膜を通して下面部から延出し、上面上に突出する第一端部を有して上面上に一つの第一の高さを形成する複数の金属バンプとを有し、層間絶縁膜の上面が複数の金属バンプに金属バンプ高さより低いある第一の高さで接触し、絶縁膜が複数の金属バンプ間で第一の高さから低い方へ湾曲していることを特徴とする配線膜間接続用部材。
2. 層間絶縁膜と層間絶縁膜を通して延びそれぞれが多層配線基板の配線膜接続用の層間絶縁膜の上面上に延びる第一端部を有する複数の金属バンプを有し、複数の金属バンプは純度が少なくとも９９．９％である銅よりなり、複数の金属バンプのそれぞれは上面より約１５ミクロンから約４５ミクロン（μｍ）の距離だけ突出し、上記金属バンプの第一端部及び第二端部の平均表面粗度が０．５μmかそれ以下であることを特徴とする配線膜間接続用部材。
3. 前記層間絶縁膜は非熱可塑性膜からなるコアを含み、前記層間絶縁膜には更にコアの対向側に約１から約８ミクロン（μｍ）の厚みを有する第一及び第二熱可塑性ポリイミド樹脂膜の第一の被覆か、コアの対向側に約１から約８ミクロン（μｍ）の厚みを有する第一及び第二のエポキシ樹脂の第二の被覆を含むことを特徴とする請求項１または２記載の配線膜間接続用部材。
4. 前記非熱可塑性膜には膜厚が約１０ミクロンから７０ミクロン（μｍ）の非熱可塑性ポリイミド樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の配線膜間接続用部材。
5. 前記非熱可塑性膜には約３０から約１００ミクロン（μｍ）の厚みを有するガラスエポキシ樹脂を含む請求項１及び２記載の配線膜間接続用部材。
6. 第一面と、第一面に対向する第二面と、第一面を被覆するフォトレジスト膜及び第二面を被覆するキャリア層からなる層構造を提供し、
   フォトレジスト膜をパターニングし、
   パターン化したフォトレジスト膜をマスクとして使って金属膜をエッチングしてキャリア層の対向側第一端部を有してキャリア層から突出する複数の金属層を形成し、
   パターン化したフォトレジスト膜を除去し、
   層間絶縁膜を複数の金属バンプの第一端部に押しつけ、
   複数の金属バンプの第一端部を露出させるために層間絶縁膜を研磨し、
   キャリア層を除去し、および
   金属膜が実質的に純度が少なくとも９９．９％の銅からなり、複数の金属バンプの第一端部とそれに対向する側の複数の金属バンプの第二端部の平均表面粗さが０．５μｍまたはそれ以下であることを特徴とする配線膜間接続用部材の製造方法。
7. 第一面と、第一面に対向する第二面と、第一面を被覆するフォトレジスト膜と第二面を被覆し接着層で第二面に接着されたキャリア層からなる層構造を提供し、
   フォトレジスト膜をパターニングし、
   パターン化したフォトレジスト膜をマスクとして使って金属膜をエッチングしてキャリア層の対向側第一端部を有してキャリア層から突出する複数の金属層を形成し、
   パターン化したフォトレジスト膜を除去し、
   複数の金属バンプ間の接着剤層の領域を紫外線（UV）に露光して接着剤層の接着性を減じ、
   層間絶縁膜を複数の金属バンプの第一端部に押しつけ、
   複数の金属バンプの第一端部を露出させるために層間絶縁膜を研磨し、
   接着剤層をキャリア層を介して紫外線に露光し接着剤層と複数の金属バンプ間の接着性を減じ、
   キャリア層を複数の金属層から剥がし、剥がすときは接着剤層を紫外線にキャリア層を介して露光している最中か後に行われることを特徴とする配線膜間接続用部材の製造方法。
8. 前記層間絶縁膜には非熱可塑性膜を有するコア及び、コアの対向側の第一及び第二熱可塑性ポリイミド樹脂層を有する第一被覆か、コアの対向側の第一及び第二のエポキシ樹脂層を有する第二被覆を有する請求項６及び７に記載の配線膜間接続用部材の製造方法。
9. 第一及び第二熱可塑性ポリイミド樹脂層又は第一及び第二熱可塑性ポリイミド樹脂層のそれぞれは約１から８ミクロン（μｍ）の厚みを有することを特徴とする請求項８に記載の配線膜間接続用部材の製造方法。
10. 非熱可塑性膜には膜厚が約１０から６５ミクロン（μｍ）である非熱可塑性ポリイミド樹脂膜を含む請求項８に記載の配線膜間接続用部材の製造方法。
11. 層間絶縁膜の膜厚が約３０から１００ミクロン（μｍ）であるガラスエポキシ樹脂膜である請求項６及び７に記載の配線膜間接続用部材の製造方法。
12. 前記キャリア層には膜厚が約２５から５０ミクロン（μｍ）の初期接着力が約１０から３０Ｎ／２５ｍｍで、紫外線ＵＶに露光後は約０．１５Ｎ／２５ｍｍのポリエステル膜を有する、請求項６、７、８、９、１０及び１１に記載の配線膜間接続用部材の製造方法。
13. 下面とその下面に対向する上面を有する絶縁膜と、下面から絶縁膜を通って延び、複数の金属バンプが上面上の金属バンプの高さを決めるように上面上に突出する第一端部を有し、絶縁膜の上面が金属バンプの高さよりも低い第一の高さで複数の金属バンプに接するように湾曲され、絶縁膜が複数の金属バンプのそれぞれの高さ間で、金属バンプの高さからはなれて下方へ湾曲していることを特徴とするマイクロ電子部品用導体接続に使用する部材。
14. 複数の金属バンプが実質的に銅からなることを特徴とする請求項１３記載の部材。
15. 前記絶縁膜には非熱可塑性膜が含まれることを特徴とする請求項１３に記載の部材。
16. 前記絶縁膜には非熱可塑性膜および熱可塑性膜が含まれていることを特徴とする請求項13に記載の部材。
17. 前記絶縁膜には非熱可塑性ポリイミド樹脂膜と熱可塑性ポリイミド樹脂膜とを含むことを特徴とする請求項１３に記載の部材。
18. 前記複数の金属バンプは純度が少なくとも９９．９％の銅からなり、複数の金属バンプの第一端部の平均粗さが０．５μｍ又はそれ以下であり、第一端部の対向側の複数の金属バンプの第二端部の平均表面粗さが０．５μｍ又はそれ以下である請求項１３に記載の部材。
19. 複数の金属バンプの第一端部は前記絶縁膜の上面上に１５μｍ以上突出していることを特徴とする請求項１３に記載の部材。
20. マイクロ電子部品に導体中間接続部材を供給するのに使用する部材を製造する方法であって、
    第一面と、第一面に対向する第二面と、第一面を被覆するフォトレジスト膜と及び第二面を被覆するキャリア層を有する層構造を供給し、
    フォトレジスト膜をパターン化し、
    パターン化したフォトレジスト膜をマスクとして使用し、金属膜をエッチングしてキャリア層から突出した、キャリア層の対向側に第一端部を有する複数の金属バンプを形成し、
    パターン化したフォトレジスト膜を除去し、
    複数の金属バンプの第一端部上に絶縁膜を押し付け、
    絶縁膜を研磨して複数の金属バンプの第一端部を露出せしめ、そしてキャリア層を除去し、
    ここで、金属膜が純度が少なくとも９９．９％である銅であり、複数の金属バンプの第一端部とその対向の位置にある第二端部の平均表面粗さが０．５μｍ又はそれ以下であることを特徴とする部材の製造方法。
21. マイクロ電子部品に導体中間接続部材を供給するのに使用する部材を製造する方法であって、
    第一面と、第一面に対向する第二面と、第一面を被覆するフォトレジスト膜と及び第二面を被覆するキャリア層を有する層構造を供給し、
    フォトレジスト膜をパターン化し、
    パターン化したフォトレジスト膜をマスクとして使用し、金属膜をエッチングしてキャリア層から突出した、キャリア層の対向側に第一端部を有する複数の金属バンプを形成し、
    パターン化したフォトレジスト膜を除去し、
    複数の金属バンプ間の接着剤層の接着性を減じるために接着剤領域を紫外線ＵＶに露光し、
    複数の金属バンプの第一端部上に絶縁膜を押し付け、
    絶縁膜を研磨して複数の金属バンプの第一端部を露出せしめ、
    接着剤層をキャリア層を介して紫外線ＵＶに露光し接着剤層と
    複数の金属バンプの間の接着力を減じ、そしてキャリア層を介して紫外線ＵＶに露光している最中か後にキャリア層を複数の金属バンプから剥がすことを特徴とする部材の製造方法。

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