JP2009114508A - 接続端子の製造方法とその接続端子を用いた半導体チップ搭載用基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材16と、該基材16上に形成された接続端子(導体15)と、を備える基板の表面に、硫黄有機物を含んだ溶液(無電解めっき用前処理液)に接触させる第1工程と、前記第1工程の後にドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスの少なくともいずれかのプロセスにより前記接続端子(導体15)上面の硫黄有機物を一部除去する第2工程とを有する、接続端子の製造方法。
【選択図】図2
Description
1. 基材と、該基材上に形成された接続端子(導体)と、を備える基板の表面に、硫黄有機物を含んだ溶液(無電解めっき用前処理液)に接触させる第1工程と、前記第1工程の後にドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスの少なくともいずれかのプロセスにより前記接続端子(導体)上面の硫黄有機物を一部除去する第2工程とを有する、接続端子の製造方法。
2. さらに、第2工程の後に接続端子(導体)上に無電解めっき皮膜を形成させるための触媒を施す第3工程、または、第2工程と第3工程の間に無電解めっき反応を抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液に接触させる第4工程を有する、項1に記載の接続端子の製造方法。
3. 第1工程で用いる硫黄有機物が、チオール類、スルフィド化合物、チオシアン塩類、チオ尿素誘導体、スルファミン酸またはその塩であることを特徴とする項1または2に記載の接続端子の製造方法。
4. 第1工程で用いる硫黄有機物が、分子内に硫黄原子を含んだ複素環式化合物または脂肪族チオールまたはジスルフィド化合物であることを特徴とする項1または2に記載の接続端子の製造方法。
5. 無電解めっき用前処理液において、第1工程で用いる分子内に硫黄原子を含んだ複素環式化合物が、2−アミノ−1,3,4−チアジアゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトイミダゾール、6−メルカプトプリン、2−メルカプトピリジン、2−メルカプトピリミジン、2−アミノチアゾール、2−アミノ−2−チアゾリン、4−アミノ−2,1,3−ベンゾチアゾール、5−アミノ−2−メルカプトベンゾイミダゾール、4−アミノ−6−メルカプトピラゾール、2,6−メルカプトプリンからなる群より選択される1種類以上の複素環式化合物であり、有機溶剤を含み、複素環式化合物の濃度が無電解めっき用前処理液の全容量基準で0.01g/L〜50g/Lであり、前記複素環式化合物の濃度をMA(g/L)としたときに、前記有機溶剤は、その濃度が前記無電解めっき用前処理液の全容量基準で1000MAml/L以下であることを特徴とする項1または2に記載の接続端子の製造方法。
6. 無電解めっき用前処理液において、第1工程で用いる脂肪族チオールまたはジスルフィド化合物が、下記一般式(1)で表される脂肪族チオール化合物、下記一般式(2)で表される脂肪族チオール化合物、下記一般式(3)で表される脂肪族チオール化合物および下記一般式(4)で表されるジスルフィド化合物からなる群より選択される少なくとも1種の硫黄化合物であり、有機溶剤を含み、無電解めっき用前処理液中の硫黄化合物の合計含有量が0.01〜10g/Lであり、且つ、前処理液中の有機溶剤の合計含有量X(mL/L)と前処理液中の上記硫黄化合物の合計含有量Y(g/L)との比(X/Y)が20000以下のものであり、なおかつ、前処理液中の有機溶剤の合計含有量X(mL/L)と、前処理液中の脂肪族チオールまたはジスルフィド化合物に含まれる式(5)で表される、メチレン基(−CH2−)の合計含有量M(mol/L)との比(X/M)が9500以下であることを特徴とする項4に記載の接続端子の製造方法。
HS−(CH2)a−COOH …(1)
(式(1)中、aは1以上のいずれかの整数を示す。)
HS−(CH2)b−OH …(2)
(式(2)中、bは5以上のいずれかの整数を示す。)
HS−(CH2)c−NH2 …(3)
(式(3)中、cは5以上のいずれかの整数を示す。)
R1−(CH2)n−(R3)p−S−S−(R4)q−(CH2)m−R2 …(4)(式(4)中、R1およびR2はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を示し、R3およびR4はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を有する2価の有機基を示し、nおよびmはそれぞれ独立に4以上のいずれかの整数を示し、pおよびqはそれぞれ独立に0又は1を示す。)
8. 第4工程で用いる無電解めっき反応を抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液(前処理液)が、一般式(1)で表される脂肪族チオール化合物、一般式(2)で表される脂肪族チオール化合物、一般式(3)で表される脂肪族チオール化合物および一般式(4)で表されるジスルフィド化合物からなる群より選択される少なくとも1種の硫黄化合物と、有機溶剤と、を含み、前処理液中の前記硫黄化合物の合計含有量が0.0005〜10g/Lであり、且つ、前処理液中の前記有機溶剤の合計含有量X(mL/L)と前処理液中の前記硫黄化合物の合計含有量Y(g/L)との比(X/Y)が80000以下であり、なおかつ、前処理液中の有機溶剤の合計含有量X(mL/L)と、前処理液中の硫黄化合物に含まれる式(5)で表される、メチレン基(−CH2−)の合計含有量M(mol/L)との比(X/M)が9500より上であることを特徴とする請求項2〜6いずれかに記載の接続端子の製造方法。
HS−(CH2)a−COOH …(1)
(式(1)中、aは1以上のいずれかの整数を示す。)
HS−(CH2)b−OH …(2)
(式(2)中、bは5以上のいずれかの整数を示す。)
HS−(CH2)c−NH2 …(3)
(式(3)中、cは5以上のいずれかの整数を示す。)
R1−(CH2)n−(R3)p−S−S−(R4)q−(CH2)m−R2 …(4)(式(4)中、R1およびR2はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を示し、R3およびR4はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を有する2価の有機基を示し、nおよびmはそれぞれ独立に4以上のいずれかの整数を示し、pおよびqはそれぞれ独立に0又は1を示す。)
10. ニッケルの上部に、置換金めっき皮膜、あるいはさらに無電解金めっき皮膜を、この順序に形成したことを特徴とする項9に記載の接続端子の製造方法。
11. ニッケルの上部に、パラジウムの純度が99重量%以上の置換パラジウムめっき皮膜または無電解パラジウムめっき皮膜、置換金めっき皮膜、あるいはさらに無電解金めっき皮膜を、この順序に形成したことを特徴とする項9に記載の接続端子の製造方法。
12. ニッケルの上部に、パラジウムの純度が99重量%以上の置換パラジウムめっき皮膜または無電解パラジウムめっき皮膜、パラジウムの純度が90重量%以上〜99重量%未満の無電解パラジウムめっき皮膜、置換金めっき皮膜、あるいはさらに無電解金めっき皮膜を、この順序に形成したことを特徴とする項9に記載の接続端子の製造方法。
13. ドライエッチングプロセスが、異方性エッチングプロセスであることを特徴とする項1〜12いずれかに記載の接続端子の製造方法。
14. ウェットエッチングプロセスが、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、蟻酸、塩化第二銅、硫酸第二鉄などの鉄化合物、アルカリ金属塩化物、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過酸化水素などから選ばれる化合物、またはこれらを組み合わせた水溶液、または、クロム酸、クロム酸−硫酸、クロム酸−フッ酸、重クロム酸、重クロム酸−ホウフッ酸などの酸性の6価クロムを含む水溶液、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物を少なくとも1種類以上含んだ溶液により処理を行うことを特徴とする項1〜13いずれかに記載の接続端子の製造方法。
15. 物理的研磨によるプロセスが、ジェットスクラブを用いることによることを特徴とする項1〜14いずれかにに記載の接続端子の製造方法。
16. 基材と、該基材上に形成された導体と、を備える半導体チップ搭載用基板の表面に、硫黄有機物を含んだ溶液に接触させる第1工程と、前記第1工程の後にドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスの少なくともいずれかのプロセスにより前記導体上面の硫黄有機物を一部除去する第2工程と、必要に応じて、前記第2工程の後に前記導体上に無電解ニッケルめっき皮膜を形成させるための置換パラジウムめっき処理を施す第3工程と、あるいはさらに、前記第2工程と第3工程の間に無電解めっき反応を抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液に接触させる第4工程を有することを特徴とする半導体チップ搭載用基板の製造方法。
図1は無電解ニッケルめっき方法の場合における、好適な実施形態のフローチャートである。本発明の好適な無電解ニッケルめっき方法は、基材と基材上に形成された銅配線を備える基板を準備する基板準備工程S1と、この基板に対して前処理を施す前処理工程S2と、前処理を施した基板の銅配線上に無電解ニッケルめっき皮膜を形成するための置換パラジウムめっき処理を施す置換パラジウムめっき処理工程S3と、置換パラジウムめっき処理を施した導体配線上に無電解ニッケルめっき皮膜を形成する無電解ニッケルめっき処理工程S4とを有するものである。なお、本実施形態のめっき方法は、前処理工程S2の途中に基材上にソルダーレジストを形成するソルダーレジスト形成工程S15を備えているが、ソルダーレジストを形成しない場合であってもよい。
<基板準備工程S1>
基板準備工程S1では、基材上に形成された銅配線を備える基板が準備される。かかる基板を得る方法としては、例えば、基材としてのコア基板表面またはビルドアップ層上に金属層として銅箔を形成し、金属層の不要な箇所をエッチングで除去することにより銅配線を形成する方法(サブトラクト法)、コア基板表面またはビルドアップ層上の必要な箇所にのみ銅めっきにより銅配線を形成する方法(アディティブ法)、コア基板表面またはビルドアップ層上に薄い金属層(シード層)を形成し、その後、電解銅めっきで必要な配線を形成した後、薄い金属層をエッチングで除去することにより銅配線を形成する方法(セミアディティブ法)等が挙げられる。
コア基板表面またはビルドアップ層上に蒸着によって金属層又はシード層を形成する方法としては、スパッタリングによる方法が挙げられる。例えば、スパッタリングにより金属層又はシード層として下地金属と薄膜銅層とを形成する場合、薄膜銅層を形成するために使用されるスパッタリング装置は、2極スパッタ、3極スパッタ、4極スパッタ、マグネトロンスパッタ、ミラートロンスパッタ等を用いることができる。スパッタに用いるターゲットは、密着を確保するために、例えばCr、Ni、Co、Pd、Zr、Ni/Cr、Ni/Cu等の金属を下地金属として用い、5〜50nmスパッタリングする。その後、銅をターゲットにして200〜500nmスパッタリングして金属層又はシード層を形成できる。また、めっきによる方法としては、コア基板表面またはビルドアップ層上にめっき銅を、0.5〜3μm無電解銅めっきし、形成する方法が挙げられる。
コア基板またはビルドアップ層に接着機能がある場合は、銅箔などの金属箔をプレスやラミネートによって貼り合わせることにより上記の金属層又はシード層を形成することができる。
上記サブトラクティブ法においては、例えば、金属層(本実施形態においては銅箔)の配線となる箇所にエッチングレジストを形成し、エッチングレジストから露出した箇所に、化学エッチング液をスプレー噴霧して、不要な金属層(本実施形態においては銅箔)をエッチング除去することにより配線を形成することができる。
上記アディティブ法において、コア基板表面またはビルドアップ層上に銅めっきにより銅配線を形成する方法としては、通常のめっきによる配線形成技術を用いることができる。例えば、コア基板に無電解めっき用触媒を付着させた後、めっきが行われない表面部分にめっきレジストを形成して、無電解めっき液に浸漬し、めっきレジストに覆われていない箇所にのみ無電解めっきを行い、配線を形成することができる。
(基材表面除去工程S21)
基材表面除去工程S21では、上述のようにして準備した基板の銅配線間に存在する残渣を除去するために、銅配線間の基材(例えば、電気絶縁性の樹脂からなる絶縁層)に対して表面処理を行う。かかる表面処理方法としては、ドライプロセス、ウェットプロセス、物理的研磨等の方法が挙げられるが、ドライプロセスの異方性エッチングによる方法が好ましい。また、ドライプロセス、ウェットプロセス等の方法を組み合わせて処理を行うことも可能である。ドライプロセス、ウェットプロセス等の方法によって除去する銅配線間の基材表面の深さは、0.005μm〜5μmの範囲が好ましく、0.01μm〜4μmの範囲がより好ましく、0.1μm〜2μmの範囲であることが特に好ましい。かかる深さが、0.005μmよりも小さいと、配線間の基材上の金属残渣を取り除くことが困難となり、ブリッジが発生しやすくなる。一方、5μmよりも深いと、銅配線の下部までエッチングされる場合があり、配線の剥離が起こりやすくなる。
銅配線間の基材表面の除去に用いるドライプロセスとしては、プラズマエッチング法、反応性イオンエッチング(RIE)法、反応性イオンビームエッチング(RIBE)法、大気圧プラズマエッチング法であればよい。プラズマエッチング法に用いる装置としては、バレル型、平行平板型、ダウンフロー型装置などがあり、特に限定はしない。反応性イオンエッチング(RIE)法に用いる装置としては、平行平板型、マグネトロン型、2周波型、ECR型、へリコン型、ICP型装置などがあり、特に限定はしない。反応性イオンビームエッチング(RIBE)法に用いる装置としては、ECR型、カウフマン型、ICP型装置などがあり、特に限定はしない。いずれもエッチングガスを適宜選択することが可能で、無機ガス、有機化合物蒸気あるいはこれらの混合物のいずれでも用いることができる。無機ガスとしては、たとえば、He、Ne、Ar、Kr、Xe、N2、NO、N2O、CO、CO2、NH3、SO2、Cl2、フレオンガス(CF4、CH2F2、C4F6、C5F8、CHF3、CH3Fなど)、あるいはこれらの混合ガス、およびこれらのガスへO2あるいはO3を混入した混合ガス等が挙げられる。なかでもArは安定した樹脂表面を得ることができるので、より好ましいガスである。また、有機化合物蒸気は特に限定されるものではないが、例えば、該Arガス中に、適当な蒸気圧になるように適量の有機化合物蒸気を混合することも好ましく用いられる。有機化合物蒸気として、有機珪素化合物、アクリル酸等の不飽和化合物、有機窒素化合物、有機フッ素化合物、一般有機溶媒などが挙げられるが、本実施形態に用いられる有機化合物はこれらのものに限定されるものではない。ドライプロセスにより銅配線間の基材表面の除去を行った場合、後処理として水または有機溶媒、さらにはそれらの混合溶液による超音波洗浄もしくは、アルカリ性溶液による洗浄を行うことがより好ましい。
銅配線間の基材表面を除去するウェットプロセスとして、アルカリ性の溶液あるいは酸化力の大きな酸化剤を含有する溶液さらにはそれらを組み合わせた溶液により処理する方法があげられるが、銅配線間の基材を0.002μm以上エッチングする溶液による処理であればよく、特に限定はしない。アルカリ性の溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物、エチレンジアミン、メチルアミン、2−アミノエタノール等のアミノ基を含有した化合物を少なくとも一種以上含んだ溶液を用いることが可能で、さらに錯化剤を含んだ溶液であることが好ましい。酸化力の大きな酸化剤を含有する溶液としては、過マンガン酸塩、マンガン酸塩、クロム酸、クロム酸塩、重クロム酸塩を少なくとも一種以上含んだ溶液として用いることが可能である。また市販品としては、2−アミノエタノールを含むRESIST STRIPPER 9296(富士化学工業株式会社製、商品名)が挙げられる。
銅配線間の基材表面を除去する物理的研磨方法としては、例えば、ウェットブラスト処理(ジェットスクラブ等による物理的研磨処理)などが挙げられる。
本実施形態においては、基材表面除去工程S21の後に絶縁層形成工程S15が行われる。この工程では、無電解めっきが施される銅配線以外の配線を保護するための永久レジストとして、基板上に所定の開口部を有する絶縁樹脂層を形成する。
第1の脱脂処理工程S22では、基材表面除去工程S21を経て得られる基板上を清浄化するため、基板を水酸化カリウム溶液などのアルカリ性溶液に浸漬する。水酸化カリウム溶液以外に、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物、エチレンジアミン、メチルアミン、2−アミノエタノール等のアミノ基を含有した化合物を少なくとも一種以上含んだ溶液を用いることが可能で、さらに錯化剤を含んだ溶液を用いることができる。
第2の脱脂処理工程S23では、第1の脱脂処理工程S22を経て得られる基板を、脱脂液に浸漬して、主に銅配線表面の清浄化を行う。
硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S24で用いる硫黄有機物としては、硫黄原子と炭素原子を含むものであればよく、チオール類、スルフィド化合物、チオシアン塩類、チオ尿素誘導体、スルファミン酸またはその塩類が挙げられる。特に、メルカプト基を有するものがよく、さらには、分子内に硫黄原子を含んだ複素環式化合物または脂肪族チオールまたはジスルフィド化合物のいずれかを含んだ溶液がよい。
分子内に硫黄原子を含んだ複素環式化合物としては、2−アミノ−1,3,4−チアジアゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトイミダゾール、6−メルカプトプリン、2−メルカプトピリジン、2−メルカプトピリミジン、2−アミノチアゾール、2−アミノ−2−チアゾリン、4−アミノ−2,1,3−ベンゾチアゾール、5−アミノ−2−メルカプトベンゾイミダゾール、4−アミノ−6−メルカプトピラゾール、2,6−メルカプトプリン、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプト−2−チアゾリン、2−メルカプトベンゾオキサゾール、5−アミノ−1,3,4−チアジアゾール−2−チオール、6−アミノ−2−メルカプトベンゾチアゾール、3−アミノ−5−メルカプト−1,2,4−トリアゾールなどを使用することができる。これらの中では、メルカプト基を有する複素環式化合物が好ましい。分子内に硫黄原子を含んだ複素環式化合物は単独で用いても、2種類以上組み合わせて用いてもよい。
前記、脂肪族チオールとしては、下記一般式(1)で表される脂肪族チオール化合物、下記一般式(2)で表される脂肪族チオール化合物、下記一般式(3)で表される脂肪族チオール化合物および下記一般式(4)で表されるジスルフィド化合物からなる群より選択される少なくとも1種の硫黄化合物と、有機溶剤とを含み、前処理液中の硫黄化合物の合計含有量が0.01〜10g/Lがより好ましく、0.05g/L〜10g/Lがさらに好ましく、0.1g/L〜10g/Lが特に好ましく、且つ、前処理液中の有機溶剤の合計含有量X(mL/L)と前処理液中の上記硫黄化合物の合計含有量Y(g/L)との比(X/Y)が20000以下のものであって、なおかつ、前処理液中の有機溶剤の合計含有量X(mL/L)と、前処理液中の脂肪族チオールまたはジスルフィド化合物に含まれるメチレン基(−CH2−)の合計含有量M(mol/L)との比(X/M)が9500以下である。
HS−(CH2)a−COOH …(1)
式(1)中、aは1以上のいずれかの整数を示す。
HS−(CH2)b−OH …(2)
式(2)中、bは5以上のいずれかの整数を示す。
HS−(CH2)c−NH2 …(3)
式(3)中、cは5以上のいずれかの整数を示す。
R1−(CH2)n−(R3)p−S−S−(R4)q−(CH2)m−R2 …(4)式(4)中、R1およびR2はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を示し、R3およびR4はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を有する2価の有機基を示し、nおよびmはそれぞれ独立に4以上のいずれかの整数を示し、pおよびqはそれぞれ独立に0又は1を示す。
硫黄有機物を含んだ溶液に含まれる有機溶剤の種類は、特に限定されないが、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、n−ブチルアルコールなどのアルコール類、ジ−n−プロピルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジアリルエーテルなどのエーテル類、ヘキサン、シクロへキサン、ヘプタン、オクタン、ノナンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン等のケトン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Nメチルピロリドン等のアミド系溶剤、トルエン、フェノールなどの芳香族炭化水素などを用いることができる。これらの溶剤は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて無電解ニッケルめっき用前処理液に含有させることが可能である。また、上記溶剤は水と混合して使用することが好ましい。更に、本実施形態においては、容易に入手可能であるという観点から、上記溶剤のうち、エタノール及びアセトンを用いることが好ましい。
<ドライプロセスによる導体上面の硫黄有機物の除去>
導体上面の硫黄有機物の除去に用いるドライプロセスとしては、プラズマエッチング法、反応性イオンエッチング(RIE)法、反応性イオンビームエッチング(RIBE)法、大気圧プラズマエッチング法であればよい。プラズマエッチング法に用いる装置としては、バレル型、平行平板型、ダウンフロー型装置などがあり、特に限定はしない。反応性イオンエッチング(RIE)法に用いる装置としては、平行平板型、マグネトロン型、2周波型、ECR型、へリコン型、ICP型装置などがあり、特に限定はしない。反応性イオンビームエッチング(RIBE)法に用いる装置としては、ECR型、カウフマン型、ICP型装置などがあり、特に限定はしない。いずれもエッチングガスを適宜選択することが可能で、無機ガス、有機化合物蒸気あるいはこれらの混合物のいずれでも用いることができる。無機ガスとしては、たとえば、He、Ne、Ar、Kr、Xe、N2、NO、N2O、CO、CO2、NH3、SO2、Cl2、フレオンガス(CF4、CH2F2、C4F6、C5F8、CHF3、CH3Fなど)、あるいはこれらの混合ガス、およびこれらのガスへO2あるいはO3を混入した混合ガス等が挙げられる。なかでもArは導体上面の硫黄有機物の除去を均一に行うことができるので、より好ましいガスである。また、有機化合物蒸気は特に限定されるものではないが、例えば、該Arガス中に、適当な蒸気圧になるように適量の有機化合物蒸気を混合することも好ましく用いられる。有機化合物蒸気として、有機珪素化合物、アクリル酸等の不飽和化合物、有機窒素化合物、有機フッ素化合物、一般有機溶媒などが挙げられるが、本実施形態に用いられる有機化合物はこれらのものに限定されるものではない。特に好ましくは、異方性エッチングがよく、導体側面の硫黄有機物が極力残存する方法が良い。また、エッチングガスの種類や時間は適宜選定することにより、導体側面の硫黄有機物が極力残存するようにするのが良い。導体上面の硫黄有機物が一部除去される度合としては、無電解ニッケルめっきを行った際にスキップが発生しないレベルであればよい。ドライプロセスにより導体上面の硫黄有機物の除去を行った場合、後処理として水または有機溶媒、さらにはそれらの混合溶液による超音波洗浄もしくは、アルカリ性溶液による洗浄を行うことがより好ましい。
導体上面の硫黄有機物を除去するウェットプロセスとして、導体がエッチング除去されるものであればよく、特に限定はしない。ウェットプロセスとして、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、蟻酸、塩化第二銅、硫酸第二鉄などの鉄化合物、アルカリ金属塩化物、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過酸化水素などから選ばれる化合物、またはこれらを組み合わせた水溶液、または、クロム酸、クロム酸−硫酸、クロム酸−フッ酸、重クロム酸、重クロム酸−ホウフッ酸などの酸性の6価クロムを含む水溶液、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物を少なくとも1種類以上含んだ溶液により処理を行うことを特徴としている。また、市販のエッチング液を用いることも可能で、さらにアルコールなどの有機溶剤を加えることも可能である。また、エッチング液種類や時間は適宜選定することにより、導体上面の硫黄有機物が一部除去され、導体側面の硫黄有機物が極力残存するようにするのが良い。導体上面の硫黄有機物が一部除去される度合としては、無電解ニッケルめっきを行った際にスキップが発生しないレベルであればよい。
導体上面の硫黄有機物を除去する物理的研磨方法としては、特に限定はしないが、例えば、ウェットブラスト処理(ジェットスクラブ等による物理的研磨処理)などが挙げられる。特に限定はしないが、ジェットスクラブで用いる研磨剤の種類としては、アルミナ、樹脂、炭化珪素、ガラス、ジルコ二ア、ステンレス、もしくはそれらを組み合わせたものでもよい。研磨剤の大きさとしては、導体と導体の距離と研磨剤の大きさが近似している場合、導体と導体の間に詰まる場合があるため、導体と導体の距離に応じて用いる研磨剤の大きさを選定する必要がある。具体的には、研磨剤の平均粒径が導体と導体の間よりも大きいものがよく、導体側面の導体と導体の間の詰まりを防止するとともに、導体上面のみの硫黄有機物の一部が除去され、導体の側面と、導体と導体の樹脂上に吸着した硫黄有機物がほとんど除去されることがないために、ブリッジ防止効果が高い。
無電解めっき反応をそれほど抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液としては、分子内に硫黄原子を含んだ複素環式化合物または脂肪族チオールまたはジスルフィ度化合物のいずれかと有機溶剤を含んだ溶液であることを特徴とする。
分子内に硫黄原子を含んだ複素環式化合物としては、2−アミノ−1,3,4−チアジアゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトイミダゾール、6−メルカプトプリン、2−メルカプトピリジン、2−メルカプトピリミジン、2−アミノチアゾール、2−アミノ−2−チアゾリン、4−アミノ−2,1,3−ベンゾチアゾール、5−アミノ−2−メルカプトベンゾイミダゾール、4−アミノ−6−メルカプトピラゾール、2,6−メルカプトプリン、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプト−2−チアゾリン、2−メルカプトベンゾオキサゾール、5−アミノ−1,3,4−チアジアゾール−2−チオール、6−アミノ−2−メルカプトベンゾチアゾール、3−アミノ−5−メルカプト−1,2,4−トリアゾールなどを使用することができる。これらの中では、メルカプト基を有する複素環式化合物が好ましい。分子内に硫黄原子を含んだ複素環式化合物は単独で用いても、2種類以上組み合わせて用いてもよい。
前記、脂肪族チオールとしては、下記一般式(1)で表される脂肪族チオール化合物、下記一般式(2)で表される脂肪族チオール化合物、下記一般式(3)で表される脂肪族チオール化合物および下記一般式(4)で表されるジスルフィド化合物からなる群より選択される少なくとも1種の硫黄化合物と、有機溶剤とを含み、前処理液中の硫黄化合物の合計含有量が0.0005〜10g/Lであり、且つ、前処理液中の有機溶剤の合計含有量X(mL/L)と前処理液中の上記硫黄化合物の合計含有量Y(g/L)との比(X/Y)が80000以下であって、なおかつ、前処理液中の有機溶剤の合計含有量X(mL/L)と、前処理液中の硫黄化合物に含まれるメチレン基(−CH2−)の合計含有量M(mol/L)との比(X/M)が9500より上である、前処理液であることを特徴としている。
HS−(CH2)a−COOH …(1)
式(1)中、aは1から23までのいずれかの整数を示す。
HS−(CH2)b−OH …(2)
式(2)中、bは5から23までのいずれかの整数を示す。
HS−(CH2)c−NH2 …(3)
式(3)中、cは5から23までのいずれかの整数を示す。
R1−(CH2)n−(R3)p−S−S−(R4)q−(CH2)m−R2 …(4)式(4)中、R1およびR2はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を示し、R3およびR4はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を有する2価の有機基を示し、nおよびmはそれぞれ独立に4から15までのいずれかの整数を示し、pおよびqはそれぞれ独立に0又は1を示す。
本実施形態においては、上記式(1)中、aが1から23までの整数で示される化合物のいずれも用いることが可能であるが、これらのうち、aが4から15までの整数で示される化合物を用いることが好ましい。また、上記一般式(1)で表される化合物は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて無電解ニッケルめっき用前処理液に含有させることができる。
本実施形態においては、上記式(2)中、bが5から23までの整数で示される化合物のいずれも用いることが可能であるが、これらのうち、bが8から15までの整数で示される化合物を用いることが好ましい。また、上記一般式(2)で表される化合物は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて前処理液に含有させることができる。
本実施形態においては、上記式(3)中、cが5から23までの整数で示される化合物のいずれも用いることが可能であるが、これらのうち、cが8から15までの整数で示される化合物を用いることが好ましい。また、上記一般式(3)で表される化合物は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて無電解ニッケルめっき用前処理液に含有させることができる。
本実施形態においては、上記式(4)中、n及びmがそれぞれ独立に4から15までの整数で示される化合物のいずれも用いることが可能であるが、これらのうち、n及びmがそれぞれ独立に8から13までの整数で示される化合物を用いることが好ましい。また、上記一般式(4)で表される化合物は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて前処理液に含有させることができる。
R5−(CH2)r−S−S−(CH2)s−R6 …(6)
式(6)中、R5およびR6はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を示し、r及びsはそれぞれ独立に4から15までのいずれかの整数を示す。また、式(6)中、r及びsがそれぞれ独立に8から13までの整数で示される化合物を用いることが好ましい。
無電解ニッケルめっき反応をそれほど抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液に含まれる有機溶剤の種類は、特に限定されないが、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、n−ブチルアルコールなどのアルコール類、ジ−n−プロピルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジアリルエーテルなどのエーテル類、ヘキサン、シクロへキサン、ヘプタン、オクタン、ノナンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン等のケトン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Nメチルピロリドン等のアミド系溶剤、トルエン、フェノールなどの芳香族炭化水素などを用いることができる。これらの溶剤は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて無電解ニッケルめっき用前処理液に含有させることが可能である。また、上記溶剤は水と混合して使用することが好ましい。更に、本実施形態においては、容易に入手可能であるという観点から、上記溶剤のうち、エタノール及びアセトンを用いることが好ましい。
ソフトエッチング処理工程S25では、基板上の銅配線表面を平滑にするために、基板をエッチング液に浸漬してソフトエッチングを行う。
希酸としては、特に限定されず、例えば、希硫酸、希塩酸、希硝酸などを用いることができる。
必要に応じて、置換パラジウムめっき処理工程S3では、上述の本発明に係る前処理工程S24を含む前処理工程S2を経て得られる基板をパラジウム化合物含有水溶液に浸漬して、銅配線表面上に、触媒となる金属パラジウム(Pd)を選択的に形成させる。
無電解ニッケルめっき処理S4では、置換パラジウムめっき処理工程S3を経て得られる基板を無電解ニッケルめっき液に浸漬して、銅配線上にのみ選択的に無電解ニッケルめっき皮膜を形成する。
(工程a)(基板準備工程S1)
銅張り積層板である「MCL−E−679F」(日立化成工業株式会社製、商品名)にエッチングレジストを形成し、不要な銅を塩化第二鉄エッチング液を用いてエッチングして得た基板の一部に、金ワイヤボンディング用接続端子1として図7に示される形状を有する銅配線パターンを形成した。なお、形成された接続端子は、端子幅:25μm、端子長さ:200μm、端子間スペース:25μm、端子の導体厚み:20μmであった。
次に、銅配線が設けられた基板上に、金ワイヤボンディング用接続端子1が露出するように開口部2のあるソルダーレジストを以下の手順で形成した。すなわち、感光性のソルダーレジスト「PSR−4000 AUS5」(太陽インキ製造株式会社製、商品名)をロールコータで塗布し、硬化後の厚みが40μmとなるようにした。続いて、露光・現像をすることにより所望の場所に開口部2を有するソルダーレジストを形成した。
上記の絶縁樹脂層が設けられた基板を、30g/Lの水酸化カリウム溶液に50℃で3分間浸漬し、1分間湯洗した後、5分間水洗した。
次に、基板を、脱脂液「Z−200」(株式会社ワールドメタル製、商品名)に50℃で3分間浸漬し、2分間水洗した。
次に、脂肪族チオール化合物であるメルカプト酢酸の濃度が10g/Lとなるように調整したエタノール溶液に、基板を25℃で3分間浸漬し、50℃で1分間湯洗した後、1分間水洗した。
(工程f)(ドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスS25)
(ドライプロセスA)
反応性イオンエッチング(RIE)法により、導体上面の硫黄有機物の除去を以下に示した条件で行った。
装置名:プラズマ洗浄装置(三洋ハイテクノロジー製 SPC−100B)
パワー:300 W
ガスおよび流量:Ar 5 SCCM
処理時間:20 sec
次に、基板を、100g/Lの過硫酸アンモニウム溶液に1分間浸漬し、2分間水洗した。続いて、基板を10%の硫酸に1分間浸漬し、2分間水洗した。
次に、基板を、めっき活性化処理液である「SA−100」(日立化成工業株式会社製、商品名)に25℃で5分間浸漬処理し、2分間水洗した。
次に、基板を、下記に示す組成を有する鉛を含まない無電解ニッケルめっき液に85℃で8分間浸漬処理することにより、接続端子上に厚み約2μmの無電解ニッケルめっき皮膜を形成した。続いて、これを1分間水洗し、接続端子上に無電解ニッケルめっきが施された第1の基板を得た。また、一方で、工程hを経て得られた基板を、同様の無電解ニッケルめっき液に85℃で16分間浸漬処理することにより接続端子上に厚み約4μmの無電解ニッケルめっき皮膜を形成した。続いて、これを1分間水洗し、接続端子上に無電解ニッケルめっきが施された第2の基板を得た。さらに、一方で、工程hを経て得られた基板を、同様の無電解ニッケルめっき液に85℃で24分間浸漬処理することにより接続端子上に厚み約6μmの無電解ニッケルめっき皮膜を形成した。続いて、これを1分間水洗し、接続端子上に無電解ニッケルめっきが施された第3の基板を得た。
硫酸ニッケル・6水和物 22.5g/L
次亜リン酸ナトリウム 20.0g/L
リンゴ酸 10.0g/L
コハク酸 10.0g/L
グリシン 0.5g/L
チオジグリコール酸 5mg/L
ヘキサアンミンクロム(II)クロリド 50mg/L
pH:4.6(水酸化ナトリウムで調整)
第1および第2の基板においてブリッジおよびスキップともにAのものを合格とした。
A:ブリッジなく接続端子上にめっき皮膜が良好に形成されている。(図8を参照)
B:接続端子の外周に部分的にめっきがはみ出して析出している。(図9を参照)
C:接続端子の外周全体にめっきがはみ出して析出し、端子間の基板表面の一部にもめっきが析出している。(図10を参照)
D:接続端子の外周全体にめっきがはみ出して析出し、端子間の基板表面の一部にもめっきが析出し、部分的に短絡している。(図11を参照)
E:接続端子の外周全体にめっきがはみ出して析出し、端子間の基板表面の一部にもめっきが析出し、完全に短絡している。(図12を参照)
A:350箇所の接続端子のすべてにめっき皮膜が良好に形成されている。
B:めっき皮膜が良好に形成されていない接続端子が1箇所以上3個所以内ある。
C:めっき皮膜が良好に形成されていない接続端子が4箇所以上34個所以内ある。
D:めっき皮膜が良好に形成されていない接続端子が35箇所以上ある。
(硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S24)
実施例1の工程e(硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S24)における無電解ニッケルめっき用前処理液に代えて、表1に示される硫黄化合物及び溶媒を表1に示される含有量で含む前処理液をそれぞれ使用したこと以外は実施例1と同様にして、実施例2〜41の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた実施例2〜41の第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表9に示す。
(工程a’)
実施例1における工程aの後に、工程a’として下記のドライプロセス1を実施したこと以外は実施例1と同様にして、実施例42の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表9に示す。
反応性イオンエッチング(RIE)法により、銅回路間の絶縁樹脂表面の除去を以下に示した条件で行い、絶縁樹脂表面を0.5μmエッチング除去した。
装置名:プラズマ洗浄装置(三洋ハイテクノロジー製、SPC−100B)
パワー:600W
ガスおよび流量:Ar、5SCCM
処理時間:3min
(工程a’)
実施例1における工程aの後に、工程a’として下記のウェットプロセス1を実施したこと以外は実施例1と同様にして、実施例43の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表9に示す。
工程aを経た基板を、「エチレンジアミン1水和物」(関東化学株式会社製、商品名)の10mL/L水溶液に50℃で30分間浸漬した後、50℃で5分間湯洗し、3分間水洗し、絶縁樹脂表面を0.5μmエッチング除去した。
(工程a’)
実施例1における工程aの後に、工程a’として下記のウェットプロセス2を実施したこと以外は実施例1と同様にして、実施例44の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表9に示す。
工程aを経た基板を、「40%メチルアミン水溶液」(関東化学株式会社製、商品名)の10mL/L水溶液に50℃で30分間浸漬した後、50℃で5分間湯洗し、3分間水洗し、絶縁樹脂表面を0.5μmエッチング除去した。
(工程a’)
実施例1における工程aの後に、工程a’として下記のウェットプロセス3を実施したこと以外は実施例1と同様にして、実施例45の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表9に示す。
工程aを経た基板を、「RESIST STRIPPER 9296」(富士化学工業株式会社製、商品名)の10mL/L水溶液に90℃で3分間浸漬した後、50℃で5分間湯洗し、3分間水洗し、絶縁樹脂表面を0.5μmエッチング除去した。
(工程a’)
実施例1における工程aの後に、工程a’として下記のウェットプロセス4を実施したこと以外は実施例1と同様にして、実施例46の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表9に示す。
工程aを経た基板に対して、酸化力の大きな酸化剤として過マンガン酸塩を含有する溶液による銅回路間の絶縁樹脂表面の除去処理を行った。処理には、デスミア処理システム(商品名:サーキュポジット200MLB,シプレイ・ファーイースト株式会社製)を用いて行った。具体的には、基板を、膨潤処理としてサーキュポジットMLBコンディショナ211およびサーキュポジットZの混合水溶液(水:70体積%、コンディショナ211:20体積%、サーキュポジットZ:10体積%)に70℃で3分間浸漬処理した。次に、基板を、除去処理としてサーキュポジットMLBプロモータ213AおよびサーキュポジットMLBプロモータ213Bの混合水溶液(水:75体積%、プロモータ213A:10体積%、プロモータ213B:15体積%)に70℃で3分間浸漬処理した。次に、基板を、中和処理としてサーキュポジットMLBニュートラライザ216−4(水:80体積%、ニュートラライザ216−4:20体積%)に40℃で5分間浸漬処理し、更に3分間水洗した。これらの処理により、絶縁樹脂表面を0.5μmエッチング除去した。
(工程a’)
実施例1における工程aの後に、工程a’として下記の物理的研磨1を実施したこと以外は実施例1と同様にして、実施例47の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表9に示す。
ウェットブラスト処理(ジェットスクラブ等による物理的研磨処理)により、銅回路間の絶縁樹脂表面の除去を以下に示した条件で行い、絶縁樹脂表面を0.5μmエッチング除去した。
装置名:PFE−3000T(マコー株式会社製)
圧力:0.2MPa
微粒子:アルミナ♯2000(中心粒径:約6.7μm)
搬送速度:0.5m/min
(ドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスS25)
(ドライプロセスB)
実施例1における工程fに代えて、下記に示した酸素プラズマ法により、導体上面の硫黄有機物の除去を行った。この処理以外は実施例1と同様にして、実施例48の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板ついて、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表8に示す。
装置名:プラズマ処理装置(日電アネルバ株式会社 DEA506)
パワー:500 W
ガスおよび流量:O2 50 SCCM
処理時間:1 min
(ドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスS25)
(ウェットプロセスA)
実施例1における工程fに代えて、下記に示したウェットエッチングプロセスにより、導体上面の硫黄有機物の除去を行い、水洗を1分間行った。この処理以外は実施例1と同様にして、実施例49の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表9に示す。
<組成>:硫酸 10g/L
過酸化水素 5g/L
ベンゾトリアゾール 0.2g/L
<液温>:40℃
<処理時間>:30sec
(ドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスS25)
(ウェットプロセスB)
実施例1における工程fに代えて、下記に示したウェットエッチングプロセスにより、導体上面の硫黄有機物の除去を行い、水洗を1分間行った。この処理以外は実施例1と同様にして、実施例50の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表9に示す。
<組成>: NaOH 5g/L
<液温>:40℃
<処理時間>: 30sec
(ドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスS25)
(物理的研磨A)
実施例1における工程fに代えて、下記に示したウェットブラスト処理(ジェットスクラブ等による物理的研磨処理)により、導体上面の硫黄有機物の除去を行った。この処理以外は実施例1と同様にして、実施例51の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表9に示す。
装置名:PFE−3000T(マコー株式会社製)
圧力:0.2MPa
微粒子:アルミナ♯2000(中心粒径:約6.7μm)
搬送速度:3m/min
(無電解めっき反応をそれほど抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S26の追加)
実施例1における工程fと工程gの間に、脂肪族チオール化合物であるメルカプト酢酸の濃度が0.01g/Lとなるように調整した、5mL/Lエタノール水溶液に、基板を25℃で3分間浸漬し、50℃で1分間湯洗した後、1分間水洗した。この処理以外は実施例1と同様にして、実施例52の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表10に示す。
(無電解めっき反応をそれほど抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S26の追加)
実施例52の脂肪族チオール化合物であるメルカプト酢酸の濃度が0.01g/Lとなるように調整した、5mL/Lエタノール水溶液による処理に代えて、表3に示される硫黄化合物及び溶媒を表3に示される含有量で含む無電解めっき反応をそれほど抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液をそれぞれ使用したこと以外は実施例52と同様にして、実施例53〜74の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた実施例53〜74の第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表10に示す。
(工程a)(基板準備工程S1)
銅張り積層板である「MCL−E−679F」(日立化成工業株式会社製、商品名)にエッチングレジストを形成し、不要な銅を塩化第二鉄エッチング液を用いてエッチングし、銅配線の一部に、金ワイヤボンディング用接続端子1として図3に示される形状を有する銅配線パターンを形成した。なお、形成された接続端子は、端子幅:25μm、端子長さ:200μm、端子間スペース:25μm、端子の導体厚み:20μmであった。
次に、銅配線が設けられた基板上に、金ワイヤボンディング用接続端子1が露出するように開口部2のあるソルダーレジストを以下の手順で形成した。すなわち、感光性のソルダーレジスト「PSR−4000 AUS5」(太陽インキ製造株式会社製、商品名)をロールコータで塗布し、硬化後の厚みが40μmとなるようにした。続いて、露光・現像をすることにより所望の場所に開口部2を有するソルダーレジストを形成した。
上記の絶縁樹脂層が設けられた基板を、30g/Lの水酸化カリウム溶液に50℃で3分間浸漬し、1分間湯洗した後、5分間水洗した。
次に、基板を、脱脂液「Z−200」(株式会社ワールドメタル製、商品名)に50℃で3分間浸漬し、2分間水洗した。
次に、脂肪族チオール化合物であるメルカプト酢酸の濃度が10g/Lとなるように調整したエタノール溶液に、基板を25℃で3分間浸漬し、50℃で1分間湯洗した後、1分間水洗した。
(ドライプロセスA)
反応性イオンエッチング(RIE)法により、導体上面の硫黄有機物の除去を以下に示した条件で行った。
装置名:プラズマ洗浄装置(三洋ハイテクノロジー製 SPC−100B)
パワー:300 W
ガスおよび流量:Ar 5 SCCM
処理時間:15 sec
次に、基板を、100g/Lの過硫酸アンモニウム溶液に1分間浸漬し、2分間水洗した。続いて、基板を10%の硫酸に1分間浸漬し、2分間水洗した。
次に、置換金めっきであるHGS−100(日立化成工業株式会社製、商品名)に85℃で10分間浸漬処理した。
次に、無電解金めっき液であるHGS−5400(日立化成工業株式会社製、商品名)に70℃で25分間浸漬処理し、金めっき皮膜を0.3μm形成した。これを1分間水洗し、接続端子上に無電解金めっきが施された第1の基板を得た。また、一方で、工程hを経て得られた基板を、同様の無電解ニッケル金めっき液に70℃で50分間浸漬処理することにより接続端子上に厚み約0.6μmの無電解金めっき皮膜を形成した。続いて、これを1分間水洗し、接続端子上に無電解金めっきが施された第2の基板を得た。さらに、一方で、工程hを経て得られた基板を、同様の無電解金めっき液に70℃で75分間浸漬処理することにより接続端子上に厚み約0.9μmの無電解ニッケル金めっき皮膜を形成した。続いて、これを1分間水洗し、接続端子上に無電解金めっきが施された第3の基板を得た。
第1の配線および第2の配線ともにAu−Aのものを合格とした。
Au−A:ブリッジなく接続端子上にめっき皮膜が良好に形成されている。(図8を参照)
Au−B:接続端子の外周に部分的にめっきがはみ出して析出している。(図9を参照)
Au−C:接続端子の外周全体にめっきがはみ出して析出し、端子間の基板表面の一部にもめっきが析出している。(図10を参照)
Au−D:接続端子の外周全体にめっきがはみ出して析出し、端子間の基板表面の一部にもめっきが析出し、部分的に短絡している。(図11を参照)
Au−E:接続端子の外周全体にめっきがはみ出して析出し、端子間の基板表面の一部にもめっきが析出し、完全に短絡している。(図12を参照)
また、上記基準でAu−B以上を合格とした。
Au−A:350箇所の接続端子のすべてにめっき皮膜が良好に形成されている。
Au−B:めっき皮膜が良好に形成されていない接続端子が1箇所以上3個所以内ある。
Au−C:めっき皮膜が良好に形成されていない接続端子が4箇所以上34個所以内ある。
Au−D:めっき皮膜が良好に形成されていない接続端子が35箇所以上ある。
また、上記基準でAu−Aを合格とした。
(硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S24)
実施例75の工程e(硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S24)における無電解めっき用前処理液に代えて、表4に示される硫黄化合物及び溶媒を表4に示される含有量で含む無電解ニッケルめっき用前処理液をそれぞれ使用したこと以外は実施例75と同様にして、実施例76〜83の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた実施例76〜83の第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例64と同様にしてブリッジとスキップの発生についてそれぞれ評価した。結果を表11に示す。
(無電解めっき反応をそれほど抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S26の追加)
実施例75における工程fと工程gの間に、脂肪族チオール化合物であるメルカプト酢酸の濃度が0.01g/Lとなるように調整した、5mL/Lエタノール水溶液に、基板を25℃で3分間浸漬し、50℃で1分間湯洗した後、1分間水洗した。この処理以外は実施例64と同様にして、実施例84の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた実施例84の第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例75と同様にしてブリッジとスキップの発生についてそれぞれ評価した。結果を表11に示す。
(無電解めっき反応をそれほど抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S26の追加)
実施例75の脂肪族チオール化合物であるメルカプト酢酸の濃度が0.01g/Lとなるように調整した、5mL/Lエタノール水溶液による処理に代えて、表4に示される硫黄化合物及び溶媒を表4に示される含有量で含む無電解めっき反応をそれほど抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液をそれぞれ使用したこと以外は実施例75と同様にして、実施例85〜98の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた実施例85〜98の第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例75と同様にしてブリッジとスキップの発生についてそれぞれ評価した。結果を表11に示す。
実施例1に示した工程e(硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S24)および工程f(ドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスS25)を行わなかったこと以外は、実施例1と同様の工程を行い、比較例1の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表12に示す。
実施例1に示した工程f(ドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスS25)を行なわなかったこと以外は、実施例1と同様の工程を行い、比較例2の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてブリッジとスキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表12に示す。
実施例1の工程e(硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S24)における無電解ニッケルめっき用前処理液に代えて、表5に示される硫黄化合物及び溶媒を表5に示される含有量で含む処理液をそれぞれ使用し、実施例1に示した工程f(ドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスS25)を行なわなかったこと以外は、実施例1と同様の工程を行い、比較例3〜23の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてブリッジとスキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表12に示す。
実施例1の工程e(硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S24)における無電解ニッケルめっき用前処理液に代えて、表6に示される硫黄化合物及び溶媒を表6に示される含有量で含む処理液をそれぞれ使用したこと以外は、実施例1と同様の工程を行い、比較例24〜28の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてブリッジとスキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表13に示す。
実施例52の脂肪族チオール化合物であるメルカプト酢酸の濃度が0.01g/Lとなるように調整した、5mL/Lエタノール水溶液による処理に代えて、表6に示される硫黄化合物及び溶媒を表6に示される含有量で含む溶液をそれぞれ使用したこと以外は実施例52と同様にして、比較例29〜37の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた比較例29〜37の第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてめっきのブリッジをそれぞれ評価した。更に、スキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表13に示す。
実施例1の工程e(硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S24)における処理液に代えて、表7に示される硫黄化合物及び溶媒を表7に示される含有量で含む処理液をそれぞれ使用し、実施例1に示した工程f(ドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスS25)を行なわなかったこと以外は、実施例1と同様の工程を行い、比較例38〜60の第1の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例1と同様にしてブリッジとスキップの発生についても実施例1と同様にしてそれぞれ評価した。結果を表14に示す。
実施例75に示した工程e(硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S24)および工程f(ドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスS25)を行わなかったこと以外は、実施例75と同様の工程を行い、比較例61の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた比較例61の第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例64と同様にしてブリッジとスキップの発生についてそれぞれ評価した。結果を表15に示す。
実施例75に示した工程f(ドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスS25)を行わなかったこと以外は、実施例75と同様の工程を行い、比較例62の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた比較例62の第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例64と同様にしてブリッジとスキップの発生についてそれぞれ評価した。結果を表15に示す。
実施例75に示した工程e(硫黄有機物を含んだ溶液による処理工程S24)の、脂肪族チオール化合物であるメルカプト酢酸の濃度が10g/Lとなるように調整したエタノール溶液に代えて、表8に示される硫黄化合物及び溶媒を表8に示される含有量で含む処理液により処理し、さらに実施例75に示した工程fを行わなかったこと以外は、実施例75と同様の工程を行い、比較例63〜67の第1の基板、第2の基板および第3の基板を得た。得られた比較例63〜67の第1の基板、第2の基板および第3の基板について、実施例75と同様にしてブリッジとスキップの発生についてそれぞれ評価した。結果を表15に示す。
Claims (16)
- 基材と、該基材上に形成された接続端子(導体)と、を備える基板の表面に、硫黄有機物を含んだ溶液(無電解めっき用前処理液)に接触させる第1工程と、前記第1工程の後にドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスの少なくともいずれかのプロセスにより前記接続端子(導体)上面の硫黄有機物を一部除去する第2工程とを有する、接続端子の製造方法。
- さらに、第2工程の後に接続端子(導体)上に無電解めっき皮膜を形成させるための触媒を施す第3工程、または、第2工程と第3工程の間に無電解めっき反応を抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液に接触させる第4工程を有する、請求項1に記載の接続端子の製造方法。
- 第1工程で用いる硫黄有機物が、チオール類、スルフィド化合物、チオシアン塩類、チオ尿素誘導体、スルファミン酸またはその塩であることを特徴とする請求項1または2に記載の接続端子の製造方法。
- 第1工程で用いる硫黄有機物が、分子内に硫黄原子を含んだ複素環式化合物または脂肪族チオールまたはジスルフィド化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の接続端子の製造方法。
- 無電解めっき用前処理液において、第1工程で用いる分子内に硫黄原子を含んだ複素環式化合物が、2−アミノ−1,3,4−チアジアゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトイミダゾール、6−メルカプトプリン、2−メルカプトピリジン、2−メルカプトピリミジン、2−アミノチアゾール、2−アミノ−2−チアゾリン、4−アミノ−2,1,3−ベンゾチアゾール、5−アミノ−2−メルカプトベンゾイミダゾール、4−アミノ−6−メルカプトピラゾール、2,6−メルカプトプリンからなる群より選択される1種類以上の複素環式化合物であり、有機溶剤を含み、複素環式化合物の濃度が無電解めっき用前処理液の全容量基準で0.01g/L〜50g/Lであり、前記複素環式化合物の濃度をMA(g/L)としたときに、前記有機溶剤は、その濃度が前記無電解めっき用前処理液の全容量基準で1000MAml/L以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の接続端子の製造方法。
- 無電解めっき用前処理液において、第1工程で用いる脂肪族チオールまたはジスルフィド化合物が、下記一般式(1)で表される脂肪族チオール化合物、下記一般式(2)で表される脂肪族チオール化合物、下記一般式(3)で表される脂肪族チオール化合物および下記一般式(4)で表されるジスルフィド化合物からなる群より選択される少なくとも1種の硫黄化合物であり、有機溶剤を含み、無電解めっき用前処理液中の硫黄化合物の合計含有量が0.01〜10g/Lであり、且つ、前処理液中の有機溶剤の合計含有量X(mL/L)と前処理液中の上記硫黄化合物の合計含有量Y(g/L)との比(X/Y)が20000以下のものであり、なおかつ、前処理液中の有機溶剤の合計含有量X(mL/L)と、前処理液中の脂肪族チオールまたはジスルフィド化合物に含まれる式(5)で表される、メチレン基(−CH2−)の合計含有量M(mol/L)との比(X/M)が9500以下であることを特徴とする請求項4に記載の接続端子の製造方法。
HS−(CH2)a−COOH …(1)
(式(1)中、aは1以上のいずれかの整数を示す。)
HS−(CH2)b−OH …(2)
(式(2)中、bは5以上のいずれかの整数を示す。)
HS−(CH2)c−NH2 …(3)
(式(3)中、cは5以上のいずれかの整数を示す。)
R1−(CH2)n−(R3)p−S−S−(R4)q−(CH2)m−R2 …(4)(式(4)中、R1およびR2はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を示し、R3およびR4はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を有する2価の有機基を示し、nおよびmはそれぞれ独立に4以上のいずれかの整数を示し、pおよびqはそれぞれ独立に0又は1を示す。)
(式(5)中、Skは第k番目の硫黄化合物のモル濃度(mol/L)を示し、Ckは第k番目の硫黄化合物が有するメチレン基の数を示す。なお、kは1〜zの整数を示し、第k番目の硫黄化合物とは、z種類の硫黄化合物を1番目からz番目まで任意に順番をつけたときのk番目に対応する硫黄化合物を指す。) - 第4工程で用いる無電解めっき反応を抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液が、分子内に硫黄原子を含んだ複素環式化合物と有機溶剤とを含有する無電解ニッケルめっき用前処理液であり、前記複素環式化合物は、その濃度が前記無電解ニッケルめっき用前処理液の全容量基準で0.0005〜3g/Lであり、前記複素環式化合物の濃度をMA(g/L)としたときに、前記有機溶剤は、その濃度が前記無電解めっき用前処理液の全容量基準で50×MA〜5000×MAmL/Lであることを特徴とする請求項2〜6いずれかに記載の接続端子の製造方法。
- 第4工程で用いる無電解めっき反応を抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液(前処理液)が、一般式(1)で表される脂肪族チオール化合物、一般式(2)で表される脂肪族チオール化合物、一般式(3)で表される脂肪族チオール化合物および一般式(4)で表されるジスルフィド化合物からなる群より選択される少なくとも1種の硫黄化合物と、有機溶剤と、を含み、前処理液中の前記硫黄化合物の合計含有量が0.0005〜10g/Lであり、且つ、前処理液中の前記有機溶剤の合計含有量X(mL/L)と前処理液中の前記硫黄化合物の合計含有量Y(g/L)との比(X/Y)が80000以下であり、なおかつ、前処理液中の有機溶剤の合計含有量X(mL/L)と、前処理液中の硫黄化合物に含まれる式(5)で表される、メチレン基(−CH2−)の合計含有量M(mol/L)との比(X/M)が9500より上であることを特徴とする請求項2〜6いずれかに記載の接続端子の製造方法。
HS−(CH2)a−COOH …(1)
(式(1)中、aは1以上のいずれかの整数を示す。)
HS−(CH2)b−OH …(2)
(式(2)中、bは5以上のいずれかの整数を示す。)
HS−(CH2)c−NH2 …(3)
(式(3)中、cは5以上のいずれかの整数を示す。)
R1−(CH2)n−(R3)p−S−S−(R4)q−(CH2)m−R2 …(4)(式(4)中、R1およびR2はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を示し、R3およびR4はそれぞれ独立に、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を有する2価の有機基を示し、nおよびmはそれぞれ独立に4以上のいずれかの整数を示し、pおよびqはそれぞれ独立に0又は1を示す。)
(式(5)中、Skは第k番目の硫黄化合物のモル濃度(mol/L)を示し、Ckは第k番目の硫黄化合物が有するメチレン基の数を示す。なお、kは1〜zの整数を示し、第k番目の硫黄化合物とは、z種類の硫黄化合物を1番目からz番目まで任意に順番をつけたときのk番目に対応する硫黄化合物を指す。) - さらに、無電解めっき皮膜を形成する工程を含み、かつ前記無電解めっき皮膜が、銅、ニッケル、銀、金、パラジウム、コバルト、スズ、タングステン、亜鉛、ロジウム、ルテニウム、白金から選択される金属または前記金属を含む合金であることを特徴とする請求項2〜8いずれかに記載の接続端子の製造方法。
- ニッケルの上部に、置換金めっき皮膜、あるいはさらに無電解金めっき皮膜を、この順序に形成したことを特徴とする請求項9に記載の接続端子の製造方法。
- ニッケルの上部に、パラジウムの純度が99重量%以上の置換パラジウムめっき皮膜または無電解パラジウムめっき皮膜、置換金めっき皮膜、あるいはさらに無電解金めっき皮膜を、この順序に形成したことを特徴とする請求項9に記載の接続端子の製造方法。
- ニッケルの上部に、パラジウムの純度が99重量%以上の置換パラジウムめっき皮膜または無電解パラジウムめっき皮膜、パラジウムの純度が90重量%以上〜99重量%未満の無電解パラジウムめっき皮膜、置換金めっき皮膜、あるいはさらに無電解金めっき皮膜を、この順序に形成したことを特徴とする請求項9に記載の接続端子の製造方法。
- ドライエッチングプロセスが、異方性エッチングプロセスであることを特徴とする請求項1〜12いずれかに記載の接続端子の製造方法。
- ウェットエッチングプロセスが、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、蟻酸、塩化第二銅、硫酸第二鉄などの鉄化合物、アルカリ金属塩化物、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過酸化水素などから選ばれる化合物、またはこれらを組み合わせた水溶液、または、クロム酸、クロム酸−硫酸、クロム酸−フッ酸、重クロム酸、重クロム酸−ホウフッ酸などの酸性の6価クロムを含む水溶液、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物を少なくとも1種類以上含んだ溶液により処理を行うことを特徴とする請求項1〜13いずれかに記載の接続端子の製造方法。
- 物理的研磨によるプロセスが、ジェットスクラブを用いることによることを特徴とする請求項1〜14いずれかにに記載の接続端子の製造方法。
- 基材と、該基材上に形成された導体と、を備える半導体チップ搭載用基板の表面に、硫黄有機物を含んだ溶液に接触させる第1工程と、前記第1工程の後にドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセスあるいは物理的研磨によるプロセスの少なくともいずれかのプロセスにより前記導体上面の硫黄有機物を一部除去する第2工程と、必要に応じて、前記第2工程の後に前記導体上に無電解ニッケルめっき皮膜を形成させるための置換パラジウムめっき処理を施す第3工程と、あるいはさらに、前記第2工程と第3工程の間に無電解めっき反応を抑制することのない硫黄有機物を含んだ溶液に接触させる第4工程を有することを特徴とする半導体チップ搭載用基板の製造方法。
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