(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内に開口を形成する方法であって、
第１の面と、該第１の面と反対側の第２の面とを有する基板を用意し、
前記基板にレーザビームを照射して前記基板を貫通し側壁を有する開口を形成し、
前記基板の前記第１の面及び前記第２の面から前記開口にエッチャントを導入し、前記側壁を前記エッチャントでエッチングして前記開口の少なくとも１つの特性を変化させ、
前記エッチングの際に、
前記エッチャントを前記基板の前記第１の面から前記開口に導入する第１のエッチプロセスを行い、
前記エッチャントを前記基板の前記第２の面から前記開口に導入する第２のエッチプロセスを行い、
前記第１のエッチプロセスと前記第２のエッチプロセスとの間に前記基板を移動させる、
方法。
【請求項２】
前記基板を移動させる際に、前記基板を裏返す、請求項１の方法。
【請求項３】
基板内に開口を形成する方法であって、
第１の面と、該第１の面と反対側の第２の面とを有する基板を用意し、
前記基板にレーザビームを照射して前記基板を貫通し側壁を有する開口を形成し、
前記基板の前記第１の面及び前記第２の面から前記開口にエッチャントを導入し、前記側壁を前記エッチャントでエッチングして前記開口の少なくとも１つの特性を変化させ、
前記エッチングは、エッチチャンバ内で行われ、
前記エッチングの際に、
前記エッチャントを前記基板の前記第１の面から前記開口に導入する第１のエッチプロセスを行い、
前記エッチャントを前記基板の前記第２の面から前記開口に導入する第２のエッチプロセスを行い、
前記第１のエッチプロセスと前記第２のエッチプロセスとの間で前記基板が前記エッチチャンバ内で裏返される、
方法。
【請求項４】
前記エッチャントはドライエッチャントを含む、請求項１から３のいずれか一項の方法。
【請求項５】
前記ドライエッチャントは、フルオロカーボン化合物、酸素化合物、塩素化合物、又は四塩化ホウ素化合物のいずれかである、請求項４の方法。
【請求項６】
前記ドライエッチャントは、二フッ化キセノンを含む、請求項４の方法。
【請求項７】
前記エッチャントの一部は、前記第１のエッチプロセス中に前記基板の前記第２の面から前記開口に導入される、請求項１から６のいずれかの一項の方法。
【請求項８】
前記エッチングの際に、前記第１のエッチプロセスの少なくとも一部と前記第２のエッチプロセスの少なくとも一部を異なる時点で行う、請求項１から６のいずれか一項の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの特性は前記側壁の表面粗さである、請求項１から８のいずれか一項の方法。
【請求項１０】
前記開口は定義可能なテーパを有し、前記エッチャントは前記定義可能なテーパを変化させる、請求項１から９のいずれか一項の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの特性は前記開口の断面プロファイルである、請求項１から８のいずれか一項の方法。
【請求項１２】
前記開口はアスペクト比を有し、前記エッチャントは前記アスペクト比を変化させる、請求項１から１１のいずれか一項の方法。
【請求項１３】
前記基板は半導体基板である、請求項１から１２のいずれか一項の方法。
【請求項１４】
前記基板は、ガラス、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、又はＩｎＰを含む、請求項１から１３のいずれか一項の方法。
【請求項１５】
前記開口は、前記レーザビームの前記基板との相互作用により堆積したデブリを含み、
エッチ加工システムは、前記開口から前記デブリを除去可能である、
請求項１から１４のいずれか一項の方法。
【請求項１６】
前記レーザビームの前記基板との相互作用によりデブリが前記基板の前記第１の面又は前記第２の面に堆積し、
エッチ加工システムは、前記基板の前記第１の面又は前記第２の面から前記デブリを除去可能である、
請求項１から１５のいずれか一項の方法。
【請求項１７】
前記レーザビームの前記基板との相互作用によりデブリが前記基板の前記第１の面及び前記第２の面に堆積し、
エッチ加工システムは、前記基板の前記第１の面及び前記第２の面から前記デブリを除去可能である、
請求項１から１５のいずれか一項の方法。
【請求項１８】
前記基板は、マスクされていない状態でエッチングされる、請求項１から１７のいずれか一項の方法。
【請求項１９】
前記レーザは、トレパンにより前記開口を形成可能である、請求項１から１８のいずれか一項の方法。
【請求項２０】
第１の面と第２の面とを有する基板内に開口を形成するためのシステムであって、
前記基板にレーザビームを照射して前記基板を貫通する開口を形成するレーザと、
前記基板を収容するように構成されたエッチチャンバを有するエッチ加工システムであって、前記基板の前記第１の面及び前記第２の面から前記開口に、前記開口に隣接する基板の少なくとも一部を除去するように構成されたエッチャントを導入するように構成されたエッチ加工システムと、
を備え、
前記エッチ加工システムは、
前記エッチャントを前記基板の前記第１の面から前記開口に導入する第１のエッチプロセスを行い、
前記エッチャントを前記基板の前記第２の面から前記開口に導入する第２のエッチプロセスを行い、
前記第１のエッチプロセスと前記第２のエッチプロセスとの間に前記基板を移動させる
ように構成されている、システム。
【請求項２１】
第１の面と第２の面とを有する基板内に開口を形成するためのシステムであって、
前記基板にレーザビームを照射して前記基板を貫通する開口を形成するレーザと、
前記基板を収容するように構成されたエッチチャンバを有するエッチ加工システムであって、前記基板の前記第１の面及び前記第２の面から前記開口に、前記開口に隣接する基板の少なくとも一部を除去するように構成されたエッチャントを導入するように構成されたエッチ加工システムと、
を備え、
前記エッチ加工システムは、
前記エッチャントを前記基板の前記第１の面から前記開口に導入する第１のエッチプロセスを行い、
前記エッチャントを前記基板の前記第２の面から前記開口に導入する第２のエッチプロセスを行い、
前記第１のエッチプロセスと前記第２のエッチプロセスとの間に前記基板を前記エッチチャンバ内で裏返す
ように構成されている、システム。
【請求項２２】
前記エッチャントはドライエッチャントを含む、請求項２０又は２１のシステム。
【請求項２３】
前記エッチ加工システムは、さらに、前記第１のエッチプロセス中に前記エッチャントの一部を前記前記基板の前記第２の面から前記開口に導入するように構成される、請求項２０から２２のいずれか一項のシステム。
【請求項２４】
前記エッチ加工システムは、さらに、前記第１のエッチプロセスの少なくとも一部と前記第２のエッチプロセスの少なくとも一部を異なる時点で行うように構成される、請求項２０から２２のいずれか一項のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願に対する相互参照】
【０００１】
この出願は、２０１１年１月５日に出願された米国仮出願第６１／４３０，０４５号の利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で代表的に述べられる本発明の実施形態は、概して、基板に開口を形成する装置及び方法に関するものである。より具体的には、本発明の実施形態は、レーザ加工された特徴部を加工することにより効率的に開口を形成することができる装置及び方法に関するものである。
【０００３】
多くの半導体製造用途において「スルーシリコンビア」を利用する必要があることが一般的に知られている。典型的には、スルーシリコンビア、すなわちＴＳＶはシリコン基板を貫通する垂直な経路であり、ＴＳＶに導電材料を被覆又は充填することで基板の一面から他面に電流又は熱を流すことができる。ＴＳＶは様々な方法により形成することができる。例えば、真空下で反応性ガスにより基板をエッチングするドライエッチプロセスによりＴＳＶを形成することができる。しかしながら、ドライエッチプロセスでは、好ましくない波形の表面プロファイル（scalloped surface profile）を有する側壁のＴＳＶが生じ得る。波形の表面プロファイルを避けるために、ドライエッチプロセスを典型的には非常に遅くしたり、ＴＳＶに付加的な処理（例えば、コーティング及びエッチングプロセス）を施したりする。また、レーザを用いてレーザビームが基板を加熱しアブレートするようにしてＴＳＶを形成することができる。しかしながら、レーザ穿孔では、典型的には、不均一な組成で、結晶構造を有し、好ましくない粗い表面プロファイルを有する側壁のＴＳＶが生じる。レーザ穿孔により生じる有害な影響を解決するために、ドライエッチングプロセス及びウェットエッチングプロセスを含む数多くのプロセスが提案されている。しかしながら、そのようなプロセスは多くの望ましい特性（例えば、適度に滑らかな側壁、及び制御可能なアスペクト比、テーパ、入口直径、出口直径及び断面プロファイル）を有するＴＳＶを生成するものでないため、その利点は限られている。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態においては、基板内に開口を形成する方法は、第１の面と、該第１の面と反対側の第２の面とを有する基板を用意し、上記基板にレーザビームを照射して上記基板内に側壁を有するレーザ加工特徴部を形成し、上記基板の上記第１の面及び上記第２の面から上記レーザ加工特徴部にエッチャントを導入し、上記側壁を上記エッチャントでエッチングして上記レーザ加工特徴部の少なくとも１つの特性を変化させる。
【０００５】
他の実施形態においては、第１の面と第２の面とを有する基板内に開口を形成するためのシステムは、上記基板にレーザビームを照射して上記基板内にレーザ加工特徴部を形成するレーザと、上記基板を収容するように構成されたエッチチャンバを有するエッチ加工システムであって、上記基板の上記第１の面及び上記第２の面から上記レーザ加工特徴部に、上記レーザ加工特徴部に隣接する基板の少なくとも一部を除去するように構成されたエッチャントを導入するように構成されたエッチ加工システムとを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、一実施形態における基板を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示される基板にレーザ加工特徴部を形成する方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示されるレーザ加工特徴部を加工して開口を形成する方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図４】図４〜図８は、ある実施形態において形成され得る開口を模式的に示す断面図である。
【図５】図４〜図８は、ある実施形態において形成され得る開口を模式的に示す断面図である。
【図６】図４〜図８は、ある実施形態において形成され得る開口を模式的に示す断面図である。
【図７】図４〜図８は、ある実施形態において形成され得る開口を模式的に示す断面図である。
【図８】図４〜図８は、ある実施形態において形成され得る開口を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、基板に開口を形成するように構成された装置の一実施形態を模式的に示すものである。
【図示された実施形態の詳細な説明】
【０００７】
以下、本発明の例示の実施形態が示されている添付図面を参照しながら本発明をより完全に説明する。しかしながら、本発明は多くの異なる形態で実施することができ、本明細書で述べる実施形態に限定されるものとして解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が、完全なものですべてを含み、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。図面においては、理解しやすいように、層や領域のサイズや相対的なサイズが誇張されている場合がある。
【０００８】
本明細書では、第１、第２、第３などの用語は、種々の要素、構成要素、領域、セット、端部、経路などを説明するために使用され得るものであるが、これらの要素、構成要素、領域、セットはこれらの用語により限定されるべきではないことは理解できよう。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、セット、端部、経路などを他の要素、構成要素、領域、セット、端部、経路などと区別するためにのみ使用されるものである。したがって、以下に述べる第１の要素、構成要素、領域、セット、端部、経路などは、本明細書における教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、セット、端部、経路などと呼ぶこともできる。
【０００９】
本明細書で使用される用語は、特定の例示的実施形態を説明するためだけのものであり、本発明に対して限定することを意図されているものではない。本明細書で使用されているように、内容が明確にそうではないことを示している場合を除き、単数形は複数形を含むことを意図している。さらに、「備える」及び／又は「備えている」という用語は、本明細書で使用されている場合には、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するものであり、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、端部、経路、及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではないことは理解されよう。
【００１０】
図１は、一実施形態における基板を模式的に示す断面図である。
【００１１】
図１を参照すると、上面（「第１の面」ともいう）１２及び下面（「第２の面」ともいう）１４を有する基板１０が用意され得る。シリコンのような材料から基板１０を形成することができる。一実施形態においては、ドープ又は非ドープドシリコン基板（例えば、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板など）として基板１０を用意する。一実施形態においては、インタポーザ基板として基板１０を用意する。周知のように、インタポーザ基板は、（例えば電子パッケージにおける）２つのデバイス又はチップ間の通信（例えば、電気的通信や光学的通信など、あるいはこれらの組み合わせ）を可能にするものである。しかしながら、他の実施形態においては、基板、半導体ダイ、ワークピースなどとして基板１０を用意してもよい。さらに他の実施形態においては、ガラス、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどの１つ以上の材料から基板１０を形成することができる。基板１０の第１の面１２と第２の面１４との間の厚さｔは、約１５μｍ〜約１５００μｍの範囲であってもよい。図示された実施形態においては、第１の面１２及び第２の面１４は剥き出しの状態である（すなわち、それぞれの面に素子や導電線などの構成要素がない）。他の実施形態では、第１の面１２、第２の面１４、又はその両方に１つ以上の構成要素（例えば、素子や導電線など）を形成してもよい。
【００１２】
図示された実施形態においては、第１の面１２上、第２の面１４上、及び第１の面１２と第２の面１４との間に延びるエッジ面上にエッチマスク層１６が形成される。後段のエッチプロセス中に選択された場所で基板１０をエッチングできるようにエッチマスク層１６が形成される。この詳細については後述する。一実施形態において、エッチマスク層１６は、後段のエッチプロセス中に基板１０よりも遅い速度でエッチングされ得る材料又は全くエッチングされない材料から形成される。例えば、エッチマスク層１６は、窒化物材料（例えば、窒化ケイ素、窒化ホウ素、オキシ窒化ケイ素など）、酸化物材料（例えば、酸化ケイ素など）、ドーパント材料（例えば、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌなど）を含む基板１０の一部の領域、ポリマー材料（例えば、フォトレジスト、ポリビニルアルコール、ラッカー、ワニス、ワックス、にかわ、インク、染料、顔料、テープ、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、界面活性剤など）など、あるいはこれらの任意の組み合わせから任意の好適なプロセスにより形成することができる。しかしながら、他の実施形態においては、エッチマスク層１６を省略することができる。
【００１３】
図２は、図１に示される基板にレーザ加工特徴部を形成する方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【００１４】
図２を参照すると、レーザ穿孔プロセス（例えば、トレパンレーザ穿孔プロセスやパーカッションレーザ穿孔プロセスなど、あるいはそれらの組み合わせ）中に基板１０にレーザビーム２０が照射され、レーザ加工特徴部２２が形成される。代表的に示されているように、レーザ加工特徴部２２はスルービアである。しかしながら、アライメント特徴部などとしてレーザ加工特徴部２２を設けてもよいことは理解できよう。図示された実施形態においては、基板１０の第１の面１２上のエッチマスク層１６の一部、基板１０、及び基板１０の第２の面１４上のエッチマスク層１６の一部にレーザビーム２０が順次照射され、レーザ加工特徴部２２が形成されるようにレーザ穿孔プロセスが行われる。一実施形態において、レーザ穿孔プロセスにおいて、１つ以上のアシストガス（例えば、酸素や窒素など、あるいはそれらの組み合わせ）及び／又は水を利用してレーザ穿孔プロセス中の基板１０における材料除去の高効率化及び／又はレーザ穿孔プロセス中の基板１０の冷却を行ってもよい。
【００１５】
一般的に、アスペクト比、入口直径（すなわち、第１の面１２に隣接する位置でのレーザ加工特徴部２２の直径ｄ１）、出口直径（すなわち、第２の面１２に隣接する位置でのレーザ加工特徴部２２の直径ｄ２）、テーパ（すなわち、入口直径に対する出口直径の比）、アスペクト比（すなわち、特徴部の幅に対する特徴部の長さの比）、及び断面プロファイルなどのレーザ加工特徴部２２の特性は、レーザ穿孔プロセスの１つ以上のパラメータの調整による影響を受け得る。調整可能なレーザ穿孔プロセスのパラメータの例としては、例えば、焦点面位置、レーザパルスエネルギー、レーザパルス持続時間、レーザパルス時間的プロファイル、レーザパルス繰り返し率、レーザパルス数、レーザスポットサイズ、波長などが挙げられる。入口直径ｄ１及び出口直径ｄ２は、約１μｍ〜約５００μｍの範囲となり得る。図示された実施形態においては、出口直径ｄ２は、入口直径ｄ１よりも小さい。しかしながら、他の実施形態においては、出口直径ｄ２が入口直径ｄ１と等しくてもよい。したがって、レーザ加工特徴部２２の断面プロファイルは（図示されたように）テーパ状であってもよいし、垂直であってもよい。一般的に、レーザ加工特徴部２２のアスペクト比は、約１：１〜約５０：１である。例えば、レーザ加工特徴部２２のアスペクト比は、２：１〜５０：１の範囲であり得る。一実施形態においては、レーザ加工特徴部２２のアスペクト比は約２０：１である。
【００１６】
レーザ穿孔プロセス中、レーザビーム２０が照射された（例えば、基板１０やエッチマスク層１６の）材料は、その元の位置から気体状や液体状、おそらく固定状で噴出する。基板１０に対してレーザ穿孔プロセスが進むにつれ、噴出した材料は、レーザ穿孔プロセスにより以前に形成された表面を冷却してこの表面に付着し得る。その結果、レーザ加工特徴部２２の側壁２４が粗くなって好ましくない場合がある。また、レーザ穿孔プロセス中に、レーザビーム２０により照射された領域に隣接する基板１０の部分が加熱されて、リフローされた基板材料、非結晶基板材料、多結晶基板材料、再結晶基板材料などからなる「熱影響部」、すなわちＨＡＺ２６を生じ得る。また、基板１０のＨＡＺ２６は、応力の大きい領域、クラック、及び他の熱誘起特徴部を含み得る。したがって、ＨＡＺ２６は、レーザ加工特徴部２２の側壁２４からある程度の距離だけ基板１０内に延びる場合がある。基板１０がシリコン材料からなる場合、ＨＡＺ２６は、シリケート材料、溶融シリコン、リフローシリコン、再鋳シリコン、再結晶化シリコン、多結晶シリコン、非結晶シリコンなど、あるいはこれらの組み合わせから形成され得る。
【００１７】
図３は、図２に示されるレーザ加工特徴部を加工して開口を形成する方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。図４〜図８は、ある実施形態において形成され得る開口を模式的に示す断面図である。
【００１８】
図３を参照すると、レーザ加工特徴部２２を形成した後、エッチングプロセス中に側壁２４をエッチングして、ＨＡＺ２６を少なくとも部分的に除去して開口３０のような開口を形成することができる。しかしながら、他の実施形態においては、エッチングプロセス中にＨＡＺ２６を完全に除去することができる。後に詳しく述べるように、エッチングプロセス中にレーザ加工特徴部２２の１つ以上の特性（例えば、側壁２４の表面粗さ、入口直径ｄ１、出口直径ｄ２、テーパ、アスペクト比、断面プロファイルなど）を変化させて開口３０を生成することができる。
【００１９】
エッチングプロセスは、レーザ加工特徴部２２の側壁２４をエッチングするためにエッチャントを用いる複数のエッチプロセス（例えば、１つ以上のドライエッチプロセス、１つ以上のウェットエッチプロセス、又はこれらの組み合わせを含む）を含んでいる。一実施形態においては、第１のエッチプロセス及び第２のエッチプロセスを用いてレーザ加工特徴部２２の側壁２４がエッチングされる。第１のエッチプロセスにおいては、基板１０の第１の面１２からレーザ加工特徴部２２にエッチャントが導入される。第２のエッチプロセスにおいては、基板１０の第２の面１４からレーザ加工特徴部２２にエッチャントが導入される。第１及び第２のエッチプロセスにおいて使用されるエッチャントは、ドライエッチャント（例えばエッチャントガス）、ウェットエッチャント（例えばエッチャント液）、あるいはこれらの組み合わせを含み得る。第１のエッチプロセスで用いられるエッチャントは、第２のエッチプロセスで使用されるエッチャントと同じでもよいし、あるいは異なっていてもよい。
【００２０】
一実施形態においては、第２のエッチプロセスの前、第２のエッチプロセス中、あるいは第２のエッチプロセス後に第１のエッチプロセスを行うことができる。したがって、第２の面１４からレーザ加工特徴部２２にドライエッチャントが導入される前、導入されている間、あるいは導入された後に、第１の面１２からレーザ加工特徴部２２にドライエッチャントを導入することができる。一実施形態においては、第１の面１２及び第２の面１４の一方からレーザ加工特徴部２２にドライエッチャントを導入しつつ、第１の面１２及び第２の面１４の他方から連続的又は間欠的にレーザ加工特徴部２２にドライエッチャントを導入することができる。
【００２１】
図示された実施形態においては、第１の面１２から矢印３２により示される方向に沿ってレーザ加工特徴部２２にドライエッチャントを導入することにより第１のエッチプロセスが行われ、第２の面１４から矢印３４により示される方向に沿ってレーザ加工特徴部２２にドライエッチャントを導入することにより第２のエッチプロセスが行われる。しかしながら、第１の面１２及び第２の面１４それぞれから同じ方向に沿ってレーザ加工特徴部２２にドライエッチャントを導入することにより、第１及び第２のエッチプロセスを行うことは理解できよう。例えば、第１の面１２から矢印３２により示される方向に沿ってレーザ加工特徴部２２にドライエッチャントが導入される第１のエッチプロセスを行った後、図３に示される第１の面１２及び第２の面１４の位置が裏返されるか反転されるように任意の好適な方法により基板１０を移動（例えば再配置）することができる。裏返された後、第２の面１４から矢印３２により示される方向に沿ってレーザ加工特徴部２２にドライエッチャントを導入することにより第２のエッチプロセスを行うことができる。
【００２２】
レーザ加工特徴部２２に対する第１及び第２のエッチプロセスのエッチ速度及び効果と、ひいては生成される開口の特性は、用いる第１及び第２のエッチプロセスの一方又は双方の１つ以上のパラメータの調整により影響を受け得る。調整可能な第１及び第２のエッチプロセスのパラメータ（本明細書では「ドライエッチパラメータ」ともいう）としては、例えば、ドライエッチャントの組成、ドライエッチャントのレーザ加工特徴部２２内の流量、ドライエッチャントの温度、第１及び／又は第２のエッチプロセスの時間、第１及び／又は第２のエッチプロセス中における基板１０とエッチャント源（例えば、エッチャントガスシャワーヘッド、エッチャント液ノズルなど）との間の距離など、あるいはこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２３】
第１及び第２のエッチプロセスにおいて使用されるドライエッチャントは、例えば、フルオロカーボン化合物、酸素化合物、塩素化合物、又は四塩化ホウ素化合物など、あるいはこれらの組み合わせを含み得る。一実施形態においては、ドライエッチャントは、二フッ化キセノン（ＸｅＦ2）のようなエッチャントを含んでいる。オプションとして、キャリアガス（例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素など、あるいはこれらの組み合わせ）を用いて、これを流れに乗せてドライエッチャントをレーザ加工特徴部２２に移送する手助けをすることができる。
【００２４】
第１及び第２のエッチングプロセスを行った後、基板１０からエッチマスク層１６を除去してもよい。一実施形態においては、エッチングプロセスの前にオプションの前清浄プロセスを行って、レーザ穿孔プロセス中に形成されたレーザ加工特徴部２２内のデブリを除去してもよい。
【００２５】
上述したようにレーザ加工特徴部２２の側壁２４をエッチングすることにより、レーザ加工特徴部２２の１つ以上の特性（例えば、側壁２４の表面粗さ、入口直径ｄ１、出口直径ｄ２、テーパ、アスペクト比、断面プロファイルなど）を変化させて所望の１つ以上の特性を有する開口を形成することができる。エッチングプロセスにより生成される開口の１つ以上の特性（例えば、テーパ、入口直径、出口直径、断面プロファイル、アスペクト比、表面粗さなど）に影響を与えるように、１つ以上のドライエッチパラメータを選択することができる。また、エッチングプロセスにより生成される開口の１つ以上の特性に対するドライエッチパラメータの影響の仕方にレーザ加工特徴部２２の特性が影響を及ぼすことは理解できよう。このため、エッチングプロセスにより生成される開口の１つ以上の特性に対して影響を与えるようにレーザ穿孔プロセスのパラメータを選択することができる。
【００２６】
一例では、開口の断面プロファイルに大きな影響を与えることなく、開口の入口直径、出口直径及び／又は表面粗さに影響を与えるように１つ以上のドライエッチパラメータを選択することができる。その結果、レーザ加工特徴部２２の入口直径、出口直径、表面粗さを変化させて開口３０のように所望の入口直径、出口直径及び／又は表面粗さを有する開口を生成することができるとともに、開口３０におけるレーザ加工特徴部２２の断面プロファイルを保持することができる。本明細書では、レーザ加工特徴部２２と開口の双方が同じタイプの断面プロファイルを有する場合に、レーザ加工特徴部２２の断面プロファイルが保持されるものとする。開口の断面プロファイルがレーザ加工特徴部２２の断面プロファイルと同タイプではない場合、レーザ加工特徴部２２の断面プロファイルは開口において保持されない。開口の断面プロファイルがレーザ加工特徴部２２の断面プロファイルと同じタイプであること、あるいは同じタイプではないことを確実にするために、第１のエッチプロセス及び第２のエッチプロセスの１つ以上のドライエッチパラメータを任意に選択できることは理解できよう。
【００２７】
断面プロファイルのタイプの例としては、テーパ状（例えば、開口３０が実質的に真っ直ぐな側壁３２と図３に代表的に示されているような１００％未満のテーパ、あるいは１００％を超えるテーパとを有するような場合）、垂直状（例えば、開口４０が実質的に真っ直ぐな側壁４２と図４に代表的に示されるような実質的に１００％以上のテーパとを有するような場合）、シングル波形状（例えば、開口５０が図５に代表的に示されるような第１の面１２に隣接する又は第２の面１４に隣接する凹部を有する側壁５２を含むような場合）、ダブル波形状（例えば、開口６０が図６に代表的に示されるような第１の面１２に隣接する凹部を有する側壁５２と第２の面１４に隣接する側壁６２とを含んでいるような場合）、縦溝付き（例えば、開口７０が図７に代表的に示されるような第１の面１２に隣接する又は第２の面１４に隣接する凸部を有する側壁７２を含むような場合）、鼓型（例えば、開口８０が図８に代表的に示されるよう第１の面１２に隣接する凸部を有する側壁７２と第２の面１４に隣接する凸部を有する側壁８２を含むような場合）、さらにこれらのプロファイルの組み合わせ（例えば、図５に示されるような第１の面１２に隣接する側壁５２のような側壁部と、第２の面１４に隣接する側壁４２のような側壁部とを有する開口）が挙げられる。また、開口の断面プロファイルがレーザ加工特徴部２２のプロファイルと同じタイプであること、あるいは同じタイプではないことを確実にするために、第１のエッチプロセス及び第２のエッチプロセスの１つ以上のドライエッチパラメータを任意に選択することができることは理解できよう。
【００２８】
他の例においては、５０％を超えるテーパを有する開口を生成するように、上述した第１及び第２のエッチプロセスのそれぞれのドライエッチパラメータの１つ以上を選択することができる。例えば、開口のテーパを６０％よりも大きく１００％未満にすることができる。しかしながら、他の例においては、開口のテーパを１００％よりも大きくすることができる。
【００２９】
他の例においては、対応するレーザ加工特徴部２２の入口直径ｄ１及び出口直径ｄ２よりも大きい入口直径及び出口直径を有する開口を生成するように、上述したドライエッチパラメータの１つ以上を選択することができる。例えば、第１及び第２のエッチプロセスにより生成された開口の入口直径及び出口直径の一方又は双方を約２５μｍ未満かつ対応するレーザ加工特徴部２２の入口直径ｄ１及び出口直径ｄ２よりも大きくすることができる。一実施形態においては、第１及び第２のエッチプロセスにより生成された開口の入口直径及び出口直径の一方又は双方を２０μｍ未満かつ対応するレーザ加工特徴部２２の入口直径ｄ１及び出口直径ｄ２よりも大きくすることができる。他の実施形態においては、第１及び第２のエッチプロセスにより生成された開口の入口直径及び出口直径の一方又は双方を４μｍ以上かつ対応するレーザ加工特徴部２２の入口直径ｄ１及び出口直径ｄ２よりも大きくすることができる。
【００３０】
他の例では、レーザ加工特徴部２２の側壁よりも滑らかな側壁を有する開口を生成するように、上述したドライエッチパラメータの１つ以上を選択することができる。
【００３１】
図９は、基板に開口を形成するように構成された装置の一実施形態の模式図である。
【００３２】
図９を参照すると、装置９０などの装置は、レーザ加工システム９２とエッチ加工システム９４とを含んでいる。図示はされていないが、一般的に、レーザ加工システム９２は、レーザ光のビームを生成するように構成されたレーザと、光路を規定する光学系と、基板１０を収容し固定するように構成されるチャックとを含むことができる。
【００３３】
エッチ加工システム９４は、１つ以上のエッチチャンバと、１つ以上のエッチャント導入システム（例えば、エッチチャンバ内に配置されエッチチャンバ外のエッチャントガス源に連結されたエッチャントガスシャワーヘッド）と、キャリアガスをエッチチャンバ内に導入するように構成された１つ以上のキャリアガス導入システムと、第１及び第２のエッチプロセス中に基板を支持するように構成された基板支持機構（例えばチャック）と、ドライエッチャント及び／又はエッチチャンバに導入されるキャリアガスなどの温度、流量、組成など、あるいはその組み合わせをモニタリング及び／又は制御するための他の構成要素とを含んでいてもよい。
【００３４】
一実施形態では、（例えば、基板操作ロボットなど）エッチチャンバの外部で基板１０を上述したように裏返したり、回転させたり、再配置させたり、あるいは移動させたりすることができる。他の実施形態では、エッチチャンバ内で、基板１０を上述したように裏返したり、回転させたり、再配置させたり、あるいは移動させたりすることができる。したがって、そのような実施形態においては、エッチチャンバ内で基板１０を裏返したり、回転させたり、再配置させたり、あるいは移動させたりするのに好ましい任意の方法で基板１０を支持するチャックを裏返したり、回転させたり、再配置させたり、あるいは移動させたりするように基板支持機構を構成することができる。そのような実施形態においては、同じエッチャント導入システムからドライエッチャントを導入することによって第１及び第２のエッチプロセスを行ってもよい。あるいは、そのような実施形態において、それぞれエッチチャンバ内の基板１０の同じ側（例えば、基板１０の上方あるいは基板１０の下方）に配置された異なるエッチャント導入システムからドライエッチャントを導入することによって第１及び第２のエッチプロセスを行ってもよい。
【００３５】
（例えば、第１エッチプロセスと第２のエッチプロセスとの間で基板１０を裏返したり、回転させたり、再配置させたり、あるいは移動させたりする必要がないように）第１のエッチプロセスの少なくとも一部が第２のエッチプロセスの少なくとも一部と同時に行われる実施形態においては、ドライエッチャントが基板１０の第１の面１２及び第２の面１４から（例えば、第１の面１２の上方に配置された第１のエッチャント導入システムからと、第２の面１４の下方に配置された第２のエッチャント導入システムからそれぞれ）レーザ加工特徴部２２に流れるように、基板１０を（例えばその周縁部で）支持するように基板支持機構を構成してもよい。
【００３６】
様々な装置及び方法について述べたが、本発明の実施形態は、多くの異なる形態で実現及び実施できることは理解できよう。一般的に、ドライエッチャントのエッチ速度は、ドライエッチャント源（例えばシャワーヘッド）からの距離が増加すると低下する。したがって、（例えば、上述した第１及び第２のエッチプロセスを介して）エッチャント（例えばドライエッチャント）を基板１０の第１の面１２及び第２の面１４からレーザ加工特徴部２２に導入することによりレーザ加工特徴部２２をエッチングすることによって、ドライエッチャントのエッチ速度が距離に依存して低下することを最小限にすることができる。この結果、第１及び第２のエッチプロセスは、ドライエッチャントが基板１０の一方の面のみからレーザ加工特徴部２２に導入される従来のエッチプロセスよりも速くレーザ加工特徴部２２から開口を形成することができる。さらに、第１及び第２のエッチプロセスを用いてレーザ穿孔プロセス中に基板１０の第１の面１２及び／又は第２の面１４に堆積したデブリを取り除くことができる。本明細書で代表的に述べられた装置及び方法を、例えば、スピンオンコータステーション、レーザ穿孔ステーション、スピンクリーナステーション、ドライエッチステーション、ドライエッチチャンバなど、あるいはこれらの組み合わせを含む基板処理システム内に組み込むことができることは理解できよう。
【００３７】
様々な装置及び方法について述べたが、本発明の実施形態は、多くの異なる形態で実現及び実施できることは理解できよう。ある例示的な実施形態では、レーザを有するレーザ加工システムを使って上面及び底面を有する基板に開口を形成するための改良された方法であって、レーザ加工システムがドライエッチャントを有するエッチチャンバを備えている方法を提供することができる。レーザを用いてレーザ加工特徴部を形成することができ、エッチャントを用いて基板の上面及び底面の双方からレーザ加工特徴部をエッチングすることができ、これにより開口を形成することができる。この例示の実施形態においては、エッチチャンバは基板を裏返すことを可能にしている。
【００３８】
他の例示の実施形態においては、レーザを有するレーザ加工システムを使って上面及び底面を有する基板に開口を形成するための改良されたシステムであって、エッチチャンバがドライエッチャントを有し、エッチチャンバが基板のレーザ加工及びレーザ加工された基板の上面及び底面からのドライエッチャントを用いたエッチングを可能とするシステムを提供することができる。この例示の実施形態においては、エッチチャンバは基板を裏返すことを可能にしている。
【００３９】
さらに他の例示の実施形態においては、レーザとドライエッチャントを有するエッチチャンバとを有するレーザ加工システムにより上面及び底面を有する基板に開口を形成する改良されたプロセスであって、レーザを用いて基板にレーザ加工特徴部を形成することができ、（例えば、基板の上面及び底面から）ドライエッチャントを用いてレーザ加工特徴部をエッチングして開口を形成することができるプロセスを提供することができる。この例示の実施形態においては、エッチチャンバは基板を裏返すことを可能にしている。
【００４０】
上記は、本発明の実施形態を説明するものであって、本発明を限定するものと解釈すべきではない。本発明のいくつかの例示的な実施形態について述べたが、本発明の新規な教示及び効果から実質的に逸脱することなくそれらの例示の実施形態の中で多くの改変が可能であることは、当業者であれば容易に理解できよう。したがって、それらすべての改変は、特許請求の範囲によって画定される本発明の範囲に含まれることを意図されているものである。その結果、上記は、本発明を説明するものであって、開示された本発明の特定の例示の実施形態に限定されるものと解釈すべきではなく、開示された例示の実施形態及び他の実施形態に対する改変は、添付した特許請求の範囲に含まれることを意図されているものであることは理解されよう。本発明は、以下の特許請求の範囲とこれに含まれるであろう均等物により画定される。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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