CN102300820A - 半导体器件构件用玻璃基板及半导体器件构件用玻璃基板的制造方法 - Google Patents

半导体器件构件用玻璃基板及半导体器件构件用玻璃基板的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的课题是提供即使在层叠接合于硅晶片上后经过热处理也不易与硅晶片剥离的具有多个贯通孔的玻璃基板。满足下述条件的玻璃基板可解决上述课题：50℃～300℃的平均热膨胀系数为10×10-7/K以上50×10-7/K以下，具有多个锥角为0.1～20度的贯通孔，厚度为0.01mm以上5mm以下。

Description

半导体器件构件用玻璃基板及半导体器件构件用玻璃基板的制造方法
技术领域
本发明涉及具有多个贯通孔的半导体器件构件用玻璃基板及其制造方法。
背景技术
为了应对伴随高密度安装化而产生的印刷电路基板的高密度化的需求，开发了将多个印刷电路基板层叠而成的多层印刷电路基板。所述多层电路基板中，在树脂制的绝缘层上形成被称为“过孔”的直径约100μm以下的微细贯通孔，对其内部进行蚀刻，将上下层叠的印刷电路基板之间的导电层彼此电连接。
作为更容易地形成所述贯通孔的方法，专利文献1、2中记载了隔着形成有多个孔的掩模对绝缘层照射激光的方法。利用该方法，能在树脂制的绝缘层上同时开出多个贯通孔，因此认为可更容易地形成多个贯通孔(过孔)。
此外，为了应对IC芯片的小型化、薄型化的需求，近年来广泛采用晶片级封装(WLP)技术。该技术如下所述：对形成有IC的晶片表面实施作为半导体封装所必需的再布线、焊锡凸点加工、树脂密封等，然后通过切割加工制成单片，藉此将封装尺寸控制在与IC芯片相同水平。WLP中，通常通过切割加工将用树脂密封硅晶片而成的材料制成单片，但从可靠性方面考虑，近年来逐渐开始使用通过阳极接合等将玻璃与硅粘接而成的材料。电极用贯通孔或传感器用途的情况下，WLP所用的玻璃上另外设有贯通孔，该贯通孔用于将空气的信息(温度、压力、气流等)直接传递给芯片。
还有，在半导体器件的小型化、高速化、低耗电化的需求越来越高的过程中，由将多个由LSI构成的系统收纳于一个封装的系统级封装(SiP)和三维安装技术组合而成的三维SiP技术的开发也正在进行中。此时，用引线键合无法应对微细的芯片，需要使用贯通电极的被称为中介层(interposer)的中介基板。
专利文献1：日本专利特开2005-88045号公报
专利文献2：日本专利特开2002-126886号公报
发明的揭示
所述树脂制的绝缘层存在翘曲和变形等的影响，因此定位精度差，不适合用于高密度安装。因此，希望用绝缘性的玻璃基板来代替所述树脂制绝缘层。但是，即使以与在树脂制的绝缘层上形成贯通孔时相同的条件隔着形成有多个孔的掩模照射激光，也难以在板状玻璃上形成多个微细的贯通孔。这是因为与树脂相比，玻璃更难形成贯通孔。而且因为玻璃是脆性材料，所以难以在不产生裂纹的情况下形成贯通孔。另一方面，如果采用湿法蚀刻或干法蚀刻，则可同时形成玻璃的多个贯通孔，但工序复杂且加工时间长，还存在废液处理等问题，因此不理想。采用使用喷砂或超声钻的方法时，难以形成微细的贯通孔，而且工序复杂。因此，现在倾向于使用硅作为具有贯通电极的中介层。硅可通过干法蚀刻较为容易地进行微细孔加工。但是，硅是半导体，为了确保绝缘性，需要对贯通孔的内壁进行绝缘处理。因此，如果能在玻璃上形成多个微细的贯通孔，则可用作中介层。对于WLP用的带贯通孔的玻璃基板，其现状如上所述，也难以用激光形成贯通孔，因此通常通过喷砂或超声钻形成贯通孔，难以形成微细的贯通孔，只能用于有限的用途。因此，希望实现通过对板状玻璃照射激光来同时形成多个贯通孔的技术。
此外，认为对板状玻璃照射激光而得的具有多个贯通孔的玻璃基板根据其性状的不同，有时无法用作所述多层电路基板的绝缘层或WLP用玻璃，或者无法用作中介层。将绝缘层层叠接合于硅晶片上或作为WLP用途与硅接合时，推测绝缘层或WLP玻璃有时会从硅晶片剥离，或晶片有时会翘曲。用作中介层时，也推测会因为与由硅构成的芯片之间的热膨胀差异而发生翘曲。而且，为了发挥出优良的器件特性，特别是对于用作高频器件的中介层，希望介电常数和介质损耗小。
因此，本发明的目的是提供通过对板状玻璃照射激光来同时形成多个贯通孔而制造所述玻璃基板的方法。
本发明的目的也在于提供适合用于WLP用途或其它各种半导体器件构件用途的玻璃基板。本发明的目的尤其在于提供一种玻璃基板，该玻璃基板具有多个贯通孔，即使将玻璃基板层叠接合于硅晶片上，玻璃基板也不易从硅晶片剥离，硅晶片不易变形。本发明的目的还在于提供一种玻璃基板，该玻璃基板在用作中介层时不易产生变形等问题，可发挥出优良的器件特性。
本发明人发现，下述玻璃基板及制造方法可解决上述问题，从而完成了本发明。
本发明提供一种玻璃基板，其特征在于，50℃～300℃的平均热膨胀系数为10×10-7/K以上50×10-7/K以下，具有多个锥角为0.1～20度的贯通孔，厚度为0.01mm以上5mm以下。
此外，本发明提供一种半导体器件构件用玻璃基板，该玻璃基板是厚度为0.01mm以上5mm以下、SiO2含量为50质量％以上70质量％以下、且50℃～300℃的平均热膨胀系数为10×10-7/K以上50×10-7/K以下的玻璃板，其特征在于，所述玻璃板具有多个锥角为0.1～20度的贯通孔。
此外，本发明提供一种玻璃基板的制造方法，该方法是对板状玻璃照射准分子激光而得到所述半导体器件构件用玻璃基板，包括下述工序(1)～(6)：
(1)配置准分子激光发生装置的第一工序；
(2)将所述板状玻璃配置在所述准分子激光的光路上的第二工序；
(3)在位于所述准分子激光发生装置和所述板状玻璃之间的光路上配置具有多个贯通孔的掩模的第三工序；
(4)在所述掩模和所述板状玻璃之间的光路上配置投影透镜的第四工序，该投影透镜用于使所述掩模的像缩小投影于所述板状玻璃；
(5)照射所述准分子激光的第五工序；
(6)使所述板状玻璃移动的第六工序。
此外，本发明提供一种半导体器件构件用玻璃基板的制造方法，其特征在于，使由准分子激光发生装置发出的准分子激光通过具有多个贯通孔的掩模，利用投影透镜使该掩模的像缩小投影，并将该掩模的经缩小投影的像照射至厚度为0.01mm以上5mm以下、SiO2含量为50质量％以上70质量％以下、且50℃～300℃的平均热膨胀系数为10×10-7/K以上50×10-7/K以下的板状玻璃板的表面，在板状玻璃基板上形成与所述掩模的贯通孔相对应的贯通孔。
通过本发明，可提供通过对板状玻璃照射激光来同时形成多个贯通孔而制造所述玻璃基板的方法。
通过本发明，还可提供适合用于WLP用途或其它各种半导体器件构件用途的玻璃基板。尤其是可提供一种玻璃基板，该玻璃基板具有多个贯通孔，即使将玻璃基板层叠接合于硅晶片上，玻璃基板也不易从硅晶片剥离，硅晶片不易变形。此外还可提供一种玻璃基板，该玻璃基板在用作中介层时不易产生变形等问题，可发挥出优良的器件特性。
附图的简单说明
图1是本发明的玻璃基板中的贯通孔的放大剖视图。
图2是用于说明本发明的制造方法的优选实施例的示意图。
图3是表示实施例中所用的掩模图案的示意图。
图4是实施例中得到的形成有贯通孔的玻璃基板的主面((a)为一个主面，(b)为另一个主面)的放大照片。
实施发明的最佳方式
对本发明的半导体器件构件用玻璃基板进行说明。
本发明的半导体器件构件用玻璃基板的50℃～300℃的平均热膨胀系数(以下也简称为“热膨胀系数”)为10×10-7/K以上50×10-7/K以下，具有多个锥角为0.1～20度的贯通孔，厚度为0.01mm以上5mm以下。
所述玻璃基板即使层叠在硅晶片上或者反过来在玻璃基板上层叠由硅构成的芯片，玻璃基板和硅晶片之间也不会发生剥离，硅晶片不易变形，因此优选。玻璃基板的热膨胀系数较好为25×10-7/K以上45×10-7/K以下，更好为30×10-7/K以上40×10-7/K以下。这样更不易发生剥离或变形。为了获得与母板等树脂基板的匹配，优选为35×10-7/K以上。
本发明中，50℃～300℃的平均热膨胀系数是指用差示热膨胀计(TMA)测得的、依照JIS R3102(1995年度)求得的值。
本发明的玻璃基板中的多个贯通孔较好是从板状玻璃的一个主面向另一个主面照射准分子激光来形成。贯通孔为圆形，其直径较好是5～500μm。
贯通孔的直径的更优选的范围根据本发明的玻璃基板的用途而不同，通常较好为0.005～0.5mm。将本发明的玻璃基板用作所述多层电路基板的绝缘层时，贯通孔的直径更好为0.01～0.2mm，进一步更好为0.02～0.1mm。可以采用晶片级封装(WLP)技术，将本发明的玻璃基板层叠在晶片上，从而形成用于压力传感器等的IC芯片，此时的用于获取空气的贯通孔的直径更好为0.1～0.5mm，进一步更好为0.2～0.4mm。此时，与空气孔不同的电极取出用贯通孔的直径更好为0.01～0.2mm，进一步更好为0.02～0.1mm。尤其是用作中介层等的贯通电极时，贯通孔的直径更好为0.005～0.075mm，进一步更好为0.01～0.05mm。
如下所述，根据准分子激光的照射条件，所述圆形的贯通孔的一个主面的直径有时会与另一个主面的直径不同，本发明的玻璃基板中，贯通孔的直径是指一个主面和另一个主面中较大的那个直径。
较大的直径(dl)和较小的直径(ds)的比值(ds/dl)较好为0.2～0.99，更好为0.5～0.90。
本发明的玻璃基板的贯通孔的数密度较好为0.1～10000个/mm2。
贯通孔的优选数密度与所述贯通孔的直径同样地根据本发明的玻璃基板的用途而不同，通常较好为0.1～10000个/mm2。将本发明的玻璃基板用作上文中说明的多层电路基板的绝缘层时，贯通孔的数密度较好为3～10000个/mm2，更好为25～100个/mm2。采用晶片级封装(WLP)技术，将本发明的玻璃基板层叠在晶片上，从而形成用于压力传感器等的IC芯片时，贯通孔的数密度较好为1～25个/mm2，更好为2～10个/mm2。用作中介层等的贯通电极时，贯通孔的直径更好为0.1～1000个/mm2，进一步更好为0.5～500个/mm2。
本发明的玻璃基板中的贯通孔的截面面积从一个主面开始向另一个主面单调减少。用图1对此进行说明。
图1是本发明的玻璃基板中的贯通孔的优选实施例的放大剖视图。图1中，1表示玻璃基板，1a表示玻璃基板的一个主面，1b表示另一个主面。L是所述贯通孔的直径，α表示两个主面的法线(虚线)与贯通孔的壁面1c所成的角度。α也叫“锥角”。图1中，相对于法线将右侧记作α，而该图的法线与左侧的贯通孔的壁面1c所成的角也同样是锥角α，通常右侧的锥角α和左侧的锥角α是大致相同的值。
本发明的玻璃基板中，锥角(α)为0.1～20度，较好为0.5～10度。这是因为如果是上述角度，则进行引线接合时，引线迅速地从玻璃基板的上表面(1a)侧插入贯通孔的内部，可更容易且更可靠地将上下层叠的印刷电路基板之间的导电层彼此连接。
锥角的含义是根据一个主面和另一个主面上的圆形的贯通孔的直径以及玻璃基板的厚度并假定锥角是均一的而算出的值。
如下所述，利用本发明的制造方法可任意地调整锥角。
本发明的玻璃基板的厚度为0.01mm以上5mm以下，更好为0.02～3mm，进一步更好为0.02～1mm。玻璃基板的厚度如果较厚，则贯通孔的形成费时，而如果较薄，则会产生开裂等问题，因此玻璃基板的厚度特别好为0.05mm以上0.4mm以下。
本发明的玻璃基板对所用的准分子激光的波长的吸收系数较好为3cm-1以上。如果更高则更好。这是因为贯通孔的形成更容易。为了更好地吸收准分子激光，Fe的含有率较好为20质量ppm以上，更好为0.01质量％以上，进一步更好为0.03质量％以上，特别好为0.05质量％以上。另一方面，Fe的含有率如果较多，则着色增强，可能会产生激光加工时的位置匹配变得困难、孔形状等的视觉检查变得困难等问题。Fe的含有率较好为0.2质量％以下，更好为0.1质量％以下。
本发明的玻璃基板较好是碱金属含有率低的玻璃基板。具体而言，较好是Na和K的总含量以氧化物换算为3.5质量％以下。高于3.5质量％时，热膨胀系数可能会超过50×10-7/K。更好是3质量％以下。用于高频器件或以微细的间距、例如以200μm以下的间距形成多个50μm以下的贯通孔等情况下，玻璃基板特别优选无碱玻璃。这里，无碱玻璃表示碱金属的总量以氧化物换算低于0.1质量％。
通过阳极接合方法将本发明的玻璃基板与硅晶片接合时，Na的含量以氧化物换算较好为0.5质量％以上，更好为1.5质量％以上。
本发明的玻璃基板在25℃、1MHz的条件下的介电常数较好为6以下。本发明的玻璃基板在25℃、1MHz的条件下的介质损耗较好为0.005以下。通过减小介电常数和介质损耗，可发挥出优良的器件特性。
本发明的玻璃基板的SiO2浓度较好为50质量％以上70质量％以下。如果SiO2含量高，则形成贯通孔时容易在背面产生裂纹。已知玻璃的裂纹产生行为在SiO2含量高的玻璃中和SiO2含量低的玻璃中是不同的，SiO2含量高的玻璃更容易因与物体的接触等而产生锥形的裂纹。另一方面，SiO2含量低的玻璃更容易因与物体的接触等而发生开裂。因此，可通过玻璃基板中的SiO2含量使玻璃基板不易产生开裂或裂纹。
作为玻璃基板的具体例子，可例举AN100玻璃(旭硝子公司(旭硝子社)制)、EAGLE玻璃(康宁公司(コ一ニング社)制)、SW玻璃(旭硝子公司制)等。这些玻璃基板的热膨胀系数为10×10-7/K以上50×10-7/K以下。
AN100玻璃的特征是：热膨胀系数为38×10-7/K，是Na2O和K2O的总含有率低于0.1质量％的无碱玻璃，Fe的含有率为0.05质量％。
SW玻璃的特征是：热膨胀系数为36×10-7/K，Na2O和K2O的总含有率为3质量％，Fe的含有率为50质量ppm。
接着，对本发明的制造方法进行说明。
本发明的制造方法是对板状玻璃照射准分子激光而得到本发明的玻璃基板的玻璃基板的制造方法，该方法包括下述工序(1)～(6)。
(1)配置准分子激光发生装置的第一工序；
(2)将所述板状玻璃配置在所述准分子激光的光路上的第二工序；
(3)在位于所述准分子激光发生装置和所述板状玻璃之间的所述光路上配置具有多个贯通孔的掩模的第三工序；
(4)在所述掩模和所述板状玻璃之间的光路上配置投影透镜的第四工序，该投影透镜用于使所述掩模的像缩小投影于所述板状玻璃；
(5)照射所述准分子激光的第五工序；
(6)使所述板状玻璃移动的第六工序。
此外，本发明是一种半导体器件构件用玻璃基板的制造方法，其特征在于，使由准分子激光发生装置发出的准分子激光通过具有多个贯通孔的掩模，利用投影透镜使该掩模的像缩小投影，并将该掩模的经缩小投影的像照射至厚度为0.01mm以上5mm以下、SiO2含量为50质量％以上70质量％以下、且50℃～300℃的平均热膨胀系数为10×10-7/K以上50×10-7/K以下的板状玻璃板的表面，在板状玻璃基板上形成与所述掩模的贯通孔相对应的贯通孔。
即使单纯地对板状玻璃照射激光，也难以形成贯通孔。如果提高激光的照射通量(能量密度)，则有时也能形成贯通孔，但因为玻璃是脆性材料，所以通常会产生裂纹。如果减小激光的照射通量，则无法形成贯通孔，根据激光的种类和板状玻璃的性状而产生裂纹。本发明人进行了反复认真研究，结果发现，如果在多种激光中选择准分子激光，使用该准分子激光对50℃～300℃的平均热膨胀系数为特定范围的板状玻璃进行照射，则能在不产生裂纹的情况下形成具有贯通孔的玻璃基板，从而完成了本发明。还发现了合适的照射通量。此外还发现，如果按照照射通量、照射次数、板状玻璃基板的厚度之积在一定范围内的条件进行照射，则可形成更好的贯通孔。此外还发现，通过调整照射通量，可形成具有所要的锥角的贯通孔。即，本发明人发现，对特定的板状玻璃照射特定种类的激光时，可形成良好的贯通孔。
本发明的制造方法是透过具有多个贯通孔的掩模对所述特定的板状玻璃照射准分子激光。因为使用具有多个贯通孔的掩模，所以与单束加工(日语：1ビ一ム加工)相比，处理效率特别高。
用图2对本发明的制造方法进行说明。
图2是用于说明本发明的制造方法的优选实施例的示意图。
本发明的制造方法中，首先配置准分子激光的发生装置11(第一工序)。
接着，将作为加工对象的板状玻璃12配置在准分子激光的光路上(第二工序)。这里，板状玻璃12配置在平台14的上表面。板状玻璃12可在平台14的上表面移动至任意位置。
接着，在位于准分子激光的光路上的发生装置11和板状玻璃12之间的位置配置具有多个贯通孔的掩模13(第三工序)。
接着，在掩模13和板状玻璃12之间的光路上配置投影透镜17(第四工序)，该投影透镜17用于使掩模13的像缩小投影于板状玻璃12。
该优选实施例中，配置有用于改变准分子激光的光路的镜子15、用于使准分子激光的强度相等的均匀器16。
如上所述配置后，由发生装置11产生准分子激光。如果像这样操作，则准分子激光透过均匀器16而达到均一强度后，透过掩模13，然后经投影透镜17缩小投影后到达板状玻璃12。于是，准分子激光照射至板状玻璃12(第五工序)，在板状玻璃12上形成贯通孔。
形成贯通孔后，暂时停止准分子激光的照射，使板状玻璃12在平台14上移动，再次照射准分子激光。通过反复实施上述工序，可在板状玻璃12表面上的所要的部分形成贯通孔。即，可采用公知的分步重复法(step andrepeat process)。
<第一工序>
本发明的制造方法中使用的准分子激光只要是激发波长为250nm以下的准分子激光即可使用，从输出功率方面考虑，优选KrF准分子激光(波长248nm)、ArF准分子激光(193nm)、F2准分子激光(波长157nm)。从处理和玻璃的吸收方面考虑，更优选ArF准分子激光。
作为照射的准分子激光，如果使用脉冲宽度短的激光，则板状玻璃的照射部位的热扩散距离缩短，可抑制对板状玻璃的热影响，使其变得轻微，因此优选。从该角度考虑，准分子激光的脉冲宽度较好为100nsec以下，更好为50nsec以下，进一步更好为30nsec以下。
准分子激光的照射通量较好为1J/cm2以上，更好为2J/cm2以上。这是因为照射通量如果过低，则无法引起烧蚀，难以在板状玻璃上形成贯通孔。另一方面，如果高于20J/cm2，则存在板状玻璃容易产生裂纹或开裂的倾向。准分子激光的照射通量的优选范围根据所使用的准分子激光的波长范围和所加工的板状玻璃的种类等而不同，为KrF准分子激光(波长248nm)时，较好为2～20J/cm2。为ArF准分子激光(波长193nm)时，较好为1～15J/cm2。
如无特别说明，准分子激光的照射通量的值是指所加工的板状玻璃的表面上的值。所述照射通量是指在加工面上使用能量计测得的值。
<第二工序>
本发明的制造方法中的板状玻璃是指形成贯通孔前的板状玻璃。对板状玻璃照射准分子激光而形成了所要的贯通孔的板状玻璃即为玻璃基板(本发明的玻璃基板)。
<第三工序>
本发明的制造方法中使用的掩模的材质无特别限定。例如可例举铬、不锈钢。也可使用由电介质制成的掩模。从价廉的角度考虑优选铬掩模，但因为通常需要使透过铬掩模时的准分子激光的照射通量达到50mJ/cm2以下，所以采用照射通量高于该值的准分子激光时，理想的是使用对金属进行冲孔加工而形成的掩模或采用了电介质的掩模。
掩模的尺寸、形成于掩模的孔的尺寸、配置等也无特别限定。
<第四工序>
对本发明的制造方法中使用的投影透镜进行说明。
所述投影透镜只要能一次性对板状玻璃表面的整个希望加工的区域照射准分子激光而形成贯通孔即为优选。但此时，难以获得刚好形成贯通孔的照射通量。因此，在实际应用时，利用投影透镜使透过了掩模的准分子激光缩小投影，藉此使板状玻璃表面的准分子激光的照射通量增加，确保形成贯通孔所需的照射通量。
通过利用投影透镜缩小投影，如果使透过掩模时的准分子激光的截面面积在板状玻璃表面变为1/10，则能使照射通量变为10倍。如果使用缩小率为1/10的投影透镜，使准分子激光的截面面积变为1/100，则能使板状玻璃表面上的照射通量与刚由发生装置产生时相比达到100倍。
投影透镜根据掩模的缩小率和光学系统配置来适当选择具有最佳的焦距的投影透镜。
<第五工序>
照射准分子激光时，通过调整所用的准分子激光的重复频率和照射时间，可调整照射次数(照射次数＝重复频率×照射时间)。
较好是按照照射通量(J/cm2)、照射次数(次)、板状玻璃的厚度(mm)之积达到1000～30000的条件对板状玻璃照射准分子激光。该范围也取决于板状玻璃的种类和性状(推测与玻璃化温度Tg特别相关)，较好是约1000～20000，更好是2000～15000，进一步更好是3000～10000。这是因为如果照射通量和照射次数之积在该范围内，则更加不易形成裂纹。这里，照射通量较好为1～20J/cm2。
如果准分子激光的照射通量大，则存在锥角减小的倾向。反之，如果照射通量小，则存在锥角增大的倾向。因此，通过调整照射通量，可获得具有所要的锥角的贯通孔的本发明的玻璃基板。
<第六工序>
半导体电路制作晶片尺寸通常为6～8英寸左右。如上所述利用投影透镜进行缩小投影时，板状玻璃表面的加工区域通常为数毫米左右见方。因此，为了对板状玻璃的整个希望加工的区域照射准分子激光，在一处的加工结束后，需要移动准分子激光或移动板状玻璃后再进行下一处的加工。较好是使板状玻璃相对于准分子激光移动。其理由是这样操作无需驱动光学系统。
如果对板状玻璃照射准分子激光，则有时会产生碎片(飞散物)并堆积在贯通孔的内部而使得加工品质和加工速度变差。此时，可在激光照射的同时进行吸引或喷吹来除去碎片。
本发明的玻璃基板适合用于半导体用器件构件用途，更详细而言适合用于多层电路基板的绝缘层、晶片级封装、电极取出用的贯通孔、中介层等用途。
实施例
下面对本发明的实施例进行说明。
<实施例1>
用图2所述的方法制造本发明的玻璃基板。
首先如图2所示配置准分子激光的发生装置(11)。这里，作为准分子激光的发生装置(11)，使用LPX Pro 305(相干公司(コヒレント社)制)。该装置是能产生最大脉冲能量：0.6J、重复频率：50Hz、脉冲宽度：25ns、发生时光束尺寸：10mm×24mm、激发波长：193nm的ArF准分子激光的装置。
接着，如图2所示将厚度为0.3mm、热膨胀系数为38×10-7/K、包含60质量％的SiO2和以Fe2O3氧化物换算为0.05质量％的Fe、Na和K的总含量以氧化物换算低于0.1质量％的板状玻璃(12)(AN100，旭硝子公司制)设置在平台上，将其配置于准分子激光的光路上。可使板状玻璃(12)在平台(14)的上表面移动至任意位置。
接着，配置掩模(13)。掩模(13)的简要情况示于图3。如图3所示，本实施例中所用的掩模在30mm×30mm、厚0.5mm的SUS板的中央附近以0.6mm(相邻的贯通孔的中心间的距离)的间距开有纵横16×40个的直径0.4mm的孔。
接着，配置投影透镜(17)。投影透镜(17)是焦距为100mm的透镜，按照与光路上的掩模(13)的距离为1100mm、与板状玻璃(12)的加工面的距离为110mm的条件配置。此时，投影透镜(17)的缩小率为1/10，缩小至1/10的掩模图案被投影于板状玻璃(12)。即，将刚由发生装置(11)产生的光束尺寸为10mm×24mm的准分子激光缩小成使得到达板状玻璃(12)的加工面(不与平台(14)接触的一侧的主面)时的光束尺寸达到1.0mm×2.4mm。即，面积缩小至1/100。
用能量计测定了加工面上的准分子激光的照射通量。其结果是，由光束传输系统的损耗等导致的减少量和由光束缩小导致的增大量总共为最大11J/cm2左右。
利用上述方法及装置对板状玻璃(12)的加工面照射准分子激光。将板状玻璃(12)的加工面上的照射通量调整至5J/cm2，持续照射直至贯通，根据贯通时的照射时间求出照射次数。所使用的准分子激光的重复频率为50Hz，贯通为止的照射时间为780秒，因此可算出照射次数为3900次(780秒×50＝3900次)。
图4所示为以5J/cm2照射3900次而形成贯通孔而得的玻璃基板的一部分的主面的放大照片(200倍)。根据图4的照片可以确认同时形成了16×40＝640个贯通孔。在激光入射侧(一个主面，图4(a))以60μm的间距形成了多个直径40μm的截面呈圆形的贯通孔，在出射侧(另一个主面，图4(b))直径为13μm左右。即，形成了具有2.6度的锥角(α)的贯通孔。贯通孔的数密度为289个/mm2。确认所得玻璃基板没有裂纹、残留应力、变形。
<实施例2>
接着，为了更准确地测定锥角的照射通量依赖性，将掩模图案改为φ1.7mm的一个孔来照射准分子激光。掩模以外的光学构件和光学配置同实施例1。所用的板状玻璃也相同。照射通量为5J/cm2、7J/cm2、9J/cm2或11J/cm2中的任一种。
其结果是，以5J/cm2、7J/cm2、9J/cm2或11J/cm2照射时，贯通为止的照射次数分别为3900、3400、3100、2800次。以9J/cm2或11J/cm2照射时，虽然产生了微小的裂纹，但裂纹的程度在应用上不会成为问题。以5J/cm2照射3900次而得的玻璃基板或以7J/cm2照射3400次而得的玻璃基板的裂纹程度略轻。即，几乎未产生裂纹。
各种情况下的贯通孔的形状的观察结果示于表1。表中，○表示完全没有裂纹或变形，△表示存在微小的裂纹或变形。表2所示为以各种条件照射时所形成的贯通孔的锥角和贯通孔直径。
[表1]
[表2]
Figure BPA00001415083300132
如表2所示，可知贯通孔的锥角根据照射通量而改变。即，可知能通过照射通量来控制锥角。
如上所述，实施例2中的照射通量为5J/cm2时的锥角为8.5度，而实施例1中的锥角为2.6度，为不同结果。本发明人推测这是因为锥角除了受到照射通量的影响外，也受到贯通孔的直径的影响。
<实施例3>
除了使用厚0.3mm、热膨胀系数为36×10-7/K、包含65质量％的SiO2和以Fe2O3氧化物换算为50质量ppm的Fe、Na和K的总含量以氧化物换算为3质量％的SW玻璃(旭硝子公司制)来代替AN100玻璃以外，与实施例2同样地进行操作。
其结果是，以5J/cm2、7J/cm2、9J/cm2或11J/cm2的条件照射时，贯通为止的照射次数分别为3000、2800、2500或2300次。各条件下的贯通孔的形状均良好，未产生裂纹或变形。
各种情况下的贯通孔的形状的观察结果示于表3。表中，○表示完全没有裂纹或变形，△表示存在微小的裂纹或变形。表4所示为以各种条件照射时所形成的贯通孔的锥角和贯通孔直径。如表4所示，可知贯通孔的锥角根据照射通量而改变。即，表示能通过照射通量来控制锥角。
[表3]
Figure BPA00001415083300141
[表4]
Figure BPA00001415083300142
<比较例1>
除了使用厚0.3mm、热膨胀系数为33×10-7/K、包含81质量％的SiO2、Na和K的总含量以氧化物换算为4.0质量％的Pyrex玻璃(AGC工程玻璃制)来代替AN100玻璃以外，与实施例2同样地进行操作。
其结果是，以5J/cm2、7J/cm2、9J/cm2或11J/cm2的条件照射时，未产生裂纹或变形。认为这是因为通过增加玻璃基板中的SiO2含量，玻璃的机械特性发生变化。
如表5所示，实施例1和实施例2的玻璃基板的介电常数和介质损耗小，适合于制作具有优良的特性的器件。
[表5]
  实施例1   实施例2   实施例3   比较例1
  介电常数(25℃、1MHz)   5.7   5.7   6.1   4.6
  介质损耗(25℃、1MHz)   0.002   0.002   0.01   0.01
如上所述，通过对板状玻璃照射激光而同时形成多个贯通孔，可更加容易地制造具有贯通孔的玻璃基板。所得的玻璃基板即使层叠接合于硅晶片上也不易与硅晶片剥离。而且用作中介层时不易产生变形等问题，可发挥出优良的器件特性。
产业上利用的可能性
本发明的玻璃基板可应用于半导体用器件构件用途，更详细而言可用作适合用于多层电路基板的绝缘层、晶片级封装、电极取出用的贯通孔、中介层等用途的玻璃基板。
本发明的制造方法可用于制造上述用途的具有多个微细的贯通孔的玻璃基板。
这里引用2009年2月2日提出申请的日本专利申请2009-021751号的说明书、权利要求书、附图和摘要的全部内容作为本发明的说明书的揭示。
符号的说明
1 玻璃基板
1a 一个主面
1b 另一个主面
1c 壁面
5 贯通孔
α 锥角
L 贯通孔的直径
11 准分子激光的发生装置
12 板状玻璃
13 掩模
14 平台
15 镜子
16 均匀器
17 投影透镜

Claims (13)

1.玻璃基板，其特征在于，50℃～300℃的平均热膨胀系数为10×10-7/K以上50×10-7/K以下，具有多个锥角为0.1～20度的贯通孔，厚度为0.01mm以上5mm以下。
2.半导体器件构件用玻璃基板，该玻璃基板是厚度为0.01mm以上5mm以下、SiO2含量为50质量％以上70质量％以下、且50℃～300℃的平均热膨胀系数为10×10-7/K以上50×10-7/K以下的玻璃板，其特征在于，所述玻璃板具有多个锥角为0.1～20度的贯通孔。
3.如权利要求2所述的半导体器件构件用玻璃基板，其特征在于，所述贯通孔的直径为5～500μm。
4.如权利要求2或3所述的半导体器件构件用玻璃基板，其特征在于，所述贯通孔的数密度为1～10000个/mm2。
5.如权利要求2～4中任一项所述的半导体器件构件用玻璃基板，其特征在于，SiO2含量为50质量％以上70质量％以下，且Na和K的总含量以氧化物换算在3.5质量％以下。
6.半导体器件构件用玻璃基板的制造方法，其特征在于，对板状玻璃照射准分子激光而得到权利要求2～5中任一项所述的玻璃基板，包括下述工序(1)～(6)：
(1)配置准分子激光发生装置的第一工序；
(2)将所述板状玻璃配置在所述准分子激光的光路上的第二工序；
(3)在位于所述准分子激光发生装置和所述板状玻璃之间的所述光路上配置具有多个贯通孔的掩模的第三工序；
(4)在所述掩模和所述板状玻璃之间的光路上配置投影透镜的第四工序，该投影透镜用于使所述掩模的像缩小投影于所述板状玻璃；
(5)照射所述准分子激光的第五工序；
(6)使所述板状玻璃移动的第六工序。
7.如权利要求6所述的半导体器件构件玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述第五工序是如下工序：照射照射通量为2～20J/cm2的所述准分子激光，使得所述照射通量(J/cm2)、照射次数(次)、所述板状玻璃的厚度(mm)之积达到1000～30000。
8.如权利要求6或7所述的半导体器件构件玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述第五工序还是如下工序：通过调整所述照射通量来调整所述贯通孔的锥角。
9.如权利要求6～8中任一项所述的半导体器件构件用玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述第五工序中的所述准分子激光是KrF激光、ArF激光、F2激光中的任一种。
10.半导体器件构件用玻璃基板的制造方法，其特征在于，使由准分子激光发生装置发出的准分子激光通过具有多个贯通孔的掩模，利用投影透镜使该掩模的像缩小投影，并将该掩模的经缩小投影的像照射至厚度为0.01mm以上5mm以下、SiO2含量为50质量％以上70质量％以下、且50℃～300℃的平均热膨胀系数为10×10-7/K以上50×10-7/K以下的板状玻璃板的表面，在板状玻璃基板上形成与所述掩模的贯通孔相对应的贯通孔。
11.如权利要求10所述的半导体器件构件玻璃基板的制造方法，其特征在于，照射照射通量为2～20J/cm2的所述准分子激光，使得所述照射通量(J/cm2)、照射次数(次)、所述板状玻璃的厚度(mm)之积达到1000～30000。
12.如权利要求10或11所述的半导体器件构件玻璃基板的制造方法，其特征在于，通过调整所述照射通量来调整所述贯通孔的锥角。
13.如权利要求10～12中任一项所述的半导体器件构件用玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述准分子激光是KrF激光、ArF激光、F2激光中的任一种。
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