JP2010221573A - Manufacturing method of multilayer substrate - Google Patents

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Kazunari Umetsu
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a multilayer substrate capable of skipping alignment of holes of multiple substrates for sticking as well as forming a high precision, high quality shaped hole inside the substrate, when producing the multilayer substrate by sticking a plurality of substrates. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the multilayer substrate composed by sticking a plurality of substrates including steps 1-3 as described hereinafter; provided that the plurality of substrates includes a combination of a first substrate and a second substrate different at least in etching characteristic. In step 1 a first modified part is formed by irradiating a laser beam along a route where the first hole of the first substrate will be formed so that the core of first substrate may be modified. In step 2 a second modified part is formed by irradiating a laser beam along a route where the second hole of the second substrate will be formed so that the core of second substrate may be modified. In step 3 the first hole and the second hole are formed by etching the first modified part and the second modified part. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer substrate in which a plurality of substrates are bonded together.

従来、単結晶基板の加工方法が知られている(例えば特許文献1参照)。
この加工方法は、単結晶の材料からなる基板に、貫通孔を所定の経路で形成するものであって、以下の第1工程と第2工程とを有する。
第1工程では、基板にレーザ光を照射して、所定の経路に沿って材料を変質させて材料変質部を形成する。第2工程では、その材料変質部をエッチングして、所定の経路で貫通孔を形成する。
Conventionally, a method for processing a single crystal substrate is known (see, for example, Patent Document 1).
This processing method forms a through hole in a predetermined path in a substrate made of a single crystal material, and includes the following first step and second step.
In the first step, the substrate is irradiated with laser light, and the material is altered along a predetermined path to form a material altered portion. In the second step, the material altered portion is etched to form a through hole in a predetermined path.

また、特許文献1には、第1工程における単結晶基板の並べ替えに要する時間を短縮するための例として、第1工程において複数の単結晶基板同士を重ねてレーザ光を照射する場合が記載されている。
ところで、単結晶基板などの各種の基板を複数枚貼り合わせて構成する多層基板であって、その複数の各基板が所望の穴などを有し、しかもその各穴の形状や方向が基板ごとに異なる場合がある。
Patent Document 1 describes a case where a plurality of single crystal substrates are stacked and irradiated with laser light in the first step as an example for shortening the time required for rearranging the single crystal substrates in the first step. Has been.
By the way, it is a multi-layer substrate formed by laminating a plurality of substrates such as single crystal substrates, each of the plurality of substrates having a desired hole, and the shape and direction of each hole is different for each substrate. May be different.

このような多層基板を製造する場合には、各基板の各穴の形成には従来の加工方法が適用可能である。しかし、従来の加工方法では、各基板の内部に高精度、高品質の形状の穴が形成できるとは限らない。しかも、多層基板の場合には、穴を形成した複数の基板を貼り合わせる際に、各基板の各穴の位置合わせを行う必要がある。
このため、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板を製造する場合には、基板の内部に高精度、高品質の形状の穴が形成できる上に、複数の基板の貼り合わせる場合の穴の位置合わせが不要であることが望まれる。
When manufacturing such a multilayer substrate, a conventional processing method can be applied to the formation of each hole in each substrate. However, the conventional processing method cannot always form a hole with high accuracy and high quality inside each substrate. In addition, in the case of a multilayer substrate, it is necessary to align each hole in each substrate when bonding a plurality of substrates in which holes are formed.
For this reason, when manufacturing a multilayer substrate composed of a plurality of substrates bonded together, it is possible to form a hole with high accuracy and high quality inside the substrate, and to form holes for bonding a plurality of substrates together. It is desirable that alignment is not necessary.

特開2005−74663号公報JP 2005-74663 A

そこで、本発明の幾つかの態様の目的は、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板を製造する場合に、基板の内部に高精度、高品質の形状の穴が形成できる上に、複数の基板の貼り合わせる場合の穴の位置合わせが不要である多層基板の製造方法を提供することにある。   Therefore, the purpose of some aspects of the present invention is to form a high-precision, high-quality hole in the substrate when manufacturing a multilayer substrate formed by laminating a plurality of substrates. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a multilayer substrate that does not require the alignment of holes when the substrates are bonded together.

上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、本発明の各態様は、以下のように構成される。
本発明の第1の態様は、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板の製造方法であって、前記複数の基板は、少なくともエッチング特性の異なる第1の基板と第2の基板との組み合わせからなり、前記第1の基板の第1の穴が形成される経路に沿ってレーザ光を照射して、前記第1の基板の内部を変質させて第1の変質部を形成する第1工程と、前記第2の基板の第2の穴が形成される経路に沿ってレーザ光を照射して、前記第2の基板の内部を変質させて第2の変質部を形成する第2工程と、前記第1の変質部と前記第2の変質部をそれぞれエッチングして、前記第1の穴と前記第2の穴をそれぞれ形成する第3工程と、を含むものである。
In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, each aspect of the present invention is configured as follows.
A first aspect of the present invention is a method for manufacturing a multilayer substrate comprising a plurality of substrates bonded together, wherein the plurality of substrates is a combination of at least a first substrate and a second substrate having different etching characteristics. A first step of forming a first altered portion by altering the inside of the first substrate by irradiating a laser beam along a path in which the first hole of the first substrate is formed. And a second step of irradiating a laser beam along a path in which the second hole of the second substrate is formed to alter the inside of the second substrate to form a second altered portion. And a third step of etching the first altered portion and the second altered portion, respectively, to form the first hole and the second hole, respectively.

本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記複数の基板は、各基板にエッチングして得られる各穴の方向または形状に応じて、少なくともエッチング特性の異なる第1の基板と第2の基板との組み合わせからなる。
本発明の第3の態様は、第1または第2の態様において、前記複数の基板の貼り合わせは、前記第1工程に先立って行ない、または前記第2工程と前記第3工程との間で行う。
本発明の第4の態様は、第1〜第3の何れかの態様において、前記複数の基板の組み合わせは、単結晶シリコン基板、ガラス基板、水晶基板、石英基板、多結晶基板のうちの少なくとも2つの組み合わせである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the plurality of substrates are different from the first substrate having at least different etching characteristics according to the direction or shape of each hole obtained by etching each substrate. It consists of a combination with two substrates.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the bonding of the plurality of substrates is performed prior to the first step, or between the second step and the third step. Do.
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the combination of the plurality of substrates is at least one of a single crystal silicon substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a quartz substrate, and a polycrystalline substrate. A combination of the two.

本発明の第5の態様は、第1〜第3の何れかの態様において、前記複数の基板の組み合わせは、エッチング特性の異なる2つの単結晶シリコン基板であり、一方が面方位(110)のシリコン基板であり、他方が面方位(100)のシリコン基板である。
このような構成の本発明の態様によれば、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板を製造する場合に、基板の内部に高精度、高品質の形状の穴が形成できる上に、複数の基板の貼り合わせる場合の穴の位置合わせ(アライメント)が不要である。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the combination of the plurality of substrates is two single crystal silicon substrates having different etching characteristics, one of which has a plane orientation (110). It is a silicon substrate, and the other is a silicon substrate having a plane orientation (100).
According to the aspect of the present invention having such a configuration, when manufacturing a multilayer substrate formed by laminating a plurality of substrates, high-precision and high-quality holes can be formed inside the substrate. It is not necessary to align holes when aligning the substrates.

本発明の第1実施形態の製造方法の工程を説明する図である。It is a figure explaining the process of the manufacturing method of 1st Embodiment of this invention. その第1実施形態の製造方法で作成された多層基板の断面図である。It is sectional drawing of the multilayer substrate created with the manufacturing method of the 1st Embodiment. その第1実施形態の製造方法で作成された他の多層基板の断面図である。It is sectional drawing of the other multilayer substrate created with the manufacturing method of the 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態の製造方法で作成される多層基板(中継基板)の平面図である。It is a top view of the multilayer substrate (relay substrate) created with the manufacturing method of 2nd Embodiment of this invention. 図4のX−X線の断面図である。It is sectional drawing of the XX line of FIG.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態の製造方法の工程を説明する図である。
本発明の第1実施形態は、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板の製造方法であって、その複数の基板は、少なくともエッチング特性が異なる2つの基板の組み合わせからなる。さらに具体的には、その複数の基板は、各基板にエッチングして得られる各穴の方向または形状に応じて、少なくともエッチング特性が異なる2つの基板の組み合わせかからなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining the steps of the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
1st Embodiment of this invention is a manufacturing method of the multilayer substrate comprised by bonding together several board | substrates, Comprising: The several board | substrate consists of the combination of two board | substrates from which an etching characteristic differs at least. More specifically, the plurality of substrates are a combination of at least two substrates having different etching characteristics according to the direction or shape of each hole obtained by etching each substrate.

次に、第1実施形態の製造方法について、図1を参照して説明する。
この第1実施形態の製造方法で製造される多層基板は、図1に示すように、3つのシリコン基板1〜3を貼り合わせた3層の構造からなり、その各層はレーザ照射後にエッチングして得られる各穴の方向または形状のエッチング特性が最適であり、その穴が高精度、高品質に形成される材料が選択される。
この例では、基板面に垂直方向の穴(以下、縦穴)を内部に形成する必要があるシリコン基板1、3には、その縦穴のエッチング特性が最適である、面方位(110)の単結晶シリコン基板を使用する。一方、基板面に水平方向の穴(以下、横穴)を内部に形成する必要があるシリコン基板2は、その横穴のエッチング特性が最適である、面方位(100)の単結晶シリコン基板を使用する。
Next, the manufacturing method of 1st Embodiment is demonstrated with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the multilayer substrate manufactured by the manufacturing method of the first embodiment has a three-layer structure in which three silicon substrates 1 to 3 are bonded, and each layer is etched after laser irradiation. The etching characteristics of the direction or shape of each hole to be obtained are optimal, and a material for selecting the hole with high accuracy and high quality is selected.
In this example, a single crystal having a plane orientation (110) whose etching characteristics of the vertical holes are optimum for the silicon substrates 1 and 3 in which holes (hereinafter referred to as vertical holes) need to be formed inside are perpendicular to the substrate surface. A silicon substrate is used. On the other hand, the silicon substrate 2 that needs to form a horizontal hole (hereinafter referred to as a horizontal hole) inside the substrate surface uses a single crystal silicon substrate having a plane orientation (100) in which the etching characteristics of the horizontal hole are optimal. .

まず、シリコン基板1〜3を貼り合わせるが、図1(A)に示すように、シリコン基板2をシリコン基板1、3で挟み込んだ状態で貼り合わせる。この貼り合わせには、公知の各種の接合方法が使用される。このときに貼り合わせるために使用する接着剤は、レーザ光が透過する性質のものであれば良い。また、接着剤を使用せずに表面活性接合で直接貼り付けるようにしても良い。   First, the silicon substrates 1 to 3 are bonded together. As shown in FIG. 1A, the silicon substrates 2 are bonded together with the silicon substrates 1 and 3 sandwiched therebetween. Various known joining methods are used for this bonding. The adhesive used for bonding at this time may be one having a property of transmitting laser light. Moreover, you may make it stick directly by surface active joining, without using an adhesive agent.

次に、上記のように貼り合わせたシリコン基板1の裏面とシリコン基板3の表面とに、図1(A)に示すように、エッチングから保護するためのエッチング保護膜4、5を形成する。エッチング保護膜4、5は、シリコン基板1、3のエッチングのときに溶出せず、レーザ光の透過性を有するものであれば良い。エッチング保護膜4、5としては、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)などを使用する。
次に、シリコン基板1の内部の所定の位置に縦穴6を形成するために、その縦穴6が形成される経路(方向)10に沿ってレーザ光9を照射する(図1(B)参照)。レーザ光9の照射は、レーザ光9をレンズを用いて集光し、集光点を縦穴6が形成される経路10に沿って走査(移動)することにより行う。
Next, as shown in FIG. 1A, etching protective films 4 and 5 for protecting from etching are formed on the back surface of the silicon substrate 1 and the front surface of the silicon substrate 3 bonded as described above. The etching protection films 4 and 5 may be any film that does not elute when the silicon substrates 1 and 3 are etched and has laser beam transparency. As the etching protection films 4 and 5, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or the like is used.
Next, in order to form the vertical hole 6 at a predetermined position inside the silicon substrate 1, the laser beam 9 is irradiated along a path (direction) 10 in which the vertical hole 6 is formed (see FIG. 1B). . The laser beam 9 is irradiated by condensing the laser beam 9 using a lens and scanning (moving) the focal point along a path 10 in which the vertical hole 6 is formed.

次に、シリコン基板2の内部の所定の位置に横穴7を形成するために、その横穴7が形成される経路11に沿ってレーザ光9を照射する。引き続き、シリコン基板3の内部の所定の位置に縦穴8を形成するために、その縦穴8が形成される経路12に沿ってレーザ光9を照射する。
その後、レーザ光9による照射(走査)が終了すると、図1(C)に示すように、シリコン基板1〜3の縦穴6、横穴7、および縦穴8が形成される部分(領域)に、変質部13〜15がそれぞれ形成される。
Next, in order to form the horizontal hole 7 at a predetermined position inside the silicon substrate 2, the laser beam 9 is irradiated along the path 11 in which the horizontal hole 7 is formed. Subsequently, in order to form the vertical hole 8 at a predetermined position inside the silicon substrate 3, the laser beam 9 is irradiated along the path 12 in which the vertical hole 8 is formed.
Thereafter, when the irradiation (scanning) with the laser beam 9 is completed, as shown in FIG. 1C, the silicon substrate 1 to 3 are altered into a portion (region) where the vertical hole 6, the horizontal hole 7, and the vertical hole 8 are formed. Parts 13 to 15 are formed, respectively.

ここで、シリコン基板1〜3内に形成される変質部13〜15は、例えばシリコン基板1〜3の密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲とは異なって変質が生じた部分をいい、エッチングで容易に除去できる部分をいう。
このような変質部13〜15をシリコン基板1〜3内に形成し得る限り、レーザ光9としては種々のものを採用し得る。上記のレーザ光9の例としては、シリコンに対して透過性のある近赤外光レーザ光を使用する。例えば、波長が1064〔nm〕であるYAGレーザ光とVYO4レーザ光、および波長が1046〔nm〕であるYLFレーザ光などを使用する。
Here, the altered portions 13 to 15 formed in the silicon substrates 1 to 3 are altered due to, for example, the density, refractive index, mechanical strength, and other physical characteristics of the silicon substrates 1 to 3 being different from the surroundings. The part that can be easily removed by etching.
As long as the altered portions 13 to 15 can be formed in the silicon substrates 1 to 3, various laser beams 9 can be adopted. As an example of the laser beam 9 described above, a near-infrared laser beam that is transmissive to silicon is used. For example, YAG laser light and VYO4 laser light having a wavelength of 1064 [nm], and YLF laser light having a wavelength of 1046 [nm] are used.

次に、シリコン基板1〜3に対して、所定のエッチング液を使用して所定のエッチング条件(時間、温度、濃度)でエッチングを行い、変質部13〜15に係る部位を除去し、シリコン基板1〜3の内部に縦穴6、横穴7、および縦穴8をそれぞれ形成する(図1(D)参照)。
ここで、シリコン基板1、3は、その内部に縦穴6、8をエッチングで形成する際に、最適なエッチング特性を有する、面方位(110)の単結晶シリコン基板を使用するようにした。このため、縦穴6、8が形成される変質部13、15をエッチングする際には、そのエッチングは、変質部13、15の長さ方向に進む一方、その長さ方向と直交する方向では変質していない部分が出現すると、そこでエッチングが停止する。
Next, the silicon substrates 1 to 3 are etched under a predetermined etching condition (time, temperature, concentration) using a predetermined etching solution, and the portions related to the altered portions 13 to 15 are removed. The vertical hole 6, the horizontal hole 7, and the vertical hole 8 are respectively formed inside 1 to 3 (see FIG. 1D).
Here, as the silicon substrates 1 and 3, a single crystal silicon substrate having a plane orientation (110) having optimum etching characteristics when the vertical holes 6 and 8 are formed therein by etching is used. For this reason, when etching the altered portions 13 and 15 in which the vertical holes 6 and 8 are formed, the etching proceeds in the length direction of the altered portions 13 and 15, while the altered portion is altered in the direction perpendicular to the length direction. When a portion that is not present appears, etching stops there.

一方、シリコン基板2は、その内部に横穴7をエッチングで形成する際に、最適なエッチング特性を有する面方位(100)の単結晶シリコン基板を使用するようにした。このため、横穴7が形成される変質部14をエッチングする際には、そのエッチングは、変質部14の長さ方向に進み、その長さ方向と直交する方向では変質していない部分が出現すると、そこでエッチングが停止する。
したがって、シリコン基板1、3の内部には、面方位(110)のシリコン基板のエッチング特性を活かして、高精度、高品質の形状の縦穴6、8を作成できる。同様に、シリコン基板2の内部には、シリコン基板のエッチング特性を活かして、高精度、高品質の形状の横穴7を作成できる。この結果、シリコン基板1〜3を貼り合わせた多層基板の内部に、高精度、高品質の形状の縦穴6、横穴7、および縦穴8からなる貫通孔を作成できる。
なお、上記のエッチング液としては、例えば水酸化カリウム溶液(KOH溶液)を使用するが、シリコン基板1〜3がエッチング可能であれば良い。
On the other hand, the silicon substrate 2 is a single crystal silicon substrate having a plane orientation (100) having optimum etching characteristics when the lateral hole 7 is formed therein by etching. For this reason, when etching the altered portion 14 in which the lateral hole 7 is formed, the etching proceeds in the length direction of the altered portion 14, and a portion that is not altered appears in a direction perpendicular to the length direction. Then, the etching stops.
Therefore, the vertical holes 6 and 8 having high-precision and high-quality shapes can be created inside the silicon substrates 1 and 3 by making use of the etching characteristics of the silicon substrate having the plane orientation (110). Similarly, it is possible to create a highly accurate and high-quality lateral hole 7 inside the silicon substrate 2 by utilizing the etching characteristics of the silicon substrate. As a result, it is possible to create a through-hole composed of the vertical hole 6, the horizontal hole 7, and the vertical hole 8 having a high-precision and high-quality shape inside the multilayer substrate to which the silicon substrates 1 to 3 are bonded.
As the etching solution, for example, a potassium hydroxide solution (KOH solution) is used, but it is sufficient that the silicon substrates 1 to 3 can be etched.

次に、シリコン基板1、3に形成されるエッチング保護膜4、5を、必要に応じて除去することにより(図1(E)参照)、第1実施形態に係る多層基板が完成する。
以上のように、第1実施形態では、シリコン基板1〜3のエッチング特性(異方性エッチング)の違いを活かして縦穴と横穴を形成するようにしたので、高精度、高品質の形状の縦穴と横穴が作成でき、最終的に高精度、高品質の形状からなる所望の穴を作成することができる。
Next, the etching protection films 4 and 5 formed on the silicon substrates 1 and 3 are removed as necessary (see FIG. 1E), whereby the multilayer substrate according to the first embodiment is completed.
As described above, in the first embodiment, the vertical holes and the horizontal holes are formed by taking advantage of the difference in etching characteristics (anisotropic etching) of the silicon substrates 1 to 3, so that the vertical holes having a high accuracy and high quality are formed. Lateral holes can be created, and finally desired holes having high-precision and high-quality shapes can be created.

また、第1実施形態では、シリコン基板1〜3を予め貼り合わせておいて、シリコン基板1〜3の各内部に穴を形成し、全体として1つの穴を形成するようにした。このため、複数の基板のそれぞれに穴を開けておき、その後に複数の基板を貼り合わせる場合に必要な穴の位置合わせが不要となる。
従って、第1実施形態によれば、複数のシリコン基板を貼り合わせて構成する多層基板を製造する場合に、シリコン基板の内部に高精度、高品質の形状の穴が形成できる上に、複数のシリコン基板を貼り合わせる場合の穴の位置合わせが不要となる。
In the first embodiment, the silicon substrates 1 to 3 are bonded together in advance, and holes are formed in the silicon substrates 1 to 3 to form one hole as a whole. For this reason, it is not necessary to align the holes required when holes are made in each of the plurality of substrates and the substrates are then bonded together.
Therefore, according to the first embodiment, when manufacturing a multilayer substrate formed by bonding a plurality of silicon substrates, a highly accurate and high-quality hole can be formed inside the silicon substrate, and a plurality of holes can be formed. It is not necessary to align the holes when bonding the silicon substrates.

(第1実施形態の変形例)
第1実施形態の製造方法によれば、図1(D)または(E)に示すような多層基板を製造することができる上に、図2および図3に示すような多層基板を製造できる。
そこで、第1実施形態の変形例として、図2および図3に示す多層基板の製造方法について説明する。
(1)図2の多層基板は、図1(D)に示す多層基板とその基本的な構成は同じであるが、シリコン基板2内に形成する横穴7を、図2の多層基板ではシリコン基板2の基板面に対して45度傾斜した傾斜穴7Aに置き換えたものである。
(Modification of the first embodiment)
According to the manufacturing method of the first embodiment, a multilayer substrate as shown in FIG. 1 (D) or (E) can be manufactured, and a multilayer substrate as shown in FIGS. 2 and 3 can be manufactured.
Therefore, as a modification of the first embodiment, a method for manufacturing the multilayer substrate shown in FIGS. 2 and 3 will be described.
(1) The multilayer substrate of FIG. 2 has the same basic configuration as the multilayer substrate shown in FIG. 1 (D), but the lateral hole 7 formed in the silicon substrate 2 is replaced with a silicon substrate in the multilayer substrate of FIG. The inclined hole 7A is inclined 45 degrees with respect to the second substrate surface.

ここで、シリコン基板2の基板面に対して45度傾斜した傾斜穴7Aを形成するためには、シリコン基板2の厚さをdとすれば、d=Lに設定する必要がある。ここで、Lは、縦穴6の長さ方向の中心から縦穴8の長さ方向の中心までの距離である(図2参照)。
また、図2の多層基板では、シリコン基板1、3の縦穴6、8の一端側が傾斜穴7Aの両側と接続され、全体として精度の良い貫通孔を形成できるように、シリコン基板2の厚さ、穴のずれ量、および穴方向を設定する必要がある。
このような構成からなる図2の多層基板の製造方法は、図1に示す第1実施形態の多層基板の製造方法を使用できるが、以下の点が異なる。
Here, in order to form the inclined hole 7A inclined by 45 degrees with respect to the substrate surface of the silicon substrate 2, if the thickness of the silicon substrate 2 is d, it is necessary to set d = L. Here, L is the distance from the center in the length direction of the vertical hole 6 to the center in the length direction of the vertical hole 8 (see FIG. 2).
Further, in the multilayer substrate of FIG. 2, the thickness of the silicon substrate 2 is such that one end side of the vertical holes 6 and 8 of the silicon substrates 1 and 3 is connected to both sides of the inclined hole 7A so that through holes can be formed with high accuracy as a whole. It is necessary to set the hole displacement amount and the hole direction.
The multilayer substrate manufacturing method of FIG. 2 having such a configuration can use the multilayer substrate manufacturing method of the first embodiment shown in FIG. 1 except for the following points.

すなわち、レーザ光9を照射する工程では、シリコン基板2の内部の所定の位置に傾斜穴7Aを形成するために、その傾斜穴7Aが形成される経路に沿ってレーザ光9を照射することになる。このレーザ光9の照射によって、傾斜穴7Aが形成される部分が変質部(図1(C)の横穴7の変質部14に相当)になる。
また、エッチング工程において、傾斜穴7Aが形成される変質部をエッチングする際には、そのエッチングは、その変質部の長さ方向に進み、その長さ方向と直交する方向では変質していない部分が出現すると、そこでエッチングが停止する。これは、シリコン基板2として、その傾斜穴7Aの形成に最適なエッチング特性を有する、面方位(100)のシリコン基板を使用しているからである。
That is, in the step of irradiating the laser beam 9, in order to form the inclined hole 7A at a predetermined position inside the silicon substrate 2, the laser beam 9 is irradiated along the path where the inclined hole 7A is formed. Become. By this irradiation with the laser light 9, the portion where the inclined hole 7A is formed becomes an altered portion (corresponding to the altered portion 14 of the lateral hole 7 in FIG. 1C).
Further, in the etching process, when the altered portion where the inclined hole 7A is formed is etched, the etching proceeds in the length direction of the altered portion, and the portion that is not altered in the direction perpendicular to the length direction. When appears, the etching stops there. This is because a silicon substrate having a plane orientation (100) having optimum etching characteristics for forming the inclined hole 7A is used as the silicon substrate 2.

(2)図3の多層基板は、シリコン基板1、2を貼り合わせて構成し、シリコン基板1の内部に縦穴6A、6Bをそれぞれ形成するとともにシリコン基板2の内部に横穴7Bを形成し、縦穴6A、横穴7B、および縦穴6Bを接続して断面形状がU字状の貫通孔を形成したものである。
このような構成からなる図3の多層基板の製造方法は、図1に示す第1実施形態の多層基板の製造方法をそのまま使用できるので、その説明は省略する。
(2) The multilayer substrate of FIG. 3 is configured by bonding silicon substrates 1 and 2 together, forming vertical holes 6A and 6B inside the silicon substrate 1 and forming horizontal holes 7B inside the silicon substrate 2, respectively. 6A, the horizontal hole 7B, and the vertical hole 6B are connected to form a U-shaped through hole.
The multilayer substrate manufacturing method of FIG. 3 having such a configuration can be used as it is in the method of manufacturing the multilayer substrate of the first embodiment shown in FIG.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態の製造方法は、多層基板として図4および図5に示すような中継基板(半導体デバイスの再配置配線基板)20を製造する場合である。
中継基板20は、図4および図5に示すように、3枚のシリコン基板1〜3を貼り合わせて構成される。そして、シリコン基板1、3は、その内部に縦穴を内部に形成するために、その縦穴のエッチング特性が最適である、面方位(110)のシリコン基板を使用する。一方、シリコン基板2は、その内部に横穴を形成するために、その横穴のエッチング特性が最適である、面方位(100)のシリコン基板を使用する。
(Second Embodiment)
The manufacturing method according to the second embodiment of the present invention is a case where a relay substrate (rearranged wiring substrate for semiconductor devices) 20 as shown in FIGS. 4 and 5 is manufactured as a multilayer substrate.
As shown in FIGS. 4 and 5, the relay substrate 20 is configured by bonding three silicon substrates 1 to 3 together. The silicon substrates 1 and 3 use a silicon substrate having a plane orientation (110) in which the etching characteristics of the vertical holes are optimal in order to form the vertical holes therein. On the other hand, the silicon substrate 2 uses a silicon substrate having a plane orientation (100) in which the etching characteristics of the lateral hole are optimal in order to form the lateral hole therein.

また、この中継基板20は、シリコン基板1の所定位置には複数の縦穴21が形成され、シリコン基板2の所定位置には複数の横穴22が形成され、シリコン基板3の所定位置には複数の縦穴23が形成されている。そして、これら複数の縦穴21、横穴22、縦穴23は、所定の縦穴21、横穴22、および縦穴23同士が接続されている。
さらに、縦穴21、横穴22、および縦穴23のそれぞれの内周面には、絶縁膜24を介してメッキ層25が形成され、縦穴21、横穴22、および縦穴23は全体として中継基板20の表裏を貫通する貫通電極を形成している(図5参照)
The relay substrate 20 has a plurality of vertical holes 21 formed at predetermined positions on the silicon substrate 1, a plurality of horizontal holes 22 formed at predetermined positions on the silicon substrate 2, and a plurality of vertical holes 21 formed at predetermined positions on the silicon substrate 3. A vertical hole 23 is formed. The plurality of vertical holes 21, horizontal holes 22, and vertical holes 23 are connected to predetermined vertical holes 21, horizontal holes 22, and vertical holes 23.
Further, a plating layer 25 is formed on the inner peripheral surface of each of the vertical hole 21, the horizontal hole 22, and the vertical hole 23 via an insulating film 24, and the vertical hole 21, the horizontal hole 22, and the vertical hole 23 as a whole are front and back of the relay substrate 20. Is formed (see FIG. 5) .

このような構成からなる中継基板の製造は、図1に示す第1実施形態の多層基板の製造方法を基本にし、さらに以下の工程を追加することにより行う。
すなわち、第1実施形態の多層基板の製造方法と同様の方法でシリコン基板1〜3に縦穴21、横穴22、および縦穴23を形成し(図1(A)〜(D)参照)、さらに以下の工程が追加されている。
まず、縦穴21、横穴22、および縦穴23の内部にそれぞれ絶縁膜24を形成する。
次に、その絶縁膜24の上に無電解メッキなどにより所定の金属からなるメッキ層25を形成する。次に、シリコン基板1、3に形成されるエッチング保護膜(図1(D)のエッチング保護膜4、5に相当)除去すれば、図4および図5に示す中継基板20を得ることができる。
The manufacture of the relay substrate having such a configuration is performed by adding the following steps based on the manufacturing method of the multilayer substrate according to the first embodiment shown in FIG.
That is, the vertical holes 21, the horizontal holes 22, and the vertical holes 23 are formed in the silicon substrates 1 to 3 by the same method as the manufacturing method of the multilayer substrate of the first embodiment (see FIGS. 1A to 1D), and further below This process has been added.
First, the insulating films 24 are formed in the vertical holes 21, the horizontal holes 22, and the vertical holes 23, respectively.
Next, a plating layer 25 made of a predetermined metal is formed on the insulating film 24 by electroless plating or the like. Next, if the etching protective film (corresponding to the etching protective films 4 and 5 in FIG. 1D) formed on the silicon substrates 1 and 3 is removed, the relay substrate 20 shown in FIGS. 4 and 5 can be obtained. .

(その他の実施形態など)
(1)上記の各実施形態では、シリコン基板1〜3はレーザ光の照射に先立って予め貼り合わせおき、貼り合わせた状態のシリコン基板1〜3に対してレーザ光を照射するようにした。しかし、本発明では、シリコン基板1〜3は貼り合わせる前にシリコン基板ごとにレーザ光の照射を行い、その後にシリコン基板1〜3を貼り合わせ、この貼り合わせた状態のシリコン基板1〜3に対してエッチングを行うようにしても良い。このようにしても、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
(Other embodiments, etc.)
(1) In each of the embodiments described above, the silicon substrates 1 to 3 are bonded in advance prior to the irradiation of the laser beam, and the bonded silicon substrates 1 to 3 are irradiated with the laser beam. However, in the present invention, before the silicon substrates 1 to 3 are bonded together, each silicon substrate is irradiated with laser light, and then the silicon substrates 1 to 3 are bonded together, and the bonded silicon substrates 1 to 3 are bonded to each other. Etching may be performed on the substrate. Even if it does in this way, the effect similar to 1st Embodiment is acquired.

(2)上記の各実施形態では、エッチング特性の異なる基板として、面方位(110)の単結晶シリコン基板と、面方位(100)の単結晶シリコン基板とを選択するようにした。しかし、本発明では、製造する多層基板の目的や用途などに応じて、エッチング特性の異なる基板として、単結晶シリコン基板、ガラス基板、水晶基板、石英基板、多結晶基板などのうちの少なくとも2つを選択すれば良い。ガラス基板、水晶基板、石英基板、多結晶基板を選択した場合には、レーザ光としてフェムト秒(f秒)、ピコ秒(p秒)のパルスレーザを使用する。 (2) In each of the above embodiments, the single crystal silicon substrate having the plane orientation (110) and the single crystal silicon substrate having the plane orientation (100) are selected as the substrates having different etching characteristics. However, in the present invention, at least two of a single crystal silicon substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a quartz substrate, a polycrystalline substrate, and the like are used as substrates having different etching characteristics depending on the purpose and application of the multilayer substrate to be manufactured. Should be selected. When a glass substrate, a quartz substrate, a quartz substrate, or a polycrystalline substrate is selected, a femtosecond (f second) or picosecond (p second) pulse laser is used as the laser beam.

(3)上記の実施形態では、基板としてシリコン基板を使用し、そのシリコン基板をエッチング液として水酸化カリウム溶液を使用する場合について説明したが、アルカリ系の溶液であれば良い。また、基板としてガラス基板、石英基板、水晶基板を使用する場合には、それらのエッチング液としてフッ酸(HF)系の溶液を使用する。
(4)上記の実施形態の製造方法で製造される多層基板の具体例として、図4および図5に示す中継基板(半導体デバイスの再配置配線基板)について説明した。しかし、この他に、インクジェットプリンタのインクジェットヘッド(インク流路)、微量の薬液を分析するための薬液の流路、などの製造に最適である。
(3) In the above embodiment, the case where a silicon substrate is used as the substrate and a potassium hydroxide solution is used as the etching solution is described. However, any alkaline solution may be used. Further, when a glass substrate, a quartz substrate, or a quartz substrate is used as the substrate, a hydrofluoric acid (HF) -based solution is used as the etching solution.
(4) The relay substrate (rearrangement wiring substrate for semiconductor devices) shown in FIGS. 4 and 5 has been described as a specific example of the multilayer substrate manufactured by the manufacturing method of the above embodiment. However, in addition to this, it is most suitable for manufacturing an ink jet head (ink flow path) of an ink jet printer, a chemical liquid flow path for analyzing a small amount of chemical liquid, and the like.

1〜3・・・シリコン基板、4、5・・・エッチング保護膜、6、8・・・縦穴、7・・・横穴、9・・・レーザ光、10〜12・・・経路、13〜15・・・変質部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-3 ... Silicon substrate, 4, 5 ... Etching protective film, 6, 8 ... Vertical hole, 7 ... Horizontal hole, 9 ... Laser beam, 10-12 ... Path | route, 13- 15 ... Altered part

Claims (5)

複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板の製造方法であって、
前記複数の基板は、少なくともエッチング特性の異なる第1の基板と第2の基板との組み合わせからなり、
前記第1の基板の第1の穴が形成される経路に沿ってレーザ光を照射して、前記第1の基板の内部を変質させて第1の変質部を形成する第1工程と、
前記第2の基板の第2の穴が形成される経路に沿ってレーザ光を照射して、前記第2の基板の内部を変質させて第2の変質部を形成する第2工程と、
前記第1の変質部と前記第2の変質部をそれぞれエッチングして、前記第1の穴と前記第2の穴をそれぞれ形成する第3工程と、
を含むことを特徴とする多層基板の製造方法。
A method for producing a multilayer substrate comprising a plurality of substrates bonded together,
The plurality of substrates comprises a combination of at least a first substrate and a second substrate having different etching characteristics,
A first step of irradiating a laser beam along a path in which the first hole of the first substrate is formed to alter the inside of the first substrate to form a first altered portion;
A second step of irradiating a laser beam along a path in which the second hole of the second substrate is formed to alter the inside of the second substrate to form a second altered portion;
A third step of etching the first altered portion and the second altered portion, respectively, to form the first hole and the second hole, respectively;
A method for producing a multilayer substrate, comprising:
前記複数の基板は、各基板にエッチングして得られる各穴の方向または形状に応じて、少なくともエッチング特性の異なる第1の基板と第2の基板との組み合わせからなることを特徴とする請求項1に記載の多層基板の製造方法。   The plurality of substrates comprises a combination of at least a first substrate and a second substrate having different etching characteristics according to the direction or shape of each hole obtained by etching each substrate. 2. A method for producing a multilayer substrate according to 1. 前記複数の基板の貼り合わせは、前記第1工程に先立って行ない、または前記第2工程と前記第3工程との間で行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の多層基板の製造方法。   The multilayer substrate according to claim 1 or 2, wherein the bonding of the plurality of substrates is performed prior to the first step, or is performed between the second step and the third step. Manufacturing method. 前記複数の基板の組み合わせは、単結晶シリコン基板、ガラス基板、水晶基板、石英基板、多結晶基板のうちの少なくとも2つの組み合わせであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れか1項に記載の多層基板の製造方法。   The combination of the plurality of substrates is a combination of at least two of a single crystal silicon substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a quartz substrate, and a polycrystalline substrate. 2. A method for producing a multilayer substrate according to claim 1. 前記複数の基板の組み合わせは、エッチング特性の異なる2つの単結晶シリコン基板であり、一方が面方位(110)のシリコン基板であり、他方が面方位(100)のシリコン基板であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れか1項に記載の多層基板の製造方法。   The combination of the plurality of substrates is two single crystal silicon substrates having different etching characteristics, one is a silicon substrate having a plane orientation (110) and the other is a silicon substrate having a plane orientation (100). The method for manufacturing a multilayer substrate according to any one of claims 1 to 3.
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