エキシマレーザ直接加工によるガラス材料への高生産性微細穴貫通（TGV）加工技術を開発しました

―加工径20μm以下で毎秒1000穴以上の微細貫通穴加工を達成―

NEDO

2024年12月4日 10時50分

　NEDOの「ポスト５G情報通信システム基盤強化研究開発事業」（以下、本事業）において、ギガフォトン株式会社と学校法人早稲田大学は、KrFエキシマレーザと深紫外域回折光学素子（DOE）によるマスクレス同時多点加工技術（以下、本技術）を開発しました。本技術により、中間基盤（インターポーザ）向けのシリコン、ガラス材料などの微細貫通穴（TGV）加工を高効率で実現します。

　本技術により板厚100μmのガラス材料にエッチングを用いず加工径20μm以下、アスペクト比5以上、かつ毎秒1000穴以上のマイクロビア直接加工ができることを実証しました。

　今後ギガフォトンは、さらに板厚200μmのガラス材料に対しても加工径20μm以下、アスペクト比10以上、かつ毎秒1000穴以上の加工生産性が得られる見込みであり、実証試験を進めていきます。ギガフォトンは本加工技術を用いたガラスインターポーザおよびガラスコアサブストレートのハイエンドCPU／GPUへ展開を推進することによりデータセンタの高性能化、低電力化に貢献していきます。

1．概要

　ポスト5G時代のAI、サーバで用いられる先端半導体では、大容量のデータを高速で処理することが必須であり、シリコンやガラスを材料としたインターポーザにより半導体チップと基板を高密度に接続する技術（2.5次元化、3次元化）が求められています。しかしながらシリコンを用いたインターポーザは高コストかつ誘電率が大きいため配線による電力ロスが大きいという課題があり、代替として期待されるガラスも微細穴あけ加工が難しく、加工生産性が低いという問題がありました。

そこで、ギガフォトンは、ガラスの難加工性の問題を解決するためKrFエキシマレーザと深紫外域回折光学素子（DOE）※1を組み合わせた高生産性微細穴あけ加工方法を考案しました。しかしながら、その実現には、回折後の光を微細かつ均一に照射する必要があるため、DOEの高性能化およびDOEを用いるための本技術の開発が課題となっていました。

　このような背景の下、NEDOは本事業※2で、前述の課題を解決できる技術として、ギガフォトン、早稲田大学と共同で、インターポーザ用難加工材（ガラス材料）への高生産性微細貫通穴（TGV）※3加工技術開発に取り組んできました。

　本事業により、板厚100μmガラス材料に対し、ガラスマイクロビア（微細貫通穴）の加工径20μm以下、アスペクト比5以上、かつ毎秒1000穴以上での直接加工による生産性を実証しました。本事業終了後も引き続き開発を継続し、ガラスインターポーザによる先端半導体の高性能化に貢献していきます。

2．今回の成果

（1）高生産性微細加工技術の開発

　KrFエキシマレーザと深紫外域DOEを組み合わせることにより、高効率マスクレス同時多点加工方式（図2）を実現し、難加工材における高生産性微細加工技術を開発しました。具体的には、〔1〕DOEを用いた深紫外域同時多点加工光学系の開発、〔2〕高ビーム品位KrFエキシマレーザ光源の開発、〔3〕アブレーション学理研究による難加工材微細穴の高生産性照射プロセス開発を実施しました。