JP2010070415A - 加工ガラス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工ガラス基板を生産性良く製造することができる方法を提供すること。
【解決手段】本発明の加工ガラス基板の製造方法は、その表面に感光性樹脂層が形成された後に貫通孔が形成されたガラス基板を、当該感光性樹脂層を残存させた状態で酸に浸漬する浸漬工程を含んでいるので、浸漬工程の後に当該ガラス基板の表面を滑らかにする工程をさらに設ける必要が無く、貫通孔が形成された加工ガラス基板を生産性良く製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工ガラス基板の製造方法に関するものである。

近年、半導体チップは、例えばシステムの多機能化、動作周波数の向上および更なる高集積化のために微細加工されることが望まれている。

この半導体チップの微細化は、例えば、基板となるウエハを薄くすることによって達成され得る。しかしながら、薄型化されたウエハは強度が極端に低下し、例えばハンドリング時における僅かな接触または熱ストレスによって、割れあるいは欠けといった不良が生じることがある。そのため、例えば、ハンドリング時におけるウエハの強度を補うために、ウエハを支持するガラス等からなる加工基板が用いられることがある。

この加工基板に関する技術として、次のような加工基板が特許文献１に開示されている。特許文献１において記載されている支持基板（加工基板）は、貫通孔を設けた支持基板と、貫通孔を設けていない支持基板とが接着された２層構造を有している。このような構造を有することによって、ウエハを加工した後、該ウエハに取り付けられた支持基板を容易に取り外すことができるとされている。
特開２００１−１８５５１９号公報（平成１３年７月６日公開）

ところで、ウエハを支持するために加工基板を用いた場合、基板をウエハに一旦接着剤等で接着し、その後、剥離液等を用いて当該基板を剥離する作業が必要となる。そのため、加工基板に貫通孔を設け、その一方の開口部から剥離液を入れて、他方の開口部がウエハに接するようにすることで、ウエハと当該加工基板との間の接着剤に剥離液が接触することを容易とすることができる。

このように貫通孔が設けられた加工基板は、例えば次のような方法により製造されることがある。まず、母材となる基板の両面に感光性樹脂からなる層を形成し、その一方の面をマスクを介して露光し、さらに現像することによってパターンを形成する。次に、このパターンをマスクとしてエッチングを行ない、基板の略中央に至るまで孔を形成する。その後、今度は反対側の面にパターンを形成してエッチングすることにより、２つの孔が繋がった貫通孔が基板に形成される。ここで、貫通孔の中心軸を揃えるために、初めに形成された孔に位置合わせをしてから反対側の面にパターンを照射する。これにより、加工基板には貫通孔が形成されるのであるが、このとき、形成された貫通孔の内壁部分では、穿孔するときに「バリ」と呼ばれるささくれが生じることがある。このバリは、基板に割れ等が生じる原因になると共に、ガラス自体の強度低下の原因となるために、除去することが好ましい。

そこで、このバリを除去するための操作として、貫通孔形成後の基板を酸に浸漬する工程をさらに行なうことが考えられる。このように当該基板を酸に浸漬することによって、貫通孔の内壁部分に生じたバリを除去することができる。しかしながら、基板を酸に浸漬することによって、次のような問題が生じることがある。

すなわち、貫通孔が形成された後の基板を酸に浸漬することによって、例えば、貫通孔以外の基板表面部分も同時に酸によって浸食されることになる。このとき、基板表面部分を保護する構成が具備されていない場合には、当該表面部分は酸の浸食によって粗くなってしまう。したがって、浸漬工程の後に、基板の表面を滑らかにするための工程をさらに行なう必要がある。特許文献１にも、このような問題を解決するために、表面が酸により浸食されることを防ぎながら、支持基板に孔を形成した後にバリを取り除く方法は記載されていない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、浸漬工程の後にその表面を滑らかにする工程をさらに行なうこと無く、貫通孔が形成された加工ガラス基板を生産性良く製造する方法を提供することにある。

本発明に係る加工ガラス基板の製造方法は、その表面に感光性樹脂層が形成された後に貫通孔が形成されたガラス基板を、当該感光性樹脂層を残存させた状態で酸に浸漬する浸漬工程を含む。

本発明に係る加工ガラス基板の製造方法は、以上のように、貫通孔が形成されたガラス基板を、感光性樹脂層を残存させた状態で酸に浸漬する方法である。これにより、当該ガラス基板の表面は感光性樹脂層によって保護されるため、浸漬工程時にガラス基板の表面を酸の浸食から防ぐことができる。したがって、浸漬工程の後に当該ガラス基板の表面を滑らかにする工程をさらに行なう必要が無いため、貫通孔が形成された加工ガラス基板を生産性良く製造することができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

＜１．本発明に係る製造方法＞
本発明に係る加工ガラス基板の製造方法は、その表面に感光性樹脂層が形成された後に貫通孔が形成されたガラス基板を、当該感光性樹脂層を残存させた状態で酸に浸漬する浸漬工程を含めばよい。

本明細書において加工ガラス基板とは、貫通孔が形成されたガラス基板である。本発明に係る加工ガラスの製造方法により製造される加工ガラス基板は、例えば、ウエハに研磨等の加工を施すときに支持する支持基板（サポートプレート）として使用することができる。

ガラス基板の材料としては、種々のガラスを用いることが可能であり、例えば、ソーダガラス、無アルカリガラス（コーニングインターナショナル株式会社製の＃１７３７、Ｅａｇｌｅ２０００、ＮＨテクノグラス株式会社製のＮＡ３２、ＮＡ３５等、）ホウケイ酸ガラス（テンパックス、パイレックス（登録商標）等）、及び高歪点ガラス（旭硝子社製のＰＤ−２００等）が例示できる。また、ガラス基板の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、ウエハを支持する支持基板として当該ガラス基板を使用する場合には、ウエハを支持することができる形状であればよい。

感光性樹脂層は、ガラス基板の表面に形成される感光性樹脂からなる層である。感光性樹脂は、例えばエッチングにより貫通孔を形成するために用いられる。つまり、ガラス基板上に感光性樹脂組成物を塗布し、所望の貫通孔に応じたパターンを感光性樹脂層に形成し、当該パターンに応じて貫通孔を形成する。この貫通孔の形成ではサンドブラスト法等を用いることができる。感光性樹脂組成物としては、例えば、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、およびウレタン結合を有する樹脂等を用いることができるが、ウレタン結合を有する樹脂を含んでいることがより好ましい。例えば、貫通孔を形成するエッチングにサンドブラスト法を採用する場合、ウレタン結合を有する樹脂を含む感光性樹脂を用いることによって、当該樹脂のサンドブラスト耐性を向上させることができる。なお、パターンの形状は、例えば、貫通孔に対応するように形成されていればよい。

具体的なパターン形成方法の一例としては、これに限定されないが、まず、ガラス基板の表面に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成し、当該樹脂層にマスクを介して光を照射し、現像することによって、パターンを形成することができる。このとき、光を照射する露光手段は、特に限定されず、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、およびアルゴンガスレーザー等を用いることができる。

露光後の現像方法としては、アルカリ性水溶液を現像液として用いることができ、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセン、および１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノナン等のアルカリ類の水溶液を使用することができる。また上記アルカリ類の水溶液にメタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒または界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。

現像時間は、通常１〜３０分間であり、また現像方法は液盛り法、ディッピング法、パドル法、またはスプレー現像法等のいずれでもよい。現像後は、流水洗浄を３０〜９０秒間行なった後、さらにポストベークを行なってもよい。

貫通孔は、ガラス基板を貫通するように形成される孔である。貫通孔は、例えば、ガラス基板の両面から円錐状に穿孔して、ガラス基板内で孔を連通させることによって形成されてもよく、ガラス基板の片面のみから穿孔して形成されてもよい。孔部の形状は特に限定されず、例えば、鼓状または円柱状であってもよい。また、当該貫通孔の開口面の形状は特に限定されないが、その直径は、例えば１０μｍ以上、１０，０００μｍ以下の範囲であることがより好ましい。また、当該貫通孔の深さは、特に限定されないが、貫通孔の幅および深さのアスペクト比（深さ／幅（直径））が、例えば０．１〜１０の範囲内となるように形成されることがより好ましい。貫通孔がこのような形状であることにより、ガラス基板の強度をさらに向上することができる。

また、貫通孔の形成方法は特に限定されず、例えば、サンドブラスト法、酸エッチング法、アルカリエッチング法、およびドリル加工等を採用することができる。また、貫通孔の数は、例えば１〜１，０００個／ｃｍ^２ であってもよいが、この範囲に限るものではない。好ましくは１０〜６００個／ｃｍ^２であり、さらに好ましくは５０〜３００個／ｃｍ^２である。なお、貫通孔が複数形成されている場合には、最も近接している貫通孔同士の中心間の距離は、これに限定されるものではないが、例えば１０μｍ以上、１０，０００μｍ以下であることがより好ましい。

浸漬工程は、貫通孔が形成されたガラス基板を、感光性樹脂層を残存させた状態で酸に浸漬する工程である。このように、貫通孔が形成されたガラス基板を酸に浸漬した場合には、穿孔のときに貫通孔の内壁に生じることのあるバリを除去することができる。なお、「バリ」とは、例えば、ガラス基板等の穿孔時等に生じるささくれを意味する。また、感光性樹脂層を残存させた状態で酸に浸漬しているため、当該樹脂層はガラス基板を保護する機能を果たし、保護された当該ガラス基板の表面部分を酸の浸食から防ぐことができる。したがって、浸漬工程の後に、例えば、研磨等のガラス基板の表面を滑らかにするための工程を行なう必要が無い。

浸漬工程において、ガラス基板を浸漬させる酸は、バリを除去することができる限り特に限定されないが、フッ酸を含む浸漬液を用いることができる。また、上記酸としてフッ酸を用いた場合、当該フッ酸の濃度は特に限定されないが、例えば０．１質量％以上、２０質量％以下であることがより好ましい。フッ酸の濃度が上記範囲内であることにより、ガラス基板の強度低下を防ぐことができる。さらに、ガラス基板を酸に浸漬する時間は、使用するフッ酸の濃度にもよるが、例えば、１分〜６０分浸漬することが好ましく、３分〜３０分がより好ましい。この範囲内の時間、ガラス基板を酸に浸漬することによって、貫通孔の内壁に生じたバリを好適に除去することができる。

また、本発明に係る加工ガラス基板の製造方法は、上記浸漬工程の後に、上記感光性樹脂層を除去する除去工程をさらに含んでいてもよい。感光性樹脂層を除去する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、剥離液等を用いて当該樹脂層を剥離することによって除去してもよい。剥離液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ水溶液、モノエタノールアミン、およびトリエタノールアミン等の有機アルカリ水溶液等を用いることができる。

ここで、本実施の形態に係る製造方法の具体的な手順の一例について、図１に基づいて以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係る加工ガラス基板の製造工程を模式的に示す図である。

まず、母材としてガラス基板１を用意し（図１（ａ））、ガラス基板１の表面に感光性樹脂組成物を用いて感光性樹脂層２を形成する（図１（ｂ））。感光性樹脂としては特に限定されるものではないが、上述したウレタン結合を有する樹脂を含んでいる感光性樹脂を用いてもよい。感光性樹脂層２の形成方法としては、例えば、感光性樹脂層を形成する観光性樹脂組成物が液体である場合にはスピンコートまたはダイコート等を採用することができ、ドライフィルムである場合にはラミネート等を採用することができる。

次に、形成された感光性樹脂層２の一方の面にマスクを介して光を照射して、後に形成される貫通孔に対応した孔が形成されるようにパターンを転写する。パターンを照射する手段としては、上述した露光手段を用いることができる。この転写されたパターンに基づいて、例えば現像液等を用いて現像することによりパターン３が形成される（図１（ｃ））（パターン形成工程）。なお、パターンが形成された感光性樹脂層２を、本実施形態では、単にパターン３と示している。

また、パターン３が形成された面とは反対側の面に、ゴム製またはウレタン製の粘着層からなる保護層４を形成した後（図１（ｄ））、パターン形成面側からエッチングすることによって、ガラス基板１の略中央まで穿孔して孔を形成する（図１（ｅ））。エッチング方法としては、ガラス基板１を穿孔することができる限り限定されるものではないが、ここでは、サンドブラスト用研磨機５を用いたサンドブラスト法を採用している。

次に、上述した工程により形成された孔に位置を合わせてから、ガラス基板１における当該孔が形成された面とは反対側の面にも、上述した方法を用いてパターン３を形成する（図１（ｆ））。さらに、パターン３に従ってエッチングすることにより、ガラス基板１の略中央まで穿孔して孔を形成する。これにより、両面側から形成された孔は連通して貫通孔になる（図１（ｇ））（貫通工程）。

その後、貫通孔が形成されたガラス基板１において必要となる部分を取り出し（図１（ｈ））、上記穿孔の際に貫通孔の内壁に生じたバリを除去するために、ガラス基板１を酸に浸漬する（図１（ｉ））（浸漬工程）。このとき、貫通孔以外のガラス基板１の表面部分には、パターン３を形成する際に用いた感光性樹脂層が残存しており、貫通孔の内壁部分のみを酸によってストレスリリーフさせている（つまり、バリを除去している）。

このように、酸に浸漬することによって孔部をストレスリリーフした後、感光性樹脂層を剥離して除去する（図１（ｉ））（除去工程）。感光性樹脂を除去する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、剥離液等を用いて当該樹脂層を剥離することによって除去してもよい。これにより、貫通孔が形成された加工ガラス基板が形成される。また、大型基板を用いることにより、複数の加工基板を得ることが可能となる。

以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された文献の全てが参考として援用される。

以下、本発明の実施例について説明する。

〔実施例１〕
本実施例では、加工ガラス基板を次の方法により作製した。

まず、母材となる６インチのガラス基板（１７３７ガラス、ｔ＝０．７ｍｍ）に予め８０℃で５分間予熱しておいた感光性樹脂組成物（ＤＦＲ（ドライフィルムレジスト）ＢＦ４１０、東京応化工業株式会社製）をラミネートして、感光性樹脂層を形成した。このとき、ラミネーターは、ロール温度１００℃、圧力０．２５ＭＰａ、および速度は１．０ｍ／ｍｉｎの条件に設定した。その後、超高圧水銀灯（平行光、Ｈａｋｕｔｏ社製、露出量：３００ｍＪ／ｃｍ^２ ）を用いて、一方の面にマスクを介して光を照射し、その後、スプレー式現像機において、３０℃にした現像液（０．２５％Ｎａ_２ ＣＯ_３ 水溶液）を用いて、７０秒間、現像した。これにより、ガラス基板の表面には６インチ用のマスク（Φ：１５０．５ｍｍ、開口面のΦ：０．３ｍｍ、ピッチ：０．５ｍｍ）が形成された。

次に、サンドブラスト用の研磨材として、ＳｉＣ（炭化ケイ素）＃６００（平均粒径３０μｍ）を使用し、ブラスト圧１．５ｋｇ／ｃｍ^２ 、加工速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、パス数は１５ｐａｓｓの条件下で約１２０分間サンドブラスト処理をした。これにより、ガラス基板の厚さ方向の略中央に至るまで孔が形成された。

また、上述した処理が施された面とは反対側の面も同様にパターンを形成し、サンドブラスト処理をした。これにより、ガラス基板に貫通孔が形成された。

さらに、ガラス基板を濃度３％、常温のフッ酸に１０分間浸漬させた後、当該フッ酸からガラス基板を取り出し、３０℃にした剥離液（商品名「ＢＦ Ｓｔｒｉｐｐｅｒ Ｂ」、東京応化工業株式会社製）を用いて感光性樹脂層を剥離した。これにより、貫通孔を有する加工ガラス基板を作製した。

作製された加工ガラス基板を観察した。図２は酸処理を施していないガラス基板を示し、図３は酸処理を施した後のガラス基板を示す。図３に示すように、酸処理後には孔部が形成されていた。この孔部を、図２に示す酸処理が施されていないガラス基板の孔部と比較したところ、明らかに内壁面がストレスリリーフされていることが分かった。

〔実施例２〕
本実施例の加工ガラス基板については、実施例１の作製方法のうち、酸処理におけるフッ酸の濃度および浸漬時間を変更して作製した。

具体的には、フッ酸の濃度は、０．２％、１．０％、３．０％、および１０．０％にした。また、浸漬時間は、１分、３分、１０分、および３０分にした。これにより、ストレスリリーフされた程度を定性的に評価した。具体的には、ストレスリリーフの程度が低いものから高いものの順に「△」、「○」、「◎」として評価した。結果を以下の表１に示す。

表１に示すように、いずれの条件においても、少なくとも若干のストレスリリーフが確認され、「○」印にて示す条件は、「△」印にて示す条件に比べてさらにストレスリリーフが進行したことが確認され、「◎」印にて示す条件では、極めて良好にストレスリリーフされたことが確認された。

また、表１に「△」印にて示した条件のうち、フッ酸濃度０．２％、１分におけるストレスリリーフの様子を電子顕微鏡にて観察した結果を図４に示す。また、表１に「◎」印にて示した条件のうちフッ酸濃度１０．０％、３０分の条件におけるストレスリリーフの様子を電子顕微鏡にて観察した結果を図５に示す。図４及び５を比較すると、フッ酸濃度が高くかつ浸漬時間が長い方が、孔の内壁がより滑らかになっていることが分かった。なお、「◎」印の条件のとき、酸に浸漬することによって感光性樹脂層が剥離することは無かった。また、全ての条件において、ＤＦＲによりガラス基板の表面が滑らかに保たれた。

なお、以上の結果は、ガラス基板として１７３７ガラスを用いたことにより得られたものであり、他種のガラス組成の基板を用いた場合では、上述した条件とは異なることもある。

本発明に係る製造方法は、生産性良く加工ガラス基板を製造することができるため、携帯通信機器等の小型ツールに用いる半導体チップを製造する際に適用することができる。

本発明に係る実施形態の加工ガラス基板の製造工程を示す図である。 実施例１における酸処理前のガラス基板の孔部を示す図である。 実施例１における酸処理後のガラス基板の孔部を示す図である。 実施例２におけるストレスリリーフがなされていないガラス基板の孔部を示す図である。 実施例２におけるストレスリリーフがされているガラス基板の孔部を示す図である。

符号の説明

１ ガラス基板
２ 感光性樹脂層
３ パターン
４ 保護層
５ サンドブラスト（ノズル）

Claims (7)

1. その表面に感光性樹脂層が形成された後に貫通孔が形成されたガラス基板を、当該感光性樹脂層を残存させた状態で酸に浸漬する浸漬工程を含むことを特徴とする加工ガラス基板の製造方法。
2. 上記浸漬工程の後に、上記感光性樹脂層を除去する除去工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の加工ガラス基板の製造方法。
3. 上記酸が、フッ酸を含む浸漬液である請求項１又は２に記載の加工ガラス基板の製造方法。
4. 上記酸がフッ酸であり、その濃度が、０．１質量％以上、２０質量％以下であることを特徴とする請求項３に記載の加工ガラス基板の製造方法。
5. 上記貫通孔の直径が、１０μｍ以上、１０，０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加工ガラス基板の製造方法。
6. 上記貫通孔が複数形成されており、最も近接している貫通孔同士の中心間の距離が、１０μｍ以上、１０，０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の加工ガラス基板の製造方法。
7. 上記感光性樹脂層を形成するための感光性樹脂組成物が、ウレタン結合を有する樹脂を含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の加工ガラス基板の製造方法。