JP7814873B2 - レーザー加工装置、レーザー剥離方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本開示の実施形態はレーザー加工装置、レーザー剥離方法および半導体装置の製造方法に関する。

半導体記憶装置としてＮＡＮＤ型フラッシュメモリが知られている。このＮＡＮＤ型フラッシュメモリはメモリセルアレイとその制御回路を備えている。半導体記憶装置の製造方法として、メモリセルアレイチップと、制御回路チップとを、それぞれ別体の基板上に形成し、後から貼り合わせる方法が知られている。この場合、メモリセルアレイチップを形成した基板は、レーザー剥離をすることで再利用することができる。

国際公開第２０１９／２３９８９２号 国際公開第２０２０／０１７５９９号 国際公開第２０２０／０５４５０４号 国際公開第２０２０／０６６４９２号 特許第３９０８１２９号公報 特許第５３５７５６１号公報 特開２０１４－０５３５１０号公報

本開示に係る実施形態は、半導体記憶装置の製造効率を向上し、且つ基板の再利用効率を向上したレーザー加工装置、レーザー剥離方法および半導体装置の製造方法を提供する。

本実施形態にかかるレーザー加工装置は、複数の基板を同心円上に保持し、同心円の中心を軸に回転するステージと、隣接する複数のレーザースポットが離間するよう赤外パルスレーザーの出力を制御する制御部を有し、同心円の半径方向に移動可能なレーザー照射装置と、を有する。

本実施形態に係る半導体記憶装置（貼合基板）の全体構成を示す図である。 本実施形態に係る半導体記憶装置（貼合基板）の構成を示す断面図である。 本実施形態に係る半導体記憶装置の全体構成を示す図である。 本実施形態に係るレーザー加工装置の基本的な構成を示す上面図である。 本実施形態に係るレーザー加工装置の基本的な構成を示す側面図である。 本実施形態に係る半導体記憶装置（貼合基板）１のレーザーの照射領域（レーザースポット）を示す拡大上面図である。 本実施形態に係るレーザー加工装置の基本的な構成を示す上面図である。 本実施形態に係るレーザー加工装置の基本的な構成を示す側面図である。 本実施形態に係る半導体記憶装置（貼合基板）１のレーザーの照射領域（レーザースポット）を示す拡大上面図である。

以下、本実施形態に係るレーザー加工装置およびレーザー剥離方法について図面を参照して具体的に説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する要素について、同一符号又は同一符号の後にアルファベットが追加された符号が付されており、必要な場合にのみ重複して説明する。以下に示す各実施形態は、この実施形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示する。実施形態の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定されない。実施形態の技術的思想は、特許請求の範囲に対して、種々の変更を加えたものであってもよい。

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図面において、既出の図面に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

各実施形態において、それぞれの基板からメモリセルまたは制御回路に向かう方向を上方という。逆に、メモリセルまたは制御回路からそれぞれの基板に向かう方向を下方という。このように、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明するが、例えば、基板とメモリセルとの上下関係が図示と逆になるように配置されてもよい。また、以下の説明で、例えば基板上のメモリセルという表現は、上記のように基板とメモリセルとの上下関係を説明しているに過ぎず、基板とメモリセルとの間に他の部材が配置されていてもよい。

本明細書において「αはＡ、Ｂ又はＣ」を含む、「αはＡ，Ｂ及びＣのいずれか」を含む、「αはＡ，Ｂ及びＣからなる群から選択される一つ」を含む、といった表現は、特に明示が無い限り、αがＡ～Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。

以下の各実施形態は、技術的な矛盾を生じない限り、互いに組み合わせることができる。

＜第１実施形態＞
［半導体記憶装置（貼合基板）］
本実施形態にかかる半導体記憶装置（貼合基板）１の構成について、図１から図３を用いて説明する。図１は、半導体記憶装置（貼合基板）１の全体構成を示す図である。図２は、半導体記憶装置（貼合基板）１の基本的な構成を示す断面図である。図３は、半導体記憶装置２の全体構成を示す図である。図１に示すように、半導体記憶装置（貼合基板）１は、第１の回路層としてのメモリセルアレイチップ１００と、第２の回路層としての制御回路（ＣＭＯＳ回路）チップ２００とを備える。メモリセルアレイチップ１００と、制御回路チップ２００とは、接続面Ｃ１にて接続される。なお、第1の回路層および第２の回路層は特に限定されない。故に、実施形態の半導体記憶装置を「半導体装置」と称することがある。

［メモリセルアレイチップの構造］
図２に示すように、メモリセルアレイチップ１００は、基板１０と、レーザー吸収層１４と、複数の電極層１６と、複数の半導体ピラー１５と、メモリ側配線層１７と、を有する。複数の電極層１６は、レーザー吸収層１４を介して基板１０上に、複数の絶縁層と交互に積層される。それぞれの半導体ピラー１５は、基板１０と垂直方向に、積層された複数の電極層１６を貫通して配置される。それぞれの半導体ピラー１５は、絶縁層を介して複数の電極層１６と組み合わされることで、メモリセルを含む複数のトランジスタとして機能する。すなわち、メモリセルアレイ領域１１（図２の左上部分）においては、メモリセルを含む複数のトランジスタが３次元配置される。半導体ピラー１５は、一方の端（基板１０側）においてソース線に電気的に接続され、他方の端（基板１０とは反対側）においてメモリ側配線層１７に電気的に接続される。メモリ側配線層１７の基板１０とは反対側の接続面Ｃ１には、制御回路チップ２００と接続するための接続端子が配置される。

基板１０上には、メモリセルアレイ領域１１と並んで引出領域１２（図２の右上部分）が配置される。引出領域１２において、複数の電極層１６は、それぞれ階段状に端子部分が引き出されている。そして、それぞれの端子部分は絶縁膜に開口されたコンタクトホールを介して垂直方向の配線と接続されている。これら垂直方向の配線はメモリ側配線層１７と電気的に接続され、接続端子を介して制御回路チップ２００と接続される。

基板１０は、シリコン基板などの半導体ウエハまたはガラス基板であってもよい。基板１０と複数の電極層１６との間には、レーザー吸収層１４が配置される。図３に示すように、本実施形態に係る半導体記憶装置（貼合基板）１の基板１０とレーザー吸収層１４とは、半導体記憶装置の製造工程で最終的に、レーザー吸収層１４にレーザーを照射することにより、半導体記憶装置２から除去される。レーザー吸収層１４は、例えば、シリコン酸化膜であることが好ましい。半導体記憶装置２は、基板１０とレーザー吸収層１４とを除去した後に個片化して半導体チップとしてもよい。レーザー処理により剥離した基板１０は再利用してもよい。

［制御回路チップの構造］
図２に示すように、制御回路チップ２００は、基板２０と、制御回路を構成する複数のトランジスタ２６と、回路側配線層２７と、を有する。複数のトランジスタ２６は基板２０に形成され、基板２０とは反対側において回路側配線層２７に電気的に接続される。回路側配線層２７の基板２０とは反対側の接続面Ｃ１にはメモリセルアレイチップ１００と接続するための接続端子が配置される。基板２０はシリコン基板などの半導体ウエハであってもよい。

［レーザー加工装置］
本実施形態にかかるレーザー加工装置３００について、図４および図５を用いて説明する。

図４は、レーザー加工装置の基本的な構成を示す上面図である。図５は、レーザー加工装置の基本的な構成を示す側面図である。図４および５に示すように、レーザー加工装置３００は、ステージ３２と、レーザー照射装置３５と、を備える。

ステージ３２は円形であり、複数の半導体記憶装置（貼合基板）１を同心円上に保持する。図４において、ステージ３２は、８つの半導体記憶装置（貼合基板）１を１つの円周上に保持する。しかしながら、半導体記憶装置（貼合基板）１の数はとくに限定されず、また異なる同心円の円周上に配置されてもよい。半導体記憶装置（貼合基板）１は、同心円の中心Ｃから離れて配置されることが好ましい。複数の半導体記憶装置（貼合基板）１は、基板２０を下側（ステージ３２側）、基板１０を上側（基板３２とは反対側）の向きで配置される。

ステージ３２は、回転機構３３と制御部３９とを含む。ステージ３２は、回転機構３３によって同心円の中心Ｃを含む鉛直軸を中心に回転する。図４において、ステージ３２が時計回りに回転する方向（矢印）を示したが、半時計回りに回転してもよい。ステージ３２が回転することで、ステージ３２が保持する半導体記憶装置（貼合基板）１は中心Ｃを軸に円周を軌道として回転する。回転機構３３によって駆動されるステージ３２の回転動作や回転速度は、制御部３９によって制御される。

ステージ３２は、保持機構３４を含んでもよい。保持機構３４は、レーザー処理により半導体記憶装置（貼合基板）１から剥離した基板１０をステージ３２上に保持することができる。図４において、保持機構３４は１つの半導体記憶装置（貼合基板）１当たり２つずつ配置した。保持機構３４は半導体記憶装置（貼合基板）１の端部に配置した。しかしながら、保持機構３４の半導体記憶装置（貼合基板）１当たりの数および場所は特に限定しない。保持機構３４は、レーザー処理の邪魔にならず、剥離された基板１０を回収できればよい。保持機構３４によって、損傷なく回収された基板１０は再利用することができる。

ステージ３２の上方には、レーザー照射装置３５が配置される。レーザー照射装置３５は、半導体記憶装置（貼合基板）１のレーザー吸収層１４にレーザーを照射する。レーザー照射装置３５は、レーザー発振器（図示せず）から発振された高周波のパルス状のレーザーを照射する。レーザーは基板１０に対して透過性を有する。このため、半導体記憶装置（貼合基板）１の基板１０側からレーザーを照射することで、基板１０の下に位置するレーザー吸収層１４に集光して照射することができる。レーザーは、例えば、赤外パルスレーザーであることが好ましく、炭酸ガスレーザー（ＣＯ₂レーザー）であることが好ましい。レーザーの照射によってレーザー吸収層１４はアブレーションを起こす。

レーザー照射装置３５は、移動機構３６と制御部３８とを含む。レーザー照射装置３５は、移動機構３６によってステージ３２の上方を半径方向に移動する。図４および図５において、レーザー照射装置３５は、ステージ３２の端部から中心Ｃに向かって移動する方向（矢印）を示したが、ステージ３２の中心Ｃから端部に向かって移動してもよい。レーザー照射装置３５は、少なくとも半導体記憶装置（貼合基板）１の端から端まで（直径の範囲）移動することができる。ステージ３２が回転しながらレーザー照射装置３５が移動することで、レーザー照射装置３５はステージ３２に対して渦巻き状の軌道に沿ってレーザーを照射する。すなわち、レーザー照射装置３５は、ステージ３２に配置される半導体記憶装置（貼合基板）１に対して同心円の円弧が並ぶ縞状の軌道に沿ってレーザーを照射する。半導体記憶装置（貼合基板）１がステージ３２の中心Ｃから十分遠いことで、半導体記憶装置（貼合基板）１に対して照射されるレーザーの軌道はほぼ直線が並ぶ縞状となる。移動機構３６によって駆動されるレーザー照射装置３５の移動動作や移動速度、およびレーザー照射装置３５のレーザー出力は、制御部３８によって制御される。

［レーザー剥離方法］
本実施形態にかかるレーザー加工装置３００を用いて、半導体記憶装置（貼合基板）１から基板１０とレーザー吸収層１４を除去するレーザー剥離方法について説明する。実施形態の半導体記憶装置（半導体装置）は以降に説明するレーザー剥離方法を用いて製造される。

図４および図５に示すように、複数の半導体記憶装置（貼合基板）１を、基板２０が下側（ステージ３２側）、基板１０が上側（基板３２とは反対側）の向きでステージ３２上に配置する。ステージ３２を回転させながら、レーザー照射装置３５を移動させることで、レーザー照射装置３５はステージ３２に対して渦巻き状の軌道に沿ってレーザーを照射する。レーザーは半導体記憶装置（貼合基板）１のレーザー吸収層１４に集光して照射する。レーザー照射装置３５は、少なくとも、半導体記憶装置（貼合基板）１の端から端まで（直径の範囲）移動させる。

図６は、半導体記憶装置（貼合基板）１のレーザーの照射領域を示す拡大上面図である。図６は、図２のレーザー吸収層１４上面（図４の領域ａ）における拡大上面図である。ステージ３２が回転することで、連続して照射されるレーザースポットＳはステージ３２の回転方向とは逆方向（矢印）に移動する。すなわち、連続して照射される２つのレーザースポットＳはステージ３２の回転方向に隣接する。連続して照射される２つのレーザースポットＳの間隔Ｌ１は、パルスレーザーの線速度／振動数である。ここで２つのレーザースポットＳの間隔Ｌ１とは、２つのレーザースポットＳの中心の間の距離を示す。パルスレーザーの線速度とは、レーザー照射装置３５の位置におけるステージ３２の移動速度（回転速度）であり、制御部３９によって制御される。レーザー照射装置３５の位置およびパルスレーザーの振動数は、制御部３８によって制御される。

本実施形態において、連続して照射される２つのレーザースポットＳの間隔Ｌ１は、レーザースポットＳの直径ｘより大きい（Ｌ１＞ｘ）。すなわち、ステージ３２の回転方向に隣接する２つのレーザースポットＳは（Ｌ１－ｘ）離間する。２つのレーザースポットＳの間隔Ｌ１がレーザースポットＳの直径ｘより小さいと、レーザースポットＳが密になり、基板１０が損傷してしまうことがある。ここでレーザースポットＳの直径ｘとは、レーザー吸収層１４上面におけるレーザースポットＳの半値全幅を示す。レーザースポットの直径ｘは、制御部３８によって制御される。

全てのレーザースポットＳの間隔Ｌ１は、略同一であることが好ましい。このため、レーザー照射装置３５の位置が中心Ｃに近いほど、ステージ３２の回転速度を大きくすることが好ましい。レーザー照射装置３５の位置が中心Ｃに近いほど、パルスレーザーの振動数を小さくする（パルスの周期を大きくする）ことが好ましい。

ステージ３２が略１周回転する間に、レーザー照射装置３５は中心Ｃに向けて移動する。すなわち、周回遅れのレーザースポットＳは前の周のレーザースポットＳとステージ３２の半径方向に隣接する。レーザー照射装置３５の移動方向に隣接する２つのレーザースポットＳの間隔Ｌ２は、ステージ３２が１周回転する間のレーザー照射装置３５の移動距離である。ここで２つのレーザースポットＳの間隔Ｌ２とは、２つのレーザースポットＳの中心の間の距離を示す。ステージ３２が１周回転する間のレーザー照射装置３５の移動距離とは、レーザー照射装置３５の移動速度により、制御部３８によって制御される。

本実施形態において、レーザー照射装置３５の移動方向に隣接する２つのレーザースポットＳの間隔Ｌ２は、レーザースポットＳの直径ｘより大きい（Ｌ２＞ｘ）。すなわち、ステージ３２の半径方向に隣接する２つのレーザースポットＳは（Ｌ２－ｘ）離間する。２つのレーザースポットＳの間隔Ｌ２がレーザースポットＳの直径ｘより小さいと、レーザースポットＳが密になり、基板１０が損傷してしまうことがある。

全てのレーザースポットＳの間隔Ｌ２は、略同一であることが好ましい。このため、レーザー照射装置３５の移動速度は一定であることが好ましい。しかしながらこれに限定されず、レーザースポットＳの間隔Ｌ１を一定にするためにステージ３２の回転速度を大きくする場合、レーザー照射装置３５の移動速度は大きくしてもよい。

本実施形態において、連続して照射される２つのレーザースポットＳの間隔Ｌ１と、レーザー照射装置３５の移動方向に隣接する２つのレーザースポットＳの間隔Ｌ２とは、略同一であることがより好ましい。すなわち、レーザースポットＳの間隔Ｌ１、Ｌ２はすべて等間隔であることがより好ましい。

本実施形態に係るレーザー剥離方法において、レーザー加工装置３００のステージ３２の回転速度、レーザー照射装置３５の移動速度、およびレーザー照射装置３５のレーザー出力（パルスレーザーの振動数、レーザースポットの直径）を制御部３８、３９によって制御することによって、レーザースポットＳの間隔Ｌ１、Ｌ２およびレーザースポットの直径ｘは適宜調整することができる。レーザースポットＳの間隔Ｌ１、Ｌ２およびレーザースポットの直径ｘを上述の範囲に制御することによって、複数の半導体記憶装置（貼合基板）１に効率よく均一にレーザーを照射することができ、レーザー吸収層１４の接合力を低下させて半導体記憶装置（貼合基板）１から基板１０を分離することができる。したがって、本実施形態に係るレーザー剥離方法は、半導体記憶装置２の製造効率を向上し、かつ基板１０の再利用効率を向上することができる。

なお、本実施形態においては、レーザー加工装置３００のステージ３２の回転速度、レーザー照射装置３５の移動速度、およびレーザー照射装置３５のレーザー出力（パルスレーザーの振動数、レーザースポットの直径）を２つの制御部３８、３９がそれぞれ制御する構成を示した。しかしながらこれに限定されず、レーザー加工装置３００のステージ３２の回転速度、レーザー照射装置３５の移動速度、およびレーザー照射装置３５のレーザー出力（パルスレーザーの振動数、レーザースポットの直径）は、１つの制御部によって統合して制御されてもよい。

また、レーザー照射装置３５は１つのレーザービームを発振する構成を示した。しかしながらこれに限定されず、レーザー照射装置３５は複数のレーザービームを発振する構成であってもよい。この場合、複数のレーザービームはステージ３２の半径方向にＬ２離間して配置されてもよく、複数のレーザービームはステージ３２の半径方向に半導体記憶装置（貼合基板）１の半径分離間して配置されてもよい。レーザースポットＳの間隔Ｌ１、Ｌ２を上述の範囲に制御することによって、より効率よくレーザーを照射することができる。

＜第２実施形態＞
本実施形態に係るレーザー加工装置３００Ａの構成は、２つのレーザー照射装置３５ａ、３５ｂを備えること以外、第１実施形態に係るレーザー加工装置３００の構成と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係るレーザー加工装置の構成と相違する部分について説明する。

［レーザー加工装置］
本実施形態にかかるレーザー加工装置３００Ａについて、図７および図８を用いて説明する。

図７は、レーザー加工装置の基本的な構成を示す上面図である。図８は、レーザー加工装置の基本的な構成を示す側面図である。図７および８に示すように、レーザー加工装置３００Ａは、ステージ３２と、２つのレーザー照射装置３５ａ、３５ｂと、を備える。なお、本実施形態においては２つのレーザー照射装置３５ａ、３５ｂを備える構成について説明するが、レーザー照射装置３５は２つ以上であってもよい。

レーザー照射装置３５ａ、３５ｂは、それぞれ移動機構３６ａ、３６ｂと制御部３８ａ、３８ｂとを含む。レーザー照射装置３５ａ、３５ｂは、それぞれの移動機構３６ａ、３６ｂによってステージ３２の上方を半径方向に独立して移動する。図７および図８において、レーザー照射装置３５ａは領域Ａ内を半径方向に移動し、レーザー照射装置３５ｂは領域Ｂ内を半径方向に移動する。レーザー照射装置３５ａ、３５ｂは、ステージ３２の端側から中心Ｃ側に向かって移動する方向（矢印）を示したが、ステージ３２の中心Ｃ側から端側に向かって移動してもよい。レーザー照射装置３５ａ、３５ｂは、２つで少なくとも半導体記憶装置（貼合基板）１の端から端まで（直径の範囲）移動することができる。ステージ３２が回転しながらレーザー照射装置３５ａ、３５ｂがそれぞれの領域内で移動することで、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂはステージ３２に対して２つの渦巻き状の軌道に沿ってレーザーを照射する。すなわち、レーザー照射装置３５ａは、領域Ａ内で渦巻き状の軌道に沿ってレーザーを照射する。レーザー照射装置３５ｂは、領域Ｂ内で渦巻き状の軌道に沿ってレーザーを照射する。レーザー照射装置３５ａ、３５ｂは、ステージ３２に配置される半導体記憶装置（貼合基板）１に対して同心円の円弧が並ぶ縞状の軌道に沿ってレーザーを照射する。ここで、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂは、ステージ３２の中心Ｃを挟んで対向する位置に配置したが、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂの位置はとくに限定しない。レーザー照射装置３５ａ、３５ｂの位置は、１つの同心円の円周上に隣接しなければよく、ステージ３２の半径方向に隣接しなければよい。

［レーザー剥離方法］
本実施形態にかかるレーザー加工装置３００Ａを用いて、半導体記憶装置（貼合基板）１から基板１０とレーザー吸収層１４を除去するレーザー剥離方法について説明する。

図７および図８に示すように、複数の半導体記憶装置（貼合基板）１を、基板２０が下側（ステージ３２側）、基板１０が上側（基板３２とは反対側）の向きでステージ３２上に配置する。ステージ３２を回転させながら、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂを移動させることで、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂはステージ３２に対して２つの渦巻き状の軌道に沿ってレーザーを照射する。レーザーは半導体記憶装置（貼合基板）１のレーザー吸収層１４に集光して照射する。レーザー照射装置３５ａは、半導体記憶装置（貼合基板）１の領域Ａ内（半導体記憶装置（貼合基板）１の中心より外側の範囲）を移動させる。レーザー照射装置３５ｂは、半導体記憶装置（貼合基板）１の領域Ｂ内（半導体記憶装置（貼合基板）１の中心より内側の範囲）を移動させる。

図９は、半導体記憶装置（貼合基板）１のレーザーの照射領域を示す拡大上面図である。図９は、図７の領域ａおよび領域ｂにおける拡大上面図である。ステージ３２が回転することで、２つの連続して照射されるレーザースポットＳａ、Ｓｂはそれぞれステージ３２の回転方向とは逆方向（矢印）に移動する。

本実施形態に係るレーザー剥離方法において、レーザー加工装置３００Ａのステージ３２の回転速度、レーザー照射装置３５ａの移動速度、およびレーザー照射装置３５ａのレーザー出力（パルスレーザーの振動数、レーザースポットの直径）を制御部３８ａ、３９によって制御することによって、領域ａにおけるレーザースポットの直径ｘａと、連続して照射される２つのレーザースポットＳａの間隔Ｌａ１と、レーザー照射装置３５ａの移動方向に隣接する２つのレーザースポットＳａの間隔Ｌａ２とは、第１実施形態と同様に適宜調整することができる。レーザー加工装置３００Ａのステージ３２の回転速度、レーザー照射装置３５ｂの移動速度、およびレーザー照射装置３５ｂのレーザー出力（パルスレーザーの振動数、レーザースポットの直径）を制御部３８ｂ、３９によって制御することによって、領域ｂにおけるレーザースポットの直径ｘｂと、連続して照射される２つのレーザースポットＳｂの間隔Ｌｂ１と、レーザー照射装置３５ｂの移動方向に隣接する２つのレーザースポットＳｂの間隔Ｌｂ２とは、第１実施形態と同様に適宜調整することができる。このため繰り返しの説明は省略する。

本実施形態において、領域ａにおけるレーザースポットの直径ｘａと、領域ｂにおけるレーザースポットの直径ｘｂとは、略同一であることが好ましい。レーザースポットの直径ｘａ、ｘｂは制御部３８ａ、３８ｂによってそれぞれ制御される。

領域ａにおいて連続して照射される２つのレーザースポットＳａの間隔Ｌａ１と、領域ｂにおいて連続して照射される２つのレーザースポットＳｂの間隔Ｌｂ１と、は、略同一であることが好ましい。このため、中心Ｃからの距離が小さいレーザー照射装置３５ｂは、中心Ｃからの距離が大きいレーザー照射装置３５ａより、パルスレーザーの振動数を小さくする（パルスの周期を大きくする）ことが好ましい。レーザー照射装置３５ａ、３５ｂのパルスレーザーの振動数は、それぞれ制御部３８ａ、３８ｂによって制御される。

領域ａにおいてレーザー照射装置３５ａの移動方向に隣接する２つのレーザースポットＳａの間隔Ｌａ２と、レーザー照射装置３５ｂの移動方向に隣接する２つのレーザースポットＳｂの間隔Ｌｂ２とは、略同一であることが好ましい。このため、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂの移動速度は略同一であることが好ましい。

本実施形態において、連続して照射される２つのレーザースポットＳａ、Ｓｂの間隔Ｌａ１、Ｌｂ１と、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂの移動方向に隣接する２つのレーザースポットＳａ、Ｓｂの間隔Ｌａ２、Ｌｂ２とは、略同一であることがより好ましい。すなわち、レーザースポットＳａ、Ｓｂの間隔Ｌａ１、Ｌｂ１、Ｌａ２、Ｌｂ２はすべて等間隔であることがより好ましい。

レーザースポットＳａ、Ｓｂの間隔Ｌａ１、Ｌｂ１、Ｌａ２、Ｌｂ２およびレーザースポットの直径ｘａ、ｘｂを上述の範囲に制御することによって、複数の半導体記憶装置（貼合基板）１により効率よく均一にレーザーを照射することができ、レーザー吸収層１４の接合力を低下させて半導体記憶装置（貼合基板）１から基板１０を分離することができる。したがって、本実施形態に係るレーザー剥離方法は、半導体記憶装置２の製造効率を向上し、かつ基板１０の再利用効率を向上することができる。

なお、本実施形態においては、レーザー加工装置３００Ａのステージ３２の回転速度、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂの移動速度、およびレーザー照射装置３５ａ、３５ｂのレーザー出力（パルスレーザーの振動数、レーザースポットの直径）を３つの制御部３８ａ、３８ｂ、３９がそれぞれ制御する構成を示した。しかしながらこれに限定されず、レーザー加工装置３００Ａのステージ３２の回転速度、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂの移動速度、およびレーザー照射装置３５ａ、３５ｂのレーザー出力（パルスレーザーの振動数、レーザースポットの直径）は、１つの制御部によって統合して制御されてもよい。

また、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂは、異なる領域Ａ、Ｂを移動する構成を示した。しかしながらこれに限定されず、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂは、何れも第１実施形態と同じ領域を移動する構成であってもよい。この場合、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂの位置は、ステージ３２の半径方向にＬ２ずれていればよく、レーザー照射装置３５ａ、３５ｂの移動速度はそれぞれ２倍であればよい。このように構成することによって、
レーザー照射装置３５ａ、３５ｂがレーザーを照射する軌道は一方の渦巻きが他方の渦巻きの間に入れ子になり、２つの軌道が交わることなく均一にレーザーを照射することができる。

Claims (20)

1. 第１の基板と第２の基板とをそれぞれ有する複数の貼合基板を同心円上に保持し、前記同心円の中心を軸に回転するステージと、
   隣接する複数のレーザースポットが離間するよう赤外パルスレーザーの出力を制御する制御部を有し、前記同心円の半径方向に移動可能なレーザー照射装置と、
   を有し、
   前記ステージは、前記複数の貼合基板から剥離された前記第２の基板を前記ステージ上に保持可能な保持機構を備える、レーザー加工装置。
2. 前記レーザー照射装置が前記半径方向に移動している間に、前記同心円上に保持された前記複数の基板が回転することで、前記レーザー照射装置は、前記ステージに対して渦巻き状の軌道に沿って前記複数のレーザースポットを照射可能に構成される、請求項１に記載のレーザー加工装置。
3. 前記制御部は、前記複数のレーザースポットの直径がｘ、前記ステージの回転方向に隣接する前記複数のレーザースポットの間隔がＬ１であるとき、ｘ＜Ｌ１を満たすように制御する、請求項２に記載のレーザー加工装置。
4. 前記Ｌ１は、前記赤外パルスレーザーの線速度／振動数である、請求項３に記載のレーザー加工装置。
5. 前記制御部は、前記レーザースポットの直径がｘ、前記レーザー照射装置の移動方向に隣接する前記複数のレーザースポットの間隔がＬ２であるとき、ｘ＜Ｌ２を満たすように制御する、請求項３に記載のレーザー加工装置。
6. 前記制御部は、前記レーザースポットの直径および振動数を制御する、請求項２に記載のレーザー加工装置。
7. 前記赤外パルスレーザーは炭酸ガスレーザーを含む、請求項２に記載のレーザー加工装置。
8. 複数のレーザー照射装置を更に有し、それぞれが前記同心円の半径方向に移動する、
   請求項２に記載のレーザー加工装置。
9. 前記複数のレーザー照射装置のそれぞれは、振動数が異なる赤外パルスレーザーを出力する、請求項８に記載のレーザー加工装置。
10. 第１の基板と第２の基板がレーザー吸収層を介して貼合された複数の貼合基板をステージの同心円上に配置し、
    前記同心円の中心を軸に前記ステージを回転し、
    前記レーザー吸収層に赤外パルスレーザーを照射するレーザー照射装置を前記同心円の半径方向に移動させること、を含み、
    前記複数の貼合基板は、前記ステージの前記中心よりも前記ステージの外側に近く、
    前記レーザー照射装置の位置が前記中心に近いほど前記ステージの回転速度を大きくし、または前記赤外パルスレーザーの振動数を小さくし、
    前記ステージの回転速度を大きくする場合は、前記レーザー照射装置の移動速度を大きくする、
    レーザー剥離方法。
11. 前記レーザー照射装置が前記半径方向に移動している間に、前記同心円上に配置された前記複数の貼合基板が回転することで、前記レーザー照射装置は、前記ステージに対して渦巻き状の軌道に沿って前記赤外パルスレーザーを照射可能に構成される、請求項１０に記載のレーザー剥離方法。
12. 前記レーザー照射装置は、隣接する複数のレーザースポットが離間するよう前記赤外パルスレーザーの出力を制御する、請求項１１に記載のレーザー剥離方法。
13. 前記レーザー照射装置は、前記複数のレーザースポットの直径がｘ、前記ステージの回転方向に隣接する前記複数のレーザースポットの距離がＬ１であるとき、ｘ＜Ｌ１を満たすように制御する、請求項１２に記載のレーザー剥離方法。
14. 前記Ｌ１は、前記赤外パルスレーザーの線速度／振動数である、請求項１３に記載のレーザー剥離方法。
15. 前記レーザー照射装置は、前記複数のレーザースポットの直径がｘ、前記レーザー照射装置の移動方向に隣接する前記複数のレーザースポットの距離がＬ２であるとき、ｘ＜Ｌ２を満たすように制御する、請求項１２に記載のレーザー剥離方法。
16. 前記赤外パルスレーザーは炭酸ガスレーザーを含む、請求項１１に記載のレーザー剥離方法。
17. 第１の基板と第２の基板がレーザー吸収層を介して貼合された複数の貼合基板をステージの同心円上に配置し、
    前記同心円の中心を軸に前記ステージを回転し、
    前記レーザー吸収層に赤外パルスレーザーを照射するレーザー照射装置を前記同心円の半径方向に移動させ、
    前記第２の基板を剥離する、ことを含み、
    前記レーザー吸収層は前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられ、前記第１の基板よりも前記第２の基板に近く、
    前記複数の貼合基板は、前記ステージの前記中心よりも前記ステージの外側に近く、
    前記レーザー照射装置の位置が前記中心に近いほど前記ステージの回転速度を大きくし、または前記赤外パルスレーザーの振動数を小さくし、
    前記ステージの回転速度を大きくする場合は、前記レーザー照射装置の移動速度を大きくする、半導体装置の製造方法。
18. 前記レーザー照射装置が前記半径方向に移動している間に、前記同心円上に配置された前記複数の貼合基板が回転することで、前記レーザー照射装置は、前記ステージに対して渦巻き状の軌道に沿って前記赤外パルスレーザーを照射可能に構成される、請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
19. 前記レーザー吸収層はシリコン酸化膜を含む、請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
20. 前記貼合基板は、前記第１の基板と前記第２の基板の間にＣＭＯＳ回路、メモリセルアレイ、前記レーザー吸収層を含み、前記第２の基板側から前記赤外パルスレーザーを照射する、請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。