JP2002373868A

JP2002373868A - 基板のへき開方法及びへき開装置

Info

Publication number: JP2002373868A
Application number: JP2001178526A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fukuto; 憲司服藤; Yuzaburo Ban; 雄三郎伴
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】六方晶の結晶体からなり、素子パターンが形
成された基板を所望のへき開方向に確実にへき開できる
ようにする。【解決手段】サファイア又は窒化ガリウムのように六
方晶の結晶体からなり、その主面上に複数の半導体レー
ザ素子を得るための素子パターン２１ａを有する、窒化
ガリウム系化合物半導体からなるエピタキシャル層２１
が形成された基板１１を用意する。この基板１１におけ
る主面と反対側の面である裏面１１ａの上に、該基板１
１のへき開領域１２に沿って複数の帯状の発熱体３０Ａ
を設ける。続いて、３００℃〜１２００℃程度で且つ５
秒〜１０分間程度加熱して、基板１１のへき開領域１２
を局所的に加熱し、加熱した基板１１を冷却水により急
冷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主面上に複数の半
導体素子を得るための素子パターンが形成された六方晶
の結晶体からなる基板を個別の半導体素子に分割する際
の基板のへき開方法及びそのへき開装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】II−VI族化合物又はIII-Ｖ族化合物半導
体は、エネルギーギャップが大きく且つ直接遷移型の半
導体であり、発光波長が可視領域から紫外領域にわたる
発光材料として有望視されている。

【０００３】とりわけ、III 族元素にガリウム（Ｇａ）
やアルミニウム（Ａｌ）等を含み、Ｖ族元素に窒素
（Ｎ）を含むIII-Ｖ族窒化物半導体が注目されており、
結晶学的に優れた窒化物半導体を製造する手法が求めら
れている。

【０００４】なかでも、有機金属気相堆積（ＭＯＣＶ
Ｄ）法は、産業的に実現できる有力な手法として各方面
で研究及び開発が進められている。

【０００５】以下、ＭＯＣＶＤ法により、III-Ｖ族窒化
物半導体からなる複数の発光ダイオード素子又はレーザ
素子等を含む素子パターンが形成された六方晶の結晶体
からなる基板（ウエハ）、例えばサファイアからなる基
板を、該基板のへき開領域に沿って短冊状に分割する従
来の方法を図面に基づいて説明する。

【０００６】まず、第１の方法として、図１３（ａ）及
び（ｂ）に示すように、主面上に複数の半導体発光素子
となる素子パターン２１０が形成された基板２０１にお
ける素子パターン２１０側のへき開領域２０２に沿っ
て、ダイヤモンド・カッター等により基板２１０の主面
に達する複数の切り込み２０３を入れる。

【０００７】次に、図１３（ｃ）に示すように、切り込
み２０３を入れた基板２０１を粘着性樹脂材からなるウ
エハテープ２５０の上に保持した後、セラミック等から
なるカッター２４０を基板２０１の素子パターン２１０
側のへき開領域２０２に順次沿わせて押下することによ
り、基板２０１を機械的にへき開して分割する。

【０００８】第２の方法は、図１４（ａ）及び（ｂ）に
示すように、素子パターン２１０が形成された基板２０
１における素子パターン２１０と反対側の面（裏面）の
へき開領域２０２に沿って複数の切り込み２０３を入れ
る。

【０００９】次に、図１４（ｃ）に示すように、第１の
方法と同様に、切り込み２０３を入れた基板２０１をウ
エハテープ２５０上に保持しておき、セラミック等から
なるカッター２４０を基板２０１の素子パターン２１０
側のへき開領域２０２に順次沿わせて押下することによ
り、基板２０１を機械的にへき開して分割する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１５
に示すように、基板２０１を構成するサファイアは、六
方晶であるため、ｃ軸に垂直な面内の結晶格子３０１は
それぞれへき開しやすい方位が６０°づつ異なる。この
ため、例えば、基板２０１を面方位の｛１−１００｝面
でへき開する場合に、Ｍ軸方向から６０°ずれた方位の
切断面３０２又は３０３でへき開されてしまうことがあ
り、所望の方位で確実なへき開を行なえないという問題
がある。

【００１１】本発明は前記従来の問題に鑑み、六方晶の
結晶体からなり、素子パターンが形成された基板を所望
のへき開方向に確実にへき開できるようにすることを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、六方晶の基板をへき開する方法として、
該基板のへき開領域を局所的に加熱した後、加熱した基
板を急速に冷却する構成とする。

【００１３】具体的に、本発明に係る基板のへき開方法
は、六方晶の結晶体からなり、主面上に複数の半導体素
子を得るための素子パターンが形成された基板を用意す
る第１の工程と、基板における主面と反対側の面の該基
板のへき開領域を局所的に加熱する第２の工程と、加熱
した基板を自然冷却よりも速い冷却速度で冷却すること
により、へき開領域に沿って基板をへき開する第３の工
程とを備えている。

【００１４】本発明の基板のへき開方法によると、主面
上に素子パターンが形成された基板における主面と反対
側の面のへき開領域を局所的に加熱し、その後、局所的
に加熱された基板に対して自然冷却よりも速い冷却速
度、すなわち急冷を行なうため、基板のへき開領域にの
み熱応力が局所的に生ずるので、基板が六方晶の結晶体
により構成されていても、所望のへき開領域に沿って確
実にへき開することができる。

【００１５】本発明の基板のへき開方法において、第２
の工程が、基板の主面と反対側の面の上にへき開領域に
沿って帯状の発熱体を設ける工程と、発熱体を発熱させ
ることにより、へき開領域を加熱する工程とを含むこと
が好ましい。このようにすると、基板における主面と反
対側の面のへき開領域に対する局所的且つ選択的な加熱
を確実に行なうことができる。

【００１６】この場合の発熱体が基板側から順次形成さ
れた、固着用部材と発熱用部材とから構成されているこ
とが好ましい。このようにすると、発熱用部材が基板面
と密着しにくい材料であっても、該発熱用部材を基板面
上に確実に固着することができる。

【００１７】この場合に、第２の工程が、発熱体を設け
るよりも前に、基板における主面と反対側の面の少なく
ともへき開領域を粗面化する工程を含むことが好まし
い。このようにすると、基板面が滑らかな場合と比べ
て、発熱体を基板上に固着しやすくなる。

【００１８】この場合に、固着用部材がチタンからなる
ことが好ましい。基板に例えばサファイアを用いたとす
ると、発熱用部材として好ましいニッケルとクロムとを
含む合金を用いようとしても、該合金はサファイアとの
密着性が良好とはいえない。このため、サファイアとの
密着性が比較的に良好なチタンを固着用部材に用いる
と、ニッケルとクロムとを含む合金からなる発熱用部材
を基板に確実に固着することができる。

【００１９】また、第２の工程が、発熱体を設けるより
も前に、基板の主面と反対側の面のへき開領域に切り込
みを入れる工程を含むことが好ましい。このようにする
と、加熱及びその後の冷却処理のみでは、基板がへき開
されない場合であっても、基板を確実にへき開すること
ができるようになる。

【００２０】本発明の基板のへき開方法において、第２
の工程が、基板の主面と反対側の面の上にへき開領域に
沿って帯状の熱伝導体を設ける工程と、熱伝導体に発熱
体を接触し、熱伝導体を通してへき開領域を加熱する工
程とを含むことが好ましい。このようにしても、基板に
おける主面と反対側の面のへき開領域に対する局所的且
つ選択的な加熱を確実に行なえる。

【００２１】この場合に、第２の工程が、熱伝導体を設
けるよりも前に、基板における主面と反対側の面の少な
くともへき開領域を粗面化する工程を含むことが好まし
い。

【００２２】また、熱伝導体はチタンからなることが好
ましい。

【００２３】また、第２の工程が、熱伝導体を設けるよ
りも前に、基板の主面と反対側の面のへき開領域に切り
込みを入れる工程を含むことが好ましい。

【００２４】本発明の基板のへき開方法において、第２
の工程が、基板のへき開領域と対応する位置にそれぞれ
の頂面を持つ断面凸形状の帯状パターンが形成された発
熱体を用意する工程と、発熱体の帯状パターンの頂面を
基板の主面と反対側の面のへき開領域と接触させること
により、へき開領域を加熱する工程とを含むことが好ま
しい。このようにすると、基板面上に直接に発熱体又は
熱伝導体を設けなくても、基板における主面と反対側の
面のへき開領域に対する局所的な加熱を行なうことがで
きる。

【００２５】本発明の基板のへき開方法において、帯状
の発熱体の幅、又は発熱体における帯状パターンの凸部
頂面の幅が約１μｍ以下であることが好ましい。

【００２６】また、発熱体の発熱温度を約３００℃〜約
１２００℃の温度とすることが好ましい。

【００２７】また、発熱体の加熱時間を約５秒〜約１０
分間とすることが好ましい。

【００２８】また、第２の工程が、発熱体を基板に接触
させるよりも前に、基板の主面と反対側の面のへき開領
域に切り込みを入れる工程を含むことが好ましい。

【００２９】本発明の基板のへき開方法において、基板
のへき開面が基板における面方位の｛１−１００｝面で
あることが好ましい。このように、いわゆるＭ面でへき
開すると、六方晶の基板をへき開しやすい。なお、本願
において、晶帯軸の指数に付与した符号”−”は該符号
に後続する一の指数の反転であることを表わしている。

【００３０】本発明の基板のへき開方法は、第１の工程
と第２の工程との間に、基板の主面と反対側の面に対し
て研磨を行なって、基板の厚さを約１００μｍ以下とす
る工程をさらに備えていることが好ましい。このよう
に、基板の厚さを小さくするとへき開しやすくなる。

【００３１】本発明の基板のへき開方法は、第３の工程
において、加熱された基板を温度が約０℃〜約４０℃の
冷却液により冷却することが好ましい。このようにする
と、加熱した基板を確実に急冷することができる。

【００３２】本発明の基板のへき開方法は、第１の工程
と第２の工程との間に、基板の主面側のへき開領域に切
り込みを入れる工程をさらに備えていることが好まし
い。

【００３３】本発明に係る基板のへき開装置は、六方晶
の結晶体からなり、主面上に複数の半導体素子を得るた
めの素子パターンが形成された基板における主面と反対
側の面のへき開領域を局所的に加熱する加熱手段と、加
熱された基板を自然冷却よりも速い冷却速度で冷却する
ことにより、基板をへき開領域に沿ってへき開するへき
開手段とを備えている。

【００３４】本発明の基板のへき開装置によると、主面
上に複数の半導体素子を得るための素子パターンが形成
された基板における主面と反対側の面のへき開領域を局
所的に加熱する加熱手段と、加熱された基板を自然冷却
よりも速い冷却速度で冷却することにより、基板をへき
開領域に沿ってへき開するへき開手段とを備えているた
め、本発明の基板のへき開方法を実現することができ
る。

【００３５】本発明の基板のへき開装置において、加熱
手段が、基板の主面と反対側の面の上にへき開領域に沿
って設けられた帯状の発熱体であることが好ましい。

【００３６】また、本発明の基板のへき開装置におい
て、加熱手段が、基板の主面と反対側の面の上にへき開
領域に沿って設けられた帯状の熱伝導体と、熱伝導体に
接触させることにより、熱伝導体を通してへき開領域を
加熱する発熱体とにより構成されていることが好まし
い。

【００３７】また、本発明の基板のへき開装置におい
て、加熱手段が、基板のへき開領域と対応する位置にそ
の頂面を持つ断面凸形状の帯状パターンが形成された発
熱体であることが好ましい。

【００３８】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【００３９】図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実
施形態に係る素子パターンを有するへき開前の基板であ
って、（ａ）は平面構成を示し、（ｂ）は断面構成を示
している。

【００４０】図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、サフ
ァイア（結晶性Ａｌ₂Ｏ₃）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）
のように六方晶の結晶体からなる基板（ウエハ）１１の
主面上には、例えば複数の半導体レーザ素子を得るため
の素子パターン２１ａを有する、窒化ガリウム系化合物
半導体からなるエピタキシャル層２１が形成されてい
る。

【００４１】図１（ｂ）に示すように、へき開前の基板
１１における主面と反対側の面（裏面）１１ａの上に、
該基板１１のへき開領域１２に沿って複数の帯状の発熱
体３０Ａが設けられている。各発熱体３０Ａの幅は１μ
ｍ以下が好ましく、ここでは、約０．５μｍとしてい
る。

【００４２】発熱体３０Ａは、基板１１側から順次形成
された、例えばチタン（Ｔｉ）からなる固着用部材３１
と、例えばニッケル（Ｎｉ）及びクロム（Ｃｒ）とを含
む合金からなる発熱用部材３２とから構成されている。
ここで、固着用部材３１は、発熱用部材３２の基板１１
への密着性を高めるために設けている。従って、発熱用
部材３２と基板１１との密着性が良好な場合には、必ず
しも固着用部材３１を設ける必要はない。

【００４３】なお、基板１１に窒化ガリウムを用いる場
合にも、固着用部材３１としてチタンを用いるのが有効
である。但し、固着用部材３１を設けなくても発熱用部
材３２の基板１１への密着性はそれ程悪くはない。

【００４４】また、基板１１はその厚さが１００μｍ程
度又はそれ以下となるように裏面研磨を行なうことが好
ましい。さらに、裏面研磨の後に、裏面１１ａを微細な
凹凸面を持つように、例えばすりガラス状に粗面化する
ことがことが好ましい。

【００４５】このようにすると、蒸着法等により固着用
部材３１を基板１１の裏面１１ａ上に形成する際に、該
固着用部材３１の基板１１への密着性をさらに良好にす
ることができる。

【００４６】図１（ａ）及び（ｂ）に示したように、基
板１１における裏面１１ａのへき開領域１２上に設けら
れた発熱体３０Ａに、外部から電流を流すことにより、
基板１１の各へき開領域１２を裏面１１ａ側から局所的
に加熱する。ここでは、発熱体３０Ａの加熱温度を約３
００℃〜約１２００℃とし、加熱温度の保持時間を加熱
温度に応じて約５秒〜約１０分間とする。

【００４７】続いて、加熱した基板１１を、例えば、温
度が約０℃〜約４０℃の冷却液、例えば冷却水に浸すこ
とにより急冷する。このときの基板１１の各へき開領域
１２に発生する局所的な熱応力により、基板１１を短冊
状の基板１１Ａにへき開することができる。なお、基板
１１を急冷する手段は、冷却水(Ｈ₂Ｏ）に限られず、さ
らには、液体か気体かをも問われない。

【００４８】図２は短冊状の基板１１Ａの部分的な平面
構成と素子パターン２１ａの断面構成との一例を示して
いる。図２において、図１に示す構成部材と同一の構成
部材には同一の符号を付している。図２に示すように、
短冊状の基板１１Ａは、その面方位が｛１−１００｝
面、すなわちＭ面でへき開されており、基板面内でこの
Ｍ軸と垂直な方向に、ストライプ状のＮ側電極２２及び
Ｐ側電極２３が互いに並行に設けられている。従って、
この場合には、ストライプ状のＰ側電極２３の下側にレ
ーザ素子の共振器が構成され、短冊状の基板１１Ａのへ
き開面が共振器の出射端面及び反射端面となる。但し、
例えば基板１１Ａがサファイアからなり、エピタキシャ
ル層２１が窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体からなる場
合には、エピタキシャル層２１のへき開面は｛１１−２
０｝面、すなわちＡ面となる。

【００４９】なお、固着用部材３１にチタンを用いた
が、これに限られず、伝熱性と基板１１との密着性とが
共に優れた材料であれば良い。

【００５０】以下、前述した第１の実施形態に係る基板
のへき開方法を実現するへき開装置について図面を参照
しながら説明する。

【００５１】図３は本発明の第１の実施形態に係る基板
のへき開装置の機能ブロックの構成を示している。

【００５２】図３に示すように、第１の実施形態に係る
基板のへき開装置１００は、素子パターンが形成された
基板１１の裏面上に発熱体を形成する発熱体形成ブロッ
ク１１０と、発熱体が形成された基板１１を加熱する加
熱ブロック１２０Ａと、加熱された基板１１をへき開し
て短冊状の基板１１Ａを得るへき開ブロック１３０とか
ら構成されている。

【００５３】発熱体形成ブロック１１０には、基板１１
の裏面研磨を行なう研磨装置１１１と、基板１１のへき
開領域に切り込みを入れる切り込み形成器１１２と、発
熱体を構成する金属膜を成膜する成膜装置１１３と、発
熱体のパターン形成用のレジスト膜を塗布するレジスト
塗布装置１１４と、塗布したレジスト膜からマスクパタ
ーンを形成するレジストの露光装置１１５及び現像装置
１１６と、形成したマスクパターンにより発熱体をパタ
ーニングするエッチング装置１１７と、レジストを除去
するアッシング装置１１８とが含まれる。

【００５４】なお、成膜装置１１３は、導体膜を成膜で
きれば良く、例えば、スパッタ装置や蒸着装置等であれ
ば良い。

【００５５】加熱ブロック１２０Ａには、パターニング
された発熱体に直流電流を流す直流電源装置を含んでい
る。

【００５６】へき開ブロック１３０には、加熱した基板
１１を急冷するための冷却水を収納する冷却水容器を含
んでいる。

【００５７】次に、第１の実施形態に係るへき開装置１
００を用いて基板１１をへき開する手順の詳細を図面に
基づいて説明する。

【００５８】図４〜図６は第１の実施形態に係るへき開
装置を用いたへき開方法における工程順の構成を示して
いる。

【００５９】まず、図４（ａ）に示すように、主面上に
複数の半導体素子を得るための素子パターンを有するエ
ピタキシャル層２１が形成された基板１１を少なくとも
１枚用意する。

【００６０】次に、図４（ｂ）に示すように、用意した
基板１１を、図３に示す発熱体形成ブロック１１０の研
磨装置１１１に投入し、基板１１の裏面１１ａをその膜
厚が１００μｍ程度となるまで研磨する。その後、研磨
した裏面１１ａの粗面化を行なう。

【００６１】次に、図４（ｃ）に示すように、裏面１１
ａを粗面化した基板１１を図３に示す成膜装置１１３に
投入し、裏面１１ａ上の全面に膜厚が１００ｎｍ程度の
チタンからなる固着部材３１を蒸着等により成膜する。
続いて、固着用部材３１上の全面に、ニッケル及びクロ
ムを含む合金からなる発熱用部材３２を１００ｎｍ程度
の膜厚で成膜する。

【００６２】次に、図４（ｄ）に示すように、固着用部
材３１及び発熱用部材３２を成膜した基板１１を、図３
に示すレジスト塗布装置１１４に投入し、発熱用部材３
２の上の全面に膜厚が約０．５μｍのレジスト膜５０を
塗布する。

【００６３】次に、図５（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、エピタキシャル層２１に共振器方向に延びるストラ
イプ状のＰ側電極２３を持つ素子パターン２１ａを有す
る基板１１において、へき開領域１２のへき開方向を該
素子パターン２１ａのＰ側電極２３が延びる方向とほぼ
直交する方向とする。従って、図３に示す露光装置１１
５において、基板１１のへき開領域１２の沿うように位
置合わせを行なった後に露光し、続いて露光したレジス
ト膜５０を図３に示す現像装置１１６に投入して、幅が
約０．５μｍの複数の帯状にパターニングされたレジス
トパターン５０Ａを得る。

【００６４】次に、図５（ｃ）に示すように、レジスト
パターン５０Ａが形成された基板１１を、図３に示すエ
ッチング装置１１７に投入し、レジストパターン５０Ａ
をマスクとして、発熱用部材３２及び固着用部材３１に
対して、例えば塩素プラズマを用いたドライエッチング
を順次行なうことにより、固着用部材３１及び発熱用部
材３２からなり、それぞれの幅が約０．５μｍの複数の
帯状の発熱体３０Ａを形成する。

【００６５】次に、図５（ｄ）に示すように、図３に示
すアッシング装置１１８によりレジストパターン５０Ａ
を除去する。

【００６６】次に、図６（ａ）に示すように、図３に示
す加熱ブロック１２０Ａにおいて、複数の発熱体３０Ａ
を直流電源装置５１に並列に接続する。なお、ここで
は、図６（ａ）に示す基板１１の断面方向を発熱体３０
Ａが延びる方向と一致させている。この直流電源装置５
１によって、発熱体３０Ａを約３００℃〜約１２００℃
の温度にまで昇温し、昇温温度に応じて加熱時間を約５
秒間から約１０分間程度に設定する。これにより、基板
１１はへき開領域に沿って局所的に加熱される。

【００６７】また、図示はしていないが、レジスト塗布
装置１１４、露光装置１１５、現像装置１１６、エッチ
ング装置１１７及びアッシング装置１１８を再度用い
て、各発熱体３０Ａの両端部にパッド電極を設けても良
い。

【００６８】次に、図６（ｂ）に示すように、図３に示
すへき開ブロック１３０において、局所的に加熱された
基板１１を、冷却水容器５３に収納した約０℃〜約４０
℃の冷却水５４に浸すことにより急冷する。これによ
り、基板１１を所望のへき開領域に沿ってへき開するこ
とができ、短冊状の基板１１Ａを得ることができる。

【００６９】また、短冊状の基板１１Ａに付着した発熱
体３０Ａは除去してもしなくても良い。なお、基板１１
に窒化ガリウムを用いる場合であって、Ｎ側電極を基板
の裏面上に設けるような場合には、発熱体３０Ａは除去
しても、また除去しなくてもよい。

【００７０】第１の実施形態においては、発熱体３０Ａ
の幅を１μｍ以下の、可能な限り小さい幅にすると、基
板１１のへき開をより良好に行なえることを確認してい
る。

【００７１】また、基板１１の厚さを１００μｍ以下に
まで小さくすることによっても、基板１１のへき開をよ
り良好に行なえることを確認している。

【００７２】また、図７（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、固着用部材３１及び発熱用部材３２を成膜する前
に、図３に示す切り込み形成器１１２である、例えばダ
イヤモンド・カッター等を用いて、基板１１の裏面１１
ａのへき開領域１２に部分的な切り込み１３を入れる
と、より確実にへき開することができる。

【００７３】さらには、図８（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに、基板１１のへき開領域１２に対してエピタキシャ
ル層２１側から基板１１の主面に達する部分的な切り込
み１３を入れてもよい。

【００７４】なお、切り込み１３は、基板１１の主面及
び裏面のうちのいずれか一方に入れても良く、両面に入
れても良い。

【００７５】また、基板１１の主面に切り込み１３を入
れる場合には、発熱体３０Ａを成膜する前に限られず、
発熱体の成膜後に行なっても良い。

【００７６】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態について図面を参照しながら説明する。

【００７７】図９（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実
施形態に係る素子パターンを有するへき開前の基板であ
って、（ａ）は加熱前の断面構成を示し、（ｂ）は加熱
中の断面構成を示している。図９において、図１に示す
構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことに
より説明を省略する。

【００７８】図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２
の実施形態に係る基板のへき開方法の特徴は、基板１１
における裏面１１のへき開領域１２上に沿って、チタン
からなる熱伝導体３３を設ける構成とし、さらに、熱伝
導体３３に鉄等からなる板状の外部発熱体３０Ｂを加熱
して圧着することにより、基板１１のへき開領域１２を
熱伝導体３３を介して局所的に加熱する。なお、外部発
熱体３０Ｂには温度制御可能なヒータを内蔵させても良
い。

【００７９】ここでも、第１の実施形態と同様に、基板
１１の厚さを１００μｍ程度かそれ以下にまで裏面研磨
し、裏面研磨の後に裏面１１ａの粗面化を行なうことが
好ましい。

【００８０】また、熱伝導体３３の幅は約１μｍ以下が
好ましく、ここでは０．５μｍ程度としている。

【００８１】また、外部発熱体３０Ｂの加熱温度は約３
００℃〜約１２００℃とし、加熱温度の保持時間を加熱
温度に応じて約１０秒〜約１０分間としている。

【００８２】以下、第２の実施形態に係る基板のへき開
方法を実現するへき開装置について図面を参照しながら
説明する。

【００８３】図１０は本発明の第２の実施形態に係る基
板のへき開装置の機能ブロックの構成を示している。図
１０において、図３に示す第１の実施形態に係るへき開
装置１００の構成要素と同一の構成要素には同一の符号
を付すことにより説明を省略する。

【００８４】まず、図１０に示すように、第２の実施形
態に係るへき開装置１０１の発熱形成ブロック１１０に
おいて、素子パターンが形成された基板１１の裏面上に
熱伝導体３３を形成する。熱伝導体３３の形成方法は、
第１の実施形態の固着用部材３１と同様である。

【００８５】その後、図９（ｂ）に示したように、図１
０に示す加熱ブロック１２０Ｂにおいて、外部発熱体３
０Ｂを熱伝導体３３に、前述した所定の温度で且つ所定
の時間加熱する。続いて、へき開ブロック１３０におい
て、加熱した基板１１を冷却水により急冷することによ
り、基板１１をへき開し、短冊状の基板１１Ａを得る。

【００８６】なお、基板１１におけるへき開面は、基板
１１の面方位の｛１−１００｝面、すなわちＭ面が好ま
しい。

【００８７】また、本実施形態においても、基板１１の
主面及び裏面のうちの少なくとも一方のへき開領域１２
に対して切り込みを入れても良い。

【００８８】また、熱伝導体３３にチタンを用いたが、
これに限られず、伝熱性と基板１１との密着性とが共に
優れた材料であれば良い。

【００８９】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態について図面を参照しながら説明する。

【００９０】図１１（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の
実施形態に係る素子パターンを有するへき開前の基板で
あって、（ａ）は加熱前の断面構成を示し、（ｂ）は加
熱中の断面構成を示している。図１１において、図１に
示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すこ
とにより説明を省略する。

【００９１】図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第
３の実施形態に係る基板のへき開方法の特徴は、基板１
１のへき開領域１２と対応する位置にそれぞれの頂面を
持つ断面凸形状の帯状パターンが形成された鉄等からな
る板状の外部発熱体３０Ｃを用意しておき、発熱状態に
ある外部発熱体３０Ｃの帯状パターン３０ａを基板１１
における裏面１１ａのへき開領域１２と対応するように
圧着することにより、基板１１のへき開領域１２を局所
的に加熱する。なお、外部発熱体３０Ｃには温度制御可
能なヒータを内蔵させても良い。

【００９２】第３の実施形態においても、第１の実施形
態と同様に、基板１１の厚さを１００μｍ程度かそれ以
下に裏面研磨し、裏面研磨の後に裏面１１ａの粗面化を
行なうことが好ましい。

【００９３】また、外部発熱体３０Ｃの帯状パターン３
０ａの幅は約１μｍ以下が好ましく、ここでは０．５μ
ｍ程度としている。

【００９４】また、外部発熱体３０Ｃの加熱温度は約３
００℃〜約１２００℃とし、加熱温度の保持時間を加熱
温度に応じて約５秒〜約１０分間としている。

【００９５】以下、第３の実施形態に係る基板のへき開
方法を実現するへき開装置について図面を参照しながら
説明する。

【００９６】図１２は本発明の第３の実施形態に係る基
板のへき開装置の機能ブロックの構成を示している。図
１２において、図３に示す第１の実施形態に係るへき開
装置１００の構成要素と同一の構成要素には同一の符号
を付すことにより説明を省略する。

【００９７】まず、図１１（ａ）に示す帯状パターン３
０ａを有する外部発熱体３０Ｃをあらかじめ作製する。
すなわち、外部発熱体３０Ｃの１つの面に、素子パター
ンを有するエピタキシャル層２１が形成された基板１１
のへき開領域１２と対応する位置にそれぞれの凸部頂面
を持つ帯状パターン３０ａを形成する。

【００９８】次に、図１２に示す前処理ブロック１４０
において、研磨装置１１１により、基板１１の裏面１１
ａをその膜厚が１００μｍ程度又はそれ以下となるまで
研磨する。また、切り込み形成器１１２により、基板１
１の組成や素子パターンに応じて、へき開領域に切り込
みを入れる。

【００９９】次に、図１１（ｂ）に示したように、図１
２に示す加熱ブロック１２０Ｃにおいて、外部発熱体３
０Ｃをその帯状パターン３０ａの各頂面がへき開領域１
２とそれぞれ対向するように圧着し、圧着した状態で前
述した所定の温度で且つ所定の時間加熱する。続いて、
へき開ブロック１３０において、加熱した基板１１を冷
却水により急冷することにより、基板１１をへき開し、
短冊状の基板１１Ａを得る。

【０１００】なお、基板１１におけるへき開面は、基板
１１の面方位の｛１−１００｝面、すなわちＭ面が好ま
しい。

【０１０１】また、本実施形態においても、基板１１の
主面及び裏面のうちの少なくとも一方のへき開領域１２
に対して切り込みを入れても良い。

【０１０２】また、各実施形態において、基板１１が急
冷による冷却のみではへき開しない場合には、従来と同
様に、カッター等により機械的にへき開すればよい。こ
の場合でも、基板１１のへき開領域１２には加熱と冷却
による熱応力が生じているため、所定のへき開領域１２
に沿って確実にへき開することができる。

【０１０３】

【発明の効果】本発明に係る基板のへき開方法及びへき
開装置によると、基板における主面と反対側の面の該基
板のへき開領域を局所的に加熱しておき、続いて、加熱
した基板を自然冷却よりも速い冷却速度で冷却するた
め、基板のへき開領域にのみ局所的に熱応力が生ずるの
で、六方晶の結晶体からなる基板であっても、所望のへ
き開領域に沿って確実にへき開することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に
係る素子パターンを有するへき開前の基板を示し、
（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る基板のへき開後
の基板の部分的な平面図及び断面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板のへき開装
置のブロック構成図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係
る基板のへき開方法を示す工程順の断面図である。

【図５】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る基板の
へき開方法を示す工程順の平面図である。（ｂ）〜
（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係る基板のへき開方
法を示す工程順の平面図である。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に
係る基板のへき開方法を示す工程順の断面図である。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に
係る基板のへき開方法における基板裏面に切り込みを入
れる工程を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は
（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面図である。

【図８】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に
係る基板のへき開方法における基板主面に切り込みを入
れる工程を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は
（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線における断面図である。

【図９】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に
係る素子パターンを有するへき開前の基板を示し、
（ａ）は基板の加熱前の断面図であり、（ｂ）は基板の
加熱中の断面図である。

【図１０】本発明の第２の実施形態に係る基板のへき開
装置のブロック構成図である。

【図１１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態
に係る素子パターンを有するへき開前の基板を示し、
（ａ）は基板の加熱前の断面図であり、（ｂ）は基板の
加熱中の断面図である。

【図１２】本発明の第３の実施形態に係る基板のへき開
装置のブロック構成図である。

【図１３】（ａ）〜（ｃ）は第１の従来例に係る基板の
へき開方法を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）及び
（ｃ）は断面図である。

【図１４】（ａ）〜（ｃ）は第２の従来例に係る基板の
へき開方法を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）及び
（ｃ）は断面図である。

【図１５】従来の基板のへき開方法を用いた場合の課題
を説明するための基板の模式的な平面図である。

【符号の説明】

１１基板１１ａ裏面１１Ａ短冊状の基板１２へき開領域２１エピタキシャル層２１ａ素子パターン２２Ｎ側電極２３Ｐ側電極３０Ａ発熱体３０Ｂ外部発熱体３０Ｃ外部発熱体３１固着用部材３２発熱用部材３３熱伝導体５０レジスト膜５０Ａレジストパターン５１直流電源装置５３冷却水容器５４冷却水１００基板のへき開装置１０１基板のへき開装置１０２基板のへき開装置１１０発熱体形成ブロック１１１研磨装置１１２切り込み形成器１１３成膜装置１１４レジスト塗布装置１１５露光装置１１６現像装置１１７エッチング装置１１８アッシング装置１２０Ａ加熱ブロック１２０Ｂ加熱ブロック１３０へき開ブロック１４０前処理ブロック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】六方晶の結晶体からなり、主面上に複数
の半導体素子を得るための素子パターンが形成された基
板を用意する第１の工程と、前記基板における主面と反対側の面の該基板のへき開領
域を局所的に加熱する第２の工程と、加熱した基板を自然冷却よりも速い冷却速度で冷却する
ことにより、前記へき開領域に沿って前記基板をへき開
する第３の工程とを備えていることを特徴とする基板の
へき開方法。
【請求項２】前記第２の工程は、前記基板の主面と反対側の面の上に前記へき開領域に沿
って帯状の発熱体を設ける工程と、前記発熱体を発熱させることにより、前記へき開領域を
加熱する工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載
の基板のへき開方法。
【請求項３】前記発熱体は、前記基板側から順次形成
された、固着用部材と発熱用部材とから構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の基板のへき開方法。
【請求項４】前記発熱体の幅は約１μｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項２又は３に記載の基板のへき開方
法。
【請求項５】前記第２の工程は、前記発熱体を設ける
よりも前に、前記基板における主面と反対側の面の少な
くとも前記へき開領域を粗面化する工程を含むことを特
徴とする請求項２〜４のうちのいずれか１項に記載の基
板のへき開方法。
【請求項６】前記固着用部材はチタンからなることを
特徴とする請求項３〜５のうちのいずれか１項に記載の
基板のへき開方法。
【請求項７】前記発熱用部材は、ニッケルとクロムと
を含む金属からなることを特徴とする請求項３〜６のう
ちのいずれか１項に記載の基板のへき開方法。
【請求項８】前記発熱体の発熱温度は、約３００℃〜
約１２００℃の温度とすることを特徴とする請求項２〜
７のうちのいずれか１項に記載の基板のへき開方法。
【請求項９】前記発熱体の加熱時間は、約５秒〜約１
０分間とすることを特徴とする請求項２〜８のうちのい
ずれか１項に記載の基板のへき開方法。
【請求項１０】前記第２の工程は、前記発熱体を設け
るよりも前に、前記基板の主面と反対側の面の前記へき
開領域に切り込みを入れる工程を含むことを特徴とする
請求項２〜９のうちのいずれか１項に記載の基板のへき
開方法。
【請求項１１】前記第２の工程は、前記基板の主面と反対側の面の上に前記へき開領域に沿
って帯状の熱伝導体を設ける工程と、前記熱伝導体に発熱体を接触し、前記熱伝導体を通して
前記へき開領域を加熱する工程とを含むことを特徴とす
る請求項１に記載の基板のへき開方法。
【請求項１２】前記熱伝導体の幅は約１μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１１に記載の基板のへき開方
法。
【請求項１３】前記第２の工程は、前記熱伝導体を設
けるよりも前に、前記基板における主面と反対側の面の
少なくとも前記へき開領域を粗面化する工程を含むこと
を特徴とする請求項１１又は１２に記載の基板のへき開
方法。
【請求項１４】前記熱伝導体はチタンからなることを
特徴とする請求項１１〜１３のうちのいずれか１項に記
載の基板のへき開方法。
【請求項１５】前記発熱体の発熱温度は、約３００℃
〜約１２００℃の温度とすることを特徴とする請求項１
１〜１４のうちのいずれか１項に記載の基板のへき開方
法。
【請求項１６】前記発熱体の加熱時間は、約１０秒〜
約１０分間とすることを特徴とする請求項１１〜１５の
うちのいずれか１項に記載の基板のへき開方法。
【請求項１７】前記第２の工程は、前記熱伝導体を設
けるよりも前に、前記基板の主面と反対側の面の前記へ
き開領域に切り込みを入れる工程を含むことを特徴とす
る請求項１１〜１６のうちのいずれか１項に記載の基板
のへき開方法。
【請求項１８】前記第２の工程は、前記基板のへき開領域と対応する位置にそれぞれの頂面
を持つ断面凸形状の帯状パターンが形成された発熱体を
用意する工程と、前記発熱体の帯状パターンの各頂面を前記基板の主面と
反対側の面のへき開領域と接触させることにより、前記
へき開領域を加熱する工程とを含むことを特徴とする請
求項１に記載の基板のへき開方法。
【請求項１９】前記帯状パターンの凸部頂面の幅は約
１μｍ以下であることを特徴とする請求項１８に記載の
基板のへき開方法。
【請求項２０】前記発熱体の発熱温度は、約３００℃
〜約１２００℃の温度とすることを特徴とする請求項１
８又は１９に記載の基板のへき開方法。
【請求項２１】前記発熱体の加熱時間は、約５秒〜約
１０分間とすることを特徴とする請求項１８〜２０のう
ちのいずれか１項に記載の基板のへき開方法。
【請求項２２】前記第２の工程は、前記発熱体を前記
基板に接触させるよりも前に、前記基板の主面と反対側
の面の前記へき開領域に切り込みを入れる工程を含むこ
とを特徴とする請求項１８〜２１のうちのいずれか１項
に記載の基板のへき開方法。
【請求項２３】前記基板のへき開面は、前記基板にお
ける面方位の｛１−１００｝面であることを特徴とする
請求項１〜２２のうちのいずれか１項に記載の基板のへ
き開方法。
【請求項２４】前記第１の工程と前記第２の工程との
間に、前記基板の主面と反対側の面に対して研磨を行なって、
前記基板の厚さを約１００μｍ以下とする工程をさらに
備えていることを特徴とする請求項１〜２３のうちのい
ずれか１項に記載の基板のへき開方法。
【請求項２５】前記第３の工程において、加熱された
基板を温度が約０℃〜約４０℃の冷却液により冷却する
ことを特徴とする請求項１〜２４のうちのいずれか１項
に記載の基板のへき開方法。
【請求項２６】前記第１の工程と前記第２の工程との
間に、前記基板の主面側のへき開領域に切り込みを入れる工程
をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜２５の
うちのいずれか１項に記載の基板のへき開方法。
【請求項２７】六方晶の結晶体からなり、主面上に複
数の半導体素子を得るための素子パターンが形成された
基板における主面と反対側の面のへき開領域を局所的に
加熱する加熱手段と、加熱された基板を自然冷却よりも速い冷却速度で冷却す
ることにより、前記基板を前記へき開領域に沿ってへき
開するへき開手段とを備えていることを特徴とする基板
のへき開装置。
【請求項２８】前記加熱手段は、前記基板の主面と反
対側の面の上に前記へき開領域に沿って設けられた帯状
の発熱体であることを特徴とする請求項２７に記載の基
板のへき開装置。
【請求項２９】前記加熱手段は、前記基板の主面と反対側の面の上に前記へき開領域に沿
って設けられた帯状の熱伝導体と、前記熱伝導体に接触
させることにより、前記熱伝導体を通して前記へき開領
域を加熱する発熱体とにより構成されていることを特徴
とする請求項２７に記載の基板のへき開装置。
【請求項３０】前記加熱手段は、前記基板のへき開領
域と対応する位置にその頂面を持つ断面凸形状の帯状パ
ターンが形成された発熱体であることを特徴とする請求
項２７に記載の基板のへき開装置。