(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記のステップを含んでなることを特徴とするプリント配線板の製造方法：
Ａ．厚みが５０μｍ〜３００μｍのシリコンウェーハを準備する；
Ｂ．該シリコンウェーハをその周縁部のみを保持し得る治具に取付け、その全面をフィルムにて被覆し、該シリコンウェーハを該治具に固定する；
Ｃ．該フィルムをパターニングしてシリコンウェーハの表裏面を露出させる；
Ｄ．該露出せしめられたシリコンウェーハの所定位置にスルーホールを形成するとともに、該スルーホールを含む該シリコンウーェハの露出面に金属薄膜を形成する；
Ｅ．該金属薄膜をパターニングし、次いでエッチングを行って、所定の導体パターンを得る。
【請求項２】
前記の導体パターンの形成後、更にレジストの塗付、パターニングを行い、次いで該導体パターン上の所定位置に銅又はニッケルを下地層とする金メッキを施してバンプを形成する、請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項３】
前記のシリコンウェーハーが１０００Å〜５０００Åの表面粗さを有するものである、請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。
【請求項４】
前記のフィルムがネガ型のドライフィルムであり、前記の金属薄膜のパターニングに用いられるレジストがポジ型である、請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１に記載の方法。
【請求項５】
前記の金属薄膜の形成が蒸着と無電解Ｃｕメッキ、又は無電解Ｎｉ−Ａｕメッキにて行われる、請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１に記載の方法。
【請求項６】
前記の無電解Ｃｕメッキの後で、更に電気メッキを行なう、請求の範囲第５項に記載の方法。
【請求項７】
前記のスルーホールの形成がレーザー穿孔法、プラズマエッチング法、又はフォトリソグラフィー法にて行われる、請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１に記載の方法。
【請求項８】
その中心部に開口を有し、該開口近傍にシリコンウェーハの周辺部を載置可能な段部を有するシリコン製プリント配線板製造用の実質的に角形又は円形の治具であって、該段部が該治具の厚み方向の中心軸と該シリコンウェーハの厚み方向の中心軸とが同軸となるように形成されていること、該治具が水平な上面と下面を有し、該下面から該段部の水平面の内周端に向かって上る直線状の下方スロープと該上面から該段部の壁面上端に向かって又は該下方スロープと同じ傾きをもって下る直線状の上方スロープとを有すること、及び該上・下面、及び該上・下スロープに該開口の径方向に向かう溝であって、その始終端が該上・下面の外周端と該段部の壁の上端又は該上部スロープの終端及び該段部の水平面の先端である複数の溝を有することを特徴とするシリコン製プリント配線板製造用の治具。
【請求項９】
前記の治具が一つの部材からなるものである、請求の範囲第８項に記載の治具。
【請求項１０】
前記の治具が、それらの下・上面で当接する上・下二つの部材からなり、前記の段部がそれぞれの部材に形成され、前記のシリコンウェーハの周辺部の載置が両段部の水平面による挟持であり、前記の治具の厚み方向の中心軸がそれら部材の当接面であり、該上方の部材のスロープが、該上方の部材の段部の水平面の先端に向かって下がるものである請求の範囲第８項に記載の治具。
【請求項１１】
前記の治具が、それらの下・上面で当接する上・下二つの部材からなり、前記の段部が下方の部材にのみ形成され、前記のシリコンウェーハの周辺部の載置が段部の水平面と上方の部材の下面である水平面とによる挟持であり、前記の治具の厚み方向の中心軸がそれら部材の当接面より該基板の厚みの１／２下方の部材側に下がった位置にあり、該上方の部材のスロープが、該下方の部材のスロープと同じ傾きをもって下がるものである請求の範囲第８項に記載の治具。
【請求項１２】
前記の上方スロープの傾きが前記の下方スロープの傾きと同じであるが、その先端は前記の段部の壁部の上端で終了し、該段部の壁部の深さが前記のシリコンウェーハの厚みより大であり、その差分に相当する外周厚みと該上方スロープと同じ傾きのスロープを上に、そして該段部の水平面に対向する水平面を下にそれぞれ有する押え部材を更に有し、前記のシリコンウェーハの周辺部の載置が該段部の水平面と該押え部材の水平面とによる挟持である、請求の範囲第９項に記載の治具。
【請求項１３】
請求の範囲第８項乃至第１２項のいずれか１に記載の治具を用いる、請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、極薄のシリコンウェハを基材とするプリント配線板の製造方法に関する。
背景技術
電子部品の高密度実装の要請に対応して、プリント配線板も多層化したもの（多層プリント配線板）が使用されている。しかしながら、多層プリント配線板は、その基板としてセラミック基板、積層板、コンポジット積層板等を用いており、基板の厚みと電気特性上の要求がマッチしていなかった。
発明の開示
本発明は、多段積層可能なプリント回路板を製造し得る極薄のプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
すなわち本発明は、下記のステップを含んでなることを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
Ａ．厚みが５０μｍ〜３００μｍのシリコンウェーハを準備する；
Ｂ．該シリコンウェーハをその周縁部のみを保持し得る治具に取付け、その全面を治具ごとフィルムにて被覆し、該シリコンウェーハを該治具に固定する；
Ｃ．該フィルムをパターニングしてシリコンウェーハの表裏面を露出させる（該露出せしめられた部分が配線パターン、スルーホール及びバンプランド形成のためのワークエリアとなる）；
Ｄ．該露出せしめられたシリコンウェーハの所定位置にスルーホールを形成するとともに、該スルーホールを含む該シリコンウーェハの露出面に金属薄膜を形成する；そして
Ｅ．該金属薄膜をパターニングし、次いでエッチングを行って、所定の導体パターンを得る。
発明を実施するための最良の形態
本発明を、一実施態様を示す添付図面（図１を除き、各部材の相互関係及び構造を示すのが目的ゆえ、図示の寸法は実寸ではない）を参照しつつ詳細に説明する。
図１に示したものが本発明の標準的なプロセスダイヤグラムである。
Ａ．基板の準備
本発明においては、基板材料（２０）としてインゴットから切り出されたシリコンウェーハを用いる。その厚さは５０〜３００μｍである（因みに半導体用のそれは８インチのもので７３５μｍである。チップの状態では最小３０μｍ程度の厚さであるが、これはインゴットから切り出されたウェーハに別途研削加工を施して減じたものである）。尚、その表面の粗さは、１０００Å〜５０００Å（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定する十点平均粗さ：Ｒｚ）程度で充分であり、半導体用のそれのような鏡面仕上げを要しない。
Ｂ．治具への取付
前工程にて準備された基板材料（２０）はその厚さが薄いため、その後の加工におけるハンドリング性や加工精度を考慮し、該基板を特殊な治具（１０）にて保持する。具体的には、図２に示すように、該基板の周縁部（２０ａ）を該治具の主体部（１０ａ）内周縁部に設けられた段部（１０ｂ）（図示では、全周に形成された態様となっているが、周方向に所定間隔にて爪状に飛び飛びに形成してもよい。その場合には、保持の安定性確保の観点から少なくとも３ヶ所に設ける）上に載置する（後述のように、次工程にて該治具と該基板とはフィルムで一体化するので、通常は載置で充分である）。尚、図３に示す治具（１０）は、一つの部材（１０ａ）（以下では、治具の主体部という）からなるものであるが、該治具上への該基板の保持をより確実にするために、該部材を二つの部材（１１）と（１２）に分割し、両部材の内周縁部にそれぞれ段部（１１ａ，１２ａ）（断部の高さはそれぞれ該基板の厚みの１／２）を設け、両部材にて該基板の周縁部（２０ａ）を挟み込む形態（図４参照）にしてもよいし、一方の部材（１１）の内周縁部にのみ段部（１１ａ）（その高さは該基板の厚みに同じ）を設け、他方の部材（１２）はその下面が平坦で該下面の先端部で該段部に載置された該基板の周縁部（２０ａ）の上面を押える態様（図５参照）にしてもよいし、該治具を、段部を有する主体部（１１ｂ）（実質的に図４及び図５図示の治具を構成する二つの部材（１１，１２）が一体となった形態であって、該段部の底部が、該主体部の厚みの中心より該基板の厚みの１／２下がった位置となるよう形成）と、該段部の奥行きをその幅とし、その外周縁部を該治具の段部の最深部に当接する実質的にドーナツ状の円板（１２ｂ）（図５図示の他方の部材（１２）がその先端部のみとなった形態）とからなるものにしてもよい（図６参照）。図中、符号１４は該治具の開口部である（図２は該治具に該基板が取付けられた状態にて描かれているため、符号２０と１４、及び２０ａと１０ｂと１１ａと１２ａと１２ｂとが、それぞれ同一個所に付されている。また符号１０ａと１１と１１ｂと１２もそれらの指示する部材の上面と下面が当接した状態で上から見ているので同一個所に付されている）。尚、該治具を構成する部材のスロープ部（１０ｃ，１０ｄ，１１ｃ，１１ｄ，１２ｃ，１１ｄ）は、後述のフィルムによる被覆工程における該治具及び該基板の円滑な被覆並びに金属薄膜の形成工程（１）及び／又は（２）及び導体パターンの形成工程において塗付されるレジストの厚みの均一化のためにそのようにされているものである（スロットコーティング−コーターを径方向に配置・適用する−；スピンコーティング−余剰レジストの円滑排出−等）。その角度は、該治具上に保持すべき該基板の径、したがって該治具の径、更には塗付するレジストの性質に応じて適宜設定すれば良い。一般的には、３〜１０°の範囲で選定する。また、該治具の角部、例えば外周面から上下面への移行部分や、隅部には、次工程であるフィルムによる被覆を確実なものとするため、適度なＲをつけておくことが好ましい。
ここで、該治具は、ある程度の剛性を有し、導電性及び耐化学薬剤性に優れる、という点において、アルミニウム、銅、真鍮等の金属にて作製される（治具が二つの部材からなり、それらの一方の部材がドーナツ状の円板である態様においては、その重量も該基板の保持に資するので、金属製とするのが好ましい）。
また、該治具の段部は、その上に該基板を載置した状態において、該治具の上面と該基板の上面との距離：Ｈ（図４及び図５図示の態様においては、該治具の他方の部材の上面と該基板の上面との距離、図６図示の態様においては、該治具の主体部の上面と該基板の上面との距離）が該治具の下面と該基板の下面との距離：Ｈ（図４及び図５図示の態様においては、該治具の一方の部材の下面と該基板の下面との距離、図６図示の態様においては、該治具の主体部の下面と該基板の下面との距離）とが等しくなるように設定する。導体パターンの高密度化をはかるため該基板の上下面をその形成個所として活用するにあたり、その形成操作としてのパターニングにおける露光を該基板の上下面の転倒にて簡単になすことができるからである。更に、図示では該基板材料としてのシリコンウェーハ１枚に対し該治具が１個の態様が示されているが、勿論複数枚のシリコンウェーハに対して該治具を１個とした態様を取り得ること言うまでもない（露光ワークエリアの確保の柔軟性からは１対１の対応がよく、一方、後述の金属薄膜の形成の効率化という点においては複数対１の対応がよいので、状況に応じて適宜選定すればよい）。また、図示では実質的に角形の治具とされているが、その外形は円形や多角形としても良いこと勿論である。尚、該治具の上面と下面及びそれらに連なるスロープに放射状に複数（その数は、該治具上に保持すべき該基板の径、したがって該治具の径に応じて適宜選定すればよい）の空気抜き用の溝（１３）を該治具の合成分布に配慮して設ける（その始点又は終点は、該治具の外周端部であり、その終点又は始点は、該治具のスロープの内周端部である）。後述のフィルム被覆を確実に行なうためである。ここで、該溝の形状（断面）は半円、半楕円、角、三角等フィルム被覆時の該治具及び該基板とフィルム間に存在する空気がスムースに抜けるものであればいずれの形状であってもよい。但し、該溝の壁の上端から該治具のスロープ部を含む上下面への移行部は、フィルムの密着性を確保するためにＲをつけておくことが好ましい。
Ｃ．フィルムによる被覆
その後の加工の精度を確保するため、該治具に保持された該基板材料を、該治具共々フィルム（１４）にて被覆・固定する。該フィルムとしては、取扱性の面からドライレジスト、例えばネガ型のドライフィルムを候補として挙げることができる。尚、該フィルムによる被覆は、該フィルムを、例えば真空ラミネート法等にて該基板材料が保持された該治具全体に密着させ、そして該フィルムを、該基板の周縁部（２０ａ）の内方近傍部を除く該基板材料の表裏面が露出するようにパターニングすることによって行う（図７参照。該基板材料は、その表裏面の大半（図中の矢印を付した範囲）が露出せしめられた状態にて該治具に緊密に保持されている。尚、図７は断面図ゆえ、該被覆フィルムも、本来は斜線を入れて表示すべきであるが、表示の煩雑さを避けるため斜線は割愛した）。
Ｄ．スルーホールの形成
プリント回路板の多段積層のために該基板材料の所定の位置にスルーホールを形成する。該基板材料はその厚さが薄いので、該スルーホールの形成方法としてはレーザー、例えば炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザーによる穿孔法、プラズマエッチング法、フォトリソグラフィー法等を適用し得る。
Ｅ．金属薄膜−１の形成
後述する金属薄膜−２の密着性を確保するため、該基板材料の露出した表面に金属薄膜−１、例えばＩＴＯや銅［Ｃｕ］等の薄膜（厚み：少なくとも５０Å）を形成する。その方法としては蒸着法が挙げられる。一方、得られる金属薄膜の厚みがさほど厚くなくてもよい用途については、該金属薄膜−１は、無電解メッキ法（ニッケル［Ｎｉ］の薄膜を形成した後、金［Ａｕ］で該ニッケル薄膜の一部を置換する）にても形成することができる（この場合、形成される薄膜は、下層又は基層がニッケル、上層又は表層が金の複合膜となる）。尚、この金属薄膜−１は、該基板材料の表面のみならず、先に形成したスルーホールの壁面にも形成する。
Ｆ．金属薄膜−２の形成
その上に金属薄膜−１が形成された該基板材料の表面に導体パターンの主体となる金属薄膜−２、例えばＣｕ等を形成する。その方法としては無電解メッキ法が挙げられる（工程Ｅで無電解メッキ法を適用する場合には、この工程は不要）。より厚い金属薄膜（厚み：３μｍ以上）を所望の場合には更に電気メッキ法を適用する。尚、この金属薄膜は、該基板材料の表面のみならず、先に形成したスルーホールの壁面にも形成する。
Ｇ．導体パターンの形成
従来の導体パターンの形成と同様、レジスト塗付（常法に従って行えばよい。但し、スロットコーター単用又はスロットコーターによる塗付の後で該治具を回転させるスロット・アンド・スピン法の適用がレジストの消費量が少なく済むと共に、凹部にも塗付し得るので好ましい。尚、スロットコーターは治具（１０）及び基板（２０）の径方向に配置し、該スロットコーターを、該治具及び該基板のセンターを中心として回転させるとよい）、露光・現像（所望する導体パターン以外の部分の金属薄膜を露出せしめる）、露出せしめられた金属薄膜のエッチング除去、レジストの剥離・除去を行う。尚、該基板材料を該治具に固定するためのフィルムとしてネガ型のドライフィルムを使用した場合には、ここで使用するレジストとしてはポジ型のものを使う。この工程で使用する現像液への該フィルムの溶解を防止できるからである。
Ｈ．その他
一応、ここまでの工程にてプリント配線板としての機能を有するものが製造されるので、後は所望の大きさに切断することでプリント配線板が得られるが、更に該プリント配線板にバンプの形成を行う必要があるならば、切断の前に、レジスト塗付、露光・現像（導体パターン中のバンプ形成個所を露出せしめる）、バンプ形成（金イオンを含む溶液を用いたメッキでよい。尚、バンプはある程度の高さを必要とするので、先ず銅又はニッケル等からなる下地を形成し、該下地の表層にのみ金メッキを施せばよい）、レジストの剥離・除去という一連の操作を行なうか又は半田ボールを常法に従って所定の位置に被着させればよい。
ここまで、基板上に導体パターンを新たに形成するケースにて説明してきたが、本発明の治具を用いる製法の特徴は、従来は例のないほど極薄の基板（シリコンウェーハ）であってもその薄さに起因する問題を解消し得ることにあるので、基板上に既に導体パターンが形成されたもの、例えば回路形成済みのＩＣにバンプのみを形成するケースにおいても適用し得ること勿論である。因みに、従来のＩＣ製造においては、厚いままの基板（シリコンウェーハ）の裏面を所望の厚みに物理研削した後にバンプを形成する方法（バンプを形成する基板は薄いので当然にハンドリング性が悪い）や厚いままの基板（シリコンウェーハ）にバンプを形成した後、ドライエッチング等にて該基板の裏面を所望の厚みに研削する方法（ドライエッチング設備を設けるために相当の費用を要す）が適用されていた。
実施例
８インチのシリコンウェーハ（厚さ：２００μｍ：公称径：２００ｍｍ）を用い、下記の要領にてプリント配線板２０個を製造した。
１．基板材料保持用治具
下記の仕様の治具（具体的態様は図３図示のもの）を使用。
・縦：２３０ｍｍ；
・横：２３０ｍｍ；
・厚み：１ｍｍ；
・開口部の径：１９６ｍｍ；
・段部の幅：２ｍｍ；
・段部の形成範囲：全周；
・上部スロープの傾斜：約７．６°
・下部スロープの傾斜：約４．６°
２．フィルム被覆
前記の治具の段部に載置したシリコンウェーハの両面を、真空ラミネーター（ニチゴーモートン社製ＣＶＡ  ＭＯＤＥＬ  ７２５）を用い、ドライフィルム（ニチゴーモートン社製ＮＩＴ３１５；厚さ：１５μｍ）で該治具ごと被覆して該シリコンウェーハを該治具に密着固定し、次いで、常法に従い該被覆ドライフィルムを露光・現像し、直径：１９０ｍｍのワークエリア（両面）を該シリコンウェーハー上に確保した。
３．スルーホールの形成
ウエットエッチング法にて該ワークエリア内のシリコンウェーハにスルーホール（径：１００μｍ）を１０個／枚形成した。
４．金属薄膜−１の形成
スパッタ装置（日本真空社製ＳＨ−４５０）を使用し、該ワークエリア内のシリコンウェーハ（両面。スルーホールの内壁を含む）上に金属薄膜−１（ＩＴＯ；厚さ：１００Å）を形成した（対象ウェーハ枚数：１枚）。
また、無電解メッキ法（メルテックス社製メルプレートＮｉ−８６７Ｍ１〜Ｍ２及びＡｕ−６０１を使用）にても、金属薄膜−１（Ｎｉ＋Ａｕ；厚さ：０．５μｍ）を形成した（対象ウェーハ枚数：１枚）。
５．金属薄膜−２の形成
無電解メッキ法（シプレイファーイースト社製Ｃｕ  Ｐｏｓｉｔ  ２５１を使用）にて、先にスパッタリング法で形成した金属薄膜−１上に更に金属薄膜−２（Ｃｕ；厚さ：２０μｍ）を形成した。
６．導体パターンの形成
前記の金属薄膜−２上及び無電解メッキ法のみにて形成した金属薄膜−１上にそれぞれレジスト（シプレイファーイースト社製ポジ型レジスト：ＳＰＲ−６８００）を塗付し、次いで露光・現像・エッチング・レジスト剥離を行い、該シリコンウェーハ（両面）上に配線パターンを形成した。尚、詳細要領は下記の通り。
・使用コーター：平田機工社製スロットコーター（αコーター）
・レジスト塗付厚さ：１０μｍ（乾燥後：３μｍ）
・マスクパターン：３μｍのＬ／Ｓを使用
・露光光源：目白インベストメント社製２００Φ  ＰＲＯＪ−２００１を使用
・エッチング液：シプレイ・ファーイースト社製Ｖ  Ｐｏｓｉｔ  Ｅｔｃｈ  ７４６を使用
・剥離液：シプレイ・ファーイースト社製リムーバー１１７７Ａを使用
７．バンプの形成
レジスト（シプレイファーイースト社製ポジ型レジスト：ＳＰＲ−６８００）を塗付し、次いで露光・現像・電気メッキ・レジスト剥離を行い、該配線パターンのバンプランド上に金バンプを形成した。尚、詳細要領は下記の通り。
・使用コーター：平田機工社製スロットコーター（αコーター）。スロットの向きは該基板の半径方向。
・レジスト塗付厚さ：１０μｍ
・マスクパターン：バンプランド径が１００μｍΦ及び２００μｍΦ
・露光光源：目白インベストメント社製２００Φ  ＰＲＯＪ−２００１を使用
・メッキ液：リロナール社製のエバロンＮｉ  ＢＭ−２（下地用）及びオーロレプトロレスＳＭＴ２５０（金メッキ）をそれぞれ使用
・剥離液：シプレイファーイースト社製リムーバー１１７７Ａを使用
８．ダイシング
従来のＩＣウェーハダイシングに準拠。
できあがったプリント配線板（２０ｍｍ×２０ｍｍ）を上下方向に５層積層し、通電したところ、全配線板への導通が確認された。
産業上の利用可能性
上記の通り、本発明によれば、基板の厚みと電気特性上の要求がマッチした多段積層可能な極薄のプリント回路板を製造し得るプリント配線板の製造方法を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のプリント配線板の製造方法を主要工程の流れに沿って示したブロックダイヤグラムである。
図２は、本発明のプリント配線板の製造方法に用いる治具をそれに保持した基板材料とともに示した平面図である。
図３は、図２図示の基板材料を保持した治具の一態様を示す部分拡大断面図（Ａ−Ａ線で切断）である。
図４は、図２図示の基板材料を保持した治具の他の態様を示す部分拡大断面図（Ａ−Ａ線で切断）である。
図５は、図２図示の基板材料を保持した治具の更に他の態様を示す部分拡大断面図（Ａ−Ａ線で切断）である。
図６は、図２図示の基板材料を保持した治具のまた更に他の態様を示す部分拡大断面図（Ａ−Ａ線で切断）である。
図７は、図３図示の基板材料を保持した治具をフィルムにて被覆し、そして該基板材料の表裏面を露出させた状態を示す部分拡大断面図である。
ここで、各符号は
１０    治具
１０ａ  治具の主体部
１０ｂ  治具の段部
１０ｃ  治具のスロープ部（一方のスロープ部）
１０ｄ  治具のスロープ部（他方のスロープ部）
１１    治具の一方の構成部材
１１ａ  治具の一方の構成部材の段部
１１ｂ  治具の一方の構成部材（主体部）
１１ｃ  治具の一方の構成部材のスロープ部又は主体部のスロープ部（一方のスロープ部）
１１ｄ  治具の一方の構成部材（主体部）のスロープ部（他方のスロープ部）
１２    治具の他方の構成部材
１２ａ  治具の他方の構成部材の段部
１２ｂ  治具の他方の構成部材（ドーナツ状の部材）
１２ｃ  治具の他方の構成部材のスロープ部
１３    治具の溝
１４    開口部
１５    被覆フィルム
２０    基板材料
２０ａ  基板材料の周縁部
を、それぞれ表わす。
【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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