(57)【要約】【課題】複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板を製造する場合に、基板の内部に高精度、高品質の形状の穴が形成できる上に、複数の基板の貼り合わせる場合の穴の位置合わせが不要である多層基板の製造方法の提供。【解決手段】本発明は、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板の製造方法であり、その複数の基板は、少なくともエッチング特性の異なる第１の基板と第２の基板との組み合わせからなり、以下の第１〜第３工程からなる。第１工程では、第１の基板の第１の穴が形成される経路に沿ってレーザ光を照射し、第１の基板の内部を変質させて第１の変質部を形成する。第２工程では、第２の基板の第２の穴が形成される経路に沿ってレーザ光を照射し、第２の基板の内部を変質させて第２の変質部を形成する。第３工程は、第１の変質部と第２の変質部をエッチングし、第１の穴と前記第２の穴を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板の製造方法であって、
前記複数の基板は、少なくともエッチング特性の異なる第１の基板と第２の基板との組み合わせからなり、
前記第１の基板の第１の穴が形成される経路に沿ってレーザ光を照射して、前記第１の基板の内部を変質させて第１の変質部を形成する第１工程と、
前記第２の基板の第２の穴が形成される経路に沿ってレーザ光を照射して、前記第２の基板の内部を変質させて第２の変質部を形成する第２工程と、
前記第１の変質部と前記第２の変質部をそれぞれエッチングして、前記第１の穴と前記第２の穴をそれぞれ形成する第３工程と、
を含むことを特徴とする多層基板の製造方法。
【請求項２】
前記複数の基板は、各基板にエッチングして得られる各穴の方向または形状に応じて、少なくともエッチング特性の異なる第１の基板と第２の基板との組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の多層基板の製造方法。
【請求項３】
前記複数の基板の貼り合わせは、前記第１工程に先立って行ない、または前記第２工程と前記第３工程との間で行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多層基板の製造方法。
【請求項４】
前記複数の基板の組み合わせは、単結晶シリコン基板、ガラス基板、水晶基板、石英基板、多結晶基板のうちの少なくとも２つの組み合わせであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れか１項に記載の多層基板の製造方法。
【請求項５】
前記複数の基板の組み合わせは、エッチング特性の異なる２つの単結晶シリコン基板であり、一方が面方位（１１０）のシリコン基板であり、他方が面方位（１００）のシリコン基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れか１項に記載の多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単結晶基板の加工方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
この加工方法は、単結晶の材料からなる基板に、貫通孔を所定の経路で形成するものであって、以下の第１工程と第２工程とを有する。
第１工程では、基板にレーザ光を照射して、所定の経路に沿って材料を変質させて材料変質部を形成する。第２工程では、その材料変質部をエッチングして、所定の経路で貫通孔を形成する。
【０００３】
また、特許文献１には、第１工程における単結晶基板の並べ替えに要する時間を短縮するための例として、第１工程において複数の単結晶基板同士を重ねてレーザ光を照射する場合が記載されている。
ところで、単結晶基板などの各種の基板を複数枚貼り合わせて構成する多層基板であって、その複数の各基板が所望の穴などを有し、しかもその各穴の形状や方向が基板ごとに異なる場合がある。
【０００４】
このような多層基板を製造する場合には、各基板の各穴の形成には従来の加工方法が適用可能である。しかし、従来の加工方法では、各基板の内部に高精度、高品質の形状の穴が形成できるとは限らない。しかも、多層基板の場合には、穴を形成した複数の基板を貼り合わせる際に、各基板の各穴の位置合わせを行う必要がある。
このため、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板を製造する場合には、基板の内部に高精度、高品質の形状の穴が形成できる上に、複数の基板の貼り合わせる場合の穴の位置合わせが不要であることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−７４６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の幾つかの態様の目的は、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板を製造する場合に、基板の内部に高精度、高品質の形状の穴が形成できる上に、複数の基板の貼り合わせる場合の穴の位置合わせが不要である多層基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、本発明の各態様は、以下のように構成される。
本発明の第１の態様は、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板の製造方法であって、前記複数の基板は、少なくともエッチング特性の異なる第１の基板と第２の基板との組み合わせからなり、前記第１の基板の第１の穴が形成される経路に沿ってレーザ光を照射して、前記第１の基板の内部を変質させて第１の変質部を形成する第１工程と、前記第２の基板の第２の穴が形成される経路に沿ってレーザ光を照射して、前記第２の基板の内部を変質させて第２の変質部を形成する第２工程と、前記第１の変質部と前記第２の変質部をそれぞれエッチングして、前記第１の穴と前記第２の穴をそれぞれ形成する第３工程と、を含むものである。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記複数の基板は、各基板にエッチングして得られる各穴の方向または形状に応じて、少なくともエッチング特性の異なる第１の基板と第２の基板との組み合わせからなる。
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記複数の基板の貼り合わせは、前記第１工程に先立って行ない、または前記第２工程と前記第３工程との間で行う。
本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れかの態様において、前記複数の基板の組み合わせは、単結晶シリコン基板、ガラス基板、水晶基板、石英基板、多結晶基板のうちの少なくとも２つの組み合わせである。
【０００９】
本発明の第５の態様は、第１〜第３の何れかの態様において、前記複数の基板の組み合わせは、エッチング特性の異なる２つの単結晶シリコン基板であり、一方が面方位（１１０）のシリコン基板であり、他方が面方位（１００）のシリコン基板である。
このような構成の本発明の態様によれば、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板を製造する場合に、基板の内部に高精度、高品質の形状の穴が形成できる上に、複数の基板の貼り合わせる場合の穴の位置合わせ（アライメント）が不要である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態の製造方法の工程を説明する図である。
【図２】その第１実施形態の製造方法で作成された多層基板の断面図である。
【図３】その第１実施形態の製造方法で作成された他の多層基板の断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の製造方法で作成される多層基板（中継基板）の平面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の製造方法の工程を説明する図である。
本発明の第１実施形態は、複数の基板を貼り合わせて構成する多層基板の製造方法であって、その複数の基板は、少なくともエッチング特性が異なる２つの基板の組み合わせからなる。さらに具体的には、その複数の基板は、各基板にエッチングして得られる各穴の方向または形状に応じて、少なくともエッチング特性が異なる２つの基板の組み合わせかからなる。
【００１２】
次に、第１実施形態の製造方法について、図１を参照して説明する。
この第１実施形態の製造方法で製造される多層基板は、図１に示すように、３つのシリコン基板１〜３を貼り合わせた３層の構造からなり、その各層はレーザ照射後にエッチングして得られる各穴の方向または形状のエッチング特性が最適であり、その穴が高精度、高品質に形成される材料が選択される。
この例では、基板面に垂直方向の穴（以下、縦穴）を内部に形成する必要があるシリコン基板１、３には、その縦穴のエッチング特性が最適である、面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を使用する。一方、基板面に水平方向の穴（以下、横穴）を内部に形成する必要があるシリコン基板２は、その横穴のエッチング特性が最適である、面方位（１００）の単結晶シリコン基板を使用する。
【００１３】
まず、シリコン基板１〜３を貼り合わせるが、図１（Ａ）に示すように、シリコン基板２をシリコン基板１、３で挟み込んだ状態で貼り合わせる。この貼り合わせには、公知の各種の接合方法が使用される。このときに貼り合わせるために使用する接着剤は、レーザ光が透過する性質のものであれば良い。また、接着剤を使用せずに表面活性接合で直接貼り付けるようにしても良い。
【００１４】
次に、上記のように貼り合わせたシリコン基板１の裏面とシリコン基板３の表面とに、図１（Ａ）に示すように、エッチングから保護するためのエッチング保護膜４、５を形成する。エッチング保護膜４、５は、シリコン基板１、３のエッチングのときに溶出せず、レーザ光の透過性を有するものであれば良い。エッチング保護膜４、５としては、酸化シリコン（ＳｉＯ２  ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などを使用する。
次に、シリコン基板１の内部の所定の位置に縦穴６を形成するために、その縦穴６が形成される経路（方向）１０に沿ってレーザ光９を照射する（図１（Ｂ）参照）。レーザ光９の照射は、レーザ光９をレンズを用いて集光し、集光点を縦穴６が形成される経路１０に沿って走査（移動）することにより行う。
【００１５】
次に、シリコン基板２の内部の所定の位置に横穴７を形成するために、その横穴７が形成される経路１１に沿ってレーザ光９を照射する。引き続き、シリコン基板３の内部の所定の位置に縦穴８を形成するために、その縦穴８が形成される経路１２に沿ってレーザ光９を照射する。
その後、レーザ光９による照射（走査）が終了すると、図１（Ｃ）に示すように、シリコン基板１〜３の縦穴６、横穴７、および縦穴８が形成される部分（領域）に、変質部１３〜１５がそれぞれ形成される。
【００１６】
ここで、シリコン基板１〜３内に形成される変質部１３〜１５は、例えばシリコン基板１〜３の密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲とは異なって変質が生じた部分をいい、エッチングで容易に除去できる部分をいう。
このような変質部１３〜１５をシリコン基板１〜３内に形成し得る限り、レーザ光９としては種々のものを採用し得る。上記のレーザ光９の例としては、シリコンに対して透過性のある近赤外光レーザ光を使用する。例えば、波長が１０６４〔ｎｍ〕であるＹＡＧレーザ光とＶＹＯ４レーザ光、および波長が１０４６〔ｎｍ〕であるＹＬＦレーザ光などを使用する。
【００１７】
次に、シリコン基板１〜３に対して、所定のエッチング液を使用して所定のエッチング条件（時間、温度、濃度）でエッチングを行い、変質部１３〜１５に係る部位を除去し、シリコン基板１〜３の内部に縦穴６、横穴７、および縦穴８をそれぞれ形成する（図１（Ｄ）参照）。
ここで、シリコン基板１、３は、その内部に縦穴６、８をエッチングで形成する際に、最適なエッチング特性を有する、面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を使用するようにした。このため、縦穴６、８が形成される変質部１３、１５をエッチングする際には、そのエッチングは、変質部１３、１５の長さ方向に進む一方、その長さ方向と直交する方向では変質していない部分が出現すると、そこでエッチングが停止する。
【００１８】
一方、シリコン基板２は、その内部に横穴７をエッチングで形成する際に、最適なエッチング特性を有する面方位（１００）の単結晶シリコン基板を使用するようにした。このため、横穴７が形成される変質部１４をエッチングする際には、そのエッチングは、変質部１４の長さ方向に進み、その長さ方向と直交する方向では変質していない部分が出現すると、そこでエッチングが停止する。
したがって、シリコン基板１、３の内部には、面方位（１１０）のシリコン基板のエッチング特性を活かして、高精度、高品質の形状の縦穴６、８を作成できる。同様に、シリコン基板２の内部には、シリコン基板のエッチング特性を活かして、高精度、高品質の形状の横穴７を作成できる。この結果、シリコン基板１〜３を貼り合わせた多層基板の内部に、高精度、高品質の形状の縦穴６、横穴７、および縦穴８からなる貫通孔を作成できる。
なお、上記のエッチング液としては、例えば水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ溶液）を使用するが、シリコン基板１〜３がエッチング可能であれば良い。
【００１９】
次に、シリコン基板１、３に形成されるエッチング保護膜４、５を、必要に応じて除去することにより（図１（Ｅ）参照）、第１実施形態に係る多層基板が完成する。
以上のように、第１実施形態では、シリコン基板１〜３のエッチング特性（異方性エッチング）の違いを活かして縦穴と横穴を形成するようにしたので、高精度、高品質の形状の縦穴と横穴が作成でき、最終的に高精度、高品質の形状からなる所望の穴を作成することができる。
【００２０】
また、第１実施形態では、シリコン基板１〜３を予め貼り合わせておいて、シリコン基板１〜３の各内部に穴を形成し、全体として１つの穴を形成するようにした。このため、複数の基板のそれぞれに穴を開けておき、その後に複数の基板を貼り合わせる場合に必要な穴の位置合わせが不要となる。
従って、第１実施形態によれば、複数のシリコン基板を貼り合わせて構成する多層基板を製造する場合に、シリコン基板の内部に高精度、高品質の形状の穴が形成できる上に、複数のシリコン基板を貼り合わせる場合の穴の位置合わせが不要となる。
【００２１】
（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の製造方法によれば、図１（Ｄ）または（Ｅ）に示すような多層基板を製造することができる上に、図２および図３に示すような多層基板を製造できる。
そこで、第１実施形態の変形例として、図２および図３に示す多層基板の製造方法について説明する。
（１）図２の多層基板は、図１（Ｄ）に示す多層基板とその基本的な構成は同じであるが、シリコン基板２内に形成する横穴７を、図２の多層基板ではシリコン基板２の基板面に対して４５度傾斜した傾斜穴７Ａに置き換えたものである。
【００２２】
ここで、シリコン基板２の基板面に対して４５度傾斜した傾斜穴７Ａを形成するためには、シリコン基板２の厚さをｄとすれば、ｄ＝Ｌに設定する必要がある。ここで、Ｌは、縦穴６の長さ方向の中心から縦穴８の長さ方向の中心までの距離である（図２参照）。
また、図２の多層基板では、シリコン基板１、３の縦穴６、８の一端側が傾斜穴７Ａの両側と接続され、全体として精度の良い貫通孔を形成できるように、シリコン基板２の厚さ、穴のずれ量、および穴方向を設定する必要がある。
このような構成からなる図２の多層基板の製造方法は、図１に示す第１実施形態の多層基板の製造方法を使用できるが、以下の点が異なる。
【００２３】
すなわち、レーザ光９を照射する工程では、シリコン基板２の内部の所定の位置に傾斜穴７Ａを形成するために、その傾斜穴７Ａが形成される経路に沿ってレーザ光９を照射することになる。このレーザ光９の照射によって、傾斜穴７Ａが形成される部分が変質部（図１（Ｃ）の横穴７の変質部１４に相当）になる。
また、エッチング工程において、傾斜穴７Ａが形成される変質部をエッチングする際には、そのエッチングは、その変質部の長さ方向に進み、その長さ方向と直交する方向では変質していない部分が出現すると、そこでエッチングが停止する。これは、シリコン基板２として、その傾斜穴７Ａの形成に最適なエッチング特性を有する、面方位（１００）のシリコン基板を使用しているからである。
【００２４】
（２）図３の多層基板は、シリコン基板１、２を貼り合わせて構成し、シリコン基板１の内部に縦穴６Ａ、６Ｂをそれぞれ形成するとともにシリコン基板２の内部に横穴７Ｂを形成し、縦穴６Ａ、横穴７Ｂ、および縦穴６Ｂを接続して断面形状がＵ字状の貫通孔を形成したものである。
このような構成からなる図３の多層基板の製造方法は、図１に示す第１実施形態の多層基板の製造方法をそのまま使用できるので、その説明は省略する。
【００２５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の製造方法は、多層基板として図４および図５に示すような中継基板（半導体デバイスの再配置配線基板）２０を製造する場合である。
中継基板２０は、図４および図５に示すように、３枚のシリコン基板１〜３を貼り合わせて構成される。そして、シリコン基板１、３は、その内部に縦穴を内部に形成するために、その縦穴のエッチング特性が最適である、面方位（１１０）のシリコン基板を使用する。一方、シリコン基板２は、その内部に横穴を形成するために、その横穴のエッチング特性が最適である、面方位（１００）のシリコン基板を使用する。
【００２６】
また、この中継基板２０は、シリコン基板１の所定位置には複数の縦穴２１が形成され、シリコン基板２の所定位置には複数の横穴２２が形成され、シリコン基板３の所定位置には複数の縦穴２３が形成されている。そして、これら複数の縦穴２１、横穴２２、縦穴２３は、所定の縦穴２１、横穴２２、および縦穴２３同士が接続されている。
さらに、縦穴２１、横穴２２、および縦穴２３のそれぞれの内周面には、絶縁膜２４を介してメッキ層２５が形成され、縦穴２１、横穴２２、および縦穴２３は全体として中継基板２０の表裏を貫通する貫通電極を形成している（図５参照）。
【００２７】
このような構成からなる中継基板の製造は、図１に示す第１実施形態の多層基板の製造方法を基本にし、さらに以下の工程を追加することにより行う。
すなわち、第１実施形態の多層基板の製造方法と同様の方法でシリコン基板１〜３に縦穴２１、横穴２２、および縦穴２３を形成し（図１（Ａ）〜（Ｄ）参照）、さらに以下の工程が追加されている。
まず、縦穴２１、横穴２２、および縦穴２３の内部にそれぞれ絶縁膜２４を形成する。
次に、その絶縁膜２４の上に無電解メッキなどにより所定の金属からなるメッキ層２５を形成する。次に、シリコン基板１、３に形成されるエッチング保護膜（図１（Ｄ）のエッチング保護膜４、５に相当）除去すれば、図４および図５に示す中継基板２０を得ることができる。
【００２８】
（その他の実施形態など）
（１）上記の各実施形態では、シリコン基板１〜３はレーザ光の照射に先立って予め貼り合わせおき、貼り合わせた状態のシリコン基板１〜３に対してレーザ光を照射するようにした。しかし、本発明では、シリコン基板１〜３は貼り合わせる前にシリコン基板ごとにレーザ光の照射を行い、その後にシリコン基板１〜３を貼り合わせ、この貼り合わせた状態のシリコン基板１〜３に対してエッチングを行うようにしても良い。このようにしても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００２９】
（２）上記の各実施形態では、エッチング特性の異なる基板として、面方位（１１０）の単結晶シリコン基板と、面方位（１００）の単結晶シリコン基板とを選択するようにした。しかし、本発明では、製造する多層基板の目的や用途などに応じて、エッチング特性の異なる基板として、単結晶シリコン基板、ガラス基板、水晶基板、石英基板、多結晶基板などのうちの少なくとも２つを選択すれば良い。ガラス基板、水晶基板、石英基板、多結晶基板を選択した場合には、レーザ光としてフェムト秒（ｆ秒）、ピコ秒（ｐ秒）のパルスレーザを使用する。
【００３０】
（３）上記の実施形態では、基板としてシリコン基板を使用し、そのシリコン基板をエッチング液として水酸化カリウム溶液を使用する場合について説明したが、アルカリ系の溶液であれば良い。また、基板としてガラス基板、石英基板、水晶基板を使用する場合には、それらのエッチング液としてフッ酸（ＨＦ）系の溶液を使用する。
（４）上記の実施形態の製造方法で製造される多層基板の具体例として、図４および図５に示す中継基板（半導体デバイスの再配置配線基板）について説明した。しかし、この他に、インクジェットプリンタのインクジェットヘッド（インク流路）、微量の薬液を分析するための薬液の流路、などの製造に最適である。
【符号の説明】
【００３１】
１〜３・・・シリコン基板、４、５・・・エッチング保護膜、６、８・・・縦穴、７・・・横穴、９・・・レーザ光、１０〜１２・・・経路、１３〜１５・・・変質部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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