DE102016209555A1 - Wafer-herstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Wafer-Herstellungsverfahren zum Herstellen eines hexagonalen Einkristall-Wafers aus einem hexagonalen Einkristall-Ingot offenbart. Das Wafer-Herstellungsverfahren umfasst einen Trennstartpunktausbildungsschritt mit einem Einstellen des Brennpunkts eines Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot aufweist, auf eine von der oberen Fläche des Ingots aus vorbestimmte Tiefe im Inneren des Ingots, wobei die Tiefe der Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls auf die obere Fläche des Ingots bei einer relativen Bewegung des Brennpunkts und des Ingots, um dadurch eine modifizierte Schicht parallel zu der oberen Fläche des Ingots und Risse auszubilden, die sich von der modifizierten Schicht erstrecken, sodass ein Trennstartpunkt ausgebildet wird. In dem Trennstartpunktausbildungsschritt schließt der Laserstrahl eine Vielzahl von Laserstrahlen ein, die gleichzeitig aufzubringen sind, um eine Vielzahl linearer modifizierter Schichten auszubilden. Die Brennpunkte der Vielzahl von Laserstrahlen sind mit einem vorbestimmten Abstand in Ausbildungsrichtung eines Abweichungswinkels angeordnet.

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
  • Verschiedene Bauelemente, wie zum Beispiel ICs und LSIs werden durch Ausbilden einer Funktionsschicht an der Vorderseite eines Wafers ausgebildet, der aus Silizium oder Ähnlichem ausgebildet ist, und aufteilen dieser Funktionsschicht in eine Vielzahl von Bereichen entlang einer Vielzahl von sich überkreuzenden Trennlinien. Die Trennlinien des Wafers werden durch eine Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet, wie zum Beispiel eine Schneidevorrichtung und eine Laserbearbeitungsvorrichtung, um dadurch den Wafer in eine Vielzahl einzelner Bauelementchips aufzuteilen, die den Bauelementen entsprechen. Die so erhaltenen Bauelementchips werden weit verbreitet in vielfältigen elektronischen Vorrichtungen verwendet, wie zum Beispiel Mobiltelefone und Personal Computer. Ferner werden Leistungsbauelemente oder optische Bauelemente, wie zum Beispiel LEDs und LDs durch Ausbilden einer Funktionsschicht an der Vorderseite eines Wafers ausgebildet, der aus einem hexagonalen Einkristall ausgebildet ist, wie zum Beispiel aus SiC und GaN, und aufteilen dieser Funktionsschicht in eine Vielzahl von Bereichen entlang einer Vielzahl von sich überschneidenden Trennlinien.
  • Im Allgemeinen wird der Wafer, auf dem die Bauelemente auszubilden sind, durch Schneiden eines Ingots mit einer Drahtsäge hergestellt. Beide Seiten des obig erhaltenen Wafers werden auf Spiegelglanz bzw. auf Hochglanz poliert, siehe zum Beispiel das offengelegte japanische Patentnummer 2000-94 221 . Diese Drahtsäge ist auf so eine Weise eingerichtet, dass ein einzelner Draht, der wie ein Pianodraht einen Durchmesser von in etwa 100 bis 300 μm aufweist, um viele Nuten gewickelt ist, die üblicherweise an zwei bis vier Führungswalzen ausgebildet sind, um eine Vielzahl von Schneideabschnitten auszubilden, die mit einer vorgegebenen Teilung parallel zueinander beabstandet sind. Der Draht wird betätigt, sodass er in einer Richtung oder entgegengesetzten Richtungen läuft und dadurch den Ingot in eine Vielzahl von Wafern schneidet.
  • Wenn der Ingot durch die Drahtsäge geschnitten wird und beide Seiten von jedem Wafer poliert werden, um das Produkt zu erhalten, wird jedoch 70 bis 80% des Ingots zu Ausschuss, was das Problem schlechten Wirtschaftens aufwirft. Insbesondere weist beispielsweise ein hexagonaler Einkristall-Ingot aus SiC oder GaN einer hohe Mohs-Härte auf, sodass es schwierig ist, diesen Ingot mit der Drahtsäge zu schneiden. Dementsprechend wird eine erhebliche Zeit zum Schneiden des Ingots benötigt, was eine Verminderung der Produktivität verursacht. Das heißt es gibt ein Problem, einen Wafer mit dem Stand der Technik effizient herzustellen.
  • Eine Technik zum Lösen dieses Problems wird in dem japanischen offengelegten Patent Nr. 2013-49161 beschrieben. Diese Technik schließt die Schritte des Einstellens des Brennpunkts eines Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für SiC aufweist, auf das Innere eines hexagonalen Einkristall-Ingots, als Nächstes eines Aufbringens des Laserstrahls auf den Ingot bei einem Scannen des Laserstrahls auf dem Ingot, um dadurch eine modifizierte Schicht und Risse in einer Trennebene innerhalb des Ingots auszubilden, und als Nächstes eines Anwendens einer äußeren Kraft auf den Ingot ein, um dadurch den Ingot entlang der Trennebene zu brechen, wo die modifizierte Schicht und die Risse ausgebildet sind, und somit einen Wafer von dem Ingot zu trennen. Bei dieser Technik wird der Laserstrahl (gepulster Laserstrahl) spiralförmig oder linear entlang der Trennebene gescannt, sodass ein erster Aufbringpunkt des Laserstrahls und ein zweiter Aufbringpunkt des Laserstrahls, der am dem ersten Anwendungspunkt am nächsten ist, eine vorbestimmte Positionsbeziehung zueinander aufweisen. Als Ergebnis werden die modifizierte Schicht und die Risse mit einer sehr hohen Dichte in der Trennebene des Ingots ausgebildet.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Jedoch wird bei dem Ingot-Schneideverfahren, das in dem oben erwähnten japanischen offengelegten Patent Nr. 2013-49161 beschrieben wird, der Laserstrahl spiralförmig oder linear über den Ingot gescannt, bzw. streicht über diesen hinweg. In dem Fall eines linearen Scannens des Laserstrahls ist die Scanrichtung des Laserstrahls nicht bestimmt. Bei dem in dem japanischen offengelegten Patent Nr. 2013-49161 beschriebenem Ingot-Schneideverfahren ist die Teilung, d. h. der Abstand, zwischen dem ersten Anwendungspunkt und dem zweiten Anwendungspunkt des Laserstrahls, wie oben erwähnt, auf 1 μm bis 10 μm eingestellt. Diese Teilung entspricht der Teilung der Risse, die sich von der modifizierten Schicht entlang einer in dem Ingot definierten c-Ebene erstrecken.
  • Auf diese Weise ist die Teilung der Anwendungspunkte des auf den Ingot anzuwendenden Laserstrahls sehr gering. Unabhängig davon, ob der Laserstrahl spiralförmig oder linear gescannt wird, muss der Laserstrahl dementsprechend mit einer sehr kleinen Teilung angewandt werden und die Verbesserung bei der Produktivität ist noch nicht ausreichend.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wafer-Herstellungsverfahren bereitzustellen, das einen Wafer auf effiziente Weise aus einem Ingot herstellen kann.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wafer-Herstellungsverfahren zum Herstellen eines hexagonalen Einkristall-Wafers aus einem hexagonalen Einkristall-Ingot bereitgestellt, der eine erste Fläche, eine der ersten Fläche gegenüberliegende zweite Fläche, eine sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche erstreckende c-Achse, und eine zu der c-Achse senkrechte c-Ebene aufweist, wobei das Wafer-Herstellungsverfahren einschließt: einen Trennstartpunktausbildungsschritt zum Einstellen eines Brennpunkts eines Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot aufweist, auf eine von der ersten Fläche aus vorbestimmte Tiefe innerhalb des Ingots, wobei die Tiefe einer Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, und als Nächstes Aufbringen des Laserstrahls auf die erste Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots, um dadurch eine modifizierte Schicht parallel zu der ersten Fläche und Risse, die sich von der modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken, auszubilden, wodurch ein Trennstartpunkt ausgebildet wird; und einen Wafer-Trennschritt zum Trennen eines plattenförmigen Elements mit einer der Dicke des Wafers entsprechenden Dicke, von dem Ingot bei dem Trennstartpunkt nach dem Ausführen des Trennstartpunktausbildungsschritts, wodurch der Wafer aus dem Ingot hergestellt wird, wobei der Trennstartpunktausbildungsschritt einen Ausbildungsschritt einer modifizierten Schicht mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts des Laserstrahls in einer ersten Richtung senkrecht zu einer zweiten Richtung, wo die c-Achse durch einen Abweichungswinkel in Bezug auf eine Senkrechte zu der ersten Fläche geneigt ist und der Abweichungswinkel zwischen der ersten Fläche und der c-Ebene ausgebildet wird, wodurch die sich in der ersten Richtung erstreckende modifizierte Schicht linear ausgebildet wird; und einen Einteilungsschritt zum relativen Bewegen des Brennpunkts in der zweiten Richtung, um dadurch den Brennpunkt durch ein vorbestimmtes Ausmaß weiterzubewegen, einschließt; wobei in dem Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht der Laserstrahl eine Vielzahl gleichzeitig aufzubringender Laserstrahlen aufweist, um eine Vielzahl modifizierter Schichten auszubilden und die Brennpunkte der Laserstrahlen in der zweiten Richtung mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet werden.
  • Vorzugsweise werden bei dem Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht der vorbestimmte Abstand zwischen zwei beliebigen nebeneinanderliegenden der Brennpunkte so eingestellt, dass die obere Grenze des vorbestimmten Abstands nahezu gleich einem Abstand wird, der definiert wird, wenn sich die vorderen Enden der Risse von den nebeneinanderliegenden modifizierten Schichten in der zweiten Richtung einander überlappen.
  • Vorzugsweise ist bei dem Einteilungsschritt der Einteilungsbetrag als L = H × M gegeben, wobei H der vorbestimmte Abstand ist und M die Anzahl der Brennpunkte ist.
  • In Übereinstimmung mit dem Wafer-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird der Brennpunkt des Laserstrahls relativ in der zu der zweiten Richtung senkrechten ersten Richtung bewegt, wobei der Abweichungswinkel zwischen der ersten Fläche und der c-Ebene des Ingots ausgebildet wird, wodurch die sich in der ersten Richtung erstreckende modifizierte Schicht linear ausgebildet wird. Danach wird der Brennpunkt des Laserstrahls um den vorbestimmten Betrag in der zweiten Richtung weiterbewegt. Danach wird der Brennpunkt des Laserstrahls wieder relativ in der ersten Richtung bewegt, um dadurch die sich in der ersten Richtung erstreckende modifizierte Schicht linear auszubilden. So eine Reihenfolge von Schritten wird wiederholt, um eine Vielzahl modifizierter Schichten auszubilden, die sich in der ersten Richtung erstrecken, wobei jede modifizierte Schicht in einer von der ersten Fläche des Ingots aus vorbestimmten Tiefe ausgebildet wird und die Risse auf beiden Seiten von jeder modifizierten Schicht ausgebildet werden, sodass sie sich entlang der c-Ebene ausbreiten. Dementsprechend sind beliebige angrenzende der modifizierten Schichten miteinander durch die dazwischen ausgebildeten Risse verbunden, sodass das plattenförmige Element, das die der Dicke des Wafers entsprechende Dicke aufweist, auf einfache Weise bei dem Trennstartpunkt von dem Ingot getrennt werden kann, wodurch der hexagonale Einkristall-Wafer aus dem Ingot hergestellt wird.
  • Darüber hinaus wird die Vielzahl von Laserstrahlen gleichzeitig aufgebracht, um die Vielzahl linear modifizierter zueinander paralleler Schichten in dem Zustand auszubilden, in dem die zwischen den nebeneinanderliegenden modifizierten Schichten ausgebildeten Risse miteinander verbunden sind. Als Ergebnis, kann der Trennstartpunkt effizient ausgebildet werden, um damit die Produktivität ausreichend zu verbessern. Ferner kann die Menge an Ingot, die zu Ausschuss wird, um in etwa 30% ausreichend reduziert werden.
  • Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise ihrer Realisierung wird deutlicher und die Erfindung selbst wird am besten durch ein Studium der folgenden Beschreibung und angehängten Ansprüche unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, verstanden.
  • 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 eine schematische Ansicht eines strahlenden optischen Beugungselements;
  • 4A ist eine perspektivische Ansicht eines hexagonalen Einkristall-Ingots;
  • 4B ist eine Ansicht des in 4A gezeigten Ingots;
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines Trennstartpunktausbildungsschritts;
  • 6 ist eine Draufsicht des in 4A gezeigten Ingots;
  • 7 ist eine schematische Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Ausbildungsschritts einer modifizierten Schicht;
  • 8 ist eine schematische Draufsicht zum Veranschaulichen des Ausbildungsschritts einer modifizierten Schicht;
  • 9 ist eine schematische Draufsicht zum Veranschaulichen eines Einteilungsschritts;
  • Die 10A und 10B sind perspektivische Ansichten zum Veranschaulichen eines Wafer-Trennschritts; und
  • 11 ist eine perspektivische Ansicht eines hexagonalen Einkristall-Wafers, der aus dem Ingot hergestellt wird.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bezugnehmend 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 Laserbearbeitungsvorrichtung 2 schließt eine stationäre Basis 4 und einen ersten Schiebe- bzw. 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 durch einen Zuführmechanismus 12, der eine Kugelgewindespindel 8 und einen Schrittmotor 10 aufweist, in einer Zuführrichtung oder in der X-Richtung entlang eines Paars Führungsschienen 14 bewegt.
  • Ein zweiter Kulissenblock 16 ist an dem ersten Kulissenblock 6 montiert, sodass er in der Y-Richtung bewegbar ist. Der zweite Kulissenblock 16 wird durch einen Einteilungsmechanismus 22, der eine Kugelgewindespindel 18 und einen Schrittmotor 20 aufweist, in einer Einteilungsrichtung oder in der Y-Richtung entlang eines Paars Führungsschienen 24 bewegt. Ein Stütztisch 26 ist an dem zweiten Kulissenblock 16 montiert. Der Stütztisch 26 ist durch den Zuführmechanismus 12 und den Einteilungsmechanismus 22 in der X-Richtung und der Y-Richtung bewegbar und zudem durch einen in dem zweiten Kulissenblock 16 untergebrachten 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 weist ein Gehäuse 32, eine in dem Gehäuse 32 untergebrachte Laserstrahlerzeugungseinheit 34 (siehe 2) und ein Fokussiermittel (Laserkopf) 36 auf, das an dem vorderen Ende des Gehäuses 32 montiert ist. Eine Abbildungseinheit 38, die ein Mikroskop und eine Kamera aufweist, ist ebenfalls an dem vorderen Ende des Gehäuses 32 montiert, sodass es mit dem Fokussiermittel 36 in der X-Richtung ausgerichtet ist.
  • Wie in 2 gezeigt, schließt die Laserstrahlerzeugungseinheit 34 einen Laseroszillator 40, wie zum Beispiel ein YAG-Laser und einen YVO4-Laser, zum Erzeugen eines gepulsten Laserstrahls, ein Wiederholfrequenzeinstellmittel 42 zum Einstellen der Wiederholfrequenz des von dem Laseroszillator 40 zu erzeugenden gepulsten Laserstrahls, ein Pulsbreiteneinstellmittel 44 zum Einstellen der Pulsbreite des von dem Laseroszillator 40 zu erzeugenden gepulsten Laserstrahls und ein Leistungseinstellmittel 46 zum Einstellen der Leistung des von dem Laseroszillator 40 zu erzeugenden gepulsten Laserstrahls ein. Obwohl nicht besonders gezeigt, weist der Laseroszillator 40 ein Brewster-Fenster auf, sodass der von dem Laseroszillator 40 erzeugte Laserstrahl ein Laserstrahl aus linear polarisiertem Licht ist. Nachdem die Leistung des gepulsten Laserstrahls durch das Leistungseinstellmittel 46 der Laserstrahlerzeugungseinheit 34 auf eine vorbestimmte Leistung eingestellt ist, wird der gepulste Laserstrahl durch einen Spiegel 48, der zu dem Fokussiermittel 36 gehört, reflektiert und als Nächstes durch ein optisches Beugungselement (DOE – diffractive optical element) 50, das in das Fokussiermittel 36 einbezogen ist, in drei Laserstrahlen verzweigt. Diese drei durch das DOE erhaltenen Laserstrahlen werden als Nächstes durch eine in dem Fokussiermittel 36 einbezogene Fokussierlinse 51 fokussiert. Die Fokussierlinse 51 ist so positioniert, dass der gepulste Laserstrahl innerhalb eines hexagonalen Einkristall-Ingots 11 als ein an dem Stütztisch 26 fixiertes Werkstück fokussiert wird.
  • Zum Beispiel ist das DOE 50, wie in 3 gezeigt, als ein Blaze-DOE vorgesehen. Das Blaze-DOE schließt eine transparente Platte 62 und eine Sägezahnabschnittsstruktur 64 ein, die fein auf einer Seite (die in 3 zu sehene obere Fläche) der transparenten Platte 62 ausgebildet ist. Die Größe d1 eines jeden Sägezahns in der Struktur 64 ist auf mehrere Dekaden bis mehrere hunderte von Mikrometern eingestellt. Der Laserstrahl als auf das Blaze-DOE 50 einfallende Licht wird in Licht nullter Ordnung, Licht erster Ordnung und Licht zweiter Ordnung verzweigt. Das Licht nullter Ordnung, das Licht erster Ordnung und das Licht zweiter Ordnung treten als nächstes als drei getrennte Laserstrahlen von dem Blaze-DOE hervor.
  • Bezugnehmend auf 4A wird eine perspektivische Ansicht des hexagonalen Einkristall-Ingots 11 als zu bearbeitendes Werkstück gezeigt. 4B ist eine Ansicht des in 4A gezeigten hexagonalen Einkristall-Ingots 11. Der hexagonale Einkristall-Ingot 11, auf den hiernach einfach als Ingot Bezug genommen wird, wird aus einem SiC-Einkristall-Ingot und einem GaN-Einkristall-Ingot ausgewählt. Der Ingot 11 weist eine erste Fläche (obere Fläche) 11a und eine der ersten Fläche 11a gegenüberliegende zweite Fläche (untere Fläche) 11b auf. Die erste Fläche 11a des Ingots 11 wird zuvor auf Hochglanz poliert, da der Laserstrahl auf die erste Fläche 11A aufgebracht wird.
  • Der Ingot 11 weist eine erste Ausrichtungsebene 13 und eine zu der ersten Ausrichtungsebene 13 senkrechte zweite Ausrichtungsebene 15 auf. Die Länge der ersten Ausrichtungsebene 13 ist länger als die Länge der zweiten Ausrichtungsebene 15. Der Ingot 11 weist eine c-Achse 19 auf, die in Bezug auf eine Senkrechte 17 zu der oberen Fläche 11a um einen Abweichungswinkel α in Richtung der zweiten Ausrichtungsebene 15 geneigt ist, und weist zudem eine zu der c-Achse 19 senkrechte c-Ebene 21 auf. Die c-Ebene 21 ist in Bezug auf die obere Fläche 11a um den Abweichungswinkel α geneigt. Im Allgemeinen ist in dem hexagonalen Einkristall-Ingot 11 die zu der Erstreckungsrichtung der kürzeren zweiten Ausrichtungsebene 15 senkrechte Richtung die Neigungsrichtung der c-Achse. Die c-Ebene 21 ist unzählbar auf der Molekularebene des Ingots 11 festgelegt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Abweichungswinkel α auf 4° eingestellt. Jedoch ist der Abweichungswinkel α nicht auf die 4° der vorliegenden Erfindung beschränkt. Beispielsweise kann der Abweichungswinkel α beim Herstellen des Ingots 11 auf einen Bereich von 1° bis 6° frei eingestellt werden.
  • Wiederum bezugnehmend auf 1 ist eine Säule 52 an auf linken Seite der stationären Basis 4 befestigt. Die Säule 52 ist mit einer sich in vertikaler Richtung erstreckenden länglichen Öffnung 53 ausgebildet und ein Druckmechanismus 54 ist in vertikaler Richtung bewegbar an der Säule 52 montiert, sodass er von der Öffnung 53 hervorsteht.
  • Wie in 5 gezeigt, wird der Ingot 11 unter Verwendung eines Wachses oder eines Haftmittels in dem Zustand an der oberen Fläche des Stütztischs 26 befestigt, bei dem die zweite Ausrichtungsebene 15 des Ingots 11 parallel zu der X-Richtung ist. Mit anderen Worten wird die Ausbildungsrichtung des Abweichungswinkels α, wie in 6 gezeigt, durch einen Pfeil Y1 angedeutet. D. h., dass die Richtung des Pfeils Y1 die Richtung ist, in der die Überschneidung 19a zwischen der c-Achse 19 und der oberen Fläche 11a des Ingots 11 in Bezug zu der Senkrechten 17 zu der oberen Fläche 11a vorliegt. Ferner wird die zu der Richtung des Pfeils Y1 senkrechte Richtung durch einen Pfeil A gezeigt. Dann wird der Ingot 11 an dem Stütztisch 26 in dem Zustand fixiert, in dem die Richtung des Pfeils A parallel zu der X-Richtung wird.
  • Dementsprechend wird der Laserstrahl in der Richtung des Pfeils A senkrecht zu der Richtung des Pfeils Y1 oder der Ausbildungsrichtung des Abweichungswinkels α gescannt. Mit anderen Worten ist die zu der Richtung des Pfeils Y1, wo der Abweichungswinkel α ausgebildet wird, senkrechte Richtung des Pfeils A als Zuführrichtung des Stütztischs 26 definiert.
  • Bei dem Wafer-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, dass die Scanrichtung des von dem Fokussiermittel 36 aufzubringenden Laserstrahls auf die Richtung des Pfeils A senkrecht zu der Richtung des Pfeils Y1 eingestellt wird, wo der Abweichungswinkel α des Ingots 11 ausgebildet wird. D. h., dass herausgefunden wurde, dass durch Einstellen der Scanrichtung des Laserstrahls auf die Richtung des Pfeils A, wie bei dem Wafer-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung oben erwähnt, sich Risse, die sich von einer innerhalb des Ingots 11 durch den Laserstrahl ausgebildeten modifizierten Schicht ausbreiten, sich sehr lang entlang der c-Ebene 21 erstrecken.
  • Beim Ausführen des Wafer-Herstellungsverfahrens in Übereinstimmung mit dieser bevorzugten Ausführungsform wird ein Trennstartpunktausbildungsschritt auf so eine Weise ausgeführt, dass der Brennpunkt des Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge, wie zum Beispiel 1064 nm, für den an dem Stütztisch 26 fixierten hexagonalen Einkristall-Ingot 11 aufweist, auf eine von der ersten Fläche 11a (obere Fläche) aus vorbestimmten Tiefe im Inneren des Ingots 11 eingestellt wird, die der Dicke eines herzustellenden Wafers entspricht, und der Laserstrahl als Nächstes bei einer Relativbewegung des Brennpunkts und des Ingots 11 auf die obere Fläche 11a aufgebracht wird, um dadurch eine modifizierte Schicht 23 parallel zu der oberen Fläche 11a und Risse 25 auszubilden, die sich von der modifizierten Schicht 23 entlang der c-Ebene 21 erstrecken und so einen Trennstartpunkt ausbilden.
  • Dieser Trennstartpunktausbildungsschritt umfasst einen Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts des Laserstrahls in der Richtung des Pfeils A, die senkrecht zu der Richtung des Pfeils Y1 ist, wo die c-Achse 19 in Bezug auf die Senkrechte 17 zu der oberen Fläche 11a um den Abweichungswinkel α geneigt ist und der Abweichungswinkel α zwischen der c-Ebene 21 und der oberen Fläche 11a ausgebildet ist, wodurch die modifizierte Schicht 23 innerhalb des Ingots 11 und die Risse 25, die sich von der modifizierten Schicht 23 entlang der c-Ebene 21 erstrecken, ausgebildet werden, und zudem einen Einteilungsschritt zum relativen Bewegen des Brennpunkts in der Ausbildungsrichtung des Abweichungswinkels α, d. h. in der Y-Richtung, einschließt, um dadurch den Brennpunkt, wie in den 8 und 9 gezeigt, um einen vorbestimmten Betrag weiterzubewegen.
  • Wie in den 7 und 8 gezeigt, wird die modifizierte Schicht 23 so linear ausgebildet, dass sie sich in der X-Richtung erstreckt, sodass die Risse 25 sich von der modifizierten Schicht 23 in entgegengesetzte Richtungen entlang der c-Ebene 21 erstrecken. Bei dem Wafer-Herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst der Trennstartpunktausbildungsschritt ferner einen Einteilungsbetrag-Einstellungsschritt mit einem Messen der Breite der Risse 25, die auf einer Seite der modifizierten Schicht 23 entlang der c-Ebene 21 ausgebildet werden, und dann einem Einstellen des Einteilungsbetrags des Brennpunkts entsprechend der oben erwähnten Breite. Mit W1 die Breite der Risse 25 bezeichnend, die auf einer Seite der modifizierten Schicht 23 ausgebildet werden, sodass sie sich von der modifizierten Schicht 23 entlang der c-Ebene 21 ausbreiten, wird der vorbestimmte Abstand H zwischen zwei beliebigen nebeneinanderliegenden der zwei oder mehr Brennpunkte so eingestellt, dass die obere Grenze des Abstands nahezu 2W1 gleicht, was als einander überlappende vordere Enden der Risse 25, die sich von nebeneinanderliegenden modifizierten Schichten 23 in der Y-Richtung erstrecken, definiert ist.
  • Der Einteilungsbetrag L, der in dem Fall eingestellt wird, wenn die Vielzahl von Laserstrahlen gleichzeitig aufgebracht werden, ist als L = H × M gegeben, wobei M die Anzahl der Brennpunkte ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Anzahl an Brennpunkten drei, sodass L = 3H ist. Wenn H = 400 μm ist, ist L = 1200 μm.
  • Beispielsweise wird der Trennstartpunktausbildungsschritt mit den folgenden Laserbearbeitungsbedingungen durchgeführt.
    Lichtquelle: gepulster Nd:YAG-Laser
    Wellenlänge: 1064 nm
    Wiederholfrequenz: 80 kHz
    durchschnittliche Leistung: 3,2 W
    Pulsbreite: 4 ns
    Punktdurchmesser: 3 μm
    numerische Blende (NA) der Fokussierlinse: 0,43
    Einteilungsbetrag: (250 bis 400 μm) × (Anzahl der Brennpunkte)
    Zuführgeschwindigkeit: 120 bis 260 nm/s
  • Bei den oben erwähnten Laserbearbeitungsbedingungen wird die Breite W1 der Risse 25, die sich von der modifizierten Schicht 23 entlang der c-Ebene 21 auf einer in 7 zu sehenden Seite ausbreiten, auf in etwa 250 μm eingestellt und der Einteilungsbetrag L wird auf 1200 μm eingestellt. Jedoch ist die durchschnittliche Leistung des Laserstrahls nicht auf 3,2 W beschränkt. Wenn die durchschnittliche Leistung des Laserstrahls auf 2 W bis 4,5 W eingestellt war, wurden bei der bevorzugten Ausführungsform gute Ergebnisse erreicht. Für den Fall, dass die durchschnittliche Leistung auf 2 W eingestellt war, war die Breite W1 der Risse 25 in etwa 100 μm. Für den Fall, dass die durchschnittliche Leistung auf 4,5 W eingestellt war, war die Breite W1 der Risse 25 in etwa 350 μm.
  • Für den Fall, dass die durchschnittliche Leistung weniger als 2 W oder größer 4,5 W beträgt, kann die modifizierte Schicht 23 nicht gut innerhalb des Ingots 11 ausgebildet werden. Dementsprechend wird die durchschnittliche Leistung des aufzubringenden Laserstrahls vorzugsweise auf einen Bereich von 2 W bis 4,5 W eingestellt. Beispielsweise war die durchschnittliche Leistung des auf den Ingot 11 aufzubringenden Laserstrahls bei dieser bevorzugten Ausführungsform auf 3,2 W eingestellt. Wie in 7 gezeigt, war die Tiefe D1 eines jeden Brennpunkts zum Ausbilden der modifizierten Schicht 23 von der oberen Fläche 11a aus auf 500 μm eingestellt.
  • Bezugnehmend auf 9 wird eine schematische Draufsicht zum Veranschaulichen der Scanrichtung der Laserstrahlen gezeigt. Der Trennstartpunktausbildungsschritt wird, wie in 9 gezeigt, auf einem Vorwärtspfad X1 und einem Rückwärtspfad X2 ausgeführt. Das heißt, dass die modifizierten Schichten 23 in dem hexagonalen Einkristall-Ingot 11 auf dem Vorwärtspfad X1 ausgebildet werden. Danach werden die Brennpunkte der Laserstrahlen um den vorbestimmten Betrag weiterbewegt. Danach werden wieder die modifizierten Schichten 23 auf dem Rückwärtspfad X2 in dem Ingot 11 ausgebildet.
  • Auf diese Weise werden die Brennpunkte der Laserstrahlen nacheinander weiterbewegt, um eine Vielzahl von modifizierten Schichten 23 in der Tiefe D1 in dem gesamten Bereich des Ingots 11 und die Risse 25 auszubilden, die sich von jeder modifizierten Schicht 23 entlang der c-Ebene 21 erstrecken. Danach wird ein Wafer-Trennschritt auf so eine Weise ausgeführt, dass eine äußere Kraft auf den Ingot 11 aufgebracht wird, um dadurch bei dem Trennstartpunkt, der die modifizierten Schichten 23 und die Risse 25 einbezieht, ein plattenförmiges Element mit einer Dicke zu trennen, die der Dicke des von dem Ingot 11 herzustellenden Wafers entspricht, um somit einen in 11 gezeigten hexagonalen Einkristall-Wafer 27 herzustellen.
  • Dieser Wafer-Trennschritt wird unter Verwendung des in 1 gezeigten Druckmechanismus 54 ausgeführt. Der Aufbau des Druckmechanismus 54 wird in den 10A und 10B gezeigt. Der Druckmechanismus 54 schließt einen Kopf 56, der durch einen nicht gezeigten Bewegungsmechanismus, der in der in 1 gezeigten Säule 52 einbezogen 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 10B gezeigten Richtung drehbar ist. Wie in 10A gezeigt, ist der Druckmechanismus 54 relativ über dem Ingot 11 positioniert, der an dem Stütztisch 26 fixiert ist. Danach wird der Kopf 56, wie in 10B gezeigt, abgesenkt, bis das Druckelement 58 mit der oberen Fläche 11A des Ingots 11 in Druckkontakt tritt.
  • In dem Zustand, in dem das Druckelement 58 mit der oberen Fläche 11a des Ingots 11 in Druckkontakt ist, wird das Druckelement in der Richtung des Pfeils R gedreht, um dadurch in dem Ingot 11 eine Torsionsspannung zu erzeugen. Als Ergebnis wird der Ingot 11 bei dem Trennstartpunkt gebrochen, wo die modifizierten Schichten 23 und die Risse 25 ausgebildet sind. Dementsprechend kann der in 11 gezeigte hexagonale Einkristall-Wafer 27 von dem hexagonalen Einkristall-Ingot 11 getrennt werden. Nach dem Trennen des Wafers 27 von dem Ingot 11 wird die Trennfläche des Wafers 27 und die Trennfläche des Ingots 11 vorzugsweise auf Hochglanz poliert.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche definiert und sämtliche Veränderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, werden 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.
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    • JP 2013-49161 [0005, 0006]

Claims (4)

  1. Wafer-Herstellungsverfahren zum Herstellen eines hexagonalen Einkristall-Wafers aus einem hexagonalen Einkristall-Ingot, der eine erste Fläche, eine der ersten Fläche gegenüberliegende zweite Fläche, eine sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche erstreckende c-Achse und eine zu der c-Achse senkrechte c-Ebene aufweist, wobei das Wafer-Herstellungsverfahren umfasst: einen Trennstartpunktausbildungsschritt mit einem Einstellen des Brennpunkts eines Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den Ingot aufweist, auf eine von der ersten Fläche aus vorbestimmte Tiefe im Inneren des Ingots, wobei die Tiefe der Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, und als Nächstes einem Aufbringen des Laserstrahls auf die erste Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts und des Ingots, um dadurch eine modifizierte Schicht parallel zu der ersten Fläche und Risse auszubilden, die sich von der modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken und somit einen Trennstartpunkt ausbilden; und einen Wafer-Trennschritt zum Trennen eines plattenförmigen Elements bei dem Trennstartpunkt von dem Ingot mit einer Dicke, die der Dicke des Wafers entspricht, nach dem Ausführen des Trennstartpunktausbildungsschritts, wodurch der Wafer aus dem Ingot hergestellt wird; wobei der Trennstartpunktausbildungsschritt umfasst: einen Ausbildungsschritt einer modifizierten Schicht mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts des Laserstrahls in einer ersten Richtung, die senkrecht zu einer zweiten Richtung ist, wo die c-Achse um einen Abweichungswinkel in Bezug auf eine Senkrechte zu der ersten Fläche geneigt ist und der Abweichungswinkel zwischen der ersten Fläche und der c-Ebene ausgebildet ist, wodurch die sich in der ersten Richtung erstreckende modifizierte Schicht linear ausgebildet wird, und einen Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts in der zweiten Richtung, um dadurch den Brennpunkt um einen vorbestimmten Betrag weiterzubewegen, wobei in dem Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht der Laserstrahl eine Vielzahl von Laserstrahlen aufweist, die gleichzeitig aufzubringen sind, um eine Vielzahl linearer modifizierter Schichten auszubilden, wobei die Brennpunkte der Laserstrahlen mit einem vorbestimmten Abstand in der zweiten Richtung angeordnet sind.
  2. Wafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem in dem Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht der vorbestimmte Abstand zwischen zwei beliebigen nebeneinanderliegenden der Brennpunkte so eingestellt ist, dass die obere Grenze des vorbestimmten Abstands nahezu gleich einem Abstand wird, der definiert wird, wenn sich die vorderen Enden der Risse, die sich von den nebeneinanderliegenden modifizierten Schichten in der zweiten Richtung erstrecken, einander überlappen.
  3. Wafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in dem Einteilungsschritt der Einteilungsbetrag L als L = H × M gegeben ist, wobei H der vorbestimmte Abstand und M die Anzahl von Brennpunkten ist.
  4. Wafer-Herstellungsverfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem der hexagonale Einkristall-Ingot aus einem SiC-Einkristall-Ingot und einem GaN-Einkristall-Ingot ausgewählt wird.
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