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(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】P2024123938
(43)【公開日】2024-09-12
(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20240905BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20240905BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20240905BHJP
B23K 26/57 20140101ALI20240905BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 C
H01L21/02 B
H01L21/68 N
H01L21/304 611Z
B23K26/57
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023031776
(22)【出願日】2023-03-02
(71)【出願人】
【識別番号】318010018
【氏名又は名称】キオクシア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】水田 吉郎
(72)【発明者】
【氏名】村上 貞俊
【テーマコード（参考）】
4E168
5F057
5F131
【Ｆターム（参考）】
4E168AE05
4E168CB03
4E168CB07
4E168DA02
4E168DA23
4E168DA32
4E168DA36
4E168DA39
4E168JA12
5F057AA34
5F057BA19
5F057CA02
5F057CA14
5F057DA19
5F057DA22
5F131AA02
5F131BA31
5F131BA53
5F131CA32
5F131EC42
5F131EC64
5F131EC72
5F131EC73
(57)【要約】
【課題】一つの実施形態は、レーザー剥離のスループットを向上できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】一つの実施形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。半導体装置の製造方法は、２次元的に分布する複数の凸部が形成された第１の基板を用意することを含む。半導体装置の製造方法は、第１の基板の複数の凸部に第１の膜を積層することを含む。半導体装置の製造方法は、第２の基板に第２の膜を積層することを含む。半導体装置の製造方法は、第１の膜における第１の基板の反対側の主面と第２の膜における第２の基板の反対側の主面とを接合することを含む。半導体装置の製造方法は、第１の基板の側からレーザー光を照射することを含む。半導体装置の製造方法は、第１の基板を剥離することを含む。レーザー光のスポット領域の直径は、第１の基板の主面における凸部の平均配置ピッチより大きい。
【選択図】図７
【解決手段】一つの実施形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。半導体装置の製造方法は、２次元的に分布する複数の凸部が形成された第１の基板を用意することを含む。半導体装置の製造方法は、第１の基板の複数の凸部に第１の膜を積層することを含む。半導体装置の製造方法は、第２の基板に第２の膜を積層することを含む。半導体装置の製造方法は、第１の膜における第１の基板の反対側の主面と第２の膜における第２の基板の反対側の主面とを接合することを含む。半導体装置の製造方法は、第１の基板の側からレーザー光を照射することを含む。半導体装置の製造方法は、第１の基板を剥離することを含む。レーザー光のスポット領域の直径は、第１の基板の主面における凸部の平均配置ピッチより大きい。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２次元的に分布する複数の凸部が形成された第１の基板を用意し、
前記第１の基板の前記複数の凸部に第１の膜を積層し、
第２の基板に第２の膜を積層し、
前記第１の膜における前記第１の基板の反対側の主面と前記第２の膜における前記第２の基板の反対側の主面とを接合し、
前記第１の基板の側からレーザー光を照射し、
前記第１の基板を剥離する、
ことを備え、
前記レーザー光のスポット領域の直径は、前記第１の基板の主面における前記凸部の平均配置ピッチより大きい
半導体装置の製造方法。
前記第１の基板の前記複数の凸部に第１の膜を積層し、
第２の基板に第２の膜を積層し、
前記第１の膜における前記第１の基板の反対側の主面と前記第２の膜における前記第２の基板の反対側の主面とを接合し、
前記第１の基板の側からレーザー光を照射し、
前記第１の基板を剥離する、
ことを備え、
前記レーザー光のスポット領域の直径は、前記第１の基板の主面における前記凸部の平均配置ピッチより大きい
半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記レーザー光のスポット領域は、前記第１の基板の主面に垂直な方向から透視した場合に前記複数の凸部のうちの２以上の凸部に重なる
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記レーザー光のスポット領域は、前記第１の基板の主面に垂直な方向から透視した場合に前記２以上の凸部を内側に含む
請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記複数の凸部は、
前記第１の基板の主面を加工して形成される、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１の基板の主面を加工して形成される、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記複数の凸部は、
前記第１の基板の主面に第３の膜を堆積し、
前記第３の膜を加工して形成される、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１の基板の主面に第３の膜を堆積し、
前記第３の膜を加工して形成される、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記第１の基板の熱膨張係数は、前記第１の膜の熱膨張係数より大きい
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
第１の基板に第１の膜を積層し、第２の基板に第２の膜を積層し、
前記第１の膜における前記第１の基板の反対側の主面と前記第２の膜における前記第２の基板の反対側の主面とを接合し、
前記第１の基板の側からレーザー光を照射し、
前記第１の基板を剥離する、
ことを備え、
Ｋを２以上の整数とするとき、前記照射は、軌道に沿ったＫ回の分割照射で行い、
前記Ｋ回の分割照射のパターンは、開始位置が１照射のスポット領域の寸法に相当する距離で互いにずれており、且つ、それぞれにおいて１照射のスポット領域の寸法のＫ倍に相当するピッチで前記軌道に沿ってスポット領域が並ぶ
半導体装置の製造方法。
前記第１の膜における前記第１の基板の反対側の主面と前記第２の膜における前記第２の基板の反対側の主面とを接合し、
前記第１の基板の側からレーザー光を照射し、
前記第１の基板を剥離する、
ことを備え、
Ｋを２以上の整数とするとき、前記照射は、軌道に沿ったＫ回の分割照射で行い、
前記Ｋ回の分割照射のパターンは、開始位置が１照射のスポット領域の寸法に相当する距離で互いにずれており、且つ、それぞれにおいて１照射のスポット領域の寸法のＫ倍に相当するピッチで前記軌道に沿ってスポット領域が並ぶ
半導体装置の製造方法。
【請求項8】
前記軌道は、前記第１の基板の主面に垂直な方向から透視した場合にらせん状である
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項9】
前記軌道は、前記第１の基板の主面に垂直な方向から透視した場合にライン状である
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項10】
前記レーザー光のスポット領域は、円形状を有する
請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項11】
前記レーザー光のスポット領域は、ライン形状を有する
請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項12】
前記レーザー光のスポット領域は、リング形状を有する
請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項13】
前記第１の基板の熱膨張係数は、前記第１の膜の熱膨張係数より大きい
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置を製造する際に、２つの基板を接合し、その後、レーザー光を照射することで２つの基板のうち一方の基板を剥離（レーザー剥離）することがある。このレーザー剥離のスループットを向上することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１０３７２５号公報
【特許文献2】特開２０２１－１０６１９７号公報
【特許文献3】国際公開第２０２０／２１３４７８号
【特許文献4】国際公開第２０２１／０１０２８４号
【特許文献5】国際公開第２０２１／１３１７１０号
【特許文献6】国際公開第２０２１／１３１７１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一つの実施形態は、レーザー剥離のスループットを向上できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一つの実施形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。半導体装置の製造方法は、２次元的に分布する複数の凸部が形成された第１の基板を用意することを含む。半導体装置の製造方法は、第１の基板の複数の凸部に第１の膜を積層することを含む。半導体装置の製造方法は、第２の基板に第２の膜を積層することを含む。半導体装置の製造方法は、第１の膜における第１の基板の反対側の主面と第２の膜における第２の基板の反対側の主面とを接合することを含む。半導体装置の製造方法は、第１の基板の側からレーザー光を照射することを含む。半導体装置の製造方法は、第１の基板を剥離することを含む。レーザー光のスポット領域の直径は、第１の基板の主面における凸部の平均配置ピッチより大きい。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示すフローチャート。
【図2】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図3】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す拡大断面図。
【図4】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す平面図。
【図5】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図6】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す拡大断面図。
【図7】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す平面図。
【図8】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図9】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図10】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図11】第１の実施形態における応力の発生を示す断面図。
【図12】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図13】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す拡大断面図。
【図14】第１の実施形態の第１の変形例にかかる半導体装置の製造方法を示す平面図。
【図15】第１の実施形態の第２の変形例にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図16】第１の実施形態の第３の変形例にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図17】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示すフローチャート。
【図18】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図19】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図20】第２の実施形態における分割照射パターンを示す平面図。
【図21】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図22】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図23】第２の実施形態の第１の変形例における分割照射パターンを示す平面図。
【図24】第２の実施形態の第２の変形例における分割照射パターンを示す平面図。
【図25】第２の実施形態の第２の変形例における応力の発生を示す平面図。
【図26】第２の実施形態の第３の変形例における分割照射パターンを示す平面図。
【図27】第２の実施形態の第３の変形例における応力の発生を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【0008】
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法では、２つの基板が接合され、その後、レーザー光を照射することで２つの基板のうち一方の基板が剥離（レーザー剥離）されるが、このレーザー剥離が効率的に行われるための工夫が施される。
第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法では、２つの基板が接合され、その後、レーザー光を照射することで２つの基板のうち一方の基板が剥離（レーザー剥離）されるが、このレーザー剥離が効率的に行われるための工夫が施される。
【0009】
以下では、接合される２つの基板のうち剥離されずに残る他方の基板を基準とし、他方の基板の主面に垂直な方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な面内で互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向とする。
【0010】
例えば、半導体装置１の製造方法は、図１～図１２に示すように行われ得る。図１は、半導体装置１の製造方法を示すフローチャートである。図２（ａ）～図２（ｆ）、図３（ａ）、図３（ｂ）、図５（ａ）～図５（ｂ）、図６、図７（ａ）～図７（ｃ）、図９（ａ）～図９（ｃ）、図１０、図１２（ａ）～図１２（ｅ）、図１３は、半導体装置１の製造方法を示すＹＺ断面図である。図３（ａ）は、図２（ａ）の拡大断面図である。図３（ｂ）は、図２（ｅ）の拡大断面図である。図６は、図５（ａ）の拡大断面図である。図１３は、図１２（ｅ）の拡大断面図である。図１１は、応力の発生を示すＹＺ断面図である。図４、図８は、半導体装置１の製造方法を示すＸＹ平面図である。
【0011】
半導体装置１の製造方法では、図１に示すように、下基板の処理（Ｓ１～Ｓ２）と上基板の処理（Ｓ３～Ｓ５）とが、たとえば、並行して行われる。下基板は、接合すべき２つの基板のうち接合時に－Ｚ側に配される基板である。上基板は、接合すべき２つの基板のうち接合時に＋Ｚ側に配される基板である。
【0012】
下基板の準備（Ｓ１）では、図２（ａ）に示すように、基板（下基板）２が準備される。基板２は、実質的に不純物を含まない半導体（例えば、シリコン）を主成分とする材料で形成されてもよい。
【0013】
成膜（Ｓ２）では、図２（ｂ）に示すように、基板２の主面２ａ側（＋Ｚ側）に、所定のデバイス構造が形成される。
【0014】
例えば、図３（ａ）に示すような周辺回路構造ＰＨＣが形成されてもよい。基板２の＋Ｚ側の主面２ａ近傍に不純物が導入され半導体領域ＳＲが形成される。基板２の主面２ａに導電パターンＧＴが形成される。これにより、それぞれが半導体領域ＳＲ及び導電パターンＧＴを含む複数のトランジスタＴＲが形成される。複数のトランジスタＴＲを含む周辺回路構造ＰＨＣは、後述するメモリセルアレイ構造ＭＡＲに対する周辺回路として機能する。
【0015】
所定のデバイス構造が形成された後、ＣＶＤ法等により、膜３が形成される。例えば、層間絶縁膜４０は、絶縁物を主成分とする材料で形成されてもよく、半導体酸化物（例えば、酸化シリコン）を主成分とする材料で形成されてもよい。また、層間絶縁膜４０の堆積とともに層間絶縁膜４０にホールが加工され導電物が埋め込まれたり導電パターンが形成されたりすることで、トランジスタＴＲに電気的に接続される配線構造ＷＲが形成される。層間絶縁膜４０の＋Ｚ側の主面４０ａには、メッキ等により、配線構造ＷＲに電気的に接続される電極ＰＤ１が形成される。図２（ｂ）以降では、簡略化のため、導電パターンＧＴ、配線構造ＷＲ、電極ＰＤ１、層間絶縁膜４０を含む膜を膜３として図示及び説明を行う。また、膜３は、体積的に層間絶縁膜４０が大部分を占めるため、半導体酸化物（例えば、酸化シリコン）を主成分とする材料で形成されてもよいものとして扱う。なお、図３（a）に示すデバイス構造は一例であり、特に限定されない。
【0016】
上基板の準備（Ｓ３）では、図２（ｃ）に示すように、基板（上基板）１００が準備される。基板１００は、実質的に不純物を含まない半導体（例えば、シリコン）を主成分とする材料で形成されてもよい。
【0017】
凸部形成（Ｓ４）では、図２（ｄ）に示すように、基板１００の主面１００ｂが加工される。基板１００の主面１００ｂ側（－Ｚ側）に、ＲＩＥ法等のドライエッチングにより、複数の凸部１０１が形成される。例えば、基板１００の主面１００ｂに感光剤を塗布し、露光・現像により、主面１００ｂにおける複数の凸部１０１に対応する複数の領域を選択的に覆うレジストパターンＲＰ（図示せず）を形成する。レジストパターンＲＰをマスクとして、ＲＩＥ法等により、異方性エッチングの条件でエッチング加工を行い、基板１００の主面１００ｂに複数の凸部１０１を形成する。
【0018】
図４に示すように、複数の凸部１０１は、主面１００ｂにおいて、ＸＹ方向に分布するように形成される。複数の凸部１０１の配置方向は、ＸＹ面内でランダムな方向であってもよい。
【0019】
複数の凸部１０１における互いに隣接する凸部１０１の中心間のＸＹ距離を配置ピッチと呼ぶことにする。複数の凸部１０１の配置ピッチＰは、ほぼ一定であってもよいし、所定の範囲内で変動してもよい。図４では、複数の凸部１０１の配置ピッチＰ＿１～Ｐ＿ｋが第１の範囲内で変動するレイアウト構成が例示される。凸部１０１の平均配置ピッチＰは、第２の範囲（例えば、０．１μｍ～１０μｍ）内の値であってもよい。凸部１０１の平均配置ピッチＰは、複数の凸部１０１の配置ピッチＰ＿１～Ｐ＿ｋを加算平均した値であってもよい。
【0020】
各凸部１０１の先端面における主面１００ｂからのＺ距離を高さと呼ぶことにする。各凸部１０１の高さｈは、ほぼ一定であってもよいし、第３の範囲内で変動してもよい。図２（ｄ）では、各凸部１０１の高さｈがほぼ一定である構成が例示される。凸部１０１の平均高さｈは、第４の範囲内の値であってもよい。凸部１０１の平均高さｈは、複数の凸部１０１の高さｈを加算平均した値であってもよい。
【0021】
各凸部１０１の先端面におけるＸＹ方向の最大幅を先端幅と呼ぶことにする。各凸部１０１の先端幅Ｗは、ほぼ一定であってもよいし、第５の範囲内で変動してもよい。図４では、各凸部１０１の先端幅Ｗがほぼ一定である構成が例示される。凸部１０１の平均先端幅Ｗは、第６の範囲内の値であってもよい。凸部１０１の平均先端幅Ｗは、複数の凸部１０１の先端幅Ｗを加算平均した値であってもよい。
【0022】
凸部１０１の高さｈを先端幅Ｗで割った値をアスペクト比ｈ／Ｗと呼ぶことにする。各凸部１０１のアスペクト比ｈ／Ｗは、ほぼ一定であってもよいし、第７の範囲内で変動してもよい。図２（ｄ）では、各凸部１０１のアスペクト比ｈ／Ｗがほぼ一定である構成が例示される。凸部１０１の平均アスペクト比ｈ／Ｗは、第８の範囲（例えば、０．０１～１００）内の値であってもよい。凸部１０１の平均アスペクト比ｈ／Ｗは、凸部１０１の平均高さｈを凸部１０１の平均先端幅Ｗで除算した値であってもよい。
【0023】
成膜（Ｓ５）では、図２（ｅ）に示すように、ＣＶＤ法等により、基板１００の主面１００ｂに、複数の凸部１０１を覆う膜４を形成する。
【0024】
例えば、図３（ｂ）に示すようなメモリセルアレイ構造ＭＡＲを含む膜４が形成されてもよい。基板１００の主面１００ｂに、複数の凸部１０１を覆う絶縁膜６０を堆積した後、導電膜を堆積し、導電膜をパターニングして、導電層ＳＬを形成する。絶縁膜６０は、シリコン酸化物等の絶縁物で形成され得る。導電層ＳＬは、不純物を含むポリシリコン等の導電性が付与された半導体で形成され得る。その後、導電層ＳＬの＋Ｚ側に、絶縁層と犠牲層（図示せず）とを交互に複数回堆積して積層体ＬＭを形成する。絶縁層は、シリコン酸化物等の絶縁物で形成され得る。犠牲層は、シリコン窒化物等の絶縁層との間でエッチング選択比を確保可能な絶縁物で形成され得る。各絶縁層及び各犠牲層は、概ね同様な膜厚で堆積され得る。
【0025】
Ｙ方向に延びるライン状に開口されたレジストパターンを積層体の－Ｚ側に形成する。レジストパターンをマスクとしてＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などの異方性エッチングを行い、積層体ＬＭをＹＺ方向に貫通する溝を形成する。そして、溝に分断膜（図示せず）が埋め込まれる。分断膜は、絶縁物（例えば、シリコン酸化物）を主成分とする材料で形成され得る。分断膜は、積層体ＬＭの－Ｘ側でＹＺ方向に延びる。分断膜は、積層体ＬＭを－Ｘ側の他の積層体ＬＭから分断する。各積層体ＬＭでは、絶縁層及び犠牲層が交互に複数回積層されている。各積層体ＬＭは、ＸＹ平面視でＹ方向を長手方向とする略矩形状を有する。
【0026】
メモリホールの形成位置が開口されたレジストパターンを各積層体－Ｚ側に形成する。レジストパターンをマスクとしてＲＩＥ法などの異方性エッチングを行い、積層体ＬＭを貫通し導電層ＳＬに到達するメモリホールを形成する。
【0027】
メモリホールの側面及び底面に、ブロック絶縁膜、電荷蓄積膜、トンネル絶縁膜が順に堆積される。ブロック絶縁膜は、シリコン酸化物等の絶縁物で形成され得る。トンネル絶縁膜におけるメモリホールの底面の部分が選択的に除去される。
【0028】
メモリホールの側面及び底面に半導体膜が堆積される。半導体膜は、半導体（例えば、ポリシリコン）を主成分とする材料で形成され得る。そして、メモリホールにコア部材が埋め込まれる。コア部材は、シリコン酸化物等の絶縁物で形成され得る。これにより、積層体ＬＭをＺ方向にそれぞれ貫通する複数の柱状体ＰＬが形成される。複数の柱状体ＰＬは、ＸＹ方向に配列されるように形成される。
【0029】
積層体ＬＭの犠牲層が除去される。除去によって形成された空隙の露出された面にブロック絶縁膜が形成される。ブロック絶縁膜は、アルミニウム酸化物等の絶縁物で形成され得る。空隙には、さらに、導電層ＷＬが埋め込まれる。導電層ＷＬは、導電物（例えば、タングステンなどの金属）を主成分とする材料で形成され得る。これにより、導電層ＷＬと絶縁層とが交互に繰り返し積層された積層体ＬＭが形成される。導電層ＷＬと柱状体ＰＬの半導体膜とが交差する位置にメモリセルが形成される。すなわち、複数のメモリセルが３次元的に配列されたメモリセルアレイ構造ＭＡＲが形成される。
【0030】
また、積層体ＬＭを覆う層間絶縁膜５０がさらに形成される。レジストパターンの形成及びスリミングとエッチング加工を繰り返すことなどにより、積層体ＬＭのＹ方向両側に階段状に導電層ＷＬが引き出された階段構造を形成する。層間絶縁膜５０にホールを形成し導電物を埋め込むことなどにより、各導電層ＷＬに電気的に接続される導電プラグＣＣを形成する。また、層間絶縁膜５０の堆積とともに層間絶縁膜５０にホールが加工され導電物が埋め込まれたり導電パターンが形成されたりすることで、導電プラグＣＣに電気的に接続される配線構造ＷＲ２が形成される。層間絶縁膜５０の－Ｚ側の主面５０ａには、メッキ等により、配線構造ＷＲ２に電気的に接続される電極ＰＤ２が形成される。図２（ｅ）以降では、簡略化のため、メモリセルアレイ構造ＭＡＲ、導電プラグＣＣ、配線構造ＷＲ２、電極ＰＤ２、層間絶縁膜５０，６０を含む膜を膜４として図示及び説明を行う。また、膜４は、本実施形態で注目する部分が層間絶縁膜６０であるため、膜４の材料は主に層間絶縁膜６０の材料であるものとして扱う。なお、図３（ｂ）に示すデバイス構造は一例であり、特に限定されない。また、図３（ｂ）においてメモリセルアレイ構造ＭＡＲが１つ示されているが、複数あってもよい。
【0031】
膜４は、基板１００より赤外光の吸収率が大きい任意の材料で形成され得る。膜４は、膜４がレーザー吸収層として機能するのに適したレーザー波長（たとえば、９２００ｎｍ以上、１０８００ｎｍ以下など）の吸収率が基板１００より大きい任意の材料で形成されてもよい。膜４は、絶縁物を主成分とする材料で形成されてもよく、半導体酸化物（例えば、酸化シリコン）を主成分とする材料で形成されてもよい。
【0032】
図１に示すように、下基板の処理（Ｓ１～Ｓ２）と上基板の処理（Ｓ３～Ｓ５）とがいずれも完了すると、上基板と下基板とが接合される（Ｓ６）。膜３の＋Ｚ側の主面３ａ（図２（ｂ）参照）と膜４の－Ｚ側の主面４ｂ（図２（ｅ）参照）とがそれぞれプラズマ照射等により活性化され、図２（ｆ）に示すように、主面３ａ及び主面４ｂが向き合うように、基板２及び基板１００がＺ方向に対向配置される。図２（ｆ）、図５（ａ）及び図６に示すように、主面３ａにおける電極ＰＤ１のＸＹ位置と主面４ｂにおける電極ＰＤ２のＸＹ位置とが対応するように、基板２のＸＹ位置と基板１００のＸＹ位置とがアライメントされる。図５（ａ）及び図６に示すように、基板２及び基板１００がＺ方向に互いに近付けられ、基板２側の主面３ａと基板１００側の主面４ｂとが直接接合で接合される。このとき、主面３ａの原子と主面４ｂの原子とは水素結合等で結合され、基板２及び基板１００が仮接合された状態である。
【0033】
そのため、図１に示すように、比較的低温度での熱処理（アニール）が行われる（Ｓ７）。熱処理（アニール）では、図５（ｂ）に点線の矢印で示すように、基板２及び基板１００が全体的に加熱される。熱処理では、例えば基板２及び基板１００がそれぞれ比較的低温度（すなわち、デバイス構造の許容温度、例えば、２００℃程度）に所定時間で加熱される。このとき、界面から水分子が抜けることなどにより、主面３ａの原子と主面４ｂの原子とは共有結合等で結合され、基板２及び基板１００が本接合された状態になる。これにより、基板２及び基板１００の接合体ＣＢが形成される。このとき、電極ＰＤ１と電極ＰＤ２とが直接接合で接合され、周辺回路構造ＰＨＣとメモリセルアレイ構造ＭＡＲとが電気的に接続され得る。
【0034】
図１に示すＳ７が完了すると、焦点が膜４の近傍に位置するように基板１００の側からレーザー光２００を照射する（Ｓ８）。
【0035】
なお、本実施形態において、１回のレーザー光２００の照射とは、基板全面への１照射目のレーザー光２００の照射からＮ照射目のレーザー光２００の照射までを含むものとする。Ｎは、任意の２以上の整数である。
【0036】
レーザー光の照射は、レーザー吸収層である膜４の光吸収率が基板１００よりも大きい波長帯（レーザー吸収層がシリコン酸化膜の場合は、好ましくは１１１７ｎｍ以上、より好ましくは９３００ｎｍ近傍又は１０６００ｎｍ近傍など）になるレーザー光２００で行う。レーザー光２００は、パルスレーザーが用いられる。レーザー光２００は、赤外レーザーが用いられてもよい。レーザー光２００は、炭酸ガスレーザー（ＣＯ2レーザー）が用いられてもよい。レーザー光２００の吸収は、基板又は膜の吸収係数と厚みに依存して起こり、本構造では、レーザー吸収層となる膜４で最もレーザー吸収が起きる。
【0037】
このとき、レーザー光２００の照射は、図７に示すように、凸部１０１の平均配置ピッチＰより大きな直径のスポット領域２０１で膜４内に２次元的に分布するように行われる。これにより、スポット領域２０１の直径が凸部１０１の平均配置ピッチＰと均等である場合に比べて、１回のレーザー光２００の照射における照射数Ｎを低減でき、基板１００を剥離するまでに要するレーザー照射工程の時間を短縮できる。
【0038】
スポット領域２０１は、レーザー光２００の焦点面におけるビームが照射される領域を意味する。図７では、スポット領域２０１が一点鎖線で囲って示される。
【0039】
レーザー光２００のスポット領域２０１は、ＸＹ平面視で略円形状を有してもよい。スポット領域２０１が略円形状を有する場合、スポット領域２０１の直径をスポット径と呼ぶことにする。レーザー光２００のスポット径Ｄは、基板１００の主面１００ｂにおける凸部１０１の平均配置ピッチＰ（図４参照）より大きい。各スポット領域２０１のスポット径Ｄは、ほぼ一定であってもよいし、第９の範囲内で変動してもよい。図７では、各スポット領域２０１のスポット径Ｄがほぼ一定である照射パターンが例示される。スポット領域２０１の平均スポット径Ｄは、第１０の範囲（例えば、１０μｍ～１０００μｍ）内の値であってもよい。スポット領域２０１の平均スポット径Ｄは、複数のスポット領域２０１のスポット径Ｄを加算平均した値であってもよい。
【0040】
複数のスポット領域２０１における互いに隣接するスポット領域２０１の中心間のＸＹ距離を照射ピッチと呼ぶことにする。複数のスポット領域２０１の照射ピッチＬＰは、ほぼ一定であってもよいし、第１１の範囲内で変動してもよい。図７では、複数のスポット領域２０１の照射ピッチＬＰ＿１～ＬＰ＿ｎがほぼ一定であるような照射パターンが例示される。スポット領域２０１の平均照射ピッチＬＰは、第１２の範囲（例えば、１０μｍ～１０００μｍ）内の値であってもよい。スポット領域２０１の平均照射ピッチＬＰは、複数のスポット領域２０１の照射ピッチＬＰ＿１～ＬＰ＿ｎを加算平均した値であってもよい。
【0041】
レーザー光２００のスポット領域２０１は、Ｚ方向から透視した場合に２以上の凸部１０１に重なる。レーザー光２００のスポット領域２０１は、Ｚ方向から透視した場合に２以上の凸部１０１を内側に含んでもよい。複数のスポット領域２０１のそれぞれに含まれる凸部１０１の個数は、ほぼ一定であってもよいし、第１３の範囲内で変動してもよい。図７では、複数のスポット領域２０１のそれぞれに含まれる凸部１０１の個数がほぼ一定（例えば、３個）である照射パターンが例示される。スポット領域２０１に含まれる凸部１０１の平均個数は、第１４の範囲（例えば、１００～１０００）内の値であってもよい。スポット領域２０１に含まれる凸部１０１の平均個数は、複数のスポット領域２０１のそれぞれに含まれる凸部１０１の個数を加算平均した値であってもよい。凸部１０１のピッチＰは一定であることが好ましく、それに応じて、一定個数の凸部１０１がスポット領域２０１に含まれるようにスポット領域２０１が重なりながら移動してもよい。
【0042】
レーザー光２００の照射は、そのスポット領域２０１が図７に点線で示すらせん状の軌道ＯＢに沿って移動しながら行われてもよい。ステージ及び光源を有するレーザー照射装置（図示せず）において、基板２及び基板１００の接合体ＣＢ（図５（ｂ）参照）がステージに載置され、ステージが回転されながら光源が基板の外周位置から中心位置に徐々に移動することで、らせん状の軌道ＯＢに沿って外周位置から中心位置に向かうスポット領域２０１の照射パターンを実現可能である。
【0043】
なお、ステージ及び光源を有するレーザー照射装置において、ステージが回転されながら光源が基板の中心位置から外周位置に徐々に移動してもよい。この場合、らせん状の軌道ＯＢに沿って中心位置から外周位置に向かうスポット領域２０１の照射パターンを実現可能である。
【0044】
例えば、図８（ａ）に示すように、１照射目のレーザー光２００－１を照射すべきＸＹ平面位置が決められ、レーザー光２００－１の焦点が膜４内に位置するように調整される。照射すべきＸＹ平面位置は、らせん状の軌道ＯＢ（図７参照）の開始位置であってもよい。膜４のレーザー光２００－１の吸収率は、基板１００のレーザー光２００－１の吸収率より大きい。これにより、基板１００を通して膜４に照射されたレーザー光２００－１は、効率的に膜４内の照射箇所で吸収され、そのＸＹ平面位置で膜４を局所発熱（局所加熱）させる。
【0045】
膜４の局所発熱は、図８（ｂ）に示すように、膜４と基板１００との界面に伝達される。基板１００の熱膨張係数は膜４の熱膨張係数より大きく、このため、そのＸＹ平面位置で基板１００が膜４の側へ膨張する。
【0046】
このとき、図９（ｃ）に示すように、膜４と基板１００との界面において、スポット領域２０１内に複数の凸部１０１が含まれている。凸部１０１の先端部は－Ｚ側及びＸＹ方向外周側で膜４に立体的に接触しているが、凸部１０１の周辺に位置する凹部１０２の底面は－Ｚ側で膜４に平面的に接触している。図９（ｃ）に点線の矢印で示すように、膜４から凸部１０１の先端部へ伝達される熱量は、膜４から凹部１０２の底面へ伝達される熱量に比べて多くなっている。
【0047】
図９（ｄ）に示すように、凸部１０１ａの先端部が膜４の側へ膨張する膨張量Δｈ１０１は、凹部１０２の底面が膜４の側へ膨張する膨張量Δｈ１０２より大きくなる。これにより、凸部１０１ａの先端部と膜４との界面には圧縮応力が発生するが、凹部１０２の底面と膜４との界面には引張応力が発生する。
【0048】
膨張量Δｈ１０１と膨張量Δｈ１０２との差は、スポット領域２０１内でＸＹ方向における複数個所で発生する。これにより、凹部１０２の底面と膜４との界面の引張応力は、スポット領域２０１内でＸＹ方向における複数個所で発生する。
【0049】
また、スポット領域２０１内の凸部１０１ａの高さｈａは、スポット領域２０１外の凸部１０１の高さｈに比べて、高くなる（ｈａ＞ｈ）。
【0050】
図８（ｃ）に示すように、２照射目のレーザー光２００－２を照射すべきＸＹ平面位置が図８（ａ）のＸＹ平面位置からＸＹ平面方向にシフトした位置に決められ、レーザー光２００－２の焦点が膜４内に位置するように調整される。図８（ａ）のＸＹ平面位置からＸＹ平面方向にシフトした位置は、らせん状の軌道ＯＢ（図７参照）に沿ってその開始位置からシフトした位置であってもよい。膜４のレーザー光２００－２の吸収率は、基板１００のレーザー光２００－２の吸収率より大きい。これにより、基板１００を通して膜４に照射されたレーザー光２００－２は、効率的に膜４内の照射箇所で吸収され、そのＸＹ平面位置で膜４を局所発熱（局所加熱）させる。
【0051】
膜４の局所発熱は、図１０（ａ）に示すように、膜４と基板１００との界面に伝達される。基板１００の熱膨張係数は膜４の熱膨張係数より大きく、このため、そのＸＹ平面位置で基板１００が膜４の側へ膨張する。
【0052】
このとき、図９（ｃ）に示すように、膜４と基板１００との界面において、スポット領域２０１内に複数の凸部１０１が含まれている。凸部１０１の先端部は－Ｚ側及びＸＹ方向外周側で膜４に立体的に接触しているが、凸部１０１の周辺に位置する凹部１０２の底面は－Ｚ側で膜４に平面的に接触している。図９（ｃ）に点線の矢印で示すように、膜４から凸部１０１の先端部へ伝達される熱量は、膜４から凹部１０２の底面へ伝達される熱量に比べて多くなっている。
【0053】
図９（ｄ）に示すように、凸部１０１ａの先端部が膜４の側へ膨張する膨張量Δｈ１０１は、凹部１０２の底面が膜４の側へ膨張する膨張量Δｈ１０２より大きくなる。これにより、凸部１０１ａの先端部と膜４との界面には圧縮応力が発生するが、凹部１０２の底面と膜４との界面には引張応力が発生する。
【0054】
膨張量Δｈ１０１と膨張量Δｈ１０２との差は、スポット領域２０１内でＸＹ方向における複数個所で発生する。これにより、凹部１０２の底面と膜４との界面の引張応力は、スポット領域２０１内でＸＹ方向における複数個所で発生する。
【0055】
また、スポット領域２０１内の凸部１０１ａの高さｈａは、スポット領域２０１外の凸部１０１の高さｈに比べて、高くなる（ｈａ＞ｈ）。
【0056】
図１０（ｂ）に示すように、Ｎ照射目のレーザー光２００－Ｎを照射すべき最終のＸＹ平面位置が決められ、レーザー光２００－Ｎの焦点が膜４内に位置するように調整される。最終のＸＹ平面位置は、らせん状の軌道ＯＢ（図７参照）に沿ったその最終位置であってもよい。膜４のレーザー光２００－Ｎの吸収率は、基板１００のレーザー光２００－Ｎの吸収率より大きい。これにより、基板１００を通して膜４に照射されたレーザー光２００－Ｎは、効率的に膜４内の照射箇所で吸収され、最終のＸＹ平面位置で膜４を局所発熱（局所加熱）させる。
【0057】
膜４の局所発熱は、図１０（ｃ）に示すように、膜４と基板１００との界面に伝達される。基板１００の熱膨張係数は膜４の熱膨張係数より大きく、このため、最終のＸＹ平面位置で基板１００が膜４の側へ膨張する。
【0058】
このとき、図９（ｃ）に示すように、膜４と基板１００との界面において、スポット領域２０１内に複数の凸部１０１が含まれている。凸部１０１の先端部は－Ｚ側及びＸＹ方向外周側で膜４に立体的に接触しているが、凸部１０１の周辺に位置する凹部１０２の底面は－Ｚ側で膜４に平面的に接触している。図９（ｃ）に点線の矢印で示すように、膜４から凸部１０１の先端部へ伝達される熱量は、膜４から凹部１０２の底面へ伝達される熱量に比べて多くなっている。
【0059】
図９（ｄ）に示すように、凸部１０１ａの先端部が膜４の側へ膨張する膨張量Δｈ１０１は、凹部１０２の底面が膜４の側へ膨張する膨張量Δｈ１０２より大きくなる。これにより、凸部１０１ａの先端部と膜４との界面には圧縮応力が発生するが、凹部１０２の底面と膜４との界面には引張応力が発生する。
【0060】
膨張量Δｈ１０１と膨張量Δｈ１０２との差は、スポット領域２０１内でＸＹ方向における複数個所で発生する。これにより、凹部１０２の底面と膜４との界面の引張応力は、スポット領域２０１内でＸＹ方向における複数個所で発生する。
【0061】
また、スポット領域２０１内の凸部１０１ａの高さｈａは、膨張前の高さｈに比べて、高くなる（ｈａ＞ｈ）。
【0062】
膜４内に複数のスポット領域２０１が２次元的に分布するようにレーザー光２００の照射が行われたことにより、図１１に点線の矢印で示すように、２次元的に分布する複数の凹部１０２の底面で引張応力が発生する状態になる。
【0063】
これにより、膜４及び基板１００の界面で剥離が行われる（Ｓ９）。剥離では、図１２（ａ）に示すように、基板２に膜３、膜４が積層された積層体６から基板１００が剥離される。例えば、２次元的に分布する複数の凹部１０２の底面で引張応力が発生しているため、複数の凹部１０２の底面を起点として、積層体６から基板１００が容易に剥離される。
【0064】
その後の加工等を考慮し、積層体６は、図１に示すように、剥離面が処理される（Ｓ１０）。積層体６では、図１２（ｂ）に示すように、膜４の＋Ｚ側の主面４ａにおいて、複数の凸部４ａ２がＸＹ方向に分布している。ＣＭＰ法等により、主面４ａを研磨して平坦化する。
【0065】
これにより、図１２（ｃ）に示すように、基板２に膜３、膜４が積層され、膜４の主面４ａが平坦化された半導体装置１が得られる。
【0066】
例えば、図１３に示すように、平坦化後に、層間絶縁膜６０の＋Ｚ側の主面６０ａにホールを形成し導電物を埋め込むことなどにより、導電層ＳＬに電気的に接続される導電プラグＰＧを形成する。メッキ等により、層間絶縁膜６０の主面６０ａに、導電プラグＰＧに電気的に接続される電極パターンＥＬを形成する。また、図示しないが、層間絶縁膜６０の主面６０ａに、メモリセルアレイ構造ＭＡＲをバイパスして周辺回路構造ＰＨＣに接続される電極パターンＥＬも形成される。これにより、メモリセルアレイ構造ＭＡＲ及び周辺回路構造ＰＨＣに外部から電源、信号等を供給可能である。
【0067】
なお、メモリセルアレイ構造ＭＡＲを含む膜４はメモリセルアレイ用のチップ領域とみなすことができ、周辺回路構造ＰＨＣを含む膜３及び基板２は周辺回路用のチップ領域とみなすことができる。半導体装置１は、メモリセルアレイ用のチップ領域と周辺回路用のチップ領域との直接接合で得られた構造を有する。この構造は、ＣＢＡ（ＣＭＯＳ ｄｉｒｅｃｔｌｙ Ｂｏｎｄｅｄ ｔｏ Ａｒｒａｙ）とも呼ばれる。ＣＢＡにおいて、周辺回路用のチップ領域の＋Ｚ側に接合されるメモリセルアレイ用のチップ領域の個数は、１個に限定されず、２個以上であってもよい。
【0068】
【0069】
剥離直後の基板１００は、図１２（ｄ）に示すように、－Ｚ側の主面１００ｂにおいて、複数の凸部１０１ａがＸＹ方向に分布している。ＣＭＰ法等により、主面１００ｂを研磨して平坦化する。これにより、図１２（ｅ）に示すように、主面１００ｂが平坦化された基板１００が得られる。図１２（ｅ）に示す基板１００は、主面１００ｂが平坦化されているので、例えば上基板１００としての再利用が容易である。
【0070】
なお、剥離された基板１００は、上基板１００として再利用される代わりに、図１に点線の矢印で示すように、下基板２として再利用されてもよい。
【0071】
以上のように、第１の実施形態では、半導体装置１の製造方法において、上基板１００の主面１００ｂに２次元的に分布する複数の凸部が形成される。その後、レーザー光２００の照射は、凸部１０１の平均配置ピッチＰより大きな直径のスポット領域２０１で膜４内に２次元的に分布するように行われ、剥離が行われる。これにより、レーザー光２００の照射により、凸部の先端部とその周辺の凹部の底面とで熱膨張量の差を発生でき、凹部の底面における引張応力を効率的に発生できる。また、１回のレーザー光の照射でスポット領域２０１内の複数個所で熱膨張量の差及びそれによる引張応力を発生できるので、スポット領域２０１の直径が平均配置ピッチＰと均等である場合に比べて、１回のレーザー光２００における照射数Ｎを低減でき、基板１００を剥離するまでに要するレーザー照射工程の時間を短縮できる。したがって、レーザー剥離のスループットを効率的に向上できる。
【0072】
また、第１の実施形態によれば、１回のレーザー光２００における照射数Ｎを低減できる。これにより、基板１００を剥離するまでのレーザー照射工程おいて、膜４及び／又は膜３内のデバイス構造（例えば、図６に示すデバイス構造）へ到達する熱量を低減でき、デバイス構造への熱ダメージを抑制できる。
【0073】
例えば、比較例として、半導体装置１の製造方法において、図９（ａ）に示すように、レーザー光９００の照射前に、上基板８００の主面８００ａに２次元的に分布する複数の凸部を形成しない場合を考える。この場合、所望の複数箇所のそれぞれと均等なサイズのスポット径のレーザー光９００を所望の複数箇所それぞれに照射することにより、図９（ｂ）に示すように、照射数と略同じ個数の凸部９０１が形成される。凸部９０１の先端部と膜７０４との界面では圧縮応力が発生するが、凸部９０１の周辺に位置する凹部９０２と膜７０４との界面では引張応力が発生する。すなわち、引張応力を発生させたい箇所の個数と同じ照射数のレーザー光９００の照射が行われることになるため、基板８００を剥離するまでに要するレーザー照射工程の時間が長時間化しやすい。
【0074】
これに関して、検討したところ、レーザー光９００の照射数の増加に応じてレーザー光９００の照射の時間間隔を短くする（又は照射の周波数を上げる）と、レーザー光９００が照射された複数箇所間の熱的な干渉等により基板が冷却されにくく、各箇所で膜７０４側へ膨張する形状の周期性が崩れ、凹部９０２が形成されにくい傾向にある。この場合、基板９００と膜７０４との界面にほとんど引張応力が発生しないため、基板８００を剥離すること自体が困難になる。すなわち、レーザー光９００の照射の時間間隔を短くすることによるレーザー照射工程の短時間化は困難である。
【0075】
一方、第１の実施形態では、図９（ｃ）に示すように、レーザー光２００の照射前に、上基板１００の表面に２次元的に分布する複数の凸部が形成される。これにより、図９（ｃ）、図９（ｄ）に示すように、１照射のレーザー光の照射でスポット領域２０１内の複数個所で熱膨張量の差及びそれによる引張応力を発生できる。これにより、引張応力を発生させたい箇所の個数より少ない照射数のレーザー光９００の照射で済む。例えば、引張応力を発生させたい箇所が５箇所である場合、図９（ａ）では、５照射のレーザー光９００－１～９００－５の照射を行うが、図９（ｃ）では、２照射のレーザー光２００－１，２００－２の照射で済む。この結果、レーザー光２００の照射数Ｎを低減でき、基板１００を剥離するまでに要するレーザー照射工程の時間を短縮できる。
【0076】
また、半導体装置１の製造方法において、レーザー光９００の照射前に、上基板８００の表面に２次元的に分布する複数の凸部が形成されない場合、図９（ａ）に点線の矢印で示すように、レーザー光９００の照射時に基板８００へ伝達される熱量が限られる。このため、図９（ｂ）に示すように、凸部９０１の先端部の熱膨張量Δｈ９０１と凹部９０２の底面の熱膨張量（≒０）との差が比較的小さくなり、凹部の底面における引張応力が小さくなりやすい。
【0077】
一方、第１の実施形態では、図９（ｄ）に示すように、上基板１００の表面に２次元的に分布する複数の凸部１０１が形成されているため、凸部１０１ａの先端部の膨張量Δｈ１０１と凹部１０２の底面の膨張量Δｈ１０２の差を大きく確保しやすい。これにより、凹部１０２の底面に引張応力を効率的に発生できる。
【0078】
（第１の実施形態の第１の変形例）
第１の実施形態の第１の変形例として、レーザー光２００のスポット領域２０１の形状は、ＸＹ平面視で略円形状以外の形状であってもよく、レーザー剥離に適した任意の形状を含む。レーザー光２００ｐのスポット領域２０１ｐの形状は、１回のレーザー光２００ｐの照射において一定でなくてもよく、１照射目のレーザー光２００ｐの照射からＮ照射目のレーザー光２００ｐの照射までの間において変化してもよい。
第１の実施形態の第１の変形例として、レーザー光２００のスポット領域２０１の形状は、ＸＹ平面視で略円形状以外の形状であってもよく、レーザー剥離に適した任意の形状を含む。レーザー光２００ｐのスポット領域２０１ｐの形状は、１回のレーザー光２００ｐの照射において一定でなくてもよく、１照射目のレーザー光２００ｐの照射からＮ照射目のレーザー光２００ｐの照射までの間において変化してもよい。
【0079】
例えば、Ｎが３の倍数であるとすると、図１４に示すように、１照射目のレーザー光２００ｐ－１～（１／３）Ｎ照射目のレーザー光２００ｐ－（１／３）Ｎのスポット領域２０１ｐが比較的大きな略台形状であり、｛（１／３）Ｎ＋１｝射目のレーザー光２００ｐ－（１／３）Ｎ＋１～（２／３）Ｎ照射目のレーザー光２００ｐ－（２／３）Ｎのスポット領域２０１ｐがやや小さな略台形状であり、｛（２／３）Ｎ＋１｝射目のレーザー光２００ｐ－（２／３）Ｎ＋１～Ｎ照射目のレーザー光２００ｐ－Ｎのスポット領域２０１ｐが小さな略三角状であってもよい。図１４に示す場合、１回のレーザー光２００ｐの照射を、スポット領域２０１ｐが効率的に基板１００に敷き詰められる形で行うことができる。
【0080】
（第１の実施形態の第２の変形例）
第１の実施形態の第２の変形例として、凸部形成（Ｓ４）は、基板１００の主面１００ｂの加工で行われる代わりに、図１５に示すように、基板１００に配される膜５の加工で行われてもよい。図１５（ａ）～図１５（ｆ）は、第１の実施形態の第２の変形例にかかる半導体装置１の製造方法を示すＹＺ断面図である。
第１の実施形態の第２の変形例として、凸部形成（Ｓ４）は、基板１００の主面１００ｂの加工で行われる代わりに、図１５に示すように、基板１００に配される膜５の加工で行われてもよい。図１５（ａ）～図１５（ｆ）は、第１の実施形態の第２の変形例にかかる半導体装置１の製造方法を示すＹＺ断面図である。
【0081】
【0082】
上基板の準備（Ｓ３）では、図１５（ｃ）に示すように、基板（上基板）１００が準備され、基板１００の主面１００ｂに、ＣＶＤ法等により、膜５を堆積する。膜５は、半導体窒化物（例えば、窒化シリコン）を主成分とする材料で形成されてもよいし、半導体（例えば、ポリシリコン）を主成分とする材料で形成されてもよい。あるいは、膜５は、基板１００の主面１００ｂに、膜５をエピタキシャル成長させてもよい。膜５は、半導体（例えば、シリコン）を主成分とする材料で形成されてもよい。
【0083】
凸部形成（Ｓ４）では、図１５（ｄ）に示すように、膜５を加工することで行われてもよい。膜５に、ＲＩＥ法等のドライエッチングにより、複数の凸部５１を形成する。例えば、膜５の主面５ｂに感光剤を塗布し、露光・現像により、主面５ｂにおける複数の凸部５１に対応する複数の領域を選択的に覆うレジストパターンＲＰ（図示せず）を形成する。レジストパターンＲＰをマスクとして、ＲＩＥ法等により、異方性エッチングの条件でエッチング加工を行い、基板１００の主面１００ｂに複数の凸部５１を形成する。
【0084】
複数の凸部５１が、図４に示すように、主面１００ｂにおいてＸＹ方向に分布するように形成される点は、第１の実施形態と同様である。
【0085】
成膜（Ｓ５）では、図１５（ｅ）に示すように、ＣＶＤ法等により、複数の凸部５１を覆う膜４を堆積する。
【0086】
下基板の処理（Ｓ１～Ｓ２）と上基板の処理（Ｓ３～Ｓ５）とがいずれも完了すると、上基板と下基板とが接合される（Ｓ６）。膜３の＋Ｚ側の主面３ａと膜４の－Ｚ側の主面４ｂとがそれぞれプラズマ照射等により活性化され、図１５（ｆ）に示すように、主面３ａ及び主面４ｂが向き合うように、基板２及び基板１００がＺ方向に対向配置される。図５（ａ）に示すように、基板２及び基板１００がＺ方向に互いに近付けられ、基板２側の主面３ａと基板１００側の主面４ｂとが接合される。
【0087】
そして、図１に示すＳ７以降の処理が第１の実施形態と同様に行われる。
【0088】
このような処理によっても、上基板１００の主面１００ｂに２次元的に分布する複数の凸部５１が形成され得る。
【0089】
（第１の実施形態の第３の変形例）
第１の実施形態の第３の変形例として、凸部形成（Ｓ４）は、基板１００の主面１００ｂの加工で行われる代わりに、図１６に示すように、基板１００に膜７を介して配される膜５の加工で行われてもよい。図１６（ａ）～図１６（ｇ）は、第１の実施形態の第３の変形例にかかる半導体装置１の製造方法を示すＹＺ断面図である。
第１の実施形態の第３の変形例として、凸部形成（Ｓ４）は、基板１００の主面１００ｂの加工で行われる代わりに、図１６に示すように、基板１００に膜７を介して配される膜５の加工で行われてもよい。図１６（ａ）～図１６（ｇ）は、第１の実施形態の第３の変形例にかかる半導体装置１の製造方法を示すＹＺ断面図である。
【0090】
【0091】
上基板の準備（Ｓ３）では、図１６（ｃ）に示すように、基板（上基板）１００が準備され、基板１００の主面１００ｂに、ＣＶＤ法等により、膜７を堆積する。膜７は、半導体窒化物（例えば、窒化シリコン）を主成分とする材料で形成されてもよい。
【0092】
図１６（ｄ）に示すように、膜７の主面７ｂに、ＣＶＤ法等により、膜５を堆積する。膜５は、半導体（例えば、ポリシリコン）を主成分とする材料で形成されてもよい。
【0093】
凸部形成（Ｓ４）では、図１６（ｅ）に示すように、膜５を加工することで行われてもよい。膜５に、ＲＩＥ法等のドライエッチングにより、複数の凸部５１を形成する。例えば、膜５の主面５ｂに感光剤を塗布し、露光・現像により、主面５ｂにおける複数の凸部５１に対応する複数の領域を選択的に覆うレジストパターンＲＰ（図示せず）を形成する。レジストパターンＲＰをマスクとして、ＲＩＥ法等により、異方性エッチングの条件でエッチング加工を行い、膜７の主面７ｂに複数の凸部５１を形成する。
【0094】
複数の凸部５１が、図４に示すように、主面１００ｂにおいてＸＹ方向に分布するように形成される点は、第１の実施形態と同様である。
【0095】
成膜（Ｓ５）では、図１６（ｆ）に示すように、ＣＶＤ法等により、膜７の主面７ｂに、複数の凸部５１を覆う膜４を堆積する。
【0096】
下基板の処理（Ｓ１～Ｓ２）と上基板の処理（Ｓ３～Ｓ５）とがいずれも完了すると、上基板と下基板とが接合される（Ｓ６）。膜３の＋Ｚ側の主面３ａと膜４の－Ｚ側の主面４ｂとがそれぞれプラズマ照射等により活性化され、図１６（ｇ）に示すように、主面３ａ及び主面４ｂが向き合うように、基板２及び基板１００がＺ方向に対向配置される。図５（ａ）に示すように、基板２及び基板１００がＺ方向に互いに近付けられ、基板２側の主面３ａと基板１００側の主面４ｂとが接合される。
【0097】
そして、図１に示すＳ７以降の処理が第１の実施形態と同様に行われる。
【0098】
このような処理によっても、上基板１００の主面１００ｂ側に２次元的に分布する複数の凸部５１が形成され得る。
【0099】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかる半導体装置１の製造方法について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第２の実施形態にかかる半導体装置１の製造方法について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0100】
前述のように、図９（ａ）に示すようなレーザー光９００の照射数の増加に応じてレーザー光９００の照射の時間間隔を短くすると、レーザー光９００が照射された複数箇所間の熱的な干渉等により基板が冷却されにくく、各箇所で膜７０４側へ膨張する形状の周期性が崩れ、凹部９０２が形成されにくい傾向にある。この場合、基板９００と膜７０４との界面にほとんど引張応力が発生しないため、基板８００を剥離すること自体が困難になる。
【0101】
そこで、第２の実施形態では、後述する図２０に示すように、レーザー光２００ｉの照射を軌道ＯＢ１に沿った分割照射で行うことで、照射箇所間の熱的な干渉を抑制しながらレーザー剥離のスループット向上を目指す。
【0102】
なお、本実施形態において、１回のレーザー光２００ｉの照射とは、基板全面への１照射目のレーザー光２００の照射からＫ×Ｎ照射目のレーザー光２００の照射までを含むものとする。Ｋは、任意の２以上の整数である。Ｎは、任意の２以上の整数である。分割照射とは、１回のレーザー光２００ｉの照射を、それぞれが基板全面への１照射目のレーザー光２００の照射からＮ照射目のレーザー光２００の照射までを含むＫ回のレーザー光の照射に分割することを意味する。
【0103】
例えば、半導体装置１の製造方法が、図１７～図２２に示すように、次の点で第１の実施形態と異なる。図１７は、半導体装置１の製造方法を示すフローチャートである。図１８（ａ）～図１８（ｆ）、図１９（ａ）～図１９（ｂ）、図２１（ａ）～図２１（ｃ）、図２２は、半導体装置１の製造方法を示すＹＺ断面図である。図２０（ａ）～図２０（ｃ）は、分割照射パターンを示すＸＹ平面図である。
【0104】
【0105】
【0106】
【0107】
下基板の処理（Ｓ１～Ｓ２）と上基板の処理（Ｓ３～Ｓ５）とがいずれも完了すると、上基板と下基板とが接合される（Ｓ６）。膜３の＋Ｚ側の主面３ａと膜４の－Ｚ側の主面４ｂとがそれぞれプラズマ照射等により活性化され、図１８（ｅ）に示すように、主面３ａ及び主面４ｂが向き合うように、基板２及び基板１００がＺ方向に対向配置される。図１９（ａ）に示すように、基板２及び基板１００がＺ方向に互いに近付けられ、基板２側の主面３ａと基板１００側の主面４ｂとが接合される。
【0108】
その後、図１に示すように、比較的低温度での熱処理（アニール）が行われる（Ｓ７）。熱処理（アニール）では、図１９（ｂ）に点線の矢印で示すように、基板２及び基板１００が全体的に加熱される。これにより、基板２及び基板１００の接合体ＣＢが形成される。
【0109】
図１７に示すＳ７が完了すると、焦点が膜４の近傍に位置するように基板１００の側からレーザー光２００ｉを照射する（Ｓ２１）。
【0110】
このとき、レーザー光２００ｉの照射は、軌道ＯＢ１に沿ったＫ回の分割照射で行われてもよい。Ｋは、２以上の整数である。分割照射の回数をカウントするためのパラメータを用意してもよい。例えば、１回目の分割照射であれば、パラメータに初期値１をセットしておき、分割照射の回数が増えるたびにパラメータをインクリメントしてもよい。
【0111】
Ｋ回の分割照射のパターンは、開始位置が１照射のスポット領域の寸法に相当する距離で互いにずれており且つそれぞれにおいて１照射のスポット領域の寸法のＫ倍に相当するピッチで軌道ＯＢ１に沿ってスポット領域が並ぶようなパターンであってもよい。軌道ＯＢ１は、Ｚ方向から透視した場合にらせん状であってもよい。
【0112】
例えば、Ｋ＝３である場合、図２０（ａ）～図２０（ｃ）に示すような照射パターンが実現されてもよい。図２０（ａ）は、１回目の分割照射パターンを例示し、図２０（ｂ）は、２回目の分割照射パターンを例示し、図２０（ｃ）は、３回目の分割照射パターンを例示する。図２０（ａ）～図２０（ｃ）では、各スポット領域２０１ｉが円形状を有する場合が例示される。
【0113】
図２０（ａ）～図２０（ｃ）に示すように、１回目の分割照射パターン、２回目の分割照射パターン、３回目の分割照射パターンは、開始位置が１照射のスポット領域２０１ｉのスポット径Ｄｉに相当する距離で互いにずれている。
【0114】
図２０（ａ）に示すように、１回目の分割照射パターンでは、１照射のスポット径Ｄｉの３倍に相当するピッチで軌道ＯＢ１に沿ってスポット領域２０１ｉが並ぶ。図２０（ｂ）に示すように、２回目の分割照射パターンでは、１照射のスポット径Ｄｉの３倍に相当するピッチで軌道ＯＢ１に沿ってスポット領域２０１ｉが並ぶ。図２０（ｃ）に示すように、３回目の分割照射パターンでは、１照射のスポット径Ｄｉの３倍に相当するピッチで軌道ＯＢ１に沿ってスポット領域２０１ｉが並ぶ。
【0115】
これにより、各回の分割照射において、時間的に隣接するスポット領域２０１ｉの空間的な距離を離すことができるため、時間的に隣接するスポット領域２０１ｉ間の熱的な干渉を抑制しながらレーザー光９００の照射の時間間隔を短くする（又は照射の周波数を上げる）ことができる。
【0116】
各回の分割照射パターンに含まれるレーザー光２００ｉの照射数Ｎ（すなわち、スポット領域２０１ｉの個数Ｎ）は、互いに均等であってもよい。また、らせん状の軌道ＯＢ１に沿って外周位置から中心位置に向かうスポット領域２０１ｉの照射パターンを例示するが、せん状の軌道ＯＢ１に沿って中心位置から外周位置に向かうスポット領域２０１ｉの照射パターンであってもよい。
【0117】
例えば、図２１（ａ）に示すように、１照射目のレーザー光２００ｉ－１を照射すべきＸＹ平面位置が決められ、レーザー光２００ｉ－１の焦点が膜４内に位置するように調整される。照射すべきＸＹ平面位置は、１回目の分割照射パターンであれば、図２０（ａ）に示す開始位置であってもよい。２回目の分割照射パターンであれば、図２０（ｂ）に示す開始位置であってもよい。３回目の分割照射パターンであれば、図２０（ｃ）に示す開始位置であってもよい。膜４のレーザー光２００－１の吸収率は、基板１００のレーザー光２００－１の吸収率より大きい。これにより、基板１００を通して膜４に照射されたレーザー光２００－１は、効率的に膜４内の照射箇所で吸収され、そのＸＹ平面位置で膜４を局所発熱（局所加熱）させる。
【0118】
膜４の局所発熱は、図２１（ｂ）に示すように、膜４と基板１００との界面に伝達される。基板１００の熱膨張係数は膜４の熱膨張係数より大きく、このため、そのＸＹ平面位置で基板１００が膜４の側へ膨張する。これにより、基板１００の主面１００ｂには、そのＸＹ平面位置において、－Ｚ側に突出した凸部１０１ｉが形成される。この結果、凸部１０１ｉの先端部と膜４との界面には圧縮応力が発生するが、凸部１０１ｉの周辺に位置する凹部１０２ｉの底面と膜４との界面には引張応力が発生する。
【0119】
図２１（ｃ）に示すように、２照射目のレーザー光２００ｉ－２を照射すべきＸＹ平面位置が図２１（ａ）のＸＹ平面位置からＸＹ平面方向にシフトした位置に決められ、レーザー光２００ｉ－２の焦点が膜４内に位置するように調整される。図２１（ａ）のＸＹ平面位置からＸＹ平面方向にシフトした位置は、１回目の分割照射パターンであれば、図２０（ａ）に示す開始位置から軌道ＯＢ１に沿ってスポット径Ｄｉの３倍に対応するピッチでシフトした位置であってもよい。２回目の分割照射パターンであれば、図２０（ｂ）に示す開始位置から軌道ＯＢ１に沿ってスポット径Ｄｉの３倍に対応するピッチでシフトした位置であってもよい。３回目の分割照射パターンであれば、図２０（ｃ）に示す開始位置から軌道ＯＢ１に沿ってスポット径Ｄｉの３倍に対応するピッチでシフトした位置であってもよい。膜４のレーザー光２００ｉ－２の吸収率は、基板１００のレーザー光２００ｉ－２の吸収率より大きい。これにより、基板１００を通して膜４に照射されたレーザー光２００ｉ－２は、効率的に膜４内の照射箇所で吸収され、そのＸＹ平面位置で膜４を局所発熱（局所加熱）させる。
【0120】
膜４の局所発熱は、図２１（ｄ）に示すように、膜４と基板１００との界面に伝達される。基板１００の熱膨張係数は膜４の熱膨張係数より大きく、このため、そのＸＹ平面位置で基板１００が膜４の側へ膨張する。
【0121】
【0122】
これに応じて、図２１（ｄ）のＸＹ平面位置で基板１００が膜４の側へ膨張し、基板１００の主面１００ｂには、そのＸＹ平面位置において、－Ｚ側に突出した凸部１０１ｉが形成される。これにより、凸部１０１ｉの先端部と膜４との界面には圧縮応力が発生するが、凸部１０１ｉの周辺に位置する凹部１０２ｉの底面と膜４との界面には引張応力が発生する。
【0123】
同様にして、Ｎ回目までレーザー光２００ｉの照射が行われると、現在の分割照射がＫ回目の分割照射であるか否かが判断される（Ｓ２２）。例えば、分割照射の回数をカウントするためのパラメータが確認され、パラメータの値がＫ未満であれば、現在の分割照射がＫ回目の分割照射でない（Ｓ２２でＮｏ）として、処理がＳ２１に戻される。
【0124】
膜４内に複数のスポット領域２０１ｉが２次元的に分布するようにＫ回目の分割照射でレーザー光２００ｉの照射が行われたことにより、図２２に点線の矢印で示すように、２次元的に分布する複数の凹部１０２ｉの底面で引張応力が発生する状態になる。
【0125】
例えば、分割照射の回数をカウントするためのパラメータが確認され、パラメータの値がＫ以上であれば、現在の分割照射がＫ回目の分割照射である（Ｓ２２でＹｅｓ）として、膜４及び基板１００の界面で剥離が行われる（Ｓ９）。剥離は、第１の実施形態と同様に行われる。
【0126】
一方、剥離された基板１００は、図１７に示すように、再利用される（Ｓ１１）。基板１００は、図１７に実線の矢印で示すように、上基板１００として再利用されてもよい。再利用は、第１の実施形態と同様に行われる。
【0127】
なお、剥離された基板１００は、上基板１００として再利用される代わりに、図１７に点線の矢印で示すように、下基板２として再利用されてもよい。
【0128】
以上のように、第２の実施形態では、半導体装置１の製造方法において、レーザー光２００ｉの照射を起動ＯＢ１に沿った分割照射で行う。これにより、照射箇所間の熱的な干渉を抑制しながらレーザー光２００ｉの照射の時間間隔を短くする（又は照射の周波数を上げる）ことができる。この結果、レーザー剥離のスループットを向上できる。
【0129】
なお、図２０（ａ）～図２０（ｃ）に示すように、らせん状の軌道ＯＢ１では、外周位置から中心位置に近付くにつれて、その半径が小さくなっていくことなどにより、時間的に近い（例えば、１～３回前の）スポット領域２０１ｉとのＸＹ距離が近くなっていく傾向にある。これに伴い、外周位置から中心位置に近付くにつれて、レーザー光２００ｉの照射の時間間隔を一定にしながら短くしにくく、レーザー光２００ｉの照射の時間間隔の制御が複雑化する可能性がある。
【0130】
（第２の実施形態の第１の変形例）
その点を考慮し、第２の実施形態の第１の変形例として、Ｋ回の分割照射は、図２３に示すように、ライン状の軌道ＯＢ２を用いて行われてもよい。図２３は、第２の実施形態の第１の変形例における分割照射パターンを示すＸＹ平面図である。
その点を考慮し、第２の実施形態の第１の変形例として、Ｋ回の分割照射は、図２３に示すように、ライン状の軌道ＯＢ２を用いて行われてもよい。図２３は、第２の実施形態の第１の変形例における分割照射パターンを示すＸＹ平面図である。
【0131】
例えば、Ｋ＝３である場合、図２３（ａ）～図２３（ｃ）に示すような照射パターンが実現されてもよい。図２３（ａ）は、１回目の分割照射パターンを例示し、図２３（ｂ）は、２回目の分割照射パターンを例示し、図２３（ｃ）は、３回目の分割照射パターンを例示する。図２３（ａ）～図２３（ｃ）では、各スポット領域２０１ｉが円形状を有する場合が例示される。
【0132】
図２３（ａ）～図２３（ｃ）に示すように、Ｋ回の分割照射には、複数の軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍが用いられる。Ｍは、任意の２以上の整数である。複数の軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍは、互いに略平行に延び、その延びる方向と垂直な方向に略一定間隔で配列される。図２３（ａ）～図２３（ｃ）の場合、各軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍは、Ｙ方向に延びる。複数の軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍは、Ｘ方向に略一定間隔で配列される。複数の軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍの配列の間隔は、スポット領域２０１ｉのスポット径Ｄｉに対応していてもよい。
【0133】
レーザー光２００ｉの照射は、一方向に軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍを順に沿いながら行われてもよい。図２３（ａ）～図２３（ｃ）では、レーザー光２００ｉの照射が各軌道ＯＢ２を＋Ｙ側から－Ｙ側に沿って行われる場合が例示されるが、レーザー光２００ｉの照射が各軌道ＯＢ２を－Ｙ側から＋Ｙ側に沿って行われてもよい。
【0134】
図２３（ａ）～図２３（ｃ）に示すように、１回目の分割照射パターン、２回目の分割照射パターン、３回目の分割照射パターンは、開始位置が１照射のスポット領域２０１ｉのスポット径Ｄｉに相当する距離で互いにずれている。
【0135】
図２３（ａ）に示すように、１回目の分割照射パターンでは、１照射のスポット径Ｄｉの３倍に相当するピッチで軌道ＯＢ２に沿ってスポット領域２０１ｉが並ぶ。図２３（ｂ）に示すように、２回目の分割照射パターンでは、１照射のスポット径Ｄｉの３倍に相当するピッチで軌道ＯＢ２に沿ってスポット領域２０１ｉが並ぶ。図２３（ｃ）に示すように、３回目の分割照射パターンでは、１照射のスポット径Ｄｉの３倍に相当するピッチで軌道ＯＢ２に沿ってスポット領域２０１ｉが並ぶ。
【0136】
これによっても、各回の分割照射において、時間的に隣接するスポット領域２０１ｉの空間的な距離を離すことができるため、時間的に隣接するスポット領域２０１ｉ間の熱的な干渉を抑制しながらレーザー光２００ｉの照射の時間間隔を短くする（又は照射の周波数を上げる）ことができる。
【0137】
（第２の実施形態の第２の変形例）
あるいは、第２の実施形態の第２の変形例として、Ｋ回の分割照射は、図２４に示すように、ライン状の軌道ＯＢ２を用いてライン状のスポット領域２０１ｊで行われてもよい。図２４は、第２の実施形態の第２の変形例における分割照射パターンを示すＸＹ平面図である。
あるいは、第２の実施形態の第２の変形例として、Ｋ回の分割照射は、図２４に示すように、ライン状の軌道ＯＢ２を用いてライン状のスポット領域２０１ｊで行われてもよい。図２４は、第２の実施形態の第２の変形例における分割照射パターンを示すＸＹ平面図である。
【0138】
例えば、Ｋ＝３である場合、図２４（ａ）～図２４（ｃ）に示すような照射パターンが実現されてもよい。図２４（ａ）は、１回目の分割照射パターンを例示し、図２４（ｂ）は、２回目の分割照射パターンを例示し、図２４（ｃ）は、３回目の分割照射パターンを例示する。図２４（ａ）～図２４（ｃ）では、各スポット領域２０１ｊがライン形状を有する場合が例示される。なお、図２４に示すライン形状の照射パターンの大きさは一例であり、例えば、ライン形状の長手方向における長さは、図２３に示すスポット径と略同じか、該スポット径より大きくてもよい。
【0139】
図２４（ａ）～図２４（ｃ）に示すように、Ｋ回の分割照射には、複数の軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍが用いられる。Ｍは、任意の２以上の整数である。複数の軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍは、互いに略平行に延び、その延びる方向と垂直な方向に略一定間隔で配列される。図２４（ａ）～図２４（ｃ）の場合、各軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍは、Ｙ方向に延びる。複数の軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍは、Ｘ方向に略一定間隔で配列される。スポット領域２０１ｊは、Ｘ方向に延びる。複数の軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍの配列の間隔は、スポット領域２０１ｊのＹ方向幅に対応していてもよい。
【0140】
レーザー光２００ｊの照射は、一方向に軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍを順に沿いながら行われてもよい。図２４（ａ）～図２４（ｃ）では、レーザー光２００ｊの照射が各軌道ＯＢ２を＋Ｙ側から－Ｙ側に沿って行われる場合が例示されるが、レーザー光２００ｊの照射が各軌道ＯＢ２を－Ｙ側から＋Ｙ側に沿って行われてもよい。
【0141】
図２４（ａ）～図２４（ｃ）に示すように、１回目の分割照射パターン、２回目の分割照射パターン、３回目の分割照射パターンは、開始位置が１照射のスポット領域２０１ｊのＹ方向幅に相当する距離で互いにずれている。スポット領域２０１ｊのＹ方向幅は、引張応力を発生させたい２つの箇所に対応していてもよい。
【0142】
図２４（ａ）に示すように、１回目の分割照射パターンでは、１照射のスポット領域２０１ｊのＹ方向幅の３倍に相当するピッチで軌道ＯＢ２に沿ってスポット領域２０１ｊが並ぶ。図２４（ｂ）に示すように、２回目の分割照射パターンでは、１照射のスポット領域２０１ｊのＹ方向幅の３倍に相当するピッチで軌道ＯＢ２に沿ってスポット領域２０１ｊが並ぶ。図２４（ｃ）に示すように、３回目の分割照射パターンでは、１照射のスポット領域２０１ｊのＹ方向幅の３倍に相当するピッチで軌道ＯＢ２に沿ってスポット領域２０１ｊが並ぶ。
【0143】
例えば、図２５に示すように、Ｘ方向にライン状に延びるスポット領域２０１ｊが、軌道ＯＢ２－２に沿ってＸ方向に、スポット領域２０１ｊのＹ方向幅の３倍に対応するピッチで並ぶ照射パターンを考える。
【0144】
任意のｋ照射目のレーザー光２００ｊ－ｋのスポット領域２０１ｊを照射すると、基板１００の主面１００ｂにおいて、図２５に点線で囲って示すように、Ｚ方向から透視した場合、スポット領域２０１ｊに重なる領域で圧縮応力が発生する。ｋは、任意の整数である。基板１００の主面１００ｂにおいて、図２５に一点鎖線で囲って示すように、Ｚ方向から透視した場合、スポット領域２０１ｊにＹ方向両側で隣接する領域で引張応力が発生する。
【0145】
ｋ＋１照射目のレーザー光２００ｊ－（ｋ＋１）のスポット領域２０１ｊを照射すると、基板１００の主面１００ｂにおいて、図２５に点線で囲って示すように、Ｚ方向から透視した場合、スポット領域２０１ｊに重なる領域で圧縮応力が発生する。基板１００の主面１００ｂにおいて、図２５に一点鎖線で囲って示すように、Ｚ方向から透視した場合、スポット領域２０１ｊにＹ方向両側で隣接する領域で引張応力が発生する。
【0146】
ｋ＋４照射目のレーザー光２００ｊ－（ｋ＋４）のスポット領域２０１ｊを照射すると、基板１００の主面１００ｂにおいて、図２５に点線で囲って示すように、Ｚ方向から透視した場合、スポット領域２０１ｊに重なる領域で圧縮応力が発生する。基板１００の主面１００ｂにおいて、図２５に一点鎖線で囲って示すように、Ｚ方向から透視した場合、スポット領域２０１ｊにＹ方向両側で隣接する領域で引張応力が発生する。
【0147】
これによっても、各回の分割照射において、時間的に隣接するスポット領域２０１ｊの空間的な距離を離すことができるため、時間的に隣接するスポット領域２０１ｊ間の熱的な干渉を抑制しながらレーザー光２００ｊの照射の時間間隔を短くする（又は照射の周波数を上げる）ことができる。
【0148】
（第２の実施形態の第３の変形例）
あるいは、第２の実施形態の第３の変形例として、Ｋ回の分割照射は、図２６に示すように、ライン状の軌道ＯＢ２を用いてリング状のスポット領域２０１ｎで行われてもよい。図２６は、第２の実施形態の第３の変形例における分割照射パターンを示すＸＹ平面図である。
あるいは、第２の実施形態の第３の変形例として、Ｋ回の分割照射は、図２６に示すように、ライン状の軌道ＯＢ２を用いてリング状のスポット領域２０１ｎで行われてもよい。図２６は、第２の実施形態の第３の変形例における分割照射パターンを示すＸＹ平面図である。
【0149】
例えば、Ｋ＝３である場合、図２６（ａ）～図２６（ｃ）に示すような照射パターンが実現されてもよい。図２６（ａ）は、１回目の分割照射パターンを例示し、図２６（ｂ）は、２回目の分割照射パターンを例示し、図２６（ｃ）は、３回目の分割照射パターンを例示する。図２６（ａ）～図２６（ｃ）では、各スポット領域２０１ｎがリング形状を有する場合が例示される。なお、図２６に示すリング形状の照射パターンの大きさは一例であり、例えば、リング形状の外径は、図２３に示すスポット径と略同じか、該スポット径より大きくてもよい。
【0150】
図２６（ａ）～図２６（ｃ）に示すように、Ｋ回の分割照射には、複数の軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍが用いられる。Ｍは、任意の２以上の整数である。複数の軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍは、互いに略平行に延び、その延びる方向と垂直な方向に略一定間隔で配列される。図２６（ａ）～図２６（ｃ）の場合、各軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍは、Ｙ方向に延びる。複数の軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍは、Ｘ方向に略一定間隔で配列される。複数の軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍの配列の間隔は、スポット領域２０１ｊのスポット径Ｄｎに対応していてもよい。
【0151】
レーザー光２００ｎの照射は、一方向に軌道ＯＢ２－１～ＯＢ２－Ｍを順に沿いながら行われてもよい。図２６（ａ）～図２６（ｃ）では、レーザー光２００ｎの照射が各軌道ＯＢ２を＋Ｙ側から－Ｙ側に沿って行われる場合が例示されるが、レーザー光２００ｎの照射が各軌道ＯＢ２を－Ｙ側から＋Ｙ側に沿って行われてもよい。
【0152】
図２６（ａ）～図２６（ｃ）に示すように、１回目の分割照射パターン、２回目の分割照射パターン、３回目の分割照射パターンは、開始位置が１照射のスポット領域２０１ｎのスポット径Ｄｎに相当する距離で互いにずれている。スポット領域２０１ｎのスポット径Ｄｎは、引張応力を発生させたい２つの箇所に対応していてもよい。
【0153】
図２６（ａ）に示すように、１回目の分割照射パターンでは、１照射のスポット領域２０１ｎのスポット径Ｄｎの３倍に相当するピッチで軌道ＯＢ２に沿ってスポット領域２０１ｎが並ぶ。図２４（ｂ）に示すように、２回目の分割照射パターンでは、１照射のスポット領域２０１ｎのスポット径Ｄｎの３倍に相当するピッチで軌道ＯＢ２に沿ってスポット領域２０１ｎが並ぶ。図２４（ｃ）に示すように、３回目の分割照射パターンでは、１照射のスポット領域２０１ｎのスポット径Ｄｎの３倍に相当するピッチで軌道ＯＢ２に沿ってスポット領域２０１ｎが並ぶ。
【0154】
例えば、図２５に示すように、リング状のスポット領域２０１ｎが、軌道ＯＢ２－２に沿ってＸ方向に、スポット領域２０１ｎのスポット径Ｄｎの３倍に対応するピッチで並ぶ照射パターンを考える。
【0155】
２照射目のレーザー光２００ｎ－２のスポット領域２０１ｎを照射すると、基板１００の主面１００ｂにおいて、図２７に点線で囲って示すように、Ｚ方向から透視した場合、スポット領域２０１ｎに重なる領域で圧縮応力が発生する。基板１００の主面１００ｂにおいて、図２７に一点鎖線で囲って示すように、Ｚ方向から透視した場合、スポット領域２０１ｎにＸＹ方向内側で隣接する領域とＸＹ方向外側で隣接する領域とで引張応力が発生する。
【0156】
３照射目のレーザー光２００ｎ－３のスポット領域２０１ｎを照射すると、基板１００の主面１００ｂにおいて、図２７に点線で囲って示すように、Ｚ方向から透視した場合、スポット領域２０１ｎに重なる領域で圧縮応力が発生する。基板１００の主面１００ｂにおいて、図２７に一点鎖線で囲って示すように、Ｚ方向から透視した場合、スポット領域２０１ｎにＸＹ方向内側で隣接する領域とＸＹ方向外側で隣接する領域とで引張応力が発生する。
【0157】
これによっても、各回の分割照射において、時間的に隣接するスポット領域２０１ｎの空間的な距離を離すことができるため、時間的に隣接するスポット領域２０１ｎ間の熱的な干渉を抑制しながらレーザー光２００ｎの照射の時間間隔を短くする（又は照射の周波数を上げる）ことができる。
【0158】
上述の実施形態１，２及びそれぞれの変形例は、それぞれ互いに組み合わせておこなわれてよい。
【0159】
また、上述の実施形態１，２及びそれぞれの変形例は、貼合（接合）基板の剥離技術を用いた半導体装置１を製造する場合を例に示したが、貼合（接合）基板の剥離方法を、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板等の製造に用いてもよい。
【0160】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0161】
１ 半導体装置、２，１００，８００ 基板、３～５，７，７０４ 膜。
【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】
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【図20】
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【図24】
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【図27】