(57)【要約】【課題】  絶縁層上に存在する金属薄膜の残渣を十分に除去することができ、イオンマイグレーションの発生を防止することが可能な配線回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】  絶縁層１上に所定の導体パターンが形成された配線回路基板１０を、プラズマエッチング装置内に設けられた交流電極５から約２０ｍｍ離れた位置に設置する。交流電極５の対向する側にはアース電極６が設けられている。すなわち、交流電極５近傍に発生するプラズマ密度の高い領域であるシース層７外に配線回路基板１０を設置する。交流電源の周波数は、１ＧＨｚ以下であることが好ましい。装置内の圧力は、１．３３×１０-2〜１．３３×１０2 Ｐａであることが好ましい。また、交流電極５とアース電極６との電極間距離は、１５０ｍｍ以下であることが好ましく、４０〜１００ｍｍであることがより好ましい。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層上に金属薄膜を形成する工程と、
前記金属薄膜上に電解めっきにより導体パターンを形成する工程と、
前記導体パターン下を除いて前記金属薄膜をエッチングにより除去する工程と、
前記導体パターン間に露出する絶縁層を等方性プラズマエッチングにより処理する工程とを備えたことを特徴とする配線回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁層を、前記絶縁層の厚さ方向のエッチング深さが０．５μｍ以上２μｍ以下となるように等方性プラズマエッチングにより処理することを特徴とする請求項１記載の配線回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁層をプラズマ雰囲気中のシース層の外部に設置することを特徴とする請求項１または２記載の配線回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線回路基板は、一般的にセミアディティブ法により製造される。このセミアディティブ法は、絶縁層上にスパッタリングにより金属薄膜を形成する工程、この金属薄膜上に所定パターンのめっきレジストを形成する工程、めっきレジストが形成されていない領域に導体パターンを形成する工程、めっきレジストを除去する工程および露出した金属薄膜をエッチングにより除去する工程を含む。
【０００３】
ここで、セミアディティブ法により露出した金属薄膜をエッチングにより除去した後に、絶縁層上においてわずかな金属薄膜の残渣（以下、金属残渣と呼ぶ）が残る場合がある。
【０００４】
図５は、絶縁層上に存在する金属残渣を示す模式図である。図５（ａ）に示すように、絶縁層１上に所定パターンの導体パターン３が金属薄膜２を介して形成されている。
【０００５】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の絶縁層１上における導体パターン３間の領域Ａの拡大図である。
【０００６】
図５（ｂ）に示すように、導体パターン３間の絶縁層１上において複数の金属残渣２ａが存在している。
【０００７】
配線回路基板を高温高湿環境下で使用した場合、導体パターン間にイオンマイグレーションによる電気的短絡が発生することがある。上記の金属残渣は、このイオンマイグレーションの発生を加速する要因である。
【０００８】
そこで、プラズマエッチングを行うことにより上記金属残渣を除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２５９７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来のプラズマエッチングは異方性エッチングであるので、図６に示すように、絶縁層１上の金属残渣２ａがそれぞれプラズマに対するマスクとなり、金属残渣２ａ下の領域を除いた絶縁層１の領域がエッチングされてしまう。その結果、金属残渣が十分に除去されない。なお、上記異方性エッチングとは、被処理物の厚み方向にエッチングが促進されるものである。
【００１０】
本発明の目的は、絶縁層上に存在する金属薄膜の残渣を十分に除去することができ、イオンマイグレーションの発生を防止することが可能な配線回路基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る配線回路基板の製造方法は、絶縁層上に金属薄膜を形成する工程と、金属薄膜上に電解めっきにより導体パターンを形成する工程と、導体パターン下を除いて金属薄膜をエッチングにより除去する工程と、導体パターン間に露出する絶縁層を等方性プラズマエッチングにより処理する工程とを備えたものである。
【００１２】
本発明に係る配線回路基板の製造方法においては、絶縁層上に金属薄膜が形成され、金属薄膜上に電解めっきにより導体パターンが形成される。その後、導体パターン下を除いて金属薄膜がエッチングにより除去される。そして、導体パターン間に露出する絶縁層が等方性プラズマエッチングにより処理される。
【００１３】
それにより、絶縁層上の金属残渣下にもプラズマが回り込み金属残渣下の絶縁層がエッチングされる。これにより、金属残渣を金属残渣下の絶縁層ごと除去することが可能となる。したがって、イオンマイグレーションの発生を防止することができる。
【００１４】
絶縁層を、絶縁層の厚さ方向のエッチング深さが０．５μｍ以上２μｍ以下となるように等方性プラズマエッチングにより処理してもよい。
【００１５】
この場合、上記範囲より薄くエッチングされた場合には、金属残渣が十分に除去できず、また、上記範囲より厚くエッチングされた場合には、絶縁層の強度が低下する。
【００１６】
絶縁層をプラズマ雰囲気中のシース層の外部に設置してもよい。この場合、このシース層の外部の領域では、プラズマ内の電子密度とイオン密度とがほぼ等量であるので、イオンによるエッチングの影響が少ないとともに、イオンによるエッチングの方向は絶縁層に垂直および平行な２方向となる。それにより、等方性エッチングが実現される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、金属残渣を金属残渣下の絶縁層ごと十分に除去することが可能となる。それにより、イオンマイグレーションの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る配線回路基板の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
配線回路基板の製造方法としては、一般的なセミアディティブ法が用いられる。
【００２０】
図１は、セミアディティブ法による配線回路基板の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、例えば厚さ２５μｍのポリイミドフィルムからなる絶縁層１を用意する。
【００２２】
次に、図１（ｂ）に示すように、絶縁層１上にスパッタリングまたは無電解めっきによって金属薄膜２を形成する。なお、この金属薄膜２は、例えば厚さ４０ｎｍのニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）からなる層と、例えば厚さ１００ｎｍの銅（Ｃｕ）からなる層との積層膜からなる。
【００２３】
次いで、図１（ｃ）に示すように、金属薄膜２上にドライフィルムレジスト等を用いて、後工程で形成される後述の導体パターンとは逆パターンのめっきレジスト４を形成する。
【００２４】
その後、図１（ｄ）に示すように、金属薄膜２におけるめっきレジスト４が形成されていない表面に、電解銅めっきにより例えば１０μｍの厚さを有し、例えば４０μｍの幅を有する導体パターン３を形成する。なお、導体パターン３間の間隔は、例えば４０μｍである。
【００２５】
続いて、図１（ｅ）に示すように、めっきレジスト４を剥離等により除去する。
【００２６】
次に、図１（ｆ）に示すように、導体パターン３下の領域を除いて金属薄膜２の銅からなる層を化学エッチングにより除去する。なお、この化学エッチングに用いるエッチング液としては、過酸化水素と硫酸との混合液を使用する。
【００２７】
その後、導体パターン３下の領域を除いて金属薄膜２のニッケル−クロムからなる層を化学エッチングにより除去する。なお、この化学エッチングに用いるエッチング液としては、塩酸と硫酸との混合液を使用する。
【００２８】
このようにして、絶縁層１上に所定の導体パターン３が形成された配線回路基板１０が製造される。
【００２９】
次に、上記のように製造された配線回路基板１０の絶縁層１上に残留した金属残渣を除去するためのプラズマエッチング処理について説明する。
【００３０】
なお、本実施の形態および後述の各実施の形態では、配線回路基板１０のプラズマエッチング処理において、交流電源の周波数、プラズマエッチング処理を行う装置内の圧力、アース電極と交流電極との間隔（電極間距離）および被処理対象物である配線回路基板の設置位置を調整する。
【００３１】
図２（ａ）は、配線回路基板１０のプラズマエッチング処理の様子を示す模式図であり、図２（ｂ）は、配線回路基板１０がエッチング処理される状態を示す模式図である。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、例えば配線回路基板１０を、プラズマエッチング装置内に設けられた交流電極５から約２０ｍｍ離れた位置に設置する。なお、交流電極５の対向する側にはアース電極６が設けられている。
【００３３】
交流電源の周波数は、１ＧＨｚ以下であることが好ましい。装置内の圧力は、１．３３×１０-2〜１．３３×１０2 Ｐａであることが好ましい。処理電力は、５００〜２０００Ｗであることが好ましい。処理時間は、３０秒〜３分であることが好ましい。
【００３４】
交流電極５とアース電極６との電極間距離は、１５０ｍｍ以下であることが好ましく、４０〜１００ｍｍであることがより好ましい。それにより、プラズマ放電が安定に行われる。
【００３５】
プラズマエッチング処理に用いるガスとしては、酸素を含むガスを使用することができる。エッチング処理の効率を向上させるためには、四フッ化炭素（ＣＦ4 ）および三フッ化炭素（ＣＦ3 ）等のフッ素を含むガスを上記酸素を含むガスに混合した混合ガスを用いることが好ましい。
【００３６】
本実施の形態では、上述したように、配線回路基板１０を、プラズマエッチング装置内に設けられた交流電極５から約２０ｍｍ離れた位置に設置する。すなわち、図２（ａ）に示すように、交流電極５近傍に発生するプラズマ密度の高い領域であるシース層７外に配線回路基板１０を設置する。なお、上記シース層７は、通常、交流電極５から１０ｍｍ離れた範囲内において発生する。
【００３７】
ここで、シース層７内では、プラズマ内の電子密度に比べイオン密度が高く、イオンは電界方向に加速される。すなわち、イオンによるエッチングの方向は交流電極５に垂直な方向となり、交流電極５に水平な方向のエッチング効果は減少される。
【００３８】
本実施の形態では、上述したように、配線回路基板１０を、シース層７外の領域（一般的に、バルクプラズマ領域という）に設置する。このバルクプラズマ領域では、プラズマ内の電子密度とイオン密度とがほぼ等量であるので、イオンによるエッチングの影響が少ない。また、バルクプラズマ領域では、イオンによるエッチングの方向は交流電極５に垂直および平行な２方向となる。それにより、等方性エッチングが実現される。
【００３９】
このように、配線回路基板１０を等方性エッチングにより処理することにより、図２（ｂ）に示すように、絶縁層１上の金属残渣２ａ下にもプラズマが回り込み金属残渣２ａ下の絶縁層１がエッチングされる。それにより、金属残渣２ａを金属残渣２ａ下の絶縁層１ごと除去することが可能となる。これにより、イオンマイグレーションの発生を防止することができる。
【００４０】
（第２の実施の形態）
図３は、配線回路基板１０のプラズマエッチング処理の様子の他の例を示す模式図である。
【００４１】
図３に示すように、例えば配線回路基板１０を、プラズマエッチング装置内に設けられたアース電極６上に設置する。ただし、配線回路基板１０に交流電極５が接触すると配線回路基板１０に損傷を与えることとなるため、配線回路基板１０と交流電極５との間の距離は１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４２】
交流電源の周波数は、１ＧＨｚ以下であることが好ましい。装置内の圧力は、大気圧（１．０×１０5 Ｐａ）であることが好ましい。処理電力は、５００〜２０００Ｗであることが好ましい。処理時間は、１０秒〜２分であることが好ましい。
【００４３】
交流電極５とアース電極６との電極間距離は、１０ｍｍ以下であることが好ましく、１〜５ｍｍであることがより好ましい。それにより、プラズマ放電が安定に行われる。
【００４４】
プラズマエッチング処理に用いるガスとしては、上記第１の実施の形態と同様である。
【００４５】
本実施の形態では、上述したように、交流電極５とアース電極６との電極間距離が１０ｍｍ以下であり、装置内の気圧は大気圧であるので、交流電極５とアース電極６との間にシース層７は発生しない。それにより、アース電極６上に配線回路基板１０を設置しているが、これに限らず、交流電極５とアース電極６との間であればどこに設置してもよい。
【００４６】
本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様に、配線回路基板１０をシース層７の無い領域に設置する。それにより、等方性エッチングが実現される。
【００４７】
このように、配線回路基板１０を等方性エッチングにより処理することにより、絶縁層１上の金属残渣２ａ下にもプラズマが回り込み金属残渣２ａ下の絶縁層１がエッチングされる。それにより、金属残渣２ａを金属残渣２ａ下の絶縁層１ごと除去することが可能となる。これにより、イオンマイグレーションの発生を防止することができる。
【００４８】
（第３の実施の形態）
図４は、配線回路基板１０のプラズマエッチング処理の様子のさらに他の例を示す模式図である。
【００４９】
図４に示すように、例えば配線回路基板１０をマグネトロン型のプラズマエッチング装置のチャンバ８内に設置する。なお、図４においては、チャンバ８内のほぼ中央に配線回路基板１０を設置しているが、チャンバ８内であればどこに設置してもよい。
【００５０】
交流電源の周波数は、１ＧＨｚ以上であることが好ましい。チャンバ８内の圧力は、１．３３×１０-2〜１．３３×１０2 Ｐａであることが好ましい。処理電力は、４００〜１０００Ｗであることが好ましい。処理時間は、２０秒〜２分であることが好ましい。
【００５１】
プラズマエッチング処理に用いるガスとしては、上記第１の実施の形態と同様である。
【００５２】
本実施の形態では、マグネトロン型のプラズマエッチング装置のチャンバ８内でプラズマによるエッチング処理を行うことにより、シース層７は発生しない。それにより、等方性エッチングが実現される。
【００５３】
このように、配線回路基板１０を等方性エッチングにより処理することにより、絶縁層１上の金属残渣２ａ下にもプラズマが回り込み金属残渣２ａ下の絶縁層１がエッチングされる。それにより、金属残渣２ａを金属残渣２ａ下の絶縁層１ごと除去することが可能となる。これにより、イオンマイグレーションの発生を防止することができる。
【００５４】
なお、本実施の形態においては、エッチングする絶縁層１の厚さは、０．５〜２．０μｍであることが好ましい。この範囲より薄くエッチングされた場合には、金属残渣２ａが十分に除去できず、また、上記範囲より厚くエッチングされた場合には、絶縁層１の強度が低下する。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００５６】
（実施例１）
第１の実施の形態に基づいて製造された配線回路基板１０における導体パターン３間の絶縁層１上を、波長分散型Ｘ線分光計により分析したところ、厚さ８ｎｍに相当する金属の特性Ｘ線強度が検出された。
【００５７】
本実施例では、第１の実施の形態に基づき、以下の条件で上記の配線回路基板１０に対してプラズマによるエッチング処理を行った。なお、エッチングされた絶縁層１の厚さは０．５μｍであった。
【００５８】
交流電源の周波数は４０ｋＨｚとし、真空度は３３．３Ｐａとし、処理電力は１５００Ｗとし、処理時間は２分とした。また、処理ガスとして、酸素と四フッ化炭素とを流量比９０：１０の割合で混合した混合ガスを用いた。
【００５９】
エッチング処理を行った後に、導体パターン３間の絶縁層１上を波長分散型Ｘ線分光計により分析したところ、厚さ０．１ｎｍに相当する金属の特性Ｘ線強度が検出された。金属残渣２ａが十分に除去されていることが確認された。
【００６０】
次に、ポリイミドからなるカバー絶縁層（図示せず）を配線回路基板１０上に形成した。温度６０℃および湿度９５％の環境下で、この配線回路基板１０に３０Ｖの電圧を印加した状態で保存したところ、５００時間を経過しても、導体パターン３間の絶縁抵抗値が１×１０11 Ωであり、絶縁不良は生じなかった。なお、初期の絶縁抵抗値は１×１０12Ωであった。
【００６１】
（実施例２）
本実施例では、第２の実施の形態に基づき、以下の条件で上記の配線回路基板１０に対してプラズマによるエッチング処理を行った。交流電極５とアース電極６との間の電極間距離を１．５ｍｍとした。また、エッチングされた絶縁層１の厚さは０．７μｍであった。
【００６２】
交流電源の周波数は１００ｋＨｚとし、真空度は大気圧とし、処理電力は１１００Ｗとし、処理時間は２０秒とした。また、処理ガスとして、ヘリウムと酸素と四フッ化炭素とを流量比９８：１：１の割合で混合した混合ガスを用いた。
【００６３】
エッチング処理を行った後に、導体パターン３間の絶縁層１上を波長分散型Ｘ線分光計により分析したところ、厚さ０．１ｎｍ以下に相当する金属の特性Ｘ線強度が検出された。金属残渣２ａが十分に除去されていることが確認された。
【００６４】
次に、ポリイミドからなるカバー絶縁層（図示せず）を配線回路基板１０上に形成した。温度６０℃および湿度９５％の環境下で、この配線回路基板１０に３０Ｖの電圧を印加した状態で保存したところ、５００時間を経過しても、導体パターン３間の絶縁抵抗値が１×１０11 Ωであり、絶縁不良は生じなかった。なお、初期の絶縁抵抗値は１×１０12Ωであった。
【００６５】
（実施例３）
本実施例では、第３の実施の形態に基づき、以下の条件で上記の配線回路基板１０に対してプラズマによるエッチング処理を行った。配線回路基板１０をマグネトロン型のプラズマエッチング装置のチャンバ８内のほぼ中央に設置した。また、エッチングされた絶縁層１の厚さは０．７μｍであった。
【００６６】
交流電源の周波数は２．４５ＧＨｚとし、真空度は８０Ｐａとし、処理電力は６００Ｗとし、処理時間は１分とした。また、処理ガスとして、酸素と四フッ化炭素とを流量比８０：２０の割合で混合した混合ガスを用いた。
【００６７】
エッチング処理を行った後に、導体パターン３間の絶縁層１上を波長分散型Ｘ線分光計により分析したところ、厚さ０．３ｎｍに相当する金属の特性Ｘ線強度が検出された。金属残渣２ａが十分に除去されていることが確認された。
【００６８】
次に、ポリイミドからなるカバー絶縁層（図示せず）を配線回路基板１０上に形成した。温度６０℃および湿度９５％の環境下で、この配線回路基板１０に３０Ｖの電圧を印加した状態で保存したところ、５００時間を経過しても、導体パターン３間の絶縁抵抗値が１×１０10 Ωであり、絶縁不良は生じなかった。なお、初期の絶縁抵抗値は１×１０12Ωであった。
【００６９】
（比較例）
本比較例では、第１の実施の形態に基づき、以下の条件で上記の配線回路基板１０に対してプラズマによるエッチング処理を行った。
【００７０】
本比較例においては、配線回路基板１０をシース層７内でかつ交流電極５上に設置した。
【００７１】
交流電源の周波数は４０ｋＨｚとし、真空度は３３．３Ｐａとし、処理電力は１５００Ｗとし、処理時間は２分とした。また、処理ガスとして、酸素と四フッ化炭素とを流量比９０：１０の割合で混合した混合ガスを用いた。
【００７２】
エッチング処理を行った後に、導体パターン３間の絶縁層１上を波長分散型Ｘ線分光計により分析したところ、厚さ６ｎｍに相当する金属の特性Ｘ線強度が検出された。金属残渣２ａが除去されていないことが確認された。
【００７３】
次に、ポリイミドからなるカバー絶縁層（図示せず）を配線回路基板１０上に形成した。温度６０℃および湿度９５％の環境下で、この配線回路基板１０に３０Ｖの電圧を印加した状態で保存したところ、１０７時間を経過したところで、導体パターン３間の絶縁抵抗値が１×１０7 Ωとなり、絶縁不良となった。なお、初期の絶縁抵抗値は１×１０12Ωであった。
【００７４】
（評価）
上記実施例１〜３のように、配線回路基板１０をシース層７外の領域に設置し、プラズマによるエッチング処理を行った場合には、導体パターン３間の絶縁層１上の金属残渣２ａは十分に除去されることがわかった。
【００７５】
一方、上記比較例のように、配線回路基板１０をシース層７内の領域に設置し、プラズマによるエッチング処理を行った場合には、導体パターン３間の絶縁層１上の金属残渣２ａは除去されないことがわかった。これらの結果、配線回路基板１０を等方性エッチングにより処理することにより、金属残渣２ａを十分に除去できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、種々の電気機器、電子機器等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】セミアディティブ法による配線回路基板の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。
【図２】（ａ）は、配線回路基板のプラズマエッチング処理の様子を示す模式図であり、（ｂ）は、配線回路基板がエッチング処理される状態を示す模式図である。
【図３】配線回路基板のプラズマエッチング処理の様子の他の例を示す模式図である。
【図４】配線回路基板のプラズマエッチング処理の様子のさらに他の例を示す模式図である。
【図５】絶縁層上に存在する金属残渣を示す模式図である。
【図６】従来のプラズマエッチングの様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  絶縁層
２  金属薄膜
２ａ  金属残渣
３  導体パターン
４  めっきレジスト
５  交流電極
６  アース電極
７  シース層
８  チャンバ
１０  配線回路基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006196761.tif 000006
【図５】
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【図６】
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