(57)【要約】【課題】樹脂表面の粗化処理や中間層の形成を行うことなく樹脂材料と金属層との密着性が高い積層構造体を製造する方法およびその積層構造体を提供する。【解決手段】樹脂金属積層構造体の製造方法は、（ａ）表面に樹脂が露出した基板の該表面を、窒素プラズマに晒す工程と、（ｂ）前記窒素プラズマに晒された後の前記基板の表面上に、金属層を形成する工程とを有し、前記工程（ａ）において、前記窒素プラズマに晒した後に、前記基板の樹脂表面をＸ線光電子分光分析することによって検出された窒素（Ｎ１ｓ）ピークの積分強度が、前記窒素プラズマに晒す前に、前記基板の樹脂表面をＸ線光電子分光分析することによって検出された窒素（Ｎ１ｓ）ピークの積分強度より大きくなる条件で窒素プラズマ処理を行う。【選択図】  図２
2004162098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）表面に樹脂が露出した基板の該表面を、窒素プラズマに晒す工程と、
（ｂ）前記窒素プラズマに晒された後の前記基板の表面上に、金属層を形成する工程と
を有し、
前記工程（ａ）において、前記窒素プラズマに晒した後に、前記基板の樹脂表面をＸ線光電子分光分析することによって検出された窒素（Ｎ１ｓ）ピークの積分強度が、前記窒素プラズマに晒す前に、前記基板の樹脂表面をＸ線光電子分光分析することによって検出された窒素（Ｎ１ｓ）ピークの積分強度より大きくなる条件で窒素プラズマ処理を行う樹脂金属積層構造体の製造方法。
【請求項２】
（ｃ）表面に樹脂が露出した基板の該表面を、窒素プラズマに晒す工程と、
（ｄ）前記窒素プラズマに晒された後の前記基板の表面上に、金属層を形成する工程と
を有し、
前記基板の樹脂表面を前記窒素プラズマに晒す前においては、前記基板の樹脂表面をＸ線光電子分光分析することによって窒素（Ｎ１ｓ）ピークが検出されず、前記工程（ｃ）において、前記窒素プラズマに晒した後に、前記基板の樹脂表面をＸ線光電子分光分析することによって窒素（Ｎ１ｓ）ピークが検出される条件で窒素プラズマ処理を行う樹脂金属積層構造体の製造方法。
【請求項３】
表面に樹脂が露出した基板の該表面を、プラズマ室内の圧力を５Ｐａより大きく２０Ｐａ以下として窒素プラズマに晒す工程と、
前記窒素プラズマに晒された後の前記基板の表面上に、金属層を形成する工程と
を有する樹脂金属積層構造体の製造方法。
【請求項４】
表面にフィラーを含有しないポリイミド樹脂が露出した基板の該表面を、窒素プラズマに晒す工程と、
前記窒素プラズマに晒された後の前記基板の表面上に、金属層を形成する工程と
を有する樹脂金属積層構造体の製造方法。
【請求項５】
表面にベンゾシクロブテン系樹脂が露出した基板の該表面を、窒素プラズマに晒す工程と、
前記窒素プラズマに晒された後の前記基板の表面上に、金属層を形成する工程と
を有する樹脂金属積層構造体の製造方法。
【請求項６】
前記金属層を形成する金属が、銅、ニッケル、クロムの少なくとも１つである請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂金属積層構造体の製造方法。
【請求項７】
前記金属層が、圧力勾配型プラズマガンを有するイオンプレーティング装置で形成される請求項１〜６のいずれかに記載の樹脂金属積層構造体の製造方法。
【請求項８】
表面にポリイミド樹脂が露出した基板と、
前記基板のポリイミド樹脂表面上に積層され、ピール強度がＪＩＳ規格番号Ｃ５０１２に定める方法による測定で８００ｇ／ｃｍ以上を示す銅層と、
を有する樹脂金属積層構造体。
【請求項９】
表面にベンゾシクロブテン系樹脂が露出した基板と、
前記基板のベンゾシクロブテン系樹脂表面上に積層され、ピール強度がＪＩＳ規格番号Ｃ５０１２に定める方法による測定で５００ｇ／ｃｍ以上を示す銅層と、
を有する樹脂金属積層構造体。
【請求項１０】
表面に樹脂が露出し、該表面には窒素を含む官能基が存在する基板と、
前記基板の表面上に積層され、前記官能基が含む窒素と配位結合を形成する銅を含む銅層と、
を有する樹脂金属積層構造体。
【請求項１１】
前記基板の表面のＪＩＳ規格に定める十点平均粗さＲｚが２０ｎｍ以下である請求項８〜１０のいずれかに記載の樹脂金属積層構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂材料の表面上に金属層を積層した積層構造体およびその製造方法に関し、特に樹脂材料と金属層との密着性を高めた積層構造体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂層上に金属配線が形成されたプリント配線板において、樹脂層と金属配線との密着性を高めるために、樹脂層の表面が粗化処理されている。金属配線の高密度化が進むに従って、配線の細線化及び薄膜化が進んでいる。配線が細くかつ薄くなると、下地表面の粗化処理による数μｍ程度の凹凸が無視できなくなる。
【０００３】
また、樹脂層表面を改質して密着性を高める試みもなされている（例えば、特許文献１〜５参照）。例えば特許文献１においては、スパッタ成膜初期段階で窒素ガスを導入しながらポリイミド樹脂上に銅成膜する方法が提案されている。また特許文献２においては、アルミナまたはシリカの無機フィラーを０．０１〜２ｗｔ％含むポリイミドフィルム上に銅成膜する前に、アルゴン、ヘリウム、酸素、窒素、炭酸ガス雰囲気でプラズマ処理する方法が提案されている。
【０００４】
その他、ポリイミド樹脂層と銅配線との間にクロム、ニッケル等の中間層を設け、密着性を高める試みもなされている（例えば、特許文献６）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２２８７３８号公報
【特許文献２】特開２００１−１５１９１６号公報
【特許文献３】特開昭６３−２７０４５５号公報
【特許文献４】特開２００１−７３１３３号公報
【特許文献５】特開２０００−２１６５３４号公報
【特許文献６】特開平１１−９２９１７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、樹脂表面の粗化処理や中間層の形成を行うことなく樹脂材料と金属層との密着性が高い積層構造体を製造する方法、および、その積層構造体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、（ａ）表面に樹脂が露出した基板の該表面を、窒素プラズマに晒す工程と、（ｂ）前記窒素プラズマに晒された後の前記基板の表面上に、金属層を形成する工程とを有し、前記工程（ａ）において、前記窒素プラズマに晒した後に、前記基板の樹脂表面をＸ線光電子分光分析することによって検出された窒素（Ｎ１ｓ）ピークの積分強度が、前記窒素プラズマに晒す前に、前記基板の樹脂表面をＸ線光電子分光分析することによって検出された窒素（Ｎ１ｓ）ピークの積分強度より大きくなる条件で窒素プラズマ処理を行う樹脂金属積層構造体の製造方法が提供される。
【０００８】
また本発明の他の観点によると、表面にポリイミド樹脂が露出した基板と、前記基板のポリイミド樹脂表面上に積層され、ピール強度がＪＩＳ規格番号Ｃ５０１２に定める方法による測定で８００ｇ／ｃｍ以上を示す銅層とを有する樹脂金属積層構造体が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施例による樹脂金属積層構造体の製造方法について説明する。ガラスエポキシ等からなるコア基板の両面に、ポリイミド樹脂からなる樹脂層が積層された基板を準備した。樹脂層に用いるポリイミド樹脂は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しないものであった。この基板を、１２０℃の大気中で３０分間乾燥させた。
【００１０】
乾燥後の基板を、平行平板型プラズマ処理装置の電極上に、接触させて装着し、窒素プラズマ処理を行った。窒素プラズマ処理の条件は、圧力１０Ｐａ、窒素流量１００ｓｃｃｍ、投入パワー０．８Ｗ／ｃｍ２、処理時間は１０分とした。この時、基板が装着された電極には、アース電位に対して直流成分で−３５０Ｖ程度の電圧と、振幅が５００Ｖの高周波が発生していた。この電圧の作用で窒素イオンが基板に引き付けられることにより、効率的に基板表面の改質がなされると考えられる。
【００１１】
その後、基板を銅のイオンプレーティング装置に移送し、銅からなる厚さ５００ｎｍのシード層を形成した。シード層の成膜条件は、圧力０．０１Ｐａ〜０．１Ｐａ、成膜時間は３分〜５分である。
【００１２】
イオンプレーティング装置から基板を取り出し、シード層上に銅を電解めっきすることにより、厚さ２０μｍの配線層を形成した。
【００１３】
上記方法により１０分間の窒素プラズマ処理後シード層、配線層を形成した試料と、窒素プラズマ処理は行わずにシード層、配線層を形成した試料とを作製した。これら試料について、ＪＩＳ規格番号Ｃ５０１２に定める測定法により、引っ張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、幅１０ｍｍの条件で９０°ピール試験を行った。
【００１４】
図１（Ａ）に、ピール試験結果を示す。１０分間の窒素プラズマ処理により、ピール強度が大幅に高くなることがわかる。ピール強度が１０００ｇ／ｃｍ程度のポリイミド／銅積層構造体が得られる。このように、樹脂層表面の粗化処理や中間層の形成を行うことなく、銅からなる配線層の密着性を高めることができる。
【００１５】
なお、図１（Ａ）には比較のため、酸素プラズマ、酸素およびＣＦ４のプラズマ、アルゴンプラズマによる処理結果も示す。酸素プラズマ、酸素およびＣＦ４のプラズマによる処理はほとんど効果がない。アルゴンプラズマ処理ではやや効果が見られるが、窒素プラズマ処理に比べると密着性は大幅に低い。
【００１６】
図１（Ａ）に示した窒素プラズマ処理の有無が異なる２種の試料について、ＥＳＣＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ、Ｘ線光電子分光分析）による表面付近の組成の分析を行った。
【００１７】
図１（Ｂ）に、ＥＳＣＡの測定データを示す。横軸は結合のエネルギ、縦軸はピーク高さを示す。スペクトルｐｉ０は窒素プラズマ処理なしの場合の測定結果、スペクトルｐｉ１０は１０分間の窒素プラズマ処理を施した場合の測定結果である。
【００１８】
ポリイミド樹脂は成分に窒素を含むため、スペクトルｐｉ０において、ポリイミド樹脂に含まれる一重結合のＣＮ結合に対応する窒素（Ｎ１ｓ）ピーク（４００ｅＶ近傍）が現れている。一方、スペクトルｐｉ１０においては、ｐｉ０に見られたピークの幅が拡大し、高さも高くなっており、ピークの積分強度が増大している。また、ポリイミド樹脂に含まれるＣＮ結合を示す上記のピークよりも低エネルギ側に別のピークが生じており、異なった結合状態を有する窒素が導入されていることがわかる。
【００１９】
なお、第１の実施例において、ポリイミド樹脂は、アルミナ、シリカ等のフィラーを含有しないものであったが、これらのフィラーを含むポリイミド樹脂に対しても、窒素プラズマ処理による密着性向上効果は期待される。
【００２０】
また、本実施例では、ガラスエポキシ等からなるコア基板の両面にポリイミド樹脂が積層された基板を用いたが、通常のポリイミドフィルムに銅を積層する場合であっても、同様の効果が得られる。
【００２１】
次に、第２の実施例による樹脂金属積層構造体の製造方法について説明する。本実施例では、第１の実施例で用いたポリイミド樹脂に代えて、樹脂層をベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）系樹脂とした基板を用いた。窒素プラズマ処理、銅のシード層および配線層形成工程等は、第１の実施例に示した工程と同様とした。
【００２２】
第２の実施例においても、１０分間の窒素プラズマ処理後シード層、配線層を形成した試料と、窒素プラズマ処理は行わずにシード層、配線層を形成した試料とを作製した。これら試料について、ＪＩＳ規格番号Ｃ５０１２に定める測定法により、引っ張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、幅１０ｍｍの条件で９０°ピール試験を行った。
【００２３】
図２（Ａ）に、ピール試験結果を示す。ＢＣＢ系樹脂を用いた場合においても、１０分間の窒素プラズマ処理により、ピール強度が大幅に高くなることがわかる。ピール強度が６００ｇ／ｃｍ程度のＢＣＢ／銅積層構造体が得られる。樹脂層の表面の粗化処理や中間層の形成を行うことなく、銅からなる配線層の密着性を高めることができる。
【００２４】
図２（Ａ）に示した窒素プラズマ処理の有無が異なる２種の試料について、ＥＳＣＡによる表面付近の組成の分析を行った。
【００２５】
図２（Ｂ）に、ＥＳＣＡの測定データを示す。スペクトルｂｃｂ０は窒素プラズマ処理なしの場合の測定結果、スペクトルｂｃｂ１０は１０分間の窒素プラズマ処理を施した場合の測定結果である。
【００２６】
ＢＣＢ系樹脂は成分に窒素を含まないため、スペクトルｂｃｂ０において、窒素に対応する明瞭なピークは見られない。一方、スペクトルｂｃｂ１０では、窒素（Ｎ１ｓ）ピーク（４００ｅＶ近傍）に対応する明瞭なピークが出現している。つまり、窒素プラズマ処理により、もともとは窒素を含まないＢＣＢ系樹脂の表面に、窒素を含む官能基が導入されるということがわかる。
【００２７】
上記の第１、第２の実施例において示した知見より、密着性向上の理由は、例えば以下のように理解される。窒素プラズマ処理で樹脂層表面に導入された窒素を含む官能基には、例えばシアノ基（三重結合のＣＮ結合）等、窒素と銅との間に配位結合を生じさせるものが含まれる。この配位結合により、樹脂層と銅シード層との密着性が向上すると考えられる。
【００２８】
以上の知見より、成分元素として窒素を含む樹脂のうち、窒素プラズマ処理後と処理前のＥＳＣＡ分析データを比較すると、窒素プラズマ処理後には窒素の結合エネルギに対応するピークの幅が広がり、あるいは高さが高くなり、ピークの積分強度が拡大するような樹脂であれば、密着性向上が期待される。例えば第１の実施例に示したポリイミド樹脂はこの範疇の樹脂として理解できる。
【００２９】
第１の実施例のポリイミド樹脂の場合、図１（Ｂ）に示すように、窒素プラズマ処理前後で、ピークの積分強度は約２倍に増大した。成分元素として窒素を含む他の樹脂においても、窒素プラズマ処理前後で、ピークの積分強度が約２倍以上となれば、高い密着性が得られると考えてもよいであろう。
【００３０】
また、成分元素として窒素を含まない樹脂であっても、窒素プラズマ処理前後のＥＳＣＡ分析データを比較すると、窒素プラズマ処理前には存在しなかった窒素の結合エネルギに対応するピークが、窒素プラズマ処理後には出現する樹脂であれば、密着性向上効果を有すると考えられる。例えば第２の実施例に示したＢＣＢ系樹脂はこの範疇の樹脂として理解できる。
【００３１】
なお、窒素プラズマ処理を施した樹脂層に対し高い密着性が得られる金属は、第１、第２の実施例に示した銅に限らない。ニッケル、クロム等の窒素との結合力が強い金属を用いることができる。
【００３２】
以上第１、第２の実施例で、窒素プラズマ処理時間は１０分とした。密着性向上効果は処理時間１分以上で現れ始めるが、５分以上が好ましい。
【００３３】
また、第１、第２の実施例で、銅配線層の厚さを２０μｍとした試料を作成したが、他の膜厚であっても、窒素プラズマ処理により同様の密着性向上効果が得られる。
【００３４】
なお、第１、第２の実施例に示した窒素プラズマ処理の前後で、樹脂層表面の平滑性に特段の変化はない。表面粗さＲｚは、処理前の５ｎｍ程度に対し、処理後でも２０ｎｍ以下とすることができる。ここで、表面粗さＲｚは、ＪＩＳ規格における十点平均粗さＲｚであり、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）により２μｍ×２μｍの範囲を測定して求めた。
【００３５】
次に、図３、図４を参照し、第３の実施例を説明する。本実施例では、本発明の樹脂金属積層構造体の製造方法を使用し、サブトラクティブ法により、プリント配線板を作製する方法について説明する。
【００３６】
図３（Ａ）に示すように、ガラスエポキシ等の樹脂基板１の表面上に、内層銅配線２が形成されている。内層銅配線２を覆うように、樹脂基板１の表面上にポリイミド樹脂あるいはＢＣＢ系樹脂からなる樹脂層３を形成する。樹脂層３としてはその他、上述したように、窒素プラズマ処理により窒素が導入される性質を持つ樹脂を用いることができる。樹脂層３の厚さは例えば４０μｍである。
【００３７】
樹脂層３にレーザビームを入射させることにより、内層銅配線２の一部を露出させるビアホール４を形成する。ビアホール４の直径は例えば５０μｍである。レーザとしては例えば、紫外レーザを用いることができる。ビアホール４の底面には、レーザ加工後の残渣（スミア）９が残存する。
【００３８】
ビアホール４が形成された基板２０を、アルゴン、酸素、または水素のプラズマ、またはこれらの元素の２種類以上を含むプラズマに晒し、ビアホール４底面のスミア９を取り除く。
【００３９】
次にスミア除去後の基板を、窒素プラズマに晒し、基板表面を改質し、後に形成される銅のシード層との密着性を高める。窒素プラズマ処理工程の詳細は、後に図４を参照して説明する。
【００４０】
なお、ビアホール４の側壁は、窒素プラズマに晒されやすくするため、テーパをつけておくことが好ましい。テーパをつけるためには、レーザのビームプロファイルを、ガウス分布状、台形状等の凸形状とすることが好ましい。
【００４１】
図３（Ｂ）に示すように、表面改質後の樹脂層３の表面上及びビアホール４の内面上に、銅からなるシード層６をスパッタリング等により形成する。プラズマ処理からシード層６の形成工程の間、基板２０は真空中を搬送し、大気には晒さないことが好ましい。
【００４２】
シード層６の形成後、シード層６の表面に電解めっきまたは無電解めっきにより、銅からなる配線層７を形成する。無電解めっきは配線層７の厚さを制御しやすいというメリットを有する。めっき方法は、目的に応じて適宜選択すればよい。配線層の厚さは、一般的に１０〜３０μｍである。
【００４３】
なお、シード層６は、めっき液中への溶解を考慮し、１００ｎｍ以上とすることが好ましい。また、成膜時間の短縮化の観点、及び後工程でのエッチングによる除去のし易さの観点から、シード層６は、１μｍ以下とすることが好ましい。シード層６の厚さは例えば３００ｎｍ〜１μｍである。
【００４４】
図３（Ｃ）に示すように、配線層７の表面にレジストを塗布し、露光、現像工程を経て、レジストパターン８を形成する。このレジストパターン８をマスクとして、酸性薬液を用い、配線層７およびシード層６をエッチングする。エッチング後、レジストパターン８を除去する。ここまでの工程で、シード層６、及び配線層７からなる配線が形成される。この配線は、ビアホール４内を経由して内層配線２に電気的に接続される。
【００４５】
以上、サブトラクティブ法を例に説明したが、プリント配線板はセミアディティブ法で作製することもできる。セミアディティブ法においては、シード層形成後、シード層の表面上にレジストを塗布し、露光、現像工程を経て、レジストパターンを形成する。このレジストパターンを型として電解メッキにより配線層を形成する。レジストパターンが存在しない部分のシード層上に、配線層が形成される。配線層の形成後、レジストパターンを除去し、レジストパターンの下の不要なシード層をエッチング除去する。セミアディティブ法においては、配線層のパターン形成のためのエッチングは行わない。したがって、配線層の肩部がエッチング時に丸くならないというメリットを有する。
【００４６】
以下さらに、図４を参照して、窒素プラズマ処理による樹脂層３の表面の改質工程、その前工程のスミア除去（デスミア）工程、および後工程の銅シード層形成工程について詳しく説明する。
【００４７】
図４に、本実施例のプリント配線板作製方法に用いられる金属成膜装置の概略図を示す。
【００４８】
プラズマ処理チャンバ１０とシード層成膜チャンバ１２とが、ゲートバルブ１５を介して結合されている。プラズマ処理チャンバ１０は、ゲートバルブ１３を介して搬入用ロードロックチャンバ（図示せず）に接続され、シード層成膜チャンバ１２は、ゲートバルブ１６を介して搬出用ロードロックチャンバ（図示せず）に接続されている。各チャンバ１０、１２には、それぞれ処理に必要なガスを導入するためのガス導入口５０、５４及び排気口５１、５５が接続されている。排気口５１、５５は真空排気装置（図示せず）に接続されている。
【００４９】
図３（Ａ）に示す、ビアホール４形成後の基板２０が、図４に示すゲートバルブ１３を通ってプラズマ処理チャンバ１０内に搬入される。電極１９は、平行平板型プラズマ発生装置の一方の電極である。基板２０は電極１９に接触させるように設置する。ガス導入口５０の一部およびプラズマ処理チャンバ１０が、もう一方の電極として機能する。プラズマ処理チャンバ１０およびガス導入口５０は接地されている。
【００５０】
電極１９とガス導入口５０との間に高周波電源１７より高周波電圧が印加される。電極１９と高周波電源１７との間に、マッチングボックス１８が挿入されている。プラズマ処理チャンバ１０において、密着性向上のための窒素プラズマ処理と、その前工程のデスミア処理とを行う。
【００５１】
まずスミアの除去を行う。プラズマ処理チャンバ１０内を真空排気する。酸素ガスもしくはアルゴンガスを導入し、次いで高周波電圧を印加し、プラズマを生成する。ビアホール４底面に残ったスミア９が除去され、樹脂層３の表面およびビアホール４の内面が清浄化される。デスミア処理に要する時間は、樹脂層３の組成に依存するが、１〜５分で充分である。
【００５２】
次に、窒素プラズマ処理により、樹脂層３の表面の改質を行う。酸素ガスもしくはアルゴンガスの導入を停止し、処理室を真空排気した後、窒素ガスを導入する。次いで高周波電圧を印加し、プラズマを生成する。
【００５３】
窒素プラズマ処理の条件は、圧力１Ｐａ〜２０Ｐａ、投入パワー０．１Ｗ／ｃｍ２〜５．０Ｗ／ｃｍ２、処理時間１分以上、の範囲であればよい。好ましくは、圧力は５Ｐａより大きく２０Ｐａ以下、処理時間は５分〜１０分である。また投入パワーは例えば０．８Ｗ／ｃｍ２、窒素流量は例えば１００ｓｃｃｍである。
【００５４】
プラズマ処理後の表面平滑性を維持するために、投入パワー密度は、５．０Ｗ／ｃｍ２以下が好ましい。また密着性向上の効果を得るためには、少なくとも０．１Ｗ／ｃｍ２以上であることが好ましい。
【００５５】
この窒素プラズマ処理により、樹脂層３表面に、銅等の金属との化学結合を促進する窒素を含有する官能基が形成されると考えられる。次の工程で形成されるシード層６との密着性が向上する。
【００５６】
窒素プラズマ処理が終了した基板２０は、ゲートバルブ１５を通って、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置であるシード層成膜チャンバ１２内に搬入される。膜材料である銅のターゲット６０がシード層成膜チャンバ１２内に設置されている。
【００５７】
シード層成膜チャンバ１２内で、図３（Ｂ）に示すように、樹脂層３の上の銅からなるシード層６が形成される。なお、温度条件については、成膜中の基板温度が樹脂層３のガラス転移温度以上にならないことが望ましい。
【００５８】
なお、シード層成膜チャンバ１２は、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置に限らず、その他例えば、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置、イオンプレーティング装置、真空蒸着装置、化学気相成長装置等、気相成長法を使用できる装置の成膜チャンバであればよい。真空成膜法を採用することにより、湿式成膜法を採用する場合に比べて、微細なビアホール内に再現性よく金属膜を形成することが可能になる。
【００５９】
窒素プラズマ処理後、大気中のほこりやゴミが基板上に付着するのを防止するために真空中で連続的に銅シード層を成膜することが望ましいが、必ずしも連続的に成膜する必要はない。窒素プラズマ処理後、短時間ならばデシケータ等水分の再吸着を防止できる環境に保管後に、シード層成膜チャンバ１２に戻し、成膜してもよい。
【００６０】
シード層６が形成された基板２０は、ゲートバルブ１５を通って搬出用ロードロックチャンバに移送される。搬出後、シード層６の表面に銅を電解めっきまたは無電解めっきし、配線層７を形成する。
【００６１】
１つのプラズマ処理チャンバを、デスミアのための酸素またはアルゴンプラズマ処理と、密着性向上のための窒素プラズマ処理とで共用する場合を説明したが、それぞれ専用の処理装置を設置すれば生産性を高める事ができる。
【００６２】
ビアホールが形成されたプリント配線板の処理を例に説明したが、ビア加工されていない基板を処理する場合には、酸素ガスもしくはアルゴンガスによるデスミア処理を省くことができる。窒素プラズマによる表面改質工程と、シード層形成工程のみ行うこととなる。
【００６３】
さて、図３（Ｂ）に示したように、シード層６は、５０μｍ程度の微細な径のビアホール４の内面まで連続的に被覆する必要がある。圧力勾配型プラズマガンを用いたイオンプレーティング装置が、微細なビアホール４内を連続的に被覆する膜を形成するのに適している。以下に説明するように、ビアホール４の側壁にも良好に成膜することができる。圧力勾配型プラズマガンを用いたイオンプレーティング装置は、例えば特開２００２−３０４２３号公報に説明されている。
【００６４】
図５に、このイオンプレーティング装置の概略図を示す。成膜室である真空容器３０に、真空排気装置４１及び圧力勾配型プラズマガン３１が取り付けられている。圧力勾配型プラズマガン３１の詳細な構造は、例えば特開平７−１３８７４３号公報に説明されている。圧力勾配型プラズマガン３１は、真空容器３０内にアルゴンプラズマビームＰＢを入射させる。プラズマガン３１と真空容器３０との接続部に配置されたステアリングコイル３３等が、アルゴンプラズマビームＰＢの強度やアルゴンイオンの分布状態を制御する。
【００６５】
真空容器３０内の底部に陽極部材３２が配置されている。陽極部材３２は、主陽極であるハース３４と、その周囲に配置された環状の補助陽極３５により構成される。補助陽極３５は、ハース３４の周囲に、これと同心に配置された環状の容器を含んで構成される。環状容器内に、フェライト等で形成された環状の永久磁石３８と、これと同心に積層されたコイル３９が収納されている。
【００６６】
永久磁石３８及びコイル３９は、ハース３４の直上にカスプ状磁場を形成する。カスプ状磁場は、ハース３４に入射するプラズマビームＰＢの向き等を修正する。コイル３９に流す電流を制御することにより、プラズマビームＰＢの向きを微調整することができる。
【００６７】
ハース３４は導電材料で形成されるとともに、接地された真空容器３０に絶縁物を介して支持されている。ハース３４の電位が正になるように制御されており、ハース３４はプラズマビームＰＢを下方に吸引する。なお、ハース３４に形成すべき膜材料である銅のターゲット３６が装填されている。ターゲット３６は、アルゴンプラズマビームＰＢから流入する電子が衝突することによって加熱され、溶融、蒸発する。
【００６８】
真空容器３０の上面に、搬送機構４０が接続されている。搬送機構４０は、成膜すべき対象基板２０を、成膜すべき面がハース３４を向くように保持し、適宜搬送する。
【００６９】
圧力勾配型プラズマガン３１から出射されたアルゴンプラズマビームＰＢから流入する電子が衝突することによってターゲット３６の一部を加熱溶融させ、蒸発させる。蒸発した銅原子はアルゴンプラズマ中でイオン化され、高いエネルギを持って基板２０の表面に衝突する。
【００７０】
基板２０に衝突する銅イオンが高いエネルギを持っているため、ビアホール内でリスパッタリング現象が生ずる。ビアホール底面の銅がスパッタされて側壁へ付着する。また、ビアホール底面に入射した銅イオンが反射して側壁に付着する効果も期待される。このように、圧力勾配型プラズマガンを用いたイオンプレーティング装置により、ビアホールの側壁にも充分な厚さのシード層を形成することができる。
【００７１】
ここで、銅イオンの加速エネルギは、反跳が頻繁に生じ始める５０ｅＶ以上で、樹脂の損傷を防止できる３００ｅＶ以下とすることが望ましい。
【００７２】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、樹脂部材の表面を窒素プラズマに晒した後に樹脂部材上に金属配線層を形成することで、樹脂表面の粗化処理や中間層の形成を行うことなく、樹脂部材と金属配線層との密着性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリイミド樹脂部材上に形成した配線層のピール強度を示す表とポリイミド樹脂部材のＥＳＣＡ分析スペクトルである。
【図２】ＢＣＢ系樹脂部材上に形成した配線層のピール強度を示す表とＢＣＢ系樹脂部材のＥＳＣＡ分析スペクトルである。
【図３】プリント配線板の製造方法を説明するための基板断面図である。
【図４】実施例の樹脂金属積層構造体製造方法で使用される成膜装置の概略図である。
【図５】イオンプレーティング装置の概略図である。
【符号の説明】
１  樹脂基板
２  内層配線
３  樹脂層
４  ビアホール
６  シード層
７  配線層
８  レジストパターン
９  スミア
１０  プラズマ処理チャンバ
１２  シード層成膜チャンバ
１３、１５、１６  ゲートバルブ
１７  高周波電源
１８  マッチングボックス
１９  電極
２０  基板
５０、５４  ガス導入口
５１、５５  排気口
６０  ターゲット
【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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