(57)【要約】【課題】低価の簡単且つ連続的な工程によって平坦化作業を精密に行って大面積への適用が可能であり、微細回路パターンを経済的に実現することが可能であること。【解決手段】少なくとも一面に、ビア及びラインを含む回路形成用陰刻パターンを有する誘電体層が形成されたプリント基板を提供する段階（Ｓ２０１）と、前記回路形成用陰刻パターンを含んで上部の所定の厚さにまで過剰に形成されるよう、前記誘電体層上に金属層を形成する段階（Ｓ２０２）と、前記誘電体層上に過剰に形成された金属層の一部を機械的研磨によって除去する段階（Ｓ２０３）と、前記誘電体層上に過剰に形成された金属層の残部を化学的エッチングによって除去して回路を形成する段階（Ｓ２０４）とを含む微細回路形成のためのプリント基板の製造方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）少なくとも一面に、ビア及びラインを含む回路形成用陰刻パターンを有する誘電体層が形成されたプリント基板を提供する段階と、
（ｂ）前記回路形成用陰刻パターンを含んで上部の所定の厚さにまで過剰に形成されるよう、前記誘電体層上に金属層を形成する段階と、
（ｃ）前記誘電体層上に過剰に形成された金属層の一部を機械的研磨によって除去する段階と、
（ｄ）前記誘電体層上に過剰に形成された金属層の残部を化学的エッチングによって除去して回路を形成する段階とを含むことを特徴とする、微細回路形成のためのプリント基板の製造方法。
【請求項２】
前記機械的研磨は、前記誘電体層上に過剰に形成された金属層の厚さが０．１〜２０μｍとなるまで行われることを特徴とする、請求項１に記載の微細回路形成のためのプリント基板の製造方法。
【請求項３】
前記化学的エッチングは、０．１〜２０μｍ／分のエッチング速度で行われることを特徴とする、請求項１に記載の微細回路形成のためのプリント基板の製造方法。
【請求項４】
前記機械的研磨は、バフ(buff)研磨、サンドベルト(sand belt)研磨、ポリシングまたはこれらの組み合わせで行われることを特徴とする、請求項１に記載の微細回路形成のためのプリント基板の製造方法。
【請求項５】
前記誘電体層の陰刻パターンは、インプリント工法によって形成されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の微細回路形成のためのプリント基板の製造方法。
【請求項６】
前記誘電体層の陰刻パターンは、２０ｎｍ〜２００μｍのピッチを持つことを特徴とする、請求項１に記載の微細回路形成のためのプリント基板の製造方法。
【請求項７】
前記金属層は、無電解金属メッキ法及び電解金属メッキ法によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の微細回路形成のためのプリント基板の製造方法。
【請求項８】
前記金属層は、金、銀、ニッケル、アルミニウム、銅及びこれらの合金よりなる群から選択された伝導性金属を含むことを特徴とする、請求項１に記載の微細回路形成のためのプリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細回路形成のためのプリント基板の製造方法に係り、さらに具体的には、回路形成技術中の平坦化技術と関連し、例えば既存のＣＭＰ工程などの高価の工程の代わりに低価の機械的研磨と化学的エッチングを連続的に行うことにより、高信頼性の微細回路パターンを経済的に実現することが可能な、微細回路形成のためのプリント基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、電子産業が急速に発展するにつれて、電子素子とプリント基板の分野で様々な技術が発展している。特に、これらの回路パターン形成分野における流れが実装面積は縮小され且つ容量及び機能は向上する趨勢にあり、これにより微細回路形成分野の技術が多様で飛躍的に発展している。
【０００３】
回路形成技術中の平坦化技術と関連し、１９８０年代末、米国ＩＢＭは、機械的除去加工と化学的除去加工を一つの加工方法に統合したＣＭＰという新規の研磨工程を開発した。ＣＭＰは、サブマイクロンスケールのチップ製造において必ず必要な工程である。ＩＬＤ（Interlayer Dielectric；層間絶縁膜）ＣＭＰと金属ＣＭＰは、デバイス層の全表面で継続的に適用されなければならず、３次元の形状程度を得るために各層で広域的な平坦化を行うことがＣＭＰの主な役割である。このようなＣＭＰは、機械的な作用と化学的な作用が同時に働いて相互作用を引き起こす研磨工程である。
【０００４】
現在、平坦化技術に関連して上述したＣＭＰ工程が主流を成しており、例えば、特許文献１には、このようなＣＭＰ工程を用いた平坦化技術が紹介されている。
【０００５】
次に、これに関連し、従来の技術の一具体例に係る平坦化のためのＣＭＰ工程と装備構造を図１０（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。
【０００６】
ＣＭＰ工程において、ウェハー１１、２６はパッド１２、２４とスラリー１３、２８によって研磨される。また、パッド１２、２４が付着している研磨テーブルは、単純な回転運動を行い、ヘッド部２５は、回転運動２３と揺動運動２２を同時に行い、一定の圧力で加圧（２１）する。ウェハー１１、２６は、表面張力または真空によってヘッド部２５に装着される。ヘッド部２５の自体荷重と加圧力２１によってウェハー１１、２６の表面とパッド１２、２４とは接触する。この接触面間の微細な隙間（パッドの気孔部分）１５の間に加工液としてのスラリー１３が流れ込んでスラリー１３内の研磨粒子とパッド１２の表面突起１４によって機械的な除去作用が行われ、スラリー１３内の化学成分によっては化学的な除去作用が行われる。
【０００７】
ＣＭＰ工程においてパッド１２、２４とウェハー１１、２６間の加圧力によってデバイス突出部の上部から接触がなされ、この部分に圧力が集中して相対的に高い表面除去速度を有し、加工が進行すればするほど前記突出部が削平されるため、全面積にわたっての均一な除去が図られる。
【０００８】
上述したＣＭＰ工程は、研磨能率（ＭＲＲ、Material Removal Rate）、面内均一性(Thickness Uniformity)、表面品位(Surface Quality)などの特性があるが、このような多様な利点にも拘わらず、高価な工程であり、大面積では有用でないという多くの限界点を持っている。
【特許文献１】米国特許第５，１９６，３５３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明者らは、上述した問題点を解決するために広範囲な研究を重ねた結果、既存の高価平坦化工程に比べて安価で大面積への適用が容易な新しい平坦化技術を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明の目的は、工程時間の短縮による低価の平坦化工程を用いた、微細回路形成のためのプリント基板の製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、インプリント工法と連係して相乗効果を期待することが可能な、微細回路形成のためのプリント基板の製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の別の他の目的は、大面積への適用に有用な、微細回路形成のためのプリント基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明によれば、（ａ）少なくとも一面に、ビア及びラインを含む回路形成用陰刻パターンを有する誘電体層が形成されたプリント基板を提供する段階と、（ｂ）前記回路形成用陰刻パターンを含んで上部の所定の厚さにまで過剰に形成されるように前記誘電体層上に金属層を形成する段階と、（ｃ）前記誘電体層上に過剰に形成された金属層の一部を機械的研磨によって除去する段階と、（ｄ）前記誘電体層上に過剰に形成された金属層の残部を化学的エッチングによって除去して回路を形成する段階とを含むことを特徴とする、微細回路形成のためのプリント基板の製造方法を提供する。
【００１４】
ここで、前記機械的研磨は、前記誘電体層上に過剰に形成された金属層の厚さが０．１〜２０μｍとなるまで行われることが好ましい。また、前記化学的エッチングは、０．１〜２０μｍ／分のエッチング速度で行われることが好ましい。前記機械的研磨は、バフ(buff)研磨、サンドベルト(sand belt)研磨、ポリシングまたはこれらの組み合わせで行われ得る。一方、前記誘電体層の陰刻パターンは、好ましくはインプリント工法によって形成できる。前記誘電体層の陰刻パターンは、好ましくは２０ｎｍ〜２００μｍのピッチ(pitch)を持つ。前記金属層は、無電解金属メッキ法及び電解金属メッキ法によって形成できる。また、前記金属層は、好ましくは金、銀、ニッケル、アルミニウム、銅及びこれらの合金よりなる群から選択された伝導性金属を含むことができる。
【発明の効果】
【００１５】
上述したように、本発明の方法によれば、高価のＣＭＰ工程を用いる代わりに、機械的研磨と化学的研磨を連係して不要な金属層を順次除去及び平坦化させることにより、工程時間の短縮による低価の平坦化工程を用いて微細回路パターンを実現することができる。  また、本発明によれば、インプリント工法と連係して適用する場合に相乗効果を期待することができ、連続工程で多様な分野に適用することができるという利点があるうえ、工程が単純であり、大面積への適用に有利な経済的な効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明についてより具体的に説明する。
【００１７】
前述したように、本発明では、回路形成技術中の平坦化技術に関連し、例えば現在のＣＭＰ工程などの高価の工程の代わりに、低価の機械的研磨と化学的エッチングを連続的に行うことにより、非常に低廉で単純に微細回路パターンを実現することが可能な、微細回路形成のためのプリント基板の製造方法を提供する。
【００１８】
図１は、本発明の一具体的に係る微細回路形成のためのプリント基板の概略的な製造工程流れを示す順序図（流れ図）である。
【００１９】
図１を参照すると、本発明の一具体例に係る微細回路形成のためのプリント基板の製造方法は、陰刻パターンを有する誘電層が形成されたプリント基板の製造過程（Ｓ２０１）、誘電層の陰刻内部及び誘電層上に金属層を形成する過程（Ｓ２０２）、機械的研磨過程（Ｓ２０３）及び化学的エッチング過程（Ｓ２０４）を含んでなる。
【００２０】
まず、段階Ｓ２０１で、少なくとも一面に、ビア及びラインを含む回路形成用陰刻パターンを有する誘電体層が形成されたプリント回路基板が提供されると、段階Ｓ２０２では、誘電体層の陰刻パターンを含んで上部の所定の厚さにまで過剰に形成されるよう、誘電体層上に金属層を形成する。
【００２１】
段階Ｓ２０３で、誘電体層上に過剰に形成された金属層の一部を機械的研磨によって除去する。その後、段階Ｓ２０４で、誘電体層上に過剰に形成された金属層の残部を化学的エッチングによって除去して回路を形成する。
【００２２】
以下、図２（Ａ）〜図３を参照して、本発明の一具体例に係る微細回路形成のためのプリント基板の製造方法をより具体的に説明する。
【００２３】
まず、少なくとも一面に、ビア１０３及びライン１０４を含む回路形成用陰刻パターンを有する誘電体層１０２が形成されたプリント基板１０１を製作する（図２（Ａ）参照）。
【００２４】
前記プリント基板１０１は、回路形成過程において平坦化工程を必要とするプリント基板であれば特に限定されず、場合によっては、通常の回路形成工程によって内層に回路が形成された多層プリント基板が使用できる。前記プリント基板１０１の面積は特に限定されず、約１００〜１００００ｃｍ２の面積とする。
【００２５】
前記誘電体層１０２は、前記プリント基板１０１上に約１〜１０００μｍの厚さに形成できる。前記誘電体層の材質は、プリント基板の分野で絶縁層として通常用いられるものであれば、特に限定されない。
【００２６】
一方、前記誘電体層１０２に回路形成用陰刻パターン１０３、１０４を形成する過程は、当業界に公知となったものであれば特に限定されないが、好ましくは、インプリント工法によって行われることが良い。この際、前記陰刻パターンは、それぞれ約１０ｎｍ〜１００μｍのライン及びスペース、すなわち約２０ｎｍ〜２００μｍのピッチを持つことが典型的であり、特に微細回路を実現するためには約０．１〜５０μｍのピッチを持つことが好ましい。
【００２７】
次に、前記誘電体層１０２の陰刻パターン１０３、１０４を含んで上部の所定の厚さにまで過剰に形成されるよう、誘電体層１０２上に金属層１０５を形成する（図２（Ｂ）参照）。
【００２８】
前記金属層１０５の形成方法としては、当業界に公知となった方法であれば、特に限定されずに適用することができるが、好ましくは、無電解メッキ及び電解メッキ法を適用する。この際、金属としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）及びこれらの合金のうち少なくとも一つの伝導性金属を含む金属材料が使用できる。このような金属層形成過程では、通常、陰刻パターンのみならず、パターンの上層部にまで所望しない金属層が形成される。
【００２９】
次いで、このように過度に形成された上部金属層１０５の一部を除去して後続の工程、すなわち化学的エッチングが容易であるよう、研磨機械１０６を用いた機械的研磨が行われる（図２（Ｃ）及び（Ｄ）参照）。この際、不均一な扁平度で形成されている上部金属層１０５は、研磨と同時に平坦化がなされる（図３参照）。すなわち、図３の（Ｃ）に示すように、研磨回数に応じて上部金属層１０５が益々除去されると共に、研磨回数が増加するにつれて大略的な平坦化がなされる（図３の（Ｃ１）〜（Ｃ４）参照）。
【００３０】
このような過程によって行われる機械的研磨は、好ましくは過剰に形成された上部金属層１０５の厚さが約０．１〜２０μｍ、好ましくは約１〜１０μｍとなるまで行われることが、後続の化学的エッチング工程の効率を極大化するのに最も適する。
【００３１】
一方、このような機械的研磨工程としては、当業界に公知となったものであれば特に限定されず、例えばバフ(buff)研磨、サンドベルト(sand belt)研磨、ポリシングを含む各種研磨法又はこれらの組み合わせを適用することができる。
【００３２】
上述したように適切な厚さを持つように機械的に研磨された後に残った上部金属層１０５の残部は、化学的エッチングによって完璧に除去して最終的に回路１０５を形成する（図２（Ｅ）及び（Ｆ）参照）。
【００３３】
本発明の化学的エッチング方法は、特に限定されないが、図２（Ｅ）に示すように、エッチング液１０８を含有したエッチング槽１０７に浸漬するディッピング法を使用してもよい。この他にも、通常のスプレー法などの様々な化学的ウェットエッチング法を使用することが可能である。
【００３４】
ここで、前記化学的エッチングは、約０．１〜２０μｍ／ｍｉｎ、好ましくは０．３〜１μｍ／ｍｉｎのエッチング速度で行われることが、過剰に形成された金属層の完璧な除去と同時に過エッチング現象なしに精密に回路パターンを実現するのにさらに適する。
【００３５】
一方、前記エッチング液としては、通常の回路形成工程で使用されるエッチング液であれば、特に限定されずに使用可能である。
【００３６】
このように完成された回路パターンの上部には、基板の適用目的に応じて再び陰核パターンの誘電体層が形成され、上述したような回路層形成工程が連続的にさらに行われて多層の回路パターンが実現され得る。また、選択的に、外層として使用する場合には、通常の外層形成工程に応じて半田レジスト塗布工程などの外層形成工程が順次行われ得るのは勿論である。
【００３７】
特に、上述した本発明に係るプリント基板の製造方法は、インプリント工法と連係して適用する場合、さらに微細な回路パターンを高信頼性且つ経済的に実現することができるという利点がある。
【００３８】
以下、下記実施例によって本発明をより具体的に説明する。ところが、本発明の範疇はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３９】
一面に回路形成用陰刻パターンの誘電体層が形成されたプリント基板を次の条件下で無電解銅メッキ及び電解銅メッキして陰刻パターンだけでなく、その上部に厚さ約２０μｍの銅メッキ層を形成した。その後、後述するように機械的研磨を行うが、厚さ約６μｍの上部銅メッキ層が残るまで機械的研磨を行った後、次のように化学的エッチングによって回路パターン以外の上部銅メッキ層を完全に除去し、約１２．２７μｍの回路パターンが実現されたプリント基板を製作した。こうして得た回路パターンの平面及び断面のＳＥＭ写真をそれぞれ図４及び図５に示した。
【００４０】
無電解銅メッキ 
無電解銅メッキの析出原理を簡単に説明すると、次の通りである。無電解銅メッキを施すためには、パラジウム（触媒）を表面に吸着（非金属の場合）または置換（金属の場合）させてコートした後、無電解銅メッキ液の構成成分である還元剤から電子を受け取って銅として析出する原理によってメッキが施される。また、無電解銅メッキを施すためには、前処理という工程を行ってからメッキするが、その工程の順序は、コンディショナー（６０℃、５分）→プリディップ(Pre dip)（実温、１分）→活性化処理(Activator)（４０℃、５分）→還元処理(Reducer)（３０℃、３分）→無電解銅メッキ（３２℃、１０分）である。各工程別の役割を簡単に説明すると、コンディショナー工程は、界面活性剤からなる溶液を用いて、パラジウムイオンがよく吸着し得るようにする工程であり、プリディープ工程は、次の工程である活性化処理時の溶液を保護するための工程である。活性化処理工程は、パラジウムがイオン状態で溶けているため、「触媒付与工程」とも言われる。還元処理工程は、パラジウムイオンを金属パラジウムに作る工程である。以上のような工程を行って無電解銅メッキを施した。
【００４１】
電解銅メッキ 
電解銅メッキは、無機物として金属塩（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）、伝導塩（Ｈ２ＳＯ４）及び塩素イオン（Ｃｌ−）が含有され、添加剤として、分極作用をするレベラー（日本Ｅｂａｒａ社のＶＦ−II Ａ剤）、促進作用をする光沢剤（日本Ｅｂａｒａ社のＶＦ−II Ｂ剤）が含有された銅メッキ液を使用し、濃度は下記の通りである。ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ＝２００ｇ／Ｌ、Ｈ２ＳＯ４＝３０ｇ／Ｌ、Ｃｌ−＝４０ｐｐｍ／Ｌ、レベラー＝２５ｍｌ／Ｌ、光沢剤＝０．５ｍｌ／Ｌ。この際、メッキ温度を２０〜２５℃、電流密度を１．５Ａ／ｄｍ２、攪拌方式を空気攪拌として、５Ｌ／ｍｉｎでメッキを施した。
【００４２】
バフ研磨条件 
−バフ形態：セラミックバフ及びブラシバフの組み合わせ型  
−ＲＰＭ：１８００ＲＰＭ  
−コンベヤーベルト速度：２ｍ／ｍｉｎ  
−圧力：０．５Ａ
化学的エッチング  
エッチング液を、ＰＣＢのセミアディティブ工法における回路形成用として使用している日本Ｅｂａｒａ社のＥＢＡ ＣＨＥＭ Ｆｉｎｅ Ｅｔｃｈ ＳＡＣ Ｓｅｒｉｅｓとし、エッチング速度を約１μｍ／分程度とし、ディッピング方式による攪拌を左右往復１００回／分として、エッチングを行った。この際、液組成は下記の通りである。 
ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ＝１５ｇ／Ｌ、Ｈ２ＳＯ４＝５％、３５％−Ｈ２Ｏ２＝５％。 
エッチング温度を３５℃としてエッチングを行った。
【実施例２】
【００４３】
化学的エッチングを次のように行った以外は実施例１と同様にしてプリント基板を製作し、その断面ＳＥＭ写真を図６に示した。
【００４４】
化学的エッチング 
エッチング液を日本Ｅｂａｒａ社のＮＢＤ Ｓｅｒｉｅｓとし、エッチング速度を約２〜３μｍ／分とし、ディッピング方式による攪拌を左右往復１００回／分として、エッチングを行った。この際、液組成は下記の通りである。  
ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ＝１５ｇ／Ｌ、Ｈ２ＳＯ４＝４％、３５％−Ｈ２Ｏ２＝５％  
エッチング温度を３０℃としてエッチングを行った。
【００４５】
［比較例１］
陰刻パターンの上部に形成された過剰の銅メッキ層を機械的研磨のみを用いて完全に除去した以外は実施例１と同様にしてプリント基板を製作し、その平面ＳＥＭ写真を１００倍、５０倍に拡大して図７に示した。
【００４６】
［比較例２］
陰刻パターンの上部に形成された過剰の銅メッキ層を化学的研磨のみを用いて約１５μｍ／分のエッチング速度で完全に除去した以外は実施例１と同様にしてプリント基板を製作し、その断面ＳＥＭ写真を５００倍に拡大して図８に示した。
【００４７】
［比較例３］
陰刻パターンの上部に形成された過剰の銅メッキ層を化学的研磨のみを用いて約３０μｍ／分のエッチング速度で完全に除去した以外は実施例１と同様にしてプリント基板を製作し、その断面ＳＥＭ写真を５００倍に拡大して図９に示した。
【００４８】
図４〜図９に示したように、回路パターン以外に不要な銅が除去されない現象（図８参照）、或いは回路パターンまでオーバーエッチングされる現象（図７及び図９参照）なしに、本発明の方法によって製造されたプリント基板の場合（図４〜図６参照）、不要な銅箔層のみが完璧に除去されて高信頼性の微細回路パターンが実現されたことが分かった。
【００４９】
以上、本発明を具体的な実施例によって詳細に説明したが、これらの実施例は本発明を具体的に説明するためのものである。本発明に係る微細回路形成のためのプリント基板の製造方法は、これらの実施例に限定されず、本発明の技術的思想内において、当分野における通常の知識を有する者によってその変形または改良が可能なのは明白である。  
本発明の単純な変形ないし変更はいずれも本発明の領域に属するものであって、本発明の具体的な保護範囲は特許請求の範囲によって明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一具体例に係る微細回路形成のためのプリント基板の製造方法の工程流れを示す順序図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明の一具体例に係る微細回路形成のためのプリント基板の製造方法の工程流れを示す断面図である。
【図３】本発明の一具体例に係る微細回路形成のためのプリント基板の製造方法における機械的平坦化過程を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１によって製作されたプリント基板の回路パターンの平面ＳＥＭ写真である。
【図５】本発明の実施例１によって製作されたプリント基板の回路パターンの断面ＳＥＭ写真である。
【図６】本発明の実施例２によって製作されたプリント基板の回路パターンの断面ＳＥＭ写真である。
【図７】本発明の比較例１によって製作されたプリント基板の回路パターンの平面ＳＥＭ写真である。
【図８】本発明の比較例２によって製作されたプリント基板の回路パターンの断面ＳＥＭ写真である。
【図９】本発明の比較例３によって製作されたプリント基板の回路パターンの断面ＳＥＭ写真である。
【図１０】（Ａ）は従来の技術の一具体例に係るＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)工程によってウェハーの表面が研磨される過程を概略的に示す工程断面図であり、（Ｂ）は従来の技術の一具体例に係るＣＭＰ装置を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１  ウェハー
１２  パッド
１３  スラリー
１４  パッドの表面突起
１５  パッドの気孔部分
２１  加圧方向
２２  揺動運動
２３  回転運動
２４  パッド
２５  ヘッド部
２６  ウェハー
２７  スラリー供給部
２８  スラリー
２９  コンディショナー
１０１  プリント基板
１０２  誘電体層
１０３  ビア
１０４  ライン
１０５  金属層
１０６  研磨機械
１０７  エッチング槽
１０８  エッチング液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１０】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007305982.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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