WO2011126108A1 - 微細構造の形成方法、レーザー照射装置、及び基板 - Google Patents

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寛之 脇岡
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株式会社フジクラ
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Definitions

  • the fine structure forming method includes the step B of forming the fine structure.
  • the modified portion When laser irradiation is performed while maintaining the direction of the optical axis of the laser beam perpendicular to the scanning direction of the focal point of the laser beam, there are areas that are easily etched and areas that are difficult to etch in the modified portion that has a fine structure. It is possible to suppress the formation of stripes and to form a pattern in which both areas are indefinite and mixed along the scanning direction. In other words, the modified portion does not depend on the position formed on the substrate, and in almost the same state where it is formed, a pattern in which areas that are easily etched and areas that are difficult to etch are mixed in the scanning direction. It can be formed along.
  • the modified portion in the separately performed wet etching process, can be removed from the substrate at a substantially constant etching rate without being influenced by the arrangement and shape of the modified portion in the substrate.
  • the size of the fine structure such as the fine hole can be controlled with high accuracy.
  • FIG. 1B is a sectional view taken along line xx of FIG. 1A.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line yy of FIG. 1A.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line xx of FIG. 2A.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line yy of FIG. 2A.
  • FIG. 3B is a sectional view taken along line x1-x1 in FIG. 3A.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line yy of FIG.
  • FIG. 18B is a sectional view taken along line xx of FIG. 18A.
  • FIG. 18B is a cross-sectional view taken along line y1-y1 in FIG. 18A.
  • FIG. 18B is a cross-sectional view taken along line y2-y2 of FIG. 18A.
  • It is a top view of a board
  • FIG. 19B is a cross-sectional view taken along line xx of FIG. 19A.
  • FIG. 19B is a cross-sectional view taken along line y1-y1 of FIG. 19A.
  • the first through wiring 7 includes a region ⁇ extending in the thickness direction of the substrate 1 from the opening 9 exposed to the first main surface 2 to the first bent portion 11, and the first bent portion 11 to the second bent portion 12.
  • the region ⁇ , the region ⁇ , and the region ⁇ of the first microhole 4 correspond to the region ⁇ , the region ⁇ , and the region ⁇ of the first through wiring 7.
  • the second through wiring 8 includes a region ⁇ extending in the thickness direction of the substrate 1 from the opening 14 exposed on the first main surface 2 to the first bent portion 15, and the first bent portion 15 to the second bent portion 16.
  • a region ⁇ extending in the direction.
  • the region ⁇ , the region ⁇ , and the region ⁇ of the second microhole 5 correspond to the region ⁇ , the region ⁇ , and the region ⁇ of the second through wiring 8.
  • the first micro holes 204 and the second micro holes 204 and the second main surface (the first main surface) 202 and the second main surface (the other main surface) 203 constituting the substrate 201 are connected.
  • a fine hole 205 is formed.
  • the first through wiring 207 and the second through wiring 208 are formed by filling or forming a film with a conductive material 206 in the first and second fine holes.
  • the first through wiring 207 includes a region ⁇ (straight line portion ⁇ ) extending in the thickness direction of the substrate 201 from the opening 209 exposed on the first main surface 202 to the first inflection portion 211, and a first inflection portion.
  • a region ⁇ (straight line portion ⁇ ) extending from the second inflection portion 212 to the second inflection portion 212 in parallel to the two main surfaces of the substrate 201 and in the lateral direction (X direction) of the substrate 201,
  • the region ⁇ (straight line portion ⁇ ) extends in the thickness direction of the substrate 201 up to the opening 213 exposed on the second main surface 203.
  • the region ⁇ , the region ⁇ , and the region ⁇ of the first microhole 204 correspond to the region ⁇ , the region ⁇ , and the region ⁇ of the first through wiring 207.
  • the shapes of the first inflection part 211 and the second inflection part 212 are arcuate.
  • the radius of curvature R of the arc drawn by the center line is 70 ⁇ m
  • the diameter of the first through wiring 207 is 40 ⁇ m
  • the thickness of the substrate 201 was 300 ⁇ m.
  • the curvature radius R is preferably in the range of 10 to 1000 ⁇ m although it depends on the diameter of the first through wiring 207 and the thickness of the substrate 201. When the radius of curvature is within this range, the region ⁇ and the region ⁇ and the region ⁇ and the region ⁇ can be more smoothly connected via the first and second inflection parts 211 and 212.
  • the first through wiring 207 has an inflection portion instead of a bent portion, transmission loss of an electric signal such as a high-frequency signal can be reduced, and the conductive substance 206 is formed from the first minute hole 204. It is possible to suppress poor conduction due to peeling.
  • the radius of curvature R is preferably in the range of 10 to 1000 ⁇ m, although it depends on the diameter of the second through wiring 208 and the thickness of the substrate 201. When the curvature radius is within this range, the region ⁇ and the region ⁇ and the region ⁇ and the region ⁇ can be more smoothly connected via the first and second inflection parts 215 and 216.
  • the through wiring substrate 310 includes a first micro hole 304 and a second main surface so as to connect a first main surface (one main surface) 302 and a second main surface (the other main surface) 303 constituting the substrate 301.
  • Two fine holes 305 are provided, each fine hole is provided with a first through-wiring 307 and a second through-wiring 308 formed by filling or forming a conductive material 306, and the first fine hole g1.
  • the 1st flow path G1 which consists of is provided.
  • the second through wiring 308 includes a region ⁇ extending in the thickness direction of the substrate 301 from the opening 314 exposed to the first main surface 302 to the first bent portion 315, and the first bent portion 315 to the second bent portion 316.
  • a region ⁇ extending obliquely in the longitudinal direction (Y direction) of the substrate 301 and an opening 317 exposed from the second bent portion 316 to the second principal surface 303.
  • the region ⁇ extends in the thickness direction of the substrate 301.
  • the region ⁇ , the region ⁇ , and the region ⁇ of the second fine hole 305 correspond to the region ⁇ , the region ⁇ , and the region ⁇ of the second through wiring 308.
  • the first flow path G1 including the first fine hole g1 is provided so as to extend in the lateral direction (X direction) of the substrate 301 so as to extend along both main surfaces of the substrate 301.
  • the first fine hole g1 has openings for allowing the refrigerant to enter and exit on the two opposing side surfaces of the substrate 1.
  • a similar flow path formed of fine holes can be provided in the above-described through wiring boards 10 and 210 as well.
  • the first surface wiring 37 includes a region ⁇ extending from the first end portion (one end portion) 38 to the first bent portion 39 in the lateral direction (X direction) of the substrate 31, and the first bent portion 39 to the second end portion. (The other end portion) consists of a region ⁇ extending in the longitudinal direction (Y direction) of the substrate 31 up to 40.
  • the region ⁇ and region ⁇ of the first surface wiring 37 and the first end portion 38, the first bent portion 39, and the second end portion 40 are the region ⁇ and region ⁇ of the first fine groove 34, and the first It corresponds to the end 38 and the second end 40.
  • the shape of the first inflection portion 239 is an arc shape.
  • the radius of curvature R of the arc drawn by the first inflection portion 239 is 70 ⁇ m, and the diameter of the first surface wiring 237 is 40 ⁇ m.
  • the radius of curvature R is preferably in the range of 10 to 1000 ⁇ m although it depends on the diameter of the first through wiring 237. When the radius of curvature R is within this range, the region ⁇ and the region ⁇ can be more smoothly connected via the first inflection portion 239.
  • the first surface wiring 237 has an inflection portion instead of a bent portion, transmission loss of an electric signal such as a high frequency signal can be reduced, and the conductive material 236 is peeled from the fine groove 234. It is possible to suppress poor conduction due to.
  • Examples of the material of the substrates 1, 201, 31 and 231 in the through wiring substrates 10, 210 and 310 and the surface wiring substrates 30 and 230 include insulators such as glass and sapphire, and semiconductors such as silicon (Si). If these materials, since the difference in coefficient of linear expansion from the semiconductor device is small, when connecting the through wiring substrate or the surface wiring substrate and the semiconductor device using solder or the like, no positional deviation occurs, A highly accurate connection is possible. Further, among these materials, insulating glass is preferable. When the substrate material is glass, there is an advantage that it is not necessary to form an insulating layer on the inner wall surfaces of the fine holes and the fine grooves, and there is no hindrance to high-speed transmission due to the presence of stray capacitance components.
  • the thicknesses of the substrates 1, 201, 301, 31 and 231 are set as appropriate. For example, the range is about 150 ⁇ m to 1 mm.
  • Examples of the substances 6, 206, 36, 236, and 306 include gold tin (Au—Sn) and copper (Cu).
  • the shape of the microstructure formed on the wiring board according to the embodiment of the present invention, and the pattern and cross-sectional shape of the through wiring, the surface wiring, and the flow path are not limited to the above examples, and are appropriately designed. It is possible.
  • FIGS. 6A to 15C are a plan view and a cross-sectional view of the substrate 1 on which the through wiring substrate 10 is manufactured.
  • FIGS. 6A, 11A, 12A, 13A, 14A, and 15A are plan views of the substrate 1.
  • 14B, 14C, 15B, and 15C are cross-sectional views of the substrate 1 taken along line xx and line yy in the respective plan views.
  • the material of the substrate 1 examples include insulators such as glass and sapphire, and semiconductors such as silicon (Si). If these materials, since the difference in coefficient of linear expansion from the semiconductor device is small, when connecting the through wiring substrate or the surface wiring substrate and the semiconductor device using solder or the like, no positional deviation occurs, A highly accurate connection is possible. Further, among these materials, insulating glass is preferable. When the substrate material is glass, there is an advantage that it is not necessary to form an insulating layer on the inner wall surface of the micropore, and there is no hindrance to high-speed transmission due to the presence of stray capacitance components.
  • the thickness of the substrate 1 can be set as appropriate. For example, it may be set in the range of about 150 ⁇ m to 1 mm.
  • the first laser beam 51 and the second laser beam 52 are irradiated from the first main surface (one main surface) 2 side of the substrate 1, and the first focal point 56 and the first laser beam 51 at a desired position in the substrate 1.
  • Two focal points 57 are formed.
  • the material of the substrate 1 is modified. Therefore, while irradiating the first laser beam 51 and the second laser beam 52, the first microscopic holes 4 are scanned (moved) by sequentially shifting the positions of the first focal point 56 and the second focal point 57.
  • the first modified portion 53 and the second modified portion 54 can be formed by connecting the focal points 56 and 57 to the entire region where the second microhole 5 is provided.
  • Each of the laser beams 51 and 52 may be irradiated from the first main surface 2 and / or the second main surface (the other main surface) 3 side of the substrate 1 or from the side surface of the substrate 1. Good. Since it is easier to irradiate laser light only from the two main surfaces 2 and 3 side, it is preferable.
  • the angle at which the optical axis E of each laser beam 51, 52 is incident on the substrate 1 is set to a predetermined angle.
  • Each laser beam 51 and 52 may be irradiated in order using a single laser beam, or may be irradiated simultaneously using a plurality of laser beams.
  • the scanning directions of the focal points 56 and 57 of the laser beams 51 and 52 are, for example, a region ⁇ and a region as indicated by solid arrows along the reforming portions 53 and 54 shown in FIGS. 6B and 6C.
  • the direction of one-stroke writing that scans in the order of ⁇ and region ⁇ is given.
  • the arrow scans the focal points 56 and 57 from the portion that becomes the openings 13 and 17 of the second main surface 3 of the substrate 1 to the portion that becomes the openings 9 and 14 of the first main surface 2. Represents what to do. At this time, it is preferable in terms of manufacturing efficiency to perform one-stroke writing in the direction of the arrow.
  • the angle formed by the optical axis E of the laser beam with respect to the focus scanning direction can be defined by an angle ⁇ and an angle ⁇ as shown in FIG. That is, in the xyz three-axis orthogonal coordinate system of FIG. 7, when the positive direction of the x-axis is the focus scanning direction, the optical axis E (indicated by the arrow E) of the laser light is in the positive direction of the x-axis. It is defined by an angle ⁇ made with respect to the angle and an angle ⁇ made with respect to the positive direction of the z-axis.
  • an arrow e indicates the projection of the optical axis E (laser beam irradiation direction) onto the xy plane.
  • the direction of the optical axis E of the first laser beam 51 is perpendicular to the scanning direction of the first focal point 56 (the extending direction of the region ⁇ of the first modified portion 53), and the angle ⁇ and ⁇ are 0 degrees.
  • the direction of the optical axis E of the second laser beam 52 is perpendicular to the scanning direction of the second focal point 57 (the extending direction of the region ⁇ of the second modified portion 54). The angles ⁇ and ⁇ are 0 degrees.
  • the direction of the optical axis E of the first laser beam 51 is maintained in a constant direction with respect to the scanning direction of the first focal point 56, and the regions ⁇ to ⁇ are set.
  • Laser irradiation is preferred (FIG. 8).
  • “maintaining the direction of the optical axis of the laser light in a constant direction with respect to the scanning direction of the focal point” means that the relative positional relationship between the direction of the optical axis E and the scanning direction of the focal point is kept constant. This means that the angles ⁇ and ⁇ are fixed at arbitrary specific angles.
  • FIG. 8 shows the same cross section as FIG. 6B, and a solid arrow along the extending direction of each region ⁇ to ⁇ indicates the scanning direction of the first focal point 56.
  • the first laser beam 51 when forming the region ⁇ and the region ⁇ , the first laser beam 51 is irradiated perpendicularly to the side surface of the substrate 1, and when forming the region ⁇ , the first laser beam 51 is applied to the substrate. 1 is irradiated perpendicularly to the first main surface 2.
  • the region ⁇ In .gamma., It is possible to suppress the areas that are easily etched and the areas that are difficult to etch from being formed in stripes, and to form a pattern in which both areas are mixed in an indefinite shape along the scanning direction. More specifically, in the modified portion of the regions ⁇ to ⁇ , an area that is easily etched is formed in a quasi-continuous manner along the scanning direction in a spiral shape centered on the optical axis of the laser beam.
  • the area that is easily etched is preferentially etched in the subsequent etching step, and the etching solution easily penetrates in the extending direction of the modified portion, so that the etching rate of the modified portion can be increased.
  • the modified state in the modified portions of the regions ⁇ to ⁇ can be made uniform, the etching rates of the regions ⁇ to ⁇ can be made uniform in the subsequent etching step.
  • the modified state of the first modified unit 53 and the first The reforming state of the second reforming part 54 can be made uniform.
  • the etching rate of the first modified portion 53 and the etching rate of the second modified portion 54 can be made comparable, and the first micropore 4 and the second modified portion 54 can be made the same.
  • the fine hole 5 can be formed with a precise shape.
  • angles ⁇ and ⁇ of the laser beams 51 and 52 are not limited to 0 degrees, and the angle ⁇ and the angle ⁇ can be set to arbitrary angles independently.
  • the direction of the optical axis E of the laser light is the scanning direction of the focal point (stretching of the modified portion).
  • FIG. 9 shows the same cross section as FIG. 6B, and a solid arrow along the extending direction of each region ⁇ to ⁇ indicates the scanning direction of the first focal point 56.
  • the first laser beam 51 is irradiated perpendicularly to the first main surface 2 of the substrate 1 to form the region ⁇ .
  • 51 is irradiated perpendicularly to the side surface of the substrate 1.
  • the laser beam may be irradiated while maintaining the direction of the optical axis of the laser light in a constant direction with respect to the scanning direction of the focus, or the constant direction is maintained. You may irradiate with a laser without doing.
  • the modified portion When scanning the entire region to be the modified portion, when the laser irradiation is performed while maintaining the direction of the optical axis of the laser light in a fixed direction with respect to the scanning direction of the focal point, as described above, the modified portion The reforming state can be made uniform over the entire area.
  • the “extremely large variation in the etching rate” is an etching rate in a modified portion in which areas that are easily etched and areas that are difficult to etch are alternately formed, which can be formed when linearly polarized laser light is used. This means the variation.
  • the state of the modified portion when a linearly polarized laser is used will be described later.
  • the polarized light of the laser beam used in the fine structure forming method according to the embodiment of the present invention is circularly polarized light or elliptically polarized light.
  • the circularly polarized light may be right circularly polarized light or left circularly polarized light.
  • the elliptically polarized light may be right elliptically polarized light or left elliptically polarized light.
  • the elliptically polarized light is preferably elliptically polarized light close to circularly polarized light in order to sufficiently exhibit the effects according to the embodiment of the present invention.
  • Such circularly or elliptically polarized laser light is obtained, for example, by passing femtosecond laser light through a known appropriate phase shifter.
  • the modified portions 53 and 54 By changing the focal points 56 and 57 of the circularly or elliptically polarized laser beams 51 and 52 to the regions to be the modified portions 53 and 54, for example, the modified portions 53 and 54 having a diameter of several ⁇ m to several tens of ⁇ m are formed. Can be formed. Further, by controlling the position connecting the focal points 56 and 57, the reforming portions 53 and 54 having a desired shape can be formed.
  • the modified portion that becomes the first micro hole 204 in the through wiring substrate 210 can be formed.
  • Etching is performed in the modified portion serving as the inflection portion by forming the modified portion serving as the inflection portion of the through wirings 207 and 208 in the through wiring substrate 210 using irradiation of circularly polarized light or elliptically polarized laser light. It is possible to suppress the formation of the area that is likely to be formed and the area that is difficult to be etched into a stripe shape, and to smoothly form the modified portion along the shape of the inflection portion. For this reason, it is possible to make the ease of etching of the modified portion serving as the inflection portion and the modified portion serving as the other linear portion the same. As a result, the microstructure having the inflection portion can be formed with a highly accurate shape.
  • the modified portion that becomes the first micro hole 304 and the second micro hole 305 in the through wiring substrate 310 can be formed. Further, when forming the modified portion that becomes the first micro hole 304, a method of irradiating circularly polarized light or elliptically polarized laser light only from the first main surface 302 side of the substrate 301 can also be used. That is, the following method can be used.
  • FIG. 10 shows the same cross section as FIG. 3B, and a solid line arrow along the extending direction of each region ⁇ to ⁇ indicates the scanning direction of the focal point of the laser light.
  • the directions E9 and E7 of the optical axis E of the laser beam are set in the scanning direction of the focal point of the laser beam. Keep parallel to.
  • the direction E8 of the optical axis E of the laser beam is maintained perpendicular to the scanning direction of the focal point of the laser beam.
  • the modified portion that becomes the fine hole of the through wiring substrate 310 is irradiated by laser only from the first main surface 302 side of the substrate 301.
  • the direction of the optical axis of the laser light with respect to the scanning direction of the focal point of the laser light is different in each of the regions ⁇ to ⁇ .
  • the degree of modification of ⁇ and ⁇ is different from the degree of modification of the region ⁇ . That is, the etching rate of the regions ⁇ and ⁇ is different from the etching rate of the region ⁇ .
  • the etching rate is substantially uniform. If only the region ⁇ and the region ⁇ are considered, the etching rate is substantially uniform independently of the region ⁇ . For this reason, it is easy to estimate the etching rate of the modified portion that becomes the first microhole 304 in advance, and the first microhole 304 can be formed by accurately controlling the degree of etching.
  • the laser beam with respect to the scanning direction of the focal point of the laser beam in at least a part of the entire region forming the modified portion It is preferable to perform laser irradiation while maintaining the direction of the optical axis constant. More preferably, laser irradiation is performed while maintaining the direction of the optical axis of the laser beam constant with respect to the scanning direction of the focus of the laser beam in at least half of the entire region forming the modified portion. More preferably, the laser irradiation is performed while maintaining the direction of the optical axis of the laser beam constant with respect to the scanning direction of the focus of the laser beam in all the regions forming the modified portion.
  • Process B and process C described below are also applicable to the case where the through wiring boards 210 and 310 are manufactured.
  • the substrate 1 on which the first modified portion 53 and the second modified portion 54 are formed is immersed in an etching solution (chemical solution) 59 and wet-etched.
  • the mass portions 53 and 54 are removed from the substrate 1.
  • the first micro holes 4 and the second micro holes 5 are formed in the region where the first modified portion 53 and the second modified portion 54 exist (FIG. 11C).
  • glass is used as the material of the substrate 1, and a solution containing a 10 mass% solution of hydrofluoric acid (HF) as a main component is used as the etching solution 59.
  • This etching uses the phenomenon that the first modified portion 53 and the second modified portion 54 are etched very quickly compared to the unmodified portion of the substrate 1. As a result, the fine holes 4 and 5 corresponding to the shapes of the reforming portions 53 and 54 can be formed (FIGS. 12A to 12C).
  • the etching solution 59 is not particularly limited, and for example, a solution containing hydrofluoric acid (HF) as a main component, or a hydrofluoric acid-based mixed acid obtained by adding an appropriate amount of nitric acid or the like to hydrofluoric acid can be used. Further, other chemicals can be used depending on the material of the substrate 1.
  • HF hydrofluoric acid
  • other chemicals can be used depending on the material of the substrate 1.
  • the micro holes 4 and 5 are filled or formed with a conductive material 6 to form the first through wiring 7 and the second micro holes 4 and 5.
  • the through wiring 8 is formed.
  • the conductive material 6 include gold tin (Au—Sn) and copper (Cu).
  • Au—Sn gold tin
  • Cu copper
  • a method for filling or forming the conductive material 6 a molten metal suction method, a supercritical film formation method, or the like can be appropriately used.
  • the through wiring substrate 10 shown in FIGS. 1A to 1C is obtained.
  • land portions may be formed on the openings 9, 13, 14, and 17 of the respective through wirings 7 and 8.
  • a method for forming the land portion a plating method, a sputtering method, or the like can be appropriately used.
  • FIGS. 13A to 15C show a plane and a cross section of a substrate 31 on which the surface wiring substrate 30 is manufactured.
  • 13A, 14A, and 15A are plan views of the substrate 31, and
  • FIGS. 13B, 13C, 14B, 14C, 15B, and 15C are xx lines and y in the respective plan views.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the substrate 31 taken along the line y.
  • the substrate 31 is irradiated with the first laser light 71 and the second laser light 72, and the material of the substrate 31 is formed in the vicinity of the surface of the first main surface 32 of the substrate 31.
  • the first modified portion 73 formed by reforming is formed.
  • the first modified portion 73 is formed in a region where the first surface wiring 37 is provided.
  • the polarized light of the first laser light 71 and the second laser light 72 is circularly polarized light or elliptically polarized light.
  • the material of the substrate 31 examples include insulators such as glass and sapphire, and semiconductors such as silicon (Si). If these materials, since the difference in coefficient of linear expansion from the semiconductor device is small, when connecting the through wiring substrate or the surface wiring substrate and the semiconductor device using solder or the like, no positional deviation occurs, A highly accurate connection is possible. Further, among these materials, insulating glass is preferable. When the substrate material is glass, there is an advantage that it is not necessary to form an insulating layer on the inner wall surface of the micropore, and there is no hindrance to high-speed transmission due to the presence of stray capacitance components.
  • the thickness of the substrate 31 can be set as appropriate. For example, it may be set in the range of about 150 ⁇ m to 1 mm.
  • the first laser beam 71 and the second laser beam 72 are irradiated from the first main surface 32 side of the substrate 31, and the first focal point 74 and the second focal point 75 are in desired positions near the surface of the substrate 31. Is tied.
  • the material of the substrate 31 is modified at the position where the focal points 74 and 75 are connected. Therefore, while irradiating the laser beams 71 and 72, the positions of the focal points 74 and 75 are sequentially shifted (scanned) to scan the entire region where the first fine groove 34 is provided. , 75 can be used to form the first modified portion 73.
  • the laser beams 71 and 72 may be irradiated from the first main surface 32 and / or the second main surface 33 side of the substrate 31 or from the side surface of the substrate 31. Since it is easier to irradiate laser light only from the two main surfaces 32 and 33 side, it is preferable.
  • the angle at which the optical axis E of each of the laser beams 71 and 72 is incident on the substrate 31 is set to a predetermined angle.
  • Each laser beam 71 and 72 may be irradiated in order using a single laser beam, or may be irradiated simultaneously using a plurality of laser beams.
  • the scanning directions of the focal points 74 and 75 of the laser beams 71 and 72 are, for example, regions ⁇ and ⁇ as indicated by solid arrows along the first modified portion 73 shown in FIG. 13A.
  • the direction of one-stroke writing which scans in order is mentioned. That is, the arrow indicates that the second laser beam 72 is changed from the portion where the first laser beam 71 becomes the first end portion 38 of the first modified portion 73 to the portion where the bent portion 39 is formed.
  • This represents that the focal points 74 and 75 are scanned from a portion that becomes a bent portion of the portion 73 to a portion that becomes the second end portion 40.
  • the angle formed by the optical axis E of the laser beam with respect to the focus scanning direction can be defined by an angle ⁇ and an angle ⁇ as shown in FIG. That is, in the xyz 3-axis orthogonal coordinate system of FIG. 7, when the positive direction of the x-axis is the scanning direction of the focus, the optical axis E (indicated by the arrow E) of the laser light is in the positive direction of the x-axis. It is defined by an angle ⁇ made with respect to the angle and an angle ⁇ made with respect to the positive direction of the z-axis. In FIG. 7, an arrow e indicates the projection of the optical axis E (laser beam irradiation direction) onto the xy plane.
  • the direction of the optical axis E of the first laser beam 71 is perpendicular to the scanning direction of the first focal point 74 (the extending direction of the region ⁇ of the first modified portion 73), and the angle ⁇ and angle ⁇ are 0 degrees.
  • the direction of the optical axis E of the second laser beam 72 is perpendicular to the scanning direction of the second focal point 75 (the extending direction of the region ⁇ of the first modified portion 73).
  • the angle ⁇ and the angle ⁇ formed are 0 degrees.
  • the direction of the optical axis E of each of the laser beams 71 and 72 is maintained in a constant direction with respect to the scanning direction of each of the focal points 74 and 75, while the region ⁇ and the region ⁇ .
  • “maintaining the direction of the optical axis of the laser light in a constant direction with respect to the scanning direction of the focal point” means that the relative positional relationship between the direction of the optical axis E and the scanning direction of the focal point is kept constant. This means that the angle ⁇ and the angle ⁇ are fixed to arbitrary specific angles.
  • the direction of the optical axis E of each laser beam 71, 72 is set with respect to the scanning direction of each focal point 74, 75.
  • the laser beams 71 and 72 are irradiated perpendicularly to the first main surface 32 of the substrate 31.
  • the region ⁇ in the first modified portion 73 formed by irradiating the laser while maintaining the direction of the optical axis of the laser light in a constant direction (for example, perpendicular) to the scanning direction of the focus, the region ⁇ .
  • the region ⁇ it is possible to suppress the area that is easily etched and the area that is difficult to etch from being formed in a stripe shape, and to make the modified state uniform.
  • the etching rate of the region ⁇ and the region ⁇ can be made uniform in the subsequent etching step.
  • the region ⁇ The state of modification and the state of modification of the region ⁇ can be made uniform.
  • the etching rate of the region ⁇ and the etching rate of the region ⁇ can be made comparable, and the first fine groove 34 can be formed in a highly accurate shape.
  • angles ⁇ and ⁇ of the laser beams 71 and 72 are not limited to 0 degrees, and the angles ⁇ and ⁇ can be set to arbitrary angles independently of each other. For example, when the combination ( ⁇ , ⁇ ) of the angle ⁇ and the angle ⁇ is (0 degree, 90 degrees), the direction of the optical axis E of the laser light is the scanning direction of the focal point (stretching of the modified portion). Direction).
  • the direction of the optical axis F of each laser beam 71, 72 is set with respect to the scanning direction of each focal point 74, 75.
  • the laser beams 71 and 72 are irradiated perpendicularly to the side surface of the substrate 31.
  • the first modified portion 73 formed is etched in the region ⁇ and the region ⁇ by irradiating the laser while maintaining the direction of the optical axis of the laser light parallel to the scanning direction of the focal point. It is possible to suppress the easy area and the area difficult to be etched from being formed in stripes, and to form a pattern in which both areas are indefinite and mixed along the scanning direction.
  • the modified state in the modified portions of the regions ⁇ to ⁇ can be made uniform, the etching rate of the regions ⁇ to ⁇ can be made uniform in the subsequent etching step.
  • the laser beam may be irradiated while maintaining the direction of the optical axis of the laser light in a constant direction with respect to the scanning direction of the focus, or the constant direction is maintained. You may irradiate with a laser without doing.
  • the modified The reforming state can be made uniform over the entire area of the section.
  • the modification state does not change extremely over the entire region of the modification part, and it cannot be said that it is uniform.
  • the state is almost the same, and the etching rate in the subsequent etching process does not vary greatly.
  • the polarized light of the laser beam used in the fine structure forming method according to the embodiment of the present invention is circularly polarized light or elliptically polarized light.
  • the circularly polarized light may be right circularly polarized light or left circularly polarized light
  • the elliptically polarized light may be right elliptical polarized light or left elliptically polarized light.
  • the elliptically polarized light is preferably elliptically polarized light close to circularly polarized light in order to sufficiently exhibit the effects according to the embodiment of the present invention.
  • Such circularly or elliptically polarized laser light can be obtained, for example, by passing femtosecond laser light through a known appropriate polarizer.
  • the modified portion 73 By scanning the focal points 74 and 75 of the circularly or elliptically polarized laser beams 71 and 72 into the region to be the modified portion 73, for example, the modified portion 73 having a diameter of several ⁇ m to several tens of ⁇ m can be formed. Further, by controlling the position where the focal points 74 and 75 are connected, the modified portion 73 having a desired shape can be formed.
  • the modified portion that becomes the first fine hole 234 in the surface wiring substrate 230 can be formed in the same manner.
  • the modified portion to be the inflection portion 239 of the surface wiring 237 in the surface wiring substrate 230 by using irradiation of circularly polarized light or elliptically polarized laser light, the modified portion to be the inflection portion is etched. It is possible to suppress the formation of the easy area and the area difficult to be etched in a striped shape, and to smoothly form the modified portion along the shape of the inflection portion.
  • the substrate 31 on which the first modified portion 73 is formed is immersed in an etching solution (chemical solution) 77 and wet-etched so that the first modified portion 73 is formed on the substrate 31. Remove from. As a result, the first fine groove 34 is formed in the region where the first modified portion 73 is present (FIGS. 14A to 14C).
  • etching solution chemical solution
  • a solution containing a 10% solution of hydrofluoric acid (HF) as a main component is used as the etching solution 77.
  • This etching utilizes the phenomenon that the first modified portion 73 is etched very quickly compared to the unmodified portion of the substrate 31, and as a result, the shape of the first modified portion 73.
  • a first fine groove 34 can be formed in accordance with (FIGS. 15A to 15C).
  • the etching solution 77 is not particularly limited, and for example, a solution containing hydrofluoric acid (HF) as a main component, or a hydrofluoric acid-based mixed acid obtained by adding an appropriate amount of nitric acid or the like to hydrofluoric acid can be used. Further, other chemicals can be used depending on the material of the substrate 31.
  • HF hydrofluoric acid
  • other chemicals can be used depending on the material of the substrate 31.
  • the first fine groove 34 is filled with a conductive material 36 or formed into a film, thereby forming a first surface wiring 37.
  • the conductive material 36 include gold tin (Au—Sn) and copper (Cu).
  • a method for filling or forming the conductive material 36 first, a film made of the conductive material 36 is formed on the entire upper surface of the substrate 31 by sputtering, and the conductive material 36 is filled or formed in the fine groove 34.
  • the upper surface of the substrate 31 is dry-etched to remove the film made of the conductive material 36 in the non-masking region, and finally the masking is performed.
  • the method of removing the resist can be exemplified.
  • a land portion may be formed on a predetermined position (for example, the first end portion 38, the second end portion 40) of the surface wiring 34.
  • a plating method, a sputtering method, or the like can be used as appropriate.
  • the laser irradiation device 80 includes at least a laser light source 81, a shutter 82, a polarizer 83, a half mirror 84, an objective lens 85, a substrate stage 86, a CCD camera 87, a control computer 88, and a substrate stage control shaft 93.
  • the laser irradiation device 80 irradiates a region where a fine structure having a hole shape or a groove shape is provided on the substrate 91 with a circularly or elliptically polarized laser beam 89 having a pulse width of a picosecond order or less, and the laser When forming the modified portion 92 by scanning the focal point where the light 89 is collected, a unit for irradiating the laser beam while maintaining the optical axis of the laser beam 89 in a constant direction with respect to the scanning direction of the focal point ( Means).
  • the laser beam 89 is irradiated to the substrate 91 placed on the substrate stage 86 to form the modified portion 92.
  • the direction of the arrow along the reforming unit 92 is the focus scanning direction of the laser beam 89.
  • the direction of the optical axis of the laser beam 89 (broken line arrow E) is perpendicular to the scanning direction.
  • the laser irradiation device 80 a known device that can irradiate a laser beam 89 having a pulse time width of a picosecond order or less can be used.
  • the polarizer 83 is controlled by the control computer 88 and can adjust the polarization of the laser beam 89 to be irradiated to a desired polarization among right circular polarization, left circular polarization, right elliptical polarization, and left elliptical polarization.
  • the substrate stage 86 which is one of the units, can arbitrarily adjust the direction, angle, and movement of the substrate 91 fixed on the substrate stage 86 by a substrate stage control shaft 93 connected to the lower portion of the substrate stage 86. Can be adjusted. Accordingly, the substrate stage 86 functions to align the direction of the optical axis E of the laser beam 83 with respect to the changed scanning direction in accordance with the change in the scanning direction of the focus.
  • the substrate stage 86 provided with the substrate stage control shaft 93 can arbitrarily adjust the orientation, angle, and movement of the substrate 91 in synchronization with the change in the scanning direction of the focal point. For example, when the scanning direction of the focal point of the laser beam 83 is changed from a direction parallel to the main surface of the substrate 91 to a direction perpendicular to the main surface of the substrate 91 (thickness direction of the substrate 91), the light of the laser beam 89 The direction of the axis E does not move, and the substrate stage 86 is inclined by 90 degrees so that the laser beam 89 is incident from the side surface of the substrate 91.
  • the direction of the optical axis E of the laser beam 89 can be kept constant with respect to the scanning direction of the focus.
  • the substrate stage 86 is fixed, the optical path of the laser beam 89 is switched, and the laser beam 89 is incident from the side surface of the substrate 91.
  • the direction of the optical axis E can be kept constant with respect to the scanning direction of the focus.
  • the substrate 91 is fixed to the substrate stage 86, the type of polarization of the laser beam 89 is adjusted by the polarizer 83, and information such as the scanning direction and the scanning area of the laser beam 89 is defined as a program for defining a series of processes. create.
  • the position of the substrate stage 86 is adjusted so that the direction of the optical axis E of the circularly or elliptically polarized laser beam 89 is maintained in a fixed direction with respect to the scanning direction of the focal point of the laser beam 89.
  • the tilt angle is adjusted.
  • the shutter 82 is opened (OPEN), and a laser beam 89 having a wavelength transparent to the substrate 91 is irradiated to a predetermined position of the substrate 91 by a predetermined amount.
  • the electrons of the material of the substrate 91 are not excited by the band gap, so the laser beam 89 is transmitted through the substrate 91.
  • the number of photons of the laser beam 89 is very large, multiphoton absorption occurs, electrons are excited, and a modified portion is formed.
  • the shutter 82 is closed. Subsequently, when the laser drawing is continued by changing the scanning direction of the focus of the laser beam 89, the position and the tilt angle of the substrate stage 86 are adjusted again, and the process is repeated. When drawing is finished, the laser irradiation is finished and the process is completed.
  • the relative direction of the optical axis E of the laser beam 89 with respect to the scanning direction of the focal point of the laser beam 89 is controlled by adjusting the substrate stage 86.
  • the adjustment of the substrate stage 86 is not performed, and the optical path of the laser beam 89 is controlled by using a separately provided mirror or objective lens (not shown), and at a desired incident angle.
  • the relative direction of the optical axis E of the laser beam 89 with respect to the scanning direction of the focal point of the laser beam 89 can be controlled as desired.
  • the relative direction of the optical axis E of the laser beam 89 with respect to the scanning direction of the focal point of the laser beam 89 is controlled as desired. Also good.
  • the present invention has been completed with the laser polarized light being circularly polarized light or elliptically polarized light.
  • the problem at the time of using a linearly polarized laser is demonstrated.
  • FIGS. 18A to 18D and FIGS. 19A to 19D show a plane and a cross section of the substrate 111.
  • FIG. 18A and 19A are plan views of the substrate 111.
  • FIG. 18D and FIG. 19D are cross-sectional views of the substrate 111 taken along lines xx, y1-y1 and y2-y2 in FIG. 18A and FIG. 19A, respectively. .
  • modified portions to be two fine holes were formed with different directions of linearly polarized light of the irradiation laser (FIGS. 18A to 18D).
  • the substrate 111 was made of glass, and a femtosecond laser (linearly polarized laser) was used as a laser light source.
  • the substrate 111 was scanned while the focal point 185 of the first laser beam 181 was connected to the region where the first modified portion 114 was provided.
  • the scanning direction of the focal point 185 is the vertical direction (Y direction) of the substrate 111, and was performed with a single stroke as indicated by the arrow along the first modified portion 114.
  • the first modified portion 114 was formed while maintaining the direction P of the linearly polarized light of the first laser beam 181 as the Y direction and maintaining it parallel to the scanning direction of the focal point 185.
  • the region where the second modified portion 115 is provided was scanned while the focal point 186 of the second laser beam 182 was connected.
  • the scanning direction of the focal point 186 is the vertical direction (Y direction) of the substrate 111, and was performed with a single stroke as indicated by the arrow along the second modified portion 115.
  • the direction Q of the linearly polarized light of the second laser beam 182 is set to the horizontal direction (X direction) of the substrate 111, and is maintained perpendicular to the scanning direction of the focal point 186, thereby forming the second modified portion 115.
  • a circle drawn in the vicinity of the second laser beam 182 shown in FIG. 18D indicates that the direction Q of the linearly polarized light is the front side and the depth direction.
  • First fine holes 116 and second fine holes 117 which are holes (vias), were formed (FIGS. 19A to 19D).
  • the depth of each formed fine hole was measured, the depth of the first fine hole 116 was about 1 ⁇ 2 of the depth of the second fine hole 117. That is, the etching rate of the first microhole 116 / the etching rate of the second microhole 117 was about 1 ⁇ 2.
  • the inner wall surfaces of the etched region F1 of the first microhole 116 and the etched region F2 of the second microhole 117 shown in FIGS. 19C and 19D are formed on the substrate 111 which is the irradiation direction of the laser beam.
  • the substrate 111 which is the irradiation direction of the laser beam.
  • the direction in which the striped uneven profile H01 of the first microhole 116 extends is perpendicular to the extending direction of the first microhole 116 and perpendicular to the linearly polarized direction P of the first laser beam 181.
  • the direction in which the striped uneven profile H02 of the second microhole 117 extends is parallel to the extending direction of the second microhole 117 and is perpendicular to the linearly polarized direction Q of the second laser beam 182.
  • corrugated profile shown to FIG. 20A and 20B is not limited to a specific number. The number can be changed by controlling the use conditions of the laser light to be used and the degree of linearly polarized light.
  • the etching rate is high.
  • the area S1 and the area H1 that is difficult to etch (slow etching rate) are alternately perpendicular to the scanning direction (Y direction) of the first laser beam 181 and the direction of the linearly polarized light of the first laser beam 181 It was found that it was formed perpendicular to P (Y direction) (FIG. 21).
  • the area S ⁇ b> 2 that is easily etched (high etching speed) and the area S ⁇ b> 2 that is difficult to etch (low etching speed) H2 is alternately formed parallel to the scanning direction (Y direction) of the second laser beam 182 and perpendicular to the linearly polarized direction Q (X direction) of the second laser beam 182.
  • Fig. 21 the number of each area shown in FIG. 21 is not limited to a specific number. The number can be changed by controlling the use conditions of the laser light to be used and the degree of linearly polarized light.
  • the etching solution advances into the substrate 111 in the first modified portion 114, the first modified portion 114 is blocked by a plurality of areas H1 that are difficult to etch.
  • the etching solution advances into the substrate 111 in the second modified portion 115, the area S2 that is likely to be etched first is removed, and the etching solution flows deep into the second modified portion 115.
  • the plurality of areas H2 that reach and are not easily etched thereafter are etched in parallel by the etching solution that has been replaced with the area where the area S2 has already been removed.
  • FIGS. 22A to 22C show a plan view and a cross section of the substrate 101.
  • FIG. 22A, FIG. 23, and FIG. 25A are plan views of the substrate 101.
  • 22B, 24A, 25B, 22C, 24B, and 25C are cross-sectional views of the substrate 101 taken along lines y1-y1 and y2-y2 in FIGS. 22A, 23, and 25A, respectively.
  • FIG. 23 is a plan view of the substrate 101.
  • part (a) is a plan view of the substrate 101
  • part (b) and part (c) are enlarged views of the first modified part 104 and the second modified part 105, respectively.
  • 24A and 24B are cross-sectional views taken along lines y1-y1 and y2-y2 in part (a) of FIG.
  • part (a) of FIG. 24A is a cross-sectional view taken along line y1-y1 in the plan view of the substrate 101
  • part (b) of FIG. 24A is an enlarged view of the cross-sectional view of part (a).
  • Part (a) of FIG. 24B is a cross-sectional view taken along line y2-y2 in the plan view of the substrate 101
  • part (b) of FIG. 24B is an enlarged view of the cross-sectional view of the part (a).
  • the substrate 101 was irradiated from the upper surface of the substrate 101 while the focal point 185 of the first laser beam 181 was connected to the region to be the first modified portion 104.
  • the scanning direction of the focal point 185 is the vertical direction (Y direction) of the substrate 101 and the substrate thickness direction, and as shown by the arrows along the first modified portion 104, one stroke is written in the order of the region ⁇ , the region ⁇ , and the region ⁇ . I went by writing.
  • the modified portion 104 is formed by maintaining the linear polarization direction P of the first laser light 181 perpendicular to the scanning direction of the focal point 185 (the thickness direction of the substrate 101). did.
  • the first modified portion 104 is formed while maintaining the direction P of the linearly polarized light of the first laser beam 181 parallel to the scanning direction (Y direction) of the focal point 185 (FIG. 22B). ).
  • the area S1 that is easily etched and the area H1 that is difficult to etch run side by side, and the extending direction (substrate thickness direction) of the first modified portion 104 ) In parallel with each other.
  • the area S1 that is easy to etch and the area H1 that is difficult to etch are alternately perpendicular to the extending direction (Y direction) of the first modified portion 104. Formed (FIGS. 23, 24A, 24B). Note that the number of each area shown in FIGS. 24A and 24B is not limited to a specific number. The number can be changed by controlling the use conditions of the laser light to be used and the degree of linearly polarized light.
  • the region of the substrate 101 that is to be the second modified portion 105 was irradiated from the upper surface of the substrate 101 while the focal point 186 of the second laser beam 182 was connected.
  • the scanning direction of the focal point 186 is the vertical direction (Y direction) of the substrate 101 and the substrate thickness direction, and as shown by the arrows along the second modified portion 105, one stroke is written in the order of region ⁇ , region ⁇ , region ⁇ . I went there.
  • the direction Q of the linearly polarized light of the second laser light 182 is maintained perpendicular to the scanning direction (Y direction or substrate thickness direction) of the focal point 186, and the second laser light 182 is maintained.
  • the reforming part 105 was formed (FIG. 22C). Note that a circle drawn in the vicinity of the second laser beam 182 shown in FIG. 22C indicates that the direction Q of the linearly polarized light is the front side and the depth direction.
  • the first modified portion 104 and the second modified portion 105 have the same shape, the region ⁇ has a length of 50 ⁇ m, the region ⁇ has a length of 200 ⁇ m, and the region ⁇ has a length of 50 ⁇ m.
  • the substrate 101 was made of glass, and a femtosecond laser (linearly polarized laser) was used as a laser light source.
  • the fine structure forming method according to the embodiment of the present invention and the laser irradiation apparatus used in the method can be suitably used for manufacturing a wiring board used for an IC or an electronic component.

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Abstract

 基板において孔状又は溝状の微細構造を設ける領域に、パルス時間幅がピコ秒オーダー以下のパルス幅を有する円偏光又は楕円偏光レーザー光を照射し、前記レーザー光が集光した焦点を走査して改質部を形成する工程Aと、前記改質部が形成された前記基板に対してエッチング処理を行い、前記改質部を除去して微細構造を形成する工程Bと、を含む微細構造の形成方法である。

Description

微細構造の形成方法、レーザー照射装置、及び基板
 本発明は、レーザー光を用いて基板に微細構造を形成する方法、この方法で使用されるレーザー照射装置、及びこの方法を用いて製造された基板に関する。より詳しくは、本発明は、レーザー光を用いて基板に微細孔を形成する方法、この方法で使用されるレーザー照射装置、及びこの方法を用いて製造された基板に関する。
 本願は、2010年4月8日に、日本に出願された特願2010-089510号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来、基板の第一の主面(一方の主面)および第二の主面(他方の主面)に実装された複数のデバイス間を電気的に接続する方法として、基板の両主面を貫通する微細孔や基板表面近傍に微細溝等の微細構造を形成し、さらにこの微細孔やこの微細溝に導電性物質を充填した配線を設ける方法が用いられている。例えば、特許文献1には、基板の厚み方向とは異なる方向に延びる部分を有する微細孔に導電性物質を充填してなる貫通配線を備えた貫通配線基板が記載されている。
 このような配線基板における微細孔及び微細溝等の微細構造を形成する方法としては、レーザーを用いてガラス等の基板の一部を改質した後、改質した部分をエッチングにより除去する方法が挙げられる。具体的には、まず光源としてフェムト秒レーザーを用い、このレーザーを基板に照射して基板内部の改質すべき箇所にレーザー焦点を結び、この焦点を移動させて改質すべき領域を走査することによって、基板内部に所定形状の改質部を形成する。次いで、改質部が形成された基板を所定の薬液に浸漬するウェットエッチング法により、この改質部が基板内から除去されて微細孔及び微細溝等の微細構造が形成される。
日本国特開2006-303360号公報
 従来方法では、ウェットエッチング法で改質部を基板から除去する際、改質部の形状が同程度の複雑さであっても、基板における配置が相違する個々の微細孔及び微細溝において、エッチングの容易さ(エッチング速度)が異なるという問題があった。例えば、図26に示す基板101では、第一の改質部102は容易にエッチングされるが、第二の改質部103はエッチングされ難く、エッチング時間が長くなる問題があった。このため、第二の改質部103のエッチングが完了するまでに、レーザーが照射されない非改質部のエッチングが過度に進行してしまうという問題があった。
 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、基板における配置に左右されず、ほぼ一定のエッチング速度で微細孔等の微細構造を形成することができる微細構造の形成方法、この形成方法に使用されるレーザー照射装置、及びこの形成方法を用いて製造された基板を提供することを目的とする。
 本発明の態様1に記載の微細構造の形成方法は、基板において孔状又は溝状の微細構造を設ける領域に、パルス時間幅がピコ秒オーダー以下のパルス幅を有する円偏光又は楕円偏光レーザー光を照射し、前記レーザー光が集光した焦点を走査して改質部を形成する工程Aと、前記改質部が形成された前記基板に対してエッチング処理を行い、前記改質部を除去して微細構造を形成する工程Bと、を含む微細構造の形成方法である。
 本発明の態様2に記載の微細構造の形成方法は、前記態様1における前記工程Aにおいて、前記レーザー光の光軸の向きを、前記焦点を走査する方向に対して一定の方向に維持しつつレーザー照射してもよい。
 本発明の態様3に記載の微細構造の形成方法は、前記態様1又は2において、前記一定の方向は、前記焦点を走査する方向に対して垂直であってもよい。
 本発明の態様4に記載の微細構造の形成方法は、前記態様1~3のいずれか一項において、前記工程Aにおいて、前記基板の主面側のみから前記レーザー照射してもよい。
 本発明の態様5に記載の微細構造の形成方法は、前記態様1~4のいずれか一項において、前記微細構造において変曲部を形成してもよい。
 本発明の態様6に記載のレーザー照射装置は、基板において孔状又は溝状の微細構造を設ける領域に、パルス時間幅がピコ秒オーダー以下のパルス幅を有する円偏光又は楕円偏光レーザー光を照射し、前記レーザー光を集光した焦点を走査して改質部を形成する際、前記レーザー光の光軸の向きを、前記焦点を走査する方向に対して一定の方向に維持しつつレーザー照射するユニットを備える。
 本発明の態様7に記載のレーザー照射装置は、前記態様6において、前記ユニットは基板ステージであり、前記基板ステージは、前記焦点の走査方向の変更に応じて、前記変更後の走査方向に対する前記レーザー光の光軸の向きを、一定の方向に合わせるように機能してもよい。
 本発明の態様8に記載の基板は、前記態様1~5に記載の微細構造の形成方法を用いて製造される。
 本発明の態様9に記載の基板は、前記態様8において、前記基板には、さらに流体が流通するための流路が形成されてもよい。
 本発明の態様に係る微細構造の形成方法によれば、レーザー光として円偏光又は楕円偏光レーザー光を用いることにより、微細構造となる改質部において、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが縞状に形成されることを抑制することができる。その結果、形成された改質部におけるエッチングのされ易さに大きなバラつきが生じず(エッチングのされ易さが異なるエリアが、後述するように、縞状に形成された場合と比べて)、比較的スムーズにエッチングを行うことができる。このため、前記改質部の基板における配置や形状に左右されず、大きなバラつきの無いエッチング速度で微細構造を形成することができるので、微細孔等の微細構造の大きさを精度良く制御することができる。各微細構造となる改質部のエッチング時間は、前記微細構造となる改質部の長さ及び深さに依存するため、微細構造の設計段階でエッチング時間を算出することができ、生産管理が容易になる。
 前記レーザー光の光軸の向きを、レーザー光の焦点の走査方向に対して一定の方向に維持しつつレーザー照射する場合、微細構造となる改質部において、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが縞状に形成されることを抑制することができる。さらに、前記改質部が基板において形成された位置に依存せずに、前記改質部をほぼ均一の状態で改質することができる。すなわち、形成する改質部の全長のうち、レーザー光の焦点の走査方向に対して一定の方向に維持しつつレーザー照射して形成した領域(区間)において、エッチングされ易さを、ほぼ均一にすることができる。このため、前記改質部の基板における配置や形状に左右されず、ほぼ一定のエッチング速度で微細構造を形成することができるので、微細孔等の微細構造の大きさをより精度良く制御することができる。各微細構造となる改質部のエッチング時間は、前記微細構造となる改質部の長さ及び深さに依存するため、微細構造の設計段階でエッチング時間を算出することができ、生産管理がより容易になる。
 前記レーザー光の光軸の向きを、レーザー光の焦点の走査方向に対して垂直に維持しつつレーザー照射する場合、微細構造となる改質部において、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが縞状に形成されることを抑制し、両エリアが不定形で混在したパターンを前記走査方向に沿わせて形成することができる。つまり、前記改質部は、基板において形成された位置に依存せず、何処に形成されてもほぼ同じ状態で、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが混在したパターンを、前記走査方向に沿わせて形成することができる。垂直に維持しつつレーザー照射したことによって、形成した改質部のエッチングされ易さをほぼ一定にするとともに、エッチング速度を速めることができる。これは、垂直に維持しつつレーザー照射したことによって、改質部において、エッチングされやすいエリアが前記走査方向に沿って準連続的に形成される傾向があるからである。
 したがって、前記改質部の基板における配置や形状に左右されず、ほぼ一定のエッチング速度で微細構造を形成することができるので、微細孔等の微細構造の大きさをより精度良く制御することができる。また、エッチング工程に要する時間を短縮することも可能である。各微細構造となる改質部のエッチング時間は、前記微細構造となる改質部の長さ及び深さに依存するため、微細構造の設計段階でエッチング時間を算出することができ、生産管理がより容易になる。
 前記基板の主面側のみからレーザー照射する場合、前記基板の側面からレーザー照射する場合に比べて、容易に前記改質部を形成することができる。つまり、前記基板の側面は主面に比べて極めて小さい面積であるため、前記側面側からレーザー照射する場合には、前記レーザー光を前記基板の側面に対してほぼ垂直に照射しなければならず、必ずしも容易ではない。
 一方、前記基板の主面は比較的広い面積を有するため、前記主面側からレーザー照射して前記基板の任意の位置に前記レーザー光の焦点を結ぶ場合、必ずしも前記主面に対して垂直にレーザー照射する必要はなく、容易である。
 なお、前記基板の主面とは、平板状の基板を構成する面のうち最も広い面積を有する面のことであり、通常、前記基板は対向する2つの主面を有する。本発明の態様では、2つの主面のうち一方の主面(第一の主面)からのみレーザー照射してもよく、一方の主面(第一の主面)および他方の主面(第二の主面)の両方からレーザー照射してもよい。
 前記微細構造において変曲部を形成する場合、前記変曲部となる改質部において、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが縞状に形成されることを抑制し、前記変曲部に沿った改質部をスムーズに形成することができる。このため、前記変曲部となる改質部と、それ以外の直線部となる改質部とのエッチングされ易さを同程度にすることができる。その結果、精度の高い形状で、前記変曲部を有する前記微細構造を形成することができる。
 また、本発明の態様に係るレーザ照射装置によれば、円偏光又は楕円偏光レーザー光の光軸の向きを、レーザー光の焦点の走査方向に対して一定の方向に維持するユニットを有するため、前記基板に所望の形状で形成された改質部において、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが縞状に形成されることを抑制することができる。さらに、前記改質部が基板において形成された位置に依存せずに、前記改質部をほぼ均一の状態で改質することができる。この結果、別途行われるウェットエッチング工程において、前記基板における改質部の配置や形状に左右されずに、ほぼ一定のエッチング速度で前記改質部を前記基板から除去することができるので、形成される微細孔等の微細構造の大きさを精度良く制御することができる。
 また、本発明の態様に係る基板によれば、前記基板内に精度の良い形状で形成された微細構造を有する基板を提供することができる。
 この微細構造を貫通配線として用いる場合、前記微細構造に導電性物質を充填または成膜することによって、高精度の形状を有する配線を備えた配線基板を提供することができる。
 また、前記微細構造を流体を流通するための流路として用いる場合、前記微細構造(流路)に目的に応じて様々な流体を流通することができる。例えば、前記基板を配線基板として用いる場合、この微細孔(流路)に空気や水等の冷媒を流通するとき、この冷却機能によって、この配線基板に発熱量の大きいデバイスを実装した場合であっても、温度上昇を効果的に低減することが可能になる。その他、前記基板を、マイクロフルイディクス技術を利用したバイオ実験システムを集積化した基板として用いる場合、前記微細孔(流路)には、DNA(核酸)、タンパク質、脂質等の生体高分子溶液を流通させる流路に適用することもできる。
本発明にかかる配線基板の一例を示す平面図である。 図1Aのx-x線に沿った断面図である。 図1Aのy-y線に沿った断面図である。 本発明にかかる配線基板の一例を示す平面図である。 図2Aのx-x線に沿った断面図である。 図2Aのy-y線に沿った断面図である。 本発明にかかる配線基板の別の一例を示す平面図である。 図3Aのx1-x1線に沿った断面図である。 図3Aのy-y線に沿った断面図である。 図3Aのx2-x2線に沿った断面図である。 本発明にかかる配線基板の他の一例を示す平面図である。 図4Aのx-x線に沿った断面図である。 図4Aのy-y線に沿った断面図である。 本発明にかかる配線基板の他の一例を示す平面図である。 図5Aのx-x線に沿った断面図である。 図5Aのy-y線に沿った断面図である。 本発明にかかる微細構造の形成方法の一例における基板を示す平面図である。 図6Aのx-x線に沿った断面図である。 図6Aのy-y線に沿った断面図である。 本発明で用いるレーザー光が、このレーザー光の焦点の走査方向となす角を説明する図である。 本発明にかかる微細構造の形成方法の一例における基板の断面図である。 本発明にかかる微細構造の形成方法の一例における基板の断面図である。 本発明にかかる微細構造の形成方法の別の一例における基板の断面図である。 本発明にかかる微細構造の形成方法の一例における基板を示す平面図である。 図11Aのx-x線に沿った断面図である。 図11Aのy-y線に沿った断面図である。 本発明にかかる微細構造の形成方法の一例における基板を示す平面図である。 図12Aのx-x線に沿った断面図である。 図12Aのy-y線に沿った断面図である。 本発明にかかる微細構造の形成方法の他の一例における基板を示す平面図である。 図13Aのx-x線に沿った断面図である。 図13Aのy-y線に沿った断面図である。 本発明にかかる微細構造の形成方法の他の一例における基板を示す平面図である。 図14Aのx-x線に沿った断面図である。 図14Aのy-y線に沿った断面図である。 本発明にかかる微細構造の形成方法の他の一例における基板を示す平面図である。 図15Aのx-x線に沿った断面図である。 図15Aのy-y線に沿った断面図である。 本発明にかかるレーザー照射装置の一例の概略構成図である。 本発明にかかるレーザー照射装置を用いた配線基板の製造方法の一例を示すフローチャート図である。 基板の平面図である。 図18Aのx-x線に沿った断面図である。 図18Aのy1-y1線に沿った断面図である。 図18Aのy2-y2線に沿った断面図である。 基板の平面図である。 図19Aのx-x線に沿った断面図である。 図19Aのy1-y1線に沿った断面図である。 図19Aのy2-y2線に沿った断面図である。 図19Cにおける領域F1の拡大図である。 図19Dにおける領域F2の拡大図である。 微細構造の形成方法を説明する基板の平面図である。 基板の平面図である。 図22Aのy1-y1線に沿った断面図である。 図22Aのy2-y2線に沿った断面図である。 部分(a)は基板の平面図、部分(b)及び部分(c)は拡大図である。 部分(a)は、図23の部分(a)におけるy1-y1線に沿う断面図であり、部分(b)は拡大図である。 部分(a)は、図23の部分(a)におけるy2-y2線に沿う断面図であり、部分(b)は拡大図である。 基板の平面図である。 図25Aのy1-y1線に沿った断面図である。 図25Aのy2-y2線に沿った断面図である。 微細構造である微細孔が形成された従来の基板の一例である。 図26Aのx-x線に沿った断面図である。 図26Aのy-y線に沿った断面図である。
 以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。以下では基板に微細構造を形成し、この微細構造を貫通配線又は流路として用いる場合を例に挙げて説明しているが、本発明における基板に形成された微細構造の用途はこれに限定されるものではない。
 
<第一実施形態:貫通配線基板10>
 図1A、図1B、及び図1Cは、本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法によって製造できる配線基板の一例である貫通配線基板10を示す。図1Aは貫通配線基板10の平面図で、図1B及び図1Cは、貫通配線基板10の断面図である。図1Bは図1Aのx-x線に沿った断面を示し、図1Cは図1Aのy-y線に沿った断面を示す。
 この貫通配線基板10は、第一の貫通配線7及び第二の貫通配線8を備えている。基板1には、基板1を構成する第一の主面(一方の主面)2と第二の主面(他方の主面)3とを結ぶように第一の微細孔4及び第二の微細孔5が形成されている。第一の貫通配線7及び第二の貫通配線8は、前記第一及び第二の微細孔中に導電性物質6を充填又は成膜してなる。
 第一の貫通配線7は、第一の主面2に露呈する開口部9から第一屈曲部11まで基板1の厚み方向に延伸する領域αと、第一屈曲部11から第二屈曲部12まで基板1の主面と平行に、且つ基板1の横方向(X方向)に延伸する領域βと、第二屈曲部12から第二の主面3に露呈する開口部13まで基板1の厚み方向に延伸する領域γとからなる。
 第一の貫通配線7の領域α、領域β、及び領域γには、第一の微細孔4の領域α、領域β、及び領域γが対応する。
 第二の貫通配線8は、第一の主面2に露呈する開口部14から第一屈曲部15まで基板1の厚み方向に延伸する領域αと、第一屈曲部15から第二屈曲部16まで基板1の主面と平行に、且つ基板1の縦方向(Y方向)に延伸する領域βと、第二屈曲部16から第二の主面3に露呈する開口部17まで基板1の厚み方向に延伸する領域γとからなる。
 第二の貫通配線8の領域α、領域β、及び領域γには、第二の微細孔5の領域α、領域β、及び領域γが対応する。
 
<第二実施形態:貫通配線基板210>
 図2A、図2B、及び図2Cは、本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法によって製造できる配線基板の他の一例である貫通配線基板210を示す。図2Aは、貫通配線基板210の平面図である。図2B及び図2Cは、貫通配線基板210の断面図である。図2Bは図2Aのx-x線に沿った断面を示し、図2Cは図2Aのy-y線に沿った断面を示す。
 この貫通配線基板210は、第一の貫通配線207及び第二の貫通配線208を備えている。基板201には、基板201を構成する第一の主面(一方の主面)202と第二の主面(他方の主面)203とを結ぶように第一の微細孔204及び第二の微細孔205が形成されている。第一の貫通配線207及び第二の貫通配線208は、第一及び第二の微細孔中に導電性物質206を充填又は成膜してなる。
 第一の貫通配線207は、第一の主面202に露呈する開口部209から第一変曲部211まで基板201の厚み方向に延伸する領域α(直線部α)と、第一変曲部211から第二変曲部212まで基板201の二つの主面と平行に、且つ基板201の横方向(X方向)に延伸する領域β(直線部β)と、第二変曲部212から第二の主面203に露呈する開口部213まで基板201の厚み方向に延伸する領域γ(直線部γ)とからなる。
 第一の貫通配線207の領域α、領域β、及び領域γには、第一の微細孔204の領域α、領域β、及び領域γが対応する。
 第一の貫通配線207の中心線に沿った縦断面において、第一変曲部211および第二変曲部212の形状は円弧状である。本実施形態に係る第一変曲部211および第二変曲部212において、前記中心線の描く円弧の曲率半径Rは70μmとし、第一の貫通配線207の直径を40μmとし、基板201の厚みは300μmとした。
 前記曲率半径Rとしては、第一の貫通配線207の直径及び基板201の厚みにもよるが、10~1000μmの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径であると、領域αと領域βとを、及び、領域βと領域γとを、第一及び第二変曲部211,212を介してより滑らかに接続することができる。
 第一の貫通配線207が屈曲部の代わりに変曲部を有することによって、高周波信号等の電気信号の伝送損失を低減することができ、且つ、第一の微細孔204から導電性物質206が剥離することによる導通不良を抑制することができる。
 第二の貫通配線208は、第一の主面202に露呈する開口部214から第一変曲部215まで基板201の厚み方向に延伸する領域α(直線部α)と、第一変曲部215から第二変曲部216まで基板201の主面と平行に、且つ基板1の縦方向(Y方向)に延伸する領域β(直線部β)と、第二変曲部216から第二の主面203に露呈する開口部217まで基板201の厚み方向に延伸する領域γ(直線部γ)とからなる。
 第二の貫通配線208の領域α、領域β、及び領域γには、第二の微細孔205の領域α、領域β、及び領域γが対応する。
 第二の貫通配線208の中心線に沿った縦断面において、第一変曲部214および第二変曲部215の形状は円弧状である。本実施形態に係る第一変曲部215および第二変曲部216において、前記中心線の描く円弧の曲率半径Rは70μmとし、第二の貫通配線208の直径を40μmとし、基板201の厚みは300μmとした。
 前記曲率半径Rとしては、第二の貫通配線208の直径及び基板201の厚みにもよるが、10~1000μmの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径であると、領域αと領域βとを、及び、領域βと領域γとを、第一及び第二変曲部215,216を介してより滑らかに接続することができる。
 第二の貫通配線208が屈曲部の代わりに変曲部を有することによって、高周波信号等の電気信号の伝送損失を低減することができ、且つ、第一の微細孔205から導電性物質206が剥離することによる導通不良を抑制することができる。
 
<第三実施形態:貫通配線基板310>
 図3A、図3B、図3C、及び図3Dは、本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法によって製造できる配線基板の他の一例である貫通配線基板310を示す。図3Aは、貫通配線基板310の平面図、図3B、図3C、図3Dは、断面図である。図3Bは図3Aのx1-x1線に沿った断面を示し、図3Cは図3Aのy-y線に沿った断面を示し、図3Dは図3Aのx2-x2線に沿った断面を示す。
 この貫通配線基板310は、基板301を構成する第一の主面(一方の主面)302と第二の主面(他方の主面)303とを結ぶように第一の微細孔304及び第二の微細孔305を配し、各微細孔中に導電性物質306を充填又は成膜してなる第一の貫通配線307及び第二の貫通配線308を備え、且つ、第一の微細孔g1からなる第一流路G1が設けられている。
 第一の貫通配線307は、第一の主面302に露呈する開口部309から第一屈曲部311まで基板301の厚み方向に延伸する領域αと、第一屈曲部311から第二屈曲部312まで基板301の主面と非平行に斜めを成し、且つ基板301の横方向(X方向)に延伸する領域βと、第二屈曲部312から第二の主面303に露呈する開口部313まで基板301の厚み方向に延伸する領域γとからなる。
 第一の貫通配線307の領域α、領域β、及び領域γには、第一の微細孔304の領域α、領域β、及び領域γが対応する。
 第二の貫通配線308は、第一の主面302に露呈する開口部314から第一屈曲部315まで基板301の厚み方向に延伸する領域αと、第一屈曲部315から第二屈曲部316まで基板301の主面と非平行に斜めを成し、且つ基板301の縦方向(Y方向)に延伸する領域βと、第二屈曲部316から第二の主面303に露呈する開口部317まで基板301の厚み方向に延伸する領域γとからなる。
 第二の貫通配線308の領域α、領域β、及び領域γには、第二の微細孔305の領域α、領域β、及び領域γが対応する。
 第一の微細孔g1からなる第一流路G1は、基板301の両主面に沿うように、基板301の横方向(X方向)に延伸して設けられている。第一の微細孔g1は、基板1の対向する二つの側面に、冷媒が出入りするための開口部を有する。
 なお、図1A乃至図2Cでは示していないが、微細孔からなる同様の流路は、前述の貫通配線基板10及び210においても設けることができる。
 
<第四実施形態:表面配線基板30>
 図4A、図4B、及び図4Cは、本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法によって製造できる配線基板の別の一例である表面配線基板30を示す。図4Aは、表面配線基板30の平面図、図4B及び図4Cは断面図である。図4Bは図4Aのx-x線に沿った断面を示し、図4Cは図4Aのy-y線に沿った断面を示す。
 この表面配線基板30は、基板31を構成する第一の主面(一方の主面)32の表面に形成された第一の微細溝34を配し、その微細溝34に導電性物質36を充填又は成膜してなる第一の表面配線37を備えている。
 第一の表面配線37は、第一端部(一端部)38から第一屈曲部39まで基板31の横方向(X方向)に延伸する領域ζと、第一屈曲部39から第二端部(他端部)40まで基板31の縦方向(Y方向)に延伸する領域ηとからなる。
 第一の表面配線37の領域ζ及び領域η、並びに第一端部38、第一屈曲部39、及び第二端部40は、第一の微細溝34の領域ζ及び領域η、並びに第一端部38及び第二端部40に対応する。
 
<第五実施形態:表面配線基板230>
 図5A、図5B、及び図5Cは、本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法によって製造できる配線基板の別の一例である表面配線基板230を示す。図5Aは、表面配線基板230の平面図、図5B及び図5Cは断面図である。図5Bは図5Aのx-x線に沿った断面を示し、図5Cは図5Aのy-y線に沿った断面を示す。
 この表面配線基板230は、基板231を構成する第一の主面(一方の主面)232の表面に形成された第一の微細溝234を配し、その微細溝234に導電性物質236を充填又は成膜してなる第一の表面配線237を備えている。
 第一の表面配線237は、第一端部(一端部)238から第一変曲部239まで基板231の横方向(X方向)に延伸する領域ζ(直線部ζ)と、第一変曲部239から第二端部(他端部)240まで基板231の縦方向(Y方向)に延伸する領域η(直線部η)とからなる。
 第一の表面配線237の領域ζ及び領域η、並びに第一端部238、第一変曲部239、及び第二端部240には、第一の微細溝234の領域ζ及び領域η、並びに第一端部238及び第二端部240が対応する。
 第一の表面配線237を基板厚み方向に見たとき、第一変曲部239の形状は円弧状である。本例では、第一変曲部239の描く円弧の曲率半径Rは70μmとし、第一の表面配線237の直径を40μmとした。
 前記曲率半径Rとしては、第一の貫通配線237の直径にもよるが、10~1000μmの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径Rであると、領域ζと領域ηとを第一変曲部239を介してより滑らかに接続することができる。
 第一の表面配線237が屈曲部の代わりに変曲部を有することによって、高周波信号等の電気信号の伝送損失を低減することができ、且つ、微細溝234から導電性物質236が剥離することによる導通不良を抑制することができる。
 貫通配線基板10,210,310及び表面配線基板30,230における基板1,201,31,231の材料としては、例えばガラス、サファイア等の絶縁体や、シリコン(Si)等の半導体が挙げられる。これらの材料であれば、半導体デバイスとの線膨張係数差が小さいため、前記貫通配線基板又は前記表面配線基板と半導体デバイスとを、半田等を用いて接続する際に、位置ズレが生じず、精度の高い接続が可能となる。さらに、これらの材料のなかでも、絶縁性のガラスが好ましい。基板材料がガラスであると、微細孔及び微細溝の内壁面に絶縁層を形成する必要がなく、浮遊容量成分の存在等による高速伝送の阻害要因がない等の利点がある。
 基板1,201,301,31,231の厚さ(第一の主面2,202,302,32,232から第二の主面3,203,303,33,233までの距離)は適宜設定することができ、例えば約150μm~1mmの範囲が挙げられる。
 貫通配線基板10,210,310及び表面配線基板30,230に配された各微細孔7,8,207,208,307,308及び第一の微細溝37,237に充填又は成膜する導電性物質6,206,36,236,306としては、例えば金錫(Au-Sn)、銅(Cu)等が挙げられる。
 本発明の実施形態にかかる配線基板に形成されている微細構造の形状、並びに貫通配線、表面配線、及び流路のパターンや断面形状は、以上の例示に限定されるものではなく、適宜設計することが可能である。
 
<貫通配線基板10を製造する方法>
 次に、本発明の配線基板における微細孔及び微細溝の形成方法の一例として、貫通配線基板10を製造する方法を、図6A~図15Cに示す。
 ここで、図6A~図6C,図11A~図15Cは、貫通配線基板10を製造する基板1の平面図および断面図である。図6A、図11A、図12A、図13A、図14A、図15Aは基板1の平面図であり、図6B、図6C、図11B、図11C、図12B、図12C、図13B、図13C、図14B、図14C,図15B、及び図15Cはそれぞれの平面図のx-x線及びy-y線に沿う基板1の断面図である。
[工程A]
 まず、図6A~図6Cに示すように、基板1に第一のレーザー光51及び第二のレーザー光52を照射して、基板1内に基板1の材料が改質されてなる第一の改質部53及び第二の改質部54を形成する。各改質部は、第一の貫通配線7及び第二の貫通配線8が設けられる領域にそれぞれ形成される。第一のレーザー光51及び第二のレーザー光52の偏光は、円偏光又は楕円偏光である。
 基板1の材料としては、例えばガラス、サファイア等の絶縁体や、シリコン(Si)等の半導体が挙げられる。これらの材料であれば、半導体デバイスとの線膨張係数差が小さいため、前記貫通配線基板又は前記表面配線基板と半導体デバイスとを、半田等を用いて接続する際に、位置ズレが生じず、精度の高い接続が可能となる。さらに、これらの材料のなかでも、絶縁性のガラスが好ましい。基板材料がガラスであると、微細孔の内壁面に絶縁層を形成する必要がなく、浮遊容量成分の存在等による高速伝送の阻害要因がない、等の利点がある。
 基板1の厚さは適宜設定することができ、例えば約150μm~1mmの範囲に設定すればよい。
 第一のレーザー光51及び第二のレーザー光52は、基板1の第一の主面(一方の主面)2側から照射され、基板1内の所望の位置で第一の焦点56及び第二の焦点57を結んでいる。各焦点56,57を結んだ位置で、基板1の材料が改質される。
 したがって、第一のレーザー光51,第二のレーザー光52を照射しながら、第一の焦点56,第二の焦点57の位置を順次ずらして走査(移動)して、第一の微細孔4,第二の微細孔5が設けられる領域の全部に対して、各焦点56,57を結ぶことによって、第一の改質部53及び第二の改質部54を形成することができる。
 各レーザー光51,52は、基板1の第一の主面2及び/又は第二の主面(他方の主面)3側から照射してもよいし、基板1の側面から照射してもよい。前記両主面2,3側のみからレーザー光を照射する方が容易であるため好ましい。各レーザー光51,52の光軸Eが基板1に入射する角度は所定の角度に設定される。各レーザー光51,52は単一のレーザー光を用いて順に照射してもよいし、複数のレーザー光を用いて同時に照射してもよい。
 また、各レーザー光51,52の焦点56,57を走査する方向としては、例えば図6B及び図6Cに示した各改質部53,54に沿った実線の矢印のように、領域γ,領域β,領域αの順に走査する一筆書きの方向が挙げられる。すなわち、前記矢印は、基板1の第二の主面3の開口部13,17となる部位から、第一の主面2の開口部9,14となる部位まで、この焦点56,57を走査することを表す。このとき、前記矢印の向きで一筆書きの走査を行うことが、製造効率上好ましい。
 レーザー光の光軸Eが、焦点の走査方向(改質部の延伸方向)に対してなす角度は、図7に示すように、角度θと角度φとで規定できる。つまり、図7のxyzの3軸直交座標系において、x軸の正方向を焦点の走査方向とした場合、前記レーザー光の光軸E(矢印Eで示す)は、このx軸の正方向に対してなす角度θと、z軸の正方向に対してなす角度φとで規定される。なお、図7において、矢印eは光軸E(レーザー光の照射方向)のx-y平面への投影を示す。
 図6Bにおいて、第一のレーザー光51の光軸Eの向きは、第一の焦点56の走査方向(第一の改質部53の領域βの延伸方向)に対して垂直であり、前記角度θ及びφは0度である。
 同様に、図6Cにおいて、第二のレーザー光52の光軸Eの向きは、第二の焦点57の走査方向(第二の改質部54の領域βの延伸方向)に対して垂直であり、前記角度θ及びφは0度である。
 第一の改質部53を形成するとき、第一のレーザー光51の光軸Eの向きは、第一の焦点56の走査方向に対して一定の方向に維持しつつ、領域α~γをレーザー照射することが好ましい(図8)。
 ここで、「レーザー光の光軸の向きを焦点の走査方向に対して一定の方向に維持する」とは、光軸Eの向きと焦点の走査方向との相対的な位置関係を一定に保つことを意味し、前記角度θ及びφをそれぞれ任意の特定角度に固定することを意味する。
 図8に示すように、第一の改質部53を形成する際、第一のレーザー光51の光軸Eの向きを、第一の焦点56の走査方向に対して垂直に維持しつつ、領域γ,領域β,領域αの順に照射した場合、各領域における光軸Eの向きは、順にE1,E2,E3の破線矢印で示される。ここで、図8は、図6Bと同じ断面を示しており、各領域α~γの延伸方向に沿った実線矢印は、第一の焦点56の走査方向を示す。
 図8では、領域α及び領域γを形成する際は、第一のレーザー光51を基板1の側面に対して垂直に照射し、領域βを形成する際は、第一のレーザー光51を基板1の第一の主面2に対して垂直に照射している。
 このようにレーザー光の光軸の向きを焦点の走査方向に対して一定の方向(ここでは垂直)に維持しつつレーザー照射することによって、形成された第一の改質部53では、領域α~γにおいて、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが縞状に形成されることを抑制し、両エリアが不定形で混在したパターンを前記走査方向に沿わせて形成することができる。より具体的には、前記領域α~γの改質部において、エッチングされやすいエリアを、前記レーザー光の光軸が中心となるスパイラル状で、前記走査方向に沿って準連続的に形成する。前記エッチングされやすいエリアが、後段のエッチング工程において、優先的にエッチングされて、エッチング液が改質部の延伸方向に浸透しやすくなるため、前記改質部のエッチング速度を速めることができる。
 また、前記領域α~γの改質部における改質の状態を均一にすることができるので、後段のエッチング工程において、前記領域α~γのエッチング速度を均一にすることができる。
 また、第一のレーザー光51の前記角度θ及びφと、第二のレーザー光52の前記角度θ及びφとを同一にすることによって、第一の改質部53の改質の状態と第二の改質部54の改質の状態とを均一にすることができる。この結果、後段のエッチング工程において、第一の改質部53のエッチング速度と第二の改質部54のエッチング速度とを同程度にすることができ、第一の微細孔4及び第二の微細孔5を精度の良い形状で形成することができる。
 各レーザー光51,52の前記角度θ及びφは0度に限定されず、角度θと角度φとはそれぞれ独立に任意の角度に設定することができる。
 例えば、角度θと角度φとの組合わせ(θ,φ)を(0度,90度)とした場合、前記レーザー光の光軸Eの向きは、前記焦点の走査方向(改質部の延伸方向)に対して平行である。
 図9に示すように、第一の改質部53を形成する際、第一のレーザー光51の光軸Eの向きを、第一の焦点56の走査方向に対して平行に維持しつつ、領域γ,領域β,領域αの順に照射した場合、各領域における光軸Eの向きは、順にE4,E5,E6の破線矢印で示される。ここで、図9は、図6Bと同じ断面を示しており、各領域α~γの延伸方向に沿った実線矢印は、第一の焦点56の走査方向を示す。
 図9では、領域α及び領域γを形成する際、第一のレーザー光51を基板1の第一の主面2に対して垂直に照射し、領域βを形成する際、第一のレーザー光51を基板1の側面に対して垂直に照射している。
 このようにレーザー光の光軸の向きを焦点の走査方向に対して平行に維持しつつレーザー照射することによって、形成された第一の改質部53では、領域α~γにおいて、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが縞状に形成されることを抑制できる。
 また、前記領域α~γの改質部における改質の状態を均一にすることができるので、後段のエッチング工程において、前記領域α~γのエッチング速度を均一にすることができる。
 本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法では、レーザー光の光軸の向きを、焦点の走査方向に対して一定の方向に維持しつつレーザー照射しても良いし、一定の方向に維持せずにレーザー照射しても良い。
 前記改質部となる全領域を走査する際に、レーザー光の光軸の向きを焦点の走査方向に対して一定の方向に維持してレーザー照射した場合、前述のように、前記改質部の全領域に渡って改質の状態を均一にすることができる。
 一方、前記光軸の向きを一定の方向に維持せずにレーザー照射した場合でも、前記改質部の全領域に渡って、改質の状態は極端には変わらず、均一とは言えないまでも、概ね同じ状態である。従って、後段のエッチング工程におけるエッチング速度に極端に大きなバラつきは生じない。これは、本発明の実施形態では円偏光又は楕円偏光レーザー光を使用しているので、直線偏光レーザーを用いて形成された改質部で見られるような、改質部の延伸方向に見て、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが交互に縞状で形成されることが抑制されているためである。
 なお、前記「エッチング速度の極端に大きなバラつき」とは、直線偏光レーザー光を用いた場合に形成されうる、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが交互に形成された改質部におけるエッチング速度のバラつきをいう。直線偏光レーザーを用いた場合の改質部の状態については後述する。
 本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法で用いられるレーザー光の偏光は、円偏光又は楕円偏光である。円偏光は右円偏光であっても左円偏光であってもよい。楕円偏光は右楕円偏光であても左楕円偏光であってもよい。楕円偏光は、本発明の実施形態に係る効果を十分に発揮するために、円偏光に近い楕円偏光であることが好ましい。
 このような円偏光又は楕円偏光レーザー光は、例えばフェムト秒レーザー光を公知の適当な移相子に通すことによって得られる。
 円偏光又は楕円偏光レーザー光51,52の焦点56,57を改質部53,54となる領域に走査することによって、例えば、直径が数μm~数十μmとした改質部53,54を形成できる。また、焦点56,57を結ぶ位置を制御することにより、所望の形状を有する改質部53,54を形成できる。
 貫通配線基板10における第一の微細孔4となる改質部53と同様に、貫通配線基板210における第一の微細孔204となる改質部を形成することができる。
 貫通配線基板210における貫通配線207,208の変曲部となる改質部を、円偏光又は楕円偏光レーザー光の照射を用いて形成することによって、前記変曲部となる改質部において、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが縞状に形成されることを抑制し、前記変曲部の形状に沿った改質部をスムーズに形成することができる。このため、前記変曲部となる改質部と、それ以外の直線部となる改質部とのエッチングされ易さを同程度にすることができる。その結果、精度の高い形状で、前記変曲部を有する前記微細構造を形成することができる。
 貫通配線基板10における微細孔となる改質部と同様に、貫通配線基板310における第一の微細孔304及び第二の微細孔305となる改質部を形成することができる。
 また、第一の微細孔304となる改質部を形成するとき、円偏光又は楕円偏光レーザー光を基板301の第一の主面302側からのみ照射する方法を用いることもできる。つまり、以下の方法を用いることができる。
 図10は、図3Bと同じ断面を示しており、各領域α~γの延伸方向に沿った実線矢印は、レーザー光の焦点の走査方向を示す。
 図10に示すように、第一の微細孔304となる改質部の領域α及びγを形成するときは、レーザー光の光軸Eの向きE9及びE7を前記レーザー光の焦点の走査方向に対して平行に維持する。一方、第一の微細孔304となる改質部の領域βを形成するときは、レーザー光の光軸Eの向きE8を前記レーザー光の焦点の走査方向に対して垂直に維持する。
 このようにレーザー光の光軸Eの向きE7~E9を調整することによって、基板301の第一の主面302側からのみレーザー照射して、貫通配線基板310の微細孔となる改質部を形成することができる。
 なお、前記レーザー光の光軸Eの向きE7~E9の角度θと角度φとの組み合わせは、E7及びE9では(θ,φ)=(0度,0度)であり、E8では(θ,φ)=(0度,20度)である。
 このようにレーザー光の光軸Eの向きE7~E9を調整した場合、前記レーザー光の焦点の走査方向に対する前記レーザー光の光軸の向きは各領域α~γにおいて異なっているため、前記領域α及びγの改質の程度と前記領域βの改質の程度とは異なる。つまり、前記領域α及びγのエッチング速度と前記領域βのエッチング速度とは異なる。
 しかし、前記領域βだけを考慮すれば、そのエッチング速度はほぼ均一であり、前記領域α及び領域γだけを考慮すれば、そのエッチング速度も前記領域βとは独立してほぼ均一である。このため、第一の微細孔304となる改質部のエッチング速度を予め見積もることは容易であり、エッチングの程度を精度良く制御して第一の微細孔304を形成することができる。
 したがって、本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法における前記工程Aでは、前記改質部を形成する全領域のうち少なくとも一部の領域において、前記レーザー光の焦点の走査方向に対する前記レーザー光の光軸の向きを一定に維持しつつレーザー照射することが好ましい。前記改質部を形成する全領域のうち少なくとも半分以上の領域において、前記レーザー光の焦点の走査方向に対する前記レーザー光の光軸の向きを一定に維持しつつレーザー照射することがより好ましい。前記改質部を形成する全領域のうち全ての領域において、前記レーザー光の焦点の走査方向に対する前記レーザー光の光軸の向きを一定に維持しつつレーザー照射することがさらに好ましい。
 以下に説明する工程B及び工程Cは、貫通配線基板210,310を製造する場合にも適用可能である。
[工程B]
 図11A~図11Cに示すように、第一の改質部53及び第二の改質部54を形成した基板1をエッチング液(薬液)59に浸漬して、ウェットエッチングすることによって、各改質部53,54を基板1から除去する。その結果、第一の改質部53及び第二の改質部54が存在した領域に、第一の微細孔4及び第二の微細孔5が形成される(図11C)。本実施形態では基板1の材料としてガラスを用い、エッチング液59としてフッ酸(HF)の10質量%溶液を主成分とする溶液を用いた。
 このエッチングは、基板1の改質されていない部分に比べて、第一の改質部53及び第二の改質部54が非常に速くエッチングされる現象を利用するものである。結果として各改質部53,54の形状に応じた各微細孔4,5を形成することができる(図12A~図12C)。
 前記エッチング液59は特に限定されず、例えばフッ酸(HF)を主成分とする溶液、フッ酸に硝酸等を適量添加したフッ硝酸系の混酸等を用いることができる。また、基板1の材料に応じて、他の薬液を用いることもできる。
[工程C]
 第一の微細孔4及び第二の微細孔5が形成された基板1において、各微細孔4,5に導電性物質6を充填又は成膜して、第一の貫通配線7及び第二の貫通配線8を形成する。前記導電性物質6としては、例えば金錫(Au-Sn)、銅(Cu)等が挙げられる。前記導電性物質6の充填又は成膜方法としては、溶融金属吸引法、超臨界成膜法などを、適宜用いることができる。
 以上の工程A~工程Cにより、図1A~図1Cに示した貫通配線基板10が得られる。
 さらに所望に応じて、各貫通配線7,8の開口部9,13,14,17上にランド部を形成してもよい。ランド部の形成方法は、めっき法、スパッタ法などを、適宜用いることができる。
 
<表面配線基板30を製造する方法>
 次に、本発明の実施形態に係る配線基板における微細孔及び微細溝の形成方法の他の一例として、表面配線基板30を製造する方法を、図11A~図13Cを参照して説明する。
 ここで、図13A~図15Cは、表面配線基板30を製造する基板31の平面および断面を示す。前記図中、図13A、図14A、図15Aは基板31の平面図であり、図13B、図13C、図14B、図14C、図15B及び図15Cはそれぞれの平面図のx-x線及びy-y線に沿う基板31の断面図である。
[工程A]
 まず、図13A~図13Cに示すように、基板31に第一のレーザー光71及び第二のレーザー光72を照射して、基板31の第一の主面32の表面近傍に基板31の材料が改質されてなる第一の改質部73を形成する。第一の改質部73は、第一の表面配線37が設けられる領域に形成される。第一のレーザー光71及び第二のレーザー光72の偏光は、円偏光又は楕円偏光である。
 基板31の材料としては、例えばガラス、サファイア等の絶縁体や、シリコン(Si)等の半導体が挙げられる。これらの材料であれば、半導体デバイスとの線膨張係数差が小さいため、前記貫通配線基板又は前記表面配線基板と半導体デバイスとを、半田等を用いて接続する際に、位置ズレが生じず、精度の高い接続が可能となる。さらに、これらの材料のなかでも、絶縁性のガラスが好ましい。基板材料がガラスであると、微細孔の内壁面に絶縁層を形成する必要がなく、浮遊容量成分の存在等による高速伝送の阻害要因がない、等の利点がある。
 基板31の厚さは適宜設定することができ、例えば約150μm~1mmの範囲に設定すればよい。
 第一のレーザー光71及び第二のレーザー光72は、基板31の第一の主面32側から照射され、基板31の表面近傍の所望の位置で第一の焦点74及び第二の焦点75を結んでいる。各焦点74,75を結んだ位置で、基板31の材料が改質される。
 したがって、各レーザー光71,72を照射しながら、各焦点74,75の位置を順次ずらして走査(移動)して、第一の微細溝34が設けられる領域の全部に対して、各焦点74,75を結ぶことによって、第一の改質部73を形成することができる。
 各レーザー光71,72は、基板31の第一の主面32及び/又は第二の主面33側から照射してもよいし、基板31の側面から照射してもよい。前記両主面32,33側のみからレーザー光を照射する方が容易であるため好ましい。各レーザー光71,72の光軸Eが基板31に入射する角度は所定の角度に設定される。各レーザー光71,72は単一のレーザー光を用いて順に照射してもよいし、複数のレーザー光を用いて同時に照射してもよい。
 また、各レーザー光71,72の各焦点74,75を走査する方向としては、例えば図13Aに示した第一の改質部73に沿った実線の矢印のように、領域ζ,領域ηの順に走査する一筆書きの方向が挙げられる。すなわち、前記矢印は、第一のレーザー光71が第一の改質部73の第一端部38となる部位から屈曲部39となる部位まで、第二のレーザー光72が第一の改質部73の屈曲部となる部位から第二端部40となる部位まで、各焦点74,75を走査することを表す。このとき、前記矢印の向きで一筆書きの走査を行うことが、製造効率上好ましい。
 レーザー光の光軸Eが、焦点の走査方向(改質部の延伸方向)に対してなす角度は、図7に示すように、角度θと角度φとで規定できる。つまり、図7のxyzの3軸直交座標系において、x軸の正方向を焦点の走査方向とした場合、前記レーザー光の光軸E(矢印Eで示す)は、前記x軸の正方向に対してなす角度θと、z軸の正方向に対してなす角度φとで規定される。なお、図7において、矢印eは光軸E(レーザー光の照射方向)のx-y平面への投影を示す。
 図13Bにおいて、第一のレーザー光71の光軸Eの向きは、第一の焦点74の走査方向(第一の改質部73の領域ζの延伸方向)に対して垂直であり、前記角度θ及び角度φは0度である。
 同様に、図13Cにおいて、第二のレーザー光72の光軸Eの向きは、第二の焦点75の走査方向(第一の改質部73の領域ηの延伸方向)に対して垂直であり、前記なす角度θ及び角度φは0度である。
 第一の改質部73を形成するとき、各レーザー光71,72の光軸Eの向きは、各焦点74,75の走査方向に対して一定の方向に維持しつつ、領域ζ及び領域ηをレーザー照射することが好ましい。
 ここで、「レーザー光の光軸の向きを焦点の走査方向に対して一定の方向に維持する」とは、光軸Eの向きと焦点の走査方向との相対的な位置関係を一定に保つことを意味し、前記角度θ及び角度φをそれぞれ任意の特定角度に固定することを意味する。
 図13B,図13Cにおける破線矢印Eで示すように、第一の改質部73を形成する際、各レーザー光71,72の光軸Eの向きを、各焦点74,75の走査方向に対して垂直に維持しつつ、領域ζ及び領域ηの順に照射した場合、各レーザー光71,72を基板31の第一の主面32に対して垂直に照射する。
 このようにレーザー光の光軸の向きを焦点の走査方向に対して一定の方向(例えば、垂直)に維持しつつレーザー照射することによって、形成された第一の改質部73では、領域ζ及び領域ηにおいて、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが縞状に形成されることを抑制することができ、且つ、改質の状態を均一にすることができる。この結果、後段のエッチング工程において、領域ζ及び領域ηのエッチング速度を均一にすることができる。
 また、第一のレーザー光71の前記角度θ及び角度φと、第二のレーザー光72の前記角度θ及び角度φとを同一にすることによって、第一の改質部73において、領域ζの改質の状態と領域ηの改質の状態とを均一にすることができる。この結果、後段のエッチング工程において、領域ζのエッチング速度と領域ηのエッチング速度とを同程度にすることができ、第一の微細溝34を精度の良い形状で形成することができる。
 各レーザー光71,72の前記角度θ及び角度φは0度に限定されず、角度θと角度φとはそれぞれ独立に任意の角度に設定することができる。
 例えば、角度θと角度φとの組合わせ(θ,φ)を(0度,90度)とした場合、前記レーザー光の光軸Eの向きは、前記焦点の走査方向(改質部の延伸方向)に対して平行である。
 図13B,図13Cにおける破線矢印Fで示すように、第一の改質部73を形成する際、各レーザー光71,72の光軸Fの向きを、各焦点74,75の走査方向に対して平行に維持しつつ、領域ζ及び領域ηの順に照射した場合、各レーザー光71,72を基板31の側面に対して垂直に照射する。
 このようにレーザー光の光軸の向きを焦点の走査方向に対して平行に維持しつつレーザー照射することによって、形成された第一の改質部73では、領域ζ及び領域ηにおいて、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが縞状に形成されることを抑制し、両エリアが不定形で混在したパターンを前記走査方向に沿わせて形成することができる。
 また、前記領域α~領域γの改質部における改質の状態を均一にすることができるので、後段のエッチング工程において、前記領域α~領域γのエッチング速度を均一にすることができる。
 本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法では、レーザー光の光軸の向きを、焦点の走査方向に対して一定の方向に維持しつつレーザー照射しても良いし、一定の方向に維持せずにレーザー照射しても良い。
 前記改質部となる全領域を走査する際に、レーザー光の光軸の向きを焦点の走査方向に対して一定の方向に維持してレーザー照射した場合は、前述のように、前記改質部の全領域に渡って改質の状態を均一にすることができる。
 一方、前記光軸の向きを一定の方向に維持せずにレーザー照射した場合でも、前記改質部の全領域に渡って、改質の状態は極端には変わらず、均一とは言えないまでも、概ね同じ状態であり、後段のエッチング工程におけるエッチング速度に極端に大きなバラつきは生じない。
 本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法で用いられるレーザー光の偏光は、円偏光又は楕円偏光である。円偏光は右円偏光であっても左円偏光であってもよく、楕円偏光は右楕円偏光であても左楕円偏光であってもよい。楕円偏光は、本発明の実施形態に係る効果を十分に発揮するために、円偏光に近い楕円偏光であることが好ましい。
 このような円偏光又は楕円偏光レーザー光は、例えばフェムト秒レーザー光を公知の適当な偏光子に通すことによって得られる。
 円偏光又は楕円偏光レーザー光71,72の焦点74,75を改質部73となる領域に走査することによって、例えば、直径が数μm~数十μmとした改質部73を形成できる。
 また、焦点74,75を結ぶ位置を制御することにより、所望の形状を有する改質部73を形成できる。
 表面配線基板30における第一の微細溝34となる改質部73と同様に、表面配線基板230における第一の微細孔234となる改質部を同様に形成することができる。
 表面配線基板230における表面配線237の変曲部239となる改質部を、円偏光又は楕円偏光レーザー光の照射を用いて形成することによって、前記変曲部となる改質部において、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが縞状に形成されることを抑制し、前記変曲部の形状に沿った改質部をスムーズに形成することができる。このため、前記変曲部となる改質部と、それ以外の直線部となる改質部とのエッチングされ易さを同程度にすることができる。その結果、精度の高い形状で、前記変曲部を有する前記微細構造を形成することができる。
 以下に説明する工程B及び工程Cは、表面配線基板230を製造する場合にも適用可能である。
[工程B]
 図14A~図14Cに示すように、第一の改質部73を形成した基板31をエッチング液(薬液)77に浸漬して、ウェットエッチングすることによって、第一の改質部73を基板31から除去する。その結果、第一の改質部73が存在した領域に、第一の微細溝34が形成される(図14A~図14C)。本実施形態では基板31の材料としてガラスを用い、エッチング液77としてフッ酸(HF)の10%溶液を主成分とする溶液を用いた。
 このエッチングは、基板31の改質されていない部分に比べて、第一の改質部73が非常に速くエッチングされる現象を利用するものであり、結果として第一の改質部73の形状に応じた第一の微細溝34を形成することができる(図15A~図15C)。
 前記エッチング液77は特に限定されず、例えばフッ酸(HF)を主成分とする溶液、フッ酸に硝酸等を適量添加したフッ硝酸系の混酸等を用いることができる。また、基板31の材料に応じて、他の薬液を用いることもできる。
[工程C]
 第一の微細溝34が形成された基板31において、第一の微細溝34に導電性物質36を充填又は成膜して、第一の表面配線37を形成する。前記導電性物質36としては、例えば金錫(Au-Sn)、銅(Cu)等が挙げられる。
 導電性物質36の充填又は成膜方法としては、まずスパッタ法によって基板31の上面全体に導電性物質36からなる膜を形成して、前記微細溝34内に導電性物質36を充填又は成膜し、次に前記微細溝34の上にレジスト膜を形成してマスキングを行った後、基板31の上面をドライエッチングして非マスキング領域の導電性物質36からなる膜を除き、最後に前記マスキングのレジストを除去する方法が例示できる。
 以上の工程A~工程Cにより、図4A~図4Cに示した表面配線基板30が得られる。
 さらに所望に応じて、表面配線34の所定位置(例えば第一端部38、第二端部40)上にランド部を形成してもよい。ランド部の形成方法は、めっき法、スパッタ法など、適宜用いることができる。
 
<レーザー照射装置>
 次に、本発明の実施形態に係る配線基板における微細構造の形成方法に使用することのできるレーザー照射装置の一例として、レーザー照射装置80を説明する(図16)。
 レーザー照射装置80は、レーザー光源81、シャッター82、偏光子83、ハーフミラー84、対物レンズ85、基板ステージ86、CCDカメラ87、制御用コンピュータ88、及び基板ステージ制御軸93を少なくとも備えている。
 レーザー照射装置80は、基板91において孔状又は溝状をなす微細構造を設ける領域に、パルス時間幅がピコ秒オーダー以下のパルス幅を有する円偏光又は楕円偏光レーザー光89を照射し、前記レーザー光89を集光した焦点を走査して改質部92を形成する際、前記レーザー光89の光軸を、前記焦点を走査する方向に対して一定の方向に維持しつつレーザー照射するユニット(手段)を備えている。
 図16では、基板ステージ86上に置かれた基板91へレーザー光89が照射されて、改質部92が形成されている。改質部92に沿った矢印の方向がレーザー光89の焦点の走査方向である。レーザー光89の光軸の向き(破線矢印E)は、前記走査方向に対して垂直である。
 レーザー照射装置80は、パルス時間幅がピコ秒オーダー以下のパルス幅を有するレーザー光89を照射できる公知のものを使用できる。
 偏光子83は、制御用コンピュータ88によって制御され、照射するレーザー光89の偏光を右円偏光、左円偏光、右楕円偏光、及び左楕円偏光のうち所望の偏光に調整できる。
 前記ユニットの一つである基板ステージ86は、前記基板ステージ86の下部に接続された基板ステージ制御軸93によって、前記基板ステージ86上に固定された基板91の向き、角度、及び移動を任意に調整できる。したがって、前記基板ステージ86は、前記焦点の走査方向の変更に応じて、前記変更後の走査方向に対するレーザー光83の光軸Eの向きを、一定の方向に合わせるように機能する。
 基板ステージ制御軸93を備えた基板ステージ86は、前記焦点の走査方向の変更に同期して、基板91の向き、角度、及び移動を任意に調整できる。例えば、レーザー光83の焦点の走査方向を基板91の主面に対して平行な方向から基板91の主面に対して垂直方向(基板91の厚み方向)へ変更する際、レーザー光89の光軸Eの向きは移動せず、基板ステージ86を90度傾けて、レーザー光89が基板91の側面から入射されるように傾斜させる。この方法によって、前記変更後においても、レーザー光89の光軸Eの向きを、前記焦点の走査方向に対して一定に維持できる。
 また、上記方法に代えて、基板ステージ86を固定しておき、レーザー光89の光路を切り換えて、基板91の側面からレーザー光89を入射させる方法によって、前記変更後においても、レーザー光89の光軸Eの向きを、前記焦点の走査方向に対して一定に維持できる。
 レーザー照射装置80を用いた本発明の実施形態にかかる配線基板の製造方法の一例を、図17のフローチャート図を参照して、以下に説明する。
 まず、基板ステージ86に基板91を固定し、レーザー光89の偏光の種類を偏光子83で調整して、レーザー光89の走査方向や走査領域等の情報を、一連のプロセスを規定するプログラムとして作成する。プロセスを開始すると、前記円偏光又は楕円偏光のレーザー光89の光軸Eの向きが、レーザー光89の焦点の走査方向に対して一定の方向に維持されるように、基板ステージ86の位置や傾斜角度が調整される。その後、シャッター82がオープン(OPEN)し、基板91に対して透明な波長のレーザー光89が基板91の所定位置に所定量だけ照射される。
 通常は、バンドギャップによって基板91の材料の電子は励起されないため、レーザー光89は基板91を透過する。しかし、レーザー光89の光子数が非常に多くなると、多光子吸収が起こって電子が励起され、改質部が形成される。
 予めプログラムされた所定のレーザー照射が終了するとシャッター82が閉められる。引き続いてレーザー光89の焦点の走査方向を変えてレーザー描画を継続する場合、再び基板ステージ86の位置や傾斜角度が調整されて、プロセスが繰り返される。描画を終了する場合、レーザー照射を終了して、プロセスが完了する。
 上記の方法では、基板ステージ86を調整することによって、レーザー光89の焦点の走査方向に対する、レーザー光89の光軸Eの相対的な向きを制御した。
 別の方法として、前述のように、基板ステージ86の調整は行わずに、別途設けたミラーや対物レンズ(不図示)を用いて、レーザー光89の光路を制御して、所望の入射角でレーザー光89を基板91に照射することによって、レーザー光89の焦点の走査方向に対する、レーザー光89の光軸Eの相対的な向きを所望に制御することができる。
 また、基板ステージ86の調整及びレーザー光89の光路の制御の両方を併用して、レーザー光89の焦点の走査方向に対する、レーザー光89の光軸Eの相対的な向きを所望に制御してもよい。
 
<レーザー走査方向に対する直線偏光の向きとエッチング速度との関係>
 本発明者らは、従来の微細構造の形成方法では、形成された改質部の基板における位置に依存して、前記改質部のエッチング速度が大きくバラツク問題を検討したところ、レーザー光の偏光が直線偏光であることが問題の主因であることを見出した。
 すなわち、改質部形成工程(工程A)におけるレーザー光の焦点の走査方向に対するレーザー光の直線偏向の向き(偏波の方向)が、後段のエッチング工程(工程B)におけるウェットエッチング速度に大きく影響することを見出した。
 さらなる鋭意研究の結果、レーザーの偏光を円偏光又は楕円偏光とする本発明の実施形態を完成するに至った。以下に、図面を参照して、直線偏光レーザを用いた場合の問題を説明する。
 図18A~図18D,図19A~図19Dは、基板111の平面および断面を示す。前記図中、図18A及び図19Aは基板111の平面図である。図18B及び図19B、図18C及び図19C、図18D及び図19Dは、それぞれ図18A及び図19Aのx-x線、y1-y1線、及びy2-y2線に沿う基板111の断面図である。
 前記改質部形成工程(工程A)において、2本の微細孔となる改質部を、照射レーザーの直線偏光の向きを相違させて形成した(図18A~図18D)。
 なお、基板111はガラス製のものを用い、レーザー光源としてフェムト秒レーザー(直線偏光レーザー)を使用した。
 まず、基板111において、第一の改質部114を設ける領域に、第一のレーザー光181の焦点185を結びながら走査した。焦点185の走査方向は基板111の縦方向(Y方向)であり、第一の改質部114に沿った矢印で示すように一筆書きで行った。このとき、第一のレーザー光181の直線偏光の向きPをY方向とし、焦点185の走査方向に対して平行に維持して第一の改質部114を形成した。
 さらに、第二の改質部115を設ける領域に、第二のレーザー光182の焦点186を結びながら走査した。焦点186の走査方向は基板111の縦方向(Y方向)であり、第二の改質部115に沿った矢印で示すように一筆書きで行った。このとき、第二のレーザー光182の直線偏光の向きQを基板111の横方向(X方向)とし、焦点186の走査方向に対して垂直に維持して第二の改質部115を形成した。
 なお、図18Dに示した第二のレーザー光182の近傍に描いた丸印は、直線偏光の向きQが紙面手前及び奥行き方向であることを表す。
 つぎに、HF溶液(10質量%)に基板111を浸漬して、所定時間のウェットエッチングを行って、第一の改質部114及び第二の改質部115を基板111から除き、非貫通孔(ビア)である第一の微細孔116及び第二の微細孔117を形成した(図19A~図19D)。
 形成した各微細孔の深さを測定したところ、第一の微細孔116の深さは、第二の微細孔117の深さの約1/2であった。すなわち、第一の微細孔116のエッチング速度/第二の微細孔117のエッチング速度は約1/2であった。
 図19C及び図19Dに示した、第一の微細孔116のエッチングされた領域F1、及び第二の微細孔117のエッチングされた領域F2の内壁面を、レーザー光の照射方向である基板111の上面から(矢印V1及び矢印V2の方向から)観察したところ、各々異なる方向の縞状の凹凸プロファイル(筋痕)が形成されていた。
 第一の微細孔116の縞状の凹凸プロファイルH01が伸びる向きは、第一の微細孔116の延伸方向に対して垂直であり、第一のレーザー光181の直線偏光の向きPに対して垂直であった(図20A)。
 第二の微細孔117の縞状の凹凸プロファイルH02が伸びる向きは、第二の微細孔117の延伸方向に対して平行であり、第二のレーザー光182の直線偏光の向きQに対して垂直であった(図20B)。
 なお、図20A及び図20Bで示す凹凸プロファイルの本数は特定の本数に限定されるものではない。
 前記本数は使用するレーザー光の使用条件や直線偏光の程度を制御することによって変更されうる。
 これらの結果から、エッチング前の基板111に形成された第一の改質部114を、基板111の上面から第一のレーザー光181の照射方向へ見ると、エッチングされやすい(エッチング速度が速い)エリアS1とエッチングされにくい(エッチング速度が遅い)エリアH1とが交互に、第一のレーザー光181の走査方向(Y方向)に対して垂直に、且つ第一のレーザー光181の直線偏光の向きP(Y方向)に対して垂直に、形成されていることがわかった(図21)。
 また、第二の改質部115を基板111の上面から第二のレーザー光182の照射方向へ見ると、エッチングされやすい(エッチング速度が速い)エリアS2とエッチングされにくい(エッチング速度が遅い)エリアH2とが交互に、第二のレーザー光182の走査方向(Y方向)に対して平行に、且つ第二のレーザー光182の直線偏光の向きQ(X方向)に対して垂直に、形成されていることがわかった(図21)。
 なお、図21で示す各エリアの本数は特定の本数に限定されるものではない。前記本数は使用するレーザー光の使用条件や直線偏光の程度を制御することによって変更されうる。
 以上から、次のように理解された。
 第一の改質部114において、基板111の内部へエッチング液が進行していくとき、複数のエッチングされにくいエリアH1に阻まれる。一方、第二の改質部115において、基板111の内部へエッチング液が進行していくとき、先にエッチングされやすいエリアS2が除かれて、第二の改質部115の奥深くまでエッチング液が到達し、その後エッチングされにくい複数のエリアH2が、既に除かれたエリアS2のあった領域に置き換わったエッチング液によって、同時並行でエッチングされる。
 このため、第一の改質部114のエッチング速度は、第二の改質部115のエッチング速度よりも遅くなり、第二の改質部115のエッチング速度は、第一の改質部114のエッチング速度よりも速くなる。
 次に、図22A~図22Cに示す別の基板101に配された、より複雑な形状の第一の改質部104および第二の改質部105においても、前述の理解が当てはまることを以下に説明する。
 図22A~図25Cは、基板101の平面および断面を示す。前記図中、図22A、図23、図25Aは基板101の平面図である。図22B、図24A、図25B、及び図22C、図24B、図25Cは、それぞれ図22A、図23、及び図25Aのy1-y1線及びy2-y2線に沿う基板101の断面図である。
 図23は、基板101の平面図である。前記図中、部分(a)は基板101の平面図であり、部分(b)及び部分(c)はそれぞれ第一の改質部104及び第二の改質部105の拡大図である。
 図24A及び図24Bは、図23の部分(a)におけるy1-y1線及びy2-y2線に沿う断面図である。前記図中、図24Aの部分(a)は基板101の平面図におけるy1-y1線に沿う断面図であり、図24Aの部分(b)は前記部分(a)の断面図の拡大図である。図24Bの部分(a)は基板101の平面図におけるy2-y2線に沿う断面図であり、図24Bの部分(b)は前記部分(a)の断面図の拡大図である。
 まず、基板101において、第一の改質部104となる領域に、第一のレーザー光181の焦点185を結びつつ基板101の上面から照射した。焦点185の走査の向きは基板101の縦方向(Y方向)及び基板厚み方向であり、第一の改質部104に沿った矢印で示すように、領域γ、領域β、領域αの順に一筆書きで行った。このとき、領域γ及び領域αでは、第一のレーザー光181の直線偏光の向きPを、焦点185の走査方向(基板101の厚み方向)に対して垂直に維持して改質部104を形成した。一方、領域βでは、第一のレーザー光181の直線偏光の向きPを、焦点185の走査方向(Y方向)に対して平行に維持して第一の改質部104を形成した(図22B)。
 この結果、第一の改質部104の領域α及び領域γでは、エッチングされやすいエリアS1とエッチングされにくいエリアH1とが並走して、第一の改質部104の延伸方向(基板厚み方向)に沿って平行に形成された。一方、第一の改質部104の領域βでは、エッチングされやすいエリアS1とエッチングされにくいエリアH1とが、互い違いに、第一の改質部104の延伸方向(Y方向)に対して垂直に形成された(図23,図24A,図24B)。
 なお、図24A及び図24Bで示す各エリアの本数は特定の本数に限定されるものではない。前記本数は使用するレーザー光の使用条件や直線偏光の程度を制御することによって変更されうる。
 さらに、基板101において、第二の改質部105となる領域に、第二のレーザー光182の焦点186を結びつつ基板101の上面から照射した。焦点186の走査方向は基板101の縦方向(Y方向)及び基板厚み方向であり、第二の改質部105に沿った矢印で示すように、領域γ、領域β、領域αの順に一筆書きで行った。このとき、領域α~γでは一貫して、第二のレーザー光182の直線偏光の向きQを、焦点186の走査方向(Y方向又は基板厚み方向)に対して垂直に維持して第二の改質部105を形成した(図22C)。
 なお、図22Cに示した第二のレーザー光182の近傍に描いた丸印は、直線偏光の向きQが紙面手前及び奥行き方向であることを表す。
 この結果、第二の改質部105の領域α、領域β、及び領域γでは一貫して、エッチングされやすいエリアS2とエッチングされにくいエリアH2とが並走し、第二の改質部105の延伸方向(Y方向又は基板厚み方向)に沿って平行に形成された(図23,図24A,図24B)。
 なお、第一の改質部104及び第二の改質部105の形状は同一であり、領域αの長さは50μm、領域βの長さは200μm、領域γの長さは50μm、とした。
 また、基板101はガラス製のものを用い、レーザー光源としてフェムト秒レーザー(直線偏光レーザー)を使用した。
 つぎに、HF溶液(10質量%)に基板101を浸漬してウェットエッチングを行い、第一の改質部104及び第二の改質部105を基板101から除いて貫通させ、第一の微細孔106及び第二の微細孔107を形成した(図25A~図25B)。このとき、第一の改質部104及び第二の改質部105がウェットエッチングにより除かれて貫通する時間(エッチング速度)をそれぞれ測定したところ、第一の改質部104のエッチング速度/第二の改質部105のエッチング速度は約3/5であった。これは、領域α及び領域γのエッチング速度は、どちらの改質部において同じであるが、領域βのエッチング速度は、第一の改質部104の方が第二の改質部105よりも約2倍速いためである。
 以上から、微細孔及び微細溝等の微細構造が設けられる領域に改質部を形成する場合、照射するレーザー光が直線偏光であると、前記微細構造の延伸する方向に対する前記直線偏光の向きに依存して、エッチング速度の異なる改質部が混在して形成されてしまうことが明らかである。
 基板に形成する微細構造を任意の形状にする際、その微細構造を設ける形状に合わせて形成する改質部の延伸方向を様々に変更する必要がある。このとき、前記改質部の延伸方向と、照射するレーザー光の直線偏光の向きとの相対的な関係が様々に変更されることになるので、以上で示したように、エッチング速度が2倍以上も異なるような改質部が前記基板内に混在して形成されてしまう。
 一方、本発明の実施形態では円偏光又は楕円偏光レーザーを用いているので、エッチングされやすいエリアとエッチングされにくいエリアとが、改質部の延伸方向に見て縞状に形成されることを防ぐことができ、前記基板内に形成した改質部のエッチング速度が極端に異なってバラつくことを抑制できることは明らかである。
 本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法及び前記方法で使用されるレーザー照射装置は、ICや電子部品に用いられる配線基板の製造に好適に利用することができる。
 1     基板
 2     第一の主面(一方の主面)
 3     第二の主面(他方の主面)
 4     第一の微細孔
 5     第二の微細孔
 6     導電性物質
 7     第一の貫通配線
 8     第二の貫通配線
 9     開口部
 10    貫通配線基板
 11    屈曲部
 12    屈曲部
 13    開口部
 14    開口部
 15    屈曲部
 16    屈曲部
 17    開口部
 30    表面配線基板
 31    基板
 32    第一の主面(一方の主面)
 33    第二の主面(他方の主面)
 34    第一の微細溝
 36    導電性物質
 37    第一の表面配線
 38    第一端部(一端部)
 39    屈曲部
 40    第二端部(他端部)
 51    第一のレーザー光
 52    第二のレーザー光
 53    第一の改質部
 53s   エッチングされやすいエリア
 53h   エッチングされにくいエリア
 54    第二の改質部
 56    焦点
 57    焦点
 59    エッチング液
 61    第一の微細孔
 62    第二の微細孔
 71    第一のレーザー光 
 72    第二のレーザー光
 73    第一の改質部
 73s   エッチングされやすいエリア
 73h   エッチングされにくいエリア
 74    焦点
 75    焦点
 77    エッチング液
 80    レーザー照射装置
 81    レーザー光源
 82    シャッター
 83    移相子
 84    ハーフミラー
 85    対物レンズ
 86    基板ステージ
 87    CCDカメラ
 88    コンピュータ
 89    レーザー光
 91    基板
 92    改質部
 93    基板ステージ制御軸
 P     第一のレーザー光の直線偏光の向き
 Q     第二のレーザー光の直線偏光の向き
 R     レーザー光の直線偏光の向き
 101   基板
 102   第一の改質部
 103   第二の改質部
 105   第二の改質部
 106   第一の微細孔
 107   第二の微細孔
 111   基板
 114   第一の改質部
 115   第二の改質部
 116   第一の微細孔
 117   第二の微細孔
 181   第一のレーザー光
 182   第二のレーザー光
 185   焦点
 186   焦点
 S1    エッチングされやすいエリア
 H1    エッチングされにくいエリア
 201   基板
 202   第一の主面(一方の主面)
 203   第二の主面(他方の主面)
 204   第一の微細孔
 205   第二の微細孔
 206   導電性物質
 207   第一の貫通配線
 208   第二の貫通配線
 209   開口部
 210   貫通配線基板
 211   変曲部
 212   変曲部
 213   開口部
 214   開口部
 215   変曲部
 216   変曲部
 217   開口部
 230   表面配線基板
 231   基板
 232   第一の主面(一方の主面)
 233   第二の主面(他方の主面)
 234   第一の微細溝
 236   導電性物質
 237   第一の表面配線
 238   第一端部(一端部)
 239   変曲部
 240   第二端部(他端部)
 301   基板
 302   第一の主面(一方の主面)
 303   第二の主面(他方の主面)
 304   第一の微細孔
 305   第二の微細孔
 306   導電性物質
 307   第一の貫通配線
 308   第二の貫通配線
 309   開口部
 310   貫通配線基板
 311   屈曲部
 312   屈曲部
 313   開口部
 314   開口部
 315   屈曲部
 316   屈曲部
 317   開口部
 g1    第三の微細孔
 G1    流路
 H01   縞状の凹凸プロファイル
 H02   縞状の凹凸プロファイル

Claims (9)

  1.  基板において孔状又は溝状の微細構造を設ける領域に、パルス時間幅がピコ秒オーダー以下のパルス幅を有する円偏光又は楕円偏光レーザー光を照射し、前記レーザー光が集光した焦点を走査して改質部を形成する工程Aと、
     前記改質部が形成された前記基板に対してエッチング処理を行い、前記改質部を除去して微細構造を形成する工程Bと、
    を含むことを特徴とする微細構造の形成方法。
  2.  前記工程Aにおいて、前記レーザー光の光軸の向きを、前記焦点を走査する方向に対して一定の方向に維持しつつレーザー照射することを特徴とする請求項1に記載の微細構造の形成方法。
  3.  前記一定の方向は、前記焦点を走査する方向に対して垂直であることを特徴とする請求項2に記載の微細構造の形成方法。
  4.  前記工程Aにおいて、前記基板の主面側のみから前記レーザーを照射することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の微細構造の形成方法。
  5.  前記微細構造において変曲部を形成することを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の微細構造の形成方法。
  6.  基板において孔状又は溝状の微細構造を設ける領域に、パルス時間幅がピコ秒オーダー以下のパルス幅を有する円偏光又は楕円偏光レーザー光を照射し、前記レーザー光を集光した焦点を走査して改質部を形成する際、前記レーザー光の光軸の向きを、前記焦点を走査する方向に対して一定の方向に維持しつつレーザー照射するユニットを備えることを特徴とするレーザー照射装置。
  7.  前記ユニットは基板ステージであり、
     前記基板ステージは、前記焦点の走査方向の変更に応じて、前記変更後の走査方向に対する前記レーザー光の光軸の向きを、一定の方向に合わせるように機能することを特徴とする請求項6に記載のレーザー照射装置。
  8.  請求項1~5に記載の微細構造の形成方法を用いて製造されたことを特徴とする基板。
  9.  前記基板には、さらに流体が流通するための流路が形成されていることを特徴とする請求項8に記載の基板。
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