JP2014158010A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微細化に対応したビアを有する配線基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る配線基板は、絶縁層にビアホールを形成する工程と、ビアホール内にビア導体を形成する工程と、絶縁層上に触媒層を形成する工程と、触媒層上に所望のパターンのマスクを形成する工程と、無電解めっき法により、触媒層上に導体層を形成する工程と、マスクを剥離する工程と、マスクの剥離により露出した部分の触媒層を除去する工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板の製造方法に関する。

従来より配線基板の配線の微細化が進んでいる。配線の微細化に対応するため、従来の配線基板では、絶縁層上に無電解銅めっき層を形成した後、該無電解銅めっき層上にドライフィルムにて所定のパターンを形成して、電解銅めっき層を形成するセミアディティブ法が使用されることが多い。

セミアディティブ法では、ドライフィルムを剥離した後、該剥離により露出した無電解銅めっき層を除去するためにウェットエッチングを行う。しかしながら、このウェットエッチングにより、配線の下部がエッチングされるアンダーカットや、配線自体が細くなる配線細りが生じる。この結果、さらなる配線の微細化が難しくなっている。

そこで、絶縁層上に無電解めっきの触媒（Ｐｄ）を含むフォトレジストを塗布して、所望の形状にパターニングした後、配線を形成する領域にのみ触媒を残した状態で無電解めっきを行い、配線を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０５−２０６１２１号公報

しかしながら、特許文献１で提案される手法では、配線の形成方法については、開示されているものの、配線層と配線層を接続するビアの形成方法については、何ら開示されていない。このため、特許文献１で提案される手法では、配線層が１層の配線基板しか得ることができない。

本発明は、上記の事情に対処してなされたものであり、微細化に対応したビアを有する配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、絶縁層にビアホールを形成する工程と、前記ビアホール内に導体材料を充填してビア導体を形成する工程と、前記絶縁層上に主触媒層を形成する工程と、前記主触媒層上に所望のパターンをなす第１の開口を有するマスクを形成する工程と、無電解めっき法により、前記第１の開口から露出する前記主触媒層上に主導体層を形成する工程と、前記マスクを剥離する工程と、前記マスクの剥離により露出した部分の前記主触媒層を除去する工程と、をこの順に有することを特徴とする。

本発明によれば、主触媒層を除去する際に、配線となる主導体層の下部がエッチングされるアンダーカットや、配線自体が細くなる配線細りが生じるのを抑制することができる。また、主導体層の形成に先立ってビア導体を形成しているのでビア導体に充填不良が生じることを抑制することができる。

本発明の一態様においては、絶縁層にビアホールを形成する工程と、前記ビアホール内に導体材料を充填してビア導体を形成する工程と、前記絶縁層上に主触媒層を形成する工程と、前記主触媒層上に所望のパターンをなす第２の開口を有するマスクを形成する工程と、前記主触媒層のうち前記マスクから露出した部分を除去する工程と、前記マスクを剥離する工程と、無電解めっき法により、前記主触媒層上に主導体層を形成する工程と、をこの順に有することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、主触媒層を除去する際に、配線の下部がエッチングされるアンダーカットや、配線自体が細くなる配線細りが生じるのを抑制することができる。

本発明の他の態様においては、前記ビア導体を形成する工程は、前記ビアホールの内壁面を含む前記絶縁層上に副触媒層を形成する工程と、無電解めっき法により、前記副触媒層上に副導体層を形成する工程と、前記ビアホール内を除く領域に形成されている前記副導体層を除去し、前記ビアホール内に前記ビア導体を形成する工程と、を有することを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、充填不良のないビア導体を確実に形成することができる。

本発明の他の態様においては、前記ビア導体を形成する工程は、前記ビアホールの内壁面を含む前記絶縁層上に副触媒層を形成する工程と、前記ビアホールの内壁面以外の領域に形成されている前記副触媒層を除去する工程と、無電解めっき法により、前記ビアホールの内壁面に形成されている前記副触媒層上に前記ビア導体を形成する工程と、を有することを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、ビア導体を形成する前に副触媒層を除去しているので、ビア導体がエッチングされる虞がない。

本発明の他の態様においては、前記ビアホールを形成する工程において、前記絶縁層上に保護層を有する状態で前記保護層と前記絶縁層とを貫通する貫通孔を形成することにより前記ビアホールを形成し、前記副触媒層を形成する工程において、前記ビアホールの内壁面と前記保護層の表面に前記副触媒層を形成し、前記保護層を除去することにより、前記ビアホールの内壁面以外の領域に形成されている前記副触媒層を除去することを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、絶縁層上に保護層を有する状態で保護層と絶縁層とを貫通する貫通孔を形成することによりビアホールを形成し、ビアホールの内壁面と前記保護層の表面に副触媒層を形成した後、保護層を除去することにより、ビアホールの内壁面以外の領域に形成されている副触媒層を除去しているので、ビアホールの内壁面以外の領域に形成されている副触媒層を容易に除去することができる。また、副触媒層の除去にエッチングが不要であるため、ビア導体がエッチングされるのを抑制することができる。

本発明の他の態様においては、前記ビア導体を形成する工程は、印刷法により、前記ビアホール内を含む前記絶縁層上に副導体層を形成する工程と、前記ビアホール内を除く領域に形成されている前記副導体層を除去し、前記ビアホール内に前記ビア導体を形成する工程と、を有することを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、印刷法により副導体層を形成した後、ビアホール内を除く領域に形成されている副導体層を除去してビアホール内にビア導体を形成している。このため、ビア導体の形成のために触媒層を形成する必要がなく工程を簡略化することができる。

本発明の他の態様においては、前記ビアホールを形成する工程において、前記絶縁層上に保護層を有する状態で前記保護層と前記絶縁層とを貫通する貫通孔を形成することにより前記ビアホールを形成し、前記副導体層を形成する工程において、前記ビアホールの内壁面と前記保護層の表面に前記副導体層を形成し、前記保護層を除去することにより、前記ビアホール内を除く領域に形成されている前記副導体層を除去することを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、絶縁層上に保護層を有する状態で保護層と絶縁層とを貫通する貫通孔を形成することにより前記ビアホールを形成し、ビアホールの内壁面と保護層の表面に副導体層を形成した後、保護層を除去することにより、ビアホール内を除く領域に形成されている副導体層を除去しているので、ビアホール内を除く領域に形成されている副導体層を容易に除去することができる。

本発明の他の態様においては、前記ビア導体を形成する工程は、インクジェット法により、前記ビアホール内に導体ペーストを充填し、前記ビアホール内に前記ビア導体を形成する工程を有することを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、インクジェット法により、ビアホール内に導体ペーストを充填し、ビアホール内にビア導体を形成している。このため、ビア導体の形成のために触媒層を形成する必要がなく工程を簡略化することができる。

本発明の他の態様においては、前記主触媒層は、Ｐｄ粒子を前記絶縁層上に付着させて形成されることを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、主触媒層としてＰｄ粒子を絶縁層上に付着させているので、無電解めっきを用いて絶縁層上に主導体層をより確実に形成することができる。

本発明の他の態様においては、前記主触媒層は、薬液にて除去されることを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、主触媒層は、薬液にて除去されるので、配線やビア導体がエッチング液によりエッチングされる虞がない。

以上説明したように、本発明によれば、微細化に対応したビアを有する配線基板の製造方法を提供することができる。

実施形態に係る配線基板の断面図。 実施形態に係る配線基板の製造工程図。 実施形態に係る配線基板の製造工程図。 実施形態に係る配線基板の製造工程図。 実施形態に係る配線基板の製造工程図。 実施形態の他の例に係る配線基板の製造工程図。 実施形態の他の例に係る配線基板の製造工程図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態）
図１は、実施形態における配線基板１００の断面図である。図１に示すように、配線基板１００は、樹脂絶縁層１０１，１０３と、配線パターンを含む主導体層１０２，１０４と、フィルドビア１０５（以下、ビア１０５と記載する）とを備える。樹脂絶縁層１０１，１０３は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性の絶縁性樹脂材料で構成される。主導体層１０２，１０４は、導電性の材料、例えば、銅（Ｃｕ）などの金属で構成される。

ビア１０５は、樹脂絶縁層１０３に形成されたビアホール１０５ａと、ビアホール１０５ａ内側に充填された導体材料（例えば、銅（Ｃｕ））からなるビア導体１０５ｂとを有する。ビア１０５は、主導体層１０２と、主導体層１０４とを電気的に接続する。

図２〜図６は、実施形態に係る配線基板１００の製造工程を示す図である。以下、図１〜図６を参照して配線基板１００の製造工程について説明する。

初めに、樹脂絶縁層１０１上に主触媒層２０１を形成する（図２（ａ）参照）。主触媒層２０１は、例えば、無電解めっき用の触媒であるパラジウム（Ｐｄ）粒子を樹脂絶縁層１０１上に付着させて形成される。次に、主触媒層２０１の表面に感光性のドライフィルムをラミネートした後、露光・現像を行い、所望のパターンをなす開口Ｋ１を有するマスクＭ１を形成する（図２（ｂ）参照）。次に、マスクＭ１の開口Ｋ１から露出する主触媒層２０１上に無電解銅めっきを行い、主導体層１０２となる銅めっき層Ｃ１を形成する（図２（ｃ）参照）。

次に、マスクＭ１を剥離した後、マスクＭ１の剥離により露出した部分の主触媒層２０１を除去する（図３（ａ）参照）。この主触媒層２０１の除去には、主触媒層２０１のみを除去できる薬液を用いることが好ましい。主導体層１０２の配線パターンにアンダーカットや配線細りが生じるのを防止するためである。例えば、主触媒層２０１のみを除去できる薬液としては、シアン化ナトリウム水溶液等のシアン系水溶液を用いることができる。なお、図３（ａ）に示すように、主導体層１０２は、主触媒層２０１及び銅めっき層Ｃ１により構成される。

次に、樹脂絶縁層１０３となるエポキシ樹脂を主成分とするフィルム状絶縁樹脂材料を表面に保護フィルムＨＦ（保護層）を有する状態で、主導体層１０２が形成された樹脂絶縁層１０１上に配置し、真空圧着熱プレス機で加圧加熱し、フィルム状絶縁樹脂材料を熱硬化させながら圧着し、樹脂絶縁層１０３を形成する（図３（ｂ）参照）。次に、従来周知のレーザー加工装置を用いてレーザー照射を行い、保護フィルムＨＦ及び樹脂絶縁層１０３を貫通する貫通孔を形成することでビアホール１０５ａを形成する（図３（ｃ）参照）。

次に、ビアホール１０５ａの内壁面を含む樹脂絶縁層１０３上に副触媒層２０２を形成する（図４（ａ）参照）。副触媒層２０２は、例えば、無電解めっき用の触媒であるパラジウム（Ｐｄ）粒子をビアホール１０５ａの内壁面及び保護フィルムＨＦ上に付着させて形成される。次に、保護フィルムＨＦを剥離し、ビアホール１０５ａの内壁面以外の領域に形成されている副触媒層２０２を除去する（図４（ｂ）参照）。次に、無電解銅めっきを行い、ビアホール１０５ａ内にビア導体１０５ｂとなる銅めっき層Ｃ２（副導体層）を形成し、ビア１０５を得る（図４（ｃ）参照）。なお、図４（ｃ）に示すように、ビア導体１０５ｂは、副触媒層２０２及び銅めっき層Ｃ２により構成される。

上記説明では、保護フィルムＨＦ（保護層）を有する状態で副触媒層２０２を形成する方法について説明しているが、副触媒層２０２の形成時において樹脂絶縁層１０３上に保護フィルムＨＦ（保護層）を有していなくてもよい。この場合、ビアホール１０５ａの内壁面を含む樹脂絶縁層１０３の表面に副触媒層２０２が形成され、無電解銅めっきを行うことによりビアホール１０５ａの内壁面を含む樹脂絶縁層１０３の表面に銅めっき層（副導体層）が形成されることとなるが、ビアホール１０５ａ内を除く領域に形成されている銅めっき層を研磨等により除去すればよい。

また、ビア導体１０５ｂの形成は、無電解銅めっきのほか、印刷法により、導体ペーストをビアホール１０５ａ内に充填した後、保護フィルムＨＦを剥離して、ビア導体１０５ｂを形成するようにしてもよい。また、保護フィルムＨＦを剥離した後、印刷法により、導体ペーストをビアホール１０５ａ内に充填し、その後、ビアホール１０５ａ内に充填されている導体ペースト以外の導体ペーストを除去するようにしてもよい。なお、印刷法によりビア導体１０５ｂを形成する場合、ビア導体１０５ｂの形成のために副触媒層２０２を形成する必要はない。

また、インクジェット法により、導体ペーストをビアホール１０５ａ内に充填して、ビア導体１０５ｂを形成してもよい。インクジェット法を用いる場合、ビアホール１０５ａ内にのみ、導体ペーストが充填される。このため、保護フィルムＨＦを剥離した後、ビアホール１０５ａ内に導体ペーストを充填したとしても、余分な導体ペーストを除去する必要がない。この結果、配線基板１００の製造工程を簡略化することができる。インクジェット法によりビア導体１０５ｂを形成する場合も、ビア導体１０５ｂの形成のために副触媒層２０２を形成する必要はない。

次に、ビア導体１０５ｂの表面を含む樹脂絶縁層１０３上に主触媒層２０３を形成する（図５（ａ）参照）。主触媒層２０３は、例えば、無電解めっき用の触媒であるパラジウム（Ｐｄ）粒子をビア導体１０５ｂの表面を含む樹脂絶縁層１０３上に付着させて形成される。次に、主触媒層２０３の表面に感光性のドライフィルムをラミネートした後、露光・現像を行い、所望のパターンの開口Ｋ２（第１の開口）を有するマスクＭ２を形成する（図５（ｂ）参照）。次に、マスクＭ２の開口Ｋ２から露出する主触媒層２０３上に無電解銅めっきを行い、主導体層１０４となる銅めっき層Ｃ３を形成する（図５（ｃ）参照）。

次に、マスクＭ２を剥離した後、マスクＭ２の剥離により露出した部分の主触媒層２０３を除去し、図１に示す配線基板１００を得る。ここで、図１に示す主導体層１０４は、主触媒層２０３及び銅めっき層Ｃ３により構成される。なお、この主触媒層２０３の除去には、主触媒層２０１のみを除去できる薬液を用いることが好ましい。主導体層１０４の配線パターンにアンダーカットや配線細りが生じるのを防止するためである。

なお、上記主導体層１０２を形成する工程では、樹脂絶縁層１０１上に主触媒層２０１を形成した後、所望のパターンの開口Ｋ１を有するマスクＭ１を形成し、このマスクＭ１から露出する主触媒層２０１上に無電解銅めっきを行い、主導体層１０２となる銅めっき層Ｃ１を形成して、主導体層１０２を形成している。しかしながら、主導体層１０２の形成は、上記方法に限られない。

図６，図７は、実施形態の他の例に係る配線基板１００の製造工程を示す図である。以下、図６，図７を参照して、他の例に係る配線基板１００の製造工程について説明する。なお、図１〜図５を参照して説明した配線基板１００の構成と同じ構成には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

初めに、樹脂絶縁層１０１上に主触媒層２０１を形成する（図６（ａ）参照）。次に、主触媒層２０１の表面に感光性のドライフィルムをラミネートした後、露光・現像を行い、所望のパターンの開口Ｋ３（第２の開口）を有するマスクＭ３を形成する（図６（ｂ）参照）。次に、マスクＭ３の開口Ｋ３から露出する主触媒層２０１を、薬液を用いて除去する（図６（ｃ）参照）。

次に、マスクＭ３を剥離する（図７（ａ）参照）。次に、マスクＭ３の剥離により露出した主触媒層２０１上に無電解銅めっきを行い無電解銅めっき層Ｃ１を形成して、主導体層１０２を得る（図７（ｂ）参照）。なお、主導体層１０４についても、図６，図７を参照して説明した上記方法にて形成することができる。なお、図６，図７を参照して説明した方法では、形成されるマスクの開口の位置が異なる点に留意する。

以上のように、本実施形態に係る配線基板１００の製造方法によれば、従来のように無電解銅めっき層Ｃ１，Ｃ３を除去するためにウェットエッチングを行う必要がない。また、主触媒層２０１，２０３、副触媒層２０２の除去に、無電解めっきの触媒であるパラジウム（Ｐｄ）だけを除去する薬液を用いている。このため、主導体層１０２，１０４の配線パターンの下部がエッチングされるアンダーカットや配線細りが生じる虞がない。このため、配線パターンが微細化された配線基板、特に、配線幅が５μｍ以下の配線パターンを有する配線基板の製造に好適である。

また、ビア導体１０５ｂを形成する工程においても、無電銅めっき層を除去するためにウェットエッチングを行う必要がない。このため、ビア導体１０５ｂがエッチングされる虞がなく、主導体層１０２と主導体層１０４との接続信頼性が向上する。さらに、表面に保護フィルムＨＦ（保護層）を有する状態で、フィルム状絶縁樹脂材料を加圧加熱して樹脂絶縁層１０３を形成した後、保護フィルムＨＦを有する状態で、副触媒層２０２を形成しているので、保護フィルムＨＦを除去するだけで、ビアホール１０５ａの内壁面以外の領域に形成されている副触媒層２０２を容易に除去することができる。

また、ビア導体１０５ｂをインクジェット法により形成する場合、ビアホール１０５ａ内を除く領域に形成されている副導体層Ｃ２を除去する必要がなく、配線基板１００の製造工程を簡略化することができる。

なお、本実施形態の製造方法により製造される配線基板１００では、上記したように、銅めっき層Ｃ３とビア導体１０５ｂとの間に、パラジウム（Ｐｄ）粒子で形成された主触媒層２０３が残存している（図５（ｃ）参照）。このパラジウム（Ｐｄ）粒子で形成された主触媒層２０３については、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）、ＥＰＭＡ（電子線プローブマイクロアナリシス）、ＡＥＳ（オージェ電子分光分析）、ＳＩＭＳ（２次イオン質量分析）などの分析を行うことによって、確認することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明を、具体例を挙げながら詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。

１００…配線基板、１０１，１０３…樹脂絶縁層、１０２，１０４…主導体層、１０５…フィルドビア、１０５ａ…ビアホール、１０５ｂ…ビア導体、２０１，２０３…主触媒層、２０２…副触媒層、Ｋ１〜Ｋ３…開口、Ｍ１〜Ｍ３…マスク、ＨＦ…保護フィルム。

Claims (10)

1. 絶縁層にビアホールを形成する工程と、
   前記ビアホール内に導体材料を充填してビア導体を形成する工程と、
   前記絶縁層上に主触媒層を形成する工程と、
   前記主触媒層上に所望のパターンをなす第１の開口を有するマスクを形成する工程と、
   無電解めっき法により、前記第１の開口から露出する前記主触媒層上に主導体層を形成する工程と、
   前記マスクを剥離する工程と、
   前記マスクの剥離により露出した部分の前記主触媒層を除去する工程と、
   をこの順に有することを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 絶縁層にビアホールを形成する工程と、
   前記ビアホール内に導体材料を充填してビア導体を形成する工程と、
   前記絶縁層上に主触媒層を形成する工程と、
   前記主触媒層上に所望のパターンをなす第２の開口を有するマスクを形成する工程と、
   前記主触媒層のうち前記マスクから露出した部分を除去する工程と、
   前記マスクを剥離する工程と、
   無電解めっき法により、前記主触媒層上に主導体層を形成する工程と、
   をこの順に有することを特徴とする配線基板の製造方法。
3. 前記ビア導体を形成する工程は、
   前記ビアホールの内壁面を含む前記絶縁層上に副触媒層を形成する工程と、
   無電解めっき法により、前記副触媒層上に副導体層を形成する工程と、
   前記ビアホール内を除く領域に形成されている前記副導体層を除去し、前記ビアホール内に前記ビア導体を形成する工程と、
   を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配線基板の製造方法。
4. 前記ビア導体を形成する工程は、
   前記ビアホールの内壁面を含む前記絶縁層上に副触媒層を形成する工程と、
   前記ビアホールの内壁面以外の領域に形成されている前記副触媒層を除去する工程と、
   無電解めっき法により、前記ビアホールの内壁面に形成されている前記副触媒層上に前記ビア導体を形成する工程と、
   を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配線基板の製造方法。
5. 前記ビアホールを形成する工程において、前記絶縁層上に保護層を有する状態で前記保護層と前記絶縁層とを貫通する貫通孔を形成することにより前記ビアホールを形成し、
   前記副触媒層を形成する工程において、前記ビアホールの内壁面と前記保護層の表面に前記副触媒層を形成し、
   前記保護層を除去することにより、前記ビアホールの内壁面以外の領域に形成されている前記副触媒層を除去することを特徴とする請求項４に記載の配線基板の製造方法。
6. 前記ビア導体を形成する工程は、
   印刷法により、前記ビアホール内を含む前記絶縁層上に副導体層を形成する工程と、
   前記ビアホール内を除く領域に形成されている前記副導体層を除去し、前記ビアホール内に前記ビア導体を形成する工程と、
   を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配線基板の製造方法。
7. 前記ビアホールを形成する工程において、前記絶縁層上に保護層を有する状態で前記保護層と前記絶縁層とを貫通する貫通孔を形成することにより前記ビアホールを形成し、
   前記副導体層を形成する工程において、前記ビアホールの内壁面と前記保護層の表面に前記副導体層を形成し、
   前記保護層を除去することにより、前記ビアホール内を除く領域に形成されている前記副導体層を除去することを特徴とする請求項６に記載の配線基板の製造方法。
8. 前記ビア導体を形成する工程は、
   インクジェット法により、前記ビアホール内に導体ペーストを充填し、前記ビアホール内に前記ビア導体を形成する工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配線基板の製造方法。
9. 前記主触媒層は、Ｐｄ粒子を前記絶縁層上に付着させて形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
10. 前記主触媒層は、薬液にて除去されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。

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