JP6545699B2 - ガラス基板の製造方法、ガラス基板、及びアセンブリ - Google Patents

ガラス基板の製造方法、ガラス基板、及びアセンブリ Download PDF

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Description

本発明は、ガラス基板の製造方法及びガラス基板の製造方法に供される板状のガラスに関する。
従来、例えば、ＬＳＩ（Large-Scale Integration）の実装技術として、非特許文献１に記載されているように、シリコン貫通電極（ＴＳＶ：Through Silicon Via）を用いた実装技術が知られている。貫通電極を有するシリコン基板は、例えば、インターポーザとして広く用いられている。インターポーザは、配線のデザインルールがそれぞれ異なる、ＩＣ（Integrated Circuit）及びプリント基板のように、端子間距離が異なる基板同士を中継する基板である。
ＴＳＶ技術は、シリコン基板が高価であることに加え、シリコンが半導体であることに起因してシリコン基板に貫通孔を形成する前に絶縁処理を行う必要があるので、コストが高いという問題を有する。そこで、例えば、インターポーザの製造コストを低減するために、安価なガラスにガラス貫通電極（ＴＧＶ：Through Glass Via）を形成したガラス基板が注目されている。
ＴＧＶ技術においては、ガラス基板に貫通孔を形成する必要がある。ガラス基板に貫通孔を形成する技術としては、例えば、特許文献１に記載されているように、パルス発振ＹＡＧレーザーの照射によって貫通穴を形成する技術が知られている。また、特許文献２には、感光性ガラス基板に微細な穴を形成する方法が記載されている。特許文献２に記載の方法では、感光性ガラス基板上の所定の位置にフォトマスクを配置し、紫外線を照射し、潜像が形成される。次に、感光性ガラス基板を加熱処理して潜像を結晶化させる。次に、潜像が形成された部分の中央に潜像より小さい加工先穴をレーザー光により形成する。次に、フッ酸によりエッチングする。これにより、結晶化された部分が選択的にエッチングされて穴が形成される。特許文献３には、板ガラスの両面から相対向した同一軸心上の上下一対のコアドリルにより板ガラスに穿孔する方法が記載されている。
特開２０００−０６１６６７号公報 特開２００１−１０５３９８号公報 特開昭５４−１２６２１５号公報
吉永孝司及び野村稔、「３次元ＬＳＩ実装のためのＴＳＶ技術の研究開発の動向」、科学技術動向、科学技術・学術政策研究所、２０１０年４月号、Ｎｏ．１０９、ｐ．２３−３４
貫通孔が形成されたガラス基板は、機械的強度が低く加工の際に取り扱いにくいという問題を有する。
そこで、本発明は、貫通孔を形成しつつ、高い機械的強度を有するガラス基板を製造する方法を提供することを目的とする。
本発明は、
（I）板状のガラスに貫通孔を形成する工程と、
（II）波長１２０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内の所定の波長λ1の光に対し感光性を有する樹脂組成物を用いて前記貫通孔を覆うように前記板状のガラスの一方の主面に樹脂層を形成する工程と、
（III）前記板状のガラスの他方の主面側から前記波長λ1を含む光Ｕを照射して前記樹脂層の前記貫通孔を覆う部分を感光させる工程と、
（IV）前記樹脂層の、工程（III）において感光した部分を除去して前記樹脂層を貫通する樹脂貫通孔を形成する工程と、を備え、
前記板状のガラスは、前記波長λ1の光の透過率が１％以下であり、かつ、前記工程（III）において前記板状のガラスの前記他方の主面に入射された前記光Ｕによって前記樹脂層が感光しないように前記樹脂層を前記光Ｕから保護する、
ガラス基板の製造方法を提供する。
また、本発明は、
前記工程（I）は、（I-a）前記板状のガラスにレーザーを照射することによって、前記板状のガラスのレーザーが照射された部分に変質部を形成する工程と、（I-b）前記板状のガラスの前記変質部が形成されていない部分に対するエッチングレートよりも前記変質部に対するエッチングレートが大きいエッチング液を用いて少なくとも前記変質部をエッチングすることによって、前記板状のガラスに前記貫通孔を形成する工程と、を備え、前記レーザーは、波長２５０ｎｍ〜５３５ｎｍの範囲内の特定の波長λ2を有する、上記のガラス基板の製造方法に供される板状のガラスであって、
前記波長λ1の光の透過率が１％以下であり、かつ、前記波長λ2の光の吸収係数が５０ｃｍ-1以下であり、
前記樹脂組成物を用いて当該板状のガラスの一方の主面に樹脂層を形成したうえで、当該板状のガラスの他方の主面側から前記波長λ1を含む前記光Ｕを照射したときに、当該板状のガラスの前記他方の主面に入射された前記光Ｕによって前記樹脂層が感光しないように前記樹脂層を前記光Ｕから保護可能である、板状のガラスを提供する。
本発明によれば、貫通孔が形成された板状のガラスの一方の主面に樹脂層が形成されるので、製造されたガラス基板が高い機械的強度を有する。このため、本発明に係る方法によって製造されたガラス基板は、加工の際に取扱いやすい。
第１実施形態に係るガラス基板の製造方法の工程を示す断面図 第２実施形態に係るガラス基板の製造方法の工程の一部を示す断面図 図２に示した工程に続く、ガラス基板の製造方法の工程を示す断面図 第２実施形態に係る製造方法によって製造したガラス基板の使用例を示す断面図 第３実施形態に係るガラス基板の製造方法の工程を示す断面図 第３実施形態に係る製造方法によって製造したガラス基板の使用例を示す断面図
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係るガラス基板の製造方法は、工程（I）、工程（II）、工程（III）、及び工程（IV）を備えている。工程（I）のために、図１の（ａ）に示すように、板状のガラス１０を準備する。工程（I）は、図１の（ｂ）に示すように、板状のガラス１０に貫通孔１１を形成する工程である。工程（II）は、図１の（ｅ）に示すように、波長１２０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内の所定の波長λ1の光に対し感光性を有する樹脂組成物を用いて貫通孔１１を覆うように板状のガラス１０の一方の主面に樹脂層２０を形成する工程である。工程（III）は、図１の（ｆ）に示すように、板状のガラス１０の他方の主面側から波長λ1を含む光Ｕを照射して樹脂層２０の貫通孔１１を覆う部分を感光させる工程である。工程（IV）は、図１の（ｇ）に示すように、樹脂層２０の、工程（III）において感光した部分を除去して樹脂層２０を貫通する樹脂貫通孔２１を形成する工程である。
工程（I）のために準備される板状のガラス１０の、波長λ1の光の透過率は、１％以下である。板状のガラス１０の、波長λ1の光の透過率は小さいほど好ましい。また、板状のガラス１０は、工程（III）において板状のガラス１０の他方の主面に入射された光Ｕによって樹脂層２０が感光しないように樹脂層２０を光Ｕから保護する。すなわち、波長λ1の光に対し感光性を有する樹脂組成物を用いて板状のガラス１０の一方の主面に樹脂層２０を形成したうえで、板状のガラス１０の他方の主面側から波長λ1を含む光Ｕを照射したときに、板状のガラス１０は、板状のガラス１０の他方の主面に入射された光Ｕによって樹脂層２０が感光しないように樹脂層２０を前記光Ｕから保護可能である。板状のガラス１０は、このような特性を有する限り特に限定されない。板状のガラス１０としては、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、チタン含有シリケートガラス、又は無アルカリガラスを好ましく用いることができる。また、コーティングなどの表面処理によってこのような特性が板状のガラス１０に付与されていてもよい。
板状のガラス１０がホウケイ酸ガラスである場合、コーニング社の♯７０５９又はパイレックス（登録商標）を用いることができる。
板状のガラス１０がアルミノシリケートガラスである場合、以下のような組成を有するガラス組成物を用いてもよい。
質量％で表して、
ＳｉＯ2 ５８〜６６％、
Ａｌ2Ｏ3 １３〜１９％、
Ｌｉ2Ｏ ３〜４．５％、
Ｎａ2Ｏ ６〜１３％、
Ｋ2Ｏ ０〜５％、
Ｒ2Ｏ １０〜１８％（ただし、Ｒ2Ｏ＝Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）、
ＭｇＯ ０〜３．５％、
ＣａＯ １〜７％、
ＳｒＯ ０〜２％、
ＢａＯ ０〜２％、
ＲＯ ２〜１０％（ただし、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、
ＴｉＯ2 ０〜２％、
ＣｅＯ2 ０〜２％、
Ｆｅ2Ｏ3 ０〜２％、
ＭｎＯ ０〜１％（ただし、ＴｉＯ2＋ＣｅＯ2＋Ｆｅ2Ｏ3＋ＭｎＯ＝０．０１〜３％）、ＳＯ3 ０．０５〜０．５％の組成を有するガラス組成物。
また、以下のような組成を有するガラス組成物を用いてもよい。
質量％で示して、
ＳｉＯ2 ６０〜７０％、
Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ５〜２５％、
Ｌｉ2Ｏ ０〜１％、
Ｎａ2Ｏ ３〜１８％、
Ｋ2Ｏ ０〜９％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ５〜２０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ １〜１５％、
ＳｒＯ ０〜４．５％、
ＢａＯ ０〜１％、
ＴｉＯ2 ０〜１％、
ＺｒＯ2 ０〜１％、
からなる組成を有するガラス組成物。
さらに、以下のような組成を有するガラス組成物を用いてもよい。
質量％で示して、
ＳｉＯ2 ５９〜６８％、
Ａｌ2Ｏ3 ９．５〜１５％、
Ｌｉ2Ｏ ０〜１％、
Ｎａ2Ｏ ３〜１８％、
Ｋ2Ｏ ０〜３．５％、
ＭｇＯ ０〜１５％、
ＣａＯ １〜１５％、
ＳｒＯ ０〜４．５％、
ＢａＯ ０〜１％、
ＴｉＯ2 ０〜２％、
ＺｒＯ2 １〜１０％、
を含むガラス組成物。
また以下のガラス組成物を用いることができる。
質量％で表して、
ＳｉＯ2 ５０〜７０％、
Ａｌ2Ｏ3 １４〜２８％、
Ｎａ2Ｏ １〜５％、
ＭｇＯ １〜１３％、及び
ＺｎＯ ０〜１４％、
を含むガラス組成物。
さらに、以下のガラス組成物を用いてもよい。
質量％で表して、
ＳｉＯ2 ５６〜７０％、
Ａｌ2Ｏ3 ７〜１７％、
Ｌｉ2Ｏ ４〜８％、
ＭｇＯ １〜１１％、
ＺｎＯ ４〜１２％、
Ｌｉ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯ １４〜２３％、
Ｂ2Ｏ3 ０〜９％、および
ＣａＯ＋ＢａＯ ０〜３％
ＴｉＯ2 ０〜２％、
からなるガラス組成物。
板状のガラス１０がソーダライムガラスである場合、例えば板ガラスに広く用いられるガラス組成物を用いることができる。
また、板状のガラス１０がチタン含有シリケートガラスである場合、例えば、ＴｉＯ2を５モル％以上含有することによって、板状のガラス１０の、波長２５０ｎｍ〜５３５ｎｍの範囲内の所定の波長λ2の光の吸収係数を１ｃｍ-1以上にすることができ、ＴｉＯ2を１０モル％以上含有することによって、板状のガラス１０の、波長λ2の光の吸収係数を４ｃｍ-1以上にすることができる。さらに、必要に応じて、板状のガラス１０は、Ｂｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、及びＶから選ばれる金属の酸化物を少なくとも１種含んでいてもよい。これらの金属の酸化物は、着色成分として機能し、板状のガラス１０の吸収係数を高めることができる。
板状のガラス１０がチタン含有シリケートガラスである場合、例えば、以下のガラス組成物を用いることができる。
モル％で表示して、
５０≦（ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3）≦７９モル％、
５≦（Ａｌ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）≦２５モル％、
５≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｒｂ2Ｏ＋Ｃｓ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦２５モル％、
ただし、５≦ＴｉＯ2≦２５モル％である、ガラス組成物。
また上記のチタン含有シリケートガラスにおいて、
（Ａｌ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｒｂ2Ｏ＋Ｃｓ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦０．９、
であることが好ましい。
さらに上記チタン含有シリケートガラスにおいて、
７０≦（ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3）≦７９モル％、
１０≦ＴｉＯ2≦１５モル％、
１０≦Ｎａ2Ｏ≦１５モル％、
であることが好ましい。
無アルカリガラスとしては、例えば以下のガラス組成物を用いることができる。
モル％で表示して、
４５≦（ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3）≦８０モル％、
７≦Ａｌ2Ｏ3≦１５モル％、
０≦ＴｉＯ2≦５モル％、
２≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦２０モル％
を含み、実質的にアルカリ金属酸化物を含まないガラス組成物。
板状のガラス１０の厚みは特に限定されない。製造されるガラス基板がインターポーザとして使用される場合、板状のガラス１０の厚みは、例えば、０．０５〜１ｍｍである。
工程（I）において、板状のガラス１０に貫通孔１１を形成する方法は、特に限定されない。例えば、特許文献１〜３に記載の方法などの公知の方法を使用できる。また、工程（I）において、板状のガラス１０に貫通孔１１を形成する方法としては、製造コストを抑制しつつ、貫通孔１１を形成する際に貫通孔１１の周辺で板状のガラス１０に生じる変形を抑制して形状のそろった貫通孔１１を形成する観点から、以下で述べる方法が好ましく用いられる。具体的に、工程（I）は、工程（I-a）と、工程（I-b）とを備える。これらの工程については、特開２００８−１５６２００号に記載の方法を適用することができる。
工程（I-a）は、板状のガラス１０にレーザーを照射することによって、板状のガラス１０のレーザーが照射された部分に変質部を形成する工程である。ここで、レーザーは、波長２５０ｎｍ〜５３５ｎｍの範囲内の所定の波長λ2を有する。工程（I-b）は、板状のガラス１０の変質部が形成されていない部分に対するエッチングレートよりも変質部に対するエッチングレートが大きいエッチング液を用いて少なくとも変質部をエッチングすることによって、板状のガラス１０に貫通孔１１を形成する工程である。
工程（I-a）では、例えば、波長λ2のパルスレーザーをレンズで集光して板状のガラス１０に照射する。パルスレーザーのパルス幅は、特に限定されないが、レーザー照射装置のコストを抑制しつつ、レーザーＬの尖頭値を所定値以上にして加工性を確保する観点から、例えば、１ｎｓ（ナノ秒）〜２００ｎｓであり、好ましくは１ｎｓ〜１００ｎｓであり、より好ましくは５ｎｓ〜５０ｎｓである。
パルスレーザーは、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの高調波、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザーの高調波、又はＮｄ：ＹＬＦレーザーの高調波である。この場合、高調波は、例えば、第２高調波、第３高調波、又は第４高調波である。第２高調波の波長は、５３２ｎｍ〜５３５ｎｍ近傍であり、第３高調波の波長は、３５５ｎｍ〜３５７ｎｍ近傍であり、第４高調波の波長は、２６６ｎｍ〜２６８ｎｍの近傍である。このようなパルスレーザーを用いることによって、板状のガラス１０に安価に変質部を形成することができる。
板状のガラス１０に微小な貫通孔１１を形成できるように、パルスレーザーの照射スポットを所定値以下にする観点から、パルスレーザーの波長λ2は、例えば、５３５ｎｍ以下であり、好ましくは３６０ｎｍ以下であり、より好ましくは３５０ｎｍ〜３６０ｎｍである。また、波長λ1＜波長λ2の関係が満たされていることが望ましい。
パルスレーザーが有するエネルギーは、特に限定されないが、板状のガラス１０の材質又は板状のガラス１０に形成すべき変質部の寸法などに応じたエネルギーであることが好ましい。パルスレーザーが有するエネルギーは、例えば、５μＪ／パルス〜１００μＪ／パルスである。パルスレーザーのエネルギーを増加させることによって、それに比例するように変質部の長さを長くすることができる。パルスレーザーのビーム品質Ｍ2は、例えば、２以下である。この場合、板状のガラス１０に微小な貫通孔１１を形成しやすい。
板状のガラス１０の、波長λ2の光の吸収係数は、例えば、５０ｃｍ-1以下であり、好ましくは０．１ｃｍ-1〜２０ｃｍ-1である。この場合、パルスレーザーのエネルギーが板状のガラス１０の表面近傍で吸収されることを軽減して、板状のガラス１０の内部に変質部が形成されやすくなる。なお、波長λ2における板状のガラス１０の吸収係数が０．１ｃｍ-1未満であっても、板状のガラス１０の内部に変質部を形成することはできる。波長λ2の光の吸収係数が５０ｃｍ-1以下であるガラスは、公知のガラスから選択することができる。
吸収係数は、厚さｄ（例えば約０．１ｃｍ）のサンプルの透過率及び反射率を測定することによって算出できる。まず、厚さｄ（ｃｍ）のサンプルについて、透過率Ｔ（％）と、入射角１２°における反射率Ｒ（％）とを測定する。透過率Ｔ及び反射率Ｒは、例えば、島津製作所社製の分光光度計ＵＶ−３１００型を用いて測定できる。そして、測定値から以下の式を用いてガラスの吸収係数αを算出できる。
α＝ｌｎ（（１００−Ｒ）／Ｔ）／ｄ
上記の方法によれば、板状のガラス１０が感光性ガラスである必要がない。このため、多くの種類のガラスについて変質部を形成できる。すなわち、上記の方法では、板状のガラス１０が金又は銀を実質的に含まないガラスである場合にも適用できる。
板状のガラス１０にレーザーを照射したときに、板状のガラス１０の上面及び下面に割れが発生することを抑制する観点から、板状のガラス１０のヤング率は、７０ＧＰａ以上であることが好ましい。
レンズの焦点距離Ｆ（ｍｍ）は、例えば５０ｍｍ〜５００ｍｍであり、好ましくは１００ｍｍ〜２００ｍｍである。
また、パルスレーザーのビーム径Ｄ（ｍｍ）は、例えば１ｍｍ〜４０ｍｍであり、好ましくは３ｍｍ〜２０ｍｍである。ここで、ビーム径Ｄは、レンズに入射する際のパルスレーザーのビーム径であり、ビームの中心の強度に対して強度が［１／ｅ2］倍となる範囲の直径を意味する。
焦点距離Ｆをビーム径Ｄで除した値、すなわち［Ｆ／Ｄ］の値は、７以上であり、好ましくは７以上４０以下であり、より好ましくは１０以上２０以下である。この値は、ガラスに照射されるレーザーの集光性に関係する値である。Ｆ／Ｄが７以上であると、ビームウェスト近傍でレーザーパワーが強くなりすぎることを防止でき、板状のガラス１０の内部にクラックが発生することを防止できる。
パルスレーザーを板状のガラス１０に照射する前に板状のガラス１０に対して前処理を行うこと、例えば、パルスレーザーの吸収を促進するような膜を形成することは不要である。ただし、場合によっては、そのような処理を行ってもよい。
板状のガラス１０のパルスレーザーが照射された部分に変質部が形成される。変質部は、通常、光学顕微鏡を用いた観察によって他の部分と見分けることができる。変質部は、レーザー照射によって光化学的な反応が起き、E'センターや非架橋酸素などの欠陥が生じた部位やレーザー照射の急熱・急冷によって発生した、高温度域における疎なガラス構造を保持した部位等である。変質部は、板状のガラス１０の変質部以外の部分よりも所定のエッチング液に対して、エッチングされやすい。
工程（I-a）では、例えば、板状のガラス１０の内部にフォーカスされるようにレーザーを板状のガラス１０に照射する。変質部は、工程（I-b）において板状のガラス１０に貫通孔１１を容易に形成できるように形成されている。このため、例えば、板状のガラス１０の厚さ方向の中央付近にフォーカスされるようにレーザーが板状のガラス１０に照射される。また、変質部を板状のガラス１０に形成できる限り、板状のガラス１０の外部にフォーカスされるようにレーザーが照射されてもよい。例えば、板状のガラス１０のレーザーが入射する側の面から所定の距離(たとえば１．０ｍｍ)だけ離れた位置にフォーカスされるようにレーザーが照射されてもよく、板状のガラス１０の、レーザーが入射する側の面と反対側の面から所定の距離(たとえば１．０ｍｍ)だけ離れた位置にフォーカスされるようにレーザーが照射されてもよい。換言すると、板状のガラス１０に変質部を形成できる限り、レーザーは、（i）板状のガラス１０の、レーザーが入射する側の面から、レーザーが進行する方向とは逆の方向に１．０ｍｍ以内にある位置(板状のガラス１０の、レーザーが入射する側の面を含む)、（ii）板状のガラス１０の、レーザーが入射する側の面と反対側の面から、板状のガラス１０を透過したレーザーが進行する方向に１．０ｍｍ以内にある位置(板状のガラス１０の、レーザーが入射する側の面と反対側の面を含む)、又は（iii）板状のガラス１０の内部にフォーカスされてもよい。
板状のガラス１０に形成される変質部の大きさは、レンズに入射する際のレーザーのビーム径Ｄ、レンズの焦点距離Ｆ、板状のガラス１０の吸収係数、パルスレーザーのパワーなどによって変化する。これらのパラメータを調整することによって、例えば、直径が１０μｍ以下で板状のガラス１０の厚み方向における長さが１００μｍ以上である円柱状の変質部を形成することができる。
工程（I-a）において選択される条件の一例を表１に示す。
Figure 0006545699
次に、工程（I-b）について説明する。工程（I-b）において、板状のガラス１０の変質部が形成されていない部分に対するエッチングレートよりも変質部に対するエッチングレートが大きいエッチング液が用いられる。このようなエッチング液としては、例えば、フッ酸（フッ化水素（ＨＦ）の水溶液）を用いることができる。また、エッチング液として、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）若しくはその水溶液、硝酸（ＨＮＯ3）若しくはその水溶液、又は塩酸（塩化水素（ＨＣｌ）の水溶液）を用いてもよい。また、エッチング液として、これらの酸の混合物を用いてもよい。エッチング液としてフッ酸を用いた場合、板状のガラス１０に形成された変質部のエッチングが進みやすく、短時間で貫通孔１１を形成できる。エッチング液として硫酸を用いた場合、板状のガラス１０に形成された変質部以外のガラスがエッチングされにくく、テーパー角の小さいストレートな貫通孔１１を形成できる。
エッチング時間及びエッチング液の温度は、板状のガラス１０に形成された変質部の形状や寸法に応じて適宜選択される。エッチング時のエッチング液の温度を高くすることによってエッチング速度を高めることができる。また、エッチング条件によって貫通孔１１の直径を制御できる。
工程（I-a）において、例えば、板状のガラス１０の上面側及び下面側に露出するように変質部が形成されていると、板状のガラス１０の上面側及び下面側からエッチングを行うことによって貫通孔１１を形成できる。また、工程（I-a）において、板状のガラス１０の上面側又は下面側に露出しないように変質部が形成されている場合、工程（I-b）を行う前に、変質部が露出するように板状のガラス１０を研磨してもよい。
工程（I-a）における変質部の形成条件及び工程（I-b）におけるエッチング条件を変化させることによって、貫通孔１１の形状を、円柱状、円錐台状、又は鼓形状（砂時計形状）等の形状に形成することができる。
次に、工程（II）について説明する。まず、波長１２０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内の所定の波長λ1の光に対し感光性を有する樹脂組成物を準備する。このような樹脂組成物としては、例えば、波長λ1の光が照射されることによって、所定のアルカリ溶液に対する溶解性が増大する樹脂組成物を用いることができる。すなわち、この樹脂組成物は、感光前は所定のアルカリ溶液に対して不溶である。例えば、化学増幅型であるポジ型のフォトレジストとして使用されている樹脂組成物を、工程（II）において用いることができる。化学増幅型であるポジ型のフォトレジストは、例えば、アルカリ可溶基が酸不安定保護基によって保護されているアルカリ可溶樹脂と、光酸発生剤とを含む。例えば、このような樹脂組成物をスピンコーティング等のコーティング方法を用いて板状のガラス１０の一方の主面の全体に塗布することによって、図１の（ｅ）に示すように、樹脂層２０を形成できる。この場合、樹脂組成物が板状のガラス１０に塗布されることによって貫通孔１１を覆うように樹脂層２０が形成される。
また、樹脂層２０は、波長λ1の光に対し感光性を有する樹脂組成物を含むドライフィルムを板状のガラス１０の一方の主面に貼り付けることによって形成されてもよい。このようなドライフィルムは、例えば、加熱プレスによって、板状のガラス１０の一方の主面に貼り付けることができる。
次に、工程（III）について説明する。工程（III）では、図１の（ｆ）に示すように、板状のガラス１０の他方の主面（樹脂層２０が形成されている板状のガラス１０の一方の主面の反対側の主面）側から、波長λ1を含む光Ｕが板状のガラス１０及び樹脂層２０に照射される。このとき、板状のガラス１０及び樹脂層２０に照射される光Ｕは、波長λ1以外の波長を有していてもよい。この場合、板状のガラス１０及び樹脂層２０に照射される光のスペクトルが波長λ1付近においてピークを有していることが好ましい。上記の通り、板状のガラス１０において、波長λ1の光の透過率は１％以下であるので、波長λ1の光は、板状のガラス１０をほとんど透過しない。また、板状のガラス１０は、工程（III）において板状のガラス１０の他方の主面に入射された光Ｕによって樹脂層２０が感光しないように樹脂層２０を光Ｕから保護する。このため、樹脂層２０のうち板状のガラス１０と接している部分は、光Ｕによって感光しない。一方、光Ｕは、貫通孔１１を通って樹脂層２０の貫通孔１１を覆う部分（貫通孔１１に面している部分）を感光させる。これにより、光Ｕは紫外線領域に属するので、例えば、光酸発生剤が光分解して酸を発生し、この酸を触媒に酸不安定保護基が脱保護反応を起こす。これにより、樹脂の極性が変化することによって、樹脂層２０の感光した部分がアルカリ不溶からアルカリ可溶に変化する。このため、樹脂層２０の貫通孔１１を覆う部分の所定のアルカリ溶液に対する溶解性が増大するが、樹脂層２０のそれ以外の部分は所定のアルカリ溶液に対して不溶のままである。
光Ｕの光源は、照射される光の波長が１２０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内の所定の波長λ1を含む限り、特に限定されない。光Ｕの光源としては、例えば、エキシマレーザー、エキシマランプ、又は低圧水銀ランプを用いることができる。エキシマレーザーは、例えば、１９３ｎｍ（ＡｒＦ）、２４８ｎｍ（ＫｒＦ）等の波長の光を照射する。エキシマランプは、例えば、１２６ｎｍ（Ａｒ2）、１４６ｎｍ（Ｋｒ2）、１７２ｎｍ（Ｘｅ2）、又は２２２ｎｍ（ＫｒＣｌ）の波長の光を照射する。低圧水銀ランプは、例えば、１８５ｎｍ又は２５４ｎｍの波長の光を照射する。また、前述のＮｄ：ＹＡＧレーザー等の高調波を用いることもできる。場合によっては、照射される光の波長を１２０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内に制限するフィルタも併せて用いることもできる。光Ｕの照射時間は、樹脂層２０の貫通孔１１を覆う部分を十分に感光させることができる限り特に限定されない。光Ｕの照射時間は、例えば、数秒〜数分である。
次に、工程（IV）について説明する。工程（IV）では、樹脂層２０の、工程（III）において感光した部分が除去される。例えば、樹脂層２０が所定のアルカリ溶液に浸される。これにより、樹脂層２０の貫通孔１１を覆う部分が除去され、図１の（ｇ）に示すように、樹脂貫通孔２１が形成される。このようにして、ガラス基板１ａが製造される。
所定のアルカリ溶液としては、例えば、ポジ型のフォトレジストの現像液を用いることができる。例えば、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を含む溶液を所定のアルカリ溶液として用いることができる。なお、樹脂層２０の貫通孔１１を覆う部分以外の部分は、光Ｕによって感光していないので、所定のアルカリ溶液に対して不溶であり除去されない。
樹脂層２０の、工程（III）において感光した部分は貫通孔１１の真上に位置するので、工程（IV）が行われることによって、樹脂貫通孔２１が貫通孔１１に正確にアライメントされて形成される。すなわち、樹脂貫通孔２１は、貫通孔１１から樹脂層２０の厚み方向に延びるように形成される。このように、貫通孔１１が形成された板状のガラス１０は、樹脂層２０の所定の位置に樹脂貫通孔２１を形成するためのマスクとして機能する。
第１実施形態に係るガラス基板の製造方法は、工程（V）をさらに備えていてもよい。工程（V）は、貫通孔１１の内部及び樹脂貫通孔２１の内部に貫通電極３０を形成する工程である。貫通孔１１の内部及び樹脂貫通孔２１の内部に貫通電極３０を形成できる限り、貫通電極３０を形成する方法は特に限定されない。例えば、Ｃｕ（銅）などの金属を用いためっきによって、貫通孔１１の内部に貫通電極３０を形成する。板状のガラス１０に直接めっきを施すことは難しい。このため、例えば、図１の（ｃ）に示すように、貫通電極３０をなす導電材料を付着させるためのシード層１２を少なくとも貫通孔１１の内周面に予め形成したうえで、めっきによって貫通電極３０を形成する。貫通孔１１の内周面を含む板状のガラス１０の表面を、例えばＰｄ（パラジウム）を含む触媒と接触させることによってシード層１２を形成することができる。これにより、板状のガラス１０に無電解めっきを施すことができる。さらに、第１実施形態に係るガラス基板の製造方法において、図１（ｄ）に示すように、板状のガラス１０の、樹脂層２０が形成されるべき一方の主面に形成されたシード層１２は、研磨によって除去される。これにより、複数の貫通電極３０の間での電気の導通が防止される。図１に示すように、シード層１２の形成及び除去は、例えば、工程（I）が行われた後、かつ、工程（II）が行われる前の期間に行われる。
板状のガラス１０をめっきする金属は、特に限定されないが、導電性を高め、製造コストを低減する観点から、Ｃｕ（銅）であることが好ましい。Ｃｕ（銅）によってめっきする場合を例に以下の説明を行う。最初に、貫通孔１１の内周面に形成されたシード層１２に無電解めっきによりＣｕ（銅）が析出してめっき層が形成される。このめっき層の表面にさらにＣｕ（銅）が析出してめっき層が成長することによって、図１の（ｈ）に示す通り、貫通孔１１の内部及び樹脂貫通孔２１の内部に貫通電極３０が形成される。なお、板状のガラス１０の他方の主面にシード層１２が形成されている場合、板状のガラス１０の他方の主面にもＣｕ（銅）が析出してめっき層が形成される。無電解めっきによって、所定の厚みを有するめっき層が、板状のガラス１０の他方の主面に形成されると、板状のガラス１０の他方の主面側で導電性が確保される。この場合、電解めっきによってより効率的にめっきを行ってもよい。すなわち、無電解めっきと電解めっきとを組み合わせて板状のガラス１０に対してめっきを施してもよい。
板状のガラス１０の他方の主面にめっき層が形成される場合、このめっき層は研磨によって除去されてもよい。このとき、めっき層とともにシード層１２も除去される。このようにして、図１の（ｉ）に示すようなガラス基板１ａｘが製造される。また、このめっき層を利用して、板状のガラス１０の他方の主面にフォトリソグラフィによって所定の回路パターンが形成されてもよい。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るガラス基板の製造方法について説明する。第２実施形態に係るガラス基板の製造方法は、特に説明する場合を除き、第１実施形態に係るガラス基板の製造方法と同様に行われる。第１実施形態に係る説明は、技術的に矛盾しない限り、第２実施形態にもあてはまる。
第２実施形態に係るガラス基板の製造方法において、工程（I）、工程（III）、及び工程（IV）は、第１実施形態と同様に行われる。また、シード層１２も第１実施形態と同様に形成される。
第２実施形態に係るガラス基板の製造方法では、図２の（ｂ）に示すように、工程（II）において、板状のガラス１０の一方の主面の、貫通孔１１から所定の距離離れた位置に光学素子２５を形成する。このとき、樹脂層２０を形成する樹脂組成物としては、ポジ型の紫外線感光性樹脂組成物を用いることができる。この樹脂組成物は、波長１２０ｎｍ〜３００の範囲内の所定の波長λ1の光に対し感光性を有する。光学素子２５は、例えば、所定の曲面を有するレンズである。光学素子２５は、適切な形状を有する型による成形、例えば、熱インプリント等の成形法を用いて、樹脂層２０の特定の位置に形成される。このとき、光学素子２５を形成する位置を位置決めするためのガイドとして貫通孔１１を利用することができる。これにより、光学素子２５が形成される位置を光学素子２５が形成されるべき位置に高い精度で合わせることができる。光学素子２５が形成されるべき位置は、例えば、製造されたガラス基板を、受光素子又は発光素子などの光デバイスを備えた別の基板に重ね合せるときに、別の基板に設けられた光デバイスと光学素子２５との位置関係が所定の関係になるように定められている。例えば、製造されたガラス基板が光デバイスを備えた別の基板に重ね合せられたときに、光デバイスから発光される光又は光デバイスで受光される光の光路上に光学素子２５が位置するように、光学素子２５の位置が定められている。
図２の（ｃ）に示すように、板状のガラス１０の他方の主面側から光Ｕを照射して樹脂層２０の貫通孔１１を覆う部分を感光させる。その後、図２の（ｄ）に示すように、樹脂層２０の感光した部分に所定のアルカリ溶液を接触させて、樹脂層２０の感光した部分を除去して樹脂層２０を貫通する樹脂貫通孔２１を形成する。
第２実施形態に係るガラス基板の製造方法は、第１実施形態と同様に、工程（V）を備えていてもよい。工程（V）は、貫通孔１１の内部及び樹脂貫通孔２１の内部に貫通電極３０を形成する工程である。上記の通り、板状のガラス１０の表面には、貫通電極３０をなすＣｕ（銅）等の導電材料を付着させるためのシード層１２が形成されている。このため、図３の（ｅ）に示すように、めっきによって貫通孔１１の内部及び樹脂貫通孔２１の内部に貫通電極３０を形成することができる。
板状のガラス１０の樹脂層２０と反対側の主面にもシード層１２が形成されているので、この主面にもめっき層が形成される。第２実施形態に係るガラス基板の製造方法の一例では、このめっき層は、図３の（ｆ）に示すように、例えば研磨によって除去される。このとき、めっき層とともにシード層１２も除去される。この場合、図３の（ｇ）に示すように、板状のガラス１０の樹脂層２０と反対側の主面に貫通電極３０と電気的に接続された導電部４０ａを形成することもできる。導電部４０ａは、例えば、板状のガラス１０の樹脂層２０と反対側の主面の導電部４０ａを形成すべき部分以外の部分をマスキングしつつ、導電部４０ａをなすＣｕ（銅）等の導電材料をスパッタリング又は蒸着させることによって形成できる。このようにして、図３の（ｇ）に示すような、貫通電極３０及び導電部４０ａを備えたガラス基板１ｂが製造される。
また、第２実施形態に係るガラス基板の製造方法の別の一例では、図３の（ｈ）に示すように、板状のガラス１０の樹脂層２０と反対側の主面に形成されためっき層にフォトリソグラフィを施してめっき層のうち必要な部分を残すことによって導電部４０ａを形成できる。このとき、めっき層の不要な部分とともにシード層１２も除去される。このようにして、図３の（ｈ）に示すような、貫通電極３０及び導電部４０ａを備えたガラス基板１ｃが製造される。
ガラス基板１ｂ又はガラス基板１ｃの使用例について説明する。ガラス基板１ｂ又はガラス基板１ｃは、例えば、図４に示すように、光デバイス基板２と重ね合わせられて使用される。光デバイス基板２は、基板６０と、導電部７０と、光デバイス８０とを備えている。光デバイス８０は、ＬＥＤ（light-emitting diode）若しくはＶＣＳＥＬ（vertical cavity surface emitting laser）などの発光素子又はＡＰＤ（avalanche photodiode）などの受光素子である。導電部７０は、基板６０上に形成された回路パターンであり、光デバイス８０に電気的に接続されている。ガラス基板１ｂ又はガラス基板１ｃは、半田バンプ５０によって光デバイス基板２に接合される。具体的には、導電部４０ａに対して光デバイス基板２を近づけて半田バンプ５０によって導電部４０ａと導電部７０とを接合する。
上記の通り、光学素子２５は貫通孔１１に対して高い精度で位置決めされているので、光学素子２５と光デバイス８０との位置決めも精度よく行うことができる。例えば、貫通電極３０をガイドにしてガラス基板１ｂ又はガラス基板１ｃと光デバイス基板２との位置決めを行うことができる。ガラス基板１ｂ又はガラス基板１ｃは、光学素子２５が所定の位置に配置されるように光デバイス基板２に対して重ね合わせられている。例えば、光デバイス８０から発光された光又は光デバイス８０で受光されるべき光の光路上に光学素子２５が位置している。貫通孔１１又は貫通電極３０をガイドにして光学素子２５及び光デバイス８０を位置決めすることができるので、光学素子２５の光軸と光デバイス８０の光軸とを合わせることができる。なお、光学素子２５、樹脂層２０、及び板状のガラス１０は、光デバイス８０から発光される光又は光デバイス８０で受光されるべき光を透過させることができる。
貫通電極３０と電気的に接続された導電部４０ｂが、必要に応じて、ガラス基板１ｂの樹脂層２０又はガラス基板１ｃの樹脂層２０の上に形成される。これにより、導電部４０ｂ、貫通電極３０、導電部４０ａ、及び導電部７０によって、光デバイス基板２の外部から、例えば電力又は変調信号を光デバイス８０に対して入力できる。また、光学素子２５と、光デバイス８０とが別々の基板に設けられているので、不良品が発生した場合に、ガラス基板１ｂ又はガラス基板１ｃ、さらに光デバイス基板２のいずれに不具合があるのか容易に探索することができる。
光デバイス８０を制御するためのコントローラ（図示省略）が、ガラス基板１ｂ又はガラス基板１ｃの樹脂層２０側に設けられてもよい。この場合、コントローラは、導電部４０ｂ、貫通電極３０、導電部４０ａ、及び導電部７０によって光デバイス８０に電気的に接続されている。この場合、光デバイス８０を制御するためのコントローラを光デバイス８０が設けられている基板とは別の基板に実装させることができる。このように、回路又は素子を基板の主面に垂直な方向に配置することができ、モジュールの集積度を高めることができる。
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係るガラス基板の製造方法について説明する。第３実施形態に係るガラス基板の製造方法は、特に説明する場合を除き、第１実施形態に係るガラス基板の製造方法と同様に行われる。第１実施形態に係る説明は、技術的に矛盾しない限り、第３実施形態にもあてはまる。
第３実施形態に係るガラス基板の製造方法は、第１実施形態と同様に、工程（I）、工程（II）、工程（III）、及び工程（IV）を備え、さらに工程（V）を備えている。工程（V）は、貫通孔１１の内部及び樹脂貫通孔２１の内部に貫通電極３０を形成する工程である。例えば、工程（V）において、貫通電極３０をなす導電材料を付着させるためのシード層１２を少なくとも貫通孔１１の内周面に形成したうえで、めっきによって貫通電極３０を形成する。ここでは、図５の（ａ）に示すように、板状のガラス１０の樹脂層２０側の面を除いて、全体的にシード層１２が形成されている。この場合、めっきが施されると、図５の（ｂ）に示すように、貫通電極３０が形成されるのに加え、板状のガラス１０の樹脂層２０と反対側の主面にめっき層が形成される。一方、樹脂層２０の表面にはシード層１２が形成されていないので、めっき層は形成されない。
板状のガラス１０の、樹脂層２０と反対側の主面に形成されためっき層は、例えば、図５の（ｃ）に示すように研磨によって除去される。このとき、めっき層とともにシード層１２も除去される。この場合、その後、導電部４０ａが貫通電極３０に電気的に接続されるように形成される。導電部４０ａは、例えば、板状のガラス１０の樹脂層２０と反対側の主面の、導電部４０ａを形成すべき部分以外の部分をマスキングしつつ、導電部４０ａをなすＣｕ（銅）等の導電材料を板状のガラス１０の樹脂層２０と反対側の主面にスパッタリング又は蒸着させることによって形成できる。
板状のガラス１０の樹脂層２０と反対側の主面に形成されためっき層を除去せずに、導電部４０ａを形成するためにこのめっき層を利用してもよい。例えば、図５の（ｅ）に示すように、板状のガラス１０の樹脂層２０と反対側の主面に形成されためっき層にフォトリソグラフィを施してめっき層のうち必要な部分を残すことによって導電部４０ａを形成できる。このとき、めっき層の不要な部分とともにシード層１２も除去される。
第３実施形態に係るガラス基板の製造方法は、工程（VI）をさらに備えている。工程（VI）は、工程（V）の後に、樹脂層２０を除去して、貫通電極３０のうち樹脂貫通孔２１の内部で樹脂層２０に囲まれた部分を露出させる工程である。樹脂層２０を除去する方法は、特に制限されない。例えば、樹脂層２０に波長１２０ｎｍ〜３００の範囲内の所定の波長λ1を含む光Ｕを照射して樹脂層２０の全体を感光させ、その後所定のアルカリ溶液を樹脂層２０に接触させることによって樹脂層２０を除去する。例えば、板状のガラス１０の樹脂層２０と反対側の主面に形成されためっき層にフォトリソグラフィを施して導電部４０ａを形成する場合、このフォトリソグラフィに使用される現像液を用いて、めっき層に形成されたレジスト層の現像と同時に樹脂層２０を除去してもよい。このようにして、図５の（ｄ）及び（ｅ）に示すように、ガラス基板１ｄ又はガラス基板１ｅを製造できる。ガラス基板１ｄ及びガラス基板１ｅは、それぞれ、貫通電極３０及び導電部４０ａを備え、板状のガラス１０の導電部４０ａと反対側の主面で貫通電極３０の一部が突出している。
貫通電極３０の、板状のガラス１０の導電部４０ａと反対側の主面で露出している部分は、ガラス基板１ｄ又はガラス基板１ｅの電気的な足がかりとなるピラー３５として機能する。このように、第３実施形態に係るガラス基板の製造方法によれば、電気的な接続のための足がかりとなるピラー３５を容易に形成できる。図６に示すように、複数のガラス基板１ｅを積層したときに、ピラー３５を用いて素子同士の電気的な接続が実現される。このため、回路パターン又は配線を高集積化することができる。

Claims (11)

  1. （I）板状のガラスに貫通孔を形成する工程と、
    （II）波長１２０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内の所定の波長λ1の光に対し感光性を有する樹脂組成物を用いて前記貫通孔を覆うように前記板状のガラスの一方の主面に樹脂層を形成する工程と、
    （III）前記板状のガラスの他方の主面側から前記波長λ1を含む光Ｕを照射して前記樹脂層の前記貫通孔を覆う部分を感光させる工程と、
    （IV）前記樹脂層の、工程（III）において感光した部分を除去して前記樹脂層を貫通する樹脂貫通孔を形成する工程と、を備え、
    前記板状のガラスは、前記波長λ1の光の透過率が１％以下であり、かつ、前記工程（III）において前記板状のガラスの前記他方の主面に入射された前記光Ｕによって前記樹脂層が感光しないように前記樹脂層を前記光Ｕから保護する、
    ガラス基板の製造方法。
  2. 前記工程（I）は、
    （I-a）前記板状のガラスにレーザーを照射することによって、前記板状のガラスのレーザーが照射された部分に変質部を形成する工程と、
    （I-b）前記板状のガラスの前記変質部が形成されていない部分に対するエッチングレートよりも前記変質部に対するエッチングレートが大きいエッチング液を用いて少なくとも前記変質部をエッチングすることによって、前記板状のガラスに前記貫通孔を形成する工程と、を備えた、
    請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
  3. 前記レーザーは、波長２５０ｎｍ〜５３５ｎｍの範囲内の所定の波長λ2を有する、請求項２に記載のガラス基板の製造方法。
  4. 前記工程（II）において、前記板状のガラスの前記一方の主面の、前記貫通孔から所定の距離離れた位置に光学素子を形成する、請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
  5. （V）前記貫通孔の内部及び前記樹脂貫通孔の内部に貫通電極を形成する工程をさらに備えた、請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
  6. 前記工程（V）において、前記貫通電極をなす導電材料を付着させるためのシード層を少なくとも前記貫通孔の内周面に形成したうえで、めっきによって前記貫通電極を形成する、請求項５に記載のガラス基板の製造方法。
  7. （VI）前記工程（V）の後に、前記樹脂層を除去して、前記貫通電極のうち前記樹脂貫通孔の内部で前記樹脂層に囲まれた部分を露出させる工程をさらに備えた、請求項５に記載のガラス基板の製造方法。
  8. （VI）前記工程（V）の後に、前記樹脂層を除去して、前記貫通電極のうち前記樹脂貫通孔の内部で前記樹脂層に囲まれた部分を露出させる工程をさらに備えた、請求項６に記載のガラス基板の製造方法。
  9. 貫通孔を有する板状のガラスと、
    前記板状のガラスの一方の主面に形成された樹脂層と、を備え、
    前記板状のガラスにおいて、波長１２０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内の所定の波長λ 1 の光の透過率が１％以下であり、かつ、波長２５０ｎｍ〜５３５ｎｍの範囲内の所定の波長λ 2 の光の吸収係数が５０ｃｍ -1 以下であり、
    前記樹脂層は、前記波長λ 1 の光に対し感光性を有する樹脂組成物によって形成されており、かつ、前記貫通孔に対応して形成された樹脂貫通孔を有する、
    ガラス基板。
  10. 前記樹脂層は、前記樹脂貫通孔から所定の距離離れた位置に形成された光学素子を有する、請求項９に記載のガラス基板。
  11. 請求項１０に記載のガラス基板と、
    発光又は受光する光デバイスであって、当該光デバイスから発光された光又は当該光デバイスで受光されるべき光の光路上に前記光学素子が位置するように配置された光デバイスと、を備えた、
    アセンブリ。
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