JP2024051712A - ガラス基板、多層配線基板、ガラス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では、良好な密着性を備えた貫通電極を形成することが可能なガラス基板を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一実施形態によると、第一面と第二面を有し、前記第一面から前記第二面まで貫通する少なくとも１つの貫通孔を備えるガラス基板であって、前記ガラス基板の厚さ方向における貫通孔の裁断面における側面形状の分散粗さが１，５００ｎｍ以上、かつ凹凸巾が１，５００ｎｍ以上であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス基板、多層配線基板、ガラス基板の製造方法に関する。

近年、回路基板を積層した三次元実装技術が用いられている。このような実装技術においては、回路基板に貫通電極を形成することが行われる。貫通電極は、絶縁体で構成された基板に貫通孔を形成し、この貫通孔に導電体を配置することによって形成される。回路基板の高集積化に伴い、貫通孔についても更なる微細化が必要となる。

例えば、特許文献１には、穿孔によって基板に複数の精密孔を形成する方法として、基板の面に犠牲カバー層１００を付着するステップと、基板に対して予め決められた場所に、および複数の精密孔のうちの１つの所望の場所に一致させて、レーザービームを位置決めするステップと、予め決められた場所にレーザービームをパルス状にして繰り返し送ることによって、犠牲カバー層に貫通孔を形成するステップと、犠牲カバー層に形成された貫通孔にレーザービームをパルス状にして送るステップとを含む、穿孔によって基板に複数の精密孔を形成する方法が開示されている。
また、特許文献２には、孔を備えたガラス系基板を含む物品、孔を備えた物品を含む半導体パッケージ、及び基板に孔を製作する方法が開示されている。その中で、物品は、第１の表面、第２の表面、及び上記第１の表面から延在する少なくとも１つの孔を有する、ガラス系基板を含む。上記少なくとも１つの孔は、１μｍ以下の表面粗度Ｒａを有する内壁を有する。上記少なくとも１つの孔は、上記第１の表面に存在する第１の直径を有する第１の開口を有する。第１の平面は、上記ガラス系基板の平均厚さに基づいて、上記ガラス系基板の上記第１の表面によって画定される。上記少なくとも１つの孔の上記第１の直径に対する陥没深さの比は、０．００７以下である。

特開２０１９－０３０９０９号公報 特表２０１９－５３０６２９号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示された技術によれば、貫通孔の側面の粗さと導電材料の密着性の関係については、検討されていない。
このため、特許文献１、２に記載された貫通孔の側面は、導電体層とガラス界面での密着性が低下し、貫通電極内にて、導電体層とガラスが剥離する要因となっている。この結果、半導体搭載後の駆動時の熱応力、並びに駆動時の温度変化による導電体とガラスの線膨張係数差による応力によって導体層とガラス界面で剥離を防ぐことが難しい。

そこで、本発明では、良好な密着性を備えた貫通電極を形成することが可能なガラス基板およびそのようなガラス基板を備えた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、代表的な本発明のガラス基板の一つは、第一面と第二面を有し、前記第一面から前記第二面まで貫通する少なくとも１つの貫通孔を備えるガラス基板であって、前記ガラス基板の厚さ方向における貫通孔の裁断面における側面形状の分散粗さが１，５００ｎｍ以上、かつ凹凸巾が１，５００ｎｍ以上であることを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、良好な密着性を備えた貫通電極を形成することが可能なガラス基板およびそのようなガラス基板を備えた多層配線基板を提供できる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施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、Ｘ形状の貫通孔の断面および傾斜角度の測定方法を示す図である。 図２は、円錐台形状の貫通孔の断面および傾斜角度の測定方法を示す図である。 図３は、貫通孔の側面粗さの測定方法を示す図である。 図４は、第二実施形態における実施例１の貫通孔の傾斜角度の測定結果を示す図である。 図５は、第二実施形態における実施例２の貫通孔の傾斜角度の測定結果を示す図である。 図６は、第二実施形態における実施例３の貫通孔の傾斜角度の測定結果を示す図である。 図７は、第一実施形態における比較例１の貫通孔の断面形状を示す図である。 図８は、第一実施形態における比較例１の貫通孔の傾斜角度の測定結果を示す図である。 図９は、第一実施形態における比較例２の貫通孔の断面形状を示す図である。 図１０は、第一実施形態における比較例２の貫通孔の傾斜角度の測定結果を示す図である。 図１１は、第一実施形態における比較例３の貫通孔の断面形状を示す図である。 図１２は、第一実施形態における比較例３の貫通孔の傾斜角度の測定結果を示す図である。 図１３は、第二実施形態における実施例および各比較例の貫通孔の断面のＳＥＭ画像を示す図である。 図１４は、第二実施形態における多層配線基板の構成の一例を示す図である。 図１５は、第二実施形態における多層配線基板の構成の他の例を示す図である。 図１６は、ガラス基板を準備する工程を示す図である。 図１７は、レーザ改質部を形成する工程を示す図である。 図１８は、貫通孔を形成する工程を示す図である。 図１９は、貫通孔に貫通電極を形成する工程を示す図である。 図２０は、第一配線層および第二配線層を形成する工程を示す図である。 図２１は、半導体装置と基板のインターポーザ基板として、多層配線基板を用いる場合を示す図である。 図２２は、図２１の場合の断面を示す図である。 図２３は、通信用の電子デバイスに多層配線基板および半導体装置が用いられる場合を示す図である。 図２４は、図２３の場合の断面を示す図である。

以下、本発明の各実施形態に係る貫通電極付ガラス多層配線基板について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す各実施形態及び実施例は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態や実施例に限定して解釈されるものではない。なお、本発明の実施形態で参照する図面において、同一部の符号または類似の符号(数字の後にA、B等を付しただけの符号)を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率の説明は都合上実際の比率と異なったり、構成の一部から省略されたりする場合がある。

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、「第一面」、「第二面」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、「貫通孔の側面」とは、物体と開口との間の境界面を意味する。
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、層状の物体に対して高さを言う場合、「厚み」とも称する。
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、ガラス基板の第一面及び第二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。第一面からの導電通路と第二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、完全な貫通のものも、いずれの形態をも含む）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。

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。

＜実施例＞
本発明の第一実施形態、第二実施形態に係る多層配線基板の実施例を説明するために、貫通孔１２の傾斜角度の測定方法、側面粗さの測定方法を以下に示す。

（貫通孔の傾斜角度の測定方法（Ｘ形状））
まず、図１を参照して、本発明の第一実施形態で得られる貫通孔１２の形状における傾斜角度の測定方法について説明する。

図１は、高さ方向の中央部がくびれた砂時計形状（以下、「Ｘ形状」ともいう。）の貫通孔１２の断面および傾斜角度の測定方法を示す図である。図１に示される貫通孔１２の断面は、貫通孔１２を第一面１０１側からスクライブにて割断して断面を表出させ、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：走査電子顕微鏡）によって観察されたＳＥＭ画像を画像解析したものである。
貫通孔１２の断面は、貫通孔１２を第一面１０１側より、ガラス基板の厚さ方向においてスクライブにて割断（裁断）して断面（裁断面）を出し、貫通孔１２の断面を表出させる。割断の方法としては、例えば３点曲げを適用することができる。その後、表出した断面についてＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：走査電子顕微鏡）によって観察されたＳＥＭ画像を画像解析ソフトを使用して解析したものである。断面のＳＥＭ画像を画像解析することによって、貫通孔１２の角度測定を行うことができる。

図１は、貫通孔１２の中心を通過する面で断面とした様子を示しており、パターン模様で示した箇所がガラス基板１０を示している。また、図１に示される目盛り５％、１０％、・・・９５％は、ガラス基板１０の第一面１０１から第二面１０２までの長さを割合で示している。

図１に示す貫通孔１２の形状は、目盛り５０％の位置でほぼ上下対称の構造を持つ。貫通孔１２の側面の傾斜角度の測定方法について、第一面１０１からの距離が５％から５０％までの区間に関しては、図１に示されるように、ガラス基板１０の第一面１０１側の開口部の中心部に、第一面１０１と垂直になるように中心線ＴＣを引く。

次に、中心線ＴＣを貫通孔１２の両側に向かって平行移動させ、貫通孔１２の径が極小値をとる点と接触させ、接触した点を基準点ＲＰとする。そして、基準点ＲＰから５％から５０％のそれぞれの目盛りの位置の高さの断面の位置を結ぶ直線である接線ｓｓを引き、接線ｓｓの傾斜角度を測定し、その傾斜角度を、５％から５０％のそれぞれの断面の位置における傾斜角度であるとする。傾斜角度は、貫通孔１２の径が上方または下方に向けて広がる方向を正とする。

同様に、第一面１０１からの距離が５０％から９５％までの区間に関しては、ガラス基板１０の第二面１０２側の開口部において、開口部の中心部に第二面１０２と垂直になるように中心線ＴＣを引く。次に、中心線ＴＣを貫通孔１２の両側のいずれか一方に向かって平行移動させ、貫通孔１２の径が極小値を取る点と接触させ、接触した点を基準点ＲＰとする。そして、基準点ＲＰから５０％から９５％それぞれの目盛りの位置の高さの断面の位置に接線ｓｓを引き、接線ｓｓの傾斜角度を測定する。

（貫通孔の傾斜角度の測定方法（円錐台形状））
続いて、図２を参照して、本発明の第二実施形態で得られる貫通孔１２の形状を説明する。図２は、円錐台形状の貫通孔１２の断面および傾斜角度の測定方法を示す図である。図２に示される貫通孔１２の断面は、貫通孔１２を第一面１０１側より、ガラス基板の厚さ方向においてスクライブにて割断（裁断）して断面（裁断面）を出し、貫通孔１２の断面を表出させる。割断の方法としては、例えば３点曲げを適用することができる。その後、表出した断面についてＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：走査電子顕微鏡）によって観察されたＳＥＭ画像を画像解析ソフトを使用して解析したものである。断面のＳＥＭ画像を画像解析することによって、貫通孔１２の角度測定を行うことができる。
図２に示す貫通孔１２の形状は円錐台形状をしており、貫通孔１２は第二面１０２側に貫通孔の径が極小となる極小値を持つ。なお、図２に示される目盛り５％、１０％、・・・９５％は、ガラス基板１０の第一面１０１から第二面１０２までの長さを割合で示している。
ガラス基板１０の第二面１０２側の開口部の中心部に、第二面１０２と垂直になるように中心線ＴＣを引く。次に、矢印に示されるように中心線ＴＣを貫通孔１２のいずれか一方向かって平行移動させ、平行移動させた中心線ＴＣが貫通孔１２の径が極小値を取る点と接触させ、接触させた点を基準点ＲＰとする。そして、基準点ＲＰから５％から９５％のそれぞれの目盛り位置の高さの断面の位置に接線ｓｓを引き、接線ｓｓの傾斜角度を測定し、その傾斜角度を、５％から９５％のそれぞれの断面の位置における傾斜角度であるとする。なお、傾斜角度は、貫通孔１２の径が上方に向けて広がる方向を正とする。

上述のように、第一実施形態及び第二実施形態においては、傾斜角度の測定方法は、（１）貫通孔１２の中心線を作成する、（２）中心線を極小値に水平移動し基準点を作成する、（３）基準点から各位置に接線を引き角度を測定する、という手順（１）から（３）を含む。特に（２）基準点を作成する手順を採用することによって、貫通孔全体を俯瞰するようなスケールでかつ側壁の微細な凹凸の影響を受けないスケールを満足しつつ信頼性の高い測定を行うことができる。

（側面粗さの計測方法）
続いて、第一実施形態及び第二実施形態における貫通孔１２の側面粗さの測定方法について説明する。貫通孔１２の側面粗さに測定については、側面角度の測定と同様に貫通孔１２の断面をＳＥＭによって観察し、観察されたＳＥＭ画像を画像解析ソフトを使用して解析する。貫通孔の側面粗さを計測するためには、通常は、貫通孔の第一面１０１から第二面１０２に至る範囲を測定範囲とする。ただし、仮に、貫通孔に凹凸が存在している場合には、当該凹凸部を除いた範囲を２つ以上の測定範囲として設定し、それらの測定範囲の結果を平均して側面粗さとする。また、側面粗さの算出に当たっては、同じ条件で作成した貫通孔５つ（サンプル数ｎ＝５）について、同様の測定を行い、これらの平均値を当該条件で作成した貫通孔の側面粗さとして規定する。

図３は、第二実施形態の円錐台形状の例を用いて貫通孔の側面粗さの測定方法を示す図である。図３（ａ）は、貫通孔１２の断面のＳＥＭ画像を示す。図３（ｂ）は、貫通孔１２の断面を観察したＳＥＭ画像より、貫通孔１２の側面の輪郭を抽出した図を示す。抽出された輪郭データより平均分散粗さおよび凹凸巾の測定を実施する。図３（ｃ）は、平均分散粗さの計算式および凹凸巾を模式的に示す図である。
図３（ｂ）において抽出された輪郭データに関し、第一面１０１を基準として設定した設定領域Ｌにおいて、輪郭の粗さを示す粗さ曲線ｆ（ｘ）を測定する。平均分散粗さ（以下、単に「分散粗さ」ともいう。）Ｒａは、式（１）に示されるように、粗さ曲線ｆ（ｘ）の絶対値を２乗したものを、設定領域Ｌにわたって積分したうえで設定領域Ｌの長さで割ったものである。
また、ラフネス幅（以下、「凹凸巾」ともいう。）ａは、粗さ曲線ｆ（ｘ）のうち、粗さの最大値を示すピーク部と粗さの最小値を示すボトム部との差である。
なお、一つ貫通孔において、複数の粗さ曲線ｆ（ｘ）が設定された場合には、それらから算出された粗さの値の平均値によって当該貫通孔の平均粗さを算出することとなる。
このような側面粗さの測定方法は、Ｘ形状の場合であっても同様である。

<第二実施形態に係る実施例及び比較例>
次に、図２を用いて、第二実施形態における貫通孔１２の製造方法について説明する。第二実施形態では、後述する図１８に示されるように、レーザ改質部６５が形成されたガラス基板１０に対して、第一面１０１および第二面１０２の両面からエッチングを行う。このため、形成された貫通孔１２は、第一面１０１と第二面１０２の間のほぼ中間にある位置に径が最も小さくなる極小点を有しており、上下対象な構造を持つようになる。貫通孔１２の側面の傾斜角度は、ガラス基板１０に対するレーザ加工条件、エッチング条件よって変化する。各実施例では、表１に示すパルス幅およびショット数の照射条件でレーザ加工し、エッチングで貫通孔１２を形成している。
本発明の各実施例では、表１に示すパルス幅およびショット数の照射条件によってガラス基板にレーザ加工を行い、その後のエッチングにより貫通孔１２を形成している。第二実施形態における実施例１においてはパルス幅が３０ｐｓかつショット数が１、実施例２においてはパルス幅が３０ｎｓかつショット数が１００、実施例３においてはパルス幅が５０μｓかつショット数が１０である。
また、比較例は、第二実施形態に示した製造方法とレーザ加工方法を変更して作成した貫通孔である。つまり、比較例１においてはパルス幅が５ｐｓかつショット数が１、比較例２においてはパルス幅が１５ｐｓかつショット数が１、比較例３においてはパルス幅が１５ｐｓかつショット数が１であるものを用いている。
各実施例および各比較例のいずれについても、ガラス基板１０の第二面１０２側の開口径は平均８０μｍであり、この場合、計測値の平均値に標準偏差の３倍を加えた値である３σは４．５μｍ以下であった。また、形成されたレーザ改質部６５の第二面１０２における開口径について、開口径の最大値φＭａｘと最小値φＭｉｎの差は１０μｍ以下であった。

（貫通孔の傾斜角度）
以下、図４から図１２を参照して、第一実施形態及び第二実施形態における各実施例、比較例の貫通孔の形状、特性形状を説明する。
図４は、第二実施形態における実施例１の貫通孔の傾斜角度の測定結果を示す図である。
図５は、第二実施形態における実施例２の貫通孔の傾斜角度の測定結果を示す図である。
図６は、第二実施形態における実施例３の貫通孔の傾斜角度の測定結果を示す図である。
図７は、第一実施形態における比較例１の貫通孔の断面形状を示す図である。
図８は、第一実施形態における比較例１の貫通孔の傾斜角度の測定結果を示す図である。
図９は、第一実施形態における比較例２の貫通孔の断面形状を示す図である。
図１０は、第一実施形態における比較例２の貫通孔の傾斜角度の測定結果を示す図である。
図１１は、第一実施形態における比較例３の貫通孔の断面形状を示す図である。
図１２は、第一実施形態における比較例３の貫通孔の傾斜角度の測定結果を示す図である。

（傾斜角度）
表２は、第一実施形態における各実施例および各比較例における貫通孔１２の側面の傾斜角度を測定した結果を表形式に取りまとめたものである。第一実施形態に係る各実施例では、貫通孔１２の側面傾斜角度がランダムに変化していることわかる。各比較例では、第一面１０１からの距離５０％の位置で上下反転した形状となり、傾斜角度バラつきが小さくなる。各比較例では、傾斜角度がランダムに変化させることで、貫通孔１２の側面を安定的に粗くすることが可能となる。

（平均分散粗さおよび凹凸巾）
次に、表３を用いて第一実施形態における各実施例および各比較例に関し貫通孔１２の側面の平均分散粗さおよび凹凸巾について説明する。表３に示されるように、第一実施形態の各実施例では、分散粗さが１，５００ｎｍ以上かつ凹凸巾が１，５００ｎｍ以上、２，０００ｎｍ以下となる。各比較例では、分散粗さが３０ｎｍ以上、１，０００ｎｍ以下かつ凹凸巾が１，３００ｎｍ以下となり、貫通孔側面の粗さに差があることが確認できる。

（断面形状）
次に、貫通孔１２の側面形状について説明する。図１３は、第二実施形態の実施例および各比較例の貫通孔の断面のＳＥＭ画像を示す図である。第二実施形態における実施例１から実施例３及び比較例１から比較例３については、第一実施形態の実施例１から実施例３及び比較例１から比較例３と同様のレーザ加工やエッチング条件を採用したものである。
なお、第一実施形態においても、断面形状がＸ形状であるか円錐台形状であるかの相違はあるが、レーザ加工やエッチング条件が同じであれば、断面の状態は、第二実施形態の場合と同様である。

ＳＥＭ画像は、ガラス基板の厚さ方向における貫通孔の裁断面を撮影したものである。図１３に示されるＳＥＭ画像は、倍率は１０００倍である（スケールの１目盛りは５μｍである）。
ＳＥＭ画像において、コントラストが高く白色に見える箇所は、試料表面の傾斜面が切り替わり、傾斜面の稜線となっている領域である。このため、白線で見える箇所は、試料表面の粗さのピークまたはボトムを示す箇所であり、これらの貫通孔の側面に形成されている稜線の配置によって、貫通電極の密着性に影響を与える貫通孔の側面の粗さを把握することができる。

これにより、貫通孔の側面に、第一面との傾斜角の絶対値が４５°以上である稜線を有すると、貫通電極の良好な密着性を得ることができる。
さらに、図１３に示す第二実施形態の各実施例では、ガラス基板１０の第一面１０１と斜方向、並びに垂直方向に微小な凹凸が形成されており、鱗状の領域が形成されている。
ここで、鱗状とは、稜線で囲まれた複数視認できる閉領域を示す。当該閉領域は、１本の稜線で囲まれた領域であってもよい。例えば、複数の稜線が重なり合う閉領域であってもよいし、閉領域の内部に異なる閉領域、稜線があってもよい。閉領域は、例えば、縦方向が６μｍ以上かつ横方向が４μｍ以上である。
そして、実施例１から実施例３においては、いずれも第一面１０１と斜方向、並びに垂直方向に発生する微小な凹凸によって、貫通孔１２の側面に２０μｍ^２以上の凹み部が形成されている。上記凹み部によって、貫通電極１１を形成した際に導電体層に対して、アンカー効果を生み出し、導電体層とガラス面の密着性を向上させることが可能となる。
また、貫通孔１２の側面の微小な凹凸については、断面ＳＥＭ画像より、画像処理ソフトを使用し、微小凹凸の発生方向、微小凹凸の面積を測定している。

（貫通電極でのビアプル試験結果）
次に、表４を用いて各実施例および各比較例に関し、貫通孔１２の側面の平均強度について説明する。
表４に示されるように、平均強度はビアプル試験で測定する。ここで、ビアプル試験とは、ビアを引っ張ることでビアの引っ張り強度を測定する試験であり、試験条件は以下の通りである。
・試験装置：ＤＡＧＥ Ｓｅｒｉｅｓ ４０００
・ロードセル：溶融プル試験ＨＢＰ
・試験速度：５μｍ／ｓｅｃ
ビアプル試験では、まず、貫通孔１２の強度を測定するために貫通電極内にフラックス、はんだを充填し、強度測定用のピンを立てる。次に、測定用のピンをロードセルで引っ張りを実施し、ガラス基板１０の強度測定をする。
なお、フラックス、はんだ、ピンについては、貫通孔１２の径に合わせ、適宜材料を選択して構わない。
表４に示されるように、各実施例では、平均強度が６０ｇｆ以上８０ｇｆ以下となる。各比較例では、平均強度が１０ｇｆ以上３０ｇｆ以下となり、貫通孔側面の平均強度に差があることが確認されている。

＜第一実施形態に係る多層配線基板の構成＞
図１４は、第一実施形態における多層配線基板１の構成の一例を示す図である。また、図１５は、第一実施形態における多層配線基板１の構成の他の例を示す図である。
多層配線基板１は、ガラス基板１０、第一配線層２１、および第二配線層２２を含む。ガラス基板１０の第一面１０１側には第一配線層２１、ガラス基板１０の第二面１０２側には第二配線層２２が配置されている。ガラス基板１０は、第一面１０１側から第二面１０２側まで貫通する貫通孔１２を備える。貫通電極１１は、貫通孔１２の側面に沿って形成された導電体によって構成される。貫通電極１１は第一配線層２１の一部と第二配線層２２の一部とを電気的に接続する。第一配線層２１および第二配線層２２は絶縁樹脂層２５を含んでいる。
また、第一配線層２１および第二配線層２２は複数の層が積層された構成でもよく、その層数は必要に応じて設定してよい。貫通電極１１は、第一配線層２１と第二配線層２２の間に電気的な接続を確立するための電極である。導通電極３１は、多層配線基板１において基板の厚さ方向に導通を確保するための電極である。また、半導体素子用接合パッド５０は、多層配線基板１に搭載する半導体回路を接続するための部材である。基板用接合パッド５４は、多層配線基板１と他の基板または他の半導体素子とを接合するための部材である。
なお、貫通電極は、ガラス基板１０の第一面１０１側から第二面１０２側を電気的に接続が可能であれば、図１４に示すように貫通孔１２の側面のみに導電体を配置してもよいし、図１５示すように貫通孔１２に導電体を埋め込んでも構わない。

なお、図１４および図１５において、貫通孔１２の形状は詳細を省略して示している。後述する図１８から図２０においても同様に省略してある。貫通孔１２の具体的な形状については、図１３を用いて説明し、貫通孔の側面の粗さについては実施例を用いて説明する。

また、多層配線基板１の厚みは、例えば、１００μｍ以上かつ４００μｍ以下の範囲である。

＜第一実施形態における多層配線基板の製造方法＞
続いて、多層配線基板１の製造方法について、図１６から図２０を用いて説明する。まず、ガラス基板１０に貫通孔１２を形成する工程について説明する。

[ガラス基板]
図１６は、ガラス基板１０を準備する工程を示す図である。ガラス基板１０の厚みは、貫通孔を形成するためのエッチング工程の後のガラス基板１０の厚みを考慮したうえで、用途に応じて適宜設定することができる。
ガラス基板１０としては、例えばＳｉＯ_２比率が５５質量％以上かつ８１質量％以下の範囲である無アルカリガラスを用いることができる。ガラス基板１０のＳｉＯ_２比率が８１質量％より大きい場合、エッチングの加工速度が低下し、貫通孔１２の側面の角度の平坦性が低下し、後述する貫通電極１１の形成時に付き回り不良が発生してしまうことがある。また、ＳｉＯ_２比率が５５質量％より小さい場合、ガラス中にアルカリ金属が含まれる可能性が高くなり、電子デバイス搭載後の多層配線基板の信頼性に影響する。

[レーザ改質工程]
続いて、図１７は、レーザ改質部を形成する工程（第１の工程）を示す図である。ガラス基板１０の貫通孔形成予定部にレーザを照射することによって、ガラス基板１０にレーザ改質部６５が形成される。レーザ改質部６５は、ガラス基板１０に対しΦ５～６０μｍの形状で形成されており、ガラス基板１０の厚み方向に連続的に形成される。この時、レーザ改質部６５の周辺には、１０μｍ以上のマイクロクラックが発生すると、エッチング加工後の貫通孔１２の側面の分散粗さが１，５００ｎｍ以上となり、凹凸巾も１，５００ｎｍ以上となる。この結果、粗い側面の貫通孔１２を得ることができる。
また、１０μｍ以上のマイクロクラックが発生した場合、後述するように、エッチング後の貫通孔１２の側面では、ＳＥＭ画像において、ガラス基板１０の第一面１０１平行な方向に延びる稜線以外にも、第一面１０１と垂直な方向に延びる稜線および、第一面１０１に平行な方向と第一面１０１と垂直な方向の間の方向に延びる稜線を視認可能になる。

レーザ改質部６５の加工については、例えば、ピコ秒からμ秒レーザを用い、且つレーザ発振波長は１０６４ｎｍまたは５３２ｎｍ、または３５５ｎｍを使用するのが好ましい。レーザのパルス幅が２５ピコ秒以上ではレーザ改質部６５の周辺に１０μｍ以上のマイクロクラックが発生し易くなることから、レーザパルス幅は２５ピコ秒以上であることが望ましい。また、複数回のパルス照射による加工を行うとマイクロクラックが発生し易くなる。

[エッチング工程]
続いて、図１８は、貫通孔を形成する工程（第２の工程）を示す図である。レーザ改質部６５が形成されたガラス基板１０に対し、所定のエッチング液でエッチング処理を施すことで貫通孔１２が形成される。また、同時に、ガラス基板１０の第一面及び第二面もエッチングされ、ガラス基板１０の厚さが減少することとなる。エッチングを、ガラス基板１０の第一面１０１および第二面１０２の両方から行なうと、第一実施形態の貫通孔１２は、ほぼ上下対称の形状に加工される。

[エッチング液]
エッチング液は、フッ酸を０．２質量％以上２０．０質量％以下の範囲とし、硝酸を４．０質量％以上２５．０質量％以下の範囲とし、フッ酸および硝酸以外の無機酸を０．５質量％以上１１．０質量％以下の範囲として含有するものが用いられる。フッ酸および硝酸以外の無機酸としては、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、スルファミン酸等が挙げられ、ガラス基板１０中に含まれるケイ素以外の成分の種類に応じて、少なくとも１つの無機酸を含有させる。望ましくは、塩酸および硫酸を含有させたエッチング液であり、ガラス基板１０に対するエッチングレートとしては、０．１μｍ／分以上１０μｍ／分以下の範囲になるように適宜調整される。ガラス基板１０に対するエッチングレートは、望ましくは０．２５μｍ／分以上４μｍ／分以下の範囲であり、より望ましくは０．２５μｍ／分以上０．５μｍ／分以下の範囲である。エッチング温度としては、特に限定されず、適宜調整することができるが、例えば１０℃以上３０℃以下の範囲となる。

[貫通電極の形成]
続いて、図１９は、貫通孔１２に貫通電極１１を形成する工程を示す図である。

貫通孔１２が形成されたガラス基板１０に対し、第一面１０１および第二面１０２から、電解めっき処理のための金属層を形成する。金属層については、電解めっき処理のシード層として機能する金属であればよく、例えば、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｉ等を含む金属である。金属層には上記金属のうち少なくとも１つが用いられ、また金属層の最表面にＣｕ層が形成されていることが望ましい。Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｉについては、Ｃｕ層の下部のガラス基板１０との密着層として使用されることが望ましい。金属層の厚みは、貫通孔１２の側面を覆うことができる範囲に適宜設定される。形成方法としては、例えばスパッタリングを用いた蒸着による形成方法を採用することが可能である。

続いて、上記金属層をシード層として用いる電解めっき処理によって、貫通電極１１を形成する。貫通孔１２内を選択的に成長させるために、ガラス基板１０の第一面１０１および第二面１０２のうち貫通孔１２以外の部分にレジスト等の絶縁体でマスクを形成しておき、電解めっき処理を行う。電解めっき処理に用いる材料については、例えばＣｕを用いることが可能であり、他の金属としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｓｎ等を含む金属を用いることも可能である。多層配線基板の用途に応じて、上記金属の導電体で貫通孔１２内が充填されるように電解めっき処理を行っても構わない。

電解めっき処理後は、レジスト等の絶縁体を除去し、またガラス基板１０の第一面１０１および第二面１０２に形成された金属膜を除去し、ガラス基板１０に形成された複数の貫通電極１１それぞれを電気的に独立させる。

[第一配線層および第二配線層の形成]
続いて、図２０を参照して、ガラス基板１０に形成される第一配線層２１および第二配線層２２の形成について説明する。図２０は、第一配線層２１および第二配線層２２を形成する工程を示す図である。貫通電極１１が形成されたガラス基板１０に対し、第一面１０１に第一配線層２１を形成し、第二面１０２に第二配線層２２を形成する。第一配線層２１および第二配線層２２の形成工程において、最初に、感光性のレジストまたはドライフィルムレジストによってパターンを有するマスクを形成した後に、電解めっき処理によって配線を形成する。その後、物理密着処理、もしくは、化学的な密着処理を施した後に、絶縁樹脂層２５を積層する。導通電極３１については、レーザ加工等によって絶縁樹脂層２５に孔を形成した後に、無電解めっき、もしくは、スパッタリングによる蒸着処理によって金属皮膜を形成する。上記金属皮膜にレジストを用いてパターンを有するマスクを形成し、電解めっきによって形成した孔に導電体を充填する。その後、マスクおよび余分の金属皮膜を除去する。上記工程は必要な層数に応じて複数回繰り返すことで、第一配線層２１および第二配線層２２が形成される。なお、第一配線層２１および第二配線層２２は多層配線基板１の反りを抑制するために、同じ層数であることが望ましい。第一配線層２１および第二配線層２２の層厚が異なる場合は、第一配線層２１と第二配線層２２に層数を変えても構わない。層配線基板の用途に応じて、第一配線層２１の層数および第二配線層２２の層数は適宜設定してよい。

[絶縁樹脂層の形成]
絶縁樹脂層２５は熱硬化性樹脂によって構成される。その材料は、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂の少なくとも一つを含み、かつシリカＳｉＯ_２フィラーを含む材料であり、液状、もしくはフィルム状の材料である。液状樹脂の場合はスピンコート法、フィルム状樹脂の場合は真空ラミネーターそれぞれを用い、いずれの場合においても真空下で加熱・加圧を行って形成することができる。絶縁樹脂層２５の材料は、必要に応じて適宜選択することができる。ただし、感光性絶縁樹脂材料を用いる場合は、フォトリソグラフィ性を確保するためにシリカＳｉＯ_２フィラーの充填が困難となるため、感光性絶縁樹脂材料も使用可能であるが、熱硬化性樹脂を用いる方がより好ましい。

＜作用・効果＞
以上、本実施形態によれば、貫通孔１２の側面を安定的に粗く形成することが可能であり、貫通孔１２の側面が接触する面に対して摩擦力が大きくなる。これにより、良好な密着性を備えた貫通電極を備えたガラス基板の提供が可能となる。

＜第三実施形態＞
図２１は、半導体素子１００とＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ：ボールグリッドアレイ）基板９０のインターポーザ基板として、多層配線基板１を用いる場合を示す図である。図２２は、図２１の場合の断面を示す図である。また、図２３は、通信用の電子デバイスに多層配線基板１および半導体素子１００が用いられる場合を示す図である。図２４は、図２３の場合の断面を示す図である。電子デバイスとしては、層厚が８００μｍ以下のものが用いられる。例えば、電子デバイスは、ＨＢＭ（Ｈｉｇｈ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｍｅｍｏｒｙ）対応のメモリが実装されたインターポーザ基板である。
上記電子デバイスは、貫通電極の伝送特性の影響によって、適応用途が限られており、本発明の貫通電極付ガラス多層配線基板を使用することで電子デバイスの高周波数帯領域での適応が可能となる。

＜作用・効果＞
以上、本実施形態によれば、貫通孔１２の側面を安定的に粗く形成することが可能であり、貫通孔１２の側面が接触する面に対して摩擦力が大きくなる。これにより、貫通電極の密着性を既存技術に対し向上させることが可能となる。本発明を使用することで、高周波帯で良好な密着性を備えた貫通電極付ガラス多層配線基板の提供が可能となる。

本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
さらに、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含むものである。

また、本発明は以下のような態様をとることもできる。
（態様１）
第一面と第二面を有し、前記第一面から前記第二面まで貫通する少なくとも１つの貫通孔を備えるガラス基板であって、
前記ガラス基板の厚さ方向における貫通孔の断面における側面形状の分散粗さが１，５００ｎｍ以上かつ、凹凸巾が１，５００ｎｍ以上である
ことを特徴とするガラス基板。
（態様２）
第一面と第二面を有し、前記第一面から前記第二面まで貫通する少なくとも１つの貫通孔を備えるガラス基板であって、
前記ガラス基板の厚さ方向における貫通孔の断面の１,０００倍ＳＥＭ画像において、前記貫通孔の側面内に、稜線で囲まれた２０μｍ^２の閉領域が複数視認できるガラス基板。
（態様３）
態様２に記載のガラス基板であって、前記稜線で囲まれた閉領域は、縦方向が６μｍ以上かつ横方向が４μｍ以上であるガラス基板。
（態様４）
態様１ないし３のいずれかに１つに記載のガラス基板であって、
前記貫通孔の側面は、前記第一面との傾斜角の絶対値が４５°以上である稜線を有する
ことを特徴とするガラス基板。
（態様５）
態様１ないし４のいずれかに１つに記載のガラス基板であって、
前記ガラス基板のＳｉＯ_２比率は５５質量％以上かつ８１質量％以下の範囲となる、ことを特徴とするガラス基板。
（態様６）
態様１ないし５のいずれかに１つに記載のガラス基板を含む多層配線基板であって、
前記多層配線基板に搭載される電子デバイスの層厚は８００μｍ以下であり、
前記多層配線基板の厚みは１００μｍ以上かつ４００μｍ以下となる、ことを特徴とする多層配線基板。
（態様７）
第一面と第二面を有するガラス基板に、前記第一面から前記第二面まで貫通する少なくとも１つの貫通孔を備えるガラス基板の製造方法であって、
ガラス基板に対して、貫通孔形成予定部にレーザを照射し、レーザを照射した周辺部に１０μｍ以下の範囲のマイクロクラックを発生させる第１の工程、
レーザを照射された前記ガラス基板をエッチングし、貫通孔を形成する第２の工程
を有するガラス基板の製造方法。
（態様８）
前記第１の工程において、照射されるレーザは、レーザ発振波長が１０６４ｎｍ以上または、５３４ｎｍまたは、３５５ｎｍのいずれか一つでありかつパルス幅が３０ピコ秒以上である、
態様７に記載のガラス基板の製造方法。

１：多層配線基板
１０：ガラス基板
１１：貫通電極
１２：貫通孔
２１：第一配線層
２２：第二配線層
２５：絶縁樹脂層
３１：導通電極
５０：半導体素子用接合パッド
５４：基板用接合パッド
６５：レーザ改質部
９０：ＢＧＡ基板
１００：半導体素子
１０１：ガラス基板１０の第一面
１０２：ガラス基板１０の第二面
ＴＣ：貫通孔の中心線
ｓｓ：貫通孔の側面との接線

Claims (8)

1. 第一面と第二面を有し、前記第一面から前記第二面まで貫通する少なくとも１つの貫通孔を備えるガラス基板であって、
   前記ガラス基板の厚さ方向における貫通孔の断面における側面形状の分散粗さが１，５００ｎｍ以上かつ、凹凸巾が１，５００ｎｍ以上である
   ことを特徴とするガラス基板。
2. 第一面と第二面を有し、前記第一面から前記第二面まで貫通する少なくとも１つの貫通孔を備えるガラス基板であって、
   前記ガラス基板の厚さ方向における貫通孔の断面の１,０００倍ＳＥＭ画像において、前記貫通孔の側面内に、稜線で囲まれた２０μｍ^２の閉領域が複数視認できるガラス基板。
3. 請求項２に記載のガラス基板であって、前記稜線で囲まれた閉領域は、縦方向が６μｍ以上かつ横方向が４μｍ以上であるガラス基板。
4. 請求項１に記載のガラス基板であって、
   前記貫通孔の側面は、前記第一面との傾斜角の絶対値が４５°以上である稜線を有する
   ことを特徴とするガラス基板。
5. 請求項１に記載のガラス基板であって、
   前記ガラス基板のＳｉＯ_２比率は５５質量％以上かつ８１質量％以下の範囲となる、ことを特徴とするガラス基板。
6. 請求項１に記載のガラス基板を含む多層配線基板であって、
   前記多層配線基板に搭載される電子デバイスの層厚は８００μｍ以下であり、
   前記多層配線基板の厚みは１００μｍ以上かつ４００μｍ以下となる、ことを特徴とする多層配線基板。
7. 第一面と第二面を有するガラス基板に、前記第一面から前記第二面まで貫通する少なくとも１つの貫通孔を備えるガラス基板の製造方法であって、
   ガラス基板に対して、貫通孔形成予定部にレーザを照射し、レーザを照射した周辺部に１０μｍ以下の範囲のマイクロクラックを発生させる第１の工程、
   レーザを照射された前記ガラス基板をエッチングし、貫通孔を形成する第２の工程
   を有するガラス基板の製造方法。
8. 前記第１の工程において、照射されるレーザは、レーザ発振波長が１０６４ｎｍ以上または、５３４ｎｍまたは、３５５ｎｍのいずれか一つでありかつパルス幅が３０ピコ秒以上である、
   請求項７に記載のガラス基板の製造方法。

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