(57)【要約】両面配線ガラス基板の耐熱性を向上させる。  両面配線ガラス基板（１）の表裏面を電気的に接続するための貫通孔（３）に金属銅からなる銅ポスト（５）を充填する。銅ポスト（５）は、電解メッキ法を用い、まず貫通孔（３）の一方の開口部を銅で閉塞し、その後、閉塞した一方の開口部から他方の開口部に向かって更に銅をメッキしていくことにより充填する。これにより、両面配線ガラス基板（１）の表裏面が確実に電気的に接続可能になるとともに、両面配線ガラス基板（１）全体として高い耐熱性を確保することが可能になる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の表裏面に形成された電気配線と、前記ガラス基板の表裏面に連通する、金属が充填された貫通孔とを有し、前記ガラス基板の表裏面に形成された各前記電気配線が、前記貫通孔に充填された金属を介して電気的に導通された両面配線ガラス基板の製造方法であって、
前記ガラス基板に前記貫通孔を形成する第１の工程と、
メッキ法によって前記貫通孔内に金属を充填する第２の工程と、
を有することを特徴とする両面配線ガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記貫通孔に充填する金属が、銅、ニッケル、金、銀、クロム、アルミニウムのいずれか１種または２種以上からなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の両面配線ガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記ガラス基板には感光性ガラス基板が用いられ、
前記第１の工程が、
前記ガラス基板にフォトマスクを通して前記貫通孔を形成する部分に潜像が形成されるように露光する工程と、
露光した前記部分を熱処理して結晶化する工程と、
結晶化した前記部分を溶解除去して前記貫通孔を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の両面配線ガラス基板の製造方法。
【請求項４】
前記第２の工程が、電解メッキ法によって前記貫通孔内に金属を充填する工程であって、
電解メッキ法によって前記貫通孔内に金属を充填する工程の初期段階においては、前記ガラス基板の表裏面における前記貫通孔の開口部のいずれか一方を金属で閉塞し、
その後、閉塞した一方の開口部から他方の開口部に向けて金属を堆積して前記貫通孔内に金属を充填することを特徴とする請求の範囲第１項記載の両面配線ガラス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は両面配線ガラス基板の製造方法に関し、特に表裏面に配線を備え各種電子部品が実装される両面配線ガラス基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、センサやスイッチ等の機能素子をＩＣの製造技術を利用してチップ上に構成したＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）の開発が急速に進められ、電子部品の飛躍的な小型化、高性能化が実現されてきている。それに伴い、従来の各種電子部品をはじめ、ＭＥＭＳを用いた電子部品（以下「電子部品等」という。）を、低コストで信頼性高く高密度実装することのできる配線基板が要望されている。【０００３】  従来、配線基板としては、そのコア基板材料にセラミック基板、ガラスエポキシ基板、ガラス基板等を用いたものが知られている。特に、ガラス基板の場合には、フォトリソグラフィ法を用いて孔や溝を形成することのできる感光性ガラス基板が多く使用されている。感光性ガラス基板を用いた配線基板の例としては、例えば、フォトリソグラフィ法を用いて感光性ガラス基板に形成した貫通孔や配線用の溝に、スクリーン印刷法によって導体ペーストを充填し、これと同様に形成された複数枚の基板を積層、焼成して形成される多層配線基板がある（特許文献１参照。）。感光性ガラス基板を用いた別の例としては、例えば、貫通孔内壁と配線にメッキ法を用いて導体膜を形成し、導体膜形成後の貫通孔内部および配線間に樹脂絶縁材料を形成したビルドアップ多層配線基板もある（特許文献２参照。）。【０００４】  このような電子部品等を実装する配線基板には、まず第１に、電子部品等と配線基板とを接合する際に通常用いられる無機系の接合ペーストの焼成温度が４００℃以上と非常に高温になることがあるため、高い耐熱性を有していることが要求される。さらに第２に、小型の電子部品等、特にＭＥＭＳを用いた非常に小型のものを多数実装するためには、配線が高密度に形成されていることが要求される。そして第３に、実装密度向上のためには、配線が基板表裏面に形成されていることが要求される。
【特許文献１】特開昭６３−１２８６９９号公報（第４頁第２欄第６行〜第１９行）
【特許文献２】特開２００１−４４６３９号公報（段落番号〔００３０〕〜〔００８４〕，図１〜図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  感光性ガラス基板を用いた配線基板では、そのコア基板に耐熱性の高いガラス基板を用いれば、配線基板としての耐熱性の問題を回避することが可能ではあるが、貫通孔への導体ペーストの充填や配線の形成をスクリーン印刷法によって行う場合には、貫通孔内に形成された導体部にボイドが発生したり、微細な配線を高密度に形成することができなかったりするといった問題が生じ得る。そのため、耐熱性の高いガラス基板を用いるとともに、貫通孔内の導体部や配線をフォトリソグラフィ法やメッキ法を用いて形成し、耐熱性と微細化、高密度化に対応することが多くなってきている。しかし、例えばメッキ法によって貫通孔内壁に薄く導体膜を形成した後、更にその内部を樹脂で充填する場合、たとえ耐熱性の高いガラス基板を用いていても、配線基板全体としての耐熱性が低くなってしまうという問題が生じる。これらの問題は、多層配線基板のほか、その基本的構造ともなる単層の配線基板を形成する上でも同じように発生している。【０００６】  本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、高い耐熱性を有し、微細な配線が表裏面に高密度に形成された両面配線ガラス基板の製造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】
【０００７】  本発明では上記問題を解決するために、ガラス基板の表裏面に形成された電気配線と、前記ガラス基板の表裏面に連通する、金属が充填された貫通孔とを有し、前記ガラス基板の表裏面に形成された各前記電気配線が、前記貫通孔に充填された金属を介して電気的に導通された両面配線ガラス基板の製造方法であって、前記ガラス基板に前記貫通孔を形成する第１の工程と、メッキ法によって前記貫通孔内に金属を充填する第２の工程と、を有することを特徴とする両面配線ガラス基板の製造方法が提供される。【０００８】  さらに、本発明により、前記貫通孔に充填する金属が、銅，ニッケル，金，銀，クロム，アルミニウムのいずれか１種または２種以上からなることを特徴とする両面配線ガラス基板の製造方法が提供される。【０００９】  また、本発明により、前記ガラス基板には感光性ガラス基板が用いられ、前記第１の工程が、前記ガラス基板にフォトマスクを通して前記貫通孔を形成する部分に潜像が形成されるように露光する工程と、露光した前記部分を熱処理して結晶化する工程と、結晶化した前記部分を溶解除去して前記貫通孔を形成する工程と、を有することを特徴とする両面配線ガラス基板の製造方法が提供される。【００１０】  また、さらに、本発明により、前記第２の工程が、電解メッキ法によって前記貫通孔内に金属を充填する工程であって、電解メッキ法によって前記貫通孔内に金属を充填する工程の初期段階においては、前記ガラス基板の表裏面における前記貫通孔の開口部のいずれか一方を金属で閉塞し、その後、閉塞した一方の開口部から他方の開口部に向けて金属を堆積して前記貫通孔内に金属を充填することを特徴とする両面配線ガラス基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】  本発明の両面配線ガラス基板の製造方法によれば、貫通孔に金属を充填するようにしたため、両面配線ガラス基板の表裏面を確実に導通させることが可能になるとともに、その耐熱性を向上させることができる。これにより、電子部品等の接続信頼性の高い高密度実装を可能とする両面配線ガラス基板を実現することができる。【００１２】  本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】両面配線ガラス基板の一例の断面図である。
【図２】露光工程の断面図である。
【図３】露光結晶化部除去工程の断面図である。
【図４】イオンブロッキング層形成工程の断面図である。
【図５】電極層形成工程の断面図である。
【図６】開口部閉塞工程の断面図である。
【図７】電解メッキ工程の第１の断面図である。
【図８】電解メッキ工程の第２の断面図である。
【図９】金属層除去工程の断面図である。
【図１０】密着力強化層形成工程の断面図である。
【図１１】配線形成工程の断面図である。
【図１２】開口部閉塞メッキを施した貫通孔開口部近傍の状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は両面配線ガラス基板の一例の断面図である。
両面配線ガラス基板１には、そのコア基板として感光性ガラス基板を結晶化することにより得られる結晶化ガラス基板２１が用いられている。この結晶化ガラス基板２１には、これを貫通する貫通孔３が設けられている。貫通孔３には金属銅（Ｃｕ）からなる銅ポスト５が充填されている。結晶化ガラス基板２１上および銅ポスト５上には、配線となる銅膜層６が密着力強化層７を介して所定の配線パターンで形成されており、銅ポスト５とその上に形成された一部の密着力強化層７および銅膜層６によって両面配線ガラス基板１の表面側と裏面側とが電気的に接続された状態になっている。【００１５】  ここで、結晶化ガラス基板２１の前駆体である感光性ガラス基板は、その平滑性、硬質性、絶縁性、加工性等の面で、配線基板のコア基板材料として優れている。なお、このような性質は、上記のような結晶化ガラスのほか、ソーダライムガラス等の化学強化ガラス、無アルカリガラス、アルミノシリケートガラス等でも同様であり、これらも両面配線ガラス基板１のコア基板に用いることが可能である。【００１６】  密着力強化層７は、スパッタ法により形成されたクロム（Ｃｒ）層（以下「スパッタクロム層」という。）７ａ、スパッタ法により形成されたクロムと銅の混合層（以下「スパッタクロム銅層」という。）７ｂ、およびスパッタ法により形成された銅層（以下「スパッタ銅層」という。）７ｃから構成されている。ここでは、密着力強化層７は、結晶化ガラス基板２１上に、スパッタクロム層７ａ、スパッタクロム銅層７ｂ、スパッタ銅層７ｃが順に積層された３層構造になっている。【００１７】  配線となる銅膜層６は、スパッタ銅層７ｃ上に形成され、その一部は密着力強化層７を介して貫通孔３に充填された銅ポスト５に接続されている。
次に、上記両面配線ガラス基板１のより詳細な構成とその製造方法について説明する。【００１８】  両面配線ガラス基板１の製造工程は、大きく分けて、貫通孔形成工程、ガラス基板改質工程、貫通孔充填工程、密着力強化層形成工程、配線形成工程で構成されている。
まず、貫通孔形成工程について説明する。図２および図３は貫通孔形成工程の説明図であって、図２は露光工程の断面図、図３は露光結晶化部除去工程の断面図である。【００１９】  貫通孔形成工程では、まず、感光性ガラス基板２の表裏一方の面側に、貫通孔３を形成する部分（以下「貫通孔形成部分」という。）に対応する領域にのみ開口部を有するフォトマスク（図示せず）を密着配置し、この状態で感光性ガラス基板２に対して紫外線を照射する。【００２０】  感光性ガラス基板２は、感光性を示すものであれば特に制限はない。感光性ガラス基板２は、その感光性成分として金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）または酸化セリウム（ＣｅＯ２）のうち少なくとも１種を含んでいることが好ましく、２種以上含んでいることがより好ましい。このような感光性ガラス基板２としては、例えば重量％で、ＳｉＯ２：５５％〜８５％，酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）：２％〜２０％，酸化リチウム（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％〜１％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ものを用いることができる。【００２１】  また、フォトマスクは、感光性ガラス基板２に密着して貫通孔形成部分を選択的に露光することのできるものであれば特に制限はない。このようなフォトマスクとして、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等の露光光を通さない膜で遮光パターンを形成したものを用いることができる。【００２２】  このようにして貫通孔形成部分にフォトマスクを通して紫外線を照射した後、この感光性ガラス基板２を熱処理する。熱処理は、用いる感光性ガラス基板２の転移点と屈伏点との間の温度で行うことが好ましい。転移点を下回る温度では熱処理効果が十分に得られず、屈伏点を上回る温度では感光性ガラス基板２の収縮が起こって露光寸法精度が低下する恐れがあるためである。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。【００２３】  このような紫外線照射と熱処理により、紫外線が照射された貫通孔形成部分は結晶化され、図２に示すように、感光性ガラス基板２の貫通孔形成部分に露光結晶化部３ａが形成される。その後、この露光結晶化部３ａが形成された感光性ガラス基板２に、所定濃度の希フッ化水素酸等のエッチング液をスプレー等すれば、露光結晶化部３ａは選択的に溶解除去され、図３に示すように、感光性ガラス基板２に貫通孔３が形成される。【００２４】  このようなフォトリソグラフィ法を用いた貫通孔３の形成方法によれば、感光性ガラス基板２にアスペクト比１０程度の貫通孔３を所望の数だけ同時に形成することができる。例えば、厚さ０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の感光性ガラス基板２を用いた場合には、３０μｍ〜１５０μｍ程度の貫通孔３を所望の位置に複数同時に形成することができる。これにより、配線パターンの微細化、貫通孔形成工程の効率化を図ることが可能になる。さらに、配線の高密度化のために、ランド幅を極めて小さくする、あるいはランド幅をゼロとしたランドレス構造とする場合に��、貫通孔３間のスペースを十分広く確保することができる。そのため、貫通孔３間にも配線を形成することが可能になり、配線パターンの設計自由度の拡大や配線密度の向上を図ることも可能になる。また、複数の貫通孔３を狭ピッチで形成することによって配線密度の向上を図ることも可能になる。【００２５】  なお、感光性ガラス基板２のような感光性を有していない他のガラス基板を用いる場合には、例えばレーザ照射によって貫通孔を形成することができる。
次に、ガラス基板改質工程について説明する。【００２６】  通常、感光性ガラス基板２には、リチウムイオン（Ｌｉ＋），カリウムイオン（Ｋ＋）等のアルカリ金属イオンが含まれている。これらのアルカリ金属イオンが両面配線ガラス基板１の配線金属に漏洩して更にこれに水が吸着すると、電圧が印加されている回路間において配線金属がイオン化し、これが再度電荷を受けて還元され析出するイオンマイグレーションが発生する。このイオンマイグレーションにより、最悪の場合には、析出した金属によって一方の回路から他方の回路に向かう配線が形成され、回路間が短絡してしまう。このような短絡不良は、配線間隔が小さい場合に顕著となり、微細な配線を高密度に形成するためにはイオンマイグレーションを抑止する必要がある。【００２７】  ガラス基板改質工程では、貫通孔３が形成された感光性ガラス基板２全体に、例えば紫外線を約７００ｍＪ／ｃｍ２で照射し、その後、温度約８５０℃で約２時間の熱処理を行い、これを結晶化する。このように感光性ガラス基板２全体を結晶化することにより、結晶化前に比べて、感光性ガラス基板２をこれに含まれるアルカリ金属イオンが移動しにくい状態にすることができる。そのため、イオンマイグレーションを抑止することができるようになる。【００２８】  また、イオンマイグレーションを抑止する方法として、イオンブロッキング層を設ける方法を採ることもできる。図４はイオンブロッキング層形成工程の断面図である。
イオンブロッキング層４を形成する場合には、まず、感光性ガラス基板２の表裏面領域に含有されているアルカリ金属イオンを除去する脱アルカリ処理を施す。この脱アルカリ処理では、感光性ガラス基板２を例えば硫酸水溶液等の電解液中に浸漬し、感光性ガラス基板２に電圧を印加してその表裏面領域に含有されているアルカリ金属イオンを電解液中に溶出させる。【００２９】  このような脱アルカリ処理の終了後、図４に示すように、感光性ガラス基板２の表裏面にイオンブロッキング層４を形成する。このイオンブロッキング層４には、有機系材料、無機系材料のいずれも用いることが可能であり、絶縁性を有し、感光性ガラス基板２との膨張係数差が小さく、耐熱性、耐湿性、誘電率や誘電正接等の電気的特性に優れているものが好ましい。このような要件を満足する材料としては酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム等があり、ピンホールなどの欠陥が形成されにくく、絶縁耐圧が高いという点から酸化シリコン、窒化シリコンがより好ましい。成膜方法は、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等、特に限定されないが、良好な密着性が得られるという点からスパッタ法を用いることがより好ましい。例えば、図４に示したように、まず、脱アルカリ処理後の感光性ガラス基板２の表裏面にそれぞれ、膜厚０．０５μｍ程度のスパッタ窒化シリコン層４ａを形成し、この上に膜厚０．０５μｍ程度のスパッタ酸化シリコン層４ｂを形成して、イオンブロッキング層４を構成することができる。【００３０】  なお、脱アルカリ処理を行わずにイオンブロッキング層４を形成するようにしてもよいし、イオンブロッキング層４を用いる材質に応じて単層あるいは３層以上の構造とすることもできる。【００３１】  次に、貫通孔充填工程について説明する。図５〜図９は貫通孔充填工程の説明図であって、図５は電極層形成工程の断面図、図６は開口部閉塞工程の断面図、図７は電解メッキ工程の第１の断面図、図８は電解メッキ工程の第２の断面図、図９は金属層除去工程の断面図である。【００３２】  貫通孔充填工程では、まず、図５に示すように、ガラス基板改質工程後、すなわち感光性ガラス基板２を結晶化処理した後の結晶化ガラス基板２１の片面側に、膜厚約０．０５μｍのクロム膜を成膜してスパッタクロム層１７ａを形成する。次いで、このスパッタクロム層１７ａ上に膜厚約０．０５μｍのクロム銅合金膜を成膜してスパッタクロム銅層１７ｂを形成し、スパッタクロム銅層１７ｂ上に膜厚約１．５μｍの銅膜を成膜してスパッタ銅層１７ｃを形成する。これにより、図５に示したように、スパッタクロム層１７ａ、スパッタクロム銅層１７ｂおよびスパッタ銅層１７ｃからなる３層構造の電極層１７が、結晶化ガラス基板２１の片面側に形成される。この電極層１７は、貫通孔３に金属を充填するために行う後述の電解メッキ法を用いた貫通孔３へのメッキ金属層の形成時に、電極として作用するものである。なお、以下では、この電極層１７が形成された面を基板裏面とし、その反対側の面を基板表面とする。【００３３】  電極層１７は、貫通孔３に充填する金属と結晶化ガラス基板２１の双方との密着性が良好な層を、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等で結晶化ガラス基板２１上に形成する。例えば、電極層１７は、結晶化ガラス基板２１との密着性が良好な材料からなる第１層、貫通孔３に充填する金属との密着性が良好な材料からなる第３層、および第１層の材料と第３層の材料を共に含んだ第２層を、結晶化ガラス基板２１上に第１層、第２層、第３層の順に積層した３層構造とすることができる。第１層と第３層との密着性が十分得られる場合には、第２層を省略した２層構造とすることも可能である。貫通孔３に充填する金属と結晶化ガラス基板２１の材質によっては双方との密着性が良い材料を単層で形成した構成とすることも可能である。なお、電極層１７を多層構造とする場合には、層間での酸化物生成を防止するため、全ての層について、空気を遮断した環境で連続的に成膜することが肝要である。【００３４】  本実施の形態では、貫通孔３に充填する金属として銅を用いており、この場合、電極層１７には、クロム、タンタル、チタン等の金属材料を用いることができる。電極層１７は、ここではクロムを用い、結晶化ガラス基板２１との密着性が良いスパッタクロム層１７ａ、銅との密着性が良いスパッタ銅層１７ｃ、およびそれらの間に介在させたスパッタクロム銅層１７ｂの３層構造になっている。電極層１７を構成する各金属層の厚さには特に制限はないが、例えば、スパッタクロム層１７ａの厚さは０．０４μｍ〜０．１μｍ程度、中間層であるスパッタクロム銅層１７ｂの厚さは０．０４μｍ〜０．１μｍ程度あれば十分である。また、スパッタ銅層１７ｃの厚さは、０．５μｍ〜１．５μｍ程度あれば十分である。【００３５】  電極層１７の形成後、図６に示すように、電解メッキ法によって銅の電解メッキ層（以下「電解メッキ銅層」という。）５ｂを形成し、この電解メッキ銅層５ｂによって貫通孔３の基板裏面側の開口部を塞ぐ。ここでの電解メッキは、例えば、メッキ液である硫酸銅水溶液の入ったメッキ浴中で、銅板を陽極に、基板を陰極にして、電極層１７が形成された側を銅板に対向させた状態で通電して行うようにすることが好ましい。この電解メッキ銅層５ｂの形成は、貫通孔３の径にも依存するが、１Ａ／ｄｍ２〜５Ａ／ｄｍ２程度の通常よりも比較的高い電流密度の条件下で行うようにする。また、この電流密度は、メッキ液濃度にも依存するため、その値を適当に設定するようにする。一般的には、メッキ液濃度が高い場合には、低い場合に比べて、より高い電流密度に設定することができる。このような電流密度条件下で電解メッキを行うことにより、貫通孔３の基板裏面側の開口部を閉塞することができる。以下では、本メッキ過程を「開口部閉塞メッキ」という。【００３６】  次いで、電解メッキ銅層５ｂおよび電極層１７をシード層とし、図７および図８に示すように、電解メッキ法によって更に電解メッキ銅層５ｂを形成し、先に貫通孔３内部に形成されている電解メッキ銅層５ｂと共に貫通孔３を充填する。この電解メッキは、０．２Ａ／ｄｍ２〜０．８Ａ／ｄｍ２程度の比較的低い電流密度の条件下で行うようにする。ここでは、その電流密度を０．５Ａ／ｄｍ２とする。また、この電解メッキの際には、メッキ浴中で基板表面側を陽極に対向させた状態で通電する。この場合、いわゆるパルスメッキ法を用いることもできる。パルスメッキ法は、貫通孔３内におけるメッキ金属の堆積速度のバラツキを抑える点で有効である。また、印加電圧は、水素過電圧以下に設定することが肝要である。貫通孔３が高アスペクト比である場合には、発生した水素ガス泡を除去することが非常に困難だからである。以下では、本メッキ過程を「ポストメッキ」という。【００３７】  このように、異なる電流密度で電解メッキを行うことにより、貫通孔３はその一方の開口部側、すなわち電極層１７を形成した基板裏面側から金属銅によって充填されていくようになる。なお、図８に示したように、電解メッキ銅層５ｂは、基板表面側にも突出して形成されることがあるが、このような突出部分はラップ法を用いて除去する。【００３８】  次いで、塩化第二鉄を主成分とする薬品を用いて、基板裏面に形成されている電解メッキ銅層５ｂ、スパッタ銅層１７ｃおよびスパッタクロム銅層１７ｂの銅をエッチングにより除去した後、フェリシアン化カリウムを主成分とする薬品を用いて、スパッタクロム銅層１７ｂおよびスパッタクロム層１７ａのクロムをエッチングにより除去する。このように各金属層を除去することにより、図９に示すように、結晶化ガラス基板２１の表裏面を露出させるとともに、貫通孔３が電解メッキ銅層５ｂ、すなわち銅ポスト５で充填された状態が得られる。このような充填方法により、貫通孔３に簡便かつ効率的に銅ポスト５を充填することができる。【００３９】  次に、密着力強化層形成工程について説明する。図１０は密着力強化層形成工程の断面図である。
密着力強化層形成工程では、図１０に示すように、貫通孔３への銅ポスト５の充填後、露出された結晶化ガラス基板２１の表面に、密着力強化層７を形成する。この密着力強化層７は、結晶化ガラス基板２１と、後に配線として形成される銅膜層６との密着力を確保するためのものであり、その材質、層構造および形成方法等は上記電極層１７の場合と同様である。【００４０】  しかしながら、この密着力強化層７は、その膜厚については次のような相違点がある。すなわち、密着力強化層７を構成する各金属層の厚さは、後述のエッチングによる配線パターン形成時のサイドエッチング量を考慮し、極力薄く形成することが望ましい。しかし、密着力強化層７を構成する各金属層の厚さが薄すぎると、配線形成の際に行われる処理によって配線形成前に密着力強化層７が除去されてしまうため注意が必要である。例えば密着力強化層７にクロムを用いる場合、スパッタクロム層７ａの厚さは０．０４μｍ〜０．１μｍ程度が望ましい。また、中間層であるスパッタクロム銅層７ｂの厚さは０．０４μｍ〜０．１μｍ程度が望ましい。スパッタ銅層７ｃの厚さは０．５μｍ〜１．５μｍ程度が望ましい。これにより、合計で２μｍ以下の非常に薄い密着力強化層７が形成される。【００４１】  次に、配線形成工程について説明する。図１１は配線形成工程の断面図である。
この配線形成工程では、まず、図１１に示すように、密着力強化層７上に、電解メッキ法を用いて銅膜層６を形成する。銅膜層６の厚さは、密着力強化層７と同様、サイドエッチング量を考慮して極力薄く形成することが望ましい。しかし、この銅膜層６が薄すぎると、使用環境によって両面配線ガラス基板１の温度変化が繰り返された場合に、銅膜層６の熱膨張係数と結晶化ガラス基板２１の熱膨張係数との差によって銅膜層６に金属疲労が生じる。そのため、このような金属疲労に対する銅膜層６の接続信頼性を確保するために、銅膜層６はある程度の厚みにしておく必要がある。銅膜層６の厚さは、１μｍ〜２０μｍ程度とすることが望ましく、さらには４μｍ〜７μｍ程度とすることがより好ましい。銅膜層６の厚さが１μｍを下回る場合には上記金属疲労によって銅膜層６の断線が生じる危険性が高くなり、銅膜層６の厚さが２０μｍを上回る場合には配線パターンの微細化が難しくなる。【００４２】  銅膜層６の形成後は、フォトリソグラフィ法とエッチングによって配線パターンを形成する。まず、フォトリソグラフィ法によって両面配線ガラス基板１の配線パターンに応じたレジストパターンを形成する。次いで、レジストで被覆されていない領域の銅膜層６、スパッタ銅層７ｃ、スパッタクロム銅層７ｂ、スパッタクロム層７ａをエッチングにより除去して配線パターンを形成する。これにより、図１に示した構成の両面配線ガラス基板１を得る。ここで用いるレジストは、液状レジストでもドライフィルムレジストでも電着レジストでもよい。また、レジストタイプとしては、ポジ型、ネガ型いずれであっても構わないが、一般的にはポジ型レジストの方が解像性が高いため、微細な配線パターンの形成にはより適している。
【実施例】
【００４３】  次に、両面配線ガラス基板１の製造方法を、具体例を挙げて更に詳細に説明する。
両面配線ガラス基板１のコア基板として用いた感光性ガラス基板２は、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３（商品名）である。このＰＥＧ３は、ＳｉＯ２：７８．０重量％，Ｌｉ２Ｏ：１０．０重量％，Ａｌ２Ｏ３：６．０重量％，Ｋ２Ｏ：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％の組成を有している。【００４４】  以下、両面配線ガラス基板１の製造工程を順に説明する。
（貫通孔形成工程）
感光性ガラス基板２上にフォトマスクを密着させ、フォトマスクを通して貫通孔形成部分に紫外線を照射し、露光部分に対応する潜像を形成した。用いたフォトマスクは、石英ガラスを基板とし、クロム／酸化クロム層で所望パターンが形成されたものを使用した。その後、温度約４００℃で熱処理を行って貫通孔形成部分を結晶化し、露光結晶化部３ａを形成した（図２）。その後、希フッ化水素酸（約１０％溶液）を感光性ガラス基板２の表裏面にスプレーして露光結晶化部３ａを溶解除去した。得られた貫通孔３の直径は、約５０μｍであった（図３）。【００４５】  （ガラス基板改質工程）
貫通孔３が形成された感光性ガラス基板２全体に、紫外線を約７００ｍＪ／ｃｍ２で照射し、その後、温度約８５０℃で約２時間の熱処理を行った。これにより、結晶化ガラス基板２１を得た。【００４６】  （貫通孔充填工程）
まず、通常のＤＣスパッタ装置を使用し、ガラス基板改質工程を経た結晶化ガラス基板２１の裏面に電極層１７を形成した。電極層１７は３層構造とし、膜厚０．０５μｍのスパッタクロム層１７ａ、膜厚０．０５μｍのスパッタクロム銅層（クロム：約４％／銅：約９６％）１７ｂ、および膜厚１．５μｍのスパッタ銅層１７ｃを、大気に暴露させることなく連続成膜して形成した（図５）。【００４７】  電極層１７を形成した後、開口部閉塞メッキにより、電解メッキ銅層５ｂによって結晶化ガラス基板２１の電極層１７が形成された表面における貫通孔３の開口部を閉塞した（図６）。この際、メッキ液として、市販の銅メッキ用のメッキ液（上村工業株式会社製レブコ３００硫酸銅メッキ液）を用いた。また、メッキ浴中では、電極層１７が形成された結晶化ガラス基板２１の裏面側が、陽極に対向するような状態で通電した。【００４８】  図１２は開口部閉塞メッキを施した貫通孔開口部近傍の状態を模式的に示す図である。図１２に示すように、電解メッキ銅層５ｂは貫通孔３の中央部で凹んだような形状で充填された。図１２中、Ａ点は貫通孔３の側壁部における電解メッキ銅層５ｂの位置、Ｂ点は貫通孔３の中央部における電解メッキ銅層５ｂの位置を示す。また、ＸはＡ点とＢ点の高低差である。開口部閉塞メッキの際の電流密度（Ａ／ｄｍ２）とＸ値（μｍ）との関係を実験的に求めた結果、表１に示す結果が得られた。【００４９】
【表１】
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【００５０】  表１に示したように、電流密度とＸ値とは反比例の関係にあり、電流密度が増大するにつれ、Ｘ値は減少することが明らかとなった。
Ｘ値の異なる、すなわち電流密度の異なる条件で開口部閉塞メッキを施した試料について、ポストメッキを施した結果、Ｘ値の増大と共に、Ｂ点近傍にメッキ液がトラップされ易くなることが明らかとなった。例えば、電流密度３Ａ／ｄｍ２の場合には、Ｂ点近傍でのメッキ液のトラップが殆ど認められないが、電流密度１Ａ／ｄｍ２の場合には、メッキ液のトラップが顕著に認められた。本結果を踏まえ、ここでは開口部閉塞メッキにおける電流密度を３Ａ／ｄｍ２とした。【００５１】  以上の方法で、貫通孔３の開口部の一方を電解メッキ銅層５ｂで閉塞した後、メッキ浴中で、基板表面側の貫通孔３の開口部が陽極と対向するように配置し直して、ポストメッキを行うことにより、貫通孔３を電解メッキ銅層５ｂで充填した（図７，図８）。このポストメッキの際の電流密度は０．５Ａ／ｄｍ２とした。基板表面側に突出した電解メッキ銅層５ｂ（図８）はラップ法を用いて除去した。【００５２】  次いで、塩化第二鉄を主成分とする薬品を用いて、基板裏面に形成されている電解メッキ銅層５ｂ、スパッタ銅層１７ｃおよびスパッタクロム銅層１７ｂの銅をエッチングにより除去した後、フェリシアン化カリウムを主成分とする薬品を用いて、スパッタクロム銅層１７ｂおよびスパッタクロム層１７ａのクロムをエッチングにより除去して、貫通孔３を銅ポスト５で充填した（図９）。【００５３】  （密着力強化層形成工程）
貫通孔３を銅ポスト５で充填した後、通常のＤＣスパッタ装置を用いて、密着力強化層７を形成した。密着力強化層７は３層構造とし、膜厚０．０５μｍのスパッタクロム層７ａ、膜厚０．０５μｍのスパッタクロム銅層（クロム：約４％／銅：約９６％）７ｂ、および膜厚１．５μｍのスパッタ銅層７ｃを、大気に暴露させることなく連続成膜して形成した（図１０）。【００５４】  （配線形成工程）
密着力強化層７の形成後、電解メッキ法によって膜厚約３．５μｍの銅膜を形成し、配線となる銅膜層６を形成した（図１１）。用いたメッキ液は、市販の硫酸銅メッキ液（メルテックス社製カパーグリームＳＴ−９０１）で、電流密度条件は３Ａ／ｄｍ２とした。【００５５】  銅膜層６を形成した後、ポジ型の液状レジスト（シプレー社製マイクロポジットＳＪＲ５４４０）をスピンナーで約１０μｍの厚さで塗布し、通常のフォトリソグラフィックプロセスに従って所望の配線パターンから成るレジストパターンを作成した。なお、フォトレジストに対する露光量は１０００ｍＪ／ｃｍ２で、現像は現像液（シプレー社製現像液２５００）に約１分間室温でディップして行った。【００５６】  レジストパターンをマスクにして約４０ボーメの塩化第二鉄溶液をスプレーし、銅膜層６、スパッタ銅層７ｃおよびスパッタクロム銅層７ｂの銅エッチングを行った後、レジストをアセトンによって除去した。続いて、エッチング後の銅膜層６を金属レジストとして、フェリシアン化カリウムを主成分とする薬品を用いてスパッタクロム銅層７ｂおよびスパッタクロム層７ａのクロムエッチングを行い、線幅約２０μｍ、間隔約２０μｍ、ランド幅約１２０μｍの配線パターンを形成した。【００５７】  以上の工程により、貫通孔３が電解メッキ法により形成された銅ポスト５で充填された両面配線ガラス基板１を得た（図１）。
なお、本実施例では、開口部閉塞メッキとそれに続くポストメッキにおいて同一のメッキ液を用いたが、各々のメッキ過程について、より適したメッキ液、例えば、メッキ液中のメッキ金属イオン濃度の異なるメッキ液等を用いることも可能である。【００５８】  以上説明したように、本発明の両面配線ガラス基板では、その表裏面を電気的に接続するための貫通孔を金属で充填するようにしたので、基板表裏面を確実に導通させることが可能になる。さらに、本発明の両面配線ガラス基板は、貫通孔の充填材として従来のような樹脂を用いないので、基板全体としての高い耐熱性を実現することができる。また、貫通孔への金属の充填にはメッキ法を用いるので、貫通孔を金属で確実に充填することができる。本発明の両面配線ガラス基板により、電子部品等の接続信頼性の高い高密度実装が実現可能になる。【００５９】  なお、以上の説明では、両面配線ガラス基板の貫通孔に充填する金属として銅を用いた場合を例にして述べたが、銅のほか、ニッケル（Ｎｉ）、銀、金、クロム、アルミニウム等、実装する電子部品等を接合するための温度以上の耐熱性がある金属であれば問題なく用いることができる。また、このような金属を２種以上選択して用いることもできる。このような金属の中で、特に銅はその融点の高さ、抵抗の低さ、価格等の点から、貫通孔に充填する金属として好適である。また、貫通孔に充填する金属の種類に応じ、電極層および密着力強化層の材質、層構造、形成方法等は適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】  本発明の貫通孔を金属で充填する両面配線ガラス基板の製造方法は、多層配線基板にも適用可能であり、また、セラミック基板やガラスエポキシ基板をコア基板に用いた両面配線基板あるいは多層配線基板にも適用可能である。【００６１】  上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
【符号の説明】
【００６２】  １  両面配線ガラス基板
２  感光性ガラス基板
３  貫通孔
３ａ  露光結晶化部
５  銅ポスト
５ｂ  電解メッキ銅層
６  銅膜層
７  密着力強化層
７ａ，１７ａ  スパッタクロム層
７ｂ，１７ｂ  スパッタクロム銅層
７ｃ，１７ｃ  スパッタ銅層
１７  電極層
２１  結晶化ガラス基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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