(57)【要約】【課題】金属配線層が金属酸化物層を介して基板と接着しているかどうかを確認する技術を提供する。【解決手段】配線基板は、ヘイズ値が５％以下のガラスもしくはセラミックにより形成された基板と、前記基板の表面の一部に形成された金属酸化物層と、前記金属酸化物層の上に形成された金属配線層と、を備え、前記基板の前記表面において、前記金属酸化物層と接する領域の平均表面粗さは、前記金属酸化物層と接しない領域の平均表面粗さよりも小さいことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘイズ値が５％以下のガラスもしくはセラミックにより形成された基板と、
前記基板の表面の一部に形成された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層の上に形成された金属配線層と、
を備え、
前記基板の前記表面において、前記金属酸化物層と接する領域の平均表面粗さは、前記金属酸化物層と接しない領域の平均表面粗さよりも小さい
ことを特徴とする、配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載の配線基板であって、
さらに、
前記金属酸化物層の一部と、前記金属配線層の一部と、前記基板の前記金属酸化物層と接しない領域と、に接する樹脂層を備える
ことを特徴とする、配線基板。
【請求項３】
配線基板の製造方法であって、
ヘイズ値が５％以下のガラスもしくはセラミックにより形成された基板と、前記基板の表面の一部に形成された金属酸化物層と、前記金属酸化物層の上に形成された金属配線層と、を備えるコア基板を準備する準備工程と、
前記準備工程の後に、前記基板の前記表面を粗化する粗化工程と、
前記粗化工程の後に、前記基板の裏面から、前記金属配線層が前記金属酸化物層を介して前記基板に接着している面積を計測する検査工程と、
を備えることを特徴とする、配線基板の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の配線基板の製造方法であって、
前記粗化工程は、湿式の粗化処理方法により行われる
ことを特徴とする、配線基板の製造方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の配線基板の製造方法であって、
さらに、
前記粗化工程と前記検査工程との間、または、前記検査工程の後に、前記金属酸化物層の一部と前記金属配線層の一部と前記基板の前記金属酸化物層と接しない領域とに接する樹脂層を形成する樹脂層形成工程を備える
ことを特徴とする、配線基板の製造方法。
【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】
従来より、ＩＣパッケージ基板やインターポーザなどに利用される配線基板として、基板上に、金属酸化物層と、金属配線層とをこの順に備える配線基板が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、金属酸化物層をパターニングした後、金属酸化物層の上に、無電解銅メッキにより金属配線層を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１３４３６号公報
【特許文献２】特開２０１３−８０９０５号公報
【特許文献３】特開２００１−０８５３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の金属配線層の形成方法では、金属配線層の寸法精度が低い。このため、金属配線層の寸法精度を高めるために、金属酸化物層の上に金属配線層を積層した後にウェットエッチングによるパターニングを行うことが好ましい。
【０００５】
金属酸化物層の上に金属配線層を積層した後にウェットエッチングを行う場合、金属配線層よりもエッチングレートが高い金属酸化物層が優先的にエッチングされる。この結果として、金属配線層と基板との間に隙間が生じる虞があった。そして、この隙間により、基板と金属酸化物層との接着面積や金属酸化物層と金属配線層との接着面積が減少し、金属配線層や金属酸化物層が基板から剥がれる虞があった。特に、この隙間に液体や気体が侵入し、その状態で熱を受けた場合、侵入した液体や気体が膨張することにより、金属配線層や金属酸化物層が基板から剥がれる虞があった。このため、金属配線層が金属酸化物層を介して基板と接着しているかどうかを確認可能な技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することができる。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、配線基板が提供される。この配線基板は、ヘイズ値が５％以下のガラスもしくはセラミックにより形成された基板と、前記基板の表面の一部に形成された金属酸化物層と、前記金属酸化物層の上に形成された金属配線層と、を備え、前記基板の前記表面において、前記金属酸化物層と接する領域の平均表面粗さは、前記金属酸化物層と接しない領域の平均表面粗さよりも小さいことを特徴とする。この形態の配線基板によれば、基板の表面において、金属酸化物層と接する領域の平均表面粗さは、金属酸化物層と接しない領域の平均表面粗さよりも小さいため、基板の裏面から金属配線層が金属酸化物層を介して基板と接着しているかどうかを確認できる。
【０００８】
（２）上記形態の配線基板において、さらに、前記金属酸化物層の一部と、前記金属配線層の一部と、前記基板の前記金属酸化物層と接しない領域と、に接する樹脂層を備えてもよい。この形態の配線基板によれば、基板からの金属酸化物層の剥離や金属酸化物層からの金属配線層の剥離が起こりにくくなる。
【０００９】
（３）本発明の他の形態によれば、配線基板の製造方法が提供される。この配線基板の製造方法は、ヘイズ値が５％以下のガラスもしくはセラミックにより形成された基板と、前記基板の表面の一部に形成された金属酸化物層と、前記金属酸化物層の上に形成された金属配線層と、を備えるコア基板を準備する準備工程と、前記準備工程の後に、前記基板の前記表面を粗化する粗化工程と、前記粗化工程の後に、前記基板の裏面から、前記金属配線層が前記金属酸化物層を介して前記基板に接着している面積を計測する検査工程と、を備えることを特徴とする。この形態の配線基板の製造方法によれば、検査工程において金属配線層が金属酸化物層を介して基板と接着しているかどうかを確認できる。
【００１０】
（４）上記形態の配線基板の製造方法において、前記粗化工程は、湿式の粗化処理方法により行われてもよい。この形態の配線基板の製造方法によれば、検査工程において金属配線層が金属酸化物層を介して基板と接着しているかどうかを、より明確に確認できる。
【００１１】
（５）上記形態の配線基板の製造方法において、さらに、前記粗化工程と前記検査工程との間、または、前記検査工程の後に、前記金属酸化物層の一部と前記金属配線層の一部と前記基板の前記金属酸化物層と接しない領域とに接する樹脂層を形成する樹脂層形成工程を備えてもよい。この形態の配線基板の製造方法によれば、金属酸化物層を介した基板と金属配線層との密着性が向上する。
【００１２】
なお、本発明は、上述した配線基板や配線基板の製造方法としての形態に限らず、種々の形態で実現することが可能である。本発明は、例えば、配線基板を備えた電気機器の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の配線基板の説明図。
【図２】配線基板の製造方法を示す工程図。
【図３】準備工程を説明する図。
【図４】効果について説明するための図。
【図５】第２実施形態の配線基板の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．配線基板の構成：
図１は、本実施形態の配線基板１０の説明図である。本実施形態の配線基板１０は、例えば、ＩＣパッケージ基板やインターポーザとして利用される。図１に示すように、配線基板１０は、基板１００と、金属酸化物層１１０と、金属配線層１２０とを備える。図１には、配線基板１０の一部を示している。
【００１５】
基板１００は、本実施形態において、３００ｍｍ四方で厚みが０．３ｍｍであり、ヘイズ値が５％以下の無アルカリガラスにより形成されている。本明細書において、「ヘイズ値」とは、透明性に関する指標であり、以下の式（１）により算出できる。
ヘイズ値（％）＝Ｔｄ／Ｔｔ×１００                        （１）
ここで、Ｔｄは、可視光領域（波長３６０ｎｍから８３０ｎｍ）における拡散透過率を示し、Ｔｔは、可視光領域（波長３６０ｎｍから８３０ｎｍ）における全光線透過率を示す。Ｔｄ、Ｔｔは、ＪＩＳ  Ｋ  ７１３６に準拠した測定方法によって、ヘイズメーターにより計測できる。
【００１６】
本実施形態において、基板１００は、ヘイズ値が５％以下のガラスにより形成されているが、基板１００は、ヘイズ値が５％以下のセラミックにより形成されていてもよい。ヘイズ値が５％以下のセラミックとしては、例えば、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を挙げることができる。なお、本明細書において、（ｉ）「ガラス」とは、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の含有量が５０質量％以下の非晶質体をいい、（ｉｉ）「セラミック」とは、無機物を焼き固めた焼結体であって、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の含有量が５０質量％よりも小さいものをいう。
【００１７】
金属酸化物層１１０は、金属酸化物により形成されている層である。金属酸化物層１１０は、基板１００の表面Ｓ（紙面上方の面）の一部に形成されている。金属酸化物層１１０は、基板１００と密着性の高い材料を用いることが好ましく、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む酸化物層であることが好ましい。本実施形態において、金属酸化物層１１０は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）により形成されている。本実施形態において、金属酸化物層１１０の厚みは、約１０ｎｍである。なお、本明細書において、厚みとは、金属酸化物層１１０が金属配線層１２０に積層される方向における寸法を示す。
【００１８】
金属配線層１２０は、金属により形成されている層であり、配線に用いられる。金属配線層１２０は、金属酸化物層１１０の上に形成されている。金属配線層１２０は、金属酸化物層１１０と接する層から順に、シード層１２２と、メッキ層１２５とを備える。金属配線層１２０は、導電性の高い金属から形成されていることが好ましく、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）からなる群より選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。本実施形態において、金属配線層１２０は、銅（Ｃｕ）により形成されている。また、本実施形態において、シード層１２２は無電解銅メッキにより形成された層であり、メッキ層１２５は電解銅メッキにより形成された層である。
【００１９】
基板１００の表面Ｓにおいて、金属酸化物層１１０と接する領域Ｓ１の平均表面粗さは、金属酸化物層１１０と接しない領域Ｓ２の平均表面粗さよりも小さい。本実施形態において、金属酸化物層１１０と接する領域Ｓ１の平均表面粗さは１μｍ以下であり、金属酸化物層１１０と接しない領域Ｓ２の平均表面粗さは５ｎｍである。本明細書において、平均表面粗さは、算術平均粗さＲａを示し、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）により、基板と触針との間の原子間力を利用して測定できる。なお、金属酸化物層１１０と接する領域Ｓ１の平均表面粗さは、硫酸過水（Ｈ２ＳＯ４・Ｈ２Ｏ２）を用いたエッチングにより金属酸化物層１１０を取り除いた状態で測定できる。また、領域Ｓ１と領域Ｓ２との平均表面粗さの違いは、後述する粗化工程により生じる。
【００２０】
Ａ２．配線基板１０の製造方法：
図２は、配線基板１０の製造方法を示す工程図である。配線基板１０の製造者は、まず、工程Ｐ１００において、基板１００と、金属酸化物層１１０と、金属配線層１２０とを備えるコア基板１０Ａを準備する。工程Ｐ１００は、準備工程とも呼ぶ。
【００２１】
本実施形態では、準備工程において、製造者は、基板１００上に金属酸化物層１１０と金属配線層１２０とをこの順に形成する。金属酸化物層１１０と金属配線層１２０との形成方法としては、例えば、サブトラクティブ法やセミアディティブ法が挙げられる。本実施形態では、サブトラクティブ法と比較して、より微細な金属配線層１２０の形成が可能なセミアディティブ法を用いる。
【００２２】
図３は、準備工程（工程Ｐ１００）を説明する図である。具体的には、まず、製造者は、基板１００を用意する（図３（ａ）参照）。次に、製造者は、基板１００上に、金属酸化物層１１０となる酸化亜鉛（ＺｎＯ）の層１１０Ａを形成する。層１１０Ａの形成方法としては、例えば、ＭＯＤ（金属有機化合物分解：Metal Organic Decomposition）法、ゾル‐ゲル法、ＣＶＤ（化学気相成長：Chemical Vapor Deposition）法、スパッタリング法、スクリーン印刷法が挙げられる。本実施形態では、層１１０Ａの形成方法としてＭＯＤ法を用いる。その後、製造者は、無電解銅メッキにより、層１１０Ａの上にシード層１２２となる層１２２Ａを形成する（図３（ｂ）参照）。
【００２３】
層１２２Ａを形成後、製造者は、層１２２Ａの上に、ドライフィルムレジストによるパターン１６０を形成する（図３（ｃ）参照）。その後、製造者は、層１２２Ａの表面の一部であって、上方がパターン１６０により覆われていない部分に、電解銅メッキにより、メッキ層１２５を形成する（図３（ｄ）参照）。そして、製造者は、パターン１６０を除去する（図３（ｅ）参照）。
【００２４】
パターン１６０の除去後、製造者は、層１１０Ａ及び層１２２Ａの一部であって、上方がメッキ層１２５に覆われていない部分を、硫酸過水（Ｈ２ＳＯ４・Ｈ２Ｏ２）を用いたウェットエッチングによって除去することにより、コア基板１０Ａを得る（図３（ｆ）参照）。
【００２５】
以上により、準備工程（工程Ｐ１００）が完了する。なお、本実施形態では、コア基板１０Ａを作製しているが、予め作製されたコア基板１０Ａを用いてもよい。
【００２６】
準備工程（工程Ｐ１００）（図２参照）の後、製造者は、工程Ｐ１１０において、基板１００の表面Ｓを粗化する。工程Ｐ１１０は、粗化工程とも呼ぶ。具体的には、まず、製造者は、基板１００の裏面Ｂ（図１の紙面下方の面）を表面荒れから保護するために、裏面Ｂにドライフィルムを貼付する。その後、製造者は、湿式の粗化処理方法により基板１００の表面Ｓを粗化する。本実施形態では、フッ酸（ＨＦ）を用いたウェットエッチングを行う。その後、製造者は、裏面Ｂからドライフィルムを除去する。以上により、粗化工程（工程Ｐ１１０）が完了する。この工程により、図１に示すように、基板１００の表面Ｓにおいて、金属酸化物層１１０と接する領域Ｓ１の平均表面粗さは、金属酸化物層１１０と接しない領域Ｓ２の平均表面粗さよりも小さくなる。
【００２７】
粗化工程（工程Ｐ１１０）（図２参照）の後、製造者は、工程Ｐ１２０において、基板１００の裏面Ｂから、金属配線層１２０が金属酸化物層１１０を介して基板１００に接着しているかを確認する。具体的には、製造者は、金属配線層１２０が金属酸化物層１１０を介して基板１００に接着している面積を計測する。確認の詳細については、後述する。工程Ｐ１２０は、検査工程とも呼ぶ。検査工程において、接着している面積が所定の面積以上のものを合格品とし、接着している面積が所定の面積よりも小さいものを不合格品とする。本実施形態では、所定の面積とは、設計において、金属配線層１２０が金属酸化物層１１０を介して基板１００に接着している面積の８０％の面積とする。これらの工程を経て、配線基板１０が完成する。
【００２８】
Ａ３．効果：
本実施形態の配線基板１０は、基板１００の表面Ｓにおいて、金属酸化物層１１０と接する領域Ｓ１の平均表面粗さは、金属酸化物層１１０と接しない領域Ｓ２の平均表面粗さよりも小さい。このため、基板１００の裏面Ｂ（図１の紙面下方の面）側から金属配線層１２０が金属酸化物層１１０を介して基板１００と接着しているかどうかを、例えば視認によって確認することができる。この効果において、以下、図により詳述する。
【００２９】
図４は、効果について説明するための図である。図４は、粗化工程を経ない場合の比較例の配線基板と、粗化工程を経た場合の実施例の配線基板とを示す。比較例と実施例との各例において、それぞれ、金属配線層１２０の剥がれが生じている場合と生じていない場合との配線基板の断面図と、裏面から観察した図（「裏面観察図」と呼ぶ）とを示す。ここで、金属配線層１２０の剥がれが生じている場合とは、金属配線層１２０が金属酸化物層１１０を介して基板１００と接着していない場合を示す。一方、金属配線層１２０の剥がれが生じていない場合とは、金属配線層１２０が金属酸化物層１１０を介して基板１００と接着している場合を示す。
【００３０】
本実施形態では、金属酸化物層１１０の厚みは１０ｎｍ程度であるため、配線基板１０の製造工程途中において、金属酸化物層１１０が基板１００から剥がれた場合、基板１００と金属配線層１２０との隙間は、１μｍ以下であると想定される。このため、金属配線層１２０の剥がれが生じているかどうかの確認を、基板１００と金属酸化物層１１０との積層方向から確認することは困難である。
【００３１】
また、比較例の裏面観察図に示すように、粗化工程を行わない場合、金属酸化物層１１０と金属配線層１２０との境界の判断が困難であるため、剥がれの有無による差を判断することは困難であり、金属配線層１２０が金属酸化物層１１０を介して基板１００と接着しているかどうかの判断は困難である。
【００３２】
一方、実施例の裏面観察図に示すように、粗化工程を行った場合、基板１００の表面Ｓにおいて、金属酸化物層１１０と接しない領域Ｓ２は、表面が荒れる。この結果、この領域Ｓ２は、すりガラス状となる。このため、剥がれが生じていると、金属配線層１２０下方の基板１００の表面Ｓについてもすりガラス状となるため、剥がれているかどうかの基板１００裏面Ｂからの確認が容易となる。換言すると、金属配線層１２０が金属酸化物層１１０を介して基板１００と接着している面積を、基板１００裏面Ｂから容易に測定できるため、検査工程時の判定基準を設定できるようになり、この結果として、完成品の品質向上を図ることができる。
【００３３】
金属配線層１２０が金属酸化物層１１０を介して基板１００と接着しているかどうかの確認をより容易にする観点から、金属酸化物層１１０と接しない領域Ｓ２におけるヘイズ値は、２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましく、４０％以上であることがさらに好ましい。金属酸化物層１１０と接しない領域Ｓ２におけるヘイズ値は、粗化処理の条件を変更することにより調整できる。例えば、粗化処理時間を長くすることにより、金属酸化物層１１０と接しない領域Ｓ２におけるヘイズ値を大きくすることができる。
【００３４】
本実施形態の粗化工程（工程Ｐ１１０）は、湿式の粗化処理方法により行われる。このため、この工程に用いるエッチャントは液体であるため、基板１００の表面Ｓであって、金属酸化物層１１０と接着されていない隙間に入り込むことにより、より効率的に基板１００の表面Ｓを粗化する。この結果として、検査工程（Ｐ１２０）において金属配線層が金属酸化物層を介して基板と接着しているかどうかを、より明確に確認できる。
【００３５】
なお、基板１００の上に金属酸化物層１１０を形成する前に、予め、基板１００の表面を粗化することにより、基板１００と金属酸化物層１１０との密着性を向上させる方法も考えられる。しかし、この方法では、金属酸化物層１１０をエッチングにて所望のパターンに形成する際に、金属酸化物層１１０の残渣が基板１００の凹凸に残りやすいため、この残渣が短絡の原因となる虞がある。また、凹凸のある基板１００の表面に金属酸化物層１１０と金属配線層１２０とをこの順で形成することにより、金属配線層１２０の表面においても凹凸が生じる虞があり、このような場合に高周波帯では電流が金属配線層１２０の表面に集中する表皮効果が起こり、表面に凹凸があると電流の流れる距離が長くなるため、伝送損失が増加してしまう虞がある。このような課題を、配線基板１０は有さないため好ましい。
【００３６】
Ｂ．第２実施形態：
図５は、第２実施形態の配線基板１０Ｂの説明図である。第１実施形態の配線基板１０と比較して、配線基板１０Ｂは、さらに、樹脂層３００を備える点が異なるが、それ以外は同じである。樹脂層３００は、金属酸化物層１１０の一部と、金属配線層１２０の一部と、基板１００の金属酸化物層１１０と接しない領域と、に接する。本実施形態では、樹脂層３００は、金属酸化物層１１０の側面と、金属配線層１２０の側面及び表面と接しており、金属酸化物層１１０及び金属配線層１２０を覆っている。また、本実施形態では、基板１００の裏面Ｂにおいても樹脂層３００と接する。本実施形態では、樹脂層３００は、ＡＢＦフィルム（味の素ファインテクノ株式会社製）やアクリル酸系のＳＲ（ソルダーレジスト）（太陽インキ製造株式会社製）を用いることができる。
【００３７】
配線基板１０Ｂの製造方法としては、第１実施形態の製造方法と比較して、樹脂層３００を形成する樹脂層形成工程を備える点が異なるが、それ以外は同じである。樹脂層形成工程は、第１実施形態における粗化工程（工程Ｐ１００）と検査工程（工程Ｐ１２０）との間、または、検査工程（工程Ｐ１２０）の後に行うことができる。
【００３８】
基板１００の表面Ｓにおいて、金属酸化物層１１０と接しない領域Ｓ２は、表面が荒れている。換言すると、領域Ｓ２には微細な凹凸がある。このため、第２実施形態の配線基板１０Ｂは、樹脂層３００を備えることにより、樹脂層３００が金属酸化物層１１０と接しない領域Ｓ２の凹凸に入り込むことにより、基板１００と樹脂層３００との密着性が向上する。この結果、第２実施形態の配線基板１０Ｂは、樹脂層３００を備えることにより、基板１００からの金属酸化物層１１０の剥離や金属酸化物層１１０からの金属配線層１２０の剥離が起こりにくくなる。
【００３９】
Ｃ．変形例：
Ｃ１．変形例１：
上述の第２実施形態において、基板１００の裏面Ｂにも樹脂層３００を備えるが、基板１００の裏面側に樹脂層３００を備えていなくてもよい。
【００４０】
Ｃ２．変形例２：
上述の実施形態において、粗化処理（工程Ｐ１１０）は、湿式の粗化処理方法により行われる。具体的には、粗化処理（工程Ｐ１１０）は、フッ酸（ＨＦ）を用いたウェットエッチングにより行われる。しかし、本発明はこれに限られない。フッ酸（ＨＦ）を用いず、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）を用いてもよい。また、湿式の粗化処理方法を用いず、例えば、乾式の粗化処理方法を用いてもよい。
【００４１】
Ｃ３．変形例３：
上述の実施形態において、検査工程粗化処理（工程Ｐ１２０）は、金属配線層１２０が金属酸化物層１１０を介して基板１００と接着しているかどうかを、視認にて確認している。しかし、本発明はこれに限られない。例えば、カメラなどの機械を用いて確認してもよい。一般に、例えば自動外観検査装置（ＡＯＩ）などの機械装置を用いる測定の場合、視認の場合と比較して、ヘイズ値が同じガラス面に照明光が照射することによって接着の判別が困難であるが、本発明によると容易に判別が可能となる。
【００４２】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…配線基板
１０Ａ…コア基板
１０Ｂ…配線基板
１００…基板
１１０…金属酸化物層
１１０Ａ…層
１２０…金属配線層
１２２…シード層
１２２Ａ…層
１２５…メッキ層
１６０…パターン
３００…樹脂層
Ｂ…裏面
Ｓ…表面
Ｓ１…領域
Ｓ２…領域
【図１】
2018006593.tif 000003
【図２】
2018006593.tif 000004
【図３】
2018006593.tif 000005
【図４】
2018006593.tif 000006
【図５】
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