基板スライス方法
【課題】薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、かつ製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供する。
【解決手段】基板１０上に非接触にレーザ集光手段１６を配置する工程と、レーザ集光手段１６により、基板１０表面にレーザ光を照射し、基板１０内部にレーザ光２６を集光する工程と、レーザ集光手段１６と基板１０を相対的に移動させて、基板１０内部に改質層１２を形成する工程と、基板１０側壁に改質層１２を露出させる工程と、改質層１２をエッチングする工程とを有する基板スライス方法。
【解決手段】基板１０上に非接触にレーザ集光手段１６を配置する工程と、レーザ集光手段１６により、基板１０表面にレーザ光を照射し、基板１０内部にレーザ光２６を集光する工程と、レーザ集光手段１６と基板１０を相対的に移動させて、基板１０内部に改質層１２を形成する工程と、基板１０側壁に改質層１２を露出させる工程と、改質層１２をエッチングする工程とを有する基板スライス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板スライス方法に関し、特に、半導体ウェハを薄く切り出して製造する基板スライス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン（Ｓｉ）ウェハに代表される半導体ウェハを製造する場合には、図示しないが、石英るつぼ内に溶融されたシリコン融液から凝固した円柱形のインゴットを適切な長さのブロックに切断して、その周縁部を目標の直径になるよう研削し、その後、ブロック化されたインゴットをワイヤソーによりウェハ形にスライスして半導体ウェハを製造するようにしている（例えば、特許文献１および２参照。）。
【０００３】
このようにして製造された半導体ウェハは、前工程で回路パターンの形成等、各種の処理が順次施されて後工程に供され、この後工程で裏面がバックグラインド処理されて薄片化が図られることにより、厚さが約７５０μｍから１００μｍ以下、例えば７５μｍや５０μｍ程度に調整される。
【０００４】
従来における半導体ウェハは、以上のように製造され、インゴットがワイヤソーにより切断され、しかも、切断の際にワイヤソーの太さ以上の切り代が必要となるので、厚さ０．１ｍｍ以下の薄い半導体ウェハを製造することが非常に困難であり、製品率も向上しないという問題がある。
【０００５】
また、半導体ウェハにバックグラインド処理を施す場合には、作業に長時間を要し、微細な研削カスが半導体ウェハの回路パターンを汚染するおそれがある。
【０００６】
また近年、次世代の半導体として、硬度が大きく、熱伝導率も高いシリコンカーバイド（ＳｉＣ）が注目されているが、ＳｉＣの場合には、Ｓｉよりも硬度が大きい関係上、インゴットをワイヤソーにより容易にスライスすることができない事態が予想される。
【０００７】
一方、集光レンズでレーザ光の集光点をインゴットの内部に合わせ、そのレーザ光でインゴットを相対的に走査することにより、インゴットの内部に多光子吸収による面状の加工領域を形成し、この加工領域を剥離面としてインゴットの一部を基板として剥離する基板製造方法および基板製造装置が開示されている（例えば、特許文献３および４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８‐２００７７２号公報
【特許文献２】特開２００５‐２９７１５６号公報
【特許文献３】特開２００５‐２７７１３６号公報
【特許文献４】特開２００５‐２９４３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
シリコンインゴット内部にＹＡＧレーザを集光することでシリコンインゴット表面と平行な面状の改質層を形成し、ウェハをスライスする技術においては、改質層の形成後、ウェハを剥離することは容易ではない。
【００１０】
本発明の目的は、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、基板上に非接触にレーザ集光手段を配置する工程と、レーザ集光手段により、基板表面にレーザ光を照射し、基板内部にレーザ光を集光する工程と、レーザ集光手段と基板を相対的に移動させて、基板内部に改質層を形成する工程と、基板側壁に改質層を露出させる工程と、改質層をエッチングする工程とを有する基板スライス方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的断面構造図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的鳥瞰図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る基板スライス方法において、劈開工程後の基板の模式的鳥瞰図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチングによる分離工程後の基板の模式的鳥瞰図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチングによる分離工程後の基板の剥離面における光学顕微鏡写真。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的鳥瞰図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的鳥瞰図。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の半導体ウェハの模式的鳥瞰図。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の基板の上下面にアクリル板を貼付後、カッター刃などの楔状圧入材を圧入する剥離工程を説明する模式的断面構造図。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、カッター刃などの楔状圧入材を圧入する剥離工程後に基板が剥離された様子を説明する模式的鳥瞰図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の基板の上下面にアクリル板を貼付後、カッター刃などの楔状圧入材を圧入する剥離工程における顕微鏡写真。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の基板の上下面にアクリル板を貼付後、剥離工程を説明する模式的断面構造図。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係る基板スライス方法において、角方向Ｆから力を印加することによって、基板を剥離する様子を説明する模式的鳥瞰図。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係る基板スライス方法において、剥離された基板の剥離面における光学顕微鏡写真。
【図１５】比較例において、剥離された基板の剥離面における光学顕微鏡写真。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１５】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１６】
[第１の実施の形態]
本発明の第１の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的断面構造は、図１に示すように表され、模式的鳥瞰構造は、図２に示すように表される。
【００１７】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法は、図１および図２に示すように、基板１０上に非接触に集光レンズ１６を配置する工程と、集光レンズ１６により、レーザ光２０を集光して、基板１０表面にレーザ光２２を照射し、基板１０内部にレーザ光２６を集光する工程と、集光レンズ１６と基板１０を相対的に移動させて、基板１０内部に改質層１２を形成する工程と、基板１０側壁に改質層１２を露出させる工程と、改質層１２をエッチングする工程とを有する。
【００１８】
図１および図２に示すように、集光レンズ１６と基板１０間には、レーザ光２０の収差増強材として、収差増強ガラス板１８を配置しても良い。集光レンズ１６と基板１０間にこのような収差増強ガラス板１８を配置することによって、基板１０の表面にレーザスポット２４を形成するレーザ光２２は、基板１０の表面で屈折されて、レーザ光２６として基板１０の内部に進入し、基板１０の内部に焦点Ｐを結ぶ際に、所定の深さおよび幅を有する像を結ぶことになる。このことによって、基板１０の内部に形成される改質層１２を所定の深さｔを有するように形成することができる。
【００１９】
基板１０としては、例えば、厚さ約０．６２５ｍｍのＳｉウェハを使用する。Ｓｉウェハの面方位は。例えば（１００）面を使用する。
【００２０】
集光レンズ１６と基板１０を相対的に移動させて、基板１０内部に改質層１２を形成する工程は、例えば、基板１０をＸＹステージ（図示省略）上に載置し、図２に示すように、Ｙ方向の移動速度１０ｍｍ／秒で、Ｘ方向に１μｍステップで送りながら、レーザ光２０,２２,２６を基板１０の内部に集光させることによって行われる。集光レンズ１６の焦点距離は、例えば、約２ｍｍ、開口数は、０．８である。収差増強ガラス板１８は、例えば、厚さ０．１５ｍｍのガラスで形成される。結果として、基板１０の表面から約２５０μｍの深さに、深さ約８０μｍの幅を有する改質層１２が形成される。レーザ光２０の光源としては、例えば、波長１０６４μｍ、パルス幅約１５０ｎｍのＹＡＧレーザ（１０ｋＨｚ、０．７Ｗ）を適用することができる。図２においては、例えば、レーザ光の照射領域は、６ｍｍ×６ｍｍである。
【００２１】
基板１０側壁に改質層１２を露出させる工程は、例えば、基板１０を所定の結晶面に沿って、劈開する工程を備えていても良い。このような劈開工程後の基板１０の模式的鳥瞰構造は、図３に示すように、基板１０ｕおよび１０ｄによって改質層１２が挟まれた構造を備える。ここで、劈開面１４ａ〜１４ｄは、図２および図３に示すように表される。図２においては、例えば、劈開面１４ａ〜１４ｄでかこまれた劈開領域は、５ｍｍ×５ｍｍである。
【００２２】
次に、改質層１２をエッチングする工程は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液からなるエッチング液を使用することができる。その他のエッチング液としては、水酸化カリウム水溶液などアルカリ系のエッチング液を適用することができる。
【００２３】
約６０℃、１０％の水酸化ナトリウム水溶液を使用して、約５時間エッチングしたところ、改質層１２が完全にエッチングされ、図４に示すように、基板１０は、基板１０ｕおよび１０ｄに改質層１２から剥離された。すなわち、第１の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチングによる分離工程後の基板１０の模式的鳥瞰構造は、図４に示すように、基板１０の劈開面１４ａ〜１４ｄから改質層１２がエッチングされて、完全に除去され、基板１０は、薄い基板１０ｕおよび基板１０ｄに分離される。ここで、分離された薄い基板１０ｕおよび基板１０ｄの厚さは、例えば、約数１０μｍ〜約２００μｍ以下である。
【００２４】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチングによる分離工程後の基板１０ｕの剥離面における光学顕微鏡写真は、図５に示すように表される。図５から明らかなように、基板１０ｕの剥離面は、粗面化されている。このような粗面化された基板１０ｕの剥離面を太陽光の照射面として使用することで、太陽電池に適用する場合の太陽光の集光効率を高めることができる。
【００２５】
厚い基板１０のサイズは、特に限定されるものではないが、例えばφ３００ｍｍの厚いシリコンウェハからなり、レーザ光線２０の照射される表面が予め平坦化されていることが好ましい。また、基板１０はＳｉに限定されるものではなく、サファイア基板、サファイア基板上にＧａＮ層をエピタキシャル成長させた基板、ＧａＮ基板、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、ＳｉＣ基板上にＧａＮ層をエピタキシャル成長させた基板、ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板などを適用可能である。
【００２６】
このレーザ光線２０は、基板１０の周面ではなく、表面に照射装置（図示省略）から集光レンズ１６を介して照射される。このレーザ光線２０は、例えばパルス幅が１μｓ以下のパルスレーザ光からなり、９００ｎｍ以上の波長、好ましくは１０００ｎｍ以上の波長が選択され、ＹＡＧレーザ等が好適に使用される。
【００２７】
このレーザ光線２０は、厚み０．６２５ｍｍの基板に照射したときの光線透過率が１〜８０％の波長であることが望ましい。例えば、基板１０がＳｉの場合、波長が８００ｎｍ以下のレーザ光では吸収が大きいため、表面のみが加工され、内部の改質層１２を形成することができないため、９００ｎｍ以上の波長、好ましくは、１０００ｎｍ以上の波長が選択される。また、波長１０．６４μｍのＣＯ2レーザでは、光線透過率が高すぎるため、基板１０の加工をすることが困難なため、ＹＡＧ基本波のレーザなどが好適に使用される。
【００２８】
レーザ光２０の波長が９００ｎｍ以上が好ましい理由は、波長が９００ｎｍ以上であれば、シリコンからなる基板１０に対するレーザ光２０の透過性を向上させ、基板１０の内部に改質層１２を確実に形成することができるからである。レーザ光２０は、基板１０の表面の周縁部に照射され、あるいは基板１０の表面の中心部から周縁部方向に照射される。
【００２９】
集光レンズ１６は、基板１０の内部にレーザ光２０のエネルギーを効率的に集中させるよう機能する。この集光レンズ１６の開口数（ＮＡ）は、基板１０の表面におけるアブレーション等による損失を防止する観点から、大きな数値、具体的には約０．５以上、約０．５〜約０．８が好ましい。
【００３０】
基板１０と焦点Ｐとは相対的に移動するが、この相対的な移動には、前述の如く、例えば、ＸＹステージが使用される。
【００３１】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法によれば、インゴットをワイヤソーにより切断するのではなく、接触加工の限界を超えることのできるレーザ光２０により、基板１０を薄く形成して剥離するので、厚さ０．１ｍｍ以下の薄い半導体ウェハなどの基板１０をも短時間で容易に製造することができ、しかも、薄い基板１０を得ることができるので、無駄が少なく、製品率を著しく向上させることができる。
【００３２】
また、前工程の段階から薄い基板１０を容易に製造することができるので、基板１０にバックグラインド処理を長時間施す必要がなく、微細な研削カスが基板上の回路パターンを汚染するおそれもない。
【００３３】
また、半導体ウェハやインゴットが硬度の大きいＳｉＣの場合にも、薄い半導体ウェハを容易に製造することが可能になる。
【００３４】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法においては、集光レンズ１６を使用するが、開口数が大きい集光レンズ１６を使用する場合には、レーザ光２０の焦点の集光スポットが小さくなるので、基板１０の内部に改質層１２を連続形成するためには、レーザ光２０の照射回数を増やす必要がある。
【００３５】
そこで、第１の実施の形態に係る基板スライス方法においては、図１および図２に示すように、厚い基板１０の表面と集光レンズ１６との間に、レーザ光２０用の収差増強材である収差増強ガラス板１８を介在させ、この収差増強ガラス板１８を介在させた状態でレーザ光２０を照射することにより、レーザ光２０の照射回数を減少させるようにしている。
【００３６】
収差増強ガラス板１８は、特に限定されるものではないが、例えば厚いカバーガラスやスライドガラス等が使用可能である。
【００３７】
このように第１の実施の形態に係る基板スライス方法によれば、レーザ光線２を単に照射するのではなく、収差増強ガラス板１８を介在して集光スポットを拡大し、集光スポットの間隔を大きくすることができるので、上記効果の他、レーザ光２０の照射回数を削減することもできる。
【００３８】
ここで、基板１０には、少なくとも適当な長さにブロック化されたインゴットや厚い半導体ウェハが含まれる。また、レーザ集光手段には、少なくとも凹面鏡や各種レンズ等が含まれる。収差増強材として、必要数のガラス板を適宜使用することができる。
【００３９】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法によれば、切り代が不要で微細加工に適する非接触のレーザ光により基板１０内に改質層１２を形成し、この改質層１２をエッチングして基板１０を剥離することで、薄い基板１０ｕ、１０ｄを得ることができる。
【００４０】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法によれば、基板１０の肉厚に拘わらず、対応可能なレーザ光２０を用いるので、薄い基板を比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることができる。
【００４１】
また、基板１０の表面と集光レンズ１６との間に、レーザ光用の収差増強ガラス板１８を介在するので、集光スポットを拡大してレーザ光の照射回数を減少させることができる。
【００４２】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することができる。
【００４３】
[第２の実施の形態]
第２の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的鳥瞰構造は、図６に示すように表される。改質層１２は、基板１０の内部において深さｔを有し、かつ平面構造は、基板１０の内部に形成された２次元の格子状パターン構造を有する。改質層１２の深さｔの値は、例えば、８０μｍ程度である。
【００４４】
ＸＹステージの動作をＹ方向の移動速度を１０ｍｍ／秒として、Ｘ方向に１０μｍステップで移動させて、縦方向配置パターンＶ１,Ｖ２,Ｖ３,…,Ｖ１０,…を有する改質層１２を形成する。次に、Ｘ方向の移動速度を１０ｍｍ／秒として、Ｙ方向に１０μｍステップで移動させて、横方向配置パターンＨ１,Ｈ２,Ｈ３,…,Ｈ７,…を有する改質層１２を形成する。
【００４５】
第２の実施の形態に係る基板スライス方法においては、改質層１２の形成工程が異なるのみであり、その他の形成工程は、第１の実施の形態に係る基板スライス方法と同様であるため、重複説明は省略する。
【００４６】
第２の実施の形態によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することができる。
【００４７】
[第３の実施の形態]
第３の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的鳥瞰構造は、図７に示すように表される。改質層１２は、基板１０の内部において深さｔを有し、かつ平面構造は、基板１０の内部に形成された２次元のドット状パターン構造を有する。改質層１２の深さｔの値は、例えば、８０μｍ程度である。
【００４８】
ＸＹステージの動作をＹ方向の移動速度を１００ｍｍ／秒として、Ｘ方向に１０μｍステップで移動させて、縦方向配置パターンＶ０,Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３,…,Ｖ１２,…に沿って、ドット状パターンを有する改質層１２を形成する。
【００４９】
第３の実施の形態に係る基板スライス方法は、改質層１２の形成工程が異なるのみであり、その他の形成工程は、第１の実施の形態に係る基板スライス方法と同様であるため、重複説明は省略する。
【００５０】
なお、２次元のドット状パターン構造は、図７に示す例は一例であって、ランダムに配置されていても良い。
【００５１】
第３の実施の形態によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することができる。
【００５２】
[第４の実施の形態]
第４の実施の形態に係る基板スライス方法は、改質層１２をエッチングする工程において、エッチング時間を１時間として短くした点が異なるのみであり、その他の工程は、第１の実施の形態と同様である。その結果、エッチング工程後の基板１０の模式的鳥瞰構造は、図８に示すように、エッチングによって、基板１０の側壁面の改質層１２が退行し、エッチング溝３２（図９参照）が形成された構造が得られる。例えば、基板１０の外周の１辺を除く３辺の改質層１２相当部分に、深さ約１ｍｍ、幅約０．１ｍｍのエッチング溝が形成される。このような構造は、例えば、劈開面１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのうち、劈開面１４ｂのみエッチング保護膜を形成することによって得ることができる。
【００５３】
第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の基板１０の上下面に、アクリル板２８ｕおよび２８ｄを貼付後、楔状圧入材３０としてカッター刃を圧入する剥離工程を説明する模式的断面構造は、図９に示すように表される。
【００５４】
すなわち、図９に示すように、基板１０の上下面に、例えば、厚さ約５ｍｍのアクリル板２８ｕ、２８ｄからなる半剛性基板をそれぞれ貼付する。ここで、基板１０の上下面とアクリル板２８ｕおよび２８ｄとを貼付するには、例えば、エポキシ系の接着剤３４ｕおよび３４ｄを用いる。さらに、基板１０を剥離するには、改質層１２のエッチング工程によって形成されたエッチング溝３２に対して、厚さ約４００μｍの楔状圧入材３０としてカッター刃を圧入して、基板１０を上下方向に剥離して、薄い基板１０ｕおよび１０ｄを形成する。
【００５５】
アクリル板２８ｕおよび２８ｄなどの剥離補助板は、特に限定されるものではないが、例えば基板１０よりも大きい平板からなり、薄い基板１０ｕ、１０ｄに対向する平坦な対向面に、自己粘着性のシート、あるいはエポキシ系の接着剤３４ｕ、３４ｄによって、粘着される。
【００５６】
また、基板１０を指等で剥離するのではなく、基板１０の全表面にアクリル板２８ｕおよび２８ｄを粘着固定して剥離するので、基板１０全体を均一に剥離し、損傷部分のない薄い基板１０ｕ、１０ｄを得ることが可能になる。
【００５７】
また、剥離補助板としては、基板１０に着脱自在に粘着する弾性変形可能なシートやフィルム、これらを備えた弾性変形可能な板などを適用することも可能である。
【００５８】
また、基板１０の側面に改質層１２を露出させることによって、剥離作業の基点を得ることができるので、基板１０を容易に剥離することができる。
【００５９】
さらに、基板１０の表面にアクリル板２８ｕおよび２８ｄを固定し、このアクリル板２８ｕおよび２８ｄと共に基板１０を剥離すれば、汚染を招くことなく、基板１０全体を均一に剥離し、損傷部分の少ない薄い基板１０ｕ、１０ｄを得ることが可能になる。
【００６０】
第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、楔状圧入材３０としてカッター刃を圧入する剥離工程後に基板１０が剥離された様子を説明する模式的鳥瞰構造は、図１０に示すように表される。
【００６１】
また、第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の基板１０の上下面にアクリル板２８ｕおよび２８ｄを貼付後、楔状圧入材３０としてカッター刃を圧入する剥離工程における顕微鏡写真は、図１１に示すように表される。
【００６２】
図９および図１１から明らかなように、エッチング溝３２に楔状圧入材３０としてカッター刃を圧入することによって、基板１０は、基板１０ｕおよび１０ｄに剥離されている。
【００６３】
第４の実施の形態によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することができる。
【００６４】
[第５の実施の形態]
第５の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の基板１０の上下面にアクリル板２８ｕ、２８ｄを貼付後、剥離工程を説明する模式的断面構造は、図１２に示すように表される。
【００６５】
また、第５の実施の形態に係る基板スライス方法において、角方向Ｆからアクリル板２８ｕ、２８ｄを上下に剥離することで、基板１０を剥離する様子を説明する模式的鳥瞰構造は、図１３に示すように表される。図１３においては、アクリル板２８ｕ、２８ｄ、エポキシ系の接着剤３４ｕおよび３４ｄについては、図示を省略している。
【００６６】
第５の実施の形態に係る基板スライス方法においては、第４の実施の形態と同様して、約１０分間のエッチングで、深さ約０．１ｍｍのエッチング溝３２ａ,３２ｂ（図１２参照）を形成した基板１０の上下面にアクリル板２８ｕ、２８ｄを貼付後、図１３に示すように、角方向から力Ｆｕ、Ｆｄを加えることによって、基板１０を上下に剥離して、基板１０ｕ、１０ｄを形成している。
【００６７】
エッチング時間および剥離工程における力Ｆｕ、Ｆｄの印加方向が異なるのみであって、その他の工程は、第４の実施の形態と同様である。なお、図１２において力Ｆｕ、Ｆｄは、角方向Ｆから印加される力が、上下方向に基板１０に加わる成分を表現したものである。
【００６８】
第５の実施の形態に係る基板スライス方法において、剥離された基板１０ｕの剥離面における光学顕微鏡写真は、図１４に示すように表される。図１４から明らかなように、角方向Ｆから力を加えることによって、基板１０を上下に剥離して、薄い基板１０ｕ、１０ｄを形成することができる。
【００６９】
第５の実施の形態によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することができる。
【００７０】
（比較例）
第１〜第５の実施の形態のように、改質層１２をエッチングして、基板１０側壁にエッチング溝を形成する工程を実施せずに、辺方向から力Ｆｕ、Ｆｄを加えることによって、基板１０を上下に剥離する工程を試みた場合の剥離された基板１０の剥離面における光学顕微鏡写真は、図１５に示すように表される。改質層１２をエッチングして、基板１０側壁にエッチング溝を形成する工程を実施せずに、基板１０を上下に剥離することは容易ではなく、図１５に示すように、基板１０の２／３は剥離していない。
【００７１】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１〜第５の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００７２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の基板スライス方法により基板を効率良く薄く形成することができることから、薄く切り出された半導体ウェハは、Ｓｉ基板であれば、太陽電池に応用可能であり、また、ＧａＮ系半導体デバイスなどのサファイア基板などであれば、発光ダイオード、レーザダイオードなどに応用可能であり、ＳｉＣなどであれば、ＳｉＣ系パワーデバイスなどに応用可能であり、透明エレクトロニクス分野、照明分野、ハイブリッド／電気自動車分野など幅広い分野において適用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１０、１０ｕ、１０ｄ…基板
１２…改質層
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ…劈開面
１６…集光レンズ（レーザ集光手段）
１８…収差増強ガラス板（収差増強材）
２０、２２、２６…レーザ光
２４…レーザスポット
２８ｕ、２８ｄ…アクリル板（剥離補助板）
３０…楔状圧入材
３２、３２ａ、３２ｂ…エッチング溝
３４ｕ、３４ｄ…接着剤
Ｖ０,Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３,…,Ｖ１０,Ｖ１１,Ｖ１２…縦方向配置パターン
Ｈ１,Ｈ２,Ｈ３,…,Ｈ１０…横方向配置パターン
Ｆｕ、Ｆｄ…力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板スライス方法に関し、特に、半導体ウェハを薄く切り出して製造する基板スライス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン（Ｓｉ）ウェハに代表される半導体ウェハを製造する場合には、図示しないが、石英るつぼ内に溶融されたシリコン融液から凝固した円柱形のインゴットを適切な長さのブロックに切断して、その周縁部を目標の直径になるよう研削し、その後、ブロック化されたインゴットをワイヤソーによりウェハ形にスライスして半導体ウェハを製造するようにしている（例えば、特許文献１および２参照。）。
【０００３】
このようにして製造された半導体ウェハは、前工程で回路パターンの形成等、各種の処理が順次施されて後工程に供され、この後工程で裏面がバックグラインド処理されて薄片化が図られることにより、厚さが約７５０μｍから１００μｍ以下、例えば７５μｍや５０μｍ程度に調整される。
【０００４】
従来における半導体ウェハは、以上のように製造され、インゴットがワイヤソーにより切断され、しかも、切断の際にワイヤソーの太さ以上の切り代が必要となるので、厚さ０．１ｍｍ以下の薄い半導体ウェハを製造することが非常に困難であり、製品率も向上しないという問題がある。
【０００５】
また、半導体ウェハにバックグラインド処理を施す場合には、作業に長時間を要し、微細な研削カスが半導体ウェハの回路パターンを汚染するおそれがある。
【０００６】
また近年、次世代の半導体として、硬度が大きく、熱伝導率も高いシリコンカーバイド（ＳｉＣ）が注目されているが、ＳｉＣの場合には、Ｓｉよりも硬度が大きい関係上、インゴットをワイヤソーにより容易にスライスすることができない事態が予想される。
【０００７】
一方、集光レンズでレーザ光の集光点をインゴットの内部に合わせ、そのレーザ光でインゴットを相対的に走査することにより、インゴットの内部に多光子吸収による面状の加工領域を形成し、この加工領域を剥離面としてインゴットの一部を基板として剥離する基板製造方法および基板製造装置が開示されている（例えば、特許文献３および４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８‐２００７７２号公報
【特許文献２】特開２００５‐２９７１５６号公報
【特許文献３】特開２００５‐２７７１３６号公報
【特許文献４】特開２００５‐２９４３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
シリコンインゴット内部にＹＡＧレーザを集光することでシリコンインゴット表面と平行な面状の改質層を形成し、ウェハをスライスする技術においては、改質層の形成後、ウェハを剥離することは容易ではない。
【００１０】
本発明の目的は、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、基板上に非接触にレーザ集光手段を配置する工程と、レーザ集光手段により、基板表面にレーザ光を照射し、基板内部にレーザ光を集光する工程と、レーザ集光手段と基板を相対的に移動させて、基板内部に改質層を形成する工程と、基板側壁に改質層を露出させる工程と、改質層をエッチングする工程とを有する基板スライス方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的断面構造図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的鳥瞰図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る基板スライス方法において、劈開工程後の基板の模式的鳥瞰図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチングによる分離工程後の基板の模式的鳥瞰図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチングによる分離工程後の基板の剥離面における光学顕微鏡写真。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的鳥瞰図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的鳥瞰図。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の半導体ウェハの模式的鳥瞰図。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の基板の上下面にアクリル板を貼付後、カッター刃などの楔状圧入材を圧入する剥離工程を説明する模式的断面構造図。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、カッター刃などの楔状圧入材を圧入する剥離工程後に基板が剥離された様子を説明する模式的鳥瞰図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の基板の上下面にアクリル板を貼付後、カッター刃などの楔状圧入材を圧入する剥離工程における顕微鏡写真。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の基板の上下面にアクリル板を貼付後、剥離工程を説明する模式的断面構造図。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係る基板スライス方法において、角方向Ｆから力を印加することによって、基板を剥離する様子を説明する模式的鳥瞰図。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係る基板スライス方法において、剥離された基板の剥離面における光学顕微鏡写真。
【図１５】比較例において、剥離された基板の剥離面における光学顕微鏡写真。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１５】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１６】
[第１の実施の形態]
本発明の第１の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的断面構造は、図１に示すように表され、模式的鳥瞰構造は、図２に示すように表される。
【００１７】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法は、図１および図２に示すように、基板１０上に非接触に集光レンズ１６を配置する工程と、集光レンズ１６により、レーザ光２０を集光して、基板１０表面にレーザ光２２を照射し、基板１０内部にレーザ光２６を集光する工程と、集光レンズ１６と基板１０を相対的に移動させて、基板１０内部に改質層１２を形成する工程と、基板１０側壁に改質層１２を露出させる工程と、改質層１２をエッチングする工程とを有する。
【００１８】
図１および図２に示すように、集光レンズ１６と基板１０間には、レーザ光２０の収差増強材として、収差増強ガラス板１８を配置しても良い。集光レンズ１６と基板１０間にこのような収差増強ガラス板１８を配置することによって、基板１０の表面にレーザスポット２４を形成するレーザ光２２は、基板１０の表面で屈折されて、レーザ光２６として基板１０の内部に進入し、基板１０の内部に焦点Ｐを結ぶ際に、所定の深さおよび幅を有する像を結ぶことになる。このことによって、基板１０の内部に形成される改質層１２を所定の深さｔを有するように形成することができる。
【００１９】
基板１０としては、例えば、厚さ約０．６２５ｍｍのＳｉウェハを使用する。Ｓｉウェハの面方位は。例えば（１００）面を使用する。
【００２０】
集光レンズ１６と基板１０を相対的に移動させて、基板１０内部に改質層１２を形成する工程は、例えば、基板１０をＸＹステージ（図示省略）上に載置し、図２に示すように、Ｙ方向の移動速度１０ｍｍ／秒で、Ｘ方向に１μｍステップで送りながら、レーザ光２０,２２,２６を基板１０の内部に集光させることによって行われる。集光レンズ１６の焦点距離は、例えば、約２ｍｍ、開口数は、０．８である。収差増強ガラス板１８は、例えば、厚さ０．１５ｍｍのガラスで形成される。結果として、基板１０の表面から約２５０μｍの深さに、深さ約８０μｍの幅を有する改質層１２が形成される。レーザ光２０の光源としては、例えば、波長１０６４μｍ、パルス幅約１５０ｎｍのＹＡＧレーザ（１０ｋＨｚ、０．７Ｗ）を適用することができる。図２においては、例えば、レーザ光の照射領域は、６ｍｍ×６ｍｍである。
【００２１】
基板１０側壁に改質層１２を露出させる工程は、例えば、基板１０を所定の結晶面に沿って、劈開する工程を備えていても良い。このような劈開工程後の基板１０の模式的鳥瞰構造は、図３に示すように、基板１０ｕおよび１０ｄによって改質層１２が挟まれた構造を備える。ここで、劈開面１４ａ〜１４ｄは、図２および図３に示すように表される。図２においては、例えば、劈開面１４ａ〜１４ｄでかこまれた劈開領域は、５ｍｍ×５ｍｍである。
【００２２】
次に、改質層１２をエッチングする工程は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液からなるエッチング液を使用することができる。その他のエッチング液としては、水酸化カリウム水溶液などアルカリ系のエッチング液を適用することができる。
【００２３】
約６０℃、１０％の水酸化ナトリウム水溶液を使用して、約５時間エッチングしたところ、改質層１２が完全にエッチングされ、図４に示すように、基板１０は、基板１０ｕおよび１０ｄに改質層１２から剥離された。すなわち、第１の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチングによる分離工程後の基板１０の模式的鳥瞰構造は、図４に示すように、基板１０の劈開面１４ａ〜１４ｄから改質層１２がエッチングされて、完全に除去され、基板１０は、薄い基板１０ｕおよび基板１０ｄに分離される。ここで、分離された薄い基板１０ｕおよび基板１０ｄの厚さは、例えば、約数１０μｍ〜約２００μｍ以下である。
【００２４】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチングによる分離工程後の基板１０ｕの剥離面における光学顕微鏡写真は、図５に示すように表される。図５から明らかなように、基板１０ｕの剥離面は、粗面化されている。このような粗面化された基板１０ｕの剥離面を太陽光の照射面として使用することで、太陽電池に適用する場合の太陽光の集光効率を高めることができる。
【００２５】
厚い基板１０のサイズは、特に限定されるものではないが、例えばφ３００ｍｍの厚いシリコンウェハからなり、レーザ光線２０の照射される表面が予め平坦化されていることが好ましい。また、基板１０はＳｉに限定されるものではなく、サファイア基板、サファイア基板上にＧａＮ層をエピタキシャル成長させた基板、ＧａＮ基板、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、ＳｉＣ基板上にＧａＮ層をエピタキシャル成長させた基板、ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板などを適用可能である。
【００２６】
このレーザ光線２０は、基板１０の周面ではなく、表面に照射装置（図示省略）から集光レンズ１６を介して照射される。このレーザ光線２０は、例えばパルス幅が１μｓ以下のパルスレーザ光からなり、９００ｎｍ以上の波長、好ましくは１０００ｎｍ以上の波長が選択され、ＹＡＧレーザ等が好適に使用される。
【００２７】
このレーザ光線２０は、厚み０．６２５ｍｍの基板に照射したときの光線透過率が１〜８０％の波長であることが望ましい。例えば、基板１０がＳｉの場合、波長が８００ｎｍ以下のレーザ光では吸収が大きいため、表面のみが加工され、内部の改質層１２を形成することができないため、９００ｎｍ以上の波長、好ましくは、１０００ｎｍ以上の波長が選択される。また、波長１０．６４μｍのＣＯ2レーザでは、光線透過率が高すぎるため、基板１０の加工をすることが困難なため、ＹＡＧ基本波のレーザなどが好適に使用される。
【００２８】
レーザ光２０の波長が９００ｎｍ以上が好ましい理由は、波長が９００ｎｍ以上であれば、シリコンからなる基板１０に対するレーザ光２０の透過性を向上させ、基板１０の内部に改質層１２を確実に形成することができるからである。レーザ光２０は、基板１０の表面の周縁部に照射され、あるいは基板１０の表面の中心部から周縁部方向に照射される。
【００２９】
集光レンズ１６は、基板１０の内部にレーザ光２０のエネルギーを効率的に集中させるよう機能する。この集光レンズ１６の開口数（ＮＡ）は、基板１０の表面におけるアブレーション等による損失を防止する観点から、大きな数値、具体的には約０．５以上、約０．５〜約０．８が好ましい。
【００３０】
基板１０と焦点Ｐとは相対的に移動するが、この相対的な移動には、前述の如く、例えば、ＸＹステージが使用される。
【００３１】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法によれば、インゴットをワイヤソーにより切断するのではなく、接触加工の限界を超えることのできるレーザ光２０により、基板１０を薄く形成して剥離するので、厚さ０．１ｍｍ以下の薄い半導体ウェハなどの基板１０をも短時間で容易に製造することができ、しかも、薄い基板１０を得ることができるので、無駄が少なく、製品率を著しく向上させることができる。
【００３２】
また、前工程の段階から薄い基板１０を容易に製造することができるので、基板１０にバックグラインド処理を長時間施す必要がなく、微細な研削カスが基板上の回路パターンを汚染するおそれもない。
【００３３】
また、半導体ウェハやインゴットが硬度の大きいＳｉＣの場合にも、薄い半導体ウェハを容易に製造することが可能になる。
【００３４】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法においては、集光レンズ１６を使用するが、開口数が大きい集光レンズ１６を使用する場合には、レーザ光２０の焦点の集光スポットが小さくなるので、基板１０の内部に改質層１２を連続形成するためには、レーザ光２０の照射回数を増やす必要がある。
【００３５】
そこで、第１の実施の形態に係る基板スライス方法においては、図１および図２に示すように、厚い基板１０の表面と集光レンズ１６との間に、レーザ光２０用の収差増強材である収差増強ガラス板１８を介在させ、この収差増強ガラス板１８を介在させた状態でレーザ光２０を照射することにより、レーザ光２０の照射回数を減少させるようにしている。
【００３６】
収差増強ガラス板１８は、特に限定されるものではないが、例えば厚いカバーガラスやスライドガラス等が使用可能である。
【００３７】
このように第１の実施の形態に係る基板スライス方法によれば、レーザ光線２を単に照射するのではなく、収差増強ガラス板１８を介在して集光スポットを拡大し、集光スポットの間隔を大きくすることができるので、上記効果の他、レーザ光２０の照射回数を削減することもできる。
【００３８】
ここで、基板１０には、少なくとも適当な長さにブロック化されたインゴットや厚い半導体ウェハが含まれる。また、レーザ集光手段には、少なくとも凹面鏡や各種レンズ等が含まれる。収差増強材として、必要数のガラス板を適宜使用することができる。
【００３９】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法によれば、切り代が不要で微細加工に適する非接触のレーザ光により基板１０内に改質層１２を形成し、この改質層１２をエッチングして基板１０を剥離することで、薄い基板１０ｕ、１０ｄを得ることができる。
【００４０】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法によれば、基板１０の肉厚に拘わらず、対応可能なレーザ光２０を用いるので、薄い基板を比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることができる。
【００４１】
また、基板１０の表面と集光レンズ１６との間に、レーザ光用の収差増強ガラス板１８を介在するので、集光スポットを拡大してレーザ光の照射回数を減少させることができる。
【００４２】
第１の実施の形態に係る基板スライス方法によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することができる。
【００４３】
[第２の実施の形態]
第２の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的鳥瞰構造は、図６に示すように表される。改質層１２は、基板１０の内部において深さｔを有し、かつ平面構造は、基板１０の内部に形成された２次元の格子状パターン構造を有する。改質層１２の深さｔの値は、例えば、８０μｍ程度である。
【００４４】
ＸＹステージの動作をＹ方向の移動速度を１０ｍｍ／秒として、Ｘ方向に１０μｍステップで移動させて、縦方向配置パターンＶ１,Ｖ２,Ｖ３,…,Ｖ１０,…を有する改質層１２を形成する。次に、Ｘ方向の移動速度を１０ｍｍ／秒として、Ｙ方向に１０μｍステップで移動させて、横方向配置パターンＨ１,Ｈ２,Ｈ３,…,Ｈ７,…を有する改質層１２を形成する。
【００４５】
第２の実施の形態に係る基板スライス方法においては、改質層１２の形成工程が異なるのみであり、その他の形成工程は、第１の実施の形態に係る基板スライス方法と同様であるため、重複説明は省略する。
【００４６】
第２の実施の形態によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することができる。
【００４７】
[第３の実施の形態]
第３の実施の形態に係る基板スライス方法を説明する模式的鳥瞰構造は、図７に示すように表される。改質層１２は、基板１０の内部において深さｔを有し、かつ平面構造は、基板１０の内部に形成された２次元のドット状パターン構造を有する。改質層１２の深さｔの値は、例えば、８０μｍ程度である。
【００４８】
ＸＹステージの動作をＹ方向の移動速度を１００ｍｍ／秒として、Ｘ方向に１０μｍステップで移動させて、縦方向配置パターンＶ０,Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３,…,Ｖ１２,…に沿って、ドット状パターンを有する改質層１２を形成する。
【００４９】
第３の実施の形態に係る基板スライス方法は、改質層１２の形成工程が異なるのみであり、その他の形成工程は、第１の実施の形態に係る基板スライス方法と同様であるため、重複説明は省略する。
【００５０】
なお、２次元のドット状パターン構造は、図７に示す例は一例であって、ランダムに配置されていても良い。
【００５１】
第３の実施の形態によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することができる。
【００５２】
[第４の実施の形態]
第４の実施の形態に係る基板スライス方法は、改質層１２をエッチングする工程において、エッチング時間を１時間として短くした点が異なるのみであり、その他の工程は、第１の実施の形態と同様である。その結果、エッチング工程後の基板１０の模式的鳥瞰構造は、図８に示すように、エッチングによって、基板１０の側壁面の改質層１２が退行し、エッチング溝３２（図９参照）が形成された構造が得られる。例えば、基板１０の外周の１辺を除く３辺の改質層１２相当部分に、深さ約１ｍｍ、幅約０．１ｍｍのエッチング溝が形成される。このような構造は、例えば、劈開面１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのうち、劈開面１４ｂのみエッチング保護膜を形成することによって得ることができる。
【００５３】
第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の基板１０の上下面に、アクリル板２８ｕおよび２８ｄを貼付後、楔状圧入材３０としてカッター刃を圧入する剥離工程を説明する模式的断面構造は、図９に示すように表される。
【００５４】
すなわち、図９に示すように、基板１０の上下面に、例えば、厚さ約５ｍｍのアクリル板２８ｕ、２８ｄからなる半剛性基板をそれぞれ貼付する。ここで、基板１０の上下面とアクリル板２８ｕおよび２８ｄとを貼付するには、例えば、エポキシ系の接着剤３４ｕおよび３４ｄを用いる。さらに、基板１０を剥離するには、改質層１２のエッチング工程によって形成されたエッチング溝３２に対して、厚さ約４００μｍの楔状圧入材３０としてカッター刃を圧入して、基板１０を上下方向に剥離して、薄い基板１０ｕおよび１０ｄを形成する。
【００５５】
アクリル板２８ｕおよび２８ｄなどの剥離補助板は、特に限定されるものではないが、例えば基板１０よりも大きい平板からなり、薄い基板１０ｕ、１０ｄに対向する平坦な対向面に、自己粘着性のシート、あるいはエポキシ系の接着剤３４ｕ、３４ｄによって、粘着される。
【００５６】
また、基板１０を指等で剥離するのではなく、基板１０の全表面にアクリル板２８ｕおよび２８ｄを粘着固定して剥離するので、基板１０全体を均一に剥離し、損傷部分のない薄い基板１０ｕ、１０ｄを得ることが可能になる。
【００５７】
また、剥離補助板としては、基板１０に着脱自在に粘着する弾性変形可能なシートやフィルム、これらを備えた弾性変形可能な板などを適用することも可能である。
【００５８】
また、基板１０の側面に改質層１２を露出させることによって、剥離作業の基点を得ることができるので、基板１０を容易に剥離することができる。
【００５９】
さらに、基板１０の表面にアクリル板２８ｕおよび２８ｄを固定し、このアクリル板２８ｕおよび２８ｄと共に基板１０を剥離すれば、汚染を招くことなく、基板１０全体を均一に剥離し、損傷部分の少ない薄い基板１０ｕ、１０ｄを得ることが可能になる。
【００６０】
第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、楔状圧入材３０としてカッター刃を圧入する剥離工程後に基板１０が剥離された様子を説明する模式的鳥瞰構造は、図１０に示すように表される。
【００６１】
また、第４の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の基板１０の上下面にアクリル板２８ｕおよび２８ｄを貼付後、楔状圧入材３０としてカッター刃を圧入する剥離工程における顕微鏡写真は、図１１に示すように表される。
【００６２】
図９および図１１から明らかなように、エッチング溝３２に楔状圧入材３０としてカッター刃を圧入することによって、基板１０は、基板１０ｕおよび１０ｄに剥離されている。
【００６３】
第４の実施の形態によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することができる。
【００６４】
[第５の実施の形態]
第５の実施の形態に係る基板スライス方法において、エッチング工程後の基板１０の上下面にアクリル板２８ｕ、２８ｄを貼付後、剥離工程を説明する模式的断面構造は、図１２に示すように表される。
【００６５】
また、第５の実施の形態に係る基板スライス方法において、角方向Ｆからアクリル板２８ｕ、２８ｄを上下に剥離することで、基板１０を剥離する様子を説明する模式的鳥瞰構造は、図１３に示すように表される。図１３においては、アクリル板２８ｕ、２８ｄ、エポキシ系の接着剤３４ｕおよび３４ｄについては、図示を省略している。
【００６６】
第５の実施の形態に係る基板スライス方法においては、第４の実施の形態と同様して、約１０分間のエッチングで、深さ約０．１ｍｍのエッチング溝３２ａ,３２ｂ（図１２参照）を形成した基板１０の上下面にアクリル板２８ｕ、２８ｄを貼付後、図１３に示すように、角方向から力Ｆｕ、Ｆｄを加えることによって、基板１０を上下に剥離して、基板１０ｕ、１０ｄを形成している。
【００６７】
エッチング時間および剥離工程における力Ｆｕ、Ｆｄの印加方向が異なるのみであって、その他の工程は、第４の実施の形態と同様である。なお、図１２において力Ｆｕ、Ｆｄは、角方向Ｆから印加される力が、上下方向に基板１０に加わる成分を表現したものである。
【００６８】
第５の実施の形態に係る基板スライス方法において、剥離された基板１０ｕの剥離面における光学顕微鏡写真は、図１４に示すように表される。図１４から明らかなように、角方向Ｆから力を加えることによって、基板１０を上下に剥離して、薄い基板１０ｕ、１０ｄを形成することができる。
【００６９】
第５の実施の形態によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板スライス方法を提供することができる。
【００７０】
（比較例）
第１〜第５の実施の形態のように、改質層１２をエッチングして、基板１０側壁にエッチング溝を形成する工程を実施せずに、辺方向から力Ｆｕ、Ｆｄを加えることによって、基板１０を上下に剥離する工程を試みた場合の剥離された基板１０の剥離面における光学顕微鏡写真は、図１５に示すように表される。改質層１２をエッチングして、基板１０側壁にエッチング溝を形成する工程を実施せずに、基板１０を上下に剥離することは容易ではなく、図１５に示すように、基板１０の２／３は剥離していない。
【００７１】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１〜第５の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００７２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の基板スライス方法により基板を効率良く薄く形成することができることから、薄く切り出された半導体ウェハは、Ｓｉ基板であれば、太陽電池に応用可能であり、また、ＧａＮ系半導体デバイスなどのサファイア基板などであれば、発光ダイオード、レーザダイオードなどに応用可能であり、ＳｉＣなどであれば、ＳｉＣ系パワーデバイスなどに応用可能であり、透明エレクトロニクス分野、照明分野、ハイブリッド／電気自動車分野など幅広い分野において適用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１０、１０ｕ、１０ｄ…基板
１２…改質層
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ…劈開面
１６…集光レンズ（レーザ集光手段）
１８…収差増強ガラス板（収差増強材）
２０、２２、２６…レーザ光
２４…レーザスポット
２８ｕ、２８ｄ…アクリル板（剥離補助板）
３０…楔状圧入材
３２、３２ａ、３２ｂ…エッチング溝
３４ｕ、３４ｄ…接着剤
Ｖ０,Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３,…,Ｖ１０,Ｖ１１,Ｖ１２…縦方向配置パターン
Ｈ１,Ｈ２,Ｈ３,…,Ｈ１０…横方向配置パターン
Ｆｕ、Ｆｄ…力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に非接触にレーザ集光手段を配置する工程と、
前記レーザ集光手段により、前記基板表面にレーザ光を照射し、前記基板内部にレーザ光を集光する工程と、
前記レーザ集光手段と前記基板を相対的に移動させて、前記基板内部に改質層を形成する工程と、
前記基板側壁に前記改質層を露出させる工程と、
前記改質層をエッチングする工程と
を有することを特徴とする基板スライス方法。
【請求項２】
前記改質層は、前記基板内部において所定の厚さを有し、かつ平面構造は、前記基板内部に形成された２次元の格子状パターンを有することを特徴とする請求項１に記載の基板スライス方法。
【請求項３】
前記改質層は、前記基板内部において所定の厚さを有し、かつ平面構造は、前記基板内部に形成された２次元のドット状パターンを有することを特徴とする請求項１に記載の基板スライス方法。
【請求項４】
前記改質層をエッチングする工程により形成されたエッチング溝から前記基板を剥離する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板スライス方法。
【請求項５】
前記基板を剥離する工程は、前記エッチング溝に対して楔状圧入材を圧入する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の基板スライス方法。
【請求項６】
前記基板を剥離する工程は、前記基板の角方向から力を印加する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の基板スライス方法。
【請求項７】
前記改質層をエッチングする工程後、前記基板の上下面に半剛性基板を貼付する工程を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の基板スライス方法。
【請求項８】
前記改質層をエッチングする工程において、水酸化ナトリウム水溶液からなるエッチング液を使用することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板スライス方法。
【請求項１】
基板上に非接触にレーザ集光手段を配置する工程と、
前記レーザ集光手段により、前記基板表面にレーザ光を照射し、前記基板内部にレーザ光を集光する工程と、
前記レーザ集光手段と前記基板を相対的に移動させて、前記基板内部に改質層を形成する工程と、
前記基板側壁に前記改質層を露出させる工程と、
前記改質層をエッチングする工程と
を有することを特徴とする基板スライス方法。
【請求項２】
前記改質層は、前記基板内部において所定の厚さを有し、かつ平面構造は、前記基板内部に形成された２次元の格子状パターンを有することを特徴とする請求項１に記載の基板スライス方法。
【請求項３】
前記改質層は、前記基板内部において所定の厚さを有し、かつ平面構造は、前記基板内部に形成された２次元のドット状パターンを有することを特徴とする請求項１に記載の基板スライス方法。
【請求項４】
前記改質層をエッチングする工程により形成されたエッチング溝から前記基板を剥離する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板スライス方法。
【請求項５】
前記基板を剥離する工程は、前記エッチング溝に対して楔状圧入材を圧入する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の基板スライス方法。
【請求項６】
前記基板を剥離する工程は、前記基板の角方向から力を印加する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の基板スライス方法。
【請求項７】
前記改質層をエッチングする工程後、前記基板の上下面に半剛性基板を貼付する工程を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の基板スライス方法。
【請求項８】
前記改質層をエッチングする工程において、水酸化ナトリウム水溶液からなるエッチング液を使用することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板スライス方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−６０８６０（Ｐ２０１１−６０８６０Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０６３７０（Ｐ２００９−２０６３７０）
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（５０４１９０５４８）国立大学法人埼玉大学 (292)
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（５０４１９０５４８）国立大学法人埼玉大学 (292)
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
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