(57)【要約】  本発明による半導体素子の製造方法は、レーザ光（２１）の集光スポット形状を楕円とし、半導体基板（１０）と固定用シート（１４）の界面（１５）の分離予定線（１２ａ）上にレーザ光（２１）を集光して照射することにより、界面（１５）に蒸発圧を発生させ、初期クラック（１３ａ）を延伸する。この時、集光スポット形状の楕円の長軸を分離予定線（１２ａ）に沿う方向とし、且つ該楕円の半長径ａを熱拡散長Ｌｔ以上とすることにより、楕円の長軸方向のクラック延伸効果を高めることができる。これにより、レーザ光（２１）のエネルギーを小さくすることができ、半導体基板（１０）の素子領域（１１）への熱ダメージやデブリを低減することができると共に、平坦性の良い分離面を安定して得ることが可能である。
2016208522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子が形成された半導体基板に固定用シートを貼り付け、前記素子間の分離予定線上の一部に初期クラックを形成する第１工程と、
前記半導体基板の前記分離予定線上にレーザ光を照射して前記初期クラックを延伸し、個々の前記素子に分離する第２工程を含み、
前記第２工程において、パルスレーザを光源とするレーザ光の集光スポット形状を楕円とし、該楕円の長軸を前記分離予定線に沿う方向とし且つ該楕円の半長径ａが下記式１を満たすようにして、前記半導体基板と前記固定用シートの界面の前記分離予定線上にレーザ光を集光して照射することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【数１】
2016208522.tif 000006
ｋ：半導体基板の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
ｃ：半導体基板の比熱容量（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）
ρ：半導体基板の密度（ｋｇ／ｍ３）
ｔｐ：レーザ光のパルス幅（ｓ）
【請求項２】
前記第１工程において、前記初期クラックを前記半導体基板の前記分離予定線上の一方の端部に形成し、前記第２工程において、レーザ光の集光点を前記分離予定線上で移動させて複数点照射し、前記初期クラックを前記半導体基板の他方の端部まで順次延伸することを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程において、パルスレーザを光源とするレーザ光の集光スポット形状を楕円とし、該楕円の長軸を前記分離予定線に沿う方向とし且つ該楕円の半長径ａが上記式１を満たすようにして、前記界面の前記分離予定線上にレーザ光を集光して照射することにより、前記初期クラックを形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
レーザ光の集光スポット形状の楕円の長軸を、前記半導体基板の劈開方向に一致させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記固定用シートは、前記半導体基板の前記素子が形成されている面と反対側の面に貼り付けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板には、前記固定用シートを介して補強材が貼り付けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記固定用シートは、レーザ光を透過するものであり、前記固定用シートの側から前記界面にレーザ光を照射することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
レーザ光の波長を、前記半導体基板に吸収される波長とすることを特徴とする請求項７記載の半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記半導体基板は、レーザ光を透過するものであり、前記半導体基板の側から前記界面にレーザ光を照射することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
光源であるパルスレーザと、
前記パルスレーザから出射したレーザ光の集光スポット形状を楕円とし、該楕円の長軸を半導体基板の分離予定線に沿う方向とし、該楕円の半長径ａが下記式１を満たすようにするビーム成形手段と、
前記パルスレーザから出射したレーザ光を、前記半導体基板に貼り付けられた固定用シートと前記半導体基板の界面の分離予定線上に集光して照射するビーム照射手段を備えたことを特徴とする半導体素子の製造装置。
【数１】
2016208522.tif 000007
ｋ：半導体基板の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
ｃ：半導体基板の比熱容量（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）
ρ：半導体基板の密度（ｋｇ／ｍ３）
ｔｐ：レーザ光のパルス幅（ｓ）
【請求項１１】
前記半導体基板とレーザ光の集光点の相対的な位置関係を移動させる照射位置移動手段を備えたことを特徴とする請求項１０記載の半導体素子の製造装置。
【請求項１２】
前記半導体基板の面方位と、レーザ光の集光スポット形状の楕円の長軸方向との相対的な角度を変化させる回転調整手段を備えたことを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の半導体素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、半導体素子の製造方法並びに製造装置に関し、特に、半導体基板を個々の半導体素子に分離する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板を個々の半導体素子に分離する方法として、罫書きにより起点となる溝を形成し、溝を広げる方向に応力がかかるよう３点曲げを行う方法が実施されていた。しかし、このような機械的な加工方法では、分離する間隔が短い場合、３点曲げの応力が有効に作用せず、分離不良が多発するという問題があった。このため、機械的な加工方法に代わる分離方法として、レーザ照射による分離方法が期待されている。【０００３】
レーザ照射による分離方法の先行例として、特許文献１では、半導体基板の分離予定線上に超短パルスレーザ光を照射し、基板の材料を蒸発させることにより分離する方法が開示されている。また、特許文献２では、半導体基板の内部にレーザ光を照射し、分離予定線に沿って集光点を移動させることにより、基板内部にクラック領域（または溶融処理領域）を形成し、次いで基板に外力を印加することにより基板を分離する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２４７６８号公報
【特許文献２】特開２００６−１６５５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体基板をレーザ照射により個々の半導体素子に分離する際には、素子領域への熱ダメージに加え、蒸発した材料が再付着することによる汚れ（これをデブリという）による素子特性の劣化を抑制しつつ、素子領域において平坦性が良い分離面を得ることが求められる。特に、レーザダイオードの共振器ミラーの形成においては、平坦性が良好な分離面である必要がある。【０００６】
しかしながら、特許文献１による分離方法では、超短パルスレーザ光を照射することにより分離予定線上の半導体基板材料を蒸発させているため、半導体基板の素子領域への熱ダメージやデブリにより、素子特性が劣化するという問題があった。また、特許文献２による分離方法では、基板内部に多数形成されたクラック領域のそれぞれから独立してクラックが延伸するため、分離面の平坦性が悪いという問題があった。【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、半導体基板の素子領域への熱ダメージやデブリを低減することができ、平坦性が良好な分離面を得ることが可能な半導体素子の製造方法並びに製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る半導体素子の製造方法は、複数の素子が形成された半導体基板に固定用シートを貼り付け、素子間の分離予定線上の一部に初期クラックを形成する第１工程と、半導体基板の分離予定線上にレーザ光を照射して初期クラックを延伸し、個々の素子に分離する第２工程を含み、第２工程において、パルスレーザを光源とするレーザ光の集光スポット形状を楕円とし、該楕円の長軸を分離予定線に沿う方向とし且つ該楕円の半長径ａが下記式１を満たすようにして、半導体基板と固定用シートの界面の分離予定線上にレーザ光を集光して照射するものである。【０００９】
【数１】
2016208522.tif 000003
ｋ：半導体基板の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
ｃ：半導体基板の比熱容量（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）
ρ：半導体基板の密度（ｋｇ／ｍ３）
ｔｐ：レーザ光のパルス幅（ｓ）【００１０】
また、本発明に係る半導体素子の製造装置は、光源であるパルスレーザと、パルスレーザから出射したレーザ光の集光スポット形状を楕円とし、該楕円の長軸を半導体基板の分離予定線に沿う方向とし、該楕円の半長径ａが下記式１を満たすようにするビーム成形手段と、パルスレーザから出射したレーザ光を、半導体基板に貼り付けられた固定用シートと半導体基板の界面の分離予定線上に集光して照射するビーム照射手段を備えたものである。【００１１】
【数１】
2016208522.tif 000004
ｋ：半導体基板の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
ｃ：半導体基板の比熱容量（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）
ρ：半導体基板の密度（ｋｇ／ｍ３）
ｔｐ：レーザ光のパルス幅（ｓ）
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る半導体素子の製造方法によれば、レーザ光の集光スポット形状を楕円とし、半導体基板と固定用シートの界面の分離予定線上にレーザ光を集光して照射することにより、初期クラックを延伸するようにしたので、集光スポット形状が真円の場合に比べて楕円の長軸方向のクラック延伸効果が大きく、レーザ光のエネルギーを小さくすることができる。このため、半導体基板の素子領域への熱ダメージやデブリを低減することができると共に、平坦性の良い分離面を得ることが可能である。【００１３】
また、本発明に係る半導体素子の製造装置によれば、ビーム成形手段によりレーザ光の集光スポット形状を楕円とし、半導体基板と固定用シートの界面の分離予定線上にレーザ光を集光して照射することにより、初期クラックを延伸するようにしたので、集光スポット形状が真円の場合に比べて楕円の長軸方向のクラック延伸効果が大きく、レーザ光のエネルギーを小さくすることができる。このため、半導体基板の素子領域への熱ダメージやデブリを低減することができると共に、平坦性の良い分離面を得ることが可能である。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体素子の製造方法において初期クラックを延伸する加工原理を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体素子の製造方法において初期クラックを延伸する加工原理を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体素子の製造装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体素子の製造方法を説明する斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１における楕円形状の集光スポットによる引っ張り応力増大効果を説明する模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１において集光スポットの楕円比を変化させたときのレーザ光による加工痕の顕微鏡観察像を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１における楕円比に対するクラック延伸効果の実験の方法を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１における楕円比に対するクラック延伸効果の実験結果を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る半導体素子の製造装置の一部を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る半導体素子の製造装置の一部を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る半導体素子の製造装置の一部を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係る半導体素子の製造方法を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係る半導体素子の製造方法並びに製造装置について、図面に基づいて説明する。図１及び図２は、本実施の形態１に係る半導体素子の製造方法において、初期クラックを延伸する加工原理を説明する図である。また、図３は、本実施の形態１に係る半導体素子の製造装置を示し、図４は本実施の形態１に係る半導体素子の製造方法を示している。なお、各図において、図中、同一、相当部分には同一符号を付している。
【００１６】
本実施の形態１に係る半導体素子の製造方法は、半導体素子の分離工程における分離方法であり、第１工程と第２工程を含んでいる。第１工程は、複数の素子が形成された素子領域１１を有する半導体基板１０に固定用シート１４を貼り付け、素子間の分離予定線１２ａ上の一部に初期クラック１３ａを形成する工程である。
【００１７】
また、第２工程は、半導体基板１０の分離予定線１２ａ上にレーザ光２１を照射して初期クラック１３ａを延伸し、個々の素子に分離する工程である。この第２工程では、半導体基板１０と固定用シート１４の界面１５の分離予定線１２ａ上にレーザ光２１を集光して照射し、界面１５に蒸発圧を発生させることにより初期クラック１３ａを延伸するものである。
【００１８】
レーザ光の照射により界面１５に蒸発圧を発生させ、初期クラック１３ａを延伸する加工原理について、図１及び図２を用いて説明する。なお、以下の説明において、「クラック１３」あるいは「初期クラック１３ａ」は、半導体基板１０の原子間の結合が断ち切られ分離した部分の面と定義する。混同の恐れが無い場合、分離した部分の面と半導体基板１０表面の交線のことをクラック１３と表記し、混同の恐れがある場合は、「クラック面」「クラック線」と表記を分ける。また、「クラック１３の先端１３ｂ」は、クラック面またはクラック線と、分離していない部分の境界線（または境界点）と定義する。
【００１９】
まず、基本的な加工原理について図１を用いて説明する。図１（ａ）に示すように、半導体基板１０の素子領域１１が形成されている側の面には、第１工程において初期クラック１３ａが形成され、その反対側の面には固定用シート１４が貼り付けられている。固定用シート１４には、レーザ光２１を透過する材質のものを用いている。半導体基板１０と固定用シート１４の界面１５に、固定用シート１４の側からレーザ光２１を集光して照射すると、半導体基板１０の集光点２２付近が加熱され蒸発する。
【００２０】
このとき、図１（ｂ）に示すように、蒸発圧（図中、矢印Ａ）が発生し、半導体基板１０に曲げ歪みが生じ、集光点２２と逆側の面、すなわち素子領域１１が形成されている側の面において引っ張り応力（図中、矢印Ｂ）が生じる。この引っ張り応力はクラックの先端に集中するため、図１（ｃ）に示すように、初期クラック１３ａの先端からクラックを延伸する形で半導体基板１０に破断（図中、Ｃで示す）を生じる。以上が基本的な加工原理である。
【００２１】
分離工程における固定用シート１４としては、半導体基板１０との粘着性や後工程のエキスパンド工程のため、塩化ビニル等の樹脂フィルムが用いられる。塩化ビニル等の樹脂フィルムは、半導体基板１０に比べヤング率が２桁程度低いため、固定用シート１４として用いた場合、蒸発圧による曲げ歪みの大部分が固定用シート１４側に生じ、半導体基板１０に作用する引っ張り応力が小さくなる。
【００２２】
そこで、図２に示すように、半導体基板１０に固定用シート１４を介して補強材６を配置することにより、固定用シート１４の曲げ歪みを抑え、半導体基板１０に作用する引っ張り応力を増大し、クラック延伸効果を増大させる。なお、図２（ａ）〜図２（ｃ）における作用は、図１と同様であるので説明を省略する。
【００２３】
補強材６としては、レーザ光２１を透過する材質であるガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、あるいは固定用シート１４と同じ塩化ビニル等が用いられる。ガラスのような高ヤング率の補強材６を用いた場合、固定用シート１４の変形抑制効果が大きいという利点がある。また、塩化ビニルのような低ヤング率の補強材６を用いた場合は、本分離工程後に剥離が容易であり、特別な薬液や装置を要しないという利点がある。
【００２４】
次に、本実施の形態１に係る半導体素子の製造装置について、図３を用いて説明する。なお、図３では、説明の都合上、陰線処理は部分的にしか実施していない。半導体素子の製造装置１は、光源２、ミラー３ａ、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂ、対物レンズ５、補強材６を支持する支持材７、及び移動ステージ８を備えている。
【００２５】
レーザ光２１の光源２は、ＹＡＧパルスレーザである。ＹＡＧレーザの発振波長１０６４ｎｍは、半導体基板１０の材質、本実施の形態１ではＩｎＰ（リン化インジウム）のバンドギャップ波長９１９ｎｍより長波長であるが、短パルス、高エネルギー密度とすることで２光子吸収が主となり、１光子吸収の場合と比較して集光スポット径を１／√２倍に縮小することができる。これにより、半導体基板１０に対する熱ダメージやデブリの生じる領域を局在化することができる。
【００２６】
光源２は、外部からの制御信号により所望のタイミングで単独パルス光を出射させることができると共に、設定された周波数、パルス幅で連続パルス光を出射させることもできる。光源２を出射したレーザ光２１のビーム断面形状は真円である。ビーム成形手段であるシリンドリカルレンズ４ａ、４ｂの焦点距離をそれぞれｆＣ１、ｆＣ２（凹レンズの場合に負と定義。｜ｆＣ１｜＞｜ｆＣ２｜）、レンズ間距離をＤＣ＝ｆｃ１＋ｆｃ２とすると、ｅ＝｜ｆＣ１｜／｜ｆＣ２｜として、レーザ光２１は、Ｘ方向の径がＹ方向の１／ｅ倍の楕円断面の平行光束となる。
【００２７】
さらに、レーザ光２１は、ビーム照射手段である対物レンズ５により半導体基板１０と固定用シート１４の界面の分離予定線１２ａ上に集光され照射される。レーザ光２１の集光スポット２３は、Ｘ方向の径２３ａがＹ方向の径２３ｂのｅ倍の楕円形状となる（以下、ｅを楕円比と呼ぶ）。なお、後述する実験（図８参照）では、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂが無い場合（楕円比ｅ＝１）についても実施した。
【００２８】
半導体基板１０は、素子領域１１が形成された面と反対側の面に固定用シート１４が貼り付けられ、さらに固定用シート１４を介して補強材６が貼り付けられる。固定用シート１４の材質は塩化ビニルであり、補強材６の材質は白板ガラスである。これらはいずれもＹＡＧレーザ（１０６４ｎｍ）を透過させる材質である。
【００２９】
固定用シート１４を介して補強材６に貼り付けられた半導体基板１０は、さらに支持材７を介して移動ステージ８上に設置される。移動ステージ８は、半導体基板１０とレーザ光２１の集光点２２の相対的な位置関係を移動させる照射位置移動手段と、半導体基板１０の面方位とレーザ光２１の集光スポット形状の楕円の長軸方向との相対的な角度を変化させる回転調整手段とを兼ねており、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の移動と、Ｚ軸回転が可能である。
【００３０】
本実施の形態１に係る半導体基板の製造方法について、図４を用いて詳細に説明する。まず、図４（ａ）に示すように、半導体基板１０の素子領域１１が形成された面と反対側の面に固定用シート１４を貼り付け、この半導体基板１０の分離予定線１２ａ上の一方の端部に初期クラック１３ａを形成する（第１工程）。本実施の形態１では、ポイントスクライバ９での罫書きにより初期クラック１３ａを形成している。なお、図中、矢印Ｄは、ポイントスクライバ９の移動方向を示している。
【００３１】
続いて、図４（ｂ）に示すように、本実施の形態１に係る半導体素子の製造装置１（図３参照）を用い、レーザ光２１の集光点を分離予定線１２ａ上で移動させて複数点照射し、初期クラック１３ａを半導体基板１０の他方の端部まで順次延伸する（第２工程）。本実施の形態１では、固定用シート１４は、レーザ光２１を透過するものであり、固定用シート１４の側から固定用シート１４と半導体基板１０の界面にレーザ光２１を照射する。
【００３２】
この時、レーザ光２１の吸収を半導体基板１０と固定用シート１４の界面に集中させることにより、大きな蒸発圧が得られると共に、固定用シート１４の変質または焼損を避けることができる。また、固定用シート１４は、半導体基板１０の素子領域１１と反対側の面に貼り付けられるので、固定用シート１４の側からレーザ光２１を照射することにより、素子領域１１への熱ダメージやデブリを低減することができる。
【００３３】
この第２工程において、ビーム成形手段であるシリンドリカルレンズ４ａ、４ｂにより、パルスレーザを光源２とするレーザ光２１の集光スポット形状を楕円とし、楕円の集光スポット２３の長軸を分離予定線１２ａに沿う方向とする。さらに、該楕円の半長径ａが下記式１を満たすようにして、半導体基板１０と固定用シート１４の界面１５の分離予定線１２ａ上にレーザ光２１を集光して照射する。なお、式１を満たすことによる効果については後述する。
【００３４】
【数１】
2016208522.tif 000005
ｋ：半導体基板の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
ｃ：半導体基板の比熱容量（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）
ρ：半導体基板の密度（ｋｇ／ｍ３）
ｔｐ：レーザ光のパルス幅（ｓ）
【００３５】
具体的な操作としては、分離予定線１２ａの方向をＩｎＰ基板の劈開方向と一致させ、分離予定線１２ａ（劈開方向）が集光スポット形状の楕円の長軸方向（Ｘ軸方向）と一致するよう、移動ステージ８のＺ軸回転を調整する。また、集光点が界面の初期クラック１３ａの先端１３ｂ近傍に位置するよう、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸移動を調整する。
【００３６】
さらに、図４（ｃ）に示すように、移動ステージ８を−Ｘ方向に距離ｐ移動して、クラック１３の先端１３ｂ近傍の未分離領域側に集光点を位置し、パルスのレーザ光２１を照射することにより、クラック１３を延伸する。この距離ｐを照射ピッチと呼ぶ。なお、図中、矢印Ｅは、移動ステージ８の移動方向を示している。
【００３７】
以後は同様に、移動ステージ８の移動、レーザ光２１の照射、クラック１３の延伸を繰り返し、分離予定線１２ａの初期クラック１３ａと反対側の端部までクラック１３を延伸し、半導体基板１０を分離する。このように、レーザ光２１の照射を複数回に分けてクラック１３を延伸することにより、１回の照射で分離予定線１２ａの全長分を延伸する場合に比べて１回当たりのレーザ光２１のエネルギーを小さくすることができ、素子領域１１への熱ダメージやデブリを低減することができる。
【００３８】
図５は、楕円形状の集光スポットによる引っ張り応力増大効果を簡易モデルにより説明する模式図であり、（ａ）は集光スポット形状が真円のレーザ光を照射した場合、（ｂ）は集光スポット形状が楕円比ｅ＝２の楕円のレーザ光を照射した場合を示している。なお、図５では、蒸発圧による曲げ歪みが生じている面での歪みと応力の生じ方を、質点（黒丸）と質点間のばね（実線）のモデルで表わしている。
【００３９】
第２工程における楕円形状の集光スポットによるクラック延伸効果について、図５を用いて説明する。図５（ａ）に示すように、集光スポット形状が真円のレーザ光を照射した場合、１単位のエネルギーのレーザ光の照射で質点ＣにＰ１＝１単位の蒸発圧が加わり、質点Ｃに変位δ１が生じ、質点Ｎ、Ｅ、Ｓ、Ｗとの間にそれぞれ引っ張り力Ｐ２が生じる。質点Ｎ、Ｅ、Ｓ、Ｗとの間の引っ張り力Ｐ２×４が蒸発圧Ｐ１とつりあうことから、Ｐ２の大きさは１／４単位となる。すなわち、Ｎ−Ｓ方向に作用する引っ張り力は１／４単位となる。
【００４０】
一方、図５（ｂ）に示すように、集光スポット形状が楕円比ｅ＝２の楕円のレーザ光を照射した場合、１単位のエネルギーのレーザ光の照射で質点Ｃ１、Ｃ２にそれぞれＰ１’＝１／２単位の蒸発圧が加わり、質点Ｃ１、Ｃ２にそれぞれ変位δ１’が生じ、質点Ｎ１、Ｎ２、Ｅ、Ｓ１、Ｓ２、Ｗとの間にそれぞれ引っ張り力Ｐ２’が生じる。
【００４１】
質点Ｎ１、Ｎ２、Ｅ、Ｓ１、Ｓ２、Ｗとの間の引っ張り力Ｐ２’×６が蒸発圧Ｐ１’とつりあうことから、Ｐ２’の大きさは１／６単位となる。Ｎ−Ｓ方向（Ｎ１Ｓ１方向、Ｎ２Ｓ２方向）に作用する引っ張り力は２／６単位となる。特に、近傍にＷ−Ｅ方向のクラックがある場合、Ｎ−Ｓ方向に作用する引っ張り応力はクラック先端に集中する。
【００４２】
同様に考えて、集光スポット形状がＷ−Ｅ方向に長軸を持つ楕円比ｅの楕円のレーザ光を照射する場合、１単位のエネルギーのレーザ光の照射によりＮ−Ｓ方向に作用する引っ張り力はｅ／（ｅ＋１）単位となる。実際の３次元の構造においてはさらに複雑な解析が必要となるが、定性的傾向として、集光スポット形状を楕円とすると、その長軸方向のクラック１３を延伸させる効果を高めることができる。
【００４３】
ただし、集光スポット２３に与えたエネルギーは、熱拡散により拡散する。加工対象が蒸発する加工領域が広がると、集光スポット形状を楕円としても熱拡散による加工領域はほとんど楕円化せず、クラック延伸効果を高められない。このため、本実施の形態１では、レーザ光２１の集光スポット形状の楕円の半長径ａが式１を満たすようにし、楕円の半長径ａが半導体基板１０の熱拡散長以上となるように設定する。
【００４４】
図６は、集光スポットの楕円比を変化させたときのレーザ光による加工痕を示す顕微鏡観察像であり、（ａ）楕円比ｅ＝１、（ｂ）楕円比ｅ＝４、（ｃ）楕円比ｅ＝８．３、（ｄ）楕円比ｅ＝１２．５、（ｅ）楕円比ｅ＝２０、（ｆ）楕円比ｅ＝２５である。照射したレーザ光の波長は１０６４ｎｍ（２光子吸収）、対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．４、パルス幅ｔｐは１６０ｎｓ、加工対象はＩｎＰである。
【００４５】
楕円比ｅ＝１の場合の集光スポットの直径は、２光子吸収の場合のエアリーディスク径ＤＡとして、２．３μｍとなり、楕円比ｅの場合の集光スポットの半長径ａはｅＤＡ／２となる。ＩｎＰの熱伝導率ｋ＝７０Ｗ／Ｋ・ｍ、比熱ｃ＝３２０Ｊ／ｋｇ・Ｋ、密度ρ４７８７ｋｇ／ｍ３から、熱拡散長はＬｔ＝２√（ｋｔｐ／ｃρ）＝５．４μｍである。
【００４６】
楕円比ｅが１〜４では、集光スポットの半長径ａは熱拡散長Ｌｔ未満であり、加工痕の形状はほぼ真円となっている。楕円比ｅ≧８．３では、集光スポットの半長径ａは熱拡散長Ｌｔ以上であり、楕円比ｅ＝８．３では加工痕形状は依然ほぼ真円であるものの、楕円比ｅ＝１２．５以上では、明確に楕円となっている。
【００４７】
楕円比に対するクラック延伸効果の実験結果について、図７及び図８を用いて説明する。この実験では、図７に示すように、半導体基板１０を−Ｘ方向に距離ｐ移動し、クラック１３の先端１３ｂ近傍の未分離領域側に集光点２２を移動させてパルスのレーザ光２１を照射した。３回の照射を行い、３回全てにおいてクラック１３の延伸が確認できた場合のレーザ光２１の照射ピッチｐの最大値をクラック延伸距離Ｌｃとした。
【００４８】
図８は、上記実験の結果を示すグラフであり、横軸は各楕円比に対する半長径ａ（μｍ）、縦軸はクラック延伸距離Ｌｃ（μｍ）を示している。図８に示すように、半長径ａを熱拡散長Ｌｔ（５．４μｍ）以上とする上記式１を満たすことにより、集光スポット形状を楕円とする効果が得られることが明らかである。
【００４９】
なお、本実施の形態１では、レーザ光２１の集光スポット形状を楕円としたが、本発明における集光スポット形状は、縦方向と横方向で軸の長さが異なり、その半長径ａを半導体基板１０の熱拡散長Ｌｔ以上とする式１を満たすものであれば、楕円の他、長円、長方形等であっても良い。
【００５０】
また、集光スポット２３の形状を楕円とするためのビーム成形手段として、本実施の形態１ではシリンドリカルレンズ４ａ、４ｂを挙げているが、ビーム成形手段はこれに限定されるものではなく、単一のシリンドリカルレンズによる非点収差または楕円形状レチクル等、集光スポット２３の形状を楕円化することができる公知の光学系を用いても良い。
【００５１】
また、半導体基板１０とレーザ光２１の集光点２２の相対的な位置関係を移動させる照射位置移動手段として、本実施の形態１では移動ステージ８を挙げているが、照射位置移動手段はこれに限定されるものではなく、対物レンズを移動ステージに搭載する構成やガルバノスキャンミラー等、集光点２２の相対的な位置関係を移動させる公知の光学系を用いても良い。
【００５２】
以上のように、本実施の形態１に係る半導体素子の製造方法並びに製造装置１によれば、レーザ光２１の集光スポット形状を楕円とし、半導体基板１０と固定用シート１４の界面１５の分離予定線１２ａ上にレーザ光２１を集光して照射することにより、初期クラック１３ａを延伸するようにしたので、集光スポット形状が真円の場合に比べて楕円の長軸方向のクラック延伸効果が大きく、レーザ光２１のエネルギーを小さくすることができる。このため、半導体基板１０の素子領域１１への熱ダメージやデブリを低減することができると共に、平坦性の良い分離面を安定して得ることが可能である。
【００５３】
また、集光スポット形状の楕円の長軸を分離予定線１２ａに沿う方向とし且つ該楕円の半長径ａが式１を満たすことにより、該楕円の半長径ａが熱拡散長Ｌｔ以上となり、楕円の長軸方向のクラック延伸効果を高めることができる。さらに、固定用シート１４の側からレーザ光２１を照射することにより、素子領域１１への熱ダメージやデブリを低減することができ、素子の特性劣化を抑制することできる。これらのことから、本実施の形態１に係る半導体素子の製造方法並びに製造装置１は、レーザダイオードの共振器ミラーの形成に適用することができる。
【００５４】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、半導体素子の製造装置１から照射されるレーザ光２１の波長を、半導体基板１０に吸収される波長（例えば半導体基板１０がＩｎＰの場合、５３２ｎｍ）とする点で、上記実施の形態１と異なる。その他の構成については上記実施の形態１と同じであるので、説明を省略する（図３参照）。
【００５５】
本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、半導体基板１０に吸収される波長のレーザ光２１を用いることにより、レーザ光２１が半導体基板１０と固定用シート１４の界面１５で効率良く吸収されることから、蒸発圧及び引っ張り応力をさらに高めることができる。このため、分離に必要なレーザ光２１のエネルギーを小さくすることができ、半導体基板１０の素子領域１１への熱ダメージやデブリを低減することができる。
【００５６】
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る半導体素子の製造装置の一部を示す斜視図である。本実施の形態３に係る半導体素子の製造装置は、補強材６を設置していない点で上記実施の形態１と異なる。その他の構成については上記実施の形態１と同じであるので、説明を省略する（図３参照）。
【００５７】
上記実施の形態１で説明した実験結果（図８参照）に示されるように、レーザ光２１の集光スポット形状の楕円の半長径ａを熱拡散長Ｌｔ以上とする上記式１を満たすことにより、十分なクラック延伸距離Ｌｃが得られる。また、半導体基板１０に固定用シート１４を介して補強材６を配置することにより、固定用シート１４の曲げ歪みを抑え、クラック延伸効果を増大することができる。
【００５８】
ただし、クラック延伸距離Ｌｃは、半導体基板１０の材質や厚み、レーザ光２１の光源２の波長、パルスエネルギー、パルス幅等の条件によって異なる。従って、条件によっては、補強材６を設置しなくても、半導体素子の設計上、十分なクラック延伸距離Ｌｃが得られることもあり、その場合は補強材６を用いる必要はない。
【００５９】
本実施の形態３に係る半導体素子の製造方法において用いられる固定用シート１４は、上記実施の形態１と同様に、レーザ光２１を透過するものであり、固定用シート１４の側から半導体基板１０と固定用シート１４の界面にレーザ光２１を照射する。本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、補強材６を用いないことにより、分離工程を簡素化することができる。
【００６０】
実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４に係る半導体素子の製造装置の一部を示す斜視図である。本実施の形態４に係る半導体素子の製造装置は、レーザ光２１を半導体基板１０の下方から照射するようにした点で上記実施の形態１と異なる。その他の構成については上記実施の形態１と同じであるので、説明を省略する（図３参照）。
【００６１】
本実施の形態４では、図１０に示すように、半導体基板１０の下方からレーザ光２１を照射するため、レーザ光２１を図中手前側から導き、ミラー３ｂにより立ち上げている。また、半導体基板１０と固定用シート１４の界面に向かって、固定用シート１４の側からレーザ光２１を照射するため、半導体基板１０、固定用シート１４、及び補強材６の配置順が、上記実施の形態１と逆になっている。
【００６２】
本実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、半導体基板１０を固定用シート１４の上に載置しているので、半導体基板１０が自重により固定用シート１４から剥離し落下する懸念がなく、分離工程の安定化を図ることができる。
【００６３】
実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５に係る半導体素子の製造装置の一部を示す斜視図である。本実施の形態５に係る半導体素子の製造装置は、半導体基板１０と固定用シート１４の界面に向かって、半導体基板１０の側からレーザ光２１を照射するようにした点、及び補強材６を設置していない点で、上記実施の形態１と異なる。その他の構成については上記実施の形態１と同じであるので、説明を省略する（図３参照）。
【００６４】
本実施の形態５においても、上記実施の形態４と同様に、半導体基板１０を固定用シート１４の上に載置しているので、半導体基板１０が自重により固定用シート１４から剥離し落下する懸念がなく、分離工程の安定化を図ることができる。また、固定用シート１４を移動ステージ８の上面に載置することにより、移動ステージ８が補強材６としての働きを兼ねるため、補強材６を設置する必要がない。
【００６５】
また、レーザ光２１を半導体基板１０と固定用シート１４の界面付近のみで吸収させるため、多光子吸収が支配的となるように、レーザ光２１の波長を半導体基板１０のバンドギャップ波長より長波長とし、且つレーザ光２１のパルス幅を短く、集光点でのエネルギー密度を高くする。
【００６６】
本実施の形態５によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、レーザ光２１の吸収を集光点の近傍に集中させることができ、大きな蒸発圧が得られる。さらに、１光子吸収の場合と比べて集光スポット径を縮小することができ、加工による熱ダメージやデブリの生じる領域を局在化することができる。また、上記実施の形態４と同様に、半導体基板１０を固定用シート１４の上に載置しているので、半導体基板１０が自重により固定用シート１４から剥離し落下する懸念がなく、分離工程の安定化を図ることができる。
【００６７】
実施の形態６．
図１２は、本発明の実施の形態６に係る半導体素子の製造方法を示す斜視図である。本実施の形態６では、図１２に示すように、半導体素子の製造装置１を用い、半導体基板１０に初期クラック１３ａを形成する第１工程を実施するものである。なお、図１２に示す半導体素子の製造装置１は、上記実施の形態１で説明した半導体素子の製造装置１（図３参照）と同じであるので、各部の説明は省略する。
【００６８】
本実施の形態６に係る半導体素子の製造方法の第１工程について説明する。パルスレーザを光源２とするレーザ光２１の集光スポット形状を楕円とし、該楕円の長軸を分離予定線１２ａに沿う方向とし、且つ該楕円の半長径ａが上記式１を満たすようにする。このレーザ光２１を半導体基板１０と固定用シート１４の界面の分離予定線１２ａ上に集光して照射することにより、界面に蒸発圧を発生させ、初期クラック１３ａを形成する。
【００６９】
なお、レーザ光２１の照射により半導体基板１０に初期クラック１３ａを形成する加工原理は、上記実施の形態１で説明した通りである（図１及び図２参照）。レーザ光２１の照射により、半導体基板１０と固定用シート１４の界面１５に蒸発圧が発生し、界面１５と反対側の半導体基板１０の面に引っ張り応力が生じる。この引っ張り応力が十分に大きければ、予め初期クラック１３ａが形成されていなくても、半導体基板１０にはクラックが生じる。
【００７０】
なお、本実施の形態６では、半導体基板１０に初期クラック１３ａを形成する第１工程を半導体素子の製造装置１で実施したが、当然、その後の第２工程も引き続き同じ半導体素子の製造装置１で実施することができるのは言うまでもない。
【００７１】
本実施の形態６によれば、半導体基板１０に初期クラック１３ａを形成する第１工程と、初期クラック１３ａを延伸し半導体基板１０を分離する第２工程とを、１台の半導体素子の製造装置１で実施することが可能である。従って、ポイントスクライバ９と３点曲げブレイク装置により実施していた従来方法に比べて、分離工程を大幅に簡素化することができる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【図１】
2016208522.tif 000008
【図２】
2016208522.tif 000009
【図３】
2016208522.tif 000010
【図４】
2016208522.tif 000011
【図５】
2016208522.tif 000012
【図６】
2016208522.tif 000013
【図７】
2016208522.tif 000014
【図８】
2016208522.tif 000015
【図９】
2016208522.tif 000016
【図１０】
2016208522.tif 000017
【図１１】
2016208522.tif 000018
【図１２】
2016208522.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月1日(2017.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子が形成された半導体基板に蒸発圧閉じ込めシートを貼り付け、前記素子間の分離予定線上の一部に初期クラックを形成する第１工程と、
前記半導体基板の前記分離予定線上にレーザ光を照射して前記初期クラックを延伸し、個々の前記素子に分離する第２工程を含み、
前記第２工程において、レーザ光の集光スポット形状を楕円とし該楕円の長軸を前記分離予定線に沿う方向として、前記半導体基板と前記蒸発圧閉じ込めシートの界面の前記分離予定線上にレーザ光を集光して照射し、照射により生じる蒸発圧を前記半導体基板と前記蒸発圧閉じ込めシートとの間に閉じ込め、前記半導体基板に対する曲げ力として作用させることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程において、前記初期クラックを前記半導体基板の前記分離予定線上の一方の端部に形成し、前記第２工程において、レーザ光の集光点を前記分離予定線上で移動させて複数点照射し、前記初期クラックを前記半導体基板の他方の端部まで順次延伸することを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程において、レーザ光の集光スポット形状の楕円の半長径ａが、下記式１を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体素子の製造方法。
【数１】
2016208522.tif 000020
ｋ：半導体基板の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
ｃ：半導体基板の比熱容量（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）
ρ：半導体基板の密度（ｋｇ／ｍ３）
ｔｐ：レーザ光のパルス幅（ｓ）
【請求項４】
前記第１工程において、レーザ光の集光スポット形状を楕円とし、該楕円の長軸を前記分離予定線に沿う方向とし且つ該楕円の半長径ａが上記式１を満たすようにして、前記界面の前記分離予定線上にレーザ光を集光して照射することにより、前記初期クラックを形成することを特徴とする請求項３記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
レーザ光は、パルスレーザを光源とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
レーザ光の集光スポット形状の楕円の長軸を、前記半導体基板の劈開方向に一致させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記蒸発圧閉じ込めシートは、前記半導体基板の前記素子が形成されている面と反対側の面に貼り付けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板には、前記蒸発圧閉じ込めシートを介して補強材が貼り付けられることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記蒸発圧閉じ込めシートは、レーザ光を透過するものであり、前記蒸発圧閉じ込めシートの側から前記界面にレーザ光を照射することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
レーザ光の波長を、前記半導体基板に吸収される波長とすることを特徴とする請求項９記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記半導体基板は、レーザ光を透過するものであり、前記半導体基板の側から前記界面にレーザ光を照射することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
光源から出射したレーザ光の集光スポット形状を楕円とし、該楕円の長軸を半導体基板の分離予定線に沿う方向とするビーム成形手段と、
前記光源から出射したレーザ光を、前記半導体基板に貼り付けられた蒸発圧閉じ込めシートと前記半導体基板の界面の分離予定線上に集光し、前記蒸発圧閉じ込めシートの側から照射するビーム照射手段と、
前記蒸発圧閉じ込めシートまたは前記蒸発圧閉じ込めシートに貼り付けられた補強材を移動ステージ上に支持する支持材を備え、
前記半導体基板は、前記支持材を介して前記移動ステージ上に設置されることを特徴とする半導体素子の製造装置。
【請求項１３】
前記半導体基板とレーザ光の集光点の相対的な位置関係を移動させる照射位置移動手段を備えたことを特徴とする請求項１２記載の半導体素子の製造装置。
【請求項１４】
前記半導体基板の面方位と、レーザ光の集光スポット形状の楕円の長軸方向との相対的な角度を変化させる回転調整手段を備えたことを特徴とする請求項１２または請求項１３記載の半導体素子の製造装置。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、半導体素子の製造方法並びに製造装置に関し、特に、半導体基板を個々の半導体素子に分離する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板を個々の半導体素子に分離する方法として、罫書きにより起点となる溝を形成し、溝を広げる方向に応力がかかるよう３点曲げを行う方法が実施されていた。しかし、このような機械的な加工方法では、分離する間隔が短い場合、３点曲げの応力が有効に作用せず、分離不良が多発するという問題があった。このため、機械的な加工方法に代わる分離方法として、レーザ照射による分離方法が期待されている。
【０００３】
レーザ照射による分離方法の先行例として、特許文献１では、半導体基板の分離予定線上に超短パルスレーザ光を照射し、基板の材料を蒸発させることにより分離する方法が開示されている。また、特許文献２では、半導体基板の内部にレーザ光を照射し、分離予定線に沿って集光点を移動させることにより、基板内部にクラック領域（または溶融処理領域）を形成し、次いで基板に外力を印加することにより基板を分離する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２４７６８号公報
【特許文献２】特開２００６−１６５５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体基板をレーザ照射により個々の半導体素子に分離する際には、素子領域への熱ダメージに加え、蒸発した材料が再付着することによる汚れ（これをデブリという）による素子特性の劣化を抑制しつつ、素子領域において平坦性が良い分離面を得ることが求められる。特に、レーザダイオードの共振器ミラーの形成においては、平坦性が良好な分離面である必要がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１による分離方法では、超短パルスレーザ光を照射することにより分離予定線上の半導体基板材料を蒸発させているため、半導体基板の素子領域への熱ダメージやデブリにより、素子特性が劣化するという問題があった。また、特許文献２による分離方法では、基板内部に多数形成されたクラック領域のそれぞれから独立してクラックが延伸するため、分離面の平坦性が悪いという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、半導体基板の素子領域への熱ダメージやデブリを低減することができ、平坦性が良好な分離面を得ることが可能な半導体素子の製造方法並びに製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る半導体素子の製造方法は、複数の素子が形成された半導体基板に蒸発圧閉じ込めシートを貼り付け、素子間の分離予定線上の一部に初期クラックを形成する第１工程と、半導体基板の分離予定線上にレーザ光を照射して初期クラックを延伸し、個々の素子に分離する第２工程を含み、第２工程において、レーザ光の集光スポット形状を楕円とし該楕円の長軸を分離予定線に沿う方向として、半導体基板と蒸発圧閉じ込めシートの界面の分離予定線上にレーザ光を集光して照射し、照射により生じる蒸発圧を蒸発圧閉じ込めシートと半導体基板の間に閉じ込め、半導体基板に対する曲げ力として作用させるものである。
【０００９】
また、本発明に係る半導体素子の製造装置は、光源から出射したレーザ光の集光スポット形状を楕円とし、該楕円の長軸を半導体基板の分離予定線に沿う方向とするビーム成形手段と、光源から出射したレーザ光を、半導体基板に貼り付けられた蒸発圧閉じ込めシートと半導体基板の界面の分離予定線上に集光し、蒸発圧閉じ込めシートの側から照射するビーム照射手段と、蒸発圧閉じ込めシートまたは蒸発圧閉じ込めシートに貼り付けられた補強材を移動ステージ上に支持する支持材を備え、半導体基板は、支持材を介して移動ステージ上に設置されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る半導体素子の製造方法によれば、レーザ光の集光スポット形状を楕円とし、半導体基板と蒸発圧閉じ込めシートの界面の分離予定線上にレーザ光を集光して照射し、照射により生じる蒸発圧を半導体基板と蒸発圧閉じ込めシートの間に閉じ込め、半導体基板に対する曲げ力として作用させることにより初期クラックを延伸するようにしたので、集光スポット形状が真円の場合に比べて楕円の長軸方向のクラック延伸効果が大きく、レーザ光のエネルギーを小さくすることができる。このため、半導体基板の素子領域への熱ダメージやデブリを低減することができると共に、平坦性の良い分離面を得ることが可能である。
【００１１】
また、本発明に係る半導体素子の製造装置によれば、ビーム成形手段によりレーザ光の集光スポット形状を楕円とし、半導体基板と蒸発圧閉じ込めシートの界面の分離予定線上にレーザ光を集光して蒸発圧閉じ込めシートの側から照射し、照射により生じる蒸発圧を半導体基板と蒸発圧閉じ込めシートの間に閉じ込め、半導体基板に対する曲げ力として作用させることにより初期クラックを延伸するようにしたので、集光スポット形状が真円の場合に比べて楕円の長軸方向のクラック延伸効果が大きく、レーザ光のエネルギーを小さくすることができる。このため、半導体基板の素子領域への熱ダメージやデブリを低減することができると共に、平坦性の良い分離面を得ることが可能である。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体素子の製造方法において初期クラックを延伸する加工原理を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体素子の製造方法において初期クラックを延伸する加工原理を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体素子の製造装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体素子の製造方法を説明する斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１における楕円形状の集光スポットによる引っ張り応力増大効果を説明する模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１において集光スポットの楕円比を変化させたときのレーザ光による加工痕の顕微鏡観察像を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１における楕円比に対するクラック延伸効果の実験の方法を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１における楕円比に対するクラック延伸効果の実験結果を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る半導体素子の製造装置の一部を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る半導体素子の製造装置の一部を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る半導体素子の製造装置の一部を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係る半導体素子の製造方法を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係る半導体素子の製造方法並びに製造装置について、図面に基づいて説明する。図１及び図２は、本実施の形態１に係る半導体素子の製造方法において、初期クラックを延伸する加工原理を説明する図である。また、図３は、本実施の形態１に係る半導体素子の製造装置を示し、図４は本実施の形態１に係る半導体素子の製造方法を示している。なお、各図において、図中、同一、相当部分には同一符号を付している。
【００１４】
本実施の形態１に係る半導体素子の製造方法は、半導体素子の分離工程における分離方法であり、第１工程と第２工程を含んでいる。第１工程は、複数の素子が形成された素子領域１１を有する半導体基板１０に蒸発圧閉じ込めシートである固定用シート１４を貼り付け、素子間の分離予定線１２ａ上の一部に初期クラック１３ａを形成する工程である。
【００１５】
また、第２工程は、半導体基板１０の分離予定線１２ａ上にレーザ光２１を照射して初期クラック１３ａを延伸し、個々の素子に分離する工程である。この第２工程では、半導体基板１０と固定用シート１４の界面１５の分離予定線１２ａ上にレーザ光２１を集光して照射し、界面１５に蒸発圧を発生させることにより初期クラック１３ａを延伸するものである。
【００１６】
レーザ光の照射により界面１５に蒸発圧を発生させ、初期クラック１３ａを延伸する加工原理について、図１及び図２を用いて説明する。なお、以下の説明において、「クラック１３」あるいは「初期クラック１３ａ」は、半導体基板１０の原子間の結合が断ち切られ分離した部分の面と定義する。混同の恐れが無い場合、分離した部分の面と半導体基板１０表面の交線のことをクラック１３と表記し、混同の恐れがある場合は、「クラック面」「クラック線」と表記を分ける。また、「クラック１３の先端１３ｂ」は、クラック面またはクラック線と、分離していない部分の境界線（または境界点）と定義する。
【００１７】
まず、基本的な加工原理について図１を用いて説明する。図１（ａ）に示すように、半導体基板１０の素子領域１１が形成されている側の面には、第１工程において初期クラック１３ａが形成され、その反対側の面には固定用シート１４が貼り付けられている。固定用シート１４には、レーザ光２１を透過する材質のものを用いている。半導体基板１０と固定用シート１４の界面１５に、固定用シート１４の側からレーザ光２１を集光して照射すると、半導体基板１０の集光点２２付近が加熱され蒸発する。
【００１８】
このとき、図１（ｂ）に示すように、蒸発圧（図中、矢印Ａ）が発生し、半導体基板１０に曲げ歪みが生じ、集光点２２と逆側の面、すなわち素子領域１１が形成されている側の面において引っ張り応力（図中、矢印Ｂ）が生じる。この引っ張り応力はクラックの先端に集中するため、図１（ｃ）に示すように、初期クラック１３ａの先端からクラックを延伸する形で半導体基板１０に破断（図中、Ｃで示す）を生じる。以上が基本的な加工原理である。
【００１９】
分離工程における固定用シート１４としては、半導体基板１０との粘着性や後工程のエキスパンド工程のため、塩化ビニル等の樹脂フィルムが用いられる。塩化ビニル等の樹脂フィルムは、半導体基板１０に比べヤング率が２桁程度低いため、固定用シート１４として用いた場合、蒸発圧による曲げ歪みの大部分が固定用シート１４側に生じ、半導体基板１０に作用する引っ張り応力が小さくなる。
【００２０】
そこで、図２に示すように、半導体基板１０に固定用シート１４を介して補強材６を配置することにより、固定用シート１４の曲げ歪みを抑え、半導体基板１０に作用する引っ張り応力を増大し、クラック延伸効果を増大させる。なお、図２（ａ）〜図２（ｃ）における作用は、図１と同様であるので説明を省略する。
【００２１】
補強材６としては、レーザ光２１を透過する材質であるガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、あるいは固定用シート１４と同じ塩化ビニル等が用いられる。ガラスのような高ヤング率の補強材６を用いた場合、固定用シート１４の変形抑制効果が大きいという利点がある。また、塩化ビニルのような低ヤング率の補強材６を用いた場合は、本分離工程後に剥離が容易であり、特別な薬液や装置を要しないという利点がある。
【００２２】
次に、本実施の形態１に係る半導体素子の製造装置について、図３を用いて説明する。なお、図３では、説明の都合上、陰線処理は部分的にしか実施していない。半導体素子の製造装置１は、光源２、ミラー３ａ、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂ、対物レンズ５、補強材６を支持する支持材７、及び移動ステージ８を備えている。
【００２３】
レーザ光２１の光源２は、ＹＡＧパルスレーザである。ＹＡＧレーザの発振波長１０６４ｎｍは、半導体基板１０の材質、本実施の形態１ではＩｎＰ（リン化インジウム）のバンドギャップ波長９１９ｎｍより長波長であるが、短パルス、高エネルギー密度とすることで２光子吸収が主となり、１光子吸収の場合と比較して集光スポット径を１／√２倍に縮小することができる。これにより、半導体基板１０に対する熱ダメージやデブリの生じる領域を局在化することができる。
【００２４】
光源２は、外部からの制御信号により所望のタイミングで単独パルス光を出射させることができると共に、設定された周波数、パルス幅で連続パルス光を出射させることもできる。光源２を出射したレーザ光２１のビーム断面形状は真円である。ビーム成形手段であるシリンドリカルレンズ４ａ、４ｂの焦点距離をそれぞれｆＣ１、ｆＣ２（凹レンズの場合に負と定義。｜ｆＣ１｜＞｜ｆＣ２｜）、レンズ間距離をＤＣ＝ｆｃ１＋ｆｃ２とすると、ｅ＝｜ｆＣ１｜／｜ｆＣ２｜として、レーザ光２１は、Ｘ方向の径がＹ方向の１／ｅ倍の楕円断面の平行光束となる。
【００２５】
さらに、レーザ光２１は、ビーム照射手段である対物レンズ５により半導体基板１０と固定用シート１４の界面の分離予定線１２ａ上に集光され照射される。レーザ光２１の集光スポット２３は、Ｘ方向の径２３ａがＹ方向の径２３ｂのｅ倍の楕円形状となる（以下、ｅを楕円比と呼ぶ）。なお、後述する実験（図８参照）では、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂが無い場合（楕円比ｅ＝１）についても実施した。
【００２６】
半導体基板１０は、素子領域１１が形成された面と反対側の面に固定用シート１４が貼り付けられ、さらに固定用シート１４を介して補強材６が貼り付けられる。固定用シート１４の材質は塩化ビニルであり、補強材６の材質は白板ガラスである。これらはいずれもＹＡＧレーザ（１０６４ｎｍ）を透過させる材質である。
【００２７】
固定用シート１４を介して補強材６に貼り付けられた半導体基板１０は、さらに支持材７を介して移動ステージ８上に設置される。移動ステージ８は、半導体基板１０とレーザ光２１の集光点２２の相対的な位置関係を移動させる照射位置移動手段と、半導体基板１０の面方位とレーザ光２１の集光スポット形状の楕円の長軸方向との相対的な角度を変化させる回転調整手段とを兼ねており、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の移動と、Ｚ軸回転が可能である。
【００２８】
本実施の形態１に係る半導体基板の製造方法について、図４を用いて詳細に説明する。まず、図４（ａ）に示すように、半導体基板１０の素子領域１１が形成された面と反対側の面に固定用シート１４を貼り付け、この半導体基板１０の分離予定面１２の上端部である分離予定線１２ａ上の一方の端部に初期クラック１３ａを形成する（第１工程）。本実施の形態１では、ポイントスクライバ９での罫書きにより初期クラック１３ａを形成している。なお、図中、矢印Ｄは、ポイントスクライバ９の移動方向を示している。
【００２９】
続いて、図４（ｂ）に示すように、本実施の形態１に係る半導体素子の製造装置１（図３参照）を用い、レーザ光２１の集光点を分離予定線１２ａ上で移動させて複数点照射し、初期クラック１３ａを半導体基板１０の他方の端部まで順次延伸する（第２工程）。本実施の形態１では、固定用シート１４は、レーザ光２１を透過するものであり、固定用シート１４の側から固定用シート１４と半導体基板１０の界面にレーザ光２１を照射する。
【００３０】
この時、レーザ光２１の吸収を半導体基板１０と固定用シート１４の界面に集中させることにより、大きな蒸発圧が得られると共に、固定用シート１４の変質または焼損を避けることができる。また、固定用シート１４は、半導体基板１０の素子領域１１と反対側の面に貼り付けられるので、固定用シート１４の側からレーザ光２１を照射することにより、素子領域１１への熱ダメージやデブリを低減することができる。
【００３１】
この第２工程において、ビーム成形手段であるシリンドリカルレンズ４ａ、４ｂにより、パルスレーザを光源２とするレーザ光２１の集光スポット形状を楕円とし、楕円の集光スポット２３の長軸を分離予定線１２ａに沿う方向とする。さらに、該楕円の半長径ａが下記式１を満たすようにして、半導体基板１０と固定用シート１４の界面１５の分離予定線１２ａ上にレーザ光２１を集光して照射する。なお、式１を満たすことによる効果については後述する。
【００３２】
【数１】
2016208522.tif 000021
ｋ：半導体基板の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
ｃ：半導体基板の比熱容量（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）
ρ：半導体基板の密度（ｋｇ／ｍ３）
ｔｐ：レーザ光のパルス幅（ｓ）
【００３３】
具体的な操作としては、分離予定線１２ａの方向をＩｎＰ基板の劈開方向と一致させ、分離予定線１２ａ（劈開方向）が集光スポット形状の楕円の長軸方向（Ｘ軸方向）と一致するよう、移動ステージ８のＺ軸回転を調整する。また、集光点が界面の初期クラック１３ａの先端１３ｂ近傍に位置するよう、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸移動を調整する。
【００３４】
さらに、図４（ｃ）に示すように、移動ステージ８を−Ｘ方向に距離ｐ移動して、クラック１３の先端１３ｂ近傍の未分離領域側に集光点を位置し、パルスのレーザ光２１を照射することにより、クラック１３を延伸する。この距離ｐを照射ピッチと呼ぶ。なお、図中、矢印Ｅは、移動ステージ８の移動方向を示している。
【００３５】
以後は同様に、移動ステージ８の移動、レーザ光２１の照射、クラック１３の延伸を繰り返し、分離予定線１２ａの初期クラック１３ａと反対側の端部までクラック１３を延伸し、半導体基板１０を分離する。このように、レーザ光２１の照射を複数回に分けてクラック１３を延伸することにより、１回の照射で分離予定線１２ａの全長分を延伸する場合に比べて１回当たりのレーザ光２１のエネルギーを小さくすることができ、素子領域１１への熱ダメージやデブリを低減することができる。
【００３６】
図５は、楕円形状の集光スポットによる引っ張り応力増大効果を簡易モデルにより説明する模式図であり、（ａ）は集光スポット形状が真円のレーザ光を照射した場合、（ｂ）は集光スポット形状が楕円比ｅ＝２の楕円のレーザ光を照射した場合を示している。なお、図５では、蒸発圧による曲げ歪みが生じている面での歪みと応力の生じ方を、質点（黒丸）と質点間のばね（実線）のモデルで表わしている。
【００３７】
第２工程における楕円形状の集光スポットによるクラック延伸効果について、図５を用いて説明する。図５（ａ）に示すように、集光スポット形状が真円のレーザ光を照射した場合、１単位のエネルギーのレーザ光の照射で質点ＣにＰ１＝１単位の蒸発圧が加わり、質点Ｃに変位δ１が生じ、質点Ｎ、Ｅ、Ｓ、Ｗとの間にそれぞれ引っ張り力Ｐ２が生じる。質点Ｎ、Ｅ、Ｓ、Ｗとの間の引っ張り力Ｐ２×４が蒸発圧Ｐ１とつりあうことから、Ｐ２の大きさは１／４単位となる。すなわち、Ｎ−Ｓ方向に作用する引っ張り力は１／４単位となる。
【００３８】
一方、図５（ｂ）に示すように、集光スポット形状が楕円比ｅ＝２の楕円のレーザ光を照射した場合、１単位のエネルギーのレーザ光の照射で質点Ｃ１、Ｃ２にそれぞれＰ１’＝１／２単位の蒸発圧が加わり、質点Ｃ１、Ｃ２にそれぞれ変位δ１’が生じ、質点Ｎ１、Ｎ２、Ｅ、Ｓ１、Ｓ２、Ｗとの間にそれぞれ引っ張り力Ｐ２’が生じる。
【００３９】
質点Ｎ１、Ｎ２、Ｅ、Ｓ１、Ｓ２、Ｗとの間の引っ張り力Ｐ２’×６が蒸発圧Ｐ１’とつりあうことから、Ｐ２’の大きさは１／６単位となる。Ｎ−Ｓ方向（Ｎ１Ｓ１方向、Ｎ２Ｓ２方向）に作用する引っ張り力は２／６単位となる。特に、近傍にＷ−Ｅ方向のクラックがある場合、Ｎ−Ｓ方向に作用する引っ張り応力はクラック先端に集中する。
【００４０】
同様に考えて、集光スポット形状がＷ−Ｅ方向に長軸を持つ楕円比ｅの楕円のレーザ光を照射する場合、１単位のエネルギーのレーザ光の照射によりＮ−Ｓ方向に作用する引っ張り力はｅ／（ｅ＋１）単位となる。実際の３次元の構造においてはさらに複雑な解析が必要となるが、定性的傾向として、集光スポット形状を楕円とすると、その長軸方向のクラック１３を延伸させる効果を高めることができる。
【００４１】
ただし、集光スポット２３に与えたエネルギーは、熱拡散により拡散する。加工対象が蒸発する加工領域が広がると、集光スポット形状を楕円としても熱拡散による加工領域はほとんど楕円化せず、クラック延伸効果を高められない。このため、本実施の形態１では、レーザ光２１の集光スポット形状の楕円の半長径ａが式１を満たすようにし、楕円の半長径ａが半導体基板１０の熱拡散長以上となるように設定する。
【００４２】
図６は、集光スポットの楕円比を変化させたときのレーザ光による加工痕を示す顕微鏡観察像であり、（ａ）楕円比ｅ＝１、（ｂ）楕円比ｅ＝４、（ｃ）楕円比ｅ＝８．３、（ｄ）楕円比ｅ＝１２．５、（ｅ）楕円比ｅ＝２０、（ｆ）楕円比ｅ＝２５である。照射したレーザ光の波長は１０６４ｎｍ（２光子吸収）、対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．４、パルス幅ｔｐは１６０ｎｓ、加工対象はＩｎＰである。
【００４３】
楕円比ｅ＝１の場合の集光スポットの直径は、２光子吸収の場合のエアリーディスク径ＤＡとして、２．３μｍとなり、楕円比ｅの場合の集光スポットの半長径ａはｅＤＡ／２となる。ＩｎＰの熱伝導率ｋ＝７０Ｗ／Ｋ・ｍ、比熱ｃ＝３２０Ｊ／ｋｇ・Ｋ、密度ρ４７８７ｋｇ／ｍ３から、熱拡散長はＬｔ＝２√（ｋｔｐ／ｃρ）＝５．４μｍである。
【００４４】
楕円比ｅが１〜４では、集光スポットの半長径ａは熱拡散長Ｌｔ未満であり、加工痕の形状はほぼ真円となっている。楕円比ｅ≧８．３では、集光スポットの半長径ａは熱拡散長Ｌｔ以上であり、楕円比ｅ＝８．３では加工痕形状は依然ほぼ真円であるものの、楕円比ｅ＝１２．５以上では、明確に楕円となっている。
【００４５】
楕円比に対するクラック延伸効果の実験結果について、図７及び図８を用いて説明する。この実験では、図７に示すように、半導体基板１０を−Ｘ方向に距離ｐ移動し、クラック１３の先端１３ｂ近傍の未分離領域側に集光点２２を移動させてパルスのレーザ光２１を照射した。３回の照射を行い、３回全てにおいてクラック１３の延伸が確認できた場合のレーザ光２１の照射ピッチｐの最大値をクラック延伸距離Ｌｃとした。
【００４６】
図８は、上記実験の結果を示すグラフであり、横軸は各楕円比に対する半長径ａ（μｍ）、縦軸はクラック延伸距離Ｌｃ（μｍ）を示している。図８に示すように、半長径ａを熱拡散長Ｌｔ（５．４μｍ）以上とする上記式１を満たすことにより、集光スポット形状を楕円とする効果が得られることが明らかである。
【００４７】
なお、本実施の形態１では、レーザ光２１の集光スポット形状を楕円としたが、本発明における集光スポット形状は、縦方向と横方向で軸の長さが異なり、その半長径ａを半導体基板１０の熱拡散長Ｌｔ以上とする式１を満たすものであれば、楕円の他、長円、長方形等であっても良い。
【００４８】
また、集光スポット２３の形状を楕円とするためのビーム成形手段として、本実施の形態１ではシリンドリカルレンズ４ａ、４ｂを挙げているが、ビーム成形手段はこれに限定されるものではなく、単一のシリンドリカルレンズによる非点収差または楕円形状レチクル等、集光スポット２３の形状を楕円化することができる公知の光学系を用いても良い。
【００４９】
また、半導体基板１０とレーザ光２１の集光点２２の相対的な位置関係を移動させる照射位置移動手段として、本実施の形態１では移動ステージ８を挙げているが、照射位置移動手段はこれに限定されるものではなく、対物レンズを移動ステージに搭載する構成やガルバノスキャンミラー等、集光点２２の相対的な位置関係を移動させる公知の光学系を用いても良い。
【００５０】
以上のように、本実施の形態１に係る半導体素子の製造方法並びに製造装置１によれば、レーザ光２１の集光スポット形状を楕円とし、半導体基板１０と固定用シート１４の界面１５の分離予定線１２ａ上にレーザ光２１を集光して照射することにより、初期クラック１３ａを延伸するようにしたので、集光スポット形状が真円の場合に比べて楕円の長軸方向のクラック延伸効果が大きく、レーザ光２１のエネルギーを小さくすることができる。このため、半導体基板１０の素子領域１１への熱ダメージやデブリを低減することができると共に、平坦性の良い分離面を安定して得ることが可能である。
【００５１】
また、集光スポット形状の楕円の長軸を分離予定線１２ａに沿う方向とし且つ該楕円の半長径ａが式１を満たすことにより、該楕円の半長径ａが熱拡散長Ｌｔ以上となり、楕円の長軸方向のクラック延伸効果を高めることができる。さらに、固定用シート１４の側からレーザ光２１を照射することにより、素子領域１１への熱ダメージやデブリを低減することができ、素子の特性劣化を抑制することできる。これらのことから、本実施の形態１に係る半導体素子の製造方法並びに製造装置１は、レーザダイオードの共振器ミラーの形成に適用することができる。
【００５２】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、半導体素子の製造装置１から照射されるレーザ光２１の波長を、半導体基板１０に吸収される波長（例えば半導体基板１０がＩｎＰの場合、５３２ｎｍ）とする点で、上記実施の形態１と異なる。その他の構成については上記実施の形態１と同じであるので、説明を省略する（図３参照）。
【００５３】
本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、半導体基板１０に吸収される波長のレーザ光２１を用いることにより、レーザ光２１が半導体基板１０と固定用シート１４の界面１５で効率良く吸収されることから、蒸発圧及び引っ張り応力をさらに高めることができる。このため、分離に必要なレーザ光２１のエネルギーを小さくすることができ、半導体基板１０の素子領域１１への熱ダメージやデブリを低減することができる。
【００５４】
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る半導体素子の製造装置の一部を示す斜視図である。本実施の形態３に係る半導体素子の製造装置は、補強材６を設置していない点で上記実施の形態１と異なる。その他の構成については上記実施の形態１と同じであるので、説明を省略する（図３参照）。
【００５５】
上記実施の形態１で説明した実験結果（図８参照）に示されるように、レーザ光２１の集光スポット形状の楕円の半長径ａを熱拡散長Ｌｔ以上とする上記式１を満たすことにより、十分なクラック延伸距離Ｌｃが得られる。また、半導体基板１０に固定用シート１４を介して補強材６を配置することにより、固定用シート１４の曲げ歪みを抑え、クラック延伸効果を増大することができる。
【００５６】
ただし、クラック延伸距離Ｌｃは、半導体基板１０の材質や厚み、レーザ光２１の光源２の波長、パルスエネルギー、パルス幅等の条件によって異なる。従って、条件によっては、補強材６を設置しなくても、半導体素子の設計上、十分なクラック延伸距離Ｌｃが得られることもあり、その場合は補強材６を用いる必要はない。
【００５７】
本実施の形態３に係る半導体素子の製造方法において用いられる固定用シート１４は、上記実施の形態１と同様に、レーザ光２１を透過するものであり、固定用シート１４の側から半導体基板１０と固定用シート１４の界面にレーザ光２１を照射する。本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、補強材６を用いないことにより、分離工程を簡素化することができる。
【００５８】
実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４に係る半導体素子の製造装置の一部を示す斜視図である。本実施の形態４に係る半導体素子の製造装置は、レーザ光２１を半導体基板１０の下方から照射するようにした点で上記実施の形態１と異なる。その他の構成については上記実施の形態１と同じであるので、説明を省略する（図３参照）。
【００５９】
本実施の形態４では、図１０に示すように、半導体基板１０の下方からレーザ光２１を照射するため、レーザ光２１を図中手前側から導き、ミラー３ｂにより立ち上げている。また、半導体基板１０と固定用シート１４の界面に向かって、固定用シート１４の側からレーザ光２１を照射するため、半導体基板１０、固定用シート１４、及び補強材６の配置順が、上記実施の形態１と逆になっている。
【００６０】
本実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、半導体基板１０を固定用シート１４の上に載置しているので、半導体基板１０が自重により固定用シート１４から剥離し落下する懸念がなく、分離工程の安定化を図ることができる。
【００６１】
実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５に係る半導体素子の製造装置の一部を示す斜視図である。本実施の形態５に係る半導体素子の製造装置は、半導体基板１０と固定用シート１４の界面に向かって、半導体基板１０の側からレーザ光２１を照射するようにした点、及び補強材６を設置していない点で、上記実施の形態１と異なる。その他の構成については上記実施の形態１と同じであるので、説明を省略する（図３参照）。
【００６２】
本実施の形態５においても、上記実施の形態４と同様に、半導体基板１０を固定用シート１４の上に載置しているので、半導体基板１０が自重により固定用シート１４から剥離し落下する懸念がなく、分離工程の安定化を図ることができる。また、固定用シート１４を移動ステージ８の上面に載置することにより、移動ステージ８が補強材６としての働きを兼ねるため、補強材６を設置する必要がない。
【００６３】
また、レーザ光２１を半導体基板１０と固定用シート１４の界面付近のみで吸収させるため、多光子吸収が支配的となるように、レーザ光２１の波長を半導体基板１０のバンドギャップ波長より長波長とし、且つレーザ光２１のパルス幅を短く、集光点でのエネルギー密度を高くする。
【００６４】
本実施の形態５によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、レーザ光２１の吸収を集光点の近傍に集中させることができ、大きな蒸発圧が得られる。さらに、１光子吸収の場合と比べて集光スポット径を縮小することができ、加工による熱ダメージやデブリの生じる領域を局在化することができる。また、上記実施の形態４と同様に、半導体基板１０を固定用シート１４の上に載置しているので、半導体基板１０が自重により固定用シート１４から剥離し落下する懸念がなく、分離工程の安定化を図ることができる。
【００６５】
実施の形態６．
図１２は、本発明の実施の形態６に係る半導体素子の製造方法を示す斜視図である。本実施の形態６では、図１２に示すように、半導体素子の製造装置１を用い、半導体基板１０に初期クラック１３ａを形成する第１工程を実施するものである。なお、図１２に示す半導体素子の製造装置１は、上記実施の形態１で説明した半導体素子の製造装置１（図３参照）と同じであるので、各部の説明は省略する。
【００６６】
本実施の形態６に係る半導体素子の製造方法の第１工程について説明する。パルスレーザを光源２とするレーザ光２１の集光スポット形状を楕円とし、該楕円の長軸を分離予定線１２ａに沿う方向とし、且つ該楕円の半長径ａが上記式１を満たすようにする。このレーザ光２１を半導体基板１０と固定用シート１４の界面の分離予定線１２ａ上に集光して照射することにより、界面に蒸発圧を発生させ、初期クラック１３ａを形成する。
【００６７】
なお、レーザ光２１の照射により半導体基板１０に初期クラック１３ａを形成する加工原理は、上記実施の形態１で説明した通りである（図１及び図２参照）。レーザ光２１の照射により、半導体基板１０と固定用シート１４の界面１５に蒸発圧が発生し、界面１５と反対側の半導体基板１０の面に引っ張り応力が生じる。この引っ張り応力が十分に大きければ、予め初期クラック１３ａが形成されていなくても、半導体基板１０にはクラックが生じる。
【００６８】
なお、本実施の形態６では、半導体基板１０に初期クラック１３ａを形成する第１工程を半導体素子の製造装置１で実施したが、当然、その後の第２工程も引き続き同じ半導体素子の製造装置１で実施することができるのは言うまでもない。
【００６９】
本実施の形態６によれば、半導体基板１０に初期クラック１３ａを形成する第１工程と、初期クラック１３ａを延伸し半導体基板１０を分離する第２工程とを、１台の半導体素子の製造装置１で実施することが可能である。従って、ポイントスクライバ９と３点曲げブレイク装置により実施していた従来方法に比べて、分離工程を大幅に簡素化することができる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【国際調査報告】
2016208522.tif 000022
2016208522.tif 000023
2016208522.tif 000024
2016208522.tif 000025