特表 2022-531501 ガラス貫通ビアを有する高ケイ酸塩ガラス物品およびその製造方法と使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-06

(54)【発明の名称】ガラス貫通ビアを有する高ケイ酸塩ガラス物品およびその製造方法と使用方法

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/085 20060101AFI20220629BHJP

   C03C 3/097 20060101ALI20220629BHJP

   C03C 3/06 20060101ALI20220629BHJP

   C03C 3/093 20060101ALI20220629BHJP

【ＦＩ】

C03C3/085

C03C3/097

C03C3/06

C03C3/093

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021566206

(86)(22)【出願日】2020-05-01

(85)【翻訳文提出日】2021-12-28

(86)【国際出願番号】 US2020030905

(87)【国際公開番号】W WO2020231645

(87)【国際公開日】2020-11-19

(31)【優先権主張番号】62/846,102

(32)【優先日】2019-05-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100123652

【弁理士】

【氏名又は名称】坂野 博行

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】グオ，シアオジュー

(72)【発明者】

【氏名】ホアン，ティエン

(72)【発明者】

【氏名】ジン，ユィホイ

(72)【発明者】

【氏名】ペトリウスキー，タミー リン

(72)【発明者】

【氏名】ジャン，リーイン

【テーマコード（参考）】

4G062

【Ｆターム（参考）】

4G062AA01

4G062BB01

4G062CC10

4G062DA07

4G062DA08

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4G062EC04

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4G062FL01

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4G062HH20

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4G062JJ10

4G062KK01

4G062KK03

4G062KK05

4G062KK07

4G062KK10

(57)【要約】

ＲＦ、インターポーザ、および類似の用途のための再分配層に現在使用されているガラスおよび他の材料を上回るいくつかの利点を示す、シリカ含有量の多いガラス組成物が、ここに開示されている。ここに開示されたガラスは、ガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を作るために使用されるレーザ損傷およびエッチング過程に関して高い生産性を有する低コストの平板ガラスである。ここに記載されたケイ酸塩ガラスおよび過程を使用して作製されるＴＧＶは、大きい腰部直径を有し、これは、インターポーザなどのガラス物品の製造に関して望ましい特徴である。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つ以上のガラス貫通ビアを含むケイ酸塩ガラス物品において、
（ａ）前記ガラス貫通ビアは、第１の表面直径（Ｄ_Ｓ１）、第２の表面直径（Ｄ_Ｓ２）、および腰部直径（Ｄ_ｗ）を有し、Ｄ_Ｓ１／Ｄ_ｗの比は１：１から２：１であり、Ｄ_Ｓ２／Ｄ_ｗの比は１：１から２：１であり、
（ｂ）前記ケイ酸塩ガラス物品は、
（ｉ）７５モル％超のＳｉＯ_２と、
（ｉｉ）２モル％未満のＰ_２Ｏ_５および１２モル％未満のＡｌ_２Ｏ_３の少なくとも一方と、
を含む、ケイ酸塩ガラス物品。

【請求項2】

７５モル％超から９５モル％のＳｉＯ_２を含む、請求項１記載のケイ酸塩ガラス物品。

【請求項3】

０．５モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３をさらに含む、請求項１記載のケイ酸塩ガラス物品。

【請求項4】

Ｐ_２Ｏ_５を含まない、請求項１から３いずれか１項記載のケイ酸塩ガラス物品。

【請求項5】

アルカリ金属酸化物を含まない、請求項１から３いずれか１項記載のケイ酸塩ガラス物品。

【請求項6】

７５モル％超から９５モル％のＳｉＯ_２、
１モル％から１３モル％の少なくとも１種類のアルカリ金属酸化物、
１モル％から１０モル％の少なくとも１種類のアルカリ土類金属酸化物、
１モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
０モル％から１０モル％のＢ_２Ｏ_３、
０．０１モル％から４モル％のＺｎＯ、および
０モル％から０．５モル％のＳｎＯ_２、
を含む、請求項１または２記載のケイ酸塩ガラス物品。

【請求項7】

７５モル％超から８５モル％のＳｉＯ_２、
１モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
８モル％から１３モル％のＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、またはその組合せ、
２モル％から８モル％のＭｇＯ、および
０．０１モル％から０．５モル％のＳｎＯ_２、
を含む、請求項１または２記載のケイ酸塩ガラス物品。

【発明の詳細な説明】

【優先権】

【0001】

本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１９年５月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／８４６１０２号に優先権の恩恵を主張するものである。

【技術分野】

【0002】

本開示は、ガラス貫通ビアの効率的な製造に有用なケイ酸塩ガラス組成物に関する。

【背景技術】

【0003】

今日、エレクトロニクス用途のための精密に形成された孔を有する薄いガラスに強い関心が持たれている。この孔は、導電性材料が充填され、電気信号をある部品から別の部品に伝導させて、中央処理装置、メモリチップ、図形処理装置、または他の電子部品の精密接続を与えるために使用される。そのような用途にとって、その中に金属化された孔を有する基板は、一般に、「インターポーザ」と呼ばれる。繊維強化高分子またはシリコンなどの現在使用されているインターポーザ材料と比べて、ガラスは、数多くの有利な性質を有する。ガラスは、研磨の必要なく、大型シートで薄く滑らかに成形することができ、有機代替物よりも高い剛性および卓越した寸法安定性を有し、シリコンよりもずっと良好な電気絶縁体であり、有機の選択肢よりも良好な寸法（熱的および剛性の）安定性を有し、集積化回路における積層体の撓みを制御するように異なる熱膨張係数に調整することができる。ガラスは絶縁体であるので、ガラス要素に関する電気損失は低い一方で、抵抗率は高い。

【0004】

ガラスの表面での孔（エッチング過程が完了したときに、「ガラス貫通ビア」またはＴＧＶとも称される）の直径は幅広いが、ガラスの中心または最も狭い部分（「腰部(waist)」）での直径は、多くの場合、ずっと小さい。ＴＧＶの金属化の改善、それゆえ、電気性能の改善は、腰部の直径がより幅の広いＴＧＶからもたらされるであろう。特に、より幅の広い腰部直径は、熱としての電磁エネルギーの消散（例えば、誘電損失、ジュール加熱）を減少させるのに役立つであろう；このことは、インターポーザ材料が低損失角または損失正接を有する場合に、達成できる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

必要とされているものは、生産性の高いガラス製造を可能にし、腰部直径の大きいガラス貫通ビアの製造を可能にする新たなガラス組成物である。理想的には、そのガラス組成物は、積層集積回路および他のエレクトロニクス技術に使用するのに望ましい電気的性質も有するであろう。本開示の主題は、これらの必要性に対処するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ＲＦ、インターポーザ、および類似の用途のための再分配層に現在使用されているガラスおよび他の材料を上回るいくつかの利点を示す、シリカ含有量の多いガラス組成物が、ここに開示されている。ここに開示されたガラスは、ガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を作るために使用されるレーザ損傷およびエッチング過程に関して高い生産性を有する低コストの平板ガラスである。ここに記載されたケイ酸塩ガラスおよび過程を使用して作製されるＴＧＶは、大きい腰部直径を有し、これは、インターポーザなどのガラス物品の製造に関して望ましい特徴である。

【0007】

第１の態様において、ケイ酸塩ガラス物品は、１つ以上のガラス貫通ビアを有する。このガラス貫通ビアは、第１の表面直径（Ｄ_Ｓ１）、第２の表面直径（Ｄ_Ｓ２）、および腰部直径（Ｄ_ｗ）を有する。Ｄ_Ｓ１／Ｄ_ｗの比は１：１から２：１であり、Ｄ_Ｓ２／Ｄ_ｗの比は１：１から２：１である。このケイ酸塩ガラス物品は、７５モル％超のＳｉＯ_２および２モル％未満のＰ_２Ｏ_５を含む。

【0008】

第２の態様において、ケイ酸塩ガラス物品は、１つ以上のガラス貫通ビアを有する。このガラス貫通ビアは、第１の表面直径（Ｄ_Ｓ１）、第２の表面直径（Ｄ_Ｓ２）、および腰部直径（Ｄ_ｗ）を有する。Ｄ_Ｓ１／Ｄ_ｗの比は１：１から２：１であり、Ｄ_Ｓ２／Ｄ_ｗの比は１：１から２：１である。このケイ酸塩ガラス物品は、７５モル％超のＳｉＯ_２および１２モル％未満のＡｌ_２Ｏ_３を含む。

【0009】

第３の態様において、第１の態様または第２の態様のケイ酸塩ガラス物品は、７５モル％超から９５モル％のＳｉＯ_２を含む。

【0010】

第４の態様において、第１の態様または第２の態様のケイ酸塩ガラス物品は、８０モル％から９５モル％のＳｉＯ_２を含む。

【0011】

第５の態様において、第１の態様または第２の態様のケイ酸塩ガラス物品は、０．５モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３を含む。

【0012】

第６の態様において、第１の態様または第２の態様のケイ酸塩ガラス物品は、Ｐ_２Ｏ_５を含まない。

【0013】

第７の態様において、第１の態様または第２の態様のケイ酸塩ガラス物品は、アルカリ金属酸化物を含まない。

【0014】

第８の態様において、第１の態様または第２の態様のケイ酸塩ガラス物品は、
７５モル％超から９５モル％のＳｉＯ_２、
１モル％から１３モル％の少なくとも１種類のアルカリ金属酸化物、
１モル％から１０モル％の少なくとも１種類のアルカリ土類金属酸化物、
１モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
０モル％から１０モル％のＢ_２Ｏ_３、
０．０１モル％から４モル％のＺｎＯ、および
０モル％から０．５モル％のＳｎＯ_２、
を含む。

【0015】

第９の態様において、第１の態様または第２の態様のケイ酸塩ガラス物品は、
７５モル％超から８５モル％のＳｉＯ_２、
１モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
８モル％から１３モル％のＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、またはその組合せ、
２モル％から８モル％のＭｇＯ、および
０．０１モル％から０．５モル％のＳｎＯ_２、
を含む。

【0016】

第１０の態様において、ガラス貫通ビアが、１０μｍから１００μｍの第１の表面直径および第２の表面直径を有する、先の態様のいずれかのケイ酸塩ガラス物品。

【0017】

第１１の態様において、先の態様のいずれかのケイ酸塩ガラス物品は、５μｍから９０μｍの腰部直径を有する。

【0018】

第１２の態様において、先の態様のいずれかのケイ酸塩ガラス物品は、５０μｍから５００μｍの厚さを有する。

【0019】

第１３の態様において、ケイ酸塩ガラス物品にガラス貫通ビアを製造する方法は、
（１）そのケイ酸塩ガラス物品にレーザビームを照射して、損傷跡を形成する工程であって、そのケイ酸塩ガラス物品は、７５モル％超のＳｉＯ_２および２モル％未満のＰ_２Ｏ_５を含む、工程、および（２）そのケイ酸塩ガラス物品を、酸を含むエッチング液でエッチングして、ガラス貫通ビアを製造する工程、
を有してなる。

【0020】

第１４の態様において、ケイ酸塩ガラス物品にガラス貫通ビアを製造する方法は、
（１）そのケイ酸塩ガラス物品にレーザビームを照射して、損傷跡を形成する工程であって、そのケイ酸塩ガラス物品は、７５モル％超のＳｉＯ_２および１２モル％未満のＡｌ_２Ｏ_３を含む、工程、および（２）そのケイ酸塩ガラス物品を、酸を含むエッチング液でエッチングして、ガラス貫通ビアを製造する工程、
を有してなる。

【0021】

第１５の態様において、第１３の態様または第１４の態様の方法のレーザビームは、ピコ秒レーザにより形成される。

【0022】

第１６の態様において、第１３の態様または第１４の態様の方法のレーザビームは、５００ｎｍ超の波長を有する。

【0023】

第１７の態様において、第１３の態様または第１４の態様の方法のレーザビームは、５３５ｎｍ超の波長を有する。

【0024】

第１８の態様において、第１３の態様または第１４の態様の方法のレーザビームは、５００ｎｍ超から１，１００ｎｍの波長および４０μＪから１２０μＪの出力を有する。

【0025】

第１９の態様において、第１３の態様または第１４の態様の方法のレーザビームは、レーザバーストである。

【0026】

第２０の態様において、第１３の態様または第１４の態様の方法のエッチング液は、フッ化水素酸および水を含む。

【0027】

第２１の態様において、第１３の態様または第１４の態様の方法のフッ化水素酸は、１質量％から５０質量％の濃度を有する。

【0028】

第２２の態様において、第１３の態様または第１４の態様の方法のエッチング液は、塩化水素酸、硫酸、硝酸、酢酸、またはその任意の組合せと組み合わされたフッ化水素酸を含む。

【0029】

第２３の態様において、第１３の態様または第１４の態様の方法のケイ酸塩ガラス物品は、０℃から５０℃の温度でエッチングされる。

【0030】

第２４の態様において、第１３の態様または第１４の態様の方法のレーザビームは、ベッセルビームまたはガウスベッセルビームである。

【0031】

第２５の態様において、第２４の態様の方法の照射する工程は、ケイ酸塩ガラス物品内にベッセルビームまたはガウスベッセルビームで焦線を形成する工程を含む。

【0032】

第２６の態様において、第１３の態様または第１４の態様の方法のエッチングする工程は、エッチングの副生成物を生じ、そのエッチングの副生成物は、エッチング液中の０．５ｇ／Ｌ以上のエッチングの副生成物の溶解度を有する。

【0033】

第２７の態様において、エッチング液が、水、０．１Ｍから３．０Ｍの濃度のＨＦ、および０．１Ｍから３．０Ｍの濃度のＨＮＯ_３を含む、第２６の態様の方法。

【0034】

第２８の態様において、第１３から第２７の態様のいずれか１つの方法において、損傷跡のエッチング速度（Ｅ_１）は、レーザにより損傷を受けていない物品のエッチング速度（Ｅ_２）より大きい。

【0035】

第２９の態様において、第２８の態様の方法からのＥ_１／Ｅ_２の比は、１から５０である。

【0036】

第３０の態様において、第２８の態様の方法で、酸はフッ化水素酸であり、エッチング速度Ｅ_２は、０．２５μｍ／分から０．９μｍ／分である。

【0037】

第３１の態様において、第１３のから第３０の態様のいずれか１つの方法は、ケイ酸塩ガラス物品を製造する。

【0038】

ここに記載された材料、方法、およびデバイスの利点は、一部は、以下の説明において述べられているか、または下記に記載された態様の実施により分かるであろう。下記に記載された利点は、付随の特許請求の範囲に具体的に指摘された要素およびその組合せの手段によって実現され、達成されるであろう。先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、例示と説明に過ぎず、制限するものではないことを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【0039】

本明細書に含まれ、その一部を構成する添付図面は、下記に記載されたいくつかの態様を示す。

【図1】レーザ損傷およびエッチング戦略を使用してガラス貫通ビアを製造する過程の説明図

【図2】Ａ～Ｄは、１１２分間に亘り１．４５ＭのＨＦおよび０．８ＭのＨＮＯ_３中において室温（２０℃）でエッチングされたＥＸＧおよびＩＲＩＳの腰部直径の比較を示す図

【図3】Ａ～Ｄは、２５ｍｍ／ｓの速度で垂直と水平に撹拌された、３ＭのＨＦ中において１２℃でエッチングされたＥＸＧおよびＩＲＩＳの腰部直径の比較を示す図

【図4】１．４５Ｍのフッ化水素酸中のＥＸＧ（丸）およびＩＲＩＳ（菱形）のエッチング速度（Ｅ２）を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0040】

本発明の材料、物品および／または方法を開示し、説明する前に、下記に記載される態様は、もちろん、様々であってよいので、特定の化合物、合成方法、または使用に限定されないことを理解すべきである。ここに使用される用語法は、特定の態様を説明する目的のためだけであり、限定することを意図していないことも理解すべきである。

【0041】

本明細書およびそれに続く特許請求の範囲において、以下の意味を有するように定義されるものとする多数の用語に言及しておく。

【0042】

本明細書および付随の特許請求の範囲に使用されているように、名詞は、文脈上明白に他の意味で解釈すべき場合を除いて、複数の対象を含むことに留意しなければならない。それゆえ、例えば、ガラス組成物中の「アルカリ土類金属酸化物」への言及は、２種類以上のアルカリ土類金属酸化物等の混合物を含む。

【0043】

「随意的な」または「必要に応じて」は、続いて記載された事象または環境が起こり得るまたは起こりえないこと、およびその記載は、その事象または環境が起こる例と、起こらない例を含むことを意味する。例えば、ここに記載されたガラス組成物は、必要に応じて、アルカリ土類金属酸化物を含有することがあり、ここで、このアルカリ土類金属酸化物は存在しても、存在しなくてもよい。

【0044】

ここに用いられているように、「約」という用語は、所定の数値が、所望の結果に影響せずに、端点より「わずかに上回る」または「わずかに下回る」ことがあることを前提とすることによって、数値の範囲の端点に柔軟性を与えるために使用される。本開示の目的について、「約」は、その数値より１０％低い値からその数値より１０％高い値までに及ぶ範囲を指す。例えば、数値が１０である場合、「約１０」は、端点の９および１１を含む、９と１１の間を意味する。

【0045】

本明細書を通じて、文脈上他の意味で解釈すべき場合を除いて、「含む」という単語または「含んでいる」などの変種は、規定された要素、整数、工程、もしくは要素、整数、または工程の群の包含の意味を含み、どの他の要素、整数、工程、もしくは要素、整数、または工程の群の除外の意味も含まないと理解されよう。

【0046】

ここに用いられているように、「ガラス貫通ビア（ＴＧＶ）」は、ガラス物品を通る微視的孔である。いくつかの態様において、ＴＧＶは、銅などの導電性材料で充填または金属化されている。ＴＧＶは、単一のガラス貫通ビアを称する。

【0047】

ＴＧＶは、表面開口を有し、ガラス物品を端から端まで延在する。ここに用いられている「表面直径」は、ガラスの両方の表面（第一面と第二面）でのＴＧＶの直径（通常は、μｍで測定される）を称し、ここでは、第１の表面直径（Ｄ_Ｓ１）および第２の表面直径（Ｄ_Ｓ２）と称される。いくつかのＴＧＶは、直径が第１の表面直径および第２の表面直径の両方より小さい内部（表面ではない）の領域を有する。そのようなＴＧＶは、「腰部(waist)」を有すると称され、この腰部は、第一面と第二面との間のガラスの内部に位置するＴＧＶの最も狭い地点である。ここに用いられている「腰部直径」は、腰部でのＴＧＶの直径（これも、典型的に、μｍで測定される）を称する。特に明記のない限り、ＴＧＶの長さは、ガラス物品の厚さ方向のＴＧＶの線寸法を称し、ＴＧＶの直径は、ガラス物品の厚さ寸法を横断する方向のＴＧＶの線寸法を称する。「直径」という用語は、ＴＧＶの断面形状が純粋な円形から外れる場合でさえ、ＴＧＶに関して使用される。そのような場合、直径は、ＴＧＶの断面形状の最長の線寸法（例えば、ＴＧＶが楕円断面形状を有する場合、長軸）を称する。ここに用いられているように、ガラス物品の厚さ方向は、ガラス物品の長さ、高さ、および幅寸法の最小のものである。ＴＧＶが、レーザで損傷跡を形成する工程を含む過程により形成される（下記参照）場合、ガラス物品の厚さ方向は、レーザビームの伝搬方向に対応する。

【0048】

「Ｒ_２Ｏ」という用語は、個別でまたは総称でアルカリ金属酸化物を称し、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、およびＣｓ_２Ｏのいずれか、または２つ以上のいずれかの組合せを含む。

【0049】

「ＲＯ」という用語は、個別でまたは総称でアルカリ土類金属酸化物を称し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯのいずれか、または２つ以上のいずれかの組合せを含む。

【0050】

組成物または物品中の特定の元素の原子パーセントに対する明細書および特許請求の範囲における言及は、その元素または成分と、原子パーセントが表される、組成物または物品中の任意の他の元素または成分との間のモル濃度の関係を意味する。それゆえ、２原子パーセントの成分Ｘおよび５原子パーセントの成分Ｙを含有する組成物において、ＸおよびＹは、２：５のモル比で存在し、追加の成分がその組成物中に使用されるか否かにかかわらず、そのような比で存在する。

【0051】

ここに用いられているように、複数の項目、構造要素、組成元素、および／または材料は、便宜上、共通リストで示されることがある。しかしながら、これらのリストは、そのリストの各構成要素が、別個の固有の構成要素として個別に特定されるかのように解釈されるべきである。それゆえ、いずれのそのようなリストの個々の構成要素も、それとは反対であると示されていない限り、共通群での提示のみに基づく同じリストのどの他の構成要素の事実上の等価物と解釈されるべきではない。

【0052】

濃度、量、および他の数値データは、ここでは、範囲の形式で表現される、または示されることがある。そのような範囲の形式は、便宜と簡潔さのためだけで使用されており、それゆえ、その範囲の限度として明白に挙げられた数値を含むだけでなく、各数値および部分的範囲が明白に挙げられているかのように、その範囲内に包含される全ての個々の数値または部分的範囲を含むように柔軟に解釈されるべきであることを理解すべきである。一例として、「約１」から「約５」の数値範囲は、約１から約５の明白に挙げられた値を含むだけでなく、その示された範囲内の個々の値および部分的範囲も含むと解釈されるべきである。それゆえ、この数値範囲に、２、３、および４などの個々の値、１～３、２～４、３～５、約１～約３、約１から３などの部分的範囲、並びに、１、２、３、４、および５が個別に含まれる。同じ原理が、最小値または最大値として１つだけ数値を挙げる範囲にも適用される。範囲は、端点を含むと解釈されるべきである（例えば、「約１から３」の範囲が挙げられている場合、その範囲は、端点の１と３の両方、並びにそれらの間の値を含む）。さらに、そのような解釈は、記載されている文字の幅または範囲にかかわらず、適用されるべきである。

【0053】

開示された組成物および方法に使用できる、それとともに使用できる、その調製に使用できる、またはその生成物である材料および成分が開示されている。これらと他の材料が、ここに開示されており、これらの材料の組合せ、部分集合、相互作用、群などが開示されている場合、これらの化合物の様々な個々の組合せおよび順序の各々に関する具体的な言及が明白に開示されていなくとも、各々が具体的に考えられ、ここに記載されていることを理解すべきである。例えば、アルカリ金属酸化物の添加剤が開示され、考えられ、多数の異なるアルカリ土類金属酸化物の添加剤が考えられる場合、そうではないと具体的に述べられていない限り、可能である、アルカリ金属酸化物の添加剤およびアルカリ土類金属酸化物の添加剤の各々と全ての組合せが具体的に考えられる。例えば、アルカリ金属酸化物のＡ、Ｂ、およびＣの群、並びにアルカリ土類金属酸化物の添加剤のＤ、Ｅ、およびＦの群が開示され、Ａ＋Ｄの例示の組合せが開示されている場合、ひいては、各々が個別に列挙されていない場合でさえも、各々が、個別的と集合的に考えられる。それゆえ、この例において、Ａ＋Ｅ、Ａ＋Ｆ、Ｂ＋Ｄ、Ｂ＋Ｅ、Ｂ＋Ｆ、Ｃ＋Ｄ、Ｃ＋Ｅ、およびＣ＋Ｆの組合せの各々が、具体的に考えられ、Ａ、Ｂ、およびＣ；Ｄ、Ｅ、およびＦ；並びにＡ＋Ｄの例示の組合せの開示から検討されるべきである。同様に、これらの任意の部分集合または組合せも、具体的に考えられ、開示されている。それゆえ、例えば、Ａ＋Ｅ、Ｂ＋Ｆ、およびＣ＋Ｅの部分群が、具体的に考えられ、Ａ、Ｂ、およびＣ；Ｄ、Ｅ、およびＦ；並びにＡ＋Ｄの例示の組合せの開示から認められるべきである。この概念は、以下に限られないが、開示された組成物を製造する方法および使用する方法の工程を含む、本開示の全て態様に適応される。それゆえ、開示された方法の任意の特定の実施の形態または実施の形態の組合せに行うことのできる様々な追加の工程がある場合、そのような組成物の各々が、具体的に考えられ、開示されていると認められるべきである。

【0054】

Ｉ．ケイ酸塩ガラス物品
１つ、いくつか、または複数のＴＧＶを有するガラス物品を作るために、ここに記載されたレーザ損傷およびエッチング過程により加工できるケイ酸塩ガラス物品が、ここに開示されている。そのケイ酸塩ガラス物品は、形成されたＴＧＶが、ガラスの各表面直径に近づく腰部直径を有するように配合されている。理論で束縛する意図はないが、ガラス物品中のＳｉＯ_２の量を増加させることによって、エッチング過程中に形成される副生成物の溶解度を増加させることができる。そして、これにより、ＴＧＶ中に不溶性の固体として副生成物が蓄積する可能性が減少する。ＴＧＶ中の副生成物の蓄積は、腰部直径の減少をもたらすので、望ましくない。溶解度が増加した副生成物をエッチング中に生じるようにガラス組成物を設計することによって、ＴＧＶ中に不溶性の固体が蓄積するのが少なくなり、腰部直径がより大きくなる。このことは、下記により詳しく述べられている。

【0055】

ここに使用されるガラス物品は、多量のＳｉＯ_２を含有する。いくつかの態様において、そのガラス組成物は、７５モル％超の量でＳｉＯ_２を含む。いくつかの態様において、ＳｉＯ_２は、７５、８０、８５、９０、または９５モル％超の量で存在し、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、７５モル％超から９５モル％、７５モル％超から８５モル％、８０モル％超から９０モル％、８０モル％超から９５モル％）であり得る。

【0056】

いくつかの態様において、前記ケイ酸塩ガラス物品は、７５モル％超のＳｉＯ_２および２モル％未満のＰ_２Ｏ_５を含む。いくつかの態様において、Ｐ_２Ｏ_５は、約０、０．２５、０．５、０．７５、１、１．２５、１．５、１．７５、または２モル％で存在し、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、０．２５から１．５モル％、１から１．７５モル％）であり得る。いくつかの態様において、そのガラス物品は、Ｐ_２Ｏ_５を含まない。

【0057】

いくつかの態様において、前記ケイ酸塩ガラス物品は、Ａｌ_２Ｏ_３を含み得る。いくつかの態様において、そのケイ酸塩ガラス物品は、７５モル％のＳｉＯ_２および１２モル％未満のＡｌ_２Ｏ_３を含む。いくつかの態様において、Ａｌ_２Ｏ_３は、約０、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、または１２モル％未満で存在し、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、０．５モル％から１０モル％、１から１０モル％、４から８モル％）であり得る。

【0058】

いくつかの態様において、前記ケイ酸塩ガラス物品は、Ｂ_２Ｏ_３を含み得る。いくつかの態様において、そのケイ酸塩ガラス物品は、０から１５モル％のＢ_２Ｏ_３を含み、または約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、または１５モル％のＢ_２Ｏ_３を含み、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、５から１５モル％、０から５モル％、０から１０モル％）であり得る。

【0059】

いくつかの態様において、前記ケイ酸塩ガラス物品は、ＺｎＯを含む。いくつかの態様において、そのケイ酸塩ガラス物品は、０から１０モル％のＺｎＯを含み、または約０、０．０１、０．０５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６、６．５、または７モル％のＺｎＯを含み、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、０から５モル％、０．０１から１．５モル％、０．０１から４モル％）であり得る。

【0060】

いくつかの態様において、前記ケイ酸塩ガラス物品は、１種類以上のアルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）を含み、ここで、ＲＯ（ＭｇＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、およびＳｒＯ）の合計は、１から１０モル％の量である。いくつかの態様において、そのアルカリ土類金属酸化物は、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０モル％で存在し、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、１から１０モル％、１から９モル％、２から８モル％）であり得る。いくつかの態様において、そのガラス物品は、アルカリ土類金属酸化物としてＭｇＯのみを含む。いくつかの態様において、ＭｇＯは、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０モル％で存在し、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、１から１０モル％、１から９モル％、２から８モル％）であり得る。

【0061】

いくつかの態様において、前記ケイ酸塩ガラス物品は、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ、またはその任意の組合せなど、１種類以上のアルカリ金属酸化物（Ｒ_２Ｏ）を含む。いくつかの態様において、そのアルカリ金属酸化物は、約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、または１３モル％で存在し、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、１から１３モル％、８から１３モル％）であり得る。いくつかの態様において、そのガラス物品は、約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、または１３モル％で存在するＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、またはその組合せのみを含み、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、１から１３モル％、８から１３モル％）であり得る。いくつかの態様において、そのガラス物品は、アルカリ金属酸化物を含まない。

【0062】

いくつかの態様において、前記ケイ酸塩ガラス物品は、ＳｎＯ_２を含む。いくつかの態様において、ＳｎＯ_２は、約０、０．０１、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、または０．５モル％でそのガラス物品中に存在し、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、０．０１から０．２モル％、０から０．５モル％、０．０１から０．５モル％）であり得る。

【0063】

いくつかの態様において、前記ケイ酸塩ガラス物品は、
７５モル％超から９５モル％のＳｉＯ_２、
０モル％から１３モル％の少なくとも１種類のアルカリ金属酸化物、
１モル％から１０モル％の少なくとも１種類のアルカリ土類金属酸化物、
１モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
０モル％から１０モル％のＢ_２Ｏ_３、
０モル％から０．５モル％のＳｎＯ_２、および
０モル％から２モル％未満のＰ_２Ｏ_５、
を含む。

【0064】

いくつかの態様において、前記ケイ酸塩ガラス物品は、
７５モル％超から９５モル％のＳｉＯ_２、
０モル％から１３モル％の少なくとも１種類のアルカリ金属酸化物、
１モル％から１０モル％の少なくとも１種類のアルカリ土類金属酸化物、
１モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
０モル％から１０モル％のＢ_２Ｏ_３、
０．０１モル％から４モル％のＺｎＯ、および
０モル％から０．５モル％のＳｎＯ_２、
を含む。

【0065】

いくつかの態様において、前記ケイ酸塩ガラス物品は、
７５モル％超から８５モル％のＳｉＯ_２、
１モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
８モル％から１３モル％のＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、またはその組合せ、
２モル％から８モル％のＭｇＯ、
０．０１モル％から０．５モル％のＳｎＯ_２、および
０モル％から２モル％未満のＰ_２Ｏ_５、
を含む。

【0066】

いくつかの態様において、前記ケイ酸塩ガラス物品は、
７５モル％超から８５モル％のＳｉＯ_２、
１モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
８モル％から１３モル％のＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、またはその組合せ、
２モル％から８モル％のＭｇＯ、および
０．０１モル％から０．５モル％のＳｎＯ_２、
を含む。

【0067】

いくつかの態様において、ここに記載された前記ガラス組成物は、生産性の高い過程を使用して、ガラスシートおよび／または他のガラス物品に製造することができる。いくつかの態様において、そのガラス組成物は、フュージョンドロー法、フロート法、または圧延過程によって加工することができる。

【0068】

「フュージョンドロー」法は、高性能の平板ガラスを成形する方法である。このフュージョンドロー法において、原材料が、１，０００℃より高い温度で溶融槽に導入される。溶融されたガラスは、完全に混合され、次いで、均一な流れで、空中に放出され、ここで、そのガラスは、延伸設備に供給されながら、長くされ、冷却し始める。いくつかの態様において、この過程により成形されるガラスは、表面研磨を必要としない。いくつかの態様において、この過程により形成されるガラスは、均一な厚さを有し、多量の熱に耐えることができる。いくつかの態様において、ここに開示されたガラスは、フュージョンドロー法を使用してシートに成形することができる。

【0069】

ガラスを成形する「フロート」法は、平板ガラスを成形する別の方法である。原材料が溶融され、混合された後、溶融ガラスは、高温のスズの浴上に流れる。フロート成形されたガラスは、表面研磨および／または他の製造後加工がおそらく必要である。いくつかの態様において、ここに開示されたガラスは、フロート法を使用してシートに成形することができる。

【0070】

ここに用いられているように、ガラスを成形する「圧延」過程は、延伸過程に似ているが、ローラ上で水平に行われる。圧延過程を使用して製造されたガラスシートは、研削および研磨が必要である。いくつかの態様において、ここに開示されたガラスは、圧延過程を使用してシートに成形することができる。

【0071】

ＩＩ．ガラス貫通ビアを製造するための過程
ケイ酸塩ガラス物品にガラス貫通ビアを製造する過程は、（１）ケイ酸塩ガラス物品にレーザビームを照射して、損傷跡を製造する工程、および（２）そのガラス物品を酸でエッチングして、そのガラス貫通ビアを製造する工程を有してなる。各工程が、下記に詳しく記載されている。

【0072】

ａ．損傷跡の形成
ここに記載された過程の第１の工程は、ケイ酸塩ガラス物品に１つ以上の損傷跡を生成する工程を含む。ここに用いられているように、「損傷跡」は、レーザの照射により構造的に変えられたガラスの区域である。その損傷跡は、レーザの損傷を受けたガラス１を通る点線として図１に示されている。いくつかの態様において、損傷跡は、周りの損傷を受けていないガラスよりも低い屈折率を有する。いくつかの態様において、そのより低い屈折率は、レーザが照射された区域におけるガラスの体積膨張のためであることがある。いくつかの態様において、損傷跡におけるガラスは、周りの損傷を受けていないガラスよりも低い密度を有する。いくつかの態様において、その損傷跡は、ガラスの表面にある小さな窪みである。いくつかの態様において、損傷跡は、形状が円筒または円柱であり、ガラスを部分的にまたは完全に延在する。いくつかの態様において、損傷跡は、気泡、空所、または間隙を含む。

【0073】

前記損傷跡は、いくつかの異なる技術を使用して生成することができる。いくつかの態様において、パルスレーザビームが、ビームの伝搬方向に沿って配向されたレーザビーム焦線に集束させられ、ガラス物品に向けられ、そこで、レーザビーム焦線が、ガラス内に誘発吸収を生じる。この誘発吸収は、ガラス内でレーザビーム焦線に沿って損傷跡を生成する。ここに用いられているように、「誘発吸収」は、レーザビームの多光子吸収または非線形吸収を意味する。いくつかの態様において、ガラス物品は、レーザビームの波長に対して透明である。ここに用いられているように、透明とは、ガラス物品による、厚さ１ｍｍ当たりのレーザ波長の１０％未満の線形吸収を意味する。ここに用いられているように、レーザビーム焦線は、損傷跡の方向に延在する中心軸および０．１ｍｍ超の長さを持つガラス物品中のほぼ円筒形の照射領域に対応する。レーザ光の強度は、レーザビーム焦線を通じてほぼ均一であり、誘発吸収を生じるのにレーザビーム焦線を通じて十分に高い。

【0074】

いくつかの態様において、専用光学送達システムおよびピコ秒パルスレーザをうまく利用することによって、損傷跡は、各損傷跡を形成するのに必要な程度の少ない単一レーザパルス（または単一のパルスバースト）で、ガラス物品中に形成することができる。いくつかの態様において、この過程により、切除的ナノ秒レーザ過程により達成できるであろうよりも、１００倍以上速い損傷跡形成速度が可能である。

【0075】

いくつかの態様において、レーザビーム焦線は、ベッセルビーム、ガウスベッセルビーム、または他の非回折ビームを使用することによって作ることができる。ここに用いられているように、非回折レーザビームは、同じ波長で、同じパルス持続時間を有するガウスビームのレイリー範囲よりも２倍以上大きいレイリー範囲を有するレーザビームである。ガウスおよびガウスベッセルビームのさらなる定義が、以下に見つけられるであろう：「High Aspect Ratio Nanochannel Machining Using Single Shot Femtosecond Bessel Beams」、M.K.Bhuyanら、Appl.Phys.Lett.、97、081102（２０１０年）；「M² Factor of Bessel-Gauss Beams」、R.BorghiおよびM.Santasiero、Opt.Lett.、22、262（１９９７年）；「Application of Femtosecond Bessel-Gauss Beam in Microstructuring of Transparent Materials」、A.Marcinkeviciusら、in Optical Pulse and Beam Propagation III、Y.B.Band,ed.、Proc.SPIE 4271巻、150-15（２００１年）。

【0076】

さらに、いくつかの態様において、レーザビーム焦線は、アキシコンまたは球面収差を有する光学素子を使用して生成できる。いくつかの態様において、レーザビーム焦線は、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約３ｍｍ、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、または約９ｍｍなど、約０．１ｍｍと約１０ｍｍの間の範囲内の長さ、もしくは約０．１ｍｍと約１ｍｍの間の範囲内の長さ、および約０．１μｍと約５μｍの間の範囲、もしくは約０．１、０．２５、０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、または５μｍの平均直径を有し得、ここで、任意の値が、上限および下限端点であり得る。

【0077】

いくつかの態様において、前記パルス持続時間は、約５ピコ秒超かつ約２０ピコ秒未満など、約１ピコ秒超と約１００ピコ秒未満の間の範囲内にあり得、もしくは１、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、または１００ピコ秒であり得、ここで、任意の値が、上限および下限端点であり得、繰り返し率は、約１０ｋＨｚと６５０ｋＨｚの間の範囲内など、約１ｋＨｚと４ＭＨｚの間の範囲内にあり得、もしくは１、１０、５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、または９５０Ｈｚもしくは１、１．５、２、２．５、３、３．５、または４ＭＨｚであり得、ここで、任意の値が、上限および下限端点であり得る。

【0078】

上述した繰り返し率での単一パルスに加え、いくつかの態様において、そのパルスは、バースト当たり少なくとも４０μＪ、または４０から１５０μＪ、または４０から１２０μＪ、もしくは約４０、４０、５０、６０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、または１５０μＪの（ここで任意の値は、上限および下限端点であり得る）エネルギーで、約１ナノ秒と約５０ナノ秒の間の範囲、もしくは１、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、または５０ナノ秒の期間（ここで、任意の値は、例えば、約２０ナノ秒±２ナノ秒などの１０ナノ秒から３０ナノ秒などの上限および下限端点であり得る）だけ隔てられた２パルス以上（３パルス、４パルス、５パルスまたはそれより多いなど）のバーストで生じることができ、バースト繰り返し周波数は、約１ｋＨｚと約２００ｋＨｚの間、または約５ｋＨｚと約１００ｋＨｚの間の範囲内であり得、もしくは１、５、１０、５０、１００、１５０、または２００ｋＨｚであり得、任意の値は、上限および下限端点であり得る。いくつかの態様において、そのバースト内の個々のパルスのエネルギーは、より小さくて差し支えなく、正確な個々のレーザパルスエネルギーは、バースト内のパルスの数および時間によるレーザパルスの減衰率（例えば、指数関数的減衰率）に依存する。例えば、一定エネルギー／バーストに関して、バーストが１０の個々のレーザパルスを含有する場合、ひいては、各個々のレーザパルスは、同じバーストが個々のレーザパルスを２つしか有さない場合よりも小さいエネルギーを含有する。

【0079】

いくつかの態様において、前記損傷跡は、パルスの単一バーストがガラス物品上の実質的に同じ位置に衝突したときに、ガラス内に形成される。すなわち、単一バースト内の多数のレーザパルスが、ガラス内の単一の損傷跡に対応する。いくつかの態様において、ガラスは平行移動される（例えば、一定に動くステージにより）またはビームはガラスに対して動かされるので、バースト内の個々のパルスは、ガラス上の正確に同じ空間的位置にあり得ない。しかしながら、それらのパルスは、実質的に同じ位置でガラスと衝突するように十分、互いに１μｍ以内にある。例えば、それらのパルスは、互いに０＜ｓｐ≦５００ｎｍの間隔（ｓｐ）で、ガラスと衝突することがある。例えば、ガラス上のある位置に２０パルスのバーストが当てられる場合、そのバースト内の個々のパルスは、互いに２５０ｎｍ内でガラスと衝突する。それゆえ、いくつかの態様において、間隔ｓｐは、約１ｎｍから約２５０ｎｍまたは約１ｎｍから約１００ｎｍの範囲内、もしくは１、５、１０、２５、５０、７５、１００、１２５、１５０、１７５、２００、２２５、または約２５０ｎｍであり、任意の値は、上限および下限端点であり得る。

【0080】

レーザにより作られる損傷跡は、一般に、約０．１μｍから２μｍ、例えば、０．１～１．５μｍの範囲内、もしくは約０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、または２μｍである（ここで任意の値は、上限および下限端点であり得る）内部寸法（例えば、レーザビームの伝搬方向に対して横方向に最長の寸法（直径など））を有する構造的に変えられた区域（ことによると、レーザビーム集線内のガラスの損傷から生じた破片を含有する）の形態をとる。いくつかの態様において、レーザにより形成された損傷跡は、寸法が小さい（一桁μｍ以下）。いくつかの態様において、損傷跡は、直径が０．２μｍから０．７μｍ、または直径が０．３から０．６μｍである。いくつかの態様において、その損傷跡は、直径が０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、または１μｍであり、ここで任意の値は、上限または下限端点であり得る。いくつかの態様において、損傷跡は、連続した孔または通路ではない。いくつかの態様において、損傷跡の直径は、５μｍ以下、４μｍ以下、３μｍ以下、２μｍ以下、または１μｍ以下であり得、ここで、直径は、レーザビームの伝搬方向に対して横方向にある線寸法を称する。いくつかの態様において、損傷跡の直径は、１００ｎｍ超から２μｍ未満、または１００ｎｍ超から０．５μｍ未満の範囲内にあり得、もしくは１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、または９００ｎｍであり得、もしくは１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、または２μｍであり、ここで任意の値は、上限および下限端点であり得る。いくつかの態様において、この段階で、これらの損傷跡は、エッチングされていない（すなわち、それらはまだ、エッチングにより広げられていない）。

【0081】

いくつかの態様において、前記損傷跡は、ガラス物品の全厚を穿孔し得、ガラスの深さの端から端まで連続した開口または通路を形成してもしなくてもよい。いくつかの態様において、損傷跡は、ガラスの全厚を通じて延在しない。いくつかの態様において、多くの場合、損傷跡を塞ぐまたは占めるガラスの破片の領域があるが、それらは、一般に、サイズが小さい、例えば、μｍ程度である。

【0082】

いくつかの態様において、前記ガラスは複数の損傷跡を有し、その損傷跡の各々は、５μｍ未満、または１から５μｍ、または２から３μｍの直径を有し、もしくは１、２、３、４，または５μｍの直径を有し、ここで任意の値は、上限または下限端点であり得、少なくとも２０μｍ、もしくは２０、２５、３０、３５、または４０μｍの（ここで任意の値は、上限および下限端点であり得る）隣接する損傷跡の間の間隔、もしくは２０～２５μｍ、２５～３５μｍ、または３５から４０μｍの間隔、および２０：１以上のアスペクト比、もしくは２５：１、または３０：１、または３５：１、または４０：１の（ここで任意の値は、上限および下限端点であり得る（例えば、２５：１から４０：１、または２０：１から３０：１））アスペクト比を有する。その損傷跡の直径は、１μｍ未満であり得る。

【0083】

いくつかの態様において、ガラス物品は、ガラス基板の積層体を含み、その積層体を通じて、複数の損傷跡が形成されており、その損傷跡は、ガラス基板の各々を通じて延在し、損傷跡は、直径が約１μｍと約１００μｍの間であり、隣接する損傷跡の間の約２５μｍから約１０００μｍの間隔を有する。いくつかの態様において、そのガラス物品は、１０μｍを超える空気（または気体）間隙だけ隔てられた少なくとも二枚のガラス基板を含み得る。いくつかの態様において、この場合、焦線長さは、積層体の高さより長い必要がある。いくつかの態様において、基板の積層体は、その積層体の全体を通じて異なるガラス組成の基板を含有することがある。

【0084】

いくつかの態様において、レーザビームの下にガラス物品を平行移動させることに加え、以下に限られないが、レーザビームを送達する光学ヘッドを移動させること、検流計およびｆ－θレンズ、音響光学偏向器、空間光変調器などを使用することなど、複数の損傷跡を形成するために、ガラス物品の表面を横切ってレーザを高速移動させるための他の方法を使用することも可能である。

【0085】

いくつかの態様において、損傷跡の所望のパターンに応じて、その跡は、約５０損傷跡／秒超、約１００損傷跡／秒超、約５００損傷跡／秒超、約１，０００損傷跡／秒超、約２，０００損傷跡／秒超、約３，０００損傷跡／秒超、約４，０００損傷跡／秒超、約５，０００損傷跡／秒超、約６，０００損傷跡／秒超、約７，０００損傷跡／秒超、約８，０００損傷跡／秒超、約９，０００損傷跡／秒超、約１０，０００損傷跡／秒超、約２５，０００損傷跡／秒超、約５０，０００損傷跡／秒超、約７５，０００損傷跡／秒超、または約１００，０００損傷跡／秒超の速度で作ることができ、ここで任意の値は、ある範囲の上限および下限端点（例えば、５０損傷跡／秒から３０００損傷跡／秒、または１０００損傷跡／秒から７０００損傷跡／秒）であり得る。

【0086】

いくつかの態様において、前記ガラス物品にピコ秒（ｐｓ）レーザが照射される。いくつかの態様において、照射線の波長は、５００ｎｍ以上、または５３５ｎｍ以上であり、もしくは５００ｎｍから１１００ｎｍであり、もしくは５００ｎｍ、５３５ｎｍ、５５０ｎｍ、６００ｎｍ、６５０ｎｍ、７００ｎｍ、７５０ｎｍ、８００ｎｍ、８５０ｎｍ、９００ｎｍ、９５０ｎｍ、１０００ｎｍ、１０５０ｎｍ、または１１００ｎｍであり、ここで、任意の値は、ある範囲の下限および上限端点である。

【0087】

ここに記載されたガラス組成物に損傷跡を生成するための例示の設定およびパラメータが、実施例に与えられている。

【0088】

ｂ．エッチング
ガラス物品に損傷跡を形成した後、そのガラス物品に酸から作られたエッチング液でエッチングして、損傷跡からガラス貫通ビアを生成する。酸エッチングにより、金属化または他の化学コーティングに有用である寸法を有するガラス貫通ビアを形成することができる。ここで、全ての損傷跡は、並行過程で標的直径に平行に拡大されており、この並行過程は、損傷跡を拡大して、大きい直径を有するビアを形成するために、レーザパルスの繰り返し施用を使用するよりもずっと速い。いくつかの態様において、酸エッチングにより、レーザによってＴＧＶの側壁に典型的に生じる微小亀裂または他の損傷の形成を避けることによって、ＴＧＶを形成するためにレーザだけを使用するのと比べて、より強力な部品が作られる。

【0089】

いくつかの態様において、前記エッチング液は、１種類以上の酸および水から作られている。いくつかの態様において、そのエッチング液は、１種類以上の酸および有機溶媒から作られている。有機溶媒の例としては、以下に限られないが、エタノールなどのアルコールが挙げられる。

【0090】

前記ガラス物品とのエッチング液の反応による生成物は、ここで、「エッチングの副生成物」と称される。このエッチングの副生成物は、可溶性および／または不溶性化合物を含み得る。ここに用いられているように、「エッチングの副生成物の溶解度」は、エッチング液中のエッチングの副生成物の飽和濃度を称する。いくつかの態様において、「エッチングの副生成物の溶解度」は、エッチングの副生成物が飽和濃度であるときの、１Ｌのエッチング液中に溶けたエッチングの副生成物の量と定量化される。

【0091】

いくつかの態様において、損傷跡を有するガラス物品が、フッ化水素酸（ＨＦ）でエッチングされる。いくつかの態様において、前記エッチング液はＨＦ水溶液であり、ここでこのＨＦは、水中で１質量％から５０質量％の濃度を有し、または水中で、約１質量％、５質量％、１０質量％、１５質量％、２０質量％、２５質量％、３０質量％、３５質量％、４０質量％、４５質量％、または５０質量％の濃度を有し、ここで、任意の値が、ある範囲の下限および上限端点（例えば、５質量％から２０質量％）であり得る。いくつかの態様において、そのエッチング液は、０．１Ｍ、０．５Ｍ、０．７５Ｍ、１．０Ｍ、１．１Ｍ、１．２Ｍ、１．３Ｍ、１．４Ｍ、１．４５Ｍ、１．５Ｍ、１．５５Ｍ、１．６Ｍ、１．７Ｍ、１．８Ｍ、１．９Ｍ、２Ｍ、４Ｍ、６Ｍ、８Ｍ、１０Ｍ、１２Ｍ、１４Ｍ、１６Ｍ、１８Ｍ、２０Ｍ、２２Ｍ、２４Ｍ、２６Ｍ、２８Ｍ、または３０Ｍの濃度を有するＨＦ水溶液を含み、ここで、任意の値が、ある範囲の下限および上限端点（例えば、１．３Ｍから１．５Ｍ）であり得、「Ｍ」は、モル濃度（モル／リットル）の単位の濃度を称する。いくつかの態様において、エッチング液は、０．５Ｍから２．０Ｍ、０．７５Ｍから１．８Ｍ、１．０Ｍから１．６Ｍ、または１．３Ｍから１．５Ｍの濃度を有するＨＦ水溶液である。

【0092】

いくつかの態様において、前記ガラス物品は、以下に限られないが、塩化水素酸、硫酸、硝酸、酢酸、またはその任意の組合せまたは水溶液のバリエーションを含む、１種類以上の追加の酸と組み合わされたＨＦでエッチングされる。いくつかの態様において、前記エッチング液は、０．２Ｍ、０．４Ｍ、０．６Ｍ、０．８Ｍ、１．０Ｍ、１．２Ｍ、１．４Ｍ、１．６Ｍ、１．８Ｍ、２．０Ｍ、３Ｍ、４Ｍ、５Ｍ、または６Ｍの濃度（ここで、任意の値が、ある範囲の下限および上限端点（例えば、０．６Ｍから１．０Ｍ、０．４から０．８Ｍ）であり得）を有するＨＮＯ_３と組み合わされた、０．１Ｍ、０．５Ｍ、０．７５Ｍ、１．０Ｍ、１．１Ｍ、１．２Ｍ、１．３Ｍ、１．４Ｍ、１．４５Ｍ、１．５Ｍ、１．５５Ｍ、１．６Ｍ、１．７Ｍ、１．８Ｍ、１．９Ｍ、２Ｍ、４Ｍ、６Ｍ、８Ｍ、１０Ｍ、１２Ｍ、１４Ｍ、１６Ｍ、１８Ｍ、２０Ｍ、２２Ｍ、２４Ｍ、２６Ｍ、２８Ｍ、または３０Ｍの濃度（ここで、任意の値が、ある範囲の下限および上限端点（例えば、１．３Ｍから１．５Ｍ、１．４５Ｍから１．５Ｍ）であり得る）を有するＨＦ水溶液を含む。いくつかの態様において、そのエッチング液は、約１．４５Ｍの濃度を有するＨＦおよび約０．８Ｍの濃度を有するＨＮＯ_３の水溶液を含む。

【0093】

いくつかの態様において、エッチングの副生成物の溶解度は、エッチングが行われる温度に依存することがある。いくつかの態様において、前記ガラス物品は、０℃から５０℃の温度でエッチングすることができ、または０℃、５℃、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、または５０℃でエッチングすることができ、ここで、任意の値が、ある範囲の下限および上限端点（例えば、１０℃から３０℃、１５℃から２５℃）であり得る。いくつかの態様において、そのガラス物品は、２０℃でエッチングすることができる。

【0094】

いくつかの態様において、使用される酸は、１０体積％のＨＦ／１５体積％のＨＮＯ_３である。さらに、いくつかの態様において、前記ガラス物品は、ガラス物品の厚さ方向から約１００μｍの材料を除去するのに十分な時間に亘り、約２５℃でエッチングすることができる。いくつかの態様において、そのガラス物品は、３０分から２時間、または４０分から１．５時間、または５０分から１時間、もしくは３０分、４０分、５０分、１時間、１．２５時間、１．５時間、１．７５時間、または２時間に亘りエッチングされ、ここで任意の値は、ある範囲の上限および下限端点であり得る。

【0095】

いくつかの態様において、エッチングすべきガラス物品は、酸の槽に加えられ、物理的に撹拌され得る。いくつかの態様において、その撹拌は、機械的撹拌、超音波撹拌、槽内の泡立てなどの形態を取ることができる。いくつかの態様において、そのガラス物品は、酸浴中に浸漬することができ、４０ｋＨｚおよび８０ｋＨｚの周波数の組合せでの超音波撹拌を使用して、流体（例えば、エッチング液）の浸透および損傷跡中の流体交換を促進することができる。それに加え、超音波音場内のガラス物品の手動撹拌（例えば、機械的撹拌）を行って、超音波音場からの定常波パターンが、ガラス物品上に「ホットスポット」またはキャビテーション関連損傷を生じるのを防ぎ、またガラス物品に亘り巨視的流体流を提供することができる。

【0096】

ここに記載されたガラス組成物および他の工程条件を使用することにより、ガラス物品中のガラス貫通ビア内に集まる、エッチングの副生成物の蓄積を最小にすることが可能になる。ガラス貫通ビア内に集まる、エッチングの副生成物の蓄積により、ガラス貫通ビアの表面直径Ｄ_ｓ（図１の３に示されるように、Ｄ_ｓ１またはＤ_ｓ２の小さい方である）に対して腰部直径Ｄ_ｗが減少してしまう。ここに用いられているように、腰部直径Ｄ_ｗは、上部直径Ｄ_ｓ１および底部直径Ｄ_ｓ２の間に位置するビアの最も狭い部分を称する。ガラス貫通ビア内のエッチングの副生成物の蓄積により、腰部直径Ｄ_ｗが減少し、このことは望ましくない。

【0097】

エッチングの副生成物が不溶性化合物（すなわち、エッチング液中に不溶性である、エッチングの副生成物の部分）を含む場合に、エッチングの副生成物の蓄積が生じる。この不溶性化合物は、ＴＧＶ中に捕捉されるようになり、ＴＧＶの腰部直径Ｄ_ｗを減少させる働きをする。このエッチングの副生成物は、典型的に、ガラス組成物中に存在する金属とエッチング液の対イオン（酸）の塩を含む。例えば、エッチング液がＨＦである場合、ガラス組成物中に存在する金属のフッ化物塩が、エッチングの副生成物として形成される。一般的なガラス組成物のエッチングの副生成物として生じるフッ化物塩として、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、フッ化アルミニウム、金属フルオロケイ酸塩、金属フルオロアルミン酸塩、および金属フルオロホウ酸塩が挙げられる。

【0098】

いくつかの態様において、エッチングの副生成物は、ここに記載された過程および方法により生じる。いくつかの態様において、エッチングの副生成物は、エッチング液中に可溶性またはわずかに可溶性であり、このエッチングの副生成物は、所定の濃度のエッチングの副生成物が、ここに記載された過程および方法により生じるまで、エッチング液中に沈殿しない。いくつかの態様において、エッチングの副生成物は、エッチング液中の０．５ｇ／Ｌ以上のエッチングの副生成物の溶解度を有する。いくつかの態様において、エッチングの副生成物は、エッチング液の０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、または５ｇ／Ｌのエッチングの副生成物の溶解度を有し、ここで、任意の値が、範囲の下限および上限端点（例えば、１から５ｇ／Ｌ、２から４ｇ／Ｌ）であり得る。

【0099】

いくつかの態様において、エッチングの副生成物の溶解度を決定するために使用されるエッチング液は、水、ＨＦ、およびＨＮＯ_３を含む。いくつかの態様において、エッチングの副生成物の溶解度を決定するために使用されるエッチング液は、水、０．１Ｍから３Ｍ、０．５Ｍから１．８Ｍ、１Ｍから１．６Ｍ、または１．３Ｍから１．５Ｍの濃度のＨＦ、および０．１Ｍから３Ｍ、０．２Ｍから１．５Ｍ、０．５Ｍから１Ｍ、または０．６Ｍから０．９Ｍの濃度のＨＮＯ_３からなる。いくつかの態様において、エッチングの副生成物の溶解度を決定するために使用されるエッチング液は、水、０．１Ｍから２Ｍ、０．５Ｍから１．８Ｍ、１Ｍから１．６Ｍ、または１．３Ｍから１．５Ｍの濃度のＨＦ、および０．１Ｍから２Ｍ、０．２Ｍから１．５Ｍ、０．５Ｍから１Ｍ、または０．６Ｍから０．９Ｍの濃度のＨＮＯ_３からなり、エッチングの副生成物の溶解度は、２０℃で決定される。いくつかの態様において、エッチングの副生成物の溶解度を決定するために使用されるエッチング液は、水、１．４５Ｍの濃度のＨＦ、および０．８Ｍの濃度のＨＮＯ_３からなり、エッチングの副生成物の溶解度は、２０℃で決定される。特に明記のない限り、エッチングの副生成物の溶解度は、特定の過程について、その過程中にエッチングが行われる最低温度を使用して決定される。

【0100】

いくつかの態様において、エッチングの副生成物を生じるガラス物品のエッチング速度（すなわち、エッチング液が、ガラス物品の損傷跡内のガラスを溶かすのにかかる時間（Ｅ_１）またはガラスの表面のエッチング速度（すなわち、ここに、Ｅ_２と称される損傷を受けていないガラス）は、ガラス貫通ビアの腰部直径に影響を与え得る。いくつかの態様において、Ｅ_１（ビアエッチング速度）は、ビア開放時間により決定できる。例えば、ビアがガラスの両面を通じて形成される（すなわち、貫通してエッチングされる）時間（ｔ１）が記録される。ガラスの元の厚さは（Ｔ０）と記録され、エッチング速度は、式Ｅ_１＝Ｔ０／（２×ｔ１）を使用して計算される。いくつかの態様において、Ｅ_２（バルクエッチング速度）は、エッチング前後のガラスの厚さの変化をモニタすることによって、測定できる。次に、Ｅ_２は、（２×エッチング時間）で割ったガラスの厚さの変化により計算される。

【0101】

１つの態様において、前記ガラス物品のエッチング速度は、ガラス貫通ビアの腰部直径に影響を与え得る。図１を参照すると、ガラス物品は、損傷を受けていないガラス（レーザ処理が行われていないガラスの部分）により取り囲まれた損傷跡（点線により示され、レーザ処理が行われたガラスの部分に対応する）を含む。図１の２に示されるように、その損傷跡は、エッチング速度Ｅ_１を有し、損傷を受けていないガラスは、エッチング速度Ｅ_２を有する。損傷を受けていないガラスに対する損傷跡の物理的または化学的状態の差のために、エッチング速度Ｅ_１およびＥ_２は異なる（例えば、図１の３を参照のこと）。典型的に、損傷跡は、エッチング液（例えば、酸溶液）の反応性を向上させる構造欠陥を高濃度で含むので、Ｅ_１＞Ｅ_２である。エッチングの副生成物が損傷跡内に蓄積すると、エッチング速度Ｅ_１が減少する。エッチング速度Ｅ_１をエッチング速度Ｅ_２に対して変えることによって、ビアの腰部直径Ｄ_ｗを調節する（すなわち、増減させる）ことができる。

【0102】

いくつかの態様において、エッチング速度比Ｅ_１：Ｅ_２を使用して、ＴＧＶの腰部直径Ｄ_ｗを調節することができる。いくつかの態様において、エッチング速度比Ｅ_１：Ｅ_２は、１から５０であり、または約１、２．５、５、１０、２０、３０、４０、または５０であり、ここで、任意の値が、範囲の下限および上限端点（例えば、５から５０、１０から４０、または１５から３０）であり得る。いくつかの態様において、エッチング速度比Ｅ_１：Ｅ_２は、１０超、２０超、３０超、または４０超である。

【0103】

いくつかの態様において、例えば、約２μｍ／分未満のエッチング速度Ｅ_２により、特に、未使用のエッチング液と交換し、溶けた材料（例えば、エッチングの副生成物の可溶性化合物）を、レーザにより最初に形成されたときに典型的に非常に狭い、損傷跡から除去するために撹拌と組み合わされた場合、エッチング液（例えば、酸溶液）が、損傷跡に十分に浸透することができる。いくつかの態様において、損傷跡は、ガラス物品の厚さの端から端まで（すなわち、深さ方向または損傷跡の長さの端から端まで）、ほぼ同じ速度でエッチング中に広がる。いくつかの態様において、エッチング速度Ｅ_２は、約５μｍ／分未満の速度、または約２μｍ／分未満の速度など、約１０μｍ／分未満の速度であり得る。１つの態様において、エッチング速度Ｅ_２は、０．１、０．２、０．２５、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０μｍ／分であり得、ここで任意の値は、ある範囲の上限または下限端点であり得る（例えば、０．１から５μｍ／分、０．２５から０．９μｍ／分、０．４から０．８μｍ／分）。１つの態様において、酸はフッ化水素酸であり、エッチング速度Ｅ_２は０．２５μｍ／分から０．９μｍ／分である。

【0104】

いくつかの態様において、エッチング速度Ｅ_１およびＥ_２は、エッチング液中の酸濃度を調節することによって、制御できる。他の態様において、エッチング槽中のガラス物品の向き、機械的撹拌、および／またはエッチング液への界面活性剤の添加を変更して、エッチング速度Ｅ_１およびＥ_２並びに損傷跡を拡大することによって形成されるＴＧＶの属性を調節することができる。いくつかの態様において、エッチング液は超音波撹拌され、ガラス物品は、損傷跡の均一なエッチングを促進するために、損傷跡の上部と底部の開口が、超音波に実質的に均一に曝露されるように、エッチング槽内で方向付けられ、エッチング液中に位置付けられる。例えば、超音波振動子がエッチング槽の底部に配置されている場合、ガラス物品は、損傷跡を有するガラス物品の表面が、エッチング槽の底部と平行でいるよりも、エッチング槽の底部と垂直であるように、エッチング槽内に方向付けることができる。いくつかの態様において、エッチング槽は、損傷跡のエッチングの均一性を改善するために、ｘ、ｙ、およびｚ方向に機械的に撹拌することができる。いくつかの態様において、ｘ、ｙ、およびｚ方向の機械的撹拌は、連続的であり得る。

【0105】

ここに記載されたガラス組成物および加工条件を使用すると、腰部直径Ｄ_ｗが表面直径Ｄ_ｓの直径に近づき、図１に示されるように、Ｄ_ｓがＤ_ｓ１およびＤ_ｓ２の小さい方に対応する、ＴＧＶをガラス物品中に生じることができる。いくつかの態様において、Ｄ_ｓ１とＤ_ｓ２の比は、０．９：１、０．９５：１、０．９９：１、または１：１である。いくつかの態様において、表面直径（Ｄ_ｓ１およびＤ_ｓ２）と腰部直径（Ｄ_ｗ）の比は、１：１から２：１、または１：１、１．１：１、１．２：１、１．３：１、１．４：１、１．５：１、１．６：１、１．７：１、１．８：１、１．９：１、または２：１であり、ここで、任意の値が、範囲の下限および上限端点（例えば、１．２：１から１．８：１）であり得る。

【0106】

いくつかの態様において、腰部直径Ｄ_ｗは、ビアの表面直径Ｄ_ｓの約５０％以上、約５５％以上、約６０％以上、約６５％以上、約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、約９５％以上、または約１００％であり、ここで、Ｄ_ｓはＤ_ｓ１およびＤ_ｓ２の小さい方に対応する。いくつかの態様において、孔の腰部直径Ｄ_ｗは、ビアの表面直径Ｄ_ｓの５０％から１００％、５０％から９５％、５０％から９０％、５０％から８５％、５０％から８０％、５０％から７５％、５０％から７０％、５５％から１００％、５５％から９５％、５５％から９０％、５５％から８５％、５５％から８０％、５５％から７５％、５５％から７０％、６０％から１００％、６０％から９５％、６０％から６０％、６０％から８５％、６０％から８０％、６０％から７５％、６０％から７０％、６５％から１００％、６５％から９５％、６５％から９０％、６５％から８５％、６５％から８０％、６５％から７５％、６５％から７０％、７０％から１００％、７０％から９５％、７０％から９０％、７０％から８５％、７０％から８０％、７０％から７５％、７５％から１００％、７５％から９５％、７５％から９０％、７５％から８５％、７５％から８０％、８０％から１００％、８０％から９５％、８０％から９０％、８０％から８５％、８５％から１００％、８５％から９５％、８５％から９０％、９０％から１００％、９０％から９５％、または９５％から１００％であり、ここで、任意の値が、範囲の下限および上限端点であり得、Ｄ_ｓがＤ_ｓ１およびＤ_ｓ２の小さい方に対応する。

【0107】

いくつかの態様において、損傷跡の湿潤性を高めるために、エッチング液に界面活性剤を添加することができる。理論で束縛する意図はないが、界面活性剤により湿潤性を高めると、損傷跡中へのエッチング液の拡散時間が減少し、ＴＧＶの表面直径Ｄ_ｓに対するＴＧＶの腰部直径Ｄ_ｗの比を増加させることができる。いくつかの態様において、界面活性剤は、エッチング液中に溶け込み、エッチング液中の酸と反応しない、どの適切な界面活性剤であっても差し支えない。いくつかの実施の形態において、界面活性剤は、Ｃａｐｓｔｏｎｅ（登録商標）ＦＳ－５０または「Ｃａｐｓｔｏｎｅ」ＦＳ－５４である。いくつかの態様において、界面活性剤のｍＬ／エッチング液のＬを単位とする界面活性剤の濃度は、約１、約１．１、約１．２、約１．３、約１．４、約１．５、約１．６、約１．７、約１．８、約１．９、約２、またはそれより大きい、もしくは任意の値が、上限または下限端点である範囲（例えば、約１から２、約１．２から１．８、約１．３から１．５）であり得る。

【0108】

ガラス貫通ビアの各表面直径Ｄ_ｓ（すなわち、Ｄ_ｓ１およびＤ_ｓ２）は、加工条件に応じて、異なり得る。いくつかの態様において、ＴＧＶの各表面直径Ｄ_ｓは、１０μｍから１００μｍである。いくつかの態様において、ＴＧＶの各表面直径Ｄ_ｓは、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍ、または１００μｍであり、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、２０μｍから８０μｍ）であり得る。いくつかの態様において、ＴＧＶの表面直径Ｄ_ｓは、１０μｍから１００μｍである。いくつかの態様において、ＴＧＶの腰部直径Ｄ_ｗは、５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、または９０μｍであり、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、５μｍから９０μｍ、１０μｍから９０μｍ、または２０から８０μｍまたは３μｍから７０μｍ）であり得る。

【0109】

前記ガラス物品は、複数のガラス貫通ビアを有し得る。いくつかの態様において、隣接するビアの間の間隔（中心間距離）は、約１０μｍ以上、または約２０μｍ以上、または約３０μｍ以上、または約４０μｍ以上、または約５０μｍ以上であり、ここで任意の値は、上限および下限端点であり得る（例えば、１０μｍから１００μｍの範囲、または２０μｍから９０μｍの範囲）。

【0110】

いくつかの態様において、前記ガラス物品は、ここに開示されたガラス組成物からなる単一ガラスシートである。いくつかの態様において、このガラスシートは、５０μｍから５００μｍの厚さを有し、または約５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、または５００μｍの厚さを有し、ここで、任意の値が、下限および上限端点（例えば、１００μｍから３００μｍ）であり得る。他の態様において、そのガラス物品は、二枚以上のガラスシートからなり得、そのシートの内の１つ以上は、ここに開示された厚さを有する、ここに開示されたガラス組成物からなる。

【0111】

いくつかのの態様において、前記ガラス貫通ビアは、約１：１以上、約２：１以上、約３：１以上、約４：１以上、約５：１以上、約６：１以上、約７：１以上、約８：１以上、約９：１以上、約１０：１以上、約１１：１以上、約１２：１以上、約１３：１以上、約１４：１以上、約１５：１以上、約１６：１以上、約１７：１以上、約１８：１以上、約１９：１以上、約２０：１以上、約２５：１以上、約３０：１以上、または約３５：１以上のアスペクト比（長さ対直径の比）を有する。いくつかのの態様において、このガラス貫通ビアのアスペクト比は、約１：１から２：１、５：１から約１０：１、約５：１から約２０：１、約５：１から約３０：１、または約１０：１から２０：１、または約１０：１から３０：１の範囲にあり得、ここで任意の値は、上限および下限端点であり得る。

【0112】

損傷跡を拡大して、直径Ｄ_ｗおよびＤ_ｓを有するＴＧＶを形成する、ガラス物品の酸エッチングには、多数の利益があり得る：１）酸エッチングは、ＴＧＶを、実用的に金属化し、インターポーザに使用するのには小さすぎるサイズ（例えば、初期損傷跡について、約１μｍ）から、より都合よいサイズ（例えば、５μｍ以上）に変える；２）エッチングは、ガラスを通る不連続な損傷跡として始まることのある形態をとり、それをエッチングして、連続ガラス貫通ビアを形成することができる；３）エッチングは、部品内の損傷跡の全てが同時に拡大されて、ＴＧＶを形成する高度に並行な過程であり、これは、より多くの材料を連続的に除去して、損傷跡を拡大するために、レーザが損傷跡を何回も再訪しなければならない場合にかかるであろうよりもずっと速い；および４）エッチングは、特に、繰り返しのまたは長期のレーザ施用により生じるであろうＴＧＶの側壁における、ガラス物品内のどのエッジまたは小さい割れ目も丸くするのに役立ち、材料の全体的な強度および信頼性を増す。

【0113】

ＩＩＩ．ＴＧＶを有するガラス物品の用途
いくつかの態様において、ＴＧＶを有するガラス物品は、一旦形成されたら、次に、ガラス物品から製造されたインターポーザを作るために、例えば、金属化により、導電性材料で被覆および／または導電性材料が充填されることがある。ここに用いられているように、「金属化」は、物体の表面上に金属または他の導電性材料を被覆する、もしくはＴＧＶに金属または導電性材料を充填する技術を称する。金属化およびＴＧＶを通るその後の導電性は、表面直径：腰部直径の比（Ｄ_ｓ：Ｄ_ｗ）が１に近づき、ＴＧＶの形状がより円筒になり、ＴＧＶ内の金属または導電性材料の断面積が均一になる場合に改善される。

【0114】

いくつかの態様において、金属または導電性材料の例としては、銅、アルミニウム、金、銀、鉛、スズ、インジウムスズ酸化物、もしくはその組合せまたは合金が挙げられる。いくつかの態様において、ＴＧＶの内部を金属化するのに使用される過程は、例えば、電気メッキ、化学メッキ、物理的気相成長法、化学的気相成長法、または蒸発被覆が挙げられる。いくつかの態様において、ＴＧＶは、白金、パラジウム、二酸化チタンなどの触媒材料、またはＴＧＶ内の化学反応を促進させて、金属化を促進させる他の材料で被覆される、または裏打ちされることもある。いくつかの態様において、ＴＧＶは、表面湿潤特性を変えるように、もしくは生体分子の付着および生化学分析への使用を可能にするように、化学的官能化で被覆または裏打ちされることがある。いくつかの態様において、そのような化学的官能化は、ＴＧＶのガラス表面のシラン化、および／または所望の用途のためにＴＧＶの表面への生体分子の付着を促進するように設計された、特定のタンパク質、抗体、または他の生物学的に特異的な分子の追加の付着であり得る。

【実施例】

【0115】

以下の実施例は、ここに記載され、請求項に挙げられた化合物、組成物、および方法がどのように作られ、評価されるかの完全な開示および記載を当業者に与えるように述べられており、純粋に例示であることが意図され、ここに開示された発見の範囲を限定する意図はない。数（例えば、量、温度など）に関する精度を確実にする努力を行ってきたが、ある程度の誤差および偏差を考慮すべきである。特に明記のない限り、部は、質量部であり、温度は、℃で表されるか、周囲温度であり、圧力は、大気圧または大気圧に近い。反応条件（例えば、成分の濃度、所望の溶媒、溶媒混合物、温度、圧力、および他の反応範囲と条件）の多数のバリエーションおよび組合せを使用して、記載された過程から得られる生成物の純度および収量を最大にすることができる。そのような工程条件を最適化するために、妥当な所定の実験しか必要ないであろう。

【0116】

実施例１：レーザ損傷試験
Ｃｏｒｎｉｎｇ ＥＡＧＬＥ ＸＧ（登録商標）（ＥＸＧ）およびＣｏｒｎｉｎｇ ＩＲＩＳ（ＩＲＩＳ）（各々０．４ｍｍ厚）にレーザ処理過程を行って、損傷跡を形成した。５３２ｎｍの波長で作動するＣｏｈｅｒｅｎｔ Ｈｙｐｅｒ－Ｒａｐｉｄ－５０ピコ秒レーザを備えたシステムを使用して、ガラス試料にレーザ処理を施して、損傷跡を形成した。ビーム送達光学素子は、ガウスベッセルレーザビーム焦線を作るように構成した。ビーム伝搬軸に沿った光学強度分布は、０．７ｍｍの半値全幅であり、スポットサイズは、ガウスベッセルレーザビームの断面プロファイルにおける最初のヌルまたは最小強度の直径により測定して、１．２μｍの直径であった。各損傷跡は、基板を、１００μＪのバーストエネルギーを有する２０のレーザパルスを含む単一レーザバースト（バースト数＝２０）に曝露することによって形成した。各損傷跡の間の間隔は１５０μｍであった。

【0117】

実施例２：ガラスのエッチング
レーザ処理後、ガラス試料を、以下のようにエッチングした。

【0118】

ＥＸＧを、１１２分間に亘り１．４５ＭのＨＦおよび０．８ＭのＨＮＯ_３中において室温（２０℃）で静的にエッチングした。最終的な上部直径は約７０μｍであり、腰部直径は約１１．５μｍであった（図２Ａ～２Ｂ）。第２の実験において、ＥＸＧを、２５ｍｍ／ｓの速度で垂直と水平に撹拌しながら、３ＭのＨＦ中において１２℃でエッチングした。最終的な上部直径は約７５μｍであり、腰部直径は約２５μｍであった（図３Ａ～３Ｂ）。

【0119】

ＩＲＩＳを、２４０分間に亘り１．４５ＭのＨＦおよび０．８ＭのＨＮＯ_３中において室温（２０℃）で静的にエッチングした。最終的な上部直径は約７０μｍであり、腰部直径は約４５μｍであった（図２Ｃ～２Ｄ）。第２の実験において、ＩＲＩＳを、２５ｍｍ／ｓの速度で垂直と水平に撹拌しながら、３ＭのＨＦ中において１２℃でエッチングした。最終的な上部直径は約７５μｍであり、腰部直径は約５７μｍであった（図３Ｃ～３Ｄ）。

【0120】

図４は、１．４５Ｍのフッ化水素酸中のＥＸＧ（丸）およびＩＲＩＳ（菱形）のエッチング速度（Ｅ_２）を与えている。両方のガラスについて、エッチング速度は、ガラス中のＯ／Ｓｉモル比と良好に相関しており、ここで、エッチング速度は、ＩＲＩＳにおけるより高いＯ／Ｓｉ比と比べると、ＥＸＧにおけるより低いＯ／Ｓｉ比では、より遅い。このことは、同じ条件下でエッチングした場合、ＩＲＩＳガラスの腰部直径は、ＥＸＧの腰部直径よりも大きいという、先の結果と一致している。

【0121】

この公報を通じて、様々な刊行物が引用されている。これらの刊行物の全体としての開示は、ここでの方法、組成物、および化合物をより十分に記載するために、本明細書により引用により含まれる。

【0122】

ここに記載された材料、方法、および物品に様々な改変および変更を行うことができる。ここに記載された材料、方法、および物品の他の態様が、明細書の検討、並びにここに開示された材料、方法、および物品の実施から明白であろう。明細書および実施例は、例示であると考えることが意図されている。

【0123】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0124】

実施形態１
１つ以上のガラス貫通ビアを含むケイ酸塩ガラス物品において、
（ａ）前記ガラス貫通ビアは、第１の表面直径（Ｄ_Ｓ１）、第２の表面直径（Ｄ_Ｓ２）、および腰部直径（Ｄ_ｗ）を有し、Ｄ_Ｓ１／Ｄ_ｗの比は１：１から２：１であり、Ｄ_Ｓ２／Ｄ_ｗの比は１：１から２：１であり、
（ｂ）前記ケイ酸塩ガラス物品は、７５モル％超のＳｉＯ_２および２モル％未満のＰ_２Ｏ_５を含む、
ケイ酸塩ガラス物品。

【0125】

実施形態２
１つ以上のガラス貫通ビアを含むケイ酸塩ガラス物品において、
（ａ）前記ガラス貫通ビアは、第１の表面直径（Ｄ_Ｓ１）、第２の表面直径（Ｄ_Ｓ２）、および腰部直径（Ｄ_ｗ）を有し、Ｄ_Ｓ１／Ｄ_ｗの比は１：１から２：１であり、Ｄ_Ｓ２／Ｄ_ｗの比は１：１から２：１であり、
（ｂ）前記ケイ酸塩ガラス物品は、７５モル％超のＳｉＯ_２および１２モル％未満のＡｌ_２Ｏ_３を含む、
ケイ酸塩ガラス物品。

【0126】

実施形態３
７５モル％超から９５モル％のＳｉＯ_２を含む、実施形態１または２に記載のケイ酸塩ガラス物品。

【0127】

実施形態４
８０モル％から９５モル％のＳｉＯ_２を含む、実施形態１または２に記載のケイ酸塩ガラス物品。

【0128】

実施形態５
０．５モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３をさらに含む、実施形態１または２に記載のケイ酸塩ガラス物品。

【0129】

実施形態６
Ｐ_２Ｏ_５を含まない、実施形態１または２に記載のケイ酸塩ガラス物品。

【0130】

実施形態７
アルカリ金属酸化物を含まない、実施形態１または２に記載のケイ酸塩ガラス物品。

【0131】

実施形態８
７５モル％超から９５モル％のＳｉＯ_２、
１モル％から１３モル％の少なくとも１種類のアルカリ金属酸化物、
１モル％から１０モル％の少なくとも１種類のアルカリ土類金属酸化物、
１モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
０モル％から１０モル％のＢ_２Ｏ_３、
０．０１モル％から４モル％のＺｎＯ、および
０モル％から０．５モル％のＳｎＯ_２、
を含む、実施形態１または２に記載のケイ酸塩ガラス物品。

【0132】

実施形態９
７５モル％超から８５モル％のＳｉＯ_２、
１モル％から１０モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
８モル％から１３モル％のＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、またはその組合せ、
２モル％から８モル％のＭｇＯ、および
０．０１モル％から０．５モル％のＳｎＯ_２、
を含む、実施形態１または２に記載のケイ酸塩ガラス物品。

【0133】

実施形態１０
前記第１の表面直径および前記第２の表面直径が、１０μｍから１００μｍである、実施形態１から９のいずれか１つに記載のケイ酸塩ガラス物品。

【0134】

実施形態１１
前記腰部直径が５μｍから９０μｍである、実施形態１から１０のいずれか１つに記載のケイ酸塩ガラス物品。

【0135】

実施形態１２
５０μｍから５００μｍの厚さを有する、実施形態１から１１のいずれか１つに記載のケイ酸塩ガラス物品。

【0136】

実施形態１３
ケイ酸塩ガラス物品にガラス貫通ビアを製造する方法において、
（１）前記ケイ酸塩ガラス物品にレーザビームを照射して、損傷跡を形成する工程であって、該ケイ酸塩ガラス物品は、７５モル％超のＳｉＯ_２および２モル％未満のＰ_２Ｏ_５を含む、工程、および
（２）前記ケイ酸塩ガラス物品を、酸を含むエッチング液でエッチングして、前記ガラス貫通ビアを製造する工程、
を有してなる方法。

【0137】

実施形態１４
ケイ酸塩ガラス物品にガラス貫通ビアを製造する方法において、
（１）前記ケイ酸塩ガラス物品にレーザビームを照射して、損傷跡を形成する工程であって、該ケイ酸塩ガラス物品は、７５モル％超のＳｉＯ_２および１２モル％未満のＡｌ_２Ｏ_３を含む、工程、および
（２）前記ケイ酸塩ガラス物品を、酸を含むエッチング液でエッチングして、前記ガラス貫通ビアを製造する工程、
を有してなる方法。

【0138】

実施形態１５
前記レーザビームが、ピコ秒レーザにより形成される、実施形態１３または１４に記載の方法。

【0139】

実施形態１６
前記レーザビームが、５００ｎｍ超の波長を有する、実施形態１３または１４に記載の方法。

【0140】

実施形態１７
前記レーザビームが、５３５ｎｍ超の波長を有する、実施形態１３または１４に記載の方法。

【0141】

実施形態１８
前記レーザビームが、５００ｎｍ超から１，１００ｎｍの波長および４０μＪから１２０μＪの出力を有する、実施形態１３または１４に記載の方法。

【0142】

実施形態１９
前記レーザビームが、レーザバーストである、実施形態１３または１４に記載の方法。

【0143】

実施形態２０
前記エッチング液が、フッ化水素酸および水を含む、実施形態１３または１４に記載の方法。

【0144】

実施形態２１
前記フッ化水素酸が、１質量％から５０質量％の濃度を有する、実施形態２０に記載の方法。

【0145】

実施形態２２
前記エッチング液が、塩化水素酸、硫酸、硝酸、酢酸、またはその任意の組合せと組み合わされたフッ化水素酸を含む、実施形態２０に記載の方法。

【0146】

実施形態２３
前記ケイ酸塩ガラス物品が、０℃から５０℃の温度でエッチングされる、実施形態１３または１４に記載の方法。

【0147】

実施形態２４
前記レーザビームが、ベッセルビームまたはガウスベッセルビームである、実施形態１３または１４に記載の方法。

【0148】

実施形態２５
前記照射する工程が、前記ケイ酸塩ガラス物品内に前記ベッセルビームまたはガウスベッセルビームで焦線を形成する工程を含む、実施形態２４に記載の方法。

【0149】

実施形態２６
前記エッチングする工程が、エッチングの副生成物を生じ、該エッチングの副生成物は、前記エッチング液中の０．５ｇ／Ｌ以上のエッチングの副生成物の溶解度を有する、実施形態１３または１４に記載の方法。

【0150】

実施形態２７
前記エッチング液が、水、０．１Ｍから３．０Ｍの濃度のＨＦ、および０．１Ｍから３．０Ｍの濃度のＨＮＯ_３を含む、実施形態２６に記載の方法。

【0151】

実施形態２８
前記損傷跡のエッチング速度（Ｅ_１）が、レーザにより損傷を受けていない前記物品のエッチング速度（Ｅ_２）より大きい、実施形態１３から２７のいずれか１つに記載の方法。

【0152】

実施形態２９
Ｅ_１／Ｅ_２の比が、１から５０である、実施形態２８に記載の方法。

【0153】

実施形態３０
前記酸がフッ化水素酸であり、前記エッチング速度Ｅ_２は、０．２５μｍ／分から０．９μｍ／分である、実施形態２８に記載の方法。

【0154】

実施形態３１
実施形態１３から３０のいずれか１つに記載の方法により製造されるケイ酸塩ガラス物品。

【図1】

【図2A-2D】

【図3A-3D】

【図4】

【国際調査報告】