(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板の絶縁層の表面に無電解銅めっき層が形成され、該無電解銅めっき層上に電解銅めっき層が形成されてなる配線基板の導体パターン形成方法において、
前記絶縁層上に無電解銅めっき層を形成する無電解銅めっき層形成工程と、
前記無電解銅めっき層上にめっきレジストをパターニングするレジスト形成工程と、
前記めっきレジストから露出する前記無電解銅めっき層上に電解銅めっき層を形成する電解銅めっき層形成工程と、
前記めっきレジストを剥離して前記電解銅めっき層形成部分以外の前記無電解銅めっき層を露出させるレジスト剥離工程と、
露出した前記無電解銅めっき層を、硫酸、過酸化水素およびＣｕキレート剤を含む混合水溶液からなるエッチング液を用いて剥離する無電解銅めっき層剥離工程と、
前記無電解銅めっき層剥離工程の前に、前記電解銅めっき層に加熱処理を施すアニール処理工程とを含み、
前記アニール処理工程により、前記無電解銅めっき層と前記電解銅めっき層との結晶状態の差を大きくして前記エッチング液に対する両者のエッチングレートの差を大きくした後、前記無電解銅めっき層剥離工程によって前記無電解銅めっき層を選択的に剥離することを特徴とする配線基板の導体パターン形成方法。
【請求項２】
前記アニール処理工程は、１５０℃、６０分で行うことを特徴とする請求項１記載の配線基板の導体パターン形成方法。
【請求項３】
前記アニール処理工程は、前記レジスト剥離工程の後に行うことを特徴とする請求項１または２記載の配線基板の導体パターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層配線基板等の配線基板に導体パターンを形成する配線基板の導体パターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の配線基板の導体パターン形成方法について図５を用いて説明する。
まず、配線基板の絶縁層１０上に無電解銅めっき層１２を形成する。図５（ａ）参照。なお、ここで絶縁層には、多層配線基板の場合に基材上に多層に形成される導体パターン相互の電気的絶縁性を確保する目的で導体パターン間に介挿される絶縁層が含まれる他、基材自体もまた含まれるものとする。以下同様。
次に、無電解銅めっき層１２上にめっきレジスト１４をパターニングする。図５（ｂ）参照。
【０００３】
次に、無電解銅めっき層１２を給電層として露出する無電解銅めっき層１２上に電解銅めっき層１６をパターンめっきする。図５（ｃ）参照。
次に、電解銅めっき層１６上にエッチングレジスト１８を形成する。図５（ｄ）参照。エッチングレジスト１８としては、はんだめっきやすずめっき等がある。
次に、めっきレジスト１４を剥離する。図５（ｅ）参照。
次に、エッチング液を用いて露出している無電解銅めっき層１２を剥離する。図５（ｆ）参照。エッチング液としてはアルカリエッチング液が用いられる。
最後に、電解銅めっき層１６上のエッチングレジスト１８を剥離する。これにより、配線基板の絶縁層１０上に、無電解銅めっき層１２上に電解銅めっき層１６が積層されてなる導体パターン２０が形成される。図５（ｇ）参照。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した配線基板の導体パターン形成方法では、無電解銅めっき層１２を剥離するエッチング液としてアルカリエッチング液を使用しており、無電解銅めっきのみならず、電解銅めっきもエッチングされる。このため、導体パターン２０を主として形成する電解銅めっき層１６の厚みが薄くならないようにすべく、電解銅めっき層１６のエッチング液に対する保護膜としてのエッチングレジスト１８を電解銅めっき層１６上に形成するのであるが、このエッチングレジスト１８の形成工程と当該エッチングレジスト１８の剥離工程が必須工程となり、導体パターン形成工程が複雑になる。
【０００５】
また、エッチングレジスト１８を電解銅めっき層１６上に形成しても、アルカリエッチング液をエッチング液として使用する限りは、エッチングレジスト１８で覆われていない電解銅めっき層１６の側面部分がエッチングされて電解銅めっき層１６の幅が細くなる。このため、従来ではこの電解銅めっき層１６の細りを考慮して予め目標とする導体パターン２０の幅よりも幅広の電解銅めっき層１６を形成するようにしているが、この方法では予め目標とする導体パターン２０の幅よりも電解銅めっき層１６の幅を幅広に形成しなければならず、導体パターン２０間の間隔（隙間）をめっきレジスト１４の解像度の限界まで狭めることができないという課題がある。
従って、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、配線基板の導体パターン形成工程を簡略化でき、かつ電解銅めっき層の側面部分のエッチングを抑制して導体パターン間の間隔をより狭くすることができる配線基板の導体パターン形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、配線基板の絶縁層の表面に無電解銅めっき層が形成され、該無電解銅めっき層上に電解銅めっき層が形成されてなる配線基板の導体パターン形成方法において、前記絶縁層上に無電解銅めっき層を形成する無電解銅めっき層形成工程と、前記無電解銅めっき層上にめっきレジストをパターニングするレジスト形成工程と、前記めっきレジストから露出する前記無電解銅めっき層上に電解銅めっき層を形成する電解銅めっき層形成工程と、前記めっきレジストを剥離して前記電解銅めっき層形成部分以外の前記無電解銅めっき層を露出させるレジスト剥離工程と、露出した前記無電解銅めっき層を、硫酸、過酸化水素およびＣｕキレート剤を含む混合水溶液からなるエッチング液を用いて剥離する無電解銅めっき層剥離工程と、前記無電解銅めっき層剥離工程の前に、前記電解銅めっき層に加熱処理を施すアニール処理工程とを含み、前記アニール処理工程により、前記無電解銅めっき層と前記電解銅めっき層との結晶状態の差を大きくして前記エッチング液に対する両者のエッチングレートの差を大きくした後、前記無電解銅めっき層剥離工程によって前記無電解銅めっき層を選択的に剥離することを特徴とする。
これによれば、硫酸、過酸化水素およびＣｕキレート剤を含む混合水溶液からなるエッチング液では、無電解銅めっきと電解銅めっきの結晶状態の差からこれら２つのめっきに対するエッチングレートが大きく異なるため、無電解銅めっき層を選択的にエッチングすることが可能となる。アニール処理工程を設けると、さらに無電解銅めっきと電解銅めっきの結晶状態の差が大きくなり、エッチングレートの差が開くため、無電解銅めっき層を一層選択的にエッチングすることが可能となる。よって、電解銅めっき層をエッチング液から保護するためのエッチングレジストが不要となり、このエッチングレジストの形成工程と剥離工程が省け、導体パターン形成工程全体が簡略化できる。また、電解銅めっき層の厚みや幅が薄くなったり狭まったりすることがないため、電解銅めっき層の厚みや幅を当初から目標とする導体パターンの厚みや幅に設定することが可能となることから、めっきレジストの解像度の限界まで隙間を狭くした導体パターンが形成できる。
【０００７】
また、前記アニール処理工程は、１５０℃、６０分で行うことを特徴とする。
また、前記アニール処理工程は、前記レジスト剥離工程の後に行うことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る配線基板の導体パターン形成方法の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
最初に、配線基板の導体パターン形成方法について図１を用いながら、従来例と比較しつつ説明する。なお、一例として従来例と同様に、配線基板の絶縁層１０上に、無電解銅めっき層１２上に電解銅めっき層１６が形成されてなる導体パターン２０を形成する場合を例として説明する。
【０００９】
まず、配線基板の絶縁層１０の表面に無電解銅めっき層１２を形成する無電解銅めっき層形成工程を行う。図１（ａ）参照。
次に、無電解銅めっき層１２の表面にめっきレジスト１４をパターニングするレジスト形成工程を行う。図１（ｂ）参照。
次に、めっきレジスト１４から露出する無電解銅めっき層１２の表面に電解銅めっき層１６を形成する電解銅めっき層形成工程を行う。図１（ｃ）参照。
以上、ここまでは従来の配線基板の導体パターン形成方法と同じである。
【００１０】
次に、従来例では図５（ｄ）に示すように、電解銅めっき層１６の表面にエッチングレジスト１８を形成していたが、本実施の形態においてはこのエッチングレジスト１８の形成工程を行わず、めっきレジスト１４を剥離するレジスト剥離工程を行う。これによって、電解銅めっき層１６形成部分以外の無電解銅めっき層１２が露出する。図１（ｄ）参照。
そして最後に、エッチング液を用いて露出している無電解銅めっき層１２を剥離する無電解銅めっき層剥離工程を行う。図１（ｆ）参照。エッチング液としては、硫酸（４〜６％）、過酸化水素（５〜１０％）およびＣｕキレート剤（微量）を含む混合水溶液からなるエッチング液が好適である。さらには、ＣｕＳＯ4 ・５Ｈ2 Ｏ（１％以下）、スルホン酸系有機物（１％以下）を含めた混合水溶液とすると好適である。また、Ｃｕキレート剤としては複素環系有機物が考えられる。このようなエッチング液は、無電解銅めっきと電解銅めっきとの結晶状態の差から、これらのめっきに対するエッチングレートが異なり、電解銅めっき層１６を殆どエッチングすることなく無電解銅めっき層１２を選択的にエッチングすることができる。
【００１１】
ここで、無電解銅めっきと電解銅めっきのエッチング液に対するエッチングレートが異なる理由としては、第１に各めっき法によって形成された各めっき被膜についてＸ線回折を行うと、電解銅めっきによる被膜にはＣｕ原子が最も蜜に配列された状態を示す（１１１）面にピークが存在するが、無電解銅めっきによる被膜にはこのピークが存在せず、電解銅めっき被膜の方が無電解銅めっき被膜よりも結晶性が高いからであると考えられる。なお、電解銅めっきによる被膜に存在するピークは電解銅めっき被膜に加熱処理を施すことによって一層顕著になる。
また第２に、無電解銅めっき被膜は、被めっき物表面に点状に銅が析出していき、この点状の銅がつながってめっき被膜を形成する。それに対し、電解銅めっき被膜は、被めっき物表面に面状に銅が析出して形成されるものであり、この形成のしかたの相違により、無電解銅めっき被膜は電解銅めっき被膜に比較して表面が粗くなる傾向にあり、エッチング液のアタックを受けやすいと考えられる。
【００１２】
これにより、電解銅めっき層１６の厚みが薄くなったり、幅が狭くなったりすることがないため、電解銅めっき層１６の厚みや幅を当初から目標とする導体パターン２０の厚みや幅に合わせて設定することが可能となることから、めっきレジスト１４の解像度の限界まで狭めた導体パターン２０の形成が可能となり、微細な導体パターン形成が行える。
さらに、従来の導体パターン形成方法に比べて、電解銅めっき層１６をエッチング液から保護するためのエッチングレジストが不要となり、このエッチングレジストの形成工程と剥離工程が省け、導体パターン形成工程全体が簡略化でき、工程の時間短縮が図れるという効果もある。
【００１３】
また、さらに電解銅めっき層を形成する電解銅めっき層形成工程（図１（ｃ））の後、エッチング液を用いて無電解銅めっき層１２を剥離する工程（図１（ｆ））の前に、図１（ｅ）に示すように電解銅めっき層１６に加熱処理を施すアニール処理工程を追加すると、さらに無電解銅めっきと電解銅めっきの結晶状態の差が大きくなり、エッチングレートの差が開くため、無電解銅めっき層１２を一層選択的にエッチングすることが可能となる。これによって、電解銅めっき層１６のエッチング量がより減少し、一層微細な導体パターン形成が行える。アニール処理の条件は一例として不活性ガス（一例としてＮ2 ガス）中において１５０℃、６０分である。
【００１４】
ここで、硫酸、過酸化水素およびＣｕキレート剤を含む混合水溶液からなるエッチング液の中でも、特にＣｕキレート剤として複素環系有機化合物が使用されているものが最も好適である。
アニール処理を行い、かつ複素環系有機化合物が使用されているエッチング液を使用した場合の、無電解銅めっき層１２を選択的にエッチングする前と後の電解銅めっき層１６の厚さ（膜厚）と幅（パターン幅）を測定した結果を図２に示す。なお、この場合の無電解銅めっき層１２の厚さは２〜３μｍであり、アニール条件は１５０℃、６０分、またエッチング条件は、浸漬によるエッチングの場合には、液温２５℃で浸漬時間が３〜３．５分、または液温３０℃で浸漬時間が２〜２．５分である。また、スプレーによるエッチングの場合には、スプレー圧力０．５〜０．７ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件下で、液温３０℃でスプレー時間が６０秒（１ｍ／ｍｉｎ）、または液温３５℃でスプレー時間が４５秒（１．２〜１．４ｍ／ｍｉｎ）である。
この結果を見ると、エッチング処理後の電解銅めっき層１６は、エッチング処理前に比べてめっき層の膜厚で１μｍ程度薄くなり、また幅は１μｍ程度細くなるだけで殆ど変化しない。なお、Ｌ／ＳのＬは導体パターンの幅を、またＳは導体パターン間の隙間の長さを示す。
【００１５】
また、形成された配線基板の導体パターン２０について、上記Ｌ／Ｓを、２０／２０、３０／３０、４０／４０、５０／５０というように変化させた場合の線間マイグレーション（絶縁抵抗と時間との関係）の評価（絶縁性評価）結果を図６に示す。なお、図６のグラフ中、４０／４０のデータは３０／３０のデータと略同じである。
これにより、いずれのＬ／Ｓの場合も、時間が経過してもその絶縁抵抗は基準絶縁抵抗値（約１．０×１０8 オーム）よりも大きな値であり、問題のないレベルにある。なお、この線間マイグレーションは図７に示す評価回路３０を使用している。この評価回路３０の内、Ａ部が本発明の方法によって形成された導体パターン２０であり、パターン幅がＬであて、各導体パターン２０は互いに平行であり導体パターン２０同士の間隔（隙間）はＳに設定される。また、この導体パターン２０間に印加される電圧は直流５ボルトである。
【００１６】
また、めっきレジスト１４を剥離してから、電解銅めっき層１６にアニール処理を施すようにしている理由は、アニール処理をめっきレジスト１４にも施すと一般的にはめっきレジスト１４の剥離が困難になるからであり、特にアニール処理を施してもめっきレジスト１４の剥離性が低下しないのであれば、めっきレジストを剥離しない状態で電解銅めっき層１６にアニール処理を施しても良い。
【００１７】
以上述べてきた配線基板の導体パターン形成方法は、片面配線基板や両面配線基板に使用できるだけでなく、図３に示すような多層配線基板２２の内層に位置する導体パターン２０ａや外面に位置する導体パターン２０ｂを形成する際にも使用できる。
具体的にはこの多層配線基板２２は図４に示す工程（ビルドアップ法）により形成されるが、図４（ａ）に示すように多層配線基板２２の基材２４の表面に導体パターン２０ａを形成する場合にも上述した配線基板の導体パターン形成方法を使用できるし、さらに図４（ｂ）に示すようにこの上に絶縁層１０を形成し、この絶縁層１０上にビア形成用の凹部２６に一部がかかる導体パターン２０ａを形成する場合にも使用できる。図４（ｃ）参照。
さらに図４（ｂ）と図４（ｃ）に示す工程と同様の工程を繰り返すことによって、図４（ｄ）と図４（ｅ）のように絶縁層１０を介して最外層に導体パターン２０ｂが形成できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、硫酸、過酸化水素およびＣｕキレート剤を含む混合水溶液からなるエッチング液では、無電解銅めっきと電解銅めっきの結晶状態の差からこれら２つのめっきに対するエッチングレートが大きく異なるため、無電解銅めっき層を選択的にエッチングすることが可能となる。よって、電解銅めっき層をエッチング液から保護するためのエッチングレジストが不要となり、このエッチングレジストの形成工程と剥離工程が省け、導体パターン形成工程全体が簡略化できるという効果がある。また、電解銅めっき層の厚みや幅が薄くなったり狭まったりすることがないため、電解銅めっき層の厚みや幅を当初から目標とする導体パターンの厚みや幅に設定することが可能となることから、めっきレジストの解像度の限界まで隙間を狭くした導体パターンが形成できるという効果もある。
さらに、電解銅めっき層を形成後、エッチング液を用いて無電解銅めっき層を剥離する前に、電解銅めっき層に対して熱処理を施すことにより、さらに無電解銅めっきと電解銅めっきの結晶状態の差が大きくなり、エッチングレートの差が開くため、無電解銅めっき層を一層選択的にエッチングすることが可能となる。これによって、電解銅めっき層のエッチング量がより減少し、一層微細な導体パターン形成が行えるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る配線基板の導体パターン形成方法を示す工程図である。
【図２】図１に示す導体パターン形成方法により形成される導体パターンのエッチング液による膜厚とパターン幅の減少の度合いを示す評価図である。
【図３】多層配線基板の断面図である。
【図４】ビルドアップ法により図３の多層配線基板を形成する工程を示す工程図である。
【図５】従来の配線基板の導体パターン形成方法を示す工程図である。
【図６】線間マイグレーションの評価結果を示すグラフである。
【図７】図６の評価用回路である。
【符号の説明】
１０  絶縁層
１２  無電解銅めっき層
１４  めっきレジスト
１６  電解銅めっき層
２０  導体パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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