JP7689089B2

JP7689089B2 - 基板の製造方法

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Publication number: JP7689089B2
Application number: JP2022009214A
Authority: JP
Inventors: 貴洋森
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd; Citizen Fine Device Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd; Citizen Fine Device Co Ltd
Priority date: 2022-01-25
Filing date: 2022-01-25
Publication date: 2025-06-05
Anticipated expiration: 2042-01-25
Also published as: JP2023108213A

Description

本発明は表面に膜が形成された基板の製造方法に関する。

フォトリソグラフィー技術を用いて基板上に金属膜を形成する方法として、開口部を有するレジストを基板の表面に形成し、レジストの開口部に露出した基板の表面及びレジストの表面に金属膜を形成した後、レジストを基板から剥離して、基板表面の所定領域に金属膜を形成する、リフトオフ法を用いた基板の製造方法が知られている。

このような金属膜が形成された基板に用いられるレジストには、フィルム状のドライフィルムレジストや液状レジストを利用することができる。特にドライフィルムレジストは、レジスト層の厚さを任意に選択でき、レジストの塗布装置が不要で均一な膜厚が得ることができるため、多様な製造工程に適用できるといった特徴があり、液状レジストに比べて作業性や生産性に優れ、プリント配線基板等の製造で広く利用されている。

特許文献１には、基板の表面にバリのない金属パターンを形成する方法として、非感光層と感光層の２層からなるドライフィルムレジストを基板の表面に形成し、このドライフィルムレジストをパターニングしてドライフィルムレジストにおける上方に位置する感光層が下方に位置する非感光層に対してオーバーハングした断面庇形状の開口を持つレジストを形成し、このレジストをマスクとして基板の表面に金属膜を形成することが記載されており、このように形成された金属膜は断面台形形状であることが示されている。

また、特許文献２には、半導体素子の搭載基板として用いられるセラミック配線基板が記載されている。このセラミック配線基板は、レジストを利用してセラミック基板の表面に下地金属膜、拡散防止膜、半田膜等からなる積層の金属膜が形成され、金属膜の最表面である半田膜に半導体素子が搭載される。セラミック基板の表面に形成される金属膜は、半田膜の下面に拡散防止膜を形成することで半導体素子の接合強度を高めることができると共に、接続部の抵抗増大やそれに基づく半導体素子の動作電流の上昇を防ぐことが可能とであり、更に、拡散防止膜の外周部は全周にわたって半田膜の端部からはみ出した形状とすることで、半田膜の溶融不良及び半導体素子の高さ方向位置不良等を防ぐことが記載されている。

特開２０１５－９０３８０号公報特開２０１３－１６８３８号公報

基板上に表層側の膜より基板側に位置する下地膜の外形が大きな積層膜を形成しようとした場合、特許文献１に記載されるような断面庇形状の開口を持つレジストを利用すると、レジストのオーバーハングした部分が妨げとなり、レジストの基板側に位置する開口（断面庇形状のレジストの開口において、オーバーハングした部位より基板側に位置する開口）の縁部まで下地膜を形成することが困難である。したがって、下地膜を所定形状に形成できず、その外形ばらつきも生じやすいという課題がある。

このような課題に対して、基板上に下地膜形成のための第１レジスト膜を塗布、パターニングして下地膜を形成し、その後、第１レジスト膜を剥離してから表層側の膜を形成するための第２レジスト膜を下地膜及び基板上に塗布しパターニングして表層側の膜を形成することで、所定形状の膜を得る方法がある。しかしこの方法では、レジスト膜の形成及び剥離を膜の積層数やパターン形状の数に応じて行う必要があり、多くの工程、工数が必要となることが課題である。

本発明は、上記課題を解決しようとするもので、基板上に形成される下地膜及び上地膜を備えた積層膜を所定形状に容易に形成することができる基板の製造方法を提供することを目的とする。

基板上に下地膜と当該下地膜上に形成された上地膜とを備えた基板の製造方法であって、基板上に開口部を有する第１のレジスト膜を形成する第１レジスト膜形成工程と、前記基板及び前記第１のレジスト膜上に前記下地膜となる第１の膜を形成する第１膜形成工程と、前記第１の膜上に、前記第１のレジスト膜の開口部より小さい開口部を備えた第２のレジスト膜を形成する第２レジスト膜形成工程と、前記第１の膜及び前記第２のレジスト膜上に前記上地膜となる第２の膜を形成する第２膜形成工程と、前記第１のレジスト膜及び前記第２のレジスト膜を前記基板上から除去するレジスト膜除去工程と、を有する基板の製造方法とする。
前記上地膜の外形は前記下地膜の外形より小さくしてもよい。また、前記上地膜の断面は略台形形状であってもよい。
さらにまた、前記レジスト膜除去工程は、前記第１のレジスト膜及び前記第２のレジスト膜の除去にともない前記第１のレジスト膜上に形成された前記第１の膜及び前記第２のレジスト膜上に形成された前記第２の膜が前記基板上より除去されるようにしてもよい。

本発明の基板の製造方法によれば、基板上に形成される下地膜及び上地膜を備えた積層膜を所定形状に容易に形成することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る配線基板の製造方法を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る配線基板の製造方法を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る基板の断面図である。

以下に本発明の基板の製造方法について図面を用いて説明する。図面においては各構成をわかりやすくするために実際の形状や実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

図３は本発明の一実施形態に係る基板の断面図である。配線基板１０は、配線基板１０の基材である基板１と、基板１の一方の表面に形成され、下地膜の一例としての下地金属膜３と、下地金属膜３の表面に形成され、上地膜の一例としてのはんだ膜５とを備える。基板１は外形約４インチの略正方形の平板であり、厚みは０．５ｍｍの炭化ケイ素基板である。また、下地金属膜３は、基板１の表面側より、基板１との密着性を得るためのＴｉ膜、Ｔｉ膜がはんだ膜５へ拡散することを防止するＰｔ膜、はんだ膜５との密着を得るためのＡｕ膜が順に積層された積層金属膜である。下地金属膜３は厚み０．３μｍ、上面視したときの外形は一辺０．４ｍｍの矩形状であり、基板１の中央部に配置されている。はんだ膜５は、ＡｕＳｎ合金を主成分とする膜であり、厚み０．５μｍ、上面視したときの外形は一辺０．３ｍｍの矩形状と下地金属膜３の外形より小さく、下地金属膜３の外形の内側にはんだ膜５の外形が収まるよう配置され、その断面形状は基板１の表面側から徐々に外形が小さくなる略台形形状である。

次に、本発明の基板の製造方法を説明する。図１及び図２は本発明の一実施形態に係る配線基板１０の製造方法を示す模式図である。配線基板１０は以下の方法により製造される。

［第１レジスト膜形成工程１：図１（ａ）］
まず、配線基板１０の基材となる基板１を準備して、この基板１の一方の面に第１のレジスト膜２を形成する。本実施形態では、第１のレジスト膜２は厚み約０．０１５ｍｍのドライフィルムレジストであり、ドライフィルムレジストの一方の面に設けられた粘着層を基板１に接着することで基板１上に第１のレジスト膜２を形成している。

［第１レジスト膜形成工程２：図１（ｂ）］
次に、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて第１のレジスト膜２をパターニングし、第１のレジスト膜２の配線基板１０における下地金属膜３の形成部位に該当する箇所（以下、下地膜形成領域と呼ぶ。）に開口部２１を形成する。なお、開口部２１の外形は下地膜形成領域よりわずかに大きく、具体的には後述する第１の膜形成工程において開口部２１の側面に付着する金属膜３０の厚み分だけ、下地膜形成領域の外形より大きく設定されている。

［第１の膜形成工程：図１（ｃ）］
次に、第１のレジスト膜２が形成された基板１上に配線基板１０における下地金属膜３となる第１の膜（以下、金属膜３０と呼ぶ。）を形成する。金属膜３０の形成は、第１のレジスト膜２が形成された基板１上にＴｉ膜、Ｐｔ膜及びＡｕ膜の各膜を蒸着法やスパッタリング法などによって順次形成することで行う。この結果、第１のレジスト膜２の表面、第１のレジスト膜２の開口部２１の側面、及び第１のレジスト膜２の開口部２１から露出した基板１の表面に金属膜３０が形成される。

［第２レジスト膜形成工程１：図１（ｄ）］
次に、金属膜３０が形成された基板１上に第２のレジスト膜４を形成する。本実施形態では、第２のレジスト膜４は第１のレジスト膜２と同じドライフィルムレジストを用いた。第２のレジスト膜４の形成は、第２のレジスト膜４の粘着層を金属膜３０に接着、より具体的には第２のレジスト膜４の粘着層を第１のレジスト膜２上に形成された金属膜３０の表面に接着する。このように基板１上に形成した第２のレジスト膜４は、基板１の表面に直接形成された下地膜形成領域における金属膜３０の表面とは接着されず、下地膜形成領域における金属膜３０とは空隙をもって対峙した状態である。

［第２レジスト膜形成工程２：図２（ｅ）］
次に、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて第２のレジスト膜４をパターニングし、第２のレジスト膜４の配線基板１０におけるはんだ膜５の形成部位に該当する箇所（以下、はんだ膜形成領域と呼ぶ。）に開口部４１を形成する。なお、開口部４１の外形は、はんだ膜形成領域よりわずかに小さく設定されており、下地膜形成領域の外形よりも小さい。開口部４１が形成された第２のレジスト膜４は、第１のレジスト膜２の表面及び開口部２１の側面に形成された金属膜３０の端部から、開口部４１の端部が下地膜形成領域にせり出した（オーバーハングした）状態であり、第２のレジスト膜４のオーバーハング部４２は、下地膜形成領域に形成された金属膜３０と空隙をもって対峙している。

［第２の膜形成工程：図２（ｆ）］
次に、第２のレジスト膜４が形成された基板１上に第２の膜（以下、はんだ膜５０と呼ぶ。）を形成する。はんだ膜５０は配線基板１０におけるはんだ膜５となる膜であり、はんだ膜５０の形成は蒸着法やスパッタリング法などによって行う。この結果、第２のレジスト膜４の表面、第２レジスト膜４の開口部４１の側面、及び第２のレジスト膜４の開口部４１から露出した金属膜３０の表面にはんだ膜５０が形成される。金属膜３０の表面に形成されるはんだ膜５０は、第２のレジスト膜４がオーバーハングした状態であり、第２のレジスト膜４のオーバーハング部４２と下地膜形成領域に形成された金属膜３０とが空隙をもって対峙しているため、その断面は基板１の表面側から上方へ向かって徐々に外形が小さくなる略台形形状となり、金属膜３０と接した部位におけるはんだ膜５０の外形は開口部４１より大きい。また本実施例では、はんだ膜５０の外形が下地膜形成領域の外形より小さくなるよう第２のレジスト膜４０の開口部４１の外形の大きさ、厚み等を設定している。なお、はんだ膜５０を断面台形形状としなくともよい場合は、第２のレジスト膜４のオーバーハング部４２を基板１に向かって垂れ下がった状態としても構わない。

［レジスト膜除去工程：図２（ｇ）］
最後に、第１のレジスト膜２及び第２のレジスト膜４を基板１から除去する。このとき第２のレジスト膜４の表面に形成されたはんだ膜５０及び第１のレジスト膜２の表面及び側面に形成された金属膜３０もリフトオフプロセスによって第１のレジスト膜２及び第２のレジスト膜４とともに除去され、基板１の表面に残存しない。第２のレジスト膜４及び第１のレジスト膜２の除去は、第２のレジスト膜４及び第１のレジスト膜２に紫外線を照射し粘着層を硬化することで接着力を低下させ、第２のレジスト膜４と第１のレジスト膜２とを基板１上から剥離する。このように第２のレジスト膜４及び第１のレジスト膜２の粘着層の接着力を低下することによって第２のレジスト膜４及び第１のレジスト膜２を基板１から容易に除去することができる。

本実施形態における基板の製造方法では、基板１に第１のレジスト膜２を形成後に金属膜３０を形成し、その後、第１のレジスト膜２を剥離することなく金属膜３０上に第２のレジスト膜４、はんだ膜５０を形成し、最後に第１のレジスト膜２及び第２のレジスト膜４を除去することで金属膜３０及びはんだ膜５０の不要部分をリフトオフプロセスによって除去している。また、第２のレジスト膜４を第１のレジスト膜２にオーバーハングさせ、レジスト膜の断面を庇形状とている。レジスト膜の断面を庇形状とした場合、通常、下地膜を所定形状に精度よく形成することは困難である。しかし本実施形態のように、第１のレジスト膜２を形成後に金属膜３０を形成し、その状態で第２のレジスト膜４を形成してはんだ膜５０を形成することで、金属膜３０を第１のレジスト２の開口部２１から露出した基板１表面の全面へ確実に形成することができ、下地膜を精度よく形成することが可能である。また、本実施例では第１のレジスト膜２を除去することなく第２のレジスト膜４を金属膜３０上に形成し、最後に第１のレジスト膜２と第２のレジスト膜４を除去している。そのため、第１のレジスト膜２と第２のレジスト膜４とを、金属膜３０やはんだ膜５０の形成直後にそれぞれ除去する場合と比べ、工程数を少なくすることが可能である。

以上、本発明の基板の製造方法について、実施例に基づき説明してきたが、本発明の範囲は前述の実施例に限定されるものではなく本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。例えば、基板１の基材は炭化ケイ素としたが、炭化ケイ素に限定されず窒化アルミニウム等の他の材料を用いても構わない。また、基板１は矩形基板に限定されず円形基板でも構わない。

また、第１のレジスト膜２及び第２のレジスト膜４にドライフィルムレジストを利用したが、第１のレジスト膜２及び第２のレジスト膜４を、液状レジストを用いてもよい。ただし、第２の膜を断面台形形状としたい場合は、第２のレジスト膜４にオーバーハング部４２を設けるために第２のレジスト膜４にフィルム状のドライフィルムレジストを利用することが好ましい。なお、レジスト膜除去工程において、第２のレジスト膜４及び第１のレジスト膜２の除去は、第２のレジスト膜４及び第１のレジスト膜２に紫外線を照射し粘着層を硬化することで接着力を低下させ、第２のレジスト膜４と第１のレジスト膜２とを基板１上から剥離したが、例えば、溶剤中に基板１を浸漬させて、溶剤によって第２のレジスト膜４及び第１のレジスト膜２の粘着層を溶かすことで接着力を低下させ、第２のレジスト膜４と第１のレジスト膜２とを基板１上から剥離しても構わない。さらにまた、下地膜をＴｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜が積層した下地金属膜３としたが、下地膜は積層膜に限定されず単層膜であってもよく、その材料も限定されるものではない。また、上地膜はＡｕＳｎ合金を主成分とするはんだ膜５としたが、上地膜の材料ははんだに限定されるものではなく、また、複数の膜からなる積層膜であってもよい。

１基板
２第１のレジスト膜
２１開口部
３下地金属膜
３０金属膜
４第２のレジスト膜
４１開口部
４２オーバーハング部
５はんだ膜
５０はんだ膜
１０配線基板

Claims

基板上に下地膜と当該下地膜上に形成された上地膜とを備えた基板の製造方法であって、
基板上に開口部を有する第１のレジスト膜を形成する第１レジスト膜形成工程と、
前記基板及び前記第１のレジスト膜上に前記下地膜となる第１の膜を形成する第１膜形成工程と、
前記第１の膜上に、前記第１のレジスト膜の開口部より小さい開口部を備えた第２のレジスト膜を形成する第２レジスト膜形成工程と、
前記第１の膜及び前記第２のレジスト膜上に前記上地膜となる第２の膜を形成する第２膜形成工程と、
前記第１のレジスト膜及び前記第２のレジスト膜を前記基板上から除去するレジスト膜除去工程と、
を有することを特徴とする基板の製造方法。
前記上地膜の外形は前記下地膜の外形より小さいことを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
前記上地膜の断面は略台形形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板の製造方法。
前記レジスト膜除去工程は、前記第１のレジスト膜及び前記第２のレジスト膜の除去にともない前記第１のレジスト膜上に形成された前記第１の膜及び前記第２のレジスト膜上に形成された前記第２の膜が前記基板上より除去されることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の基板の製造方法。