DE102017216895A1 - SiC-Waferherstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Es wird hierin ein SiC-Waferherstellungsverfahren zum Herstellen eines SiC-Wafers aus einem SiC-Einkristallingot offenbart. Das SiC-Waferherstellungsverfahren schließt einen Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht mit einem Einstellen eines Brennpunkts eines gepulsten Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für SiC aufweist, auf eine von der oberen Fläche des Ingots aus vorbestimmte Tiefe im Inneren des Ingots, wobei die vorbestimmte Tiefe der Dicke des herzustellenden Wafers entspricht, und als Nächstes einem Aufbringen des gepulsten Laserstrahls auf den Ingot bei einem Bewegen des Ingots in einer ersten Richtung senkrecht zu einer zweiten Richtung, wo ein Abweichungswinkel ausgebildet ist, um dadurch eine modifizierte Schicht, die sich in der ersten Richtung im Inneren des Ingots erstreckt, und Risse auszubilden, die sich von der modifizierten Schicht entlang einer c-Ebene ausbreiten, einen Trennflächenausbildungsschritt mit einem Weiterbewegen des Ingots in der zweiten Richtung und mehrmaligem Ausführen des Ausbildungsschritts für eine modifizierte Schicht, um dadurch eine Trennfläche im Inneren des Ingots auszubilden, und einen Waferherstellungsschritt mit einem Trennen eines Teils des Ingots entlang der Trennfläche als Interface ein, um dadurch den Wafer herzustellen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein SiC-Waferherstellungsverfahren zum Herstellen eines SiC-Wafers aus einem SiC-Einkristallingot.
  • BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
  • Vielfältige Einrichtungen, wie zum Beispiel integrierte Schaltkreise (ICs), Large Scale Integrations (LSIs) und lichtemittierende Dioden (LEDs) werden durch Ausbilden einer Funktionsschicht an der Vorderseite eines Wafers ausgebildet, der aus Si (Silizium) oder Al2O3 (Saphir) und Aufteilen dieser Funktionsschicht in eine Vielzahl getrennter Bereiche entlang einer Vielzahl von Trennlinien ausgebildet wird. Ferner werden Leistungseinrichtungen oder optische Einrichtungen, wie zum Beispiel LEDs, durch Ausbilden einer Funktionsschicht an der Vorderseite eines Wafers, der aus einem SiC-Einkristall (Siliziumcarbid) ausgebildet ist, und unter Teilen dieser Funktionsschicht in eine Vielzahl getrennter Bereiche entlang einer Vielzahl von Trennlinien ausgebildet. Die Trennlinien von so einem Wafer mit diesen Einrichtungen werden durch eine Bearbeitungsvorrichtung, wie zum Beispiel eine Schneidvorrichtung und eine Laserbearbeitungsvorrichtung, bearbeitet, um dadurch den Wafer in eine Vielzahl einzelner Bauelementchips aufzuteilen, die jeweils den Einrichtungen entsprechen. Die so erhaltenen Bauelementchips werden in vielfältiger elektrischer Ausrüstung, wie zum Beispiel Mobiltelefonen und Personal Computern, verwendet.
  • Im Allgemeinen wird der Wafer, an dem die Einrichtungen auszubilden sind, durch Schneiden eines zylindrischen Ingots mit einer Drahtsäge hergestellt. Beide Seiten des von dem Ingot abgeschnittenen Wafers werden auf Hochglanz poliert (siehe das japanische offengelegte Patent Nr. 2000-94221 ). Wenn der Ingot jedoch durch die Drahtsäge geschnitten wird und beide Seiten von jedem Wafer poliert werden, um das Produkt zu erhalten, wird ein großer Anteil (70% bis 80%) des Ingots zu Ausschuss, was eine schlechte Wirtschaftlichkeit verursacht. Insbesondere weist ein SiC-Einkristallingot eine hohe Mohs-Härte auf und es ist daher schwierig, diesen Ingot mit der Drahtsäge zu sägen. Dementsprechend wird eine beträchtliche Zeit zum Schneiden des Ingots benötigt, was eine Verminderung der Produktivität verursacht. Da dieser Ingot darüber hinaus einen hohen Stückpreis hat, ist es ein Problem, einen Wafer nach diesem Stand der Technik effizient herzustellen.
  • Es wurde eine Technik zum Lösen dieses Problems vorgeschlagen (siehe das japanische offengelegte Patent Nr. 2013-49161 ). Diese Technik schließt die Schritte eines Einstellens des Brennpunkts eines Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für SiC aufweist, auf das Innere eines SiC-Ingots, als Nächstes eines Aufbringens des Laserstrahls auf den SiC-Ingot bei einem Scannen des Laserstrahls an dem Ingot, um dadurch modifizierte Schichten in einer Trennebene auszubilden, die zuvor im Inneren des Ingots festgelegt worden ist, und als Nächstes eines Brechens des Ingots entlang der Trennebene ein, wo die modifizierten Schichten ausgebildet sind, um dadurch einen SiC-Wafer von dem SiC-Ingot zu trennen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Jedoch gibt es beim Herstellen des SiC-Wafers aus dem SiC-Ingot durch Verwendung der in dem japanischen offengelegten Patent Nr. 2013-49161 offenbarten Stand der Technik das Problem, dass die modifizierten Schichten mit einer Teilung von in etwa 10 μm dicht ausgebildet werden müssen, was eine Verminderung der Produktivität nach sich zieht.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein SiC-Waferherstellungsverfahren bereitzustellen, das die Produktivität der Wafer verbessern kann.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein SiC-Waferherstellungsverfahren zum Herstellen eines SiC-Wafers aus einem SiC-Einkristallingot bereitgestellt, der eine erste Fläche, eine der ersten Fläche gegenüberliegende zweite Fläche, eine sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche erstreckenden c-Achse und eine zu der c-Achse senkrechte c-Ebene aufweist, wobei die c-Achse in Bezug auf eine Senkrechte zu der ersten Fläche um einen Abweichungswinkel geneigt ist, der Abweichungswinkel zwischen der c-Ebene und der ersten Fläche ausgebildet ist und das SiC-Waferherstellungsverfahren einen Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht mit einem Einstellen eines Brennpunkts eines gepulsten Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für SiC aufweist, auf eine von der ersten Fläche vorbestimmte Tiefe im Inneren des SiC-Ingots, wobei die vorbestimmte Tiefe der Dicke des herzustellenden SiC-Wafers entspricht, und als Nächstes einem Aufbringen des gepulsten Laserstrahls auf den SiC-Ingot bei einem relativen Bewegen des SiC-Ingots und des Brennpunkts in einer ersten Richtung senkrecht zu einer zweiten Richtung, wo der Abweichungswinkel ausgebildet ist, um dadurch eine lineare modifizierte Schicht im Inneren des SiC-Ingots in der vorbestimmten Tiefe, sodass sie sich in der ersten Richtung erstreckt, und Risse auszubilden, die sich von der modifizierten Schicht in entgegengesetzten Richtungen entlang der c-Ebene erstrecken, wobei die modifizierte Schicht auf so eine Weise ausgebildet wird, dass SiC durch den als erstes aufgebrachten gepulsten Laserstrahl in Si und C zersetzt wird und der gepulste Laserstrahl als Nächstes durch das zuvor erzeugte C absorbiert wird, um die Zersetzung von SiC in Si und C auf eine kettenreaktionsweise mit der relativen Bewegung des SiC-Ingots und des Brennpunkts in der ersten Richtung fortzusetzen; einen Trennflächenausbildungsschritt mit einem relativen Weiterbewegen des SiC-Ingots und des Brennpunkts in der zweiten Richtung und mehrmaligem Ausführen des Ausbildungsschritts für eine modifizierte Schicht, um dadurch eine Trennfläche im Inneren des SiC-Ingots auszubilden; einen Waferherstellungsschritt mit einem Trennen eines Teils des SiC-Ingots entlang der Trennfläche als Interface, um dadurch den SiC-Wafer herzustellen; einen Anfasschritt mit einem Anfasen des äußeren Umfangs des von dem SiC-Ingot getrennten SiC-Wafers, um dadurch einen bei dem äußeren Umfang des SiC-Wafers ausgebildeten Grat zu entfernen; und nach dem Ausführen des Anfasschritts einen Schleifschritt mit einem Schleifen der Trennfläche des von dem SiC-Ingot getrennten SiC-Wafers einschließt, um dadurch die Trennfläche des SiC-Wafers zu glätten.
  • Bei dem SiC-Waferherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht ausgeführt, um in der gleichen c-Ebene eine linear modifizierte Schicht und Risse auszubilden, die sich von der modifizierten Schicht in entgegengesetzten Richtungen entlang der c-Ebene ausbreiten. Danach werden der SiC-Ingot und der Brennpunkt relativ in der zweiten Richtung (Einteilungs- beziehungsweise Weiterbewegungsrichtung) bewegt, wo der Abweichungswinkel ausgebildet ist, und der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht wird mehrere Male auf ähnliche Weise ausgeführt, um dadurch eine Vielzahl ähnlicher modifizierter Schichten, die sich in der ersten Richtung erstrecken, und ähnliche Risse auszubilden, die sich von diesen modifizierten Schichten ausbreiten, wobei beliebige benachbarte dieser modifizierten Schichten in der zweiten Richtung durch die Risse verbunden sind. Dementsprechend bildet diese Vielzahl von modifizierten Schichten und Risse eine in dem SiC-Ingot ausgebildete Trennfläche aus. Danach wird ein Teil des SiC-Ingots entlang dieser Trennfläche als Interface getrennt, sodass ein SiC-Wafer mit einer gewünschten Dicke aus dem SiC-Ingot auf einfache Weise hergestellt wird. Dementsprechend kann bei dem SiC-Waferherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Produktivität ausreichend verbessert werden und die Menge an zu Ausschuss werdendem Ingotanteil kann ausreichend auf in etwa 30% reduziert werden.
  • Bei dem Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht wird die modifizierte Schicht anfänglich bei dem Brennpunkt des Laserstrahls ausgebildet und als Nächstes in einer Tiefe ausgebildet, die flacher ist als der Brennpunkt. Das heißt, dass damit begonnen wird, den Laserstrahl bei einem Ende (äußere Kante) des SiC-Ingots in der ersten Richtung aufzubringen. In einem Anfangsbereich von dem einen Ende zu einer Position, die in der ersten Richtung um mehrere 10 μm von dem einen Ende beabstandet ist, wird die modifizierte Schicht so ausgebildet, dass sie von der Tiefe des Brennpunkts aus graduell ansteigt. Wenn die Leistungsdichte des Laserstrahls in dem SiC-Ingot in einer vorbestimmten Tiefe einen vorbestimmten Wert erreicht, wird der Anstieg der modifizierten Schicht in dem Anfangsbereich gestoppt und die modifizierte Schicht wird als Nächstes stabil in dieser vorbestimmten Tiefe ausgebildet.
  • Wenn ein Teil des SiC-Ingots entlang der Trennfläche als Interface bei dem Waferherstellungsschritt getrennt wird, wird dementsprechend aufgrund des Anstiegs der modifizierten Schicht in dem Anfangsbereich bei dem Trennflächenausbildungsschritt bei dem äußeren Umfang des SiC-Wafers ein Grat ausgebildet, der von der Trennfläche des SiC-Wafers hervorsteht. Wenn der Grat an dem SiC-Wafer gelassen wird, ergibt sich das Problem, dass Schleifelemente bei dem Schleifschritt mit dem Grat in Kontakt kommen und bei dem Grund des Grats eine Spannungskonzentration verursachen, sodass die Verarbeitungsqualität vermindert sein kann, zum Beispiel kann der SiC-Wafer bei dem Schleifschritt brechen. Im Gegenteil dazu wird der Anfasschritt bei dem SiC-Waferherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung vor dem Ausführen des Schleifschritts durchgeführt, um den äußeren Umfang des von dem SiC-Ingot getrennten SiC-Wafers anzufasen, wodurch der Grat entfernt wird. Dementsprechend ist es nicht möglich, dass der bei dem äußeren Umfang des SiC-Wafers ausgebildete Grat den Schleifschritt behindert, sodass der Schleifschritt sauber ausgeführt werden kann. Als Ergebnis kann die Verarbeitungsqualität stabil gehalten werden und die Produktivität kann verbessert werden.
  • Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise ihrer Umsetzung werden am besten durch ein Studium der folgenden Beschreibung und angehängten Ansprüche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, deutlicher und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A ist eine Draufsicht eines SiC-Einkristallingots;
  • 1B ist eine Seitenansicht des in 1A dargestellten SiC-Ingots;
  • 2A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Trennflächenausbildungsschritt darstellt;
  • 2B ist eine Seitenansicht, die den Trennflächenausbildungsschritt darstellt;
  • 3A ist eine Draufsicht des SiC-Ingots, bei dem während des Trennflächenausbildungsschritts eine Trennfläche ausgebildet worden ist;
  • 3B ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B aus 3A;
  • 3C ist eine vergrößerte Ansicht eines in 3A dargestellten eingekreisten Abschnitts D;
  • 4A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Waferherstellungsschritt darstellt;
  • 4B ist eine Schnittansicht eines Teils von einem Wafer, der bei dem Waferherstellungsschritt von dem SiC-Ingot getrennt worden ist;
  • 5A ist eine Seitenansicht, die einen Anfasschritt darstellt;
  • 5B ist eine Schnittansicht eines Teils des durch den Anfasschritt bearbeiteten Wafers;
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schleifschritt darstellt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform des SiC-Waferherstellungsverfahrens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die 1A und 1B stellen einen im allgemeinen zylindrischen, hexagonalen SiC-Einkristallingot 2 als zu bearbeitendes Werkstück dar, auf den hiernach einfach als „Ingot 2” Bezug genommen wird. Der Ingot 2 weist eine im Wesentlichen kreisförmige erste Fläche 4, eine der ersten Fläche 4 gegenüberliegende im Wesentlichen kreisförmige zweite Fläche 6, eine im Wesentlichen zylindrische Fläche 8, die so ausgebildet ist, dass sie die erste Fläche 4 und die zweite Fläche 6 verbindet, eine sich von der ersten Fläche 4 zu der zweiten Fläche 6 erstreckende c-Achse (<0001>-Richtung) und eine zu der c-Achse senkrechte c-Ebene ({0001}-Ebene) auf. In dem Ingot 2 ist die c-Achse in Bezug auf eine Senkrechte 10 zu der ersten Fläche 4 um einen Abweichungswinkel α geneigt. Der Abweichungswinkel α (zum Beispiel α = 4°) ist zwischen der c-Ebene und der ersten Fläche 4 ausgebildet (die Ausbildungsrichtung des Abweichungswinkels α ist durch einen Pfeil a in den 1A und 1B dargestellt). Ferner ist die zylindrische Fläche 8 des Ingots 2 mit einer ersten Ausrichtungsebene 12 und einer zweiten Ausrichtungsebene 14 ausgebildet, die in Seitenansicht rechtwinklig sind und dazu dienen, eine Kristallausrichtung anzuzeigen. Die erste Ausrichtungsebene 12 ist parallel zu der Ausbildungsrichtung A des Abweichungswinkels α, und die zweite Ausrichtungsebene 14 ist senkrecht zu der Ausbildungsrichtung A des Abweichungswinkels α. Wie in 1A dargestellt, die eine in der Richtung der Senkrechten 10 aufgenommene Draufsicht ist, ist die Länge L2 der zweiten Ausrichtungsebene 14 kürzer eingestellt als die Länge L1 der ersten Ausrichtungsebene 12 (L2 < L1).
  • Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird als erstes ein Trennflächenausbildungsschritt ausgeführt, um in einer vorbestimmten Tiefe im Inneren des Ingots 2 eine Trennfläche auszubilden, die der Dicke eines herzustellenden Wafers entspricht. Der Trennflächenausbildungsschritt kann durch Verwendung einer Laserbearbeitungsvorrichtung 16 ausgeführt werden, von der ein Teil in 2A dargestellt ist. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 16 schließt einen Spanntisch 18 und ein Fokussiermittel 20 ein. Der Spanntisch 18 ist angepasst, um durch ein nicht dargestelltes Rotationsmittel um eine vertikale Achse gedreht zu werden. Ferner ist der Spanntisch 18 eingerichtet, durch ein nicht dargestelltes X-Bewegungsmittel in einer X-Richtung und durch ein nicht dargestelltes Y-Bewegungsmittel in einer Y-Richtung bewegt zu werden. Das Fokussiermittel 20 schließt eine nicht dargestellte Fokussierlinse zum Fokussieren eines gepulsten Laserstrahls LB ein, der von einem zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 16 gehörenden, nicht dargestellten Oszillator für einen gepulsten Laserstrahl oszilliert wird, wobei der durch die Fokussierlinse fokussierte gepulste Laserstrahl LB auf den Ingot 2 als Werkstück aufgebracht wird. Die X-Richtung ist als die durch einen Pfeil X in den 2A und 2B dargestellte Richtung definiert, und die Y-Richtung ist als die durch einen Pfeil Y in 2A dargestellte Richtung definiert, die in einer XY-Ebene senkrecht zu der X-Richtung ist. Die durch die X-Richtung und die Y-Richtung definierte XY-Ebene ist eine im Wesentlichen horizontale Ebene.
  • Bei dem Trennflächenausbildungsschritt wird der Ingot 2 in dem Zustand an dem Spanntisch 18 befestigt, in dem ein Haftmittel, wie zum Beispiel ein Epoxidharzhaftmittel, zwischen der zweiten Fläche 6 des Ingots 2 und der oberen Fläche des Spanntischs 18 eingebracht wird. Als Abwandlung kann die obere Fläche des Spanntischs 18 mit einer Vielzahl von Sauglöchern ausgebildet sein, wodurch eine Saugkraft an der oberen Fläche des Spanntischs 18 erzeugt werden kann, um dadurch den Ingot 2 unter Saugkraft zu halten. Danach wird der Spanntisch 18 zu einer Position unter einem nicht dargestellten Abbildungsmittel bewegt, das zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 16 gehört, und das Abbildungsmittel wird als Nächstes betrieben, um den an dem Spanntisch 18 gehaltenen Ingot 2 in dem Zustand abzubilden, in dem die erste Fläche 4 nach oben ausgerichtet ist. Danach werden das X-Bewegungsmittel, das Y-Bewegungsmittel und das Rotationsmittel betrieben, um den Spanntisch 18 entsprechend des durch das Abbildungsmittel erfassten Bilds des Ingots 2 zu bewegen und zu drehen, um dadurch die Ausrichtung des Ingots 2 auf eine vorbestimmte Ausrichtung einzustellen und zudem die Positionsbeziehung zwischen dem Ingot 2 und dem Fokussiermittel 20 in der XY-Ebene einzustellen.
  • Wie in 2A dargestellt, wird beim Einstellen der Ausrichtung des Ingots 2 auf eine vorbestimmte Ausrichtung die erste Ausrichtungsebene 12 parallel zu der Y-Richtung ausgerichtet, und die zweite Ausrichtungsebene 14 wird parallel zu der X-Richtung ausgerichtet. Dementsprechend wird die Ausbildungsrichtung A des Abweichungswinkels α parallel zu der Y-Richtung ausgerichtet, und die Richtung senkrecht zu der Ausbildungsrichtung A des Abweichungswinkels α wird parallel zu der X-Richtung ausgerichtet. Danach wird ein nicht dargestelltes Fokuspositionseinstellmittel, das zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 16 gehört, betrieben, um das Fokussiermittel 20 in vertikaler Richtung zu bewegen, wodurch ein Brennpunkt FP auf einer von der ersten Fläche 4 aus vorbestimmten Tiefe eingestellt wird, wobei diese vorbestimmte Tiefe der Dicke eines herzustellenden Wafers entspricht. Danach wird, wie in 2B dargestellt, ein gepulster Laserstrahl LB mit einer Transmissionswellenlänge für SiC beim Bewegen des Spanntischs 18 relativ zu dem Brennpunkt FP durch Betreiben des X-Bewegungsmittels mit einer vorbestimmten Zuführgeschwindigkeit in der X-Richtung, das heißt in der Richtung senkrecht zu der Ausbildungsrichtung A des Abweichungswinkels α, von dem Fokussiermittel 20 auf den Ingot 2 aufgebracht. Als Ergebnis wird im Inneren des Ingots 2 entlang einer Linie in der X-Richtung eine modifizierte Schicht 22 ausgebildet, und zudem werden Risse 24 ausgebildet (siehe 3C), sodass sie sich von der modifizierten Schicht 22 erstrecken (Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht).
  • Bei dem Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht wir der gepulste Laserstrahl LB anfangs auf den Ingot 2 aufgebracht, um dadurch SiC in Si (Silizium) und C (Kohlenstoff) zu zersetzen. Danach wird der gepulste Laserstrahl LB als Nächstes auf den Ingot 2 aufgebracht und durch das zuvor hergestellte C absorbiert. Folglich wird SiC auf eine kettenreaktionsweise mit der Bewegung des Spanntischs 18 in der X-Richtung in Si und C zersetzt, um dadurch die sich in der X-Richtung erstreckende modifizierte Schicht 22 linear auszubilden. Gleichzeitig werden zudem die Risse 24 so ausgebildet, dass sie sich von der modifizierten Schicht 22 in entgegengesetzten Richtungen entlang der C-Ebene ausbreiten. Bei dem Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht wird der Spanntisch 18 in der X-Richtung zugeführt beziehungsweise zugestellt, sodass die benachbarten Punkte des auf den Ingot 2 aufgebrachten gepulsten Laserstrahls LB einander in der Tiefe überlappen, wo die modifizierte Schicht 22 ausgebildet wird. Dementsprechend wird der gepulste Laserstrahl LB wieder auf die modifizierte Schicht 22 aufgebracht, wo SiC in Si und C zersetzt worden ist. Um sicherzustellen, dass sich benachbarte Punkte des gepulsten Laserstrahls LB einander bei dem Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht überlappen, muss die Beziehung G = (V/F) – D < 0 eingehalten werden, wobei F die Wiederholfrequenz (Hz) des gepulsten Laserstrahls LB, V die Zuführgeschwindigkeit beziehungsweise Zustellgeschwindigkeit (mm/s) des Spanntischs 18 ist und D der Durchmesser (mm) von jedem Punkt ist. Zudem ist das Überlappungsverhältnis benachbarter Punkte als |G|/D definiert.
  • Wie in 2B dargestellt, wird die modifizierte Schicht 22 anfangs bei dem Brennpunkt FP des gepulsten Laserstrahls LB ausgebildet und als Nächstes in einer Tiefe ausgebildet, die niedriger als der Brennpunkt FP ist. Genauer gesagt wird damit begonnen, den gepulsten Laserstrahl LB in der X-Richtung bei einem Ende 2a des Ingots 2 aufzubringen. In einem Anfangsbereich 26 von dem einen Ende 2a zu einer von dem einen Ende 2a in der X-Richtung um mehrere 10 mm beabstandete Position wird die modifizierte Schicht 22 so ausgebildet, dass sie graduell um in etwa 30 bis 50 μm von der Tiefe des Brennpunkts FP aus ansteigt. Die Linie, entlang welcher der Brennpunkt FP in dem Ingot 2 relativ bewegt wird, wird in 2B durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Wenn die Leistungsdichte des gepulsten Laserstrahls LB in dem Ingot 2 in einer vorbestimmten Tiefe einen vorbestimmten Wert erreicht, wird der Anstieg der modifizierten Schicht 22 in dem Anfangsbereich 26 angehalten, und die modifizierte Schicht 22 wird als Nächstes stabil in dieser vorbestimmten Tiefe in einem anderen, stabilen Bereich 28 als dem Anfangsbereich 26 ausgebildet. Das heißt, dass der stabile Bereich 28 in einem Bereich ist, der sich in der X-Richtung von dem Ende des Anfangsbereichs 26 zu dem anderen Ende 2b des Ingots 2 erstreckt. Folglich wird die modifizierte Schicht 22 bei dem Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht anfänglich so ausgebildet, dass sie in dem Anfangsbereich 26 ansteigt, und als Nächstes in dem stabilen Bereich 28 in der vorbestimmten Tiefe ausgebildet, wobei diese vorbestimmte Tiefe flacher ist als der Brennpunkt FP des gepulsten Laserstrahls LB (das heißt in Richtung der ersten Fläche 4 als Laserstrahlaufbringfläche) und die Leistungsdichte des gepulsten Laserstrahls LB auf dieser vorbestimmten Tiefe zu einem vorbestimmten Wert wird. Die Leistungsdichte E (J/cm2) wird durch die durchschnittliche Leistung P (W), den Bereich beziehungsweise die Fläche S = πD2/4 (cm2) des Punkts bei der Position, bei der die modifizierte Schicht 22 stabil ausgebildet wird, das heißt in der vorbestimmten Tiefe, die flacher ist als der Brennpunkt FP, und die Wiederholfrequenz F (Hz) definiert, um E = P/(S·F) zu ergeben.
  • Nach dem Ausführen des Ausbildungsschritts für eine modifizierte Schicht entlang einer Linie in der X-Richtung wird eine Einteilung beziehungsweise Weiterbewegung auf so eine Weise ausgeführt, dass der Spanntisch 18 durch Betätigen des Y-Bewegungsmittels um einen vorbestimmten Einteilungsbetrag Li (siehe 3B) in der Y-Richtung, das heißt, in der Ausbildungsrichtung A des Abweichungswinkels α, relativ zu dem Brennpunkt FP bewegt wird. Danach wird der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht auf ähnliche Weise entlang der nächsten Linie in der X-Richtung ausgeführt. Danach werden der Einteilungsschritt und der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht mehrere Male wiederholt, um dadurch, wie in 3B dargestellt, in der vorbestimmten Tiefe, die der Dicke eines herzustellenden Wafers entspricht, eine Trennfläche 30 im Inneren des Ingots 2 auszubilden, wobei die Trennfläche 30 aus einer Vielzahl modifizierter Schichten 22 und Rissen 24 zusammengesetzt ist. Bei der Trennfläche 30 sind beliebige benachbarte der Vielzahl modifizierter Schichten 22 durch die Risse 24 in der Ausbildungsrichtung A des Abweichungswinkels α verbunden. Zum Beispiel wird der Trennflächenausbildungsschritt unter den folgenden Laserbearbeitungsbedingungen ausgeführt.
    • Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls: 1064 nm
    • Wiederholfrequenz: 80 kHz
    • Durchschnittliche Leistung: 3,2 W
    • Pulsbreite: 4 ns
    • Durchmesser des Brennpunkts: 3 μm
    • Numerische Blende (NA) der Fokussierlinse: 0,43
    • Einteilungsbetrag: 250 bis 400 μm
    • Zuführgeschwindigkeit: 120 bis 260 mm/s
  • Nach dem Ausführen des Trennflächenausbildungsschritts wird ein Waferherstellungsschritt ausgeführt, um einen Teil des Ingots 2 entlang der Trennfläche 30 als Interface abzutrennen, um dadurch einen Wafer herzustellen. Der Waferherstellungsschritt kann durch Verwendung einer Trennvorrichtung 32 ausgeführt werden, von der ein Teil in 4A dargestellt wird. Die Trennvorrichtung 32 schließt einen Arm 34, der sich in einer im wesentlichen horizontalen Richtung erstreckt, und einen Motor 36 ein, der bei dem vorderen Ende des Arms 34 vorgesehen ist. Ein scheibenförmiges Saugelement 38 ist mit der unteren Fläche des Motors 36 so verbunden, das es um eine vertikale Achse drehbar ist. Das Saugelement 38 weist eine untere Fläche auf, die eingerichtet ist, ein Werkstück unter Saugkraft zu halten. Ferner ist ein nicht dargestelltes Ultraschallschwingungsaufbringmittel in das Saugelement 38 eingebaut, um auf die untere Fläche des Saugelements 38 Ultraschallschwingungen aufzubringen.
  • Bei dem Waferherstellungsschritt werden als erstes das X-Bewegungsmittel und das Y-Bewegungsmittel der Laserbearbeitungsvorrichtung 16 betätigt, um den Spanntisch 18 zu einer Position unter dem Saugelement 38 der Trennvorrichtung 32 zu bewegen. Danach wird ein zu der Trennvorrichtung 32 gehörendes, nicht dargestelltes Hebemittel betätigt, um den Arm 34 abzusenken, bis die untere Fläche des Saugelements 38, wie in 4A dargestellt, mit der ersten Fläche 4 des Ingots 2 in engen Kontakt kommt. Danach wird ein nicht dargestelltes Saugmittel, das mit dem Saugelement 38 verbunden ist, betätigt, um die erste Fläche 4 des Ingots 2 unter Saugkraft an der unteren Fläche des Saugelements 38 zu halten. Danach wird das in das Saugelement 38 eingebaute Ultraschallschwingungsaufbringmittel betätigt, um Ultraschallschwingungen auf die untere Fläche des Saugelementes 38 aufzubringen. Gleichzeitig wird der Motor 36 betätigt, um das Saugelement 38 zu drehen. Als Ergebnis kann ein Teil des Ingots 2 entlang der Trennfläche 30 als Interface getrennt werden, um dadurch einen Wafer 40, wie in 4A dargestellt, mit einer gewünschten Dicke (zum Beispiel 800 bis 1000 μm) herzustellen. Wie in 4B dargestellt, weist der Wafer 40 eine Trennfläche 42 auf, entlang welcher der Wafer 40 von dem Ingot 2 getrennt worden ist. Aufgrund des Anstiegs der modifizierten Schicht 22 in dem Anfangsbereich 26 während des Trennflächenausbildungsschritts, wird, wie in 2B dargestellt, bei dem äußeren Umfang der Trennfläche 42 des Wafers 40 ein Grat 44 ausgebildet, sodass er, wie in 4B dargestellt, von der Trennfläche 42 um in etwa 30 bis 50 μm hervorsteht.
  • Nach dem Ausführen des Waferherstellungsschritts wird ein Anfasschritt ausgeführt, um den äußeren Umfang des von dem Ingot 2 getrennten Wafers 40 anzufasen, wodurch der Grat 44 entfernt wird. Bei dem SiC-Waferherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, den Anfasschritt vor dem Ausführen eines hiernach beschriebenen Schleifschritts auszuführen. Der Anfasschritt kann durch Verwendung einer Anfasvorrichtung 46 ausgeführt werden, von der ein Teil in 5A dargestellt wird. Die Anfasvorrichtung 46 schließt ein Haltemittel 48 und ein Anfasmittel 50 ein. Das Haltemittel 48 schließt einen kreisförmigen Spanntisch 52 und einen Motor 54 zum Drehen des Spanntischs 52 um eine vertikale Achse ein. Der Spanntisch 52 weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Durchmesser des Wafers 40. Der Spanntisch 52 weist eine obere Fläche auf, die angepasst ist, den Wafer 40 als Werkstück unter Saugkraft zu halten. Das Anfasmittel 50 schließt ein Schleifelement 56 und einen Motor 58 zum Drehen des Schleifelements 56 um eine vertikale Achse ein. Das Schleifelement 56 weist so eine Form auf, dass ein vertikaler Zwischenabschnitt davon begrenzt ist. Das heißt, dass das Schleifelement 56 einen oberen Abschnitt 56a mit einer umgekehrten kegelstumpfförmigen Form aufweist, sodass der Durchmesser des oberen Abschnitts 56a von dem oberen Ende in Richtung des unteren Endes graduell abnimmt und ein unterer Abschnitt 56b eine kegelstumpfförmige Form aufweist, sodass der Durchmesser des unteren Abschnitts 56b von dem oberen Ende in Richtung des unteren Endes graduell abnimmt. Das untere Ende des oberen Abschnitts 56a ist mit dem oberen Ende des unteren Abschnitts 56b verbunden.
  • Bei dem Anfasschritt wird der Wafer 40 als erstes unter Saugkraft an der oberen Fläche des Spanntischs 52 in dem Zustand so gehalten, in dem der Mittelpunkt des Wafers 40 mit dem Rotationsmittelpunkt des Spanntischs 52 zusammenfällt. Danach wird der Motor 54 betrieben, um den Spanntisch 52 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel 10 Umdrehungen pro Minute), von der oberen Seite des Spanntischs 52 gesehen, gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Ferner wird der Motor 58 betrieben, um das Schleifelement 56 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel 500 Umdrehungen pro Minute), gesehen von der oberen Seite des Schleifelements 56, gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Danach wird ein zu der Anfasvorrichtung 46 gehörendes, nicht dargestelltes Bewegungsmittel betrieben, um das Anfasmittel 50 in Richtung des Haltemittels 48 zu bewegen, bis der obere Abschnitt 56a und der untere Abschnitt 56b des Schleifelements 56 mit dem äußeren Umfang des Wafers 40 in Kontakt kommt. Nachdem das Schleifelement 56 mit dem äußeren Umfang des Wafers 40 in Kontakt kommt, wird das Anfasmittel 50 durch Betreiben des Bewegungsmittels mit einer vorbestimmten Zuführgeschwindigkeit an den äußeren Umfang des Wafers 40 zugestellt. Dementsprechend können, wie in 5B dargestellt, die obere Kante und die untere Kante des äußeren Umfangs von dem Wafer 40 gleichzeitig angefast werden, um dadurch den Grat 44 zu entfernen. Als Abwandlung kann die obere Kante des äußeren Umfangs von dem Wafer 40 als erstes angefast werden und die untere Kante des äußeren Umfangs des Wafers 40 kann als Nächstes angefast werden.
  • Nach dem Ausführen des Anfasschritts wird ein Schleifschritt ausgeführt, um die Trennfläche 42 des von dem Ingot 2 getrennten Wafers 40 zu schleifen, um dadurch die Trennfläche 42 zu glätten. Der Schleifschritt kann unter Verwendung einer Schleifvorrichtung 60 ausgeführt werden, von der ein Teil in 6 dargestellt ist. Die Schleifvorrichtung 60 schließt einen Spanntisch 62 und ein Schleifmittel 64 ein. Der Spanntisch 62 weist eine obere Fläche auf, die angepasst ist, den Wafer 40 als Werkstück unter Saugkraft zu halten. Der Spanntisch 62 ist angepasst, um durch ein nicht dargestelltes Rotationsmittel um eine vertikale Achse gedreht zu werden. Das Schleifmittel 64 schließt eine zylindrische Spindel 66, die sich in vertikaler Richtung erstreckt und mit einem nicht dargestellten Motor verbunden ist, und eine scheibenförmige Radhalterung 68 ein, die an dem unteren Ende der Spindel 66 befestigt ist. Ein ringförmiges Schleifrad 72 ist durch Bolzen 70 an der unteren Fläche der Radhalterung 68 befestigt. Eine Vielzahl von Schleifelementen 74 ist an der unteren Fläche des Schleifrads 72 befestigt, um in gegebenen Abständen entlang des äußeren Umfangs von dem Schleifrad 72 ringförmig angeordnet zu sein. Wie in 6 dargestellt, weicht der Rotationsmittelpunkt des Schleifrads 72 von dem Rotationsmittelpunkt des Spanntischs 62 ab.
  • Bei dem Schleifschritt wird ein aus synthetischem Harz ausgebildetes Schutzelement 76 an der anderen Fläche des Wafers 40 angebracht, die der Trennfläche 42 gegenüberliegt. Danach wird der Wafer 40 mit dem daran angebrachten Schutzelement 76 unter Saugkraft an der oberen Fläche des Spanntischs 62 in dem Zustand gehalten, in dem das Schutzelement 76 nach unten gewandt ist, das heißt, die Trennfläche 42 ist nach oben gewandt. Danach wird das Rotationsmittel betrieben, um den Spanntisch 62, gesehen von der oberen Seite des Spanntischs 62, mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel 500 Umdrehungen pro Minute) gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Ferner wird der Motor betrieben, um die Spindel 66, gesehen von der oberen Seite der Spindel 66 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel 3000 Umdrehungen pro Minute) gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Danach wird ein zu der Schleifvorrichtung 60 gehörendes, nicht dargestelltes Hebemittel betrieben, um die Spindel 66 abzusenken, bis die Schleifelemente 74 mit der Trennfläche 42 des Wafers 40 in Kontakt kommen. Nachdem die Schleifelemente 74 mit der Trennfläche 42 des Wafers 40 in Kontakt kommen, wird die Spindel 66 mit einer vorbestimmten Zustellgeschwindigkeit (zum Beispiel 0,1 μm/Sekunde) abgesenkt. Dementsprechend kann die Trennfläche 42 des Wafers 40 als glatte Fläche fertiggestellt werden.
  • Wie oben beschrieben, kann ein Teil des Ingots 2 bei dem SiC-Waferherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung entlang der Trennfläche 30 als Interface getrennt werden, wobei die Trennfläche 30 aus der Vielzahl modifizierter Schichten 22 und den Rissen 24 zusammengesetzt ist, um dadurch den Wafer 40 mit einer gewünschten Dicke auf einfache Weise herzustellen. Dementsprechend kann die Produktivität ausreichend verbessert werden, und die Menge eines zu Ausschuss werdenden Ingotanteils kann ausreichend auf in etwa 30% reduziert werden. Darüber hinaus wird bei dem SiC-Waferherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung der Anfasschritt ausgeführt, bevor der Schleifschritt ausgeführt wird, um so den äußeren Umfang des von dem Ingot 2 getrennten Wafers 40 anzufasen, wobei der Grat 44 entfernt wird. Dementsprechend ist es nicht möglich, dass der Grat 44 den Schleifschritt beeinträchtigt, sodass der Schleifschritt sauber ausgeführt werden kann. Als Ergebnis kann die Bearbeitungsqualität konstant gehalten werden, und die Produktivität kann verbessert werden.
  • 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 Änderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind folglich in der Erfindung einzubeziehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2000-94221 [0003]
    • JP 2013-49161 [0004, 0005]

Claims (1)

  1. SiC-Waferherstellungsverfahren zum Herstellen eines SiC-Wafers aus einem SiC-Einkristallingot, 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 die c-Achse in Bezug auf eine Senkrechte zu der ersten Fläche um einen Abweichungswinkel geneigt ist und der Abweichungswinkel zwischen der c-Ebene und der ersten Fläche ausgebildet wird, wobei das SiC-Waferherstellungsverfahren umfasst: einen Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht mit einem Einstellen eines Brennpunkts eines gepulsten Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für SiC aufweist, auf eine von der ersten Fläche aus vorbestimmte Tiefe im Inneren des SiC-Ingots, wobei die vorbestimmte Tiefe der Dicke des herzustellenden SiC-Wafers entspricht, und als Nächstes einem Aufbringen des gepulsten Laserstrahls auf den SiC-Ingot bei einem relativen Bewegen des SiC-Ingots und des Brennpunkts in einer ersten Richtung senkrecht zu einer zweiten Richtung, wo der Abweichungswinkel ausgebildet wird, um dadurch eine lineare modifizierte Schicht im Inneren des SiC-Ingots in der vorbestimmten Tiefe, sodass sie sich in der ersten erstreckt, und Risse auszubilden, die sich von der modifizierten Schicht in entgegengesetzten Richtungen entlang der c-Ebene erstrecken, wobei die modifizierte Schicht auf so eine Weise ausgebildet wird, dass SiC durch den als erstes aufgebrachten gepulsten Laserstrahl in Si und C zersetzt wird und der als Nächstes aufgebrachte gepulste Laserstrahl durch zuvor hergestelltes C absorbiert wird, um die Zersetzung von SiC in Si und C auf eine kettenreaktionsweise mit der relativen Bewegung des SiC-Ingots und des Brennpunkts in der ersten Richtung fortzusetzen; ein Trennflächenausbildungsschritt mit einem relativen Weiterbewegen des SiC-Ingots und des Brennpunkts in der zweiten Richtung und mehrmaligem Ausführen des Ausbildungsschritts für eine modifizierte Schicht, um dadurch eine Trennfläche im Inneren des SiC-Ingots auszubilden; einen Waferherstellungsschritt mit einem Trennen eines Teils des SiC-Ingots entlang der Trennfläche als Interface, um dadurch den SiC-Wafer herzustellen; einen Anfasschritt mit einem Anfasen des äußeren Umfangs des von dem SiC-Ingot getrennten SiC-Wafers, um dadurch einen an dem äußeren Umfang des SiC-Wafers ausgebildeten Grat zu entfernen; und einen Schleifschritt mit einem Schleifen der Trennfläche des von dem SiC-Ingot getrennten SiC-Wafers nach dem Ausführen des Anfasschritts, um dadurch die Trennfläche des SiC-Wafers zu glätten.
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