JPH03173497A

JPH03173497A - 多層配線基板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH03173497A
Application number: JP31278889A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Aoyama; 正義青山; Ikuhide Matsumura; 松村　郁英; Mitsuaki Onuki; 大貫　光明; Sadahiko Sanki; 参木　貞彦; Mamoru Onda; 護御田; Masaharu Takagi; 高城　正治
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1991-07-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、高密度ＩＣパッケージ等に適用される多層配
線基板およびその製造方法、特に、回路パターンに銅薄
膜、絶縁層にポリイミドを適用する多層配線基板および
その製造方法に関する。

〈従来の技術〉ＩＣパッケージ等の高密度化に伴ない、これに適用され
る多層配線基板にも高密度化が求められている。

これに対応する高密度配線基板として、従来のプリント
配線基板やセラミックス基板に替わって銅−ポリイミド
基板が注目されている。

この銅−ポリイミド基板は、 ■　誘電率が３〜３．５と低いポリイミドを絶縁層とし
て使用するため、電気信号の遅延時間を短くすることが
できる。

■　金に次いで電気抵抗の低い銅を導体として使用する
ので、配線を微細化した際でも十分な導電性を確保する
ことができる。

■　ポリイミドを絶縁層として使用するため、厚い絶縁
層を容易に得ることができ、配線容量を小さくすること
ができる。

■　配線パターンの形成にフォトリソグラフィ技術を適
用することが可能であるので、微細加工上の制約が非常
に小さい。

等の利点を有する。　また、ポリイミドはセラミックス
に比べて加工性に優れるため、これに比べて設計変更も
容易である。

ところで、このような銅−ポリイミド基板を多層配線基
板に適用する際には、絶縁層であるポリイミドに、これ
を挟んで配線される回路パターンを接続するためのバイ
ヤホールや、電極ピンと回路パターンを接続するための
スルーホール等の連結孔を作製する必要があるが、この
ポリイミド層の加工は、工程が複雑で、時間がかかると
いう問題点がある。

〈発明が解決しようとする課題〉銅−ポリイミド基板におけるポリイミド層の連結孔の形
成には一般的にエツチングが適用されるが、ウェットエ
ツチングによってポリイミドを加工する際には、ヒドラ
ジン等の強いアルカリ溶液を適用する必要があるため、
作業性に問題がある。　しかも、ヒドラジンは強い毒性
を有するという問題点もある。

また、高密度多層配線基板では精度の高い連結孔が要求
されるが、ウェットエツチングではサイドエツチングが
生じるため、高精度な連結孔を得ることが困難である。

一方、ドライエツチングによるポリイミドの加工も多く
行なわれているが、フォトレジスト、ポリイミド共に有
機物であるので、エツチング速度に選択性が無く、通常
のフォトレジストを適用することができない。

そのため、まずＳｉＯ□等の無機物層をポリイミド層上
に形成し、この無機物層を反応性イオンエツチング等を
適用するフォトリソグラフィでバターニングした後、こ
のバターニングされた無機物層をマスクとしてｏ２プラ
ズマ等によってポリイミド層をエツチングする必要があ
り、非常に手間がかかる。　　しかも、０２プラズマ等
によるポリイミドのエツチング速度は０，２μｓ／ｍｉ
ｎ程度であり、エツチングに時間がかかるという問題点
もある。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決すること
にあり、絶縁性有機物を適用する多層配線基板、特に銅
−ポリイミド基板を適用し、加工が迅速かつ容易で、し
かも高い精度での高密度化が可能な多層配線基板および
その製造方法を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉前記目的を達成するために、本発明は、絶縁層として絶
縁性有機物を適用する多層配線基板であフて、前記絶縁
層にエキシマレーザによって形成された回路パターン接
続用の連結孔を有することを特徴とする多層配線基板を
提供する。

また、本発明の別の態様は、絶縁層として絶縁性有機物
を適用する多層配線基板を製造するに際し、前記絶縁層
の所定の位置にエキシマレーザを照射することによって
回路パターン接続用の連結孔を形成することを特徴とす
る多層配線基板の製造方法を提供する。

また、前記絶縁性有機物は各種ポリイミド樹脂であるの
が好ましい。

また、前記回路パターンを形成する導電体は銅であるの
が好ましい。

また、前記エキシマレーザはＸｅＣｊ２”あるいはＫｒ
Ｆ”のガスを適用するエキシマレーザであるのが好まし
い。

以下、本発明について詳細に説明する。

第１図〜第６図に本発明の多層配線基板の製造方法、お
よびそれにより製造された本発明の多層配線基板の一例
を示す概略断面図が示される。

第１図は、絶縁層を構成するポリイミドフィルム１２上
に、回路パターンを構成する、銅からなる第１信号ライ
ン１４をフォトエツチングによって形成した際の概略断
面図である。

本発明では、絶縁層に絶縁性有機物が適用される。　本
発明に適用される絶縁性有機物としては、ポリイミド樹
脂、エポキシ樹脂等、通常の多層配線基板に用いられる
絶縁性有機物がいずれも適用可能であるが、中でも、絶
縁性及び耐熱性、熱膨張率等の点で、ポリイミド樹脂か
らなる絶縁性有機物が特に好適に適用される。

なお、本発明に適用される絶縁性有機物は、フィルム状
、シート状に加工されたものであっても、液体状あるい
は各種の溶剤に熔解されたものを公知の方法で塗布し、
硬化するものであっても良い。

また、回路パターンを形成する導電体も上記のような銅
に限定されるものではなく、金、銀、アルミニウム、及
びその合金等、各種の公知のものがいずれも適用可能で
ある。　しかしながら、コスト、電気抵抗等の点で、銅
が最も好ましい。

回路パターンの形成方法にも特に限定はなく、フォトリ
ソグラフィ技術の他、通常の多層配線基板の製造に適用
される各種の回路パターンの形成方法がいずれも適用可
能である。

次いで図示例においては、第２図に示されるようにポリ
イミドフィルム１２および第１信号ライン１４上に、ス
ピンコードによってポリイミド樹脂を塗布し、硬化して
、絶縁層を構成するポリイミド層１６を形成する。　な
お、ポリイミド樹脂等の塗布方法としては上述のスピン
コードに限定されるものではなく、ロールコート、デイ
ツプコート等、公知の方法がいずれも適用可能である。

次いで、第３図に示されるように、ポリイミド層１６の
所定の位置に、ＫｒＦ’を使ったエキシマレーザ１８を
照射してパイヤホール２０を形成する。

エキシマレーザ（エキ７シマレーザ）とは、周知のよう
に励起状態でのみ存在する２原子分子を適用するレーザ
である。　本発明は、このエキシマレーザによって絶縁
性有機物、特にポリイミド樹脂を好適に加工することが
できることを知見し、これを通用することにより、加工
か迅速かつ容易で、しかも高い精度での高密度化も容易
な多層配線基板を作製可能なことを見出すことによって
成されたものである。

適用されるエキシマレーザ１８には特に限定はなく、上
述のＫｒＦ”を使ったものの他に、ＸｅＣ１”　、Ａｒ
Ｆ“等を適用する放電希ガスエキシマレーザや、Ｈｇ２
％　Ｘｅ２　、Ａｒ２”ガスを適用するエキシマレーザ
等、公知のエキシマレーザはいずれも適用可能である。

　中　でも特に、レーザの安定性等の点で、ＫｒＦ’Ｘ
ｅＣｊ２″ガスを適用するエキシマレーザが好適に適用
される。

このようなエキ７シマレーザ１８によって絶縁層を加工
する際のエキシマレーザの出力（エネルギー密度）には
特に限定はなく、絶縁層の材質、厚さ等によって適宜設
定すればよいが、通常、エネルギー密度で０　、　３　
Ｊ／ｃｍ２〜３　Ｊ／ｃｍ２程度、好ましくは、０．　
５Ｊ／Ｃｍ”　　〜１．　５Ｊ／ｃｍ２である。　エキ
シマレーザの出力を上記範囲にすることによって、突起
等の凹凸が少なく表面性状に優れ、加工壁が平滑である
パイヤホール２０を得られる点で好ましい結果を得るこ
とができる。

また、加工周波数も特に限定はなく、１〜２００Ｈｚ程
度とすればよい。

加工はエキシマレーザ１８を連続的に照射しても、断続
的に照射してもよい。　なお、エキシマレーザ１８を断
続的に照射する際の加工速度は、エキシマレーザ１８の
出力や、ポリイミド層１６等の絶縁層の厚さによっても
異なるが、通常０．２〜０．５μｍ／ショットである。

また、後に形成する第２信号ラインの断線事故等を防止
するため、図示しない結像レンズの位置や、加工対象の
位置を調整してエキシマレーザ１８の結像径を調整する
方法、エネルギー密度を０．５〜１　、　　ＯＪ／ｃｍ
２　と低くする方法等によって、図示例のようにバイヤ
ホール２０にテーバをつけるのが好ましい。

次いで、好ましくは第４図に示されるように、パイヤホ
ール２０にエチルアルコール２２等の溶液を圧力をかけ
て繰り返し吹き付けることにより、バイザホール２０内
に生成した反応生成物を除去する。

本発明においては、ポリイミド層１６等の絶縁性有機物
からなる絶縁層を、エキシマレーザ１８を用いて加工す
ることによりパイヤホール２０やスルーホール等を形成
する。　そ　の　ため、加工後にパイヤホール２０内や
加工穴周辺にカーボン等の反応生成物が生成し、パイヤ
ホール２０表面が凹凸を有する形状になってしまうこと
があり、高密度配線に適用する際には絹度や絶縁性に問
題を生じる恐れがある。　そのため各種の溶液を吹き付
け、この反応生成物を除去するのが好ましい。

適用する溶液は絶縁性有機物に応じて適宜決定すればよ
く、エチルアルコール、純水、ヘキサン等が好適に例示
される。　また、吹き付ける際の圧力は、通常０．１気
圧以下程度である。

次いで第５図に示されるよう第２信号ライン３２（第６
図参照）を形成するため、下地層として、ニッケル層２
６をスパッタリングによって形成し、さらに銅層２８を
同様にスパッタリングによって形成する。　この下地層
の形成方法はスパッタリングに限定されるものではなく
、各種のＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅ＋＋＋１ｃａｌ　ｖａｐｏ
ｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）　　　Ｐ　Ｖ　Ｄ　（Ｐｈｙ
ｓｉｃ−ａｌ　ｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の
公知の成膜方法がいずれも適用可能である。

さらに、この下地層上にフォトレジストをスピンコード
等公知の方法で塗布し、適用するフォトレジストに応じ
た方法で露光、現像を行ないフォトレジスト層３０を形
成する。

次いで、下地層に応じた方法でエツチングを行い不要な
下地層を除去した後、フォトレジスト層３０を除去し、
第６図に示されるように、残った下地層上に電気めっき
によって銅を積層して銅層２８の厚みをまして、第２信
号ライン３２を完成させ、本発明の多層配線基板１０を
得る。

なお、この際の下地層のエツチング方法はドライエツチ
ング、ウェットエツチングを問わず公知の各種の方法が
適用可能である。　また、銅層２８の積層方法も電気め
っきに限定はされず、スパッタリング等、各種の成膜方
法が適用可能である。

上述の例は、パイヤホール２０を形成する場合であった
が、本発明これに限定されるものではなく、スルーホー
ルを形成する際に適用してもよい。

また、本発明は上述の例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を変更しない範囲において、各種の変更およ
び改良を加えてもよいのはもちろんである。

〈実施例〉以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をさらに詳
細に説明する。

［実施例１］ポリイミドフィルムの加工実験ＩＫｒＦ”ガスを使用するエキシマレーザを用い、厚さ１
２５μｍのポリイミドフィルム（東し■製Ｖ）に孔開は
加工をする実験を行なった。

まず、加工周波数１０Ｈｚ、エネルギー密°度Ｅ　＝　
１　、　５Ｊ／ｃｍ’のエキシマレーザで、ポリイミド
フィルムを５００シヨツト照射したところ、直径５０μ
ｍの加工孔が得られた。　加工孔の内壁は平滑で、突起
等の生成は認められなかった。

次いで、エネルギー密度Ｅを３　、　０　、Ｉ７ｃｍ２
および０　、　５　Ｊ／Ｃ［０’にした以外は、全く同
様の条件で、それぞれポリイミドフィルムに孔開は加工
を行なったところ、エネルギー密度Ｅ＝０　、　５　Ｊ
／ＣＩＯ’の際には、先の加工孔と同様に突起等の無い
平滑な内壁の加工孔を得ることができたが、エネルギー
密度Ｅ　＝＝　３　、　ＯＪ／ｃｍ２の際には内壁に突
起が認められ、平滑な表面性状を得ることかで籾なかっ
た。

一方、上記の各実験において、加工周波数を１０〜１０
０Ｈｚに変化させた実験も行なったか、周波数の変化に
よる加工孔内壁の表面性状の変化はなかった。

以上の結果より、上記実施例においては、エキシマレー
ザのエネルギー密度Ｅは、０．５．４７ｃｍ２〜１　、
　５　Ｊ／ｃｍ’程度が好ましいのが解る。

な、７５、Ｅ＝３．ＯＪ／ｃｍ２の場合の加工速度は０
．４５μｍ／ショット、また、Ｅ＝１．５．１７　ｃ　
ｍ　２の場合の加工速度は０．３μｍ／ショットであっ
た。

［実施例２コポリイミドフィルムの加工実験ＩＩポリイミドフィルムを、厚さ１２５μｍのポリイミドフ
ィルム（東し■製Ｈ）に変更した以外は、実施例１と全
く同様にして孔開は加工実験を行なった。

この場合においては、エネルギー密度Ｅ＝０　、　５　
Ｊ／ｃｍ”では、バイヤホールに適用可能な内壁性状を
有する加工孔を得ることができたが、エネルギー密度Ｅ
＝１．５および３．ＯＪ／ｃｍ２の場合には加工孔の内
壁に多少の突起が認められ、パイヤホールに適用するに
は精度等にやや問題があった。

［実施例３］多層配線基板の製造実験まず、第１図に示されるように、厚さ５０μｍのポリイ
ミドフィルム（三井東圧■製、ポリイミド）１２上に、
フォトエツチングによって銅製の第１信号ライン１４を
形成した。　第１信号ライン１４の厚さは１０μｍ１パ
ターン巾は３０μｍ、パターンのピッチは５０μｍとし
た。

次いで、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとジメチルアセト
アミドとの混合溶液に溶解したボリイ゛ミド樹脂（日立
化成■製、ＰＩＱ）を、スピンコードによって第１侶号
ライン１４およびポリイミドフィルム１２上に塗布して
、乾燥・硬化して、ポリイミド層１６を形成した（第２
図参照）。　硬化後のポリイミド層１６の厚さは２５μ
ｍであった。

このようなポリイミド層１６の所定の位置に、第３図に
示されるようにエキシマレーザ１８を照射して、パイヤ
ホール２０を形成した。　　なお、適用したエキシマレ
ーザは、ＫｒＦ“ガスを適用するもので、加工周波数は
０１１ｚ、エネルギー密度Ｅは１　、　５　Ｊ／ｃｍ２
で、１６０シヨツト加工を行なった。　　また、図示し
ない結像レンズの位置を移動してレーザビームの結像径
を調整することにより、バイヤホール２０を外径か４０
μｍ、内径か２５〜３０μｍとなるようなテーバ形状と
した。

このようにして得られたパイヤホール２０の内壁には、
主にカーボンからなる反応生成物が生じたので、第４図
に示されるようにエチルアルコール２２を０．０５気圧
以下の圧力をかけて繰り返し吹き付けることにより、こ
れを除去した。

次いで、第５図に示されるように、第２信号ライン３２
を形成するための下地層として、スパッタリングによっ
て、まずニッケルを０．５μｍ厚に、銅を０．５μｍ厚
に積層した。　さらに、フォトレジスト（東京応化■製
、ＯＭＲ（ネガ型））をスピンコードによって塗布し、
ステッパを用いて露光した後、キシレン系溶液で現像し
て、フォトレジスト層３０を形成した。

次いで、エツチングを行って不要な下地層を除去した後
、フォトレジスト剥ｗＬ液（ＯＭ　ＲＩＩＪ雛液）を用
いて第６図に示されるようにフォトレジスト層３０を除
去し、銅層２８Ｊ）厚さを増加するために１０μｍの電
気めっきを行なって、第２信号ライン３２を形成した。

得られた第１信号ライン１４および第２信号ライン３２
は、パイヤホール２０によって好適に連結されていた。

〈発明の効果〉以上詳細に説明したように、本発明によれば、絶縁層と
して絶縁性有機物、特にポリイミドを適用する多層配線
基板を製造するに際し、毒性を有するヒドラジン等の強
アルカリを使用する必要があり、しかもサイドエッチの
心配のあるウェットエツチングや、絶縁層上に一旦無機
物層等でマスクを形成し、絶縁層をエツチングする必要
のある複雑な工程のドライエツチングを行なう必要がな
く、容易かつ迅速に絶縁層にバイヤホール、スルーホー
ル等を形成することができる。

しかも、従来に比ベバイヤホール、スルーホールや、回
路パターンのサイズを小さくすることができ、しかも高
精度化することもできるので、高密度化された、高精度
な多層配線基板とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図および第６図
は、本発明に係る多層配線基板の製造方法の一例を示す
概略断面図である。符号の説明１０・・・多層配線基板、１２・・・ポリイミドフィルム、１４・・・第１信号ライン、１６・・・ポリイミド層、１８・・・エキシマレーザビーム、２０・・・パイヤホール、２２・・・エチルアルコール、２６・・・ニッケル層、２８・・・銅層、３０・・・レジスト層、３２・・・第２信号ラインＦＩＧ、１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁層として絶縁性有機物を適用する多層配線基
板であって、前記絶縁層にエキシマレーザによって形成
された回路パターン接続用の連結孔を有することを特徴
とする多層配線基板。
（２）絶縁層として絶縁性有機物を適用する多層配線基
板を製造するに際し、前記絶縁層の所定の位置にエキシ
マレーザを照射することによって連結孔を形成し、この
連結孔を経て回路パターンを接続することを特徴とする
多層配線基板の製造方法。