(57)【要約】【課題】半導体の集積回路や各種電子機器に用いられる回路に使用される配線基板であって、配線パターンの高密度化に伴い顕在化した、高温多湿下における基板からの配線層の剥離という問題を抑制した配線基板を提供する。【解決手段】ガラス製の絶縁性基板２０に対し、２５０℃以上で且つ絶縁性基板２０の耐熱温度未満の温度で加熱処理を行った後、接着層３０としてクロム層を形成し、さらにその上に配線層４０として銅層の形成を行うが、この２層の形成の際、各層および絶縁性基板２０は各々前記加熱処理温度を保持する。この後配線層４０を所定の厚みに形成してから、接着層３０および配線層４０へ配線パターンを形成しエッチングして、所望の配線パターンが形成された配線基板１０を製造した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に導電用金属を含む配線層を有し、前記絶縁性基板と配線層との間に、接着用金属を含む接着層を備えた配線基板であって、
前記接着層は、その平均粒径が４０ｎｍ以上の金属多結晶膜であることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記接着用金属が、クロムであることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記導電用金属が、銅であることを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記絶縁性基板を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔を介して、前記絶縁性基板の両面に配置された前記配線層が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の配線基板。
【請求項５】
前記絶縁性基板が、感光性を有するガラス基板又は結晶化ガラス基板であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の配線基板。
【請求項６】
絶縁性基板上に導電用金属を含む配線層を有し、前記絶縁性基板と配線層との間に、接着用金属を含む接着層を備えた配線基板の製造方法であって、
前記絶縁性基板の予熱を行う予熱工程と、
前記予熱した絶縁性基板に前記接着層を形成する接着層形成工程とを有し、
前記予熱工程および接着層形成工程の際、絶縁性基板の温度を、２５０℃以上、且つ前記絶縁性基板の耐熱温度未満の温度に保持することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記接着層形成工程をスパッタリング法により行うことを特徴とする請求項６に記載の配線基板の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の配線基板の製造方法であって、
前記接着層形成工程の後、さらに前記接着層上へ前記配線層を形成する配線層形成工程を有し、
前記予熱工程、接着層形成工程および配線層形成工程の際、絶縁性基板の温度を、２５０℃以上、且つ前記絶縁性基板の耐熱温度未満の温度に保持することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記予熱工程から接着層形成工程において、前記絶縁性基板の予熱を３０分以上行った後に接着層形成工程を行うことを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の集積回路や各種電子機器の電気回路に用いられる配線基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体の集積回路や各種電子機器に用いられる回路に使用される配線基板として、絶縁性基板上に銅などの導電性の金属配線パターンが形成されたものが知られている。近年は、回路の高密度化および小型化に伴い、それに使用される配線基板として、基板の片面に金属配線を有するもののみならず、例えば、特開２００１−４４６３９号公報に示すように、基板の両面に配線を有するもの、さらには配線が多層化されたものが使用されるようになってきている。
【０００３】
ところが、上述したような配線パターンの高密度化に伴い、微細な配線パターンが要求されるようになり、配線基板が高温高湿環境にさらされた場合、基板から配線層が剥離するという問題が顕在化してきている。そして、このような配線層の剥離を抑制するため、従来より、絶縁性基板と金属配線層との間に、絶縁性基板との密着性の良いクロム膜等を接着層として形成することが知られている。
【０００４】
さらに、接着層と配線層との界面に合金層又は混合層を形成し、接着層と配線層の密着性を向上することが提案され、たとえば特開平３−８２１８８号公報には、接着層と配線層とを成膜後に加熱処理による界面での相互拡散によって両層の間に合金層を形成する方法が開示され、特開平９−１０４９６９号公報には、２種のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法等により合金層を形成する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した接着層と配線層の密着性の向上方法において、加熱処理により合金層の形成を行う場合は、配線層と接着層との間に十分な密着性を得るため、一般には約６００℃あるいはそれ以上の高温での長時間の加熱が必要である。すなわちこの加熱処理を行うためには、当該絶縁性基板に６００℃の耐熱性が要求されるため、基板の種類によってはこのような高温の加熱処理を行えない場合がある。
【０００６】
一方、２種のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング等の成膜工程による合金層を形成する方法では、膜厚方向および平面方向に均一な合金層を得ることが難しい。このため、後工程の配線パターン形成時において合金層のエッチング速度にバラツキが発生するため、高密度化に対応した微細パターン形成が困難となる。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために案出されたものであり、配線層の剥離が抑制された配線基板、および高温の加熱処理や合金層を用ることなく配線層の剥離が抑制された配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための第１の手段は、絶縁性基板上に導電用金属を含む配線層を有し、前記絶縁性基板と配線層との間に、接着用金属を含む接着層を備えた配線基板であって、
前記接着層は、その平均粒径が４０ｎｍ以上の金属多結晶膜であることを特徴とする配線基板である。
【０００９】
この構成を有する配線基板は、高温高湿下において絶縁性基板から配線層が剥離することが抑制される。
【００１０】
第２の手段は、前記接着用金属が、クロムであることを特徴とする第１の手段に記載の配線基板である。
【００１１】
接着用金属としてクロムを用いると、絶縁性基板と配線層との密着性を上げることができる。
【００１２】
第３の手段は、前記導電用金属が、銅であることを特徴とする第１又は第２の手段に記載の配線基板である。
【００１３】
導電用金属として銅を用いると、配線基板の導電性を高くすることができる。
【００１４】
第４の手段は、前記絶縁性基板を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔を介して、前記絶縁性基板の両面に配置された前記配線層が電気的に接続されていることを特徴とする第１から第３の手段のいずれかに記載の配線基板である。
【００１５】
貫通孔を介して絶縁性基板の両面に配置された配線層を電気的に接続することで、回路配線の高密度化が可能となる。
【００１６】
第５の手段は、前記絶縁性基板が、感光性を有するガラス基板又は結晶化ガラス基板であることを特徴とする第１から第４の手段のいずれかに記載の配線基板である。
【００１７】
絶縁性基板として感光性を有するガラス基板又は結晶化ガラス基板を用いることで、貫通孔を所望の位置に複数同時に形成することができる。
【００１８】
第６の手段は、絶縁性基板上に導電用金属を含む配線層を有し、前記絶縁性基板と配線層との間に、接着用金属を含む接着層を備えた配線基板の製造方法であって、
前記絶縁性基板の予熱を行う予熱工程と、
前記予熱した絶縁性基板に前記接着層を形成する接着層形成工程とを有し、
前記予熱工程および接着層形成工程の際、絶縁性基板の温度を、２５０℃以上、且つ前記絶縁性基板の耐熱温度未満の温度に保持することを特徴とする配線基板の製造方法である。
【００１９】
この構成を有する製造方法を採ることによって、絶縁性基板を変形させることなく、絶縁性基板と接着層との間に、高温高湿下において絶縁性基板から配線層が剥離するのを抑制する接着層を形成することができる。
【００２０】
第７の手段は、前記接着層形成工程をスパッタリング法により行うことを特徴とする第６の手段に記載の配線基板の製造方法である。
【００２１】
接着層形成工程をスパッタリング法により行うことで、後工程の配線層形成を連続的におこなうことが可能となる。
【００２２】
第８の手段は、第６又は第７の手段に記載の配線基板の製造方法であって、
前記接着層形成工程の後、さらに前記接着層上へ前記配線層を形成する配線層形成工程を有し、
前記予熱工程、接着層形成工程および配線層形成工程の際、絶縁性基板の温度を、２５０℃以上、且つ前記絶縁性基板の耐熱温度未満の温度に保持することを特徴とする配線基板の製造方法である。
【００２３】
この構成をとることにより、絶縁性基板および配線層と接着層との密着性をより上げることができる。
【００２４】
第９の手段は、前記予熱工程から接着層形成工程において、前記絶縁性基板の予熱を３０分以上行った後に接着層形成工程を行うことを特徴とする第６から第８の手段のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。
【００２５】
この構成をとることにより、絶縁性基板および配線層と接着層との密着性をより上げることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例について、絶縁性基板の上下両面に配線層および接着層が設けられた両面配線基板を例とし、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態に係る両面配線基板の断面図例であり、図２はこの両面配線基板における接着層の縦断面の電子顕微鏡写真の模式図例であり、図３はこの両面配線基板における接着層の横断面の電子顕微鏡写真の模式図例である。
【００２７】
図１において、配線基板１０は、絶縁性基板２０の上面および下面に、配線層４０、および配線層４０と絶縁性基板２０との密着性を向上させるための接着層３０が設けられている。絶縁性基板２０には、これを厚み方向に貫通するように、貫通孔であるスルーホール５０が設けられている。そしてスルーホール５０の内壁に形成された導体層５１により、絶縁性基板２０の両面に設けられた配線層が互いに電気的に接続されるようになっている。このようにして、絶縁性基板２０の両面に設けられた、スパッタ配線層４１とめっき配線層４２とを有する配線層４０と、スルーホール５０内に形成された導体層５１とにより、回路配線が形成される。
【００２８】
この結果、絶縁性基板２０の両面に設けられた配線層４０が互いに自在に接続可能となるので、回路配線の高密度化が可能となる。尚、スルーホール５０内の導体層５１以外の部分は封止層５２にて充填されることがある。配線層４０の中で外部との電気的接続がなされる領域には、例えばニッケル層６１と金層６２とを有する表面処理層６０が設けられている。それ以外の部分はカバーコート７０にて被覆保護されることがある。尚、このカバーコート７０を設ける際は、絶縁性基板２０上であって配線層４０が設けられておらず露出した部分をアッシングにより粗化２３しておく。
【００２９】
次に、配線基板を構成する、接着層を始めとする各層および絶縁性基板について、さらに詳細に説明する。
【００３０】
（接着層）
図１に示すように、接着層３０は、絶縁性基板２０と配線層との密着性を向上させるため、両者の間に設けられる。この接着層３０は金属多結晶膜であるが、その構造の一例について図２、図３を用いて説明する。
図２に示すように、絶縁性基板２０と配線層の下層であるスパッタ配線層４１との間に設けられた接着層３０は柱状単結晶３１の集合体を含む金属多結晶膜であり、この柱状単結晶３１の一端は絶縁性基板２０と接し、他端はスパッタ配線層４１と接している。尚、絶縁性基板２０とスパッタ配線層４１との間隔は、２０ｎｍ以上であれば剥離抑制の効果は確認できるが、膜応力，配線加工性、結晶成長を考慮すれば、５０〜１００ｎｍが適宜と考えられる。
【００３１】
一方、図３に示すように、柱状単結晶３１の横断面形状は不定型な略多角形である。本実施の形態例において、金属多結晶膜の粒径Ｒとは、この柱状単結晶３１の前記横断面形状の最長部のことで、このＲを直径とする円形とみなして測定を行い、粒径分布およびその標準偏差の算出は、２００ｎｍ四方のエリアに存在する柱状単結晶３１の粒径の最長部Ｒを測定しておこなった。そして柱状単結晶３１の粒径分布と、配線層４０および接着層３０との密着性とについて検討したところ、平均粒径の増加と伴に密着性も増加し平均粒径が４０ｎｍを超えると、高温高湿下における絶縁性基板２０と配線層４０との剥離試験の評価に合格する接着層３０を得ることができた。
【００３２】
そして、接着層３０の形成前に、絶縁性基板２０の予熱を行うと共に、接着層３０形成の際の基板加熱温度を所定の範囲に制御することにより、絶縁性基板２０の耐熱温度である軟化点未満の温度範囲において、接着層３０を構成する柱状単結晶３１の粒径が制御可能であることを見出した。
尚、接着層３０と配線層４０とは、所定の配線パターンに従って、絶縁性基板２０の上下両面にパターン状に形成されている。
【００３３】
ここで接着層３０の材料として、例えばクロム、タンタル、チタン、モリブデン等の金属を用いることができるが、基板との接着性が高く絶縁性基板２０と配線層４０との密着性を上げることができる点および、配線パターン形成の容易さの点で、クロムを用いるのが好ましい。
【００３４】
（配線層）
図１に示す配線層４０は、後述する導体層５１と共に回路配線を形成する層であり、接着層３０上に設けられる。本実施の形態に係る配線層４０は、接着層３０側に位置するスパッタリング法で形成されたスパッタ配線層４１と、その上に積層され、めっき法により形成されためっき配線層４２の２層構造を有している。スパッタ配線層４１とめっき配線層４２とは、通常同じ材料で形成される。スパッタ配線層４１を設けることで、接着層３０との密着性が改善され、さらに、上層をめっき配線層４２とすることで、詳細は後述するが、スルーホール５０内への導体層５１の形成と同時に行えると共に、配線層４０形成時のコスト上のメリットが得られる。
【００３５】
スパッタ配線層４１の膜厚は、その上に形成されるめっき配線層４２と下層の接着層３０とに十分な密着性が得られる範囲で、０．２μｍ以上の厚みに形成すればよい。薄すぎると、めっき配線層４２の形成における前処理時に、ダメージを受けやすくなるので注意が必要である。スパッタ配線層４１と接着層３０との合計膜厚は、薄いほうが微細な配線パターン形成のために好ましいが、続くめっき配線層４２形成の際の前処理を考慮し、概ね２μｍ程度が好ましい。
【００３６】
めっき配線層４２の厚みも、接着層３０等の場合と同様に、微細加工におけるサイドエッチング量を考慮すると、極力薄く形成されることが望ましい。しかし、その使用環境により、配線基板１０の温度変化が繰り返された場合、配線層４０の熱膨張係数と絶縁性基板２０の熱膨張係数との差が、配線層４０の金属疲労を引き起こす結果となる。そのため、この金属疲労に対する配線層４０の接続信頼性を確保するために、配線層４０をある程度の厚みにしておく必要がある。そこで、めっき配線層４２の厚みを１μｍ〜２０μｍ程度とすることが望ましい。
【００３７】
めっき配線層４２の厚みが１μｍ以上あれば、上述した金属疲労による配線層４０の断線が生じる危険性が減り、一方、めっき配線層４２の厚みを２０μｍ以下とすれば配線層のパターンの微細化を図ることが容易となるからである。この理由は、配線層４０および接着層３０に後述するエッチングによるパターン形成を行う場合、レジストが配置されている上面付近では、ほぼレジストパターン通りのエッチングが可能となるが、このエッチング部が深くなりレジストから離れれば離れるほど、そのレジストパターンとエッチングにより形成される配線パターンの形状誤差が大きくなっていくことによる。すなわちエッチングする金属層の膜厚が厚ければ厚いほど、その金属層の下層付近におけるエッチング形状の誤差が大きくなっていく。そこで配線パターンの微細化のためには、この誤差を小さく抑える必要があり、誤差を小さくするためには、できるだけ金属層の厚みを小さく抑える必要がある。絶縁性基板として銅と熱膨張係数の近い材料を用いれば、めっき配線層４２を１〜２０μｍ程度に薄く形成でき、結果として、最下層の配線パターンをも微細化することが可能となる。
【００３８】
配線層４０としては、導電性の良い金属、例えば、銅、アルミニウム、などを用いることができるが、導電性が高い点で銅を用いるのが好ましい。
【００３９】
（絶縁性基板）
絶縁性基板２０としては、平滑性、硬質性、絶縁性の観点よりガラスや結晶化ガラスが好ましく用いられる。そして、本実施の形態のように貫通孔を有する配線基板の場合では、感光性を有するガラス又は結晶化ガラスを用いることで、フォトリソグラフィの手法を用いて、微細な貫通孔を容易に形成することができ好ましい。さらには、絶縁抵抗値が大きく誘電正接が小さく、さらに加えて、熱膨張係数が１０５×１０−７程度であって、配線基板１０上に設置されるシリコンチップと配線層４０との中間の熱膨張係数を有するという観点から、感光性を有するガラス基板からなる結晶化ガラス基板を用いるのが好ましい。
【００４０】
感光性を有するガラスを基板として用いたフォトリソグラフィーによるスルーホール形成では、アスペクト比３０程度のスルーホール５０を所望の数だけ同時に形成することが可能である。例えば、絶縁性基板２０として、厚み０．３ｍｍ程度の結晶化ガラスの初期状態である感光性を有するガラスを用いた場合、小径のスルーホール５０を所望の位置に複数同時に形成することができる。これにより、配線パターンの微細化、スルーホール形成工程に時間の短縮を図ることができ好ましい。
【００４１】
さらに、絶縁性基板２０として熱膨張係数が、配線層４０の熱膨張係数と近いものを選択することは、絶縁性基板２０からの配線層４０の剥離、および高密度配線パターンの断線などの欠陥発生を抑制する観点より好ましい。
【００４２】
尚、絶縁性基板２０としてアルカリ金属イオン等を含む材料、例えば感光性を有するガラス又は結晶化ガラスなどを用いる場合には、アルカリ金属イオンの配線層４０への拡散を防止するため、あらかじめ、ガラス基板の一面又は両面上へ特開２００１−４４６３９号に開示されているようなイオンブロッキング層を形成した後、これを絶縁性基板２０とすることも好ましい。
【００４３】
上述したガラス基板としては、ソーダライムガラス等の化学強化ガラス、感光性を有するガラス又は結晶化ガラス基板、無アルカリガラス、アルミノシリケートガラス、その他の結晶性ガラス等を用いることができる。
【００４４】
（導体層）
導体層５１は、絶縁性基板２０に設けられた貫通孔であるスルーホール５０の内壁に形成される。微細な貫通孔内に導体層５１を形成する方法としては、めっき法が好ましく用いられる。さらに、導体層５１の材料として、上述しためっき配線層４２と同じ材料を選択すると上述した配線層４０のめっき配線層４２の形成時に、同時かつ連続的かつ一様にスルーホール５０内に導体層５１が形成でき好ましい。導体層５１は、基板両面に形成された配線層４０との電気的接続を十分に得られる厚さに形成すればよい。
【００４５】
導体層５１としては、絶縁性基板２０の上下両面に形成された配線層４０を電気的に接続することができる導電性の金属を用いることができ、例えば、銅、アルミニウム等が挙げられるが、導電性が高い点で、銅を用いるのが好ましい。
【００４６】
（封止層）
封止層５２は、スルーホール５０内部の導体層５１を被覆する保護層である。封止層５２は導体層５１の形成後、スルーホール５０内壁面の導体層５１に囲まれた内部に形成される。封止層５２を形成することにより、めっき配線層４２と導体層５１とを同時形成により薄く形成した場合であっても、その封止層５２の保護によって十分な接続信頼性を確保できる。そして接続信頼性を確保出来るため、めっき配線層４２を薄くすることができ、この結果、配線パターンの微細化を図ることが可能となる。
【００４７】
封止層５２の材料としては、例えば、エポキシ樹脂にシリカを分散させたもの等が好ましく用いられる。
【００４８】
（表面処理層）
表面処理層６０は、配線基板１０上に設けられた外部との電気的接続部となる部分上に形成される。従って、この表面処理層６０は導電性が高いことが求められ、例えばめっき法により形成されるので、例えば半田、耐熱プリフラックス、水溶性プリフラックス、ニッケル、金めっき等が好ましく用いられる。
【００４９】
（カバーコート）
カバーコート７０は、配線基板１０の表面の導通部以外を被覆するもので、フォトリソグラフィなどの手法を用いて、パターン状に形成される。カバーコート７０としては、絶縁性を有するものが使用されるが、このような材料として一般的なソルダーレジスト等が好ましく使用できる。
【００５０】
次に、本実施の形態に係る配線基板１０の製造工程について、図４〜図８を参照しながら説明する。配線基板１０の製造工程は、図４に示す絶縁性基板へのスルーホール形成工程、図５に示す接着層、配線層および導体層形成工程、図６に示す配線層へのパターン形成工程、さらに必要に応じ、図７に示すカバーコート形成工程、および図８に示す表面処理工程を有する。これらの工程について、絶縁性基板２０として感光性を有するガラスを用いた場合を例にとり、工程順に説明する。
【００５１】
（絶縁性基板へのスルーホール形成工程）
図４（ａ）〜（ｄ）は、感光性を有するガラスからなる絶縁性基板２０へのスルーホール形成後、基板の結晶化を行う工程を示した断面図である。基板へのスルーホールの形成は、フォトリソグラフィ法を使用する。
【００５２】
まず、図４（ａ）に示すように形成すべきスルーホールの配置、大きさ、数に応じた開口パターンを有する第１のマスク２５を介して、感光性を有するガラス基板２１へ選択的に紫外線等の露光を行う。すると、図４（ｂ）に示すようにガラス基板２１中の露光を受けた部分が露光結晶化部２２となる。ここで、露光結晶化部２２を有するガラス基板２１をエッチング液に浸漬すると、図４（ｃ）に示すように露光結晶化部２２がエッチング除去され、基板の厚さ方向に貫通したスルーホール５０が形成される。さらに、スルーホール５０が形成されたガラス基板２１全体に紫外線等の露光を行ってこれを結晶化し、図４（ｄ）に示す絶縁性基板２０を得る。
【００５３】
このように、感光性を有するガラス基板を用い、スルーホール形成部へ選択的に紫外線等を照射し、その照射による露光部をエッチング除去することによりスルーホールを形成すれば、小径のスルーホールを形成することが可能であり、その径に対応するランドも小さくすることが可能となるため、配線パターンの密度を向上させることができる。
【００５４】
（接着層、配線層および導体層形成工程）
図５（ａ）〜（ｄ）は、スルーホール５０が形成された絶縁性基板２０の上下両面に接着層３０、配線層４０および導体層５１を形成し、さらにスルーホール５０の封止を行う工程を示す断面図である。
【００５５】
まず、図５（ａ）に示すように、スルーホール５０が形成された絶縁性基板２０上に、接着層３０の形成を行う。上述したように、このとき接着層３０を予熱することで、配線層と接着層３０との界面における剥離を有効に抑制することができる。
【００５６】
すなわち、接着層３０形成時の絶縁性基板２０を予熱して温度を制御することで、絶縁性基板２０の上に接着層３０として柱状単結晶の平均粒径が４０ｎｍ以上である多結晶金属膜を得ることが出来る。具体的には、接着層３０を絶縁性基板２０上に形成する際に、絶縁性基板２０をあらかじめ加熱しておき、この加熱温度を保った状態で接着層３０を形成すればよい。平均粒径４０ｎｍ以上の柱状単結晶を含む接着層を得るためには、この絶縁性基板２０の加熱温度を２５０℃以上、さらに好ましくは３００℃以上とする。しかし絶縁性基板２０の軟化点温度を超えて加熱すると絶縁性基板２０が変形してしまう可能性があるので、これを考慮し２５０℃以上で、且つ基板材料の軟化点以下の範囲に保持するのが好ましい。加えてプロセス温度を低く抑える観点より、さらに好ましい加熱温度範囲は２５０℃〜３５０℃である。
【００５７】
接着層３０の形成にはスパッタ、真空蒸着、ＣＶＤ、イオンプレーティング法等が適用できるが、後工程の配線層形成を連続的に行える点、配線層と接着層３０との密着性が向上する点、および製造法の簡略化の点、等より、スパッタリング法を用いるのが好ましい。さらに予熱及び接着層３０の形成は真空中で行うのが好ましい。また、絶縁性基板２０の予熱を１５分間以上行うと耐剥離性が発現するが、好ましくは３０分間以上であり、さらに好ましくは６０分間程度である。
【００５８】
ここで例えば、絶縁性基板２０を予め３００℃で６０分程度予熱し、その温度を保持したまま接着層３０を形成する本発明に係る処理を実施すると、絶縁性基板２０の予熱を全く行わないか、又は絶縁性基板２０上の水分などを除去するために１００℃３０分程度の加熱を行った後に接着層３０を形成する従来の技術に係る処理を実施した場合に比較して、接着層３０に含まれる柱状単結晶の平均粒径は約２倍以上に大きくなり、平均粒径の分布のバラツキを示す標準偏差の値も約２倍に大きくなることが判明した。この結果、本発明に係る処理を実施した場合、　接着層３０に含まれる柱状単結晶の平均粒径が大きくなるとともに、大きな径を有する柱状単結晶の粒界に小径の柱状単結晶が充填されるため、接着層３０の緻密性が向上して耐剥離性が向上するものと考えられる。
【００５９】
接着層３０の形成後、導電性の高い金属を接着層３０の上に配線層として形成する。本実施の形態においては、導電性の高い金属として銅を選択し、配線層の形成方法としてスパッタ法とめっき法とを併用した場合を例とし図５（ｂ）を用いて説明する。
【００６０】
まず接着層３０の上に、スパッタ法により銅薄膜を形成しスパッタ配線層４１とする。このスパッタ配線層４１の形成において、絶縁性基板２０の温度を上述した接着層３０の形成時の温度である２５０℃以上で、且つ基板材料の軟化点以下の範囲に保持して行うことが好ましい。さらに、絶縁性基板２０の予熱、接着層３０の形成、スパッタ配線層４１の形成を同一のチャンバ内で連続的に行うのが好ましい。本実施の形態においては、接着層３０及びスパッタ配線層４１は、絶縁性基板２０の上下両面に形成される。
【００６１】
さらに図５（ｃ）に示すように、めっき法により、めっき配線層４２をスパッタ配線層４１上に形成して配線層４０とすると伴に、めっき配線層４２と連続するように、スルーホール５０の内壁へ導体層５１を形成する。
【００６２】
めっき配線層４２の形成は、電解めっき法および／又は無電解めっき法等により行うのが好ましい。例えば、無電解めっき法によって１μｍ以下のめっき配線層を形成し、その上に電解めっきによりさらに、めっき配線層を厚付けする方法が好個に適用できる。
【００６３】
一方、めっき配線層４２の形成は、上述したスパッタ法とめっき法の併用のみではなく、他の方法、例えば、ＣＶＤ法等で形成されたものでも良い。また、スパッタ配線層４１は必要に応じて設ければよく、接着層３０と配線層４０との間で十分な密着性が得られるのであれば、省略することも可能である。
【００６４】
尚、本実施の形態では、スルーホール５０の内壁面の導体層５１とめっき配線層４２とを一つながりに形成することとしたが、それぞれを不連続に形成することとしてもよい。
【００６５】
導体層５１およびめっき配線層４２形成後、必要に応じて、図５（ｄ）に示すように樹脂をスルーホール５０内に充填する等してスルーホール５０内を封止することも好ましい。尚、本実施の形態では、スルーホール５０の内部を完全に充填するように封止層５２を形成したが、封止層５２を完全な充填とせず導体層５１を被覆する程度としてもよく、さらには封止層５２を全く形成しないこととしても良い。
【００６６】
（配線層へのパターン形成工程）
図６（ａ）〜（ｃ）は、配線層４０および接着層３０に所定のエッチングを施して、これをパターンに形成する方法を示す断面図である。
【００６７】
まず、図６（ａ）に示すように、配線層４０上へ感光性のレジスト８０を塗布し、所望の配線パターンに対応する開口部を有する第２のマスク７１を用いて露光する。ここで用いられるレジスト８０は、液状レジストでもドライフィルムレジストでも電着レジストでもよい。また、レジストタイプとしては、ポジ型、ネガ型どちらでもかまわないが、ポジ型レジストのほうが一般的に解像性が高いため、微細配線パターンの形成に適している。
【００６８】
レジスト８０への露光が完了したら、図６（ｂ）に示すようにレジスト８０を現像しポストベークを施す。
【００６９】
レジスト８０へのポストベークが完了したら、図６（ｃ）に示すようにレジスト８０のパターンに従って、配線層４０を形成しているめっき配線層４２、スパッタ配線層４１、および接着層３０を順次エッチングし、所望の配線パターン状に形成された接着層３０および配線層４０を得る。本実施の形態では、絶縁性基板２０の両面に対し同様の方法で所望の配線パターンを形成する。
【００７０】
ここで、全てのスルーホール５０が封止層５２により封止されているなら、接着層３０および配線層４０のエッチングは、ドライエッチング、ウエットエッチングのいずれを用いても良い。配線層４０が銅の場合には、塩化第２鉄によるエッチングを行うことができる。接着層３０がクロムの場合には、塩素ガスによるドライエッチング、フェリシアン化カリを主成分とする薬品によるエッチングなどを使用することができる。以上のようにして、配線層４０へ所望の配線パターンが形成された配線基板１０が得られる。
【００７１】
（カバーコート形成工程）
図７（ａ）〜（ｄ）は、配線層へのパターン形成工程で得られた配線基板１０に、カバーコート形成を施す工程を示した断面図である。
【００７２】
まず、図７（ａ）に示すように、絶縁性基板２０面上であって配線層４０が設けられておらず露出した部分にアッシングを施して表面を粗化２３しておく。
【００７３】
表面粗化の完了した配線基板１０へ、図７（ｂ）に示すように配線基板１０の両面を覆うように絶縁性材料であるソルダーレジスト等を塗布し、カバーコート７０を形成する。
【００７４】
形成されたカバーコート７０に対し、図７（ｃ）に示すように所望の開口パターンを有する第３のマスク７２を介して紫外線露光を行う。
【００７５】
露光されたカバーコート７０を現像すると、図７（ｄ）に示す所望のパターンが形成されたカバーコート７０を得る。
【００７６】
（表面処理工程）
図８は、配線基板１０を外部と接続するための接点を形成する表面処理工程を示す断面図である。図８に示したように、配線基板１０上のカバーコート７０が形成されていない領域にＮｉ／Ａｕなどの導電性材料層からなる表面処理層６０をめっきにより形成する。本実施の形態では、表面処理層６０としてめっき配線層４２上にニッケル層６１、さらにその上に金層６２を設けた。以上のようにして、本実施の形態に係る配線基板１０が得られる。尚、本実施の形態では、絶縁性基板２０にスルーホール５０を有する両面配線基板について説明したが、本発明は、絶縁性基板２０の片面のみに配線層４０を有する配線基板１０にも適用可能である。
【００７７】
（配線層の剥離試験評価）
以上詳述した、絶縁性基板２０の耐熱温度を超える高温の処理プロセスを用いずに製造した本実施の形態に係る配線基板１０に、線幅５０μｍの配線パターンを設けた後、温度８５℃湿度８５％の高温高湿条件下に保持した。すると、接着層３０を構成する金属多結晶膜の平均粒径が４０ｎｍ以上であると、２０００時間を経過しても絶縁性基板２０と配線層４０との剥離が生じないことが確認された。
【００７８】
以下、実施例を用いて、本発明をさらに説明する。
（実施例）
本実施例においては、製造条件を変えて配線基板試料を製造し、これらの配線基板試料に対し配線層の剥離試験評価をおこなった。この内容について、図９に示す各配線基板試料の製造条件および剥離試験評価結果の一覧表を参照しながら、工程毎に説明する。
【００７９】
（絶縁性基板へのスルーホール形成工程）
絶縁性基板として、厚み０．３ｍｍの感光性を有するガラス基板（商品名：ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３）を用いた。このガラス基板へ、所定の開口を有する第１のマスクを介して紫外線を照射してスルーホールを形成する領域を結晶化させ、この露光結晶化部をエッチングにより除去してガラス基板に径が１００μｍであるスルーホールを複数個形成した。更に、ガラス基板全体に紫外線を照射させて結晶化させ、スルーホールが形成された絶縁性基板を１３枚製造した。
【００８０】
（接着層、配線層および導体層形成工程）
次に、この１３枚の絶縁性基板に超音波洗浄を行い乾燥させた後、スパッタ法により接着層としてのクロム層を５０ｎｍの厚さに形成し、さらにクロム層上に、スパッタ配線層であるスパッタ銅層を２０００ｎｍの厚さに形成した。このとき、クロム層およびスパッタ銅層の形成は、基板加熱予備室を有するマグネトロンスパッタ装置を用いた。そして、１３枚の基板の各々に真空中で、図９に示すように、絶縁性基板を１００〜３００℃で５〜１２０分間の１３条件にて加熱処理を行った後、引き続き、同一真空中でＣｒターゲットを用いてスパッタリング法によりクロム層を形成し、さらに、同一真空中でＣｕターゲットを用いてクロム層上にスパッタ銅層の形成を行った。このスパッタ銅層の形成の際、スパッタ銅層および絶縁性基板の温度は、各々前記加熱処理温度を保持した。
【００８１】
ここで、前記１３条件の内、１００℃で３０分間、および３００℃で６０分間の２条件で加熱処理をおこなった絶縁性基板について、形成された２００ｎｍ四方のクロム層に含まれる柱状単結晶の平均粒径を測定し、およびその平均粒径のバラツキの標準偏差を算定した。その結果は図９に示すように、１００℃で３０分間において粒径は約２０ｎｍ、標準偏差σは８ｎｍであり、３００℃で６０分間において粒径は約４０ｎｍ、標準偏差σは１６ｎｍであった。
【００８２】
次に、スパッタ銅層上に、めっき銅膜を含むめっき配線層を形成した。このとき、めっき銅層の形成は、スパッタ銅層上に無電解銅めっきを０．３μｍ析出させ、その後電気銅めっきで３μｍの銅層を析出させておこない、めっき配線層の合計膜厚は３．３μｍとなった。めっき配線層の形成後、スルーホール開口部へ樹脂充填を行い、封止層を形成した。
【００８３】
（配線層へのパターン形成工程）
めっき配線層を設けた絶縁性基板の接着層および配線層へ、フォトリソグラフィを用いて所定の配線パターンを形成した。このとき、まず、スピンナーを用いてポジ型の液状レジスト（東京応化工業社製ＴＦＲ−Ｈポジ型レジスト）を約３μｍの厚さで配線層上に塗布し、その後、第２のマスクを被せ、平行光露光機を用いて２００ｍｊ／ｃｍ２露光を行い、露光後に現像液（東京応化工業社製　現像液ＯＦＰＲ−ＮＭＤ−３）を用いて１分間室温でディップ現像し、配線層上に線幅５０μｍ、間隙５０μｍ、スルーホールランド２５０μｍのレジストパターンを形成した。
【００８４】
レジストパターン形成された配線層へ、４０ボーメの塩化第二鉄液をスプレーし、配線層に含まれる銅層のエッチングを行い、レジストパターンに従ってパターン状に形成した後、レジストをアセトンにより除去した。次に、パターン状に形成された銅層を金属レジストとし、接着層であるクロム層を、フェリシアン化カリを主成分としたエッチング液を用いてクロム層をエッチングした。この結果、絶縁性基板の配線層および接着層へ線幅５０μｍ、間隙５０μｍ、スルーホールランド２５０μｍの配線パターンが形成された配線基板試料を得た。
【００８５】
（配線層の剥離試験評価）
得られた配線基板試料へ、温度８５℃、湿度８５％の環境加速試験をおこない、各時間毎に光学顕微鏡で表面の配線パターンの状態を観察した。この観察の際、１箇所でも剥離が観察された時点で「剥離を確認」として評価した。この評価結果を図９に示した。
【００８６】
図９の評価結果より、温度１００℃、時間３０ｍｉｎの条件で加熱処理をおこなった配線基板試料では、１００ｈｒ迄に剥離が確認された。また、温度１５０℃、時間６０ｍｉｎおよび１２０ｍｉｎの条件においても、１００〜２００ｈｒの間に剥離が確認された。さらに温度２００℃、時間３０ｍｉｎ、４５ｍｉｎおよび６０ｍｉｎの条件では５００ｈｒ迄に剥離を確認した。次いで、温度２５０℃、時間３０ｍｉｎおよび６０ｍｉｎの条件、および温度３００℃、時間５ｍｉｎおよび１５ｍｉｎの条件では５００ｈｒ以降に剥離を確認し、少なくとも５００ｈｒまでは剥離が抑制されることが判明した。
【００８７】
一般的に信頼性試験において、評価の基準時間が５００時間であることより、処理温度として２５０℃が好ましいことが判明した。さらに、温度３００℃、時間３０ｍｉｎ、４５ｍｉｎおよび６０ｍｉｎの条件では２０００ｈｒまで剥離が発生しないことが判明した。したがって、高信頼性の観点からは、処理温度として３００℃、時間３０ｍｉｎ以上がより好ましいことも判明した。
また、図９評価結果より、接着層を構成す柱状単結晶の粒径の平均値が４０ｎｍ以上あれば、２０００ｈｒまで剥離が発生しないことが判明した。したがって、高信頼性の観点からも、柱状単結晶の粒径の平均値が４０ｎｍ以上であることが好ましいことも判明した。
【００８８】
【発明の効果】
以上詳述したように、絶縁性基板上に導電用金属を含む配線層を有し、前記絶縁性基板と配線層との間に、接着用金属を含む接着層を備えた配線基板であって、
前記接着層は、その平均粒径が４０ｎｍ以上である金属多結晶膜である配線基板を製造したが、この構成を有する配線基板は、高温高湿下において絶縁性基板から配線層が剥離することが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る両面配線基板の断面図である。
【図２】両面配線基板における接着層の縦断面の電子顕微鏡写真の模式図である。
【図３】両面配線基板における接着層の横断面の電子顕微鏡写真の模式図である。
【図４】絶縁性基板へのスルーホール形成工程を示す図である。
【図５】絶縁性基板への接着層、配線層および導体層形成工程を示す図である。
【図６】配線層へのパターン形成工程を示す図である。
【図７】配線基板へのカバーコート形成工程を示す図である。
【図８】配線基板への表面処理工程を示す図である。
【図９】各配線基板試料の製造条件および剥離試験評価結果の一覧表である。
【符号の説明】
１０．配線基板
２０．絶縁性基板
３０．接着層
４０．配線層
５０．スルーホール（貫通孔）
Ｒ．金属多結晶膜の粒径
【図１】
2004055593.tif 000003
【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】
2004055593.tif 000008
【図７】
2004055593.tif 000009
【図８】
2004055593.tif 000010
【図９】
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