JP7310599B2 - 配線基板の製造方法および配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、基材の表面に配線層を形成する配線基板の製造方法および配線基板に関する。

従来から、配線基板の製造方法では、基材の表面に配線パターンとなる金属層が形成される。このような配線パターンの製造方法として、たとえば、特許文献１に示す金属皮膜の成膜方法が利用されている。この方法では、まず、基材の表面に配線パターンに応じたシード層を形成する。次に、シード層に金属イオンが含浸された固体電解質膜を接触させ、陽極とシード層である陰極との間に電源の電圧を印加することにより、固体電解質膜に含浸された金属をシード層に析出させる。これにより、シード層に金属層が析出した配線パターンを得ることができる。

特開２０１６－１２５０８７号公報

しかしながら、特許文献１で示す成膜方法では、シード層を陰極として作用させるために、シード層の一部に、電源を接続している。しかしながら、配線パターンが微細になるに従って、シード層を構成するすべての配線に対して電源を接続することは難しい。

そこで、絶縁性の基材の表面に、導電性を有する下地層を設け、下地層の表面に、金属を含有するシード層が設けられたシード層付き基材を準備することも考えられる。この場合には、下地層の表面には、金属が析出しない方が好ましいため、下地層の材料は、導電性の低い材料が選定されることが想定される。

しかしながら、下地層の材料の導電性が低い材料が選択されると、下地層の電気抵抗が高くなってしまうため、電圧を印加する電源との接続点から、その距離が大きくなるに従って、下地層に流れる電流が小さくなるおそれがある。このように下地層の電流分布が不均一になると、形成される金属層の層厚が不均一になるおそれがある。

これに加えて、製造された配線基板では、配線層を構成する下地層の電気抵抗が大きくなるに従って、配線層に高周波の電流が通電された際に、絶縁性の基材の表面粗さに伴う送電効率の低下が懸念される。具体的には、絶縁性の基材の表面粗さの大きさが大きくなるに従って、通電時に下地層にノイズが発生し易くなり、結果として、送電効率が低下するおそれがある。

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、本発明として、配線層を構成する金属層の層厚さを均一に形成することができる配線基板の製造方法と、絶縁性の送電効率の低下を抑えることができる配線基板を提供することにある。

前記課題を鑑みて、本発明に係る配線基板の製造方法は、絶縁性の基材と、前記基材の表面に設けられた所定の配線パターンの配線層と、を備えた配線基板の製造方法であって、前記基材の表面に導電性を有する第１下地層が設けられ、前記第１下地層の表面に導電性を有する第２下地層が設けられ、前記第２下地層の表面に、前記配線パターンに応じた所定パターンの、金属を含有するシード層が設けられたシード層付き基材を準備する工程と、陽極と陰極である前記シード層との間に固体電解質膜を配置し、前記固体電解質膜を少なくとも前記シード層に押圧し、前記陽極と、前記第１下地層との間に電圧を印加して、前記固体電解質膜に含有した金属イオンを還元することで、前記シード層の表面に金属層を形成する工程と、前記第２下地層のうち、前記シード層から露出した部分を前記基材から除去するともに、前記第２下地層の除去により、前記第１下地層のうち、前記シード層から露出した部分を前記基材から除去することで、前記配線層を形成する工程を含み、前記第１下地層は、前記第２下地層に比べて導電性が高い材料で形成されていることを特徴とする。

本発明の配線基板の製造方法によれば、シード層付き基材では、下地層は、２つの層で構成されている。具体的には、下地層は、基材の表面に設けられた第１下地層と、第１下地層の表面に設けられた第２下地層とで構成されている。基材側の第１下地層は、第２下地層よりも導電性が高い材料で形成されている。これにより、上述したように、固体電解質膜を少なくともシード層に押圧した状態で、陽極と第１下地層との間に電圧を印加すると、第１下地層に、より均一に電流を流すことができる。そのため、第２下地層では、第１下地層から電流の供給を受けて、電流が均一に流れ易い。

このような結果、第１下地層を設けず、下地層が第２下地層のみの場合に比べて、金属層の層厚を均一にすることができる。金属層が形成された基板に対して、シード層から露出した第２下地層の露出した部分を基材から除去し、第２下地層の除去により、第１下地層のうち、シード層から露出した部分を基材から除去する。これにより、基材の表面に所定の配線パターンを有した配線層を形成することができる。

本発明の配線基板の製造方法において、好ましくは、前記第１下地層の体積抵抗率が１．６０×１０^－8Ω・ｍ～５．００×１０^－7Ω・ｍである。これにより、上述の如く、陽極と第１下地層との間の電圧の印加時に、第２下地層に電流を流さずに、第１下地層に、より均一に電流を流すことができるため、形成される金属層の層厚を均一にすることができる。

ここで、第１下地層の体積抵抗率が、１．６０×１０^－8Ω・ｍ未満に該当する金属材料は、汎用性が乏しい。第１下地層の体積抵抗率が５．００×１０^－7Ω・ｍを超える場合には、第１下地層に電流が流れ難くなるため、金属層の層厚の均一性が低下する場合がある。

本発明の配線基板の製造方法において、好ましくは、前記第１下地層の体積抵抗率を前提として、前記第２下地層の体積抵抗率が１．０×１０^－6Ω・ｍ～３．７×１０^－6Ω・ｍである。これにより、上述の如く、陽極と第１下地層との間の電圧の印加時に、第２下地層への金属の析出を制限しつつ、金属層の層厚を均一にすることができる。

ここで、第２下地層の体積抵抗率が、１．０×１０^－6Ω・ｍ未満である場合には、第２下地層の抵抗が十分に高くないため、シード層から露出した第２下地層の表面に金属が析出するおそれがある。一方、第２下地層の体積抵抗率が３．７×１０^－6Ω・ｍを超える場合には、第２下地層の表面に形成されたシード層にも、電流が流れ難くなるため、金属層を形成する金属の析出効率が低下してしまうことがある。

本発明の配線基板の製造方法において、好ましくは、前記第２下地層は、前記第２下地層のうち、少なくとも前記シード層から露出した部分の表面に、酸化物を含み、前記第１下地層は、前記第２下地層の前記酸化物を含まない部分に比べて導電性が高い材料で形成されている。

これにより、第２下地層では、露出した部分の表面の絶縁性が高まるため、固体電解質膜をシード層に押圧した状態で、電圧を印加した際、シード層の表面に電流が流れ易い。これにより、第２下地層の表面への金属の析出を抑制し、シード層の表面に選択的に金属層を形成し易くなる。

本発明の配線基板の製造方法において、好ましくは、前記第１下地層の十点平均粗さＲｚが、０．５μｍ以下である。十点平均粗さＲｚにすることにより、シード層を形成する際に、シード層の断線を防止することができるため、高密度な配線基板を製造することができる。

本明細書では、本発明として、基材の表面に配線層を形成した配線基板も開示する。本発明に係る配線基板は、絶縁性の基材と、前記基材の表面に設けられた所定の配線パターンの配線層と、を備えた配線基板であって、前記配線層は、前記基材の表面に設けられた、導電性を有する第１下地層と、前記第１下地層の表面に設けられた、導電性を有する第２下地層と、前記第２下地層の表面に設けられた、金属を含有するシード層と、前記シード層の表面に設けられた金属層と、を備え、前記第１下地層は、前記第２下地層に比べて導電性が高い材料で形成されていることを特徴とする。

本発明の配線基板によれば、絶縁性の基材の表面に近い第１下地層が、第２下地層よりも導電性が高い材料で形成されているため、配線層に高周波の電流が通電された際に、絶縁性の基材の表面粗さに伴う送電効率の低下を、第１下地層で低減することができる。この結果、第２下地層のみで構成されている場合と比べて、配線層の送電効率の低下を防止することができる。

本発明の配線基板において、好ましくは、前記第１下地層の体積抵抗率が１．６０×１０^－8Ω・ｍ～５．００×１０^－7Ω・ｍである。これにより、上述の如く、配線層に高周波の電流が通電された際に、絶縁性の基材の表面粗さに伴う送電効率の低下を抑えることができる。

本発明の配線基板において、好ましくは、前記第１下地層の体積抵抗率を前提として、前記第２下地層の体積抵抗率が１．０×１０^－6Ω・ｍ～３．７×１０^－6Ω・ｍである。これにより、上述の如く、配線層に高周波の電流が通電された際に、絶縁性の基材の表面粗さに伴う送電効率の低下をより確実に抑えることができる。

本発明の配線基板の製造方法によれば、配線層を構成する金属層の層厚さを均一に形成することができる。また、本発明の配線基板によれば、配線層に高周波の電流が通電された際に、絶縁性の基材の表面粗さに伴う送電効率の低下を抑えることができる。

本発明の実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するためのフロー図である。る。 図１に示すシード層付き基材の準備工程を説明するための模式的概念図である。 図１に示す金属層の形成工程を説明するための模式的概念図である。 図１に示す除去工程を説明するための模式的概念図である。 本発明の実施形態に係る配線基板の製造に用いる成膜装置の構造を示す断面図である。 図３に示す成膜装置において、ハウジングを所定の高さまで下降させた状態を示す断面図である。 参考実施例１－１～参考実施例１－３に係る試験基材の構造を示す断面図である。 参考比較例１－１～参考比較例１－３に係る試験基材の構造を示す断面図である。 参考実施例１－１～参考実施例１－３の給電位置からの距離と金属層の層厚（膜厚）との関係を示すグラフである。 参考比較例１－１～参考比較例１－３の給電位置からの距離と金属層の層厚（膜厚）との関係を示すグラフである。 参考比較例２－２、２－３の基材表面付近の拡大断面図である。 参考比較例２－２、２－３の基材表面付近の他の拡大断面図である。 シード層が断線している状態を説明する断面図である。 参考実施例２－１～参考実施例２－３の基材表面付近の拡大断面図である。

以下に本発明の実施形態による配線基板およびその製造方法について説明する。

１．配線基板１の製造方法について
まず、本実施形態に係る配線基板１の製造方法について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る配線基板１の製造方法を説明するためのフロー図である。図２Ａ～図２Ｃのそれぞれは、図１に示すシード層付き基材１０の準備工程Ｓ１、金属層１５の形成工程Ｓ２、および除去工程Ｓ３を説明するための模式的概念図である。

本実施形態に係る配線基板１の製造方法は、絶縁性の基材１１と、絶縁性の基材１１の表面に設けられた所定の配線パターンの配線層２と、を備えた配線基板１（図２Ｃを参照）の製造に適用することができる。特に、この製造方法は、高密度の配線パターンを有した配線基板の製造に好適である。

１－１．シード層付き基材１０の準備工程Ｓ１について
本実施形態の製造方法では、図１に示すように、まず、シード層付き基材１０の準備工程Ｓ１を行う。この工程では、図２Ａに示すように、基材１１の表面に第１下地層１２が設けられ、第１下地層１２の表面に第２下地層１３が設けられ、第２下地層１３の表面に、シード層１４が設けられたシード層付き基材１０を準備する。

本実施形態では、準備したシード層付き基材１０では、下地層は、２つの層（第１下地層１２および第２下地層１３）で構成されており、後述するように、基材側の第１下地層１２は、第２下地層１３よりも導電性が高い材料で形成されている。

１）基材１１について
基材１１としては、絶縁性を有していれば特に限定されるものではないが、例えばガラスエポキシ樹脂からなる基材、焼成したガラスエポキシ樹脂からなる基材、ポリイミド樹脂等の可撓性を有するフィルム状の基材、またはガラスからなる基材等を用いることが好ましい。本実施形態では、基材１１としては、ガラスエポキシ樹脂からなる基材を用いることが特に好ましい。

また、基材１１として、樹脂からなる基材を用いる場合、例えばＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＰＳ樹脂、ＥＶＡ樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＡ樹脂、ＰＯＭ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＰ樹脂、ＰＥ樹脂、ＰＩ樹脂（ポリイミド）、エラストマーとＰＰを含むポリマーアロイ樹脂、変性ＰＰＯ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいはフェノール樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ジアリルフタレート、シリコーン樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂や、例えばエポキシ樹脂にシアネート樹脂を加えた樹脂や、液晶ポリマー等からなる基材を用いることができる。

２）第１下地層１２について
本実施形態では、第１下地層１２は、導電性を有し、後述するシード層１４に電流を供給する層である。また、上述した如く、本実施形態では、第１下地層１２は、第２下地層１３に比べて導電性が高い材料で形成されている。ここで「導電性が高い」とは、その材料の体積抵抗率が低いことを意味する。これにより、金属層を形成する際に、第１下地層１２により均一に電流を流すことができる。

第１下地層１２の材料としては、第２下地層１３に比べて導電性が高いものであれば特に限定されるものではないが、例えば、Ａｌ（２．８２×１０^－8Ω・ｍ）、Ｆｅ（１．００×１０^－７Ω・ｍ）、Ｃｒ（１．２９×１０^－７Ω・ｍ）、Ｓｎ（１．０９×１０^－７Ω・ｍ）、Ｚｎ（６．０２×１０^－8Ω・ｍ）、Ｐｂ（２．０８×１０^－７Ω・ｍ）、Ｍｎ（４．８２×１０^－７Ω・ｍ）、Ｎｉ（６．９９×１０^－8Ω・ｍ）、Ｃｏ（５．８１×１０^－8Ω・ｍ）、Ａｕ（２．４４×１０^－8Ω・ｍ）、Ａｇ（１．５９×１０^－8Ω・ｍ）、またはＰｔ（１．０４×１０^－７Ω・ｍ）等が好ましい。ここで、カッコ内は体積抵抗率を示す。

本実施形態では、上述した第１下地層１２の材料を考慮すると、第１下地層１２の体積抵抗率は１．６０×１０^－8Ω・ｍ～５．００×１０^－7Ω・ｍの範囲にあることが好ましい。これにより、金属層を形成する際に、第１下地層１２により均一に電流を流すことができる。

ここで、体積抵抗率が、１．６０×１０^－8Ω・ｍ未満に該当する金属材料は、汎用性が乏しい。第１下地層１２の体積抵抗率が５．００×１０^－7Ω・ｍを超える場合には、第１下地層に電流が流れ難くなるため、金属層の層厚の均一性が低下する場合がある。第１下地層１２の層厚は、２０ｎｍ以上が好ましい。ここで、層厚が２０ｎｍ未満となる均一な第１下地層１２を形成することは難しい。

第１下地層１２の十点平均粗さＲｚは、０．５μｍ以下であること好ましい。十点平均粗さＲｚをこの範囲にすることにより、シード層１４の断線を防止することができる。ここで、十点平均粗さＲｚが０．５μｍを超える場合には、シード層１４の断線が発生する結果、金属層１５の断線が発生する場合がある。なお、特許請求の範囲および本明細書でいう、十点平均粗さＲｚとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１－２０１３で規定される粗さのことをいう。

上述の十点平均粗さＲｚの範囲となる第１下地層１２により、シード層１４を形成する際に、シード層１４の断線を防止することができるため、高密度な配線基板１を製造することができる。

第１下地層１２は、基材１１の表面（図２Ａにおいて上面）全面に形成されている。第１下地層１２の形成方法としては、スパッタリングを利用したＰＶＤ（物理蒸着法）、ＣＶＤ（化学蒸着法）、めっき法、スピンコート法、または印刷法等を挙げることができる。

３）第２下地層１３について
本実施形態では、第２下地層１３は、導電性を有し、シード層１４に電流を通電するための層である。第２下地層１３の体積抵抗率は、１．０×１０^－6Ω・ｍ～３．７×１０^－6Ω・ｍであることが好ましい。この範囲の体積抵抗率を有する第２下地層１３と、上述した第１下地層１２とを組み合わせることにより、形成される金属層１５の層厚を均一にすることができる。

第２下地層１３の体積抵抗率が、１．０×１０^－6Ω・ｍ未満である場合には、第２下地層の抵抗が十分に高くないため、シード層１４から露出した第２下地層１３の表面に金属が析出するおそれがある。一方、第２下地層１３の体積抵抗率が３．７×１０^－6Ω・ｍを超える場合には、第２下地層１３の表面に形成されたシード層１４にも、電流が流れ難くなるため、金属層１５を形成する金属の析出効率が低下してしまうことがある。

また、本実施形態では、第２下地層１３は、第２下地層１３のうち、少なくともシード層１４から露出した部分１３ａの表面に、酸化物を含むことが好ましい。酸化物を含む場合には、第１下地層１２は、第２下地層１３の酸化物を含まない部分に比べて導電性が高い材料で形成されていることが好ましい。なお、第２下地層１３の酸化物を含まない部分は、第２下地層１３のうち、その主要となる材料（母材）で構成されている部分である。

酸化物としては、大気中の自然酸化に起因して自然に形成された自然酸化膜であってもよいし、表面処理を施すことにより形成された酸化膜でもよい。

自然酸化膜としては、ＺｒＳｉ_２およびＷＳｉ_２等のシリサイドの表面に形成されたＳｉＯ_２膜、または、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉおよびその合金の表面に形成された不動態膜を挙げることができる。

一方、表面処理により形成された酸化膜としては、第２下地層１３よりも絶縁性の高い酸化膜でよく、具体的には、第２下地層１３の表面に酸化処理を行って形成された酸化膜、または、蒸着法を行って第２下地層１３の表面に別途設けられた酸化膜を挙げることがきる。酸化処理の例としては、Ｏ_２プラズマ処理、レーザー照射、または炉加熱等を挙げることができ、蒸着法の例としては、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、またはスパッタリングを利用したＰＶＤ等を挙げることができる。表面処理により酸化膜を形成する場合には、表面処理は、シード層１４を形成した後に露出した部分１３ａに対して行うことが好ましく、必要に応じて、シード層１４にメタルマスクを施すことが好ましい。

第２下地層１３の材料としては、具体的には、ＺｒＳｉ_２、ＷＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、もしくはＭｏＳｉ_２等の金属珪化物（シリサイド）、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｎｉ、もしくはＳｉ等の金属、または、これらの金属の一以上を挙げることができる。

第２下地層１３の層厚は、特に限定されるものではないが、１～２００ｎｍが好ましい。第２下地層１３の層厚が、１ｎｍ未満の場合には、第２下地層１３の形成が困難である。一方、第２下地層１３の層厚が、２００ｎｍを超える場合には、材料や加工費が増加する。

第２下地層１３は、第１下地層１２の表面（図２Ａにおいて上面）に形成されている。第２下地層１３の形成方法は、特に限定されるものではなく、スパッタリングを利用したＰＶＤ、ＣＶＤ、またはめっき法等を用いてよい。

４）シード層１４について
シード層１４は、金属を含む層であり、シード層１４の材料としては、耐酸化性の高い貴金属が好ましく、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＡｕからなる群より選択される金属の１種以上を用いてよい。シード層１４の層厚は、特に限定されるものではないが、金属層１５を形成する際に、ムラの発生を防止することを考慮して、２０ｎｍ以上とするのが好ましく、製造コストを考慮して、３００ｎｍ以下とするのが好ましい。

シード層１４は、配線パターンを有する金属層１５を形成する際に陰極となる層である。シード層１４は、配線パターンに応じた複数の独立パターンで構成され、独立パターン同士は、互いに離間して配置され、導通していない。

したがって、シード層１４を構成する独立パターンは、第１および第２下地層１２、１３を介して互いに導通している。このため、後述する金属層１５の形成の際、電圧印加用の引出し線をシード層１４に形成することなく、シード層１４に金属層１５を形成することができる。このような結果、引出し線用を形成するスペースが不要となり、より高密度な配線パターンを容易に形成可能となる。

シード層１４は、所定パターンとなるように、金属粒子を分散したインクを第２下地層１３の表面に配置して固化することにより形成されている。具体的には、スクリーン印刷、インクジェット印刷、または転写印刷等の印刷法を挙げることができる。なお、インクを用いずに、例えば蒸着法やスパッタリング法によってシード層１４を形成することもできる。

１－２．金属層１５の形成工程Ｓ２について
次に、図１に示すように、金属層１５の形成工程Ｓ２を行う。この工程では、図３および図４に示す成膜装置５０を用いて、図２Ｂに示すように、シード層付き基材１０のシード層１４の表面に金属層１５を形成する。金属層１５の材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、またはＡｕ等が好ましく、Ｃｕが特に好ましい。金属層１５の層厚は、例えば１μｍ以上１００μｍ以下に形成される。

以下に、図３、４を参照して、まず、成膜装置５０について説明し、次に、成膜装置５０を用いた金属層１５の形成について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る配線基板１の製造に用いる成膜装置５０の構造を示す断面図である。図４は、図３に示す成膜装置５０において、ハウジング５３を所定の高さまで下降させた状態を示す断面図である。

１）成膜装置５０の構造について
成膜装置５０は、固相電析法で、金属被膜として金属層１５を成膜する成膜装置（めっき装置）であり、シード層１４の表面に金属層１５を成膜（形成）する際に用いられる。

図３に示すように、成膜装置５０は、金属製の陽極５１と、陽極５１と陰極であるシード層１４との間に配置された固体電解質膜５２と、陽極５１と第１および第２下地層１２、１３との間に電圧を印加する電源部５４と、を備えている。第１および第２下地層１２、１３とシード層１４とは導通しているため、陽極５１と第１および第２下地層１２、１３との間に電源部５４で電圧を印加することにより、成膜時に、陽極５１とシード層１４との間に電流が流れる。

本実施形態では、成膜装置５０は、さらにハウジング５３を備えており、ハウジング５３には、陽極５１と、金属層１５の材料である金属（例えばＣｕ）のイオンを含む溶液Ｌ（以下、金属溶液Ｌという）と、が収容されている。より具体的には、陽極５１と固体電解質膜５２との間に、金属溶液Ｌを収容する空間が形成され、収容された金属溶液Ｌは、一方側から他方側に流れる。

図３の如く、陽極５１と固体電解質膜５２とが離間して配置されている場合には、陽極５１は、板状であり、金属層１５と同じ材料（例えばＣｕ）からなる可溶性の陽極、または、金属溶液Ｌに対して不溶性を有した材料（例えばＴｉ）からなる陽極のいずれであってもよい。一方、図には示していないが、陽極５１と固体電解質膜５２とが接触している場合には、陽極５１として、金属溶液Ｌが透過し、かつ固体電解質膜５２に金属イオンを供給する、多孔質体からなる陽極を用いてもよい。

なお、陽極５１を固体電解質膜５２に押圧すると、固体電解質膜５２に対する陽極５１の押圧力のばらつきに起因して、析出ムラが生じる可能性がある。そのため、微細配線パターンの作製の際は、図３の如く、陽極５１と固体電解質膜５２とが離間している構成が好適である。

固体電解質膜５２は、上述した金属溶液Ｌに接触させることにより、金属イオンを内部に含浸（含有）することができ、電圧を印加したときに陰極（シード層１４）の表面において金属イオン由来の金属を析出可能であれば、特に限定されるものではない。

固体電解質膜５２の厚みは、例えば、約５μｍ～約２００μｍである。固体電解質膜５２の材料としては、例えばデュポン社製のナフィオン（登録商標）等のフッ素系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリアミック酸樹脂、旭硝子社製のセレミオン（ＣＭＶ、ＣＭＤ、ＣＭＦシリーズ）等の陽イオン交換機能を有した樹脂を挙げることができる。

金属溶液Ｌは、金属層１５の金属をイオンの状態で含有している液であり、その金属に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、またはＡｕ等を挙げることができ、金属溶液Ｌは、これらの金属を、硝酸、リン酸、コハク酸、硫酸、またはピロリン酸等の酸で溶解（イオン化）したものである。

さらに、本実施形態の成膜装置５０は、ハウジング５３の上部に、ハウジング５３を昇降させる昇降装置５５を備えている。昇降装置５５は、ハウジング５３を昇降させることができるものであればよく、例えば、油圧式または空圧式のシリンダ、電動式のアクチュエータ、リニアガイドおよびモータ等によって構成可能である。

また、ハウジング５３には、金属溶液Ｌが供給される供給口５３ａと、金属溶液Ｌが排出される排出口５３ｂとが設けられている。供給口５３ａおよび排出口５３ｂは、配管を介してタンク６１に接続されている。タンク６１からポンプ６２によって送り出された金属溶液Ｌは、供給口５３ａからハウジング５３に流入し、排出口５３ｂから排出されてタンク６１に戻る。排出口５３ｂの下流側には圧力調整弁６３が設けられており、圧力調整弁６３およびポンプ６２によりハウジング５３内の金属溶液Ｌを所定の圧力で加圧することが可能である。

このため、成膜時には、金属溶液Ｌの液圧により、固体電解質膜５２がシード層１４および第２下地層１３を押圧する（図４を参照）。これにより、シード層１４および第２下地層１３を固体電解質膜５２で均一に加圧しながら、シード層１４に金属層１５を成膜することができる。

本実施形態の成膜装置５０は、シード層付き基材１０を載置する金属台座５６を備えており、金属台座５６は、電源部５４の負極に電気的に接続されている（導通している）。電源部５４の正極は、ハウジング５３に内蔵された陽極５１に電気的に接続されている（導通している）。

具体的には、成膜装置５０は、電源部５４の負極と第１および第２下地層１２、１３またはシード層１４とを導通するように、金属層１５の成膜時に、第１および第２下地層１２、１３またはシード層１４の一部（具体的には端部）に接触する導電部材５７を備えている。導電部材５７はシード層付き基材１０の縁部の一部を覆う金属板であり、導電部材５７の一部は折り曲げられて金属台座５６に接触するように形成されている。これにより、金属台座５６が導電部材５７を介して第１および第２下地層１２、１３と導通する。なお、導電部材５７は、シード層付き基材１０に脱着可能である。

２）成膜装置５０を用いた金属層１５の形成について
金属層１５の形成工程Ｓ２では、図３に示すように、金属台座５６上の所定位置にシード層付き基材１０および導電部材５７を載置する。次に、図４に示すように、昇降装置５５によりハウジング５３を所定高さまで下降させる。

次に、ポンプ６２により金属溶液Ｌを加圧すると、固体電解質膜５２がシード層１４および第２下地層１３に倣うとともに、圧力調整弁６３によりハウジング５３内の金属溶液Ｌは設定された一定の圧力になる。すなわち、固体電解質膜５２は、ハウジング５３内の金属溶液Ｌの調圧させた液圧で、シード層１４の表面と、第２下地層１３のうち、シード層１４から露出した部分１３ａの表面とを均一に押圧することができる。

この押圧状態で、陽極５１と第１および第２下地層１２、１３との間に電圧を印加して、固体電解質膜５２に含有した金属イオンを還元することで、シード層１４の表面に該金属イオンに由来した金属が析出する。さらに、電圧の印加により、ハウジング５３内の金属溶液Ｌの金属イオンは陰極で還元され続けるので、図２Ｂに示すように、シード層１４の表面に金属層１５が形成される。

ここで、本実施形態では、第１および第２下地層１２、１３で構成された下地層では、第１下地層１２は、第２下地層１３と比べて導電性が高いため、金属層１５を形成する際に、基材１１側の第１下地層１２に、より均一に電流を流すことがきる。これにより、下地層が第２下地層のみの場合には、その体積抵抗率に起因して、給電位置から離れるに従って、流れる電流量は減少するが、本実施形態では、第２下地層１３よりも導電性の高い第１下地層１２を設けたので、この第１下地層１２に安定して電流を流すことができる。このため、第２下地層１３では、電流を均一に流すことができる結果、形成された金属層１５の層厚を均一に形成することができる。

また、第２下地層１３が、シード層１４から露出した部分１３ａの表面に、自然酸化膜または表面処理により形成された酸化膜のような酸化物を含む場合、露出した部分１３ａの表面の絶縁性が高まる。そのため、固体電解質膜５２が、シード層１４の表面と、第２下地層１３の露出した部分１３ａの表面とに密着している状態では、シード層１４の表面のみに電流が流れる。これにより、シード層１４の表面では、固体電解質膜５２に含有した金属イオン（例えば、Ｃｕイオン）が還元され、金属（例えば、Ｃｕ）が析出する。この結果、シード層１４の表面に選択的に金属層１５が形成され（図２Ｂを参照）、第２下地層１３の露出した部分１３ａの表面への金属析出を防止することができる。

金属層１５が所定層厚に形成されると、陽極５１と第１および第２下地層１２、１３との間の電圧の印加を停止し、ポンプ６２による金属溶液Ｌの加圧を停止する。そして、ハウジング５３を所定高さまで上昇させ（図３を参照）、金属層１５が形成された状態のシード層付き基材１０（図２Ｂを参照）を金属台座５６から取り外す。

１－３．除去工程Ｓ３について
次に、図１に示すように、除去工程Ｓ３を行う。この工程では、第２下地層１３のうち、シード層１４から露出した部分１３ａを基材１１から除去する。次に、第２下地層１３の除去により、第１下地層１２のうち、シード層１４から露出した部分１２ａを基材１１から除去する。このような除去により、図２Ｃに示すように、基材１１の表面に配線層２を形成することができる。

第１および第２下地層１２、１３を除去する方法は、特に限定されるものではないが、例えばプラズマエッチング法、スパッタリング法、化学エッチング法等を用いることができる。なお、例えば、下地層１２をＷＳｉ_２またはＺｒＳｉ_２によって形成している場合、ＣＦ_４ガスを用いたプラズマエッチング法によって、シード層１４から露出した部分１２ａ、１３ａを除去することが好ましい。このような除去により、図２Ｃに示すように、基材１１の表面に、第１および第２下地層１２ｂ、１３ｂと、シード層１４と、金属層１５とにより構成された配線層２が形成される。

２．配線基板１について
以上のようにして、図２Ｃに示す配線基板１を製造することができる。製造された配線基板１は、絶縁性の基材１１と、基材１１の表面に設けられた所定の配線パターンの配線層２と、を備えている。配線層２は、基材１１の表面に設けられた第１下地層１２ｂと、第１下地層１２ｂの表面に設けられた第２下地層１３ｂと、第２下地層１３ｂの表面に設けられた、金属を含有するシード層１４と、シード層１４の表面に設けられた金属層１５と、を備えている。第１および第２下地層１２ｂ、１３ｂは導電性を有し、第１下地層１２ｂは、第２下地層１３ｂに比べて導電性が高い材料で形成されている。

本実施形態の配線基板１では、下地層は、第１および第２下地層１２ｂ、１３ｂの２つの層で構成されている。また、基材側の第１下地層１２ｂは、第２下地層１３ｂよりも導電性が高くなるように（電気抵抗が低くなるように）形成されている。これにより、配線層２に高周波の電流が通電された際に、絶縁性の基材１１の表面粗さに伴う送電効率の低下を、第１下地層１２ｂで低減することができる。この結果、第２下地層１３ｂのみで構成されている場合と比べて、配線層２の送電効率の低下を防止することができる。

また、本実施形態の配線基板１では、第１下地層１２ｂの体積抵抗率が１．６０×１０^－8Ω・ｍ～５．００×１０^－7Ω・ｍであることが好ましい。これに加えて、本実施形態の配線基板１では、第２下地層１３ｂの体積抵抗率が１．０×１０^－6Ω・ｍ～３．７×１０^－6Ω・ｍであることが好ましい。このような範囲の体積抵抗率にすることで、上述した配線基板１の送電効率を向上することができる。

以下に、本発明を実施例により説明する。

（金属層の層厚の評価）
参考実施例１－１～参考実施例１－３および参考比較例１－１～参考比較例１－３に係る試験基材を準備し、金属層の層厚の評価を行った。図５は、参考実施例１－１～参考実施例１－３に係る試験基材の構造を示す断面図である。図６は、参考比較例１－１～参考比較例１－３に係る試験基材の構造を示す断面図である。

＜参考実施例１－１＞
まず、上述した製造方法に沿って、本実施形態のシード層付き基材１０に対応する試験基材（図５を参照）を作製した。具体的には、基材として準備したガラス基板の上に、第１下地層としてＡｌ層を、層厚が１μｍとなるように、スパッタリングにより形成した。なお、Ａｌ層の体積抵抗率は約２．８２×１０^－８Ω・ｍである。次に、形成した第１下地層の上に、第２下地層としてＷＳｉ_２層を、層厚が１００ｎｍおよびシート抵抗が１０Ω／ｓｑ．（つまり、体積抵抗率が１．０×１０^－6Ω・ｍ）となるように、スパッタリングにより、形成した。なお、シート抵抗を、抵抗率計（ロレスタ－ＧＸ：三菱ケミカルアナリッテク社製）で測定した。次に、形成した第２下地層の上に、シード層としてＣｕ層を、所定のパターンを有し、層厚が１００ｎｍとなるように、スクリーン印刷により形成して、シード層付きの試験基材を作製した。

次に、図３および図４に示す成膜装置５０を用いて、試験基材のシード層の表面（面積：９ｃｍ^２）に、金属層を形成して、参考実施例１－１の試験体を作製した。ここで、成膜装置の条件は、金属溶液として１．０ｍｏｌ／Ｌの硫酸銅水溶液を用い、陽極として無酸素銅線を用い、固体電解質膜としてナフィオン（登録商標）（厚み約８μｍ）を用い、ポンプにより固体電解質膜をシード層に１．０ＭＰａで押圧し、２３ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度、２０分間の成膜時間の成膜条件で金属層を形成した。

[金属層の層厚測定]
参考実施例１－１の試験体において、シード層の上に形成した金属層の層厚を、図５に示す給電位置（負極）から所定の長さ離れた複数の箇所において、触針式表面形状測定器（Ｄｅｋｔａｋ１５０：アルバック社製）を用いて測定した。

＜参考実施例１－２＞
シート抵抗が２０Ω／ｓｑ．（つまり、体積抵抗率が２．０×１０^－6Ω・ｍ）となるように、第２下地層を形成した以外は、参考実施例１－１と同様にして、参考実施例１－２の試験体を作製して、金属層の層厚を測定した。なお、第２下地層の形成の際、スパッタリング条件を調整することにより、１００ｎｍの層厚を維持して、シート抵抗を所定の大きさに変更した。

＜参考実施例１－３＞
シート抵抗が３７Ω／ｓｑ．（つまり、体積抵抗率が３．７×１０^－6Ω・ｍ）となるように第２下地層を形成した以外は、参考実施例１－１と同様にして、参考実施例１－３の試験体を作製して、金属層の層厚を測定した。なお、第２下地層の形成の際、スパッタリング条件を調整することにより、１００ｎｍの層厚を維持して、シート抵抗を所定の大きさに変更した。

＜参考比較例１－１～参考比較例１－３＞
図６に示すように、参考比較例１－１～参考比較例１－３の試験基材では、第１下地層を備えていない点が、参考実施例１－１～参考実施例１－３とは異なる。具体的には、第１下地層としてＡｌ層を形成しなかった以外は、参考実施例１－１～参考実施例１－３と同様にして、参考比較例１－１～参考比較例１－３の試験体をそれぞれ作製した。次いで、各試験体において、図６に示す給電位置以外は参考実施例１－１と同様にして、金属層の層厚を測定した。

[結果・考察]
参考実施例１－１～参考実施例１－３および参考比較例１－１～参考比較例１－３の結果を図７および図８にそれぞれ示す。図７は、参考実施例１－１～参考実施例１－３の給電位置からの距離と金属層の層厚（膜厚）との関係を示すグラフである。なお、グラフにおいて、白色丸（○）、白色三角（△）、および白色四角（□）は、参考実施例１－１、参考実施例１－２、および参考実施例１－３をそれぞれ示す。図８は、参考比較例１－１～参考比較例１－３の給電位置からの距離と金属層の層厚（膜厚）との関係を示すグラフである。なお、グラフにおいて、黒色丸（●）、黒色三角（▲）、および黒色四角（■）は、参考比較例１－１、参考比較例１－２、および参考比較例１－３をそれぞれ示す。

図８からわかるように、参考比較例１－１～参考比較例１－３では、給電位置からの距離が大きくなるにつれて、金属層の層厚が低下した。これらの参考比較例では、下地層は、第２下地層のみで構成されている。そのため、第２下地層の体積抵抗率に起因して、給電位置から離れるに従って、第２下地層の通電される電流が減少し、金属層の層厚が減少したと考えられる。この層厚の減少は、基材のサイズが大きくなるほど、給電地位からの距離が大きくなるため、顕著になると考えられる。

一方、図７からわかるように、参考実施例１－１～参考実施例１－３では、給電位置からの距離が大きくなっても層厚に変化はなかった。これらの参考実施例では、下地層は、基材側に配置された第１下地層と、シード層側に配置された第２下地層とで構成されている。さらに、基材側の第１下地層の体積抵抗率は、第２下地層の体積抵抗率よりも小さい。つまり、基材側の第１下地層は、第２下地層よりも導電性が高い材料で形成されている。

これにより、金属層を形成する際に、第１下地層に、より均一に電流を流すことがきるため、給電位置から離れていても第２下地層は第１下地層から電流の供給を受けることができる。したがって、第２下地層では、電流分布の均一性を確保することができるため、形成された金属層の層厚を均一にすることができると考えられる。

（シード層の断線有無の確認）
次に、第１下地層を有する参考実施例２－１～参考実施例２－３、および、第１下地層を有していない参考比較例２－１～参考比較例２－３の試験体を用いて、シード層の断線の有無を確認した。以下に詳述する。

＜参考実施例２－１＞
基材として、十点平均粗さＲｚが０．５μｍのガラス基板を準備し、準備した基材の表面に、第１下地層として、１μｍの層厚のＡｇ層をスピンコートにより形成した。次いで、形成した第１下地層の表面に、第２下地層として、１００ｎｍの層厚のＷＳｉ_２層をスパッタリングにより形成した。次いで、形成した第２下地層の表面に、シード層として、１００ｎｍの層厚のＡｇ層を、マスクを用いたスパッタリングにより形成した。このようにして作製された試験体を参考実施例２－１の試験体とした。

＜参考実施例２－２、参考実施例２－３＞
参考実施例２－１と同様にして、参考実施例２－２および参考実施例２－３の試験体を作製した。ただし、参考実施例２－２および参考実施例２－３では、基材として準備した基板が、それぞれ、十点平均粗さＲｚが３．０μｍのガラスエポキシ基板、および十点平均粗さＲｚが５．０μｍの焼成したガラスエポキシ基板である。

＜参考比較例２－１～参考比較例２－３＞
第１下地層としてＡｇ層を形成しなかった点以外は、参考実施例２－１～参考実施例２－３の試験体と同様にして、参考比較例２－１～参考比較例２－３の試験体をそれぞれ作製した。

［断線の有無の確認試験］
参考実施例２－１～参考実施例２－３および参考比較例２－１～参考比較例２－３の試験体に形成されたシード層の断線有無を目視により観察した。

［結果・考察］
観察結果を表１に示す。表１中では、断線が確認できなかった場合を〇として示し、一方、断線が確認できた場合を×として示している。また、図９Ａおよび図９Ｂは、参考比較例２－２、２－３の基材表面付近の拡大断面図および他の拡大断面図を、それぞれ示す。図９Ｃは、シード層が断線している状態を説明する断面図である。図１０は、参考実施例２－１～参考実施例２－３の基材表面付近の拡大断面図である。

表１からわかるように、参考比較例２－１～参考比較例２－３において、参考比較例２－１では、シード層の断線は認められなかったが、参考比較例２－２、２－３では、シード層の断線が認められた。

参考比較例２－２、２－３のシード層に断線が認められたのは、基板（基材）の参考比較例２－２、２－３の十点平均粗さＲｚが０．５μｍを超えたため、基材の材質によっては、図９Ａの如く、第２下地層およびシード層が基材の凹凸に追従し難い場合が考えられる。仮に、図９Ｂの如く、第２下地層が基材の凹凸に追従可能でも、シード層が、第２下地層の凹凸に追従可能な程度まで、第２下地層が基材の十点平均粗さＲｚを抑えることができないことがある。シード層が凹凸に追従し難い場合が考えられる。

このように十点平均粗さＲｚが０．５μｍを超えると、シード層が基材の凹凸に追従し難いため、図９Ｃに示すように、シード層が断線（または剥離）することが考えられる。結果として、金属層を形成することが困難になる。

一方、表１からわかるように、参考実施例２－１～参考実施例２－３では、シード層の断線が認められなかった。シード層の断線が認められなかったのは、図１０の如く、基材上に０．５μｍ以上の層厚を有する第１下地層を設けることにより、基材の表面粗さが抑えられたためだと考えられる。その結果、第２下地層およびシード層が基材の凹凸に追従することができたといえる。

さらに、上述した参考比較例２－１～参考比較例２－３の結果を考慮すると、基材の十点平均粗さＲｚを０．５μｍ以下にすれば、シード層の断線の防止を期待することができる。結果として、所望の配線パターンを有する金属層の形成が可能となるため、高密度な配線基板を製造することができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

１：配線基板、２：配線層、１１：基材、１２、１２ｂ：第１下地層、１３、１３ｂ：第２下地層、１２ａ、１３ａ：露出した部分、１４：シード層、１５：金属層、５１：陽極、５２：固体電解質膜

Claims (6)

1. 絶縁性の基材と、前記基材の表面に設けられた所定の配線パターンの配線層と、を備えた配線基板の製造方法であって、
   前記基材の表面に導電性を有する第１下地層が設けられ、前記第１下地層の表面に導電性を有する第２下地層が設けられ、前記第２下地層の表面に、前記配線パターンに応じた所定パターンの、金属を含有するシード層が設けられたシード層付き基材を準備する工程と、
   陽極と陰極である前記シード層との間に固体電解質膜を配置し、前記固体電解質膜を少なくとも前記シード層に押圧し、前記陽極と前記第１下地層との間に電圧を印加して、前記固体電解質膜に含有した金属イオンを還元することで、前記シード層の表面に金属層を形成する工程と、
   前記第２下地層のうち、前記シード層から露出した部分を前記基材から除去するともに、前記第２下地層の除去により、前記第１下地層のうち、前記シード層から露出した部分を前記基材から除去することで、前記配線層を形成する工程を含み、
   前記第１下地層は、前記第２下地層に比べて導電性が高い材料で形成されていることを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 前記第１下地層の体積抵抗率が１．６０×１０^－8Ω・ｍ～５．００×１０^－7Ω・ｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 前記第２下地層の体積抵抗率が１．０×１０^－6Ω・ｍ～３．７×１０^－6Ω・ｍの範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の配線基板の製造方法。
4. 前記第２下地層は、少なくとも前記シード層から露出した部分の表面に酸化物を含み、
   前記第１下地層は、前記第２下地層の前記酸化物を含まない部分の材料に比べて導電性が高い材料で形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
5. 前記第１下地層の十点平均粗さＲｚが、０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
6. 絶縁性の基材と、前記基材の表面に設けられた所定の配線パターンの配線層と、を備えた配線基板であって、
   前記配線層は、前記基材の表面に設けられた、導電性を有する第１下地層と、前記第１下地層の表面に設けられた、導電性を有する第２下地層と、前記第２下地層の表面に設けられた、金属を含有するシード層と、前記シード層の表面に設けられた金属層と、を備え、
   前記第１下地層は、前記第２下地層に比べて導電性が高い材料で形成されており、
   前記第１下地層の体積抵抗率が１．６０×１０ ^－8 Ω・ｍ～５．００×１０ ^－7 Ω・ｍの範囲にあり、
   前記第２下地層の体積抵抗率が１．０×１０ ^－6 Ω・ｍ～３．７×１０ ^－6 Ω・ｍの範囲にあることを特徴とする配線基板。

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