(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性ガラス基板の表裏面を連通する貫通孔を形成する感光性ガラス基板の貫通孔形成方法において、
前記感光性ガラス基板の貫通孔を形成する部分に光を照射することにより潜像を形成する潜像形成工程と、
前記潜像形成工程で潜像が形成された部分に熱処理を行なうことにより結晶化させる結晶化工程と、
前記結晶化工程で結晶化した部分をエッチング除去して貫通孔を形成するエッチング工程と、
前記エッチング工程で貫通孔が形成された感光性ガラス基板の表裏面の少なくとも一方の面の少なくとも貫通孔が形成された領域を厚さ方向に所定量除去することによって前記貫通孔の孔径の長さ方向における均一性を許容範囲にする除去加工処理を有する孔径均一化工程と、
を有し、
前記孔径均一化工程は、前記除去加工処理の前に前記エッチング工程で形成された貫通孔に、金属を充填する工程、若しくは金属を貫通孔側壁部に付着せしめる工程を含むものであり、
前記貫通孔に金属を充填する工程、若しくは金属を貫通孔側壁部に付着せしめる工程を無電界めっき法により行うことを特徴とする感光性ガラス基板の貫通孔形成方法。
【請求項２】
前記孔径均一化工程における除去加工処理は、機械的研削法もしくは物理的エッチング法又はこれ等を併用する方法を用いるものであることを特徴とする請求項１記載の感光性ガラス基板の貫通孔形成方法。
【請求項３】
前記孔径均一化工程において、前記除去加工処理が施された後に前記貫通孔に充填された金属、若しくは、前記貫通孔側壁部に付着された金属を除去することを特徴とする請求項1又は２記載の感光性ガラス基板の貫通孔形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、感光牲ガラス基板に多数個の一様かつ微細な径の貫通孔を形成する感光性ガラス基板の貫通孔形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  両面配線基板の貫通孔を形成する方法として、例えば、特許文献１には、ドリルを用いて機械的に切削する方法が、特許文献２には、レーザー光を用いて溶融揮発させる方法が、また、特許文献３及び特許文献４には、フォトリソグラフィック工程を主体とする方法がそれぞれ開示されている。ここで、特許文献３に開示されている方法は、両面配線基板の基体材料としてガラスを用い、かつ貫通孔の形成は、当該ガラス基板上にフオトレジストを塗布し、フォトマスクを用いた一括露光法により、所望の貫通孔配列パターンから成るフォトレジストパターンを形成した後、湿式エッチング法により貫通孔を形成する方法である。【０００３】  一方、特許文献４に開示されている方法は、フオトマスクを用いて一括露光する点、及び湿式エッチングにより貫通孔を形成する点については特許文献３に開示の方法と同様であるが、両面配線基板の基体材料が感光性ガラスであること、及びフォトレジストを用いない点において、特許文献３に開示されている方法と異なる。これ等の貫通孔形成方法のうち、フォトリソグラフィック工程を主体とする貫通孔形成方法は一括して、数千から数万個の貫通孔を同時に形成できる点において、量産性に優れていると云える。【０００４】  更に、感光性ガラスを両面配線基板の基体材料として用いた場合には、フォトレジストを用いる必要がないため、この点においても有利と云える。
【特許文献１】特開平１０−３３５８３７号公報
【特許文献２】特許２８７９７２３号公報
【特許文献３】特開平６−２７５９５４号公報
【特許文献４】特開２００１−４４６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  感光性ガラスを両面配線基板の基体材料とした場合、前述したように、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィック工程を主とする方法で、一括して多数個の貫通孔を同時に形成することができるものの、配線基板の高密度化の点において、以下に説明するような問題があった。以下、図２及び図３を用いて、感光性ガラス基板に貫通孔を形成する従来の方法の概略を説明する。【０００６】  図２は従来の感光性ガラス基板の貫通孔形成方法における貫通孔形成工程のプロセス流れ図及び各工程における状態を模式的に示した側断面図、図３は貫通孔の部分の拡大概略側断面図である。図中、符号１００は基板状をなした感光性ガラス、１０１ａは潜像、１０１は貫通孔、１０２はフォトマスク、１０２ａはフォトマスクの遮光膜、１０３はコリメートされた紫外光である。なお、遮光膜１０２ａは、所望の貫通孔の形状、及びその配列に対応したパターンとして、フォトマスク１０２に形成されている。【０００７】  まず、図２（ａ）に示すように、フォトマスクを感光性ガラス１００の上に配置し、コリメートされた紫外光１０３を照射する。この紫外光照射により、感光性ガラス基板１００内に、露光結晶化部が潜像１０１ａとして形成される。潜像１０１ａのパターンは、図２（ａ）に示したように、フォトマスクの遮光膜１０２ａパターシのネガ型パターンに対応する。潜像１０１ａが形成された感光性ガラス基板１００を加熱熱処理した後、潜像が形成された領域をフッ化水素酸系溶液によりエッチング除去し、図２（ｂ）に示した所望の貫通孔パターンを得る。【０００８】  しかしながら、得られた貫通孔の断面形状は、図３に模式的に示したような鼓型形状となり、中央部における貫通孔径が最も小さく、表裏面の貫通孔径が最大となる。例えば、感光性ガラス基板１００の厚さが０．８５ｍｍの場合であって、かつ基板中央部における貫通孔径が６０μｍの場合、感光性ガラス基板１００の表裏面の貫通孔径は、１２０〜１５０μｍとなる。このように、貫通孔の断面形状が鼓型形状となるのは、以下に示す理由による。【０００９】  一般的に、エッチングは基板の表面から進行する。また、潜像が形成されていない部分のエッチング速度は、潜像が形成された領域の速度に比べて小さいが、完全に零ではなく、エッチング液によって浸食される。潜像が形成されていない部分のエッチング速度は、潜像形成部の約１／５０程度である。このことから、潜像形成領域のエッチングの進行と共に、感光性ガラスの表面における平面的なエッチングも合わせて進行し、結果として、図３に示したように、貫通孔の形状は鼓型形状となる。ところで、両面配線基板の配線密度は、中央部の貫通孔径ではなく、基板表裏面に露出した貫通孔径で決定される。従って、斯かる状況は、感光性ガラス基板を基体材料とする両面配線基板の高密度化を図る上で、大きな障害となっていた。本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、感光牲ガラス基板に多数個の一様かつ微細な径の貫通孔を形成することを可能にする感光性ガラス基板の貫通孔形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上述の課題を解決するための手段として第１の手段は、感光性ガラス基板の表裏面を連通する貫通孔を形成する感光性ガラス基板の貫通孔形成方法において、前記感光性ガラス基板の貫通孔を形成する部分に光を照射することにより潜像を形成する潜像形成工程と、
前記潜像形成工程で潜像が形成された部分に熱処理を行なうことにより結晶化させる結晶化工程と、
前記結晶化工程で結晶化した部分をエッチング除去して貫通孔を形成するエッチング工程と、
前記エッチング工程で貫通孔が形成された感光性ガラス基板の表裏面の少なくとも一方の面の少なくとも貫通孔が形成された領域を厚さ方向に所定量除去することによって前記貫通孔の孔径の長さ方向における均一性を許容範囲にする除去加工処理を有する孔径均一化工程と、
を有することを特徴とする感光性ガラス基板の貫通孔形成方法である。
第２の手段は、
前記孔径均一化工程における除去加工処理は、機械的研削法もしくは物理的エッチング法又はこれ等を併用する方法を用いるものであることを特徴とする第１の手段にかかる感光性ガラス基板の貫通孔形成方法である。
第３の手段は、
前記孔径均一化工程は、前記除去加工処理の前に前記エッチング工程で形成された貫通孔に、有機物及び／又は金属を充填する工程、若しくは有機物及び／又は金属を貫通孔側壁部に付着せしめる工程を有するものであることを特徴とする第１又は第２の手段にかかる感光性ガラス基板の貫通孔形成方法である。
第４の手段は、
前記孔径均一化工程において、前記除去加工処理が施された後に前記貫通孔に充填された有機物及び／又は金属、若しくは、前記貫通孔側壁部に付着された有機物及び／又は金属を除去することを特徴とする第３の手段にかかる感光性ガラス基板の貫通孔形成方法である。
【発明の効果】
【００１１】  上記手段は、要するに、感光性ガラスの表裏面近傍の孔径は大きくなるが、孔の厚さ方向の内部領域は比較的孔径が一様であるという事実に着目し、孔径が一様な部分だけを利用できないかという発想に基づいている。この発想を実現するために、貫通孔を形成する前の感光性ガラス基板の厚さを、所望の値よりも厚く設定し、貫通孔を形成した後、機械研削法等を用い薄肉化し、所望の基板厚さにするようにして、結果的に一様な孔径を有する貫通孔を形成せんとするものである。これによれば、フォトリソグラフィック工程を主体とする方法で、感光性ガラス基板に、一括して、多数個の一様かつ微細な孔径を有する貫通孔を同時に形成することが可能となり、ひいては両面配線基板の高密度化を可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  図１は本発明にかかる感光性ガラス基板の貫通孔形成方法を説明するための工程流れ図及び各工程における感光性ガラス基板の概略側断面図を示したものであって図１ａは露光工程を模式的に示した図であり図２ｂはエッチング後の貫通孔の形状を示した図であり図２ｃは基板表裏面から一定量の深さまで基板を除去する除去加工後の同形状を示した図である。以下、図１を参照にしながら本発明の実施形態にかかる感光性ガラスの貫通孔形成方法を説明する。図１において、符号１は基板状の感光性ガラス、２は潜像、３はフォトマスク、３ａはフォトマスクの遮光膜パターン、４は紫外光、５は貫通孔、ＡＡ’及びＢＢ’線は感光性ガラス基板の取りしろを示す線である。以下、図１に示した貫通孔形成工程について説明する。【００１３】  この貫通孔形成工程は、感光性ガラス基板の貫通孔を形成する部分に光を照射することにより潜像を形成する潜像形成工程と、潜像形成工程で潜像が形成された部分に熱処理を行なうことにより結晶化させる結晶化工程と、結晶化工程で結晶化した部分をエッチング除去して貫通孔を形成するエッチング工程と、エッチング工程で貫通孔が形成された感光性ガラス基板の表裏面の少なくとも一方の面の少なくとも貫通孔が形成された領域を厚さ方向に所定量除去することによって前記貫通孔の孔径の長さ方向における均一性を許容範囲にする除去加工処理を有する孔径均一化工程とを有する。以下、各工程の処理を具体的に説明する。【００１４】（潜像形成工程）
＜露光＞
図１ａに示すように、基板状の感光性ガラス１の表面に、フォトマスク３を配置し、感光性ガラス１上の貫通孔５形成部分のみに選択的に紫外線を照射して潜像２を形成する。ここで用いられる感光性ガラス１の材料としては、感光性成分を含有し、感光性を示すものであれば特に制限なく使用可能である。この感光性成分は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ２Ｏ又はＣｅＯ２のうち少なくとも１種を含むことが好ましく、これらのうち２種以上を含むことは更に好ましい。【００１５】  本発明においては、ガラス基板として、例えば、重星％で、ＳｉＯ２：５５〜８５％、Ａｌ２Ｏ３：２〜２０％、Ｌｉ２Ｏ：５〜１５％、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＞８５％を基本成分とし、Ａｕ：０．００１〜０．０５％、Ａｇ：０．００１〜０．５％、Ｃｕ２Ｏ：０．００１〜ｌ％を感光性金属成分とし、更にＣｅＯ２：０．００１〜０．２％を光増感剤として含有する感光性ガラスを用いることが特に好ましい。【００１６】  また、貫通孔形成のための露光に用いられるマスクとしては、貫通孔を形成する位置に開口部を有し、感光性ガラス１に密着し、感光性ガラス１に選択的な露光を施すことが可能なものであれば特に制限なく使用可能である。このようなマスクとしては、例えば、透明な薄板ガラスにクロム膜等の実質的に紫外線などの露光光を通さない膜からなる遮光膜パターン３ａを形成したフォトマスク３（図１参照）を用いることができる。なお、フォトマスクを用いずに集光光束を用いた露光方式を適用することもできる。いずれの露光方法を採った場合においても、選択的に紫外線が照射された部分に、潜像２が形成されればよい。【００１７】（結晶化工程）
＜加熱熱処理＞
次に、潜像２が形成された感光性ガラス１を熱処理する。この熱処理は、用いられるガラスの転移点と屈伏点との間の温度で行なわれることが好ましい。転移点未満の温度では熱処理効果が十分に得られず、一方、屈伏点を超える温度では、収縮が起こり、寸法精度が低下するおそれがあるからである。熱処理時間としては、３０分〜５時間程度とすることが好ましい。【００１８】（エッチング工程）
＜エッチング＞
続いて、このように熱処理された感光性ガラス１を希フッ化水素酸に浸漬させ、潜像２が形成された部分をエッチングする。このエッチングにより、図１ｂに示すように感光性ガラス１から貫通孔形成部のみが選択的に溶解除去され、貫通孔５が形成されることとなる。前述したように貫通孔５の形状は、鼓状形状となる。【００１９】（孔径均一化工程）
＜除去加工＞
本工程では、基板表裏面から図１ｂに示したＡＡ’及びＢＢ’線までの部分（以下「取りしろ」と記す。）を除去する。除去する方法としては、機械的な研削方法、又はイオンミリング、反応性プラズマエッチング等のドライエッチング法を用いることが可能であり、かつこれ等の方法を併用することも可能である。また、機械的な研削法で除去する場合には、研磨と併用することも可能であり、この場合には、任意の表面粗さを得ることができる。この場合、研削砥粒としては、ダイヤモンド、アルミナ、炭化珪素等からなる砥粒が、又研磨砥粒としては、シリカ、コロイダルシリカ、酸化セリウム、酸化チタン、酸化鉄、ダイヤモンド等を用いることが可能である。いずれの方法を採るにしても、取りしろは、貫通孔径の一様性もしくは均一性が、所望の許容範囲の値になるよう適宜決定する。【００２０】  なお、エッチング工程後、貫通孔５を金属、あるいは有機物を用いて充填し、その後に除去加工をすることも可能である。この方法は、特に貫通孔径が微細で、かつ機械的な研削法により除去加工する際に有効である。すなわち、研削加工時に、砥粒が貫通孔内に進入し、加工後の洗浄工程（図示せず）で当該砥粒が除去しきれない場合がある。斯かる状況は、貫通孔径の減少と共に深刻な問題となる。除去加工の前に、予め貫通孔５を金属、あるいは有機物等で充填して塞いでおくことにより、砥粒の貫通孔内への進入を防ぐことができる。【００２１】  金属材料により貫通孔を充填した場合には、除去加工後、適当なエッチング液を用いて取り除くことも可能であるし、あるいは表裏面に形成される配線パターン（図示せず）の導電接続をとるための貫通孔内導体として用いることも可能である。金属材料としては、例えば銅を用いることが可能であり、この場合には無電解、あるいは電解めっき又はこれ等を併用するめっき法により、貫通孔を充填することが可能である。【００２２】  また、有機物により貫通孔を充填した場合には、除去加工後、当該有機物を取り除く必要がある。有機物としては、適当な溶剤に溶解するものであれば特に制限されることはなく適用することができ、例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等のワックス類、若しくはこれ等に粘着性を付与するために、ロジン類、ポリテルペン系樹脂、炭化水素脂肪族系などの石油樹脂等を添加したものを用いることができる。なお、貫通孔５を必ずしも充填物で完全に塞がなくとも、貫通孔５の側壁部に、後に続く洗浄工程等で取り除くことが可能な金属、あるいは有機物で覆う方法も有効である。斯かる場合には、貫通孔５内に進入した砥粒は、後に続く洗浄工程等で、金属、あるいは有機物が取り除かれる際に、同時に貫通孔５から排出されることとなる。
以下、実施例を用いて更に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】  本実施例では、感光性ガラス基板として下記の組成を有する感光性ガラス（商品名：ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３）を用いた。
ＳｉＯ２：７８．０重量％
ＬｉＯ２：１０．０重量％
Ａｌ２Ｏ３：６．０重量％
Ｋ２Ｏ３：４，０重量％
Ｎａ２Ｏ：１．０重量％
ＺｎＯ：１．０重量％
Ａｕ：０．００３重量％
Ａｇ：０．０８重量％
ＣｅＯ２：０．０８重量％【００２４】  用いた感光牲ガラス基板は５インチ角で、板厚は０．６５ｍｍである。同基板に、フォトマスクを密着させて所謂密着露光方式により、紫外線を照射し潜像を形成した。用いた光源は１ＫＷのＸｅ−Ｈｇランプで、波長が３２０ｎｍの光で測定した露光量は、５５０ｍＪ／ｃｍ２であった。また、フオトマスクとして、径が２０μｍの円形パターンが、３００μｍピッチで縦横方向に合計９００００個、配列されたものを用いた。露光後、すなわち潜像形成後、感光性ガラス基板を、攪拌装置が付属した流気式加熱炉内で、５９０℃、１時間の熱処理を施した。その後、７ｖｏｌ％のフッ化水素酸水溶液に硫酸を加えた混酸（硫酸濃度：２０ｗｔ％）からなるエッチング液を、熱処理後の感光性ガラス基板にスプレーすることによって貫通孔を形成した。【００２５】  この際、エッチング液の温度は、特に制御されなかった。エッチング直後の感光性ガラス基板をダイシングソー（東京精密製）で切断し、貫通孔形状を観察した結果、その形状は鼓状で、かつ貫通孔径が一様な領域は、基板中央部の約０．３８ｍｍ程度の領域であり、当該領域における貫通孔径は３７μｍであった。貫通孔形成後、感光性ガラス基板の除去加工を行なった。まず、＃１０００のＡｌ２Ｏ３から成る砥粒を用いて両面平面研削盤により、感光性ガラス基板の表裏面を研削し、引き続き酸化セリウム砥粒を用いて両面研磨機を用いて、仕上げ研磨を行った。仕上げ研磨後の感光性ガラス基板の板厚は０．３ｍｍであり表裏面を合わせた取りしろは０．３５ｍｍであった。【００２６】  表１に、エッチング直後、及び除去加工後の感光性ガラス基板の厚さ、及び貫通孔径を示す。なお、表中、基板表面、及び基板裏面と記載しているが、単に基板の任意の片面と相対する面と言う意味である。
表１に示したように、除去加工を施すことにより、基板表裏面における貫通孔径は、３７及び３９μｍと前述した基板中央部の孔径とほぼ一致しており、孔径の均一性が飛躍的に向上した。
【表１】
0004702794.tif 000002
【実施例２】
【００２７】  本実施例の貫通孔形成条件及び感光性ガラス基板の除去加工条件は、実施例１に記載した条件と同様である。本実施例では、エッチング後の貫通孔に、高真空接着剤エレクトロンワックス（宗電子工業株式会社製）を充填した後に除去加工を行った。除去加工後、感光性ガラス基板を、エタノール、ジエチルエーテル及びシクロヘキサンを１：２：３の割合で混合した溶剤を用いた超音波洗浄により、エレクトロンワックスを溶解除去した。表２に、エッチング直後、及び除去加工後の感光性ガラス基板の厚さ、及び貫通孔径を示す。なお、表中の基板表面、及び基板裏面は、表１と同様の意味である。
【表２】
0004702794.tif 000003
実施例１の結果と同様、除去加工により、貫通孔径の均一性は飛躍的に向上した。
表３に、本実施例による方法で作成された１００枚の貫通孔付き基板について、研削あるいは研磨砥粒が貫通孔内に残存している貫通孔の数、及びその出現頻度を、実施例１のの方法、すなわちエレクトロンワックスを充填せずに除去加工を施して作成された１００枚の貫通孔付き基板の場合と比較して示す。なお、砥粒の残存の有無は、透過光を用いた光学顕微鏡による観察により判定した。また、基板１枚当たりの貫通孔の数は前述したように９００００個である。
【表３】
0004702794.tif 000004
表３において、不良貫通孔の数とは、着目する基板において、砥粒が貫通孔内に残存している貫通孔の数である。例えば、不良貫通孔の数が１〜５０個に相当する基板の枚数は、本実施例の場合では７枚であるのに対し、比較例の場合では２９枚となる。
同表に示したように、本実施例の場合、不良貫通孔、すなわち砥粒が貫通孔内に残存している貫通孔の数が激減しており、本発明が、不良貫通孔の低減に顕著な効果を有することが確認された。
【実施例３】本実施例における貫通孔の形成条件、及び感光性ガラス基板の除去加工条件は、実施例１と同様の条件である。本実施例では、エッチング後の貫通孔の側壁、及び基板の表裏面に、無電解めっき法により厚さが２μｍの銅膜形成した。用いた無電解めっきのプロセスは、（１）前処理⇒（２）プレディップ⇒（３）触媒付与⇒（４）触媒活性⇒（５）無電解めっき、である。
（１）前処理は、予備密着力強化層１７形成後の感光性ガラス基板を洗浄するためのものであり、市販の洗浄液であるメルテックス社製のメルプレートＰＣ−３２１を用いて洗浄した。
（２）プレディップは、次のプロセスの触媒浴を保護するために、予備密着力強化層１７付きの感光性ガラス基板２をプレディップ液に浸漬するものであり、プレディップ液として市販のメルテックス社製のエンプレートＰＣ−２３６を用いた。
（３）触媒付与は、無電解銅めっきを析出させるため、触媒を予備密着力強化層１７付きの感光性ガラス基板２に吸着させるものであり、市販のメルテックッス社製のエンプレートアクチベーター４４４を用いて処理した。
（４）触媒活性は、吸着させた触媒を活性化させるものであり、市販のメルテックッス社製のエンプレートＰＡ−３６０を用いて処理した。（５）無電解めっきは、無電解めっき銅膜を形成するためのものであり、めっき液として、市販のメルテックッス社製のメルプレートＣｕ−３９０を用いた。
感光性ガラス基板の除去加工後、塩化第２鉄溶液から成るエッチング液を用いて、貫通孔側壁部の銅膜を取り除いた。
実施例２に記載した方法と同様の方法で、不良貫通孔の発現頻度を評価した結果、実施例２とほぼ同様の結果が得られた。
以上、実施例を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は、実施例に記載した、感光性ガラスの除去条件、充填物材料とその充填、除去方法等に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２８】  本発明は、感光牲ガラス基板に多数個の一様かつ微細な径の貫通孔を形成する感光性ガラス基板の貫通孔形成方法に関し、例えば、両面配線基板の製造等に利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明にかかる感光性ガラス基板の貫通孔形成方法を説明するための工程流れ図及び各工程一おける感光性ガラス基板の概略側断面図を示したものであって図１ａは露光工程を模式的に示した図であり図２ｂはエッチング後の貫通孔の形状を示した図であり図２ｃは除去加工後の同形状を示した図である。
【図２】従来の感光性ガラス基板の貫通孔形成方法の説明図である。
【図３】従来の感光性ガラス基板の貫通孔形成方法の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】１  感光性ガラス
２  潜像
３  フォトマスク
４  紫外光
５  貫通孔
【図１】
0004702794.tif 000005
【図２】
0004702794.tif 000006
【図３】
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