(57)【要約】【課題】加工位置による加工深さのばらつきを低減し、光を効率良く利用すると共に、装置のコンパクト化を図る。【解決手段】加工に必要な断面形状を有する筒状光路８２と、該筒状光路８２の入側に配設されたランプ８４と、前記円筒光路８２の出側に配設されたコリメータレンズ８６により、加工に必要な断面形状を有する均一の平行光Ｃを、シリコン基板１０の表面に対して垂直に入射する。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予めマーキングを行なった半導体基板の表面を電解液に浸し、光を照射することで半導体基板内に発生した電荷を用いて、電気化学反応により半導体基板を加工する半導体基板の加工方法において、
加工に必要な断面形状を有する均一な平行光を、半導体基板の表面に対して垂直に入射することを特徴とする半導体基板の加工方法。
【請求項２】
予めマーキングを行なった半導体基板の表面を電解液に浸し、光を照射することで半導体基板内に発生した電荷を用いて、電気化学反応により半導体基板を加工する半導体基板の加工装置において、
加工に必要な断面形状を有する筒状光路と、
該筒状光路の入側に配設された光源と、
前記筒状光路の出側に配設されたコリメータレンズとを備え、
該コリメータレンズを出射した光が、半導体基板の表面に対して垂直に入射するようにしたことを特徴とする半導体基板の加工装置。
【請求項３】
前記筒状光路内に、光の方向を変えるための固定ミラーが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体基板の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板の加工方法及び装置に係り、特に、三次元積層素子の層間配線や光素子での三次元導波路等に使用する貫通孔や、基板を貫通しない細くて深い深細孔を半導体基板に形成する際に用いるのに好適な、加工位置による加工深さのばらつきが少なく、光を効率良く利用可能な半導体基板の加工方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
幅に対する高さの比（アスペクト比）の大きい貫通孔や、貫通しない深細孔をシリコン基板等の半導体基板に形成するのに適した半導体基板の加工方法及び装置を、出願人は既に特願２００１−２６３６１８で提案している。これは、図１に示す如く、予めマーキング（傷付け）を行なったシリコン基板１０の表面を電解液２０に浸し、光照射装置５０からレーザ光５２を照射することでシリコン基板１０内に発生した電荷を用いて、電気化学反応によりシリコン基板１０を穿孔するものである。
【０００３】
図において、４２は、シリコン基板１０を下部に支持する電解槽、５４は、励起光として例えば紫外光のレーザ光５２を発生する光源、５６は、該光源５４からのレーザ光５２を適当な角度で反射・走査して電解槽４２の窓４４に入射させるための回転ミラー、５８は、該回転ミラー５６を水平な軸の周りに回転走査する駆動装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願２００１−２６３６１８で提案したような加工装置においては、光源５４から出力されるレーザ光５２を、回転ミラー５６で振ってシリコン基板１０に入射するようにしており、走査範囲の両端では半導体基板１０に対し光が斜めに入るため、入射光面に対して光の電場ベクトルが垂直な偏光（以下、Ｓ偏光と記す）、平行な偏光（以下、Ｐ偏光と記す）の一方が強くなるといった影響を受ける。又、光が斜めに入射することで、反射が大きく、効率が悪い。更に、光を整えていないために、シリコン基板に同時に複数の深細孔を形成する際に、孔の開く速度に差を生じて、加工深さのばらつきが生じる等の問題点を有していた。
【０００５】
これは、特開平１０−２５６２２７に記載されている光励起電解研磨装置においても、拡散光を平行化せず、シリコン基板にあてているため、同様である。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、加工位置による加工深さのばらつきを低減すると共に、光を効率良く利用し、更に装置のコンパクト化を図ることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、予めマーキングを行なった半導体基板の表面を電解液に浸し、光を照射することで半導体基板内に発生した電荷を用いて、電気化学反応により半導体基板を加工する半導体基板の加工方法において、加工に必要な断面形状を有する均一な平行光を、半導体基板の表面に対して垂直に入射するようにして、前記課題を解決したものである。
【０００８】
本発明は、又、予めマーキングを行なった半導体基板の表面を電解液に浸し、光を照射することで半導体基板内に発生した電荷を用いて、電気化学反応により半導体基板を加工する半導体基板の加工装置において、加工に必要な断面形状を有する筒状光路と、該筒状光路の入側に配設された光源と、前記筒状光路の出側に配設されたコリメータレンズとを備え、該コリメータレンズを出射した光が、半導体基板の表面に対して垂直に入射するようにして、同じく前記課題を解決したものである。
【０００９】
又、前記筒状光路内に、光の方向を変えるための固定ミラーを設けることにより、装置の高さを低減したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
本発明の第１実施形態は、図１に示したような半導体基板加工装置の光照射装置５０として、図２に示す如く、シリコン基板１０に対応する断面形状（ここでは円形）を有する円筒光路８２と、該円筒光路８２の入側（図の下側）に配設されたランプ８４と、前記円筒光路８２の出側（図の上側）に配設されたコリメータレンズ８６と、前記円筒光路８２内に設けられた、光の方向を水平方向から上下方向に変えるための固定ミラー８８とを備えたものである。
【００１２】
前記円筒光路８２の内径は、最終的に要求される光の径に合うようにされる。なお、円筒光路の形状は必ずしも円である必要がなく、多角形でもよい。この円筒光路８２の内面には、例えば黒色塗料を塗布することで乱反射による光の分布のバラツキをおさえることができる。
【００１３】
前記ランプ８４としては、例えばハロゲンランプ、キセノンランプ、白熱灯等を用いることができる。このランプ８４には、効率を向上させるため、反射板８５が設けられている。
【００１４】
前記コリメータレンズ８６としては、例えば、アレイレンズやフレネルレンズが用いられる。
【００１５】
前記固定ミラー８８は、円筒光路８２内に、例えば４５°の角度（必ずしも４５°でなくてもよい）で取付けられている。
【００１６】
本実施形態において、横向きに設置されたランプ８４及び反射板８５によって取り出された拡散光Ａは、光の径を大きくしながら、円筒光路８２の側面に形成された丸穴８３から円筒光路８２内に入射する。円筒光路８２内に取付けられた固定ミラー８８により９０°曲げられ、上向きとなった拡散光Ｂは、円筒光路８２内で拡散することにより光の径を大きくし、円筒光路８２の内壁の大きさになる。拡散光Ｂは、更に、コリメータレンズ８６により均一な光強度の平行光Ｃとして上向きに取り出され、シリコン基板１０に入射する。
【００１７】
本実施形態においては、円筒光路８２内に固定ミラー８８を設けて円筒光路８２内で拡散光の方向を９０°変換するようにしているので、レイアウトの自由度が高く、加工装置の高さを低く抑えることができる。
【００１８】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００１９】
本実施形態は、第１実施形態と同様の光照射装置５０において、図３に示す如く、円筒光路８２の下側にランプ８４及び反射板８５を配置して、固定ミラー８８を省略し、固定ミラー８８を介することなく、ランプ８４から照射された拡散光Ａが直接コリメータレンズ８６に入射するようにした点が、前記第１実施形態と異なる。
【００２０】
他の点については、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００２１】
本実施形態においては、固定ミラー８８による損失がないので、光の損失を更に低減させることができる。
【００２２】
この第２実施形態においては、装置の高さは高くなるが、床面積を小さくすることができる。
【００２３】
前記実施形態においては、いずれも、ランプ８４に反射板８５が設けられていたので、効率が高い。なお、反射板８５を省略して、放熱性を高めることも可能である。
【００２４】
前記実施形態においては、いずれも、シリコン基板の深細孔の形成に本発明が適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、シリコン以外の半導体基板一般の貫通孔の形成にも同様に適用できる。加工形状も孔に限定されず、溝の形成等にも適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体基板の加工に要求される形状の均一な平行光が半導体基板に入射するので、半導体基板に同時に複数の加工を行なう際に、加工位置による加工深さのばらつきを低減させることができる。
【００２６】
又、均一な平行光が、半導体基板の表面に対して垂直に入射するので、Ｓ偏光、Ｐ偏光の一方が強くなるような影響を回避することができる他、反射を低減させることができ、効率の良い光の利用が可能となる。
【００２７】
更に、光学系が簡単且つコンパクトであることから、装置自体のコンパクト化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】出願人が特願２００１−２６３６１８で提案した半導体基板加工装置の本発明に係る部分の構成を示す断面図
【図２】本発明の第１実施形態の要部構成を示す断面図
【図３】同じく第２実施形態の要部構成を示す断面図
【符号の説明】
１０…シリコン基板
２０…電解液
４２…電解槽
５０…光照射装置
８２…円筒光路
８３…丸穴
８４…ランプ
８５…反射板
８６…コリメータレンズ
８８…固定ミラー
Ａ、Ｂ…拡散光
Ｃ…平行光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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