TWI568525B - Laser processing method - Google Patents

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Description

雷射加工方法
本發明係關於雷射加工方法。
習知的雷射加工方法，例如專利文獻1所記載，是讓雷射光聚光於矽單結晶基板(加工對象物)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以除去材料變質部，藉此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，像上述般的雷射加工方法，對於各個領域的應用正在發展中，例如為了提昇設計自由度等，而要求能在加工對象物高精度地形成：相對於加工對象物的厚度方向朝向傾斜方向(以下也簡稱「傾斜方向」)延伸之孔等的空間。
於是，本發明之課題在於，為了提供一種雷射加工方法，其能在加工對象物高精度地形成：相對於加工對象物的厚度方向朝向傾斜方向延伸之空間(孔)。
為了解決上述課題，本發明的一態樣之雷射加工方法，其特徵在於：係具備改質區域形成步驟和蝕刻處理步驟；該改質區域形成步驟，是將雷射光聚光於矽所形成之板狀的加工對象物，藉此沿著相對於加工對象物的厚度方向朝向一方的側方側傾斜之改質區域形成預定線，在加工對象物的內部形成複數個改質點，藉由該等複數個改質點來形成改質區域；該蝕刻處理步驟，是在改質區域形成步驟之後，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相對於厚度方向呈傾斜延伸的空間；在改質區域形成步驟，是以鄰接之改質點的至少一部分從一方的側方方向觀察互相重疊的方式，來形成複數個改質點。
在該雷射加工方法，由於是進行非等向性蝕刻處理，可利用蝕刻速率取決於加工對象物的結晶方位這個特徵，來控制蝕刻的進展。此外，在改質區域，由於鄰接之改質點的至少一部分從一方的側方方向觀察互相重疊，因此沿著改質區域形成預定線能將複數個改質點或從該改質點延伸之龜裂適當地連接。如此，縱使讓改質區域之選擇性蝕刻沿著相對於厚度方向呈傾斜的方向進展的情況，仍能使其不中斷而適當地進展。結果，可將加工對象物之對應於空間的部分高精度地除去，而能在加工對象物高精度地形成空間。
此外，為了適當地發揮上述作用效果，具體而言，改質區域形成步驟可包含以下步驟，亦即，以鄰接之改質點的一部分從一方的側方方向觀察互相重疊的方式，讓複數個改質點一邊在厚度方向移位一邊沿著改質區域形成預定線而形成。這時，在改質區域形成步驟可包含，對於加工對象物，一邊沿著與一方的側方方向正交之另一方的側方方向讓雷射光的聚光點移動一邊照射該雷射光的情況。
此外，為了適當地發揮上述作用效果，具體而言，改質區域形成步驟可包含以下步驟，亦即，以沿著一方的側方方向連續排列之2個以上的改質點作為改質點群而形成複數個，且以鄰接之一對改質點群的一部分從厚度方向觀察互相重疊的方式，將複數個改質點群一邊在一方的側方方向移位一邊沿著改質區域形成預定線而形成。這時，在改質區域形成步驟可包含，對於加工對象物，一邊沿著一方的側方方向讓雷射光的聚光點移動一邊照射該雷射光的情況。
此外，改質區域形成步驟可包含第1步驟和第2步驟；該第1步驟，是以鄰接之改質點的一部分從一方的側方方向觀察互相重疊的方式，讓複數個改質點一邊在厚度方向移位一邊沿著改質區域形成預定線而形成；該第2步驟，是以沿著一方的側方方向連續排列之2個以上的改質點作為改質點群而形成複數個，且以鄰接之一對改質點群的一部分從厚度方向觀察互相重疊的方式，讓複數個改質點群一邊在一方的側方方向移位一邊沿著改質區域形成預定線而形成。在此情況，藉由在改質區域形成步驟適當地實施第1及第2步驟，可控制蝕刻處理步驟之蝕刻進展，而調整所形成之孔徑。這是利用，沿著第1步驟所形成之改質區域的蝕刻、和沿著第2步驟所形成之改質區域的蝕刻之蝕刻速率互為不同的特徵。
此外，改質區域形成預定線，可沿著加工對象物的(111)面延伸。在此情況，是相對於厚度方向以35°的角度在孔內面形成鏡面(mirror surface)。此外，空間是包含：開口於加工對象物的表面及背面之貫通孔的情況。
依據本發明，可在加工對象物高精度地形成：相對於加工對象物的厚度方向呈傾斜的空間。
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]
接著，針對第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。又在本實施形態，雷射光L為脈衝雷射光。
本實施形態，例如是製造光電增倍元件、插入物(Interposer)等所使用的加工方法。特別是在本實施形態，如第7、8圖所示，藉由讓雷射光L聚光於加工對象物1，而在加工對象物1的內部形成複數個改質點S，利用該等複數個改質點S來形成改質區域7。然後，藉由非等向性蝕刻將加工對象物1之沿著改質區域7的部分予以除去，藉此在加工對象物1形成貫通孔24，亦即包含相對於加工對象物1的厚度方向呈傾斜延伸的空間之傾斜孔。
在此的貫通孔24，如第8(b)圖所示係包含：形成於加工對象物1的表面3側端部及背面21側端部之直線部24a,24a、以及形成於該等直線部24a,24a間之傾斜部(空間)24b。直線部24a是沿著厚度方向延伸。傾斜部24b，是連續於直線部24a,24a，沿著加工對象物1的(111)面，沿著相對於Z方向朝X方向傾斜的方向(以下稱「傾斜方向」)延伸。例如，傾斜部24b相對於厚度方向(Z方向)的角度為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)設為Z方向，將相對於厚度方向之改質區域形成預定線5(貫通孔24)傾斜側的側方方向設為X方向(一方的側方方向)，將與X,Z方向正交的方向設為Y方向(另一方的側方方向)。
如第7(a)圖所示，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。在此，改質區域形成預定線5係包含：在加工對象物1之表面3側及背面21側沿著厚度方向延伸之改質區域形成預定線5a、以及在其等間沿著加工對象物1的(111)面呈傾斜延伸之改質區域形成預定線5b。
在本實施形態，在將加工對象物1施以加工的情況，首先，以加工對象物1的表面3側朝上方的方式將該加工對象物1載置保持於載置台。接著，讓雷射光L的聚光點(以下簡稱「聚光點」)對準加工對象物1內部之背面21側，一邊使聚光點沿著Y方向移動，一邊以沿著改質區域形成預定線5a形成改質點S的方式從表面3側進行雷射光L之ON‧OFF照射(Y方向掃描)。藉此，讓雷射光L聚光於加工對象物1的背面21側，而形成露出背面21之改質點S。
又在此，是形成X方向寬度為10μm之改質點S。此外，改質點S，是包含從該改質點S產生的龜裂(以下的改質點S也是同樣的)。此外，以聚光點的節距(改質點S的節距)約0.25μm的方式沿Y方向進行掃描(亦即，以0.25μm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點S)，是以一次雷射照射所形成的改質點S的一部分在Y方向互相重疊的方式形成複數個改質點S。
接著，讓聚光點在Z方向朝表面3側移動既定量，以沿著改質區域形成預定線5a形成改質點S的方式實施上述Y方向的掃描。藉此，沿著與貫通孔24之背面21側的直線部24a對應的部分，在既有的改質點S之表面3側形成新的改質點S，讓改質點S或來自該改質點S的龜裂沿著改質區域形成預定線5互相連接。
接著，如第7(b)圖所示，讓聚光點朝Z方向的表面3側移動既定量，且沿X方向移動既定量後，實施上述Y方向的掃描。具體而言，是根據下式(1)，讓聚光點沿Z方向移動既定量△Z且沿X方向移動既定量△X後，以沿著改質區域形成預定線5b形成改質點S的方式實施上述Y方向的掃描。而且，根據下式(2)而從加工對象物1之背面21側往表面3側依序反覆實施該聚光點的移動及Y方向的掃描(掃描數Ns)。
△Z=△X/tanθ...(1)
Ns=T/△Z...(2)
其中，△X=既定值(例如3μm)
θ=改質區域形成預定線5相對於Z方向的角度
T=傾斜部24b之Z方向厚度
藉此，以鄰接的改質點S之一部分從X方向觀察互相重疊的方式連續形成複數個改質點S。具體而言，讓複數個改質點S，一邊以鄰接之改質點S的一部分從X方向觀察互相重疊的方式在厚度方向移位，一邊沿著加工對象物形成線5b階梯狀地形成，而使改質點S或來自該改質點S的龜裂沿著改質區域形成預定線5互相連接。
接著，如第7(c)圖所示，讓聚光點朝Z方向之表面3側移動既定量，以沿著改質區域形成預定線5a形成改質點S的方式實施上述Y方向的掃描。藉此，沿著與貫通孔24之表面3側的直線部24a對應的部分，連續於既有的改質點S之表面3側而形成新的露出該表面3之改質點S，使改質點S或來自該改質點S之龜裂沿著改質區域形成預定線5互相連接。藉此，在加工對象物1之對應於貫通孔24的部分，形成複數個連續的改質點S而形成改質區域7A。
接著，對於加工對象物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，從加工對象物1之表面3及背面21讓蝕刻劑進入並浸潤於改質區域7，接著從表面3側及背面21側朝向內部，讓沿著改質區域7的蝕刻選擇性地進展(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，而完成貫通孔24的形成。
這時，對加工對象物1實施的非等向性蝕刻，是利用蝕刻速率取決於加工對象物1的結晶方位這個特徵，而能適當地控制沿著改質區域7之選擇性蝕刻的進展。亦即，在加工對象物1的(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(亦即，對應於傾斜部24b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，且所形成的傾斜部24b內面，其角部被除去而變得平滑，在該內面可形成鏡面。
此外，這時，在沿著改質區域形成預定線5b之改質區域7，如上述般，由於鄰接的改質點S,S之至少一部分從X方向觀察是互相重疊的，因此改質點S或來自該改質點S的龜裂能沿著改質區域形成預定線5b適當地連接。如此，讓改質區域7之選擇性蝕刻，即使是朝傾斜方向進展的情況仍能不中斷而適當地進展。
特別是在本實施形態之沿著改質區域形成預定線5b的改質區域7，如上述般，由於是以鄰接之改質點S的一部分從X方向觀察互相重疊的方式讓複數個改質點S在厚度方向移位而形成，例如改質點S或來自該改質點S的龜裂可沿著改質區域形成預定線5b緊密地連接，在改質點S,S間使蝕刻劑不致停留而讓浸潤進展，因此蝕刻能朝向傾斜方向不中斷而確實且高速地進展。
因此，依據本實施形態，可將加工對象物1之對應於貫通孔24的部分高精度地予以除去，而在加工對象物1高精度地形成貫通孔24。此外，容易形成期望角度及長度的貫通孔24，可提昇加工對象物1加工時的設計自由度。
此外，如上述般，改質區域形成預定線5b是沿著加工對象物的(111)面延伸，在與加工對象物1之貫通孔24的傾斜部24b對應的部分所形成的改質點S，是沿著加工對象物的(111)面而形成。如此，在傾斜部24b的內面，可形成凹凸減少的平滑面(鏡面)，又傾斜部24b的截面形狀可形成矩形(菱形)形狀。
又在本實施形態，雖讓改質點S露出表面3及背面21，但不讓改質點S露出而讓來自改質點S的龜裂露出亦可。若讓改質點S露出表面3及背面21，所形成的貫通孔24之開口率可加大，例如將本實施形態應用於光電增倍元件的情況，可提高電子的捕集效率。另一方面，若不讓改質點S露出而讓龜裂露出，可抑制貫通孔24的開口側之擴徑，能使貫通孔24開口側的孔徑與內部孔徑大小相同。
附帶一提的，形成於加工對象物1之改質點S的數量，亦即雷射光L的照射次數(照光次數)，並不限定於本實施形態，可對應於貫通孔24的形狀(孔徑、長度、及相對於Z方向的角度等)而適當地設定。
[第2實施形態]
接著說明第2實施形態。又在本實施形態之說明，主要是針對與上述第1實施形態的不同點做說明。此外，與上述第1實施形態同樣的，雷射光L是脈衝雷射光。
第9圖係用來說明本實施形態的流程圖。本實施形態的雷射加工方法，如第9(a)圖所示，首先讓聚光點對準加工對象物1的背面21側，一邊讓該聚光點沿著X方向移動，一邊以在改質區域形成預定線5a上形成改質點S的方式從表面3側進行雷射光L的ON‧OFF照射(X方向掃描)。藉此，讓沿著X方向連續排列之2個以上的改質點S(改質點群10)在加工對象物1之背面21側露出形成於該背面21。
在此的改質點群10，並排的改質點S之間隔為0.25μm，在X方向之改質點S的一部分互相重疊(以下相同)。具體而言，以聚光點的節距(改質點S的節距)約0.25μm的方式沿X方向進行掃描(亦即，以0.25μm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點S)，是以一次雷射照射所形成的改質點S的一部分在X方向互相重疊的方式形成改質點群10。
接著，讓聚光點在Z方向朝表面3側移動既定量，以沿著改質區域形成預定線5a形成改質點群10的方式實施上述X方向的掃描。藉此，沿著與貫通孔24之背面21側的直線部24a對應的部分，在既有的改質點群10之表面3側形成新的改質點群10，使改質點S或來自該改質點S的龜裂沿著改質區域形成預定線5互相連接。
接著，如第9(b)圖所示，讓聚光點朝Z方向的表面3側移動，以沿著改質區域形成預定線5b形成改質點群10的方式實施上述X方向的掃描。而且，從加工對象物1之背面21側往表面3側依序反覆實施該聚光點之Z方向移動及X方向掃描複數次。藉此，沿著與貫通孔24之傾斜部24b對應的部分，在加工對象物1內形成複數個改質點群10。具體而言，複數個改質點群10，是以鄰接之一對改質點群10,10的一部分從Z方向觀察互相重疊的方式一邊在X方向移位一邊沿著改質區域形成預定線5b而形成，使改質點S或來自該改質點S之龜裂沿著改質區域形成預定線5互相連接。
這時，為了適當地實施後段的非等向性蝕刻，鄰接之改質點群10從Z方向觀察的重疊量，是根據所要形成之傾斜部24b的孔徑及傾斜部24b(改質區域形成預定線5b)相對於Z方向的角度來設定。在此，鄰接之改質點群10，在X方向是形成8~10μm左右的重疊。
接著，如第9(c)圖所示，讓聚光點在Z方向朝表面3側移動，以沿著改質區域形成預定線5a形成改質點S的方式實施上述X方向的掃描。藉此，沿著與貫通孔24之表面3側的直線部24a對應的部分，在既有的改質點群10之表面側形成新的露出表面3之改質點群10，使改質點S或來自該改質點S的龜裂沿著改質區域形成預定線5互相連接。藉此，在加工對象物1之對應於貫通孔24的部分，連續地形成由複數個改質點S所構成之改質點群10，而形成改質區域7B。
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，亦即可將加工對象物1之對應於貫通孔24的部分高精度地予以除去，而在加工對象物1高精度地形成貫通孔24。
此外，在本實施形態，如上述般，複數個改質點群10，是以鄰接之一對改質點群10一部分從Z方向觀察互相重疊的方式一邊在X方向移位一邊沿著改質區域形成預定線5b而形成。因此，例如在沿著改質區域形成預定線5b之改質區域7，改質點S及龜裂可沿著改質區域形成預定線5b緊密地連接，即使選擇性蝕刻朝傾斜方向進展，仍能使蝕刻劑不致停留而讓浸潤進展。如此，使該選擇性蝕刻能不中斷地朝向傾斜方向確實且高速地進展。結果，可將與貫通孔24之傾斜部24b對應的部分高精度地除去，而能高精度地形成貫通孔24。
此外，在本實施形態，如上述般，由於是進行X方向掃描(一邊沿著X方向讓雷射光L的聚光點移動一邊照射該雷射光L)來形成改質區域7B，可抑制雷射光L之聚光點的無益移動(掃描數)而進行迅速的加工，可提昇生產節拍時間(tact time)。此外，不論貫通孔24之長度、相對於厚度方向的角度如何，都能以相同的掃描數形成改質區域7B。
又各改質點群10之X方向的寬度及改質點S的個數(亦即雷射光L的照射次數)，並沒有特別的限定，可對應於貫通孔24的形狀而適當地設定。關於這點，在以下的實施形態也是同樣的。
[第3實施形態]
其次說明第3實施形態。又在本實施形態的說明，主要是針對與上述第1實施形態的不同點進行說明。此外，與上述第1實施形態同樣的，雷射光L是脈衝雷射光。
第10~12圖係用來說明本實施形態的流程圖。在本實施形態，如第12圖所示，是在加工對象物1形成：相對於Z方向呈傾斜延伸之複數個貫通孔(空間)241~244。貫通孔241~244，相對於Z方向其傾斜程度依序變大，延伸長度也依序變長。
在本實施形態，如第10圖所示，是根據貫通孔241~244的延伸長度而如下述般適當地實施上述第1實施形態之上述Y方向掃描和上述第2實施形態之上述X方向掃描，藉此形成改質區域7。亦即如第10、12圖所示，反覆實施聚光點之Z方向移動及上述Y方向的掃描複數次，藉此形成：沿著與貫通孔241對應的部分之改質區域71、沿著與貫通孔242之表面3側端部及背面21側端部對應的部分之改質區域72A,72A、沿著與貫通孔243之表面3側附近及背面21側附近對應的部分之改質區域73A,73A。
在改質區域71,72A,73A，是以鄰接之改質點S的一部分從X方向觀察互相重疊的方式，讓複數個改質點S在厚度方向移位而形成。在此，改質區域72A的延伸長度是比改質區域73A的延伸長度更長。
而且，反覆實施聚光點之Z方向移動及上述X方向掃描複數次，藉此形成：沿著與貫通孔242之Z方向中央部對應的部分之改質區域72B、沿著與貫通孔243之表面3側附近和背面21側附近之間對應的部分之改質區域73B、沿著與貫通孔244對應的部分之改質區域74。
在改質區域72B,73B,74，是以鄰接之一對改質點群10,10的一部分從Z方向觀察互相重疊的方式，讓複數個改質點群10在X方向移位而形成。在此，改質區域73B的延伸長度比改質區域72B的延伸長度更長。
接著，如第11、12圖所示，對加工對象物1實施非等向性蝕刻處理，藉此從加工對象物1之表面3及背面21讓蝕刻劑進入並浸潤於改質區域7，而沿著改質區域7讓蝕刻選擇性地進展。
在此是利用，沿著藉由上述Y方向掃描所形成之改質區域71,72A,73A的蝕刻、和沿著藉由上述X方向掃描所形成之改質區域72B,73B,74的蝕刻之蝕刻速率互為不同的特徵。具體而言，例如取決於改質點S或龜裂的連接方式等而發現：沿著改質區域72B,73B,74之蝕刻的蝕刻速率比沿著改質區域71,72A,73A之蝕刻的蝕刻速率更快這個特徵。
如此，在本實施形態之非等向性蝕刻處理，如第11圖所示，沿著改質區域72B,73B,74之蝕刻進展是比沿著改質區域71,72A,73A之蝕刻更快。亦即將蝕刻進展控制成，使貫通孔241~244當中延伸長度越長者以越快的蝕刻速率形成。結果如第12圖所示，可調整蝕刻完成(貫通孔241~244之貫穿)所需時間，而以孔徑相互一致的方式讓貫通孔241~244的形成大致同時完成。
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，亦即可將加工對象物1之對應於貫通孔241~244的部分高精度地予以除去，而在加工對象物1高精度地形成貫通孔241~244。
然而，在延伸長度不同的複數個貫通孔241~244，由於通常蝕刻完成所需的時間互為不同，要使其孔徑相等是困難的。針對這點，在本實施形態是如上述般，實施由X方向掃描和Y方向掃描所組合成的雷射加工，對於貫通孔241~244可分別適當地形成蝕刻速率快的改質區域72B,73B,74和蝕刻速率慢的改質區域71,72A,73A。藉此，可調整貫通孔241~244之蝕刻完成所需的時間，而能將其孔徑控制成所期望的大小。
特別是在本實施形態，如上述般，貫通孔241~244當中長度越長者，在與其對應的部分使蝕刻速率快的改質區域7增多(減少蝕刻速率慢的改質區域7)，藉此使蝕刻完成所需的時間相等。藉此能使貫通孔241~244的孔徑成為彼此相同。
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，在上述實施形態，雖是在加工對象物1形成貫通孔24，但形成僅開口於表面3或背面21之非貫通孔亦可，此外是形成通道或狹縫亦可。重點在於只要是形成相對於Z方向朝傾斜方向延伸的空間即可。此外，在上述實施形態，可形成截面圓形、截面橢圓形、或截面多角形等各種截面形狀的貫通孔24。
此外，在上述實施形態，貫通孔之傾斜部24b相對於Z方向是形成35°((111)面的方位角度)傾斜，但傾斜角度並不限定於此，相對於Z方向形成10°或45°的傾斜亦可。在此情況，可在傾斜部24b的內面形成多階(階梯構造)。
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，可在加工對象物高精度地形成：相對於加工對象物的厚度方向呈傾斜的空間。
1．．．加工對象物
3．．．表面
5b．．．改質區域形成預定線
7,7A,7B,71,72A,72B,73A,73B,74．．．改質區域
10．．．改質點群
21．．．背面
24b．．．貫通孔的傾斜部(空間)
241~244．．．貫通孔(空間)
L．．．雷射光
S．．．改質點
第1圖係形成改質區域所使用之雷射加工裝置的概略構造圖。
第2圖係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實施形態之雷射加工方法的加工對象物之截面立體圖，第7(b)圖係接續於第7(a)圖之加工對象物的截面立體圖，第7(c)圖係接續於第7(b)圖之加工對象物的截面立體圖。
第8(a)圖係接續於第7(c)圖之加工對象物的截面圖，第8(b)圖係接續於第8(a)圖之加工對象物的截面圖。
第9(a)圖係用來說明第2實施形態之雷射加工方法的加工對象物之截面立體圖，第9(b)圖係接續於第9(a)圖之加工對象物的截面立體圖，第9(c)圖係接續於第9(b)圖之加工對象物的截面立體圖。
第10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截面圖。
第11圖係接續於第10圖之加工對象物的截面圖。
第12圖係接續於第11圖之加工對象物的截面圖。
1．．．加工對象物
3．．．表面
5、5a、5b．．．改質區域形成預定線
7、7A．．．改質區域
21．．．背面
L．．．雷射光
S．．．改質點

Claims (9)

  1. 一種雷射加工方法，係具備改質區域形成步驟和蝕刻處理步驟；該改質區域形成步驟，是將雷射光聚光於矽所形成之板狀的加工對象物，藉此沿著相對於前述加工對象物的厚度方向朝向一方的側方方向傾斜之改質區域形成預定線，在前述加工對象物的內部形成複數個改質點，藉由該等複數個改質點來形成改質區域；該蝕刻處理步驟，是在前述改質區域形成步驟之後，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相對於前述厚度方向呈傾斜延伸的空間；前述改質區域形成步驟係包含以下步驟(i)~(iii)：步驟(i)對前述加工對象物，一邊沿著與前述一方的側方方向正交之另一方的側方方向讓前述雷射光的聚光點移動一邊照射該雷射光，以複數個前述改質點在前述另一方的側方方向互相重疊的方式形成朝前述另一方的側方方向延伸之改質點群，步驟(ii)沿著前述一方的側方方向和前述厚度方向讓前述雷射光的聚光點移動，步驟(iii)藉由反覆實施前述步驟(i)及(ii)，以鄰接之一對的改質點群的一部分從前述一方的側方方向觀察互相重疊的方式，沿著前述改質區域形成預定線形成複數個前述改質點群。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工方法，其中，前述改質區域形成預定線是沿著前述加工對象物的(111)面延伸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工方法，其中，前述空間是開口於前述加工對象物的表面及背面之貫通孔。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工方法，其中，在前述步驟(iii)，是讓複數個前述改質點群從前述另一方的側方方向觀察互不重疊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工方法，其中，在前述步驟(i)，前述改質點群是連續地形成。
  6. 一種雷射加工方法，係具備改質區域形成步驟和蝕刻處理步驟；該改質區域形成步驟，是將雷射光聚光於矽所形成之板狀的加工對象物，藉此沿著相對於前述加工對象物的厚度方向朝向一方的側方方向傾斜之改質區域形成預定線，在前述加工對象物的內部形成複數個改質點，藉由該等複數個改質點來形成改質區域；該蝕刻處理步驟，是在前述改質區域形成步驟之後，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相對於前述厚度方向呈傾斜延伸的空間；前述改質區域形成步驟係包含以下步驟(i)~(iii)：步驟(i)對前述加工對象物，一邊沿著前述一方的側方 方向讓前述雷射光的聚光點移動一邊照射該雷射光，以複數個前述改質點在一方的側方方向互相重疊的方式形成朝一方的側方方向延伸之改質點群，步驟(ii)沿著前述一方的側方方向和前述厚度方向讓前述雷射光的聚光點移動，步驟(iii)藉由反覆實施前述步驟(i)及(ii)，以鄰接之一對的改質點群的一部分從前述厚度方向觀察互相重疊的方式，沿著前述改質區域形成預定線形成複數個前述改質點群。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之雷射加工方法，其中，前述改質區域形成預定線是沿著前述加工對象物的(111)面延伸。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之雷射加工方法，其中，前述空間是開口於前述加工對象物的表面及背面之貫通孔。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之雷射加工方法，其中，在前述步驟(i)，前述改質點群是連續地形成。
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