JP5702556B2 - レーザ加工方法 - Google Patents

レーザ加工方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5702556B2
JP5702556B2 JP2010167426A JP2010167426A JP5702556B2 JP 5702556 B2 JP5702556 B2 JP 5702556B2 JP 2010167426 A JP2010167426 A JP 2010167426A JP 2010167426 A JP2010167426 A JP 2010167426A JP 5702556 B2 JP5702556 B2 JP 5702556B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
modified region
workpiece
hole
processing method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010167426A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012028645A (ja
Inventor
英樹 下井
英樹 下井
佳祐 荒木
佳祐 荒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2010167426A priority Critical patent/JP5702556B2/ja
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to PCT/JP2011/066322 priority patent/WO2012014711A1/ja
Priority to EP11812303.3A priority patent/EP2600392B1/en
Priority to US13/388,717 priority patent/US8685269B2/en
Priority to KR1020137004728A priority patent/KR20130088147A/ko
Priority to CN201180036527.4A priority patent/CN103026470B/zh
Priority to TW100126367A priority patent/TWI536441B/zh
Publication of JP2012028645A publication Critical patent/JP2012028645A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5702556B2 publication Critical patent/JP5702556B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B23K26/384—Removing material by boring or cutting by boring of specially shaped holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/55—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for creating voids inside the workpiece, e.g. for forming flow passages or flow patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H01L21/30608—Anisotropic liquid etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/486—Via connections through the substrate with or without pins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
    • B23K2101/35—Surface treated articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Weting (AREA)

Description

本発明は、レーザ加工方法に関し、特に、加工対象物に貫通孔を形成するレーザ加工方法に関する。
従来のレーザ加工方法としては、板状の加工対象物にレーザ光を集光させて加工対象物の内部に改質領域を形成した後、この加工対象物にエッチング処理を施して改質領域を除去することにより、厚さ方向に沿った貫通孔を加工対象物に形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３５１４９４号公報
ここで、上記のレーザ加工方法では、エッチング処理の前に、エッチングに耐性を有する耐エッチング膜を加工対象物の外表面にパターニングする場合がある。すなわち、加工対象物の外表面全域を覆うよう耐エッチング膜を生成する。その後、耐エッチング膜に露光等を施し、エッチング剤を改質領域へ侵入させる開口を耐エッチング膜の変質層に対応する領域に形成する場合がある。これにより、例えば形成された貫通孔の開口側がエッチングされ過ぎて拡がるということ等を抑制し、貫通孔を精度よく形成することが図られている。しかしこの場合、前述のように、露光等を施してパターニングする工程が別途に必要であることから、加工が複雑化及び煩雑化するおそれがある。
そこで、本発明は、貫通孔を精度よく形成でき且つ加工容易化が可能なレーザ加工方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るレーザ加工方法は、シリコンにより形成された加工対象物の内部にレーザ光を集光させて改質領域を形成し、該改質領域に沿ってエッチングすることにより、加工対象物に貫通孔を形成するレーザ加工方法であって、加工対象物にレーザ光を集光させることにより、加工対象物における貫通孔に対応する部分に沿って改質領域を形成するレーザ光集光工程と、レーザ光集光工程の後、エッチングに耐性を有する耐エッチング膜を加工対象物の外表面に生成する耐エッチング膜生成工程と、耐エッチング膜生成工程の後、加工対象物にエッチング処理を施すことにより、改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させて貫通孔を形成するエッチング処理工程と、を含み、レーザ光集光工程では、加工対象物の外表面に改質領域を露出させることを特徴とする。
この本発明のレーザ加工方法では、耐エッチング膜を生成する際、加工対象物の外表面において露出した改質領域上では耐エッチング膜の成長が阻害される。そのため、かかる改質領域上においては、例えば耐エッチング膜が実質的に生成されない、又は生成された耐エッチング膜の緻密度が周囲と比べて粗となり、耐エッチング膜に欠陥が生じる。よって、その後のエッチング処理工程では、耐エッチング膜の欠陥から改質領域へとエッチング剤が侵入され、改質領域に沿ってエッチングが選択的に進展されることとなる。従って、本発明では、加工対象物の外表面に耐エッチング膜を生成する場合、露光等を施してパターニングする工程が不要となり、その結果、貫通孔を精度よく形成でき且つ加工容易化が可能となる。
また、加工対象物は、（１００）面となる主面を有する板状を呈し、貫通孔は、加工対象物の厚さ方向に対し傾斜し、エッチング処理工程では、エッチング処理として異方性エッチングを施すことが好ましい。この場合、厚さ方向に傾斜する貫通孔を加工対象物に好適に形成することができる。
また、耐エッチング膜生成工程の後でエッチング処理工程の前に、耐エッチング膜にエッチング処理を施すことにより、露出した改質領域上に生成された耐エッチング膜を除去する工程をさらに含んでいることが好ましい。この場合、耐エッチング膜の欠陥が除去されることになり、エッチング処理工程においてエッチング剤を改質領域へ確実に侵入させることができる。
また、加工対象物に複数の貫通孔を形成するレーザ加工方法であって、エッチング処理工程の後、加工対象物の貫通孔の内面に絶縁膜を生成する絶縁膜生成工程をさらに含んでいることが好ましい。これにより、例えば複数の貫通孔それぞれに導体を埋め込んで複数の貫通電極を形成する場合、隣接する貫通電極間での絶縁性を確保することが可能となる。
本発明のレーザ加工方法によれば、貫通孔を精度よく形成でき且つ加工容易化が可能となる。
改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。 改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。 図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。 レーザ加工後の加工対象物の平面図である。 図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。 図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。 エッチング剤の一例を示す図表である。 （ａ）は本実施形態のレーザ加工方法を説明するフロー図であり、（ｂ）は図８（ａ）の後段を示すフロー図である。 （ａ）は図８（ｂ）の後段を示すフロー図であり、（ｂ）は図９（ａ）の後段を示すフロー図である。 図９（ｂ）の加工対象物の一部を拡大して示す図である。 （ａ）は図９（ｂ）の後段を示すフロー図であり、（ｂ）は図１１（ａ）の後段を示すフロー図である。 （ａ）は図１１（ｂ）の後段を示すフロー図であり、（ｂ）は図１２（ａ）の後段を示すフロー図である。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態に係るレーザ加工方法では、加工対象物の内部にレーザ光を集光させて改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図１〜図６を参照して以下に説明する。
図１に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。
このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された板状の加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して改質領域形成予定部５に沿って相対移動させられる。これにより、改質領域形成予定部５に沿った改質領域が加工対象物１に形成されることとなる。
加工対象物１としては、半導体材料や圧電材料等が用いられ、図２に示すように、加工対象物１には、改質領域形成予定部５が設定されている。ここでの改質領域形成予定部５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示すように、加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを改質領域形成予定部５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４〜図６に示すように、改質領域７が改質領域形成予定部５に沿って加工対象物１の内部に形成され、この改質領域７が、後述のエッチングによる除去領域８となる。
なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、改質領域形成予定部５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、曲面状や平面状の３次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。
ちなみに、ここでは、レーザ光Ｌが、加工対象物１を透過すると共に加工対象物１の内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。一般的に、表面３から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）場合、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する。
ところで、本実施形態に係る改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域７としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。さらに、改質領域７としては、加工対象物１の材料において密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある（これらをまとめて高密転移領域ともいう）。
また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、更にそれら領域の内部や改質領域７と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域７の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１としては、シリコンを含む、又はシリコンからなるものが挙げられる。
ここで、本実施形態では、加工対象物１に改質領域７を形成した後、この加工対象物１にエッチング処理を施すことにより、改質領域７に含まれる又は改質領域７から延びる亀裂（クラック、微小クラック、割れ等とも称される。以下、単に「亀裂」という）に沿ってエッチングを選択的に進展させ、加工対象物１において改質領域７に沿った部分を除去する。
例えば、本実施形態のエッチング処理では、毛細管現象等を利用して、加工対象物１の改質領域７に含まれる又は該改質領域７から延びる亀裂にエッチング剤を浸潤させ、亀裂面に沿ってエッチングを進展させる。これにより、加工対象物１では、亀裂に沿って選択的且つ高いエッチングレートでエッチングを進展させ除去する。これと共に、改質領域７自体のエッチングレートが高いという特徴を利用して、改質領域７に沿って選択的にエッチングを進展させ除去する。
本実施形態のエッチング処理としては、例えばエッチング剤に加工対象物を浸漬する場合（ディッピング方式：Dipping）と、加工対象物を回転させつつエッチング剤を塗布する場合（スピンエッチング方式：SpinEtching）とがある。また、ここでのエッチングには、等方性エッチング及び異方性エッチングを含んでいる。
図７は、用いられるエッチング剤の一例を示す図表である。エッチング剤は、常温〜１００℃前後の温度で用いられ、必要とされるエッチングレート等に応じて適宜の温度に設定される。例えば、Ｓｉ（異方性）をＫＯＨでエッチング処理する場合には、好ましいとして、約６０℃とされる。また、エッチング剤は、液体状のものだけでなく、ゲル状（ゼリー状，半固形状）のものを用いることができる。
なお、等方性エッチングの場合には、比較的薄い加工対象物（例えば、厚さ１０μｍ〜１００μｍ）に適用でき、結晶方位や改質領域に依存せずに、等方向にエッチングを進行させることができる。また、この場合、表面に亀裂が露出していると、エッチング液が当該亀裂を伝わって内部に浸潤され、改質領域において厚さ方向の全面が改質領域の起点とされることから、切断面が半円形に窪むようにエッチングされたチップを取り出すことが可能となる。他方、異方性エッチングの場合には、比較的薄い加工対象物だけでなく厚いもの（例えば、厚さ８００μｍ〜１００μｍ）にも適用できる。また、この場合、改質領域を形成する面が面方位と異なるときにも、この改質領域に沿ってエッチングを進行させることができる。つまり、ここでの異方性エッチングでは、結晶方位に倣った面方位のエッチングに加えて、結晶方位に依存しないエッチングも可能である。
次に、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法ついて詳細に説明する。図８〜１２は本実施形態のレーザ加工方法を示す各フロー図である。
図８〜１２に示すように、本実施形態は、例えば半導体デバイスとプリント配線基板やフレキシブル基板とを互いに電気的に接続する部品（インターポーザ等）を製造する加工方法であり、加工対象物１に複数の貫通孔２４（図１１参照）を形成し、貫通孔２４に導体を埋め込むことによって複数の貫通電極３０（図１２参照）を形成する。
図８（ａ）に示すように、加工対象物１は、照射するレーザ光Ｌの波長（例えば１０６４ｎｍ）に対して透明な板状のシリコン基板であり、（１００）面となる表面３及び裏面２１（主面）を有している。この加工対象物１には、貫通孔２４に対応する部分に沿って、改質領域形成予定部５が３次元的な座標指定により設定されている。改質領域形成予定部５は、加工対象物１の厚さ方向に対し傾斜する方向に沿って延びるように設定されている。ここでの改質領域形成予定部５は、加工対象物１の（１１１）面に倣って延びるように設定されている。
ちなみに、以下の説明においては、加工対象物１の厚さ方向（レーザ光Ｌの照射方向）をＺ方向とし、厚さ方向に対し改質領域形成予定部５（貫通孔２４）が傾斜する方向をＸ方向とし、Ｘ，Ｚ方向に直交する方向をＹ方向として説明する。
本実施形態において加工対象物１を加工する場合、まず、図８（ａ）に示すように、加工対象物１の表面３側を上方にして載置台に載置して保持する。そして、加工対象物１の裏面２１側近傍のＺ方向位置にレーザ光Ｌの集光点（以下、単に「集光点」という）を合わせ、この集光点をＸ方向に相対移動させながら、改質領域形成予定部５に改質領域７が形成されるようレーザ光Ｌを表面３からＯＮ・ＯＦＦ照射する（スキャン）。
これにより、加工対象物１の裏面２１側近傍における貫通孔２４に対応する部分に、裏面２１に露出する改質領域７が形成される。換言すると、加工対象物１の裏面２１にダメージが生じるように、改質領域７が裏面２１側に形成される。なお、ここでは、パルスレーザ光をレーザ光Ｌとしてスポット照射することから、形成される改質領域７は改質スポットで構成されている。また、改質領域７には、該改質領域７から発生した亀裂が内包されて形成されている（以下の改質領域について同じ）。
続いて、図８（ｂ）に示すように、集光点のＺ方向位置を表面３側に変更した後、上述したＸ方向のスキャンを実施する。これにより、既成の改質領域７よりも表面３側のＺ方向位置において貫通孔２４に対応する部分に、該既成の改質領域７に繋がる改質領域７が新たに形成される。
続いて、上述したＸ方向のスキャンを、加工対象物１において裏面２１側から表面３側の順で集光点のＺ方向位置を変えて繰り返し実施する。これにより、貫通孔２４に対応する部分に沿って互いに繋がる改質領域７が、加工対象物１内に形成される。つまり、加工対象物１の（１１１）面に沿うようＺ方向に傾斜する改質領域７が、加工対象物１の内部に形成される。
そして、図９（ａ）に示すように、加工対象物１の表面３側近傍のＺ方向位置に集光点を合わせ、上述したＸ方向のスキャンを実施する。これにより、加工対象物１の表面３側近傍の貫通孔２４に対応する部分に、既成の改質領域７に繋がり且つ、表面３に露出する改質領域７が形成される。換言すると、加工対象物１の表面３にダメージが生じるように、既成の改質領域７に連続する改質領域７が表面３側に形成される。
次に、図９（ｂ）に示すように、内部温度が例えば１０００℃の炉に加工対象物１を入れてウェット酸化法により全面酸化する。これにより、エッチングに耐性を有する耐エッチング膜としての酸化膜２２が加工対象物の外表面（少なくとも表面３及び裏面２１）に生成される。ここでの酸化膜２２は、エッチング剤であるアルカリエッチング液に対し耐性が高い熱酸化膜とされている。
ここで、図１０に示すように、加工対象物１の表面３及び裏面２１にて露出した改質領域７の面は、その特性から平滑でなく荒れており、改質領域７に含まれる亀裂（クラック）が多く露出し、けば立った状態となっている。よって、酸化膜２２を生成する際（図９（ｂ）参照）、改質領域７上では、酸化膜２２の成長が阻害され、酸化膜２２の形成にエラーが生じる。そのため、かかる改質領域７上においては、酸化膜２２が実質的に生成されない、或いは生成された酸化膜２２の緻密度が周囲と比べて粗となり、酸化膜２２に欠陥２２ｂが生じることとなる。
続いて、図１１（ａ）に示すように、加工対象物１に対し、例えば８５℃のＫＯＨをエッチング剤として用いて６０分間エッチング処理を施す。具体的には、酸化膜２２の欠陥２２ｂから改質領域７へとエッチング剤を浸潤させ、改質領域７及び該改質領域７に内包された亀裂に沿ってエッチングを選択的に進展させる。これにより、加工対象物１の内部が改質領域７に沿って選択的に除去され、（１１１）面に沿うようＺ方向に対し傾斜する貫通孔２４が加工対象物１に形成されることとなる。このとき、酸化膜２２の欠陥２２ｂについては、エッチングの進展の際に剥離され除去される。
なお、本実施形態のエッチング処理では、異方性エッチングを行っており、加工対象物１の（１１１）面はエッチングがされ難く（エッチングレートが遅く）なっている。よって、本実施形態のように改質領域７が（１１１）面に倣って延びていると、エッチングが好適に改質領域７に沿って進展される。これと共に、貫通孔２４の内面が凹凸の少ない平滑面となり、また、貫通孔２４の断面形状が矩形（ひし形）形状となる。
続いて、図１１（ｂ）に示すように、ウェット酸化法により加工対象物１を再酸化する。これにより、電気的絶縁性を有する絶縁膜としての酸化膜２６が、貫通孔２４の内面に生成される。その後、図１２（ａ）に示すように、貫通孔２４内に導体２８を埋入し、そして、図１２（ｂ）に示すように、表面３側の酸化膜２２の外表面２２ａに電極パッド２９を導体２８と電気的に接続するよう形成すると共に、裏面２１側の酸化膜２２の外表面２２ａに電極パッド２９を導体２８と電気的に接続するよう形成し、貫通電極３０を構成する。
以上、本実施形態では、裏面２１に露出させた改質領域７、加工対象物１内の改質領域７、及び、表面３に露出させた改質領域７を形成するレーザ加工を行う。このとき、全面酸化させることにより、表面３及び裏面２１に酸化膜２２を形成する。その際、露出した改質領域７上では、酸化膜２２の成長が阻害され、欠陥２２ｂが生じる。よって、その後のエッチング処理においては、酸化膜２２の欠陥２２ｂを基点にエッチング剤が確実に侵入されると共に、改質領域７に沿ってエッチングが選択的に進展されることとなる。
従って、本実施形態では、加工対象物１の表面３及び裏面２１に酸化膜２２を生成する上で、露光等を施してパターニングする従来工程が不要となり、その結果、貫通孔２４を精度よく形成でき且つ加工容易化が可能となる。さらに、酸化膜２２によれば、貫通孔２４の開口側が拡がったり、改質領域７がエッチングされ過ぎて貫通孔２４の断面積が拡がったり等するのを抑制することができ、貫通孔２４の形状・寸法を好適に制御することが可能となる。これと共に、酸化膜２２によれば、エッチング処理による加工対象物１の厚さ低減を抑制でき、また、表面３及び裏面２１の面精度の維持が可能となる。
なお、本実施形態では、加工対象物１を全面酸化させる工程のみによってパターニングされた酸化膜２２を生成できるため、酸化膜２２と加工対象物１とのアライメント精度が高いものとなる。
また、本実施形態では、上述したように、加工対象物１が（１００）面となる表面３及び裏面２１を有する板状を呈しており、異方性エッチングされることによって貫通孔２４の傾斜方向（つまり、（１１１）面に倣う方向）にエッチングされ易くなっている。従って、本実施形態では、傾斜する貫通孔２４を加工対象物１に好適に形成することができる。
また、本実施形態では、上述したように、貫通孔２４の内面に絶縁膜としての酸化膜２６を生成している。そのため、隣接する貫通電極３０間での絶縁性を充分に確保することが可能となる。
また、本実施形態では、上述したように、改質領域７の形成後に酸化膜２２を生成するため、レーザ光Ｌが酸化膜２２を透過するためにそのエネルギが低下するということを抑制できる。加工対象物１の表面３にデバイスが既に形成されている場合、該デバイスによってもレーザ光Ｌのエネルギが低下することから、かかる効果は顕著となる。
ところで、近年、高集積化が進む中、微細な配線ピッチを有するインターポーザの開発が強く要求されている。この点、Ｚ方向に傾斜する貫通電極３０を形成できる本実施形態にあっては、次の作用効果を有する。すなわち、微細な配線ピッチとする場合、表面３側の電極パッド２９と裏面２１側の電極パッド２９をダイレクトに配線し、配線幅を充分に確保し、電気抵抗増加を防止することができる。
なお、本実施形態では、Ｙ方向における集光点位置を変えてＸ方向のスキャンを繰り返し行い（ＸＹ面上のレーザ加工）、これを、Ｚ方向における集光点位置を変えて繰り返し行うことで、複数の貫通孔２４に対応する改質領域７を形成することができる。或いは、Ｚ方向における集光点位置を変えてＸ方向のスキャンを繰り返し行い（ＸＺ面上のレーザ加工）、これを、Ｙ方向における集光点位置を変えて繰り返し行ってもよい。また或いは、集光点をＸ，Ｙ，Ｚ方向に適宜移動させながらレーザ光Ｌを照射して１つの貫通孔２４に対応する改質領域７を形成し、これを貫通孔２４の数だけ繰り返してもよい。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明に係るレーザ加工方法は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
例えば、改質領域を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物１の表面３に限定されるものではなく、加工対象物１の裏面２１であってもよい。また、上記実施形態では、耐エッチング膜として酸化膜２２を生成したが、窒化膜を生成してもよく、耐エッチング膜は、エッチング処理で用いられるエッチング剤に対し耐性を有するものであればよい。
また、酸化膜２２を生成した後でエッチング処理を行う前に、酸化膜２２にエッチング処理を別途施して欠陥２２ｂを除去してもよい。この場合、後段の加工対象物１に対するエッチング処理において、エッチング剤を改質領域７へ確実に侵入させることができ、貫通孔２４を精度よく形成することができる。
また、上記実施形態でのレーザ光ＬのＯＮ・ＯＦＦ照射は、レーザ光Ｌの出射のＯＮ・ＯＦＦを制御する他に、レーザ光Ｌの光路上に設けられたシャッタを開閉したり、加工対象物１の表面３をマスキングしたり等して実施してもよい。さらに、レーザ光Ｌの強度を、改質領域７が形成される閾値（加工閾値）以上の強度と加工閾値未満の強度との間で制御してもよい。
１…加工対象物、３…表面（外表面，主面）、７…改質領域、２１…裏面（外表面，主面）、２２…酸化膜（耐エッチング膜）、２４…貫通孔、２６…酸化膜（絶縁膜）、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。

Claims (3)

  1. シリコンにより形成された加工対象物の内部にレーザ光を集光させて改質領域を形成し、該改質領域に沿ってエッチングすることにより、前記加工対象物に貫通孔を形成するレーザ加工方法であって、
    前記加工対象物に前記レーザ光を集光させることにより、前記加工対象物における前記貫通孔に対応する部分に沿って前記改質領域を形成するレーザ光集光工程と、
    前記レーザ光集光工程の後、前記エッチングに耐性を有する耐エッチング膜を前記加工対象物の外表面に生成する耐エッチング膜生成工程と、
    前記耐エッチング膜生成工程の後、前記加工対象物にエッチング処理を施すことにより、前記改質領域に沿って前記エッチングを選択的に進展させて前記貫通孔を形成するエッチング処理工程と、を含み、
    前記レーザ光集光工程では、前記加工対象物の前記外表面に前記改質領域を露出させ、
    前記耐エッチング膜生成工程の後で前記エッチング処理工程の前に、前記耐エッチング膜にエッチング処理を施すことにより、露出した前記改質領域上に生成された前記耐エッチング膜を除去する工程をさらに含んでいることを特徴とするレーザ加工方法。
  2. 前記加工対象物は、（１００）面となる主面を有する板状を呈し、
    前記貫通孔は、前記加工対象物の厚さ方向に対し傾斜し、
    前記エッチング処理工程では、前記エッチング処理として異方性エッチングを施すことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
  3. 前記加工対象物に複数の前記貫通孔を形成するレーザ加工方法であって、
    前記エッチング処理工程の後、前記加工対象物の前記貫通孔の内面に絶縁膜を生成する絶縁膜生成工程をさらに含んでいることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工方法。
JP2010167426A 2010-07-26 2010-07-26 レーザ加工方法 Expired - Fee Related JP5702556B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010167426A JP5702556B2 (ja) 2010-07-26 2010-07-26 レーザ加工方法
EP11812303.3A EP2600392B1 (en) 2010-07-26 2011-07-19 Laser processing method
US13/388,717 US8685269B2 (en) 2010-07-26 2011-07-19 Laser processing method
KR1020137004728A KR20130088147A (ko) 2010-07-26 2011-07-19 레이저 가공방법
PCT/JP2011/066322 WO2012014711A1 (ja) 2010-07-26 2011-07-19 レーザ加工方法
CN201180036527.4A CN103026470B (zh) 2010-07-26 2011-07-19 激光加工方法
TW100126367A TWI536441B (zh) 2010-07-26 2011-07-26 Laser processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010167426A JP5702556B2 (ja) 2010-07-26 2010-07-26 レーザ加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012028645A JP2012028645A (ja) 2012-02-09
JP5702556B2 true JP5702556B2 (ja) 2015-04-15

Family

ID=45529927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010167426A Expired - Fee Related JP5702556B2 (ja) 2010-07-26 2010-07-26 レーザ加工方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8685269B2 (ja)
EP (1) EP2600392B1 (ja)
JP (1) JP5702556B2 (ja)
KR (1) KR20130088147A (ja)
CN (1) CN103026470B (ja)
TW (1) TWI536441B (ja)
WO (1) WO2012014711A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7063543B2 (ja) * 2017-04-17 2022-05-09 浜松ホトニクス株式会社 加工対象物切断方法

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04150212A (ja) 1990-10-09 1992-05-22 Seiko Epson Corp 水晶基板のエッチング加工方法
JPH0740482A (ja) 1993-07-27 1995-02-10 Jsp Corp 発泡ポリプロピレン系樹脂積層体及び該積層体の製造方法
JP2873937B2 (ja) 1996-05-24 1999-03-24 工業技術院長 ガラスの光微細加工方法
JP3473668B2 (ja) 1997-01-23 2003-12-08 セイコーエプソン株式会社 インクジェット式記録ヘッド
AU1687300A (en) * 1998-12-16 2000-07-03 Seiko Epson Corporation Semiconductor chip, semiconductor device, circuit board and electronic equipmentand production methods for them
JP4497147B2 (ja) 1998-12-16 2010-07-07 セイコーエプソン株式会社 半導体チップの製造方法、半導体装置の製造方法、回路基板の製造方法及び電子機器の製造方法
JP2000246475A (ja) * 1999-02-25 2000-09-12 Seiko Epson Corp レーザ光による加工方法
WO2000050198A1 (fr) 1999-02-25 2000-08-31 Seiko Epson Corporation Procede d'usinage de pieces par faisceau laser
JP4659300B2 (ja) 2000-09-13 2011-03-30 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び半導体チップの製造方法
JP4880820B2 (ja) 2001-01-19 2012-02-22 株式会社レーザーシステム レーザ支援加工方法
ATE518242T1 (de) 2002-03-12 2011-08-15 Hamamatsu Photonics Kk Methode zur trennung von substraten
CA2428187C (en) 2002-05-08 2012-10-02 National Research Council Of Canada Method of fabricating sub-micron structures in transparent dielectric materials
JP4329374B2 (ja) 2002-07-29 2009-09-09 パナソニック電工株式会社 発光素子およびその製造方法
JP4158481B2 (ja) 2002-10-21 2008-10-01 セイコーエプソン株式会社 レーザー加工方法およびその装置、並びにその装置を用いた穴あけ加工方法
JP2004160618A (ja) 2002-11-15 2004-06-10 Seiko Epson Corp マイクロマシン及びマイクロマシンの製造方法
JP2004223586A (ja) 2003-01-24 2004-08-12 Institute Of Physical & Chemical Research 透明材料内部の処理方法
JP2004304130A (ja) 2003-04-01 2004-10-28 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造方法
JP2004351494A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Seiko Epson Corp レーザーに対して透明な材料の穴あけ加工方法
JP2004359475A (ja) 2003-06-02 2004-12-24 Seiko Epson Corp 光学素子の製造方法及び光学装置
JP4385656B2 (ja) 2003-06-11 2009-12-16 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド、及び、その製造方法
JP4182841B2 (ja) 2003-08-28 2008-11-19 セイコーエプソン株式会社 単結晶基板の加工方法
JP2005121915A (ja) 2003-10-16 2005-05-12 Seiko Epson Corp マイクロレンズ用凹部付き基板の製造方法、マイクロレンズ用凹部付き基板、マイクロレンズ基板、液晶パネル用対向基板、液晶パネルおよび投射型表示装置
JP2005121916A (ja) 2003-10-16 2005-05-12 Seiko Epson Corp レンチキュラレンズ用凹部付き基板の製造方法、レンチキュラレンズ用凹部付き基板、レンチキュラレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタ
JP2005144586A (ja) 2003-11-13 2005-06-09 Seiko Epson Corp 構造体の製造方法、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置
JP2005144622A (ja) 2003-11-18 2005-06-09 Seiko Epson Corp 構造体の製造方法、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置
JP2005152693A (ja) 2003-11-20 2005-06-16 Seiko Epson Corp 構造体の製造方法、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置
JP2005169993A (ja) 2003-12-15 2005-06-30 Canon Inc インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法
JP2005208175A (ja) 2004-01-20 2005-08-04 Seiko Epson Corp 光部品及びその製造方法、光モジュール、光通信装置、電子機器
JP2005206401A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Seiko Epson Corp 構造体の製造方法、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
JP2005306702A (ja) 2004-04-26 2005-11-04 Namiki Precision Jewel Co Ltd テーパー形状を有する微***の形成方法
JP2005351774A (ja) 2004-06-10 2005-12-22 Seiko Epson Corp マイクロアレイ作製用ヘッドの製造方法、マイクロアレイ作製用ヘッドおよびマイクロアレイ作製用装置
JP4630971B2 (ja) 2004-12-21 2011-02-09 並木精密宝石株式会社 パルスレーザによる微小構造の形成方法
JP2006290630A (ja) 2005-02-23 2006-10-26 Nippon Sheet Glass Co Ltd レーザを用いたガラスの加工方法
JP2007036758A (ja) 2005-07-27 2007-02-08 Seiko Epson Corp Ａｔカット水晶振動片、その製造方法、及び水晶デバイス
JP4564434B2 (ja) * 2005-09-30 2010-10-20 Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2007101833A (ja) 2005-10-04 2007-04-19 Seiko Epson Corp マイクロレンズの製造方法、マイクロレンズ、空間光変調装置、スクリーン及びプロジェクタ
US8603351B2 (en) 2007-05-25 2013-12-10 Hamamatsu Photonics K.K. Working method for cutting
JP4902472B2 (ja) * 2007-09-18 2012-03-21 三洋電機株式会社 太陽電池及び太陽電池モジュール
JP4964186B2 (ja) 2008-04-28 2012-06-27 三菱電機株式会社 光起電力装置の製造方法
JP2010142837A (ja) * 2008-12-18 2010-07-01 Seiko Epson Corp レーザ加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20120129348A1 (en) 2012-05-24
KR20130088147A (ko) 2013-08-07
CN103026470B (zh) 2016-08-03
EP2600392A1 (en) 2013-06-05
EP2600392B1 (en) 2019-12-11
TW201234471A (en) 2012-08-16
EP2600392A4 (en) 2016-12-14
WO2012014711A1 (ja) 2012-02-02
CN103026470A (zh) 2013-04-03
US8685269B2 (en) 2014-04-01
TWI536441B (zh) 2016-06-01
JP2012028645A (ja) 2012-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5509332B2 (ja) インターポーザの製造方法
JP5574866B2 (ja) レーザ加工方法
JP5554838B2 (ja) レーザ加工方法
JP5476476B2 (ja) レーザ加工方法
JP5693074B2 (ja) レーザ加工方法
JP2012028646A (ja) チップの製造方法
JP5702556B2 (ja) レーザ加工方法
JP2004074211A (ja) レーザ加工方法
JP2004148344A (ja) レーザ加工方法
JPS58176927A (ja) 半導体素子の製造方法
JP2008159714A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140902

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141104

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150127

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150220

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5702556

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees