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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren und eine Bearbeitungsvorrichtung für einen Ingot.
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BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
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Ein Verfahren zum Ausschneiden von Wafern aus einem zylindrischen Halbleiteringot durch Verwendung einer Drahtsäge ist üblicherweise als Herstellungsverfahren für Halbleiter-Wafer bekannt. Das Ausschneiden mit der Drahtsäge ist jedoch nicht wirtschaftlich, da der größte Teil des Ingots als Schnittverlust (Schnittzugabe) verloren geht. Außerdem weist ein Einkristall aus Siliziumkarbid (SiC), der für ein Bauelement verwendet wird, eine hohe Härte auf, sodass das Ausschneiden des SiC-Einkristalls Zeit in Anspruch nimmt, was zu einer geringen Produktivität führt. Um dies zu lösen, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein plattenförmiges Werkstück aus dem Ingot geschnitten wird, indem ein Brennpunkt eines Laserstrahls in dem Ingot positioniert und der Brennpunkt abgetastet wird (siehe das offengelegte japanische Patent Nr.
2016-111143 ).
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Ein SiC-Einkristallingot wird im Allgemeinen mit einer Verunreinigung wie zum Beispiel Stickstoff dotiert, um elektrische Leitfähigkeit vorzusehen. In einem flachen Bereich auf atomarer Ebene, der in einem SiC-Einkristall-Wachstumsprozess ausgebildet wird und als Facettenbereich bezeichnet wird, wird Stickstoff beispielsweise im Vergleich zu einem anderen Teil relativ leicht aufgenommen, und daher ist die Stickstoffkonzentration höher als in einem anderen Bereich. Wenn der Bereich, in dem die Verunreinigungskonzentration unterschiedlich ist, vorhanden ist, kommt es beim Ausschneiden eines Wafers aus dem Ingot zu einer Veränderung des spezifischen Widerstands innerhalb der Fläche des Wafers, was zu einer Verringerung der Ausbeute an Bauelementen führt. Dementsprechend wurden verschiedene Techniken zur Züchtung des Kristalls unter Steuerung des Facettenbereichs vorgeschlagen (siehe die japanischen offengelegten Patente Nr.
2014-040357 und Nr.
2013-100217 ).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Da das Innere des Ingots jedoch nicht gleichmäßig mit einer solchen Verunreinigung dotiert ist, ist es schwierig, einen Zustand des Inneren des Ingots nach dem Kristallwachstum genau zu bewerten, und es ist nicht möglich, eine angemessene Rückmeldung zum Kristallwachstumsprozess durchzuführen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bearbeitungsverfahren und eine Bearbeitungsvorrichtung für einen Ingot bereitzustellen, die es ermöglichen, einen Facettenbereich mit einer unterschiedlichen Verunreinigungskonzentration innerhalb des Ingots dreidimensional zu erkennen.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bearbeitungsverfahren für einen Ingot bereitgestellt. Das Bearbeitungsverfahren beinhaltet einen Fluoreszenzerfassungsschritt mit einem Bestrahlen des Ingots mit Erregungslicht einer vorbestimmten Wellenlänge von oberhalb des Ingots und Erfassung der Anzahl von Fluoreszenzphotonen, die an einer oberen Fläche des Ingots auftreten, einen Speicherschritt mit einem Speichern einer Verteilung der Anzahl von Fluoreszenzphotonen an der oberen Fläche des Ingots, wobei die Fluoreszenz in dem Fluoreszenzerfassungsschritt erfasst wird, als zweidimensionale Daten in Verbindung mit XY-Koordinatenpositionen auf einer XY-Ebene senkrecht zu einer Höhenrichtung des Ingots, und einem Speichern einer Z-Koordinatenposition, an der die zweidimensionalen Daten erhalten werden, in Verbindung mit den zweidimensionalen Daten, wobei die Z-Koordinatenposition eine Position in der Höhenrichtung des Ingots ist, nach dem Speicherschritt einen Laserstrahl-Bestrahlungsschritt mit einem Ausbilden einer Abziehschicht in dem Ingot durch Bestrahlen des Ingots mit einem Laserstrahl einer Wellenlänge, die durch den Ingot hindurch übertragungsfähig ist, während ein Brennpunkt des Laserstrahls von der oberen Fläche des Ingots aus in einer Tiefe positioniert wird, die mit einer Dicke eines herzustellenden Wafers korrespondiert, und einem Bewegen des Brennpunkts und des Ingots relativ zueinander in einer XY-Richtung, einen Waferherstellungsschritt mit einem Trennen des Wafers von dem Ingot mit der in dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt ausgebildeten Abziehschicht, als Ausgangspunkt, und einen 3D-Daten-Erzeugungsschritt mit einem Erzeugen dreidimensionaler Daten, welche die Verteilung der Anzahl von Fluoreszenzphotonen in dem gesamten Ingot wiedergeben, auf der Grundlage zweidimensionaler Daten an jeder Z-Koordinatenposition des Ingots, wobei die zweidimensionalen Daten in dem Speicherschritt gespeichert werden, nach dem Herstellen mehrerer Wafer aus dem Ingot durch Wiederholen des Fluoreszenzerfassungsschritts, des Speicherschritts, des Laserstrahl-Bestrahlungsschritts und des Waferherstellungsschritts.
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Vorzugsweise beinhaltet das Bearbeitungsverfahren für einen Ingot ferner einen Anzeigeschritt mit einem Anzeigen der dreidimensionalen Daten.
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Vorzugsweise legt der Speicherschritt einen Bereich, in dem die Anzahl der Photonen der in dem Fluoreszenzerfassungsschritt erfassten Fluoreszenz gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, als Nicht-Facettenbereich fest, legt einen Bereich, in dem die Anzahl der Fluoreszenzphotonen kleiner als der vorbestimmte Wert ist, als Facettenbereich fest und speichert XY-Koordinatenpositionen des Nicht-Facettenbereichs und des Facettenbereichs, und der Anzeigeschritt zeigt eine Grenze zwischen dem Facettenbereich und dem Nicht-Facettenbereich in dem gesamten Ingot an.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung mehrerer Wafer aus einem Ingot bereitgestellt. Die Bearbeitungsvorrichtung beinhaltet eine Halteeinheit mit einer Haltefläche, die eingerichtet ist, den Ingot zu halten, eine Fluoreszenz-Erfassungseinheit, die eingerichtet ist, den Ingot mit Erregungslicht einer vorbestimmten Wellenlänge von oberhalb des Ingots zu bestrahlen und die Anzahl von Fluoreszenzphotonen zu erfassen, die an einer oberen Fläche des Ingots auftreten, eine Laserstrahl-Bestrahlungseinheit, die eingerichtet ist, eine Abziehschicht durch Bestrahlen des Ingots mit einem Laserstrahl einer durch den Ingot übertragungsfähigen Wellenlänge auszubilden, während ein Brennpunkt des Laserstrahls von der oberen Oberfläche des Ingots aus in einer Tiefe positioniert wird, die mit einer Dicke eines herzustellenden Wafers korrespondiert, eine Bewegungseinheit, die eingerichtet ist, die Halteeinheit und den Brennpunkt des Laserstrahls relativ zueinander in einer XY-Richtung parallel zu der Haltefläche zu bewegen, und eine Steuerungseinheit, wobei die Steuerungseinheit einen Speicherabschnitt aufweist, der eingerichtet ist, eine Verteilung der Anzahl von Fluoreszenzphotonen an der oberen Fläche des Ingots, wobei die Fluoreszenz in der Fluoreszenz-Erfassungseinheit erfasst wird, als zweidimensionale Daten in Verbindung mit XY-Koordinatenpositionen auf einer XY-Ebene parallel zu der Haltefläche zu speichern, und eine Z-Koordinatenposition, an der die zweidimensionalen Daten erhalten werden, in Verbindung mit den zweidimensionalen Daten zu speichern, wobei die Z-Koordinatenposition eine Position in einer Höhenrichtung des Ingots ist, und 3D-Datenerzeugungsabschnitt, der eingerichtet ist, dreidimensionale Daten, welche die Verteilung der Anzahl von Fluoreszenzphotonen im gesamten Ingot wiedergeben, auf der Grundlage von zweidimensionalen Daten an jeder Z-Koordinatenposition des Ingots zu erzeugen, wobei die zweidimensionalen Daten in dem Speicherabschnitt gespeichert werden.
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Vorzugsweise beinhaltet die Bearbeitungsvorrichtung ferner eine Anzeigeeinheit, die zur Darstellung der dreidimensionalen Daten eingerichtet ist.
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Vorzugsweise legt der Speicherabschnitt einen Bereich, in dem die Anzahl der Fluoreszenzphotonen, die in der Fluoreszenz-Erfassungseinheit erfasst wird, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, als Nicht-Facettenbereich fest, legt einen Bereich, in dem die Anzahl der Fluoreszenzphotonen kleiner als der vorbestimmte Wert ist, als Facettenbereich fest und speichert XY-Koordinatenpositionen des Nicht-Facettenbereichs und des Facettenbereichs, und die Anzeigeeinheit zeigt eine Grenze zwischen dem Facettenbereich und dem Nicht-Facettenbereich in dem gesamten Ingot an.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Facettenbereich, der eine unterschiedliche Verunreinigungskonzentration aufweist, innerhalb des Ingots dreidimensional zu erkennen.
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Der obige und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise ihrer Verwirklichung werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ingots, der durch ein Bearbeitungsverfahren für den Ingot in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bearbeitet werden soll;
- 2 ist eine Seitenansicht des in 1 dargestellten Ingots;
- 3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Ausführung einer Bearbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform darstellt;
- 4 ist ein schematisches Schaubild, das eine allgemeine Ausführung einer Fluoreszenz-Erfassungseinheit der in 3 dargestellten Bearbeitungsvorrichtung darstellt;
- 5 ist ein Flußdiagramm, das einen Ablauf des Bearbeitungsverfahrens für den Ingot in Übereinstimmung mit der Ausführungsform darstellt;
- 6 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Fluoreszenzerfassungsschritt darstellt, der in 5 dargestellt ist;
- 7 ist ein Schaubild, das ein Beispiel von XY-Koordinatenpositionen darstellt, an denen Fluoreszenz in dem in 5 dargestellten Fluoreszenzerfassungsschritt erfasst wird;
- 8 ist ein Schaubild, das ein Beispiel von zweidimensionalen Daten darstellt, die in einem in 5 dargestellten Speicherschritt gespeichert werden;
- 9 ist eine perspektivische Ansicht, die einen in 5 dargestellten Laserstrahl-Bestrahlungsschritt darstellt;
- 10 ist eine Seitenansicht der 9;
- 11 ist ein Schaubild, das einen Zustand eines in 5 dargestellten Waferherstellungsschritts darstellt;
- 12 ist ein Schaubild, das einen Zustand des in 5 dargestellten Waferherstellungsschritts nach dem in 11 veranschaulichten darstellt;
- 13 ist ein schematisches Schaubild mehrerer Teile zweidimensionaler Daten, die gesammelt werden, bevor der in 5 dargestellte 3D-Datenerzeugungsschritt ausgeführt wird; und
- 14 ist ein schematisches Schaubild dreidimensionaler Daten, die in dem in 5 dargestellten 3D-Datenerzeugungsschritt erzeugt werden.
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AUSFÜHRLICHE ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die bei in den folgenden Ausführungsformen beschriebenen Inhalte beschränkt. Darüber hinaus beinhalten die im Folgenden beschriebenen Bestandteile für den Fachmann ohne weiteres vorstellbare Bestandteile und im Wesentlichen identische Bestandteile. Ferner können die im Folgenden beschriebenen Ausführungen in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden. Darüber hinaus können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen oder Abwandlungen von Ausführungen ausgeführt werden, ohne den Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein Bearbeitungsverfahren und eine Bearbeitungsvorrichtung 100 für einen Ingot 10 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das Bearbeitungsverfahren für den Ingot 10 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform ist ein Verfahren, das unter Verwendung der in 3 und 4 dargestellten Bearbeitungsvorrichtung 100 aus dem in 1 und 2 dargestellten Ingot 10 mehrere in 13 dargestellte Wafer 30 und Ähnliches herstellt und dreidimensionale Daten bezüglich eines Facettenbereichs 21 innerhalb des in 14 dargestellten Ingots 10 erzeugt.
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(Ingot)
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Die Beschreibung führt als Erstes eine Ausführung des mit dem Bearbeitungsverfahren für den Ingot 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zu bearbeitenden Ingots 10 aus. 1 ist eine perspektivische Ansicht des durch die Ausführungsform des Verfahrens für den Ingot 10 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform zu bearbeitenden Ingots 10. 2 ist eine Seitenansicht des in 1 dargestellten Ingots 10.
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Der Ingot 10 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform, die in 1 und 2 dargestellt ist, beinhaltet Siliziumkarbid und ist insgesamt mit einer zylindrischen Form ausgebildet. Bei der Ausführungsform handelt es sich bei dem Ingot 10 um einen hexagonalen einkristallinen SiC-Ingot. Der Ingot 10 weist eine erste Fläche 11, eine zweite Fläche 12, eine Umfangsfläche 13, eine erste Ausrichtungsebene 14 und eine zweite Ausrichtungsebene 15 auf.
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Die erste Fläche 11 ist kreisförmig und eine Endfläche des in zylindrischer Form ausgebildeten Ingots 10. Die erste Fläche 11 korrespondiert mit der oberen Fläche des Ingots 10. Die zweite Fläche 12 ist kreisförmig und eine Endfläche des mit einer zylindrischen Form ausgebildeten Ingots 10, die sich auf einer zu der ersten Fläche 11 gegenüberliegenden Seite befindet. Die zweite Fläche 12 korrespondiert mit der unteren Fläche des Ingots 10. Die Umfangsfläche 13 ist eine Fläche, die mit einer äußeren Kante der ersten Fläche 11 und einer äußeren Kante der zweiten Fläche 12 verbunden ist.
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Die erste Ausrichtungsebene 14 ist eine in einem Teil der Umfangsfläche 13 ausgebildete ebene Fläche, um die Kristallausrichtung des Ingots 10 anzuzeigen. Die zweite Ausrichtungsebene 15 ist eine ebene Fläche, die in einem Teil der Umfangsfläche 13 ausgebildet ist, um die Kristallausrichtung des Ingots 10 anzuzeigen. Die zweite Ausrichtungsebene 15 ist senkrecht zu der ersten Ausrichtungsebene 14. Eine Länge der ersten Ausrichtungsebene 14 ist im Übrigen größer als eine Länge der zweiten Ausrichtungsebene 15.
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Außerdem weist der Ingot 10 eine c-Achse 18, die um einen Abweichungswinkel 20 in einer Neigungsrichtung 17 zu der zweiten Ausrichtungsebene 15 in Bezug auf eine Senkrechte 16 zu der ersten Fläche 11 geneigt ist, und eine c-Ebene 19 auf, die senkrecht zu der c-Achse 18 verläuft. Die Neigungsrichtung 17 der c-Achse 18 zu der Senkrechten 16 ist senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der zweiten Ausrichtungsebene 15 und parallel zu der ersten Ausrichtungsebene 14. Die c-Ebene 19 ist um den Abweichungswinkel 20 in Bezug auf die erste Fläche 11 des Ingots 10 geneigt.
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In dem Ingot 10 sind eine unendliche Anzahl von c-Ebenen 19 auf molekularer Ebene des Ingots 10 eingerichtet. Der Abweichungswinkel 20 des Ingots 10 ist bei der Ausführungsform auf 1°, 4° oder 6° eingestellt. Bei der vorliegenden Erfindung kann der Ingot 10 jedoch mit einem Abweichungswinkel 20 hergestellt werden, der frei in einem Bereich von zum Beispiel 1° bis 6° eingestellt ist. Die erste Fläche 11 des Ingots 10 wird durch eine Schleifvorrichtung einer Schleifbearbeitung ausgesetzt und anschließend durch eine Poliervorrichtung einer Polierbearbeitung ausgesetzt. Die erste Fläche 11 wird so zu einer Spiegelfläche ausgebildet.
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Darüber hinaus ist der Ingot 10 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform hauptsächlich als hexagonaler einkristalliner SiC-Ingot ausgebildet. Der Facettenbereich 21 ist jedoch in Übereinstimmung mit der Ausführungsform lokal in dem Ingot 10 vorhanden. Der Facettenbereich 21 ist von der ersten Fläche 11 zu der zweiten Fläche 12 des Ingots 10 säulenförmig ausgebildet (siehe 14). Der Facettenbereich 21 neigt verglichen mit einem Nicht-Facettenbereich 22 als ein anderer Bereich als der Facettenbereich 21 relativ dazu, Stickstoff aufzunehmen. Daher ist die Stickstoffkonzentration in dem Facettenbereich 21 höher als in anderen Bereichen.
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(Bearbeitungsvorrichtung)
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Eine Ausführung der Bearbeitungsvorrichtung 100 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Ausführung der Bearbeitungsvorrichtung 100 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform darstellt. 4 ist ein Hilfsschaubild zur Erläuterung einer allgemeinen Ausführung einer Fluoreszenz-Erfassungseinheit 120 der in 3 dargestellten Bearbeitungsvorrichtung 100. In der folgenden Beschreibung ist eine X-Achsenrichtung eine Richtung in einer horizontalen Ebene. Eine Y-Achsenrichtung ist eine Richtung senkrecht zu der X-Achsenrichtung in der horizontalen Ebene. Eine Z-Achsenrichtung ist eine Richtung senkrecht zu der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung. Die Bearbeitungsvorrichtung 100 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform beinhaltet eine Halteeinheit 110, die Fluoreszenz-Erfassungseinheit 120, eine Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 140, eine Bewegungseinheit 150, eine Anzeigeeinheit 160 und eine Steuerungseinheit 170.
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Die Halteeinheit 110 hält den Ingot 10 durch eine Haltefläche 111. Die Haltefläche 111 weist die Form einer Scheibe auf, die poröse Keramik oder Ähnliches beinhaltet. Bei der Ausführungsform ist die Haltefläche 111 eine ebene Fläche parallel zu einer horizontalen Richtung. Die Haltefläche 111 ist zum Beispiel über einen Vakuumsaugpfad mit einer Vakuumsaugquelle verbunden. Die Halteeinheit 110 saugt den auf der Haltefläche 111 angebrachten Ingot 10 an und hält ihn.
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Die Halteeinheit 110 wird von einer Rotationseinheit 112 um eine Achse gedreht, die parallel zu der Z-Achsenrichtung verläuft. Die Rotationseinheit 112 wird von einer X-Achsenrichtung-Bewegungsplatte 113 unterstützt. Die Rotationseinheit 112 und die Halteeinheit 110 werden durch die Bewegungseinheit 150 über die X-Achsenrichtung-Bewegungsplatte 113 in der X-Achsenrichtung bewegt. Die Rotationseinheit 112 und die Halteeinheit 110 werden durch die Bewegungseinheit 150 über die X-Achsenrichtung-Bewegungsplatte 113 und eine Y-Achsenrichtung-Bewegungsplatte 114 in der Y-Achsenrichtung bewegt.
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Die Fluoreszenzerfassungseinheit 120 ist eine Einheit, die den an der Haltefläche 111 der Halteeinheit 110 gehaltenen Ingot 10 mit Erregungslicht 121 einer vorbestimmten Wellenlänge von oberhalb des Ingots 10 bestrahlt und Fluoreszenz 122 erfasst, die an der oberen Fläche des Ingots 10 auftritt. Ein Teil der Fluoreszenzerfassungseinheit 120 wird durch ein distales Ende eines Stützträgers 103 unterstützt, der sich von einem oberen Endabschnitt einer aufgerichteten Wand 102, die auf einem Vorrichtungshauptkörper 101 errichtet ist, in der horizontalen Richtung erstreckt. Wie in 4 dargestellt, beinhaltet die Fluoreszenzerfassungseinheit 120 eine Erregungslichtquelle 123, eine Kondensorlinse 124, einen Erregungslicht-Reflexionsspiegel 125, eine Lichtempfangseinheit 126, einen Bandpassfilter 127 und einen Fluoreszenz-Reflexionsspiegel 128.
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Die Erregungslichtquelle 123 bringt das Erregungslicht 121 mit einer Wellenlänge auf, die von dem Ingot 10 absorbiert wird. Die Erregungslichtquelle 123 beinhaltet zum Beispiel ein lichtemittierendes Element auf Galliumnitridbasis (GaN).
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Die Kondensorlinse 124 bündelt das Erregungslicht 121 der Erregungslichtquelle 123 und bringt es auf die obere Fläche (erste Fläche 11) des auf der Haltefläche 111 der Halteeinheit 110 gehaltenen Ingots 10 auf. Bei der Ausführungsform ist die Kondensorlinse 124 zwischen dem Erregungslicht-Reflexionsspiegel 125 und dem Ingot 10 angeordnet. Bei der vorliegenden Erfindung kann die Kondensorlinse 124 jedoch auch zwischen der Erregungslichtquelle 123 und dem Erregungslicht-Reflexionsspiegel 125 angeordnet sein.
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Der Erregungslicht-Reflexionsspiegel 125 reflektiert das von der Erregungslichtquelle 123 aufgebrachte Erregungslicht 121 und leitet das Erregungslicht 121 auf die obere Fläche (erste Fläche 11) des auf der Haltefläche 111 der Halteeinheit 110 gehaltenen Ingots 10. Bei der Ausführungsform reflektiert der Erregungslicht-Reflexionsspiegel 125 das von der Erregungslichtquelle 123 aufgebrachte Erregungslicht 121 auf die Kondensorlinse 124.
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Die Lichtempfangseinheit 126 erfasst die Anzahl der Fluoreszenzphotonen 122, die von der oberen Fläche des Ingots 10 ausgehen. Die Lichtempfangseinheit 126 beinhaltet beispielsweise einen hochempfindlichen Lichtdetektor, der Lichtenergie unter Verwendung eines photoelektrischen Effekts in elektrische Energie umwandelt, und weist zusätzlich eine Stromverstärkungsfunktion (Elektronenvervielfachung) auf. Die Lichtempfangseinheit 126 ist zum Beispiel in einem durch ein Glasrohr abgegrenzten Vakuumbereich angeordnet. Die Lichtempfangseinheit 126 empfängt Photoelektronen (Photonen) der Fluoreszenz 122, die durch die Glasröhre hindurchgegangen sind, und gibt ein elektrisches Signal aus, das die Anzahl der Fluoreszenzphotonen 122 angibt. Die von der Lichtempfangseinheit 126 empfangenen Photoelektronen der Fluoreszenz 122 erzeugen durch Kollision der Photoelektronen nacheinander Sekundärelektronen und verstärken so den Strom.
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Der Bandpassfilter 127 ist in einer Stufe vor der Lichtempfangseinheit 126 angeordnet. Der Bandpassfilter 127 lässt Licht einer vorbestimmten Wellenlänge der Fluoreszenz 122 durch, die von der oberen Fläche des Ingots 10 ausgeht, und entfernt Licht mit einer anderen Wellenlänge als der vorbestimmten Wellenlänge der Fluoreszenz 122. Selbst wenn ein Teil des Erregungslichts 121 gestreut wird und zum Beispiel in Richtung der Lichtempfangseinheit 126 geht, wird folglich das Erregungslicht 121 durch den Bandpassfilter 127 entfernt.
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Der Fluoreszenz-Reflexionsspiegel 128 reflektiert die von der oberen Fläche des Ingots 10 ausgehende Fluoreszenz 122 zu der Lichtempfangseinheit 126. Der Fluoreszenz-Reflexionsspiegel 128 ist ein sphäroidischer Spiegel, bei dem eine reflektierende Fläche 129 durch einen Teil einer gekrümmten Fläche eines Sphäroids ausgebildet ist, das durch Rotation einer Ellipse 130 mit einer sich in vertikaler Richtung erstreckenden Hauptachse 131 und einer zu der Hauptachse 131 senkrechten Nebenachse 132 um die Hauptachse 131 erhalten wird.
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Der elliptische Spiegel weist bekanntlich die Eigenschaft auf, zwei Brennpunkte zu besitzen, sodass das von einem Brennpunkt ausgehende Licht von der inneren Fläche des elliptischen Spiegels reflektiert wird und dann den anderen Brennpunkt erreicht. Der elliptische Spiegel, der bei der Ausführungsform das Sphäroid ausbildet, weist einen ersten Brennpunkt 133 und einen zweiten Brennpunkt 134 auf. Ein Teil, wo die obere Fläche des Ingots 10 mit dem Erregungslicht 121 bestrahlt wird, ist an der Position des ersten Brennpunkts 133 angeordnet. Die Lichtempfangseinheit 126 ist bei dem zweiten Brennpunkt 134 angeordnet.
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In Übereinstimmung mit einer solchen Ausführung wird die Fluoreszenz 122 aufgrund des Erregungslichts 121 von der oberen Fläche des Ingots 10 emittiert, wenn das Erregungslicht 121 auf die obere Fläche des Ingots 10 aufgebracht wird, die sich bei dem ersten Brennpunkt 133 befindet. Die Fluoreszenz 122 wird von der durch einen Teil des Sphäroids ausgebildeten reflektierenden Fläche 129 reflektiert, wird auf den zweiten Brennpunkt 134 gebündelt und wird von der am zweiten Brennpunkt 134 angeordneten Lichtempfangseinheit 126 empfangen.
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Folglich kann die von der oberen Fläche des Ingots 10 emittierte Fluoreszenz 122 über die reflektierende Fläche 129 effizient zu der Lichtempfangseinheit 126 geleitet werden, die bei dem zweiten Brennpunkt 134 angeordnet ist, und es kann ein geringerer Verlust der schwachen Fluoreszenz 122 erreicht werden. Bei der Ausführungsform ist die Lichtempfangseinheit 126 ferner an dem zweiten Brennpunkt 134 angeordnet, und daher kann die Erfassungsempfindlichkeit auch für die Fluoreszenz 122 schwacher Intensität verbessert werden.
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Die in 3 dargestellte Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 140 ist eine Einheit, die den auf der Haltefläche 111 der Halteeinheit 110 gehaltenen Ingot 10 mit einem gepulsten Laserstrahl 141 (siehe 9 und Ähnliches) einer vorgegebenen Wellenlänge bestrahlt. Ein Teil der Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 140 wird von dem distalen Ende des Stützträgers 103 unterstützt, der sich von dem oberen Endabschnitt der aufrechten Wand 102, die auf dem Vorrichtungshauptkörper 101 errichtet ist, in horizontaler Richtung erstreckt. Ein Bestrahlungsabschnitt der Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 140 ist so vorgesehen, dass er neben einem Bestrahlungsabschnitt der Fluoreszenzerfassungseinheit 120 ist.
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Die Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 140 bildet eine Abziehschicht 24 (siehe 10 und Ähnliches) aus, indem sie beispielsweise einen Brennpunkt 142 (siehe 9 und Ähnliches) des Laserstrahls 141 mit einer durch den Ingot 10 übertragungsfähigen Wellenlänge in einer Tiefe positioniert, die mit der Dicke eines aus der oberen Fläche des Ingots 10 herzustellenden Wafers 30 (siehe 11 und Ähnliches) korrespondiert, und den Laserstrahl 141 aufbringt.
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Die Bewegungseinheit 150 ist eine Einheit, welche die Halteeinheit 110 und den Brennpunkt 142 des Laserstrahls 141, der von der Laserstrahlabstrahleinheit 140 aufgebracht wird, relativ zueinander in einer XY-Richtung parallel zur Haltefläche 111 bewegt. Die Bewegungseinheit 150 umfasst eine X-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 151 und eine Y-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 152.
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Die X-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 151 ist eine Einheit, welche die Halteeinheit 110 und den Brennpunkt 142 des von der Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 140 aufgebrachten Laserstrahls 141 relativ zueinander in der X-Achsenrichtung als Bearbeitungsvorschubrichtung bewegt. Bei der Ausführungsform bewegt die X-Achsenrichtungs-Bewegungseinheit 151 die Halteeinheit 110 in der X-Achsenrichtung. Bei der Ausführungsform ist die X-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 151 an dem Vorrichtungshauptkörper 101 der Bearbeitungsvorrichtung 100 installiert. Die X-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 151 unterstützt die X-Achsenrichtung-Bewegungsplatte 113 beweglich in der X-Achsenrichtung.
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Die Y-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 152 ist eine Einheit, welche die Halteeinheit 110 und den Brennpunkt 142 des von der Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 140 aufgebrachten Laserstrahls 141 relativ zueinander in der Y-Achsenrichtung als Anstellvorschubrichtung bewegt. Bei der Ausführungsform bewegt die Y-Achsenrichtungs-Bewegungseinheit 152 die Halteeinheit 110 in der Y-Achsenrichtung. Bei der Ausführungsform ist die Y-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 152 an dem Vorrichtungshauptkörper 101 der Bearbeitungsvorrichtung 100 installiert. Die Y-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 152 unterstützt die Y-Achsenrichtung-Bewegungsplatte 114 beweglich in der Y-Achsenrichtung.
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Die X-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 151 und die Y-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 152 beinhalten zum Beispiel jeweils eine bekannte Kugelspindel, einen bekannten Schrittmotor und bekannte Führungsschienen. Die Kugelspindel ist so vorgesehen, dass sie um eine Achse drehbar ist. Der Schrittmotor dreht die Kugelspindel um die Achse. Die Führungsschienen der X-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 151 sind so vorgesehen, dass sie an der Y-Achsenrichtung-Bewegungsplatte 114 befestigt sind. Die Führungsschienen der X-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 151 unterstützen die X-Achsenrichtung-Bewegungsplatte 113 in der X-Achsenrichtung beweglich. Die Führungsschienen der Y-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 152 sind so vorgesehen, um an dem Vorrichtungshauptkörper 101 befestigt zu werden. Die Führungsschienen der Y-Achsenrichtung-Bewegungseinheit 152 unterstützen die Y-Achsenrichtung-Bewegungsplatte 114, die in der Y-Achsenrichtung beweglich ist.
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Die Bewegungseinheit 150 kann ferner eine Z-Achsenrichtung-Bewegungseinheit beinhalten, welche die Halteeinheit 110 und den Brennpunkt 142 des von der Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 140 aufgebrachten Laserstrahls 141 als Brennpunkt-Einstellrichtung relativ zueinander in der Z-Achsenrichtung bewegt. Die Z-Achsenrichtung-Bewegungseinheit bewegt einen Kondensor der Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 140 in der Z-Achsenrichtung.
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Bei der Ausführungsform ist der Bestrahlungsabschnitt der Fluoreszenzerfassungseinheit 120 so vorgesehen, dass er dem Bestrahlungsabschnitt der Laserstrahlbestrahlungseinheit 140 benachbart ist. Daher ist die Bewegungseinheit 150 auch eine Einheit, welche die Halteeinheit 110 und die Bestrahlungsposition des Erregungslichts 121, das von der Fluoreszenzerfassungseinheit 120 aufgebracht wird, relativ zueinander in der XY-Richtung parallel zu der Haltefläche 111 bewegt.
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Die Anzeigeeinheit 160 ist eine Anzeigeeinheit, die durch ein Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung oder Ähnliches ausgebildet ist. Die Anzeigeeinheit 160 zeigt beispielsweise auf einer Anzeigefläche einen Bearbeitungsbedingung-Einstellbildschirm, einen Zustand des Ingots 10, der von einer nicht dargestellten Bildgebungseinheit abgebildet wurde, einen Zustand des Bearbeitungsvorgangs, zweidimensionale Daten und dreidimensionale Daten, die durch die später zu beschreibenden Steuerungseinheit 170 erzeugt werden, und Ähnliches an. Die Bildgebungseinheit beinhaltet beispielsweise ein Mikro- und ein Makromikroskop und ist so vorgesehen, dass sie neben den Bestrahlungsabschnitten der Fluoreszenzerfassungseinheit 120 und der Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 140 ist.
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In einem Fall, in dem die Anzeigefläche der Anzeigeeinheit 160 ein Touchpanel aufweist, kann die Anzeigeeinheit 160 eine Eingabeeinheit beinhalten. Die Eingabeeinheit kann verschiedene Arten von Vorgängen empfangen, wie zum Beispiel die Registrierung von Bearbeitungsinhaltsinformationen durch Bedienpersonal und Ähnliches. Die Eingabeeinheit kann eine externe Eingabevorrichtung, wie zum Beispiel eine Tastatur, sein. Eine Information oder ein Bild, die auf der Anzeigefläche der Anzeigeeinheit 160 angezeigt wird, wird durch eine Bedienung der Eingabeeinheit oder Ähnliches geändert. Die Anzeigeeinheit 160 kann eine Benachrichtigungsvorrichtung beinhalten. Die Benachrichtigungsvorrichtung informiert das Bedienpersonal der Bearbeitungsvorrichtung 100 durch Emittieren von Tönen und/oder Licht über eine vorbestimmte Benachrichtigungsinformation. Die Benachrichtigungsvorrichtung kann eine externe Benachrichtigungsvorrichtung wie zum Beispiel ein Lautsprecher oder eine lichtemittierende Vorrichtung sein.
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Die Steuerungseinheit 170 bringt die Bearbeitungsvorrichtung 100 dazu, einen Bearbeitungsvorgang an dem Ingot 10 auszuführen, indem sie jeden der oben beschriebenen Bestandteile der Bearbeitungsvorrichtung 100 steuert. Die Steuerungseinheit 170 ist ein Computer, der eine arithmetische Verarbeitungsvorrichtung als arithmetisches Mittel, eine Speichervorrichtung zur Speicherung und eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstellenvorrichtung als Kommunikationsmittel beinhaltet.
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Die arithmetische Verarbeitungsvorrichtung beinhaltet zum Beispiel einen Mikroprozessor, wie zum Beispiel eine Central Processing Unit (CPU). Die Speichervorrichtung weist einen Speicher, wie zum Beispiel einen Read Only Memory (ROM) und einen Random Access Memory (RAM) auf. Die arithmetische Verarbeitungsvorrichtung führt verschiedene Arten von Operationen auf der Grundlage eines vorbestimmten Programms durch, das in der Speichervorrichtung gespeichert ist. Die arithmetische Verarbeitungsvorrichtung steuert die Bearbeitungsvorrichtung 100 in Übereinstimmung mit einem Ergebnis der Operation durch Ausgabe verschiedener Arten von Steuerungssignalen über die Eingabe-Ausgabe-Schnittstellenvorrichtung an die oben beschriebenen Bestandteile.
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Die Steuerungseinheit 170 veranlasst beispielsweise die Fluoreszenzerfassungseinheit 120, den Ingot 10 mit dem Erregungslicht 121 einer vorgegebenen Wellenlänge von oberhalb des durch die Halteeinheit 110 gehaltenen Ingots 10 zu bestrahlen. Die Steuerungseinheit 170 erhält beispielsweise die Anzahl der Fluoreszenzphotonen 122, die an der oberen Fläche des Ingots 10 auftritt, wobei die Fluoreszenz von der Fluoreszenzerfassungseinheit 120 erfasst wird.
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Die Steuerungseinheit 170 bringt beispielsweise die Bewegungseinheit 150 dazu, den Brennpunkt 142 des von der Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 140 aufgebrachten Laserstrahls 141 in einer Tiefe zu positionieren, die mit der Dicke eines Wafers 30 korrespondiert, der aus der oberen Fläche des von der Halteeinheit 110 gehaltenen Ingots 10 hergestellt werden soll. Die Steuerungseinheit 170 bringt beispielsweise die Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 140 dazu, den Laserstrahl 141 mit einer Wellenlänge aufzubringen, die durch den von der Halteeinheit 110 gehaltenen Ingot 10 übertragbar ist. Die Steuerungseinheit 170 bringt beispielsweise die Bewegungseinheit 150 dazu, den Brennpunkt 142 des Laserstrahls 141 und die Halteeinheit 110, die den Ingot 10 hält, relativ zueinander in der XY-Richtung zu bewegen.
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Die Steuerungseinheit 170 stellt zum Beispiel mit der Anzeigeeinheit 160 verschiedene Arten von Informationen und ein Bearbeitungsergebnis dar. Die Steuerungseinheit 170 veranlasst beispielsweise, dass die Anzeigeeinheit 160 zweidimensionale Daten anzeigt, die in einem später zu beschreibenden Speicherabschnitt 171 gespeichert sind. Die Steuerungseinheit 170 veranlasst beispielsweise, dass die Anzeigeeinheit 160 dreidimensionale Daten anzeigt, die von einem später beschriebenen 3D-Daten-Erzeugungsabschnitt 172 erzeugt werden. Zu diesem Zeitpunkt bringt die Steuerungseinheit 170 beispielsweise die Anzeigeeinheit 160 dazu, eine Grenze 25 (siehe 14) zwischen dem Facettenbereich 21 und dem Nicht-Facettenbereich 22 in dem gesamten Ingot 10 anzuzeigen. Die Steuerungseinheit 170 schließt den Speicherabschnitt 171 und den 3D-Daten-Erzeugungsabschnitt 172 ein.
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Der Speicherabschnitt 171 speichert eine Verteilung der Anzahl der Fluoreszenzphotonen 122 an der oberen Fläche des Ingots 10, dessen Fluoreszenz in der Fluoreszenzerfassungseinheit 120 erfasst wird. Zu diesem Zeitpunkt speichert der Speicherabschnitt 171 die Verteilung der Anzahl der Fluoreszenzphotonen 122 als zweidimensionale Daten in Verbindung mit XY-Koordinatenpositionen auf einer XY-Ebene parallel zu der Haltefläche 111 der Halteeinheit 110. Darüber hinaus speichert der Speicherabschnitt 171 in Verbindung mit den zweidimensionalen Daten eine Z-Koordinatenposition als eine Position in einer Höhenrichtung des Ingots 10, an der die zweidimensionalen Daten erhalten werden.
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Der Speicherabschnitt 171 legt einen Bereich, in dem die Anzahl der Photonen der in der Fluoreszenzerfassungseinheit 120 erfassten Fluoreszenz 122 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, als den Nicht-Facettenbereich 22 fest, legt einen Bereich, in dem die Anzahl der Fluoreszenzphotonen 122 kleiner als der vorbestimmte Wert ist, als den Facettenbereich 21 fest und speichert die XY-Koordinatenpositionen des Nicht-Facettenbereichs 22 und des Facettenbereichs 21.
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Der 3D-Daten-Erzeugungsabschnitt 172 erzeugt auf der Grundlage der zweidimensionalen Daten an jeder Z-Koordinatenposition des Ingots 10, wobei die zweidimensionalen Daten in dem Speicherabschnitt 171 gespeichert sind, dreidimensionale Daten, welche die Verteilung der Anzahl von Fluoreszenzphotonen 122 in dem gesamten Ingot 10 wiedergeben.
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(Ingot-Bearbeitungsverfahren)
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Nachfolgend wird ein Bearbeitungsverfahren für den Ingot 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Bearbeitungsverfahrens für den Ingot 10 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform darstellt. Das Bearbeitungsverfahren für den Ingot 10 beinhaltet einen Fluoreszenzerfassungsschritt 1, einen Speicherschritt 2, einen Laserstrahlbestrahlungsschritt 3, einen Waferherstellungsschritt 4, einen 3D-Daten-Erzeugungsschritt 5 und einen Anzeigeschritt 6. Der Fluoreszenzerfassungsschritt 1, der Speicherschritt 2, der Laserstrahlbestrahlungsschritt 3 und der Waferherstellungsschritt 4 werden wiederholt durchgeführt, während mehrere Wafer 30 aus einem Ingot 10 hergestellt werden.
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<Fluoreszenz-Erfassungsschritt 1>
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die den in 5 dargestellten Fluoreszenzerfassungsschritt 1 darstellt. Der Fluoreszenzerfassungsschritt 1 ist ein Schritt mit einem Bestrahlen des Ingots 10 mit dem Erregungslicht 121 einer vorbestimmten Wellenlänge von oberhalb des Ingots 10 und Erfassen der Anzahl der Fluoreszenzphotonen 122, die von der oberen Fläche des Ingots 10 ausgehen.
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Im Fluoreszenzerfassungsschritt 1 wird als Erstes die zweite Fläche 12 des Ingots 10 angesaugt und durch die Haltefläche 111 der Halteeinheit 110 gehalten. Als Nächstes wird die Höhe der Fluoreszenzerfassungseinheit 120 so eingestellt, dass sich der erste Brennpunkt 133 (siehe 4) der Fluoreszenzerfassungseinheit 120 bei der ersten Fläche 11 des Ingots 10 befindet, und die Halteeinheit 110 wird durch die Bewegungseinheit 150 so bewegt, dass der Bestrahlungsabschnitt der Fluoreszenzerfassungseinheit 120 einer Umfangskante der ersten Fläche 11 des Ingots 10 gegenüberliegt.
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In diesem Zustand dreht die Rotationseinheit 112 die Halteeinheit 110 mit einer vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit (zum Beispiel 900°/s) und dreht dadurch den Ingot 10 in einer vorbestimmten Richtung (in einem unteren Abschnitt der 6 dargestellte Pfeilrichtung). Wie in 6 dargestellt, wird die Halteeinheit 110 so bewegt, dass sich die Fluoreszenzerfassungseinheit 120 in einer radialen Richtung (in einem oberen Abschnitt der 6 dargestellte Pfeilrichtung) von der Umfangskante zu einem Mittelpunkt des Ingots 10 bewegt, während das Erregungslicht 121 kontinuierlich von der Fluoreszenzerfassungseinheit 120 auf die obere Fläche (erste Fläche 11) des Ingots 10 aufgebracht wird. Anschließend bewegt sich die Fluoreszenzerfassungseinheit 120 entlang einer spiralförmigen Bahn von der Umfangskante zum Mittelpunkt des Ingots 10.
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Der Fluoreszenzerfassungsschritt 1 erfasst die Anzahl der Fluoreszenzphotonen 122, die von der oberen Fläche des Ingots 10 ausgehen, und ermittelt die XY-Koordinatenpositionen der Position, die mit dem Erregungslicht 121 zum Zeitpunkt der Erfassung der Fluoreszenz 122 bestrahlt wurde.
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<Speicherschritt 2>
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7 ist ein Schaubild, das ein Beispiel für die XY-Koordinatenpositionen darstellt, an denen die Fluoreszenz 122 in dem in 5 dargestellten Fluoreszenzerfassungsschritt 1 erfasst wird. 8 ist ein Schaubild, das ein Beispiel für die zweidimensionalen Daten darstellt, die in dem in 5 dargestellten Speicherschritt 2 gespeichert werden. Der Speicherschritt 2 ist ein Schritt zum Speichern der Verteilung der Anzahl von Fluoreszenzphotonen 122 an der oberen Fläche des Ingots 10, dessen Fluoreszenz in dem Fluoreszenzerfassungsschritt 1 erfasst wird, als zweidimensionale Daten in Verbindung mit den XY-Koordinatenpositionen, und zum Speichern der Z-Koordinatenposition des Ingots 10, an der die zweidimensionalen Daten in Verbindung mit den zweidimensionalen Daten erhalten werden.
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In dem Speicherschritt 2 werden für die in 7 dargestellten Erfassungspositionen 23-1, 23-2, 23-3, 23-4 und 23-5 beispielsweise die XY-Koordinatenpositionen der jeweiligen Erfassungspositionen und die Anzahl der Photonen (Zählung pro Sekunde: cps) der an den jeweiligen Erfassungspositionen erfassten Fluoreszenz 122 als zweidimensionale Daten 173, wie in 8 dargestellt, gespeichert. Der Speicherschritt 2 speichert die Z-Koordinatenposition des Ingots 10, an der die in 8 dargestellten zweidimensionalen Daten 173 in Verbindung mit den zweidimensionalen Daten 173 in dem Speicherabschnitt 171 der Steuerungseinheit 170 erhalten werden.
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Der Speicherschritt 2 speichert in Übereinstimmung mit der Ausführungsform die XY-Koordinatenpositionen des Facettenbereichs 21 und des Nicht-Facettenbereichs 22. Der Facettenbereich 21 ist ein Bereich, in dem die Anzahl der Photonen der in dem Fluoreszenzerfassungsschritt 1 erfassten Fluoreszenz 122 kleiner als der vorgegebene Wert ist. Der Nicht-Facettenbereich 22 ist ein Bereich, in dem die Anzahl der Photonen der in dem Fluoreszenzerfassungsschritt 1 erfassten Fluoreszenz 122 gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist. Wie bei der in 7 und 8 dargestellten Ausführungsform sind in einem Fall, in dem der vorbestimmte Wert auf 4000 eingestellt ist, die Erfassungspositionen 23-3 und 23-4 in dem Facettenbereich 21 und die Erfassungspositionen 23-1, 23-2 und 23-5 in dem Nicht-Facettenbereich 22.
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<Laserstrahl-Bestrahlungsschritt 3>
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9 ist eine perspektivische Ansicht, die den in 5 dargestellten Laserstrahl-Bestrahlungsschritt 3 darstellt. 10 ist eine Seitenansicht der 9. Der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt 3 wird nach dem Speicherschritt 2 durchgeführt. Der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt 3 ist ein Schritt zum Ausbilden einer Abziehschicht 24 in einer Tiefe, die mit der Dicke eines Wafers 30 korrespondiert, der von der oberen Fläche des Ingots 10 hergestellt werden soll.
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In dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt 3 wird das Ansaugen und Halten der Seite der zweiten Fläche 12 des Ingots 10 an der Haltefläche 111 der Halteeinheit 110 von dem Fluoreszenzerfassungseinheit-Schritt 1 aus fortgesetzt. Der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt 3 positioniert als Erstes den Brennpunkt 142 des Laserstrahls 141 in einer Tiefe, die mit der Dicke eines aus der oberen Fläche des Ingots 10 herzustellenden Wafers 30 (siehe 11) korrespondiert. Der Laserstrahl 141 ist ein gepulster Laserstrahl mit einer Wellenlänge, die durch den Ingot 10 übertragbar ist. Der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt bestrahlt als Nächstes den Ingot 10 mit dem Laserstrahl 141, während der Brennpunkt 142 und der Ingot 10 relativ zueinander in der XY-Richtung bewegt werden.
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Der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt 3 trennt SiC durch das Aufbringen des gepulsten Laserstrahls 141 in Silizium (Si) und Kohlenstoff (C). Dann wird innerhalb des Ingots 10 entlang der Bearbeitungsvorschubrichtung ein modifizierter Abschnitt ausgebildet, in dem der als Nächstes aufgebrachte gepulste Laserstrahl 141 von dem zuvor ausgebildeten C absorbiert wird und SiC kettenreaktionsartig in Si und C getrennt wird, und es wird ein Riss erzeugt, der sich von dem modifizierten Abschnitt entlang der c-Ebene 19 (siehe 2) erstreckt. Der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt 3 bildet somit die Abziehschicht 24 aus, die den modifizierten Abschnitt und den Riss, der den modifizierten Abschnitt entlang der c-Ebene 19 aufweist, einschließt.
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<Waferherstellungsschritt 4>
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11 ist ein Schaubild, das einen Zustand des in 5 dargestellten Waferherstellungsschritts 4 darstellt. 12 ist ein Schaubild, das einen Zustand des in 5 dargestellten Waferherstellungsschritts 4 nach dem in 11 veranschaulichten Zustand darstellt. Der Waferherstellungsschritt 4 ist ein Schritt mit einem Trennen des Wafers 30 von dem Ingot 10 mit der Abziehschicht 24 als Ausgangspunkt, die in dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt 3 ausgebildet wurde.
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Der Waferherstellungsschritt 4 bringt durch eine Ultraschall-Oszilliereinheit 180 eine Ultraschallwelle auf den Ingot 10 auf und zieht den Wafer 30 durch eine Abzieheinheit 190 von dem Ingot 10 ab. Folglich wird ein Teil auf der ersten Fläche 11 des Ingots 10 mit der Abziehschicht 24 als Grenzfläche abgezogen, und der abgezogene Teil wird als Wafer 30 hergestellt. Die Ultraschall-Oszilliereinheit 180 schließt beispielsweise eine Ultraschall-Energieversorgung und einen aus einer piezoelektrischen Keramik oder Ähnlichem ausgebildeten Ultraschallschwinger ein, dem von der Ultraschall-Energieversorgung eine Spannung zugeführt wird.
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Der Waferherstellungsschritt 4 saugt als Erstes die Seite der zweiten Fläche 12 des Ingots 10 an und hält sie an einer Haltefläche 182 einer Halteeinheit 181. Anschließend wird der Ultraschallschwinger der Ultraschall-Oszilliereinheit 180 der ersten Fläche 11 des Ingots 10 gegenübergestellt. Anschließend wird zwischen dem Ultraschallschwinger und dem Ingot 10 Flüssigkeit 186 aus einer Flüssigkeitsversorgungseinheit 185 zugeführt.
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In diesem Zustand wird der Ultraschallschwinger durch Anlegen einer Spannung von der Ultraschall-Stromversorgung der Ultraschall-Oszilliereinheit 180 in Ultraschallschwingungen versetzt. Dabei wird eine Ultraschallschwingung mit einer der Schwingung des Ultraschallschwingers korrespondierenden Frequenz in der Flüssigkeit 186 ausgebreitet und auf den Ingot 10 aufgebracht. Wenn die Ultraschallschwingung auf die gesamte Oberfläche des Ingots 10 aufgebracht wird, wird ein Teil auf der Seite der ersten Fläche 11 des Ingots 10 mit der in dem Laserstrahl-Bestrahlungsschritt 3 ausgebildeten Abziehschicht 24 als Grenzfläche abgezogen.
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Der Waferherstellungsschritt 4 saugt als Nächstes die Seite der zweiten Fläche 12 des Ingots 10 an und hält sie an einer Haltefläche 192 einer Halteeinheit 191. Als Nächstes hält die Abzieheinheit 190 die Seite der ersten Fläche 11 des Ingots 10. Als Nächstes wird die Abzieheinheit 190 nach oben angehoben, wodurch der Ingot 10 nach oben und nach unten gezogen wird, sodass der Ingot 10 mit der Abziehschicht 24 als Grenzschicht getrennt wird. Infolgedessen wird ein abgezogener Teil auf der Seite der ersten Fläche 11 des Ingots 10 als Wafer 30 hergestellt.
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<3D-Daten-Erzeugungsschritt 5>
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13 ist ein schematisches Schaubild mehrerer Stücke zweidimensionaler Daten, die vor dem in 5 dargestellten 3D-Daten-Erzeugungsschritt gesammelt werden. 14 ist ein schematisches Schaubild dreidimensionaler Daten, die in dem in 5 dargestellten 3D-Daten-Erzeugungsschritt erzeugt werden. Der 3D-Daten-Erzeugungsschritt 5 wird durchgeführt, nachdem mehrere Wafer 30 aus dem Ingot 10 durch wiederholtes Durchführen des Fluoreszenzerfassungsschritts 1, des Speicherschritts 2, des Laserstrahlbestrahlungsschritts 3 und des Waferherstellungsschritts 4 hergestellt worden sind. Der 3D-Daten-Erzeugungsschritt 5 ist ein Schritt zum Erzeugen dreidimensionaler Daten, welche die Verteilung der Anzahl von Fluoreszenzphotonen 122 in dem gesamten Ingot 10 auf der Grundlage der zweidimensionalen Daten an jeder Z-Koordinatenposition des Ingots 10 wiedergeben, wobei die zweidimensionalen Daten in dem Speicherschritt 2 gespeichert sind.
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Wie in 13 dargestellt, erzeugt das Bearbeitungsverfahren für den Ingot 10 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform n Wafer 30-1, 30-2, 30-3, ..., 30-n, die von dem Ingot 10 abgezogen werden. In Bezug auf die n Wafer 30-1, 30-2, 30-3, ..., 30-n speichert der Speicherabschnitt 171 der Steuerungseinheit 170 Daten über die jeweiligen Z-Koordinatenpositionen und die zweidimensionalen Daten (beispielsweise die in 8 dargestellten zweidimensionalen Daten 173) im Zusammenhang miteinander.
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In dem 3D-Daten-Erzeugungsschritt 5 erzeugt der 3D-Daten-Erzeugungsabschnitt 172 der Steuerungseinheit 170 dreidimensionale Daten, welche die Verteilung der Anzahl von Fluoreszenzphotonen 122 des gesamten Ingots 10 mit den jeweiligen Z-Koordinatenpositionen der n Wafer 30-1, 30-2, 30-3, ..., 30-n und den jeweiligen damit korrespondierenden Stücken zweidimensionaler Daten wiedergeben.
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Bei der Ausführungsform speichert der Speicherabschnitt 171 in Bezug auf die n Wafer 30-1, 30-2, 30-3, ..., 30-n Daten über die XY-Koordinatenpositionen der Facettenbereiche 21-1, 21-2, 21-3, ..., 21-n die mit den jeweiligen Z-Koordinatenpositionen korrespondieren. Bei der in 14 dargestellten Ausführungsform werden dreidimensionale Daten, die eine Grenze 25 zwischen dem Facettenbereich 21 und dem Nicht-Facettenbereich 22 wiedergeben, aus den jeweiligen Z-Koordinatenpositionen der n Wafer 30-1, 30-2, 30-3, ..., 30-n und den XY-Koordinatenpositionen der Facettenbereiche 21-1, 21-2, 21-3, ..., 21-n erzeugt.
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<Anzeigeschritt 6>
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Der Anzeigeschritt 6 ist ein Schritt zur Anzeige der dreidimensionalen Daten. Bei der Ausführungsform werden die dreidimensionalen Daten auf der Anzeigefläche der Anzeigeeinheit 160 angezeigt. Im Anzeigeschritt 6 werden die dreidimensionalen Daten beispielsweise visuell als dreidimensionales Modell dargestellt. Der Anzeigeschritt 6 zeigt zum Beispiel, wie in 14 dargestellt, die Grenze zwischen dem Facettenbereich 21 und dem Nicht-Facettenbereich 22 in dem gesamten Ingot 10 als dreidimensionales Modell an.
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Wie oben beschrieben, erhält das Bearbeitungsverfahren für den Ingot 10 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform die Verteilung der Anzahl der Fluoreszenzphotonen 122 an der oberen Fläche des Ingots 10 durch Erfassen der Anzahl der Fluoreszenzphotonen 122 zu einem Zeitpunkt einer Bestrahlung der oberen Fläche des Ingots 10 mit dem Erregungslicht 121 vor dem Ausbilden einer Abziehschicht 24 zum Abziehen des Wafers 30 aus dem Ingot 10. Dann, wenn jeder der mehreren Wafer 30 wiederholt hergestellt wird, wird die Verteilung der Anzahl der Fluoreszenzphotonen 122 an der oberen Fläche des Ingots 10 erhalten. Dadurch werden die dreidimensionalen Daten erzeugt, welche die Verteilung der Photonenanzahl der Fluoreszenz 122 in dem gesamten Ingot 10 wiedergeben.
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Das Bearbeitungsverfahren für den Ingot 10 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform ermöglicht es daher, den Facettenbereich 21, der eine unterschiedliche Verunreinigungskonzentration innerhalb des Ingots 10 aufweist, zeitgleich mit dem Abschluss des Ausschneidens der mehreren Wafer 30 aus dem Ingot 10 dreidimensional zu erkennen. Damit wird der Effekt erzeugt, dass eine schnelle und angemessene Rückmeldung zu einem Kristallwachstumsprozess ermöglicht wird.
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Es ist zu erwähnen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt ist. Das heißt, die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Weise abgewandelt und ausgeführt werden, ohne von dem Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann der Laserstrahl-Bestrahlungsschritt 3 nur den Facettenbereich 21 auf der Grundlage der in dem Speicherschritt 2 gespeicherten zweidimensionalen Daten einer Bearbeitung unter verschiedenen Laserbearbeitungsbedingungen aussetzen. Beispielsweise kann die Höhe (Z-Richtungsposition) der Kondensorlinse, die den Laserstrahl 141 bündelt, zwischen dem Facettenbereich 21 und dem Nicht-Facettenbereich 22 so verändert werden, dass die Position des Brennpunkts 142 in der Dickenrichtung des Ingots 10 konstant ist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert, und sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind daher von der Erfindung umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016111143 [0002]
- JP 2014040357 [0003]
- JP 2013100217 [0003]
