CN103025478A - 基板加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于将沿着规定的线（12）的空间形成于硅基板（11）的基板加工方法，具备：通过将作为椭圆率为1以外的椭圆偏振光的激光（L）聚光于硅基板（11），从而使多个改质点（S）沿着线（12）而形成于硅基板（11）的内部，形成包含多个改质点（S）的改质区域（7）的第1工序；以及在第1工序之后，通过对硅基板（11）施以各向异性蚀刻处理，从而使蚀刻沿着改质区域（7）选择性地进展，在硅基板（11）形成空间的第2工序；在第1工序中，以使相对于硅基板（11）的激光（L）的移动方向与激光（L）的偏振光方向所成的角度小于45°的方式将激光（L）聚光于硅基板（11），以沿着线（12）排列成多列的方式形成多个改质点（S）。

Description

基板加工方法
技术领域
本发明涉及用于将贯通孔等的空间形成于硅基板的基板加工方法。
背景技术
作为上述技术领域的基板加工方法，例如在专利文献1中，记载有通过将激光聚光于硅基板来形成改质区域，然后，通过对硅基板实施蚀刻处理，使蚀刻选择性地沿着改质区域进展，而在硅基板形成贯通孔等的空间。
专利文献1：日本特开2005–74663号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在上述那样的基板加工方法中，在推进向各种领域的应用之中，为了例如谋求设计自由度的提高，要求精度良好地将在相对于硅基板的厚度方向倾斜的方向（以下，单单称为“斜方向”）上延伸的贯通孔等、具有各种形状的空间形成于硅基板中。
因此，本发明的目的在于，提供一种可将具有各种形状的空间精度良好地形成于硅基板的基板加工方法。
解决问题的技术手段
本发明的一个侧面的基板加工方法，是用于将沿着规定的线的空间形成于硅基板的基板加工方法，具备：通过将作为椭圆率为1以外的椭圆偏振光的激光聚光于硅基板，从而使多个改质点沿着线而形成于硅基板的内部，形成包含多个改质点的改质区域的第1工序；以及在第1工序之后，通过对硅基板施以各向异性蚀刻处理，使蚀刻沿着改质区域选择性地进展，在硅基板形成空间的第2工序；在第1工序中，以使相对于硅基板的激光的移动方向与激光的偏振光方向所成的角度小于45°的方式将激光聚光于硅基板，以沿着线排列成多列的方式形成多个改质点。
在该基板加工方法中，在形成改质点时，以使激光的移动方向与激光的偏振光方向所成的角度小于45°的方式将激光聚光于硅基板。本发明者们经过反复研究探讨之后，结果发现了，如果以该角度小于45°的方式对激光进行聚光，则相较于以该角度为45°以上的方式对激光进行聚光的情况，可以使龟裂从改质点向激光的移动方向更加伸展。因此，在以沿着规定的线排列成多列的方式形成多个改质点的情况下，在接着邻接的一方的列而在另一方的列形成多个改质点时，即使该线在斜方向上延伸，激光的聚光也难以被从在一方的列既成的改质点伸展的龟裂所阻碍，可以可靠地形成多个改质点。由此，当对硅基板施以各向异性蚀刻处理时，可使蚀刻可靠地沿着改质区域进展。因此，根据该基板加工方法，可以精度良好地将具有各种形状的空间形成于硅基板。
还有，所谓椭圆偏振光的椭圆率，是显示椭圆偏振光的椭圆中的“短轴的长度的一半”/“长轴的长度的一半”。因此，在椭圆率为1时，该椭圆偏振光相当于圆偏振光，在椭圆率为零时，该椭圆偏振光相当于直线偏振光。另外，所谓激光的偏振光方向，是显示椭圆偏振光的椭圆的长轴的方向。因此，在椭圆率为零时，激光的偏振光方向是表示直线偏振光的直线的方向。
在此，在第1工序中，在从与激光相对于硅基板的入射方向垂直的规定的方向观看的情况下，也可以以沿着线排列成多列的方式形成多个改质点。据此，能够以从该规定的方向观看时的截面形状成为所期望的形状的方式形成空间。
或者，在第1工序中，在从激光相对于硅基板的入射方向观看的情况下，也可以以沿着线排列成多列的方式形成多个改质点。据此，能够以从该入射方向观看时的截面形状成为所期望的形状的方式形成空间。
另外，在第1工序中，也可以以使激光的移动方向与激光的偏振光方向所成的角度为0°的方式将激光聚光于硅基板。由于激光的移动方向与激光的偏振光方向所成的角度越接近于0°，越可以抑制向激光的移动方向以外的龟裂的伸展，据此，可以精度良好地使龟裂从改质点向激光的移动方向伸展。
另外，椭圆偏振光也可以是椭圆率为零的直线偏振光。由于椭圆偏振光的椭圆率越小，越可以抑制向激光的移动方向以外的龟裂的伸展，据此，可以精度良好地使龟裂从改质点向激光的移动方向伸展。
另外，存在空间是在硅基板的表面及背面开口的贯通孔的情况。在此情况下，即使规定的线在斜方向上延伸，由于如上所述，也可以将沿着这样的线的贯通孔精度良好地形成于硅基板。
发明的效果
根据本发明，可以将具有各种形状的空间精度良好地形成于硅基板。
附图说明
图1是用于形成改质区域的激光加工装置的概略构成图。
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–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为用于说明本发明的一个实施方式的基板加工方法的硅基板的立体图。
图8为用于说明本发明的一个实施方式的基板加工方法的硅基板的立体图。
图9是表示以沿着规定的线排列成多列的方式形成的多个改质点的图。
图10为用于说明本发明的一个实施方式的基板加工方法的硅基板的立体图。
图11是表示以沿着规定的线排列成多列的方式形成的多个改质点的图。
图12为用于说明本发明的一个实施方式的基板加工方法的硅基板的立体图。
图13为用于说明本发明的一个实施方式的基板加工方法的硅基板的立体图。
图14为用于说明本发明的一个实施方式的基板加工方法的硅基板的立体图。
图15是表示激光的偏振光方向与龟裂的伸展方向的关系的图。
图16是以沿着规定的线排列成一列或多列的方式形成多个改质点的情况下的硅基板的截面图及平面图。
图17是表示加工宽度与蚀刻速率的关系的图。
图18是表示加工列数与蚀刻速率的关系的图。
图19是表示加工列数与蚀刻速率的关系的图。
图20是表示偏振光角度与蚀刻速率的关系的图。
图21是表示改质点的形成间距及脉冲宽度与蚀刻速率的关系的图。
图22是以沿着与激光的入射方向垂直的规定的方向排列成一列的方式形成多个改质点的情况下的硅基板的截面图。
图23是以沿着激光的入射方向排列成一列的方式形成多个改质点的情况下的硅基板的截面图。
图24是以沿着斜方向排列成一列的方式形成多个改质点的情况下的硅基板的截面图。
图25是表示激光的移动方向与激光的偏振光方向的关系的图。
图26是表示1/4波长板的原理的图。
符号的说明
7、7a、7b、7c、7d、7e…改质区域、11…硅基板、12、12a、12b、12c、12d、12e…线、13…贯通孔（空间）、L…激光、S…改质点。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。还有，在各图中，对于相同或相当部分附加相同符号，省略重复的说明。
在本发明的一个实施方式的基板加工方法中，将激光聚光于加工对象物的内部而形成改质区域。在此，首先，参照图1～图6，说明改质区域的形成。
如图1所示，激光加工装置100具备：使激光L脉冲振荡的激光光源101、以将激光L的光轴（光路）的方向改变90°的方式配置的分色镜103、用于将激光L聚光的聚光用透镜105。另外，激光加工装置100具备：用于支撑由聚光用透镜105聚光的激光L所照射的加工对象物1的支撑台107、用于使支撑台107移动的平台111、为了调节激光L的输出或脉冲宽度等而控制激光光源101的激光光源控制部102、及控制平台111的移动的平台控制部115。
在该激光加工装置100中，从激光光源101射出的激光L，通过分色镜103将其光轴的方向改变90°，通过聚光用透镜105而被聚光于载置于支撑台107上的板状的加工对象物1的内部。与此同时，使平台111移动，使加工对象物1相对于激光L沿着改质区域形成预定线5相对移动。由此，沿着改质区域形成预定线5的改质区域形成于加工对象物1。
作为加工对象物1，使用半导体材料或压电材料等，如图2所示，在加工对象物1，设定改质区域形成预定线5。在此的改质区域形成预定线5是以直线状延伸的假想线。在加工对象物1的内部形成改质区域的情况下，如图3所示，在将聚光点P对准加工对象物1的内部的状态下，使激光L沿着改质区域形成预定线5（即在图2的箭头A方向）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线5而形成于加工对象物1的内部，该改质区域7由后面所述的蚀刻而成为除去区域8。
还有，所谓聚光点P，是激光L聚光的场所。另外，改质区域形成预定线5，不限定于直线状，可以为曲线状，也可以为将它们组合的三维状，也可以是坐标指定了的线。另外，改质区域7，有连续地形成的情况，也有间断地形成的情况。另外，改质区域7可以是列状，也可以是点状，主要是，改质区域7至少形成于加工对象物1的内部即可。另外，具有以改质区域7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1的外表面（表面、背面或外周面）。
顺便说明的话，在此，激光L透过加工对象物1并且在加工对象物1的内部的聚光点附近被特别吸收，由此，在加工对象物1形成改质区域7（即内部吸收型激光加工）。一般来说，在从表面3被熔融而除去而形成孔或沟槽等的除去部（表面吸收型激光加工）的情况下，加工区域从表面3侧逐渐地朝背面侧行进。
但是，改质区域7，是指密度、折射率、机械强度或其它的物理的特性成为与周围不同的状态的区域。作为改质区域7，例如具有熔融处理区域、裂纹区域、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。进一步，作为改质区域7，存在在加工对象物1的材料中密度与非改质区域的密度相比较变化了的区域、或形成有晶格缺陷的区域（这些也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较变化了的区域、形成有晶格缺陷的区域，进一步存在在这些区域的内部或改质区域7与非改质区域的界面内包龟裂（割裂、微裂纹）的情况。所内包的龟裂存在遍及改质区域7的整个面而形成的情况或仅形成于一部分或形成于多个部分的情况。作为加工对象物1，可以列举包含硅或由硅构成的对象物。
在此，在本发明的一个实施方式的基板加工方法中，在加工对象物1形成了改质区域7之后，通过对该加工对象物1实施蚀刻处理，从而沿着改质区域7（即沿着改质区域7、包含于改质区域7的龟裂、或者来自改质区域7的龟裂）使蚀刻选择性地进展，将加工对象物1中的沿着改质区域7的部分除去。还有，该龟裂也称为裂纹、微小裂纹、割裂等（以下，单单称为“龟裂”）。
在该蚀刻处理中，例如，利用毛细管现象等，将蚀刻剂浸润于包含于加工对象物1的改质区域7的龟裂或来自该改质区域7的龟裂，使蚀刻沿着龟裂面进展。由此，在加工对象物1中，沿着龟裂选择性地并且快蚀刻速率（蚀刻速度）地使蚀刻进展而进行除去。与此同时，利用改质区域7本身的蚀刻速率较快的特征，使蚀刻选择性地沿着改质区域7进展而进行除去。
作为蚀刻处理，例如有将加工对象物1浸渍于蚀刻剂的情况（浸渍方式：Dipping）、及旋转加工对象物1并涂布蚀刻剂的情况（旋转蚀刻方式：SpinEtching）。
作为蚀刻剂，例如可以列举KOH（氢氧化钾）、TMAH（四甲基氢氧化铵水溶液）、EDP（乙二胺邻苯二酚）、NaOH（氢氧化钠）、CsOH（氢氧化铯）、NH4OH（氢氧化铵）、肼等。另外，作为蚀刻剂，不仅可以使用液体状的蚀刻剂，也可以使用凝胶状（果冻状、半固体形状）的蚀刻剂。在此的蚀刻剂，在常温～100℃前后的温度下使用，对应于所需要的蚀刻速率等而设定成适宜的温度。例如，在将由硅形成的加工对象物1由KOH蚀刻处理的情况下，优选为约60℃。
另外，在本发明的一个实施方式的基板加工方法中，作为蚀刻处理，进行作为基于结晶方位的特定方向的蚀刻速度快（或慢）的蚀刻的各向异性蚀刻处理。在该各向异性蚀刻处理的情况下，不仅是比较薄的加工对象物，也可以应用于较厚的加工对象物（例如厚度800μm～100μm）。另外，在此情况下，即使在形成改质区域7的面与面方位不同时，也可以沿着该改质区域7进行蚀刻。即，在此的各向异性蚀刻处理中，除了顺着结晶方位的面方位的蚀刻以外，也可以是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的基板加工方法。在此，如图7所示，通过将激光L聚光于硅基板11（对应于上述的加工对象物1），从而沿着规定的线12（对应于上述的改质区域形成规定的线5）在硅基板11的内部形成多个改质点（spot）S，形成包含多个改质点S的改质区域7。然后，通过对硅基板11实施各向异性蚀刻处理，使蚀刻沿着改质区域7选择性地进展，而在硅基板11形成贯通孔13。这样的硅基板11，例如可应用于光电倍增元件或中介物（interposer）等中。还有，以硅基板11的厚度方向作为Z轴方向，以垂直于Z轴方向的规定的方向作为X轴方向，以垂直于Z轴方向及X轴方向的方向作为Y轴方向。
激光L为脉冲振荡的直线偏振光（即，椭圆率为零的椭圆偏振光），具有以规定的透过率透过硅基板11的波长。激光L，在形成改质点S时，沿着Z轴方向从表面11a入射于硅基板11，并且沿着X轴方向相对地移动。改质点S，由作为脉冲激光的激光L的1个脉冲的照射（shot）而形成，改质区域7通过集合多个改质点S而形成。作为改质点S，可以列举裂纹点、熔融处理点或折射率变化点、或者混合存在其中的至少一种的改质点等。
硅基板11由硅单结晶所构成，并具有成为（100）面的表面11a及背面11b。规定的线12是用于形成在硅基板11的表面11a及背面11b开口的贯通孔13的基准线。线12例如是贯通孔13的中心线（通过与线12垂直的贯通孔13的截面形状的重心点的线），在贯通孔13的贯通方向（延伸方向）上延伸。
以下，对本发明的一个实施方式的基板加工方法的各工序，进行更加具体的说明。首先，如图8所示，通过将激光L聚光于硅基板11，从而沿着线12a在硅基板11的内部形成多个改质点S，并形成包含这些改质点S的改质区域7a。线12a是位于硅基板11的背面11b侧的线12的一部分，并在ZX平面内在斜方向上延伸。对于线12a，以相对于硅基板11的激光L的移动方向（以下，单单称为“激光L的移动方向”）及激光L的偏振光方向作为X轴方向，以使激光L的移动方向与激光L的偏振光方向所成的角度（以下，称为“偏振光角度”）成为0°的方式将激光L聚光于硅基板11。
在此，如图8（a）所示，使激光L的聚光点（以下，单单称为“聚光点”）对准硅基板11的内部的线12a上的背面11b侧，一边使聚光点在X轴方向上移动，一边开启/关断（ON/OFF）照射激光L（沿着线12a的X轴方向扫描）以使多个改质点S形成于线12a上。其后，如图8（b）所示，一边使聚光点在Z轴方向的表面11a侧逐一地移动规定的距离，一边实施多次沿着线12a的X轴方向扫描。这样，如图9所示，在从Y轴方向（与激光L的入射方向垂直的规定的方向）观察的情况下，以沿着线12a排列成多列的方式形成多个改质点S。
还有，在线12a上的背面11b侧形成改质点S时，使改质点S的端部露出于背面11b。另外，在沿着线12a形成改质点S时，在邻接的改质点S、S之间，以直接地或者经由从改质点S伸展的龟裂地，使改质点S、S彼此连接的方式，调节激光L的照射条件（激光L相对于硅基板11的移动速度、激光L的反复频率、使聚光点移动的规定的距离等）。
接着，如图10所示，通过将激光L聚光于硅基板11，从而沿着线12b在硅基板11的内部形成多个改质点S，并形成包含这些改质点S的改质区域7b。线12b是从线12a的端部延伸的线12的一部分，在X轴方向上延伸。对于线12b，以激光L的移动方向及激光L的偏振光方向作为X轴方向，以使偏振光角度成为0°的方式将激光L聚光于硅基板11。
在此，如图10（a）所示，将聚光点对准硅基板11的内部的线12b的一侧，一边使聚光点在X轴方向上移动，一边开启/关断照射激光L（沿着线12b的X轴方向扫描）以使多个改质点S沿着线12b形成。其后，如图10（b）所示，一边使聚光点在Y轴方向的另一侧逐一地移动规定的距离，一边实施多次沿着线12a的X轴方向扫描。这样，如图11所示，在从Z轴方向（激光L的入射方向）观察的情况下，以沿着线12b排列成多列的方式形成多个改质点S。还有，在沿着线12b形成改质点S时，在邻接的改质点S、S之间，以直接地或者经由从改质点S伸展的龟裂地，使改质点S、S彼此连接的方式，调节激光L的照射条件。
接着，如图12所示，通过将激光L聚光于硅基板11，沿着线12c在硅基板11的内部形成多个改质点S，并形成包含这些改质点S的改质区域7c。线12c是从线12b的端部延伸的线12的一部分，在ZX平面内在斜方向上延伸。对于线12c，以激光L的移动方向作为X轴方向，以激光L的偏振光方向作为Y轴方向，以使偏振光角度成为90°的方式将激光L聚光于硅基板11。
在此，如图12（a）所示，使聚光点对准硅基板11的内部的线12c上的背面11b侧，一边使聚光点在X轴方向上移动，一边开启/关断照射激光L（沿着线12c的X轴方向扫描）以使多个改质点S形成在线12c上。其后，如图12（b）所示，一边使聚光点在Z轴方向的表面11a侧逐一地移动规定的距离，一边实施多次沿着线12c的X轴方向扫描。这样，以沿着线12c排列成一列的方式（以改质区域7c所包含的改质点S的全部位于线12c上的方式），而且，在从X轴方向（与激光L的入射方向垂直的规定的方向）观察的情况下，以使邻接的改质点S的一部分相互重叠的方式，形成多个上述改质点S。另外，在沿着线12c形成改质点S时，在邻接的改质点S、S之间，以直接地或者经由从改质点S伸展的龟裂地，使改质点S、S彼此连接的方式，调节激光L的照射条件。
接着，如图13（a）所示，通过将激光L聚光于硅基板11，从而沿着线12d在硅基板11的内部形成多个改质点S，形成包含这些改质点S的改质区域7d。线12d是从线12c的端部延伸的线12的一部分，在X轴方向上延伸。对于线12d，以激光L的移动方向作为X轴方向，以激光L的偏振光方向作为Y轴方向，以使偏振光角度成为90°的方式将激光L聚光于硅基板11。
在此，将聚光点对准硅基板11的内部的线12d上的端部，一边使聚光点在X轴方向上移动，一边开启/关断照射激光L（沿着线12d的X轴方向扫描）以使多个改质点S形成在线12d上。这样，以沿着线12d排列成一列的方式（以改质区域7d所包含的改质点S的全部位于线12d上的方式），形成多个改质点S。另外，在沿着线12d形成改质点S时，在邻接的改质点S、S之间，以直接地或者经由从改质点S伸展的龟裂地，使改质点S、S彼此连接的方式，调节激光L的照射条件。
接着，如图13（b）所示，通过将激光L聚光于硅基板11，从而沿着线12e在硅基板11的内部形成多个改质点S，形成包含这些改质点S的改质区域7e。线12e是从线12d的端部延伸并且位于硅基板11的表面11a侧的线12的一部分，在ZX平面内在斜方向上延伸。对于线12e，以激光L的移动方向作为X轴方向，以激光L的偏振光方向作为Y轴方向，以使偏振光角度成为90°的方式，将激光L聚光于硅基板11。
在此，使聚光点对准硅基板11的内部的线12e上的背面11b侧，一边使聚光点在X轴方向上移动，一边开启/关断照射激光L（沿着线12e的X轴方向扫描）以使多个改质点S形成在线12e上。其后，一边使聚光点在Z轴方向的表面11a侧逐一地移动规定的距离，一边实施多次沿着线12e的X轴方向扫描。这样，以沿着线12e排列成一列的方式（以改质区域7e所包含的改质点S的全部位于线12e上的方式），而且，在从X轴方向（与激光L的入射方向垂直的规定的方向）观察的情况下，以使邻接的改质点S的一部分相互重叠的方式，形成多个上述改质点S。
还有，在线12e上的表面11a侧形成改质点S时，使改质点S的端部露出于表面11a。另外，在沿着线12e形成改质点S时，在邻接的改质点S、S之间，以直接地或者经由从改质点S伸展的龟裂地，使改质点S、S彼此连接的方式，调节激光L的照射条件。
如以上所述在硅基板11形成了改质区域7之后，对硅基板11，以例如85℃的KOH作为蚀刻剂使用来实施各向异性蚀刻处理。由此，如图14（a）所示，在硅基板11中，使蚀刻剂从表面11a及背面11b向改质区域7进入并浸润，然后，使沿着改质区域7的蚀刻从表面11a侧及背面11b侧向内部选择性地进展（进行）。其结果，如图14（b）所示，沿着硅基板11的改质区域7的部分被去除，完成贯通孔13的形成。
如以上所说明的那样，在上述的基板加工方法中，在沿着线12a、12b形成改质点S时，以使偏振光角度成为0°的方式将激光L聚光于硅基板11。如图15（a）所示，以使激光L的移动方向SD与激光L的偏振光方向PD所成的偏振光角度为0°的方式将激光L聚光时，相较于以使该偏振光角度为90°的方式将激光L聚光的情况（参照图15（b）），可以使龟裂14从改质点S向激光L的移动方向SD更加伸展。因此，如图9及图11所示，在以沿着线12a、12b排列成多列的方式形成多个改质点S时，在接着邻接的一方的列而在另一方的列形成多个改质点S时，例如即使线12如线12a那样在斜方向上延伸，激光L的聚光也难以被从在一方的列既成的改质点S伸展的龟裂所阻碍，可以可靠地形成多个改质点S。由此，当对硅基板11施以各向异性蚀刻处理时，可使蚀刻可靠地沿着改质区域7进展。因此，根据上述的基板加工方法，可以精度良好地将具备各种形状的贯通孔13形成于硅基板11。
另外，如图8（b）所示，对于线12a，在从与激光L的入射方向垂直的规定的方向（在上述的基板加工方法中，Y轴方向）观看的情况下，以沿着线12a排列成多列的方式，形成多个改质点S。据此，如图14（b）所示，能够以从该规定的方向观察时的截面形状成为所期望的形状（宽幅那样的形状、复杂的形状等）的方式形成贯通孔13。
另外，如图10（b）所示，对于线12b，在从激光L的入射方向（在上述的基板加工方法中，Z轴方向）观看的情况下，以沿着线12b排列成多列的方式形成多个改质点S。据此，如图14（b）所示，能够以从该入射方向观看时的截面形状成为所期望的形状（宽幅那样的形状、复杂的形状等）的方式形成贯通孔13。
即，在上述的基板加工方法中，在沿着线12c、12d、12e形成改质点S时，以使偏振光角度成为90°的方式将激光L聚光于硅基板11。如图15（b）所示，以使激光L的移动方向SD与激光L的偏振光方向PD所成的偏振光角度为90°的方式将激光L聚光时，相较于以使该偏振光角度为0°的方式将激光L聚光的情况（参照图15（a）），可以使龟裂14从改质点S向激光L的入射方向ID以及侧方方向（与激光L的入射方向ID及激光L的移动方向SD垂直的方向）更加伸展。因此，如图13（b）所示，以沿着线12c、12d、12e排列成一列的方式形成多个改质点S时，例如即使线12如线12c、12e那样在斜方向上延伸，激光L的聚光也难以被从邻接的既成的改质点S伸展的龟裂所阻碍，可以可靠地形成多个改质点S。再者，可使龟裂易于在斜方向上所邻接的改质点S、S之间接连。由此，当对硅基板11施以各向异性蚀刻处理时，可使蚀刻可靠地沿着改质区域7进展。因此，根据上述的基板加工方法，可以精度良好地将具有各种形状的贯通孔13形成于硅基板11。
另外，对于线12c、12e，在从与激光L的入射方向垂直的规定的方向（在上述的基板加工方法中，X轴方向）观察的情况下，以在邻接的改质点S、S之间使改质点S的一部分相互重叠的方式，形成多个改质点S。据此，在邻接的改质点S、S之间，可以直接地或者经由从改质点S伸展的龟裂地，使改质点S、S彼此更可靠地接连。因此，即使在使改质区域7的选择性的蚀刻在斜方向上进展的情况下，也能够不中断地使该蚀刻适当地进展。
以下，对于实验结果进行说明。图16是以沿着规定的线排列成一列或多列的方式形成多个改质点的情况下的硅基板的截面图及平面图。如图16（a）所示，通过将激光L聚光于硅基板11，从而以沿着线12排列成一列或多列的方式将多个改质点形成于硅基板11的内部。硅基板11的厚度为300μm（只要没有特别的记载，在以下的实验中也相同）。另外，激光L的照射条件为波长：1064nm、反复频率：400kHz、脉冲宽度：106ns、输出：0.6W、激光L相对于硅基板11的移动速度100mm/s、脉冲间距：0.25μm（100mm/s÷400kHz）（只要没有特别的记载，在以下的实验中也相同）。另外，在将沿着线12的改质点S的列形成多列的情况下，使各列位于与硅基板11的表面11a平行的面上。
然后，如图16（b）所示，以85℃的KOH48%作为蚀刻剂使用（只要没有特别的记载，在以下的实验中也相同）对硅基板11施以各向异性蚀刻处理，使蚀刻从线12上的两端面进行。将该实验的结果显示于图17～图19中。另外，在以下的说明中，在将沿着线12的改质点S的列形成有多列的情况下，将相邻接的列间的间隔PP称为加工间距（参照图16（a）），将其列数称为加工列数。
图17是表示加工宽度（加工间距×加工列数）与蚀刻速率的关系的图表（还有，在图17（a）、（b）的图表中，在横轴的加工宽度为0时，是指加工列数为1列的情况）。在图17中，（a）是以使偏振光角度为0°的方式将激光L聚光的情况（以下，称为“0°偏振光的情况”），（b）是以使偏振光角度为90°的方式将激光L聚光的情况（以下，称为“90°偏振光的情况”）。如图17（a）所示，在0°偏振光时，加工间距越窄，而且，加工列数越增加，则蚀刻速率越大幅地增加。相对于此，如图17（b）所示，在90°偏振光时，即使加工间距窄，蚀刻速率也不增大多少。因此，在以沿着规定的线12排列成多列的方式形成多个改质点S的情况下，可以说0°偏振光比90°偏振光更为有利。
图18及图19是表示加工列数与蚀刻速率的关系的图表。在此，将加工间距固定为2μm，使加工列数变化。其结果，如图18及图19所示，在0°偏振光的情况下，加工列数越增加，则蚀刻速率越大幅地增加。相对于此，在90°偏振光的情况下，与圆偏振光的情况相同，即使加工列数增加，蚀刻速率也不增加多少。因此，在以沿着规定的线12排列成多列的方式形成多个改质点S的情况下，0°偏振光比90°偏振光更为有利。
图20是表示偏振光角度与蚀刻速率的关系的图表。在此，将加工间距固定为1μm，并且将加工列数固定为9列，使偏振光角度变化。另外，上述的激光L的照射条件的中，变更激光L相对于硅基板11的移动速度。另外，以85℃的TMAH22%作为蚀刻剂使用来对硅基板11施以各向异性蚀刻处理。其结果，如图20所示，偏振光角度小于45°（–45deg＜偏振光角度＜45deg）的情况比偏振光角度为45°以上（–90deg≦偏振光角度≦–45deg，45deg≦偏振光角度≦90deg）的情况，蚀刻速率更高，在0°偏振光的情况下，蚀刻速率最高。因此，在以沿着规定的线12排列成多列的方式形成多个改质点S的情况下，可以说偏振光角度小于45°的情况比偏振光角度为45°以上的情况更为有利。
图21是表示改质点的形成间距（脉冲间距）及脉冲宽度与蚀刻速率的关系的图表。在此，将加工列数固定为9列，使改质点S的形成间距及脉冲宽度变化。还有，以85℃的TMAH22%作为蚀刻剂使用来对硅基板11施以各向异性蚀刻处理。其结果，如图21所示，在0°偏振光的情况下以及在90°偏振光的情况下，均是改质点S的形成间距窄，而蚀刻速率增加。再者，在0°偏振光的情况下以及在90°偏振光的情况下，均是脉冲宽度长，而蚀刻速率增加。这些现象，0°偏振光比90°偏振光更为显著。
另外，改质点S的形成间距是脉冲激光L的聚光点的形成间距，即相当于每一个脉冲的激光L的照射间距。在该形成间距为1μm的情况下，可以使改质点S与由前一个的激光照射所形成的改质点S被分离为可以区别的程度（即，可以区别相邻的改质点S、S彼此的程度）。相对于此，在该形成间距为0.25μm的情况下，以改质点S与由前一个的激光照射所形成的改质点S相互重叠的方式形成改质区域。从图21可以了解到，在使加工列数为多列的情况下，在改质点S的形成间距为1μm时，90°偏振光的蚀刻速率高于0°偏振光。另一方面，在使加工列数为多列的情况下，在改质点S的形成间距为0.25μm时，0°偏振光的蚀刻速率高于90°偏振光。这样，由改质点S的形成间距，可以使蚀刻速率与偏振光角度的关系没有大的差异（不如说是可以逆转）。由此，如果是以改质点S与由前一个的激光照射所形成的改质点S相互重叠的方式形成改质区域的间距（约0.8μm以下）的话，则0°偏振光（即，偏振光角度小于45°）的蚀刻速率变高。
图22是以沿着与激光的入射方向垂直的规定的方向排列成一列的方式形成多个改质点的情况下的硅基板的截面图，图23是以沿着激光的入射方向排列成一列的方式形成多个改质点的情况下的硅基板的截面图。如图22所示，如果以沿着与激光L的入射方向垂直的规定的方向排列成一列的方式形成多个改质点S，则90°偏振光的情况下（（a）的情况下）的蚀刻速率比0°偏振光的情况下（（b）的情况下）稍微高一些。另外，如图23所示，如果以沿着激光L的入射方向排列成一列的方式形成多个改质点S，则90°偏振光的情况下（（a）的情况下）的蚀刻速率比0°偏振光的情况下（（b）的情况下）高很多。由此，在以沿着规定的线12排列成一列的方式形成多个改质点S的情况下，可以说90°偏振光比0°偏振光有利。
图24是以沿着斜方向排列成一列的方式形成多个改质点的情况下的硅基板的截面图。在此，使激光L在相对于图面垂直的方向上移动。其结果，如图24（a）所示，在90°偏振光的情况下，由于龟裂14易于在激光L的入射方向上伸展，因而使从表面11a侧的改质点S伸展的龟裂14到达表面11a，使从背面11b侧的改质点S伸展的龟裂14到达背面11b。再有，在邻接的改质点S、S之间也使龟裂14连接。相对于此，如图24（b）所示，在0°偏振光的情况下，由于龟裂14难以在激光L的入射方向上伸展，因此，从表面11a侧的改质点S伸展的龟裂14不到达表面11a，从背面11b侧的改质点S伸展的龟裂14不到达背面11b。再者，在邻接的改质点S、S之间也不使龟裂14连接。由此，在以沿着规定的线12排列成一列的方式形成多个改质点S的情况下，可以说即使线12在斜方向上延伸，90°偏振光比0°偏振光有利。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但是，本发明并不限定于上述实施方式。例如，形成改质区域7时的激光L的入射面，并不限定于硅基板11的表面11a，也可以是硅基板11的背面11b。另外，在上述实施方式中，在硅基板11形成贯通孔13，但是，取代贯通孔13，也可以将具有各种形状的空间（例如，仅在表面11a或背面11b开口的凹部（非贯通孔）、沟槽、通道、狭缝等）形成于硅基板11。在此情况下，也可以精度良好地将沿着规定的线12的空间形成于硅基板11。
另外，在上述实施方式中，使改质点S露出于硅基板11的表面11a及背面11b，但是，也可以替代改质点S，使从改质点S伸展的龟裂露出于硅基板11的表面11a及背面11b。即，只要是使改质点S或从改质点S伸展的龟裂的至少一方露出于硅基板11的表面11a及背面11b即可。另外，若使改质点S露出于表面11a及背面11b，则可以使所形成的贯通孔13的开口率变大，例如，在将本实施方式应用于电子倍增元件的制造中的情况下，可以提高电子的收集效率。另一方面，若不使改质点S露出而使龟裂露出，则可以抑制贯通孔13的开口侧扩径，可以使贯通孔13的开口侧的孔径制成与内部的孔径相同的尺寸。
另外，由于通过在蚀刻剂中添加添加物而可以使特定的结晶方位的蚀刻速率变化，因此，为了以所期望的蚀刻速率进行各向异性蚀刻处理，也可以将对应于硅基板11的结晶方位的添加物添加于蚀刻剂中。
另外，在以沿着规定的线12排列成多列的方式形成多个改质点S的情况下，激光L并不限于椭圆率为零的直线偏振光，只要是椭圆率为1以外的椭圆偏振光即可。另外，如图25（b）所示，将激光L聚光于硅基板11时的偏振光角度并不限定于0°，只要是小于45°即可。即使由这样的激光L的照射，相较于以偏振光角度为45°以上的方式将激光L聚光的情况，可以使龟裂14从改质点S向激光L的移动方向SD更加伸展。但是，椭圆偏振光的椭圆率越小，而且，偏振光角度越接近于0°，则越可以抑制从改质点S向激光L的移动方向以外的龟裂的伸展。
即，在以沿着规定的线12排列成一列的方式形成多个改质点S的情况下，激光L并不限于椭圆率为零的直线偏振光，只要是椭圆率为1以外的椭圆偏振光即可。另外，如图25（a）所示，将激光L聚光于硅基板11时的偏振光角度并不限定于90°，只要是45°以上即可。即使由这样的激光L的照射，相较于以偏振光角度小于45°的方式将激光L聚光的情况，可以使龟裂14从改质点S向激光L的入射方向及侧方方向（与激光L的入射方向及激光L的移动方向SD垂直的方向）更加伸展。但是，椭圆偏振光的椭圆率越小，而且，偏振光角度越接近于90°，则越可以抑制从改质点S向激光L的入射方向及侧方方向以外的龟裂的延伸。
在此，所谓偏振光角度为45°以上，如图25（a）所示，在作为激光L的移动方向SD与激光L的偏振光方向PD所成的角度的范围的–90°≦偏振光角度≦–90°的范围中，是指–90°≦偏振光角度≦–45°、45°≦偏振光角度≦90°的范围。另外，所谓偏振光角度小于45°，如图25（b）所示，在作为激光L的移动方向SD与激光L的偏振光方向PD所成的角度的范围的–90°≦偏振光角度≦–90°的范围中，是指–45°＜偏振光角度＜45°的范围。
另外，若将图26所示那样的1/4波长板217搭载于激光加工装置100，则通过改变1/4波长板217的方位角θ，可以调节椭圆偏振光的椭圆率。即，例如如果使直线偏振光LP的入射光入射于1/4波长板217，则透过光成为规定的椭圆率（表示椭圆偏振光的椭圆中的“短轴的长度b的一半”/“长轴的长度a的一半”）的椭圆偏振光EP。在此，在将直线偏振光LP的激光L照射于硅基板11的情况下，由于从激光源101所射出的激光L是直线偏振光LP，所以激光L可以以在直线偏振光LP的状态下通过1/4波长板217的方式调节方位角θ。
产业上的可利用性
根据本发明，可以将具有各种形状的空间精度良好地形成于硅基板。

Claims (6)

1.一种基板加工方法，其特征在于，
是用于将沿着规定的线的空间形成于硅基板的基板加工方法，
具备：
通过将作为椭圆率为1以外的椭圆偏振光的激光聚光于所述硅基板，从而使多个改质点沿着所述线而形成于所述硅基板的内部，形成包含多个所述改质点的改质区域的第1工序；以及
在所述第1工序之后，通过对所述硅基板施以各向异性蚀刻处理，使蚀刻沿着所述改质区域选择性地进展，在所述硅基板形成所述空间的第2工序，
在所述第1工序中，以使所述激光相对于所述硅基板的移动方向与所述激光的偏振光方向所成的角度小于45°的方式将所述激光聚光于所述硅基板，以沿着所述线排列成多列的方式形成多个所述改质点。
2.如权利要求1所述的基板加工方法，其特征在于，
在所述第1工序中，在从与所述激光相对于所述硅基板的入射方向垂直的规定的方向观看的情况下，以沿着所述线排列成多列的方式形成多个所述改质点。
3.如权利要求1所述的基板加工方法，其特征在于，
在所述第1工序中，在从所述激光相对于所述硅基板的入射方向观看的情况下，以沿着所述线排列成多列的方式形成多个所述改质点。
4.如权利要求1～3中的任意一项所述的基板加工方法，其特征在于，
在所述第1工序中，以使所述移动方向与所述偏振光方向所成的角度为0°的方式将所述激光聚光于所述硅基板。
5.如权利要求1～4中的任意一项所述的基板加工方法，其特征在于，
所述椭圆偏振光是椭圆率为零的直线偏振光。
6.如权利要求1～5中的任意一项所述的基板加工方法，其特征在于，
所述空间是在所述硅基板的表面及背面开口的贯通孔。
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