TWI522200B - Laser processing method - Google Patents

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Hiroyuki Kyushima
Keisuke Araki
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Hamamatsu Photonics Kk
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Description

雷射加工方法
本發明係關於用來在矽所形成之板狀的加工對象物上形成孔之雷射加工方法。
習知的雷射加工方法，例如專利文獻1所記載般，在矽單結晶基板(加工對象物)讓雷射光聚光而形成材料變質部(改質區域)後，對該矽單結晶基板實施蝕刻處理，藉此沿著材料變質部讓蝕刻進展而將該材料變質部除去，以在矽單結晶基板形成非貫通孔或貫通孔的技術是已知的。
[專利文獻1]日本特開2005-74663號公報
在此，在上述般的雷射加工方法，在加工對象物的雷射光入射面側，從所形成的改質區域延伸之龜裂的直進性，例如起因於雷射光L的影響(熱衝撃)等會有降低的情況，而使該龜裂蛇行或朝向非意圖的方向延伸。在此情況，當藉由非等向性蝕刻處理而在加工對象物形成孔時，在加工對象物之雷射光入射面側，蝕刻會沿著直進性降低的龜裂進展，而造成孔的開口部之大小、形狀發生偏差，要控制孔的開口寬度變得困難。
於是，本發明的課題是為了提供一種雷射加工方法，可提高雷射光入射面側之孔的開口寬度之控制性。
本發明之一態樣是關於雷射加工方法。該雷射加工方法，是用來在矽所形成之板狀的加工對象物上形成孔之雷射加工方法，係具備凹部形成步驟、改質區域形成步驟以及蝕刻處理步驟；該凹部形成步驟，是在加工對象物之雷射光入射面側，將開口於該雷射光入射面之凹部形成在與孔對應的部分；該改質區域形成步驟，是在凹部形成步驟後，藉由在加工對象物讓雷射光聚光，以沿著加工對象物之與孔對應的部分形成改質區域；該蝕刻處理步驟，是在改質區域形成步驟後，對加工對象物實施非等向性蝕刻處理，藉此沿著改質區域讓蝕刻選擇性地進展，而在加工對象物形成孔；在改質區域形成步驟，是讓改質區域或從該改質區域延伸的龜裂露出於凹部的內面。
在該雷射加工方法，是在加工對象物的雷射光入射面側形成凹部，在該凹部的內面讓改質區域或從該改質區域延伸的龜裂露出。因此，在進行非等向性蝕刻處理時，在雷射光入射面側，是以順沿凹部形狀的方式形成孔的開口部，沿著直進性降低的龜裂讓蝕刻進展而形成孔的開口部之現象可被抑制。如此，可抑制該龜裂的不良影響波及孔的開口寬度，而能提高雷射光入射面側之孔的開口寬度之控制性。
此外，在凹部形成步驟，可將相對於加工對象物之厚度方向呈傾斜之傾斜面作為凹部的內面而形成；在改質區域形成步驟，可藉由從傾斜面照射雷射光，讓雷射光被傾斜面折射，而在加工對象物之與孔對應的部分讓雷射光聚光。在此情況，由於是利用傾斜面所進行之雷射光的折射來讓雷射光聚光於加工對象物，利用傾斜面可將雷射光的聚光點位置無歧異地設定。如此，可減少雷射光的位置控制之必要性，可抑制例如起因於雷射光源的位置偏移等所造成之聚光點的位置偏移。亦即，利用傾斜面控制雷射光的聚光點位置，而能在加工對象物高精度地形成改質區域。
這時會有以下的情況，亦即，孔是相對於厚度方向以既定角度傾斜延伸，在凹部形成步驟，是以對應於加工對象物對雷射光的折射率及既定角度之角度讓傾斜面傾斜而形成。
此外，在改質區域形成步驟，可將從傾斜面照射雷射光而讓雷射光聚光的步驟，改變厚度方向之聚光用透鏡的位置而反覆實施，藉此形成離傾斜面的距離彼此不同之複數個用來構成改質區域的改質點。如此般，若改變厚度方向之聚光用透鏡的位置而從傾斜面反覆照射雷射光並讓其聚光，可將離傾斜面的距離不同之複數個改質點適當地形成於加工對象物。
此外，在改質區域形成步驟，可一邊沿著傾斜面讓聚光用透鏡移動一邊從傾斜面照射雷射光，藉此形成離傾斜面的距離彼此相等且沿著傾斜面排列之複數個用來構成改質區域的改質點。如此般，若一邊讓聚光用透鏡沿著傾斜面移動一邊從傾斜面照射雷射光，可將離傾斜面的距離彼此相等且沿著傾斜面排列之複數個改質點適當地形成於加工對象物。
此外，在凹部形成步驟，可藉由對加工對象物實施非等向性蝕刻處理而形成凹部。在此情況，在加工對象物形成凹部時，可利用蝕刻速率取決於加工對象物的結晶方位這個非等向性蝕刻的特徵，而在加工對象物上高精度地形成期望的凹部。
依據本發明，可提高雷射光入射面側之孔的開口寬度之控制性。
以下，參照圖式詳細地說明本發明的較佳實施形態。又在以下的說明，是對同一或相當要素賦予同一符號而省略重複說明。
本實施形態之雷射加工方法，是讓雷射光聚光於加工對象物的內部而形成改質區域。於是，首先針對改質區域的形成，參照第1圖~第6圖說明如下。
如第1圖所示，雷射加工裝置100係具備：將雷射光L施以脈衝振盪之雷射光源101、配置成讓雷射光L的光軸(光路)方向改變90°之分光鏡103、以及用來將雷射光L聚光之聚光用透鏡105。此外，雷射加工裝置100係具備：用來支承加工對象物1(被經由聚光用透鏡105聚光後之雷射光L所照射)之支承台107、讓支承台107移動之載台111、為了調節雷射光L的輸出、脈衝寬等而控制雷射光源101之雷射光源控制部102、以及控制載台111的移動之載台控制部115。
在該雷射加工裝置100，從雷射光源101射出的雷射光L，經由分光鏡103將其光軸方向改變90°後，藉由聚光用透鏡105聚光於支承台107上所載置之板狀加工對象物1的內部。在此同時，讓載台111移動，使加工對象物1相對於雷射光L沿著改質區域形成預定線5進行相對移動。藉此，讓沿著改質區域形成預定線5之改質區域形成於加工對象物1。
作為加工對象物1，是使用半導體材料、壓電材料等，如第2圖所示，在加工對象物1上設定有改質區域形成預定線5。在此之改質區域形成預定線5，是直線狀延伸的假想線。要在加工對象物1的內部形成改質區域的情況，如第3圖所示，是在聚光點P對準加工對象物1內部的狀態，讓雷射光L沿著改質區域形成預定線5(亦即第2圖的箭頭A方向)相對地移動。藉此如第4圖~第6圖所示，沿著改質區域形成預定線5在加工對象物1的內部形成改質區域7，該改質區域7成為後述蝕刻(etching)所進行的除去區域8。
又聚光點P是雷射光L所聚光的部位。此外，改質區域形成預定線5，並不限於直線狀而是曲線狀亦可，可為其等所組合成之3維狀，亦可為指定座標者。此外，改質區域7，可以是連續形成的情況，也可以是斷續形成的情況。此外，改質區域7是列狀或點狀皆可，重點是改質區域7至少形成於加工對象物1的內部即可。此外，會有以改質區域7為起點而形成龜裂的情況，龜裂及改質區域7是露出加工對象物1的外表面(表面、背面、或側面)亦可。
附帶一提的，在此的雷射光L，是讓加工對象物1透過且特別是在加工對象物1內部之聚光點附近被吸收，藉此在加工對象物1形成改質區域7(亦即內部吸收型雷射加工)。一般而言，在從表面3被熔融除去而形成孔洞、溝槽等除去部(表面吸收型雷射加工)的情況，加工區域是從表面3側逐漸朝背面側進展。
然而，本實施形態的改質區域7，是指密度、折射率、機械強度、其他的物理特性變成與周圍不同的狀態之區域。作為改質區域7，例如包括熔融處理區域、裂痕區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域等，也可以是其等混合存在的區域。再者，作為改質區域7，也包括：加工對象物1的材料中密度相較於非改質區域的密度發生改變的區域、形成有晶格缺陷的區域(其等也能統稱為高密度差排區域)。
此外，熔融處理區域、折射率變化區域、改質區域7的密度相較於非改質區域的密度發生改變的區域、形成有晶格缺陷的區域，進一步會有在該等區域的內部、或改質區域7和非改質區域的界面包含龜裂(裂縫、微裂痕)的情況。所包含的龜裂，可能遍及改質區域7的全面、僅形成於一部分、或是形成於複數部分。作為加工對象物1，例如包括矽、或是矽所構成者。
在此，在本實施形態，是在加工對象物1形成改質區域7後，對該加工對象物1實施蝕刻處理，藉此沿著改質區域7(亦即沿著改質區域7、改質區域7所含的龜裂、或來自改質區域7的龜裂)讓蝕刻選擇性地進展，而將加工對象物1之沿著改質區域7的部分予以除去。又該龜裂，也稱為裂痕、微小裂痕、裂縫等(以下簡稱為「龜裂」)。
在本實施形態之蝕刻處理，例如是利用毛細管現象等，讓蝕刻劑浸潤於加工對象物1的改質區域7所含之龜裂或來自該改質區域7的龜裂，沿著龜裂面讓蝕刻進展。藉此，在加工對象物1，沿著龜裂選擇性地且以較快的蝕刻速率(蝕刻速度)讓蝕刻進展而進行除去作業。並且利用改質區域7本身的蝕刻速率較快這個特徵，沿著改質區域7選擇性地讓蝕刻進展而進行除去作業。
蝕刻處理例如包含：將加工對象物1浸漬於蝕刻劑的情況(浸漬方式：Dipping)、一邊讓加工對象物1旋轉一邊塗布蝕刻劑的情況(旋轉蝕刻方式：SpinEtching)。
蝕刻劑例如可列舉：KOH(氫氧化鉀)、TMAH(氫氧化四甲銨水溶液)、EDP(乙二胺-鄰苯二酚)、NaOH(氫氧化鈉)、CsOH(氫氧化銫)、NH4OH(氫氧化銨)、聯胺等。此外，作為蝕刻劑，不僅是液體狀，也能使用凝膠狀(膠狀，半固體狀)者。在此的蝕刻劑，是在常溫~100℃左右的溫度所使用的，可按照所需的蝕刻速率等而設定成適當的溫度。例如，將矽所形成之加工對象物1使用KOH進行蝕刻處理的情況，較佳為設定成約60℃。
此外，在本實施形態，作為蝕刻處理是進行非等向性蝕刻處理，亦即根據結晶方位而使特定方向的蝕刻速率較快(或較慢)。在進行該非等向性蝕刻處理的情況，不僅是較薄的加工對象物，也能適用於較厚者(例如厚度800μm~100μm)。此外，在此情況，即使形成改質區域7的面之面方位不同時，仍能沿著該改質區域7讓蝕刻進行。亦即，在此的非等向性蝕刻處理，除了依循結晶方位之面方位的蝕刻以外，也可以進行不是取決於結晶方位的蝕刻。
[第1實施形態]
接下來，針對本發明的第1實施形態之雷射加工方法詳細地說明。第7，8圖係用來說明本實施形態之流程圖。如第7，8圖所示般，在本實施形態，是在加工對象物1的表面3側及背面21側形成凹坑(凹部)10，10後，在加工對象物1讓雷射光L聚光而形成改質區域7，藉由非等向性蝕刻將加工對象物1之沿著改質區域7的部分除去而形成貫通孔24。
加工對象物1是對於所照射的雷射光L之波長(例如1064nm)呈透明之矽基板，具有成為(100)面之表面3及背面21。在該加工對象物1，在對應於貫通孔24的位置，藉由3維座標指定而可程式化地設定改質區域形成預定線5。貫通孔24，是相對於加工對象物1的厚度方向呈傾斜地延伸。在此的貫通孔24，是沿著加工對象物1之(111)面延伸，例如貫通孔24相對於厚度方向的角度設定成35°。
附帶一提的，在以下的說明中，如圖示般，將加工對象物1的厚度方向(雷射光L的照射方向，紙面上下方向)設為Z方向，將相對於厚度方向之貫通孔24傾斜側的側方方向(紙面左右方向)設為X方向，將與X，Z方向正交的方向設為Y方向(紙面垂直方向)。
在本實施形態要將加工對象物1實施加工的情況，首先如第7(a)圖所示般，將具有耐蝕刻性之SiN(氮化矽)等的耐蝕刻膜22，形成於加工對象物之表面3及背面21。並且，將耐蝕刻膜22予以圖案化，在該耐蝕刻膜22之對應於貫通孔24的部分形成開口。接著，如第7(b)圖所示般，對加工對象物1實施非等向性蝕刻處理，藉此在加工對象物1之表面3側及背面21側各自之與貫通孔24對應的部分，形成作為開口部之凹坑10。
凹坑10，10，是分別設置成開口於表面3及背面21。在此的凹坑10，是形成朝向加工對象物1的內部之四角錐狀凹陷，其內面包含順沿加工對象物1的(111)面之傾斜面10a。
接著，以加工對象物1的表面3側朝向上方的方式將加工對象物1載置於載置台。而且，在加工對象物1內部之背面21側讓雷射光L的聚光點(以下簡稱「聚光點」)對準，一邊讓聚光點沿著Y方向移動，一邊以沿著改質區域形成予定線5形成改質區域7的方式使用雷射光L從表面3側進行ON‧OFF照射(掃描)。具體而言，是將既定節距的聚光點(改質區域7)沿著Y方向掃描(重點是以既定節距間隔進行雷射照射，對應於雷射照射的次數形成複數個改質區域7)。這時較佳為，以一次的雷射照射所形成之改質區域7的一部分在Y方向互相重疊的方式形成改質區域7。又在本實施形態，雷射光L為脈衝雷射光。而且，將該掃描，從加工對象物1之背面21側往表面3側依序改變聚光點的Z方向位置而反覆實施。
藉此，將沿著對應於貫通孔24的部分而互相連接之改質區域7，以在凹坑10內面露出的方式形成於加工對象物1。換言之，讓以連結表面3側及背面21側之凹坑10，10的方式沿著加工對象物1之(111)面連續延伸之改質區域7，在凹坑10的傾斜面10a形成露出。又在此，由於使用脈衝雷射光作為雷射光L而進行點照射，所形成的改質區域7是由改質點所構成。此外，改質區域7及改質點，是包含該改質區域7及從改質點產生之龜裂(以下是同樣的)。
接著，對加工對象物1，例如使用85℃的KOH作為蝕刻劑而實施非等向性蝕刻處理。藉此，如第8(a)圖所示般，將加工對象物1之凹坑10附近予以蝕刻，並讓蝕刻劑進入而浸潤於改質區域7，而從表面3側及背面21側朝向內部讓蝕刻沿著改質區域7選擇性地進展(進行)。結果如第8(b)圖所示，加工對象物1之沿著改質區域7的部分被除去，且被侵蝕成使該除去部分擴大，而形成以連結凹坑10，10的方式貫穿表面3及背面21之貫通孔24。
這時，對於加工對象物1之非等向性蝕刻，由於蝕刻速率是取決於加工對象物1之結晶方位，在加工對象物1之(111)面，相較於其他部分其蝕刻速率極慢，而進行蝕刻阻止(etch stop)。如此，在沿著(111)面之改質區域7，沿著其延伸方向之蝕刻可選擇性地高速進展，且所形成的貫通孔24之內面24a，其凹凸被除去而變得平滑，在內面24a可形成鏡面。例如，內面24a之表面粗糙度成為算術平均粗糙度Ra=10μm(十點平均粗糙度Rz=2.36μm)。
然而，通常在加工對象物1之雷射光入射面、亦即表面3側，例如起因於雷射光L的影響(熱衝撃)等，從改質區域7延伸之龜裂的直進性會有比從背面21側的改質區域7延伸的龜裂之直進性降低的情況。因此，來自表面3側的改質區域7之龜裂，可能發生蛇行或朝非意圖的方向延伸等問題。在此情況，在進行非等向性蝕刻處理時，在表面3側會沿著直進性降低的龜裂讓蝕刻進展，而使貫通孔24之表面3側的開口部24b之大小、形狀產生偏差，要控制貫通孔24之開口寬度(開口部24b的尺寸)變困難。
關於這點，在本實施形態，如上述般，是在加工對象 物1的表面3側形成凹坑10，在該凹坑10的傾斜面10a讓改質區域7露出，而在凹坑10內收容改質區域7。因此，在進行非等向性蝕刻處理時，在加工對象物1的表面3側，不是沿著直進性降低的龜裂讓蝕刻進展以形成貫通孔24的開口部24b，而是以順沿凹坑10形狀的方式形成開口部24b。因此，依據本實施形態，可抑制直進性降低的龜裂之不良影響波及貫通孔24的開口寬度，而能提高表面3側之貫通孔24的開口寬度之控制性。
此外，在本實施形態，如上述般，改質區域7是沿著加工對象物1的(111)面而形成。如此，若藉由非等向性蝕刻處理而沿著改質區域7讓蝕刻選擇性地進展，可在貫通孔24的內面24a形成凹凸減少的平滑面(鏡面)，此外，貫通孔24的截面形狀可形成矩形(菱形)形狀。
此外，在本實施形態如上述般，在對加工對象物1實施非等向性蝕刻處理而形成凹坑10。如此，在形成凹坑10時，是利用蝕刻速率取決於加工對象物1的結晶方位這個非等向性蝕刻的特徵，能在加工對象物1上容易且高精度地形成期望的凹坑10。
又在本實施形態，雖是讓改質區域7本身在凹坑10的傾斜面10a露出，但不讓改質區域7露出而是讓來自該改質區域7的龜裂露出亦可，重點是讓改質區域7或從改質區域7延伸的龜裂露出即可。關於這點，以下的實施形態也是同樣的。
[第2實施形態]
接下來說明本發明的第2實施形態。又在本實施形態的說明，主要是針對與上述第1實施形態的不同點做說明。
第9圖係用來說明本實施形態之流程圖，係第10圖係用來說明本實施形態之改質區域的形成。本實施形態之雷射加工方法，如第9圖所示般，係用來在加工對象物1形成分歧孔24。分歧孔24係包含：設置於表面3側之V槽狀的開口部24b、從開口部24b之底部往Z方向延伸之鉛直部241、以及從開口部24b之相對向的傾斜面分別往與Z方向傾斜的方向延伸之傾斜部242，243。
在本實施形態，首先，如第9(a)圖所示般，在與加工對象物1之表面3側的開口部24b對應的位置，形成開口於表面3之V槽狀的凹坑10。接著，沿著與鉛直部241及傾斜部242，243對應的部分形成複數個改質點S，藉由該等改質點S來形成改質區域71~73。
具體而言，為了在與鉛直部241對應的部分形成改質點S1而實施上述掃描。而且，用來形成改質點S1之該掃描，是讓聚光用透鏡105沿Z方向移動既定量而改變Z方向之聚光點位置並反覆實施。這時，聚光用透鏡105，是以Z方向的聚光點位置從背面21側往表面3側依序改變的方式，從背面21往表面3側移動。藉此，沿著加工對象物1之與鉛直部241對應的部分，形成複數個改質點S1所構成的改質區域71。在此的改質區域71，是讓表面3側的改質點S1露出於凹坑10的底部。
此外，為了在與傾斜部242對應的部分形成改質點S2而實施上述掃描。詳而言之，如第10(a)圖所示般，從凹坑10的傾斜面10a使用雷射光L進行ON‧OFF照射，讓雷射光L被傾斜面10a折射，而在加工對象物1之與傾斜部242對應的部分讓雷射光L聚光，以形成改質點S2。
在此，由於傾斜面10a相對於Z方向的傾斜角度為35°，根據下述折射率的關係，將沿著Z方向射入傾斜面10a而被折射後之雷射光L的聚光角度設定成43.3°。亦即，在形成凹坑10時，是以對應於加工對象物1對雷射光L的折射率及傾斜部242相對於Z方向的傾斜角度(既定角度)之角度，讓傾斜面10a傾斜。又聚光角度，是表示相對於X方向之雷射光L的光軸角度。
空氣的折射率：1.0，加工對象物1的折射率：3.5
而且，如第10(b)圖所示般，形成改質點S2之該掃描，是讓聚光用透鏡105沿著Z方向移動既定量而改變沿著傾斜部242的方向之聚光點位置(亦即，傾斜面10a的深度方向之聚光點位置)並反覆實施。這時，聚光用透鏡105，是以聚光點位置從傾斜面10a的深度方向裡側往外側依序改變的方式，從背面21往表面3側移動。藉此，沿著與傾斜部242對應的部分，形成複數個改質點S2所構成的改質區域72。在此的改質區域72，從表面3側的改質點S2延伸之龜裂C是露出於凹坑10的傾斜面10a。
此外，與上述改質點S2及改質區域72的形成同樣地，沿著與傾斜部243對應的部分，改變聚光點位置並反覆實施上述掃描而形成複數個改質點S3所構成的改質區域73。之後，藉由對加工對象物1實施非等向性蝕刻處理，如第9(b)圖所示般，讓蝕刻沿著改質區域7選擇性地進展。結果，加工對象物1之沿著改質區域7的部分被除去，而形成分歧孔24。
如以上所說明，在本實施形態也能發揮與上述效果同樣的效果，亦即，可抑制直進性降低之龜裂的不良影響波及分歧孔24的開口寬度，而能提高分歧孔24之開口寬度的控制性。此外，在本實施形態，如上述般，由於在凹坑10的傾斜面10a讓龜裂C露出，相對於在表面3讓龜裂露出的情況，可提高龜裂C的直進性。
此外，在本實施形態，如上述般，藉由從傾斜面10a照射雷射光L，讓雷射光L被傾斜面10a折射而進行聚光。藉此，可利用傾斜面10a所進行之雷射光L的折射來讓雷射光L在加工對象物1內聚光，如此，利用傾斜面10a可將雷射光L的聚光點位置無歧異地設定。結果，可減少雷射光L的位置控制之必要性，可抑制例如起因於雷射光源101(參照第1圖)的位置偏移等所造成的聚光點位置之偏移。亦即，利用傾斜面10a來控制雷射光L的聚光點位置，可在加工對象物1上高精度地形成改質區域7。
此外，特別是在本實施形態，如上述般，僅沿Z方向讓聚光用透鏡105移動，以形成離傾斜面10a的距離彼此不同之複數個改質點S，因此可減少在Z方向及X方向雙方讓聚光用透鏡105移動而使聚光點移動之必要性。如此，在加工對象物1可容易地形成改質區域7。
[第3實施形態]
接下來說明本發明的第3實施形態。又在本實施形態的說明，主要是針對與上述第2實施形態的不同點做說明。
第11，12圖係用來說明本實施形態之流程圖。本實施形態之雷射加工方法，如第12圖所示般，是用來形成洩放電路基板51，而在加工對象物1形成複數(在此為兩個)分歧貫通孔24。各分歧貫通孔24係包含：V槽狀的開口部24b、從開口部24b之相對向的傾斜面分別往與Z方向傾斜的方向延伸之傾斜部244，245。
在本實施形態，首先，如第11(a)圖所示般，在加工對象物1的表面3形成耐蝕刻膜22，並將耐蝕刻膜22予以圖案化，而且如第11(b)圖所示般，對加工對象物1實施非等向性蝕刻處理，而在加工對象物1的表面3側形成複數個凹坑10，10。接著，將耐蝕刻膜22除去後，如第11(c)圖所示般，沿著與分歧貫通孔24之傾斜部244，245對應的部分形成複數個改質點S，藉由該等的改質點S來形成改質區域7。
具體而言，是藉由從凹坑10的傾斜面10a照射雷射光L，藉雷射光L被傾斜面10a折射後，在加工對象物1之與傾斜部244對應的部分讓雷射光L聚光，而形成改質點S。前述動作，是讓聚光用透鏡105沿著Z方向移動既定量而改變聚光點位置並反覆實施，藉此沿著與傾斜部244對應的部分形成複數個改質點S所構成的改質區域74。此外，同樣的，沿著加工對象物1之與傾斜部245對應的部分，形成複數個改質點S所構成的改質區域75。在此的改質區域74，75，是讓表面3側的改質點S露出於凹坑10的傾斜面10a。
接著，藉由對加工對象物1實施非等向性蝕刻處理，如第12(a)圖所示般，讓蝕刻沿著改質區域7選擇性地進展。結果，加工對象物1之沿著改質區域7的部分被除去，而形成複數個分歧貫通孔24，24。之後，如第12(b)圖所示般，藉由熱氧化處理在分歧貫通孔24，24的內面形成氧化膜(未圖示)，在分歧貫通孔24，24內埋設導體13，為了與導體13進行電氣連接而在開口部24b內和背面21上形成墊部14。藉此形成，可進行一對N(N為2以上的整數)的電氣連接之洩放電路基板51。
如以上所說明，在本實施形態也能發揮與上述效果同樣的效果，亦即，能抑制直進性降低的龜裂之不良影響波及分歧貫通孔24的開口寬度，可提高分歧貫通孔24之開口寬度的控制性。
此外，在本實施形態，是與上述實施形態同樣的，由於從傾斜面10a照射雷射光L，讓雷射光L被傾斜面10a折射後進行聚光，因此利用傾斜面10a可控制雷射光L的聚光點位置，而能在加工對象物1上高精度地形成改質區域7。
[第4實施形態]
接下來說明本發明的第4實施形態。又在本實施形態的說明，主要是針對與上述第2實施形態的不同點做說明。
第13圖係用來說明本實施形態之流程圖，第14圖係用來說明本實施形態之改質區域的形成。在本實施形態之雷射加工方法，如第13圖所示般，是用來在加工對象物1形成分歧孔24。分歧孔24係包含：V槽狀的開口部24b、從開口部24b之底部往Z方向延伸之鉛直部246、從開口部24b之相對向的傾斜面分別往與Z方向傾斜的方向延各且比鉛直部246寬廣的傾斜部247，248。
在本實施形態，首先，如第13(a)圖所示般，在與加工對象物1之表面3側的開口部24b對應的位置，形成開口於表面3之V槽狀的凹坑10。而且，沿著與鉛直部246及傾斜部247，248(參照第13(b)圖)對應的部分形成複數個改質點S，藉由該等改質點S來形成改質區域76~78。
在此，在本實施形態，如第14圖所示般，一邊讓聚光用透鏡105沿著X方向移動，換言之讓聚光用透鏡105以追隨傾斜面10a的方式(亦即，聚光用透鏡105與傾斜面10a的距離成為一定)沿Z方向移動，一邊進行雷射光L之ON‧OFF照射(掃描)。結果，雷射光L一邊沿著傾斜面10a移動一邊從傾斜面10a進行照射，讓雷射光L被傾斜面10a折射後在加工對象物1內聚光，而使離傾斜面10a的距離彼此相等之複數(在此為4個)改質點S沿著傾斜面10a排列。又該「相等」是包含大致相等，是代表其差異很小。
而且，該掃描，是讓聚光用透鏡105沿著Z方向移動既定量而改變聚光點位置並反覆實施。藉此，如第13(a)圖所示般，沿著與鉛直部246及傾斜部247，248對應的部分，形成複數個改質點S所構成的改質區域76~78。之後，藉由對加工對象物1實施非等向性蝕刻處理，如第13(b)圖所示般，沿著改質區域7讓蝕刻選擇性地進展。結果，加工對象物1之沿著改質區域7的部分被除去，而形成分歧孔24。
如以上所說明，在本實施形態也能發揮與上述效果同樣的效果，亦即，能抑制直進性降低的龜裂之不良影響波及分歧貫通孔24的開口寬度，可提高分歧貫通孔24之開口寬度的控制性。
此外，在本實施形態，是與上述實施形態同樣的，由於從傾斜面10a照射雷射光L，讓雷射光L被傾斜面10a折射後進行聚光，因此利用傾斜面10a可控制雷射光L的聚光點位置，而能在加工對象物1上高精度地形成改質區域7。
此外，特別是在本實施形態，如上述般，一邊以追隨傾斜面10a的方式讓聚光用透鏡105移動一邊從傾斜面10a照射雷射光L。如此，可在加工對象物1上適當地形成：離傾斜面10a的距離彼此相等且沿著傾斜面10a排列之複數個改質點S。
又在本實施形態，藉由適當地控制所形成之凹坑10大小，來控制可沿著傾斜面10a並排設置之改質點S的範圍，而能控制傾斜部247，248的寬度(孔徑)。亦即，例如第15(a)圖所示般，在加工對象物1形成比本實施形態的上述凹坑10(參照第13(a)圖)更小的凹坑10'，而形成沿著傾斜面10a排列之改質點S數比改質區域77，78更少的改質區域77'，78'。結果如第15(b)圖所示般，藉由之後實施非等向性蝕刻處理，可形成具有傾斜部247'，248'(寬度比傾斜部247，248更窄)之分歧孔24。
以上雖是針對較佳的實施形態做說明，但本發明並不限定於上述實施形態，在不變更各請求項所記載的要旨之範圍內可予以變形或適用於其他物品。
例如，形成改質區域7時的雷射光入射面，並不限定於加工對象物1的表面3，亦可為加工對象物1的背面21。此外，在上述第1實施形態，凹坑10雖是形成於表面3側和背面21側，但也會有凹坑10僅形成於表面3側的情況。
此外，在上述實施形態之雷射光L的ON‧OFF照射，除了控制射出雷射光L之ON‧OFF以外，將設置於雷射光L的光路上之開閉器予以開閉，或將加工對象物1的表面3予以遮蔽等亦可。再者，可將雷射光L的強度，控制在用來形成改質區域7之臨限值(加工臨限值)以上的強度和未達加工臨限值的強度之間亦可。
此外，本發明所形成的孔，並不限定於上述實施形態，可以是各種的孔。例如，可為貫通孔或非貫通孔的任一者，可為分歧孔或非分歧孔的任一者，再者，相對於Z方向呈傾斜延伸者亦可，沿著Z方向延伸者亦可。此外，孔可具有圓形截面，亦可具有多角形截面。
又，藉由在蝕刻劑中添加添加物可改變特定結晶方位的蝕刻速率，因此為了以期望的蝕刻速率進行非等向性蝕刻處理，可將對應於加工對象物1的結晶方位之添加物添加於蝕刻劑中。
依據本發明，可提高雷射光入射面側之孔的開口寬度之控制性。
1．．．加工對象物
3．．．表面(雷射光入射面)
7，71~78，77'，78'．．．改質區域
10，10'．．．凹坑(凹部)
10a．．．傾斜面(內面)
24．．．貫通孔，分歧孔，分歧貫通孔(孔)
105．．．聚光用透鏡
C．．．龜裂
L．．．雷射光
S．．．改質點
第1圖係形成改質區域所使用的雷射加工裝置之概略構造圖。
第2圖係作為改質區域的形成對象之加工對象物的俯視圖。
第3圖係沿著第2圖的加工對象物之III-III線的截面圖。
第4圖係雷射加工後的加工對象物之俯視圖。
第5圖係沿著第4圖的加工對象物之V-V線的截面圖。
第6圖係沿著第4圖的加工對象物之VI-VI線的截面圖。
第7(a)圖係用來說明第1實施形態的雷射加工方法之加工對象物的端面圖，第7(b)圖係顯示接續於第7(a)圖的加工對象物之端面圖，第7(c)圖係顯示接續於第7(b)圖的加工對象物之端面圖。
第8(a)圖係顯示接續於第7(c)圖的加工對象物之端面圖，第8(b)圖係顯示接續於第8(a)圖的加工對象物之端面圖。
第9(a)圖係用來說明第2實施形態的雷射加工方法之加工對象物之端面圖，第9(b)圖係顯示接續於第9(a)圖的加工對象物之端面圖。
第10(a)圖係顯示第2實施形態之改質區域的形成之加工對象物之端面圖，第10(b)圖係顯示接續於第10(a)圖的加工對象物之端面圖。
第11(a)圖係用來說明第3實施形態之雷射加工方法的加工對象物之端面圖，第11(b)圖係顯示接續於第11(a)圖的加工對象物之端面圖，第11(c)圖係顯示接續於第11(b)圖的加工對象物之端面圖。
第12(a)圖係顯示接續於第11(c)圖的加工對象物之端面圖，第12(b)圖係顯示接續於第12(a)圖的加工對象物之端面圖。
第13(a)圖係用來說明第4實施形態之雷射加工方法的加工對象物之端面圖，第13(b)圖係顯示接續於第13(a)圖的加工對象物之端面圖。
第14圖係顯示第4實施形態之改質區域的形成之加工對象物之端面圖。
第15(a)圖係用來說明第4實施形態的變形例之加工對象物之端面圖，第15(b)圖係顯示接續於第15(a)圖的加工對象物之端面圖。
1．．．加工對象物
3．．．表面(雷射光入射面)
5．．．改質區域形成預定線
7．．．改質區域
10．．．凹坑(凹部)
10a．．．傾斜面(內面)
21．．．背面
22．．．耐蝕刻膜

Claims (18)

  1. 一種雷射加工方法，是用來在矽所形成之板狀的加工對象物上形成孔之雷射加工方法，係具備凹部形成步驟、改質區域形成步驟以及蝕刻處理步驟；該凹部形成步驟，是在前述加工對象物之雷射光入射面側，將開口於該雷射光入射面之凹部形成在與前述孔對應的部分；該改質區域形成步驟，是在前述凹部形成步驟後，藉由在前述加工對象物讓雷射光聚光，以沿著前述加工對象物之與前述孔對應的部分形成改質區域；該蝕刻處理步驟，是在前述改質區域形成步驟後，對前述加工對象物實施非等向性蝕刻處理，藉此沿著前述改質區域讓蝕刻選擇性地進展，而在前述加工對象物形成前述孔；在前述改質區域形成步驟，是讓前述改質區域或從該改質區域延伸的龜裂露出於前述凹部的內面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工方法，其中，在前述凹部形成步驟，是將相對於前述加工對象物之厚度方向呈傾斜之傾斜面作為前述凹部的內面而形成；在前述改質區域形成步驟，是藉由從前述傾斜面照射前述雷射光，讓前述雷射光被前述傾斜面折射，而在前述加工對象物之與前述孔對應的部分讓前述雷射光聚光。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之雷射加工方法，其 中，前述孔是相對於前述厚度方向以既定角度傾斜延伸；在前述凹部形成步驟，是以對應於前述加工對象物對前述雷射光的折射率及前述既定角度之角度讓前述傾斜面傾斜而形成。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所述之雷射加工方法，其中，在前述改質區域形成步驟，將從前述傾斜面照射前述雷射光而讓前述雷射光聚光的步驟，改變前述厚度方向之聚光用透鏡的位置而反覆實施，藉此形成離前述傾斜面的距離彼此不同之複數個用來構成前述改質區域的改質點。
  5. 如申請專利範圍第2或3項所述之雷射加工方法，其中，在前述改質區域形成步驟，是一邊沿著前述傾斜面讓聚光用透鏡移動一邊從前述傾斜面照射前述雷射光，藉此形成離前述傾斜面的距離彼此相等且沿著前述傾斜面排列之複數個用來構成前述改質區域的改質點。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之雷射加工方法，其中，在前述改質區域形成步驟，是一邊沿著前述傾斜面讓聚光用透鏡移動一邊從前述傾斜面照射前述雷射光，藉此形成離前述傾斜面的距離彼此相等且沿著前述傾斜面排列之複數個用來構成前述改質區域的改質點。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之雷射加工方法，其中，在前述凹部形成步驟，是藉由對前述加工對象物實施非等向性蝕刻處理來形成前述凹部。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之雷射加工方法，其 中，在前述凹部形成步驟，是藉由對前述加工對象物實施非等向性蝕刻處理來形成前述凹部。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之雷射加工方法，其中，在前述凹部形成步驟，是藉由對前述加工對象物實施非等向性蝕刻處理來形成前述凹部。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之雷射加工方法，其中，在前述凹部形成步驟，是藉由對前述加工對象物實施非等向性蝕刻處理來形成前述凹部。
  11. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之雷射加工方法，其中，前述改質區域係由複數個改質點所形成。
  12. 如申請專利範圍第4項所述之雷射加工方法，其中，前述改質區域係由複數個改質點所形成。
  13. 如申請專利範圍第5項所述之雷射加工方法，其中，前述改質區域係由複數個改質點所形成。
  14. 如申請專利範圍第6項所述之雷射加工方法，其中，前述改質區域係由複數個改質點所形成。
  15. 如申請專利範圍第7項所述之雷射加工方法，其中，前述改質區域係由複數個改質點所形成。
  16. 如申請專利範圍第8項所述之雷射加工方法，其中，前述改質區域係由複數個改質點所形成。
  17. 如申請專利範圍第9項所述之雷射加工方法，其中，前述改質區域係由複數個改質點所形成。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之雷射加工方法，其 中，前述改質區域係由複數個改質點所形成。
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