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JP2023034335A - Alteration layer formation device, and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Alteration layer formation device, and method for manufacturing semiconductor device Download PDF

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JP2023034335A JP2021140510A JP2021140510A JP2023034335A JP 2023034335 A JP2023034335 A JP 2023034335A JP 2021140510 A JP2021140510 A JP 2021140510A JP 2021140510 A JP2021140510 A JP 2021140510A JP 2023034335 A JP2023034335 A JP 2023034335A
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Abstract

【課題】 目標領域全体に変質層を形成する。【解決手段】 変質層形成装置であって、レーザ照射装置(40)と、撮影装置(50)と、制御装置(60)と、を有する。前記制御装置が、前記レーザ照射装置によって化合物半導体基板(12)の目標領域内にレーザ(L)を照射することによって前記目標領域内の前記化合物半導体基板の内部に変質層(14)を形成する工程と、前記撮影装置によって前記目標領域内の前記化合物半導体基板の画像を撮影するとともに前記画像に基づいて前記目標領域の中で前記変質層が形成されていない変質層未形成領域(16)を特定する工程と、前記レーザ照射装置によって前記化合物半導体基板の前記変質層未形成領域内にレーザを照射することによって前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成する工程、を実行する。【選択図】図3An object of the present invention is to form an altered layer over the entire target region. SOLUTION: This deteriorated layer forming apparatus has a laser irradiation device (40), an imaging device (50), and a control device (60). The control device forms an altered layer (14) inside the compound semiconductor substrate (12) within the target region by irradiating a laser (L) within the target region of the compound semiconductor substrate (12) with the laser irradiation device. and capturing an image of the compound semiconductor substrate within the target region by the photographing device, and based on the image, a degraded layer unformed region (16) in which the degraded layer is not formed in the target region. and forming the deteriorated layer inside the compound semiconductor substrate in the deteriorated layer-unformed region by irradiating the deteriorated layer-unformed region of the compound semiconductor substrate with a laser using the laser irradiation device. Execute the process. [Selection drawing] Fig. 3

Description

本明細書に開示の技術は、変質層形成装置、及び、半導体装置の製造方法に関する。 The technology disclosed in the present specification relates to an altered layer forming apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device.

特許文献1に開示の半導体装置の製造方法では、化合物半導体基板にレーザを照射することによって、化合物半導体基板の内部に変質層を形成する。変質層は、化合物半導体基板の表面に沿って伸びるように形成される。このように変質層を形成することで、化合物半導体基板を加工することができる。例えば、変質層に沿って化合物半導体基板を分割することで、より薄い化合物半導体基板を得ることができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in Patent Document 1, a modified layer is formed inside the compound semiconductor substrate by irradiating the compound semiconductor substrate with a laser. The altered layer is formed extending along the surface of the compound semiconductor substrate. By forming the altered layer in this way, the compound semiconductor substrate can be processed. For example, a thinner compound semiconductor substrate can be obtained by dividing the compound semiconductor substrate along the altered layer.

特開2020-102520号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-102520

化合物半導体基板の内部に変質層を形成するときに、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、化合物半導体基板の表面に存在する異物や粗面部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。目標領域全体に変質層を形成できないと、化合物半導体基板を適切に加工できない。例えば、変質層に沿って化合物半導体基板を分割する場合には、変質層が形成できない領域において、化合物半導体基板を適切に分割できないことがある。本明細書では、従来よりも確実に目標領域全体に変質層を形成する技術を提案する。 When forming a degraded layer inside a compound semiconductor substrate, it may not be possible to form the degraded layer over the entire target region. For example, an altered layer may not be formed in a part of the target area due to equipment failure of the laser irradiation device. In addition, there is a case where the deteriorated layer cannot be formed in a part of the target area because the laser beam is blocked by the foreign matter or the rough surface portion existing on the surface of the compound semiconductor substrate. If the altered layer cannot be formed over the entire target region, the compound semiconductor substrate cannot be processed appropriately. For example, when dividing a compound semiconductor substrate along an altered layer, it may not be possible to divide the compound semiconductor substrate appropriately in a region where the altered layer cannot be formed. This specification proposes a technique for forming an altered layer over the entire target region more reliably than in the past.

本明細書が開示する変質層形成装置は、レーザ照射装置と、撮影装置と、制御装置と、を有する。前記制御装置が、第1変質層形成工程、変質層未形成領域特定工程、及び、第2変質層形成工程を実行する。前記制御装置は、前記第1変質層形成工程では、前記レーザ照射装置によって前記化合物半導体基板の目標領域内にレーザを照射することによって、前記目標領域内の前記化合物半導体基板の内部に変質層を形成する。前記制御装置は、前記変質層未形成領域特定工程では、前記撮影装置によって前記目標領域内の前記化合物半導体基板の画像を撮影し、前記画像に基づいて前記目標領域の中で前記変質層が形成されていない変質層未形成領域を特定する。前記制御装置は、前記第2変質層形成工程では、前記レーザ照射装置によって前記化合物半導体基板の前記変質層未形成領域内にレーザを照射することによって、前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成する。 A deteriorated layer forming apparatus disclosed in this specification includes a laser irradiation device, an imaging device, and a control device. The control device executes a first degraded layer forming step, a degraded layer non-formed region identifying step, and a second degraded layer forming step. In the first deteriorated layer forming step, the controller irradiates a target region of the compound semiconductor substrate with a laser beam using the laser irradiation device, thereby forming a deteriorated layer inside the compound semiconductor substrate within the target region. Form. In the degraded layer non-formed region specifying step, the control device captures an image of the compound semiconductor substrate in the target region with the photographing device, and based on the image, the degraded layer is formed in the target region. A modified layer non-formed region is specified. In the second degraded layer forming step, the control device irradiates the compound semiconductor in the degraded layer non-formation region of the compound semiconductor substrate with a laser beam using the laser irradiation device. The altered layer is formed inside the substrate.

この変質層形成装置では、第1変質層形成工程の後に変質層未形成領域特定工程が実行される。変質層未形成領域特定工程では、目標領域の中で変質層が形成されていない変質層未形成領域が特定される。したがって、第1変質層形成領域において何等かの異常によって目標領域の一部に変質層が形成されなかった場合には、変質層未形成領域特定工程で変質層未形成領域が特定される。変質層未形成領域特定工程の後に実行される第2変質層形成工程では、変質層未形成領域内にレーザが照射されることによって、変質層未形成領域内の化合物半導体基板の内部に変質層が形成される。このため、この変質層形成装置によれば、従来よりも確実に目標領域全体に変質層を形成することができる。 In this degraded layer forming apparatus, the degraded layer non-formed region identifying step is executed after the first degraded layer forming step. In the degraded layer non-formed region identifying step, a degraded layer non-formed region in which no degraded layer is formed is specified in the target region. Therefore, if the deteriorated layer is not formed in part of the target area due to some abnormality in the first deteriorated layer formed area, the deteriorated layer non-formed area is identified in the deteriorated layer non-formed area identifying step. In the second degraded layer forming step which is executed after the degraded layer non-formed region identification step, the degraded layer non-formed region is irradiated with a laser to form a degraded layer inside the compound semiconductor substrate in the degraded layer non-formed region. is formed. Therefore, according to this deteriorated layer forming apparatus, it is possible to form the deteriorated layer over the entire target region more reliably than the conventional one.

本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、変質層形成装置を用いて半導体装置を製造する。前記変質層形成装置が、レーザ照射装置と、撮影装置と、を有する。前記製造方法が、第1変質層形成工程、変質層未形成領域特定工程、及び、第2変質層形成工程を有する。前記第1変質層形成工程では、前記レーザ照射装置によって化合物半導体基板の目標領域内にレーザを照射することによって、前記目標領域内の前記化合物半導体基板の内部に変質層を形成する。前記変質層未形成領域特定工程では、前記撮影装置によって前記目標領域内の前記化合物半導体基板の画像を撮影し、前記画像に基づいて前記目標領域の中で前記変質層が形成されていない変質層未形成領域を特定する。前記第2変質層形成工程では、前記レーザ照射装置によって前記化合物半導体基板の前記変質層未形成領域内にレーザを照射することによって、前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成する。 A semiconductor device manufacturing method disclosed in the present specification manufactures a semiconductor device using a deteriorated layer forming apparatus. The deteriorated layer forming device has a laser irradiation device and an imaging device. The manufacturing method includes a first degraded layer forming step, a degraded layer non-formed region identifying step, and a second degraded layer forming step. In the first deteriorated layer forming step, a deteriorated layer is formed inside the compound semiconductor substrate within the target region by irradiating a target region of the compound semiconductor substrate with the laser irradiation device. In the degraded layer-unformed region specifying step, an image of the compound semiconductor substrate within the target region is captured by the photographing device, and a degraded layer in which the degraded layer is not formed in the target region based on the image. Identify unformed regions. In the second deteriorated layer forming step, by irradiating the inside of the deteriorated layer non-formed region of the compound semiconductor substrate with laser by the laser irradiation device, the inside of the compound semiconductor substrate in the deteriorated layer non-formed region is formed with the Forms an altered layer.

この製造方法では、第1変質層形成領域において何等かの異常によって目標領域の一部に変質層が形成されなかった場合には、変質層未形成領域特定工程で変質層未形成領域が特定される。そして、第2変質層形成工程で、変質層未形成領域内に変質層が形成される。したがって、この製造方法によれば、従来よりも確実に目標領域全体に変質層を形成することができる。 In this manufacturing method, when the deteriorated layer is not formed in a part of the target region due to some abnormality in the first deteriorated layer forming region, the deteriorated layer non-formed region is identified in the deteriorated layer non-formed region identifying step. be. Then, in the second degraded layer forming step, a degraded layer is formed in the degraded layer non-formed region. Therefore, according to this manufacturing method, the altered layer can be formed over the entire target region more reliably than the conventional method.

実施例1の変質層形成装置の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of the deteriorated layer forming apparatus of Example 1. FIG. GaN基板12の平面図。2 is a plan view of the GaN substrate 12; FIG. 実施例1の半導体装置の製造方法を示すフローチャート。4 is a flow chart showing a method for manufacturing the semiconductor device of Example 1; カメラ50で撮影されたGaN基板12の画像を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an image of the GaN substrate 12 photographed by the camera 50; 変質層未形成領域特定工程の説明図。Explanatory drawing of the degraded layer non-formation area identification process. 変質層未形成領域特定工程の説明図。Explanatory drawing of the degraded layer non-formation area identification process. 変質層未形成領域特定工程の説明図。Explanatory drawing of the degraded layer non-formation area identification process. 基板分割工程の説明図。Explanatory drawing of a board|substrate division process. 基板分割工程における剥離不良を示す図。FIG. 10 is a diagram showing peeling failure in the substrate dividing step; 基板分割工程における剥離不良を示す図。FIG. 10 is a diagram showing peeling failure in the substrate dividing step; 実施例2の変質層形成装置の構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of an altered layer forming apparatus of Example 2; 実施例3の変質層形成装置の構成図。FIG. 11 is a configuration diagram of an altered layer forming apparatus of Example 3; 実施例4の変質層形成装置の構成図。The block diagram of the deteriorated layer forming apparatus of Example 4. FIG. 実施例4の半導体装置の製造方法を示すフローチャート。10 is a flow chart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 4; 実施例5の変質層形成装置の構成図。The block diagram of the deteriorated layer forming apparatus of Example 5. FIG. 実施例6の半導体装置の製造方法を示すフローチャート。11 is a flow chart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 6; 実施例7の半導体装置の製造方法を示すフローチャート。14 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 7;

本明細書が開示する一例の変質層形成装置では、前記化合物半導体基板がガリウム化合物によって構成されていてもよい。 In one example of the deteriorated layer forming apparatus disclosed in this specification, the compound semiconductor substrate may be made of a gallium compound.

本明細書が開示する一例の変質層形成装置は、基板分割装置をさらに有していてもよい。この場合、前記制御装置が、前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成した後に、前記基板分割装置によって前記化合物半導体基板を前記変質層に沿って分割する工程をさらに実行してもよい。 An example of the deteriorated layer forming apparatus disclosed in this specification may further include a substrate dividing apparatus. In this case, after the control device forms the deteriorated layer inside the compound semiconductor substrate in the deteriorated layer-unformed region, the substrate dividing device divides the compound semiconductor substrate along the deteriorated layer. may be further performed.

この構成によれば、化合物半導体基板を分割して薄板化することができる。 According to this configuration, the compound semiconductor substrate can be divided and thinned.

本明細書が開示する一例の変質層形成装置においては、前記変質層未形成領域を特定する前記工程では、前記化合物半導体基板の外観における第1特徴点を基準にして座標系を設定した状態で、前記変質層未形成領域の座標範囲を特定してもよい。この場合、前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成する前記工程では、前記化合物半導体基板の外観における第2特徴点を基準にして座標系を設定した状態で、前記座標範囲内にレーザを照射してもよい。 In one example of the deteriorated layer forming apparatus disclosed in the present specification, in the step of specifying the deteriorated layer unformed region, a coordinate system is set with reference to a first feature point in the appearance of the compound semiconductor substrate. , a coordinate range of the altered layer non-formed region may be specified. In this case, in the step of forming the deteriorated layer inside the compound semiconductor substrate in the deteriorated layer-unformed region, a coordinate system is set with reference to a second characteristic point in the appearance of the compound semiconductor substrate. , the laser may be irradiated within the coordinate range.

なお、第1特徴点及び第2特徴点は、化合物半導体基板の外形における特徴点(例えば、オリエンテーションフラット、ノッチ等)であってもよいし、化合物半導体基板の表面における特徴点(例えば、アライメントマーク等)であってもよい。また、第2特徴点は、第1特徴点と同じ特徴点であってもよいし、第1特徴点とは異なる特徴点であってもよい。 The first feature point and the second feature point may be feature points (eg, orientation flat, notch, etc.) on the outer shape of the compound semiconductor substrate, or feature points (eg, alignment marks) on the surface of the compound semiconductor substrate. etc.). Also, the second feature point may be the same feature point as the first feature point, or may be a feature point different from the first feature point.

この構成によれば、変質層未形成領域内に正確にレーザを照射することができる。 According to this configuration, it is possible to accurately irradiate the laser into the deteriorated layer non-formed region.

本明細書が開示する一例の半導体装置の製造方法は、前記変質層未形成領域を特定する前記工程の後であって前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成する前記工程よりも前に、前記化合物半導体基板を洗浄する工程をさらに有していてもよい。 In one example of the semiconductor device manufacturing method disclosed in the present specification, after the step of identifying the deteriorated layer unformed region, the deteriorated layer is formed inside the compound semiconductor substrate in the deteriorated layer unformed region. A step of cleaning the compound semiconductor substrate may be further included before the step of forming.

この構成によれば、化合物半導体基板の表面に異物が付着していることによって変質層未形成領域が発生した場合に、洗浄によって異物を除去してから変質層未形成領域にレーザを照射することができる。したがって、変質層未形成領域内の化合物半導体基板の内部により確実に変質層を形成することができる。 According to this configuration, when a deteriorated layer non-formed region is generated due to adhesion of foreign matter to the surface of the compound semiconductor substrate, the deteriorated layer non-formed region is irradiated with a laser after the foreign matter is removed by cleaning. can be done. Therefore, the deteriorated layer can be more reliably formed inside the compound semiconductor substrate in the deteriorated layer non-formed region.

本明細書が開示する一例の半導体装置の製造方法は、前記変質層未形成領域を特定する前記工程の後であって前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成する前記工程よりも前に、前記化合物半導体基板の表面を平坦化する工程をさらに有していてもよい。 In one example of the semiconductor device manufacturing method disclosed in the present specification, after the step of identifying the deteriorated layer unformed region, the deteriorated layer is formed inside the compound semiconductor substrate in the deteriorated layer unformed region. A step of planarizing the surface of the compound semiconductor substrate may be further included before the step of forming.

この構成によれば、化合物半導体基板の表面に粗面部(すなわち、表面粗さが粗い部分)が存在することによって変質層未形成領域が発生した場合に、平坦化工程によって粗面部を除去してから変質層未形成領域にレーザを照射することができる。したがって、変質層未形成領域内の化合物半導体基板の内部により確実に変質層を形成することができる。 According to this configuration, when a rough surface portion (that is, a portion having a rough surface) is present on the surface of the compound semiconductor substrate, and an altered layer non-formation region is generated, the rough surface portion is removed by the planarization process. A laser can be radiated from the modified layer non-formed region. Therefore, the deteriorated layer can be more reliably formed inside the compound semiconductor substrate in the deteriorated layer non-formed region.

図1に示す実施例1の変質層形成装置10は、窒化ガリウム基板12(以下、GaN基板12という)に変質層14を形成する。変質層形成装置10は、基板搬送装置20、ステージ30、レーザ光源40、及び、カメラ50、制御装置60を有している。 The altered layer forming apparatus 10 of Example 1 shown in FIG. 1 forms an altered layer 14 on a gallium nitride substrate 12 (hereinafter referred to as a GaN substrate 12). The deteriorated layer forming apparatus 10 has a substrate transfer device 20 , a stage 30 , a laser light source 40 , a camera 50 and a control device 60 .

基板搬送装置20は、変質層形成装置10に対するGaN基板12の搬入及び搬出を行う。基板搬送装置20は、変質層形成装置10に搬入したGaN基板12をステージ30上に載置する。図2は、GaN基板12を示している。図2に示すように、GaN基板12は、オリエンテーションフラット12a、12bを有している。基板搬送装置20は、粗アライメント装置を内蔵している。粗アライメント装置は、GaN基板12をステージ30上に載置する前に、GaN基板12の外観上の特徴点(例えば、オリエンテーションフラット12a、12b)を検出する。基板搬送装置20は、検出された特徴点に基づいてGaN基板12の位置と角度(GaN基板12の中心周りの角度)を調整した状態で、GaN基板12をステージ30上に載置する。 The substrate transfer device 20 carries the GaN substrate 12 into and out of the altered layer forming device 10 . The substrate transfer device 20 places the GaN substrate 12 carried into the altered layer forming device 10 on the stage 30 . FIG. 2 shows the GaN substrate 12 . As shown in FIG. 2, the GaN substrate 12 has orientation flats 12a and 12b. The substrate transfer device 20 incorporates a coarse alignment device. Before the GaN substrate 12 is placed on the stage 30, the coarse alignment apparatus detects characteristic points (for example, orientation flats 12a and 12b) on the appearance of the GaN substrate 12. FIG. The substrate transfer device 20 places the GaN substrate 12 on the stage 30 while adjusting the position and angle of the GaN substrate 12 (the angle around the center of the GaN substrate 12) based on the detected feature points.

ステージ30は、x方向、y方向及びz方向に移動可能とされている。x方向はステージ30の上面に平行な一方向である。y方向はステージ30の上面に平行かつx方向に直交する方向である。z方向は、ステージ30の上面に垂直な方向である。 The stage 30 is movable in x, y and z directions. The x direction is one direction parallel to the top surface of the stage 30 . The y-direction is parallel to the upper surface of the stage 30 and orthogonal to the x-direction. The z direction is the direction perpendicular to the top surface of the stage 30 .

レーザ光源40は、ステージ30の上方に配置されている。レーザ光源40は、レーザLを照射する。また、ステージ30の直上には、レーザLの光学系としてハーフミラー42と集光レンズ44が設けられている。レーザ光源40は、ハーフミラー42の下面に向けてレーザLを照射する。レーザLは、ハーフミラー42の下面で反射する。ハーフミラー42で反射したレーザLは、集光レンズ44を通過してステージ30上のGaN基板12に照射される。集光レンズ44は、レーザLの焦点がGaN基板12の内部に形成されるように、レーザLを集光する。 A laser light source 40 is arranged above the stage 30 . The laser light source 40 irradiates the laser L. A half mirror 42 and a condenser lens 44 are provided as an optical system for the laser L just above the stage 30 . The laser light source 40 irradiates the laser L toward the lower surface of the half mirror 42 . The laser L is reflected by the lower surface of the half mirror 42 . The laser L reflected by the half mirror 42 passes through the condenser lens 44 and irradiates the GaN substrate 12 on the stage 30 . The condenser lens 44 condenses the laser L so that the focal point of the laser L is formed inside the GaN substrate 12 .

カメラ50は、ステージ30の上方に配置されている。また、ハーフミラー42の直上には、カメラ50の光学系としてミラー52が配置されている。カメラ50には、ハーフミラー42を透過してミラー52で反射した光が入射する。カメラ50は、ミラー52とハーフミラー42を介して、ステージ30上に載置されたGaN基板12の画像を撮影する。また、図示していないが、変質層形成装置10が、カメラ50の撮影時にGaN基板12の上面12cに光を照射する照明装置を有していてもよい。 Camera 50 is arranged above stage 30 . A mirror 52 is arranged as an optical system of the camera 50 directly above the half mirror 42 . Light transmitted through the half mirror 42 and reflected by the mirror 52 enters the camera 50 . Camera 50 captures an image of GaN substrate 12 placed on stage 30 via mirror 52 and half mirror 42 . Further, although not shown, the deteriorated layer forming apparatus 10 may have a lighting device for irradiating the upper surface 12c of the GaN substrate 12 with light when the camera 50 takes an image.

制御装置60は、基板搬送装置20、ステージ30、レーザ光源40、及び、カメラ50に電気的に接続されている。制御装置60は、基板搬送装置20、ステージ30、レーザ光源40、及び、カメラ50を制御する。 The control device 60 is electrically connected to the substrate transfer device 20 , stage 30 , laser light source 40 and camera 50 . The control device 60 controls the substrate transfer device 20 , the stage 30 , the laser light source 40 and the camera 50 .

次に、実施例1の半導体装置の製造方法について説明する。図3は、実施例1の製造方法を示している。実施例1の製造方法は、基板搬入工程、精アライメント工程、変質層形成工程、変質層未形成領域特定工程、変質層再形成工程、及び、基板分割工程を有する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device of Example 1 will be described. FIG. 3 shows the manufacturing method of Example 1. FIG. The manufacturing method of Example 1 includes a substrate carrying-in step, a fine alignment step, a degraded layer forming step, a degraded layer unformed region identifying step, a degraded layer reforming step, and a substrate dividing step.

(基板搬入工程)
基板搬入工程では、制御装置60は、基板搬送装置20によってGaN基板12をステージ30上に搬送する。GaN基板12は、GaNの単結晶によって構成されている。基板搬入工程では、基板搬送装置20は、粗アライメント装置によってGaN基板12の位置及び角度を調整した状態で、ステージ30上にGaN基板12を載置する。したがって、ステージ30上には、比較的高い位置精度及び角度精度でGaN基板12が載置される。
(Substrate loading process)
In the substrate loading step, controller 60 causes substrate transport device 20 to transport GaN substrate 12 onto stage 30 . The GaN substrate 12 is composed of a GaN single crystal. In the substrate loading process, the substrate transfer device 20 places the GaN substrate 12 on the stage 30 while the position and angle of the GaN substrate 12 are adjusted by the rough alignment device. Therefore, the GaN substrate 12 is mounted on the stage 30 with relatively high positional accuracy and angular accuracy.

(精アライメント工程)
次に、制御装置60は、精アライメント工程を実施する。精アライメント工程では、制御装置60は、カメラ(例えば、カメラ50または図示しない精アライメント用カメラ)によってステージ30上のGaN基板12の画像を撮影し、GaN基板12のオリエンテーションフラット12a、12bの位置を検出する。すると、制御装置60は、オリエンテーションフラット12a、12bの位置に基づいて、原点Oの位置を算出する。例えば、制御装置60は、図2に示すように、オリエンテーションフラット12a、12bの延長線の交点を原点Oとして算出する。制御装置60は、原点Oの位置を記憶する。この後の各工程では、制御装置60は、原点Oを基準としてx方向の位置を示す座標(以下、x座標という)と、原点Oを基準としてy方向の位置を示す座標(以下、y座標という)とによって構成されるxy座標系に基づいて、GaN基板12上における位置を制御する。また、精アライメント工程では、制御装置60は、レーザLの焦点がGaN基板12の内部の所定深さに形成されるように、ステージ30のz方向の位置を調整する。
(Precise alignment process)
Next, controller 60 performs a fine alignment process. In the fine alignment process, the controller 60 captures an image of the GaN substrate 12 on the stage 30 with a camera (for example, the camera 50 or a fine alignment camera not shown), and determines the positions of the orientation flats 12a and 12b of the GaN substrate 12. To detect. Then, the control device 60 calculates the position of the origin O based on the positions of the orientation flats 12a and 12b. For example, the control device 60 calculates the intersection of the extension lines of the orientation flats 12a and 12b as the origin O, as shown in FIG. The control device 60 stores the position of the origin O. FIG. In each subsequent process, the control device 60 sets coordinates indicating a position in the x direction with respect to the origin O (hereinafter referred to as x coordinates) and coordinates indicating a position in the y direction with respect to the origin O (hereinafter referred to as y coordinates). ) and the position on the GaN substrate 12 is controlled based on the xy coordinate system. Also, in the fine alignment process, the controller 60 adjusts the position of the stage 30 in the z direction so that the focal point of the laser L is formed at a predetermined depth inside the GaN substrate 12 .

(変質層形成工程)
次に、制御装置60は、変質層形成工程を実施する。変質層形成工程では、制御装置60は、レーザ光源40を作動させる。レーザ光源40から発されたレーザLは、ハーフミラー42で反射した後に集光レンズ44を通過し、ステージ30上のGaN基板12に照射される。集光レンズ44は、GaN基板12の内部(すなわち、GaN基板12の厚みの範囲内)にレーザLの焦点を形成する。レーザLの焦点の位置では、GaN基板12が加熱されて分解される。その結果、GaN基板12の内部(より詳細には、レーザLの焦点の位置)に、変質層14が形成される。変質層14は、元のGaN単結晶とは異なる構造を有する層である。変質層14は、例えば、ガリウムの析出層等によって構成されている。変質層14の強度は、GaN単結晶の強度よりも低い。変質層形成工程では、制御装置60は、ステージ30をx方向及びy方向に移動させながらGaN基板12にレーザを照射する。これによって、制御装置60は、GaN基板12のx方向及びy方向の全域にレーザを照射する。したがって、GaN基板12のx方向及びy方向の全域に変質層14が形成される。このように、本実施例では、変質層14を形成する目標領域は、GaN基板12のx方向及びy方向の全域である。
(Altered layer forming step)
Next, the control device 60 carries out a modified layer forming step. In the modified layer forming process, the controller 60 operates the laser light source 40 . A laser L emitted from a laser light source 40 is reflected by a half mirror 42 , passes through a condenser lens 44 , and irradiates the GaN substrate 12 on the stage 30 . The condenser lens 44 forms a focal point of the laser L inside the GaN substrate 12 (that is, within the thickness of the GaN substrate 12). At the focal position of the laser L, the GaN substrate 12 is heated and decomposed. As a result, an altered layer 14 is formed inside the GaN substrate 12 (more specifically, at the focal position of the laser L). The altered layer 14 is a layer having a structure different from that of the original GaN single crystal. The altered layer 14 is composed of, for example, a deposited layer of gallium. The strength of the altered layer 14 is lower than that of the GaN single crystal. In the modified layer forming step, the controller 60 irradiates the GaN substrate 12 with laser while moving the stage 30 in the x-direction and the y-direction. As a result, the control device 60 irradiates the entire area of the GaN substrate 12 in the x-direction and the y-direction with the laser. Therefore, the altered layer 14 is formed over the entire area of the GaN substrate 12 in the x-direction and the y-direction. Thus, in this embodiment, the target region for forming the altered layer 14 is the entire area of the GaN substrate 12 in the x and y directions.

なお、変質層形成工程では、設備異常、GaN基板12の上面12cに付着した異物、GaN基板12の上面12cに存在する粗面部等の影響によって、GaN基板12の一部の領域に変質層14が形成されない場合がある。以下では、GaN基板12を上側から見たときに変質層14が形成されている領域を変質層形成領域15といい、GaN基板12を上側から見たときに変質層14が形成されていない領域を変質層未形成領域16という。 In the denatured layer forming process, the denatured layer 14 may be formed on a part of the GaN substrate 12 due to the effects of equipment failure, foreign substances adhering to the upper surface 12c of the GaN substrate 12, rough surface portions existing on the upper surface 12c of the GaN substrate 12, and the like. may not be formed. Hereinafter, the region where the altered layer 14 is formed when the GaN substrate 12 is viewed from above is referred to as an altered layer forming region 15, and the region where the altered layer 14 is not formed when the GaN substrate 12 is viewed from above. is referred to as an altered layer non-formed region 16 .

(変質層未形成領域特定工程)
次に、制御装置60は、変質層未形成領域特定工程を実施する。変質層未形成領域特定工程では、制御装置60は、カメラ50によってGaN基板12の画像を撮影する。より詳細には、制御装置60は、GaN基板12の上面12c側からGaN基板12のx方向及びy方向の全域を撮影する。図4は、変質層未形成領域特定工程で撮影されたGaN基板12の画像の一例を示している。図4に示すように、カメラ50によって撮影された画像では、変質層未形成領域16は、変質層形成領域15よりも白っぽい領域として現れる。制御装置60は、撮影した画像に基づいて、変質層形成領域15と、変質層未形成領域16を特定する。図5~7は、変質層形成領域15と変質層未形成領域16の拡大画像である。図5は、カメラ50によって撮影された画像である。図5において、グレーの領域が変質層形成領域15であり、白い領域が変質層未形成領域16である。制御装置60は、カメラ50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、制御装置60は、図5の画像を二値化した画像として、図6の画像を算出する。次に、制御装置60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、制御装置60は、図5の画像に対してノイズ除去処理を実施することで、図6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。制御装置60は、ノイズ除去処理実施後の画像のうち、黒領域を変質層形成領域15として特定し、白領域を変質層未形成領域16として特定する。制御装置60は、ノイズ除去処理実施後の画像に基づいて、変質層未形成領域16の座標範囲16rを算出する。変質層未形成領域16の座標範囲16rは、精アライメント工程で設定されたxy座標系にて表される座標範囲である。制御装置60は、算出した座標範囲16rを記憶する。
(Deteriorated layer non-formed region specifying step)
Next, the control device 60 carries out a degraded layer non-formed region identifying step. In the degraded layer non-formed region specifying step, the control device 60 captures an image of the GaN substrate 12 with the camera 50 . More specifically, the control device 60 photographs the entire area of the GaN substrate 12 in the x-direction and the y-direction from the upper surface 12c side of the GaN substrate 12 . FIG. 4 shows an example of an image of the GaN substrate 12 photographed in the degraded layer non-formed region identifying step. As shown in FIG. 4 , in the image captured by the camera 50 , the degraded layer non-formed region 16 appears as a whiter region than the degraded layer formed region 15 . The control device 60 specifies the deteriorated layer formed region 15 and the deteriorated layer non-formed region 16 based on the photographed image. 5 to 7 are enlarged images of the deteriorated layer formed region 15 and the deteriorated layer non-formed region 16. FIG. FIG. 5 is an image taken by the camera 50. As shown in FIG. In FIG. 5 , the gray area is the deteriorated layer formed area 15 and the white area is the deteriorated layer non-formed area 16 . The control device 60 calculates an image by binarizing the luminance value of each pixel of the image captured by the camera 50 using a value between white and gray as a threshold value. For example, the control device 60 calculates the image of FIG. 6 as a binarized image of the image of FIG. Next, the control device 60 performs noise removal processing on the binarized image. For example, the control device 60 performs noise removal processing on the image shown in FIG. 5 to obtain the image shown in FIG. smoothed image). The control device 60 identifies the black region as the degraded layer formed region 15 and the white region as the degraded layer non-formed region 16 in the image after the noise removal processing. The control device 60 calculates the coordinate range 16r of the deteriorated layer unformed region 16 based on the image after the noise removal processing. A coordinate range 16r of the altered layer non-formed region 16 is a coordinate range represented by the xy coordinate system set in the fine alignment process. The control device 60 stores the calculated coordinate range 16r.

図3に示すように、制御装置60は、変質層未形成領域特定工程の後に、変質層未形成領域16が存在するか否かを判定する。変質層未形成領域特定工程において変質層未形成領域が特定された場合には、制御装置60は、変質層再形成工程を実施する。他方、変質層未形成領域特定工程において変質層未形成領域が特定されなかった場合には、制御装置60は、基板分割工程を実施する。 As shown in FIG. 3, the control device 60 determines whether or not the degraded layer non-formed region 16 exists after the degraded layer non-formed region identifying step. When the degraded layer non-formed region is specified in the degraded layer non-formed region specifying step, the control device 60 carries out the degraded layer reforming step. On the other hand, when no deteriorated layer formed region is identified in the deteriorated layer non-formed region identifying step, the control device 60 performs the substrate dividing step.

(変質層再形成工程)
変質層未形成領域16が存在する場合、制御装置60は、変質層再形成工程を実施する。変質層再形成工程では、制御装置60は、変質層未形成領域特定工程で特定した変質層未形成領域16の座標範囲16r内にレーザLを照射する。より詳細には、まず、制御装置60は、レーザLの照射位置(すなわち、焦点が形成される位置)が座標範囲16r内に位置するように、ステージ30によってGaN基板12を移動させる。次に、制御装置60は、レーザ光源40を作動させることによって、座標範囲16r内(すなわち、変質層未形成領域16内)にレーザLを照射する。これによって、変質層未形成領域16内に変質層14が形成される。制御装置60は、ステージ30をx方向及びy方向に移動させながらGaN基板12にレーザを照射する。これによって、制御装置60は、座標範囲16rの全域に変質層14を形成する。すなわち、制御装置60は、変質層未形成領域16の全域(すなわち、x方向及びy方向の全域)に変質層14を形成する。なお、変質層未形成領域16が複数存在する場合には、制御装置60は、変質層未形成領域16のそれぞれの全域に変質層14を形成する。
(Degraded layer reforming step)
If the degraded layer non-formation region 16 exists, the control device 60 carries out the degraded layer reforming step. In the degraded layer re-forming step, the control device 60 irradiates the laser L within the coordinate range 16r of the degraded layer non-formed region 16 specified in the degraded layer non-formed region specifying step. More specifically, the controller 60 first moves the GaN substrate 12 by the stage 30 so that the irradiation position of the laser L (that is, the position where the focal point is formed) is positioned within the coordinate range 16r. Next, the controller 60 operates the laser light source 40 to irradiate the laser L within the coordinate range 16r (that is, within the deteriorated layer unformed region 16). As a result, the degraded layer 14 is formed in the degraded layer non-formed region 16 . The controller 60 irradiates the GaN substrate 12 with laser while moving the stage 30 in the x and y directions. Thereby, the control device 60 forms the altered layer 14 over the entire coordinate range 16r. That is, the control device 60 forms the deteriorated layer 14 over the entire area of the deteriorated layer non-formed region 16 (that is, the entire area in the x direction and the y direction). If there are a plurality of degraded layer non-formed regions 16 , the control device 60 forms the degraded layer 14 in each of the degraded layer non-formed regions 16 .

制御装置60は、変質層再形成工程の後に変質層未形成領域特定工程を再度実施する。制御装置60は、変質層未形成領域16が無くなるまで、変質層再形成工程と変質層未形成領域特定工程を繰り返し実行する。その結果、GaN基板12のx方向及びy方向の全域に変質層14が形成される。 After the degraded layer reforming step, the control device 60 performs the degraded layer non-formed region identifying step again. The control device 60 repeats the degraded layer reforming step and the degraded layer non-formed region identifying step until the degraded layer non-formed region 16 is eliminated. As a result, an altered layer 14 is formed over the entire area of the GaN substrate 12 in the x and y directions.

(基板分割工程)
変質層未形成領域16が無くなると、制御装置60は、基板搬送装置20によってGaN基板12を変質層形成装置10の外部へ搬出する。その後、基板分割工程が実施される。基板分割工程では、図8に示すように、GaN基板12を変質層14に沿って分割する。すなわち、基板分割工程では、GaN基板12の上面12c側の部分12eに対して、GaN基板12の下面12d側の部分12fから離れる方向に力を加える。上述したように、変質層14の強度は、GaN単結晶の強度よりも低い。したがって、部分12eに対して部分12fから離れる方向に力を加えると、変質層14に沿って部分12eが部分12fから剥離する。すなわち、GaN基板12が変質層14に沿って分割される。その後、部分12eに対して、表面研磨、電極形成等の種々の加工を行うことで、半導体装置が製造される。この製造方法によれば、厚みが薄い半導体装置を製造できる。また、部分12fに対して、分割面の平滑化を行い、平滑化後の分割面にGaN層をエピタキシャル成長させると、部分12fを元のGaN基板12の厚さに戻すことができる。その後、部分12fをGaN基板12として再利用して、半導体装置の製造を行うことができる。
(substrate dividing process)
When the affected layer non-formation region 16 is removed, the control device 60 causes the substrate transfer device 20 to carry the GaN substrate 12 out of the deteriorated layer forming device 10 . After that, a substrate dividing process is performed. In the substrate dividing step, the GaN substrate 12 is divided along the altered layer 14, as shown in FIG. That is, in the substrate dividing step, force is applied to the portion 12e of the GaN substrate 12 on the side of the upper surface 12c in a direction away from the portion 12f of the GaN substrate 12 on the side of the lower surface 12d. As described above, the strength of the altered layer 14 is lower than that of the GaN single crystal. Therefore, when a force is applied to the portion 12e in a direction away from the portion 12f, the portion 12e is separated from the portion 12f along the altered layer . That is, the GaN substrate 12 is split along the altered layer 14 . Thereafter, various processes such as surface polishing and electrode formation are performed on the portion 12e to manufacture a semiconductor device. According to this manufacturing method, a thin semiconductor device can be manufactured. Further, by smoothing the divided surface of the portion 12f and epitaxially growing a GaN layer on the smoothed divided surface, the portion 12f can be restored to the original thickness of the GaN substrate 12. FIG. After that, the portion 12f can be reused as the GaN substrate 12 to manufacture the semiconductor device.

なお、GaN基板12内に変質層未形成領域16が残存している状態で基板分割工程を実施すると、図9に示すように変質層未形成領域16内で部分12eが部分12fから剥離しなかったり、図10に示すように変質層未形成領域16内で変質層14の深さとは異なる位置でGaN基板12が分割されるといった問題が生じる。これに対し、図8のようにGaN基板12の全域に変質層14が形成されていると、部分12eを部分12fから適切に剥離することができる。 It should be noted that when the substrate dividing step is performed in a state in which the deteriorated layer non-formed region 16 remains in the GaN substrate 12, the portion 12e does not separate from the portion 12f in the deteriorated layer non-formed region 16 as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 10, the GaN substrate 12 is split at a position different from the depth of the altered layer 14 in the altered layer non-formed region 16 . In contrast, if the altered layer 14 is formed over the entire GaN substrate 12 as shown in FIG. 8, the portion 12e can be properly separated from the portion 12f.

図11は、実施例2の変質層形成装置を示している。実施例1ではカメラ50の光学系とレーザ光源40の光学系が一部で共通化されていたが、実施例2ではカメラ50がレーザ光源40の光学系から独立して設けられている。図11に示すように、実施例2では、カメラ50が集光レンズ44の側方に配置されている。実施例2では、カメラ50は、直接GaN基板12の画像を撮影する。実施例2の変質層形成装置でも、実施例1と同様に、基板搬入工程、精アライメント工程、変質層形成工程、変質層未形成領域特定工程、及び、変質層再形成工程を実施することができる。 FIG. 11 shows an altered layer forming apparatus of Example 2. As shown in FIG. Although the optical system of the camera 50 and the optical system of the laser light source 40 are partially shared in the first embodiment, the camera 50 is provided independently of the optical system of the laser light source 40 in the second embodiment. As shown in FIG. 11, in Example 2, the camera 50 is arranged on the side of the condensing lens 44 . In Example 2, the camera 50 directly captures an image of the GaN substrate 12 . In the deteriorated layer forming apparatus of the second embodiment, as in the first embodiment, the substrate carrying-in step, the precise alignment step, the deteriorated layer forming step, the deteriorated layer non-formed region specifying step, and the deteriorated layer reforming step can be performed. can.

図12は、実施例3の変質層形成装置を示している。実施例3では、カメラ50が、レーザ光源40の光学系から離れた位置に配置されている。また、実施例3では、ステージ30が、集光レンズ44の直下の位置と、カメラ50の直下の位置の間で移動することができる。実施例3の変質層形成装置では、制御装置60は、ステージ30が集光レンズ44の直下に配置されている状態で、実施例1と同様にして基板搬入工程、精アライメント工程、変質層形成工程を実施する。 FIG. 12 shows an altered layer forming apparatus of Example 3. As shown in FIG. In Example 3, the camera 50 is arranged at a position away from the optical system of the laser light source 40 . Further, in Example 3, the stage 30 can move between a position directly below the condenser lens 44 and a position directly below the camera 50 . In the deteriorated layer forming apparatus of the third embodiment, the control device 60 performs the substrate loading step, the fine alignment step, and the deteriorated layer formation in the same manner as in the first embodiment while the stage 30 is arranged directly below the condenser lens 44. Carry out the process.

実施例3では、制御装置60が、変質層未形成領域特定工程の開始時に、ステージ30によってGaN基板12をカメラ50の直下まで移動させる。その後、制御装置60は、カメラ50によってGaN基板12の画像を撮影し、変質層未形成領域16の座標範囲16rを特定する。 In Example 3, the control device 60 causes the stage 30 to move the GaN substrate 12 to directly below the camera 50 at the start of the degraded layer non-formed region identifying step. After that, the control device 60 captures an image of the GaN substrate 12 with the camera 50 and specifies the coordinate range 16r of the altered layer unformed region 16 .

実施例3では、制御装置60が、変質層再形成工程の開始時に、ステージ30によってGaN基板12を集光レンズ44の直下まで移動させる。その後、制御装置60は、実施例1と同様にして、変質層再形成工程を実施する。変質層再形成工程の後に、実施例1と同様にして、基板分割工程が実施される。 In Example 3, the controller 60 causes the stage 30 to move the GaN substrate 12 to just below the condenser lens 44 at the start of the deteriorated layer reforming process. After that, the control device 60 performs the deteriorated layer reforming process in the same manner as in the first embodiment. After the deteriorated layer re-forming process, the substrate dividing process is performed in the same manner as in the first embodiment.

なお、実施例3では、ステージ30を移動するとき(すなわち、変質層未形成領域特定工程の開始時、及び、変質層再形成工程の開始時)に精アライメント工程を再度実施してもよい。この場合、変質層再形成工程では、変質層未形成領域特定工程と同じように原点O(すなわち、xy座標系)を設定することで、変質層未形成領域16内に正確に変質層14を形成することができる。 In the third embodiment, the fine alignment process may be performed again when the stage 30 is moved (that is, at the start of the degraded layer non-formed region identification process and the degraded layer reformation process). In this case, in the degraded layer re-forming process, the origin O (that is, the xy coordinate system) is set in the same manner as in the degraded layer non-formed region identification process, so that the degraded layer 14 is accurately formed in the degraded layer non-formed region 16. can be formed.

図13は、実施例4の変質層形成装置を示している。実施例4の変質層形成装置では、レーザ加工用のステージ30aと撮影用のステージ30bが独立して設けられている。ステージ30aの上部に、レーザ光源40、ハーフミラー42、集光レンズ44等を有するレーザ光学系が配置されている。ステージ30b上に、カメラ50が設けられている。ステージ30a、30bのそれぞれは、x方向、y方向及びz方向に移動可能とされている。基板搬送装置20は、変質層形成装置に対するGaN基板12の搬入及び搬出に加えて、ステージ30aとステージ30bの間におけるGaN基板12の搬送を行う。 FIG. 13 shows an altered layer forming apparatus of Example 4. In FIG. In the deteriorated layer forming apparatus of Example 4, a stage 30a for laser processing and a stage 30b for photographing are provided independently. A laser optical system having a laser light source 40, a half mirror 42, a condenser lens 44 and the like is arranged above the stage 30a. A camera 50 is provided on the stage 30b. Each of the stages 30a, 30b is movable in the x-, y-, and z-directions. The substrate transfer device 20 transfers the GaN substrate 12 between the stage 30a and the stage 30b in addition to loading and unloading the GaN substrate 12 with respect to the altered layer forming device.

図14は、実施例4の製造方法を示している。実施例4では、制御装置60は、基板搬入工程において、基板搬送装置20によってGaN基板12をステージ30a上に搬送する。次に、制御装置60は、第1精アライメント工程を実施する。第1精アライメント工程は、実施例1の精アライメント工程と同様に実施される。すなわち、制御装置60は、図示しないアライメント用カメラによってステージ30a上のGaN基板12を撮影し、GaN基板12のオリエンテーションフラット12a、12bの位置を検出する。さらに、制御装置60は、オリエンテーションフラット12a、12bの位置に基づいて、原点Oの位置を算出する。次に、制御装置60は、実施例1の変質層形成工程と同様にGaN基板12に変質層14を形成する。すなわち、制御装置60は、ステージ30a上のGaN基板12にレーザLを照射することによって、GaN基板12のx方向及びy方向の全域に変質層14を形成する。 FIG. 14 shows the manufacturing method of Example 4. FIG. In Example 4, the controller 60 causes the substrate transfer device 20 to transfer the GaN substrate 12 onto the stage 30a in the substrate loading step. Next, the controller 60 performs the first fine alignment process. The first fine alignment process is performed in the same manner as the fine alignment process of the first embodiment. That is, the control device 60 photographs the GaN substrate 12 on the stage 30a with an alignment camera (not shown) and detects the positions of the orientation flats 12a and 12b of the GaN substrate 12. FIG. Furthermore, the control device 60 calculates the position of the origin O based on the positions of the orientation flats 12a and 12b. Next, the controller 60 forms the altered layer 14 on the GaN substrate 12 in the same manner as in the altered layer forming step of the first embodiment. That is, the controller 60 irradiates the GaN substrate 12 on the stage 30a with the laser L to form the altered layer 14 over the entire area of the GaN substrate 12 in the x-direction and the y-direction.

次に、制御装置60は、第1基板搬送工程を実施する。第1基板搬送工程では、制御装置60は、基板搬送装置20によって、GaN基板12をステージ30a上からステージ30b上へ搬送する。基板搬送装置20は、粗アライメントを実施した後に、ステージ30b上にGaN基板12を載置する。次に、制御装置60は、ステージ30b上において、第2精アライメント工程を実施する。第2精アライメント工程は、実施例1の精アライメント工程と同様に実施される。すなわち、制御装置60は、カメラ50または図示しないアライメント用カメラによってステージ30b上のGaN基板12を撮影し、GaN基板12のオリエンテーションフラット12a、12bの位置を検出する。さらに、制御装置60は、オリエンテーションフラット12a、12bの位置に基づいて、原点Oの位置を算出する。すなわち、制御装置60は、xy座標系を設定する。 Next, the controller 60 carries out the first substrate transfer step. In the first substrate transfer step, the controller 60 causes the substrate transfer device 20 to transfer the GaN substrate 12 from the stage 30a to the stage 30b. After performing the rough alignment, the substrate transfer device 20 places the GaN substrate 12 on the stage 30b. Next, the controller 60 performs a second fine alignment process on the stage 30b. The second fine alignment process is performed in the same manner as the fine alignment process of the first embodiment. That is, the controller 60 photographs the GaN substrate 12 on the stage 30b with the camera 50 or an alignment camera (not shown), and detects the positions of the orientation flats 12a and 12b of the GaN substrate 12. FIG. Furthermore, the control device 60 calculates the position of the origin O based on the positions of the orientation flats 12a and 12b. That is, the control device 60 sets an xy coordinate system.

次に、制御装置60は、実施例1と同様にして、変質層未形成領域特定工程を実施する。すなわち、制御装置60は、カメラ50によってGaN基板12の画像を撮影し、撮影した画像に基づいて変質層形成領域15と変質層未形成領域16を特定する。変質層未形成領域16の座標範囲16rは、第2精アライメント工程で設定されたxy座標系にて表される座標範囲である。制御装置60は、算出した座標範囲16rを記憶する。 Next, the control device 60 carries out the degraded layer non-formed region identifying step in the same manner as in the first embodiment. That is, the control device 60 captures an image of the GaN substrate 12 with the camera 50 and specifies the altered layer formed region 15 and the altered layer non-formed region 16 based on the captured image. A coordinate range 16r of the degraded layer unformed region 16 is a coordinate range represented by the xy coordinate system set in the second fine alignment process. The control device 60 stores the calculated coordinate range 16r.

変質層未形成領域16が存在する場合、制御装置60は、第2基板搬送工程を実施する。第2基板搬送工程では、制御装置60は、基板搬送装置20によって、GaN基板12をステージ30b上からステージ30a上へ搬送する。基板搬送装置20は、粗アライメントを実施した後に、ステージ30a上にGaN基板12を載置する。次に、制御装置60は、ステージ30a上において、第3精アライメント工程を実施する。第3精アライメント工程は、実施例1の精アライメント工程と同様に実施される。すなわち、制御装置60は、図示しないアライメント用カメラによってステージ30a上のGaN基板12を撮影し、GaN基板12のオリエンテーションフラット12a、12bの位置を検出する。さらに、制御装置60は、オリエンテーションフラット12a、12bの位置に基づいて、原点Oの位置を算出する。第3精アライメント工程では、第2精アライメント工程と同一の位置に原点Oが設定される。すなわち、第3精アライメント工程では、第2精アライメント工程と同一のxy座標系が設定される。 If the deteriorated layer non-formation region 16 exists, the control device 60 performs the second substrate transfer step. In the second substrate transfer step, the controller 60 causes the substrate transfer device 20 to transfer the GaN substrate 12 from the stage 30b to the stage 30a. After performing the rough alignment, the substrate transfer device 20 places the GaN substrate 12 on the stage 30a. Next, the controller 60 performs a third fine alignment process on the stage 30a. The third fine alignment process is performed in the same manner as the fine alignment process of the first embodiment. That is, the control device 60 photographs the GaN substrate 12 on the stage 30a with an alignment camera (not shown) and detects the positions of the orientation flats 12a and 12b of the GaN substrate 12. FIG. Furthermore, the control device 60 calculates the position of the origin O based on the positions of the orientation flats 12a and 12b. In the third fine alignment process, the origin O is set at the same position as in the second fine alignment process. That is, in the third fine alignment process, the same xy coordinate system as in the second fine alignment process is set.

次に、制御装置60は、実施例1の変質層再形成工程と同様にして、変質層未形成領域16内に変質層14を形成する。すなわち、制御装置60は、GaN基板12にレーザLを照射することによって、変質層未形成領域特定工程で特定した座標範囲16r内の全域に変質層14を形成する。 Next, the control device 60 forms the deteriorated layer 14 in the deteriorated layer unformed region 16 in the same manner as in the deteriorated layer re-forming process of the first embodiment. That is, the controller 60 irradiates the GaN substrate 12 with the laser L to form the altered layer 14 in the entire coordinate range 16r specified in the altered layer non-formed region specifying step.

制御装置60は、変質層未形成領域16が無くなるまで、変質層未形成領域特定工程と変質層再形成工程を繰り返し実行する。変質層未形成領域16が無くなると、制御装置60は、GaN基板12を変質層形成装置から搬出する。その後、実施例1と同様にして、基板分割工程が実施され、分割後のGaN基板12を利用して半導体装置が製造される。 The control device 60 repeats the degraded layer non-formed region specifying step and the degraded layer reforming step until the degraded layer non-formed region 16 is eliminated. When the degraded layer non-formed region 16 is removed, the control device 60 unloads the GaN substrate 12 from the degraded layer forming apparatus. Thereafter, a substrate dividing step is performed in the same manner as in Example 1, and semiconductor devices are manufactured using the GaN substrate 12 after division.

なお、第2精アライメント工程と第3精アライメント工程ではオリエンテーションフラット12a、12bを基準としてxy座標系を設定した。しかしながら、第2精アライメント工程と第3精アライメント工程において、GaN基板12の異なる特徴点に基づいて、共通のxy座標系を設定してもよい。 In addition, in the second fine alignment process and the third fine alignment process, the xy coordinate system is set with the orientation flats 12a and 12b as a reference. However, in the second fine alignment process and the third fine alignment process, a common xy coordinate system may be set based on different feature points of the GaN substrate 12 .

図15は、実施例5の変質層形成装置を示している。実施例5の変質層形成装置は、実施例1の変質層形成装置に基板分割装置70を付加したものである。基板分割装置70を付加した点を除いて、実施例5の変質層形成装置は、実施例1の変質層形成装置と等しい。 FIG. 15 shows an altered layer forming apparatus of Example 5. As shown in FIG. The deteriorated layer forming apparatus of Example 5 is obtained by adding a substrate dividing apparatus 70 to the deteriorated layer forming apparatus of Example 1. FIG. The deteriorated layer forming apparatus of Example 5 is the same as the deteriorated layer forming apparatus of Example 1, except that the substrate dividing device 70 is added.

実施例5の変質層形成装置では、制御装置60は、実施例1と同様にして、基板搬入工程、精アライメント工程、変質層形成工程、変質層未形成領域特定工程、変質層再形成工程を実施する。基板分割工程では、制御装置60は、基板分割装置70によってGaN基板12を分割する。基板分割装置70は、GaN基板12の上面12cを吸着または接着等によって支持する第1支持部と、GaN基板12の下面12dを吸着または接着等によって支持する第2支持部を有している。制御装置60は、第1支持部を第2支持部から離れる方向に移動させることによって、図8に示すようにGaN基板12を分割する。このように、実施例5の変質層形成装置は、基板分割工程までを実施することができる。 In the deteriorated layer forming apparatus of the fifth embodiment, the control device 60 performs the substrate loading process, the precise alignment process, the deteriorated layer forming process, the deteriorated layer non-formed region specifying process, and the deteriorated layer reforming process in the same manner as in the first embodiment. implement. In the substrate splitting process, the controller 60 splits the GaN substrate 12 by the substrate splitter 70 . The substrate dividing device 70 has a first supporting section that supports the upper surface 12c of the GaN substrate 12 by suction or adhesion, and a second support section that supports the lower surface 12d of the GaN substrate 12 by suction or adhesion. Controller 60 divides GaN substrate 12 as shown in FIG. 8 by moving the first support away from the second support. Thus, the deteriorated layer forming apparatus of Example 5 can perform up to the substrate dividing step.

上述したように、変質層形成工程では、GaN基板12の上面に付着した異物によってレーザLが遮られることで、変質層未形成領域16が発生する場合がある。図16に示すように、実施例6の製造方法では、異物を除去するために、変質層未形成領域特定工程の後であって変質層再形成工程の前に洗浄工程を実施する。実施例6の製造方法は、実施例1~5のいずれの変質層形成装置でも実施することができる。 As described above, in the degraded layer forming step, the laser L may be blocked by foreign matter adhering to the upper surface of the GaN substrate 12, resulting in the degraded layer non-formed region 16 in some cases. As shown in FIG. 16, in the manufacturing method of Example 6, the cleaning step is performed after the degraded layer non-formed region identifying step and before the degraded layer reforming step in order to remove foreign matter. The manufacturing method of Example 6 can be carried out by any of the deteriorated layer forming apparatuses of Examples 1-5.

実施例6の製造方法では、変質層未形成領域特定工程で変質層未形成領域16が特定された場合に、制御装置60は、基板搬送装置20によってGaN基板12を変質層形成装置の外部に取り出す。その後、GaN基板12の表面を洗浄する洗浄工程が実施される。洗浄工程において、GaN基板12の表面から異物が除去される。洗浄工程の実施後に、基板搬送装置20によってGaN基板12を変質層形成装置内に搬入し、変質層再形成工程を実施する。GaN基板12の表面から異物が除去されているので、変質層再形成工程で変質層未形成領域16内に適切に変質層14を形成することができる。 In the manufacturing method of the sixth embodiment, when the degraded layer non-formed region 16 is specified in the degraded layer non-formed region specifying step, the control device 60 moves the GaN substrate 12 out of the degraded layer forming device by the substrate transfer device 20. Take out. After that, a cleaning step for cleaning the surface of the GaN substrate 12 is performed. Foreign matter is removed from the surface of the GaN substrate 12 in the cleaning process. After performing the cleaning process, the GaN substrate 12 is carried into the degraded layer forming apparatus by the substrate transfer device 20, and the degraded layer reforming process is performed. Since foreign matter has been removed from the surface of the GaN substrate 12, the altered layer 14 can be properly formed in the altered layer unformed region 16 in the altered layer reforming step.

上述したように、変質層形成工程では、GaN基板12の上面に表面粗さが粗い粗面部によってレーザLが散乱されることで、変質層未形成領域16が発生する場合がある。図17に示すように、実施例7の製造方法では、粗面部を除去するために、変質層未形成領域特定工程の後であって変質層再形成工程の前に平坦化工程を実施する。実施例7の製造方法は、実施例1~5のいずれの変質層形成装置でも実施することができる。 As described above, in the denatured layer forming process, the denatured layer non-formed region 16 may occur due to the scattering of the laser beam L by the rough surface portion of the upper surface of the GaN substrate 12 . As shown in FIG. 17, in the manufacturing method of Example 7, in order to remove the rough surface portion, the planarization step is performed after the degraded layer non-formed region identifying step and before the degraded layer reforming step. The production method of Example 7 can be carried out by any of the deteriorated layer forming apparatuses of Examples 1-5.

実施例7の製造方法では、変質層未形成領域特定工程で変質層未形成領域16が特定された場合に、制御装置60は、基板搬送装置20によってGaN基板12を変質層形成装置の外部に取り出す。その後、GaN基板12の表面を研磨、エッチング等によって平坦化する平坦化工程が実施される。平坦化工程において、GaN基板12の表面から粗面部が除去される。平坦化工程の実施後に、基板搬送装置20によってGaN基板12を変質層形成装置内に搬入し、変質層再形成工程を実施する。GaN基板12の表面から粗面部が除去されているので、変質層再形成工程で変質層未形成領域16内に適切に変質層14を形成することができる。 In the manufacturing method of the seventh embodiment, when the degraded layer non-formed region 16 is specified in the degraded layer non-formed region specifying step, the control device 60 moves the GaN substrate 12 out of the degraded layer forming device by the substrate transfer device 20 . Take out. After that, a planarization process is performed to planarize the surface of the GaN substrate 12 by polishing, etching, or the like. In the planarization process, the rough surface is removed from the surface of the GaN substrate 12 . After performing the planarization process, the GaN substrate 12 is carried into the degraded layer forming apparatus by the substrate transfer device 20, and the degraded layer reforming process is performed. Since the rough surface portion is removed from the surface of the GaN substrate 12, the degraded layer 14 can be appropriately formed in the degraded layer unformed region 16 in the degraded layer reforming process.

なお、変質層未形成領域特定工程で変質層未形成領域16が特定された場合に、実施例6の洗浄工程と実施例7の平坦化工程の両方を実施してもよい。 Note that both the cleaning step of the sixth embodiment and the planarization step of the seventh embodiment may be performed when the deteriorated layer non-formed region 16 is identified in the degraded layer non-formed region identifying step.

なお、上述した実施例では、変質層形成工程の後に変質層未形成領域特定工程を実施した。しかしながら、変質層形成工程を実施しながら変質層未形成領域特定工程を実施してもよい。すなわち、変質層形成工程を実施しながら、レーザ照射後の領域の画像を撮影して変質層未形成領域を特定してもよい。 Note that, in the above-described example, the degraded layer non-formed region identifying step was performed after the degraded layer forming step. However, the degraded layer non-formed region identifying step may be performed while performing the degraded layer forming step. That is, while performing the deteriorated layer forming step, an image of the region after laser irradiation may be taken to identify the deteriorated layer non-formed region.

また、上述した実施例では、GaN基板12のx方向及びy方向の全域が変質層14を形成する目標領域であった。しかしながら、GaN基板12のx方向及びy方向の一部のみが変質層14を形成する目標領域であってもよい。 Moreover, in the above-described embodiment, the entire area of the GaN substrate 12 in the x-direction and the y-direction was the target area for forming the altered layer 14 . However, only a part of the GaN substrate 12 in the x-direction and the y-direction may be the target area for forming the altered layer 14 .

また、上述した実施例では、加工対象がGaN基板であった。GaN基板は光透過性を有するので、カメラ50で撮影した画像によって変質層形成領域15と変質層未形成領域16を区別し易い。しかしながら、加工対象がGaN基板以外の化合物半導体基板であってもよい。加工対象の化合物半導体基板は、光透過性を有さなくてもよい。化合物半導体基板が光透過性を有さない場合でも、変質層形成領域15と変質層未形成領域16の間に外観上の差異が現れる場合があるので、カメラ50で撮影した画像によって変質層形成領域15と変質層未形成領域16を区別することは可能である。 Further, in the above-described examples, the object to be processed was the GaN substrate. Since the GaN substrate has optical transparency, it is easy to distinguish between the altered layer formed region 15 and the altered layer non-formed region 16 in the image taken by the camera 50 . However, the object to be processed may be a compound semiconductor substrate other than the GaN substrate. The compound semiconductor substrate to be processed may not have optical transparency. Even if the compound semiconductor substrate does not have optical transparency, there may be a difference in appearance between the degraded layer formed region 15 and the degraded layer non-formed region 16 . It is possible to distinguish between the region 15 and the region 16 where no deteriorated layer is formed.

実施例のレーザ光源40は、レーザ照射装置の一例である。実施例のカメラ50は、撮影装置の一例である。 The laser light source 40 of the embodiment is an example of a laser irradiation device. The camera 50 of the embodiment is an example of a photographing device.

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。 Although the embodiments have been described in detail above, they are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques exemplified in this specification or drawings simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of them has technical utility in itself.

10:変質層形成装置、12:窒化ガリウム基板、14:変質層、15:変質層形成領域、16:変質層未形成領域、30:ステージ、40:レーザ光源、50:カメラ 10: Degraded layer forming apparatus, 12: Gallium nitride substrate, 14: Degraded layer, 15: Degraded layer forming region, 16: Degraded layer non-formation region, 30: Stage, 40: Laser light source, 50: Camera

Claims (10)

変質層形成装置であって、
レーザ照射装置(40)と、
撮影装置(50)と、
制御装置(60)と、
を有し、
前記制御装置が、
前記レーザ照射装置によって化合物半導体基板(12)の目標領域内にレーザ(L)を照射することによって、前記目標領域内の前記化合物半導体基板の内部に変質層(14)を形成する工程と、
前記撮影装置によって前記目標領域内の前記化合物半導体基板の画像を撮影し、前記画像に基づいて前記目標領域の中で前記変質層が形成されていない変質層未形成領域(16)を特定する工程と、
前記レーザ照射装置によって前記化合物半導体基板の前記変質層未形成領域内にレーザを照射することによって、前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成する工程、
を実行する、
変質層形成装置。
An altered layer forming device,
a laser irradiation device (40);
an imaging device (50);
a controller (60);
has
The control device
forming an altered layer (14) inside the compound semiconductor substrate (12) within the target region by irradiating a laser (L) within the target region of the compound semiconductor substrate (12) with the laser irradiation device;
A step of capturing an image of the compound semiconductor substrate within the target region by the imaging device, and specifying a degraded layer non-formation region (16) in the target region where the degraded layer is not formed, based on the image. and,
forming the deteriorated layer inside the compound semiconductor substrate in the deteriorated layer unformed region by irradiating the deteriorated layer unformed region of the compound semiconductor substrate with the laser irradiation device;
run the
Altered layer forming device.
前記化合物半導体基板がガリウム化合物によって構成されている、請求項1に記載の変質層形成装置。 2. The deteriorated layer forming apparatus according to claim 1, wherein said compound semiconductor substrate is composed of a gallium compound. 基板分割装置(70)をさらに有し、
前記制御装置が、前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成した後に、前記基板分割装置によって前記化合物半導体基板を前記変質層に沿って分割する工程をさらに実行する、
請求項1または2に記載の変質層形成装置。
further comprising a substrate dividing device (70);
After forming the deteriorated layer inside the compound semiconductor substrate in the region where the deteriorated layer is not formed, the controller further performs a step of dividing the compound semiconductor substrate along the deteriorated layer by the substrate dividing device. do,
The deteriorated layer forming apparatus according to claim 1 or 2.
前記変質層未形成領域を特定する前記工程では、前記化合物半導体基板の外観における第1特徴点(12a、12b)を基準にして座標系を設定した状態で、前記変質層未形成領域の座標範囲を特定し、
前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成する前記工程では、前記化合物半導体基板の外観における第2特徴点(12a、12b)を基準にして座標系を設定した状態で、前記座標範囲内にレーザを照射する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の変質層形成装置。
In the step of specifying the modified layer non-formed region, the coordinate range of the modified layer non-formed region is set in a state that a coordinate system is set based on the first characteristic points (12a, 12b) in the appearance of the compound semiconductor substrate. identify the
In the step of forming the altered layer inside the compound semiconductor substrate in the altered layer non-formed region, a coordinate system is set with reference to second feature points (12a, 12b) in the appearance of the compound semiconductor substrate. irradiating a laser within the coordinate range in the state,
The deteriorated layer forming apparatus according to any one of claims 1 to 3.
変質層形成装置を用いて半導体装置を製造する製造方法であって、
前記変質層形成装置が、
レーザ照射装置と、
撮影装置と、
を有し、
前記製造方法が、
前記レーザ照射装置によって化合物半導体基板の目標領域内にレーザを照射することによって、前記目標領域内の前記化合物半導体基板の内部に変質層を形成する工程と、
前記撮影装置によって前記目標領域内の前記化合物半導体基板の画像を撮影し、前記画像に基づいて前記目標領域の中で前記変質層が形成されていない変質層未形成領域を特定する工程と、
前記レーザ照射装置によって前記化合物半導体基板の前記変質層未形成領域内にレーザを照射することによって、前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成する工程、
を有する、
製造方法。
A manufacturing method for manufacturing a semiconductor device using an altered layer forming apparatus,
The deteriorated layer forming device is
a laser irradiation device;
a photographic device;
has
The manufacturing method is
forming an altered layer inside the compound semiconductor substrate in the target region by irradiating the target region of the compound semiconductor substrate with the laser irradiation device;
capturing an image of the compound semiconductor substrate within the target region by the imaging device, and identifying a degraded layer-unformed region in the target region where the degraded layer is not formed, based on the image;
forming the deteriorated layer inside the compound semiconductor substrate in the deteriorated layer unformed region by irradiating the deteriorated layer unformed region of the compound semiconductor substrate with the laser irradiation device;
having
Production method.
前記化合物半導体基板がガリウム化合物によって構成されている、請求項5に記載の製造方法。 6. The manufacturing method according to claim 5, wherein said compound semiconductor substrate is composed of a gallium compound. 前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成した後に、前記化合物半導体基板を前記変質層に沿って分割する工程をさらに有する、請求項5または6に記載の製造方法。 7. The manufacturing method according to claim 5, further comprising the step of dividing said compound semiconductor substrate along said altered layer after forming said altered layer inside said compound semiconductor substrate in said altered layer unformed region. Method. 前記変質層未形成領域を特定する前記工程では、前記化合物半導体基板の外観における第1特徴点を基準にして座標系を設定した状態で、前記変質層未形成領域の座標範囲を特定し、
前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成する前記工程では、前記化合物半導体基板の外観における第2特徴点を基準にして座標系を設定した状態で、前記座標範囲内にレーザを照射する、
請求項5~7のいずれか一項に記載の製造方法。
In the step of identifying the modified layer non-formed region, a coordinate range of the modified layer non-formed region is identified in a state in which a coordinate system is set with reference to a first feature point in the appearance of the compound semiconductor substrate,
In the step of forming the altered layer inside the compound semiconductor substrate in the altered layer-unformed region, the coordinate system is set with reference to a second characteristic point in the appearance of the compound semiconductor substrate, and the coordinates are Irradiate the laser within the range,
The production method according to any one of claims 5-7.
前記変質層未形成領域を特定する前記工程の後であって前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成する前記工程よりも前に、前記化合物半導体基板を洗浄する工程をさらに有する請求項5~8のいずれか一項に記載の製造方法。 cleaning the compound semiconductor substrate after the step of identifying the altered layer non-formed region and before the step of forming the altered layer inside the compound semiconductor substrate in the altered layer non-formed region; The production method according to any one of claims 5 to 8, further comprising the step of 前記変質層未形成領域を特定する前記工程の後であって前記変質層未形成領域内の前記化合物半導体基板の内部に前記変質層を形成する前記工程よりも前に、前記化合物半導体基板の表面を平坦化する工程をさらに有する請求項5~9のいずれか一項に記載の製造方法。
a surface of the compound semiconductor substrate after the step of identifying the altered layer non-formed region and before the step of forming the altered layer inside the compound semiconductor substrate in the degraded layer non-formed region; The manufacturing method according to any one of claims 5 to 9, further comprising a step of flattening.
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