(57)【要約】【課題】配線パターンを微細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】層間絶縁層１２を形成する工程と、前記層間絶縁層１２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、前記層間絶縁層１２の表面と前記ビア穴１２ａの内面にめっきシード層１８を形成する工程と、前記めっきシード層１８の表面をレジスト３０によって被覆する工程と、レーザ加工により、前記レジスト３０に配線溝３０ａを形成する工程と、前記めっきシード層１８をめっき給電層として電解めっきを施し前記ビア穴１２ａおよび前記配線溝３０ａに導体３２を被着させる工程と、前記レジスト３０と前記めっきシード層１８とを除去し、前記層間絶縁層１２上に配線パターン３２ａを形成する工程とを備えていることを特徴とする。【選択図】図２
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【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、
前記層間絶縁層の表面と前記ビア穴の内面にめっきシード層を形成する工程と、
前記めっきシード層の表面をレジストによって被覆する工程と、
レーザ加工により、前記レジストに配線溝を形成する工程と、
前記めっきシード層をめっき給電層として電解めっきを施し前記ビア穴および前記配線溝に導体を被着させる工程と、
前記レジストと前記めっきシード層とを除去し、前記層間絶縁層上に配線パターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする配線パターンの形成方法。
【請求項２】
前記レジストとして、フィラーを含有しない樹脂材を使用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】
前記レーザ加工を、エキシマレーザを使用して行う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４】
前記めっきシード層を、無電解銅めっきによって形成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５】
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、
前記層間絶縁層の表面と前記ビア穴の内面にめっきシード層を形成する工程と、
前記めっきシード層が形成された前記層間絶縁層の表面をレジストによって被覆する工程と、
レーザ加工により、前記レジストに配線溝を形成する工程と、
前記めっきシード層をめっき給電層として電解めっきを施し前記ビア穴および前記配線溝に導体を被着させる工程と、
前記レジストと前記めっきシード層とを除去し、前記層間絶縁層上に配線パターンを形成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】
配線形成方法に利用されるダマシン法は、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、層間絶縁層の表面の余分の導体材を研磨により除去して配線を形成するといった方法である。
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１４を形成し（図５（ｂ））、レーザ加工によって配線溝１６を形成する（図５（ｃ））。
【０００３】
次いで、ビア穴１４、配線溝１６および層間絶縁層１２の表面にめっきシード層１８を形成し（図５（ｄ））、めっきシード層１８をめっき給電層とする電解めっきによりビア穴１４、配線溝１６にめっき２０を充填し（図５（ｅ））、最後に層間絶縁層１２の表面の不要なめっきを研磨して除去することにより、層間絶縁層１２の表面に配線パターン２０ａを形成し、下層の配線パターン１０と上層の配線パターン２０ａとをビア２０ｂを介して電気的に接続する。このように、ビア２０ｂと配線パターン２０ａとを形成する方法を繰り返すことによって、多層に配線パターンを形成することができる。
【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、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、レーザ加工によってビア穴１４を形成し配線溝１６を形成する。しかしながら、レーザ加工によって絶縁膜に溝加工を施す際には、たとえば溝の内側面を垂直に起立した面に加工することが難しいといった問題があり、とくに、配線溝１６を形成する場合は、溝を配線の厚さに一致する深さに形成することが難しいという問題がある。溝の深さは、レーザ光のパワーや集光度、レーザ光の照射時間を制御することによって調節することができるが、配線パターンのパターン幅には広狭があるし、使用する層間絶縁層の素材の特性はまちまちであるために、溝の深さが一定になるように制御することは技術的に困難である。
【０００５】
なお、配線パターンを形成する方法には、感光性レジストを配線パターンにしたがって露光および現像して配線パターンを形成する溝（配線溝）を形成し、溝内にめっきを盛り上げて形成する方法がある。しかしながら、感光性レジストを露光および現像して配線パターンを形成する方法は、解像度の問題や、レジストの厚さに対するアスペクト比を大きくとれないといった問題から配線パターンの微細化が阻害されるという問題がある。
【０００６】
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おいて、配線パターンをより微細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】
【０００７】
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、前記層間絶縁層の表面と前記ビア穴の内面にめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層の表面をレジストによって被覆する工程と、レーザ加工により、前記レジストに配線溝を形成する工程と、前記めっきシード層をめっき給電層として電解めっきを施し前記ビア穴および前記配線溝に導体を被着させる工程と、前記レジストと前記めっきシード層とを除去し、前記層間絶縁層上に配線パターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、前記レジストとして、フィラーを含有しない樹脂材を使用することにより、レーザ加工により容易にレジストに配線溝を形成することができ、高精度に配線パターンを形成することができる。
また、前記レーザ加工を、エキシマレーザを使用して行うことにより、レジストに高精度に配線溝を形成することができ、配線パターンを微細にかつ高精度に形成することができる。
また、前記めっきシード層としては、無電解銅めっきによって形成することが、めっき給電層として好適に使用することができ、またレーザ光のストッパ層として利用できる点から有効である。
【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、前記層間絶縁層の表面と前記ビア穴の内面にめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層が形成された前記層間絶縁層の表面をレジストによって被覆する工程と、レーザ加工により、前記レジストに配線溝を形成する工程と、前記めっきシード層をめっき給電層として電解めっきを施し前記ビア穴および前記配線溝に導体を被着させる工程と、前記レジストと前記めっきシード層とを除去し、前記層間絶縁層上に配線パターンを形成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によれば、レジストをレーザ加工して配線溝を形成することによって、高精度に配線パターンを形成することが可能となる。また、本発明に係る配線基板の製造方法によれば、微細な配線パターンを高精度に形成した配線基板として得ることができる。
【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。
まず、図１（ａ）は、下層の配線パターン１０が形成された絶縁層１１の上に層間絶縁層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絶縁層の補強用にシリカ等の無機フィラーを混入した樹脂材を使用して層間絶縁層１２とすることもできる。層間絶縁層１２は、ワーク（基板）の表面に層間絶縁層１２となる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。
【００１２】
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は配線パターンほど高精度の微細加工が必要ないことと、フィラー等を含む層間絶縁層１２を加工するためである。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。
【００１３】
次に、層間絶縁層１２の表面およびビア穴１２ａの内面にめっきシード層１８を形成する（図１（ｃ））。めっきシード層１８は銅等の金属の無電解めっきあるいはスパッタリングによって形成することができる。めっきシード層１８は後工程で電解めっきを施す際にめっき給電層となるものである。
なお、めっきシード層１８は、後工程においてレジストをレーザ加工する際にレーザ光のストッパ層として作用する。無電解銅めっきあるいは銅スパッタリングによって形成しためっきシード層１８は、レーザ光のストッパ作用として好適に作用するが、レーザ光のストッパ作用をより確実にする方法として、めっきシード層にさらにニッケルめっき等の他の金属層を積層形成してもよい。
【００１４】
次に、ワークの表面をレジスト３０によって被覆する（図１（ｄ））。レジスト３０はドライフィルムをワークの表面にラミネートする方法、あるいはレジスト材をワークの表面にコーティングする方法によって形成することができる。
本実施形態においてレジスト３０を使用するのは、レーザ加工（レーザアブレーション）によって簡単に加工することができ、剥離液によって簡単に除去できるからである。いいかえれば、レーザ加工後に、めっきシード層１８から選択的に除去できる絶縁材であればレジスト３０として適宜絶縁材を使用することができる。本実施形態においては、レジスト３０に対しては露光および現像処理を施さない。したがってレジスト３０は感光性を備える必要はない。
【００１５】
レジスト３０は、レーザ加工が容易であること、後工程で簡単に剥離液により除去できることが求められるから、シリカ等の無機フィラーを含まない樹脂材が好適に使用できる。また、レジスト３０には、めっきシード層１８との密着性が良いものが好適である。本実施形態では、レジスト３０として感光性、解像性が求められないから、密着性のより良好な樹脂材を選択することが可能である。
【００１６】
図２（ａ）は、レジスト３０にレーザ加工（レーザアブレーション）を施して配線溝３０ａを形成した状態を示す（配線溝形成工程）。レーザ加工により、配線溝３０ａの底面にめっきシード層１８が露出する。レジスト３０をレーザアブレーションするレーザとしてはエキシマレーザ（波長308nm）が使用できる。エキシマレーザ光をレジスト材に照射すると、レジスト材を構成する高分子鎖の化学結合が切断され、レジスト材のレーザ光が照射された部位のみが除去される。レジスト３０に形成すべき配線パターンにしたがってレーザ光を照射するには、配線パターンに合わせて光を透過させるパターンが形成されたマスクをワークの上方に配置し、マスク上でレーザ光をスキャンさせる方法によればよい。配線パターンをきわめて微細なパターンに形成する場合は、マスクとワークとの間に、パターンを縮小照射させる光学系（レンズ）を配置し、線幅およびピッチ間隔を縮小させてレーザ光を照射する方法が有効である。
【００１７】
本実施形態の配線パターンの形成方法では、レジスト３０の下層にあらかじめめっきシード層１８が形成されているから、レジスト３０をレーザアブレーションした際にめっきシード層１８がレーザ光のストッパ層として作用し、レーザ光が層間絶縁層１２に透過することが阻止され、レジスト３０のみが除去される。これによって、配線溝３０ａの内底面は層間絶縁層１２の表面に被覆されためっきシード層１８の高さ位置によって規定される。
【００１８】
次に、めっきシード層１８をめっき給電層とする銅等の金属の電解めっきにより、ビア穴１２ａと配線溝３０ａに導体３２を充填する（図２（ｂ））。このめっき工程では、ビア穴１２ａにめっきが充填されるようにめっき条件を設定し、配線溝３０ａではレジスト３０の厚さを超えないようにめっきを盛り上げる。配線溝３０ａ内のめっきの厚さは、めっき条件を制御することによって設定することができる。
【００１９】
図２（ｃ）は、次に、剥離液によりレジスト３０を除去（膨潤剥離）した状態を示す。レジスト３０を除去することによって、レジスト３０に被覆されていためっきシード層１８の部位が外部に露出する。
図２（ｄ）は、最後に、めっきシード゛層１８でワークの外面に露出している部位をエッチングにより除去した状態を示す。めっきシード層１８の厚さは導体３２の厚さよりもはるかに薄いから、銅のエッチング液を用いてエッチングする方法により、導体３２をレジスト等によってマスクすることなく、めっきシード層１８の露出している部分のみを選択的に除去することができる。
【００２０】
こうして、図２（ｄ）に示すように、層間絶縁層１２の表面に配線パターン３２ａが形成され、配線パターン３２ａと下層の配線パターン１０とが、ビア穴１２ａに充填された導体３２からなるビア３２ｂを介して電気的に接続された形態に形成される。
【００２１】
配線パターン３２ａは、レジスト３０にレーザアブレーションによって形成した配線溝３０ａに導体３２が充填されて形成されるから、配線パターン３２ａの形成精度はレジスト３０をレーザアブレーションして形成した配線溝３０ａの精度を反映する。本実施形態では、永久絶縁層として残る層間絶縁層１２にレーザ加工を施すかわりに、レーザ加工がしやすいレジスト３０にレーザアブレーションを施すことによって、より容易にかつ高精度に配線溝３０ａを形成することができ、微細な配線パターンであっても確実に形成することが可能になる。レーザ加工によることでレジスト３０に形成される配線溝３０ａの側面は略垂直に起立して形成され、配線パターン３２ａの断面形状が矩形状の良好な形状になる。
【００２２】
また、本実施形態の配線パターンの形成方法では、めっきシード層１８によって層間絶縁層１２の表面とビア穴１２ａの内面を被覆した後にレジスト３０にレーザ加工を施すから、めっきシード層１８がストッパ層として作用して層間絶縁層１２にレーザ光の影響が及ばないようにすることができ、レジスト３０に対して選択的にレーザ光が作用して、レーザアブレーションによる加工条件や配線パターンの疎密によって配線パターンの厚さがばらつくといった問題を解消することができる。
本実施形態の配線パターンの形成方法によれば、配線パターンの線幅およびパターン間隔を３〜５μｍ程度とすることが可能である。これによって、感光性レジストを用いて露光および現像する方法と比較して１／２程度まで高密度化することができる。
【００２３】
図４は、上述した配線パターンの形成方法を利用して多層に配線パターンを形成する方法を示す。
図４（ａ）は、配線パターン３２ａが形成されたワークの表面に次層の層間絶縁層１３を形成した状態である。層間絶縁層１３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、次に、レーザ加工により層間絶縁層１３に、下層の配線パターン３２ａが底面に露出するビア穴１３ａを形成し、層間絶縁層１３の表面とビア穴１３ａの内面をめっきシード層１８ａによって被覆した状態を示す。
【００２４】
次いで、ワークの表面をレジスト３１により被覆し、レジスト３１にレーザアブレーションを施して配線溝３１ａを形成する（図４（ｃ））。
図４（ｄ）は、めっきシード層１８ａをめっき給電層として電解銅めっきを施し、ビア穴１３ａと配線溝３１ａに導体３３を充填した状態を示す。
図４（ｅ）は、レジスト３１を除去した後、めっきシード層１８ａでワークの表面に露出する部分をエッチングにより除去し、層間絶縁層１３の表面に配線パターン３３ａを形成した状態を示す。配線パターン３３ａはビア３３ｂを介して下層の配線パターン３２ａと電気的に接続し、配線パターン３２ａはビア３２ｂを介してさらに下層の配線パターン１０に接続する。
【００２５】
このように配線基板の製造工程において、層間絶縁層を積層し、ビアを介して下層の配線パターンに電気的に接続して配線パターンを形成する工程（ビルドアップ工程）を繰り返すことによって、多層に配線パターンを形成した配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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】配線パターンを多層に形成する工程での配線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】
【００２７】
１０  配線パターン
１１  絶縁層
１２、１３  層間絶縁層
１２ａ、１３ａ  ビア穴
１６  配線溝
１８、１８ａ  めっきシード層
３０、３１  レジスト
３０ａ、３１ａ  配線溝
３２，３３  導体
３２ａ、３３ａ  配線パターン
３２ｂ、３３ｂ  ビア
【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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