利用激光加工被加工物的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用激光加工形成高长度直径比的加工孔的加工被加工物的方法。在硅基板（１）的表面和背面分别形成氧化硅膜（２）作为保护膜，经该保护膜（２）向硅基板（１）照射激光进行开孔加工。或者，向硅基板（１）照射圆偏振或随机偏振的激光。由此获得高长度直径比的加工孔，而且，加工孔形状也成为真正笔直的孔，提高了加工精度。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关一种对硅基板等基体材料利用激光加工加工被加工物的方法，特别是有关加工通孔等的孔或加工沟。
技术介绍
以往，一直进行对硅基板等的基体材料照射激光施行开孔等的加工。例如，一直进行向半导体晶片照射激光形成通孔的加工。可是，在照射激光施行加工形成通孔时，加工孔的内壁表面上因激光加工时发生的热而引起渣滓残留或附着熔解物，因此加工孔的质量不佳。另外，发生加工飞散物(称之为渣滓或碎屑)就附着于基体材料的周边，存在可靠性降低这样的问题。此外，当仅仅用激光扩大孔宽时，需要增加激光功率或延长加工时间。另外，在利用激光形成通孔时，存在着其通孔弯曲变形，加工精度变坏之类的问题。进而，如果只用蚀刻形成通孔，则因硅的晶体方向性也存在不能形成高长度直径比的孔的问题。专利技术的公开本专利技术的目的在于提供一种能够使用激光加工，形成高长度直径比的加工孔的加工被加工物的方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种能够除去利用激光加工而在加工孔内部残留的热变形和熔融物的被加工物的加工方法。本专利技术的又一个目的在于提供一种很容易扩大使用激光加工所得加工孔的加工被加工物的方法。本专利技术的再一个目的在于提供一种能够很容易除去激光加工时发生的渣滓的加工被加工物的方法。本专利技术的还有另一个目的在于提供一种在不发生使用激光加工生成的通孔弯曲变形这样的情况下，能够使加工精度提高的加工被加工物的方法。(1)根据本专利技术一个形态的加工被加工物的方法，就是照射激光形成引导孔，进行各向异性蚀刻扩大引导孔的方法。作为使用硅基板作为基体材料时的各向异性蚀刻，最好是对硅的晶体方位蚀刻速度大大不同的湿式蚀刻(各向异性蚀刻)。因而，在本专利技术中取得如下的效果。①由于照射激光形成引导孔后进行各向异性蚀刻来扩大引导孔，所以对于厚度没有难以开出细孔的限制，并可获得高长度直径比的孔等。②并且，在只用激光加工进行孔加工时，必须延长加工时间或增加激光功率，但由于使用各向异性蚀刻法将引导孔扩大，所以可以进行批处理而能够缩短加工时间。另外，加工过的孔形状的直径均等偏差少。③并且，扩大孔形状的孔径(孔宽)可以通过调整各向异性蚀刻的时间任意进行调整。④进而，在各向异性蚀刻之时，可以自动除去因照射激光而发生的渣滓和残存于内壁的加工屑。⑤用各向异性蚀刻法除去随激光加工而来的内壁面粗糙，当基体材料是硅时露出硅的平滑晶体表面。因此，例如当形成通孔用作流体通路时不会成为流体的障碍。此外，当对半导体晶片形成通孔使表里电导通时，必须在内壁表面上形成绝缘膜、导电膜等各种薄膜，然而通过获得平滑的内壁表面能够制成又匀又薄的各种薄膜。⑥用激光照射可使希望进行蚀刻的部位露出，因而有时也省去用光刻法使保护膜开口的工序，可降低制造成本。(2)根据本专利技术另一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(1)的加工方法中，在基体材料上形成保护膜，经保护膜对基体材料照射激光。在照射激光施行加工时发生渣滓。其渣滓附着于基体材料和保护膜上，用蚀刻法扩大加工孔时容易被除去，可靠性就提高。(3)根据本专利技术又一个形态的加工被加工物的方法，是在上述加工方法中，在保护膜上形成开口部，对开口部露出了的基体材料的部分照射激光。(4)根据本专利技术再一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(2)或(3)的加工方法中，对基体材料照射圆偏振的激光。通过照射圆偏振的激光，因加工孔成为真正垂直的孔，故可使蚀刻后的孔宽更小，并提高加工精度。(5)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(2)或(3)的加工方法中，对基体材料照射随机偏振的激光。通过照射变换成随机偏振的激光，因加工孔成为真正垂直的孔，故可使蚀刻后的孔宽更小，并提高加工精度。(6)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(1)到(5)的任何一种的加工方法中，使激光进行扫描形成连续的引导孔。可以通过进行这样的处理，将被加工物加工成沟状。(7)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(1)到(6)的任何一种的加工方法中，用各向异性蚀刻法扩大引导孔来形成通孔。因此，在本专利技术中获得如下效果。①在照射激光形成引导孔后，进行各向异性蚀刻扩大引导孔来形成通孔，所以对于厚度没有难以开出细孔的限制，并可获得高长度直径比的通孔。②并且，在只用激光加工生成通孔时，必须延长加工时间或增加激光功率，但由于要使用各向异性蚀刻法扩大引导孔形成通孔，所以可以进行批处理就能缩短加工时间。另外，通孔的直径均等偏差少。③并且，扩大通孔的孔径(孔宽)可以通过调整各向异性蚀刻的时间任意进行调整。(8)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(1)到(7)的任何一种的加工方法中，基体材料是硅基板。因此，可以在基体材料的表面上简单地生成保护膜。(9)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(8)的加工方法中，硅基板的表面是(110)面。当使用这种表面的基体材料时，可以采用湿式晶体各向异性蚀刻法得到高精度高长度直径比的垂直孔。(10)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(8)的加工方法中，硅基板的表面为(100)面。使用这种表面的基体材料时，采用湿式晶体各向异性蚀刻法可以高精度获得高长度直径比的孔。(11)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(10)的加工方法中，对衬底倾斜地照射激光。例如在对具有(100)面的硅基板倾斜照射激光时，4个内壁面全都为(111)面，可在内部获得不宽的直线的形状。因此，可使孔间间距更小。另外，由于孔宽可与氧化膜的尺寸相同，故在蚀刻期间不必控制孔宽。此外，在施行蚀刻时，孔的剖面形状可由面方位(111)面决定，因此没有形状的误差。(12)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(2)到(11)的任何一种的加工方法中，分别从在表面侧和背面侧上分别形成保护膜的基体材料的两面照射激光。因此，可用相同功率形成更深(从单面来的照射时的2倍)的引导孔，所以能获得高长度直径比的通孔等。(13)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(1)到(12)的任何一种的加工方法中，使用相位栅使激光分支照射到基体材料上。由于能同时开出多处的引导孔，所以能够大幅度地缩短加工时间。(14)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(13)的加工方法中，用相位栅使激光分支成一个方向照射基体材料。(15)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(13)的加工方法中，用相位栅使激光分别分支成垂直的两个方向照射基体材料。使激光分支成两个方向(X方向、Y方向)同时进行照射，因而更加缩短了加工时间。(16)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(2)到(15)的任何一种的加工方法中，用超声波清洗除去覆盖孔的周边而形成褶皱状的保护膜。因此，在表面上残留氧化膜也行时，可以省略(氢)氟酸这种危险的工序。(17)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(2)到(15)的任何一种的加工方法中，通过调整各向异性蚀刻的处理时间除去覆盖引导孔周边而形成褶皱状的保护膜。因此，在表面上残留氧化膜也行时，可以省略氟酸这种危险的工序。(18)根据本专利技术还有一个形态的加工被加工物的方法，是在上述(7)到(17)的任何一种的加工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工被加工物的方法，其特征在于：照射激光形成引导孔，进行各向异性蚀刻扩大所述引导孔。

【技术特征摘要】
JP 1999-2-25 47433/99;JP 1999-2-25 47434/991．一种加工被加工物的方法，其特征在于照射激光形成引导孔，进行各向异性蚀刻扩大所述引导孔。2．根据权利要求1中所述的加工被加工物的方法，其特征在于在所述基体材料上形成保护膜，经所述保护膜向所述基体材料照射激光。3．根据权利要求2中所述的加工被加工物的方法，其特征在于在所述保护膜上形成开口部，向上述开口部露出了的所述基体材料部分照射激光。4．根据权利要求2或3中所述的加工被加工物的方法，其特征在于向所述基体材料照射圆偏振的激光。5．根据权利要求2或3中所述的加工被加工物的方法，其特征在于向所述基体材料照射随机偏振的激光。6．根据权利要求1到5的任一项中所述的加工被加工物的方法，其特征在于使述激光进行扫描，形成连续的引导孔。7．根据权利要求1到6的任一项中所述的加工被加工物的方法，其特征在于利用所述各向异性蚀刻扩大所述引导孔来形成通孔。8．根据权利要求1到7的任一项中所述的加工被加工物的方法，其特征在于所述基体材料是硅基板。9．根据权利要求8中所述的加工被加工物的方法，其特征在于所述硅基板的表面是(110)面。10．根据权利要求8中所述的加工被加工物的方法，其特征在于所述硅基板的表面是(100)面。11．根据权利要求10中所述的加工被加工物的方法，其特征在于向所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅津一成，尼子淳，四谷真一，荒川克治，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]