JP2006196768A - Method of manufacturing wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線基板の製造方法に係り、特に絶縁層中にはメッキ法にて配線パターンを形成する工程を含む配線基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a wiring board, and more particularly to a method for manufacturing a wiring board including a step of forming a wiring pattern by plating in an insulating layer.
近年、電子装置や半導体装置などの回路の微細化・高性能化が進んでおり、これに伴い、電子装置や半導体装置の接続に用いられる配線基板の微細化が求められている。 In recent years, miniaturization and high performance of circuits such as electronic devices and semiconductor devices have progressed, and accordingly, miniaturization of wiring boards used for connecting electronic devices and semiconductor devices is required.
従来、配線基板のパターン配線の形成には、例えばいわゆるセミアディティブ法などのパターンメッキ方法が用いられてきたが、微細化に限界があり、微細パターニング形状の形成方法の開発が急務であった。 Conventionally, pattern plating methods such as a so-called semi-additive method have been used to form pattern wiring on a wiring board. However, there is a limit to miniaturization, and development of a method for forming a fine patterning shape has been an urgent task.
例えば、樹脂材料よりなる絶縁層上にパターン配線を形成する場合には、当該絶縁層の平面度の問題があり、そのために焦点深度の問題からフォトリソグラフィ法を適用することが困難である。そのため、微細化を実現するためには、例えば、配線基板とは別途、例えばフォトリソグラフィ法を用いて形成したパターニング形状を、配線基板に転写する方法が様々に提案されていた(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。 For example, when pattern wiring is formed on an insulating layer made of a resin material, there is a problem of flatness of the insulating layer, which makes it difficult to apply a photolithography method due to a problem of depth of focus. Therefore, in order to realize miniaturization, for example, various methods have been proposed in which a patterning shape formed by using, for example, a photolithography method is transferred to the wiring substrate separately from the wiring substrate (for example, Patent Documents). 1, see Patent Document 2).
例えば、図1A〜図1Fに、従来の、パターン転写を用いた、配線基板の製造方法の一例を、手順を追って示す。 For example, FIGS. 1A to 1F show an example of a conventional method of manufacturing a wiring board using pattern transfer, following the procedure.
まず、図1Aに示す工程では、例えば金属などよりなる、配線基板上に形成されるパターン配線のパターン形状Pが形成された、パターン形成板201を用意する。前記パターン形成板201は、例えば金属板に、リソグラフィ法などのパターニング方法を用いて形成する。
First, in the step shown in FIG. 1A, a
次に、当該パターン形成板201を、コア基板101上に形成された絶縁層102に押し付ける。ここで、前記パターン形成板201を、前記絶縁層102に押し付けて充分に加圧することで、前記パターン形状Pを、前記絶縁層102に転写する。
Next, the
また、この場合、前記コア基板101の、前記絶縁層102が形成された側の反対側に、絶縁層103が形成されていてもよい。
In this case, an
次に、図1Bに示す工程において、前記パターン形成板201を前記絶縁層102より脱離する。この場合、本図に示すように、前記絶縁層102には、前記パターン形成板201のパターンが転写され、例えば、複数の、溝状のパターン形状104が形成される。
Next, in the step shown in FIG. 1B, the
次に、図1Cに示す工程において、前記パターン形状104に対応するように、例えばレーザによりビアホール105を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 1C, via
次に、図1Dに示す工程において、前記ビアホール105の内壁面と前記パターン形状104の内壁面を含む前記絶縁層102上に、無電解メッキによりCu薄膜よりなるシード層106を形成する。当該シード層106は、次の工程で行われる電解メッキのシード層として用いられる。
Next, in a step shown in FIG. 1D, a seed layer 106 made of a Cu thin film is formed by electroless plating on the
次に、図1Eに示す工程において、前記ビアホール105およびパターン形状105を埋設するように、Cuの電解メッキにより、それぞれビアプラグ108およびパターン配線107を形成し、必要に応じて図1Fに示す工程でバフ研磨またはCMPなどにより、余剰なCuメッキの部分を研削する。
Next, in the step shown in FIG. 1E, via
また、この後で必要に応じて同様な工程を繰り返して多層配線構造とすることも可能である。
しかし、上記図1A〜図1Fに示した配線基板の製造方法においては、特に配線の微細化を行う場合に困難となる場合があった。 However, in the method of manufacturing a wiring board shown in FIGS. 1A to 1F, it may be difficult particularly when the wiring is miniaturized.
例えば、図1C〜図1Dに示す工程において、Cuの無電解メッキを行うためには、予め絶縁層に対して、いわゆるデスミア処理と呼ばれる表面の粗化処理を行う必要がある。デスミア処理とは、薬液によりビア底面の樹脂残渣を除去すると共に絶縁層の表面の粗化を行ってCuの無電解メッキ膜が形成可能な程度に表面を荒らす工程のことをいう。 For example, in the steps shown in FIGS. 1C to 1D, in order to perform electroless plating of Cu, it is necessary to perform a surface roughening process called a so-called desmear process on the insulating layer in advance. The desmear treatment is a step of removing the resin residue on the bottom surface of the via with a chemical solution and roughening the surface of the insulating layer to roughen the surface to such an extent that a Cu electroless plating film can be formed.
例えば、図1A〜図1Bに示した工程において、パターン形成板が押し付けられて加圧された後の絶縁層表面や、図1Cに示した工程でレーザによりビアホールが形成された直後の絶縁層の表面は、表面が滑らかになるために、そのままではCuの無電解メッキを形成することが困難な状態となっている。 For example, in the process shown in FIGS. 1A to 1B, the surface of the insulating layer after the pattern forming plate is pressed and pressed, or the insulating layer immediately after the via hole is formed by the laser in the process shown in FIG. 1C. Since the surface becomes smooth, it is difficult to form an electroless plating of Cu as it is.
そのため、デスミアとよばれる薬液処理によって絶縁層の表面の粗化処理を行った後、Cuの無電解メッキを行うことが一般的となっている。しかし、デスミア処理などの表面粗化処理は、絶縁層表面のエッチングを伴うため、絶縁層に形成されたパターン形状がエッチングされて変形してしまい、パターン配線を精度良く形成することが困難となる問題があり、特に微細なパターン配線の形成が困難となる問題が生じていた。 For this reason, it is common to perform electroless plating of Cu after performing a roughening treatment on the surface of the insulating layer by a chemical treatment called desmear. However, since the surface roughening treatment such as desmear treatment involves etching of the surface of the insulating layer, the pattern shape formed on the insulating layer is etched and deformed, making it difficult to form the pattern wiring with high accuracy. There has been a problem, and in particular, there has been a problem that it is difficult to form fine pattern wiring.
また、パターン形成板を絶縁層から脱離する場合に、絶縁層に残渣が形成されてしまう問題や、またパターン形成板に脱離剤などの薬剤を用いた場合には、これらの残留物が問題となる場合も生じていた。 In addition, when the pattern forming plate is detached from the insulating layer, there is a problem that residues are formed in the insulating layer, and when a chemical such as a desorbing agent is used for the pattern forming plate, these residues There was also a case that became a problem.
そこで、本発明は、上記の問題を解決した、新規で有用な配線基板の製造方法を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel and useful method of manufacturing a wiring board that solves the above problems.
本発明の具体的な課題は、微細なパターン形状を有する配線基板を製造することである。 A specific problem of the present invention is to manufacture a wiring board having a fine pattern shape.
本発明は、上記の課題を、絶縁層と、前記絶縁層に形成されるパターン配線と、前記パターン配線に接続されるビアプラグと、を有する配線基板の製造方法であって、前記パターン配線のパターン形状が形成されたパターン形成板上に、金属薄膜を形成する第1の工程と、当該パターン形成板を、前記絶縁層に押し付けて前記パターン形状を前記絶縁層に転写すると共に、前記金属薄膜を前記絶縁層に貼り付ける第2の工程と、前記第2の工程の後に、前記絶縁層に、前記パターン形状に対応してビアホールを形成する第3の工程と、前記ピアホールにメッキのシード層を形成する第4の工程と、前記ビアホールと前記パターン形状の凹部を埋設するように、金属メッキにより前記パターン配線と前記ビアプラグを形成する第5の工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法により、解決する。 The present invention provides a method for manufacturing a wiring board, comprising: an insulating layer; a pattern wiring formed in the insulating layer; and a via plug connected to the pattern wiring. A first step of forming a metal thin film on the pattern forming plate on which the shape is formed; and pressing the pattern forming plate against the insulating layer to transfer the pattern shape to the insulating layer; and A second step of attaching to the insulating layer; a third step of forming a via hole corresponding to the pattern shape in the insulating layer after the second step; and a plating seed layer in the peer hole. A fourth step of forming, and a fifth step of forming the pattern wiring and the via plug by metal plating so as to bury the via hole and the pattern-shaped recess. The method of manufacturing a wiring board, which comprises, resolve.
当該配線基板の製造方法によれば、微細なパターン形状を有する配線基板を製造することが可能となる。 According to the method for manufacturing a wiring board, a wiring board having a fine pattern shape can be manufactured.
また、前記金属薄膜はCu薄膜であると、金属薄膜の抵抗値が低くなり好適である。 The metal thin film is preferably a Cu thin film because the metal thin film has a low resistance value.
また、前記パターン形成板と、前記Cu薄膜の間には、Mo層が形成されると、当該Cu薄膜を当該パターン形成板より剥離することが容易となり、好適である。 Further, when a Mo layer is formed between the pattern forming plate and the Cu thin film, it is easy to peel the Cu thin film from the pattern forming plate, which is preferable.
また、前記金属メッキは、Cuの電解メッキであると、前記パターン配線と前記ビアプラグを容易に形成することが可能であり、好適である。 Further, it is preferable that the metal plating is Cu electrolytic plating because the pattern wiring and the via plug can be easily formed.
また、前記シード層は、Cuの無電解メッキにより形成されると、当該シード層を容易に形成することができる。 Further, when the seed layer is formed by electroless plating of Cu, the seed layer can be easily formed.
また、前記第3の工程は、当該ビアホールを形成した後に当該ビアホールを粗化処理する工程を含むと、当該粗化処理によりビアホールにビアプラグを形成することが容易になる。 Further, when the third step includes a step of roughening the via hole after the via hole is formed, it is easy to form a via plug in the via hole by the roughening treatment.
また、前記絶縁層は、熱硬化性樹脂よりなると、パターン形成板から当該絶縁層にパターン転写をすることが容易になる。 Further, when the insulating layer is made of a thermosetting resin, it becomes easy to transfer the pattern from the pattern forming plate to the insulating layer.
また、前記第2の工程では、前記絶縁層を加熱して熱硬化させると、前記絶縁層と前記金属薄膜の密着性が良好となる。 In the second step, when the insulating layer is heated and thermally cured, the adhesion between the insulating layer and the metal thin film is improved.
また、前記ビアホールは、レーザにより形成されると、当該ビアホールの形成が容易である。 Further, when the via hole is formed by a laser, the via hole can be easily formed.
また、前記ビアホールは、前記金属薄膜を貫通して形成されると好適である。 The via hole is preferably formed through the metal thin film.
本発明によれば、微細なパターン形状を有する配線基板を製造することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to manufacture a wiring board having a fine pattern shape.
次に、本発明の実施の形態に関して図面に基づき、以下に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図2A〜図2Hは、本発明の実施例1による配線基板の製造方法を手順を追って示した図である。 2A to 2H are views showing the procedure of the method for manufacturing a wiring board according to the first embodiment of the present invention.
図2Aを参照するに、まず図2Aに示す工程では、後の工程において絶縁層に形成されるパターン配線のパターン形状P1が形成された、パターン形成板1を形成する。例えばパターン形成板1は、Niなどの金属材料よりなるが、他の様々な材料を用いて形成してもよい。また、当該パターン形状1は、リソグラフィ法とエッチングなどの定法により、形成することができる。
Referring to FIG. 2A, first, in the step shown in FIG. 2A, the
次に、図2Bに示す工程において、前記パターン形成板1の、前記パターン形状P1を覆うように、当該パターン形成板1の当該パターン形状P1が形成された側の面上に、例えばMoなどの金属材料よりなる、剥離層2を、例えばMoのスパッタリング法などにより、形成する。当該剥離層2は、後の工程において形成されるCuなどの金属薄膜層が、当該パターン形成板1より容易に剥離するようにするための層である。
Next, in the step shown in FIG. 2B, on the surface of the
次に、図2Cに示す工程において、当該剥離層2が形成された前記パターン形成板1に、当該剥離層2を覆うように、例えばCu薄膜よりなる金属薄膜層3を、例えば電解メッキ法、無電解メッキ法、またはスパッタリング法、などにより形成する。この場合、当該金属薄膜層3は、例えば厚さが、0.2μm〜2.0μm程度となるように形成することが好ましい。
Next, in the step shown in FIG. 2C, a metal
次に、前記金属薄膜層3が形成された前記パターン形成板1を、配線基板を構成するための絶縁層に押し付けて加熱・加圧する。この場合、前記パターン形成板1は、例えば導電層よりなるコア11上に形成された、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂よりなる絶縁層12に押し付けられ、加圧・加熱されて、前記パターン形状P1が当該絶縁層12に転写され、例えばパターン形状溝よりなるパターン形状が形成されると共に、前記金属薄膜3が当該絶縁層12に貼り付けられる。
Next, the said
この場合、前記金属薄膜層3は、加圧されて絶縁層に貼り付けが行われるため、当該金属薄膜層3と前記絶縁層12の密着力が良好となり、そのために後の工程において形成されるパターン配線と絶縁層の密着性を良好とすることができる。また、本工程においては、パターン形状板1により、絶縁層が加圧されると共に、絶縁層が加熱されると好適であり、例えば熱硬化性の樹脂よりなる絶縁層12の熱硬化と金属薄膜層の貼り付けが同時に行われるため、当該金属薄膜層と絶縁層の密着力がさらに良好となる。
In this case, since the metal
また、前記コア11の、前記絶縁層12が形成される側の反対側にも、絶縁層13が形成されていてもよい。以降実施例中、前記絶縁層12にパターン配線やビアプラグを形成する方法の例を示すが、当該絶縁層13に対しても同様にパターン配線やビアプラグを形成することが可能である。また、前記絶縁層12、13は、例えばラミネートにより、または塗布法により、形成することができる。
An insulating
次に、図2Dに示す工程において、前記パターン形成板1を、前記絶縁層12より離脱する。この場合、前記パターン形成板1と、前記金属薄膜層3の間には、例えばMoよりなる剥離層2が形成されているため、Cuよりなる金属薄膜層3をパターン形成板1より剥離することが容易になっている。例えば、MoとCuは密着力が小さいため、剥離することが容易となるが、当該剥離層はMoに限定されず、Cuと密着力が小さい、例えばTa等の高融点材料やTiなどを用いてもよい。
Next, in the step shown in FIG. 2D, the
前記パターン形成板1が離脱された後の前記絶縁層12には、前記パターン形状P1が当該絶縁層12に転写され、例えばパターン形状溝よりなるパターン形状L1が形成されると共に、前記金属薄膜3が当該絶縁層12に貼り付けられている。
In the insulating
次に、図2Eに示す工程において、例えばYAGレーザなどのレーザにより、当該パターン形状L1に対応して、例えば当該パターン形状L1の底面から、前記金属薄膜層3を貫通し、さらに前記絶縁層12にかけて、前記コア基板11に到達するビアホールBH1を形成する。当該ビアホールBH1を形成した後、残留物を洗浄すると共に、当該ビアホールBH1の内壁面を粗化するために、薬液によるデスミア処理を行う。この場合、粗化処理が行われる当該ビアホールBH1の内壁面以外の、前記絶縁層12の表面は、前記導電層3で覆われているために、薬液による影響を最小限とすることができる。
Next, in the step shown in FIG. 2E, the metal
例えば、従来のように、パターン形状が剥き出しのままデスミア処理を行う場合には、パターン形状がエッチングされてしまい、特に微細なパターン形状の形成が困難になる問題が生じていた。本実施例ではこのようなデスミア処理の影響を排除して、微細な形状のパターン配線を、良好な精度で形成することが可能となっている。 For example, when the desmear process is performed with the pattern shape being exposed as in the prior art, the pattern shape is etched, and there is a problem that it becomes difficult to form a particularly fine pattern shape. In this embodiment, it is possible to eliminate the influence of the desmear process and form a fine pattern wiring with good accuracy.
次に、図2Fに示す工程において、前記ビアホールBH1の内壁面に、例えばCuの無電解メッキにより、シード層C1を形成する。また、この場合、無電解メッキ層は前記金属薄膜層3上にも形成されるが、図示を省略している。また、当該シード層C1は、例えばスパッタリング法や、CVD法などでも形成することが可能である。
Next, in the step shown in FIG. 2F, a seed layer C1 is formed on the inner wall surface of the via hole BH1 by, for example, electroless plating of Cu. In this case, the electroless plating layer is also formed on the metal
次に、図2Gに示す工程において、前記ビアホールBH1および前記パターン形状L1の凹部を埋設するように、例えばCuの電解メッキなどの金属メッキにより、それぞれパターン配線14およびビアプラグ15を形成する。この場合、電解メッキのシード層として、前記シード層C1と、前記金属薄膜層3が機能する。また、本図では前記シード層C1や金属薄膜層3の図示を省略している。
Next, in the step shown in FIG. 2G, the
次に、必要に応じて、図2Gの工程で形成した電解メッキ層を、例えばバフ研磨やCMP(化学機械研磨)などにより研磨し、パターン配線14を分離し、配線基板の配線構造を形成する。
Next, if necessary, the electrolytic plating layer formed in the step of FIG. 2G is polished by, for example, buffing or CMP (Chemical Mechanical Polishing) to separate the
さらに、本図に示す工程の後で、本実施例で上記に示した場合と同様の工程を繰り返して、前記パターン配線14上にさらに別のパターン配線やビアプラグなどを形成して、多層配線構造を形成してもよい。また、前記絶縁層13の側に配線構造を形成してもよい。
Further, after the process shown in this figure, the same process as described above in the present embodiment is repeated to form another pattern wiring, via plug, etc. on the
図3は、上記に示した配線基板の製造方法を用いて形成した、配線基板の一例である、配線基板10の断面を模式的に示した図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of the wiring board 10 which is an example of the wiring board formed by using the wiring board manufacturing method described above. However, in the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.
本図に示す配線基板10は、図2Hに示す工程の後で、前記絶縁層12上に絶縁層22を形成し、当該絶縁層22に、前記パターン配線14に接続されるビアプラグ25を形成し、さらに当該ビアプラグ25に接続されるパターン配線24を形成した例である。また、必要に応じて、前記パターン配線24の周囲には、ソルダーレジスト層31を形成してもよく、また当該パターン配線24上には、電気的な接続を良好とするための、例えばNi/Auよりなるメッキ層32を形成してもよい。
In the wiring substrate 10 shown in this figure, after the step shown in FIG. 2H, an insulating
このようにして形成される配線基板は、例えば半導体チップが接続されて用いられる。 The wiring board formed in this way is used with, for example, a semiconductor chip connected thereto.
また、本実施例による方法を用いて形成された配線基板は、加圧、加熱されて金属導電層が絶縁層に貼り付けられるため、パターン配線と絶縁層の密着性が良好となる特徴を有しており、例えば、従来の無電解メッキと電解メッキを組み合わせて形成されるパターン配線と比べて、絶縁層との密着力が、1.4倍〜3倍程度となる高い値を示している。このため、配線の信頼性が良好となる効果を奏する。 In addition, the wiring board formed using the method according to this example is characterized in that the adhesion between the pattern wiring and the insulating layer is good because the metal conductive layer is applied to the insulating layer by being pressurized and heated. For example, compared with a pattern wiring formed by combining conventional electroless plating and electrolytic plating, the adhesive force with the insulating layer shows a high value that is about 1.4 to 3 times. . For this reason, there exists an effect which the reliability of wiring becomes favorable.
また、デスミア処理による絶縁層のパターン形状浸食の影響が抑制されるため、微細なパターン配線を形成することが可能となり、例えばライン/スペース(配線幅/配線間隔)で、8μm/8μmから、10μm/10μm程度、またはこれ以上に微細なパターン配線を形成することが可能となる。 In addition, since the influence of the pattern shape erosion of the insulating layer due to the desmear process is suppressed, it is possible to form fine pattern wiring. For example, the line / space (wiring width / wiring interval) is 8 μm / 8 μm to 10 μm. It becomes possible to form a fine pattern wiring of about / 10 μm or more.
また、金属薄膜やパターン配線、ビアプラグなどに用いる材料は、例えばCuの場合を例にとって示したが、例えばAuやAgなどを用いることも可能であり、また様々な金属の合金などを用いることも可能である。 The material used for the metal thin film, the pattern wiring, the via plug, etc. has been shown by taking Cu as an example. However, for example, Au or Ag can be used, and various metal alloys can also be used. Is possible.
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。 Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.
本発明によれば、微細なパターン形状を有する配線基板を製造することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to manufacture a wiring board having a fine pattern shape.
10 配線基板
1,201 パターン形成基板
2 剥離層
3 金属薄膜
11,101 コア基板
12,13,22,102,103 絶縁層
104,L1 配線パターン
105,BH1 ビアホール
106,C1 シード層
14,24,107 パターン配線
15,25,108 ビアプラグ
31 ソルダーレジスト層
32 メッキ層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wiring board 1,201 Pattern formation board 2
Claims (10)
前記パターン配線のパターン形状が形成されたパターン形成板上に、金属薄膜を形成する第1の工程と、
当該パターン形成板を、前記絶縁層に押し付けて前記パターン形状を前記絶縁層に転写すると共に、前記金属薄膜を前記絶縁層に貼り付ける第2の工程と、
前記第2の工程の後に、前記絶縁層に、前記パターン形状に対応してビアホールを形成する第3の工程と、
前記ピアホールにメッキのシード層を形成する第4の工程と、
前記ビアホールと前記パターン形状の凹部を埋設するように、金属メッキにより前記パターン配線と前記ビアプラグを形成する第5の工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。 A method of manufacturing a wiring board having an insulating layer, a pattern wiring formed in the insulating layer, and a via plug connected to the pattern wiring,
A first step of forming a metal thin film on the pattern forming plate on which the pattern shape of the pattern wiring is formed;
A second step of pressing the pattern forming plate against the insulating layer to transfer the pattern shape to the insulating layer and attaching the metal thin film to the insulating layer;
A third step of forming a via hole in the insulating layer corresponding to the pattern shape after the second step;
A fourth step of forming a plating seed layer in the peer hole;
And a fifth step of forming the pattern wiring and the via plug by metal plating so as to bury the via hole and the recess having the pattern shape.
10. The method of manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the via hole is formed through the metal thin film.
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