基板製造方法および配線基板の製造方法
【課題】従来方法に比べて、電解メッキにより貫通孔に金属を充填し終えるまでの所要時間を短縮する。
【解決手段】貫通孔３が形成されたガラス基板２の下面側にメッキ下地層７を形成する工程Ａと、ガラス基板２の上面側に電解メッキにより第１メッキ層４ａを形成し貫通孔３の下開口部を閉塞する工程Ｂと、ガラス基板２の上面側からの電解メッキにより貫通孔３内に金属の第２メッキ層４ｂを堆積させて貫通孔３を金属で充填する工程Ｃとを含む。工程Ａでは、貫通孔３の下開口部の縁から貫通孔３の側壁面の一部にかけてメッキ下地層７を形成しておく。工程Ｂでは、貫通孔３の内部でメッキ下地層７の表面から第１メッキ層４ａを成長させ貫通孔３の下開口部を閉塞する。工程Ｃでは、貫通孔３の内部で第１メッキ層４ａの表面から貫通孔３の上開口部に向かって第２メッキ層４ｂを成長させ貫通孔３をメッキ金属で充填する。
【解決手段】貫通孔３が形成されたガラス基板２の下面側にメッキ下地層７を形成する工程Ａと、ガラス基板２の上面側に電解メッキにより第１メッキ層４ａを形成し貫通孔３の下開口部を閉塞する工程Ｂと、ガラス基板２の上面側からの電解メッキにより貫通孔３内に金属の第２メッキ層４ｂを堆積させて貫通孔３を金属で充填する工程Ｃとを含む。工程Ａでは、貫通孔３の下開口部の縁から貫通孔３の側壁面の一部にかけてメッキ下地層７を形成しておく。工程Ｂでは、貫通孔３の内部でメッキ下地層７の表面から第１メッキ層４ａを成長させ貫通孔３の下開口部を閉塞する。工程Ｃでは、貫通孔３の内部で第１メッキ層４ａの表面から貫通孔３の上開口部に向かって第２メッキ層４ｂを成長させ貫通孔３をメッキ金属で充填する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基材を用いた基板製造方法および配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、たとえば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）等の電子部品が実装される配線基板に対して、高い接続信頼性を確保しつつ電子部品等の高密度実装を可能にすることが求められている。これに応えるべく、配線基板については、樹脂基板ではなく、平滑性、硬質性、絶縁性、耐熱性等に優れたガラス基板をコア基板として用い、そのガラス基板に形成した貫通孔に金属を充填することにより、両面配線基板として利用可能な基板の製造方法が、本願発明者らによって提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、ガラス基板に貫通孔を形成する工程と、メッキ法（電解メッキ）によって貫通孔に金属を充填する工程と、を有する基板製造方法が提案されている。このうち、貫通孔に金属を充填する工程では、その初期段階において、ガラス基板の表裏面における貫通孔の開口部のいずれか一方を金属で閉塞し、その後、当該閉塞した一方の開口部から他方の開口部に向けて金属を堆積して貫通孔内に金属を充填している。具体的には、基板製造方法の一連の工程のなかで、図７（Ａ）〜（Ｄ）に示す工程を採用している。
【０００４】
図７（Ａ）に示す工程では、貫通孔５１が設けられたガラス基板５２の下面側に、スパッタリングによってクロム層５３ａ、クロム銅層５３ｂおよび銅層５３ｃを順に積層することにより、３層構造のメッキ下地層５３を形成している。次に、図７（Ｂ）に示す工程では、ガラス基板５２の下面側に電解メッキによってメッキ層５４を形成することにより、貫通孔５１の一方（下方）の開口部をメッキ層５４によって閉塞している。その後、図７（Ｃ），（Ｄ）に示す工程では、ガラス基板５２の上面側からの電解メッキによってメッキ層５４を成長させることにより、貫通孔５１をメッキ層５４によって埋め込んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０２７６０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記従来の基板製造方法においては、以下のような問題があった。すなわち、貫通孔５１の一方の開口部を金属（メッキ層５４）で閉塞した後に、メッキ層５４の成長によって貫通孔５１を埋め込む場合に、貫通孔５１の一方の開口部から他方の開口部までのほぼ全領域、つまり貫通孔５１の全深さ寸法（ガラス基板５２の厚み寸法Ｔ）にわたって金属をメッキ成長させる必要がある。このため、電解メッキによって貫通孔５１に金属を充填し終えるまでに時間がかかるという問題があった。特に近年においては、配線の微細化に伴って貫通孔５１の孔径が小さくなり、電解メッキで生成した金属イオンが貫通孔５１に進入しづらくなっている。このため、電解メッキによって貫通孔５１に金属を充填し終えるまでに長い時間を要している。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、従来方法を採用する場合にくらべて、電解メッキによって貫通孔に金属を充填し終えるまでの所要時間を短縮することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に開示する発明は、基板製造方法である。本基板製造方法は、表裏の関係にある第１面および第２面を有する板状のガラス基材に、前記第１面側を第１開口部とし、かつ前記第２面側を第２開口部とする貫通孔が形成されているガラス基板を用意する第１工程と、前記ガラス基板の第１面側に金属のメッキ下地層を形成する第２工程と、前記ガラス基板の第１面側に電解メッキによって金属の第１メッキ層を形成することにより、前記貫通孔の第１開口部を前記第１メッキ層によって閉塞する第３工程と、前記ガラス基板の第２面側からの電解メッキによって前記貫通孔内に金属の第２メッキ層を堆積することにより、前記貫通孔を金属で充填する第４工程と、を含んでいる。
本基板製造方法の特徴は、前記第２工程で、前記貫通孔の第１開口部の縁から当該貫通孔の側壁面の一部にかけて前記メッキ下地層を形成し、前記第３工程で、前記貫通孔の内部で前記メッキ下地層の表面から前記第１メッキ層を成長させることにより、前記貫通孔の第１開口部を前記第１メッキ層によって閉塞し、前記第４工程で、前記貫通孔の内部の前記第１メッキ層の表面から前記貫通孔の第２開口部に向かって前記第２メッキ層を成長させることにより、前記貫通孔を金属で充填することである。
本基板製造方法によれば、第１メッキ層が、貫通孔側壁部に形成されたメッキ下地層からも成長する。側壁部から第１メッキ層が成長すれば、第１開口部は肉厚な金属層で閉塞されることになる。第２開口部から孔をみると有底孔になるが、第１開口部が厚みを持った金属で閉塞されているため底は浅くなる。電解液中の金属イオンが金属層に向けて入りやすくなり、金属のメッキ成長に係る金属イオン濃度の低下が抑制される。その結果、金属のメッキ成長速度は保たれ、貫通孔の金属充填は効率よく進行する。
【０００９】
本基板製造方法は、前記第４工程の後に、前記ガラス基板の第１面および第２面のうち少なくとも第１面を機械加工によって平坦化する第５工程を有している構成にも好ましく適用することができる。
この場合、前記第２工程では、前記第５工程で前記ガラス基板の第１面側の表層部を前記機械加工により除去した後でも前記貫通孔の第１開口部が前記メッキ下地層および前記第１メッキ層によって閉塞された状態となるように、前記第５工程で前記機械加工により除去を予定している前記ガラス基板の除去予定領域よりも貫通孔の奥側に入り込んだ位置まで前記メッキ下地層を形成しておくことが好ましい。
【００１０】
本基板製造方法が第５工程を含む場合、前記第４工程の後で、かつ前記第５工程の前に、前記ガラス基板の第１面から前記第１メッキ層および前記メッキ下地層を取り除いて当該ガラス基板の第１面を露出させる工程を有すると好ましい。
機械加工を行う際、ガラス基板の表裏が同一の素材で構成されている方が好ましい。同一の素材が露出していることで、表裏両面の機械加工効率を向上させることができる。
【００１１】
本基板製造方法は、前記第１工程で、前記貫通孔の第１開口部側の断面形状が裾広がり状（フレア状）の前記貫通孔が形成されているガラス基板を用意すると好ましい。
本構成によれば、第１開口部の断面がメッキ下地層を形成する基板の第１面側に向けて広がる形状となるため、メッキ下地層を形成する際に貫通孔側壁の一部にメッキ下地層を形成しやすくなる。
【００１２】
本基板製造方法は、前記第２工程で前記ガラス基板の第１面側にスパッタリングによって前記メッキ下地層を形成することが好ましい。
スパッタリング法を用いると、金属層はガラス基板上に密着性よく形成される。密着性に優れるメッキ下地層が媒介することで、ガラス基板とメッキ層は強固に接合する。
【００１３】
本明細書では、配線基板の製造方法も開示する。本配線基板の製造方法は、前述までの基板製造方法により、貫通孔に金属を充填してなるガラス基板を製造した後、前記ガラス基板の第１面および第２面のうち少なくとも一方に配線パターンを形成することを特徴とする配線基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来方法を採用する場合にくらべて、電解メッキによって貫通孔に金属を充填し終えるまでの所要時間を短縮することができる。このため、ガラス基板の貫通孔に金属を充填してなる基板の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る配線基板の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する工程図（その１）である。
【図３】本発明の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する工程図（その２）である。
【図４】貫通孔の断面形状を示す拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する工程図（その３）である。
【図６】本発明の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する工程図（その４）である。
【図７】従来の基板製造方法を説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書に記載する実施形態の特徴について最初に列記する。
（特徴１）ガラス基板は感光性ガラスで構成されている。感光性ガラスは貫通孔を高精度に形成することができるので、ガラス配線基板、特に、両面ガラス配線基板に適している。
（特徴２）感光性ガラス基板は、イオンマイグレーションを抑制する前処理を行ったものを用意する。
感光性ガラス基板には、リチウムイオンやカリウムイオンといったアルカリ金属イオンが含まれている。紫外線照射や熱処理を行うことにより、アルカリ金属イオンが基板中に固定される。アルカリ金属イオンの移動が抑制されるので、イオンマイグレーションも抑制される。
（特徴３）メッキ下地層は二重構造であり、ガラス基板上に最初に形成される層はクロム層である。ガラス表面にクロム膜は密着性よく成膜される。密着性に優れた層を介することにより、ガラスと充填金属の接合状態を向上させることができる。
（特徴４）貫通孔充填工程のメッキ電流密度は、貫通孔閉塞工程よりも低い。
（特徴５）第１メッキ層を構成する金属と、第２メッキ層を構成する金属と、が同一であることが好ましい。同一とすることで、それぞれの金属の電気的特性の相違から生じる電気的界面が発現しなくなる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の実施の形態においては、次の順序で説明を行う。
１．配線基板の概略構成
２．配線基板の製造方法の手順
２−１．貫通孔形成工程
２−２．メッキ下地層形成工程
２−３．貫通孔閉塞工程
２−４．貫通孔充填工程
２−５．基板面露出工程
２−６．基板平坦化工程
２−７．配線パターン形成工程
３．本実施形態の効果
４．変形例等
【００１８】
＜１．配線基板の概略構成＞
図１は本発明の実施の形態に係る配線基板の構成例を示す断面図である。図示した配線基板１は、ガラス基板２を用いて構成されている。ガラス基板２は、配線基板１のコア基板として使用されている。ガラス基板２には複数（図１では１つのみ表示）の貫通孔３が設けられている。貫通孔３には金属４が充填されている。ガラス基板２の第１面および第２面には、それぞれ密着層５を介して配線パターン６が形成されている。このことから、配線基板１は両面配線基板を構成している。ガラス基板２の第１面と第２面は、互いに表裏の関係になっている。図１においては、ガラス基板２の下面を第１面とし、ガラス基板２の上面を第２面としている。配線パターン６は、配線経路に応じたパターン形状に形成されている。
【００１９】
ガラス基板２は、感光性ガラス基板を用いて構成されている。ガラス基板２に用いられる感光性ガラス基板は、その平滑性、硬質性、絶縁性、加工性等の面で、配線基板１のコア基板として優れている。このような性質は、感光性ガラスのほかに、ソーダライムガラス等の化学強化ガラス、無アルカリガラス、アルミノシリケートガラス等でも同様であり、これらのガラスも配線基板１のコア基板に用いることが可能である。
【００２０】
貫通孔３は、平面視円形に形成されている。本発明を実施するにあたって、貫通孔３の配置に特に制限はない。このため、貫通孔３については、たとえば、所望する配線パターン６のパターン形状にあわせてランダムに配置してもよいし、あらかじめ決められた間隔でマトリクス状に配置してもよいし、マトリクス状以外の配列で配置してもよい。
【００２１】
金属４は、上述したようにガラス基板２の両面（第１面、第２面）に形成された配線パターン６同士を電気的に接続するものである。このため、金属４は、電気抵抗の低い金属材料（導電材料）であることが好ましい。また、本発明の実施の形態においては、貫通孔３を金属４で埋め込む手法として電解メッキを利用する。このため、金属４は、電解メッキに適した金属材料であることが望ましい。具体的には、金属４は、銅、ニッケル、金、銀、白金、パラジウム、クロム、アルミニウム、ロジウムのいずれか一種または２種以上から構成される。本実施の形態においては、金属４を銅で構成することとする。
【００２２】
密着層５は、ガラス基板２に対する配線パターン６の密着力を強化する層である。密着層５は、配線パターン６と同一のパターン形状をなしている。本実施の形態においては、配線パターン６を金属４と同様に銅で構成している。この銅をガラス基板２上に直接積層すると十分な密着力が得られない。このため、ガラス基板２と配線パターン６との間に密着層５を介在させている。密着層５は、クロム層と銅層の２層構造でもよいし、それらの層間にクロム銅層を介在させた３層構造でもよいし、４層以上の多層構造でもよい。本実施の形態においては、一例として、密着層５を３層構造にしている。具体的には、密着層５の構造を、ガラス基板２上にクロム層５ａ、クロム銅層５ｂおよび銅層５ｃを順に積層した３層構造にしている。
【００２３】
配線パターン６は、密着層５の上に積層した状態で形成されている。より具体的には、配線パターン６は、密着層５の最上層となる銅層５ｃの上に形成されている。ガラス基板２の第１面に形成された配線パターン６の一部と、ガラス基板２の第２面に形成された配線パターン６の一部とは、貫通孔３に充填された金属４を介して電気的に接続（導通）されている。
【００２４】
＜２．配線基板の製造方法の手順＞
次に、本発明の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明する。
配線基板の一連の製造工程のなかには、貫通孔形成工程、メッキ下地層形成工程、貫通孔閉塞工程、貫通孔充填工程、基板面露出工程、基板平坦化工程、配線パターン形成工程が含まれる。このうち、配線パターン形成工程を除く一連の工程は、本発明の実施の形態に係る基板製造方法に含まれる工程となる。
【００２５】
（２−１．貫通孔形成工程）
貫通孔形成工程は、ガラス基板２に貫通孔３を形成する工程である。貫通孔形成工程は、表裏の関係にある第１面および第２面を有する板状のガラス基材に、第１面側を第１開口部とし、かつ第２面側を第２開口部とする貫通孔を形成してなるガラス基板を用意する工程に相当する。このため、貫通孔３付きのガラス基板２を入手する手法としては、貫通孔形成工程を行う以外にも、たとえば、他のメーカーから貫通孔３付きのガラス基板２を購入してもよい。貫通孔３の形成方法としては、たとえば、レーザー加工法やフォトリソグラフィ法を用いることができる。本実施の形態においては、貫通孔３を高精度に形成するうえで、レーザー加工法よりも有利なフォトリソグラフィ法を用いることにする。フォトリソグラフィ法は露光および現像の各処理を経て行われる。このため、貫通孔３の形成対象となるガラス基材には、感光性の物質をガラス中に分散させた感光性ガラスを用いることにする。
【００２６】
その場合、ガラス基板２は、感光性を示すものであれば特に制限はない。ガラス基板２には、感光性成分として金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）または酸化セリウム（ＣｅＯ２）のうち少なくとも１種を含んでいることが好ましく、２種以上含んでいることがより好ましい。このようなガラス基板２としては、たとえば質量％で、ＳｉＯ２：５５％〜８５％，酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）：２％〜２０％，酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）：５％〜１５％，ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＞８５％を基本成分とし、Ａｕ：０．００１％〜０．０５％，Ａｇ：０．００１％〜０．５％，Ｃｕ２Ｏ：０．００１％〜１％を感光性金属成分とし、更にＣｅＯ２：０．００１％〜０．２％を光増感剤として含有するものを用いることができる。
【００２７】
以下、フォトリソグラフィ法によってガラス基板２に貫通孔３を形成する場合の具体的な手順について説明する。まず、ガラス基板２の貫通孔３を形成する部分（以下「貫通孔形成部分」という。）を露光する。この露光処理では、マスク開口を有するフォトマスク（図示せず）を用いる。フォトマスクは、たとえば、透明な薄いガラス基板に所望のパターン形状で遮光膜（クロム膜等）を形成し、この遮光膜で露光光（本形態例では紫外線）の通過を遮断するものである。上記露光処理では、このフォトマスクをガラス基板２の第１面または第２面に密着させて配置する。次に、フォトマスクを介してガラス基板２に紫外線を照射する。そうすると、ガラス基板２の貫通孔形成部分に対応してフォトマスクに形成されたマスク開口を通してガラス基板２に紫外線が照射される。
【００２８】
次に、ガラス基板２を熱処理する。熱処理は、感光性ガラス基板の転移点と屈伏点との間の温度で行うことが好ましい。転移点を下回る温度では熱処理効果が十分に得られず、屈伏点を上回る温度では感光性ガラス基板の収縮が起こって露光寸法精度が低下する恐れがあるためである。熱処理時間としては３０分〜５時間程度とすることが好ましい。
【００２９】
このような紫外線照射と熱処理を行うことにより、紫外線が照射された貫通孔形成部分が結晶化される。その結果、図２（Ａ）に示すように、ガラス基板２の貫通孔形成部分に露光結晶化部３ａが形成される。
【００３０】
その後、上述のように露光結晶化部３ａが形成されたガラス基板２を現像する。現像処理は、適度な濃度の希フッ化水素酸等のエッチング液を、現像液としてガラス基板２にスプレー等することにより行う。この現像処理により、露光結晶化部３ａが選択的に溶解除去される。その結果、図２（Ｂ）に示すように、ガラス基板２に貫通孔３が形成される。
この貫通孔３は、ガラス基板２の下面（第１面）と上面（第２面）にそれぞれ開口した状態となる。以降の説明では、ガラス基板２の下面側に開口する貫通孔３の開口部（第１開口部）を下開口部とし、ガラス基板２の上面側に開口する貫通孔３の開口部（第２開口部）を上開口部とする。
【００３１】
上記のフォトリソグラフィ法を用いた貫通孔３の形成方法によれば、ガラス基板２にアスペクト比１０程度の貫通孔３を所望の数だけ同時に形成することができる。たとえば、厚さ０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ程度のガラス基板２を用いた場合には、孔径（直径）が３０μｍ〜１５０μｍ程度の貫通孔３を所望の位置に複数同時に形成することができる。これにより、配線パターンの微細化、貫通孔形成工程の効率化を図ることが可能になる。さらに、配線の高密度化のために、ランド幅を極めて小さくする、あるいはランド幅をゼロとしたランドレス構造とする場合には、貫通孔３間のスペースを十分広く確保することができる。そのため、貫通孔３間にも配線を形成することが可能になり、配線パターンの設計自由度の拡大や配線密度の向上を図ることも可能になる。また、複数の貫通孔３を狭ピッチで形成することによって配線密度の向上を図ることも可能になる。
【００３２】
上述のように感光性のガラス基板２を用いて貫通孔３を形成した後は、必要に応じて、ガラス基板改質工程を行ってもよい。以下、ガラス基板改質工程について説明する。
【００３３】
通常、感光性のガラス基板２には、リチウムイオン（Ｌｉ＋），カリウムイオン（Ｋ＋）等のアルカリ金属イオンが含まれている。これらのアルカリ金属イオンが配線基板１の配線金属に漏洩し、これに水が吸着すると、電圧が印加されている回路間において配線金属がイオン化し、これが再度電荷を受けて還元され析出するイオンマイグレーションが発生する。このイオンマイグレーションにより、最悪の場合には、析出した金属によって一方の回路から他方の回路に向かう配線が形成され、回路間が短絡してしまうおそれがある。このような短絡不良は、配線間隔が小さい場合に顕著となる。このため、微細な配線を高密度に形成するためにはイオンマイグレーションを抑止する必要がある。
【００３４】
ガラス基板改質工程では、貫通孔３が形成されたガラス基板２全体に、たとえば紫外線を約７００ｍＪ／ｃｍ２で照射し、その後、約８５０℃の温度で約２時間の熱処理を行うことにより、ガラス基板２を結晶化する。このように感光性のガラス基板２全体を結晶化することにより、結晶化前にくらべて、ガラス基板２に含まれるアルカリ金属イオンが移動しにくくなる。このため、イオンマイグレーションを効果的に抑止することができる。
【００３５】
（２−２．メッキ下地層形成工程）
メッキ下地層形成工程は、ガラス基板２の下面側に金属のメッキ下地層７を形成する工程である。この工程では、ガラス基板２の上面側にメッキ下地層７を形成せず、ガラス基板２の下面側だけにメッキ下地層７を形成する。また、メッキ下地層形成工程では、図３（Ａ）に示すように、ガラス基板２の下面とあわせて、貫通孔３の下開口部（第１開口部）の縁から貫通孔３の側壁面の一部にかけてもメッキ下地層７を形成しておく。これにより、ガラス基板２の下面側に位置する貫通孔３の側壁面部分はメッキ下地層７で覆われるのに対して、ガラス基板２の上面側に位置する貫通孔３の側壁面部分はメッキ下地層７で覆われることなく露出した状態となる。ちなみに、ここで記述する「貫通孔３の側壁面の一部」とは、貫通孔３の深さ方向の一部を占める側壁面部分であって、かつ、貫通孔３の下開口部の縁から貫通孔３の奥側（上開口部）に向かって連続する側壁面部分をいう。
【００３６】
貫通孔３の深さ方向において、メッキ下地層７を形成する範囲は、ガラス基板２の除去予定領域８よりも貫通孔３の奥側に入り込んだ位置まで確保することが望ましい。ガラス基板２の除去予定領域８とは、後述する基板平坦化工程でガラス基板２の表層部を機械加工により除去する際に、ガラス基板２の除去を予定している領域をいう。図３（Ａ）においては、２本の二点鎖線で示す位置までガラス基板２の表層部を機械加工で除去する予定になっている。このため、ガラス基板２の機械加工（平坦化加工）を終えた段階では、２本の二点鎖線よりも内側の基板部分２ａが、最終的にガラス基板２として残る部分になる。
【００３７】
ガラス基板２の除去予定領域８は、ガラス基板２の両面にそれぞれ設定されている。このうち、ガラス基板２の下面側に設定された除去予定領域８に関しては、機械加工によってガラス基板２の表層部を除去した後でも貫通孔３の下開口部がメッキ下地層７および第１メッキ層４ａ（後述）によって閉塞された状態となるように、メッキ下地層７を形成しておく。具体的には、除去予定領域８の境界位置（二点鎖線で示す位置）よりも貫通孔３の奥側までメッキ下地層７を形成しておく。
【００３８】
メッキ下地層７は、ガラス基板２との密着性が良好なスパッタリングによって形成することが望ましい。具体的には、ガラス基板２の下面側に、たとえば厚さが約０．０５μｍのクロム層７ａと厚さが約１．５μｍの銅層７ｂを、スパッタリングにより順に積層することにより、２層構造のメッキ下地層７を形成する。その際、スパッタリングによってターゲットからはじき飛ばされた金属原子（以下、「スパッタ原子」とも記す）の一部が、貫通孔３の下開口部から貫通孔３内に進入し、貫通孔３の側壁面に付着する。このため、スパッタ原子を貫通孔３の側壁面に効率良く付着させるには、上記貫通孔形成工程において、貫通孔３の下開口部側の断面形状が裾広がり状（フレア状）となるように、ガラス基板２に貫通孔３を形成しておくことが望ましい。
【００３９】
具体的には、上記貫通孔形成工程において、露光結晶化部３ａをエッチング液で溶解する場合に、エッチング液の濃度を適宜調整することにより、貫通孔３の深さ方向でガラス基板２の下開口部の縁に近い部分が遠い部分よりも多く溶けるようにする。これにより、貫通孔３の孔径が、深さ方向の中心部から上下の開口部に向かって徐々に大きくなるように、貫通孔３が形成されることになる。このように貫通孔３を形成しておけば、上記のクロム層７ａおよび銅層７ｂのスパッタリングに際して、図４に示すように、貫通孔３の下開口部側の側壁面が貫通孔３の中心軸（一点鎖線）に対してフレア状に傾いた状態で配置される。このため、スパッタリングによって貫通孔３の下開口部から貫通孔３内に進入したスパッタ原子が、貫通孔３の側壁面に付着しやすくなる。貫通孔３の深さ方向におけるメッキ下地層７の形成範囲については、たとえば、貫通孔３の深さ寸法（ガラス基板２の厚み寸法）の少なくとも１／２０以上、より好ましくは１／１０以上、さらに好ましくは１／５〜１／２程度の範囲とし、この範囲で貫通孔３の側壁面をメッキ下地層７で被覆すればよい。
【００４０】
（２−３．貫通孔閉塞工程）
貫通孔閉塞工程は、ガラス基板２の下面側に電解メッキによって金属の第１メッキ層４ａを形成することにより、貫通孔３の下開口部を第１メッキ層４ａによって閉塞する工程である。この工程では、図３（Ｂ）に示すように、ガラス基板２の下面でメッキ下地層７の表面から第１メッキ層４ａを成長させるとともに、貫通孔３の内部でもメッキ下地層７の表面から第１メッキ層４ａを成長させることにより、貫通孔３の下開口部を第１メッキ層４ａによって閉塞する。本実施の形態においては、銅の電解メッキによって第１メッキ層４ａを形成する。
【００４１】
貫通孔閉塞工程の電解メッキでは、たとえば、メッキ液である硫酸銅水溶液の入ったメッキ浴中に、銅板を陽極とし、ガラス基板２のメッキ下地層７を陰極として、それぞれ配置する。その際、メッキ下地層７が形成されているガラス基板２の下面側（第１面側）から電解メッキを行うために、ガラス基板２の下面側を陽極（銅板）に対向させる。この状態で陽極と陰極に直流電源を接続して所定の電圧を印加することにより、メッキ下地層７の表面に銅を析出させる。第１メッキ層４ａの形成は、貫通孔３の孔径にも依存するが、通常よりも比較的高い電流密度の条件下（たとえば、１Ａ／ｄｍ２〜５Ａ／ｄｍ２程度）で行うようにする。また、この電流密度は、メッキ浴のｐＨや銅イオン濃度にも依存するため、その値を適切に設定するようにする。一般的には、メッキ液濃度が高い場合には、低い場合にくらべて、より高い電流密度に設定することができる。このような電流密度条件下で電解メッキを行うことにより、貫通孔３の下開口部を第１メッキ層４ａによって閉塞することができる。このとき、電解メッキによってメッキ下地層７の上に積層される第１メッキ層４ａの一部は、貫通孔３の側壁面を這い上がるようにしてメッキ下地層７よりも貫通孔３の奥側まで成長する。また、貫通孔３内における第１メッキ層４ａの表面は、貫通孔３の中心部分で断面略Ｕ字形にへこんだ形状になる。
【００４２】
（２−４．貫通孔充填工程）
貫通孔充填工程は、ガラス基板２の上面側からの電解メッキによって貫通孔３内に金属の第２メッキ層４ｂを堆積することにより、貫通孔３を金属で充填する工程である。ここで記述する「ガラス基板２の上面側からの電解メッキ」とは、ガラス基板２の上面および下面のうち、ガラス基板２の上面側にこれに対向するように陽極を配置して行う電解メッキをいう。また、「貫通孔３を金属で充填する」とは、先述した貫通孔閉塞工程において貫通孔３の下開口部を第１メッキ層４ａで閉塞した場合に、貫通孔３内で第１メッキ層４ａにより埋め込まれていない部分（未充填部分）を金属で満たすことをいう。
【００４３】
貫通孔充填工程では、図３（Ｃ）に示すように、貫通孔３の内部で第１メッキ層４ａの表面から貫通孔３の上開口部に向かって第２メッキ層４ｂを成長させることにより、貫通孔３を金属で充填する。本実施の形態においては、上述した第１メッキ層４ａと同様に、銅の電解メッキによって貫通孔３内に第２メッキ層４ｂを形成する。この場合、貫通孔３の内部には、第１メッキ層４ａおよび第２メッキ層４ｂを構成する銅と共に、メッキ下地層７（クロム層７ａ、銅層７ｂ）を構成するクロムおよび銅が存在し、これらの金属によって貫通孔３が埋め込まれることになる。
【００４４】
貫通孔充填工程の電解メッキでは、たとえば、メッキ液である硫酸銅水溶液の入ったメッキ浴中に、銅板を陽極とし、ガラス基板２の第１メッキ層４ａを陰極として、それぞれ配置する。その際、第１メッキ層４ａが形成されていないガラス基板２の上面側（第２面側）から電解メッキを行うために、ガラス基板２の上面側を陽極（銅板）に対向させる。この状態で陽極と陰極に直流電源を接続して所定の電圧を印加することにより、第１メッキ層４ａの表面に銅を析出させる。これにより、先に貫通孔３内に形成されているメッキ下地層７および第１メッキ層４ａと、第１メッキ層４ａの上に積層される第２メッキ層４ｂとによって、貫通孔３を埋め込む。この電解メッキは、比較的低い電流密度の条件下（たとえば、０．２Ａ／ｄｍ２〜０．８Ａ／ｄｍ２程度）で行うようにする。本工程においては、上記貫通孔閉塞工程の電解メッキで適用した電流密度よりも低い条件下（たとえば、０．５Ａ／ｄｍ２）で行うようにする。また、この電解メッキの際には、いわゆるパルスメッキ法を用いることもできる。パルスメッキ法は、貫通孔３内におけるメッキ金属の堆積速度のバラツキを抑える点で有効である。また、印加電圧は、水素過電圧以下に設定することが肝要である。貫通孔３が高アスペクト比である場合には、発生した水素ガス泡を除去することが非常に困難だからである。
【００４５】
このような条件で電解メッキを行うことにより、メッキ浴中の銅イオンが貫通孔３の上開口部から貫通孔３内に進出して第１メッキ層４ａの表面に析出する。このため、貫通孔３内においては、先に形成した第１メッキ層４ａの表面から上開口部に向かって第２メッキ層４ｂが成長することにより、貫通孔３が徐々に埋め込まれていく。そして、第２メッキ層４ｂの表面が貫通孔３の上開口部に達すると、貫通孔３が完全に埋め込まれた状態となる。ここでは、第２メッキ層４ｂの成長による貫通孔３の充填を確実なものとするために、図５（Ａ）に示すように、第２メッキ層４ｂの表面がガラス基板２の上面側に突出するまで電解メッキを行うものとする。
【００４６】
（２−５．基板面露出工程）
基板面露出工程は、ガラス基板２の下面から第１メッキ層４ａおよびメッキ下地層７を取り除いてガラス基板２の下面を露出させる工程である。この工程では、図５（Ａ）と図５（Ｂ）を対比すると分かるように、ガラス基板２の下面を覆っていた第１メッキ層４ａおよびメッキ下地層７を除去するとともに、ガラス基板２の上面側に突出していた第２メッキ層４ｂをへこませる。
【００４７】
基板面露出工程では、除去の対象となる膜の構成材料に適した薬液を用いて、エッチング処理を行う。本実施の形態においては、薬液を変えて２回のエッチング処理を行う。まず、１回目のエッチング処理では、たとえば、塩化第二鉄を主成分とする薬液を用いて、第１メッキ層４ａを構成している銅や、メッキ下地層７の銅層７ｂを構成している銅をエッチングにより除去（溶解）する。また、１回目のエッチング処理では、第２メッキ層４ｂを構成している銅をエッチングにより除去する。次に、２回目のエッチング処理では、たとえば、フェリシアン化カリウムを主成分とする薬液を用いて、メッキ下地層７のクロム層７ａを構成しているクロムをエッチングにより除去する。
【００４８】
ちなみに、１回目のエッチング処理では、ガラス基板２の下面側にクロム膜７ｂが露出するまで銅をエッチングにより除去するが、貫通孔３内においては、エッチングによる第１メッキ層４ａの後退面Ｆ１が、ガラス基板２の除去予定領域８（図３（Ａ）を参照）内にとどまるようにエッチング時間等を調整する。また、ガラス基板２の上面側においては、第２メッキ層４ｂの表面がガラス基板２の上面から突出しないように、１回目のエッチング処理によって第２メッキ層４ｂの表面を貫通孔３内まで後退させる。この場合も、エッチングによる第２メッキ層４ｂの後退面Ｆ２が、ガラス基板２の除去予定領域８（図３（Ａ）を参照）内にとどまるようにエッチング時間等を調整する。
【００４９】
（２−６．基板平坦化工程）
基板平坦化工程は、ガラス基板２の上面および下面のうち少なくとも下面を機械加工によって平坦化する工程である。本実施の形態においては、ガラス基板２の両面（上面および下面）を機械加工によって平坦化する。具体的には、ガラス基板２の上面および下面を両面ラップ加工によって平坦化し、その後、必要に応じてガラス基板２の両面を仕上げ研磨する。このような機械加工により、ガラス基板２の上面側および下面側の各表層部が、それぞれ除去予定領域８の境界位置（図３（Ａ）の二点鎖線で示す位置）にあわせて除去される。その結果、図５（Ｃ）に示すように、ガラス基板２の両面が平坦化されるとともに、貫通孔３に充填された金属４の両端面が、それぞれガラス基板２の上面および下面と面一な状態に仕上げられる。また、ガラス基板２の貫通孔３の下開口部は、メッキ下地層７および第１メッキ層４ａによって閉塞された状態となる。この場合、貫通孔３の内部には、メッキ下地層７を構成する銅およびクロムと、メッキ層４ａ，４ｂを構成する銅とが残存した状態になる。そして、これらの金属が貫通孔３に充填された状態となる。これにより、上記図１に示すように、貫通孔３に金属４を充填した構造のガラス基板２が得られる。
【００５０】
（２−７．配線パターン形成工程）
配線パターン形成工程は、ガラス基板２の上面および下面のうち少なくとも一方に配線パターン６を形成する工程である。配線パターン形成工程には、密着層形成工程、配線層形成工程およびパターニング工程が含まれる。以下、各工程について説明する。
【００５１】
（密着層形成工程）
密着層形成工程では、図６（Ａ）に示すように、ガラス基板２の各面に対して、スパッタリング法によって密着層５を形成する。本実施の形態では、クロム層５ａ、クロム銅層５ｂおよび銅層５ｃを順に積層した３層構造で密着層５を形成する。密着層５を構成する各金属層は、後述するエッチングによって配線パターン６を形成するときに生じるサイドエッチング量を考慮すると、極力薄く形成することが望ましい。ただし、密着層５の各金属層の厚さが薄すぎると、配線層のパターニングのために行われる処理によって密着層５が除去されるおそれがある。したがって、たとえば、上述のように密着層５を３層構造で形成する場合は、クロム層５ａの厚さを０．０４μｍ〜０．１μｍ程度、クロム銅層５ｂの厚さを０．０４μｍ〜０．１μｍ程度、銅層５ｃの厚さを０．５μｍ〜１．５μｍ程度とすることが望ましい。これにより、密着層５の厚さは、合計で２μｍ以下に抑えられる。
【００５２】
（配線層形成工程）
配線層形成工程では、図６（Ｂ）に示すように、ガラス基板２の各面に対して、先に形成した密着層５を覆う状態で配線層６ａを形成する。配線層６ａの形成は、電解メッキによって行う。この配線層６ａについては、上述した密着層５と同様に、サイドエッチング量を考慮して極力薄く形成することが望ましい。しかし、配線層６ａが薄すぎると、使用環境によってガラス基板２の温度変化が繰り返された場合に、配線層６ａの熱膨張係数とガラス基板２の熱膨張係数との差によって、配線パターンに金属疲労が生じるおそれがある。このため、金属疲労に対する配線パターンの接続の信頼性を確保するために、配線層６ａは適度な厚みにしておく必要がある。具体的には、配線層６ａの厚みを１μｍ〜２０μｍ程度とすることが望ましく、さらには４μｍ〜７μｍ程度とすることがより好ましい。配線層６ａの厚さが１μｍを下回る場合には、上記金属疲労によって配線の断線が生じる危険性が高くなる。また、配線層６ａの厚さが２０μｍを上回る場合には、配線パターンの微細化の要求に応えることが難しくなる。
【００５３】
（パターニング工程）
パターニング工程では、図６（Ｃ）に示すように、ガラス基板２の各面上において、密着層５および配線層６ａをフォトリソグラフィ法とエッチングによってパターニングすることにより、配線パターン６を形成する。具体的には、ガラス基板２の配線層６ａを図示しないレジスト層で覆った後、このレジスト層を露光・現像することにより、レジストパターンを形成する。これにより、ガラス基板２の配線層６ａの一部（配線パターンとして残す部分）がレジストパターンで覆われた状態となる。次に、レジストパターンをマスクとして、配線層６ａおよび密着層５の露出部分をエッチングによって除去する。これにより、レジストパターンと同じパターン形状をもつ配線パターン６が得られる。ここで用いるレジストは、液状レジストでもドライフィルムレジストでも電着レジストでもよい。また、レジストタイプとしては、ポジ型およびネガ型のいずれであってもかまわない。一般的には、ネガ型レジストにくらべてポジ型レジストのほうが、解像性が高い。このため、微細な配線パターンを形成するうえでは、ポジ型レジストのほうが適している。
【００５４】
＜３．本実施形態の効果＞
本発明の実施の形態に係る基板製造方法および配線基板の製造方法によれば、以下のような効果が得られる。
【００５５】
（第１の効果）
ガラス基板２の下面側にメッキ下地層７を形成するにあたって、メッキ下地層７を貫通孔３の下開口部の縁から貫通孔３の側壁面の一部にかけて形成している。このため、その後、ガラス基板２の下面側に電解メッキによって第１メッキ層４ａを形成する場合に、第１メッキ層４ａが貫通孔３の内部でメッキ下地層７の表面から成長することになる。これにより、貫通孔３の下開口部よりも貫通孔３の奥側に入り込んだ位置から第１メッキ層４ａが成長を開始し、この成長過程で第１メッキ層４ａが貫通孔３の下開口部を閉塞するようになる。そうすると、貫通孔３の下開口部を第１メッキ層４ａで閉塞した段階では、すでに貫通孔３の一部が第１メッキ層４ａによって埋め込まれた状態となる。したがって、その後、ガラス基板２の上面側からの電解メッキによって貫通孔３内に第２メッキ層４ｂを形成する場合に、第２メッキ層４ｂの成長によって埋め込むべき貫通孔３の深さ寸法が、貫通孔３の全深さ寸法よりも小さくなる。このため、従来のように貫通孔の全深さ寸法にわたってメッキ層を成長させる場合にくらべて、貫通孔に金属を充填し終えるまでの所要時間を短縮することができる。
【００５６】
（第２の効果）
メッキ下地層形成工程においては、ガラス基板２の除去予定領域８よりも貫通孔３の奥側に入り込んだ位置までメッキ下地層７を形成している。このため、基板平坦化工程において、ガラス基板２の下面側の表層部を機械加工により除去した後でも貫通孔３の下開口部がメッキ下地層７および第１メッキ層４ａによって閉塞された状態となる。かかる状態のもとでは、メッキ下地層７によってもたらされる密着力強化作用により、第１メッキ層４ａがメッキ下地層７を介して貫通孔３の側壁面に強固に密着した状態となる。このため、基板平坦化工程後に貫通孔３内にメッキ下地層７が残存しない製造条件を適用した場合にくらべて、貫通孔３とこれを埋め込む金属４の密着性が高くなる。したがって、金属４を充填した貫通孔３部分における気密性（ガスバリア性等）を向上させることができる。
【００５７】
（第３の効果）
貫通孔形成工程においては、貫通孔３の下開口部側の断面形状が裾広がり状（フレア状）となるように、ガラス基板２に貫通孔３を形成している。このため、その後、ガラス基板２の下面側にスパッタリングによってメッキ下地層７を形成する場合に、貫通孔３の下開口部の縁から貫通孔３の側壁面にかけてスパッタ原子を効率良く広範囲に付着させることができる。
【００５８】
（第４の効果）
基板平坦化工程を行うのに先立って、ガラス基板２の下面から第１メッキ層４ａおよびメッキ下地層７を取り除いてガラス基板２の下面を露出させている。これにより、ガラス基板２の上面および下面のいずれも、ガラスという同一（共通）の材料をもって露出した面になる。このため、その後の基板平坦化工程においては、機械加工によるガラス基板２の平坦化処理を両面ラップ加工で行うことができる。これにより、ガラス基板２を両面同時に平坦化処理することが可能となる。したがって、ガラス基板２を片面ずつ平坦化処理する場合にくらべて、基板製造コストを安く抑えることができる。ちなみに、ガラス基板２の上面と下面が互いに異なる材料をもって露出している場合は、両面ラップ加工の適用が困難になるため、ガラス基板２を片面ずつ平坦化処理する必要がある。
【００５９】
（第５の効果）
配線基板の製造方法として、上記基板製造方法に属する一連の工程（貫通孔形成工程、メッキ下地層形成工程、貫通孔閉塞工程、貫通孔充填工程、基板面露出工程、基板平坦化工程）に、配線パターン形成工程を組み合わせている。このため、上述した貫通孔３の充填所要時間の短縮によって、ガラス基板２をコア基板に用いた配線基板１を効率良く製造することができる。また、両面配線基板を構成するにあたって、安価なメッキで配線基板１の表裏面のメタライズを図ることができる。さらに、第１メッキ層４ａ、第２メッキ層４ｂおよび配線層６ａをいずれも銅の電解メッキにより行うことにより、配線基板１のすべての配線経路を銅（低抵抗材料）で構成することができる。
【００６０】
＜４．変形例等＞
なお、本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００６１】
たとえば、上記実施の形態においては、配線基板の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、配線基板以外の用途で利用される基板製造方法として実施することも可能である。
【００６２】
また、上記実施の形態においては、ガラス基板２として、感光性を有するガラス基板を用いたが、感光性を有していない他のガラス基板を用いてもよい。その場合は、貫通孔形成工程において、フォトリソグラフィ法以外の方法、たとえば、レーザー加工法によってガラス基板２に貫通孔３を形成することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１…配線基板
２…ガラス基板
３…貫通孔
４…金属
４ａ…第１メッキ層
４ｂ…第２メッキ層
５…密着層
６…配線パターン
６ａ…配線層
７…メッキ下地層
８…除去予定領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基材を用いた基板製造方法および配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、たとえば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）等の電子部品が実装される配線基板に対して、高い接続信頼性を確保しつつ電子部品等の高密度実装を可能にすることが求められている。これに応えるべく、配線基板については、樹脂基板ではなく、平滑性、硬質性、絶縁性、耐熱性等に優れたガラス基板をコア基板として用い、そのガラス基板に形成した貫通孔に金属を充填することにより、両面配線基板として利用可能な基板の製造方法が、本願発明者らによって提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、ガラス基板に貫通孔を形成する工程と、メッキ法（電解メッキ）によって貫通孔に金属を充填する工程と、を有する基板製造方法が提案されている。このうち、貫通孔に金属を充填する工程では、その初期段階において、ガラス基板の表裏面における貫通孔の開口部のいずれか一方を金属で閉塞し、その後、当該閉塞した一方の開口部から他方の開口部に向けて金属を堆積して貫通孔内に金属を充填している。具体的には、基板製造方法の一連の工程のなかで、図７（Ａ）〜（Ｄ）に示す工程を採用している。
【０００４】
図７（Ａ）に示す工程では、貫通孔５１が設けられたガラス基板５２の下面側に、スパッタリングによってクロム層５３ａ、クロム銅層５３ｂおよび銅層５３ｃを順に積層することにより、３層構造のメッキ下地層５３を形成している。次に、図７（Ｂ）に示す工程では、ガラス基板５２の下面側に電解メッキによってメッキ層５４を形成することにより、貫通孔５１の一方（下方）の開口部をメッキ層５４によって閉塞している。その後、図７（Ｃ），（Ｄ）に示す工程では、ガラス基板５２の上面側からの電解メッキによってメッキ層５４を成長させることにより、貫通孔５１をメッキ層５４によって埋め込んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０２７６０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記従来の基板製造方法においては、以下のような問題があった。すなわち、貫通孔５１の一方の開口部を金属（メッキ層５４）で閉塞した後に、メッキ層５４の成長によって貫通孔５１を埋め込む場合に、貫通孔５１の一方の開口部から他方の開口部までのほぼ全領域、つまり貫通孔５１の全深さ寸法（ガラス基板５２の厚み寸法Ｔ）にわたって金属をメッキ成長させる必要がある。このため、電解メッキによって貫通孔５１に金属を充填し終えるまでに時間がかかるという問題があった。特に近年においては、配線の微細化に伴って貫通孔５１の孔径が小さくなり、電解メッキで生成した金属イオンが貫通孔５１に進入しづらくなっている。このため、電解メッキによって貫通孔５１に金属を充填し終えるまでに長い時間を要している。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、従来方法を採用する場合にくらべて、電解メッキによって貫通孔に金属を充填し終えるまでの所要時間を短縮することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に開示する発明は、基板製造方法である。本基板製造方法は、表裏の関係にある第１面および第２面を有する板状のガラス基材に、前記第１面側を第１開口部とし、かつ前記第２面側を第２開口部とする貫通孔が形成されているガラス基板を用意する第１工程と、前記ガラス基板の第１面側に金属のメッキ下地層を形成する第２工程と、前記ガラス基板の第１面側に電解メッキによって金属の第１メッキ層を形成することにより、前記貫通孔の第１開口部を前記第１メッキ層によって閉塞する第３工程と、前記ガラス基板の第２面側からの電解メッキによって前記貫通孔内に金属の第２メッキ層を堆積することにより、前記貫通孔を金属で充填する第４工程と、を含んでいる。
本基板製造方法の特徴は、前記第２工程で、前記貫通孔の第１開口部の縁から当該貫通孔の側壁面の一部にかけて前記メッキ下地層を形成し、前記第３工程で、前記貫通孔の内部で前記メッキ下地層の表面から前記第１メッキ層を成長させることにより、前記貫通孔の第１開口部を前記第１メッキ層によって閉塞し、前記第４工程で、前記貫通孔の内部の前記第１メッキ層の表面から前記貫通孔の第２開口部に向かって前記第２メッキ層を成長させることにより、前記貫通孔を金属で充填することである。
本基板製造方法によれば、第１メッキ層が、貫通孔側壁部に形成されたメッキ下地層からも成長する。側壁部から第１メッキ層が成長すれば、第１開口部は肉厚な金属層で閉塞されることになる。第２開口部から孔をみると有底孔になるが、第１開口部が厚みを持った金属で閉塞されているため底は浅くなる。電解液中の金属イオンが金属層に向けて入りやすくなり、金属のメッキ成長に係る金属イオン濃度の低下が抑制される。その結果、金属のメッキ成長速度は保たれ、貫通孔の金属充填は効率よく進行する。
【０００９】
本基板製造方法は、前記第４工程の後に、前記ガラス基板の第１面および第２面のうち少なくとも第１面を機械加工によって平坦化する第５工程を有している構成にも好ましく適用することができる。
この場合、前記第２工程では、前記第５工程で前記ガラス基板の第１面側の表層部を前記機械加工により除去した後でも前記貫通孔の第１開口部が前記メッキ下地層および前記第１メッキ層によって閉塞された状態となるように、前記第５工程で前記機械加工により除去を予定している前記ガラス基板の除去予定領域よりも貫通孔の奥側に入り込んだ位置まで前記メッキ下地層を形成しておくことが好ましい。
【００１０】
本基板製造方法が第５工程を含む場合、前記第４工程の後で、かつ前記第５工程の前に、前記ガラス基板の第１面から前記第１メッキ層および前記メッキ下地層を取り除いて当該ガラス基板の第１面を露出させる工程を有すると好ましい。
機械加工を行う際、ガラス基板の表裏が同一の素材で構成されている方が好ましい。同一の素材が露出していることで、表裏両面の機械加工効率を向上させることができる。
【００１１】
本基板製造方法は、前記第１工程で、前記貫通孔の第１開口部側の断面形状が裾広がり状（フレア状）の前記貫通孔が形成されているガラス基板を用意すると好ましい。
本構成によれば、第１開口部の断面がメッキ下地層を形成する基板の第１面側に向けて広がる形状となるため、メッキ下地層を形成する際に貫通孔側壁の一部にメッキ下地層を形成しやすくなる。
【００１２】
本基板製造方法は、前記第２工程で前記ガラス基板の第１面側にスパッタリングによって前記メッキ下地層を形成することが好ましい。
スパッタリング法を用いると、金属層はガラス基板上に密着性よく形成される。密着性に優れるメッキ下地層が媒介することで、ガラス基板とメッキ層は強固に接合する。
【００１３】
本明細書では、配線基板の製造方法も開示する。本配線基板の製造方法は、前述までの基板製造方法により、貫通孔に金属を充填してなるガラス基板を製造した後、前記ガラス基板の第１面および第２面のうち少なくとも一方に配線パターンを形成することを特徴とする配線基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来方法を採用する場合にくらべて、電解メッキによって貫通孔に金属を充填し終えるまでの所要時間を短縮することができる。このため、ガラス基板の貫通孔に金属を充填してなる基板の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る配線基板の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する工程図（その１）である。
【図３】本発明の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する工程図（その２）である。
【図４】貫通孔の断面形状を示す拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する工程図（その３）である。
【図６】本発明の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する工程図（その４）である。
【図７】従来の基板製造方法を説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書に記載する実施形態の特徴について最初に列記する。
（特徴１）ガラス基板は感光性ガラスで構成されている。感光性ガラスは貫通孔を高精度に形成することができるので、ガラス配線基板、特に、両面ガラス配線基板に適している。
（特徴２）感光性ガラス基板は、イオンマイグレーションを抑制する前処理を行ったものを用意する。
感光性ガラス基板には、リチウムイオンやカリウムイオンといったアルカリ金属イオンが含まれている。紫外線照射や熱処理を行うことにより、アルカリ金属イオンが基板中に固定される。アルカリ金属イオンの移動が抑制されるので、イオンマイグレーションも抑制される。
（特徴３）メッキ下地層は二重構造であり、ガラス基板上に最初に形成される層はクロム層である。ガラス表面にクロム膜は密着性よく成膜される。密着性に優れた層を介することにより、ガラスと充填金属の接合状態を向上させることができる。
（特徴４）貫通孔充填工程のメッキ電流密度は、貫通孔閉塞工程よりも低い。
（特徴５）第１メッキ層を構成する金属と、第２メッキ層を構成する金属と、が同一であることが好ましい。同一とすることで、それぞれの金属の電気的特性の相違から生じる電気的界面が発現しなくなる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の実施の形態においては、次の順序で説明を行う。
１．配線基板の概略構成
２．配線基板の製造方法の手順
２−１．貫通孔形成工程
２−２．メッキ下地層形成工程
２−３．貫通孔閉塞工程
２−４．貫通孔充填工程
２−５．基板面露出工程
２−６．基板平坦化工程
２−７．配線パターン形成工程
３．本実施形態の効果
４．変形例等
【００１８】
＜１．配線基板の概略構成＞
図１は本発明の実施の形態に係る配線基板の構成例を示す断面図である。図示した配線基板１は、ガラス基板２を用いて構成されている。ガラス基板２は、配線基板１のコア基板として使用されている。ガラス基板２には複数（図１では１つのみ表示）の貫通孔３が設けられている。貫通孔３には金属４が充填されている。ガラス基板２の第１面および第２面には、それぞれ密着層５を介して配線パターン６が形成されている。このことから、配線基板１は両面配線基板を構成している。ガラス基板２の第１面と第２面は、互いに表裏の関係になっている。図１においては、ガラス基板２の下面を第１面とし、ガラス基板２の上面を第２面としている。配線パターン６は、配線経路に応じたパターン形状に形成されている。
【００１９】
ガラス基板２は、感光性ガラス基板を用いて構成されている。ガラス基板２に用いられる感光性ガラス基板は、その平滑性、硬質性、絶縁性、加工性等の面で、配線基板１のコア基板として優れている。このような性質は、感光性ガラスのほかに、ソーダライムガラス等の化学強化ガラス、無アルカリガラス、アルミノシリケートガラス等でも同様であり、これらのガラスも配線基板１のコア基板に用いることが可能である。
【００２０】
貫通孔３は、平面視円形に形成されている。本発明を実施するにあたって、貫通孔３の配置に特に制限はない。このため、貫通孔３については、たとえば、所望する配線パターン６のパターン形状にあわせてランダムに配置してもよいし、あらかじめ決められた間隔でマトリクス状に配置してもよいし、マトリクス状以外の配列で配置してもよい。
【００２１】
金属４は、上述したようにガラス基板２の両面（第１面、第２面）に形成された配線パターン６同士を電気的に接続するものである。このため、金属４は、電気抵抗の低い金属材料（導電材料）であることが好ましい。また、本発明の実施の形態においては、貫通孔３を金属４で埋め込む手法として電解メッキを利用する。このため、金属４は、電解メッキに適した金属材料であることが望ましい。具体的には、金属４は、銅、ニッケル、金、銀、白金、パラジウム、クロム、アルミニウム、ロジウムのいずれか一種または２種以上から構成される。本実施の形態においては、金属４を銅で構成することとする。
【００２２】
密着層５は、ガラス基板２に対する配線パターン６の密着力を強化する層である。密着層５は、配線パターン６と同一のパターン形状をなしている。本実施の形態においては、配線パターン６を金属４と同様に銅で構成している。この銅をガラス基板２上に直接積層すると十分な密着力が得られない。このため、ガラス基板２と配線パターン６との間に密着層５を介在させている。密着層５は、クロム層と銅層の２層構造でもよいし、それらの層間にクロム銅層を介在させた３層構造でもよいし、４層以上の多層構造でもよい。本実施の形態においては、一例として、密着層５を３層構造にしている。具体的には、密着層５の構造を、ガラス基板２上にクロム層５ａ、クロム銅層５ｂおよび銅層５ｃを順に積層した３層構造にしている。
【００２３】
配線パターン６は、密着層５の上に積層した状態で形成されている。より具体的には、配線パターン６は、密着層５の最上層となる銅層５ｃの上に形成されている。ガラス基板２の第１面に形成された配線パターン６の一部と、ガラス基板２の第２面に形成された配線パターン６の一部とは、貫通孔３に充填された金属４を介して電気的に接続（導通）されている。
【００２４】
＜２．配線基板の製造方法の手順＞
次に、本発明の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明する。
配線基板の一連の製造工程のなかには、貫通孔形成工程、メッキ下地層形成工程、貫通孔閉塞工程、貫通孔充填工程、基板面露出工程、基板平坦化工程、配線パターン形成工程が含まれる。このうち、配線パターン形成工程を除く一連の工程は、本発明の実施の形態に係る基板製造方法に含まれる工程となる。
【００２５】
（２−１．貫通孔形成工程）
貫通孔形成工程は、ガラス基板２に貫通孔３を形成する工程である。貫通孔形成工程は、表裏の関係にある第１面および第２面を有する板状のガラス基材に、第１面側を第１開口部とし、かつ第２面側を第２開口部とする貫通孔を形成してなるガラス基板を用意する工程に相当する。このため、貫通孔３付きのガラス基板２を入手する手法としては、貫通孔形成工程を行う以外にも、たとえば、他のメーカーから貫通孔３付きのガラス基板２を購入してもよい。貫通孔３の形成方法としては、たとえば、レーザー加工法やフォトリソグラフィ法を用いることができる。本実施の形態においては、貫通孔３を高精度に形成するうえで、レーザー加工法よりも有利なフォトリソグラフィ法を用いることにする。フォトリソグラフィ法は露光および現像の各処理を経て行われる。このため、貫通孔３の形成対象となるガラス基材には、感光性の物質をガラス中に分散させた感光性ガラスを用いることにする。
【００２６】
その場合、ガラス基板２は、感光性を示すものであれば特に制限はない。ガラス基板２には、感光性成分として金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）または酸化セリウム（ＣｅＯ２）のうち少なくとも１種を含んでいることが好ましく、２種以上含んでいることがより好ましい。このようなガラス基板２としては、たとえば質量％で、ＳｉＯ２：５５％〜８５％，酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）：２％〜２０％，酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）：５％〜１５％，ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＞８５％を基本成分とし、Ａｕ：０．００１％〜０．０５％，Ａｇ：０．００１％〜０．５％，Ｃｕ２Ｏ：０．００１％〜１％を感光性金属成分とし、更にＣｅＯ２：０．００１％〜０．２％を光増感剤として含有するものを用いることができる。
【００２７】
以下、フォトリソグラフィ法によってガラス基板２に貫通孔３を形成する場合の具体的な手順について説明する。まず、ガラス基板２の貫通孔３を形成する部分（以下「貫通孔形成部分」という。）を露光する。この露光処理では、マスク開口を有するフォトマスク（図示せず）を用いる。フォトマスクは、たとえば、透明な薄いガラス基板に所望のパターン形状で遮光膜（クロム膜等）を形成し、この遮光膜で露光光（本形態例では紫外線）の通過を遮断するものである。上記露光処理では、このフォトマスクをガラス基板２の第１面または第２面に密着させて配置する。次に、フォトマスクを介してガラス基板２に紫外線を照射する。そうすると、ガラス基板２の貫通孔形成部分に対応してフォトマスクに形成されたマスク開口を通してガラス基板２に紫外線が照射される。
【００２８】
次に、ガラス基板２を熱処理する。熱処理は、感光性ガラス基板の転移点と屈伏点との間の温度で行うことが好ましい。転移点を下回る温度では熱処理効果が十分に得られず、屈伏点を上回る温度では感光性ガラス基板の収縮が起こって露光寸法精度が低下する恐れがあるためである。熱処理時間としては３０分〜５時間程度とすることが好ましい。
【００２９】
このような紫外線照射と熱処理を行うことにより、紫外線が照射された貫通孔形成部分が結晶化される。その結果、図２（Ａ）に示すように、ガラス基板２の貫通孔形成部分に露光結晶化部３ａが形成される。
【００３０】
その後、上述のように露光結晶化部３ａが形成されたガラス基板２を現像する。現像処理は、適度な濃度の希フッ化水素酸等のエッチング液を、現像液としてガラス基板２にスプレー等することにより行う。この現像処理により、露光結晶化部３ａが選択的に溶解除去される。その結果、図２（Ｂ）に示すように、ガラス基板２に貫通孔３が形成される。
この貫通孔３は、ガラス基板２の下面（第１面）と上面（第２面）にそれぞれ開口した状態となる。以降の説明では、ガラス基板２の下面側に開口する貫通孔３の開口部（第１開口部）を下開口部とし、ガラス基板２の上面側に開口する貫通孔３の開口部（第２開口部）を上開口部とする。
【００３１】
上記のフォトリソグラフィ法を用いた貫通孔３の形成方法によれば、ガラス基板２にアスペクト比１０程度の貫通孔３を所望の数だけ同時に形成することができる。たとえば、厚さ０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ程度のガラス基板２を用いた場合には、孔径（直径）が３０μｍ〜１５０μｍ程度の貫通孔３を所望の位置に複数同時に形成することができる。これにより、配線パターンの微細化、貫通孔形成工程の効率化を図ることが可能になる。さらに、配線の高密度化のために、ランド幅を極めて小さくする、あるいはランド幅をゼロとしたランドレス構造とする場合には、貫通孔３間のスペースを十分広く確保することができる。そのため、貫通孔３間にも配線を形成することが可能になり、配線パターンの設計自由度の拡大や配線密度の向上を図ることも可能になる。また、複数の貫通孔３を狭ピッチで形成することによって配線密度の向上を図ることも可能になる。
【００３２】
上述のように感光性のガラス基板２を用いて貫通孔３を形成した後は、必要に応じて、ガラス基板改質工程を行ってもよい。以下、ガラス基板改質工程について説明する。
【００３３】
通常、感光性のガラス基板２には、リチウムイオン（Ｌｉ＋），カリウムイオン（Ｋ＋）等のアルカリ金属イオンが含まれている。これらのアルカリ金属イオンが配線基板１の配線金属に漏洩し、これに水が吸着すると、電圧が印加されている回路間において配線金属がイオン化し、これが再度電荷を受けて還元され析出するイオンマイグレーションが発生する。このイオンマイグレーションにより、最悪の場合には、析出した金属によって一方の回路から他方の回路に向かう配線が形成され、回路間が短絡してしまうおそれがある。このような短絡不良は、配線間隔が小さい場合に顕著となる。このため、微細な配線を高密度に形成するためにはイオンマイグレーションを抑止する必要がある。
【００３４】
ガラス基板改質工程では、貫通孔３が形成されたガラス基板２全体に、たとえば紫外線を約７００ｍＪ／ｃｍ２で照射し、その後、約８５０℃の温度で約２時間の熱処理を行うことにより、ガラス基板２を結晶化する。このように感光性のガラス基板２全体を結晶化することにより、結晶化前にくらべて、ガラス基板２に含まれるアルカリ金属イオンが移動しにくくなる。このため、イオンマイグレーションを効果的に抑止することができる。
【００３５】
（２−２．メッキ下地層形成工程）
メッキ下地層形成工程は、ガラス基板２の下面側に金属のメッキ下地層７を形成する工程である。この工程では、ガラス基板２の上面側にメッキ下地層７を形成せず、ガラス基板２の下面側だけにメッキ下地層７を形成する。また、メッキ下地層形成工程では、図３（Ａ）に示すように、ガラス基板２の下面とあわせて、貫通孔３の下開口部（第１開口部）の縁から貫通孔３の側壁面の一部にかけてもメッキ下地層７を形成しておく。これにより、ガラス基板２の下面側に位置する貫通孔３の側壁面部分はメッキ下地層７で覆われるのに対して、ガラス基板２の上面側に位置する貫通孔３の側壁面部分はメッキ下地層７で覆われることなく露出した状態となる。ちなみに、ここで記述する「貫通孔３の側壁面の一部」とは、貫通孔３の深さ方向の一部を占める側壁面部分であって、かつ、貫通孔３の下開口部の縁から貫通孔３の奥側（上開口部）に向かって連続する側壁面部分をいう。
【００３６】
貫通孔３の深さ方向において、メッキ下地層７を形成する範囲は、ガラス基板２の除去予定領域８よりも貫通孔３の奥側に入り込んだ位置まで確保することが望ましい。ガラス基板２の除去予定領域８とは、後述する基板平坦化工程でガラス基板２の表層部を機械加工により除去する際に、ガラス基板２の除去を予定している領域をいう。図３（Ａ）においては、２本の二点鎖線で示す位置までガラス基板２の表層部を機械加工で除去する予定になっている。このため、ガラス基板２の機械加工（平坦化加工）を終えた段階では、２本の二点鎖線よりも内側の基板部分２ａが、最終的にガラス基板２として残る部分になる。
【００３７】
ガラス基板２の除去予定領域８は、ガラス基板２の両面にそれぞれ設定されている。このうち、ガラス基板２の下面側に設定された除去予定領域８に関しては、機械加工によってガラス基板２の表層部を除去した後でも貫通孔３の下開口部がメッキ下地層７および第１メッキ層４ａ（後述）によって閉塞された状態となるように、メッキ下地層７を形成しておく。具体的には、除去予定領域８の境界位置（二点鎖線で示す位置）よりも貫通孔３の奥側までメッキ下地層７を形成しておく。
【００３８】
メッキ下地層７は、ガラス基板２との密着性が良好なスパッタリングによって形成することが望ましい。具体的には、ガラス基板２の下面側に、たとえば厚さが約０．０５μｍのクロム層７ａと厚さが約１．５μｍの銅層７ｂを、スパッタリングにより順に積層することにより、２層構造のメッキ下地層７を形成する。その際、スパッタリングによってターゲットからはじき飛ばされた金属原子（以下、「スパッタ原子」とも記す）の一部が、貫通孔３の下開口部から貫通孔３内に進入し、貫通孔３の側壁面に付着する。このため、スパッタ原子を貫通孔３の側壁面に効率良く付着させるには、上記貫通孔形成工程において、貫通孔３の下開口部側の断面形状が裾広がり状（フレア状）となるように、ガラス基板２に貫通孔３を形成しておくことが望ましい。
【００３９】
具体的には、上記貫通孔形成工程において、露光結晶化部３ａをエッチング液で溶解する場合に、エッチング液の濃度を適宜調整することにより、貫通孔３の深さ方向でガラス基板２の下開口部の縁に近い部分が遠い部分よりも多く溶けるようにする。これにより、貫通孔３の孔径が、深さ方向の中心部から上下の開口部に向かって徐々に大きくなるように、貫通孔３が形成されることになる。このように貫通孔３を形成しておけば、上記のクロム層７ａおよび銅層７ｂのスパッタリングに際して、図４に示すように、貫通孔３の下開口部側の側壁面が貫通孔３の中心軸（一点鎖線）に対してフレア状に傾いた状態で配置される。このため、スパッタリングによって貫通孔３の下開口部から貫通孔３内に進入したスパッタ原子が、貫通孔３の側壁面に付着しやすくなる。貫通孔３の深さ方向におけるメッキ下地層７の形成範囲については、たとえば、貫通孔３の深さ寸法（ガラス基板２の厚み寸法）の少なくとも１／２０以上、より好ましくは１／１０以上、さらに好ましくは１／５〜１／２程度の範囲とし、この範囲で貫通孔３の側壁面をメッキ下地層７で被覆すればよい。
【００４０】
（２−３．貫通孔閉塞工程）
貫通孔閉塞工程は、ガラス基板２の下面側に電解メッキによって金属の第１メッキ層４ａを形成することにより、貫通孔３の下開口部を第１メッキ層４ａによって閉塞する工程である。この工程では、図３（Ｂ）に示すように、ガラス基板２の下面でメッキ下地層７の表面から第１メッキ層４ａを成長させるとともに、貫通孔３の内部でもメッキ下地層７の表面から第１メッキ層４ａを成長させることにより、貫通孔３の下開口部を第１メッキ層４ａによって閉塞する。本実施の形態においては、銅の電解メッキによって第１メッキ層４ａを形成する。
【００４１】
貫通孔閉塞工程の電解メッキでは、たとえば、メッキ液である硫酸銅水溶液の入ったメッキ浴中に、銅板を陽極とし、ガラス基板２のメッキ下地層７を陰極として、それぞれ配置する。その際、メッキ下地層７が形成されているガラス基板２の下面側（第１面側）から電解メッキを行うために、ガラス基板２の下面側を陽極（銅板）に対向させる。この状態で陽極と陰極に直流電源を接続して所定の電圧を印加することにより、メッキ下地層７の表面に銅を析出させる。第１メッキ層４ａの形成は、貫通孔３の孔径にも依存するが、通常よりも比較的高い電流密度の条件下（たとえば、１Ａ／ｄｍ２〜５Ａ／ｄｍ２程度）で行うようにする。また、この電流密度は、メッキ浴のｐＨや銅イオン濃度にも依存するため、その値を適切に設定するようにする。一般的には、メッキ液濃度が高い場合には、低い場合にくらべて、より高い電流密度に設定することができる。このような電流密度条件下で電解メッキを行うことにより、貫通孔３の下開口部を第１メッキ層４ａによって閉塞することができる。このとき、電解メッキによってメッキ下地層７の上に積層される第１メッキ層４ａの一部は、貫通孔３の側壁面を這い上がるようにしてメッキ下地層７よりも貫通孔３の奥側まで成長する。また、貫通孔３内における第１メッキ層４ａの表面は、貫通孔３の中心部分で断面略Ｕ字形にへこんだ形状になる。
【００４２】
（２−４．貫通孔充填工程）
貫通孔充填工程は、ガラス基板２の上面側からの電解メッキによって貫通孔３内に金属の第２メッキ層４ｂを堆積することにより、貫通孔３を金属で充填する工程である。ここで記述する「ガラス基板２の上面側からの電解メッキ」とは、ガラス基板２の上面および下面のうち、ガラス基板２の上面側にこれに対向するように陽極を配置して行う電解メッキをいう。また、「貫通孔３を金属で充填する」とは、先述した貫通孔閉塞工程において貫通孔３の下開口部を第１メッキ層４ａで閉塞した場合に、貫通孔３内で第１メッキ層４ａにより埋め込まれていない部分（未充填部分）を金属で満たすことをいう。
【００４３】
貫通孔充填工程では、図３（Ｃ）に示すように、貫通孔３の内部で第１メッキ層４ａの表面から貫通孔３の上開口部に向かって第２メッキ層４ｂを成長させることにより、貫通孔３を金属で充填する。本実施の形態においては、上述した第１メッキ層４ａと同様に、銅の電解メッキによって貫通孔３内に第２メッキ層４ｂを形成する。この場合、貫通孔３の内部には、第１メッキ層４ａおよび第２メッキ層４ｂを構成する銅と共に、メッキ下地層７（クロム層７ａ、銅層７ｂ）を構成するクロムおよび銅が存在し、これらの金属によって貫通孔３が埋め込まれることになる。
【００４４】
貫通孔充填工程の電解メッキでは、たとえば、メッキ液である硫酸銅水溶液の入ったメッキ浴中に、銅板を陽極とし、ガラス基板２の第１メッキ層４ａを陰極として、それぞれ配置する。その際、第１メッキ層４ａが形成されていないガラス基板２の上面側（第２面側）から電解メッキを行うために、ガラス基板２の上面側を陽極（銅板）に対向させる。この状態で陽極と陰極に直流電源を接続して所定の電圧を印加することにより、第１メッキ層４ａの表面に銅を析出させる。これにより、先に貫通孔３内に形成されているメッキ下地層７および第１メッキ層４ａと、第１メッキ層４ａの上に積層される第２メッキ層４ｂとによって、貫通孔３を埋め込む。この電解メッキは、比較的低い電流密度の条件下（たとえば、０．２Ａ／ｄｍ２〜０．８Ａ／ｄｍ２程度）で行うようにする。本工程においては、上記貫通孔閉塞工程の電解メッキで適用した電流密度よりも低い条件下（たとえば、０．５Ａ／ｄｍ２）で行うようにする。また、この電解メッキの際には、いわゆるパルスメッキ法を用いることもできる。パルスメッキ法は、貫通孔３内におけるメッキ金属の堆積速度のバラツキを抑える点で有効である。また、印加電圧は、水素過電圧以下に設定することが肝要である。貫通孔３が高アスペクト比である場合には、発生した水素ガス泡を除去することが非常に困難だからである。
【００４５】
このような条件で電解メッキを行うことにより、メッキ浴中の銅イオンが貫通孔３の上開口部から貫通孔３内に進出して第１メッキ層４ａの表面に析出する。このため、貫通孔３内においては、先に形成した第１メッキ層４ａの表面から上開口部に向かって第２メッキ層４ｂが成長することにより、貫通孔３が徐々に埋め込まれていく。そして、第２メッキ層４ｂの表面が貫通孔３の上開口部に達すると、貫通孔３が完全に埋め込まれた状態となる。ここでは、第２メッキ層４ｂの成長による貫通孔３の充填を確実なものとするために、図５（Ａ）に示すように、第２メッキ層４ｂの表面がガラス基板２の上面側に突出するまで電解メッキを行うものとする。
【００４６】
（２−５．基板面露出工程）
基板面露出工程は、ガラス基板２の下面から第１メッキ層４ａおよびメッキ下地層７を取り除いてガラス基板２の下面を露出させる工程である。この工程では、図５（Ａ）と図５（Ｂ）を対比すると分かるように、ガラス基板２の下面を覆っていた第１メッキ層４ａおよびメッキ下地層７を除去するとともに、ガラス基板２の上面側に突出していた第２メッキ層４ｂをへこませる。
【００４７】
基板面露出工程では、除去の対象となる膜の構成材料に適した薬液を用いて、エッチング処理を行う。本実施の形態においては、薬液を変えて２回のエッチング処理を行う。まず、１回目のエッチング処理では、たとえば、塩化第二鉄を主成分とする薬液を用いて、第１メッキ層４ａを構成している銅や、メッキ下地層７の銅層７ｂを構成している銅をエッチングにより除去（溶解）する。また、１回目のエッチング処理では、第２メッキ層４ｂを構成している銅をエッチングにより除去する。次に、２回目のエッチング処理では、たとえば、フェリシアン化カリウムを主成分とする薬液を用いて、メッキ下地層７のクロム層７ａを構成しているクロムをエッチングにより除去する。
【００４８】
ちなみに、１回目のエッチング処理では、ガラス基板２の下面側にクロム膜７ｂが露出するまで銅をエッチングにより除去するが、貫通孔３内においては、エッチングによる第１メッキ層４ａの後退面Ｆ１が、ガラス基板２の除去予定領域８（図３（Ａ）を参照）内にとどまるようにエッチング時間等を調整する。また、ガラス基板２の上面側においては、第２メッキ層４ｂの表面がガラス基板２の上面から突出しないように、１回目のエッチング処理によって第２メッキ層４ｂの表面を貫通孔３内まで後退させる。この場合も、エッチングによる第２メッキ層４ｂの後退面Ｆ２が、ガラス基板２の除去予定領域８（図３（Ａ）を参照）内にとどまるようにエッチング時間等を調整する。
【００４９】
（２−６．基板平坦化工程）
基板平坦化工程は、ガラス基板２の上面および下面のうち少なくとも下面を機械加工によって平坦化する工程である。本実施の形態においては、ガラス基板２の両面（上面および下面）を機械加工によって平坦化する。具体的には、ガラス基板２の上面および下面を両面ラップ加工によって平坦化し、その後、必要に応じてガラス基板２の両面を仕上げ研磨する。このような機械加工により、ガラス基板２の上面側および下面側の各表層部が、それぞれ除去予定領域８の境界位置（図３（Ａ）の二点鎖線で示す位置）にあわせて除去される。その結果、図５（Ｃ）に示すように、ガラス基板２の両面が平坦化されるとともに、貫通孔３に充填された金属４の両端面が、それぞれガラス基板２の上面および下面と面一な状態に仕上げられる。また、ガラス基板２の貫通孔３の下開口部は、メッキ下地層７および第１メッキ層４ａによって閉塞された状態となる。この場合、貫通孔３の内部には、メッキ下地層７を構成する銅およびクロムと、メッキ層４ａ，４ｂを構成する銅とが残存した状態になる。そして、これらの金属が貫通孔３に充填された状態となる。これにより、上記図１に示すように、貫通孔３に金属４を充填した構造のガラス基板２が得られる。
【００５０】
（２−７．配線パターン形成工程）
配線パターン形成工程は、ガラス基板２の上面および下面のうち少なくとも一方に配線パターン６を形成する工程である。配線パターン形成工程には、密着層形成工程、配線層形成工程およびパターニング工程が含まれる。以下、各工程について説明する。
【００５１】
（密着層形成工程）
密着層形成工程では、図６（Ａ）に示すように、ガラス基板２の各面に対して、スパッタリング法によって密着層５を形成する。本実施の形態では、クロム層５ａ、クロム銅層５ｂおよび銅層５ｃを順に積層した３層構造で密着層５を形成する。密着層５を構成する各金属層は、後述するエッチングによって配線パターン６を形成するときに生じるサイドエッチング量を考慮すると、極力薄く形成することが望ましい。ただし、密着層５の各金属層の厚さが薄すぎると、配線層のパターニングのために行われる処理によって密着層５が除去されるおそれがある。したがって、たとえば、上述のように密着層５を３層構造で形成する場合は、クロム層５ａの厚さを０．０４μｍ〜０．１μｍ程度、クロム銅層５ｂの厚さを０．０４μｍ〜０．１μｍ程度、銅層５ｃの厚さを０．５μｍ〜１．５μｍ程度とすることが望ましい。これにより、密着層５の厚さは、合計で２μｍ以下に抑えられる。
【００５２】
（配線層形成工程）
配線層形成工程では、図６（Ｂ）に示すように、ガラス基板２の各面に対して、先に形成した密着層５を覆う状態で配線層６ａを形成する。配線層６ａの形成は、電解メッキによって行う。この配線層６ａについては、上述した密着層５と同様に、サイドエッチング量を考慮して極力薄く形成することが望ましい。しかし、配線層６ａが薄すぎると、使用環境によってガラス基板２の温度変化が繰り返された場合に、配線層６ａの熱膨張係数とガラス基板２の熱膨張係数との差によって、配線パターンに金属疲労が生じるおそれがある。このため、金属疲労に対する配線パターンの接続の信頼性を確保するために、配線層６ａは適度な厚みにしておく必要がある。具体的には、配線層６ａの厚みを１μｍ〜２０μｍ程度とすることが望ましく、さらには４μｍ〜７μｍ程度とすることがより好ましい。配線層６ａの厚さが１μｍを下回る場合には、上記金属疲労によって配線の断線が生じる危険性が高くなる。また、配線層６ａの厚さが２０μｍを上回る場合には、配線パターンの微細化の要求に応えることが難しくなる。
【００５３】
（パターニング工程）
パターニング工程では、図６（Ｃ）に示すように、ガラス基板２の各面上において、密着層５および配線層６ａをフォトリソグラフィ法とエッチングによってパターニングすることにより、配線パターン６を形成する。具体的には、ガラス基板２の配線層６ａを図示しないレジスト層で覆った後、このレジスト層を露光・現像することにより、レジストパターンを形成する。これにより、ガラス基板２の配線層６ａの一部（配線パターンとして残す部分）がレジストパターンで覆われた状態となる。次に、レジストパターンをマスクとして、配線層６ａおよび密着層５の露出部分をエッチングによって除去する。これにより、レジストパターンと同じパターン形状をもつ配線パターン６が得られる。ここで用いるレジストは、液状レジストでもドライフィルムレジストでも電着レジストでもよい。また、レジストタイプとしては、ポジ型およびネガ型のいずれであってもかまわない。一般的には、ネガ型レジストにくらべてポジ型レジストのほうが、解像性が高い。このため、微細な配線パターンを形成するうえでは、ポジ型レジストのほうが適している。
【００５４】
＜３．本実施形態の効果＞
本発明の実施の形態に係る基板製造方法および配線基板の製造方法によれば、以下のような効果が得られる。
【００５５】
（第１の効果）
ガラス基板２の下面側にメッキ下地層７を形成するにあたって、メッキ下地層７を貫通孔３の下開口部の縁から貫通孔３の側壁面の一部にかけて形成している。このため、その後、ガラス基板２の下面側に電解メッキによって第１メッキ層４ａを形成する場合に、第１メッキ層４ａが貫通孔３の内部でメッキ下地層７の表面から成長することになる。これにより、貫通孔３の下開口部よりも貫通孔３の奥側に入り込んだ位置から第１メッキ層４ａが成長を開始し、この成長過程で第１メッキ層４ａが貫通孔３の下開口部を閉塞するようになる。そうすると、貫通孔３の下開口部を第１メッキ層４ａで閉塞した段階では、すでに貫通孔３の一部が第１メッキ層４ａによって埋め込まれた状態となる。したがって、その後、ガラス基板２の上面側からの電解メッキによって貫通孔３内に第２メッキ層４ｂを形成する場合に、第２メッキ層４ｂの成長によって埋め込むべき貫通孔３の深さ寸法が、貫通孔３の全深さ寸法よりも小さくなる。このため、従来のように貫通孔の全深さ寸法にわたってメッキ層を成長させる場合にくらべて、貫通孔に金属を充填し終えるまでの所要時間を短縮することができる。
【００５６】
（第２の効果）
メッキ下地層形成工程においては、ガラス基板２の除去予定領域８よりも貫通孔３の奥側に入り込んだ位置までメッキ下地層７を形成している。このため、基板平坦化工程において、ガラス基板２の下面側の表層部を機械加工により除去した後でも貫通孔３の下開口部がメッキ下地層７および第１メッキ層４ａによって閉塞された状態となる。かかる状態のもとでは、メッキ下地層７によってもたらされる密着力強化作用により、第１メッキ層４ａがメッキ下地層７を介して貫通孔３の側壁面に強固に密着した状態となる。このため、基板平坦化工程後に貫通孔３内にメッキ下地層７が残存しない製造条件を適用した場合にくらべて、貫通孔３とこれを埋め込む金属４の密着性が高くなる。したがって、金属４を充填した貫通孔３部分における気密性（ガスバリア性等）を向上させることができる。
【００５７】
（第３の効果）
貫通孔形成工程においては、貫通孔３の下開口部側の断面形状が裾広がり状（フレア状）となるように、ガラス基板２に貫通孔３を形成している。このため、その後、ガラス基板２の下面側にスパッタリングによってメッキ下地層７を形成する場合に、貫通孔３の下開口部の縁から貫通孔３の側壁面にかけてスパッタ原子を効率良く広範囲に付着させることができる。
【００５８】
（第４の効果）
基板平坦化工程を行うのに先立って、ガラス基板２の下面から第１メッキ層４ａおよびメッキ下地層７を取り除いてガラス基板２の下面を露出させている。これにより、ガラス基板２の上面および下面のいずれも、ガラスという同一（共通）の材料をもって露出した面になる。このため、その後の基板平坦化工程においては、機械加工によるガラス基板２の平坦化処理を両面ラップ加工で行うことができる。これにより、ガラス基板２を両面同時に平坦化処理することが可能となる。したがって、ガラス基板２を片面ずつ平坦化処理する場合にくらべて、基板製造コストを安く抑えることができる。ちなみに、ガラス基板２の上面と下面が互いに異なる材料をもって露出している場合は、両面ラップ加工の適用が困難になるため、ガラス基板２を片面ずつ平坦化処理する必要がある。
【００５９】
（第５の効果）
配線基板の製造方法として、上記基板製造方法に属する一連の工程（貫通孔形成工程、メッキ下地層形成工程、貫通孔閉塞工程、貫通孔充填工程、基板面露出工程、基板平坦化工程）に、配線パターン形成工程を組み合わせている。このため、上述した貫通孔３の充填所要時間の短縮によって、ガラス基板２をコア基板に用いた配線基板１を効率良く製造することができる。また、両面配線基板を構成するにあたって、安価なメッキで配線基板１の表裏面のメタライズを図ることができる。さらに、第１メッキ層４ａ、第２メッキ層４ｂおよび配線層６ａをいずれも銅の電解メッキにより行うことにより、配線基板１のすべての配線経路を銅（低抵抗材料）で構成することができる。
【００６０】
＜４．変形例等＞
なお、本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００６１】
たとえば、上記実施の形態においては、配線基板の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、配線基板以外の用途で利用される基板製造方法として実施することも可能である。
【００６２】
また、上記実施の形態においては、ガラス基板２として、感光性を有するガラス基板を用いたが、感光性を有していない他のガラス基板を用いてもよい。その場合は、貫通孔形成工程において、フォトリソグラフィ法以外の方法、たとえば、レーザー加工法によってガラス基板２に貫通孔３を形成することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１…配線基板
２…ガラス基板
３…貫通孔
４…金属
４ａ…第１メッキ層
４ｂ…第２メッキ層
５…密着層
６…配線パターン
６ａ…配線層
７…メッキ下地層
８…除去予定領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏の関係にある第１面および第２面を有する板状のガラス基材に、前記第１面側を第１開口部とし、かつ前記第２面側を第２開口部とする貫通孔が形成されているガラス基板を用意する第１工程と、
前記ガラス基板の第１面側に金属のメッキ下地層を形成する第２工程と、
前記ガラス基板の第１面側に電解メッキによって金属の第１メッキ層を形成することにより、前記貫通孔の第１開口部を前記第１メッキ層によって閉塞する第３工程と、
前記ガラス基板の第２面側からの電解メッキによって前記貫通孔内に金属の第２メッキ層を堆積することにより、前記貫通孔を金属で充填する第４工程と、を含み、
前記第２工程においては、前記貫通孔の第１開口部の縁から当該貫通孔の側壁面の一部にかけて前記メッキ下地層を形成し、
前記第３工程においては、前記貫通孔の内部で前記メッキ下地層の表面から前記第１メッキ層を成長させることにより、前記貫通孔の第１開口部を前記第１メッキ層によって閉塞し、
前記第４工程においては、前記貫通孔の内部で前記第１メッキ層の表面から前記貫通孔の第２開口部に向かって前記第２メッキ層を成長させることにより、前記貫通孔を金属で充填する
ことを特徴とする基板製造方法。
【請求項２】
前記第４工程の後に、前記ガラス基板の第１面および第２面のうち少なくとも第１面を機械加工によって平坦化する第５工程を有し、
前記第２工程においては、前記第５工程で前記ガラス基板の第１面側の表層部を前記機械加工により除去した後でも前記貫通孔の第１開口部が前記メッキ下地層および前記第１メッキ層によって閉塞された状態となるように、前記第５工程で前記機械加工により除去を予定している前記ガラス基板の除去予定領域よりも貫通孔の奥側に入り込んだ位置まで前記メッキ下地層を形成しておく
ことを特徴とする請求項１に記載の基板製造方法。
【請求項３】
前記第４工程の後で、かつ前記第５工程の前に、前記ガラス基板の第１面から前記第１メッキ層および前記メッキ下地層を取り除いて当該ガラス基板の第１面を露出させる工程を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の基板製造方法。
【請求項４】
前記第１工程において、前記貫通孔の第１開口部側の断面形状が裾広がり状の前記貫通孔が形成されているガラス基板を用意する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板製造方法。
【請求項５】
前記第２工程において、前記ガラス基板の第１面側にスパッタリングによって前記メッキ下地層を形成する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の基板製造方法により、前記ガラス基板の貫通孔に金属を充填してなる基板を製造した後、前記ガラス基板の第１面および第２面のうち少なくとも一方に配線パターンを形成する
ことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項１】
表裏の関係にある第１面および第２面を有する板状のガラス基材に、前記第１面側を第１開口部とし、かつ前記第２面側を第２開口部とする貫通孔が形成されているガラス基板を用意する第１工程と、
前記ガラス基板の第１面側に金属のメッキ下地層を形成する第２工程と、
前記ガラス基板の第１面側に電解メッキによって金属の第１メッキ層を形成することにより、前記貫通孔の第１開口部を前記第１メッキ層によって閉塞する第３工程と、
前記ガラス基板の第２面側からの電解メッキによって前記貫通孔内に金属の第２メッキ層を堆積することにより、前記貫通孔を金属で充填する第４工程と、を含み、
前記第２工程においては、前記貫通孔の第１開口部の縁から当該貫通孔の側壁面の一部にかけて前記メッキ下地層を形成し、
前記第３工程においては、前記貫通孔の内部で前記メッキ下地層の表面から前記第１メッキ層を成長させることにより、前記貫通孔の第１開口部を前記第１メッキ層によって閉塞し、
前記第４工程においては、前記貫通孔の内部で前記第１メッキ層の表面から前記貫通孔の第２開口部に向かって前記第２メッキ層を成長させることにより、前記貫通孔を金属で充填する
ことを特徴とする基板製造方法。
【請求項２】
前記第４工程の後に、前記ガラス基板の第１面および第２面のうち少なくとも第１面を機械加工によって平坦化する第５工程を有し、
前記第２工程においては、前記第５工程で前記ガラス基板の第１面側の表層部を前記機械加工により除去した後でも前記貫通孔の第１開口部が前記メッキ下地層および前記第１メッキ層によって閉塞された状態となるように、前記第５工程で前記機械加工により除去を予定している前記ガラス基板の除去予定領域よりも貫通孔の奥側に入り込んだ位置まで前記メッキ下地層を形成しておく
ことを特徴とする請求項１に記載の基板製造方法。
【請求項３】
前記第４工程の後で、かつ前記第５工程の前に、前記ガラス基板の第１面から前記第１メッキ層および前記メッキ下地層を取り除いて当該ガラス基板の第１面を露出させる工程を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の基板製造方法。
【請求項４】
前記第１工程において、前記貫通孔の第１開口部側の断面形状が裾広がり状の前記貫通孔が形成されているガラス基板を用意する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板製造方法。
【請求項５】
前記第２工程において、前記ガラス基板の第１面側にスパッタリングによって前記メッキ下地層を形成する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の基板製造方法により、前記ガラス基板の貫通孔に金属を充填してなる基板を製造した後、前記ガラス基板の第１面および第２面のうち少なくとも一方に配線パターンを形成する
ことを特徴とする配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７７８０７（Ｐ２０１３−７７８０７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７８８９３（Ｐ２０１２−１７８８９３）
【出願日】平成２４年８月１０日（２０１２．８．１０）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月１０日（２０１２．８．１０）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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