JPS61242099A - 高密度多層配線板の製造方法 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は高密度多層配線板の製造方法、さらに詳しくは
、半導体素子、磁気バブル素子等を搭載しうる高密度多
層配線板の製造方法に関する。

〔発明の技術的背景〕

プリント板は集積素子の高密度化に伴い、パターンの細
線化、高密度化が要求されている。パターンの極度の高
密度化を図るため各種パターン形成方法が提案されてい
る。たとえば、その一つに基板上に回路形成と絶縁層形
成を一層ごとに繰り返し積み上げていく多層配線板の製
造方法がある。

このような方法は絶縁層として耐熱性ホトポリマを用い
光加工により微少なバイヤホール用孔を形成するため、
パターンの高密度化が可能であるという利点がある。

しかし、下層配線の凹凸を平坦化するためあるいは特性
インピーダンスとの関係から、絶縁層として用いるホト
ポ、リマ層を厚くする必要がある。

このため、光加工した場合、ホトポリマ層に形成される
バイヤホール用孔の形状は光のまわり込みによりすり林
状になるか、あるいは極度に微細な孔の場合解像できな
くなる欠点があった。

またプラズマエツチングを利用してバイヤホールを形成
し、高密度多層配線板を製造する方法も提案されている
（５８年度電子通信学会半導体材料部門全国大会、予稿
集、講演番号２７、題名　厚い樹脂絶縁膜を用いた多層
配線板の形成）。

上述の方法は、第１図に示すように基板１に第１層導体
２が形成されたプリント板（第１図ａ）上にポリイミド
樹脂などの耐熱性樹脂により１０〜３０μｍの絶縁層３
を形成し、その上に露光用光が廻り込まないようにする
ための金属層４を１〜２μｍの厚さに蒸着しく第１図ｂ
）、さらにその上にホトレジスト５を１〜１．５μｍの
厚さに形成して３層構造とする（第１図Ｃ）。

次ぎに、ホトレジスト５にホトマスク６を介しＴ！光７
　Ｌ　（第１図ｄ）、現像によりレジストパターン８を
形成する（第１図ｅ）。次いで、平行平板型ＲＩＢ法に
よりレジストバクーン８を金属層４に転写し、金属層パ
ターン９を形成する（第１図ｆ）。平行平板型ＲＩＢ法
はエツチングに異方性を生じ、し゛シストの寸法通りの
エツチングが可能になるため、微細パターン形成に有利
である。

次ぎに金属パターン９をマスクとして平行平板型ＲＩＢ
法により絶縁層３に転写して絶縁層パターン１０を形成
する（第１図ｇ）。最後に金属層４を除去する（第１図
ｈ）。

このように３層構造として平行平板型ＲＩＢ法を利用す
ることにより微少なバイヤホールの形成が可能であると
いう利点があるが、金属層の蒸着、金属層の除去を行う
ため工程が煩雑になる欠点があった。

〔発明の概要〕

本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、微少なバ
イヤホールを良好に、がっ容易に形成可能な高密度多層
配線板の製造方法を提供することを目的とする。

したがって、本発明による高密度多層配線板の製造方法
によれば、 （Ａ　）　　第１層目の回路を形成したプリント板を用
意する工程、 （Ｂ　”）　　前記プリント板上に全面有機高分子材層
を形成する工程、 （Ｃ）　　有機高分子材層上の全面にシリコーン系ホト
ポリマ層を形成する工程、 （Ｄ　）　　　シリコーン系ホトポリマ層にホトマスク
を介して露光、現像によリバイヤホール用孔を形成する
工程、 （Ｅ　）　　前記シリコーン系ホトポリマ層をマスクと
して酸素プラズマによリバイヤホール用孔を有機高分子
材層に転写する工程、 （Ｆ　）　　めっき金属により上層導体とバイヤホール
めっきを同時に形成する工程、 を含むことを特徴とするものである。

本発明による高密度多層配線板の製造方法によれば、第
１層導体が形成された基板上に有機高分子材層とシリコ
ーン系ホトレジスト層を順次膜はバイヤホール用孔をパ
ターニングして酸素プラズマにより有機高分子材層を転
写し、めっきにより導体を形成する工程を含むため、バ
イヤホールの微少化により高密度な配線の多層化が可能
になり、パターン収容力に優れた高密度多層配線板を製
造可能になる。また、有機高分子材層とシリコーン系ホ
トレジストを除去することなく、絶縁層として使用でき
るという利点もある。

〔発明の詳細な説明〕

以下本発明を各工程順および図面にしたがい、詳細に説
明する。

第２図は本発明による高密度多層配線板の製造方法の一
例を説明するための各工程における基板の断面図であり
、図中、２１は絶縁基板、２２は第１層導体パターン、
２３は有機高分子材層、２４はシリコーン系ホトポリマ
層、２５はホトマスク、２６は露光用光（たとえば紫外
光）、２７はシリコーン系ホトポリマ層のバイヤホール
用孔、２８は有機高分子材層、２９はめっき導体、２１
０はバイヤホールを示す。

（Ａ　）　　第１層目の回路を形成したプリント板を用
意する工程。

第２図Ａは絶縁基板２１とその上に形成した第１導体パ
ターン２２の断面図である。

前述の絶縁基板２１としては、たとえばシリコン基板、
セラミック基板、さらにはポリイミド樹脂、エポキシ樹
脂積層板などを使用できる。

このように絶縁基板２１の上に形成される第１層導体パ
ターン２２は、このような多層配線板における従来のパ
ターン形成法を用いて製造することが可能である。

（Ｂ　）　　前記プリント板上に全面有機高分子材層を
形成する工程。

第２図ＢはこのＢ工程および後述のＣ工程における基板
の断面を示した図であり、前述の第１層導体パターン２
２を形成した絶縁基［２１に有機高分子材層２３とシリ
コン系ホトポリマ層２４を形成したところを示している
。

このようにプリント板上に形成される有機高分子材層２
３の材料は、本発明において限定されるものではない−
たとえば従来絶縁層として使用されていた有機高分子材
料を有効に用いることができる。具体的には、たとえば
ポリイミドなどの耐熱性高分子材料あるいはポリアクリ
ル系、ポリスチレン系、脂肪族のポリエステル系の有機
高分子材料を用いることができる。このような有機高分
子材層２３の形成方法は基本的に限定されるものではな
く、たとえば、キャスチング、スピンナ塗装により、好
ましくは１０μｍ以上形成する。１０μｍより薄いと、
平滑になりにくく、また絶縁性に問題を生じる虞がある
からである。

（Ｃ）　　有機高分子材層上の全面にシリコーン系ホト
ポリマ層を形成する工程。

第２図Ｂに示したように、前述の高分子有機材！１ｊ２
３上に形成されるシリコン系ホトポリマ層２４としては
、たとえば、下記の一般式（１）〜（ＩＩ）であるシロ
キサン系ポリマのいずれかと、下記の一般式（ＩＩＩ）
で表される化合物の群より選択した一種以上のものとを
包含するものを用いることができる。このようなシリコ
ーン系ホトポリマは液状であるため、スピンコードなど
の方法で、好ましくは０．２　μｍ以上、最も好ましく
は０．２〜１μｍの厚さに塗布し形成する。０．２μｍ
以下であると１０μｍ以上の高分子材層２３をエツチン
グする前にシリコーン系ホトポリマＭ２４がエツチング
により消失する虞がある。また、シリコーン系ホトポリ
マ層２４が厚すぎると、解像性が低下する虞を生じるか
らである。

（以下余白） 一般式（１） 一般式（ｆｆ） より成る群より選択した一種の基を示し、Ｌｍ＋ｎは０
又は正の整憂示す力（１とｍが同時にＯになることはな
い）一般式（Ｉ［［） 低中、Ｒ工は直接結合または−ＣＨ２−、−０−、−Ｃ
）ｌ冨ＣＨ−１似下余白） ：を （Ｄ）　シリコーン系ホトポリマ層にホトマスクを介し
て露光・現像によリバイヤホール用孔を形成する工程。

第２図Ｃはシリコーン系ホトポリマ層２４をホトマスク
２５を介して露光する工程を示した断面図である。ホト
マスク２５としては、たとえばバイヤホール用孔部が黒
塗りの、いわゆるネガ型ホトマスクを用いることができ
る。

このようなホトマスク２５を介して露光するわけである
が、露光用光としては、たとえば紫外光、電子線、Ｘ線
などを用いることができる。このような紫外光２６を用
いるときには、好ましくは５０〜１００ｍＪ／ｃｄの照
射量で行うのが好ましい。照射量が５０ｍＪ／ｃａｔ未
満であると、パターンに細りを生じる虞があり、一方１
００１１Ｊ／ｅｌ＋１を超えると解像性が悪化する虞が
ある。

第２図りは現像によりシリコーン系ホトポリマ層のバイ
ヤホール用孔２７を形成したときの断面図である。

シリコーン系ホトレジストのパターニングは、本発明に
おいて固定されるものではない。たとえば、現像溶媒と
して、キシレンとシクロヘキサンの混合溶媒（組成比：
キシレン／シクロヘキサン＝７／３〜９／１）を用い、
２０〜３０秒現像を行い、シクロヘキサンで１５〜３０
秒リンスすることにより行うことができる。この他の現
像溶媒としては、たとえばキシレン、ＭＥＫ　　（メチ
ルエチルケトン）などおよびこれらの溶媒の一種以上と
シクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどの一種以上
との混合溶媒を用いることができる。

現像処理においてはシリコーン系ホトレジスト（シリコ
ーン系ホトポリマ）の紫外光の照射により架橋された部
分が溶出されずに残り、紫外光の照射されない未架橋部
分が溶出する。

シリコーン系ホトレジストはシリコンを含有するため、
酸素プラズマ耐性に優れ、そのエツチング速度は２０〜
４０人／分であり、有機高分子材層２３のエツチング速
度１０００人／分に比較して１　／”２５〜１１５０で
ある。このため、シリコーン系ホトレジストが酸素プラ
ズマのエツチングマスクの役目を果たし、有機高分子材
層２３は膜ベリせずにバイヤホール用孔２８を形成する
ことができる。

（Ｅ　”）　　前記シリコーン系ホトポリマ層をマスク
として酸素プラズマによリバイヤホール用孔を有機高分
子材層に転写する工程。

第２図Ｅは酸素プラズマにより有機高分子材層２３にバ
イヤホール用孔２８を転写した断面図である。

パターニングされたシリコーン系ホトレジストを酸素プ
ラズマのエツチングマスクとして平行平板形の酸素プラ
ズマ装置により有機高分子材層２３のバイヤホール用孔
２８を、たとえば５〜４０μｍｌで形成する。酸素プラ
ズマによるエツチング条件は、反応ガスとして酸素（０
２）を用い、流量３０〜１００　ＳＣＣＭ、ガス圧１０
〜１００　ｍ　Ｔｏｒｒ、　ＲＦパワー５０〜５００！
Ａ、エツチング時間１５〜３５分であるのが好ましい。

ガス圧がｌＱｍ　Ｔｏｒｒ未満であると、高分子有機材
層／シリコーン系ホトポリマ層のエツチング速度の比が
小さくなりすぎる欠点があり、一方１００ｍＴｏｒｒを
超えると、サイドエツチングが生じる虞がある。また、
ＲＦパワーが５０何より小さいと、エツチング時間が長
くなりすぎて経済的ではないし、一方５００　Ｗを超え
ると、熱ダメージを与える虞を生じる。

（Ｆ　）　　めっき金属により上層導体とバイヤホール
めっきを同時に形成する工程。

第２図Ｆは、めっき金属により導体パターン２９とバイ
ヤホール２１０を形成した断面図である。導体パターン
２９およびバイヤホール２１０形成は、一般に行われて
いるアディティブプロセスなどにより行うことができる
。

めっき金属は、従来この種の技術に用いられている金属
を有効にめっきすることができる。たとえば銅などであ
ることができる。

この場合、従来の絶縁層であるポリイミド樹脂はアルカ
リ可溶であるため、たとえば無電解銅めっき浴に溶解し
て、めっき液を汚染する問題があったが、本発明の場合
、シリコーン系ホトポリマ層がアルカリに不溶であり、
保護膜の役目を果たすので、めっき液を汚染することも
な゛く安定なめっき銅を得ることができる。また、シリ
コーン系ホトポリマ層（ホトレジスト）表面には酸素プ
ラズマにより酸化シリコン層が形成されているため、め
っき銅との密着性が期待される。

以下本発明の実施例について説明する。

実施例１ セラミック基板を出発材料として、一般に行われている
アディティブプロセスにより第１層目導体パターン（パ
ターン幅　３０μｍ、バッド径　５０μｍ、厚さ　５μ
階）を形成した。次ぎに有機高分子材料として液状ポリ
イミド樹脂をスピンコード法により、１５００〜２００
０ｒｐｍの回転速度で１０μ■の膜を均一に塗布し、２
５０℃で３０分硬化させた。

次いでその上にシリコーン系ホトレジスト（ホトポリマ
）をスピンコード法により０．３μＩの厚さに塗布した
。

ここで用いたシリコーン系ホトポリマはメタクリロイル
化率　２０％のメタクリロイルオキシメチル化フェニル
ポリシロキサン（一般式（１）の化合物）に、増感剤と
して２，６−ジー（４°−アジドベンザル）−４−メチ
ルシクロヘキサノン（一般式（ＩＩＩ）の化合物）を５
重量％添加したものであった。

、　一般式（１）、（ＩＩ）および一般式（ＩＩＩ）に
おける、Ｘ５Ｒ１、Ｒ２を実施例２のものとともに、実
施例２の末尾にまとめて示す。

次ぎに、ホトマスクバイヤホール用孔３０μｍ径を介し
て、紫外光を照射した。紫外光の照射条件は、超高圧水
銀灯３ｋＷ　　（オーク社製、フェニックス３０００）
を用いて１５ｍＪ／ｃｔｌで行った。次いで、現像し処
理を行った。現像処理条件は、現像溶媒組成キシレン／
シクロヘキサン＝８　／２　、現像時間１５秒、シクロ
ヘキサンによるリンス２０秒間であった。

これによりシリコーン系ホトレジスト層のバイヤホール
用孔を形成した。次いでポリイミド樹脂層へバイヤホー
ル用孔を酸素プラズマにより形成した。酸素プラズマ条
件は、アルバック社製平行平板形ドライエツチング装置
（ＤＥＭ−４５１）を用い、酸素雰囲気中、ガス流量５
０５ＣＣＭ、ガス圧３０　ｍ　Ｔ。

ｒｒ、、　ＲＦパワー　２００　Ｗ　、電極間電圧８０
０　Ｖで、エツチング時間２０分で行った。

さらに、一般に行われているセミアディティブ法により
無電解銅めっきで導体パターン２０μ鋼、パッド径　３
０μｍｍ、バイヤホール２０μｍを形成した。

以上述べた方法により絶縁層形成と回路形成を行い、高
密度な多層配線板を製造した。

実施例２ ホトレジストとしてメタクリロイル化率４３％のメタク
リロイルオキシメチル化ポリフェニルシルセスキオキサ
ン（一般式（ＩＩＩ）の化合物）に増感剤として２．６
−ジー（４゛−アジドベンザル）−４−メチルシクロヘ
キサノンを５重量％添加したものを用いた以外は実施例
１と同様な方法により高密度な多層配線板を製造した。

本発明による高密度多層配線板の製造方法は微少なバイ
ヤホールの形成が可能であり、有機高分子材料層および
シリコーン系ホトレジストが絶縁層としてそのまま使用
できるので工程数の削減ができ、工程の煩雑さを解決す
ることができる。

（以下余白） ；町−シ柾イタリ１ 一般式（Ｉ） メタクリロイルオキシメチル化フェニルポリシロキサン
Ｈ３ Ｘ　＝　　−ＣＨ２０−Ｃ−Ｃ＝ＧＨＱ〇 一般式（Ｉ［［） ％式％ 一般式（ＩＩ） メタクリロイルオキシメチル化ポリフェニルシルセスキ
オキサン Ｈａ ｘ！−ｃＨ！−０−Ｃ−ｃ冨ＣＨ２ 一般式（ＩＩＩ） ２．６−ジー（４゛−アジドベンザル）−４−メチルシ
クロヘキサノン Ｒ１＝　　　実施例１と同じ Ｒｇ＝　　　水素原子 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明による高密度多層配線板の製
造方法として第１層導体が形成された基板状に有機高分
子材層とシリコーン系ホトレジスト層を設け、バイヤホ
ール用孔をパターニングして酸素プラズマにより有機高
分子材層に転写し、めっきにより導体を形成する工程を
含むようにしたので、バイヤホールの微少化により高密
度な配線の多層化が可能になり、パターン収容力に優れ
た高密度多層配線板を提供できる。さらに有機高分子材
層とシリコーン系ホトレジスト層を除去することなく、
そのまま絶縁層として使用できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多層配線板の製造工程を説明するための
各工程における断面図、第２図は本発明による高密度多
層配線板の製造方法を説明するための各工程における断
面図である。 ２１・・・絶縁基板、２２・・・第１層導体パターン、
２３・・・有機高分子材層、２４・・・シリコーン系ホ
トポリマ層、２５・・・ホトマスク、２６・・・露光用
光、２７・・・シリコーン系ホトポリマ層のバイヤホー
ル用孔、２８・・・有機高分子材層のバイヤホール用孔
、２９・・・第２層導体パターン、２１０　・・・バイ
ヤホール。 出願人代理人　　雨　宮　　正　季 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）第１層目の回路を形成したプリント板を用
   意する工程、 （Ｂ）前記プリント板上に全面有機高分子材層を形成す
   る工程、 （Ｃ）有機高分子材層上の全面にシリコーン系ホトポリ
   マ層を形成する工程、 （Ｄ）シリコーン系ホトポリマ層にホトマスクを介して
   露光、現像によリバイヤホール用孔を形成する工程、 （Ｅ）前記シリコーン系ホトポリマ層をマスクとして酸
   素プラズマによリバイヤホール用孔を有機高分子材層に
   転写する工程、 （Ｆ）めっき金属により上層導体とバイヤホールめっき
   を同時に形成する工程、 を含むことを特徴とする高密度多層配線板の製造方法。
2. （２）前記シリコーン系ホトポリマは、下記の一般式〔
   Ｉ〕〜〔ＩＩ〕であるシロキサン系ポリマのいずれかと
   、下記の一般式〔ＩＩＩ〕で表される化合物の群より選
   択した一種以上のものとを包含するものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の高密度多層配線板
   の製造方法。 一般式〔Ｉ〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ 一般式〔ＩＩ〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ より成る群より選択した一種の基を示し、ｌ、ｍ、ｎは
   ０又は正の整数を示すがｌとｍが同時に０になることは
   ない）一般式〔ＩＩＩ〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１は直接結合または−ＣＨ＿２−、−Ｏ−
   、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｎ＝Ｎ−、▲数式、化学式、表等
   があります▼、−Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ−ＣＨ＝ＣＨ
   −、▲数式、化学式、表等があります▼または▲数式、
   化学式、表等があります▼ で示される基であり、Ｒ＿２は水素原子、又はハロゲン
   原子である）