(57)【要約】【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】厚い半導体ウェーハ１を搭載する加工ステージ１０とレーザ照射装置２０用の制御装置３０により、集光レンズ２３の光軸２７を半導体ウェーハ１の表面周縁部に位置させ、半導体ウェーハ１内に集光点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、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、照射するレーザ光線２１を回転ステージ１１の回転毎に半導体ウェーハ１の表面周縁部から中心部方向に移動させる機能、回転ステージ１１の回転軸１６と光軸２７が近距離に達した場合に回転ステージ１１とレーザ照射装置２０を停止し、加工ステージ１０を移動させ、半導体ウェーハ１の表面中心部にレーザ光線２１を照射して中間品を形成する機能を実現する。【選択図】図１
2010247189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹ方向のうち少なくともＸ方向に移動可能な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、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表面周縁部から中心部方向に移動させ、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、その後、加工ステージの移動ステージを移動させ、半導体の表面中心部方向に向けてレーザ光線をレーザ照射手段から照射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。
【請求項２】
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請求項１記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項３】
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請求項１又は２記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項４】
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ＸＹ方向のうち少なくともＸ方向に移動可能な移動ステージとを含み、
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表面周縁部から中心部方向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抑制し、加工ステージの移動ステージを移動させ、半導体の表面中心部方向に向けてレーザ光線をレーザ照射手段から照射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。
【請求項５】
加工ステージは、回転ステージを支持してＸ方向に移動可能なＸ方向移動ステージと、このＸ方向移動ステージを支持してＹ方向に移動可能なＹ方向移動ステージとを含み、
制御手段は、加工ステージの少なくともＸ方向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に位置させる機能と、加工ステージのＸ方向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表面周縁部から中心部方向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近距離に達した場合にレーザ照射手段の照射を停止し、加工ステージのＸ方向移動ステージとＹ方向移動ステージとをそれぞれ移動させ、半導体の表面中心部方向に向けてレーザ光線をレーザ照射手段から照射して半導体ウェーハの中間品を形成する機能とを実現する請求項４記載の半導体ウェーハの製造装置。
【請求項６】
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４又は５記載の半導体ウェーハの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
レーザ光線は、ＹＡＧレーザのようなパルスレーザ、あるいはＣＯ２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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５‐２９４６５６号公報
【特許文献２】特開２００５‐０５９３５４号公報
【特許文献３】特開２００５‐３３１９０号公報
【特許文献４】特開２００４‐０７９６６７号公報
【特許文献５】特開２００１‐１０２３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明においては上記課題を解決するため、ＸＹ方向のうち少なくともＸ方向に移動可能な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、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表面周縁部から中心部方向に移動させ、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、その後、加工ステージの移動ステージを移動させ、半導体の表面中心部方向に向けてレーザ光線をレーザ照射手段から照射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。
【００１０】
なお、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ができる。
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倍以上とすることができる。
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ができる。
【００１１】
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ＸＹ方向のうち少なくともＸ方向に移動可能な移動ステージとを含み、
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表面周縁部から中心部方向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抑制し、加工ステージの移動ステージを移動させ、半導体の表面中心部方向に向けてレーザ光線をレーザ照射手段から照射する機能とを実現することを特徴としている。
【００１２】
なお、加工ステージは、回転ステージを支持してＸ方向に移動可能なＸ方向移動ステージと、このＸ方向移動ステージを支持してＹ方向に移動可能なＹ方向移動ステージとを含み、
制御手段は、加工ステージの少なくともＸ方向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に位置させる機能と、加工ステージのＸ方向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表面周縁部から中心部方向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近距離に達した場合にレーザ照射手段の照射を停止し、加工ステージのＸ方向移動ステージとＹ方向移動ステージとをそれぞれ移動させ、半導体の表面中心部方向に向けてレーザ光線をレーザ照射手段から照射して半導体ウェーハの中間品を形成する機能とを実現することが好ましい。
【００１３】
また、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。
【００１４】
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（例えば、０．１〜１０ｍｍ等の厚さ）半導体ウェーハが含まれる。半導体は、平面視で円形や多角形に形成され、表面中心部には、中心部とその近傍が含まれる。
【００１５】
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から中心部方向に移動する際、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。集光レンズには、凹面鏡や各種レンズが含まれる。また、収差増強ガラスは、単数複数を特に問うものではない。
【００１６】
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。さらに、剥離補助基材としては、半導体や中間品に着脱自在に粘着するシート、フィルム、これらを備えた弾性変形可能な板等があげられる。
【００１７】
本発明によれば、半導体から半導体ウェーハを製造する場合には、加工ステージの移動ステージを移動させてレーザ照射手段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の表面周縁部に位置させ、半導体内に集光点を形成できるよう集光レンズの高さを調整する。
【００１８】
次いで、集光点の線速度が略一定になるよう加工ステージの回転ステージを回転させ、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、レーザ光線を回転ステージが所定の角度で回転する毎に半導体の表面周縁部から中心部方向に移動させる。この際、回転ステージは、集光点の線速度が略一定を維持するよう回転を継続する。また、レーザ光線は、移動ステージの移動で回転ステージの回転軸が接近することにより、半導体の表面周縁部から中心部方向にパターンを描きながら移動し、半導体内に加工領域を形成する。
【００１９】
次いで、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、半導体の表面中心部にレーザ光線の未照射領域が形成されたら、レーザ光線の照射を停止する。レーザ照射を停止したら、加工ステージの移動ステージを移動させ、半導体ウェーハの表面中心部付近、すなわち未照射領域にレーザ光線を照射して半導体内に加工領域を形成し、半導体ウェーハの中間品を形成後、この中間品の表面を剥離すれば、半導体ウェーハを得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【００２１】
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れば、剥離作業の起点を得ることができるので、半導体ウェーハの中間品を容易に剥離することができる。
また、中間品の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ようにすれば、汚染を招くことなく、中間品全体を均一に剥離し、損傷部分の少ない薄い半導体ウェーハを得ることが可能になる。
【００２２】
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及び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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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、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に搭載された厚い半導体ウェーハ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、厚い半導体ウェーハ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、厚い半導体ウェーハ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。
【００２５】
厚い半導体ウェーハ１は、特に限定されるものではないが、例えば平面円形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。
【００２６】
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。
【００２７】
加工ステージ１０は、図１に示すように、厚い半導体ウェーハ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１４と、このＸ方向移動ステージ１４を支持してＹ方向に移動可能なＹ方向移動ステージ１５とを備えた多軸構造に構成される。
【００２８】
回転ステージ１１は、表面に厚い半導体ウェーハ１を着脱自在に位置決め固定する平面円形の保持テーブル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。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、厚い半導体ウェーハ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。
【００２９】
Ｘ方向移動ステージ１４とＹ方向移動ステージ１５とは、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。
【００３０】
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、厚い半導体ウェーハ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、厚い半導体ウェーハ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。
【００３１】
レーザ光源２２は、厚い半導体ウェーハ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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、厚い半導体ウェーハ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。
【００３４】
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。
【００３５】
具体的には、加工ステージ１０のＸ方向移動ステージ１４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に搭載された厚い半導体ウェーハ１の表面周縁部に位置させ、厚い半導体ウェーハ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１４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）で回転する毎に厚い半導体ウェーハ１の表面周縁部から中心部方向に所定のパターンを描かせながら移動させる機能と、回転ステージ１１の回転軸１６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回転ステージ１１の回転とレーザ照射装置２０の照射を一旦停止し、その後、加工ステージ１０のＸ方向移動ステージ１４とＹ方向移動ステージ１５とをそれぞれＸＹ方向に移動させ、厚い半導体ウェーハ１の表面中心部に向けてレーザ光線２１をレーザ照射装置２０から再度照射して薄い半導体ウェーハ６の中間品５を形成する機能とを実現する（図１、図３参照）。
【００３６】
上記構成において、厚い半導体ウェーハ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に加工対象である厚い半導体ウェーハ１を保持テーブル１３を介して搭載して保持テーブル１３と厚い半導体ウェーハ１との中心部を位置合わせし、加工ステージ１０のＸ方向移動ステージ１４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に搭載された厚い半導体ウェーハ１の表面周縁部に位置させる。この光軸２７が位置する半導体ウェーハの表面周縁部は、厚い半導体ウェーハ１から薄い半導体ウェーハ６を得るための剥離開始領域２となる。
【００３７】
こうして集光レンズ２３の光軸２７を厚い半導体ウェーハ１の表面周縁部に位置させたら、厚い半導体ウェーハ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、厚い半導体ウェーハ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、厚い半導体ウェーハ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。
【００３８】
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１４をＸ方向に移動させ、レーザ光線２１を回転ステージ１１が一回転する毎に厚い半導体ウェーハ１の表面周縁部から中心部方向に所定のピッチで移動させる。
【００３９】
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、中間品５の剥離を確実にする観点から、中間品５の剥離開始領域２、具体的には半導体ウェーハ１の表面周縁部に対する照射量が剥離開始領域２以外の他領域に対する照射量の２倍以上に設定される。
【００４０】
レーザ光線２１は、Ｘ方向移動ステージ１４の移動で回転する回転ステージ１１の回転軸１６（支持軸１２の中心でもある）が接近して来ることにより、厚い半導体ウェーハ１の表面周縁部から中心部方向に渦巻き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、厚い半導体ウェーハ１のＸＹ方向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。
【００４１】
次いで、回転ステージ１１の回転軸１６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、厚い半導体ウェーハ１の表面中心部に円形の未照射領域４が区画形成されたら、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。レーザ照射装置２０の照射を停止したら、加工ステージ１０のＸ方向移動ステージ１４とＹ方向移動ステージ１５とをそれぞれ移動させ、厚い半導体ウェーハ１の表面中心部、すなわち未照射領域４にレーザ光線２１をレーザ照射装置２０から再び照射して半導体ウェーハ１の内部に加工領域３を上記と同様に連続形成し、薄い半導体ウェーハ６の中間品５を形成する。
【００４２】
この際、加工ステージ１０のＸ方向移動ステージ１４は往復移動し、Ｙ方向移動ステージ１５は所定のピッチで移動する。また、厚い半導体ウェーハ１の未照射領域４にレーザ光線２１を照射する場合には、厚い半導体ウェーハ１のＸＹ方向の表面状態を撮像して測定する検査装置で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。
【００４３】
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２から上方に剥離（図４参照）すれば、厚い半導体ウェーハ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。
【００４４】
剥離補助板４０は、特に限定されるものではないが、例えば厚い半導体ウェーハ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。
【００４５】
上記構成によれば、厚い半導体ウェーハ１表面の中心部付近にレーザ光線２１を照射する場合には、半導体ウェーハ１を回転させつつレーザ光線２１を照射するのではなく、Ｘ方向移動ステージ１４とＹ方向移動ステージ１５との移動を組み合わせながらレーザ光線２１を照射するので、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。
【００４６】
また、厚い半導体ウェーハ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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、厚い半導体ウェーハ１の平面円形の未照射領域４を一括してスキャンしても良いが、平面円形の未照射領域４を四分割し、回転ステージ１１を４５°ずつ回転させて分割した各未照射領域４の走査を順次完了するようにしても良い。
【００４９】
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２から剥離したが、中間品５を剥離開始領域２から剥離する前に、厚い半導体ウェーハ１の表面や周面を一部除去し、剥離開始領域２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。
【００５０】
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２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。
【００５１】
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。
【実施例】
【００５２】
先ず、鏡面研磨された１０□ｍｍの単結晶シリコンウェーハからなる半導体ウェーハと、こ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。
【００５３】
加工ステージは、図１に示すように、半導体ウェーハを中央部に水平に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２０ｍｍのストロークで移動可能なＸ方向移動ステージと、このＸ方向移動ステージを支持してＹ方向に１０ｍｍのストロークで移動可能なＹ方向移動ステージとを備えた多軸構造のステージを使用することとした。
【００５４】
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方向移動ステージとＹ方向移動ステージとは、移動速度が０〜１５ｍｍ／秒の範囲で調整される。Ｘ方向移動ステージは、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。
【００５５】
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することとした。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。
【００５６】
制御装置は、三軸用のコントローラからなり、加工ステージの回転ステージ、Ｘ方向移動ステージ、Ｙ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することとした。
【００５７】
次いで、加工ステージの回転ステージに厚い半導体ウェーハを搭載し、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。
【００５８】
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。
【００５９】
次いで、回転ステージの回転軸と集光レンズの光軸とが１．６ｍｍの近距離に達したらレーザ照射装置の照射を停止し、加工ステージのＸ方向移動ステージとＹ方向移動ステージとをそれぞれ移動させるとともに、半導体ウェーハの表面中心部、すなわち未照射領域にレーザ光線をレーザ照射装置から再び照射して半導体ウェーハの内部に１μｍピッチで集合光点を形成し、薄い半導体ウェーハの中間品を形成し、その後、レーザ光線の照射を停止した。
【００６０】
この際、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、Ｙ方向移動ステージを１μｍピッチで移動させた。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。
【００６１】
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周縁部端面を劈開で除去し、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】
【００６２】
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、回転ステージを回転させつつ、半導体ウェーハの表面周縁部から中心部までの範囲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。
【００６３】
中間品を取り外してその周縁部端面を劈開で除去し、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。
【符号の説明】
【００６４】
１      厚い半導体ウェーハ（半導体）
２      剥離開始領域
３      加工領域
４      未照射領域
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
１４    Ｘ方向移動ステージ（移動ステージ）
１５    Ｙ方向移動ステージ（移動ステージ）
１６    回転軸
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（剥離補助基材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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