JP2021514921A - Ｈｆエッチング後に低い粗さを有する無アルカリホウケイ酸塩ガラス - Google Patents

Ｈｆエッチング後に低い粗さを有する無アルカリホウケイ酸塩ガラス Download PDF

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Abstract

物品はガラス基板を備えている。ガラス基板は、その中に複数のビアを有する第１の表面と、該第１の表面に平行な第２の表面とを有する。第１の表面及び第２の表面のうちの少なくとも一方は、０．７５ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有するエッチング面である。ガラス基板は、酸化物基準のモルパーセントで、６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３；０モル％≦Ｒ２Ｏ≦２モル％を含む。ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯである。Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏである。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１８年２月２２日出願の米国仮特許出願第６２／６３３，８３５号に対する優先権の利益を主張する。
本開示は、概して、基板にビアを形成するための物品及び方法に関する。特に、本開示は、基板の表面粗さ（Ｒａ）を保持するエッチングプロセスを含む、基板に貫通ビアを形成する物品及び方法を対象とする。
ビアを備えたガラス基板は、電気的インターフェースとして用いられるインターポーザとしての使用を含めた多くの用途にとって望ましい。ガラスインターポーザは、ケイ素及び繊維強化ポリマーの魅力的な代替品となっている。しかしながら、ビアを備えたガラス基板の製造に用いられる一部のプロセスは、望ましくない表面粗さをもたらす。
したがって、低い表面粗さ（Ｒａ）を保持しつつ、基板にビアを形成する方法が必要とされている。
第１の実施形態では、物品はガラス基板を含む。該ガラス基板は、その中に複数のビアを有する第１の表面と、該第１の表面に平行な第２の表面とを有する。第１の表面及び第２の表面のうちの少なくとも一方は、０．７５ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有するエッチング面である。ガラス基板は、酸化物基準のモルパーセントで、
６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
を含み、ここで、
ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯであり；
Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり；
２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３であり；
０モル％≦Ｒ２Ｏ≦２モル％であり；かつ
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｒ２Ｏ、及びＲＯは、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す。
第２の実施形態では、ガラス基板は、酸化物基準のモルパーセントで、
６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
０モル％＜Ｐ２Ｏ５≦２モル％；
０モル％≦ＭｇＯ≦６モル％；
０モル％≦ＺｎＯ≦４モル％；
０モル％≦ＣａＯ≦６モル％；
０モル％≦ＳｒＯ≦１０モル％；
０モル％≦ＢａＯ≦１０モル％；
０モル％≦ＳｎＯ２≦０．５モル％；
０モル％≦Ａｓ２Ｏ３≦０．５モル％；
０モル％≦Ｓｂ２Ｏ３≦０．５モル％；
を含み、ここで、
Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＳｎＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３は、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す。
第３の実施形態では、第１又は第２の実施形態のいずれかの物品について、第１の実施形態の物品はガラス基板である。
第４の実施形態では、第１〜第３の実施形態のいずれかの物品について、複数のビアは、第１の表面から第２の表面まで延びる貫通ビアである。
第５の実施形態では、第１〜第３の実施形態のいずれかの物品について、複数のビアは、第２の表面に達することなく第１の表面から第２の表面の方へと延びるブラインドビアである。
第６の実施形態では、第１〜第５の実施形態のいずれかの物品について、物品はキャリアをさらに含む。第１の表面及び第２の表面のうちの少なくとも一方は、エッチングされ、０．７５ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有し、かつキャリアに結合される。
第７の実施形態では、第６の実施形態の物品について、キャリアは０．２ｎｍ〜０．４ｎｍの表面粗さ（Ｒａ）を有する。
第８の実施形態では、第１〜第７の実施形態のいずれかの物品について、ガラス基板は、エッチング後に１５０μｍ以下の厚さを有する。
第９の実施形態では、第１〜第８の実施形態のいずれかの物品について、ガラス基板は９０μｍ〜１１０μｍの厚さを有する。
第１０の実施形態では、第１〜第９の実施形態のいずれかの物品について、６９モル％≦ＳｉＯ２≦７２モル％である。
第１１〜第１３の実施形態では、第１〜第１０の実施形態のいずれかの物品について、２６．５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３、又は２６．７５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３、又は２７．０モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３である。
第１４及び第１５の実施形態では、第１〜第１３の実施形態のいずれかの物品について、０モル％≦Ｒ２Ｏ≦１モル％、又は０モル％≦Ｒ２Ｏ≦０．５モル％である。
第１６の実施形態では、方法は、第１の表面及び第２の表面を有するガラス基板に複数のビアを形成する工程を含む。該方法は、第１の表面及び第２の表面のうちの少なくとも一方をエッチングしてエッチング面を形成することを含む。ガラス基板は、酸化物基準のモルパーセントで、
６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
を含み、ここで、
ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯであり；
Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり；
２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３であり；
０モル％≦Ｒ２Ｏ≦２モル％であり；かつ
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｒ２Ｏ、及びＲＯは、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す。
第１７の実施形態では、ガラス基板は、酸化物基準のモルパーセントで、
６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
０モル％＜Ｐ２Ｏ５≦２モル％；
０モル％≦ＭｇＯ≦６モル％；
０モル％≦ＺｎＯ≦４モル％；
０モル％≦ＣａＯ≦６モル％；
０モル％≦ＳｒＯ≦１０モル％；
０モル％≦ＢａＯ≦１０モル％；
０モル％≦ＳｎＯ２≦０．５モル％；
０モル％≦Ａｓ２Ｏ３≦０．５モル％；
０モル％≦Ｓｂ２Ｏ３≦０．５モル％；
を含み、ここで、
Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＳｎＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３は、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す。
第１８の実施形態では、第１６又は第１７の実施形態のいずれかの方法について、エッチング面は０．７５ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有する。
第１９の実施形態では、第１６〜第１８の実施形態のいずれかの方法について、エッチングはフッ化水素酸を含むエッチング液を用いて行われる。
第２０の実施形態では、第１６〜第１９の実施形態のいずれかの方法について、該方法は、ガラス基板のエッチング面の一方をキャリアに結合させる工程をさらに含む。
第４〜第１５の実施形態の制限は、任意の順序で、第１６〜第２０の実施形態に記載の実施形態と組み合わせることができる。
明細書及び図面に記載される実施形態は、本質的に例証的かつ例示的なものであり、特許請求の範囲によって定められる主題を限定することは意図していない。
貫通ビアを有する基板を示す図 ブラインドビアを有する基板を示す図 エッチング工程を含む、基板にビアを形成するプロセスを示す図 損傷領域を有する基板を示す図 キャリアに結合された、ビアを有する基板を示す図 エッチング後の粗さ（Ｒａ）とガラス組成のパラメータＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３とのプロットを示す図 図６のプロットの拡大部分を示す図
本明細書に記載される基板にビアを生成する物品及び方法の実施形態は、基板の表面粗さ（Ｒａ）の保持を可能にする。これにより、ファンデルワールス結合を使用してさらに処理するために、基板を例えばキャリアに取り外し可能に結合することができ、これは、低い表面粗さを有する基板で最適に機能する。本明細書に開示される実施形態及び方法は、低い表面粗さのエッチング面が望ましい他の状況で使用することができる。
インターポーザは、無線周波数（ＲＦ）フィルタを有するデバイスを含めた電子デバイスの電気的インターフェースとして使用して、電気的接続をより広いピッチに広げるか、又は電気的接続を別の電気的接続にリルートすることができる。ガラスインターポーザ、すなわち、電気的接続を行うことができるビアを備えたガラス基板は、ケイ素及び繊維強化ポリマーの魅力的な代替品となっている。これは、一部には、ガラスの大きい薄いシートに形成される能力によるものである。しかしながら、薄くなり続ける電子デバイスでは、多くの用途で３００μｍ以下の厚さを有するインターポーザが必要とされる。このような薄いガラスは、ガラスの脆弱性と剛性の欠如の理由から、製造手順で取り扱うのが困難な場合がある。ガラス基板の脆弱性と剛性の欠如を打ち消すために、ガラス基板を結合するキャリアを使用した製造方法が必要とされている。
ファンデルワールス力を使用して、ガラス物品をキャリアに一時的に接着することができる。一時的な結合のエネルギーは、剥離可能なまま維持しつつ、フラットパネルの製造を耐え抜くのに十分である。しかしながら、ガラス物品の表面粗さ（Ｒａ）が大きすぎると、ファンデルワールス力による弱い結合が生成されうる。
通常、ガラス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（穴）に導電性材料を充填する必要がある。ガラスインターポーザにビアを生成する既知の方法は、ガラスインターポーザの厚さを貫通する損傷領域を生成し、次に基板をエッチング液に沈めることによるものである。次に、エッチング液は、損傷領域から材料を取り除き、穴を拡大させることができる。しかしながら、エッチングプロセスはまた、ガラスインターポーザの両面から材料を取り除き、穴を拡大させることもできる。このエッチングは、ファンデルワールス結合を適切に形成することができる範囲外のガラスインターポーザ表面粗さ（Ｒａ）を生じさせる可能性がある。
ファンデルワールス結合及び他の用途に適した低い表面粗さを保持しつつエッチングすることができるガラス組成物が、本明細書に開示されている。
ガラス基板のエッチング後の表面粗さを低下させる１つの方法は、ガラス組成物のアルカリ酸化物（Ｒ２Ｏ）含有量を増加させることである。しかしながら、アルカリ酸化物は、ある特定の用途にとっては望ましくない。例えば、アルカリ酸化物を過剰に含むガラス組成を有するガラスインターポーザは、通常、インターポーザの近くに配置される幾つかのデバイスに悪影響を与えるか、又は「汚染」する可能性がある。したがって、より低いエッチング後の表面粗さを達成するためにアルカリ酸化物を使用することは、一部の用途には不適切である。
ガラス基板のエッチング後の表面粗さを低下させる別の方法は、ガラス組成物のＡｌ２Ｏ３含有量を増加させることである。しかしながら、アルミナが多すぎると、ガラス組成物の液相温度の上昇が大きすぎるなどの望ましくない影響を与える可能性がある。アルカリ酸化物を使用して液相温度を下げることができる。しかしながら、アルカリ酸化物は、上述したような一部の用途にとって望ましくない。
意外にも驚くべきことに、低アルカリ酸化物ガラスでは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、及びＲＯの特定のガラス含有量により、エッチング後の表面粗さが低くなることが判明した（ここで、ＲＯは、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯのガラス含有量の合計である）。特に、ガラス基板は、酸化物基準のモルパーセントで、
６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
を含み、ここで、
２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３；かつ
０モル％≦Ｒ２Ｏ≦２モル％
である。これらの組成物において、ガラスのＲＯ含有量は、過剰のＡｌ２Ｏ３又は過剰のＲ２Ｏという望ましくない影響を与えることなく、エッチング後の表面粗さを下げるのに役立つ。ガラス成分の量を適切に選択することにより、アルカリ酸化物含有量の低いガラスで、驚くほど低いエッチング後表面粗さを達成することができる。
本明細書に開示される物品は、例えば、半導体パッケージ内のインターポーザとして使用することができ、該物品は、エッチングされた穴（例えば、ビア）と、限定はしないが、半導体デバイス、無線周波数（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、マイクロエレクトロニクスデバイス、オプトエレクトロニクスデバイス、マイクロエレクトロメカニカル・システム（ＭＥＭＳ）デバイス、並びにビアを利用することができる他の用途のためのビアメタライゼーション及び再配線層（ＲＤＬ）の施用を含めた首尾のよい下流の処理を可能にする表面属性とを有する。
ビアを備えた基板
図１は、例となる物品１００の断面を示している。物品１００は基板１１０を含む。基板１１０は、厚さＴによって分離された第１の表面１１２と第２の表面１１４とを有する。複数のビア１２４は第１の表面１１２から第２の表面１１４まで延在する。すなわち、ビア１２４は貫通ビアである。
図２は、例となる物品２００の断面を示している。物品２００は基板１１０を含む。基板１１０は、厚さＴによって分離された第１の表面１１２と第２の表面１１４とを有する。複数のビア２２４は、第２の表面１１４に達することなく、第１の表面１１２から第２の表面１１４に向かって延びている。すなわち、ビア１２４はブラインドビアである。
本明細書で用いられる「ビア」とは、基板の穴又は開口部を指す。図１及び図２は特定のビア構成を示しているが、他のさまざまなビア構成を使用することができる。非限定的な例として、図１及び図２に示される円筒形の幾何学形状の代わりに、砂時計の形状、バーベルの形状、面取りされたエッジ、又は他のさまざまな幾何学形状を有するビアを使用することができる。ビアは、例えば、直径が第１又は第２の表面上のビアの開口部の直径の少なくとも７０％、少なくとも７５％、又は少なくとも８０％である、ウエスト（最小の直径を有するビアに沿った点）を有する、略円筒形でありうる。ビアは、基板を貫通して延在してよく（例えば、図１）、あるいは、基板を通して部分的にのみ延在していてもよい（例えば、図２）。他のビアの幾何学形状を使用することもできる。
キャリアへの取り外し可能な結合のために低い表面粗さが所望される用途では、エッチング後の厚さＴは、通常、５０μｍ〜２５０μｍの範囲である。より厚い厚さでは、基板１１０は、キャリアを必要としないほど十分に厚くなりうる。より薄い厚さでは、基板１１０は、いずれにせよ破損する可能性がある。厚さＴは、１５０μｍ以下、１００μｍ、又は９０μｍ〜１１０μｍとすることができ、これは、薄いデバイス対する要望と構造的完全性及び絶縁特性に対する要望とのバランスをとる厚さである。厚さＴは、５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、又は前述の値のいずれか２つを端点とする任意の範囲でありうる。他の厚さも同様に使用することができる。例えば、キャリアへの取り外し可能な結合以外に、本明細書に記載される低い表面粗さの基板の用途が存在しうる。よって、厚さＴは用途に応じて決まる可能性があり、本開示によって必ずしも制限されるわけではない。
第１の表面１１２及び第２の表面１１４は、エッチング前の表面粗さ（Ｒａ）を有する。本明細書で用いられる場合、「表面粗さ」とは、算術平均表面粗さを指す。文献では、平均表面粗さを算術するために「Ｒａ」という表記がしばしば使用される。表面粗さＲａは、局所表面高さと平均表面高さの差の算術平均として定義され、次式で表すことができる：
Figure 2021514921
式中、ｙｉは、平均表面高さに対する局所表面高さである。表面粗さ（Ｒａ）は、さまざまな技術を使用して測定値から計測及び／又は計算することができる。特に指定しない限り、本明細書に記載される表面粗さは、Ｖｅｅｃｏ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｉｃｏｎ原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して次のパラメータ：１Ｈｚ、５１２のスキャン／ライン、及び２μＭの画像サイズで測定される。
ガラス組成物
本明細書に記載されるガラス組成物は、通常、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＲＯの組合せを含む、無アルカリホウケイ酸塩ガラスであり、ここで、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯである。無アルカリとは、ガラスに含まれるアルカリ酸化物（Ｒ２Ｏ）が多くても少量であることを意味し、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏである。加えて、本明細書に記載されるガラス組成物は、２６．２５≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３の条件を満たしている。ＨＦ及び同様のエッチング液でエッチングした場合、ガラス組成物は、無アルカリガラス組成物について、特に低いエッチング後の表面粗さを示す。
幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３などの追加の酸化物を含みうる。これらの成分を添加して、例えば、液相粘度を変化させること、及び／又はガラスの機械的耐久性を改善することができる。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、本明細書に記載されるように、例えば、ＳｎＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３などの１つ以上の追加の酸化物をさらに含みうる。これらの成分は清澄剤として添加することができる。
基板１１０は、さまざまなガラス組成物から形成することができる。第１の実施形態では、ガラス基板は、酸化物基準のモルパーセントで、
６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％
０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
０モル％＜Ｐ２Ｏ５≦２モル％；
０モル％≦ＭｇＯ≦６モル％；
０モル％≦ＺｎＯ≦４モル％；
０モル％≦ＣａＯ≦６モル％；
０モル％≦ＳｒＯ≦１０モル％；
０モル％≦ＢａＯ≦１０モル％；
０モル％≦ＳｎＯ２≦０．５モル％；
０モル％≦Ａｓ２Ｏ３≦０．５モル％；
０モル％≦Ｓｂ２Ｏ３≦０．５モル％；
を含み、ここで、
ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯであり；
Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり；
２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３であり；
０モル％≦Ｒ２Ｏ≦２モル％であり；かつ
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＳｎＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ、及びＲＯは、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す。
シリカ
本明細書に記載されるガラス組成物の実施形態では、ＳｉＯ２は、組成物の最大の構成要素であり、それ自体、得られるガラスネットワークの主要な構成要素である。ＳｉＯ２は、ガラスの化学的耐久性、特に、ガラス組成物の酸分解に対する耐性、及びガラス組成物の水中分解に対する耐性を高める。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると、ガラスの化学的耐久性及び耐薬品性が低下する可能性があり、ガラスが腐食しやすくなりうる。したがって、高いＳｉＯ２濃度が一般的に望ましい。しかしながら、ＳｉＯ２の含有量が高すぎると、高濃度のＳｉＯ２がガラスの溶融の困難さを増大させ、これが次にガラスの成形性に悪影響を与えるため、ガラスの成形性が低下する可能性がある。第１の実施形態では、基板１１０のシリカ含有量は６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％である。第１０の実施形態では、６９モル％≦ＳｉＯ２≦７２モル％である。ＳｉＯ２含有量は、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、又は７５モル％、若しくは端点として前述の値のいずれか２つを有する任意の範囲でありうる。
ガラスにビアを形成する多くの方法は、酸を使用してガラスをエッチングすることを含む。例えば、１つの方法は、レーザを用いてガラスに損傷トラックを形成すること、及びガラスを酸に曝露することを含む。酸は、損傷トラックに浸透して、該損傷トラックの容積からガラスを取り除く。しかしながら、酸はまた、ガラスの損傷していない領域をエッチングして除去する可能性もある。シリカ含有量が高いと、この損傷していない領域のエッチングを遅延させるのに役立ち、望ましい場合がある。
Ａｌ２Ｏ３
本明細書に記載されるガラス組成物はＡｌ２Ｏ３をさらに含む。Ａｌ２Ｏ３は、ガラス組成物中に存在するアルカリ土類酸化物及びＺｎＯ（ＲＯ）と組み合わせて、ＨＦなどのエッチング液でエッチングした後のガラス表面に低い表面粗さをもたらす。Ａｌ２Ｏ３はまた、ガラスの硬度及び損傷耐性も向上させることができる。しかしながら、ガラスの液相粘度は、ガラス組成物中のＡｌ２Ｏ３の濃度が増加するにつれて低下する。ガラス組成物中のＡｌ２Ｏ３の濃度が高すぎる場合、ガラス組成物の液相粘度が低下し、それにより、フュージョンダウンドロープロセスでの製造中にガラス組成物が結晶化する可能性がある。加えて、過剰のＡｌ２Ｏ３を含むことにより、他のすべての望ましいガラス成分を含むと同時に、望ましい高いＳｉＯ２含有量を有することが困難になる可能性がある。第１の実施形態では、基板１１０のＡｌ２Ｏ３含有量は、７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％である。Ａｌ２Ｏ３含有量は、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５モル％、若しくは端点として前述の値のいずれか２つを有する任意の範囲でありうる。
ＲＯ
本明細書に記載されるガラス組成物は、アルカリ土類酸化物及びＺｎＯをさらに含む。アルカリ土類酸化物には、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、及びＢａＯが含まれる。ＺｎＯは、技術的にはアルカリ土類酸化物ではないが、本開示の目的では、ガラス組成物に同様の効果を有すると考えられる。「ＲＯ」は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯを総称するために用いられる。また、ガラス組成物のＲＯ含有量は、モル％でのＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びＺｎＯのガラス含有量の合計である。ＲＯ含有量を増加させることは、ＨＦなどのエッチング液でエッチングした後のガラス表面のエッチング後の粗さを低下させる１つの方法である。また、ＲＯの使用は、Ｒ２Ｏの有害な影響を有しない。第１の実施形態では、２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３である。Ａｌ２Ｏ３の最大量は１５モル％であることから、これは、ＲＯ含有量が少なくとも１１．２５モル％であることを意味する。幾つかの実施形態では、パラメータＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３は、２６．２５、２６．５、２６．７５、又は２７．０モル％以上である。このパラメータにさらに高い値を使用することもできる。しかしながら、２７．５モル％よりも高い値では、パラメータが、材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）を一部の用途にとって望ましくない高レベルへと増加させる可能性があると考えられる。
ＲＯ酸化物は、処理中のガラス組成物の溶融特性を改善すると同時に、熱膨張係数（ＣＴＥ）及び密度などのガラスの特性を望ましい値に調整するために添加される。少量のＣａＯ及びＭｇＯは、ガラスの溶融を助け、ガラスの液相粘度を向上させることができる。しかしながら、６モル％を超えると、ＣａＯ及びＭｇＯはガラスの液相の性能に悪影響を及ぼし、ガラスの溶融中に失透をもたらす可能性がある。ＺｎＯはガラスの硬度と弾性率を改善する。しかしながら、ＺｎＯはまた、ガラスの密度も増加させ、４モル％を超える量では、ガラスの圧縮を悪化させる可能性がある。ＢａＯ及びＳｒＯはいずれも、ガラスの成形性及び熱安定性に優れている。しかしながら、ＢａＯ及びＳｒＯは比較的高価であり、ガラス密度も高くなる。これらの理由により、ＢａＯ及びＳｒＯは１０モル％以下である。
ＢｅＯ及びＲａＯもまたアルカリ土類酸化物であり、他のＲＯと同様にガラスの特性に影響を与えるはずである。しかしながら、それらはコストが高いことから、一般にガラス組成物中に意図的には含まれない。
Ｒ２Ｏ
ガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は最小限に抑えられる。アルカリ酸化物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、及びＣｓ２Ｏのうちの１つ以上を含みうる。「Ｒ２Ｏ」は、一般的にアルカリ酸化物を指すために用いられる。また、ガラス組成物のＲ２Ｏ含有量は、モル％でのＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、及びＣｓ２Ｏのガラス含有量の合計である。アルカリ酸化物の含有量を増加させることは、ＨＦなどのエッチング液でエッチングした後のガラス表面のエッチング後の粗さを低下させる１つの方法であり、望ましいことである。しかしながら、アルカリ酸化物は、一部の用途に悪影響を与える可能性がある。例えば、貫通ガラスビア（ＴＧＶ）を提供するためにガラス基板を使用する場合、アルカリ酸化物の存在により、ＴＧＶによって通常接続されるタイプのデバイスが汚染される可能性がある。ＴＧＶが有望であることを示す１つのタイプのデバイス、ＲＦアンテナなどのＲＦ（無線周波数）デバイスでは、Ｒ２Ｏの存在は、ガラスの透過率を望ましくなく低下させる。より良好な信号伝達のためには、高い透過率が所望される。第１の実施形態では、Ｒ２Ｏ含有量は０モル％≦Ｒ２Ｏ≦２モル％である。Ｒ２Ｏ含有量は、０モル％≦Ｒ２Ｏ≦２モル％、０モル％≦Ｒ２Ｏ≦１モル％、又は０モル％≦Ｒ２Ｏ≦０．５モル％でありうる。幾つかの実施形態では、ガラス組成物はＲ２Ｏを含まない（Ｒ２Ｏはトランプ量でのみ存在しうる）。
他の成分
ガラス組成物は、酸化リン（Ｐ２Ｏ５）も含みうる。Ｐ２Ｏ５の存在は、ガラス組成物中のムライトの結晶化を抑制することにより、ガラス組成物の液相粘度を増加させる。ガラス組成物の液相温度は、Ａｌ２Ｏ３の量がガラス組成物中のアルカリ酸化物（Ｒ２Ｏモル％）及びアルカリ土類酸化物（ＲＯモル％）の量の合計を２モル％超、又はさらには１モル％超、超過する場合に、急速に上昇する。この問題は、Ｒ２Ｏの量が限られている本明細書に記載される組成物にとって、特に深刻である。Ａｌ２Ｏ３（モル％）が（Ｒ２Ｏ（モル％）＋ＲＯ（モル％））より１モル％を超えて大きい場合に、ガラス組成物中のＰ２Ｏ５の存在が、液相温度を低下させ、したがってガラス組成物の液相粘度を増加させることによって、過剰のＡｌ２Ｏ３を相殺する。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、過剰のＡｌ２Ｏ３を相殺するのに十分な量のＰ２Ｏ５を有しうる。例えば、幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、（Ａｌ２Ｏ３（モル％）−Ｒ２Ｏ（モル％）−ＲＯ（モル％）−Ｐ２Ｏ５（モル％））が２以下又はさらには１以下になるように十分な量のＰ２Ｏ５を有しうる。幾つかの実施形態では、ガラス組成物はＰ２Ｏ５を含まない。この場合、Ａｌ２Ｏ３及びＲＯの量は、液相温度が急激に上昇しないような量でありうる。あるいは、より高い液相温度がその用途にとって許容できる可能性がある。しかしながら、ガラスのＰ２Ｏ５含有量が高すぎる場合には、加熱するとガラスが永久に収縮する、望ましくない圧縮を生じる可能性がある。一部のビア充填プロセスは６００℃以上の温度を使用するため、圧縮が深刻な問題になりうる。第２の実施形態では、Ｐ２Ｏ５含有量は０モル％＜Ｐ２Ｏ５≦２モル％である。Ｐ２Ｏ５含有量は、０、１、又は２モル％、若しくは端点として前述の値のいずれか２つを有する任意の範囲でありうる。
酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）は、所与の温度でガラスの粘度を下げるためにガラス組成物に添加することができるフラックスであり（例えば、ガラスが溶融する、２００ポアズの粘度に対応する温度であり、通常、ガラス溶融炉で最も高い温度である）、それによってガラスの品質及び成形性が改善する。Ｂ２Ｏ３の存在はまた、ガラス組成物から製造されたガラスの耐損傷性も改善することができる。第１の実施形態では、Ｂ２Ｏ３含有量は０．１モル％＜Ｂ２Ｏ３≦２モル％である。Ｐ２Ｏ５と同様に、Ｂ２Ｏ３が多すぎると、ガラスが加熱された場合に望ましくない圧縮をもたらす可能性がある。Ｂ２Ｏ３含有量は、０．１、０．５、１、１．５、又は２モル％、若しくは端点として前述の値のいずれか２つを有する任意の範囲でありうる。
他の箇所に記載されている成分に加えて、本明細書に記載されるガラス組成物は、任意選択的に、例えば、ＳｎＯ２、Ａｓ２Ｏ３又はＳｂ２Ｏ３などの１つ以上の清澄剤をさらに含んでいてもよい。清澄剤は、成形中にガラス組成物中の気泡を最小限に抑えるか、又は排除するためにガラス組成物中に含まれうる。しかしながら、清澄剤は一般に、ガラス組成物への溶解度が低い。したがって、ガラス組成物中の清澄剤の量が多すぎる場合、溶融成形中に清澄剤の失透が起こる可能性がある。また、清澄剤は比較的高価でありうる。よって、清澄剤が含まれる場合には、所望の結果を達成するために必要とされる最小量でそれらを含めることが望ましい。清澄剤がガラス組成物中に存在する場合、清澄剤は、０．５モル％以下、０．２モル％以下、又はさらには０．１モル％以下の量で存在しうる。第２の実施形態では、ＳｎＯ２含有量は０モル％＜ＳｎＯ２≦０．５モル％である。ＳｎＯ２含有量は、０、０．１、０．２、０．３、０．４、又は０．５モル％、若しくは端点として前述の値のいずれか２つを有する任意の範囲でありうる。第２の実施形態では、Ａｓ２Ｏ３含有量は０＜Ａｓ２Ｏ３≦０．５モル％である。Ａｓ２Ｏ３含有量は、０、０．１、０．２、０．３、０．４、又は０．５モル％、若しくは端点として前述の値のいずれか２つを有する任意の範囲でありうる。第２の実施形態では、Ｓｂ２Ｏ３含有量は０＜Ｓｂ２Ｏ３≦０．５モル％である。Ｓｂ２Ｏ３含有量は、０、０．１、０．２、０．３、０．４、又は０．５モル％、若しくは端点として前述の値のいずれか２つを有する任意の範囲でありうる。
ガラス組成物には、０．０５モル％未満のトランプ化合物、例えば、マンガン化合物、セリウム化合物、ハフニウム化合物、又は他の化合物などが含まれる可能性があり、これらは、組成物に意図的に含まれる金属酸化物中の不純物として、ガラス組成物に導入されうる。トランプ化合物はまた、フュージョンダウンドロー成形プロセスの耐火性構成要素などの処理機器との接触を通じてガラス組成物に入る可能性がある。
基板におけるビアの生成
図３は、物品１００を生成し、続いて処理するためのプロセス３００のフローチャートを示している。プロセス３００は、物品１００を生成するために基板にビアを生成するためのステップを含む、プロセス３１０を含む。プロセス３００はまた、物品１００をキャリアに結合すること、追加の処理を実行すること、及び物品１００をキャリアから剥離することを含む、プロセス３５０を含む。
プロセス３１０は、以下を順番に含む：
ステップ３１２：基板に損傷領域を形成する
ステップ３１４：損傷領域をエッチングしてビアを形成する。
損傷領域の形成
ステップ３１０では、損傷領域１２０が基板１００に形成される。損傷領域１２０は、さまざまな方法で基板１１０に形成することができる。
幾つかの実施形態では、高エネルギーレーザパルスを適用して、基板１１０を通して損傷領域１２０を生成することができる。損傷領域１２０は、下流のエッチングプロセス中にエッチング液がその中に流入可能にする。幾つかの実施形態では、損傷領域１２０は、パルスレーザによって形成された一連のレーザ誘起損傷でありうる。パルスレーザは、例えば、非線形多光子吸収によって損傷線を形成することができる。続いてエッチングする場合、このような損傷領域１２０内の材料を除去する速度は、損傷領域１２０の外側の材料を除去する速度よりも速い。レーザ損傷の生成及びその後のエッチングを実行するための例示的な方法は、それぞれが参照することによってその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第９，２７８，８８６号及び米国特許出願公開第２０１５／０１６６３９５号の各明細書に開示されている。幾つかの実施形態では、損傷領域の代わりにレーザを使用して削剥された穴を形成することができ、この削剥された穴をエッチングによって広げることができる。
図４は、ステップ３１０の後かつステップ３２０の前の例示的な物品の断面を示している。損傷領域１２０が基板１１０に形成されている。図４は、説明の目的で円筒形の損傷領域１２０を示しているが、損傷領域１２０は任意の形状を有することができる。損傷領域１２０は、エッチング中の材料の除去を考慮して、最終的に所望されるビア１２４よりも小さめにすることができる。
エッチング
ステップ３２０では、損傷領域１２０がエッチングされて、ビア１２４（又は、他の幾何学形状を有するビア、例えば、ビア２２４）を形成する。エッチングプロセスは、ガラス物品１００をエッチング液１８０の浴に沈めることを含みうる。追加的又は代替的に、エッチング液１８０をガラス物品１００に噴霧してもよい。エッチング液１８０は、基板１１０の材料を除去して、損傷領域１２０を拡大することができる。任意の適切なエッチング液及びエッチング方法を利用することができる。エッチング液の非限定的な例には、硝酸、塩酸、アシル酸、又はリン酸などの強鉱酸；フッ化水素酸、二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；並びにそれらの混合物が含まれる。幾つかの実施形態では、エッチング液はフッ化水素酸である。
図１及び２は、異なるビア形状に対してエッチングを行なった後の基板１００を示している。
ステップ３２０のエッチングは、損傷領域１２０以外の基板１００の一部を、第１の表面１１２及び第２の表面１１４の一方又は両方を含むエッチング液に曝露することができる。この曝露により、これらの他の部分にもエッチングが生じ、表面粗さ（Ｒａ）の増加を引き起こす可能性がある。基板１１０に従来の無アルカリのガラス材料を使用する場合、表面粗さ（Ｒａ）は、０．７５ｎｍよりも高い値、又はさらには１．０ｎｍよりも高い値へと望ましくなく増加する可能性がある。この高い表面粗さは、基板１００を以下に説明するファンデルワールス結合プロセスにとって適さないものにする可能性がある。
意外にも、本明細書に記載される無アルカリガラス組成物は、組成物中にアルカリ酸化物が存在しないか又は少量であるにもかかわらず、低いエッチング後粗さを示す。この低いエッチング後の粗さは、以下に説明するファンデルワールス結合プロセスに適している。また、ガラス組成物はアルカリ（Ｒ２Ｏ）含有量が低いことから、アルカリの存在が望ましくない可能性があるか、又は最終製品に損傷を与える可能性がある用途での使用に特に適している。例えば、本明細書に記載される組成物から作られた基板１００は、０．７５ｎｍ以下、０．７ｎｍ以下、０．６５ｎｍ以下、０．６ｎｍ以下、０．５５ｎｍ以下、又は０．５ｎｍ以下のエッチング後の表面粗さ（Ｒａ）を有する、第１の表面１１２及び／又は第２の表面１１４を有することができる。この低い表面粗さは、ガラス組成物が低アルカリ又は無アルカリであっても、以下に説明するファンデルワールス結合プロセスの使用を可能にすることができる。
エッチングされているガラス表面は独特の構造的特徴を有しており、当業者は、ガラス表面を検査することにより、その表面がエッチングされているかどうかを知ることができる。エッチングにより、ガラスの表面粗さは、しばしば変化する。よって、ガラスの供給源及びその供給源の粗さがわかっている場合には、表面粗さの測定値を使用して、ガラスがエッチングされているかどうかを判断することができる。加えて、エッチングは概して、ガラス中の異なる材料の差分除去をもたらす。この差分除去は、電子プローブマイクロアナリシス（ＥＰＭＡ）などの技法によって検出することができる。
結合及びエッチング後の処理
図３はまた、キャリアを使用したエッチング後の処理である、プロセス３５０も示している。プロセス３５０は、以下を順番に含む：
ステップ３５２：物品１００をキャリアに結合する
ステップ３５４：さらなる処理を実行する
ステップ３５６：物品１００をキャリアから剥離する
例えば、基板１１０は、インターポーザとして使用することが予定されており、追加のインターポーザ特性を付与するために、さらなる処理ステップ（ステップ３２０）に供することができる。
ガラスインターポーザは非常に薄い場合がある（例えば、３００μｍ未満〜７００μｍの範囲）。このような薄い材料は、基板１１０の脆弱性及び剛性の欠如の理由から、製造手順中の取り扱いが難しい場合がある。脆弱性及び剛性の欠如を打ち消すために、ビア１２４が形成された後、基板１１０をキャリア２００に取り外し可能に結合すること（ステップ３５２）が望ましく、その結果、基板１１０への損傷を、さらなる処理（ステップ３５４）中に回避することができる。
ファンデルワールス結合
基板１１０をキャリアに取り外し可能に結合する１つの例示的な方法は、参照することによってその全体が組み込まれる、米国特許出願公開第２０１４／０１７０３７８号明細書に開示されるものなど、ファンデルワールス結合を使用することによるものである。例えば、ファンデルワールス結合は、キャリアの接着面に物品の表面を配置し、物品の温度を上昇させ、続いて物品を室温に冷却することを含みうる。その結果、物品とキャリアが取り外し可能に結合される。ファンデルワールス結合は、必要に応じて、基板の全領域をキャリア２００から一度に又は部分的に剥離することを可能にしつつ（ステップ３５６）、処理（例えば、高温処理）に耐えることができる結合を形成する能力があるため、下流の処理に有益である。基板１１０が剥離された後、キャリア２００は、さらなる基板を処理するために再利用することができる。
ファンデルワールス表面結合技術を使用して基板を結合することの課題は、結合される表面の粗さが、結合される表面の能力に影響を与えることである。非限定的な例として、０．７５ｎｍ又は１．０ｎｍを超える表面粗さ（Ｒａ）は、自発的な結合を実質的に妨げる可能性があり、基板１１０のキャリア２００への弱い結合をもたらしうる。弱い結合は、１つ以上のプロセスからの液体が基板１１０とキャリア２００との間に浸透することを可能にし、それにより、１つのプロセスからの残留物が後のプロセスに影響を与えうるため、層間剥離又はプロセス汚染をもたらしうる。図５に示される構成では、第２の表面１１４及び接着面２１０の表面粗さ（Ｒａ）は、基板１１０がキャリア２００に結合する能力に影響を与える。
図５は、キャリア２００に取り外し可能に結合された基板１１０を示している。基板１１０の第２の表面１１４は、キャリア２００の接着面２１０に結合される。
キャリア
キャリア２００は、例えばガラスなどの任意の適切な材料のものでありうる。キャリア２００はガラスである必要はなく、代わりに、例えば、セラミック、ガラスセラミック、又は金属でありうる。ガラスでできている場合には、キャリア２００は、限定はしないが、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、任意の適切な組成物であってよく、その最終的な用途に応じてアルカリ含有又は無アルカリのいずれかでありうる。キャリア２００は、任意の適切な厚さを有しうる。キャリア２００は、示されているように１つの層、又は（例えば、積層によって）一緒に結合された複数の層（複数の薄いシートを含む）から作ることができる。キャリア２００の熱膨張係数は、基板１１０の熱膨張係数と実質的に一致し、高温での処理中に基板１１０の反り又はキャリア２００からの基板１１０の剥離を防止することができる。キャリア２００は、その目的がエッチング後の処理中に基板１１０に支持を提供することであることから、必ずしも基板１１０と同じエッチングプロセスに曝露されるとは限らない（キャリア２００には通常ビアがなく、ビアの生成に用いられるエッチングプロセスに曝露される必要はない）。よって、キャリア２００の接着面２１０は、エッチング液に曝露される基板１１０の第１の表面１１２及び第２の表面１１４のものよりも低い表面粗さ（Ｒａ）を有しうる。
適切なファンデルワールス結合を形成する能力を考慮すると、基板１１０の表面粗さ（Ｒａ）は、キャリア２００の表面粗さに対して付加的（additive）である。良好なファンデルワールス結合には、キャリアと基板の表面粗さの合計を０．９５ｎｍ以下、好ましくは０．９ｎｍ以下にする必要がある。妥当なコストで入手することができる最も低い粗さのガラスの１つであるフュージョンドローガラスは、０．２ｎｍ〜０．４ｎｍの典型的な表面粗さを有している。０．２ｎｍの表面粗さを有するフュージョンドローガラスは、ガラス組成を適切に選択することによって、得ることができる。よって、現時点では約０．２ｎｍである、妥当なコストで達成することができる、可能な限り低い表面粗さを有するキャリアを選択することが推奨される。したがって、基板とキャリアとの間のファンデルワールス結合がうまく機能するためには、キャリアが約０．２ｎｍの表面粗さを有する場合、基板の表面粗さは０．７５ｎｍ以下、好ましくは０．７ｎｍ以下である必要がある。
さらなる処理
ステップ３５４のさらなる処理は、基板１１０へのアルカリ洗浄溶液の適用、基板１１０のウェットエッチング、基板１１０の研磨、基板１１０の金属めっき、ウェットエッチングによる基板１１０の金属パターン化、堆積による基板１１０への材料の堆積、及び基板１１０のアニーリングなどのステップを含みうる。基板１１０がキャリア２００に結合されていない場合には、この頑強なさらなる処理は、基板１１０を損傷する可能性が高いであろう。しかしながら、基板１１０はキャリア２００に結合されていることから、このさらなる処理が基板１１０を損傷する可能性ははるかに低い。
剥離
剥離は、任意の適切な手段によって達成することができる。例えば、ウェッジを、結合した基板１１０とキャリア２００の外側部分に使用して、剥離を開始し、続いてピーリングすることができる。適切な剥離技術の例は、国際公開第２０１７／１２７４８９号の「Methods for Processing a Substrate（基板の処理方法）」に記載されている。
以下の比較例及び実施例は、酸エッチングの結果としての表面粗さ（Ｒａ）の変化を比較するものである。
フュージョンドロープロセスによって調製された１６個のガラス試料を入手した。各ガラス試料は厚さ０．７ｍｍであり、損傷領域を有していなかった。各試料の表面粗さ（Ｒａ）を、表１に示されるように、エッチング前に測定した。特に指定しない限り、実施例の表面粗さは、次のパラメータ：１Ｈｚ、５１２のスキャン／ライン、及び２μＭの画像サイズを用いてＶｅｅｃｏ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ＩＣＯＮ ＡＦＭで測定した。
表１及び図６は、ガラス試料の各々についてのパラメータＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３を示している。試料１から７はまた、次の基準を満たしていた：ガラス基板は、酸化物基準のモルパーセントで、
６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
０モル％＜Ｐ２Ｏ５≦２モル％；
０モル％≦ＭｇＯ≦６モル％；
０モル％≦ＺｎＯ≦４モル％；
０モル％≦ＣａＯ≦６モル％；
０モル％≦ＳｒＯ≦１０モル％；
０モル％≦ＢａＯ≦１０モル％；
０モル％≦ＳｎＯ２≦０．５モル％；
０モル％≦Ａｓ２Ｏ３≦０．５モル％；
０モル％≦Ｓｂ２Ｏ３≦０．５モル％；
を含み、ここで、
ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯであり；
Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり；
０モル％≦Ｒ２Ｏ≦２モル％であり；かつ
Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＳｎＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３は、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す。
試験した試料はいずれも、次の基準：２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３を満たしていなかった。しかしながら、試験した試料は、パラメータ２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３が変化するときに生じる、ＨＦ後の表面粗さの傾向を示している。
次に、ガラス試料を、高ｐＨ洗剤洗浄液（２％Ｓｅｍｉｃｌｅａｎ−ＫＧ、６０℃で４分間）及び脱イオン（ＤＩ）水すすぎ液で洗浄した。洗浄したガラスを２．５質量％のＨＦ（又は１．４５ＭのＨＦ）でエッチングして、５μｍのガラス表面を除去した。エッチングしたガラスを、２回目の高ｐＨ洗剤洗浄液及びＤＩ水すすぎ液で洗浄した。
エッチング及び洗浄後、表１に示されるように、各試料の表面粗さを再び測定した。
Figure 2021514921
２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３の基準を満たす組成物には次のものが含まれる：
Figure 2021514921
表２の組成は、先見的な例として提供されている。表２の値はモル％単位である。
結論
本明細書に記載される実施形態は、基板の表面粗さ（Ｒａ）を実質的に増加させることなく、基板にビアを形成することを提供するものであることを理解されたい。ビア形成中に基板の低い表面粗さを保持することにより、基板を、さらなる処理のためにキャリアに取り外し可能に結合することができる。処理後、キャリアをさらなる基板の処理に再利用することができるように、基板をキャリアから取り外すことができる。さらには、貫通ビアは、両端からエッチングすることができるため、略円筒形に生成することができる。
ビアのエッチング及びキャリアの使用を含む特定の手順が本明細書に記載されているが、本明細書に記載されるガラス組成物は、低いエッチング後の表面粗さが所望されるエッチングを含めた、さまざまな異なるプロセスで有利に使用することができる。
本明細書で用いられる場合、用語「約」とは、量、サイズ、配合、パラメータ、及び他の量及び特性が正確ではなく、かつ、正確である必要はなく、許容誤差、変換係数、四捨五入、測定誤差など、及び当業者に知られている他の要因を反映して、必要に応じて近似及び／又はより大きく又はより小さくてもよいことを意味する。範囲の値又は端点を説明する際に「約」という用語が用いられる場合には、言及される特定の値又は端点が含まれる。明細書の範囲の数値又は端点が「約」を記載しているかどうかにかかわらず、２つの実施形態が説明される：一方は「約」によって変更され、もう一方は「約」によって変更されない。さらには、範囲の各々の端点は、他の端点に関連して、及び他の端点とは独立してのいずれにおいても重要であることが理解されよう。
「含まない」及び「実質的に含まない」という用語は、ガラス組成物中の特定の構成成分の濃度及び／又は不存在を説明するために使用される場合には、構成成分が意図的にガラス組成物に添加されないことを意味する。しかしながら、ガラス組成物は、０．０５モル％未満の量で汚染物質又はトランプとして微量の構成成分を含みうる。
「トランプ」という用語は、ガラス組成物中の特定の構成成分を説明するために用いられる場合、ガラス組成物に意図的には添加されるのではない、０．０５モル％未満の量で存在する、構成成分を指す。トランプ成分は、別の構成成分中の不純物として、又はガラス組成物の処理中のトランプ成分の組成物への移動を通じて、ガラス組成物に意図せずに添加されうる。
図に示される実施形態は、必ずしも一定の縮尺である必要はない。説明を簡単にするために、相対的なサイズ及び幅が選択されている場合がある。
特許請求の範囲に記載の主題の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される実施形態にさまざまな修正及び変更を加えることができることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本明細書は、このような修正及び変更が添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に入る限り、本明細書に記載されるさまざまな実施形態の修正及び変更に及ぶ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
物品において、
ガラス基板であって、
その中に複数のビアを有する第１の表面と、
前記第１の表面に平行な第２の表面と
を含み、
前記第１の表面及び前記第２の表面のうちの少なくとも一方が、０．７５ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有するエッチング面である、
ガラス基板を備えており、
該ガラス基板が、酸化物基準のモルパーセントで、
６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％
を含み、ここで、
ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯであり；
Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり；
２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３であり；
０モル％≦Ｒ２Ｏ≦２モル％であり；かつ
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｒ２Ｏ、及びＲＯが、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す、
物品。
実施形態２
前記ガラス基板が、酸化物基準のモルパーセントで、
６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
０モル％＜Ｐ２Ｏ５≦２モル％；
０モル％≦ＭｇＯ≦６モル％；
０モル％≦ＺｎＯ≦４モル％；
０モル％≦ＣａＯ≦６モル％；
０モル％≦ＳｒＯ≦１０モル％；
０モル％≦ＢａＯ≦１０モル％；
０モル％≦ＳｎＯ２≦０．５モル％；
０モル％≦Ａｓ２Ｏ３≦０．５モル％；
０モル％≦Ｓｂ２Ｏ３≦０．５モル％；
を含み、ここで、
Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＳｎＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３が、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す、
実施形態１に記載の物品。
実施形態３
前記物品が前記ガラス基板である、実施形態１又は２に記載の物品。
実施形態４
前記複数のビアが、前記第１の表面から前記第２の表面まで延びる貫通ビアである、実施形態１〜３のいずれかに記載の物品。
実施形態５
前記複数のビアが、前記第２の表面に達することなく前記第１の表面から前記第２の表面の方へと延びるブラインドビアである、実施形態１〜３のいずれかに記載の物品。
実施形態６
前記物品がキャリアをさらに含み；前記第１の表面及び前記第２の表面のうちの少なくとも一方がエッチングされ、０．７５ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有し、かつ前記キャリアに結合される、
実施形態１〜５のいずれかに記載の物品。
実施形態７
前記キャリアが０．２ｎｍ〜０．４ｎｍの表面粗さ（Ｒａ）を有する、実施形態６に記載の物品。
実施形態８
前記ガラス基板が１５０μｍ以下の厚さを有する、実施形態１〜７のいずれかに記載の物品。
実施形態９
前記ガラス基板が９０μｍ〜１１０μｍの厚さを有する、実施形態１〜８のいずれかに記載の物品。
実施形態１０
６９モル％≦ＳｉＯ２≦７２モル％である、実施形態１〜９のいずれかに記載の物品。
実施形態１１
２６．５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３である、実施形態１〜１０のいずれかに記載の物品。
実施形態１２
２６．７５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３である、実施形態１１に記載の物品。
実施形態１３
２７．０モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３である、実施形態１１に記載の物品。
実施形態１４
０モル％≦Ｒ２Ｏ≦１モル％である、実施形態１〜１３のいずれかに記載の物品。
実施形態１５
０モル％≦Ｒ２Ｏ≦０．５モル％である、実施形態１４に記載の物品。
実施形態１６
方法において、
第１の表面及び第２の表面を有するガラス基板に複数のビアを形成する工程であって、前記第１の表面及び前記第２の表面のうちの少なくとも一方をエッチングしてエッチング面を形成することを含む、工程
を含み、
前記ガラス基板が、酸化物基準のモルパーセントで、
６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
を含み、ここで、
ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯであり；
Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり；
２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３であり；
０モル％≦Ｒ２Ｏ≦２モル％であり；かつ
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｒ２Ｏ、及びＲＯが、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す、
方法。
実施形態１７
前記ガラス基板が、酸化物基準のモルパーセントで、
６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
０モル％＜Ｐ２Ｏ５≦２モル％；
０モル％≦ＭｇＯ≦６モル％；
０モル％≦ＺｎＯ≦４モル％；
０モル％≦ＣａＯ≦６モル％；
０モル％≦ＳｒＯ≦１０モル％；
０モル％≦ＢａＯ≦１０モル％；
０モル％≦ＳｎＯ２≦０．５モル％；
０モル％≦Ａｓ２Ｏ３≦０．５モル％；
０モル％≦Ｓｂ２Ｏ３≦０．５モル％；
を含み、ここで、
Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＳｎＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３が、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す、
実施形態１６に記載の方法。
実施形態１８
前記エッチング面が０．７５ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有する、実施形態１６又は１７に記載の方法。
実施形態１９
前記エッチングが、フッ化水素酸を含むエッチング液を用いて行われる、実施形態１６〜１８のいずれかに記載の方法。
実施形態２０
前記ガラス基板の前記エッチング面の一方をキャリアに結合させる工程をさらに含む、実施形態１６〜１９のいずれかに記載の方法。
実施形態２１
前記複数のビアが、前記第１の表面から前記第２の表面まで延びる貫通ビアである、実施形態１６〜２０のいずれかに記載の方法。
実施形態２２
前記複数のビアが、前記第２の表面に達することなく前記第１の表面から前記第２の表面の方へと延びるブラインドビアである、実施形態１６〜２０のいずれかに記載の方法。
実施形態２３
前記キャリアが０．２ｎｍ〜０．４ｎｍの表面粗さ（Ｒａ）を有する、実施形態１６〜２２のいずれかに記載の方法。
実施形態２４
前記ガラス基板が、エッチング後に１５０μｍ以下の厚さを有する、実施形態１６〜２３のいずれかに記載の方法。
実施形態２５
前記ガラス基板が、エッチング後に９０μｍ〜１１０μｍの厚さを有する、実施形態２４に記載の方法。
実施形態２６
６９モル％≦ＳｉＯ２≦７２モル％である、実施形態１６〜２５のいずれかに記載の方法。
実施形態２７
２６．５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３である、実施形態１６〜２６のいずれかに記載の方法。
実施形態２８
２６．７５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３である、実施形態２７に記載の方法。
実施形態２９
２７．０モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３である、実施形態２７に記載の方法。
実施形態３０
０モル％≦Ｒ２Ｏ≦１モル％である、実施形態１６〜２９のいずれかに記載の方法。
実施形態３１
０モル％≦Ｒ２Ｏ≦０．５モル％である、実施形態３０に記載の方法。
１００，２００ 物品
１１０ 基板
１１２ 第１の表面
１１４ 第２の表面
１２０ 損傷領域
１２４，２２４ ビア
２００ 物品／キャリア
２１０ 接着面

Claims (10)

  1. 物品において、
    ガラス基板であって、
    その中に複数のビアを有する第１の表面と、
    前記第１の表面に平行な第２の表面と
    を含み、
    前記第１の表面及び前記第２の表面のうちの少なくとも一方が、０．７５ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有するエッチング面である、
    ガラス基板を備えており、
    該ガラス基板が、酸化物基準のモルパーセントで、
    ６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
    ７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
    ０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％
    を含み、ここで、
    ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯであり；
    Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり；
    ２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３であり；
    ０モル％≦Ｒ２Ｏ≦２モル％であり；かつ
    ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｒ２Ｏ、及びＲＯが、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す、
    物品。
  2. 前記ガラス基板が、酸化物基準のモルパーセントで、
    ６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
    ７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
    ０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
    ０モル％＜Ｐ２Ｏ５≦２モル％；
    ０モル％≦ＭｇＯ≦６モル％；
    ０モル％≦ＺｎＯ≦４モル％；
    ０モル％≦ＣａＯ≦６モル％；
    ０モル％≦ＳｒＯ≦１０モル％；
    ０モル％≦ＢａＯ≦１０モル％；
    ０モル％≦ＳｎＯ２≦０．５モル％；
    ０モル％≦Ａｓ２Ｏ３≦０．５モル％；
    ０モル％≦Ｓｂ２Ｏ３≦０．５モル％；
    を含み、ここで、
    Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＳｎＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３が、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す、
    請求項１に記載の物品。
  3. 前記物品が前記ガラス基板である、請求項１又は２に記載の物品。
  4. 前記複数のビアが、前記第１の表面から前記第２の表面まで延びる貫通ビアである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の物品。
  5. 前記複数のビアが、前記第２の表面に達することなく前記第１の表面から前記第２の表面の方へと延びるブラインドビアである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の物品。
  6. 前記物品がキャリアをさらに含み；前記第１の表面及び前記第２の表面のうちの少なくとも一方がエッチングされ、０．７５ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有し、かつ前記キャリアに結合される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品。
  7. 前記キャリアが０．２ｎｍ〜０．４ｎｍの表面粗さ（Ｒａ）を有する、請求項６に記載の物品。
  8. 方法において、
    第１の表面及び第２の表面を有するガラス基板に複数のビアを形成する工程であって、前記第１の表面及び前記第２の表面のうちの少なくとも一方をエッチングしてエッチング面を形成することを含む、工程
    を含み、
    前記ガラス基板が、酸化物基準のモルパーセントで、
    ６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
    ７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
    ０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
    を含み、ここで、
    ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯであり；
    Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり；
    ２６．２５モル％≦ＲＯ＋Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３であり；
    ０モル％≦Ｒ２Ｏ≦２モル％であり；かつ
    ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｒ２Ｏ、及びＲＯが、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す、
    方法。
  9. 前記ガラス基板が、酸化物基準のモルパーセントで、
    ６５モル％≦ＳｉＯ２≦７５モル％；
    ７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；
    ０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３≦２モル％；
    ０モル％＜Ｐ２Ｏ５≦２モル％；
    ０モル％≦ＭｇＯ≦６モル％；
    ０モル％≦ＺｎＯ≦４モル％；
    ０モル％≦ＣａＯ≦６モル％；
    ０モル％≦ＳｒＯ≦１０モル％；
    ０モル％≦ＢａＯ≦１０モル％；
    ０モル％≦ＳｎＯ２≦０．５モル％；
    ０モル％≦Ａｓ２Ｏ３≦０．５モル％；
    ０モル％≦Ｓｂ２Ｏ３≦０．５モル％；
    を含み、ここで、
    Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＳｎＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３が、代表的な酸化物成分のモルパーセントを表す、
    請求項８に記載の方法。
  10. 前記エッチング面が０．７５ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有する、請求項８又は９に記載の方法。
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