JP5509332B2 - インターポーザの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、インターポーザの製造方法に関する。
従来のインターポーザの製造方法としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このインターポーザの製造方法では、まず、板状の加工対象物にレーザ光を照射することにより、加工対象物に先行孔を形成する。続いて、この加工対象物にエッチング処理を施すことにより、先行孔を拡大してスルーホール（貫通孔）を形成する。そして、スルーホールに導体を埋入することにより貫通電極を形成し、これにより、インターポーザが製造される。
特開２００６−３５２１７１号公報
ここで、近年、高品質で小型な電子機器の要求が高まる中、上記従来技術においては、かかる要求に伴って、高い信頼性を確保しつつ小型化が可能なインターポーザの製造が強く求められている。
そこで、本発明は、高い信頼性を確保しつつ小型化が可能なインターポーザの製造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、本発明の一側面に係るインターポーザの製造方法は、貫通電極を複数備えたインターポーザの製造方法であって、シリコンで形成された板状の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、加工対象物に異方性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、加工対象物の厚さ方向に対し傾斜し且つその断面形状が矩形形状の貫通孔を加工対象物に複数形成するエッチング処理工程と、エッチング処理工程の後、貫通孔の内壁に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、絶縁膜形成工程の後、貫通孔に導体を埋入することにより、貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、を含み、複数の貫通孔は、加工対象物の主面から見て、その傾斜方向に並ぶ貫通孔が傾斜方向の垂直方向において互い違いになるように配置される。
このインターポーザの製造方法では、加工対象物の主面から見て、傾斜方向に並ぶ貫通孔が、傾斜方向の垂直方向で互い違いになるように配置される。よって、複数の貫通孔ひいては複数の貫通電極を加工対象物に密に配置することができ、その結果、製造されるインターポーザの小型化が可能となる。ここで、断面形状が矩形形状の貫通孔を形成することから、貫通孔の内面には絶縁膜が成長し難い凸部が形成され難くなる。よって、絶縁膜形成工程にて均一な絶縁膜を形成することができ、その結果、絶縁膜の欠陥を抑制し、高い信頼性を確保することが可能となる。
また、レーザ光集光工程では、加工対象物における貫通孔に対応する部分に改質領域としての第１改質領域を形成すると共に、加工対象物において異方性エッチング処理による薄化で除去される部分に第１改質領域に繋がる改質領域としての第２改質領域を形成し、エッチング処理工程では、加工対象物を目標厚さまで薄化させながら、第２改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させた後に第１改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させ、加工対象物が目標厚さのときに貫通孔の形成を完了させてもよい。この場合、加工対象物が目標厚さのときに第１改質領域のエッチングが進展開始されるのではなく、エッチング処理によって加工対象物が目標厚さまで薄化される際、薄化で除去される部分に形成された第２改質領域により第１改質領域のエッチングの進展開始が導かれ、そして、加工対象物が目標厚さに薄化されたときに、貫通孔の形成が完了される。よって、エッチングにより貫通孔の開口側の孔径が拡大するのを抑制することができ、貫通孔を精度よく形成することが可能となる。
また、第２改質領域は、加工対象物の厚さ方向に平行に延在してもよい。この場合、第２改質領域を形成する際にレーザ光の集光点の指定及び管理が容易となり、レーザ加工の容易化が可能となる。
また、加工対象物は、（１００）面となる主面を有していてもよい。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、レーザ光集光工程は、レーザ光の照射方向と直交する一方向に沿ってレーザ光の集光点を相対移動させながらレーザ光を照射する工程を、照射方向における集光点の深さ位置を変えて繰り返し実施する第１工程と、第１工程を、照射方向及び一方向と直交する他方向における集光点の位置を変えて繰り返し実施する第２工程と、を含んでいてもよい。この場合、レーザ光集光工程のタクトタイムを短縮することができる。
本発明によれば、高い信頼性を確保しつつ小型化が可能なインターポーザの製造方法を提供することが可能となる。
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。 本実施形態により製造されるインターポーザを示す概略断面図である。 図７のインターポーザの概略斜視図である。 (ａ)は本実施形態を示すフロー図、（ｂ）は図９（ａ）の続きを示すフロー図である。 (ａ)は図９（ｂ）の続きを示すフロー図、（ｂ）は図１０（ａ）の続きを示すフロー図である。 (ａ)は図１０（ｂ）の続きを示すフロー図、（ｂ）は図１１（ａ）の続きを示すフロー図である。 (ａ)は図１１（ｂ）の続きを示すフロー図、（ｂ）は図１２（ａ）の続きを示すフロー図、（ｃ）は図１２（ｂ）の続きを示すフロー図である。 本実施形態により形成された貫通孔を示す図１２（ｃ）のXIII−XIII線に沿う断面に対応する断面図である。 （ａ）は改質領域を形成した後の加工対象物の一部を示す拡大断面図、（ｂ）は貫通孔を形成した後の加工対象物の一部を示す拡大断面図である。 （ａ）は貫通孔の他の例を示す図１３に対応する断面図、（ｂ）は貫通孔のさらに他の例を示す図１３に対応する断面図である。 変形例に係るインターポーザの概略斜視図である。
以下、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。
本実施形態に係るインターポーザの製造方法では、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（食刻）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に沿って（すなわち、改質領域７、改質領域７に含まれる亀裂、又は改質領域７から延びる亀裂に沿って）エッチングを選択的に進展させ、加工対象物１における改質領域７に沿った部分を除去する。なお、この亀裂は、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）。
本実施形態のエッチング処理では、例えば、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。
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１を浸漬する場合（ディッピング方式：Dipping）と、加工対象物１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。
エッチング剤としては、例えば、ＫＯＨ(水酸化カリウム)、ＴＭＡＨ(水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液)、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）、ＣｓＯＨ（水酸化セシウム）、ＮＨ４ＯＨ（水酸化アンモニウム）、ヒドラジン等が挙げられる。また、このエッチング剤としては、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。ここでのエッチング剤は、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、本実施形態では、エッチング処理として、特定方向のエッチング速度が速い（若しくは遅い）エッチングである異方性エッチング処理を行っている。この異方性エッチング処理の場合には、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７を形成する面が面方位と異なるときにも、この改質領域７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処理では、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、一実施形態に係るインターポーザの製造方法ついて詳細に説明する。図７は本実施形態で製造されるインターポーザを示す概略断面図、図８は図７のインターポーザの概略斜視図である。本実施形態の製造方法は、電子部品間を互いに電気的に接続する中継用基板としてのインターポーザを製造する。
図７，８に示すように、インターポーザ１０は、基板１０ｘと、この基板１０ｘに設けられた複数の貫通電極１０ｙと、を具備するシリコンインターポーザである。このインターポーザ１０は、図７に示すように、ＩＣチップ等の半導体デバイス１１とフレキシブルケーブル（フレキシブルプリント基板）１２との接続配線を構成すると共に、これらの配線ピッチを変換する。
基板１０ｘは、その板厚が例えば２００μｍ等の目標厚さＭとされた平板状を呈しており、シリコンで形成されている。貫通電極１０ｙは、基板１０ｘの表面側と裏面側とを互いに導通するものであり、導体１３及びパッド１４を含んで構成されている。図８に示すように、貫通電極１０ｙは、基板１０ｘの表面から見て千鳥状に複数配置されている。つまり、複数の貫通電極１０ｙは、Ｙ方向において近接する一対の貫通電極１０ｙが、互いにＸ方向に例えば半ピッチずれるよう配列されている。
図９〜１２は、本実施形態に係るインターポーザの製造方法を示す各フロー図である。図９〜１２に示すように、本実施形態では、加工対象物１にレーザ光Ｌを集光させ、加工対象物１の内部に改質領域７を形成する。そして、異方性エッチング処理を施すことにより、加工対象物１における表面３側及び裏面２１側の所定部分を除去部分１ｐとして除去し、目標厚さＭまで薄化させる。これと共に、改質領域７に沿ってエッチングを選択的に進展させて複数の貫通孔２４を複数形成する。
図９（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る。加工対象物１は、その板厚が目標厚さＭよりも厚くされており、例えば３００μｍとされている。また、加工対象物１は、（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、改質領域形成予定部５が３次元的な座標指定によりプログラマブルに設定されている。改質領域形成予定部５は、第１改質領域形成予定部５ｘと、第２改質領域形成予定部５ｙと、を有している。
第１改質領域形成予定部５ｘは、加工対象物１の内部において貫通孔２４（図１２（ｃ）参照）に対応する部分に沿って設定されている。ここでの第１改質領域形成予定部５ｘは、加工対象物１の厚さ方向に延在する第１改質領域形成予定部５ｘ１と、厚さ方向に対し傾斜する第１改質領域形成予定部５ｘ２と、第１改質領域形成予定部５ｘ２に対して大きい傾斜角度で同方向に傾斜する第１改質領域形成予定部５ｘ３と、を含んでいる。第１改質領域形成予定部５ｘ２，５ｘ３は、加工対象物１の（１１１）面に倣って延在している。
第２改質領域形成予定部５ｙは、加工対象物１の内部における表面３側及び裏面２１側の除去部分１ｐに設定されている。この第２改質領域形成予定部５ｙは、第１改質領域形成予定部５ｘそれぞれの両端に繋がるよう複数設定され、加工対象物１の厚さ方向に平行に延在している。
なお、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方向及び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、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、図９（ｂ）に示すように、加工対象物１の内部において裏面２１側の除去部分１ｐに、レーザ光Ｌの集光点（以下、単に「集光点」という）を合わせる。そして、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側からＯＮ・ＯＦＦ照射する（以下、単に「スキャン」という）。これにより、裏面２１側の除去部分１ｐにおいて第２改質領域形成予定部５ｙ上の各位置に、改質領域７を形成する。
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７について同じ）。
続いて、図１０（ａ）に示すように、集光点のＺ方向位置を表面３側に所定量移動した後、上記スキャンを再び実施することにより、裏面２１側の除去部分１ｐにおいて第２改質領域形成予定部５ｙ上の各位置に、既成の改質領域７に対して表面３側に繋がる改質領域７を新たに形成する。その結果、裏面２１側の除去部分１ｐ内に、Ｚ方向に平行に延在する（換言すると、Ｚ方向と交差しないようＺ方向に沿って略直線状に延びる）改質領域７１が形成される。
続いて、図１０（ｂ）〜図１１（ｂ）に示すように、上記スキャンを、裏面２１側から表面３側の順に集光点のＺ方向位置を変えて繰り返し実施する。その結果、加工対象物１内における貫通孔２４に対応する部分に、既成の改質領域７１に繋がる改質領域７２が形成され、そして、表面３側の除去部分１ｐ内に、既成の改質領域７２に繋がり且つＺ方向に平行に延在する（換言すると、Ｚ方向と交差しないようＺ方向に沿って略直線状に延びる）改質領域７３が形成される。つまり、貫通孔２４に対応して延在する第１改質領域としての改質領域７２が、加工対象物１内の除去部分１ｐ以外の部分に形成されると共に、この改質領域７２の端部のそれぞれに繋がり且つＺ方向に真っ直ぐ延びる第２改質領域としての改質領域７１，７３が、表面３及び裏面２１に露出しないよう除去部分１ｐに形成される。
続いて、上述した図９（ｂ）〜図１１（ｂ）に示す工程を、Ｙ方向におけるレーザ光Ｌの集光点位置を変えて繰り返し実施する。以上により、複数の貫通孔２４に対応して複数の改質領域７２が加工対象物１内に形成されると共に、これら改質領域７２のそれぞれに繋がり且つＺ方向に平行に延在する複数の改質領域７１，７３が除去部分１ｐ内に形成されることとなる。
ちなみに、改質領域７２は、上記第１改質領域形成予定部５ｘ１〜５ｘ３に沿ってそれぞれ形成されることから、Ｚ方向に延在する改質領域７２１と、Ｚ方向に対しＸ方向に傾斜する改質領域７２２と、改質領域７２２に対し大きい傾斜角度で同方向に傾斜する改質領域７２３と、を含んで構成されている。また、ここでの改質領域７１，７３の大きさ及び長さ等は、後段の異方性エッチング処理において、「加工対象物１が目標厚さＭまで薄化されるエッチング時間」と「改質領域７１〜７３がエッチングされる各エッチング時間の合計」とが互いに等しくなるように、それぞれ形成されている。
次に、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。これにより、加工対象物１における除去部分１ｐが表面３側及び裏面２１側から徐々に除去され、加工対象物１が徐々に薄化される。そして、図１２（ａ）に示すように、改質領域７１，７３が露出するまで加工対象物１が薄化されたとき、改質領域７１，７３へとエッチング剤が浸潤され、改質領域７１，７３に沿ったエッチングが開始される。続いて、加工対象物１が薄化されながら、加工対象物１の内部が改質領域７１，７３に沿って選択的にエッチングされて除去される。
その後、図１２（ｂ）に示すように、除去部分１ｐの除去が進行されて加工対象物１が引き続き薄化されながら、改質領域７１，７３から改質領域７２へとエッチング剤が浸潤され、改質領域７２に沿ったエッチングの進展が開始される。そして、加工対象物１が薄化されながら、加工対象物１の内部が改質領域７２に沿って選択的にエッチングされて除去される。
さらにその後、除去部分１ｐの除去が進行されて加工対象物１がさらに引き続き薄化されながら、改質領域７２におけるエッチングが進行される。そして、図１２（ｃ）に示すように、加工対象物１の厚さが目標厚さＭに達したとき、加工対象物１が改質領域７２に沿って貫通され、複数の貫通孔２４の形成が完了する。
ここでの複数の貫通孔２４は、上記貫通電極１０ｙに対応するように配設されている。具体的には、複数の貫通孔２４は、加工対象物１の表面３から見て、千鳥状に複数配置されている。すなわち、複数の貫通孔２４にあっては、表面３から見て、その傾斜方向であるＸ方向に並ぶ貫通孔２４が、傾斜方向の垂直方向であるＹ方向において互い違いになるように配置される。換言すると、表面３視において、Ｘ方向に並列された一群の貫通孔２４が、Ｘ方向にずれながらＹ方向に並列されている。つまり、表面３から見たとき、Ｘ，Ｙ方向にて近接する４つの貫通孔２４によって１つの貫通孔２４が囲まれるように配置されている。なお、ここでは、複数の貫通孔２４は、Ｙ方向にて近接する一対の貫通孔２４，２４が、互いにＸ方向に例えば半ピッチずれるよう配列されている。
このとき、本実施形態においては、上記のように異方性エッチングを行っていることから、加工対象物１では、その（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、（１１１）面に倣って延びる改質領域７２では、エッチングが好適に進展され、形成される貫通孔２４の内面が凹凸の少ない平滑面となる。また、図１３に示すように、貫通孔２４は、その断面形状が略矩形（ひし形）形状とされると共に、その軸線に沿った内径のばらつきが小さくされる。
ちなみに、図１２（ｃ）に示すように、貫通孔２４にあっては、上記改質領域７２１〜７２２に沿ってそれぞれ形成されることから、Ｚ方向に延在する貫通孔２４１と、Ｚ方向に対しＸ方向に傾斜する貫通孔２４２と、貫通孔２４２に対し大きい傾斜角度で同方向に傾斜する貫通孔２４３と、を含んで構成されている。
次に、ウェット酸化法等により加工対象物１を酸化し、電気的絶縁性を有する酸化膜を絶縁膜として貫通孔２４の内面（内壁）に生成する。このとき、図１３に示すように、貫通孔２４の内面が平滑面とされ且つその断面形状が略矩形形状とされていることから、貫通孔２４の内面には絶縁膜が成長し難い凸部が存在しないため、均一な絶縁膜１５を形成することが可能となり、絶縁膜１５の欠陥を抑制することができる。
その後、各貫通孔２４内に導体１３を埋入し、この導体１３と電気的に接続するようパッド１４を表面３及び裏面２１上に形成する。これにより、加工対象物１が基板１０ｘとして、貫通孔２４が貫通電極１０ｙとして構成され、その結果、インターポーザ１０が得られることとなる。
以上、本実施形態では、加工対象物１の表面３から見て、Ｘ方向に並ぶ貫通孔２４がＹ方向において互い違いになるように配置される。よって、例えば表面３視で複数の貫通孔２４を単純な格子状に配置したときに比べ、複数の貫通孔２４ひいては複数の貫通電極１０ｙを密に配置することができ、その結果、製造されるインターポーザ１０の小型化が可能となる。また、加工対象物１において形成できる貫通孔２４の数及び貫通電極１０ｙの数を増え、インターポーザ１０における配線の高密度化も可能となる。
さらに、上述したように、断面形状が矩形形状の貫通孔２４を形成することから、均一な絶縁膜１５を形成できるため、絶縁膜１５の欠陥を抑制することができ、貫通電極１０ｙにおける電気的な導通を確実にして接続不良を防止し、高い信頼性を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、加工対象物１が目標厚さＭのときに改質領域７２のエッチングが進展開始されるのではなく、異方性エッチング処理によって加工対象物１が目標厚さＭまで薄化される際、除去部分１ｐに形成された改質領域７１，７３により改質領域７２のエッチングの進展開始が導かれ、そして、加工対象物１が目標厚さＭに薄化されたときに、貫通孔２４の形成が完了される。よって、加工対象物１における貫通孔２４の開口側（表面３側及び裏面２１側）が除去され過ぎ、貫通孔２４の開口側の孔径（開口サイズ）及び貫通孔２４の内径幅が拡大するというのを抑制することができ、目標厚さＭの加工対象物１に貫通孔２４を精度よく形成することが可能となる。
すなわち、本実施形態では、マスクレスのレーザ加工によるインターポーザ１０の製造方法において、加工対象物１の板厚の調整を行いながら所望の貫通孔２４を形成することができる。具体的には、エッチングを改質領域７２へと導く（改質領域７２のエッチングを制御する）ための改質領域７１，７３を除去部分１ｐに形成することで、後段の異方性エッチング処理において目標厚さＭまで薄化されるときに貫通孔２４の形成を完了させることができる。よって、加工対象物１の厚さと貫通孔２４の孔径とを同時に精度よく制御することが可能となり、例えば改質領域７１，７３を適宜に形成することで、改質領域７２の貫通に要する時間を調整でき、最終的な基板１０ｘの厚さを設定することができる。
さらに、上述したように、改質領域７１，７３がＺ方向に平行に延在することから、改質領域７１，７３を形成する際におけるレーザ光Ｌの集光点の指定及び管理が容易となり、レーザ加工の容易化が可能となる。
図１４（ａ）は改質領域を形成した後の加工対象物の一部を示す拡大断面図であり、図１４（ｂ）は貫通孔を形成した後の加工対象物の一部を示す拡大断面図である。図１４に示すように、Ｚ方向に平行に延びる改質領域７３を改質領域７２２に繋がるように除去部分１ｐに形成した場合（すなわち、改質領域７３を、Ｚ方向に平行な直線的に積層し形成した場合）、異方性エッチング処理により形成された貫通孔２４２の開口側の孔径Ｈは、改質領域７３の大きさに対応した比較的小さなものとなっている。
これに対し、Ｚ方向に傾斜する改質領域７３´を改質領域７２２に繋がるように形成した場合（すなわち、改質領域７３´を、Ｚ方向に対し傾斜するようＸ方向にずらして積層し形成した場合）、形成された貫通孔２４２´の開口側の孔径Ｈ´は、孔径Ｈよりも拡がっている。従って、貫通孔２４の開口側の孔径Ｈを小さくする場合においては、除去部分１ｐに形成する改質領域７３（７１）は、Ｚ方向に平行に延在させることが好ましい。
また、本実施形態では、上述したように改質領域７１，７３が加工対象物１の表面３及び裏面２１に露出していないことから、加工対象物１が目標厚さＭになったときには改質領域７２のエッチングが余分に進んでしまって貫通孔２４の開口側の孔径及び内径幅が大きくなるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上述したように、Ｘ方向に沿ったスキャンをＺ方向の集光点深さ位置を変えて繰り返し実施し（図９（ｂ）〜図１１（ｂ）参照，第１工程）、これをＹ方向の集光点位置を変えて繰り返し実施し（第２工程）、これにより、複数の貫通孔２４を形成している。従って、集光点の移動の無駄を抑制して迅速な加工が可能となり、タクトタイム（加工時間）の短縮化ひいては低コスト化を実現することができる。
さらに、本実施形態によるインターポーザ１０では、Ｚ方向に対し傾斜する貫通電極１０ｙを有していることから、配線ピッチを変換する上で基板１０ｘを複数積層させる必要がなくなり、その軽薄化及び低コスト化が可能となる。加えて、配線をシンプル化、及び配線ピッチを微細化することができ、設計容易化し、且つ配線の電気抵抗を低減することができる。
また、本実施形態では、基板１０ｘがシリコンで形成されているため、半導体デバイス１１がシリコンで形成されている場合、熱膨張差の影響で配線が断線するのを抑制することができると共に、排熱性を高めることが可能となる。
なお、本実施形態では、貫通孔２４の形成に際し、改質領域７及び該改質領域７に内包された亀裂を異方性エッチング処理によって加工後の加工対象物１から除去できるため、その強度及び品質を向上可能となる。また、加工時に切削粉塵が発生しないため、環境に配慮した加工方法を実現できる。
以上、好適な実施形態について説明したが、本発明は、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７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、エッチングを改質領域７２へと導くものとして、改質領域７２の裏面２１側に繋がる改質領域７１と表面３側に繋がる改質領域７３とを除去部分１ｐに形成したが、これらの少なくとも一方のみを形成する場合もある。
また、上記実施形態では、Ｚ方向に平行に延在する改質領域７１，７３を改質領域７２の端部のそれぞれに繋がるよう形成したが、これら改質領域７１，７３は、Ｚ方向に平行に延在するものに限定されず、例えば改質領域７２に沿う方向に延在してもよい。また、上記「平行」には、略平行なもの、平行を意図するものが含まれている。
また、上記実施形態におけるスキャン方向やスキャン順序は限定されるものではなく、例えば、Ｘ方向に沿ったスキャンをＹ方向の集光点位置を変えて繰り返し実施し、これをＺ方向の集光点深さ位置を変えて繰り返し実施することで、複数の貫通孔２４を形成してもよい。さらに、例えば、１つの貫通孔２４に沿って集光点を移動させながらレーザ光Ｌを照射して改質領域７を形成し、これを貫通孔２４の数だけ繰り返し実施することで、複数の貫通孔２４を形成してもよい。
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。
なお、上記実施形態では、エッチング剤を調整（例えば、アルコール類や界面活性剤等の添加物を添加）することで、特定の結晶方位のエッチングレートが変化させ、所望な矩形形状の断面形状（内壁形状）を有する貫通孔を形成することができる。例えば、エッチング剤にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を添加して異方性エッチング処理を行うことで、図１５（ａ）に示すように、貫通孔２４の断面形状を長方形形状とすることが可能となる。また、例えば、エッチング剤に界面活性剤を添加して異方性エッチング処理を行うことで、図１５（ｂ）に示すように、貫通孔２４の断面形状を正方形形状とすることが可能となる。
また、上記実施形態では、配線ピッチを変換するインターポーザ１０を製造しており、貫通電極１０ｙのピッチが基板１０ｘの表面上と裏面上とで異なっているが、これに限定されず、例えば図１６に示すインターポーザ５０を製造することもできる。
このインターポーザ５０では、貫通電極１０ｙのピッチが基板１０ｘの表面上と裏面上とで等しくされ、貫通電極１０ｙにおける表面配置パターンと裏面配置パターンとが互いに等しくされている。つまり、基板１０ｘの表面及び裏面では、Ｚ方向から見て、貫通電極１０ｙが等しい千鳥状に複数配置されている。また、ここでのインターポーザ５０では、基板１０ｘの表面及び裏面において、貫通電極１０ｙの水平方向位置が異なっている。換言すると、貫通電極１０ｙは、基板１０ｘの表面及び裏面において、同じ配置パターンで且つＸ方向及びＹ方向の少なくとも一方にずれるように設けられている。
本発明によれば、高い信頼性を確保しつつ小型化が可能なインターポーザの製造方法を提供することが可能となる。
１…加工対象物、１ｐ…除去部分（除去される部分）、３…表面（主面）、７…改質領域、１０，５０…インターポーザ、１０ｙ…貫通電極、１５…絶縁膜、２１…裏面（主面）、２４…貫通孔、７１，７３…改質領域（第２改質領域）、７２…改質領域（第１改質領域）、Ｌ…レーザ光、Ｍ…目標厚さ。

Claims (5)

  1. 貫通電極を複数備えたインターポーザの製造方法であって、
    シリコンで形成された板状の加工対象物にレーザ光を集光させることにより、前記加工対象物に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、前記加工対象物に異方性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エッチングを選択的に進展させ、前記加工対象物の厚さ方向に対し傾斜し且つその断面形状が矩形形状の貫通孔を前記加工対象物に複数形成するエッチング処理工程と、
    前記エッチング処理工程の後、前記貫通孔の内壁に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
    前記絶縁膜形成工程の後、前記貫通孔に導体を埋入することにより、前記貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、を含み、
    複数の前記貫通孔は、前記加工対象物の主面から見て、その傾斜方向に並ぶ前記貫通孔が前記傾斜方向の垂直方向で互い違いになるように配置されるインターポーザの製造方法。
  2. 前記レーザ光集光工程では、
    前記加工対象物における前記貫通孔に対応する部分に前記改質領域としての第１改質領域を形成すると共に、前記加工対象物において前記異方性エッチング処理による薄化で除去される部分に前記第１改質領域に繋がる前記改質領域としての第２改質領域を形成し、
    前記エッチング処理工程では、
    前記加工対象物を目標厚さまで薄化させながら、前記第２改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させた後に前記第１改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させ、前記加工対象物が前記目標厚さのときに前記貫通孔の形成を完了させる請求項１記載のインターポーザの製造方法。
  3. 前記第２改質領域は、前記加工対象物の前記厚さ方向に平行に延在する請求項２記載のインターポーザの製造方法。
  4. 前記加工対象物は、（１００）面となる主面を有する請求項１〜３の何れか一項記載のインターポーザの製造方法。
  5. 前記レーザ光集光工程は、
    前記レーザ光の照射方向と直交する一方向に沿って前記レーザ光の集光点を相対移動させながら前記レーザ光を照射する工程を、前記照射方向における前記集光点の深さ位置を変えて繰り返し実施する第１工程と、
    前記第１工程を、前記照射方向及び前記一方向と直交する他方向における前記集光点の位置を変えて繰り返し実施する第２工程と、を含む請求項１〜４の何れか一項記載のインターポーザの製造方法。
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