JP2006142556A - 基板製造装置および基板製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インゴットから少ない切り代で薄い基板を形成できる基板製造装置および基板製造方法を提供すること。
【解決手段】 レーザー光の集光点が、インゴット１の加工面の中心近傍に位置するように、レーザー装置３および集光レンズ５の位置を、移動装置によって位置決めする。そして、インゴット１を載置しているターンテーブル２をα方向に回転させながらレーザー装置３および集光レンズ５を、インゴット１の径方向外方に所定の速度で移動させて、レーザー光の集光点を、加工面上を渦巻き状に移動させる。その後、真空チャック８によって、インゴット１からウエハ７を切除する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板製造装置および基板製造方法に関し、特に、インゴットから少ない切り代で薄い基板（ウエハ）を形成できる基板製造装置および基板製造方法に関する。

ＳｉやＧａＡｓ等の単結晶からなる円柱状又は角柱状のインゴットから半導体デバイス等に使用するウエハを切断する方法としては、例えば、ダイヤモンドブレードソーやワイヤーソー等によって、インゴットを機械的に切削加工する方法がある。また、ダイヤモンドブレードソーは枚葉処理のため時間がかかることから、現在では、インゴットから複数のウエハを同時に切断できるワイヤーソーが主流となっている。

しかしながら、ワイヤーソーを用いた切削加工では１００μｍ以下の薄いウエハを得ることが困難であるのみならず、加工時の切り代の無駄が多いという問題がある。

インゴットの切り代の無駄をできるだけ少なくできる方法としては、エキシマレーザー光を結晶インゴット表面に集光照射して局所的に温度上昇を起こさせ、熱応力を生じさせて割断をおこすことによって、結晶インゴットを長手方向に対して垂直に切断して基板を作成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記エキシマレーザー光を用いた切断方法では、熱応力で割断が生じるのはインゴット表面近傍のみであり、その後の切断はインゴットの劈開性を利用することになるので、インゴットが雲母等のように劈開性の高い材料の場合には面状に切断できるが、Ｓｉ単結晶のように劈開性が高くない場合には、面状に切断することが困難であるという問題がある。加えて、インゴットの寸法が大きくなるほど、一定の面で劈開することが更に困難になるという問題がある。

また、別の切断方法としては、超音波発信器を適切に移動させることにより、インゴット内部を局所的に破壊する超音波を、インゴット内部の所望の場所を移動させて、インゴット内部の破壊部分を所望の面状に形成して、この破壊部分より基板を剥離する方法がある（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上記超音波を用いた切断方法では、超音波の波長が長いことから、微小な加工領域を形成することが困難であると共に、切り代を低減することも困難であるという問題がある。また、エネルギーが小さいため、プラスチック等の比較的やわらかい材料は加工できるが、Ｓｉ等の硬い材料の加工を行うことができないという問題がある。

また、別の切断方法としては、Ｓｉ単結晶基板の表面から高エネルギーの水素負イオンを注入することにより、表面から深さ約１０μｍの位置に水素高濃度層を形成した後、基板を加熱して水素を析出させることにより、水素高濃度層からＳｉ単結晶薄膜を剥離する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、上記水素負イオンを用いた剥離方法では、水素を打ち込む位置が注入される水素負イオンのエネルギーで決まるので、深さ１０μｍ以上の位置に水素高濃度層を形成しようとすると、負イオンの注入エネルギーを極めて高く設定しなければならず、巨大なイオン注入装置が必要となるという問題がある。更に、水素負イオンのエネルギーが高くなると、Ｓｉ単結晶基板のダメージが大きくなり、基板が劣化して使用できなくなるという問題がある。

尚、材料を切断する材料の切断方法としては、レーザーの集光点を透明材料内の位置に合わせ、材料を局所的にイオン化せしめ、マーキングを目的位置に形成する方法（特許番号第３０２９０４５号参照）や、薄いＳｉ基板の内部にレーザーの集光点を合わせて照射し、内部に切断の起点となる改質領域を形成し、薄いＳｉ基板を切断する方法（特許番号第３４０８８０５号参照）がある。

しかしながら、上記材料内部を局所的にイオン化する方法は、ガラス等の透明材料内部にマーキングを形成するのに有効な方法であり、また、上記提案のＳｉ基板の切断方法は、約５０μｍ程度の非常に薄い基板を切断するのに有効な方法であるが、いずれの方法も、インゴット等の塊状の材料をスライスするのに使用できるのか、また、インゴット等の塊状の材料をスライスするのに使用した場合、どのような問題点が発生するのかが定かではない。
特開２００２−１８４７２４号公報 特開平８−３９５００号公報 特開２００３−１７７２３号公報 特許番号第３０２９０４５号 特許番号第３４０８８０５号

そこで、本発明の課題は、インゴットから少ない切り代で薄い基板を形成できる基板製造装置および基板製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の基板製造装置は、
レーザー光を出射するレーザー装置と、
上記レーザー装置が出射したレーザー光を集光する光学系と、
上記レーザー装置から出射されて上記光学系で集光されたレーザー光の集光点がインゴット内の加工面上を移動するように、上記レーザー装置から出射されて上記光学系を経たレーザー光の集光点と、上記インゴットとを相対的に移動させる移動装置と
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、上記レーザー装置から発振したレーザー光の集光点をインゴットの内部の加工領域に形成でき、この加工領域を隔離面として、基板（ウエハ）を剥離切除することによって、インゴットから基板を分離できる。したがって、剥離時にインゴットから切り代が生じることが殆んどなく、インゴットの材料が無駄になることがない。また、レーザー光の入射面と剥離面が異なるので、剥離時にインゴットの表面の粗度が劣化しても、次のレーザー光の照射に影響を与えることがなくて、連続して所望の形状の基板を形成することできる。

また、一実施形態の基板製造装置は、
上記インゴットを載置して回転するターンテーブルを備え、
上記移動装置は、上記ターンテーブル、上記光学系、または、上記光学系および上記レーザー装置を移動させる。

上記実施形態によれば、インゴットを載置して回転するターンテーブルを備えているので、ターンテーブルを回転させることによって、レーザー光の集光点を、インゴットの周方向に容易に移動させることができて、加工面を容易に形成できる。また、上記移動装置が、上記ターンテーブル、上記光学系、または、上記光学系および上記レーザー装置を移動させるので、レーザー光の集光点を、インゴット内のいかなる箇所にも迅速に移動させることができる。

また、一実施形態の基板製造装置は、上記レーザー装置が、パルスレーザー装置であり、上記パルスレーザー装置は、パルス幅が１ｎｓ以上１μｓ以下のパルスレーザー光を出射する。

上記実施形態によれば、上記レーザー装置は、パルス幅が１ｎｓ以上のパルスレーザー光を出射するので、加工を行うときのメカニズムが非熱的過程となることを防止できて、剥離に適した加工領域を得ることができる。また、上記レーザー装置は、パルス幅が１μｓ以下のパルスレーザー光を出射するので、レーザー光のピーク強度が過度に弱くなることがなくて、内部加工を問題なく行うことができる。

また、一実施形態の基板製造装置は、上記レーザー装置が、波長が１μｍ以上１０μｍ以下のレーザー光を出射する。

上記実施形態によれば、上記レーザー装置が、波長が１μｍ以上のレーザー光を出射するので、インゴットがＳｉインゴットであっても、レーザー光がＳｉインゴットを問題なく透過できて、インゴットを問題なく加工できる。また、上記レーザー装置が、波長が１０μｍ以下のレーザー光を出射するので、レーザー光の集光性が低くなることがなくて、インゴットを問題なく加工できる。

また、一実施形態の基板製造装置は、上記インゴットから剥離された基板を保持する保持手段を備える。

上記実施形態によれば、上記インゴットから剥離された基板を保持する保持手段を備えるので、剥離された基板をインゴットから引き離すことができる。

また、一実施形態の基板製造装置は、上記レーザー装置から出射されて上記光学系を経たレーザー光は、上記加工面に略平行な方向から上記加工面に入射する。

上記実施形態によれば、インゴットの内部にレーザー光を略水平に照射するので、インゴットの内部にレーザー光の入射方向に長い加工領域（剥離容易領域）を形成できる。

また、一実施形態の基板製造装置は、上記ターンテーブルを回転させると共に、上記レーザー光の集光点が上記加工面上を渦巻き状の軌跡を描くように、上記移動装置を制御する制御手段を備えている。

上記実施形態によれば、上記ターンテーブルを回転させると共に、上記レーザー光の集光点が上記加工面上を渦巻き状の軌跡を描くように、上記移動装置を制御する制御手段を備えているので、上記レーザー光の集光点が上記加工面上を渦巻き状の軌跡を描くように、上記レーザー光の集光点を加工面上を移動させることができる。したがって、加工面の面粗さを低くすることができて、平坦性に優れる基板（ウエハ）を形成できる。

また、本発明の基板製造方法は、
インゴットを載置した状態でターンテーブルを回転させながら、レーザー装置から出射されて光学系で集光されたレーザー光の集光点が上記ターンテーブル上で回転している上記インゴット内の加工面上を移動するように、上記ターンテーブル、上記光学系、または、上記光学系および上記レーザー装置を移動装置によって移動させて、上記インゴット内に加工面を形成する加工面形成工程を備えることを特徴としている。

本発明によれば、上記レーザー装置から発振したレーザー光を集光してインゴットの内部に照射して加工領域を形成でき、この加工領域を隔離面として、基板（ウエハ）を剥離切除することによって、インゴットから基板を分離できる。したがって、剥離時にインゴットから切り代が生じることが殆んどなく、インゴットの材料が無駄になることがない。また、レーザー光の入射面と剥離面が異なるので、剥離時にインゴットの表面の粗度が劣化しても、次のレーザー光の照射に影響を与えることがなくて、連続して所望の形状の基板を形成することできる。

また、一実施形態の基板製造方法は、上記レーザー装置が、上記加工面と略平行方向からレーザー光を照射する。

上記実施形態によれば、インゴットの内部にレーザー光を略水平に照射できるので、インゴットの内部にレーザー光の入射方向に長い加工領域（剥離容易領域）を形成できる。

また、一実施形態の基板製造方法は、上記レーザー装置が、パルスレーザー装置であり、上記パルスレーザー装置は、パルス幅が１ｎｓ以上１μｓ以下のパルスレーザー光を出射する。

また、一実施形態の基板製造方法は、上記レーザー装置が、波長が１μｍ以上１０μｍ以下のレーザー光を出射する。

また、一実施形態の基板製造方法は、上記加工面形成工程の後、上記インゴットにおける上記加工面を境にした剥離側に、保持手段を保持させた後、上記保持手段を上記インゴットから離れるように移動させて、上記インゴットから基板を剥離する剥離工程を備える。

また、一実施形態の基板製造方法は、上記移動装置が、上記光学系、または、上記光学系および上記レーザー装置と、上記インゴットとの距離が近づくかまたは遠ざかるように、上記ターンテーブルの回転に同期して、上記ターンテーブル、上記光学系、または、上記光学系および上記レーザー装置を移動させて、上記集光点を、上記加工面上を螺旋状に移動させる。

上記実施形態によれば、上記集光点が、上記加工面上を螺旋状に移動するので、加工面の面粗さを低くすることができて、平坦性に優れる基板（ウエハ）を形成できる。

また、一実施形態の基板製造方法は、上記レーザー装置から出射されて光学系で集光されたレーザー光が上記加工面の周囲に集光点を形成するように、上記ターンテーブル、光学系、または、レーザー装置および光学系を、移動装置によって移動させた後、上記ターンテーブルを回転させながらレーザー装置からレーザー光を出射して、上記インゴットにおける上記加工面の上記周囲の少なくとも一部に切り欠きを形成する切欠形成工程を備える。

上記実施形態によれば、切り欠きを形成するので、基板をインゴットから容易に引き離すことができると共に、インゴットおよび基板が切り離す最中に破損することを防止できる。

本発明の基板製造装置または基板製造方法によれば、少ない切り代で容易に多数枚の薄い基板（ウエハ）を形成することができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の基板製造装置の一実施形態のインゴット切断装置を示す図である。

尚、以下の説明では、例として円板状のＳｉ製のインゴット１を用いる。また、円板状のインゴット１の軸方向を、垂直方向（Ｚ方向）と言及すると共に、上記垂直方向に垂直な平面、すなわち、インゴット１の内部に形成する加工面と平行な面を、水平面（ＸＹ平面）と言及することにする（Ｘ方向およびＹ方向を、水平面上の方向でかつ互いに直交する二つ方向とする）。

このインゴット切断装置は、インゴット１を載置するターンテーブル２と、レーザー装置３と、レーザー装置３から出射されたレーザー光４を集光する光学系としての集光レンズ５と、インゴット１から切除されたウエハ７を保持する保持手段の一例としての真空チャック８と、レーザー装置３および集光レンズ５を、Ｘ,Ｙ,Ｚ方向に移動させる移動装置（図示せず）とを備える。

上記ターンテーブル２は、円形のインゴット載置面を有する円板形状の部材であり、ターンテーブル２の中心軸の回りを図１に矢印αで示す方向に回転できるようになっている。上記ターンテーブル２は、インゴット載置面上に載置されたインゴット１を、ＸＹ平面内をαに示す方向に回転させるようになっている。

上記レーザー装置３は、パルスレーザー装置であり、パルス幅が１５０ｎｓで波長が１.３μｍのパルスレーザー光を出射するようになっている。

また、上記移動装置は、レーザー装置３および集光レンズ５を、移動させることによって、インゴット１の加工面と略平行方向からパルスレーザー光を照射するようになっている。

詳しくは、上記移動装置は、ターンテーブル１の回転に同期して、レーザー装置３および集光レンズ５を、インゴット１の加工面を含むＸＹ平面上を、インゴット１の中心近傍から径方向の外方に移動させて、レーザー装置３から出射されて集光レンズ５で集光されたレーザー光の集光点が、上記加工面上を渦巻き状に移動するようにしている。このようにして、インゴット１を加工してインゴット１内に剥離面（加工面）を形成するようになっている。

レーザー光をインゴット１の内部で十分小さい寸法に集光すると、レーザー光が集光点近傍で局所的に吸収されて、剥離容易領域が形成される。このことから、この剥離容易領域の形成により、好適に剥離が行なわれ、容易に円板状の基板を得ることが可能になるのである。

上記真空チャック８の保持面全面には、微小な吸着孔が均一かつ高密度に形成されている。このことから、真空チャック８は、ウエハを、保持面全面に亘って略均一の保持力で保持できるようになっており、大面積のウエハを破損することなくハンドリングできるようになっている。

ウエハを切断した後のインゴット１から新たなウエハを切断する場合には、移動装置によって、レーザー装置３および集光レンズ５をＺ方向に所定幅（ウエハの厚さに相当）だけ降下させた後、上述した方法と同様に、加工面と略平行な方向からレーザー光を照射して、レーザー光の集光点を渦巻き状に移動させて、円板状の新たなウエハを剥離によってインゴット１から分離する。尚、レーザー装置３および集光レンズ５をＺ方向に所定幅だけ下げる代わりに、ターンテーブル２をＺ方向に所定幅だけ上げても良く、あるいは、レーザー装置３および集光レンズ５をＺ方向に下げた距離と、ターンテーブル２をＺ方向に上げた距離を加えて所定幅の距離としても良いことは勿論である。

次に、本発明の一実施形態の基板製造方法を、説明することにする。

先ず、インゴット載置工程を行う。このインゴット載置工程では、図１に示すように、直径２００ｍｍの円柱形状のＳｉインゴット（以下、単にインゴットという）１の中心軸がターンテーブル２の回転中心に一致するように、ターンテーブル２上に、インゴット１を載置する。

次に、加工面設定工程を行う。この加工面設定工程では、リニアモータやサーボ装置等で構成されている移動装置（図示せず）によって、レーザー装置３および光学系としての集光レンズ５を、インゴット１の上面から５０μｍ鉛直方向下方の平面上に設置して、レーザー光の集光点が、インゴット１の上面から５０μｍ下方のＸＹ平面上を移動するようにする。すなわち、上記５０μｍ下方のＸＹ平面を加工面に設定する。

次に、加工面形成工程を行う。この加工面形成工程では、制御手段である制御装置からレーザー装置３および集光レンズ５の位置を表す制御信号を受けた上記移動装置が、レーザー光の集光点が、インゴット１の加工面の中心近傍に位置するように、レーザー装置３および集光レンズ５の位置を位置決めする。そして、上記制御装置からの制御信号によって、ターンテーブル２の稼働・停止を切り換えるスイッチをオンにすることにより、ターンテーブル２を図１に矢印αに示す方向に回転させながらレーザー装置３および集光レンズ５を、インゴット１の径方向外方に所定の速度で移動させて、レーザー光の集光点を、インゴット１の上面から５０μｍ鉛直方向下方の平面上を渦巻き状に移動させ、上記５０μｍ鉛直方向下方の平面を加工して、剥離面（加工面）を形成する。加工面形成時においては、制御装置から制御信号を受けた移動装置が、ターンテーブル２、レーザー装置３および集光レンズ５を位置決めして、レーザー光が加工面と平行な方向かから加工面に入射するようにしている。

尚、上記制御装置からの制御信号によって、ターンテーブル２の稼働・停止を切り換えるスイッチをオンにすることにより、ターンテーブル２を図１に矢印αに示す方向に回転させながら、レーザー装置および集光レンズを、移動装置によって、インゴット１の中心からの距離に反比例して遅くなるように、インゴット１の径方向外方に移動させても良い。このようにすると、渦巻き（螺旋）の軌跡の間隔を略一定にできるので、剥離を容易にできて、好ましい。

ここで、上記制御装置は、例えば、マイコン（図示せず）と、ターンテーブル２の稼働・停止の切換を行うスイッチとから成る。また、レーザー装置３として、波長が１.３μｍでパルス幅が１５０ｎｓのパルスレーザー光を照射するパルスレーザー装置を使用した。このパルスレーザー装置は、集光点におけるスポット径が約２０μｍであった。上記のように、加工領域に略平行な方向からレーザー光を照射すると、インゴット１の内部にレーザー光５の入射方向に長い加工領域（剥離容易領域）を形成できて、好適に剥離を行うことができる。したがって、真空チャック８によって容易に円板状の基板７を形成することができる。

次に、切欠形成工程を行う。この切欠形成工程では、図２に示すように、レーザー装置３とは別のレーザー装置１０からのレーザー光１１を集光レンズ１２で集光して、インゴット１に剥離の起点となる切り欠き９を形成する。詳細には、レーザー装置１０から出射されて集光レンズ１２で集光された光が、上記加工面の周囲で集光点を形成するように、レーザー装置１０および集光レンズ１２を、移動装置によって移動させた後、ターンテーブル２を回転させながら、レーザー装置１０からレーザー光を出射して、インゴット１における加工面の周囲の一部に切り欠きを形成する。

尚、切欠形成工程で形成する切り欠き９は、図２に示すように、インゴット１の剥離面の端部の一部でもよいし、または、切り欠きは、インゴットの全円周に形成しても良い。また、切り欠きを形成するレーザー装置と、加工面（剥離面）を形成するレーザー装置とは、この実施形態のように異なるものであっても良いし、同一であっても良い。尚、切り欠きを形成するレーザー装置と、加工面（剥離面）を形成するレーザー装置とが、異なる場合、切り欠きを形成するレーザー装置および加工面（剥離面）を形成するレーザー装置の夫々が、光学系および移動装置を必要とすることは勿論である。

次に、剥離工程を行う。この剥離工程では、図１に示すように、インゴット１における上記加工面を境にした剥離側に、真空チャック８を吸着させて、真空チャック８をインゴット１から離れるように移動させて、インゴット１からウエハ７を剥離させて、ウエハ７を製造する。

この後、移動装置によって、レーザー装置１０および集光レンズ１２を、インゴット１（このインゴット１はウエハ７の厚さ分だけ軸方向の寸法が小さくなっている）の軸方向（鉛直方向下方）に移動させた後、上記加工面形成工程から上記剥離工程までの工程を繰り返し、更なるウエハを製造する。

上記実施形態の基板製造方法によれば、レーザー装置４から発振したレーザー光５を集光してインゴット１の内部に略水平に照射して加工領域を形成し、この加工領域を隔離面として、ウエハを剥離切除することによって、インゴット１からウエハ（基板）７を分離している。したがって、剥離時にインゴット１から切り代が生じることが殆んどなく、インゴット１の材料が無駄になることがない。また、レーザーの入射面と剥離面が異なるので、剥離時にインゴット１の表面の粗度が劣化しても、次のレーザー照射に影響を与えることがなくて、連続して所望の形状のウエハを形成することできる。

尚、上記実施形態の基板製造装置および上記実施形態の基板製造方法で用いたレーザー装置３は、波長が１．３μｍでパルス幅が１５０ｎｓのパルスレーザー光を出射するようになっていた。しかしながら、波長およびパルス幅は、これに限定されることなく、他の仕様のレーザー装置を使用しても良い。特に、上記実施形態のように、インゴット１がシリコンの場合には、透過率を考慮すると、レーザー光の波長は１μｍ以上が必要である。一方、波長が長くなると、透過率の点では有効だが、集光性が劣化し、内部加工が困難になることから、レーザー光の波長は１０μｍ以下であることが望ましい。また、パルス幅に関しては、パルス幅が長くなるにつれて、レーザー光のピーク強度が低くなり、内部加工が困難となるため、パルス幅は１μｓ以下が望ましい。一方、パルス幅が短くなると、ピーク強度の点では有利であるが、短くなりすぎると内部加工のメカニズムが非熱的過程となり、剥離に適した加工領域が得られなくなるため、パルス幅は１ｎｓ以上が望ましい。

また、上記実施形態では、保持手段として真空チャック８を使用してウエハ７をハンドリングするようにしたが、保持手段として、静電チャックを使用しても良い。また、保持手段として、接着剤により保持ベースを接着したり、感圧接着テープ等を貼り付けたりして、基板（ウエハ）をハンドリングするようにしても良い。

また、上記実施形態では、一定厚さの基板を得たが、楔状等他の形態の基板を得ることも可能である。また、上記実施形態では、インゴットとしてＳｉインゴット１を用いたが、インゴットの材質はＳｉに限定されず、この発明を、例えばＧａＡｓ等のＳｉインゴット以外のインゴットに適用できることは勿論である。

また、上記実施形態では、ターンテーブル２を回転させると共に、移動装置によって、レーザー装置３および集光レンズ５を、インゴット１の径方向の内方から外方に移動させたが、ターンテーブルを回転させると共に、移動装置によって、レーザー装置および集光レンズを、インゴットの径方向の外方から内方に移動させても良い。

また、上記実施形態では、移動装置は、レーザー装置３および集光レンズ５を、インゴット１の径方向および軸方向に移動させたが、移動装置は、光学系のみを、インゴットの径方向に移動させて、レーザー光の集光点を、インゴットの径方向に移動させても良い。また、移動装置は、ターンテーブルを移動させることによって、移動不可になっているレーザー装置および光学系に対して、レーザー光の集光点を、インゴットの径方向および軸方向に移動させても良い。また、移動装置は、レーザー装置および集光レンズ、および、ターンテーブルを移動させることによって、レーザー光の集光点を、インゴットの径方向および軸方向に移動させても良い。

また、上記実施形態では、ターンテーブル２によってインゴット１を回転させたが、ターンテーブルの代わりに回転不可のインゴットの載置台を使用すると共に、レーザー装置および光学系を、移動装置によって、ＸＹ平面上を周方向に旋回させるようにしても良い。また、ターンテーブルの代わり回転不可の基台を使用すると共に、レーザー装置および光学系を、移動装置によって、揺動させるようにしても良い。

また、上記実施形態では、インゴット１の形状が円板（円柱）形状であったが、インゴットの形状は角柱形状であっても良い。

また、上記実施形態では、上記加工面形成工程の後に上記切欠形成工程を行ったが、切欠形成工程の後に加工面形成工程を行っても良いことは勿論である。

尚、ウエハ（基板）の厚さが薄くなると、集光レンズで集光されたレーザー光の一部が、インゴットの側面から入射しなくて、インゴットの上部側から入射するという現象が起こり、レーザー光における所望の集光性が得られない場合がある。

図３は、レーザー光３７がインゴット３１の上部側から入射するのを回避できる基板製造装置を示す図である。

この基板製造装置のレーザー光学系全体（図３においては、レーザー装置３３および集光レンズ３５）は、インゴットのＸＹ平面に対して、鉛直方向下側に傾斜角βだけ傾斜している。このようにすると、レーザー光３７がインゴット３１の上部側から入射するのを回避できて、インゴット３１の内部にスポット径が小さくて良好な集光点を形成することができる。

尚、図３においては、レーザー光学系全体を、インゴットのＸＹ平面に対して鉛直方向下側に傾けたが、集光系のみをインゴットのＸＹ平面に対して傾斜させるようにしても、同様の作用効果を獲得できる。

図４は、レーザー光４７がインゴット４１の上部側から入射するのを回避できる別の基板製造装置を示す図である。

この基板製造装置は、光学系によって集光したレーザー光の上半分を遮断する遮蔽部材（図４においては、遮断板４３）を有する。このようにすると、レーザー光４７が、インゴット４１の上部側から入射することを確実の防止できて、インゴット４１の内部にスポット径が小さくて良好な集光点を形成することができる。

本発明により、レーザーの内部集光を用いて、インゴットから薄い基板を得ることが可能となった。そして、インゴットをガラスとした場合、非常に薄いガラス基板を得ることができて、液晶のＴＦＴパネルや薄膜太陽電池の基材として用いることができるようになった。また、インゴットをＳｉとした場合、非常に薄いＳｉ基板を得ることができて、ＩＣや太陽電池の基板として用いることが可能になった。

本発明の基板製造装置の一実施形態のインゴット切断装置を示す図である。 インゴットに形成された切り欠きを示す図である。 レーザー光がインゴットの上部側から入射するのを回避できる基板製造装置を示す図である。 レーザー光がインゴットの上部側から入射するのを回避できる基板製造装置を示す図である。

符号の説明

１,３１,４１ インゴット
２ ターンテーブル
３,１０,３３ レーザー装置
４ レーザー光
５,１２,３５ 集光レンズ
７ ウエハ
８ 真空チャック
９ 切り欠き
４３ 遮蔽板

Claims (14)

1. レーザー光を出射するレーザー装置と、
   上記レーザー装置が出射したレーザー光を集光する光学系と、
   上記レーザー装置から出射されて上記光学系で集光されたレーザー光の集光点がインゴット内の加工面上を移動するように、上記レーザー装置から出射されて上記光学系を経たレーザー光の集光点と、上記インゴットとを相対的に移動させる移動装置と
   を備えることを特徴とする基板製造装置。
2. 請求項１に記載の基板製造装置において、
   上記インゴットを載置して回転するターンテーブルを備え、
   上記移動装置は、上記ターンテーブル、上記光学系、または、上記光学系および上記レーザー装置を移動させることを特徴とする基板製造装置。
3. 請求項１または２に記載の基板製造装置において、
   上記レーザー装置は、パルスレーザー装置であり、
   上記パルスレーザー装置は、パルス幅が１ｎｓ以上１μｓ以下のパルスレーザー光を出射することを特徴とする基板製造装置。
4. 請求項１または２に記載の基板製造装置において、
   上記レーザー装置は、波長が１μｍ以上１０μｍ以下のレーザー光を出射することを特徴とする基板製造装置。
5. 請求項１または２に記載の基板製造装置において、
   上記インゴットから剥離された基板を保持する保持手段を備えることを特徴とする基板製造装置。
6. 請求項１または２に記載の基板製造装置において、
   上記レーザー装置から出射されて上記光学系を経たレーザー光は、上記加工面に略平行な方向から上記加工面に入射することを特徴とする基板製造装置。
7. 請求項２に記載の基板製造装置において、
   上記ターンテーブルを回転させると共に、上記レーザー光の集光点が上記加工面上を渦巻き状の軌跡を描くように、上記移動装置を制御する制御手段を備えることを特徴とする基板製造装置。
8. インゴットを載置した状態でターンテーブルを回転させながら、レーザー装置から出射されて光学系で集光されたレーザー光の集光点が上記ターンテーブル上で回転している上記インゴット内の加工面上を移動するように、上記ターンテーブル、上記光学系、または、上記光学系および上記レーザー装置を移動装置によって移動させて、上記インゴット内に加工面を形成する加工面形成工程を備えることを特徴とする基板製造方法。
9. 請求項８に記載の基板製造方法において、
   上記レーザー装置は、上記加工面と略平行方向からレーザー光を照射することを特徴とする基板製造方法。
10. 請求項８に記載の基板製造方法において、
    上記レーザー装置は、パルスレーザー装置であり、
    上記パルスレーザー装置は、パルス幅が１ｎｓ以上１μｓ以下のパルスレーザー光を出射することを特徴とする基板製造方法。
11. 請求項８に記載の基板製造方法において、
    上記レーザー装置は、波長が１μｍ以上１０μｍ以下のレーザー光を出射することを特徴とする基板製造方法。
12. 請求項８に記載の基板製造方法において、
    上記加工面形成工程の後、上記インゴットにおける上記加工面を境にした剥離側に、保持手段を保持させた後、上記保持手段を上記インゴットから離れるように移動させて、上記インゴットから基板を剥離する剥離工程を備えることを特徴とする基板製造方法。
13. 請求項８に記載の基板製造方法において、
    上記移動装置は、上記光学系、または、上記光学系および上記レーザー装置と、上記インゴットとの距離が近づくかまたは遠ざかるように、上記ターンテーブルの回転に同期して、上記ターンテーブル、上記光学系、または、上記光学系および上記レーザー装置を移動させて、上記集光点を、上記加工面上を螺旋状に移動させることを特徴とする基板製造方法。
14. 請求項８に記載の基板製造方法において、
    上記レーザー装置から出射されて光学系で集光されたレーザー光が上記加工面の周囲に集光点を形成するように、上記ターンテーブル、光学系、または、レーザー装置および光学系を、移動装置によって移動させた後、上記ターンテーブルを回転させながらレーザー装置からレーザー光を出射して、上記インゴットにおける上記加工面の上記周囲の少なくとも一部に切り欠きを形成する切欠形成工程を備えることを特徴とする基板製造方法。

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