JP4284911B2 - 素子の転写方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素子の分離方法及び素子の転写方法に関し、特に微細素子の分離及び転写に好適な素子の分離方法及び素子の転写方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電子機器等においては、微細な素子、電子部品、電子デバイス、さらにはそれらをプラスチックのような絶縁体に埋め込んだ電子部品等を多数配列することにより構成されたものが広く用いられている。
【０００３】
例えばアクティブマトリクス駆動の発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイの画素は、アクティブマトリクス駆動用素子（駆動チップ）と各色のＬＥＤ素子とにより構成されている。そして、駆動チップとＬＥＤ素子とが同一基板上に配置されるが、駆動素子の厚みが厚い場合にはＬＥＤ素子からの発光を効率良く利用することができないため、バルクシリコン基板から作製する駆動チップはＬＥＤ素子の厚みに合わせて数十μｍ程度まで薄膜化する必要がある。この駆動チップは、ウエハプロセス工程においては基板厚みが１ｍｍ程度あるため、これを薄膜化及び画素チップサイズの１ｍｍ各以下にペレタイズする必要がある。ペレタイズするために、従来は、図２０に示すようにプロセス工程の終了したシリコン基板１０１のチップ分離領域に所望の仕上がり厚さよりやや深い分離溝１０２を形成した後、当該シリコン基板１０１を粘着テープ１０３で支持基板１０４に貼り付け、図２１に示すようにシリコン基板１０１の裏面側より所望の厚みまで当該シリコン基板１０１を研削することでチップ分割を行ういわゆるＤＢＧプロセスが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、分離溝の底まで研削が進むと、シリコン基板にはその主面方向に押される応力が働き、粘着テープの接着性によってはチップずれが発生してしまうという問題がある。さらに、この粘着テープのベースフィルムの伸縮によりチップのピッチがずれてしまい、分離後のチップの転写が正確に行えないという問題もある。また、素子が微細化された場合には、研削が溝に達したときに粘着テープの粘着力では、粘着力不足によりチップを確実に保持することができず、チップが剥離したり、倒れてしまうという問題がある。
【０００５】
また、近年、半導体装置に対してその特性向上や歩留りの向上による低コスト化がより一層求められるようになってきているのに伴い、素子形成時の高密度化が急務となっている。
【０００６】
例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶の場合には、Ｒ、Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤからなる一画素の輝度を制御するために、トランジスタ及びキャパシター等からなる素子が必要となる。現在、大型液晶素子などでは、ガラス基板上にこれらの駆動回路を作り込んでいる。しかしながら、基板の大面積化により、面内での特性のばらつきが大きくなり、許容できなくなりつつある。このため、複数の半導体チップを一つのパッケージで構成するＭＣＭ（Multi-Chip Module）に代表されるように、駆動回路をシリコン基板上などの他の基板上で作製した後に所望の基板上に拡大転写する技術が注目されている。
【０００７】
しかし、ＴＦＴ素子等の数百μｍ□サイズの素子の場合、従来のダイヤモンド鋸歯等を使用するダイシングにより素子分離方法では、ダイヤモンド鋸歯の厚みが例えば３０μｍ〜４０μｍ程度あるため、素子分離領域の幅を大きく設定しなければならない。すなわち、ダイシングにおける切断代を確保するため、素子形成時の素子の高密度化が困難であるという問題がある。
【０００８】
したがって、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて創案されたものであり、基板上に形成された素子を精度良く且つ確実に素子分離し、さらに転写することが可能な素子の分離方法及び転写方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、素子の高密度形成を可能とすることにより半導体装置を安価に提供可能とする素子の分離方法及び転写方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成する素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、素子形成基板の素子が形成された側と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、素子形成基板の複数の素子間を研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
以上のような素子の分離方法では、素子形成基板を薄厚化した後に、エッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域が、例えば５μｍ程度となり、従来のダイシングにより素子分離を行う場合と比べて大幅に狭くなる。そして、このようなエッチングとしては、例えば塩素系ガスを用いたプラズマドライエッチングが好適である。
【００１２】
そして、この素子分離方法では、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、チッピングなどの機械的な切削に起因して素子に悪影響が及ぶことが無く、また、分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離される。
【００１３】
また、以上の目的を達成する本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を、転写基板に転写する素子の転写方法であって、素子形成基板を中間基板に素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、素子形成基板の中間基板と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、素子形成基板の複数の素子間を研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程と、分離された素子を転写基板に転写する転写工程を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
以上のような本発明に係る素子の転写方法では、素子分離を行う際に、素子形成基板を薄厚化した後にエッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域が、例えば５μｍ程度となり、従来のダイシングにより素子分離を行う場合と比べて大幅に狭くなる。そして、このようなエッチングとしては、例えば塩素系ガスを用いたプラズマドライエッチングが好適である。
【００１５】
また、最終的な素子分離工程は機械的な切削に因らないため、チッピングなどの機械的な切削に起因して素子に悪影響が及ぶことが無く、また、分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離され、品質の良好な状態で分離された素子が転写される。
【００１６】
また、以上の目的を達成する素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、素子形成基板の素子が形成された側の主面に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して素子形成基板を薄厚化する研削工程と、連結部を除去して素子を分離する分離工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１７】
以上のような素子の分離方法では、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削し、その後、連結部を除去して素子を分離する。したがって、連結部の存在により、素子分離のプロセスにおいて素子形成基板の主面方向の応力に起因する不具合の発生が防止される。
【００１８】
そして、この素子分離方法では、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、チッピングなどの機械的な切削に起因して素子に悪影響が及ぶことが無く、また、分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離される。
【００１９】
また、以上の目的を達成する本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を、転写基板に転写する素子の転写方法であって、素子形成基板の素子を形成した側の主面の素子間に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、素子形成基板を中間基板に素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、連結部を除去して素子を分離する分離工程と、分離された素子を転写基板に転写する転写工程を備えることを特徴とするものである。
【００２０】
以上のような本発明に係る素子の転写方法では、素子分離を行う際に、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削し、その後、連結部を除去して素子を分離する。したがって、連結部の存在により、素子分離のプロセスにおいて素子形成基板の主面方向の応力に起因する不具合の発生が防止される。
【００２１】
そして、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、チッピングなどの機械的な切削に起因して素子に悪影響が及ぶことが無く、また、分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離され、品質の良好な状態で分離された素子が転写される。
【００２２】
また、本発明においては、中間基板としてレーザー光の照射により形状変化を生じないものを用いるため、レーザ光を用いて素子を剥離する場合においても中間基板が伸縮することが無く、分離された素子のピッチにずれが生じることが防止される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００２４】
まず、第１の実施の形態について説明する。本発明に係る素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、素子形成基板の素子が形成された側と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、素子形成基板の複数の素子間を研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程とを備えるものである。
【００２５】
また、この素子の分離方法を適用した本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を転写基板に転写する素子の転写方法であって、素子形成基板を中間基板に素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、素子形成基板の中間基板と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、素子形成基板の複数の素子間を研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程と、分離された素子を転写基板に転写する転写工程とを備えるものである。
【００２６】
第１の実施の形態では、上記の素子の分離方法及び素子の転写方法を、素子形成基板であるシリコン基板に形成された素子（アクティブチップ）を転写基板に転写する場合を例に説明する。
【００２７】
本発明により素子の分離及び転写を行うには、まず、図１に示すように、ウエハプロセス工程が終了し複数の素子が形成された素子形成基板であるシリコン基板１と中間基板である石英基板とを接着・剥離層により接着する。ここでは、接着・剥離層が剥離層３と接着層４とからなる場合について説明する。まず、シリコン基板１の素子２が形成された側の主面上に樹脂を均一に塗布することにより例えば厚み１０μｍ程度の剥離層３を形成する。ここで、剥離層３は、後述するようにレーザー光を照射した際に、アブレーションを起こして素子を固定材料から剥がす役割をするものである。すなわち、これらの材料をレーザー光で一気に昇華させることで素子２を固定材料から剥がす役割をするものである。したがって、剥離層３としては、レーザー光を照射することによりアブレーションを起こしやすい材料を用いる。また、このときの剥離層３形成後に素子形成基板であるシリコン基板１に反りが生じないように低応力の材料を用いることが好ましい。このような剥離層３を構成する材料としては、例えばポリイミド、エポキシ、シリコン、ビルドアップ材料等を用いることができる。また、剥離層３を形成する際の塗布方法は特に限定されるものではなく、ローラを用いた方法や、スピンコーターなど、従来公知の方法を用いることができる。
【００２８】
次に、図２に示すように、剥離層３が形成されたシリコン基板１の当該剥離層３上に、接着層４として両面が粘着面とされた固着テープを積層し、さらにその上に光透過性材料からなる中間基板として石英基板５を載置して、素子形成基板であるシリコン基板１と中間基板である石英基板５とを接着する。ここで、中間基板は、後述するように剥離層３にレーザー光を照射する際に、レーザー光が透過可能な光透過性を有し、レーザー光を照射しても延びたり収縮したりする等の形状変化を生じないものを用いる。このような中間基板としては、石英基板５の他にも、例えばサファイヤ基板、あるいは無アルカリ性のガラス等が好適である。また、無アルカリ性のガラスとしては、具体的には、１７３７（商品名、コーニング社製）などを用いることができる。
【００２９】
中間基板として、従来の粘着テープを用いた場合には、後の工程で接着層１３にレーザー光を照射した際に、粘着テープが焼けて延びたり収縮したりしてしまうため、分離された素子のピッチにずれが生じてしまい、精度良く転写を行うことができない。この問題は、素子が微細化されるほど影響が大きくなり、転写精度を確保することが困難となる。
【００３０】
しかしながら、本発明においては、中間基板としてレーザー光を照射しても形状変化を生じないものを用いるため、後の工程で素子を分離した際にも素子が保持されている中間基板が伸縮することが無く、分離された素子のピッチにずれが生じることが防止されており、精度良く素子の転写を行うことが可能とされる。
【００３１】
次に、図３に示すように石英基板５に固定されたシリコン基板１を例えば研磨機６により機械的に研削して例えば厚み３０〜１００μｍ程度に薄厚化する。このとき、シリコン基板１は、石英基板５と反対側の主面、すなわち、素子２が形成された側と反対側の主面を研削するがシリコン基板１を研削する手段としては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）やＢＧＡなどを用いることができる。また、本発明においては、シリコン基板１の薄厚化は、このような機械的な研削に限定されるものではなく、例えばドライエッチングによりシリコン基板１を全面的にエッチバックすることによりシリコン基板１を研削することも可能である。
【００３２】
次に、薄厚化したシリコン基板１の裏面、すなわち、上記において研削を施した側の主面に後述するドライエッチングにおいて使用するマスクとして、図４に示すようにＳｉマスク７を形成する。Ｓｉマスク７を形成するには、例えばスピンコートによりシリコン基板１の研削を施した側の主面にレジストなどの樹脂材料を塗布する。次いで、フォトリソグラフィによりパターニングして所望の領域、すなわち、素子領域を開口させる。そして、パターニングされたレジストをマスクとしてＳｉをプラズマＣＶＤにより成膜する。その後、レジストを除去することによりＳｉマスク７を形成することができる。マスク材料としては、塩素系ガスに耐性を有するものであれば特に限定されることはなく、Ｓｉの他に例えばＳｉＯやＳｉ３Ｎ４等を用いることができる。
【００３３】
次いで、薄厚化したシリコン基板１の裏面、すなわち、上記において研削を施した側の主面を、Ｓｉマスク７を用いて塩素系ガス、例えばＣＣｌ４によるプラズマドライエッチングを行う。これにより、Ｓｉマスク７が形成されていない部分、すなわち、素子分離領域のみがエッチングされ、その結果、図５に示すように各素子が分離される。ここで、プラズマドライエッチングに用いる塩素系ガスとしては、ＣＣｌ４の他にＳｉＣｌ４、Ｃｌ２等を用いることができる。
【００３４】
次いで、転写基板である無アルカリガラス基板８に石英基板５上において素子分離された素子２を転写する。まず、無アルカリガラス基板８上に素子２を接着するための接着層９を例えばスクリーン印刷等により塗布して形成する。ここで、転写基板としては、無アルカリガラス等のガラス基板やプラスチック基板等を用いることができる。また、接着層９は、例えばアクリル系樹脂等を用いることができる。そして、接着層９を形成した無アルカリガラス基板８上の所定の位置に石英基板５を位置合わせし、転写する素子２と接着層８とを対向させる。その後、図６に示すように、石英基板５の裏面側、すなわち、シリコン基板１と反対側から、例えば波長２４８ｎｍのクリプトンフッ素（ＫｒＦ）エキシマレーザー光を転写する素子２の上部、すなわち転写する素子２に対応する剥離層３に選択的に照射する。これにより、剥離層３がＫｒＦエキシマレーザー光で一気に昇華させることで素子を石英基板５から引きはがす。すなわち、剥離層３がアブレーションを起こし、素子２は石英基板５から剥離して無アルカリガラス基板８上に形成された接着層９により無アルカリガラス基板８に接着される。以上により、素子分離された素子を中間基板から転写基板に選択的に転写することができる。
【００３５】
以上において説明したように、本発明においては、素子形成基板であるシリコン基板１を薄厚化した後に素子分離領域のみをドライエッチングして各素子２を分離する。従来のダイヤモンド鋸歯等を使用するダイシングにより素子分離を行う場合、回転砥石鋸歯の厚みが例えば３０μｍ〜４０μｍ程度あるため、素子分離領域の幅を大きく設定しなければならず、素子形成基板における素子の高密度形成が図れなかった。
【００３６】
しかしながら、本発明においては、エッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域は、例えば５μｍ程度と、ダイシングにより素子分離を行う場合と比べて大幅に狭くすることが可能である。その結果、素子形成基板に高密度で素子を形成することが可能となり、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【００３７】
また、従来のダイシングによる素子分離の場合、素子分離時の素子のチッピング、すなわち、素子の欠けの発生が顕在化する。しかしながら、上述したように各素子２を分離することにより、従来のダイシングにおいて問題となっていた素子分離時の素子２のチッピング、すなわち素子周辺部の欠けを防止することができ、素子２のチッピングによる不良品の発生を防止することができる。そして、品質の良好な素子を転写することが可能となる。その結果、歩留まりを向上させることができ、生産性を向上させることが可能となるため、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【００３８】
また、ダイシングにより素子分離を行う場合は、チッピング防止のために加工速度を上げることができないため、低速加工となり、素子分離プロセスが著しく長時間化する。しかしながら、本発明においては、素子形成基板全面を一括して素子分離することができるため、素子分離プロセス時間を大幅に短縮することが可能である。したがって、生産性を向上させることができ、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【００３９】
また、本発明において最終的な素子の分離は機械的な切削に因らず、素子自体に無理な応力が加わることが無い。このため、素子自体が薄膜化された場合においても素子分離が素子の品質に影響を与えることはなく、素子の薄膜化と品質との両立を実現することが可能となる。
【００４０】
そして、この素子分離方法では、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、機械的な切削により発生するシリコン基板の主面方向の応力により分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離することが可能とされ、良好な品質の素子を転写することが可能となる。そして、この効果は素子が微細化された場合に特に有効である。
【００４１】
なお、上記においては素子形成基板がシリコン基板１である場合について説明したが、本発明においては、素子形成基板はシリコン基板１に限定されるものではなく、例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体やＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる層を有するものを用いることができ、具体的には、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＧａＮ基板などを例示することができる。
【００４２】
また、上記においては、接着・剥離層が剥離層３と接着層４との２層からなる場合について説明したが、本発明においては接着・剥離層は、剥離層３と接着層４との２層からなるものに限定されず、接着・剥離層は例えば接着剤層単層からなるものであってもよい。すなわち、図７に示すようにシリコン基板１上に接着・剥離層として接着剤層１０が形成され、当該接着材層１０によりシリコン基板１が石英基板５に接着された構成とされても良い。このような構成の場合には、接着・剥離層である接着材層１０にレーザー光を照射すると接着材層１０がレーザー光を吸収してアブレーションを起こすことにより剥離可能となるものである。したがって、接着剤としては、レーザー光を照射することによりアブレーションを起こしやすい材料を用いる。このような接着剤としては、例えばエポキシ系の接着剤を用いることができる。
【００４３】
また、剥離層３にレーザー光を照射する際には、他の素子にレーザー光が当たらないように専用のマスクを用いて石英基板５の全面にレーザー光を照射しても良い。マスクを用いることにより、確実に転写する素子にのみレーザー光を照射することができるため、より確実に選択転写を行うことができる。
【００４４】
また、レーザーブレーションを行う際に剥離層に照射するレーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー光の他にＹＡＧレーザー光などを用いることができる。
【００４５】
また、転写基板である無アルカリガラス基板８上には、上述した接着層９の代わりにシリコン層を設けておくことによっても、中間基板である石英基板５から剥離した素子２を確実に捕獲し、素子２の位置ずれや素子の損傷を防止して転写することが可能である。
【００４６】
次に、本発明に係る他の素子の分離方法及び素子の転写方法について説明する。本発明に係る他の素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、素子形成基板の素子が形成された側の主面に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して素子形成基板を薄厚化する研削工程と、連結部を除去して素子を分離する分離工程とを備えるものである。
【００４７】
また、この素子の転写方法を適用した本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を転写基板に転写する素子の転写方法であって、素子形成基板の素子を形成した側の主面の素子間に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、素子形成基板を中間基板に素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、連結部を除去して素子を分離する分離工程と、分離された素子を転写基板に転写する転写工程とを備えるものである。
【００４８】
第２の実施の形態では、上記の素子の分離方法及び素子の転写方法を、素子形成基板であるシリコン基板に形成された素子（アクティブチップ）を転写基板に転写する場合を例に説明する。
【００４９】
本発明により素子の分離及び転写を行うには、まず、図８に示すように、ウエハプロセス工程が終了し、薄膜、回路パターン等が形成された素子形成基板であるシリコン基板１１の素子１２が形成された側の主面上に接着・剥離層を形成する。ここでは、接着・剥離層が剥離層１３と接着層１５とからなる場合について説明する。
【００５０】
ここで、剥離層１３は、後述するようにレーザー光を照射した際に、アブレーションを起こして素子を固定材料から剥がす役割をするものである。すなわち、これらの材料をこれらの材料をレーザー光で一気に昇華させることで素子１２を固定材料から剥がす役割をするものである。したがって、剥離層１３としては、レーザー光を照射することによりアブレーションを起こしやすい材料を用いる。また、このときの剥離層１３形成後に素子形成基板であるシリコン基板１に反りが生じないように低応力の材料を用いることが好ましい。
【００５１】
このような剥離層１３を構成する材料としては、例えばポリイミド、エポキシ、シリコン、ビルドアップ材料等を用いることができる。また、剥離層１３を形成する際の塗布方法は特に限定されるものではなく、ローラを用いた方法や、スピンコーターなど、従来公知の方法を用いることができる。
【００５２】
また、素子１２を後述する中間基板に確実に接着するため、ゲル状の接着材を用いる。このような接着剤としては、例えばエポキシ系の接着剤を用いることができる。接着剤の塗布方法は特に限定されるものではなく、ローラを用いた方法や、スピンコーターなど、従来公知の方法を用いることができる。
【００５３】
次に、図９に示すように剥離層１３が形成されたシリコン基板１１に、素子１２を分離するための素子分離溝１４を当該剥離層の上から形成する。ここで、シリコン基板の厚みは１ｍｍ程度であり、素子分離溝は例えば１００μｍ程度の深さで形成する。素子分離溝１４の深さは特に限定されるものではなく、素子１２の厚みより大きい値であれば良く、作製される素子１２により適宜設定すればよい。また、シリコン基板１１の素子分離溝１４の形成は、例えば回転ブレードにより形成する方法、シリコン基板１上にレジストを形成してパターニングすることにより素子の分離領域を開口させた後、例えば水酸化カリウム、硝酸、フッ酸系溶液によるウエットエッチングにより形成する方法、またはＣＣｌ４等によるプラズマドライエッチング法などにより行うことができる。
【００５４】
次に、素子分離溝１４が形成されたシリコン基板１１上に接着剤を塗布して接着層１５を形成する。接着剤は、素子分離溝１４に入り込まないように選択的に塗布する。接着剤の塗布方法は特に限定されず、接着剤の付いたローラをシリコン基板１１上で転がすなど、公知の方法を用いることができる。ここで、接着剤は、ゲル状の接着剤を用いる。
【００５５】
次に、剥離層１３、接着層１５が形成されたシリコン基板１１上に図１０に示すように光透過性材料からなる中間基板である石英基板１６を配し、例えば２００℃の温度で３０分の熱処理をすることにより接着剤を加熱硬化させて図１１に示すように石英基板１６をシリコン基板１１に接着する。本発明においては、このようにゲル状の接着剤を用いて素子形成基板であるシリコン基板１１を中間基板である石英基板１６に接着するため、シリコン基板１１が確実に石英基板１６に接着される。その結果、後の工程の途中においても分離した素子１２が石英基板１６から剥がれたり、また、石英基板１６上において倒れたりすることがない。また、中間基板としては、光透過性を有し、レーザー光を照射しても伸びたり収縮したりする等の形状変化を生じないものを用いる。このような中間基板としては、石英基板１６の他にガラス基板が好適である。ここで、中間基板として、従来の粘着テープを用いた場合には、後の工程で接着層１３にレーザー光を照射した際に、粘着テープが焼けて延びたり収縮したりしてしまうため、分離された素子のピッチにずれが生じてしまい、精度良く転写を行うことができない。この問題は、素子が微細化されるほど影響が大きくなり、転写精度を確保することが困難となる。
【００５６】
しかしながら、本発明においては、中間基板としてレーザー光を照射しても形状変化を生じないものを用いるため、後の工程で素子を分離した際にも素子が保持されている中間基板が伸縮することが無く、分離された素子のピッチにずれが生じることが防止されており、精度良く素子の転写を行うことが可能とされる。
【００５７】
次に、図１２に示すようにシリコン基板１１を裏面側から研削して薄厚化する。このとき、シリコン基板１１は、先に設けた素子分離溝１４の底部に所定の厚みの連結部１７を残した状態に研削する。このように、素子分離溝１４の底部に連結部１７を残すことにより素子１２同士が連結された状態が保持されるため、研削により生じるシリコン基板１１の主面方向の応力により素子が剥がれたり、倒れることが防止される。したがって、接着力の比較的弱い接着剤を用いることも可能となり、接着剤の選択の自由度が大きなものとなる。ここで、連結部の厚みは一例として例えば、基板の厚みが７０μm程度の場合には、５μm〜５０μm程度とすることができるが、特に限定されることはなく、適宜変更可能である。
【００５８】
次いで、連結部１７を機械的手段に因らずに除去する。すなわち、石英基板１６の裏面、すなわち上記において研削した側の主面を、例えば塩素系ガスであるＣＣｌ４のプラズマドライエッチングによりエッチングする。これにより、図１３に示すように素子分離溝１４の底部に残された連結部１７が除去され、その結果、各素子が分離される。ここで、プラズマドライエッチングに用いるガスとしては、ＣＣｌ４の他にＳｉＣｌ４、Ｃｌ２等を用いることができる。
【００５９】
次いで、転写基板である無アルカリガラス基板１８に石英基板１６上において素子分離された素子１２を転写する。まず、無アルカリガラス基板１８上に素子１２を接着するための接着層１９を例えばスクリーン印刷等により塗布して形成する。ここで、転写基板としては、無アルカリガラス等のガラス基板やプラスチック基板等を用いることができる。また、接着層１９は、例えばアクリル系樹脂等を用いることができる。そして、接着層１９を形成した無アルカリガラス基板１８上の所定の位置に石英基板１６を位置合わせし、転写する素子１２と接着層１８とを対向させる。その後、図１４に示すように、石英基板１６の裏面側、すなわち、シリコン基板１１と反対側から、例えば波長２４８ｎｍのクリプトンフッ素（ＫｒＦ）エキシマレーザー光を転写する素子２の上部、すなわち転写する素子１２に対応する剥離層３に選択的に照射する。これにより、剥離層１３をＫｒＦエキシマレーザー光で一気に昇華させることで素子１２を石英基板１６から引き剥がす。すなわち、剥離層１３がアブレーションを起こし、素子１２は石英基板１６から剥離して無アルカリガラス基板１８上に形成された接着層１９により無アルカリガラス基板１８に接着される。以上により、素子分離された素子を中間基板から転写基板に選択的に転写することができる。
【００６０】
以上において説明したように、本発明においては、素子形成基板であるシリコン基板１１を薄厚化する際に所定の厚みの連結部１７を残した状態に研削し、当該連結部をエッチングすることにより連結部１７を除去して素子分離を行う。従来のダイシングによる素子分離においては、シリコン基板１１の主面方向の応力が発生するため素子が中間基板上から剥がれたり、中間基板上において倒れたりするという問題があった。そして、素子が微細化されるほど素子と中間基板との接着力を保持することが困難となるため、この問題は、素子が微細化されるほど顕著となる。
【００６１】
しかしながら、本発明においては、連結部１７により、薄厚化の研削の際に生じるシリコン基板１１の主面方向の応力により素子が剥がれたり、倒れたりすることがない。そして、エッチングにより最終的な素子分離を行うため、シリコン基板１１の主面方向の応力が発生することがなく、素子は中間基板の所定の位置に接着された状態で素子分離を行うことができる。また、本発明においては、シリコン基板１１を中間基板である石英基板１６に接着する際にゲル状の接着剤を用いているため、粘着テープなどのゾル状の接着剤を用いた場合と比較して、より確実に素子１２を中間基板である石英基板１６に接着することが可能とされ、素子分離の工程中において素子１２が石英基板１６から剥がれたり、また、石英基板１６上において倒れたりすることがない。
【００６２】
したがって、本発明においては、素子分離時にシリコン基板の主面方向の応力に起因する不良品の発生が防止されている。その結果、歩留まりを向上させることができ、生産性を向上させることが可能となるため、素子の低コスト化を図ることが可能となる。そして、この効果は素子が微細化された場合に特に有効である。
【００６３】
また、ダイシングによる素子分離の場合、回転砥石鋸歯の厚みが例えば３０μｍ〜４０μｍ程度あるため、素子分離領域の幅を大きく設定しなければならず、素子形成基板における素子の高密度形成が図れなかった。しかしながら、本発明においては、最終的な素子分離をエッチングにより行うため、素子分離溝もエッチングで形成することにより、素子分離時の素子分離領域を例えば５μｍ程度と、ダイシングにより素子分離を行う場合と比べて大幅に狭くすることが可能である。その結果、素子形成基板に高密度で素子を形成することが可能となり、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【００６４】
また、ダイシングにより素子分離を行う場合は、チッピング防止のために加工速度を上げることができないため、低速加工となり、素子分離プロセスが著しく長時間化する。しかしながら、本発明においては、素子形成基板全面を一括して素子分離することができるため、素子分離プロセス時間を大幅に短縮することが可能である。したがって、生産性を向上させることができ、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【００６５】
また、本発明における素子の最終的な分離は機械的な切削に因らず、素子自体に無理な応力が加わることが無い。このため、素子自体が薄膜化された場合においても素子分離が素子の品質に影響を与えることはなく、素子の薄膜化と品質との両立を実現することが可能となる。
【００６６】
なお、上記においては素子形成基板がシリコン基板１である場合について説明したが、本発明においては、素子形成基板はシリコン基板１に限定されるものではなく、例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体やＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる層を有するものを用いることができ、具体的には、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＧａＮ基板などを例示することができる。
【００６７】
また、上記においては、接着・剥離層が剥離層１３と接着層１５との２層からなる場合について説明したが、本発明においては接着・剥離層は、剥離層１３と接着層１５との２層からなるものに限定されず、接着・剥離層は例えば接着剤層単層からなるものであってもよい。すなわち、図１５に示すようにシリコン基板１１上に接着・剥離層として接着剤層２０が形成され、当該接着材層２０によりシリコン基板１１が石英基板１６に接着された構成とされても良い。このような構成の場合には、接着・剥離層である接着材層２０にレーザー光を照射すると接着材層１０がレーザー光を吸収してアブレーションを起こすことにより剥離可能となるものである。したがって、接着剤としては、レーザー光を照射することによりアブレーションを起こしやすい材料を用いる。このような接着剤としては、例えばエポキシ系の接着剤を用いることができる。
【００６８】
また、上記においては、シリコン基板１１の裏面全面をエッチングすることにより連結部１７を除去したが、マスクを設けて連結部１７のみをエッチングして連結部１７を除去しても良い。そして、上記においては、ドライエッチングにより連結部１７を除去する場合について説明したが、これに限定されることはなく、ウエットエッチングにより連結部１７を除去することも可能である。
【００６９】
また、剥離層３にレーザー光を照射する際には、他の素子にレーザー光が当たらないように専用のマスクを用いて石英基板５の全面にレーザー光を照射しても良い。マスクを用いることにより、確実に転写する素子にのみレーザー光を照射することができるため、より確実に選択転写を行うことができる。
【００７０】
また、レーザーブレーションを行う際に剥離層に照射するレーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー光の他にＹＡＧレーザー光などを用いることができる。
【００７１】
また、転写基板である無アルカリガラス基板１８上には、上述した接着層１９の代わりにシリコン層を設けておくことによっても、中間基板である石英基板１６から剥離した素子１２を確実に捕獲し、素子１２の位置ずれや素子の損傷を防止して転写することが可能である。
【００７２】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、上述した第２の実施の形態においてエッチングの代わりにレーザー光を用いて素子分離する場合について説明する。
【００７３】
まず、第２の実施の形態と同様にして素子形成基板であるシリコン基板１１を中間基板である石英基板１６に接着し、シリコン基板１１の裏面を研削して図１２に示すように連結部１７を残した状態で薄厚化する。
【００７４】
次いで、転写基板である無アルカリガラス基板１８上に素子１２を接着するための接着層１９を例えばスクリーン印刷等により塗布して形成する。そして、接着層１９を形成した無アルカリガラス基板１８上の所定の位置に石英基板１６を位置合わせし、転写する素子１２と接着層１８とを対向させる。その後、図１４に示すように、石英基板１６の裏面側、すなわち、シリコン基板１１において素子１２が形成された側から、例えば波長２４８ｎｍのクリプトンフッ素（ＫｒＦ）エキシマレーザー光を転写する素子２の上部、すなわち転写する素子１２に対応する剥離層３及び当該素子１２を他の素子と連結している連結部１７に選択的に照射する。これにより、レーザー光が照射された連結部１７のシリコンが昇華し、除去され、その結果、所望の素子１２が分離される。また、これと同時に、剥離層１３をレーザー光で一気に昇華させることにより素子１２を石英基板１６から引き剥がす。すなわち、剥離層１３がアブレーションを起こし、素子１２は石英基板１６から剥離して無アルカリガラス基板１８上に形成された接着層１９により無アルカリガラス基板１８に接着される。ここで、照射エネルギーや波長などのレーザー光の照射条件を選択することにより、シリコンの昇華と剥離層１３のアブレーションとの双方を同時に生じさせ、上記のように素子１２を転写することができる。以上により、素子分離された素子を中間基板から転写基板に選択的に転写することができる。
【００７５】
以上のような方法においても上述した第２の実施の形態において説明した本発明の効果を得ることができ、効率的、且つ確実に素子の分離及び転写を行うことができる。さらに、レーザー光の照射のみで素子の最終的な分離と転写とを行うことができるため、工程を簡略化することができ、またプロセス時間をさらに短縮することが可能である。
【００７６】
また、上記においては、素子の最終的な分離と転写とを同時に行う場合について説明したが、素子の最終的な分離と転写とを同時に行わずに、先に連結部１７を除去し、その後に分離された素子１２の転写を行っても良い。この場合には、連結部１７を除去する際と分離された素子１２を転写する際とでレーザー光の照射条件を変えても良い。また、連結部１７を除去する際には、シリコン基板１１の薄厚化のための研削を施した側からレーザー光を照射しても良い。
【００７７】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。第４の実施の形態では、上述した第３の実施の形態において、素子分離溝１４を先に形成し、その後に剥離層１３を形成する場合について説明する。
【００７８】
まず、図１６に示すように素子形成基板であるシリコン基板１１に素子分離溝１４を形成する。そして、図１７に示すように素子分離溝１４が形成されたシリコン基板１１上に剥離層１３を形成する。このとき、素子分離溝１４に剥離層１３の樹脂が入り込まないようにする。
【００７９】
次いで、図１８に示すように中間基板である石英基板１６の主面にゲル状の接着剤を塗布して接着層１５を形成する。そして、剥離層１３が形成されたシリコン基板１１と、接着層１５が形成された石英基板１６とを剥離層１３と接着層１５とが対向するように重ね合わせ、例えば２００℃の温度で３０分の熱処理をすることにより接着剤を加熱硬化させて石英基板１６をシリコン基板１１に接着する。
【００８０】
次に、図１９に示すようにシリコン基板１１を裏面側から研削して薄厚化する。このとき、シリコン基板１１は、先に設けた素子分離溝１４の底部に所定の厚みの連結部１７を残した状態に研削する。
【００８１】
次いで、転写基板である無アルカリガラス基板１８上に素子１２を接着するための接着層１９を例えばスクリーン印刷等により塗布して形成する。そして、接着層１９を形成した無アルカリガラス基板１８上の所定の位置に石英基板１６を位置合わせし、転写する素子１２と接着層１８とを対向させる。その後、図１４に示すように、石英基板１６の裏面側、すなわち、シリコン基板１１と反対側から、例えば波長２４８ｎｍのクリプトンフッ素（ＫｒＦ）エキシマレーザー光を転写する素子２の上部、すなわち転写する素子１２に対応する剥離層３及び当該素子１２を他の素子と連結している連結部１７に選択的に照射する。これにより、レーザー光が照射された連結部１７のシリコンが昇華し、除去され、その結果、所望の素子１２が分離される。また、これと同時に、剥離層１３がアブレーションを起こし、素子１２は石英基板１６から剥離して無アルカリガラス基板１８上に形成された接着層１９により無アルカリガラス基板１８に接着される。以上により、素子分離された素子を中間基板から転写基板に選択的に転写することができる。
【００８２】
以上のような方法においても上述した第２の実施の形態において説明した本発明の効果を得ることができ、効率的、且つ確実に素子の分離及び転写を行うことが可能である。
【００８３】
【発明の効果】
本発明に係る素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、上記素子形成基板の上記素子が形成された側と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、上記素子形成基板の上記複数の素子間を上記研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程とを備えるものである。
【００８４】
以上のような本発明に係る素子の分離方法では、素子形成基板を薄厚化した後にエッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域を大幅に狭くすることが可能となる。また、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、高品質な状態が保持されたまま確実に素子分離することができる。したがって、素子形成基板における素子の高密度形成が可能となり、もって、半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【００８５】
また、本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を、転写基板に転写する素子の転写方法であって、上記素子形成基板を中間基板に上記素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、上記素子形成基板の上記中間基板と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、上記素子形成基板の上記複数の素子間を上記研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程と、上記分離された素子を転写基板に転写する転写工程とを備えるものである。
【００８６】
以上のような本発明に係る素子の転写方法では、素子分離を行う際に、素子形成基板を薄厚化した後にエッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域を大幅に狭くすることが可能となる。また、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、高品質な状態が保持されたまま確実に素子分離することができ、高品質の素子を転写することができる。したがって、素子形成基板における素子の高密度形成が可能となり、もって、半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【００８７】
また、本発明に係る素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、上記素子形成基板の上記素子が形成された側の主面に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、上記素子形成基板の上記素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して上記素子形成基板を薄厚化する研削工程と、上記連結部を除去して素子を分離する分離工程とを備えるものである。
【００８８】
以上のような本発明に係る素子の分離方法では、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削し、その後、連結部を除去して素子を分離する。したがって、連結部の存在により、素子分離のプロセスにおいて素子形成基板の主面方向の応力に起因する不具合の発生を防止することができる。また、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、高品質な状態が保持されたまま確実に素子分離することができる。したがって、基板上に形成された素子を精度良く且つ確実に素子分離することが可能となり、もって、半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【００８９】
また、本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を、転写基板に転写する素子の転写方法であって、上記素子形成基板の上記素子を形成した側の主面の素子間に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、上記素子形成基板を中間基板に上記素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、上記素子形成基板の上記素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、上記連結部を除去して素子を分離する分離工程と、上記分離された素子を転写基板に転写する転写工程とを備えるものである。
【００９０】
以上のような本発明に係る素子の転写方法では、素子分離を行う際に、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削し、その後、連結部を除去して素子を分離する。したがって、連結部の存在により、素子分離のプロセスにおいて素子形成基板の主面方向の応力に起因する不具合の発生が防止することができる。また、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、高品質な状態が保持されたまま確実に素子分離することができ、高品質の素子を精度良く且つ確実に転写することが可能となり、もって、半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図５】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図６】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図７】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図８】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図９】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１２】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１３】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１４】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１５】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１６】本発明に係る第４の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１７】本発明に係る第４の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１８】本発明に係る第４の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１９】本発明に係る第４の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図２０】従来のＤＢＧプロセスを説明する図である。
【図２１】従来のＤＢＧプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１ シリコン基板、２ 素子、３ 剥離層、４ 接着層、５ 石英基板、６ 研磨機、７ Ｓｉマスク、８ 転写基板、９ 接着層
【発明の属する技術分野】
本発明は、素子の分離方法及び素子の転写方法に関し、特に微細素子の分離及び転写に好適な素子の分離方法及び素子の転写方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電子機器等においては、微細な素子、電子部品、電子デバイス、さらにはそれらをプラスチックのような絶縁体に埋め込んだ電子部品等を多数配列することにより構成されたものが広く用いられている。
【０００３】
例えばアクティブマトリクス駆動の発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイの画素は、アクティブマトリクス駆動用素子（駆動チップ）と各色のＬＥＤ素子とにより構成されている。そして、駆動チップとＬＥＤ素子とが同一基板上に配置されるが、駆動素子の厚みが厚い場合にはＬＥＤ素子からの発光を効率良く利用することができないため、バルクシリコン基板から作製する駆動チップはＬＥＤ素子の厚みに合わせて数十μｍ程度まで薄膜化する必要がある。この駆動チップは、ウエハプロセス工程においては基板厚みが１ｍｍ程度あるため、これを薄膜化及び画素チップサイズの１ｍｍ各以下にペレタイズする必要がある。ペレタイズするために、従来は、図２０に示すようにプロセス工程の終了したシリコン基板１０１のチップ分離領域に所望の仕上がり厚さよりやや深い分離溝１０２を形成した後、当該シリコン基板１０１を粘着テープ１０３で支持基板１０４に貼り付け、図２１に示すようにシリコン基板１０１の裏面側より所望の厚みまで当該シリコン基板１０１を研削することでチップ分割を行ういわゆるＤＢＧプロセスが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、分離溝の底まで研削が進むと、シリコン基板にはその主面方向に押される応力が働き、粘着テープの接着性によってはチップずれが発生してしまうという問題がある。さらに、この粘着テープのベースフィルムの伸縮によりチップのピッチがずれてしまい、分離後のチップの転写が正確に行えないという問題もある。また、素子が微細化された場合には、研削が溝に達したときに粘着テープの粘着力では、粘着力不足によりチップを確実に保持することができず、チップが剥離したり、倒れてしまうという問題がある。
【０００５】
また、近年、半導体装置に対してその特性向上や歩留りの向上による低コスト化がより一層求められるようになってきているのに伴い、素子形成時の高密度化が急務となっている。
【０００６】
例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶の場合には、Ｒ、Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤからなる一画素の輝度を制御するために、トランジスタ及びキャパシター等からなる素子が必要となる。現在、大型液晶素子などでは、ガラス基板上にこれらの駆動回路を作り込んでいる。しかしながら、基板の大面積化により、面内での特性のばらつきが大きくなり、許容できなくなりつつある。このため、複数の半導体チップを一つのパッケージで構成するＭＣＭ（Multi-Chip Module）に代表されるように、駆動回路をシリコン基板上などの他の基板上で作製した後に所望の基板上に拡大転写する技術が注目されている。
【０００７】
しかし、ＴＦＴ素子等の数百μｍ□サイズの素子の場合、従来のダイヤモンド鋸歯等を使用するダイシングにより素子分離方法では、ダイヤモンド鋸歯の厚みが例えば３０μｍ〜４０μｍ程度あるため、素子分離領域の幅を大きく設定しなければならない。すなわち、ダイシングにおける切断代を確保するため、素子形成時の素子の高密度化が困難であるという問題がある。
【０００８】
したがって、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて創案されたものであり、基板上に形成された素子を精度良く且つ確実に素子分離し、さらに転写することが可能な素子の分離方法及び転写方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、素子の高密度形成を可能とすることにより半導体装置を安価に提供可能とする素子の分離方法及び転写方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成する素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、素子形成基板の素子が形成された側と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、素子形成基板の複数の素子間を研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
以上のような素子の分離方法では、素子形成基板を薄厚化した後に、エッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域が、例えば５μｍ程度となり、従来のダイシングにより素子分離を行う場合と比べて大幅に狭くなる。そして、このようなエッチングとしては、例えば塩素系ガスを用いたプラズマドライエッチングが好適である。
【００１２】
そして、この素子分離方法では、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、チッピングなどの機械的な切削に起因して素子に悪影響が及ぶことが無く、また、分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離される。
【００１３】
また、以上の目的を達成する本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を、転写基板に転写する素子の転写方法であって、素子形成基板を中間基板に素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、素子形成基板の中間基板と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、素子形成基板の複数の素子間を研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程と、分離された素子を転写基板に転写する転写工程を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
以上のような本発明に係る素子の転写方法では、素子分離を行う際に、素子形成基板を薄厚化した後にエッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域が、例えば５μｍ程度となり、従来のダイシングにより素子分離を行う場合と比べて大幅に狭くなる。そして、このようなエッチングとしては、例えば塩素系ガスを用いたプラズマドライエッチングが好適である。
【００１５】
また、最終的な素子分離工程は機械的な切削に因らないため、チッピングなどの機械的な切削に起因して素子に悪影響が及ぶことが無く、また、分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離され、品質の良好な状態で分離された素子が転写される。
【００１６】
また、以上の目的を達成する素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、素子形成基板の素子が形成された側の主面に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して素子形成基板を薄厚化する研削工程と、連結部を除去して素子を分離する分離工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１７】
以上のような素子の分離方法では、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削し、その後、連結部を除去して素子を分離する。したがって、連結部の存在により、素子分離のプロセスにおいて素子形成基板の主面方向の応力に起因する不具合の発生が防止される。
【００１８】
そして、この素子分離方法では、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、チッピングなどの機械的な切削に起因して素子に悪影響が及ぶことが無く、また、分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離される。
【００１９】
また、以上の目的を達成する本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を、転写基板に転写する素子の転写方法であって、素子形成基板の素子を形成した側の主面の素子間に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、素子形成基板を中間基板に素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、連結部を除去して素子を分離する分離工程と、分離された素子を転写基板に転写する転写工程を備えることを特徴とするものである。
【００２０】
以上のような本発明に係る素子の転写方法では、素子分離を行う際に、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削し、その後、連結部を除去して素子を分離する。したがって、連結部の存在により、素子分離のプロセスにおいて素子形成基板の主面方向の応力に起因する不具合の発生が防止される。
【００２１】
そして、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、チッピングなどの機械的な切削に起因して素子に悪影響が及ぶことが無く、また、分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離され、品質の良好な状態で分離された素子が転写される。
【００２２】
また、本発明においては、中間基板としてレーザー光の照射により形状変化を生じないものを用いるため、レーザ光を用いて素子を剥離する場合においても中間基板が伸縮することが無く、分離された素子のピッチにずれが生じることが防止される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００２４】
まず、第１の実施の形態について説明する。本発明に係る素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、素子形成基板の素子が形成された側と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、素子形成基板の複数の素子間を研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程とを備えるものである。
【００２５】
また、この素子の分離方法を適用した本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を転写基板に転写する素子の転写方法であって、素子形成基板を中間基板に素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、素子形成基板の中間基板と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、素子形成基板の複数の素子間を研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程と、分離された素子を転写基板に転写する転写工程とを備えるものである。
【００２６】
第１の実施の形態では、上記の素子の分離方法及び素子の転写方法を、素子形成基板であるシリコン基板に形成された素子（アクティブチップ）を転写基板に転写する場合を例に説明する。
【００２７】
本発明により素子の分離及び転写を行うには、まず、図１に示すように、ウエハプロセス工程が終了し複数の素子が形成された素子形成基板であるシリコン基板１と中間基板である石英基板とを接着・剥離層により接着する。ここでは、接着・剥離層が剥離層３と接着層４とからなる場合について説明する。まず、シリコン基板１の素子２が形成された側の主面上に樹脂を均一に塗布することにより例えば厚み１０μｍ程度の剥離層３を形成する。ここで、剥離層３は、後述するようにレーザー光を照射した際に、アブレーションを起こして素子を固定材料から剥がす役割をするものである。すなわち、これらの材料をレーザー光で一気に昇華させることで素子２を固定材料から剥がす役割をするものである。したがって、剥離層３としては、レーザー光を照射することによりアブレーションを起こしやすい材料を用いる。また、このときの剥離層３形成後に素子形成基板であるシリコン基板１に反りが生じないように低応力の材料を用いることが好ましい。このような剥離層３を構成する材料としては、例えばポリイミド、エポキシ、シリコン、ビルドアップ材料等を用いることができる。また、剥離層３を形成する際の塗布方法は特に限定されるものではなく、ローラを用いた方法や、スピンコーターなど、従来公知の方法を用いることができる。
【００２８】
次に、図２に示すように、剥離層３が形成されたシリコン基板１の当該剥離層３上に、接着層４として両面が粘着面とされた固着テープを積層し、さらにその上に光透過性材料からなる中間基板として石英基板５を載置して、素子形成基板であるシリコン基板１と中間基板である石英基板５とを接着する。ここで、中間基板は、後述するように剥離層３にレーザー光を照射する際に、レーザー光が透過可能な光透過性を有し、レーザー光を照射しても延びたり収縮したりする等の形状変化を生じないものを用いる。このような中間基板としては、石英基板５の他にも、例えばサファイヤ基板、あるいは無アルカリ性のガラス等が好適である。また、無アルカリ性のガラスとしては、具体的には、１７３７（商品名、コーニング社製）などを用いることができる。
【００２９】
中間基板として、従来の粘着テープを用いた場合には、後の工程で接着層１３にレーザー光を照射した際に、粘着テープが焼けて延びたり収縮したりしてしまうため、分離された素子のピッチにずれが生じてしまい、精度良く転写を行うことができない。この問題は、素子が微細化されるほど影響が大きくなり、転写精度を確保することが困難となる。
【００３０】
しかしながら、本発明においては、中間基板としてレーザー光を照射しても形状変化を生じないものを用いるため、後の工程で素子を分離した際にも素子が保持されている中間基板が伸縮することが無く、分離された素子のピッチにずれが生じることが防止されており、精度良く素子の転写を行うことが可能とされる。
【００３１】
次に、図３に示すように石英基板５に固定されたシリコン基板１を例えば研磨機６により機械的に研削して例えば厚み３０〜１００μｍ程度に薄厚化する。このとき、シリコン基板１は、石英基板５と反対側の主面、すなわち、素子２が形成された側と反対側の主面を研削するがシリコン基板１を研削する手段としては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）やＢＧＡなどを用いることができる。また、本発明においては、シリコン基板１の薄厚化は、このような機械的な研削に限定されるものではなく、例えばドライエッチングによりシリコン基板１を全面的にエッチバックすることによりシリコン基板１を研削することも可能である。
【００３２】
次に、薄厚化したシリコン基板１の裏面、すなわち、上記において研削を施した側の主面に後述するドライエッチングにおいて使用するマスクとして、図４に示すようにＳｉマスク７を形成する。Ｓｉマスク７を形成するには、例えばスピンコートによりシリコン基板１の研削を施した側の主面にレジストなどの樹脂材料を塗布する。次いで、フォトリソグラフィによりパターニングして所望の領域、すなわち、素子領域を開口させる。そして、パターニングされたレジストをマスクとしてＳｉをプラズマＣＶＤにより成膜する。その後、レジストを除去することによりＳｉマスク７を形成することができる。マスク材料としては、塩素系ガスに耐性を有するものであれば特に限定されることはなく、Ｓｉの他に例えばＳｉＯやＳｉ３Ｎ４等を用いることができる。
【００３３】
次いで、薄厚化したシリコン基板１の裏面、すなわち、上記において研削を施した側の主面を、Ｓｉマスク７を用いて塩素系ガス、例えばＣＣｌ４によるプラズマドライエッチングを行う。これにより、Ｓｉマスク７が形成されていない部分、すなわち、素子分離領域のみがエッチングされ、その結果、図５に示すように各素子が分離される。ここで、プラズマドライエッチングに用いる塩素系ガスとしては、ＣＣｌ４の他にＳｉＣｌ４、Ｃｌ２等を用いることができる。
【００３４】
次いで、転写基板である無アルカリガラス基板８に石英基板５上において素子分離された素子２を転写する。まず、無アルカリガラス基板８上に素子２を接着するための接着層９を例えばスクリーン印刷等により塗布して形成する。ここで、転写基板としては、無アルカリガラス等のガラス基板やプラスチック基板等を用いることができる。また、接着層９は、例えばアクリル系樹脂等を用いることができる。そして、接着層９を形成した無アルカリガラス基板８上の所定の位置に石英基板５を位置合わせし、転写する素子２と接着層８とを対向させる。その後、図６に示すように、石英基板５の裏面側、すなわち、シリコン基板１と反対側から、例えば波長２４８ｎｍのクリプトンフッ素（ＫｒＦ）エキシマレーザー光を転写する素子２の上部、すなわち転写する素子２に対応する剥離層３に選択的に照射する。これにより、剥離層３がＫｒＦエキシマレーザー光で一気に昇華させることで素子を石英基板５から引きはがす。すなわち、剥離層３がアブレーションを起こし、素子２は石英基板５から剥離して無アルカリガラス基板８上に形成された接着層９により無アルカリガラス基板８に接着される。以上により、素子分離された素子を中間基板から転写基板に選択的に転写することができる。
【００３５】
以上において説明したように、本発明においては、素子形成基板であるシリコン基板１を薄厚化した後に素子分離領域のみをドライエッチングして各素子２を分離する。従来のダイヤモンド鋸歯等を使用するダイシングにより素子分離を行う場合、回転砥石鋸歯の厚みが例えば３０μｍ〜４０μｍ程度あるため、素子分離領域の幅を大きく設定しなければならず、素子形成基板における素子の高密度形成が図れなかった。
【００３６】
しかしながら、本発明においては、エッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域は、例えば５μｍ程度と、ダイシングにより素子分離を行う場合と比べて大幅に狭くすることが可能である。その結果、素子形成基板に高密度で素子を形成することが可能となり、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【００３７】
また、従来のダイシングによる素子分離の場合、素子分離時の素子のチッピング、すなわち、素子の欠けの発生が顕在化する。しかしながら、上述したように各素子２を分離することにより、従来のダイシングにおいて問題となっていた素子分離時の素子２のチッピング、すなわち素子周辺部の欠けを防止することができ、素子２のチッピングによる不良品の発生を防止することができる。そして、品質の良好な素子を転写することが可能となる。その結果、歩留まりを向上させることができ、生産性を向上させることが可能となるため、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【００３８】
また、ダイシングにより素子分離を行う場合は、チッピング防止のために加工速度を上げることができないため、低速加工となり、素子分離プロセスが著しく長時間化する。しかしながら、本発明においては、素子形成基板全面を一括して素子分離することができるため、素子分離プロセス時間を大幅に短縮することが可能である。したがって、生産性を向上させることができ、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【００３９】
また、本発明において最終的な素子の分離は機械的な切削に因らず、素子自体に無理な応力が加わることが無い。このため、素子自体が薄膜化された場合においても素子分離が素子の品質に影響を与えることはなく、素子の薄膜化と品質との両立を実現することが可能となる。
【００４０】
そして、この素子分離方法では、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、機械的な切削により発生するシリコン基板の主面方向の応力により分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離することが可能とされ、良好な品質の素子を転写することが可能となる。そして、この効果は素子が微細化された場合に特に有効である。
【００４１】
なお、上記においては素子形成基板がシリコン基板１である場合について説明したが、本発明においては、素子形成基板はシリコン基板１に限定されるものではなく、例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体やＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる層を有するものを用いることができ、具体的には、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＧａＮ基板などを例示することができる。
【００４２】
また、上記においては、接着・剥離層が剥離層３と接着層４との２層からなる場合について説明したが、本発明においては接着・剥離層は、剥離層３と接着層４との２層からなるものに限定されず、接着・剥離層は例えば接着剤層単層からなるものであってもよい。すなわち、図７に示すようにシリコン基板１上に接着・剥離層として接着剤層１０が形成され、当該接着材層１０によりシリコン基板１が石英基板５に接着された構成とされても良い。このような構成の場合には、接着・剥離層である接着材層１０にレーザー光を照射すると接着材層１０がレーザー光を吸収してアブレーションを起こすことにより剥離可能となるものである。したがって、接着剤としては、レーザー光を照射することによりアブレーションを起こしやすい材料を用いる。このような接着剤としては、例えばエポキシ系の接着剤を用いることができる。
【００４３】
また、剥離層３にレーザー光を照射する際には、他の素子にレーザー光が当たらないように専用のマスクを用いて石英基板５の全面にレーザー光を照射しても良い。マスクを用いることにより、確実に転写する素子にのみレーザー光を照射することができるため、より確実に選択転写を行うことができる。
【００４４】
また、レーザーブレーションを行う際に剥離層に照射するレーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー光の他にＹＡＧレーザー光などを用いることができる。
【００４５】
また、転写基板である無アルカリガラス基板８上には、上述した接着層９の代わりにシリコン層を設けておくことによっても、中間基板である石英基板５から剥離した素子２を確実に捕獲し、素子２の位置ずれや素子の損傷を防止して転写することが可能である。
【００４６】
次に、本発明に係る他の素子の分離方法及び素子の転写方法について説明する。本発明に係る他の素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、素子形成基板の素子が形成された側の主面に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して素子形成基板を薄厚化する研削工程と、連結部を除去して素子を分離する分離工程とを備えるものである。
【００４７】
また、この素子の転写方法を適用した本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を転写基板に転写する素子の転写方法であって、素子形成基板の素子を形成した側の主面の素子間に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、素子形成基板を中間基板に素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、連結部を除去して素子を分離する分離工程と、分離された素子を転写基板に転写する転写工程とを備えるものである。
【００４８】
第２の実施の形態では、上記の素子の分離方法及び素子の転写方法を、素子形成基板であるシリコン基板に形成された素子（アクティブチップ）を転写基板に転写する場合を例に説明する。
【００４９】
本発明により素子の分離及び転写を行うには、まず、図８に示すように、ウエハプロセス工程が終了し、薄膜、回路パターン等が形成された素子形成基板であるシリコン基板１１の素子１２が形成された側の主面上に接着・剥離層を形成する。ここでは、接着・剥離層が剥離層１３と接着層１５とからなる場合について説明する。
【００５０】
ここで、剥離層１３は、後述するようにレーザー光を照射した際に、アブレーションを起こして素子を固定材料から剥がす役割をするものである。すなわち、これらの材料をこれらの材料をレーザー光で一気に昇華させることで素子１２を固定材料から剥がす役割をするものである。したがって、剥離層１３としては、レーザー光を照射することによりアブレーションを起こしやすい材料を用いる。また、このときの剥離層１３形成後に素子形成基板であるシリコン基板１に反りが生じないように低応力の材料を用いることが好ましい。
【００５１】
このような剥離層１３を構成する材料としては、例えばポリイミド、エポキシ、シリコン、ビルドアップ材料等を用いることができる。また、剥離層１３を形成する際の塗布方法は特に限定されるものではなく、ローラを用いた方法や、スピンコーターなど、従来公知の方法を用いることができる。
【００５２】
また、素子１２を後述する中間基板に確実に接着するため、ゲル状の接着材を用いる。このような接着剤としては、例えばエポキシ系の接着剤を用いることができる。接着剤の塗布方法は特に限定されるものではなく、ローラを用いた方法や、スピンコーターなど、従来公知の方法を用いることができる。
【００５３】
次に、図９に示すように剥離層１３が形成されたシリコン基板１１に、素子１２を分離するための素子分離溝１４を当該剥離層の上から形成する。ここで、シリコン基板の厚みは１ｍｍ程度であり、素子分離溝は例えば１００μｍ程度の深さで形成する。素子分離溝１４の深さは特に限定されるものではなく、素子１２の厚みより大きい値であれば良く、作製される素子１２により適宜設定すればよい。また、シリコン基板１１の素子分離溝１４の形成は、例えば回転ブレードにより形成する方法、シリコン基板１上にレジストを形成してパターニングすることにより素子の分離領域を開口させた後、例えば水酸化カリウム、硝酸、フッ酸系溶液によるウエットエッチングにより形成する方法、またはＣＣｌ４等によるプラズマドライエッチング法などにより行うことができる。
【００５４】
次に、素子分離溝１４が形成されたシリコン基板１１上に接着剤を塗布して接着層１５を形成する。接着剤は、素子分離溝１４に入り込まないように選択的に塗布する。接着剤の塗布方法は特に限定されず、接着剤の付いたローラをシリコン基板１１上で転がすなど、公知の方法を用いることができる。ここで、接着剤は、ゲル状の接着剤を用いる。
【００５５】
次に、剥離層１３、接着層１５が形成されたシリコン基板１１上に図１０に示すように光透過性材料からなる中間基板である石英基板１６を配し、例えば２００℃の温度で３０分の熱処理をすることにより接着剤を加熱硬化させて図１１に示すように石英基板１６をシリコン基板１１に接着する。本発明においては、このようにゲル状の接着剤を用いて素子形成基板であるシリコン基板１１を中間基板である石英基板１６に接着するため、シリコン基板１１が確実に石英基板１６に接着される。その結果、後の工程の途中においても分離した素子１２が石英基板１６から剥がれたり、また、石英基板１６上において倒れたりすることがない。また、中間基板としては、光透過性を有し、レーザー光を照射しても伸びたり収縮したりする等の形状変化を生じないものを用いる。このような中間基板としては、石英基板１６の他にガラス基板が好適である。ここで、中間基板として、従来の粘着テープを用いた場合には、後の工程で接着層１３にレーザー光を照射した際に、粘着テープが焼けて延びたり収縮したりしてしまうため、分離された素子のピッチにずれが生じてしまい、精度良く転写を行うことができない。この問題は、素子が微細化されるほど影響が大きくなり、転写精度を確保することが困難となる。
【００５６】
しかしながら、本発明においては、中間基板としてレーザー光を照射しても形状変化を生じないものを用いるため、後の工程で素子を分離した際にも素子が保持されている中間基板が伸縮することが無く、分離された素子のピッチにずれが生じることが防止されており、精度良く素子の転写を行うことが可能とされる。
【００５７】
次に、図１２に示すようにシリコン基板１１を裏面側から研削して薄厚化する。このとき、シリコン基板１１は、先に設けた素子分離溝１４の底部に所定の厚みの連結部１７を残した状態に研削する。このように、素子分離溝１４の底部に連結部１７を残すことにより素子１２同士が連結された状態が保持されるため、研削により生じるシリコン基板１１の主面方向の応力により素子が剥がれたり、倒れることが防止される。したがって、接着力の比較的弱い接着剤を用いることも可能となり、接着剤の選択の自由度が大きなものとなる。ここで、連結部の厚みは一例として例えば、基板の厚みが７０μm程度の場合には、５μm〜５０μm程度とすることができるが、特に限定されることはなく、適宜変更可能である。
【００５８】
次いで、連結部１７を機械的手段に因らずに除去する。すなわち、石英基板１６の裏面、すなわち上記において研削した側の主面を、例えば塩素系ガスであるＣＣｌ４のプラズマドライエッチングによりエッチングする。これにより、図１３に示すように素子分離溝１４の底部に残された連結部１７が除去され、その結果、各素子が分離される。ここで、プラズマドライエッチングに用いるガスとしては、ＣＣｌ４の他にＳｉＣｌ４、Ｃｌ２等を用いることができる。
【００５９】
次いで、転写基板である無アルカリガラス基板１８に石英基板１６上において素子分離された素子１２を転写する。まず、無アルカリガラス基板１８上に素子１２を接着するための接着層１９を例えばスクリーン印刷等により塗布して形成する。ここで、転写基板としては、無アルカリガラス等のガラス基板やプラスチック基板等を用いることができる。また、接着層１９は、例えばアクリル系樹脂等を用いることができる。そして、接着層１９を形成した無アルカリガラス基板１８上の所定の位置に石英基板１６を位置合わせし、転写する素子１２と接着層１８とを対向させる。その後、図１４に示すように、石英基板１６の裏面側、すなわち、シリコン基板１１と反対側から、例えば波長２４８ｎｍのクリプトンフッ素（ＫｒＦ）エキシマレーザー光を転写する素子２の上部、すなわち転写する素子１２に対応する剥離層３に選択的に照射する。これにより、剥離層１３をＫｒＦエキシマレーザー光で一気に昇華させることで素子１２を石英基板１６から引き剥がす。すなわち、剥離層１３がアブレーションを起こし、素子１２は石英基板１６から剥離して無アルカリガラス基板１８上に形成された接着層１９により無アルカリガラス基板１８に接着される。以上により、素子分離された素子を中間基板から転写基板に選択的に転写することができる。
【００６０】
以上において説明したように、本発明においては、素子形成基板であるシリコン基板１１を薄厚化する際に所定の厚みの連結部１７を残した状態に研削し、当該連結部をエッチングすることにより連結部１７を除去して素子分離を行う。従来のダイシングによる素子分離においては、シリコン基板１１の主面方向の応力が発生するため素子が中間基板上から剥がれたり、中間基板上において倒れたりするという問題があった。そして、素子が微細化されるほど素子と中間基板との接着力を保持することが困難となるため、この問題は、素子が微細化されるほど顕著となる。
【００６１】
しかしながら、本発明においては、連結部１７により、薄厚化の研削の際に生じるシリコン基板１１の主面方向の応力により素子が剥がれたり、倒れたりすることがない。そして、エッチングにより最終的な素子分離を行うため、シリコン基板１１の主面方向の応力が発生することがなく、素子は中間基板の所定の位置に接着された状態で素子分離を行うことができる。また、本発明においては、シリコン基板１１を中間基板である石英基板１６に接着する際にゲル状の接着剤を用いているため、粘着テープなどのゾル状の接着剤を用いた場合と比較して、より確実に素子１２を中間基板である石英基板１６に接着することが可能とされ、素子分離の工程中において素子１２が石英基板１６から剥がれたり、また、石英基板１６上において倒れたりすることがない。
【００６２】
したがって、本発明においては、素子分離時にシリコン基板の主面方向の応力に起因する不良品の発生が防止されている。その結果、歩留まりを向上させることができ、生産性を向上させることが可能となるため、素子の低コスト化を図ることが可能となる。そして、この効果は素子が微細化された場合に特に有効である。
【００６３】
また、ダイシングによる素子分離の場合、回転砥石鋸歯の厚みが例えば３０μｍ〜４０μｍ程度あるため、素子分離領域の幅を大きく設定しなければならず、素子形成基板における素子の高密度形成が図れなかった。しかしながら、本発明においては、最終的な素子分離をエッチングにより行うため、素子分離溝もエッチングで形成することにより、素子分離時の素子分離領域を例えば５μｍ程度と、ダイシングにより素子分離を行う場合と比べて大幅に狭くすることが可能である。その結果、素子形成基板に高密度で素子を形成することが可能となり、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【００６４】
また、ダイシングにより素子分離を行う場合は、チッピング防止のために加工速度を上げることができないため、低速加工となり、素子分離プロセスが著しく長時間化する。しかしながら、本発明においては、素子形成基板全面を一括して素子分離することができるため、素子分離プロセス時間を大幅に短縮することが可能である。したがって、生産性を向上させることができ、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【００６５】
また、本発明における素子の最終的な分離は機械的な切削に因らず、素子自体に無理な応力が加わることが無い。このため、素子自体が薄膜化された場合においても素子分離が素子の品質に影響を与えることはなく、素子の薄膜化と品質との両立を実現することが可能となる。
【００６６】
なお、上記においては素子形成基板がシリコン基板１である場合について説明したが、本発明においては、素子形成基板はシリコン基板１に限定されるものではなく、例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体やＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる層を有するものを用いることができ、具体的には、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＧａＮ基板などを例示することができる。
【００６７】
また、上記においては、接着・剥離層が剥離層１３と接着層１５との２層からなる場合について説明したが、本発明においては接着・剥離層は、剥離層１３と接着層１５との２層からなるものに限定されず、接着・剥離層は例えば接着剤層単層からなるものであってもよい。すなわち、図１５に示すようにシリコン基板１１上に接着・剥離層として接着剤層２０が形成され、当該接着材層２０によりシリコン基板１１が石英基板１６に接着された構成とされても良い。このような構成の場合には、接着・剥離層である接着材層２０にレーザー光を照射すると接着材層１０がレーザー光を吸収してアブレーションを起こすことにより剥離可能となるものである。したがって、接着剤としては、レーザー光を照射することによりアブレーションを起こしやすい材料を用いる。このような接着剤としては、例えばエポキシ系の接着剤を用いることができる。
【００６８】
また、上記においては、シリコン基板１１の裏面全面をエッチングすることにより連結部１７を除去したが、マスクを設けて連結部１７のみをエッチングして連結部１７を除去しても良い。そして、上記においては、ドライエッチングにより連結部１７を除去する場合について説明したが、これに限定されることはなく、ウエットエッチングにより連結部１７を除去することも可能である。
【００６９】
また、剥離層３にレーザー光を照射する際には、他の素子にレーザー光が当たらないように専用のマスクを用いて石英基板５の全面にレーザー光を照射しても良い。マスクを用いることにより、確実に転写する素子にのみレーザー光を照射することができるため、より確実に選択転写を行うことができる。
【００７０】
また、レーザーブレーションを行う際に剥離層に照射するレーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー光の他にＹＡＧレーザー光などを用いることができる。
【００７１】
また、転写基板である無アルカリガラス基板１８上には、上述した接着層１９の代わりにシリコン層を設けておくことによっても、中間基板である石英基板１６から剥離した素子１２を確実に捕獲し、素子１２の位置ずれや素子の損傷を防止して転写することが可能である。
【００７２】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、上述した第２の実施の形態においてエッチングの代わりにレーザー光を用いて素子分離する場合について説明する。
【００７３】
まず、第２の実施の形態と同様にして素子形成基板であるシリコン基板１１を中間基板である石英基板１６に接着し、シリコン基板１１の裏面を研削して図１２に示すように連結部１７を残した状態で薄厚化する。
【００７４】
次いで、転写基板である無アルカリガラス基板１８上に素子１２を接着するための接着層１９を例えばスクリーン印刷等により塗布して形成する。そして、接着層１９を形成した無アルカリガラス基板１８上の所定の位置に石英基板１６を位置合わせし、転写する素子１２と接着層１８とを対向させる。その後、図１４に示すように、石英基板１６の裏面側、すなわち、シリコン基板１１において素子１２が形成された側から、例えば波長２４８ｎｍのクリプトンフッ素（ＫｒＦ）エキシマレーザー光を転写する素子２の上部、すなわち転写する素子１２に対応する剥離層３及び当該素子１２を他の素子と連結している連結部１７に選択的に照射する。これにより、レーザー光が照射された連結部１７のシリコンが昇華し、除去され、その結果、所望の素子１２が分離される。また、これと同時に、剥離層１３をレーザー光で一気に昇華させることにより素子１２を石英基板１６から引き剥がす。すなわち、剥離層１３がアブレーションを起こし、素子１２は石英基板１６から剥離して無アルカリガラス基板１８上に形成された接着層１９により無アルカリガラス基板１８に接着される。ここで、照射エネルギーや波長などのレーザー光の照射条件を選択することにより、シリコンの昇華と剥離層１３のアブレーションとの双方を同時に生じさせ、上記のように素子１２を転写することができる。以上により、素子分離された素子を中間基板から転写基板に選択的に転写することができる。
【００７５】
以上のような方法においても上述した第２の実施の形態において説明した本発明の効果を得ることができ、効率的、且つ確実に素子の分離及び転写を行うことができる。さらに、レーザー光の照射のみで素子の最終的な分離と転写とを行うことができるため、工程を簡略化することができ、またプロセス時間をさらに短縮することが可能である。
【００７６】
また、上記においては、素子の最終的な分離と転写とを同時に行う場合について説明したが、素子の最終的な分離と転写とを同時に行わずに、先に連結部１７を除去し、その後に分離された素子１２の転写を行っても良い。この場合には、連結部１７を除去する際と分離された素子１２を転写する際とでレーザー光の照射条件を変えても良い。また、連結部１７を除去する際には、シリコン基板１１の薄厚化のための研削を施した側からレーザー光を照射しても良い。
【００７７】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。第４の実施の形態では、上述した第３の実施の形態において、素子分離溝１４を先に形成し、その後に剥離層１３を形成する場合について説明する。
【００７８】
まず、図１６に示すように素子形成基板であるシリコン基板１１に素子分離溝１４を形成する。そして、図１７に示すように素子分離溝１４が形成されたシリコン基板１１上に剥離層１３を形成する。このとき、素子分離溝１４に剥離層１３の樹脂が入り込まないようにする。
【００７９】
次いで、図１８に示すように中間基板である石英基板１６の主面にゲル状の接着剤を塗布して接着層１５を形成する。そして、剥離層１３が形成されたシリコン基板１１と、接着層１５が形成された石英基板１６とを剥離層１３と接着層１５とが対向するように重ね合わせ、例えば２００℃の温度で３０分の熱処理をすることにより接着剤を加熱硬化させて石英基板１６をシリコン基板１１に接着する。
【００８０】
次に、図１９に示すようにシリコン基板１１を裏面側から研削して薄厚化する。このとき、シリコン基板１１は、先に設けた素子分離溝１４の底部に所定の厚みの連結部１７を残した状態に研削する。
【００８１】
次いで、転写基板である無アルカリガラス基板１８上に素子１２を接着するための接着層１９を例えばスクリーン印刷等により塗布して形成する。そして、接着層１９を形成した無アルカリガラス基板１８上の所定の位置に石英基板１６を位置合わせし、転写する素子１２と接着層１８とを対向させる。その後、図１４に示すように、石英基板１６の裏面側、すなわち、シリコン基板１１と反対側から、例えば波長２４８ｎｍのクリプトンフッ素（ＫｒＦ）エキシマレーザー光を転写する素子２の上部、すなわち転写する素子１２に対応する剥離層３及び当該素子１２を他の素子と連結している連結部１７に選択的に照射する。これにより、レーザー光が照射された連結部１７のシリコンが昇華し、除去され、その結果、所望の素子１２が分離される。また、これと同時に、剥離層１３がアブレーションを起こし、素子１２は石英基板１６から剥離して無アルカリガラス基板１８上に形成された接着層１９により無アルカリガラス基板１８に接着される。以上により、素子分離された素子を中間基板から転写基板に選択的に転写することができる。
【００８２】
以上のような方法においても上述した第２の実施の形態において説明した本発明の効果を得ることができ、効率的、且つ確実に素子の分離及び転写を行うことが可能である。
【００８３】
【発明の効果】
本発明に係る素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、上記素子形成基板の上記素子が形成された側と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、上記素子形成基板の上記複数の素子間を上記研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程とを備えるものである。
【００８４】
以上のような本発明に係る素子の分離方法では、素子形成基板を薄厚化した後にエッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域を大幅に狭くすることが可能となる。また、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、高品質な状態が保持されたまま確実に素子分離することができる。したがって、素子形成基板における素子の高密度形成が可能となり、もって、半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【００８５】
また、本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を、転写基板に転写する素子の転写方法であって、上記素子形成基板を中間基板に上記素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、上記素子形成基板の上記中間基板と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、上記素子形成基板の上記複数の素子間を上記研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程と、上記分離された素子を転写基板に転写する転写工程とを備えるものである。
【００８６】
以上のような本発明に係る素子の転写方法では、素子分離を行う際に、素子形成基板を薄厚化した後にエッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域を大幅に狭くすることが可能となる。また、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、高品質な状態が保持されたまま確実に素子分離することができ、高品質の素子を転写することができる。したがって、素子形成基板における素子の高密度形成が可能となり、もって、半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【００８７】
また、本発明に係る素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、上記素子形成基板の上記素子が形成された側の主面に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、上記素子形成基板の上記素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して上記素子形成基板を薄厚化する研削工程と、上記連結部を除去して素子を分離する分離工程とを備えるものである。
【００８８】
以上のような本発明に係る素子の分離方法では、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削し、その後、連結部を除去して素子を分離する。したがって、連結部の存在により、素子分離のプロセスにおいて素子形成基板の主面方向の応力に起因する不具合の発生を防止することができる。また、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、高品質な状態が保持されたまま確実に素子分離することができる。したがって、基板上に形成された素子を精度良く且つ確実に素子分離することが可能となり、もって、半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【００８９】
また、本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を、転写基板に転写する素子の転写方法であって、上記素子形成基板の上記素子を形成した側の主面の素子間に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、上記素子形成基板を中間基板に上記素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、上記素子形成基板の上記素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、上記連結部を除去して素子を分離する分離工程と、上記分離された素子を転写基板に転写する転写工程とを備えるものである。
【００９０】
以上のような本発明に係る素子の転写方法では、素子分離を行う際に、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削し、その後、連結部を除去して素子を分離する。したがって、連結部の存在により、素子分離のプロセスにおいて素子形成基板の主面方向の応力に起因する不具合の発生が防止することができる。また、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、高品質な状態が保持されたまま確実に素子分離することができ、高品質の素子を精度良く且つ確実に転写することが可能となり、もって、半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図５】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図６】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図７】本発明に係る第１の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図８】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図９】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１２】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１３】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１４】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１５】本発明に係る第２の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１６】本発明に係る第４の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１７】本発明に係る第４の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１８】本発明に係る第４の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図１９】本発明に係る第４の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図２０】従来のＤＢＧプロセスを説明する図である。
【図２１】従来のＤＢＧプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１ シリコン基板、２ 素子、３ 剥離層、４ 接着層、５ 石英基板、６ 研磨機、７ Ｓｉマスク、８ 転写基板、９ 接着層
Claims (28)
- 複数の素子が配列形成された素子形成基板とレーザー光に対して透過性を有し、レーザー光を照射しても形状変化の生じない中間基板とを、レーザー光を照射するとアブレーションを起こす接着・剥離層によって、上記素子と当該中間基板とが対向するように接着する工程と、
上記素子形成基板の上記中間基板と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、
上記素子形成基板の上記複数の素子間を上記研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程と、
上記接着・剥離層にレーザー光を照射し、アブレーションを起こすことで上記分離された素子を転写基板に転写する転写工程と、を含む
素子の転写方法。 - 上記レーザー光は、エキシマレーザー光またはＹＡＧレーザー光である請求項１記載の素子の転写方法。
- 上記レーザー光を選択的に上記接着・剥離層に照射することにより、上記素子を選択転写する請求項１記載の素子の転写方法。
- 上記光透過性を有する中間基板が石英基板、サファイヤ基板、無アルカリガラス基板のいずれかである請求項１記載の素子の転写方法。
- 上記接着・剥離層は、接着層と剥離層とが積層してなり、上記剥離層は上記素子に当接して設けられ、上記接着層は上記中間基板に当接して設けられる請求項１記載の素子の転写方法。
- 上記剥離層は少なくともポリイミド、エポキシのいずれかを含有して構成される請求項５記載の素子の転写方法。
- 上記エッチングはドライエッチングである請求項１記載の素子の転写方法。
- 上記ドライエッチングは塩素系ガスを用いて行う請求項７記載の素子の転写法。
- 上記塩素系ガスは、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４、Ｃｌ２のいずれかである請求項８記載の素子の転写方法。
- 上記分離工程は、
上記研削面上にマスクを形成するマスク形成工程と、
上記マスクを用いて上記素子形成基板の上記複数の素子間を上記研削が施された研削面側からエッチングするエッチング工程と、を含む請求項１記載の素子の転写方法。 - 上記素子形成基板は、Ｓｉ、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のいずれかよりなる層を有する請求項１記載の素子の転写方法。
- 上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮのいずれかである請求項１１記載の素子の転写方法。
- 複数の素子が配列形成された素子形成基板の前記素子を形成した側の主面の素子間に、素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、
上記素子形成基板とレーザー光に対して透過性を有し、レーザー光を照射しても形状変化の生じない中間基板とを、レーザー光を照射するとアブレーションを起こす接着・剥離層によって、上記素子と当該中間基板とが対向するように接着する工程と、
上記素子形成基板の上記素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、
上記連結部を除去して素子を分離する分離工程と、
上記接着・剥離層にレーザー光を照射し、アブレーションを起こすことで上記分離された素子を転写基板に転写する転写工程と、を含む
素子の転写方法。 - 上記レーザー光は、エキシマレーザー光またはＹＡＧレーザー光である請求項１３記載の素子の転写方法。
- 上記レーザー光を選択的に上記接着・剥離層に照射することにより、上記素子を選択転写する請求項１３記載の素子の転写方法。
- 上記光透過性を有する中間基板が石英基板、サファイヤ基板、無アルカリガラス基板のいずれかである請求項１３記載の素子の転写方法。
- 上記接着・剥離層は、接着層と剥離層とが積層してなり、上記剥離層は上記素子に当接して設けられ、上記接着層は上記中間基板に当接して設けられる請求項１３記載の素子の転写方法。
- 上記剥離層は少なくともポリイミド、エポキシのいずれかを含有して構成される請求項１７記載の素子の転写方法。
- 上記分離工程において、上記連結部にレーザー光を照射することにより当該連結部を除去する請求項１３記載の素子の転写方法。
- 上記レーザー光を上記素子形成基板の上記素子が形成された側から照射する請求項１９記載の素子の転写方法。
- 上記レーザー光を上記研削が施された側から照射する請求項１９記載の素子の転写方法。
- 上記分離工程において、上記連結部をエッチングすることにより当該連結部を除去する請求項１３記載の素子の転写方法。
- 上記エッチングはドライエッチングである請求項２２記載の素子の転写方法。
- 上記ドライエッチングは塩素系ガスを用いて行う請求項２３記載の素子の転写法。
- 上記塩素系ガスは、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４、Ｃｌ２のいずれかである請求項２４記載の素子の転写方法。
- 上記エッチングはウエットエッチングである請求項２２記載の素子の転写方法。
- 上記素子形成基板は、Ｓｉ、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のいずれかよりなる層を有する請求項１３記載の素子の転写方法。
- 上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮのいずれかである請求項２７記載の素子の転写方法。
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