(57)【要約】【課題】  層間接続装置において、層間の電気的な接続を確実にするとともに、基板加工を短時間で実行する。【解決手段】  層間接続装置１００は、多数のバイアホール５０が形成された多層基板１４の層間を接続装する。多層基板は真空容器１１内に配置され、真空容器にはエアロゾル生成室と、エアロゾル生成室２０が接続されている。エアロゾル生成室にガス導入部８０がガスを供給制御する。金属微粒子導入部８２が、バイアホールを埋める導電性の金属微粒子をエアロゾル生成室に導入制御する。エアロゾル生成室と真空室との接続部にバイアホールの配置に応じたノズル２５が形成されたノズルアレイ２４を配置した。【選択図】図１
2006147734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のバイアホールが形成された多層基板の層間接続装置において、多層基板が配置される真空容器と、この真空容器に接続されるエアロゾル生成室と、エアロゾル生成室に接続されエアロゾル生成室にガスを供給制御するガス導入部と、バイアホールを埋める導電性の金属微粒子をエアロゾル生成室に導入制御する金属微粒子導入部とを有し、前記エアロゾル生成室と前記真空室との接続部にバイアホールの配置に応じたノズルが形成されたノズルアレイを配置したことを特徴とする層間接続装置。
【請求項２】
前記ガス導入部から供給されるガスは、不活性ガスおよび窒素等の酸素を含まないガスの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の層間接続装置。
【請求項３】
前記真空容器を１ｋＰａ以下に排気可能な排気系を備え、真空容器の圧力が真空圧になった後にガスを導入することを特徴とする請求項２に記載の層間接続装置。
【請求項４】
金属微粒子の粒子径を、０．３〜１０μｍとしたことを特徴とする請求項１に記載の層間接続装置。
【請求項５】
金属微粒子を不活性ガスと窒素ガス等の酸素を含まないガスの少なくともいずれかに浮遊させてエアロゾルを生成するエアロゾル生成室と、このエアロゾル生成室に供給するガス量を制御するマスフローコントローラーと、前記エアロゾル生成室に供給する金属微粒子量を制御する粉体供給量調節機と、前記エアロゾル室に接続された真空容器と、エアロゾルを前記真空容器中に噴射する多数のノズルが形成されたノズルアレイと、前記真空容器内を排気して減圧雰囲気を得る真空ポンプと、層間接続用のバイアホールが形成された多層基板を移動させるステージと、基板に形成されたバイアホールを電気的に接続する接続手段とを備えたことを特徴とする層間接続装置。
【請求項６】
バイアホールを電気的に接続する前記接続手段は、直径０.３〜１０μｍの金属微粒子を供給する供給手段を有し、この供給手段から供給された金属微粒子が前記多数のノズルを通してバイアホールに供給されることを特徴とする請求項５に記載の層間接続装置。
【請求項７】
バイアホールを電気的に接続する前記接続手段は、金属微粒子の前記供給手段の他に、非導電性の研磨剤粒子を供給する第２の供給手段を有し、研磨剤粒子は前記ノズルアレイを通してバイアホールに供給されることを特徴とする請求項６に記載の層間接続装置。
【請求項８】
バイアホールを電気的に接続する前記接続手段は、金属微粒子とセラミック微粒子の研磨剤粒子を混合したエアロゾルを生成する手段を有し、混合したエアロゾルは前記ノズルアレイを通してバイアホールに供給されることを特徴とする請求項５に記載の層間接続装置。
【請求項９】
研磨剤粒子の供給量を制御する第２の粉体供給量調節機を有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の層間接続装置。
【請求項１０】
エアロゾルを生成するガスを加熱するガス加熱手段をガス供給路に設けたことを特徴とする請求項５に記載の層間接続装置。
【請求項１１】
基板を加熱する基板加熱手段を前記真空容器内に配置したことを特徴とする請求項５に記載の層間接続装置。
【請求項１２】
前記ノズルアレイを、前記エアロゾル生成室と前記真空容器との接続部に少なくとも１個配置したことを特徴とする請求項５に記載の層間接続装置。
【請求項１３】
前記バイアホールの上部に形成された傾斜部に金属微粒子が衝突するように前記ノズルを設定したことを特徴とする請求項５に記載の層間接続装置。
【請求項１４】
減圧雰囲気中に配置され多数のバイアホールが形成された基板を層間接続する層間接続方法において、基板が置かれた真空室を真空排気し、不活性ガスまたは窒素ガス等の酸素を含まないガスと、直径０．３〜１０μｍの金属微粒子とを真空室に接続されたエアロゾル生成室に導入にしてエアロゾルを生成し、生成したエアロゾルをバイアホールに対応して形成された多数のノズルを有するノズルアレイからバイアホールに噴射させてバイアホールに金属導体を形成し、基板の層間を接続することを特徴とする層間接続方法。
【請求項１５】
前記金属微粒子のエアロゾルを生成する前に、研磨剤とガスとのエアロゾルを生成し、このエアロゾルを基板に噴射して研磨剤によりバイアホールを作成することを特徴とする請求項１４に記載の層間接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線基板の層間を接続する層間接続装置および層間接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の配線処理法の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の配線方法では、基体に設けられたアスペクト比の高い貫通孔に低コストで配線処理するために、貫通孔内へガスデポジション法により導電性金属微粒子からなる金属柱を形成している。具体的には、金属微粒子をガスに浮遊させた後に、高速で基体に形成された微細な貫通孔めがけて衝突させている。これにより、貫通孔を金属微粒子が充填して、層間が接続される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４７４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の方法では、金属微粒子をガスに浮遊させた後、高速で基体の貫通孔に衝突させ金属導体を生成させているので、基板内に形成されている電気回路としての銅箔と生成した金属導体とを、電気的に接続させる必要がある。銅は非常に酸化されやすい金属であるから、空気中の酸素と容易に反応して絶縁物である銅酸化膜を形成し易い。銅酸化膜は絶縁体であるから、除去しないと電気的な接続が達成されない。また、レーザーで絶縁層に穴を明けて層間接続に用いるバイアホールを作成するが、レーザー加工時に絶縁層を削り残したスミアが生成されると、層間接続の妨げとなる。
【０００５】
金属微粒子をノズルから高速で噴出させる場合、従来の方法においては、１回の噴出工程では、１つのノズル当たり１個のバイアホールしか接続できなかった。したがって、１つのノズルで多数のバイアホールを持つ基板を加工すると、多大な時間を要していた。
【０００６】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、電気回路を形成する銅箔と生成した金属導体の電気的接続の信頼性を向上させることにある。本発明の他の目的は、多数のバイアホールを持つ基板を短時間で加工することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の特徴は、多数のバイアホールが形成された多層基板の層間接続装置において、多層基板が配置される真空容器と、この真空容器に接続されるエアロゾル生成室と、エアロゾル生成室に接続されエアロゾル生成室にガスを供給制御するガス導入部と、バイアホールを埋める導電性の金属微粒子をエアロゾル生成室に導入制御する金属微粒子導入部とを有し、エアロゾル生成室と真空室との接続部にバイアホールの配置に応じたノズルが形成されたノズルアレイを配置したことにある。
【０００８】
そしてこの特徴において、ガス導入部から供給されるガスは、不活性ガスおよび窒素等の酸素を含まないガスの少なくともいずれかがよく、真空容器を１ｋＰａ以下に排気可能な排気系を備え、真空容器の圧力が真空圧になった後にガスを導入するのがよい。また、金属微粒子の粒子径を、０．３〜１０μｍとするのがよい。
【０００９】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、金属微粒子を不活性ガスと窒素ガス等の酸素を含まないガスの少なくともいずれかに浮遊させてエアロゾルを生成するエアロゾル生成室と、このエアロゾル生成室に供給するガス量を制御するマスフローコントローラーと、エアロゾル生成室に供給する金属微粒子量を制御する粉体供給量調節機と、エアロゾル室に接続された真空容器と、エアロゾルを真空容器中に噴射する多数のノズルが形成されたノズルアレイと、真空容器内を排気して減圧雰囲気を得る真空ポンプと、層間接続用のバイアホールが形成された多層基板を移動させるステージと、基板に形成されたバイアホールを電気的に接続する接続手段とを備えることにある。
【００１０】
そしてこの特徴において、バイアホールを電気的に接続する接続手段は、直径０.３〜１０μｍの金属微粒子を供給する供給手段を有し、この供給手段から供給された金属微粒子が多数のノズルを通してバイアホールに供給されるのが好ましく、金属微粒子の供給手段の他に、非導電性の研磨剤粒子を供給する第２の供給手段を有し、研磨剤粒子はノズルアレイを通してバイアホールに供給されるものであってもよく、金属微粒子とセラミック微粒子の研磨剤粒子を混合したエアロゾルを生成する手段を有し、混合したエアロゾルはノズルアレイを通してバイアホールに供給されるものであってもよい。
【００１１】
またこの特徴において、研磨剤粒子の供給量を制御する第２の粉体供給量調節機を有してもよく、エアロゾルを生成するガスを加熱するガス加熱手段をガス供給路に設けてもよいし、基板を加熱する基板加熱手段を真空容器内に配置してもよい。さらに、ノズルアレイを、エアロゾル生成室と真空容器との接続部に少なくとも１個配置してもよく、バイアホールの上部に形成された傾斜部に金属微粒子が衝突するようにノズルを設定してもよい。
【００１２】
上記目的を達成する本発明のさらに他の特徴は、減圧雰囲気中に配置され多数のバイアホールが形成された基板を層間接続する層間接続方法において、基板が置かれた真空室を真空排気し、不活性ガスまたは窒素ガス等の酸素を含まないガスと、直径０．３〜１０μｍの金属微粒子とを真空室に接続されたエアロゾル生成室に導入にしてエアロゾルを生成し、生成したエアロゾルをバイアホールに対応して形成された多数のノズルを有するノズルアレイからバイアホールに噴射させてバイアホールに金属導体を形成し、基板の層間を接続するものである。そして、金属微粒子のエアロゾルを生成する前に、研磨剤とガスとのエアロゾルを生成し、このエアロゾルを基板に噴射して研磨剤によりバイアホールを作成するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、金属微粒子のエアロゾルをノズルを通してバイアホールに供給したので、銅箔表面の銅酸化膜やスミアを確実に除去でき、層間接続の信頼性が向上する。また、バイアホールパターンに応じたノズル配置パターンをノズルアレイに形成して複数のバイアホールを同時に加工するので、加工時間が短縮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
多層配線基板では、銅箔でできた電気回路と絶縁層が交互に積み重ねられている。絶縁層で隔たれた電気回路間は、絶縁層に明けられたバイアホールと呼ばれる穴に導電性物質を充填して電気的に接続する。
【００１５】
従来の層間接続方法においては、バイアホールに導電性物質を充填する工程に、めっきを用いている。その際、レーザーを用いて絶縁層に穴を開け、穴明け時に削り残した絶縁層であるスミアを除去する。その後、無電解銅めっきで薄い銅膜をバイアホール内に生成する。この薄い銅膜から電解銅めっきを用いて厚い銅膜を生成する。これにより、バイアホール内に導電性物質が作成される。
【００１６】
しかしながら、この層間接続方法では、無電解銅めっきや電解銅めっきで硫酸銅等の環境影響物質を多用しており、環境負荷が増すことや廃液処理のための費用が増すという不具合を生じている。また情報機器の小型化に伴い配線基板の微細化が進み、バイアホールの直径が５０μｍ以下になってきているが、従来の方法ではこのような小径のバイアホールへの対応が困難である。
【００１７】
本発明はこのような従来技術の不具合を回避して、メッキのような環境負荷を増す方法を使用することなく、しかも小径穴の充填を可能にするものである。以下に、その具体的ないくつかの実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１に、本発明に係る層間接続装置１００の一実施例の正面断面図を、図２に、この層間接続装置１００に用いるノズルアレイ２４の断面図を示す。層間接続装置１００は、ガス導入部８０と、金属粉導入部８２と、ガス導入部８０および金属粉導入部８２から導入されたガスと金属粉とから、エアロゾルを生成するエアロゾル生成室２０と、エアロゾル生成室２０で生成したエアロゾルを積層基板１４に処理する真空容器１１と、真空容器１１を真空排気する排気系８４とを有している。
【００１９】
ガス導入部８０は、アルゴン等の不活性ガスか窒素等の酸素を含まないガスを加圧して蓄えたガスボンベ１６と、このガスボンベ１６に配管１６ａで接続された流量調節用のマスフローコントローラー１７と、配管１６ａ内のガスの温度を制御してエアロゾル生成室２０に送るためのガスヒーター２６とを有している。ガスはガスボンベ１６から矢印３１の方向に流れ、エアロゾル生成室２０の側面に形成されたガス供給孔２０ａから、エアロゾル生成室２０に噴射される。
【００２０】
金属粉導入部８２は、漏斗状に形成されたタンク１０と、このタンク１０の下部には配管１０ｅで接続された粉体供給量調節機１８を有している。金属粉導入部８２は、エアロゾル生成室２０の上部に取り付けられている。タンクに１０には、銅や銀や金等の導電性の金属微粒子１が蓄えられており、粉体供給量調節機１８がその落下量を調節する。粉体供給量調節機２０から落下した金属微粒子１は、エアロゾル生成室２０の上面に形成された導入孔２０ｂからエアロゾル生成室２０に流入する。
【００２１】
エアロゾル生成室２０に導入された金属微粒子１とガスとを攪拌混合してエアロゾルを生成する攪拌装置８６が備えられている。攪拌装置８６は、エアロゾル生成室１０側に設けた攪拌翼２３と、この攪拌翼２３を回転駆動する攪拌用モータ２１と、攪拌用モータ２１の動力をエアロゾル生成室２０側の攪拌翼２３に伝えるとともに攪拌用モータ２１側とエアロゾル生成室２０側とをシールする回転導入機２２とを有している。攪拌用モータ２１は、エアロゾル生成室２０の上面に取り付けられている。
【００２２】
エアロゾル生成室２０は、円柱容器または角柱容器であり、容器底部は開口している。エアロゾル生成室２０は、エアロゾル生成室２０より上面面積が大きい真空容器１１の上方に配置されている。真空容器１１のエアロゾル生成装置２０載置部にも開口部１１ａが形成されている。真空容器１１の側面には、真空ドア３０が開閉可能に設けられており、真空容器１１内に加工対象の積層基板を搬入可能になっている。
【００２３】
開口部１１ａの上面には多数のノズル２５が形成された板状のノズルアレイ２４が載置されている。ノズル２５は、ノズルアレイ２４を貫通する穴である。図２に示すように、ノズル２５では、エアロゾル生成室２０側に大径部２５ａが、真空容器１１側に小径部２５ｂが形成されている。したがって、ノズル２５では、金属微粒子１の流路が絞られている。小径部２５ｂの径は、加工対象であるバイアホールの径より若干大きい。
【００２４】
ここで、ノズル２５から１ｋＰａ程度以下の減圧雰囲気にガスを噴出すると、ガスをノズル２５の小径部２５ｂで音速まで増速することが可能になる。ガスに随伴して金属微粒子１が流れるので、ノズル２５の小径部２５ｂで金属微粒子１も音速近くまで加速される。ただし音速まで金属微粒子１を加速するためには、直径１μｍの銅微粒子をアルゴンガスを用いて２気圧のガス圧で噴出するときには、小径部２５ｂの長さを３ｍｍ以上必要とする。この小径部２５ｂの長さは、金属微粒子１の直径に比例して長くし、使用するガスの分子量と圧力に反比例する。
【００２５】
排気系８４は、真空容器１１内のガスおよび加工に使用されなかった金属微粒子１を真空容器外に排出する真空ポンプ１５と、真空ポンプ１５と配管１５ｂを介して接続され金属微粒子１を回収するためのフィルタ１２とを有する。真空容器１１の側面には、真空ポンプ１５が真空容器１１内のガスを矢印３３で示したように排出する穴１１ｃが形成されている。
【００２６】
真空容器１１内には、加工対象であるバイアホール５０が多数形成された基板１４が配置される。その際、基板１４に形成されたバイアホール５０に対応した位置にノズル２５が形成されたノズルアレイ２４を予め真空容器１１の開口部１１ａに取り付けておく。なお、バイアホールとノズル２５の位置決めおよび基板１４の高さ位置等を調節するために、基板はステージ１３上に載置される。さらに、基板１４とステージ１３間には、基板を加熱する基板ヒーター２７が設けられており、基板の加工を促進するのに用いられる。
【００２７】
このように構成した本層間接続装置を用いて層間接続する方法を、図６を用いて説明する。  
（１）初めに、タンク１０に処理する金属微粒子１を充填する。表面にできるだけ酸化膜等の汚れが無い、例えば銅の微粒子を充填する。一方、例えば、アルゴンガスボンベを、配管１６ａに接続する。加工対象である基板１４を、真空ドア３０から真空容器内に搬送し、ステージ１３上に基板１４を設置する。
【００２８】
（２）真空容器１１内を、真空ポンプ１５により１ｋＰａ程度以下まで減圧する。  
（３）エアロゾル生成室２０にガスを供給する。それとともに、ガスヒーター２６を動作させ、流入ガスの温度を調節する。ガスの音速は、ガスの絶対温度の１／２乗に比例するので、エアロゾル中のガスの温度をガスヒーター２６で調節する。ガスの音速が調節されると、噴出する金属微粒子の速度も調節される。エアロゾルは、ノズルアレイ２４のノズル２５から、減圧雰囲気である真空容器１１内に下向き、すなわち矢印３２の方向に噴出される。
【００２９】
（４）ステージ１３を動作させて、基板１４のバイアホールの位置とノズルアレイ２４のノズル２５の位置を調節する。各ノズル２５の真下に、バイアホール５０を位置させる。  
（５）金属微粒子１を、粉体供給量調節機１８を介してエアロゾル生成室２０に供給する。攪拌翼２３を駆動して、エアロゾル生成室２０内にエアロゾルを発生させる
（６）エアロゾルをノズル２５から噴出し、バイアホール５０を金属微粒子１で埋めて層間接続処理する。  
（７）層間接続処理が終了したら、金属微粒子１のエアロゾル生成室２０への供給を停止し、層間接続処理装置１００の動作を終了させる。
【００３０】
基板１４に多数設けたバイアホール５０の中で、電気回路を形成するために金属微粒子１の充填が必要なバイアホール５０に層間接続がなされていないものがあったら、上記手順（４）に戻り、ステージ１３を駆動して基板１４を移動させる。そして、層間接続がなされていないバイアホール５０に、金属柱を形成する。基板１４上の全電気回路の層間接続処理が終了したら、
（８）ガスボンベ１６からのガス供給を停止する。次いで、真空ポンプ１５による排気を停止する。  
（９）真空容器１１内を大気解放し、基板１４を真空ドア３０から取り出す。これにより、全工程が終了する。
【００３１】
図３に、加工対象の基板１４を斜視図で示す。絶縁層である樹脂３上に、電気回路２８を形成する銅箔４が貼り付けられている。銅箔４の端部や中間部には、層間接続用のバイアホール５０が、下層の銅箔にまで達して形成されている。図３では、１枚の基板当たり、１６個の電気回路２８が配置されている。図４に、図３に示した基板１４の層間接続処理に用いるノズルアレイ２４を斜視図で示す。図４に示したノズルアレイ２４では、電気回路１個分に形成されたバイアホール５０部分に対応する位置に、ノズル２５が形成されている。したがって、基板全体を処理するためには、バイアホール５０内に金属微粒子１を噴出して層間接続する工程を１６回実行する。
【００３２】
層間接続処理の回数が増えることは、処理工程の長時間化を招くので、図５に示すように、２個の電気回路分のノズル２５が形成されたノズルアレイ２４ｂを用いることもできる。さらに多くの回路を一度に処理することも可能である。ただし、ノズル２５数が増すと、真空排気系８４の能力も大容量となる。直径φ０．１ｍｍのノズルを用いたときには、０．０５Ｌ／分程度のガス量が各ノズル２５を流れる。したがって、６００００Ｌ／分の排気速度の真空ポンプ１５を使用する層間接続装置では、真空容器１５内の圧力を１ｋＰａ以下に保つには、ノズル２５数は１２０００個程度が限界である。
【００３３】
図７〜図９に示した基板１４の断面図を用いて、層間接続の詳細を説明する。図７（ａ）は、層間接続処理する前の基板１４の断面である。基板１４では、絶縁層である樹脂層３の上側に銅層４ａが、下側に銅層４ｂが接着やメッキ等で形成されている。これらの銅層４ａ、４ｂは、電気回路を形成している。上下の銅層４ａ、４ｂに形成された電気回路を電気的に接続するために、バイアホール５０が樹脂層３に明けられている。
【００３４】
銅は酸化されやすい金属なので、銅層４ａ、４ｂの表面は絶縁物である銅酸化膜５で覆われている。バイアホール５０は、上側の銅層４ａおよびその表面に形成される銅酸化膜５と樹脂層３を取り去るように形成される。しかしながら、下側の銅層４ｂが損傷されるのを防止するために、樹脂層３の除去は不完全であることが多く、バイアホール５０の底には、樹脂層３をレーザー等で穴明けしたときの削り残りであるスミア６が形成されている場合がある。酸化膜５やスミア６が残っていると、バイアホール５０内に金属導体を生成して上側の銅層４aと下側の銅層４bを接続させたつもりでも、電気的に接続していない事態が生じる。
【００３５】
そこで、図７（ｂ）に示すように、直径０．３μｍ以上の金属微粒子１をマッハ１程度以上で基板１４に形成したバイアホール５０部に衝突させる。金属微粒子１が、バイアホール５０に残存するスミア６に衝突すると、衝突のエネルギーによりスミア６が削り取られるとともに温度上昇して樹脂層３であるスミア６は気化する。これにより、スミア６が除去される。なお、ガスヒーター２６を用いてエアロゾルの温度を上昇させ、金属微粒子１を高速化すれば、さらに除去性能が向上する。なお、銅を微粒子粉１に用いる場合には、衝突速度を６００ｍ／ｓ以上にするのが好ましい。
【００３６】
金属微粒子１の大きさが大きければ大きいほど、スミア６の除去性能は向上する。しかし金属粒子１の直径が１０μｍ以上になると、基板１４自体が破壊される恐れを生じる。そこで、金属微粒子１には、直径０.３〜１０μｍの微粒子を用いる。スミア６の除去性能を向上させるために、金属微粒子１中に少量のセラミック微粒子等の研磨剤を混合すればよい。ただし、セラミック微粒子等の混合割合が大きいと、セラミックはバイアホール５０に停留するので、金属導体の生成が遅くなる。セラミックを混合する場合には、数パーセント以下とするのが望ましい。
【００３７】
上側の銅箔４ａの側面５１の銅酸化膜５も除去するために、金属微粒子１が上側の銅箔側面５１に衝突するようノズル２５の小径部２５ｂの直径をバイアホール５０の直径より若干大きくする。ノズル２５から噴出した金属微粒子１は、減圧雰囲気では殆ど広がらずにノズル２５の吐出径のままバイアホール５０に飛来し、銅箔側面５１にも衝突する。
【００３８】
層間接続処理が進行すると、金属微粒子１はバイアホール５０内に堆積する。この堆積が進行した状態を、図７（ｃ）に示す。バイアホール５０内に堆積した金属微粒子１は、一体化された金属導体５０ａを形成する。金属導体５０ａの形成メカニズムは、以下のとおりである。初めに、金属微粒子１が高速で下側の銅層またはその表面の酸化膜に衝突すると、衝突のエネルギーにより金属微粒子１表面が融解して、下側の銅箔４ｂに融着する。次いでこの融着した金属微粒子１に次の金属微粒子１が衝突し、衝突のエネルギーにより金属微粒子１同士が相互に融着する。この過程を繰り返す。
【００３９】
したがって、金属微粒子１の材料として銅または銅合金または銅と合金を作り易い錫や亜鉛等にすると、銅層との結合が容易になり電気的な接続が安定化する。また、エアロゾルの温度を上昇させると、エアロゾル中に含まれる金属微粒子１自体の温度が上昇するとともに、金属微粒子１の速度も上昇する。これにより、融着が促進される。基板１４の温度を上昇させれば、銅箔４ｂの温度が上昇して銅箔４ｂと金属微粒子１の融着が起こり易くなり、バイアホール５０において確実に電気的に接続できる。
【００４０】
基板１４に振動等が加わって生成した金属導体５０ａがバイアホール５０から脱けると、層間接続の信頼性が低下する。この不具合を回避するために、バイアホール５０の上部の径を中央および下部の径よりも小径にする。これにより、金属導体５０ａのバイアホールからの脱けを防止できる。
【００４１】
図８に、バイアホール５０の上部の径を下部の径よりも小さくした基板１４の加工状態を示す。本変形例では、バイアホール５０中に形成される金属導体５０ａが脱けにくく、基板１４の信頼性が向上する。この図８に示したバイアホール５０を作成する手順を、図９を用いて説明する。図９（ａ）に、樹脂層３にバイアホール５０を明ける前の基板１４を、断面図で示す。図９（ａ）の状態では、通常の基板１４と同じものを使用している。レーザー光２を用いて、基板１４にバイアホール５０を形成する様子を図８（ｂ）に示す。バイアホール５０の上部にレンズ７を配置する。レンズ７を調整して、バイアホール５０の上部にレーザー光２の集光点８を位置させる。この状態でレーザー光２を照射しつづけると、最終的に図８（ｃ）に示した、上部の径が小さいバイアホール５０を加工できる。
【００４２】
本実施例によれば、多層基板の電気回路層である銅箔表面の銅酸化膜やスミアを完全に除去できるので、基板で確実に層間を接続できる。また、金属微粒子の直径や衝突させるときの速度および研磨剤を混入させる場合はその濃度を調整すれば、除去性能を変化させることができる。さらに、複数の電気回路が形成された基板を加工するときに、電気回路１個または数個分のバイアホールを同時に加工できるノズルアレイを使用すれば、加工時間を短縮できる。
【実施例２】
【００４３】
図１０に、本発明に係る層間接続装置他の実施例を、正面断面図で示す。本実施例が図１に示した実施例と相違するのは、エアロゾル生成室２０に導入する微粒子を複数としたことにある。つまり、第１の微粒子１を導入するための第１のタンク１０と第１の粉体供給量調節器１８ａの他に、第２の微粒子である研磨剤としてのセラミック微粒子６０を導入するための第２のタンク１０ｂと第２の粉体供給量調節器１８ｂを設けたことである。そして第１、第２の粉体供給量調節器１８、１８ｂから落下した第１、第２の微粒子１、６０を混合管１０ｆで混合してエアロゾル生成室２０に導いている。本実施例によれば、金属微粒子１とセラミック微粒子６０とを、独立してエアロゾル生成室に供給しているので、以下の加工が可能となる。
【００４４】
図１１および図１２に、加工対象の基板１２を断面図で示す。本実施例では、上記実施例とは異なり、始めに図１１（ｂ）に示すように、セラミック微粒子６０だけを粉体供給量調節器１８ｂから供給する。セラミック微粒子６０をスミア６が残存するバイアホール５０に導くので、銅酸化膜５及びスミア６にセラミック微粒子６０が衝突して、絶縁材となる銅酸化膜５及びスミア６を除去できる。下側の銅箔４ｂの表面が見えたら、図１１（ｃ）に示すように、金属微粒子１をバイアホール５０に導くことにより、確実に層間を接続できる。本実施例によれば、研磨剤を用いる独立した研磨工程を有するので、銅酸化膜５及びスミア６を確実に除去でき、基板１４の信頼性が向上する。
【００４５】
図１２に、本実施例の変形例を示す。本変形例では、レーザー光等で樹脂層３にバイアホール５０を形成する代わりに、セラミック研磨剤６０をバイアホール５０の形成にも使用する。したがって、図１２（a）に示すように、加工前の基板１４にはバイアホールが形成されていない。図１２（ｂ）に示すように、セラミック微粒子６０を樹脂層３に衝突させ、樹脂を削りとる。下側の銅箔４ｂの表面の銅酸化膜５も除去して完全なバイアホール５０が形成されたら（図１２（ｃ）参照）、図１２（ｄ）に示すように、通常の手順で、金属微粒子１を形成されたバイアホール５０に導く。本変形例によれば、基板１４に予めバイアホール５０を形成する必要がなく、スループットが向上する。
【実施例３】
【００４６】
本発明に係る層間接続装置のさらに他の実施例を、図１３に正面断面図で示す。本実施例が図１に示した実施例と異なるのは、エアロゾルの加熱位置を変えたことにある。図１に示した実施例ではエアロゾル生成室２０に流入する前のガスを加熱していたが、本実施例では、エアロゾル生成室を直列に接続した２つのエアロゾル生成室２０、２０ｄで構成し、これら２個のエアロゾル生成室２０、２０ｄ間を、配管１０ｆで接続している。
【００４７】
上側のエアロゾル生成室２０ｄでは、底部に開口２０ｅが形成されており、上方にタンク１０や攪拌翼２３ａ用のモータ２１ａ、回転導入器２２ａが配置されている。下側のエアロゾル生成装置２０は図１に示した実施例と同様の構成であり、ただ粉体供給量調節機１８の代わりに配管１０ｆが開口２０ｂに接続されている。配管１０ｆの周囲にはガスヒーター２６が巻回されており、上側のエアロゾル生成室２０ｄで生成されたエアロゾルを加熱して下側のエアロゾル生成室２０に送っている。
【００４８】
ガスヒーター２６をできるだけノズル２５に近い位置に設けるために、エアロゾル生成室２０と２０ｄ間にガスヒーター２６を配置した。これにより、エアロゾル生成室２０に導入されたエアロゾル中に、金属微粒子が十分に攪拌されるので、複数のノズル２５から噴出する金属微粒子の濃度を均一化でき、各バイアホール５０内に生成する金属導体５０ａの体積を均一化できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る層間接続装置の一実施例の正面断面図である。
【図２】本発明に係るノズルアレイの一実施例の断面図である。
【図３】基板の斜視図である。
【図４】本発明に係るノズルアレイ断面図のである。
【図５】本発明に係るノズルアレイ断面図のである。
【図６】図１に示した層間接続装置の運転フローチャートである。
【図７】基板の断面図である。
【図８】基板の断面図である。
【図９】基板の断面図である。
【図１０】本発明に係る層間接続装置の他の実施例の正面断面図である。
【図１１】基板の断面図である。
【図１２】基板の断面図である。
【図１３】本発明に係る層間接続装置のさらに他の実施例の正面断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…金属微粒子、２…レーザー光、３…樹脂、４、４ａ、４ｂ…銅箔、５…銅酸化膜、６…スミア、７…レンズ、８…集光点、１０…粉体タンク、１１…真空容器、１２…フィルター、１３…ステージ、１４…基板、１５…真空ポンプ、１６…ボンベ、１７…マスフローコントローラー、１８…粉体供給量調節機、２０、２０ｄ…エアロゾル生成室、２１…攪拌用モータ、２２…回転導入機、２３…攪拌翼、２４…ノズルアレイ、２４ｂ…小径部、２５…ノズル、２６…ガスヒーター、２７…基板ヒーター、２８…電気回路、３０…真空ドア、３１…矢印、３２…矢印、３３…矢印、５０…バイアホール、５１…上側の銅箔側面、６０…セラミック微粒子。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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