JP2011003624A - 半導体ウェーハの製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体に悪影響を及ぼしたり、半導体ウェーハの獲得が困難になるのを抑制し、製造装置を簡素化できる半導体ウェーハの製造方法及びその装置を提供する。
【解決手段】回転ステージ１１に半導体ウェーハ１を搭載してその隅の面取り部２を回転ステージ１１の回転軸１４に接近させ、Ｘ方向移動ステージ１５を移動させて集光レンズ２３の光軸２７を半導体ウェーハ１の表面周縁部側に位置させ、半導体ウェーハ内に集光点を形成できるようレーザ照射装置２０を調整し、集光点の線速度が一定になるよう回転ステージ１１を回転させるとともに、レーザ光線２１を照射し、Ｘ方向移動ステージ１５を移動させてレーザ光線２１を回転ステージ１１が所定の回転角で回転する度に半導体ウェーハ１の表面周縁部側から面取り部２方向に移動させる。その後、回転軸１４と集光レンズ２３の光軸２７が所定の距離に達した場合にレーザ照射を停止して中間品を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄い半導体ウェーハを切り出して製造する半導体ウェーハの製造方法及びその装置に関するものである。

従来、シリコンのインゴットから薄い半導体ウェーハを切り出したり、切り出した半導体ウェーハを薄片化する方法としては、図示しないが、加工ステージに搭載された厚く丸い半導体の表面にレーザ光線を集光レンズを介して照射し、厚い半導体の内部に集光点を形成して変質層を複数形成し、加工ステージと共に厚い半導体を回転させて複数の変質層を接続するとともに、厚い半導体の内部に加工領域を設け、この加工領域を設けることにより、薄い半導体ウェーハの中間品を形成し、その後、この中間品の表面を加工領域を境に剥離して薄い半導体ウェーハを得る方法が提案されている（特許文献１、２、３、４、５参照）。

半導体は、平面円形に形成され、加工ステージの中心部に位置合わせされる。また、レーザ光線は、ＹＡＧレーザのようなパルスレーザ、あるいはＣＯ_２レーザ等のＣＷレーザが適宜採用され、制御装置による出力制御下でレーザ照射装置から厚い半導体の表面、具体的には、半導体表面の中心部から周縁部にかけて照射される。レーザ照射装置は、厚い半導体の表面に太いレーザ光線を照射して均一な変質層を形成できるよう、厚い半導体に対して集光レンズと共に全体が精密に移動可能に構成されている。

集光レンズは、厚い半導体の表面にダメージを与えることなく、厚い半導体の内部に加工領域を適切に設ける観点から、大きな開口数のレンズが使用され、大きく広がった円錐形のレーザ光線を半導体に導くよう機能する。

特開２００５‐２９４６５６号公報 特開２００５‐０５９３５４号公報 特開２００５‐３３１９０号公報 特開２００４‐０７９６６７号公報 特開２００１‐１０２３３２号公報

しかしながら、従来の方法では、レーザ光線の制御に限界があるので、半導体表面の中心部付近にレーザ光線を照射する場合には、半導体表面の中心部が高速で回転する関係上、過剰な照射を招いたり、照射が困難化することがあり、その結果、半導体に悪影響を及ぼすおそれがある。また、半導体表面の周縁部にレーザ光線を照射する場合には、照射エネルギの密度が不足して加工領域を十分に設けることができず、その結果、中間品の表面を適切に剥離して薄い半導体ウェーハを得るのが困難な場合がある。

さらに、半導体の表面にダメージを与えることなく、厚い半導体の内部に加工領域を設けるためには、レーザ照射装置やその光学系を精密に移動させる必要があるので、装置が複雑で大掛かりになるおそれがある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、レーザ光線を適切に照射して半導体に悪影響を及ぼしたり、半導体ウェーハの獲得が困難になるのを抑制し、製造装置の簡素化を図ることのできる半導体ウェーハの製造方法及びその装置を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、移動ステージに回転ステージを支持させた加工ステージと、この加工ステージに搭載された半導体にレーザ光線を照射するレーザ照射手段とを備え、加工ステージの回転ステージに搭載された半導体の表面にレーザ光線を集光レンズを介し照射して半導体の内部に集光点を形成し、半導体と集光点とを相対的に移動させ、半導体の内部に加工領域を設けることにより、半導体ウェーハの中間品を形成するとともに、この中間品の表面を加工領域を境に剥離して半導体ウェーハを得る半導体ウェーハの製造方法であって、
加工ステージの回転ステージに半導体を搭載して回転ステージの回転軸に間隔をおいて接近させ、加工ステージの移動ステージを移動させて集光レンズの光軸を半導体表面の所定の箇所に位置させ、半導体の内部に集光点を形成できるようレーザ照射手段の高さを調整し、集光点の線速度が略一定になるよう回転ステージを回転させるとともに、レーザ照射手段からレーザ光線を照射し、加工ステージの移動ステージを移動させてレーザ光線を所定の方向に移動させ、その後、回転ステージの回転軸と集光レンズの光軸とが所定の距離に達した場合にレーザ照射手段の照射を停止して半導体ウェーハの中間品を形成することを特徴としている。

なお、加工ステージの回転ステージに半導体を搭載してその面取り部を回転ステージの回転軸に間隔をおいて接近させ、加工ステージの移動ステージを移動させて集光レンズの光軸を半導体の表面周縁部側に位置させ、半導体の内部に集光点を形成できるようレーザ照射手段の高さを調整し、集光点の線速度が略一定になるよう回転ステージを回転させるとともに、レーザ照射手段からレーザ光線を照射し、加工ステージの移動ステージを移動させてレーザ光線を回転ステージが所定の回転角で回転する度に半導体の面取り部方向に所定のピッチで移動させることができる。

また、加工ステージの回転ステージに複数の半導体を配列して各半導体の面取り部を回転ステージの回転軸に間隔をおいて接近させることができる。
また、加工ステージの回転ステージに半導体と錘体とを配列し、これら半導体の面取り部と錘体の隅部とを回転ステージの回転軸に間隔をおいてそれぞれ接近させることができる。

また、回転ステージの回転軸と集光レンズの光軸との接近に応じて集光点の線速度を低下させることにより、半導体の面取り部にレーザ光線を重点的に照射することができる。
また、半導体の表面周縁部側と面取り部との間を移動するレーザ光線のピッチ間隔を狭めることにより、半導体の面取り部にレーザ光線を重点的に照射することもできる。
また、半導体ウェーハの中間品の一部を除去して加工領域を露出させることも可能である。

また、中間品の剥離開始領域に対するレーザ光線の照射量を、剥離開始領域以外の他領域に対するレーザ光線の照射量の２倍以上とすることも可能である。
また、中間品の表裏面のうち少なくとも表面に剥離補助基材を固定し、この剥離補助基材と共に中間品の表面を剥離して半導体ウェーハを得ることも可能である。

また、本発明においては上記課題を解決するため、半導体を搭載する加工ステージと、この加工ステージに搭載された半導体にレーザ光線を照射するレーザ照射手段と、これら加工ステージとレーザ照射手段とを制御する制御手段とを備え、
加工ステージに搭載された半導体の表面にレーザ光線を集光レンズを介し照射して半導体の内部に集光点を形成し、半導体と集光点とを相対的に移動させ、半導体の内部に加工領域を設けることにより、半導体ウェーハの中間品を形成するとともに、この中間品の表面を加工領域を境に剥離して半導体ウェーハを得る製造装置であって、
加工ステージは、半導体を搭載する回転ステージと、この回転ステージを支持して移動可能な移動ステージとを含み、回転ステージに半導体を搭載してその面取り部を回転ステージの回転軸に間隔をおいて接近させ、
制御手段は、加工ステージの移動ステージを移動させて集光レンズの光軸を回転ステージに搭載された半導体の表面周縁部側あるいは面取り部付近に位置させ、半導体の内部に集光点を形成できるようレーザ照射手段の高さを調整する機能と、集光点の線速度が略一定になるよう回転ステージの回転数を制御して回転させ、レーザ照射手段からレーザ光線を照射するとともに、加工ステージの移動ステージを移動させてレーザ光線を回転ステージが所定の回転角で回転する度に半導体の面取り部方向あるいは表面周縁部側に移動させる機能と、回転ステージの回転軸と集光レンズの光軸とが所定の距離に達した場合にレーザ照射手段の照射を停止する機能とを実現することを特徴としている。

なお、レーザ照射手段は、半導体の表面と集光レンズとの間に介在するレーザ光線用の収差増強ガラスと、集光レンズ及び収差増強ガラスを保持する上下動可能な焦点位置調整手段とを含むと良い。
また、制御手段は、回転ステージの回転軸と集光レンズの光軸との接近に応じて集光点の線速度を低下させ、半導体の表面周縁部側と面取り部との間を移動するレーザ光線のピッチ間隔を狭めることにより、半導体の面取り部にレーザ光線を重点的に照射する機能を実現することが好ましい。

ここで、特許請求の範囲における加工ステージの移動ステージは、少なくともＸ方向とＹ方向の少なくともいずれかに移動する一軸構造であれば良い。また、半導体としては、シリコン、シリコンカーバイト、サファイヤ、ダイヤモンド等が該当する。この半導体は、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（例えば、０．１〜１０ｍｍの厚さ）半導体ウェーハが該当し、単数複数の数を問うものではない。半導体は、平面矩形、多角形、三角形、円形等に形成することができる。半導体の面取り部は、半導体の四隅部にそれぞれ切り欠かれていても良いし、四隅部のうち一の隅部に切り欠かれていても良く、又斜めでも良いし、湾曲形でも良い。

錘体は、半導体と同じ形でも良いし、そうでなくても良い。また、レーザ光線は、多光子吸収と呼ばれる光学的損傷現象を発生させるタイプでも良いし、そうでなくても良い。このレーザ光線は、半導体の表面周縁部と面取り部付近の一方から他方に移動する際、同心円、渦巻き形、螺旋形等のパターンを描くことが好ましい。また、集光レンズには、凹面鏡や各種レンズが含まれる。収差増強ガラスは、単数複数を特に問うものではない。さらに、制御手段は、コントローラでも良いし、制御プログラムでも良い。この制御手段は、回転ステージの回転軸の距離と集光レンズの光軸との距離により、レーザ照射手段を制御する。具体的には、レーザ光線の照射を抑制したり、停止することが好ましい。

本発明によれば、半導体表面の所定の範囲、例えば半導体の表面周縁部側から面取り部までの範囲にレーザ光線を照射するので、従来のように平面円形の半導体の表面中心部付近にレーザ光線を照射する必要がない。したがって、回転軸の近傍でレーザ光線の照射が過剰化したり、半導体の表面に意図しない加工がなされたり、半導体の周縁部でレーザ光線の照射が不足するようなことが少ない。

本発明によれば、レーザ光線を適切に照射して半導体に悪影響を及ぼしたり、半導体ウェーハの獲得が困難になるのを抑制し、製造装置の簡素化を図ることができるという効果がある。
また、加工ステージの回転ステージに半導体と錘体とを配列し、これら半導体の面取り部と錘体の隅部とを回転ステージの回転軸に間隔をおいてそれぞれ接近させれば、回転テーブルのバランスを良好に維持することができる。

また、回転ステージの回転軸と集光レンズの光軸との接近に応じて集光点の線速度を低下させれば、半導体の面取り部に、中間品の表面を剥離する際の剥離開始領域を効率良く形成することができる。
また、半導体の表面周縁部側から面取り部までの間を移動するレーザ光線のピッチ間隔を狭めることにより、半導体の面取り部にレーザ光線を重点的に照射しても、半導体の面取り部に、中間品の表面を剥離する際の剥離開始領域を効率良く形成することができる。

また、レーザ照射手段に、半導体の表面と集光レンズとの間に介在するレーザ光線用の収差増強ガラスと、集光レンズ及び収差増強ガラスを保持する上下動可能な焦点位置調整手段とを含めば、集光スポットを拡大してレーザ光線の照射回数を減少させることができる。さらに、レーザ照射手段の集光レンズと収差増強ガラス以外の部品を動作させる必要がないので、製造装置の構造の簡素化が期待できる。

本発明に係る半導体ウェーハの製造方法及びその装置の実施形態を模式的に示す全体斜視説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハの製造方法及びその装置の実施形態におけるレーザ光線の照射状態を模式的に示す要部説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハの製造方法及びその装置の実施形態における半導体ウェーハに照射されるレーザ光線のパターンを模式的に示す平面説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハの製造方法及びその装置の実施形態における中間品の表面を剥離する途中の.状態を模式的に示す説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハの製造方法及びその装置の第２の実施形態を模式的に示す全体斜視説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハの製造方法及びその装置の第３の実施形態における半導体ウェーハに照射されるレーザ光線のパターンを模式的に示す平面説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハの製造方法及びその装置の第４の実施形態を模式的に示す平面説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態における半導体ウェーハの製造装置は、図１ないし図４に示すように、複数の厚い半導体ウェーハ１を搭載する加工ステージ１０と、この加工ステージ１０に搭載された複数の半導体ウェーハ１にレーザ光線２１を照射するレーザ照射装置２０と、これら加工ステージ１０とレーザ照射装置２０とをそれぞれ制御する制御装置３０とを備え、半導体ウェーハ１の表面にレーザ光線２１を集光レンズ２３を介し照射して半導体ウェーハ１の内部に集光点２６を形成し、半導体ウェーハ１と集光点２６とを相対的に移動させ、半導体ウェーハ１の内部に加工領域３を形成することにより、薄い半導体ウェーハ６の中間品５を形成し、この中間品５の表面を加工領域３を境に剥離して太陽電池用の薄い半導体ウェーハ６を得る製造装置である。

複数（本実施形態では４枚）の半導体ウェーハ１は、平面矩形を描くよう突き合わせた配列状態で加工ステージ１０に搭載される。各半導体ウェーハ１は、特に限定されるものではないが、例えば平面矩形で肉厚のシリコンウェーハからなり、レーザ光線２１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。この半導体ウェーハ１の四隅部は、少なくとも一隅部がグラインダ等で斜めに切り欠かれ、この切り欠かれた隅部が面取り部２とされる。

加工ステージ１０とレーザ照射装置２０の一部とは、精密な回転、移動、上下動等を図る観点から、図示しない防振性の台座に固定され、加工ステージ１０の上方にレーザ照射装置２０が配設される。

加工ステージ１０は、図１に示すように、複数の半導体ウェーハ１を水平に搭載する回転ステージ１１と、この回転ステージ１１の下面から垂直下方に伸びる支持軸１２を直立状態に支持してＸ方向に移動可能なＸ方向移動ステージ１５とを備えて構成される。

回転ステージ１１は、表面に複数の半導体ウェーハ１を着脱自在に位置決め固定する平面矩形の保持テーブル１３が装着され、所定のモータの駆動により回転する。この回転ステージ１１、支持軸１２、及び保持テーブル１３は、中心部が位置合わせされる。保持テーブル１３の表面中心部から半径外方向にややずれた箇所には、各半導体ウェーハ１の面取り部２が位置する。したがって、複数の半導体ウェーハ１は、面取り部２が回転ステージ１１の回転軸１４（支持軸１２の中心でもある）に間隔をおいてそれぞれ接近し、合成重心が回転ステージ１１の回転軸１４と略一致する。

所定のモータとしては、例えばレーザ光線２１の照射特性に応じ、回転数を制御可能なステッピングモータや各種サーボモータ（例えば、ＡＣサーボモータ）等が適宜採用されるが、半導体ウェーハ１の表面周縁部にレーザ光線２１を均一に照射する観点から、間歇的ではなく、連続的に駆動するサーボモータが好ましい。

Ｘ方向移動ステージ１５は、例えば所定のモータの駆動で回転する螺子棒により水平にスライドしたり、所定のシリンダの駆動で進退動するプランジャロッドにより水平にスライドする。また、所定のモータの駆動で回転するエンドレスの駆動ベルトにより水平にスライドする構成でも良いし、リニアモータの駆動で水平にスライドする構成でも良い。

レーザ照射装置２０は、図１や図２に示すように、レーザ光線２１を下方に向けて照射する固定のレーザ光源２２と、このレーザ光源２２から照射されたレーザ光線２１を集光する集光レンズ２３と、半導体ウェーハ１の表面と集光レンズ２３との間に介在するレーザ光線２１用の収差増強ガラス２４と、集光レンズ２３及び収差増強ガラス２４を上下に並べて保持する上下動可能な焦点位置調整具２５とを備え、半導体ウェーハ１の表面状態を撮像して検査・測定可能な検査装置（図示せず）が選択的に付設される。

レーザ光源２２は、半導体ウェーハ１の内部に集光点２６を形成する観点から、半導体ウェーハ１に対して透過性のある光源が使用される。例えば、シリコン製のインゴットやスライスされたシリコン製の半導体ウェーハ１の場合には、ＹＡＧレーザの基本波や炭酸ガスレーザ等、波長１０００ｎｍ以上の赤外線レーザが使用される。

集光レンズ２３は、半導体ウェーハ１の内部にレーザ光線２１のエネルギを効率的に集中させるよう機能する。この集光レンズ２３の開口数（ＮＡ）は、半導体ウェーハ１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０．５以上、０．５〜０．８が好ましい。

収差増強ガラス２４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され、集光スポットを拡大してその間隔を大きくし、単位面積当たりのレーザ光線２１の照射回数を削減するよう機能する。また、焦点位置調整具２５は、例えば集光レンズ２３と収差増強ガラス２４とを挟持して相対向する左右一対の保持爪等からなり、半導体ウェーハ１の表面に対して光軸２７方向に集光レンズ２３を上下動し、半導体ウェーハ１の内部に焦点を移動させ、集光点２６を形成して加工領域３を加工する。

制御装置３０は、図１に示すように、例えばプリント回路基板からなる回路基板に、水晶発振回路、演算処理機能を有するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、動作不良等を検知するエラー検知センサ、その他の電子部品が実装され、加工ステージ１０とレーザ照射装置２０とにケーブルを介してそれぞれ接続されており、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに記憶された所定のプログラムを読み込むことにより、コンピュータとして所定の機能を実現する。

具体的には、加工ステージ１０のＸ方向移動ステージ１５をＸ方向に移動させて集光レンズ２３の光軸２７を回転ステージ１１に搭載された半導体ウェーハ１の表面周縁部側に位置させ、半導体ウェーハ１の内部に集光点２６を形成できるようレーザ照射装置２０の高さを調整する機能と、集光点２６の線速度が一定になるよう回転ステージ１１の回転数を制御して回転させ、レーザ照射装置２０からレーザ光線２１を照射するとともに、加工ステージ１０のＸ方向移動ステージ１５をＸ方向に移動させてレーザ光線２１を回転ステージ１１が所定の回転角度（例えば３６０°等）で回転する毎に半導体ウェーハ１の表面周縁部側から面取り部２方向に所定のピッチで移動させる機能と、回転ステージ１１の回転軸１４と集光レンズ２３の光軸２７との接近に応じて集光点の線速度を低下させ、かつ半導体ウェーハ１の表面周縁部側から面取り部２方向に移動するレーザ光線２１のピッチ間隔を狭める機能と、回転ステージ１１の回転軸１４と集光レンズ２３の光軸２７とが所定の近距離に達した場合にレーザ照射装置２０の照射を停止する機能とを実現する（図１、図３参照）。

上記構成において、半導体ウェーハ１を切り出して薄い半導体ウェーハ６を製造する場合には、先ず、加工ステージ１０の回転ステージ１１に加工対象である複数の半導体ウェーハ１を保持テーブル１３を介し配列して各半導体ウェーハ１の面取り部２を保持テーブル１３の中心部の周囲に位置させ、この複数の半導体ウェーハ１の表面を揃えて略面一とし、加工ステージ１０のＸ方向移動ステージ１５をＸ方向に移動させてレーザ照射装置２０の集光レンズ２３の光軸２７を回転ステージ１１に搭載された半導体ウェーハ１の表面周縁部側に位置させる。

こうして集光レンズ２３の光軸２７を半導体ウェーハ１の表面周縁部側に位置させたら、半導体ウェーハ１の表面に集光点２６が位置するようレーザ照射装置２０の焦点位置調整具２５を下降させ、その後、半導体ウェーハ１の内部に加工領域３用の集光点２６を形成できるよう焦点位置調整具２５を下降させ、半導体ウェーハ１の表面に集光レンズ２３と収差増強ガラス２４とを接近させる。

次いで、集光点２６の線速度が一定値になるよう回転ステージ１１の回転数を制御しつつ回転させ、集光点２６の線速度が一定値に達したら、レーザ照射装置２０からレーザ光線２１を照射するとともに、加工ステージ１０のＸ方向移動ステージ１５をＸ方向に移動させ、レーザ光線２１を回転ステージ１１が一回転する毎に半導体ウェーハ１の表面周縁部側から面取り部２方向に所定のピッチで移動させる。

この際、回転ステージ１１は、集光点２６の線速度が一定値を維持するよう回転を継続する。また、レーザ光線２１は、Ｘ方向移動ステージ１５の移動で回転する回転ステージ１１の回転軸１４が接近して来ることにより、半導体ウェーハ１の表面周縁部側から面取り部２方向に同心円のパターンを描きながら移動し、半導体ウェーハ１の内部に加工領域３を半導体ウェーハ１の表面に平行に連続形成する（図２参照）。
レーザ光線２１の照射に際しては、半導体ウェーハ１の表面状態を撮像して測定する検査装置によりスキャンしながらレーザ光線２１を照射することができる。

回転ステージ１１の回転軸１４と集光レンズ２３の光軸２７とが接近し、半導体ウェーハ１の面取り部２手前上方に集光レンズ２３の光軸２７が位置したら、回転ステージ１１の回転数を抑制して集光点の線速度を低下させ、半導体ウェーハ１の表面周縁部側から面取り部２方向に移動するレーザ光線２１のピッチ間隔を狭めることにより、半導体ウェーハ１の面取り部２にレーザ光線２１を重点的に照射して中間品５の表面を剥離する際の剥離開始領域４を形成する。

集光レンズ２３の光軸２７が半導体ウェーハ１の面取り部２を通過して保持テーブル１３の中心部付近に位置し、回転ステージ１１の回転軸１４と集光レンズ２３の光軸２７とが所定の近距離に達するとともに、回転ステージ１１の回転数が上限値に達したら、回転ステージ１１の回転とレーザ照射装置２０の照射とを停止することにより、薄い半導体ウェーハ６の中間品５を形成することができる。

薄い半導体ウェーハ６の中間品５を形成したら、中間品５の全表面に剥離補助板４０を着脱自在に粘着固定し、その後、連続した加工領域３を境界面として中間品５を剥離補助板４０と共に剥離開始領域４から上方に剥離（図４参照）すれば、半導体ウェーハ１から中間品５が剥離することにより、中間品５が薄い半導体ウェーハ６となる。薄い半導体ウェーハ６は、そのまま使用されたり、あるいは必要に応じて他の半導体ウェーハ６の端面に接着される。

剥離補助板４０は、特に限定されるものではないが、例えば半導体ウェーハ１よりも大きい平板からなり、薄い半導体ウェーハ６の中間品５に対向する平坦な対向面に、自己粘着性のシートが粘着される。この剥離補助板４０として、例えばアクリル板等を適宜使用することができる。

なお、剥離補助板４０を粘着固定する際、回転ステージ１１から取り外した半導体ウェーハ１の裏面に別の剥離補助板４０を着脱自在に粘着固定し、中間品５の剥離をさらに容易にしても良い。

上記構成によれば、保持テーブル１３の中心部の周囲に半導体ウェーハ１の面取り部２を位置させ、半導体ウェーハ１の表面周縁部側から面取り部２までの範囲にレーザ光線２１を照射するので、半導体ウェーハ１表面の中心部付近にレーザ光線２１を照射する必要が全くなく、レーザ光線２１の照射が過剰化したり、困難になることがない。したがって、半導体ウェーハ６に何ら悪影響を及ぼすことがない。

また、半導体ウェーハ１表面の周縁部にレーザ光線２１を照射する場合には、集光点２６の線速度が一定値を維持するよう回転ステージ１１を回転させるので、照射エネルギの密度を適切な値にして十分な加工領域３を設け、中間品５の表面を適切に剥離して薄い半導体ウェーハ６を容易に得ることができる。さらに、レーザ照射装置２０のレーザ光源２２やレーザ発振器等を固定し、焦点位置調整具２５のみを精密に上下動させれば良いので、レーザ光源２２やレーザ発振器の動作時の振動に伴う弊害を排除したり、装置が複雑で大掛かりになるおそれを有効に払拭することができる。

次に、図５は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、加工ステージ１０を、複数の半導体ウェーハ１を水平に搭載する回転ステージ１１と、この回転ステージ１１の支持軸１２を直立に支持してＸ方向に移動可能なＸ方向移動ステージ１５と、このＸ方向移動ステージ１５を支持してＹ方向に移動可能なＹ方向移動ステージ１６とを備えた多軸構造に構成するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、必要に応じてＹ方向移動ステージ１６を移動させつつ半導体ウェーハ１を加工することができるので、製造作業の円滑化、簡素化、迅速化、容易化を図ることができるのは明らかである。

次に、図６は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、回転テーブル１１の保持テーブル１３に複数の半導体ウェーハ１を９０°の間隔をおいて配列し、この複数の半導体ウェーハ１の枚数を４枚から２枚に減少させるようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待できるのは明らかである。

次に、図７は本発明の第４の実施形態を示すもので、この場合には、回転テーブル１１の保持テーブル１３に、枚数を減らした複数の半導体ウェーハ１と複数の錘体４１とを配列し、各半導体ウェーハ１の面取り部２と各錘体４１の隅部とを回転ステージ１１の回転軸１４に間隔をおいてそれぞれ接近させ、回転テーブル１１の回転ムラを防止するようにしている。

複数の半導体ウェーハ１と複数の錘体４１とは、交互に配列される。また、錘体４１は、特に限定されるものではないが、例えば半導体ウェーハ１と略同様の重量を有する平面矩形で肉厚のダミーウェーハからなり、四隅部のうち少なくとも一隅部がグラインダ等で斜めに切り欠かれており、この切り欠かれた隅部が面取り部４２とされる。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、保持テーブル１３に半導体ウェーハ１の他、複数の錘体４１をも配列するので、回転テーブル１１の回転バランスを良好に保ち、しかも、アンバランスに伴う回転時の振動を抑制防止することができる。

なお、上記実施形態では加工ステージ１０の回転ステージ１１を単に回転させたが、必要に応じ、回転ステージ１１を昇降させても良い。また、回転ステージ１１の保持テーブル１３に半導体ウェーハ１を固定して搭載したが、回転ステージ１１に半導体ウェーハ１をワックス、粘着テープ、クランプ具等を介して搭載しても良い。また、特に支障を来たさなければ、集光レンズ２３のみ使用し、収差増強ガラス２４を省略しても良い。また、レーザ光線２１の照射開始点は、保持テーブル１３の中心部でも良いし、周縁部でも良い。要するに、半導体ウェーハ１の面取り部２付近から表面周縁部方向にレーザ光線を照射して移動させることができる。

また、上記実施形態では中間品５の表面に剥離補助板４０を粘着固定し、中間品５を剥離補助板４０と共に剥離開始領域４から剥離したが、中間品５を剥離開始領域４から剥離する前に、半導体ウェーハ１の表面や周面を一部除去し、剥離開始領域４の側面（周面）に加工領域３を露出させて中間品５の剥離を容易化することもできる。

加工領域３を露出させる方法としては、半導体ウェーハ１の表面から加工領域３までの深さを集光レンズ２３の位置や屈折率から予測し、半導体ウェーハ１の周面にレーザ光線２１を照射して一部除去する方法、半導体ウェーハ１の表面をダイヤモンドカッタやレーザーアブレーション等の手段により一部除去する方法等があげられる。このように剥離開始領域４の側面に加工領域３を露出させ、剥離作業の起点とすれば、中間品５を円滑かつ容易に剥離することができる。

以下、本発明に係る半導体ウェーハの製造方法及びその装置の実施例を比較例と共に説明する。

先ず、鏡面研磨された１０□ｍｍの単結晶シリコンインゴットからなる複数の半導体ウェーハと、この複数の半導体ウェーハを粘着テープを介して位置決め保持する加工ステージと、この加工ステージに搭載された半導体ウェーハにレーザ光線を照射するレーザ照射装置と、これら加工ステージとレーザ照射装置とを制御する制御装置とを用意し、加工ステージとレーザ照射装置とを防振性の台座に固定した。

複数（本実施例では４個）の半導体ウェーハは、面取り部が加工ステージの回転ステージの回転軸に間隔をおいてそれぞれ接近し、合成重心が回転ステージの回転軸と略一致する。各半導体ウェーハは、その隅部に１ｍｍの面取り部が形成され、２ｍｍの厚さとされる。また、加工ステージは、図１に示すように、複数の半導体ウェーハを水平に並べて搭載する回転ステージと、この回転ステージの支持軸を直立状態に支持してＸ方向に１０ｍｍのストロークで移動可能なＸ方向移動ステージとを備えたステージを使用した。

回転ステージは、支持軸を挟んで−２〜１８ｍｍの範囲にレーザ光線を照射できるようレーザ照射装置と共に調整され、毎分回転数が０〜６０ｒｐｍの範囲で調整される。また、Ｘ方向移動ステージは、移動速度が０〜１５ｍｍ／秒の範囲で調整され、支持軸から−０．０５０〜１９．９５０ｍｍの範囲にレーザ光線を照射できるようレーザ照射装置と共に調整される。

レーザ照射装置は、図１に示すように、波長１０６４ｎｍ、繰り返し発振周波数１０ｋＨｚ、出力０．６８Ｗ、パルス幅２００ｎ秒でＹＡＧレーザを照射する装置を使用した。このレーザ照射装置の集光レンズは、開口数（ＮＡ）が０．８で、２ｍｍの焦点距離とした。また、収差増強ガラスとしては、厚み０．１５ｍｍ、屈折率が１．５のカバーガラスを用いた。

制御装置は、コントローラからなり、加工ステージの回転ステージやＸ方向移動ステージの位置、回転数、移動速度を制御するとともに、レーザ照射装置のレーザ照射のＯＮ‐ＯＦＦを制御する装置を使用した。

次いで、加工ステージの回転ステージに複数の半導体ウェーハを配列して各半導体ウェーハの面取り部を保持テーブルの中心部の周囲に位置させ、この複数の半導体ウェーハの表面を揃えて±３μｍとし、加工ステージのＸ方向移動ステージをＸ方向に移動させてレーザ照射装置の集光レンズの光軸を回転ステージに搭載された半導体ウェーハの表面周縁部側に位置させた。

こうして集光レンズの光軸を半導体ウェーハの表面周縁部側に位置させたら、半導体ウェーハの表面に集光点が位置するようレーザ照射装置の焦点位置調整具を下降させ、その後、半導体ウェーハの内部に加工領域用の集光点を形成できるよう焦点位置調整具を下降させ、半導体ウェーハの表面に集光レンズと収差増強ガラスとを接近させた。この際の距離は、集光点の深さが０．０５〜０．２ｍｍの範囲の場合には、集光点の深さの０．３〜０．４倍である。

次いで、集光点の線速度が１０ｍｍ／秒となるよう回転ステージの回転数を制御しつつ回転させ、集光点の線速度が１０ｍｍ／秒に達したら、レーザ照射装置からレーザ光線を照射するとともに、加工ステージのＸ方向移動ステージをＸ方向に移動させ、回転ステージが一回転する毎に回転ステージの回転軸を光軸方向に１μｍピッチで移動させた。

次いで、半導体ウェーハの面取り部手前上方に集光レンズの光軸が位置したら、回転ステージの回転数を抑制して集光点の線速度を３ｍｍ／秒に調整し、半導体ウェーハの表面周縁部側から面取り部方向に移動するレーザ光線のピッチ間隔を０．５μｍピッチに狭めることにより、半導体ウェーハの面取り部にレーザ光線を重点的に照射して中間品の表面を剥離する際の剥離開始領域を形成し、薄い半導体ウェーハの中間品を形成した後、レーザ光線の照射を停止した。

上記作業の際、加工ステージのＸ方向移動ステージを１０ｍｍ秒で往復移動させた。また、レーザ光線の照射停止後、中間品の外観を観察したが、表面は鏡面のままであり、外観に変化は見られなかった。

薄い半導体ウェーハの中間品を形成したら、加工ステージの回転ステージから薄い半導体ウェーハの中間品を取り外してその剥離開始領域の周面を劈開で除去し、剥離開始領域の周面に加工領域を露出させ、中間品の表裏面に５ｍｍの厚さを有するアクリル板製の剥離補助板をそれぞれ粘着固定し、その後、連続した加工領域を境界面として中間品を剥離補助板と共に剥離開始領域から剥離することにより、薄い半導体ウェーハを容易に製造することができた。

比較例

基本的には実施例と同様だが、回転ステージの回転数を毎秒１回転に固定し、半導体ウェーハの表面にレーザ光線を照射した。
その他は実施例と同様にして薄い半導体ウェーハの中間品を形成したが、レーザ光線の照射を停止して中間品の外観を観察したところ、中間品の表面中心部に白化が認められた。

中間品を取り外してその剥離開始領域の周面を劈開で除去し、剥離開始領域の周面に加工領域を露出させ、中間品の表裏面に５ｍｍの厚さを有するアクリル板製の剥離補助板をそれぞれ粘着固定して剥離しようとしたが、加工領域を境界面として剥離することができず、薄い半導体ウェーハを得ることができなかった。

１ 半導体ウェーハ（半導体）
２ 面取り部
３ 加工領域
４ 剥離開始領域
５ 中間品
６ 薄い半導体ウェーハ（半導体ウェーハ）
１０ 加工ステージ
１１ 回転ステージ
１２ 支持軸
１３ 保持テーブル
１４ 回転軸
１５ Ｘ方向移動ステージ（移動ステージ）
１６ Ｙ方向移動ステージ
２０ レーザ照射装置（レーザ照射手段）
２１ レーザ光線
２２ レーザ光源
２３ 集光レンズ
２４ 収差増強ガラス
２５ 焦点位置調整具（焦点位置調整手段）
２６ 集光点
２７ 光軸
３０ 制御装置（制御手段）
４０ 剥離補助板
４１ 錘体
４２ 面取り部（隅部）

Claims (9)

1. 移動ステージに回転ステージを支持させた加工ステージと、この加工ステージに搭載された半導体にレーザ光線を照射するレーザ照射手段とを備え、加工ステージの回転ステージに搭載された半導体の表面にレーザ光線を集光レンズを介し照射して半導体の内部に集光点を形成し、半導体と集光点とを相対的に移動させ、半導体の内部に加工領域を設けることにより、半導体ウェーハの中間品を形成するとともに、この中間品の表面を加工領域を境に剥離して半導体ウェーハを得る半導体ウェーハの製造方法であって、
   加工ステージの回転ステージに半導体を搭載して回転ステージの回転軸に間隔をおいて接近させ、加工ステージの移動ステージを移動させて集光レンズの光軸を半導体表面の所定の箇所に位置させ、半導体の内部に集光点を形成できるようレーザ照射手段の高さを調整し、集光点の線速度が略一定になるよう回転ステージを回転させるとともに、レーザ照射手段からレーザ光線を照射し、加工ステージの移動ステージを移動させてレーザ光線を所定の方向に移動させ、その後、回転ステージの回転軸と集光レンズの光軸とが所定の距離に達した場合にレーザ照射手段の照射を停止して半導体ウェーハの中間品を形成することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
2. 加工ステージの回転ステージに半導体を搭載してその面取り部を回転ステージの回転軸に間隔をおいて接近させ、加工ステージの移動ステージを移動させて集光レンズの光軸を半導体の表面周縁部側に位置させ、半導体の内部に集光点を形成できるようレーザ照射手段の高さを調整し、集光点の線速度が略一定になるよう回転ステージを回転させるとともに、レーザ照射手段からレーザ光線を照射し、加工ステージの移動ステージを移動させてレーザ光線を回転ステージが所定の回転角で回転する度に半導体の面取り部方向に所定のピッチで移動させる請求項１記載の半導体ウェーハの製造方法。
3. 加工ステージの回転ステージに複数の半導体を配列して各半導体の面取り部を回転ステージの回転軸に間隔をおいて接近させる請求項２記載の半導体ウェーハの製造方法。
4. 加工ステージの回転ステージに半導体と錘体とを配列し、これら半導体の面取り部と錘体の隅部とを回転ステージの回転軸に間隔をおいてそれぞれ接近させる請求項２記載の半導体ウェーハの製造方法。
5. 回転ステージの回転軸と集光レンズの光軸との接近に応じて集光点の線速度を低下させることにより、半導体の面取り部にレーザ光線を重点的に照射する請求項２、３、又は４記載の半導体ウェーハの製造方法。
6. 半導体の表面周縁部側と面取り部との間を移動するレーザ光線のピッチ間隔を狭めることにより、半導体の面取り部にレーザ光線を重点的に照射する請求項２ないし５いずれかに記載の半導体ウェーハの製造方法。
7. 半導体を搭載する加工ステージと、この加工ステージに搭載された半導体にレーザ光線を照射するレーザ照射手段と、これら加工ステージとレーザ照射手段とを制御する制御手段とを備え、
   加工ステージに搭載された半導体の表面にレーザ光線を集光レンズを介し照射して半導体の内部に集光点を形成し、半導体と集光点とを相対的に移動させ、半導体の内部に加工領域を設けることにより、半導体ウェーハの中間品を形成するとともに、この中間品の表面を加工領域を境に剥離して半導体ウェーハを得る半導体ウェーハの製造装置であって、
   加工ステージは、半導体を搭載する回転ステージと、この回転ステージを支持して移動可能な移動ステージとを含み、回転ステージに半導体を搭載してその面取り部を回転ステージの回転軸に間隔をおいて接近させ、
   制御手段は、加工ステージの移動ステージを移動させて集光レンズの光軸を回転ステージに搭載された半導体の表面周縁部側あるいは面取り部付近に位置させ、半導体の内部に集光点を形成できるようレーザ照射手段の高さを調整する機能と、集光点の線速度が略一定になるよう回転ステージの回転数を制御して回転させ、レーザ照射手段からレーザ光線を照射するとともに、加工ステージの移動ステージを移動させてレーザ光線を回転ステージが所定の回転角で回転する度に半導体の面取り部方向あるいは表面周縁部側に移動させる機能と、回転ステージの回転軸と集光レンズの光軸とが所定の距離に達した場合にレーザ照射手段の照射を停止する機能とを実現することを特徴とする半導体ウェーハの製造装置。
8. レーザ照射手段は、半導体の表面と集光レンズとの間に介在するレーザ光線用の収差増強ガラスと、集光レンズ及び収差増強ガラスを保持する上下動可能な焦点位置調整手段とを含んでなる請求項７記載の半導体ウェーハの製造装置。
9. 制御手段は、回転ステージの回転軸と集光レンズの光軸との接近に応じて集光点の線速度を低下させ、半導体の表面周縁部側と面取り部との間を移動するレーザ光線のピッチ間隔を狭めることにより、半導体の面取り部にレーザ光線を重点的に照射する機能を実現する請求項７又は８記載の半導体ウェーハの製造装置。

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