WO2012014722A1 - 基板加工方法 - Google Patents

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laser beam
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英樹 下井
佳祐 荒木
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浜松ホトニクス株式会社
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    • H01L21/76898—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics formed through a semiconductor substrate

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing method for forming a space such as a through hole in a silicon substrate.
  • a modified region is formed by condensing a laser beam on a silicon substrate, and then an etching process is performed on the silicon substrate, thereby forming the modified region.
  • a method is described in which etching is selectively advanced along the silicon substrate to form a space such as a through hole in the silicon substrate.
  • a direction inclined with respect to the thickness direction of the silicon substrate (hereinafter simply referred to as “oblique”). It is required to accurately form a space having various shapes such as a through-hole extending in a “direction” in the silicon substrate.
  • an object of the present invention is to provide a substrate processing method capable of accurately forming spaces having various shapes on a silicon substrate.
  • a substrate processing method is a substrate processing method for forming a space along a predetermined line on a silicon substrate, and collecting laser light having elliptical polarization with an ellipticity other than 1 on the silicon substrate.
  • the laser beam is focused on the silicon substrate so that the angle formed between the moving direction of the laser beam and the polarization direction of the laser beam is 45 ° or more, and a plurality of modified spots are formed so as to be aligned in a line along the line. .
  • the laser beam is focused on the silicon substrate so that the angle formed by the moving direction of the laser beam and the polarization direction of the laser beam is 45 ° or more.
  • the inventors of the present invention have focused the laser light so that the angle is 45 ° or more, compared to the case where the laser light is condensed so that the angle is less than 45 °.
  • the crack is further extended in the incident direction of the laser beam to the silicon substrate and in the direction perpendicular to the incident direction of the laser beam and the moving direction of the laser beam (hereinafter also simply referred to as “lateral direction”). I have found out.
  • the ellipticity of elliptically polarized light is “half the length of the short axis” / “half the length of the long axis” in the ellipse representing elliptically polarized light. Therefore, when the ellipticity is 1, the elliptically polarized light corresponds to circularly polarized light, and when the ellipticity is zero, the elliptically polarized light corresponds to linearly polarized light.
  • the polarization direction of laser light is the direction of the major axis of an ellipse representing elliptically polarized light. Therefore, when the ellipticity is zero, the polarization direction of the laser light is a linear direction representing linearly polarized light.
  • a plurality of modified spots are formed so that adjacent modified spots overlap each other when viewed from a predetermined direction perpendicular to the incident direction of the laser beam on the silicon substrate. May be. According to this, the modified spots can be more reliably connected to each other between the adjacent modified spots, directly or through the crack extended from the modified spot.
  • the laser beam may be focused on the silicon substrate so that the angle formed by the moving direction of the laser beam and the polarization direction of the laser beam is 90 °.
  • the angle formed between the moving direction of the laser beam and the polarization direction of the laser beam is closer to 90 °, the extension of cracks to the direction other than the incident direction and the lateral direction of the laser beam is suppressed.
  • a crack can be accurately extended from the spot in the incident direction and the lateral direction of the laser beam.
  • the elliptically polarized light may be linearly polarized light having an ellipticity of zero. As the ellipticity of the elliptically polarized light is smaller, the crack extension to the direction other than the incident direction and the lateral direction of the laser beam is suppressed, and according to this, the accuracy in the incident direction and the lateral direction of the laser beam from the modified spot is improved. The crack can be extended well.
  • the space may be a through hole that opens on the front and back surfaces of the silicon substrate.
  • a through hole along such a line can be formed with high accuracy in the silicon substrate, as described above.
  • spaces having various shapes can be accurately formed in the silicon substrate.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of the workpiece in FIG. 2. It is a top view of the processing target after laser processing.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of the workpiece in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of the workpiece in FIG. 4.
  • the modified region is formed by condensing the laser beam inside the processing object.
  • the formation of the modified region will be described below with reference to FIGS.
  • a laser processing apparatus 100 includes a laser light source 101 that oscillates a laser beam L, a dichroic mirror 103 that is arranged so as to change the direction of the optical axis (optical path) of the laser beam L, and A condensing lens 105 for condensing the laser light L. Further, the laser processing apparatus 100 includes a support base 107 for supporting the workpiece 1 irradiated with the laser light L condensed by the condensing lens 105, and a stage 111 for moving the support base 107. And a laser light source control unit 102 for controlling the laser light source 101 to adjust the output of the laser light L, the pulse width, and the like, and a stage control unit 115 for controlling the movement of the stage 111.
  • the laser beam L emitted from the laser light source 101 has its optical axis changed by 90 ° by the dichroic mirror 103, and is a plate-like processing object placed on the support base 107. 1 is condensed by the condensing lens 105. At the same time, the stage 111 is moved, and the workpiece 1 is moved relative to the laser beam L along the modified region formation scheduled line 5. As a result, a modified region along the modified region formation scheduled line 5 is formed on the workpiece 1.
  • a modified region formation scheduled line 5 is set in the processing object 1.
  • the modified region formation scheduled line 5 here is a virtual line extending linearly.
  • the laser beam L is applied to the modified region formation planned line 5 in a state where the focused point P is aligned with the inside of the workpiece 1. (Ie, in the direction of arrow A in FIG. 2).
  • the modified region 7 is formed inside the workpiece 1 along the modified region formation scheduled line 5, and this modified region 7 is etched (described later).
  • the removal region 8 is formed by the step.
  • the condensing point P is a location where the laser light L is condensed.
  • the modified region formation scheduled line 5 is not limited to a straight line, but may be a curved line, a three-dimensional combination of these, or a coordinate designated.
  • the modified region 7 may be formed continuously or intermittently. Further, the modified region 7 may be in the form of a line or a dot. In short, the modified region 7 only needs to be formed at least inside the workpiece 1.
  • a crack may be formed starting from the modified region 7, and the crack and modified region 7 may be exposed on the outer surface (front surface, back surface, or side surface) of the workpiece 1.
  • the laser beam L passes through the workpiece 1 and is particularly absorbed in the vicinity of the condensing point inside the workpiece 1, whereby a modified region 7 is formed in the workpiece 1.
  • a modified region 7 is formed in the workpiece 1.
  • surface absorption laser processing when a removed portion such as a hole or a groove is formed by being melted and removed from the front surface 3 (surface absorption laser processing), the processing region gradually proceeds from the front surface 3 side to the back surface side.
  • the modified region 7 is a region where the density, refractive index, mechanical strength, and other physical characteristics are different from the surroundings.
  • the modified region 7 include a melt processing region, a crack region, a dielectric breakdown region, a refractive index change region, and the like, and there is a region where these are mixed.
  • the modified region 7 includes a region where the density of the material of the workpiece 1 is changed compared to the density of the non-modified region, and a region where lattice defects are formed (collectively, a high-density transition region). Also called).
  • the melt-processed region, the refractive index changing region, the region where the density of the modified region 7 is changed compared with the density of the non-modified region, and the region where lattice defects are formed are In some cases, cracks (cracks, microcracks) are included in the interface between the non-modified region 7 and the non-modified region.
  • the cracks included may be formed over the entire surface of the modified region 7, or may be formed in only a part or a plurality of parts.
  • Examples of the processing object 1 include those containing silicon or made of silicon.
  • the processed object 1 is subjected to an etching process along the modified region 7 ( That is, the etching is selectively advanced (along the modified region 7, the crack included in the modified region 7, or the crack from the modified region 7), and the portion along the modified region 7 in the workpiece 1 is Remove.
  • This crack is also referred to as a crack, a microcrack, a crack or the like (hereinafter simply referred to as “crack”).
  • etching process for example, using a capillary phenomenon or the like, an etchant is infiltrated into a crack included in or from the modified region 7 of the workpiece 1 and etching is performed along the crack surface. Make progress. As a result, in the workpiece 1, the etching progresses and is removed at a selective and fast etching rate (etching rate) along the crack. At the same time, utilizing the feature that the modified region 7 itself has a high etching rate, etching is selectively advanced along the modified region 7 and removed.
  • etching rate selective and fast etching rate
  • Etching treatment includes, for example, a case where the workpiece 1 is immersed in an etchant (dipping method: Dipping) and a case where the etchant is applied while rotating the workpiece 1 (spin etching method: SpinEtching).
  • etching agent for example, KOH (potassium hydroxide), TMAH (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution), EDP (ethylenediamine pyrocatechol), NaOH (sodium hydroxide), CsOH (cesium hydroxide), NH 4 OH (water) Ammonium oxide), hydrazine and the like.
  • KOH potassium hydroxide
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide aqueous solution
  • EDP ethylenediamine pyrocatechol
  • NaOH sodium hydroxide
  • CsOH cesium hydroxide
  • NH 4 OH water Ammonium oxide
  • hydrazine hydrazine and the like.
  • etching agent not only a liquid form but a gel form (jelly form, semi-solid form) can be used.
  • the etching agent here is used at a temperature from room temperature to around 100 ° C., and is set to an appropriate temperature according to the required etching rate.
  • an anisotropic etching process in which an etching rate in a specific direction based on a crystal orientation is fast (or slow) is performed as an etching process.
  • This anisotropic etching process can be applied not only to a relatively thin workpiece but also to a thick object (for example, a thickness of 800 ⁇ m to 100 ⁇ m).
  • the etching can proceed along the modified region 7 even when the surface on which the modified region 7 is formed differs from the plane orientation. That is, in the anisotropic etching treatment here, in addition to the etching of the plane orientation following the crystal orientation, the etching independent of the crystal orientation is also possible.
  • a substrate processing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
  • a predetermined line 12 on the modified region formation scheduled line 5 described above.
  • a plurality of modified spots S are formed in the silicon substrate 11 along the corresponding), and a modified region 7 including the plurality of modified spots S is formed.
  • an anisotropic etching process is performed on the silicon substrate 11 to selectively advance the etching along the modified region 7, thereby forming the through hole 13 in the silicon substrate 11.
  • Such a silicon substrate 11 is applied to, for example, a photomultiplier element or an interposer.
  • the thickness direction of the silicon substrate 11 is the Z-axis direction
  • the predetermined direction perpendicular to the Z-axis direction is the X-axis direction
  • the Z-axis direction and the direction perpendicular to the X-axis direction are the Y-axis direction.
  • the laser light L is pulsed linearly polarized light (that is, elliptically polarized light with zero ellipticity) and has a wavelength that transmits the silicon substrate 11 with a predetermined transmittance.
  • the modified spot S is formed, the laser light L is incident on the silicon substrate 11 from the surface 11a along the Z-axis direction and is relatively moved along the X-axis direction.
  • the modified spot S is formed by one pulse shot (irradiation) of a laser beam L that is a pulsed laser beam, and the modified region 7 is formed by a plurality of modified spots S gathering. Examples of the modified spot S include a crack spot, a melting treatment spot, a refractive index change spot, or a mixture of at least one of these.
  • the silicon substrate 11 is made of silicon single crystal, and has a front surface 11a and a back surface 11b which are (100) planes.
  • the predetermined line 12 is a reference line for forming the through hole 13 opened in the front surface 11 a and the back surface 11 b of the silicon substrate 11.
  • the line 12 is, for example, the center line of the through hole 13 (a line passing through the center of gravity of the cross-sectional shape of the through hole 13 perpendicular to the line 12), and extends in the through direction (extending direction) of the through hole 13. .
  • a plurality of modified spots S are formed in the silicon substrate 11 along the line 12a.
  • a modified region 7a including the same is formed.
  • the line 12a is a part of the line 12 located on the back surface 11b side of the silicon substrate 11, and extends in an oblique direction in the ZX plane.
  • the moving direction of the laser beam L with the moving direction of the laser beam L relative to the silicon substrate 11 hereinafter simply referred to as “moving direction of the laser beam L”
  • the polarization direction of the laser beam L as the X-axis direction.
  • the laser beam L is condensed on the silicon substrate 11 so that the angle formed between the laser beam L and the polarization direction of the laser beam L (hereinafter referred to as “polarization angle”) is 0 °.
  • the condensing point of the laser beam L (hereinafter simply referred to as “condensing point”) is aligned with the back surface 11b side on the line 12a inside the silicon substrate 11.
  • the laser beam L is irradiated ON / OFF so that a plurality of modified spots S are formed on the line 12a (scan in the X-axis direction along the line 12a).
  • the X-axis direction scan along the line 12a is performed a plurality of times while moving the focal point toward the surface 11a side in the Z-axis direction by a predetermined distance. In this way, as shown in FIG.
  • the modified spot S When forming the modified spot S on the back surface 11b side on the line 12a, the end of the modified spot S is exposed to the back surface 11b.
  • the modified spots S and S are adjacent to each other between the adjacent modified spots S and S directly or through a crack extending from the modified spot S.
  • the irradiation conditions of the laser beam L the moving speed of the laser beam L with respect to the silicon substrate 11, the repetition frequency of the laser beam L, the predetermined distance for moving the condensing point, etc.
  • a plurality of modified spots S are formed in the silicon substrate 11 along the line 12b, and these modified spots S are formed.
  • a reformed region 7b containing is formed.
  • the line 12b is a part of the line 12 extending from the end of the line 12a, and extends in the X-axis direction.
  • the laser beam L is condensed on the silicon substrate 11 so that the polarization angle is 0 °, with the moving direction of the laser beam L and the polarization direction of the laser beam L as the X-axis direction.
  • the focusing point is aligned with one side of the line 12b inside the silicon substrate 11, and the focusing point is moved in the X-axis direction along the line 12b.
  • the laser beam L is irradiated ON / OFF so that a plurality of modified spots S are formed (X-axis direction scan along the line 12b).
  • the X-axis direction scan along the line 12b is performed a plurality of times while moving the focal point to the other side in the Y-axis direction by a predetermined distance. In this way, as shown in FIG.
  • a plurality of modified spots S are formed so as to be arranged in a plurality of rows along the line 12b.
  • the modified spots S, S can be directly connected between the adjacent modified spots S, S or via a crack extending from the modified spot S.
  • the irradiation conditions of the laser beam L are adjusted so as to connect the two.
  • the line 12c is a part of the line 12 extending from the end of the line 12b, and extends in an oblique direction in the ZX plane.
  • the moving direction of the laser beam L is the X-axis direction
  • the polarization direction of the laser beam L is the Y-axis direction
  • the laser beam L is condensed on the silicon substrate 11 so that the polarization angle is 90 °. To do.
  • the condensing point is aligned with the back surface 11b side on the line 12c inside the silicon substrate 11, and the condensing point is moved in the X-axis direction while being on the line 12c.
  • the laser beam L is irradiated ON / OFF so that a plurality of modified spots S are formed (X-axis direction scan along the line 12c).
  • the X-axis direction scan along the line 12c is performed a plurality of times while moving the focal point to the surface 11a side in the Z-axis direction by a predetermined distance.
  • the modified spot S is arranged in a line along the line 12c (so that all the modified spots S included in the modified region 7c are located on the line 12c), and in the X-axis direction (the laser beam L).
  • a plurality of the modified spots S are formed so that adjacent modified spots S partially overlap each other.
  • the modified spot S is formed along the line 12c, the modified spots S and S are adjacent to each other between the adjacent modified spots S and S directly or through a crack extending from the modified spot S.
  • the irradiation conditions of the laser beam L are adjusted so as to connect the two.
  • a plurality of modified spots S are formed in the silicon substrate 11 along the line 12d.
  • the modified region 7d including the quality spot S is formed.
  • the line 12d is a part of the line 12 that extends from the end of the line 12c, and extends in the X-axis direction.
  • the moving direction of the laser beam L is the X-axis direction
  • the polarization direction of the laser beam L is the Y-axis direction
  • the laser beam L is condensed on the silicon substrate 11 so that the polarization angle is 90 °.
  • a plurality of modified spots S are formed on the line 12d while the focal point is aligned with the end on the line 12d inside the silicon substrate 11 and the focal point is moved in the X-axis direction.
  • a plurality of the modified spots S are formed so as to be aligned in a line along the line 12d (so that all the modified spots S included in the modified region 7d are positioned on the line 12d).
  • the modified spots S and S are directly connected to each other between adjacent modified spots S and S or through a crack extending from the modified spot S.
  • the irradiation conditions of the laser beam L are adjusted so as to connect the two.
  • a plurality of modified spots S are formed in the silicon substrate 11 along the line 12e.
  • a modified region 7e including the quality spot S is formed.
  • the line 12e extends from the end of the line 12d and is a part of the line 12 located on the surface 11a side of the silicon substrate 11, and extends obliquely in the ZX plane.
  • the moving direction of the laser light L is the X-axis direction
  • the polarization direction of the laser light L is the Y-axis direction
  • the laser light L is condensed on the silicon substrate 11 so that the polarization angle is 90 °.
  • a plurality of modified spots S are formed on the line 12e while aligning the condensing point on the back surface 11b side on the line 12e inside the silicon substrate 11 and moving the condensing point in the X-axis direction.
  • the laser beam L is irradiated ON / OFF (scanning in the X-axis direction along the line 12e).
  • the X-axis direction scan along the line 12e is performed a plurality of times while the condensing point is moved by a predetermined distance toward the surface 11a side in the Z-axis direction.
  • the modified spot S When forming the modified spot S on the surface 11a side on the line 12e, the end of the modified spot S is exposed to the surface 11a.
  • the modified spots S and S are adjacent to each other between the adjacent modified spots S and S directly or through a crack extending from the modified spot S.
  • the irradiation conditions of the laser beam L are adjusted so as to connect the two.
  • the silicon substrate 11 is subjected to anisotropic etching using, for example, 85 ° C. KOH as an etchant.
  • the etching agent enters the modified region 7 from the front surface 11a and the back surface 11b to infiltrate the silicon substrate 11 and infiltrates from the front surface 11a side and the back surface 11b side to the inside.
  • the etching along the modified region 7 is selectively advanced (progressed).
  • FIG. 14B the portion along the modified region 7 of the silicon substrate 11 is removed, and the formation of the through hole 13 is completed.
  • the laser light L is collected on the silicon substrate 11 so that the polarization angle becomes 90 °. Shine.
  • FIG. 15B when the laser beam L is condensed such that the polarization angle formed by the moving direction SD of the laser beam L and the polarization direction PD of the laser beam L is 90 °, the polarization angle is 0. Compared with the case where the laser beam L is condensed so that the angle becomes ° (see FIG.
  • the crack 14 can be further extended in the direction perpendicular to the moving direction SD of the laser light L). Accordingly, as shown in FIG. 13B, when the plurality of modified spots S are formed so as to be aligned in a line along the lines 12c, 12d, and 12e, for example, the lines 12 are slanted like the lines 12c and 12e. Even if it extends in the direction, the condensing of the laser beam L is not easily inhibited by the crack extending from the adjacent existing modified spot S, and a plurality of modified spots S are reliably formed.
  • the through holes 13 having various shapes can be formed in the silicon substrate 11 with high accuracy.
  • the adjacent modified spots S and S are adjacent to each other.
  • a plurality of modified spots S are formed so that some of the modified spots S overlap each other. According to this, the modification spots S and S can be more reliably connected to each other between the adjacent modification spots S and S directly or through a crack extending from the modification spot S. Therefore, even when selective etching of the modified region 7 is progressed in an oblique direction, the etching can be suitably progressed without interruption.
  • the laser beam L is condensed on the silicon substrate 11 so that the polarization angle becomes 0 °.
  • FIG. 15A when the laser beam L is condensed so that the polarization angle formed by the moving direction SD of the laser beam L and the polarization direction PD of the laser beam L is 0 °, the polarization angle is 90.
  • the crack 14 can be further extended in the moving direction SD of the laser beam L from the modified spot S. Therefore, as shown in FIG. 9 and FIG.
  • a plurality of reforming spots S are arranged in the other row following the adjacent row.
  • the modified spot S is formed, even if the line 12 extends in an oblique direction, for example, as the line 12a, the laser beam L is collected in the crack extended from the existing modified spot S in one row. Light is not easily inhibited, and a plurality of modified spots S are reliably formed.
  • the anisotropic etching process is performed on the silicon substrate 11, the etching reliably progresses along the modified region 7. Therefore, according to the substrate processing method described above, the through holes 13 having various shapes can be formed in the silicon substrate 11 with high accuracy.
  • the line 12a has a line when viewed from a predetermined direction perpendicular to the incident direction of the laser beam L (in the above-described substrate processing method, the Y-axis direction).
  • a plurality of modified spots S are formed so as to be arranged in a plurality of rows along 12a.
  • the through hole 13 is formed so that the cross-sectional shape when viewed from the predetermined direction becomes a desired shape (wide shape, complex shape, etc.). be able to.
  • the line 12b has a plurality of rows along the line 12b when viewed from the incident direction of the laser beam L (in the above-described substrate processing method, the Z-axis direction).
  • a plurality of modified spots S are formed so as to line up.
  • the through-hole 13 is formed so that the cross-sectional shape when viewed from the incident direction is a desired shape (wide shape, complex shape, etc.). Can do.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view and a plan view of a silicon substrate when a plurality of modified spots are formed so as to be arranged in a line or a plurality of lines along a predetermined line.
  • FIG. 16A by condensing the laser light L on the silicon substrate 11, a plurality of modified spots S are formed inside the silicon substrate 11 so as to be arranged in a line or a plurality of lines along the line 12. did.
  • the thickness of the silicon substrate 11 was 300 ⁇ m (the same applies to the following experiments unless otherwise specified).
  • the irradiation conditions of the laser beam L are as follows: wavelength: 1064 nm, repetition frequency: 400 kHz, pulse width: 106 ns, output: 0.6 W, moving speed of the laser beam L relative to the silicon substrate 11: 100 mm / s, pulse pitch: 0.25 ⁇ m (100 mm / s ⁇ 400 kHz) (the same applies to the following experiments unless otherwise specified).
  • wavelength 1064 nm
  • repetition frequency 400 kHz
  • pulse width 106 ns
  • output 0.6 W
  • moving speed of the laser beam L relative to the silicon substrate 11 100 mm / s
  • pulse pitch 0.25 ⁇ m (100 mm / s ⁇ 400 kHz)
  • the silicon substrate 11 is subjected to anisotropic etching using KOH 48% at 85 ° C. as an etching agent (the same applies in the following experiment unless otherwise specified), and the line 12 Etching progressed from the upper end faces.
  • FIGS. In the following description, when a plurality of columns of the modified spots S along the line 12 are formed, the interval PP between adjacent columns is referred to as a processing pitch (see FIG. 16A), and the number of columns Is called the number of machining columns.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the processing width (processing pitch ⁇ the number of processing columns) and the etching rate (in the graphs of FIGS. 17A and 17B, the processing width on the horizontal axis is 0). Means that the number of machining columns is one).
  • 17A shows a case where the laser light L is condensed so that the polarization angle becomes 0 ° (hereinafter referred to as “0 ° polarization”)
  • FIG. 17B shows a case where the polarization angle is 90 °. This is a case where the laser light L is condensed so as to be at 0 ° (hereinafter referred to as “90 ° polarized light”). As shown in FIG.
  • FIGS. 18 and 19 are graphs showing the relationship between the number of processed rows and the etching rate.
  • the machining pitch was fixed at 2 ⁇ m, and the number of machining rows was changed.
  • the etching rate greatly increased as the number of processed rows increased.
  • the etching rate did not increase so much even when the number of processed rows increased, as in the case of circular polarization. From this, it can be said that 0 ° polarized light is more advantageous than 90 ° polarized light when a plurality of modified spots S are formed so as to be arranged in a plurality of rows along the predetermined line 12.
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the polarization angle and the etching rate.
  • the processing pitch was made constant at 1 ⁇ m
  • the number of processing rows was made constant at 9 rows
  • the polarization angle was changed.
  • the moving speed of the laser beam L with respect to the silicon substrate 11 was changed.
  • anisotropic etching treatment was performed on the silicon substrate 11 using TMAH 22% at 85 ° C. as an etching agent. As a result, as shown in FIG.
  • the polarization angle is less than 45 ° ( ⁇ 45 deg ⁇ polarization angle ⁇ 45 deg.) Than the case where the polarization angle is 45 ° or more ( ⁇ 90 deg ⁇ polarization angle ⁇ ⁇ 45 deg, 45 deg ⁇ polarization angle ⁇ 90 deg).
  • the etching rate was higher, and in the case of 0 ° polarization, the etching rate was the highest. From this, when the plurality of modified spots S are formed so as to be arranged in a plurality of rows along the predetermined line 12, the case where the polarization angle is less than 45 ° is larger than the case where the polarization angle is 45 ° or more. Can be said to be more advantageous.
  • FIG. 21 is a graph showing the relationship between the formation pitch (pulse pitch) and pulse width of the modified spot and the etching rate.
  • the number of processing rows was fixed at 9 rows, and the formation pitch and pulse width of the modified spots S were changed.
  • the silicon substrate 11 was subjected to anisotropic etching using TMAH 22% at 85 ° C. as an etching agent.
  • the etching rate increased with the narrower formation pitch of the modified spots S in both cases of 0 ° polarized light and 90 ° polarized light.
  • the etching rate increased as the pulse width was longer in both cases of 0 ° polarization and 90 ° polarization. These were more significant for 0 ° polarization than for 90 ° polarization.
  • the formation pitch of the modified spot S corresponds to the formation pitch of the condensing point of the pulse laser beam L, that is, the irradiation pitch of the laser beam L for each pulse.
  • the formation pitch is 1 ⁇ m
  • the modified spot S can be distinguished from the modified spot S formed by the previous laser irradiation (that is, the adjacent modified spots S and S can be distinguished from each other). Separated).
  • the formation pitch is 0.25 ⁇ m
  • the modified region is formed so that the modified spot S overlaps the modified spot S formed by the previous laser irradiation. As can be seen from FIG.
  • the etching rate is higher for 90 ° polarized light than for 0 ° polarized light.
  • the etching rate is higher for 0 ° polarization than for 90 ° polarization.
  • the relationship between the etching rate and the polarization angle is not significantly different (rather reversed) depending on the formation pitch of the modified spots S.
  • the modified spot S has a pitch (about 0.8 ⁇ m or less) that forms the modified region so as to overlap with the modified spot S formed by the previous laser irradiation, 0 ° polarization ( That is, the etching rate is higher when the polarization angle is less than 45 °.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the silicon substrate when a plurality of modified spots are formed so as to be aligned in a line along a predetermined direction perpendicular to the incident direction of the laser beam
  • FIG. 23 is an incident direction of the laser beam. It is sectional drawing of a silicon substrate at the time of forming a some modification
  • FIG. 24 is a cross-sectional view of a silicon substrate when a plurality of modified spots are formed so as to be aligned in a line along an oblique direction.
  • the laser beam L is moved in a direction perpendicular to the drawing.
  • the crack 14 is easily extended in the incident direction of the laser light L, so that the crack extended from the modified spot S on the surface 11a side. 14 reached the front surface 11a, and the crack 14 extended from the modified spot S on the back surface 11b side reached the back surface 11b. Furthermore, the crack 14 was connected also between the adjacent modification spots S and S.
  • FIG. 24A in the case of 90 ° polarized light, the crack 14 is easily extended in the incident direction of the laser light L, so that the crack extended from the modified spot S on the surface 11a side. 14 reached the front surface 11a, and the crack 14 extended from the modified spot S on the back surface 11b side reached the back surface 11b. Furthermore, the crack 14 was connected also between the adjacent modification spots S and S.
  • the crack 14 in the case of 0 ° polarized light, the crack 14 is difficult to extend in the incident direction of the laser light L, so that the crack extended from the modified spot S on the surface 11a side. 14 did not reach the front surface 11a, and the crack 14 extended from the modified spot S on the back surface 11b side did not reach the back surface 11b. Further, the crack 14 was not connected between the adjacent modified spots S, S. Therefore, in the case where the plurality of modified spots S are formed so as to be aligned in a line along the predetermined line 12, even if the line 12 extends in an oblique direction, it is 90 ° polarized rather than 0 ° polarized. Can be said to be more advantageous.
  • the incident surface of the laser beam L when forming the modified region 7 is not limited to the front surface 11 a of the silicon substrate 11, but may be the back surface 11 b of the silicon substrate 11.
  • the through-hole 13 was formed in the silicon substrate 11, it replaces with the through-hole 13, and has the space (For example, the recessed part (non-through-hole) opened only on the surface 11a or the back surface 11b).
  • Grooves, channels, slits, etc. may be formed in the silicon substrate 11.
  • the space along the predetermined line 12 can be formed in the silicon substrate 11 with high accuracy.
  • the modified spot S is exposed on the front surface 11 a and the back surface 11 b of the silicon substrate 11.
  • cracks extending from the modified spot S are exposed on the surface 11 a of the silicon substrate 11.
  • the aperture ratio of the formed through-hole 13 can be increased.
  • the present embodiment is applied to the manufacture of an electron multiplier, It is possible to increase the collection efficiency of the.
  • the crack is exposed without exposing the modified spot S, it is possible to suppress the diameter of the opening side of the through hole 13 from increasing, and the hole diameter on the opening side of the through hole 13 is made the same as the inner hole diameter. can do.
  • the etching rate of a specific crystal orientation can be changed by adding an additive to the etching agent, the anisotropic etching process is performed at a desired etching rate according to the crystal orientation of the silicon substrate 11. Additives may be added to the etchant.
  • the laser light L is not limited to linearly polarized light having an ellipticity of zero, and elliptically polarized light having an ellipticity other than 1. If it is. Further, as shown in FIG. 25A, the polarization angle when condensing the laser light L on the silicon substrate 11 is not limited to 90 °, and may be 45 ° or more.
  • the incident direction of the laser beam L from the modified spot S and the lateral direction (The crack 14 can be further extended in the incident direction of the laser light L and the direction perpendicular to the moving direction SD of the laser light L).
  • the ellipticity of elliptically polarized light is smaller and the polarization angle is closer to 90 °, the extension of cracks from the modified spot S to directions other than the incident direction and the lateral direction of the laser light L is suppressed.
  • the laser beam L is not limited to linearly polarized light having an ellipticity of zero, and an ellipticity having an ellipticity other than 1 is used. Any polarized light may be used.
  • the polarization angle when condensing the laser beam L on the silicon substrate 11 is not limited to 0 °, but may be less than 45 °. Even when such laser light L is irradiated, the crack 14 extends more in the moving direction SD of the laser light L from the modified spot S than when the laser light L is condensed so that the polarization angle is 45 ° or more.
  • the polarization angle of 45 ° or more is a range of an angle formed by the moving direction SD of the laser light L and the polarization direction PD of the laser light L as shown in FIG.
  • angle ⁇ 90 ° it means the range of ⁇ 90 ° ⁇ polarization angle ⁇ ⁇ 45 ° and 45 ° ⁇ polarization angle ⁇ 90 °.
  • the polarization angle of less than 45 ° is a range of an angle formed by the moving direction SD of the laser light L and the polarization direction PD of the laser light L, as shown in FIG. 25B, ⁇ 90 ° ⁇ polarization angle
  • In the range of ⁇ 90 ° it means a range of ⁇ 45 ° ⁇ polarization angle ⁇ 45 °.
  • the ellipticity of elliptically polarized light can be adjusted by changing the azimuth angle ⁇ of the quarter wavelength plate 217. . That is, when incident light of, for example, linearly polarized light LP is made incident on the quarter-wave plate 217, the transmitted light has a predetermined ellipticity (“half of the short axis length b” / “long” in an ellipse representing elliptically polarized light). It becomes an elliptically polarized light EP of “half the axial length a”).
  • the laser light L emitted from the laser light source 101 is the linearly polarized light LP.
  • the azimuth angle ⁇ may be adjusted so as to pass through the wave plate 217.
  • spaces having various shapes can be accurately formed in the silicon substrate.

Abstract

　所定のライン（１２）に沿った空間をシリコン基板（１１）に形成するための基板加工方法は、楕円率が１以外の楕円偏光であるレーザ光（Ｌ）をシリコン基板（１１）に集光することにより、ライン（１２）に沿ってシリコン基板（１１）の内部に改質スポット（Ｓ）を複数形成し、複数の改質スポット（Ｓ）を含む改質領域（７）を形成する第１の工程と、第１の工程の後、シリコン基板（１１）に異方性エッチング処理を施すことにより、改質領域（７）に沿ってエッチングを選択的に進展させ、シリコン基板（１１）に空間を形成する第２の工程と、を備え、第１の工程では、シリコン基板（１１）に対するレーザ光（Ｌ）の移動方向とレーザ光（Ｌ）の偏光方向とのなす角度が４５°以上となるようにシリコン基板（１１）にレーザ光（Ｌ）を集光し、ライン（１２）に沿って一列に並ぶように複数の改質スポット（Ｓ）を形成する。

Description

基板加工方法
　本発明は、貫通孔等の空間をシリコン基板に形成するための基板加工方法に関する。
　上記技術分野の基板加工方法として、例えば特許文献１には、シリコン基板にレーザ光を集光することにより改質領域を形成し、その後、シリコン基板にエッチング処理を施すことにより、改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させ、シリコン基板に貫通孔等の空間を形成するものが記載されている。
特開２００５－７４６６３号公報
　ところで、上述したような基板加工方法には、様々な分野への適用が進む中、例えば設計自由度の向上を図るべく、シリコン基板の厚さ方向に対して傾斜する方向（以下、単に「斜め方向」ともいう）に延在する貫通孔等、様々な形状を有する空間をシリコン基板に精度良く形成することが求められている。
　そこで、本発明は、様々な形状を有する空間をシリコン基板に精度良く形成することができる基板加工方法を提供することを目的とする。
　本発明の一側面の基板加工方法は、所定のラインに沿った空間をシリコン基板に形成するための基板加工方法であって、楕円率が１以外の楕円偏光であるレーザ光をシリコン基板に集光することにより、ラインに沿ってシリコン基板の内部に改質スポットを複数形成し、複数の改質スポットを含む改質領域を形成する第１の工程と、第１の工程の後、シリコン基板に異方性エッチング処理を施すことにより、改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させ、シリコン基板に空間を形成する第２の工程と、を備え、第１の工程では、シリコン基板に対するレーザ光の移動方向とレーザ光の偏光方向とのなす角度が４５°以上となるようにシリコン基板にレーザ光を集光し、ラインに沿って一列に並ぶように複数の改質スポットを形成する。
　この基板加工方法では、改質スポットを形成するときに、レーザ光の移動方向とレーザ光の偏光方向とのなす角度が４５°以上となるようにシリコン基板にレーザ光を集光する。本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、当該角度が４５°以上となるようにレーザ光を集光すると、当該角度が４５°未満となるようにレーザ光を集光する場合に比べ、改質スポットから、シリコン基板に対するレーザ光の入射方向と、レーザ光の入射方向及びレーザ光の移動方向に垂直な方向（以下、単に「側方方向」ともいう）とに、亀裂をより伸展させ得ることを突き止めた。このことから、所定のラインに沿って一列に並ぶように複数の改質スポットを形成するときに、当該ラインが斜め方向に延在していても、隣接する既成の改質スポットから伸展した亀裂にレーザ光の集光が阻害され難くなり、複数の改質スポットが確実に形成される。さらに、斜め方向において隣接する改質スポット間では、亀裂が繋がり易くなる。これらにより、シリコン基板に異方性エッチング処理を施すと、改質領域に沿ってエッチングが確実に進展することになる。よって、この基板加工方法によれば、様々な形状を有する空間をシリコン基板に精度良く形成することができる。
　なお、楕円偏光の楕円率とは、楕円偏光を表す楕円における「短軸の長さの半分」／「長軸の長さの半分」である。従って、楕円率が１のとき、その楕円偏光は円偏光に相当し、楕円率が零のとき、その楕円偏光は直線偏光に相当する。また、レーザ光の偏光方向とは、楕円偏光を表す楕円の長軸の方向である。従って、楕円率が零のとき、レーザ光の偏光方向は、直線偏光を表す直線の方向である。
　ここで、第１の工程では、シリコン基板に対するレーザ光の入射方向に垂直な所定の方向から見た場合に、隣接する改質スポットの一部が互いに重なるように、複数の改質スポットを形成してもよい。これによれば、隣接する改質スポット間において、直接的に又は改質スポットから伸展した亀裂を介して、改質スポット同士をより確実に繋げることができる。
　また、第１の工程では、レーザ光の移動方向とレーザ光の偏光方向とのなす角度が９０°となるようにシリコン基板にレーザ光を集光してもよい。レーザ光の移動方向とレーザ光の偏光方向とのなす角度が９０°に近いほど、レーザ光の入射方向及び側方方向以外への亀裂の伸展が抑制されるので、これによれば、改質スポットからレーザ光の入射方向及び側方方向に精度良く亀裂を伸展させることができる。
　また、楕円偏光は、楕円率が零の直線偏光であってもよい。楕円偏光の楕円率が小さいほど、レーザ光の入射方向及び側方方向以外への亀裂の伸展が抑制されるので、これによれば、改質スポットからレーザ光の入射方向及び側方方向に精度良く亀裂を伸展させることができる。
　また、空間は、シリコン基板の表面及び裏面に開口する貫通孔である場合がある。この場合、所定のラインが斜め方向に延在していても、上述したことから、そのようなラインに沿った貫通孔をシリコン基板に精度良く形成することができる。
　本発明によれば、様々な形状を有する空間をシリコン基板に精度良く形成することができる。
改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。 改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。 図２の加工対象物のIII－III線に沿っての断面図である。 レーザ加工後の加工対象物の平面図である。 図４の加工対象物のV－V線に沿っての断面図である。 図４の加工対象物のVI－VI線に沿っての断面図である。 本発明の一実施形態の基板加工方法を説明するためのシリコン基板の斜視図である。 本発明の一実施形態の基板加工方法を説明するためのシリコン基板の斜視図である。 所定のラインに沿って複数列に並ぶように形成された複数の改質スポットを示す図である。 本発明の一実施形態の基板加工方法を説明するためのシリコン基板の斜視図である。 所定のラインに沿って複数列に並ぶように形成された複数の改質スポットを示す図である。 本発明の一実施形態の基板加工方法を説明するためのシリコン基板の斜視図である。 本発明の一実施形態の基板加工方法を説明するためのシリコン基板の斜視図である。 本発明の一実施形態の基板加工方法を説明するためのシリコン基板の斜視図である。 レーザ光の偏光方向と亀裂の伸展方向との関係を示す図である。 所定のラインに沿って一列又は複数列に並ぶように複数の改質スポットを形成した場合のシリコン基板の断面図及び平面図である。 加工幅とエッチングレートとの関係を示すグラフである。 加工列数とエッチングレートとの関係を示すグラフである。 加工列数とエッチングレートとの関係を示すグラフである。 偏光角度とエッチングレートとの関係を示すグラフである。 改質スポットの形成ピッチ及びパルス幅とエッチングレートとの関係を示すグラフである。 レーザ光の入射方向に垂直な所定の方向に沿って一列に並ぶように複数の改質スポットを形成した場合のシリコン基板の断面図である。 レーザ光の入射方向に沿って一列に並ぶように複数の改質スポットを形成した場合のシリコン基板の断面図である。 斜め方向に沿って一列に並ぶように複数の改質スポットを形成した場合のシリコン基板の断面図である。 レーザ光の移動方向とレーザ光の偏光方向との関係を示す図である。 １／４波長板の原理を示す図である。
　以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　本発明の一実施形態の基板加工方法では、加工対象物の内部にレーザ光を集光させて改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図１～図６を参照して以下に説明する。
　図１に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。
　このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された板状の加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して改質領域形成予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、改質領域形成予定ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成されることとなる。
　加工対象物１としては、半導体材料や圧電材料等が用いられ、図２に示すように、加工対象物１には、改質領域形成予定ライン５が設定されている。ここでの改質領域形成予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示すように、加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを改質領域形成予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４～図６に示すように、改質領域７が改質領域形成予定ライン５に沿って加工対象物１の内部に形成され、この改質領域７が、後述のエッチング（食刻）による除去領域８となる。
　なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、改質領域形成予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、これらが組み合わされた３次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面、裏面、若しくは側面）に露出していてもよい。
　ちなみに、ここでは、レーザ光Ｌが、加工対象物１を透過すると共に加工対象物１の内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。一般的に、表面３から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）場合、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する。
　ところで、改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域７としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。さらに、改質領域７としては、加工対象物１の材料において密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある（これらをまとめて高密転移領域ともいう）。
　また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、さらにそれら領域の内部や改質領域７と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域７の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１としては、シリコンを含む、又はシリコンからなるものが挙げられる。
　ここで、本発明の一実施形態の基板加工方法では、加工対象物１に改質領域７を形成した後、この加工対象物１にエッチング処理を施すことにより、改質領域７に沿って（すなわち、改質領域７、改質領域７に含まれる亀裂、又は改質領域７からの亀裂に沿って）エッチングを選択的に進展させ、加工対象物１における改質領域７に沿った部分を除去する。なお、この亀裂は、クラック、微小クラック、割れ等とも称される（以下、単に「亀裂」という）。
　このエッチング処理では、例えば、毛細管現象等を利用して、加工対象物１の改質領域７に含まれる又は該改質領域７からの亀裂にエッチング剤を浸潤させ、亀裂面に沿ってエッチングを進展させる。これにより、加工対象物１では、亀裂に沿って選択的且つ速いエッチングレート（エッチング速度）でエッチングを進展させ除去する。これと共に、改質領域７自体のエッチングレートが速いという特徴を利用して、改質領域７に沿って選択的にエッチングを進展させ除去する。
　エッチング処理としては、例えばエッチング剤に加工対象物１を浸漬する場合（ディッピング方式：Dipping）と、加工対象物１を回転させつつエッチング剤を塗布する場合（スピンエッチング方式：SpinEtching）とがある。
　エッチング剤としては、例えば、ＫＯＨ(水酸化カリウム)、ＴＭＡＨ(水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液)、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）、ＣｓＯＨ（水酸化セシウム）、ＮＨ４ＯＨ（水酸化アンモニウム）、ヒドラジン等が挙げられる。また、エッチング剤としては、液体状のものだけでなく、ゲル状（ゼリー状，半固形状）のものを用いることができる。ここでのエッチング剤は、常温～１００℃前後の温度で用いられ、必要とされるエッチングレート等に応じて適宜の温度に設定される。例えば、シリコンで形成された加工対象物１をＫＯＨでエッチング処理する場合には、好ましいとして、約６０℃とされる。
　また、本発明の一実施形態の基板加工方法では、エッチング処理として、結晶方位に基づく特定方向のエッチングレートが速い（若しくは遅い）エッチングである異方性エッチング処理を行っている。この異方性エッチング処理の場合には、比較的薄い加工対象物だけでなく厚いもの（例えば、厚さ８００μｍ～１００μｍ）にも適用できる。また、この場合、改質領域７を形成する面が面方位と異なるときにも、この改質領域７に沿ってエッチングを進行させることができる。つまり、ここでの異方性エッチング処理では、結晶方位に倣った面方位のエッチングに加えて、結晶方位に依存しないエッチングも可能である。
　次に、本発明の一実施形態の基板加工方法ついて詳細に説明する。ここでは、図７に示すように、レーザ光Ｌをシリコン基板１１（上述した加工対象物１に対応する）に集光することにより、所定のライン１２（上述した改質領域形成予定ライン５に対応する）に沿ってシリコン基板１１の内部に改質スポットＳを複数形成し、複数の改質スポットＳを含む改質領域７を形成する。その後、シリコン基板１１に異方性エッチング処理を施すことにより、改質領域７に沿ってエッチングを選択的に進展させ、シリコン基板１１に貫通孔１３を形成する。このようなシリコン基板１１は、例えば光電子増倍素子やインターポーザ等に適用される。なお、シリコン基板１１の厚さ方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な所定の方向をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。
　レーザ光Ｌは、パルス発振された直線偏光（すなわち、楕円率が零の楕円偏光）であり、シリコン基板１１を所定の透過率で透過する波長を有している。レーザ光Ｌは、改質スポットＳを形成するときには、Ｚ軸方向に沿って表面１１ａからシリコン基板１１に入射させられると共に、Ｘ軸方向に沿って相対的に移動させられる。改質スポットＳは、パルスレーザ光であるレーザ光Ｌの１パルスのショット（照射）で形成され、改質領域７は、複数の改質スポットＳが集合することにより形成される。改質スポットＳとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。
　シリコン基板１１は、シリコン単結晶からなり、（１００）面となる表面１１ａ及び裏面１１ｂを有している。所定のライン１２は、シリコン基板１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂに開口する貫通孔１３を形成するための基準線である。ライン１２は、例えば貫通孔１３の中心線（ライン１２に垂直な貫通孔１３の断面形状の重心点を通る線）であり、貫通孔１３の貫通方向（延在方向）に延在している。
　以下、本発明の一実施形態の基板加工方法の各工程について、より具体的に説明する。まず、図８に示すように、レーザ光Ｌをシリコン基板１１に集光することにより、ライン１２ａに沿ってシリコン基板１１の内部に改質スポットＳを複数形成し、これらの改質スポットＳを含む改質領域７ａを形成する。ライン１２ａは、シリコン基板１１の裏面１１ｂ側に位置するライン１２の一部分であって、ＺＸ平面内において斜め方向に延在している。ライン１２ａに対しては、シリコン基板１１に対するレーザ光Ｌの移動方向（以下、単に「レーザ光Ｌの移動方向」という）及びレーザ光Ｌの偏光方向をＸ軸方向として、レーザ光Ｌの移動方向とレーザ光Ｌの偏光方向とのなす角度（以下、「偏光角度」という）が０°となるようにシリコン基板１１にレーザ光Ｌを集光する。
　ここでは、図８（ａ）に示すように、シリコン基板１１の内部におけるライン１２ａ上の裏面１１ｂ側にレーザ光Ｌの集光点（以下、単に「集光点」という）を合わせて、集光点をＸ軸方向に移動させながら、ライン１２ａ上に複数の改質スポットＳが形成されるようにレーザ光ＬをＯＮ・ＯＦＦ照射する（ライン１２ａに沿ってのＸ軸方向スキャン）。以降、図８（ｂ）に示すように、集光点をＺ軸方向における表面１１ａ側に所定の距離ずつ移動させながら、ライン１２ａに沿ってのＸ軸方向スキャンを複数回実施する。このようにして、図９に示すように、Ｙ軸方向（レーザ光Ｌの入射方向に垂直な所定の方向）から見た場合に、ライン１２ａに沿って複数列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成する。
　なお、ライン１２ａ上の裏面１１ｂ側に改質スポットＳを形成するときには、改質スポットＳの端部を裏面１１ｂに露出させる。また、ライン１２ａに沿って改質スポットＳを形成するときには、隣接する改質スポットＳ，Ｓ間において、直接的に又は改質スポットＳから伸展した亀裂を介して、改質スポットＳ，Ｓ同士を繋げるように、レーザ光Ｌの照射条件（シリコン基板１１に対するレーザ光Ｌの移動速度、レーザ光Ｌの繰り返し周波数、集光点を移動させる所定の距離等）を調節する。
　続いて、図１０に示すように、レーザ光Ｌをシリコン基板１１に集光することにより、ライン１２ｂに沿ってシリコン基板１１の内部に改質スポットＳを複数形成し、これらの改質スポットＳを含む改質領域７ｂを形成する。ライン１２ｂは、ライン１２ａの端部から延在するライン１２の一部分であって、Ｘ軸方向に延在している。ライン１２ｂに対しては、レーザ光Ｌの移動方向及びレーザ光Ｌの偏光方向をＸ軸方向として、偏光角度が０°となるようにシリコン基板１１にレーザ光Ｌを集光する。
　ここでは、図１０（ａ）に示すように、シリコン基板１１の内部におけるライン１２ｂの一方の側に集光点を合わせて、集光点をＸ軸方向に移動させながら、ライン１２ｂに沿って複数の改質スポットＳが形成されるようにレーザ光ＬをＯＮ・ＯＦＦ照射する（ライン１２ｂに沿ってのＸ軸方向スキャン）。以降、図１０（ｂ）に示すように、集光点をＹ軸方向における他方の側に所定の距離ずつ移動させながら、ライン１２ｂに沿ってのＸ軸方向スキャンを複数回実施する。このようにして、図１１に示すように、Ｚ軸方向（レーザ光Ｌの入射方向）から見た場合に、ライン１２ｂに沿って複数列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成する。なお、ライン１２ｂに沿って改質スポットＳを形成するときには、隣接する改質スポットＳ，Ｓ間において、直接的に又は改質スポットＳから伸展した亀裂を介して、改質スポットＳ，Ｓ同士を繋げるように、レーザ光Ｌの照射条件を調節する。
　続いて、図１２に示すように、レーザ光Ｌをシリコン基板１１に集光することにより、ライン１２ｃに沿ってシリコン基板１１の内部に改質スポットＳを複数形成し、これらの改質スポットＳを含む改質領域７ｃを形成する。ライン１２ｃは、ライン１２ｂの端部から延在するライン１２の一部分であって、ＺＸ平面内において斜め方向に延在している。ライン１２ｃに対しては、レーザ光Ｌの移動方向をＸ軸方向とし、レーザ光Ｌの偏光方向をＹ軸方向として、偏光角度が９０°となるようにシリコン基板１１にレーザ光Ｌを集光する。
　ここでは、図１２（ａ）に示すように、シリコン基板１１の内部におけるライン１２ｃ上の裏面１１ｂ側に集光点を合わせて、集光点をＸ軸方向に移動させながら、ライン１２ｃ上に複数の改質スポットＳが形成されるようにレーザ光ＬをＯＮ・ＯＦＦ照射する（ライン１２ｃに沿ってのＸ軸方向スキャン）。以降、図１２（ｂ）に示すように、集光点をＺ軸方向における表面１１ａ側に所定の距離ずつ移動させながら、ライン１２ｃに沿ってのＸ軸方向スキャンを複数回実施する。このようにして、ライン１２ｃに沿って一列に並ぶように（改質領域７ｃに含まれる改質スポットＳの全てがライン１２ｃ上に位置するように）、かつ、Ｘ軸方向（レーザ光Ｌの入射方向に垂直な所定の方向）から見た場合に、隣接する改質スポットＳの一部が互いに重なるように、複数の前記改質スポットＳを形成する。なお、ライン１２ｃに沿って改質スポットＳを形成するときには、隣接する改質スポットＳ，Ｓ間において、直接的に又は改質スポットＳから伸展した亀裂を介して、改質スポットＳ，Ｓ同士を繋げるように、レーザ光Ｌの照射条件を調節する。
　続いて、図１３（ａ）に示すように、レーザ光Ｌをシリコン基板１１に集光することにより、ライン１２ｄに沿ってシリコン基板１１の内部に改質スポットＳを複数形成し、これらの改質スポットＳを含む改質領域７ｄを形成する。ライン１２ｄは、ライン１２ｃの端部から延在するライン１２の一部分であって、Ｘ軸方向に延在している。ライン１２ｄに対しては、レーザ光Ｌの移動方向をＸ軸方向とし、レーザ光Ｌの偏光方向をＹ軸方向として、偏光角度が９０°となるようにシリコン基板１１にレーザ光Ｌを集光する。
　ここでは、シリコン基板１１の内部におけるライン１２ｄ上の端部に集光点を合わせて、集光点をＸ軸方向に移動させながら、ライン１２ｄ上に複数の改質スポットＳが形成されるようにレーザ光ＬをＯＮ・ＯＦＦ照射する（ライン１２ｄに沿ってのＸ軸方向スキャン）。このようにして、ライン１２ｄに沿って一列に並ぶように（改質領域７ｄに含まれる改質スポットＳの全てがライン１２ｄ上に位置するように）、複数の前記改質スポットＳを形成する。なお、ライン１２ｄに沿って改質スポットＳを形成するときには、隣接する改質スポットＳ，Ｓ間において、直接的に又は改質スポットＳから伸展した亀裂を介して、改質スポットＳ，Ｓ同士を繋げるように、レーザ光Ｌの照射条件を調節する。
　続いて、図１３（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌをシリコン基板１１に集光することにより、ライン１２ｅに沿ってシリコン基板１１の内部に改質スポットＳを複数形成し、これらの改質スポットＳを含む改質領域７ｅを形成する。ライン１２ｅは、ライン１２ｄの端部から延在し、かつシリコン基板１１の表面１１ａ側に位置するライン１２の一部分であって、ＺＸ平面内において斜め方向に延在している。ライン１２ｅに対しては、レーザ光Ｌの移動方向をＸ軸方向とし、レーザ光Ｌの偏光方向をＹ軸方向として、偏光角度が９０°となるようにシリコン基板１１にレーザ光Ｌを集光する。
　ここでは、シリコン基板１１の内部におけるライン１２ｅ上の裏面１１ｂ側に集光点を合わせて、集光点をＸ軸方向に移動させながら、ライン１２ｅ上に複数の改質スポットＳが形成されるようにレーザ光ＬをＯＮ・ＯＦＦ照射する（ライン１２ｅに沿ってのＸ軸方向スキャン）。以降、集光点をＺ軸方向における表面１１ａ側に所定の距離ずつ移動させながら、ライン１２ｅに沿ってのＸ軸方向スキャンを複数回実施する。このようにして、ライン１２ｅに沿って一列に並ぶように（改質領域７ｅに含まれる改質スポットＳの全てがライン１２ｅ上に位置するように）、かつ、Ｘ軸方向（レーザ光Ｌの入射方向に垂直な所定の方向）から見た場合に、隣接する改質スポットＳの一部が互いに重なるように、複数の前記改質スポットＳを形成する。
　なお、ライン１２ｅ上の表面１１ａ側に改質スポットＳを形成するときには、改質スポットＳの端部を表面１１ａに露出させる。また、ライン１２ｅに沿って改質スポットＳを形成するときには、隣接する改質スポットＳ，Ｓ間において、直接的に又は改質スポットＳから伸展した亀裂を介して、改質スポットＳ，Ｓ同士を繋げるように、レーザ光Ｌの照射条件を調節する。
　以上のようにしてシリコン基板１１に改質領域７を形成した後、シリコン基板１１に対し、例えば８５℃のＫＯＨをエッチング剤として用いて異方性エッチング処理を施す。これにより、図１４（ａ）に示すように、シリコン基板１１において表面１１ａ及び裏面１１ｂから改質領域７へとエッチング剤を進入させて浸潤させ、そして、表面１１ａ側及び裏面１１ｂ側から内部へ向けて、改質領域７に沿ってのエッチングを選択的に進展（進行）させる。その結果、図１４（ｂ）に示すように、シリコン基板１１の改質領域７に沿った部分が除去され、貫通孔１３の形成が完了される。
　以上説明したように、上述した基板加工方法では、ライン１２ｃ，１２ｄ，１２ｅに沿って改質スポットＳを形成するときに、偏光角度が９０°となるようにシリコン基板１１にレーザ光Ｌを集光する。図１５（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌの移動方向ＳＤとレーザ光Ｌの偏光方向ＰＤとのなす偏光角度が９０°となるようにレーザ光Ｌを集光すると、当該偏光角度が０°となるようにレーザ光Ｌを集光する場合（図１５（ａ）参照）に比べ、改質スポットＳから、レーザ光Ｌの入射方向ＩＤと、側方方向（レーザ光Ｌの入射方向ＩＤ及びレーザ光Ｌの移動方向ＳＤに垂直な方向）とに、亀裂１４をより伸展させることができる。従って、図１３（ｂ）に示すように、ライン１２ｃ，１２ｄ，１２ｅに沿って一列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成するときに、例えばライン１２ｃ，１２ｅのようにライン１２が斜め方向に延在していても、隣接する既成の改質スポットＳから伸展した亀裂にレーザ光Ｌの集光が阻害され難くなり、複数の改質スポットＳが確実に形成される。さらに、斜め方向において隣接する改質スポットＳ，Ｓ間では、亀裂が繋がり易くなる。これらにより、シリコン基板１１に異方性エッチング処理を施すと、改質領域７に沿ってエッチングが確実に進展することになる。よって、上述した基板加工方法によれば、様々な形状を有する貫通孔１３をシリコン基板１１に精度良く形成することができる。
　また、ライン１２ｃ，１２ｅに対しては、レーザ光Ｌの入射方向に垂直な所定の方向（上述した基板加工方法では、Ｘ軸方向）から見た場合に、隣接する改質スポットＳ，Ｓ間において改質スポットＳの一部が互いに重なるように、複数の改質スポットＳを形成する。これによれば、隣接する改質スポットＳ，Ｓ間において、直接的に又は改質スポットＳから伸展した亀裂を介して、改質スポットＳ，Ｓ同士をより確実に繋げることができる。従って、改質領域７の選択的なエッチングを斜め方向に進展させる場合でも、途切れることなく好適に当該エッチングを進展させることが可能となる。
　ちなみに、上述した基板加工方法では、ライン１２ａ，１２ｂに沿って改質スポットＳを形成するときに、偏光角度が０°となるようにシリコン基板１１にレーザ光Ｌを集光する。図１５（ａ）に示すように、レーザ光Ｌの移動方向ＳＤとレーザ光Ｌの偏光方向ＰＤとのなす偏光角度が０°となるようにレーザ光Ｌを集光すると、当該偏光角度が９０°となるようにレーザ光Ｌを集光する場合（図１５（ｂ）参照）に比べ、改質スポットＳからレーザ光Ｌの移動方向ＳＤに亀裂１４をより伸展させることができる。従って、図９及び図１１に示すように、ライン１２ａ，１２ｂに沿って複数列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成する場合において、隣接する一方の列に続いて他方の列に複数の改質スポットＳを形成するときに、例えばライン１２ａのようにライン１２が斜め方向に延在していても、一方の列に既成の改質スポットＳから伸展した亀裂にレーザ光Ｌの集光が阻害され難くなり、複数の改質スポットＳが確実に形成される。これにより、シリコン基板１１に異方性エッチング処理を施すと、改質領域７に沿ってエッチングが確実に進展することになる。よって、上述した基板加工方法によれば、様々な形状を有する貫通孔１３をシリコン基板１１に精度良く形成することができる。
　また、図８（ｂ）に示すように、ライン１２ａに対しては、レーザ光Ｌの入射方向に垂直な所定の方向（上述した基板加工方法では、Ｙ軸方向）から見た場合に、ライン１２ａに沿って複数列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成する。これによれば、図１４（ｂ）に示すように、当該所定の方向から見た場合の断面形状が所望の形状（幅広な形状、複雑な形状等）となるように貫通孔１３を形成することができる。
　また、図１０（ｂ）に示すように、ライン１２ｂに対しては、レーザ光Ｌの入射方向（上述した基板加工方法では、Ｚ軸方向）から見た場合に、ライン１２ｂに沿って複数列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成する。これによれば、図１４（ｂ）に示すように、当該入射方向から見た場合の断面形状が所望の形状（幅広な形状、複雑な形状等）となるように貫通孔１３を形成することができる。
　以下、実験結果について説明する。図１６は、所定のラインに沿って一列又は複数列に並ぶように複数の改質スポットを形成した場合のシリコン基板の断面図及び平面図である。図１６（ａ）に示すように、シリコン基板１１にレーザ光Ｌを集光することにより、ライン１２に沿って一列又は複数列に並ぶようにシリコン基板１１の内部に改質スポットＳを複数形成した。シリコン基板１１の厚さは３００μｍであった（特に記載がない限り、以下の実験において同様）。また、レーザ光Ｌの照射条件は、波長：１０６４ｎｍ、繰り返し周波数：４００ｋＨｚ、パルス幅：１０６ｎｓ、出力：０．６Ｗ、シリコン基板１１に対するレーザ光Ｌの移動速度１００ｍｍ／ｓ、パルスピッチ：０．２５μｍ（１００ｍｍ／ｓ÷４００ｋＨｚ）であった（特に記載がない限り、以下の実験において同様）。なお、ライン１２に沿った改質スポットＳの列を複数列形成する場合には、各列をシリコン基板１１の表面１１ａに平行な面上に位置させた。
　そして、図１６（ｂ）に示すように、８５℃のＫＯＨ４８％をエッチング剤として用いて（特に記載がない限り、以下の実験において同様）シリコン基板１１に異方性エッチング処理を施し、ライン１２上の両端面からエッチングを進行させた。その実験の結果を図１７～図１９に示す。なお、以下の説明においては、ライン１２に沿った改質スポットＳの列を複数列形成した場合、隣接する列間の間隔ＰＰを加工ピッチといい（図１６（ａ）参照）、その列数を加工列数という。
　図１７は、加工幅（加工ピッチ×加工列数）とエッチングレートとの関係を示すグラフである（なお、図１７（ａ），（ｂ）のグラフにおいて、横軸の加工幅が０の場合は、加工列数が１列の場合を意味する）。図１７において、（ａ）は、偏光角度が０°となるようにレーザ光Ｌを集光した場合（以下、「０°偏光の場合」という）であり、（ｂ）は、偏光角度が９０°となるようにレーザ光Ｌを集光した場合（以下、「９０°偏光の場合」という）である。図１７（ａ）に示すように、０°偏光の場合には、加工ピッチが狭くなるほど、そして、加工列数が増えるほど、エッチングレートが大きく増加した。それに対し、図１７（ｂ）に示すように、９０°偏光の場合には、加工ピッチが狭くなっても、エッチングレートはさほど増加しなかった。このことから、所定のライン１２に沿って複数列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成する場合には、９０°偏光よりも０°偏光のほうが有利であるといえる。
　図１８及び図１９は、加工列数とエッチングレートとの関係を示すグラフである。ここでは、加工ピッチを２μｍで一定とし、加工列数を変化させた。その結果、図１８及び図１９に示すように、０°偏光の場合には、加工列数が増えるほど、エッチングレートが大きく増加した。それに対し、９０°偏光の場合には、円偏光の場合と同様に、加工列数が増えても、エッチングレートはさほど増加しなかった。このことからも、所定のライン１２に沿って複数列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成する場合には、９０°偏光よりも０°偏光のほうが有利であるといえる。
　図２０は、偏光角度とエッチングレートとの関係を示すグラフである。ここでは、加工ピッチを１μｍで一定とすると共に加工列数を９列で一定とし、偏光角度を変化させた。なお、上述したレーザ光Ｌの照射条件のうち、シリコン基板１１に対するレーザ光Ｌの移動速度を変更した。また、８５℃のＴＭＡＨ２２％をエッチング剤として用いてシリコン基板１１に異方性エッチング処理を施した。その結果、図２０に示すように、偏光角度が４５°以上（－９０deg≦偏光角度≦－４５deg，４５deg≦偏光角度≦９０deg）の場合よりも、偏光角度が４５°未満（－４５deg＜偏光角度＜４５deg）の場合のほうが、エッチングレートが高くなり、０°偏光の場合にエッチングレートが最も高くなった。このことから、所定のライン１２に沿って複数列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成する場合には、偏光角度が４５°以上の場合よりも、偏光角度が４５°未満の場合のほうが有利であるといえる。
　図２１は、改質スポットの形成ピッチ（パルスピッチ）及びパルス幅とエッチングレートとの関係を示すグラフである。ここでは、加工列数を９列で一定とし、改質スポットＳの形成ピッチ及びパルス幅を変化させた。なお、８５℃のＴＭＡＨ２２％をエッチング剤として用いてシリコン基板１１に異方性エッチング処理を施した。その結果、図２１に示すように、０°偏光の場合でも、９０°偏光の場合でも、改質スポットＳの形成ピッチが狭いほうが、エッチングレートが増加した。さらに、０°偏光の場合でも、９０°偏光の場合でも、パルス幅が長いほうが、エッチングレートが増加した。これらのことは、９０°偏光よりも０°偏光のほうが顕著であった。
　なお、改質スポットＳの形成ピッチは、パルスレーザ光Ｌの集光点の形成ピッチ、すなわち、１パルスごとのレーザ光Ｌの照射ピッチに相当する。当該形成ピッチが１μｍの場合、改質スポットＳが１つ前のレーザ照射で形成された改質スポットＳと区別がつく程度に（すなわち、隣り合う改質スポットＳ，Ｓ同士が区別がつく程度に）分離される。それに対し、当該形成ピッチが０．２５μｍの場合、改質スポットＳが１つ前のレーザ照射で形成された改質スポットＳと互いに重なるように改質領域が形成される。図２１からも分かるように、加工列数を複数列とする場合において、改質スポットＳの形成ピッチが１μｍのときには、エッチングレートは０°偏光よりも９０°偏光のほうが高くなる。一方、加工列数を複数列とする場合において、改質スポットＳの形成ピッチが０．２５μｍのときには、エッチングレートは９０°偏光よりも０°偏光のほうが高くなる。このように、改質スポットＳの形成ピッチにより、エッチングレートと偏光角度との関係は大きな差異がなくなる（むしろ逆転している）。このことから、改質スポットＳが１つ前のレーザ照射で形成された改質スポットＳと互いに重なるように改質領域を形成するピッチ（約０．８μｍ以下）であれば、０°偏光（すなわち、偏光角度が４５°未満）のほうが、エッチングレートが高くなる。
　図２２は、レーザ光の入射方向に垂直な所定の方向に沿って一列に並ぶように複数の改質スポットを形成した場合のシリコン基板の断面図であり、図２３は、レーザ光の入射方向に沿って一列に並ぶように複数の改質スポットを形成した場合のシリコン基板の断面図である。図２２に示すように、レーザ光Ｌの入射方向に垂直な所定の方向に沿って一列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成すると、０°偏光の場合（（ｂ）の場合）よりも、９０°偏光の場合（（ａ）の場合）のほうが、エッチングレートがやや高くなった。また、図２３に示すように、レーザ光Ｌの入射方向に沿って一列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成すると、０°偏光の場合（（ｂ）の場合）よりも、９０°偏光の場合（（ａ）の場合）のほうが、エッチングレートがかなり高くなった。このことから、所定のライン１２に沿って一列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成する場合には、０°偏光よりも９０°偏光のほうが有利であるといえる。
　図２４は、斜め方向に沿って一列に並ぶように複数の改質スポットを形成した場合のシリコン基板の断面図である。ここでは、図面に対して垂直な方向にレーザ光Ｌを移動させた。その結果、図２４（ａ）に示すように、９０°偏光の場合には、亀裂１４がレーザ光Ｌの入射方向に伸展し易くなることから、表面１１ａ側の改質スポットＳから伸展した亀裂１４が表面１１ａに達し、裏面１１ｂ側の改質スポットＳから伸展した亀裂１４が裏面１１ｂに達した。さらに、隣接する改質スポットＳ，Ｓ間においても亀裂１４が繋がった。それに対し、図２４（ｂ）に示すように、０°偏光の場合には、亀裂１４がレーザ光Ｌの入射方向に伸展し難くなることから、表面１１ａ側の改質スポットＳから伸展した亀裂１４が表面１１ａに達せず、裏面１１ｂ側の改質スポットＳから伸展した亀裂１４が裏面１１ｂに達しなかった。さらに、隣接する改質スポットＳ，Ｓ間においても亀裂１４が繋がらなかった。このことから、所定のライン１２に沿って一列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成する場合には、ライン１２が斜め方向に延在していても、０°偏光よりも９０°偏光のほうが有利であるといえる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、改質領域７を形成するときのレーザ光Ｌの入射面は、シリコン基板１１の表面１１ａに限定されず、シリコン基板１１の裏面１１ｂであってもよい。また、上記実施形態では、シリコン基板１１に貫通孔１３を形成したが、貫通孔１３に代えて、様々な形状を有する空間（例えば、表面１１ａ又は裏面１１ｂにのみ開口する凹部（非貫通孔）、溝、チャネル、スリット等、）をシリコン基板１１に形成してもよい。この場合にも、所定のライン１２に沿った空間をシリコン基板１１に精度良く形成することができる。
　また、上記実施形態では、改質スポットＳをシリコン基板１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂに露出させたが、改質スポットＳに代えて、改質スポットＳから伸展した亀裂をシリコン基板１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂに露出させていてもよい。つまり、改質スポットＳ及び改質スポットＳから伸展した亀裂の少なくとも一方をシリコン基板１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂに露出させればよい。なお、改質スポットＳを表面１１ａ及び裏面１１ｂに露出させると、形成される貫通孔１３の開口率を大きくすることができ、例えば本実施形態を電子増倍素子の製造に適用する場合、電子の収集効率を高めることが可能となる。一方、改質スポットＳを露出させずに亀裂を露出させると、貫通孔１３の開口側が拡径するのを抑制することができ、貫通孔１３における開口側の孔径を内部の孔径と同サイズにすることができる。
　また、エッチング剤に添加物を添加することで特定の結晶方位のエッチングレートを変化させることができるため、所望のエッチングレートで異方性エッチング処理を行うべく、シリコン基板１１の結晶方位に応じた添加物をエッチング剤に添加してもよい。
　また、所定のライン１２に沿って一列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成する場合、レーザ光Ｌは、楕円率が零の直線偏光に限定されず、楕円率が１以外の楕円偏光であればよい。また、図２５（ａ）に示すように、シリコン基板１１にレーザ光Ｌを集光するときの偏光角度は９０°に限定されず、４５°以上であればよい。このようなレーザ光Ｌの照射によっても、偏光角度が４５°未満となるようにレーザ光Ｌを集光する場合に比べ、改質スポットＳから、レーザ光Ｌの入射方向と、側方方向（レーザ光Ｌの入射方向及びレーザ光Ｌの移動方向ＳＤに垂直な方向）とに、亀裂１４をより伸展させることができる。ただし、楕円偏光の楕円率が小さいほど、そして、偏光角度が９０°に近いほど、改質スポットＳからレーザ光Ｌの入射方向及び側方方向以外への亀裂の伸展が抑制される。
　ちなみに、所定のライン１２に沿って複数列に並ぶように複数の改質スポットＳを形成する場合、レーザ光Ｌは、楕円率が零の直線偏光に限定されず、楕円率が１以外の楕円偏光であればよい。また、図２５（ｂ）に示すように、シリコン基板１１にレーザ光Ｌを集光するときの偏光角度は０°に限定されず、４５°未満であればよい。このようなレーザ光Ｌの照射によっても、偏光角度が４５°以上となるようにレーザ光Ｌを集光する場合に比べ、改質スポットＳからレーザ光Ｌの移動方向ＳＤに亀裂１４をより伸展させることができる。ただし、楕円偏光の楕円率が小さいほど、そして、偏光角度が０°に近いほど、改質スポットＳからレーザ光Ｌの移動以外への亀裂の伸展が抑制される。
　ここで、偏光角度が４５°以上とは、図２５（ａ）に示すように、レーザ光Ｌの移動方向ＳＤとレーザ光Ｌの偏光方向ＰＤとのなす角度の範囲である－９０°≦偏光角度≦９０°の範囲において、－９０°≦偏光角度≦－４５°，４５°≦偏光角度≦９０°の範囲を意味する。また、偏光角度が４５°未満とは、図２５（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌの移動方向ＳＤとレーザ光Ｌの偏光方向ＰＤとのなす角度の範囲である－９０°≦偏光角度≦９０°の範囲において、－４５°＜偏光角度＜４５°の範囲を意味する。
　なお、図２６に示すような１／４波長板２１７をレーザ加工装置１００に搭載すれば、１／４波長板２１７の方位角θを変えることにより、楕円偏光の楕円率を調節することができる。すなわち、１／４波長板２１７に、例えば直線偏光ＬＰの入射光を入射させると、透過光は、所定の楕円率（楕円偏光を表す楕円における「短軸の長さｂの半分」／「長軸の長さａの半分」）の楕円偏光ＥＰとなる。ここで、直線偏光ＬＰのレーザ光Ｌをシリコン基板１１に照射する場合には、レーザ光源１０１から出射されるレーザ光Ｌは直線偏光ＬＰなので、レーザ光Ｌが直線偏光ＬＰのままで１／４波長板２１７を通過するように方位角θを調節すればよい。
　本発明によれば、様々な形状を有する空間をシリコン基板に精度良く形成することができる。
　７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ…改質領域、１１…シリコン基板、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ…ライン、１３…貫通孔（空間）、Ｌ…レーザ光、Ｓ…改質スポット。

Claims (5)

  1. 　所定のラインに沿った空間をシリコン基板に形成するための基板加工方法であって、
    　楕円率が１以外の楕円偏光であるレーザ光を前記シリコン基板に集光することにより、前記ラインに沿って前記シリコン基板の内部に改質スポットを複数形成し、複数の前記改質スポットを含む改質領域を形成する第１の工程と、
    　前記第１の工程の後、前記シリコン基板に異方性エッチング処理を施すことにより、前記改質領域に沿ってエッチングを選択的に進展させ、前記シリコン基板に前記空間を形成する第２の工程と、を備え、
    　前記第１の工程では、前記シリコン基板に対する前記レーザ光の移動方向と前記レーザ光の偏光方向とのなす角度が４５°以上となるように前記シリコン基板に前記レーザ光を集光し、前記ラインに沿って一列に並ぶように複数の前記改質スポットを形成する、基板加工方法。
  2. 　前記第１の工程では、前記シリコン基板に対する前記レーザ光の入射方向に垂直な所定の方向から見た場合に、隣接する改質スポットの一部が互いに重なるように、複数の前記改質スポットを形成する、請求項１記載の基板加工方法。
  3. 　前記第１の工程では、前記移動方向と前記偏光方向とのなす角度が９０°となるように前記シリコン基板に前記レーザ光を集光する、請求項１又は２記載の基板加工方法。
  4. 　前記楕円偏光は、楕円率が零の直線偏光である、請求項１～３のいずれか一項記載の基板加工方法。
  5. 　前記空間は、前記シリコン基板の表面及び裏面に開口する貫通孔である、請求項１～４のいずれか一項記載の基板加工方法。
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