(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的絶縁層上に配線パターンが形成されている配線基板において、前記電気的絶縁層の表面のうち少なくとも前記配線パターンが密着している領域においては、前記電気的絶縁層が窒化されて前記電気的絶縁層の表面に窒化絶縁膜が形成されておりかつ前記窒化絶縁膜は前記配線パターンの少なくとも一部を構成する金属の窒化物と密着しており、
前記金属の窒化物は、比抵抗が10μΩcm以下の窒化銅であることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
第一の配線パターンを有し、前記第一の配線パターンを覆うように電気的絶縁層が形成され、前記電気的絶縁層に、前記第一の配線パターンの一部が露出するようなビアホールが形成され、前記ビアホールに配線材料が埋め込まれ、前記ビアホールに埋め込まれた配線材料に電気的に接続された第二の配線パターンが前記電気的絶縁層表面に形成されている配線基板において、前記電気的絶縁層の表面のうち少なくとも前記第二の配線パターンが密着している領域においては、前記電気的絶縁層が窒化されて前記電気的絶縁層の表面に窒化絶縁膜が形成されておりかつ前記窒化絶縁膜は前記第二の配線パターンの少なくとも一部を構成する金属の窒化物と密着しており、
前記金属の窒化物は、比抵抗が10μΩcm以下の窒化銅であることを特徴とする配線基板。
【請求項３】
前記配線材料は前記第二の配線パターンの少なくとも一部を構成する金属と同じ金属を含み、前記ビアホール側壁においては前記電気的絶縁層が窒化されておりかつ前記金属の窒化物と密着していることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記電気的絶縁層は、窒素ガスを含むガスをプラズマ化して活性な窒素を生成して照射することにより窒化されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の配線基板。
【請求項５】
前記電気的絶縁層はカルボキシル基含有熱硬化樹脂であり、前記窒化された電気的絶縁層が窒化されたカルボキシル基含有熱硬化樹脂であり、前記金属の窒化物が窒化銅であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の配線基板。
【請求項６】
前記金属の窒化物は膜厚が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の窒化銅であり、前記金属は銅であって前記窒化銅に密着していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の配線基板。
【請求項７】
電気的絶縁層の表面の少なくとも一部を窒化して前記電気的絶縁層の表面に窒化絶縁膜を形成する工程と、前記窒化絶縁膜の表面に窒化銅を形成する工程と、前記窒化銅の上にスパッタにより銅を膜厚500nm以下形成する工程と、前記銅をシード層として銅を電解めっきにより形成する工程とを少なくとも含み、
前記窒化銅は、比抵抗が10μΩcm以下であることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項８】
第一の配線パターンを形成する工程と、前記第一の配線パターンを覆うように電気的絶縁層を形成する工程と、前記電気的絶縁層の表面の少なくとも一部を窒化して前記電気的絶縁層の表面に窒化絶縁膜を形成する工程と、前記電気的絶縁層に前記第一の配線パターンの一部が露出するような穴を形成する工程と、前記穴によって露出された前記第一の配線パターンの表面部分に３０eV以上の照射エネルギーを持つイオンをプラズマにより照射するイオン照射工程と、前記窒化絶縁膜の表面およびイオン照射された前記第一の配線パターンの表面部分に窒化銅を形成する工程と、前記窒化銅の上にスパッタにより銅を膜厚500nm以下形成する工程と、前記銅をシード層として銅を電解めっきにより形成する工程とを含み、
前記窒化銅は、比抵抗が10μΩcm以下であることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記電気的絶縁層の表面の少なくとも一部を窒化する工程は、前記電気的絶縁層に前記第一の配線パターンの一部が露出するような穴を形成する工程の後または前記イオン照射工程の後に行われることを特徴とする請求項８に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１０】
前記イオン照射工程に用いるプラズマが、水素を含むガスによりプラズマ化され、活性な水素を含むプラズマであることを特徴とする請求項８または９に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１１】
前記窒化する工程は、窒素を含むガスをプラズマ化して活性な窒素を生成し、前記電気的絶縁層の表面の少なくとも一部に前記活性な窒素を照射する工程を含むことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一つに記載の配線基板の製造方法。
【請求項１２】
前記イオン照射工程を、プラズマ化するガスとして窒素および水素を含むガスを用いて、同時に行うことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一つに記載の配線基板の製造方法。
【請求項１３】
前記窒化銅を形成する工程は、スパッタ装置において銅ターゲットを用い、窒素ガスを含むガスを導入したリアクティブスパッタにより窒化銅を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一つに記載の配線基板の製造方法。
【請求項１４】
前記窒化銅の上にスパッタにより銅を形成する工程は、前記スパッタ装置において前記リアクティブスパッタに引き続いて不活性ガスを導入してスパッタにより銅を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜６のいずれかに記載の配線基板を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
請求項７〜１４のいずれかに記載の工程を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、配線基板は、電子デバイス等を搭載して電子機器を構成するプリント配線板として広く使用されている。電子機器等の小形化と共に、プリント配線板に対しても高精度化、高密度化が要求されている。通常、配線基板における配線材料には銅が用いられ、所定パターンに電解めっきされて形成される。この銅配線電解めっき形成における給電層の形成方法として、前処理としてウェットプロセスを用いた後に無電解銅めっきを行っている。その後に無電解めっき層をシード層（給電層）として銅の電解めっきが行われる。無電解めっきは、電解めっきに比べめっき品質のばらつきを抑制する事が難しく、さらに大量の薬液を必要とし、所要工程数も多いという問題点がある。そのため、無電解めっきに替わるプロセスとして、スパッタプロセスによりシード層の銅を形成する方法も検討されている。【０００３】
しかしながら、スパッタプロセスで形成した銅は、プリント基板の電気的絶縁層、すなわち熱硬化樹脂との密着性が悪く、実用に耐えないという問題があった。【０００４】
この問題を解決するために、スパッタによる銅シード層の下に密着層としてＣｕＮを形成することが提案されている（特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１８５１６号公報
【特許文献２】特開平１０−１３３５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２は、スパッタによる銅シード層の下に密着層としてＣｕＮをスパッタ形成しているが、本発明者等は、それでも密着強度は不充分であり、実用に耐えないことを見出した。【０００７】
よって、本発明の目的は、スパッタによる銅シード層が優れた密着強度を有するような配線基板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、電気的絶縁層上に配線パターンが形成されている配線基板において、前記電気的絶縁層の表面のうち少なくとも前記配線パターンが密着している領域においては、前記電気的絶縁層が窒化されておりかつ前記配線パターンの少なくとも一部を構成する金属の窒化物と密着していることを特徴とする配線基板が得られる。【０００９】
また、本発明によれば、第一の配線パターンを有し、前記第一の配線パターンを覆うように電気的絶縁層が形成され、前記電気的絶縁層に、前記第一の配線パターンの一部が露出するようなビアホールが形成され、前記ビアホールに配線材料が埋め込まれ、前記ビアホールに埋め込まれた配線材料に電気的に接続された第二の配線パターンが前記電気的絶縁層表面に形成されている配線基板において、前記電気的絶縁層の表面のうち少なくとも前記第二の配線パターンが密着している領域においては、前記電気的絶縁層が窒化されておりかつ前記第二の配線パターンの少なくとも一部を構成する金属の窒化物と密着していることを特徴とする配線基板が得られる。【００１０】
また、本発明によれば、前記配線材料は前記第二の配線パターンの少なくとも一部を構成する金属と同じ金属を含み、前記ビアホール側壁においては前記電気的絶縁層が窒化されておりかつ前記金属の窒化物と密着していることを特徴とする配線基板が得られる。【００１１】
また、本発明によれば、前記電気的絶縁層は、窒素ガスを含むガスをプラズマ化して活性な窒素を生成して照射することにより窒化されていることを特徴とする配線基板が得られる。【００１２】
また、本発明によれば、前記電気的絶縁層はカルボキシル基含有熱硬化樹脂であり、前記窒化された電気的絶縁層が窒化されたカルボキシル基含有熱硬化樹脂であり、前記金属の窒化物が窒化銅であることを特徴とする配線基板が得られる。【００１３】
また、本発明によれば、前記金属の窒化物は、比抵抗が10μΩcm以下の窒化銅であるであることを特徴とする配線基板が得られる。【００１４】
また、本発明によれば、前記金属の窒化物は膜厚が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の窒化銅であり、前記金属は銅であって前記窒化銅に密着していることを特徴とする配線基板が得られる。【００１５】
また、本発明によれば、電気的絶縁層の表面の少なくとも一部を窒化する工程と、窒化された前記電気的絶縁層の表面に窒化銅を形成する工程と、前記窒化銅の上にスパッタにより銅を膜厚500nm以下形成する工程と、前記銅をシード層として銅を電解めっきにより形成する工程とを少なくとも含むことを特徴とする配線基板の製造方法が得られる。【００１６】
また、本発明によれば、前記窒化する工程は、窒素を含むガスをプラズマ化して活性な窒素を生成し、前記電気的絶縁層の表面の少なくとも一部に前記活性な窒素を照射する工程を含むことを特徴とする配線基板の製造方法が得られる。【００１７】
また、本発明によれば、第一の配線パターンを形成する工程と、前記第一の配線パターンを覆うように電気的絶縁層を形成する工程と、前記電気的絶縁層の表面の少なくとも一部を窒化する工程と、前記電気的絶縁層に前記第一の配線パターンの一部が露出するような穴を形成する工程と、前記穴によって露出された前記第一の配線パターンの表面部分に３０eV以上の照射エネルギーを持つイオンをプラズマにより照射するイオン照射工程と、窒化された前記電気的絶縁層の表面およびイオン照射された前記第一の配線パターンの表面部分に窒化銅を形成する工程と、前記窒化銅の上にスパッタにより銅を膜厚500nm以下形成する工程と、前記銅をシード層として銅を電解めっきにより形成する工程とを含むことを特徴とする配線基板の製造方法が得られる。【００１８】
また、本発明によれば、前記電気的絶縁層の表面の少なくとも一部を窒化する工程は、前記電気的絶縁層に前記第一の配線パターンの一部が露出するような穴を形成する工程の後または前記イオン照射工程の後に行われることを特徴とする配線基板の製造方法が得られる。【００１９】
また、本発明によれば、前記イオン照射工程に用いるプラズマが、水素を含むガスによりプラズマ化され、活性な水素を含むプラズマであることを特徴とする配線基板の製造方法が得られる。【００２０】
また、本発明によれば、前記窒化する工程および前記イオン照射工程を、プラズマ化するガスとして窒素および水素を含むガスを用いて、同時に行うことを特徴とする配線基板の製造方法が得られる。【００２１】
また、本発明によれば、前記窒化銅を形成する工程は、スパッタ装置において銅ターゲットを用い、窒素ガスを含むガスを導入したリアクティブスパッタにより窒化銅を形成する工程を含むことを特徴とする配線基板の製造方法が得られる。【００２２】
また、本発明によれば、前記窒化銅の上にスパッタにより銅を形成する工程は、前記スパッタ装置において前記リアクティブスパッタに引き続いて不活性ガスを導入してスパッタにより銅を形成する工程を含むことを配線基板の製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、スパッタによる銅シード層が優れた密着強度を有する配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】配線基板１００を示す断面図である。
【図２】実施例１における配線基板１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】実施例１におけるピール強度試験の結果を示す図である。
【図４】配線基板３００を示す断面図である。
【図５】実施例３におけるＣ１ｓのＸＰＳスペクトルを示す図である。
【図６】実施例３におけるＯ１ｓのＸＰＳスペクトルを示す図である。
【図７】実施例３におけるＮ１ｓのＸＰＳスペクトルを示す図である。
【図８】実施例４における比抵抗の窒素流量比依存性を示す図である。
【図９】実施例４における窒化銅のXRD測定結果を各窒素流量比について調査した結果を示す図である。
【図１０】実施例５におけるチェーン抵抗パターンを作成したプリント基板の概略図である。
【図１１】実施例５におけるスパッタを用いて形成したサンプル（スパッタ適用サンプル）及びリファレンスとして無電解銅めっきを用いて作成したチェーン抵抗サンプルのホットオイル試験結果を示す図である。
【図１２】実施例５におけるサンプル基板に印加されるセルフバイアス電圧Ｖdc（Ｖ）を基板RFバイアスパワーＲＦ（Ｗ）に対してプロットした図である。
【図１３】実施例５において実施したクリーニング条件を示す図である。
【図１４】実施例５におけるホットオイル試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２６】
（実施例１）
図１に第一の実施例を示す。図１に示す配線基板１００において、１０１はカルボキシル基含有熱硬化樹脂の基板である。
【００２７】
発明者らは、基板１０１に、直接銅を形成した場合に比べ、基板１０１の表面をプラズマにより窒化し、窒化した樹脂層を形成し、さらに銅を成膜する前に窒化銅を薄く成膜することで、配線層と樹脂層の密着性が向上することを発見した。
【００２８】
以下、具体的な配線形成方法を図２をも参照して説明する。
【００２９】
まず、基板１０１を、銅配線を形成するために、銅ターゲットを装着したマグネトロンスパッタ装置に搬入した（ステップ２０１）。
【００３０】
次に、装置内に、アルゴン、窒素をそれぞれ流量５００ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍ導入し、圧力を１００ｍＴｏｒｒに設定した（ステップ２０２）。
【００３１】
次に、銅ターゲットに、周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力を０．３Ｗ／ｃｍ２の電力密度で印加してプラズマを励起し、５分間、基板１０１をプラズマに曝した。この結果、プラズマで発生した電子が窒素分子に衝突することで活性な窒素ラジカルや窒素イオンが生成され、基板１０１の表面が窒化され、窒化樹脂層１０２が形成された（ステップ２０３）。なお、電力密度が低く圧力も１００ｍＴｏｒｒと高く設定したため、非常に成膜レートは低いが、基板１０１には０．８ｎｍの窒化銅が成膜された。
【００３２】
次に、アルゴン、窒素を同じ流量に保ちながら圧力を５ｍＴｏｒｒまで下げ、DC電力を３Ｗ／ｃｍ２の電力密度で導入し、リアクティブスパッタを行い窒化銅１０３を５０ｎｍ形成し（ステップ２０４）、さらに窒素ガス導入を止め、アルゴンガスのみで５ｍＴｏｒｒに設定して３Ｗ／ｃｍ２の電力密度で銅１０４を１００ｎｍ成膜した（ステップ２０５）。
【００３３】
なお、ステップ２０４とステップ２０５の間に銅ターゲットを空スパッタする（基板を動かして基板にはスパッタさせない）ことも有効である。
【００３４】
次にこの銅１０４をシード層として、電解めっきにより銅１０５を２５μｍ成膜した（ステップ２０６）。
【００３５】
その後ウェットエッチングにより図１に示す配線パターンを形成した（ステップ２０７）。窒化銅は銅と同じ薬液、例えば硫酸／過酸化水素水等でエッチング可能である。
【００３６】
以上の工程により、配線基板１００が完成した。
【００３７】
図３に、窒化した樹脂層、及び窒化銅を導入した場合の効果を示す。図３は、配線層と樹脂層との界面の膜構成と、ピール強度試験の結果を示している。図３の結果において、樹脂とはカルボキシル基含有熱硬化樹脂、また窒化銅とは膜厚５０ｎｍの窒化銅である。ピール強度試験を行うにあたり、界面が窒化銅の場合は窒化銅５０ｎｍを形成した後に連続したスパッタ成膜により銅を１００ｎｍ形成し、界面が銅の場合はスパッタにより樹脂上に銅を１００ｎｍ形成した。その後、どちらの場合についても２５ｕｍの銅を電解めっきにより形成した。図３から分かるように、界面が窒化銅／窒化した樹脂の場合のみ０．９２ｋＮ／ｍという良好なピール強度が得られており、それ以外の組み合わせではピール強度が非常に弱いことが分かる。なお、界面が銅／窒化した樹脂の場合においては、樹脂を窒化処理する際に上述のように０．８ｎｍの窒化銅が形成されているため、０．５３ｋＮ／ｍと、窒化していない樹脂に比べるとピール強度が高いが、界面が窒化銅／窒化した樹脂の結果に比べて低い。すなわち、密着性を向上させるには、ある程度の膜厚の窒化銅が必要であり、好ましくは１ｎｍ以上の窒化銅が形成されていることが望ましい。
【００３８】
（実施例２）
図４を用いて本発明の第二の実施例について説明する。なお、第一実施例と重複する部分は説明を省略する。
【００３９】
図４に示す配線基板３００において、３０１は銅配線パターン、３０２はカルボキシル基含有熱硬化樹脂等からなる樹脂層、３０３はコンタクト形成用のビア（ＶＩＡ）ホールすなわち絶縁層を縦方向に貫通する穴である。銅配線パターン３０１から、樹脂層３０２表面上へビアホールを経由して導通した配線パターンを形成するために、アルゴン／窒素プラズマにより窒化した窒化樹脂層３０４を、アルゴン／窒素のリアクティブスパッタにより窒化銅３０５を５０ｎｍ、さらにスパッタと電解めっきにより銅の配線層３０６を形成してウェットエッチングにより配線パターンを形成した。銅配線パターン３０１から銅の配線層３０６へ電流を流す場合、ビアホール底部にて、窒化銅３０５を必ず通過しなくてはならない。窒化銅は銅に比べて抵抗が高いので、あまり厚くすることは好ましくない。密着性を向上させる効果をもたせながら、電気抵抗を極端に上昇させないためには、窒化銅の膜厚は１００nm以下であることが好ましい。
【００４０】
（実施例３）
本発明における窒化した樹脂層の結合状態を確認するため、樹脂層に対してＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy、Ｘ線光電子分光）を用いた試験を行い、結果を比較した。
【００４１】
試験条件は以下の通りである。
【００４２】
まず、樹脂として環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）熱硬化性樹脂を用意し、Ｓｉウェハ上に１００ｎｍ成膜したものを３つ用意し、これに以下のようなそれぞれ異なる処理を施した。
【００４３】
処理条件１：Initial品：処理前のままのサンプル。  
処理条件２：Ａｒ／Ｎ２クリーニング品
Initial品にアルゴン、窒素をそれぞれ流量５００ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍ導入し、圧力を１００ｍＴｏｒｒ、ＲＦ電力１００Ｗで１０秒間プラズマ処理を行ったもの（実施例のステップ２０２、２０３と同様の条件）。  
処理条件３：Ａｒプラズマクリーニング品
Initial品にアルゴンを流量５００ｓｃｃｍ導入し、圧力を１００ｍＴｏｒｒ、ＲＦ電力１００Ｗで１０秒間プラズマ処理を行ったもの（窒素を導入しないもの）。
【００４４】
これらの試料の樹脂層に対して、Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓ、Ｎ１ｓのＸＰＳスペクトルを測定した。なお、ＸＰＳの取り出し角度は５°である。
【００４５】
まず、Ｃ１ｓのＸＰＳスペクトルを図５に示す。
【００４６】
図５より、Ａｒ／Ｎ２プラズマクリーニング品において、２．８ｅＶ程度高エネルギー側にシフトした成分が増加した。
【００４７】
このことはＡｒ／Ｎ２プラズマクリーニング品の樹脂においてＮ−Ｃ−ＯもしくはＮ−Ｃ＝Ｏ結合のいずれかが生じていることを示唆していると考えられる。
【００４８】
次に、Ｏ１ｓのＸＰＳスペクトルを図６に示す。
【００４９】
図６より、Ａｒ／Ｎ２プラズマクリーニング品においては、ケミカルシフトしていない、すなわち結合が変化していないことが分かった。一方、Ａｒプラズマクリーニング品ではＣ−Ｏ結合が崩れていることが分かった。これは樹脂架橋材の酸素の部分が切れている事を示すものと思われる。Ａｒプラズマでのクリーニングでは、Ｃ−Ｏの結合を切らないために、イオン照射エネルギーを４．２ｅＶ以下とする（すなわち電子温度を０．７６ｅＶ以下とする）必要があることが分かった。プラズマの電子温度を下げるにはＸｅプラズマを用いるのが好ましい。
【００５０】
次に、Ｎ１ｓのＸＰＳスペクトルを図７に示す。
【００５１】
図７より、Ａｒ／Ｎ２プラズマクリーニング品においては窒素が入っていて、Ｃ−Ｎ結合に起因すると予測されるケミカルシフトが観測された。
【００５２】
以上より、Ａｒ／Ｎ２プラズマクリーニング品の樹脂層はＮと結合している、即ち窒化層となっていることが分かった。
【００５３】
従って、実施例１、２についても窒化が確実に行われていることが確認された。
【００５４】
（実施例４）
本発明における窒化銅の膜質を確認するため、アルゴン/窒素ガス放電にてリアクティブスパッタで形成した窒化銅のX-Ray Diffraction（XRD）測定、及び比抵抗の調査を、シリコン熱酸化膜基板上へ窒化銅を堆積させた膜で行った。
【００５５】
図８は、比抵抗の窒素流量比依存性である。
【００５６】
圧力５ｍTorr、13.56MHzのRF電力を2W/cm2、ターゲットDC電圧を−300Vとして行った。窒素流量比とは、アルゴンと窒素の総流量に対する窒素流量の比率である。窒素流量比が１０％を超えたあたりから急激に比抵抗が上昇することが分かる。
【００５７】
次に、図９に窒化銅のXRD測定結果を各窒素流量比について調査した結果を示す。窒素流量がゼロの時は、ほぼCu(111)配向（43.3°）の銅薄膜が得られており、窒素をわずか2.5％導入することで、(111)配向性は崩れ、Cu(200)に近い50°付近にピークが現れる。窒素流量比が増加するに従い、Cu4N(200)配向(47.9°)に近づく。ただし、図８からも分かるように、組成がCu4Nに近づくにつれ、比抵抗が増大し、配線パターンにした際に配線抵抗、特にビアホールのコンタクトが増大してしまうという欠点がある。樹脂との密着性を保ちながら抵抗を極端に上昇させないためには、窒化銅は10μΩcm以下であることが望ましい。すなわち、本実施例の成膜条件では、窒素流量比を８％程度以下に抑えることが望ましい。なお、窒素流量比2.5％において成膜した窒化銅においても樹脂との密着性はピール強度試験により十分であることを確認している。
【００５８】
（実施例５）
図１０を参照して、本発明の第五の実施例について説明する。
【００５９】
本実施例においては、配線パターンの信頼性について、ホットオイル試験を行うことにより調査した。ホットオイル試験とは、チェーン抵抗を作成したプリント基板を、260℃に加熱したオイルと20℃の水に10secずつ浸漬するのを1サイクルとし、それを10サイクル繰り返す毎に導体抵抗を測定し、断線等による抵抗上昇が無いかどうかを試験するものである。50サイクル行った後に導体抵抗値の変化が±10%以内であれば合格とする。
【００６０】
図１０は、チェーン抵抗パターンを作成したプリント基板の概略図である。
【００６１】
樹脂基板５００上に銅配線パターン５０１を多数形成し、その上および配線パターン５０１のない基板表面上にカルボキシル基含有熱硬化樹脂からなる絶縁樹脂層５０２を形成し、該絶縁樹脂層５０２のうち配線パターン５０１の所定部（両端部）へのコンタクト形成用のビア（ＶＩＡ）ホールすなわち絶縁層５０２を縦方向に貫通する穴５０３−１、５０３−２、５０３−３、５０３−４を形成した。
【００６２】
銅配線パターン５０１から、樹脂層５０２表面上へビアホールを経由して導通した上層配線パターン５０６を形成するために、アルゴン／窒素プラズマにより樹脂層５０２の表面を窒化して窒化樹脂層５０４を形成し、アルゴン／窒素のリアクティブスパッタにより窒化銅５０５を設け、さらにスパッタと電解めっきにより銅の上層配線層５０６を形成してウェットエッチングにより配線パターンを形成した。
【００６３】
図１０の配線基板のサイズは140mm×140mm、ビアホール５０３−１〜４等の穴径は50μm、穴数は1万（ 100×100 ）、下層配線パターン５０１の各々の配線幅は100μm、配線長は1000μm（各配線において両端のビアホール穴の中心間の長さは800μm ）内層配線層５０１の導体厚12 μm、外層配線層５０６の導体厚12 μmである。
【００６４】
図１１に、スパッタを用いて形成したサンプル（スパッタ適用サンプル）及びリファレンスとして無電解銅めっきを用いて作成したチェーン抵抗サンプルのホットオイル試験結果を示す。スパッタ適用サンプルは、上記のように樹脂の窒化、窒化銅形成プロセスを行っている。なお、導体抵抗値の初期値については両サンプルとも１４０Ω±３Ωに収まっており、スパッタ適用サンプルにおける窒化銅導入による顕著な抵抗上昇は認められなかった。
【００６５】
しかしながら、図１１に示すように、ホットオイル試験において無電解銅めっきサンプルは抵抗が劣化していないのに対し、スパッタ適用サンプルは抵抗が上昇してしまい、信頼性に問題があることが分かった。原因を調査するため、ホットオイル試験後のビア穴断面のSEM観察を行ったところ、スパッタ適用サンプルにおいては、下層配線層５０１のCuとビア底部の界面で剥離が生じたと思われる痕跡が確認できた。一方、無電解銅めっきを適用したサンプルではそのような痕跡は見られなかった。すなわち、スパッタ適用サンプルは、下層配線層５０１のCu上と、スパッタ銅（窒化銅）との密着性が低いために、信頼性が劣化していると予測される。そこで、下層配線層５０１のCuへの密着性を向上させるためにサンプル基板にRFバイアスを印加して、Ａｒイオンのプラズマを発生させ、そのプラズマによる照射イオンの運動エネルギーを適度に増加させたRFバイアスクリーニングを適用した。
【００６６】
図１２は、この際にサンプル基板に印加されるセルフバイアス電圧Ｖdc（Ｖ）を、基板RFバイアスパワーＲＦ（Ｗ）に対してプロットしたものである。RFパワーを印加すると、負のセルフバイアス電圧が発生することがわかる。基板に照射されるイオン照射エネルギーは、このセルフバイアス電圧をVdc、プラズマ電位をVpとすると、略略e(Vp-Vdc)で与えられる。ここでeは素電荷量である。すなわち、プラズマ電位は15V程度であるから、例えば基板RFバイアスパワーを50Wの時のVdcは約-30Vであるから、この時のイオン照射エネルギーは45eVとなる。
【００６７】
また、下層配線層５０１のCuの酸化皮膜を効率よく除去するために、還元性雰囲気とするためのAr/H2プラズマも検討した。実施したクリーニング条件を図１３に示す。
【００６８】
基板RFバイアスパワーは50Wとし、イオン照射エネルギーが着実に３０eVを超えるように設定した。図１４にホットオイル試験結果を示す。
【００６９】
なお、図１４に示したサンプルは、全て、ビアホール形成後にＡｒガスまたはＡｒ/ H2ガスプラズマによるイオン照射を行い（比較例のため照射しないサンプルも作った）、ついで樹脂層の表面窒化及び窒化銅形成工程を導入し、最後に銅のスパッタ形成を行ったもので、樹脂と金属層との密着性は十分得られており、導体抵抗値の初期値については全サンプルとも１４０Ω±３Ωに収まっている。
【００７０】
図１４に示す結果から、イオン照射エネルギーを増大させたRFバイアスクリーニングを導入したサンプルは、Arプラズマ、Ar/H2プラズマともにホットオイル試験に合格し、信頼性が得られていることが分かった。一方、RFバイアスクリーニングを実施しないサンプルに関してはやはり信頼性が得られないことが分かった。特にAr/H2プラズマのRFバイアスクリーニングをしたサンプルは、Ar/H2プラズマで発生した活性水素が下層配線層５０１のCuの酸化皮膜を効率良く除去できたことにより、ホットオイル試験のどのサイクルにおいても導体抵抗変化率が±1％以内に収まっており、非常に信頼性が高いことが分かった。なお、Ar/H2プラズマを用いても、基板RFバイアスを印加したクリーニングをしないとホットオイル試験は合格できないことを明らかとなった。
【００７１】
以上、信頼性を有する配線基板とその製造方法を示したが、プラズマクリーニング条件におけるガス圧力やガス流量比率、時間等、本実施例に限定されるものではない。また、ＡｒガスまたはＡｒ/ H2ガスプラズマによるイオン照射工程を樹脂層の表面窒化及び窒化銅形成工程の前に行ったが、表面窒化の後、窒化銅形成工程の前に行ってもよいし、Ａｒ/ H2ガスプラズマの代わりにＡｒ/ H2ガスにN2ガスを加えたガス、またはＡｒガスにアンモニアガスを加えた混合ガス、または水素を含むガスと窒素を含むガスと不活性ガスとの混合ガスでプラズマ照射を行って、上記のイオン照射工程と樹脂層の表面窒化工程とを同時に行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上、上記実施例を用いて説明を行ったが、樹脂を窒化するプラズマ処理室を、スパッタ処理室と別に設けても同様の効果が得られることは言うまでもなく、さらに樹脂や金属は本実施例に限定されるものではない。【００７３】
また、上記実施例では、電解めっきにより銅を成膜した後、ウェットエッチングにより配線パターンを形成しているが、予めスパッタ成膜前にリフトオフ層を形成しておき、銅電解めっき後にリフトオフ法により配線パターンを形成する等、配線パターンの形成方法は実施例に限定されない。いずれにしても窒化された樹脂表面と窒化銅が密着するような手法で形成すればよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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