WO2018150636A1 - 剥離基板製造方法 - Google Patents

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WO2018150636A1
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laser
branched
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laser beam
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順一 池野
山田　洋平
鈴木　秀樹
利香 松尾
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信越ポリマー株式会社
国立大学法人埼玉大学
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    • C09K13/02—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an alkali metal hydroxide

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a release substrate, and more specifically, to a method for manufacturing a release substrate by laser processing of silicon carbide, sapphire, gallium nitride, or the like.
  • a semiconductor wafer represented by a silicon (Si) wafer a cylindrical ingot solidified from a silicon melt melted in a quartz crucible is cut into blocks of an appropriate length, The peripheral edge is ground to a target diameter, and then the block-shaped ingot is sliced into a wafer shape with a wire saw to manufacture a semiconductor wafer.
  • a wafer is appropriately referred to as a substrate unless otherwise specified.
  • the semiconductor wafer thus manufactured is subjected to various processes such as formation of a circuit pattern in the previous process in order and used for the subsequent process, and the back surface is back-ground processed in the subsequent process to achieve thinning. .
  • SiC silicon carbide
  • SiC silicon carbide
  • the ingot cannot be easily sliced with a wire saw, and the back It is not easy to thin the substrate by grinding.
  • sapphire substrates and gallium nitride substrates are also difficult to process, and processing techniques are required.
  • an aberration-enhancing material made of a glass plate is combined with a high numerical aperture condensing lens, and a processed layer is formed by irradiating the inside of the wafer with a pulsed laser, and this is then bonded to a rigid substrate and peeled off at the processed layer
  • a technique for obtaining a thin release substrate is disclosed (see Patent Document 1 below).
  • the present invention is provided in view of the above-described circumstances, and provides a method for manufacturing a release substrate that can suppress the generation of cracks in a crystal material, and can stably form and peel a processed layer. This is the issue.
  • a method for manufacturing a separation substrate uses a crystal substrate as a substrate, and directs laser light from a pulsed laser source to the surface of the substrate by a laser concentrator.
  • a laser condensing step for condensing laser light from the surface of the substrate to a predetermined depth inside the substrate, and positioning by moving the laser concentrator relative to the substrate A substrate processing step including forming a processing layer on the substrate.
  • the method includes a substrate peeling step in which the substrate on which the processed layer is formed by the substrate processing step is peeled off at the processed layer to create a release substrate.
  • the laser condensing step uses a diffractive optical element that branches the laser beam from the laser light source into a plurality of branched laser beams, and compares at least one of the plurality of branched laser beams with another branched laser beam.
  • a laser beam adjusting step for branching so as to have different intensities is included. Then, among the plurality of branch laser beams, the processing layer is extended by a branch laser beam having a relatively high intensity to process the substrate, and the processing layer is extended by a branch laser beam having a relatively low intensity. Suppress.
  • the plurality of branched laser beams may be arranged in a single row, a plurality of rows, or a pattern inside the substrate.
  • the intensity of at least one branch laser beam arranged on the end side among the plurality of branch laser beams may be lower than that of other branch laser beams.
  • the intensity of the relatively high intensity branched laser beam is made different from the intensity of the relatively low intensity branched laser beam at a magnification in a range of 1.1 to 5.0. It is preferable.
  • the laser concentrator may be moved at a predetermined speed in a scanning direction that forms a predetermined angle with respect to the direction of one row, a plurality of rows, or a pattern on the surface of the substrate.
  • an operation of moving the laser concentrator at a predetermined speed in the scanning direction and an operation of shifting the laser concentrator over a predetermined distance in a direction orthogonal to the scanning direction. It may be repeated with a pinch in between.
  • An etching step may be included in which a molten alkali is used as an etching solution and etching is performed while moving the interface position of the molten alkali on the release substrate in a gas atmosphere containing oxygen.
  • Molten sodium hydroxide may be used as the molten alkali.
  • Etching may be performed while flowing molten alkali.
  • the release substrate may be made of SiC.
  • the present invention it is possible to provide a method for producing a release substrate that can suppress the generation of cracks in a crystal material, and can stably form and remove a processed layer.
  • (a) is a perspective view of a substrate processing apparatus, and (b) is a plan view showing a substrate placed on a stage and processed with laser light.
  • (a) is a schematic side cross-sectional view for explaining that a substrate placed on a stage is processed by laser light, and (b) shows formation of a processed layer on the substrate. It is side surface sectional drawing demonstrated.
  • (a) is a schematic plan view for explaining three branched laser beams irradiated to a substrate, and (b) is a focus of the three branched laser beams irradiated to the substrate, respectively. It is typical side surface sectional drawing explaining this.
  • FIG. 6 is a partially enlarged side view of FIG. It is a modification of one Embodiment of this invention, and is a graph which shows the example of distribution of the intensity
  • (a) is a photograph taken with a microscope showing a processing mark formed inside the substrate by laser light
  • (b) is a partially enlarged view of (a).
  • FIG. 6 is a photographic diagram illustrating Example 2. It is a photograph figure which shows the measurement result of the surface roughness in the peeling surface of Example 2.
  • FIG. 6 is a photographic diagram illustrating Example 3. It is a photograph figure which shows the measurement result of the surface roughness in the peeling surface of Example 3.
  • FIG. 6 is a photograph illustrating Example 4; It is a photograph figure which shows the measurement result of the surface roughness in the peeling surface of Example 4.
  • 10 is a photograph illustrating Example 5.
  • 10 is a photographic diagram showing the measurement results of the surface roughness on the release surface of Example 5.
  • FIG. 6 is a photograph illustrating Example 6. It is a photograph figure which shows the measurement result of the surface roughness in the peeling surface of Example 6.
  • FIG. 6 is a photographic diagram illustrating Example 3. It is a photograph figure which shows the measurement result of the surface roughness in the peeling surface of Example 6.
  • FIG. 6 is a photographic diagram illustrating Example 3. It is a photograph figure which shows the measurement result of the surface roughness in the
  • Example 1 it is a graph which shows the roughness of the board
  • (a) is a graph showing the relationship between etching time and roughness in the immersion part
  • (b) is a graph showing the relationship between etching time and roughness in the vicinity of the interface of the non-immersion part.
  • (a) is a graph showing the relationship between the nitrogen flow rate and the etching rate
  • (b) is a graph showing the relationship between the nitrogen flow rate and roughness.
  • (a) is a graph showing the relationship between the air flow rate and the etching rate
  • (b) is a graph showing the relationship between the air flow rate and the roughness.
  • FIG. 1A is a perspective view showing a configuration of a substrate processing apparatus 100
  • FIG. 1B is a plan view showing a substrate placed on a stage and processed with laser light. is there.
  • a substrate processing apparatus 100 used in an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “this embodiment”) is arranged on a stage 110, a stage support unit 120 that supports the stage 110 so as to be movable in the XY directions, and the stage 110. And a substrate fixture 130 for fixing the substrate 10.
  • a silicon carbide (SiC) wafer that is a crystal material obtained by cutting an ingot can be used.
  • the substrate processing apparatus 100 also includes a laser light source 150 and a laser condensing unit 160 (laser concentrator) that condenses the laser light B emitted from the laser light source 150 and irradiates the laser light B toward the substrate 10.
  • the laser condensing unit 160 includes a diffractive optical element (DOE) 170 and an objective lens 180.
  • DOE diffractive optical element
  • the diffractive optical element 170 branches the incident laser beam B into a predetermined number of branched laser beams.
  • the branched laser beams are condensed by the objective lens 180 and arranged so as to be aligned in a line at the focal position of the laser condensing unit 160.
  • the diffractive optical element 170 generates three branched laser beams, but is not limited to this.
  • the branched laser beam may be two or more plural branched laser beams.
  • the diffractive optical element 170 is adjusted so that the intensities of the plurality of branched laser beams are different.
  • strength of several branch laser beams differs means branching at least 1 of several branch laser beams so that an intensity
  • the intensity of the branch laser light having a relatively high intensity among the plurality of branch laser lights is in a range of 1.1 to 5.0 with respect to the intensity of the branch laser light having a relatively low intensity.
  • Different magnifications can be used. This magnification is preferably in the range of 1.2 to 3.0, more preferably in the range of 1.5 to 2.5, and still more preferably in the range of 1.8 to 2.2. .
  • cracks generated when forming a processing mark in the substrate 10 are controlled. Yes. That is, a detachable processing state in which cracks extend (propagate) at right angles to the laser irradiation direction is formed by a branch laser beam having a relatively high intensity among the plurality of branch laser beams. Then, a processed layer in which the crack is not elongated by the branch laser beam having a relatively low intensity is formed, and the crack formed by the branch laser beam having a high intensity extends (progresses) unintentionally along the crystal orientation. It plays the role of a stopper to prevent.
  • FIG. 2A is a schematic side cross-sectional view for explaining that a substrate placed on a stage is processed with a laser beam
  • FIG. 2B is a side cross-sectional view for explaining formation of a processed layer on the substrate.
  • the substrate 10 is held by the substrate fixture 130 on the stage 110.
  • the substrate fixture 130 fixes the substrate 10 by a fixing table 125 provided thereon.
  • a normal adhesive layer, mechanical chuck, electrostatic chuck or the like can be applied to the fixed table 125.
  • the laser beam B condensed and irradiated on the substrate 10 forms a condensing point F at a predetermined depth from the surface of the substrate 10 (laser condensing step), and has a predetermined shape at a predetermined depth position from the substrate surface.
  • a processing mark 12 is formed.
  • the processing marks 12 are continuous in a line with the movement of the stage 110, that is, the movement of the substrate 10.
  • the processing marks 12 are formed in a predetermined pattern inside the substrate 10 by positioning the laser condensing unit 160 relative to the substrate 10 held on the stage 110 (positioning step).
  • the operation of moving the condensing point F at a predetermined speed in a predetermined scanning direction may be performed in a direction (for example, 90 ° (a direction orthogonal to the scanning direction) that forms a predetermined angle ⁇ (see FIG. 4) with the scanning direction, or 45 )) Is repeated with the operation of shifting the condensing point F over a predetermined distance d (see FIG. 1B), thereby forming the processing layer 14 in which the linear processing marks 12 are two-dimensionally arranged.
  • a direction for example, 90 ° (a direction orthogonal to the scanning direction) that forms a predetermined angle ⁇ (see FIG. 4) with the scanning direction, or 45 )
  • the laser beam B is irradiated toward the substrate 10 through the diffractive optical element 170 and the objective lens 180 of the laser condensing unit 160, and the branched beams are collected at the condensing point F inside the substrate 10.
  • the processing mark 12 is formed at the condensing point F.
  • the laser condensing unit 160 condenses light so that the diameter of the branched laser light is substantially reduced in a predetermined depth range t of the substrate 10, and energy necessary for forming the processing layer 14 to which the processing marks 12 are connected. The density is ensured.
  • the processed layer 14 formed in a range t of a predetermined depth including the condensing point F is shown by the branched laser light incident from the surface side of the substrate 10.
  • the processed layer 14 is formed by connecting the processing marks 12 formed by the respective branched laser beams.
  • the processed layer 14 formed in this manner has a predetermined periodic structure because adjacent branched laser beams are at a predetermined interval.
  • FIG. 3A is a schematic plan view of the substrate 10, and FIG. 3B is a schematic side cross-sectional view for explaining that the three branched laser beams irradiated on the substrate are focused.
  • the three branched laser beams Ba, Bb, and Bc irradiated toward the surface of the substrate 10 form three beam spots Ra, Rb, and Rc arranged in a line on the surface of the substrate 10 and enter the substrate 10.
  • three condensing points Fa, Fb, Fc are formed inside the substrate 10.
  • These condensing points Fa, Fb, and Fc form processing marks 12a, 12b, and 12c (see FIG. 4), respectively.
  • the substrate 10 is a crystal substrate such as SiC, cracks are likely to occur along the crystal orientation when the condensing points Fa, Fb, and Fc are formed.
  • the intensity of the central branched laser beam Bb is larger than the intensity of the branched laser beams Ba and Bc on both sides (that is, both ends).
  • the intensities of the branched laser beams Ba and Bc are such that the processing traces do not extend (advance) in the crystal orientation from the condensing points Fa and Fc, and the minimum intensity at which processing traces necessary for peeling off the substrate can be obtained.
  • the magnification of the intensity of the central branched laser beam Bb with respect to the intensity of the branched laser beams Ba and Bc on both sides is made different at a magnification in the range of 1.1 to 5.0. be able to.
  • This magnification is preferably in the range of 1.2 to 3, more preferably in the range of 1.5 to 2.5, and still more preferably in the range of 1.8 to 2.2.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the adjustment of the interval between adjacent processing marks 12a to 12c formed on the substrate 10.
  • FIG. 4 On the surface of the substrate 10, three beam spots Ra, Rb, and Rc arranged in a row are formed by the three branched laser beams Ba, Bb, and Bc supplied from the light converging unit 16.
  • the three branched laser beams are condensed on the condensing points Fa, Fb, and Fc inside the substrate 10 through these beam spots Ra, Rb, and Rc, and processing traces are respectively obtained at the condensing points Fa, Fb, and Fc. Is formed.
  • the three beam spots Ra to c are scanned at a predetermined speed in a predetermined scanning direction.
  • Pulse laser light is supplied from the laser light source 150, and beam spots Ra to c are formed at predetermined intervals in the scanning direction by pulse irradiation.
  • the interval in the scanning direction can be arbitrarily set.
  • FIG. 4 (a) shows a case where the direction of the row in which the three beam spots Ra to c are arranged is set to be orthogonal to the scanning direction. At this time, the adjacent distance between the three beam spots Ra to c is maximized in the direction orthogonal to the scanning direction, and therefore, the interval between the processing marks 12a to 12c formed via the three beam spots Ra to c (mutually Adjacent spacing) is also maximized.
  • FIG. 4B shows a case where the direction D of the row in which the three beam spots Ra to c are arranged and the direction orthogonal to the scanning direction are set to form a predetermined angle ⁇ .
  • ⁇ 45 °
  • the predetermined angle ⁇ is not limited to 45 °, and the smaller ⁇ is, the shorter the adjacent distance between the beam spots Ra to c in the direction orthogonal to the scanning direction, and thus the beam spot is formed via the beam spots Ra to c.
  • the interval between the processing marks 12a to 12c is also shortened. Note that the state shown in FIG. 4A is when ⁇ is 90 °, that is, the predetermined angle is 90 °.
  • the substrate 10 on which the processed layer 14 is formed is cleaved by the processed layer 14, and the substrate 10 is peeled off by the processed layer 14 to create a release substrate (substrate peeling step). Since the processing traces are connected in the processing layer 14, the substrate 10 can be easily cleaved and peeled along the processing layer 14. Therefore, it is possible to suppress the generation of cracks and stably form the processed layer 14 on the substrate 10 of a silicon carbide (SiC) wafer that is a crystalline material.
  • SiC silicon carbide
  • alkali etching is performed on the peeling substrate 10p peeled from the processed layer 14 (peeled from the silicon carbide wafer) to mirror the substrate surface 10ps of the peeling substrate 10p (etching step).
  • FIGS. 5A to 5C are schematic front views illustrating sequentially etching a substrate by an etching method according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment). .
  • FIG. 6 is a partially enlarged side view of FIG.
  • the interface position of the molten alkali in the release substrate 10p is moved on the release substrate in a gas atmosphere containing oxygen.
  • the release substrate 10p is immersed in the molten alkali AL placed in the container 200 by gradually lowering it from above at a constant speed (see FIGS. 5A to 5C).
  • the interface position G of the molten alkali AL (the liquid level position of the molten alkali AL) on the release substrate 10p sequentially moves upward from the lower end of the substrate.
  • the interface position G in this specification is the same position as the liquid surface position of the molten alkali AL.
  • the molten alkali climbs the SiC surface due to surface tension to form a thin molten alkali liquid film. And since this film is thin, it is easy to supply oxygen in the air to the SiC surface, and the oxidation is activated. The cycle in which the molten alkali removes the oxide film is actively repeated. Therefore, mirroring (isotropic etching) is efficiently promoted.
  • this good mirror surface can be formed on the entire surface of the release substrate 10p in a much shorter time than when the entire release substrate 10p is immersed in the molten alkali AL (the entire substrate is used as the immersion part). .
  • the descending speed of the peeling substrate 10p is determined so that good etching is performed according to the kind of molten alkali, temperature, oxygen concentration in the gas atmosphere, and the like.
  • isotropic etching may be performed.
  • the oxidation rate of the release substrate 10p is set to be equal to or higher than the dissolution rate of the oxide film, and the substrate material (SiC) at the stage where it is not oxidized is avoided from being etched, so that the substrate material has a defect (crystal defect).
  • This defect may be etched after being oxidized, that is, after forming an oxide film.
  • the release substrate 10p is isotropically etched.
  • the release substrate 10p is soaked in the molten alkali AL, and the release substrate 10p is gradually pulled up from the molten alkali AL at a constant speed, so that the interface position G of the molten alkali AL on the release substrate 10p (liquid of the molten alkali AL) is obtained. Even when the surface position is sequentially moved downward, a good mirror surface can be formed on the substrate surface 10 ps of the peeling substrate 10 p over a wide range at a high speed.
  • molten alkali examples include molten sodium hydroxide (NaOH) and molten potassium hydroxide (KOH).
  • NaOH molten sodium hydroxide
  • KOH molten potassium hydroxide
  • SHL molten sodium hydroxide SHL (see FIGS. 5 and 6) is preferable.
  • molten sodium hydroxide at 650 ° C. or higher it is easy to perform good etching at such a high speed. If the temperature is lower than 650 ° C., the etching rate (etching rate) tends to be low.
  • molten potassium hydroxide when etching the C surface instead of the Si surface, it is preferable to use molten potassium hydroxide from the viewpoint of efficiently removing the C surface (increasing the etching rate) to make a mirror surface.
  • etching may be performed while flowing the molten alkali AL. Thereby, it is possible to prevent the molten alkali deteriorated by etching from staying near 10 ps of the substrate surface.
  • the plurality of branch laser beams may be two or more branch laser beams and have different intensities.
  • nine branched laser beams may be used.
  • the plurality of branched laser beams are arranged in a line.
  • FIG. 7A the intensity of the branched laser beams at both ends is small, and the intensity of the central branched laser beam is larger than the intensity of the branched laser beams at both ends.
  • FIG. 7B the intensity of the branched laser light at both ends and the center is small.
  • the branched laser beams having the same intensity are included in the plurality of branched laser beams in order to stabilize the processed layer.
  • a plurality of branched laser beams are arranged in a line inside the substrate, but the present invention is not limited to this.
  • a plurality of branched laser beams may be arranged in a plurality of rows or patterns inside the substrate.
  • the processed layer can be formed evenly in a single row, a plurality of rows, or a pattern, and the processed layer can be stably formed while suppressing the occurrence of cracks.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing an example of a state in which the beam spots of the branched laser light irradiated on the substrate 10 are arranged in a plurality of rows or patterns.
  • the branched laser light is divided into four beam spots R11, R12, R13, R14 in the first row and four beam spots R21, R22, R23 in the second row in a direction orthogonal to the scanning direction indicated by the one-dot chain line in the drawing.
  • R24 four beam spots R31, R32, R33, R34 in the third row, and four beam spots R41, R42, R43, R44 in the fourth row.
  • These beam spots form a multi-row arrangement composed of a total of four rows from the first row to the fourth row.
  • a pattern of 16 beam spots of a total of 4 ⁇ 4, 4 rows in the scanning direction and 4 rows in the direction orthogonal to the scanning direction is also formed.
  • the central four beam spots R22, R23, R32, R33 are the other beam spots R11, R12, R13, R14, R21, R24, R31, R34, R41, R42, R43 surrounding them.
  • R44 may have a relative strength greater than that of R44, for example, in a range of magnification of 1.1 to 5.0.
  • the plurality of rows formed by the beam spots may be two or more, and the beam spot pattern may be a specific pattern formed by three or more beam spots.
  • Example 1 In this embodiment, a laser oscillator of HALO GN 35k-100 manufactured by InnoLight Technology Corporation was used as the laser light source 150 of the substrate processing apparatus 100.
  • the laser light source 150 can supply laser light B as shown in Table 1.
  • the diffractive optical element 170 one manufactured by Furukawa Machine Metal Industry, which branches three branched laser beams Ba to c having an intensity of 1: 2: 1 from the laser beam B, was used.
  • the objective lens 180 LCPLN 100 ⁇ IR was used.
  • the substrate 10 As the substrate 10, a SiC substrate having a crystal structure 4H having a mirror-finished surface was used. And in order to clarify the property of the processing mark 12, the board
  • the focal depth is the depth from the surface of the substrate 10 at the focal point corresponding to the condensing point F.
  • FIG. 9 is a micrograph showing the processing marks 12a to 12c formed on the substrate 10 by such processing.
  • FIG. 9A is an observation from the upper surface of a transparent SiC substrate 10, and shows three processing marks 12a to 12c formed through three beam spots Ra to c, respectively.
  • the diffractive optical element 170 since the diffractive optical element 170 generates three branched laser beams Ba, Bb, and Bc having an intensity of 1: 2: 1, the central processing mark 12b is slightly thick and the processing marks 12a and 12c on both sides are slightly thick. It is getting thinner.
  • FIG. 9B shows an observation of the processing marks 12 formed on the substrate 10 in a cross section substantially perpendicular to the extending direction of the processing marks 12, and shows three processing marks 12a to 12c.
  • cracks extend (progress) in the lateral direction from each processing trace
  • cracks Cp and Cq extending (progress) from the central processing trace 12b extend (progress) to the processing traces 12a and 12c on both sides, respectively. It was observed that the processing marks 12a and 12c on both sides were stopped respectively. Therefore, it has been clarified that these three processing marks 12a to 12c are connected by the cracks Cp and Cq, and further elongation (progress) of the cracks Cp and Cq is suppressed.
  • Example 2 Next, after forming the processing layer 14 with the processing marks 12 formed over the entire surface of the substrate 10, the substrate 10 is cleaved by the processing layer 14 to create a separation substrate, and the properties of the separation surface of the separation substrate are determined. Examined. In Example 2, the processed layer 14 was formed under the conditions shown in the column of Example 2 in Table 3. Except for the conditions shown in Table 3, the same conditions as in Example 1 were used. For example, a polycrystalline SiC substrate having a crystal structure 4H is used as the substrate 10, and a diffractive optical element 170 that is branched into three branched laser beams is used. Table 3 also shows the conditions of Examples 3 to 6 described later.
  • FIG. 10 (a) and 10 (b) are micrographs showing processing marks before and after scribing formed on the substrate 10 in Example 2.
  • FIG. FIG. 10C is a photomicrograph of a cross section of the substrate 10 by a laser microscope
  • FIG. 10D is an enlarged photomicrograph in which the inside of the frame of FIG. 10C is enlarged.
  • FIG.10 (e) is a photograph which shows the peeling surface of the peeling board
  • the peeling surface was formed in 90% of the entire surface of the peeling substrate.
  • the roughness in the “scanning direction” is the roughness in the scanning direction of the laser beam
  • the roughness in the “offset direction” is the roughness formed between the branched beams in a direction of 90 ° with respect to the scanning direction. It shows. The same applies to Tables 5 to 7 described later.
  • FIGS. 12A and 12B are photomicrographs showing processing marks before and after scribing formed on the substrate 10 in Example 3, respectively.
  • FIG. 12C is a micrograph of a cross section of the substrate 10 by a laser microscope, and
  • FIG. 12D is an enlarged micrograph of the inside of the frame of FIG.
  • Example 3 the processed layer 14 was formed under the conditions shown in the column of Example 3 in Table 3. The test was performed under the same conditions as in Example 2 except for the conditions shown in Table 3. In Example 3, a release surface was formed on 50% of the surface of the release substrate.
  • the upper surface on the laser irradiation side has a shape as shown in FIG. 13A for Ra ( ⁇ m) and FIG. 13B for Rz ( ⁇ m), as shown in Table 6. The result was obtained. Further, on the lower surface on the stage side, the shape as shown in FIG. 13C for Ra ( ⁇ m) and the shape as shown in FIG. 13D for Rz ( ⁇ m) were obtained, and the results shown in Table 7 were obtained.
  • Example 4 are photomicrographs showing processing marks before and after scribing formed on the substrate 10 in Example 4, respectively.
  • FIG. 14C is a photomicrograph of a cross section of the substrate 10 using a laser microscope
  • FIG. 14D is an enlarged photomicrograph in which the inside of the frame of FIG. 14C is enlarged.
  • Example 4 the processed layer 14 was formed under the conditions shown in the column of Example 4 in Table 3. The test was performed under the same conditions as in Example 2 except for the conditions shown in Table 3. In Example 4, a release surface was formed on 30% of the surface of the release substrate.
  • the upper surface on the laser irradiation side has a shape as shown in FIG. 15A for Ra ( ⁇ m) and FIG. 15B for Rz ( ⁇ m). The result was obtained. Further, on the lower surface on the stage side, the shape as shown in FIG. 15C for Ra ( ⁇ m) and the shape as shown in FIG. 15D for Rz ( ⁇ m) were obtained, and the results shown in Table 9 were obtained.
  • FIGS. 16A and 16B are photomicrographs showing processing marks before and after scribing formed on the substrate 10 in Example 5, respectively.
  • FIG. 16C is a photomicrograph of a cross section of the substrate 10 by a laser microscope
  • FIG. 16D is an enlarged photomicrograph in which the inside of the frame of FIG. 16C is enlarged.
  • Example 5 the processed layer 14 was formed under the conditions shown in the column of Example 6 in Table 3. The test was performed under the same conditions as in Example 2 except for the conditions shown in Table 3. In Example 5, a release surface was formed on 98% of the surface of the release substrate.
  • the upper surface on the laser irradiation side has a shape as shown in FIG. 17A for Ra ( ⁇ m) and FIG. 17B for Rz ( ⁇ m), as shown in Table 10. The result was obtained. Further, on the lower surface on the stage side, the shape as shown in FIG. 17C for Ra ( ⁇ m) and the shape shown in FIG. 17D for Rz ( ⁇ m) were obtained, and the results shown in Table 11 were obtained.
  • Example 6 are photomicrographs showing processing marks before and after scribing formed on the substrate 10 in Example 6, respectively.
  • FIG. 18C is a micrograph of a cross section of the substrate 10 using a laser microscope, and
  • FIG. 18D is an enlarged micrograph of the inside of the frame of FIG. 18C.
  • Example 6 the processed layer 14 was formed under the conditions shown in the column of Example 6 in Table 3. The test was performed under the same conditions as in Example 2 except for the conditions shown in Table 3. In Example 6, a release surface was formed on 10% of the surface of the release substrate.
  • the upper surface on the laser irradiation side has a shape as shown in FIG. 19A for Ra ( ⁇ m) and FIG. 19B for Rz ( ⁇ m), as shown in Table 12. The result was obtained. Further, on the lower surface on the stage side, the shape as shown in FIG. 19C for Ra ( ⁇ m) and the shape as shown in FIG. 19D for Rz ( ⁇ m) were obtained, and the results shown in Table 13 were obtained.
  • the processed layer 14 is formed on the substrate 10 made of SiC having the crystal structure 4H by using the diffractive optical element 170 that is divided into three branched laser beams, and the processed layer 14 is cleaved. It became clear that a peeling substrate can be easily prepared by peeling. Moreover, it was recognized by the measurement of surface roughness that the smooth peeling surface was formed in the peeling board
  • the SiC substrate 10 having the crystal structure 4H is used.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to the SiC substrate having the crystal structure 6H. Further, the present invention is not limited to a SiC substrate, and can be similarly applied to a sapphire substrate.
  • Examples 2 to 6 only one processed layer 14 is formed in parallel to the surface of the substrate 10, but by setting the depth of the condensing point F appropriately by the laser condensing unit 160, 2 It is also possible to form a processed layer 14 that is equal to or greater than one layer, and to cleave and peel off the substrate 10 in these processed layers 14.
  • the surface roughness of the substrate surface is reduced by performing diamond polishing or the like on the substrate surface as a pretreatment. Etching is preferably performed after adjustment. Thereby, it becomes easy to obtain a good mirror-etched surface.
  • the present inventor put about 5 g of solid NaOH in a Ni (nickel) crucible, heated in an electric furnace to a molten state of 750 ° C., and melted a SiC wafer (SiC substrate) fixed with Ni wire. And then etched for about 20 minutes.
  • the wafer used was a 4H-SiC wafer with an off angle of 4 ° and a 10 mm square.
  • grinding was performed with a diamond wheel (SD # 1000).
  • SD # 1000 diamond wheel
  • the etch rate was evaluated from the difference in thickness before and after etching.
  • a stylus type roughness measuring machine (Taylor Hobson PGI840) was used for the roughness measurement.
  • FIG. 20 shows the shape of the SiC wafer surface after etching. In the measurement for obtaining FIG. 20, the height of the surface along the straight line on the substrate surface was measured.
  • the non-immersion part NIM is removed by etching rather than the immersion part IM.
  • 60 ⁇ m was removed more in the region 1 mm away from the interface position G than in the immersion part IM.
  • Etch pits were observed in the immersion part IM (see FIG. 22), but the non-immersed part NIM was confirmed to have a smooth surface without etch pits (see FIG. 21).
  • FIG. 23 shows the result of measuring the non-immersed part NIM at 1 ⁇ m ⁇ 1 ⁇ m by AFM. As a result of this measurement, it was confirmed that the roughness was a mirror surface of 0.54 nmRa and 8.7 nmRz.
  • the etching rate tends to increase with increasing temperature in both the immersion part IM and the interface vicinity V, and the rate of increase is the same for both.
  • the etching rate near the interface V was about 2 to 3 times higher than that of the immersion part IM. In particular, at 750 ° C, the value was as high as 289 ⁇ m / h.
  • FIG. 25A shows the roughness of the etched surface of the immersion part IM
  • FIG. 25B shows the roughness of the etched surface near the interface V of the non-immersed part NIM.
  • the roughness once increased and then decreased.
  • the etching rate is low in the immersion part IM, and it seems that the experiment for 120 minutes was insufficient time to reduce the roughness of the immersion part IM. However, the trend of increasing etch pits was seen, so it seemed difficult to apply to mirror finishing.
  • FIG. 26A shows the relationship between the nitrogen flow rate and the etching rate
  • FIG. 26B shows the relationship between the nitrogen flow rate and the roughness for the vicinity of the interface V between the immersion part IM and the non-immersion part NIM.
  • a nitrogen flow rate of 0 L / min means that the inside of the electric furnace remains in an air atmosphere because no nitrogen is flown.
  • the etching rate was greatly reduced at the nitrogen flow rate of 10 L / min for both the immersion part IM and the interface vicinity V, and there was not much change at a higher flow rate.
  • both the immersion part IM and the interface vicinity V tended to increase as the nitrogen flow rate increased. Therefore, it is presumed that at the time of etching, latent scratches caused by grinding are exposed and then disappeared to become a mirror surface. From the observation result of the etched surface, latent scratches are observed in both the immersion part IM and the interface vicinity V, and it is considered that the increase in roughness is caused by the slowing of the mirror surface process due to the decrease in the etching rate.
  • FIG. 27 (a) shows the relationship between the air flow rate and the etching rate
  • FIG. 27 (b) shows the relationship between the air flow rate and roughness for the vicinity V of the interface between the immersion part IM and the non-immersion part NIM.
  • the etching rate hardly changed regardless of the air flow rate in the immersion part IM and the interface vicinity V.
  • latent scratches were removed as the air flow rate increased in the immersion part IM even at the same etching time.
  • the air flow rate was 20 L / min, film-like irregularities were formed near the interface V, and the roughness was remarkably increased.
  • the peeling substrate can be efficiently formed thin, it can be used in a wide range of fields such as the semiconductor field, the display field, and the energy field.
  • it is a single crystal substrate, and is a Si substrate (silicon substrate). If applicable, it can be applied to solar cells, sapphire substrates such as GaN-based semiconductor devices can be applied to light-emitting diodes, laser diodes, etc., and SiC can be applied to SiC-based power devices, etc. It can be applied in a wide range of fields such as transparent electronics field, lighting field, hybrid / electric vehicle field.
  • Substrate (Crystal substrate, SiC substrate) 10p Peeling substrate 14 Processing layer 150
  • Laser light source 160
  • Laser condensing part (laser concentrator)
  • Diffractive optical element AL Molten alkali
  • B Laser light Ba to c Branched laser light

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Abstract

剥離基板製造方法は、基板（１０）の表面から所定の深さにレーザ光を集光するレーザ集光ステップ、および、レーザ集光器を基板（１０）に対して相対的に移動させて位置決めする位置決めステップ、を有して基板（１０）に加工層を形成する。また、加工層が形成された基板（１０）を加工層にて剥離して剥離基板を作成する。レーザ集光ステップは、レーザ光を複数の分岐レーザ光に分岐させる回折光学素子（１７０）を用いて分岐レーザ光の少なくとも１本を他の分岐レーザ光に比べて強度が異なるように分岐させるレーザ光調整ステップを含み、複数の分岐レーザ光のうち、相対的に強度が高い分岐レーザ光により加工層を伸長させて基板（１０）を加工するとともに、相対的に強度が低い分岐レーザ光により加工層の伸長を抑制する。

Description

剥離基板製造方法
　本発明は、剥離基板製造方法に関し、より具体的には、シリコンカーバイド、サファイア、窒化ガリウムなどへのレーザ加工による剥離基板製造方法に関する。
　従来、シリコン（Ｓｉ）ウエハに代表される半導体ウエハを製造する場合には、石英るつぼ内に溶融されたシリコン融液から凝固した円柱形のインゴットを適切な長さのブロックに切断して、その周縁部を目標の直径になるよう研削し、その後、ブロック化されたインゴットをワイヤソーによりウエハ形にスライスして半導体ウエハを製造するようにしている。なお、この明細書中においては、別記する場合を除いてウエハのことを適宜に基板と称する。
　このようにして製造された半導体ウエハは、前工程で回路パターンの形成等、各種の処理が順次施されて後工程に供され、この後工程で裏面がバックグラインド処理されて薄片化が図られる。
　また近年、硬度が大きく、熱伝導率も高いシリコンカーバイド（ＳｉＣ）が注目されているが、結晶シリコンよりも硬度が大きい関係上、インゴットをワイヤソーにより容易にスライスすることができず、また、バックグラインドによる基板の薄層化も容易ではない。さらにサファイア基板や窒化ガリウム基板も難加工材として、加工技術が求められている。
　一方、高開口数の集光レンズにガラス板からなる収差増強材を組み合わせ、パルス状レーザをウエハの内部に照射して加工層を形成した後、これを剛性基板に貼りあわせ、加工層で剥離することで薄い剥離基板を得る技術が開示されている（下記特許文献１を参照）。
特開２０１４－１９１２０号公報
　しかしながら、剥離基板を作成するために、ＳｉＣ、サファイア、窒化ガリウムのウエハなどの結晶材料をレーザにより加工し、内部に加工層を形成しようとすると、加工により結晶方位に沿ってクラックが発生しやすく、安定した加工層の形成が困難であった。
　本発明は、上述の実情に鑑みて提供されるものであって、結晶材料でのクラックの発生を抑制し、安定して加工層を形成して剥離することができる剥離基板製造方法を提供することを課題とする。
　上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係る剥離基板製造方法は、結晶基板を基板として用い、パルス照射のレーザ光源からのレーザ光をレーザ集光器によって前記基板の表面に向けて照射し、前記基板の表面から基板内部の所定の深さにレーザ光を集光するレーザ集光ステップ、および、前記レーザ集光器を前記基板に対して相対的に移動させて位置決めをする位置決めステップ、を有して前記基板に加工層を形成する基板加工ステップを含む。また、前記基板加工ステップにより前記加工層が形成された前記基板を前記加工層にて剥離して剥離基板を作成する基板剥離ステップを含む。そして、前記レーザ集光ステップは、前記レーザ光源からのレーザ光を複数の分岐レーザ光に分岐させる回折光学素子を用い、前記複数の分岐レーザ光の少なくとも１本を他の分岐レーザ光に比べて強度が異なるように分岐させるレーザ光調整ステップを含む。そして、前記複数の分岐レーザ光のうち、相対的に強度が高い分岐レーザ光により前記加工層を伸長させて前記基板を加工するとともに、相対的に強度が低い分岐レーザ光により前記加工層の伸長を抑制する。
　前記レーザ光調整ステップでは、前記複数の分岐レーザ光を前記基板の内部において一列または複数列もしくはパターン状に配置させてもよい。
　前記レーザ光調整ステップでは、前記複数の分岐レーザ光のうち端部側に配置される少なくとも一本の分岐レーザ光の強度を他の分岐レーザ光に比べて低くしてもよい。
　前記レーザ光調整ステップでは、前記相対的に強度が高い分岐レーザ光の強度を、前記相対的に強度が低い分岐レーザ光の強度に対して１．１～５．０の範囲の倍率で異ならせることが好ましい。
　前記位置決めステップは、前記基板の表面において、前記一列または複数列もしくはパターン状の方向に対して所定角度をなす走査方向に前記レーザ集光器を所定速度で移動させてもよい。
　前記位置決めステップは、前記基板の表面において、前記走査方向に前記レーザ集光器を所定速度で移動させる動作を、前記走査方向とは直交する方向に前記レーザ集光器を所定距離にわたってシフトさせる動作を挟んで繰り返してもよい。
　エッチング液として溶融アルカリを用い、酸素を含むガス雰囲気で、前記剥離基板における前記溶融アルカリの界面位置を前記剥離基板上で移動させながらエッチングするエッチングステップを含んでもよい。
　前記溶融アルカリとして溶融水酸化ナトリウムを用いてもよい。
　溶融アルカリを流動させながらエッチングしてもよい。
　前記基板としてＳｉＣ基板を用いることで、 前記剥離基板がＳｉＣからなるようにしてもよい。
　本発明によれば、結晶材料でのクラックの発生を抑制し、安定して加工層を形成して剥離することができる剥離基板製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態で、（ａ）は基板加工装置の斜視図、（ｂ）はステージ上に載置されてレーザ光で加工された基板を示す平面図である。 本発明の一実施形態で、（ａ）はステージ上に載置された基板をレーザ光で加工していくことを説明する模式的な側面断面図、（ｂ）は基板における加工層の形成を説明する側面断面図である。 本発明の一実施形態で、（ａ）は基板に照射した３本の分岐レーザ光を説明する模式的な平面図、（ｂ）は基板に照射した３本の分岐レーザ光がそれぞれ焦点を結ぶことを説明する模式的な側面断面図である。 隣接する加工痕の間隔の調整を説明する模式的な平面図である。 （ａ）～（ｃ）は、それぞれ、本発明の一実施形態で、基板を順次エッチングしていくことを説明する模式的な正面図である。 図５（ｂ）の部分拡大側面図である。 本発明の一実施形態の変形例で、複数の分岐レーザ光の強度の分布の例を示すグラフ図である。 本発明の一実施形態の変形例で、複数列またはパターン状に配置された複数の分岐レーザ光の一例を説明する模式的な平面図である。 実施例１で、（ａ）はレーザ光により基板内部に形成された加工痕を示す顕微鏡による写真図、（ｂ）は（ａ）に部分拡大図である。 実施例２を説明する写真図である。 実施例２の剥離面における表面粗さの測定結果を示す写真図である。 実施例３を説明する写真図である。 実施例３の剥離面における表面粗さの測定結果を示す写真図である。 実施例４を説明する写真である。 実施例４の剥離面における表面粗さの測定結果を示す写真図である。 実施例５を説明する写真である。 実施例５の剥離面における表面粗さの測定結果を示す写真図である。 実施例６を説明する写真である。 実施例６の剥離面における表面粗さの測定結果を示す写真図である。 実験例１で、エッチング後の基板面の粗さを示すグラフ図である。 実験例１で、エッチング後の基板面の非浸漬部における界面付近を示す写真図である。 実験例１で、エッチング後の基板面の浸漬部を示す写真図である。 実験例１で、エッチング後の非浸漬部をＡＦＭで撮像して得られた斜視図である。 実験例２で、エッチング温度とエッチングレートとの関係を示すグラフ図である。 実験例２で、（ａ）は浸漬部におけるエッチング時間と粗さとの関係を示すグラフ図、（ｂ）は非浸漬部の界面付近におけるエッチング時間と粗さとの関係を示すグラフ図である。 実験例２で、（ａ）は窒素流量とエッチングレートとの関係を示すグラフ図、（ｂ）は窒素流量と粗さとの関係を示すグラフ図である。 実験例２で、（ａ）は空気流量とエッチングレートとの関係を示すグラフ図、（ｂ）は空気流量と粗さとの関係を示すグラフ図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、すでに説明したものと同一または類似の構成要素には同一または類似の符号を付し、その詳細な説明を適宜省略している。また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
　図１で、本発明の一実施形態で、（ａ）は基板加工装置１００の構成を示す斜視図、（ｂ）はステージ上に載置されてレーザ光で加工された基板を示す平面図である。本発明の一実施形態（以下、本実施形態という）で用いる基板加工装置１００は、ステージ１１０と、ステージ１１０がＸＹ方向に移動可能なように支持するステージ支持部１２０と、ステージ１１０上に配置され、基板１０を固定する基板固定具１３０とを有している。この基板１０には、インゴットを切断した結晶材料であるシリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハを使用することができる。
　また、基板加工装置１００は、レーザ光源１５０と、レーザ光源１５０から発したレーザ光Ｂを集光して基板１０に向けて照射するレーザ集光部１６０（レーザ集光器）を有している。レーザ集光部１６０は、回折光学素子（ＤＯＥ）１７０及び対物レンズ１８０を有している。
　回折光学素子１７０は、入射されたレーザ光Ｂを所定の本数の分岐レーザ光に分岐させる。分岐レーザ光は、対物レンズ１８０で集光され、レーザ集光部１６０の焦点位置において一列に並ぶように配置される。なお、図中で回折光学素子１７０は３本の分岐レーザ光を生成しているが、これに限定されない。分岐レーザ光は、２本以上の複数の分岐レーザ光であればよい。
　回折光学素子１７０は、複数の分岐レーザ光の強度が異なるように調整する。ここで、複数の分岐レーザ光の強度が異なるように調整するとは、複数の分岐レーザ光の少なくとも１本を他の分岐レーザ光に比べて強度が異なるように分岐させることを意味する。従って、３本の分岐レーザ光に分岐する場合、２本の分岐レーザ光の強度が同じで、残り１本の分岐レーザ光の強度がこの２本の分岐レーザ光に比べて異なっている場合にはこれに該当する。また、隣接する分岐レーザ光の強度が互いに異なる場合もこれに該当する。
　本実施形態では、複数の分岐レーザ光のうち、相対的に強度が高い分岐レーザ光の強度を、相対的に強度が低い分岐レーザ光の強度に対して１．１～５．０の範囲の倍率で異ならせるようにすることができる。この倍率は、１．２～３．０の範囲にあることが好ましく、１．５～２．５の範囲にあることがより好ましく、１．８～２．２の範囲にあることがさらに好ましい。
　本実施形態では、回折光学素子１７０によって分岐された複数の分岐レーザ光の強度が異なるように調整することにより、基板１０の内部に加工痕を形成するときに発生するクラックを制御するようにしている。すなわち、複数の分岐レーザ光のうちの相対的に強度が高い分岐レーザ光によって、レーザの照射方向に対して直角にクラックが伸長（進展）する剥離可能な加工状態を形成している。そして、相対的に強度が低い分岐レーザ光によってクラックが伸長しない加工層を形成し、強度が高い分岐レーザ光によって形成されたクラックが結晶方位に沿って意図に反して伸長（進展）することを防止するストッパー的な役割をさせている。
　図２で、（ａ）はステージ上に載置された基板をレーザ光で加工していくことを説明する模式的な側面断面図、（ｂ）は基板における加工層の形成を説明する側面断面図である。
　基板１０は、ステージ１１０上において基板固定具１３０によって保持されている。基板固定具１３０は、その上に設けられた固定テーブル１２５によって基板１０を固定している。固定テーブル１２５には、通常の粘着層、機械的なチャック、静電チャックなどが適用可能である。
　基板１０に集光して照射されるレーザ光Ｂは基板１０の表面から所定の深さに集光点Ｆを形成し（レーザ集光ステップ）、基板表面から所定の深さ位置に所定形状の加工痕１２を形成する。なお、本実施形態では、加工痕１２は、ステージ１１０の移動、すなわち基板１０の移動に伴って列状に連なったものである。この加工痕１２は、ステージ１１０に保持された基板１０に対してレーザ集光部１６０が相対的に移動して位置決めされる（位置決めステップ）ことにより、基板１０の内部に所定のパターンで形成される。
　例えば、所定の走査方向に所定速度で集光点Ｆを移動する動作を、走査方向とは所定角度θ（図４参照）をなす方向（例えば９０°（走査方向に直交する方向）や、４５°）に集光点Ｆを所定距離ｄ（図１（ｂ）参照）にわたりシフトさせる動作を挟んで繰り返すことにより、直線状の加工痕１２を２次元状に配置した加工層１４を形成することができる。
　（基板加工ステップ）
　基板加工装置１００において、レーザ光Ｂは、レーザ集光部１６０の回折光学素子１７０及び対物レンズ１８０を介して基板１０に向けて照射され、分岐ビームは基板１０内部の集光点Ｆにそれぞれ集光され、集光点Ｆに加工痕１２が形成される。
　レーザ集光部１６０は、基板１０の所定の深さの範囲ｔにおいて分岐レーザ光の径を実質的に絞るように集光し、加工痕１２が連結された加工層１４の形成に必要なエネルギー密度を確保するようにしている。図中においては、基板１０の表面側から入射した分岐レーザ光により、集光点Ｆを含む所定の深さの範囲ｔに形成された加工層１４が示されている。
　加工層１４は、各分岐レーザ光によって形成された加工痕１２が連結してなるものである。このように形成された加工層１４は、隣接する分岐レーザ光が所定間隔であるため、所定の周期的構造を有している。
　図３で、（ａ）は基板１０の模式的な平面図、（ｂ）は基板に照射した３本の分岐レーザ光がそれぞれ焦点を結ぶことを説明する模式的な側面断面図である。基板１０の表面に向けて照射された３本の分岐レーザ光Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃは、基板１０の表面において一列に配置された３つのビームスポットＲａ、Ｒｂ、Ｒｃを形成して基板１０に入射し、基板１０の内部において３つの集光点Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃを形成する。これらの集光点Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃによりそれぞれ加工痕１２ａ、１２ｂ、１２ｃ（図４参照）が形成される。
　基板１０は、ＳｉＣなどの結晶基板であるため、集光点Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃを形成する際に結晶方位に沿ってクラックが発生しやすい性質がある。このように３本の分岐レーザ光Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃに分岐する場合では、例えば、中央の分岐レーザ光Ｂｂの強度を両側（すなわち両端部側）の分岐レーザ光Ｂａ、Ｂｃの強度よりも大きくする（レーザ光調整ステップ）ことにより、中央の集光点Ｆｂによって加工痕１２を形成する際に発生したクラックが両側の集光点Ｆａ、Ｆｃの方向に伸長しても、両側の集光点Ｆａ、Ｆｃにより形成された加工痕１２によってクラックの伸長を止めるようにすることができる。このとき、分岐レーザ光Ｂａ、Ｂｃの強度は集光点Ｆａ、Ｆｃから加工痕が結晶方位に伸長（進展）しない程度の強度であって、基板の剥離に必要な加工痕が得られる最小強度に設定しておく。
　３本の分岐ビームの強度については、両側の分岐レーザ光Ｂａ、Ｂｃの強度に対する中央の分岐レーザ光Ｂｂの強度の倍率が、１．１～５．０の範囲にある倍率で異なるようにすることができる。この倍率は、１．２～３の範囲にあることが好ましく、１．５～２．５の範囲にあることがより好ましく、１．８～２．２の範囲にあることがさらに好ましい。
　図４は、基板１０に形成される隣接する加工痕１２ａ～ｃの間隔の調整を説明する図である。基板１０の表面には、光集光部１６から供給された３本の分岐レーザ光Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃによって、一列に配置された３つのビームスポットＲａ、Ｒｂ、Ｒｃが形成されている。３本の分岐レーザ光は、これらのビームスポットＲａ、Ｒｂ、Ｒｃを介して基板１０の内部の集光点Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃに集光され、集光点Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃにおいてそれぞれ加工痕が形成される。
　３つのビームスポットＲａ～ｃは、所定の走査方向に所定速度で走査される。レーザ光源１５０からはパルスレーザ光が供給され、パルス照射によってビームスポットＲａ～ｃが走査方向に所定間隔で形成される。この走査方向の間隔は、任意に設定が可能である。
　また、３つのビームスポットＲａ～ｃを配置した列の方向を調整することにより、ビームスポットＲａ～ｃを介して形成される３本の加工痕１２ａ～ｃの間隔を調整することが可能である。
　図４（ａ）は、３つのビームスポットＲａ～ｃを配置した列の方向が走査方向に直交するように設定した場合を示している。このとき、走査方向に直交する方向について、３つのビームスポットＲａ～ｃの隣接する距離が最大になり、したがって３つのビームスポットＲａ～ｃを介して形成される加工痕１２ａ～ｃの間隔（互いに隣接する間隔）も最大になる。
　図４（ｂ）では、３つのビームスポットＲａ～ｃを配置した列の方向Ｄと走査方向の直交方向とが所定角度θをなすように設定した場合を示している。図４（ｂ）では、一例としてθ＝４５°の角度をなす場合で描いている。所定角度θは４５°に限られることはなく、θが小さくなるほど、走査方向に直交する方向についてビームスポットＲａ～ｃの隣接する距離が短くなり、したがってビームスポットＲａ～ｃを介して形成される加工痕１２ａ～ｃの間隔も短くなる。なお、このθを９０°、すなわち所定角度を９０°とした場合が図４（ａ）に示した状態になる。
　本実施形態では、加工層１４が形成された基板１０を加工層１４で割断し、基板１０を加工層１４で剥離することにより、剥離基板を作成することができる（基板剥離ステップ）。加工層１４においては加工痕が連結しているため、基板１０は加工層１４に沿って容易に割断して剥離することができる。従って、結晶材料であるシリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの基板１０に、クラックの発生を抑制し安定して加工層１４を形成することができる。
　そして本実施形態では、この後、加工層１４から剥離した剥離基板１０ｐ（シリコンカーバイドウエハから剥離したもの）にアルカリエッチングを行って剥離基板１０ｐの基板面１０ｐｓを鏡面化する（エッチングステップ）。
　図５（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、本発明の一実施形態（以下、本実施形態という）に係るエッチング方法で基板を順次エッチングしていくことを説明する模式的な正面図である。図６は図５（ｂ）の部分拡大側面図である。
　このエッチングでは、酸素を含むガス雰囲気で、剥離基板１０ｐにおける溶融アルカリの界面位置を剥離基板上で移動させていく。本実施形態では、容器２００に入れた溶融アルカリＡＬに剥離基板１０ｐを上方から一定速度で徐々に下降させることで浸漬していく（図５（ａ）～（ｃ）参照）。この結果、剥離基板１０ｐにおける溶融アルカリＡＬの界面位置Ｇ（溶融アルカリＡＬの液面位置）が基板下端から上方へ順次移動していく。ここで、図５、図６に示すように、本明細書で界面位置Ｇとは溶融アルカリＡＬの液面位置と同じ位置である。
　剥離基板１０ｐの非浸漬部ＮＩＭの界面付近Ｖでは、エッチング反応の際にガス雰囲気中の酸素が取り込まれて酸化が促進されつつ、良好なエッチングが高速で行われる。従って、このように剥離基板１０ｐにおける溶融アルカリＡＬの界面位置Ｇを基板上方へ順次移動させていくこで、高硬度で難加工材料であるＳｉＣ（シリコンカーバイド）からなる剥離基板１０ｐであっても、基板面１０ｐｓに良好な鏡面を広範囲にわたって高速で形成することができる。
　より詳細に説明すると、液面の境界領域では溶融アルカリが表面張力によってSiC面を登ってきて、薄い溶融アルカリ液の膜を作る。そしてこの膜は薄いため、空気中の酸素をSiC面に供給し易く、酸化を活発にする。そして溶融アルカリがその酸化膜を除去するといったサイクルを活発に繰り返す。従って、効率良く鏡面化（等方性エッチング）が促進される。
　従って、すなわち、剥離基板１０ｐ全部を溶融アルカリＡＬにどぶ漬けする（基板全体を浸漬部にする）ことに比べて遥かに短時間でこの良好な鏡面を剥離基板１０ｐに全面にわたって形成することができる。
　剥離基板１０ｐの下降速度は、溶融アルカリの種類、温度、ガス雰囲気中の酸素濃度、などに応じ、良好なエッチングが行われるように決定する。
　なお、エッチングでは、等方性エッチングが行われるようにしてもよい。そのためには、剥離基板１０ｐの酸化速度を酸化被膜の溶解速度以上にして、酸化されていない段階の基板材料（ＳｉＣ）がエッチングされることを回避することで、基板材料に欠陥（結晶欠陥）が生じていてもこの欠陥は酸化されてから、つまり酸化被膜となってからエッチングされるようにしてもよい。この結果、剥離基板１０ｐが等方性エッチングされることになる。
　また、溶融アルカリＡＬに剥離基板１０ｐをどぶ漬けし、溶融アルカリＡＬから剥離基板１０ｐを一定速度で徐々に引き上げていくことで、剥離基板１０ｐにおける溶融アルカリＡＬの界面位置Ｇ（溶融アルカリＡＬの液面位置）を基板下方へ順次移動させても、剥離基板１０ｐの基板面１０ｐｓに良好な鏡面を広範囲にわたって高速で形成することができる。
　溶融アルカリとしては、溶融水酸化ナトリウム（NaOH）、溶融水酸化カリウム（KOH）などが挙げられるが、Ｓｉ面をエッチングする際には、Ｓｉ面を効率良く除去（エッチング速度の高速化）して鏡面化する観点で、溶融水酸化ナトリウムＳＨＬ（図５、図６参照）が好ましい。この場合、６５０℃以上にした溶融水酸化ナトリウムを用いると、このような高速で良好なエッチングを行い易い。６５０℃よりも温度が低いとエッチング速度（エッチングレート）が低くなり易い。
　なお、Ｓｉ面ではなくＣ面をエッチングする際には、Ｃ面を効率良く除去（エッチング速度の高速化）して鏡面化する観点で、溶融水酸化カリウムを用いることが好ましい。
　また、溶融アルカリＡＬを流動させつつエッチングを行ってもよい。これにより、エッチングによって劣化した溶融アルカリが基板面１０ｐｓ近くで滞留することを防止できる。
　（変形例）
　なお、上記実施形態においては、複数の分岐レーザ光の例として３本の分岐レーザ光を例示したが、本発明はこれに限定されない。複数の分岐レーザ光は、２本以上の分岐レーザ光であり、強度が異なるものであればよい。例えば、図７に示すように、９本の分岐レーザ光であってもよい。複数の分岐レーザ光は一列に配置され、図７（ａ）では両端の分岐レーザ光の強度が小さく、中央の分岐レーザ光の強度が両端の分岐レーザ光の強度より大きい。図７（ｂ）では両端と中央の分岐レーザ光の強度が小さい。なお、剥離に影響するため、加工層の安定化のためには、複数の分岐レーザ光に同一の強度の分岐レーザ光が含まれることが好ましい。
　また、上記実施形態においては、複数の分岐レーザ光を基板の内部において一列に配置されたものを例示したが、本発明はこれに限定されない。複数の分岐レーザ光を基板の内部において複数列もしくはパターン状に配置されてもよい。一列、複数列、パターン状の何れであっても、加工層を均等に形成でき、クラックの発生を抑制しつつ安定して加工層を形成することができる。
　図８は、基板１０に照射された分岐レーザ光のビームスポットが複数列またはパターン状に配置された状態の一例を示す模式的な平面図である。分岐レーザ光は、図中に一点鎖線で示された走査方向に直交する方向に第１列の４つのビームスポットＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、第２列の４つのビームスポットＲ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４、第３列の４つのビームスポットＲ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３４、第４列の４つのビームスポットＲ４１、Ｒ４２、Ｒ４３、Ｒ４４を形成している。
　これらのビームスポットは、第１列から第４列の計４列からなる複数列の配置を形成している。また、走査方向に４列、走査方向に直交する方向に４列の計４×４の１６個のビームスポットによるパターンも形成している。これらのビームスポットのうち、中央の４つのビームスポットＲ２２、Ｒ２３、Ｒ３２、Ｒ３３は、これらを取り囲む他のビームスポットＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ２１、Ｒ２４、Ｒ３１、Ｒ３４、Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３、Ｒ４４よりも相対的な強度が大きく、例えば１．１～５．０の倍率の範囲にあってもよい。
　なお、ビームスポットが形成する複数列は２列以上であればよく、ビームスポットのパターンは３つ以上のビームスポットが形成する特定のパターンであればよい。
　（実施例および実験例）
　以下、実施例（図１～図６を用いて説明した実施形態の実施例）および実験例を説明する。
　［実施例１］
　本実施例では、基板加工装置１００のレーザ光源１５０にInnoLight Technology Corporation製 HALO GN 35k-100のレーザ発振器を用いた。このレーザ光源１５０は、表１に示すようなレーザ光Ｂを供給することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　回折光学素子１７０には、レーザ光Ｂから強度１：２：１の３本の分岐レーザ光Ｂａ～ｃを分岐させる古河機械金属工業製のものを用いた。対物レンズ１８０には、LCPLN 100×IRを用いた。
　基板１０には、表面が鏡面仕上げされた結晶構造４ＨのＳｉＣ基板を用いた。そして、加工痕１２の性質を明らかにするため、表２のような条件で基板１０を加工した。表２において、回折光学素子の角度とは、走査方向に直交する方向と一列に配置された３つのビームスポットＲａ、Ｒｂ、Ｒｃの方向とがなす角度である。また焦点の深さとは、集光点Ｆに相当する焦点の基板１０の表面からの深さである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
　図９は、このような加工により基板１０に形成された加工痕１２ａ～ｃを示す顕微鏡写真である。図９（ａ）は、透明なＳｉＣの基板１０の上面から観察したものであり、３つのビームスポットＲａ～ｃを介してそれぞれ形成された３本の加工痕１２ａ～ｃが示されている。ここで、回折光学素子１７０は、強度１：２：１の３本の分岐レーザ光Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃを生成するため、中央の加工痕１２ｂがやや太く、両側の加工痕１２ａ、１２ｃがやや細くなっている。
　図９（ｂ）には、加工痕１２の延びる方向に略垂直な断面において、基板１０に形成された加工痕１２を観察したものであり、３本の加工痕１２ａ～ｃが示されている。ここで、各加工痕から横方向にクラックが伸長（進展）し、中央の加工痕１２ｂから伸長（進展）したクラックＣｐ、Ｃｑはそれぞれ両側の加工痕１２ａ、１２ｃにまで伸長（進展）するが、両側の加工痕１２ａ、１２ｃにてそれぞれ止められていることがみられた。したがって、これら３本の加工痕１２ａ～ｃは、クラックＣｐ、Ｃｑによって連結されるとともに、クラックＣｐ、Ｃｑのさらなる伸長（進展）は抑制されていることが明らかになった。
　［実施例２］
　次に、基板１０の全面にわたって形成した加工痕１２により加工層１４を作成した後、基板１０を加工層１４で割断することにより剥離して剥離基板を作成し、剥離基板における剥離面の性質を調べた。実施例２では、表３の実施例２の欄に示す条件で加工層１４を形成した。表３に示した条件を除き、実施例１と同一の条件を用いた。例えば、基板１０には結晶構造４Ｈの多結晶のＳｉＣ基板を用い、回折光学素子１７０には３本の分岐レーザ光に分岐させるものを用いた。なお、表３では後述の実施例３～６の条件も併せて示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
  
　図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、実施例２で基板１０に形成されたスクライブ前及びスクライブ後の加工痕を示す顕微鏡写真である。図１０（ｃ）はレーザ顕微鏡による基板１０の断面の顕微鏡写真であり、図１０（ｄ）は図１０（ｃ）の枠内を拡大した拡大顕微鏡写真である。
　図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）により、基板１０の表面に平行な方向であり、図中横方向に加工痕１２が連結された加工層１４が形成されていることがみられる。図１０（ｅ）は、引っ張り試験機を用いて加工層１４にて割断された剥離基板の剥離面を示す写真である。この実施例２では、剥離基板の表面の全体に対し、９０％の部分で剥離面が形成された。
　続いて、剥離基板における剥離面の表面粗さを測定した。レーザ集光部１６０に向かうレーザ照射側にある上面では、Ｒａ（μｍ）について図１１（ａ）、Ｒｚ（μｍ）について図１１（ｂ）のような形状になり、表４に示すような結果が得られた。この表４においては、表面粗さの３点測定値とそれらの平均値が示されている。以下でも同様である。
　なお、表４で「走査方向」の粗さとはレーザ光を走査する方向での粗さ、「オフセット方向」の粗さとは走査方向に対して９０°の方向で分岐ビーム間に形成される粗さを示す。後述の表５～表７でも同様である。
　また、ステージ１１０に載置される側にある下面では、Ｒａ（μｍ）について図１１（ｃ）、Ｒｚ（μｍ）について図１１（ｄ）のような形状になり、表５に示すような結果が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
  
　［実施例３］
　図１２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施例３で基板１０に形成されたスクライブ前及びスクライブ後の加工痕を示す顕微鏡写真である。図１２（ｃ）はレーザ顕微鏡による基板１０の断面の顕微鏡写真であり、図１２（ｄ）は図１２（ｃ）の枠内を拡大した拡大顕微鏡写真である。
　実施例３では、表３の実施例３の欄に示す条件で加工層１４を形成した。表３で示した条件を除き、実施例２と同じ条件で行った。この実施例３では、剥離基板の表面の５０％に剥離面が形成された。
　剥離基板の剥離面の表面粗さについては、レーザ照射側の上面ではＲａ（μｍ）について図１３（ａ）、Ｒｚ（μｍ）について図１３（ｂ）のような形状になり、表６に示すような結果が得られた。また、ステージ側の下面では、Ｒａ（μｍ）について図１３（ｃ）、Ｒｚ（μｍ）について図１３（ｄ）のような形状になり、表７に示すような結果が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
  
　［実施例４］
　図１４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施例４で基板１０に形成されたスクライブ前及びスクライブ後の加工痕を示す顕微鏡写真である。図１４（ｃ）はレーザ顕微鏡による基板１０の断面の顕微鏡写真であり、図１４（ｄ）は図１４（ｃ）の枠内を拡大した拡大顕微鏡写真である。
　実施例４では、表３の実施例４の欄に示す条件で加工層１４を形成した。表３で示した条件を除き、実施例２と同じ条件で行った。この実施例４では、剥離基板の表面の３０％に剥離面が形成された。
　剥離基板における剥離面の表面粗さについては、レーザ照射側の上面ではＲａ（μｍ）について図１５（ａ）、Ｒｚ（μｍ）について図１５（ｂ）のような形状になり、表８に示すような結果が得られた。また、ステージ側の下面では、Ｒａ（μｍ）について図１５（ｃ）、Ｒｚ（μｍ）について図１５（ｄ）のような形状になり、表９に示すような結果が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　［実施例５］
　図１６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施例５で基板１０に形成されたスクライブ前及びスクライブ後の加工痕を示す顕微鏡写真である。図１６（ｃ）はレーザ顕微鏡による基板１０の断面の顕微鏡写真であり、図１６（ｄ）は図１６（ｃ）の枠内を拡大した拡大顕微鏡写真である。
　実施例５では、表３の実施例６の欄に示す条件で加工層１４を形成した。表３で示した条件を除き、実施例２と同じ条件で行った。この実施例５では、剥離基板の表面の９８％に剥離面が形成された。
　剥離基板における剥離面の表面粗さについては、レーザ照射側の上面ではＲａ（μｍ）について図１７（ａ）、Ｒｚ（μｍ）について図１７（ｂ）のような形状になり、表１０に示すような結果が得られた。また、ステージ側の下面では、Ｒａ（μｍ）について図１７（ｃ）、Ｒｚ（μｍ）について図１７（ｄ）のような形状になり、表１１に示すような結果が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　［実施例６］
　図１８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施例６で基板１０に形成されたスクライブ前及びスクライブ後の加工痕を示す顕微鏡写真である。図１８（ｃ）はレーザ顕微鏡による基板１０の断面の顕微鏡写真であり、図１８（ｄ）は図１８（ｃ）の枠内を拡大した拡大顕微鏡写真である。
　実施例６では、表３の実施例６の欄に示す条件で加工層１４を形成した。表３で示した条件を除き、実施例２と同じ条件で行った。この実施例６では、剥離基板の表面の１０％に剥離面が形成された。
　剥離基板における剥離面の表面粗さについては、レーザ照射側の上面ではＲａ（μｍ）について図１９（ａ）、Ｒｚ（μｍ）について図１９（ｂ）のような形状になり、表１２に示すような結果が得られた。また、ステージ側の下面では、Ｒａ（μｍ）について図１９（ｃ）、Ｒｚ（μｍ）について図１９（ｄ）のような形状になり、表１３に示すような結果が得られた
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　以上の実施例２～６によって、３本の分岐レーザ光に分割する回折光学素子１７０を用いて結晶構造４ＨのＳｉＣによる基板１０に加工層１４を形成し、加工層１４にて割断することにより剥離することで、剥離基板を容易に作成することができることが明らかになった。また、表面粗さの測定により、剥離基板には滑らかな剥離面が形成されていることが認められた。
　ここで、実施例２～６においては、加工速度、レーザ光の強度についての明確な依存性は見られなかった。このことは、分岐ビームにより加工層の伸長を抑制していることにより加工条件の影響を受け難くなっていることが推察される。
　また、実施例１～６においては、結晶構造４ＨのＳｉＣの基板１０を用いたが、このことに限定されることはなく、結晶構造６ＨのＳｉＣの基板にも同様に適用することができる。また、ＳｉＣの基板に限定されることはなく、サファイアの基板などにも同様に適用することができる。
　また、実施例２～６においては、基板１０の表面に平行に加工層１４を１層のみ形成したが、レーザ集光部１６０によって集光点Ｆの深さを適宜に設定することにより、２層以上の加工層１４を形成し、これらの加工層１４において基板１０を割断して剥離するようにすることもできる。
　なお、実施例２～６で、剥離基板を作成後、溶融アルカリにてこの剥離基板をエッチングする場合には、前処理として、基板面にダイヤモンド研磨などを行うことで基板面の表面粗さを調整した後にエッチングすることが好ましい。これにより、鏡面化された良好なエッチング面を得やすくなる。
　＜実験例１（ウエットエッチングによる高速鏡面化現象の確認）＞
　本実験例では、NaOH（溶融水酸化ナトリウム）にSiCウエハを半分程度に浸漬することで、NaOH溶液に浸漬している浸漬部ＩＭと、NaOH溶液に浸漬していない非浸漬部ＮＩＭとが生じる状態でエッチングした。
　　（実験条件および実験方法）
　本発明者は、Ni（ニッケル）製のるつぼに固形のNaOHを約5g入れ，電気炉で加熱して750℃の溶融状態にし、Ni線で固定したSiCウエハ（SiC基板）を溶融したNaOH溶液に半分程度に浸漬し、20分間のエッチングを行った。使用したウエハはオフ角4°、10mm角の4H-SiCウエハである。前加工としてはダイヤモンドホイール（SD#1000）によって研削を施した。エッチグレートの評価はエッチング前後の厚さの差分から求めた。粗さ測定には触針式粗さ測定機(Taylor Hobson 社製PGI840)を用いた。
　　（エッチング面の外観と形状）
　図２０にエッチング後のSiCウエハ表面の形状を示す。図２０を得るための計測では、基板面で直線に沿った表面の高さを計測した。
　図２０からは、浸漬部ＩＭよりも非浸漬部ＮＩＭの方がエッチングで除去されていることが判る。特に非浸漬部ＮＩＭでは、界面位置Ｇから1mm離れた領域では浸漬部ＩＭよりも60μmも多く除去されていた。
　　（エッチング表面の詳細観察）
　また、浸漬部ＩＭと非浸漬部ＮＩＭ（界面付近Ｖも含む）とをレーザ顕微鏡像によって観察し撮像した。撮像結果をそれぞれ図２１、図２２に示す。
　浸漬部ＩＭではエッチピットの発生が観察されたが（図２２参照）、非浸漬部ＮＩＭではエッチピットのない平滑面であることが確認された（図２１参照）。
　さらにAFMで非浸漬部ＮＩＭを1μm×1μmで計測した結果を図２３に示す。この計測の結果、粗さが0.54nmRa、8.7nmRzの鏡面であることが確認された。
　＜実験例２（エッチングの基礎特性の調査）＞
　本実験例では、エッチングの特性が温度、ガス雰囲気でどのように影響されるかを調べる実験を行った。
　　（温度が到達面粗さとエッチングレートとに及ぼす影響）
　実験例１の実験方法を基本にして、実験時間を20～120分、温度を600～750℃としてエッチング実験を行った。本実験例では、浸漬部ＩＭと非浸漬部ＮＩＭの界面付近Ｖとについて、エッチング温度とエッチングレーとトの関係を調べた。実験結果を図２４に示す。
　浸漬部ＩＭ、界面付近Ｖとも、高温度ほどエッチングレートは大きくなる傾向があり、大きくなる割合は両者とも同程度であることが判った。そして、界面付近Ｖでのエッチングレートは、浸漬部ＩＭよりも2～3 倍程度高くなっていた。とくに750℃では289μm/h と高い値となった。
　また、図２５（ａ）に浸漬部ＩＭのエッチング面の粗さを示し、図２５（ｂ）に非浸漬部ＮＩＭの界面付近Ｖのエッチング面の粗さを示す。浸漬部ＩＭでは一度粗さが増大し、その後は減少する傾向が見られた。エッチング面の観察結果から考察すると、エッチング初期でダイヤモンド研削による潜傷が現れ、その後徐々に滑らかになるためであると推察される。
　また、浸漬部ＩＭではエッチングレートが低く、120分間の実験では浸漬部ＩＭの粗さを小さくするには不十分な時間であったと思われる。ただし、エッチピットが増加していく傾向が見られることから鏡面化への適用は難しいものと思われた。
　一方、非浸漬部ＮＩＭでは700℃以上になると到達面粗さ1.4nmRaに達していることが判った。そして、エッチング面の観察結果からはどの条件でもエッチピットの発生は見られなかった。このエッチピットについては、エッチングレートが23μm/hと低い処理条件である600℃120分のエッチング処理後の観察結果からも発生は見られなかった。
　　（雰囲気が粗さとエッチングレートとに及ぼす影響）
　実験例１の実験条件を基本にして、実験時間を30分間とし、ガス雰囲気を大気の場合と窒素（酸素を排除して不活性にするためのガス）の場合とでそれぞれ実験を行い、その影響を調査した。
　　　　（窒素雰囲気の影響）
　電気炉内に窒素を流しながらエッチングを行った。浸漬部ＩＭと非浸漬部ＮＩＭの界面付近Ｖとについて、窒素流量とエッチングレートとの関係を図２６（ａ）に、窒素流量と粗さとの関係を図２６（ｂ）にそれぞれ示す。なお、図２６（ａ）で窒素流量0L/minは、窒素を流さないので、電気炉内が大気雰囲気のままであることを意味する。
　エッチングレートは、浸漬部ＩＭ、界面付近Ｖとも、窒素流量10L/minでいずれも大きく低減しており、これ以上の流量ではこれ以上の変化があまり見られなかった。
　一方、粗さについては、浸漬部ＩＭ、界面付近Ｖとも、窒素流量が増えるほど増大する傾向にあった。従って、エッチング時にはまず研削による潜傷が露出し，その後消失することで鏡面になると推察される。エッチング面の観察結果からは、浸漬部ＩＭ、界面付近Ｖとも潜傷が観察されており、粗さの増大傾向はエッチングレートの低下による鏡面プロセスの鈍化が原因であると考えられる。
　　　　（大気の影響）
　次に、大気の影響を調べるためのエッチングを行った。浸漬部ＩＭと非浸漬部ＮＩＭの界面付近Ｖとについて、空気流量とエッチングレートとの関係を図２７（ａ）に、空気流量と粗さとの関係を図２７（ｂ）にそれぞれ示す。浸漬部ＩＭ、界面付近Ｖとも、空気流量に関わらずエッチングレートはほとんど変化しなかった。しかし、同じエッチング時間でも浸漬部ＩＭでは空気流量が増加するほど潜傷が除去されていくことがわかった。また空気流量が20L/minでは界面付近Ｖに膜状の凹凸ができ、粗さが著しく増大した。
　以上の実験結果、推察により、エッチングには空気が作用していることがわかった。よって、非浸漬部ＮＩＭではアルカリ蒸気もしくは表面張力による溶融アルカリ液の薄膜がSiCと反応する際に大気の酸素を取り込んで酸化を促進させていることが考えられる。
　＜実験例１、２のまとめ＞
　以上説明したように、実験例１、２により、NaOH溶液を用いたSiC基板のウエットエッチングで非浸漬部におけるSiCウエハ面の高能率な鏡面化現象を見出した。その基礎特性の調査のための実験から、750℃、20分間のエッチングで到達面粗さ1.4nmRaとなり、750℃、45 分間でエッチングレートが最大の304μm/h となることがわかった。さらにエッチング雰囲気においては、空気が作用していることがわかった。
　本出願は、２０１７年２月１６日に出願された日本国特許願第２０１７－０２７１２１号に基づく優先権を主張しており、これらの出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
　本発明により、剥離基板を効率良く薄く形成することができることから、半導体分野、ディスプレイ分野、エネルギー分野などの幅広い分野において利用可能であり、例えば単結晶基板であって、Ｓｉ基板（シリコン基板）であれば太陽電池に応用可能であり、また、ＧａＮ系半導体デバイスなどのサファイア基板などであれば、発光ダイオード、レーザダイオードなどに応用可能であり、ＳｉＣなどであればＳｉＣ系パワーデバイスなどに応用可能であり、透明エレクトロニクス分野、照明分野、ハイブリッド／電気自動車分野など幅広い分野において適用可能である。
１０　基板（結晶基板、ＳｉＣ基板）
１０ｐ　剥離基板
１４　加工層
１５０　レーザ光源
１６０　レーザ集光部（レーザ集光器）
１７０　回折光学素子
ＡＬ　溶融アルカリ
Ｂ　レーザ光
Ｂａ～ｃ　分岐レーザ光
ＳＨＬ　溶融水酸化ナトリウム
θ　所定角度

Claims (10)

  1. 　結晶基板を基板として用い、パルス照射のレーザ光源からのレーザ光をレーザ集光器によって前記基板の表面に向けて照射し、前記基板の表面から基板内部の所定の深さにレーザ光を集光するレーザ集光ステップ、および、前記レーザ集光器を前記基板に対して相対的に移動させて位置決めをする位置決めステップ、を有して前記基板に加工層を形成する基板加工ステップと、
    　前記基板加工ステップにより前記加工層が形成された前記基板を前記加工層にて剥離して剥離基板を作成する基板剥離ステップと、
    　を含み、
    　前記レーザ集光ステップは、前記レーザ光源からのレーザ光を複数の分岐レーザ光に分岐させる回折光学素子を用い、前記複数の分岐レーザ光の少なくとも１本を他の分岐レーザ光に比べて強度が異なるように分岐させるレーザ光調整ステップを含み、
    　前記複数の分岐レーザ光のうち、相対的に強度が高い分岐レーザ光により前記加工層を伸長させて前記基板を加工するとともに、相対的に強度が低い分岐レーザ光により前記加工層の伸長を抑制する剥離基板製造方法。
  2. 　前記レーザ光調整ステップでは、前記複数の分岐レーザ光を前記基板の内部において一列または複数列もしくはパターン状に配置させる請求項１に記載の剥離基板製造方法。
  3. 　前記レーザ光調整ステップでは、前記複数の分岐レーザ光のうち端部側に配置される少なくとも一本の分岐レーザ光の強度を他の分岐レーザ光に比べて低くする請求項２に記載の剥離基板製造方法。
  4. 　前記レーザ光調整ステップでは、前記相対的に強度が高い分岐レーザ光の強度を、前記相対的に強度が低い分岐レーザ光の強度に対して１．１～５．０の範囲の倍率で異ならせる請求項３に記載の剥離基板製造方法。
  5. 　前記位置決めステップは、前記基板の表面において、前記一列または複数列もしくはパターン状の方向に対して所定角度をなす走査方向に前記レーザ集光器を所定速度で移動させる請求項２に記載の剥離基板製造方法。
  6. 　前記位置決めステップは、前記基板の表面において、前記走査方向に前記レーザ集光器を所定速度で移動させる動作を、前記走査方向とは直交する方向に前記レーザ集光器を所定距離にわたってシフトさせる動作を挟んで繰り返す請求項５に記載の剥離基板製造方法。
  7. 　エッチング液として溶融アルカリを用い、酸素を含むガス雰囲気で、前記剥離基板における前記溶融アルカリの界面位置を前記剥離基板上で移動させながらエッチングするエッチングステップを含む請求項６に記載の剥離基板製造方法。
  8. 　前記溶融アルカリとして溶融水酸化ナトリウムを用いる請求項７に記載の剥離基板製造方法。
  9. 　前記溶融アルカリを流動させながらエッチングする請求項７または８に記載の剥離基板製造方法。
  10. 　前記基板としてＳｉＣ基板を用いることで、 前記剥離基板がＳｉＣからなる請求項９に記載の剥離基板製造方法。
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