TW201330745A - 基板製造方法、配線基板之製造方法、玻璃基板及配線基板 - Google Patents

基板製造方法、配線基板之製造方法、玻璃基板及配線基板 Download PDF

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Abstract

一種基板，係在使用含有矽氧化物之玻璃而形成之玻璃基板的表內面所連通之貫穿孔孔內充填有金屬材之基板，其中在充填金屬材之前，係選擇地蝕刻包圍貫穿孔孔內之側壁的矽氧化物來形成錨部，錨部形成後，將金屬材充填於貫穿孔孔內來加以實現。依本發明，可提高包圍玻璃基板所形成之貫穿孔孔內的側壁與充填於貫穿孔孔內之金屬材的氣密性，防止氣體的溢漏。

Description

基板製造方法、配線基板之製造方法、玻璃基板及配線基板
本發明係關於一種基板製造方法、配線基板之製造方法、玻璃基板及配線基板。
近年來，對於封裝有MEMS(Micro Electro Mechanical System)等之電子組件之配線基板，被要求要確保高連接可靠性及電子組件等之高密度封裝。對應於此，本發明人等提案有配線基板非樹脂基板，而是使用平滑性、硬質性、絕緣性、耐熱性等優異之玻璃基板來作為核心基板，藉由於此玻璃基板之表內面所連通之貫穿孔孔內充填金屬，可確實地將基板表內面所形成之各電氣配線加以導通，而藉此來對應細微化或高密度化等(例如，參照專利文獻1)。
由此般玻璃基板所構成之配線基板係以下述之順序來加以製造。具體而言，如專利文獻1所揭示般，在玻璃基板進行形成貫穿孔之工序後，進行以鍍覆法來將金屬充填於貫穿孔內之工序。然後，充填金屬之工序中，於其初期階段，係以金屬來封閉玻璃基板表內面貫穿孔之開口部的任一邊，之後，於以封閉所形成孔內底部從另邊的開口部側將金屬堆積而朝該另邊開口部成長來將金屬充填於貫穿孔內。
專利文獻1：PCT國際公開第2005/027605號
如此般，將金屬充填於貫穿孔內之後的情況，包圍貫穿孔孔內之側壁與所充填金屬之氣密性(氣體障壁性等)會較低。氣密性較低時，會從氣密性較低之處發生氣體等的氣體 通過之溢漏。例如，在對於貫穿孔內已充填有金屬之玻璃基板形成配線圖案等的情況等，會在既定之氣體氛圍中將金屬層層積於玻璃基板之表內面。但是，上述氣密性較低時，會導致受到氣體溢漏之影響而妨礙金屬層之層積控制的問題。
此處，本發明係為了解決上述課題而提案者，提供一種可提高包圍貫穿孔孔內之側壁與貫穿孔孔內所充填之金屬材之氣密性，防止氣體之溢漏的基板製造方法、配線基板之製造方法、玻璃基板及配線基板。
本說明書所揭示之一發明，係基板之製造方法。本基板製造方法係製造在使用含有矽氧化物之玻璃而形成之玻璃基板的表內面所連通之貫穿孔孔內充填有金屬材之基板之基板製造方法。
本基板製造方法之特徵在於具備有：在充填該金屬材之前，選擇地蝕刻包圍該貫穿孔孔內之側壁附近的矽氧化物來形成錨部之蝕刻工序；以及該蝕刻工序後，將金屬材充填於該貫穿孔孔內之充填工序。
此處所謂之「矽氧化物」係以組成式「SixOy」所表示之物質，例如，例示有二氧化矽(SiO2)。SixOy不限於二氧化矽之結晶質物質，亦包含為SixOy之非晶構造的石英玻璃。又，於矽氧化物為主體之Si位置的一部分置換為Al或其他元素之情況，亦包含於此處所謂之「矽氧化物」。
本基板製造方法中，較佳地，該玻璃為結晶化玻璃。結晶化玻璃分子構造在結晶質部分與非晶部分處有所差異。 又，結晶質部分亦非分散有單一結晶體者，而有分散有複數種類之結晶體的情況。即，結晶化玻璃應係隨機地分散有具有不同構造(結晶構造或非晶構造)之複數團簇。
依本發明，可選擇地蝕刻露出於貫穿孔側壁之矽氧化物部分，可形成複雜之錨部。充填於孔內之金屬由於會滲入而嚙合於此複雜之錨部，故玻璃基板與所充填之金屬的氣體障壁性會加以提升。
本基板製造方法中，較佳地，該蝕刻工序中，係使用酸性氟化銨與強酸銨鹽之混合液來作為蝕刻液。
使用除酸性氟化銨外，又添加強酸銨鹽之蝕刻液時，因會提升對矽氧化物之蝕刻選擇性，故較佳。
強酸銨鹽舉出有例如硫酸銨、硝酸銨、過氯酸銨、以及鹵化銨。其中又以硫酸銨較佳。
此處所揭示之其他發明為配線基板之製造方法。具體而言，係構成為於前述構成之玻璃基板的至少一邊的面形成有配線。
此處所揭示之其他發明為玻璃基板。本玻璃基板係於基板表內面所連通之貫穿孔孔內充填有金屬材所構成之玻璃基板，其形成有包圍該貫穿孔孔內之側壁的錨部，其錨部亦滲入有金屬。
此處所揭示之其他發明為配線基板。本配線基板係於前述構成之玻璃基板的一面側與另面側之至少一邊形成有配線圖案。
依本發明，可提高包圍貫穿孔孔內之側壁與充填於貫穿 孔孔內之金屬材的氣密性，而防止氣體之溢漏。
首先，將本說明書所記載之幾個實施形態之特徵加以整理。
(特徵1)為玻璃基板素材之結晶化玻璃係感光性玻璃。
(特徵2)蝕刻液係使用酸性氟化銨及硫酸銨之混合溶液。酸性氟化銨與硫酸銨之比率為1：1~1：5左右，尤其1：3較佳。
(特徵3)蝕刻之標的為矽氧化物，尤其是矽氧化物之非晶成分。
(特徵4)由結晶化玻璃所構成之玻璃基板上面及/或下面加以粗化而形成錨部。藉由錨部所發揮之定錨效果，可於玻璃基板上直接層積作為配線圖案之與玻璃基板的密接性弱的金屬材料。藉此，由於不需要密接層，便可以低成本來製造配線基板。
以下，就本發明實施形態，參照圖式來詳細地加以說明。
本發明實施形態中，係以如下順序進行說明。
1.配線基板之概略構成
2.配線基板之製造方法的順序
2-1.貫穿孔形成工序
2-2.玻璃基板改質工序
2-3.蝕刻工序(側壁面粗化工序)
2-4.貫穿孔充填工序
(1)鍍覆下底層形成工序
(2)開孔部封閉工序
(3)孔內金屬充填工序
(4)基板面露出工序
(5)基板平坦化工序
2-5.配線圖案形成工序
3.本實施形態之效果
4.變形例等
<1.配線基板之概略構成>
圖1係顯示本發明實施形態相關之配線基板構成例的剖視圖。圖示之配線基板1係使用玻璃基板2所構成。玻璃基板2係作為配線基板1之核心基板來加以使用。玻璃基板2設有複數(圖1中僅顯示1個)貫穿孔3。貫穿孔3充填有金屬4。玻璃基板2之第1面及第2面分別透過密接層5而形成有配線圖案6。因此，配線基板1便構成兩面配線基板。玻璃基板2之第1面及第2面相互為表裡關係。圖1中，將玻璃基板2之下面作為第1面，將玻璃基板2之上面作為第2面。配線圖案6係形成為對應於配線路徑之圖案形狀。
玻璃基板2係使用感光性玻璃所構成。用於玻璃基板2之感光性玻璃在其平滑性、硬質性、絕緣性、加工性等面上作為配線基板1之核心基板很優異。此般性質除了感光性玻璃外，鈉鈣玻璃等之化學強化玻璃、無鹼玻璃、鋁矽化物玻璃等亦相同，該等玻璃亦可用於配線基板1之核心基板。
貫穿孔3係形成為俯視略為圓形。實施本發明時，並未特別限制貫穿孔3之配置。因此，關於貫穿孔3亦可隨機地 配合於所欲之配線圖案6之圖案形狀來配置，亦可以預先決定之間隔來配置成陣列狀、亦可配置為陣列狀以外之配列。
包圍貫穿孔3孔內之側壁壁面(以下亦稱為側壁面)係在充填金屬4前之階段中，藉由蝕刻表面來加以粗化。藉此，貫穿孔3之側壁面與充填於貫穿孔3的金屬之密接力便會被強化。因此，可提升充填有金屬4之貫穿孔3部分的氣密性(氣體障壁性)，防止氣體之溢漏。關於施於貫穿孔3側壁面之粗化處理將於之後詳細地加以說明。
金屬4係如上述地將玻璃基板2之兩面(第1面、第2面)所形成之配線圖案6彼此電氣性地加以連接者。因此，金屬4較佳地係電阻低之金屬材料。又，本發明實施形態中，係利用電解鍍覆來作為將金屬4埋入貫穿孔3之手法。因此，金屬4希望是能適用於電解鍍覆之金屬材料。具體而言，金屬4為由銅、鎳、金、銀、鉑、鈀、鉻、鋁、銠之任一種所構成之金屬或由2種以上所構成之合金。本實施形態中，金屬4係以銅所構成。
密接層5係強化對玻璃基板2之配線圖案6之密接力的層。密接層5係成為與配線圖案6相同之圖案。本實施形態中，係將配線圖案以和金屬4相同之銅所構成。將此銅直接層積於玻璃基板2上並無法獲得充分的密接力。因此，玻璃基板2與配線圖案6之間介設有密接層5。密接層5可為鉻層與銅層之2層構造，亦可為在該等層間介設鉻銅層之3層構造，亦可為4層以上之多層構造。本實施形態中，作為一範例，係將密接層5為3層構造。具體而言，係將密接層5 之構造為於玻璃基板2上依序層積鉻層5a、鉻銅層5b以及銅層5c之3層構造。
配線圖案6係以層積於密接層5上的狀態所形成。更具體而言，配線圖案6係形成於成為密接層5之最上層的銅層5c上。玻璃基板2之第1面所形成之配線圖案6之部分與玻璃基板2之第2面所形成之配線圖案6之部分係透過貫穿孔3所充填之金屬4來加以電氣性地連接(導通)。
<2.配線基板之製造方法的順序>
接著，就本發明實施形態相關之配線基板之製造方法加以說明。
配線基板之一連串製造工序中，係包含有貫穿孔形成工序、玻璃基板改質工序、蝕刻工序、貫穿孔充填工序、配線圖案形成工序。其中，除配線圖案形成工序外之一連串工序係成為包含於本發明實施形態相關之基板製造方法的工序。
(2-1.貫穿孔形成工序)
貫穿孔形成工序係於玻璃基板2形成貫穿孔3之工序。貫穿孔形成工序係相當於在具有為表裡關係之第1面及第2面的板狀玻璃基材處，形成有將第1面側作為第1開口部，且將第2面側作為第2開口部之貫穿孔來準備玻璃基板之工序。因此，具貫穿孔3之玻璃基板2的入手方法，除了進行貫穿孔形成工序以外，例如亦可從其他製造商購入具貫穿孔3之玻璃基板2。貫穿孔3之形成方法可例如使用雷射加工法或光微影法。本實施形態中，在將貫穿孔3高精度地形成上，係使用較雷射加工法要更有利的光微影法。光微影法係經由 曝光及顯影的各種處理來加以進行。因此，成為貫穿孔3形成對象之玻璃基材便使用將感光性物質分散於玻璃中之感光性玻璃。
此情況，玻璃基板2只要顯示有感光性並未有特別限制。玻璃基板2中，感光性成分較佳係包含有金(Au)、銀(Ag)、氧化亞銅(Cu2O)、或氧化銫(CeO2)之中至少1種，更佳係含有2種以上。此般玻璃基板2可使用例如在質量%上，以SiO2：55%~85%，氧化鋁(Al2O3)：2%~20%，氧化鋰(Li2O)：5%~15%，且SiO2+Al2O3+Li2O>85%為基本成分；Au：0.001%~0.05%，Ag：0.001%~0.5%，Cu2O：0.001%~1%為感光性金屬成分；更含有CeO2：0.001%~0.2%為光增感劑成分者。
以下，就藉由光微影法來於玻璃基板2形成貫穿孔3情況之具體順序加以說明。首先，將玻璃基板2之形成有貫穿孔3之部分(以下稱作「貫穿孔形成部分」)加以曝光。此曝光處理係使用具有遮罩開口之光罩(未圖示)。光罩為例如於透明薄玻璃基板處以所欲圖案形狀來形成遮光膜(鉻膜等)，以此遮光膜來遮擋曝光光線(本形態例為紫外線)之通過。該曝光處理中，係將此光罩密接地配置於玻璃基板2之第1面或第2面。接著，透過光罩將紫外線照射至玻璃基板2。如此一來，便會對應玻璃基板2之貫穿孔形成部分而通過光罩所形成之遮罩開口將紫外線照射至玻璃基板2。
接著，將玻璃基板2進行熱處理。熱處理較佳係以在感光性玻璃基板之轉移點與屈服點之間的溫度來進行。低於轉 移點之溫度則會無法獲得充足之熱處理效果，高於屈服點之溫度則會引起感光性玻璃基板之收縮而有曝光尺寸精度降低之虞。熱處理時間較佳為30分鐘~5小時左右。
藉由進行此般紫外線照射及熱處理，則照射到紫外線的貫穿孔形成部分會結晶化。其結果如圖2(A)所示，玻璃基板2之貫穿孔形成部分會形成有曝光結晶化部3a。
之後，將如上述般形成有曝光結晶化部3a之玻璃基板2加以顯影。顯影處理係藉由將適度濃度之稀氟化氫酸等之蝕刻液作為顯影液來於玻璃基板2處噴灑等而進行。藉由此顯影處理，便會選擇性地將曝光結晶化部3a加以溶解去除。此結果如圖2(B)所示，玻璃基板2便會形成有貫穿孔3。此貫穿孔3係分別於玻璃基板2之下面(第1面)及上面(第2面)為開口狀態。以後之說明中，將開口於玻璃基板2下面側之貫穿孔3的開口部(第1開口部)作為下開口部，將開口於玻璃基板2上面側之貫穿孔3的開口部(第2開口部)作為上開口部。
藉由使用上述光微影法之貫穿孔3形成方法，便可在玻璃基板2同時地形成所欲數量之縱寬比為10左右之貫穿孔3。例如，在使用厚度為0.3mm~1.5mm左右之玻璃基板2的情況，可於所欲位置處同時形成複數個孔徑(直徑)為30μm~150μm之貫穿孔3。藉此，便可謀求配線圖案之微細化、貫穿孔形成工序之效率化。再者，為了配線之高密度化，將接點寬度極小或接點寬度為0之無接點構造的情況，可充分確保貫穿孔3間之空間寬廣。因此，貫穿孔3間亦可形成配線， 而可謀求配線圖案設計自由度之擴大或配線密度之提升。又，藉由以狹窄間距來形成複數貫穿孔3，亦可謀求配線密度之提升。
(2-2.玻璃基板改質工序)
在以貫穿孔形成工序來於玻璃基板2形成貫穿孔3後，便進行玻璃基板改質工序。
通常，感光性玻璃基板2係含有鋰離子(Li+)、鉀離子(K+)等之鹼金屬離子。該等鹼金屬離子會漏洩於配線基板1之配線金屬，當此吸附有水時，在施加有電壓之電路間便會使得配線金屬離子化，此再度接受電荷便會還原析出而發生離子遷徙。此離子遷徙在最壞的情況，會因所攜出之金屬而形成從一邊電路朝向另邊電路之配線，而有導致電路間短路之虞。此般短路不良在配線間距較小的情況會變得顯著。因此，為了高密度地形成微細配線，必須要抑制離子遷徙。
玻璃基板改質工序中，係於形成有貫穿孔3之玻璃基板2整體以例如700mJ/cm2來照射紫外線，之後，以約850℃之溫度進行約2小時之熱處理，藉以將玻璃基板2結晶化。藉由此般將感光性玻璃基板2整體加以結晶化，與結晶化之前相比，玻璃基板2所含有的鹼金屬離子便會難以移動，因此，便可有效果地抑制離子遷徙。
(2-3.蝕刻工序(側壁面粗化工序))
將玻璃基板2以玻璃基板改質工序加以結晶化而成結晶化玻璃後，便進行蝕刻工序(側壁面粗化工序)。
蝕刻工序係至少對於玻璃基板2所形成之貫穿孔3的側 壁進行將其表面(側壁面)加以粗化之工序。所謂表面粗化係指將該表面變化為粗面狀態，更具體而言，係進行伴隨有產生以SEM(電子顯微鏡)而可觀察之差異程度以上的面粗度變化之面處理。側壁面粗化工序中，由於只要至少對貫穿孔3之側壁面進行粗化即可，故亦可將該側壁面以外之玻璃基板2的表內面或側端面等作為粗化對象面。
表面粗化係以以下手法來加以進行。本實施形態中，係對形成有貫穿孔3且結晶化後之玻璃基板2以混合有既定比率之酸性氟化銨(NH4F‧HF)與硫酸銨((NH4)2SO4)所構成之蝕刻液來進行蝕刻。進行此般蝕刻處理時，構成玻璃基板2之各種材料中，容易溶於上述蝕刻液之矽氧化物會優先選擇性地被溶解去除。具體而言，酸性氟化銨與硫酸銨之比率為1：1~1：5左右，尤其較佳為1：3。其結果，經蝕刻處理之表面(含貫穿孔3孔內之側壁表面)會形成多數微細的蝕刻痕。藉由此蝕刻痕，玻璃基板2表面便會被加以粗化。
藉由玻璃基板改質工序而被結晶化之玻璃基板2係藉由矽氧化物與鋰二矽氧化物(LiO‧2SiO2)所構成。亦即，結晶化後之玻璃基板2係含有團簇狀之矽氧化物。
此般矽氧化物之構造應為非晶之石英玻璃(氧化矽玻璃)、晶質之石英、鱗石英及方英石。
如圖2(B)所示，將形成貫穿孔3後之玻璃基板2結晶化後，藉由上述蝕刻液將包圍玻璃基板2之貫穿孔3孔內的側壁面加以蝕刻時，會如圖2(C)所示般被加以粗化、而形成凹凸。
如此地被加以粗化之表面與未被粗化之情況相比，在後述之貫穿孔充填工序充填於貫穿孔3孔內之金屬材料的潤濕性會加以提升而促進良好的充填。
與未粗化的情況相較，藉由粗化所形成之蝕刻痕底部會滲入金屬材料而發揮定錨效果，故與未粗化的情況相較，會提升對已粗化後表面之金屬材料的密接強度。
依此蝕刻工序之粗化，玻璃基板2所形成之貫穿孔3的側壁面不單僅粗化。上述蝕刻液由於會去除矽氧化物，尤其會以矽氧化之非晶成分(例如石英玻璃等)為標的而加以溶解去除，因此如圖2(C)之區域A,B,C所示，會變成從表面形成深深進入之蝕刻痕的蝕刻。如此般，區域A,B,C處，便會將定錨效果極為顯著之與金屬材料的密接強度更加地提升。如此般，在藉由蝕刻來將表面加以粗化之處，定錨效果極高，便可將與直接密接力較弱之金屬材料的密接強度加以提升。
藉此，如後述般便會提升充填金屬之貫穿孔3部分的氣密性(氣體障蔽性等)，而可防止氣體的溢漏。
另外，如圖2(C)所示形成於玻璃基板2之貫穿孔3側壁面般，藉由蝕刻工序所加以粗化而形成凹凸之表面便顯示出定錨效果，於以下的說明中，將之稱為錨部。
(2-4.貫穿孔充填工序)
在側壁面粗化工序至少將貫穿孔3之側壁面加以粗化後，便進行貫穿孔充填工序。貫穿孔充填工序係依序進行(1)鍍覆下底層形成工序、(2)開口部封閉工序、(3)孔內金屬充填工序以及(5)基板平坦化工序。
(1)鍍覆下底層形成工序
鍍覆下底層形成工序係於玻璃基板2下面側形成金屬之鍍覆下底層7的工序。此工序中，並未於玻璃基板2上面側形成鍍覆下底層7，而僅於玻璃基板2下面側形成鍍覆下底層7。又，鍍覆下底層形成工序中，如圖3(A)所示，係配合玻璃基板2下面而預先形成從貫穿孔3下開口部(第1開口部)至貫穿孔3側壁面一部分之鍍覆下底層7。藉此，相對於位於玻璃基板2下面側之貫穿孔3側壁面部分以鍍覆下底層7覆蓋，位於玻璃基板2上面側之貫穿孔3側壁面部分便未被鍍覆下底層7覆蓋而成為露出狀態。順道一提，此處所記述之「貫穿孔3側壁面之一部分」係指佔據貫穿孔3深度方向一部分之側壁面部分，且從貫穿孔3下開口部緣朝貫穿孔3深處側(上開口部)所連續之側壁面部分。
貫穿孔3深度方向中，形成鍍覆下底層7之範圍較佳地係確保有較玻璃基板之去除預定區域8要更深入貫穿孔3之深處側的位置。所謂玻璃基板2之去除預定區域8係指在後述基板平坦化工序中藉由機械加工來去除玻璃基板2之表層部之際，玻璃基板2之預定去除區域。圖3(A)中，以2條兩點鏈線所加以表示之位置便是以機械加工來預定去除玻璃基板2之表層部。因此，在結束玻璃基板2之機械加工(平坦化加工)之階段，較2條兩點鏈線要更內側之基板部分2a最後便會成為殘留部分而作為玻璃基板2。
玻璃基板2之去除預定區域8係分別設定於玻璃基板2之兩面。其中，設定於玻璃基板2下面側之去除預定區域8， 係縱使藉由機械加工來去除玻璃基板2之表層部後，貫穿孔3之下開口部仍會以鍍覆下底層7及第1鍍覆層4a(後述)來加以封閉之狀態般，來預先形成鍍覆下底層7。具體而言，係較去除預定區域8之邊界位置(兩點鏈線所示位置)要靠貫穿孔3深處側來預先形成鍍覆下底層7。
鍍覆下底層7較佳地係由與玻璃基板2之密接性良好的濺鍍法來形成。具體而言，係於玻璃基板2下面側藉由濺鍍來依序層積有例如厚度為約0.05μm之鉻層7a與厚度為約1.5μm之銅層7b之2層構造的鍍覆下底層7。此時，因濺鍍而從標靶所噴出之金屬原子(以下亦記作「濺鍍原子」)的一部分會從貫穿孔3下開口部進入至貫穿孔3內，並附著於貫穿孔3側壁面。因此，要將濺鍍原子效率良好地附著於貫穿孔3側壁面，於上述貫穿孔形成工序中，貫穿孔3下開口部側之剖面形狀較佳地係以成為擴裙狀(喇叭狀)之方式來將貫穿孔3預先形成於玻璃基板2。
具體而言，上述貫穿孔形成工序中，在將曝光結晶化部3a以蝕刻液來加以溶解的情況，藉由適當調整蝕刻液之濃度，使得貫穿孔3深度方向處靠近玻璃基板2下開口部緣之部分會較遠離之部分要溶解的多。藉此，貫穿孔3之孔徑便會以從深度方向的中心部朝上下開口部逐漸變大之方式來形成有貫穿孔3。預先形成此般貫穿孔3，則在上述鉻層7a及銅層7b之時，如圖4所示，貫穿孔3下開口部側的側壁面便會相對於貫穿孔3之中心線(一點鏈線)而配置呈喇叭狀地傾斜之狀態。因此，藉由濺鍍而從貫穿孔3下開口部進入至貫 穿孔3內之濺鍍原子便容易附著於貫穿孔3側壁面。貫穿孔3深度方向中鍍覆下底層7的形成範圍係例如貫穿孔3之深度尺寸(玻璃基板2之厚度尺寸)的至少1/20以上，較佳為1/10以上，更佳為1/5~1/2左右之範圍，只要於此範圍下以鍍覆下底層7來披覆貫穿孔3之側壁面即可。
另外，圖4中，為避免圖式之複雜化，便省略了包圍貫穿孔3孔內之側壁面的粗化樣子，但實際上，係形成為如圖2(C)所示般之經粗化的錨部。
(2)開口部封閉工序
開口部封閉工序係藉由電解鍍覆來於玻璃基板2下面側形成金屬之第1鍍覆層4a，而藉由第1鍍覆層4a來封閉貫穿孔3之下開口部的工序。此工序中，如圖3(B)所示，玻璃基板2下面係從鍍覆下底層7表面成長第1鍍覆層4a，而藉由第1鍍覆層4a來封閉貫穿孔3之下開口部。本實施形態中，係藉由銅之電解鍍覆來形成第1鍍覆層4a。
開口部封閉工序之電解鍍覆係例如於加入有為鍍覆液之硫酸銅水溶液的鍍覆浴中，分別配置將銅板作為陽極，將玻璃基板2之鍍覆下底層7作為陰極。此時，為了從形成有鍍覆下底層7之玻璃基板2下面側(第1面側)來進行電解鍍覆，係將玻璃基板2下面側對向於陽極(銅板)。此狀態下，藉由對陽極與陰極連接直流電源來施加既定電壓，則鍍覆下底層7表面便會析出銅。第1鍍覆層4a之形成雖依存於貫穿孔3之孔徑，但係以較通常要高之電流密度條件(例如1A/dm2~5A/dm2左右)來加以進行。又，此電流密度由於亦依 存於鍍覆浴之pH或銅離子濃度，故適切地設定其值。一般而言，鍍覆液濃度較高的情況，與較低的情況相比，可設定於較高的電流密度。在此般電流密度條件下來進行電解鍍覆，便可藉由第1鍍覆層4a來封閉貫穿孔3之下開口部。此時，藉由電解鍍覆而層積於鍍覆下底層7上之第1鍍覆層4a的一部分會攀爬於貫穿孔3側壁面般地成長至較鍍覆下底層要靠貫穿孔3之深處側。又，貫穿孔3內之第1鍍覆層4a表面會在貫穿孔之中心部分成為剖面略U字狀的凹陷形狀。
(3)孔內金屬充填工序
孔內金屬充填工序係藉由從玻璃基板2上面側之電解鍍覆來於貫穿孔3內堆積金屬之第2鍍覆層4b，而以金屬來充填貫穿孔3之工序。此處所記述之「從玻璃基板2上面側之電解鍍覆」係指在玻璃基板2上面及下面中，對向於玻璃基板2上面側而配置陽極所進行之電解鍍覆。又，所謂「以金屬來充填貫穿孔3」係指前述之開口部封閉工序中，在以第1鍍覆層4a來封閉貫穿孔3下開口部的情況，藉由金屬來填滿貫穿孔3內未藉由第1鍍覆層4a所填埋之部分(未充填部分)。
孔內金屬充填工序如圖3(C)所示，藉由在貫穿孔3內部從第1鍍覆層4a表面朝貫穿孔3上開口部成長第2鍍覆層4b便會以金屬來充填貫穿孔3。本實施形態中，與上述第1鍍覆層4a同樣地，係藉由銅的電解鍍覆來於貫穿孔3內形成第2鍍覆層4b。此情況，貫穿孔3的內部係與構成第1鍍覆層4a及第2鍍覆層4b之銅一同地，存在有構成鍍覆下底層7(鉻層7a、銅層7b)之鉻及銅，藉由該等金屬來填埋貫穿孔3。
孔內金屬充填工序係例如於加入有為鍍覆液之硫酸銅水溶液的鍍覆浴中，分別配置將銅板作為陽極，將玻璃基板2之第1鍍覆層4a作為陰極。此時，為了從未形成有第1鍍覆層4a之玻璃基板2的上面側(第2面側)來進行電解鍍覆，係將玻璃基板2之上面側對向於陽極(銅板)。此狀態下，藉由對陽極與陰極連接直流電源來施加既定電壓，則第1鍍覆層4a表面便會析出銅。藉此，先前形成於貫穿孔3內之鍍覆下底層7及第1鍍覆層4a與第1鍍覆層4a上所層積之第2鍍覆層4b便會填埋貫穿孔3。此電解鍍覆係以較低之瘤密度條件下(例如，0.2A/dm2~0.8A/dm2左右)所進行。本工序中，係以較上述開口部封閉工序之電解鍍覆所適用之電流密度要低之條件下(例如，0.5A/dm2)來加以進行。又，此電解鍍覆之時，亦可使用所謂脈衝鍍覆法。脈衝鍍覆法在抑制貫穿孔3內之鍍覆金屬堆積速度之差異一點上係有效的。又，施加電壓設定為氫過電壓以下係重要的。這是因為在貫穿孔3形狀為高縱寬比的情況，要去除所產生之氫氣泡係非常困難的。
以此般條件來進行電解鍍覆，鍍覆浴中之銅離子便會從貫穿孔3上開口部進入至貫穿孔3內而於第1鍍覆層4a表面析出銅。因此，貫穿孔3內中，藉由於先前所形成之第1鍍覆層4a表面朝上開口部成長第2鍍覆層4b，便會將貫穿孔3逐漸地加以填埋。然後，當第2鍍覆層4b表面到達貫穿孔3上開口部時，便會成為完全填埋貫穿孔3之狀態。此處，為了藉由第2鍍覆層4b之成長來去確實進行貫穿孔3之充填，如圖5(A)所示，係以第2鍍覆層4b表面突出至玻璃基板2 上面側為止來進行電解鍍覆。
(4)基板面露出工序
基板面露出工序係從玻璃基板2下面將第1鍍覆層4a及鍍覆下底層7去除而將玻璃基板2下面加以露出之工序。此工序中，從圖5(A)及圖5(B)之對比即可得知，係將覆蓋玻璃基板2下面之第1鍍覆層4a及鍍覆下底層7加以去除，並將突出於玻璃基板2上面側之第2鍍覆層4b加以下修。
基板面露出工序中，係使用適用於去除對象之膜構成材料的藥液來進行蝕刻處理。本實施形態中，係改變藥液來進行2次的蝕刻處理。首先，第1次的蝕刻處理中，係使用例如以氯化亞鐵為主成分之藥液來將構成第1鍍覆層4a之銅或構成鍍覆下底層7之銅層7b的銅藉由蝕刻來加以去除(溶解)。接著，第2次的蝕刻處理中，係使用例如鐵氰化鉀為主成分之藥液來將構成鍍覆下底層7之鉻層7a之鉻藉由蝕刻來加以去除。
順道一提，第1次的蝕刻處理中，係藉由蝕刻來使得鉻7b膜露出於玻璃基板2下面側為止地來將銅加以去除，貫穿孔3內係以因蝕刻之第1鍍覆層4a之後退面F1會一致於玻璃基板2之去除預定區域8(參照圖3(A))內之方式來調整蝕刻時間等。又，玻璃基板2上面側中，係以第2鍍覆層4B表面不會突出於玻璃基板2上面之方式，來藉由第1次蝕刻處理將第2鍍覆層4b表面後退至貫穿孔3內。此情況亦是以因蝕刻之第2鍍覆層4b之後退面F2會一致於玻璃基板2之去除預定區域8(參照圖3(A))內之方式來調整蝕刻時間等。
(5)基板平坦化工序
基板平坦化工序係藉由機械加工將玻璃基板2之上面及下面中之至少下面加以平坦化之工序。本實施形態中，係藉由機械加工來將玻璃基板2之兩面(上面及下面)加以平坦化。具體而言，藉由兩面研磨加工來將玻璃基板2之上面及下面平坦化，之後，依需要將玻璃基板2之兩面施以最終研磨。藉由此般機械加工，玻璃基板2之上面側及下面側之各表層部便會分別配合去除預定區域8之邊界位置(圖3(A)之兩點鏈線所示之位置)而被加以去除。其結果如圖5(C)所示，玻璃基板2的兩面會被加以平坦化，且充填於貫穿孔3之金屬4的兩端面會被加工成分別與玻璃基板2之上面及下面為同面之狀態。又，玻璃基板2之貫穿孔3下開口部係藉由鍍覆下底層7及第1鍍覆層4a而為被封閉狀態。此情況，貫穿孔3內部係成為殘留有構成鍍覆下底層7之銅及鉻，以及構成鍍覆層4a,4b之銅的狀態。然後，便成為於貫穿孔3充填有該等金屬之狀態。藉此，如上述圖1所示，便獲得於貫穿孔3充填有金屬4構造之玻璃基板2。
另外，於基板平坦化工序之前先進行基板面露出工序，而預先從玻璃基板2下面去除第1鍍覆層4a及鍍覆下底層7來露出玻璃基板2下面的話，在進行基板平坦化工序之際，玻璃基板2上面及下面之任一者均會成為具有露出玻璃之相同(共通)材料的面。因此，在基板平坦化工序中，便可以兩面研磨加工來進行以機械加工之玻璃基板2之平坦化處理。藉此，便可將玻璃基板兩面同時地進行平坦化處理。因此， 與一面面地將玻璃基板2進行平坦化處理的情況相比，可便宜地抑制基板製造成本。順道一提，在玻璃基板2上面與下面為不同材料而露出的情況，由於兩面研磨加工的適用有所困難，故需要將玻璃基板2一面面地進行平坦化處理。
如此般，貫穿孔充填工序中，首先對錨部充填金屬材料。然後，以和錨部所充填之金屬材料連續般地，進一步地充填金屬材料。藉此，貫穿孔3內所充填之金屬材料便會藉由該貫穿孔3側壁面的錨部之形成而提升密接強度，故貫穿孔3部分的氣密性(氣體障蔽性)便會提升，而可防止氣體的溢漏。
又，鍍覆下底層形成工序中，係較玻璃基板2之去除預定區域8要更深入貫穿孔3之深處側位置為止來形成鍍覆下底層7。因此，在基板平坦化工序中，縱使以機械加工來將玻璃基板2之下面側表層部加以去除後，貫穿孔3之下開口部仍會是以鍍覆下底層7及第1鍍覆層4a而被封閉之狀態。相關狀態下，藉由鍍覆下底層7所帶來之密接力強化，地1鍍覆層4a便會透過鍍覆下底層7而成為強力密接於貫穿孔3側壁面之狀態。因此，與適用在基板平坦化工序後未於貫穿孔3內殘存有鍍覆下底層7之製造條件的情況相比，貫穿孔3與填埋此之金屬4的密接性會提高。因此，充填有金屬4之貫穿孔3部分的氣密性(氣體障蔽性)便可更加地提升。
(2-5.配線圖案形成工序)
配線圖案形成工序係於玻璃基板2之上面及下面中的至少一邊形成配線圖案6之工序。配線圖案形成工序係包含有密接層形成工序、配線層形成工序以及圖案化工序。以下便 就各工序加以說明。
(密接層形成工序)
密接層形成工序如圖6(A)所示，係對玻璃基板2之各面，藉由濺鍍法來形成密接層5。本實施形態中，係以依序層積有鉻層、鉻銅層5b及銅層5c之3層構造來形成密接層5。構成密接層5之各金屬層係考量到藉由如後述之蝕刻來形成配線圖案6時所產生之側蝕量，而希望盡力地形成為較薄。但是，密接層5之各金屬層的厚度過薄時，會因為了配線層之圖案化所進行之處理而有密接層5被加以去除之虞。因此，例如如上述般將密接層5以3層構造來形成的情況，較佳係鉻層5a的厚度為0.04μm~0.1μm左右，鉻銅層5b之厚度為0.04μm~0.1μm左右，銅層5c之厚度為0.5μm~1.5μm左右。藉此，密接層5之厚度便被抑制在總計2μm以下。
(配線層形成工序)
配線層形成工序如圖6(B)所示，係對玻璃基板2之各面，以覆蓋先形成之密接層5的狀態來形成配線層6a。配線層6a的形成係藉由電解鍍覆來進行。關於此配線層6a係與上述密接層5同樣地，考慮到側蝕量而較佳係極力地形成為較薄。但是，配線層6a過薄時，在依使用環境而反覆玻璃基板2之溫度變化的情況，會因配線層6a之熱膨脹係數與玻璃基板2之熱膨脹係數之差異，而有產生配線圖案金屬疲勞之虞。因此，為了確保配線圖案對金屬疲勞之連接可靠性，配線層6a需要有適當的厚度。具體而言，較佳係將配線層6a 之厚度為1μm~20μm左右，更佳為4μm~7μm左右。配線層6a厚度在低於1μm以下的情況，會因上述金屬疲勞而使得產生配線斷線的危險性提高。又，配線層6a的厚度在高於20μm以上的情況，對應於配線圖案之微細化要求便有困難。
(圖案化工序)
圖案化工序細如圖6(C)所示，於玻璃基板2之各面上，藉由光微影法及蝕刻來將密接層5級配線層6a加以圖案化，而形成配線圖案6。具體而言，係以未圖示之阻劑層來披覆玻璃基板2之配線層6a後，將此阻劑層曝光‧顯影，來形成阻劑圖案。藉此，玻璃基板2之配線層6a的一部分(作為配線圖案所殘留之部分)便會成為以阻劑圖案所加以披覆之狀態。接著，以阻劑圖案作為遮罩，藉由蝕刻將配線層6a及密接層5加以去除。藉此，便會獲得與阻劑圖案為相同圖案形狀之配線圖案6。此處所使用之阻劑可為異狀阻劑，亦可為乾膜狀阻劑，亦可為電著阻劑。又，阻劑型態為正型或負型之任一者均可。一般而言，與負型阻劑相比，正型阻劑之解析度較高。因此，在形成微細配線圖案上，係適用正型阻劑。
<3.本實施形態之效果>
依本實施形態所說明之基板製造方法、配線基板之製造方法、玻璃基板及配線基板，便會獲得以下般之效果。
(第1效果)
依本實施形態，藉由選擇地蝕刻包圍形成於結晶化後之玻璃基板2之貫穿孔3孔內的側壁附近之矽氧化物而形成錨 部。然後，在錨部形成後，於貫穿孔3孔內充填金屬材。因此，包圍貫穿孔3孔內之側壁與充填於貫穿孔3孔內之金屬材之間的氣密性很高，而可製造會防止氣體之溢漏的玻璃基板2。
(第2效果)
依本實施形態，由於係藉由以既定比率混合酸性氟化銨與強酸銨鹽之蝕刻液來進行蝕刻，因此結晶化玻璃基板2之矽氧化物，尤其石英玻璃便會成為標的而粗化。藉此，與單純將玻璃基板2所形成之貫穿孔3側壁面加以粗化之粗化不同，由於會從表面形成深入且滲入之蝕刻痕，故可形成密接強度非常高之錨部。尤其是將硫酸銨選擇作為強酸銨鹽可更加提高上述效果。
(第3效果)
依本實施形態，係利用上述一連串工序所構成之基板製造方法來構成配線基板之製造方法。因此，藉由此製造方法所獲得之配線基板1由於包圍貫穿孔3孔內之側壁與充填於貫穿孔3孔內之金屬材之氣密性很高而會防止氣體之溢漏，故例如對玻璃基板2之表內面層積金屬層之情況等便能實現良好的層積。
(第4效果)
依本實施形態，結晶化玻璃基板2係部分地去除包圍所形成之貫穿孔3孔內之側壁附近的矽氧化物來形成錨部。然後，在形成有錨部之貫穿孔3孔內充填有金屬材。因此，玻璃基板2之包圍貫穿孔3孔內之側壁與充填於貫穿孔3孔內 之金屬材之氣密性很高，而可防止氣體之溢漏。另外，錨部較佳地係將矽氧化物選擇地蝕刻而形成。
(第5效果)
依本實施形態，由於包圍構成配線基板1之玻璃基板2所形成之貫穿孔3孔內之側壁與充填於貫穿孔3孔內之金屬之氣密性很高，故會防止配線基板1中之氣體的溢漏。因此，便可獲得例如對玻璃基板2之表內面良好地層積有金屬層之配線基板。
<4.變形例等>
另外，本發明之技術範圍不限定於上述之實施形態，在可藉由發明之構成要件或其組合所獲得來導出之特定效果的範圍中，亦包含有附加各種變更或改良之形態。
例如，本實施形態中，雖係就配線基板之製造方法加以說明，但本發明不限定於此，亦可作為利用於配線基板以外用途之基板製造方法來加以實施。又，本實施形態亦包含有玻璃基板、配線基板。
又，上述實施形態中，雖係使用具有感光性之玻璃基板來作為玻璃基板2，但亦可使用未具有感光性之其他玻璃基板。此情況在貫穿孔形成工序中，可使用光微影法以外之方法，例如雷射加工法來於玻璃基板2形成貫穿孔3。
圖7係顯示作為本發明變形例之配線基板10構成之剖視圖。
如圖7所示，亦可將貫穿孔3孔內之側壁面所形成之錨部形成於結晶化玻璃基板2之上面、下面。藉此，由於結晶 化玻璃基板2之上面、下面均可發揮定錨效果，故縱使以和玻璃基板2之密接力弱的金屬材料(例如銅所構成)來作為配線圖案16，亦可直接層積於玻璃基板2。
配線圖案16係直接層積於玻璃基板2之第1面、第2面的狀態來形成。玻璃基板2之第1面、第2面在層積配線圖案16之前的階段中，係藉由蝕刻表面來加以粗化。藉此，玻璃基板2之第1面、第2面與配線圖案16之密接力便會被強化。因此，可直接將配線圖案16直接層積於密接力弱之玻璃基板2的第1面、第2面。施於玻璃基板2之第1面的粗化處理係與上述蝕刻工序(側壁面粗化工序)完全相同。
藉此，圖1、圖6(C)中，由於不需要用以形成配線圖案6所需之密接層5，故可以極低之成本來製造配線基板10。
1‧‧‧配線基板
2‧‧‧玻璃基板
3‧‧‧貫穿孔
4‧‧‧金屬
5‧‧‧密接層
5a‧‧‧鉻層
5b‧‧‧鉻銅層
5c‧‧‧銅層
6‧‧‧配線圖案
圖1係顯示本發明實施形態相關之配線基板構成例的剖視圖。
圖2(A)~(C)係說明本發明實施形態相關之配線基板之製造方法的工序圖(其1)。
圖3(A)~(C)係說明本發明實施形態相關之配線基板之製造方法的工序圖(其2)。
圖4係顯示貫穿孔剖面形狀之放大圖。
圖5(A)~(C)係說明本發明實施形態相關之配線基板之製造方法的工序圖(其3)。
圖6(A)~(C)係說明本發明實施形態相關之配線基板之製造方法的工序圖(其4)。
圖7係顯示本發明變形例之配線基板構成例之剖視圖。
1‧‧‧配線基板
2‧‧‧玻璃基板
3‧‧‧貫穿孔
4‧‧‧金屬
5‧‧‧密接層
5a‧‧‧鉻層
5b‧‧‧鉻銅層
5c‧‧‧銅層
6‧‧‧配線圖案

Claims (7)

  1. 一種基板製造方法，係製造在使用含有矽氧化物之玻璃而形成之玻璃基板的表內面所連通之貫穿孔孔內充填有金屬材之基板之基板製造方法，其中具備有：在充填該金屬材之前，選擇地蝕刻包圍該貫穿孔孔內之側壁附近的矽氧化物來形成錨部之蝕刻工序；以及該蝕刻工序後，將金屬材充填於該貫穿孔孔內之充填工序。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板製造方法，其中該玻璃為結晶化玻璃。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板製造方法，其中該蝕刻工序中，係使用酸性氟化銨與強酸銨鹽之混合液來作為蝕刻液。
  4. 一種配線基板之製造方法，係藉由如申請專利範圍第1或2項之基板製造方法，在製造於玻璃基板之貫穿孔孔內充填有金屬材之基板後，於該玻璃基板之一面側與另面側之至少一邊形成配線圖案。
  5. 一種玻璃基板，係在使用含有矽氧化物之玻璃而形成之基板的表內面所連通之貫穿孔孔內充填有金屬材之玻璃基板，其中於包圍該貫穿孔孔內之側壁形成有錨部，此錨部之凹凸的至少一部分處滲入有該該所充填之金屬。
  6. 如申請專利範圍第5項之玻璃基板，其中該玻璃為結晶化玻璃。
  7. 一種配線基板，係於如申請專利範圍第5或6項之玻璃基板的一面側與另面側之至少一邊形成有配線圖案。
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