DE102017205694B4 - Waferherstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Waferherstellungsverfahren zum Herstellen eines SiC-Wafers (27) aus einem SiC-Ingot (11) mit einer ersten Fläche (11a), einer der ersten Fläche (11a) gegenüberliegenden zweiten Fläche (11b), einer sich von der ersten Fläche (11a) zu der zweiten Fläche (11b) erstreckenden c-Achse (19) und einer zu der c-Achse (19) senkrechten c-Ebene (21), wobei das Waferherstellungsverfahren umfasst:einen Ausbildungsschritt für eine erste modifizierte Schicht (23a) mit einem Einstellen des Brennpunkts (F1) von einem ersten Laserstrahl (LB1), der eine Transmissionswellenlänge für den SiC-Ingot (11) und eine erste Leistung aufweist, auf eine von der ersten Fläche (11a) aus erste Tiefe (D1) im Inneren des SiC-Ingots (11), wobei die erste Tiefe (D1) der Dicke des herzustellenden SiC-Wafers (27) entspricht, und als Nächstes einem Aufbringen des ersten Laserstrahls (LB1) auf die erste Fläche (11a) bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts (F1) von dem ersten Laserstrahl (LB1) in einer ersten Richtung (X1) senkrecht zu einer zweiten Richtung (Y1), wo die c-Achse (19) in Bezug auf eine Senkrechte (17) zu der ersten Fläche (11a) um einen Abweichungswinkel (α) geneigt ist und der Abweichungswinkel (α) zwischen der ersten Fläche (11a) und der c-Ebene (21) ausgebildet ist, um dadurch getrennt eine Vielzahl erster modifizierter Schichten (23a) parallel zu der ersten Fläche (11a) in der ersten Tiefe (D1) auszubilden, wobei die ersten modifizierten Schichten (23a) in der ersten Richtung (X1) voneinander beabstandet sind;einen ersten Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts (F1) von dem ersten Laserstrahl (LB1) in der zweiten Richtung (Y1), um dadurch den Brennpunkt (F1) des ersten Laserstrahls (LB1) um einen vorbestimmten Betrag weiter zu bewegen;nach einem Ausführen des Ausbildungsschritts für eine erste modifizierte Schicht (23a) und des ersten Einteilungsschritts einen Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht (23) mit einem Einstellen des Brennpunkts (F2) von einem zweiten Laserstrahl (LB2), der eine Transmissionswellenlänge für den SiC-Ingot (11) und eine zweite Leistung aufweist, die größer ist als die erste Leistung, auf eine von der ersten Fläche (11a) aus zweite Tiefe (D2) im Inneren des SiC-Ingots (11), die größer ist als die erste Tiefe (D1), sodass ein Strahlpunkt des zweiten Laserstrahls (LB2) eine beliebige der ersten modifizierten Schichten (23a) in der ersten Tiefe (D1) überlappt, und als Nächstes einem Aufbringen des zweiten Laserstrahls (LB2) auf die erste Fläche (11a) bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts (F2) von dem zweiten Laserstrahl (LB2) in der ersten Richtung (XI), um dadurch eine Vielzahl zweiter modifizierter Schichten (23) parallel zu der ersten Fläche (11a) in der ersten Tiefe (D1) kontinuierlich auszubilden, wobei die zweiten modifizierten Schichten (23) einander überlappen, um eine gerade Linie auszubilden, die sich in der ersten Richtung (X1) erstreckt, und zudem Risse (25) auf beiden Seiten der geraden Linie auszubilden, sodass sie sich entlang der c-Ebene (21) erstrecken;einen zweiten Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts (F2) von dem zweiten Laserstrahl (LB2) in der zweiten Richtung (Y1) , um dadurch den Brennpunkt (F2) von dem zweiten Laserstrahl (LB2) um den vorbestimmten Betrag weiter zu bewegen; undnach dem Ausführen des Ausbildungsschritts für eine zweite modifizierte Schicht (23) und dem zweiten Einteilungsschritt einen Wafertrennschritt mit einem Trennen eines plattenförmigen Elements von dem SiC-Ingot (11) mit einer Dicke, die der Dicke des SiC-Wafers (27) entspricht, bei einem Trennstartpunkt, der aus den zweiten modifizierten Schichten (23) und den Rissen (25) aufgebaut ist, um so den SiC-Wafer (27) aus dem SiC-Ingot (11) herzustellen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Waferherstellungsverfahren zum Schneiden eines Siliziumcarbid-Ingots (SiC-Ingot), um einen Wafer herzustellen.
  • Beschreibung des in Beziehung stehenden Stands der Technik
  • Verschiedene Bauelemente, wie zum Beispiel integrierte Schaltkreise (ICs) und Large Scale Integrations (LSIs) werden durch Ausbilden einer Funktionsschicht an der Vorderseite eines Wafers, der aus Silizium oder Ähnlichem ausgebildet ist, und Aufteilen dieser Funktionsschicht in eine Vielzahl von Bereichen entlang einer Vielzahl sich schneidender 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 Bauelementchips zu unterteilen, die den jeweiligen Bauelementen entsprechen. Die so erhaltenen Bauelementchips finden eine breite Anwendung in vielfältiger Ausrüstung, wie zum Beispiel Mobiltelefonen und Personal Computern. Des Weiteren werden Leistungsbauelemente oder optische Bauelemente, wie zum Beispiel lichtemittierende Dioden (LEDs) und Laserdioden (LDs) durch Ausbilden einer Funktionsschicht an der Vorderseite eines Wafers, der aus einem hexagonalen Einkristall, wie zum Beispiel SiC und GaN ausgebildet ist, und Aufteilen dieser Funktionsschicht in eine Vielzahl von Bereichen entlang einer Vielzahl sich schneidender Trennlinien ausgebildet.
  • 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 hochglanzpoliert (siehe zum Beispiel das offengelegte japanische Patent mit der Nummer JP 2000 - 94 221 A . Diese Drahtsäge ist auf so eine Weise eingerichtet, dass ein einzelner Draht, wie zum Beispiel ein Pianodraht, mit einem Durchmesser von in etwa 100 bis 300 µm, um viele Nuten gewickelt ist, die üblicherweise an 2 bis 4 Führungsrollen ausgebildet sind, um eine Vielzahl von Schneidabschnitten auszubilden, die mit einer vorgegebenen Teilung parallel beabstandet sind. Der Draht wird so betrieben, dass er sich in einer Richtung oder entgegengesetzten Richtungen bewegt, um dadurch den Ingot in eine Vielzahl von Wafern zu schneiden.
  • Wenn der Ingot durch die Drahtsäge geschnitten wird und beide Seiten von jedem Wafer poliert werden, um das Produkt zu erhalten, werden 70 % bis 80 % des Ingots jedoch zu Ausschuss, was ein Wirtschaftlichkeitsproblem hervorruft. Insbesondere weist ein SiC-Ingot eine hohe Mohs-Härte auf, und es ist daher schwierig, diesen Ingot mit der Drahtsäge zu schneiden. Dementsprechend wird ein nennenswerter Zeitraum für das Schneiden des Ingots benötigt, was eine Verminderung der Produktivität verursacht. Folglich gibt es das Problem, einen Wafer nach diesem Stand der Technik effizient herzustellen.
  • Eine Technik zum Lösen dieses Problems wird in dem japanischen offengelegten Patent mit der Nummer JP 2013 - 49 161 A beschrieben. Diese Technik schließt die Schritte eines Einstellens des Brennpunkts von einem Laserstrahl mit einer Transmissionswellenlänge für SiC auf das Innere eines SiC-Ingots, als Nächstes eines Aufbringens des Laserstrahls auf den Ingot bei einem Scannen des Laserstrahls an dem Ingot, um dadurch eine modifizierte Schicht und Risse in einer Trennebene im Inneren des Ingots auszubilden, und als Nächstes eines Aufbringens einer äußeren Kraft auf den Ingot ein, um dadurch den Ingot entlang der Trennebene, wo die modifizierte Schicht und die Risse ausgebildet sind, zu brechen, um so einen Wafer von dem Ingot zu trennen.
  • Bei dieser Technik wird der Laserstrahl spiralförmig oder linear so entlang der Trennebene gescannt, dass ein erster Anwendungspunkt des Laserstrahls und ein zweiter Anwendungspunkt des Laserstrahls, der am nächsten an dem ersten Anwendungspunkt 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.
  • JP 2012 - 109 341 A offenbart ein Verfahren zum Abtrennen eines Siliziumwafers von einem Siliziumingot, bei dem ein erster und ein zweiter Laserstrahl auf den Ingot aufgebracht werden. Durch das Aufbringen des ersten Laserstrahls wird ein modifizierter Bereich in Form einer amorphen Struktur in dem Ingot ausgebildet. DE 10 2015 113 919 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats, das einen Rissbildungsprozess des Bildens eines Risses entlang einer Schnittstelle zwischen einem ersten Abschnitt eines Verarbeitungsobjekts und einem zweiten Abschnitt des Verarbeitungsobjekts aufweist. Der Rissbildungsprozess bildet den Riss auf eine solche Weise, dass ein ultrakurz gepulstes Laserlicht derart bestrahlt wird, dass ein Fokuspunkt davon an der Schnittstelle positioniert ist. Eine Verunreinigungskonzentration des ersten Abschnitts und eine Verunreinigungskonzentration des zweiten Abschnitts unterscheiden sich voneinander.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Jedoch wird bei dem in dem oben erwähnten japanischen offengelegten Patent mit der Nummer JP 2013 - 49 161 A beschriebenen Ingotschneidverfahren der Laserstrahl an dem Ingot spiralförmig oder linear gescannt. In dem Fall eines linearen Scannens des Laserstrahls ist die Scanrichtung des Laserstrahls nicht spezifiziert. Bei den in dem japanischen offengelegten Patent mit der Nummer JP 2013 - 49 161 A beschriebenen Ingotschneidverfahren ist die oben erwähnte Teilung (Beabstandung) zwischen dem ersten Anwendungspunkt und dem zweiten Anwendungspunkt des Laserstrahls auf 1 bis 10 µm eingestellt. Diese Teilung korrespondiert mit 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 aufzubringenden Laserstrahls sehr klein. Unabhängig davon, ob der Laserstrahl spiralförmig oder linear gescannt wird, muss der Laserstrahl dementsprechend mit einer sehr kleinen Teilung aufgebracht werden und die Verbesserung der Produktivität ist demzufolge noch nicht ausreichend.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Waferherstellungsverfahren bereitzustellen, das einen Wafer effizient aus einem Ingot herstellen kann.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Waferherstellungsverfahren zum Herstellen eines SiC-Wafers aus einem SiC-Ingot mit einer ersten Fläche, einer der ersten Fläche gegenüberliegenden zweiten Fläche, einer sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche erstreckenden c-Achse und einer zu der c-Achse senkrechten c-Ebene bereitgestellt, wobei das Waferherstellungsverfahren einen Ausbildungsschritt für eine erste modifizierte Schicht mit einem Einstellen des Brennpunkts eines ersten Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den SiC-Ingot und eine erste Leistung aufweist, auf eine von der ersten Fläche aus erste Tiefe im Inneren des SiC-Ingots, wobei die erste Tiefe der Dicke des herzustellenden SiC-Wafers entspricht, und als Nächstes einem Aufbringen des ersten Laserstrahls auf die erste Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts des ersten Laserstrahls in einer ersten Richtung senkrecht zu einer zweiten Richtung, wo die c-Achse in Bezug auf eine Senkrechte zu der ersten Fläche um einen Abweichungswinkel geneigt ist und der Abweichungswinkel zwischen der ersten Fläche und der c-Ebene ausgebildet ist, um dadurch eine Vielzahl erster modifizierter Schichten parallel zu der ersten Fläche in der ersten Tiefe getrennt auszubilden, wobei die ersten modifizierten Schichten in der ersten Richtung voneinander beabstandet sind; einen ersten Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts des ersten Laserstrahls in der zweiten Richtung, um dadurch den Brennpunkt des ersten Laserstrahls um einen vorbestimmten Betrag weiter zu bewegen; nach dem Ausführen des ersten Ausbildungsschritts für eine erste modifizierte Schicht und dem ersten Einteilungsschritt einen Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht mit einem Einstellen des Brennpunkts eines zweiten Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für den SiC-Ingot und eine zweite Leistung aufweist, die größer als die erste Leistung ist, auf eine von der ersten Fläche aus zweite Tiefe im Inneren des SiC-Ingots, die tiefer ist als die erste Tiefe, sodass ein Strahlpunkt des zweiten Laserstrahls eine beliebige der ersten modifizierten Schichten in der ersten Tiefe überlappt, und als Nächstes einem Aufbringen des zweiten Laserstrahls auf die erste Fläche bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts von dem zweiten Laserstrahl in der ersten Richtung, um dadurch kontinuierlich eine Vielzahl zweiter modifizierter Schichten parallel zu der ersten Fläche in der ersten Tiefe auszubilden, wobei die zweiten modifizierten Schichten miteinander überlappen, um eine gerade Linie auszubilden, die sich in der ersten Richtung erstreckt, und zudem Risse auf beiden Seiten der geraden Linie auszubilden, sodass sie sich entlang der c-Ebene erstrecken; einen zweiten Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts des zweiten Laserstrahls in der zweiten Richtung, um dadurch den Brennpunkt des zweiten Laserstrahls um den vorbestimmten Betrag weiter zu bewegen; und nach dem Ausführen des Ausbildungsschritts für die zweite modifizierte Schicht und dem zweiten Einteilungsschritt einen Wafertrennschritt mit einem Trennen eines plattenförmigen Elements einschließt, das eine Dicke aufweist, die der Dicke des SiC-Wafers aus dem SiC-Ingot entspricht, bei dem Trennstartpunkt, der aus den zweiten modifizierten Schichten und den Rissen aufgebaut ist, um dadurch den SiC-Wafer aus dem SiC-Ingot herzustellen.
  • In Übereinstimmung mit dem Waferherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wirken die in der ersten Tiefe ausgebildeten ersten modifizierten Schichten so, dass sie das Auftreten einer Multiphotonabsorption beim Aufbringen des zweiten Laserstrahls auf den Ingot auslösen. Dementsprechend werden die zweiten modifizierten Schichten in der ersten Tiefe von der ersten Fläche aus ausgebildet und die Risse werden auf beiden Seiten der Linie der zweiten modifizierten Schichten so ausgebildet, dass sie sich entlang der c-Ebene erstrecken. Dementsprechend kann das plattenförmige Element, das eine der Dicke des SiC-Wafers entsprechende Dicke aufweist, auf einfache Weise von dem SiC-Ingot bei dem Trennstartpunkt getrennt werden, der aus den zweiten modifizierten Schichten und den Rissen aufgebaut ist. Folglich kann der SiC-Wafer aus dem SiC-Ingot hergestellt werden. Dementsprechend kann die Verbesserung der Produktivität ausreichend entwickelt werden und die Menge an Ausschuss von dem Ingot kann ausreichend auf in etwa 30 % reduziert werden.
  • Die folgende Tatsache wurde bereits durch ein Experiment festgestellt. Beim Aufbringen eines Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für einen SiC-Ingot aufweist, um dadurch eine modifizierte Schicht im Inneren des Ingots auszubilden, wird die modifizierte Schicht als ein Bereich ausgebildet, wo SiC in Si und C getrennt ist. Die modifizierte Schicht wird als erstes bei dem Brennpunkt des Laserstrahls ausgebildet. Wenn der Laserstrahl als Nächstes auf den Ingot aufgebracht wird, wird der Laserstrahl durch C absorbiert, das in der modifizierten Schicht vorliegt, um dadurch als Nächstes eine weitere modifizierte Schicht über der vorhergehenden modifizierten Schicht auszubilden. Dieser Vorgang wird wiederholt, um die modifizierte Schicht graduell von dem Brennpunkt aus zu erhöhen. Schließlich wird die modifizierte Schicht stabil bei einer Position ausgebildet, wo die Leistungsdichte, die als (durchschnittliche Leistung/(Punktfläche x Wiederholfrequenz)} definiert ist, 1,13 J/mm2 wird.
  • Bei dem Waferherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung, das auf den obigen Feststellungen basiert, wird der Ausbildungsschritt für die erste modifizierte Schicht auf die folgende Weise ausgeführt. Der Brennpunkt des ersten Laserstrahls mit der ersten Leistung wird auf die von der ersten Fläche des Ingots aus erste Tiefe eingestellt, wobei die erste Tiefe der Dicke des herzustellenden Wafers entspricht. In diesem Zustand wird der erste Laserstrahl bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts des ersten Laserstrahls in der ersten Richtung auf die erste Fläche aufgebracht, um dadurch die Vielzahl erster modifizierter Schichten parallel zu der ersten Fläche in der ersten Tiefe auszubilden, wobei die ersten modifizierten Schichten in der ersten Richtung voneinander beabstandet sind. Danach wird der Ausbildungsschritt für die zweite modifizierte Schicht auf die folgende Weise ausgeführt. Der Brennpunkt des zweiten Laserstrahls mit der zweiten Leistung, die größer ist als die erste Leistung, wird auf die zweite Tiefe, die größer ist als die erste Tiefe, auf so eine Weise eingestellt, dass ein Strahlpunkt des zweiten Laserstrahls eine beliebige der ersten modifizierten Schichten in der ersten Tiefe überlappt. D. h., dass der Brennpunkt des zweiten Laserstrahls so eingestellt wird, dass die Leistungsdichte des Strahlpunkts von dem zweiten Laserstrahl in der ersten Tiefe zu 1,13 J/mm2 wird. In diesem Zustand wird der zweite Laserstrahl bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts des zweiten Laserstrahls in der ersten Richtung auf die erste Fläche aufgebracht.
  • Als Ergebnis wirken die ersten modifizierten Schichten so, dass sie das Auftreten der Multiphotonabsorption beim Aufbringen des zweiten Laserstrahls auf den Ingot auslösen und die Vielzahl zweiter modifizierter Schichten parallel zu der ersten Fläche kontinuierlich in der ersten Tiefe ausgebildet werden kann, wo die ersten modifizierten Schichten bereits ausgebildet worden sind. Ferner können zudem die Risse so ausgebildet werden, dass sie sich von der Linie der zweiten modifizierten Schichten entlang der c-Ebene erstrecken.
  • Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise ihrer Umsetzung werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, deutlicher und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die für eine Verwendung beim Ausführen eines Waferherstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
    • 2 ist ein Blockdiagramm einer Laserstrahlerzeugungseinheit;
    • 3A ist eine perspektivische Ansicht eines SiC-Ingots;
    • 3B ist eine Seitenansicht des in 3A gezeigten SiC-Ingots;
    • 4 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines Ausbildungsschritts für eine modifizierte Schicht;
    • 5 ist eine Draufsicht des in 3A gezeigten SiC-Ingots;
    • 6A ist eine schematische Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Ausbildungsschritts für eine erste modifizierte Schicht;
    • 6B ist eine schematische Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Ausbildungsschritts für eine zweite modifizierte Schicht;
    • 7 ist eine schematische Draufsicht zum Veranschaulichen des Ausbildungsschritts für eine zweite modifizierte Schicht;
    • 8A und 8B sind perspektivische Ansichten zum Veranschaulichen eines Wafertrennschritts; und
    • 9 ist eine perspektivische Ansicht eines SiC-Wafers, der aus dem SiC-Ingot hergestellt wird.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Es wird nunmehr eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bezug nehmend auf 1 wird eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung 2 gezeigt, die für eine Verwendung beim Ausführen eines Waferherstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 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 von Führungsschienen 14 durch einen Zuführmechanismus 12 bewegt, der aus einem Kugelgewindetrieb 8 und einem Schrittmotor 10 aufgebaut 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 einem Kugelgewindetrieb 18 und einem Schrittmotor 20 aufgebaut ist. 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 Motor drehbar, der in dem zweiten Kulissenblock 16 aufgenommenen ist.
  • Eine Säule ist an der stationären Basis 4 bereitgestellt, sodass sie von dieser nach oben hervorsteht. Ein Laserstrahlaufbringmechanismus (Laserstrahlaufbringmittel) 30 ist an der Säule 28 montiert. Der Laserstrahlaufbringmechanismus 30 ist mit 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 Abbildungseinheit 38 mit einem Mikroskop und einer Kamera ist ebenso an dem vorderen Ende des Gehäuses 32 montiert, sodass sie mit dem Fokussiermittel 36 in der X-Richtung ausgerichtet sind. Das Fokussiermittel 36 ist so an dem Gehäuse 32 montiert, dass es leicht in einer vertikalen Richtung (Z-Richtung) bewegbar ist.
  • Wie in 2 gezeigt, schließt die Laserstrahlerzeugungseinheit 34 einen Laseroszillator 40 zum Erzeugen eines gepulsten Laserstrahls, wie zum Beispiel ein YAG-Laser und einen YV04-Laser, 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 im Besonderen gezeigt, weist der Laseroszillator 40 ein Brewsterfenster 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 zu dem Fokussiermittel 36 gehörenden Spiegel 48 reflektiert und wird als Nächstes durch eine Fokussierlinse 50 fokussiert, die zu dem Fokussiermittel 36 gehört. Die Fokussierlinse 50 ist so positioniert, dass der gepulste Laserstrahl auf das Innere eines SiC-Ingots 11 als Werkstück fokussiert ist, das an dem Stütztisch 26 befestigt ist.
  • Bezug nehmend auf 3A wird eine perspektivische Ansicht des SiC-Ingots 11 als zu bearbeitendes Werkstück gezeigt. 3B ist eine Seitenansicht des in 3A gezeigten SiC-Ingots 11, auf den hiernach einfach als Ingot Bezug genommen wird. Der Ingot 11 weist eine erste Fläche (obere Fläche) 11a und eine zweite Fläche (untere Fläche) 11b auf, die der ersten Fläche 11a gegenüberliegt. Die obere Fläche 11a des Ingots 11 wird vorbereitend hochglanzpoliert, da der Laserstrahl auf die erste Fläche 11a aufgebracht wird.
  • Der Ingot 11 weist eine erste Ausrichtungsebene 13 und eine zweite Ausrichtungsebene 15 auf, die senkrecht zu der ersten Ausrichtungsebene 13 ist. Die Länge der ersten Ausrichtungsebene 13 ist größer eingestellt als die Länge der zweiten Ausrichtungsebene 15. Der Ingot 11 weist eine c-Achse 19, die in Bezug auf eine Senkrechte 17 zu der oberen Fläche 11a um einen Abweichungswinkel α in Richtung der zweiten Ausrichtungsebene 15 geneigt ist, auf 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 die Richtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der kürzeren zweiten Ausrichtungsebene 15 in dem SiC-Ingot 11 die Neigungsrichtung der c-Achse 19.
  • Die c-Ebene 21 ist in dem Ingot 11 auf der molekularen Ebene des Ingots 11 unzählbar festgelegt. Bei dieser Ausführungsform ist der Abweichungswinkel α auf 4° eingestellt. Jedoch ist der Abweichungswinkel α bei der vorliegenden Erfindung nicht auf 4° beschränkt. Zum Beispiel kann der Abweichungswinkel α beim Herstellen des Ingots 11 frei auf einen Bereich von 1° bis 6° eingestellt werden.
  • Wiederum Bezug nehmend auf 1 ist eine Säule 52 an der linken Seite der stationären Basis 4 befestigt. Die Säule 52 ist mit einer in vertikaler Richtung 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 4 gezeigt, ist der Ingot 11 unter Verwendung eines Wachses oder Haftmittels in dem Zustand an der oberen Fläche des Stütztischs 26 befestigt, in dem die zweite Ausrichtungsebene 15 des Ingots 11 parallel zu der X-Richtung wird. Mit anderen Worten wird die Ausbildungsrichtung des Abweichungswinkels Alpha, wie in 5 gezeigt, durch einen Pfeil Y1 gezeigt. 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 auf die Senkrechte 17 zu der oberen Fläche 11a vorliegt. Ferner wird die Richtung senkrecht zu der Richtung des Pfeils Y1 durch einen Pfeil A gezeigt. Dann wird der Ingot 11 an dem Stütztisch 26 in dem Zustand befestigt, 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 die Ausbildungsrichtung des Abweichungswinkels α gescannt. Mit anderen Worten ist die Richtung des Pfeils A senkrecht zu der Richtung des Pfeils Y1, wo der Abweichungswinkel α ausgebildet wird, als Zuführrichtung des Stütztischs 26 definiert.
  • Bei dem Waferherstellungsverfahren 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 ist, wo der Abweichungswinkel α des Ingots 11 ausgebildet ist. D. h., dass herausgefunden worden ist, dass durch das oben erwähnte Einstellen der Scanrichtung des Laserstrahls auf die Richtung des Pfeils A bei dem Waferherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung sich Risse, die sich durch den Laserstrahl von einer im Inneren des Ingots 11 ausgebildeten modifizierten Schicht ausbreiten, sehr weit entlang der c-Ebene 21 erstrecken.
  • Die folgende Tatsache wurde bereits durch das Experiment herausgefunden, dass durch die Erfinder ausgeführt worden ist. D. h., dass beim Aufbringen eines Laserstrahls mit einer Transmissionswellenlänge für den SiC-Ingot 11, um dadurch im Inneren des Ingots 11 eine modifizierte Schicht auszubilden, die modifizierte Schicht gut ausgebildet wird, wenn die Leistungsdichte des Laserstrahls 1,13 J/mm2 wird. Die Leistungsdichte ist als {durchschnittliche Leistung/(Punktfläche x Wiederholfrequenz)} definiert.
  • Ein Merkmal des Waferherstellungsverfahrens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht auf so eine Weise ausgeführt wird, dass er in einen Ausbildungsschritt für eine erste modifizierte Schicht und einen Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht unterteilt ist. Wie in 6A gezeigt, wird der Ausbildungsschritt für die erste modifizierte Schicht auf so eine Weise ausgeführt, dass ein erster Laserstrahl LB1 mit einer ersten Leistung (durchschnittliche Leistung) auf die obere Fläche 11a des SiC-Ingots 11 in dem Zustand aufgebracht wird, in dem der erste Brennpunkt F1 des ersten Laserstrahls LB1 auf eine von der oberen Fläche 11a aus erste Tiefe D1 eingestellt ist, um dadurch eine erste modifizierte Schicht 23a in der ersten Tiefe D1 im Inneren des Ingots 11 auszubilden. Durch Zuführen des Ingots 11 in der durch einen Pfeil X1 in 6A gezeigten Richtung werden aufgrund von Multiphotonabsorption eine Vielzahl erster modifizierter Schichten 23a getrennt in der ersten Tiefe D1 im Inneren des Ingots 11 ausgebildet.
  • In dem Ausbildungsschritt für die erste modifizierte Schicht werden die Wiederholfrequenz, die durchschnittliche Leistung und der Punktdurchmesser des ersten Laserstrahls LB1 und die Zuführgeschwindigkeit des Ingots 11 optimal gesteuert, um dadurch die Vielzahl erster modifizierter Schichten 23a getrennt in der ersten Tiefe D1 von der oberen Fläche 11a des Ingots 11 aus auszubilden. Zum Beispiel wird der Ausbildungsschritt für die erste modifizierte Schicht unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen ausgeführt.
    Lichtquelle: gepulster Nd:YAG-Laser
    Wellenlänge: 1064 nm
    Wiederholfrequenz: 5 kHz
    durchschnittliche Leistung: 0,125 W
    Punktdurchmesser: 3,0 µm, d. h. der Durchmesser eines Strahlpunkts, wo jede erste modifizierte Schicht 23a ausgebildet wird, ist 3,0 µm
    Tiefe des Brennpunkts: 70 µm von der ersten Fläche (obere Fläche) 11a aus
    Leistungsdichte: 1,13 J/mm2
    Einteilungsbetrag: 250 bis 400 µm
    Zuführgeschwindigkeit: 60 mm/s
    Überlappungsrate: 0 %
  • Durch Ausführen des Ausbildungsschritts für eine erste modifizierte Schicht unter den obigen Bearbeitungsbedingungen ist die erste Tiefe D1 des ersten Brennpunkts F1 70 µm, ist der Abstand P1 zwischen zwei beliebigen benachbarten der Vielzahl erster modifizierter Schichten 23a 12 µm und ist der Punktdurchmesser bei dem ersten Brennpunkt F1, wie in 6A gezeigt, 3,0 µm.
  • Der Ingot 11 wird durch den Einteilungsbetrag von 250 bis 400 µm in der Y-Richtung weiterbewegt, und der Ingot 11 wird in der X-Richtung zugeführt, um dadurch die Vielzahl erster modifizierter Schichten 23a in der ersten Tiefe D1 von 70 µm von der oberen Fläche 11a des Ingots 11 aus getrennt auszubilden. Folglich wird der Ausbildungsschritt für eine erste modifizierte Schicht über dem gesamten Bereich des Ingots 11 ausgeführt. Danach wird die durchschnittliche Leistung, Wiederholfrequenz und Brennpunktposition des ersten Laserstrahls LB1 verändert, um als Nächstes den Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht auszuführen.
  • Der Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 6B beschrieben. Bei dem Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht werden ein zweiter Laserstrahl LB2 mit einer Transmissionswellenlänge für den Ingot 11 und eine zweite Leistung verwendet, die größer ist als die erste Leistung. Der zweite Brennpunkt F2 des zweiten Laserstrahls LB2 wird auf eine zweite Tiefe D2 von der ersten Fläche 11a (obere Fläche) des Ingots 11 aus auf so eine Weise auf eine zweite Tiefe D2, die größer ist als die erste Tiefe D1, eingestellt, dass ein Strahlpunkt des zweiten Laserstrahls LB2 eine beliebige der Vielzahl erster modifizierter Schichten 23a in der ersten Tiefe D1 überlappt. In diesem Zustand wird der zweite Laserstrahl LB2 auf die erste Fläche (obere Fläche) 11a des Ingots 11 beim Zuführen des Ingots 11 in der durch einen Pfeil X1 in 6B gezeigten Richtung aufgebracht.
  • Die Wiederholfrequenz und durchschnittliche Leistung des zweiten Laserstrahls LB2 und die Zuführgeschwindigkeit des Ingots 11 werden optimal gesteuert, sodass die Leistungsdichte des zweiten Laserstrahls LB2 in der ersten Tiefe D1 1,13 J/mm2 wird. Als Ergebnis wirken die ersten modifizierten Schichten 23a, um das Auftreten von Multiphotonabsorption beim Aufbringen des zweiten Laserstrahls LB2 auf den Ingot 11 zu beginnen, sodass eine Vielzahl zweiter modifizierter Schichten 23 parallel zu der oberen Fläche 11a kontinuierlich in der ersten Tiefe D1 ausgebildet werden, sodass sie einander überlappen. Ferner können Risse 25 (siehe 7) ausgebildet werden, sodass sie sich von den kontinuierlichen bzw. durchgehenden zweiten modifizierten Schichten 23 entlang der c-Ebene erstrecken.
  • Zum Beispiel wird der Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen ausgeführt.
    Lichtquelle: gepulster Nd:YAG-Laser
    Wellenlänge: 1064 nm
    Wiederholfrequenz: 60 kHz
    durchschnittliche Leistung: 1,5 W
    Punktdurchmesser: 3,0 µm, d. h. der Durchmesser eines Strahlpunkts, bei dem jede zweite modifizierte Schicht 23 ausgebildet wird, ist 5,3 µm
    Tiefe des Brennpunkts: 80 µm von der ersten Fläche (obere Fläche) 11a aus
    Leistungsdichte: 3,53 J/mm2
    Einteilungsbetrag: 250 bis 400 µm
    Zuführgeschwindigkeit: 60 mm/s
    Überlappungsrate: 80 %
  • Durch Ausführen des Ausbildungsschritts für eine zweite modifizierte Schicht unter den obigen Bearbeitungsbedingungen ist die zweite Tiefe D2 des zweiten Brennpunkts F2 80 µm, der Punktdurchmesser bei dem zweiten Brennpunkt F2 ist 3 µm, der Punktdurchmesser bei der ersten Tiefe D1 ist 5,3 µm, die Leistungsdichte bei der ersten Tiefe D1 ist 1,13 J/mm2 und der Abstand P2 zwischen zwei beliebigen benachbarten der Vielzahl zweiter modifizierter Schichten 23, die einander überlappen, ist, wie in 6B gezeigt, 1 µm.
  • Wie in 7 gezeigt, ist eine Linie der kontinuierlichen bzw. durchgehenden zweiten modifizierten Schichten 23 linear ausgebildet, sodass sie sich in der X-Richtung erstreckt und sich die Risse 25 von der Linie der durchgehenden zweiten modifizierten Schichten 23 in entgegengesetzten Richtungen entlang der c-Ebene 21 ausbreiten. In dem Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht in Übereinstimmung mit dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Breite der Risse 25, die auf einer Seite der Linie der durchgehenden zweiten modifizierten Schichten 23 entlang der c-Ebene 21 ausgebildet sind, gemessen und der Einteilungsbetrag des zweiten Brennpunkts F2 beim relativen Weiterbewegen des zweiten Brennpunkts F2 in der Y-Richtung um den vorbestimmten Betrag wird in Übereinstimmung mit der oben gemessenen Breite eingestellt. Vorzugsweise ist der Einteilungsbetrag auf 250 bis 400 µm eingestellt.
  • Danach wird der Ingot 11, wie in 7 gezeigt, nacheinander in der Y-Richtung um den vorbestimmten Betrag weiterbewegt, um eine Vielzahl paralleler Linien der durchgehenden zweiten modifizierten Schichten 23 in der ersten Tiefe D1 in dem gesamten Bereich des Ingots 11 auszubilden, wobei jede Linie der durchgehenden zweiten modifizierten Schichten 23 parallel zu der ersten Fläche (obere Fläche) 11a des Ingots 11 ist. Gleichzeitig werden Risse 25 auf beiden Seiten jeder Linie der durchgehenden zweiten modifizierten Schichten 23 ausgebildet, sodass sie sich entlang der c-Ebene 21 erstrecken.
  • Eine Vielzahl modifizierter Schichten 23 in der ersten Tiefe D1 in dem gesamten Bereich des Ingots 11 und die Risse 25, die sich von jeder modifizierten Schicht 23 entlang der c-Ebene 21 erstrecken, werden ausgebildet. Danach wird ein Wafertrennschritt auf so eine Weise ausgeführt, dass eine äußere Kraft auf den SiC-Ingot 11 aufgebracht wird, um dadurch ein plattenförmiges Element mit einer Dicke, die der Dicke des aus dem SiC-Ingot 11 auszubildenden Wafers entspricht, bei dem Trennstartpunkt abgetrennt, der aus den zweiten modifizierten Schichten 23 und den Rissen 25 aufgebaut ist, um so einen in 9 gezeigten SiC-Wafer 27 herzustellen. Dieser Wafertrennschritt wird durch Verwendung des in 1 gezeigten Druckmechanismus 54 ausgeführt. Der Aufbau des Druckmechanismus 54 wird in den 8A und 8B gezeigt. Der Druckmechanismus 54 schließt einen Kopf 56, der durch einen in der in 1 gezeigten Säule 52 eingebauten nicht gezeigten Bewegungsmechanismus 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.
  • Wie in 8A gezeigt, ist der Druckmechanismus 54 relativ über dem Ingot 11 positioniert, welcher an dem Stütztisch 26 befestigt ist. Danach wird der Kopf 56, wie in 8B gezeigt, 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 in dem Ingot 11 eine Torsionsspannung zu erzeugen. Als Ergebnis wird der Ingot 11 bei dem Trennstartpunkt gebrochen, wo die zweiten modifizierten Schichten 23 und die Risse 25 ausgebildet sind. Dementsprechend kann der in 9 gezeigte SiC-Wafer 27 von dem SiC-Ingot 11 getrennt werden. Nach dem Trennen des Wafers 27 von dem Ingot 11 werden die Trennfläche des Wafers 27 und die Trennfläche des Ingots 11 vorzugsweise hochglanzpoliert.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und sämtliche Veränderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind folglich durch die Erfindung einbezogen.

Claims (1)

  1. Waferherstellungsverfahren zum Herstellen eines SiC-Wafers (27) aus einem SiC-Ingot (11) mit einer ersten Fläche (11a), einer der ersten Fläche (11a) gegenüberliegenden zweiten Fläche (11b), einer sich von der ersten Fläche (11a) zu der zweiten Fläche (11b) erstreckenden c-Achse (19) und einer zu der c-Achse (19) senkrechten c-Ebene (21), wobei das Waferherstellungsverfahren umfasst: einen Ausbildungsschritt für eine erste modifizierte Schicht (23a) mit einem Einstellen des Brennpunkts (F1) von einem ersten Laserstrahl (LB1), der eine Transmissionswellenlänge für den SiC-Ingot (11) und eine erste Leistung aufweist, auf eine von der ersten Fläche (11a) aus erste Tiefe (D1) im Inneren des SiC-Ingots (11), wobei die erste Tiefe (D1) der Dicke des herzustellenden SiC-Wafers (27) entspricht, und als Nächstes einem Aufbringen des ersten Laserstrahls (LB1) auf die erste Fläche (11a) bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts (F1) von dem ersten Laserstrahl (LB1) in einer ersten Richtung (X1) senkrecht zu einer zweiten Richtung (Y1), wo die c-Achse (19) in Bezug auf eine Senkrechte (17) zu der ersten Fläche (11a) um einen Abweichungswinkel (α) geneigt ist und der Abweichungswinkel (α) zwischen der ersten Fläche (11a) und der c-Ebene (21) ausgebildet ist, um dadurch getrennt eine Vielzahl erster modifizierter Schichten (23a) parallel zu der ersten Fläche (11a) in der ersten Tiefe (D1) auszubilden, wobei die ersten modifizierten Schichten (23a) in der ersten Richtung (X1) voneinander beabstandet sind; einen ersten Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts (F1) von dem ersten Laserstrahl (LB1) in der zweiten Richtung (Y1), um dadurch den Brennpunkt (F1) des ersten Laserstrahls (LB1) um einen vorbestimmten Betrag weiter zu bewegen; nach einem Ausführen des Ausbildungsschritts für eine erste modifizierte Schicht (23a) und des ersten Einteilungsschritts einen Ausbildungsschritt für eine zweite modifizierte Schicht (23) mit einem Einstellen des Brennpunkts (F2) von einem zweiten Laserstrahl (LB2), der eine Transmissionswellenlänge für den SiC-Ingot (11) und eine zweite Leistung aufweist, die größer ist als die erste Leistung, auf eine von der ersten Fläche (11a) aus zweite Tiefe (D2) im Inneren des SiC-Ingots (11), die größer ist als die erste Tiefe (D1), sodass ein Strahlpunkt des zweiten Laserstrahls (LB2) eine beliebige der ersten modifizierten Schichten (23a) in der ersten Tiefe (D1) überlappt, und als Nächstes einem Aufbringen des zweiten Laserstrahls (LB2) auf die erste Fläche (11a) bei einem relativen Bewegen des Brennpunkts (F2) von dem zweiten Laserstrahl (LB2) in der ersten Richtung (XI), um dadurch eine Vielzahl zweiter modifizierter Schichten (23) parallel zu der ersten Fläche (11a) in der ersten Tiefe (D1) kontinuierlich auszubilden, wobei die zweiten modifizierten Schichten (23) einander überlappen, um eine gerade Linie auszubilden, die sich in der ersten Richtung (X1) erstreckt, und zudem Risse (25) auf beiden Seiten der geraden Linie auszubilden, sodass sie sich entlang der c-Ebene (21) erstrecken; einen zweiten Einteilungsschritt mit einem relativen Bewegen des Brennpunkts (F2) von dem zweiten Laserstrahl (LB2) in der zweiten Richtung (Y1) , um dadurch den Brennpunkt (F2) von dem zweiten Laserstrahl (LB2) um den vorbestimmten Betrag weiter zu bewegen; und nach dem Ausführen des Ausbildungsschritts für eine zweite modifizierte Schicht (23) und dem zweiten Einteilungsschritt einen Wafertrennschritt mit einem Trennen eines plattenförmigen Elements von dem SiC-Ingot (11) mit einer Dicke, die der Dicke des SiC-Wafers (27) entspricht, bei einem Trennstartpunkt, der aus den zweiten modifizierten Schichten (23) und den Rissen (25) aufgebaut ist, um so den SiC-Wafer (27) aus dem SiC-Ingot (11) herzustellen.
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6429715B2 (ja) * 2015-04-06 2018-11-28 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6478821B2 (ja) * 2015-06-05 2019-03-06 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6690983B2 (ja) * 2016-04-11 2020-04-28 株式会社ディスコ ウエーハ生成方法及び実第２のオリエンテーションフラット検出方法
JP6246444B1 (ja) * 2016-05-17 2017-12-13 エルシード株式会社 加工対象材料の切断方法
JP6723877B2 (ja) * 2016-08-29 2020-07-15 株式会社ディスコ ウエーハ生成方法
JP2018093046A (ja) * 2016-12-02 2018-06-14 株式会社ディスコ ウエーハ生成方法
KR20220153127A (ko) * 2017-04-20 2022-11-17 실텍트라 게엠베하 구성 요소가 제공된 고상 층의 두께를 감소시키는 방법
TWI648524B (zh) * 2017-10-03 2019-01-21 財團法人工業技術研究院 多層材料加工裝置及其方法
JP6946153B2 (ja) * 2017-11-16 2021-10-06 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法およびウエーハ生成装置
JP6974133B2 (ja) * 2017-11-22 2021-12-01 株式会社ディスコ ＳｉＣインゴットの成型方法
JP7034683B2 (ja) * 2017-11-29 2022-03-14 株式会社ディスコ 剥離装置
JP7009194B2 (ja) * 2017-12-12 2022-01-25 株式会社ディスコ ウエーハ生成装置および搬送トレー
US10388526B1 (en) 2018-04-20 2019-08-20 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor wafer thinning systems and related methods
US11121035B2 (en) 2018-05-22 2021-09-14 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor substrate processing methods
US10896815B2 (en) 2018-05-22 2021-01-19 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor substrate singulation systems and related methods
US20190363018A1 (en) 2018-05-24 2019-11-28 Semiconductor Components Industries, Llc Die cleaning systems and related methods
US10468304B1 (en) 2018-05-31 2019-11-05 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor substrate production systems and related methods
US11830771B2 (en) 2018-05-31 2023-11-28 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor substrate production systems and related methods
JP7187215B2 (ja) * 2018-08-28 2022-12-12 株式会社ディスコ ＳｉＣ基板の加工方法
JP7128067B2 (ja) * 2018-09-14 2022-08-30 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法およびレーザー加工装置
JP7327920B2 (ja) * 2018-09-28 2023-08-16 株式会社ディスコ ダイヤモンド基板生成方法
US10825733B2 (en) 2018-10-25 2020-11-03 United Silicon Carbide, Inc. Reusable wide bandgap semiconductor substrate
WO2020090893A1 (ja) * 2018-10-30 2020-05-07 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
US10562130B1 (en) 2018-12-29 2020-02-18 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US10576585B1 (en) 2018-12-29 2020-03-03 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US11024501B2 (en) 2018-12-29 2021-06-01 Cree, Inc. Carrier-assisted method for parting crystalline material along laser damage region
US20220181157A1 (en) * 2019-04-19 2022-06-09 Tokyo Electron Limited Processing apparatus and processing method
US10611052B1 (en) 2019-05-17 2020-04-07 Cree, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods
JP7330771B2 (ja) * 2019-06-14 2023-08-22 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法およびウエーハの生成装置
JP2021168347A (ja) * 2020-04-10 2021-10-21 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
CN111986986A (zh) * 2020-08-24 2020-11-24 松山湖材料实验室 一种晶圆的剥离方法及剥离装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000094221A (ja) 1998-09-24 2000-04-04 Toyo Advanced Technologies Co Ltd 放電式ワイヤソー
JP2012109341A (ja) 2010-11-16 2012-06-07 Shibuya Kogyo Co Ltd 半導体材料の切断方法と切断装置
JP2013049161A (ja) 2011-08-30 2013-03-14 Hamamatsu Photonics Kk 加工対象物切断方法
DE102015113919A1 (de) 2014-08-22 2016-02-25 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Herstellverfahren eines Substrats, Schneideverfahren eines Verarbeitungsobjekts und Laserverarbeitungsvorrichtung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3813692B2 (ja) * 1997-05-28 2006-08-23 株式会社ディスコ ダイシング装置における半導体ウェーハ内部の特殊なパターンの検出方法
JP2005129851A (ja) * 2003-10-27 2005-05-19 Disco Abrasive Syst Ltd レーザ光線を利用した加工方法
JP4598407B2 (ja) * 2004-01-09 2010-12-15 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP3708104B2 (ja) * 2004-01-13 2005-10-19 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP2010021398A (ja) * 2008-07-11 2010-01-28 Disco Abrasive Syst Ltd ウェーハの処理方法
TWI457191B (zh) * 2011-02-04 2014-10-21 Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd 雷射切割方法及雷射加工裝置
JP5964580B2 (ja) * 2011-12-26 2016-08-03 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
JP6392789B2 (ja) * 2013-02-28 2018-09-19 アイピージー フォトニクス コーポレーション サファイアを処理するためのレーザーシステム及びそれを用いた方法
CN104439711B (zh) * 2013-09-17 2017-01-18 上海华虹集成电路有限责任公司 降低芯片遭到物理应力损伤的激光划片方法
JP2016015463A (ja) * 2014-06-10 2016-01-28 エルシード株式会社 ＳｉＣ材料の加工方法及びＳｉＣ材料
JP6399913B2 (ja) * 2014-12-04 2018-10-03 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6358941B2 (ja) * 2014-12-04 2018-07-18 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000094221A (ja) 1998-09-24 2000-04-04 Toyo Advanced Technologies Co Ltd 放電式ワイヤソー
JP2012109341A (ja) 2010-11-16 2012-06-07 Shibuya Kogyo Co Ltd 半導体材料の切断方法と切断装置
JP2013049161A (ja) 2011-08-30 2013-03-14 Hamamatsu Photonics Kk 加工対象物切断方法
DE102015113919A1 (de) 2014-08-22 2016-02-25 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Herstellverfahren eines Substrats, Schneideverfahren eines Verarbeitungsobjekts und Laserverarbeitungsvorrichtung

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