JP2004190102A

JP2004190102A - 金属膜形成方法、半導体装置及び配線基板

Info

Publication number: JP2004190102A
Application number: JP2002360686A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Yoshitani; 昌明吉谷
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08
Also published as: TW200423842A; US20040121595A1; KR20040051533A; CN1508286A; US7078789B2

Abstract

【課題】本発明は、半導体装置等の樹脂基材の表面に金属膜を形成するとき、樹脂基材と金属膜との密着性を紫外線照射によって簡単に向上することができる金属膜形成方法を提供する。
【解決手段】キャタライジング処理工程S3とアクセレレイティング処理工程S4によって樹脂基材上にめっき核を生成し、めっき核を触媒として樹脂表面に無電解銅めっきを行った後に、電解銅めっき処理工程S6が行われる樹脂基材表面に金属膜形成する方法であり、紫外線照射が、樹脂基材表面が露出する部分と、無電解銅めっきによる銅金属膜とが混在するときに行われ、樹脂表面と銅金属膜との密着度を向上する。無電解銅めっき処理工程S51の次に紫外線照射処理工程S52が行われる。続いて、追加の無電解銅めっき処理工程S54が行われる。処理工程S51の銅金属膜厚が給電層になるときには、処理工程S54は省略されてもよい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂基材上に金属膜を形成する金属膜形成方法と、樹脂絶縁層上に金属膜を有する半導体装置及び配線基板とに関し、特に、該樹脂基材の表面にめっきにより形成された金属膜の密着力を向上することができる金属膜形成方法と、半導体装置及び配線基板とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来による金属膜形成方法は、例えば、ビルドアップ基板や、この基板を用いた半導体パッケージを含む配線基板、又は、半導体素子上に、樹脂絶縁層を介して配線パターンを形成したチップサイズパッケージと呼ばれている半導体装置に適用されている。
【０００３】
例えば、半導体装置に配線パターンを形成する場合に、樹脂絶縁層の層間に配線層を積層している。このように樹脂絶縁層の層間に介在させた配線層を形成するには、ポリイミド、エポキシ樹脂等の電気的絶縁性を有する基材を下地とし、その上にコーティングし、或いは、電気的絶縁性を有する樹脂フィルムを圧着して樹脂絶縁層を形成した後、当該樹脂絶縁層の表面上に、めっき等によって導電体層を形成している。樹脂絶縁層の表面に形成した導電体層を所定のパターンにエッチングすることにより、当該樹脂絶縁層の表面に配線パターンを形成することができる。或いは、樹脂絶縁層上で予め所定のパターンでマスキング後に、めっき等によって導電体層を形成し、配線パターンを形成している。
【０００４】
ところで、めっきにより樹脂絶縁層の表面に導電体層を形成する場合、めっきによって形成した導電体層と樹脂絶縁層との密着性を高めるため、樹脂絶縁層の表面にあらかじめ粗面化処理（デスミア処理）を行った後、めっきを施すことが、従来から行われている。粗面化処理は過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウム等のエッチング液を用いて樹脂絶縁層の表面をエッチングすることによって行われる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
この場合、エッチング液を用いて、樹脂絶縁層の表面を粗面化処理によって凹凸面に形成された樹脂絶縁層の表面の凹部に導体が充填されることにより、アンカー作用によって配線パターンの導電体が樹脂絶縁層に密着される。しかしながら、樹脂絶縁層の表面の凹凸が大きくなると、導体層をエッチングして配線パターンを形成する際に、表面の凹凸がパターン形成の精度に影響を及ぼし、きわめて微細な配線パターンを精度よく形成することができないといった問題が生じる。
【０００６】
樹脂絶縁層の表面における表面粗度の大小によって、導体層をエッチングして配線パターンを形成する際に、樹脂絶縁層の表面粗度が大きいと潜り込み量が大きくなり、表面粗度が小さいと潜り込み量が小さくなる。すなわち、樹脂絶縁層の表面の凹凸が大きいと、導体層をエッチングして配線パターンを形成する際に、エッチング液が凹凸部から配線パターンの側面に入り込みやすくなり、配線パターンの側面部分が浮き上がった形状になる。このため、表面粗度が大きい場合には配線パターンを微細化にすることが困難になる。
【０００７】
また、樹脂絶縁層の表面粗度が大きくなると、高周波信号の伝送損失が大きくなるという問題がある。伝送損失は、表面粗度が小さいほど、小さくなる。また、樹脂絶縁層の表面粗度が大きくなると、耐マイグレーション性が低下するので、導電体層が形成される樹脂絶縁層の表面粗度は、できるだけ小さい方が好ましいということになる。従って、樹脂絶縁層上への導電体層の形成に当たっては、樹脂絶縁層の表面粗度をできる限り小さくするとともに、樹脂絶縁層と導電体層との密着性を向上させることが求められる。
【０００８】
通常、半導体装置等では、樹脂絶縁層の上に導体層を形成する場合、例えば、無電解銅めっきと、これに続く電解銅めっきにより、金属膜を形成して配線基板としている。しかし、銅めっきは、ニッケルめっき等と比較して、樹脂基材との密着性が低いため、銅めっきによって導電体層となる金属膜を形成する場合には、この金属膜と樹脂基材とのさらに確実な密着性が要求される。
【０００９】
そこで、この密着性を向上させるものとして、樹脂基材の表面を改質してから、その表面に無電解めっきを行う種々の方法が提案されている。例えば、樹脂基材をアミン化合物ガス又はアミド化合物ガス雰囲気化に置かれた樹脂基材表面に対して、紫外線レーザを照射し、その後に無電解めっきを行う方法がある（例えば、特許文献２を参照）。
【００１０】
また、樹脂基材へ無電解めっきのための前処理として、樹脂基材の表面に紫外線を照射し、その後に、その樹脂基材表面に無電解めっきを行う方法（例えば、特許文献３を参照）や、ポリオキシエチレン結合を有する非イオン系界面活性剤を含有するアルカリ溶液と接触させる表面処理工程を行うことによって、密着性を向上させようとする方法（例えば、特許文献４を参照）が提案されている。
【００１１】
さらに、樹脂基材の表面に、紫外線照射による表面改質した後、アミノ系官能基を有するシランカップリング剤を吸着させて、スズ−パラジウム系触媒の付与を促進することにより、樹脂基材上に無電解めっきによって形成された金属膜の密着力を向上させる方法（例えば、特許文献５を参照）も提案されている。
【００１２】
一方、紫外線の照射によって樹脂基材の表面を改質する方法の他に、樹脂基材の表面に、プラズマ処理と紫外線処理とをこの順に続けて行った後、無電解めっきを施すことにより、無電解銅めっきされた金属膜との密着性をあらわす官能基を生成し、樹脂基材の表面粗度を小さくしてかつ密着性を良好にする方法（例えば、特許文献１を参照）が提案されている。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−５７４５６号公報
【特許文献２】
特開平６−８７９６４号公報
【特許文献３】
特開平８−２５３８６９号公報
【特許文献４】
特開平１０−８８３６１公報
【特許文献５】
特開平１０−３１０８７３公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、半導体装置等に用いられている樹脂絶縁層である樹脂基材の上に導電体層となる金属膜を形成するとき、樹脂基材と金属膜との密着性を向上させる種々の手法があり、その密着性を示すピール強度が、実用になる十分な大きさを有し、密着性を向上した手法もある。
【００１５】
しかしながら、これらの各手法では、樹脂基材表面をエッチングして粗面化処理が施されることを前提とするものである。このエッチング処理は、一般に、クロム酸・硫酸混合液、重クロム酸・硫酸混合液、塩素酸、硫酸・過塩素酸混合液等の強酸化性のエッチング処理液に樹脂基材を浸漬して行われる。ところが、このエッチング処理液は、危険性、公害性の高い薬液であるため、その取り扱いや、排出処理に対しては、十分な注意が必要であり、金属膜形成におけるめっき処理工程の中では、作業負担が大きくなっている。
【００１６】
また、上述の各手法では、樹脂基材と金属膜との密着性を向上し得ても、紫外線を照射するだけでなく、その照射後において、樹脂基材表面の改質を促進するための処理剤を、通常の処理工程における処理液とは別に用意する必要があり、処理工程数が増加し、処理コストがかかるという問題がある。
【００１７】
さらに、樹脂基材の表面の改質に当たって、紫外線照射に続いてプラズマ処理を施す場合には、紫外線照射の装置の他に、プラズマ処理装置を設置しなければならず、このプラズマ装置の設置は、設備コストを増大させる要因となり、安価な製品の提供に問題となる。
【００１８】
そこで、本発明は、半導体装置等の樹脂基材の表面に金属膜を形成する従来の金属膜形成における各処理工程の処理液をそのままと使用し、紫外線を照射するタイミングを工夫した処理工程とするだけで、樹脂基材と金属膜との密着性を簡単に向上することができる金属膜形成方法と、この金属膜形成方法を適用して形成された金属膜を樹脂基材上に有する半導体装置及び回路配線装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明では、めっき核生成工程、無電解めっき工程、電解めっき工程に従って順次処理し、樹脂基材の表面に金属膜を形成する方法であって、前記無電解めっき工程において、生成された前記めっき核が該無電解めっきによる金属で覆われた後に、前記表面に紫外線が照射されることとし、さらに、前記無電解めっき工程において、前記表面に前記紫外線が照射された後、該無電解めっきが行われることとし、そして、前記無電解めっきによる金属は、銅又はニッケルであることとした。
【００２０】
さらに、前記金属膜形成方法において、前記紫外線の照射は、前記樹脂材料の表面上に載置されたガラス板を介して施されることとした。
【００２１】
また、本発明では、上述した金属膜形成方法により樹脂絶縁層上に形成された金属膜を有する半導体装置とし、さらに、上述した金属膜形成方法により樹脂基板上に形成された金属膜を有する配線基板とした。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の金属膜形成方法に係る実施形態について、図を参照しながら説明する。
【００２３】
従来では、樹脂基材表面への金属膜の形成には、めっき法が使われている。このめっき法は、例えば、ポリイミド等の樹脂基材表面に銅による金属膜を形成する場合、樹脂表面の脱脂等の前処理工程、エッチング処理工程、キャタライジング処理工程、アクセレレイティング処理工程、無電解銅めっき処理工程、そして、電解銅めっき処理工程からなるのが一般的である。
【００２４】
このように、樹脂基材表面に直接めっき処理を行うことなく、種々の処理工程を経てからめっき処理を行うのは、樹脂が、水にぬれにくい疎水性を有するためである。樹脂基材表面にめっき処理をそのまま行ったのでは、その表面に金属膜を形成できない。めっきのように、水溶液中で表面処理を行うような場合には、樹脂基材表面を水にぬれ易い親水性にしておかなければならない。そして、樹脂基材表面とめっき金属とが密着するためには、樹脂基材表面を親水性化したうえさらに、樹脂表面に極性基を作って活性化し、樹脂表面に微細孔等の凹凸を有する粗面化が施される。この処理が、エッチング処理である。
【００２５】
さらに、めっき核の析出のため、樹脂表面にパラジウム（Ｐｄ）活性化が必要となり、ＰｄＣｌ_２とＳｎＣｌ_２を含むキャタライジング処理液に浸漬し、樹脂表面に触媒金属を吸着させる。この処理が、キャタライジング処理である。
【００２６】
キャタライジング処理工程が行われると、樹脂基材表面にＰｄとＳｎの錯塩が吸着しているので、アクセレレイティング処理工程において、ＨＣｌ又はＨ_２ＳＯ_４、或いは、ＮＨ_４Ｆ・ＨＦ等を含むアクセレレイティング処理液の中で、めっき核となるパラジウム金属を樹脂表面に析出させる。
【００２７】
次いで、無電解めっき処理工程において、樹脂表面に析出しためっき核の触媒作用によって、銅金属が樹脂表面に無電解めっきされ、樹脂表面全面に金属膜を形成する。無電解めっきによる金属膜は、電解めっきを行うための給電層の役割を持つものであり、通常、０．５〜２．０μｍ程度の厚さである。この後で、電解銅めっき処理工程によって、配線パターン等に使用できる所定の厚さになるまで電解銅めっきを行い、金属膜が形成される。
【００２８】
以上の処理工程が、一般的な樹脂基材表面上に銅金属膜を形成するときの形成方法であるが、本実施形態とする前に、この形成方法の中で危険性及び公害性がともに高いエッチング処理を行わなくて済み、金属膜形成方法の処理工程を簡単化するものとして、図４に示されるような金属膜形成処理を試みた。
【００２９】
図４に示された樹脂基材表面への金属膜形成では、コンディショニング処理工程Ｓ１、プレディッピング処理工程Ｓ２、キャタライジング処理工程Ｓ３、アクセレレイティング処理工程Ｓ４、無電解銅めっき処理工程Ｓ５、そして電解銅めっき処理工程Ｓ６を順次行うようになっている。
【００３０】
ここで、図４に示した金属膜形成方法が、従来におけるその方法と異なるところは、エッチング処理工程を省略されており、コンディショニング処理工程Ｓ１において、樹脂基材表面について、脱脂等の前処理を施し、その後に、樹脂基材表面の親水性化と活性化するためのプレディッピング処理Ｓ２が行われ、続いて、キャタライジング処理工程Ｓ３が行われることである。プレディッピング処理工程Ｓ２には、めっき核となるＰｄとＳｎによる錯塩の吸着を促進する効果もある。
【００３１】
図５に、図４に示した金属膜形成方法の処理工程による手順に従って、模式的に金属膜の形成過程を図示した。図５(ａ)は、コンディショニング処理工程Ｓ１に対応し、樹脂基材１の表面にコンディショニング処理液２を接触させ、めっきを施す樹脂表面の前処理を行う状態を示している。
【００３２】
図５(ｂ)は、プレディッピング処理工程Ｓ２に対応し、樹脂基材１の表面にプレディッピング処理液３を接触させ、該表面の活性化処理を行っている状態を示している。なお、図５（ａ）、（ｂ）では、コンディショニング処理液２又はプレディッピング処理液３が、樹脂基材１の表面上に載置された状態で示されているが、樹脂基材１の表面の処理に着目して模式的に表したものであり、実際の処理工程では、樹脂基材１は、各処理液中に浸漬されて処理されている。
【００３３】
次いで、図５(ｃ)は、樹脂基材１の表面において、Ｐｄ活性化が終了した状態、つまり、キャタライジング処理工程Ｓ３とアクセレレイティング処理工程Ｓ４が行われ、めっき核４が析出された状態を示している。図中では、めっき核４が、５個の黒丸で示されているが、これは図を見やすく簡単化するために拡大して図示したものであり、実際には、微細なものであり、もっと多数の核が析出している。
【００３４】
図５(ｄ)は、無電解めっき処理工程Ｓ５に対応し、樹脂基材１の表面にめっき核４が析出された後に無電解銅めっき処理を行っている状態を示している。Ｐｄの触媒作用により、めっき核４の表面に銅金属５がめっきされている。そして、無電解めっきがさらに続けられて、樹脂基材１の表面全体に渡り連続した銅金属がめっきされる。
【００３５】
図５（ｅ）は、電解銅めっき処理工程Ｓ６に対応し、樹脂基材１の表面全体が銅金属５で無電解めっきされてから、電解銅めっきが行われ、金属膜６が形成された状態を示している。これで、図４に示した金属膜形成方法による樹脂基材１の表面上への導電体層となる金属膜が形成される。
【００３６】
ところが、この金属膜形成方法では、エッチング処理工程を省略したために、樹脂基材と金属膜の密着性が、弱まり、十分なピール強度値が得られなかった。そこで、この金属形成方法により樹脂基材と金属膜の密着度を上げるために、紫外線を樹脂基材表面に照射する改良を行った。その紫外線照射を行う金属膜形成方法を、図６に示した。
【００３７】
図６に示された金属膜形成方法は、図４に示されたその方法の各処理工程を基本としており、同じ処理工程Ｓ１〜Ｓ６を備えている。図６の金属膜形成方法では、コンディショニング処理工程Ｓ１が行われる前に、紫外線処理工程Ｓ０が行われる。
【００３８】
紫外線を樹脂基材の表面に照射することによって、例えば、誘電体バリア放電エキシマランプによる１７２ｎｍの単色光を使用すると、ポリイミド樹脂等の表面を活性化することが知られている。紫外線の波長は、長いものでも、照射による活性化効果が現われるが、その波長が短いほど、その活性化効果が大きいことが実証済である（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、この紫外線による照射効果は、短時間しか持続せず、Ｐｄ活性化処理や無電解銅めっき処理まで続かないものであった。そのため、紫外線照射による活性化効果があっても、樹脂基材と金属膜の密着度を向上するまでには到らなかった。
【００３９】
そこで、本実施形態による金属膜形成方法では、樹脂基材の表面と、該表面上における無電解銅めっきとに同時に紫外線照射を施すことにより、樹脂基材と銅金属膜の密着度を向上させることができることに着目し、紫外線照射のタイミングを、樹脂基材表面が露出する部分と、無電解銅めっきによる銅金属膜とが混在する状態のときとした。該紫外線照射により、無電解銅めっきによる銅金属膜と樹脂基材との接触部分に紫外線が照射されたために、該密着度が向上したものと考えられる。
【００４０】
なお、本発明による金属膜形成方法では、紫外線照射が、樹脂基材表面が露出する部分と、無電解銅めっきによる銅金属膜とが混在するときに行われることによって、銅金属膜の密着度を向上することができるため、紫外線照射後における無電解銅めっきにより析出した銅金属は、該密着度の向上に余り寄与しないので、無電解銅めっきで形成された銅金属膜の膜厚が、電解銅めっきにおける給電層としての役割を果たすことができる程度になっている場合には、紫外線照射後における追加の無電解銅めっきを省略することができ、追加の無電解銅めっきが施される場合、この無電解銅めっきは、補助的なものとなる。
【００４１】
図１に、本実施形態による金属膜形成方法の処理工程について示した。本実施形態の金属膜形成方法の処理工程は、図４に示された金属膜形成方法を基本としており、同じ処理工程には、同じ符号を付してある。従って、コンディショニング処理工程Ｓ１から、プレディッピング処理工程Ｓ２、キャタライジング処理工程Ｓ３、アクセレレイティング処理工程Ｓ４までの各工程は、変わりがないので、ここでは、その説明を省略する。
【００４２】
図１の金属膜形成方法では、図４に示された金属膜形成方法における無電解銅めっき処理工程Ｓ５に相当する工程の途中において、紫外線照射処理が挿入されていることが特徴となっており、無電解銅めっき処理工程Ｓ５が、処理工程Ｓ５１乃至Ｓ５４に置き換えられている。ただ、図１に示された金属膜形成方法は、上述した追加の無電解銅めっきの処理工程を含んでいる場合である。
【００４３】
先ず、アクセレレイティング処理工程Ｓ４において、樹脂基材１の表面に、Ｐｄのめっき核４が析出された後、図５（ｄ）に示されるように、めっき核４を触媒として、所定時間だけ無電解銅めっき処理により銅金属５を付着させる（無電解銅めっき処理工程Ｓ５１）。
【００４４】
ここで、この所定時間は、無電解銅めっきによる銅金属５がめっき核４を覆ってから、樹脂基材１の表面が銅金属５によって覆われるまでの間において、無電解銅めっき処理工程Ｓ５を中断することを意味する。図２に示されるように、銅金属５がめっき核４に僅かに付着した状態で無電解銅めっき処理を停止してもよい。
【００４５】
次いで、銅金属５がめっき核４と樹脂基材１の表面の一部とに付着した段階で、図２に示されるように、紫外線を全面に所定時間だけ照射し、樹脂基材１の表面を活性化する（紫外線照射処理工程Ｓ５２）。そして、紫外線が照射された後、例えば、希硫酸による酸処理液を用いて、付着している銅金属５の表面を清浄にする（酸処理工程Ｓ５３）。この酸処理は、銅金属５の表面が、続けて無電解銅めっき処理する上で支障がなければ、省略されても良い。
【００４６】
この酸処理の後に、銅金属５の膜厚が必要な状態となるまで、追加の無電解銅めっき処理を行う（無電解銅めっき処理工程Ｓ５４）。この無電解銅めっき処理は、図４の無電解銅めっき処理工程Ｓ５における無電解銅めっきの中断後の残り部分に相当する。
【００４７】
なお、上述したような、無電解めっき処理工程Ｓ５１後において、樹脂基材の表面が露出する部分と、無電解めっきによる銅金属膜とが混在する状態は、めっき厚に換算して、例えば、０．００５〜０．０８μｍの範囲であったとすると、その範囲において、電解銅めっきにおける給電層としての役割を果たすことができるめっき厚は、例えば、０．０２μｍ以上の場合であり、該めっき厚がこの場合であれば、紫外線照射後における追加の無電解銅めっき処理工程を省略することができる。
【００４８】
ここで、樹脂基材１の表面上において、必要厚さの銅金属５が全面に付着されたので、さらに、銅金属５の表面に電解銅めっき処理によって銅金属膜６を形成する（電解銅めっき処理工程Ｓ６）。
【００４９】
以上により、紫外線照射が、樹脂基材表面が露出する部分と、無電解銅めっきによる銅金属膜とが混在するタイミングで行われることによって、めっき核を覆う銅金属膜と該樹脂表面との密着性が向上されるため、樹脂基材上に形成された銅金属膜による配線パターンとしての導体層の樹脂基材に対する密着度が向上されたことになる。しかも、紫外線照射のタイミングを工夫するだけで、従来の樹脂基材表面に金属膜を形成する方法で行われる各処理工程における各種の処理液をそのまま使用することができ、特別な処理を用意する必要がない。
【００５０】
さらに、図１に示した金属膜形成方法の実施形態では、無電解めっきの金属として、銅を用いたが、銅の代わりに、ニッケルを用いることもでき、この場合においては、無電解めっき処理液を交換する以外に、手順の変更はない。
【００５１】
以上に説明した本実施形態の金属膜形成方法における紫外線照射処理工程では、図２に示されるように、樹脂基材１の全面に直接紫外線を照射していた。そこで、図３に示されるように、カバーガラス板７を介在させて紫外線照射を行うと、樹脂基材１と金属膜６との密着度を一層向上できることが分かった。カバーガラス板７を、図示のように、樹脂基材１の表面に密着させて載置した場合に、効果が上がった。
【００５２】
このカバーガラス板による効果は、樹脂表面と密着することで、その間に空気が存在しなくなるからではないかと推測される。参考までに、カバーガラス板７と樹脂基材１との間に、純水を介在させて紫外線照射しても、樹脂基材１と金属膜６との密着度には、それ程の効果が出なかった。
【００５３】
これまでの説明においては、樹脂基材について、主としてポリイミド樹脂を例にしたが、本実施形態の金属膜形成方法は、ポリイミド樹脂に限られず、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等にも適用されることが可能である。紫外線照射によって樹脂表面が改質され活性化されるものであれば、特にその材質について限定されず、金属膜の密着度を向上させる効果を発揮する。これらの樹脂基材の上に金属膜を形成する場合には、照射する紫外線の波長及び照射量は、その材質に応じて最適なものが選択されるのは当然のことである。
【００５４】
また、本実施形態の金属膜形成方法は、半導体装置において積層された樹脂絶縁層の上に、銅金属膜を形成する場合を例にして説明されたが、適用対象については、半導体装置に限られず、樹脂を基材とする基板、或いは、フレキシブルシートによる回路配線装置、ビルドアップ配線基板を用いた半導体パッケージにおける金属膜形成にも適用される。
【００５５】
さらに、樹脂基材の表面に形成された金属膜に、例えば、耐食性が求められる場合のように、電解めっきの金属として、銅の代わりに、ニッケル、クロム等の他の金属を用いることができる。
【００５６】
以下に、本実施形態の金属形成方法の具体例について説明するが、半導体装置において積層されたポリイミド樹脂による樹脂絶縁層上に銅金属膜を形成する場合を示している。そして、実施例を説明する前に、本実施形態の金属膜形成方法の効果を示すための参考として比較例を示した。
【００５７】
〔比較例１〕
比較例１に係る金属膜の形成は、図４に示された金属膜形成方法の各処理工程に従って行われた。
【００５８】
コンディショニング処理工程Ｓ１において、界面活性剤を含むアトテック社製の商品名コンディショナーネオパクトＵのコンディショニング処理液（処理液１Ｌ中に原液３０ｍＬを含む）を用い、４５℃で５分間、ポリイミド樹脂の表面を清浄化し、次のプレディッピング処理工程Ｓ２において、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ_４）を含むシプレイ社製の商品名キャタプレップ４０４のプレディッピング処理液（処理液１Ｌ中に原液２００ｍＬを含む）を用いて、処理時間１分で、ポリイミド樹脂表面におけるめっき核吸着のための処理を行った。
【００５９】
次いで、キャタライジング処理工程Ｓ３において、キャタリストとして、前出のシプレイ社製の商品名キャタプレップ４０４（処理液１Ｌ中に原液２５０ｍＬを含む）と、塩化パラジウム（ＰｄＣｌ_２）及び塩化第一錫（ＳｎＣｌ_２）を含む同社製の商品名キャタポジット４４（処理液１Ｌ中に原液３３ｍＬを含む）の混合処理液を用い、４５℃で５分間のキャタライジング処理を行い、ＰｄとＳｎの錯塩を吸着させた。その後に、アクセレレイティング処理工程Ｓ４において、硼弗化水素酸（ＨＢＦ_４）を含むシプレイ社製の商品名アクセラレータ１９Ｅ（処理液１Ｌ中に原液４０ｍＬを含む）により、処理時間８分のアクセレレイティング処理を行い、ポリイミド樹脂表面にめっき核としてＰｄを析出させた。
【００６０】
そこで、無電解銅めっき処理工程Ｓ５において、Ｐｄを触媒にして、通常において使用されているシプレイ社製の商品名キューポジット３２８で、処理時間８分の無電解銅めっきを行い、０．１μｍ厚の銅金属を析出させた。ここで、キューポジット３２８は、硫酸銅（ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ）を含むキューポジット３２８Ａ（処理液１Ｌ中、１２０ｍＬ）と、ロッシェル塩（Ｃ_４Ｈ_４Ｏ_６Ｋ・Ｎａ）及び水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含むキューポジット３２８Ｌ（処理液１Ｌ中、１００ｍＬ）と、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）を含むキューポジット３２８Ｃ（処理液１Ｌ中、１５ｍＬ）からなっている。
【００６１】
続いて、電解銅めっき処理工程Ｓ６において、通常において使用しているメルテックス社製の商品名カパーグリーム１２５を用いて、通電量２Ａ／ｄｍ^２による４０分の電解銅めっきを行い、１８μｍの銅金属膜が形成された。
【００６２】
以上のようにして、ポリイミド樹脂を基材とする絶縁層上に、銅による金属膜が形成された。そして、ポリイミド樹脂と金属膜の密着度を測定したところ、ピール強度１００ｇｆ／ｃｍ程度が得られた。
【００６３】
〔比較例２〕
比較例２に係る金属膜の形成は、図６に示された金属膜形成方法の各処理工程に従って行われた。図６の金属膜形成方法は、図４の金属膜形成方法における各処理工程の実施の前に、紫外線照射処理工程Ｓ０が付加されているだけである。
【００６４】
そのため、図６に示された処理工程Ｓ１乃至Ｓ６は、比較例１で示した処理工程Ｓ１乃至Ｓ６における各処理と全く同じであるので、ここでの説明を省略するが、紫外線照射処理工程Ｓ０においては、ポリイミド樹脂の表面に、１７２ｎｍの波長を有する紫外線を、照度１３．４４ｍＷ／ｃｍ^２で１２０秒間照射した。この紫外線照射された樹脂基材について、各処理工程Ｓ１乃至Ｓ６における処理が順次施された。
【００６５】
以上のようにして、ポリイミド樹脂を基材とする絶縁層上に、銅による金属膜が形成された。そして、ポリイミド樹脂と金属膜の密着度を測定したところ、ピール強度１２２ｇｆ／ｃｍ程度が得られた。
【００６６】
〔実施例１〕
実施例１は、図１に示された金属膜形成方法に従って、ポリイミド樹脂を基材とする絶縁層上に、銅による金属膜を形成した場合である。図１の金属膜形成方法は、図４の金属膜形成方法を基本とし、無電解銅めっき処理工程Ｓ５を、無電解銅めっきのための処理工程Ｓ５１乃至Ｓ５４に置き換えたものである。そのため、ポリイミド樹脂基材の表面に銅金属膜を形成する処理工程は、比較例１における処理工程を基本として実施された。
【００６７】
比較例１又は２では、無電解銅めっき処理は、シプレイ社製の商品名キューポジット３２８を用いて、８分のめっき処理が行われたが、比較例１における無電解銅めっき処理を、２段階に分けて行うようにし、その中間において、ポリイミド樹脂の表面に紫外線照射を行った。
【００６８】
無電解銅めっき処理工程Ｓ５１において、Ｐｄを触媒として、シプレイ社製の商品名キューポジット３２８による無電解銅めっき処理液に浸漬し、処理時間２分の無電解銅めっきを行った。この時点で、めっきされた銅金属の膜厚は、０．０２５μｍであった。そして、当該被処理物をこの無電解銅めっき処理液から取り出し、紫外線処理工程Ｓ５２において、１７２ｎｍの波長を有する紫外線が、当該被処理物の表面に対して、照度１３．４４ｍＷ／ｃｍ^２で１２０秒間照射された。
【００６９】
その後、酸処理工程Ｓ５３において、１０％硫酸による処理液を用いて、１０秒間の酸処理を行い、Ｐｄのめっき核を触媒として付着した銅金属の表面を清浄にした。さらに、無電解銅めっき処理工程Ｓ５４において、追加の無電解銅めっきを行うため、紫外線照射された被処理物を前出の無電解銅めっき処理液に再度浸漬し、６分間の無電解銅めっき処理を施し、銅金属による０．０７５μｍの膜厚を得た。
【００７０】
そして、続いて、比較例１の場合と同様に、電解銅めっき処理工程Ｓ６において、メルテックス社製の商品名カパーグリーム１２５を用いて、通電量２Ａ／ｄｍ^２による４０分間の電解銅めっきを行い、膜厚１８μｍの銅金属膜が形成された。
【００７１】
以上のようにして、ポリイミド樹脂を基材とする絶縁層上に、銅による金属膜が形成された。そして、ポリイミド樹脂と金属膜の密着度を測定したところ、実用に供することができるピール強度４８４ｇｆ／ｃｍが得られた。
【００７２】
〔実施例２〕
実施例２は、図１に示された金属膜形成方法に従った実施例１の場合における紫外線照射処理工程Ｓ５２について、図３に示されたカバーガラス板を介して紫外線照射した場合である。従って、実施例２における金属膜形成方法の各処理工程では、紫外線照射時にカバーガラス板を用いている以外、全く同様の処理が施された。
【００７３】
このようにして、ポリイミド樹脂を基材とする絶縁層上に、銅による金属膜が形成された。そして、ポリイミド樹脂と金属膜の密着度を測定したところ、実用に供することができるピール強度７２８ｇｆ／ｃｍが得られた。
【００７４】
このように、実施例１又は実施例２による金属膜形成方法によれば、樹脂基材の表面に係る紫外線照射が、樹脂基材表面が露出する部分と、無電解銅めっきによる銅金属膜とが混在するとき、或いは、無電解めっき処理の途中で行うようにしたので、従来の金属膜形成方法による比較例１及び比較例２の金属膜形成より、十分な大きさの密着度が得られ、密着度が向上されたことが分かる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明による金属膜形成方法では、樹脂基材への紫外線処理のタイミングを、樹脂基材表面が露出する部分と、無電解銅めっきによる銅金属膜とが混在するとき、或いは、無電解めっき処理の途中で行うようにしたので、紫外線照射効果による樹脂表面と析出金属との密着度を向上することができ、通常に行われている樹脂表面に対するエッチング処理を施さなくても、金属膜の実使用に供することができる十分な密着度が得られた。
【００７６】
さらに、エッチング処理液を使用しないので、危険性、公害性への対応が容易になり、その取り扱いや、排出処理が軽減され、作業負担が減ぜられる。
【００７７】
また、本発明による金属膜形成方法では、樹脂基材と金属膜との密着性を向上するため、紫外線照射のタイミングを工夫したものであり、樹脂基材表面の改質を促進するための処理剤を、通常の処理工程における処理液とは別に用意する必要がなくなり、エッチング処理を省略できる分だけ処理工程数が減ぜられ、処理コストも低減される。
【００７８】
さらに、樹脂基材の表面の改質に対して、紫外線照射のタイミングを変更するだけであり、紫外線照射の装置の他に、特別な処理装置を設置する必要が無く、従来に用いていた各処理液をそのまま使用することができるので、設備コストの増大に繋がることが無く、安価な製品を提供することができる。
【００７９】
本発明によるの樹脂基材の表面に金属膜を形成する方法を、半導体装置における積層絶縁層上の金属膜形成に適用でき、また、樹脂基板やフレキシブルシート上にも簡単に金属膜を形成できるようになり、安価な製品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による金属膜形成方法の処理手順を説明するフローチャートである。
【図２】無電解めっきの途中で放射線照射を行う金属膜形成方法の実施形態を説明する図である。
【図３】無電解めっきの途中で放射線照射を行う金属膜形成方法の別の実施形態を説明する図である。
【図４】本発明の基礎となる金属膜形成方法の処理手順を説明するフローチャートである。
【図５】図４に示した金属膜形成方法における処理工程を説明する図である。
【図６】本発明の基礎となる他の金属膜形成方法の処理手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…樹脂基材
２…コンディショニング処理液
３…キャタライジング処理液
４…めっき核
５…無電解銅金属
６…金属膜
７…カバーガラス板

Claims

めっき核生成工程、無電解めっき工程、電解めっき工程に従って順次処理し、樹脂基材の表面に金属膜を形成する方法であって、
前記無電解めっき工程において、生成された前記めっき核が該無電解めっきによる金属で覆われた後に、前記表面に紫外線が照射されることを特徴とする金属膜形成方法。
前記無電解めっき工程において、前記表面に前記紫外線が照射された後、該無電解めっきが行われることを特徴とする請求項１に記載の金属膜形成方法。
前記無電解めっきによる金属は、銅又はニッケルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属膜形成方法。
前記紫外線の照射は、前記樹脂材料の表面上に載置されたガラス板を介して施されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の金属膜形成方法。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の金属膜形成方法により樹脂絶縁層上に形成された金属膜を有することを特徴とする半導体装置。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の金属膜形成方法により樹脂基板上に形成された金属膜を有することを特徴とする配線基板。