JPS6377787A - プリント配線板製造用マスク及びその製造方法 - Google Patents

プリント配線板製造用マスク及びその製造方法

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JPS6377787A
JPS6377787A JP62159918A JP15991887A JPS6377787A JP S6377787 A JPS6377787 A JP S6377787A JP 62159918 A JP62159918 A JP 62159918A JP 15991887 A JP15991887 A JP 15991887A JP S6377787 A JPS6377787 A JP S6377787A
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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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は半導体チップ相互間を連結する等の金属性の導
電路を作るためのマスクに関し、さらに具体的には、導
電路に欠陥をもたらすかき傷およびその他の表面欠陥の
発生を押えて、マスクの有効寿命を伸ばす耐摩耗性被覆
を備えた、モリブデン等のマスクに関するものである。
Ｂ、従来技術 印刷回路形成法は、半導体チップ相互間の電気回路の製
造に用いられる。一般に、いくつかの回路モジュールま
たはチップがキャリア上に支持され、キャリアはカード
またはボード等の基体により物理的に支持され、かつ電
気的に接続される。
基体の一例は、金属材料の導電路を付着されたセラミッ
ク層から構成される。基体は、複数のセラミック層から
成る積層体として作ることができ、これらの層の各々は
、基体に取り付１−］られた種々のチップの端子の相互
接続をもたらす導電路を支持する。
導電路は、マスクを用いたプリント手法により作られ、
ペースト状の導電路の材料がシルクスクリーン印刷工程
と同様な手順でマスクを通してセラミック基体に供給さ
れる。セラミックの粘土が硬化する前、すなわぢ、粘土
がまだ柔らかい間に印刷（プリント）工程が行なわれ、
その後で、ペースト材の導電路とセラミック基板の両方
が共に焼成され、硬い導電路を上に有する硬い基体が形
成される。焼成前の基体はグリーン争シートとも呼ハレ
る。グリーン争シートは、主として９０％のアルミナと
１０％のガラスのように、少ない割合のガラスを有する
アルミナから成る。
未焼成状態のセラミックの「グリーン争シート」は０．
２ミリメートルないし０．２８ミリメートルの範囲の厚
みを有し、セラミックと、有機接合月中に懸濁されたガ
ラス粉末との混合物である。
導電路を形成するためのペースト材は、たとえば、樹脂
および溶媒の混合物中に均一に分散されたモリブデン粉
末から構成することができる。グリーンのシートのメタ
ライゼーション（導電路の形成）は、ノズルをマスク上
に横切らせながら、ノス７１／を通してモリブデン・ペ
ーストを押し出すことにより行なわれる。マスクは押し
出し工程の間グリーン・シートと接触している。導電路
のパターンがマスクによって画定される。
マスクは銅、モリブデンまたはステンレス鋼等の金属で
、ｏ、ｏｏｉないし０．００６インチの範囲の厚みを有
する薄い箔の形に形成される。マスクは、１辺が０．５
ないしツイフチの正方形または矩形の形をとることがで
きる。マスクは複合構造に作られ、一方の表面から見た
ときは、マスクはメツシュまたはスクリーンに見え、反
対の表面から見たときは、導電路の形を画定する細長い
切除部分（開口部）を有するステンシル（型板）に見え
る。ステンシル層を有する表面は、マスクを通してペー
スト材を基体（即ち、プリント配線板）」二に押し出す
工程の間、セラミック基体に接して置かれる。
Ｃ１発明が解決しようとする問題点 マスクの開口部を通して金属ペースト材を押し出すと、
ペースト材中の金属の粒子とマスクの金属との間の摩擦
によってマスクの摩耗が生じるという問題が起こる。こ
の点に関して、マスクの反復使用中マスクの寸法的安定
性を保持して、セラミック基体上に微細な金属導電路が
確実に再現されるようにする点で、純粋なモリブデンか
ら作られたマスクが最も成功を収めてきた。しかし、モ
リブデン争マスクでさえ数百回の反復使用の後には機能
が低下する傾向がある。
Ｄ０問題点を解決するための手段 押し山された導電性ペースト材をセラミック・ベース（
プリント配線板）に塗布するための開口部を有するマス
クにより、上記問題が克服され、かつ共に本発明のその
他の利点が得られる。マスりは、本発明によれば、ペー
スト材内の金属粒子に対して潤滑性をもたらすと共にペ
ースト材の粒状物質に対する耐摩耗性をもたらす薄膜の
被覆を備えている。
マスクは好ましくは金属、更に好ましくはモリブデンか
ら成り、メツシュ層およびステンシル層の複合構造を含
み、メツシュ層の開口（網目）列がマスクの一方の表面
に現われ、ステンシル層の開口部の構造がマスクの反対
表面に現われる。ステンシル層の切除領域（開口部）は
メツシュ層の開口（網目）と連通し、メツシュ層は、シ
ルクスクリーン印刷の方法で導電性ペースト材を塗布す
るためのスクリーンとして働く。本発明の被覆は、プラ
ズマ環境中でのスパッタリングにより、マスクのメツシ
ュ層の網目を含む面とステンシル層の開口部を含む面の
両方を均一に覆うように施される。
本発明の好ましい実施例では、モリブデン−マスクの露
出した表面上に、窒化ヂタンをスパッタリングする。事
前に空気を排気した室でアルゴン拳プラズマによって、
モリブデンの表面を清浄化する。
窒化チタンのチタンと窒素はスパッタリング室内の別々
の供給源から供給され、電界の存在下で結合して、モリ
ブデンの表面に窒化チタンの化合物を形成する。チタン
の供給源は水冷チタン・ターゲットである。窒素の供給
源は窒素タンクに接続されたマニホールドの一組のノズ
ルであり、窒素の噴流をモリブデンに向けて吹きつける
。周知のスパッタリング技術に従って、ターゲットおよ
びモリブデン・マスクに、チタンおよびアルゴン・プラ
ズマの帯電原子を制御するための電圧をかける。
本発明の一特徴によれば、窒素の噴流をチタン・ターゲ
ットからそらせて、ターゲット上に窒化チタンが堆積し
ないようにし、ターゲットからチタンが均一に放出され
るようにする。さらに、窒素の噴流は、マスクの近傍で
窒素の分布が均一になり、窒化チタンが均一に付着する
ように配置する。
窒化チタンの薄膜の被覆と下側のモリブデンとの間に堅
固な結合ができるように、窒化チタンの付着を薄くし、
２０００〜６０００オングストロームの範囲にする。ジ
ルコニウムやシリコンなど元素周期表の第■族の他の元
素も、窒化チタンと同様の効果を有する被覆をもたらす
ものと考えられる。プラズマはアルゴンまたは周期表の
第■族ノ別の元素から形成することができる。本発明で
は、チタン、ジルコニウムおよび窒素から成る複合耐熱
材料の被覆も意図している。
金属粒子を含むペースト材を有するマスクを使用する際
に、そのような粒子とモリブデンの表面の間での摩耗が
かき傷として現われる可能性があり、このかき傷がペー
スト材の粒状物質を捕捉する可能性があることに留意さ
れたい。セラミックおよびペースト材を高温で焼成する
硬化工程中に、かき傷内に捕捉されたペースト材料の粒
子も硬化される。その後マスク使用中に、そのような粒
子がマスクから放出され、薄い導電性ストリップ中に現
われる恐れがある。このためストリップが非均一性にな
り、その結果、ストリップの破壊、または隣接する導電
性ストリップ間の短絡が生じる恐れがある。また、ステ
ンシル層の開口部の側壁に摩耗が存在すると、付着され
た導電材料のストリップが同様に変形される恐れがある
。薄い被覆の緊密な付着、上記粒状物質に対する被覆の
潤滑性、および上記粒状物質に対する耐摩耗性により、
マスク中での上記欠陥の形成が抑制され、正の導電性ス
トリップ中での欠陥の形成が防止される。
Ｅ、実施例 第１図は、多層マルチチップ・モジュール１０の形で構
成された電気回路の一部分を示す。半導体チップ１２が
、本発明のマスクを用いて形成できる導電路１４によっ
て電気的に相互接続される。
チップ１２は基体１６により支持され、基体１６は、セ
ラミック材料から形成された個々の層１８を備えた積層
として構成され、導電路１４のそれぞれを支持している
。最上層上の個別（離散）配線２０は個々のチップ１２
への外部回路（図示せず）からの接続を可能にする。履
１８の各々における導電路１４の機能に関しては、最上
部の層グループ２２は再分配層として使用でき、中間の
層グループ２４は信号分配層として使用でき、最下部の
層グループ２６は電力分配層として使用することができ
る。
層１８の各々は、本発明のマスクを用いて未焼成のセラ
ミックの柔軟な「グリーン・シート」から個別に作られ
、マスクは、層１８のそれぞれの上に導電路１４を形成
するため、導電性ペースト材をマスクの開口を強制的に
通過させる周知の押し出しノズル（図示せず）と共に使
用される。導電性ペースト材の付着が完了すると、導電
性ペースト材を付着されたセラミック拳シートを高温で
焼成してセラミックおよびペーストを硬化させ、寸法的
に安定な導電路を上に有する層に堅固な構造を与える。
マスクを用いて個々の層１８上に導電路１４を印刷する
ための工程は周知である。また、一方の面にメツシュま
たはスクリーンを有し、反対の面にステンシルが現われ
るマスクを形成するためのフォトリトグラフィ技術は周
知である。
第２図には、本発明に従って構成され、ステンシル層３
２に隣接してメツシュ層３０を備えるマスク２８の破断
図を示す。第３図に示すマスク本体２８の断面図をも参
照すると、メツシュ層３０は、マスク本体２８を通して
押し出されるペースト材をスクリーニングする機能を果
たす開口列（網目）３６を備えた支持フレーム３４とし
て形成されている。第２図では、ステンシル層３２の一
部分が切除されてメツシュ層３０の開口列３６が示され
ている。ステンシル層３２は、第１　図の導電路１４の
導電性箔として形成すべき形状に従って形成された切除
部分（開口部）を含む。これらの形状は、導電路を形成
するための細長い切除部分３８と、層１８相互間で信号
を送るための第１図のヴアイア４２との電気的接触を確
立するための円形切除部分４０とを含む。
層３０および３２は共に銅、ステンレス鋼、またはモリ
ブデン等の金属から形成される。銅の場合、マスクとペ
ースト材との間の化学的相互作用に対する耐性を向上さ
せるため、ニッケル被覆を用いる。ニッケルは大きな耐
摩耗性をもたらさず、したがって、マスクの使用寿命を
延長させることはない。モリブデンは、寸法安定性およ
び「ニッケルを被覆した銅またはステンレス鋼の複合体
としてのペースト祠」に対する耐摩耗性を向」ニさせる
ため、本発明の好ましい実施例では、モリブデンを用い
る。このペースト材は周知であり、樹脂中に分散された
モリブデン粉末と溶媒から成る。
しかし、たとえマスク本体２８を純粋なモリブデンから
形成した場合でも、マスクの寿命は、第１図の層１８上
に導電路１４を印刷する動作が数百回、多分７００回は
どに限られる。本発明に基づき寸法的に安定した耐摩耗
性の被覆をモリブデン上に施してマスク本体２８を形成
すると、マスクの寿命が１桁増すので、これまで可能で
あったよりもはるかに多くの印刷動作を行なうことがで
きる。
第４図および第５図はマスク形成の１つのステップを示
し、このステップでは、メツシュ層３０およびステンシ
ル層３２の外部表面、ならびに切除部分（開口部）３８
および４０内の網目３６を含む、ペースト材と接触可能
なマスク本体２８のすべての表面に被覆が施される。第
４図および第５図の装置は窒化チタンの被覆の場合につ
いて示したものであるが、この装置は窒化ジルコニウム
など他の被覆に対しても使用することができる。
被覆は、部分的に透視して示した室４４内でスパッタリ
ング工程によって施す。室４４は空気を排気し、アルゴ
ンで充填する。アルゴン供給源４６は第４図では図式的
に示されている。２０００ないし６０００オングストロ
ームの範囲の厚みを有する薄膜の形の窒化チタン被覆を
、帯電アルゴン原子プラズマ環境中で反応性スパッタリ
ングによってイ」着される。
チタンは、マスク２８の上方に配置されたチタン・ター
ゲット４８から供給される。供給源５０からの窒素は、
ターゲット４８を取り巻き、それと同軸に置かれたマニ
ホールド５２を経て供給される。マニホールド５２およ
びターゲット４８は共に矩形または正方形である。マニ
ホールド５２は開［１５４を有する４本の中空アームか
ら成り、開口５４は、マスク２８の真上の空間に窒素が
均一に分配されるように、窒素ガスの噴流をターゲット
４８の面に対してほぼ４５度の方向に吹きつけるための
ノズルとして働く。窒素の噴流を４５度に傾斜させると
、ターゲット４８の表面で窒素とターゲット４８のチタ
ンとの間に相互作用が生じないように、開口５４からの
窒素の噴流がターゲット４８を清浄にする。
ターゲット４８およびマスク本体２８を、通常のスパッ
タリング技術に従って電圧源５６および５８からの電圧
で帯電させる。マスク本体２８は走査装置６０内に保持
され、走査装置６０はターゲット４８の面に平行に、Ｘ
方向およびＹ方向の両方にマスク２８を動かして、チタ
ン原子と窒素原子をマスク２８の表面に均一にイ」着さ
せる。
チタンまたはジルコニウムのスパッタリングの場合は、
直流マグネトロン・スパッタリングを用いる。シリコン
のスパッタリングの場合は、高周波スパッタリングを用
いる。通常の市販のスパッタリング室を使用する。アル
ゴンは、室４４中に、１０ミリトルの圧力で供給する。
マニホールド５２はステンレス鋼製である。マニホール
ド５２内の開口５４の寸法を変えて、マニホールド５２
の隅に近い開口の方が中央の開口よりも大きくなるよう
にし、隅に近い開口により多量の窒素を放出させてター
ゲット４８の中央からより大きな距離を補償することが
できる。こうすると、窒素の分配が一層均一になる。電
圧源５６によりチタン・ターゲット４８に印加される電
圧の通常の値は＋４００■である。電圧源５８によりモ
リブデン−マスクに印加される電圧の通常の値は一１５
０ｖである。
プラズマと、電圧源５６および５８により設定される電
界の存在下で、正のチタン原子および窒素原子は相互に
作用してマスク本体２８の表面に窒化チタン化合物を形
成し、マスク本体２８の負の電圧が正のチタン拳イオン
を放電させる。窒化チタン被覆は４０マイクロオーム・
センチメートルの固有抵抗を有する。
窒化チタンの化学量論化は、チタン原子対窒素原子が１
：１であることが好ましく、この比は、窒素分圧を変え
ることにより変えることができる。
窒素の分圧が６％、アルゴンの分圧が９４％ノドき、１
：１の比が得られる。窒素の分圧は、窒素の濃度を検知
するため室４４に取り付けられた残留ガス分析器（図示
せず）によって測定できる。
ガス分析器による測定濃度に応じて、供給源５０からの
窒素流量を制御する通常の方法により、窒素の分圧を制
御することができる。
被覆を形成する別の方法として、化学蒸着法（ＣＶＤ）
によって窒化シリコンの被覆が作成できることに留意さ
れたい。この方法は、シランおよび窒素の使用を伴い、
両者が相互に作用して窒化シリコンおよび水素を生成す
る。窒化シリコンは、マスク温度が５００〜６００°Ｃ
の範囲にあるという条件下で、薄膜としてマスク上に堆
積する。
本発明の好ましい実施例で、窒化チタンがマスク寿命の
延長に成功したのは、その非常に高い耐摩耗性によるも
のと考えられる。たとえば、窒化チタンは、岩に穴をあ
けるきり先の被覆に使用されてきた。スパッタリングに
よる被覆を用いると、窒化チタンの分子がモリブデンに
堅固に何着する。
モリブデンは寸法的に安定であり、したがって、窒化チ
タンの薄膜は寸法的安定性を保持し、同時にマスクを通
して押し出されるペースト材に対する耐摩耗性の著しい
向上をもたらす。本発明に従って長い寿命を有するマス
クを作るため、炭化シリコンなどその他の硬い物質を薄
い被膜として寸法的に安定な金属」二に付着することも
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるプリント配線板製造用マスクの一
実施例を用いて製造されたプリント配線板の分解図、 第２図は前記実施例の拡大斜視図、 第３図は前記実施例の断面図、 第４図は本発明によるプリント配線板製造用マスクの製
造方法の一過程の斜視図、 第５図は第４図の簡略化した側面図である。 １０・・・・多層マルチチップ・モジュール、１２・・
・・半導体デツプ、１４・・・・導電路、１６・・・・
基１７一 体、２８・・・・マスク本体、３０・・・・メツシュ層
、３２・・・・ステンシル層、３Ｂ・・・・網目、３８
．４０・・・・開口部、４８・・・・ターゲット、５２
・・・・マニホールド。 出願人　　インターナショナル昏ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　岡　　１）　次　　生（外１名）

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）プリント配線板上に形成しようとする導電路の形
    状に沿った開口部がマスク本体の一面側から他面側へと
    貫通して設けられ、前記開口部を通してプリント配線板
    に導電性ペースト材を付着するように使用されるプリン
    ト配線板製造用マスクであって、前記開口部内、一面側
    、及び他面側には、窒素及び第ＩＶ族の元素の化合物の
    薄膜が被覆されていることを特徴とするプリント配線板
    製造用マスク。
  2. （２）プリント配線板上に形成しようとする導電路の形
    状に沿った開口部がマスク本体の一面側から他面側へと
    貫通して設けられ、前記開口部を通してプリント配線板
    に導電性ペースト材を付着するように使用されるプリン
    ト配線板製造用マスクの製造方法であって、前記開口部
    が設けられた後の前記マスク本体に対して第ＩＶ族の元
    素をスパッタ蒸着させ、同時に、スパッタされた前記元
    素で充満している領域に窒素を放出させることにより前
    記マスク本体に前記元素と窒素との化合物の薄膜を被覆
    させることを特徴とするプリント配線板製造用マスクの
    製造方法。
JP62159918A 1986-09-15 1987-06-29 プリント配線板製造用マスク及びその製造方法 Granted JPS6377787A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US907268 1986-09-15
US06/907,268 US4803110A (en) 1986-09-15 1986-09-15 Coated mask for photolithographic construction of electric circuits

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6377787A true JPS6377787A (ja) 1988-04-07
JPH0583080B2 JPH0583080B2 (ja) 1993-11-24

Family

ID=25423797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62159918A Granted JPS6377787A (ja) 1986-09-15 1987-06-29 プリント配線板製造用マスク及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4803110A (ja)
EP (1) EP0267359B1 (ja)
JP (1) JPS6377787A (ja)
DE (1) DE3785826T2 (ja)

Cited By (2)

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