KR20130032266A

KR20130032266A - 기판 제조 방법, 배선 기판의 제조 방법, 유리 기판 및 배선 기판

Info

Publication number: KR20130032266A
Application number: KR1020120104971A
Authority: KR
Inventors: 다까시 후시에; 하지메 기꾸찌
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-04-01
Also published as: JP2013080904A; US20130075146A1; US9232652B2; CN103025083A; TW201330745A

Abstract

본 발명은. 규소 산화물을 포함하는 유리를 사용하여 형성되는 유리 기판(2)의 표리면에 연통하는 관통 구멍(3)의 구멍 내에 금속재가 충전되어 있는 기판이며, 금속재를 충전하기 전에, 관통 구멍(3)의 구멍 내를 둘러싸는 측벽의 규소 산화물을 선택적으로 에칭함으로써 앵커부를 형성하고, 앵커부 형성 후, 관통 구멍(3)의 구멍 내에 금속재를 충전함으로써 실현한다.
본 발명에 따르면, 유리 기판에 형성한 관통 구멍의 구멍 내를 둘러싸는 측벽과 관통 구멍의 구멍 내에 충전한 금속재와의 기밀성을 높여, 기체의 누설을 방지할 수 있다.

Description

기판 제조 방법, 배선 기판의 제조 방법, 유리 기판 및 배선 기판{MANUFACTURING METHOD OF SUBSTRATE, MANUFACTURING METHOD OF WIRING SUBSTRATE, GLASS SUBSTRATE AND WIRING SUBSTRATE}

본 발명은 기판 제조 방법, 배선 기판의 제조 방법, 유리 기판 및 배선 기판에 관한 것이다.

최근 들어, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 등의 전자 부품이 실장되는 배선 기판에 대해서는, 높은 접속 신뢰성을 확보하면서 전자 부품 등의 고밀도 실장을 가능하게 하는 것이 요구되고 있다. 이것에 따르기 위해, 배선 기판에 대해서는, 수지 기판이 아니라, 평활성, 경질성, 절연성, 내열성 등이 우수한 유리 기판을 코어 기판으로서 사용하고, 그 유리 기판의 표리면으로 연통하는 관통 구멍의 구멍 내에 금속을 충전함으로써, 기판 표리면에 형성된 각 전기 배선을 확실하게 도통시키는 것을 가능하게 하고, 이에 따라 미세화나 고밀도화 등에 대응할 수 있도록 하는 것이, 본원 발명자들에 의해 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

이러한 유리 기판으로 이루어지는 배선 기판은, 이하에 설명하는 순서로 제조된다. 구체적으로는, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 유리 기판에 관통 구멍을 형성하는 공정을 행한 후, 도금법에 의해 관통 구멍 내에 금속을 충전하는 공정을 행한다. 그리고, 금속을 충전하는 공정에서는, 그 초기 단계에 있어서, 유리 기판의 표리면에 있어서의 관통 구멍의 개구부 중 어느 한쪽을 금속에서 폐색하고, 그 후, 폐색에 의해 형성된 구멍 내의 저부에 다른 쪽 개구부측으로부터 금속을 퇴적해서 당해 다른 쪽 개구부를 향하여 성장시킴으로써 관통 구멍 내에 금속을 충전한다.

국제 공개 제2005/027605호

이와 같이, 관통 구멍 내에 금속을 충전시킨 경우, 관통 구멍의 구멍 내를 둘러싸는 측벽과 충전한 금속과의 기밀성(가스 배리어성 등)이 낮다. 기밀성이 낮으면, 기밀성이 낮은 부분부터 가스 등의 기체가 통과하는 누설이 발생되어 버린다. 예를 들어, 관통 구멍 내에 금속을 충전한 유리 기판에 대하여 배선 패턴 등을 형성하는 경우 등, 유리 기판의 표리면에 대하여 금속층을 소정의 가스 분위기 중에서 적층시킨다. 그러나, 상술한 기밀성이 낮으면 가스의 누설에 의한 영향을 받아 금속층의 적층 제어를 방해해 버리는 등의 문제를 초래해 버린다.

따라서, 본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 제안된 것이며, 관통 구멍의 구멍 내를 둘러싸는 측벽과 관통 구멍의 구멍 내에 충전한 금속재와의 기밀성을 높여, 기체의 누설을 방지할 수 있는 기판 제조 방법, 배선 기판의 제조 방법, 유리 기판 및 배선 기판을 제공하는 것이다.

본 명세서에서 개시하는 하나의 발명은, 기판의 제조 방법이다. 본 기판 제조 방법은, 규소 산화물을 포함하는 유리를 사용하여 형성되어 있는 유리 기판의 표리면에 연통하는 관통 구멍의 구멍 내에 금속재가 충전되어 있는 기판을 제조하는 기판 제조 방법이다.

본 기판 제조 방법의 특징은, 상기 금속재를 충전하기 전에, 상기 관통 구멍의 구멍 내를 둘러싸는 측벽 부근에 있는 규소 산화물을 선택적으로 에칭함으로써 앵커부를 형성하는 에칭 공정과, 상기 에칭 공정 후, 상기 관통 구멍의 구멍 내에 금속재를 충전하는 충전 공정을 구비하는 것이다.

여기에서 말하는 「규소 산화물」이란, 조성식 「Si_xO_y」으로 표현되는 물질을 나타내고 있고, 예를 들어 이산화 규소(SiO₂)가 예시된다. Si_xO_y는, 이산화 규소의 결정질 물질만으로 한정되지 않고, Si_xO_y의 아몰퍼스 구조인 석영 유리도 포함된다. 또한, 규소 산화물을 주체로 하는 구조의 Si 사이트의 일부에, Al이나 다른 원소가 치환하고 있는 경우도, 여기에서 말하는 「규소 산화물」에 포함된다.

본 기판 제조 방법에 있어서, 상기 유리가 결정화 유리이면 바람직하다. 결정화 유리이면, 결정질 부분과 아몰퍼스 부분에서 분자 구조가 상이하다. 또한, 결정질 성분도 단일한 결정체가 분산되어 있는 것이 아니고, 복수 종류의 결정체가 분산되어 있는 경우가 있다. 즉, 결정화 유리에서는, 다른 구조(결정 구조 또는 아몰퍼스 구조)를 갖는 복수의 클러스터가 랜덤하게 분산되어 있다고 생각된다.

본 발명에 따르면, 관통 구멍 측벽에 노출된 규소 산화물 부분을 선택적으로 에칭할 수 있어, 복잡한 앵커부를 형성할 수 있다. 구멍 내에 충전된 금속은 그 복잡한 앵커부에 들어가 맞물리므로, 유리 기판과 충전된 금속과의 가스 배리어성은 향상된다.

본 기판 제조 방법에 있어서, 상기 에칭 공정에서는, 산성 불화 암모늄과 강산 암모늄염과의 혼합액을 에칭액으로서 사용하면 바람직하다.

산성 불화 암모늄에 더하여 강산 암모늄염을 첨가한 에칭액을 사용하면, 규소 산화물에 대한 에칭 선택성이 향상되기 때문에 바람직하다.

강산 암모늄염으로서, 예를 들어 황산 암모늄, 질산 암모늄, 과염소산 암모늄 및 할로겐화 암모늄을 들 수 있다. 그 중에서도 황산 암모늄이 바람직하다.

여기서 개시하는 다른 발명은, 배선 기판의 제조 방법이다. 구체적으로는, 전술한 구성의 유리 기판 중 적어도 한쪽 면에 배선이 형성되는 구성이다.

여기서 개시하는 다른 발명은, 유리 기판이다. 본 유리 기판은, 기판의 표리면에 연통하는 관통 구멍의 구멍 내에 금속재가 충전되어 이루어지는 유리 기판이며, 상기 관통 구멍의 구멍 내를 둘러싸는 측벽의 앵커부가 형성되어 있고, 그 앵커부에도 금속이 들어가 있는 것을 특징으로 한다.

여기서 개시하는 다른 발명은 배선 기판이다. 본 배선 기판은, 전술한 구성의 유리 기판에 있어서의 일면측과 다른 면측의 적어도 한쪽에 배선 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배선 기판이다.

본 발명에 따르면, 관통 구멍의 구멍 내를 둘러싸는 측벽과 관통 구멍의 구멍 내에 충전한 금속재와의 기밀성을 높이고, 기체의 누설을 방지하는 것을 가능하게 한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 배선 기판의 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 배선 기판의 제조 방법을 설명하는 공정도(첫 번째)이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 배선 기판의 제조 방법을 설명하는 공정도(두 번째)이다.
도 4는, 관통 구멍의 단면 형상을 나타내는 확대도이다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태에 따른 배선 기판의 제조 방법을 설명하는 공정도(세 번째)이다.
도 6은, 본 발명의 실시 형태에 따른 배선 기판의 제조 방법을 설명하는 공정도(네 번째)이다.
도 7은, 본 발명의 변형예인 배선 기판의 구성예를 도시하는 단면도이다.

본 명세서에 기재하는 몇가지 실시 형태의 특징을 최초로 정리한다.

(특징 1) 유리 기판의 소재인 결정화 유리는, 감광성 유리이다.

(특징 2) 에칭액은, 산성 불화 암모늄과 황산 암모늄의 혼합 용액을 사용한다. 산성 불화 암모늄과 황산 암모늄의 비율은, 1:1 내지 1:5 정도, 특히 1:3이 바람직하다.

(특징 3) 에칭의 타깃은, 규소 산화물이며, 특히는, 규소 산화물의 아몰퍼스 성분이다.

(특징 4) 결정화 유리로 구성되는 유리 기판의 상면 및/또는 하면을 조면화하여 앵커부를 형성한다. 앵커부가 발휘하는 앵커 효과에 의해, 유리 기판 상에, 유리 기판과의 밀착력이 약한 금속 재료를 배선 패턴으로 해서 직접 적층할 수 있다. 이에 따라, 밀착층이 불필요해지기 때문에, 배선 기판을 저비용으로 제조할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 형태에 있어서는, 다음의 순서로 설명을 행한다.

1. 배선 기판의 개략 구성

2. 배선 기판의 제조 방법의 수순

2-1. 관통 구멍 형성 공정

2-2. 유리 기판 개질 공정

2-3. 에칭 공정(측벽면 조면화 공정)

2-4. 관통 구멍 충전 공정

(1) 도금 하지층 형성 공정

(2) 개구부 폐색 공정

(3) 구멍 내 금속 충전 공정

(4) 기판면 노출 공정

(5) 기판 평탄화 공정

2-5. 배선 패턴 형성 공정

3.본 실시 형태의 효과

4. 변형예 등

<1. 배선 기판의 개략 구성>

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 배선 기판의 구성예를 도시하는 단면도이다. 도시한 배선 기판(1)은, 유리 기판(2)을 사용하여 구성되어 있다. 유리 기판(2)은, 배선 기판(1)의 코어 기판으로서 사용되고 있다. 유리 기판(2)에는 복수(도 1에서는 1개만 표시)의 관통 구멍(3)이 설치되어 있다. 관통 구멍(3)에는 금속(4)이 충전되어 있다. 유리 기판(2)의 제1면 및 제2면에는, 각각 밀착층(5)을 개재하여 배선 패턴(6)이 형성되어 있다. 이것으로부터, 배선 기판(1)은 양면 배선 기판을 구성하고 있다. 유리 기판(2)의 제1면과 제2면은, 서로 표리의 관계로 되어 있다. 도 1에 있어서는, 유리 기판(2)의 하면을 제1면으로 하고, 유리 기판(2)의 상면을 제2면으로 하고 있다. 배선 패턴(6)은, 배선 경로에 따른 패턴 형상으로 형성되어 있다.

유리 기판(2)은, 감광성 유리 기판을 사용하여 구성되어 있다. 유리 기판(2)에 사용되는 감광성 유리 기판은, 그 평활성, 경질성, 절연성, 가공성 등의 면에서, 배선 기판(1)의 코어 기판으로서 우수하다. 이러한 성질은, 감광성 유리 외에, 소다 석회 유리 등의 화학 강화 유리, 무알칼리 유리, 알루미노실리케이트 유리 등에서도 동일하며, 이들 유리도 배선 기판(1)의 코어 기판에 사용하는 것이 가능하다.

관통 구멍(3)은, 평면에서 보아 대략 원형으로 형성되어 있다. 본 발명을 실시하는 데 있어서, 관통 구멍(3)의 배치에 특별히 제한은 없다. 이로 인해, 관통 구멍(3)에 대해서는, 예를 들어 소망하는 배선 패턴(6)의 패턴 형상에 맞춰서 랜덤하게 배치해도 좋고, 미리 결정된 간격으로 매트릭스 형상으로 배치해도 좋고, 매트릭스 형상 이외의 배열로 배치하여도 좋다.

관통 구멍(3)의 구멍 내를 둘러싸는 측벽의 벽면(이하, 측벽면이라고도 한다.)은, 금속(4)을 충전하기 전의 단계에 있어서, 표면을 에칭함으로써 조면화되어 있다. 이에 따라, 관통 구멍(3)의 측벽면과 관통 구멍(3)에 충전하는 금속(4)과의 밀착력이 강화된다. 그로 인해, 금속(4)을 충전한 관통 구멍(3) 부분에 있어서의 기밀성(가스 배리어성 등)이 향상되어, 기체의 누설을 방지할 수 있다. 관통 구멍(3)의 측벽면에 실시하는 조면화 처리에 대해서는, 나중에 상세하게 설명을 한다.

금속(4)은, 상술한 바와 같이 유리 기판(2)의 양면(제1면, 제2면)에 형성된 배선 패턴(6) 끼리를 전기적으로 접속하는 것이다. 이에 따라, 금속(4)은, 전기 저항이 낮은 금속 재료(도전 재료)인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 있어서는, 관통 구멍(3)을 금속(4)으로 매립하는 방법으로서 전해 도금을 이용한다. 이로 인해, 금속(4)은, 전해 도금에 적합한 금속 재료인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 금속(4)은, 구리, 니켈, 금, 은, 백금, 팔라듐, 크롬, 알루미늄, 로듐 중 어느 1종으로 구성되는 금속 또는 2종 이상으로 구성되는 합금이다. 본 실시 형태에 있어서는, 금속(4)을 구리로 구성하는 것으로 한다.

밀착층(5)은, 유리 기판(2)에 대한 배선 패턴(6)의 밀착력을 강화하는 층이다. 밀착층(5)은, 배선 패턴(6)과 동일한 패턴 형상을 이루고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 배선 패턴(6)을 금속(4)과 마찬가지로 구리로 구성하고 있다. 이 구리를 유리 기판(2) 상에 직접 적층하면 충분한 밀착력이 얻어지지 않는다. 이에 따라, 유리 기판(2)과 배선 패턴(6)과의 사이에 밀착층(5)을 개재시켰다. 밀착층(5)은, 크롬층과 구리층의 2층 구조이어도 좋고, 그러한 층간에 크롬 구리층을 개재시킨 3층 구조이어도 좋고, 4층 이상의 다층 구조이어도 좋다. 본 실시 형태에 있어서는, 일례로서, 밀착층(5)을 3층 구조로 하고 있다. 구체적으로는, 밀착층(5)의 구조를, 유리 기판(2) 위에 크롬층(5a), 크롬 구리층(5b) 및 구리층(5c)을 순서대로 적층한 3층 구조로 하고 있다.

배선 패턴(6)은, 밀착층(5) 위에 적층한 상태로 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 배선 패턴(6)은, 밀착층(5)의 최상층이 되는 구리층(5c)의 위에 형성되어 있다. 유리 기판(2)의 제1면에 형성된 배선 패턴(6)의 일부와, 유리 기판(2)의 제2면에 형성된 배선 패턴(6)의 일부는, 관통 구멍(3)에 충전된 금속(4)을 개재하여 전기적으로 접속(도통)되어 있다.

<2. 배선 기판의 제조 방법의 순서>

이어서, 본 발명의 실시 형태에 따른 배선 기판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

배선 기판의 일련의 제조 공정 중에는, 관통 구멍 형성 공정, 유리 기판 개질 공정, 에칭 공정, 관통 구멍 충전 공정, 배선 패턴 형성 공정이 포함된다. 이 중, 배선 패턴 형성 공정을 제외한 일련의 공정은, 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 제조 방법에 포함되는 공정이 된다.

(2-1. 관통 구멍 형성 공정)

관통 구멍 형성 공정은, 유리 기판(2)에 관통 구멍(3)을 형성하는 공정이다. 관통 구멍 형성 공정은, 표리의 관계에 있는 제1면 및 제2면을 갖는 판상의 유리 기재에, 제1면측을 제1 개구부로 하고, 또한 제2면측을 제2 개구부로 하는 관통 구멍을 형성하여 이루어지는 유리 기판을 준비하는 공정에 상당한다. 이로 인해, 관통 구멍(3)이 있는 유리 기판(2)을 입수하는 방법으로서는, 관통 구멍 형성 공정을 행하는 것 이외에도, 예를 들어 다른 메이커에서 관통 구멍(3)이 있는 유리 기판(2)을 구입하여도 좋다. 관통 구멍(3)의 형성 방법으로서는, 예를 들어 레이저 가공법이나 포토리소그래피법을 사용할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 관통 구멍(3)을 고정밀도로 형성한 다음, 레이저 가공법보다도 유리한 포토리소그래피법을 사용하기로 한다. 포토리소그래피법은 노광 및 현상의 각 처리를 거쳐 이루어진다. 이로 인해, 관통 구멍(3)의 형성 대상이 되는 유리 기재에는, 감광성의 물질을 유리 중에 분산시킨 감광성 유리를 사용하기로 한다.

그 경우, 유리 기판(2)은, 감광성을 나타내는 것이면 특별히 제한은 없다. 유리 기판(2)에는, 감광성 성분으로서 금(Au), 은(Ag), 아산화 동(Cu₂O) 또는 산화세륨(CeO₂) 중 적어도 1종을 포함하고 있는 것이 바람직하고, 2종 이상 포함하고 있는 것이 보다 바람직하다. 이러한 유리 기판(2)으로서는, 예를 들어 질량％로, SiO₂: 55％ 내지 85％, 산화 알루미늄(Al₂O₃): 2％ 내지 20％, 산화리튬(Li₂O): 5％ 내지 15％, SiO₂+Al₂O₃+Li₂O> 85％을 기본 성분으로 하고, Au: 0.001％ 내지 0.05％, Ag: 0.001％ 내지 0.5％, Cu₂O: 0.001％ 내지 1％을 감광성 금속 성분으로 하고, 또한 CeO₂: 0.001％ 내지 0.2％을 광증감제로서 함유하는 것을 사용할 수 있다.

이하, 포토리소그래피법에 의해 유리 기판(2)에 관통 구멍(3)을 형성하는 경우의 구체적인 순서에 대해서 설명한다. 우선, 유리 기판(2)의 관통 구멍(3)을 형성하는 부분(이하 「관통 구멍 형성 부분」이라고 한다.)을 노광한다. 이 노광 처리에서는, 마스크 개구를 갖는 포토마스크(도시하지 않음)를 사용한다. 포토마스크는, 예를 들어 투명한 얇은 유리 기판에 원하는 패턴 형상으로 차광막(크롬 막 등)을 형성하고, 이 차광막으로 노광광(본 형태예에서는 자외선)의 통과를 차단하는 것이다. 상기 노광 처리에서는, 이 포토마스크를 유리 기판(2)의 제1면 또는 제2면에 밀착시켜 배치한다. 이어서, 포토마스크를 개재하여 유리 기판(2)에 자외선을 조사한다. 그렇게 하면, 유리 기판(2)의 관통 구멍 형성 부분에 대응해서 포토마스크에 형성된 마스크 개구를 지나 유리 기판(2)에 자외선이 조사된다.

이어서, 유리 기판(2)을 열처리한다. 열처리는, 감광성 유리 기판의 전이점과 굴복점 사이의 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 전이점을 하회하는 온도로는 열처리 효과를 충분히 얻지 못하고, 굴복점을 상회하는 온도에서는 감광성 유리 기판의 수축이 일어나 노광 치수 정밀도가 저하될 우려가 있기 때문이다. 열처리 시간으로서는 30분 내지 5시간 정도로 하는 것이 바람직하다.

이러한 자외선 조사와 열처리를 행함으로써, 자외선이 조사된 관통 구멍 형성 부분이 결정화된다. 그 결과, 도 2(A)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(2)의 관통 구멍 형성 부분에 노광 결정화부(3a)가 형성된다.

그 후, 상술한 바와 같이 노광 결정화부(3a)가 형성된 유리 기판(2)을 현상한다. 현상 처리는, 적당한 농도의 희불화 수소산 등의 에칭액을, 현상액으로 하여 유리 기판(2)에 스프레이 등 함으로써 행한다. 이 현상 처리에 의해, 노광 결정화부(3a)가 선택적으로 용해되어 제거된다. 그 결과, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(2)에 관통 구멍(3)이 형성된다. 이 관통 구멍(3)은, 유리 기판(2)의 하면(제1면)과 상면(제2면)으로 각각 개구된 상태가 된다. 이후의 설명에서는, 유리 기판(2)의 하면측으로 개구되는 관통 구멍(3)의 개구부(제1 개구부)를 하측 개구부로 하고, 유리 기판(2)의 상면측으로 개구되는 관통 구멍(3)의 개구부(제2 개구부)를 상측 개구부로 한다.

상기 포토리소그래피법을 사용한 관통 구멍(3)의 형성 방법에 의하면, 유리 기판(2)에 종횡비 10 정도의 관통 구멍(3)을 원하는 수만큼 동시에 형성할 수 있다. 예를 들어, 두께 0.3mm 내지 1.5mm 정도의 유리 기판(2)을 사용한 경우에는, 구멍 직경이 30㎛ 내지 150㎛ 정도의 관통 구멍(3)을 원하는 위치에 복수개를 동시에 형성할 수 있다. 이에 따라, 배선 패턴의 미세화, 관통 구멍 형성 공정의 효율화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 또한, 배선의 고밀도화를 위해서, 랜드 폭을 지극히 작게 하거나, 혹은 랜드 폭을 제로로 한 랜드레스 구조로 하는 경우에는, 관통 구멍(3) 사이의 스페이스를 충분히 넓게 확보할 수 있다. 그로 인해, 관통 구멍(3) 사이에도 배선을 형성하는 것이 가능하게 되고, 배선 패턴의 설계 자유도의 확대나 배선 밀도의 향상을 도모하는 것도 가능하게 된다. 또한, 복수의 관통 구멍(3)을 협소 피치로 형성함으로써 배선 밀도의 향상을 도모하는 것도 가능하게 된다.

(2-2. 유리 기판 개질 공정)

관통 구멍 형성 공정에서 유리 기판(2)에 관통 구멍(3)을 형성한 다음에는 유리 기판 개질 공정을 행한다.

통상, 감광성의 유리 기판(2)에는, 리튬 이온(Li⁺), 칼륨 이온(K⁺) 등의 알칼리 금속 이온이 포함되어 있다. 이들 알칼리 금속 이온이 배선 기판(1)의 배선 금속으로 누설하고, 이것에 물이 흡착되면, 전압이 인가되어 있는 회로 사이에 있어서 배선 금속이 이온화되고, 이것이 다시 전하를 받아서 환원되어 석출되는 이온 마이그레이션이 발생한다. 이 이온 마이그레이션에 의해, 최악의 경우에는, 석출된 금속에 의해 한쪽 회로로부터 다른 쪽 회로를 향하는 배선이 형성되어, 회로 사이가 단락해버릴 우려가 있다. 이러한 단락 불량은, 배선 간격이 작은 경우에 현저해진다. 이에 따라, 미세한 배선을 고밀도로 형성하기 위해서는 이온 마이그레이션을 억제할 필요가 있다.

유리 기판 개질 공정에서는, 관통 구멍(3)이 형성된 유리 기판(2) 전체에, 예를 들어 자외선을 약 700mJ/cm²로 조사하고, 그 후, 약 850℃의 온도에서 약 2시간의 열처리를 행함으로써, 유리 기판(2)을 결정화한다. 이와 같이 감광성의 유리 기판(2) 전체를 결정화함으로써, 결정화 전에 비하여, 유리 기판(2)에 포함되는 알칼리 금속 이온이 이동하기 어려워진다. 이에 따라, 이온 마이그레이션을 효과적으로 억제할 수 있다.

(2-3. 에칭 공정(측벽면 조면화 공정))

유리 기판 개질 공정에서 유리 기판(2)을 결정화시켜 결정화 유리로 만든 다음에는 에칭 공정(측벽면 조면화 공정)을 행한다.

에칭 공정은, 적어도 유리 기판(2)에 형성되어 있는 관통 구멍(3)의 측벽에 대하여 그 표면(측벽면)의 조면화를 행하는 공정이다. 표면의 조면화란, 당해 표면을 거친면 상태로 변화시키는 것, 보다 구체적으로는 SEM(전자 현미경) 관찰로 식별할 수 있는 차이가 발생하는 정도 이상의 면 조도의 변화를 수반하는 면 처리를 행하는 것을 말한다. 측벽면 조면화 공정에서는, 적어도 관통 구멍(3)의 측벽면에 대하여 조면화를 행하면 되므로, 당해 측벽면 외에 유리 기판(2)의 표리면이나 측단부면 등을 조면화 대상면으로서 포함하고 있어도 좋다.

표면의 조면화는, 이하와 같은 방법으로 행한다. 본 실시 형태에 있어서는, 관통 구멍(3)이 형성되고, 또한 결정화된 후의 유리 기판(2)에 대하여, 산성 불화 암모늄(NH₄F·HF)과 황산 암모늄((NH₄)₂SO₄)이 소정의 비율로 혼합되어 이루어지는 에칭액에 의한 에칭을 행한다. 이러한 에칭 처리를 행하면, 유리 기판(2)을 구성하는 각종 재료 중, 상기 에칭액에 녹기 쉬운 규소 산화물이 우선해서 선택적으로 용해되어 제거된다. 구체적으로는, 산성 불화 암모늄과 황산 암모늄의 비율은, 1:1 내지 1:5 정도, 특히 1:3이 바람직하다. 그 결과, 에칭 처리된 표면(관통 구멍(3)의 구멍 내에 있어서의 측벽의 표면을 포함함)에는, 미세한 에칭 자국이 다수 형성되게 된다. 이 에칭 자국의 형성에 의해, 유리 기판(2)의 표면이 조면화된다.

유리 기판 개질 공정에 의해 결정화된 유리 기판(2)은, 규소 산화물과 리튬디실리케이트(LiO·2SiO₂)에 의해 구성되어 있다. 즉, 결정화한 유리 기판(2)은, 클러스터 형상의 규소 산화물을 포함하고 있다.

이러한 규소 산화물의 구조로서는, 아몰퍼스인 석영 유리(실리카 유리), 결정질인 석영, 트리디마이트 및 크리스토발라이트를 생각할 수 있다.

도 2의 (B)에 도시한 바와 같이 관통 구멍(3)을 형성한 유리 기판(2)을 결정화한 후, 유리 기판(2)의 관통 구멍(3)의 구멍 내를 둘러싸는 측벽면을 상기의 에칭액에 의해 에칭하면, 도 2의 (C)에 도시한 바와 같이 조면화되어, 요철이 형성된다.

이와 같이 하여 조면화된 표면에 대해서는, 조면화를 하지 않는 경우에 비하면, 후술하는 관통 구멍 충전 공정에서 관통 구멍(3)의 구멍 내에 충전되는 금속 재료의 습윤성이 향상되기 때문에 양호한 충전을 촉진한다.

또한, 조면화를 하지 않는 경우와 비교하여 조면화에 의해 형성된 에칭 자국의 저부까지 금속 재료가 들어가서 앵커 효과가 발휘되므로, 조면화를 하지 않는 경우에 비하면, 조면화된 표면에 대한 금속 재료의 밀착 강도가 향상하게 된다.

이 에칭 공정에 의한 조면화는, 유리 기판(2)에 형성된 관통 구멍(3)의 측벽면을 단순히 거칠게 하는 것 뿐만이 아니다. 상술한 에칭액은, 규소 산화물, 특히는, 규소 산화물의 아몰퍼스 성분(예를 들어, 석영 유리 등)을 타깃으로 하여 용해 제거되어 가기 때문에, 도 2의 (C)의 영역 A, B, C에 도시한 바와 같이, 표면부터 깊게 인입하는 에칭 자국을 형성하도록 에칭이 이루어진다. 이러한, 영역 A, B, C에서는, 앵커 효과가 지극히 현저해져 금속 재료와의 밀착 강도를 더욱 향상시키게 된다. 이와 같이, 에칭 공정에 의해 표면이 조면화된 부분은, 앵커 효과가 지극히 높아져, 그대로로는 밀착력이 약했던, 금속 재료와의 밀착 강도를 향상시킬 수 있다.

이에 따라, 후술하는 바와 같이 금속을 충전한 관통 구멍(3) 부분에 있어서의 기밀성(가스 배리어성 등)이 향상되어, 기체의 누설을 방지할 수 있다.

또한, 도 2의 (C)에 나타내는 유리 기판(2)에 형성된 관통 구멍(3)의 측벽면과 같이, 에칭 공정에 의해 조면화되어 요철이 형성된 표면은, 앵커 효과를 나타내는 점에서, 이하의 설명에서 앵커부라고 한다.

(2-4. 관통 구멍 충전 공정)

측벽면 조면화 공정에서 적어도 관통 구멍(3)의 측벽면을 조면화한 다음에는 관통 구멍 충전 공정을 행한다. 관통 구멍 충전 공정에서는, (1) 도금 하지층 형성 공정, (2) 개구부 폐색 공정, (3) 구멍 내 금속 충전 공정, (4)기판면 노출 공정 및, (5) 기판 평탄화 공정을 순서대로 행한다.

(1) 도금 하지층 형성 공정

도금 하지층 형성 공정은, 유리 기판(2)의 하면측에 금속의 도금 하지층(7)을 형성하는 공정이다. 이 공정에서는, 유리 기판(2)의 상면측에 도금 하지층(7)을 형성하지 않고, 유리 기판(2)의 하면측만큼 도금 하지층(7)을 형성한다. 또한, 도금 하지층 형성 공정에서는, 도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(2)의 하면에 맞추어, 관통 구멍(3)의 하측 개구부(제1 개구부)의 테두리로부터 관통 구멍(3)의 측벽면의 일부에 걸쳐서도 도금 하지층(7)을 형성해 둔다. 이에 따라, 유리 기판(2)의 하면측에 위치하는 관통 구멍(3)의 측벽면 부분은 도금 하지층(7)으로 덮이는 데 대해서, 유리 기판(2)의 상면측에 위치하는 관통 구멍(3)의 측벽면 부분은 도금 하지층(7)으로 덮이지 않고 노출된 상태가 된다. 덧붙여서 말하면, 여기에서 기술하는 「관통 구멍(3)의 측벽면의 일부」란, 관통 구멍(3)의 깊이 방향의 일부를 차지하는 측벽면 부분이며, 또한 관통 구멍(3)의 하측 개구부의 테두리로부터 관통 구멍(3)의 안측(상측 개구부)을 향하여 연속하는 측벽면 부분을 말한다.

관통 구멍(3)의 깊이 방향에 있어서, 도금 하지층(7)을 형성하는 범위는, 유리 기판(2)의 제거 예정 영역(8)보다도 관통 구멍(3)의 안측으로 인입한 위치까지 확보하는 것이 바람직하다. 유리 기판(2)의 제거 예정 영역(8)이란, 후술하는 기판 평탄화 공정에서 유리 기판(2)의 표층부를 기계 가공에 의해 제거할 때에 유리 기판(2)의 제거를 예정하고 있는 영역을 말한다. 도 3의 (A)에 있어서는, 2개의 이점 쇄선으로 나타내는 위치까지 유리 기판(2)의 표층부를 기계 가공으로 제거할 예정으로 되어 있다. 이에 따라, 유리 기판(2)의 기계 가공(평탄화 가공)을 종료한 단계에서는, 2개의 이점 쇄선보다도 내측의 기판 부분(2a)이, 최종적으로 유리 기판(2)으로서 남는 부분이 된다.

유리 기판(2)의 제거 예정 영역(8)은, 유리 기판(2)의 양면에 각각 설정되어 있다. 이 중, 유리 기판(2)의 하면측에 설정된 제거 예정 영역(8)에 대해서는, 기계 가공에 의해 유리 기판(2)의 표층부를 제거한 후라도 관통 구멍(3)의 하측 개구부가 도금 하지층(7) 및 제1 도금층(4a)(후술)에 의해 폐색된 상태로 되도록, 도금 하지층(7)을 형성해 둔다. 구체적으로는, 제거 예정 영역(8)의 경계 위치(이점 쇄선으로 나타내는 위치)보다도 관통 구멍(3)의 안측까지 도금 하지층(7)을 형성해 둔다.

도금 하지층(7)은, 유리 기판(2)과의 밀착성이 양호한 스퍼터링에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 유리 기판(2)의 하면측에, 예를 들어 두께가 약 0.05㎛의 크롬층(7a)과 두께가 약 1.5㎛의 구리층(7b)을, 스퍼터링에 의해 순서대로 적층함으로써, 2층 구조의 도금 하지층(7)을 형성한다. 그 때, 스퍼터링에 의해 타깃으로부터 튕겨 날아간 금속 원자(이하, 「스퍼터 원자」라고도 함)의 일부가, 관통 구멍(3)의 하측 개구부에서 관통 구멍(3) 내로 진입하여, 관통 구멍(3)의 측벽면에 부착된다. 이로 인해, 스퍼터 원자를 관통 구멍(3)의 측벽면에 효율적으로 부착시키기 위해서는, 상기 관통 구멍 형성 공정에 있어서, 관통 구멍(3)의 하측 개구부측의 단면 형상이 옷단 확대 형상(플레어 형상)이 되도록, 유리 기판(2)에 관통 구멍(3)을 형성해 두는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 상기 관통 구멍 형성 공정에 있어서, 노광 결정화부(3a)를 에칭액으로 용해하는 경우에, 에칭액의 농도를 적절히 조정함으로써, 관통 구멍(3)의 깊이 방향에서 유리 기판(2)의 하측 개구부의 테두리에 가까운 부분이 먼 부분보다도 많이 녹도록 한다. 이에 따라, 관통 구멍(3)의 구멍 직경이, 깊이 방향의 중심부로부터 상하의 개구부를 향하여 서서히 커지도록, 관통 구멍(3)이 형성되게 된다. 이와 같이 관통 구멍(3)을 형성해 두면, 상기의 크롬층(7a) 및 구리층(7b)의 스퍼터링 시에, 도 4에 도시한 바와 같이, 관통 구멍(3)의 하측 개구부측의 측벽면이 관통 구멍(3)의 중심축(일점 쇄선)에 대하여 플레어 형상으로 기운 상태로 배치된다. 이로 인해, 스퍼터링에 의해 관통 구멍(3)의 하측 개구부로부터 관통 구멍(3) 내로 진입한 스퍼터 원자가, 관통 구멍(3)의 측벽면에 부착되기 쉬워진다. 관통 구멍(3)의 깊이 방향에 있어서의 도금 하지층(7)의 형성 범위에 대해서는, 예를 들어 관통 구멍(3)의 깊이 치수(유리 기판(2)의 두께 치수)의 적어도 1/20 이상, 보다 바람직하게는 1/10 이상, 더욱 바람직하게는 1/5 내지 1/2 정도의 범위로 하고 이 범위에서 관통 구멍(3)의 측벽면을 도금 하지층(7)로 피복하면 좋다.

또한, 도 4에서는, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위하여, 관통 구멍(3)의 구멍 내를 둘러싸는 측벽면을 조면화한 모습을 생략하는데, 실제로는, 도 2의 (C)에 도시한 바와 같이 조면화되어 앵커부가 형성되어 있다.

(2) 개구부 폐색 공정

개구부 폐색 공정은, 유리 기판(2)의 하면측에 전해 도금에 의해 금속의 제1 도금층(4a)를 형성함으로써, 관통 구멍(3)의 하측 개구부를 제1 도금층(4a)에 의해 폐색하는 공정이다. 이 공정에서는, 도 3(B)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(2)의 하면에서 도금 하지층(7)의 표면으로부터 제1 도금층(4a)를 성장시킴과 함께, 관통 구멍(3)의 내부에서도 도금 하지층(7)의 표면으로부터 제1 도금층(4a)를 성장시킴으로써, 관통 구멍(3)의 하측 개구부를 제1 도금층(4a)에 의해 폐색한다. 본 실시 형태에 있어서는, 구리의 전해 도금에 의해 제1 도금층(4a)를 형성한다.

개구부 폐색 공정의 전해 도금에서는, 예를 들어 도금액인 황산 구리 수용액이 들어간 도금욕 중에, 동판을 양극으로 하고, 유리 기판(2)의 도금 하지층(7)을 음극으로 하여, 각각 배치한다. 그 때, 도금 하지층(7)이 형성되어 있는 유리 기판(2)의 하면측(제1면측)으로부터 전해 도금을 행하기 위하여, 유리 기판(2)의 하면측을 양극(동판)에 대향시킨다. 이 상태에서 양극과 음극에 직류 전원을 접속하여 소정의 전압을 인가함으로써, 도금 하지층(7)의 표면에 구리를 석출시킨다. 제1 도금층(4a)의 형성은, 관통 구멍(3)의 구멍 직경에도 의존하는데, 통상보다도 비교적 높은 전류 밀도의 조건 하(예를 들어, 1A/dm² 내지 5A/dm² 정도)에 행하도록 한다. 또한, 이 전류 밀도는, 도금욕의 pH나 구리 이온 농도에도 의존하기 때문에, 그 값을 적절하게 설정하도록 한다. 일반적으로는, 도금액 농도가 높은 경우에는, 낮은 경우에 비하여, 보다 높은 전류 밀도로 설정할 수 있다. 이러한 전류 밀도 조건 하에서 전해 도금을 행함으로써, 관통 구멍(3)의 하측 개구부를 제1 도금층(4a)에 의해 폐색할 수 있다. 이때, 전해 도금에 의해 도금 하지층(7) 위에 적층되는 제1 도금층(4a)의 일부는, 관통 구멍(3)의 측벽면을 기어오르도록 해서 도금 하지층(7)보다도 관통 구멍(3)의 안측까지 성장한다. 또한, 관통 구멍(3) 내에 있어서의 제1 도금층(4a)의 표면은, 관통 구멍(3)의 중심 부분에서 단면이 대략 U자 형상으로 움푹 패인 형상이 된다.

(3) 구멍 내 금속 충전 공정

구멍 내 금속 충전 공정은, 유리 기판(2)의 상면측으로부터의 전해 도금에 의해 관통 구멍(3) 내에 금속의 제2 도금층(4b)을 퇴적함으로써, 관통 구멍(3)을 금속으로 충전하는 공정이다. 여기서 기술하는 「유리 기판(2)의 상면측으로부터의 전해 도금」이란, 유리 기판(2)의 상면 및 하면 중, 유리 기판(2)의 상면측에 여기에 대향하도록 양극을 배치해서 행하는 전해 도금을 말한다. 또한, 「관통 구멍(3)을 금속으로 충전하는」이란, 상술한 개구부 폐색 공정에 있어서 관통 구멍(3)의 하측 개구부를 제1 도금층(4a)으로 폐색했을 경우에, 관통 구멍(3) 내에서 제1 도금층(4a)에 의해 매립되어 있지 않은 부분(미 충전 부분)을 금속으로 채우는 것을 말한다.

구멍 내 금속 충전 공정에서는, 도 3의 (C)에 도시한 바와 같이, 관통 구멍(3)의 내부에서 제1 도금층(4a)의 표면으로부터 관통 구멍(3)의 상측 개구부를 향하여 제2 도금층(4b)을 성장시킴으로써, 관통 구멍(3)을 금속으로 충전한다. 본 실시 형태에 있어서는, 상술한 제1 도금층(4a)과 마찬가지로, 구리의 전해 도금에 의해 관통 구멍(3) 내에 제2 도금층(4b)을 형성한다. 이 경우, 관통 구멍(3)의 내부에는, 제1 도금층(4a) 및 제2 도금층(4b)을 구성하는 구리와 함께, 도금 하지층(7)(크롬층(7a), 구리층(7b))을 구성하는 크롬 및 구리가 존재하고, 이들 금속에 의해 관통 구멍(3)이 매립되게 된다.

구멍 내 금속 충전 공정의 전해 도금에서는, 예를 들어 도금액인 황산 구리 수용액이 들어간 도금욕 중에, 동판을 양극으로 하고, 유리 기판(2)의 제1 도금층(4a)를 음극으로 하여, 각각 배치한다. 그 때, 제1 도금층(4a)이 형성되어 있지 않은 유리 기판(2)의 상면측(제2면측)으로부터 전해 도금을 행하기 위하여, 유리 기판(2)의 상면측을 양극(동판)에 대향시킨다. 이 상태에서 양극과 음극에 직류 전원을 접속해서 소정의 전압을 인가함으로써, 제1 도금층(4a)의 표면에 구리를 석출시킨다. 이에 따라, 먼저 관통 구멍(3) 내에 형성되어 있는 도금 하지층(7) 및 제1 도금층(4a)과, 제1 도금층(4a) 위에 적층되는 제2 도금층(4b)에 의해, 관통 구멍(3)을 매립한다. 이 전해 도금은, 비교적 낮은 전류 밀도의 조건 하(예를 들어, 0.2A/dm² 내지 0.8A/dm²정도)에서 행하도록 한다. 본 공정에 있어서는, 상기 개구부 폐색 공정의 전해 도금에서 적용한 전류 밀도보다도 낮은 조건 하(예를 들어, 0.5A/dm²)에 행하도록 한다. 또한, 이 전해 도금 시에는, 소위 펄스 도금법을 사용할 수도 있다. 펄스 도금법은, 관통 구멍(3) 내에 있어서의 도금 금속의 퇴적 속도의 편차를 억제하는 점에서 유효하다. 또한, 인가 전압은, 수소 과전압 이하로 설정하는 것이 중요하다. 관통 구멍(3)의 형상이 고종횡비일 경우에는, 발생한 수소 가스 기포를 제거하는 것이 매우 곤란하기 때문이다.

이러한 조건에서 전해 도금을 행함으로써, 도금욕 중의 구리 이온이 관통 구멍(3)의 상측 개구부에서 관통 구멍(3) 내로 진출해서 제1 도금층(4a)의 표면에 석출된다. 이로 인해, 관통 구멍(3) 내에서는, 먼저 형성한 제1 도금층(4a)의 표면으로부터 상측 개구부를 향하여 제2 도금층(4b)이 성장함으로써, 관통 구멍(3)이 서서히 매립되어 간다. 그리고, 제2 도금층(4b)의 표면이 관통 구멍(3)의 상측 개구부에 달하면, 관통 구멍(3)이 완전히 매립된 상태가 된다. 여기에서는, 제2 도금층(4b)의 성장에 의한 관통 구멍(3)의 충전을 확실한 것으로 하기 위하여, 도 5(A)에 도시한 바와 같이, 제2 도금층(4b)의 표면이 유리 기판(2)의 상면측으로 돌출될 때까지 전해 도금을 행하는 것으로 한다.

(4)기판면 노출 공정

기판면 노출 공정은, 유리 기판(2)의 하면으로부터 제1 도금층(4a) 및 도금 하지층(7)을 제거해서 유리 기판(2)의 하면을 노출시키는 공정이다. 이 공정에서는, 도 5 (A)과 도 5(B)을 대비하면 알 수 있는 바와 같이, 유리 기판(2)의 하면을 덮고 있던 제1 도금층(4a) 및 도금 하지층(7)을 제거함과 함께, 유리 기판(2)의 상면측에 돌출되어 있던 제2 도금층(4b)을 움푹 패이게 한다.

기판면 노출 공정에서는, 제거의 대상이 되는 막의 구성 재료에 적합한 약액을 사용하여, 에칭 처리를 행한다. 본 실시 형태에 있어서는, 약액을 바꾸어서 2회의 에칭 처리를 행한다. 우선, 1회째의 에칭 처리에서는, 예를 들어 염화 제2철을 주성분으로 하는 약액을 사용하여, 제1 도금층(4a)를 구성하고 있는 구리나, 도금 하지층(7)의 구리층(7b)을 구성하고 있는 구리를 에칭에 의해 제거(용해)한다. 또한, 1회째의 에칭 처리에서는, 제2 도금층(4b)을 구성하고 있는 구리를 에칭에 의해 제거한다. 이어서, 2회째의 에칭 처리에서는, 예를 들어 페리시안화 칼륨을 주성분으로 하는 약액을 사용하여, 도금 하지층(7)의 크롬층(7a)를 구성하고 있는 크롬을 에칭에 의해 제거한다.

덧붙여서 말하면, 1회째의 에칭 처리에서는, 유리 기판(2)의 하면측에 크롬막(7b)이 노출될 때까지 구리를 에칭에 의해 제거하는데, 관통 구멍(3) 내에서는, 에칭에 의한 제1 도금층(4a)의 후퇴면 F1이, 유리 기판(2)의 제거 예정 영역(8)(도 3의 (A)을 참조) 내에 머물도록 에칭시간 등을 조정한다. 또한, 유리 기판(2)의 상면측에 있어서는, 제2 도금층(4b)의 표면이 유리 기판(2)의 상면으로부터 돌출되지 않도록, 1회째의 에칭 처리에 의해 제2 도금층(4b)의 표면을 관통 구멍(3) 내까지 후퇴시킨다. 이 경우도, 에칭에 의한 제2 도금층(4b)의 후퇴면 F2가, 유리 기판(2)의 제거 예정 영역(8)(도 3의 (A)을 참조) 내에 머물도록 에칭시간 등을 조정한다.

(5) 기판 평탄화 공정

기판 평탄화 공정은, 유리 기판(2)의 상면 및 하면 중 적어도 하면을 기계 가공에 의해 평탄화하는 공정이다. 본 실시 형태에 있어서는, 유리 기판(2)의 양면(상면 및 하면)을 기계 가공에 의해 평탄화한다. 구체적으로는, 유리 기판(2)의 상면 및 하면을 양면 랩 가공에 의해 평탄화하고, 그 후, 필요에 따라 유리 기판(2)의 양면을 마감 연마한다. 이러한 기계 가공에 의해, 유리 기판(2)의 상면측 및 하면측의 각 표층부가, 각각 제거 예정 영역(8)의 경계 위치(도 3의 (A)의 이점 쇄선으로 나타내는 위치)에 맞춰서 제거된다. 그 결과, 도 5의 (C)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(2)의 양면이 평탄화됨과 함께, 관통 구멍(3)에 충전된 금속(4)의 양단부면이, 각각 유리 기판(2)의 상면 및 하면과 합쳐진 상태로 마무리된다. 또한, 유리 기판(2)의 관통 구멍(3)의 하측 개구부는, 도금 하지층(7) 및 제1 도금층(4a)에 의해 폐색된 상태가 된다. 이 경우, 관통 구멍(3)의 내부에는, 도금 하지층(7)을 구성하는 구리 및 크롬과, 도금층(4a, 4b)을 구성하는 구리가 잔존된 상태가 된다. 그리고, 이러한 금속이 관통 구멍(3)에 충전된 상태가 된다. 이에 따라, 상기 도 1에 도시한 바와 같이, 관통 구멍(3)에 금속(4)을 충전한 구조의 유리 기판(2)이 얻어진다.

또한, 기판 평탄화 공정에 앞서 기판면 노출 공정을 행하고, 유리 기판(2)의 하면으로부터 제1 도금층(4a) 및 도금 하지층(7)을 제거하여 유리 기판(2)의 하면을 노출시켜 두면, 기판 평탄화 공정을 행할 때에는, 유리 기판(2)의 상면 및 하면 모두, 유리라고 하는 동일(공통)한 재료를 가지고 노출된 면이 된다. 이로 인해, 기판 평탄화 공정에 있어서는, 기계 가공에 의한 유리 기판(2)의 평탄화 처리를 양면 랩 가공으로 행할 수 있다. 이에 따라, 유리 기판(2)을 양면 동시에 평탄화 처리하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 유리 기판(2)을 편면씩 평탄화 처리하는 경우에 비하여, 기판 제조 비용을 값싸게 억제할 수 있다. 덧붙여서 말하면, 유리 기판(2)의 상면과 하면이 서로 상이한 재료를 가지고 노출되어 있는 경우에는, 양면 랩 가공의 적용이 곤란해지기 때문에, 유리 기판(2)을 편면씩 평탄화 처리할 필요가 있다.

이와 같이, 관통 구멍 충전 공정에서는, 우선 앵커부에 대하여 금속 재료를 충전시킨다. 그리고, 앵커부에 충전한 금속 재료로 이어지도록, 추가로 금속 재료를 충전해 나간다. 이에 따라, 관통 구멍(3) 내에 충전한 금속 재료는, 당해 관통 구멍(3)의 측벽면으로의 앵커부의 형성에 의해 밀착 강도가 향상되어 있는 점에서, 관통 구멍(3) 부분에 있어서의 기밀성(가스 배리어성 등)이 향상되어, 기체의 누설을 방지할 수 있다.

또한, 도금 하지층 형성 공정에 있어서는, 유리 기판(2)의 제거 예정 영역(8)보다도 관통 구멍(3)의 안측으로 인입한 위치까지 도금 하지층(7)을 형성하고 있다. 이로 인해, 기판 평탄화 공정에 있어서, 유리 기판(2)의 하면측의 표층부를 기계 가공에 의해 제거한 후라도 관통 구멍(3)의 하측 개구부가 도금 하지층(7) 및 제1 도금층(4a)에 의해 폐색된 상태가 된다. 이러한 상태 하에서는, 도금 하지층(7)에 의해 초래되는 밀착력 강화 작용에 의해, 제1 도금층(4a)이 도금 하지층(7)을 개재하여 관통 구멍(3)의 측벽면에 견고하게 밀착한 상태가 된다. 이로 인해, 기판 평탄화 공정 후에 관통 구멍(3) 내에 도금 하지층(7)이 잔존하지 않는 제조 조건을 적용한 경우에 비하여, 관통 구멍(3)과 이것을 매립하는 금속(4)의 밀착성이 높아진다. 따라서, 금속(4)을 충전한 관통 구멍(3) 부분에 있어서의 기밀성(가스 배리어성 등)을, 더욱 향상시킬 수 있다.

(2-5. 배선 패턴 형성 공정)

배선 패턴 형성 공정은, 유리 기판(2)의 상면 및 하면 중 적어도 한쪽에 배선 패턴(6)을 형성하는 공정이다. 배선 패턴 형성 공정에는, 밀착층 형성 공정, 배선층 형성 공정 및 패터닝 공정이 포함된다. 이하, 각 공정에 대해서 설명한다.

(밀착층 형성 공정)

밀착층 형성 공정에서는, 도 6의 (A)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(2)의 각 면에 대하여, 스퍼터링법에 의해 밀착층(5)을 형성한다. 본 실시 형태에서는, 크롬층(5a), 크롬 구리층(5b) 및 구리층(5c)을 차례로 적층한 3층 구조로 밀착층(5)을 형성한다. 밀착층(5)을 구성하는 각 금속층은, 후술하는 에칭에 의해 배선 패턴(6)을 형성할 때에 발생하는 사이드 에칭량을 고려하면, 최대한 얇게 형성하는 것이 바람직하다. 단, 밀착층(5)의 각 금속층의 두께가 너무 얇으면, 배선층의 패터닝을 위해서 행해지는 처리에 의해 밀착층(5)이 제거될 우려가 있다. 따라서, 예를 들어 상술한 바와 같이 밀착층(5)을 3층 구조로 형성하는 경우에는, 크롬층(5a)의 두께를 0.04㎛ 내지 0.1㎛ 정도, 크롬 구리층(5b)의 두께를 0.04㎛ 내지 0.1㎛ 정도, 구리층(5c)의 두께를 0.5㎛ 내지 1.5㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 밀착층(5)의 두께는, 합계 2㎛ 이하로 억제할 수 있다.

(배선층 형성 공정)

배선층 형성 공정에서는, 도 6의 (B)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(2)의 각 면에 대하여, 먼저 형성한 밀착층(5)을 덮는 상태로 배선층(6a)을 형성한다. 배선층(6a)의 형성은, 전해 도금에 의해 행한다. 이 배선층(6a)에 대해서는, 상술한 밀착층(5)과 마찬가지로, 사이드 에칭량을 고려해서 최대한 얇게 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 배선층(6a)이 너무 얇으면, 사용 환경에 따라 유리 기판(2)의 온도 변화가 반복되었을 경우에, 배선층(6a)의 열팽창 계수와 유리 기판(2)의 열팽창 계수와의 차이에 의해, 배선 패턴에 금속 피로가 발생할 우려가 있다. 이로 인해, 금속 피로에 대한 배선 패턴의 접속의 신뢰성을 확보하기 위하여, 배선층(6a)은 적당한 두께로 해 둘 필요가 있다. 구체적으로는, 배선층(6a)의 두께를 1㎛ 내지 20㎛ 정도로 하는 것이 바람직하고, 나아가 4㎛ 내지 7㎛ 정도로 하는 것이 보다 바람직하다. 배선층(6a)의 두께가 1㎛를 하회할 경우에는, 상기 금속 피로에 의해 배선의 단선이 발생할 위험성이 높아진다. 또한, 배선층(6a)의 두께가 20㎛을 상회하는 경우에는, 배선 패턴의 미세화의 요구에 따르는 것이 어려워진다.

(패터닝 공정)

패터닝 공정에서는, 도 6의 (C)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(2)의 각 면 위에 있어서, 밀착층(5) 및 배선층(6a)을 포토리소그래피법과 에칭에 의해 패터닝 함으로써, 배선 패턴(6)을 형성한다. 구체적으로는, 유리 기판(2)의 배선층(6a)을 도시하지 않은 레지스트층으로 덮은 후, 이 레지스트층을 노광·현상함으로써, 레지스트 패턴을 형성한다. 이에 따라, 유리 기판(2)의 배선층(6a)의 일부(배선 패턴으로서 남기는 부분)가 레지스트 패턴으로 덮인 상태가 된다. 이어서, 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 배선층(6a) 및 밀착층(5)의 노출 부분을 에칭에 의해 제거한다. 이에 따라, 레지스트 패턴과 같은 패턴 형상을 가지는 배선 패턴(6)이 얻어진다. 여기에서 사용하는 레지스트는, 액상 레지스트이어도 드라이 필름 레지스트이어도 전착 레지스트이어도 좋다. 또한, 레지스트 타입으로서는, 포지티브형 및 네가티브형 중 어느 것이어도 상관없다. 일반적으로는, 네가티브형 레지스트에 비해서 포지티브형 레지스트 쪽이, 해상성이 높다. 이로 인해, 미세한 배선 패턴을 형성하는 데에는, 포지티브형 레지스트가 적합하다.

<3.본 실시 형태의 효과>

본 실시 형태에서 설명한 기판 제조 방법, 배선 기판의 제조 방법, 유리 기판 및 배선 기판에 의하면, 이하와 같은 효과가 얻어진다.

(제1 효과)

본 실시 형태에 따르면, 결정화된 유리 기판(2)에 형성한 관통 구멍(3)의 구멍 내를 둘러싸는 측벽 부근에 있는 규소 산화물을 선택적으로 에칭함으로써 앵커부를 형성한다. 그리고, 앵커부를 형성한 후, 관통 구멍(3)의 구멍 내에 금속재를 충전한다. 따라서, 관통 구멍(3)의 구멍 내를 둘러싸는 측벽과 관통 구멍(3)의 구멍 내에 충전한 금속재와의 기밀성이 높아, 기체의 누설이 방지된 유리 기판(2)을 제조할 수 있다.

(제2 효과)

본 실시 형태에 따르면, 산성 불화 암모늄과 강산 암모늄염이 소정의 비율로 혼합되어 이루어지는 에칭액에 의해 에칭을 행하기 때문에, 결정화된 유리 기판(2)의 규소 산화물, 특히 석영 유리를 타깃으로 하여 조면화되어 간다. 이에 따라, 유리 기판(2)에 형성한 관통 구멍(3)의 측벽면을 단순히 거칠게 하는 것과 같은 조면화와는 달리, 표면으로부터 깊고 복잡한 에칭 자국을 형성하기 때문에, 밀착 강도가 매우 높은 앵커부를 형성할 수 있다. 특히, 강산 암모늄염으로서, 황산 암모늄을 선택함으로써 상기 효과를 보다 높일 수 있다.

(제3 효과)

본 실시 형태에 따르면, 상술한 일련의 공정으로 이루어지는 기판 제조 방법을 이용하여 배선 기판의 제조 방법이 구성되어 있다. 따라서, 그 제조 방법에 의해 얻어지는 배선 기판(1)은, 관통 구멍(3)의 구멍 내를 둘러싸는 측벽과 관통 구멍(3)의 구멍 내에 충전한 금속재와의 기밀성이 높다는 점에서 기체의 누설이 방지되기 때문에, 예를 들어 유리 기판(2)의 표리면에 대하여 금속층을 적층시키는 경우 등, 양호한 적층을 실현할 수 있다.

(제4 효과)

본 실시 형태에 따르면, 결정화된 유리 기판(2)에는, 형성한 관통 구멍(3)의 구멍 내를 둘러싸는 측벽 부근에 있는 규소 산화물이 부분적으로 제거됨으로써 앵커부가 형성되어 있다. 그리고, 앵커부가 형성되어 있는 관통 구멍(3)의 구멍 내에 금속재가 충전되어 있다. 따라서, 유리 기판(2)은, 관통 구멍(3)의 구멍 내를 둘러싸는 측벽과 관통 구멍(3)의 구멍 내에 충전한 금속재와의 기밀성이 높아, 기체의 누설을 방지할 수 있다. 또한, 앵커부는, 규소 산화물을 선택적으로 에칭하여 형성하는 것이 바람직하다.

(제5 효과)

본 실시 형태에 따르면, 배선 기판(1)을 구성하는 유리 기판(2)에 형성된 관통 구멍(3)의 구멍 내를 둘러싸는 측벽과 관통 구멍(3)의 구멍 내에 충전한 금속재와의 기밀성이 높다는 점에서, 배선 기판(1)에서 기체의 누설이 방지된다. 따라서, 예를 들어 유리 기판(2)의 표리면에 대하여 금속층이 양호하게 적층된 배선 기판을 얻을 수 있다.

<4. 변형예 등>

또한, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 발명의 구성 요건이나 그 조합에 의해 얻어지는 특정한 효과를 도출할 수 있는 범위에서, 다양한 변경이나 개량을 첨가한 형태도 포함한다.

예를 들어, 본 실시 형태에 있어서는, 배선 기판의 제조 방법에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니라, 배선 기판 이외의 용도로 이용되는 기판 제조 방법으로서 실시하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시 형태에는, 유리 기판, 배선 기판도 포함된다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 유리 기판(2)으로서, 감광성을 갖는 유리 기판을 사용했지만, 감광성을 가지고 있지 않은 다른 유리 기판을 사용하여도 좋다. 그 경우에는, 관통 구멍 형성 공정에 있어서, 포토리소그래피법 이외의 방법, 예를 들어 레이저 가공법에 의해 유리 기판(2)에 관통 구멍(3)을 형성할 수 있다.

도 7은, 본 발명의 변형예로서 나타내는 배선 기판(10)의 구성을 도시하는 단면도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 관통 구멍(3)의 구멍 내의 측벽면에 형성한 앵커부를, 결정화한 유리 기판(2)의 상면, 하면에도 형성하도록 하여도 좋다. 이에 따라, 결정화한 유리 기판(2)의 상면, 하면에도 앵커 효과를 발휘시킬 수 있기 때문에, 유리 기판(2)과 밀착력이 약한, 예를 들어 구리 등으로 이루어지는 금속 재료를 배선 패턴(16)으로 하여 유리 기판(2)에 대하여 직접 적층할 수 있다.

배선 패턴(16)은, 유리 기판(2)의 제1면, 제2면에 직접 적층한 상태로 형성되어 있다. 유리 기판(2)의 제1면, 제2면은, 배선 패턴(16)을 적층하기 전의 단계에 있어서, 표면을 에칭함으로써 조면화되어 있다. 이에 따라, 유리 기판(2)의 제1면, 제2면과 배선 패턴(16)과의 밀착력이 강화된다. 그로 인해, 밀착력이 약한 유리 기판(2)의 제1면, 제2면에 배선 패턴(16)을 직접 적층할 수 있다. 유리 기판(2)의 제1면에 실시하는 조면화 처리는, 상술한 에칭 공정(측벽면 조면화 공정)과 완전히 동일하다. 이에 따라, 도 1, 도 6의 (C)에 있어서, 배선 패턴(6)을 형성하기 위하여 필요로 하고 있던 밀착층(5)이 필요 없어지기 때문에, 지극히 저비용으로 배선 기판(10)을 제조할 수 있다.

Claims

규소 산화물을 포함하는 유리를 사용하여 형성되어 있는 유리 기판의 표리면에 연통하는 관통 구멍의 구멍 내에 금속재가 충전되어 있는 기판을 제조하는 기판 제조 방법으로서,
상기 금속재를 충전하기 전에, 상기 관통 구멍의 구멍 내를 둘러싸는 측벽 부근에 있는 규소 산화물을 선택적으로 에칭함으로써 앵커부를 형성하는 에칭 공정과,
상기 에칭 공정 후, 상기 관통 구멍의 구멍 내에 금속재를 충전하는 충전 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 유리는, 결정화 유리인 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에칭 공정에서는, 산성 불화 암모늄과 강산 암모늄염과의 혼합액을 에칭액으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 기판 제조 방법에 의해, 유리 기판의 관통 구멍의 구멍 내에 금속재가 충전되어 있는 기판을 제조한 후, 상기 유리 기판에 있어서의 일면측과 다른 면측 중 적어도 한쪽에 배선 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 배선 기판의 제조 방법.
규소 산화물을 포함하는 유리를 사용하여 형성되는 기판의 표리면에 연통하는 관통 구멍의 구멍 내에 금속재가 충전되어 있는 유리 기판으로서,
상기 관통 구멍의 구멍 내를 둘러싸는 측벽에 앵커부가 형성되어 있고, 그 앵커부 요철의 적어도 일부에 상기 충전된 금속이 들어가 있는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
제5항에 있어서, 상기 유리는, 결정화 유리인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
제5항 또는 제6항에 기재된 유리 기판에 있어서의 일면측과 다른 면측 중 적어도 한쪽에 배선 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배선 기판.