多層配線基板の製造方法およびウエハ一括コンタクトボード
【課題】導電層が絶縁層を介して積層された多層配線基板において、導電層と絶縁層の密着強度を高め、歩留まりを向上させる製造方法を提供する。
【解決手段】第１配線パターン１２ａ上に感光性ポリイミド前駆体を用いて、ポリイミド絶縁層１３を形成し、このポリイミド絶縁層１３上にフォトリソグラフィーにて、図１（３）に示すようにコンタクトホール１４を形成する。次に、酸素プラズマ処理をおこなった後、０．９５％（重量百分率）の酸性フッ化アンモンＮＨ４Ｆ・ＨＦ（ＮＨ4Ｆ・ＨＦ＝１：１）水溶液に２０秒浸漬する。
【解決手段】第１配線パターン１２ａ上に感光性ポリイミド前駆体を用いて、ポリイミド絶縁層１３を形成し、このポリイミド絶縁層１３上にフォトリソグラフィーにて、図１（３）に示すようにコンタクトホール１４を形成する。次に、酸素プラズマ処理をおこなった後、０．９５％（重量百分率）の酸性フッ化アンモンＮＨ４Ｆ・ＨＦ（ＮＨ4Ｆ・ＨＦ＝１：１）水溶液に２０秒浸漬する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ上に多数形成された半導体デバイスを一括して試験するためのコンタクトボードと、それを構成する多層配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ上に複数形成された半導体デバイスの検査は、プローブカードによる製品検査（電気的特性試験）と、その後に行われる信頼性試験であるバーンイン試験に大別される。
バーンイン試験は、固有欠陥のある半導体デバイス、あるいは製造上のばらつきから、時間とストレスに依存する故障を起こすデバイスを除くために行われるスクリーニング試験の一つである。プローブカードによる検査が製造したデバイスの電気的特性試験であるのに対し、バーンイン試験は熱加速試験と言える。
【０００３】
バーンイン試験は、プローブカードによって１チップ毎に行われる電気的特性試験の後に、ウエハをダイシングによりチップに切断し、パッケージングしたものについて一つずつバーンイン試験を行う通常の方法（１チップバーンインシステム）ではコスト的に実現性に乏しい。そこで、特許文献１に示すように、ウエハ上に多数形成された半導体デバイスのバーンイン試験を一括して行うためのウエハ一括コンタクトボードの開発及び実用化が進められている。
【０００４】
ウエハ一括コンタクトボードは、多層配線基板上に、異方性導電ゴムシートを介して、バンプ付きメンブレンリングを固定した構造を有する。バンプ付きメンブレンリングは、リングと、リングに張り渡された絶縁性薄膜の一方の面に設けられた導電性材料からなる半球状のバンプと、このバンプと電気的に接続して他方の面に設けられた導電性材料からなるパッドとを備える。金属バンプは、ウエハ上の各半導体チップの周縁又はセンターライン上に形成されたパッド８２（約６００〜１０００ピン程度）に対応して、この数にチップ数を乗じた数が、絶縁性薄膜上に形成されている。異方性導電ゴムシートは、主面と垂直な方向にのみ導電性を有する弾性体であり、多層配線基板上の端子とバンプ付きメンブレンリングのパッドとを電気的に接続する。異方性導電ゴムシートは、その表面に形成された凸部でバンプ付きメンブレン上のパッドに押し当てることで、半導体ウエハ表面の凹凸及びバンプの高さのバラツキを吸収し、半導体ウエハ上のパッドとバンプ付きメンブレンリング上のバンプとを確実に接続する。多層配線基板はバンプ付きメンブレンリング上に孤立する各バンプにパッドを介して所定のバーンイン試験信号を付与するための配線を積層構造で有する。
【０００５】
多層配線基板は、絶縁性基材上に導電層を積層し所望のパターンに形成した後、絶縁層を積層し、該絶縁層にコンタクトホールを形成した後、その上に導電層を積層することによりコンタクトホールを介して下層の導電層と導通させる。この一連の工程を複数回行うことにより、ウエハ上の多数のパッドに電気信号を送るための複数の配線を設けている。
また、ウエハ一括コンタクトボードの多層配線基板においては、内部回路にショート箇所がある半導体デバイスが存在する場合であっても、他の半導体デバイスの内部回路が破壊されたり、他の半導体デバイスが誤動作を起こすという問題を回避するために、配線上に抵抗素子を設けた多層配線基板が提案されている（特許文献１）。この抵抗素子は、導電層を複数の積層構造とし、導電層のうちの上層を除去して形成された薄膜状の抵抗素子（薄膜抵抗）である。
【０００６】
多層配線基板の絶縁層としては、主に感光性ポリイミドが用いられている。感光性ポリイミド層を露光および現像することにより、ポリイミド層にコンタクトホールを形成した後、配線層を形成するが、このとき、特許文献２に示すように、ポリイミド層表面を酸素プラズマにてアッシング処理して、アンカー効果により配線層との密着性を向上させている。アッシング処理後、表面にアッシング残渣が残留するのでこれを除去するために、硫酸系の溶液を用いてスクラブ洗浄を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１６４６５１号公報
【特許文献２】特開２００２−２５２２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、スクラブ洗浄する際、基板端に存在する導電層のスパッタくず等を一緒に剥がしてしまい、それが絶縁層表面に引掻き傷を形成して、かえって密着性を悪化させるという問題があった。また、特許文献２に記載の多層配線基板における薄膜抵抗は、膜厚が数百オングストロームの薄膜であるため、スクラブ洗浄する場合、剥がれてしまうという問題があった。
また、絶縁層として用いている有機化合物には、密着力増強剤として珪素原子を含む化合物が添加されている場合がある。このような材料を用いた絶縁層に酸素プラズマ処理を行うと、珪素原子が酸化され、二酸化珪素粒子が表面に残る。この場合、硫酸系の溶液を用いたスクラブ洗浄のみでは完全に除去することができない。また、スクラブ洗浄により二酸化珪素粒子がコンタクトホールに入り込んでしまう。このように二酸化珪素粒子が絶縁層表面に残っていると、層間の密着性が低下し、金属配線が剥がれるという問題がある。
また、最上層の導電層と熱圧着により接続されるフレキシブルケーブルに対して外力が加わったときの層間の剥がれが発生するという問題があった。
【０００９】
本第１発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、環境に配慮した製造方法であって、薄膜抵抗の導電層の膜剥がれや、フレキシブルケーブルに対して外力が加わったときの層間の剥がれを防止し、層間の密着強度を向上できる多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。本第２発明は、薄膜抵抗の導電層の膜剥がれや、フレキシブルケーブルに対して外力が加わったときの層間の剥がれを防止し、層間の密着強度が高い多層配線基板を構成部品に備えた信頼性の高いウエハ一括コンタクトボードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）
基板上に、複数の導電層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記複数の導電層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
基板上に形成された導電層上に、珪素を含む材料からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層に前記導電層表面が露出するようにコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール内の前記導電層表面、及び前記絶縁層表面に対して酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程と、
前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を、前記酸素プラズマ処理により生成された酸化珪素化合物を溶解する溶媒による表面処理を行う表面処理工程と、前記絶縁層上に前記コンタクトホールを埋めるように他の導電層を形成する導電層形成工程と、を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【００１１】
（構成２）
基板上に、複数の導電層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記複数の導電層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
基板上に形成された導電層上に、珪素を含む材料からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層に前記導電層表面が露出するようにコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール内の前記導電層表面、及び前記絶縁層表面に対して酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程と、
前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を、フッ化水素酸、ケイフッ化水素酸、酸性フッ化アンモン、及びフッ化アンモニウムと無機酸の混酸から選ばれる少なくとも１つを含む酸性水溶液による表面処理を行う表面処理工程と、
前記絶縁層上に前記コンタクトホールを埋めるように他の導電層を形成する導電層形成工程と、を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【００１２】
（構成３）
前記酸性水溶液は、フッ化物の重量百分率が１．０％未満の水溶液であることを特徴とする構成２記載の多層配線基板の製造方法。
【００１３】
（構成４）
基板上に、複数の導電層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記複数の導電層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
基板上に形成された導電層上に、珪素を含む材料からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層に前記導電層表面が露出するようにコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール内の前記導電層表面、及び前記絶縁層表面に対して酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程と、
前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、から選ばれる少なくとも１つを含むアルカリ性水溶液を用いて、前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を表面処理することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【００１４】
（構成５）
前記絶縁層は、有機化合物からなることを特徴とする構成１から４のいずれか１つ記載の多層配線基板の製造方法。
【００１５】
（構成６）
前記導電層表面は、ニッケルを含む材料であることを特徴とする構成１から５のいずれか１つ記載の多層配線基板の製造方法。
【００１６】
（構成７）
前記導電層は、複数層の積層構造からなり、該導電層のうちの上層を除去して抵抗が形成されていることを特徴とする構成１から６いずれか１つ記載の多層配線基板の製造方法。
【００１７】
（構成８）
前記構成１から７いずれか１つ記載の製造方法により製造された多層配線基板と、
被検査素子と直接接触するコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングとを有することを特徴とするウエハ一括コンタクトボード。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の構成１によれば、酸化珪素化合物を溶解する溶媒により、酸素プラズマ処理されたコンタクトホール内の導電層表面及び絶縁層表面に対して表面処理することによって、絶縁層に含まれる珪素が酸素プラズマ処理によって発生した酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を溶解して除去することができるので、導電層と導電層、導電層と絶縁層との層間の密着強度を上げることができる。従って、最上層の導電層と熱圧着により接着されるフレキシブルケーブルに対して外力が加わったときの層間の剥がれを防止することができる。また、絶縁層表面をスクラブ洗浄しないため、スクラブ洗浄による引掻き傷やごみを発生させることがないので、層間の密着強度を上げることができる。またコンタクトホール内部に残った酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を容易に除去することができるので、電気的接続が確実となり、コンタクト不良を防止することができる。また、スクラブ洗浄しないため、薄膜抵抗が形成された多層配線基板においても、薄膜抵抗の膜剥がれを防止することができる。
【００１９】
本発明の構成２によれば、フッ化水素酸、ケイフッ化水素酸、酸性フッ化アンモン、及びフッ化アンモニウムと無機酸の混酸から選ばれる少なくとも１つを含む酸性水溶液により、酸素プラズマ処理されたコンタクトホール内の導電層表面及び絶縁層表面に対して表面処理することによって、絶縁層に含まれる珪素が酸素プラズマ処理によって発生した酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を溶解して除去することができるので、導電層と導電層、導電層と絶縁層との層間の密着強度を上げることができる。従って、最上層の導電層と熱圧着により接着されるフレキシブルケーブルに対して外力が加わったときの層間の剥がれを防止することができる。また、絶縁層表面をスクラブ洗浄しないため、スクラブ洗浄による引掻き傷やごみを発生させることがないので、層間の密着強度を上げることができる。またコンタクトホール内部に残った酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を容易に除去することができるので、電気的接続が確実となり、コンタクト不良を防止することができる。また、スクラブ洗浄しないため、薄膜抵抗が形成された多層配線基板においても、薄膜抵抗の膜剥がれを防止することができる。また、アルカリ水溶液よりも、酸化珪素化合物（二酸化珪素等）に対する溶解速度が大きいため、プロセスのタクトを短く出来るといった特徴を持つ。
【００２０】
構成３によれば、酸性水溶液におけるフッ化物の重量百分率が１．０％未満であることにより、フッ化物が低濃度であるので、環境に配慮した水溶液による酸化珪素化合物（二酸化珪素等）の溶解除去が可能となる。
【００２１】
本発明の構成４によれば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、から選ばれる少なくともひとつを含むアルカリ性水溶液により、酸素プラズマ処理されたコンタクトホール内の導電層表面及び絶縁層表面に対して表面処理することによって、絶縁層に含まれる珪素が酸素プラズマ処理によって発生した酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を溶解して除去することができるので、導電層と導電層、導電層と絶縁層との層間の密着強度を上げることができる。従って、最上層の導電層と熱圧着により接着されるフレキシブルケーブルに対して外力が加わったときの層間の剥がれを防止することができる。また、絶縁層表面をスクラブ洗浄しないため、スクラブ洗浄による引掻き傷やごみを発生させることがないので、層間の密着強度を上げることができる。またコンタクトホール内部に残った酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を容易に除去することができるので、電気的接続が確実となり、コンタクト不良を防止することができる。また、スクラブ洗浄しないため、薄膜抵抗が形成された多層配線基板においても、薄膜抵抗の膜剥がれを防止することができる。
【００２２】
構成５によれば、絶縁層が、有機化合物からなる場合、有機化合物を溶解することなく良好に酸素プラズマによって生じた酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を溶解除去することができる。
【００２３】
構成６によれば、導電層表面がニッケルを含む材料とすることで、上記酸性水溶液に対するダメージを防止することができる。
【００２４】
構成７にあるように、導電層が、複数の積層構造からなり、該導電層のうちの上層を除去した抵抗（薄膜抵抗）が形成された多層配線基板の場合に特に効果がある。
【００２５】
構成８によれば、密着強度の高い多層配線基板を用いているので、信頼性の高いウエハ一括コンタクトボードを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例である多層配線基板の製造過程を示す概略断面図
【図２】本発明の一実施例である多層配線基板の製造過程を示す概略断面図
【図３】密着強度の評価方法を示す図
【図４】本発明のウエハ一括コンタクトボードの一実施形態を示す概略構成図
【実施例１】
【００２７】
本発明の一実施例によるに多層配線基板の製造方法について図１および図２を参照しながら説明する。図１及び図２は、多層配線基板の製造工程の一例を示す要部断面図である。
図１の工程（１）に示すように、表面を平らに研磨したガラス基板１１（ＨＯＹＡ社製：ＮＡ４０、大きさ３２０ｍｍ角、厚さ３ｍｍ）の片面に、スパッタ法にて、Ｃｒ膜を約３００オングストローム、Ｃｕ膜を約２．０μｍ、Ｎｉ膜を約０．３μｍの膜厚で順次成膜して、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層１２を形成する。ここで、ＣｒはガラスとＣｕに対する密着力を強化する目的で設けている。また、ＮｉはＣｕの酸化を防止する目的、Ｃｕとレジストに対する密着力を強化する目的、及び、Ｃｕとポリイミドとの反応によってコンタクトホール底部にポリイミドが残留するのを防止する目的で設けている。なお、Ｎｉの形成方法はスパッタ法に限定されず、電解めっき法で形成しても良い。また、Ｎｉ膜上にＡｕ膜をスパッタ法、電解めっき法又は無電解めっき法で形成して、コンタクト抵抗の低減を図ることも可能である。
【００２８】
次に、図１の工程（２）に示すように、所定のフォトリソグラフィー工程（レジストコート、露光、現像、エッチング）を行い、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層１２をパターニングして、１層目の配線パターン１２ａを形成する。詳しくは、まず、レジストを３μｍの厚みにコートし、９０℃で３０分間ベークし、所定のマスクを用いてレジストを露光、現像して、所望のレジストパターン（図示せず）を形成する。このレジストパターンをマスクとして、塩化第２鉄水溶液等のエッチング液を使用して、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層１２をエッチングし、その後レジスト剥離液を用いてレジストを剥離し、水洗して乾燥させて、１層目の配線パターン１２ａを形成する。
【００２９】
次に、図１の工程（３）に示すように、１層目の配線パターン上に感光性ポリイミド前駆体を、スピンナー等を用いて１０μｍの厚みで塗布して、ポリイミド絶縁層１３を形成する。このポリイミド絶縁層１３に、コンタクトホール１４を形成する。詳しくは、塗布した感光性ポリイミド前駆体を８０℃で３０分間ベークし、所定のマスクを用いて露光、現像して、コンタクトホール１４を形成する。窒素雰囲気中にて３５０℃で４時間キュアを行い、感光性ポリイミド前駆体を完全にポリイミド化した後、酸素プラズマ処理によって、ポリイミド表面を粗面化して次工程にて形成する２層目の配線層との密着力を高めるとともに、コンタクトホール１４内のポリイミド、現像液等の残さ等の有機物を酸化し除去する。
【００３０】
次に、多層配線基板を、０．９５％（重量百分率）の酸性フッ化アンモンＮＨ４Ｆ・ＨＦ（ＮＨ4Ｆ・ＨＦ＝１：１）水溶液に２０秒浸漬する。ポリイミド絶縁層表面およびコンタクトホール内に存在する二酸化シリコン（二酸化珪素）分子は、酸性フッ化アンモンと次のような化学反応を起こして溶解される。
ＳｉＯ２＋１２ＮＨ４Ｆ・ＨＦ→３ＳｉＦ４＋１２ＮＨ４Ｆ＋６Ｈ２Ｏ
酸性フッ化アンモン（ＮＨ4Ｆ・ＨＦ）水溶液は、中性のフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）をフッ化水素酸（ＨＦ）に加えて得られる酸性水溶液であり、０．９５％（重量百分率）にすることにより、環境に配慮した、フッ化物が低濃度の溶液とすることができる。
【００３１】
次に、図１の工程（４）に示すように、上記工程（１）と同様にしてＮｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層１５を形成する。
次に、図１の工程（５）に示すように、上記工程（２）と同様にしてＮｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層１５をパターニングして、２層目の配線パターン１５ａを形成する。
次に、図２の工程（１）に示すように、上記工程の図１（３）から図１（５）を同様に繰り返して、２層目のポリイミド絶縁層１６及びコンタクトホール１７の形成、酸性フッ化アンモン水溶液への浸漬、３層目の配線パターン１８ａ形成を順次行い、３層構造のガラス多層配線基板を得た。ただし、３層目の配線パターン１８ａは、異方性導電膜との電気的コンタクト性を良くする等の目的で、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ構造の多層配線とした。
詳しくは、Ｎｉ膜上にＡｕ膜を電解めっき法で０．５μｍの厚みで形成し、Ａｕ膜のエッチングをヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液を使用して行ったこと以外は、１層目の配線パターンと同様にして３層目の配線パターンを形成した。なお、Ｎｉ膜は、Ａｕ膜とＣｕの密着力を強化する役割を果たす。Ｎｉ膜上にＡｕ膜を無電解めっき法で形成することもできるが、Ａｕ膜の膜厚を厚くできない。
次に、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層構造を有する３層目の配線パターン１８ａのうち所定の部分について、Ａｕ／Ｎｉ／ＣｕまでをエッチングしてＣｒ薄膜抵抗部を形成する。
この工程を具体的に説明すると、図２（２）に示すように、３層目の配線パターン１８ａ上にレジスト１９をコートし、次いで図２（３）に示すように、所定のマスクを用いて露光、現像を行い、Ｃｒ薄膜抵抗部を形成すべき部分だけレジストを除去したレジストパターン１９ａを形成する。このとき、使用するレジストがポジタイプであれば、抵抗形成部だけを未露光とし抵抗形成部のレジストを除去し、また、使用するレジストがネガタイプであれば、抵抗形成部だけを露光し抵抗形成部のレジストを除去する。続いて、図２（４）に示すように、レジストパターン１９ａをマスクとして、塩化第２鉄水溶液等のエッチング液を使用して、Ａｕ／Ｎｉ／ＣｕまでをエッチングしてＣｒ膜を残してＣｒ薄膜抵抗部１８ｂを形成する。なお、このＣｒ薄膜抵抗は、全てのＩ／Ｏ共通配線から分岐した全ての各Ｉ／Ｏ分岐配線上に設けている。各Ｃｒ薄膜抵抗の抵抗値は、高抵抗、例えば、５０〜２００Ωとした。また、Ｃｒ薄膜抵抗は、２００μｍの配線長、１００μｍの配線幅、３００〜４００オングストロームの厚みである。
次に、図２（５）に示すように、レジストを除去後、基板上に絶縁膜としてのポリイミドを塗布し、これをパターニングして保護用絶縁膜２１を形成して、多層配線基板を得る。
【００３２】
上記実施例においては、０．９５％（重量百分率）の酸性フッ化アンモンを用いたが、フッ化水素酸（ＨＦ）、ケイフッ化水素酸（Ｈ２ＳｉＦ６）あるいはフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）と無機酸の混酸、あるいはこれらから選ばれる少なくとも１つを含む混合酸性溶液であってもよい。無機酸としては、塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸から選ばれる少なくとも１つであることが望ましい。また、フッ化物の濃度は、０．９５％に限定されず、環境に配慮した１．０％未満であることが望ましい。
上記実施例では、３層配線構造の多層配線基板について記載したが、図２（１）の工程において、図１（３）から図１（５）までに示す工程を繰り返すことにより、４層以上の多層配線構造とすることが可能である。
【００３３】
（評価）
上記実施例１に示す製造方法により作製された多層配線基板のうち、５層構造の多層配線基板について、層間の密着強度を測定した。図３は、密着強度の評価方法を示す図である。
比較例として、上記実施例と同様の製造方法において、コンタクトホールを形成した後の洗浄として酸性フッ化アンモン洗浄に代わって、９８％重量濃度の硫酸を、水：硫酸＝１０：１の体積比にて希釈した酸性水溶液でスクラブ洗浄した。
本評価方法は、図３に示すように、フレキシブルケーブル３２が熱圧着された多層配線基板３１を水平台上に固定し、フレキシブルケーブル３２をクリップ（三角の板ばね）３３で挟んで固定し、クリップ３３とばね秤３５を紐３４で繋ぎ、ばね秤３５を垂直上方に引き上げ、フレキシブルケーブルが破断した時の荷重を読み取るものである。このときの荷重を引張り強度とみなす。なお、ばね秤の最大荷重は５kgfである。
表１に、実施例１と比較例の測定結果を示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１に示すように、実施例１と比較例で、それぞれ２０サンプルを測定した結果、比較例では、低いもので０．１５kgf高いもので０．６kgf、平均して０．２９kgfの引張り強度で、全てのサンプルが５層目の配線層下から剥がれた。一方、実施例１においては、フレキシブルケーブルが途中で切れたもの、あるいはガラス基板の表面が壊れることによって下層の配線層から剥がれてしまったもののいずれかであった。実施例１における引張り強度は、全て最大荷重を超える５kgf以上であり測定不能であった。
このように、酸性フッ化アンモン水溶液に浸漬した実施例１の多層配線基板は、硫酸洗浄した比較例と比べ、フレキシブルケーブルが途中で引きちぎられるほど、配線層と絶縁層との密着強度が高いことがわかった。
【実施例２】
【００３６】
実施例１における、０．９５％酸性フッ化アンモン水溶液による２０秒の浸漬処理部分を、２％水酸化ナトリム水溶液による６０秒の浸漬処理に変更し、それ以外は全て実施例１と同様の製造工程を実施して多層配線基板を作成した。このように作成した多層配線基板も、実施例１や比較例と同様に、層間の密着強度を測定して、比較評価を実施した。その結果、実施例２で作成した多層配線基板においても、実施例１とほぼ同等の密着強度を示し、水酸化ナトリウム水溶液を用いたアルカリ水溶液への浸漬処理によって配線層と絶縁層の密着強度が高くなっている事がわかった。
【００３７】
実施例２では、水酸化ナトリウムを用いたが、それ以外のアルカリ水溶液（例えば、水酸化カリウム、アンモニアなど）によっても同様の効果を得る事が出来る。ここで、アルカリの種類や発生する酸化珪素化合物の大きさや量によって、アルカリ水溶液の濃度や処理時間は適宜設定する事が出来る。ここで、アルカリ水溶液に用いるアルカリは、ｐＨ１０以上の強アルカリである事が好ましい。また、このアルカリ水溶液には、表面の均質な処理を行うといった目的で界面活性剤を添加することが出来る。この界面活性剤は、本発明の効果を妨げるものでなければ、適宜目的によって選択することが出来る。界面活性剤については、実施例２のアルカリ水溶液だけではなく、実施例１のフッ素化合物、またはフッ素化合物と無機酸との混合物を使用する場合にでも、本発明の効果を妨げない物であれば使用することができる。
【００３８】
実施例１と実施例２において、多層配線基板製造工程内の酸素プラズマ処理で発生した酸化珪素化合物（二酸化珪素粒子など）を溶解して除去する工程を加えることで、多層配線基板の導電層と絶縁層間の密着強度を高くすることが出来た。ここで、本実施例で開示した方法以外であっても、多層配線基板に支障を与えず、酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を溶解除去する方法であれば本発明の効果を得ることが出来る。また、本発明では、多層配線基板の構成材料によって、使用する薬剤を選択する事が出来る。例えば、アルカリによってダメージを受け易い材料が多層配線基板に使用されている場合は、実施例１のように酸性フッ化アンモンなどの、フッ素化合物と無機酸などとの混酸等を用いる方法を選択する事が出来る。また、廃液処理施設などの準備が難しく、フッ素化合物の取り扱いが出来ない場合などには、アルカリ水溶液を使うといった選択も可能である。
本発明を上記実施例を用いて説明したが、本発明を実施していない多層配線基板は、層を増やしていったときに、各層の持つ膜応力が積算され、大きな応力となり、それが層間の剥がれを誘発する事があった。しかしながら、本発明を実施し、層間の密着強度が増加する事で、層数を増やしていった時にも層間の剥がれを防止する事が出来るようになった。このことは、特に３層以上の多層配線基板を製造する際に有効である。加えて、本発明は膜厚が５〜５０ｎｍの極薄い薄膜抵抗の密着強度の向上にも効果が有り、これら薄膜抵抗の剥がれ防止に特に有効である。したがって、本発明の実施により、上記のような不具合の発生を防ぐ事が出来、多層配線基板製造工程内での不良発生数の低減や、製品完成後の多層配線基板の使用耐久性を高めることが出来るようになった。
【００３９】
次に、本発明のウエハ一括コンタクトボードの一実施形態について説明する。図４にそのウエハ一括コンタクトボードの概略構成図を示す。
本実施形態によるウエハ一括コンタクトボードは、図４に示すように、バンプ付きメンブレンリング４０と、上記実施例のように作製される５層配線構造の多層配線基板６０と、バンプ付きメンブレンリングと多層配線基板とを電気的に接続する異方性導電ゴムシート７０とを有するものでる。
【００４０】
バンプ付きメンブレンリング４０は、リング４３と、リングに張り渡された絶縁性薄膜４２の一方の面に設けられた金属バンプ４６と、このバンプと電気的に接続して他方の面に設けられた金属パッド４１ａとを備える。バンプ付きメンブレンリングにおいては、半導体ウエハ５０上の各半導体チップの周縁又はセンターライン上に形成されたパッド５１（約６００〜１０００ピン程度）に対応して、この数にチップ数を乗じた数の金属バンプが絶縁性薄膜上に形成されている。
【００４１】
多層配線基板６０は、メンブレン上に孤立する各金属バンプにパッドを介して、電源電圧および所定のバーンイン試験信号を付与するための配線層を５層積層構造として有する。
異方性導電ゴムシート７０は、主面と垂直な方向にのみ導電性を有する弾性体、例えばシリコン樹脂からなり、金属粒子７１がパッド電極部分に導通方向に沿って埋め込まれている。多層配線基板上の端子とバンプ付きメンブレンの金属パッド４１ａとを電気的に接続し、バンプ付きメンブレン上の金属パッド４１ａに押し当てることで、半導体ウエハ表面の凹凸及びバンプの高さのバラツキを吸収し、半導体ウエハ上のパッド５１とバンプ付きメンブレンリング上の金属バンプ４６とを確実に接続する。
【００４２】
バンプ付きメンブレンリング４０に設けられた金属バンプ４６が、半導体ウエハ５０上の金属パッド５１と接触することにより、多層配線基板の配線層に接続された電源および信号源から印加される電源電圧およびバーンイン試験信号が、異方性導電ゴムシート７０を介してバンプ付きメンブレンリングの金属パッド４１ａに送られ、金属パッド４１ａに導通する金属バンプ４６からウエハ上の半導体デバイスに送られて、バーンイン試験が行われる。
上記のようにして作製されたウエハ一括コンタクトボードは、層間の密着強度が高い多層配線基板を用いているので、信頼性が高い。
【符号の説明】
【００４３】
１１ ガラス基板
１２、１５、１８ Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層
１２ａ、１５ａ、１８ａ 配線パターン１２ａ
１３、１６ ポリイミド絶縁層
１４、１７ コンタクトホール
１９ レジスト
２１ 保護用絶縁膜
３１ 多層配線基板
３２ フレキシブルケーブル
３３ クリップ
３４ 紐
３５ ばね秤
５０ 半導体ウエハ
５１ パッド
４０ バンプ付きメンブレンリング
４１ａ 金属パッド
４２ 絶縁性薄膜
４３ ＳｉＣリング
４６ 金属バンプ
６０ 多層配線基板
７０ 異方性導電ゴムシート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ上に多数形成された半導体デバイスを一括して試験するためのコンタクトボードと、それを構成する多層配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ上に複数形成された半導体デバイスの検査は、プローブカードによる製品検査（電気的特性試験）と、その後に行われる信頼性試験であるバーンイン試験に大別される。
バーンイン試験は、固有欠陥のある半導体デバイス、あるいは製造上のばらつきから、時間とストレスに依存する故障を起こすデバイスを除くために行われるスクリーニング試験の一つである。プローブカードによる検査が製造したデバイスの電気的特性試験であるのに対し、バーンイン試験は熱加速試験と言える。
【０００３】
バーンイン試験は、プローブカードによって１チップ毎に行われる電気的特性試験の後に、ウエハをダイシングによりチップに切断し、パッケージングしたものについて一つずつバーンイン試験を行う通常の方法（１チップバーンインシステム）ではコスト的に実現性に乏しい。そこで、特許文献１に示すように、ウエハ上に多数形成された半導体デバイスのバーンイン試験を一括して行うためのウエハ一括コンタクトボードの開発及び実用化が進められている。
【０００４】
ウエハ一括コンタクトボードは、多層配線基板上に、異方性導電ゴムシートを介して、バンプ付きメンブレンリングを固定した構造を有する。バンプ付きメンブレンリングは、リングと、リングに張り渡された絶縁性薄膜の一方の面に設けられた導電性材料からなる半球状のバンプと、このバンプと電気的に接続して他方の面に設けられた導電性材料からなるパッドとを備える。金属バンプは、ウエハ上の各半導体チップの周縁又はセンターライン上に形成されたパッド８２（約６００〜１０００ピン程度）に対応して、この数にチップ数を乗じた数が、絶縁性薄膜上に形成されている。異方性導電ゴムシートは、主面と垂直な方向にのみ導電性を有する弾性体であり、多層配線基板上の端子とバンプ付きメンブレンリングのパッドとを電気的に接続する。異方性導電ゴムシートは、その表面に形成された凸部でバンプ付きメンブレン上のパッドに押し当てることで、半導体ウエハ表面の凹凸及びバンプの高さのバラツキを吸収し、半導体ウエハ上のパッドとバンプ付きメンブレンリング上のバンプとを確実に接続する。多層配線基板はバンプ付きメンブレンリング上に孤立する各バンプにパッドを介して所定のバーンイン試験信号を付与するための配線を積層構造で有する。
【０００５】
多層配線基板は、絶縁性基材上に導電層を積層し所望のパターンに形成した後、絶縁層を積層し、該絶縁層にコンタクトホールを形成した後、その上に導電層を積層することによりコンタクトホールを介して下層の導電層と導通させる。この一連の工程を複数回行うことにより、ウエハ上の多数のパッドに電気信号を送るための複数の配線を設けている。
また、ウエハ一括コンタクトボードの多層配線基板においては、内部回路にショート箇所がある半導体デバイスが存在する場合であっても、他の半導体デバイスの内部回路が破壊されたり、他の半導体デバイスが誤動作を起こすという問題を回避するために、配線上に抵抗素子を設けた多層配線基板が提案されている（特許文献１）。この抵抗素子は、導電層を複数の積層構造とし、導電層のうちの上層を除去して形成された薄膜状の抵抗素子（薄膜抵抗）である。
【０００６】
多層配線基板の絶縁層としては、主に感光性ポリイミドが用いられている。感光性ポリイミド層を露光および現像することにより、ポリイミド層にコンタクトホールを形成した後、配線層を形成するが、このとき、特許文献２に示すように、ポリイミド層表面を酸素プラズマにてアッシング処理して、アンカー効果により配線層との密着性を向上させている。アッシング処理後、表面にアッシング残渣が残留するのでこれを除去するために、硫酸系の溶液を用いてスクラブ洗浄を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１６４６５１号公報
【特許文献２】特開２００２−２５２２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、スクラブ洗浄する際、基板端に存在する導電層のスパッタくず等を一緒に剥がしてしまい、それが絶縁層表面に引掻き傷を形成して、かえって密着性を悪化させるという問題があった。また、特許文献２に記載の多層配線基板における薄膜抵抗は、膜厚が数百オングストロームの薄膜であるため、スクラブ洗浄する場合、剥がれてしまうという問題があった。
また、絶縁層として用いている有機化合物には、密着力増強剤として珪素原子を含む化合物が添加されている場合がある。このような材料を用いた絶縁層に酸素プラズマ処理を行うと、珪素原子が酸化され、二酸化珪素粒子が表面に残る。この場合、硫酸系の溶液を用いたスクラブ洗浄のみでは完全に除去することができない。また、スクラブ洗浄により二酸化珪素粒子がコンタクトホールに入り込んでしまう。このように二酸化珪素粒子が絶縁層表面に残っていると、層間の密着性が低下し、金属配線が剥がれるという問題がある。
また、最上層の導電層と熱圧着により接続されるフレキシブルケーブルに対して外力が加わったときの層間の剥がれが発生するという問題があった。
【０００９】
本第１発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、環境に配慮した製造方法であって、薄膜抵抗の導電層の膜剥がれや、フレキシブルケーブルに対して外力が加わったときの層間の剥がれを防止し、層間の密着強度を向上できる多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。本第２発明は、薄膜抵抗の導電層の膜剥がれや、フレキシブルケーブルに対して外力が加わったときの層間の剥がれを防止し、層間の密着強度が高い多層配線基板を構成部品に備えた信頼性の高いウエハ一括コンタクトボードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）
基板上に、複数の導電層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記複数の導電層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
基板上に形成された導電層上に、珪素を含む材料からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層に前記導電層表面が露出するようにコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール内の前記導電層表面、及び前記絶縁層表面に対して酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程と、
前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を、前記酸素プラズマ処理により生成された酸化珪素化合物を溶解する溶媒による表面処理を行う表面処理工程と、前記絶縁層上に前記コンタクトホールを埋めるように他の導電層を形成する導電層形成工程と、を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【００１１】
（構成２）
基板上に、複数の導電層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記複数の導電層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
基板上に形成された導電層上に、珪素を含む材料からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層に前記導電層表面が露出するようにコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール内の前記導電層表面、及び前記絶縁層表面に対して酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程と、
前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を、フッ化水素酸、ケイフッ化水素酸、酸性フッ化アンモン、及びフッ化アンモニウムと無機酸の混酸から選ばれる少なくとも１つを含む酸性水溶液による表面処理を行う表面処理工程と、
前記絶縁層上に前記コンタクトホールを埋めるように他の導電層を形成する導電層形成工程と、を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【００１２】
（構成３）
前記酸性水溶液は、フッ化物の重量百分率が１．０％未満の水溶液であることを特徴とする構成２記載の多層配線基板の製造方法。
【００１３】
（構成４）
基板上に、複数の導電層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記複数の導電層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
基板上に形成された導電層上に、珪素を含む材料からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層に前記導電層表面が露出するようにコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール内の前記導電層表面、及び前記絶縁層表面に対して酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程と、
前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、から選ばれる少なくとも１つを含むアルカリ性水溶液を用いて、前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を表面処理することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【００１４】
（構成５）
前記絶縁層は、有機化合物からなることを特徴とする構成１から４のいずれか１つ記載の多層配線基板の製造方法。
【００１５】
（構成６）
前記導電層表面は、ニッケルを含む材料であることを特徴とする構成１から５のいずれか１つ記載の多層配線基板の製造方法。
【００１６】
（構成７）
前記導電層は、複数層の積層構造からなり、該導電層のうちの上層を除去して抵抗が形成されていることを特徴とする構成１から６いずれか１つ記載の多層配線基板の製造方法。
【００１７】
（構成８）
前記構成１から７いずれか１つ記載の製造方法により製造された多層配線基板と、
被検査素子と直接接触するコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングとを有することを特徴とするウエハ一括コンタクトボード。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の構成１によれば、酸化珪素化合物を溶解する溶媒により、酸素プラズマ処理されたコンタクトホール内の導電層表面及び絶縁層表面に対して表面処理することによって、絶縁層に含まれる珪素が酸素プラズマ処理によって発生した酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を溶解して除去することができるので、導電層と導電層、導電層と絶縁層との層間の密着強度を上げることができる。従って、最上層の導電層と熱圧着により接着されるフレキシブルケーブルに対して外力が加わったときの層間の剥がれを防止することができる。また、絶縁層表面をスクラブ洗浄しないため、スクラブ洗浄による引掻き傷やごみを発生させることがないので、層間の密着強度を上げることができる。またコンタクトホール内部に残った酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を容易に除去することができるので、電気的接続が確実となり、コンタクト不良を防止することができる。また、スクラブ洗浄しないため、薄膜抵抗が形成された多層配線基板においても、薄膜抵抗の膜剥がれを防止することができる。
【００１９】
本発明の構成２によれば、フッ化水素酸、ケイフッ化水素酸、酸性フッ化アンモン、及びフッ化アンモニウムと無機酸の混酸から選ばれる少なくとも１つを含む酸性水溶液により、酸素プラズマ処理されたコンタクトホール内の導電層表面及び絶縁層表面に対して表面処理することによって、絶縁層に含まれる珪素が酸素プラズマ処理によって発生した酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を溶解して除去することができるので、導電層と導電層、導電層と絶縁層との層間の密着強度を上げることができる。従って、最上層の導電層と熱圧着により接着されるフレキシブルケーブルに対して外力が加わったときの層間の剥がれを防止することができる。また、絶縁層表面をスクラブ洗浄しないため、スクラブ洗浄による引掻き傷やごみを発生させることがないので、層間の密着強度を上げることができる。またコンタクトホール内部に残った酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を容易に除去することができるので、電気的接続が確実となり、コンタクト不良を防止することができる。また、スクラブ洗浄しないため、薄膜抵抗が形成された多層配線基板においても、薄膜抵抗の膜剥がれを防止することができる。また、アルカリ水溶液よりも、酸化珪素化合物（二酸化珪素等）に対する溶解速度が大きいため、プロセスのタクトを短く出来るといった特徴を持つ。
【００２０】
構成３によれば、酸性水溶液におけるフッ化物の重量百分率が１．０％未満であることにより、フッ化物が低濃度であるので、環境に配慮した水溶液による酸化珪素化合物（二酸化珪素等）の溶解除去が可能となる。
【００２１】
本発明の構成４によれば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、から選ばれる少なくともひとつを含むアルカリ性水溶液により、酸素プラズマ処理されたコンタクトホール内の導電層表面及び絶縁層表面に対して表面処理することによって、絶縁層に含まれる珪素が酸素プラズマ処理によって発生した酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を溶解して除去することができるので、導電層と導電層、導電層と絶縁層との層間の密着強度を上げることができる。従って、最上層の導電層と熱圧着により接着されるフレキシブルケーブルに対して外力が加わったときの層間の剥がれを防止することができる。また、絶縁層表面をスクラブ洗浄しないため、スクラブ洗浄による引掻き傷やごみを発生させることがないので、層間の密着強度を上げることができる。またコンタクトホール内部に残った酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を容易に除去することができるので、電気的接続が確実となり、コンタクト不良を防止することができる。また、スクラブ洗浄しないため、薄膜抵抗が形成された多層配線基板においても、薄膜抵抗の膜剥がれを防止することができる。
【００２２】
構成５によれば、絶縁層が、有機化合物からなる場合、有機化合物を溶解することなく良好に酸素プラズマによって生じた酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を溶解除去することができる。
【００２３】
構成６によれば、導電層表面がニッケルを含む材料とすることで、上記酸性水溶液に対するダメージを防止することができる。
【００２４】
構成７にあるように、導電層が、複数の積層構造からなり、該導電層のうちの上層を除去した抵抗（薄膜抵抗）が形成された多層配線基板の場合に特に効果がある。
【００２５】
構成８によれば、密着強度の高い多層配線基板を用いているので、信頼性の高いウエハ一括コンタクトボードを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例である多層配線基板の製造過程を示す概略断面図
【図２】本発明の一実施例である多層配線基板の製造過程を示す概略断面図
【図３】密着強度の評価方法を示す図
【図４】本発明のウエハ一括コンタクトボードの一実施形態を示す概略構成図
【実施例１】
【００２７】
本発明の一実施例によるに多層配線基板の製造方法について図１および図２を参照しながら説明する。図１及び図２は、多層配線基板の製造工程の一例を示す要部断面図である。
図１の工程（１）に示すように、表面を平らに研磨したガラス基板１１（ＨＯＹＡ社製：ＮＡ４０、大きさ３２０ｍｍ角、厚さ３ｍｍ）の片面に、スパッタ法にて、Ｃｒ膜を約３００オングストローム、Ｃｕ膜を約２．０μｍ、Ｎｉ膜を約０．３μｍの膜厚で順次成膜して、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層１２を形成する。ここで、ＣｒはガラスとＣｕに対する密着力を強化する目的で設けている。また、ＮｉはＣｕの酸化を防止する目的、Ｃｕとレジストに対する密着力を強化する目的、及び、Ｃｕとポリイミドとの反応によってコンタクトホール底部にポリイミドが残留するのを防止する目的で設けている。なお、Ｎｉの形成方法はスパッタ法に限定されず、電解めっき法で形成しても良い。また、Ｎｉ膜上にＡｕ膜をスパッタ法、電解めっき法又は無電解めっき法で形成して、コンタクト抵抗の低減を図ることも可能である。
【００２８】
次に、図１の工程（２）に示すように、所定のフォトリソグラフィー工程（レジストコート、露光、現像、エッチング）を行い、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層１２をパターニングして、１層目の配線パターン１２ａを形成する。詳しくは、まず、レジストを３μｍの厚みにコートし、９０℃で３０分間ベークし、所定のマスクを用いてレジストを露光、現像して、所望のレジストパターン（図示せず）を形成する。このレジストパターンをマスクとして、塩化第２鉄水溶液等のエッチング液を使用して、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層１２をエッチングし、その後レジスト剥離液を用いてレジストを剥離し、水洗して乾燥させて、１層目の配線パターン１２ａを形成する。
【００２９】
次に、図１の工程（３）に示すように、１層目の配線パターン上に感光性ポリイミド前駆体を、スピンナー等を用いて１０μｍの厚みで塗布して、ポリイミド絶縁層１３を形成する。このポリイミド絶縁層１３に、コンタクトホール１４を形成する。詳しくは、塗布した感光性ポリイミド前駆体を８０℃で３０分間ベークし、所定のマスクを用いて露光、現像して、コンタクトホール１４を形成する。窒素雰囲気中にて３５０℃で４時間キュアを行い、感光性ポリイミド前駆体を完全にポリイミド化した後、酸素プラズマ処理によって、ポリイミド表面を粗面化して次工程にて形成する２層目の配線層との密着力を高めるとともに、コンタクトホール１４内のポリイミド、現像液等の残さ等の有機物を酸化し除去する。
【００３０】
次に、多層配線基板を、０．９５％（重量百分率）の酸性フッ化アンモンＮＨ４Ｆ・ＨＦ（ＮＨ4Ｆ・ＨＦ＝１：１）水溶液に２０秒浸漬する。ポリイミド絶縁層表面およびコンタクトホール内に存在する二酸化シリコン（二酸化珪素）分子は、酸性フッ化アンモンと次のような化学反応を起こして溶解される。
ＳｉＯ２＋１２ＮＨ４Ｆ・ＨＦ→３ＳｉＦ４＋１２ＮＨ４Ｆ＋６Ｈ２Ｏ
酸性フッ化アンモン（ＮＨ4Ｆ・ＨＦ）水溶液は、中性のフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）をフッ化水素酸（ＨＦ）に加えて得られる酸性水溶液であり、０．９５％（重量百分率）にすることにより、環境に配慮した、フッ化物が低濃度の溶液とすることができる。
【００３１】
次に、図１の工程（４）に示すように、上記工程（１）と同様にしてＮｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層１５を形成する。
次に、図１の工程（５）に示すように、上記工程（２）と同様にしてＮｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層１５をパターニングして、２層目の配線パターン１５ａを形成する。
次に、図２の工程（１）に示すように、上記工程の図１（３）から図１（５）を同様に繰り返して、２層目のポリイミド絶縁層１６及びコンタクトホール１７の形成、酸性フッ化アンモン水溶液への浸漬、３層目の配線パターン１８ａ形成を順次行い、３層構造のガラス多層配線基板を得た。ただし、３層目の配線パターン１８ａは、異方性導電膜との電気的コンタクト性を良くする等の目的で、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ構造の多層配線とした。
詳しくは、Ｎｉ膜上にＡｕ膜を電解めっき法で０．５μｍの厚みで形成し、Ａｕ膜のエッチングをヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液を使用して行ったこと以外は、１層目の配線パターンと同様にして３層目の配線パターンを形成した。なお、Ｎｉ膜は、Ａｕ膜とＣｕの密着力を強化する役割を果たす。Ｎｉ膜上にＡｕ膜を無電解めっき法で形成することもできるが、Ａｕ膜の膜厚を厚くできない。
次に、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層構造を有する３層目の配線パターン１８ａのうち所定の部分について、Ａｕ／Ｎｉ／ＣｕまでをエッチングしてＣｒ薄膜抵抗部を形成する。
この工程を具体的に説明すると、図２（２）に示すように、３層目の配線パターン１８ａ上にレジスト１９をコートし、次いで図２（３）に示すように、所定のマスクを用いて露光、現像を行い、Ｃｒ薄膜抵抗部を形成すべき部分だけレジストを除去したレジストパターン１９ａを形成する。このとき、使用するレジストがポジタイプであれば、抵抗形成部だけを未露光とし抵抗形成部のレジストを除去し、また、使用するレジストがネガタイプであれば、抵抗形成部だけを露光し抵抗形成部のレジストを除去する。続いて、図２（４）に示すように、レジストパターン１９ａをマスクとして、塩化第２鉄水溶液等のエッチング液を使用して、Ａｕ／Ｎｉ／ＣｕまでをエッチングしてＣｒ膜を残してＣｒ薄膜抵抗部１８ｂを形成する。なお、このＣｒ薄膜抵抗は、全てのＩ／Ｏ共通配線から分岐した全ての各Ｉ／Ｏ分岐配線上に設けている。各Ｃｒ薄膜抵抗の抵抗値は、高抵抗、例えば、５０〜２００Ωとした。また、Ｃｒ薄膜抵抗は、２００μｍの配線長、１００μｍの配線幅、３００〜４００オングストロームの厚みである。
次に、図２（５）に示すように、レジストを除去後、基板上に絶縁膜としてのポリイミドを塗布し、これをパターニングして保護用絶縁膜２１を形成して、多層配線基板を得る。
【００３２】
上記実施例においては、０．９５％（重量百分率）の酸性フッ化アンモンを用いたが、フッ化水素酸（ＨＦ）、ケイフッ化水素酸（Ｈ２ＳｉＦ６）あるいはフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）と無機酸の混酸、あるいはこれらから選ばれる少なくとも１つを含む混合酸性溶液であってもよい。無機酸としては、塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸から選ばれる少なくとも１つであることが望ましい。また、フッ化物の濃度は、０．９５％に限定されず、環境に配慮した１．０％未満であることが望ましい。
上記実施例では、３層配線構造の多層配線基板について記載したが、図２（１）の工程において、図１（３）から図１（５）までに示す工程を繰り返すことにより、４層以上の多層配線構造とすることが可能である。
【００３３】
（評価）
上記実施例１に示す製造方法により作製された多層配線基板のうち、５層構造の多層配線基板について、層間の密着強度を測定した。図３は、密着強度の評価方法を示す図である。
比較例として、上記実施例と同様の製造方法において、コンタクトホールを形成した後の洗浄として酸性フッ化アンモン洗浄に代わって、９８％重量濃度の硫酸を、水：硫酸＝１０：１の体積比にて希釈した酸性水溶液でスクラブ洗浄した。
本評価方法は、図３に示すように、フレキシブルケーブル３２が熱圧着された多層配線基板３１を水平台上に固定し、フレキシブルケーブル３２をクリップ（三角の板ばね）３３で挟んで固定し、クリップ３３とばね秤３５を紐３４で繋ぎ、ばね秤３５を垂直上方に引き上げ、フレキシブルケーブルが破断した時の荷重を読み取るものである。このときの荷重を引張り強度とみなす。なお、ばね秤の最大荷重は５kgfである。
表１に、実施例１と比較例の測定結果を示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１に示すように、実施例１と比較例で、それぞれ２０サンプルを測定した結果、比較例では、低いもので０．１５kgf高いもので０．６kgf、平均して０．２９kgfの引張り強度で、全てのサンプルが５層目の配線層下から剥がれた。一方、実施例１においては、フレキシブルケーブルが途中で切れたもの、あるいはガラス基板の表面が壊れることによって下層の配線層から剥がれてしまったもののいずれかであった。実施例１における引張り強度は、全て最大荷重を超える５kgf以上であり測定不能であった。
このように、酸性フッ化アンモン水溶液に浸漬した実施例１の多層配線基板は、硫酸洗浄した比較例と比べ、フレキシブルケーブルが途中で引きちぎられるほど、配線層と絶縁層との密着強度が高いことがわかった。
【実施例２】
【００３６】
実施例１における、０．９５％酸性フッ化アンモン水溶液による２０秒の浸漬処理部分を、２％水酸化ナトリム水溶液による６０秒の浸漬処理に変更し、それ以外は全て実施例１と同様の製造工程を実施して多層配線基板を作成した。このように作成した多層配線基板も、実施例１や比較例と同様に、層間の密着強度を測定して、比較評価を実施した。その結果、実施例２で作成した多層配線基板においても、実施例１とほぼ同等の密着強度を示し、水酸化ナトリウム水溶液を用いたアルカリ水溶液への浸漬処理によって配線層と絶縁層の密着強度が高くなっている事がわかった。
【００３７】
実施例２では、水酸化ナトリウムを用いたが、それ以外のアルカリ水溶液（例えば、水酸化カリウム、アンモニアなど）によっても同様の効果を得る事が出来る。ここで、アルカリの種類や発生する酸化珪素化合物の大きさや量によって、アルカリ水溶液の濃度や処理時間は適宜設定する事が出来る。ここで、アルカリ水溶液に用いるアルカリは、ｐＨ１０以上の強アルカリである事が好ましい。また、このアルカリ水溶液には、表面の均質な処理を行うといった目的で界面活性剤を添加することが出来る。この界面活性剤は、本発明の効果を妨げるものでなければ、適宜目的によって選択することが出来る。界面活性剤については、実施例２のアルカリ水溶液だけではなく、実施例１のフッ素化合物、またはフッ素化合物と無機酸との混合物を使用する場合にでも、本発明の効果を妨げない物であれば使用することができる。
【００３８】
実施例１と実施例２において、多層配線基板製造工程内の酸素プラズマ処理で発生した酸化珪素化合物（二酸化珪素粒子など）を溶解して除去する工程を加えることで、多層配線基板の導電層と絶縁層間の密着強度を高くすることが出来た。ここで、本実施例で開示した方法以外であっても、多層配線基板に支障を与えず、酸化珪素化合物（二酸化珪素等）を溶解除去する方法であれば本発明の効果を得ることが出来る。また、本発明では、多層配線基板の構成材料によって、使用する薬剤を選択する事が出来る。例えば、アルカリによってダメージを受け易い材料が多層配線基板に使用されている場合は、実施例１のように酸性フッ化アンモンなどの、フッ素化合物と無機酸などとの混酸等を用いる方法を選択する事が出来る。また、廃液処理施設などの準備が難しく、フッ素化合物の取り扱いが出来ない場合などには、アルカリ水溶液を使うといった選択も可能である。
本発明を上記実施例を用いて説明したが、本発明を実施していない多層配線基板は、層を増やしていったときに、各層の持つ膜応力が積算され、大きな応力となり、それが層間の剥がれを誘発する事があった。しかしながら、本発明を実施し、層間の密着強度が増加する事で、層数を増やしていった時にも層間の剥がれを防止する事が出来るようになった。このことは、特に３層以上の多層配線基板を製造する際に有効である。加えて、本発明は膜厚が５〜５０ｎｍの極薄い薄膜抵抗の密着強度の向上にも効果が有り、これら薄膜抵抗の剥がれ防止に特に有効である。したがって、本発明の実施により、上記のような不具合の発生を防ぐ事が出来、多層配線基板製造工程内での不良発生数の低減や、製品完成後の多層配線基板の使用耐久性を高めることが出来るようになった。
【００３９】
次に、本発明のウエハ一括コンタクトボードの一実施形態について説明する。図４にそのウエハ一括コンタクトボードの概略構成図を示す。
本実施形態によるウエハ一括コンタクトボードは、図４に示すように、バンプ付きメンブレンリング４０と、上記実施例のように作製される５層配線構造の多層配線基板６０と、バンプ付きメンブレンリングと多層配線基板とを電気的に接続する異方性導電ゴムシート７０とを有するものでる。
【００４０】
バンプ付きメンブレンリング４０は、リング４３と、リングに張り渡された絶縁性薄膜４２の一方の面に設けられた金属バンプ４６と、このバンプと電気的に接続して他方の面に設けられた金属パッド４１ａとを備える。バンプ付きメンブレンリングにおいては、半導体ウエハ５０上の各半導体チップの周縁又はセンターライン上に形成されたパッド５１（約６００〜１０００ピン程度）に対応して、この数にチップ数を乗じた数の金属バンプが絶縁性薄膜上に形成されている。
【００４１】
多層配線基板６０は、メンブレン上に孤立する各金属バンプにパッドを介して、電源電圧および所定のバーンイン試験信号を付与するための配線層を５層積層構造として有する。
異方性導電ゴムシート７０は、主面と垂直な方向にのみ導電性を有する弾性体、例えばシリコン樹脂からなり、金属粒子７１がパッド電極部分に導通方向に沿って埋め込まれている。多層配線基板上の端子とバンプ付きメンブレンの金属パッド４１ａとを電気的に接続し、バンプ付きメンブレン上の金属パッド４１ａに押し当てることで、半導体ウエハ表面の凹凸及びバンプの高さのバラツキを吸収し、半導体ウエハ上のパッド５１とバンプ付きメンブレンリング上の金属バンプ４６とを確実に接続する。
【００４２】
バンプ付きメンブレンリング４０に設けられた金属バンプ４６が、半導体ウエハ５０上の金属パッド５１と接触することにより、多層配線基板の配線層に接続された電源および信号源から印加される電源電圧およびバーンイン試験信号が、異方性導電ゴムシート７０を介してバンプ付きメンブレンリングの金属パッド４１ａに送られ、金属パッド４１ａに導通する金属バンプ４６からウエハ上の半導体デバイスに送られて、バーンイン試験が行われる。
上記のようにして作製されたウエハ一括コンタクトボードは、層間の密着強度が高い多層配線基板を用いているので、信頼性が高い。
【符号の説明】
【００４３】
１１ ガラス基板
１２、１５、１８ Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層
１２ａ、１５ａ、１８ａ 配線パターン１２ａ
１３、１６ ポリイミド絶縁層
１４、１７ コンタクトホール
１９ レジスト
２１ 保護用絶縁膜
３１ 多層配線基板
３２ フレキシブルケーブル
３３ クリップ
３４ 紐
３５ ばね秤
５０ 半導体ウエハ
５１ パッド
４０ バンプ付きメンブレンリング
４１ａ 金属パッド
４２ 絶縁性薄膜
４３ ＳｉＣリング
４６ 金属バンプ
６０ 多層配線基板
７０ 異方性導電ゴムシート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、複数の導電層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記複数の導電層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
基板上に形成された導電層上に、珪素を含む材料からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層に前記導電層表面が露出するようにコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール内の前記導電層表面、及び前記絶縁層表面に対して酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程と、
前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を、前記酸素プラズマ処理により生成された酸化珪素化合物を溶解する溶媒による表面処理を行う表面処理工程と、前記絶縁層上に前記コンタクトホールを埋めるように他の導電層を形成する導電層形成工程と、を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項２】
基板上に、複数の導電層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記複数の導電層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
基板上に形成された導電層上に、珪素を含む材料からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層に前記導電層表面が露出するようにコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール内の前記導電層表面、及び前記絶縁層表面に対して酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程と、
前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を、フッ化水素酸、ケイフッ化水素酸、酸性フッ化アンモン、及びフッ化アンモニウムと無機酸の混酸から選ばれる少なくとも１つを含む酸性水溶液による表面処理を行う表面処理工程と、
前記絶縁層上に前記コンタクトホールを埋めるように他の導電層を形成する導電層形成工程と、を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記酸性水溶液は、フッ化物の重量百分率が１．０％未満の水溶液であることを特徴とする請求項２記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項４】
基板上に、複数の導電層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記複数の導電層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
基板上に形成された導電層上に、珪素を含む材料からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層に前記導電層表面が露出するようにコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール内の前記導電層表面、及び前記絶縁層表面に対して酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程と、
前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、から選ばれる少なくとも１つを含むアルカリ性水溶液を用いて、前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を表面処理することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁層は、有機化合物からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記導電層表面は、ニッケルを含む材料であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記導電層は、複数層の積層構造からなり、該導電層のうちの上層を除去して抵抗が形成されていることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記請求項１から７いずれか１項記載の製造方法により製造された多層配線基板と、被検査素子と直接接触するコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングとを有することを特徴とするウエハ一括コンタクトボード。
【請求項１】
基板上に、複数の導電層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記複数の導電層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
基板上に形成された導電層上に、珪素を含む材料からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層に前記導電層表面が露出するようにコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール内の前記導電層表面、及び前記絶縁層表面に対して酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程と、
前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を、前記酸素プラズマ処理により生成された酸化珪素化合物を溶解する溶媒による表面処理を行う表面処理工程と、前記絶縁層上に前記コンタクトホールを埋めるように他の導電層を形成する導電層形成工程と、を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項２】
基板上に、複数の導電層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記複数の導電層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
基板上に形成された導電層上に、珪素を含む材料からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層に前記導電層表面が露出するようにコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール内の前記導電層表面、及び前記絶縁層表面に対して酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程と、
前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を、フッ化水素酸、ケイフッ化水素酸、酸性フッ化アンモン、及びフッ化アンモニウムと無機酸の混酸から選ばれる少なくとも１つを含む酸性水溶液による表面処理を行う表面処理工程と、
前記絶縁層上に前記コンタクトホールを埋めるように他の導電層を形成する導電層形成工程と、を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記酸性水溶液は、フッ化物の重量百分率が１．０％未満の水溶液であることを特徴とする請求項２記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項４】
基板上に、複数の導電層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記複数の導電層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
基板上に形成された導電層上に、珪素を含む材料からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層に前記導電層表面が露出するようにコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール内の前記導電層表面、及び前記絶縁層表面に対して酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程と、
前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、から選ばれる少なくとも１つを含むアルカリ性水溶液を用いて、前記酸素プラズマ処理された前記導電層表面、及び前記絶縁層表面を表面処理することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁層は、有機化合物からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記導電層表面は、ニッケルを含む材料であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記導電層は、複数層の積層構造からなり、該導電層のうちの上層を除去して抵抗が形成されていることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記請求項１から７いずれか１項記載の製造方法により製造された多層配線基板と、被検査素子と直接接触するコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングとを有することを特徴とするウエハ一括コンタクトボード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１７１４０３（Ｐ２０１０−１７１４０３Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８８８４８（Ｐ２００９−２８８８４８）
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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