(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶性基板上で断面観察の対象を含む解析領域を決定する工程と、
前記解析領域を横切る仮想的な平面のうち前記単結晶性基板の表面に対して実質的に垂直な平面が前記単結晶性基板の前記表面と交わる直線上であって前記解析領域内における該直線以外の直線上の複数の位置にパルス状のレーザビームを連続して照射し、それによって複数の損傷部分を連続して前記単結晶性基板に形成する工程と、
前記単結晶性基板の何れかの部位に力を加え、それによって前記複数の損傷部分から前記単結晶性基板を割り、前記複数の損傷部分を横切る前記単結晶性基板の断面を露出させる工程と
を包含し、
前記直線は、前記単結晶性基板の劈開容易面に対して平行でないことを特徴とする基板の切断方法。
【請求項２】
非単結晶性基板の表面上で断面観察の対象を含む解析領域を決定する工程と、
前記解析領域を横切る仮想的な平面のうち前記非単結晶性基板の表面に対して実質的に垂直な平面が前記非単結晶性基板の裏面と交わる直線上であって、前記解析領域と対向する位置を含む複数の位置にパルス状のレーザビームを連続して照射し、それによって複数の損傷部分を連続して前記非単結晶性基板の裏面に形成する工程と、
前記非単結晶性基板の何れかの部位に力を加え、それによって前記複数の損傷部分から前記非単結晶性基板を割り、前記複数の損傷部分を横切る前記非単結晶性基板の断面を露出させる工程と
を包含する基板の切断方法。
【請求項３】
前記単結晶性基板または前記非結晶性基板の露出した断面上に前記断面観察の対象の断面が現れていない場合は、前記単結晶性基板または前記非結晶性基板の断面を研磨し、それによって断面観察の対象の断面を露出させる工程をさらに包含する請求項１または２に記載の基板の切断方法。
【請求項４】
前記レーザビームが前記単結晶性基板または前記非結晶性基板上に形成するビームスポットの直径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３の何れかひとつに記載の基板の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、基板の切断方法に関し、特に、半導体素子の断面観察を行うための半導体基板の切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の不良解析やプロセス開発における半導体素子の構造確認などを行う目的で、半導体素子の断面観察が行われることがある。このような断面観察を行うためには、基板を切断して、断面観察の対象となる部分の断面を露出させる必要がある。図１（ａ）および（ｂ）に示す方法を例にとり、従来の基板切断方法を説明する。
【０００３】
まず、図１（ａ）に示すように、断面観察の対象となる半導体素子２が形成された半導体基板１の表面上に半導体素子２を横切る直線３を想定し、この直線３の端部付近にダイヤモンドカッター５を用いて目視にて傷４をつける。その後、図１（ｂ）に示すように半導体基板１に力６を加え、傷４をつけた部分から半導体基板１を劈開し、その断面を露出させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の基板切断方法によれば、切断の位置精度が極めて悪く、求める断面を正確に得ることができないという問題があった。ダイヤモンドカッター５の先端の大きさは１００μｍ程度もあるに対し、半導体素子２のサイズは１０μｍ程度またはそれ以下しかないからである。
【０００５】
切断の位置精度が悪いと、図２（ａ）に示すように、半導体素子２からはずれた位置を通るような断面が形成される可能性が高い。この切断面７は、観察断面８を含んでいないため、切断面７に対する研磨を行い、図２（ｂ）に示すように観察断面８を露出させる必要がある。この研磨には多くの作業量が必要であり、それゆえ、観察断面８を露出させるには非常に多くの時間を要していた。
【０００６】
特に最近では、テストパターン領域に含まれるような素子形状の断面観察を行うのではなく、直接、ＬＳＩを構成している半導体素子２の断面観察を行わなければならない場合が多くなってきているため、高い位置精度を持った基板の切断方法が求められるようになってきた。テストパターン領域では半導体基板１上に同一のパターンが多数形成されているため、切断の位置精度が悪くとも、露出した切断面７に観察対象の断面が含まれていることが多い。しかし、０．５μｍ以下の内部構造を有する微細な半導体素子２の断面観察を行う場合には、半導体基板１上の特定の半導体素子２の断面を正確に露出させるのが困難である。
【０００７】
従来の方法では、半導体基板１の劈開容易面に対して平行な切断面７を露出させることはできても、劈開容易面に対して平行でない任意の面方位を持つ切断面７を露出させることは困難であった。
【０００８】
また、半導体基板１上に硬度の低いアルミニウム配線が形成された段階や半導体基板１が仕上げの研磨に適さない脆い材料から構成されている場合には、切断後の研磨を行うことが難しいため、切断の位置精度が悪いと、観察断面８を露出させることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、高い位置精度を持った基板の切断方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による基板の切断方法は、単結晶性基板上で断面観察の対象を含む解析領域を決定する工程と、前記解析領域を横切る仮想的な平面のうち前記単結晶性基板の表面に対して実質的に垂直な平面が前記単結晶性基板の前記表面と交わる直線上であって前記解析領域内における該直線以外の直線上の複数の位置にパルス状のレーザビームを連続して照射し、それによって複数の損傷部分を連続して前記単結晶性基板に形成する工程と、前記単結晶性基板の何れかの部位に力を加え、それによって前記複数の損傷部分から前記単結晶性基板を割り、前記複数の損傷部分を横切る前記単結晶性基板の断面を露出させる工程とを包含し、前記直線は、前記単結晶性基板の劈開容易面に対して平行でない。
【００１２】
本発明によるまた別の基板の切断方法は、非単結晶性基板の表面上で断面観察の対象を含む解析領域を決定する工程と、前記解析領域を横切る仮想的な平面のうち前記非単結晶性基板の表面に対して実質的に垂直な平面が前記非単結晶性基板の裏面と交わる直線上であって、前記解析領域と対向する位置を含む複数の位置にパルス状のレーザビームを連続して照射し、それによって複数の損傷部分を連続して前記非単結晶性基板に形成する工程と、前記非単結晶性基板の何れかの部位に力を加え、それによって前記複数の損傷部分から前記非単結晶性基板を割り、前記複数の損傷部分を横切る前記非単結晶性基板の断面を露出させる工程とを包含する。
【００１３】
前記単結晶性基板または前記非結晶性基板の露出した断面上に前記断面観察の対象の断面が現れていない場合は、前記単結晶性基板または前記非結晶性基板の断面を研磨し、それによって断面観察の対象の断面を露出させる工程をさらに包含することが好ましい。
【００１４】
前記レーザビームが前記単結晶性基板または前記非結晶性基板上に形成するビームスポットの直径は、１μｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
なお、本明細書において「基板を劈開する」とは、結晶の劈開容易面に対して平行な面が露出するように基板を割ることをいい、「基板を切断すること」は、「基板を劈開すること」を包含し、劈開以外の方法で基板の断面を露出させることを広く含むものとする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、本発明による基板の切断方法の第１の実施形態を説明する。
【００１９】
本実施形態では、基板１として単結晶シリコン基板を用いる。基板１の表面上には、断面観察の対象となる半導体素子を含むＬＳＩ回路が形成されている。半導体素子２を含み断面解析の対象となる領域を解析領域１７とする。図３（ａ）〜（ｃ）では、解析領域を横切る仮想的な平面のうち基板１の表面に対して実質的に垂直となる平面と基板１の表面とが交わる直線３を一点鎖線で示している。まず、図３（ａ）に示すように、解析領域１７を除く領域における直線３上の任意の位置にレーザビーム１０を照射し、基板１に損傷部分９を形成する。本実施形態の場合、基板１の端部領域１８に損傷部分９を形成する。端部領域１８の範囲は、例えば、基板１の端から数ｍｍの範囲である。レーザビーム１０の照射位置を決定する手法については後述する。
【００２０】
レーザビーム１０の光源としては、例えば、色素レーザ、固体レーザ、ガスレーザ等を用いることができる。色素レーザとしては、波長域３３０〜３６２ｎｍの色素Ｐ−テルフェニル（溶媒シクロヘキサン）、波長域５３０〜５７５ｎｍの色素フルオレセイン（溶媒エタノール）、波長域４１１〜４３０ｎｍの色素Ｂｉｓ−ＭＳＢ（溶媒シクロヘキサン）、波長域５８４〜６５６ｎｍの色素Ｒ．Ｂ．（溶媒エタノール）等の色素レーザを用いることが好ましく、波長域３３０〜３６２ｎｍの色素Ｐ−テルフェニル（溶媒シクロヘキサン）の色素レーザを用いることがさらに好ましい。
【００２１】
レーザビーム１０の照射によって形成される損傷部分９は、レーザビーム１０のエネルギーが照射部分の基板１を溶融することによって形成された凹部であり、その直径は１〜１０μｍ、深さは２〜３０μｍである。１０μｍ以下の位置精度で基板を切断するためには、直径が１０μｍ以下となるよう損傷部分９を形成することが好ましい。より好ましくは、直径が２〜３μｍ、深さが５〜１０μｍとなるように損傷部分９を形成する。
【００２２】
レーザビーム１０の照射条件としては、例えば、出力エネルギー５〜５０マイクロジュール、パルス幅１〜１０ナノ秒、スポットサイズの直径０．１〜１μｍを用いることができる。損傷部分９の直径を１０μｍ以下とするためには、スポットサイズの直径を１μｍ以下とするのがよい。レーザビーム１０の照射条件は、出力エネルギーを最大５０マイクロジュール、パルス幅を２〜６ナノ秒、ビームスポットの直径を最小０．２〜０．３μｍとするのが好ましい。スポットの形は、円形に限らず長円などであってもよい。
【００２３】
なお、基板１の表面にＳｉＯ２等の膜が形成されている場合であっても、レーザビーム１０の照射によって損傷部分９を形成することができる。波長０．２〜４．０μｍの可視領域に対して透明であるＳｉＯ２等の膜は、可視領域の波長を有するレーザビーム１０を透過させるが、基板１上に損傷部分９が形成される際にＳｉＯ２等の膜も部分的に吹き飛ばされてしまうと考えられる。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、直線３上の複数の位置に損傷部分９を形成するには、基板１を移動させながら、上記工程を繰り返し行えば良い。各損傷部分９の間隔を例えば数μｍ程度とし、多数の損傷部分９を直線状に形成しても良い。基板１の移動についての詳細は後述する。なお、基板１を移動させるかわりにレーザビーム１０の照射位置を移動させるか、基板１とレーザビーム１０の両方を移動させても良い。
【００２５】
面方位（１００）の結晶面を表面とするシリコン基板では、結晶方位［００１］、［０１０］、［０１１］および［０−１１］（ここで、「−１」は１バーと呼ぶ）が劈開結晶方位となる。劈開結晶方位は基板の劈開容易面に対して平行であるので、面方位（１００）のシリコン基板を劈開する場合には、基板の劈開容易面に対して平行な直線３上の両端の端部領域に数点（好ましくは合計１０点ほど）の損傷部分を形成すればよい。また、切断精度をそれほど高く要求しないときには、基板の一端の端部領域にレーザビームで損傷部分を形成してもよい。一端のみに損傷部分を形成しても、所望位置またはそれに極めて近い位置の断面を露出させることができる。
【００２６】
ＭＯＳ型半導体素子には、面方位（１００）のシリコン基板が用いられ、半導体素子のパターンは、基板の劈開容易面と基板の表面とが交わる直線に対して平行に形成されることが多いので、本実施形態の方法に従って損傷部分を形成すれば解析領域を横切る劈開容易面を容易に得ることができる。
【００２７】
図３（ｃ）に示すように、レーザビームを照射した基板１を切断用の台１５に載せた後、基板１の裏面を台１５のくさび状段差１６に押しあて、基板１の何れかの部位に力６を加えることによって損傷部分９から基板１を割る。くさび状段差１６の高さは数百μｍ程度とすればよく、作業者の手で基板１の何れか部位にわずかな力を加えればよい。基板１が劈開されると、図２（ｂ）に示すように、観察断面８を含む切断面７が露出する。もし、切断面７に観察断面８が現れていない場合には、切断面７を研磨し、図２（ｂ）のように観察断面８を露出させればよい。この場合の研磨の量および時間は、従来の切断方法の研磨量および時間より少なくてすむ。
【００２８】
次に、図４から図７を参照しながら、照射位置の決定について詳細を説明する。図７は、照射位置の決定を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
まず、図４（ａ）に示すように、基板１の表面を撮影しているＣＣＤカメラの画像２０を利用して半導体素子２を含む解析領域１７を探し出す（解析領域位置合わせ工程Ｓ１）。画像２０の中心には画像中心基準マーク２１が設けられていることが好ましい。画像中心基準マーク２１の座標は、例えば、座標表示部２２に表示される。
【００３０】
図４（ａ）において、座標表示部２２は座標２３（ｘ１、ｙ１）を表示している。座標２３は、基板１の下にあるＸＹテーブルのＸＹ軸２６を基準にして求められる。ＸＹテーブルは、１０μｍ以下の位置精度で基板１をＸＹ方向に移動させることができる。
【００３１】
ＸＹテーブルの移動は、ＸＹテーブル制御部によって制御される。ＸＹテーブル制御部にはＸ方向およびＹ方向の移動スイッチおよび停止スイッチが備え付けられており、作業者は、これらのスイッチを押すことによって、ＸＹテーブルをＸ方向およびＹ方向に移動させたり、移動しているＸＹテーブルを停止させたりすることができる。なお、作業者が、直接、移動スイッチを押すのではなく、ＸＹテーブル制御部に移動する方向と距離とを予め設定し、その設定によってＸＹテーブルをＸＹ方向に移動させてもよい。
【００３２】
次いで、図４（ｂ）に示すように、ＸＹテーブルを移動させることによって画像中心基準マーク２１の位置に断面解析対象となる半導体素子２を合わせる。この位置で半導体素子２の中心座標を決定する（解析対象中心座標決定工程Ｓ２）。決定した中心座標は、座標表示部２２に座標２３（ｘ２、ｙ２）と表示される。
【００３３】
次に、図４（ｃ）に示すように、Ｘ座標をｘ２と一定にしながら、Ｙ座標をｙ２よりも大きくなるようにＸＹテーブルを移動させる（座標移動工程Ｓ３）。図５（ａ）に示すように、基板の端２４が画面に現れたことを作業者が確認し、次いで、図５（ｂ）に示すように、基板の端２４を基準にして、基板の端部領域１８内で照射位置の決定を行う（照射位置決定Ｓ４）。その後、図５（ｃ）に示すように、照射位置にレーザビーム１０を照射し、基板１の表面に損傷部分９を形成する（照射工程Ｓ５）。複数の損傷部分９を形成するときには、工程Ｓ３〜Ｓ５を繰り返し行えばよい。
【００３４】
基板１の反対側の端部領域１８に損傷部分９を形成したいときには、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、座標移動工程Ｓ３、照射位置決定工程Ｓ４、照射工程Ｓ５を行えばよい。まず、図５（ｃ）に示す状態からｘ２を一定としながら、Ｙの値が小さくなるようにＸＹテーブルを移動させる。次いで、図６（ａ）に示すように基板の反対側の端２４が現れたことを作業者が確認した後、ＸＹテーブルを調整して照射位置の決定を行う。その後、図６（ｂ）に示すように、照射位置にレーザビーム１０で照射し、損傷部分９を形成する。上記同様に、複数の損傷部分９を形成するときには、工程Ｓ３〜Ｓ５を繰り返し行えばよい。
【００３５】
本実施形態では、座標移動工程Ｓ３をＸＹテーブルをＹ方向に移動させることによって行っているが、Ｘ方向に移動させることによって行ってもよい。
【００３６】
Ｓ１からＳ５までの工程を行うことによって、解析領域１７を横切る仮想的な直線上に任意の数の損傷部分９を形成することができる。実験によれば、１０回行った劈開のうち、１０回の劈開とも約１０μｍ以下の精度で、基板を劈開できることがわかった。この劈開の位置精度は、従来の基板の切断方法の精度よりも、約１０倍〜１００倍高いことになる。
【００３７】
本実施形態のように切断すべき基板が単結晶性基板である場合には、基板の劈開容易面に対して直線３が平行となるようにレーザビーム１０の照射位置を決定することが好ましい。
【００３８】
（第２の実施形態）
図８および図９を参照しながら、本発明による基板の切断方法の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、図８に示すように、直線２７上の解析領域１７を除いた部分に損傷部分９を連続して形成している点にある。直線２７は、直線３と同様に、解析領域１７を横切る仮想的な平面のうち基板１の表面に対して実質的に垂直な平面と基板１の表面とが交わる線である。各損傷部分９の間隔は、例えば、数μｍ程度とすればよい。図９は、第２の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【００３９】
まず、第１の実施形態と同様に、解析対象領域位置合わせ工程Ｓ１１、解析対象中心座標決定工程Ｓ１２、座標移動工程Ｓ１３および照射位置決定工程Ｓ１４を行い、その後、連続照射工程Ｓ１５を行う。連続照射は、レーザビーム１０の照射および停止の時間的間隔と、ＸＹテーブルの移動速度を制御することによって行われる。半導体素子２を含む解析領域１７が近づいてきたら、作業者はレーザビームの照射を停止し（照射停止工程Ｓ１６）、ＸＹテーブルの移動だけを行わせる（座標移動工程Ｓ１３）。
【００４０】
次に、解析領域１７を越えたところで、作業者が照射開始位置を再び決定し（照射開始位置決定工程Ｓ１４）、連続照射を行う（連続照射工程Ｓ１５）。基板の端２４が近づいてきたところで、照射を停止する（照射停止工程Ｓ１６）。
【００４１】
本実施形態によれば、解析領域１７を除いた領域における直線２７上に損傷部分９を連続して形成するため、直線２７が劈開容易面に対して平行でなくとも、良好に基板を切断することができる。
【００４２】
基板１として単結晶シリコン基板を用いた場合、直線２７を劈開容易面に対して平行にしなくとも、上記第１の実施形態の方法でシリコン基板を劈開したときとほぼ同様の精度で基板１を切断できる。バイポーラデバイスでは、面方位（１１１）の結晶面を表面とするシリコン基板が用いられ、半導体素子のパターンは、基板の劈開容易面と基板の表面とが交わる直線に対して平行に形成されないことが多いため、劈開によって観察断面８を露出させることは難しい。しかし、本実施形態の方法によれば、劈開容易面に対して平行でない任意の面方位で基板を切断することができるため、面方位（１１１）のシリコン基板でも、高い位置精度で切断することができる。
【００４３】
なお、シリコン基板に限らず、ガリウム・ヒ素、インジウム・リン等の可視光線（波長３８０〜７８０ｎｍ）の領域で不透明な半導体基板に対しても高い位置精度での切断が可能である。
【００４４】
（第３の実施例）
図１０〜図１２を参照しながら、本発明による基板の切断方法の本実施形態を説明する。本実施形態が、前述の実施形態と異なる点は、図１０に示すように、基板裏面２９に損傷部分９を形成する点にある。各損傷部分９の間隔は、第２の実施形態と同様に、例えば数μｍとすればよい。図１２は、本実施形態を説明するためのフローチャートである。
【００４５】
半導体素子２は基板裏面２９に現れていないため、基板裏面２９において照射開始位置を特定することは、表面において照射開始位置を特定することよりも困難である。そのため、図１１（ａ）に示すように、基板１の表面において、基板１の頂点Ｃの座標と半導体素子２の中点座標とを利用して、ベクトル３０を算出した後、図１１（ｂ）に示すように反転ベクトル３１を算出して、裏面の中点座標を算出する。以下、詳細に説明する。
【００４６】
図１１（ａ）に示すように、例えば、基板１の一つの頂点Ｃを、基板の基準座標として指定する（基板基準座標指定工程Ｓ２１）。次に、半導体素子の中点座標を決定し（解析対象中心座標決定工程Ｓ２２）、その後、基板の基準座標と解析対象の中心座標とからベクトル３０を算出する（ベクトル算出工程Ｓ２３）。
【００４７】
次に、図１１（ａ）から（ｂ）に示すように、基板１を表面から裏面に裏返し（反転工程Ｓ２４）、ベクトル３０を利用して反転ベクトル３１を算出する（反転ベクトル算出工程２５）。図１１（ｂ）に示す反転ベクトル３１は、ベクトル３０のＸ成分の絶対値を変えることなく正負を反転させたものである。従って、頂点Ｃを始点をする反転ベクトル３１の終点は、裏面の中心座標を指示することになる。但し、基板１の表面の頂点Ｃと、基板裏面の頂点ＣとのＸＹテーブルにおける座標が、一致していない場合には、基板１の表面の頂点Ｃの座標を基準にして、基板裏面の頂点Ｃの座標を補正しておく必要がある。なお、図１１（ａ）および（ｂ）におけるＡ、Ｂ、ＣおよびＤは、それぞれ、基板１の表面と裏面の頂点を示しており、図１１（ａ）中のＥは直線２７とＣ−Ｄ辺との交点を示し、図１１（ｂ）中のＥは直線２８とＣ−Ｄ辺との交点を示す。
【００４８】
算出された反転ベクトル３１を利用して、裏面の照射開始位置を決定する（照射開始位置決定工程Ｓ２６）。照射開始位置を決定した後は、第２の実施形態と同様の連続照射工程Ｓ２８を行い、基板の端になったら、照射位置停止工程Ｓ２９を行う。基板裏面２９には半導体素子２は形成されていないので、本実施態様では、第２の実施形態のように連続照射を途中で停止する工程を行わなくてもよい。
【００４９】
工程Ｓ２１〜Ｓ２９を行うことによって、解析対象１７を横切る仮想的な平面のうち基板１の表面に対して実質的に垂直となる平面と基板１の裏面とが交わる直線２８上に複数の損傷部分９を形成することができる。
【００５０】
なお、セラミック、グラファイト等の非単結晶性の基板やＳＯＩ基板は、劈開容易面を有しない。そのため、第２の実施形態における工程Ｓ１１〜Ｓ１６を行った後、上記工程Ｓ２１〜Ｓ２８を行うことによって、基板１の表面および裏面の両面に損傷部分９を形成すればよい。このように直線状に損傷部分９を形成することによって、非結晶性の基板を任意の直線に沿って切断することができる。
【００５１】
石英、サファイア等の波長０．２〜４．０μｍの可視領域に対して透明な材料からなる基板を切断する場合は、このような基板材料に対して不透明な波長領域の赤外レーザ等を用いることが好ましい。このような赤外レーザとしては、ＣＯ２レーザ（波長１０．６μｍ、照射時間数μｓｅｃ）、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長１．０６μｍ、照射時間３０ｎｓｅｃ）等が挙げられる。
【００５２】
（基板切断装置）
図１３を参照しながら、本発明による基板の切断方法に用いられる基板切断装置を説明する。
【００５３】
この基板切断装置は、座標表示部２２、ＸＹテーブル１０７、ステージ１０８、光学顕微鏡１０９、反射板１１０、ＣＣＤカメラ１１１、モニター１１２、レーザ制御部１１３、レーザ発振部１１４および光学系１１５を備えている。
【００５４】
ＸＹテーブル制御部１１７はＸＹテーブル１０７と接続しており、ＸＹテーブル１０７の移動を制御する。ＸＹテーブル１０７は、ＸＹテーブル制御部１１７の指示に従って、１０μｍ以下の位置精度で移動する。ＸＹテーブル制御部１１７には、座標表示部２２が接続されており、座標表示部２２はＸＹテーブルの座標を表示する。
【００５５】
ＸＹテーブル１０７の上にはステージ１０８が設置されている。ステージ１０８は、真空ポンプ１１６と接続されているため、基板１を吸着して固定することができる。
【００５６】
光学顕微鏡１０９およびＣＣＤカメラ１１１は、基板１上の半導体素子２などを探し出す目的で、ＸＹテーブル１０７およびステージ１０８の上方に設置されている。ＣＣＤカメラ１１１は、パターンモニター１１２に接続されているので、ＣＣＤカメラ１１１の画像２０は、パターンモニター１１２に映し出される。パターンモニター１１２に映し出された半導体素子２をモニターしながら、ＸＹテーブル制御部１１７からの指示によって、ＸＹテーブル７は移動することができる。
【００５７】
光学顕微鏡１０９およびＣＣＤカメラ１１１は、図４から図６で示したように、解析対象領域の位置合わせ、解析対象中心の座標の決定、基板の端２４のモニター、照射位置の決定、および照射停止位置の決定に用いられる。
【００５８】
レーザ制御部１１３は、レーザ発振部１１４と接続され、レーザ発振部１１４から放射されるレーザビーム１０の出力エネルギー、パルス幅、スポットサイズ等の照射条件を制御する。レーザ制御部１１３で設定された照射条件に従って、レーザ発振部１１４はレーザビーム１０を出射する。
【００５９】
レーザ発振部１１４の前方には光学系１１５および反射板１１０が備え付けられており、レーザ発振部１１４から放射されたレーザビーム１０は、光学系１１５を通った後、反射板１１０で反射される。反射板１１０によって反射された後のレーザビーム１０が進行する方向の先には、対物レンズ１１を有する光学顕微鏡１０９が備え付けられている。光学顕微鏡１０９の対物レンズ１１を通してレーザビーム１０は収束され、基板１上の照射位置に照射される。
【００６０】
１０μｍ以下の位置精度で基板１を切断するためには、ビームスポットの直径を最小１μｍ以下、好ましくは、０．３〜０．２μｍとするとともに、ＸＹテーブルの位置精度を１０μｍ〜数μｍにする必要がある。
【００６１】
図３（ｂ）、図８および図９に示したように、基板１に複数の損傷部分９を形成するためには、ＸＹテーブル１０７の移動速度を制御して動かしながら、照射時間と停止時間を制御してレーザビーム１０を照射すればよい。
【００６２】
なお、図１３には示していないが、基板切断装置は、段差１６を設けた切断用の台１５を備えていてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板切断方法によれば、高い位置精度でかつ再現性よく基板を切断することができる。単結晶性基板を切断する場合、単結晶性基板の劈開容易面に対して仮想的な平面が平行となるようにレーザビームの照射位置を決定すれば、観察断面を含む切断面を簡単に露出させることができる。さらに、基板上に形成するレーザビームのビームスポットの直径を１μｍ以下とすることによって、１０μｍ以下の位置精度で基板を切断することができる。
【００６４】
また、本発明の基板切断方法によれば、劈開容易面に対して平行でない面方位でも、高い位置精度でかつ再現性よく基板を切断することができるため、非結晶性基板であっても観察断面を含む切断面を露出させることができる。また、研磨に適さない基板であって、観察断面を含む切断面を露出させることができるため、断面解析を行うことが可能となる。さらに、損傷部分を解析領域以外の領域に形成すれば、断面観察の対象である半導体素子を損傷させることなく基板を切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、従来の基板切断方法を説明するための図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、観察断面を出すために研磨を行う必要があることを説明する図である。
【図３】（ａ）から（ｃ）は、本発明の第１の実施形態による基板の切断方法を説明するための図である。
【図４】（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、解析対象領域位置合わせ工程、解析対象中心座標決定工程、および座標移動工程を説明するための図である。
【図５】（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、座標を移動させながら基板の端を確認する工程、照射位置を決定する工程、および照射工程を説明するための図である。
【図６】基板にレーザで損傷部分を形成する工程を説明する図である。
【図７】本発明による基板の切断方法の第１の実施形態の主要な工程を説明するフローチャートである。
【図８】本発明による基板の切断方法の第２の実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明による基板の切断方法の第２の実施形態の主要な工程を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明による基板の切断方法の第３の実施形態を説明するための図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、裏面の照射開始位置を決定する工程を説明するための図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態による基板の切断方法の主要な工程を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明に使用される基板切断装置の構成図である。
【符号の説明】
１  基板
２  半導体素子
３  直線
４  ダイヤモンドカッターによる傷
５  ダイヤモンドカッター
６  力
７  切断面
８  観察断面
９  損傷部分
１０  レーザビーム
１１  対物レンズ
１５  切断用の台
１６  段差
１７  解析領域
１８  端部領域
２０  画像
２１  画像中心基準マーク
２２  座標表示部
２３  座標
２４  基板の端
２５  ステージ
２６  ＸＹテーブルのＸＹ軸
２７  直線
２８  直線
２９  基板裏面
３０  ベクトル
３１  反転ベクトル
１０７  ＸＹテーブル
１０８  ステージ
１０９  光学顕微鏡
１１０  反射板
１１１  ＣＣＤカメラ
１１２  モニター
１１３  レーザ制御部
１１４  レーザ発振部
１１５  光学系
１１６  真空ポンプ
１１７  ＸＹテーブル制御部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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