JP2008166479A - 配線基板、および、配線の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比誘電率の上昇や構造破壊をおよぼすことなく、多孔質材料からなる基板の表面に耐食性の優れた配線をエッチング等のウェットプロセスによって形成した配線基板、および、この配線を形成する配線の形成方法を提供する。
【解決手段】疎水性を有する無機多孔質材料からなる基板の表面に配線を形成する配線の形成方法であって、基板の表面に第１金属層を成膜する第１金属層成膜工程（ステップＳ１０）と、第１金属層の表面に、当該第１金属層を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属により所定の配線パターンの第２金属層を形成する第２金属層配線パターン形成工程（ステップＳ２０）と、この第２金属層をマスクとして、所定の配線パターンを形成するように第１金属層をエッチングして配線を形成する第１金属層配線加工工程（ステップＳ３０）とを含むことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、無機多孔質材料または有機化合物からなる基板の表面に配線を形成した配線基板、および、配線の形成方法に関する。

携帯電話や衛星放送設備等の通信装置に搭載される高周波回路には、従来の導波管や同軸ケーブルに代わって、マイクロストリップラインが用いられている。マイクロストリップラインは、誘電体層である基板の両面にそれぞれ導体（金属）層が積層された構造で、一方の面の導体層はグランドライン、他方の面の導体層は信号ライン（配線）となっている。

基板に使用される誘電体の材料には、誘電損失を低減するための低い比誘電率と、マイクロストリップラインが搭載される際に他の回路と接合するための十分な耐熱性とが求められる。従来は基板の材料にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックスやフッ素樹脂等が用いられていたが、近年はより比誘電率の低い材料として、多孔質材料が用いられるようになっている。多孔質材料が用いられる理由は、その材料の密度を下げれば比誘電率を低くすることができるからである。例えば、特許文献１には、セラミックス多孔体を基板としたマイクロストリップラインが開示されている。また、誘電体の材料には、多孔質ポリイミド膜等の有機化合物の膜や、この有機化合物の膜をシリコン基板等に形成したものも用いられている。

多孔質材料は内部に多数の微細な空孔を有し、単位体積あたりの表面積が大きい。しかし、そのために水分を吸着し易く、大気中等の湿気で経時劣化する上、水溶液による処理もできない。そこで、多孔質材料からなる基板を水分や湿気に晒す場合、表面または全体を疎水化して使用する。この疎水化処理としては、多孔質材料で形成した基板をヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等の疎水化剤の溶液や蒸気に晒した後、乾燥する方法がある。また、多孔質材料の作製時に疎水化する方法として、多孔質材料の原料溶液（ゾル溶液）にアルキル基やフェニル基等の疎水基を有する化合物を添加する方法や、乾燥前（ゲル）の溶媒に上記の疎水化剤や疎水基を有する化合物を添加する方法が挙げられる。
特開平８−２２８１０５号公報（段落００２６〜００３０）

しかしながら、無機多孔質材料からなる基板の表面に直接配線を形成する場合、以下のような問題が生じる。一般的に、配線等の金属パターンを形成するには、基板表面に配線材料を物理蒸着（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等により成膜し、フォトリソグラフィやエッチング等のウェットプロセスにより、配線の形状に加工する。このようなプロセスにおいて、基板表面が多量の水や酸、アルカリを含む水溶液、有機溶媒に晒され、基板表面に多量の水分が吸着すると、比誘電率が高くなり誘電損失が増大する。さらに水や各種溶媒が空孔内部まで浸透した場合には、毛管収縮が生じて基板寸法の変化や割れ等の構造破壊に至る怖れがある。

このような基板への水分吸着および浸透を防止するために、あらかじめ疎水化処理を基板に施しても、この疎水化処理された基板に強い耐酸化性はないため、配線材料は非酸化性酸でエッチング可能なイオン化傾向の大きい物質に限定される。このような配線材料としては、例えばＡｌが挙げられるが、Ａｌは配線抵抗等の特性は優れているものの腐食しやすいため、Ａｌ単独の配線では導通状態に十分な信頼性が得られない。さらに、この疎水化処理は有機溶剤の浸透を防止するものではないので、フォトリソグラフィで塗布されるレジスト溶剤やエッチング後のレジスト除去剤が基板に浸透するという問題が残る。

そこで、溶媒類を基板に接触させないようにするため、基板の表面に誘電体材料をコーティングする方法が考えられる。しかし、誘電体材料によって密にコーティングされた表面部分は、元の状態に比べ比誘電率が高くなる。そのため、基板の比誘電率が引き上げられることになり、多孔質材料本来の性能を十分に活かすことができなくなる。

また、ウェットプロセスを用いないで配線を形成する方法が考えられる。例えば、配線材料（金属）をステンシルマスクを通して基板に蒸着する方法である。この方法ではマスクにより配線形状の金属が蒸着されるため、その後のフォトリソグラフィおよびエッチングが不要である。しかし、この方法における加工精度は数十〜数百μｍであり、マイクロストリップラインに要求されるような微細な配線を再現性良く加工するのは、極めて困難である。

一方、疎水性である有機化合物からなる基板の表面に直接配線を形成する場合にも、無機多孔質材料からなる基板と同様に、エッチングにより配線を加工した後の基板が剥き出しになった状態でレジストを除去する必要があり、ここで以下のような問題が生じる。レジスト除去剤は、アセトン等の有機溶剤、または、濃硫酸あるいは硫酸と過酸化水素水との混合液等の酸からなり、ノボラック系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂等、有機化合物を主成分とするレジストを溶解させるものである。すなわち、レジスト除去剤は、同じく有機化合物からなる基板に対しても作用し材質を変化させる。これによって、比誘電率の上昇や構造破壊をおよぼす怖れがある。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、比誘電率の上昇や構造破壊をおよぼすことなく、無機多孔質材料または有機化合物からなる基板の表面に耐食性の優れた配線をエッチング等のウェットプロセスによって形成した配線基板、および、この配線を形成する配線の形成方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決した請求項１に係る配線基板は、疎水性を有する無機多孔質材料からなる基板と、この基板表面に形成された配線とを含む配線基板であって、前記配線は、前記基板表面に形成された第１金属層と、この第１金属層の表面に形成された第２金属層とを含み、前記第２金属層は、前記第１金属層を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属により形成されていることを特徴とする。

このように、配線を、第１金属層とこの第１金属層を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属からなる第２金属層とを有する２層以上の積層構造にしたことにより、その配線の形成において、レジストではなく第２金属層の配線パターンをマスクとして、下層にある第１金属層をエッチングすることができる。そのため、レジスト除去剤等による比誘電率の上昇や構造破壊のない無機多孔質材料からなる基板を備えた配線基板を実現することができる。また、第１金属層の上に、この層を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属からなる第２金属層が積層されているので、耐食性に優れた配線を備えた配線基板を実現することができる。

また、請求項２に係る配線基板は、有機化合物からなる基板と、この基板表面に形成された配線とを含む配線基板であって、前記配線は、前記基板表面に形成された第１金属層と、この第１金属層の表面に形成された第２金属層とを含み、前記第２金属層は、前記第１金属層を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属により形成されていることを特徴とする。

このように、配線を、第１金属層とこの第１金属層を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属からなる第２金属層とを有する２層以上の積層構造にしたことにより、その配線の形成において、レジストではなく第２金属層の配線パターンをマスクとして、下層にある第１金属層をエッチングすることができる。そのため、レジスト除去剤等による比誘電率の上昇や構造破壊のない有機化合物からなる基板を備えた配線基板を実現することができる。また、第１金属層の上に、この層を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属からなる第２金属層が積層されているので、耐食性に優れた配線を備えた配線基板を実現することができる。

さらに、請求項３に係る配線基板は、請求項１または請求項２に記載の配線基板において、第１金属層を形成する金属が、水素よりイオン化傾向の大きい金属であることを特徴とする。

このように、第１金属層を、塩酸や硫酸等の非酸化性酸に可溶な、水素よりイオン化傾向の大きい金属で形成したことにより、基板表面が剥き出しになる第１金属層のエッチングにおいて、疎水化処理を施した無機多孔質材料からなる基板表面あるいは有機化合物からなる基板表面へのダメージが少ない非酸化性酸を用いることができる。

また、請求項４に係る配線基板は、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の配線基板において、第２金属層を形成する金属が、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄからなる群から選択される少なくとも１種の金属またはこの金属の合金であることを特徴とする。

これらの金属はイオン化傾向が十分に小さく、このような金属で第２金属層を形成したことにより、第２金属層のエッチング速度を、第１金属層のエッチング速度に比べて十分に遅くすることができる。そのため、エッチング液への第２金属層の溶出を抑えられ、配線の加工精度を向上させることができる。

また、請求項５に係る配線基板は、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の配線基板において、第１金属層を形成する金属が、Ａｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔａ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｏ，Ｔｉからなる群から選択される少なくとも１種の金属またはこの金属の合金であることを特徴とする。

このような金属で第１金属層を形成したことにより、疎水化処理を施した無機多孔質材料または有機化合物からなる基板表面へのダメージの少ないエッチング液によってエッチングすることができる。

また、請求項６に係る配線の形成方法は、疎水性を有する無機多孔質材料からなる基板の表面あるいは有機化合物からなる基板の表面に、配線を形成する配線の形成方法であって、無機多孔質材料または有機化合物からなる基板の表面に、第１金属層を成膜する第１金属層成膜工程と、前記第１金属層の表面に、当該第１金属層を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属により所定の配線パターンの第２金属層を形成する第２金属層配線パターン形成工程と、前記第２金属層をマスクとして、前記所定の配線パターンを形成するように前記第１金属層をエッチングして前記配線を形成する第１金属層配線加工工程と、を含むことを特徴とする。

この方法によれば、第１金属層を、この第１金属層を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属からなる第２金属層の配線パターンをマスクとして、エッチングすることができる。そのため、第１金属層のエッチングにおけるレジストが不要となり、エッチングによって剥き出しになった無機多孔質材料または有機化合物からなる基板の表面がレジスト除去剤に晒されることがない。

請求項１および請求項２に記載の発明によれば、配線の形成において基板に比誘電率の上昇や構造破壊を生じず、かつ、配線の耐食性が優れた配線基板を実現できる。

請求項３に記載の発明によれば、基板の比誘電率の上昇や構造破壊はより抑えられ、無機多孔質材料または有機化合物の性能を十分に活かした配線基板を実現できる。請求項４に記載の発明によれば、配線抵抗に優れ、また、耐食性の優れた金属を上層に設けたことにより下層金属の腐食も防止されるため、信頼性の高い配線を備えた配線基板を実現できる。請求項５に記載の発明によれば、基板の比誘電率の上昇や構造破壊をより抑えられるとともに、蒸着などの加工性や配線抵抗、製造コストの面で好ましい配線基板を実現できる。

請求項６に記載の発明によれば、無機多孔質材料または有機化合物からなる基板の表面に直接配線を形成する加工プロセスにおいて、基板に比誘電率の上昇や構造破壊を生じさせることなくエッチングを適用することが可能となり、マイクロストリップラインなどに要求される微細な配線を再現性良く加工することができる。さらに、マスクとした第２金属層は、第１金属層のエッチング後、そのまま配線の一部とすることができるため、工程を簡略化できる。また、従来の基板材料による配線基板を作製している設備を転用して作製することが容易である。

以下、本発明に係る配線基板を実現するための最良の形態について説明する。まず、図１を参照して、配線基板の構成について説明する。図１は、本発明に係る配線基板の構成を模式的に示す断面図であり、（ａ）は、本発明の実施の形態である配線基板の構成を模式的に示す断面図、（ｂ）は、本発明の他の実施の形態である配線基板の構成を模式的に示す断面図である。

図１（ａ）に示すように、配線基板１Ａは、基板２１と、基板２１表面に形成され、第１金属層３１と第２金属層３２とから構成された配線３とを備える。なお、本発明に係る配線基板をマイクロストリップラインに適用する場合、基板の表面に配線を形成する前に、裏面にグランドラインとしての導体層（図示せず）を形成しておくと、機械的強度が補強される上、裏面側のコーティングにもなる。以下に、本発明に係る配線基板を構成する各要素について説明する。

（基板）
基板２１は、無機多孔質材料より形成されていてもよいし、多孔質、非多孔質の有機化合物より形成されていてもよい。そして、基板２１が無機多孔質材料より形成されている場合は、例えばＳｉＯ_２，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ａｌ_２Ｏ_３，ＡｌＮ，ＭｇＯ等から形成でき、要求される比誘電率や機械強度などに応じて選択される。また、この基板２１は、後記する第１金属層配線加工工程においてエッチング液に晒されるため、疎水性のもの、あるいは、疎水化処理により表面または全体が疎水化されたものとする。

疎水化処理に使用する疎水化剤としては、シランカップリング剤、シリル化剤、機能性シランなどのシラン化合物が挙げられる。具体的には、シランカップリング剤としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチルアミノプロピル）トリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−トリクロロプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランが挙げられる。

シリル化剤としては、トリメチルクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリエチルクロロシラン、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル、Ｎ，Ｏ−ビストリメチルシリルアセタミド、Ｎ，Ｏ−ビストリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリルトリフルオロアセトアミド、Ｎ−トリメチルシリルイミダゾール、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルクロロシラン、Ｎ，Ｎ’−ビス（トリメチルシリル）尿素、１，１，３，３−テトライソプロピル−１，３−ジクロロジシロキサンが挙げられる。

機能性シランとしては、ヘキサメチルジシロキサン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、３，３，３−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ヘプタデカトリフルオロデシルトリメトキシシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、フルオロオクチルエチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフロロデシルトリクロロシラン、アリルトリクロロシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルトリメチルシラン、１，３−ビス（クロロメチル）−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、１，２−ビス（ジメチルクロロシリル）エタン、ビス（トリメチルシリル）アセチレン、ｎ−ブチルトリクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、クロロメチルトリメチルシラン、ジエチルジクロロシラン、ジメトキシメチルクロロシラン、ジメトキシメチル−３，３，３−トリフルオロプロピルシラン、ジメチルアミノトリメチルシラン、ジメチルクロロシラン、ジメチルオクタデシルクロロシラン、ジメチルフェニルクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、ジフェニルメチルクロロシラン、ドデシルトリクロロシラン、エトキシジメチルビニルシラン、エチルジクロロシラン、エチルメチルジクロロシラン、エチニルトリメチルシラン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヒドロキシメチルトリメチルシラン、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、メトキシトリメチルシラン、メチルジクロロシラン、メチルエチルジクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、オクチルトリクロロシラン、フェニルシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリメチルシラン、ｎ−プロピルトリクロロシラン、トリクロロシラン、トリエトキシビニルシラン、トリエチルシラン、トリフルオロアセトキシトリメチルシラン、トリメチルブロモシラン、１−トリメチルシリル−１，２，４−トリアゾール、トリフルオロ酢酸トリメチルシリル、トリメチルビニルシラン、トリフェニルクロロシラン、トリフェニルシラン、トリフェニルシラノール、トリス（２−メトキシエトキシ）ビニルシランが挙げられる。

中でも、トリメチルクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリエチルクロロシラン、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル、Ｎ，Ｏ−ビストリメチルシリルアセタミド、Ｎ，Ｏ−ビストリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルクロロシラン、Ｎ，Ｎ’−ビス（トリメチルシリル）尿素が好ましい。これらの疎水化剤は１種または２種以上の混合物として用いることができる。

一方、基板２１が有機化合物より形成されている場合は、例えばポリイミド、アクリル樹脂やこれらの発泡体等から形成でき、要求される比誘電率やその他特性に応じて選択される。なお、基板２１は、後記する第１金属層３１が形成される層または膜の形態であってもよい。

（第１金属層３１）
第１金属層３１は、基板２１の表面に所定の配線パターンに形成され、後記する第２金属層３２の材料の金属よりイオン化傾向の大きい金属からなる。そして、第１金属層３１は、要求される配線抵抗および配線寸法や膜厚などの加工精度に応じて選択されるが、水素よりイオン化傾向の大きい金属により形成されることが好ましい。さらに、第１金属層３１は、Ａｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔａ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｏ，Ｔｉからなる群から選択される少なくとも１種の金属またはこの金属の合金により形成されることが、配線抵抗や加工性、製造コストなどの観点からいっそう好ましい。合金としては、例えば、Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｇｅ，Ａｌ−Ｂ，Ａｌ−希土類（Ｎｄ，Ｇｄ，Ｌａ）のＡｌ合金が挙げられる。また、第１金属層３１は、スパッタ法などにより成膜でき、さらに、Ａｌ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｏ，Ｔｉについては抵抗線加熱蒸着法および電子線加熱蒸着法によっても成膜できる。膜厚は配線抵抗など必要とされる仕様によって定められるが、５０〜２０００ｎｍの範囲が好ましく、より好ましくは１００〜１０００ｎｍの範囲である。そして後記するエッチングにより、所定の配線パターンに加工される。

（第２金属層３２）
第２金属層３２は、第１金属層３１の表面に所定の配線パターンに形成され、この第１金属層３１の材料の金属よりイオン化傾向の小さい金属からなる。そして、第２金属層３２は、要求される配線抵抗および配線寸法や膜厚などの加工精度に応じて、また、第１金属層３１を形成する金属のイオン化傾向と比較して選択されるが、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄからなる群から選択される少なくとも１種の金属またはこの金属の合金により形成されることが好ましい。合金としては、例えば、Ａｇ−Ｃｕ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ−ＡｕのＡｇ合金や、Ｃｕ−Ｓｉ，Ｃｕ−Ｐｔ，Ｃｕ−ＮｉのＣｕ合金が挙げられる。これらの金属および合金は、配線抵抗の点で優れている上、耐食性にも優れているため、第１金属層３１の表面に積層されることにより第１金属層３１の腐食を防止し、配線の信頼性を向上させるからである。また、第２金属層３２は、スパッタ法などにより成膜でき、さらに、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕについては抵抗線加熱蒸着法および電子線加熱蒸着法によっても成膜できる。膜厚は必要とされる仕様によって定められるが、１０〜５００ｎｍの範囲が好ましく、より好ましくは２０〜３００ｎｍの範囲である。なお、第１金属層３１と第２金属層３２は、それぞれに挙げた金属および合金を任意に組み合わせることができる。また、第１金属層３１、第２金属層３２ともにこれらの方法以外の物理蒸着やめっきなどにより成膜することも可能である。

ここで、図１（ｂ）を参照して、本発明の他の実施の形態である配線基板について説明する。図１（ｂ）に示すように、配線基板１Ｂは、基材２３上に形成された膜状の基板２２と、基板２２表面に形成され、第１金属層３１と第２金属層３２とから構成された配線３とを備える。基材２３は、シリコン等で形成されていてもよいし、金属等の導体層であってもよい。また、基材２３は、膜状の基板２２の単なる支持基材であってもよい。なお、基板２２は、前記した配線基板１Ａ（図１（ａ）参照）の基板２１と比べて、厚みが異なり基材２３上に形成されている以外は実質的に同一のものであり、第１金属層３１および第２金属層３２は、配線基板１Ａの第１金属層３１および第２金属層３２と同一である。以下、基板２２と配線基板１Ａの基板２１を総称して基板２とし、その表面を表面２ａと称する。

次に、本発明に係る配線の形成方法について図２および図３を参照して説明する。図２は、本発明に係る配線の形成方法を示すフローチャートであり、（ａ）は、配線の形成方法を示すフローチャートであり、（ｂ）は、配線の形成方法における１工程である第２金属層配線パターン形成工程の詳細な手順の一例を示すフローチャートである。また、図３は、本発明の配線基板において配線を形成する各工程を説明する断面図である。なお、図３には配線基板１Ａの場合を例に示すが、配線基板１Ｂにおいても同様の方法で配線を形成することができる。

本発明に係る配線の形成方法は、基板２の表面２ａに、第１金属層３１を成膜する第１金属層成膜工程（ステップＳ１０）と、この第１金属層３１の表面に、当該第１金属層３１を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属により所定の配線パターンの第２金属層３２を形成する第２金属層配線パターン形成工程（ステップＳ２０）と、この第２金属層３２をマスクとして、所定の配線パターンを形成するように第１金属層３１をエッチングして配線３を形成する第１金属層配線加工工程（ステップＳ３０）とを含んでなる。以下、各工程について詳細に説明する。

（第１金属層成膜工程；ステップＳ１０）
第１金属層成膜工程では、図３（ａ）に示すように、基板２の表面２ａに第１金属層３１の膜を成膜する。

（第２金属層配線パターン形成工程；ステップＳ２０）
第２金属層配線パターン形成工程では、図３（ｅ）に示すように、第１金属層３１の表面に、所定の配線パターン形状の第２金属層３２を形成する。第２金属層３２の加工にあたっては、下層の第１金属層３１を加工しないようにする必要がある。ここではリフトオフ法を用いて第２金属層３２を形成する場合について、図２（ｂ）および図３（ｂ）〜（ｅ）を参照して説明する。

まず、第１金属層３１の表面に、レジスト溶剤を塗布し、プリベークにて、図３（ｂ）に示すようなレジストＰＲの膜を形成し、このレジストＰＲの膜を図３（ｃ）に示すような配線のネガパターンに形成する（ステップＳ２１）。このネガパターンは、図３（ｂ）のレジストＰＲの膜に露光し、アルカリ水溶液で現像することにより、形成することができる。レジストの種類は、例えばリフトオフに適した、ＡＺ５２１４（Ｃｌａｒｉａｎｔ社製）などの画像反転フォトレジストが挙げられる。これらの工程において、レジスト溶剤や現像に使用する現像液（アルカリ水溶液）が接触するのは第１金属層３１の表面であり、基板２に浸透することはない。

次に、レジストＰＲのネガパターンが形成された第１金属層３１の上に第２金属層３２の膜を成膜する（ステップＳ２２）。このとき、図３（ｄ）に示すように、第２金属層３２の膜は、第１金属層３１上に直接形成される領域３２ｂとレジストＰＲ上に形成される領域３２ａとに段差を持って形成される。

そして、有機溶剤からなるレジスト除去剤によりレジストＰＲを除去する（ステップＳ２３）。そうすると、レジストＰＲ上（領域３２ａ）の第２金属層３２も取り除かれ、レジストＰＲが形成されていなかった領域３２ｂすなわち配線領域の第２金属層３２が残り、図３（ｅ）に示すような所定の配線パターン形状の第２金属層３２が第１金属層３１上に形成される。なお、この工程においても、レジスト除去剤が接触するのは第１金属層３１の表面であり、基板２に浸透したり、構造破壊を生じさせたりすることはない。なお、一般的にレジスト除去剤には、濃硫酸あるいは硫酸と過酸化水素水との混合液等の酸も使用されるが、本発明においては、このような酸は第１金属層３１をエッチングしてしまうので使用できない。以上のようにして、所定の配線パターン形状の第２金属層３２を形成することができる。

（第１金属層配線加工工程；ステップＳ３０）
再び図２（ａ）を参照して、第１金属層配線加工工程について説明する。この工程では、配線パターンを形成するように第１金属層３１をエッチングして、図３（ｆ）に示すような配線３を形成する。エッチングマスクには、第２金属層配線パターン形成工程（ステップＳ２０）で形成した配線パターン形状の第２金属層３２を用いる。ここで、第２金属層３２を形成する金属は第１金属層３１を形成する金属よりイオン化傾向が小さいので、第２金属層３２は第１金属層３１よりエッチング速度が遅く、したがって、第２金属層３２は全く、あるいは、僅かしかエッチングされない。すなわち、第１金属層３１を選択的にウェットエッチングすることができる。さらに、第１金属層３１を形成する金属が水素よりイオン化傾向の大きい金属であれば、基板２の表面２ａにダメージを与えない非酸化性酸をエッチング液とすることができる。このようなエッチング液として、Ａｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＺｎおよびＡｌ合金に対してはリン酸、希塩酸、希硝酸、希硫酸およびフッ酸が、ＷおよびＮｉに対しては塩酸と硝酸との混合液が、Ｔａに対してはフッ酸と硝酸との混合液が、それぞれ基板２の表面２ａにダメージを与えないように濃度を調整した上で使用できる。なお、エッチング後、マスクとした第２金属層３２は、そのまま配線３の一部となるため、マスク除去作業は不要である。以上により、図３（ｆ）に示すように、基板２の表面２ａに第１金属層３１と第２金属層３２との積層構造による配線３が形成される。

以上、本発明を実施するための最良の形態について述べてきたが、以下に、本発明の効果を確認した実施例について説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

まず、以下の方法により、基板２２（図１（ｂ）参照）となる多孔質材料を作製した。テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）２ｇ、ポリエチレングリコール（平均分子量６００）０．４ｇ、エタノール１．０ｇ、ブタノール０．６ｇを混合し、原料溶液とした。この原料溶液をスピンコート法にて基材２３上に塗布した後、アンモニア水の飽和蒸気中に保持してゲル化反応を促進させてゲル（湿潤ゲル）膜を作製した。この湿潤ゲル膜をエタノールに浸漬して、ゲル内部の溶媒を全てエタノールに置換した。このエタノール置換したゲル膜を超臨界乾燥して、膜厚約１μｍのシリカ乾燥ゲル（エアロゲル）膜を得た。

得られた乾燥ゲル膜を電子顕微鏡により観察した結果、粒径数十ｎｍ程度のシリカ粒子が凝集した、９０〜９５％と高い気孔率の多孔質構造を有していることが確認された。この乾燥ゲル膜を、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）の飽和蒸気中に１００℃で保持することにより疎水化処理を行った。この疎水化されたシリカ乾燥ゲル膜（以下、乾燥ゲル）を基板２２とした。

乾燥ゲル（基板２２）表面に、Ａｌを膜厚８００ｎｍで抵抗線加熱蒸着法により蒸着し、第１金属層３１とした。このＡｌ膜（第１金属層３１）の表面に画像反転フォトレジストＡＺ５２１４（Ｃｌａｒｉａｎｔ社製）を塗布し、９０℃のプリベークの後、配線パターンを露光した。さらに１１５℃の反転ベークの後、レジスト全面に反転露光を行い、アルカリ現像液により現像した。これらの工程により、配線を形成する領域以外にレジストＰＲがあるパターンすなわちネガパターンを形成した。

レジストＰＲのネガパターン付きのＡｌ膜の上に、Ａｕを膜厚２００ｎｍでスパッタ法により蒸着し、第２金属層３２とした。そして、アセトンに浸漬して超音波振動を与えることにより、Ａｌ膜上のレジストＰＲを溶解させて除去し、レジストＰＲ上に蒸着されたＡｕ膜もともに除去した。これらの工程により、Ａｌ膜表面に直接蒸着されたＡｕ膜（第２金属層３２）が残り、Ａｕ膜による配線パターンが形成された。このＡｕ膜による配線パターンをマスクとして、リン酸溶液によりＡｌ膜をエッチングし、Ａｌ膜およびＡｕ膜の積層構造を有する配線３を形成した。以上により、実施例における配線基板１Ｂ（図１（ｂ）参照）を作製した。

この配線基板１Ｂの表面の電子顕微鏡写真を図４に示す。図４は、本発明の実施例における配線基板の表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は、配線基板の表面の広域写真、（ｂ）は、（ａ）における配線端部の拡大写真である。図４に示すように、乾燥ゲル（基板２２）表面２ａは全くダメージを受けていないことが確認された。これによって、疎水化処理により、Ａｌ膜のエッチングに用いたリン酸溶液が乾燥ゲル内部に浸透して構造変化を起こすことを防止できることが分かった。また、レジストＡＺ５２１４、アルカリ現像液、アセトンはいずれも乾燥ゲル表面に接触しておらず、第２金属層配線パターン形成工程において、乾燥ゲル表面がＡｌ膜に完全に保護されていたことが分かった。なお、形成した配線３，３間の電気的測定を行った結果、配線３，３間のリーク電流値は測定限界値以下であり、配線３の領域以外のＡｌ膜が完全にエッチングされて、所定の配線パターンが形成されていることが確認された。

なお、本発明の内容は本発明を実施するための最良の形態および実施例で説明した内容に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変して用いることができる。例えば、前記した実施例においては、無機多孔質材料であるシリカ乾燥ゲル膜を基板としたが、ポリイミドやポリイミド発泡体等の有機化合物からなる基板に対しても同様に配線形成が可能である。さらに、本発明を実施するための最良の形態および実施例において、第２金属層配線パターン形成工程でリフトオフ法を用いたが、金属ペーストをインクジェット法や転写法により第１金属層の表面に印刷して所定の配線パターン形状の第２金属層を形成してもよい。また、配線が形成される基板を、高周波回路における誘導体としたが、これに限らず、例えば半導体素子における層間絶縁膜として適用することも可能である。さらに、ポリイミド等の基板に配線を形成した配線基板を、シリコン等からなる基材上に搭載して、流量センサ等に適用することも可能である。

本発明に係る配線基板の構成を模式的に示す断面図であり、（ａ）は、本発明の実施の形態である配線基板の構成を模式的に示す断面図、（ｂ）は、本発明の他の実施の形態である配線基板の構成を模式的に示す断面図である。 本発明に係る配線の形成方法を示すフローチャートであり、（ａ）は、配線の形成方法を示すフローチャート、（ｂ）は、配線の形成方法における１工程である第２金属層配線パターン形成工程の詳細な手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の配線基板において配線を形成する各工程を説明する断面図である。 本発明の実施例における配線基板の表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は、配線基板の表面の広域写真、（ｂ）は、（ａ）における配線端部の拡大写真である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 配線基板
２，２１，２２ 基板
３ 配線
３１ 第１金属層
３２ 第２金属層

Claims (6)

1. 疎水性を有する無機多孔質材料からなる基板と、この基板表面に形成された配線とを含む配線基板であって、
   前記配線は、前記基板表面に形成された第１金属層と、この第１金属層の表面に形成された第２金属層とを含み、
   前記第２金属層は、前記第１金属層を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属により形成されている
   ことを特徴とする配線基板。
2. 有機化合物からなる基板と、この基板表面に形成された配線とを含む配線基板であって、
   前記配線は、前記基板表面に形成された第１金属層と、この第１金属層の表面に形成された第２金属層とを含み、
   前記第２金属層は、前記第１金属層を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属により形成されている
   ことを特徴とする配線基板。
3. 前記第１金属層を形成する金属は、水素よりイオン化傾向の大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配線基板。
4. 前記第２金属層を形成する金属は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄからなる群から選択される少なくとも１種の金属またはこの金属の合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の配線基板。
5. 前記第１金属層を形成する金属は、Ａｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔａ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｏ，Ｔｉからなる群から選択される少なくとも１種の金属またはこの金属の合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の配線基板。
6. 疎水性を有する無機多孔質材料からなる基板の表面あるいは有機化合物からなる基板の表面に、配線を形成する配線の形成方法であって、
   無機多孔質材料または有機化合物からなる基板の表面に、第１金属層を成膜する第１金属層成膜工程と、
   前記第１金属層の表面に、当該第１金属層を形成する金属よりイオン化傾向の小さい金属により所定の配線パターンの第２金属層を形成する第２金属層配線パターン形成工程と、
   前記第２金属層をマスクとして、前記所定の配線パターンを形成するように前記第１金属層をエッチングして前記配線を形成する第１金属層配線加工工程と、
   を含むことを特徴とする配線の形成方法。