JP2011178642A - Method for producing glass sheet with through-electrode, and electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貫通電極付きガラス板、特に、レーザ加工を利用して形成された貫通孔を有するガラス板を用いて製造される貫通電極付きガラス板およびこのガラス板を用いた電子部品に関する。 The present invention relates to a glass plate with a through electrode, in particular, a glass plate with a through electrode manufactured using a glass plate having a through hole formed by using laser processing, and an electronic component using the glass plate.
近年、電子機器の小型化・軽量化が進んでおり、これに伴いその内部に設けられる半導体チップなどの各種の電子部品の小型化が進んでいる。例えば、多くの電子部品において、パッケージ・オン・パッケージと呼ばれる、複数のパッケージを積層して基板上に実装した構造が採用されている。このような構造には、通常、インターポーザと呼ばれる一種の多層配線基板が用いられる。インターポーザがパッケージ間に配置されてはんだで相互に接続されることにより、実装面積が減ると同時に配線長が短縮されるため、このような構造はパッケージの小型化につながる。 In recent years, electronic devices have been reduced in size and weight, and accordingly, various electronic components such as semiconductor chips provided therein have been reduced in size. For example, many electronic components employ a structure called a package-on-package in which a plurality of packages are stacked and mounted on a substrate. In such a structure, a kind of multilayer wiring board called an interposer is usually used. Since the interposer is arranged between the packages and connected to each other with solder, the mounting area is reduced and the wiring length is shortened at the same time, so that such a structure leads to a reduction in the size of the package.
また、種々の電子基板において配線構造を高密度に形成することによる小型化も図られている。貫通電極を備えるインターポーザなどの電子基板は、ボンディングパッドによりＩＣ、ＬＳＩなどの半導体チップの端子と接続される。電子基板に形成される貫通電極の密度が低い場合、この接続に要するボンディングパッドの面積が大きくなるため、シリコンダイの面積が大きくなってしまう。したがって、貫通電極は高密度で形成されることがコスト抑制のために重要である。 In addition, miniaturization is achieved by forming wiring structures with high density on various electronic substrates. An electronic substrate such as an interposer provided with a through electrode is connected to a terminal of a semiconductor chip such as an IC or LSI by a bonding pad. When the density of the through electrodes formed on the electronic substrate is low, the area of the bonding pad required for this connection becomes large, so that the area of the silicon die becomes large. Therefore, it is important for cost reduction that the through electrode is formed at a high density.
こういった種々の電子基板の材料としては、ガラスエポキシ、セラミック、ガラスなどが用いられている。ガラスエポキシ基板は、基板の厚さ方向の熱膨張係数が大きいため、多層基板では実装時のはんだ付け加熱の際にスルホールメッキの割れが発生することがある。セラミック基板は、焼成によって収縮が起こるため、寸法精度を十分高くすることができない。また、ガラスエポキシ基板やセラミック基板は、積層のために接着剤などを必須とする。これらに対し、ガラス板は、陽極接合によりシリコンウェハなどの半導体基板と容易に接合できるため、より少ない積層数で実装することができる。 Glass epoxy, ceramic, glass and the like are used as materials for these various electronic substrates. Since the glass epoxy substrate has a large coefficient of thermal expansion in the thickness direction of the substrate, in a multilayer substrate, cracking of through-hole plating may occur during soldering heating during mounting. Since the ceramic substrate shrinks by firing, the dimensional accuracy cannot be sufficiently increased. Further, the glass epoxy substrate and the ceramic substrate require an adhesive or the like for lamination. On the other hand, since the glass plate can be easily bonded to a semiconductor substrate such as a silicon wafer by anodic bonding, it can be mounted with a smaller number of layers.
ガラス板に貫通電極のための貫通孔を形成する方法としては、サンドブラスト法、ドリル加工、超音波加工などが知られている。しかし、これらの方法は精度が十分でなく、ガラス板に再現性よく高密度の貫通孔を形成することが困難である。 As a method for forming a through hole for a through electrode on a glass plate, a sand blast method, a drilling process, an ultrasonic process and the like are known. However, these methods do not have sufficient accuracy, and it is difficult to form high-density through holes in a glass plate with good reproducibility.
ところで、ガラスに微小な孔や溝を容易かつ安価に形成する加工方法として、レーザパルスの照射とエッチングとを組み合わせた方法が提案されている（特許文献１）。 By the way, as a processing method for forming minute holes and grooves in glass easily and inexpensively, a method combining laser pulse irradiation and etching has been proposed (Patent Document 1).
本発明は、電子基板として適する貫通電極付きガラス板を製造する方法であって、貫通電極を精度よく、且つ高密度に形成できる方法の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for producing a glass plate with a through electrode suitable as an electronic substrate, and capable of forming the through electrode with high accuracy and high density.
すなわち本発明の製造方法は、
（ｉ）波長λのレーザパルスをレンズで集光してガラス板に照射することによって、前記ガラス板のうち前記レーザパルスが照射された部分に変質部を形成する工程と、
（ｉｉ）前記ガラス板に対するエッチングレートよりも前記変質部に対するエッチングレートが大きいエッチング液を用いて少なくとも前記変質部をエッチングすることにより前記ガラス板に孔を形成する工程と、
（ｉｉｉ）貫通電極を構成する導電性材料を前記孔の内部に配置する工程と、を含み、
前記レーザパルスのパルス幅が１ｎｓ〜２００ｎｓの範囲にあり、
前記波長λが５３５ｎｍ以下であり、
前記波長λにおける前記ガラスの吸収係数が５０ｃｍ-1以下であり、
前記レンズの焦点距離Ｌ（ｍｍ）を、前記レンズに入射する際の前記レーザパルスのビーム径Ｄ（ｍｍ）で除した値が７以上である、貫通電極付きガラス板の製造方法である。
That is, the production method of the present invention comprises:
(I) a step of forming an altered portion in a portion of the glass plate irradiated with the laser pulse by condensing a laser pulse of wavelength λ with a lens and irradiating the glass plate;
(Ii) forming a hole in the glass plate by etching at least the altered portion using an etchant having an etching rate for the altered portion larger than the etching rate for the glass plate;
(Iii) disposing a conductive material constituting the through electrode inside the hole,
The pulse width of the laser pulse is in the range of 1 ns to 200 ns,
The wavelength λ is 535 nm or less;
The absorption coefficient of the glass at the wavelength λ is 50 cm −1 or less,
It is a manufacturing method of the glass plate with a penetration electrode whose value which remove | divided the focal distance L (mm) of the said lens by the beam diameter D (mm) of the said laser pulse when injecting into the said lens is 7 or more.
本発明は、その別の側面から、
貫通電極を有するガラス板と、
前記ガラス板と陽極接合された半導体ウェハと、を備え、
前記貫通電極が、前記ガラス板に形成された貫通孔に配置された導電性材料により構成され、
前記貫通孔が、第１開口部と前記第１開口部よりも小さく前記半導体側の表面に形成された第２開口部との間に形成され、前記第１開口部から前記第２開口部に向かうにつれて横断面が小さくなる円錐台状である、電子部品である。
From another aspect of the present invention,
A glass plate having a through electrode;
The glass plate and an anodic bonded semiconductor wafer,
The through electrode is composed of a conductive material disposed in a through hole formed in the glass plate,
The through hole is formed between a first opening and a second opening formed on a surface of the semiconductor side that is smaller than the first opening, and from the first opening to the second opening. It is an electronic component having a truncated cone shape whose cross section decreases as it goes.
本発明の製造方法によれば、ガラス板に貫通孔を精度よく、かつ高密度に形成することができる。このため、配線に必要な面積を小さくし、基板の積層数を減らすことにより電子部品を小型化することができる。 According to the manufacturing method of the present invention, through holes can be formed in a glass plate with high accuracy and high density. For this reason, an electronic component can be reduced in size by reducing the area required for wiring and reducing the number of stacked substrates.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
［ガラス加工方法］
本発明の方法は、ガラスの加工工程（加工方法）として、工程（ｉ）および工程（ｉｉ）を含む。
[Glass processing method]
The method of the present invention includes step (i) and step (ii) as a glass processing step (processing method).
従来、感光性ガラス以外のガラスの加工には、フェムト秒レーザのような超短パルスレーザを照射するか、あるいは、開口数が大きいレンズ（例えばＮＡ＝０．８）を用いて焦点付近にエネルギーを集中させることが必要だと考えられてきた。しかし、所定のレーザを所定のレンズで集光することによって、感光性ガラス以外のガラスを容易に加工できる。 Conventionally, glass other than photosensitive glass is processed by irradiating an ultrashort pulse laser such as a femtosecond laser, or by using a lens having a large numerical aperture (for example, NA = 0.8) in the vicinity of the focal point. It has been considered necessary to concentrate. However, a glass other than the photosensitive glass can be easily processed by condensing a predetermined laser with a predetermined lens.
本発明の方法では、波長が５３５ｎｍ以下の所定のレーザパルスを所定のレンズで集光してから所定の吸収係数を有するガラスに照射して変質部を形成する。そして、その変質部をエッチングすることによって、ガラスを加工する。本発明の方法では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの高調波を用いることができるため、フェムト秒レーザを用いる従来の方法に比べて、安価な装置でガラスを加工できる。また、本発明の方法では、レーザパルスの照射のみによってガラスを加工する従来の方法に比べて、加工部周辺のガラスの変形（デブリやクラックなど）を抑制でき、形状のそろった孔を形成できる。 In the method of the present invention, a predetermined laser pulse having a wavelength of 535 nm or less is condensed by a predetermined lens, and then irradiated to glass having a predetermined absorption coefficient to form an altered portion. And the glass is processed by etching the altered portion. In the method of the present invention, since the harmonics of the Nd: YAG laser can be used, glass can be processed with an inexpensive apparatus as compared with the conventional method using a femtosecond laser. In addition, in the method of the present invention, the deformation (debris, cracks, etc.) of the glass around the processed portion can be suppressed and holes with uniform shapes can be formed compared to the conventional method of processing glass only by laser pulse irradiation. .
また、本発明の加工方法では、焦点距離Ｌとビーム径Ｄとの比［Ｌ／Ｄ］を所定の値以下とすることによって、レーザが焦点付近のみに集中することを防止している。このため、本発明の方法によれば、開口数が比較的大きいレンズ（例えばＮＡ＝０．８以上）を用いて焦点付近にエネルギーを集中させて変質部を形成する従来の方法に比べて、１度のパルス照射で比較的長い変質部を形成できる。したがって、１度のパルス照射とエッチングのみで貫通孔を形成することも可能である。 In the processing method of the present invention, the ratio [L / D] of the focal length L to the beam diameter D is set to a predetermined value or less, thereby preventing the laser from concentrating only near the focal point. For this reason, according to the method of the present invention, compared to the conventional method of forming an altered portion by concentrating energy near the focal point using a lens having a relatively large numerical aperture (for example, NA = 0.8 or more), A relatively long altered portion can be formed by one pulse irradiation. Therefore, it is possible to form a through hole only by one pulse irradiation and etching.
また、本発明の方法では、変質部の形成条件とエッチング条件を変更することによって、孔の大きさを簡単に変えることができる。また、本発明の方法では、高繰り返しパルスレーザのスポットを、ガルバノスキャナによって高速に移動させることによって、一度に多くの変質部を形成できる。そのため、本発明の方法では、多数の孔を短時間で形成できる。 In the method of the present invention, the size of the hole can be easily changed by changing the formation condition of the altered portion and the etching condition. Further, in the method of the present invention, many altered portions can be formed at a time by moving the spot of the high repetition pulse laser at a high speed by a galvano scanner. Therefore, in the method of the present invention, a large number of holes can be formed in a short time.
工程（ｉ）では、波長λのレーザパルスをレンズで集光してガラスに照射することによって、ガラスのうちレーザパルスが照射された部分に変質部を形成する。 In the step (i), a laser pulse having a wavelength λ is condensed by a lens and irradiated to the glass, thereby forming an altered portion in a portion of the glass irradiated with the laser pulse.
レーザパルスのパルス幅は、１ｎｓ（ナノ秒）〜２００ｎｓの範囲にあり、好ましくは１ｎｓ〜１００ｎｓの範囲で、例えば５ｎｓ〜５０ｎｓの範囲である。パルス幅を１ｎｓ未満にするには、高価な加工装置が必要になる。また、パルス幅が２００ｎｓより大きくなると、レーザパルスの尖頭値が低下してしまい、加工がうまくできないという問題が生じる。 The pulse width of the laser pulse is in the range of 1 ns (nanoseconds) to 200 ns, preferably in the range of 1 ns to 100 ns, for example, in the range of 5 ns to 50 ns. To make the pulse width less than 1 ns, an expensive processing device is required. Further, when the pulse width is larger than 200 ns, the peak value of the laser pulse is lowered, and there is a problem that processing cannot be performed well.
本発明の方法では、レーザパルスが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの高調波、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザの高調波、またはＮｄ：ＹＬＦレーザの高調波であってもよい。高調波は、例えば、第２高調波や第３高調波や第４高調波である。これらレーザの第２高調波の波長は、５３２ｎｍ〜５３５ｎｍ近傍であり、第３高調波の波長は、３５５ｎｍ〜３５７ｎｍ近傍であり、第４高調波の波長は、２６６ｎｍ〜２６８ｎｍの近傍である。これらのレーザを用いることによって、ガラスを安価に加工できる。 In the method of the present invention, the laser pulse may be a harmonic of an Nd: YAG laser, a harmonic of an Nd: YVO 4 laser, or a harmonic of an Nd: YLF laser. The harmonic is, for example, a second harmonic, a third harmonic, or a fourth harmonic. The wavelength of the second harmonic of these lasers is in the vicinity of 532 nm to 535 nm, the wavelength of the third harmonic is in the vicinity of 355 nm to 357 nm, and the wavelength of the fourth harmonic is in the vicinity of 266 nm to 268 nm. By using these lasers, glass can be processed at low cost.
レーザパルスの波長は、５３５ｎｍ以下であり、好ましくは３６０ｎｍ以下であり、例えば３５０ｎｍ〜３６０ｎｍの範囲である。一方、レーザパルスの波長が５３５ｎｍよりも大きくなると、照射スポットが大きくなり、微小孔の作製が困難になるという問題、および熱の影響で照射スポットの周囲が割れやすくなるという問題が生じる。 The wavelength of the laser pulse is 535 nm or less, preferably 360 nm or less, for example, in the range of 350 nm to 360 nm. On the other hand, when the wavelength of the laser pulse is larger than 535 nm, there are problems that the irradiation spot becomes large, making it difficult to produce micropores, and that the periphery of the irradiation spot is easily broken by the influence of heat.
レーザパルスのエネルギーは、ガラスの材質や、どのような変質層を形成するかに応じて好ましい値が選択される。一例では、５μＪ／パルス〜１００μＪ／パルスの範囲である。本発明の方法では、レーザパルスのエネルギーを増加させることによって、それに比例するように変質部の長さを長くすることが可能である。レーザパルスのビーム品質Ｍ2値は、例えば２以下であってもよい。Ｍ2値が２以下であるレーザパルスを用いることによって、微小な細孔の形成が容易になる。 A preferable value of the energy of the laser pulse is selected according to the material of the glass and what kind of deteriorated layer is formed. In one example, the range is 5 μJ / pulse to 100 μJ / pulse. In the method of the present invention, the length of the altered portion can be increased in proportion to the increase in the energy of the laser pulse. The beam quality M 2 value of the laser pulse may be 2 or less, for example. By using a laser pulse having an M 2 value of 2 or less, formation of fine pores is facilitated.
波長λにおけるガラスの吸収係数は、５０ｃｍ-1以下であり、好ましくは０．１ｃｍ-1〜２０ｃｍ-1の範囲である。吸収係数が５０ｃｍ-1よりも大きいと、レーザ光のエネルギーがガラスの上面近傍で吸収されてしまい、ガラス内部に変質部が形成されにくくなる。なお、実施例に示すように、吸収係数が０．１ｃｍ-1未満であっても、ガラス内部に変質部を形成することは可能である。 The absorption coefficient of the glass at the wavelength λ is at 50 cm -1 or less, preferably 0.1 cm -1 to 20 cm -1. If the absorption coefficient is larger than 50 cm −1 , the energy of the laser beam is absorbed near the upper surface of the glass, and it becomes difficult to form an altered portion inside the glass. In addition, as shown in the Examples, it is possible to form an altered portion in the glass even if the absorption coefficient is less than 0.1 cm −1 .
波長λにおけるガラスの吸収係数が５０ｃｍ-1以下であるガラスは、公知のガラスから選択することができる。 The glass having an absorption coefficient of 50 cm −1 or less at a wavelength λ can be selected from known glasses.
本発明の加工方法が適用されるガラスとしては、銀、金および銅を実質的に含まないガラス、いわゆる感光性ガラス以外のガラスが好ましい。具体的には、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラスまたはチタン含有シリケートガラスが好適である。このようなガラス種であれば、その吸収係数は、少なくとも０．１ｃｍ-1である。 The glass to which the processing method of the present invention is applied is preferably glass other than so-called photosensitive glass, which is substantially free of silver, gold and copper. Specifically, quartz glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, or titanium-containing silicate glass is suitable. For such glass species, the absorption coefficient is at least 0.1 cm −1 .
さらに、その吸収係数を効果的に高めるために、ガラスが、着色成分として、Ｂｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＶおよびＴｉから選ばれる金属の酸化物を少なくとも１種含んでいてもよい。 Further, in order to effectively increase the absorption coefficient, the glass has at least one metal oxide selected from Bi, W, Mo, Ce, Co, Fe, Mn, Cr, V and Ti as a coloring component. May be included.
また、チタン含有シリケートガラスでは、例えば、ＴｉＯ2を５モル％以上含有することによって吸収係数を１以上に、さらに１０モル％以上含有することによって吸収係数を４以上にすることができる。さらに必要に応じて、上述した着色成分として機能する金属の酸化物を含んでいてもよい。 Further, in the titanium-containing silicate glass, for example, the absorption coefficient can be made 1 or more by containing 5 mol% or more of TiO 2, and the absorption coefficient can be made 4 or more by containing 10 mol% or more. Furthermore, the metal oxide which functions as a coloring component mentioned above may be included as needed.
本発明の加工方法が適用されるガラスの一つであるホウケイ酸ガラスとしては、コーニング社の＃７０５９やパイレックス（登録商標）、などを例示できる。 Examples of the borosilicate glass that is one of the glasses to which the processing method of the present invention is applied include Corning # 7059 and Pyrex (registered trademark).
また、以下のような組成を有してもよい。
モル％で表して、
ＳｉＯ2 ８０〜８５％、
Ｂ2Ｏ3 １０〜１５％、
Ａｌ2Ｏ3 ０〜５％、
ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ ０〜５％、
Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ １〜６％、
を基本組成として含み、
当該基本組成に、着色剤である金属酸化物を合計で０．０１〜５％添加してなるガラス組成物である。
Moreover, you may have the following compositions.
Expressed in mol%
SiO 2 80~85%,
B 2 O 3 10-15%,
Al 2 O 3 0-5%,
CaO + MgO + SrO + BaO + ZnO 0-5%,
Li 2 O + Na 2 O 1-6%,
As a basic composition,
It is a glass composition formed by adding 0.01 to 5% in total of metal oxides as colorants to the basic composition.
本発明の加工方法が適用されるガラスの一つであるアルミノシリケートガラスとしては、以下のような組成を有するとよい。
質量％で表して、
ＳｉＯ2 ５８〜６６％、
Ａｌ2Ｏ3 １３〜１９％、
Ｌｉ2Ｏ ３〜４．５％、
Ｎａ2Ｏ ６〜１３％、
Ｋ2Ｏ ０〜５％、
Ｒ2Ｏ １０〜１８％（ただし、Ｒ2Ｏ＝Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）、
ＭｇＯ ０〜３．５％、
ＣａＯ １〜７％、
ＳｒＯ ０〜２％、
ＢａＯ ０〜２％、
ＲＯ ２〜１０％（ただし、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、
ＴｉＯ2 ０〜２％、
ＣｅＯ2 ０〜２％、
Ｆｅ2Ｏ3 ０〜２％、
ＭｎＯ ０〜１％（ただし、ＴｉＯ2＋ＣｅＯ2＋Ｆｅ2Ｏ3＋ＭｎＯ＝０．０１〜３％）、
を含むガラス組成物である。
The aluminosilicate glass, which is one of the glasses to which the processing method of the present invention is applied, may have the following composition.
Expressed in mass%,
SiO 2 58~66%,
Al 2 O 3 13-19%,
Li 2 O 3 to 4.5%,
Na 2 O 6-13%,
K 2 O 0-5%,
R 2 O 10-18% (where R 2 O = Li 2 O + Na 2 O + K 2 O),
MgO 0-3.5%,
CaO 1-7%,
SrO 0-2%,
BaO 0-2%,
RO 2-10% (however, RO = MgO + CaO + SrO + BaO),
TiO 2 0-2%,
CeO 2 0-2%,
Fe 2 O 3 0-2%,
MnO 0 to 1% (however, TiO 2 + CeO 2 + Fe 2 O 3 + MnO = 0.01 to 3%),
Is a glass composition.
また、以下のような組成を有してもよい。
質量％で示して、本質的に、
ＳｉＯ2 ６０〜７０％、
Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ５〜２５％、
Ｌｉ2Ｏ ０〜１％、
Ｎａ2Ｏ ３〜１８％、
Ｋ2Ｏ ０〜９％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ５〜２０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ １〜１５％、
ＳｒＯ ０〜４．５％、
ＢａＯ ０〜１％、
ＴｉＯ2 ０〜１％、
ＺｒＯ2 ０〜１％、
を含むガラス組成物である。
Moreover, you may have the following compositions.
Indicated by mass%, essentially
SiO 2 60~70%,
Al 2 O 3 5-20%,
Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 5-25%,
Li 2 O 0-1%,
Na 2 O 3-18%,
K 2 O 0~9%,
MgO + CaO + SrO + BaO 5-20%,
MgO 0-10%,
CaO 1-15%,
SrO 0-4.5%,
BaO 0-1%,
TiO 2 0-1%,
ZrO 2 0 to 1%,
Is a glass composition.
さらに、以下のような組成を有してもよい。
質量％で示して、
ＳｉＯ2 ５９〜６８％、
Ａｌ2Ｏ3 ９．５〜１５％、
Ｌｉ2Ｏ ０〜１％、
Ｎａ2Ｏ ３〜１８％、
Ｋ2Ｏ ０〜３．５％、
ＭｇＯ ０〜１５％、
ＣａＯ １〜１５％、
ＳｒＯ ０〜４．５％、
ＢａＯ ０〜１％、
ＴｉＯ2 ０〜２％、
ＺｒＯ2 １〜１０％、
を含むガラス組成物である。
Furthermore, you may have the following compositions.
Indicated by mass%
SiO 2 59~68%,
Al 2 O 3 9.5-15%,
Li 2 O 0-1%,
Na 2 O 3-18%,
K 2 O 0-3.5%,
MgO 0-15%,
CaO 1-15%,
SrO 0-4.5%,
BaO 0-1%,
TiO 2 0-2%,
ZrO 2 1-10%,
Is a glass composition.
本発明の加工方法が適用されるガラスの一つであるソーダライムガラスは、例えば板ガラスに広く用いられるガラス組成物である。 Soda lime glass, which is one of the glasses to which the processing method of the present invention is applied, is a glass composition widely used for, for example, plate glass.
本発明の加工方法が適用されるガラスの一つであるアルミノシリケートガラスは、例えば、
質量％で表して、
ＳｉＯ2 ５０〜７０％、
Ａｌ2Ｏ3 １４〜２８％、
Ｎａ2Ｏ １〜５％、
ＭｇＯ １〜１３％、および
ＺｎＯ ０〜１４％、
を含むガラス組成物が挙げられる。
The aluminosilicate glass which is one of the glasses to which the processing method of the present invention is applied is, for example,
Expressed in mass%,
SiO 2 50~70%,
Al 2 O 3 14-28%,
Na 2 O 1-5%,
MgO 1-13%, and ZnO 0-14%,
The glass composition containing is mentioned.
さらに、以下の組成物も例示できる。
質量％で表して、
ＳｉＯ2 ５６〜７０％、
Ａｌ2Ｏ3 ７〜１７％、
Ｌｉ2Ｏ ４〜８％、
ＭｇＯ １〜１１％、
ＺｎＯ ４〜１２％、
Ｌｉ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯ １４〜２３％、
Ｂ2Ｏ3 ０〜９％、および
ＣａＯ＋ＢａＯ ０〜３％
ＴｉＯ2 ０〜２％、
を含むガラス組成物である。
Furthermore, the following compositions can also be illustrated.
Expressed in mass%,
SiO 2 56~70%,
Al 2 O 3 7-17%,
Li 2 O 4~8%,
MgO 1-11%,
ZnO 4-12%,
Li 2 O + MgO + ZnO 14-23%,
B 2 O 3 0-9% and CaO + BaO 0-3%
TiO 2 0-2%,
Is a glass composition.
本発明の加工方法が適用されるガラスの一つであるチタン含有シリケートガラスは、以下のような組成を有するとよい。
モル％で表示して、
５０≦（ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3）≦７９モル％、
５≦（Ａｌ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）≦２５モル％、
５≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｒｂ2Ｏ＋Ｃｓ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦２５モル％、
ただし、５≦ＴｉＯ2≦２５モル％である、ガラス組成物である。
The titanium-containing silicate glass which is one of the glasses to which the processing method of the present invention is applied may have the following composition.
Displayed in mol%
50 ≦ (SiO 2 + B 2 O 3 ) ≦ 79 mol%,
5 ≦ (Al 2 O 3 + TiO 2 ) ≦ 25 mol%,
5 ≦ (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O + Rb 2 O + Cs 2 O + MgO + CaO + SrO + BaO) ≦ 25 mol%,
However, it is a glass composition in which 5 ≦ TiO 2 ≦ 25 mol%.
また上記チタン含有シリケートガラスにおいて、
（Ａｌ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｒｂ2Ｏ＋Ｃｓ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦０．９、
であることが好ましい。
In the titanium-containing silicate glass,
(Al 2 O 3 + TiO 2 ) / (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O + Rb 2 O + Cs 2 O + MgO + CaO + SrO + BaO) ≦ 0.9,
It is preferable that
さらに上記チタン含有シリケートガラスにおいて、
７０≦（ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3）≦７９モル％、
１０≦ＴｉＯ2≦１５モル％、
１０≦Ｎａ2Ｏ≦１５モル％、
であることが好ましい。
Furthermore, in the titanium-containing silicate glass,
70 ≦ (SiO 2 + B 2 O 3 ) ≦ 79 mol%,
10 ≦ TiO 2 ≦ 15 mol%,
10 ≦ Na 2 O ≦ 15 mol%,
It is preferable that
加えて上記チタン含有シリケートガラスにおいて、前記ガラスの熱膨張係数が１００×１０-7℃-1以下であることが好ましい。 In addition, in the titanium-containing silicate glass, it is preferable that the glass has a thermal expansion coefficient of 100 × 10 −7 ° C. −1 or less.
なお、本発明の方法では、いわゆる感光性ガラスを用いる必要がなく、加工できるガラスの範囲が広い。すなわち、本発明の加工方法では、金や銀を実質的に含まないガラスを加工できる。 In the method of the present invention, it is not necessary to use so-called photosensitive glass, and the range of glass that can be processed is wide. That is, in the processing method of the present invention, glass that does not substantially contain gold or silver can be processed.
特に剛性の高いガラスは、レーザ照射した際に、ガラスの上面と下面のどちらにおいても割れを発生しづらく、本発明の加工方法によって好適に加工できる。例えば、ヤング率が８０ＧＰａ以上のガラスが好ましい。 In particular, a glass having high rigidity is not easily cracked on both the upper surface and the lower surface of the glass when irradiated with a laser, and can be suitably processed by the processing method of the present invention. For example, a glass having a Young's modulus of 80 GPa or more is preferable.
なお、吸収係数は、厚さｄ（例えば約０．１ｃｍ）のサンプルの透過率および反射率を測定することによって算出した。まず、厚さｄ（ｃｍ）のサンプルについて、透過率Ｔ（％）と、入射角１２°における反射率Ｒ（％）とを測定した。透過率および反射率は、株式会社島津製作所製の分光光度計ＵＶ―３１００型を用いて測定した。そして、測定値から以下の式を用いて吸収係数αを算出した。
α＝ｌｎ｛（１００−Ｒ）／Ｔ｝／ｄ
The absorption coefficient was calculated by measuring the transmittance and reflectance of a sample having a thickness d (for example, about 0.1 cm). First, transmittance T (%) and reflectance R (%) at an incident angle of 12 ° were measured for a sample having a thickness d (cm). The transmittance and reflectance were measured using a spectrophotometer UV-3100 type manufactured by Shimadzu Corporation. And absorption coefficient (alpha) was computed from the measured value using the following formula | equation.
α = ln {(100−R) / T} / d
レンズの焦点距離Ｌ（ｍｍ）は、例えば５０ｍｍ〜５００ｍｍの範囲にあり、１００ｍｍ〜２００ｍｍの範囲から選択してもよい。 The focal length L (mm) of the lens is, for example, in the range of 50 mm to 500 mm, and may be selected from the range of 100 mm to 200 mm.
また、レーザパルスのビーム径Ｄ（ｍｍ）は、例えば１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲にあり、３ｍｍ〜２０ｍｍの範囲から選択してもよい。ここで、ビーム径Ｄは、レンズに入射する際のレーザパルスのビーム径であり、ビームの中心の強度に対して強度が［１／ｅ］倍となる範囲の直径を意味する。 The beam diameter D (mm) of the laser pulse is, for example, in the range of 1 mm to 40 mm, and may be selected from the range of 3 mm to 20 mm. Here, the beam diameter D is a beam diameter of a laser pulse when entering the lens, and means a diameter in a range where the intensity is [1 / e] times the intensity at the center of the beam.
本発明の方法では、焦点距離Ｌをビーム径Ｄで除した値、すなわち［Ｌ／Ｄ］の値が、７以上であり、好ましくは７以上４０以下であり、例えば１０以上２０以下である。この値は、ガラスに照射されるレーザの集光性に関係する値であり、この値が小さいほど、レーザが局所的に集光され、均一で長い変質部の作製が困難になることを示す。この値が７未満であると、ビームウェスト近傍でレーザパワーが強くなりすぎてしまい、ガラス内部でクラックが発生しやすくなるという問題が生じる。 In the method of the present invention, the value obtained by dividing the focal length L by the beam diameter D, that is, the value of [L / D] is 7 or more, preferably 7 or more and 40 or less, for example, 10 or more and 20 or less. This value is related to the light condensing property of the laser irradiated on the glass. The smaller this value is, the more the laser is focused locally, and the more difficult it is to produce a uniform and long altered portion. . If this value is less than 7, the laser power becomes too strong in the vicinity of the beam waist, causing a problem that cracks are likely to occur inside the glass.
本発明の方法の場合、レーザパルスの照射前にガラスに対して前処理すること、例えば、レーザパルスの吸収を促進するような膜を形成することは不要である。ただし、本発明の効果が得られる限り、そのような処理を行ってもよい。 In the case of the method of the present invention, it is not necessary to pre-treat the glass before the laser pulse irradiation, for example, to form a film that promotes absorption of the laser pulse. However, such a process may be performed as long as the effect of the present invention is obtained.
レーザパルスが照射された部分には、照射前のガラスとは異なる変質部が形成される。この変質部は、通常、光学顕微鏡を用いた観察によって他の部分と見分けることが可能である。 In the portion irradiated with the laser pulse, an altered portion different from the glass before irradiation is formed. This altered portion can usually be distinguished from other portions by observation using an optical microscope.
この変質部は、レーザ照射によって光化学的な反応が起き、Ｅ’センターや非架橋酸素などの欠陥が生じた部位や、レーザ照射の急熱・急冷によって発生した、高温度域における疎なガラス構造を保持した部位である。これら変質部は通常部よりも所定のエッチング液に対して、エッチングされやすいために、エッチング液に浸すことによって微小な細孔や微小な溝が作製できる。 This altered part is a sparse glass structure in the high temperature range that is caused by the photochemical reaction caused by laser irradiation, where defects such as E 'center and non-bridging oxygen occur, or by rapid heating / cooling of laser irradiation. It is the site | part which hold | maintained. Since these altered portions are more easily etched with a predetermined etching solution than the normal portion, minute pores and minute grooves can be produced by immersing them in the etching solution.
フェムト秒レーザを用いる従来の加工方法では、照射パルスが重なるようにレーザを深さ方向にスキャンしながら変質部を形成していた。これに対して、本発明の方法では、１度のパルス照射で変質部を形成することが可能である。すなわち、本発明の方法では、照射位置が重ならないようにレーザパルスを照射することによって、変質部を形成できる。ただし、照射パルスが重なるようにレーザパルスを照射してもよい。 In the conventional processing method using a femtosecond laser, the altered portion is formed while scanning the laser in the depth direction so that the irradiation pulses overlap. On the other hand, in the method of the present invention, it is possible to form an altered portion by one pulse irradiation. That is, in the method of the present invention, the altered portion can be formed by irradiating the laser pulse so that the irradiation positions do not overlap. However, the laser pulses may be irradiated so that the irradiation pulses overlap.
工程（ｉ）では、通常、ガラスの内部にフォーカスされるようにレンズでレーザパルスを集光する。例えばガラス板に貫通孔を形成する場合には、通常、ガラス板の厚さ方向の中央付近にフォーカスされるようにレーザパルスを集光する。また、ガラス板の上面側(レーザパルスの入射側)のみを加工する場合には、通常、ガラス板の上面側にフォーカスされるようにレーザパルスを集光する。逆に、ガラス板の下面側(レーザパルスの入射側とは反対側)のみを加工する場合には、通常、ガラス板の下面側にフォーカスされるようにレーザパルスを集光する。ただし、ガラス変質部が形成できる限り、レーザパルスがガラスの外部にフォーカスされてもよい。例えば、ガラス板の下面から所定の距離（例えば１．０ｍｍ)だけ離れた位置にレーザパルスがフォーカスされてもよい。換言すれば、ガラスに変質部が形成できる限り、レーザパルスは、ガラスの下面から後方(ガラスを透過したレーザパルスが進行する方向)１．０ｍｍ以内にある位置(ガラスの下面位置を含む)または内部にフォーカスされてもよい。 In the step (i), the laser pulse is usually condensed with a lens so that it is focused inside the glass. For example, when forming a through-hole in a glass plate, the laser pulse is usually focused so as to be focused near the center in the thickness direction of the glass plate. When only the upper surface side (laser pulse incident side) of the glass plate is processed, the laser pulse is usually focused so as to be focused on the upper surface side of the glass plate. Conversely, when processing only the lower surface side of the glass plate (the side opposite to the laser pulse incident side), the laser pulse is usually focused so as to be focused on the lower surface side of the glass plate. However, the laser pulse may be focused on the outside of the glass as long as the altered glass portion can be formed. For example, the laser pulse may be focused at a position away from the lower surface of the glass plate by a predetermined distance (for example, 1.0 mm). In other words, as long as an altered portion can be formed in the glass, the laser pulse is located within 1.0 mm behind the lower surface of the glass (the direction in which the laser pulse transmitted through the glass travels) (including the lower surface position of the glass) or You may focus inside.
本発明の加工方法では、ガラス板の上面側（表面側）または、裏面側のみを加工して底部を有する孔（有底孔）を形成し、その後にガラス板を研磨してガラス板の非加工部分を除去することにより、有底孔を貫通孔とすることとしてもよい。 In the processing method of the present invention, only the upper surface side (front surface side) or the back surface side of the glass plate is processed to form a hole having a bottom (bottomed hole), and then the glass plate is polished to remove the glass plate. The bottomed hole may be a through hole by removing the processed portion.
工程（ｉ）で形成される変質部の大きさは、レンズに入射する際のレーザのビーム径Ｄ、レンズの焦点距離Ｌ、ガラスの吸収係数、レーザパルスのパワーなどによって変化する。本発明の方法によれば、例えば、直径が１０μｍ以下で長さが１００μｍ以上の円柱状の変質部を形成することが可能である。 The size of the altered portion formed in step (i) varies depending on the laser beam diameter D when entering the lens, the focal length L of the lens, the glass absorption coefficient, the power of the laser pulse, and the like. According to the method of the present invention, for example, it is possible to form a columnar altered portion having a diameter of 10 μm or less and a length of 100 μm or more.
工程（ｉ）で選択される条件の一例を、表１に示す。 An example of the conditions selected in step (i) is shown in Table 1.
次に、工程（ｉｉ）として、ガラスに対するエッチングレートよりも変質部に対するエッチングレートが大きいエッチング液を用いて変質部をエッチングする。このようなエッチング液としては、例えばフッ酸などの、フッ化水素(ＨＦ)を含有する水溶液を用いてもよい。また、硫酸(Ｈ2ＳＯ4)やその水溶液、硝酸(ＨＮＯ3)やその水溶液、または塩酸(塩化水素(ＨＣｌ)の水溶液)を用いてもよい。また、これらの酸の混合物を用いることができる。フッ酸を用いた場合、変質部のエッチングが進みやすく、短時間に孔を形成できる。硫酸を用いた場合、変質部以外のガラスがエッチングされにくく、テーパー角の小さいストレートな孔を作製できる。なお、エッチング溶液にはｐＨを安定させるためのフッ化アンモニウムなどの塩類、もしくは、フッ化物の沈殿を抑制するための硫酸、硝酸、酢酸などの酸、さらにＥＤＴＡなどのキレート剤などを添加することができる。 Next, as the step (ii), the altered portion is etched using an etchant having an etching rate for the altered portion larger than that for the glass. As such an etchant, an aqueous solution containing hydrogen fluoride (HF) such as hydrofluoric acid may be used. Alternatively, sulfuric acid (H 2 SO 4 ) or an aqueous solution thereof, nitric acid (HNO 3 ) or an aqueous solution thereof, or hydrochloric acid (an aqueous solution of hydrogen chloride (HCl)) may be used. A mixture of these acids can also be used. When hydrofluoric acid is used, etching of the altered portion is easy to proceed, and holes can be formed in a short time. When sulfuric acid is used, it is difficult to etch the glass other than the altered portion, and a straight hole having a small taper angle can be produced. In addition, salts such as ammonium fluoride for stabilizing pH, acids such as sulfuric acid, nitric acid and acetic acid for suppressing precipitation of fluoride, and chelating agents such as EDTA, etc. are added to the etching solution. Can do.
エッチング時間やエッチング液の温度は、変質層の形状や、目的とする加工形状に応じて選択される。なお、エッチング時のエッチング液の温度を高くすることによって、エッチング速度を高めることができる。また、エッチング条件によって、孔の直径を制御することが可能である。 The etching time and the temperature of the etching solution are selected according to the shape of the deteriorated layer and the target processing shape. Note that the etching rate can be increased by increasing the temperature of the etching solution during etching. In addition, the diameter of the hole can be controlled by the etching conditions.
変質部がガラス板の上面側にのみ露出するように形成された場合、エッチングによって、ガラス板の上面側のみに孔を形成できる。逆に、変質部がガラス板の下面側にのみ露出するように形成された場合、エッチングによって、ガラス板の下面側のみに孔を形成できる。また、変質部がガラス板の上面側および下面側に露出するように形成された場合には、ガラス板の両側からエッチングを行うことによって、貫通孔を形成できる。なお、ガラス板の上面側または下面側にエッチングを防止するための膜（保護膜）を形成し、一方のみからエッチングが起こるようにしてもよい。また、ガラス板の表面に露出しない変質部を形成し、次に、変質部が露出するようにガラス板を研磨してからエッチングを行ってもよい。 When the altered portion is formed so as to be exposed only on the upper surface side of the glass plate, a hole can be formed only on the upper surface side of the glass plate by etching. Conversely, when the altered portion is formed so as to be exposed only on the lower surface side of the glass plate, a hole can be formed only on the lower surface side of the glass plate by etching. Further, when the altered portion is formed so as to be exposed on the upper surface side and the lower surface side of the glass plate, a through hole can be formed by etching from both sides of the glass plate. Note that a film (protective film) for preventing etching may be formed on the upper surface side or the lower surface side of the glass plate, and etching may be performed only from one side. Etching may be performed after forming an altered portion that is not exposed on the surface of the glass plate and then polishing the glass plate so that the altered portion is exposed.
変質部の形成条件およびエッチング条件を変化させることによって、円柱状の貫通孔、鼓形(砂時計形)の貫通孔、円錐台状の貫通孔、円錐状の有底孔、円錐台状の有底孔、円柱状の有底孔といった様々な形状の孔を形成することが可能である。有底孔は、ガラス板の孔が形成されていない部分を研磨によって除去することにより、貫通孔へと加工できる。円錐台状の貫通孔の内周面は、テーパー状となっている。貫通孔の大きい方の開口部から投入された物質が付着しやすい。このため、円錐台状の貫通孔は、スパッタリング法などの気相成膜法を用いて貫通孔の内周面に導電性材料を形成することに適している。 Cylindrical through-holes, hourglass-shaped (hourglass-shaped) through-holes, truncated cone-shaped through-holes, conical bottomed holes, truncated cone-shaped bottomed holes Various shapes of holes such as holes and cylindrical bottomed holes can be formed. The bottomed hole can be processed into a through hole by removing a portion of the glass plate where no hole is formed by polishing. The inner peripheral surface of the frustoconical through hole is tapered. Substances thrown in from the larger opening of the through hole are likely to adhere. For this reason, the frustoconical through hole is suitable for forming a conductive material on the inner peripheral surface of the through hole by using a vapor phase film forming method such as a sputtering method.
加工の対象とするガラス板の厚さは、０．１〜０．６ｍｍ、特に０．２〜０．４ｍｍが適当である。 The thickness of the glass plate to be processed is suitably 0.1 to 0.6 mm, particularly 0.2 to 0.4 mm.
［導電性材料の配置］
本発明の方法は、導電性材料の配置工程（配置方法）として、工程（ｉｉｉ）を含む。
[Disposition of conductive material]
The method of the present invention includes the step (iii) as a conductive material disposing step (arranging method).
導電性材料は、ニッケル、アルミニウム、銅、銀などの金属材料、ステンレスとの合金材料に代表される、従来から貫通孔に導電性を与えるために用いられてきた材料を、特に制限なく用いることができる。導電性材料を、孔の内部に配置する方法についても、特に制限はなく、スパッタリング法、蒸着法などの気相成膜法、メッキ法、はんだリフロー法などの液相法を用いればよい。導電性材料は、ガラス板の両表面が導電性材料が配置された貫通孔（貫通電極）を介して、電気的に導通するように貫通孔内に配置される。 As the conductive material, a material that has been conventionally used for imparting conductivity to a through hole, such as a metal material such as nickel, aluminum, copper, silver, or an alloy material with stainless steel, is used without any particular limitation. Can do. The method for disposing the conductive material in the hole is not particularly limited, and a liquid phase method such as a vapor deposition method such as a sputtering method or a vapor deposition method, a plating method, or a solder reflow method may be used. The conductive material is disposed in the through hole so that both surfaces of the glass plate are electrically connected through the through hole (through electrode) in which the conductive material is disposed.
スパッタリング法に代表される気相成膜法により導電性材料を貫通孔内に供給する場合は、円錐台状の貫通孔を形成し、この貫通孔の相対的に大きい開口部から導電性材料を供給することが好ましい。貫通孔内の内周面に導電性材料による導電パス（導電層）が容易に形成されるためである。こうして形成した導電層は、そのまま貫通電極として用いてもよいし、これを利用して、引き続きメッキ法により貫通孔内に導電性材料を充填してもよい。 When supplying a conductive material into a through hole by a vapor deposition method typified by sputtering, a truncated cone-shaped through hole is formed, and the conductive material is removed from a relatively large opening of the through hole. It is preferable to supply. This is because a conductive path (conductive layer) made of a conductive material is easily formed on the inner peripheral surface of the through hole. The conductive layer thus formed may be used as a through electrode as it is, or by using this, the conductive material may be filled in the through hole by plating.
また、有底孔を有するガラス板について、上記種々の方法を用いて導電性材料を有底孔内に配置し、ガラス板の開口部が形成されていない側の表面を研磨して導電性材料を露出させることにより、貫通電極を形成してもよい。 Moreover, about the glass plate which has a bottomed hole, a conductive material is arrange | positioned in a bottomed hole using the said various methods, and the surface of the side in which the opening part of a glass plate is not formed is grind | polished, and a conductive material The through electrode may be formed by exposing.
本発明の方法によりガラス板を加工する工程の４つの例を、図１〜図４を参照しながら説明する。 Four examples of the process of processing a glass plate by the method of the present invention will be described with reference to FIGS.
第１の加工方法では、まず、図１（ａ）に示すように、レーザパルス１１の照射によって、ガラス板１２を貫通するように変質部１３を形成する。次に、ガラス板１２の両面からエッチングを行うことによって、鼓状の貫通孔１４を形成する。図１（ｂ）に示すように、貫通孔１４は、２つの円錐台状の孔を連結したような形状を有する。
In the first processing method, first, as shown in FIG. 1A, the altered
第２の加工方法では、まず、図２（ａ）に示すように、レーザパルス１１の照射によって、ガラス板１２を貫通するように変質部１３を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、ガラス板１２の片面を保護膜１５で覆う。次に、保護膜１５を形成していない面からエッチングを行うことによって、図２（ｃ）に示すように、ガラス板１２を貫通する円錐台状の貫通孔１４を形成する。次に、保護膜１５を除去することによって、図２（ｄ）に示すように、ガラス板１２の両面において貫通孔１４が表面に露出する。
In the second processing method, first, the altered
第３の加工方法では、まず、図３（ａ）に示すように、レーザパルス１１の照射によって、ガラス板１２の上面側に変質部１３を形成する。変質部１３は、ガラス板１２の上面からガラス板１２の内部にまで伸びるように形成される。次に、エッチングによって変質部１３を除去し、図３（ｂ）に示すように、円錐台状の有底孔１６を形成する。引き続き、ガラス板１２を下面から研磨することにより、図２（ａ）に示したように、有底孔１６が貫通孔となる。
In the third processing method, first, an altered
第４の加工方法では、まず、図４（ａ）に示すように、レーザパルス１１の照射によって、ガラス板１２の内部に変質部１３を形成する。次に、ガラス板１２の両面または片面を研磨することによって、ガラス板１２の両面または片面において変質部１３を露出させる。次に、露出した変質部１３をエッチングによって除去し、孔を形成する。図４（ｂ）および（ｃ）には、ガラス板１２の片面のみを研磨して変質部１３を露出させ、円錐台状の有底孔１６を形成した一例について示す。引き続き、ガラス板１２を下面から研磨することにより、図２（ａ）に示したように有底孔１６が貫通孔１４となる。
In the fourth processing method, first, as shown in FIG. 4A, the altered
本発明の製造方法で貫通電極付きガラス板を製造する工程の例を、図５〜図７を参照しながら説明する。 The example of the process of manufacturing the glass plate with a penetration electrode by the manufacturing method of this invention is demonstrated referring FIGS.
第１の製造方法では、まず、図５（ａ）に示すように、レーザパルス１１の照射によって、ガラス板１２の下面（レーザ入射面と反対側の面）側に変質部１３を形成する。変質部１３は、ガラス板１２の下面からガラス板１２の内部にまで伸びるように形成される。次に、エッチングによって変質部１３を除去し、図５（ｂ）に示すように、円錐台状または円錐状（図５（ｂ）では円錐状）の有底孔１６を形成する。引き続き、ガラス板１２を上面（レーザ光入射面；有底孔の開口部が存在しない面）側から研磨することにより、図５（ｃ）に示すように、有底孔の底面側のガラスを除去して有底孔１６を貫通孔１４へと加工する。
In the first manufacturing method, first, as shown in FIG. 5A, the altered
図５（ｃ）の貫通孔１４は、円形の第１開口部（有底孔１６の開口部に由来する開口部）１４ａと、第１開口部１４ａよりも径が小さく研磨により形成された円形の第２開口部１４ｂとの間に形成されている。貫通孔１４は、第１開口部１４ａから第２開口部１４ｂに向かうにつれて横断面（紙面左右方向に沿った断面）に現れる円の面積が小さくなっていく（言い換えれば円錐台状の）形状を有している。貫通孔１４の内周面（円錐台の側面）は、テーパーを有する傾斜面となる。
The through-
貫通孔１４に導電性材料を配置すれば貫通電極となるが、この例では、その前にガラス板１２と半導体ウェハ２０（例えばシリコンウェハ）とを接合する。半導体ウェハ２０にはあらかじめ各種の能動素子および受動素子、さらにバリア層が、それらを接続する配線と共に形成されている。ガラス板１２と半導体ウェハ２０との接合は陽極接合により行うことが好ましい。陽極接合では、ガラス板に含まれるアルカリ金属イオンが印加される電圧により半導体ウェハとの接触面近傍から遠ざかって欠乏し、これに伴ってガラス板に含まれる酸素原子と半導体ウェハを構成する半導体原子（例えばシリコン原子）とが結合することにより、ガラス板と半導体ウェハとが接合する。半導体ウェハ２０と接触させるべきガラス板１２の面は第２開口部１４ｂが形成された面である。こうして、図５（ｄ）に示すようにガラス板１２と半導体ウェハ２０とが一体化される。
If a conductive material is disposed in the through
さらに、図５（ｅ）に示すように、ガラス板１２の貫通孔１４に、第１開口部１４ａを経由して、気相成膜法により導電性材料１７を供給する。気相成膜法によると、貫通孔の内周面に導電性材料が付着しにくいことがあるが、貫通孔１４の内周面は上方を向くようにテーパーが付与された面となっているため、導電性材料１７が付着しやすい。このため、導電性材料１７による両開口部１４ａ，１４ｂの間の導通を確保しやすい。
Further, as shown in FIG. 5E, the
引き続き、図５（ｆ）に示すように、ガラス板１２の表面に堆積した導電性材料１７を研磨により除去する。こうして、貫通電極１８を有するガラス板１２と、ガラス板１２と陽極接合された半導体ウェハ２０とを備えた電子部品が得られる。ガラス板１２の露出面には、必要に応じ、貫通電極１８と接続する取り出し電極が形成される。この電子部品では、貫通電極１８を介して入力される電気信号により半導体ウェハ２０内に形成された電気回路が所定の動作を行うことになる。
Subsequently, as shown in FIG. 5F, the
円錐台状の貫通孔１４を用いて形成された貫通電極１８は、相対的に径が小さい開口部１４ｂ側が半導体ウェハ２０に接し、相対的に径が大きい開口部１４ａ側が図示を省略する取り出し電極に接している。このような形態は、半導体ウェハ２０内の回路の微小部分から外部に確実に信号を取り出す、あるいは、この回路に信号を確実に入力する上でも望ましい。なお、図５（ｅ）に示した形態とは異なり、貫通孔１４の内部に空間が残らないように導電性材料１７を充填してもよいことは勿論である。
The through
第２の製造方法では、図６（ａ）（ｂ）に示すように、まず、ガラス板１２に貫通孔１４が形成される。これらの工程は、上述した通りであるので省略する。ただし、ここでは、貫通孔１４の形状を円柱状とした（図５（ｂ）参照）。このような貫通孔１４は、変質部とガラス部とにおけるエッチング速度の差が大きくなるように、エッチングの薬液等の条件を調整することによって形成できる。次に、図６（ｃ）に示すように、ガラス板１２と半導体ウェハ２０とが陽極接合される。引き続き、図６（ｄ）に示すように貫通孔１４内に導電性材料１７を供給し、図６（ｅ）に示すようにガラス板１２の露出した表面を研磨する。こうして、貫通電極１８を有するガラス板１２とガラス板１２と陽極接合された半導体ウェハ２０とを備えた電子部品が得られる。図６（ｃ）〜（ｅ）の工程についてもすでに説明したのでここでは詳細を省略する。ただし、この形態では、貫通孔１４の内周面にテーパーが付されていないため、導電性材料の供給はメッキ法などの液相法を用いることが望ましい。
In the second manufacturing method, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), first, the through
第３の製造方法では、図７（ａ）（ｂ）に示すように、まず、ガラス板１２に貫通孔１４が形成される。これらの工程は、上述した通りであるので省略する。ただし、ここでは、貫通孔１４の形状を２つの円錐台状の孔を連結したような形状とした（図７（ｂ）参照）。このような貫通孔１４は、変質部とガラス部とにおけるエッチング速度の差が小さくなるように、エッチングの薬液等の条件を調整することによって形成できる。次に、図７（ｃ）に示すように、ガラス板１２を基板２１上に配置する。引き続き、図７（ｄ）に示すように貫通孔１４内に導電性材料１７を供給し、図７（ｅ）に示すようにガラス板１２の露出した表面を研磨する。こうして、貫通電極１８を有するガラス板１２が得られる。第３の製造方法は、基板２１を用いることなく、貫通孔１４に導電性材料１７を配置（好ましくは充填）してもよい。
In the third manufacturing method, as shown in FIGS. 7A and 7B, first, the through
本発明の加工方法を実施するための装置の一例の構成を、図８に模式的に示す。図８の加工装置６０は、レーザ装置６１と、アッティネータ６２と、ビームエキスパンダー６３と、アイリス６４と、ガルバノミラー６５と、ｆθレンズ６６と、ステージ６７とを備える。これらの光学素子には、公知の光学素子を適用できる。レンズに入射する際のビーム径Ｄは、レーザ装置６１、ビームエキスパンダー６３およびアイリス６４によって調整できる。
A configuration of an example of an apparatus for carrying out the processing method of the present invention is schematically shown in FIG. The processing device 60 of FIG. 8 includes a
レーザ装置６１から出射されたレーザパルスは、アッティネータ６２で減衰され、ビームエキスパンダー６３で拡大され、アイリス６４で絞られ、ガルバノミラー６５に入射する。レーザパルスは、ガルバノミラー６５によって光軸を調整され、ｆθレンズ６６に入射する。ガルバノミラーを用いることによって、レーザの照射位置を高速(数千ｍｍ／ｓ)で動かすことができる。そのため、高繰り返しのレーザパルスでも１パスル毎に異なる位置に照射することができ、変質部を等間隔に並べることも可能である。図６に示すように、ガルバノミラー６５を用いてレーザパルスの経路を光軸ａ、光軸ｂおよび光軸ｃと変化させることが可能である。一例では、以下のように光軸ａ〜ｃにレーザパルスが振り分けられる。最初のパルスは、ガルバノミラーよって光軸ａに沿って、ｆθレンズの中心からずれた部位を通過し、ガラス板６８の一方の端部に照射される。その次のパルスは、光軸ｂに沿ってｆθレンズの中心を通過し、ガラス板６８の中央付近に照射される。さらに次のパルスは、光軸ｃに沿ってｆθレンズの中心からずれた所に入射し、ガラス板６８の他方の端部に照射される。
The laser pulse emitted from the
上記加工装置は、上述したガラスの加工方法の工程（ｉ）を実施するための制御装置を備える。制御装置は、プログラムおよびデータを記憶するためのメモリと、プルグラムおよびデータに基づいて処理を実行する演算処理装置とを備える。これらの制御装置には、一般的なコンピュータを適用してもよい。 The said processing apparatus is equipped with the control apparatus for implementing process (i) of the processing method of the glass mentioned above. The control device includes a memory for storing a program and data, and an arithmetic processing device that executes a process based on the program and the data. A general computer may be applied to these control devices.
以上説明したように、本発明の貫通電極付きガラス板の製造方法の好ましい形態は以下の通りである。 As described above, the preferred embodiment of the method for producing a glass plate with a through electrode of the present invention is as follows.
本発明の貫通電極付きガラス板の製造方法では、
前記（ｉ）の工程および前記（ｉｉ）の工程により前記ガラス板に有底孔を形成し、
前記（ｉｉ）の工程と前記（ｉｉｉ）の工程との間、または前記（ｉｉｉ）の工程の後に、
（ｉｖ）前記ガラス板を研磨して前記有底孔を貫通孔とする工程を実施することが好ましい。
In the method for producing a glass plate with a through electrode of the present invention,
A bottomed hole is formed in the glass plate by the step (i) and the step (ii),
Between the step (ii) and the step (iii) or after the step (iii),
(Iv) It is preferable to carry out the step of polishing the glass plate to make the bottomed hole a through hole.
この場合は、
前記有底孔が開口部から底部に向かうにつれて横断面が小さくなる円錐台状の形状を有し、
前記貫通孔が第１開口部と前記第１開口部よりも小さい第２開口部との間に形成され、前記第１開口部から前記第２開口部に向かうにつれて横断面が小さくなる円錐台状の形状を有することが好ましい。
in this case,
The bottomed hole has a frustoconical shape that decreases in cross section as it goes from the opening to the bottom,
The through-hole is formed between a first opening and a second opening that is smaller than the first opening, and has a truncated cone shape that decreases in cross section from the first opening toward the second opening. It is preferable to have this shape.
また、本発明の貫通電極付きガラス板の製造方法では、
前記（ｉｉ）の工程において、前記ガラス板の一方の表面を保護膜で覆った状態で前記ガラス板の他方の表面から少なくとも前記変質部をエッチングすることにより、前記ガラス板に、第１開口部と前記第１開口部よりも小さく前記保護膜側の表面に形成された第２開口部との間に形成され、前記第１開口部から前記第２開口部に向かうにつれて横断面が小さくなる円錐台状の断面を有する貫通孔を形成することが好ましい。
Moreover, in the manufacturing method of the glass plate with a penetration electrode of the present invention,
In the step (ii), a first opening is formed in the glass plate by etching at least the altered portion from the other surface of the glass plate with one surface of the glass plate covered with a protective film. And a second opening formed on the surface on the protective film side that is smaller than the first opening, and a cone whose cross section decreases from the first opening toward the second opening. It is preferable to form a through hole having a trapezoidal cross section.
また、前記ガラス板に、第１開口部と前記第１開口部よりも小さい第２開口部との間に形成され、前記第１開口部から前記第２開口部に向かうにつれて横断面が小さくなる円錐台状の断面を有する貫通孔が形成されている場合には、
前記（ｉｉｉ）の工程が、気相成膜法により前記第１開口部から前記貫通孔の内部に前記導電性材料を供給する工程を含むことが好ましい。
Further, the glass plate is formed between the first opening and the second opening smaller than the first opening, and the cross section becomes smaller from the first opening toward the second opening. When a through hole having a frustoconical cross section is formed,
The step (iii) preferably includes a step of supplying the conductive material from the first opening to the inside of the through hole by a vapor deposition method.
また、本発明の貫通電極付きガラス板の製造方法では、
前記（ｉ）の工程および前記（ｉｉ）の工程により、前記ガラス板に貫通孔を形成し、
前記（ｉｉｉ）の工程において、メッキ法またははんだリフロー法により前記貫通孔の内部に前記導電性材料を配置することが好ましい。
Moreover, in the manufacturing method of the glass plate with a penetration electrode of the present invention,
Through the step (i) and the step (ii), a through hole is formed in the glass plate,
In the step (iii), the conductive material is preferably disposed inside the through hole by a plating method or a solder reflow method.
以下、本発明について例を挙げて詳細に説明する。なお、以下の説明において、エッチング液の濃度は、「質量％」で示されている。 Hereinafter, an example is given and the present invention is explained in detail. In the following description, the concentration of the etching solution is indicated by “mass%”.
（ガラス板の作製）
表２に示すガラス組成となるように、酸化物、炭酸塩などの一般に使用されているガラス原料を、ガラスとして３ｋｇとなるように秤量し、混合してバッチとした。
(Production of glass plate)
In order to achieve the glass composition shown in Table 2, commonly used glass materials such as oxides and carbonates were weighed to 3 kg as glass and mixed to form a batch.
実施例１および３については、バッチを白金ロジウム合金製るつぼに入れ、１５５０℃の電気炉に投入してガラス融液とした後、１６２０℃で１２時間保持して清澄と攪拌とを行った。実施例２については、バッチを白金ロジウム合金製るつぼに入れ、１４００℃の電気炉に投入してガラス融液とした後、その温度で２４時間保持して清澄と攪拌とを行った。 For Examples 1 and 3, the batch was placed in a platinum rhodium alloy crucible, put into an electric furnace at 1550 ° C. to make a glass melt, and kept at 1620 ° C. for 12 hours for clarification and stirring. For Example 2, the batch was placed in a platinum rhodium alloy crucible and placed in an electric furnace at 1400 ° C. to form a glass melt, which was then kept at that temperature for 24 hours for clarification and stirring.
こうして得られたガラス融液をステンレス製の鋳型に流し込み、実施例１，３については５７０℃、実施例２については６００℃にて数時間保持して徐歪した後、室温にまで徐冷することによりブロック状のガラス（ガラスブロック）を得た。 The glass melt thus obtained is poured into a stainless steel mold, which is kept at 570 ° C. for Examples 1 and 3 and at 600 ° C. for Example 2 for several hours, and then gradually cooled to room temperature. As a result, a block-like glass (glass block) was obtained.
加工に用いるレーザパルスの波長３５５ｎｍにおける各ガラスの吸収係数αは、実施例１，３のガラスについて３．５ｃｍ-1、実施例２のガラスについて５．４ｃｍ-1であった。 The absorption coefficient α of each glass at a wavelength of 355 nm of the laser pulse used for processing was 3.5 cm −1 for the glasses of Examples 1 and 3 and 5.4 cm −1 for the glass of Example 2.
（実施例１）
表２の実施例１の組成を有するガラスブロックを厚さ０．５ｍｍの４インチウェハ形状に加工した。このガラス板に、上部より、繰り返し周波数１０ｋＨｚ、パルス幅２４ｎｓのＮｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）を、焦点距離１００ｍｍのｆθレンズを用いてガラス板のレーザ入射面とは反対側の表面に焦点がくるように集光し、レーザパワー：１．０Ｗの条件にてガラス板の表面の所定の箇所に一箇所につき１パルスとなるよう照射した。レンズに入射する際のレーザ光のビーム径は７ｍｍであった。
Example 1
A glass block having the composition of Example 1 in Table 2 was processed into a 4-inch wafer shape having a thickness of 0.5 mm. From the top of this glass plate, the third harmonic (wavelength 355 nm) of an Nd: YAG laser with a repetition frequency of 10 kHz and a pulse width of 24 ns is opposite to the laser incident surface of the glass plate using an fθ lens with a focal length of 100 mm. The light was focused so that the surface of the glass plate was focused, and irradiation was performed so that one pulse per spot was applied to a predetermined portion of the surface of the glass plate under the condition of laser power: 1.0 W. The beam diameter of the laser beam when entering the lens was 7 mm.
レーザ照射位置はガルバノミラーにより制御し、照射位置同士の距離はもっとも近接した箇所で１５０μｍとした。なお、レーザ照射位置を制御するために、レーザ装置または基板の位置を移動させるステージを使用してもよく、このようなステージとガルバノミラーとを併用してもよい。 The laser irradiation position was controlled by a galvanometer mirror, and the distance between the irradiation positions was 150 μm at the closest point. In order to control the laser irradiation position, a stage for moving the position of the laser device or the substrate may be used, and such a stage and a galvanometer mirror may be used in combination.
レーザ光を照射したガラス板を観察した。変質相が形成されている場合は、変質相領域が周囲と比較して屈折率が異なっているため、切断面の顕微鏡観察などにより確認できる。レーザ照射による変質層は、ガラス板のレーザ入射面付近には形成されず、レーザ入射面から０．１ｍｍ深さの位置から反対側の表面までに形成されていた。 The glass plate irradiated with laser light was observed. In the case where an altered phase is formed, the altered phase region has a refractive index different from that of the surrounding region, so that it can be confirmed by microscopic observation of the cut surface. The altered layer by laser irradiation was not formed in the vicinity of the laser incident surface of the glass plate, but was formed from a position 0.1 mm deep from the laser incident surface to the surface on the opposite side.
レーザ光により変質相が形成されたガラス板について、エッチング処理を行った。エッチング溶液には２％のフッ酸を用いた。なお、エッチング溶液にはｐＨを安定させるためのフッ化アンモニウムなどの塩類、ましくは、フッ化物の沈殿を抑制するための硫酸、硝酸、酢酸などの酸、さらにＥＤＴＡなどのクレーと剤などを添加することができる。 Etching was performed on the glass plate on which the altered phase was formed by the laser beam. As the etching solution, 2% hydrofluoric acid was used. The etching solution contains salts such as ammonium fluoride for stabilizing the pH, or acids such as sulfuric acid, nitric acid and acetic acid for suppressing precipitation of fluoride, and clay and agents such as EDTA. Can be added.
レーザ光を照射したガラス板をエッチング溶液に浸し、溶液を適宜攪拌しながら、室温にて６時間放置した後、ガラス板を溶液から取り出し、水を用いてよく洗浄した。ガラス板が乾燥してから、その断面を光学顕微鏡にて観察した。 The glass plate irradiated with the laser beam was immersed in an etching solution and allowed to stand at room temperature for 6 hours while stirring the solution as appropriate. Then, the glass plate was taken out of the solution and washed thoroughly with water. After the glass plate was dried, the cross section was observed with an optical microscope.
レーザ光を照射した位置には、レーザ入射面と反対側の表面に開口径１００μｍ、深さ３００μｍの円錐状の穴（有底孔）が形成されていた。 A conical hole (bottomed hole) having an opening diameter of 100 μm and a depth of 300 μm was formed on the surface opposite to the laser incident surface at the position irradiated with the laser beam.
このガラス板のレーザ入射面側を研削した後に鏡面研磨して、厚みを２５０μｍとした。これにより有底孔は貫通孔となった。貫通孔は、レーザ入射面の開口径が１５μｍ、反対側の表面の開口径が１００μｍの円錐台状の形状を有しており、その内周面は、テーパー状の面となっていた。 The glass incident surface side of this glass plate was ground and then mirror polished to a thickness of 250 μm. As a result, the bottomed hole became a through hole. The through hole had a truncated cone shape with an opening diameter of the laser incident surface of 15 μm and an opening diameter of the opposite surface of 100 μm, and the inner peripheral surface thereof was a tapered surface.
引き続き、貫通孔を形成したガラス板と、あらかじめ電気回路を形成した４インチのシリコンウェハとを陽極接合した。この際、ガラス板の貫通孔の位置とシリコンウェハの電気回路の取り出し電極の位置とが一致するように調整した。陽極接合は、シリコンウェハの回路形成面とガラス板のレーザ入射面とを貼り合わせ、温度４２０℃、印加電圧８００Ｖで行った。 Subsequently, the glass plate in which the through hole was formed and the 4-inch silicon wafer in which the electric circuit had been previously formed were anodically bonded. At this time, adjustment was made so that the position of the through hole in the glass plate coincided with the position of the extraction electrode of the electric circuit of the silicon wafer. The anodic bonding was performed by bonding the circuit forming surface of the silicon wafer and the laser incident surface of the glass plate at a temperature of 420 ° C. and an applied voltage of 800V.
こうして得た接合ウェハのガラス面側の表面に、スパッタリング法によりニッケルを堆積してシード層とし、さらにガラスの貫通孔が充填されるように５０μｍの厚みで銅をメッキした。 Nickel was deposited by sputtering on the surface of the bonded wafer thus obtained to form a seed layer, and copper was plated to a thickness of 50 μm so that the glass through-holes were filled.
こうして得た導電層付きの接合ウェハを、アルミナ砥粒、硫酸、過酸化水素水を用いたＣＭＰにより平滑化し、さらにレジストを塗布してマスク露光によりパターニングし、一般的なドライエッチングにより引き出し配線（引き出し電極）を形成した。これにさらに樹脂保護層を形成した後にリフロー法によりハンダバンプを形成し、ダイシングしてウェハレベルＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）とした。 The bonded wafer with the conductive layer thus obtained is smoothed by CMP using alumina abrasive grains, sulfuric acid, and hydrogen peroxide solution, further coated with a resist, patterned by mask exposure, and lead wiring ( A lead electrode) was formed. Further, after forming a resin protective layer, solder bumps were formed by a reflow method and diced to obtain a wafer level CSP (Chip Size Package).
（実施例２）
表２の実施例２の組成のガラスブロックを厚さ０．３５ｍｍの４インチウェハ形状に加工した。このガラス板に、上部より、繰り返し周波数１０ｋＨｚ、パルス幅２４ｎｓのＮｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）を、焦点距離１００ｍｍのｆθレンズを用いてガラス板の内部に焦点が来るよう集光し、レーザパワー：１．２Ｗの条件にてガラス板の内部の所定の箇所に一箇所につき１パルスとなるよう照射した。レンズに入射する際のレーザパルスのビーム径は７ｍｍであった。
(Example 2)
A glass block having the composition of Example 2 in Table 2 was processed into a 4-inch wafer shape having a thickness of 0.35 mm. From the top of this glass plate, the third harmonic (wavelength 355 nm) of an Nd: YAG laser with a repetition frequency of 10 kHz and a pulse width of 24 ns is collected using an fθ lens with a focal length of 100 mm so as to be focused inside the glass plate. The light was irradiated and irradiated at a predetermined position inside the glass plate under the condition of laser power: 1.2 W so that one pulse per spot. The beam diameter of the laser pulse when entering the lens was 7 mm.
レーザ照射位置はガルバノミラーにより制御し、照射位置の距離はもっとも近接した箇所で１５０μｍとした。 The laser irradiation position was controlled by a galvanometer mirror, and the distance of the irradiation position was 150 μm at the closest point.
レーザ光を照射したガラス板を観察した。レーザ照射による変質層は、レーザ入射面からその反対側の面まで貫通する形で形成されていた。 The glass plate irradiated with laser light was observed. The altered layer by laser irradiation was formed so as to penetrate from the laser incident surface to the opposite surface.
レーザ光によって変質相を形成させたガラス板について、エッチング処理を行った。エッチング溶液には２％のフッ酸を用いた。レーザ光を照射したガラス板をエッチング溶液に浸し、溶液を適宜攪拌しながら、室温にて６時間放置した後、ガラス板を溶液から取り出し、水を用いてよく洗浄した。ガラス板が乾燥してから、その厚みを測定し、ガラス板の断面を光学顕微鏡にて観察した。 Etching was performed on the glass plate on which the altered phase was formed by laser light. As the etching solution, 2% hydrofluoric acid was used. The glass plate irradiated with the laser beam was immersed in an etching solution and allowed to stand at room temperature for 6 hours while stirring the solution as appropriate. Then, the glass plate was taken out of the solution and washed thoroughly with water. After the glass plate was dried, its thickness was measured, and the cross section of the glass plate was observed with an optical microscope.
エッチング後のガラス板の厚みは３００μｍであり、レーザ光を照射した位置には、両表面の開口径が５０μｍの貫通孔が形成されていた。この貫通孔は、円柱状の形状であった。 The thickness of the glass plate after the etching was 300 μm, and a through hole having an opening diameter of 50 μm on both surfaces was formed at the position irradiated with the laser beam. This through hole had a cylindrical shape.
このガラス板を用いて実施例１と同様に接合ウェハを作製した。得られた接合ウェハのガラス面側の表面に、無電解メッキ法によりニッケルを堆積してシード層とし、さらにガラスの貫通孔が充填されるように３０μｍの厚みで接合ウェハの全表面に電解銅メッキを行った。 Using this glass plate, a bonded wafer was prepared in the same manner as in Example 1. Nickel is deposited on the glass side surface of the resulting bonded wafer by electroless plating to form a seed layer, and electrolytic copper is applied to the entire surface of the bonded wafer with a thickness of 30 μm so that the glass through-holes are filled. Plating was performed.
こうして得られた導電層付きの接合ウェハの両面をアルミナ砥粒と硫酸、過酸化水素水を用いたＣＭＰ法により平滑化し、さらにレジストを塗布してマスク露光によりパターニングし、一般的なドライエッチングにより引き出し配線を形成した。これにさらに樹脂保護層を形成した後にリフロー法によりハンダバンプを形成し、ダイシングして電子部品とした。 Both surfaces of the bonded wafer with the conductive layer thus obtained are smoothed by a CMP method using alumina abrasive grains, sulfuric acid, and hydrogen peroxide solution, further coated with a resist, patterned by mask exposure, and subjected to general dry etching. Lead wiring was formed. A resin protective layer was further formed thereon, and then solder bumps were formed by a reflow method, followed by dicing to obtain an electronic component.
（実施例３）
表２の実施例３の組成のガラスブロックを厚さ０．３５ｍｍの４インチウェハ形状に加工した。このガラス板に、上部より、繰り返し周波数１０ｋＨｚ、パルス幅２４ｎｓのＮｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）を、焦点距離１００ｍｍのｆθレンズを用いてガラスのレーザ入射面とは反対側の表面に焦点が来るよう集光し、レーザパワー：０．８Ｗの条件にてガラス板の表面の所定の箇所に一箇所につき１パルスとなるよう照射した。レンズに入射する際のレーザ光のビーム径は７ｍｍであった。
(Example 3)
A glass block having the composition of Example 3 in Table 2 was processed into a 4-inch wafer shape having a thickness of 0.35 mm. The third harmonic (wavelength 355 nm) of an Nd: YAG laser with a repetition frequency of 10 kHz and a pulse width of 24 ns is applied to this glass plate from the top using an fθ lens with a focal length of 100 mm on the side opposite to the glass laser incident surface. The light was condensed so that the surface was focused, and irradiation was carried out at a predetermined position on the surface of the glass plate at a laser power of 0.8 W so that one pulse per spot. The beam diameter of the laser beam when entering the lens was 7 mm.
レーザ照射位置はガルバノミラーにより制御し、照射位置の距離はもっとも近接した箇所で１５０μｍとした。 The laser irradiation position was controlled by a galvanometer mirror, and the distance of the irradiation position was 150 μm at the closest point.
レーザ光を照射したガラス板を観察した。レーザ照射による変質層は、レーザ入射面付近には形成されず、レーザ入射面から０．２ｍｍ深さの位置からその反対側の面までに形成されていた。 The glass plate irradiated with laser light was observed. The deteriorated layer by laser irradiation was not formed in the vicinity of the laser incident surface, but was formed from a position 0.2 mm deep from the laser incident surface to the opposite surface.
このガラス板のレーザ照射面側の表面を研削および研磨し、厚みを３８０μｍとした。 The surface of the glass plate on the laser irradiation surface side was ground and polished to a thickness of 380 μm.
このガラス板について、エッチング処理を行った。エッチング溶液には２％のフッ酸を用いた。ガラス板をエッチング溶液に浸し、溶液を適宜攪拌しながら、室温にて１時間放置した後、ガラス板を溶液から取り出し、水を用いてよく洗浄した。ガラス板が乾燥してから、その厚みを測定し、ガラス板の断面を光学顕微鏡にて観察した。 This glass plate was etched. As the etching solution, 2% hydrofluoric acid was used. The glass plate was immersed in an etching solution and allowed to stand at room temperature for 1 hour while appropriately stirring the solution, and then the glass plate was taken out of the solution and washed well with water. After the glass plate was dried, its thickness was measured, and the cross section of the glass plate was observed with an optical microscope.
エッチング後のガラス板の厚みは３００μｍであり、レーザ光を照射した位置には、両表面の開口径が８０μｍ、ガラス板の厚みの中心付近の径が２０μｍの鼓状の貫通孔が形成されていた。 The thickness of the etched glass plate is 300 μm, and a drum-shaped through-hole having an opening diameter of 80 μm on both surfaces and a diameter of 20 μm near the center of the thickness of the glass plate is formed at the position irradiated with the laser beam. It was.
このガラス板を用いて実施例１と同様に接合ウェハを作製した。得られた接合ウェハのガラス面側の表面に、無電解メッキ法によりニッケルを堆積してシード層とし、さらにガラスの貫通孔が充填されるように５０μｍの厚みで接合ウェハの全表面に電解銅メッキを行った。 Using this glass plate, a bonded wafer was prepared in the same manner as in Example 1. Nickel is deposited on the glass surface side of the bonded wafer obtained by electroless plating to form a seed layer, and electrolytic copper is applied to the entire surface of the bonded wafer with a thickness of 50 μm so that the glass through-holes are filled. Plating was performed.
こうして得られた導電層付きの接合ウェハの両面を、アルミナ砥粒と硫酸、過酸化水素水を用いたＣＭＰ法により平滑化し、さらにレジストを塗布してマスク露光によりパターニングし、一般的なドライエッチングにより引き出し配線を形成した。これにさらに樹脂保護層を形成した後にリフロー法によりハンダバンプを形成し、ダイシングして電子部品とした。 Both sides of the bonded wafer with the conductive layer thus obtained are smoothed by a CMP method using alumina abrasive grains, sulfuric acid, and hydrogen peroxide solution, further coated with a resist, patterned by mask exposure, and general dry etching. The lead wiring was formed by the above. A resin protective layer was further formed thereon, and then solder bumps were formed by a reflow method, followed by dicing to obtain an electronic component.
本発明の製造方法によれば、電子基板として適する貫通電極を有するガラス板であって、貫通電極が精度よく、且つ高密度に形成されたガラス板を製造できる。本発明の製造方法は、インターポーザや高密度配線用モジュール基板など、配線用の電子基板の製造に利用できる。 According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a glass plate having a through electrode suitable as an electronic substrate, in which the through electrode is formed with high accuracy and high density. The manufacturing method of the present invention can be used for manufacturing an electronic substrate for wiring, such as an interposer or a module substrate for high-density wiring.
１１ レーザパルス
１２ ガラス板
１３ 変質部
１４ 貫通孔
１４ａ 第１開口部
１４ｂ 第２開口部
１５ 保護膜
１６ 有底孔
１７ 導電性材料
１８ 貫通電極
２０ シリコンウェハ
２１ 基板
６０ 加工装置
６１ レーザ装置
６２ アッティネータ
６３ ビームエキスパンダー
６４ アイリス
６５ ガルバノミラー
６６ ｆθレンズ
６７ ステージ
６８ ガラス板
DESCRIPTION OF
Claims (15)
（ｉｉ）前記ガラス板に対するエッチングレートよりも前記変質部に対するエッチングレートが大きいエッチング液を用いて少なくとも前記変質部をエッチングすることにより前記ガラス板に孔を形成する工程と、
（ｉｉｉ）貫通電極を構成する導電性材料を前記孔の内部に配置する工程と、を含み、
前記レーザパルスのパルス幅が１ｎｓ〜２００ｎｓの範囲にあり、
前記波長λが５３５ｎｍ以下であり、
前記波長λにおける前記ガラスの吸収係数が５０ｃｍ-1以下であり、
前記レンズの焦点距離Ｌ（ｍｍ）を、前記レンズに入射する際の前記レーザパルスのビーム径Ｄ（ｍｍ）で除した値が７以上である、貫通電極付きガラス板の製造方法。 (I) a step of forming an altered portion in a portion of the glass plate irradiated with the laser pulse by condensing a laser pulse of wavelength λ with a lens and irradiating the glass plate;
(Ii) forming a hole in the glass plate by etching at least the altered portion using an etchant having an etching rate for the altered portion larger than the etching rate for the glass plate;
(Iii) disposing a conductive material constituting the through electrode inside the hole,
The pulse width of the laser pulse is in the range of 1 ns to 200 ns,
The wavelength λ is 535 nm or less;
The absorption coefficient of the glass at the wavelength λ is 50 cm −1 or less,
The manufacturing method of the glass plate with a penetration electrode whose value which remove | divided the focal distance L (mm) of the said lens by the beam diameter D (mm) of the said laser pulse when injecting into the said lens is 7 or more.
前記（ｉｉ）の工程と前記（ｉｉｉ）の工程との間、または前記（ｉｉｉ）の工程の後に、
（ｉｖ）前記ガラス板を研磨して前記有底孔を貫通孔とする工程を実施する、
請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。 A bottomed hole is formed in the glass plate by the step (i) and the step (ii),
Between the step (ii) and the step (iii) or after the step (iii),
(Iv) performing a step of polishing the glass plate to make the bottomed hole a through hole;
The manufacturing method of the glass plate with a penetration electrode of Claim 1.
前記貫通孔が第１開口部と前記第１開口部よりも小さい第２開口部との間に形成され、前記第１開口部から前記第２開口部に向かうにつれて横断面が小さくなる円錐台状の形状を有する、
請求項２に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。 The bottomed hole has a frustoconical shape that decreases in cross section as it goes from the opening to the bottom,
The through-hole is formed between a first opening and a second opening that is smaller than the first opening, and has a truncated cone shape that decreases in cross section from the first opening toward the second opening. Having the shape of
The manufacturing method of the glass plate with a penetration electrode of Claim 2.
請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。 In the step (ii), a first opening is formed in the glass plate by etching at least the altered portion from the other surface of the glass plate with one surface of the glass plate covered with a protective film. And a second opening formed on the surface on the protective film side that is smaller than the first opening, and a cone whose cross section decreases from the first opening toward the second opening. Forming a through-hole having a trapezoidal cross section;
The manufacturing method of the glass plate with a penetration electrode of Claim 1.
前記（ｉｉｉ）の工程において、メッキ法またははんだリフロー法により前記貫通孔の内部に前記導電性材料を配置する、請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。 Through the step (i) and the step (ii), a through hole is formed in the glass plate,
The manufacturing method of the glass plate with a penetration electrode of Claim 1 which arrange | positions the said electroconductive material inside the said through-hole by the plating method or the solder reflow method in the process of said (iii).
前記ガラス板と陽極接合された半導体ウェハと、を備え、
前記貫通電極が、前記ガラス板に形成された貫通孔に配置された導電性材料により構成され、
前記貫通孔が、第１開口部と前記第１開口部よりも小さく前記半導体側の表面に形成された第２開口部との間に形成され、前記第１開口部から前記第２開口部に向かうにつれて横断面が小さくなる円錐台状である、電子部品。 A glass plate having a through electrode;
The glass plate and an anodic bonded semiconductor wafer,
The through electrode is composed of a conductive material disposed in a through hole formed in the glass plate,
The through hole is formed between a first opening and a second opening formed on a surface of the semiconductor side that is smaller than the first opening, and from the first opening to the second opening. An electronic component that has a truncated cone shape that decreases in cross section as it goes.
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