JP2014154618A - シリコン基板の加工方法、素子付き基板、及び、流路形成基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】開口部30aを有するエッチングマスク22をシリコン基板10の面に形成するエッチングマスク形成工程S12と、前記シリコン基板10の前記開口部30a内にエッチング誘導孔34を形成する誘導孔形成工程S14と、前記エッチング誘導孔34が形成された前記シリコン基板10にエッチング処理を施して前記シリコン基板10を貫通する貫通孔30を形成する貫通孔形成工程S15と、を備え、前記誘導孔形成工程S14では、レーザー光Lを、それぞれ冷却期間を挟んで複数回、前記開口部30aに照射して前記シリコン基板10を貫通する前記エッチング誘導孔34を形成することを特徴とするシリコン基板10の加工方法。
【選択図】図1
Description
まず、第1実施形態に係る貫通孔の形成方法について、図1〜図3を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係る貫通孔の加工工程を示すフローチャートであり、図2は貫通孔の形成方法を時系列に示す概略断面図である。図3は、レーザー光の穴開け加工を説明する図である。以下、図1のフローチャートに従い、図2及び図3を参照して説明する。
その後、しばらくの冷却期間を設ける。
なお、本第1実施形態では、誘導孔形成工程S14を2回に分ける場合を例にとり、説明したがこれに限定されない。貫通孔30の径や基板10の厚さ等によって最適な回数を選択できる。
上述の貫通孔の形成方法は、穿孔34を形成するためのレーザー光Lの照射を同一方向から複数回に分けて行う。また、1つのレーザー照射工程(第1レーザー照射工程S14a)が終了した後に冷却期間をおく。そのため、第1の穿孔34aの入り口部を含む内面が安定し、次のレーザー照射工程(第2レーザー照射工程S14b)では、レーザー光Lは容易に多重反射して第1の穿孔34aの深部に進む。その結果、当初開けられた第1の穿孔34aの入り口部の径の拡大や熱改質の進展を低減できる。その結果、第1の穿孔34aの底部付近を起点として、第2の穿孔34bが形成される。すなわち、レーザー照射工程を複数回に分けることによって、貫通孔30の入り口部の径を決定するエッチングマスク22の貫通孔形成用開口部23等に対して、穿孔34の熱改質がより深層まで進むことを低減させつつ、基板10を貫通することができる。
次に、第2実施形態に係る貫通孔の形成方法について、図4及び図5を参照して説明する。図4は、第2実施形態に係る貫通孔の加工工程を示すフローチャートであり、図5は貫通孔の形成方法を時系列に示す概略断面図である。以下、図4のフローチャートに従い、図5を参照して説明する。なお、第1実施形態と同様な構成及び内容については、符号を等しくして説明を省略する。
(1)上述の貫通孔の形成方法は、穿孔34を形成するためのレーザー光Lの照射を基板の異なる方向から複数回に分けて行う。すなわち、本第2実施形態では、1つのレーザー照射工程(第1レーザー照射工程S24a)を基板10の表面から行い、次のレーザー照射工程(第2レーザー照射工程S24c)を基板10の裏面から行う。そして、第1の穿孔34aの先端部分と第2の穿孔34bの先端部分とを基板10の厚さ方向においてオーバーラップさせる。そのため、どちらか一方の穿孔34の入り口部にレーザー光Lのエネルギーが集中して熱改質がより深層まで進むことを低減させつつ基板10を貫通することができる。
ここで、第3実施形態に係る貫通孔の形成方法について、図6及び図7を参照して説明する。図6は、第3実施形態に係る貫通孔の加工工程を示すフローチャートであり、図7は貫通孔の形成方法を時系列に示す概略断面図である。以下、図6のフローチャートに従い、図7を参照して説明する。なお、第1実施形態及び第2実施形態と同様な構成、及び内容については、符号を等しくして説明を省略する。
上述の貫通孔の形成方法は、貫通孔30の開口部30aに相当する位置の内部に一定の面積を有する島状のレーザー照射部32を形成する。すなわち、レーザー照射部32は、貫通孔30の内面となる位置から所定の幅の溝37(空隙)を有する。そのため、穿孔34を形成するためにレーザー光Lをレーザー照射部32に照射しても、レーザー光Lの熱エネルギーがこの溝37(空隙)に遮られ貫通孔30の内面となる位置まで伝わらない。その結果、レーザー光Lの入射表面(開口部30a)であっても熱改質が貫通孔30の径方向に進展するのを防ぎつつ、基板10を貫通する穿孔34を形成することができる。
ここで、上述の方法で形成される貫通孔を適用する例として、シリコン貫通電極を有する素子付き基板について図8を参照して説明する。なお、シリコン貫通電極とは、電子部品である半導体の実装技術の1つであり、シリコン製半導体チップの内部を垂直に貫通する電極のことである。小型化を実現するため複数のチップ(以下、素子付き基板という)を積層して1つの3次元実装パッケージや3次元集積回路としている。このとき上下の素子付き基板同士の接続をシリコン貫通電極で行なう。以下、シリコン貫通電極について素子付き基板を例にとり説明する。図8は、上記の各実施形態に係る貫通孔を適用した素子付き基板の断面図である。
ここで、上述の方法で形成される貫通孔を適用する例として、流路形成基板について図9を参照して説明する。なお、流路形成基板は、例えば機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドに適用される。液滴吐出ヘッドは、被吐出物に対して相対移動しながら選択的に液滴を吐出することによって被吐出物の表面に所望の描画を行うことができる。以下、流路形成基板について液滴吐出ヘッドを例にとり説明する。なお、図9は、上記の各実施形態に係る貫通孔を適用した液滴吐出ヘッドの断面図である。
Claims (8)
- 開口部を有するエッチングマスクをシリコン基板の面に形成するエッチングマスク形成工程と、
前記シリコン基板の前記開口部内にエッチング誘導孔を形成する誘導孔形成工程と、
前記エッチング誘導孔が形成された前記シリコン基板にエッチング処理を施して前記シリコン基板を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を備え、
前記誘導孔形成工程では、レーザー光を、それぞれ冷却期間を挟んで複数回、前記開口部に照射して前記シリコン基板を貫通する前記エッチング誘導孔を形成することを特徴とするシリコン基板の加工方法。 - 前記誘導孔形成工程において、一の前記冷却期間の後に照射される前記レーザー光の照射エネルギーは前記冷却期間の前に照射される前記レーザー光の前記照射エネルギーよりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のシリコン基板の加工方法。
- 開口部を有するエッチングマスクをシリコン基板の面に形成するエッチングマスク形成工程と、
前記シリコン基板の前記開口部内にエッチング誘導孔を形成する誘導孔形成工程と、
前記エッチング誘導孔が形成された前記シリコン基板にエッチング処理を施して、前記シリコン基板を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を備え、
前記誘導孔形成工程では、前記シリコン基板の対向する2面から、前記開口部にレーザー光を照射してそれぞれ未貫通孔を形成することを特徴とするシリコン基板の加工方法。 - 前記誘導孔形成工程で形成された2つの前記未貫通孔は、前記シリコン基板の厚さ内で重なる部分を有することを特徴とする請求項3に記載のシリコン基板の加工方法。
- 開口部を有するエッチングマスクをシリコン基板の面に形成するエッチングマスク形成工程と、
前記シリコン基板の前記開口部内に、平面視において周囲に空隙を有する島状のレーザー照射部を形成するレーザー照射部形成工程と、
前記シリコン基板の前記レーザー照射部にレーザー光を照射して前記シリコン基板を貫通するエッチング誘導孔を形成する誘導孔形成工程と、
前記エッチング誘導孔が形成された前記シリコン基板にエッチング処理を施して前記シリコン基板を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を備えることを特徴とするシリコン基板の加工方法。 - 前記レーザー照射部形成工程では、前記シリコン基板にエッチング処理を施して前記レーザー照射部を形成することを特徴とする請求項5に記載のシリコン基板の加工方法。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のシリコン基板の加工方法で形成された貫通孔を有するシリコン基板と、
前記シリコン基板の一方の面と前記貫通孔内の面とに形成された第1絶縁層と、
前記第1絶縁層で囲まれ、前記貫通孔内に設けられた導電体と、
前記導電体に接続され、前記第1絶縁層を介して前記シリコン基板の一方の面に設けられた配線層と、
前記配線層に電気的に接続された素子回路と、を有することを特徴とする素子付き基板。 - 機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドに適用される流路形成基板であって、
少なくとも、前記液滴を吐出するノズルが形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートの1つの面に、一方の面が接続され前記機能液を溜め置くキャビティーを形成するキャビティー形成基板と、
前記キャビティー形成基板の他方の面に接続され、駆動素子の駆動によって変位する振動板と、
前記振動板の、前記キャビティー形成基板が接続される面と対向する面に接続されリザーバーを形成するリザーバー形成基板と、を含み、
前記機能液が通過する複数の流路の一部分が、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のシリコン基板の加工方法で形成された貫通孔であることを特徴とする流路形成基板。
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