回路基板及びその製造方法
【課題】配線抵抗が低く配線間の絶縁性の高い回路基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に、Ｃｕを含む導電性材料の配線構造体を形成し、配線構造体の表面に、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜を形成した後、拡散防止膜が形成された配線構造体を覆うように、絶縁膜を形成する。
【解決手段】基板上に、Ｃｕを含む導電性材料の配線構造体を形成し、配線構造体の表面に、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜を形成した後、拡散防止膜が形成された配線構造体を覆うように、絶縁膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化、高性能化及び低価格化等の要求に伴い、多層回路基板の微細化や更なる多層化、電子部品の高密度実装化が急速に進んでいる。このような背景から、多層回路基板の微細配線技術の開発が活発に行われている。
【０００３】
パッケージ基板に用いられるビルドアップ基板の多層回路やウェーハレベルパッケージ（ＷＬＰ）の再配線層の形成には、サブトラクティブ法やセミアディティブ法が用いられてきた。特に近年では、サブトラクティブ法よりも配線の微細化が容易なセミアディティブ法が用いられている。
【０００４】
セミアディティブ法とは、無電界めっき法等により絶縁膜上に形成したシード層上に、配線形成領域に開口部を有するフォトレジスト膜を形成し、電界めっきにより開口部内に配線を埋め込んだ後、不要なシード層を除去することにより配線パターンを形成する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０４５８７９号公報
【特許文献２】特開２００８−０５０５４１号公報
【特許文献３】国際公開第２００９／０３４５９６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、配線幅及び配線間隔が微細化するに伴い、配線抵抗の上昇や配線間の絶縁性の低下が生じることが判明した。特に、配線間隔が１０μｍ以下の回路基板では信頼性の影響が大きくなっている。今後、１μｍ以下の配線間隔で回路基板を形成することも考えられ、信頼性の更なる低下が懸念される。
【０００７】
本発明の目的は、配線抵抗が低く配線間の絶縁性の高い回路基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の一観点によれば、絶縁膜と、前記絶縁膜内に埋め込まれ、Ｃｕを含む導電性材料により形成された配線構造体と、前記絶縁膜と前記配線構造体との間に形成され、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜とを有する回路基板が提供される。
また、実施形態の他の観点によれば、基板上に、Ｃｕを含む導電性材料により形成された配線構造体を形成する工程と、前記配線構造体の表面に、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜を形成する工程と、前記拡散防止膜が形成された前記配線構造体を覆うように、絶縁膜を形成する工程とを有する回路基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の回路基板及びその製造方法によれば、絶縁膜中へのＣｕの拡散を効果的に防止することができる。これにより、低抵抗のＣｕを用いて低配線抵抗を実現する一方、配線間の絶縁性を高めることができ、高性能且つ信頼性の高い多層回路基板を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一実施形態による回路基板の構造を示す概略断面図である。
【図２】図２は、一実施形態による回路基板の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図３】図３は、一実施形態による回路基板の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図４】図４は、一実施形態による回路基板の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図５】図５は、一実施形態による回路基板の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
一実施形態による回路基板及びその製造方法について図１乃至図５を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態による回路基板の構造を示す概略断面図である。図２乃至図５は、本実施形態による回路基板の製造方法を示す工程断面図である。
【００１３】
はじめに、本実施形態による回路基板の構造について図１を用いて説明する。
【００１４】
基板１０上には、下部電極１２が形成されている。下部電極１２が形成された基板１０上には、絶縁膜２６が形成されている。絶縁膜２６には、導電性密着層１４及びシード層１６を介して下部電極１２に接続されたビア導体２２が埋め込まれている。下部電極１２及びビア導体２２の表面（下部電極１２及びビア導体２２と絶縁膜２６との間）には、配線材料の拡散を防止する拡散防止膜２４が形成されている。
【００１５】
絶縁膜２６上には、導電性密着層１４及びシード層１６を介してビア導体２２に接続されたビア導体４６と、配線４０とが埋め込まれた絶縁膜５０が形成されている。ビア導体４６及び配線４０の表面（ビア導体４６及び配線４０と絶縁膜５０との間）には、配線材料の拡散を防止する拡散防止膜４８が形成されている。
【００１６】
絶縁膜５０上には、導電性密着層５２及びシード層５４を介してビア導体４６に接続されたビア導体５６と、配線５８と、ビア導体６０とが埋め込まれた絶縁膜６２が形成されている。ビア導体５６、配線５８及びビア導体６０の表面（ビア導体５６、配線５８及びビア導体６０と絶縁膜６２との間）には、配線材料の拡散を防止する拡散防止膜６４が形成されている。
【００１７】
絶縁膜６２上には、導電性密着層６６及びシード層６８を介してビア導体５６に接続されたビア導体７０と、配線７２と、導電性密着層６６及びシード層６８を介してビア導体６０に接続された配線７４とが埋め込まれた絶縁膜７６が形成されている。ビア導体７０、配線７２，７４の表面（ビア導体７０、配線７２，７４と絶縁膜７６との間）には、配線材料の拡散を防止する拡散防止膜７８が形成されている。
【００１８】
このように、本実施形態による回路基板は、電極、ビア導体、配線等、回路基板内部の電気的接続部分である配線構造体と、配線構造体を埋め込む絶縁膜との間に、配線構造体の配線材料が絶縁膜中へ拡散するのを防止する拡散防止膜を有している。配線構造体は、低抵抗の銅（Ｃｕ）を含む導電性材料により形成されている。Ｃｕ以外にＣｕを含む導電性材料としては、例えば、ＡｌＣｕ合金、ＴｉＣｕ合金、ＡｕＣｕ合金等が挙げられる。
拡散防止膜は、配線構造体の表面に形成されたＣｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の変成層により形成されている。変成層は、配線構造体の表面のＣｕと結合してＣｕ−Ｎ結合が形成されていればよく、単原子層ないしは数原子層程度でよい。
【００１９】
Ｃｕを含む配線構造体は、製造プロセス中やその際の大気放置によって、表面に変質層や酸化層が形成されることがある。Ｃｕを含む配線構造体の表面にＣｕ−Ｎ結合を有する変成層（拡散防止膜）を形成することにより、この変質層や酸化層中のＣｕが可動イオンとなって絶縁膜中を拡散することを防止することができる。
【００２０】
これにより、低抵抗のＣｕを用いて低配線抵抗を実現するとともに、配線間の絶縁性を高めることができ、高性能且つ信頼性の高い多層回路基板を実現することができる。また、この多層回路基板では、１μｍ以下の微細な配線を有するような場合にも、高い信頼性を実現することができる。
【００２１】
次に、本実施形態による回路基板の製造方法について図２乃至図５を用いて説明する。
【００２２】
ここでは、例えば図２（ａ）に示すような下部電極１２が形成された基板１０上に、多層配線層を形成するものとする。基板１０は、特に限定されるものではなく、パッケージ基板、ウェーハレベルパッケージ（ＷＬＰ）、シリコンインターポーザ等、用途に応じて適宜選択することができる。例えば、シリコン（Ｓｉ）ウェーハ等の半導体基板、セラミックや樹脂等のプリント基板材料の絶縁基板等を適用することができる。後に形成される絶縁膜の硬化温度に対する耐熱性を有する基板であれば、他の基板を使用してもよい。下部電極１２は、特に限定されるものではないが、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料を含む導電性材料を適用することができる。
【００２３】
まず、下部電極１２が形成された基板１０上に、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、導電性密着層１４とめっきシード層１６とを順次形成する（図２（ｂ））。導電性密着層１４としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）のうち少なくともいずれか１つを含む合金や導電性の金属化合物を適用することができる。めっきシード層１６としては、例えば、抵抗の低いＣｕや銀（Ａｇ）等を適用することができる。
【００２４】
次いで、めっきシード層１６上に、例えばスピンコート法又はロールコート法等により、フォトレジスト１８を形成する。
【００２５】
次いで、フォトレジスト１８を露光・現像し、フォトレジスト１８に、下部電極１２に達する開口部２０を形成する。
【００２６】
次いで、電気めっき法により、めっきシード層１６をシードとして、開口部２０内にＣｕ等のめっき金属を成長し、開口部２０内に埋め込まれ、下部電極１２に接続されたビア導体２２を形成する（図２（ｃ））。ビア導体２２の埋め込み高さは、必要に応じて適宜設定することができる。
【００２７】
次いで、例えば、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等の薬液を用いて洗浄し、フォトレジスト１８を除去する。なお、フォトレジスト１８は、アッシング等のドライプロセスを用いて除去してもよい。
【００２８】
次いで、フォトレジスト１８により覆われていた部分の余分なめっきシード層１６及び導電性密着層１４を除去する。めっきシード層１６の除去には、例えば、過硫酸アンモニウム、硫酸カリウム等の薬液を用いたウェットエッチングを適用することができる。また、導電性密着層１４の除去には、例えば、水酸化カリウムと過酸化水素水の混合液、弗化アンモニウム、フッ酸等の薬液を用いたウェットエッチングを適用することができる。なお、めっきシード層１６及び導電性密着層１４は、ドライエッチングにより除去してもよい。
【００２９】
次いで、例えばドライエッチングにより、導電性密着層１４除去後の基板１０上に残存するエッチング残渣物を除去する（図３（ａ））。ドライエッチングに用いるガスとしては、例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳＦ６等を含む混合ガスを適用することができる。なお、基板１０上の残渣物が少なく絶縁性等に与える影響等を無視できるような場合には、必ずしもこのドライエッチングを行う必要はない。
【００３０】
次いで、下部電極１２及びビア導体２２の表面に、拡散防止膜２４を形成する（図３（ｂ））。拡散防止膜２４は、Ｃｕ−Ｎ結合を有する変成層である。図３（ａ）のエッチング工程を経ることにより表面に形成されるＣｕの変質層や酸化層に対し、Ｃｕ−Ｎ結合を有する被膜を形成して配線金属表面のＣｕ原子の結合強度を向上することにより、Ｃｕの拡散を防止する拡散防止膜２４とすることができる。
【００３１】
拡散防止膜２４は、下部電極１２及びビア導体２２の表面を、窒素結合を含む分子を含む洗浄溶液、窒素結合を含む気体分子の雰囲気、窒素を含む気体分子のプラズマに曝すことにより、形成することができる。
【００３２】
窒素結合を含む洗浄溶液は、溶液を構成する分子中に窒素原子を含んでいれば特に限定されるものではなく、例えば、アンモニア、ピリジン、ベンゾトリアゾール等を含む溶液を適用することができる。
【００３３】
窒素結合を含む気体分子の雰囲気としては、例えば、アンモニア、ピリジン、ベンゾトリアゾール等を含む雰囲気を適用することができる。
【００３４】
窒素を含む気体分子のプラズマは、窒素原子を含む気体分子のプラズマであれば特に限定されるものではなく、例えば、窒素、アンモニア、ピリジン、ベンゾトリアゾールなどのプラズマを適用することができる。なお、拡散防止膜は、配線の上部及び側面部に均一に拡散防止膜を形成することが望ましい。かかる観点から、プラズマ処理により拡散防止膜を形成する場合、等方的なプラズマ処理を行うために、チャンバ内圧力を５Ｐａから５００Ｐａの範囲とすることが望ましい。
【００３５】
分子中に窒素を含む物質としては、特に、ＣｕとＮとの間の結合に共有結合を形成する物質、例えばトリアゾール系の物質が好ましい。
【００３６】
窒素結合を含む分子を含む洗浄溶液や窒素結合を含む気体分子の雰囲気に暴露するにあたっては、拡散防止膜２４の形成を促進するために、エネルギー線を照射し、或いは、加熱を行ってもよい。
【００３７】
エネルギー線は、エネルギー照射により窒素に隣接する原子との結合を切断してＣｕと反応させることが可能なエネルギーを有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、紫外光（ＵＶ）、真空紫外光（ＶＵＶ）、電子線（ＥＢ）、レーザー、Ｘ線、マイクロ波等を適用することができる。同時に広範囲で効率のよい照射が可能で短時間に処理できる等の観点から、真空中でＵＶランプやＶＵＶランプにより照射するのが特に好ましい。エネルギー線の波長は、照射する材料の結合状態に応じて適宜設定することができる。結合の分解性の観点からは、２００ｎｍから４００ｎｍの範囲の範囲であることが望ましい。
【００３８】
また、〜２００℃程度の範囲で、単一又は複数のステップで加熱しながらエネルギー線を照射するようにしてもよい。これは、窒素に隣接する原子との結合の切断を促進させ、より短時間でＣｕとの反応を可能にできるからである。加熱温度は、絶縁膜等の回路基板の構成材料の耐熱温度等に応じて、適宜設定することができる。
【００３９】
また、各処理時間については、拡散防止膜を少なくとも単分子層形成することで十分な効果を得ることができることから、極力短時間にすることが望ましい。ただし、配線上部及び側面部に一様に拡散防止膜を形成する必要性から、３０秒から３０分の範囲で処理することが望ましい。
【００４０】
次いで、基板１０上に、下部電極１２、ビア導体２２及び拡散防止膜２４上を覆うように、絶縁膜２６を形成する（図３（ｃ））。例えば、スピンコート法等により絶縁膜形成用組成物を塗布した後、ホットプレート又はオーブンにより硬化処理前熱処理及び硬化処理を行い、絶縁膜２６を形成する。熱処理及び硬化処理において、処理中の雰囲気は必要に応じて適宜選択することができ、例えば、大気雰囲気、窒素雰囲気、真空雰囲気等を適用することができる。絶縁膜２６の厚さは、必要に応じて適宜設定することができる。
【００４１】
絶縁膜２６の構成材料は、配線間の絶縁性を維持できる材料であれば、有機系材料であっても無機系材料であってもよい。絶縁膜２６の構成材料としては、例えば、ポリイミド型樹脂、フェノール型樹脂等を適用することができる。
【００４２】
絶縁膜形成用組成物の塗布方法も、特に限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、スピンコート法、ディップコート法、ニーダーコート法、カーテンコート法、ブレードコート法等を適用することができる。これらの中では、塗布効率等の観点から、スピンコート法が好ましい。スピンコート法の場合、その条件としては、例えば、回転数が、１０ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍ程度であり、８００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍが好ましく、時間が、１秒〜１０分間程度であり、１０秒〜９０秒が好ましい。
【００４３】
次いで、例えば化学的機械的研磨（ＣＭＰ）法により、ビア導体２２上を覆う余分な絶縁膜２６及び拡散防止膜２４を除去し、ビア導体２２の上面部を露出する（図４（ａ））。なお、ＣＭＰ法の代わりに、物理的な研削、研磨又は切削を適用してもよい。
【００４４】
次いで、導体ビア２２上及び絶縁膜２６上の全面に、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、導電性密着層２８とめっきシード層３０とを順次形成する。導電性密着層２８は、導電性密着層１４と同様の材料により形成することができる。また、めっきシード層３０は、めっきシード層１６と同様の材料により形成することができる。
【００４５】
次いで、めっきシード層３０上に、例えばスピンコート法又はロールコート法等により、フォトレジスト３２を形成する。
【００４６】
次いで、フォトレジスト３２を露光・現像し、フォトレジスト３２に、開口部３４，３６を形成する。開口部３４は、より上層の配線との接続ビアを受けるランドとなるビアホール部分、或いは、回路基板上に搭載される部品との電気的接点となるビアのランドとなるビアホール部分に形成されるものであり、ビア導体２２上に形成される。開口部３４の径は、露光時の位置ずれに対するマージンの拡大のため、そして、後のシード層形成及びめっき時の付き回りをよくするため、ビア導体２２の径よりも大きくすることが望ましい。開口部３６は、配線の埋め込み形成用のトレンチ、すなわち、配線溝である。
【００４７】
次いで、電気めっき法により、めっきシード層３０をシードとして、開口部３４，３６内にＣｕ等のめっき金属を成長する。これにより、開口部３４内に埋め込まれビア導体２２に接続されたランド３８と、開口部３６内に埋め込まれた配線４０とを形成する（図４（ｂ））。開口部３４，３６内に充填するめっき金属は、微細な配線４０を形成することに適した厚さ、例えば、０．５μｍ〜１０μｍ程度とすることができる。
【００４８】
次いで、アセトン、ＩＰＡ、ＮＭＰ等の薬液を用いて洗浄し、フォトレジスト３２を除去する。
【００４９】
次いで、ランド３８及び配線４０が形成されためっきシード層３０上に、例えばスピンコート法又はロールコート法等により、フォトレジスト４２を形成する。
【００５０】
次いで、フォトレジスト４２を露光・現像し、フォトレジスト４２に、ランド３８に達する開口部４４を形成する。
【００５１】
次いで、電気めっき法により、開口部４４に露出するランド３８上にＣｕ等のめっき金属を成長し、ランド３８に接続されたビア導体４６を形成する（図４（ｃ））。ここで、ビア導体４６は、配線４０の幅より大きい径を有し、アスペクト比の制約が小さいため、第１の配線層より厚く形成することができる。ビア導体４６の高さは、所望のビアホールの密着性、多層配線間の耐電圧などを考慮して決定することができ、例えば、１μｍ〜３０μｍ程度とすることができる。なお、以後の説明では、ランド３８及びビア導体４６を一括してビア導体４６と呼ぶこととする。
【００５２】
次いで、アセトン、ＩＰＡ、ＮＭＰ等の薬液を用いて洗浄し、フォトレジスト４２を除去する。
【００５３】
次いで、例えばウェットエッチングにより、フォトレジスト４２により覆われていた部分のめっきシード層３０及び導電性密着層２８を除去する。めっきシード層３０の除去には、例えば、過硫酸アンモニウム、硫酸カリウム等の薬液を適用することができる。導電性密着層２８の除去には、例えば、水酸化カリウムと過酸化水素水の混合液、弗化アンモニウム、弗酸等の薬液を適用することができる。
【００５４】
次いで、例えばドライエッチングにより、導電性密着層２８除去後の絶縁膜２６上に残存するエッチング残渣物を除去する（図５（ａ））。ドライエッチングに用いるガスとしては、例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳＦ６等を含む混合ガスを適用することができる。
【００５５】
次いで、配線４０及びビア導体４６の表面に、拡散防止膜２４の形成方法と同様にして、拡散防止膜４８を形成する（図５（ｂ））。
【００５６】
次いで、絶縁膜２６上に、配線４０及びビア導体４６上を覆うように、絶縁膜５０を形成する。例えば、スピンコート法又はロールコート法等により絶縁膜形成用組成物を塗布した後、ホットプレート又はオーブンにより硬化処理前熱処理及び硬化処理を行い、絶縁膜５０を形成する。熱処理及び硬化処理において、処理中の雰囲気は必要に応じて適宜選択することができ、例えば、大気雰囲気、窒素雰囲気、真空雰囲気等を適用することができる。絶縁膜５０の厚さは、必要に応じて適宜設定することができる。
【００５７】
次いで、例えばＣＭＰ法により、ビア導体４６上を覆う余分な絶縁膜５０及び拡散防止膜４８を除去し、ビア導体４６の上面部を露出する。なお、ＣＭＰ法の代わりに、物理的な研削、研磨又は切削を適用してもよい。
【００５８】
この後、図４（ｂ）乃至図５（ｃ）の工程を繰り返し行い、例えば図１に示すように、基板１０上に、所望の層数の多層配線層を形成する。また、必要に応じて、エッチング、ＣＭＰ、研削等により基板１０を除去するようにしてもよい。
【００５９】
こうして、本実施形態による回路基板を完成する。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、配線構造体と絶縁膜との間に、Ｃｕ−Ｎ結合を含む拡散防止膜を形成するので、絶縁膜中へのＣｕの拡散を効果的に防止することができる。これにより、低抵抗のＣｕを用いて低配線抵抗を実現する一方、配線間の絶縁性を高めることができ、高性能且つ信頼性の高い多層回路基板を実現することができる。
【００６１】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００６２】
例えば、図１に記載の回路基板は、一例を示したものであり、配線層の層数、各層の配線パターン、配線層間の接続等はこれに限定されるものではない。配線層の層数は、１層でもよく、２層以上であってもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、導電性密着層上に配線層を形成しているが、下層の配線層や絶縁膜との間の密着性が十分な場合には、必ずしも導電性密着層を形成する必要はない。
【００６４】
また、上記実施形態では、セミアディティブ法により回路基板を製造する場合について示したが、サブトラクティブ法により回路基板を製造する場合に適用することもできる。サブトラクティブ法により回路基板を製造する場合には、銅箔をパターニングして配線を形成した後、Ｃｕ−Ｎ結合を含む拡散防止膜を形成し、絶縁膜を形成すればよい。
【実施例】
【００６５】
［実施例１］
下部電極を形成した６インチのＳｉウェーハを準備した。
【００６６】
まず、下部電極上を含めたＳｉウェーハ上に、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【００６７】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。
【００６８】
次いで、電気Ｃｕめっきによりビアホール部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１０μｍ〜１３μｍ程度になるようにした。
【００６９】
次いで、レジストをＮＭＰにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を過硫酸アンモニウムにより、導電性密着層をフッ化アンモニウムにより、それぞれエッチングした。
【００７０】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【００７１】
次いで、エッチングチャンバ内をＮ２ガスで置換してin-situでＮ２プラズマに晒し、下部電極及びビア導体の表面に拡散防止膜を形成した。Ｎ２プラズマによる処理は、チャンバ内圧力を２５Ｐａ、出力を３００Ｗ、処理時間を１分とした。
【００７２】
次いで、ベースポリマーがポリイミド樹脂である非感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、ポリイミド樹脂を硬化させ、第一絶縁層を形成した。このときの第一絶縁層の膜厚は、約１５μｍであった。
【００７３】
次いで、第一絶縁層の形成によってビアポスト上に堆積した不要なポリイミド樹脂を除去するために、ＣＭＰ処理を実施し、ビアポストの頭が第一絶縁層と同一表面に顔をだすようにした。このときビアポストの高さは、約１０μｍであった。
【００７４】
次いで、第一絶縁層の表面に逆スパッタを行った後、ビアホール部も含めて、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【００７５】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、第一絶縁層中のφ６０μｍのビアホールを囲むφ８０μｍのランドパターンと、所定の位置に幅１μｍのトレンチ配線パターンとを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。これにより、レジストの所定の位置に、φ８０μｍのビアホール上部に相当するランドパターンと、幅１μｍのトレンチ配線パターンとを形成した。
【００７６】
次いで、電気Ｃｕめっきによりランドパターン及びトレンチ配線部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１．５μｍ〜２μｍ程度になるようにした。
【００７７】
次いで、レジストをＮＭＰにて剥離した後、再度ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。形成されたビアホールに対し、電気Ｃｕめっきを処理し、ビアポストを形成した。このとき、電気Ｃｕめっきの高さは２μｍ〜３μｍ程度になるように形成した。
【００７８】
次いで、レジストをＮＭＰにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を過硫酸アンモニウムにより、導電性密着層をフッ化アンモニウムにより、それぞれエッチングした。
【００７９】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【００８０】
次いで、エッチングチャンバ内をＮ２ガスで置換してin-situでＮ２プラズマに晒し、ビア導体及び配線の表面に拡散防止膜を形成した。Ｎ２プラズマによる処理は、チャンバ内圧力を２５Ｐａ、出力を３００Ｗ、処理時間を１分とした。
【００８１】
次いで、ベースポリマーがポリイミド樹脂である非感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、ポリイミド樹脂を硬化させ、第二絶縁層を形成した。このときの第二絶縁層の膜厚は、約５μｍであった。
【００８２】
以上の工程を更に２回追加して実施し、３層からなる多層配線を有する回路基板を形成した。
【００８３】
形成した多層配線について、信頼性試験として大気中２００℃、２４時間の高温放置を実施したところ、配線間の金属拡散は確認されず、配線間絶縁抵抗も十分に高い値を維持することができた。
【００８４】
［実施例２］
下部電極を形成した６インチのＳｉウェーハを準備した。
【００８５】
まず、下部電極上を含めたＳｉウェーハ上に、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【００８６】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。
【００８７】
次いで、電気Ｃｕめっきによりビアホール部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１０μｍ〜１３μｍ程度になるようにした。
【００８８】
次いで、レジストをＩＰＡにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を硫酸カリウムにより、導電性密着層を水酸化カリウムと過酸化水素水との混合溶液により、それぞれエッチングした。
【００８９】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【００９０】
次いで、下部電極及びビア導体の表面にベンゾトリアゾールを処理し、拡散防止膜を形成した。ベンゾトリアゾールによる処理は、濃度約１％のベンゾトリアゾール水溶液中に５分間浸漬することにより行った。
【００９１】
次いで、ベースポリマーがフェノール樹脂であるポジ型感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、フェノール樹脂を硬化させ、第一絶縁層を形成した。このときの第一絶縁層の膜厚は、約１５μｍであった。
【００９２】
次いで、第一絶縁層の形成によってビアポスト上に堆積した不要なフェノール樹脂を除去するために、ＣＭＰ処理を実施し、ビアポストの頭が第一絶縁層と同一表面に顔をだすようにした。このときビアポストの高さは、約１０μｍであった。
【００９３】
次いで、第一絶縁層の表面に逆スパッタを行った後、ビアホール部も含めて、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【００９４】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、第一絶縁層中のφ６０μｍのビアホールを囲むφ８０μｍのランドパターンと、所定の位置に幅１μｍのトレンチ配線パターンとを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。これにより、レジストの所定の位置に、φ８０μｍのビアホール上部に相当するランドパターンと、幅１μｍのトレンチ配線パターンとを形成した。
【００９５】
次いで、電気Ｃｕめっきによりランドパターン及びトレンチ配線部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１．５μｍ〜２μｍ程度になるようにした。
【００９６】
次いで、レジストをＩＰＡにて剥離した後、再度ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。形成されたビアホールに対し、電気Ｃｕめっきを処理し、ビアポストを形成した。このとき、電気Ｃｕめっきの高さは２μｍ〜３μｍ程度になるように形成した。
【００９７】
次いで、レジストをＩＰＡにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を硫酸カリウムにより、導電性密着層を水酸化カリウムと過酸化水素水との混合溶液により、それぞれエッチングした。
【００９８】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【００９９】
次いで、ビア導体及び配線の表面にベンゾトリアゾールを処理し、拡散防止膜を形成した。ベンゾトリアゾールによる処理は、濃度約１％のベンゾトリアゾール水溶液中に５分間浸漬することにより行った。
【０１００】
次いで、ベースポリマーがフェノール樹脂であるポジ型感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、フェノール樹脂を硬化させ、第二絶縁層を形成した。このときの第二絶縁層の膜厚は、約５μｍであった。
【０１０１】
以上の工程を更に２回追加して実施し、３層からなる多層配線を有する回路基板を形成した。
【０１０２】
形成した多層配線について、信頼性試験として大気中２００℃、２４時間の高温放置を実施したところ、配線間の金属拡散は確認されず、配線間絶縁抵抗も十分に高い値を維持することができた。
【０１０３】
［実施例３］
下部電極を形成した６インチのＳｉウェーハを準備した。
【０１０４】
まず、下部電極上を含めたＳｉウェーハ上に、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【０１０５】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。
【０１０６】
次いで、電気Ｃｕめっきによりビアホール部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１０μｍ〜１３μｍ程度になるようにした。
【０１０７】
次いで、レジストをアセトンにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を硫酸カリウムにより、導電性密着層を水酸化カリウムと過酸化水素水との混合溶液により、それぞれエッチングした。
【０１０８】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【０１０９】
次いで、ピリジンガス雰囲気中でＵＶ光を照射し、下部電極及びビア導体の表面に拡散防止膜を形成した。拡散防止膜の形成は、薬液タンクから真空チャンバ内へ気体ガスを供給し、チャンバ内圧力を２５Ｐａ、ＵＶ光２００Ｗ／ｃｍ２、波長２５４ｎｍ、照射時間５分間の条件で処理することにより行った。
【０１１０】
次いで、ベースポリマーがフェノール樹脂であるポジ型感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、フェノール樹脂を硬化させ、第一絶縁層を形成した。このときの第一絶縁層の膜厚は、約１５μｍであった。
【０１１１】
次いで、第一絶縁層の形成によってビアポスト上に堆積した不要なフェノール樹脂を除去するために、ＣＭＰ処理を実施し、ビアポストの頭が第一絶縁層と同一表面に顔をだすようにした。このときビアポストの高さは、約１０μｍであった。
【０１１２】
次いで、第一絶縁層の表面に逆スパッタを行った後、ビアホール部も含めて、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【０１１３】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、第一絶縁層中のφ６０μｍのビアホールを囲むφ８０μｍのランドパターンと、所定の位置に幅１μｍのトレンチ配線パターンとを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。これにより、レジストの所定の位置に、φ８０μｍのビアホール上部に相当するランドパターンと、幅１μｍのトレンチ配線パターンとを形成した。
【０１１４】
次いで、電気Ｃｕめっきによりランドパターン及びトレンチ配線部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１．５μｍ〜２μｍ程度になるようにした。
【０１１５】
次いで、レジストをアセトンにて剥離した後、再度ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。形成されたビアホールに対し、電気Ｃｕめっきを処理し、ビアポストを形成した。このとき、電気Ｃｕめっきの高さは２μｍ〜３μｍ程度になるように形成した。
【０１１６】
次いで、レジストをアセトンにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を硫酸カリウムにより、導電性密着層を水酸化カリウムと過酸化水素水との混合溶液により、それぞれエッチングした。
【０１１７】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【０１１８】
次いで、ピリジンガス雰囲気中でＵＶ光を照射し、ビア導体及び配線の表面に拡散防止膜を形成した。拡散防止膜の形成は、薬液タンクから真空チャンバ内へ気体ガスを供給し、チャンバ内圧力を２５Ｐａ、ＵＶ光２００Ｗ／ｃｍ２、波長２５４ｎｍ、照射時間５分間の条件で処理することにより行った。
【０１１９】
次いで、ベースポリマーがフェノール樹脂であるポジ型感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、フェノール樹脂を硬化させ、第二絶縁層を形成した。このときの第二絶縁層の膜厚は、約５μｍであった。
【０１２０】
以上の工程を更に２回追加して実施し、３層からなる多層配線を有する回路基板を形成した。
【０１２１】
形成した多層配線について、信頼性試験として大気中２００℃、２４時間の高温放置を実施したところ、配線間の金属拡散は確認されず、配線間絶縁抵抗も十分に高い値を維持することができた。
【０１２２】
［実施例４］
６インチのＳｉウェーハを準備した。
【０１２３】
まず、Ｓｉウェーハ上に、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【０１２４】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置に電極パターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。
【０１２５】
次いで、電気Ｃｕめっきにより電極部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１０μｍ〜１３μｍ程度になるようにした。
【０１２６】
次いで、レジストをＮＭＰにて剥離した後、再度ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。
【０１２７】
次いで、形成されたビアホールに対し、電気Ｃｕめっきを行い、ビアポストを形成した。このとき、電気Ｃｕめっきの高さは１０〜１３μｍ程度になるように形成した。
【０１２８】
次いで、レジストをＮＭＰにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を過硫酸アンモニウムにより、導電性密着層をフッ酸により、それぞれエッチングした。
【０１２９】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【０１３０】
次いで、エッチングチャンバ内をＮ２ガスで置換してin-situでＮ２プラズマに晒し、電極及びビア導体の表面に拡散防止膜を形成した。Ｎ２プラズマによる処理は、チャンバ内圧力を２５Ｐａ、出力を３００Ｗ、処理時間を１分とした。
【０１３１】
次いで、ベースポリマーがフェノール樹脂であるポジ型感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、フェノール樹脂を硬化させ、第一絶縁層を形成した。このときの第一絶縁層の膜厚は、約２５μｍであった。
【０１３２】
次いで、第一絶縁層の形成によってビアポスト上に堆積した不要なフェノール樹脂を除去するために、ＣＭＰ処理を実施し、ビアポストの頭が第一絶縁層と同一表面に顔をだすようにした。このときビアポストの高さは、約１０μｍであった。
【０１３３】
次いで、第一絶縁層の表面に逆スパッタを行った後、ビアホール部も含めて、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【０１３４】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、第一絶縁層中のφ６０μｍのビアホールを囲むφ８０μｍのランドパターンと、所定の位置に幅１μｍのトレンチ配線パターンとを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。これにより、レジストの所定の位置に、φ８０μｍのビアホール上部に相当するランドパターンと、幅１μｍのトレンチ配線パターンとを形成した。
【０１３５】
次いで、電気Ｃｕめっきによりランドパターン及びトレンチ配線部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１．５μｍ〜２μｍ程度になるようにした。
【０１３６】
次いで、レジストをアセトンにて剥離した後、再度ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。形成されたビアホールに対し、電気Ｃｕめっきを処理し、ビアポストを形成した。このとき、電気Ｃｕめっきの高さは２μｍ〜３μｍ程度になるように形成した。
【０１３７】
次いで、レジストをアセトンにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を過硫酸アンモニウムにより、導電性密着層をフッ酸により、それぞれエッチングした。
【０１３８】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【０１３９】
次いで、エッチングチャンバ内をＮ２ガスで置換してin-situでＮ２プラズマに晒し、ビア導体及び配線の表面に拡散防止膜を形成した。Ｎ２プラズマによる処理は、チャンバ内圧力を２５Ｐａ、出力を３００Ｗ、処理時間を１分とした。
【０１４０】
次いで、ベースポリマーがフェノール樹脂であるポジ型感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、ポリイミド樹脂を硬化させ、第二絶縁層を形成した。このときの第二絶縁層の膜厚は、約５μｍであった。
【０１４１】
以上の工程を更に２回追加して実施し、３層からなる多層配線を有する回路基板を形成した。
【０１４２】
形成した多層配線について、信頼性試験として大気中２００℃、２４時間の高温放置を実施したところ、配線間の金属拡散は確認されず、配線間絶縁抵抗も十分に高い値を維持することができた。
【０１４３】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１４４】
（付記１）
絶縁膜と、
前記絶縁膜内に埋め込まれ、Ｃｕを含む導電性材料により形成された配線構造体と、
前記絶縁膜と前記配線構造体との間に形成され、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜と
を有することを特徴とする回路基板。
【０１４５】
（付記２）
付記１記載の回路基板において、
前記配線構造体は、複数の配線層と、前記複数の配線層間を接続する複数のビア導体とを含む
ことを特徴とする回路基板。
【０１４６】
（付記３）
基板上に、Ｃｕを含む導電性材料により形成された配線構造体を形成する工程と、
前記配線構造体の表面に、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜を形成する工程と、
前記拡散防止膜が形成された前記配線構造体を覆うように、絶縁膜を形成する工程と
を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【０１４７】
（付記４）
付記３記載の回路基板の製造方法において、
前記拡散防止膜を形成する工程では、前記配線構造体を、窒素結合を含む物質を含む溶液又は雰囲気に暴露することにより、前記拡散防止膜を形成する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【０１４８】
（付記５）
付記４記載の回路基板の製造方法において、
前記拡散防止膜を形成する工程では、エネルギー線を照射しながら前記溶液又は前記雰囲気に暴露することにより、前記拡散防止膜の形成を促進する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【０１４９】
（付記６）
付記４又は５記載の回路基板の製造方法において、
前記窒素結合を含む物質は、アンモニア、ピリジン又はベンゾトリアゾールである
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【０１５０】
（付記７）
付記３記載の回路基板の製造方法において、
前記拡散防止膜を形成する工程では、前記配線構造体を、窒素を含む物質を含むプラズマに暴露することにより、前記拡散防止膜を形成する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【０１５１】
（付記８）
付記７記載の回路基板の製造方法において、
前記窒素を含む物質は、窒素、アンモニア、ピリジン又はベンゾトリアゾールである
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【０１５２】
（付記９）
付記３乃至８のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法において、
前記配線構造体を形成する工程は、
前記基板上に、シード層を形成する工程と、
前記シード層上に、前記配線構造体の形成予定領域に開口部を有するレジストを形成する工程と、
前記レジストをマスクとして、電界めっきにより、前記開口部内に前記配線構造体を成長する工程と、
前記レジストで覆われていた部分の前記めっきシード層を選択的に除去する工程とを有する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【符号の説明】
【０１５３】
１０…基板
１２…下部電極
１４，２８，５２…導電性密着層
１６，３０，５４…めっきシード層
１８，３２，４２…フォトレジスト
２０，３４，３６，４４…開口部
２２，４６，５６，６０…ビア導体
２４、４８，６４…拡散防止膜
２６，５０，６２…絶縁膜
３８…ランド
４０，５８…配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化、高性能化及び低価格化等の要求に伴い、多層回路基板の微細化や更なる多層化、電子部品の高密度実装化が急速に進んでいる。このような背景から、多層回路基板の微細配線技術の開発が活発に行われている。
【０００３】
パッケージ基板に用いられるビルドアップ基板の多層回路やウェーハレベルパッケージ（ＷＬＰ）の再配線層の形成には、サブトラクティブ法やセミアディティブ法が用いられてきた。特に近年では、サブトラクティブ法よりも配線の微細化が容易なセミアディティブ法が用いられている。
【０００４】
セミアディティブ法とは、無電界めっき法等により絶縁膜上に形成したシード層上に、配線形成領域に開口部を有するフォトレジスト膜を形成し、電界めっきにより開口部内に配線を埋め込んだ後、不要なシード層を除去することにより配線パターンを形成する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０４５８７９号公報
【特許文献２】特開２００８−０５０５４１号公報
【特許文献３】国際公開第２００９／０３４５９６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、配線幅及び配線間隔が微細化するに伴い、配線抵抗の上昇や配線間の絶縁性の低下が生じることが判明した。特に、配線間隔が１０μｍ以下の回路基板では信頼性の影響が大きくなっている。今後、１μｍ以下の配線間隔で回路基板を形成することも考えられ、信頼性の更なる低下が懸念される。
【０００７】
本発明の目的は、配線抵抗が低く配線間の絶縁性の高い回路基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の一観点によれば、絶縁膜と、前記絶縁膜内に埋め込まれ、Ｃｕを含む導電性材料により形成された配線構造体と、前記絶縁膜と前記配線構造体との間に形成され、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜とを有する回路基板が提供される。
また、実施形態の他の観点によれば、基板上に、Ｃｕを含む導電性材料により形成された配線構造体を形成する工程と、前記配線構造体の表面に、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜を形成する工程と、前記拡散防止膜が形成された前記配線構造体を覆うように、絶縁膜を形成する工程とを有する回路基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の回路基板及びその製造方法によれば、絶縁膜中へのＣｕの拡散を効果的に防止することができる。これにより、低抵抗のＣｕを用いて低配線抵抗を実現する一方、配線間の絶縁性を高めることができ、高性能且つ信頼性の高い多層回路基板を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一実施形態による回路基板の構造を示す概略断面図である。
【図２】図２は、一実施形態による回路基板の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図３】図３は、一実施形態による回路基板の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図４】図４は、一実施形態による回路基板の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図５】図５は、一実施形態による回路基板の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
一実施形態による回路基板及びその製造方法について図１乃至図５を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態による回路基板の構造を示す概略断面図である。図２乃至図５は、本実施形態による回路基板の製造方法を示す工程断面図である。
【００１３】
はじめに、本実施形態による回路基板の構造について図１を用いて説明する。
【００１４】
基板１０上には、下部電極１２が形成されている。下部電極１２が形成された基板１０上には、絶縁膜２６が形成されている。絶縁膜２６には、導電性密着層１４及びシード層１６を介して下部電極１２に接続されたビア導体２２が埋め込まれている。下部電極１２及びビア導体２２の表面（下部電極１２及びビア導体２２と絶縁膜２６との間）には、配線材料の拡散を防止する拡散防止膜２４が形成されている。
【００１５】
絶縁膜２６上には、導電性密着層１４及びシード層１６を介してビア導体２２に接続されたビア導体４６と、配線４０とが埋め込まれた絶縁膜５０が形成されている。ビア導体４６及び配線４０の表面（ビア導体４６及び配線４０と絶縁膜５０との間）には、配線材料の拡散を防止する拡散防止膜４８が形成されている。
【００１６】
絶縁膜５０上には、導電性密着層５２及びシード層５４を介してビア導体４６に接続されたビア導体５６と、配線５８と、ビア導体６０とが埋め込まれた絶縁膜６２が形成されている。ビア導体５６、配線５８及びビア導体６０の表面（ビア導体５６、配線５８及びビア導体６０と絶縁膜６２との間）には、配線材料の拡散を防止する拡散防止膜６４が形成されている。
【００１７】
絶縁膜６２上には、導電性密着層６６及びシード層６８を介してビア導体５６に接続されたビア導体７０と、配線７２と、導電性密着層６６及びシード層６８を介してビア導体６０に接続された配線７４とが埋め込まれた絶縁膜７６が形成されている。ビア導体７０、配線７２，７４の表面（ビア導体７０、配線７２，７４と絶縁膜７６との間）には、配線材料の拡散を防止する拡散防止膜７８が形成されている。
【００１８】
このように、本実施形態による回路基板は、電極、ビア導体、配線等、回路基板内部の電気的接続部分である配線構造体と、配線構造体を埋め込む絶縁膜との間に、配線構造体の配線材料が絶縁膜中へ拡散するのを防止する拡散防止膜を有している。配線構造体は、低抵抗の銅（Ｃｕ）を含む導電性材料により形成されている。Ｃｕ以外にＣｕを含む導電性材料としては、例えば、ＡｌＣｕ合金、ＴｉＣｕ合金、ＡｕＣｕ合金等が挙げられる。
拡散防止膜は、配線構造体の表面に形成されたＣｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の変成層により形成されている。変成層は、配線構造体の表面のＣｕと結合してＣｕ−Ｎ結合が形成されていればよく、単原子層ないしは数原子層程度でよい。
【００１９】
Ｃｕを含む配線構造体は、製造プロセス中やその際の大気放置によって、表面に変質層や酸化層が形成されることがある。Ｃｕを含む配線構造体の表面にＣｕ−Ｎ結合を有する変成層（拡散防止膜）を形成することにより、この変質層や酸化層中のＣｕが可動イオンとなって絶縁膜中を拡散することを防止することができる。
【００２０】
これにより、低抵抗のＣｕを用いて低配線抵抗を実現するとともに、配線間の絶縁性を高めることができ、高性能且つ信頼性の高い多層回路基板を実現することができる。また、この多層回路基板では、１μｍ以下の微細な配線を有するような場合にも、高い信頼性を実現することができる。
【００２１】
次に、本実施形態による回路基板の製造方法について図２乃至図５を用いて説明する。
【００２２】
ここでは、例えば図２（ａ）に示すような下部電極１２が形成された基板１０上に、多層配線層を形成するものとする。基板１０は、特に限定されるものではなく、パッケージ基板、ウェーハレベルパッケージ（ＷＬＰ）、シリコンインターポーザ等、用途に応じて適宜選択することができる。例えば、シリコン（Ｓｉ）ウェーハ等の半導体基板、セラミックや樹脂等のプリント基板材料の絶縁基板等を適用することができる。後に形成される絶縁膜の硬化温度に対する耐熱性を有する基板であれば、他の基板を使用してもよい。下部電極１２は、特に限定されるものではないが、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料を含む導電性材料を適用することができる。
【００２３】
まず、下部電極１２が形成された基板１０上に、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、導電性密着層１４とめっきシード層１６とを順次形成する（図２（ｂ））。導電性密着層１４としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）のうち少なくともいずれか１つを含む合金や導電性の金属化合物を適用することができる。めっきシード層１６としては、例えば、抵抗の低いＣｕや銀（Ａｇ）等を適用することができる。
【００２４】
次いで、めっきシード層１６上に、例えばスピンコート法又はロールコート法等により、フォトレジスト１８を形成する。
【００２５】
次いで、フォトレジスト１８を露光・現像し、フォトレジスト１８に、下部電極１２に達する開口部２０を形成する。
【００２６】
次いで、電気めっき法により、めっきシード層１６をシードとして、開口部２０内にＣｕ等のめっき金属を成長し、開口部２０内に埋め込まれ、下部電極１２に接続されたビア導体２２を形成する（図２（ｃ））。ビア導体２２の埋め込み高さは、必要に応じて適宜設定することができる。
【００２７】
次いで、例えば、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等の薬液を用いて洗浄し、フォトレジスト１８を除去する。なお、フォトレジスト１８は、アッシング等のドライプロセスを用いて除去してもよい。
【００２８】
次いで、フォトレジスト１８により覆われていた部分の余分なめっきシード層１６及び導電性密着層１４を除去する。めっきシード層１６の除去には、例えば、過硫酸アンモニウム、硫酸カリウム等の薬液を用いたウェットエッチングを適用することができる。また、導電性密着層１４の除去には、例えば、水酸化カリウムと過酸化水素水の混合液、弗化アンモニウム、フッ酸等の薬液を用いたウェットエッチングを適用することができる。なお、めっきシード層１６及び導電性密着層１４は、ドライエッチングにより除去してもよい。
【００２９】
次いで、例えばドライエッチングにより、導電性密着層１４除去後の基板１０上に残存するエッチング残渣物を除去する（図３（ａ））。ドライエッチングに用いるガスとしては、例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳＦ６等を含む混合ガスを適用することができる。なお、基板１０上の残渣物が少なく絶縁性等に与える影響等を無視できるような場合には、必ずしもこのドライエッチングを行う必要はない。
【００３０】
次いで、下部電極１２及びビア導体２２の表面に、拡散防止膜２４を形成する（図３（ｂ））。拡散防止膜２４は、Ｃｕ−Ｎ結合を有する変成層である。図３（ａ）のエッチング工程を経ることにより表面に形成されるＣｕの変質層や酸化層に対し、Ｃｕ−Ｎ結合を有する被膜を形成して配線金属表面のＣｕ原子の結合強度を向上することにより、Ｃｕの拡散を防止する拡散防止膜２４とすることができる。
【００３１】
拡散防止膜２４は、下部電極１２及びビア導体２２の表面を、窒素結合を含む分子を含む洗浄溶液、窒素結合を含む気体分子の雰囲気、窒素を含む気体分子のプラズマに曝すことにより、形成することができる。
【００３２】
窒素結合を含む洗浄溶液は、溶液を構成する分子中に窒素原子を含んでいれば特に限定されるものではなく、例えば、アンモニア、ピリジン、ベンゾトリアゾール等を含む溶液を適用することができる。
【００３３】
窒素結合を含む気体分子の雰囲気としては、例えば、アンモニア、ピリジン、ベンゾトリアゾール等を含む雰囲気を適用することができる。
【００３４】
窒素を含む気体分子のプラズマは、窒素原子を含む気体分子のプラズマであれば特に限定されるものではなく、例えば、窒素、アンモニア、ピリジン、ベンゾトリアゾールなどのプラズマを適用することができる。なお、拡散防止膜は、配線の上部及び側面部に均一に拡散防止膜を形成することが望ましい。かかる観点から、プラズマ処理により拡散防止膜を形成する場合、等方的なプラズマ処理を行うために、チャンバ内圧力を５Ｐａから５００Ｐａの範囲とすることが望ましい。
【００３５】
分子中に窒素を含む物質としては、特に、ＣｕとＮとの間の結合に共有結合を形成する物質、例えばトリアゾール系の物質が好ましい。
【００３６】
窒素結合を含む分子を含む洗浄溶液や窒素結合を含む気体分子の雰囲気に暴露するにあたっては、拡散防止膜２４の形成を促進するために、エネルギー線を照射し、或いは、加熱を行ってもよい。
【００３７】
エネルギー線は、エネルギー照射により窒素に隣接する原子との結合を切断してＣｕと反応させることが可能なエネルギーを有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、紫外光（ＵＶ）、真空紫外光（ＶＵＶ）、電子線（ＥＢ）、レーザー、Ｘ線、マイクロ波等を適用することができる。同時に広範囲で効率のよい照射が可能で短時間に処理できる等の観点から、真空中でＵＶランプやＶＵＶランプにより照射するのが特に好ましい。エネルギー線の波長は、照射する材料の結合状態に応じて適宜設定することができる。結合の分解性の観点からは、２００ｎｍから４００ｎｍの範囲の範囲であることが望ましい。
【００３８】
また、〜２００℃程度の範囲で、単一又は複数のステップで加熱しながらエネルギー線を照射するようにしてもよい。これは、窒素に隣接する原子との結合の切断を促進させ、より短時間でＣｕとの反応を可能にできるからである。加熱温度は、絶縁膜等の回路基板の構成材料の耐熱温度等に応じて、適宜設定することができる。
【００３９】
また、各処理時間については、拡散防止膜を少なくとも単分子層形成することで十分な効果を得ることができることから、極力短時間にすることが望ましい。ただし、配線上部及び側面部に一様に拡散防止膜を形成する必要性から、３０秒から３０分の範囲で処理することが望ましい。
【００４０】
次いで、基板１０上に、下部電極１２、ビア導体２２及び拡散防止膜２４上を覆うように、絶縁膜２６を形成する（図３（ｃ））。例えば、スピンコート法等により絶縁膜形成用組成物を塗布した後、ホットプレート又はオーブンにより硬化処理前熱処理及び硬化処理を行い、絶縁膜２６を形成する。熱処理及び硬化処理において、処理中の雰囲気は必要に応じて適宜選択することができ、例えば、大気雰囲気、窒素雰囲気、真空雰囲気等を適用することができる。絶縁膜２６の厚さは、必要に応じて適宜設定することができる。
【００４１】
絶縁膜２６の構成材料は、配線間の絶縁性を維持できる材料であれば、有機系材料であっても無機系材料であってもよい。絶縁膜２６の構成材料としては、例えば、ポリイミド型樹脂、フェノール型樹脂等を適用することができる。
【００４２】
絶縁膜形成用組成物の塗布方法も、特に限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、スピンコート法、ディップコート法、ニーダーコート法、カーテンコート法、ブレードコート法等を適用することができる。これらの中では、塗布効率等の観点から、スピンコート法が好ましい。スピンコート法の場合、その条件としては、例えば、回転数が、１０ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍ程度であり、８００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍが好ましく、時間が、１秒〜１０分間程度であり、１０秒〜９０秒が好ましい。
【００４３】
次いで、例えば化学的機械的研磨（ＣＭＰ）法により、ビア導体２２上を覆う余分な絶縁膜２６及び拡散防止膜２４を除去し、ビア導体２２の上面部を露出する（図４（ａ））。なお、ＣＭＰ法の代わりに、物理的な研削、研磨又は切削を適用してもよい。
【００４４】
次いで、導体ビア２２上及び絶縁膜２６上の全面に、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、導電性密着層２８とめっきシード層３０とを順次形成する。導電性密着層２８は、導電性密着層１４と同様の材料により形成することができる。また、めっきシード層３０は、めっきシード層１６と同様の材料により形成することができる。
【００４５】
次いで、めっきシード層３０上に、例えばスピンコート法又はロールコート法等により、フォトレジスト３２を形成する。
【００４６】
次いで、フォトレジスト３２を露光・現像し、フォトレジスト３２に、開口部３４，３６を形成する。開口部３４は、より上層の配線との接続ビアを受けるランドとなるビアホール部分、或いは、回路基板上に搭載される部品との電気的接点となるビアのランドとなるビアホール部分に形成されるものであり、ビア導体２２上に形成される。開口部３４の径は、露光時の位置ずれに対するマージンの拡大のため、そして、後のシード層形成及びめっき時の付き回りをよくするため、ビア導体２２の径よりも大きくすることが望ましい。開口部３６は、配線の埋め込み形成用のトレンチ、すなわち、配線溝である。
【００４７】
次いで、電気めっき法により、めっきシード層３０をシードとして、開口部３４，３６内にＣｕ等のめっき金属を成長する。これにより、開口部３４内に埋め込まれビア導体２２に接続されたランド３８と、開口部３６内に埋め込まれた配線４０とを形成する（図４（ｂ））。開口部３４，３６内に充填するめっき金属は、微細な配線４０を形成することに適した厚さ、例えば、０．５μｍ〜１０μｍ程度とすることができる。
【００４８】
次いで、アセトン、ＩＰＡ、ＮＭＰ等の薬液を用いて洗浄し、フォトレジスト３２を除去する。
【００４９】
次いで、ランド３８及び配線４０が形成されためっきシード層３０上に、例えばスピンコート法又はロールコート法等により、フォトレジスト４２を形成する。
【００５０】
次いで、フォトレジスト４２を露光・現像し、フォトレジスト４２に、ランド３８に達する開口部４４を形成する。
【００５１】
次いで、電気めっき法により、開口部４４に露出するランド３８上にＣｕ等のめっき金属を成長し、ランド３８に接続されたビア導体４６を形成する（図４（ｃ））。ここで、ビア導体４６は、配線４０の幅より大きい径を有し、アスペクト比の制約が小さいため、第１の配線層より厚く形成することができる。ビア導体４６の高さは、所望のビアホールの密着性、多層配線間の耐電圧などを考慮して決定することができ、例えば、１μｍ〜３０μｍ程度とすることができる。なお、以後の説明では、ランド３８及びビア導体４６を一括してビア導体４６と呼ぶこととする。
【００５２】
次いで、アセトン、ＩＰＡ、ＮＭＰ等の薬液を用いて洗浄し、フォトレジスト４２を除去する。
【００５３】
次いで、例えばウェットエッチングにより、フォトレジスト４２により覆われていた部分のめっきシード層３０及び導電性密着層２８を除去する。めっきシード層３０の除去には、例えば、過硫酸アンモニウム、硫酸カリウム等の薬液を適用することができる。導電性密着層２８の除去には、例えば、水酸化カリウムと過酸化水素水の混合液、弗化アンモニウム、弗酸等の薬液を適用することができる。
【００５４】
次いで、例えばドライエッチングにより、導電性密着層２８除去後の絶縁膜２６上に残存するエッチング残渣物を除去する（図５（ａ））。ドライエッチングに用いるガスとしては、例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳＦ６等を含む混合ガスを適用することができる。
【００５５】
次いで、配線４０及びビア導体４６の表面に、拡散防止膜２４の形成方法と同様にして、拡散防止膜４８を形成する（図５（ｂ））。
【００５６】
次いで、絶縁膜２６上に、配線４０及びビア導体４６上を覆うように、絶縁膜５０を形成する。例えば、スピンコート法又はロールコート法等により絶縁膜形成用組成物を塗布した後、ホットプレート又はオーブンにより硬化処理前熱処理及び硬化処理を行い、絶縁膜５０を形成する。熱処理及び硬化処理において、処理中の雰囲気は必要に応じて適宜選択することができ、例えば、大気雰囲気、窒素雰囲気、真空雰囲気等を適用することができる。絶縁膜５０の厚さは、必要に応じて適宜設定することができる。
【００５７】
次いで、例えばＣＭＰ法により、ビア導体４６上を覆う余分な絶縁膜５０及び拡散防止膜４８を除去し、ビア導体４６の上面部を露出する。なお、ＣＭＰ法の代わりに、物理的な研削、研磨又は切削を適用してもよい。
【００５８】
この後、図４（ｂ）乃至図５（ｃ）の工程を繰り返し行い、例えば図１に示すように、基板１０上に、所望の層数の多層配線層を形成する。また、必要に応じて、エッチング、ＣＭＰ、研削等により基板１０を除去するようにしてもよい。
【００５９】
こうして、本実施形態による回路基板を完成する。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、配線構造体と絶縁膜との間に、Ｃｕ−Ｎ結合を含む拡散防止膜を形成するので、絶縁膜中へのＣｕの拡散を効果的に防止することができる。これにより、低抵抗のＣｕを用いて低配線抵抗を実現する一方、配線間の絶縁性を高めることができ、高性能且つ信頼性の高い多層回路基板を実現することができる。
【００６１】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００６２】
例えば、図１に記載の回路基板は、一例を示したものであり、配線層の層数、各層の配線パターン、配線層間の接続等はこれに限定されるものではない。配線層の層数は、１層でもよく、２層以上であってもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、導電性密着層上に配線層を形成しているが、下層の配線層や絶縁膜との間の密着性が十分な場合には、必ずしも導電性密着層を形成する必要はない。
【００６４】
また、上記実施形態では、セミアディティブ法により回路基板を製造する場合について示したが、サブトラクティブ法により回路基板を製造する場合に適用することもできる。サブトラクティブ法により回路基板を製造する場合には、銅箔をパターニングして配線を形成した後、Ｃｕ−Ｎ結合を含む拡散防止膜を形成し、絶縁膜を形成すればよい。
【実施例】
【００６５】
［実施例１］
下部電極を形成した６インチのＳｉウェーハを準備した。
【００６６】
まず、下部電極上を含めたＳｉウェーハ上に、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【００６７】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。
【００６８】
次いで、電気Ｃｕめっきによりビアホール部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１０μｍ〜１３μｍ程度になるようにした。
【００６９】
次いで、レジストをＮＭＰにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を過硫酸アンモニウムにより、導電性密着層をフッ化アンモニウムにより、それぞれエッチングした。
【００７０】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【００７１】
次いで、エッチングチャンバ内をＮ２ガスで置換してin-situでＮ２プラズマに晒し、下部電極及びビア導体の表面に拡散防止膜を形成した。Ｎ２プラズマによる処理は、チャンバ内圧力を２５Ｐａ、出力を３００Ｗ、処理時間を１分とした。
【００７２】
次いで、ベースポリマーがポリイミド樹脂である非感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、ポリイミド樹脂を硬化させ、第一絶縁層を形成した。このときの第一絶縁層の膜厚は、約１５μｍであった。
【００７３】
次いで、第一絶縁層の形成によってビアポスト上に堆積した不要なポリイミド樹脂を除去するために、ＣＭＰ処理を実施し、ビアポストの頭が第一絶縁層と同一表面に顔をだすようにした。このときビアポストの高さは、約１０μｍであった。
【００７４】
次いで、第一絶縁層の表面に逆スパッタを行った後、ビアホール部も含めて、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【００７５】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、第一絶縁層中のφ６０μｍのビアホールを囲むφ８０μｍのランドパターンと、所定の位置に幅１μｍのトレンチ配線パターンとを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。これにより、レジストの所定の位置に、φ８０μｍのビアホール上部に相当するランドパターンと、幅１μｍのトレンチ配線パターンとを形成した。
【００７６】
次いで、電気Ｃｕめっきによりランドパターン及びトレンチ配線部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１．５μｍ〜２μｍ程度になるようにした。
【００７７】
次いで、レジストをＮＭＰにて剥離した後、再度ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。形成されたビアホールに対し、電気Ｃｕめっきを処理し、ビアポストを形成した。このとき、電気Ｃｕめっきの高さは２μｍ〜３μｍ程度になるように形成した。
【００７８】
次いで、レジストをＮＭＰにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を過硫酸アンモニウムにより、導電性密着層をフッ化アンモニウムにより、それぞれエッチングした。
【００７９】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【００８０】
次いで、エッチングチャンバ内をＮ２ガスで置換してin-situでＮ２プラズマに晒し、ビア導体及び配線の表面に拡散防止膜を形成した。Ｎ２プラズマによる処理は、チャンバ内圧力を２５Ｐａ、出力を３００Ｗ、処理時間を１分とした。
【００８１】
次いで、ベースポリマーがポリイミド樹脂である非感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、ポリイミド樹脂を硬化させ、第二絶縁層を形成した。このときの第二絶縁層の膜厚は、約５μｍであった。
【００８２】
以上の工程を更に２回追加して実施し、３層からなる多層配線を有する回路基板を形成した。
【００８３】
形成した多層配線について、信頼性試験として大気中２００℃、２４時間の高温放置を実施したところ、配線間の金属拡散は確認されず、配線間絶縁抵抗も十分に高い値を維持することができた。
【００８４】
［実施例２］
下部電極を形成した６インチのＳｉウェーハを準備した。
【００８５】
まず、下部電極上を含めたＳｉウェーハ上に、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【００８６】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。
【００８７】
次いで、電気Ｃｕめっきによりビアホール部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１０μｍ〜１３μｍ程度になるようにした。
【００８８】
次いで、レジストをＩＰＡにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を硫酸カリウムにより、導電性密着層を水酸化カリウムと過酸化水素水との混合溶液により、それぞれエッチングした。
【００８９】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【００９０】
次いで、下部電極及びビア導体の表面にベンゾトリアゾールを処理し、拡散防止膜を形成した。ベンゾトリアゾールによる処理は、濃度約１％のベンゾトリアゾール水溶液中に５分間浸漬することにより行った。
【００９１】
次いで、ベースポリマーがフェノール樹脂であるポジ型感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、フェノール樹脂を硬化させ、第一絶縁層を形成した。このときの第一絶縁層の膜厚は、約１５μｍであった。
【００９２】
次いで、第一絶縁層の形成によってビアポスト上に堆積した不要なフェノール樹脂を除去するために、ＣＭＰ処理を実施し、ビアポストの頭が第一絶縁層と同一表面に顔をだすようにした。このときビアポストの高さは、約１０μｍであった。
【００９３】
次いで、第一絶縁層の表面に逆スパッタを行った後、ビアホール部も含めて、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【００９４】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、第一絶縁層中のφ６０μｍのビアホールを囲むφ８０μｍのランドパターンと、所定の位置に幅１μｍのトレンチ配線パターンとを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。これにより、レジストの所定の位置に、φ８０μｍのビアホール上部に相当するランドパターンと、幅１μｍのトレンチ配線パターンとを形成した。
【００９５】
次いで、電気Ｃｕめっきによりランドパターン及びトレンチ配線部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１．５μｍ〜２μｍ程度になるようにした。
【００９６】
次いで、レジストをＩＰＡにて剥離した後、再度ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。形成されたビアホールに対し、電気Ｃｕめっきを処理し、ビアポストを形成した。このとき、電気Ｃｕめっきの高さは２μｍ〜３μｍ程度になるように形成した。
【００９７】
次いで、レジストをＩＰＡにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を硫酸カリウムにより、導電性密着層を水酸化カリウムと過酸化水素水との混合溶液により、それぞれエッチングした。
【００９８】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【００９９】
次いで、ビア導体及び配線の表面にベンゾトリアゾールを処理し、拡散防止膜を形成した。ベンゾトリアゾールによる処理は、濃度約１％のベンゾトリアゾール水溶液中に５分間浸漬することにより行った。
【０１００】
次いで、ベースポリマーがフェノール樹脂であるポジ型感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、フェノール樹脂を硬化させ、第二絶縁層を形成した。このときの第二絶縁層の膜厚は、約５μｍであった。
【０１０１】
以上の工程を更に２回追加して実施し、３層からなる多層配線を有する回路基板を形成した。
【０１０２】
形成した多層配線について、信頼性試験として大気中２００℃、２４時間の高温放置を実施したところ、配線間の金属拡散は確認されず、配線間絶縁抵抗も十分に高い値を維持することができた。
【０１０３】
［実施例３］
下部電極を形成した６インチのＳｉウェーハを準備した。
【０１０４】
まず、下部電極上を含めたＳｉウェーハ上に、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【０１０５】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。
【０１０６】
次いで、電気Ｃｕめっきによりビアホール部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１０μｍ〜１３μｍ程度になるようにした。
【０１０７】
次いで、レジストをアセトンにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を硫酸カリウムにより、導電性密着層を水酸化カリウムと過酸化水素水との混合溶液により、それぞれエッチングした。
【０１０８】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【０１０９】
次いで、ピリジンガス雰囲気中でＵＶ光を照射し、下部電極及びビア導体の表面に拡散防止膜を形成した。拡散防止膜の形成は、薬液タンクから真空チャンバ内へ気体ガスを供給し、チャンバ内圧力を２５Ｐａ、ＵＶ光２００Ｗ／ｃｍ２、波長２５４ｎｍ、照射時間５分間の条件で処理することにより行った。
【０１１０】
次いで、ベースポリマーがフェノール樹脂であるポジ型感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、フェノール樹脂を硬化させ、第一絶縁層を形成した。このときの第一絶縁層の膜厚は、約１５μｍであった。
【０１１１】
次いで、第一絶縁層の形成によってビアポスト上に堆積した不要なフェノール樹脂を除去するために、ＣＭＰ処理を実施し、ビアポストの頭が第一絶縁層と同一表面に顔をだすようにした。このときビアポストの高さは、約１０μｍであった。
【０１１２】
次いで、第一絶縁層の表面に逆スパッタを行った後、ビアホール部も含めて、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【０１１３】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、第一絶縁層中のφ６０μｍのビアホールを囲むφ８０μｍのランドパターンと、所定の位置に幅１μｍのトレンチ配線パターンとを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。これにより、レジストの所定の位置に、φ８０μｍのビアホール上部に相当するランドパターンと、幅１μｍのトレンチ配線パターンとを形成した。
【０１１４】
次いで、電気Ｃｕめっきによりランドパターン及びトレンチ配線部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１．５μｍ〜２μｍ程度になるようにした。
【０１１５】
次いで、レジストをアセトンにて剥離した後、再度ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。形成されたビアホールに対し、電気Ｃｕめっきを処理し、ビアポストを形成した。このとき、電気Ｃｕめっきの高さは２μｍ〜３μｍ程度になるように形成した。
【０１１６】
次いで、レジストをアセトンにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を硫酸カリウムにより、導電性密着層を水酸化カリウムと過酸化水素水との混合溶液により、それぞれエッチングした。
【０１１７】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【０１１８】
次いで、ピリジンガス雰囲気中でＵＶ光を照射し、ビア導体及び配線の表面に拡散防止膜を形成した。拡散防止膜の形成は、薬液タンクから真空チャンバ内へ気体ガスを供給し、チャンバ内圧力を２５Ｐａ、ＵＶ光２００Ｗ／ｃｍ２、波長２５４ｎｍ、照射時間５分間の条件で処理することにより行った。
【０１１９】
次いで、ベースポリマーがフェノール樹脂であるポジ型感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、フェノール樹脂を硬化させ、第二絶縁層を形成した。このときの第二絶縁層の膜厚は、約５μｍであった。
【０１２０】
以上の工程を更に２回追加して実施し、３層からなる多層配線を有する回路基板を形成した。
【０１２１】
形成した多層配線について、信頼性試験として大気中２００℃、２４時間の高温放置を実施したところ、配線間の金属拡散は確認されず、配線間絶縁抵抗も十分に高い値を維持することができた。
【０１２２】
［実施例４］
６インチのＳｉウェーハを準備した。
【０１２３】
まず、Ｓｉウェーハ上に、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【０１２４】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置に電極パターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。
【０１２５】
次いで、電気Ｃｕめっきにより電極部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１０μｍ〜１３μｍ程度になるようにした。
【０１２６】
次いで、レジストをＮＭＰにて剥離した後、再度ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。
【０１２７】
次いで、形成されたビアホールに対し、電気Ｃｕめっきを行い、ビアポストを形成した。このとき、電気Ｃｕめっきの高さは１０〜１３μｍ程度になるように形成した。
【０１２８】
次いで、レジストをＮＭＰにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を過硫酸アンモニウムにより、導電性密着層をフッ酸により、それぞれエッチングした。
【０１２９】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【０１３０】
次いで、エッチングチャンバ内をＮ２ガスで置換してin-situでＮ２プラズマに晒し、電極及びビア導体の表面に拡散防止膜を形成した。Ｎ２プラズマによる処理は、チャンバ内圧力を２５Ｐａ、出力を３００Ｗ、処理時間を１分とした。
【０１３１】
次いで、ベースポリマーがフェノール樹脂であるポジ型感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、フェノール樹脂を硬化させ、第一絶縁層を形成した。このときの第一絶縁層の膜厚は、約２５μｍであった。
【０１３２】
次いで、第一絶縁層の形成によってビアポスト上に堆積した不要なフェノール樹脂を除去するために、ＣＭＰ処理を実施し、ビアポストの頭が第一絶縁層と同一表面に顔をだすようにした。このときビアポストの高さは、約１０μｍであった。
【０１３３】
次いで、第一絶縁層の表面に逆スパッタを行った後、ビアホール部も含めて、膜厚０．１μｍのＴｉと膜厚０．３μｍのＣｕとをスパッタ法により堆積し、導電性密着層及びシード層を形成した。
【０１３４】
次いで、ノボラック型の液状レジストを塗布し、第一絶縁層中のφ６０μｍのビアホールを囲むφ８０μｍのランドパターンと、所定の位置に幅１μｍのトレンチ配線パターンとを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。これにより、レジストの所定の位置に、φ８０μｍのビアホール上部に相当するランドパターンと、幅１μｍのトレンチ配線パターンとを形成した。
【０１３５】
次いで、電気Ｃｕめっきによりランドパターン及びトレンチ配線部をめっきした。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが１．５μｍ〜２μｍ程度になるようにした。
【０１３６】
次いで、レジストをアセトンにて剥離した後、再度ノボラック型の液状レジストを塗布し、所定の位置にφ６０μｍのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像した。形成されたビアホールに対し、電気Ｃｕめっきを処理し、ビアポストを形成した。このとき、電気Ｃｕめっきの高さは２μｍ〜３μｍ程度になるように形成した。
【０１３７】
次いで、レジストをアセトンにて剥離した後、レジストの被覆によってめっきされなかった部分のシード層を過硫酸アンモニウムにより、導電性密着層をフッ酸により、それぞれエッチングした。
【０１３８】
次いで、エッチング後に配線間の絶縁膜表面に残渣が残らないよう、ＣＦ４及びＯ２を混合したガスによるドライエッチングを施した。
【０１３９】
次いで、エッチングチャンバ内をＮ２ガスで置換してin-situでＮ２プラズマに晒し、ビア導体及び配線の表面に拡散防止膜を形成した。Ｎ２プラズマによる処理は、チャンバ内圧力を２５Ｐａ、出力を３００Ｗ、処理時間を１分とした。
【０１４０】
次いで、ベースポリマーがフェノール樹脂であるポジ型感光性樹脂のワニスをスピンコートで塗布、プリベークして、３００℃、１時間でキュアし、ポリイミド樹脂を硬化させ、第二絶縁層を形成した。このときの第二絶縁層の膜厚は、約５μｍであった。
【０１４１】
以上の工程を更に２回追加して実施し、３層からなる多層配線を有する回路基板を形成した。
【０１４２】
形成した多層配線について、信頼性試験として大気中２００℃、２４時間の高温放置を実施したところ、配線間の金属拡散は確認されず、配線間絶縁抵抗も十分に高い値を維持することができた。
【０１４３】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１４４】
（付記１）
絶縁膜と、
前記絶縁膜内に埋め込まれ、Ｃｕを含む導電性材料により形成された配線構造体と、
前記絶縁膜と前記配線構造体との間に形成され、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜と
を有することを特徴とする回路基板。
【０１４５】
（付記２）
付記１記載の回路基板において、
前記配線構造体は、複数の配線層と、前記複数の配線層間を接続する複数のビア導体とを含む
ことを特徴とする回路基板。
【０１４６】
（付記３）
基板上に、Ｃｕを含む導電性材料により形成された配線構造体を形成する工程と、
前記配線構造体の表面に、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜を形成する工程と、
前記拡散防止膜が形成された前記配線構造体を覆うように、絶縁膜を形成する工程と
を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【０１４７】
（付記４）
付記３記載の回路基板の製造方法において、
前記拡散防止膜を形成する工程では、前記配線構造体を、窒素結合を含む物質を含む溶液又は雰囲気に暴露することにより、前記拡散防止膜を形成する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【０１４８】
（付記５）
付記４記載の回路基板の製造方法において、
前記拡散防止膜を形成する工程では、エネルギー線を照射しながら前記溶液又は前記雰囲気に暴露することにより、前記拡散防止膜の形成を促進する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【０１４９】
（付記６）
付記４又は５記載の回路基板の製造方法において、
前記窒素結合を含む物質は、アンモニア、ピリジン又はベンゾトリアゾールである
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【０１５０】
（付記７）
付記３記載の回路基板の製造方法において、
前記拡散防止膜を形成する工程では、前記配線構造体を、窒素を含む物質を含むプラズマに暴露することにより、前記拡散防止膜を形成する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【０１５１】
（付記８）
付記７記載の回路基板の製造方法において、
前記窒素を含む物質は、窒素、アンモニア、ピリジン又はベンゾトリアゾールである
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【０１５２】
（付記９）
付記３乃至８のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法において、
前記配線構造体を形成する工程は、
前記基板上に、シード層を形成する工程と、
前記シード層上に、前記配線構造体の形成予定領域に開口部を有するレジストを形成する工程と、
前記レジストをマスクとして、電界めっきにより、前記開口部内に前記配線構造体を成長する工程と、
前記レジストで覆われていた部分の前記めっきシード層を選択的に除去する工程とを有する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【符号の説明】
【０１５３】
１０…基板
１２…下部電極
１４，２８，５２…導電性密着層
１６，３０，５４…めっきシード層
１８，３２，４２…フォトレジスト
２０，３４，３６，４４…開口部
２２，４６，５６，６０…ビア導体
２４、４８，６４…拡散防止膜
２６，５０，６２…絶縁膜
３８…ランド
４０，５８…配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜と、
前記絶縁膜内に埋め込まれ、Ｃｕを含む導電性材料により形成された配線構造体と、
前記絶縁膜と前記配線構造体との間に形成され、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜と
を有することを特徴とする回路基板。
【請求項２】
基板上に、Ｃｕを含む導電性材料により形成された配線構造体を形成する工程と、
前記配線構造体の表面に、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜を形成する工程と、
前記拡散防止膜が形成された前記配線構造体を覆うように、絶縁膜を形成する工程と
を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の回路基板の製造方法において、
前記拡散防止膜を形成する工程では、前記配線構造体を、窒素結合を含む物質を含む溶液又は雰囲気に暴露することにより、前記拡散防止膜を形成する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の回路基板の製造方法において、
前記拡散防止膜を形成する工程では、エネルギー線を照射しながら前記溶液又は前記雰囲気に暴露することにより、前記拡散防止膜の形成を促進する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項５】
請求項２記載の回路基板の製造方法において、
前記拡散防止膜を形成する工程では、前記配線構造体を、窒素を含む物質を含むプラズマに暴露することにより、前記拡散防止膜を形成する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法において、
前記配線構造体を形成する工程は、
前記基板上に、シード層を形成する工程と、
前記シード層上に、前記配線構造体の形成予定領域に開口部を有するレジストを形成する工程と、
前記レジストをマスクとして、電界めっきにより、前記開口部内に前記配線構造体を成長する工程と、
前記レジストで覆われていた部分の前記めっきシード層を選択的に除去する工程とを有する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項１】
絶縁膜と、
前記絶縁膜内に埋め込まれ、Ｃｕを含む導電性材料により形成された配線構造体と、
前記絶縁膜と前記配線構造体との間に形成され、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜と
を有することを特徴とする回路基板。
【請求項２】
基板上に、Ｃｕを含む導電性材料により形成された配線構造体を形成する工程と、
前記配線構造体の表面に、Ｃｕ−Ｎ結合を有する絶縁性の拡散防止膜を形成する工程と、
前記拡散防止膜が形成された前記配線構造体を覆うように、絶縁膜を形成する工程と
を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の回路基板の製造方法において、
前記拡散防止膜を形成する工程では、前記配線構造体を、窒素結合を含む物質を含む溶液又は雰囲気に暴露することにより、前記拡散防止膜を形成する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の回路基板の製造方法において、
前記拡散防止膜を形成する工程では、エネルギー線を照射しながら前記溶液又は前記雰囲気に暴露することにより、前記拡散防止膜の形成を促進する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項５】
請求項２記載の回路基板の製造方法において、
前記拡散防止膜を形成する工程では、前記配線構造体を、窒素を含む物質を含むプラズマに暴露することにより、前記拡散防止膜を形成する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法において、
前記配線構造体を形成する工程は、
前記基板上に、シード層を形成する工程と、
前記シード層上に、前記配線構造体の形成予定領域に開口部を有するレジストを形成する工程と、
前記レジストをマスクとして、電界めっきにより、前記開口部内に前記配線構造体を成長する工程と、
前記レジストで覆われていた部分の前記めっきシード層を選択的に除去する工程とを有する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２５８８７１（Ｐ２０１１−２５８８７１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３３９８２（Ｐ２０１０−１３３９８２）
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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