DE102016209554A1 - Wafer-herstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Wafer-Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Wafers mit einem Abweichungswinkel α aus einem hexagonalen Einkristall-Ingot mit einer oberen Fläche, einer zu der oberen Fläche exponierten c-Ebene und einer zu der c-Ebene senkrechten c-Achse offenbart. Das Wafer-Herstellungsverfahren umfasst einen Unterstützungsschritt mit einem Unterstützen des Ingots über ein Keilelement mit einem Keilwinkel α an einem Stütztisch mit einer horizontalen Stützfläche, wobei der Keilwinkel α gleich dem Abweichungswinkel α ist, wodurch die obere Fläche des Ingots in Bezug auf eine horizontale Ebene um den Abweichungswinkel α geneigt ist, einen Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht mit einem Einstellen des Brennpunkts eines Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot aufweist, auf eine festgelegte vertikale Position im Inneren des Ingots und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls auf die obere Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots in einer ersten Richtung senkrecht zu einer zweiten Richtung, wo der Abweichungswinkel α ausgebildet wird, wodurch eine modifizierte Schicht im Inneren des Ingots und Risse linear ausgebildet werden, die sich von der modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken, und einen Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts in der zweiten Richtung, um den Brennpunkt um einen vorbestimmten Betrag weiterzubewegen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wafer-Herstellungsverfahren zum Schneiden eines hexagonalen Einkristall-Ingots, um einen Wafer herzustellen.
  • Beschreibung des in Beziehung stehenden Stands der Technik
  • Vielfältige Bauelemente, wie zum Beispiel ICs und LSIs werden durch Ausbilden einer Funktionsschicht an der vorderen Seite eines Wafers, der aus Silizium oder Ähnlichem ausgebildet ist, und Aufteilen dieser Funktionsschicht in eine Vielzahl von Bereichen entlang einer Vielzahl von sich kreuzenden Trennlinien ausgebildet. Die Trennlinien des Wafers werden durch eine Bearbeitungsvorrichtung, wie zum Beispiel eine Schneidvorrichtung und eine Laserbearbeitungsvorrichtung, bearbeitet, um dadurch den Wafer in eine Vielzahl einzelner Bauelementechips aufzuteilen, die respektive den Bauelementen entsprechen. Die so erhaltenen Bauelementechips werden vielseitig in vielfältigen elektronischen Geräten, wie zum Beispiel Mobiltelefonen und Personal Computern, verwendet. Ferner werden Leistungsbauelemente oder optische Bauelemente, wie zum Beispiel LEDs und LDs durch Ausbilden einer Funktionsschicht an der vorderen Seite eines Wafers, der aus einem hexagonalen Einkristall, wie zum Beispiel SiC und GaN ausgebildet wird, und Aufteilen dieser Funktionsschicht in eine Vielzahl von Bereichen entlang einer Vielzahl von sich schneidenden Trennlinien ausgebildet werden.
  • Im Allgemeinen wird der Wafer, auf dem die Bauelemente auszubilden sind, durch Schneiden eines Ingots mit einer Drahtsäge hergestellt. Beide Seiten des oben erhaltenen Wafers werden auf Hochglanz poliert (siehe zum Beispiel das japanische offengelegte Patent Nr. 2000-94221 ). Diese Drahtsäge ist auf solch eine Weise eingerichtet, dass ein einzelner Draht, wie zum Beispiel ein Drahtseil, das einen Durchmesser von näherungsweise 100 μm bis 300 μm aufweist, um viele Nuten gewickelt wird, die auf üblicherweise zwei bis vier Führungsrollen ausgebildet sind, um eine Vielzahl von Schneidabschnitten auszubilden, die parallel mit einer gegebenen Teilung beabstandet sind. Der Draht wird betrieben, sodass er in eine Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen läuft, wodurch der Ingot in eine Vielzahl von Wafern geschnitten wird.
  • Ein Ingot, wie zum Beispiel ein hexagonaler Einkristall-Ingot, schließt unzählige c-Ebenen ein, in denen Atome flächenmäßig wachsen, und eine c-Achse, die sich in einer Richtung senkrecht zu jeder c-Ebene erstreckt, wobei die Atome entlang dieser Richtung wachsen, sodass sie gestapelt sind. Im Allgemeinen wird ein hexagonaler Einkristall-Ingot so hergestellt, dass die c-Ebene zu der oberen Fläche des Ingots exponiert ist und sich die c-Achse vertikal erstreckt. Eine Funktionsschicht wird auf der oberen Fläche eines Wafers als ein Substrat, das aus dem Ingot herzustellen ist, ausgebildet. Um die Affinität zwischen der Funktionsschicht und dem Substrat zu verbessern, weist die obere Fläche des Wafers entsprechend der Art der Funktionsschicht relativ zu der c-Ebene einen Abweichungswinkel von 3,5°, 4,0° oder 8,0° auf. Bis zu diesem Zeitpunkt wird der hexagonale Einkristall-Ingot üblicherweise in der Richtung hergestellt, die in Bezug auf die c-Achse um 3,5°, 4,0° oder 8,0° geneigt ist, und dieser Ingot wird als Nächstes in eine zylindrische Form gebracht. Danach wird der zylindrische Ingot geschnitten, um einen hexagonalen Einkristall-Wafer herzustellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Wenn der Ingot jedoch durch die Drahtsäge geschnitten wird und beide Seiten von jedem Wafer poliert werden, um das Produkt zu erhalten, werden 70% bis 80% des Ingots zu Ausschuss, was eine niedrige Wirtschaftlichkeit verursacht. Insbesondere weist zum Beispiel ein hexagonaler Einkristall-Ingot aus SiC oder GaN eine hohe Mohs-Härte auf und es ist daher schwierig, diesen Ingot mit einer Drahtsäge zu sägen, was eine Minderung der Produktivität verursacht.
  • Wenn ein hexagonaler Einkristall-Ingot, der auf dessen oberen Fläche eine durch Kristallwachstum hergestellte c-Ebene aufweist, ferner bearbeitet wird, um einen zylindrischen hexagonalen Einkristall-Ingot zu erhalten, dessen obere Fläche um 3,5°, 4,0° oder 8,0° in Bezug auf die c-Ebene geneigt ist, und dieser zylindrische Ingot als Nächstes geschnitten wird, um einen hexagonalen Einkristall-Wafer zu erhalten, ergibt sich das folgende Problem. Das heißt, dass beim Bearbeiten des originalen hexagonalen Einkristall-Ingots, der durch Kristallwachstum hergestellt wird, um den zylindrischen hexagonalen Einkristall-Ingot zu erhalten, dessen obere Fläche in Bezug auf die c-Ebene um einen vorbestimmten Winkel geneigt ist, werden viele ungewünschten Abfälle von dem teuren Ingot verworfen, was unwirtschaftlich ist.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wafer-Herstellungsverfahren bereitzustellen, das einen hexagonalen Einkristall-Wafer wirtschaftlich aus einem hexagonalen Einkristall-Ingot mit einer c-Ebene auf dessen oberen Fläche herstellen kann, dessen obere Fläche einen vorbestimmten Abweichungswinkel aufweist.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wafer-Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Wafers mit einem Abweichungswinkel α aus einem hexagonalen Einkristall-Ingot bereitgestellt, der eine obere Fläche, eine zu der oberen Fläche exponierte c-Ebene und eine zu der c-Ebene senkrechte c-Achse aufweist, wobei das Wafer-Herstellungsverfahren einen Unterstützungsschritt mit einem Unterstützen des Ingots durch ein Keilelement mit einem Keilwinkel α auf einem Stütztisch, der eine horizontale Stützfläche aufweist, wobei der Keilwinkel α gleich dem Abweichungswinkel α ist, wodurch die obere Fläche des Ingots in Bezug auf eine horizontale Ebene um den Abweichungswinkel α geneigt ist; einen Ausbildungsschritt für eine erste modifizierte Schicht mit einem Einstellen eines Brennpunkts eines Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot aufweist, auf eine festgelegte vertikale Position im Inneren des Ingots und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls auf die obere Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots in einer ersten Richtung senkrecht zu einer zweiten Richtung, wo der Abweichungswinkel α ausgebildet ist, damit eine erste modifizierte Schicht im Inneren des Ingots und erste Risse linear ausgebildet werden, die sich von der ersten modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken; einen ersten Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts in der zweiten Richtung, um den Brennpunkt um einen vorbestimmten Betrag weiterzubewegen; und einen initialen Wafer-Herstellungsschritt mit einem Trennen eines initialen Wafers von dem Ingot bei einer Trennebene umfasst, welche die ersten modifizierten Schichten und die ersten Risse enthält, die im Inneren des Ingots durch Wiederholen des Ausbildungsschritts für eine erste modifizierte Schicht und des ersten Einteilungsschritts ausgebildet werden; wobei bei dem ersten Einteilungsschritt ein Einteilungsbetrag L als Abstand zwischen zwei beliebigen benachbarten der Vielzahl erster modifizierter Schichten auf weniger als oder gleich wie ein Abstand eingestellt wird, der so definiert ist, dass oder bei dem sich die vordere Enden der benachbarten ersten Risse, die sich von den benachbarten ersten modifizierten Schichten entlang der c-Ebene erstrecken, einander überlappen.
  • Vorzugsweise umfasst das Wafer-Herstellungsverfahren ferner einen Trennstartpunktausbildungsschritt mit einem Einstellen des Brennpunkts des Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot aufweist, auf eine von einer neuen oberen Fläche des Ingots als eine neu exponierte Fläche aus, die durch Trennen des initialen Wafers bei dem initialen Wafer-Herstellungsschritt erhalten wird, vorbestimmte Tiefe im Inneren des Ingots, wobei die Tiefe einer Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls auf die neue obere Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots, um dadurch eine zweite modifizierte Schicht parallel zu der neuen oberen Fläche und zweite Risse auszubilden, die sich von der zweiten modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken, wodurch ein Trennstartpunkt ausgebildet wird; und nach dem Ausführen des Trennstartpunktausbildungsschritts einen Wafer Trennschritt mit einem Trennen eines plattenförmigen Elements mit einer Dicke, die der Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, von dem Ingot bei dem Trennstartpunkt umfasst, wodurch der Wafer aus dem Ingot hergestellt wird; wobei der Trennstartpunktausbildungsschritt einen Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts des Laserstrahls in der ersten Richtung senkrecht zu der zweiten Richtung, wodurch die zweite modifizierte Schicht sich in der ersten Richtung erstreckend linear ausgebildet wird; und einen zweiten Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts in der zweiten Richtung einschließt, um dadurch den Brennpunkt um den vorbestimmten Betrag weiterzubewegen.
  • Vorzugsweise schließt das Wafer-Herstellungsverfahren nach dem Ausführen des initialen Wafer-Herstellungsschritts und vor dem Ausführen des Trennstartpunktausbildungsschritts ferner einen Abflachungsschritt mit einem Schleifen der neuen oberen Fläche des Ingots ein, auf welcher die ersten modifizierten Schichten und die ersten Risse exponiert sind, wodurch die neue obere Fläche des Ingots abgeflacht wird.
  • In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wafer-Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Wafers mit einem Abweichungswinkel α aus einem hexagonalen Einkristall-Ingot bereitgestellt, der eine obere Fläche, eine zu der oberen Fläche exponierte c-Ebene und eine c-Achse senkrecht zu der c-Ebene aufweist, wobei das Wafer-Herstellungsverfahren einen Ausbildungsschritt für eine erste modifizierte Schicht mit einem Einstellen eines Brennpunkts eines Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot aufweist, auf eine von der oberen Fläche aus erste Tiefe im Inneren des Ingots und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls auf die obere Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots, damit eine erste modifizierte Schicht im Inneren des Ingots und erste Risse linear ausgebildet werden, die sich von der ersten modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken; einen Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots in einer Richtung senkrecht zu der ersten modifizierten Schicht, um dadurch den Brennpunkt nach dem Ausführen des Ausbildungsschritts für eine erste modifizierte Schicht um einen vorbestimmten Betrag weiterzubewegen, als Nächstes einem Einstellen des Brennpunkts auf eine zweite Tiefe, die größer als die erste Tiefe ist, und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls auf die obere Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots in einer Richtung parallel zu der ersten modifizierten Schicht, damit eine zweite modifizierte Schicht parallel zu der ersten modifizierten Schicht im Inneren des Ingots und zweite Risse ausgebildet werden, die sich von der zweiten modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken; wobei ein Einteilungsbetrag L als Abstand zwischen der ersten modifizierten Schicht und der zweiten modifizierten Schicht in dem Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht kleiner als oder gleich wie ein Abstand eingestellt wird, der definiert wird, wenn vordere Enden der ersten Risse und der zweiten Risse einander überlappen; wobei ein Unterschied h zwischen der ersten Tiefe und der zweiten Tiefe in einer Richtung der c-Achse als h = L × tanα festgelegt ist; einen Ausbildungswiederholschritt für eine zweite modifizierte Schicht mit einem Wiederholen des Ausbildungsschritts für eine zweite modifizierte Schicht bei einem sequenziellen Absenken des Brennpunkts des Laserstrahls auf einen Schnittpunkt einer Linie, die durch die Steigung tanα definiert ist, und einer Linie, die durch den Einteilungsbetrag L definiert ist, wodurch die zweiten modifizierten Schichten und die zweiten Risse in der gesamten Trennebene in dem Ingot ausgebildet werden; und einen initialen Wafer-Herstellungsschritt mit einem Trennen eines initialen Wafers von dem Ingot bei der Trennebene umfasst, welche die ersten und zweiten modifizierten Schichten und die ersten und zweiten Risse im Inneren des Ingots ausgebildet enthält.
  • Vorzugsweise umfasst das Wafer-Herstellungsverfahren ferner einen Trennstartpunktausbildungsschritt mit einem Einstellen des Brennpunkts des Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot aufweist, auf eine von einer neuen oberen Fläche des Ingots als eine neu exponierte Fläche aus, die durch Trennen des initialen Wafers in dem initialen Wafer-Herstellungsschritt erhalten wird, vorbestimmte Tiefe im Inneren des Ingots, wobei die Tiefe einer Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls auf die neue obere Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots, um dadurch eine dritte modifizierte Schicht parallel zu der neuen oberen Fläche und dritte Risse auszubilden, die sich von der dritten modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken, um somit einen Trennstartpunkt auszubilden; und einen Wafer-Trennschritt mit einem Trennen eines plattenförmigen Elements mit einer Dicke, die der Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, von dem Ingot bei dem Trennstartpunkt nach dem Ausführen des Trennstartpunktausbildungsschritts, wodurch der Wafer aus dem Ingot hergestellt wird; wobei der Trennstartpunktausbildungsschritt einen Ausbildungsschritt für eine dritte modifizierte Schicht mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts des Laserstrahls in einer ersten Richtung senkrecht zu einer zweiten Richtung einschließt, wo der Abweichungswinkel α ausgebildet wird, wodurch die sich in der ersten Richtung erstreckende dritte modifizierte Schicht linear ausgebildet wird; und einen Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts in der zweiten Richtung, um dadurch den Brennpunkt um den vorbestimmten Betrag weiterzubewegen und als Nächstes einem Einstellen des Brennpunkts auf den Schnittpunkt der Linie, die durch die Steigung tanα definiert wird, und der Linie, die durch den Einteilungsbetrag L definiert wird.
  • In Übereinstimmung mit dem Wafer-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, einen durch Kristallwachstum erhaltenen hexagonalen Einkristall-Ingot zu einer zylindrischen Form zu bearbeiten, sodass die Seitenfläche des bearbeiteten Ingots in Bezug auf die c-Achse um 3,5°, 4,0° oder 8,0° geneigt ist. Dementsprechend wird aus dem hexagonalen Einkristall-Ingot kein Ausschuss erzeugt, wodurch eine gute Wirtschaftlichkeit erreicht wird. Ferner wird der Laserstrahl auf den Ingot aufgebracht, um dadurch die modifizierten Schichten im Inneren des Ingots und die Risse auszubilden, die sich von jeder modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken, wobei die modifizierten Schichten und die Risse den Trennstartpunkt ausbilden. Danach wird der Wafer von dem Ingot bei diesem Trennstartpunkt getrennt, wodurch der Wafer aus dem Ingot hergestellt wird. Dementsprechend ist es nicht notwendig, den Ingot durch Verwendung einer Drahtsäge beim Produzieren des Wafers aus dem Ingot zu schneiden, sodass das Problem, dass 70% bis 80% des Ingots entsorgt werden, verhindert werden kann, um dadurch die Wirtschaftlichkeit weiter zu verbessern.
  • Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise ihrer Umsetzung werden dadurch deutlicher und die Erfindung selbst wird dadurch am besten verstanden, dass die folgende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen studiert werden, die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die für eine Verwendung beim Ausführen des Wafer-Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
  • 2 ist ein Blockdiagramm einer Laserstrahlerzeugungseinheit;
  • 3 ist einer perspektivische Explosionsansicht, die einen Unterstützungsschritt in Übereinstimmung mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4A ist eine perspektivische Ansicht, die den Unterstützungsschritt zeigt;
  • 4B ist eine Seitenansicht, die den Unterstützungsschritt zeigt;
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines Ausbildungsschritts für eine erste modifizierte Schicht in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform;
  • 6 ist eine schematische Schnittansicht zum Veranschaulichen des Ausbildungsschritts für die erste modifizierte Schicht und eines ersten Einteilungsschritts in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform;
  • 7A ist eine schematische Draufsicht zum Veranschaulichen des ersten Einteilungsschritts;
  • 7B ist eine schematische Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Einteilungsbetrags bei dem ersten Einteilungsschritt;
  • Die 8A und 8B sind perspektivische Ansichten zum Veranschaulichen eines initialen Wafer-Herstellungsschritts in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform;
  • 9 ist eine schematische Schnittansicht zum Veranschaulichen des initialen Wafer-Herstellungsschritts;
  • 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine neu exponierte obere Fläche des Ingots zeigt, die durch Ausführen des initialen Wafer-Herstellungsschritts erhalten worden ist;
  • 11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abflachungsschritt in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • 12 ist eine schematische Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Trennstartpunktausbildungsschritts in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform;
  • 13 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Wafer-Trennschritt in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • Die 14A und 14B sind perspektivische Ansichten, die einen Unterstützungsschritt in Übereinstimmung mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 15 ist eine schematische Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Ausbildungsschritts für eine erste modifizierte Schicht, eines Ausbildungsschritts für eine zweite modifizierte Schicht und eines Ausbildungswiederholschritts für eine zweite modifizierte Schicht in Übereinstimmung mit der zweiten bevorzugten Ausführungsform;
  • 16 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Trennstartpunktausbildungsschritt in Übereinstimmung mit der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt; und
  • 17 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Wafer-Trennschritt in Übereinstimmung mit der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Bezug nehmend auf 1 wird eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung 2 gezeigt, die für eine Verwendung bei einem Ausführen des Wafer-Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Die Laser-Bearbeitungsvorrichtung 2 schließt eine stationäre Basis 4 und einen ersten Kulissenblock 6 ein, der so an der stationären Basis 4 montiert ist, dass er in der X-Richtung bewegbar ist. Der erste Kulissenblock 6 wird in einer Zuführrichtung oder in der X-Richtung entlang eines Paars Gleitschienen 14 durch einen Zuführmechanismus 12 bewegt, der aus einer Kugelgewindespindel 8 und einem Schrittmotor 10 zusammengesetzt ist.
  • Ein zweiter Kulissenblock 16 ist so an dem ersten Kulissenblock 6 montiert, dass er in der Y-Richtung bewegbar ist. Der zweite Kulissenblock 16 wird in einer Einteilungsrichtung oder in der Y-Richtung entlang eines Paars Führungsschienen 24 durch einen Einteilungsmechanismus 22 bewegt, der aus einer Kugelgewindespindel 18 und einem Schrittmotor 20 aufgebaut ist. Ein Stütztisch 26 ist an dem zweiten Kulissenblock 16 montiert. Der Stütztisch 26 ist in der X-Richtung und der Y-Richtung durch den Zuführmechanismus 12 und den Einteilungsmechanismus 22 bewegbar und zudem durch einen in dem zweiten Kulissenblock 16 aufgenommenen Motor drehbar.
  • Eine Säule 28 ist so an der stationären Basis 4 vorgesehen, dass sie von dieser nach oben hervorsteht. Ein Laserstrahlaufbringmechanismus (Laserstrahlaufbringmittel) 30 ist an der Säule 28 montiert. Der Laserstrahlaufbringmechanismus 30 ist aus einem Gehäuse 32, einer Laserstrahlerzeugungseinheit 34 (siehe 2), die in dem Gehäuse 32 aufgenommen ist, und einem Fokussiermittel (Laserkopf) 36 aufgebaut, das an dem vorderen Ende des Gehäuses 32 montiert ist. Eine Bildgebungseinheit 38, die ein Mikroskop und eine Kamera aufweist, ist ebenso an dem vorderen Ende des Gehäuses 32 montiert, sodass sie mit dem Fokussiermittel 36 in der X-Richtung ausgerichtet ist.
  • Wie in 2 gezeigt, schließt die Laserstrahlerzeugungseinheit 34 einen Laseroszillator 40, wie zum Beispiel einen YAG-Laser und einen YVO4-Laser zum Erzeugen eines gepulsten Laserstrahls, ein Wiederholfrequenzeinstellmittel 42 zum Einstellen der Wiederholfrequenz des durch den Laseroszillator 40 zu erzeugenden gepulsten Laserstrahls, ein Pulsbreiteneinstellmittel 44 zum Einstellen der Pulsbreite des durch den Laseroszillator 40 zu erzeugenden gepulsten Laserstrahls und ein Leistungseinstellmittel 46 zum Einstellen des durch den Laseroszillator 40 zu erzeugenden gepulsten Laserstrahls ein. Obwohl nicht besonders gezeigt, weist der Laseroszillator 40 ein Brewsterfenster auf, sodass der von dem Laseroszillator 40 erzeugte Laserstrahl ein Laserstrahl mit linear polarisiertem Licht ist. Nachdem die Leistung des gepulsten Laserstrahls durch das Lasereinstellmittel 46 der Laserstrahlerzeugungseinheit 34 auf eine vorbestimmte Leistung eingestellt ist, wird der gepulste Laserstrahl durch einen Spiegel 48 reflektiert, der in dem Fokussiermittel 36 enthalten ist, und als Nächstes durch eine Fokussierlinse 50 fokussiert, die in das Fokussiermittel 36 einbezogen ist. Die Fokussierlinse 50 ist so positioniert, dass der gepulste Laserstrahl im Inneren eines hexagonalen Einkristall-Ingots 11 als ein Werkstück fokussiert wird, das an dem Stütztisch 26 befestigt ist. Das Fokussiermittel 36 ist so an dem Gehäuse 32 montiert, das es in einer vertikalen Richtung (Z-Richtung) fein beweglich ist.
  • Bezug nehmend auf 3 wird eine perspektivische Explosionsansicht gezeigt, die einen Unterstützungsschritt bei einem Wafer-Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 4A ist eine perspektivische Ansicht, die den Unterstützungsschritt zeigt, und 4B ist eine Seitenansicht, die den Unterstützungsschritt zeigt. Das Bezugszeichen 11 kennzeichnet den hexagonalen Einkristall-Ingot als ein Werkstück, auf das hiernach einfach als Ingot Bezug genommen wird. Der Ingot 11 weist eine obere Fläche 11a auf, und eine c-Ebene ist zu der oberen Fläche 11a des Ingots 11 exponiert. Dementsprechend erstreckt sich eine c-Achse 17, die senkrecht zu der c-Ebene des Ingots 11 ist, in einer Richtung, die senkrecht zu der oberen Fläche 11a des Ingots 11 ist. Das Bezugszeichen 15 kennzeichnet eine vertikale Achse. Der hexagonale Einkristall-Ingot 11 ist aus einem SiC-Einkristall-Ingot und einem GaN-Einkristall-Ingot ausgewählt.
  • Das Wafer-Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform ist ein Verfahren zum Herstellen eines Wafers, der einen Abweichungswinkel α von dem Ingot 11 mit einer c-Ebene aufweist, die zu der oberen Fläche 11a exponiert ist. Als Erstes wird ein Unterstützungsschritt auf so eine Weise ausgeführt, dass der Ingot 11 durch ein Keilelement 13, das einen Keilwinkel α aufweist, an dem Stütztisch 26 unterstützt wird, der eine horizontale Stützfläche (obere Fläche) aufweist, wobei der Keilwinkel α gleich dem Abweichungswinkel α ist. Durch Ausführen des Unterstützungsschritts wird der Ingot 11 in dem Zustand an dem Stütztisch 26 unterstützt, in dem die obere Fläche 11a des Ingots 11 in Bezug auf eine horizontale Fläche (horizontale Ebene) um den Abweichungswinkel α geneigt ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Abweichungswinkel α auf 4° eingestellt.
  • Jedoch ist der Abweichungswinkel α nicht auf 4° beschränkt, sondern kann beispielsweise in einem Bereich von 1° bis 8° frei eingestellt werden. In diesem Fall kann der Ingot 11 an dem Stütztisch 26 über ein Keilelement mit einem vorbestimmten Keilwinkel unterstützt sein, der dem obigen, frei eingestellten Abweichungswinkel entspricht. Das Keilelement 13 ist unter Verwendung eines Wachses oder Haftmittels an dem Stütztisch 26 befestigt. Auf ähnliche Weise wird der Ingot 11 durch Verwendung eines Wachses oder Haftmittels an dem Keilelement 13 befestigt.
  • Wiederum Bezug nehmend auf 1 ist auf der linken Seite der stationären Basis 4 eine Säule 52 befestigt. Die Säule 52 ist mit einer in vertikaler Richtung länglichen Öffnung 53 ausgebildet, und ein Druckelement bzw. Presseelement 54 ist so in vertikaler Richtung bewegbar an der Säule 52 montiert, dass es von der Öffnung 53 hervorsteht.
  • Nach dem Ausführen des Unterstützungsschritts, um den Ingot 11 durch das Keilelement 13 an dem Stütztisch 26 in dem Zustand zu unterstützen, in dem der Abweichungswinkel α, wie in 5 gezeigt, in der Y-Richtung ausgebildet ist, wird ein Ausbildungsschritt für eine erste modifizierte Schicht auf so eine Weise ausgeführt, dass ein Laserstrahl LB bei einer relativen Bewegung des Fokussiermittels 36 in der X-Richtung auf den Ingot 11 aufgebracht wird, wodurch eine erste modifizierte Schicht 19 im Inneren des Ingots 11 und erste Risse 21 linear ausgebildet werden, die sich von der ersten modifizierten Schicht 19 entlang der c-Ebene erstrecken. Wie in 6 gezeigt, wird danach ein erster Einteilungsschritt auf so eine Weise ausgeführt, dass der Brennpunkt des Laserstrahls LB relativ bewegt wird, um über einen vorbestimmten Betrag in der Y-Richtung weiter bewegt zu werden, wo der Abweichungswinkel α ausgebildet ist. Danach wird der Ausbildungsschritt für die erste modifizierte Schicht wieder ohne Änderung der Höhe (vertikale Position) des Brennpunkts des Laserstrahls LB ausgeführt.
  • Danach werden der erste Einteilungsschritt und der Ausbildungsschritt für die erste modifizierte Schicht wiederholt, um eine Vielzahl erster modifizierter Schichten 19 und erste Risse 21, wie in 6 gezeigt, in der gesamten Trennebene in dem Ingot 11 auszubilden. Wie in den 7A und 7B gezeigt, wird der Einteilungsbetrag L als Abstand zwischen zwei beliebigen benachbarten der Vielzahl erster modifizierter Schichten 19 auf weniger als oder gleich wie ein Abstand eingestellt, der so definiert ist, dass sich die vorderen Enden der benachbarten ersten Risse 21, die sich von den benachbarten ersten modifizierten Schichten 19 entlang der c-Ebene erstrecken, einander überlappen. Vorzugsweise wird der Abstand h zwischen den benachbarten ersten Rissen 21 in der Richtung der c-Achse auf 50 μm oder weniger eingestellt.
  • Bei dem Wafer-Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform ist es wichtig, dass die Scanrichtung des von dem Fokussiermittel 36 aufzubringenden Laserstrahls auf die X-Richtung senkrecht zu der Y-Richtung eingestellt wird, wo der Abweichungswinkel α des Ingots 11 in dem Zustand ausgebildet wird, in dem der Ingot 11 durch das Keilelement 13 an dem Stütztisch 26 unterstützt wird. Durch die oben erwähnte Einstellung der Scanrichtung des Laserstrahls können die ersten Risse 21, die sich von jeder im Inneren des Ingots 11 ausgebildeten ersten modifizierten Schicht 19 ausbreiten, so ausgebildet werden, dass sie sich sehr lang bzw. weit entlang der c-Ebene erstrecken.
  • Beispielsweise werden der Ausbildungsschritt für die erste modifizierte Schicht und der erste Einteilungsschritt unter den folgenden Laserbearbeitungsbedingungen ausgeführt.
    Lichtquelle: gepulster Nd: YAG-Laser
    Wellenlänge: 1064 nm
    Wiederholfrequenz: 80 kHz
    durchschnittliche Leistung: 3,2 W
    Pulsbreite: 4 ns
    Punktdurchmesser: 10 μm
    numerische Blende (NA) der Fokussierlinse: 0,45
    Einteilungsbetrag: 250 μm
  • Auf diese Weise wird der Brennpunkt des Laserstrahls nacheinander weiterbewegt, um die Vielzahl erster modifizierter Schichten 19 in der gesamten Trennebene in dem Ingot 11 und die ersten Risse 21 auszubilden, die sich von jeder ersten modifizierten Schicht 19 entlang der c-Ebene erstrecken. Danach wird ein initialer Wafer-Herstellungsschritt auf so eine Weise ausgeführt, dass eine äußere Kraft auf den Ingot 11 aufgebracht wird, um dadurch einen initialen Wafer von dem Ingot 11 bei der Trennebene zu trennen, welche die ersten modifizierten Schichten 19 und die ersten Risse 21 enthält. Dieser initiale Wafer-Herstellungsschritt wird unter Verwendung des in 1 gezeigten Druckmechanismus 54 ausgeführt. Die Ausführung des Druckmechanismus 54 wird in den 8A und 8B gezeigt. Der Druckmechanismus 54 schließt einen Kopf 56 ein, der durch einen nicht gezeigten Bewegungsmechanismus, der in der in 1 gezeigten Säule 52 eingebaut ist, in vertikaler Richtung bewegbar ist, und ein Druckelement 58 ein, das in Bezug auf den Kopf 56 in der durch einen Pfeil R in 8B gezeigten Richtung drehbar ist. Das Druckelement 58 ist in Bezug auf den Kopf 56 neigbar.
  • Wie in 8A gezeigt, wird der Druckmechanismus 54 relativ über dem Ingot 11 positioniert, der durch das Keilelement 13 an dem Stütztisch 26 befestigt ist. Danach wird das Druckelement 58 geneigt und der Kopf 56 wird abgesenkt, bis das Druckelement 58 mit der oberen Fläche 11a des Ingots 11 in Druckkontakt kommt. In dem Zustand, in dem das Druckelement 58 mit der oberen Fläche 11a des Ingots 11 in Druckkontakt ist, wird das Druckelement 58 in der Richtung des Pfeils R gedreht, um dadurch eine Torsionsspannung in dem Ingot 11 zu erzeugen. Als Ergebnis wird der Ingot 11 bei der Trennebene gebrochen, wo die ersten modifizierten Schichten 19 und die ersten Risse 21 ausgebildet sind. Dementsprechend wird ein initialer Wafer 23, wie in 9 gezeigt, von dem Ingot 11 getrennt (initialer Wafer-Herstellungsschritt). Der initiale Wafer 23 wird entsorgt.
  • In den 9 und 10 kennzeichnet das Bezugszeichen 11s eine neu exponierte bzw. freigelegte obere Fläche des Ingots 11, die durch Ausführen des oben erwähnten initialen Wafer-Herstellungsschritts erhalten wurde. Wie in 10 gezeigt, ist die neu exponierte obere Fläche 11s des Ingots 11 eine leicht raue Fläche, wo die ersten modifizierten Schichten 19 und die ersten Risse 21 teilweise zurückgelassen werden. Dementsprechend wird bevorzugt, einen Abflachungsschritt mit einem Abflachen dieser leichten rauen Fläche durch Schleifen auszuführen. Beim Ausführen des Abflachungsschritts wird der Ingot 11 mit dem Keilelement 13 von dem Stütztisch 26 der Laserbearbeitungsvorrichtung 2 entfernt. Danach wird der Ingot 11, wie in 11 gezeigt, unter Saugkraft über das Keilelement 13 an einem Spanntisch 74 gehalten, der in einer nicht gezeigten Schleifvorrichtung einbezogen ist. Der Ingot 11 wird unter Saugkraft an dem Spanntisch 74 durch das Keilelement 13 gehalten, das den Abweichungswinkel α aufweist, sodass die obere Fläche 11s des Ingots 11 eine horizontale Fläche ist.
  • In 11 kennzeichnet das Bezugszeichen 60 eine Schleifeinheit, die in der Schleifvorrichtung einbezogen ist. Die Schleifeinheit 60 schließt eine Spindel 62, die angepasst ist, durch einen nicht gezeigten Motor in einer Drehrichtung angetrieben zu werden, eine Radhalterung 64, die an dem unteren Ende der Spindel 62 befestigt ist, und ein Schleifrad 68 ein, das durch eine Vielzahl von Schrauben 66 abnehmbar an der unteren Fläche der Radhalterung 64 montiert ist. Das Schleifrad 68 ist aus einer ringförmigen Radbasis 70 und einer Vielzahl von Schleifelementen 72 aufgebaut, die an der unteren Fläche der Radbasis 70 befestigt sind, sodass sie entlang deren äußeren Umfang angeordnet sind.
  • Bei dem Abflachungsschritt wird der Spanntisch 74 beispielsweise mit 300 U/min in der in 11 durch einen Pfeil a gezeigten Richtung gedreht. Zum gleichen Zeitpunkt wird das Schleifrad 68 beispielsweise bei 1000 U/min in der in 11 durch einen Pfeil b gezeigten Richtung gedreht. Ferner wird ein Schrittmotor in einem nicht gezeigten Schleifeinheitszuführmechanismus normalerweise betätigt, um die Schleifeinheit 60 abzusenken, bis die Schleifelemente 72 des Schleifrads 68 mit der oberen Fläche 11s des an dem Spanntisch 74 gehaltenen Ingots 11 in Kontakt kommen. Dann wird die Schleifeinheit 60 zugeführt, um die Schleifelemente 72 unter einer vorbestimmten Last gegen die obere Fläche 11s des Ingots 11 zu drücken und dadurch die obere Fläche 11s des Ingots 11 zu schleifen, um die obere Fläche 11s abzuflachen. Nach dem Ausführen des Abflachungsschritts wird die obere Fläche 11s vorzugsweise poliert, um eine wie in 12 gezeigte Spiegelfläche 11s zu werden.
  • Wie oben beschrieben, wird der initiale Wafer 23 durch Ausführen des initialen Wafer-Herstellungsschritts von dem Ingot 11 getrennt. Danach wird vorzugsweise der Abflachungsschritt ausgeführt, um die obere Fläche 11s des Ingots 11 abzuflachen. Danach wird noch bevorzugter die obere Fläche 11s des Ingots 11 poliert, um die Spiegelfläche 11f bzw. Hochglanzfläche als eine neue obere Fläche des Ingots 11 zu erhalten. Wie in 12 gezeigt, wird danach ein Trennstartpunktausbildungsschritt auf so eine Weise ausgeführt, dass der Brennpunkt des Laserstrahls LB, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot 11 aufweist, der über das Keilelement 13 an dem Stütztisch 26 befestigt ist, auf eine von der oberen Fläche 11f aus vorbestimmte Tiefe im Inneren des Ingots 11 eingestellt wird, wobei die Tiefe der Dicke eines herzustellenden Wafers entspricht, und der Laserstrahl LB als Nächstes bei einer Relativbewegung des Brennpunkts und des Ingots 11 auf die obere Fläche 11f aufgebracht wird, um dadurch eine modifizierte Schicht (zweite modifizierte Schicht) 19 parallel zu der oberen Fläche 11f und Risse (zweite Risse) 21 auszubilden, die sich von der modifizierten Schicht 19 entlang der c-Ebene erstrecken, wodurch ein Trennstartpunkt ausgebildet wird.
  • Dieser Trennstartpunktausbildungsschritt schließt einen Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts des Laserstrahls LB in einer ersten Richtung (X-Richtung) senkrecht zu einer zweiten Richtung (Y-Richtung) ein, wo der Abweichungswinkel ausgebildet wird, wodurch die sich in der ersten Richtung erstreckende modifizierte Schicht (zweite modifizierte Schicht) 19 linear ausgebildet wird, und schließt zudem einen zweiten Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts in der zweiten Richtung ein, um dadurch den Brennpunkt um den vorbestimmten Betrag weiterzubewegen. Dieser Trennstartpunktausbildungsschritt wird wiederholt, um eine Vielzahl zweiter modifizierter Schichten 19 und zweite Risse 21 in einer gesamten Trennebene auf der vorbestimmten Tiefe in dem Ingot 11 auszubilden. Danach wird ein Wafer-Trennschritt auf so eine Weise ausgeführt, dass ein plattenförmiges Element mit einer Dicke, die der Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, von dem Ingot 11 bei dem Trennstartpunkt getrennt wird, wodurch ein in 13 gezeigter hexagonaler Einkristall-Wafer 25 hergestellt wird.
  • Dieser Wafer-Trennschritt kann durch Verwendung des Druckmechanismus 54 ausgeführt werden, der bei dem initialen Wafer-Herstellungsschritt verwendet wird, welcher unter Bezugnahme auf die 8A und 8B oben erwähnt worden ist. Das heißt, dass das Druckelement 58 mit der oberen Fläche 11f des Ingots 11 in Druckkontakt gebracht wird. In diesem Zustand wird das Druckelement 58 gedreht, um in dem Ingot 11 eine Torsionsspannung zu erzeugen. Als Ergebnis wird der Ingot 11 bei dem Trennstartpunkt gebrochen, wo die modifizierten Schichten 19 und die Risse 21 ausgebildet sind. Dementsprechend kann der hexagonale Einkristall-Wafer 25, wie in 13 gezeigt, von dem Ingot 11 getrennt werden. Nach dem Trennen des Wafers 25 von dem Ingot 11 werden die Trennfläche des Wafers 25 und die Trennfläche des Ingots 11 vorzugsweise geschliffen und auf Hochglanz poliert. Danach werden der Trennstartpunktausbildungsschritt und der Wafer-Trennschritt wiederholt auf den Ingot 11 angewandt, um dadurch eine Vielzahl von Wafern 25 aus dem Ingot 11 herzustellen.
  • Es wird nun ein Wafer-Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 14A bis 17 beschrieben. Bei dem Wafer-Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der zweiten bevorzugten Ausführungsform wird der hexagonale Einkristall-Ingot 11 mit einer c-Ebene, die zu der oberen Fläche 11a exponiert ist, direkt an der Stützfläche (obere Fläche) des Stütztischs 26 durch Verwendung eines Wachses oder Haftmittels, wie in den 14A und 14B gezeigt, direkt befestigt (Unterstützungsschritt).
  • Danach wird ein wie in 15 gezeigter Ausbildungsschritt für eine erste modifizierte Schicht auf so eine Weise ausgeführt, dass der Brennpunkt eines Laserstrahls LB, der eine Transmissionswellenlänge (zum Beispiel 1064 nm) für den Ingot 11 aufweist, auf eine von der oberen Fläche 11a des Ingots 11 aus erste Tiefe im Inneren des Ingots eingestellt wird und der Laserstrahl LB als Nächstes bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots 11 auf die obere Fläche 11a aufgebracht wird, wodurch eine erste modifizierte Schicht 19 im Inneren des Ingots 11 und erste Risse 21 ausgebildet werden, die sich von der ersten modifizierten Schicht 19 entlang der c-Ebene erstrecken.
  • Nach dem Ausführen des Ausbildungsschritts für die erste modifizierte Schicht wird ein Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht auf so eine Weise ausgeführt, dass der Ingot 11 und der Brennpunkt in der Richtung (Y-Richtung) senkrecht zu der ersten modifizierten Schicht 19 bewegt werden, um dadurch den Brennpunkt um einen vorbestimmten Betrag weiterzubewegen, und dass der Brennpunkt als Nächstes auf eine zweite Tiefe eingestellt wird, die größer ist als die erste Tiefe, und der Laserstrahl LB als Nächstes auf die obere Fläche 11A bei einem relativen Bewegen des Ingots 11 und des Brennpunkts in der X-Richtung parallel zu der ersten modifizierten Schicht 19 aufgebracht wird, wodurch eine zweite modifizierte Schicht 19 parallel zu der ersten modifizierten Schicht 19 im Inneren des Ingots 11 und zweite Risse 21 ausgebildet werden, die sich von der zweiten modifizierten Schicht 19 entlang der c-Ebene erstrecken.
  • Bei dem Ausbildungsschritt für die zweite modifizierte Schicht wird der Einteilungsbetrag L als der Abstand zwischen der ersten modifizierten Schicht 19 und der zweiten modifizierten Schicht 19 auf weniger als oder gleich wie ein Abstand eingestellt, der so definiert ist, dass die vorderen Enden der ersten Risse 21 und der zweiten Risse 21, wie in 7B gezeigt, einander überlappen.
  • Lässt man h den Unterschied zwischen der ersten Tiefe und der zweiten Tiefe der Richtung der c-Achse kennzeichnen, ist der Unterschied h als h = L × tanα gesetzt. Danach wird der Ausbildungsschritt für die zweite modifizierte Schicht mit einem sequenziellen Absenken des Brennpunkts des Laserstrahls LB auf den Schnittpunkt einer Linie, die durch die Neigung tanα definiert ist, und einer Linie, die durch den Einteilungsbetrag L definiert ist, wiederholt, wodurch eine Vielzahl zweiter modifizierter Schichten 19 und zweite Risse 21 in der gesamten Trennebene in dem Ingot 11 ausgebildet werden (Ausbildungswiederholschritt für eine zweite modifizierte Schicht).
  • Die Y-Koordinate und Z-Koordinate des Schnittpunkts der Linie, die durch die Steigung tanα definiert ist, und der Linie, die durch den Einteilungsbetrag L definiert ist, werden vorläufig in einem Speicher einer Steuerung gespeichert, welche in der Laserbearbeitungsvorrichtung 2 enthalten ist. Danach wird das Fokussiermittel 36 beim Wiederholen des Ausbildungsschritts für eine zweite modifizierte Schicht entsprechend der Y-Koordinate und Z-Koordinate, die in dem Speicher gespeichert sind, sequenziell abgesenkt. Die Laserbearbeitungsbedingungen bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind ähnlich zu denen bei der oben erwähnten ersten bevorzugten Ausführungsform.
  • Somit werden der Ausbildungsschritt für eine erste modifizierte Schicht, der Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht und der Ausbildungswiederholschritt für eine zweite modifizierte Schicht ausgeführt, um die Trennebene auszubilden, welche die modifizierten Schichten 19 und die Risse 21 enthält, die im Inneren des Ingots 11 ausgebildet sind. Danach wird ein initialer Wafer-Herstellungsschritt auf so eine Weise ausgeführt, dass ein initialer Wafer bei dieser Trennebene von dem Ingot 11 getrennt wird. Dieser initiale Wafer-Herstellungsschritt ist ähnlich zu dem bei der ersten bevorzugten Ausführungsform, die oben unter Bezugnahme auf die 8A, 8B und 9 beschrieben wurde, und dessen Beschreibung wird daher weggelassen.
  • Nach dem Ausführen des initialen Wafer-Herstellungsschritts wird ein Abflachungsschritt vorzugsweise durch Verwendung einer Schleifvorrichtung ausgeführt, um bei der ersten bevorzugten Ausführungsform die obere Fläche des Ingots 11 abzuflachen. Ferner wird vorzugsweise ein Polierschritt nach dem Ausführen des Abflachungsschritts ausgeführt, um wie bei der ersten Ausführungsform eine Spiegelfläche 11f als neue obere Fläche zu erhalten. Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die obere Fläche 11f des Ingots 11 in Bezug auf eine horizontale Fläche (horizontale Ebene) um den Abweichungswinkel α geneigt.
  • Wie oben erwähnt, wird nach dem Ausführen des initialen Wafer-Herstellungsschritts und vorzugsweise des Ausführens des Abflachungsschritts und des Polierschritts ein wie in 16 gezeigter Trennstartpunktausbildungsschritt auf so eine Weise ausgeführt, dass der Brennpunkt des Laserstrahls LB, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot 11 aufweist, von der oberen Fläche 11f aus auf eine vorbestimmte Tiefe im Inneren des Ingots 11 eingestellt wird, wobei die Tiefe der Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, und der Laserstrahl LB als Nächstes bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots 11 auf die obere Fläche 11f aufgebracht wird, um dadurch eine modifizierte Schicht (dritte modifizierte Schicht) 19 parallel zu der oberen Fläche 11f und horizontale Risse (dritte Risse) 21 auszubilden, die sich von der modifizierten Schicht 19 entlang der c-Ebene erstrecken, wodurch ein Trennstartpunkt ausgebildet wird.
  • Dieser Trennstartpunktausbildungsschritt schließt einen Ausbildungsschritt für eine dritte modifizierte Schicht mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts des Laserstrahls LB in der X-Richtung (erste Richtung) senkrecht zu der Y-Richtung (zweite Richtung), wo der Abweichungswinkel ausgebildet ist, ein, wodurch die sich in der X-Richtung erstreckende dritte modifizierte Schicht 19 linear ausgebildet wird, und schließt zudem einen Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts in der Y-Richtung, um dadurch den Brennpunkt um einen vorbestimmten Betrag weiterzubewegen, und zudem ein Absenken des Brennpunkts auf den Schnittpunkt der Linie, die durch die Neigung tanα definiert ist, und der Linie, die durch den Einteilungsbetrag L definiert ist, ein.
  • Bei dem Trennstartpunktausbildungsschritt der zweiten bevorzugten Ausführungsform wird der Brennpunkt des Laserstrahls LB auf den Schnittpunkt der Linie, die durch die Neigung tanα definiert ist, und der Linie, die durch den Einteilungsbetrag L definiert ist, eingestellt, und der Laserstrahl LB wird in der X-Richtung gescannt, um dadurch den Trennstartpunkt im Inneren des Ingots 11 auszubilden, wobei der Trennstartpunkt aus den modifizierten Schichten 19 parallel zu der oberen Fläche 11f des Ingots 11 und den horizontalen Rissen 21 zusammengesetzt ist, die sich von jeder modifizierten Schicht 19 entlang der c-Ebene erstrecken. Nach dem Ausführen des Trennstartpunktausbildungsschritts wird ein Wafer-Trennschritt auf so eine Weise ausgeführt, dass ein plattenförmiges Element mit einer Dicke, die der Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, bei dem Trennstartpunkt von dem Ingot 11 getrennt wird, der aus den modifizierten Schichten 19 und den Rissen 21 zusammengesetzt ist, wodurch, wie in 17 gezeigt, ein hexagonaler Einkristall-Wafer 25 hergestellt wird.
  • Wie oben beschrieben, ist das Wafer-Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der zweiten bevorzugten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass der Einteilungsschritt nicht nur den Schritt des Weiterbewegens des Brennpunkts in der Y-Richtung um den vorbestimmten Betrag einschließt, sondern auch den Schritt des Einstellens des Brennpunkts auf den Schnittpunkt der Linie, die durch die Neigung tanα definiert ist, und der Linie, die durch den Einteilungsbetrag L definiert ist. Nach dem Trennen des Wafers 25 von dem Ingot 11 werden die Trennfläche des Wafers 25 und die Trennfläche des Ingots 11 vorzugsweise geschliffen und auf Hochglanz poliert. Danach werden der Trennstartpunktausbildungsschritt und der Wafer-Trennschritt wiederholt auf den Ingot 11 angewandt, um dadurch eine Vielzahl von Wafern 25 aus dem Ingot 11 herzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind somit durch die Erfindung einbezogen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (7)

  1. Wafer-Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Wafers mit einem Abweichungswinkel α aus einem hexagonalen Einkristall-Ingot mit einer oberen Fläche, einer zu der oberen Fläche exponierten c-Ebene und einer zu der c-Ebene senkrechten c-Achse, wobei das Wafer-Herstellungsverfahren umfasst: einen Unterstützungsschritt mit einem Unterstützen des Ingots durch ein Keilelement mit einem Keilwinkel α an einem Stütztisch, der eine horizontale Stützfläche aufweist, wobei der Keilwinkel α gleich dem Abweichungswinkel α ist, wodurch die obere Fläche des Ingots in Bezug auf eine horizontale Ebene um den Abweichungswinkel α geneigt wird; einen Ausbildungsschritt für eine erste modifizierte Schicht mit einem Einstellen eines Brennpunkts eines Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot aufweist, auf eine festgelegte vertikale Position im Inneren des Ingots und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls auf die obere Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots in einer ersten Richtung senkrecht zu einer zweiten Richtung, wo der Abweichungswinkel α ausgebildet ist, wodurch im Inneren des Ingots eine erste modifizierte Schicht und erste Risse linear ausgebildet werden, die sich von der ersten modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken; einen ersten Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts in der zweiten Richtung, um den Brennpunkt um einen vorbestimmten Betrag weiterzubewegen; und einen initialen Wafer-Herstellungsschritt mit einem Trennen eines initialen Wafers von dem Ingot bei einer Trennebene, welche die ersten modifizierten Schichten und die ersten Risse enthält, die durch Wiederholen des Ausbildungsschritts für eine erste modifizierte Schicht und des ersten Einteilungsschritts im Inneren des Ingots ausgebildet werden; wobei bei dem ersten Einteilungsschritt ein Einteilungsbetrag L als Abstand zwischen beliebigen benachbarten der Vielzahl erster modifizierter Schichten kleiner als oder gleich wie ein Abstand eingestellt wird, der so definiert ist, dass sich die vorderen Enden der benachbarten ersten Risse, die sich von den benachbarten ersten modifizierten Schichten entlang der c-Ebene erstrecken, einander überlappen.
  2. Wafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, ferner mit: einem Trennstartpunktausbildungsschritt mit einem Einstellen des Brennpunkts des Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot aufweist, auf eine von einer neuen oberen Fläche des Ingots als eine neu exponierte Fläche aus, die durch Trennen des initialen Wafers bei dem initialen Wafer-Herstellungsschritt erhalten wird, vorbestimmte Tiefe im Inneren des Ingots, wobei die Tiefe einer Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls auf die neue obere Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots, um dadurch eine zweite modifizierte Schicht parallel zu der neuen oberen Fläche und zweite Risse auszubilden, die sich von der zweiten modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken, wodurch ein Trennstartpunkt ausgebildet wird; und einem Wafer-Trennschritt nach dem Ausführen des Trennstartpunktausbildungsschritts mit einem Trennen eines plattenförmigen Elements mit einer Dicke, die der Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, von dem Ingot bei dem Trennstartpunkt, wodurch der Wafer aus dem Ingot hergestellt wird; wobei der Trennstartpunktausbildungsschritt einschließt: einen Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts des Laserstrahls in der ersten Richtung senkrecht zu der zweiten Richtung, wodurch die sich in der ersten Richtung erstreckende zweite modifizierte Schicht linear ausgebildet wird, und einen zweiten Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts in der zweiten Richtung, um dadurch den Brennpunkt um den vorbestimmten Betrag weiterzubewegen.
  3. Wafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, ferner mit: einem Abflachungsschritt mit einem Schleifen der neuen oberen Fläche des Ingots, auf der die ersten modifizierten Schichten und die ersten Risse exponiert sind, nach dem Ausführen des initialen Wafer-Herstellungsschritts und vor einem Ausführen des Trennstartpunktausbildungsschritts, wodurch die neue obere Fläche des Ingots abgeflacht wird.
  4. Wafer-Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Wafers mit einem Abweichungswinkel α aus einem hexagonalen Einkristall-Ingot mit einer oberen Fläche, einer zu der oberen Fläche exponierten c-Ebene und einer zu der c-Ebene senkrechten c-Achse, wobei das Wafer-Herstellungsverfahren umfasst: einen Ausbildungsschritt für eine erste modifizierte Schicht mit einem Einstellen eines Brennpunkts von einem Laserstrahl, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot aufweist, auf eine von der oberen Fläche aus erste Tiefe im Inneren des Ingots und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls auf die obere Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots, wodurch eine erste modifizierte Schicht im Inneren des Ingots und erste Risse linear ausgebildet werden, die sich von der ersten modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken; einen Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots in einer Richtung senkrecht zu der ersten modifizierten Schicht, um dadurch nach dem Ausführen des Ausbildungsschritts für eine erste modifizierte Schicht den Brennpunkt um einen vorbestimmten Betrag weiterzubewegen, als Nächstes einem Einstellen des Brennpunkts auf eine zweite Tiefe, die größer ist als die erste Tiefe, und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots in einer Richtung parallel zu der ersten modifizierten Schicht auf die obere Fläche, um dadurch eine zweite modifizierte Schicht parallel zu der ersten modifizierten Schicht im Inneren des Ingots und zweite Risse linear auszubilden, die sich von der zweiten modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken; wobei ein Einteilungsbetrag L als Abstand zwischen der ersten modifizierten Schicht und der zweiten modifizierten Schicht in dem Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht auf weniger als oder gleich wie ein Abstand eingestellt wird, der so definiert ist, dass vordere Enden der ersten Risse und der zweiten Risse einander überlappen; wobei ein Unterschied h zwischen der ersten Tiefe und der zweiten Tiefe in einer Richtung der c-Achse als h = L × tanα festgelegt ist; einen Ausbildungswiederholschritt für eine zweite modifizierte Schicht mit einem Wiederholen des Ausbildungsschritts für eine zweite modifizierte Schicht mit einem sequenziellen Absenken des Brennpunkts des Laserstrahls auf einen Schnittpunkt einer Linie, die durch die Steigung tanα definiert ist, und einer Linie, die durch den Einteilungsbetrag L definiert ist, wodurch die zweiten modifizierten Schichten und die zweiten Risse in der gesamten Trennebene in dem Ingot ausgebildet werden; und einem Herstellungsschritt für einen initialen Wafer mit einem Trennen eines initialen Wafers bei der Trennebene von dem Ingot, welche die ersten und zweiten modifizierten Schichten und die ersten und zweiten Risse enthält, die im Inneren des Ingots ausgebildet sind.
  5. Wafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, wobei der Einteilungsbetrag L so eingestellt wird, dass der Unterschied h kleiner als 50 μm oder weniger ist.
  6. Wafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, ferner mit: einem Trennstartpunktausbildungsschritt mit einem Einstellen des Brennpunkts des Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot aufweist, auf eine von einer neuen oberen Fläche des Ingots als eine neu exponierte Fläche aus, die durch Trennen des initialen Wafers in dem initialen Wafer-Herstellungsschritt erhalten wurde, vorbestimmte Tiefe im Inneren des Ingots, wobei die Tiefe einer Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls auf die neue obere Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots, um dadurch eine dritte modifizierte Schicht parallel zu der neuen oberen Fläche und dritte Risse auszubilden, die sich von der dritten modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken, wodurch ein Trennstartpunkt ausgebildet wird; und einem Wafer-Trennschritt nach dem Ausführen des Trennstartpunktausbildungsschritts mit einem Trennen eines plattenförmigen Elements von dem Ingot bei dem Trennstartpunkt mit einer Dicke, die der Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, wodurch der Wafer aus dem Ingot hergestellt wird; wobei der Trennstartpunktausbildungsschritt einschließt: einen Ausbildungsschritt für eine dritte modifizierte Schicht mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts des Laserstrahls in einer ersten Richtung senkrecht zu einer zweiten Richtung, wo der Abweichungswinkel α ausgebildet ist, wodurch die sich in der ersten Richtung erstreckende dritte modifizierte Schicht linear ausgebildet wird, und einen Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts in der zweiten Richtung, um dadurch den Brennpunkt um den vorbestimmten Betrag weiterzubewegen und als Nächstes einem Einstellen des Brennpunkts auf den Schnittpunkt der Linie, die durch die Steigung tanα definiert wird, und der Linie, die durch den Einteilungsbetrag L definiert wird.
  7. Wafer-Herstellungsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der hexagonale Einkristall-Ingot aus einem SiC-Einkristall-Ingot und einem GaN-Einkristall-Ingot ausgewählt wird.
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