(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の工程よりなる多層配線基板の製造方法。
（ａ）基板上に有機高分子材料からなる絶縁膜を形成した後、該絶縁膜上に１層目の配線を形成する工程
（ｂ）１層目の配線を形成した基板上に、有機高分子材料からなる層間絶縁膜を形成する工程
（ｃ）層間絶縁膜にバイアホールを形成する工程
（ｄ）層間絶縁膜およびバイアホール部分に下地導体膜を形成した後、ポジ型のフォトレジスト層を形成する工程
（ｅ）ポジ型のフォトレジスト層にフォトマスクを用いて配線パターンを露光する工程
（ｆ）バイアホール部分をバイアホール設計径よりも大きい露光径を有するフォトマスクを用いてさらに露光する工程
（ｇ）ポジ型のフォトレジスト層を現像して配線パターンを形成し、露出した下地導体膜上に導体を形成して２層目の配線を形成する工程
（ｈ）フォトレジスト、および導体の形成されていない下地導体膜を除去する工程
【請求項２】
感光性の有機高分子材料からなる層間絶縁膜を露光、現像してバイアホールを形成することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項３】
有機高分子材料からなる層間絶縁膜をドライまたはウエットのエッチングをしてバイアホールを形成することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項４】
セミアディティブ法により配線を形成することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項５】
フルアディティブ法により配線を形成することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項６】
バイアホール部分のポジ型フォトレジストの露光を行なうときの露光径は、該バイアホールの設計径より１％〜５０％大きいことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項７】
層間絶縁膜の膜厚は５μｍ〜１００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項８】
層間絶縁膜は感光性ポリイミドであることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＬＳＩ等の電子部品の実装基板として用いられる多層配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ＬＳＩ等の電子部品を実装する回路基板において、高密度化・高速度化の要請が高まっている。これを実現するために、フォトリソグラフィーの技術を用いて回路配線を形成し、層間絶縁膜には低誘電率の有機高分子材料を用い、バイアホールによって層間を接続する多層配線の形成方法が実施されている。このバイアホールの形成には、層間絶縁膜をドライおよびウエットのエッチングをする方法や、感光性の層間絶縁膜を露光、現像する方法が採用されている。その中で、特に微細な配線を形成しようとするときには、配線形成にポジ型のフォトレジストを用いる場合が多い。
【０００３】
以下、感光性の有機高分子材料を層間絶縁膜に用い、ポジ型のフォトレジストを用いてセミアディティブ法により配線を形成する多層配線基板の製造方法を図面に基づき説明する。図２は多層配線基板の製造工程を示す断面図である。
【０００４】
まず、図２（ａ）に示すように、基板１上の有機高分子材料からなる絶縁膜２の上に１層目の下地導体膜３ａを形成し、その上にポジ型のフォトレジスト層４を形成した後、１層目用のポジ型のフォトマスク５ａを用いて１層目の配線パターンを露光する。次に、これを現像して１層目の配線パターンを得た後、露出した下地導体膜３ａの上に電解めっき膜を析出させて１層目の導体６ａを形成する（セミアディティブ法）。その後、フォトレジスト層４、および下地導体膜３ａのうちで導体６ａが形成されていない部分を除去して、図２（ｂ）に示す１層目の配線を得る。
【０００５】
次に、図２（ｃ）に示すように、ネガ型の感光性の有機高分子材料からなる層間絶縁膜７を形成した後、ネガ型のフォトマスク５ｂを用いてバイアホールのパターンを露光する。その後、これを現像して、図２（ｄ）に示すバイアホール８を形成する。
【０００６】
その後、同様にして、図２（ｅ）に示すように、２層目の下地導体膜３ｂを形成し、その上にポジ型のフォトレジスト層４を形成した後、２層目用のポジ型のフォトマスク５ｃを用いて２層目の配線パターンを露光する。次に、図２（ｆ）に示すように、多重露光用のポジ型のフォトマスク５ｄを用いてバイアホールの部分をさらに露光し、バイアホール内のフォトレジストに光を照射する。その後、これを現像して、図２（ｇ）に示す通り、２層目配線パターンを得る。
【０００７】
次に、露出した２層目の下地導体膜上に電解めっき膜を析出させて２層目の導体６ｂを形成する。その後、フォトレジスト４、および下地導体膜３ｂのうちで導体６ｂが形成されていない部分を除去して、図２（ｈ）に示す２層配線基板を得る。さらに多層化する場合は、以降同じ操作を繰り返す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の多層配線基板の製造方法の問題点を、図面に基づき説明する。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ多層配線基板の製造工程を示す断面図である図２（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）に対応する詳細断面図である。図３において、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄはそれぞれ断面形状の異なるバイアホール、Ｘはバイアホールの設計径、Ｙは照射光、Ｚは露光径、４ａはポジ型のフォトレジスト層の光が照射されない部分、４ｂは現像後バイアホール内に残るポジ型のフォトレジスト層である。その他の部分は図２と同一であるので、同一番号を付して、説明は省略する。
【０００９】
従来の多層配線基板の製造方法においては、２層目以降の配線形成において、フォトレジスト４で配線パターンを形成する際、感光性の有機高分子材料からなる層間絶縁膜７に形成されたバイアホール８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、層間絶縁膜７の表面部より一段深くなっているため、最深部まで光が到達しにくい。このためバイアホール８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの部分を別に長時間露光し、バイアホール８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの中にフォトレジスト４が残るのを防ぐ工夫がなされている（多重露光）。
【００１０】
しかしながら、感光性の有機高分子材料からなる層間絶縁膜７が厚くなるにつれて、形成されるバイアホールは、図３（ａ）に示すように、バイアホールの設計径Ｘに対して縦穴の上部が大きくなるテーパー型のバイアホール８ｂ、逆に縦穴の下部が大きくなる逆テーパー型のバイアホール８ｃ、穴の中央部が膨らむ紡錘型のバイアホール８ｄ等となり、垂直型のバイアホール８ａが形成されにくくなる。これは、層間絶縁膜の厚みが厚くなるにしたがって、層間絶縁膜内での照射光の散乱等が無視できなくなって、実質的な露光範囲が特に層間絶縁膜の厚み方向で変動するためと考えられる。
【００１１】
また、有機高分子材料からなる層間絶縁膜をドライまたはウエットのエッチング法によってバイアホールを形成する場合においても、層間絶縁膜の厚みが厚くなるにしたがって、実質的なエッチング範囲が層間絶縁膜の厚み方向で変動するため、垂直型のバイアホールは形成されにくくなる。
【００１２】
したがって、従来のように、配線パターンの露光に引き続き多重露光を行なうとき、３（ｂ）に示すように多重露光の露光径Ｚをバイアホールの設計径Ｘと同じ大きさとした場合には、ポジ型のフォトレジスト層４に光の照射されない部分４ａが生じ、図３（ｃ）に示すように、現像後その部分にフォトレジスト層４ｂが残る。したがって、その部分には電解メッキが析出せず、図３（ｄ）に示すように、２層目の導体６ｂが１層目の導体６ａにつながらないものが発生するという問題点を有していた。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、有機高分子材料を層間絶縁膜として用いた多層配線基板の製造において、バイアホール内部にフォトレジストが残るのを防止して、層間接続の歩留まりを向上させる製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の多層配線基板の製造方法は次の工程よりなる。
（ａ）基板上に有機高分子材料からなる絶縁膜を形成した後、該絶縁膜上に１層目の配線を形成する工程
（ｂ）１層目の配線を形成した基板上に、有機高分子材料からなる層間絶縁膜を形成する工程
（ｃ）層間絶縁膜にバイアホールを形成する工程
（ｄ）層間絶縁膜およびバイアホール部分に下地導体膜を形成した後、ポジ型のフォトレジスト層を形成する工程
（ｅ）ポジ型のフォトレジスト層にフォトマスクを用いて配線パターンを露光する工程
（ｆ）バイアホール部分をバイアホール設計径よりも大きい露光径を有するフォトマスクを用いてさらに露光する工程
（ｇ）ポジ型のフォトレジスト層を現像して配線パターンを形成し、露出した下地導体膜上に導体を形成して２層目の配線を形成する工程
（ｈ）フォトレジスト、および導体の形成されていない下地導体膜を除去する工程。
【００１５】
また、バイアホールは、感光性の有機高分子材料からなる層間絶縁膜を露光、現像して形成するか、または、有機高分子材料からなる層間絶縁膜をドライまたはウエットのエッチングをして形成することを特徴とする。
【００１６】
また、配線はセミアディティブ法またはフルアディティブ法で形成することを特徴とする。
【００１７】
そして、バイアホール部分のポジ型フォトレジストの露光を行なうときの露光径は、該バイアホールの設計径より１％〜５０％大きいことを特徴とする。
【００１８】
さらに、層間絶縁膜は、膜厚５μｍ〜１００μｍの感光性ポリイミドであることを特徴とする。
【００１９】
【作用】
本発明の多層基板の製造方法によれば、バイアホール部分のフォトレジストを多重露光するときの露光径をバイアホールの設計径よりも大きくすることにより、従来は露光することができなかった、テーパー型、逆テーパー型、紡錘型等のバイアホール内のフォトレジストの部分についても露光することができる。したがって、バイアホール内のフォトレジストを、現像によりほぼ完全に除去することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の多層配線基板の製造方法の実施例を図面に基づいて説明する。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ多層配線基板の製造工程を示す断面図である図２（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）に対応する詳細断面図である。同図において、各部分は図３と同一であるので、同一番号を付して説明は省略する。
【００２１】
まず、従来の方法と同様の方法で１層目の配線を形成した。即ち、純度９９．５％のアルミナ製の基板１の上に、ポリイミド（例えば、東レ社製フォトニース：商品名）からなり硬化後の膜厚が２０μｍの絶縁膜２を形成した。その後、ヒドラジンで表面処理しパラジウムで触媒活性化処理を行なった絶縁膜２の表面に、硫酸銅めっき液を用いて膜厚５００オングストロームの無電解Ｃｕめっき膜を下地導体膜３ａとして形成した。
【００２２】
次に、下地導体膜３ａの上に、ポジ型のフォトレジスト層（例えば、ヘキスト社製ＡＺ４６２０：商品名）を形成した後、１層目用のポジ型のフォトマスクを用いて１層目配線パターンを露光した。次に、これを現像して１層目の配線パターンを得た後、硫酸Ｃｕめっき液を用いた電解Ｃｕめっきを用い、露出した下地導体膜３ａの上に膜厚約５μｍの電解めっき膜を析出させて導体６ａを形成した。その後、フォトレジスト層４、および下地導体膜３ａのうち導体６ａが形成されていない部分を除去して１層目の配線を得た。
【００２３】
次に、膜厚２０μｍのネガ型の感光性の有機高分子材料であるポリイミドからなる層間絶縁膜７を形成した後、ネガ型のフォトマスクを用いてバイアホールのパターンを露光した。その後、これを現像して図１（ａ）に示すバイアホール８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを形成した。なお、得られたバイアホールの形状は、バイアホールの設計径Ｘに対して縦穴の上部が大きくなるテーパー型のバイアホール８ｂ、逆に縦穴の下部が大きくなる逆テーパー型のバイアホール８ｃ、穴の中央部が膨らむ紡錘型のバイアホール８ｄ等の層間絶縁膜内での照射光の散乱の影響等を受けたと考えられるものがほとんどであり、垂直型のバイアホール８ａはごくわずかであった。
【００２４】
その後、同様にして、２層目の下地導体膜３ｂを形成し、その上にポジ型のフォトレジスト層４を形成した後、２層目用のポジ型のフォトマスク（図示せず）を用いて設計径がＸのバイアホールおよび２層目の配線パターンを露光した。引き続き、図１（ｂ）に示すように、バイアホールの設計径Ｘよりも１２．５〜５０％大きい露光径Ｚを有するポジ型のフォトマスク５ｄを用いてバイアホール８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの部分をさらに露光（多重露光）した。すなわち、従来、テーパー型のバイアホール８ｂ、逆テーパー型のバイアホール８ｃあるいは紡錘型のバイアホール８ｄの内部の露光させることのできなかった部分についても光を照射した。その後、これを現像して、図１（ｃ）に示す通り、２層目の配線パターンを得た。次に、露出した２層目の下地導体膜上に電解めっき膜を析出させて２層目の導体６ｂを形成した。その後、フォトレジスト４および下地導体膜３ｂのうち導体６ｂが形成されていない部分を除去して図１（ｄ）に示す２層配線基板を得た。
【００２５】
以上の方法により、１配線に６個のバイアホールを直列に有する２層配線基板を作製した。このときのバイアホールの設計径に対する多重露光径と配線歩留まり（良品配線数／配線数）の関係を表１に示す。なお、配線歩留まりの良否判定は、配線の導通有無で行なった。
【００２６】
【表１】
0003651027.tif 000002
【００２７】
表１に示す通り、多重露光径をバイアホールの設計径より大きくすることにより、良品配線数が急増し、配線の歩留まりが大幅に向上した。
【００２８】
なお、上記実施例において、基板として純度９９．５％のアルミナ基板を用いているが、これに限定されることはなく、平滑性の得られるものであれば種々の材質のものを用いることができる。
【００２９】
また、有機高分子層の上に形成する下地導体膜として、無電解Ｃｕめっき膜を用いているが、これに限定されることはなく、スパッタあるいは蒸着によって形成した金属薄膜等の選択的な剥離が可能な種々のものを用いることができる。
【００３０】
また、層間絶縁膜として、感光性の有機高分子材料であるポリイミドを用いそれを露光、現像してバイアホールを形成しているが、感光性を有しない有機高分子材料を用いて、フォトレジストによるバイアホールパターンの形成とドライまたはウエットのエッチングによってバイアホールを形成することもできる。
【００３１】
さらに、上記実施例において、多重露光径を大きくする範囲は、バイアホールの設計径に対して１２．５〜５０％としたが、バイアホール径のばらつきが小さい場合には、狭くすることができる。通常、バイアホールの設計径が大きくなればなるほど、垂直に近い形状のバイアホールが得られる。また、層間絶縁膜としての有機高分子層の膜厚が薄ければ薄いほど、垂直に近い形状のバイアホールが得られる。
【００３２】
上記実施例においては、有機高分子層の膜厚を２０μｍとしたが、５〜１００μｍの範囲で本製造方法の効果が期待できる。したがって、多重露光径をバイアホールの設計径より大きくする範囲の下限値については１％以上で、上限値については配線回路の高密度化に影響を与えない程度であれば制限はない。例えば、ライン幅／スペース幅＝１：１で多重露光径をバイアホールの設計径の２倍にすると、隣接する配線とショートしてしまう部分がでてくる。したがって、バイアホールの大きさにもよるが、上限値を小さくする方が配線回路を高密度化できる。
【００３３】
また、上記実施例において、電解めっきとして電解Ｃｕめっきを用いているが、これに限定されることなく、ＮｉあるいはＡｕ等の導体として公知のものを適宜用いることができる。
【００３４】
また、第１層の配線形成方法として無電解めっきの上に電解めっき配線をするセミアディティブ法を用いているが、無電解めっきで配線するアディティブ法によることも可能である。即ち、有機高分子層の表面の触媒活性化処理を行なった後、無電解めっき膜を所望の膜厚まで成長させて導体を形成させればよい。
【００３５】
さらに、本発明の多層配線基板の製造方法は、設計径よりも大きく形成された垂直型のバイアホールの内部のフォトレジストを除去するのにも有効である。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の多層配線基板の製造方法によれば、バイアホール部分のフォトレジストを露光するときの多重露光径をバイアホールの設計径よりも大きくすることにより、バイアホールの形状がテーパー型、逆テーパー型、紡錘型等のように垂直に形成されていない場合にも、バイアホール内のフォトレジスト全体を露光することができる。したがって、バイアホール内のフォトレジストを現像によりほぼ完全に除去することができ、バイアホール内に上下の導体層に連続しためっき配線を形成することができ、多層配線基板の層間の接続の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線基板の製造工程を示す詳細断面図である。
【図２】多層配線基板の製造工程を示す断面図である。
【図３】従来の多層配線基板の製造工程を示す詳細断面図である。
【符号の説明】
１        基板
２        絶縁膜
３ａ、３ｂ          下地導体膜
４、４ａ、４ｂ      ポジ型のフォトレジスト層
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ        フォトマスク
６ａ、６ｂ          導体
７        層間絶縁膜
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ    バイアホール
Ｘ        バイアホールの設計径
Ｙ        照射光
Ｚ        露光径
【図１】
0003651027.tif 000003
【図２】
0003651027.tif 000004
【図３】
0003651027.tif 000005