JP2023098209A - 多層配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貫通電極の耐熱衝撃性を向上させ、信頼性の高い多層配線基板を提供する。【解決手段】貫通電極９を設けたガラス基板１を含む多層配線基板において、ガラス基板１に設けた貫通電極９の底面部に、ガラス基板１の第１面からの高低差の絶対値が±０．５μｍ以上、５μｍ以下の凹凸（ガラス基板に形成された凹凸２ａ、耐フッ酸金属層に形成された凹凸３ａ、第２シード層に形成された凹凸７ａ）を備える。これを製造するためには、ガラス基板１にレーザを照射し、ガラス基板１内に前記第１面にまで至る変質部を形成し、ガラス基板１の第１面に凹凸を形成する。そして、該凹凸の形状が転写された耐フッ酸金属層及び／又は第１シード層を形成する。その後、フッ酸によって貫通孔を形成した後、該貫通孔内に、凹凸形状が転写された第２シード層７を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、多層配線基板およびその製造方法に関する。

従来から、ＦＣ－ＢＧＡ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ－Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）やプリント基板にＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ－Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を実装するために、インターポーザと称する中継基板が用いられている。
近年では、このインターポーザのコア材料として、安価で大面積のガラス基板を用い、これに貫通孔（ＴＧＶ：Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｇｌａｓｓ Ｖｉａ）を形成してインターポーザを形成する技術が注目されている。

しかし、ガラス基板に貫通孔を形成すると、ガラス基板の機械的強度が低下する。特にガラスの厚さが３００μｍ以下になると、インターポーザ上に回路など導電部を形成するための搬送工程等でガラス割れが発生することもある。
これに対し、特許文献１においては、ガラス基板にレーザを照射して変質部を形成し、その後ガラス基板上に第一導体部を形成し、その後にガラス基板に貫通孔を形成する方法が開示されている。

特許文献１の技術によれば、ガラス基板上に第一導体部を形成する前にレーザ処理を施すため、ガラス基板上の第一導体部に加工熱による損傷等を与えず、かつガラス基板上に第一導体部を形成した後に貫通孔を形成するため、ガラス割れを抑止することができ、基板のハンドリングが容易になるとの利点がある。

国際公開第２０１６／０５１７８１号

特許文献1では、第一導体部に対する加工熱による損傷の防止や、搬送工程における割れの防止については検討されている。しかし、貫通孔に設けられた導電層と第一導体部との接続性、特に貫通電極としての耐熱衝撃性の向上の観点では十分には検討されていない。そこで、本発明では、貫通電極の耐熱衝撃性を向上させ、信頼性の高い多層配線基板を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、代表的な本発明の多層配線基板の一つは、貫通電極を設けたガラス基板を含む多層配線基板において、
前記ガラス基板に設けた貫通電極の底面部に、前記ガラス基板の第１面からの高低差の絶対値が±０．５μｍ以上、５μｍ以下の凹凸を有する。

また、上記の課題を解決するために、代表的な本発明の多層配線基板の製造方法の一つは、第１面及び第２面を有するガラス基板にレーザを照射し、前記ガラス基板内に前記第１面にまで至る変質部を形成し、前記ガラス基板の第１面に幅が０．５μｍ以上、２０μｍ以下の凹凸を形成する第１工程と、
前記ガラスコア基板の第１面に、前記凹凸が転写形成された、耐フッ酸金属層及び／又は第１シード層を形成する第２工程と、
前記耐フッ酸金属層及び／又は第１シード層の上方に配線パターンを形成する第３工程と、
前記ガラス基板の第２面からエッチング液を用いて、前記変質部をエッチングして貫通孔を形成する第４工程と、
前記貫通孔の表面に、前記凹凸が転写形成された第２シード層を形成する第５工程と、
前記第２シード層に通電して電解めっき処理をおこなう第６工程
を備える。

本発明によれば、貫通電極の耐熱衝撃性を向上させ、信頼性の高い多層配線基板を提供することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施をするための形態における説明により明らかにされる。

図１は、本開示の第１実施形態に係る多層配線基板の断面図である。 図２は、凹凸の形状を示す図である。 図３は、凹凸の形状の変形例の断面形状である。 図４は、凹凸の形状の変形例の平面形状である。。 図５は、実施例１の製造工程を説明する図である。 図６は、実施例１の製造工程を説明する図である。 図７は、実施例１の製造工程を説明する図である。 図８は、実施例１の多層配線基板の断面図である。 図９は、凹凸の凹凸の詳細な構成を説明する図である。 図１０は、凹凸の凹凸の詳細な構成を説明する図である。 図１１は、電解めっき工程における効果を説明する図である。 図１２は、実施例５のレーザ改質工程を説明する図である。 図１３は、テストパターンの平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

なお、本開示において、「面」とは、板状部材の面のみならず、板状部材に含まれる層について、板状部材の面と略平行な層の界面も指すことがある。また、「上面」、「下面」とは、板状部材や板状部材に含まれる層を図示した場合の、図面上の上方又は下方に示される面を意味する。なお、「上面」、「下面」については、「第１面」、「第２面」と称することもある。

また、「側面」とは、板状部材や板状部材に含まれる層における面や層の厚みの部分を意味する。さらに、面の一部及び側面を合わせて「端部」ということがある。
また、「上方」とは、板状部材又は層を水平に載置した場合の垂直上方の方向を意味する。さらに、「上方」及びこれと反対の「下方」については、これらを「Ｚ軸プラス方向」、「Ｚ軸マイナス方向」ということがあり、水平方向については、「Ｘ軸方向」、「Ｙ軸方向」ということがある。

さらに、Ｚ軸方向の距離を「高さ」と称し、Ｘ軸方向とＹ軸方向で規定されるＸＹ平面上の距離を「幅」と称する。
また、「ガラス基板に設けた貫通電極」とは、ガラス基板を多層配線基板の一部として用いる場合に、ガラス基板の第１面及び第２面を電気的に導通するために設けた導電経路を意味し、必ずしも、ガラス基板を単一の導電材料で完全に貫通している必要はない。第1面からの導電通路と第2面からの導電通路が接続されていれば、貫通電極に含まれる。さらに、貫通電極の形態は、貫通孔（有底のものも、完全な貫通のもののいずれの形態も含む）を導電材料で埋め込んだフィルド型でもよいし、貫通孔の側壁部分のみを導電材料で覆ったコンフォーマルのいずれをも含む。

そして、本開示における貫通電極は、最外側の形状が概ね円筒柱形状、円錐柱形状又は角錐柱形状であることを前提としている。このため、貫通電極について、ガラス基板の第１面又は第２面に対して、略５０°から１３０°の角度を有する「側壁部」とガラス基板の第１面又は第２面に対して略平行な層からなる「底面部」を有している。
また、「隣接する層」とは、ある層に直接接触する層だけでなく、ある層との間に何らかの層を介在して存在する層をも含む。
また、「整合した凹凸」とは、下地に形成された凹凸とその上方または下方の層などに形成された凹凸が、ＸＹ平面上の位置、形状、大きさ等において共通している要素を有していることを意味し、必ずしも下地の凹凸形状と同一位置、形状、大きさであることに限定されるものではない。
さらに、「凹凸が転写形成される」とは、下地に形成された凹凸の形状が、その上方または下方に形成される層などに同一の形状、類似の形状または凹凸の有無が共通するように形成されることを意味し、必ずしも下地の凹凸形状と同一形状で形成されることに限定されるものではない。

また、「平面形状」、「平面視」とは、上方から面又は層を視認した場合の形状を意味する。さらに、「断面形状」、「断面視」とは、板状部材又は層を特定の方向で切断した場合の水平方向から視認した場合の形状を意味する。
さらに、「中心部」とは、面又は層の周辺部ではない中心部を意味する。そして、「中心方向」とは、面又は層の周辺部から面又は層の平面形状における中心に向かう方向を意味する。

次に、図１を参照して、本開示の実施形態に係る多層配線基板について説明する。

［第１実施形態］
図１は、本開示の第１実施形態に係る多層配線基板１００の構成の一例を示す図である。図１に示すように、多層配線基板１００は、ガラス基板１に設けられた貫通孔(図示せず)に第２シード層７を被着し、第２シード層を用いて、電解めっき等により、貫通電極９が形成されている。
一方、貫通孔の底面Ａの上方には耐フッ酸金属層３が設けれれている。耐フッ酸金属層の上方には、配線層４が設けられている。なお、耐フッ酸金属層３と配線層４の間には第１シード層(図示せず)が設けれてもよい。そして、耐フッ酸金属層３及び配線層４はガラス基板１の上面に配線となるようにパターン化されており、絶縁樹脂６で覆われている。

第一実施形態においては、ガラス基板１に設けた貫通電極の底面部Ａの表面に、高さが０．５μｍ以上、５μｍ以下の凹凸２aが設けられており、この凹凸形状と整合して、耐フッ酸金属層３にも、凹凸３ａとして形成されており、第２シード層７にも凹凸７ａとして形成されている。これらの複数の層からなる底面部に形成された凹凸Ｘによって本発明は貫通電極の耐熱衝撃性等を向上させることができる。
なお、耐フッ酸金属層３と配線層４の間には第１シード層(図示せず)が設けれている場合には、第１シード層にも凹凸形状が形成されている。
また、図１，図５，図６～８の凹凸２a、凹凸３ａ、凹凸７ａは、模式的に簡略に凹凸を表記したものであり、より具体的な底面部の凹凸の形状は、図９，図１０において説明する。

耐フッ酸金属層３に形成された凹凸３ａ及び第２シード層７に形成されてた凹凸７ａは、必ずしも貫通電極の底面部Ａの表面に形成された凹凸２aと完全に同一の形状ではないが、凹凸２a、凹凸３ａ及び凹凸７ａは、ＸＹ平面上の位置関係や形状が相互に整合している。これは、後述するように、凹凸３ａ及び凹凸７ａが、先に形成された凹凸２aから転写形成される場合、凹凸２a、凹凸３ａが先に同時に形成され、凹凸７ａが凹凸２aから転写形成される場合などのように、それぞれの製造工程に関連があることに起因するためである。

＜凹凸形状＞
次に、図２を参照して、凹凸２aの形状の例について説明する。図２において、（ａ）は凹凸２aの断面形状を示した図であり、（ｂ）は凹凸２aの平面形状を示した図である。また、（ｃ）は凹凸２ａの電子顕微鏡写真である。（撮影条件：装置 走査電子顕微鏡ＳＵ８０２０、加速電圧 １０ＫＶ、倍率 ×１００００）
（ａ）において、線分Ｌは底面ＡのＺ軸方向のレベル、つまりガラス基板の第１面の水準を示しており、凹凸の最大盛り上がり高さをＨ１、凹凸の最大凹部深さをＨ２、凹凸の横幅をＷとしている。
凹凸のサイズとしては、まず高さ方向では、Ｈ１及びＨ２は、それぞれ、０．５～５μｍが良好である。つまり、ガラス基板の第１面からの高低差の絶対値が±０．５μｍ以上、５μｍ以下であることが望ましい。

Ｈ１またはＨ２が５μｍより大きい場合は、凹凸へのシード層の付き回りが悪くなるほか、これを形成するためのレーザ出力が大きくなるため、ガラス基板にクラックが発生しやすくなる。
また、Ｈ１またはＨ２が０．５μｍより小さい場合は、後述する凹凸が存在することによる効果が小さくなるめ、好適ではない。
次に、凹凸の横幅Ｗについては、０．５～２０μｍが良好である。なお、凹凸の横幅は、凹凸の断面形状において、底面部ＡのＺ軸方向のレベルからガラス表面形状が変化した位置までの最大距離をＷとしている。Ｗが２０μｍより大きい場合は、これを形成するためのレーザ出力が大きくなるため、ガラス基板にクラックが発生しやすくなるため好適ではない。また、Ｗが０．５μｍより小さい場合は、後述する凹凸が存在することによる効果が小さくなるめ、好適ではない。

＜凹凸形状の変形例＞
次に、図３を参照して、凹凸２aの形状の変形例１について説明する。図３において、（ａ）から（ｊ）は、いずれも凹凸２aの平面形状を同心円状に形成した場合の断面形状を示した図である。
図３の（ａ）から（ｊ）に示すような凹凸形状においては、凹凸の山谷の数が多くなることによって、本願発明の効果をより有効に発揮することができる。（これらの製造方法については後述する。）

［第２実施形態］
次に、図４を参照して、第２実施形態として、凹凸２aの形状について説明する。図４は、凹凸２aの平面形状が同心円状ではない場合の変形例である。本開示における凹凸２ａは、後述するようにガラス基板にレーザ改質部を設けることによって形成することができる。図４の（ａ）に示すように、レーザ照射の位置Ｏを２か所設定した場合には、（ｂ）に示すように凹凸が形成される範囲を同心円の範囲ではなく、横長の平面形状として形成することができる。

また、図４の（ｃ）に示すように、レーザ照射の位置Ｏを４か所設定した場合には、（ｄ）に示すように凹凸が形成される範囲を同心円の範囲ではなく、角の取れた四角形上の平面形状として形成することができる。
レーザ照射の数やそれぞれの位置関係は、上述したものに限定されるものではなく、任意の数のレーザ照射と任意の位置関係で選択することが可能である。
また、１つの貫通電極の底面部にそれぞれの平面形状における凹凸部が重ならないようにして、独立した凹凸部を複数個所設けることも当然に可能である。
このように、底面部の凹凸部Ｘを複数、複雑な形状で形成することにより、本願発明の効果をより有効に発揮することができる。

＜効果＞
図１に示すように、貫通電極の底面部Ａとこれに隣接する耐フッ酸金属層３、第１シード層、第２シード層７の少なくとも一つに、凹凸２a、凹凸３ａ及び凹凸７ａを設けることによって、ガラス基板に設けた貫通電極底面と隣接する耐フッ酸金属層３、第１シード層、第２シード層７との接触面積を増やすことが可能となる。このため、接触面積が増えることで、貫通電極の底部における接続信頼性が向上する。
特に、ＴＣＴ（サーマルサイクルテスト：熱サイクル試験）における断線や抵抗増加の発生を抑制することが可能となる。
これらの定量的な効果については、以下の実施例の説明の後に、比較例とも比較して詳述する。

［実施例１］
次に、図５から図７を参照して第１実施形態に係る実施例１として、多層配線基板の製造方法について説明する。
（工程１）
まず、図５のａに示すように、ガラス基板１を準備する。ガラス基板１は、無アルカリガラスでもアルカリガラスでもよい。ガラス基板の厚さは、エッチング後の厚さが５０μｍ～３００μｍであることから、前記エッチング後の厚さより５０μｍ以上厚いことが望ましい。また、例えば３００μｍの厚さのガラス基板を用いることも可能である。

（工程２）
次に、図５のｂに示すように、ガラス基板の下面側である第２面側からレーザを照射し、貫通孔の起点となるレーザ改質部２を形成する。レーザ改質部２は、第２面から上方、例えば垂直方向に延在し、第1面に至るまでレーザ改質部２まで到達するように形成する。この際、緑色パルスレーザを用い、パルス幅、出力等を調整することで、第１面に最大高さ０．７μｍ、幅１．２μｍの凹凸形状を形成する。
なお、前記凹凸を形成するためのレーザとしては、緑色パルスレーザに代えて、近赤外のパルスレーザなどを用いることもできる。

パルスレーザの条件としてはパルス幅、出力、波長などが挙げられる。パルス幅としては、５００フェムト秒（ｆｓ）～２５ナノ秒（ｎｓ）が望ましい。５００ｆｓ以上、５０ｐｓ以下、であることがより望ましい。さらに好ましくは１ｐｓ～２０ｐｓ、特に好ましくは５～１５ｐｓである。
これとは反対に、２５ｎｓ以上では、レーザ照射時に改質部周辺にマイクロクラックが発生しやすい。また、５００ｆｓ以下では、レーザ照射装置のコストが大幅に高くなってしまう。

レーザのエネルギーについては、特に制限されないが、ガラス基板の組成や形成すべき改質部の寸法などに応じたエネルギーであることが望ましい。レーザの出力としては、例えば１～１０００μＪ／パルスが良好である。更には５μＪ／パルス～２００μＪ／パルスがより良好である。レーザエネルギーを増加させることで、改質部６５を長く形成することができるが、レーザパルスエネルギーの増加に比例して、改質部周辺のマイクロクラックが増加する傾向がある。
レーザについては、ＮＤ：ＹＧＧレーザ、ＮＤ：ＹＶＯ４レーザの高調波、又はＮＤ：ＹＬＦレーザの高調波を用いることができる。この場合、高調波は、例えば、第二高調波、第三高調波である。レーザの波長については、所望の照射スポットに調整できれば、適宜設定して構わない。ただし、第四高調波の波長２６６～２６８ｎｍの近傍については、レーザ照射装置のコスト増加につながることから、好ましくは、波長については、３５５ｎｍ～１０６４ｎｍの範囲が望ましい。

（工程３）
次に、図５の（ｃ）に示すように、ガラス基板の第一面に耐フッ酸金属層３を１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲で形成する。その後、耐フッ酸金属層３の上に第１シード層として銅被膜を１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲で成膜する。
耐フッ酸金属層３の材料は、例えばクロム、ニッケル、ニッケルクロムから適宜選定することができる。そして、耐フッ酸金属層３は、ガラス基板１の凹凸部の形状に追随して形成されるため、耐フッ酸金属層３にもガラス基板１と同様の凹凸形状が転写形成されることとなる。

（工程４）
次に、図６の（ｄ）に示すように、配線パターンの反転パターンをフォトレジスト５で形成する。フォトレジスト材料としては、一般的にはドライフォトレジストを用いるが、直接描画タイプの日立化成（株）製ＲＤ－１２２５等の感光性フィルムを用いてもよい。直接描画タイプの感光性フィルムによってパターン形成する場合には、まず感光性フィルムをラミネート処理を実施し、続いて設定したパターンを描画後、現像することにより、工程３で形成したシード層を所望のパターンに露出させる。

（工程５）
次に、この露出したシード層に給電し、２μｍ以上、１０μｍ以下の厚さの電解銅めっきによる配線層４を形成する。そして、図６（ｅ）に示すように、電解銅メッキ後の完了後に不要となったドライフィルムレジストを溶解剥離する。

（工程６）
次に、図６の（ｆ）に示すように、シード層をエッチング除去することによって配線を形成する。

（工程７）
次に、図７の（ｇ）に示すように、絶縁樹脂６を配線上にラミネートする。

（工程８）
次に、図７の（ｈ）に示す様に、ガラス基板の第２面から、フッ化水素溶液でエッチングを行う。レーザ改質部２が形成されていない部分のガラスはフッ化水素溶液によってエッチングされ、ガラス基板の第１面と平行に薄板化される。レーザ改質部２は非改質部よりも優先的に溶解され、貫通孔が形成される。これによって、ガラス基板は、貫通孔の形成と共に薄板化する。すなわち、薄板化と貫通孔１０の形成とが、一つのエッチング処理で行われる。薄板化したガラス基板の下面が、第二面配線層が形成される第二面となる。
フッ化水素溶液によるエッチング量は、ガラスデバイスの厚さに応じて適宜設定することができる。例えば、工程１で用いたガラス基板の厚さが４００μｍの場合、そのエッチング量は１００μｍ以上３５０μｍ以下の範囲であることが望ましい。
薄板化後のガラス基板１の厚さは、５０μｍ以上３００μｍ以下が好ましい。
ガラス貫通孔が形成されると、ガラス貫通孔の底面には、耐フッ酸金属層に転写形成された凹凸２ａが露出する。

（工程９）
次に、図３の（ｉ）に示すように、貫通孔１０が形成された第二面側から第２シード層７をスパッタリングにて形成する。このとき形成された第２シード層には耐フッ酸金属層３の凹凸形状が転写されたものとなり、貫通電極の底面部に形成される凹凸Ｘが形成される。

（工程１０）
次に図３の（ｊ）に示す様に第２面に配線層４を形成する。具体的には、工程４，５，６と同様にドライフィルムレジストでパターン形成し、第２シード層７に給電し、２μｍ以上１０μｍ以下の厚さの電解めっき層を形成する。
電解めっきの工程においては、有底のＴＧＶの底に気泡が溜まりやすく、これが完全な貫通電極の形成の障害となることが多い。しかし、本開示の実施態様においては、第２シード層７に凹凸形状が形成されているため、気泡の抜け起点となり、気泡によるめっき不良を低減させることができる。この点については、図１１を用いて後に詳述する。
電解めっき後、不要となったドライフィルムレジストを溶解剥離して貫通電極９を形成する。その後不要となったシード層を除去し、絶縁樹脂６を貫通電極上にラミネートする。

（工程１１）
次に図８に示すように、公知の方法で任意の層数の多層配線基板を形成する。なお、最外層にはソルダーレジスト８等の外層保護膜をコートしても良く、外部接続端子などの必要がある場合、開口部を設けてもよい。
上記により、ＴＧＶ部の長期信頼性が良く、めっき時のビア埋まり不良の少ないガラス配線基板を形成することができる。

＜凹凸の詳細＞
次に、図９を及び図１０を参照して、実施例１における凹凸の詳細な構成について説明する。図９及び図１０は貫通電極の底面部における凹凸の製造工程を断面図として説明したものである。
図９を及び図１０において、耐フッ酸金属層３、第１シード層１１，第２シード層７のの膜厚は３０～２００ｎｍである。また、凹凸形状の寸法は幅０．５～２０μｍ、凹凸の最大盛り上がり高さをＨ１、凹凸の最大凹部深さをＨ２はいずれも０．５～５μｍである。このため、図９、図１０に示す様に、耐フッ酸金属層３、第１シード層１１の凹凸形状は、ガラス基板の凹凸より皮膜１層、２層分大きくなり、凹凸の形状は、ガラス基板の凹凸が転写されているものの、完全に同一形状ではないが、類似の形状または凹凸の有無が共通するように形成され。つまり、形成された凹凸が、ＸＹ平面上の位置、形状、大きさ等において共通している要素を有しており、整合した凹凸となっている。
一方、第２シード層７は、同様に１層程度小さくなった形状となっている。

図９（ａ）に示すように、まずガラス基板１に対して、改質部を形成するためにレーザが照射され、第１面に至るまでレーザ改質部２が形成されるため、底面部に凹凸２ａが形成される。
その後、図９（ｂ）に示すように、凹凸２ａの上方に耐フッ酸金属層３が形成される。
なお、ここでは、ガラス基板１にレーザによって凹凸が形成された後に、耐フッ酸金属層３を形成したが、ガラス基板１レーザ照射を行う前の段階で、ガラス基板１上に耐フッ酸金属層３を形成し、その後にガラス基板１にレーザ照射を実施し、ガラス基板１及び耐フッ酸金属層３に同時に凹凸を形成することもできる。

その後、図９（ｃ）に示すように耐フッ酸金属層３上に第１シード層１１を形成する。第１シード層は複数設けても良いし、不要であれば省いても良い。
その後、図９（ｄ）に示すように、第１シード層を用いてい電解めっきにより、配線層４を形成する。配線層４の形成方法は、フォトリソグラフィにてパターンを形成したのちに、電解めっきなどで銅の配線層を形成し、そのご不要な部分をエッチング除去する、いわゆるセミアディティブ法などを用いることができる。
次に、配線層４の上方に絶縁樹脂を形成したのち、ＴＧＶの形成に移る。ＴＧＶ形成はレーザにて改質したガラスをフッ酸等のエッチング液で除去することで行う。耐フッ酸金属層３にエッチングが達した時点でエッチングが終了し、ＴＧＶが形成されることとなり、図１０（ｆ）に示す断面形状を得ることができる。なお、図１０（ｆ）において、下方の領域は、貫通孔１０である。（図１０（ｆ）で示した箇所の全体図は、図７（ｈ）に示されている）

続いて、図１０（ｇ）に示すように、貫通孔１０内部に第２シード層を形成する。なお、第２シード層７は、貫通孔以外のガラス基板１の第２面および貫通孔側壁への形成は必須であるが、貫通孔１０の底面に耐フッ酸金属層３等の導体が形成されている場合には、必ずしも必須ではない。また貫通孔１０底面の耐フッ酸金属層３等のエッチングストップ層や、電解めっきのためのシード層などは、不要であれば除去することも可能である。

次に、図１０（ｈ）に示すように、貫通孔１０内に電解めっきにて配線層４を形成する。配線層４の形成方法はおもて面と同様のセミアディブ法などを用いることができる。
このようにして凹凸が形成された領域においては、ガラス基板１の上方に設けられた配線層４の一部が、ガラス基板の第１面より下方に入り込む領域が存在し、かつ、貫通電極を構成する材料である配線層４が、ガラス基板の第１面より上方に入り込む領域が存在する。

＜効果＞
本開示の実施形態によれば、耐フッ酸金属層（エッチングストップ層）、第１シード層１１、第２シード層７などの各層が貫通電極の底面部において、大きな凹凸形状が形成されている。このため、各層間の接触面積が増大し、また凹凸形状がアンカーとなって、ＴＧＶ底での各層の密着性が向上し、その結果、接続信頼性が改善することができる。これらの定量的評価については、後述する。

次に、図１１を参照して、本開示の貫通電極の底面部の表面に凹凸を備えることによる、電解めっき工程における効果について説明する。
貫通孔１０が形成された状態において、図７（ｉ）から図７（ｊ）に示すように電解めっきにより、貫通孔内に配線層４形成することとなる。
この場合、貫通孔の底面の形状は、概ね５０～２００μｍの開口に対して、ガラス基板１の厚さは、５０～１０００μｍであることから、ガラス基板１の厚と開口径のアスペクト比は２０にもなる場合がある。
このように、アスペクト比が高い場合には、電解めっきを行う際に、電解液中に発生する気泡や基板を液浸漬する際に巻き込む気泡Ｂが貫通孔内から抜けないという事象が発生しやすい。つまり、図１１（ａ）に例示するように、大きく成長した気泡Ｂが貫通孔１０全体を覆うように存在してしまうことが多い。こうした場合、気泡サイズが大きいと、外部からの振動や液流動などでは気泡Ｂの除去が難しく、結果的に気泡Ｂが存在する部分において電解めっきが不十分となり、不良品の発生につながる。

一方、本開示の実施形態のように、貫通孔の底面に凹凸の突起を有する場合には、ガラス基板１をめっき液に浸漬した際に、貫通孔の底面の全体を覆うような気泡Ｂが発生しにくい。
これは、図１１（ｂ）に示すように、貫通孔の底面の凹凸によって気泡が分かれやすくなり、大きな気泡に成長しないことになると考えられる。その結果、気泡サイズが小さくなり、凹凸部が無い場合に比べ、外部からの振動や液流動などによる気泡の除去が容易になる。これについての定量的評価についても、後述する。

以下では、上述した実施例１の構成要素を一部変更した実施例２～実施例６について説明する。

＜実施例２＞
実施例２は、実施例１において凹凸形状を最大高さ（図２（ａ）におけるＨ１またはＨ２における小さくない方の値）０．９μｍ、幅（図２（ａ）におけるＷ）を１．８μｍとした場合である。近赤外パルスレーザーを用い、パルス幅、出力等を調整することで、凹凸形状のサイズを変更した。上記以外は実施例１と同様にして、実施例２の配線基板を得た。

＜実施例３＞
実施例３は、実施例１において凹凸形状を２箇所形成した場合の例である。凹凸形状は最大高さ０．７μｍ、幅１．２μｍとした。緑色パルスレーザをピッチ３０μｍで照射し、長丸のビア形状を形成した。上記以外は実施例１と同様にして、実施例３の配線基板を得た。

＜実施例４＞
実施例４は、実施例１においてＴＧＶのめっきをフィルドビアにて形成した場合の例である。めっき浴の組成を変更し、ＴＧＶが完全に埋まるようにめっき膜を形成した。上記以外は実施例１と同様にして、実施例４の配線基板を得た。

＜実施例５＞
実施例５は、実施例１においてレーザ照射と耐フッ酸金属層形成の順序を変更した場合の例である。具体的には図２に示す様に、まず図１２（ａ）にてガラス基板を準備し、図１２（ｂ）にて耐フッ酸金属層を形成する。その後図１２（ｃ）に示す様に、レーザ改質部および凹凸形状を形成した。凹凸形状のサイズはレーザ条件を調整し実施例１と同様の最大高さ０．７μｍ、幅１．２μｍとした。凹凸形状はガラス基板及び耐フッ酸金属層に形成された。上記以外は実施例１と同様にして、実施例５の配線基板を得た。

＜実施例６＞
実施例１においてレーザ照射の向きを下向きに変更した場合である。レーザをガラス基板の第一面側から照射し、第一面に最大高さ１．０μｍ、幅２．１μｍの凹凸形状を形成した。上記以外は実施例１と同様にして、実施例６の配線基板を得た。

以下では、上述した実施例との効果の差異を検証するための比較例について説明する。

＜比較例１＞
実施例１においてレーザ照射をガラス基板１の第１面まで貫通せず、ガラス基板の途中で止め、第１面側に凹凸形状を形成しなかった場合の例である。このような改質エリアの調作は、レーザの焦点位置を制御することにより可能である。上記以外は実施例１と同様にして、比較例１の配線基板を得た。

＜比較例２＞
比較例１においてＴＧＶのめっきをフィルドビア、つまり、ＴＧＶが完全に埋まるように形成した。このような調整は、めっき浴の組成や、めっき時間を調整することにより可能である。上記以外は比較例１と同様にして、比較例２の配線基板を得た。

＜比較例３＞
比較例１においてレーザ照射の焦点位置、出力を調整して、ガラス改質部をガラス中央部のみに形成した場合である。改質部を第１面、第２面の両方の面に貫通せず、ガラス基板の途中でとめ、第１面、第２面の両方に凹凸形状を形成しなかった場合である。具体的には厚さ５００μｍのガラス板の中央３００μｍ部分のみ改質を行った。フッ酸エッチング時には、最初均一にガラスの膜厚が減少しているが、改質部に差し掛かるとその部分のみエッチングレートが上がり、ビアが形成される。改質部を超えるとその後は再び均一にエッチングがすすむ。上記以外は比較１と同様にして、比較例３の配線基板を得た。

＜比較例４＞
比較例３においてフッ酸エッチングの前にガラス基板の第２面を研磨によって除去した場合の例である。比較例４においては、ガラス基板の第２面側を研磨によって１２０μｍ除去したのちにフッ酸エッチングを行った。研磨によるガラス膜厚減少と、フッ酸エッチングによるＴＧＶを別工程で行うため、ＴＧＶの形状安定性が向上する。上記以外は比較例３と同様にして、比較例４の配線基板を得た。

＜効果の検証＞
（熱サイクル試験）
多層配線基板における貫通電極の接続信頼性の判断基準としては、ＴＣＴ（熱サイクル試験）が一般的に用いられる。ＴＣＴにおいては、多層配線基板を高温、低温の環境下に繰り返し置くことで、熱膨張係数の違いによって、多層配線基板の各層に応力を発生させ、特にＴＧＶを含むビア部での応力による配線の断裂の発生傾向を検証することが可能となる。

具体的には、図８に示す６層配線基板の第１層から、ＴＧＶを経由して第６層までを往復するデイジーチェーンを、図１３に示すように３６個のＴＧＶについて作成し、このテストパターンを５０個を作成し、ＴＣＴ試験後に配線破断が発生した数をカウントした。

ＴＣＴ条件：－５５℃～１２５℃、配線幅：１４０μｍ、ビア径：φ８０μｍ、パッド幅：１４０μｍ。
判定：断線本数がないものを◎、断線本数が５本以下を〇、断線本数が５本を超えるものを×として判定した。

また、めっき時の気泡によるＮＧの発生頻度についても併せて評価を実施した。
（めっき評価）
３２０×４００ｍｍサイズの基板にφ８０μｍのＴＧＶを１０万孔形成し、工程１０のめっき時に気泡によるめっき不着の割合を確認した。基板の処理条件としては、電解めっきを行う前に、貫通孔内をプラズマによる親水化処理と硫酸洗浄を行った。その後、硫酸銅めっき液に浸漬しＴＧＶ部を有する基板に膜厚５μｍの電解めっきを行った。
判定：不良率比率が１％以下を◎、１０％以下を○、１０％を超えるものを×として判定した。

（表１）熱サイクル（ＴＣＴ）及びめっき信頼性評価結果

以上の通り、本開示の実施例１～６については、熱サイクル（ＴＣＴ）及びめっき信頼性評価において、貫通電極の底面部に凹凸を備えていることにより、凹凸がないものと比較して優れた耐熱衝撃性を有し、信頼性の高い多層配線基板を提供することができることが確認できた。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１：ガラス基板
２：レーザ改質部
２ａ：ガラス基板に形成された凹凸
３：耐フッ酸金属層
３ａ：耐フッ酸金属層に形成された凹凸
４：配線層
５：フォトレジスト
６：絶縁樹脂
７：第２シード層
７ａ：第２シード層に形成された凹凸
８：ソルダーレジスト
９：貫通電極
１０：貫通孔
１１：第１シード層
１１ａ：第１シード層に形成された凹凸
１００：多層配線基板
Ａ：ガラス基板第１面
Ｌ：ガラス基板第１面の水準
Ｘ：底面部に形成された凹凸

Claims (11)

1. 貫通電極を設けたガラス基板を含む多層配線基板において、
   前記ガラス基板に設けた貫通電極の底面部に、前記ガラス基板の第１面からの高低差の絶対値が±０．５μｍ以上、５μｍ以下の凹凸を備えた多層配線基板。
2. 請求項１に記載の多層配線基板において、
   前記凹凸は、幅が０．５μｍ以上、２０μｍ以下である
   ことを特徴とする多層配線基板。
3. 請求項１又は２に記載の多層配線基板において、
   前記貫通電極の底面部に隣接する耐フッ酸金属層、第１シード層、第２シード層の少なくとも一つに、前記底面部の表面の凹凸と整合した凹凸を備える
   ことを特徴とする多層配線基板。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の多層配線基板において、
   前記凹凸が形成された領域において、前記ガラス基板の上方に設けられた配線層の一部が、前記ガラス基板の第１面より下方に入り込む領域が存在し、かつ、貫通電極を構成する材料が、前記ガラス基板の第１面より上方に入り込む領域が存在する
   ことを特徴とする多層配線基板。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の多層配線基板において、
   前記貫通電極の底面部に隣接する耐フッ酸金属層、第１シード層、第２シード層の少なくとも一つの凹凸は、前記貫通電極の底面部の凹凸から転写形成された
   ことを特徴とする多層配線基板。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の多層配線基板において、
   １つの貫通電極の底面に前記凹凸を複数個所備える
   ことを特徴とする多層配線基板。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の多層配線基板において、
   前記底面部の凹凸は、前記ガラス基板にレーザを照射することによって前記ガラス基板を形状変化させることにより形成されたものである
   ことを特徴とする多層配線基板。
8. 第１面及び第２面を有するガラス基板にレーザを照射し、前記ガラス基板内に前記第１面にまで至る変質部を形成し、前記ガラス基板の第１面に幅が０．５μｍ以上、２０μｍ以下の凹凸を形成する第１工程と、
   前記ガラス基板の第１面に、前記凹凸が転写形成された、耐フッ酸金属層及び／又は第１シード層を形成する第２工程と、
   前記耐フッ酸金属層及び／又は第１シード層の上方に配線パターンを形成する第３工程と、
   前記ガラス基板の第２面からエッチング液を用いて、前記変質部をエッチングして貫通孔を形成する第４工程と、
   前記貫通孔の表面に、前記凹凸が転写形成された第２シード層を形成する第５工程と、
   前記第２シード層に通電して電解めっき処理をおこなう第６工程
   を備える多層配線基板の製造方法。
9. 第１及び第２の主面を有するガラス基板の第１面に耐フッ酸金属層及び／又は第１シード層を形成する第１工程と、
   前記ガラス基板の第２面側からレーザを照射し、前記ガラス基板の第１面にまで至る変質部を形成し、前記ガラス基板の第１面及び耐フッ酸金属層及び／又は第１シード層に、幅が０．５μｍ以上、２０μｍ以下の凹凸を形成する第２工程と、
   前記耐フッ酸金属層及び／又は第１シード層の上方に配線パターンを形成する第３工程と、
   前記ガラス基板の第２面からエッチング液を用いて、前記変質部をエッチングして貫通孔を形成する第４工程と、
   前記貫通孔の表面に、前記凹凸が転写形成された第２シード層を形成する第５工程と、
   前記第２シード層に通電して電解めっき処理をおこなう第６工程
   を備える多層配線基板の製造方法。
10. 前記請求項８または９に記載の多層配線基板の製造方法において、前記レーザは、レーザパルス幅が５００フェムト秒～２５ナノ秒であり、レーザ発信波長が３５５ｎｍ以上、１０６４ｎｍ以下である
    ことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
11. 前記請求項８または９に記載の多層配線基板の製造方法において、前記レーザは、レーザパルス幅が５００フェムト秒～５０ピコ秒である
    ことを特徴とする多層配線基板の製造方法。

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