KR20160048868A - 유리 기판에 비아를 형성하기 위한 방법 - Google Patents

유리 기판에 비아를 형성하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 드릴링 및 산 에칭에 의해 유리 기판에 비아를 형성하기 위한 방법이 개시된다. 일 실시예에 있어서, 유리 기판에 비아를 형성하는 방법은 유리 기판의 입구면으로부터 유리 기판의 두께의 적어도 일부를 통해 비아를 레이저 드릴링하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 비아의 입구 개구의 직경을 증가시키기 위해 에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계 및 에칭 기간의 적어도 일부 기간 동안 유리 기판에 초음파 에너지를 인가하는 단계를 더 포함한다. 상기 인가된 초음파 에너지는 40 kHz와 192 kHz간 주파수를 갖는다.

Description

유리 기판에 비아를 형성하기 위한 방법{METHODS FOR FORMING VIAS IN GLASS SUBSTRATES}
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에 2013년 8월 29일 출원된 미국 가출원 제61/871,440호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조를 위해 본 발명에 모두 포함된다.
본 명세서는 통상 유리 기판에 비아를 형성하기 위한 방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 레이저 드릴링 및 산 에칭에 의해 유리 기판에 비아를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
인터포저(interposer)는 전기적 커넥션을 폭 넓은 피치로 확장시키거나 또는 어느 한 커넥션을 또 다른 커넥션으로 경로를 변경시키도록 전자 장치에 전기적 인터페이스로서 사용된다. 통상, 많은 수천개의 비아(즉, 홀)들은 거의 전기 전도성 재료로 채워지고 전기적 커넥션들을 인터페이스하도록 더 처리되는 인터포저의 기판에 형성된다. 그러한 인터포저는 실리콘, 섬유강화 폴리머(FRP; fiber reinforced polymer), 및 유리와 같은 다양한 재료로 형성된다.
FRP 인터포저는 다양한 장애를 겪고 있다. 예컨대, 원통형 비아들이 바람직하지 않은 비용의 미세 드릴 비트의 드릴링에 의해 FRP 인터포저에 형성된다. 그와 같은 드릴 비트는 기판의 표면 상에서 종잡을 수 없이 빗겨나가고, 이에 의해 홀 직경 및 피치를 제한한다. 더욱이, FRP 인터포저의 열팽창계수(CTE)는 실리콘의 열팽창계수보다 약 5배 크며, 이에 따라 실리콘 칩과 FRP 인터포저들간 바람직하지 않은 열적 불일치를 야기한다. 더욱이, FRP 인터포저들은 처리 동안 휘려는 경향이 있고, 이는 점착 및 접착의 어려움을 야기한다.
유리 인터포저들은 다양한 이유들, 그 중에서도 유리 CTE와 실리콘 CTE의 유사성 및 유리의 낮은 비용과 같은 다양한 이유들 때문에 FRP 인터포저에 대한 매력적인 대안을 제공한다. 그러나, 비아를 구비한 유리 인터포저를 제조하기 위한 실용적인 기술이 아닌 드릴링과 같은 기존의 방법들을 이용하여 유리 인터포저에 비아를 형성하는 것은 어렵다.
따라서, 유리 기판에 비아를 형성하기 위한 방법이 필요하다.
일 실시예에 있어서, 유리 기판에 비아를 형성하는 방법은 유리 기판의 입구면으로부터 유리 기판의 두께의 적어도 일부를 통해 비아를 레이저 드릴링하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 비아의 입구 개구의 직경을 증가시키기 위해 에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계 및 상기 에칭 기간의 적어도 일부 기간 동안 유리 기판에 초음파 에너지를 인가하는 단계를 더 포함한다. 상기 인가된 초음파 에너지는 40 kHz와 192 kHz간 주파수를 갖는다.
다른 실시예에 있어서, 유리 기판에 관통 비아(through via)를 형성하는 방법은, 상기 관통 비아가 유리 기판의 입구면의 입구 개구와 상기 유리 기판의 출구면의 출구 개구간 확장하도록, 상기 유리 기판의 입구면에서 출구면까지 유리 기판의 두께를 통해 관통 비아를 레이저 드릴링하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 내산성 필름이 관통 비아의 입구 개구를 커버하도록, 상기 유리 기판의 입구면에 내산성 필름을 제공하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 관통 비아의 출구 개구의 직경을 증가시키기 위해 제1에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계, 상기 관통 비아의 입구 개구로부터 내산성 필름을 제거하는 단계, 및 상기 관통 비아의 입구 개구 및 출구 개구의 직경을 증가시키기 위해 제2에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법은, 상기 관통 비아가 유리 기판의 입구면의 입구 개구와 상기 유리 기판의 출구면의 출구 개구간 확장하도록, 유리 기판의 입구면에서 출구면까지 상기 유리 기판의 두께를 통해 관통 비아를 레이저 드릴링하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 관통 비아의 입구 개구를 커버하도록 유리 기판의 입구면에 내산성 필름을 제공하는 단계, 관통 비아의 출구 개구의 직경을 증가시키기 위해 제1에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계, 상기 관통 비아의 입구 개구로부터 내산성 필름을 제거하는 단계, 상기 관통 비아의 입구 개구 및 출구 개구의 직경을 증가시키기 위해 제2에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계, 및 제2에칭 기간의 적어도 일부의 기간 동안 유리 기판에 초음파 에너지를 인가하는 단계를 더 포함한다. 상기 제2에칭 기간 동안 인가된 초음파 에너지는 제1주파수 및 제2주파수를 갖는다.
도 1은 본원에 나타낸 그리고 기술한 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 유리 기판을 레이저 드릴링하기 위한 예시의 레이저 드릴링 시스템을 개략적으로 나타내고;
도 2는 본원에 나타낸 그리고 기술한 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 유리 기판 에칭 장치를 개략적으로 나타내고;
도 3a는 본원에 나타낸 그리고 기술한 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 블라인드 비아 파일럿 홀(blind via pilot hole)을 갖춘 유리 기판의 단면도를 개략적으로 나타내고;
도 3b는 본원에 나타낸 그리고 기술한 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 에칭 후 도 3a의 유리 기판의 단면도를 개략적으로 나타내고;
도 4a는 본원에 나타낸 그리고 기술한 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 관통 비아 파일럿 홀을 갖춘 유리 기판의 단면도를 개략적으로 나타내고;
도 4b는 본원에 나타낸 그리고 기술한 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 에칭 후 도 4a의 유리 기판의 단면도를 개략적으로 나타내고;
도 5a는 본원에 나타낸 그리고 기술한 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 관통 비아 파일럿 홀을 갖춘 유리 기판의 단면도를 개략적으로 나타내고;
도 5b는 본원에 나타낸 그리고 기술한 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 유리 기판의 입구면에 내산성 필름을 제공한 후 도 5a의 유리 기판의 단면도를 개략적으로 나타내고;
도 5c는 본원에 나타낸 그리고 기술한 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 에칭 후 도 5b의 유리 기판의 단면도를 개략적으로 나타내고;
도 5d는 본원에 나타낸 그리고 기술한 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 내산성 필름이 제거된 후 도 5c의 유리 기판의 단면도를 개략적으로 나타내며;
도 5e는 본원에 나타낸 그리고 기술한 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 관통 비아를 형성하기 위해 에칭된 후 도 5d의 유리 기판의 단면도를 개략적으로 나타낸다.
이제 유리 기판에 비아를 형성하기 위해 유리 기판을 레이저 드릴링 및 에칭하기 위한 다양한 실시예들에 대한 상세한 참조가 이루어지며, 그러한 예들은 수반되는 도면에 기술된다. 가능한 한, 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분에는 동일한 참조부호가 사용될 것이다.
본원에 기술한 바와 같이, 유리 기판에 비아를 형성하기 위한 방법은 통상 유리 기판의 두께의 적어도 일부를 통해 비아를 레이저 드릴링하는 단계, 비아의 입구 개구의 직경을 증가시키기 위해 에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계, 및 상기 에칭 기간의 적어도 일부 기간 동안 유리 기판에 초음파 에너지를 인가하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 인가된 초음파 에너지는 40 kHz와 192 kHz간 주파수를 갖는다. 에칭 동안 40 kHz와 192 kHz간 주파수를 갖는 초음파 에너지를 인가함으로써, 원하는 치수 및 특성을 갖는 비아를 구비한 유리 기판이 유리에 손상을 최소화하면서 신속하게 생성될 수 있다.
또한 본원에는 통상 유리 기판의 두께를 통해 관통 비아를 레이저 드릴링하는 단계, 관통 비아의 입구 개구를 커버하기 위해 유리 기판의 입구면에 내산성 필름을 제공하는 단계, 제1에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계, 관통 비아의 입구 개구로부터 내산성 필름을 제거하는 단계, 및 제2에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계를 포함하는 유리 기판에 관통 비아를 형성하기 위한 방법이 기술된다. 그와 같은 방법에 의해 관통 비아를 형성함으로써, 그러한 관통 비아는 동등한 입구 개구 및 출구 개구 치수를 가질 수 있으며, 이에 의해 불일치의 입구 개구 및 출구 개구 치수와 관련된 처리시의 문제, 비용, 및 지연을 피한다.
본원에 사용한 바와 같이, 용어 "관통 비아(through via)"는 전적으로 유리 기판의 전체 두께를 통해 확장하는 유리 기판 내의 홀을 의미한다. 본원에 사용한 바와 같이, 용어 "블라인드 비아(blind via)"는 유리 기판의 두께의 일부를 통해 그 유리 기판의 표면에서 깊이까지 확장하는, 그러나 그 유리 기판의 두께 전체를 통해 확장하지는 않는 유리 기판 내의 개구를 의미한다.
이제 도 1을 참조하면, 유리 기판을 레이저 드릴링하기 위한 예시의 시스템이 개략적으로 나타나 있다. 그러한 시스템(100)은 통상 유리 기판(150)을 레이저 드릴링하기 위한 레이저 소스(110)를 포함한다. 레이저 소스(110)는 유리 기판(150)의 두께를 통해 드릴링할 수 있는 소정 타입의 레이저가 될 것이다. 그러한 레이저는 한정하진 않지만 레이저 절삭, 천공, 충격식 드릴링 등과 같은 소정의 레이저 드릴링을 이용하여 유리 기판(150)을 통해 드릴링한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 레이저 소스(110)는 355 nm의 파장을 갖는 펄스화 레이저 빔(112)을 방출하는 고체 상태 자외선 레이저(Nd:YAG 레이저와 같은)이다. 그러나, 다른 실시예들에서 다른 파장을 갖는 레이저 소스들이 그러한 유리 기판(150)을 레이저 드릴링하는데 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 레이저 소스(110)는 본원에 기술한 바와 같이 관통 비아 또는 블라인드 비아를 위한 파일럿 홀을 레이저 드릴링하기 위해 레이저 빔(112)을 방출할 것이다. 관통 비아를 위한 파일럿 홀은 유리 기판(150)의 두께 전체를 통해 확장한다. 블라인드 비아를 위한 파일럿 홀은 유리 기판의 두께의 일부를 통해 유리 기판의 표면에서 깊이까지 확장하지만, 그 유리 기판의 두께 전체를 통해 확장하진 않는다. 상기 유리 기판(150)은 이 유리 기판(150)에 다수의 파일럿 홀들을 드릴링하기 위해 2차원(또는 3차원)으로 이동되도록 이동식 테이블(나타내지 않음) 상에 위치될 것이다. 추가로 또는 대안으로, 상기 레이저 소스(110)는 이 레이저 소스(110)에 의해 생성된 레이저 빔(112)이 유리 기판(150)에 다수의 파일럿 홀을 드릴링하도록 유리 기판(150)에 대해 이동되도록 이동 메카니즘에 결합될 것이다.
상기 유리 기판(150)은 한정하진 않지만 보로실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트, 및 소다 림 유리를 포함하는 다양한 유리 조성으로부터 형성될 것이다. 더욱이, 상기 유리 기판(150)은 강화(예컨대, 이온 교환 공정에 의해)되거나 또는 강화되지 않을 것이다. 예시의 유리 기판은 한정하진 않지만 코닝의 EAGLE XG® 글래스, 및 화학적으로 강화되거나 강화되지 않은 코닝의 Gorilla® 글래스를 포함한다.
이제 도 2를 참조하면, 레이저 드릴링된 파일럿 홀을 개방하기 위해 유리 기판을 에칭하기 위한 예시의 에칭 장치(200)가 개략적으로 나타나 있다. 일반적으로, 그러한 예시의 에칭 장치(200)는 외부 컨테이너(210), 물 탱크(220), 에칭액 탱크(230), 샘플 홀더(240), 초음파 트랜스듀서(250; transducer), 및 초음파 생성기(260)를 포함한다. 기술된 실시예에 있어서, 상기 에칭액 탱크(230)는 물 탱크(220) 내에 배치되고 그 물 탱크(220)는 외부 컨테이너(210) 내에 배치된다. 상기 초음파 트랜스듀서(250)는 외부 컨테이너(210) 내에 배치되어 상기 물 탱크(220)와 인터페이스됨으로써, 초음파 에너지가 그 물 탱크(220) 내에 함유된 물(225)로 전달된 후, 상기 에칭액 탱크(230) 내에 함유된 에칭액(235)으로 전달되어, 결국 상기 에칭액 탱크(230) 내의 샘플 홀더(240)에 의해 지지된 유리 기판(150)으로 전달될 것이다. 상기 초음파 트랜스듀서(250)가 상기 물 탱크(220) 아래 및/또는 상기 물 탱크(220)의 측면 상에서와 같이 상기 물 탱크(220)에 대한 소정의 위치 및 방위로 구성될 수 있다는 것을 알아야 한다. 상기 에칭액 탱크(230) 내의 에칭액(235)에 의해 에칭되는 동안 상기 유리 기판(150)에 인가된 초음파 에너지는 그 유리 기판(150)의 에칭을 향상시켜 이하 좀더 상세히 기술하는 바와 같이 원하는 특성을 갖는 비아의 형성을 촉진한다.
도 2에 나타낸 실시예에 있어서, 상기 샘플 홀더(240)는 유리 기판(150)이 수직 방위로 지지되도록 제조된다. 이론으로 한정하지 않고, 그러한 샘플 홀더(240)가 수직 방위로 유리 기판(150)을 지지할 때, 몇몇 유리 기판은 동시에 처리될 수 있고, 그러한 비아를 통한 부식액의 유입 및 유출은 동시에 음파 공동화를 가능하게 하는 한편 초음파가 기판의 표면을 가로지르는 초음파의 사인(sinusoidal) 특성에 의해 용이해질 것이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 샘플 홀더(240)는 초음파가 비아를 통해 직접 이동되거나 또는 그 비아를 걸쳐 세로로 이동되는 수평 방위로 상기 유리 기판(150)이 지지되도록 제조될 수 있다. 이론으로 한정하지 않고, 상기 유리 기판(150)이 수평 방위로 지지될 때, 비아를 통한 부식액의 유입 및 유출은 중력 및 비아를 통한 세로의 음파 횡단에 의해 달성될 수 있다. 상기 유리 기판(150)이 수평 방위로 지지될 때, 기판에 걸쳐 이동되는 초음파로부터 야기되는 음파 감쇠를 피하기 위해 한 번에 하나의 유리 기판(150)을 처리하는 것이 바람직할 것이다.
상기 물 탱크(220)는 초음파 트랜스듀서(250)에 의해 생성된 초음파 에너지가 에칭액 탱크(230) 내에 잠긴 유리 기판(150)으로 전달되는 것을 보장하기에 충분한 레벨로 채워진 물(225)을 포함한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 그러한 물은 표면 장력을 감소시키기 위해 몇 mm의 세제를 포함하는 탈이온화 물이다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 상기 물(225)은 탈이온화 물이 아닌 다른 타입의 물이거나 그리고/또 세제를 포함하지 않은 물일 수 있다는 것을 알아야 한다. 더욱이, 물이 아닌 액체가 초음파 에너지를 초음파 트랜스듀서(250)에서 에칭액 탱크(230) 내의 에칭액(235)으로 전달하는데 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 몇몇 실시예들은 초음파 트랜스듀서가 에칭액 탱크(230) 내의 에칭액(235)을 직접 요동시키는 실시예들에서와 같이 그 물 탱크(220)를 포함하지 않을 수 있다.
상기 에칭액 탱크(230)는 폴리프로필렌 또는 고밀도 폴리에틸렌과 같은 플라스틱 등의 내산성 재료로 형성된다. 상기 에칭 탱크(230)는 초음파 트랜스듀서(250)에 의해 생성된 초음파 에너지가 유리 기판(150)으로 전달되는 것을 보장하기에 충분한 레벨로 채워진 에칭액(235)을 포함한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 에칭액(235)은 탈이온화 물을 포함하는 수용액, 1차 산, 및 2차 산이다. 그러한 1차 산은 플루오르화 수소산이 되고, 2차 산은 질산, 염산, 또는 황산이 될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 에칭액(235)은 플루오르화 수소산과 다른 1차산 및/또는 질산, 염산, 또는 황산과 다른 2차 산을 포함할 수 있다. 더욱이, 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 에칭액(235)은 단지 1차 산만을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 에칭액(235)은 20%의 1차 산(예컨대, 플루오르화 수소산), 10%의 2차 산(예컨대, 질산), 및 70%의 탈이온화 물을 포함할 것이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 에칭액(235)은 각기 다른 특성의 1차 산, 2차 산, 및 탈이온화 물을 포함할 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 에칭액(235)은 상업적으로 이용가능한 5-10 mL의 계면 활성제를 포함할 것이다.
상기 초음파 생성기(260)는 전기 케이블(270)을 통해 초음파 트랜스듀서(250)에 전기적으로 연결된다. 상기 초음파 생성기(260)는 초음파 트랜스듀서(250)가 하나 또는 그 이상의 주파수에서 초음파 에너지를 생성하게 한다. 상기 초음파 트랜스듀서(250)는 다양한 주파수로 초음파 에너지를 생성할 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 그러한 초음파 에너지는 40 kHz와 192 kHz간 주파수를 갖는다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 초음파 에너지는 80 kHz와 132 kHz간 주파수를 갖는다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 초음파 에너지는, 기본 주파수가 중심이 되며, 그 초음파 에너지가 80 kHz가 중심이 되고 앞뒤로 79 kHz와 81 kHz 사이로 가변될 때와 같이(즉, 80 kHz ±1 kHz) 그 기본 주파수를 위 및 아래로 진동(dither) 또는 가변(swept)한다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 초음파 에너지는 각기 다른 주파수가 중심이 되고 그리고/또 그 기본 주파수를 위 및 아래로 1 kHz보다 큰 범위로 진동 또는 가변될 것이다. 몇몇 예들에 있어서, 상기 초음파 에너지는, 초음파 트랜스듀서(250)가 적어도 2개의 주파수를 갖는 초음파 에너지를 생성할 때와 같이, 제1주파수 및 제2주파수를 갖는다. 예컨대, 제1초음파 트랜스듀서는 제1주파수를 갖는 초음파 에너지를 생성하고, 동시에 제2초음파 트랜스듀서는 제2주파수를 갖는 초음파 에너지를 생성한다. 몇몇 예들에 있어서, 상기 초음파 트랜스듀서(250)는 제1주파수가 40 kHz이고 제2주파수가 80 kHz인 "40 kHz/80 kHz 크로스-파이어(cross-fired)" 구성으로 초음파 에너지를 생성한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 초음파 트랜스듀서(250)는 제1주파수가 80 kHz이고 제2주파수가 120 kHz인 "80 kHz/120 kHz 크로스-파이어" 구성으로 초음파 에너지를 생성한다. 초음파 에너지가 기본 주파수에 대해 진동 또는 가변되거나 또는 제1주파수 및 제2주파수(예컨대, "크로스-파이어" 구성의)를 갖는 실시예들은 단일의 주파수가 이용될 경우 일어날 수 있는 유리 기판(150)에서의 바람직하지 않은 초음파 "핫 스폿(hot spot)"(유리 손상 또는 에칭이 다른 영역보다 빠르게 일어나는 영역)을 피할 수 있다는 것을 알아야 할 것이다.
이제 레이저 드릴링 및 초음파-향상 에칭에 의해 유리 기판에 블라인드 비아를 형성하기 위한 방법이 도 3a-3b를 참조하여 기술된다. 이제 도 3a를 참조하면, 블라인드 비아(310)를 위한 파일럿 홀이 유리 기판(150)의 두께의 일부를 통해 레이저 드릴링된다. 몇몇 실시예에 있어서, 그러한 파일럿 홀은 도 1에 나타낸 시스템(100)을 이용하여 드릴링될 수 있다. 블라인드 비아(310)를 위한 파일럿 홀은 유리 기판(150)의 입구면(152)에서 유리 기판(150)의 깊이까지 레이저 드릴링된다. 상기 파일럿 홀은 입구면(152)의 입구 개구(311)에서 유리 기판(150) 내로 그 유리 기판(150)을 통해 확장한다. 블라인드 비아(310)를 위한 파일럿 홀은 유리 기판(150)의 두께 전체를 통해 확장하지 않는다.
일단 상기 블라인드 비아(310)를 위한 파일럿 홀이 드릴링되면, 그 유리 기판(150)은 도 2에 나타낸 바와 같이 에칭액 탱크(230)의 에칭액(235) 내에 잠겨진다. 유리 기판(150)이 에칭되는 동안 초음파 에너지가 초음파 트랜스듀서(250)에 의해 인가된다. 유리 기판(150)은 도 3b에 나타낸 바와 같이 블라인드 비아(310)의 입구 개구(311)의 직경 및 그 블라인드 비아(310)의 전체 깊이에 따른 직경을 증가시키기 위해 에칭 기간 동안 에칭액에 의해 에칭된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 또한 그러한 비아로부터 슬러지(sludge)의 제거를 용이하게 하기 위해 에칭 기간의 적어도 일부 기간 동안 수동으로 또는 기계에 의해 에칭액(235) 내에서 유리 기판(150)을 위 및 아래 또는 측면에서 측면으로 이동시키는 것과 같이, 상기 유리 기판(150)을 기계적으로 요동시킨다.
이제 레이저 드릴링 및 초음파-향상 에칭에 의해 유리 기판에 관통 비아를 형성하기 위한 방법이 도 4a 및 4b를 참조하여 기술된다. 이제 도 4a를 참조하면, 관통 비아(410)를 위한 파일럿 홀이 유리 기판(150)의 전체 두께를 통해 레이저 드릴링된다. 몇몇 실시예에 있어서, 그러한 파일럿 홀은 도 1에 나타낸 시스템(100)을 이용하여 드릴링될 수 있다. 상기 관통 비아(410)를 위한 파일럿 홀은 유리 기판(150)의 두께를 통해 그 유리 기판(150)의 입구면(152)에서 유리 기판(150)의 출구면(154)까지 레이저 드릴링된다. 그러한 파일럿 홀은 입구면(152)의 입구 개구(411)에서 출구면(154)의 출구 개구(412)까지 유리 기판(150)을 통해 확장한다. 그러한 입구 개구(411)의 직경은 통상 출구 개구(412)의 직경보다 크다.
일단 상기 관통 비아(410)를 위한 파일럿 홀이 드릴링되면, 유리 기판(150)은 도 2에 나타낸 바와 같이 에칭액 탱크(230)의 에칭액(235) 내에 잠겨진다. 유리 기판이 에칭되는 동안 초음파 에너지가 초음파 트랜스듀서(250)에 의해 인가된다. 유리 기판(150)은 도 4b에 나타낸 바와 같이 관통 비아(410)의 직경을 증가시키기 위해 에칭 기간 동안 에칭액(235)에 의해 에칭된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 그러한 비아로부터 슬러지의 제거를 용이하게 하기 위해 에칭 기간의 적어도 일부 기간 동안 수동으로 또는 기계에 의해 에칭액(235) 내에서 유리 기판(150)을 위 및 아래로 또는 측면에서 측면으로 이동시키는 것과 같이, 유리 기판(150)을 기계적으로 요동시킨다.
몇몇 실시예들에 있어서, 도 3a-3b 및 4a-4b와 관련하여 상기 기술한 에칭 기간의 적어도 일부 기간 동안 유리 기판(150)에 인가된 초음파 에너지는 40 kHz와 192 kHz간 주파수를 갖는다. 에칭하는 동안 40 kHz 내지 192 kHz 범위의 초음파 주파수의 인가는 상기 파일럿 홀의 벽들로부터 유리의 에칭 및 용해를 용이하게 하고, 이에 의해 상기 블라인드 비아(310)의 입구 개구(311)의 직경을 원하는 직경으로 증가시킨다. 그러한 초음파 주파수의 40 kHz 내지 192 kHz 범위는 초음파 에너지의 낮은 주파수에서 발생하는 유리 기판(150)에 대한 표면 손상을 최소화할 것이다. 더욱이, 그러한 초음파 주파수의 40 kHz 내지 192 kHz 범위는 수용가능한 그리고 비교적 일정한 에칭률로 비아의 효과적인 에칭을 가능하게 한다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 에칭 기간의 적어도 일부 기간 동안 유리 기판에 인가된 초음파 에너지는 80 kHz와 132 kHz간 주파수를 갖는다. 에칭하는 동안 그러한 80 kHz 내지 132 kHz 범위의 초음파 주파수의 인가는 그러한 파일럿 홀의 벽들로부터 유리의 에칭 및 용해를 용이하게 하고, 이에 의해 상기 블라인드 비아(310)의 입구 개구(311)의 직경을 원하는 직경으로 증가시킨다. 그러한 초음파 주파수의 80 kHz 내재 132 kHz 범위는 80 kHz 이하의 주파수에서 발생하는 유리 기판(150)에 대한 표면 손상을 최소화한다. 더욱이, 그러한 초음파 주파수의 80 kHz 내지 132 kHz 범위는 수용가능한 그리고 비교적 일정한 에칭률로 비아의 효과적인 에칭을 가능하게 한다. 상기 80 kHz 내지 132 kHz 범위는, 이러한 범위가 표면 손상을 방지하기에 충분히 높지만, 효과적인 에칭을 보장하기에 충분히 낮기 때문에, 좀더 넓은 40 kHz 내지 192 kHz 범위보다 더 바람직할 것이다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 그러한 초음파 주파수 범위는 40 kHz 내지 192 kHz 또는 80 kHz 내지 132 kHz와 다를 수 있다는 것을 알아야 한다.
도 2와 관련하여 상기 나타낸 바와 같이, 몇몇 실시예들에 있어서, 그러한 초음파 에너지는 초음파 트랜스듀서(250)가 적어도 2개의 주파수를 갖는 초음파 에너지를 생성할 때와 같이 제1주파수 및 제2주파수를 갖는다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 초음파 트랜스듀서(250)는 제1주파수가 40 kHz이고 제2주파수가 80 kHz인 "40 kHz/80 kHz 크로스-파이어" 구성으로 초음파 에너지를 생성한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 초음파 트랜스듀서(250)는 제1주파수가 80 kHz이고 제2주파수가 120 kHz인 "80 kHz/120 kHz 크로스-파이어" 구성으로 초음파 에너지를 생성할 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 초음파 트랜스듀서(250)는 상기 기술한 바와 같이 기본 주파수가 중심이 되고, 그 기본 주파수를 위 및 아래로 진동 또는 가변하는 초음파 에너지를 생성한다.
이제 내산성 필름을 적용하고 제거하는 단계를 포함하는 유리 기판에 관통 비아를 형성하기 위한 방법이 도 5a-5e를 참조하여 기술된다. 이제 도 5a를 참조하면, 그러한 관통 비아(510)를 위한 파일럿 홀은 유리 기판(150)의 전체 두께를 통해 레이저 드릴링된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 파일럿 홀은 도 1에 나타낸 시스템(100)을 이용하여 드릴링될 것이다. 상기 관통 비아(510)를 위한 파일럿 홀은 유리 기판(150)의 두께를 통해 그 유리 기판(150)의 입구면(152)에서 유리 기판(150)의 출구면(154)까지 레이저 드릴링된다. 상기 파일럿 홀은 입구면(152)의 입구 개구(511)에서 출구면(154)의 출구 개구(512)까지 상기 유리 기판(150)을 통해 확장한다. 상기 입구 개구(511)의 직경은 통상 상기 출구 개구(512)의 직경보다 크다. 상기 관통 비아(510)를 위한 파일럿 홀이 도 3b와 관련하여 상기 기술한 바와 같이 관통 비아(510)를 개방하기 위해 에칭되면, 상기 출구 개구(510)의 직경은 여전히 도 3b에 나타낸 바와 같이 상기 입구 개구(511)의 직경보다 작아질 것이다. 입구 개구 직경과 출구 개구 직경의 그와 같은 불일치는 하류 공정의 문제를 야기하고, 이는 증가된 처리 시간 및 비용을 야기할 것이다. 일치하는 입구 개구 직경 및 출구 개구 직경을 갖는 관통 비아를 생성하기 위해, 이하 도 5b-5e와 관련하여 나타낸 그리고 기술한 처리 단계들이 채용된다.
이제 도 5b를 참조하면, 다음에 관통 비아(510)의 입구 개구(511)를 커버하기 위해 내산성 필름(505)이 유리 기판(150)의 입구면(152)에 인가된다. 도 5b에 나타낸 그러한 내산성 필름(505)의 두께는 단지 설명의 목적을 위한 것일 뿐이고 그러한 도면은 일정한 척도로 도시된 것이 아니라는 것을 이해해야 할 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 내산성 필름(505)은 폴리머계 필름이다. 상기 내산성 필름(505)은 라미네이션(lamination)에 의해 입구면(152)에 인가된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 내산성 필름(505)은 유리 기판(150)의 표면에 적용되는 테이프와 같은 접착 내산성 필름이 될 것이다. 그와 같은 접착 내산성 필름은 수동으로 또는 자동화 공정에 의해 유리 기판(150)의 표면에 적용될 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 내산성 필름(505)은 입구면(152) 상에 코팅된 후 경화되는 포토레지스트 폴리머 필름이 될 것이다.
상기 내산성 필름(505)이 입구 개구(511)를 커버하기 위해 입구면(152)에 적용된 후, 상기 유리 기판(150)은 관통 비아(510)의 출구 개구(512)의 직경을 증가시키기 위해 제1에칭 기간 동안 도 2에 나타낸 바와 같이 에칭액 탱크(230)의 에칭액(235) 내에 잠겨진다. 상기 내산성 필름(505)은 상기 제1에칭 기간 동안 에칭액(235)에 저항함으로써, 입구 개구(511)의 직경의 증가율을 감소시킨다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 입구 개구(511)의 입구 직경은 유리 기판(150)이 제1에칭 기간 동안 에칭된 후 상기 출구 개구(512)의 출구 직경과 거의 동일하다. 입구 직경 및 출구 직경의 그와 같은 일치는 불일치의 입구 직경 및 출구 직경으로부터 야기되는 상기 기술한 문제들을 피한다. 상기 제1에칭 기간은 유리 기판(150)이 상기 제1에칭 기간 동안 에칭된 후 상기 입구 개구(511)의 입구 직경이 출구 개구(512)의 출구 직경과 거의 동일해지도록 선택될 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 본원에 기술한 소정의 방식으로, 유리 기판(150)이 에칭되는 동안 초음파 에너지가 초음파 트랜스듀서(250)에 의해 인가된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 그러한 비아로부터 슬러지의 제거를 용이하게 하기 위해 에칭 기간의 적어도 일부 기간 동안 수동으로 또는 기계에 의해 에칭액(235) 내에서 유리 기판(150)을 위 및 아래로 또는 측면에서 측면으로 이동시키는 것과 같이, 상기 유리 기판(150)을 기계적으로 요동시킨다. 도 5c는 이러한 에칭 단계 후의 유리 기판(150)을 개략적으로 나타낸다.
다음에, 상기 내산성 필름(505)은 도 5d에 나타낸 바와 같이 유리 기판(150)의 입구면(152)으로부터 제거될 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 내산성 필름(505)은 솔벤트에 의해 유리 기판(150)을 세척하거나 또는 뜨거운 물 내에 내산성 필름(505)을 푹 담가 그 유리 기판(150)을 벗겨냄으로써 제거될 것이다.
상기 내산성 필름(505)이 입구면(152)으로부터 제거된 후, 상기 유리 기판(150)은 관통 비아(510)의 입구 개구(511)의 직경 및 그 출구 개구(512)의 직경을 증가시키기 위해 제2에칭 기간 동안 도 2에 나타낸 바와 같이 에칭액 탱크(230)의 에칭액(235) 내에 다시 잠겨진다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 입구 개구(511)의 입구 직경은 유리 기판(150)이 상기 제2에칭 기간 동안 에칭된 후 출구 개구(512)의 출구 직경과 거의 동일하다. 입구 직경 및 출구 직경의 그와 같은 일치는 불일치의 입구 직경 및 출구 직경으로부터 야기되는 상기 기술한 문제들을 피한다. 상기 제2에칭 기간은 상기 입구 개구(511)의 입구 직경 및 출구 개구(512)의 출구 직경이 원하는 직경에 도달되도록 선택될 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 초음파 에너지는 본원에 기술된 소정의 방식으로, 유리 기판(150)이 에칭되는 동안 초음파 트랜스듀서(250)에 의해 인가된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 그러한 비아로부터 슬러지의 제거를 용이하게 하기 위해 에칭 기간의 적어도 일부 기간 동안 수동으로 또는 기계에 의해 에칭액(235) 내에서 유리 기판(150)을 위 및 아래로 또는 측면에서 측면으로 이동시키는 것과 같이, 상기 유리 기판(150)을 요동시킨다. 도 5e는 이러한 에칭 단계 이후 유리 기판(150)을 개략적으로 나타낸다.
에칭 동안 초음파 요동에 의한 비아 형성과 관련된 예
이하의 예들은 에칭 동안 초음파 에너지를 제공하기 위해 각기 다른 초음파 체계를 이용한 습식 에칭 공정을 통한 비아 형성을 기술한다. 에칭액은 20%의 플루오르화 수소산(HF), 10%의 질산(HNO3) 및 이에 맞추어진 탈이온화(DI) 물을 포함하는 1리터의 혼합물을 생성함으로써 준비된다. 상기 에칭액은 모두 에칭액 탱크(230) 내에 준비된다. 에칭될 샘플은 샘플 홀더(240) 내에 배치되고 초음파 배스(ultrasonic bath)가 턴온된다. 다음에, 에칭액 탱크(230)가 물 탱크(220) 내에 위치되고 샘플 홀더는 에칭액 탱크(230) 내로 저하된다. 다음에, 상기 샘플 홀더(240)에 의해 지지된 유리 기판 샘플들은 미리-결정된 에칭 시간 동안 에칭액 내에 잠겨진다. 에칭 후, 샘플들이 있는 샘플 홀더(240)는 에칭 공정을 종료하기 위해 제거되고 수조(water bath) 내에 위치된다.
예 A-1
이러한 콘트롤 예에 있어서, 4개의 유리 샘플들이 초음파 요동 없이 에칭된다. Eagel XGⓒ 글래스의 4개의 샘플들이 얻어진다. 관통 비아 파일럿 홀은 레이저 빔을 이용하여 그러한 유리 샘플을 통해 드릴링된다. 먼저 상기 샘플들의 두께가 측정되고 기록된다. 상기 샘플들은 특정 시간 동안 초음파 인가가 아닌 기계적 요동을 이용하여 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 그러한 에칭 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 그 샘플의 에칭 후 두께를 다시 측정한다. 그러한 홀 품질 및 형태를 결정하기 위해, 입구면 상의 홀들의 직경(또 입구 홀들과 관련된), 이들 웨이스트 직경(예컨대, 입구면과 출구면간 중간 직경), 및 출구면 직경이 측정된다. 이하의 표 1은 각 4개 샘플의 비아들에 대한 입구 홀, 출구 홀, 및 웨이스트의 평균 직경 및 평균 순환(CIRC; Circularity)을 나타낸다. 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 그러한 웨이스트/입구 및 웨이스트/출구 애스펙트비(aspect ratio)는 0.3 이하이고, 이는 많은 애플리케이션에서 수용할 수 없다.
표 1 - 예 A-1에 대한 측정
Figure pct00001
예 A-2
Eagel XGⓒ 글래스의 적어도 2개의 샘플들이 얻어진다. 관통 비아 파일럿 홀은 레이저 빔을 이용하여 그러한 유리 샘플들을 통해 드릴링된다. 샘플들의 두께를 얻은 후, 이들 샘플은 40 kHz 초음파 필드(ultrasonic field)의 존재 하에 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플들은 또한 기계적으로 요동된다. 초기 에칭 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 그 샘플의 에칭 후 두께를 다시 측정한다. 그러한 홀 품질 및 형태를 결정하기 위해, 입구면 상의 홀들의 직경, 이들의 웨이스트 직경, 및 출구면 직경이 측정된다. 이하 표 2의 "40 kHz" 칼럼은 이러한 예에 대한 측정 및 평가(예컨대, 칩화된 입구 홀의 수, 이러한 샘플을 통해 확장된 관통 홀의 수 등)를 나타낸다.
예 A-3
Eagel XGⓒ 글래스의 적어도 2개의 샘플들이 얻어진다. 관통 비아 파일럿 홀은 레이저 빔을 이용하여 그러한 유리 샘플들을 통해 드릴링된다. 샘플들의 두께를 얻은 후, 이들 샘플은 133 kHz 초음파 필드의 존재 하에 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플들은 또한 기계적으로 요동된다. 초기 에칭 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 그 샘플의 에칭 후 두께를 다시 측정한다. 그러한 홀 품질 및 형태를 결정하기 위해, 입구면 상의 홀들의 직경, 이들의 웨이스트 직경, 및 출구면 직경이 측정된다. 이하 표 2의 "132 kHz" 칼럼은 이러한 예에 대한 측정 및 평가(예컨대, 칩화된 입구 홀의 수, 샘플을 통해 확장된 관통 홀의 수 등)를 나타낸다.
예 A-4
Eagel XGⓒ 글래스의 적어도 2개의 샘플들이 얻어진다. 관통 비아 파일럿 홀은 레이저 빔을 이용하여 그러한 유리 샘플들을 통해 드릴링된다. 샘플들의 두께를 얻은 후, 이들 샘플은 192 kHz 초음파 필드의 존재 하에 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플들은 또한 기계적으로 요동된다. 초기 에칭 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 그 샘플의 에칭 후 두께를 다시 측정한다. 그러한 홀 품질 및 형태를 결정하기 위해, 입구면 상의 홀들의 직경, 이들의 웨이스트 직경, 및 출구면 직경이 측정된다. 이하 표 2의 "192 kHz" 칼럼은 이러한 예에 대한 측정 및 평가(예컨대, 칩화된 입구 홀의 수, 유리 샘플을 통해 확장된 관통 홀의 수 등)를 나타낸다.
예 A-5
Eagel XGⓒ 글래스의 적어도 2개의 샘플들이 얻어진다. 관통 비아 파일럿 홀은 레이저 빔을 이용하여 그러한 유리 샘플들을 통해 드릴링된다. 샘플들의 두께를 얻은 후, 이들 샘플은 40/80 kHz 초음파 필드의 존재 하에 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플들은 또한 기계적으로 요동된다. 초기 에칭 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 그 샘플의 에칭 후 두께를 다시 측정한다. 그러한 홀 품질 및 형태를 결정하기 위해, 입구면 상의 홀들의 직경, 이들의 웨이스트 직경, 및 출구면 직경이 측정된다. 이하 표 2의 "40/80 kHz" 칼럼은 이러한 예에 대한 측정 및 평가(예컨대, 칩화된 입구 홀의 수, 유리 샘플을 통해 확장된 관통 홀의 수 등)를 나타낸다.
표 2 예 A-2 내지 A-5에 대한 측정
Figure pct00002
예 A-6
Eagel XGⓒ 글래스의 10개의 샘플들이 얻어진다. 관통 비아 파일럿 홀은 레이저 빔을 이용하여 그러한 유리 샘플들을 통해 드릴링된다. 샘플들의 두께를 얻은 후, 5개의 샘플이 40/80 kHz 이중 주파수 초음파 필드의 존재 하에 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플들의 두께를 얻은 후, 5개의 샘플이 80/120 kHz 이중 주파수 초음파 필드의 존재 하에 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플들은 또한 기계적으로 요동된다. 초기 에칭 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 그 샘플의 에칭 후 두께를 다시 측정한다. 그러한 홀 품질 및 형태를 결정하기 위해, 입구면 상의 홀들의 직경, 이들의 웨이스트 직경, 및 출구면 직경이 측정된다. 이하 표 3은 이러한 예에 대한 측정 및 평가(예컨대, 손실 출구 홀, 에칭 손상 등)를 나타낸다. 표 3으로부터, 모든 샘플들이 100% 관통 비아를 가졌다는 것을 알 수 있다. 그러한 홀 직경 및 순환은 40/80 kHz 샘플 및 80/120 kHz 샘플들 모두 유사했다. 그러나, 40/80 kHz 초음파 에너지 시스템을 이용하여 에칭된 5개 샘플 중 4개는 약간의 표면 손상을 나타냈다. 그러나, 80/120 kHz 초음파 에너지 시스템은 그러한 샘플들에 대한 어떠한 손상도 야기하지 않았고, 반면 동등한 웨이스트-입구 직경 비율을 나타냈다. 이러한 실험으로부터, 80 kHz 내지 132 kHz의 범위 또는 약 80 kHz 내지 120 kHz 범위의 초음파 주파수는 유리 기판의 표면 손상을 감소시키고 원하는 애스펙트비를 갖는 비아를 형성하기 위한 효과적인 조건을 제공한다는 것을 명확히 알 수 있다.
표 3 - 예 A-6에 대한 측정
Figure pct00003
예 A-7
Eagel XGⓒ 글래스의 적어도 2개의 샘플들이 얻어진다. 관통 비아 파일럿 홀은 레이저 빔을 이용하여 그러한 유리 샘플들을 통해 드릴링된다. 샘플들의 두께를 얻은 후, 이들 샘플은 80/120 kHz 이중 주파수 초음파 필드의 존재 하에 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플들은 또한 기계적으로 요동된다. 초기 에칭 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 그 샘플의 에칭 후 두께를 다시 측정한다. 그러한 홀 품질 및 형태를 결정하기 위해, 입구면 상의 홀들의 직경, 이들의 웨이스트 직경, 및 출구면 직경이 측정된다. 많은 홀들이 에칭 후 개방되지 않았고, 이에 따라 에칭 동안 기계적인 요동은 일부 환경에서 장점이라는 것을 보여준다.
내산성 필름 적용 및 제거에 따른 비아 형성과 관련된 예
이하의 예들은 입구 홀 직경 및 출구 홀 직경이 비교된 각기 다른 유리 샘플들의 에칭을 포함하는 비아 형성을 기술한다. 이들 예로부터, 라미네이션 없는 제2에칭 단계 전에, 입구면 상에 라미네이션이 있는 제1에칭 단계를 수행할 경우, 동일한 출구 직경 및 입구 직경이 달성될 수 있다는 결론에 도달할 수 있었다. 제1에칭 단계의 길이는 1의 원하는 애스펙트비(즉, 동일한 입구 직경 및 출구 직경)를 달성하도록 조절될 수 있다. 더욱이, 예 B-2 내지 B-4(초음파 요동이 제2에칭 단계 동안만 사용되는)를 예 B-6 내지 B-8(초음파 요동이 제1에칭 단계 및 제2에칭 단계 동안 모두 사용되는)와 비교함으로써, 그러한 양 제1에칭 단계 및 제2에칭 단계 동안 초음파 요동을 인가함으로써 에칭률이 증가될 수 있다는 결론에 도달할 수 있었다.
예 B-1
이러한 예에 있어서, 콘트롤 샘플이 초음파 요동을 이용하여 라미네이션 없이 에칭된다. 관통 비아 파일럿 홀들은 레이저 빔을 이용하여 유리 샘플을 통해 드릴링된다. 그러한 샘플은 40/80 kHz 크로스-파이어 초음파 필드의 존재 하에 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 8분 동안 에칭된다. 그 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 입구면 상의 홀들의 직경 및 출구면 상의 홀들의 직경이 측정된다. 입구측 직경에 대한 출구측 직경의 비율은 0.87로 산출되었다.
예 B-2
관통 비아 파일럿 홀들은 레이저 빔을 이용하여 유리 샘플을 통해 드릴링된다. 그러한 샘플은 깨끗한 HF-내산성 폴리머 필름을 이용하여 레이저 빔의 입구측에 라미네이트된다. 다음에, 상기 샘플은 4분 동안 어떠한 초음파 요동도 없이 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플은 세척되고 라미네이션은 제거된다. 상기 샘플은 40/80 kHz 크로스-파이어 초음파 필드의 존재 시에 약 8분 동안 새로운 1리터 용액에서 다시 에칭된다. 그 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 입구면 상의 홀들의 직경 및 출구면 상의 홀들의 직경이 측정된다. 입구측 직경에 대한 출구측 직경의 비율은 0.77로 산출되었다.
예 B-3
관통 비아 파일럿 홀들은 레이저 빔을 이용하여 유리 샘플을 통해 드릴링된다. 그러한 샘플은 깨끗한 HF-내산성 폴리머 필름을 이용하여 레이저 빔의 입구측에 라미네이트된다. 다음에, 상기 샘플은 5분 동안 어떠한 초음파 요동도 없이 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플은 세척되고 라미네이션은 제거된다. 상기 샘플은 40/80 kHz 크로스-파이어 초음파 필드의 존재 시에 약 8분 동안 새로운 1리터 용액에서 다시 에칭된다. 그 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 입구면 상의 홀들의 직경 및 출구면 상의 홀들의 직경이 측정된다. 입구측 직경에 대한 출구측 직경의 비율은 1.03으로 산출되었다.
예 B-4
관통 비아 파일럿 홀들은 레이저 빔을 이용하여 유리 샘플을 통해 드릴링된다. 그러한 샘플은 깨끗한 HF-내산성 폴리머 필름을 이용하여 레이저 빔의 입구측에 라미네이트된다. 다음에, 상기 샘플은 6분 동안 어떠한 초음파 요동도 없이 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플은 세척되고 라미네이션은 제거된다. 상기 샘플은 40/80 kHz 크로스-파이어 초음파 필드의 존재 시에 약 8분 동안 새로운 1리터 용액에서 다시 에칭된다. 그 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 입구면 상의 홀들의 직경 및 출구면 상의 홀들의 직경이 측정된다. 입구측 직경에 대한 출구측 직경의 비율은 1.06으로 산출되었다.
예 B-5
이러한 예에 있어서, 콘트롤 샘플이 초음파 요동을 이용하여 라미네이션 없이 에칭된다. 관통 비아 파일럿 홀들은 레이저 빔을 이용하여 유리 샘플을 통해 드릴링된다. 그러한 샘플은 40/80 kHz 크로스-파이어 초음파 필드의 존재 하에 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 8분 동안 에칭된다. 그 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 입구면 상의 홀들의 직경 및 출구면 상의 홀들의 직경이 측정된다. 입구측 직경에 대한 출구측 직경의 비율은 0.84로 산출되었다.
예 B-6
관통 비아 파일럿 홀들은 레이저 빔을 이용하여 유리 샘플을 통해 드릴링된다. 그러한 샘플은 깨끗한 HF-내산성 폴리머 필름을 이용하여 레이저 빔의 입구측에 라미네이트된다. 다음에, 상기 샘플은 40/80 kHz 크로스-파이어 초음파 필드의 존재 하에 2분 동안 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플은 세척되고 라미네이션은 제거된다. 상기 샘플은 40/80 kHz 크로스-파이어 초음파 필드의 존재 시에 다시 약 8분 동안 새로운 1리터 용액에서 다시 에칭된다. 그 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 입구면 상의 홀들의 직경 및 출구면 상의 홀들의 직경이 측정된다. 입구측 직경에 대한 출구측 직경의 비율은 0.96으로 산출되었다.
예 B-7
관통 비아 파일럿 홀들은 레이저 빔을 이용하여 유리 샘플을 통해 드릴링된다. 그러한 샘플은 깨끗한 HF-내산성 폴리머 필름을 이용하여 레이저 빔의 입구측에 라미네이트된다. 다음에, 상기 샘플은 40/80 kHz 크로스-파이어 초음파 필드의 존재 하에 4분 동안 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플은 세척되고 라미네이션은 제거된다. 상기 샘플은 40/80 kHz 크로스-파이어 초음파 필드의 존재 하에 다시 약 8분 동안 새로운 1리터 용액에서 다시 에칭된다. 그 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 입구면 상의 홀들의 직경 및 출구면 상의 홀들의 직경이 측정된다. 입구측 직경에 대한 출구측 직경의 비율은 1.08로 산출되었다.
예 B-8
관통 비아 파일럿 홀들은 레이저 빔을 이용하여 유리 샘플을 통해 드릴링된다. 그러한 샘플은 깨끗한 HF-내산성 폴리머 필름을 이용하여 레이저 빔의 입구측에 라미네이트된다. 다음에, 상기 샘플은 40/80 kHz 크로스-파이어 초음파 필드의 존재 하에 6분 동안 1리터의 HF 및 HNO3의 용액에서 에칭된다. 상기 샘플은 세척되고 라미네이션은 제거된다. 상기 샘플은 40/80 kHz 크로스-파이어 초음파 필드의 존재 하에 다시 약 8분 동안 새로운 1리터 용액에서 다시 에칭된다. 그 용액 온도는 약 25±2℃이다. 샘플을 충분히 세척 및 건조한 후, 입구면 상의 홀들의 직경 및 출구면 상의 홀들의 직경이 측정된다. 입구측 직경에 대한 출구측 직경의 비율은 1.23으로 산출되었다.
본원에 기술된 실시예들은 40 kHz와 192 kHz간 주파수를 갖는 초음파 에너지의 인가 동안 레이저 드릴링 및 에칭에 의해 유리 기판에 비아를 형성하기 위해 제공된다는 것을 알 수 있을 것이다. 40 kHz와 192 kHz 사이의 주파수를 갖는 초음파 에너지를 인가함으로써, 원하는 치수 및 특성을 갖는 비아를 구비한 유리 기판이 유리에 대한 손상을 최소화하면서 빠르게 생성될 수 있다. 더욱이, 레이저 드릴링, 필름 적용(즉, 제공), 에칭, 필름 제거, 및 에칭에 의해 관통 비아를 형성하기 위한 본원에 기술된 실시예들이 제공되며, 이에 의해 동등한 입구 개구 및 출구 개구 치수를 갖는 비아를 제공한다.
통상의 기술자는 청구 대상의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본원에 기술된 실시예들에 대한 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 명확히 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서는 본원에 기술된 다양한 실시예들의 변형 및 변경들을 커버하기 위한 것이며, 그와 같은 변형 및 변경들은 수반된 청구항 및 그 등가물들의 범주에 속한다.

Claims (20)

  1. 유리 기판에 비아를 형성하는 방법으로서,
    상기 방법은:
    상기 유리 기판의 두께의 적어도 일부를 통해 비아를 레이저 드릴링하는 단계;
    상기 비아의 입구 개구의 직경을 증가시키기 위해 에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계; 및
    상기 에칭 기간의 적어도 일부 기간 동안 유리 기판에 초음파 에너지를 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 비아는 상기 유리 기판의 입구면으로부터 유리 기판을 통해 레이저 드릴링되고,
    상기 초음파 에너지는 40 kHz와 192 kHz간 주파수를 갖는, 유리 기판에 비아를 형성하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 비아는 관통 비아이고, 상기 관통 비아는 유리 기판의 입구면에서 출구면까지 드릴링되며, 상기 관통 비아는 상기 유리 기판의 입구면의 입구 개구와 상기 유리 기판의 출구면의 출구 개구간 확장하는, 유리 기판에 비아를 형성하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 비아는 블라인드 비아이고, 상기 블라인드 비아는 유리 기판의 입구면에서 유리 기판의 깊이까지 드릴링되며, 상기 블라인드 비아는 유리 기판의 입구면의 입구 개구에서 유리 기판의 깊이까지 상기 유리 기판을 통해 확장하는, 유리 기판에 비아를 형성하는 방법.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    주파수는 80 kHz와 132 kHz 사이인, 유리 기판에 비아를 형성하는 방법.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    초음파 에너지는 제1주파수 및 제2주파수를 갖거나, 또는 상기 초음파 에너지는 기본 주파수가 중심이 되고 그 기본 주파수를 위 및 아래로 진동 또는 가변하는, 유리 기판에 비아를 형성하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    초음파 에너지의 제1주파수는 제1초음파 트랜스듀서에 의해 전달되고, 상기 초음파 에너지의 제2주파수는 제2초음파 트랜스듀서에 의해 전달되며, 상기 제1초음파 트랜스듀서 및 제2초음파 트랜스듀서는 동시에 제1주파수 및 제2주파수를 생성하는, 유리 기판에 비아를 형성하는 방법.
  7. 청구항 5 또는 6에 있어서,
    제1주파수는 80 kHz이고, 제2주파수는 120 kHz인, 유리 기판에 비아를 형성하는 방법.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    에칭 기간 동안 유리 기판을 기계적으로 요동시키는, 유리 기판에 비아를 형성하는 방법.
  9. 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법으로서,
    상기 방법은:
    상기 유리 기판의 두께를 통해 관통 비아를 레이저 드릴링하는 단계;
    상기 유리 기판의 입구면에 상기 관통 비아의 입구 개구를 커버하는 내산성 필름을 제공하는 단계;
    상기 관통 비아의 출구 개구의 직경을 증가시키기 위해 제1에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계;
    상기 관통 비아의 입구 개구로부터 내산성 필름을 제거하는 단계; 및
    상기 관통 비아의 입구 개구 및 출구 개구의 직경을 증가시키기 위해 제2에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계를 포함하며,
    상기 관통 비아는 상기 유리 기판의 입구면에서 출구면까지 드릴링되고, 상기 관통 비아는 상기 유리 기판의 입구면의 입구 개구와 상기 유리 기판의 출구면의 출구 개구간 확장하는, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    제1에칭 기간 및 제2에칭 기간의 적어도 한 기간 동안 유리 기판에 초음파 에너지를 인가하는 단계를 더 포함하는, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    초음파 에너지는 40 kHz와 192 kHz간 주파수를 갖는, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법.
  12. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    초음파 에너지는 제1주파수 및 제2주파수를 갖는, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    제1주파수는 40 kHz이고, 제2주파수는 80 kHz이거나, 또는 제1주파수는 80 kHz이고 제2주파수는 120 kHz인, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법.
  14. 청구항 9 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    제1에칭 기간 및 제2에칭 기간의 적어도 한 기간 동안 유리 기판을 기계적으로 요동시키는 단계를 더 포함하는, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법.
  15. 청구항 9 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 기판은 1차 산 및 2차 산을 포함하는 에칭액에 의해 제1에칭 기간 동안, 제2에칭 기간 동안, 또는 양 제1 및 제2에칭 기간 동안 에칭되는, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    1차 산은 플루오르화 수소산이고, 2차 산은 질산, 염산, 또는 황산인, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법.
  17. 청구항 9 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
    내산성 필름은 라미네이션에 의해 유리 기판에 제공되는, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법.
  18. 청구항 9 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    입구 개구의 입구 직경은 유리 기판이 제1에칭 기간 동안 에칭된 후 출구 개구의 출구 직경과 동일한, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법.
  19. 청구항 9 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
    입구 개구의 입구 직경 및 출구 개구의 출구 직경은 제2에칭 기간 후 원하는 직경과 동일한, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법.
  20. 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법으로서,
    상기 방법은:
    상기 유리 기판의 두께를 통해 관통 비아를 레이저 드릴링하는 단계;
    상기 유리 기판의 입구면에 상기 관통 비아의 입구 개구를 커버하는 내산성 필름을 제공하는 단계;
    상기 관통 비아의 출구 개구의 직경을 증가시키기 위해 제1에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계;
    상기 제1에칭 기간의 적어도 일부 기간 동안 유리 기판에 초음파 에너지를 인가하는 단계;
    상기 관통 비아의 입구 개구로부터 내산성 필름을 제거하는 단계; 및
    상기 관통 비아의 입구 개구 및 출구 개구의 직경을 증가시키기 위해 제2에칭 기간 동안 유리 기판을 에칭하는 단계; 및
    상기 제2에칭 기간의 적어도 일부 기간 동안 유리 기판에 초음파 에너지를 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 관통 비아는 상기 유리 기판의 입구면에서 출구면까지 드릴링되고, 상기 관통 비아는 상기 유리 기판의 입구면의 입구 개구와 상기 유리 기판의 출구면의 출구 개구간 확장하고,
    상기 제2에칭 기간 동안 인가된 초음파 에너지는 제1주파수 및 제2주파수를 갖는, 유리 기판에 관통 비아를 형성하는 방법.
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