JPH07249867A - 絶縁膜の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分な密着性を有した絶縁膜を得るための、
絶縁膜の表面処理方法を提供する。 【構成】 絶縁膜の表面を、Ｏ2、ＣＦ4の混合ガスによ
るプラズマで処理し、絶縁膜の密着性を改善する。この
時、混合ガスに対するＣＦ4の濃度が４０％以上である
と、純粋酸素によるプラズマ処理の場合と比較して密着
性の改善効果が顕著である。さらに、ＣＦ4の濃度が７
０％である場合が、最も密着性の向上の程度が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、絶縁膜の表面処理方
法に関する。より詳しくは、電子部品等を実装する基板
等において絶縁膜の密着力を得るための、絶縁膜の表面
処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高密度実装の必要性から多層基板
が多く用いられるようになってきている。一般的な多層
基板は、基板の基材上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜上
に配線層を形成するという行程を繰り返し、配線層を多
層化することで製造される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような多層基板に
おいては、多層化した場合の基材と絶縁膜との間の密着
性、また絶縁膜相互間の密着性を考慮する必要がある。
すなわち、十分な密着力を確保し、これらの剥離が発生
しないようにしなければならない。一方、実際の基板に
おいては熱によるクラックを防止し、接続の信頼性を高
めるため、基板や絶縁膜の熱膨張係数と、これに実装さ
れる半導体素子や電子部品との熱膨張係数とをできるだ
け整合させることが望ましい。一般に半導体素子や電子
部品の熱膨張係数は絶縁膜に比較して低いため、できる
だけ熱膨張係数の低い絶縁膜を用いることが望ましい。

【０００４】すなわち絶縁膜の十分な密着性を確保しな
がら、かつ、実装される半導体素子や電子部品と同程度
の熱膨張係数を有する絶縁膜を形成する必要がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明は、絶縁
膜を積層する際、下層絶縁膜の表面を酸素とＣＦ4との
混合ガスによるプラズマによって表面処理し、次いでこ
の表面処理された下層絶縁膜上に上層絶縁膜を形成する
ようにした表面処理方法である。

【０００６】

【作用】基板の基材上に形成した絶縁膜に、混合ガスに
よるプラズマで表面処理を施すことにより、絶縁膜の密
着性が改善される。

【０００７】

【実施例】以下、絶縁膜としてポリイミド樹脂を用い、
多層基板を製造する場合を例に、この発明の実施例を説
明する。ポリイミド樹脂は、その導電率が３程度と小さ
く、かつ優れた耐熱性を有する。このため近年では、高
速信号伝送基板に、絶縁膜としてポリイミドを用いるこ
とが有効と考えられている。

【０００８】一般にポリイミドは化学的に安定な物質で
あるため、ポリイミド樹脂膜相互間の密着性は必ずしも
高くない。そのため密着力が不足し、積層時にポリイミ
ド樹脂膜相互間にて剥離が発生しやすく、基板の多層化
に際して問題となる。そこで従来、この問題を解決する
ために、ポリイミド樹脂膜を積層する際に下層ポリイミ
ド樹脂膜の表面を酸素プラズマ処理し、密着性を改善す
ることが行われている。しかし、酸素プラズマによる表
面処理によっても十分な密着力を確保できない場合があ
る。

【０００９】これに加えて、ポリイミド樹脂膜を積層す
る際、積層数が多くなるにつれてポリイミド樹脂膜内の
応力が増大する。また焼成工程においてポリイミド樹脂
膜内よりガスが発生する。これら内部応力の増大や、焼
成工程において発生するガスのためにポリイミド樹脂膜
の剥離が発生するおそれがある。これは、特に剛直な化
学構造を有する低熱膨張性のポリイミド樹脂を用いた場
合に顕著である。

【００１０】しかし前述したように、絶縁膜の熱膨張係
数と半導体素子、電子部品の熱膨張係数とはなるべく整
合させる必要がある。このためには、ポリイミド樹脂膜
の剥離が発生するおそれは大きいが、なるべく低熱膨張
性のポリイミド樹脂膜を用いることが望ましい。そこで
この発明の表面処理方法では、比較的低熱膨張性のポリ
イミド樹脂膜を用いながら密着性を改善しようとするも
のであり、以下図面を用いながら実施例について説明す
る。

【００１１】まず図１を用いて、この発明の表面処理方
法を説明する。絶縁膜を形成する基材たるベース基板１
０に、ワニス状のポリイミド前駆体をスピンコート等の
方法によって塗布する。これを焼成してポリイミド樹脂
膜を形成する。これで下層ポリイミド樹脂膜１１が形成
される（図１(a)）。

【００１２】次に、下層ポリイミド樹脂膜１１にプラズ
マガスを吹き付けることにより表面処理を行う。プラズ
マガスの吹付は、反応性イオンエッチング装置を用い
て、ガス圧力１０Ｐａ、引加パワー６００Ｗのプラズマ
にて行い、処理時間は３分とした。そして、この表面処
理におけるプラズマは、ガス流量比Ｏ2：ＣＦ4＝３：７
の混合ガスにより実現した（図１(b)）。

【００１３】このように表面処理した下層ポリイミド樹
脂膜１１に、蒸着、あるいはスパッタリングにより金属
薄膜を形成し、フォトリソ工程によって配線導体１２を
形成する（図１(c)）。

【００１４】これら下層ポリイミド樹脂膜１１、および
配線導体１２上に、さらにポリイミド前駆体をスピンコ
ート等の方法によって膜形成し、乾燥後、ビアホール１
３を形成する。これを焼成して上層ポリイミド樹脂膜１
４を得る。以上の工程を繰り返すことにより、上下層間
の配線接続を行って多層化し、多層配線基板を製造す
る。

【００１５】この発明によるポリイミド樹脂膜間の密着
力改善の効果について、以下に説明する。

【００１６】図２は、(1)絶縁膜について何らの表面処
理をしない場合、(2)純粋酸素によるプラズマ処理の場
合、(3)Ｏ2：ＣＦ4＝９８：２の混合ガスによる場合、
(4)Ｏ2：ＣＦ4＝６：４の混合ガスによる場合、および
(5)Ｏ2：ＣＦ４＝３：７の混合ガスによる場合のそれぞ
れについて、ポリイミド樹脂膜の密着性をピール試験に
より評価した結果である。なおこの評価結果は、資料数
ｎ＝１０の平均値を示した。

【００１７】図２から明らかなように、純粋酸素による
プラズマ処理ではピール強度が７００ｇ／ｃｍ弱である
のに対し、ＣＦ4濃度が７０％の混合ガスによるプラズ
マ処理ではピール強度が８４０ｇ／ｃｍと、密着性が大
幅に改善されていることがわかる。

【００１８】図２から、混合ガスのＣＦ4濃度が２０％
程度を越えた場合に、純粋酸素によるプラズマ処理の場
合よりもピール強度で上回ることが理解できるであろ
う。ここで純粋酸素によるプラズマ処理よりも十分大き
な強度を得るため、混合ガスに対するＣＦ4の濃度は４
０％程度以上、８０％以下であることが望ましいと考え
る。また、ＣＦ4の濃度が７０％の場合が最もポリイミ
ド樹脂膜の密着性が良好である。

【００１９】以上、多層基板を例にとり、多層基板の製
造に関して説明したが、これ以外にもＴＡＢテープに代
表されるフレキシブル配線基板の絶縁膜としてポリイミ
ド樹脂を用いた場合や、その他電子部品のパッシベーシ
ョン膜にポリイミド樹脂を用いた場合にも、この発明の
表面処理方法を適用することが可能である。

【００２０】また、絶縁膜としてポリイミド樹脂膜を用
いた場合について説明したが、これ以外にも絶縁膜とし
て他の有機材料、たとえばテフロン、ＢＣＢ等を用いた
場合にも、この発明の表面処理方法を適用することが可
能である。

【００２１】さらに、この発明の表面処理方法が適用さ
れるべき絶縁膜は、基材の表面に直接形成される場合に
限らず、たとえば基材上に絶縁膜が多層で形成されるよ
うな場合、多層、すなわち複数形成されたうちの任意の
絶縁膜にこの発明の表面処理方法を適用することが可能
である。

【００２２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よる表面処理方法を適用することによって絶縁膜の十分
な密着性を確保することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の表面処理方法を説明する図である。

【図２】絶縁膜の密着性の評価結果を示す図である。

【符号の説明】

１０・・・ベース基板 １１・・・下層ポリイミド樹脂膜 １２・・・配線導体 １３・・・ビアホール １４・・・上層ポリイミド樹脂膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材上に第１の絶縁膜を形成し、この絶
   縁膜の表面にさらに第２の絶縁膜を形成する場合におけ
   る絶縁膜の表面処理方法において、 前記第１の絶縁膜の表面を酸素とＣＦ4との混合ガスに
   よるプラズマで処理し、その後に前記第２の絶縁膜を形
   成することを特徴とする、絶縁膜の表面処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の絶縁膜の表面処理方法に
   おいて、前記混合ガスにおけるＣＦ4の混合比が４０％
   以上、８０％以下であることを特徴とする、表面処理方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の絶縁膜の表面処理方法に
   おいて、前記混合ガスにおけるＣＦ4の混合比が７０％
   であることを特徴とする、表面処理方法。