DE102023200028A1

DE102023200028A1 - Substratherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102023200028A1
Application number: DE102023200028.8A
Authority: DE
Inventors: Yuki IKKU; Hayato Iga
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2023-01-03
Publication date: 2023-07-13
Also published as: US20230219256A1; TW202327782A; KR20230109557A; CN116423074A; JP2023102809A

Abstract

In einem Zustand, in dem ein Laserstrahl so gebündelt wird, dass er entlang einer Anstellrichtung eine größere Länge aufweist als entlang einer Bearbeitungsvorschubrichtung, wird in einem Werkstück eine Abziehschicht ausgebildet. In diesem Fall erstrecken sich die zu der Abziehschicht gehörenden Risse leicht entlang der Anstellrichtung. Es ist daher möglich, die relative Bewegungsstrecke (Index) zwischen einer Stelle, an welcher der Laserstrahl gebündelt wird, und dem Werkstück in einem Anstellschritt zu vergrößern. Infolgedessen ist es möglich, den Durchsatz eines Substratherstellungsverfahrens unter Verwendung des Laserstrahls zu verbessern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Substratherstellungsverfahren zur Herstellung eines Substrats aus einem Werkstück mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche auf einer der ersten Fläche gegenüberliegenden Seite.
BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
Chips von Halbleiterbauelementen werden im Allgemeinen aus einem zylindrischen Substrat hergestellt, das aus einem Halbleitermaterial, wie zum Beispiel Silizium (Si) oder Siliziumkarbid (SiC), ausgebildet ist. Das Substrat wird beispielsweise aus einem aus einem zylindrischen Halbleitermaterial ausgebildeten Ingot mit Hilfe einer Drahtsäge herausgeschnitten (siehe zum Beispiel das offengelegte japanische Patent Nr. H09-262826 ).
Eine Schnittzugabe zum Zeitpunkt des Zuschneidens des Substrats aus dem Ingot durch Verwendung der Drahtsäge beträgt jedoch in etwa 300 um und ist damit relativ groß. Außerdem werden auf der oberen Fläche des auf diese Weise zugeschnittenen Substrats winzige Unebenheiten ausgebildet, und das Substrat ist insgesamt gekrümmt (es entsteht eine Verwerfung in dem Wafer). Daher muss die obere Fläche des Substrats planarisiert werden, indem sie geläppt, geätzt und/oder poliert wird.
In diesem Fall beträgt die Menge des letztlich als Substrate verwendeten Rohmaterials im Wesentlichen 2/3 der Menge des Rohmaterials des gesamten Ingots. Das heißt, dass beim Zuschneiden der Substrate aus dem Ingot und beim Planarisieren der Substrate im Wesentlichen 1/3 der Menge des Rohmaterials des gesamten Ingots verworfen wird. Die Produktivität sinkt daher, wenn die Substrate unter Verwendung der Drahtsäge auf diese Weise hergestellt werden.
Angesichts dessen wurde die Herstellung von Substraten aus dem Ingot unter Verwendung eines Laserstrahls vorgeschlagen, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das den Ingot ausbildende Material übertragen wird (siehe zum Beispiel das offengelegte japanische Patent Nr. 2016-111143 ). Bei diesem Verfahren wird als Erstes eine relative Bewegung des Ingots und des Brennpunkts des Laserstrahls entlang einer Bearbeitungsvorschubrichtung in einem Zustand wiederholt, in dem der Brennpunkt in dem Ingot positioniert ist.
Folglich wird in jedem von mehreren Bereichen entlang der Bearbeitungsvorschubrichtung des Ingots eine Abziehschicht ausgebildet, die einen modifizierten Abschnitt, der um den Brennpunkt des Laserstrahls ausgebildet ist, und Risse beinhaltet, die sich von dem modifizierten Abschnitt erstrecken. Dann wird ein Substrat mit der Abziehschicht als Startpunkt von dem Ingot getrennt, indem eine äußere Kraft auf den Ingot aufgebracht wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In dem Fall eines Herstellens von Substraten unter Verwendung des Laserstrahls kann die Menge des verworfenen Rohmaterials im Vergleich zu dem Fall, in dem die Substrate unter Verwendung einer Drahtsäge hergestellt werden, reduziert werden. Das heißt, in dem erstgenannten Fall kann die Produktivität der Substrate im Vergleich zu dem letztgenannten Fall verbessert werden.
Andererseits ist es in dem erstgenannten Fall unmöglich oder schwierig, mehrere Substrate gleichzeitig aus dem Ingot herzustellen, während es in dem letztgenannten Fall möglich ist, mehrere Substrate gleichzeitig herzustellen, indem mehrere Drahtsägen gleichzeitig in den Ingot schneiden. Daher ist in dem erstgenannten Fall der Durchsatz oft geringer als in dem letztgenannten Fall.
Angesichts dessen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Durchsatz eines Substratherstellungsverfahrens unter Verwendung eines Laserstrahls zu verbessern.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats aus einem Werkstück mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche auf einer der ersten Fläche gegenüberliegenden Seite bereitgestellt, wobei das Substratherstellungsverfahren einen Abziehschicht-Ausbildungsschritt mit einem Ausbilden einer Abziehschicht durch Bewegen einer Stelle, an der ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge, die durch ein das Werkstück ausbildendes Material hindurchgeht, gebündelt wird, und des Werkstücks relativ zueinander entlang einer Bearbeitungsvorschubrichtung parallel zu der ersten Fläche in einem Zustand, in dem der Laserstrahl in dem Werkstück gebündelt wird, einen Anstellschritt mit einem Bewegen der Stelle, an welcher der Laserstrahl gebündelt wird, und des Werkstücks relativ zueinander entlang einer Anstellrichtung senkrecht zu der Bearbeitungsrichtung und parallel zu der ersten Fläche, und einen Trennschritt mit einem Trennen des Substrats von dem Werkstück umfasst, wobei die Abziehschicht als Startpunkt dient, nachdem der Ausbildungsschritt für die Abziehschicht und der Anstellschritt abwechselnd wiederholt wurden. Bei dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt wird der Laserstrahl so gebündelt, dass er entlang der Anstellrichtung eine Länge aufweist, die größer ist als eine Länge entlang der Bearbeitungsvorschubrichtung.
Ferner wird das Werkstück in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt vorzugsweise mit dem Laserstrahl bestrahlt, der eine Wellenfront aufweist, die durch einen Raumlichtmodulator gesteuert wird, wobei Lichtstrahlen, die auf einer mittigen Seite in einer Richtung angeordnet sind, die mit der Anstellrichtung korrespondiert, in Lichtstrahlen, die den in den Raumlichtmodulator eintretenden Laserstrahl ausbilden, in der Anstellrichtung zu beiden Endseiten der Stelle gebündelt werden, und Lichtstrahlen, die auf beiden Endseiten in der Richtung angeordnet sind, die mit der Anstellrichtung korrespondiert, in den Lichtstrahlen, die den Laserstrahl ausbilden, der in den Raumlichtmodulator eintritt, zu einer mittigen Seite in der Anstellrichtung der Stelle gebündelt werden.
Darüber hinaus wird der Laserstrahl vorzugsweise so verzweigt, dass er an jeder von mehreren in der Anstellrichtung voneinander getrennten Stellen gebündelt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Abziehschicht in dem Werkstück in einem Zustand ausgebildet, in dem der Laserstrahl so gebündelt wird, dass er entlang der Anstellrichtung in dem Werkstück eine größere Länge als eine Länge entlang der Bearbeitungsvorschubrichtung aufweist. In diesem Fall erstrecken sich die zu der Abziehschicht gehörenden Risse auf leichtere Weise entlang der Anstellrichtung.
Es ist daher möglich, eine relative Bewegungsstrecke (Index) zwischen der Stelle, an welcher der Laserstrahl gebündelt wird, und dem Werkstück in dem Anstellschritt zu vergrößern. Infolgedessen ist es möglich, den Durchsatz des Substratherstellungsverfahrens unter Verwendung des Laserstrahls zu verbessern.
Der obige und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie die Weise ihrer Umsetzung werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche, unter Bezugnahme auf die anghehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Ingots schematisch darstellt;
2 ist eine Draufsicht, die das Beispiel des Ingots schematisch darstellt;
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Substratherstellungsverfahrens schematisch darstellt;
4 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Laserbearbeitungsvorrichtung schematisch darstellt;
5A ist ein Schaubild, das eine Wellenfront eines nicht in einem Raumlichtmodulator gesteuerten Laserstrahls und eine Stelle schematisch darstellt, an welcher der Laserstrahl gebündelt wird;
5B ist ein Schaubild, das eine andere Wellenfront des in dem Raumlichtmodulator gesteuerten Laserstrahls und eine andere Stelle, an welcher der Laserstrahl gebündelt wird, schematisch darstellt;
5C ist ein Schaubild, das eine andere Wellenfront des in dem Raumlichtmodulator gesteuerten Laserstrahls und eine andere Stelle, an welcher der Laserstrahl gebündelt wird, schematisch darstellt;
6 ist eine Draufsicht, die einen Haltetisch schematisch darstellt, der den Ingot hält;
7A ist eine Draufsicht, die einen Zustand eines Beispiels eines Abziehschicht-Ausbildungsschrittes schematisch darstellt;
7B ist eine seitliche Teilschnittansicht, die den Zustand des Beispiels des Abziehschicht-Ausbildungsschritts schematisch darstellt;
8 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer Abziehschicht schematisch darstellt, die in dem Ingot in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt ausgebildet wird;
9A ist eine seitliche Teilschnittansicht, die einen Zustand eines Beispiels eines Trennschritts schematisch darstellt;
9B ist eine seitliche Teilschnittansicht, die den Zustand des Beispiels des Trennschritts der 9A schematisch darstellt;
10A ist eine seitliche Teilschnittansicht, die ein weiteres Beispiel des Trennschritts schematisch darstellt; und
10B ist eine seitliche Teilschnittansicht, die das andere Beispiel des Trennschritts der 10A schematisch darstellt.

AUSFÜHRLICHE ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines zylindrischen Ingots schematisch darstellt, der aus einkristallinem Silizium ausgebildet ist. 2 ist eine Draufsicht, in der das Beispiel des Ingots schematisch dargestellt ist. Im Übrigen stellt 1 auch Kristallebenen des einkristallinen Siliziums dar, die an den ebenen Flächen, die zu dem Ingot gehören, exponiert sind. Darüber hinaus stellt 2 auch die Kristallausrichtungen des einkristallinen Siliziums dar, aus dem der Ingot aufgebaut ist.
In einem in 1 und 2 dargestellten Ingot 11 ist auf einer kreisförmigen oberen Fläche (erste Fläche) 11a und einer kreisförmigen unteren Fläche (zweite Fläche) 11b jeweils eine spezifische Kristallebene (der Einfachheit halber wird hier angenommen, dass die spezifische Kristallebene eine Kristallebene (100) ist) exponiert, die zu Kristallebenen {100} gehören. Das heißt, in dem Ingot 11 verläuft jeweils eine Senkrechte (Kristallachse) zu der oberen Fläche 11a und der unteren Fläche 11b entlang einer Kristallausrichtung [100].
Obwohl der Ingot 11 so hergestellt wird, dass die Kristallebene (100) sowohl an der oberen Fläche 11a als auch an der unteren Fläche 11b exponiert ist, kann eine Ebene, die aufgrund eines Bearbeitungsfehlers oder Ähnlichem zu dem Zeitpunkt der Herstellung leicht zu der Kristallebene (100) geneigt ist, sowohl an der oberen Fläche 11a als auch an der unteren Fläche 11b exponiert sein. Insbesondere kann eine Ebene, die mit der Kristallebene (100) einen Winkel von 1° oder weniger ausbildet, auf der oberen Fläche 11a und der unteren Fläche 11b des Ingots 11 exponiert sein. Das heißt, die Kristallachse des Ingots 11 kann entlang einer Richtung liegen, die einen Winkel von 1° oder weniger mit der Kristallausrichtung [100] ausbildet.
Darüber hinaus ist auf einer Seitenfläche 11c des Ingots 11 eine Ausrichtungsebene 13 ausgebildet. Ein Mittelpunkt C des Ingots 11 befindet sich in einer bestimmten Kristallausrichtung (der Einfachheit halber wird hier angenommen, dass die bestimmte Kristallausrichtung eine Kristallausrichtung [011] ist), die von der Ausrichtungsebene 13 aus gesehen zu den Kristallausrichtungen <110> gehört. Das heißt, eine Kristallebene (011) des einkristallinen Siliziums ist an der Ausrichtungsebene 13 exponiert.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Substratherstellungsverfahrens zur Herstellung eines Substrats aus dem Ingot 11 als Werkstück schematisch darstellt. Kurz gesagt bildet dieses Verfahren unter Verwendung einer Laserbearbeitungsvorrichtung eine Abziehschicht in dem Ingot 11 aus und trennt anschließend das Substrat von dem Ingot 11, wobei die Abziehschicht als Startpunkt dient.
4 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Laserbearbeitungsvorrichtung schematisch darstellt, die zum Ausbilden einer Abziehschicht in dem Ingot 11 verwendet wird. Eine X-Achsenrichtung (Bearbeitungsvorschubrichtung) und eine Y-Achsenrichtung (Anstellrichtung), die in 4 dargestellt sind, sind übrigens senkrecht zueinander stehende Richtungen auf einer horizontalen Ebene, und eine Z-Achsenrichtung ist eine Richtung, die jeweils senkrecht zu der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung (vertikale Richtung) steht. Darüber hinaus sind in 4 einige Bestandteile der Laserbearbeitungsvorrichtung als Funktionsblöcke dargestellt.
Die in 4 dargestellte Laserbearbeitungsvorrichtung 2 schließt einen zylindrischen Haltetisch 4 ein. Der Haltetisch 4 weist eine kreisförmige obere Fläche (Haltefläche) auf, die größer ist als die obere Fläche 11a und die untere Fläche 11b des Ingots 11. Der Haltetisch 4 hält den Ingot 11 an der Haltefläche. Außerdem ist auf der Haltefläche eine nicht dargestellte, zylindrische, poröse Platte exponiert.
Außerdem steht diese poröse Platte über einen in dem Haltetisch 4 vorgesehenen Strömungsdurchgang oder Ähnliches mit einer nicht dargestellten Saugquelle, wie zum Beispiel einem Ejektor, in Verbindung. Wenn die Saugquelle in Betrieb ist, entsteht in einem Raum in der Nähe der Haltefläche des Haltetisches 4 ein Unterdruck. Folglich kann beispielsweise der auf der Haltefläche platzierte Ingot 11 von dem Haltetisch 4 gehalten werden.
Außerdem ist oberhalb des Haltetisches 4 eine Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 vorgesehen. Diese Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 beinhaltet einen Laseroszillator 8. Dieser Laseroszillator 8 weist beispielsweise Neodym-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat (Nd:YAG) oder Ähnliches als Lasermedium auf und bringt einen gepulsten Laserstrahl LB mit einer Wellenlänge (zum Beispiel 1064 nm) auf, die durch ein Material (einkristallines Silizium) übertragen wird, aus dem der Ingot 11 aufgebaut ist.
Dieser Laserstrahl LB tritt in einen Raumlichtmodulator 10 ein, der ein Flüssigkristall-Phasensteuerungselement beinhaltet, das allgemein als Flüssigkristall auf Silizium (LCoS) bezeichnet wird. In dem Raumlichtmodulator 10 wird der Laserstrahl LB, der in den Raumlichtmodulator 10 eingetreten ist, dann so verzweigt, dass er mehrere in der Y-Achsenrichtung voneinander getrennte Laserstrahlen LB ausbildet.
Außerdem wird in dem Raumlichtmodulator 10 die Wellenfront des Laserstrahls LB so gesteuert, dass eine Länge entlang der Y-Achsenrichtung einer Stelle, an der jeder verzweigte Laserstrahl LB gebündelt wird, größer ist als eine Länge entlang der X-Achsenrichtung der Stelle.
5A ist ein Schaubild, das eine Wellenfront des in dem Raumlichtmodulator 10 nicht gesteuerten Laserstrahls LB und eine Stelle schematisch darstellt, an welcher der Laserstrahl LB gebündelt wird. Darüber hinaus ist in 5B und 5C jeweils ein Schaubild dargestellt, das eine Wellenfront des in dem Raumlichtmodulator 10 gesteuerten Laserstrahls LB und eine Stelle schematisch zeigt, an welcher der Laserstrahl LB gebündelt wird.
Der Raumlichtmodulator 10 steuert beispielsweise die Wellenfront des Laserstrahls LB so, dass eine in 5B dargestellte Wellenfront WF2 oder eine in 5C dargestellte Wellenfront WF3 erreicht wird, wobei die Wellenfront WF2 oder die Wellenfront WF3 eine größere Länge entlang der Y-Achsenrichtung aufweist als eine in 5A dargestellte Wellenfront WF1. In diesem Fall, wenn der Ingot 11 mit dem Laserstrahl LB bestrahlt wird, erstrecken sich die Risse, die zu der in dem Ingot 11 ausgebildeten Abziehschicht gehören, auf leichte Weise entlang der Y-Achsenrichtung. Dadurch ist es möglich, eine relative Bewegungsstrecke (Index) zwischen der Stelle, an welcher der Laserstrahl LB gebündelt wird, und dem Ingot 11 in einem später beschriebenen Anstellschritt (S2) zu vergrößern.
Ferner werden in einem Fall, in dem die Wellenfront des Laserstrahls LB die in 5C dargestellte Wellenfront WF3 ist, Lichtstrahlen, die sich in der Y-Achsenrichtung auf einer mittleren Seite befinden, in Lichtstrahlen, die den Laserstrahl LB ausbilden, zu beiden Endseiten hin gebündelt, und an beiden Endseiten angeordnete Lichtstrahlen werden zu der mittleren Seite hin gebündelt. In diesem Fall wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass der Laserstrahl LB in mehreren in Z-Achsenrichtung voneinander getrennten Bereichen aufgrund eines Astigmatismus-Effekts gebündelt wird. Dadurch ist es möglich, einen Anstieg der Dicke (Länge entlang der Z-Achsenrichtung) der in dem Ingot 11 ausgebildeten Abziehschicht zu unterdrücken, indem der Ingot 11 mit dem Laserstrahl LB bestrahlt wird, und somit die Produktivität des Substrats zu verbessern.
Im Übrigen kann der Laserstrahl LB, dessen Wellenfront in dem Raumlichtmodulator 10 gesteuert wird, von einem später beschriebenen Spiegel 12 oder Ähnlichem reflektiert und dann gebündelt werden, bevor er auf den Ingot 11 aufgebracht wird. In diesem Fall kann die Wellenfront des Laserstrahls LB in dem Raumlichtmodulator 10 so gesteuert werden, dass die in 5C dargestellte Wellenfront WF3 entsteht, nachdem der Laserstrahl LB reflektiert wurde.
Das heißt, der Raumlichtmodulator 10 kann die Wellenfront des Laserstrahls LB so steuern, dass Lichtstrahlen, die in einer Richtung auf der mittleren Seite angeordnet sind, die mit der Y-Achsenrichtung korrespondiert (eine Richtung, die nach der Reflexion des Laserstrahls LB parallel zu der Y-Achsenrichtung ist), in der Y-Achsenrichtung zu beiden Endseiten gebündelt werden und dass Lichtstrahlen, die auf beiden Endseiten angeordnet sind, in der Y-Achsenrichtung zu der mittleren Seite gebündelt werden.
Dann wird der Laserstrahl LB, dessen Wellenfront in dem Raumlichtmodulator 10 gesteuert wird, von dem Spiegel 12 reflektiert und zu einem Bestrahlungskopf 14 geführt. Dieser Bestrahlungskopf 14 nimmt eine nicht dargestellte Kondensorlinse oder Ähnliches auf, die den Laserstrahl LB bündelt. Dann wird der von der Kondensorlinse gebündelte Laserstrahl LB auf die Halteflächenseite des Haltetisches 4 aufgebracht.
Ferner ist der Bestrahlungskopf 14 der Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 mit einem nicht dargestellten Bewegungsmechanismus verbunden. Der Bewegungsmechanismus beinhaltet beispielsweise eine Kugelspindel oder Ähnliches und bewegt den Bestrahlungskopf 14 entlang der X-Achsenrichtung, in der Y-Achsenrichtung und/oder in der Z-Achsenrichtung. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 2 wird eine Position (Koordinaten) in der X-Achsenrichtung, der Y-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung der Stelle, an welcher der von dem Bestrahlungskopf 14 aufgebrachte Laserstrahl LB gebündelt wird, durch Betätigung des Bewegungsmechanismus eingestellt.
Wenn in der Laserbearbeitungsvorrichtung 2 eine Abziehschicht in einem gesamten Bereich des Ingots 11 ausgebildet werden soll, hält der Haltetisch 4 den Ingot 11 als Erstes in einem Zustand, in dem die obere Fläche 11a nach oben gewandt ist. 6 ist eine Draufsicht, die den Haltetisch 4 schematisch darstellt, der den Ingot 11 hält.
Der Ingot 11 wird beispielsweise in einem Zustand an dem Haltetisch 4 gehalten, in dem ein Winkel, den eine Richtung von der Ausrichtungsebene 13 zu dem Mittelpunkt C des Ingots 11 (Kristallausrichtung [011]) in Bezug auf sowohl die X-Achsenrichtung als auch die Y-Achsenrichtung ausbildet, 45° beträgt. Das heißt, der Ingot 11 wird zum Beispiel in einem Zustand an dem Haltetisch 4 gehalten, in dem eine Kristallausrichtung [010] parallel zu der X-Achsenrichtung und eine Kristallausrichtung [001] parallel zu der Y-Achsenrichtung ist.
Als Nächstes wird eine Abziehschicht in einem Bereich auf einer Endseite in der Y-Achsenrichtung in dem Ingot 11 ausgebildet. Insbesondere wird als Erstes der Bestrahlungskopf 14 so positioniert, dass in Draufsicht von dem Bestrahlungskopf 14 der Laserbestrahlungseinheit 6 aus gesehen, der Bereich in der X-Achsenrichtung positioniert ist. Anschließend wird der Bestrahlungskopf 14 so angehoben oder abgesenkt, dass die Stelle, an welcher der von dem Bestrahlungskopf 14 aufgebrachte Laserstrahl LB gebündelt wird, auf einer Höhe liegt, die mit dem Inneren des Ingots 11 korrespondiert.
Im Übrigen werden von dem Bestrahlungskopf 14 mehrere Laserstrahlen LB aufgebracht, die in der Y-Achsenrichtung voneinander getrennt sind. Dann werden die von dem Bestrahlungskopf 14 aufgebrachten Laserstrahlen LB an mehreren in der Y-Achsenrichtung voneinander getrennten Stellen (zum Beispiel acht Stellen) gebündelt. Außerdem ist die Länge der Stellen, an denen die verzweigten Laserstrahlen LB gebündelt werden, entlang der Y-Achsenrichtung größer als die Länge entlang der X-Achsenrichtung.
Als Nächstes wird eine Abziehschicht ausgebildet, indem die Stellen, an denen die Laserstrahlen LB gebündelt sind, und der Ingot 11 relativ zueinander entlang der X-Achsenrichtung bewegt werden (Abziehschicht-Ausbildungsschritt: S1). 7A ist eine Draufsicht, die einen Zustand eines Beispiels des Abziehschicht-Ausbildungsschritts (S1) schematisch darstellt. 7B ist eine seitliche Teilschnittansicht, die den Zustand des Beispiels des Abziehschicht-Ausbildungsschritts (S1) schematisch darstellt. 8 ist eine Schnittansicht, welche die Abziehschicht schematisch darstellt, die bei dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S1) in dem Ingot 11 ausgebildet wird.
Bei diesem Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S1) wird der Bestrahlungskopf 14 so bewegt, dass er in Draufsicht in der X-Achsenrichtung von einem Ende zu dem anderen Ende des Ingots 11 gelangt, während jeder verzweigte Laserstrahl LB von dem Bestrahlungskopf 14 auf den Haltetisch 4 aufgebracht wird (siehe 7A und 7B).
Das heißt, die Stellen, an denen die Laserstrahlen LB gebündelt werden, und der Ingot 11 werden relativ zueinander entlang der X-Achsenrichtung in einem Zustand bewegt, in dem sich die Stellen, an denen die Laserstrahlen LB gebündelt werden, in dem Ingot 11 angeordnet sind. Folglich werden um die Stellen, an denen die jeweiligen verzweigten Laserstrahlen LB gebündelt werden, modifizierte Abschnitte 15a ausgebildet, in denen die Kristallstruktur des einkristallinen Siliziums gestört ist und deren Länge in der Y-Achsenrichtung größer ist als die Länge in der X-Achsenrichtung.
Wenn sich dann die modifizierten Abschnitte 15a in dem Ingot 11 ausbilden, erweitert sich das Volumen des Ingots 11, und es tritt eine innere Spannung in dem Ingot 11 auf. Diese innere Spannung wird durch Risse 15b abgebaut, die sich von den modifizierten Abschnitten 15a erstrecken. Infolgedessen wird in dem Ingot 11 eine Abziehschicht 15 ausgebildet, die mehrere modifizierte Abschnitte 15a und die Risse 15b beinhaltet, die sich aus jedem der mehreren modifizierten Abschnitte 15a entwickeln.
Als Nächstes werden die Stellen, an denen die jeweiligen verzweigten Laserstrahlen LB gebündelt werden, und der Ingot 11 relativ zueinander entlang der Y-Achsenrichtung bewegt (Anstellschritt: S2). Insbesondere wird der Bestrahlungskopf 14 entlang der Y-Achsenrichtung so bewegt, dass die Bewegungsstrecke (Index) des Bestrahlungskopfes 14 länger ist als eine Breite entlang der Y-Achsenrichtung der Abziehschicht 15. Anschließend wird der oben beschriebene Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S1) erneut ausgeführt.
Infolgedessen werden in dem Ingot 11 zwei Abziehschichten 15 ausgebildet, die in der Y-Achsenrichtung voneinander getrennt und parallel zueinander sind. Außerdem werden der Anstellschritt (S2) und der Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S1) wiederholt durchgeführt, bis eine Abziehschicht 15 in einem Bereich an der anderen Endseite in der Y-Achsenrichtung in dem Ingot 11 ausgebildet ist.
Das heißt, der Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S1) und der Anstellschritt (S2) werden wiederholt abwechselnd durchgeführt, um Abziehschichten 15 von dem Bereich auf der einen Endseite bis zu dem Bereich auf der anderen Endseite (über einen gesamten Bereich) in der Y-Achsenrichtung in dem Ingot 11 auszubilden. Nachdem die Abziehschichten 15 über den gesamten Bereich des Ingots 11 ausgebildet sind (Schritt (S3): JA), wird das Substrat von dem Ingot 11 getrennt, wobei die Abziehschichten 15 als Startpunkt dienen (Trennschritt: S4).
9A und 9B sind jeweils eine seitliche Teilschnittansicht, die einen Zustand eines Beispiels des Trennschritts (S4) schematisch darstellt. Der Trennschritt (S4) wird zum Beispiel in einer in 9A und 9B dargestellten Trennvorrichtung 18 ausgeführt. Die Trennvorrichtung 18 schließt einen Haltetisch 20 ein, der den Ingot 11 hält, in dem die Abziehschichten 15 ausgebildet sind.
Der Haltetisch 20 weist eine kreisförmige obere Fläche (Haltefläche) auf. Eine nicht dargestellte, poröse Platte ist an der Haltefläche exponiert. Außerdem steht die poröse Platte mit einer nicht dargestellten Saugquelle, wie zum Beispiel einer Vakuumpumpe, über einen in dem Haltetisch 20 vorgesehenen Strömungsdurchgang oder Ähnliches in Verbindung. Wenn die Saugquelle betrieben wird, entsteht in einem Raum in der Nähe der Haltefläche des Haltetisches 20 ein Unterdruck.
Außerdem ist oberhalb des Haltetisches 20 eine Trenneinheit 22 vorgesehen. Die Trenneinheit 22 weist ein zylindrisches Stützelement 24 auf. Ein nicht dargestellter, kugelspindelartiger Hebe- und Senkmechanismus und eine Rotationsantriebsquelle, wie zum Beispiel ein Motor, sind mit einem oberen Abschnitt des Stützelements 24 verbunden. Die Trenneinheit 22 wird durch Betätigung des Hebe- und Senkmechanismus angehoben oder abgesenkt. Außerdem wird das Stützelement 24 durch Betätigung der Rotationsantriebsquelle um eine in etwa gerade Line als Rotationsachse gedreht, die durch den Mittelpunkt des Stützelements 24 verläuft und sich in einer Richtung senkrecht zu der Haltefläche des Haltetischs 20 befindet.
Zudem ist ein unterer Endabschnitt des Stützelements 24 im Mittelpunkt eines oberen Abschnitts an der scheibenförmigen Basis 26 befestigt. Mehrere bewegbare Elemente 28 sind an der unteren Seite eines Randbereichs der Basis 26 in im Wesentlichen gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung der Basis 26 vorgesehen. Die bewegbaren Elemente 28 schließen jeweils einen plattenförmigen aufgerichteten Abschnitt 28a ein, der sich von der unteren Fläche der Basis 26 nach unten erstreckt.
Obere Endabschnitte der aufgerichteten Teile 28a sind mit einem Aktuator, wie zum Beispiel einem Pneumatikzylinder, verbunden, der zu der Basis 26 gehört. Die bewegbaren Elemente 28 werden durch die Betätigung des Aktuators entlang der radialen Richtung der Basis 26 bewegt. Darüber hinaus sind die Innenflächen der unteren Endabschnitte der aufgerichteten Abschnitte 28a jeweils mit einem plattenförmigen Keilabschnitt 28b versehen, der sich in Richtung des Mittelpunkts der Basis 26 erstreckt und dessen Dicke in Richtung seines distalen Endes abnimmt.
In der Trennvorrichtung 18 wird der Trennschritt (S4) zum Beispiel in der folgenden Reihenfolge ausgeführt. Insbesondere wird als Erstes der Ingot 11 so auf dem Haltetisch 20 platziert, dass der Mittelpunkt der unteren Fläche 11b des Ingots 11, in dem die Abziehschichten 15 ausgebildet sind, und der Mittelpunkt der Haltefläche des Haltetischs 20 miteinander übereinstimmen.
Anschließend wird die Saugquelle, die mit der an der Haltefläche exponierten, porösen Platte in Verbindung steht, so betätigt, dass der Ingot 11 von dem Haltetisch 20 gehalten wird. Als Nächstes wird der Aktuator betätigt, um jedes der mehreren bewegbaren Elemente 28 in einer radialen Richtung der Basis 26 auf der Außenseite zu positionieren.
Als Nächstes wird der Hebe- und Senkmechanismus betätigt, um das distale Ende des Keilabschnitts 28b jedes der mehreren bewegbaren Elemente 28 in einer Höhe zu positionieren, die mit den in dem Ingot 11 ausgebildeten Abziehschichten 15 korrespondiert. Als Nächstes wird der Aktuator betätigt, um die Keilabschnitte 28b in die Seitenfläche 11c des Ingots 11 zu treiben (siehe 9A). Als Nächstes wird die Rotationsantriebsquelle betätigt, um die in die Seitenfläche 11c des Ingots 11 getriebenen Keilabschnitte 28b zu drehen.
Als Nächstes wird der Hebe- und Senkmechanismus betätigt, um die Keilabschnitte 28b anzuheben (siehe 9B). Nachdem die Keilabschnitte 28b in die Seitenfläche 11c des Ingots 11 getrieben und wie oben beschrieben gedreht wurden, werden die Keilabschnitte 28b angehoben. Die Risse 15b, die zu den Abziehschichten 15 gehören, erstrecken sich dadurch weiter. Infolgedessen werden die Seite der oberen Fläche 11a und die Seite der unteren Fläche 11b des Ingots 11 voneinander getrennt. Das heißt, aus dem Ingot 11 mit den Abziehschichten 15 als Startpunkt wird ein Substrat 17 hergestellt.
Im Übrigen müssen die Keilabschnitte 28b nicht gedreht werden, wenn die Seite der oberen Fläche 11a und die Seite der unteren Fläche 11b des Ingot 11 zu einem Zeitpunkt voneinander getrennt werden, zu dem die Keilabschnitte 28b in die Seitenfläche 11c des Ingots 11 getrieben werden. Darüber hinaus können die Keilabschnitte 28b in einem drehenden Zustand in die Seitenfläche 11c des Ingots 11 getrieben werden, indem der Aktuator und die Rotationsantriebsquelle gleichzeitig betätigt werden.
Das oben beschriebene Substratherstellungsverfahren bildet die Abziehschichten 15 in dem Ingot 11 in einem Zustand aus, in dem die Laserstrahlen LB so gebündelt werden, dass ihre Länge in der Y-Achsenrichtung größer ist als ihre Länge in der X-Achsenrichtung. In diesem Fall erstrecken sich die zu den Abziehschichten 15 gehörenden Risse 15b auf einfache Weise in der Y-Achsenrichtung.
Es ist daher möglich, die relative Bewegungsstrecke (Index) zwischen den Stellen, an denen die Laserstrahlen LB gebündelt werden, und dem Ingot 11 während des Anstellschritts (S2) zu vergrößern. Infolgedessen ist es möglich, den Durchsatz des Verfahrens zur Herstellung des Substrats 17 unter Verwendung der Laserstrahlen LB zu verbessern.
Darüber hinaus bildet das oben beschriebene Substratherstellungsverfahren die Abziehschichten 15 aus, indem die Stellen, an denen die mehreren Laserstrahlen LB, die in der Y-Achsenrichtung (Kristallausrichtung [001]) voneinander getrennt sind, jeweils gebündelt werden, und der Ingot 11 in der X-Achsenrichtung (Kristallausrichtung [010]) relativ zueinander bewegt werden. In diesem Fall kann die Menge an Rohmaterial, die bei der Herstellung des Substrats 17 aus dem Ingot 11 verworfen wird, reduziert und damit die Produktivität des Substrats 17 verbessert werden.
Dieser Punkt wird im Folgenden im Detail beschrieben. Erstens spaltet sich einkristallines Silizium im Allgemeinen am leichtesten in einer bestimmten Kristallebene, die zu den Kristallebenen {111} gehört, und am zweitleichtesten in einer bestimmten Kristallebene, die zu den Kristallebenen {110} gehört. Wenn die modifizierten Abschnitte entlang einer spezifischen Kristallausrichtung (zum Beispiel einer Kristallausrichtung [011]) ausgebildet werden, die beispielsweise zu den Kristallausrichtungen <110> des den Ingot 11 ausbildenden einkristallinen Siliziums gehören, treten daher viele Risse auf, die sich von den modifizierten Abschnitten entlang der spezifischen, zu den Kristallebenen {111} gehörenden Kristallebene erstrecken.
Wenn andererseits mehrere modifizierte Abschnitte in einem Bereich entlang einer spezifischen Kristallausrichtung ausgebildet werden, die zu den Kristallorientierungen <100> des einkristallinen Siliziums gehören, sodass sie entlang einer Richtung senkrecht zu einer Richtung angeordnet sind, in der sich der Bereich in der Draufsicht erstreckt, treten viele Risse auf, die sich von jedem der mehreren modifizierten Abschnitte entlang einer Kristallebene unter den Kristallebenen {N10} (N ist eine natürliche Zahl gleich oder kleiner als 10) parallel zu der Richtung erstrecken, in der sich der Bereich erstreckt.
Wenn beispielsweise wie bei dem oben beschriebenen Substratherstellungsverfahren mehrere modifizierte Abschnitte 15a in einem Bereich entlang der Kristallausrichtung [010] ausgebildet werden, sodass sie entlang der Kristallausrichtung [001] angeordnet sind, werden Risse vermehrt, die sich von jedem der mehreren modifizierten Abschnitte 15a entlang einer zu der Kristallausrichtung [010] parallelen Kristallebene unter den Kristallebenen {N10} erstrecken (N ist eine natürliche Zahl gleich oder kleiner als 10).
Insbesondere wenn mehrere modifizierte Abschnitte 15a ausgebildet werden, erstrecken sich die Risse in den folgenden Kristallebenen. $(101), (201), (301), (401), (501), (601), (701), (801), (901), (\underline{10} 01)$
$(\bar{1} 01), (\bar{2} 01), (\bar{3} 01), (\bar{4} 01), (\bar{5} 01), (\bar{6} 01), (\bar{7} 01), (\bar{8} 01), (\bar{9} 01), (\bar{\underline{10}} 01)$
Dann ist ein Winkel, den die an der oberen Fläche 11a und der unteren Fläche 11b des Ingots 11 exponierte Kristallebene (100) unter den Kristallebenen {N10} in Bezug auf eine zu der Kristallausrichtung [010] parallele Kristallebene ausbildet, gleich oder kleiner als 45°. Andererseits ist ein Winkel, den die Kristallebene (100) in Bezug auf die spezifische, zu den Kristallebenen {111} gehörende Kristallebene ausbildet, ungefähr 54,7°.
Daher sind die Abziehschichten 15 in dem oben beschriebenen Substratherstellungsverfahren tendenziell breit und dünn im Vergleich zu einem Fall, in dem mehrere modifizierte Abschnitte in einem Bereich entlang der Kristallausrichtung [011] des einkristallinen Siliziums ausgebildet sind, sodass sie in der Draufsicht entlang einer Richtung senkrecht zu einer Richtung, in die sich dieser Bereich erstreckt, angeordnet sind. Infolgedessen kann das oben beschriebene Substratherstellungsverfahren die Menge an Rohmaterial, die bei der Herstellung des Substrats 17 aus dem Ingot 11 verworfen wird, reduzieren und somit die Produktivität des Substrats 17 verbessern.
Es ist anzumerken, dass das oben beschriebene Substratherstellungsverfahren ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, und dass die vorliegende Erfindung nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt ist. Zum Beispiel ist der Ingot, der bei der vorliegenden Erfindung zur Herstellung des Substrats verwendet wird, nicht auf den in 1 und 2 dargestellten Ingot 11 oder Ähnliches beschränkt. Insbesondere kann bei der vorliegenden Erfindung ein Substrat aus einem aus einkristallinem Silizium ausgebildeten Ingot hergestellt werden, bei dem an der oberen Fläche und der unteren Fläche jeweils eine nicht zu den Kristallebenen {100} gehörende Kristallebene exponiert ist.
Darüber hinaus kann bei der vorliegenden Erfindung ein Substrat aus einem zylindrischen Ingot hergestellt werden, der eine in seiner Seitenfläche ausgebildete Kerbe aufweist. Alternativ kann bei der vorliegenden Erfindung ein Substrat aus einem zylindrischen Ingot hergestellt werden, der weder eine Ausrichtungsebene noch eine in einer Seitenfläche davon ausgebildete Kerbe aufweist. Darüber hinaus kann bei der vorliegenden Erfindung ein Substrat aus einem zylindrischen Ingot hergestellt werden, der aus einem anderen Halbleitermaterial als Silizium, wie zum Beispiel Siliziumkarbid, ausgebildet ist.
Darüber hinaus ist die Struktur der bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Laserbearbeitungsvorrichtung nicht auf die oben beschriebene Struktur der Laserbearbeitungsvorrichtung 2 beschränkt. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung ausgeführt werden, indem eine Laserbearbeitungsvorrichtung verwendet wird, die mit einem Bewegungsmechanismus versehen ist, der den Haltetisch 4 jeweils entlang der X-Achsenrichtung, der Y-Achsenrichtung und/oder der Z-Achsenrichtung bewegt.
Das heißt, bei der vorliegenden Erfindung reicht es aus, wenn sich der Haltetisch 4, der den Ingot 11 hält, und der Bestrahlungskopf 14 der Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 6, der die Laserstrahlen LB aufbringt, jeweils relativ zueinander entlang der X-Achsenrichtung, der Y-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung bewegen können, und es gibt keine Beschränkung der Struktur für die Relativbewegung.
Darüber hinaus können bei der vorliegenden Erfindung der Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S1) und der Anstellrichtung-Anstellschritt (S2) wiederholt durchgeführt werden, nachdem die Abziehschichten 15 in der Y-Achsenrichtung von dem Bereich auf einer Endseite zu dem Bereich auf der anderen Endseite (über die gesamte Fläche) in dem Ingot 11 ausgebildet worden sind (Schritt S3: JA). Das heißt, die Laserstrahlen LB können erneut aufgebracht werden, um in dem Ingot 11, in dem die Abziehschichten 15 bereits ausgebildet sind, in der Y-Achsenrichtung von dem Bereich auf einer Endseite zu dem Bereich auf der anderen Endseite Abziehschichten 15 auszubilden.
Darüber hinaus kann bei der vorliegenden Erfindung der Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S1) nach dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S1) und vor dem Anstellschritt (S2) erneut ausgeführt werden. Das heißt, die Laserstrahlen LB können erneut aufgebracht werden, um Abziehschichten 15 in einem linearen Bereich in dem Ingot 11 auszubilden, in dem die Abziehschichten 15 bereits ausgebildet sind.
In einem Fall, in dem der Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S1) also erneut für den Bereich ausgeführt wird, in dem die Abziehschichten 15 bereits ausgebildet sind, werden die jeweiligen Dichten der modifizierten Abschnitte 15a und der Risse 15b, die zu den bereits ausgebildeten Abziehschichten 15 gehören, erhöht. Dies erleichtert in dem Trennschritt (S4) die Trennung des Substrats 17 von dem Ingot 11.
Außerdem erstrecken sich in diesem Fall die zu den Abziehschichten 15 gehörenden Risse 15b weiter, sodass die Länge (Breite) entlang der Y-Achsenrichtung der Abziehschichten 15 vergrößert wird. Daher ist es in diesem Fall möglich, die Bewegungsstrecke (Index) des Bestrahlungskopfes 14 der Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 in dem Anstellschritt (S2) zu verlängern.
Darüber hinaus müssen bei der vorliegenden Erfindung in einem Fall, in dem die zu den Abziehschichten 15 gehörenden Risse 15b in dem Trennschritt (S4) erweitert werden können, die Abziehschichten 15 in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S2) nicht über die gesamte Fläche des Ingots 11 ausgebildet werden. Zum Beispiel müssen in einem Fall, in dem die Risse 15b in einem Bereich in der Nähe der Seitenfläche 11c des Ingots 11 erweitert werden können, indem der Abziehschritt (S4) unter Verwendung der Abziehvorrichtung 18 durchgeführt wird, die Abziehschichten 15 in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S2) in einem Teil oder in dem gesamten Bereich in der Nähe der Seitenfläche 11c des Ingots 11 nicht ausbildet werden.
Darüber hinaus kann der Trennschritt (S4) der vorliegenden Erfindung durch Verwendung einer anderen Vorrichtung als der in 9A und 9B dargestellten Trennvorrichtung 18 ausgeführt werden. 10A und 10B sind seitliche Teilschnittansichten, die ein Beispiel des Trennschritts (S4) schematisch darstellen, der durch Verwendung einer anderen Vorrichtung als die Trennvorrichtung 18 ausgeführt wird.
Eine in 10A und 10B dargestellte Trennvorrichtung 30 schließt einen Haltetisch 32 ein, der den Ingot 11 hält, in dem die Abziehschichten 15 ausgebildet sind. Der Haltetisch 32 weist eine kreisförmige obere Fläche (Haltefläche) auf. An der Haltefläche ist eine (nicht dargestellte) poröse Platte exponiert.
Außerdem steht die poröse Platte mit einer nicht dargestellten Saugquelle, wie zum Beispiel einer Vakuumpumpe, über einen Strömungsdurchgang, der in dem Haltetisch 32 vorgesehen ist, oder Ähnliches in Verbindung. Wenn die Saugquelle betrieben wird, entsteht daher in einem Raum in der Nähe der Haltefläche des Haltetischs 32 ein Unterdruck.
Außerdem ist oberhalb des Haltetisches 32 eine Trenneinheit 34 vorgesehen. Die Trenneinheit 34 weist ein zylindrisches Stützelement 36 auf. An einem oberen Abschnitt des Stützelements 36 ist zum Beispiel ein nicht dargestellter, kugelspindelartiger Hebe- und Senkmechanismus angebracht. Die Trenneinheit 34 wird durch Betätigung des Hebe- und Senkmechanismus angehoben oder abgesenkt.
Darüber hinaus ist ein unterer Endabschnitt des Stützelements 36 an dem Mittelpunkt eines oberen Abschnitts einer scheibenförmigen Saugplatte 38 befestigt. Mehrere Saugöffnungen sind in der unteren Fläche der Saugplatte 38 ausgebildet. Jeder der mehreren Saugöffnungen steht mit einer nicht dargestellten Saugquelle, wie zum Beispiel einer Vakuumpumpe, über einen in der Saugplatte 38 vorgesehenen Strömungsdurchgang oder Ähnliches in Verbindung. Wenn die Saugquelle betrieben wird, entsteht daher ein Unterdruck in einem Raum in der Nähe der unteren Fläche der Saugplatte 38.
In der Trennvorrichtung 30 wird der Trennschritt (S4) zum Beispiel in der folgenden Reihenfolge ausgeführt. Insbesondere wird als Erstes der Ingot 11 so auf dem Haltetisch 32 platziert, dass der Mittelpunkt der unteren Fläche 11b des Ingots 11, in der die Abziehschichten 15 ausgebildet sind, und der Mittelpunkt der Haltefläche des Haltetisches 32 miteinander übereinstimmen.
Als Nächstes wird die Saugquelle, die mit der an der Haltefläche exponierten porösen Platte in Verbindung steht, so betätigt, dass der Ingot 11 von dem Haltetisch 32 gehalten wird. Als Nächstes wird die Trenneinheit 34 durch Betätigung des Hebe- und Senkmechanismus abgesenkt, sodass die untere Fläche der Saugplatte 38 mit der oberen Fläche 11a des Ingots 11 in Kontakt kommt.
Als Nächstes wird die Saugquelle, die mit den mehreren Saugöffnungen in Verbindung steht, so betätigt, dass die Seite der oberen Fläche 11a des Ingots 11 über die mehreren in der Saugplatte 38 ausgebildeten Saugöffnungen angesaugt wird (siehe 10A). Anschließend wird die Trenneinheit 34 durch Betätigung des Hebe- und Senkmechanismus angehoben, sodass die Saugplatte 38 von dem Haltetisch 32 getrennt wird (siehe 10B) .
Zu diesem Zeitpunkt wirkt eine nach oben gerichtete Kraft auf die Seite der oberen Fläche 11a des Ingots 11, deren Seite der oberen Fläche 11a über die mehreren in der Saugplatte 38 ausgebildeten Saugöffnungen angesaugt wird. Infolgedessen erstrecken sich die zu den Abziehschichten 15 gehörenden Risse 15b weiter, und die Seite der oberen Fläche 11a und die Seite der unteren Fläche 11b des Ingots 11 werden voneinander getrennt. Das heißt, aus dem Ingot 11 wird mit den Abziehschichten 15 als Startpunkt ein Substrat 17 hergestellt.
Darüber hinaus kann in dem Trennschritt (S4) der vorliegenden Erfindung vor der Trennung der Seite der oberen Fläche 11a und der Seite der unteren Fläche 11b des Ingots 11 eine Ultraschallwelle auf die Seite der oberen Fläche 11a des Ingots 11 aufgebracht werden. In diesem Fall erstrecken sich die zu den Abziehschichten 15 gehörenden Risse 15b weiter, wodurch die Trennung der Seite der oberen Fläche 11a und der Seite der unteren Fläche 11b des Ingots 11 voneinander erleichtert wird.
Darüber hinaus kann bei der vorliegenden Erfindung die obere Fläche 11a des Ingots 11 vor dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S1) durch Schleifen oder Polieren planarisiert werden (Planarisierungsschritt). Diese Planarisierung kann zum Beispiel ausgeführt werden, wenn mehrere Substrate aus dem Ingot 11 hergestellt werden. Insbesondere wenn das Substrat 17 durch die Trennung der Seite der oberen Fläche 11a und der Seite der unteren Fläche 11b des Ingots 11 an den Abziehschichten 15 voneinander hergestellt wird, wird an einer neu exponierten oberen Fläche des Ingots 11 eine Unebenheit ausgebildet, welche die Verteilung der modifizierten Abschnitte 15a und der zu den Abziehschichten 15 gehörenden Risse 15b wiedergibt.
Wenn also ein neues Substrat aus dem Ingot 11 hergestellt werden soll, wird die obere Fläche des Ingots 11 vorzugsweise vor dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S1) planarisiert. Dadurch ist es möglich, die diffuse Reflexion der auf den Ingot 11 aufgebrachten Laserstrahlen LB an der oberen Fläche des Ingots 11 in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt (S1) zu unterdrücken. Auf ähnliche Weise kann bei der vorliegenden Erfindung eine Fläche auf der Seite der Abziehschicht 15 des von dem Ingot 11 getrennten Substrats 17 durch Schleifen oder Polieren planarisiert werden.
Darüber hinaus kann bei der vorliegenden Erfindung ein Substrat unter Verwendung eines aus einem Halbleitermaterial wie Silizium oder Siliziumkarbid ausgebildeten nackten Wafers als Werkstück hergestellt werden. Übrigens weist der nackte Wafer beispielsweise eine Dicke auf, die zwei- bis fünfmal so groß ist wie die des herzustellenden Substrats. Darüber hinaus wird der nackte Wafer beispielsweise hergestellt, indem er von einem aus Halbleitermaterial wie Silizium oder Siliziumkarbid ausgebildeten Ingot durch ein Verfahren abgetrennt wird, das dem oben beschriebenen Verfahren ähnelt. In diesem Fall kann man auch sagen, dass das Substrat durch zweimaliges Wiederholen des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt wird.
Zudem kann bei der vorliegenden Erfindung ein Substrat durch Verwendung eines Bauelementwafers als Werkstück hergestellt werden, der durch Ausbilden eines Halbleiterbauelements auf einer Fläche des nackten Wafers hergestellt wird. Ferner können Strukturen, Verfahren oder Ähnliches in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform modifiziert und implementiert werden, ohne den objektiven Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
[Beispiele]
Unter mehreren Bedingungen mit unterschiedlichen Formen der Stellen, an denen die Laserstrahlen LB gebündelt wurden, wurde ein maximaler Indexwert untersucht, bei dem Abziehschichten ohne Spalt in einem aus einkristallinem Silizium mit einer Dicke von 775 um ausgebildeten Werkstück ausgebildet werden konnten. Bei dieser Untersuchung wurde der Laserstrahl LB so eingestellt, dass er eine Leistung von 4,0 W aufweist, wurde in acht Laserstrahlen LB verzweigt, die in der Anstellrichtung (Y-Achsenrichtung) voneinander getrennt waren, und wurde auf das Werkstück aufgebracht.
Darüber hinaus wurde das Aufbringen der Laserstrahlen LB in einem Zustand ausgeführt, in dem jeder der verzweigten Laserstrahlen LB in dem Werkstück gebündelt war. Darüber hinaus wurde eine relative Bewegungsgeschwindigkeit (Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeit) entlang der Bearbeitungsvorschubrichtung (X-Achsenrichtung) zwischen den Laserstrahlen LB und dem Werkstück auf 360 mm/s eingestellt.
Tabelle 1 zeigt einen maximalen Indexwert, bei dem Abziehschichten ohne einen Spalt in dem Werkstück in einem Fall (Vergleichsbeispiel) ausgebildet werden können, in dem jeder der verzweigten Laserstrahlen LB so gebündelt ist, dass er eine kreisförmige Form mit einem Durchmesser von 1 um in einer Ebene parallel zu der X-Achsenrichtung und zu der Y-Achsenrichtung (XY-Ebene) ausbildet, einen Fall (erstes Beispiel), in dem jeder der verzweigten Laserstrahlen LB so gebündelt wird, dass er eine Form ausbildet, die von der kreisförmigen Form entlang der Y-Achsenrichtung um 1 um in der XY-Ebene verlängert ist, einen Fall (zweites Beispiel), in dem jeder der verzweigten Laserstrahlen LB so gebündelt wird, dass er eine Form ausbildet, die von der kreisförmigen Form entöang der Y-Achsenrichtung um 2 um in der XY-Ebene verlängert ist, und einen Fall (drittes Beispiel), in dem jeder der verzweigten Laserstrahlen LB so gebündelt wird, dass er eine Form ausbildet, die von der kreisförmigen Form in der Y-Achsenrichtung um 3 um in der XY-Ebene verlängert ist.
Im Übrigen betrugen in dem Vergleichsbeispiel und in dem ersten Beispiel die Abstände zwischen den Stellen, an denen die verzweigten Laserstrahlen LB gebündelt wurden, in etwa 12 um. Zudem betrugen in dem zweiten Beispiel die Abstände zwischen den Stellen, an denen die verzweigten Laserstrahlen LB gebündelt wurden, 13 bis 14 um. Außerdem betrugen in dem dritten Beispiel die Abstände zwischen den Stellen, an denen die verzweigten Laserstrahlen LB gebündelt wurden, etwa 13 um. Tabelle 1]

VERGLEICHSBEISPIEL ERSTES BEISPIEL ZWEITES BEISPIEL DRITTES BEISPIEL

INDEX 550 um 590 um 610 um 590 um
Wie in Tabelle 1 angegeben, wird deutlich, dass der Index in den ersten bis dritten Beispielen um etwa ein Zehntel größer sein kann als in dem Vergleichsbeispiel.
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 daher von der Erfindung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H09262826 [0002]
JP 2016111143 [0005]

Claims

Substratherstellungsverfahren zur Herstellung eines Substrats aus einem Werkstück mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche auf einer zu der ersten Fläche gegenüberliegenden Seite, wobei das Substratherstellungsverfahren umfasst: einen Abziehschicht-Ausbildungsschritt mit einem Ausbilden einer Abziehschicht durch Bewegen einer Stelle, an der ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge, die durch ein das Werkstück ausbildendes Material hindurchgeht, gebündelt wird, und des Werkstücks relativ zueinander entlang einer Bearbeitungsvorschubrichtung parallel zu der ersten Fläche in einem Zustand, in dem der Laserstrahl in dem Werkstück gebündelt wird; einen Anstellschritt mit einem Bewegen der Stelle, an welcher der Laserstrahl gebündelt wird, und des Werkstücks relativ zueinander entlang einer Anstellrichtung senkrecht zu der Bearbeitungsvorschubrichtung und parallel zu der ersten Fläche; und einen Trennschritt mit einem Trennen des Substrats von dem Werkstück mit der Abziehschicht als Startpunkt, nachdem der Abziehschicht-Ausbildungsschritt und der Anstellschritt abwechselnd wiederholt wurden, wobei in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt der Laserstrahl so gebündelt wird, dass er eine größere Länge entlang der Anstellrichtung aufweist als eine Länge entlang der Bearbeitungsvorschubrichtung.
Substratherstellungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem in dem Abziehschicht-Ausbildungsschritt das Werkstück mit dem Laserstrahl bestrahlt wird, der eine durch einen Raumlichtmodulator gesteuerte Wellenfront aufweist, Lichtstrahlen, die auf einer mittleren Seite in einer Richtung angeordnet sind, die mit der Anstellrichtung korrespondiert, von Lichtstrahlen, die den in den Raumlichtmodulator eintretenden Laserstrahl ausbilden, in der Anstellrichtung auf beide Endseiten der Stelle gebündelt werden, und Lichtstrahlen, die auf beiden Endseiten in der Richtung angeordnet sind, die mit der Anstellrichtung korrespondiert, von Laserstrahlen, die den in den Raumlichtmodulator eintretenden Laserstrahl ausbilden, in der Anstellrichtung auf eine mittlere Seite der Stelle gebündelt werden.
Substratherstellungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem der Laserstrahl so verzweigt wird, dass er an jeder von mehreren voneinander getrennten Stellen in der Anstellrichtung gebündelt wird.
Substratherstellungsverfahren nach Anspruch 2, bei dem der Laserstrahl so verzweigt wird, dass er an jeder von mehreren voneinander getrennten Stellen in der Anstellrichtung gebündelt wird.