JP7109739B2 - Glass substrate for laser-assisted etching and method for manufacturing perforated glass substrate using the same - Google Patents
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Description
本発明は、レーザーアシストエッチング用ガラス基板と、当該ガラス基板を用いた有孔ガラス基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a glass substrate for laser-assisted etching and a method for manufacturing a perforated glass substrate using the glass substrate.
従来、ガラス基板に孔部を形成されてなるガラス基板は、当該孔部に貫通電極を形成することによりインターポーザとして使用されている。ガラス製のインターポーザは、樹脂製のインターポーザと比較して、高周波誘電特性や絶縁特性に優れ、また誘電損失が低いという利点がある。孔部を有するガラス基板は、一般に紫外線レーザー等のレーザー光を用いてガラスを変質させ、その後エッチング処理を行って変質部を除去することにより作製される(例えば特許文献1参照)。このような方法は、一般にレーザーアシストエッチングと呼ばれている。 Conventionally, a glass substrate having a hole formed therein is used as an interposer by forming a through electrode in the hole. A glass interposer has advantages over a resin interposer in that it has excellent high-frequency dielectric properties and insulation properties, and has low dielectric loss. A glass substrate having holes is generally produced by altering glass using a laser beam such as an ultraviolet laser, and then performing an etching treatment to remove the altered portions (see, for example, Patent Document 1). Such a method is generally called laser assisted etching.
インターポーザ用ガラス基板は、電極の配置に応じて回路構成が複雑になるに従い、高い精度で孔部を形成する必要がある。ここで、レーザー照射後の変質部と非変質部とのエッチング選択比(エッチングによる浸食深さの比)が低いと、例えば変質部だけでなく非変質部もエッチング液に多量に溶解するため、所望の精度で孔部を形成することが困難である。 In the glass substrate for interposer, as the circuit configuration becomes complicated according to the arrangement of the electrodes, it is necessary to form the holes with high accuracy. Here, if the etching selectivity (ratio of erosion depth due to etching) between the altered portion and the non-altered portion after laser irradiation is low, for example, not only the altered portion but also the non-altered portion are dissolved in the etchant in large amounts. It is difficult to form holes with desired accuracy.
以上に鑑み、本発明は、高い精度で孔部を形成することが可能なレーザーアシストエッチング用ガラス基板、及びそれを用いた有孔ガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a laser-assisted etching glass substrate capable of forming holes with high precision, and a method for manufacturing a perforated glass substrate using the same.
本発明者等は、鋭意検討の結果、ホウケイ酸系ガラスからなるレーザーアシストエッチング用ガラス基板におけるB元素の配位数(結合酸素数)に着目し、当該配位数の割合を規制することにより、前記課題を解消できることを見出した。 As a result of intensive studies, the present inventors focused on the coordination number (bonded oxygen number) of element B in a glass substrate for laser-assisted etching made of borosilicate glass, and by regulating the ratio of the coordination number, , found that the above problems can be solved.
即ち、本発明のレーザーアシストエッチング用ガラス基板は、ホウケイ酸ガラスからなり、ガラス中におけるB元素の配位数の割合として、3配位/(3配位+4配位)が0.4以上であることを特徴とする。なお、「B元素の配位数の割合として、3配位/(3配位+4配位)が0.4以上」とは、より具体的には「3配位のB元素の数/(3配位のB元素の数+4配位のB元素の数)の値が0.4以上」であることを意味する。 That is, the glass substrate for laser-assisted etching of the present invention is made of borosilicate glass, and the ratio of the coordination number of element B in the glass is 0.4 or more. characterized by being In addition, "as the ratio of the coordination number of the B element, 3 coordination / (3 coordination + 4 coordination) is 0.4 or more", more specifically, "the number of 3 coordination B element / ( It means that the value of the number of 3-coordinated B elements + the number of 4-coordinated B elements) is 0.4 or more.
ホウケイ酸系ガラスにおいて、通常、B元素の配位数は、Siと同じ4配位であり、化学的耐久性が高い。一方、3配位のB元素は、酸素元素との結合力が弱いため化学的耐久性が低く、酸溶液やアルカリ溶液に溶解しやすい。従って、ガラス中における3配位のB元素が多いと、エッチングレートが増大する傾向がある。レーザー照射前のガラス中に3配位のB元素が一定量存在すると、それらが起点となり、レーザー照射により4配位のB元素が3配位に変化しやすくなると考えられる。特にガラス基板に対してパルス波のフェムト秒レーザーを照射した場合は、被照射部がプラズマ化して温度の急上昇とその後の急降下を連続して繰り返すため、4配位のB元素が3配位に変化しやすい。その結果、レーザー照射後の変質部と非変質部とのエッチング選択比が大きくなり、エッチング処理により高い精度で孔部を形成することが可能となる。 In borosilicate glass, the coordination number of element B is generally 4, which is the same as that of Si, and chemical durability is high. On the other hand, the three-coordinated B element has a weak bonding force with the oxygen element, and thus has low chemical durability and is easily dissolved in an acid solution or an alkaline solution. Therefore, when the amount of 3-coordinated B element in the glass is large, the etching rate tends to increase. It is considered that when a certain amount of 3-coordinated B element is present in the glass before laser irradiation, it becomes a starting point, and the 4-coordinated B element is easily changed to 3-coordinated by laser irradiation. In particular, when a pulse wave femtosecond laser is irradiated onto a glass substrate, the irradiated area turns into plasma and the temperature rapidly rises and then falls continuously, so that the 4-coordinated B element becomes 3-coordinated. subject to change. As a result, the etching selectivity between the altered portion and the non-altered portion after laser irradiation is increased, and the hole can be formed with high accuracy by etching.
本発明のレーザーアシストエッチング用ガラス基板は、モル%でR2O(Rは、Li、Na及びKから選択される少なくとも一種)を1超~4.5%含有することが好ましい。このようにすれば、Bの配位数が4配位から3配位へ変化しやすくなる。 The glass substrate for laser-assisted etching of the present invention preferably contains more than 1 to 4.5% by mol of R 2 O (R is at least one selected from Li, Na and K). In this way, the coordination number of B is easily changed from 4-coordinate to 3-coordinate.
本発明のレーザーアシストエッチング用ガラス基板は、モル%で、SiO2 50~85%、B2O3 5~30%、R2O(Rは、Li、Na及びKから選択される少なくとも一種) 1超~4.5%、Al2O3 0~5%、及び、MgO 0~5%を含有することが好ましい。このようにすれば、Bの配位数が4配位から3配位へ変化しやすくなる。 The glass substrate for laser-assisted etching of the present invention contains, in mol%, SiO 2 50 to 85%, B 2 O 3 5 to 30%, and R 2 O (R is at least one selected from Li, Na and K). It preferably contains more than 1-4.5%, 0-5% Al 2 O 3 and 0-5% MgO. In this way, the coordination number of B is easily changed from 4-coordinate to 3-coordinate.
本発明のレーザーアシストエッチング用ガラス基板は、熱膨張係数が20~50×10-7/Kであることが好ましい。このようにすれば、インターポーザ用ガラス基板とした際に実装されるシリコン半導体との熱的なマッチングをとることができ、ガラス基板とシリコン半導体の接合部におけるクラックの発生を抑制することができる。 The glass substrate for laser-assisted etching of the present invention preferably has a thermal expansion coefficient of 20 to 50×10 −7 /K. By doing so, it is possible to achieve thermal matching with the silicon semiconductor to be mounted when the glass substrate for interposer is formed, and it is possible to suppress the occurrence of cracks at the junction between the glass substrate and the silicon semiconductor.
本発明の有孔ガラス基板の製造方法は、上記のレーザーアシストエッチング用ガラス基板にレーザー光を照射することにより変質部を形成する工程、及び、ガラス基板をエッチング処理して変質部を溶解することにより孔部を形成する工程、を備えることを特徴とする。 The method for producing a perforated glass substrate of the present invention comprises the steps of: irradiating the glass substrate for laser-assisted etching with a laser beam to form an altered portion; and etching the glass substrate to dissolve the altered portion. A step of forming a hole by
本発明の有孔ガラス基板の製造方法は、レーザー光が、波長700~1200nmのフェムト秒パルスレーザー光であることが好ましい。このようにすれば、ガラス基板を短時間で、エッチング溶解可能な程度まで変質させることができるため好ましい。 In the method for producing a perforated glass substrate of the present invention, the laser light is preferably femtosecond pulse laser light with a wavelength of 700 to 1200 nm. This is preferable because the glass substrate can be altered in a short period of time to the extent that it can be dissolved by etching.
本発明の有孔ガラス基板の製造方法は、エッチング処理を、酸溶液またはアルカリ溶液を用いて行うことが好ましい。 In the method for manufacturing a perforated glass substrate of the present invention, the etching treatment is preferably performed using an acid solution or an alkaline solution.
本発明の有孔ガラス基板の製造方法は、有孔ガラス基板が例えばインターポーザ用ガラス基板として使用される。 In the method for manufacturing a perforated glass substrate of the present invention, the perforated glass substrate is used as, for example, an interposer glass substrate.
本発明の方法によれば、高い精度で孔部を形成することが可能なレーザーアシストエッチング用ガラス基板、及びそれを用いた有孔ガラス基板の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the method of this invention, the glass substrate for laser assist etching which can form a hole with high precision, and the manufacturing method of a perforated glass substrate using the same can be provided.
本発明のレーザーアシストエッチング用ガラス基板は、ホウケイ酸ガラスからなるレーザーアシストエッチング用ガラス基板であって、ガラス中におけるB元素の配位数の割合として、3配位/(3配位+4配位)が0.4以上であることを特徴とする。当該配位数の比率が小さすぎると、レーザー照射後の変質部のエッチングレートが小さくなり、その結果としてレーザー照射後の変質部と非変質部とのエッチング選択比が小さくなり、高い精度で孔部を形成することが困難となる。当該配位数の比率は0.5以上、0.6以上、0.65以上、0.68以上、特に0.7以上であることが好ましい。一方、当該配位数の比率の上限は特に限定されないが、現実的には0.9以下である。 The glass substrate for laser-assisted etching of the present invention is a glass substrate for laser-assisted etching made of borosilicate glass. ) is 0.4 or more. If the ratio of the coordination numbers is too small, the etching rate of the altered portion after laser irradiation becomes small, and as a result, the etching selection ratio between the altered portion and the non-altered portion after laser irradiation becomes small, and holes can be formed with high accuracy. It becomes difficult to form a part. The coordination number ratio is preferably 0.5 or more, 0.6 or more, 0.65 or more, 0.68 or more, and particularly 0.7 or more. On the other hand, although the upper limit of the coordination number ratio is not particularly limited, it is practically 0.9 or less.
ホウケイ酸系ガラスの組成としては、例えば、モル%で、SiO2 50~85%、B2O3 5~30%、R2O(Rは、Li、Na及びKから選択される少なくとも一種) 1超~4.5%、Al2O3 0~5%、及び、MgO 0~5%を含有するものが挙げられる。このように組成を限定した理由を以下に説明する。 The composition of the borosilicate glass is, for example, SiO 2 50 to 85%, B 2 O 3 5 to 30%, R 2 O (R is at least one selected from Li, Na and K) in terms of mol%. 1-4.5%, Al 2 O 3 0-5%, and MgO 0-5%. The reason for limiting the composition in this way will be explained below.
SiO2はガラス骨格となる成分であり、また化学的耐久性を高める成分である。SiO2の含有量は50~85%、特に60~85%であることが好ましい。SiO2の含有量が少なすぎると、化学的耐久性に劣りエッチング選択比が低くなるため、高い精度で孔部を形成することが困難となる。一方、SiO2の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。 SiO 2 is a component that forms a glass skeleton and is a component that enhances chemical durability. The content of SiO 2 is preferably 50-85%, in particular 60-85%. If the content of SiO 2 is too low, the chemical durability will be poor and the etching selectivity will be low, making it difficult to form holes with high precision. On the other hand, if the content of SiO2 is too high, vitrification becomes difficult.
B2O3はガラス骨格となる成分である。また、化学的耐久性を高める成分である。なお、B元素が3配位の場合は、ガラスの化学的耐久性を低下させ、エッチングレートを高める効果がある。Bの含有量は5~30%、特に10~25%であることが好ましい。B2O3の含有量が少なすぎると、化学的耐久性に劣りエッチング選択比が低くなるため、高い精度で孔部を形成することが困難となる。一方、B2O3の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。 B 2 O 3 is a component that becomes a glass skeleton. It is also a component that enhances chemical durability. In addition, when the B element is three-coordinated, it has the effect of lowering the chemical durability of the glass and increasing the etching rate. The content of B is preferably 5-30%, particularly preferably 10-25%. If the content of B 2 O 3 is too low, the chemical durability will be poor and the etching selectivity will be low, making it difficult to form holes with high accuracy. On the other hand, if the B 2 O 3 content is too high, vitrification becomes difficult.
アルカリ金属酸化物(R2O=Li2O、Na2O及びK2Oから選択される少なくとも一種)は、B元素の配位数を4配位から3配位へ変化させる成分である。また、ガラス化を容易にしたり、熱膨張係数を制御するための成分でもある。R2Oの含有量は1超~4.5%、特に1~4%であることが好ましい。R2Oの含有量が少なすぎると、上記効果が得にくくなる。一方、R2Oの含有量が多すぎると、逆にB元素の配位数が4配位から3配位に変化しにくくなる。また紫外線透過率が低下したり、化学的耐久性に劣りエッチング選択比が低くなるため、高い精度で孔部を形成することが困難となる。 The alkali metal oxide (at least one selected from R 2 O=Li 2 O, Na 2 O and K 2 O) is a component that changes the coordination number of element B from 4 to 3. It is also a component for facilitating vitrification and controlling the coefficient of thermal expansion. The content of R 2 O is preferably more than 1 to 4.5%, especially 1 to 4%. If the content of R 2 O is too small, it becomes difficult to obtain the above effects. On the other hand, if the content of R 2 O is too large, conversely, it becomes difficult for the coordination number of the B element to change from 4-coordinate to 3-coordinate. In addition, the ultraviolet transmittance is lowered, the chemical durability is deteriorated, and the etching selectivity is lowered, making it difficult to form holes with high precision.
Al2O3は化学的耐久性を高める成分である。Al2O3の含有量は0~5%、特に0.1~4%であることが好ましい。Al2O3の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。 Al 2 O 3 is a component that enhances chemical durability. The content of Al 2 O 3 is preferably 0-5%, especially 0.1-4%. If the content of Al 2 O 3 is too high, it becomes difficult to vitrify.
MgOは、B元素の配位数を4配位から3配位へ変化させる成分である。MgOの含有量は0~5%、特に0.1~4%であることが好ましい。MgOの含有量が多すぎると、逆にB元素の配位数が4配位から3配位に変化しにくくなる。 MgO is a component that changes the coordination number of the B element from 4-coordinate to 3-coordinate. The content of MgO is preferably 0-5%, particularly 0.1-4%. If the content of MgO is too large, conversely, the coordination number of the B element becomes difficult to change from 4-coordinate to 3-coordinate.
その他、本発明の効果を損なわない限り、アルカリ土類金属酸化物(CaO、SrO、BaO)、P2O5、TiO2、ZnO、ZrO2、Bi2O3、SnO2、希土類酸化物、その他ガラス作製に用いられる一般的な酸化物成分を各々5%まで含有させることができる。なお、本発明のガラス基板を用いて作製されたインターポーザ用ガラス基板に半導体を実装する工程において、紫外線硬化樹脂を利用する場合は、ガラス基板を通じて紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する場合がある。この場合は、ガラス基板の紫外線透過率が高いことが望ましい。このように、ガラス基板の紫外線透過率を高めることを目的とする場合には、TiO2やCuO等の紫外線吸収成分を実質的に含有しない(例えば0.1%未満)ことが好ましい。 In addition, alkaline earth metal oxides (CaO, SrO, BaO), P 2 O 5 , TiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Bi 2 O 3 , SnO 2 , rare earth oxides, as long as they do not impair the effects of the present invention. In addition, up to 5% of each of common oxide components used in glass production can be contained. In the process of mounting a semiconductor on a glass substrate for an interposer manufactured using the glass substrate of the present invention, when using an ultraviolet curable resin, the ultraviolet curable resin may be irradiated with ultraviolet rays through the glass substrate. In this case, it is desirable that the glass substrate has a high ultraviolet transmittance. Thus, when the object is to increase the ultraviolet transmittance of the glass substrate, it is preferable that the glass substrate does not substantially contain ultraviolet absorbing components such as TiO 2 and CuO (for example, less than 0.1%).
本発明のレーザーアシストエッチング用ガラスは、熱膨張係数が20~50×10-7/K、特に25~45×10-7/Kであることが好ましい。このようにすることで、インターポーザ用ガラス基板とした際に実装されるシリコン半導体との熱的なマッチングをとることができる。その結果、ガラス基板とシリコン半導体の接続部におけるクラックの発生を抑制でき、電気的接合を確保することができる。 The glass for laser-assisted etching of the present invention preferably has a coefficient of thermal expansion of 20 to 50×10 −7 /K, particularly 25 to 45×10 −7 /K. By doing so, it is possible to achieve thermal matching with the silicon semiconductor to be mounted when the interposer glass substrate is formed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the connecting portion between the glass substrate and the silicon semiconductor, and to ensure the electrical connection.
ガラス基板の厚みは0.03~1mm、0.1~0.7mm、特に0.2~0.5mmであることが好ましい。ガラス基板の厚みが小さすぎると、機械的強度が低下しやすくなる。ガラス基板の厚みが大きすぎると、レーザー光による変質が不十分となり、所望の孔部を形成しにくくなる。 The thickness of the glass substrate is preferably 0.03 to 1 mm, 0.1 to 0.7 mm, particularly 0.2 to 0.5 mm. If the thickness of the glass substrate is too small, the mechanical strength tends to decrease. If the thickness of the glass substrate is too large, the deterioration due to laser light will be insufficient, making it difficult to form desired holes.
以下、本発明のレーザーアシストエッチング用ガラス基板を用いてインターポーザ用ガラス基板等の有孔ガラス基板を製造する方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a perforated glass substrate such as an interposer glass substrate using the glass substrate for laser-assisted etching of the present invention will be described.
本発明の有孔ガラス基板の作製方法は、上記のレーザーアシストエッチング用ガラス基板にレーザー光を照射することにより変質部を形成する工程、及び、ガラス基板をエッチング処理して変質部を溶解することにより孔部を形成する工程、を備えることを特徴とする。 The method for producing a perforated glass substrate of the present invention comprises the steps of: irradiating the above glass substrate for laser-assisted etching with a laser beam to form an altered portion; and etching the glass substrate to dissolve the altered portion. A step of forming a hole by
レーザー光の波長は700~1200nmが好ましい。たとえば波長800nmのTiサファイアレーザー、波長1030nmのYbファイバーレーザーを用いることができる。このようなレーザー光を用いることで、紫外線領域において透明なガラスを変質させることができる。 The wavelength of the laser light is preferably 700-1200 nm. For example, a Ti sapphire laser with a wavelength of 800 nm and a Yb fiber laser with a wavelength of 1030 nm can be used. By using such a laser beam, transparent glass can be altered in the ultraviolet region.
レーザー光は例えばパルスレーザー光が使用される。パルスレーザー光のパルス幅は例えば10~10000fs(フェムト秒)の範囲のものを使用することができる。特にパルス幅が概ね10~1000fsであるいわゆるフェムト秒レーザーを使用することにより、ガラス基板を短時間で、エッチング溶解可能な程度まで変質させることができるため好ましい。 For example, pulsed laser light is used as the laser light. The pulse width of the pulsed laser light may be in the range of 10 to 10000 fs (femtoseconds), for example. In particular, it is preferable to use a so-called femtosecond laser with a pulse width of approximately 10 to 1000 fs, because the glass substrate can be altered in a short period of time to the extent that it can be etched and dissolved.
なおガラス基板の変質部には、レーザー光のエネルギーによりガラスが一部溶解して、孔部(凹部)が形成される場合がある。 In addition, the glass may be partially melted by the energy of the laser beam to form holes (recesses) in the deteriorated portion of the glass substrate.
エッチング処理に使用する薬液は例えばフッ酸、硝酸、硫酸、それらの混酸等の酸溶液や、水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液等を使用することができる。 As the chemical solution used for the etching process, for example, acid solutions such as hydrofluoric acid, nitric acid, sulfuric acid, and mixed acids thereof, and alkaline solutions such as potassium hydroxide aqueous solution can be used.
薬液の濃度は目的とするエッチング能に応じて適宜調整すればよい。例えば、フッ酸の場合は0.5~5質量%、特に1~3質量%であることが好ましい。また、水酸化カリウム水溶液の場合は1~20モル%、特に5~15モル%であることが好ましい。薬液の濃度が低すぎると、変質部が溶解しにくく、所望の孔部を形成しにくくなる。一方、薬液の濃度が高すぎると、ガラス基板の変質部以外の部分が溶解するおそれがある。 The concentration of the chemical solution may be appropriately adjusted according to the desired etching ability. For example, in the case of hydrofluoric acid, it is preferably 0.5 to 5% by mass, particularly preferably 1 to 3% by mass. In the case of an aqueous potassium hydroxide solution, it is preferably 1 to 20 mol %, particularly preferably 5 to 15 mol %. If the concentration of the chemical solution is too low, the denatured portion is difficult to dissolve, making it difficult to form desired holes. On the other hand, if the concentration of the chemical solution is too high, there is a possibility that the portion of the glass substrate other than the altered portion may be dissolved.
薬液の温度は、フッ酸の場合は0~50℃、特に20~40℃であることが好ましい。フッ酸の温度が低すぎると、エッチング能が低下しやすくなる。一方、フッ酸の温度が高すぎると、フッ化水素が揮発してエッチング能が低下しやすくなる。また、安全上も好ましくない。水酸化カリウム水溶液の場合は0℃以上、20℃以上、50℃以上、特に70℃以上であることが好ましい。水酸化カリウム水溶液の温度が低すぎると、エッチング能が低下しやすくなる。一方、水酸化カリウム水溶液の温度が高すぎると沸騰するため、安全上好ましくない。よって、95℃以下、特に90℃以下であることが好ましい。 The temperature of the chemical solution is preferably 0 to 50°C, particularly 20 to 40°C in the case of hydrofluoric acid. If the temperature of hydrofluoric acid is too low, the etching performance tends to decrease. On the other hand, if the temperature of hydrofluoric acid is too high, hydrogen fluoride volatilizes and the etching performance tends to decrease. Moreover, it is not preferable in terms of safety. In the case of an aqueous potassium hydroxide solution, the temperature is preferably 0° C. or higher, 20° C. or higher, 50° C. or higher, particularly 70° C. or higher. If the temperature of the aqueous potassium hydroxide solution is too low, the etching performance tends to decrease. On the other hand, if the temperature of the potassium hydroxide aqueous solution is too high, it boils, which is not preferable from the safety point of view. Therefore, it is preferably 95° C. or lower, particularly 90° C. or lower.
エッチング時間は使用する薬液の種類や濃度等によって適宜選択すればよく、例えば1~100分程度、さらには5~50分程度であることが好ましい。 The etching time may be appropriately selected according to the type and concentration of the chemical used, and is preferably about 1 to 100 minutes, more preferably about 5 to 50 minutes.
形成する孔部の内径は目的とする用途に応じて適宜選択すればよい。例えば有孔ガラス基板をインターポーザ用ガラス基板として使用する場合は、孔部の内径は1~100μm、2~50μm、さらには5~20μmの範囲で設定することが好ましい。なお、孔部は貫通孔であってもよく、非貫通孔(有底孔)であってもよい。 The inner diameter of the hole to be formed may be appropriately selected according to the intended use. For example, when a perforated glass substrate is used as an interposer glass substrate, the inner diameter of the holes is preferably set within the range of 1 to 100 μm, 2 to 50 μm, and more preferably 5 to 20 μm. The hole may be a through hole or a non-through hole (bottomed hole).
上記のようにして得られた有孔ガラス基板は、そのままインターポーザ等の所望の用途に使用してもよいし、必要に応じて所定の大きさに切断して使用してもよい。 The porous glass substrate obtained as described above may be used as it is for a desired application such as an interposer, or may be used after being cut into a predetermined size as necessary.
以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
表1は実施例(No.1~4)及び比較例(No.5)を示す。 Table 1 shows Examples (No. 1 to 4) and Comparative Example (No. 5).
(1)レーザーアシストエッチング用ガラス基板の作製
まず表1のガラス組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れた後、1400~1650℃で24時間溶融した。ガラスバッチの溶解に際しては、白金スターラーを用いて攪拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出して、板状に成形した後、徐冷点付近の温度で30分間徐冷した。これにより、レーザーアシストエッチング用ガラス基板を得た。
(1) Preparation of Glass Substrate for Laser-Assisted Etching First, a glass batch prepared by mixing glass raw materials so as to have the glass composition shown in Table 1 was placed in a platinum crucible and then melted at 1400 to 1650° C. for 24 hours. When the glass batch was melted, it was homogenized by stirring using a platinum stirrer. Then, the molten glass was poured onto a carbon plate, shaped into a plate, and then slowly cooled at a temperature near the annealing point for 30 minutes. Thus, a glass substrate for laser-assisted etching was obtained.
得られたガラス基板について、以下のようにしてB元素の配位数、熱膨張係数、を測定した。 For the obtained glass substrate, the coordination number of element B and the coefficient of thermal expansion were measured as follows.
B元素の配位数は、Bruker社製のNMR(核磁気共鳴)装置を用い、周波数500MHz、磁場5.7Tの条件で11BのNMRスペクトルを測定し、得られたスペクトルを解析することにより求めた。 The coordination number of the B element is obtained by measuring the 11 B NMR spectrum under the conditions of a frequency of 500 MHz and a magnetic field of 5.7 T using an NMR (nuclear magnetic resonance) apparatus manufactured by Bruker, and analyzing the obtained spectrum. asked.
熱膨張係数は、30~380℃の温度範囲において、ディラトメーターで測定した平均熱膨張係数を採用した。 As the coefficient of thermal expansion, the average coefficient of thermal expansion measured with a dilatometer in the temperature range of 30 to 380° C. was adopted.
(2)エッチング選択比の測定
上記で得られたガラス基板について、両面を鏡面研磨して0.5mmの厚みとした。ガラス基板に波長1035nmのフェムト秒レーザー(パルス幅450fs)を照射することにより、ガラス基板に直径10μm、厚み0.5mm程度の略円柱形の変質部を形成した。
(2) Measurement of Etching Selectivity Both sides of the glass substrate obtained above were mirror-polished to a thickness of 0.5 mm. By irradiating the glass substrate with a femtosecond laser (pulse width of 450 fs) having a wavelength of 1035 nm, a substantially cylindrical altered portion having a diameter of 10 μm and a thickness of approximately 0.5 mm was formed in the glass substrate.
次いで、変質部形成後のガラス基板を、25℃の2質量%フッ酸溶液中または80℃の10モル%の水酸化カリウム溶液中に30分間浸漬することによりエッチング処理を行った。エッチング処理後は純水を用いた超音波洗浄機でガラス基板を洗浄し、120℃で3時間乾燥した。これにより、ガラス基板の両表面に有底の孔部を形成し、有孔ガラス基板を作製した。得られた有孔ガラス基板について、以下の式によりエッチング選択比を測定した。なお、孔部の深さはレーザー顕微鏡(キーエンス社製)を用いて測定した。 Then, the glass substrate after formation of the altered portion was etched by immersing it in a 2% by mass hydrofluoric acid solution at 25° C. or a 10 mol % potassium hydroxide solution at 80° C. for 30 minutes. After the etching treatment, the glass substrate was washed with an ultrasonic cleaner using pure water and dried at 120° C. for 3 hours. As a result, holes with bottoms were formed on both surfaces of the glass substrate to produce a perforated glass substrate. The etching selectivity of the obtained perforated glass substrate was measured according to the following formula. The depth of the hole was measured using a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation).
エッチング選択比=
(エッチング処理後の変質部における片面の孔部の深さ-エッチング処理前の変質部における片面の孔部の深さ)/{(エッチング処理前の非変質部の厚み-エッチング処理後の非変質部の厚み)÷2)}
Etching selectivity =
(depth of hole on one side in altered portion after etching-depth of hole on one side in altered portion before etching)/{(thickness of non-altered portion before etching-non-altered after etching) part thickness) ÷ 2)}
表1に示すように、実施例であるNo.1~4のガラス基板は、エッチング選択比が18以上と大きかった。一方、比較例であるNo.5のガラス基板は、エッチング選択比が1と小さかった。 As shown in Table 1, no. The glass substrates of Nos. 1 to 4 had a large etching selectivity of 18 or more. On the other hand, no. The glass substrate No. 5 had a small etching selectivity of 1.
本発明のレーザーアシストエッチング用ガラス基板から作製される有孔ガラス基板は、インターポーザ用基板以外にも、マイクロ流体デバイス用基板や、光ファイバー等の光学部品を高精度に整列させて保持するためマイクロホールアレイとして使用することも可能である。 The perforated glass substrate produced from the glass substrate for laser-assisted etching of the present invention has microholes for aligning and holding optical components such as microfluidic device substrates and optical fibers with high precision in addition to interposer substrates. It can also be used as an array.
Claims (7)
ガラス基板をエッチング処理して変質部を溶解することにより孔部を形成する工程、
を備えることを特徴とする有孔ガラス基板の製造方法。 A step of forming an altered portion by irradiating the glass substrate for laser-assisted etching according to any one of claims 1 to 3 with a laser beam, and
forming a hole by etching the glass substrate to dissolve the altered portion;
A method for manufacturing a perforated glass substrate, comprising:
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