JP2019519457A - 基板にビアを形成するための物品および方法 - Google Patents

基板にビアを形成するための物品および方法 Download PDF

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アラン ベルマン，ロバート
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Abstract

第一面から延在する少なくとも１つの損傷域を有する基板にビアを形成する方法であって、その基板の第一面にマスクが施されている間に、その基板の少なくとも１つの損傷域をエッチングして、その基板に、その基板の厚さＴを通じて延在するビアを形成する工程を有してなる方法。そのマスクは、エッチング後に基板の第一面から除去され、そのマスクの除去の際に、基板の第一面は約１．０ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒｑ）を有する。

Description

関連出願の説明
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１６年６月１日に出願された米国仮特許出願第６２／３４３９４３号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
本開示は、広く、基板にビアを形成するための物品および方法に関する。特に、本開示は、基板の表面粗さ（Ｒｑ）を維持するエッチング工程を含む、基板にスルービアを形成するための物品および方法に関する。
電気接続をより広いピッチに広げるために、または電気接続を異なる電気接続に変更するために、高周波（ＲＦ）フィルタを有するデバイスを含む電子デバイスにおける電気的インターフェースとして、インターポーザが使用されることがある。ガラス製インターポーザが、シリコンおよび繊維強化高分子に代わる魅力的な代替案となってきた。これは、一部には、大型の薄板に形成されるガラスの能力のためである。しかしながら、電子デバイスが絶えず薄くなるにつれて、多くの用途では、インターポーザの厚さが３００μｍ以下である必要がある。そのような薄いガラスは、ガラスの脆性および剛性の欠如のために、製造手順において取り扱うのが難しくなり得る。ガラス基板の脆性および剛性の欠如を解消するために、そのガラス基板を結合する担体を使用する製造方法が開発されてきた。
ガラス物品を担体に一時的に結合するために、ファンデルワールス力が使用されることがある。その一時的結合のエネルギーは、剥離可能でありつつ、フラットパネル製造に残存するのに十分である。しかしながら、ガラス物品の表面粗さ（Ｒｑ）が高すぎると、ファンデルワールス力により、あったとしても、弱い結合しか生じないことがある。
典型的に、ガラス製インターポーザでは、電気的インターフェースを提供するために、ビア（ホール）に導電性材料を充填する必要がある。ガラス製インターポーザにビアを形成する公知の方法は、ガラス製インターポーザの厚さを通じて損傷域を作り出し、次いで、基板をエッチング液中に浸漬することによるものである。次に、そのエッチング液は、損傷域から材料を除去して、ホールを拡大するであろう。しかしながら、そのエッチング過程は選択的ではなく、材料は、ガラス製インターポーザの両面から除去されるだけでなく、ホールも拡大するであろう。これにより必ず、ガラス製インターポーザに、ファンデルワールス結合が適切に形成され得る範囲を外れた表面粗さ（Ｒｑ）が生じてしまう。
したがって、基板を担体に取り外し可能に結合できるように、低い表面粗さ（Ｒｑ）を維持しながら、基板にビアを形成する方法が必要とされている。
第１の態様において、第一面から延在する少なくとも１つの損傷域を有する基板にビアを形成する方法は、その基板の第一面にマスクが施されている間に、その基板の少なくとも１つの損傷域をエッチングして、その基板にビアを形成する工程を有してなる。次いで、そのマスクは基板の第一面から除去され、そのマスクの除去の際に、基板の第一面は約１．０ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒｑ）を有する。
そのマスクが、ジフェニルケイ素、フェニルケイ素、メチルフェニルケイ素、およびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）からなる群より選択される、第１の態様による第２の態様。
そのマスクがＤＬＣであり、そのＤＬＣが水素化非晶質炭素である、第２の態様による第３の態様。
その基板の第一面の表面粗さ（Ｒｑ）が、マスクの除去の際に、約０．６ｎｍ未満である、先の態様のいずれかによる第４の態様。
その基板の第一面と反対の基板の第二面に、エッチング中にマスクが施されている、先の態様のいずれかによる第５の態様。
そのマスクが酸化により除去される、先の態様のいずれかによる第６の態様。
そのビアがブラインドビアまたはスルービアである、先の態様のいずれかによる第７の態様。
その損傷域にマスクが施されないように、そのマスクが基板の第一面に選択的に施される、先の態様のいずれかによる第８の態様。
その基板がガラス、セラミック、またはガラスセラミックである、先の態様のいずれかによる第９の態様。
担体の結合面上にその基板の第一面を配置することによって、その基板をその担体に取り外し可能に結合する工程をさらに含む、先の態様のいずれかによる第１０の態様。
その基板をその担体に取り外し可能に結合した後、その基板にアルカリ性洗浄液を施すこと、その基板をウェットエッチングすること、基板を研磨すること、基板を金属メッキすること、ウェットエッチングにより基板に金属パターニングすること、基板上に材料を堆積させること、および基板をアニーリングすることの内の少なくとも１つによってその基板を加工する工程をさらに含む、第１０の態様による第１１の態様。
その基板からその担体を取り外す工程をさらに含む、第１１の態様による第１２の態様。
その損傷域にマスクが施されないように、そのマスクが基板の第一面に選択的に施される、第１０から第１２の態様のいずれか１つによる第１３の態様。
第１４の態様において、物品は、厚さＴだけ隔てられた第一面と第二面を有する基板を備える。少なくとも１つの損傷域が、その基板内にあり、その第一面から延在する。第１の薄膜層が、基板の第一面の非損傷域に配置される。その第１の薄膜層は、ジフェニルケイ素、フェニルケイ素、メチルフェニルケイ素、およびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）からなる群より選択される。
その基板の第二面の非損傷域上に配置された第２の薄膜層をさらに備え、その第２の薄膜層が、ジフェニルケイ素、フェニルケイ素、メチルフェニルケイ素、およびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）からなる群より選択される、第１４の態様による第１５の態様。
その第１の薄膜層がＤＬＣであり、そのＤＬＣが水素化非晶質炭素である、第１４または第１５の態様による第１６の態様。
その基板がガラス、セラミック、またはガラスセラミックである、第１４から第１６の態様のいずれか１つによる第１７の態様。
本開示の追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載された実施の形態を実施することによって、認識されるであろう。
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、様々な実施の形態を記載しており、請求項の主題の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供する目的であることが理解されよう。添付図面は、様々な実施の形態のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、ここに記載された様々な実施の形態を示しており、説明と共に、請求項の主題の原理および作動を説明する働きをする。
図面に示された実施の形態は、事実上、説明的かつ例示であり、請求項により定義される主題を限定する意図はない。説明のための実施の形態の以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号により示されている、以下の図面と共に読んだときに理解できる。
ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、基板およびマスクを備えた物品の斜視図 ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、物品を製造する方法を記載する流れ図 ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、１つ以上の損傷域が中に形成された、図１の物品の断面図 ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、エッチング液中に浸漬された図１の物品を示す断面図 ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、１つ以上のビアが中に形成された、図１の物品の断面図 ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、マスクが取り外された、図４の物品の断面図 ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、担体に結合された、図６の物品の斜視図
広く図面を参照すると、ここに提供される基板にビアを形成するための物品および方法の実施の形態は、さらなる加工のために基板を担体に取り外し可能に結合できるように、基板の表面粗さ（Ｒｑ）を維持することができる。ここで、その例が添付図面に示されている、基板にビアを形成するための物品および方法の様々な実施の形態を詳しく参照する。できるときはいつでも、同じまたは同様の部分を指すために、図面に亘り同じ参照番号が使用される。図面に示された実施の形態は、一定の縮尺で描かれておらず、説明目的のためだけに、相対的なサイズおよび幅を選択したことに留意のこと。
実施の形態は、ビア形成のためにエッチング過程中にマスク層を使用することによって、基板の予めエッチングされた表面粗さを維持する。ビア形成中に基板の低い表面粗さを維持することによって、基板は、さらなる加工のために、担体に取り外し可能に結合できる。加工後、基板は担体から取り外すことができ、よって、担体は、さらに別の基板を加工するために再利用できる。ビア形成のための物品および方法の様々な実施の形態が、以下に詳しく記載されている。
図１は、例示の物品１００を示す。ここに開示された物品は、例えば、半導体パッケージにおけるインターポーザとして使用でき、その物品は、エッチングされたホール（例えば、ビア）と、以下に限られないが、半導体デバイス、高周波（ＲＦ）デバイス（例えば、アンテナ、スイッチなど）、インターポーザデバイス、マイクロ電子デバイス、光電子デバイス、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスおよびビアが利用される他の用途のために、ビア金属化および再配線層（ＲＤＬ）の施用を含む後続加工を成功させる表面属性とを有する。
図２は、基板にビアを形成するための例示の過程を概して示す例示の流れ図１０を示す。この流れ図に示された工程は、様々な図面の記載を通じてより詳しく説明される。流れ図１０は特定の順序を有するものとして示されているが、本開示の実施の形態は、図１に示された工程の順序に限定されないことを理解すべきであることに留意のこと。
図１を参照すると、物品１００は概して基板１１０を備える。基板１１０は第一面と第二面１１２、１１４を有する。第一面１１２上に少なくとも１つの損傷域１２０が示されている。基板の第一面と第二面１１２、１１４の少なくとも一方に、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂが形成される。いくつかの実施の形態において、そのマスクは、第一面または第二面１１２、１１４の一方のみに形成されることがある。他の実施の形態において、図１に示されるように、基板１１０の第一面と第二面１１２、１１４の両方の上に、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂが形成される。基板１１０は、制限なく、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルミノホウケイ酸塩ガラス、アルカリアルミノホウ酸塩ガラス、およびソーダ石灰ガラスを含む様々なガラス組成物から形成してよい。さらに、基板１１０は、強化されていても（例えば、イオン交換過程により）、強化されていなくてもよい。例示の基板としては、以下に限られないが、Ｃｏｒｎｉｎｇ ＥＡＧＬＥ ＸＧ（登録商標）ガラス、化学強化または非強化Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｇｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラス、およびＣｏｒｎｉｎｇ Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）ガラスが挙げられる。さらに他の実施の形態において、基板１１０は、セラミックおよびガラスセラミックなどの他の材料から製造されてもよい。
ここで図３を参照すると、基板１１０の第一面と第二面１１２、１１４は、厚さＴだけ隔てられることがあり、これは、用途に依存することがあり、本開示により限定されない。非限定例として、厚さＴは、約２５μｍから約３，０００μｍ、約２５μｍから約２，０００μｍ、約２５μｍから約１，０００μｍ、約５０μｍから約３，０００μｍ、約５０μｍから約２，０００μｍ、約５０μｍから約１，０００μｍ、約１００μｍから約３，０００μｍ、約１００μｍから約２，０００μｍ、約１００μｍから約１，０００μｍ、約２００μｍから約３，０００μｍ、約２００μｍから約２，０００μｍ、約２００μｍから約１，０００μｍ、約５００μｍから約３，０００μｍ、約５００μｍから約２，０００μｍ、約５００μｍから約１，０００μｍ、約３，０００μｍ以下、約２０００μｍ以下、約１，０００μｍ以下、約７００μｍ以下、約５００μｍ以下、約４００μｍ以下、約３００μｍ以下、約２００μｍ以下、または約１００μｍ以下の範囲にあることがある。第一面と第二面１１２、１１４は、予めエッチングされた表面粗さ（Ｒｑ）も有する。表面粗さ（Ｒｑ）は、表面の測定された微視的な山と谷の二乗平均平方根（ＲＭＳ）を称する。表面粗さ（Ｒｑ）は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、例えば、Ｖｅｅｃｏ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｉｃｏｎを使用して測定できる。表面粗さ（Ｒｑ）は、下記に記載されるエッチング加工などの加工工程に応じて変化することがある。これは、下記に与えられる例においてより明白であろう。
図２にブロック１１を参照すると、基板１１０に少なくとも１つの損傷域１２０が形成される。図３に示されるように、少なくとも１つの損傷域１２０は、基板１１０の厚さＴを通じて延在する。少なくとも１つの損傷域１２０は、基板１１０の厚さＴを通じて延在するホールであることがある。いくつかの実施の形態において、少なくとも１つの損傷域１２０は、基板の全厚を通じて延在しない。いくつかの実施の形態において、基板の全厚を通じて延在しない損傷域と、基板の厚さＴを通じて延在する損傷域との組合せがある。少なくとも１つの損傷域１２０は、様々な方法で基板１１０に形成してよい。いくつかの実施の形態において、少なくとも１つの損傷域１２０は、高エネルギーレーザパルスを印加して、基板１１０を通る狭いホールを除去することによって、形成されることがある。少なくとも１つの損傷域１２０は、後続のエッチング過程中にエッチング液をその中に流すことができる。
別の例では、少なくとも１つの損傷域１２０は、基板１１０の厚さＴを通るホールではなく、パルスレーザにより形成されたレーザ誘起損傷の線であることがある。パルスレーザは、例えば、非線形多光子吸収により損傷線を形成することがある。少なくとも１つの損傷域１２０を画成するレーザ誘起損傷の線内の材料除去速度は、エッチング過程中の少なくとも１つの損傷域１２０の外側の材料除去速度よりも速い。レーザ損傷形成およびその後のエッチングを行うための例示の方法が、米国特許第９２７８８８６号および米国特許出願公開第２０１５／０１６６３９５号の各明細書に開示されており、その各々がここに全て引用される。
図２の流れ図１０のブロック１２で、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂが、それぞれ、基板１１０の第一面と第二面１１２、１１４に施すことができる。いくつかの実施の形態において、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂは、基板１１０に無差別に施される。そのような実施の形態において、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂは、先に記載されたように、少なくとも１つの損傷域１２０が基板１１０に形成される前に、基板に施すことができる。そのような場合、レーザパルスが、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂおよび基板１１０を通るホールを除去することができる。他の実施の形態において、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂは、少なくとも１つの損傷域が形成された後に、基板に無差別に施される。この場合、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂは、さらなる加工の前に、既に形成された少なくとも１つの損傷域１２０から選択的に取り外せる。さらに別の実施の形態において、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂは、基板１１０に選択的に施される。そのような実施の形態において、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂは、既に形成された少なくとも１つの損傷域１２０を避けるように、基板１１０に施すことができる。それゆえ、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂは、少なくとも１つの損傷域１２０にエッチング液が到達できるように、少なくとも１つの損傷域１２０と揃えられた開口を有することができる。第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂは、１μｍ以下の厚さで施されることがある。いくつかの実施の形態において、マスク１５０Ａ、１５０Ｂは、３００ｎｍ以下の厚さで施されることがある。さらに別の実施の形態において、マスク１５０Ａ、１５０Ｂは、約６０ｎｍの厚さで施されることがある。
第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂは、様々な材料であってよい。例えば、制限なく、そのマスクは、ジフェニルケイ素、フェニルケイ素、メチルフェニルケイ素、およびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）から製造することができる。いくつかの実施の形態において、そのダイヤモンド状炭素は水素化非晶質炭素であることがある。そのような水素化非晶質炭素膜は、ｎが１から６であり、ｙが２から１４である、式ＣｎＨｙの化合物などの炭化水素前駆体化合物を堆積させることによって、形成できる。いくつかの例において、ｎは１から４であり、ｙは２から１０である。その炭化水素前駆体化合物は、線状であって、分岐していても差し支えない。いくつかの例において、炭化水素前駆体化合物を堆積させることによって形成されるコーティング層は、少なくとも８０質量パーセント、少なくとも８５質量パーセント、少なくとも９０質量パーセント、または少なくとも９５質量パーセントの炭素と水素の合計含有量を有する。いくつかの例において、その前駆体化合物は、少なくとも８０質量パーセント、少なくとも８５質量パーセント、少なくとも９０質量パーセント、少なくとも９５質量パーセント、少なくとも９８質量パーセント、少なくとも９９質量パーセント、または９９．５質量パーセント超の炭素と水素の合計含有量を有するコーティング層を形成するように堆積される。
炭化水素前駆体化合物の例にアルカンがある。アルカンとしては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、およびヘキサンが挙げられる。いくつかの例において、その炭化水素前駆体化合物は、少なくとも１つの炭素・炭素二重結合、例えば、アルケンを含む。アルケンとしては、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンテンおよびヘキセンが挙げられる。アルケンにおける炭素・炭素二重結合は、化合物の様々な位置で存在し得る、例えば、ブト−１−エンまたはブト−２−エンがある。さらに他の例において、炭化水素前駆体化合物は、少なくとも１つの炭素・炭素三重結合、例えば、アルキンを含む。アルキンとしては、エチン、プロピン、ブチン、ペンチンおよびヘキシンが挙げられる。いくつかの例において、アルキンにおける炭素・炭素三重結合は、化合物の様々な位置で存在し、例えば、１−ブチンまたは２−ブチンがある。
第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂの全ては同じ材料であってよいと考えられる。他の実施の形態において、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂは異なる材料であることがある。マスク材料がジフェニルケイ素である実施の形態において、ジフェニルケイ素薄膜は、基板１１０の第一面と第二面１１２、１１４の少なくとも一方に施されることがある。そのジフェニルケイ素薄膜が第一面と第二面１１２、１１４の両方に施される場合、第１のジフェニルケイ素薄膜層および第２のジフェニルケイ素薄膜層がある。さらに、図示されていないが、ジフェニルケイ素薄膜は、基板１１０のエッジ面に施されることがある。その薄膜は、例えば、蒸着により施すことができる。制限ではなく、例として、ジフェニルケイ素薄膜は、化学蒸着、好ましくはプラズマ化学気相成長法により、ジフェニルシランおよび水素から形成される。ジフェニルケイ素は、非常に効果的なマスキング材料であり、酸浸食に対して耐性である。それゆえ、ジフェニルケイ素は、エッチング過程に一般に使用されるフッ化水素酸・鉱酸の混合物との接触に耐えることができる。さらに、ジフェニルケイ素は、過剰な表面粗さ（Ｒｑ）を作らずに、ガラス面から容易に除去することができる。
実施の形態において、そのマスク材料は水素化非晶質炭素であり、水素化非晶質炭素薄膜が、基板１１０の第一面と第二面１１２、１１４の少なくとも一方に施されることがある。水素化非晶質炭素薄膜が第一面と第二面１１２、１１４の両方に施される場合、第１の水素化非晶質炭素薄膜層および第２の水素化非晶質炭素薄膜層がある。その水素化非晶質炭素は、化学的気相成長（ＣＶＤ）技術、および同様の方法によって堆積させることができる。ＣＶＤ技術の特別な例に、ＣＶＤ、低圧ＣＶＤ、大気圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、大気圧プラズマＣＶＤ、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマＡＬＤ、および化学ビームエピタキシーがある。別の例において、そのコーティング層は、６００℃超、８００℃超、または１，０００℃超と、それらの間の任意の範囲および部分的範囲の温度で、熱分解トーチにより堆積させることができる。炭化水素前駆体化合物を含有する、コーティング層を形成するための気体混合物は、制御された量の別の化合物、例えば、搬送ガスまたは作業ガスも含むことがある。他の化合物としては、空気、酸素、亜酸化窒素、二酸化炭素、水蒸気、または過酸化水素、および／または１種類以上の不活性ガス、例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンが挙げられる。
マスクが使用されるどの選択的エッチング過程においても最大の難題の内の１つは、マスクの除去である。そのマスク材料は、エッチングに耐えるのに十分に強靱でなければならないだけでなく、基板に損傷を与えずに容易に除去できなければならない。フォトレジストなどの高分子マスクは、通常、機械的撹拌を伴う、高温溶媒中のマスキングされた基板の浸漬を含む。大抵、無機マスクは、プラズマエッチングにより除去される。例えば、ＰＥＣＶＤ堆積炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、一般に、フッ素含有プラズマで除去される。しかしながら、そのような過程において、除去中に基板もエッチングされ、それゆえ、基板の表面粗さ（Ｒｑ）が増加する。ジフェニルケイ素は、特に酸化されやすいという点で、従来のマスキング材料に特有である。酸化中、その有機基は、熱分解され、除去され、ケイ素が酸化されて、二酸化ケイ素を形成する。この過程により、基板の表面粗さが実質的に維持される。下記の実施例３に示されるように、マスクを除去するために、水素化非晶質炭素も酸化することができる。他のプラズマ高分子薄膜および材料は、ジフェニルケイ素と実質的に類似の恩恵を有するであろうと考えられる。例えば、制限ではなく、フェニルケイ素、メチルフェニルケイ素、およびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）がある。
図２の流れ図１０のブロック１３を参照すると、少なくとも１つの損傷域１２０を形成し、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂを施した後、ガラス物品１００をエッチングすることができる。図４に示されるように、エッチング過程は、エッチング液１８０浴中にガラス物品１００を浸漬することを含むことがある。それに加え、またはそれに代えて、エッチング液１８０は、ガラス物品１００上に吹き付けられることがある。エッチング液１８０は、基板１１０のマスキングされていない部分で基板１１０の材料を除去して、少なくとも１つの損傷域１２０の直径を拡大することができる。どの適切なエッチング液を用いてもよい。エッチング液の非限定例としては、硝酸、塩化水素酸、またはリン酸などの強鉱酸、フッ化水素酸、重フッ化アンモニウム、フッ化ナトリウムなどのフッ素含有エッチング液が挙げられる。
図５は、エッチングが行われた後の基板１１０を示す。図から分かるように、ビア１２４が、図１に示された少なくとも１つの損傷域１２０から開けられている。ビア１２４は、基板の厚さを通じて延在するスルービアであると示されている。他の実施の形態において、ビアは、基板を通る経路の一部のみに延在するブラインドビアであることがある。いくつかの実施の形態において、スルービアは、基板の厚さを通じて延在する損傷域から形成され、ブラインドビアは、基板の厚さを通じて延在しない損傷域から形成される。限定ではなく、例として、ビア１２４は、約５μｍから約１５０μｍ、約２０μｍから約１５０μｍ、または約５μｍから約２０μｍの範囲の直径を有することがある。ビアは、例えば、第一面または第二面のビアの開口の直径の少なくとも７０％、少なくとも７５％、または少なくとも８０％の直径を持つ胴のくびれ（最小の直径を持つビアに沿った点）を有する実質的に円筒形であることがある。
少なくとも１つのビア１２４が所望の直径まで開けられた後、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂを基板１１０から除去してよい（図２のブロック１４）。図６は、基板１１０から第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂが除去された様子を示している。いくつかの実施の形態において、基板１１０は、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂを除去する前および／または後に洗浄してもよい（例えば、脱イオン水で濯ぐことにより）。例えば、制限ではなく、ジフェニルケイ素がマスク材料である実施の形態において、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂは酸化により除去することができる。ジフェニルケイ素薄膜を酸化するための例示の器具に、酸素フォトレジスト剥離装置またはプラズマ灰化装置がある。マスク１５０Ａ、１５０Ｂは、基板１１０の第一面と第二面１１２、１１４の表面粗さ（Ｒｑ）（すなわち、エッチング後の表面粗さ（Ｒｑ））を実質的に増加させずに、除去されるであろう。表面粗さ（Ｒｑ）を実質的に増加させるとは、ここに記載されたような、ファンデルワールス結合能力を超えて基板１１０の表面粗さ（Ｒｑ）を増加させることを称する。いくつかの例において、マスク１５０Ａ、１５０Ｂを除去した後の基板１１０の結果として生じた表面粗さ（Ｒｑ）は、約１．２ｎｍ未満、約１．１ｎｍ未満、約１．０ｎｍ未満、約０．９ｎｍ未満、約０．８ｎｍ未満、約０．７ｎｍ未満、約０．６ｎｍ未満、約０．５ｎｍ未満、約０．４ｎｍ未満、または約０．３ｎｍ未満である。
ビア１２４をエッチングした後、基板１１０に、追加のインターポーザ特性を獲得するために、追加の加工工程を施すことができる。図７は、担体２００の結合面２１０上に基板１１０の第二面１１４を配置することによって、例示の担体２００に取り外し可能に結合された例示の基板１１０を示す。先に述べたように、ガラス製インターポーザは非常に薄いことがある（例えば、３００μｍ未満から７００μｍのどこか）。そのような薄い材料は、基板１１０の脆性および剛性の欠如のために、製造手順中に取り扱いが難しいであろう。脆性および剛性の欠如を解消するために、ビアが形成され、第１と第２のマスク１５０Ａ、１５０Ｂが除去された後に、基板１１０を担体２００に取り外し可能に結合することができる。基板１１０を担体に取り外し可能に結合する例示の方法の１つが、ここに全て引用される、米国特許出願公開第２０１４／０１７０３７８号明細書に開示されたような、ファンデルワールス結合を使用するものである。ファンデルワールス結合は、一般に、担体の結合面上に物品の表面を配置し、物品の温度を上昇させ、その後、物品を室温まで冷却する各工程を含む。その結果、物品と担体が互いに取り外し可能に結合される。ファンデルワールス結合は、基板の全域を担体２００から取り外せつつ（１度に全て、または部分的にのいずれか）、加工（例えば、高温加工）に耐えることのできる結合を形成する能力のために、後続加工にとって有益である。基板１１０が取り外された後、担体２００は、追加の基板を加工するために、再利用することができる。
しかしながら、基板を結合させるためにファンデルワールス結合技術を使用することの難題は、互いに結合されている表面の粗さが、結合される表面の能力に影響することである。非限定例として、約１．０ｎｍ超の表面粗さ（Ｒｑ）では、自発的結合が実質的に妨げられる、または基板１１０の担体２００に対する結合が弱くなることがある。結合が弱いと、１つ以上の過程からの液体が基板１１０と担体２００との間に侵入し、それによって、剥離、またはあるプロセスからの残留物が後のプロセスに影響するであろうから、プロセス汚染がもたらされるであろう。
担体２００は、例えば、ガラスなどの、どのような適切な材料のものであってもよい。担体２００は、ガラスである必要は無く、その代わりに、例えば、セラミック、ガラスセラミック、または金属であってよい。担体２００は、ガラスから製造される場合、以下に限られないが、アルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノホウケイ酸塩、ソーダ石灰ケイ酸塩を含む、どのような適切な組成物のものであってもよく、最終用途に応じて、アルカリ含有、または無アルカリのいずれであってもよい。担体２００は、どのような適切な厚さを有してもよい。それに加え、担体２００は、図示されたような、一層、または互いに結合された（例えば、積層により）多層から作られてもよい。さらに、担体２００の熱膨張係数は、高温での加工中に基板１１０が担体２００から分離するのを防ぐ、または基板１１０が反るのを防ぐために、基板１１０のものと実質的に一致させられるであろう。基板１１０の表面粗さ（Ｒｑ）は、担体２００の表面粗さに加わる。したがって、担体２００が０．６ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒｑ）を有することが一般に推奨される。
図２のブロック１６を参照すると、加工中に担体２００と基板１１０が分離しないように、一旦、担体２００に基板１１０が十分に結合されたら、基板１１０にさらなる加工を施してもよい。基板１１０の加工としては、基板１１０にアルカリ性洗浄液を施すこと、基板１１０をウェットエッチングすること、基板１１０を研磨すること、基板１１０を金属メッキすること、ウェットエッチングにより基板に金属パターニングすること、蒸着により基板１１０上に材料を堆積させること、および基板１１０をアニーリングすることなどの工程が挙げられる。
以下の比較例および実施例１と２は、酸エッチングおよびジフェニルケイ素薄膜の除去の結果としての表面粗さ（Ｒｑ）の変化を比べている。各例において、ガラス試料は、０．７ｍｍ厚であり、損傷域を持たなかった。各試料の表面粗さ（Ｒｑ）は、以下のパラメータ：１Ｈｚ、５１２走査／ライン、および２マイクロメートルの画像サイズで、Ｖｅｅｃｏ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ＩＣＯＮ ＡＦＭにより測定した。
比較例
この比較例において、マスキングしていない「Ｅａｇｌｅ ＸＧ」ガラス試料の表面粗さ（Ｒｑ）を、このガラス試料を６Ｍのフッ化水素酸と１．６Ｍの硝酸の混合物によりエッチングしながら、定期的に測定した。機械的（超音波ではない）撹拌をしつつ室温で１０分未満で１ｎｍ超の表面粗さ（Ｒｑ）が達成されると立証された。この時間の量は４０μｍのエッチング深さに相当した。その結果が、下記の表１に纏められている。１．０ｎｍを超えるいくつかの例の表面粗さ（Ｒｑ）で、ファンデルワールス結合が弱くなるまたは無効になることがあることに留意のこと。
Figure 2019519457
実施例１
この例において、「Ｅａｇｌｅ ＸＧ」ガラス試料の表面粗さ（Ｒｑ）を、ジフェニルケイ素薄膜の施用の前と後、並びにその除去後に測定した。そのジフェニルケイ素薄膜は、以下のパラメータ：３９０℃、５００ｓｃｃｍのジフェニルシリカンの体積流量、６００ｓｃｃｍの水素（Ｈ２）の体積流量、９トール（約１．２０ｋＰａ）、２１０ミル（約５．３３ｍｍ）の間隙、３００ＷのＲＦ、８０℃でのジフェニルシラン・バブラーで、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐ５０００ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ （ＣＶＤ）Ｓｙｓｔｅｍ内において堆積させた。ジフェニルケイ素薄膜の厚さは６０ｎｍであった。このジフェニルケイ素薄膜は、以下のパラメータ：２００℃、１２００ｍＴ（約１６０Ｐａ）、１０００ｓｃｃｍのＮ２、１００ｓｃｃｍのＯ２、９００Ｗ、２．５４ＧＨｚ、３０秒の過剰エッチングによる端点制御を有するＧａｓｏｎｉｃｓ Ｌ３５１０フォトレジスト剥離装置により除去した。下記の表２に纏められた結果は、表面粗さ（Ｒｑ）がわずかしか増加せず、それでも、上述したようなファンデルワールス結合に要求される範囲に十分に入ることを示す。この例では、ガラス基板に酸エッチングを施さなかったことに留意のこと。
Figure 2019519457
実施例２
この例では、「Ｅａｇｌｅ ＸＧ」ガラス試料の表面粗さ（Ｒｑ）を、ジフェニルケイ素薄膜の施用の後、１５分のエッチング後、およびジフェニルケイ素薄膜の除去後に測定した。実施例１におけるように、そのジフェニルケイ素薄膜は、以下のパラメータ：３９０℃、５００ｓｃｃｍのジフェニルシリカンの体積流量、６００ｓｃｃｍの水素（Ｈ２）の体積流量、９トール（約１．２０ｋＰａ）、２１０ミル（約５．３３ｍｍ）の間隙、３００ＷのＲＦ、８０℃でのジフェニルシラン・バブラーで、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐ５０００ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ＣＶＤ Ｓｙｓｔｅｍ内において堆積させた。ジフェニルケイ素薄膜の厚さは６０ｎｍであった。エッチング液は、３Ｍのフッ化水素酸と１Ｍの硝酸の混合物であり、機械的（超音波ではない）撹拌を伴った。先の例におけるように、このジフェニルケイ素薄膜は、以下のパラメータ：２００℃、１２００ｍＴ（約１６０Ｐａ）、１０００ｓｃｃｍのＮ２、１００ｓｃｃｍのＯ２、９００Ｗ、２．５４ＧＨｚ、３０秒の過剰エッチングによる端点制御を有するＧａｓｏｎｉｃｓ Ｌ３５１０フォトレジスト剥離装置により除去した。下記の表３に纏められた結果は、表面粗さ（Ｒｑ）が、上述したようなファンデルワールス結合に要求される範囲に十分に入ることを示す。この例も、ここに述べられたような酸浸食に対するジフェニルケイ素の耐性を示す。
Figure 2019519457
実施例３
この例では、厚さ０．７ｍｍ、直径１５０ｍｍで、損傷域を持たない「Ｅａｇｌｅ ＸＧ」ガラスウエハーの６個の試料に、非晶質水素化炭素薄膜のマスクを施した。このマスクは、３０ｓｃｃｍのエチレン、７０ｓｃｃｍの水素、６０ｍＴ（約８．０Ｐａ）の圧力、８００Ｗの出力、および１３．５６ＭＨｚの周波数の条件下において、Ｎｅｘｔｒａｌ ＮＥ５００反応性イオンエッチャー内において、エチレンと水素から堆積させた。堆積時間およびマスクの厚さ（堆積されたまま）が、下記の表４に列挙されている。このマスクの屈折率も、６３２ｎｍで測定した（堆積されたまま）。厚さおよび屈折率は、Ｎ＆Ｋ分析機を使用して測定した。マスクの堆積後、試料を、１０質量％のフッ化水素酸と７質量％の硝酸のエッチング液内において２３℃で約１５分間に亘りエッチングした。マスクの厚さおよび６３２ｎｍでの屈折率を、エッチング後に再びＮ＆Ｋ分析機を使用して測定し、それらが下記の表４に列挙されている。厚さと屈折率の変化は、実験誤差の範囲内であった。次に、そのマスクを、以下のパラメータ：２００℃、１２００ｍＴ（約１６０Ｐａ）、１０００ｓｃｃｍのＮ２、１００ｓｃｃｍのＯ２、９００Ｗ、２．５４ＧＨｚ、３０秒の過剰エッチングによる端点制御を有するＧａｓｏｎｉｃｓ Ｌ３５１０フォトレジスト剥離装置により除去し、各試料の表面粗さ（Ｒｑ）を、以下のパラメータ：１Ｈｚ、５１２走査／ライン、および２マイクロメートルの画像サイズで、Ｖｅｅｃｏ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ＩＣＯＮ ＡＦＭにより測定した。その結果が、下記の表４に列挙されている。
表４から分かるように、試料７は、マスクを持たず、マスクを有する６個の試料と同じ条件下でエッチングした。マスクを持たない試料７の表面粗さ（Ｒｑ）は、０．２４０から０．２７８と比べて著しく高い１．１３であった。
Figure 2019519457
ここに与えられた他の材料を、同様のパラメータを有するＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐ５０００ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ＣＶＤ Ｓｙｓｔｅｍを使用して基板上に堆積させてもよい。例えば、フェニルケイ素薄膜を、以下の条件：３９０℃、１２０ｓｃｃｍのフェニルシランの体積流量、６００ｓｃｃｍの水素（Ｈ２）の体積流量、９トール（約１．２０ｋＰａ）の圧力、２１０ミル（約５．３３ｍｍ）の間隙、３００Ｗ、１３．５６ＭＨｚのＲＦで、フェニルシランおよび水素から、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐ５０００ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ＣＶＤ Ｓｙｓｔｅｍ内において、水素搬送ガスと共に水素化有機ケイ素より堆積させてもよい。このフェニルシランのアンプルは３０℃であることがある。その堆積速度はほぼ１０００ｎｍ／分であることがある。メチルフェニルケイ素薄膜を、以下の工程条件：３９０℃、２００ｓｃｃｍのメチルフェニルシランの体積流量、６００ｓｃｃｍの水素（Ｈ２）の体積流量、９トール（約１．２０ｋＰａ）の圧力、２１０ミル（約５．３３ｍｍ）の間隙、４５０ＷのＲＦで、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐ５０００ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ＣＶＤ Ｓｙｓｔｅｍを使用して、堆積させてもよい。このメチルフェニルシランのアンプルは８０℃であることがある。ハロゲン化有機ケイ素などの他の前駆体も同様の結果を生じるであろう。
ここに記載された実施の形態により、基板の表面粗さ（Ｒｑ）を実質的に増加させずに、基板にビアが形成されることを理解すべきである。ビア形成中に基板の低い表面粗さを維持することによって、その基板は、さらなる加工のために担体に取り外し可能に結合できる。加工後、基板を担体から取り外すことができ、よって、その担体は、さらに別の基板を加工するために再利用できる。さらに、スルービアは、両面からエッチングできるので、実質的に円筒形に製造することができる。
請求項の主題の精神および範囲から逸脱せずに、ここに記載された実施の形態に様々な改変および変更を行えることが当業者に明白であろう。それゆえ、本明細書は、ここに記載された様々な実施の形態の改変および変更を、そのような改変および変更が付随の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に入るという条件で、包含することが意図されている。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
第一面から延在する少なくとも１つの損傷域を有する基板にビアを形成する方法において、
前記基板の第一面にマスクが施されている間に、該基板の前記少なくとも１つの損傷域をエッチングして、該基板にビアを形成する工程、および
前記マスクを前記基板の第一面から除去する工程であって、該マスクの除去の際に、該基板の第一面が約１．０ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒｑ）を有する工程、
を有してなる方法。
実施形態２
前記マスクが、ジフェニルケイ素、フェニルケイ素、メチルフェニルケイ素、およびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）からなる群より選択される、実施形態１に記載の方法。
実施形態３
前記マスクがＤＬＣであり、該ＤＬＣが水素化非晶質炭素である、実施形態２に記載の方法。
実施形態４
前記基板の第一面の表面粗さ（Ｒｑ）が、前記マスクの除去の際に、約０．６ｎｍ未満である、実施形態１から３いずれか１つに記載の方法。
実施形態５
前記基板の第一面と反対の該基板の第二面に、エッチング中にマスクが施されている、実施形態１から４いずれか１つに記載の方法。
実施形態６
前記マスクが酸化により除去される、実施形態１から５いずれか１つに記載の方法。
実施形態７
前記ビアがブラインドビアまたはスルービアである、実施形態１から６いずれか１つに記載の方法。
実施形態８
前記損傷域にマスクが施されないように、該マスクが前記基板の第一面に選択的に施される、実施形態１から７いずれか１つに記載の方法。
実施形態９
前記基板がガラス、セラミック、またはガラスセラミックである、実施形態１から８いずれか１つに記載の方法。
実施形態１０
担体の結合面上に前記基板の第一面を配置することによって、該基板を該担体に取り外し可能に結合する工程、
をさらに含む、実施形態１から９いずれか１つに記載の方法。
実施形態１１
前記基板を前記担体に取り外し可能に結合した後、該基板にアルカリ性洗浄液を施すこと、該基板をウェットエッチングすること、該基板を研磨すること、該基板を金属メッキすること、ウェットエッチングにより該基板に金属パターニングすること、該基板上に材料を堆積させること、および該基板をアニーリングすることの内の少なくとも１つによって該基板を加工する工程をさらに含む、実施形態１０に記載の方法。
実施形態１２
前記基板から前記担体を取り外す工程をさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
実施形態１３
前記基板が、ファンデルワールス力を使用して、前記担体に取り外し可能に結合されている、実施形態１０から１２いずれか１つに記載の方法。
実施形態１４
物品において、
厚さＴだけ隔てられた第一面と第二面を有する基板、
前記基板内にあり、前記第一面から延在する少なくとも１つの損傷域、および
前記基板の第一面の非損傷域に配置された第１の薄膜層であって、ジフェニルケイ素、フェニルケイ素、メチルフェニルケイ素、およびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）からなる群より選択される第１の薄膜層、
を備えた物品。
実施形態１５
前記基板の第二面の非損傷域上に配置された第２の薄膜層であって、ジフェニルケイ素、フェニルケイ素、メチルフェニルケイ素、およびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）からなる群より選択される第２の薄膜層をさらに備える、実施形態１４に記載の物品。
実施形態１６
前記第１の薄膜層がＤＬＣであり、該ＤＬＣが水素化非晶質炭素である、実施形態１４または１５に記載の物品。
実施形態１７
前記基板がガラス、セラミック、またはガラスセラミックである、実施形態１４から１６いずれか１つに記載の物品。
１００ 物品
１１０ 基板
１１２ 第一面
１１４ 第二面
１２０ 損傷域
１２４ ビア
１５０Ａ 第１のマスク
１５０Ｂ 第２のマスク
１８０ エッチング液
２００ 担体
２１０ 結合面

Claims (10)

  1. 第一面から延在する少なくとも１つの損傷域を有する基板にビアを形成する方法において、
    前記基板の第一面にマスクが施されている間に、該基板の前記少なくとも１つの損傷域をエッチングして、該基板にビアを形成する工程、および
    前記マスクを前記基板の第一面から除去する工程であって、該マスクの除去の際に、該基板の第一面が約１．０ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒｑ）を有する工程、
    を有してなる方法。
  2. 前記マスクが、ジフェニルケイ素、フェニルケイ素、メチルフェニルケイ素、およびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）からなる群より選択される、請求項１記載の方法。
  3. 前記マスクがＤＬＣであり、該ＤＬＣが水素化非晶質炭素である、請求項２記載の方法。
  4. 前記基板の第一面の表面粗さ（Ｒｑ）が、前記マスクの除去の際に、約０．６ｎｍ未満である、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
  5. 前記基板がガラス、セラミック、またはガラスセラミックである、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
  6. 担体の結合面上に前記基板の第一面を配置することによって、該基板を該担体に取り外し可能に結合する工程、
    をさらに含む、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
  7. 物品において、
    厚さＴだけ隔てられた第一面と第二面を有する基板、
    前記基板内にあり、前記第一面から延在する少なくとも１つの損傷域、および
    前記基板の第一面の非損傷域に配置された第１の薄膜層であって、ジフェニルケイ素、フェニルケイ素、メチルフェニルケイ素、およびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）からなる群より選択される第１の薄膜層、
    を備えた物品。
  8. 前記基板の第二面の非損傷域上に配置された第２の薄膜層であって、ジフェニルケイ素、フェニルケイ素、メチルフェニルケイ素、およびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）からなる群より選択される第２の薄膜層をさらに備える、請求項７記載の物品。
  9. 前記第１の薄膜層がＤＬＣであり、該ＤＬＣが水素化非晶質炭素である、請求項７または８記載の物品。
  10. 前記基板がガラス、セラミック、またはガラスセラミックである、請求項７から９いずれか１項記載の物品。
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