JP3859637B2 - ガラス基板のビアホールの形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板のビアホールの形成方法に関し、特に、アンダーカットを発生することのないガラス基板のビアホールの形成方法に関する。

一般に、ガラスを用いたマイクロ電子機械システム（Ｍｒｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ；ＭＥＭＳ）パッケージングの基板レベルの形態では、素子の電気的な信号処理のためにビアホールの加工が必須とされている。しかし、基板レベルでの一般のビアホールの加工の際は、ガラス基板の表面にビアホールをパターニングした後、サンドブラストによって形成するため、ガラスの特性によってはアンダーカットの発生やビアホールの表面が粗くなるという不具合があった。特に、小径のビアホールの加工を要する場合には、エッチング深さに比べてホールが小さすぎることからエッチングが困難になるのみならず、アンダーカットの問題が深刻な問題として台頭される。

図１は、一般の工程により形成されたガラス基板のビアホールを示す図であって、ビアホールの下端部１０のアンダーカットとビアホールの粗い表面２０の状態を示している。図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ一般の工程により形成された実際のガラス基板のビアホール及びそのビアホールの下端部に発生したアンダーカット部分を拡大して示す写真図である。

同図に示すように、ビアホールの下端部１０へのアンダーカットの発生を抑えるために、従来のビアホールの形成工程においては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程を含んだり、金属膜を厚く蒸着し電気的な接続によりアンダーカット問題を解決していた。
しかし、前記のように金属膜を蒸着する場合には、素子の製造工程数の増加、及び製造コストがアップするという問題点を有する。また、ＣＭＰ工程を用いる場合には、ガラス表面の一部が全体として除去されるため、微細なガラス表面が重要な因子として働くパッケージング時の素子の特性を損ない得るという多くの危険性を抱えるようになる。また、サンドブラスタを用いたビアホールの加工では、ビアホールの表面が粗くなるのみならず、微細なクラックが発生するという問題点を有する。

本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ＭＥＭＳパッケージングに際するアンダーカット及び微細なクラックを発生することなく、滑らかな表面のビアホールが形成可能なビアホールの形成方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本願請求項１は、ガラス基板の全面に、ガラスより選択比の高い物質層を蒸着する物質層蒸着ステップと、前記ガラス基板の第１面の前記物質層上に、ビアホールに対応するようにパターニングされたレジストを形成するレジスト形成ステップと、パターンニングされた前記レジストを介して、前記第１面から前記第１面とは反対の第２面に向かって、前記第２面の物質層の近傍まで１次エッチングを行い１次開口を形成する１次エッチングステップと、前記レジストを除去するレジスト除去ステップと、前記１次エッチング後に形成された１次開口を湿式エッチングし、前記ガラス基板を貫通する貫通孔を形成する２次エッチングステップと、前記物質層を除去する物質層除去ステップと、を含むことを特徴とするガラス基板のビアホールの形成方法を提供する。

本願請求項２は、本願請求項１において、前記物質層は、ポリシリコンであることを特徴とするガラス基板のビアホールの形成方法を提供する。
本願請求項３は、本願請求項１において、前記１次エッチングステップは、サンドブラストを用いて行われることを特徴とするガラス基板のビアホールの形成方法を提供する。
本願請求項４は、本願請求項１において、前記１次エッチングステップは、超音波、ドリル、及びレーザービームのいずれかを用いて行われることを特徴とするガラス基板のビアホールの形成方法を提供する。
本願請求項５は、本願請求項１において、前記レジスト形成ステップは、前記ガラス基板の第１面の前記物質層上に、フィルムレジスタをラミネートするステップと、前記ビアホールに対応するように、前記フィルムレジスタを露光及び現像するステップと、を含むことを特徴とするガラス基板のビアホールの形成方法を提供する。
本願請求項６は、本願請求項５において、前記１次エッチングステップは、サンドブラストを用いて行われ、前記フィルムレジスタは、前記ガラス基板のサンドブラストに対する保護膜の役割を果たし、サンドブラストによるエッチングへの抵抗性が非常に大きい物質を含むことを特徴とするガラス基板のビアホールの形成方法を提供する。

本願請求項７は、本願請求項１において、前記湿式エッチングは、弗化水素酸（ＨＦ）液を用いることを特徴とするガラス基板のビアホールの形成方法を提供する。
以上のようなガラス基板のビアホールの形成方法は、一次にビアホールを粗くエッチングし、二次にビアホールの表面を湿式エッチングすることによりアンダーカットを取り除くことができ、且つビアホールの微細なクラックが発生することがない。

前記のような本発明に係るガラス基板のビアホールの形成方法では、ビアホールの加工時に発生するアンダーカットにより生じる断線等の問題を解決することができ、歩留まりを高めることができる。
また、湿式エッチングにより微細なクラックが発生しないため、製造されるＭＥＭＳ素子に対する信頼性を向上することができるようになる。

以下、添付した図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図３Ａ乃至図３Ｅは、それぞれ本発明の実施例に係るガラス基板のビアホールの形成方法を順次に示す断面図である。
同図に示すように、ガラス基板にビアホールを形成するために、まず、ガラス基板２００にガラスより選択比の高い物質層であるポリシリコン層１１０を蒸着する（図３Ａ）。次いで、ガラス基板２００に蒸着されたポリシリコン層１１０の上部にドライフィルムレジスター１２０をラミネートし、露光及び現像によりビアホールをパターニングする（図３Ｂ）。参考として、ドライフィルムレジスターは、サンドブラストエッチングへの抵抗性が非常に大きい材料であって、ガラスのサンドブラストに対する保護膜の役割を果たすようになる。次いで、ビアホールのパターニング部分１３０に対し下段のポリシリコン層に近接するまで一次エッチングする（図３Ｃ）。この時、一次エッチングは、サンドブラストを用いて行う。以後、ドライフィルムレジスター１２０を取り除き、サンドブラストにより下段のポリシリコン層１１０に近接して形成されたビアホールを湿式で二次エッチングする（図３Ｄ）。この時、湿式エッチングは、弗化水素酸（ＨＦ）液を用いる。次いで、ポリシリコン層１１０を取り除くことでガラス基板のビアホールを完成する（図３Ｅ）。

ここで、ポリシリコン層１１０の上部にビアホールをパターニングする工程を行うに祭し、必ずしもフィルムレジスター１２０が用いられることではなく、各種の感光手段によりパターニング工程を行うことができる。また、一次にビアホールをエッチングする時、サンドブラストでない各種のエッチング方法が用いられ得る。例えば、超音波またはドリル、またはレーザーを用いてビアホールをエッチングすることができる。更に、ビアホールを湿式エッチングする工程も同じく、必ずしも弗化水素酸（ＨＦ）液が用いられることではなく、ガラスと化学的反応を起こし得る各種のエッチング液が用いられ得る。

前記のような工程において、図３Ｃに示すように、サンドブラストにより一次に下段のポリシリコン層に近接してビアホールを形成した場合、ビアホールは、粗い表面状態のままである。しかし、その時点ではガラス基板の上端部と下端部とが貫通してはいないため、ガラスの特性上、下端部に主に形成されるアンダーカットは発生していない。以後、二次にＨＦ液を用いて湿式エッチングを行うと、サンドブラストにより形成されたビアホールの粗い表面状態は、ガラス表面とＨＦ液とが化学的反応を起こすことで滑らかになり、ビアホールの下端部も同じくアンダーカットを発生することなく貫通口を形成するようになる。

図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ本発明に係るガラス基板のビアホールの形成工程により形成された実際のガラス基板のビアホール及びそのビアホールの下端部を拡大して示す写真図である。図４Ａに示すように、本発明に係るガラス基板のビアホールの表面は、図２Ａに示すような従来の技術により形成されたビアホールの表面に比べて遥かに滑らかな表面状態を有する。また、図４Ｂから、ビアホールの下端部に不要なアンダーカットが発生していないことが分かる。
以上では、本発明の好適な実施例について図示し説明したが、本発明は、上述の特定の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも各種の変形実施が可能であることはもとより、そのような変更は、請求の範囲記載の範囲内にあることは自明である。

本発明に係るガラス基板のビアホールの形成方法を用いると、ビアホールの加工時に発生するアンダーカットにより生じる断線等の問題を解決することができ、この結果、歩留まりを高めることができる。

一般のビアホールの形成工程により形成されたガラス基板のビアホールを示す図である。 一般の工程により形成された実際のガラス基板のビアホールを示す写真図である。 図２Ａのビアホールの下端部に発生したアンダーカット部分を拡大して示す写真図である。 本発明の実施例に係るガラス基板のビアホールの形成方法を順次に示す断面図である（１）。 本発明の実施例に係るガラス基板のビアホールの形成方法を順次に示す断面図である（２）。 本発明の実施例に係るガラス基板のビアホールの形成方法を順次に示す断面図である（３）。 本発明の実施例に係るガラス基板のビアホールの形成方法を順次に示す断面図である（４）。 本発明の実施例に係るガラス基板のビアホールの形成方法を順次に示す断面図である（５）。 本発明に係るガラス基板のビアホールの形成工程により形成された実際のガラス基板のビアホール及びそのビアホールの下端部を拡大して示す写真図である（１）。 本発明に係るガラス基板のビアホールの形成工程により形成された実際のガラス基板のビアホール及びそのビアホールの下端部を拡大して示す写真図である（２）。

符号の説明

１０ ビアホールの下端部
２０ ビアホールの表面
１００、２００ ガラス基板
１１０ ポリシリコン
１２０ ドライフィルムレジスター
１３０ ビアホール

Claims (7)

1. ガラス基板の全面に、ガラスより選択比の高い物質層を蒸着する物質層蒸着ステップと、
   前記ガラス基板の第１面の前記物質層上に、ビアホールに対応するようにパターニングされたレジストを形成するレジスト形成ステップと、
   パターンニングされた前記レジストを介して、前記第１面から前記第１面とは反対の第２面に向かって、前記第２面の物質層の近傍まで１次エッチングを行い１次開口を形成する１次エッチングステップと、
   前記レジストを除去するレジスト除去ステップと、
   前記１次エッチング後に形成された１次開口を湿式エッチングし、前記ガラス基板を貫通する貫通孔を形成する２次エッチングステップと、
   前記物質層を除去する物質層除去ステップと、
   を含むことを特徴とするガラス基板のビアホールの形成方法。
2. 前記物質層は、ポリシリコンであることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板のビアホールの形成方法。
3. 前記１次エッチングステップは、サンドブラストを用いて行われることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板のビアホールの形成方法。
4. 前記１次エッチングステップは、超音波、ドリル、及びレーザービームのいずれかを用いて行われることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板のビアホールの形成方法。
5. 前記レジスト形成ステップは、
   前記ガラス基板の第１面の前記物質層上に、フィルムレジスタをラミネートするステップと、
   前記ビアホールに対応するように、前記フィルムレジスタを露光及び現像するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板のビアホールの形成方法。
6. 前記１次エッチングステップは、サンドブラストを用いて行われ、
   前記フィルムレジスタは、前記ガラス基板のサンドブラストに対する保護膜の役割を果たし、サンドブラストによるエッチングへの抵抗性が非常に大きい物質を含むことを特徴とする請求項５に記載のガラス基板のビアホールの形成方法。
7. 前記湿式エッチングは、弗化水素酸（ＨＦ）液を用いることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板のビアホールの形成方法。

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