(57)【要約】【課題】第一の半導体基板の上面に第二の半導体基板をエピタキシャル成長させた二層構造半導体基板から第一の半導体基板を効率よく除去できる半導体基板の加工方法を提供する。【解決手段】半導体基板の加工方法は、第一の半導体基板２の上面にエピタキシャル成長で第二の半導体基板１２を生成する第二の半導体基板生成工程と、第一の半導体基板２を研削して除去する研削工程とを少なくとも備え、第二の半導体基板生成工程の前に、第一の半導体基板２に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢの集光点を第一の半導体基板２の内部に位置づけてレーザー光線ＬＢを第一の半導体基板２に照射して剥離層８を形成する剥離層形成工程と、研削工程の前に、第一の半導体基板２を剥離層８から剥離する剥離工程とを含み構成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の加工方法であって、
第一の半導体基板の上面にエピタキシャル成長で第二の半導体基板を生成する第二の半導体基板生成工程と、
該第一の半導体基板を研削して除去する研削工程と、
を少なくとも備え、
該第二の半導体基板生成工程の前に、該第一の半導体基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を該第一の半導体基板の内部に位置づけてレーザー光線を該第一の半導体基板に照射して剥離層を形成する剥離層形成工程と、
該研削工程の前に、該第一の半導体基板を該剥離層から剥離する剥離工程と、
を含み構成される半導体基板の加工方法。
【請求項２】
該第一の半導体基板は低抵抗多結晶ＳｉＣ基板であり、該第二の半導体基板は高抵抗多結晶ＳｉＣ基板である請求項１記載の半導体基板の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一の半導体基板の上面に第二の半導体基板をエピタキシャル成長させた二層構造半導体基板から第一の半導体基板を効率よく除去できる半導体基板の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ、パワーデバイス等の複数のデバイスは分割予定ラインによって区画されＳｉ（シリコン）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）等の半導体基板の上面に形成され、ダイシング装置、レーザー加工装置等によって個々のデバイスチップに分割され、分割された各デバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
【０００３】
また、単結晶ＳｉＣ基板は高額であることから低抵抗多結晶ＳｉＣ基板の上面にエピタキシャル成長によって高抵抗多結晶ＳｉＣ基板を成長させ、その後、高抵抗多結晶ＳｉＣ基板の上面にエピタキシャル成長によって単結晶ＳｉＣ膜を生成する技術が提案されている（たとえば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５０３７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、低抵抗多結晶ＳｉＣ基板を研削して高抵抗多結晶ＳｉＣ基板から除去すると、相当の時間がかかり生産性が悪いという問題がある。
【０００６】
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、低抵抗多結晶ＳｉＣ基板等の第一の半導体基板の上面に第二の半導体基板をエピタキシャル成長させた二層構造半導体基板から第一の半導体基板を効率よく除去できる半導体基板の加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明が提供するのは以下の半導体基板の加工方法である。すなわち、半導体基板の加工方法であって、第一の半導体基板の上面にエピタキシャル成長で第二の半導体基板を生成する第二の半導体基板生成工程と、該第一の半導体基板を研削して除去する研削工程と、を少なくとも備え、該第二の半導体基板生成工程の前に、該第一の半導体基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を該第一の半導体基板の内部に位置づけてレーザー光線を該第一の半導体基板に照射して剥離層を形成する剥離層形成工程と、該研削工程の前に、該第一の半導体基板を該剥離層から剥離する剥離工程と、を含み構成される半導体基板の加工方法である。
【０００８】
該第一の半導体基板は低抵抗多結晶ＳｉＣ基板であり、該第二の半導体基板は高抵抗多結晶ＳｉＣ基板であるのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明が提供する半導体基板の加工方法は、第一の半導体基板の上面にエピタキシャル成長で第二の半導体基板を生成する第二の半導体基板生成工程と、該第一の半導体基板を研削して除去する研削工程と、を少なくとも備え、該第二の半導体基板生成工程の前に、該第一の半導体基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を該第一の半導体基板の内部に位置づけてレーザー光線を該第一の半導体基板に照射して剥離層を形成する剥離層形成工程と、該研削工程の前に、該第一の半導体基板を該剥離層から剥離する剥離工程と、を含み構成されているので、剥離層形成工程において第一の半導体基板の上面から浅い位置に剥離層を形成することにより、研削工程の前に剥離層を起点として第一の半導体基板の大部分を剥離することができ、研削工程に費やす時間を短縮し第一の半導体基板を効率よく除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一の半導体基板の斜視図。
【図２】（ａ）剥離層形成工程を実施している状態を示す斜視図、（ｂ）剥離層が形成された第一の半導体基板の断面図。
【図３】第一の半導体基板の上面に第二の半導体基板をエピタキシャル成長させた二層構造半導体基板の斜視図。
【図４】剥離工程が実施された二層構造半導体基板の斜視図。
【図５】（ａ）二層構造半導体基板を研削装置のチャックテーブルに載置する状態を示す斜視図、（ｂ）研削工程を実施している状態を示す斜視図、（ｃ）第二の半導体基板の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の半導体基板の加工方法の好適実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１には、本発明の半導体基板の加工方法によって加工が施される第一の半導体基板２が示されている。図示の実施形態の第一の半導体基板２は、厚さ９００μｍ程度の円盤状に形成された低抵抗多結晶ＳｉＣ基板である。
【００１３】
図示の実施形態では、まず、第一の半導体基板２に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を第一の半導体基板２の内部に位置づけてレーザー光線を第一の半導体基板２に照射して剥離層を形成する剥離層形成工程を実施する。剥離層形成工程は、たとえば図２（ａ）に一部を示すレーザー加工装置４を用いて実施することができる。
【００１４】
レーザー加工装置４は、被加工物を吸引保持するチャックテーブル（図示していない。）と、チャックテーブルに吸引保持された被加工物にパルスレーザー光線ＬＢを照射する集光器６とを備える。チャックテーブルは、上下方向に延びる軸線を中心として回転自在に構成されていると共に、図２（ａ）に矢印Ｘで示すＸ軸方向と、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向（図２（ａ）に矢印Ｙで示す方向）とのそれぞれに進退自在に構成されている。集光器６は、レーザー加工装置４のパルスレーザー光線発振器（図示していない。）が発振したパルスレーザー光線ＬＢを集光して被加工物に照射するための集光レンズ（図示していない。）を含む。なお、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が規定する平面は実質上水平である。
【００１５】
図２（ａ）を参照して説明を続けると、剥離層形成工程では、まず、チャックテーブルの上面で第一の半導体基板２を吸引保持する。次いで、レーザー加工装置４の集光点位置調整手段（図示していない。）で集光器６を昇降させ、第一の半導体基板２の内部に集光点を位置づける。図示の実施形態では、第一の半導体基板２の上面から比較的浅い位置（たとえば２０〜３０μｍ程度）に集光点を位置づけている。次いで、Ｘ軸方向にチャックテーブルを所定の送り速度で移動させながら、第一の半導体基板２に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを集光器６から第一の半導体基板２に照射すると、パルスレーザー光線ＬＢの照射によりＳｉＣがＳｉ（シリコン）とＣ（炭素）とに分離し次に照射されるパルスレーザー光線ＬＢが前に形成されたＣに吸収されて連鎖的にＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共に、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離した部分から等方的に延びるクラック（図示していない。）が生成されて剥離層８が形成される。なお、第一の半導体基板２にパルスレーザー光線ＬＢを照射する際は、チャックテーブルに代えて集光器６を移動させてもよい。また、第一の半導体基板２の同一箇所に対してパルスレーザー光線ＬＢを照射する回数（パス数）は任意に設定することができる。
【００１６】
そして、所定インデックス量Ｌｉだけ、集光点に対してチャックテーブルを相対的にＹ軸方向にインデックス送りしながらパルスレーザー光線ＬＢの照射を繰り返すことによって、Ｙ軸方向に所定インデックス量Ｌｉの間隔をおいて、Ｘ軸方向に連続的に延びる剥離層８を複数形成すると共に、剥離層８から等方的に延びるクラックを順次生成する。これによって、第一の半導体基板２の上面から比較的浅い位置に、複数の剥離層８およびクラックからなる強度が低下した剥離起点１０を形成することができる。なお、インデックス送りの際はチャックテーブルに代えて集光器６を移動させてもよい。このような剥離層形成工程は、たとえば以下の加工条件で行うことができる。
パルスレーザー光線の波長    ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数              ：３０ｋＨｚ
平均出力                    ：１．６Ｗ
送り速度                    ：２３４ｍｍ／ｓ
インデックス量              ：０．１２５ｍｍ
パス数                      ：２５回
【００１７】
剥離層形成工程を実施した後、図３に示すとおり、低抵抗多結晶ＳｉＣ基板からなる第一の半導体基板２の上面にエピタキシャル成長で第二の半導体基板１２を生成する第二の半導体基板生成工程を実施する。図示の実施形態の第二の半導体基板１は、厚さ５００μｍ程度に形成された高抵抗多結晶ＳｉＣ基板である。なお、第一の半導体基板２と第二の半導体基板１２とから構成されている二層構造半導体基板を符号１４で示す。
【００１８】
第二の半導体基板生成工程を実施した後、第一の半導体基板２を剥離層８から剥離する剥離工程を実施する。剥離工程は、たとえば、水が貯留された水槽内に超音波振動子が浸漬された剥離装置（図示していない。）を用いて実施することができる。この剥離装置を用いて剥離工程を実施する場合には、二層構造半導体基板１４を浸水させて超音波振動子を作動させる。超音波振動子を作動させる際は、超音波振動子と二層構造半導体基板１４とを接触させてもよく、あるいは超音波振動子と二層構造半導体基板１４との間に間隙（たとえば２〜３ｍｍ）を設けてもよい。超音波振動子を作動させると、超音波振動子からの超音波によって剥離層８が刺激されて破壊する。これによって、図４に示すとおり、第一の半導体基板２の上面から比較的浅い位置に形成した剥離層８を起点として、第一の半導体基板２の大部分を二層構造半導体基板１４から剥離することができる。なお、二層構造半導体基板１４にわずかに残留している（たとえば厚み２０〜３０μｍ程度）の上面側の第一の半導体基板を符号２’で示すと共に、二層構造半導体基板１４から剥離した下面側の第一の半導体基板を符号２’’で示す。また、剥離工程は、先端に向かって厚みが薄くなるノミのような部材を用いて、剥離層８に衝撃を加えることによっても実施することができる。
【００１９】
剥離工程を実施した後、第一の半導体基板２’を研削して除去する研削工程を実施する。研削工程は、たとえば、図５（ａ）および図５（ｂ）に一部を示す研削装置１６を用いて実施することができる。研削装置１６は、被加工物を吸引保持するチャックテーブル１８と、チャックテーブル１８に吸引保持された被加工物を研削する研削手段２０とを備える。
【００２０】
図５（ａ）に示すとおり、チャックテーブル１８の上端部分には、吸引手段（図示していない。）に接続された多孔質の円形の吸着チャック２２が配置され、チャックテーブル１８においては、吸引手段で吸着チャック２２の上面に吸引力を生成し、上面に載せられた被加工物を吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル１８は上下方向に延びる軸線を中心として回転自在に構成されている。
【００２１】
研削手段２０は、スピンドル用モータ（図示していない。）に連結され、かつ上下方向に延びるスピンドル２４と、スピンドル２４の下端に固定された円板状のホイールマウント２６とを含む。ホイールマウント２６の下面にはボルト２８により環状の研削ホイール３０が固定されている。研削ホイール３０の下面の外周縁部には、周方向に間隔をおいて環状に配置された複数の研削砥石３２が固定されている。
【００２２】
図５を参照して説明を続けると、研削工程では、まず、第一の半導体基板２’を上に向けて、チャックテーブル１８の上面で二層構造半導体基板１４を吸引保持する。次いで、上方からみて反時計回りに所定の回転速度（たとえば３００ｒｐｍ）でチャックテーブル１８を回転させる。また、上方からみて反時計回りに所定の回転速度（たとえば６０００ｒｐｍ）でスピンドル２４を回転させる。次いで、研削装置１６の昇降手段（図示していない。）でスピンドル２４を下降させ、第一の半導体基板２’に研削砥石３２を接触させる。その後、所定の研削送り速度（たとえば１．０μｍ／ｓ）でスピンドル２４を下降させる。これによって、図５（ｃ）に示すとおり、第一の半導体基板２’を研削して除去することができる。なお、研削工程においては、第一の半導体基板２’の剥離面を平坦化し、第一の半導体基板２’の大部分を除去できればよく、二層構造半導体基板１４に第一の半導体基板２’が若干残留してもよい。
【００２３】
以上のとおり図示の実施形態では、剥離層形成工程において第一の半導体基板２の上面から比較的浅い位置に剥離層８を形成することにより、研削工程の前に剥離層８を起点として第一の半導体基板２の大部分を剥離することができるので、低抵抗多結晶ＳｉＣのように比較的硬い材質（研削に時間がかかる材質）から第一の半導体基板２が形成されていても、研削工程に費やす時間を短縮し、二層構造半導体基板１４から第一の半導体基板２を効率よく除去できる。したがって、図示の実施形態では生産性を向上させることができる。
【００２４】
図示の実施形態では、第一の半導体基板２が低抵抗多結晶ＳｉＣから形成され、第二の半導体基板１２が高抵抗多結晶ＳｉＣから形成されている例を説明したが、第一の半導体基板２および第二の半導体基板１２は上記以外の素材から形成されていてもよい。
【００２５】
二層構造半導体基板１４から剥離した下面側の第一の半導体基板２’’については、上記研削装置１６等を用いて第一の半導体基板２’’の剥離面を研削して平坦化することにより、上述した半導体基板の加工方法等を実施するための基板として再利用することができる。
【００２６】
なお、第一の半導体基板の上面に第二の半導体基板を生成した後、第一の半導体基板の下面から第二の半導体基板の近傍にレーザー光線の集光点を位置づけて、レーザー光線を第一の半導体基板に照射することにより剥離層を形成すれば図示の実施形態と同様の効果を得ることができる。しかし、第一の半導体基板の厚みが１ｍｍ程度と厚い場合には、第一の半導体基板の内部においてレーザー光線が集光点よりも手前で吸収され第二の半導体基板の近傍まで到達できず、図示の実施形態と同様の効果を奏することは困難である。
【符号の説明】
【００２７】
２：第一の半導体基板
４：レーザー加工装置
６：集光器
８：剥離層
１２：第二の半導体基板
【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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