(57)【要約】【課題】層形成材料の透明性を必要とせずに、下層に対する上層のアライメントを可能とした多層回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】表面にアライメントマークを持つ製品基板およびこのアライメントマークに対して鏡像関係のアライメントマークを表面に持つアライメント専用基板を準備し、製品用基板のアライメントマークを第１カメラで撮像し、アライメント専用基板のアライメントマークを第２カメラで撮像し、製品用基板のアライメントマーク画像とアライメント専用基板のアライメントマーク画像との合成画像に基づき、製品用基板とアライメント専用基板とをアライメントして裏面同士で貼り合わせ、多層配線構造の形成過程において、既に形成されている下層パターンと、その上に新たに形成する上層パターンとのアライメントを、アライメント専用基板のアライメントマークを用いて行なう。【選択図】図４
2009147020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品用基板の表面上に配線層および絶縁層を交互に積層した多層配線構造を含む多層回路基板の製造方法において、
表面にアライメントマークを備えた上記製品基板を準備する工程、
上記製品用基板の表面のアライメントマークに対して鏡像関係に配置されたアライメントマークを表面に備えたアライメント専用基板を準備する工程、
上記製品用基板のアライメントマークを第１カメラで撮像する工程、
上記アライメント専用基板のアライメントマークを第２カメラで撮像する工程、
上記第１カメラによる上記製品用基板のアライメントマーク画像と上記第２カメラによる上記アライメント専用基板のアライメントマーク画像との合成画像に基づき、上記製品用基板と上記アライメント専用基板とをアライメントして裏面同士で貼り合せる工程、および
上記多層配線構造の形成過程において、既に形成されている下層パターンと、該下層パターン上に新たに形成する上層パターンとのアライメントを、上記アライメント専用基板のアライメントマークを用いて行なう工程
を含むことを特徴とする多層回路基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、使用後の上記アライメント専用基板を上記製品用基板から剥離する工程を更に含むことを特徴とする多層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、多層回路基板の製造方法に関し、特に多層配線構造を構成する層同士のアライメント方法を改良した多層回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品用基板の表面上に配線層および絶縁層を交互に積層した多層配線構造を含む多層回路基板の製造方法が行なわれている。その際に、既に形成されている下層パターンに対して、その上に新たに形成する上層パターンを高精度でアライメント（位置合わせ）するために、下層パターン側のアライメントマークまたは任意のパターンを画像認識させてアライメントを行なっている。層間の導通、各種回路間の絶縁、不純物注入、金属配線の形成などを行なう際に、下層に対して正確にアライメントしないと、回路間導通不良、回路間短絡、回路機能不全が生ずる。
【０００３】
従来、下層パターンに対する上層パターンの高精度アライメントは、下層パターンを直接画像認識して行なっていた。したがって、上層パターンを透して下層パターンが視認できることが必要であるため、層間絶縁膜、配線用金属膜、素子分離用感光性樹脂など種々の層形成に用いる材料は透明なものに限定されていた。
【０００４】
そのため、プロセス上や材料特性上から他に最適な材料があっても、透明でないものは用いることができないという問題があった。
【０００５】
図１〜３を参照して、従来方法の具体例を説明する。各図において、（Ａ）は（Ｂ）の折れ線Ａ−Ａ（簡明化のため図１(1)(B)のみに示す）における断面図であり、（Ｂ）は基板の上方から見た外観図であり実際に視認できる形状を示す（基板領域内に現れる透明層輪郭については、特に参照番号を付した箇所以外は、図示していない）。
【０００６】
図１(1)において、製品用基板１０の表面上に接続パッド１２、デバイスパターン１４が形成されている。この上に更に配線パターンを形成する場合、例えば、デバイスパターン１４をアライメントマークとして用いる。
【０００７】
図１(2)において、基板１０の表面全体に透明の感光性絶縁樹脂層１６を形成する。(A)に示すように、感光性絶縁樹脂層１６は基板１０の全面を覆っているが透明なので、(B)に示すようにアライメントマーク（デバイスパターン）１４が樹脂層１６を透して視認できる。
【０００８】
図１(3)において、形成する配線パターンを規定する形状に樹脂層１６をパターニングする。その際、透明樹脂層１６を透してアライメントマーク１４を視認（図示しないカメラで撮像）し、これを基準としてパターンマスク（図示せず）を基板１０の上方でアライメントして露光し、次いで現像して樹脂パターン１６Ｐを形成する。この状態で、基板１０上の全てのパターン１２、１４、１６Ｐが視認できる。
【０００９】
図２(1)において、(A)に示すように基板１０の表面全体に電解めっき用シード層としての銅薄膜１８を無電解めっきにより形成する。銅薄膜１８は不透明であるが、各パターン１２、１４、１６Ｐのサイズ（数十μｍ〜数百μｍ）に比較して極めて薄い（数μｍ以下）ので、アライメントマーク１４を含めていずれのパターンも単に薄い銅薄膜１８で被覆されただけで外形が維持され、(B)に示すように実質的に視認できる。
【００１０】
図２(2)において、銅薄膜１８で被覆された基板１０の表面全体に、透明のドライフィルムレジスト２０をラミネートする。(A)に示すようにドライフィルムレジスト２０は基板１０の全面を覆っているが透明なので、(B)に示すようにアライメントマーク（デバイスパターン）１４がドライフィルムレジスト２０を透して視認できる。
【００１１】
図２(3)において、形成する配線パターンを規定する形状にドライフィルムレジスト２０をパターニングする。その際、透明ドライフィルムレジスト２０を透してアライメントマーク１４を視認（図示しないカメラで撮像）し、これを基準としてパターンマスク（図示せず）を基板１０の上方でアライメントして露光し、次いで現像してドライフィルムレジストパターン２０Ｐを形成する。この状態で、基板１０上の全てのパターン１２、１４、１６Ｐ、２０Ｐが視認できる。
【００１２】
図３(1)において、基板１０の表面全体に電解銅めっきを行なうことにより、ドライフィルムレジストパターン２０Ｐの開口部内の銅シード層１８上に銅配線パターン２２が形成される。
【００１３】
図３(2)において、ドライフィルムレジストパターン２０Ｐを除去し、これにより銅配線パターン２２が形成されていない領域で露出された銅シード層１８を、フラッシュエッチングにより除去する。これにより、基板１０上に、既に形成されていた接続パッド１２およびデバイスパターン１４の上層として、配線パターン２２が形成され、多層回路基板の製造プロセス中の一段階が完了する。
【００１４】
このように図１〜３を参照して説明したように、既に形成されている下層の上に新たに上層を形成するためには、図１(2)の工程および図２(2)の工程でパターンマスクのアライメントが必要であり、基準となるアライメントマーク１４の視認を可能とするために、これら２工程の前工程でそれぞれ設ける感光性絶縁樹脂層１６およびドライフィルムレジスト２０は透明なものに限定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記従来の問題を解消し、層形成材料の透明性を必要とせずに、下層に対する上層のアライメントを可能とした多層回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、製品用基板の表面上に配線層および絶縁層を交互に積層した多層配線構造を含む多層回路基板の製造方法において、
表面にアライメントマークを備えた上記製品基板を準備する工程、
上記製品用基板の表面のアライメントマークに対して鏡像関係に配置されたアライメントマークを表面に備えたアライメント専用基板を準備する工程、
上記製品用基板のアライメントマークを第１カメラで撮像する工程、
上記アライメント専用基板のアライメントマークを第２カメラで撮像する工程、
上記第１カメラによる上記製品用基板のアライメントマーク画像と上記第２カメラによる上記アライメント専用基板のアライメントマーク画像との合成画像に基づき、上記製品用基板と上記アライメント専用基板とをアライメントして裏面同士で貼り合わせる工程、および
上記多層配線構造の形成過程において、既に形成されている下層パターンと、該下層パターン上に新たに形成する上層パターンとのアライメントを、上記アライメント専用基板のアライメントマークを用いて行なう工程
を含むことを特徴とする多層回路基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、製品用基板にアライメントさせて貼り付け固定したアライメント専用基板のアライメントマークを用いて、下層パターンに対する上層パターンのアライメントを行なうので、上層パターンを透して下層パターンを視認することを必要としないため、上層パターンの材料が透明であるという制約無しに、多層回路基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のアライメント専用基板としては、シリコン基板の他、使用環境に応じて、石英ガラス基板、セラミクス基板等の剛性の高い材料を用いることができるし、チタン、アルミニウム等の金属材料のような柔軟な材料を用いることもできる。
【００１９】
アライメント専用基板を製品基板に貼り付けるには、接着剤を用いる。特に、使用後に剥離できる接着剤を用いると、アライメント専用基板を再使用することでコストが抑制できる。このような接着剤としては、液状またはフィルム状の接着剤を貼り合せ面に塗布またはラミネートして用いる。この塗布またはラミネートしたままの状態で、基板同士を張り合わせると十分な粘着力で固定できる。両基板を貼り合せた状態で、アライメント専用基板のアライメントマークでアライメントしつつ、製品基板上に各種の層を形成して、最終的な多層回路基板を完成する。
【００２０】
その後、必要に応じて、製品基板からアライメント専用基板を剥離する。接着剤には、水や溶液に溶けるタイプ、紫外線照射により剥離するタイプ、加熱により剥離するタイプなどがあり、各タイプに応じた剥離処理を行う。
【実施例】
【００２１】
本発明の方法により、製品用基板の表面上に配線層および絶縁層を交互に積層した多層配線構造を含む多層回路基板を製造する具体例を説明する。
【００２２】
まず、図４(1)に、(A)  本発明の適用対象である製品用基板１０と、(B)  本発明の方法における重要な特徴であるアライメント専用基板１００とを示す。
【００２３】
製品用基板１０は、典型的にはシリコンウェハであり、表面に各種デバイス等のパターン１１、１４が形成されている。このうちで認識し易いパターン１４をアライメントマークとして選定する。アライメントマーク１４は図示のように３箇所以上用いると容易に高精度のアライメントができる。アライメントマーク１４はデバイスパターン以外に、例えばユーザの社名、ロゴマークなど数１００μｍ程度のサイズのものが適当である。対象とする製品用基板１０上にアライメントマークとして適当なパターンが見当たらない場合には、ダイシングライン以外の空き領域にレーザ加工やリソグラフィによって適当なパターンを書き込むこともできる。
【００２４】
アライメント専用基板１００は、典型的にはシリコンウェハであり、表面にアライメントマーク１０２を形成してある。アライメント専用基板１００のアライメントマーク１０２は製品用基板１０のアライメントマーク１４に対して鏡像関係の位置に、レーザーマーキング装置等により形成する。アライメント専用基板１００のアライメントマーク１０２の形状は、製品用基板１０のアライメントマーク１４と嵌め合い関係になる形状が望ましい。図示の例では、製品用基板１０のアライメントマーク１４が十字形であるのに合わせて、これと嵌め合い関係になるように正方形４個を田の字に配した形状とした。
【００２５】
図４(2)に、(A)  製品用基板１０およびアライメント専用基板１００を背中合わせに配置した断面図および(B)  基板１０および基板１００の表面の配置図を、それぞれアライメントマーク１個分の領域について示す。図４(2)(A)に示した製品用基板１０の断面図は、図４(2)(B)に示したその表面配置図の折れ線Ａ−Ａにおける断面図であり、図４(2)(A)に示したアライメントマーク専用基板１００の断面図は、図４(2)(B)に示したその表面配置図の線Ａ−Ａにおける断面図である。
【００２６】
図４(2)(A)に示すように、製品用基板１０とアライメント専用基板１００とをその裏面１０Ｂと１００Ｂとで貼り合せる。これには前述したように種々の接着剤を用いることができる。アライメント専用基板１００を使用後に製品用基板１０から剥離する場合には、前述した種々のタイプの剥離可能な接着剤を用いる。
【００２７】
貼り合せは、製品用基板１０の表面１０Ｓ上のアライメントマーク１４を第１カメラＫ１で撮像し、一方、アライメント専用基板１００の表面１００Ｓ上のアライメントマーク１０２を第２カメラで撮像し、両画像の合成データに基づいて基板１０と基板１００とをアライメントした状態で行なう。
【００２８】
図４(3)に、撮像されたアライメントマーク画像を合成する形態を模式的に示す。第１カメラＫ１による製品用基板１０のアライメントマーク１４の画像（図の左端）と、第２カメラＫ２によるアライメント専用基板１００のアライメントマーク１０２の画像（図の中央）とを合成して合成画像（図の右端）にする。
【００２９】
基板１０と基板１００とのアライメントは、製品用基板１０の十字形アライメントマーク１４の４つのコーナー部の個々の２辺と、これと対面する、アライメント専用基板１００の田の字状アライメントマーク１０２の４つの正方形の２辺との各間隔Ｇが均等になるように、基板１０と基板１００とを相対的に位置決めすることにより行なう。
【００３０】
このように、製品用基板１０のアライメントマーク１４が視認可能なプロセス段階で、製品用基板１０とアライメント専用基板１００との貼り合せをする。貼り合せ後のプロセス段階では、アライメント専用基板１００のアライメントマーク１０２を用いてアライメントを行なうことができる。したがって、製品用基板１０上に新たに形成する層は、従来のように透明である必要はなく、透明性に制約されることなく、プロセス上および／または層特性上の観点から最適の材質を選定することができる。
【００３１】
製品用基板１０とアライメント専用基板１００とをアライメントして貼り合せる装置として、半導体ウェハ貼り合せ装置を用いることができる。具体的例としては、ＥＶＧ６２００ＩＮＦＩＮＩＴＹ（ＥＶＧ社製）などが挙げられる。
【００３２】
図５〜７を参照して、本発明の方法を適用して多層回路基板を製造するプロセスの具体例を説明する。各図において、（Ａ）は図４（２）と同様の位置における断面図であり、（Ｂ）は基板の上方から見た外観図であり実際に視認できる形状を示す。
【００３３】
図５（１）において、製品用基板１０の表面上にデバイスパターン１４、接続パッド１２、配線パターン２４が形成され、これらは絶縁性樹脂層２６中に埋め込まれ、樹脂層２６の上には全面に銅薄膜２８が形成されている。この状態では、すくなくとも銅薄膜２８が不透明であり、基板１０の表面側から見た外観は（Ｂ）に示すように、銅薄膜２８の表面が視認できるだけであり、その下の各パターン１２、１４、２４は不透明な銅薄膜２８（あるいは更に絶縁樹脂層２６）に遮られて視認できない。
【００３４】
製品用基板１０の裏面には、図４を参照して説明した方法により、アライメント専用基板１００が裏面同士で貼り合わしてある。
【００３５】
図５（２）において、銅薄膜２８上の全面にドライフィルムレジスト３０をラミネートする。上方からの外観は（Ｂ）に示すようにドライフィルムレジスト３０の表面が視認できるだけであり、その下の各パターンはいずれも視認できない。
【００３６】
図５（３）において、第２カメラによるアライメント専用基板１００のアライメントマーク１０２の画像と第１カメラによるパターンマスクＭの画像との照合によりパターンマスクＭをアライメントする。これは図４（１）および（２）を参照して説明した方法によって行なう。
【００３７】
図６（１）において、上記のようにアライメントしたパターンマスクＭを介してドライフィルムレジスト３０を露光し、次いで現像することにより配線パターン形成予定箇所のドライフィルムレジスト３０に開口３１を形成してレジストパターン３０Ｐを形成する。上方からの外観では、（Ｂ）に示すようにレジストパターン３０Ｐの開口３１内に下層の銅薄膜２８が露出して視認できる。
【００３８】
図６（２）において、電解銅めっきを行ない、レジストパターン３０Ｐの開口３１内に露出した銅薄膜２８上に銅の配線パターン３２を形成する。上方からの外観では、（Ｂ）に示すようにレジストパターン３０Ｐの開口３１内に銅配線パターン３２が視認できる。
【００３９】
図６（３）において、ドライフィルムレジストパターン３０Ｐを除去し、これにより銅配線パターン３２が形成されていない領域で露出された銅薄膜２８を、フラッシュエッチングにより除去する。これにより、基板１０上に、既に形成されていた接続パッド１２およびデバイスパターン１４の上層として、配線パターン３２が形成され、多層回路基板の製造プロセス中の一段階が完了する。
【００４０】
なお、図示を簡潔にするために、配線パターン３２は接続パッド１２上のみ図示したが、実際には必要な平面的な広がりをもって多様に配設されている。
【００４１】
この以降のプロセス段階でアライメント専用基板１００を用いる必要がなければ、図７に示すように、アライメント専用基板１００を製品用基板１０から剥離する。
【００４２】
これにより最終的に多層回路基板１５０が完成する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、従来のように層形成材料が透明であることを必要とせずに、下層に対する上層のアライメントを可能とした多層回路基板の製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来の方法により多層回路基板を製造する工程を示す（Ａ）断面図および（Ｂ）上方からの外観図。
【図２】従来の方法により多層回路基板を製造する、図１の次の工程を示す（Ａ）断面図および（Ｂ）上方からの外観図。
【図３】従来の方法により多層回路基板を製造する、図２の次の工程を示す（Ａ）断面図および（Ｂ）上方からの外観図。
【図４】本発明の方法によりアライメント専用基板を用意し適用する手順を示す。
【図５】本発明の方法により多層回路基板を製造する工程を示す（Ａ）断面図および（Ｂ）上方からの外観図。
【図６】本発明の方法により多層回路基板を製造する、図５の次の工程を示す（Ａ）断面図および（Ｂ）上方からの外観図。
【図７】本発明の方法により多層回路基板を製造する、図６の次の工程を示す（Ａ）断面図および（Ｂ）上方からの外観図。
【符号の説明】
【００４５】
１０    製品用基板
１４    製品用基板１０のアライメントマーク
１００    アライメント専用基板
１０２    アライメント専用基板１００のアライメントマーク
１５０    多層回路基板
Ｋ１    第１カメラ
Ｋ２    第２カメラ
【図１】
2009147020.tif 000003
【図２】
2009147020.tif 000004
【図３】
2009147020.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009147020.tif 000007
【図６】
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【図７】
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