特開 2023-104763 半導体素子の製造方法、及び、半導体ウエハ加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023104763

(43)【公開日】2023-07-28

(54)【発明の名称】半導体素子の製造方法、及び、半導体ウエハ加工装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20230721BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20230721BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 611Z

H01L21/78 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022005951

(22)【出願日】2022-01-18

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(71)【出願人】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(71)【出願人】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中林 正助

(72)【発明者】

【氏名】大原 淳士

(72)【発明者】

【氏名】長屋 正武

(72)【発明者】

【氏名】笹岡 千秋

(72)【発明者】

【氏名】恩田 正一

(72)【発明者】

【氏名】小島 淳

(72)【発明者】

【氏名】河口 大祐

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 隆二

(72)【発明者】

【氏名】油井 俊樹

(72)【発明者】

【氏名】原 佳祐

【テーマコード（参考）】

5F057

5F063

【Ｆターム（参考）】

5F057AA04

5F057BA11

5F057BB05

5F057BB06

5F057CA11

5F057DA22

5F063AA05

5F063BA42

5F063BA43

5F063CC49

(57)【要約】

【課題】 変質層未形成領域が存在する場合に、従来よりも広い領域で半導体ウエハを適切に分割する。
【解決手段】 半導体素子の製造方法であって、半導体ウエハにレーザを照射することによって前記半導体ウエハの内部に前記半導体ウエハの表面に沿って伸びる変質層を形成する工程と、前記半導体ウエハの前記表面の外周部のうちで前記変質層が形成されていない変質層未形成領域を検出する工程と、前記外周部のうちの前記変質層未形成領域以外の領域を起点として前記半導体ウエハを前記変質層で分割する工程、を有する。
【選択図】図１８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体素子の製造方法であって、
半導体ウエハにレーザを照射することによって、前記半導体ウエハの内部に前記半導体ウエハの表面に沿って伸びる変質層を形成する工程と、
前記半導体ウエハの前記表面の外周部のうちで前記変質層が形成されていない変質層未形成領域を検出する工程と、
前記外周部のうちの前記変質層未形成領域以外の領域を起点として、前記半導体ウエハを前記変質層で分割する工程、
を有する製造方法。

【請求項2】

前記半導体ウエハが、ＩＩＩ－Ｖ族半導体または酸化ガリウムにより構成されている、請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

前記半導体ウエハを分割する前記工程の前に、前記半導体ウエハの前記表面において前記半導体ウエハの外形円の中心を通るとともに特定結晶方向に沿って伸びる剥離ラインを特定し、
前記半導体ウエハを分割する前記工程では、
前記剥離ラインの第１端部が前記変質層未形成領域ではない場合には、前記第１端部を前記起点として前記半導体ウエハを前記変質層で分割し、
前記剥離ラインの前記第１端部が前記変質層未形成領域である場合には、前記剥離ラインの前記第１端部とは反対側の第２端部を前記起点として前記半導体ウエハを前記変質層で分割する、
請求項１または２に記載の製造方法。

【請求項4】

前記半導体ウエハを分割する前記工程では、前記剥離ラインの前記第１端部と前記第２端部の両方が前記変質層未形成領域である場合には、前記半導体ウエハの前記表面において前記中心を通るとともに前記特定結晶方向とは異なる方向に沿って伸びるラインの端部を前記起点として前記半導体ウエハを前記変質層で分割する、請求項３に記載の製造方法。

【請求項5】

内部に半導体ウエハの表面に沿って伸びる変質層が存在している前記半導体ウエハを加工する半導体ウエハ加工装置であって、
変質層未形成領域検出機構と、
位置調整機構と、
分割機構、
を有し、
前記変質層未形成領域検出装置が、前記半導体ウエハの前記表面の外周部のうちで前記変質層が形成されていない変質層未形成領域を検出する工程を実行し、
前記位置調整装置が、前記外周部のうちの前記変質層未形成領域以外の領域が前記分割装置の分割起点に位置するように、前記半導体ウエハを前記分割装置にセットする工程を実行し、
前記分割装置が、前記分割起点を起点として前記半導体ウエハを前記変質層で分割する工程を実行する、
半導体ウエハ加工装置。

【請求項6】

前記位置調整機構が、
前記半導体ウエハの前記表面において前記半導体ウエハの外形円の中心を通るとともに特定結晶方向に沿って伸びる剥離ラインを特定し、
前記剥離ラインの第１端部が前記変質層未形成領域ではない場合には、前記第１端部が前記分割起点に位置するように前記半導体ウエハを前記分割機構にセットし、
前記剥離ラインの前記第１端部が前記変質層未形成領域である場合には、前記剥離ラインの前記第１端部とは反対側の第２端部が前記分割起点に位置するように前記半導体ウエハを前記分割機構にセットする、
請求項５に記載の半導体ウエハ加工装置。

【請求項7】

前記位置調整機構が、前記剥離ラインの前記第１端部と前記第２端部の両方が前記変質層未形成領域である場合には、前記半導体ウエハの前記表面において前記中心を通るとともに前記特定結晶方向とは異なる方向に沿って伸びるラインの端部が前記分割起点に位置するように前記半導体ウエハを前記分割機構にセットする、請求項６に記載の半導体ウエハ加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、半導体素子の製造方法、及び、半導体ウエハ加工装置に関する。

【0002】

特許文献１には、半導体ウエハをその表面に沿って分割することで、薄い半導体ウエハを得る技術が開示されている。この製造方法では、まず、半導体ウエハにレーザを照射することによって、半導体ウエハの内部にその表面に沿って伸びる変質層を形成する。変質層では、半導体ウエハの強度が低下する。次に、半導体ウエハの上面に対して下面から離れる方向に力を加えることによって、変質層で半導体ウエハを分割する。半導体ウエハを分割する工程では、半導体ウエハの外周部を起点として半導体ウエハが分割される。すなわち、半導体ウエハの外周部を起点として亀裂（すなわち、分割面）が生じることによって、半導体ウエハが分割される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１９／０４４５８８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

半導体ウエハにレーザを照射する工程において、目標領域全体に変質層を形成できない場合がある。例えば、レーザ照射装置の設備異常によって、目標領域の一部に変質層を形成できない場合がある。また、半導体ウエハの表面に存在する異物によってレーザが遮られることで、目標領域の一部に変質層を形成できない場合がある。このように、変質層が形成されていない領域（以下、変質層未形成領域という場合がある）が存在すると、変質層未形成領域において半導体ウエハが適切に分割されない。さらに、変質層未形成領域が分割の起点に存在すると、変質層未形成領域だけでなく、変質層未形成領域に隣接する領域（すなわち、変質層が存在する領域）でも半導体ウエハが適切に分割されない現象が生じる。本明細書では、変質層未形成領域が存在する場合に、従来よりも広い領域で半導体ウエハを適切に分割できる技術を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する半導体素子の製造方法は、半導体ウエハにレーザを照射することによって前記半導体ウエハの内部に前記半導体ウエハの表面に沿って伸びる変質層を形成する工程と、前記半導体ウエハの前記表面の外周部のうちで前記変質層が形成されていない変質層未形成領域を検出する工程と、前記外周部のうちの前記変質層未形成領域以外の領域を起点として前記半導体ウエハを前記変質層で分割する工程、を有する。

【0006】

なお、「前記半導体ウエハの前記表面の外周部」は、半導体ウエハの平坦な表面の外周側の縁部を意味する。したがって、半導体ウエハの側面近傍のベベル部は、「前記半導体ウエハの前記表面の外周部」には含まれない。

【0007】

この製造方法では、半導体ウエハの表面の外周部のうちの変質層未形成領域以外の領域を起点として半導体ウエハを変質層で分割する。外周部の変質層未形成領域が分割の起点以外の位置に存在する場合には、変質層未形成領域に隣接する領域で半導体ウエハが適切に分割されない現象が生じることを抑制できる。したがって、この製造方法によれば、従来よりも広い領域で半導体ウエハを適切に分割することができる。

【0008】

また、本明細書は、内部に半導体ウエハの表面に沿って伸びる変質層が存在している前記半導体ウエハを加工する半導体ウエハ加工装置を提案する。この半導体ウエハ加工装置は、変質層未形成領域検出機構と、位置調整機構と、分割機構、を有する。前記変質層未形成領域検出装置が、前記半導体ウエハの前記表面の外周部のうちで前記変質層が形成されていない変質層未形成領域を検出する工程を実行する。前記位置調整装置が、前記外周部のうちの前記変質層未形成領域以外の領域が前記分割装置の分割起点に位置するように、前記半導体ウエハを前記分割装置にセットする工程を実行する。前記分割装置が、前記分割起点を起点として前記半導体ウエハを前記変質層で分割する工程を実行する。

【0009】

この半導体ウエハ加工装置によれば、従来よりも広い領域で半導体ウエハを適切に分割することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】半導体ウエハの平面図。

【図2】半導体ウエハの側面近傍の部分の断面図。

【図3】レーザ照射工程を示す断面図。

【図4】レーザ照射工程を示す平面図。

【図5】閉じている状態の分割機構の側面図。

【図6】開いている状態の分割機構の側面図。

【図7】変質層形成領域と変質層未形成領域を示す断面図。

【図8】分割後の変質層形成領域と変質層未形成領域を示す断面図。

【図9】比較例の分割工程における半導体ウエハのステージ５２上の配置を示す平面図。

【図10】比較例の分割工程における分割不良部９８の分布の一例を示す平面図。

【図11】半導体ウエハ加工装置のブロック図。

【図12】変質層未形成領域検出機構により撮影された半導体ウエハの画像を示す図。

【図13】変質層形成領域と変質層未形成領域の画像を示す図。

【図14】図１３の画像を二値化した画像を示す図。

【図15】図１４の画像にノイズ除去処理を実施した画像を示す図。

【図16】分割起点決定工程の説明図。

【図17】実施形態の分割工程において第１端部８８ａが分割起点の場合における半導体ウエハのステージ５２上の配置を示す平面図。

【図18】実施形態の分割工程において第２端部８８ｂが分割起点の場合における半導体ウエハのステージ５２上の配置を示す平面図。

【図19】実施形態の分割工程において第３端部８９ａが分割起点の場合における半導体ウエハのステージ５２上の配置を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

上述した製造方法においては、前記半導体ウエハが、ＩＩＩ－Ｖ族半導体または酸化ガリウムにより構成されていてもよい。

【0012】

この構成によれば、半導体ウエハが光透過性を有するので、変質層未形成領域を検出し易い。

【0013】

上述した製造方法においては、前記半導体ウエハを分割する前記工程の前に、前記半導体ウエハの前記表面において前記半導体ウエハの外形円の中心を通るとともに特定結晶方向に沿って伸びる剥離ラインを特定してもよい。前記半導体ウエハを分割する前記工程では、前記剥離ラインの第１端部が前記変質層未形成領域ではない場合には前記第１端部を前記起点として前記半導体ウエハを前記変質層で分割し、前記剥離ラインの前記第１端部が前記変質層未形成領域である場合には前記剥離ラインの前記第１端部とは反対側の第２端部を前記起点として前記半導体ウエハを前記変質層で分割してもよい。

【0014】

この構成によれば、第１端部と第２端部のいずれを起点とする場合でも、分割工程におけるクラックを剥離ラインの方向に進展させることができる。このように、特定結晶方向にクラックを進展させることで、平坦な分割面を得ることができる場合がある。

【0015】

上述した製造方法においては、前記半導体ウエハを分割する前記工程では、前記剥離ラインの前記第１端部と前記第２端部の両方が前記変質層未形成領域である場合には、前記半導体ウエハの前記表面において前記中心を通るとともに前記特定結晶方向とは異なる方向に沿って伸びるラインの端部を前記起点として前記半導体ウエハを前記変質層で分割してもよい。

【0016】

この構成によれば、第１端部と第２端部の両方が変質層未形成領域である場合にも、変質層が存在する領域を起点として半導体ウエハを分割することができる。

【0017】

上述した半導体ウエハ加工装置においては、前記位置調整機構が、前記半導体ウエハの前記表面において前記半導体ウエハの外形円の中心を通るとともに特定結晶方向に沿って伸びる剥離ラインを特定し、前記剥離ラインの第１端部が前記変質層未形成領域ではない場合には前記第１端部が前記分割起点に位置するように前記半導体ウエハを前記分割機構にセットし、前記剥離ラインの前記第１端部が前記変質層未形成領域である場合には前記剥離ラインの前記第１端部とは反対側の第２端部が前記分割起点に位置するように前記半導体ウエハを前記分割機構にセットしてもよい。

【0018】

上述した半導体ウエハ加工装置においては、前記位置調整機構が、前記剥離ラインの前記第１端部と前記第２端部の両方が前記変質層未形成領域である場合には、前記半導体ウエハの前記表面において前記中心を通るとともに前記特定結晶方向とは異なる方向に沿って伸びるラインの端部が前記分割起点に位置するように前記半導体ウエハを前記分割機構にセットしてもよい。

【0019】

以下に、半導体素子の製造方法について、実施形態の製造方法と比較例の製造方法とを比較しながら説明する。図１は、加工対象の半導体ウエハ１２を示している。半導体ウエハ１２は、窒化ガリウムの単結晶により構成されている。半導体ウエハ１２は、光透過性を有している。半導体ウエハ１２の上面１２ａは、特定の結晶面（例えば、ｍ面）によって構成されている。半導体ウエハ１２の側面１２ｄには、特定の結晶方向を示す２つのオリエンテーションフラット１２ｎ－１、１２ｎ－２が設けられている。図２は、半導体ウエハ１２の側面１２ｄ近傍の部分の断面を示している。側面１２ｄ近傍には、傾斜した表面を有するベベル部２２が設けられている。ベベル部２２の表面は、側面１２ｄに近づくほど半導体ウエハ１２の厚みが薄くなるように傾斜している。図２の主要部２０は、平坦な上面１２ａを有する部分である。したがって、主要部２０とベベル部２２の境界部は、上面１２ａの外周部２４である。

【0020】

実施形態の製造方法と比較例の製造方法のいずれでも、半導体ウエハ１２に対して、レーザ照射工程と半導体ウエハ分割工程を順に実施する。なお、レーザ照射工程の実施前の段階において、半導体ウエハ１２に半導体素子構造またはその一部が形成されていてもよい。

【0021】

実施形態の製造方法と比較例の製造方法において、レーザ照射工程は共通である。レーザ照射工程では、図３に示すように、半導体ウエハ１２の内部で焦点Ｓが形成されるように半導体ウエハ１２にレーザＬを照射する。なお、図３では上面１２ａ側から半導体ウエハ１２にレーザＬを照射しているが、下面１２ｂ側から半導体ウエハ１２にレーザＬを照射してもよい。焦点Ｓの位置では半導体ウエハ１２が加熱されて分解されることによって変質層９０が形成される。すなわち、変質層９０は、結晶欠陥層であり、窒化ガリウムが分解されて析出したガリウム等によって構成された層である。ここでは、矢印１００に示すように、焦点Ｓを半導体ウエハ１２の上面１２ａに平行に移動させる。これによって、半導体ウエハ１２の内部に、上面１２ａに平行に伸びる変質層９０を形成する。また、ここでは、図４の破線矢印に示すように、半導体ウエハ１２全体を走査するように焦点Ｓを移動させることによって、半導体ウエハ１２の横方向のほぼ全域に変質層９０を形成する。変質層９０では、半導体ウエハ１２の変質層９０以外の部分（すなわち、結晶領域）よりも、半導体ウエハ１２の強度が低い。

【0022】

なお、レーザ照射工程において、レーザＬがベベル部２２の表面で反射または屈折してベベル部２２内に変質層９０を形成できない場合がある。また、レーザ照射工程では、主要部２０の横方向の全域に変質層９０が形成される。しかしながら、レーザ照射工程において異常が生じることで、主要部２０の一部に変質層９０が形成されない場合がある。例えば、レーザ照射装置の設備異常によって、主要部２０の一部に変質層９０が形成されない場合がある。また、例えば、半導体ウエハ１２に付着している異物によってレーザＬが遮蔽されることで、主要部２０の一部に変質層９０が形成されない場合がある。以下では、半導体ウエハ１２を上側から見たときに、変質層９０が形成されている領域を変質層形成領域９２といい、変質層９０が形成されていない領域を変質層未形成領域９４という。

【0023】

（比較例の半導体ウエハ分割工程）
次に、比較例の半導体ウエハ分割工程について説明する。半導体ウエハ分割工程は、図５、６に示す分割機構５０を用いて実施される。分割機構５０は、ステージ５２と回転板５４を有している。回転板５４は、回転軸５６を中心に回転することができる。回転板５４は、図示しないモータによって回転させられる。回転板５４が回転することで、分割機構５０が開閉される。比較例の半導体ウエハ分割工程では、まず、分割機構５０が開いている状態で、ステージ５２上に半導体ウエハ１２が載置される。ここでは、半導体ウエハ１２の下面１２ｂがステージ５２に固定される。例えば、真空吸着によって、下面１２ｂをステージ５２に固定することができる。また、粘着テープ、接着剤等によって、下面１２ｂをステージ５２に固定してもよい。次に、回転板５４を回転させて分割機構５０を閉じ、回転板５４の下面を半導体ウエハ１２の上面１２ａに固定する。例えば、真空吸着によって、上面１２ａを回転板５４に固定することができる。また、粘着テープ、接着剤等によって、上面１２ａを回転板５４に固定してもよい。次に、図６に示すように回転板５４を回転させて分割機構５０を開く。すると、半導体ウエハ１２の上側部分１２Ｕが半導体ウエハ１２の下側部分１２Ｌから離れる方向に引っ張られる。すると、変質層９０で亀裂が生じ、半導体ウエハ１２が分割される。言い換えると、上側部分１２Ｕが下側部分１２Ｌから剥離される。その結果、厚みが薄い上側部分１２Ｕが得られる。

【0024】

（比較例の半導体ウエハ分割工程の問題点）
図７に示すように、変質層未形成領域９４には変質層９０が存在していない。このため、変質層未形成領域９４内では半導体ウエハ１２を意図した形状に分割することができない。例えば、図８に示すように、変質層未形成領域９４内では亀裂が変質層９０の深さからずれて形成される。このため、図８では、変質層形成領域９２よりも変質層未形成領域９４で、上側部分１２Ｕの厚みが薄くなっている。また、変質層形成領域９２よりも変質層未形成領域９４で、上側部分１２Ｕの厚みが厚くなる場合もある。また、変質層未形成領域９４内では、分割面に凹凸が生じる。以下では、分割面（すなわち、亀裂）が意図した形状になっていない領域を、分割不良部９８という。

【0025】

また、図５、６において、側面５２ａは回転軸５６から遠い方のステージ５２の側面を示しており、側面５２ｂは回転軸５６に近い方のステージ５２の側面を示している。回転板５４を回転させて半導体ウエハ１２を分割するときには、側面５２ａ近傍では側面５２ｂ近傍よりも回転板５４の上昇量が大きい。したがって、図６の矢印１０２に示すように、半導体ウエハ１２において亀裂が側面５２ａ側から側面５２ｂ側に向かって進展する。このため、図９に示すように、半導体ウエハ１２の外周部２４のうちで側面５２ａに最も近い箇所が、半導体ウエハ１２の実質的な分割起点１２ｓとなる。すなわち、分割起点１２ｓは、ステージ５２と半導体ウエハ１２との位置関係によって決まる外周部２４上の点である。比較例の半導体ウエハ分割工程においては、図９に示すように、分割起点１２ｓに変質層未形成領域９４が存在する場合がある。分割起点１２ｓに変質層未形成領域９４が存在する状態で半導体ウエハ１２を分割すると、図１０に示すように変質層未形成領域９４だけでなく変質層未形成領域９４の後に亀裂が生じる領域９６（すなわち、変質層未形成領域９４に対して側面５２ｂ側で隣接する変質層形成領域９２）でも分割不良部９８（すなわち、図１０の斜線部）が発生する。すなわち、変質層７０が存在する領域９６で、半導体ウエハ１２が変質層７０からずれた位置で分割される。このように、比較例の半導体ウエハ分割工程では、分割起点１２ｓに変質層未形成領域９４が存在する場合に、変質層未形成領域９４だけでなくそれに隣接する領域９６でも半導体ウエハ１２を適切に分割できないという問題が生じる。

【0026】

（実施形態の製造方法）
実施形態の製造方法では、半導体ウエハ分割工程の前に、変質層未形成領域検出工程、分割起点算出工程、及び、角度調整工程を実施する。すなわち、実施形態の製造方法では、変質層未形成領域検出工程、分割起点算出工程、角度調整工程、及び、半導体ウエハ分割工程を順に実施する。

【0027】

図１１は、変質層未形成領域検出工程、分割起点算出工程、角度調整工程、及び、半導体ウエハ分割工程を実施する半導体ウエハ加工装置３０を示している。半導体ウエハ加工装置３０は、ウエハ搬入部３２、変質層未形成領域検出機構３４、ウエハ角度調整機構３６、分割機構５０、制御装置４０、及び、分割起点決定装置４２を有している。制御装置４０と分割起点決定装置４２は、演算回路によって構成されている。半導体ウエハ加工装置３０が有する分割機構５０は、図５、６に示す分割機構５０と等しい。図示していないが、半導体ウエハ加工装置３０は、半導体ウエハ加工装置３０の内部で半導体ウエハ１２を搬送する搬送機構を有している。

【0028】

ウエハ搬入部３２は、半導体ウエハ加工装置３０に対して半導体ウエハ１２を出し入れする部分である。ウエハ搬入部３２に搬入された半導体ウエハ１２は、変質層未形成領域検出機構３４へ搬送される。

【0029】

変質層未形成領域検出機構３４は、変質層未形成領域検出工程を実施する。変質層未形成領域検出機構３４は、カメラを有しており、半導体ウエハ１２を上面１２ａ側から撮影する。図１２は、変質層未形成領域検出機構３４によって撮影された半導体ウエハ１２の画像である。上述したように、半導体ウエハ１２は光透過性を有しており、半導体ウエハ１２の外観から変質層９０を観察することができる。例えば、図１２の画像においては、グレーの領域が変質層９０（すなわち、変質層形成領域９２）であり、白い領域が変質層未形成領域９４である。変質層未形成領域検出機構３４は、撮影した画像に基づいて変質層形成領域９２と変質層未形成領域９４を特定する。図１３～１５は、変質層形成領域９２と変質層未形成領域９４の拡大画像である。図１３は、カメラによって撮影された画像である。図１３において、グレーの領域が変質層形成領域９２であり、白い領域が変質層未形成領域９４である。変質層未形成領域検出機構３４は、カメラによって撮影された画像の各画素の輝度値を、白とグレーの間の値を閾値として二値化した画像を算出する。例えば、変質層未形成領域検出機構３４は、図１３の画像を二値化した画像として、図１４の画像を算出する。次に、変質層未形成領域検出機構３４は、二値化した画像に対してノイズ除去処理を実施する。例えば、変質層未形成領域検出機構３４は、図１４の画像に対してノイズ除去処理を実施することで、図１５に示す画像（すなわち、白と黒の微小領域が除去され、白領域と黒領域の境界線が平滑化された画像）を算出する。変質層未形成領域検出機構３４は、ノイズ除去処理実施後の画像のうち、黒い領域を変質層形成領域９２として特定し、白い領域を変質層未形成領域９４として特定する。変質層未形成領域検出機構３４は、変質層未形成領域９４の座標範囲を算出する。変質層未形成領域９４の座標範囲は、ｘｙ座標系にて表される座標範囲である。変質層未形成領域検出機構３４は、算出した座標範囲を分割起点決定装置４２へ送信する。変質層未形成領域検出工程が終了すると、半導体ウエハ１２は、ウエハ角度調整機構３６へ搬送される。

【0030】

分割起点決定装置４２は、変質層未形成領域９４の座標範囲を受信すると、分割起点算出工程を実施する。分割起点算出工程では、分割起点決定装置４２は、まず、変質層未形成領域検出機構３４で撮影された画像（例えば、図１２の画像）からオリエンテーションフラット１２ｎ－１、１２ｎ－２を検出する。次に、分割起点決定装置４２は、オリエンテーションフラット１２ｎ－１、１２ｎ－２の位置及び角度を基準にして、図１６に示す第１剥離ライン８８を特定する。第１剥離ライン８８は、上面１２ａにおいて半導体ウエハ１２の外形円の中心１２ｃを通るとともに特定結晶方向に沿って伸びるラインである。半導体ウエハ１２の外形円は、半導体ウエハ１２の外形（すなわち、輪郭）のうちで円弧の形状を有する部分である。また、特定結晶方向は、予め決められた結晶方向であり、分割起点決定装置４２に記憶されている結晶方向である。特定結晶方向としては、その結晶方向に亀裂が進行したときに分割面が平坦となり易い結晶方向を採用することができる。分割起点決定装置４２は、第１剥離ライン８８を特定すると、第１剥離ライン８８の一方の端部を第１端部８８ａとして特定し、第１剥離ライン８８の他方の端部を第２端部８８ｂとして特定する。第１端部８８ａと第２端部８８ｂは、第１剥離ライン８８と外周部２４との交点である。次に、分割起点決定装置４２は、変質層未形成領域検出機構３４で算出された変質層未形成領域９４の座標範囲に基づいて、第１端部８８ａと第２端部８８ｂが変質層未形成領域９４であるか否かを判定する。分割起点決定装置４２は、第１端部８８ａが変質層未形成領域９４でない場合には、第１端部８８ａを分割起点として決定する。分割起点決定装置４２は、第１端部８８ａが変質層未形成領域９４である場合であって第２端部８８ｂが変質層未形成領域９４でない場合には、第２端部８８ｂを分割起点として決定する。また、分割起点決定装置４２は、第１端部８８ａと第２端部８８ｂの両方が変質層未形成領域９４である場合には、図１６に示すように第１剥離ライン８８とは異なる第２剥離ライン８９を特定し、第２剥離ライン８９の一方の端部（以下、第３端部８９ａという）を分割起点として特定する。なお、第２剥離ライン８９は、中心１２ｃを通るとともに第１剥離ライン８８とは異なる結晶方向に沿って伸びるラインである。

【0031】

分割起点決定工程が終了すると、角度調整工程が実施される。角度調整工程では、ウエハ角度調整機構３６で半導体ウエハ１２の角度が調整され、その後、半導体ウエハ１２が分割機構５０のステージ５２上に搬送される。ウエハ角度調整機構３６と分割機構５０は、制御装置４０によって制御される。ウエハ角度調整機構３６は、回転可能なステージを有している。角度調整工程では、まず、ウエハ角度調整機構３６のステージ上に半導体ウエハ１２が載置される。すると、制御装置４０が、ウエハ角度調整機構３６のステージによって半導体ウエハ１２を中心１２ｃ周りに回転させる。これによって、半導体ウエハ１２の分割機構５０に対する角度が調整される。角度調整後の半導体ウエハ１２は、分割機構５０のステージ５２上に搬送される。図１７に示すように、第１端部８８ａが分割起点として決定されている場合には、制御装置４０は、分割機構５０のステージ５２上で第１端部８８ａが分割起点１２ｓとなるように半導体ウエハ１２の角度を調整する。すなわち、外周部２４の中で第１端部８８ａが側面５２ａの最も近くに位置するように、半導体ウエハ１２の角度を調整する。また、図１８に示すように、第２端部８８ｂが分割起点として決定されている場合（すなわち、第１端部８８ａが変質層未形成領域９４である場合）には、制御装置４０は、分割機構５０のステージ５２上で第２端部８８ｂが分割起点１２ｓとなるように半導体ウエハ１２の角度を調整する。また、図１９に示すように、第３端部８９ａが分割起点として決定されている場合（すなわち、第１端部８８ａと第２端部８８ｂが変質層未形成領域９４である場合）には、制御装置４０は、分割機構５０のステージ５２上で第３端部８９ａが分割起点１２ｓとなるように半導体ウエハ１２の角度を調整する。このように、角度調整工程では、分割起点１２ｓに変質層未形成領域９４が位置しないように、半導体ウエハ１２の角度が調整される。

【0032】

角度調整工程が終了すると、制御装置４０は、分割機構５０を制御して半導体ウエハ分割工程を実施する。実施形態の半導体ウエハ分割工程でも、比較例の半導体ウエハ分割工程と同様に、分割起点１２ｓを起点として半導体ウエハ１２が変質層９０で分割される。すなわち、半導体ウエハ１２の下面１２ｂがステージ５２に固定され、半導体ウエハ１２の上面１２ａが回転板５４に固定された状態で、制御装置４０が分割機構５０のモータを駆動して回転板５４を回転させる。その結果、図６に示すように、半導体ウエハ１２が分割される。

【0033】

上述したように、実施形態の製造方法では、分割起点１２ｓに変質層未形成領域９４が位置しないように半導体ウエハ１２がステージ５２上に載置される。したがって、半導体ウエハ分割工程では、図１０に示すように分割起点１２ｓに位置する変質層未形成領域９４から隣接する領域９６にかけて分割不良部９８が生じることが防止される。例えば、図１８、１９のように分割起点１２ｓ以外の位置に変質層未形成領域９４が存在する場合には、変質層未形成領域９４内では分割不良部が発生するものの、変質層未形成領域９４に隣接する変質層形成領域９２で分割不良が発生することを抑制できる。

【0034】

上記のように半導体ウエハ１２を上側部分１２Ｕと下側部分１２Ｌに分割することで、厚みが薄い上側部分１２Ｕを得ることができる。したがって、上側部分１２Ｕに対して電極形成、ダイシング等を行うことで、厚みが薄い半導体素子を製造することができる。また、下側部分１２Ｌは、半導体素子の製造に再利用することができる。

【0035】

なお、上述した実施形態では、半導体ウエハ１２が窒化ガリウムによって構成されていた。しかしながら、半導体ウエハ１２が窒化ガリウム以外のＩＩＩ－Ｖ族半導体、または、酸化ガリウムによって構成されていてもよい。これらの材料は透明性を有するので、半導体ウエハの外観から変質層未形成領域と変質層形成領域を特定し易い。

【0036】

また、上述した実施形態では、制御装置４０と分割起点決定装置４２が別の演算回路によって構成されていたが、制御装置４０と分割起点決定装置４２が１つの演算回路によって構成されていてもよい。

【0037】

また、上述した実施形態では、ウエハ角度調整機構３６が分割機構５０とは別に設けられていた。しかしながら、ウエハ角度調整機構３６と分割機構５０が同じ装置によって実現されてもよい。例えば、分割機構５０のステージ５２がウエハ角度調整機能を有していてもよい。

【0038】

また、上述した実施形態では、分割起点決定装置４２が剥離ライン８８、８９を算出し、剥離ライン８８、８９の端部を分割起点として決定した。しかしながら、分割起点に変質層未形成領域が位置しなければ、分割起点をどのような方法で決定してもよい。

【0039】

また、上述した実施形態では、カメラで撮影した画像に基づいて変質層未形成領域を検出したが、透過型のレーザセンサ等によって変質層未形成領域を検出してもよい。

【0040】

実施例のウエハ角度調整機構３６と半導体ウエハを分割機構５０へ搬送する搬送機構は、位置調整機構の一例である。

【0041】

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0042】

１２：半導体ウエハ、１２ｓ：分割起点、２４：外周部、８８：第１剥離ライン、８８ａ：第１端部、８８ｂ：第２端部、８９：第２剥離ライン、８９ａ：第３端部、９０：変質層、９２：変質層形成領域、９４：変質層未形成領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】