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JP3070027B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

配線基板の製造方法

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JP3070027B2
JP3070027B2 JP5094280A JP9428093A JP3070027B2 JP 3070027 B2 JP3070027 B2 JP 3070027B2 JP 5094280 A JP5094280 A JP 5094280A JP 9428093 A JP9428093 A JP 9428093A JP 3070027 B2 JP3070027 B2 JP 3070027B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は配線基板の製造方法に係
り、特に配線基板の銅層表面にエッチング処理またはメ
ッキ処理を施す際、予め銅層表面の酸化状態を簡便に測
定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プリント配線板は、ＬＳＩ等の素子を実
装するための基板であり、これにより、実際の電子回路
が完成する。電子機器の小型、軽量、薄型化、多機能
化、高性能化に伴い、プリント配線板は高密度化、高精
度化が要求され、回路の微細化と多層化が一段と進んで
いる。
【０００３】現在、導体幅（パターン幅）５０μｍ、Ｉ
Ｃピン間３本以上の高密度配線化が必要であり、その為
回路形成を印刷法により行うことは困難であり、ドライ
フィルムレジストあるいは液状フォトソルダレジストを
用いた写真法が使用されている。プリント配線板の回路
形成法には、大きく分けて、銅のエッチング除去による
サブトラクティブ法と、必要な部分のみに銅メッキを行
うアディティブ法がある。それぞれいくつかの種類があ
るが、サブトラクティブ法の場合は銅上にレジストでパ
ターニングする過程を含んでいる。アディティブ法も多
層配線になるに従って、同じく銅上にレジストでパター
ニングする過程が必要になる。その後サブトラクティブ
法ならば銅のエッチング除去、アディティブ法ならば銅
メッキを行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】銅上にパターニング
後、エッチング処理を行った場合、レジストの剥がれが
生ずる場合がある。また、メッキ処理を行った場合は、
同じくレジストの剥がれに加えて、メッキのレジスト下
へのもぐり込みが見られる場合がある。これらの現象
は、配線の短絡、または断線の原因となり、プリント配
線板作製の歩留り低下の大きな原因となっている。
【０００５】そこで、本発明は、上記の如きレジストの
剥がれ、レジスト下へのメッキのもぐり込みを防止する
方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは独自の研究
により、これらレジストの剥がれ、またはメッキのもぐ
り込みの原因が、銅層表面に自然形成する酸化銅膜にあ
ることを突き止めた（この場合の酸化銅とは主としてＣ
ｕ2 Ｏのことである。ＣｕＯも酸化銅であるが、銅を空
気中で１０００℃以上で加熱しないと生じにくい）。
【０００７】図１を参照すると、回路基板１の銅層２の
表面が酸化して酸化銅被膜３が形成されている場合、レ
ジスト４を塗布しパターニングした後〔図１（ア）〕、
エッチング又はメッキを行なう際、酸化銅は銅と比べて
酸やアルカリによる溶解性が実質的に高いため、エッチ
ング液又はメッキ液（いずれも酸性又はアルカリ性）に
よってレジスト下の酸化銅被膜が溶解し、エッチング液
又はメッキ液がレジスト下へのもぐり込み５が起き、そ
の結果としてレジストの剥れ、メッキのもぐり込みが発
生する〔図１（イ）〕。そして、このレジストの剥れ、
メッキのもぐり込みは銅層表面酸化の進行度合に依存
し、特に酸化銅被膜の膜厚が大略１００Å以上になった
場合に顕著に増える傾向が見られた。
【０００８】もう少し具体的に述べると、 サブトラクティブ法の場合、酸性もしくはアルカリ
性エッチングが行われる。この時酸化銅は酸、アルカリ
いずれにも溶解するため、エッチング液がレジストの下
側まで侵入してレジストの剥がれを引き起こす。 アディティブ法の場合、無電解メッキ液は強アルカ
リ性、電気メッキ液は強酸性である。従って、メッキ液
がレジスト下部に侵入し、レジストの剥がれ、メッキの
もぐり込みが起こる。加えてメッキのつきを良くするた
めに、メッキに先立って、硫酸による洗浄（銅表面の活
性化）が行われることが多い。この場合はさらに剥がれ
が激しくなる。これがレジストの剥れ、メッキのもぐり
込みの原因であると考えられる。
【０００９】これに対して、酸化の進行が十分でない場
合、酸化膜厚が１００Åを下回った場合は障害は見られ
ない。このことより、銅層上の酸化膜厚を測定し、酸化
膜厚１００Å未満のもののみを使用することにより、障
害の発生を防げることがわかった。ここで、酸化の進行
度合、酸化銅膜の厚さは、Ａｒ+ イオンで表面をエッチ
ングしながら表面分析装置ＥＳＣＡ（electron spectro
scopy for chemical analysis)によって酸素原子の量を
測定することにより求めた。
【００１０】しかし、ＥＳＣＡは非常に高価な装置（数
千万〜数億円）であり、測定に時間もかかり（〜１時
間）また、小さい面積ながらも銅表面をエッチングによ
って削ってしまう破壊検査であるため、実際の工程では
適用不可能である。そのためもっと安価な装置で非破壊
で酸化の進行度合（酸化銅膜の厚さ）を測定する方法が
必要である。
【００１１】本発明者らは、このような観点の下、さら
に検討を重ねた結果、光反射特性と酸化の進行度合（酸
化銅膜の厚さ）には相関があることを見出した。銅膜は
酸化が進むにつれ明るい黄色から徐々に赤く変化してい
くが、それに伴い、色の種類（色相）のみならず可視光
線や紫外線の反射特性および彩度（あざやかさ）も変化
する。従ってこれをモニタすることにより酸化の進行度
合、酸化銅膜の厚さを測定できる。また、光線を照射し
て反射光線を測定するだけなので、測定時間も節約で
き、また試料を削ることもない非破壊試験である。装置
もＥＳＣＡに比べてはるかに安価になる。
【００１２】特に、色相変化、及びＬ* ａ* ｂ* 表色系
のＣ* の変化を測定する方法は、銅層表面の凹凸による
散乱の影響が少ないので、銅層表面の酸化の進行度合を
調べる方法としての信頼性が高く、本発明の目的から好
適である。こうして、本発明によれば、配線基板銅層表
面に光を照射し、反射光線を利用して銅層表面酸化の進
行度合を測定する。測定方法として、特定波長の紫外線
又は可視光線を照射し、その照射光線と反射光線の強度
の比率により銅層表面酸化の進行度合を測定する方法、
及び可視光線を照射して銅層表面の光を測定することに
より、銅層表面酸化の進行度合を測定する方法を挙げる
ことができる。
【００１３】即ち、本発明によれば、本発明の目的を達
成するために、配線基板銅層上にレジストを塗布してパ
ターニングする工程と、レジストをマスクとして銅層を
選択的にエッチングする工程を含む配線基板の回路形成
プロセスのレジスト塗布工程の前段階において、配線基
板銅層表面に光を照射し、反射光線を利用して銅層酸化
の進行度合を測定する工程を含み、前記測定において銅
層表面の酸化が一定値より進んでいる場合には、銅層表
面の酸化銅を除去又は還元するか又は酸化層上に銅を積
層した後に、前記レジストの塗布及びパターニング工程
を行なうことを特徴とする配線基板の製造方法、及び、
配線基板銅層上にレジストを塗布してパターニングする
工程と、レジストをマスクとして銅層上に選択的にメッ
キする工程を含む配線基板の回路形成プロセスのメッキ
工程の前段階において、配線基板銅層表面に光を照射
し、反射光線を利用して銅層酸化の進行度合を測定する
工程を含み、前記測定において銅層表面の酸化が一定値
より進んでいる場合には、銅層表面の酸化銅を除去又は
還元するか又は酸化層上に銅を積層した後に、前記レジ
ストの塗布及びパターニング工程を行なうことを特徴と
する配線基板の製造方法を提供する。
【００１４】このようにして、本発明によれば、上記の
配線基板の製造における銅表面の酸化の進行度合を、配
線基板銅層表面に光を照射し、反射光線を利用して銅層
表面酸化の進行度合を測定し、その測定において、銅層
表面の酸化が一定値より進んでいる場合には、その配線
基板は使用しないか、又は銅層表面の酸化銅を除去又は
還元するか又は酸化層上に銅を積層した後に、レジスト
を塗布してパターニングする前記工程を行なうことによ
って、レジストの剥れやメッキのもぐり込みを防止す
る。
【００１５】上記酸化銅の除去方法としては、例えば硫
酸、硝酸などの強酸による洗浄、トリエチルアミン、ピ
リジン、アニリンなどの有機アルカリによる洗浄を行な
い、酸化銅の還元方法としては、例えば、電解還元、各
種亜硫酸塩、ギ酸、シュウ酸などの還元剤による還元を
行ない、また酸化銅上への銅の積層方法としては、例え
ば、メッキ、銅の真空蒸着等の方法によることができ
る。
【００１６】
【実施例】
〔実施例１〕酸化膜厚が違う銅に紫外線を照射した場合
の反射光線のスペクトルの例を図２に、３００nm、３５
０nm、４００nmの反射率と酸化膜厚の関係を図３に示
す。アルミ全反射ミラーの反射率を１００％としてあ
る。反射率が酸化膜厚の増大に伴って低下しているのが
わかる。特に、４００nmは、酸化膜厚１００Åまでの変
化に敏感で、エッチング処理、またはメッキ処理の前段
階検査に適している。４００nmで３５％以上の反射率が
あれば、酸化膜厚は１００Å未満で、エッチング、また
はメッキ処理をしても障害は発生しない。この方法によ
れば検査に要する時間はせいぜい１〜２分である。装置
の価格も比較的安価で（〜５００万円）また試料に対し
て非破壊である。
【００１７】〔実施例２〕可視光線の反射光線と酸化膜
厚との関係を図４〜７に示す。グラフ中、Ｌ* ａ * ｂ*
表色系に従って、Ｌ* は反射光線全波長に対する光度、
Ｃ* は彩度（あざやかさ）、Ｈ* は色の種類（色相）、
Ｚ* は短波長光の光度に、それぞれ対応する。酸化膜厚
の増大に伴ってＬ* は低下、Ｃ* は増大、Ｈ* も増大、
Ｚは低下の傾向をそれぞれ示す。グラフより、Ｌ* は４
５以上、Ｃ* は２０以下、Ｈ* は５０以下、Ｚは１０以
上ならば酸化膜厚は１００Å未満で、エッチング、また
はメッキ処理をしても障害は発生しない。これらのどれ
を使っても酸化膜厚の測定は可能であるが、これら総て
測定しても、測定時間は１分もかからない。また装置も
安価（〜３００万円）で、試料を破壊しない。
【００１８】〔実施例３〕セラミック基板（１０cm×１
０cm）上に銅を約１０μｍの膜厚になるまで蒸着した基
板をテスト用に用意した。この基板上にレジストＢＭＲ
（アクリル系レジスト、東京応化）を膜厚９μｍになる
ように塗布した後、８０℃で２０分間ベーキングして残
存溶媒を除去した。
【００１９】さらにマスクを介して高圧水銀ランプで６
００mJ/cm2（３６５nm）で露光、現像し、ライン幅５０
μｍのパターンを作製し、以下の実験試料にした。
【００２０】 ４００nm反射率が３５％以上で、酸化
膜厚が１００Å未満と考えられる基板（反射率が３８％
と４２％の２枚）を用いて上記の手順で実験試料を作製
した。これに、セミアディティブ法のモデル試験とし
て、硫酸銅水溶液を用いて電気銅パターンメッキを行っ
た。メッキの厚さは４μｍ程度になるようにした（〜３
０分）。
【００２１】上記２枚の試料中、５０μｍのラインは合
計９８本あったが、その中でレジストが剥がれたりメッ
キがもぐり込んだ部分はなかった。 ４００nm反射率が３５％以下で、酸化膜厚が１００
Å以上と考えられる基板（反射率が３０％と２８％の２
枚）を用いて、と同様の手順で実験を行った。その結
果、５０μｍのライン９８本のうち、レジストが剥がれ
た部分が４２ヶ所、メッキがもぐり込んだ部分が１５ヶ
所あった。
【００２２】より、紫外線反射率の測定により実際
のプロセスの障害を防げることがわかった。 可視光線の反射光線のＬ* が４５以上、Ｃ* は２０
以下、Ｈ* は５０以下、Ｚ* は１０以上で酸化膜厚が１
００Å未満と考えられる基板２枚（それぞれ、Ｌ * が４
７，４８、Ｃ* は１７，１９、Ｈ* は４８，４６、Ｚ*
は１３，１２）を用いてと同様の手順で実験を行っ
た。
【００２３】その結果、５０μｍのライン９８本のう
ち、レジストが剥がれたりメッキがもぐり込んだ部分は
なかった。 可視光線の反射光線のＬ* が４５以下、Ｃ* は２０
以上、Ｈ* は５０以上、Ｚ* は１０以下で酸化膜厚が１
００Å以上と考えられる基板２枚（それぞれ、Ｌ * が３
８，４１、Ｃ* は２２，２５、Ｈ* は５１，５３、Ｚ*
は７，７）を用いてと同様の手順で実験を行った。
【００２４】その結果、５０μｍのライン９８本のう
ち、レジストが剥がれた部分が３７ヶ所、メッキがもぐ
り込んだ部分が１２ヶ所あった。より、可視反射光
線の測定によって実際のプロセスの障害を防げることが
わかった。以上の結果より、紫外線、可視光線の反射光
線より酸化膜厚を測定する方法の確実性、および価格、
測定時間等から見た優位性は明らかである。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、配線基板銅層表面の酸
化銅量（膜厚）を、安価な測定機器により短時間で高い
精度で、しかも試料を破壊することなく測定することが
できる。且つ、これによって回路作製の際の障害を防ぐ
ことができ、配線基板製造の歩留りを大幅に向上するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅層表面の酸化の影響を示す模式図である。
【図２】紫外線反射スペクトルの酸化銅の膜厚依存性を
示す。
【図３】紫外線反射率の酸化膜の膜厚依存性を示す。
【図４】反射光の光度の酸化膜の膜厚依存性を示す。
【図５】反射光の彩度と酸化膜の膜厚依存性を示す。
【図６】反射光の色相と酸化膜の膜厚依存性を示す。
【図７】短波長反射と酸化膜の膜厚依存性を示す。
【符号の説明】
１…回路基板本体 ２…銅層 ３…表面酸化銅被膜 ４…レジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−286183（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−296237（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−292893（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05K 3/06 H05K 3/18 G01N 21/88 H05K 3/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 配線基板銅層上にレジストを塗布してパ
    ターニングする工程と、レジストをマスクとして銅層を
    選択的にエッチングする工程を含む配線基板の回路形成
    プロセスのレジスト塗布工程の前段階において、配線基
    板銅層表面に光を照射し、反射光線を利用して銅層酸化
    の進行度合を測定する工程を含み、前記測定において銅
    層表面の酸化が一定値より進んでいる場合には、銅層表
    面の酸化銅を除去又は還元するか又は酸化層上に銅を積
    層した後に、前記レジストの塗布及びパターニング工程
    を行なうことを特徴とする配線基板の製造方法。
  2. 【請求項２】 配線基板銅層上にレジストを塗布してパ
    ターニングする工程と、レジストをマスクとして銅層上
    に選択的にメッキする工程を含む配線基板の回路形成プ
    ロセスのメッキ工程の前段階において、配線基板銅層表
    面に光を照射し、反射光線を利用して銅層酸化の進行度
    合を測定する工程を含み、前記測定において銅層表面の
    酸化が一定値より進んでいる場合には、銅層表面の酸化
    銅を除去又は還元するか又は酸化層上に銅を積層した後
    に、前記レジストの塗布及びパターニング工程を行なう
    ことを特徴とする配線基板の製造方法。
  3. 【請求項３】 特定波長の紫外線又は可視光線を照射
    し、その照射光線と反射光線の強度の比率により銅層表
    面酸化の進行度合を測定する請求項１又は２記載の配線
    基板の製造方法。
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