| 【発明の名称】 |
配線基板の製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】浅野 俊哉
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| 【要約】 |
【課題】配線基板の製造方法において、層間接続用の穴をレーザ照射により形成する場合であっても、配線パターンに不良が発生することを防止する。
【解決手段】レーザによる穴開けの際に生じたスミア３２のため、メッキで形成された第２導体層１５ａには盛り上がり部分３６ができるが、第２導体層１５ａの形成後、その表面を機械研磨にて平坦化する。これにより、第２導体層１５ａの上にビルドアップ層の形成や配線パターンの形成を支障なく行うことができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 絶縁樹脂層にレーザにより穴を形成する穴開け工程と、前記穴を形成する際に発生したスミアを除去するためのスミア除去処理を行う除去処理工程と、該除去処理工程後、前記絶縁樹脂層の表面にメッキ層を形成すると共に、前記穴の内面にメッキを施すメッキ工程と、前記メッキ層の表面を研磨する研磨工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】 前記絶縁樹脂層の表面には金属層が積層されており、前記穴開け工程は、前記絶縁樹脂層に、前記金属層側からレーザを照射することにより穴を形成するものであると共に、前記メッキ工程は、前記金属層の上にメッキ層を形成すると共に、前記穴の内面にメッキを施すものであることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】 前記メッキ工程では、前記穴の内面にメッキを施すことにより、該穴に導体を充填することを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】 前記研磨工程の後、前記穴に充填された導体の直上に更にビアホールを形成する工程を有することを特徴とする請求項３に記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】 前記メッキ工程に先立ち、配線パターンを形成すべき領域の周囲にメッキレジストを形成する工程を有し、前記メッキ工程は、前記メッキレジストに囲まれた領域にメッキ層を形成するものであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】 前記研磨工程にて研磨されたメッキ層の表面にエッチングレジストを形成し、その後、エッチングで該メッキ層の不要部分を除去することにより、配線パターンを形成する工程を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の配線基板の製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、層間接続用の穴をレーザにより形成する配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、配線基板においては、その表裏面や内部など、樹脂製の絶縁層（絶縁樹脂層）を介して複数の導体層を積層することにより、配線密度を向上させることが行われている。この種の配線基板においては、配線の高密度化を進めるために微細パターンが必要とされており、これに伴い、導体層相互間を接続（層間接続）するためのビアホールの径も微小化が要求される。ビアホールとは、穴の内面にメッキが施されて構成されたものであるが、その径の微小化を図るため、穴の形成にはレーザが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】絶縁樹脂層の穴あけにレーザを用いる場合、レーザ照射を受けて蒸発した樹脂の一部が、穴内に残留したり、穴の周辺部に飛散したりして汚れ（スミア）となるので、これを除去する必要がある。このため従来より、例えば特開平５−２９１７２７号公報に記載の様に、プラズマ処理を施すことによりスミアを除去しようとする技術が提案されている。
【０００４】しかし、これだけでは特に穴の周辺のスミアを完全には除去できないことから、後のメッキ工程にて穴周辺の絶縁樹脂層の表面に形成される導体層（メッキ層）に盛り上がり部分が生じてしまう。そのためビルドアップ法により配線基板の多層化を図ろうとしても、この膨らみを生じた導体層の上にはビルドアップ層（ビルドアップ法により積層される絶縁層および導体層をいう）を良好に積層することが困難となる（延いては、配線形成に支障が生じる）可能性がある。また、エッチングにより不要部分を除去して配線パターンを形成する際、穴周辺のメッキ層を残すべくエッチングレジストで覆おうとしても、その膨らみによってメッキ層とエッチングレジストとの間に隙間が生じる可能性が高くなる。その場合、当該隙間にエッチング液が侵入し、本来必要である穴周辺のメッキ層までもがエッチング液に溶解されることになり、断線不良が発生し易くなる。
【０００５】そして、同様の問題が、表面に金属層が形成された絶縁樹脂層に対して、金属層側から絶縁樹脂層にレーザを照射することによって、穴を形成する場合にも生じ得る。即ち、レーザにより設けられた穴の周辺においては、金属層が反ることがあり、その結果、後のメッキ工程にて穴周辺の金属層の表面に形成される導体層（メッキ層）に膨らみが生じる可能性があるためである。
【０００６】本発明は、こうした問題を背景としてなされたものであり、配線基板の製造方法において、層間接続用の穴をレーザ照射により形成する場合であっても、良好に配線パターンを形成可能とすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的を達成するため、請求項１の配線基板の製造方法においては、穴開け工程において絶縁樹脂層にレーザにより穴を形成し、その際に発生したスミアを除去して清浄にするためのスミア除去（クリーニング）処理を、除去処理工程にて行う。レーザとしては、例えばＣＯ2レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザなどが考えられる。またスミア除去処理としては、例えば、プラズマクリーニングや、硫酸法、クロム酸法、過マンガン酸カリウム法などのケミカルホールクリーニングなどが挙げられる。
【０００８】そして、スミア除去工程後のメッキ工程において、絶縁樹脂層の表面にメッキ層を形成すると共に、穴の内面にメッキを施し、研磨工程において、メッキ層の表面を研磨する。メッキ層表面の研磨は、機械的な研磨（機械研磨）にて行われるものである。機械研磨としては、例えばバフ研磨、ベルトサンダなどが考えられる。
【０００９】即ち、請求項１の製造方法では、メッキ層の形成後、このメッキ層の表面を研磨することから、仮に、穴の周囲の絶縁樹脂層表面に残ったスミアによりメッキ層に盛り上がりが生じても、その部分を平坦化することができる。従って、この上へのビルドアップ層の形成、即ち上層としての配線パターンの形成を支障なく行うことができる。また、エッチングレジストを隙間なくメッキ層に密着させることができることとなり、エッチングレジストとメッキ層との間へのエッチング液の侵入を防止して、配線の断線不良を防止することができる。
【００１０】なお、上記の目的を達成するには、メッキ工程の前に絶縁樹脂層を研磨することにより、穴周辺に付着したスミアを絶縁樹脂層の樹脂と共に除去することも考えられる。しかし、そうすると、研磨により生じた削り屑（即ち樹脂とスミアとが混在した有機物）が穴の内面を汚し、メッキ工程において穴の内面に良好にメッキを施すことが困難となり、正常なビアホールを形成できなくなる。これに対して請求項１の方法によれば、メッキ層の形成前には研磨を行わないことから、そうした問題が発生しないので好ましいといえる。
【００１１】また、メッキ層表面を研磨するという思想は、請求項２に記載の様に、絶縁樹脂層の表面に金属層が積層されており、穴開け工程が、この絶縁樹脂層に金属層側からレーザを照射することにより穴を形成する場合にも適用することができる。この場合、メッキ工程は、金属層の上にメッキ層を形成すると共に、穴の内面にメッキを施すものであるが、研磨工程において、メッキ層の表面を研磨するので、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる。さらに、穴の周辺の金属層の端に反りがあって、メッキ層が膨らむが、研磨によってこの膨らみが除去されるため、特によい。
【００１２】そして請求項１の発明や請求項２の発明は、請求項３に記載の様に、メッキ工程が、穴の内面にメッキを施すことにより、穴に導体（本明細書では「メッキ導体」という）を充填するものである場合に適用すると、新たな効果を発揮する。即ち、穴にメッキ導体を充填することによりいわゆるフィルドビアを構成する場合には、絶縁樹脂層の表面（請求項１の場合）や金属層の表面（請求項２の場合）には、メッキ層が比較的厚く形成されることとなる。従ってそのままでは、後のエッチング（例えば後述の請求項６参照）にて、このメッキ層の不要部分を除去する際に、幅方向のエッチング深さが深くなりパターンの精度が低くなる可能性がある。これに対して、研磨工程によりメッキ層を研磨すれば、その厚さを薄くすることができるので、パターン精度の低下といった問題を解決することができる。
【００１３】そして、研磨工程によりメッキ層の表面（請求項３のフィルドビアの上部表面を含む）が平坦化されるので、請求項４の様に穴（即ちメッキ導体）の直上にビアホールを形成しようとする場合には、精度良くビアホールを形成できるという効果を奏する。ビアホールの直上に更にビアホールを形成すると配線の短縮化、延いては配線密度の高度化を図ることができるが、メッキ層の表面を研磨して平坦化することにより、配線密度の高度化をより確実に図ることができるのである。
【００１４】なお、請求項５記載の様に、メッキ工程に先立って、配線パターンを形成すべき領域の周囲にメッキレジストを形成する工程を有し、メッキ工程においては、そのメッキレジストに囲まれた領域（即ち、配線パターンを形成すべき領域）にメッキ層を形成するものとして、上記発明（請求項１〜４）を構成することができる。
【００１５】また、以上の発明（請求項１〜４）は、請求項６記載の様に、研磨工程にて研磨されたメッキ層の表面にエッチングレジストを形成し、その後、エッチングで該メッキ層の不要部分を除去することにより、配線パターンを形成する工程を有するものとしても構成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面と共に説明する。図１は、第１実施例としての製造方法を一部に使用して構成される配線基板１の内部構造を示す図である。図１に示すように、この配線基板１においては、ガラス−エポキシ樹脂複合材料製の絶縁性基板である配線基板本体３の表裏の両面（第１主面３ａ及び第２主面３ｂ）に、第１導体層５ａ，５ｂが形成されている。第１導体層５ａ，５ｂは、配線基板本体３に銅箔が加熱・加圧により密着された層７ａ，７ｂと、その上に銅メッキにより積層された層９ａ，９ｂから形成されている。
【００１７】配線基板本体３には、両主面３ａ，３ｂの一方から他方に貫通する貫通穴１１ａの内面にメッキ１１ｂが施されることによりスルーホール１１が形成されている。このスルーホール１１により、第１主面３ａ上の第１導体層５ａと第２主面３ｂ上の第１導体層５ｂとは相互に接続されている。なお、スルーホール１１の内部には樹脂が充填されている。
【００１８】そして第１導体層５ａ，５ｂの上には、例えばエポキシ樹脂や、フッ素樹脂などの、樹脂製の第１層間絶縁層１３ａ，１３ｂが積層され、更に、第１層間絶縁層１３ａ，１３ｂの上には、第２導体層１５ａ，１５ｂが形成されている。即ち、この第１導体層５ａ（５ｂ）と第２導体層１５ａ（１５ｂ）とは、第１層間絶縁層１３ａ（１３ｂ）を間に挟んで積層されている。また第１導体層５ａ（５ｂ）と第２導体層１５ａ（１５ｂ）とは、第１層間絶縁層１３ａ（１３ｂ）に形成された第１フィルドビア１７ａ（１７ｂ）により接続されている。この第１フィルドビア１７ａ（１７ｂ）に充填されたメッキ導体は、請求項の「穴に充填された導体」に相当する。
【００１９】そして第２導体層１５ａ，１５ｂの上には更に、樹脂製の第２層間絶縁層１９ａ，１９ｂが積層されている。この内、第１主面３ａ側の第２層間絶縁層１９ａの上には、ＩＣチップなどの電子部品を配線基板１に実装するためのフリップチップパッド２１が多数形成され、各フリップチップパッド２１上には、高温はんだから成る略半球状のフリップチップバンプ２２が形成されている。なお第１主面３ａ側の第２層間絶縁層１９ａ上において、フリップチップパッド２１の周囲には、半田の流出を防ぐためのソルダレジスト層２３ａが形成されている。
【００２０】一方、第２主面３ｂ側の第２層間絶縁層１９ｂの上には、マザーボードなどの他の配線基板の配線と、当該配線基板１の配線と接続するためのＬＧＡパッド２５が多数形成されている。そして、第２主面３ｂ側の第２層間絶縁層１９ｂ上において、ＬＧＡパッド２５の周囲にもソルダレジスト層２３ｂが形成されている。
【００２１】なお、第１主面３ａ側において第２導体層１５ａとフリップチップパッド２１とは、第２層間絶縁層１９ａに形成された第２フィルドビア２７ａにより互いに接続されている。そして、第２主面３ｂ側において、第２導体層１５ｂとＬＧＡパッド２５とは、第２層間絶縁層１９ｂに形成された第２フィルドビア２７ｂを介して互いに接続されている。この様に層間接続に第１フィルドビア１７ａ，１７ｂや第２フィルドビア２７ａ，２７ｂを用いることで、配線基板１のおもて面とうら面とを（即ち、フリップチップパッド２１とＬＧＡパッド２５とを）一直線で結ぶスタックトビアを形成できる。そのため、配線基板１内の配線長が短くなり、配線の高密度化や、電気的特性の向上を図ることができる。
【００２２】上記の第１フィルドビア１７ａ，１７ｂ、第２フィルドビア２７ａ，２７ｂ、第２導体層１５ａ，１５ｂ、フリップチップパッド２１、ＬＧＡパッド２５は、本発明の方法により形成される。以下ではその一例として、図２に示す様に、第１主面３ａ側の第１層間絶縁層１３ａに第１フィルドビア１７ａを形成すると共に、第１層間絶縁層１３ａの上に第２導体層１５ａを形成する場合について説明する。なお図２は、スルーホール１１の上部付近を拡大して示している。
【００２３】図２（ａ）に示す様に、第１導体層５ａ上に第１層間絶縁層１３ａを積層し、この第１層間絶縁層１３ａにレーザ（本実施例ではＣＯ2レーザ）を照射する。レーザ照射により、図２（ｂ）に示す様に、第１層間絶縁層１３ａに穴３０が形成される。第１層間絶縁層１３ａの内のレーザが照射される部分は、第１導体層５ａを覆っている部分であり、穴３０が形成されると、穴３０の内部からは第１導体層５ａが露出される。なお、これが請求項の「穴開け工程」に相当する。
【００２４】第１層間絶縁層１３ａは樹脂からなるものであり、レーザが照射された部分の樹脂が蒸発することにより穴３０ができるのであるが、その樹脂の一部が穴３０の内面（側面および底面）や穴３０の周辺に、スミア３２として残留する。そこでスミア３２を除去するためのスミア除去処理として、周知のプラズマクリーニング処理（本実施例では、Ｏ2、ＣＦ4のプラズマを使用）を行う。これにより、図２（ｃ）に示す様に、穴３０の内部のスミア３２はほぼ除去することができる。なお、これが請求項の「除去処理工程」に相当する。
【００２５】次に図２（ｄ）に示す様に、穴３０の周辺など、配線パターンを形成すべき領域の周囲にメッキレジスト３４を形成する。この工程は、請求項における「配線パターンを形成すべき領域の周囲にメッキレジストを形成する工程」である。そして、メッキレジスト３４で包囲された領域（穴３０の内部および穴３０の周囲を含む）に無電解メッキおよび電解メッキを施す。これにより、図２（ｅ）に示す如く第２導体層１５ａ（請求項の「メッキ層」に相当する）を形成すると共に、穴３０の内部にメッキ導体を充填して第１フィルドビア１７ａを形成する。この工程は、請求項の「メッキ工程」に相当する。
【００２６】ところで、プラズマクリーニング処理においては、穴３０の周辺に付着したスミア３２を完全には除去し難いため、図２（ｃ）に示す如く、スミア３２の一部が第１層間絶縁層１３ａの表面に残留している。そのため第１層間絶縁層１３ａの表面に形成された第２導体層１５ａの一部には、図２（ｅ）に示すような盛り上がり部分３６ができてしまう。
【００２７】そこで、図２（ｆ）の様にメッキレジスト３４を取り除いた後、第２導体層１５ａの表面を機械研磨（バフ研磨）することにより、図２（ｇ）に示す如く第２導体層１５ａの表面を平坦化して、盛り上がり部分３６を除去する。なお、これは請求項の「研磨工程」に相当する。
【００２８】以上の様にして、第１フィルドビア１７ａおよび第２導体層１５ａが形成されるが、第２層間絶縁層１９ａを第２導体層１５ａの上に積層すれば、以降は、図２と共に説明したのと同様の手順にて、第２フィルドビア２７ａおよびフリップチップパッド２１を形成することができる。また、第２主面３ｂ側においても同様である。なお、第２フィルドビア２７ａ，２７ｂの一部は、第１フィルドビア１７ａ，１７ｂの真上に形成される。
【００２９】以上説明した本実施例の製造方法によれば、以下の効果を奏する。
（１）第２導体層１５ａ，１５ｂ、フリップチップパッド２１、ＬＧＡパッド２５のメッキによる形成後、それらの表面を研磨することから、ビルドアップ層の形成や第２フィルドビア２７ａ，２７ｂなどの形成（即ち配線パターンの形成）を支障なく行うことができる。
【００３０】（２）第１フィルドビア１７ａ，１７ｂの直上に更に第２フィルドビア２７ａ，２７ｂの一部を形成することから、配線密度の高度化、電気的特性の向上を図ることができる。次に、本発明の製造方法の第２実施例を説明する。
【００３１】上記第１実施例では、第１層間絶縁層１３ａなどの「絶縁樹脂層」の表面に「金属層」がないものとして説明したが、以下では第２実施例として、「絶縁樹脂層」の表面に「金属層」が形成されている場合について、図３と共に説明する。なお、第２実施例の方法により構成する配線基板１の構造については、第１実施例と同様であるので、その説明を省略する。
【００３２】図３は、第１主面３ａ側の第１層間絶縁層１３ａに第１フィルドビア１７ａを形成すると共に、第１層間絶縁層１３ａの上に第２導体層１５ａを形成する様子を示す図である。なお図３は、図２と同様にスルーホール１１の上部付近を拡大して示している。
【００３３】まず、図３（ａ）に示す様に、第１導体層５ａ上に第１層間絶縁層１３ａを積層し、更に、その上に銅箔３８（請求項の「金属層」に相当する）を積層する。そして、図３（ｂ）に示す様に、ビアを形成すべき部分の銅箔をエッチングにより除去し、その領域の第１層間絶縁層１３ａにレーザ（本実施例ではＣＯ2レーザ）を照射する。
【００３４】レーザ照射により、図３（ｃ）に示す様に、第１層間絶縁層１３ａに穴４０が形成される。第１層間絶縁層１３ａの内のレーザが照射される部分は、第１導体層５ａを覆っている部分であり、穴４０が形成されると、穴４０の内部からは第１導体層５ａが露出される。なお、これは請求項の「穴開け工程」に相当する。
【００３５】第１実施例と同様に、蒸発した樹脂の一部が穴４０の内面（側面および底面）や穴４０の周辺に、スミア４２として残留するので、スミア４２を除去するために第１実施例と同様のプラズマクリーニング処理を行う。これにより、図３（ｄ）に示す様に、穴４０の内部等のスミア４２はほぼ除去することができる。なお、これが請求項の「除去処理工程」に相当する。
【００３６】次に図３（ｅ）に示す様に、穴４０の内面および銅箔３８の表面に無電解メッキおよび電解メッキを施すことにより、銅箔３８の上に「メッキ層」を形成して第２導体層１５ａを構成すると共に、穴４０の内部にメッキ導体を充填して第１フィルドビア１７ａを構成する。この工程は、請求項の「メッキ工程」に相当する。
【００３７】ところでレーザによる穴開けにより、図３（ｃ），（ｄ）に示す如く穴４０の周辺部分の銅箔３８に反り部分４４が生じており、そのため、銅箔３８の上に形成された第２導体層１５ａの一部には、図３（ｅ）に示すような盛り上がり部分４６ができてしまう。
【００３８】そこで、図３（ｆ）の様に、第２導体層１５ａの表面を機械研磨（バフ研磨）することにより、第２導体層１５ａの表面を平坦化して、盛り上がり部分４６を除去する。なお、これが請求項の「研磨工程」に相当するが、研磨により第２導体層１５ａは薄くされる。
【００３９】その後、図３（ｇ）に示す様に、第２導体層１５ａの内の配線パターンを形成すべき領域をエッチングレジスト４８で覆い、図３（ｈ）に示す如く、エッチングにより第２導体層１５ａ（即ち、銅箔３８および「メッキ層」）の不要部分を除去することにより配線パターンを形成した後、エッチングレジスト４８を除去する。なお、これが、請求項における「メッキ層の表面にエッチングレジストを形成し、その後、エッチングでメッキ層の不要部分を除去することにより、配線パターンを形成する工程」に相当する。
【００４０】以上の様にして、第１フィルドビア１７ａおよび第２導体層１５ａが形成されるが、第２層間絶縁層１９ａを第２導体層１５ａの上に積層すれば、以降は、図２と共に説明したのと同様の手順にて、第２フィルドビア２７ａおよびフリップチップパッド２１を形成することができる。また、第２主面３ｂ側においても同様である。なお、第２フィルドビア２７ａ，２７ｂの一部は、第１フィルドビア１７ａ，１７ｂの真上に形成される。
【００４１】以上の第２実施例の製造方法においては、上記（２）の効果の他、以下の効果を得ることができる。
（３）メッキ層（第２導体層１５ａ，１５ｂ、フリップチップパッド２１、ＬＧＡパッド２５）のメッキによる形成後、それらの表面を研磨することから、エッチングレジスト４８を隙間なく、メッキ層に密着させることができることとなり、エッチングレジスト４８とメッキ層との間へのエッチング液の侵入を防止して、配線パターンの断線を防止することができる。
【００４２】（４）第２導体層１５ａ，１５ｂ、フリップチップパッド２１、ＬＧＡパッド２５の表面を研磨することにより、それらが薄くなるため、高精度のエッチング、即ち高精度のパターン形成が可能となる。以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
【００４３】例えば、上記実施例ではフィルドビア１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂを構成する場合について説明したが、スルーホール１１を形成する場合にも本発明の方法を用いることができる。その場合には、配線基板本体３をレーザにて穴開けし、穴１１ａの内面や金属層７ａ，７ｂの上にメッキを施す。そして、金属層７ａ，７ｂの表面に形成されたメッキ層（層９ａ，９ｂとして形成された部分）、即ち第１導体層５ａ，５ｂの表面を研磨すればよい。また、フィルドビアではなく、ビアホールがメッキにより完全には充填されない形態のものについても適用できる。
【００４４】また、上記第２実施例では、金属層（銅箔３８）の所定領域を除去し、除去された領域にレーザ照射するものとして説明したが、出力の高いレーザである場合には、金属層ごと絶縁樹脂層に穴開けすることができ、そうすれば、製造工程が簡単になるので好ましい。また、多層（複数の絶縁樹脂層および導体層）を一度に穴開けするようにしても良い。
【００４５】また、上記実施例では、樹脂製の配線基板本体３を有する配線基板を製造するものとして説明したが、これに限られるわけではない。例えば、配線基板本体（コア基板）３を有しない、いわゆるコアレス基板にも適用できるし、また金属板をコアとする、いわゆるメタルコア基板を製造する場合にも、本発明を適用することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４５４７
【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１０日（２０００．３．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２５００
【弁理士】
【氏名又は名称】足立 勉 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２５７４７４（Ｐ２００１−２５７４７４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２１日（２００１．９．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−６６６９４（Ｐ２０００−６６６９４） |
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