[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

TWI692457B - 藉由電磁輻射及後續蝕刻製程將至少一個凹槽導入材料的方法 - Google Patents

藉由電磁輻射及後續蝕刻製程將至少一個凹槽導入材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI692457B
TWI692457B TW107107371A TW107107371A TWI692457B TW I692457 B TWI692457 B TW I692457B TW 107107371 A TW107107371 A TW 107107371A TW 107107371 A TW107107371 A TW 107107371A TW I692457 B TWI692457 B TW I692457B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
etching
different
modification
different characteristics
electromagnetic radiation
Prior art date
Application number
TW107107371A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201833052A (zh
Inventor
諾伯特 安伯烈西斯
羅曼 歐斯拓特
阿那 席諾
丹尼爾 當克
Original Assignee
德商Ｌｐｋｆ雷射暨電子股份公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 德商Ｌｐｋｆ雷射暨電子股份公司 filed Critical 德商Ｌｐｋｆ雷射暨電子股份公司
Publication of TW201833052A publication Critical patent/TW201833052A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI692457B publication Critical patent/TWI692457B/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/402—Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/1433—Structure of nozzle plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/162—Manufacturing of the nozzle plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1626—Manufacturing processes etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B1/00—Devices without movable or flexible elements, e.g. microcapillary devices
    • B81B1/002—Holes characterised by their shape, in either longitudinal or sectional plane
    • B81B1/004—Through-holes, i.e. extending from one face to the other face of the wafer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00023—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
    • B81C1/00087—Holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00023—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
    • B81C1/00103—Structures having a predefined profile, e.g. sloped or rounded grooves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00555—Achieving a desired geometry, i.e. controlling etch rates, anisotropy or selectivity
    • B81C1/00595—Control etch selectivity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/54—Glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/05—Microfluidics
    • B81B2201/052—Ink-jet print cartridges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/05—Microfluidics
    • B81B2201/058—Microfluidics not provided for in B81B2201/051 - B81B2201/054
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/03—Static structures
    • B81B2203/0353—Holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/03—Static structures
    • B81B2203/0369—Static structures characterized by their profile
    • B81B2203/0392—Static structures characterized by their profile profiles not provided for in B81B2203/0376 - B81B2203/0384
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0128—Processes for removing material
    • B81C2201/013—Etching
    • B81C2201/0133—Wet etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0128—Processes for removing material
    • B81C2201/0143—Focussed beam, i.e. laser, ion or e-beam

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

本發明係關於一種用於將至少一個穿孔(1)導入透明或透射玻璃基板(2)中的方法，其中該玻璃基板(2)係使用電磁輻射(特定而言雷射)沿著射束軸加以選擇性改質。由於藉由電磁輻射(例如藉由不同脈衝能量)沿著射束軸在玻璃基板(2)中產生具有不同特徵之改質，該玻璃基板(2)中之蝕刻製程以不同蝕刻速率非均勻地進行。此提供由於透明或透射材料中之蝕刻處理而形成的穿孔(1)藉由改質之不同特徵而以受控方式且選擇性地成形的可能性，且例如提供改變穿孔(1)之錐角(α，β)的可能性。

Description

藉由電磁輻射及後續蝕刻製程將至少一個凹槽導入材料的方法
本發明係關於一種用於將至少一個凹槽(特定而言穿孔)導入透明或透射材料(其尤其呈板之形狀)的方法，其中該材料係使用電磁輻射(特定而言雷射)沿著射束軸加以選擇性改質，且該等凹槽隨後藉由蝕刻製程產生，在經改質區域與未經改質區域中出現不同蝕刻速率。
WO 2016/041544 A1已揭示用於將至少一個凹槽(特定而言呈穿孔形式)導入呈板之形狀的工件中的此類方法。為此目的，將雷射輻射導引至工件表面上。雷射輻射之作用時間選擇的非常短，以使得僅圍繞該雷射束之射束軸同心地產生工件改質。在後續方法步驟中，由於蝕刻介質之作用，藉由在已經歷藉雷射輻射改質之工件彼等區域連續蝕刻進行各向異性材料溶蝕。藉此沿著圓柱形作用區域在工件中形成呈穿孔形式之凹槽。特定而言，在第一步驟中產生之缺陷可被連續放大，且可藉此產生凹槽或穿孔。此方法之一項基本優點為，改質區域基本上與射束軸以圓柱方式共軸延伸，且由此產生穿孔或凹槽之恆定直徑。
一種方法在DE 10 2010 025 966 B4中係已知的，其中在第一步驟中將聚焦雷射脈衝導引至玻璃工件上，該等脈衝之輻射強度強至沿著通道(channel)在玻璃中進行局部非熱破壞。
此外，一種藉由產生絲而用於加工玻璃之方法在US 2013/126573 A1中係已知的。
此外，為了在玻璃中產生結構，長期以來已知可使用蝕刻方法，例如微影術。在此情況下，對塗層進行照射且隨後局部進行開口。基板隨後經蝕刻以便產生所要結構。塗層在此情況下用作抗蝕劑。因為在其中抗蝕劑已開口之位置的蝕刻攻擊各向同性地進行，然而不可能藉此產生具有高縱橫比之結構。
本發明之目標為提供一種其中可藉由電磁輻射對材料改質之方式，其方式為使得在後續所要(特定而言選擇性不同)之蝕刻製程中，進行凹槽溶蝕，且尤其亦可由此產生具有不同孔口角度之凹槽。
此目標根據本發明藉由根據如請求項1所述之特徵的方法來達成。本發明之進一步配置可見於附屬請求項中。
根據本發明，由此提供一種方法，其中藉由電磁輻射(舉例而言藉由不同脈衝能量)在材料中沿著射束軸產生具有不同特徵之改質，以使得在該材料中之蝕刻製程非均勻地進行，且因此在經不同特徵改質之區域中的其他未改變蝕刻條件的經改質區域中的蝕刻速率彼此不同。根據本發明，藉此提供一種方式，其中由於蝕刻處理而在透明或透射材料中形成之凹槽(特定而言穿孔)可藉由改質之不同特徵而以受控方式且選擇性地加以調節。因此，舉例而言，凹槽之加寬並非由於較長時間蝕刻攻擊而產生，而是因為根據改質之不同特徵而較快進行的蝕刻溶蝕。在此情況下，根據本發明，不僅有可能在接近 表面之邊緣區域中產生錐形加寬。更確切而言，另一方面，此類加寬可藉由在材料表面之間的區域中調節改質特徵以使得此處發生較佳蝕刻溶蝕而加以抵消，以便例如產生圓柱形或甚至凸面凹槽。
在此情況下，已證實尤其有前景的是，改質之不同特徵藉由改變電磁輻射之射束形狀，特定而言藉由相位調變來達成。以此方式，特徵改變可在材料加工期間之不間斷工作步驟中進行，以使得該加工可在實質上無不要延遲的情況下進行。
此外，同樣已證實尤其有前景的是，改質之不同特徵藉由改變製程參數，特定而言聚焦位置、脈衝能量、射束形狀及/或強度來達成，以使得該改變可在製程管理支出相對低的情況下進行。
本發明的另一同樣尤其有利之配置亦在對材料之改質及蝕刻處理的循環進行若干次時達成。因此，藉由在第一蝕刻處理之後進行材料之新改質，再處理可例如以更高精確度進行。尤其與具有低蝕刻速率之蝕刻製程結合，溶蝕可由此以精確方式受控制且在達到所要設定點值時結束。
在此情況下，已證實尤其有利的是進行多個蝕刻步驟，特定而言在不同蝕刻條件下進行，以使得有可能一方面達成最優溶蝕效能，且另一方面達成可達成之精確度。
此外，已證實有利的是，尤其呈板之形狀的材料之表面至少在某些部分由抗蝕劑覆蓋，且藉此受到保護以免在後續蝕刻方法期間受蝕刻攻擊。以此方式，藉由單側蝕刻攻擊之蝕刻速率可以受控方式集中於需要增加溶蝕之自由表面上。
尤其較佳地，凹槽之孔口角度(特定而言小於5°)或直徑可視需要藉由選擇製程參數來加以調節，在此情況下，由於具有不同特徵之改質而導致孔口角度之差異可大於10°。
此外，凹槽可在使得該凹槽之直徑及/或形狀相差至多3μm的方式產生。
可採用各種材料作為對電磁輻射透明或透射之板形材料，尤其呈板之形狀的材料，較佳地包含玻璃、矽及/或藍寶石作為基本材料組分且因此具有突出物理及化學穩定性，其最適合於多種多技術用途。
本發明不限於特定應用領域。尤其較佳提供藉由該方法產生之板形材料作為印刷裝置之噴嘴板的用途。
1:穿孔
2:玻璃基板
α:錐角
β:錐角
LP1:雷射脈衝
LP2:雷射脈衝
s:射束軸
R:抗蝕劑
存在本發明之各種可能具體實例。為了進一步圖解說明其基本原理，此等具體實例中之一者在附圖中表示且將描述於下文中。分別在附圖之概述圖示中，圖1 展示具有穿孔之玻璃基板的截面側視圖；圖2 展示各種改質類型；圖3 展示在使用抗蝕劑期間之各種方法步驟。
圖1展示藉由根據本發明之方法產生的具有穿孔1之玻璃基板2作為材料的截面側視圖。本發明在生產方法中之一項基本優點係關於對玻璃基板2中穿孔1之錐角α，β的個別且可調節之改變。
如可見，使用根據本發明之方法，第一次提供具有穿孔1之玻璃基板2，與材料之相應外部面有關，其一方面具有小於2°之低錐角α，且另一方面在相對側具有約20°之大錐角β。
為此目的，舉例而言，在第一步驟中，用雷射系統之輻射對作為玻璃基板2之100μm厚玻璃進行改質。對玻璃基板2之不同強烈改質可根據引入至玻璃中之功率來加以形成。
在下文中，在圖2中表示之不同改質被稱為「I型」或「II型」。在此情況下，「I型」改質表示對玻璃之微小改變，其同樣藉由相對低之雷射功率產生。「II型」改質為玻璃結構之相應強烈改變且藉由較高雷射功率誘導。
因為系統之極高定位精確度，藉由輔助光學手段延伸之雷射焦距及玻璃基板2中之焦距位置可得到極精確界定。
原則上，在圖2中左手側表示之變化形式中的「I型」及「2型」改質可用兩個或多於兩個雷射脈衝LP1、LP2來達成，或根據右手側表示之變化形式用單個雷射脈衝來達成
自「I型」改質(低功率)向「II型」改質(高功率)之轉變可由此在考慮沿著雷射傳播方向之功率特徵的情況下僅藉由單個脈衝產生。
為了強化此作用且增加兩種改質類型之間的差異，在沿著所有玻璃的均勻之第一「I型」改質之後，可使用焦距位置改變的功率增加之第二脈衝。
在圖3中所展示之第二製程步驟中，玻璃基板之一側覆蓋有對氫氟酸具有抗性之覆蓋物(例如黏著劑膜)作為抗蝕劑R，以使得在後續蝕刻步驟a中，僅蝕刻一種類型之改質。在移除抗蝕劑R之後，在程序步驟b中進行另一蝕刻步驟b，以使得達成對兩側玻璃基板之蝕刻。變化形式I及II之差別在於抗蝕劑R之佈置，而在變化形式III中不使用抗蝕劑。
因為兩種改質類型在氫氟酸中以不同速率進行蝕刻，因此獲得如圖1中所表示的彼此不同之錐角α，β。藉由最初對一側進行預蝕刻，可產生孔直徑之單側差異。
在第二蝕刻步驟中，穿孔1可被放大。根據所表示之流程，可由 此產生任意不同幾何形狀。
製造以下濕式化學溶液作為蝕刻介質：
氫氟酸：
- 濃度：1%-20%
- 溫度：5℃-40℃
- 第二酸：H2SO4、HCl、H3PO4
氫氧化鉀：
- 濃度：10%-60%
- 溫度：85℃-160℃
不同於先前技術，有可能在玻璃基板2之兩側形成不同錐角α，β及孔直徑。由此可產生穿孔1之個別幾何形狀，特定而言，防止根據先前技術不可避免的因雷射開孔導致之微裂縫。特定而言，穿孔1之錐角α，β可在基板材料之橫截面中變化。舉例而言，此為產生用於微流體之組分提供優點。
根據本發明，可在玻璃中沿著射束軸產生具有不同特徵之多種改質，例如連續改質及泡鏈。以此方式，蝕刻攻擊在改質長度內為非均勻的，且特定而言，恆定蝕刻條件下之蝕刻速率因此不同。
在此情況下，可有利地根據本發明進行以下方面：
●在不同區域中改變蝕刻條件
●雙側或單側蝕刻(抗蝕劑)
●用作噴嘴板
■所有孔相同，精確度<3μm
●孔口角度<5°
●孔口角度差異>10°
●使用相位調變(空間光調變器，spatial light modulator，SLM)或改變製程參數(聚焦位置、強度等)達成不同改質
在下文將參照附圖藉助於製程之例示性具體實例更詳細地解釋該加工，該製程用於在穿孔產生兩個不同錐角α，β，其中在上部區域中之錐角α為約15°且在下部區域中之錐角β為約2°。
首先，用兩種具有不同脈衝能量之雷射脈衝進行雷射結構化，以使得產生穿過玻璃基板2整個厚度的改質，且另外在玻璃基板2上部中產生泡鏈。
隨後使玻璃基板2在一側與對氫氟酸具有抗性之膜層合且將其固定在固持框架中。接著在氫氟酸(1%至20%強度HF)中在介於5℃與30℃之間的溫度下對未受膜保護之側面進行蝕刻持續5至60分鐘。
在此之後，移除保護待導入之凹槽之區域的膜區域，例如在膜配置為UV玻璃膠帶的情況下將其暴露於UV光中，或在膜配置為熱剝離膠帶的情況下用熱對其進行處理。膜保持在待導入凹槽之邊緣區域中，以使得對玻璃基板2之處置得到改良。在已進行新蝕刻製程之後，將膜完全移除。
舉例而言，亦可進行用鉻塗佈以代替該膜，第一蝕刻浴係以使得該塗層僅在後續蝕刻浴中經移除之方式配置。
此外，亦可例如在前蝕刻處理之後進行另一雷射改質，且亦可在一側或在兩側進行蝕刻處理。
較佳地將厚度小於100μm之極薄玻璃基板2緊固在晶圓框架中，例如以黏著方式黏結於其上，以用於在加工期間進行更好的處置。
1‧‧‧穿孔
2‧‧‧玻璃基板
α‧‧‧錐角
β‧‧‧錐角
s‧‧‧射束軸

Claims (15)

  1. 一種用於將至少一個凹槽導入透明或透射材料中的方法，其中該材料係使用電磁輻射沿著射束軸加以選擇性改質，且該等凹槽隨後藉由一或多個蝕刻步驟產生，在經改質區域與未經改質區域中出現不同蝕刻速率，其特徵在於藉由該電磁輻射在該材料中沿著相同射束軸在該經改質區域中產生具有不同特徵之一些改質，以使得在該材料中之蝕刻製程在整個改質階段非均勻地進行，且在未改變之蝕刻條件下，在該經改質區域中經改質為具有不同特徵之區域中的蝕刻速率彼此不同，藉此在該材料之兩側形成不同錐角(α，β)及/或不同孔直徑。
  2. 如請求項1所述之方法，其特徵在於該至少一個凹槽為穿孔(1)。
  3. 如請求項1所述之方法，其特徵在於該改質之該等不同特徵係藉由改變該電磁輻射之射束形狀來達成。
  4. 如請求項3所述之方法，其特徵在於該改質之該等不同特徵係藉由相位調變來達成。
  5. 如請求項1或2所述之方法，其特徵在於該改質之該等不同特徵係藉由改變製程參數來達成。
  6. 如請求項5所述之方法，其特徵在於該改質之該等不同特徵係藉由改變聚焦位置、脈衝能量、射束形狀及/或強度來達成。
  7. 如請求項1或2所述之方法，其特徵在於對該材料之改質及蝕刻處理的循環進行若干次。
  8. 如請求項1或2所述之方法，其特徵在於進行複數個蝕刻步驟。
  9. 如請求項8所述之方法，其特徵在於在不同蝕刻條件下進行複數個蝕刻步驟。
  10. 如請求項1或2所述之方法，其特徵在於該材料之表面至少在某些部分由抗蝕劑覆蓋，且藉此受到保護以免在後續蝕刻方法期間受蝕刻攻擊。
  11. 如請求項10所述之方法，其特徵在於該材料之表面呈板之形狀。
  12. 如請求項1或2所述之方法，其特徵在於該凹槽的孔口角度(α，β)及/或直徑係藉由選擇製程參數來加以調節。
  13. 如請求項12所述之方法，其特徵在於該凹槽的孔口角度(α，β)小於5°。
  14. 如請求項12所述之方法，其特徵在於由於具有不同特徵之該等改質而導致的該等孔口角度(α，β)之差異大於10°。
  15. 一種具有由板形材料製成之噴嘴板的印刷裝置，其藉由根據如請求項1-14中任一項所述之方法來產生，其中在該板形材料之兩側有不同錐角(α，β)及不同孔直徑。
TW107107371A 2017-03-06 2018-03-06 藉由電磁輻射及後續蝕刻製程將至少一個凹槽導入材料的方法 TWI692457B (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??102017104655.0 2017-03-06
DE102017104657.7 2017-03-06
DE102017104657 2017-03-06
DE102017104655 2017-03-06
??102017104657.7 2017-03-06
DE102017104655.0 2017-03-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201833052A TW201833052A (zh) 2018-09-16
TWI692457B true TWI692457B (zh) 2020-05-01

Family

ID=63447360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107107371A TWI692457B (zh) 2017-03-06 2018-03-06 藉由電磁輻射及後續蝕刻製程將至少一個凹槽導入材料的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11478880B2 (zh)
EP (1) EP3592500B1 (zh)
JP (1) JP6898998B2 (zh)
KR (2) KR102356415B1 (zh)
CN (1) CN110382160B (zh)
TW (1) TWI692457B (zh)
WO (1) WO2018162385A1 (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10410883B2 (en) 2016-06-01 2019-09-10 Corning Incorporated Articles and methods of forming vias in substrates
US10134657B2 (en) 2016-06-29 2018-11-20 Corning Incorporated Inorganic wafer having through-holes attached to semiconductor wafer
US10794679B2 (en) 2016-06-29 2020-10-06 Corning Incorporated Method and system for measuring geometric parameters of through holes
US11078112B2 (en) * 2017-05-25 2021-08-03 Corning Incorporated Silica-containing substrates with vias having an axially variable sidewall taper and methods for forming the same
US10580725B2 (en) 2017-05-25 2020-03-03 Corning Incorporated Articles having vias with geometry attributes and methods for fabricating the same
JP7407499B2 (ja) * 2017-12-26 2024-01-04 株式会社ディスコ 凹部又は貫通孔の形成方法、電極の形成方法
US11554984B2 (en) 2018-02-22 2023-01-17 Corning Incorporated Alkali-free borosilicate glasses with low post-HF etch roughness
US11152294B2 (en) 2018-04-09 2021-10-19 Corning Incorporated Hermetic metallized via with improved reliability
WO2020171940A1 (en) 2019-02-21 2020-08-27 Corning Incorporated Glass or glass ceramic articles with copper-metallized through holes and processes for making the same
JP7116926B2 (ja) * 2019-04-23 2022-08-12 日本電気硝子株式会社 ガラス板の製造方法、及びガラス板、並びにガラス板集合体
DE102019111634A1 (de) * 2019-05-06 2020-11-12 Lpkf Laser & Electronics Ag Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen in einem Glassubstrat
DE102019121827A1 (de) * 2019-08-13 2021-02-18 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Laserätzen mit variierender Ätzselektivität
KR20220006672A (ko) 2020-07-08 2022-01-18 삼성디스플레이 주식회사 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20220091633A (ko) * 2020-12-23 2022-07-01 삼성디스플레이 주식회사 윈도우 부재, 표시 장치 및 표시 장치 제조 방법
KR20220158144A (ko) 2021-05-20 2022-11-30 삼성디스플레이 주식회사 윈도우, 이를 포함하는 표시 장치 및 윈도우 제조 방법
KR20220169172A (ko) * 2021-06-18 2022-12-27 엘지디스플레이 주식회사 초박막 글라스의 제조 방법, 초박막 글라스 및 초박막 글라스를 포함하는 표시 장치
DE102022107163A1 (de) 2022-03-25 2023-09-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Druckschablone und Druckvorrichtungen zur Ausbildung von Leiterbahnen auf einem Substrat und Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktstruktur einer photovoltaischen Solarzelle
DE102022110353A1 (de) 2022-04-28 2023-11-02 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zur Trennung eines Werkstücks
EP4296244A1 (de) * 2022-06-21 2023-12-27 LPKF Laser & Electronics SE Substratträger aus glas zur bearbeitung eines substrats und ein verfahren zu dessen herstellung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030235385A1 (en) * 2002-05-08 2003-12-25 Rod Taylor Method of fabricating sub-micron structures in transparent dielectric materials
JP2005190857A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Seiko Epson Corp マスク、マスクの製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器
WO2014161534A2 (de) * 2013-04-04 2014-10-09 Lpkf Laser & Electronics Ag Verfahren und vorrichtung zum einbringen von durchbrechungen in ein substrat sowie ein derart hergestelltes substrat

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3348744B2 (ja) * 1993-08-18 2002-11-20 ブラザー工業株式会社 ノズルプレート製造方法
JP3012926B1 (ja) * 1998-09-21 2000-02-28 工業技術院長 透明材料のレーザー微細加工法
WO2005033033A1 (ja) 2003-10-06 2005-04-14 Hoya Corporation 貫通孔を有するガラス部品およびその製造方法
JP4672689B2 (ja) * 2006-02-22 2011-04-20 日本板硝子株式会社 レーザを用いたガラスの加工方法および加工装置
US20070298529A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-27 Toyoda Gosei, Co., Ltd. Semiconductor light-emitting device and method for separating semiconductor light-emitting devices
JP4402708B2 (ja) 2007-08-03 2010-01-20 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法、レーザ加工装置及びその製造方法
DE102010025966B4 (de) 2010-07-02 2012-03-08 Schott Ag Interposer und Verfahren zum Herstellen von Löchern in einem Interposer
KR20130031377A (ko) * 2010-07-12 2013-03-28 필레이저 유에스에이 엘엘시 레이저 필라멘테이션에 의한 재료 가공 방법
EP2599580A4 (en) * 2010-07-26 2016-12-28 Hamamatsu Photonics Kk LASER PROCESSING PROCESS
EP2584571A1 (en) * 2010-08-05 2013-04-24 Fujikura, Ltd. Electronic circuit chip and method of manufacturing electronic circuit chip
CN103237771B (zh) * 2010-11-30 2016-10-19 康宁股份有限公司 在玻璃中形成高密度孔阵列的方法
JP5873488B2 (ja) * 2011-05-25 2016-03-01 株式会社フジクラ 微細孔を配した基体の製造方法、及び微細孔を配した基体
US20150034613A1 (en) * 2013-08-02 2015-02-05 Rofin-Sinar Technologies Inc. System for performing laser filamentation within transparent materials
US10293436B2 (en) * 2013-12-17 2019-05-21 Corning Incorporated Method for rapid laser drilling of holes in glass and products made therefrom
EP3169635B1 (en) * 2014-07-14 2022-11-23 Corning Incorporated Method and system for forming perforations
JP6467160B2 (ja) * 2014-07-25 2019-02-06 オリンパス株式会社 結像光学系、照明装置および観察装置
LT3195706T (lt) 2014-09-16 2022-08-10 Lpkf Laser & Electronics Ag Būdas bent vienai išpjovai arba angai išpildyti lakšto formos ruošinyje
JP6914656B2 (ja) * 2014-10-03 2021-08-04 日本板硝子株式会社 貫通電極付ガラス基板の製造方法、導電部付ガラス基板、及び貫通電極付ガラス基板
CN111018364B (zh) * 2014-10-22 2023-01-10 日本板硝子株式会社 玻璃基板
DE102014116958B9 (de) 2014-11-19 2017-10-05 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Optisches System zur Strahlformung eines Laserstrahls, Laserbearbeitungsanlage, Verfahren zur Materialbearbeitung und Verwenden einer gemeinsamen langgezogenen Fokuszone zur Lasermaterialbearbeitung
KR102601296B1 (ko) * 2015-02-10 2023-11-14 닛본 이따 가라스 가부시끼가이샤 레이저 가공용 유리 및 그것을 사용한 구멍 있는 유리의 제조 방법
JPWO2017038075A1 (ja) * 2015-08-31 2018-06-14 日本板硝子株式会社 微細構造付きガラスの製造方法
US10292275B2 (en) * 2016-04-06 2019-05-14 AGC Inc. Method of manufacturing glass substrate that has through hole, method of forming through hole in glass substrate and system for manufacturing glass substrate that has through hole
JPWO2017217496A1 (ja) * 2016-06-17 2019-04-11 日本板硝子株式会社 レーザ加工用ガラス
US10282763B1 (en) * 2016-07-20 2019-05-07 Musa Sulejmani Queue wait time estimation system
US10300557B2 (en) * 2016-09-23 2019-05-28 Apple Inc. Hybrid substrate processing
US10163623B1 (en) * 2017-10-31 2018-12-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Etch method with surface modification treatment for forming semiconductor structure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030235385A1 (en) * 2002-05-08 2003-12-25 Rod Taylor Method of fabricating sub-micron structures in transparent dielectric materials
JP2005190857A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Seiko Epson Corp マスク、マスクの製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器
WO2014161534A2 (de) * 2013-04-04 2014-10-09 Lpkf Laser & Electronics Ag Verfahren und vorrichtung zum einbringen von durchbrechungen in ein substrat sowie ein derart hergestelltes substrat

Also Published As

Publication number Publication date
JP6898998B2 (ja) 2021-07-07
WO2018162385A1 (de) 2018-09-13
KR20210024689A (ko) 2021-03-05
EP3592500C0 (de) 2023-10-11
US11478880B2 (en) 2022-10-25
KR20190116378A (ko) 2019-10-14
CN110382160B (zh) 2022-09-27
KR102356415B1 (ko) 2022-02-08
JP2020514070A (ja) 2020-05-21
EP3592500A1 (de) 2020-01-15
EP3592500B1 (de) 2023-10-11
TW201833052A (zh) 2018-09-16
CN110382160A (zh) 2019-10-25
US20200009691A1 (en) 2020-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI692457B (zh) 藉由電磁輻射及後續蝕刻製程將至少一個凹槽導入材料的方法
KR101857335B1 (ko) 기판 안으로 관통 개구부들을 도입하기 위한 방법 및 장치, 그리고 이렇게 제조된 기판
CN111085773B (zh) 金属膜辅助脆性材料的激光打孔装置及方法
KR20150128803A (ko) 기판을 분리시키기 위한 방법 및 장치
JP2005074663A (ja) 単結晶基板の加工方法
Liu et al. Photoetching of spherical microlenses on glasses using a femtosecond laser
WO2017073369A1 (ja) 成膜マスクの製造方法
KR102109034B1 (ko) 마스크 제조 방법
JP2022116133A (ja) パルスレーザ光を用いた基板の加工、特に分離のための方法
CN109132998A (zh) 单脉冲纳秒激光诱导透明介电材料表面周期性结构的方法
US10300557B2 (en) Hybrid substrate processing
JP2018053345A (ja) メタルマスクの製造方法
Zheng et al. Polarisation-independence of femtosecond laser machining of fused silica
JP2005342749A (ja) レーザ加工方法
JP6348051B2 (ja) レーザ加工方法、レーザ加工装置、およびレーザ加工品
KR102640881B1 (ko) 투명한 재료들에서 비아들을 드릴링하기 위한 시스템들 및 방법들
JP7091846B2 (ja) レーザを用いて孔を有するガラス基板を製造する方法
KR102056791B1 (ko) 실리카 기판을 이용한 실리콘 패턴 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스
JP6238675B2 (ja) レーザ加工方法及びインクジェットヘッドの製造方法
Hayes et al. Nanometer resolution excimer laser ablat ion of thin polymer films
WO2023101861A2 (en) Systems and methods for fabricating an article with an angled edge using a laser beam focal line
JP2023136442A (ja) 改質領域形成方法、貫通孔形成方法、集光レンズ装置及び改質領域を有する物品の製造方法
TWI406106B (zh) 以飛秒雷射製作多晶矽圖案的方法和系統
JP2015123461A (ja) レーザ加工方法および貫通穴が形成された基板の製造方法
JP2004202517A (ja) 収差除去シート及び収差除去シートを用いたレーザ加工方法