(57)【要約】【課題】微細な配線パターンを微細にかつ高精度に形成することを可能にする配線パターンの形成方法およびこれを用いた配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】層間絶縁１２層を形成する工程と、前記層間絶縁層に下層の配線パターン１０が内底面に露出するビア穴１２ａを形成する工程と、前記ビア穴が形成された層間絶縁層の表面をレジスト層２０によって被覆する工程と、前記レジスト層２０を露光および現像して配線溝２０ａを形成する工程と、前記配線溝２０ａおよび前記ビア穴１２ａの内面を含む前記層間絶縁層の表面をシード層１４により被覆する工程と、該シード層を給電層として、前記ビア穴および配線溝内を含む前記層間絶縁層の表面にめっき導体１５を形成する工程と、前記層間絶縁層の表面に被着するめっき導体１５を研磨して除去する工程と、前記層間絶縁層１２上のレジスト層２０を除去する工程とを備える。【選択図】図２
2009117438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層間絶縁層を形成する工程と、
前記層間絶縁層に下層の配線パターンが内底面に露出するビア穴を形成する工程と、
前記ビア穴が形成された層間絶縁層の表面をレジスト層によって被覆する工程と、
前記レジスト層を露光および現像して配線溝を形成する工程と、
前記配線溝および前記ビア穴の内面を含む前記層間絶縁層および前記レジスト層の表面をシード層により被覆する工程と、
該シード層を給電層として電解めっきを施し、前記ビア穴および配線溝内を含む前記層間絶縁層および前記レジスト層の表面にめっき導体を形成する工程と、
前記レジスト層の表面に被着するめっき導体を研磨して除去する工程と、
前記層間絶縁層上のレジスト層を除去する工程と
を備えることを特徴とする配線パターンの形成方法。
【請求項２】
前記レジスト層に配線溝を形成した工程に続いて、前記配線溝および前記ビア穴の内面を含む前記層間絶縁層および前記レジスト層の表面をプラズマエッチングする工程を備え、プラズマエッチングが施された前記配線溝および前記ビア穴の内面を含む前記層間絶縁層および前記レジスト層の表面をシード層により被覆することを特徴とする請求項１記載の配線パターンの形成方法。
【請求項３】
前記シード層を、無電解めっきによって形成し、
前記レジスト層を、前記無電解めっきを施すめっき液により侵食されないレジスト材を用いて形成することを特徴とする請求項１または２記載の配線パターンの形成方法。
【請求項４】
前記シード層を、シアンを含まないめっき浴を用いて無電解めっきによって形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の配線パターンの形成方法。
【請求項５】
前記無電解めっきとして、無電解銅めっきを施すことを特徴とする請求項３または４記載の配線パターンの形成方法。
【請求項６】
層間絶縁層を形成する工程と、
前記層間絶縁層に下層の配線パターンが内底面に露出するビア穴を形成する工程と、
前記ビア穴が形成された層間絶縁層の表面をレジスト層によって被覆する工程と、
前記レジスト層を露光および現像して配線溝を形成する工程と、
前記配線溝および前記ビア穴の内面を含む前記層間絶縁層および前記レジスト層の表面をシード層により被覆する工程と、
該シード層を給電層として電解めっきを施し、前記ビア穴および配線溝内を含む前記層間絶縁層および前記レジスト層の表面にめっき導体を形成する工程と、
前記レジスト層の表面に被着するめっき導体を研磨して除去する工程と、
前記層間絶縁層上のレジスト層を除去する工程と
を備えていることを特徴とする配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線パターンの形成方法および配線基板の製造方法に関し、より詳細には、配線パターンを微細に高精度に形成することができる配線パターンの形成方法および配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板の配線を形成する方法として利用されるダマシン法では、層間絶縁層に溝を形成し、この溝内に配線となる導体材を充填し、層間絶縁層に付着した不要な導体を研磨して除去することによって配線を形成する。
図５は、ダマシン法を利用して配線パターンを形成する従来方法を示す。すなわち、下層の配線パターン１０が形成された面上に層間絶縁層１２を形成し（図５（ａ））、レーザ加工により層間絶縁層１２に下層の配線パターン１０にまで通じるビア穴１２ａを形成した後（図５（ｂ））、層間絶縁層１２の表面に永久レジスト層１３を形成する（図５（ｃ））。
【０００３】
次いで、永久レジスト層１３を露光および現像して配線溝１３ａを形成し（図５（ｄ））、配線溝１３ａおよびビア穴１２ａの内面と永久レジスト層１３の表面にシード層１４を形成する（図５（ｅ））。さらに、シード層１４をめっき給電層とする電解めっきによりビア穴１２ａ、配線溝１３ａにめっき導体１５を充填し（図５（ｆ））、最後に永久レジスト層１３の表面のめっき導体１５を研磨して除去することによって、ビア１５ｂを介して下層の配線パターン１０と電気的に接続した配線パターン１５ａが得られる（図５（ｇ））。
【特許文献１】特開２００６−４９８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のダマシン法を利用して配線パターンを形成する方法においては、配線パターン１５ａを形成するために、層間絶縁層１２の表面に永久レジスト層１３を設け、永久レジスト層１３を露光および現像して配線溝１３ａを形成することにより配線パターン１５ａを形成している。
永久レジスト層１３は製品に残す層であり、したがって、感光性および解像度といったパターン形成のための特性と、絶縁層としての特性を満足する必要があり、これらの特性を十分に満足できるレジストを製造することが難しいといった問題や、レジストが高価になるといった問題があった。とくに、より微細なパターンに配線パターンを形成する必要があるような場合には、困難性がさらに増すことになる。
【０００５】
本発明は、微細な配線パターンをより容易にかつ高精度に形成することを可能にする配線パターンの形成方法およびこれを用いた配線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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は次の構成を備える。
すなわち、配線パターンの形成方法として、層間絶縁層を形成する工程と、前記層間絶縁層に下層の配線パターンが内底面に露出するビア穴を形成する工程と、前記ビア穴が形成された層間絶縁層の表面をレジスト層によって被覆する工程と、前記レジスト層を露光および現像して配線溝を形成する工程と、前記配線溝および前記ビア穴の内面を含む前記層間絶縁層および前記レジスト層の表面をシード層により被覆する工程と、該シード層を給電層として電解めっきを施し、前記ビア穴および配線溝内を含む前記層間絶縁層および前記レジスト層の表面にめっき導体を形成する電解めっき工程と、前記レジスト層の表面に被着するめっき導体を研磨して除去する工程と、前記層間絶縁層上のレジスト層を除去する工程とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
また、前記レジスト層に配線溝を形成した工程に続いて、前記配線溝および前記ビア穴の内面を含む前記層間絶縁層および前記レジスト層の表面をプラズマエッチングする工程を備え、プラズマエッチングが施された前記配線溝および前記ビア穴の内面を含む前記層間絶縁層および前記レジスト層の表面をシード層により被覆することにより、無電解めっき膜と下地との密着性が向上し、より確実に微細な配線パターンを形成することができる。
【０００８】
また、前記シード層を、無電解めっきによって形成し、前記レジスト層を、前記無電解めっきを施すめっき液により侵食されないレジスト材を用いて形成することを特徴とする。レジスト層を、無電解めっきのめっき液によって侵食されないレジスト材を用いて形成することによって、確実に無電解めっきによりシード層を形成することができる。
また、前記シード層を、シアンを含まないめっき浴を用いて無電解めっきによって形成することにより、レジスト層がめっき液によって侵食される（攻撃される）ことを防止して、配線溝を含むレジスト層の表面に確実にシード層を形成することができる。前記無電解めっきとしては、無電解銅めっきが好適に使用できる。
【０００９】
また、配線基板の製造方法として、層間絶縁層を形成する工程と、前記層間絶縁層に下層の配線パターンが内底面に露出するビア穴を形成する工程と、前記ビア穴が形成された層間絶縁層の表面をレジスト層によって被覆する工程と、前記レジスト層を露光および現像して配線溝を形成する工程と、前記配線溝および前記ビア穴の内面を含む前記層間絶縁層および前記レジスト層の表面をシード層により被覆する工程と、該シード層を給電層として電解めっきを施し、前記ビア穴および配線溝内を含む前記層間絶縁層および前記レジスト層の表面にめっき導体を形成する電解めっき工程と、前記レジスト層の表面に被着するめっき導体を研磨して除去する工程と、前記層間絶縁層上のレジスト層を除去する工程とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る配線パターンの形成方法および配線基板の製造方法によれば、層間絶縁層の表面を永久レジスト層でないレジスト層により被覆し、該レジスト層を露光および現像して配線溝を形成した後に、シード層を形成し、電解めっきによりめっき導体を形成し、パターニングしたレジスト層を後工程で除去する工程によることで、配線パターンを高精度に形成することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る配線パターンの形成方法の実施の形態について、図１、２にしたがって説明する。なお、図３に本実施形態での配線パターンの製造工程をフロー図によって示した。
図１はワークの表面に層間絶縁層１２を形成し、層間絶縁層１２にビア穴１２ａを形成した後、層間絶縁層１２の表面にレジスト層２０を形成し、レジスト層２０を露光および現像して配線溝２０ａを形成するまでの工程を示す。
【００１２】
図１（ａ）は、下層の配線パターン１０が形成された絶縁層１１の表面に層間絶縁層１２を形成した状態を示す。層間絶縁層１２は絶縁層として製品に残る層であり、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化型の樹脂によって形成する。熱膨張係数の調節あるいは補強用にシリカ等の無機フィラーを混入した樹脂材を用いることもできる。層間絶縁層１２は、ワーク（基板）の表面にエポキシ樹脂等の接着性を備えた半硬化の樹脂フィルムをラミネートし、熱硬化させることによって形成することができる。層間絶縁層１２の厚さは適宜設定可能である。本実施形態では３０〜５０μｍ程度の厚さの層間絶縁層１２を想定している。
【００１３】
図１（ｂ）は、レーザ加工により層間絶縁層１２にビア穴１２ａを形成した状態を示す（ビア穴形成工程）。ビア穴１２ａは下層の配線パターン１０と上層の配線パターンとを接続するビア位置に合わせてレーザ光を照射し、ビア穴１２ａの底面に配線パターン１０が露出するように開口させて形成する。ビア穴１２ａの加工にはCO2レーザを用いる。ビア穴１２ａを形成した後、必要に応じてデスミア処理を施し、ビア穴１２ａ内に残留するスミアを除去する。デスミア処理は、たとえば過マンガン酸塩溶液を用いたウエット処理によって行うことができる。
【００１４】
次に、層間絶縁層１２の表面をレジスト層２０によって被覆する（図１（ｃ））。ドライフィルムレジストをワークの表面にラミネートする方法、レジスト材をワークの表面にコーティングすることにより、ワークの表面をレジスト層２０によって被覆することができる。このレジスト層２０は後工程で、ワークから除去するものである。
なお、ここで使用しているレジスト層２０には、層間絶縁層１２との密着性の良い疎水性のレジスト材で、後工程でシード層を形成する際の無電解銅めっき浴によって侵されにくい、無電解めっきによって剥離しないレジスト材を使用する。
【００１５】
感光性レジストを用いて配線パターンを形成する従来方法では、あらかじめ無電解銅めっきによりシード層を形成した後にレジスト層を形成し、レジスト層をパターニングした後、シード層を給電層とする電解めっきを施す（セミアディティブ法）。
本実施形態では、この方法とは逆に、レジスト層を形成してから無電解銅めっきを施してシード層を形成するから、レジスト層が無電解銅めっき浴に耐えられるものである必要がある。
【００１６】
一般に用いられている感光性レジストは、露光後の解像に炭酸ナトリウム溶液を使用し、レジストを剥離する操作の際には水酸化ナトリウム溶液（アルカリ系溶液）を使用する。無電解銅めっき浴にはアルカリ系浴が用いられるから、従来のような耐アルカリ性の低いレジスト材を使用したのでは、レジスト層２０に無電解銅めっきを施すことができない。したがって、本実施形態では、この無電解銅めっき浴によって侵されないレジスト材を選択する必要がある。
最近の感光性レジスト材には、下地との密着性を向上させ、下地から剥離しにくい材料が提供されており、これらのレジスト材は耐アルカリ性が向上しているから、アルカリ性の無電解銅めっき浴にも十分に耐えることができる。本実施形態では、このように耐アルカリ性を向上させたレジスト材を使用する。
【００１７】
図１（ｄ）は、レジスト層２０に露光および現像を施して配線溝２０ａを形成した状態である。露光および現像によってレジスト層２０で除去された部位が配線溝２０ａとなる。レジスト層２０を露光および現像して配線溝２０ａを形成するから、層間絶縁層１２の表面に被着されたレジスト層２０がその厚さ分だけ確実に除去されて配線溝２０ａが形成される。
【００１８】
レジスト層２０を露光および現像して配線溝２０ａを形成した後、プラズマ処理を施す。このプラズマ処理は、配線溝２０ａおよびビア穴１２ａの内面と無電解銅めっき膜との密着性を向上させるために行う。プラズマ処理は反応性ガスを用いたプラズマエッチングによるもので、配線溝２０ａおよびビア穴１２ａの内面を粗面化し、無電解銅めっき膜と下地との密着性を向上させ、めっき中に無電解銅めっき膜が剥離したりしないようにする目的で行う。なお、このプラズマ処理は必要に応じて行えばよい。
【００１９】
次いで、ワークを無電解銅めっき浴中に浸漬させ、無電解銅めっきによりワークの表面にシード層１４を形成する（図２（ａ））。無電解銅めっきによってレジスト層２０の表面、配線溝２０ａの内面、ビア穴１２ａの内面にシード層１４が被着形成される。シード層１４は次工程での電解銅めっきの際にめっき給電層となる。
【００２０】
前述したように、本実施形態においては、レジスト層２０を構成するレジスト材として無電解銅めっき液によって侵されにくいレジスト材を使用するが、レジスト層２０に対するめっき液による作用（侵食作用、攻撃作用）をさらに抑制するために、レジスト層２０を侵す作用を抑えためっき液を使用することが有効である。
通常の無電解銅めっきではシアンを含んだ強アルカリ浴が使用される。これに対して、シアンを含まないめっき浴を使用することにより、レジスト層２０に対する攻撃作用を弱めることができる。このようにレジスト層２０を侵す作用を弱めためっき浴を用いてシード層１４を形成するようにすれば、さらにレジスト層２０を侵食しないようにしてシード層１４を形成することができる。
【００２１】
このようにレジスト層２０に対する侵食作用を抑えためっき浴を用いてシード層１４を形成する方法であれば、耐アルカリ性を向上させたレジスト材に替えて、従来のレジスト材を用いてレジスト層２０を形成して、シード層１４を形成することも可能である。
【００２２】
図２（ｂ）は、シード層１４をめっき給電層とする電解銅めっきにより、ビア穴１２ａと配線溝２０ａをめっき導体１５によって充填し、レジスト層２０の表面にめっき導体１５を盛り上げた状態を示している。この電解銅めっきでは、ビア穴１２ａおよび配線溝２０ａがめっき導体１５によって充填されるようにめっき条件を設定する。
【００２３】
図２（ｃ）は、ワークの表面をCMP（Chemical Mechanical Polishing)加工等によって研磨し、レジスト層２０の表面に被着しているめっき導体１５の部位を除去した状態である。この研磨加工では、レジスト層２０の表面と同一の高さまでめっき導体１５を研磨し、ワークの表面を平坦化して、配線パターン１５ａが単独のパターンとして残るようにするものである。
【００２４】
図２（ｄ）は、層間絶縁層１２の表面に残留するレジスト層２０を膨潤剥離により除去した状態を示す。本実施形態ではレジスト層２０は無電解銅めっきによって侵されにくい耐アルカリ性の強いレジスト材によって形成されているから、レジスト層２０の剥離液としては、有機アミン系を含む強アルカリ性のエッチング液を用いる。
レジスト層２０を溶解して除去することにより、ワークの表面に配線パターン１５ａが被着されて形成され、配線パターン１５ａはビア穴１２ａに充填されためっき導体１５からなるビア１５ｂを介して下層の配線パターン１０と電気的に接続される。こうして、ビア１５ｂを介して層間で電気的に接続された状態に配線パターンが形成される。
【００２５】
本実施形態の配線パターンの形成方法においては、配線パターン１５ａを形成するための配線溝２０ａについては、永久レジスト層にくらべて感光性および解像度に優れたレジスト層２０を露光および現像してパターニングするから、露光および現像の精度を向上させることができ、より微細な配線パターンを高精度に形成することが可能となる。また、本実施形態では一般的なレジスト材を使用するから、取り扱い性およびコスト面においても有利である。
【００２６】
また、本実施形態で使用するレジスト層２０は、レジスト材の厚さを調節することによって十分に薄く形成できるから、微細なパターンに形成することが可能である。
従来の永久レジスト層１３を用いた配線パターンの形成方法では、配線パターンの線幅とパターン間隔は１０μｍ程度が限度であるが、本発明方法によれば配線パターンの線幅とパターン間隔を５μｍ程度にまで微細化することができる。
また、本実施形態の配線パターンの形成方法によれば、レジスト層２０をパターニングして配線溝２０ａを形成するから、配線溝２０ａの深さが加工条件や配線パターンの疎密によってによってばらつくことがなく、レジスト層２０の厚さに配線パターン１５ａが形成され、均一な厚さに配線パターン１５ａが形成できるという利点がある。
【００２７】
図４は、本発明に係る配線パターンの形成方法を利用して配線パターンを多層に形成する例を示す。
図４（ａ）は、配線パターン１５ａが形成されたワークの表面に次層の層間絶縁層１６を形成した状態である。層間絶縁層１６は下層に形成した層間絶縁層１２と同様に絶縁層として製品に残る層であり、エポキシ等の熱硬化型の樹脂によって形成する。
図４（ｂ）は、層間絶縁層１６にビア穴１６ａを形成した後、新たにレジスト層２２を形成した状態を示す。このレジスト層２２も、後工程で無電解銅めっきによってシード層を形成する際に侵食されないレジスト材によって形成する。
【００２８】
図４（ｃ）は、レジスト層２２を露光および現像して、レジスト層２２に配線溝２２ａを形成し、ワークに無電解銅めっきを施して配線溝２２ａおよびビア穴１６ａの内面を含む層間絶縁層１６およびレジスト層２２の表面にシード層１７を形成した状態を示す。
次いで、図４（ｄ）のように、シード層１７をめっき給電層とする電解めっきを施し、シード層１７の表面にめっき導体１８を盛り上げる。めっき導体１８はビア穴１６ａおよび配線溝２２ａを充填するようにめっきを盛り上げて形成する。
【００２９】
図４（ｅ）は、ワークの表面をCMP等により研磨してレジスト層２２の表面に被着しためっき導体１８を除去し、層間絶縁層１６の表面に配線パターン１８ａを形成した後、レジスト層２２を剥離液により除去した状態を示す。
上層の配線パターン１８ａはビア１８ｂを介して中層の配線パターン１５ａと電気的に接続し、中層の配線パターン１５ａはビア１５ｂを介して下層の配線パターン１０と電気的に接続する。こうして、ビア１５ｂ、１８ｂを介して層間で電気的に接続された配線パターン１０、１５ａ、１８ａを備える配線基板を得ることができる。
【００３０】
なお、上記実施形態においてはシード層１４、１７を無電解銅めっきによって形成したが、無電解銅めっき以外のめっきによることも可能である。無電解銅めっきおよび電解銅めっきは、配線パターンを形成する工程として信頼性の高い方法として有用であるが、無電解銅めっきにかえて、銅をスパッタリングする方法によりシード層１４、１７を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】配線パターンの形成工程における配線形成部分の断面図である。
【図２】配線パターンの形成工程における配線形成部分の断面図である。
【図３】配線パターンの形成工程を示すフロー図である。
【図４】配線パターンを積層して形成する工程における配線形成部分の断面図である。
【図５】従来の配線パターンの形成工程における配線形成部分の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０、１５ａ、１８ａ  配線パターン
１１  絶縁層
１２  層間絶縁層
１２ａ、１６ａ  ビア穴
１３  永久レジスト層
１４、１７  シード層
１５、１８  めっき導体
１５ｂ、１８ｂ  ビア
１６  層間絶縁層
１６ａ  ビア穴
２０、２２  レジスト層
２０ａ、２２ａ  配線溝
【図１】
2009117438.tif 000003
【図２】
2009117438.tif 000004
【図３】
2009117438.tif 000005
【図４】
2009117438.tif 000006
【図５】
2009117438.tif 000007