JP2000294928A

JP2000294928A - ビアホール形成方法

Info

Publication number: JP2000294928A
Application number: JP9510599A
Authority: JP
Inventors: Hisao Ukigai; 久雄浮貝
Original assignee: NEC Ibaraki Ltd
Current assignee: NEC Ibaraki Ltd
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】アスペクト比が緩和され、均一なビアホール
を形成し易くする。【解決手段】感光性絶縁材料５０７の上に大孔５２１
ａを有する第１のマスク５０８を置き、第１の光強度を
有する第１の光５１０により第１の露光をさせる。第１
の現像を行い感光性絶縁材料５０７の上に大孔５２１ｂ
を形成する。感光性絶縁材料５０７の大孔５２１ｂの上
に小孔５２２ａを有する第２のマスク５０９を置き、第
２の光強度を有する第２の光５１１により第２の露光を
させる。第２の現像を行い感光性絶縁材料５０７の大孔
５２１ａとランド５０６との間に小孔５２２ｂを形成し
ビアホール５２０を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はビアホール形成方法
に関し、特に多層プリント配線板のビアホール形成方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２（ａ），（ｂ）は第１の従来例を示
す工程断面図である。ビルドアップ工法によるプリント
配線板におけるヴィアホール形成は、基板１上に下層配
線２をエッチングなどで形成し、絶縁層となり得る感光
性を付与された樹脂３を塗布・乾燥し、ヴィアホールと
なるべき部分をマスクし露光をする。その後、現像する
ことにより、図３（ａ）に示すように、ヴィアホール４
が形成される。

【０００３】ここで、そのヴィアホール４の上部にはオ
ーバーハング部３ａが形成される。そこで、このオーバ
ーハング部３ａを除去するため、樹脂を完全硬化させた
後、バフ研磨などを施し、過マンガン酸塩などを用いて
樹脂を粗化した後、図３（ｂ）に示すように、めっきレ
ジストのホトリソ工程と無電解銅めっき５、電解銅めっ
き６（上層配線）を行って、上層配線６と下層配線２の
接続がなされる。多層化にあたっては、これらの工程を
繰り返して行うようにしていた。

【０００４】しかしながら、以上述べた方法では、ヴィ
アホールを形成した後、樹脂の感光特性からオーバーハ
ングが生じ、そのまま後のウエット工程を行った場合、
ヴィアホール内の気泡は、オーバーハングがあるために
十分排出されないので、処理液の液まわりが悪く、めっ
き工程で不良となる場合があった。また、そのオーバー
ハングを除去するため、バフ研磨などを行う場合には、
塗布した絶縁層がオーバーハングの厚み以上失われるた
め、予め厚く塗布しなければならないことや、バフ研磨
の際にオーバーハング部がヴィアホール内部に折れ込ん
でしまって、確実なオーバーハング除去ができない等の
問題があった。

【０００５】図３（ａ），（ｈ）は第２の従来例を示す
工程断面図である（例えば、特開平０８−０６４９６８
号公報参照）。（１）図３（ａ）に示すように、ベースとなるガラスエ
ポキシ基板１１（ＦＲ−４、厚さ０．９ｍｍ）に対し、
予め接着されている銅箔をエッチングにより下層配線１
２（信号配線層）を形成する。（２）図３（ｂ）に示すように、感光性エポキシ樹脂
（日本チバガイギー：ＰＲ５２）をバーコート法により
下層配線１２の形成面一面に塗布し、８０°Ｃで３０分
間乾燥させ、厚さ４０μｍの絶縁樹脂層１３を形成す
る。（３）図３（ｃ）に示すように、ヴィアホールとするべ
き部分をマスクしたホトマスクを使用し、超高圧水銀灯
を光源とする露光機を持って、露光エネルギー３０００
ｍＪ／ｃｍ² で露光した。現像液（日本チバガイギー：
ＤＹ９０）で現像後、９０°Ｃ，３０分間、次いで、１
４０°Ｃ，６０分間の熱処理を施し、樹脂を完全硬化さ
せ、ヴィアホール径８０μｍ，７０μｍ，６０μｍのヴ
ィアホール１４を形成した。ここで、ヴィアホール１４
にはオーバーハング部１３ａが形成される。（４）この作製した基板に対し、図３（ｄ）に示すよう
に、ノズル１５からのジェット１６（研削剤を含んだ水
流）による、つまり、表１に示すジェットスクラブ（水
＋粉）条件によりオーバーハング部１３ａの除去する。
その結果、研削剤番手♯２２０，スラリー濃度２０％，
圧力５ｋｇ／ｃｍ² ，ノズル距離４５ｍｍ，吹き付け時
間２４０秒とした場合、基板のオーバーハング部１３ａ
の除去を完全に行うことがでる。（５）この基板に対し、図３（ｅ）に示すように、無電
解銅めっきでカレントフィルム１７を形成する。（６）次に、図３（ｆ）に示すように、ポジ型液状レジ
ストを持ってめっきレジスト１８を形成し、パターン銅
めっき１９を施す。（７）次に、図３（ｇ）に示すように、前記めっきレジ
スト１８を剥離する。（８）次に、図３（ｈ）に示すように、パターン銅めっ
き１９以外のカレントフィルム１７のみを選択的に除去
することにより、上層配線２０を得る。

【０００６】図４（ａ）〜（ｉ）は第３の従来例を示す
工程断面図である（例えば、特開平０９−２９８３６２
号公報参照）。

【０００７】まず、図４（ａ）に示す通り、両面に銅箔
膜が付着された銅箔積層板（ｃｏｐｐｅｒｃｌａｄｌ
ａｍｉｎａｔｅ）１１０上に通常の写真食刻法により印
刷回路パターン１１２を形成する。この際、図４（ｂ）
の通り、上記パターン１１２を黒化還元処理すると、パ
ターン上に塗布される感光性絶縁樹脂の密着力を一層向
上させることができる。この後、図４（ｃ〜ｈ）の通
り、黒化膜１１３が形成された基板上に感光性絶縁樹脂
１１４、感光性絶縁樹脂１１６を塗布し、フォトビアホ
ール１２０を形成させた後、樹脂塗布層に更に導体回路
層１３０を形成するが、上記樹脂層の塗布は１次、２次
に施して樹脂層の厚さが１７〜１１５μｍ程に塗布する
のが望ましい。もし、絶縁樹脂層１１４，絶縁樹脂層１
１６の厚さが１７μｍ未満に塗布されると、絶縁性が低
下して信号干渉が発生するおそれがあるのみならず、下
層の回路パターンの屈曲がそのまま露出して製品表面の
凹凸により表面形状に問題がある。半面、絶縁樹脂層の
厚さが１１５μｍを越えて塗布されると、ビアホール１
２０内の鍍金が難しく、アンダーカット（ｕｎｄｅｒｃ
ｕｔ）の発生が甚しいため、Ｃｕ鍍金接触信頼性が低下
するみのならず、薄板に適用する利点がなくなる。

【０００８】このような樹脂絶縁層の形成のための本発
明の塗布工程を具体的に説明すると、図４（ｃ）に示す
通り、先ず、黒化膜１１３が形成された基板１１０に感
光性絶縁樹脂１１４を印刷製版を利用して適宜な厚さに
１次塗布することにより、片面を印刷、続いて予乾燥工
程により半硬化させた後、他面（図示省略）にも同一の
方法で感光性絶縁樹脂を塗布、予乾燥して半硬化させ
る。上記の通り、１次感光性絶縁樹脂１１４が塗布され
ると、内層と導通されるべきパターン部分は、露光され
ないように未露光部を有するポジ型形態のマスクフィル
ム（ｐｏｓｉｔｉｖｅｍａｓｋｆｉｌｍ）を真空蒸
着させて露光する。以後、感光性絶縁樹脂上の未露光部
を現像して図４（ｃ）のようＶ字形状フォトビアホール
を形成する。その後、図４（ｄ）の通り、基板の両面に
塗布し、フォトビアホール１２２が形成された１次感光
性絶縁樹脂１１４のうち片方１次感光性絶縁樹脂上に１
次塗布方法と同一の方法により２次感光性絶縁樹脂を塗
布、予乾燥して仮硬化させた後、他方１次感光性絶縁樹
脂上に同一の方法により２次感光性絶縁樹脂を塗布、予
乾燥して仮硬化させて露光する。この際、２次露光によ
るビアホール１２４の形成は、１次樹脂層のビアホール
に比べて大きく形成させて、図４（ｅ）の通り樹脂層１
１４，樹脂層１１６に形成される最終フォトビアホール
１２０がＶ字形状を継続維持する。

【０００９】２次露光、現像により形成されるビアホー
ル１２４の直径が１次露光、現像により形成されるビア
ホール１２２の直径より約１．０５倍以上大きくする。
好ましくは約１．０５〜２０倍程度になるようにする。

【００１０】上記１，２次感光性絶縁樹脂の厚比は、１
次感光性絶縁樹脂厚さ：２次感光性絶縁樹脂厚さ＝１０
〜８１：１９〜９０になるように選定するのが望まし
い。上記１次感光性絶縁樹脂の厚さが２次感光性絶縁樹
脂厚さに対し１０：９０より小さい場合には、２次感光
性絶縁樹脂の厚さが厚過ぎるため、２次現像時に現像の
困難により目的するＶ字形状のビアホールはアンダーカ
ットが甚しいビアホールが形成されるので、層間導通の
ための鍍金時にビアホール底面の鍍金信頼性の低下をも
たらすようになる。

【００１１】一方、１次感光性絶縁樹脂の厚さが２次感
光性絶縁樹脂の厚さに対し８１：１９以上である場合に
は、２次感光性絶縁樹脂の厚さが薄すぎるため、Ｃｕ導
体回路上の厚さが薄くなって中間絶縁層の役割に要求さ
れる感光性絶縁樹脂の塗布厚さが薄く層間絶縁の不足を
もたらして製品の絶縁信頼性の低下を来すようになる。

【００１２】１，２次感光性絶縁樹脂を塗布した後に行
う予乾燥は、５〜１３０°Ｃの温度範囲で５〜４５分間
行う。上記乾燥温度が５０°Ｃ未満であったり、又は乾
燥時間が５分未満である場合には、感光性絶縁樹脂内の
溶媒（ｓｏｌｖｅｎｔ）［ブチルカルビノール（ｂｕｔ
ｈｙｌｃａｒｂｉｎｏｌ）、またはブチルセロソルブ
（ｃｅｌｌｏｓｏｌｖｅ）］の絶縁樹脂が塗膜表面部に
位置して露光時に紫外線（ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ；
以下、“ＵＶ”と略称する）光の伝達を妨げるようにな
って露光量不足の現像をもたらして、フォトビアホール
の形成が困難であり、更に未硬化の樹脂が粘つくことに
因り、露光フィルムの表面形態転写及び粘つきが発生す
る。

【００１３】上記乾燥温度が１３０°Ｃを超えたり、又
は乾燥時間が４５分を越える場合には感光性絶縁樹脂内
の反応ラジカル（ｒｅａｃｔｉｖｅｒａｄｉｃａｌ）
の過反応に因り適正露光量の照射後にも現像時に現像が
難しいので、フォトビアホールの形成が困難になる。

【００１４】露光時の露光量は、５０〜７００ｍｊ／ｃ
ｍ² が望ましいが、その理由は、露光量が５０ｍｊ／ｃ
ｍ² 未満である場合には、感光性絶縁樹脂の適正反応光
量未達に因りフォトビアホール形成が困難になり、更
に、露光量が７００ｍｊ／ｃｍ ² を越す場合には、感光
性絶縁樹脂の未露光部への光量散乱に因り現像後にもフ
ォトビアホールが縮小され、更に未現像発生によりフォ
トビアホールの形成が困難になるからである。

【００１５】現像時間が２０秒未満である場合には、感
光性絶縁樹脂上の未露光部が完全に現像されないため、
Ｃｕ鍍金時に感光性絶縁樹脂の転写による層間絶縁が発
生するようになり、１３０秒以上である場合には、感光
性絶縁樹脂上の未露光部のビアホール底面のアンダーカ
ットが大きくなり層間導通のためのＣｕ鍍金時にホール
底面の鍍金信頼性の低下を誘発するようになる。

【００１６】以後、図４（ｆ）の通り、通常的な方法に
より層間の導通のための貫通ホール１４０を形成し、図
１（ｇ）の通り、Ｖ字形状のビアホール１２０が備えら
れた基板に凹凸を与えて鍍金密着性が向上されるように
した後、通常の方法により、絶縁層上に無電解Ｃｕ鍍金
をした後、直ちに電解Ｃｕ鍍金を施して回路鍍金層１３
０を設けると、ビアホール１２０内部にまで鍍金密着性
が優れて層間接着が保障される。更に、鍍金層１３０が
形成されると、通常の写真食刻法と又一度の電解Ｃｕ鍍
金によりパターン１３１を形成し、最終的にソルダーレ
ジスト（ｓｏｌｄｅｒｒｅｓｉｓｔ）を塗布すると、
所望のビルドアップＭＬＢが得られるが、この際得られ
たビルドアップＭＬＢは、直径が約５０〜４００μｍ程
まで可能である。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来、ベース基板上に
配線層と絶縁層を交互に繰り返し積層する多層配線基板
においてのビアホール形成は、感光基（ポジ型）を有す
る絶縁材料上のビアホールを形成する部分のみに一定波
長の光を当てて（露光）、光が当たった部分を溶液によ
り除去する（現像）方法を用いていたので、ビアホール
サイズの縮小に伴い、絶縁材料の厚さとビアホールサイ
ズのアスペクト比が厳しくなり、均一に選択した部分の
絶縁材料を除去し難くなるという問題点があった。

【００１８】ことに、第３の従来技術では、図４（ｃ）
で感光性絶縁樹脂（１１４）にビアホール（１２２）を
形成した後、更にビアホール（１２２）上に図４（ｄ）
〜（ｅ）で感光性絶縁樹脂（１１６）を塗布しビアホー
ル（１２４）を形成しているが、ビアホール（１２４）
を形成する際に先に図４（ｃ）で形成したビアホール
（１２２）の内部に感光性絶縁樹脂（１１６）が入り込
んでしまうので、結局感光性絶縁樹脂（１１４）と感光
性絶縁樹脂（１１６）の２つ分の厚さを除去する必要が
あり、アスペクト比的な効果が損われるので、ビアホー
ルの径の縮小化が困難である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】第１の発明のビアホール
形成方法は、（ａ）ベース基板（５０２）およびラン
ド（５０６）上に感光性絶縁材料（５０７）を形成する
工程と、（ｂ）感光性絶縁材料（５０７）の上に大孔
５２１ａを有する第１のマスク（５０８）を置き、第１
の光強度を有する第１の光（５１０）により第１の露光
をさせる工程と、（ｃ）第１の現像を行い感光性絶縁
材料（５０７）の上に大孔（５２１ｂ）を形成する工程
と、（ｄ）感光性絶縁材料（５０７）の大孔（５２１
ｂ）の上に小孔（５２２ａ）を有する第２のマスク（５
０９）を置き、第２の光強度を有する第２の光（５１
１）により第２の露光をさせる工程と、（ｅ）第２の
現像を行い感光性絶縁材料（５０７）の直径（ｄ１）の
大孔（５２１ｂ）とランド（５０６）との間に直径（ｄ
２）の小孔（５２２ｂ）を形成しビアホール（５２０）
を得る工程と、を含んで構成される。

【００２０】第２の発明のビアホール形成方法は、第１
の発明において、前記第１の露光量は、感光性絶縁材料
（５０７）が次の現像工程で厚さにして２分の１以上除
去されない程度に抑える。

【００２１】第３の発明のビアホール形成方法は、第１
の発明において、第１のマスク（５０８）の直径（ｄ
１）はランド（５０６）のサイズを上限とする。

【００２２】第４の発明のビアホール形成方法は、第１
の発明において、前記第２の露光量は、感光性絶縁材料
（５０７）が次の現像工程でランド（５０６）まで除去
されるような値にする。

【００２３】第５の発明のビアホール形成方法は、第１
の発明において、第２のマスク（５０９）の直径（ｄ
２）はランド（５０６）のサイズより小さくする。

【００２４】第６の発明のビアホール形成方法は、最初
に感光性絶縁材料（５０７）の中に小孔を貫通させ、次
に大孔（５２１ｂ）を形成する。とを特徴とするビアホ
ール形成方法。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２６】図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の一実施例
を示す工程断面図である。多層配線基板は、ベース基板
５０２上に配線層と絶縁層を交互に繰り返し積層し形成
され、ビアホールは配線層のランド５０６上に形成され
る。

【００２７】図１（ａ）ベース基板５０２およびラン
ド５０６上に感光性絶縁材料５０７を形成する。

【００２８】図１（ｂ）感光性絶縁材料５０７の上に
大孔５２１ａを有する第１のマスク５０８を置き、第１
の光強度を有する第１の光５１０により第１の露光をさ
せる。

【００２９】図１（ｃ）第１の現像を行い感光性絶縁
材料５０７の上に大孔５２１ｂを形成する。

【００３０】図１（ｄ）感光性絶縁材料５０７の大孔
５２１ｂの上に小孔５２２ａを有する第２のマスク５０
９を置き、第２の光強度を有する第２の光５１１により
第２の露光をさせる。

【００３１】図１（ｅ）第２の現像を行い感光性絶縁
材料５０７の直径ｄ１の大孔５２１ｂとランド５０６と
の間に直径ｄ２の小孔５２２ｂを形成しビアホール５２
０を得る。

【００３２】第１の露光量は、感光性絶縁材料５０７が
次の現像工程で厚さにして２分の１以上除去されない程
度に抑える。

【００３３】第１のマスク５０８の直径ｄ１はランド５
０６のサイズを上限とする。

【００３４】第２の露光量は、感光性絶縁材料５０７が
次の現像工程でランド５０６まで除去されるような値に
する。

【００３５】第２のマスク５０９の直径ｄ２はランド５
０６のサイズより小さくする。

【００３６】なお、最初に感光性絶縁材料５０７の中に
小孔を貫通させ、次に大孔５２１ｂを形成してもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上、説明したように本発明のビアホー
ルの形成方法は、あらかじめにビアホール周辺部の絶縁
材料の厚さを薄くし、この薄い部分に所望の直径のビア
ホール部分を形成するため、絶縁材料の厚さとビアホー
ルサイズのアスペクト比が緩和され、均一なビアホール
を形成し易くなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施形態を示す工
程断面図である。

【図２】（ａ），（ｂ）は第１の従来例を示す工程断面
図である。

【図３】（ａ）〜（ｈ）は第２の従来例を示す工程断面
図である。

【図４】（ａ）〜（ｉ）は第３の従来例を示す工程断面
図である。

【符号の説明】

５０２ベース基板５０６ランド５０８マスク５０９マスク５１０光５１１光５２１ａ大孔５２１ｂ大孔５２２ａ小孔５２２ｂ小孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）ベース基板（５０２）およびラン
ド（５０６）上に感光性絶縁材料（５０７）を形成する
工程と、（ｂ）感光性絶縁材料（５０７）の上に大孔５２１ａ
を有する第１のマスク（５０８）を置き、第１の光強度
を有する第１の光（５１０）により第１の露光をさせる
工程と、（ｃ）第１の現像を行い感光性絶縁材料（５０７）の
上に大孔（５２１ｂ）を形成する工程と、（ｄ）感光性絶縁材料（５０７）の大孔（５２１ｂ）
の上に小孔（５２２ａ）を有する第２のマスク（５０
９）を置き、第２の光強度を有する第２の光（５１１）
により第２の露光をさせる工程と、（ｅ）第２の現像を行い感光性絶縁材料（５０７）の
直径（ｄ１）の大孔（５２１ｂ）とランド（５０６）と
の間に直径（ｄ２）の小孔（５２２ｂ）を形成しビアホ
ール（５２０）を得る工程と、を含むことを特徴とする
ビアホール形成方法。
【請求項２】前記第１の露光量は、感光性絶縁材料
（５０７）が次の現像工程で厚さにして２分の１以上除
去されない程度に抑える請求項１記載のビアホール形成
方法。
【請求項３】第１のマスク（５０８）の直径（ｄ１）
はランド（５０６）のサイズを上限とする請求項１記載
のビアホール形成方法。
【請求項４】前記第２の露光量は、感光性絶縁材料
（５０７）が次の現像工程でランド（５０６）まで除去
されるような値にする請求項１記載のビアホール形成方
法。
【請求項５】第２のマスク（５０９）の直径（ｄ２）
はランド（５０６）のサイズより小さくする請求項１記
載のビアホール形成方法。
【請求項６】最初に感光性絶縁材料（５０７）の中に
小孔を貫通させ、次に大孔（５２１ｂ）を形成すること
を特徴とするビアホール形成方法。