TW201839801A

TW201839801A - 基板製造方法

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Publication number: TW201839801A
Application number: TW107113830A
Authority: TW
Inventors: 池野順一; 山田洋平; 鈴木秀樹; 野口仁
Original assignee: 日商信越聚合物股份有限公司; 國立大學法人埼玉大學; 日商信越化學工業股份有限公司
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2018-11-01
Also published as: JP2018183801A; US10727129B2; CN108788449B; JP6923877B2; EP3396031A1; CN108788449A; TWI798216B; US20180315657A1

Abstract

本發明的課題在於提供一種基板製造方法，該方法可容易地獲得晶格缺陷少的薄的氧化鎂單晶基板。該基板製造方法具備：第一工序，將對雷射光進行聚光的雷射聚光單元非接觸地配置於氧化鎂單晶基板的被照射面上；以及第二工序，使用雷射聚光單元，以預定的照射條件對氧化鎂單晶基板的表面照射雷射光，一邊在單晶構件內部對雷射光進行聚光一邊使雷射聚光單元與氧化鎂單晶基板以二維狀相對地移動，從而在單晶構件內部依次逐漸形成加工痕跡而使其依次逐漸發生面狀剝離。

Description

基板製造方法

本發明涉及一種最適合製造薄的氧化鎂單晶基板的基板製造方法。

在半導體領域、顯示器領域、能量領域等中，使用氧化鎂單晶基板。在製造該氧化鎂單晶基板時，已知除了以塊狀進行晶體生長並切斷為基板狀以外，還外延生長為薄膜狀(例如，參照專利文獻1)。

另一方面，金剛石被認為是適於高頻率、高輸出電子設備的半導體，在作為其合成方法之一的氣相合成法中，利用氧化鎂基板、矽基板作為基底基板(例如專利文獻2)

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2001-080996號公報

專利文獻2：日本特開2015-59069號公報

近年來，伴隨半導體裝置的高性能化，正越發需要晶格缺陷少且薄型的氧化鎂單晶基板。

上述金剛石基板的製造中，作為基底基板的氧化鎂基板(MgO基板)是高價的，例如在氣相合成單晶金剛石後一邊留下作為基底基板所必要的厚度一邊將氧化鎂基板剝離而分離，從而能夠將氧化鎂基板再用作基底基板。具體而言，如果從例如厚度200μm的氧化鎂的基底基板獲得厚度180μm的氧化鎂基板並進行再利用，則在金剛石基板製造工藝中能夠實現大幅的成本削減，可期待大大有助於金剛石基板的成本降低。

鑒於上述問題，本發明的課題在於提供一種可容易地獲得薄的氧化鎂單晶基板的基板製造方法。

另外，已提出了各種各樣的獲得單晶矽基板的製造方法，但本發明人藉由深入研究，結果在本發明中發現了以氧化鎂基板為物件的基於與單晶矽不同的新加工原理的製造方法。

根據用於解決上述課題的本發明的一方式，提供一種基板製造方法，其具備以下工序：第一工序，將對雷射光進行聚光的雷射聚光單元非接觸地配置於氧化鎂的單晶構件的被照射面上；以及第二工序，使用上述雷射聚光單元，以預定的照射條件對上述單晶構件表面照射雷射光，一邊在上述單晶構件內部對雷射光進行聚光一邊使上述雷射聚光單元與上述單晶構件以二維狀相對地移動，從而在上述單晶構件內部依次逐漸形成加工痕跡而使其依次逐漸發生面狀剝離。

此外，根據本發明的另一方式，提供一種基板製造方法，其具備以下工序：第一工序，將對雷射光進行聚光的雷射聚光單元非接觸地配置於氧化鎂的單晶構件的被照射面上；第二工序，使用上述雷射聚光單元，以預定的照射條件對上述單晶構件表面照射雷射光，一邊在上述單晶構件內部對雷射光進行聚光一邊使上述雷射聚光單元與上述單晶構件以二維狀相對地移動，從而在上述單晶構件內部依次逐漸形成加工痕跡；以及第三工序，使用上述雷射聚光單元，以預定的照射條件對上述單晶構件表面照射雷射光，一邊在上述單晶構件內部對雷射光進行聚光一邊使上述雷射聚光單元與上述單晶構件以二維狀相對地移動，從而在上述第二工序中照射時的相鄰的照射線之間依次照射雷射而使其依次逐漸發生面狀剝離。

根據本發明，能夠提供可容易地獲得薄的氧化鎂單晶基板的基板製造方法。

10‧‧‧剝離基板製造裝置

11‧‧‧XY載物台

11f‧‧‧載物台面

12‧‧‧基板載置用構件

13‧‧‧修正環

14‧‧‧雷射聚光單元

15‧‧‧聚光透鏡

16‧‧‧第一透鏡

18‧‧‧第二透鏡

20‧‧‧氧化鎂單晶基板(單晶基板)

20m‧‧‧細長狀構件主體

20p‧‧‧剝離基板

20r‧‧‧被照射面

20u‧‧‧單晶氧化鎂晶圓(單晶基板)

32‧‧‧改性層

B‧‧‧雷射光

dp‧‧‧點間距

E‧‧‧外周部

EP‧‧‧聚光點

J3s‧‧‧剝離面

M‧‧‧中央部

MP‧‧‧聚光點

K‧‧‧加工痕跡

Kp‧‧‧加工痕跡分離部

R1‧‧‧照射線

R2‧‧‧照射線

rp‧‧‧線間距

第1圖(a)是本發明的一實施方式中所使用的剝離基板製造裝置的示意性的立體圖，第1圖(b)是本發明的一實施方式中所使用的剝離基板製造裝置的部分放大側面圖。

第2圖是說明本發明的一實施方式中剝離基板從氧化鎂單晶基板剝離的示意性的側面截面圖。

第3圖是示出實驗例1中雷射光的照射條件的說明圖。

第4圖是示出實驗例2中雷射光的照射條件的說明圖。

第5圖是示出實驗例2中雷射光照射後的試片平面的影像圖。

第6圖是示出實驗例2中雷射光照射後的試片平面的影像圖。

第7圖是示出實驗例2中雷射光照射後的試片平面的影像圖。

第8圖是示出實驗例2中雷射光照射後的試片平面的影像圖。

第9圖是示出實驗例2中雷射光照射後的試片截面的影像圖。

第10圖是示出實驗例2中雷射光照射後的試片截面的影像圖。

第11圖是示出實驗例2中雷射光照射後的試片截面的影像圖。

第12圖是示出實驗例2中雷射光照射後的試片截面的影像圖。

第13圖是示出實驗例3中雷射光的照射條件的說明圖。

第14圖是示出實驗例3中雷射光照射後的晶圓平面的照相圖。

第15圖是說明實驗例3中從雷射光照射後的晶圓切割的區域的示意性的平面圖。

第16圖是示出實驗例3中將雷射光照射後的晶圓切割且進一步追加切割而得到的追加切割構件的照相圖。

第17圖是實驗例3中將雷射光照射後的晶圓切割而得到的細長狀構件的照相圖。

第18圖是實驗例3中將雷射光照射後的晶圓切割而得到的細長狀構件的照相圖。

第19圖是說明實驗例4中從單晶氧化鎂晶圓切出試片的說明圖。

第20圖(a)至(c)分別是說明實驗例4中逐漸照射雷射的示意性的平面圖、示意性的截面圖、以及說明雷射的照射條件的說明圖。

第21圖是示出實驗例4中試片的剝離面的照相圖。

第22圖是說明實驗例4中使剝離面的拍攝位置依次移動的說明圖。

第23圖是實驗例4中使剝離面的拍攝位置依次移動進行拍攝從而說明剝離面的狀態的說明圖。

第24圖是拍攝實驗例4中剝離面的白濁部而得到的影像圖。

第25圖是拍攝實驗例4中剝離面的透明部而得到的影像圖。

第26圖是拍攝實驗例4中剝離面的干涉部而得到的影像圖。

第27圖是說明實驗例4中剝離面的表面高度的測量位置的說明圖。

第28圖是說明實驗例4中剝離面的表面高度的測量結果的說明圖。

第29圖是示出實驗例5中對相同的區域照射兩次雷射光時的基板表面的影像圖。

第30圖是示出實驗例5中對相同的區域照射兩次雷射光時的基板截面的影像圖。

第31圖(a)和(b)分別是說明第二實施方式及實驗例6中錯開雷射光的照射位置而進行照射的示意性的平面圖、和說明藉由照射而形成了改性層的示意性的基板截面圖。

第32圖是說明實驗例6中雷射光的照射條件的說明圖。

第33圖(a)和(b)分別是示出實驗例6中雷射光照射結束後的試片表面的照相圖、和(a)的部分放大圖。

第34圖是示出實驗例6中試片的剝離面的照相圖。

第35圖(a)和(b)分別是示出實驗例6中試片的剝離面的影像圖、和(a)的部分放大圖。

第36圖是說明實驗例6中試片的剝離面的表面高度的測量位置以及測量結果的說明圖。

以下，參照附圖，對本發明的實施方式進行說明。以下的說明中，對於與已經說明的構成要素相同或類似的構成要素賦予相同或類似的符號，且適當省略了其詳細的說明。此外，示於以下的實施方式是用於將本發明的技術思想具體化的例示，本發明的實施方式不會將構成部件的材質、形狀、結構、配置等規定為下述的材質、形狀、結構、配置等。本發明的實施方式在不脫離主旨的範圍內可以進行各種各樣的變更而實施。

[第一實施方式]

首先，對第一實施方式進行說明。本實施方式中，使用剝離基板製造裝置10(參照第1圖)從單晶基板(單晶構件)獲得剝離基板。

剝離基板製造裝置10具備：XY載物台11、保持於XY載物台11的載物台面11f上的基板載置用構件12(例如矽晶圓)、以及朝向在基板載置用構件12上所放置的氧化鎂單晶基板20對雷射光B進行聚光的雷射聚光單元14(例如聚光器)。予以說明的是，第1圖中，將氧化鎂單晶基板20描繪為俯視矩形，當然也可以為晶圓狀，可以自由選定形狀。

XY載物台11形成為能夠調整載物台面11f的高度位置(Z軸方向位置)，能夠調整載物台面11f與雷射聚光單元14的距離L，即，能夠調整載物台面11f上的單晶基板與雷射聚光單元14的距離。

本實施方式中，雷射聚光單元14具備修正環13和保持於修正環13內的聚光透鏡15，具有修正由氧化鎂的單晶基板20的折射率引起的像差的功能，即作為像差修正環的功能。具體而言，如第1圖(b)所示，聚光透鏡15以如下方式進行修正：在空氣中進行聚光時，與到達聚光透鏡15的中央部M的雷射光B相比，到達聚光透鏡15的外周部E的雷射光B在更靠近聚光透鏡側進行聚光。也就是說，以如下方式進行修正：聚光時，到達聚光透鏡15的外周部E的雷射光B的聚光點EP與到達聚光透鏡15的中央部M的雷射光B的聚光點MP相比處於更靠近聚光透鏡15的位置。

該聚光透鏡15由在空氣中進行聚光的第一透鏡16和配置於該第一透鏡16與單晶基板20之間的第二透鏡18構成。本實施方式中，第一透鏡16和第二透鏡18均為可將雷射光B聚光成圓錐狀的透鏡。並且，藉由調整修正環13的旋轉位置、即調整第一透鏡16與第二透鏡18的間隔，能夠調整聚光點EP與聚光點MP的間隔，從而雷射聚光單元14具有作為有修正環的透鏡的功能。

作為第一透鏡16，除了球面或非球面的單透鏡以外，為了確保各種像差修正、作用距離，也能夠使用透鏡組。

(基板製造方法)

以下，一邊參照附圖一邊說明由氧化鎂單晶基板製造薄的氧化鎂單晶基板的例子。

本實施方式中，進行第一工序，即：將雷射聚光單元14非接觸地配置於晶格缺陷少的氧化鎂單晶基板20(以下，簡稱為單晶基板20)的被照射面20r上。予以說明的是，雖未圖示，但對於將氧化鎂基板作為基底基板而形成的金剛石基板而言，在留下氧化鎂基板的薄基板而剝離氧化鎂基板的情況下，從氧化鎂基板側照射雷射即可。

然後，進行第二工序，即：使用雷射聚光單元14，以預定照射條件對單晶基板20的表面照射雷射光B，一邊在單晶基板20內部對雷射光B進行聚光一邊使雷射聚光單元14與單晶基板20以二維狀相對地移動，從而在單晶基板20的內部依次逐漸形成加工痕跡K(例如，參照第10圖)而使其依次逐漸發生面狀剝離。

該第二工序中，考慮到藉由上述面狀剝離而製造的剝離基板20p(參照第2圖)的厚度，以在預定高度位置形成焦點的方式，即以在距離單晶基板20的被照射面20r的預定深度位置形成焦點的方式，預先設定好雷射聚光單元14與單晶基板20的相對距離。

本實施方式中，藉由依次逐漸形成加工痕跡K，從而面狀剝離自然地逐漸發生，在被照射面側形成剝離基板20p。為了像這樣面狀剝離自然地逐漸發生，預先設定好雷射光B的預定照射條件。設定該預定照射條件時，考慮單晶基板20的性質(晶體結構等)、所形成的剝離基板20p的厚度t(參照第2圖)、焦點處的雷射光B的能量密度等來設定所照射的雷射光B的波長、聚光透鏡15的像差修正量(散焦量)、雷射輸出、加工痕跡K的點間距dp(參照第2圖。同一加工痕跡列中相鄰的加工痕跡的間隔，即一個加工痕跡與在其正前方形成的加工痕跡的間隔)、線間距rp(參照第1圖。錯開間距。相鄰的加工痕跡列彼此的間隔)等各種值。對於所得的剝離基板20p，之後，根據需要進行剝離面的研磨等後處理。予以說明的是，本說明書中所謂面狀剝離，也包括如下狀態在內的概念，即：即使實際上並未剝離，藉由施加微小的力也會剝離的狀態。

根據本實施方式，可容易地獲得薄的氧化鎂單晶基板。

此外，本實施方式中，雷射光B較佳利用高亮度雷射光。本發明中高亮度雷射光由峰值功率和功率密度規定，該功率密度是每單位時間的能量的每單位面積的功率。進一步為了提高功率密度，較佳為脈衝寬度短的雷射。

此外，本實施方式中，能夠利用雷射聚光單元14所具有的修正環13和聚光透鏡15來調整像差修正，第二工序中，藉由像差修正的調整，能夠設定散焦量。由此，能夠大幅擴大上述預定照射條件的範圍。關於該散焦量，可以根據加工基板的厚度、所剝離的基板的厚度來選定調整加工痕跡的形成深度的單元以及較薄地形成加工痕跡的條件，在成為加工對象的氧化鎂基板的厚度為200至300μm的情況下，藉由將散焦量設為30至120μm的範圍，能夠有效地擴大上述範圍。

[第二實施方式]

接下來，對第二實施方式進行說明。本實施方式中，與第一實施方式相比，分兩步進行雷射光的照射(參照第31圖)。

本實施方式中，與第一實施方式同樣，首先，進行將雷射聚光單元14非接觸地配置於單晶基板20(氧化鎂單晶基板)的被照射面20r上的第一工序。

然後進行第二工序。該第二工序中，使用雷射聚光單元14，以預定照射條件對單晶基板20表面照射雷射光B，一邊在單晶基板20內部對雷射進行聚光一邊使雷射聚光單元14與單晶基板20以二維狀相對地移動，從而在單晶基板20內部依次逐漸形成加工痕跡。

之後，進行第三工序。該第三工序中，使用雷射聚光單元14，以預定的照射條件對單晶基板20表面照射雷射光，一邊在單晶基板20內部對雷射光B進行聚光一邊使雷射聚光單元14與單晶基板20以二維狀相對地移動，從而在第二工序中照射時的相鄰的照射線R1之間依次照射雷射光而使其依次逐漸發生面狀剝離。

第二次照射(第三工序)中的預定照射條件可以與第一次照射(第二工序)時相同也可以不同。

根據本實施方式，與第一實施方式相比，能夠在整面更容易地發生均勻且良好的剝離。

予以說明的是，第三工序中，如果在相鄰的照射線R1的中間位置依次照射雷射光，則容易高效地發生均勻的剝離。

此外，第二工序及第三工序中，形成加工痕跡以平面狀排列的改性層32(參照第31圖(b))，第三工序中，可以預先確定好第二工序的預定照射條件以及第三工序的預定照射條件，以便在依次逐漸發生面狀剝離時，加工痕跡分離而成的均勻的加工痕跡分離部Kp在改性層32的與被照射側相反一側的剝離面上排列形成。由此，容易在整面發生均勻且良好的剝離的情況會更加顯著。

<實驗例1>

本發明人使用上述實施方式中說明的剝離基板製造裝置10，使矽晶圓保持於XY載物台11上的載物台面11f作為基板載置用構件12，且在該矽晶圓上載置並保持單晶氧化鎂晶圓20u(以下，簡稱為晶圓20u)作為單晶基板20。

並且，在上述實施方式中說明的基板製造方法中，為了在晶圓20u的各照射實驗區域的內部依次形成加工痕跡K，一邊對晶圓20u的各照射實驗區域從被照射面側照射雷射光B一邊使雷射聚光單元14與晶圓20u以二維狀(平面狀)相對地移動。

本實驗例中，進行如下操作：藉由以線狀(單直線狀)照射雷射光B而形成1條加工痕跡列，在以預定量的錯開間隔分隔的位置，與該加工痕跡列平行地形成加工痕跡列，進一步在以預定量的錯開間隔分隔的位置，同樣地形成加工痕跡列。此外，本實驗例中，對於雷射光B的波長為1064nm、532nm、1024nm的情況，分別進行雷射光的照射實驗。將照射條件示於第3圖。

照射後利用電子顯微鏡觀察被照射面，結果在1064nm時，雷射光B不怎麼進入晶圓20u中，在晶圓表面發生了消蝕。在532nm時，雷射光B進入晶圓20u中且在晶圓內部形成了加工痕跡，但由於照射能量過強之類的原因，因此為不太良好的加工痕跡。在1024nm時，雷射光B進入晶圓20u中且在晶圓內部形成了加工痕跡，是比較良好的加工痕跡。

<實驗例2>

與實驗例1同樣，本發明人使用上述實施方式中說明的剝離基板製造裝置10，使矽晶圓保持於XY載物台11上的載物台面11f，且在該矽晶圓上載置並保持晶圓20u(單晶氧化鎂晶圓。結晶方位100、直徑50.8mm、厚度300μm)作為單晶基板20。

然後，一邊對晶圓20u的各照射實驗區域照射雷射光B一邊使雷射聚光單元14與晶圓20u以平面狀(二維狀)相對地移動，從而在各照射實驗區域的內部依次形成加工痕跡K(例如參照第11圖)。實驗例1中形成了3條加工痕跡列，但本實驗例中形成了100條加工痕跡列。將照射條件示於第4圖。

本實驗例中，基於實驗例1的結果，將所照射的雷射光B的波長設為1024nm。此外，將散焦量(DF)設為0.05mm，在晶圓20u的厚度方向的大體中間位置將加工痕跡K形成為線狀(直線狀)。此時，將雷射輸出作為參數並使其變化，分別以0.1W、0.3W、0.5W、1.0W進行照射。將照射後的各試片的平面影像圖分別示於第5圖至第8圖。予以說明的是，當第6圖至第8圖中在各試片表面側產生了條紋狀花樣SP(彩虹花樣)時，暗示因裂紋在試片內部傳播而導致試片表面側發生了變形。

之後，為了調查由加工痕跡K引起的裂紋的發生狀態，對於各照射實驗區域，以使加工痕跡K露出的方式切割成試片並觀察側面截面。將各試片的側面截面影像圖示於第9圖至第12圖。予以說明的是，當各試片表面側產生了條紋狀花樣SP(彩虹花樣)時，暗示因裂紋在試片內部傳播而導致試片表面側發生了變形。

在雷射輸出0.1W時，在試片內部形成了加工痕跡K，但沒有發生裂紋的傳播。在雷射輸出0.3W時，在試片內部形成了加工痕跡K，也發生了裂紋的傳播，但沒有觀察到在裂紋傳播部分的剝離。在雷射輸出0.5W時，在試片內部形成了加工痕跡K，也發生了裂紋的傳播，且觀察到在裂紋傳播部分的剝離。在雷射輸出1.0W時，在試片內部形成了加工痕跡K，也發生了裂紋的傳播，且觀察到在裂紋傳播部分的剝離，但由於照射能量過強之類的原因，因此還看到了在剝離面的損傷。

<實驗例3>

本發明人基於實驗例2的結果將雷射輸出設定為0.5W並進行了本實驗例。

本實驗例中，與實驗例2同樣，使用上述實施方式中說明的剝離基板製造裝置10，使矽晶圓保持於XY載物台11上的載物台面11f，且在該矽晶圓上載置並保持晶圓20u(單晶氧化鎂晶圓)作為單晶基板20。

然後，使雷射聚光單元14與晶圓20u以平面狀(二維狀)相對地移動，從而對晶圓20u以平面狀照射雷射光B而形成加工痕跡列。將照射條件示於第13圖。

本實驗例中，在照射雷射光B時，將線間距rp作為參數並使其變化，以線間距rp分別成為10μm、20μm、50μm的方式對照射區域20a至c(參照第14圖)分別進行照射。

然後，將各照射區域切割而製成試片。進行該切割時，均以在沿著定向平面的方向成為細長的窄寬度W1的細長狀構件(相當於由第15圖的點陰影區域A表示的構件)的方式使用玻璃割刀進行切割，進一步，以留下細長狀構件中構成長邊方向中央部的寬度W2的中央部分的方式將細長狀構件的長邊方向兩端部切掉，從而製成最終試片。

線間距rp為50μm時，即使切割成細長狀構件，也沒有從被照射面側發生自然剝離。予以說明的是，本說明書中從基板的被照射面側自然剝離是指，即使不對基板的被照射面側施加力，也在被照射面側以二維狀剝離成了剝離基板。

然後，將細長狀構件進一步切割而製成最終試片TP(參照第16圖)。對於該最終試片TP而言，也沒有從被照射面側發生自然剝離。

線間距rp為20μm時，切割成最終試片後，如第17圖所示，在被照射面20r的一半的區域(區域A的一半的區域)，剝離基板20p自然地剝落，判斷在被照射面20r的一半的區域發生了自然剝離。並且確認到，在剩餘一半的區域中剝離基板20p雖然未發生自然剝離，但已從細長狀構件主體20m(參照第2圖)完全剝離。予以說明的是，第17圖中，示出了在被照射面20r的一半的區域中自然剝離的剝離基板20p和覆有保護膜的剩餘的試片TPm。

線間距rp為10μm時，切割成最終試片後，如第18圖所示，在被照射面20r的全部區域(區域A的全部區域)，剝離基板自然地分裂而從細長狀構件主體20m(參照第2圖)剝落。因此確認到，剝離基板20p已從細長狀構件主體20m完全剝離。予以說明的是，第18圖中，示出了從被照射面20r的全部區域自然地分裂並自然剝離的剝離基板20p和覆有保護膜的剩餘的試片TPm。

<實驗例4>

本發明人如第19圖所示從直徑為2英寸且厚度為300μm的單晶氧化鎂晶圓20u切出10mm見方的俯視正方形狀的單晶氧化鎂基板(以下，稱為試片J1)。予以說明的是，如第19圖所示，利用單晶氧化鎂晶圓20u和試片J1，對應結晶方位(100、010等)進行實驗。予以說明的是，容易裂開的方向為結晶方位100(面方向100)。

(1)照射條件

本實驗例中，使用上述實施方式中說明的剝離基板製造裝置10，如第20圖(a)所示，在試片J1的預定深度位置，以預定的點間距dp、線間距rp逐漸形成加工痕跡22c，從而在該試片J1的內部形成有平面狀的改性層22。將形成了加工痕跡22c的試片J1的示意性的截面圖、雷射光的照射條件分別示於第20圖(b)、第20圖(c)。

(2)剝離面

雷射光照射後，藉由黏接劑用鋁製的底座24u、24b夾持試片J1的被照射面側(上側)。底座24u、24b均為鋁製。作為黏接劑，使用環氧樹脂黏接劑，使底座24u與試片J1的被照射面側(上側)黏接，使底座24b與試片J1的底面側(下側)黏接。

然後，朝上下方向拉拽該底座24u、24b，從而測定從改性層22剝離的力，算出為了使具有試片J1的被照射面側(上側)的上部試片J1u和具有試片J1的底面側(下側)的下部試片J1b從改性層22分離所需要的拉伸斷裂應力。其結果，能夠以0.3MPa的拉伸應力進行分離。因此，與作為單晶矽基板的拉伸斷裂應力的12MPa相比，能夠以非常小的拉伸斷裂應力使其從改性層22分離。

而且，本發明人在上部試片J1u的剝離面J1us和下部試片J1b的剝離面J1bs均藉由肉眼觀察到產生了條紋花樣(參照第21圖)。

然後，利用SEM(掃描電子顯微鏡)從第22圖所示的P1點至P2點依次錯開拍攝位置而拍攝下部試片J1b的剝離面J1bs。將拍攝結果示於第23圖。予以說明的是，本說明書中隨附的影像圖中也適當地一併示出結晶方位。

在剝離面J1bs形成了依次出現白濁部J1bw、透明部(平滑部)J1bt、干涉部J1bi那樣的週期性圖案J1bp。這裡，白濁部J1bw朝結晶方位011的方向延伸，週期性圖案J1bp連續的方向成為結晶方位01-1的方向。此外，在白濁部J1bw形成了大的高低差BB(16μm程度)，在透明部(平滑部)J1bt形成了平滑面F。

進一步，本發明人提高SEM的拍攝倍率，拍攝了上部試片J1u的剝離面J1us的白濁部J1uw和下部試片J1b的剝離面J1bs的白濁部J1bw。將拍攝結果示於第24圖。第24圖中的結晶方位與第23圖所示的結晶方位相同。

此外，拍攝了上部試片J1u的剝離面J1us的透明部(平滑部)J1ut和下部試片J1b的剝離面J1bs的透明部(平滑部)J1bt。將拍攝結果示於第25圖。

此外，拍攝了上部試片J1u的剝離面J1us的干涉部J1ui和下部試片J1b的剝離面J1bs的干涉部J1bi。將拍攝結果示於第26圖。第26圖中的結晶方位與第25圖所示的結晶方位相同。

第24圖至第26圖中，上部試片J1u的剝離面J1us、下部試片J1b的剝離面J1bs均以1000倍、10000倍兩者進行拍攝。

關於下部試片J1b的剝離面J1bs，在白濁部J1bw，如第24圖所示，無規地形成大的孔部BH，並且在孔部BH的周圍形成了粗糙的凹凸形狀。在透明部J1bt，如第25圖所示，形成了平坦面，沒有形成孔部。在干涉部J1bi，有規律地排列有大體均等的孔部SH。孔部SH的尺寸大幅小於孔部BH。此外，在孔部SH以外，觀察到熔融的跡象。

此外，對於下部試片J1b的剝離面J1bs，如第27圖所示，本發明人利用表面粗糙度儀對於從白濁部J1bw經由透明部J1bt直至干涉部J1bi的俯視直線狀的線區域LS測量了高度變化。將測量結果示於第28圖。

如第28圖所示，與白濁部J1bw相比，干涉部J1bi的高度變化的梯度小。此外，在透明部J1bt，在途中產生了凹部D，但干涉部J1bi中沒有產生那樣的凹部。

(3)總結

藉由以本實驗例的照射條件照射雷射光後，將上部試片J1u和下部試片J1b分離，可容易地獲得晶格缺陷少的薄的氧化鎂單晶基板。

此外，進行該分離時，如上述那樣能夠以非常小的拉伸斷裂應力使其從改性層22分離。因此，可認為在改性層22發生了面狀剝離。

此外判斷，在該分離中，在沿著水平方向(基板面方向)形成的改性層22內，剝離前端位置一邊朝上下方向(試片厚度方向，即改性層22的厚度方向)波浪狀地重複一邊逐漸剝離。

此外，在剝離面J1bs形成了透明部J1bt、干涉部J1bi、白濁部J1bw依次出現並連續的週期性圖案J1bp，該連續的方向朝向[01-1]方向。

並且，從該週期性圖案的高度變化的測定結果推測，白濁部J1bw在改性層22的上端附近(雷射光的被照射側)產生，透明部J1bt在改性層22的下端附近(與雷射光的被照射側相反的一側)產生，干涉部J1bi在改性層22的中間部(白濁部J1bw與透明部J1bt的中間的改性層厚度方向位置)產生。

而且，從利用SEM的剝離面J1bs的觀察結果、剝離面J1bs的表面粗糙度的測定結果判斷，在使雷射光B照射於試片J1時進行使剝離面J1bs產生干涉部J1bi那樣的照射，容易在剝離時抑制剝離面的凹凸，因而較佳。

<實驗例5>

本發明人將在實驗例4中進行時的線間距rp=4mm(參照第20圖)變更為線間距rp=7mm後進行了實驗，與實驗例4同樣地進行了從改性層的剝離(上部試片與下部試片的分離)。其結果，下部試片的剝離面大部分為透明部，而且與線間距rp=4mm的情況相比剝離困難。

因此推定，如果使線間距rp變窄，則容易出現週期性圖案J1bp，如果使線間距rp過寬，則容易產生透明部。

因此本發明人研究了白濁部J1bw的產生原因。並且，本發明人使用與實驗例4中使用的試片J1同樣地從單晶氧化鎂晶圓20u切出的試片J2，如第29圖所示，對形成了剝離部分J2s的區域進一步照射雷射(即對相同的照射位置進行第二次照射)，利用SEM觀察其表面。其結果，觀察到與實驗例4中測定的白濁部J1bw大體一致的圖像的白色部W。因此，關於白濁部J1uw、J1bw，存在由於對剝離的部位進一步照射了雷射光因此產生了白濁的可能性。

進一步，本發明人藉由將這樣進行了第二次照射的試片J2切斷而使白色部W的截面露出，並利用SEM觀察了該截面。其結果，如第30圖所示，白色部W的圖像是在先前形成的剝離部分J2s上進一步附著有剝離部分J2v那樣的圖像。

<實驗例6>

此外，如第31圖所示，本發明人藉由第一次照射和第二次照射進行了以不重疊的方式錯開位置而進行照射的實驗。具體而言，以雷射光的第二次照射時的照射線R2位於雷射光的第一次照射時的相鄰的照射線R1、R1的中間位置的方式，設定試片J3的位置。予以說明的是，試片J3與試片J1、J2同樣，是從單晶氧化鎂晶圓20u切出的試片。將照射條件示於第32圖。

這裡，本實驗例中，第一次照射的線間距rp1(第一次照射時的相鄰的照射線彼此的間隔)為8μm，第二次照射的線間距rp2(第二次照射時的相鄰的照射線彼此的間隔)也為8μm。並且，第二次照射時的照射線R2位於第一次照射時的相鄰的照射線R1彼此的中間位置。即，第一次照射時的照射線R1與第二次照射時的照射線R2的間隔rpm(第一次-第二次的線間距)為4μm。

使用SEM等從試片上拍攝第二次雷射光照射後的試片J3的被照射面側。將拍攝結果示於第33圖。第33圖(a)中，在被照射面的一部分看到了線狀的白色部，但完全沒有產生週期性的圖案。

之後，與實驗例4同樣地從加工層剝離，利用SEM等觀察剝離面J3s。將拍攝結果示於第34圖、第35圖。從第35圖判斷，基於第一次照射的加工痕跡K1的形狀與基於第二次照射的加工痕跡K2的形狀明顯不同。尤其在第二次照射時，在實驗例4中形成的干涉部J1bi的孔部SH(參照第26圖)的外周形成了相似的圓環狀痕跡 K2c、以包圍各圓環狀痕跡K2c的方式形成的正方形外緣狀痕跡K2r。此外，在剝離面J3s，雖然存在凹凸形狀，但凹凸高度最大為H=2.62μm程度(測定位置為第36圖的線U)。

[產業上的可利用性]

藉由本發明能夠高效地形成經剝離的氧化鎂單晶基板，因此由氧化鎂單晶基板獲得的剝離基板在高溫超導膜、強介電體膜等中有用，能夠適用於半導體領域、顯示器領域、能量領域等廣泛的領域。

Claims

一種基板製造方法，其特徵在於，具備：第一工序，將對雷射光進行聚光的雷射聚光單元非接觸地配置於氧化鎂的單晶構件的被照射面上；以及第二工序，使用前述雷射聚光單元，以預定的照射條件對前述單晶構件表面照射雷射光，一邊在前述單晶構件內部對雷射光進行聚光一邊使前述雷射聚光單元與前述單晶構件以二維狀相對地移動，從而依次逐漸形成加工痕跡而使其依次逐漸發生面狀剝離。
如申請專利範圍第1項所述的基板製造方法，其中，前述雷射光為高亮度雷射光。
一種基板製造方法，其特徵在於，具備：第一工序，將對雷射光進行聚光的雷射聚光單元非接觸地配置於氧化鎂的單晶構件的被照射面上；第二工序，使用前述雷射聚光單元，以預定的照射條件對前述單晶構件表面照射雷射光，一邊在前述單晶構件內部對雷射光進行聚光一邊使前述雷射聚光單元與前述單晶構件以二維狀相對地移動，從而在前述單晶構件內部依次逐漸形成加工痕跡；以及第三工序，使用前述雷射聚光單元，以預定的照射條件對前述單晶構件表面照射雷射光，一邊在前述單晶構件內部對雷射光進行聚光一邊使前述雷射聚光單元與前述單晶構件以二維狀相對地移動，從而在前述第二工序中照射時的相鄰的照射線之間依次照射雷射光而使其依次逐漸發生面狀剝離。
如申請專利範圍第3項所述的基板製造方法，其中，在前述第三工序中，對前述第二工序中照射時的相鄰的照射線的中間位置依次照射雷射光。
如申請專利範圍第3或4項所述的基板製造方法，其中，在前述第二工序和前述第三工序中，形成了將前述加工痕跡以平面狀排列而成的改性層，在依次逐漸發生前述面狀剝離時，按照前述加工痕跡分離而成的均勻的加工痕跡分離部在前述改性層的與被照射側相反一側的剝離面上排列形成的方式逐漸剝離。