JP2013144613A - Method for manufacturing glass substrate used for forming through-electrode of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a glass substrate used for forming the through-electrode of a semiconductor device, which can appropriately form a plurality of through holes without producing cracks or deformations, etc., in the glass substrate, by irradiating the glass substrate with laser light.SOLUTION: The method for manufacturing a glass substrate used for forming the through-electrode of a semiconductor device has: (1) a step for preparing a glass substrate having a thickness of 0.01-5 mm, an included amount of SiOof 50-70 wt.%, and an average thermal expansion coefficient of 10×10K-50 to 10/K; (2) a step for arranging the glass substrate on the optical path of excimer laser light that is output from an excimer laser light generator; (3) a step for arranging a mask which does not have through holes, on the optical path between the excimer laser light generator and the glass substrate; and (4) a step for emitting the excimer laser light from the excimer laser light generator onto the glass substrate along the optical path.

Description

本発明は、半導体デバイス貫通電極形成用のガラス基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a glass substrate for forming a semiconductor device through electrode.

高密度実装化に伴うプリント回路基板の高密度化の要求に応えるため、複数のプリント回路基板を積層した多層プリント回路基板が開発されている。このような多層回路基板では、樹脂製の絶縁層にビアホールと呼ばれる直径100μm以下程度の微細な貫通孔を形成し、この内部にメッキを施して、上下に積層されたプリント回路基板間の導電層同士を電気的に接続する。   In order to meet the demand for higher density of printed circuit boards accompanying higher density mounting, multilayer printed circuit boards in which a plurality of printed circuit boards are stacked have been developed. In such a multilayer circuit board, a fine through-hole having a diameter of about 100 μm or less called a via hole is formed in a resin insulating layer, and plating is performed on the inside thereof, and a conductive layer between printed circuit boards stacked vertically. Connect each other electrically.

このような貫通孔をより容易に形成する方法として、特許文献1、2には、多数の貫通穴が形成されたマスクを介して、絶縁層にレーザ光を照射する方法が記載されている。この方法によれば、樹脂製の絶縁層に複数の貫通孔を同時に空けることができるので、多数の貫通孔(ビアホール)をより容易に形成することができると考えられる。   As a method of forming such a through hole more easily, Patent Documents 1 and 2 describe a method of irradiating the insulating layer with laser light through a mask in which a large number of through holes are formed. According to this method, since a plurality of through holes can be simultaneously formed in the resin insulating layer, it is considered that a large number of through holes (via holes) can be formed more easily.

また、ICチップの小型化、薄型化の要求に応えるため、近年ウェハレベルパッケージ(WLP)技術が盛んに利用されている。これは、パッケージサイズをICチップと同等に抑えることが可能な技術であり、ICが形成されたウェハ表面において、半導体パッケージとして必要な再配線、ハンダバンプ加工、樹脂封止等を行い、その後にダイシング加工により、各チップを個片化する。WLP技術では、通常シリコンウェハを樹脂で封止したものをダイシング加工により個片化しているが、近年、信頼性の面から陽極接合技術等により、ガラスをシリコンに接着したものが用いられるようになってきた。   Further, in order to meet the demand for smaller and thinner IC chips, in recent years, wafer level package (WLP) technology has been actively used. This is a technology that enables the package size to be reduced to the same size as an IC chip. On the surface of the wafer on which the IC is formed, rewiring, solder bump processing, resin sealing, etc. necessary for a semiconductor package are performed, followed by dicing. Each chip is separated into individual pieces by processing. In the WLP technology, a silicon wafer sealed with resin is usually separated into pieces by dicing, but recently, from the viewpoint of reliability, glass bonded to silicon by anodic bonding technology or the like has been used. It has become.

また、半導体デバイスの小型化、高速化、低消費電力化の要求がより一層高まる中、複数のLSIからなるシステムを1つのパッケージに収める、システムインパッケージ(SiP)技術と3次元実装技術を組み合わせた3次元SiP技術の開発も進められている。この場合、ワイヤーボンディング技術では、微細なピッチに対応することができないため、貫通電極を用いたインターポーザと呼ばれる中継基板が必要となる。   In addition, with increasing demands for smaller, faster, and lower power consumption of semiconductor devices, a combination of system-in-package (SiP) technology and three-dimensional mounting technology, which accommodates multiple LSI systems in one package Development of three-dimensional SiP technology is also underway. In this case, since the wire bonding technology cannot cope with a fine pitch, a relay substrate called an interposer using through electrodes is required.

特開2005−88045号公報JP 2005-88045 A 特開2002−126886号公報JP 2002-126886 A

上記のような樹脂製の絶縁層は、反りや変形等の影響があるため、位置決め精度が悪くなり、高密度実装用には不向きである。従って、上記樹脂製絶縁層の代わりとなる材料を、基板材料に適用することが望まれている。   The resin insulating layer as described above is affected by warpage, deformation, etc., so that the positioning accuracy is deteriorated and is not suitable for high-density mounting. Therefore, it is desired to apply a material that can replace the resin insulating layer to the substrate material.

例えば、貫通電極を有するインターポーザ材料として、シリコンを使用することが検討されている。シリコンは、ドライエッチングにより比較的容易に微細孔加工を行うことができるからである。しかしながら、シリコンは、半導体であり、絶縁性を確保するためには、貫通孔の内壁を絶縁処理する必要がある。また、このような絶縁処理は、今後、貫通孔の寸法が微細化されるにつれ、より難しくなるものと予想される。   For example, the use of silicon as an interposer material having through electrodes has been studied. This is because silicon can be processed with fine holes relatively easily by dry etching. However, since silicon is a semiconductor, it is necessary to insulate the inner wall of the through hole in order to ensure insulation. Further, such an insulation process is expected to become more difficult as the size of the through-hole is reduced in the future.

従って、上記樹脂製絶縁層の代わりに、絶縁性のガラス基板を用いることが要望されている。例えば、ガラス基板に複数の微細な貫通孔を形成することができれば、そのようなガラス基板は、インターポーザとして適用することができる。   Therefore, it is desired to use an insulating glass substrate instead of the resin insulating layer. For example, if a plurality of fine through holes can be formed in a glass substrate, such a glass substrate can be applied as an interposer.

しかしながら、樹脂製の絶縁層に貫通孔を形成する場合と同様の条件で、ガラス基板にレーザ光を照射しても、ガラス基板に、多数の微細な貫通孔を適正に形成することは極めて難しい場合がある。ガラスは、樹脂と比較して加工性が劣る可能性がある。また、ガラスは、脆性材料であるので、適正な条件でレーザ加工を行わない限り、ガラス基板にクラックや変形を発生させずに、微細な貫通孔を形成することは難しい。   However, even if the glass substrate is irradiated with laser light under the same conditions as in the case where through holes are formed in a resin insulating layer, it is extremely difficult to properly form a large number of fine through holes in the glass substrate. There is a case. Glass may be inferior in workability compared to resin. Further, since glass is a brittle material, it is difficult to form fine through-holes without causing cracks or deformation in the glass substrate unless laser processing is performed under appropriate conditions.

一方、ウェットエッチング技術やドライエッチング技術を使用すれば、ガラス基板にも、複数の貫通孔を同時に形成することは可能であると思われる。しかしながら、この場合、工程が複雑となり、加工時間が長くなるとともに、廃液処理等の問題も発生する可能性がある。   On the other hand, if a wet etching technique or a dry etching technique is used, it is possible to simultaneously form a plurality of through holes in a glass substrate. However, in this case, the process becomes complicated, the processing time becomes long, and problems such as waste liquid processing may occur.

本発明は、以上のような問題に鑑みなされたものであり、本発明では、ガラス基板にレーザ光を照射することにより、ガラス基板にクラックや変形等を生じさせることなく、複数の貫通孔を適正に形成することが可能な、半導体デバイス貫通電極形成用のガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems. In the present invention, by irradiating a glass substrate with laser light, a plurality of through-holes can be formed without causing cracks or deformation in the glass substrate. It aims at providing the manufacturing method of the glass substrate for semiconductor device penetration electrode formation which can be formed appropriately.

本発明では、半導体デバイス貫通電極形成用のガラス基板の製造方法であって、
(1)厚さが0.01mm〜5mmの、SiO含有量が50wt%〜70wt%のガラス基板であって、平均熱膨張係数が10×10−7/K〜50×10−7/Kのガラス基板を準備し、
(2)前記ガラス基板を、エキシマレーザ光発生装置からのエキシマレーザ光の光路上に配置し、
(3)前記エキシマレーザ光発生装置と、前記ガラス基板との間の前記光路上に、貫通開口を有さないマスクを配置し、
(4)前記エキシマレーザ光発生装置から、前記光路に沿って前記ガラス基板に、前記エキシマレーザ光を照射することにより、前記ガラス基板に貫通孔が形成される、製造方法が提供される。
In the present invention, a method for producing a glass substrate for forming a semiconductor device through electrode,
(1) thickness of 0.01 mm to 5 mm, SiO 2 content of a glass substrate of 50 wt% to 70 wt%, average thermal expansion coefficient of 10 × 10 -7 / K~50 × 10 -7 / K Prepare a glass substrate
(2) The glass substrate is disposed on an optical path of excimer laser light from an excimer laser light generator,
(3) A mask having no through-opening is disposed on the optical path between the excimer laser light generator and the glass substrate,
(4) A manufacturing method is provided in which a through-hole is formed in the glass substrate by irradiating the glass substrate with the excimer laser light along the optical path from the excimer laser light generator.

ここで、本発明による製造方法において、前記貫通開口を有さないマスクは、前記エキシマレーザ光に対して透明な基材の表面に、反射層のパターンを設置することにより構成されても良い。   Here, in the manufacturing method according to the present invention, the mask having no through-opening may be configured by providing a pattern of a reflective layer on a surface of a substrate transparent to the excimer laser light.

また、本発明による製造方法において、前記反射層は、Cr(クロム)、Ag(銀)、Al(アルミニウム)、およびAu(金)のうちの少なくとも一つの金属を、前記透明な基材の表面に設置することにより構成されても良い。   In the manufacturing method according to the present invention, the reflective layer may be made of at least one metal selected from Cr (chromium), Ag (silver), Al (aluminum), and Au (gold). You may comprise by installing in.

また、本発明による製造方法において、前記反射層のパターンは、前記反射層が設置されている部分と、略円形状の前記反射層が設置されていない部分とを有しても良い。   In the manufacturing method according to the present invention, the pattern of the reflective layer may include a portion where the reflective layer is provided and a portion where the substantially circular reflective layer is not provided.

また、本発明による製造方法において、前記エキシマレーザ光を照射するステップは、照射フルエンスが2〜20J/cmである前記エキシマレーザ光を、前記照射フルエンス(J/cm)とショット数(回)と前記ガラス基板の厚さ(mm)との積が、1000〜30000となるように照射するステップを有しても良い。 In the method according to the invention, the step of irradiating the excimer laser beam, the excimer laser beam irradiation fluence is 2~20J / cm 2, the irradiation fluence (J / cm 2) and the number of shots (times ) And the thickness (mm) of the glass substrate may include a step of irradiating so that the product is 1000 to 30000.

また、本発明による製造方法において、前記エキシマレーザ光を照射するステップにより、前記ガラス基板に、0.1゜〜20゜のテーパ角を有するテーパ形状の貫通孔が形成されても良い。   In the manufacturing method according to the present invention, a tapered through hole having a taper angle of 0.1 ° to 20 ° may be formed in the glass substrate by the step of irradiating the excimer laser beam.

また、本発明による製造方法において、前記エキシマレーザ光は、KrFレーザ、ArFレーザ、またはFレーザのいずれかであっても良い。 In the manufacturing method according to the present invention, the excimer laser light may be any one of a KrF laser, an ArF laser, and an F 2 laser.

本発明では、ガラス基板にレーザ光を照射することにより、ガラス基板にクラックや変形等を生じさせることなく、複数の貫通孔を適正に形成することが可能な、半導体デバイス貫通電極形成用のガラス基板の製造方法を提供することができる。   In the present invention, a glass for forming a semiconductor device through electrode that can appropriately form a plurality of through holes without causing cracks or deformation in the glass substrate by irradiating the glass substrate with laser light. A method for manufacturing a substrate can be provided.

本発明のガラス基板における貫通孔の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the through hole in the glass substrate of the present invention. 本発明の製造方法に使用される製造装置の一構成を概略的に示した図である。It is the figure which showed roughly one structure of the manufacturing apparatus used for the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法のフローを概略的に示した図である。It is the figure which showed roughly the flow of the manufacturing method of this invention. 実施例で用いたマスクを概略的に示した上面図である。It is the top view which showed roughly the mask used in the Example.

以下、図面により本発明について説明する。   The present invention will be described below with reference to the drawings.

(本発明による製造方法によって得られるガラス基板について)
まず最初に、本発明における半導体デバイス貫通電極形成用のガラス基板の製造方法によって得られるガラス基板について、説明する。
(About the glass substrate obtained by the manufacturing method by this invention)
First, the glass substrate obtained by the manufacturing method of the glass substrate for semiconductor device penetration electrode formation in this invention is demonstrated.

本発明の製造方法によって得られる半導体デバイス貫通電極形成用のガラス基板(以下、単に「本発明のガラス基板」とも称する)は、厚さが0.01mm以上5mm以下であり、50℃から300℃における平均熱膨張係数(以下、単に「熱膨張係数」ともいう。)が10×10−7/K以上50×10−7/K以下のものである。また、本発明のガラス基板は、SiO含有量が50wt%〜70wt%の範囲にある。 A glass substrate for forming a semiconductor device through electrode obtained by the production method of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “glass substrate of the present invention”) has a thickness of 0.01 mm or more and 5 mm or less, and is 50 ° C. to 300 ° C. The average thermal expansion coefficient (hereinafter, also simply referred to as “thermal expansion coefficient”) is 10 × 10 −7 / K or more and 50 × 10 −7 / K or less. Further, the glass substrate of the present invention, SiO 2 content is in the range of 50 wt% to 70 wt%.

通常のガラス基板は、その性状によっては、前述のような多層回路基板の絶縁層、WLP用ガラス、またはインターポーザとして用いることができない場合があると考えられる。シリコンウェハ上にガラス製絶縁層を積層し、シリコンウェハとガラス製絶縁層を接合したりする際に、絶縁層やWLPガラスがシリコンウェハから剥離したり、ウェハが反ったりしてしまう場合が想定されるからである。また、ガラスをインターポーザとして使用する場合、シリコンで構成されたチップとガラス製インターポーザとの熱膨張差によって、部品に反りが生じる危険性がある。   It is considered that a normal glass substrate may not be used as an insulating layer of a multilayer circuit board as described above, a glass for WLP, or an interposer depending on its properties. When a glass insulating layer is laminated on a silicon wafer and the silicon wafer and the glass insulating layer are bonded, the insulating layer or WLP glass may be peeled off from the silicon wafer or the wafer may be warped. Because it is done. Further, when glass is used as an interposer, there is a risk of warping of parts due to a difference in thermal expansion between the chip made of silicon and the glass interposer.

これに対して、本発明のガラス基板は、熱膨張係数が前述の範囲にある。従って、本発明のガラス基板は、シリコンウェハ上に積層したり、あるいは逆に、上部にシリコンによって構成されたチップを積層したりしても、ガラス基板とシリコンウェハとの間で剥離が生じたり、シリコンウェハが変形したりすることが生じ難い。   On the other hand, the glass substrate of this invention has a thermal expansion coefficient in the above-mentioned range. Therefore, even if the glass substrate of the present invention is laminated on a silicon wafer, or conversely, a chip composed of silicon is laminated on the top, peeling between the glass substrate and the silicon wafer may occur. It is difficult for the silicon wafer to be deformed.

特に、ガラス基板の熱膨張係数は、25×10−7/K以上45×10−7/K以下であることが好ましく、30×10−7/K以上40×10−7/K以下であることがより好ましい。この場合、よりいっそう剥離および/または変形が抑制される。なお、マザーボードなどの樹脂基板とマッチングを得る必要がある場合は、ガラス基板の熱膨張係数は、35×10−7/K以上であることが好ましい。 In particular, the thermal expansion coefficient of the glass substrate is preferably 25 × 10 −7 / K or more and 45 × 10 −7 / K or less, and is 30 × 10 −7 / K or more and 40 × 10 −7 / K or less. It is more preferable. In this case, peeling and / or deformation is further suppressed. In addition, when it is necessary to obtain matching with a resin substrate such as a mother board, it is preferable that the thermal expansion coefficient of the glass substrate is 35 × 10 −7 / K or more.

なお、本発明において、50℃から300℃における平均熱膨張係数は、示差熱膨張計(TMA)を用いて測定し、JIS R3102(1995年度)に基づいて求めた値を意味する。   In the present invention, the average coefficient of thermal expansion from 50 ° C. to 300 ° C. means a value obtained by measuring using a differential thermal dilatometer (TMA) and based on JIS R3102 (1995).

本発明のガラス基板は、厚さが0.01mm以上5mm以下である。ガラス基板の厚さが5mmよりも厚くなると、貫通孔の形成に時間がかかり、また0.01mm未満になると、割れなどの問題が生じるようになるからである。本発明のガラス基板の厚さは、0.02〜3mmであることがより好ましく、0.02〜1mmであることがさらに好ましい。ガラス基板の厚さは、0.05mm以上0.4mm以下であることが特に好ましい。   The glass substrate of the present invention has a thickness of 0.01 mm to 5 mm. This is because when the thickness of the glass substrate is greater than 5 mm, it takes time to form the through-hole, and when it is less than 0.01 mm, problems such as cracking occur. The thickness of the glass substrate of the present invention is more preferably 0.02 to 3 mm, and further preferably 0.02 to 1 mm. The thickness of the glass substrate is particularly preferably from 0.05 mm to 0.4 mm.

本発明のガラス基板は、SiO含有量が50wt%以上70wt%以下である。SiO含有量がこれより多くなると、貫通孔の形成の際に、ガラス基板の裏面に、クラックが発生しやすくなる。さらに好ましくは、SiO含有量が55wt%以上62wt%以下である。 The glass substrate of the present invention has a SiO 2 content of 50 wt% or more and 70 wt% or less. If the SiO 2 content is higher than this, cracks are likely to occur on the back surface of the glass substrate during the formation of the through holes. More preferably, the SiO 2 content is 55 wt% or more and 62 wt% or less.

ガラスのクラック発生挙動は、SiO含有量が多いガラスと少ないガラスでは異なることが知られており、SiO含有量が極めて多いガラスは、物体との接触などにより、コーン形状のクラックが生成しやすくなる。一方、SiO含有量が極端に少ないガラスは、物体との接触などにより、割れが生成しやすい。従って、ガラス基板中のSiO含有量を制御することによって、割れやクラックを、生成しにくくすることができる。 It is known that the cracking behavior of glass differs between glass with high SiO 2 content and glass with low SiO 2 content. Glass with extremely high SiO 2 content generates cone-shaped cracks due to contact with objects. It becomes easy. On the other hand, a glass having an extremely low SiO 2 content is likely to be cracked due to contact with an object. Therefore, it is possible to make it difficult to generate cracks and cracks by controlling the SiO 2 content in the glass substrate.

本発明のガラス基板は、アルカリ含有率が低いものであることが好ましい。具体的には、ナトリウム(Na)とカリウム(K)との合計含有量は、酸化物換算で3.5質量%以下であることが好ましい。合計含有量が3.5質量%を超えると、熱膨張係数が50×10−7/Kを超える可能性が高くなる。ナトリウム(Na)とカリウム(K)との合計含有量は、3質量%以下であることがより好ましい。本発明のガラス基板を高周波デバイスに用いる場合、あるいは例えば、50μm以下の貫通孔を200μm以下のピッチで多数形成する場合など、極めて微細なピッチで多数の貫通孔を形成する場合は、ガラス基板は、無アルカリガラスであることが特に好ましい。 The glass substrate of the present invention preferably has a low alkali content. Specifically, the total content of sodium (Na) and potassium (K) is preferably 3.5% by mass or less in terms of oxide. When total content exceeds 3.5 mass%, possibility that a thermal expansion coefficient will exceed 50 * 10 < -7 > / K will become high. The total content of sodium (Na) and potassium (K) is more preferably 3% by mass or less. When the glass substrate of the present invention is used for a high-frequency device, or when a large number of through holes are formed at a very fine pitch, such as when a large number of through holes of 50 μm or less are formed at a pitch of 200 μm or less, the glass substrate is Particularly preferred is alkali-free glass.

ここで、無アルカリガラスとは、アルカリ金属の総量が、酸化物換算で0.1質量%未満のガラスを意味する。   Here, the alkali-free glass means a glass in which the total amount of alkali metals is less than 0.1% by mass in terms of oxide.

本発明のガラス基板は、25℃、1MHzでの誘電率が6以下であることが好ましい。また、本発明のガラス基板は、25℃、1MHzでの誘電損失が0.005以下であることが好ましい。誘電率および誘電損失を小さくすることにより、優れたデバイス特性を発揮することができる。   The glass substrate of the present invention preferably has a dielectric constant of 6 or less at 25 ° C. and 1 MHz. Further, the glass substrate of the present invention preferably has a dielectric loss of 0.005 or less at 25 ° C. and 1 MHz. By reducing the dielectric constant and dielectric loss, excellent device characteristics can be exhibited.

ガラス基板の具体例としては、AN100ガラス(旭硝子社製)、EAGLEガラス(コーニング社製)、SWガラス(旭硝子社製)などが挙げられる。これらのガラス基板の熱膨張係数は、10×10−7/K以上50×10−7/K以下である。 Specific examples of the glass substrate include AN100 glass (manufactured by Asahi Glass), EAGLE glass (manufactured by Corning), and SW glass (manufactured by Asahi Glass). The thermal expansion coefficient of these glass substrates is 10 × 10 −7 / K or more and 50 × 10 −7 / K or less.

AN100ガラスの特徴は、熱膨張係数が38×10−7/Kの無アルカリガラスであることであり、NaOとKOの合計含有量は、0.1wt%未満である。また、AN100ガラスは、Feの含有量が0.05wt%である。 The characteristic of AN100 glass is that it is a non-alkali glass having a thermal expansion coefficient of 38 × 10 −7 / K, and the total content of Na 2 O and K 2 O is less than 0.1 wt%. The AN100 glass has a Fe content of 0.05 wt%.

SWガラスは、熱膨張係数が36×10−7/Kで、NaOとKOの合計含有量は、3wt%であり、Feの含有量は、50質量ppmである。 SW glass has a thermal expansion coefficient of 36 × 10 −7 / K, the total content of Na 2 O and K 2 O is 3 wt%, and the content of Fe is 50 mass ppm.

本発明のガラス基板は、複数の貫通孔を有する。各貫通孔は、円形であっても良い。この場合、貫通孔の直径は、本発明のガラス基板の用途によっても異なるが、一般的には、5μm〜500μmの範囲にあることが好ましい。貫通孔の直径は、本発明のガラス基板を、上記のような多層回路基板の絶縁層として用いる場合、貫通孔の直径は、0.01mm〜0.2mmであることがより好ましく、0.02mm〜0.1mmであることがさらに好ましい。また、ウェハレベルパッケージ(WLP)技術を適用し、本発明のガラス基板をウェハ上に積層して、圧力センサー等に用いるICチップを形成することができるが、この場合における空気を取り入れるための貫通孔の直径は0.1〜0.5mmであることがより好ましく、0.2〜0.4mmであることがさらに好ましい。さらにこの場合、空気孔とは別の電極取り出し用の貫通孔の直径は、0.01〜0.2mmであることがより好ましく、0.02〜0.1mmであることがさらに好ましい。特に、インターポーザなどの貫通電極として用いる場合には、貫通孔の直径は、0.005〜0.075mmであることがより好ましく、0.01〜0.05mmであることがさらに好ましい。   The glass substrate of the present invention has a plurality of through holes. Each through hole may be circular. In this case, the diameter of the through hole varies depending on the use of the glass substrate of the present invention, but generally it is preferably in the range of 5 μm to 500 μm. When the glass substrate of the present invention is used as the insulating layer of the multilayer circuit board as described above, the diameter of the through hole is more preferably 0.01 mm to 0.2 mm, and 0.02 mm. More preferably, it is -0.1 mm. In addition, by applying the wafer level package (WLP) technology, the glass substrate of the present invention can be laminated on the wafer to form an IC chip used for a pressure sensor or the like. The diameter of the hole is more preferably 0.1 to 0.5 mm, and further preferably 0.2 to 0.4 mm. Further, in this case, the diameter of the through hole for taking out the electrode different from the air hole is more preferably 0.01 to 0.2 mm, and further preferably 0.02 to 0.1 mm. In particular, when used as a through electrode such as an interposer, the diameter of the through hole is more preferably 0.005 to 0.075 mm, and further preferably 0.01 to 0.05 mm.

なお、後述するように、本発明のガラス基板において、上記円形の貫通孔の一方開口面における直径と、他方の開口面における直径とは、異なる場合がある。この場合、「貫通孔の直径」とは、両開口面のうちの大きい方の直径を意味するものとする。   As will be described later, in the glass substrate of the present invention, the diameter of the circular through hole at one opening surface may be different from the diameter at the other opening surface. In this case, the “diameter of the through hole” means the larger diameter of the two opening surfaces.

大きいほうの直径(dl)と、小さいほうの直径(ds)の比(ds/dl)は、0.2〜0.99であることが好ましく、0.5〜0.90であることがより好ましい。   The ratio (ds / dl) between the larger diameter (dl) and the smaller diameter (ds) is preferably 0.2 to 0.99, more preferably 0.5 to 0.90. preferable.

本発明のガラス基板において、貫通孔の数密度は、本発明のガラス基板の用途によっても異なるが、一般的には0.1個/mm〜10000個/mmの範囲である。本発明のガラス基板を、上記に説明したような多層回路基板の絶縁層として用いる場合、貫通孔の数密度は、3個/mm〜10000個/mmの範囲であることが好ましく、25個/mm〜100個/mmの範囲であることがより好ましい。また、ウェハレベルパッケージ(WLP)技術を適用し、本発明のガラス基板をウェハ上に積層して、圧力センサー等に用いるICチップを形成する場合、貫通孔の数密度は、1個/mm〜25個/mmであることが好ましく、2個/mm〜10個/mmの範囲であることがより好ましい。インターポーザなどの貫通電極として用いる場合には、貫通孔の数密度は、0.1個/mm〜1000個/mmであることがより好ましく、0.5個/mm〜500個/mmであることがさらに好ましい。 In the glass substrate of the present invention, the number density of the through holes varies depending on the use of the glass substrate of the present invention, but is generally in the range of 0.1 / mm 2 to 10,000 / mm 2 . When the glass substrate of the present invention is used as an insulating layer of a multilayer circuit board as described above, the number density of the through holes is preferably in the range of 3 / mm 2 to 10000 / mm 2 , 25 More preferably, it is in the range of pieces / mm 2 to 100 pieces / mm 2 . In addition, when the wafer level package (WLP) technology is applied and the glass substrate of the present invention is stacked on the wafer to form an IC chip used for a pressure sensor or the like, the number density of the through holes is 1 piece / mm 2. It is preferably ˜25 pieces / mm 2 , and more preferably 2 pieces / mm 2 to 10 pieces / mm 2 . When used as a through electrode such as an interposer, the number density of through holes is more preferably 0.1 piece / mm 2 to 1000 piece / mm 2 , and 0.5 piece / mm 2 to 500 piece / mm. 2 is more preferable.

本発明のガラス基板において、貫通孔の断面積は、一方の開口から他方の開口に向かって、単調に減少していても良い。この特徴について、図1を用いて説明する。   In the glass substrate of the present invention, the cross-sectional area of the through hole may monotonously decrease from one opening toward the other opening. This feature will be described with reference to FIG.

図1には、本発明のガラス基板に形成された貫通孔の拡大断面図の一例を示す。   In FIG. 1, an example of the expanded sectional view of the through-hole formed in the glass substrate of this invention is shown.

図1に示すように、本発明のガラス基板1は、第1の表面1aと、第2の表面1bとを有する。また、ガラス基板1は、貫通孔5を有する。この貫通孔5は、ガラス基板1の第1の表面1aに設けられた第1の開口8aから、第2の表面1bに設けられた第2の開口8bまで貫通している。   As shown in FIG. 1, the glass substrate 1 of the present invention has a first surface 1a and a second surface 1b. Further, the glass substrate 1 has a through hole 5. The through hole 5 penetrates from the first opening 8a provided on the first surface 1a of the glass substrate 1 to the second opening 8b provided on the second surface 1b.

貫通孔5の第1の開口8aでの直径は、L1であり、第2の開口8bでの直径は、L2である。   The diameter of the through hole 5 at the first opening 8a is L1, and the diameter at the second opening 8b is L2.

貫通孔5は、「テーパ角」αを有する。ここで、テーパ角αとは、ガラス基板1の第1の表面1a(および第2の表面1b)の法線(図の点線)と、貫通孔5の壁面7とがなす角度を意味する。   The through hole 5 has a “taper angle” α. Here, the taper angle α means an angle formed by the normal line (dotted line in the figure) of the first surface 1a (and the second surface 1b) of the glass substrate 1 and the wall surface 7 of the through hole 5.

なお、図1では、ガラス基板1の法線と、貫通孔5の右側の壁面7aとがなす角度をαとしているが、同図において、ガラス基板1の法線と貫通孔の左側の面7bとがなす角も同様にテーパ角αであり、通常は、右側のテーパ角αと左側のテーパ角αとは、ほぼ同じ値を示す。右側のテーパ角αと左側のテーパ角αとの差は、30%程度あっても良い。   In FIG. 1, the angle formed between the normal line of the glass substrate 1 and the right wall surface 7a of the through hole 5 is α, but in FIG. 1, the normal line of the glass substrate 1 and the left surface 7b of the through hole are formed. Similarly, the angle formed by and is the taper angle α. Normally, the right taper angle α and the left taper angle α have substantially the same value. The difference between the taper angle α on the right side and the taper angle α on the left side may be about 30%.

本発明のガラス基板において、テーパ角αは、0.1゜〜20゜の範囲にあることが好ましい。ガラス基板の貫通孔がこのようなテーパ角αを有する場合、ワイヤボンディング法を適用する際に、ガラス基板1の第1の表面1a側から貫通孔5の内部にまで、ワイヤを、速やかに挿入することが可能となる。また、これにより、ガラス基板の上下に積層されたプリント回路基板の導電層同士を、ガラス基板の貫通孔を介して、より容易かつ確実に接続することが可能になる。テーパ角αは、特に、0.5゜〜10゜の範囲であることが好ましい。   In the glass substrate of the present invention, the taper angle α is preferably in the range of 0.1 ° to 20 °. When the through hole of the glass substrate has such a taper angle α, when applying the wire bonding method, the wire is quickly inserted from the first surface 1a side of the glass substrate 1 to the inside of the through hole 5. It becomes possible to do. This also makes it possible to more easily and reliably connect the conductive layers of the printed circuit boards stacked on the top and bottom of the glass substrate through the through holes of the glass substrate. The taper angle α is particularly preferably in the range of 0.5 ° to 10 °.

後述するように、本発明によるガラス基板の製造方法では、テーパ角αを任意に調整することができる。   As will be described later, in the method for manufacturing a glass substrate according to the present invention, the taper angle α can be arbitrarily adjusted.

なお、本願では、ガラス基板1の貫通孔5のテーパ角αは、以下のようにして求めることができる:
ガラス基板1の第1の表面1a側の開口8aにおける貫通孔5の直径L1を求める;
ガラス基板1の第2の表面1b側の開口8bにおける貫通孔5の直径L2を求める;
ガラス基板1の厚さを求める;
貫通孔5全体において、テーパ角αは、均一であると仮定して、上記測定値から、テーパ角αが算出される。
In the present application, the taper angle α of the through hole 5 of the glass substrate 1 can be obtained as follows:
Obtaining the diameter L1 of the through-hole 5 in the opening 8a on the first surface 1a side of the glass substrate 1;
Obtaining the diameter L2 of the through-hole 5 in the opening 8b on the second surface 1b side of the glass substrate 1;
Find the thickness of the glass substrate 1;
Assuming that the taper angle α is uniform in the entire through hole 5, the taper angle α is calculated from the measured value.

本発明のガラス基板は、エキシマレーザ光の波長に対する吸収係数が、3cm−1以上であることが好ましい。この場合、貫通孔の形成がより容易となる。より効果的にエキシマレーザ光を吸収させるためには、ガラス基板中の鉄(Fe)の含有率は、20質量ppm以上であることが好ましく、0.01質量%以上であることがより好ましく、0.03質量%以上であることがさらに好ましく、0.05質量%以上であることが特に好ましい。一方、Feの含有率が多い場合は、着色が強くなり、レーザ加工時の位置あわせが難しくなるという問題がある。Feの含有率は0.2質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましい。 The glass substrate of the present invention preferably has an absorption coefficient with respect to the wavelength of excimer laser light of 3 cm −1 or more. In this case, formation of the through hole becomes easier. In order to absorb excimer laser light more effectively, the content of iron (Fe) in the glass substrate is preferably 20 mass ppm or more, more preferably 0.01 mass% or more, The content is more preferably 0.03% by mass or more, and particularly preferably 0.05% by mass or more. On the other hand, when there is much Fe content, coloring will become strong and there exists a problem that the alignment at the time of laser processing becomes difficult. The Fe content is preferably 0.2% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or less.

本発明のガラス基板は、半導体用デバイス部材用、より詳しくは、多層回路基板の絶縁層、ウェハレベルパッケージ、電極取り出し用の貫通穴、インターポーザなどの用途に好適に用いられる。   The glass substrate of the present invention is preferably used for applications such as semiconductor device members, more specifically, insulating layers of multilayer circuit boards, wafer level packages, through holes for electrode extraction, interposers and the like.

(本発明によるガラス基板の製造方法について)
次に、前述のような特徴を有する本発明のガラス基板の製造方法について説明する。
(About the manufacturing method of the glass substrate by this invention)
Next, the manufacturing method of the glass substrate of the present invention having the above-described features will be described.

一般に、ガラス板に、単にレーザ光を照射しても、健全な貫通孔を形成することは難しい。レーザ光の照射フルエンス(エネルギー密度)を高めれば、貫通孔を形成することは可能な場合もあるが、ガラスは、脆性材料であるので、通常、この場合、ガラスにクラックや変形が生じてしまう。また、レーザ光の照射フルエンスを弱めると、貫通孔を形成することができなくなり、レーザ光の種類や板状ガラスの性状によっては、クラックが生じる場合もある。   In general, it is difficult to form a sound through hole even if a glass plate is simply irradiated with laser light. If the irradiation fluence (energy density) of the laser beam is increased, it may be possible to form a through hole. However, since glass is a brittle material, in this case, cracks and deformation usually occur in the glass. . Further, when the irradiation fluence of the laser beam is weakened, the through hole cannot be formed, and a crack may occur depending on the type of the laser beam and the properties of the sheet glass.

本願発明者は、鋭意検討を重ね、特定のレーザ光と、特定のガラス基板との組み合わせによっては、ガラス基板にクラックを生じさせずに、貫通孔を有するガラス基板を形成できることを見出し、本発明を完成させた。   The inventor of the present application has made extensive studies and found that a glass substrate having a through-hole can be formed without causing cracks in the glass substrate depending on the combination of the specific laser beam and the specific glass substrate. Was completed.

すなわち、本発明では、レーザ光として、エキシマレーザ光が選択され、ガラス基板として、厚さが0.01mm〜5mmであり、50℃から300℃における平均熱膨張係数が10×10−7/K〜50×10−7/Kの範囲にあり、SiO含有量が50wt%〜70wt%のものが使用される。これにより、ガラス基板に、微細な複数の貫通孔を適正に形成することができる。 That is, in the present invention, excimer laser light is selected as the laser light, the glass substrate has a thickness of 0.01 mm to 5 mm, and an average thermal expansion coefficient at 50 ° C. to 300 ° C. is 10 × 10 −7 / K. It is in the range of ˜50 × 10 −7 / K and the SiO 2 content is 50 wt% to 70 wt%. Thereby, a some fine through-hole can be appropriately formed in a glass substrate.

また、本願発明者は、貫通孔を有するガラス基板を形成する際の、適切な照射フルエンス条件を見出した。すなわち、照射フルエンスとショット数と板状ガラス基板の厚さとの積が一定範囲内となるようにして、ガラス基板にエキシマレーザ光を照射すると、より適正な貫通孔を形成することができる。さらに、照射フルエンスを調整することで、所望のテーパ角を有する貫通孔を形成することができる。   Moreover, this inventor discovered the suitable irradiation fluence conditions at the time of forming the glass substrate which has a through-hole. That is, if the product of the irradiation fluence, the number of shots, and the thickness of the plate-like glass substrate is within a certain range and the glass substrate is irradiated with excimer laser light, a more appropriate through hole can be formed. Furthermore, a through-hole having a desired taper angle can be formed by adjusting the irradiation fluence.

以下、図2および図3を参照して、本発明のガラス基板の製造方法について、詳しく説明する。   Hereinafter, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the manufacturing method of the glass substrate of this invention is demonstrated in detail.

図2には、本発明のガラス基板を製造する際に使用される製造装置構成図の一例を示す。   In FIG. 2, an example of the manufacturing apparatus block diagram used when manufacturing the glass substrate of this invention is shown.

図2に示すように、製造装置100は、エキシマレーザ光発生装置110と、マスク130と、ステージ140とを備える。エキシマレーザ光発生装置110とマスク130との間には、複数のミラー150〜151およびホモジナイザー160が配置される。また、マスク130とステージ140との間には、別のミラー152および投影レンズ170が配置される。   As shown in FIG. 2, the manufacturing apparatus 100 includes an excimer laser light generator 110, a mask 130, and a stage 140. A plurality of mirrors 150 to 151 and a homogenizer 160 are disposed between the excimer laser light generator 110 and the mask 130. Further, another mirror 152 and a projection lens 170 are disposed between the mask 130 and the stage 140.

マスク130は、貫通開口を有さないが、レーザ光に対して透明な基材(透明基材)上に、反射層のパターンが配置された構成を有する。従って、マスク130において、透明基材上に反射層が設置されている箇所は、レーザ光を遮断し、反射層が設置されていない箇所は、レーザ光を透過することができる。   The mask 130 does not have a through opening, but has a configuration in which a pattern of a reflective layer is disposed on a base material (transparent base material) that is transparent to laser light. Therefore, in the mask 130, the portion where the reflective layer is installed on the transparent substrate can block the laser beam, and the portion where the reflective layer is not installed can transmit the laser beam.

ステージ140上には、被加工対象となるガラス基板120が配置される。ステージ140を2次元的に、または3次元的に移動することにより、ガラス基板120を任意の位置に移動することができる。   On the stage 140, a glass substrate 120 to be processed is disposed. The glass substrate 120 can be moved to an arbitrary position by moving the stage 140 two-dimensionally or three-dimensionally.

このような製造装置100の構成において、エキシマレーザ光発生装置110から生じたエキシマレーザ光190は、第1のミラー150、ホモジナイザー160および第2のミラー151を通り、マスク130に入射される。なお、エキシマレーザ光190は、ホモジナイザー160を通過した際に、均一な強度のレーザ光に調整される。   In such a configuration of the manufacturing apparatus 100, the excimer laser light 190 generated from the excimer laser light generator 110 passes through the first mirror 150, the homogenizer 160, and the second mirror 151 and is incident on the mask 130. The excimer laser beam 190 is adjusted to a laser beam with uniform intensity when it passes through the homogenizer 160.

マスク130は、前述のように、レーザ光に対して透明な基材上に、反射層のパターンを有する。このため、エキシマレーザ光190は、反射層のパターン(より詳しくは、反射層の設置されていない部分)に対応したパターンで、マスク130から放射される。   As described above, the mask 130 has a reflective layer pattern on a substrate transparent to the laser light. For this reason, the excimer laser beam 190 is emitted from the mask 130 in a pattern corresponding to the pattern of the reflective layer (more specifically, the portion where the reflective layer is not provided).

その後、マスク130を透過したレーザ光190は、第3のミラー152によって方向調整され、投影レンズ170によって縮小投影され、ステージ140上に指示されたガラス基板120に入射される。このレーザ光190によって、ガラス基板120に、同時に複数の貫通孔が形成される。   Thereafter, the direction of the laser light 190 transmitted through the mask 130 is adjusted by the third mirror 152, reduced and projected by the projection lens 170, and is incident on the glass substrate 120 indicated on the stage 140. A plurality of through holes are simultaneously formed in the glass substrate 120 by the laser light 190.

ガラス基板120に貫通孔が形成された後、ステージ140上でガラス基板120を移動させてから、再度、ガラス基板120にエキシマレーザ光190を照射しても良い。これにより、ガラス基板120の表面の所望の部分に、所望の貫通孔を形成することができる。すなわち、本方法では、公知のステップ・アンド・リピート法を適用することができる。   After the through hole is formed in the glass substrate 120, the glass substrate 120 may be moved on the stage 140 and then the excimer laser light 190 may be irradiated again on the glass substrate 120. Thereby, a desired through hole can be formed in a desired portion of the surface of the glass substrate 120. That is, in this method, a known step-and-repeat method can be applied.

なお、投影レンズ170は、ガラス基板120の表面の加工領域の全体に、エキシマレーザ光190を照射し、貫通孔を一度に形成できるものが好ましい。しかしながら、通常、全貫通孔を一度に形成し得る照射フルエンスを得ることは困難である。そこで実際は、マスク130を通過したエキシマレーザ光190を、投影レンズ170によって縮小投影することにより、ガラス基板120の表面におけるエキシマレーザ光190の照射フルエンスを増加させ、貫通孔を形成するために必要な照射フルエンスを確保する。   In addition, it is preferable that the projection lens 170 can irradiate the entire processing region on the surface of the glass substrate 120 with the excimer laser light 190 to form a through hole at a time. However, it is usually difficult to obtain an irradiation fluence capable of forming all through holes at once. Therefore, in practice, the excimer laser light 190 that has passed through the mask 130 is reduced and projected by the projection lens 170, thereby increasing the irradiation fluence of the excimer laser light 190 on the surface of the glass substrate 120 and forming a through hole. Ensure irradiation fluence.

投影レンズ170での縮小投影を利用することにより、ガラス基板120の表面におけるエキシマレーザ光190の断面積を、マスク130を通過した直後のエキシマレーザ光190の断面積に対して、1/10とすれば、照射フルエンスを10倍にすることができる。縮小率が1/10の投影レンズを用い、エキシマレーザ光の断面面積を1/100とすることにより、ガラス基板120の表面におけるエキシマレーザ光の照射フルエンスを、発生装置110から発生した直後のエキシマレーザ光の100倍とすることができる。   By using the reduced projection by the projection lens 170, the cross-sectional area of the excimer laser light 190 on the surface of the glass substrate 120 is 1/10 with respect to the cross-sectional area of the excimer laser light 190 just after passing through the mask 130. If so, the irradiation fluence can be increased 10 times. An excimer immediately after generating the irradiation fluence of the excimer laser light on the surface of the glass substrate 120 by using a projection lens with a reduction ratio of 1/10 and the cross-sectional area of the excimer laser light being 1/100. It can be set to 100 times the laser beam.

図3には、本発明における半導体デバイス貫通電極形成用のガラス基板の製造方法のフローの一例を概略的に示す。   In FIG. 3, an example of the flow of the manufacturing method of the glass substrate for semiconductor device penetration electrode formation in this invention is shown roughly.

図3に示すように、本発明による半導体デバイス貫通電極形成用のガラス基板の製造方法は、
(1)厚さが0.01mm〜5mmの、SiO含有量が50wt%〜70wt%のガラス基板であって、平均熱膨張係数が10×10−7/K〜50×10−7/Kのガラス基板を準備するステップ(ステップS110)と、
(2)前記ガラス基板を、エキシマレーザ光発生装置からのエキシマレーザ光の光路上に配置するステップ(ステップS120)と、
(3)前記エキシマレーザ光発生装置と、前記ガラス基板との間の前記光路上に、貫通開口を有さないマスクを配置するステップ(ステップS130)と、
(4)前記エキシマレーザ光発生装置から、前記光路に沿って前記ガラス基板に、前記エキシマレーザ光を照射するステップであって、これにより、前記ガラス基板に前記貫通孔が形成されるステップ(ステップS140)と、を有する。
As shown in FIG. 3, the manufacturing method of the glass substrate for semiconductor device penetration electrode formation by the present invention is as follows.
(1) thickness of 0.01 mm to 5 mm, SiO 2 content of a glass substrate of 50 wt% to 70 wt%, average thermal expansion coefficient of 10 × 10 -7 / K~50 × 10 -7 / K Preparing a glass substrate (step S110);
(2) placing the glass substrate on the optical path of the excimer laser light from the excimer laser light generator (step S120);
(3) disposing a mask having no through-opening on the optical path between the excimer laser light generator and the glass substrate (step S130);
(4) A step of irradiating the excimer laser light on the glass substrate along the optical path from the excimer laser light generator, whereby the through hole is formed in the glass substrate (step) S140).

以下、各ステップについて説明する。   Hereinafter, each step will be described.

(ステップS110)
最初に、厚さが0.01mm〜5mm以下の、SiO含有量が50wt%〜70wt%のガラス基板であって、平均熱膨張係数が10×10−7/K〜50×10−7/Kのガラス基板が準備される。ガラス基板の好ましい組成等は、前述の通りである。
(Step S110)
First, a glass substrate having a thickness of 0.01 mm to 5 mm or less and a SiO 2 content of 50 wt% to 70 wt%, having an average thermal expansion coefficient of 10 × 10 −7 / K to 50 × 10 −7 / A glass substrate of K is prepared. The preferred composition of the glass substrate is as described above.

(ステップS120)
次に、前記ガラス基板は、エキシマレーザ光発生装置からのエキシマレーザ光の光路上に配置される。図2に示したように、ガラス基板120は、ステージ140上に配置されても良い。
(Step S120)
Next, the glass substrate is disposed on an optical path of excimer laser light from the excimer laser light generator. As shown in FIG. 2, the glass substrate 120 may be disposed on the stage 140.

エキシマレーザ光発生装置110から放射されるエキシマレーザ光190としては、発振波長が250nm以下であれば、使用することができる。出力の観点からは、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(193nm)、またはFエキシマレーザ(波長157nm)が好ましい。取扱いとガラスの吸収の観点からは、ArFエキシマレーザがより好ましい。 The excimer laser beam 190 emitted from the excimer laser beam generator 110 can be used as long as the oscillation wavelength is 250 nm or less. From the viewpoint of output, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), an ArF excimer laser (193 nm), or an F 2 excimer laser (wavelength 157 nm) is preferable. From the viewpoint of handling and glass absorption, an ArF excimer laser is more preferable.

また、エキシマレーザ光190として、パルス幅が短いものを用いた場合、ガラス基板120の照射部位における熱拡散距離が短くなり、ガラス基板に対する熱影響を抑えることができる。この観点からは、エキシマレーザ光190のパルス幅は、100nsec以下であることが好ましく、50nsec以下であることがより好ましく、30nsec以下であることがさらに好ましい。   In addition, when an excimer laser beam 190 having a short pulse width is used, the thermal diffusion distance at the irradiated portion of the glass substrate 120 is shortened, and the thermal influence on the glass substrate can be suppressed. From this viewpoint, the pulse width of the excimer laser beam 190 is preferably 100 nsec or less, more preferably 50 nsec or less, and further preferably 30 nsec or less.

また、エキシマレーザ光190の照射フルエンスは、1J/cm以上とすることが好ましく、2J/cm以上とすることがより好ましい。エキシマレーザ光190の照射フルエンスが低すぎると、アブレーションを誘起することができず、ガラス基板に貫通孔を形成することが難しくなる。一方、エキシマレーザ光190の照射フルエンスが20J/cmを超えると、ガラス基板にクラックや割れが発生し易くなる傾向がある。エキシマレーザ光190の照射フルエンスの好適範囲は、使用するエキシマレーザ光190の波長域や加工されるガラス基板の種類等によっても異なるが、KrFエキシマレーザ(波長248nm)の場合、2〜20J/cmであることが好ましい。また、ArFエキシマレーザ(波長193nm)の場合、1〜15J/cmであることが好ましい。 Further, the irradiation fluence of the excimer laser beam 190 is preferably 1 J / cm 2 or more, and more preferably 2 J / cm 2 or more. If the irradiation fluence of the excimer laser beam 190 is too low, ablation cannot be induced and it becomes difficult to form a through hole in the glass substrate. On the other hand, when the irradiation fluence of the excimer laser beam 190 exceeds 20 J / cm 2 , the glass substrate tends to be easily cracked or broken. The suitable range of the irradiation fluence of the excimer laser beam 190 varies depending on the wavelength range of the excimer laser beam 190 used, the type of glass substrate to be processed, etc., but in the case of a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), 2 to 20 J / cm. 2 is preferable. In the case of an ArF excimer laser (wavelength 193 nm), it is preferably 1 to 15 J / cm 2 .

なお、特に説明がない限り、エキシマレーザ光190の照射フルエンスの値は、加工されるガラス基板の表面における値を意味するものとする。また、このような照射フルエンスは、加工面上でエネルギーメータを使用して測定した値を意味するものとする。   Unless otherwise specified, the value of the irradiation fluence of the excimer laser beam 190 means the value on the surface of the glass substrate to be processed. Moreover, such irradiation fluence shall mean the value measured using the energy meter on the processing surface.

(ステップS130)
次に、前記エキシマレーザ光発生装置110と、前記ガラス基板120との間に、貫通開口を有さないマスク130が配置される。
(Step S130)
Next, a mask 130 having no through opening is disposed between the excimer laser light generator 110 and the glass substrate 120.

マスク130は、前述のように、透明基材上に反射層のパターンを形成することにより構成される。透明基材は、レーザ光190に対して透明である限り、材質は特に限定されない。透明基材の材質は、例えば、合成石英、溶融石英、パイレックス(登録商標)、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス等であっても良い。   As described above, the mask 130 is configured by forming a pattern of a reflective layer on a transparent substrate. The material of the transparent substrate is not particularly limited as long as it is transparent to the laser beam 190. The material of the transparent substrate may be, for example, synthetic quartz, fused quartz, Pyrex (registered trademark), soda lime glass, alkali-free glass, borosilicate glass, or the like.

一方、反射層は、レーザ光190を効率的に遮断する性質を有する限り、材質は特に限定されない。反射層は、例えば、クロム、銀、アルミニウム、および/または金等の金属、または誘電体多層膜で構成されても良い。誘電体多層膜としては、例えば、SiO、TiO、HfO、Ta、Al、Cr、MgF、MgO、およびZrO等が挙げられる。 On the other hand, the material of the reflective layer is not particularly limited as long as it has a property of efficiently blocking the laser light 190. The reflective layer may be made of a metal such as chromium, silver, aluminum, and / or gold, or a dielectric multilayer film, for example. Examples of the dielectric multilayer film include SiO 2 , TiO 2 , HfO 2 , Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , MgF 2 , MgO, and ZrO 2 .

また、マスク130の大きさ、マスク130の反射層パターンの形状、配置等は、特に限定されない。   Further, the size of the mask 130, the shape and arrangement of the reflective layer pattern of the mask 130 are not particularly limited.

(ステップS140)
次に、マスク130を介して、エキシマレーザ光発生装置110からガラス基板120に、エキシマレーザ光190が照射される。
(Step S140)
Next, excimer laser light 190 is irradiated from the excimer laser light generator 110 to the glass substrate 120 through the mask 130.

エキシマレーザ光190をガラス基板120に照射する際には、エキシマレーザ光の繰り返し周波数と照射時間とを調整することで、ショット数を調整することができる(ショット数=繰り返し周波数×照射時間)。   When irradiating the glass substrate 120 with the excimer laser light 190, the number of shots can be adjusted by adjusting the repetition frequency and irradiation time of the excimer laser light (shot number = repetition frequency × irradiation time).

照射フルエンス(J/cm)とショット数(回)とガラス基板の厚さ(mm)との積が、1000〜30000となるように、エキシマレーザ光190をガラス基板120に照射することが好ましい。 It is preferable to irradiate the glass substrate 120 with the excimer laser light 190 so that the product of the irradiation fluence (J / cm 2 ), the number of shots (times), and the thickness (mm) of the glass substrate is 1000 to 30000. .

この範囲は、ガラス基板120の種類や性状(特にガラス転移温度Tgに関連すると推定する)にもよるが、概ね1000〜20000であることがより好ましく、2000〜15000であることがより好ましく、3000〜10000であることがさらに好ましい。照射フルエンスとショット数との積がこのような範囲であると、よりクラックが形成され難いからである。照射フルエンスは1〜20J/cmであることが好ましい。 This range depends on the type and properties of the glass substrate 120 (particularly presumed to be related to the glass transition temperature Tg), but is more preferably about 1000 to 20000, more preferably 2000 to 15000, and more preferably 3000. More preferably, it is -10000. This is because when the product of the irradiation fluence and the number of shots is within such a range, cracks are less likely to be formed. The irradiation fluence is preferably 1 to 20 J / cm 2 .

また、エキシマレーザ光の照射フルエンスが大きいと、テーパ角αが小さくなる傾向がある。逆に、照射フルエンスが小さいと、テーパ角αは、大きくなる傾向にある。そこで、照射フルエンスを調整することで、所望のテーパ角αの貫通孔を有するガラス基板を得ることができる。テーパ角αは、0.1゜〜20゜の範囲であっても良い。   Moreover, when the irradiation fluence of excimer laser light is large, the taper angle α tends to be small. Conversely, when the irradiation fluence is small, the taper angle α tends to increase. Therefore, by adjusting the irradiation fluence, a glass substrate having a through hole having a desired taper angle α can be obtained. The taper angle α may be in the range of 0.1 ° to 20 °.

以上の工程により、半導体デバイス貫通電極形成用のガラス基板を製造することができる。   The glass substrate for semiconductor device penetration electrode formation can be manufactured according to the above process.

なお、通常、半導体回路作製ウェハサイズは、6〜8インチ程度である。また、上記のように投影レンズ170によって縮小投影した場合、ガラス基板の表面での加工領域は、通常数mm角程度となる。従って、ガラス基板120の加工希望領域全体にエキシマレーザ光を照射するには、一箇所の加工が終了した後、エキシマレーザ光を移動するか、ガラス基板120を移動する必要がある。どちらかといえば、エキシマレーザ光に対してガラス基板120を移動させることが好ましい。光学系を駆動する必要がなくなるからである。   In general, the semiconductor circuit fabrication wafer size is about 6 to 8 inches. Further, when the projection lens 170 performs reduction projection as described above, the processing area on the surface of the glass substrate is usually about several mm square. Therefore, in order to irradiate the entire region desired to be processed of the glass substrate 120 with the excimer laser light, it is necessary to move the excimer laser light or move the glass substrate 120 after processing at one place is completed. If anything, it is preferable to move the glass substrate 120 with respect to the excimer laser light. This is because there is no need to drive the optical system.

また、ガラス基板120にエキシマレーザ光を照射すると、デブリ(飛散物)が発生する場合がある。また、このデブリが貫通孔の内部に堆積すると、加工されたガラス基板の品質や加工レートが劣化する場合がある。従って、ガラス基板へのレーザ照射と同時に、吸引もしくは吹き飛ばし処理により、デブリの除去を行っても良い。   In addition, when excimer laser light is irradiated onto the glass substrate 120, debris (scattered matter) may be generated. Moreover, when this debris accumulates inside the through hole, the quality and processing rate of the processed glass substrate may deteriorate. Therefore, debris may be removed by suction or blowing off simultaneously with laser irradiation to the glass substrate.

次に、本発明の実施例について説明する。   Next, examples of the present invention will be described.

図2に示した製造装置を用いて、以下の手順で、複数の貫通孔を有するガラス基板を製造した。   A glass substrate having a plurality of through holes was manufactured by the following procedure using the manufacturing apparatus shown in FIG.

初めに、図2に示すように、エキシマレーザ光の発生装置110を配置した。なお、エキシマレーザ光の発生装置110には、LPX Pro 305(コヒレント社製)を用いた。この装置は、最大パルスエネルギー:0.6J、繰り返し周波数:50Hz、パルス幅:25ns、発生時ビームサイズ:10mm×24mm、発振波長:193nmのArFエキシマレーザ光を発生できる装置である。   First, as shown in FIG. 2, an excimer laser light generator 110 was arranged. Note that LPX Pro 305 (manufactured by Coherent) was used as the excimer laser light generator 110. This apparatus is capable of generating ArF excimer laser light having a maximum pulse energy of 0.6 J, a repetition frequency of 50 Hz, a pulse width of 25 ns, a generation beam size of 10 mm × 24 mm, and an oscillation wavelength of 193 nm.

次に、図2に示すように、厚さが0.3mmで、熱膨張係数が38×10−7/Kのガラス基板120(AN100、旭硝子社製、SiO含有量59wt%)を、ステージ140上に配置した。ガラス基板120は、ステージ140の上面において、任意の位置に移動させることができる。 Next, as shown in FIG. 2, a glass substrate 120 (AN100, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., SiO 2 content 59 wt%) having a thickness of 0.3 mm and a thermal expansion coefficient of 38 × 10 −7 / K is placed on a stage. 140. The glass substrate 120 can be moved to an arbitrary position on the upper surface of the stage 140.

次に、エキシマレーザ光の発生装置110とガラス基板120の間に、マスク130を配置した。図4には、使用したマスク130の構成を概略的に示す。   Next, a mask 130 was placed between the excimer laser light generator 110 and the glass substrate 120. FIG. 4 schematically shows the configuration of the mask 130 used.

図4に示すように、本実施例で用いたマスク130は、縦20mm×横40mm、厚さ1.5mmの合成石英基板132の第1の表面134の一部に、クロム(Cr)の蒸着膜135を有するものである。Crの蒸着膜135は、合成石英基板132の第1の表面134の中央の縦10mm×横24mmの領域に設置した。   As shown in FIG. 4, the mask 130 used in this example is vapor deposition of chromium (Cr) on a part of the first surface 134 of a synthetic quartz substrate 132 having a length of 20 mm × width of 40 mm and a thickness of 1.5 mm. A film 135 is provided. The Cr vapor-deposited film 135 was placed in a region of 10 mm length × 24 mm width in the center of the first surface 134 of the synthetic quartz substrate 132.

また、図4の右側に示すように、Crの蒸着膜135は、直径0.5mmの円形のCr非蒸着部137が縦横に2次元的に配列された配列パターンを有する。Cr非蒸着部137は、縦横いずれも1.0mmピッチで、縦に9個、横に23個配列した。   As shown on the right side of FIG. 4, the Cr vapor-deposited film 135 has an arrangement pattern in which circular Cr non-deposition portions 137 having a diameter of 0.5 mm are two-dimensionally arranged vertically and horizontally. The Cr non-deposited portions 137 were arranged vertically and horizontally at a pitch of 1.0 mm, 9 in the vertical direction and 23 in the horizontal direction.

Crの蒸着部135は、ArFエキシマレーザ光を99.9%反射することができる。一方、Cr非蒸着部137は、ArFエキシマレーザ光を92%透過する。   The Cr vapor deposition section 135 can reflect 99.9% of ArF excimer laser light. On the other hand, the Cr non-evaporation part 137 transmits 92% of ArF excimer laser light.

次に、マスク130とガラス基板120の間に、投影レンズ170を配置した。投影レンズ170は、焦点距離が100mmのレンズであり、光路上におけるマスク130との距離が1100mm、ガラス基板120の加工面(ステージ140に接していない方の表面)との距離が110mmになるように配置した。この場合、投影レンズ170の縮小率は、1/10となり、1/10に縮小されたマスクパターンがガラス基板120に投影される。すなわち、エキシマレーザ光の発生装置110から、10mm×24mmのビームサイズで発生したエキシマレーザ光190は、ガラス基板120の加工面に到達した時点で、1.0mm×2.4mmのビームサイズとなるように縮小される(面積比=1/100)。   Next, the projection lens 170 was disposed between the mask 130 and the glass substrate 120. The projection lens 170 is a lens having a focal length of 100 mm, the distance from the mask 130 on the optical path is 1100 mm, and the distance from the processing surface of the glass substrate 120 (the surface not in contact with the stage 140) is 110 mm. Arranged. In this case, the reduction ratio of the projection lens 170 is 1/10, and the mask pattern reduced to 1/10 is projected onto the glass substrate 120. That is, the excimer laser beam 190 generated by the excimer laser beam generator 110 with a beam size of 10 mm × 24 mm has a beam size of 1.0 mm × 2.4 mm when it reaches the processed surface of the glass substrate 120. (Area ratio = 1/100).

なお、ガラス基板120にレーザ加工を実施する前に、ガラス基板120の加工面におけるエキシマレーザ光190の照射フルエンスをエネルギーメータで測定した。その結果、照射フルエンスは、ビーム伝送系のロス等による減少分と、ビーム縮小による向上分とを併せて、最大11J/cm程度であった。 Before performing laser processing on the glass substrate 120, the irradiation fluence of the excimer laser light 190 on the processed surface of the glass substrate 120 was measured with an energy meter. As a result, the irradiation fluence was about 11 J / cm 2 at maximum including the decrease due to the loss of the beam transmission system and the improvement due to the beam reduction.

このような製造装置を用いて、ガラス基板120の加工面にエキシマレーザ光190を照射した。なお、照射の際には、ガラス基板120の加工面での照射フルエンスが5J/cmとなるように、レーザ光190をアッテネーターで調整した。 Excimer laser light 190 was irradiated to the processed surface of the glass substrate 120 using such a manufacturing apparatus. At the time of irradiation, the laser beam 190 was adjusted with an attenuator so that the irradiation fluence on the processed surface of the glass substrate 120 was 5 J / cm 2 .

レーザ光190の照射により、ガラス基板120には、9×23=207箇所の貫通孔が同時に形成された。貫通するまでの照射時間は、78秒であった。得られた各貫通孔の直径は、約50μmであり、ピッチは、約100μmであった。また、貫通孔の数密度は、86個/mmであった。 Through the irradiation of the laser beam 190, 9 × 23 = 207 through-holes were simultaneously formed in the glass substrate 120. The irradiation time until penetrating was 78 seconds. The diameter of each obtained through-hole was about 50 μm, and the pitch was about 100 μm. The number density of the through holes was 86 / mm 2 .

レーザ光190の照射開始からガラス基板120に貫通孔が形成されるまでの照射時間から、ショット数を求めた。本実施例では、用いたエキシマレーザ光の繰り返し周波数は、50Hzであり、貫通するまでの照射時間は、78秒であったため、ショット数は、3900回と計算された(78秒×50回=3900回)。   The number of shots was obtained from the irradiation time from the start of the irradiation of the laser light 190 until the through hole was formed in the glass substrate 120. In this example, the repetition frequency of the excimer laser light used was 50 Hz, and the irradiation time until penetrating was 78 seconds. Therefore, the number of shots was calculated as 3900 times (78 seconds × 50 times = 3900 times).

加工後のガラス基板120には、外観上、クラックや変形は、認められなかった。また、ガラス基板120には、残留応力もほとんど認められなかった。   In the processed glass substrate 120, no crack or deformation was observed in appearance. Further, almost no residual stress was observed on the glass substrate 120.

このように、本発明では、ガラス基板にレーザ光を照射することにより、複数の貫通孔が同時に形成されるため、半導体デバイス貫通電極形成用のガラス基板を容易に製造することができる。また、得られたガラス基板は、シリコンウェハ上に積層し、これと接合しても、シリコンウェハと剥離し難い。さらに、インターポーザとして用いる際に、変形などの問題が生じにくく、優れたデバイス特性が発揮されることが予想される。   Thus, in this invention, since a several through-hole is formed simultaneously by irradiating a laser beam to a glass substrate, the glass substrate for semiconductor device penetration electrode formation can be manufactured easily. Moreover, even if the obtained glass substrate is laminated | stacked on a silicon wafer and it joins with this, it is hard to peel from a silicon wafer. Furthermore, when used as an interposer, problems such as deformation are unlikely to occur, and excellent device characteristics are expected to be exhibited.

本発明の方法は、半導体用デバイス部材用、より詳しくは、多層回路基板の絶縁層、ウェハレベルパッケージ、電極取り出し用の貫通穴、インターポーザなどの用途に好適に用いられるガラス基板の製造方法として利用することができる。   The method of the present invention is used as a method for producing a glass substrate that is suitably used for applications such as semiconductor device members, more specifically, insulating layers of multilayer circuit boards, wafer level packages, through holes for electrode extraction, and interposers. can do.

1 ガラス基板
1a 第1の表面
1b 第2の表面
1c 壁面
5 貫通孔
7 壁面
8a 第1の開口
8b 第2の開口
α テーパ角
L1 貫通孔の第1の開口の直径
L2 貫通孔の第2の開口の直径
100 製造装置
110 エキシマレーザ光の発生装置
120 ガラス基板
130 マスク
132 合成石英基板
134 合成石英基板の第1の表面
135 蒸着膜
137 Cr非蒸着部
140 ステージ
150〜152 ミラー
160 ホモジナイザー
170 投影レンズ
190 エキシマレーザ光。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 1a 1st surface 1b 2nd surface 1c Wall surface 5 Through-hole 7 Wall surface 8a 1st opening 8b 2nd opening alpha taper angle L1 Diameter of 1st opening of through-hole L2 2nd of through-hole Diameter of opening 100 Manufacturing apparatus 110 Excimer laser light generator 120 Glass substrate 130 Mask 132 Synthetic quartz substrate 134 First surface of synthetic quartz substrate 135 Deposition film 137 Cr non-deposition portion 140 Stage 150 to 152 Mirror 160 Homogenizer 170 Projection lens 190 Excimer laser light.

Claims (7)

半導体デバイス貫通電極形成用のガラス基板の製造方法であって、
(1)厚さが0.01mm〜5mmの、SiO含有量が50wt%〜70wt%のガラス基板であって、平均熱膨張係数が10×10−7/K〜50×10−7/Kのガラス基板を準備し、
(2)前記ガラス基板を、エキシマレーザ光発生装置からのエキシマレーザ光の光路上に配置し、
(3)前記エキシマレーザ光発生装置と、前記ガラス基板との間の前記光路上に、貫通開口を有さないマスクを配置し、
(4)前記エキシマレーザ光発生装置から、前記光路に沿って前記ガラス基板に、前記エキシマレーザ光を照射することにより、前記ガラス基板に貫通孔が形成される、製造方法。
A method for producing a glass substrate for forming a semiconductor device through electrode,
(1) thickness of 0.01 mm to 5 mm, SiO 2 content of a glass substrate of 50 wt% to 70 wt%, average thermal expansion coefficient of 10 × 10 -7 / K~50 × 10 -7 / K Prepare a glass substrate
(2) The glass substrate is disposed on an optical path of excimer laser light from an excimer laser light generator,
(3) A mask having no through-opening is disposed on the optical path between the excimer laser light generator and the glass substrate,
(4) A manufacturing method in which a through-hole is formed in the glass substrate by irradiating the excimer laser light to the glass substrate along the optical path from the excimer laser light generator.
前記貫通開口を有さないマスクは、前記エキシマレーザ光に対して透明な基材の表面に、反射層のパターンを設置することにより構成されることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the mask having no through-opening is configured by providing a pattern of a reflective layer on a surface of a base material transparent to the excimer laser light. . 前記反射層は、Cr(クロム)、Ag(銀)、Al(アルミニウム)、およびAu(金)のうちの少なくとも一つの金属を、前記透明な基材の表面に設置することにより構成されることを特徴とする請求項2に記載の製造方法。   The reflective layer is configured by placing at least one metal of Cr (chrome), Ag (silver), Al (aluminum), and Au (gold) on the surface of the transparent substrate. The manufacturing method of Claim 2 characterized by these. 前記反射層のパターンは、前記反射層が設置されている部分と、略円形状の前記反射層が設置されていない部分とを有することを特徴とする請求項2または3に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 2, wherein the pattern of the reflective layer includes a portion where the reflective layer is provided and a portion where the substantially circular reflective layer is not provided. 前記エキシマレーザ光を照射するステップは、照射フルエンスが2〜20J/cmである前記エキシマレーザ光を、前記照射フルエンス(J/cm)とショット数(回)と前記ガラス基板の厚さ(mm)との積が、1000〜30000となるように照射するステップを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の製造方法。 The step of irradiating the excimer laser beam, the excimer laser beam irradiation fluence is 2~20J / cm 2, the irradiation fluence (J / cm 2) and the number of shots (times) the thickness of the glass substrate ( 5. The method according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of irradiating so that a product of mm) is 1000 to 30000. 前記エキシマレーザ光を照射するステップにより、前記ガラス基板に、0.1゜〜20゜のテーパ角を有するテーパ形状の貫通孔が形成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の製造方法。   The taper-shaped through hole having a taper angle of 0.1 ° to 20 ° is formed in the glass substrate by the step of irradiating the excimer laser light. The manufacturing method as described in one. 前記エキシマレーザ光は、KrFレーザ、ArFレーザ、またはFレーザのいずれかであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the excimer laser light is any one of a KrF laser, an ArF laser, and an F 2 laser.
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