WO2011078345A1

WO2011078345A1 - 貫通配線基板及びその製造方法

Info

Publication number: WO2011078345A1
Application number: PCT/JP2010/073396
Authority: WO
Inventors: 山本　敏; 孝直鈴木; 雅美松山
Original assignee: 株式会社フジクラ
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2011-06-30
Also published as: CN102668728A; EP2503859A1; EP2503859A4; JP2011134982A; US20120261179A1; JP5600427B2; EP2763514A1

Abstract

　本発明の貫通配線基板は、平板状の基板と、この基板の第１主面と第２主面とを結ぶ貫通孔に導体が充填されてなる貫通配線とを備える。前記基板の縦断面において前記貫通孔を見たとき、前記貫通孔は、この貫通孔の内側面を側辺とする台形状をなし、前記台形の２つの側辺は、互いに非平行である。前記台形の上底又は下底をなす２つの頂点において前記第１主面又は前記第２主面に垂直する２本の垂線に対して、前記台形の前記２つの側辺がそれぞれ同じ側に傾いている。

Description

貫通配線基板及びその製造方法

　本発明は、基板の内部を貫通する貫通配線を有する貫通配線基板およびその製造方法に関する。
　本願は、２００９年１２月２５日に、日本国に出願された特願２００９－２９４９８９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来、基板の第１主面（一方の主面）と第２主面（他方の主面）とに個別に実装されたデバイスの間を電気的に接続する方法として、この基板の内部を貫通する貫通配線を設ける方法が用いられている。
　貫通配線基板の一例として、特許文献１には、基板の厚み方向とは異なる方向に延びる部分を有する貫通孔に導体が充填されてなる貫通配線を備えた貫通配線基板が記載されている。

　その一例として、図１７に示すものが挙げられる。この貫通配線基板１００は、石英ガラス等からなる基板１０１と、この基板１０１の第１主面１０２と側面１０３とを結ぶように形成された貫通孔１０４に銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、金錫（Ａｕ－Ｓｎ）等の導体１０５が充填されてなる貫通配線１０６と、を備える。

　従来、このような貫通配線１０６を基板１０１の内部に形成するには、基板１０１の内部を斜めに延びる貫通孔１０４を形成後、めっき法、スパッタ法、溶融金属充填法、ＣＶＤ法、超臨界成膜法などにより、前記導体１０５を前記貫通孔１０４内に充填する方法が用いられている。
　これらの方法の中でも、半導体プロセスとの整合性等のため、めっき法による導体の充填がしばしば用いられている。

　一例として、電界めっきによる貫通配線基板１００の従来の製造方法を図１８Ａ～１８Ｄに示す。まず、基板１０１の内部に基板１０１の第１主面１０２に対して斜め方向に延伸する貫通孔１０４を形成する（図１８Ａ）。次いで、その内壁面および第１主面１０２に電界めっきのためのシード層１１５を形成する（図１８Ｂ）。つづいて、第１主面１０２のシード層１１５上にレジスト１１３で適宜パターンを施す（図１８Ｃ）。その後、電界めっきによって導体１０５を貫通孔１０４内に充填するために、基板１０１をめっき液に浸漬し、シード層１１５とめっき液内に別途設けたアノード電極（不図示）との間に適当な電流を流す。これにより、貫通孔１０４内で導体１０５を析出させて、貫通配線１０６を形成する（図１８Ｄ）。その後、適当な方法によって、第１主面１０２上のシード層１１５及びレジスト１１３を除いて、貫通配線基板１００を得る（図１７）。図１７ではシード層１１５を省略している。
　上記では電界めっき法を用いて貫通孔内に導体を充填する手法を説明したが、無電界めっき法によっても貫通孔内に導体充填することができる。

特開２００６－３０３３６０号公報

　しかしながら、前記従来の製造方法では、めっきの際に貫通孔１０４の内部に導体１０５が充填されないボイド（空隙）１０９が形成されて、このボイド１０９が貫通孔１０４内に残ったままで、貫通孔１０４の開口部１０７が導体１０５によって閉塞してしまう問題がしばしば起きている（図１９）。ボイド１０９が生じてしまうと、その内部にめっき液等の異物が残留し、導電性の低下やクラック等の原因になる。その結果、貫通配線１０６、貫通配線基板１００、及び実装した電子デバイスに少なからず悪影響を与える恐れがある。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、貫通孔内に充填された導体に欠陥となるボイドの無い貫通配線が配された貫通配線基板、および貫通孔又は非貫通孔に導体を充填する際のボイドの発生を抑制しうる貫通配線基板の製造方法を提供することを課題とする。

　従来の製造方法における問題を本発明者らが鋭意検討したところ、貫通孔１０４の開口部１０７及び１０８の形状に問題を解決する以下の手掛かりを得た（図２０参照）。すなわち、開口部１０７及び１０８は、その断面において形状が尖った部分１１０及び１１１をそれぞれ有している。ここで、めっきの性質上、その尖った部分１１０及び１１１において優先的にめっきが成長してしまう。そのため、貫通孔１０４の内部に導体１０５が充填される前に、この開口部１０７及び１０８が閉塞しボイド１０９が生じる。このことから、本発明者らは以下の解決手段を見出すに至った。

　（１）本発明の貫通配線基板は、平板状の基板と、この基板の第１主面と第２主面とを結ぶ貫通孔に導体が充填されてなる貫通配線とを備える。前記基板の縦断面において前記貫通孔を見たとき、前記貫通孔は、この貫通孔の内側面を側辺とする台形状をなし、前記台形の２つの側辺は互いに非平行である。前記台形の上底又は下底をなす２つの頂点において前記第１主面又は前記第２主面に垂直する２本の垂線に対して、前記台形の前記２つの側辺がそれぞれ同じ側に傾いている。

　（２）貫通配線基板の製造方法は、平板状の基板と、この基板の第１主面と第２主面とを結ぶ貫通孔に導体が充填されてなる貫通配線とを備えた貫通配線基板の製造方法である。この貫通配線基板は、前記基板の縦断面において前記貫通孔を見たとき、前記貫通孔がこの貫通孔の内側面を側辺とする台形状をなし、前記台形の２つの側辺は互いに非平行である。また、前記台形の上底又は下底をなす２つの頂点において前記第１主面又は前記第２主面に垂直する２本の垂線に対して、前記台形の前記２つの側辺がそれぞれ同じ側に傾いている。この貫通配線基板の製造方法は、前記基板の前記第１主面及び前記第２主面を結ぶ前記貫通孔となる領域にレーザー光を照射することにより前記領域を改質する工程と、前記改質された部分を除去して、前記第１主面に第一の開口部を有し、前記貫通孔の第二の開口部となる端部が前記基板に内在する非貫通孔を形成する工程と、前記非貫通孔の内壁にシード層を形成する工程と、前記シード層を介して前記非貫通孔の内部に導体を充填する工程と、前記第２主面を研削して、前記非貫通孔を貫通孔となし、前記第２主面に前記第二の開口部を形成する工程と、を含む。

　（３）本発明の貫通配線基板の製造方法は、平板状の基板と、この基板の第１主面と第２主面とを結ぶ貫通孔に導体が充填されてなる貫通配線とを備えた貫通配線基板の製造方法である。この貫通配線基板は、前記基板の縦断面において前記貫通孔を見たとき、前記貫通孔は、この貫通孔の内側面を側辺とする台形状をなし、前記台形の２つの側辺は互いに非平行である。また、前記台形の上底又は下底をなす２つの頂点において前記第１主面又は前記第２主面に垂直する２本の垂線に対して、前記台形の前記２つの側辺がそれぞれ同じ側に傾いている。この貫通配線基板の製造方法は、前記基板の前記第１主面及び前記第２主面を結ぶ前記貫通孔となる領域にレーザー光を照射することにより前記領域を改質する工程と、前記改質された部分を除去して、前記第１主面に第一の開口部を有し、かつ前記第２主面に第二の開口部を有する貫通孔を形成する工程と、前記第２主面に導電層を貼付する工程と、前記導電層を介して前記貫通孔の内部に導体を充填する工程と、を含む。

　（４）本発明の貫通配線基板の製造方法は、平板状の基板と、この基板の第１主面と第２主面とを結ぶ貫通孔に導体が充填されてなる貫通配線とを備えた貫通配線基板の製造方法である。この貫通配線基板は、前記基板の縦断面において前記貫通孔を見たとき、前記貫通孔が、この貫通孔の内側面を側辺とする台形状をなし、前記台形の２つの側辺は、互いに非平行である。また、前記台形の上底又は下底をなす２つの頂点において前記第１主面又は前記第２主面に垂直する２本の垂線に対して、前記台形の前記２つの側辺がそれぞれ同じ側に傾いている。この貫通配線基板の製造方法は、導電層を有する基材を、前記基板の第２主面に前記導電層を接して貼付する工程と、前記基板の前記第１主面及び前記第２主面を結ぶ前記貫通孔となる領域をレーザー照射することにより、前記領域を改質する工程と、前記改質された部分を除去して、前記第１主面に第一の開口部を有し、前記第２主面と前記導電層とが接する境界面に第二の開口部を有する貫通孔を形成する工程と、前記導電層を介して前記貫通孔の内部に導体を充填する工程と、を含む。

　上記（１）に記載の貫通配線基板によれば、貫通孔内に充填された導体に欠陥となるボイドの無い貫通配線が配されているので、この貫通孔内で導体が剥離したり、ボイド内にトラップされていた異物が漏出することが無い。この結果、デバイス実装時の信頼性が高められた貫通配線基板を提供できる。
　上記（２）～（４）に記載の貫通配線基板の製造方法によれば、貫通孔又は非貫通孔に導体を充填する際のボイドの発生を抑制できる。この結果、デバイス実装時の信頼性が高められた貫通配線基板を製造できる。

本発明にかかる貫通配線基板の一例を示す断面図である。同貫通配線基板の一例を示す断面図である。同貫通配線基板の一例を示す斜視図である。本発明にかかる貫通配線基板の一例における製造方法を示す平面図である。図４Ａの断面図である。本発明にかかる貫通配線基板の製造方法の第一態様を示す平面図である。図５Ａの断面図である。図５Ａに続く工程を示す平面図である。図６Ａの断面図である。図６Ａに続く工程を示す平面図である。図７Ａの断面図である。図７Ａに続く工程を示す平面図である。図８Ａの断面図である。本発明にかかる貫通配線基板の製造方法の第二態様を示す平面図である。図９Ａの断面図である。図９Ａに続く工程を示す平面図である。図１０Ａの断面図である。図１０Ａに続く工程を示す平面図である。図１１Ａの断面図である。図１１Ａに続く工程を示す平面図である。図１２Ａの断面図である。本発明にかかる貫通配線基板の製造方法の第三態様を示す平面図である。図１３Ａの断面図である。図１３Ａに続く工程を示す平面図である。図１４Ａの断面図である。図１４Ａに続く工程を示す平面図である。図１５Ａの断面図である。図１５Ａに続く工程を示す平面図である。図１６Ａの断面図である。従来の貫通配線基板の一例を示す断面図である。従来の貫通配線基板の製造方法を示す断面図である。従来の貫通配線基板の製造方法を示す断面図である。従来の貫通配線基板の製造方法を示す断面図である。従来の貫通配線基板の製造方法を示す断面図である。従来の貫通配線基板の製造方法において、貫通孔内にボイドが生じた状態を示す断面図である。従来の貫通配線基板の製造方法における途中段階を示す断面図である。

　以下、図面を参照しながら、本願発明に係る実施形態を説明する。
　図１は、本発明の一実施形態である貫通配線基板１０を、その厚み方向に切った縦断面図である。この貫通配線基板１０は、平板状の基板１と、貫通配線６と、を備える。この貫通配線６は、この基板１の第１主面(一方の主面)２と第２主面(他方の主面)３とを貫通する貫通孔４と、この貫通孔４内に充填された導体５とを備える。基板１の一縦断面おいて貫通孔４を見たとき、貫通孔４の断面形状は、この貫通孔４の内側面を側辺とする台形状をなす。この台形の２つの側辺４ｐ及び４ｑは、互いに非平行である。さらに、この台形の上底（第１主面）又は下底（第２主面）をなす２つの頂点において第１主面又は第２主面に垂直する２本の垂線Ｔ_１及びＴ_２に対して、前記台形の２つの側辺４ｐ及び４ｑは、それぞれ同じ側に傾いている。なお、図１では下底をなす２つの頂点において２本の垂線Ｔ_１及びＴ_２を引く場合を示しているが、上底をなす２つの頂点において２本の垂線を引いた場合も同様に、前記台形の２つの側辺４ｐ及び４ｑは、それぞれ同じ側に傾いている。

　前記台形の上底は、第１主面２における貫通孔４の第一の開口部７を構成し、前記台形の下底は、第２主面３における貫通孔４の第二の開口部８を構成し、前記台形の２つの側辺は、貫通孔４の内側面（辺４ｐ及び辺４ｑ）を構成する。図１で、前記上底の長さが前記下底の長さより大きい（上底の長さ＞下底の長さ）。

　図１において、垂線Ｔ_１及びＴ_２はそれぞれ前記台形の下底をなす２つの頂点（下底の両端）から対辺である上底を含む直線（基板１の第１主面２）へ引かれている。図１の矢印で示すように、前記台形の側辺４ｐは垂線Ｔ_１に対して左側に傾いており、前記台形の側辺４ｑは垂線Ｔ_２に対して左側に傾いている。すなわち、側辺４ｐ及び４ｑは、それぞれ垂線Ｔ_１及びＴ_２に対して、同じ左側に傾いている。

　図２は、同実施形態に係る貫通配線基板を、その厚み方向に切った縦断面図であり、図１と同じ断面を示す。ただし、図２では、基板１の両主面を貫く垂線Ｔに対する、前記側辺４ｐ及び４ｑの向き（角度）を示している。

　図２に示すように、前記台形の各々の側辺４ｐ及び４ｑに沿う、第１主面２から第２主面３への２つの向き（矢印α及び矢印βで表される向き）は、基板１の両主面２及び３を貫く垂線Ｔに対して同じ側に向いている。

　図２において、前記台形の各々の側辺４ｐ及び４ｑに沿う、第１主面２から第２主面３への前記２つの向きが垂線Ｔに対して同じ側に向いているとは、矢印α及び矢印βの指し示す方向が、両方とも垂線Ｔに対して紙面の右側を向いていることをいう。
　これに対して、仮に矢印αの指し示す方向が垂線Ｔに対して紙面の右側を向いていて、矢印ベータの指し示す方向が垂線Ｔに対して紙面の左側を向いている場合は、前記２つの向きが垂線Ｔに対して異なる側に向いているという。

　貫通配線基板１０の上記説明を言い換えると、貫通配線基板１０は、単一の基板１と、この基板１の第１主面２と第２主面３とを結ぶように形成された貫通孔４内に導体５が充填されてなる貫通配線６と、を備える。貫通孔４は、基板１の第１主面２及び第２主面３に対して傾いて延伸する。また、貫通孔４は、その第一の開口部７から第二の開口部８へ向けて略テーパー状に細くなる。

　図２の貫通配線基板１０の断面は、貫通孔４における第一の開口部７の中心部と第二の開口部８の中心部に沿った断面である。貫通孔４は第１主面２及び第２主面３に対して傾いて延伸している。すなわち、図３の斜視図に示すように、貫通孔４の中心軸Ｊが基板１の厚み方向とは異なる方向に延伸している。前記中心軸Ｊは、第１主面２又は第２主面３に平行な任意の面に含まれる貫通孔４の領域の中心を通るものである。なお、図１及び２は、図３のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。

　図２の断面図において、貫通孔４の側辺４ｐが第１主面２となす角を角度θ、側辺４ｑが第１主面２となす角を角度φとして表すと、角度θと角度φの和は１８０度（°）より大きくなる。ここで、角度θは鋭角であり、角度φは鈍角である。この場合、側辺４ｐ及び側辺４ｑは、基板１の両主面２及び３を貫く垂線Ｔに対して同じ側に向いている。従って、貫通孔４の形状は、第一の開口部７から第二の開口部８へ向けて略テーパー状に細くなる。

　前記台形の２つの側辺が互いに非平行であり、且つ基板１の両主面２及び３を貫く垂線Ｔに対して同じ側に向いて、貫通孔４が基板１の第１主面２及び第２主面３に対して傾いて延伸していることにより、第１主面２における第一の開口部７の位置と第２主面３における第二の開口部８の位置とを自由度高く設計できる。このため、貫通配線基板１０の両面に実装するそれぞれのデバイスの各電極部の配置に合わせて、貫通配線６を自在に配することができる。

　また、貫通孔４が、第一の開口部７から第二の開口部８へ向けて細くなる略テーパー状であることにより、貫通配線基板１０の製造時に、貫通孔４内に導体５を充填して貫通配線６を形成する際に、ボイド（空隙）の形成を抑制することができる。このため、欠陥となるボイドが無い貫通配線６が配された貫通配線基板１０は、その使用時における信頼性を高いものとすることができる。

　以上で示した、本発明の貫通配線基板１０における基板１の材料としては、例えばガラス（例えば石英ガラス）、サファイア、プラスチック、セラミックス等の絶縁体や、シリコン（Ｓｉ）等の半導体が挙げられる。これらの材料のなかでも、絶縁性の石英ガラスが好ましい。基板の材料が石英ガラスであると、後述する貫通孔の内壁に絶縁層を形成する必要がなく、浮遊容量成分の存在等による高速伝送の阻害要因がない等の利点がある。
　基板１の厚さ（第１主面２から第２主面３までの距離）としては、約１５０μｍ～１ｍｍの範囲で適宜設定できる。
　貫通配線基板１０に配された貫通孔４に充填する前記導体５としては、例えば金錫（Ａｕ－Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。

　本発明の貫通配線基板１０に備えられる貫通配線６のパターンは、以上の例示に限定されるものではなく、適宜設計することが可能である。

　次に、上記の貫通配線基板１０の製造方法を以下に示す。本発明の貫通配線基板の製造方法としては、以下の第一態様から第三態様が挙げられる。

＜貫通配線基板の製造方法の第一態様＞
本発明の貫通配線基板１０の製造方法の第一態様を図４Ａ～図８Ｂに示す。
　ここで、図４Ａ～図８Ｂは、貫通配線基板１０を構成する基板１の平面図および断面図である。これらの図中、図４Ａ，図５Ａ，図６Ａ，図７Ａ，図８Ａはこの基板１の平面図である。一方、図４Ｂ，図５Ｂ，図６Ｂ，図７Ｂ，図８Ｂは、上記平面図のＸ－Ｘ線間に沿う基板１の断面図である。
　本発明に係る貫通配線基板１０の製造方法の第一態様は、以下の工程Ａ～Ｅの５工程を有しても良い。

＜工程Ａ＞
　工程Ａでは、基板１の両主面２および３を結ぶ貫通孔４となる領域にレーザー光を照射することにより改質する。
　その方法の一例として、図４Ａ，４Ｂに示すように、基板１にレーザー光Ｌを照射して、基板１内に基板１の材料が改質されてなる改質部１６を形成する方法が挙げられる。改質部１６は、貫通配線６となる領域に設けられる。

　レーザー光Ｌは、例えば基板１の第１主面２側から照射され、基板１内の所望の位置で焦点Ｓを結ぶ。焦点Ｓを結んだ位置で、この基板１の材料が改質される。したがって、レーザー光Ｌを照射しながら焦点Ｓの位置を順次ずらして移動（走査）して、貫通孔４となる領域の全部に対して、焦点Ｓを結ぶことにより、改質部１６を形成することができる。

　レーザー光Ｌの光源としては、例えばフェムト秒レーザーを挙げることができる。このレーザー光Ｌの照射によって、例えば径が数μｍ～数十μｍの範囲の改質部１６を得ることができる。また、基板１内部におけるレーザー光Ｌの焦点Ｓを結ぶ位置を制御することにより、所望の形状を有する改質部１６を形成することができる。

　そのレーザー光Ｌの照射の方法としては、例えば貫通孔４の第二の開口部８となる基板１に内在する第二の端部１８から、第一の開口部７となる第一の端部１７に向けてレーザー光Ｌを照射して基板１を改質する。この際、レーザー光Ｌを適宜走査して、第二の端部１８から第一の端部１７に向けて徐々に改質部１６の径が太くなる形状（すなわち、第一の端部１７から第二の端部１８に向けて細くなる略テーパー形状）に形成する。

　本実施態様では、一例として第一の端部１７の半径が１５μｍ、第二の端部１８の半径が５μｍ、角度θが７０度、角度φが１２０度となるように、改質部１６を形成した。

　図４Ｂに示した矢印は、レーザー光Ｌの焦点Ｓを走査する向きを表す。すなわち、前記矢印は、第二の端部１８から第一の端部１７までこの焦点Ｓを走査することを表す。このとき、矢印の向きで連続して走査を行うことが、製造効率上好ましい。

　以上のように、改質部１６を形成する際、基板１の第１主面２または第２主面３からのみレーザー光Ｌを照射してもよいし、基板１の両主面２及び３からレーザー光Ｌを同時にあるいは交互に照射してもよい。

＜工程Ｂ＞
　工程Ｂでは、工程Ａで形成した改質部１６を除去して、基板１の第１主面２に第一の開口部７を有し、第二の開口部８となる第二の端部１８が基板１に内在する非貫通孔１４を形成する。
　その方法の一例として、図５Ａ，５Ｂに示すように、改質部１６を形成した基板１をエッチング液（薬液）１９に浸漬して、改質部１６をエッチング（ウエットエッチング）することにより基板１から除去する方法が挙げられる。その結果、改質部１６が存在した部分に、非貫通孔１４（ブラインドビア）が形成される。本実施態様では基板１の材料として厚さ５００μｍの石英ガラス板を用い、エッチング液１９としてフッ酸（ＨＦ）を主成分とする溶液を用いた。このエッチングは、基板１の改質されていない部分に比べて改質部１６が非常に速くエッチングされる現象を利用するものであり、結果として改質部１６の形状に応じた非貫通孔１４を形成することができる。

　前記エッチング液１９は特に限定されず、例えばフッ酸（ＨＦ）を主成分とする溶液、フッ酸に硝酸等を適量添加したフッ硝酸系の混酸等を用いることができる。また、基板１の材料に応じて、他の薬液を用いることもできる。

＜工程Ｃ＞
　工程Ｃでは、工程Ｂで形成した非貫通孔１４の内壁および第１主面２にシード層１５を形成する。
　その方法の一例として、図６Ａ，６Ｂに示すように、まず５０ｎｍの厚さのチタン（Ｔｉ）薄膜をスパッタ法により基板１の第１主面２と非貫通孔１４の内壁に成膜する。次いで、１５０ｎｍの厚さの銅（Ｃｕ）薄膜をスパッタ法によりチタン薄膜上に成膜する。この二段階の成膜によって、Ｃｕ／Ｔｉ薄膜からなるシード層１５を形成する。
　シード層１５の材質としては、前記チタン及び銅に限定されず、金（Ａｕ）や金錫（Ａｕ－Ｓｎ）を用いることができる。シード層１５の材質は、後段の工程Ｄで充填される導体５の材質に合わせて適宜選択すればよい。

＜工程Ｄ＞
　工程Ｄでは、工程Ｃで形成したシード層１５を介して非貫通孔１６の内部に導体５を充填する。
　その方法の一例として、図７Ａ，７Ｂに示すように、めっきする部分以外のシード層１５の表面をレジスト１３で覆った後、めっき液（不図示）に浸漬する方法が挙げられる。ここでは、非貫通孔１４の内壁及び第一の開口部７の周辺を除いて、レジスト１３をパターニングしてある。前記めっき液の成分としては、非貫通孔１４の充填に適した硫酸銅めっき液が好適に用いられる。

　前記めっき液にレジストパターンを施した基板１を浸漬して、シード層１５と別途設けたアノード電極（不図示）との間に適当な電流を流す。これにより、レジスト１３で覆われなかったシード層１５を介して、めっき金属である導体５が析出し、非貫通孔１４内部に導体５が充填される。第１主面２上のシード層１５及びレジスト層１３は、導体５の充填終了後に適宜取り除かれる。

　ここで非貫通孔１４の形状は、前述のように、第一の開口部７から第二の端部１８（第二の開口部８）に向けて略テーパー状に細くなるように加工されている。このため、導体５が第一の開口部７を閉塞して、非貫通孔１４内に導体５が充填されない領域（ボイド）を発生してしまうことを抑制することができる。すなわち、シード層１５が形成された非貫通孔１４は、第二の端部１８から第一の開口部７に向けて徐々に太くなる形状であるため、めっきによってシード層１５を介して導体５が析出するとき、細い側の第二の端部１８の方が太い側の第一の開口部よりも早く導体５が充填される。このため、充填された導体５内部に、欠陥となるボイドが発生することを抑制して、非貫通孔１４内に導体５を密に充填した非貫通配線１２を得ることができる。

＜工程Ｅ＞
　工程Ｅでは、工程Ｄで形成した非貫通配線１２を有する基板１の第２主面３を研削（研磨）して、非貫通孔１４及び非貫通配線１２をそれぞれ貫通孔４及び貫通配線６となし、第２主面３に第二の開口部８を形成する。
　より具体的には、第２主面３を研削して、基板１に内在する第二の端部１８が第２主面３に露呈するように、基板１を所望の厚さまで薄くする。また、第１主面２を研削してもよい。第１主面２を研削することにより、第一の開口部７における導体５の表面を平滑にすることができる。
　前記研削の方法としては、メカノケミカルポリシング（ＭＣＰ）等の物理・化学的方法を適用すればよい。
　以上の工程Ａ～Ｅにより、図８Ａ，８Ｂに示した貫通配線基板１０が得られる。

＜貫通配線基板の製造方法の第二態様＞
　次に、本発明の貫通配線基板１０の製造方法の第二態様を図９Ａ～図１２Ｂに示す。
　ここで、図９Ａ～図１２Ｂは、貫通配線基板１０を製造する基板１の平面図および断面図である。これらの図中、図９Ａ，図１０Ａ，図１１Ａ，図１２Ａはこの基板１の平面図である。一方、図９Ｂ，図１０Ｂ，図１１Ｂ，図１２Ｂは上記平面図のＹ－Ｙ線間に沿う基板１の断面図である。
　本発明に係る貫通配線基板１０の製造方法の第二態様は、以下の工程Ｇ～Ｊの４工程を有しても良い。

＜工程Ｇ＞
　工程Ｇでは、基板１の両主面２及び３を結ぶ貫通孔４となる領域にレーザー光を照射することにより、基板１を改質する。
　その方法の一例として、図９Ａ，９Ｂに示すように、基板１にレーザー光Ｌを照射して、基板１内に基板１の材料が改質されてなる改質部１６を形成する方法が挙げられる。改質部１６は、貫通配線６となる領域に設けられる。

　基板１の材料の説明、レーザー光Ｌの焦点Ｓにおける基板１の改質、レーザー光Ｌの光源の説明は、前述の貫通配線基板の製造方法の第一態様における説明と同じである。

　レーザー光Ｌの照射の方法としては、例えば貫通孔４の第二の開口部８となる第二の端部１８から、第一の開口部７となる第一の端部１７に向けてレーザー光Ｌを照射して基板１を改質する。この際、レーザー光Ｌを適宜走査して、第二の端部１８から第一の端部１７に向けて徐々に改質部１６の径が太くなる形状（すなわち、第一の端部１７から第二の端部１８に向けて細くなる略テーパー形状）に形成する。

　本実施態様では、第一の端部１７の半径が１５μｍ、第二の端部１８の半径が５μｍ、角度θが７０度、角度φが１２０度となるように、改質部１６を形成した。

　図９Ｂに示した矢印は、レーザー光Ｌの焦点Ｓを走査する向きを表す。すなわち、前記矢印は、第二の端部１８から第一の端部１７までこの焦点Ｓを走査することを表す。このとき、矢印の向きで連続して走査を行うことが、製造効率上好ましい。

　以上のように、改質部１６を形成する際、レーザー光Ｌを照射する方向としては、基板１の第１主面２または第２主面３からのみレーザー光Ｌを照射してもよいし、基板１の両主面２及び３からレーザー光Ｌを同時に、あるいは交互に照射してもよい。

＜工程Ｈ＞
　工程Ｈでは、工程Ｇで形成した改質部１６を除去して、基板１の第１主面２に第一の開口部７を有し、第２主面３に第二の開口部８を有する貫通孔４を形成する。
　その方法の一例として、図１０Ａ，１０Ｂに示すように、改質部１６を形成した基板１をエッチング液（薬液）１９に浸漬して、改質部１６をエッチング（ウエットエッチング）することにより基板１から除去する方法が挙げられる。その結果、改質部１６が存在した部分に、貫通孔４（ビア）が形成される。本実施態様では基板１の材料として厚さ５００μｍの石英ガラス板を用い、エッチング液１９としてフッ酸（ＨＦ）を主成分とする溶液を用いた。このエッチングは、基板１の改質されていない部分に比べて改質部１６が非常に速くエッチングされる現象を利用するものであり、結果として改質部１６の形状に応じた貫通孔４を形成することができる。
　そのほか、直線状に改質部を形成した後、エッチング液の選択比(改質層と非改質層のエッチングレートの比)が小さい液を適宜選択し、常に基板１の片方の面（例えば第１主面２側）からエッチングが進行するようにすることでテーパー形状の孔を形成することもできる。

＜工程Ｉ＞
　工程Ｉでは、第２主面３に導電層２１を貼付する。
　その方法の一例として、図１１Ｂに示すように、厚さ１ｍｍの銅板からなる導電層２１を治具（不図示）によって、第２主面３に固着させる方法が挙げられる。
　導電層２１の材質としては、銅に限定されず、チタン、金、金錫等の導電性物質からなるものが使用でき、その厚さは適宜設定される。

＜工程Ｊ＞
　工程Ｊでは、工程Ｉで固着させた導電層２１を介して貫通孔４の内部に導体５を充填する。
　その方法の一例として、導電層２１が第２主面３に貼付された基板１をめっき液（不図示）に浸漬する方法が挙げられる。前記めっき液の成分としては、貫通孔４の充填に適した硫酸銅めっき液が好適に用いられる。

　基板１をめっき液に浸漬して、導電層２１と別途設けたアノード電極（不図示）との間に適当な電流を流す。これにより、導電層２１が貫通孔４の第二の開口部８と接している部分を介して、めっき金属である導体５が析出し、貫通孔４内部に導体５が充填される（図１２Ａ，図１２Ｂ参照）。

　ここで貫通孔４の形状は、前述のように、第一の開口部７から第二の開口部８に向けて略テーパー状に細くなるように加工されている。このため、導体５が第一の開口部７を閉塞して、貫通孔４内に導体５が充填されない領域（ボイド）を発生してしまうことを抑制することができる。すなわち、貫通孔４は、第二の開口部８から第一の開口部７に向けて徐々に太くなる形状であるため、めっきによって導電層２１を介して導体５が析出し、細い側の第二の開口部８から太い側の第一の開口部７向けて導体５が充填されるとき、貫通孔４内のめっき液がスムーズに析出した導体と置換する。したがって、この貫通孔４内に新鮮なめっき液が均一に満たされた状態となるため、析出異常のない安定しためっき成長が行われる。この結果、充填された導体５の内部に、欠陥となるボイドが発生することを抑制して、貫通孔４内に導体５を密に充填した貫通配線６を得ることができる。

　貫通配線６が形成された貫通配線基板１０の第２主面３から、導電層２１は適当な方法により除かれる。また、貫通配線基板１０の両主面を研磨することにより、第一の開口部７及び第二の開口部８に露呈する導体５の表面を平滑にしてもよい。
　以上の工程Ｇ～Ｊにより、図８Ａ，図８Ｂに示した貫通配線基板１０が得られる。

　ここで説明した第二態様の製造方法では、レジストパターニングや第二の主面３の研削等の工程が必須ではないため、前述の第一態様の製造方法と比べて、工程数を少なくすることができるので、製造効率が良い。
　また、第二の開口部８に接する導電層２１を介して導体５が析出するので、第二の開口部８から第一の開口部７に向けて導体５が貫通孔４を充填する傾向がある。この結果、貫通配線６におけるボイドの形成をより一層抑制することができる。

＜貫通配線基板の製造方法の第三態様＞
　次に、本発明に係る貫通配線基板１０の製造方法の第三態様を図１３Ａ～図１６Ｂに示す。
　ここで、図１３Ａ～図１６Ｂは、貫通配線基板１０を製造する基板１の平面図および断面図である。これらの図中、図１３Ａ，図１４Ａ，図１５Ａ，図１６Ａはこの基板１の平面図である。一方、図１３Ｂ，図１４Ｂ，図１５Ｂ，図１６Ｂは上記平面図のＺ－Ｚ線間に沿う基板１の断面図である。
　本発明に係る貫通配線基板１０の製造方法の第三態様は、以下の工程Ｍ～Ｐの４工程を有しても良い。

＜工程Ｍ＞
　工程Ｍでは、導電層２２を有する基材２３を、基板１の第２主面３に、この導電層２２を接して貼付する。
　その方法の一例として、図１３Ｂに示すように、厚さ５０μｍの銅薄膜からなる導電層２２が片面に設けられた樹脂製の基材２３を、治具（不図示）を用いて、基板１の第２主面３にこの導電層２２を接するように固着させる方法が挙げられる。
　基材２３の片面に銅薄膜を形成する方法としては、例えばスパッタリング法が挙げられる。

　導電層２２の材質としては、銅に限定されず、チタン、金、金錫等の導電性物質からなるものが使用でき、その厚さは適宜設定される。
　基材２３の材質としては、樹脂に限定されず、Ｓｉ等からなる半導体基板や金属板であってもよい。その厚さは適宜設定される。

＜工程Ｎ＞
　工程Ｎでは、基板１の両主面２及び３を結ぶ貫通孔４となる領域にレーザー光Ｌを照射することにより改質する。
　その方法の一例として、図１４Ａ，図１４Ｂに示すように、基板１にレーザー光Ｌを照射して、基板１内に基板１の材料が改質されてなる改質部１６を形成する方法が挙げられる。改質部１６は、貫通配線６となる領域に設けられる。

　図１４Ｂに示した矢印は、レーザー光Ｌの焦点Ｓを走査する向きを表す。すなわち、前記矢印は、第二の端部１８から第一の端部１７までこの焦点Ｓを走査することを表す。このとき、矢印の向きで連続して走査を行うことが、製造効率上好ましい。

　以上のように、改質部１６を形成する際、基板１の第１主面２または第２主面３からのみレーザー光Ｌを照射してもよいし、基板１の両主面２および３からレーザー光Ｌを同時に、あるいは交互に照射してもよい。

＜工程Ｏ＞
　工程Ｏでは、工程Ｎで形成した改質部１６を除去して、第１主面２に第一の開口部７を有し、第２主面３と導電層２２とが接する境界面に前記第二の開口部８を有する貫通孔４を形成する。
　その方法の一例として、図１５Ａ，図１５Ｂに示すように、改質部１６を形成した基板１をエッチング液（薬液）１９に浸漬して、改質部１６をエッチング（ウエットエッチング）することにより基板１から除去する方法が挙げられる。その結果、改質部１６が存在した部分に、貫通孔４（ビア）が形成される。本実施態様では基板１の材料として厚さ５００μｍの石英ガラス板を用い、エッチング液１９としてフッ酸（ＨＦ）を主成分とする溶液を用いた。このエッチングは、基板１の改質されていない部分に比べて改質部１６が非常に速くエッチングされる現象を利用するものであり、結果として改質部１６の形状に応じた貫通孔４を形成することができる。
　そのほか、直線状に改質部を形成した後、エッチング液の選択比(改質層と非改質層のエッチングレートの比)が小さい液を適宜選択し、常に基板１の片方の面（例えば第１主面２側）からエッチングが進行するようにすることでテーパー形状の孔を形成することもできる。

＜工程Ｐ＞
　工程Ｐでは、工程Ｍで基板１の第２主面３に固着させた基材２３の片面に設けられた導電層２２を介して、貫通孔４の内部に導体５を充填する。
　その方法の一例として、導電層２２が第２主面３に貼付された基板１をめっき液（不図示）に浸漬する方法が挙げられる。前記めっき液の成分としては、貫通孔４の充填に適した硫酸銅めっき液が好適に用いられる。

　基板１をめっき液に浸漬して、導電層２２と別途設けたアノード電極（不図示）との間に適当な電流を流す。これにより、導電層２２が貫通孔４の第二の開口部８と接している部分を介して、めっき金属である導体５が析出し、貫通孔４の内部に導体５が充填される（図１６Ａ，図１６Ｂ）。

　ここで貫通孔４の形状は、前述のように、第一の開口部７から第二の開口部８に向けて略テーパー状に細くなるように加工されている。このため、導体５が第一の開口部７を閉塞して、貫通孔４内に導体５が充填されない領域（ボイド）を発生してしまうことを抑制できる。すなわち、貫通孔４は、第二の開口部８から第一の開口部７に向けて徐々に太くなる形状であるため、めっきによって導電層２２を介して導体５が析出し、細い側の第二の開口部８から太い側の第一の開口部７向けて導体５が充填されるとき、貫通孔４内のめっき液がスムーズに析出した導体と置換する。したがって、この貫通孔４内に新鮮なめっき液が均一に満たされた状態となるため、析出異常のない安定しためっき成長が行われる。この結果、充填された導体５内部に、欠陥となるボイドが発生することを抑制して、貫通孔４内に導体５を密に充填した貫通配線６を得ることができる。

　貫通配線６が形成された貫通配線基板１０の第２主面３から、導電層２２及び基材２３は適当な方法により除かれる。また、貫通配線基板１０の両主面を研磨することにより、第一の開口部７及び第二の開口部８に露呈する導体５の表面を平滑にしてもよい。
　以上の工程Ｍ～Ｐにより、図８Ａ，図８Ｂに示した貫通配線基板１０が得られる。

　ここで説明した第三態様の製造方法では、レジストのパターニングや第二の主面３の研削等の工程が必須ではないため、前述の第一態様の製造方法と比べて、工程数を少なくすることができるので製造効率が良い。
　また、第二の開口部８に接する導電層２２を介して導体５が析出するので、第二の開口部８から第一の開口部７に向けて導体５が貫通孔４を充填する傾向がある。この結果、貫通配線６におけるボイドの形成をより一層抑制することができる。

　本発明の貫通配線基板を用いることにより、その両主面にデバイスを実装する３次元実装や、複数のデバイスを一つのパッケージ内でシステム化するシステムインパッケージ（ＳｉＰ）など、各種デバイスの高密度実装に好適に利用することができる。

　１　　基板
　２　　第１主面
　３　　第２主面
　４　　貫通孔
　５　　導体
　６　　貫通配線
　７　　第一の開口部
　８　　第二の開口部
　１０　貫通配線基板
　１３　レジスト
　１４　非貫通孔
　１５　シード層
　１６　改質部
　１７　第一（一方）の端部
　１８　第二（他方）の端部
　１９　エッチング液
　２１　導電層
　２２　導電層
　２３　基材
　Ｌ　　レーザー光線
　Ｔ，Ｔ_１，Ｔ_２　垂線

Claims

　平板状の基板と、
　この基板の第１主面と第２主面とを結ぶ貫通孔に導体が充填されてなる貫通配線と、
を備えた貫通配線基板であって、
　前記基板の縦断面において前記貫通孔を見たとき、
　前記貫通孔は、この貫通孔の内側面を側辺とする台形状をなし、
　前記台形の２つの側辺は、互いに非平行であり、
　前記台形の上底又は下底をなす２つの頂点において前記第１主面又は前記第２主面に垂直する２本の垂線に対して、前記台形の前記２つの側辺がそれぞれ同じ側に傾いている
ことを特徴とする貫通配線基板。
　平板状の基板と、この基板の第１主面と第２主面とを結ぶ貫通孔に導体が充填されてなる貫通配線とを備えた貫通配線基板であって、前記基板の縦断面において前記貫通孔を見たとき、前記貫通孔はこの貫通孔の内側面を側辺とする台形状をなし、前記台形の２つの側辺は互いに非平行であり、前記台形の上底又は下底をなす２つの頂点において前記第１主面又は前記第２主面に垂直する２本の垂線に対して、前記台形の前記２つの側辺がそれぞれ同じ側に傾いている貫通配線基板の製造方法であって、
　前記基板の前記第１主面及び前記第２主面を結ぶ前記貫通孔となる領域にレーザー光を照射することにより前記領域を改質する工程と、
　前記改質された部分を除去して、前記第１主面に第一の開口部を有し、前記貫通孔の第二の開口部となる端部が前記基板に内在する非貫通孔を形成する工程と、
　前記非貫通孔の内壁にシード層を形成する工程と、
　前記シード層を介して前記非貫通孔の内部に導体を充填する工程と、
　前記第２主面を研削して、前記非貫通孔を貫通孔となし、前記第２主面に前記第二の開口部を形成する工程と、を含むことを特徴とする貫通配線基板の製造方法。
　平板状の基板と、この基板の第１主面と第２主面とを結ぶ貫通孔に導体が充填されてなる貫通配線とを備えた貫通配線基板であって、前記基板の縦断面において前記貫通孔を見たとき、前記貫通孔はこの貫通孔の内側面を側辺とする台形状をなし、前記台形の２つの側辺は互いに非平行であり、前記台形の上底又は下底をなす２つの頂点において前記第１主面又は前記第２主面に垂直する２本の垂線に対して、前記台形の前記２つの側辺がそれぞれ同じ側に傾いている貫通配線基板の製造方法であって、
　前記基板の前記第１主面及び前記第２主面を結ぶ前記貫通孔となる領域にレーザー光を照射することにより前記領域を改質する工程と、
　前記改質された部分を除去して、前記第１主面に第一の開口部を有し、かつ前記第２主面に第二の開口部を有する貫通孔を形成する工程と、
　前記第２主面に導電層を貼付する工程と、
　前記導電層を介して前記貫通孔の内部に導体を充填する工程と、を含むことを特徴とする貫通配線基板の製造方法。
　平板状の基板と、この基板の第１主面と第２主面とを結ぶ貫通孔に導体が充填されてなる貫通配線とを備えた貫通配線基板であって、前記基板の縦断面において前記貫通孔を見たとき、前記貫通孔はこの貫通孔の内側面を側辺とする台形状をなし、前記台形の２つの側辺は互いに非平行であり、前記台形の上底又は下底をなす２つの頂点において前記第１主面又は前記第２主面に垂直する２本の垂線に対して、前記台形の前記２つの側辺がそれぞれ同じ側に傾いている貫通配線基板の製造方法であって、
　導電層を有する基材を、前記基板の前記第２主面に前記導電層を接して貼付する工程と、
　前記基板の前記第１主面及び前記第２主面を結ぶ前記貫通孔となる領域をレーザー照射することにより、前記領域を改質する工程と、
　前記改質された部分を除去して、前記第１主面に第一の開口部を有し、前記第２主面と前記導電層とが接する境界面に第二の開口部を有する貫通孔を形成する工程と、
　前記導電層を介して前記貫通孔の内部に導体を充填する工程と、を含むことを特徴とする貫通配線基板の製造方法。