专利名称：激光加工方法
技术领域：
本发明涉及一种激光加工方法，特别是涉及ー种在加工对象物形成贯通孔的激光加工方法。
背景技术：
作为以往的激光加工方法，已知的有这样的激光加工方法使激光聚光于板状的加工对象物而在加工对象物的内部形成改质区域后，对该加工对象物实施蚀刻处理来除去改质区域，由此将沿着厚度方向的贯通孔形成于加工对象物(例如參照专利文献I)。现有技术文献专利文献 专利文献1:日本特开2004 — 351494号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题这里，在上述的激光加工方法中，会有在进行蚀刻处理之前，将对蚀刻具有耐性的耐蚀刻膜图案化在加工对象物的外表面的情況。即，以覆盖加工对象物的外表面整个区域的方式生成耐蚀刻膜。其后，会有对耐蚀刻膜实施曝光等，将使蚀刻剂侵入到改质区域的开ロ形成在与耐蚀刻膜的变质层对应的区域的情況。由此，谋求抑制例如所形成的贯通孔的开ロ侧被过度蚀刻而扩大等，精度良好地形成贯通孔。但是，在这种情况下，如前述那样，由于另外需要实施曝光等来图案化的エ序，因此会有加工复杂化及繁杂化的担忧。因此，本发明的技术问题在于提供一种能够精度良好地形成贯通孔且可以达到加エ容易化的激光加工方法。解决技术问题的手段本发明的一方面涉及激光加工方法。该激光加工方法是使激光聚光于由硅形成的加工对象物的内部而形成改质区域，沿着该改质区域进行蚀刻，由此在加工对象物形成贯通孔的激光加工方法，包含在加工对象物的外表面生成对蚀刻具有耐性的耐蚀刻膜的耐蚀刻膜生成エ序；在耐蚀刻膜生成エ序之后，通过使激光聚光于加工对象物，沿着加工对象物的与贯通孔对应的部分形成改质区域，并且使激光聚光于耐蚀刻膜，由此，沿着耐蚀刻膜的与贯通孔对应的部分形成缺陷区域的激光聚光エ序；以及在激光聚光エ序之后，通过对加工对象物实施蚀刻处理，沿着改质区域使蚀刻选择性地进展而形成贯通孔的蚀刻处理工序。在该激光加工方法中，通过使激光聚光于耐蚀刻膜，以沿着耐蚀刻膜的与贯通孔对应的部分进行剥蚀的方式加工，在所涉及的部分会形成缺陷区域(损伤区域)。因此，在其后的蚀刻处理工序中，使蚀刻剂从耐蚀刻膜的缺陷区域侵入到改质区域，沿着改质区域使蚀刻选择性地进展。因此，在加工对象物的外表面生成耐蚀刻膜的情况下，不需要实施曝光等来图案化的エ序，其结果，能够精度良好地形成贯通孔且可以达到加工容易化。
另外，加工对象物呈具有成为(100)面的主面的板状，贯通孔相对于加工对象物的厚度方向倾斜，在蚀刻处理工序中，作为蚀刻处理，可以实施各向异性蚀刻。在这种情况下，能够将相对于厚度方向倾斜的贯通孔适当地形成于加工对象物。另外，还可以包含在激光聚光エ序之后且蚀刻处理工序之前，对耐蚀刻膜实施蚀刻处理，由此将耐蚀刻膜的缺陷区域除去的エ序。在这种情况下，在蚀刻处理工序中，能够使蚀刻剂切实地侵入到改质区域。另外，是在加工对象物形成多个贯通孔的激光加工方法，还可以包含在蚀刻处理エ序之后，在加工对象物的贯通孔的内面生成绝缘膜的绝缘膜生成エ序。由此，在例如对多个贯通孔分别埋入导体以形成多个贯通电极的情况下，可以确保相邻接的贯通电极间的绝缘性。发明的效果 根据本发明的激光加工方法，能够精度良好地形成贯通孔且可以达到加工容易化。
图1是改质区域的形成所使用的激光加工装置的概略结构图。图2是成为改质区域的形成的对象的加工对象物的平面图。图3是沿着图2的加工对象物的III 一 III线的截面图。图4是激光加工后的加工对象物的平面图。图5是沿着图4的加工对象物的V — V线的截面图。图6是沿着图4的加工对象物的VI — VI线的截面图。图7是表示蚀刻剂的ー个例子的图表。图8 (a)是说明本实施方式的激光加工方法的流程图，图8 (b)是表不图8 (a)的后段的流程图。图9 Ca)是表示图8 (b)的后段的流程图，图9 (b)是表示图9 Ca)的后段的流程图。图10是将图9 (b)的加工对象物的一部分放大来表示的图。图11 (a)是表示图9 (b)的后段的流程图，图11 (b)是表示图11 (a)的后段的流程图。图12 Ca)是表示图11 (b)的后段的流程图，图12 (b)是表示图12 Ca)的后段的流程图。符号说明ト 加工对象物、3 表面(外表面,主面)、7…改质区域、2ト 背面(外表面,主面)、22…氧化膜(耐蚀刻膜)、22b…缺陷区域、24…贯通孔、26…氧化膜(绝缘膜)、L…激光、P…聚光点。
具体实施例方式以下，针对本发明的优选实施方式，參照附图进行详细说明。再者，在以下的说明中，对相同或相当要素赋予相同符号，并省略重复说明。
在本实施方式的激光加工方法中，使激光聚光于加工对象物的内部而形成改质区域。因此，首先，针对改质区域的形成，參照图1 图6在以下进行说明。如图1所示，激光加工装置100具备将激光L进行脉冲振荡的激光光源101 ;配置成将激光L的光轴(光路)的方向改变90°的分光镜103 ；以及用来将激光L聚光的聚光用透镜105。另外，激光加工装置100具备用来支承由聚光用透镜105聚光的激光L所照射的加工对象物I的支承台107 ;用来使支承台107移动的载台111 ;为了调节激光L的输出、脉冲宽度等而控制激光光源101的激光光源控制部102 ;以及用来控制载台111的移动的载台控制部115。在该激光加工装置100中，从激光光源101出射的激光L，经由分光镜103而将其光轴的方向改变90°，并由聚光用透镜105聚光于支承台107上所载置的板状的加工对象物I的内部。与此同时，让载台111移动，使加工对象物I相对于激光L沿着改质区域形成预定部5相对移动。由此，沿着改质区域形成预定部5的改质区域形成于加工对象物I。 作为加工对象物1，可以使用半导体材料、压电材料等，如图2所示，在加工对象物I设定有改质区域形成预定部5。这里的改质区域形成预定部5是直线状延伸的假想线。在加工对象物I的内部形成改质区域的情况下，如图3所示，在使聚光点P对准于加工对象物I的内部的状态下，使激光L沿着改质区域形成预定部5 (S卩，在图2的箭头A方向上)相对地移动。由此，如图4 图6所示，改质区域7沿着改质区域形成预定部5形成于加工对象物I的内部，该改质区域7成为由后述的蚀刻所得到的除去区域8。再者，聚光点P是指激光L聚光的部位。另外，改质区域形成预定部5不限于直线状，可以是曲线状，也可以是曲面状、平面状等的3维状，还可以是指定坐标的形状。另外，在改质区域7，有连续地形成的情況，也有断续地形成的情況。另外，改质区域7可以是列状的、也可以是点状的，总之，只要改质区域7至少形成于加工对象物I的内部即可。另外，会有以改质区域7作为起点而形成龟裂的情况，龟裂及改质区域7也可以露出于加工对象物I的外表面(表面、背面、或外周面)。顺便ー提，这里，激光L透过加工对象物I并且特别是在加工对象物I的内部的聚光点附近被吸收，由此，在加工对象物I形成改质区域7 (即，内部吸收型激光加工)。一般而言，在从表面3进行熔融除去而形成孔、槽等的除去部(表面吸收型激光加工)的情况下，加工区域从表面3侧逐渐朝背面侧进行。另外，本实施方式所涉及的改质区域7是指密度、折射率、机械强度、或其他物理特性等成为与周围不同的状态的区域。作为改质区域7，例如有熔融处理区域、裂痕区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等，也有这些区域混合存在的区域。此外，作为改质区域7，在加工对象物I的材料上密度与非改质区域的密度相比产生变化的区域，形成有晶格缺陷的区域(将这些统称为高密转移区域)。另外，熔融处理区域或折射率变化区域、改质区域7的密度与非改质区域的密度相比产生变化的区域、形成有晶格缺陷的区域，会有进ー步在这些区域的内部或改质区域7与非改质区域的界面包含龟裂(裂纹、微裂痕)的情況。所包含的龟裂有遍及改质区域7的全面的情况、或形成于仅一部分或多部分的情況。作为加工对象物1，可举出包含硅的或由硅构成的加工对象物。这里，在本实施方式中，在加工对象物I形成改质区域7后，对该加工对象物I实施蚀刻处理，由此，沿着改质区域7所包含的或从改质区域7延伸的龟裂(也称为裂痕、微小裂痕、裂纹等。以下仅称为“龟裂”)使蚀刻选择性地进展，除去在加工对象物I中沿着改质区域7的部分。例如，在本实施方式的蚀刻处理中，利用毛细管现象等，使蚀刻剂浸润于加工对象物I的改质区域7所包含的或从该改质区域7延伸的龟裂，沿着龟裂面使蚀刻进展。由此，在加工对象物1，沿着龟裂选择性且以快的蚀刻速率使蚀刻进展而进行除去。与此同时，利用改质区域7本身的蚀刻速率快这个特征，沿着改质区域7使蚀刻选择性地进展并进行除去。作为本实施方式的蚀刻处理，有例如将加工对象物浸溃于蚀刻剂的情况(浸溃方式Dipping)、以及ー边使加工对象物旋转ー边涂布蚀刻剂的情况(旋转蚀刻方式SpinEtching)。另外，这里的蚀刻包含各向同性蚀刻及各向异性蚀刻。图7是表示针对基板的材质所使用的蚀刻剂的ー个例子的图表。蚀刻剂在常温 100°c前后的温度下使用，根据所需要的蚀刻速率等而设定成适宜的温度。例如，在用KOH对Si (各向异性)进行蚀刻处理的情况下，优选为约60°C。另外，蚀刻剂不仅可以使用液体状的，也可使用凝胶状(胶状，半固形状)的。再者，在各向同性蚀刻的情况下，能够适用于比较薄的加工对象物(例如，厚度IOiim IOOiim),不依赖于结晶方位、改质区域等,能够等方向地使蚀刻进行。另外,在这种情况下，若龟裂露出于表面，则蚀刻液会在该龟裂传递而浸润到内部，在改质区域上，厚度方向的全面成为改质区域的起点，因此，能够取出被蚀刻成切断面呈半圆形凹陷的芯片。另外，在各向异性蚀刻的情况下，不仅能够适用于比较薄的加工对象物，也能够适用于厚度的加工对象物(例如，厚度800 ii m 100 u m)。另外，在这种情况下，在形成改质区域的面成为与面方位不同时，也能够沿着该改质区域使蚀刻进行。即，这里的各向异性蚀刻，不仅可以进行依照结晶方位的面方位的蚀刻，也可以进行不依赖于结晶方位的蚀刻。其次，详细地说明本发明的一个实施方式所涉及的激光加工方法。图8 12是表示本实施方式的激光加工方法的各流程图。如图8 12所示，本实施方式是制造例如将半导体器件与印刷配线基板或柔性基板相互电连接的部件(内插器等)的加工方法，在加工对象物I形成多个贯通孔24 (參照图11)，在贯通孔24埋入导体，由此形成多个贯通电极30 (參照图12)。如图8 (a)所示，加工对象物I是相对于照射的激光L的波长(例如1064nm)透明的板状的硅基板，具有成为(100)面的表面3及背面21 (主面)。在加工对象物1，沿着与贯通孔24对应的部分，改质区域形成预定部5由3维的坐标指定来设定。该改质区域形成预定部5以沿着相对于加工对象物I的厚度方向倾斜的方向延伸的方式设定。这里的改质区域形成预定部5以依照加工对象物I的(111)面延伸的方式设定。顺便ー提，在以下的说明中，将加工对象物I的厚度方向(激光L的照射方向)作为Z方向，将改质区域形成预定部5 (贯通孔24)对厚度方向倾斜的方向作为X方向，将与X，Z方向正交的向作为Y方向进行说明。在本实施方式中对加工对象物I进行加工的情况下，首先，将加工对象物I置入到内部温度例如为1000°c的炉内，通过湿式氧化法进行全面氧化。由此，如图8 (b)所示，作为对蚀刻具有耐性的耐蚀刻膜的氧化膜22生成在加工对象物的外表面(至少表面3及背面21)。该氧化膜22被制成相对于激光L透明性高。另外，这里的氧化膜22被制成相对于蚀刻剂即碱性蚀刻液耐性高的热氧化膜。接着，将加工对象物I的表面3侧作为上方而载置于载置台并予以保持。然后，如图9 (a)所示，使激光L的聚光点(以下仅称为“聚光点”)对准于背面21侧的氧化膜22，一边使该聚光点在X方向上相对移动，一边从表面3进行激光L的ON OFF照射(扫描)。由此，激光L透过表面3侧的氧化膜22与加工对象物1，在背面21侧的氧化膜22中沿着改质区域形成预定部5的位置，产生作为损伤区域的缺陷区域22b。
接着，使聚光点的Z方向位置朝表面3侧移动，将聚光点变更到加工对象物I的背面21侧附近的Z方向位置后，实施上述的X方向的扫描。由此，激光L 一边透过表面3侧的氧化膜22 —边聚光于加工对象物1，在与既有的缺陷区域22b相连的改质区域7形成于加工对象物I的背面21侧。再者，这里，由于将脉冲激光作为激光L来进行点照射，因此所形成的改质区域7由改质点构成。另外，在改质区域7，包含并形成有从该改质区域7所产生的龟裂(以下的改质区域也相同)。接着，将上述的X方向的扫描，在加工对象物I从背面21侧往表面3侧的顺序改变聚光点的Z方向位置而反复实施。由此，沿着与贯通孔24相对应的部分相互连接的改质区域7形成于加工对象物I内。即，以沿着加工对象物I的(111)面的方式朝Z方向倾斜的改质区域7形成于加工对象物I的内部。然后，如图9 (b)所示，使聚光点对准于表面3侧的氧化膜22，实施上述的X方向的扫描。由此，在表面3侧的氧化膜22上沿着改质区域形成预定部5的位置，产生作为损伤部的缺陷区域22b。这里，如图10所示，当以聚光于氧化膜22的方式照射激光L时，通过所涉及的激光L的照射以氧化膜22剥蚀的方式进行加工，氧化膜22飞散并大致被除去，或者，其致密度与周围相比更粗糙。其结果，在氧化膜22，露出于外表面22a且沿着改质区域形成预定部5的上述缺陷区域22b作为侵入到蚀刻剂的改质区域7的侵入部而形成。接着，如图11 Ca)所示，对加工对象物1，使用例如85°C的KOH作为蚀刻剂，实施60分钟的蚀刻处理。具体而言，使蚀刻剂从氧化膜22的缺陷区域22b浸润到改质区域7，沿着改质区域7及该改质区域7所包含的龟裂，使蚀刻选择性地进展。由此，加工对象物I的内部沿着改质区域7被选择性地除去，以沿着(111)面的方式相对于Z方向倾斜的贯通孔24形成于加工对象物I。此时，对于氧化膜22的缺陷区域22b，在蚀刻进展时会被剥离并除去。再者，在本实施方式的蚀刻处理中，进行各向异性蚀刻，加工对象物I的(111)面难以被蚀刻(蚀刻速率慢)。因此，若像本实施方式那样改质区域7依照(111)面延伸，则蚀刻适当地沿着改质区域7进展。与此同吋，贯通孔24的内面成为凹凸少的平滑面，另外，贯通孔24的断面形状成为矩形(菱形)形状。接着，如图11 (b)所示，通过湿式氧化法使加工对象物I再氧化。由此，具有电绝缘性的绝缘膜的氧化膜26生成在贯通孔24的内面。其后，如图12 (a)所示，将导体28埋入到贯通孔24内，然后如图12 (b)所示，在表面3侧的氧化膜22的外表面22a将电极焊盘29以与导体28电性连接的方式形成，并且在背面21侧的氧化膜22的外表面22a将电极焊盘29以与导体28电性连接的方式形成，构成贯通电极30。
以上，在本实施方式中，通过使加工对象物I全面氧化，在表面3及背面21形成氧化膜22。然后，进行形成背面21侧的氧化膜22的缺陷区域22b、加工对象物I内的改质区域7、以及表面3侧的氧化膜22的缺陷区域22b的激光加工。因此，在其后的蚀刻处理中，以氧化膜22的缺陷区域22b为基点使蚀刻剂切实地侵入，并且会沿着改质区域7使蚀刻选择性地进展。因此，在本实施方式中，由于在加工对象物I的表面3及背面21产生氧化膜22，因此不需要实施曝光等来图案化的现有エ序，其结果，可以精度良好地形成贯通孔24且可以达到加工容易化。此外，通过氧化膜22，可以抑制贯通孔24的开ロ侧扩大、或改质区域7被过度蚀刻而导致贯通孔24的截面积扩大等，可以适当地控制贯通孔24的形状 尺寸。与此同时，通过氧化膜22，能够抑制因蚀刻处理所引起的加工对象物I的厚度减小，另外，可以维持表面3及背面21的面精度。另外，在本实施方式中，如上述那样，加工对象物I呈具有成为(100)面的表面3及背面21的板状，通过各向异性蚀刻，容易在贯通孔24的倾斜方向卿，依照(111湎的方向)上进行蚀刻。因此，在本实施方式中，能够将倾斜的贯通孔24适当地形成于加工对象物I。另外，在本实施方式中，如上述那样，在贯通孔24的内面生成作为绝缘膜的氧化膜26。因此，可以充分地确保在相邻接的贯通电极30间的绝缘性。另外，在本实施方式中，如上述那样，通过使激光L聚光于氧化膜22，使蚀刻剂侵入到改质区域7的侵入ロ即缺陷区域22b产生于氧化膜22而进行图案化，因此即使在形成厚的氧化膜22的情况下，也可以容易地对应。再者，近年，在高集成化进展中，強烈地要求开发具有微细配线间距的内插器。这点，在能够形成朝Z方向倾斜的贯通电极30的本实施方式，具有如下的作用效果。即，在制成微细配线间距的情况下，能够将表面3侧的电极焊盘29与背面21侧的电极焊盘29直接进行配线，充分地确保配线宽度，并防止电阻增加。再者，在本实施方式中，改变Y方向的聚光点位置来反复进行X方向的扫描(XY面上的激光加工)、将其改变Z方向的聚光点位置来反复进行，由此，能够形成与多个贯通孔24相对应的改质区域7。或者，也可以改变Z方向的聚光点位置并反复进行X方向的扫描(XZ面上的激光加工)，将其改变Y方向的聚光点位置来反复进行。或者，还可以一边使聚光点在X，Y，Z方向适宜移动ー边照射激光L来形成与I个贯通孔24相对应的改质区域7，将其反复进行对应于贯通孔24的数量的次数。以上，说明了本发明的优选实施方式，但本发明的激光加工方法不限于上述实施方式，可以在不超出各权利要求所记载的范围内进行变形，或适用其他者。例如，形成改质区域时的激光入射面不限于加工对象物I的表面3，也可以是加工对象物I的背面21。另外，在上述实施方式中，生成氧化膜22作为耐蚀刻膜，但也可以生成氮化膜，只要耐蚀刻膜对蚀刻处理所使用的蚀刻剂具有耐性者即可。另外，在形成了缺陷区域22b之后且进行蚀刻处理之前，可以另外对氧化膜22实施蚀刻处理来除去缺陷区域22b。在这种情况下，在对后段的加工对象物I的蚀刻处理中，可以使蚀刻剂切实地侵入到改质区域7，能够精度良好地形成贯通孔24。另外，在上述实施方式中，对氧化膜22实施I次扫描而形成缺陷区域22b，但也可以根据氧化膜22的厚度实施多次扫描。
另外，上述实施方式的激光L的ON OFF照射，除了控制激光L的出射的ON OFF以外，还可以开闭设置于激光L的光路上的遮光板，或者将加工对象物I的表面3予以掩蔽等来实施。此外，可以将激光L的強度在形成改质区域7的阈值(加工阈值)以上的強度与不到加工阈值的強度之间进行控制。产业上的可利用性 根据本发明的激光加工方法，可精度良好地形成贯通孔且可以达到加工容易化。
权利要求
1.一种激光加工方法，其特征在于，是使激光聚光于由硅形成的加工对象物的内部而形成改质区域，沿着该改质区域进行蚀刻，由此在所述加工对象物形成贯通孔的激光加工方法，其包含耐蚀刻膜生成工序，在所述加工对象物的外表面生成对所述蚀刻具有耐性的耐蚀刻激光聚光工序，在所述耐蚀刻膜生成工序之后，通过使所述激光聚光于所述加工对象物，沿着所述加工对象物的与所述贯通孔对应的部分形成所述改质区域，并且使所述激光聚光于所述耐蚀刻膜，由此，沿着所述耐蚀刻膜的与所述贯通孔对应的部分形成缺陷区域; 以及蚀刻处理工序,在所述激光聚光工序之后,对所述加工对象物实施蚀刻处理，由此沿着所述改质区域使所述蚀刻选择性地进展而形成所述贯通孔。
2.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述加工对象物呈具有成为(100)面的主面的板状，所述贯通孔相对于所述加工对象物的厚度方向倾斜，在所述蚀刻处理工序中，实施各向异性蚀刻作为所述蚀刻处理。
3.如权利要求1或2所述的激光加工方法，其特征在于，还包含在所述激光聚光工序之后且所述蚀刻处理工序之前，对所述耐蚀刻膜实施蚀刻处理，由此将所述耐蚀刻膜的所述缺陷区域除去的工序。
4.如权利要求f3中的任一项所述的激光加工方法，其特征在于，是在所述加工对象物形成多个所述贯通孔的激光加工方法，还包含在所述蚀刻处理工序之后，在所述加工对象物的所述贯通孔的内面生成绝缘膜的绝缘膜生成工序。
全文摘要
一种激光加工方法，是使激光(L)聚光于由硅形成的加工对象物(1)的内部而形成改质区域(7)，沿着该改质区域(7)进行蚀刻，由此在加工对象物(1)形成贯通孔(24)的激光加工方法，包含在加工对象物(1)的外表面生成对蚀刻具有耐性的耐蚀刻膜的耐蚀刻膜生成工序；在耐蚀刻膜生成工序之后，通过使激光(L)聚光于加工对象物(1)，沿着加工对象物(1)的与贯通孔(24)对应的部分形成改质区域(7)，并且使激光(L)聚光于耐蚀刻膜(22)，由此，沿着耐蚀刻膜(22)的与贯通孔(24)对应的部分形成缺陷区域(22b)的激光聚光工序；以及在激光聚光工序之后，对加工对象物(1)实施蚀刻处理，沿着改质区域(7)使蚀刻选择性地进展而形成贯通孔(24)的蚀刻处理工序。
文档编号H01L21/306GK103025476SQ20118003651
公开日2013年4月3日 申请日期2011年7月19日 优先权日2010年7月26日
发明者下井英树, 荒木佳祐 申请人:浜松光子学株式会社