JP2013141701A - 基板製造方法、および改質層形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の基板製造方法においては、より高い製造効率を得るためには不都合がある。
【解決手段】被加工物１０の表面に平行な分離予定面３０に改質層２０を形成し、改質層２０を境界として被加工物１０から基板を分離する基板製造方法であって、集光レンズ６０ａの光軸５０ａが分離予定面３０に含まれるように集光レンズ６０ａを配置し、集光レンズ６０ａにレーザー光４０ａを入射させ、集光レンズ６０ａを透過したレーザー光４０ａを被加工物１０の表面に入射させることによって、分離予定面３０に改質部２０ａを形成する改質部形成ステップと、被加工物１０と集光レンズ６０ａとの相対的な位置関係を変化させながら改質部形成ステップを繰り返すことによって、複数の改質部２０ａから構成される改質層２０を形成する改質層形成ステップと、改質層２０を境界として被加工物１０から基板を分離する基板分離ステップと、を備えた基板製造方法である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえば、レーザー光エネルギーの多光子吸収にともなう非線形吸収効果を利用して固着力の弱い改質層を形成し被加工物の一部を剥離する、基板製造方法、および改質層形成装置に関する。

たとえば、シリコン（Ｓｉ）またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの結晶からなる円柱状または角柱状の柱状インゴットである被加工物から半導体デバイスの製造に用いられる基板を製造することができる。

被加工物から基板を分離する方法として、ワイヤーソーまたはダイヤモンドブレードソーを使って被加工物を物理的に切削加工する方法が、知られている。

現在では、ダイヤモンドブレードソーを使ってウエハーを１枚ずつ切断する方法は時間がかかるので、複数のワイヤーソーを使って同時に複数のウエハーを切断する方法が主流になっている。

しかしながら、このような被加工物を物理的に切削加工する方法においては、厚さが１００μｍ以下である薄いウエハーを得ることがそもそも困難である。

また、当該方法においては、切り屑として粉末化してしまう無駄な切代が多くなりやすい。

これに対し、被加工物から基板を分離する別の方法として、レーザー光エネルギーの多光子吸収にともなう非線形吸収効果を利用して固着力の弱い改質層を形成し被加工物の一部を剥離する方法が、知られている。

そこで、図７および８を主として参照しながら、そのような従来の基板製造方法について具体的に説明する（たとえば、特許文献１参照）。

なお、図７は、従来の基板製造方法の、改質層１２０の形成を説明するための模式的な斜視図である。

また、図８は、従来の基板製造方法の、改質層１２０の形成を説明するための模式的な部分断面図である。

まず、被加工物１１０の側表面に垂直な方向からのレーザー光１４１が、胴巻き状の切り欠き１１０ａが形成されるように、被加工物１１０の側表面に照射される。

つぎに、被加工物１１０の上表面に垂直な方向からのレーザー光１４０が、集光レンズ１６０を通過したレーザー光１４０の集光点が切り欠き１１０ａによって決定される分離予定面１３０に合わせられ、改質層１２０が切り欠き１１０ａから被加工物１１０の内部に向かって延在する平面状の加工領域として形成されるように、被加工物１１０の上表面に照射される。

かくして、改質層１２０より上表面側にある被加工物１１０の一部を剥離して薄いウエハーを得ることができる。

特開２００６−２４５４９８公報

しかしながら、上述された従来の基板製造方法においては、より高い製造効率を得るためには不都合があることが判明した。

より具体的に説明すると、改質層１２０はラグビーボールのようなほぼ回転楕円体状の多数の改質部で構成される。

そのような改質部１２０ａは、レーザー光１４０のエネルギーの多光子吸収にともなう多結晶化によって生成されるので、矢印Ｘ１で示される方向に長く伸びる。すなわち、上記の回転楕円体の長軸の方向は矢印Ｘ１で示される方向であり、回転楕円体の短軸の方向は矢印Ｘ１で示される方向に垂直な方向である。

ここに、矢印Ｘ１で示される方向は、レーザー光１４０が集光レンズに入射される方向であるが、被加工物１１０の上表面に垂直な方向であり、集光レンズ１６０の光軸１５０の方向と実質的に一致する。

レーザー光１４０は、改質層１２０が被加工物１１０の上表面に平行な平面内に延在するように、パルスレーザーを走査することによって照射される。

そして、レーザー光１４０を照射する走査方向の加工ピッチｐ１は、改質部１２０ａの走査方向についての径に若干のスペースが加えられた大きさを持っている。

このため、当該走査方向が上記の回転楕円体の短軸の方向であるので、加工ピッチｐ１を十分に広げることが困難であった。

さらに、被加工物１１０の上表面に垂直な方向が回転楕円体の長軸の方向であるので、基板を分離するための切代が大きくなる恐れがあった。

なお、レーザー光１４０を利用せずにレーザー光１４１のみを利用することによって改質層１２０を形成するとすると、結晶中での伝達距離が長くなって被加工物１１０の中心部付近でのレーザー透過率が低下するので、大きい径を持った被加工物から大きい面積を持った基板を製造することは困難である。

本発明は、上述された従来の課題を考慮し、より高い製造効率を得ることが可能な、基板製造方法、および改質層形成装置を提供することを目的とする。

第１の本発明は、被加工物の表面に平行な分離予定面に改質層を形成し、前記改質層を境界として前記被加工物から基板を分離する基板製造方法であって、
集光レンズの光軸が前記分離予定面に含まれるように前記集光レンズを配置し、前記集光レンズにレーザー光を入射させ、前記集光レンズを透過した前記レーザー光を前記被加工物の前記表面に入射させることによって、前記分離予定面に改質部を形成する改質部形成ステップと、
前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係を変化させながら前記改質部形成ステップを繰り返すことによって、複数の前記改質部から構成される前記改質層を形成する改質層形成ステップと、
前記改質層を境界として前記被加工物から前記基板を分離する基板分離ステップと、
を備えた基板製造方法である。

第２の本発明は、前記改質部形成ステップおよび前記改質層形成ステップにおいて、複数本のレーザービームを利用する多分岐同時レーザー加工を行う、第１の本発明の基板製造方法である。

第３の本発明は、前記集光レンズは、配置されたときに前記被加工物と物理的に干渉すべき部分を凸レンズから除去することによって得られるレンズである、第１の本発明の基板製造方法である。

第４の本発明は、前記集光レンズは、前記光軸に平行な平面状のレンズ切断面で前記凸レンズを切断し、前記光軸を含む部分を前記凸レンズから除去することによって得られるレンズである、第３の本発明の基板製造方法である。

第５の本発明は、前記改質部形成ステップおよび前記改質層形成ステップにおいて、前記レンズ切断面が前記被加工物の前記表面に近接するように前記集光レンズを配置し、前記集光レンズの入射面の形状に整形された前記レーザー光を前記光軸に平行に前記集光レンズに入射させる、第４の本発明の基板製造方法である。

第６の本発明は、前記改質層形成ステップにおいて、前記集光レンズに前記レーザー光を入射させる方向に関して、前記集光レンズと前記改質部とが互いに遠ざかるように、前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係を変化させる、第１の本発明の基板製造方法である。

第７の本発明は、前記被加工物はシリコンインゴットである、第１の本発明の基板製造方法である。

第８の本発明は、被加工物の表面に平行な分離予定面に改質層を形成する改質層形成装置であって、
レーザー光を出射するレーザー光源と、
光軸が前記分離予定面に含まれるように配置され、前記レーザー光を前記被加工物の前記表面に入射させることによって、前記分離予定面に改質部を形成する集光レンズと、
前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係を変化させる位置関係変化ユニットと、
を備え、
複数の前記改質部から構成される前記改質層は、前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係が変化させられることによって形成される改質層形成装置である。

本発明により、より高い製造効率を得ることが可能な、基板製造方法、および改質層形成装置を提供することができる。

（Ａ）本発明における実施の形態の基板製造方法の、改質層の形成を説明するための模式的な部分平面図、（Ｂ）本発明における実施の形態の基板製造方法の、改質層の形成を説明するための模式的な部分断面図、（Ｃ）本発明における実施の形態の基板製造方法の、改質層の形成を説明するための模式的な部分右側面図 本発明における実施の形態の基板製造方法の、改質層の形成を説明するための模式的な部分拡大平面図 （Ａ）本発明における比較例の基板製造方法の、改質層の形成を説明するための模式的な部分断面図、（Ｂ）本発明における比較例の基板製造方法の、改質層の形成を説明するための模式的な部分右側面図 本発明における実施の形態の基板製造方法の、多分岐同時レーザー加工を説明するための模式的な部分平面図 本発明における実施の形態の基板製造方法の、被加工物と集光レンズとの相対的な位置関係の変化を説明するための模式的な部分断面図 本発明における実施の形態の改質層形成装置の模式的な部分断面図 従来の基板製造方法の、改質層の形成を説明するための模式的な斜視図 従来の基板製造方法の、改質層の形成を説明するための模式的な部分断面図

以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。

はじめに、図１（Ａ）〜（Ｃ）を主として参照しながら、本実施の形態の基板製造方法について説明する。

なお、図１（Ａ）は本発明における実施の形態の基板製造方法の、改質層２０の形成を説明するための模式的な部分平面図であり、図１（Ｂ）は本発明における実施の形態の基板製造方法の、改質層２０の形成を説明するための模式的な部分Ａ−Ａ断面図であり、図１（Ｃ）は本発明における実施の形態の基板製造方法の、改質層２０の形成を説明するための模式的な部分右側面図である。

本実施の形態の基板製造方法は、被加工物１０の表面に平行な分離予定面３０に改質層２０を形成し、改質層２０を境界として被加工物１０から基板を分離する基板製造方法であって、改質部形成ステップと、改質層形成ステップと、基板分離ステップと、を備えている。

改質部形成ステップにおいて、集光レンズ６０ａの光軸５０ａが分離予定面３０に含まれるように集光レンズ６０ａを配置し、集光レンズ６０ａにレーザー光４０ａを入射させ、集光レンズ６０ａを透過したレーザー光４０ａを被加工物１０の表面に入射させることによって、分離予定面３０に改質部２０ａを形成する。

改質層形成ステップにおいて、被加工物１０と集光レンズ６０ａとの相対的な位置関係を変化させながら改質部形成ステップを繰り返すことによって、複数の改質部２０ａから構成される改質層２０を形成する。

基板分離ステップにおいて、改質層２０を境界として被加工物１０から基板を分離する。

なお、集光レンズ６０ａは、配置されたときに被加工物１０と物理的に干渉すべき部分を凸レンズから除去することによって得られるレンズである。

より具体的には、集光レンズ６０ａは、光軸５０ａに平行な平面状のレンズ切断面で凸レンズを切断し、光軸５０ａを含む部分を凸レンズから除去することによって得られるレンズである。

また、改質部形成ステップおよび改質層形成ステップにおいて、レンズ切断面が被加工物１０の表面に近接するように集光レンズ６０ａを配置し、集光レンズ６０ａの入射面の形状に整形されたレーザー光４０ａを光軸５０ａに平行に集光レンズ６０ａに入射させる。

また、被加工物１０はシリコンインゴットである。

つぎに、本実施の形態の基板製造方法についてより具体的に説明する。

柱状インゴットなどの被加工物１０からの基板の分離は、被加工物１０の内部の分離予定面３０の近傍に形成された改質層２０を境界として行われる。

改質層２０は、ラグビーボールのようなほぼ回転楕円体状の多数の改質部で構成される。

そのような改質部２０ａは、レーザー光４０ａのエネルギーの多光子吸収にともなう多結晶化によって生成されるので、矢印Ｘａで示される方向に長く伸びる。すなわち、上記の回転楕円体の長軸の方向は矢印Ｘａで示される方向であり、回転楕円体の短軸の方向は矢印Ｘａで示される方向に垂直な方向である。

ここに、矢印Ｘａで示される方向は、レーザー光４０ａが集光レンズ６０ａに入射される方向であるが、被加工物１１０の上表面に平行な方向であり、集光レンズ６０ａの光軸５０ａの方向と実質的に一致する。

レーザー光４０ａは被加工物１０の上表面に対して斜めに入射されるが、光軸５０ａは被加工物１０の上表面に平行な分離予定面３０内に配置されるので、レーザー光４０ａは被加工物１０の上表面に対しての入射角度が小さい多くの成分を持っている。

したがって、レーザー光がつぎに説明されるように被加工物１０の上表面に対して単純に斜めに入射される場合（図３参照）と比較して、改質部２０ａが被加工物１０の上表面に平行な上記の回転楕円体の長軸の方向にかなり長く伸びる。

レーザー光４０ａは、改質層２０が被加工物１０の上表面に平行な平面内に延在するように、パルスレーザーを走査することによって照射される。

そして、レーザー光４０ａを照射する走査方向の加工ピッチｐａは、改質部２０ａの走査方向についての径に若干のスペースが加えられた大きさを持っている。

このため、当該走査方向が上記の回転楕円体の長軸の方向であるので、加工ピッチｐａを十分に広げることができる。

さらに、被加工物１０の上表面に垂直な方向が回転楕円体の短軸の方向であるので、基板を分離するための切代が大きくなる恐れがかなり少ない。

つぎに、本実施の形態の基板製造方法についてさらにより具体的に説明する。

集光レンズ６０ａは、半径ｒの円板状の底面を持っている丸い凸レンズを、当該底面の中心に向かっての外周側の最外点からの高さｈの光軸５０ａに平行な平面状のレンズ切断面で切断することによって得られる。

ここに、高さｈは半径ｒよりも大きいので、レンズ切断面は光軸５０ａを越えた位置にあり、光軸５０ａを含む部分（点線で図示されている）が除去される。

すなわち、集光レンズ６０ａは、光軸５０ａが被加工物１０の内部の分離予定面３０内に配置されるように、被加工物１０と物理的に干渉する部分が除去されたカットレンズとしてのレンズ片である。

集光レンズ６０ａは、レンズ切断面が被加工物１０の上表面に平行であるように、被加工物１０に近接して配置される。

レーザー光４０ａは、集光レンズ６０ａの入射開口に応じて整形されたレーザー平行光として集光レンズ６０ａに入射される。

もちろん、整形される前のレーザー光４０ａはレーザー光１４０と同等であるので、両者のエネルギーはレーザー光４０ａを整形する際に発生する微小なロスを無視すれば変わらない。

被加工物１０がシリコンの単結晶からなるシリコンブロック、すなわちシリコンインゴットであるならば、レーザー光４０ａの波長はレーザー光４０ａがシリコンに対して透過性を持っているように選択される。

シリコンの屈折率は空気のそれよりも高いので、被加工物１０の上表面に対して斜めに入射されたレーザー光４０ａは屈折して被加工物１０に進入する。

そして、レーザー光４０ａは、被加工物１０内部の分離予定面３０内に焦点を結ぶように集光レンズ６０ａによって集光される。

レーザー光４０ａのエネルギーは、分離予定面３０内の集光点付近において時間的および空間的に圧縮される。

そのため、集光点付近においては、局所的に非常に高いエネルギー密度状態を持った光軸５０ａに沿って伸びる領域が形成され、局所的に非常に高い吸収特性がレーザー光４０ａのエネルギーの多光子吸収にともなう非線形吸収効果により得られる。

集光点付近においては、シリコンの結晶格子が乱され、多結晶化が高密度転位により発生するので、ほぼ回転楕円体状の多数の改質部で構成される改質層２０が形成される。

そのような改質部２０ａに関しては、シリコンの体積が局所的に膨張するので、水平クラックが回転楕円体の長軸の方向についての両端に発生する。

したがって、被加工物１０の側表面から被加工物１０の内部に向かって延在する平面状の加工領域として形成される改質層２０においては、水平クラックが順次に発生させられ、割断の起点が形成される。

かくして、固着力の弱い改質層２０より上表面側にある被加工物１０の一部を外部応力または熱応力による割断によって剥離してウエハーを得ることができる。

本実施の形態によれば、厚さがほぼ１００μｍである薄いウエハーを得ることができる。

たとえば、集光レンズ６０ａは、半径ｒが５ｍｍである円板状の底面を持っている丸い凸レンズを、当該底面の中心に向かっての外周側の最外点からの高さｈが５．５ｍｍである光軸５０ａに平行な平面状のレンズ切断面で切断することによって得られればよい。

このとき、集光レンズ６０ａの高さＨは４．５ｍｍであり、レンズ切断面と被加工物１０の上表面との間の空隙ｇは０．４ｍｍであり、改質層２０の深さｄは切代が無視されたウエハーの厚さとほぼ等しい１００μｍである（図面においては、容易な理解のために、図示されている寸法の比率が実際のそれとは異なっている）。

さらに、たとえば、本発明における実施の形態の基板製造方法の、改質層２０の形成を説明するための模式的な部分拡大平面図である図２に示されているように、改質層２０は長軸の方向の径δａが３０μｍであり短軸の方向の径δｂが５μｍであるほぼ回転楕円体状の多数の改質部で構成されており、長軸の方向の加工ピッチｐａが５０μｍであり、短軸の方向の加工ピッチｐｂが１０μｍであればよい。

このとき、長軸の方向の隣接する改質部同士のスペースσａ（＝ｐａ−δａ）は２０μｍであり、短軸の方向の隣接する改質部同士のスペースσｂ（＝ｐｂ−δｂ）は５μｍである。

もちろん、隣接する改質部同士のスペースがより小さいほど、割断による剥離をより容易に行うことができる。

しかしながら、このようなスペースは、必ずしもゼロでなければならないということはない。

これは、上記の大きさ程度のスペースがあっても、剥離は容易に行うことができ、何らの問題なく加工ピッチを十分に広げることができるからである。

すなわち、本実施の形態においては、前述されたように、改質部２０ａが長軸の方向にかなり長く伸びる。

したがって、径δａは十分に大きく、加工ピッチｐａが広げられても、スペースσａはあまり大きくならないから、剥離は容易に行うことができる。

いうまでもないが、改質層２０が形成される分離予定面３０は二次元的に広がっているので、ある一方向についての加工がその一方向に垂直な方向について移動しながら交互に繰り返される。

たとえば、分離予定面３０は、矢印Ｘａで示される方向と、矢印Ｘａで示される方向に垂直な矢印Ｘｂで示される方向と、に広がっている。

そして、複数の矢印Ｙで示されるように、分離予定面３０においては、一列の加工が矢印Ｘｂで示される方向に被加工物１０の一方の端から他方の端まで行われ、矢印Ｘａで示される方向とは反対の方向にずれたつぎの一列の加工が矢印Ｘｂで示される方向とは反対の方向に被加工物１０の他方の端から一方の端まで行われ、このような加工は繰り返される。

ところで、本発明における比較例の基板製造方法の、改質層２２０の形成を説明するための模式的な部分Ａ−Ａ断面図である図３（Ａ）、および本発明における比較例の基板製造方法の、改質層２２０の形成を説明するための模式的な部分右側面図である図３（Ｂ）に示されているように、レーザー光２４０が集光レンズ２６０に入射される方向である、集光レンズ２６０の光軸２５０の方向と実質的に一致する矢印Ｘ２で示される方向が単純に被加工物２１０の上表面に対して斜めに傾けられた角度であるとすると、改質部２２０ａはただ矢印Ｘ２で示される方向に長く伸びるだけである。

これは、局所的に非常に高いエネルギー密度状態を持った領域は、光軸２５０に沿って伸びるからである。

したがって、被加工物２１０からの基板の分離が分離予定面２３０の近傍に形成された改質層２２０を境界として行われるとすると、加工ピッチｐ２を十分に広げることはできず、基板を分離するための切代が大きくなる恐れも残ってしまう。

なお、本発明における実施の形態の基板製造方法の、多分岐同時レーザー加工を説明するための模式的な部分平面図である図４に示されているように、改質部形成ステップおよび改質層形成ステップにおいて、複数本のレーザービームを利用する多分岐同時レーザー加工を行うことが望ましい。

矢印Ｘで示される方向から入射されたレーザー光４０は、それぞれ、ハーフミラー８０ａ、８０ｂ、…、８０ｎによって分岐され、矢印Ｘａで示される方向に反射され、集光レンズ６０ａ、６０ｂ、…、６０ｎに入射される。

光軸５０、５０ａ、５０ｂ、…、５０ｎは、それぞれレーザー光４０、４０ａ、４０ｂ、…、４０ｎの光軸である。

光軸５０の方向は矢印Ｘで示される方向であり、光軸５０ａ、５０ｂ、…、５０ｎの方向は矢印Ｘａで示される方向である。

レーザー光４０ａ、４０ｂ、…、４０ｎは、それぞれ、集光レンズ６０ａ、６０ｂ、…、６０ｎの手前に挿入された回折光学素子７０ａ、７０ｂ、…、７０ｎによってさらに分岐されてもよい。

一本のレーザービームを利用する連続的なレーザー加工が行われてももちろんよいが、複数本のレーザービームを利用する多分岐同時レーザー加工が行われれば、ある一方向についての加工が一度に行われるので、加工のバラツキがより小さくなり、加工時間が短縮され、加工コストが低減され、品質の均一性が向上される。

多分岐の程度を増やせば、その一方向についての加工が同時により多く行われるので、上記の効果はより顕著である。

たとえば、レーザー光４０のパルス周波数が１ｋＨｚであり、矢印Ｘａで示される一方向についての加工ピッチｐａが０．１ｍｍであるならば、当該方向についての走査速度は１００ｍｍ／秒である。

太陽電池などの用途に一般的に用いられる上表面が一辺の長さ１６０ｍｍの四角形の形状を持った被加工物１０に関しては、当該方向についての走査は１．６秒で完了される。

このような場合において、ピコ秒クラスのパルス幅が短いレーザー光が利用されるならば、１０μＪ程度の加工エネルギーが必要であるので、加工ピッチｐａが８μｍであるとすれば、分岐数は２００００であり、必要な平均出力は２００Ｗである。

間引きが可能であり、加工ピッチｐａが８０μｍであるとすれば、分岐数は２０００であり、必要な平均出力は２０Ｗである。

また、本発明における実施の形態の基板製造方法の、被加工物１０と集光レンズ６０ａとの相対的な位置関係の変化を説明するための模式的な部分断面図である図５に示されているように、改質層形成ステップにおいて、集光レンズ６０ａにレーザー光４０ａを入射させる方向に関して、集光レンズ６０ａと改質部２０ａとが互いに遠ざかるように、被加工物１０と集光レンズ６０ａとの相対的な位置関係を変化させることが望ましい。

これは、加工が矢印Ｘａで示される方向とは反対の方向である後退方向に行われる場合においては、レーザー光４０ａは改質部が以前に形成される時にレーザー光４０ａが通過した、温度が上昇している可能性がある部分１０ａを通過しないからである。

もしも集光レンズ６０ａにレーザー光４０ａを入射させる方向に関して、集光レンズ６０ａと改質部２０ａとが互いに近づくように、被加工物１０と集光レンズ６０ａとの相対的な位置関係を変化させるならば、集光されるレーザー光４０ａの特性が変化する恐れがある。

これは、加工が矢印Ｘａで示される方向である前進方向に行われるそのような場合においては、レーザー光４０ａは改質部が以前に形成される時にレーザー光４０ａが通過した部分を通過し、そのような部分においては従って温度がかなり上昇している可能性があるからである。

もちろん、このような温度が上昇する可能性は、矢印Ｘａで示される方向に垂直な矢印Ｘｂで示される方向についてはほとんどなく、何らの問題なく上述の多分岐同時レーザー加工を行うことができる。

また、本発明における実施の形態の改質層形成装置の模式的な部分断面図である図６に示されているような、被加工物１０の表面に平行な分離予定面３０に改質層２０を形成する改質層形成装置は、本発明に含まれる。

このような改質層形成装置は、レーザー光源９１と、集光レンズ６０ａと、位置関係変化ユニット９２と、を備えている。

レーザー光源９１は、レーザー光４０ａを出射する手段である。

集光レンズ６０ａは、光軸５０ａが分離予定面３０に含まれるように配置され、レーザー光４０ａを被加工物１０の表面に入射させることによって、分離予定面３０に改質部２０ａを形成する手段である。

位置関係変化ユニット９２は、被加工物１０と集光レンズ６０ａとの相対的な位置関係を変化させる手段である。

複数の改質部２０ａから構成される改質層２０は、被加工物１０と集光レンズ６０ａとの相対的な位置関係が変化させられることによって形成される。

したがって、本発明によれば、加工時間を短縮し加工コストを低減すると同時に、安定して安価にデバイスを製造することが可能となる。

本発明における基板製造方法、および改質層形成装置は、より高い製造効率を得ることが可能であり、たとえば、レーザー光エネルギーの多光子吸収にともなう非線形吸収効果を利用して固着力の弱い改質層を形成し被加工物の一部を剥離するために有用である。

１０ 被加工物
２０ 改質層
２０ａ 改質部
３０ 分離予定面
４０ａ レーザー光
５０ａ 光軸
６０ａ 集光レンズ

Claims (8)

1. 被加工物の表面に平行な分離予定面に改質層を形成し、前記改質層を境界として前記被加工物から基板を分離する基板製造方法であって、
   集光レンズの光軸が前記分離予定面に含まれるように前記集光レンズを配置し、前記集光レンズにレーザー光を入射させ、前記集光レンズを透過した前記レーザー光を前記被加工物の前記表面に入射させることによって、前記分離予定面に改質部を形成する改質部形成ステップと、
   前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係を変化させながら前記改質部形成ステップを繰り返すことによって、複数の前記改質部から構成される前記改質層を形成する改質層形成ステップと、
   前記改質層を境界として前記被加工物から前記基板を分離する基板分離ステップと、
   を備えた基板製造方法。
2. 前記改質部形成ステップおよび前記改質層形成ステップにおいて、複数本のレーザービームを利用する多分岐同時レーザー加工を行う、請求項１記載の基板製造方法。
3. 前記集光レンズは、配置されたときに前記被加工物と物理的に干渉すべき部分を凸レンズから除去することによって得られるレンズである、請求項１記載の基板製造方法。
4. 前記集光レンズは、前記光軸に平行な平面状のレンズ切断面で前記凸レンズを切断し、前記光軸を含む部分を前記凸レンズから除去することによって得られるレンズである、請求項３記載の基板製造方法。
5. 前記改質部形成ステップおよび前記改質層形成ステップにおいて、前記レンズ切断面が前記被加工物の前記表面に近接するように前記集光レンズを配置し、前記集光レンズの入射面の形状に整形された前記レーザー光を前記光軸に平行に前記集光レンズに入射させる、請求項４記載の基板製造方法。
6. 前記改質層形成ステップにおいて、前記集光レンズに前記レーザー光を入射させる方向に関して、前記集光レンズと前記改質部とが互いに遠ざかるように、前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係を変化させる、請求項１記載の基板製造方法。
7. 前記被加工物はシリコンインゴットである、請求項１記載の基板製造方法。
8. 被加工物の表面に平行な分離予定面に改質層を形成する改質層形成装置であって、
   レーザー光を出射するレーザー光源と、
   光軸が前記分離予定面に含まれるように配置され、前記レーザー光を前記被加工物の前記表面に入射させることによって、前記分離予定面に改質部を形成する集光レンズと、
   前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係を変化させる位置関係変化ユニットと、
   を備え、
   複数の前記改質部から構成される前記改質層は、前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係が変化させられることによって形成される改質層形成装置。

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