貫通電極付きガラス板の製造方法および電子部品
【課題】電子基板として適する貫通電極を有する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を提供する。
【解決手段】波長λのレーザパルス１１をレンズで集光してガラス板１２に照射し、レーザパルス１１が照射された部分に変質部１３を形成する工程と、ガラス板１２に対するエッチングレートよりも変質部１３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変質部１３をエッチングしてガラス板１２に孔を形成する工程と、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む製造方法とする。レーザパルス１１のパルス幅は１ｎｓ〜２００ｎｓの範囲にあり、波長λは５３５ｎｍ以下、波長λにおけるガラス板１２の吸収係数は５０ｃｍ-1以下、レンズの焦点距離Ｌ（ｍｍ）をレンズに入射する際のレーザパルス１１のビーム径Ｄ（ｍｍ）で除した値は７以上とする。
【解決手段】波長λのレーザパルス１１をレンズで集光してガラス板１２に照射し、レーザパルス１１が照射された部分に変質部１３を形成する工程と、ガラス板１２に対するエッチングレートよりも変質部１３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変質部１３をエッチングしてガラス板１２に孔を形成する工程と、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む製造方法とする。レーザパルス１１のパルス幅は１ｎｓ〜２００ｎｓの範囲にあり、波長λは５３５ｎｍ以下、波長λにおけるガラス板１２の吸収係数は５０ｃｍ-1以下、レンズの焦点距離Ｌ（ｍｍ）をレンズに入射する際のレーザパルス１１のビーム径Ｄ（ｍｍ）で除した値は７以上とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１５６２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図1（ａ）〜（ｂ）は、本発明の方法によりガラス板を加工する工程の一例を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の方法によりガラス板を加工する工程の他の一例を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｂ）は、本発明の方法によりガラス板を加工する工程のその他の一例を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の方法によりガラス板を加工する工程のその他の一例を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｆ）は、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一例を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｅ）は、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他の一例を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｅ）は、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その他の一例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の製造方法で利用される加工装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１４】
［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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
工程（ｉ）で選択される条件の一例を、表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
［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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【実施例】
【００８８】
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。
【００８９】
（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。
【００９０】
【表２】
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
（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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
（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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
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。
【符号の説明】
【０１２０】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１５６２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図1（ａ）〜（ｂ）は、本発明の方法によりガラス板を加工する工程の一例を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の方法によりガラス板を加工する工程の他の一例を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｂ）は、本発明の方法によりガラス板を加工する工程のその他の一例を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の方法によりガラス板を加工する工程のその他の一例を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｆ）は、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一例を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｅ）は、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他の一例を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｅ）は、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その他の一例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の製造方法で利用される加工装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１４】
［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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
工程（ｉ）で選択される条件の一例を、表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
［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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【実施例】
【００８８】
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。
【００８９】
（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。
【００９０】
【表２】
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
（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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
（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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
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。
【符号の説明】
【０１２０】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（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。
【請求項２】
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、
請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項３】
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、
請求項２に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項４】
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、
請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項５】
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、請求項３または４に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項６】
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、請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項７】
前記波長λが３６０ｎｍ以下である請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項８】
前記レーザパルスが、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る請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項９】
前記エッチング液が、フッ化水素を含有する水溶液である請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項１０】
前記エッチング液が、硫酸、硝酸、および塩化水素から選ばれる少なくとも１種を含む水溶液である請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項１１】
前記（ｉ）の工程において、前記レーザパルスが、前記ガラスの下面から後方１．０ｍｍ以内の距離にある位置または前記ガラスの内部にフォーカスされる請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項１２】
前記ガラスが、銀、金および銅を実質的に含まない請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項１３】
前記ガラスが、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である請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項１４】
前記ガラスが、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種含む請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項１５】
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。
【請求項１】
（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。
【請求項２】
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、
請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項３】
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、
請求項２に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項４】
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、
請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項５】
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、請求項３または４に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項６】
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、請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項７】
前記波長λが３６０ｎｍ以下である請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項８】
前記レーザパルスが、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る請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項９】
前記エッチング液が、フッ化水素を含有する水溶液である請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項１０】
前記エッチング液が、硫酸、硝酸、および塩化水素から選ばれる少なくとも１種を含む水溶液である請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項１１】
前記（ｉ）の工程において、前記レーザパルスが、前記ガラスの下面から後方１．０ｍｍ以内の距離にある位置または前記ガラスの内部にフォーカスされる請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項１２】
前記ガラスが、銀、金および銅を実質的に含まない請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項１３】
前記ガラスが、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である請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項１４】
前記ガラスが、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種含む請求項１に記載の貫通電極付きガラス板の製造方法。
【請求項１５】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１７８６４２（Ｐ２０１１−１７８６４２Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４７００２（Ｐ２０１０−４７００２）
【出願日】平成２２年３月３日（２０１０．３．３）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３日（２０１０．３．３）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
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