CN114080115A - 布线基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供基底层与种子层的密合性提高了的布线基板的制造方法。向被覆层(13A)的布线部分(13a)照射激光(L)，在基底层(12)与布线部分(13a)之间形成构成基底层(12)的元素和构成被覆层(13A)的元素相互扩散了的扩散层(14)。通过将被覆层(13A)之中的布线部分(13a)以外的部分从基底层(12)除去，从而形成种子层(13)。在阳极(51)与种子层(13)之间配置固体电解质膜(52)，在阳极(51)与基底层(12)之间施加电压，从而在种子层(13)的表面形成金属层(15)。将从种子层(13)露出的基底层(12)的露出部分(12c)从基材(11)除去。
Description
技术领域
本发明涉及在基材的表面形成具有规定的布线图案的布线层的布线基板的制造方法。
背景技术
一直以来，在布线基板的制造方法中，在基材的表面形成成为布线图案的金属层。作为这样的布线图案的制造方法，例如利用专利文献1中所示的金属皮膜的成膜方法。在该方法中，首先，在基材的表面形成与布线图案对应的种子层(seed layer)。接着，通过使含浸有金属离子的固体电解质膜接触种子层，并在阳极与作为阴极的种子层之间施加电源的电压，从而使含浸于固体电解质膜的金属在种子层上析出。由此，能够得到在种子层上析出有金属层的布线图案。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-125087号公报
发明内容
然而，在专利文献1中所示的成膜方法中，为了使种子层作为阴极发挥作用，将电源连接于种子层的一部分，但随着布线图案变得微细，难以对构成种子层的全部的布线连接电源。
于是，发明人也考虑了：准备在绝缘性的基材的表面设置具有导电性的基底层、并在基底层的表面设置有具有导电性的种子层的带有种子层的基材。可是，在基底层与种子层的密合性(密着性)低的情况下，在使含浸于固体电解质膜的金属在种子层上析出后，将固体电解质膜从种子层剥离时，有可能种子层从基底层剥离。
本发明是鉴于这样的问题而完成的，本发明的目的在于提供基底层与种子层的密合性提高了的布线基板的制造方法。
鉴于上述课题，本发明涉及的布线基板的制造方法，是具备绝缘性的基材和设置于所述基材的表面的规定的布线图案的布线层的布线基板的制造方法，其特征在于，包括：准备带有被覆层的基材的工序，所述带有被覆层的基材具备所述基材、设置于所述基材的表面且具有导电性的基底层、和以覆盖所述基底层的表面的方式设置且具有导电性的被覆层；通过向与所述规定的布线图案对应的所述被覆层的布线部分照射激光，从而在所述基底层与所述布线部分之间形成构成所述基底层的元素和构成所述被覆层的元素相互扩散了的扩散层的工序；通过对于形成有所述扩散层的所述带有被覆层的基材，将所述被覆层之中的所述布线部分以外的部分作为除去部分而从所述基底层除去，从而在所述基底层上介有所述扩散层而形成种子层的工序；在阳极与作为阴极的所述种子层之间配置固体电解质膜，将所述固体电解质膜至少按压于所述种子层，在所述阳极与所述基底层之间施加电压来将所述固体电解质膜中所含有的金属离子还原，由此在所述种子层的表面形成金属层的工序；以及，通过将从所述种子层露出的所述基底层的露出部分从所述基材除去，从而形成所述布线层的工序。
根据本发明的制造方法，准备带有被覆层的基材，所述带有被覆层的基材具备基材、设置于基材的表面且具有导电性的基底层、和以覆盖基底层的表面的方式设置且具有导电性的被覆层；向与规定的布线图案对应的被覆层的布线部分照射激光。该布线部分是在俯视基材的状态下具有与布线图案相同的形状及大小、且形成构成布线层的一部分的种子层的部分。通过该激光的照射，能够在基底层与被覆层的布线部分之间形成构成基底层的元素和构成被覆层的元素相互扩散了的扩散层，能够提高基底层与被覆层的布线部分的密合性。
通过对于形成有扩散层的带有被覆层的基材，将被覆层之中的布线部分以外的部分作为除去部分而从基底层除去，从而在基底层上介有扩散层而形成种子层。再者，种子层是被覆层的布线部分之中的将扩散层除外的部分。由于种子层介由扩散层而与基底层接合，因此基底层与种子层的密合性提高。因此，能够从基底层简单地除去作为不存在扩散层的部分的除去部分。
而且，在本发明中，在介有扩散层而形成于基底层上的种子层上形成金属层。此时，通过将固体电解质膜按压于种子层，在阳极与基底层之间施加电压来将固体电解质膜中所含有的金属离子还原，从而在种子层的表面形成金属层。在此，例如，当在基底层的表面包含氧化物时，即使固体电解质膜不仅按压种子层而且按压基底层，也能够仅在种子层的表面选择性地形成金属层。因此，能够不使用树脂制的抗蚀剂图案而在种子层的表面形成金属层。
通过在形成金属层之后除去从种子层露出的基底层的露出部分，从而能够在绝缘性的基材的表面形成具有规定的布线图案的布线层。
如以上所述，能够不使用树脂制的抗蚀剂图案而在种子层的表面形成金属层，因此不需要抗蚀剂图案的形成及除去。其结果，能够抑制在制造布线基板时需要许多的工序、产生很多的废液等情况。
作为更优选的方式，在形成所述扩散层的工序中，通过使针对所述激光具有透过性的透过性构件密合于所述被覆层的表面，并在所述透过性构件密合了的状态下经由所述透过性构件向所述被覆层的所述布线部分照射所述激光，从而形成所述扩散层，在形成所述种子层的工序中，通过将所述透过性构件与所述被覆层的所述除去部分一起从所述带有被覆层的基材剥离，从而从所述基底层除去所述被覆层的所述除去部分。
根据该方式，在针对激光具有透过性的透过性构件与被覆层的表面密合了的状态下经由透过性构件向被覆层的布线部分照射激光。由于在基底层与被覆层的除去部分之间未形成扩散层，因此被覆层的除去部分与基底层的密合力比被覆层的布线部分与基底层的密合力弱。因此，能够简单地实现介由扩散层将布线部分残留于基底层并使除去部分从基底层部分性地剥离。
作为更优选的方式，构成所述被覆层的元素为贵金属元素，准备的所述带有被覆层的基材的所述基底层在与所述被覆层的界面包含氧化物，在形成所述扩散层的工序中，通过向所述被覆层的所述布线部分照射所述激光，从而作为所述扩散层而形成来源于所述氧化物的氧扩散了的扩散层。
一般地，由于贵金属元素与氧化物的亲合性低，因此当基底层在与被覆层的界面包含氧化物时，不能够期待被覆层的布线部分与基底层的密合性。但是，根据该方式，通过激光的照射，存在于基底层的界面的氧化物的氧也与其他元素一起扩散，形成扩散层。因此，能够确保布线部分相对于基底层的密合性，并且提高除去部分相对于基底层的剥离性。
作为更优选的方式，所述被覆层包含金属纳米粒子。根据该方式，由于在被覆层中所包含的金属纳米粒子之间形成空隙，因此通过该空隙，激光容易透过被覆层而到达基底层与被覆层的布线部分的界面。这样的结果，能够向基底层与被覆层的布线部分的界面供给激光的能量，因此能够在基底层与被覆层的布线部分的界面稳定地形成这些层的元素更均匀地扩散了的扩散层。
根据本发明的布线基板的制造方法，能够提高基底层与种子层的密合性。
附图说明
图1是用于说明本发明涉及的布线基板的制造方法的流程图。
图2A是用于说明图1中所示的带有被覆层的基材的准备工序的示意性概念图。
图2B是用于说明图1中所示的扩散层的形成工序的示意性概念图。
图2C是用于说明图1中所示的种子层的形成工序的示意性概念图。
图2D是用于说明图1中所示的金属层的形成工序的示意性概念图。
图2E是用于说明图1中所示的布线层的形成工序的示意性概念图。
图3是示出本发明的实施方式涉及的布线基板的制造中使用的成膜装置的结构的截面图。
图4是示出在图3中所示的成膜装置中使固体电解质膜接触带有种子层的基材的状态的截面图。
图5A是用于说明图2B中所示的扩散层的形成工序的变形例的示意性概念图。
图5B是用于说明图2C中所示的种子层的形成工序的变形例的示意性概念图。
图6A是利用显微镜观察实施例1涉及的带有种子层的试验基材时的平面照片。
图6B是利用显微镜观察实施例2涉及的带有种子层的试验基材时的平面照片。
图7是说明向具有规定图案的种子层照射激光而形成扩散层的情况的图。
附图标记说明
1：布线基板、2：布线层、10A：带有被覆层的基材、11：基材、12：基底层、12a：界面、12c：露出部分、13：种子层、13A：被覆层、13a：布线部分、13b：除去部分、14：扩散层、15：金属层、20：透过性构件、51：阳极、52：固体电解质膜、L：激光。
具体实施方式
以下，对本发明涉及的实施方式的布线基板的制造方法进行说明。
对本实施方式涉及的布线基板1的制造方法进行说明。图1是用于说明本发明的实施方式涉及的布线基板1的制造方法的流程图。图2A～图2E是用于分别说明图1中所示的带有被覆层的基材10A的准备工序S1、扩散层14的形成工序S2、种子层13的形成工序S3、金属层15的形成工序S4、以及布线层2的形成工序S5的示意性概念图。
本实施方式涉及的布线基板1的制造方法，能够应用于具备绝缘性的基材11和设置于绝缘性的基材11的表面的规定的布线图案的布线层2的布线基板1(参照图2E)的制造。特别是，该制造方法很适合于具有高密度的布线图案的布线基板的制造。
1.关于带有被覆层的基材的准备工序S1
如图1所示，在本实施方式的制造方法中，首先，进行带有被覆层的基材的准备工序S1。在该工序中，如图2A所示，准备具备基材11、设置于基材11的表面的基底层12、以及以覆盖基底层12的表面的方式设置的被覆层13A的带有被覆层的基材10A。再者，在以下的说明书中，将形成有扩散层14及种子层13的基材(参照图2C)称为带有种子层的基材10。
(1)关于基材11
作为基材11，如果具有绝缘性就并不特别限定，例如优选使用由玻璃环氧树脂构成的基材、由烧成了的玻璃环氧树脂构成的基材、聚酰亚胺树脂等的具有可挠性的膜状的基材、或者由玻璃构成的基材等。在本实施方式中，作为基材11，特别优选使用由玻璃环氧树脂构成的基材。
另外，作为基材11，在使用由树脂构成的基材的情况下，能够使用由例如ABS树脂、AS树脂、AAS树脂、PS树脂、EVA树脂、PMMA树脂、PBT树脂、PET树脂、PPS树脂、PA树脂、POM树脂、PC树脂、PP树脂、PE树脂、PI树脂(聚酰亚胺)、含有弹性体和PP的聚合物合金树脂、改性PPO树脂、PTFE树脂、ETFE树脂等热塑性树脂、或者酚醛树脂、三聚氰胺树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯、邻苯二甲酸二烯丙酯(diallylphthalate)、硅酮树脂、醇酸树脂等热固化性树脂、例如向环氧树脂中加入氰酸酯树脂而得到的树脂、液晶聚合物等构成的基材。
(2)关于基底层12
基底层12是具有导电性、用于在形成后述的金属层15时对种子层13流通电流的层。基底层12可以在与被覆层13A的界面12a包含氧化物，氧化物可以是源于构成基底层12的金属的氧化物，也可以是附着于基底层12的本体的氧化物。通过该氧化物，在形成后述的金属层15的工序S4中，即使固体电解质膜52接触基底层12露出来的表面，也能够抑制源于金属层15的金属析出，能够选择性地使该金属在种子层13上析出。
作为氧化物，可以是起因于大气中的自然氧化而形成的自然氧化膜，也可以是通过实施表面处理(例如氧化处理)而形成的氧化膜(氧化物层)。
自然氧化膜，在基底层12为后述的ZrSi2及WSi2等硅化物的情况下是氧化硅的膜，在基底层12为Al、Cr、Ti及其合金等的情况下，是这些金属的钝化膜。
另一方面，作为通过表面处理而形成的氧化膜，可以是绝缘性比基底层12高的氧化膜，具体而言，可列举：对基底层12的表面进行氧化处理而形成的氧化膜、或者施行蒸镀法而在基底层12的表面另行设置的氧化膜。作为氧化处理的例子，可列举O2等离子体处理、氧气氛下的激光照射、或氧气氛下的炉加热等，作为蒸镀法的例子，可列举等离子体CVD(化学蒸镀法)、热CVD、或利用了溅射的PVD(物理蒸镀法)等。再者，通过表面处理来进行的氧化膜的形成，能够在将被覆层13A形成于基底层12的表面之前进行。
作为基底层12的材料，具体而言，可列举ZrSi2、WSi2、CrSi2或MoSi2等金属硅化物(silicide)、Al、Ti、Zr、Cr、Ni或Si等金属、或者这些金属中的一种以上。
基底层12的层厚并不特别限定，但优选为1～200nm。在基底层12的层厚小于1nm的情况下，基底层12的形成变得困难。另一方面，在基底层12的层厚超过200nm的情况下，材料、加工费增加。
基底层12形成于基材11的一侧的整个面上。基底层12的形成方法并不特别限定，可列举溅射等PVD法、利用了等离子体等的CVD法、基于电解或无电解的镀覆法、旋涂法或印刷法等。
(3)关于被覆层13A
被覆层13A是具有导电性的层。被覆层13A，在俯视基材11的状态下，按具有与布线层2的规定的布线图案对应的大小及形状的布线部分13a和作为其以外的部分即除去部分13b来划分。布线部分13a是将图2A的虚线作为假想线而包围的部分，成为后述的布线层2的一部分，除去部分13b是从带有被覆层的基材10A除去的部分。
在本实施方式中，被覆层13A的层厚并不特别限定，但为了确保后述的激光L的图案化精度，优选设为100～500nm。
作为构成被覆层13A的元素，优选耐氧化性高的贵金属元素。例如，作为贵金属元素，可以使用选自Pt、Pd、Rh、Cu、Ag和Au中的1种以上的金属。
被覆层13A以覆盖基底层12的表面的方式形成。作为被覆层13A的形成方法，如果能够以覆盖基底层12的表面的方式形成就并不特别限定，可列举溅射等PVD法、利用了等离子体等的CVD法、基于电解或无电解的镀覆法、旋涂法或印刷法等。
在此，通过溅射法形成的被覆层13A成为连续的致密的膜，因此在形成图2B中所示的扩散层14时，向布线部分13a照射的激光L难以透过。因此，激光L难以到达基底层12的界面12a，有时难以形成后述的扩散层14。因此，从容易地形成扩散层14的方面出发，考虑到激光L的透过性，被覆层13A优选使用金属纳米粒子分散于分散介质中的墨(以下称为“墨”)形成。
由此，被覆层13A包含金属纳米粒子，在金属纳米粒子间形成空隙。通过该空隙，在照射激光L时，激光L容易到达基底层12的界面12a。作为结果，能够向基底层12与被覆层13A的布线部分13a的界面供给激光L的能量，因此能够在基底层12与被覆层13A的布线部分13a之间稳定地形成这些层的元素更均匀地扩散了的扩散层14。
在本说明书中，“纳米粒子”是指其平均粒径为几纳米级至100纳米级的粒子。作为纳米粒子的粒径测定方法，可列举：在图像上抽取处于金属纳米粒子的FE-SEM图像、TEM图像的一定范围内的粒子，求出这些金属纳米粒子的直径(作为圆来近似的直径)的平均值来作为平均粒径的方法等。
金属纳米粒子的平均粒径并不特别限定，但为了形成微米(μm)级的布线，优选更小，更优选为例如1nm以上且50nm以下的纳米(nm)级的平均粒径。另外，通过使用例如20nm以下的金属纳米粒子，金属粒子的熔点降低，变得容易烧结。作为金属纳米粒子，可列举作为构成被覆层13A的元素而例示的同样的贵金属元素。
在使用墨形成被覆层13A时，以覆盖基底层12的表面的方式在基底层12的表面涂布墨，将涂布的墨进行干燥(烧结)。涂布墨的方法并不特别限定，例如能够使用旋涂法、喷雾涂布法、凹版印刷(gravure printing)法等。关于将墨进行干燥的温度，优选在基材11的耐热温度以下(例如在使用由玻璃环氧树脂构成的基材11的情况下，为约250℃以下)进行。
墨包含金属纳米粒子和使金属纳米粒子分散的分散介质。根据需要，墨可以还包含添加剂。分散介质并不特别限定，但优选是在干燥时挥发的分散介质。例如，作为分散介质能够使用癸醇。作为添加剂能够使用碳原子数为10个～17个左右的直链的脂肪酸盐。
在被覆层13A使用墨形成的情况下，将作为被覆层13A的墨进行干燥直到分散介质在被覆层13A中残存的量(以下，称为“分散介质的残存量”)相对于被覆层13A优选成为1.0质量％以下、更优选成为0.1质量％以下为止。由此，能够提高基底层12与被覆层13A的布线部分13a的密合性。
在此，当分散介质的残存量超过1.0质量％时，通过激光L的照射，有时分散介质伴随着蒸气化而急剧地体积膨胀，金属纳米粒子飞散。因此，难以形成构成被覆层13A的金属扩散了的扩散层14，结果，有时基底层12与被覆层13A的布线部分13a的密合性降低。
再者，分散介质的残存量是残存于被覆层13A的分散介质的质量相对于被覆层13A(构成被覆层13A的金属纳米粒子和残存于被覆层13A的分散介质的合计质量)的比例(％)。在此，构成被覆层13A的金属纳米粒子的量和残存于被覆层13A的分散介质的量，能够通过GC-MS(气相色谱法)等进行测定。
2.关于扩散层14的形成工序S2
接着，如图1所示，进行扩散层14的形成工序S2。在该工序中，如图2B所示，向与布线层2的布线图案对应的被覆层13A的布线部分13a照射激光L。由此，在基底层12与被覆层13A的布线部分13a之间形成构成基底层12的元素和构成被覆层13A的元素相互扩散了的扩散层14。
在此，基底层12和被覆层13A的布线部分13a，通过激光L的照射，不是通过基底层12和布线部分13a的熔融而接合，而是通过在基底层(固相)与布线部分13a(固相)的接触面产生的元素的扩散而接合。
在这样地元素扩散了的状态的扩散层14中，在扩散层14的被覆层侧比较多地存在构成被覆层13A的元素，另一方面，在扩散层14的基底层侧比较多地存在构成基底层12的元素。作为结果，能够介由扩散层14提高基底层12与被覆层13A的布线部分13a的密合性。
另外，由于能够利用由激光L的照射所致的瞬间的发热来形成扩散层14，因此即使是作为基材11使用由玻璃环氧树脂构成的基材、由树脂构成的基材之类的耐热温度低的基材的情况，也能够避免基材11的损伤而形成扩散层14。
通常，金属制的被覆层13A难以与氧化物密合。因此，在基底层12在与被覆层13A的界面12a(参照图2A)含有氧化物的情况下，由于界面12a的氧化物而导致基底层12与被覆层13A的密合性容易降低。特别是贵金属元素与氧化物的氧元素的亲合性低，因此在构成被覆层13A的元素为贵金属元素的情况下，在通常的热处理中，被覆层13A的贵金属元素难以与氧化物结合。
因此，在本实施方式中，通过激光L的照射，能够使被覆层13A的布线部分13a和与该布线部分13a邻接的基底层12的界面12a瞬间地升温。由此，构成被覆层13A的贵金属元素也容易向氧化物中扩散，能够形成作为构成基底层12的元素之一的来源于氧化物的氧元素和贵金属元素扩散了的扩散层14。其结果，能够介由扩散层14提高基底层12与被覆层13A的布线部分13a的密合性。
在本实施方式中，激光L的照射条件，如果能够形成扩散层14就并不特别限定，优选考虑布线宽度(布线部分13a的宽度)、被覆层13A的膜厚或者墨的激光L吸收率等条件来适当调整。另外，优选将激光L的照射条件设定在构成被覆层13A的金属在被覆层13A的表面没有部分地熔融或凝聚的范围。
激光L，如果能够形成扩散层14就并不特别限定，可为采用YAG激光器等固体激光器、利用CO2等的气体激光器、或者半导体激光器等产生的激光，产生及照射的方式不特别限定。激光L优选为红外线的波长区域(wavelength region)，特别优选为近红外线的波长区域(780～2500nm)。通过照射近红外线的波长区域的激光L，能够以短时间将基底层12和被覆层13A升温，并形成相互扩散性高的扩散层14。
但是，与本实施方式不同，也设想如图7所示的比较例那样通过向具有规定的图案的种子层93照射激光L来形成扩散层。然而，难以仅向种子层93照射激光L，若从种子层93露出的基底层12的露出部分12f被照射激光L，则有时产生以下那样的问题。具体而言，露出部分12f，与被覆有种子层93的部分相比，激光L吸收率高，因此有可能基材11损伤。特别是当露出部分12f的表面氧化、或者在稍微含有氧的环境下照射激光L时，在露出部分12f，激光L吸收率进一步增加，有时助长基材11的损伤。
另一方面，在本实施方式中，在照射激光L时，基底层12被被覆层13A覆盖，因此被覆层13A作为针对激光L的基底层12的保护层发挥作用。因此，激光L不会直接照射到基底层12。因此，能够抑制由激光L的直接照射所致的基底层12的发热及基底层12的氧化物的生成等，防止基材11的损伤。
3.关于种子层13的形成工序S3
接着，如图1所示，进行种子层13的形成工序S3。在该工序中，对于形成有扩散层14的带有被覆层的基材10A(参照图2B)，将被覆层13A之中的布线部分13a以外的部分作为除去部分13b从基底层12除去(参照图2C)。由此，在基底层12上介有扩散层14而形成种子层13。种子层13是由布线部分13a形成的层。
只要能够将除去部分13b除去，其方法就并不特别限定。例如，虽然在图中没有示出，但可以将胶粘带粘贴于被覆层13A的表面，将除去部分13b与胶粘带一起从带有被覆层的基材10A除去。
在此，如上述那样，在基底层12与被覆层13A的布线部分13a之间形成有扩散层14，因此能够确保被覆层13A的布线部分13a与基底层12的密合力。另一方面，在基底层12与被覆层13A的除去部分13b之间未形成有扩散层14，因此被覆层13A的除去部分13b与基底层12的密合力比被覆层13A的布线部分13a与基底层12的密合力弱。因此，在将胶粘带从被覆层13A的表面剥离时，被覆层13A的除去部分13b容易被剥离，结果，能够不对基材11造成损伤而简单地将除去部分13b从基底层12除去。
优选：胶粘带与被覆层13A的粘合力小于被覆层13A的布线部分13a与基底层12的密合力，大于被覆层13A的除去部分13b与基底层12的密合力。作为胶粘带的例子，可列举透明胶带(scotch tape)、塑料胶带、布胶带、牛皮纸胶带、或日本纸胶带(和纸胶带：Japanesepaper tape)等。
这样，能够制作图2C所示的形成有种子层13的基材(带有种子层的基材)10。种子层13是在形成具有布线图案的金属层15时成为阴极的层。在本实施方式中，种子层13由与布线图案相应的多个独立图案构成，独立图案彼此相互间隔开地配置而不导通。
因此，构成种子层13的独立图案经由基底层12及扩散层14而相互导通。因此，在形成后述的金属层15时，能够不在种子层13上形成电压施加用的引出线而在种子层13上形成金属层15。这样的结果，不需要用于形成引出线的空间，能够容易地形成更高密度的布线图案。
另外，在本实施方式的带有种子层的基材10中，种子层13介由通过激光L的照射而形成的扩散层14而与基底层12接合，因此能够提高基底层12与种子层13的密合性。
另外，如上述那样，在带有被覆层的基材10A中，在基底层12在与被覆层13A的界面12a包含氧化物的情况下，在通过除去被覆层13A的除去部分13b而露出的基底层12的露出部分12c的表面存在氧化物。由此，如后述那样，在形成金属层15时，能够在种子层13的表面选择性地形成金属层15。
再者，在基底层12的露出部分12c的表面包含的氧化物，也可以包含在将除去部分13b从基底层12除去之后自然地形成的自然氧化膜。另外，也可以根据需要来对基底层12的露出部分12c的表面实施上述的表面处理从而形成氧化膜。
4.关于金属层的形成工序S4
接着，如图1所示，进行金属层15的形成工序S4。在该工序中，使用图3及图4所示的成膜装置50，如图2D所示那样，在带有种子层的基材10的种子层13的表面形成金属层15。作为金属层15的材料，优选为Cu、Ni、Ag或Au等，特别优选为Cu。金属层15的层厚例如形成为1μm以上且100μm以下。
以下，参照图3及图4，首先对成膜装置50进行说明，接着，对使用成膜装置50进行的金属层15的形成进行说明。图3是示出本发明的实施方式涉及的布线基板1的制造中使用的成膜装置50的结构的截面图。图4是示出在图3所示的成膜装置50中使固体电解质膜52接触带有种子层的基材10的状态的截面图。
(1)关于成膜装置50的结构
成膜装置50是利用固相电析法作为金属皮膜而形成金属层15的成膜装置(镀覆装置)，在种子层13的表面成膜(形成)金属层15时被使用。
如图3所示，成膜装置50具备金属制的阳极51、配置于阳极51与作为阴极的种子层13之间的固体电解质膜52、和在阳极51与基底层12之间施加电压的电源部54。由于基底层12、扩散层14及种子层13导通，因此通过在阳极51与基底层12之间由电源部54施加电压，从而在成膜时电流在阳极51与种子层13之间流动。
在本实施方式中，成膜装置50还具备壳体53，在壳体53中收纳有阳极51和包含作为金属层15的材料的金属(例如Cu)的离子的溶液S(以下称为金属溶液S)。更具体而言，在阳极51与固体电解质膜52之间形成有收纳金属溶液S的空间，被收纳的金属溶液S从一侧向另一侧流动。
如图3那样，在阳极51与固体电解质膜52间隔开地配置的情况下，阳极51为板状，可以是由与金属层15相同的材料(例如Cu)构成的可溶性的阳极和由相对于金属溶液S具有不溶性的材料(例如Ti)构成的阳极中的任何一种。另一方面，虽然在图中没有示出，但在阳极51与固体电解质膜52接触的情况下，作为阳极51，也可以使用金属溶液S透过且向固体电解质膜52供给金属离子的由多孔质体构成的阳极。
再者，当将阳极51按压于固体电解质膜52时，起因于阳极51对固体电解质膜52的按压力的偏差(不均匀)，有产生析出不均匀的可能性。因此，在制作微细布线图案时，如图3那样，优选是阳极51与固体电解质膜52间隔开的结构。
固体电解质膜52，如果通过使其接触上述的金属溶液S而能够在内部含浸(含有)金属离子，并在施加电压时能够在阴极(种子层13)的表面析出源于金属离子的金属，就并不特别限定。
固体电解质膜52的厚度例如为约5μm～约200μm。作为固体电解质膜52的材料，可列举例如杜邦公司制的Nafion(注册商标)等氟系树脂、烃系树脂、聚酰胺酸树脂、旭硝子公司制的セレミオン(Selemion)(CMV、CMD、CMF系列)等的具有阳离子交换功能的树脂。
金属溶液S是以离子的状态含有金属层15的金属的液体，对于该金属，可列举Cu、Ni、Ag或Au等，金属溶液S是将这些金属用硝酸、磷酸、琥珀酸、硫酸或焦磷酸等酸溶解(离子化)而得到的溶液。
而且，本实施方式的成膜装置50，在壳体53的上部具备使壳体53升降的升降装置55。升降装置55只要是能够使壳体53升降的装置即可，例如能够采用液压式或气压式的缸体、电动式的致动器(actuator)、直线导轨(linear guide)以及马达(motor)等来构成。
另外，在壳体53设置有供给金属溶液S的供给口53a和排出金属溶液S的排出口53b。供给口53a及排出口53b经由配管而与罐(tank)61连接。从罐61通过泵62送出的金属溶液S，从供给口53a向壳体53中流入，从排出口53b排出并返回到罐61中。在排出口53b的下游侧设置有压力调整阀63，能够利用压力调整阀63及泵62以规定的压力将壳体53内的金属溶液S加压。
因此，在成膜时，通过金属溶液S的液压，固体电解质膜52至少按压种子层13(参照图4)。由此，能够一边利用固体电解质膜52将种子层13均匀地加压，一边在种子层13上成膜金属层15。
本实施方式的成膜装置50，具备载置带有种子层的基材10的金属台座56，金属台座56与电源部54的负极电连接(导通)。电源部54的正极与内置于壳体53的阳极51电连接(导通)。
具体而言，成膜装置50具备以将电源部54的负极与基底层12或种子层13导通的方式与基底层12或种子层13的一部分(具体而言，端部)接触的导电构件57。导电构件57是覆盖带有种子层的基材10的边缘部的一部分的金属板，导电构件57的一部分被折弯，以与金属台座56接触的方式形成。由此，金属台座56经由导电构件57而与基底层12导通。再者，导电构件57相对于带有种子层的基材10可拆装。
(2)关于使用成膜装置50进行的金属层15的形成
在金属层15的形成工序S4中，如图3所示，在金属台座56上的规定位置载置带有种子层的基材10及导电构件57。接着，如图4所示，利用升降装置55使壳体53下降至规定高度。
接着，当利用泵62将金属溶液S加压时，固体电解质膜52仿照种子层13及基底层12，并且通过压力调整阀63来使壳体53内的金属溶液S成为所设定的一定的压力。即，固体电解质膜52能够以壳体53内的金属溶液S的被调压后的液压均匀地按压种子层13的表面和基底层12的露出部分12c的表面。
通过在该按压状态下，在阳极51与基底层12之间施加电压，将固体电解质膜52所含有的金属离子还原，从而在种子层13的表面析出源于该金属离子的金属。而且，通过施加电压，壳体53内的金属溶液S的金属离子在阴极持续被还原，因此如图2D所示，在种子层13的表面形成金属层15。
在此，当基底层12在其露出部分12c的表面如上述那样包含自然氧化膜或通过表面处理而形成的氧化膜之类的氧化物的情况下，露出部分12c的表面的绝缘性提高。因此，在固体电解质膜52与种子层13的表面和基底层12的露出部分12c的表面密合了的状态下，仅在种子层13的表面流通电流。由此，在种子层13的表面，固体电解质膜52所含有的金属离子(例如，Cu离子)被还原，金属(例如Cu)析出。其结果，防止了向基底层12的露出部分12c的表面的金属析出，在种子层13的表面选择性地形成金属层15(参照图2D)。因此，能够不使用树脂制的抗蚀剂图案而在种子层13的表面形成金属层15。再者，在固体电解质膜52仅与种子层13接触的情况下，在露出部分12c的表面不析出金属，在该情况下也仅在种子层13的表面形成金属层15。
当金属层15被形成为规定层厚时，解除阳极51与基底层12之间的电压的施加，解除泵62对金属溶液S的加压。然后，使壳体53上升至规定高度，将固体电解质膜52从在表面形成有金属层15的状态的种子层13及基底层12的露出部分12c拉离(参照图3)。
在此，在本实施方式中，如上述那样，在带有种子层的基材10中，种子层13介由扩散层14而与基底层12接合的结果，基底层12与种子层13的密合性提高。因此，在拉离固体电解质膜52时，能够防止基底层12与种子层13剥离。在使壳体53上升之后，将形成有金属层15的状态的带有种子层的基材10(参照图2D)从金属台座56拆卸下来。
5.关于布线层2的形成工序S5
接着，如图1所示，进行布线层2的形成工序S5。在该工序中，通过从基材11除去从种子层13露出的基底层12的露出部分12c(参照图2D)，从而在基材11的表面形成布线层2(参照图2E)。
除去基底层12的方法并不特别限定，例如能够使用等离子体蚀刻法、溅射法、化学蚀刻法等。再者，例如在采用WSi2或ZrSi2形成基底层12的情况下，优选采用使用CF4气体的等离子体蚀刻法来除去基底层12的露出部分12c。通过这样的除去，如图2E所示，在基材11的表面形成依次包含基底层12之中的露出部分12c以外的部分、扩散层14、种子层13和金属层15的布线层2。
如以上那样，能够制造图2E所示的布线基板1。根据本实施方式，如上述那样，能不使用树脂制的抗蚀剂图案而在种子层13的表面形成金属层15，因此不需要抗蚀剂图案的形成及除去。其结果，能够抑制在制造布线基板1时需要许多的工序、产生很多的废液等情况。
在所制造的布线基板1的布线层2中，种子层13与基底层12的构成布线层2的部分介由扩散层14而接合。因此，基底层12与种子层13的密合性提高，能够提高布线基板1的可靠性。
6.关于变形例
参照图5A及图5B，对本实施方式的变形例进行说明。图5A及图5B是用于分别说明图2B中所示的扩散层14的形成工序S2的变形例及图2C中所示的种子层13的形成工序S3的变形例的示意性概念图。
在上述的实施方式中，对使用胶粘带将除去部分13b除去的情况进行了说明，但不限定于此，例如，也可以如图5A及图5B所示的变形例那样，使用透过性构件20将除去部分13b除去。
在该情况下，如图5A所示，在扩散层14的形成工序S2中，使针对激光L具有透过性的透过性构件20与准备的带有被覆层的基材10A的被覆层13A的表面密合。此时，将透过性构件20利用未图示的按压构件以规定的按压力(具体而言，1MPa以上)朝向被覆层13A的表面按压。在透过性构件20密合了的状态下，经由透过性构件20向被覆层13A的布线部分13a照射激光L。由此，在基底层12与被覆层13A的布线部分13a之间形成扩散层14。
接着，如图5B所示，在种子层13的形成工序S3中，通过将透过性构件20与被覆层13A的除去部分13b一起从带有被覆层的基材10A剥离，来从基底层12除去被覆层13A的除去部分13b。
在从被覆层13A除去透过性构件20时，解除按压构件的按压，使透过性构件20向远离被覆层13A的表面的方向移动，从而将透过性构件20从被覆层13A的表面拉离。
在此，如上述那样，在基底层12与被覆层13A的布线部分13a之间形成有扩散层14，因此被覆层13A的除去部分13b与基底层12的密合力比被覆层13A的布线部分13a与基底层12的密合力弱。因此，被覆层13A的除去部分13b容易从基底层12剥离。
在照射激光后，由于被覆层13A的除去部分13b附着于透过性构件20的被覆层侧的表面，因此能够不对基材11造成损伤而将除去部分13b与透过性构件20一起从带有被覆层的基材10A容易地剥离。这样，能够制作带有种子层的基材10。透过性构件20与胶粘带不同，能够再利用，因此是有益的。
优选：透过性构件20与被覆层13A的密合力比被覆层13A的布线部分13a与基底层12的密合力小，比被覆层13A的除去部分13b与基底层12的密合力大。
透过性构件20优选具有激光L能够透过的透明性。另外，透过性构件20优选具有即使来自被覆层13A的热扩散也不熔化的程度(具体而言，500～600℃程度)的耐热性。
作为满足这些条件的透过性构件20的材料，例如可列举石英玻璃或无碱玻璃(noalkali glass)。由这些材料构成的透过性构件20，在照射激光后，附着于由上述的Ag等贵金属元素构成的除去部分13b，因此能够使布线部分13a(种子层13)留下并将除去部分13b与透过性构件20一起剥离。另外，只要能够将透过性构件20与除去部分13b一起剥离，则也可以是用石英玻璃或无碱玻璃等玻璃状的物质被覆了具有透明性及耐热性的材料的表面的透过性构件20。再者，也可以根据需要将透过性构件20利用粘合剂来粘贴于被覆层13A。
实施例
以下，通过实施例来说明本发明。
采用上述的本实施方式及其变形例的制造方法，使用带有被覆层的基材来制造了布线基板。此时，观察形成种子层之后的带有种子层的基材的表面状态。以下进行详细叙述。
＜实施例1＞
准备了与带有被覆层的基材对应的带有被覆层的试验基材。带有被覆层的试验基材是：在绝缘性的基材的表面采用溅射法形成由WSi2构成的基底层(厚度100nm)，并以覆盖该基底层的表面的方式形成由Ag构成的被覆层(厚度100nm)的基材。
再者，被覆层是：将在分散介质中分散有Ag纳米粒子的墨(浓度15质量％)通过旋涂(旋转速度1000rpm、以及30秒)涂布于基底层的表面后，将涂布的墨进行干燥(大气气氛下、120℃以及30分钟)而形成的层。
通过该干燥，使墨的分散介质在被覆层中残存的量(以下称为分散介质的残存量)相对于被覆层成为1.0质量％以下。换言之，使构成被覆层的Ag的量相对于被覆层成为99.0质量％以上。
再者，分散介质的残存量，是残存于被覆层的墨的分散介质相对于被覆层(构成被覆层的Ag纳米粒子和残存于被覆层的墨的分散介质的合计质量)的量。再者，使用GC-MS(气相色谱法)测定了分散介质的残存量。
接着，向与布线层的规定的布线图案相应的被覆层的布线部分照射近红外线区域的波长的激光，从而在基底层与被覆层的布线部分之间形成构成基底层的元素和构成被覆层的元素相互扩散了的扩散层。在照射时，激光的照射条件根据规定图案的宽度、被覆层的厚度、墨的激光吸收率而不同，因此适当调整而进行。例如，在规定图案(布线图案)宽度为1.6mm的情况下，在180W及10mm/min的照射条件下进行照射。
接着，作为胶粘带，使用透明胶带，将被照射了激光的被覆层的布线部分以外的部分(换言之，未被照射激光的被覆层的部分)作为除去部分从基底层除去，从而形成了种子层。具体而言，将透明胶带粘贴于被覆层的表面，将其从被覆层的表面剥离，从而将除去部分与透明胶带一起从基底层剥离。这样，制作了具备由被覆层的布线部分之中的将扩散层除外的部分构成的种子层的带有种子层的试验基材。用显微镜观察了该带有种子层的试验基材的表面状态。
接着，使用图3、4所示的成膜装置，在带有种子层的试验基材的种子层的表面成膜由Cu构成的金属层(厚度20μm)。具体而言，作为金属溶液使用1.0mol/L的硫酸铜水溶液，作为阳极使用无氧铜线，作为固体电解质膜使用Nafion(注册商标)(厚度约8μm)，利用泵以1.0MPa将固体电解质膜至少按压于种子层，以0.6V的施加电压、规定的成膜时间进行成膜。
接着，将固体电解质膜从种子层拉离，将形成有金属层的状态的带有种子层的基材从成膜装置拆卸下来。接着，利用使用CF4/O2混合气体的等离子体蚀刻法来除去基底层之中的从种子层露出的露出部分。由此，制造了在基材的表面形成有布线层的布线基板。
＜实施例2＞
与实施例1同样地，使用带有被覆层的试验基材来制造了布线基板。此时，观察了带有种子层的试验基材的表面状态。但是，实施例2，使用石英玻璃来将除去部分除去，这一点与实施例1不同。
具体而言，使作为透过性构件的石英玻璃与所准备的带有被覆层的试验基材的被覆层的表面密合。在密合时，用按压构件以1MPa的载荷将石英玻璃朝向被覆层的表面按压。在使石英玻璃密合了的状态下，经由石英玻璃向被覆层的布线部分照射激光，从而形成扩散层。接着，通过解除按压构件的按压，将透过性构件与被覆层的除去部分一起从带有被覆层的试验基材剥离，从而从基底层除去了被覆层的除去部分。由此，制作了具备由被覆层的布线部分之中的将扩散层除外的部分构成的种子层的带有种子层的试验基材。
[结果·考察]
将观察实施例1及实施例2涉及的带有种子层的试验基材的表面状态的结果分别示于图6A及图6B。图6A及图6B分别是用显微镜观察实施例1及实施例2涉及的带有种子层的试验基材时的平面照片。
如图6A及图6B所示，在照射了激光的部分确认到由Ag构成的种子层。另一方面，在未被照射激光的部分，未确认到由Ag构成的种子层，基底层露出。换言之，照射了激光的被覆层的布线部分未从基底层剥离，但未被照射激光的被覆层的除去部分从基底层剥离了。
根据该结果可以认为，通过在基底层与被覆层的布线部分之间形成的扩散层，被覆层的布线部分与被覆层的除去部分相比，与基底层更牢固地密合。
另外，由被覆层的布线部分之中的将扩散层除外的部分构成的种子层，介由所形成的扩散层而与基底层接合。由此，基底层与种子层的密合性提高，因此可以说在形成金属层后，在拉离固体电解质膜时，能够防止基底层与种子层的剥离。
以上，对本发明的一实施方式进行了详细叙述，但本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离权利要求书所记载的本发明的精神的范围内进行各种设计变更。
Claims (4)
1.一种布线基板的制造方法，所述布线基板具备绝缘性的基材和设置于所述基材的表面的规定的布线图案的布线层，所述制造方法的特征在于，包括：
准备带有被覆层的基材的工序，所述带有被覆层的基材具备所述基材、设置于所述基材的表面且具有导电性的基底层、和以覆盖所述基底层的表面的方式设置且具有导电性的被覆层；
通过向与所述规定的布线图案对应的所述被覆层的布线部分照射激光，从而在所述基底层与所述布线部分之间形成构成所述基底层的元素和构成所述被覆层的元素相互扩散了的扩散层的工序；
通过对于形成有所述扩散层的所述带有被覆层的基材，将所述被覆层之中的所述布线部分以外的部分作为除去部分而从所述基底层除去，从而在所述基底层上介有所述扩散层而形成种子层的工序；
通过在阳极与作为阴极的所述种子层之间配置固体电解质膜，将所述固体电解质膜至少按压于所述种子层，在所述阳极与所述基底层之间施加电压来将所述固体电解质膜中所含有的金属离子还原，从而在所述种子层的表面形成金属层的工序；和
通过将从所述种子层露出的所述基底层的露出部分从所述基材除去，从而形成所述布线层的工序。
2.根据权利要求1所述的布线基板的制造方法，其特征在于，
在形成所述扩散层的工序中，通过使针对所述激光具有透过性的透过性构件密合于所述被覆层的表面，并在所述透过性构件密合了的状态下经由所述透过性构件向所述被覆层的所述布线部分照射所述激光，从而形成所述扩散层，
在形成所述种子层的工序中，通过将所述透过性构件与所述被覆层的所述除去部分一起从所述带有被覆层的基材剥离，从而从所述基底层除去所述被覆层的所述除去部分。
3.根据权利要求1或2所述的布线基板的制造方法，其特征在于，
构成所述被覆层的元素为贵金属元素，
准备的所述带有被覆层的基材的所述基底层在与所述被覆层的界面包含氧化物，
在形成所述扩散层的工序中，通过向所述被覆层的所述布线部分照射所述激光，从而作为所述扩散层而形成来源于所述氧化物的氧扩散了的扩散层。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的布线基板的制造方法，其特征在于，所述被覆层包含金属纳米粒子。
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