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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserproduktionssystem, und auch ein Waferherstellungsverfahren zur Herstellung eines Wafers aus einem Ingot.
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BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
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Bauelemente, wie zum Beispiel integrierte Schaltkreise (ICs), großflächige Integrationsschaltungen (LSI) oder lichtemittierende Dioden (LEDs), werden durch Aufschichten einer Funktionsschicht auf einer vorderen Fläche eines Wafers, der ein Material, wie zum Beispiel Silizium (Si) oder Saphir (Al2O3), verwendet, und Abgrenzen der Funktionsschicht in einzelne Bereiche mit geplanten, einander kreuzenden Trennlinien ausgebildet. Ferner werden Leistungsbauelemente, LEDs oder Ähnliches durch Aufschichten einer Funktionsschicht auf einer vorderen Fläche eines Wafers unter Verwendung eines Materials, wie zum Beispiel Siliziumkarbid (SiC), und Abgrenzen der Funktionsschicht in einzelne Bereiche mit geplanten, einander kreuzenden Trennlinien ausgebildet.
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Ein Wafer mit daran ausgebildeten Bauelementen wird einer Bearbeitung durch eine Schneidmaschine oder eine Laserbearbeitungsmaschine entlang der vorgesehenen Trennlinien unterzogen, sodass der Wafer in einzelne Bauelementchips unterteilt wird. Die so geteilten einzelnen Bauelementchips werden in elektronischer Ausrüstung, wie zum Beispiel Mobiltelefonen oder Personalcomputern, verwendet.
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Ein Wafer, auf dem Bauelemente ausgebildet werden sollen, wird im Allgemeinen durch Schneiden eines zylindrischen Ingots mit einer Drahtsäge hergestellt (siehe zum Beispiel das offengelegte japanische Patent Nr.
2000-94221 ). Der so hergestellte Wafer wird an seiner vorderen und hinteren Fläche einem Poliervorgang unterzogen, sodass die vordere und hintere Fläche zu Spiegelflächen verarbeitet werden.
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Wenn Wafer mit einer Drahtsäge von einem Ingot abgetrennt und dann an der vorderen und hinteren Fläche einem Poliervorgang unterzogen werden, wird jedoch ein großer Teil (70 bis 80 %) des Ingots verworfen, wodurch das Problem entsteht, dass ein solches Waferherstellungsverfahren unwirtschaftlich ist. Insbesondere weist ein SiC-Ingot eine hohe Härte auf, kann nicht einfach mit einer Drahtsäge geschnitten werden und erfordert einen erheblichen Zeitaufwand für das Schneiden, sodass die Produktivität von SiC-Wafern schlecht ist. Darüber hinaus weisen SiC-Ingots selbst hohe Stückkosten auf. Für eine effiziente Herstellung von Wafern, insbesondere von SiC-Wafern, gibt es daher noch Probleme zu lösen.
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Daher hat die vorliegende Anmelderin eine Technik vorgeschlagen, bei der ein SiC-Ingot mit einem Laserstrahl mit einer durch SiC übertragbaren Wellenlänge bestrahlt wird, wobei ein Brennpunkt des Laserstrahls innerhalb des SiC-Ingots positioniert wird, um einen Trennstartpunkt auf einer Trennebene auszubilden, und ein Wafer entlang der Trennebene, wo der Trennstartpunkt ausgebildet wurde, von dem SiC-Ingot getrennt wird (siehe zum Beispiel das offengelegte japanische Patent Nr.
2016-111143 ) .
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Die vorliegende Anmelderin hat auch eine andere Technik vorgeschlagen, die Ultraschallwellen über eine Wasserschicht auf einen Ingot aufbringt, um die Trennung eines herzustellenden Wafers von dem Ingot zu erleichtern (siehe zum Beispiel das offengelegte japanische Patent Nr.
2016-146446 ).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Indes kann das Aufbringen von Ultraschallwellen auf einen Ingot mit einem darin ausgebildeten Trennstartpunkt die Trennbarkeit eines Wafers verbessern, jedoch wird eine gewisse Zeit benötigt, bis sich der Wafer von dem Ingot trennt. Es ist daher erwünscht, die Zeit vom Beginn des Aufbringens von Ultraschallwellen bis zu dem Abschluss der Trennung eines Wafers zu verkürzen.
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Ein solcher Wunsch kann auch in einem Fall entstehen, in dem ein Wafer von einem Ingot aus Silizium, Saphir oder Ähnlichem getrennt wird, indem durch Bestrahlung des Ingots mit einem Laserstrahl mit einer durch den Ingot übertragbaren Wellenlänge ein Trennstartpunkt in dem Ingot ausgebildet wird, wobei ein Brennpunkt des Laserstrahls innerhalb des Ingots positioniert ist.
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Dementsprechend ist es ein Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wasserproduktionssystem zur Herstellung von Wasser, das eine effiziente Ausbreitung von Ultraschallwellen durch sich hindurch ermöglicht, und ein Waferherstellungsverfahren bereitzustellen, bei dem ein Wafer effizient getrennt werden kann.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wasserproduktionssystem bereitgestellt, das eine Filtereinheit, die Wasser filtert, um Klarwasser zu erzeugen, einen UV-Licht-Bestrahler, der das von der Filtereinheit erzeugte Klarwasser mit ultraviolettem Licht bestrahlt, wodurch organische Stoffe in dem Klarwasser abgebaut werden, eine Ionenaustausch-Harzeinheit, die das Klarwasser, in dem die organischen Stoffe durch den UV-Licht-Bestrahler abgebaut wurden, zu Reinwasser reinigt, und eine Produktionseinheit für entlüftetes Wasser beinhaltet, die das Reinwasser entlüftet, um entlüftetes Wasser zu erzeugen.
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Vorzugsweise kann die Produktionseinheit für entlüftetes Wasser zwischen der Filtereinheit und dem UV-Licht-Bestrahler, zwischen dem UV-Licht-Bestrahler und der Ionenaustausch-Harzeinheit oder auf einer stromabwärts gelegenen Seite der Ionenaustausch-Harzeinheit angeordnet sein.
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Vorzugsweise kann die Produktionseinheit für entlüftetes Wasser eine Kammer, eine Wasseraufnahmeöffnung, durch die das Reinwasser in die Kammer aufgenommen wird, einen Druckminderer, der den Druck in der Kammer reduziert, einen Ultraschallschwinger, der Ultraschallwellen auf das Reinwasser in der Kammer aufbringt, und eine Auslassöffnung für entlüftetes Wasser beinhalten, durch die das entlüftete Wasser aus der Kammer strömt.
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Vorzugsweise kann der Ultraschallschwinger Ultraschallwellen von 0,1 bis 1,0 MHz erzeugen, und der Druckminderer kann den Druck in der Kammer auf 0,2 atm oder weniger reduzieren. Vorzugsweise kann die Produktionseinheit für entlüftetes Wasser entlüftetes Wasser erzeugen, das einen Sauerstoffgehalt von 2,0 mg/L oder weniger aufweist.
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Vorzugsweise kann die Produktionseinheit für entlüftetes Wasser in einem Kreislauf angeordnet sein, der das entlüftete Wasser einer entlüftetes Wasser verwendenden Maschine zuführt und verbrauchtes entlüftetes Wasser aufnimmt, das von der entlüftetes Wasser verwendenden Maschine abgelassen wurde.
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Vorzugsweise kann das Wasserproduktionssystem ferner einen Mikrofilter und eine Temperatursteuerung beinhalten, die beide auf einer stromabwärts gelegenen Seite der Ionenaustausch-Harzeinheit angeordnet sind. Vorzugsweise kann das Wasserproduktionssystem ferner einen Abwassertank beinhalten, der stromaufwärts der Filtereinheit angeordnet ist, um das Abwasser darin zu halten.
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In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Waferherstellungsverfahren zur Herstellung eines Wafers aus einem Ingot bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet einen Trennstartpunkt-Ausbildungsschritt zum Ausbilden eines Trennstartpunktes durch Ausbilden modifizierter Schichten mit einer Bestrahlung des Ingots mit einem Laserstrahl, der eine durch den Ingot übertragbare Wellenlänge aufweist, wobei ein Brennpunkt des Laserstrahls in einer Tiefe von einer Endfläche des Ingots aus positioniert ist, die mit einer Dicke des herzustellenden Wafers korrespondiert, und einen Trennschritt zum Trennen des aus dem Ingot herzustellenden Wafers von dem Trennstartpunkt aus ein. In dem Trennschritt wird der Endfläche des Ingots entlüftetes Wasser zugeführt, das durch das oben erwähnte Wasserproduktionssystem erzeugt wurde, um eine Schicht des entlüfteten Wassers auszubilden, und Ultraschallwellen werden über die Schicht des entlüfteten Wassers auf den Ingot aufgebracht, wodurch der Trennstartpunkt gebrochen wird.
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Vorzugsweise kann der Ingot ein SiC-Ingot sein. Vorzugsweise kann der SiC-Ingot eine erste Fläche, eine zweite Fläche auf einer der ersten Fläche gegenüberliegenden Seite, eine c-Achse, die sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche erstreckt, und eine c-Ebene senkrecht zu der c-Achse aufweisen, wobei die c-Achse in Bezug auf eine Senkrechte zu der ersten Fläche geneigt und ein Abweichungswinkel zwischen der c-Ebene und der ersten Fläche ausgebildet sein kann. In diesem Fall kann der Trennstartpunkt-Ausbildungsschritt einen Schritt zum Ausbilden einer modifizierten Schicht, bei dem eine lineare modifizierte Schicht durch Bewegen des Brennpunkts des Laserstrahls und des SiC-Ingots relativ zueinander in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung, in der der Abweichungswinkel ausgebildet wird, ausgebildet wird, und einen Anstellschritt beinhalten, bei dem der Brennpunkt des Laserstrahls und der SiC-Ingot einem Anstellen um einen vorbestimmten Anstellbetrag durch Bewegen des Brennpunkts und des SiC-Ingots relativ zueinander in der Richtung, in der der Abweichungswinkel ausgebildet wird, unterzogen werden.
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Mit dem Wasserproduktionssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Wasser zu erzeugen, das eine effiziente Ausbreitung von Ultraschallwellen durch sich hindurch ermöglicht.
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Bei dem Waferherstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem Trennschritt das durch das oben genannte Wasserproduktionssystem erzeugte entlüftete Wasser der Endfläche des Ingots zugeführt, um die Schicht des entlüfteten Wassers auszubilden, und dann werden die Ultraschallwellen aufgebracht, um den Trennstartpunkt zu brechen. Es ist daher möglich, den Wafer auf effiziente Weise zu trennen.
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Der obige und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise ihrer Umsetzung werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist ein Flussdiagramm eines Wasserproduktionssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2A ist eine perspektivische Ansicht eines Ingots;
- 2B ist eine Draufsicht des in 2A veranschaulichten Ingot;
- 2C ist eine Vorderansicht des in 2A veranschaulichten Ingots;
- 3A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Trennstartpunkt-Ausbildungsschritt veranschaulicht;
- 3B ist eine Vorderansicht, die den Trennstartpunkt-Ausbildungsschritt veranschaulicht;
- 3C ist eine Teilschnittansicht des Ingots mit einem darin ausgebildeten Trennstartpunkt;
- 4 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Trennschritts veranschaulicht; und
- 5 ist eine Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel des Trennschritts veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden im Folgenden ein Wasserproduktionssystem und ein Waferherstellungsverfahren in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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(Wasserproduktionssystem 2)
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Als Erstes wird das Wasserproduktionssystem beschrieben, wobei das in seiner Gesamtheit in 1 durch das Bezugszeichen 2 gekennzeichnete Wasserproduktionssystem eine Filtereinheit 4, die Wasser filtert, um Klarwasser zu erzeugen, einen UV-Licht-Bestrahler 6, der das durch die Filtereinheit 4 erzeugte Klarwasser mit ultraviolettem Licht bestrahlt, wodurch organische Stoffe in dem Klarwasser abgebaut werden, eine Ionenaustausch-Harzeinheit 8, die das Klarwasser, in dem die organischen Stoffe durch den UV-Licht-Bestrahler 6 abgebaut wurden, zu Reinwasser reinigt, und eine Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10 aufweist, die das Reinwasser entlüftet, um entlüftetes Wasser zu erzeugen.
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(Filtereinheit 4)
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Die Filtereinheit 4 bei der vorliegenden Ausführungsform weist einen ersten Filter 4a und einen zweiten Filter 4b auf, und der erste und der zweite Filter 4a und 4b sind in einer Klarwasser-Aufnahmewanne 12 angeordnet, die das Klarwasser, das gefiltert wurde, aufnimmt.
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Auf einer stromaufwärts gelegenen Seite der Filtereinheit 4 befinden sich ein Abwasser haltender Abwassertank 14 und eine Abwasserpumpe 16, die das Abwasser aus dem Abwassertank 14 fördert. In einer Leitung 18, welche die Abwasserpumpe 16 und die Filtereinheit 4 miteinander verbindet, sind ein Magnetwahlventil 20 und ein Manometer 22 angeordnet.
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Beim Abschalten des Magnetwahlventils 20 fließt das von der Abwasserpumpe 16 geförderte Abwasser durch eine Zweigleitung 24a in den ersten Filter 4a. Andererseits fließt das Abwasser bei aktiviertem Magnetventil 20 durch eine weitere Zweigleitung 24b in den zweiten Filter 4b. Das in den ersten oder zweiten Filter 4a bzw. 4b geflossene Abwasser wird zu Klarwasser gefiltert, und das Klarwasser fließt zu der Klarwasser-Aufnahmewanne 12 ab.
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Wenn die Filtration durch den ersten oder zweiten Filter 4a oder 4b fortgesetzt wird, lagern sich Verunreinigungen in dem verwendeten Filter ab und verursachen eine Verstopfung, sodass der Druckmesser 22 einen Anstieg des Messwerts anzeigt. Wenn der Wert des Manometers 22 einen vorgegebenen Wert überschreitet, bestimmt eine nicht veranschaulichte Steuerung des Wasserproduktionssystems 2, dass der in Verwendung befindliche Filter seine Filterfunktion verloren hat, und steuert das Magnetwahlventil 20, um den Filter umzuschalten, in den das Abwasser fließen soll. Auf diese Weise kann der Filter, der seine Filterfunktion verloren hat, gewechselt werden, ohne den Betrieb des Wasserproduktionssystems 2 zu unterbrechen.
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Die Steuerung des Wasserproduktionssystems 2 wird durch einen Computer ausgebildet, der eine Central Processing Unit (CPU), die arithmetische und logische Verarbeitungen in Übereinstimmung mit einem Steuerprogramm durchführt, einen Read Only Memord (ROM), der das Steuerprogramm oder Ähnliches speichert, und einen Read/Write Random Access Memory (RAM), der die Ergebnisse der arithmetischen und logischen Operationen oder Ähnliches speichert, beinhaltet und so eingerichtet ist, dass er die Führung des Wasserproduktionssystems 2 steuert.
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(UV-Licht-Bestrahler 6)
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Der UV-Licht-Bestrahler 6 ist stromabwärts der Filtereinheit 4 angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwischen der Klarwasser-Aufnahmewanne 12 und dem UV-Licht-Bestrahler 6 ein Klarwassertank 28, der das durch die Filtereinheit 4 gefilterte Klarwasser hält, und eine Klarwasserpumpe 30 angeordnet, die das Klarwasser aus dem Klarwassertank 28 fördert. Das durch die Filtereinheit 4 gefilterte Klarwasser fließt durch eine Leitung 26 in den Klarwassertank 28. Ferner wird das von der Klarwasserpumpe 30 aus dem Klarwassertank 28 über eine Leitung 31 zu dem UV-Licht-Bestrahler 6 geführte Klarwasser in dem UV-Licht-Bestrahler 6 mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Infolgedessen wird das Klarwasser sterilisiert und gleichzeitig werden in dem Klarwasser organische Stoffe abgebaut.
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(Ionenaustausch-Harzeinheit 8)
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Die Ionenaustausch-Harzeinheit 8 bei der vorliegenden Ausführungsform weist eine erste Ionenaustausch-Harzsäule 8a und eine zweite Ionenaustausch-Harzsäule 8b auf. Die erste und die zweite Ionenaustausch-Harzsäule 8a und 8b sind über eine Leitung 32 mit dem UV-Licht-Bestrahler 6 verbunden, und in der Leitung 32 ist ein Magnetwahlventil 34 angeordnet. Während das Magnetwahlventil 34 stromlos ist, wird das von der Klarwasserpumpe 30 geförderte und durch den UV-Licht-Bestrahler 6 geleitete Klarwasser der ersten Ionenaustausch-Harzsäule 8a zugeführt. Andererseits wird bei Aktivierung des Magnetwahlventils 34 das durch den UV-Licht-Bestrahler 6 geleitete Klarwasser zu der zweiten Ionenaustausch-Harzsäule 8b geführt.
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Das der ersten oder zweiten Ionenaustausch-Harzsäule 8a oder 8b zugeführte Klarwasser wird dann einem Ionenaustausch unterzogen, wodurch das Klarwasser zu Reinwasser gereinigt wird. Durch die Anordnung des Magnetwahlventils 34 kann die erste oder zweite Ionenaustausch-Harzsäule 8a bzw. 8b, durch die der Durchfluss des Klarwassers gestoppt wurde, bei laufendem Betrieb des Wasserproduktionssystems 2 ordnungsgemäß gewechselt werden.
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In das Reinwasser, das durch die Reinigung des Klarwassers durch den Ionenaustausch gewonnen wird, können sich kleinteilige Materialien wie zum Beispiel Harzfragmente mischen, die von der ersten oder zweiten Ionenaustausch-Harzsäule 8a oder 8b abgetrennt wurden. Daher kann das Wasserproduktionssystem 2 vorzugsweise einen Mikrofilter 36 auf einer stromabwärts gelegenen Seite der Ionenaustausch-Harzeinheit 8 beinhalten, um die oben beschriebenen kleinteiligen Materialien zu entfernen.
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In einer Leitung 38, welche die Ionenaustausch-Harzeinheit 8 und den Mikrofilter 36 miteinander verbindet, ist ein Detektor 40 angeordnet, der einen Druck und einen Widerstand des Reinwassers in der Leitung 38 erfasst. Wenn der von der Erfassungseinheit 40 erfasste Druck auf einen vorgegebenen Wert oder darüber ansteigt, bestimmt die Steuerung des Wasserproduktionssystems 2, dass sich kleinteilige Materialien, wie zum Beispiel von der Ionenaustausch-Harzeinheit 8 abgetrennte Harzfragmente, in dem Mikrofilter 36 abgelagert haben und der Mikrofilter 36 seine Filterfunktion verloren hat, und meldet dies einem Bediener. Wenn andererseits der von dem Detektor 40 erfasste Widerstand des Reinwassers auf einen vorgegebenen Wert oder weniger absinkt, bestimmt die Steuerung des Wasserproduktionssystems 2, dass die Funktion der ersten oder zweiten Ionenaustausch-Harzsäule 8a oder 8b in Verwendung herabgesetzt wurde, und betätigt das Magnetwahlventil 34, um die Ionenaustausch-Harzsäule zu schalten, durch die das Klarwasser geleitet werden soll.
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(Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10)
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10, wie in 1 veranschaulicht, auf der stromabwärtigen Seite der Ionenaustausch-Harzeinheit 8 (genauer gesagt auf einer stromabwärtigen Seite des Mikrofilters 36) angeordnet. Es ist anzumerken, dass die Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10 zwischen der Filtereinheit 4 und dem UV-Licht-Bestrahler 6 oder zwischen dem UV-Licht-Bestrahler 6 und der Ionenaustausch-Harzeinheit 8 angeordnet sein kann. Um jedoch dagegen vorzubeugen, dass sich Gas vor der Verwendung des entlüfteten Wassers wieder in diesem löst, kann die Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10 wie bei der vorliegenden Ausführungsform auf der stromabwärts gelegenen Seite des Mikrofilters 36 und unmittelbar vor einer entlüftetes Wasser verwendenden Maschine 60 angeordnet sein.
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In einer Leitung 42, die den Mikrofilter 36 und die Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10 miteinander verbindet, sind eine Reinwasserpumpe 44, die das durch den Mikrofilter 36 gefilterte Reinwasser zu der Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10 fördert, und eine Temperatursteuerung 46 angeordnet, welche die Temperatur des an die Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10 zuzuführenden Reinwassers einstellt.
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Die Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10 beinhaltet eine Kammer 48, eine Wasseraufnahmeöffnung 50, durch die das Reinwasser in die Kammer 48 aufgenommen wird, einen Druckminderer 52, der den Druck in der Kammer 48 reduziert, einen Ultraschallschwinger 54, der Ultraschallwellen auf das Reinwasser in der Kammer 48 aufbringt, und eine Auslassöffnung 56 für entlüftetes Wasser, durch die das entlüftete Wasser aus der Kammer 48 fließt. In einem oberen Teil der Kammer 48 ist ein Saugloch 58 ausgebildet. Das Saugloch 58 ist mit dem Druckminderer 52 verbunden, der durch eine Vakuumpumpe ausgebildet sein kann.
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Das oben beschriebene Wasserproduktionssystem 2 ist in einem Kreislauf angeordnet, der das entlüftete Wasser der entlüftetes Wasser verwendenden Maschine 60 (bei der vorliegenden Ausführungsform eine Trennmaschine) zuführt und verbrauchtes entlüftetes Wasser aufnimmt, das von der entlüftetes Wasser verwendenden Maschine 60 abgelassen wird.
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Das in der Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10 erzeugte entlüftete Wasser wird mit einer Entlüftungswasserpumpe 62 von der Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10 über eine Leitung 64 der entlüftetes Wasser verwendenden Maschine 60 zugeführt. Andererseits wird das für die entlüftetes Wasser verwendenden Maschine 60 verwendete entlüftete Wasser durch eine Ablasspumpe 66 von der entlüftetes Wasser verwendenden Maschine 60 über eine Leitung 68 zu dem Abwassertank 14 gefördert.
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(entlüftetes Wasser verwendende Maschine 60: Trennmaschine)
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Die Trennmaschine als entlüftetes Wasser verwendende Maschine 60 beinhaltet ein Wasserbad 70, eine in einem oberen Teil des Wasserbades 70 auf und ab bewegbar angeordnete Stange 72 und einen an einem unteren Ende der Stange 72 angebrachten Ultraschallschwinger 74. In dem Wasserbad 70 ist ein Haltetisch 76 angeordnet, auf dem ein Ingot gehalten wird. Auf einer Seite des unteren Endes des Wasserbads 70 ist eine Ablassöffnung 78 ausgebildet, um das verwendete entlüftete Wasser abzulassen.
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(Wasserproduktionsverfahren)
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Als Nächstes wird ein Wasserproduktionsverfahren mit dem oben erwähnten Wasserproduktionssystem 2 beschrieben, bei dem als Erstes Abwasser mit der Abwasserpumpe 16 aus dem Abwassertank 14 in die Filtereinheit 4 gefördert, und das Abwasser wird durch die Filtereinheit 4 gefiltert, um Klarwasser zu erzeugen. Das so gewonnene Klarwasser wird vorübergehend in dem Klarwassertank 28 gehalten. Das Klarwasser in dem Klarwassertank 28 wird dann von der Klarwasserpumpe 30 zu dem UV-Licht-Bestrahler 6 befördert, wo das Klarwasser mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, um das Klarwasser zu sterilisieren und gleichzeitig organische Stoffe in dem Klarwasser abzubauen.
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Als Nächstes wird das Klarwasser in die Ionenaustausch-Harzeinheit 8 geleitet und zu Reinwasser gereinigt. Nachdem kleinteilige Materialien in dem Reinwasser, wie zum Beispiel von der Ionenaustausch-Harzeinheit 8 abgetrennte Harzfragmente, durch den Mikrofilter 36 entfernt wurden, wird das Reinwasser durch die Reinwasserpumpe 44 von dem Mikrofilter 36 zu der Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10 zugeführt. Hier wird die Temperatur des Reinwassers durch die Steuerung 46 auf eine geeignete Temperatur (zum Beispiel 20 °C) eingestellt.
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Nachdem Reinwasser W in die Kammer 48 der Produktionseinheit für entlüftetes Wasser 10 zugeführt wurde, wird der Druck in der Kammer 48 durch den Druckminderer 52 reduziert (zum Beispiel auf 0,2 atm oder weniger), und gleichzeitig werden durch den Ultraschallschwinger 54 Ultraschallwellen (zum Beispiel von etwa 0,1 bis 1,0 MHz) auf das Reinwasser W in der Kammer 48 aufgebracht. Infolgedessen tritt das in dem Reinwasser W gelöste Gas in Form von Blasen aus, sodass das Gas aus dem Reinwasser W entfernt und entlüftetes Wasser produziert wird. Das so erzeugte entlüftete Wasser kann die Ultraschallwellen effizient ausbreiten, da Verunreinigungen und feine Bläschen, welche die Energie der Ultraschallwellen absorbieren, auf einem extrem niedrigen Niveau enthalten sind.
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Je niedriger der Luftdruck in der Kammer 48 bei der Produktion von entlüftetem Wasser ist, desto besser, da die Entlüftung umso stärker gefördert wird, je weiter der Druck verringert ist. Eine Korrelation zwischen dem Luftdruck in der Kammer 48 und einer Untergrenze des Sauerstoffgehalts in dem entlüfteten Wasser ist nachfolgend angegeben.
Kammerluftdruck (atm) | Unter Grenzwert des Sauerstoffgehalts in entlüftetem Wasser (mg/L) |
1, 0 | 8, 1 |
0,7 | 6, 55 |
0, 65 | 5, 8 |
0, 6 | 5,48 |
0,5 | 4,97 |
0,4 | 4,08 |
0,3 | 3,1 |
0,2 | 1,96 |
0, 1 | 1, 14 |
0, 03 | 0,36 |
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Als Nächstes wird das Waferherstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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(Ingot 82)
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Die 2A bis 2C sind eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht eines zylindrischen Ingots 82, auf den eine Bearbeitung durch das Waferherstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der Ausführungsform angewandt wird. Der in diesen Figuren veranschaulichte Ingot 82 ist aus einkristallinem SiC ausgebildet.
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Der Ingot 82 weist eine kreisförmige erste Fläche 84, eine kreisförmige zweite Fläche 86, die sich auf einer der ersten Fläche 84 gegenüberliegenden Seite befindet, eine Umfangsfläche 88, die sich zwischen der ersten Fläche 84 und der zweiten Fläche 86 befindet, eine c-Achse, die sich von der ersten Fläche 84 zu der zweiten Fläche 86 erstreckt, und eine c-Ebene senkrecht zu der c-Achse auf (siehe 2C). Zumindest die erste Fläche 84 ist durch Schleifen oder Polieren so weit planarisiert worden, dass der Einfall eines Laserstrahls nicht gestört wird.
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In dem Ingot 82 ist die c-Achse in Bezug auf eine Senkrechte 90 zu der ersten Fläche 84 geneigt, und zwischen der c-Ebene und der ersten Fläche 84 ist ein Abweichungswinkel α (zum Beispiel α = 1°, 3° oder 6°) ausgebildet. Die Richtung, in der der Abweichungswinkel α ausgebildet wird, ist in den 2A bis 2C durch den Pfeil A gekennzeichnet.
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An der Umfangsfläche 88 des Ingots 82 sind eine rechteckige erste Ausrichtungsebene 92 und eine rechteckige zweite Ausrichtungsebene 94 ausgebildet, die jeweils die Kristallausrichtung angeben. Die erste Ausrichtungsebene 92 ist parallel zu der Richtung A, in der der Abweichungswinkel α ausgebildet wird, während die zweite Ausrichtungsebene 94 senkrecht zu der Richtung A ist, in der der Abweichungswinkel α ausgebildet wird. Wie in 2B veranschaulicht, weist die zweite Ausrichtungsebene 94, von oben gesehen, eine Länge L2 auf, die kürzer ist als eine Länge L1 der ersten Ausrichtungsebene 92 (L2 < L1).
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Es ist anzumerken, dass ein Ingot, bei dem die Bearbeitung durch das Waferherstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform angewandt wird, nicht auf den oben beschriebenen Ingot 82 beschränkt ist, und ein SiC-Ingot sein kann, bei dem eine c-Achse nicht in Bezug auf eine Senkrechte zu einer ersten Fläche geneigt ist und ein Abweichungswinkel α von 0 Grad zwischen einer c-Ebene und der ersten Fläche ausgebildet ist (mit anderen Worten fallen die Senkrechte zu der ersten Fläche und die c-Achse zusammen), oder ein Ingot, der aus einem anderen Material als SiC ausgebildet ist, wie beispielsweise Si, Al2O3 oder Galliumnitrid (GaN).
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(Trennstartpunkt-Ausbildungsschritt)
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Die 3A und 3B sind eine perspektivische Ansicht bzw. eine Vorderansicht, die einen Trennstartpunkt-Ausbildungsschritt des Wafer-Herstellungsverfahrens der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen, und 3C ist eine Teilschnittansicht des Ingots 82 mit einem darin ausgebildeten Trennstartpunkt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Trennstartpunkt-Ausbildungsschritt als Erstes ausgeführt. Genauer gesagt wird der Ingot 82 mit einem Brennpunkt eines Laserstrahls mit einer durch den Ingot 82 übertragbaren Wellenlänge von einer Endfläche des Ingot 82 aus in einer Tiefe, die mit der Dicke eines herzustellenden Wafers korrespondiert, mit dem Laserstrahl bestrahlt, um modifizierte Schichten auszubilden, sodass ein Trennstartpunkt ausgebildet wird.
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Der Trennstartpunkt-Ausbildungsschritt kann beispielsweise durch Verwendung einer in 3A veranschaulichten Laserbearbeitungsmaschine 96 ausgeführt werden. Die Laserbearbeitungsmaschine 96 beinhaltet einen Spanntisch 98, der den Ingot 82 unter Saugwirkung hält, einen nicht veranschaulichten Laseroszillator, der einen gepulsten Laserstrahl LB mit einer durch den Ingot 82 übertragbaren Wellenlänge emittiert, und einen Kondensor 100, der den von dem Laseroszillator emittierten gepulsten Laserstrahl LB bündelt und den auf dem Spanntisch 98 unter Saugwirkung gehaltenen Ingot 82 mit dem gepulsten Laserstrahl LB bestrahlt.
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Der Spanntisch 98 ist um eine Achse drehbar, die sich in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung erstreckt, und ist auch in einer durch den Pfeil X in 3A angegebenen X-Achsenrichtung und in einer Y-Achsenrichtung (eine durch den Pfeil Y in 3A angegebenen Richtung) senkrecht zu der X-Achsenrichtung beweglich. Es ist anzumerken, dass eine XY-Ebene, die durch die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung definiert ist, im Wesentlichen horizontal ist.
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Im weiteren Verlauf der Beschreibung unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C wird der Ingot 82 als Erstes unter Saugwirkung an einer oberen Fläche des Spanntisches 98 gehalten, wobei die erste Fläche 84 in dem Trennstartpunkt-Ausbildungsschritt nach oben gerichtet ist. Der Ingot 82 wird dann von oben durch eine nicht veranschaulichte Bildgebungseinheit der Laserbearbeitungsmaschine 96 abgebildet, und basierend auf einem Bild des Ingots 82, wie es von der Bildgebungseinheit aufgenommen wurde, wird der Ingot 82 auf eine vorgegebene Richtung eingestellt, und eine Positionsbeziehung zwischen dem Ingot 82 und dem Kondensor 100 wird eingestellt.
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Beim Ausrichten des Ingots 82 in die vorgegebene Richtung wird die zweite Ausrichtungsebene 94, wie in 3A veranschaulicht, mit der X-Achsenrichtung in Ausrichtung gebracht. Infolgedessen wird eine senkrecht zu der Richtung A verlaufende Richtung, in welcher der Abweichungswinkel α ausgebildet wird, mit der X-Achsenrichtung in Ausrichtung gebracht, und gleichzeitig wird die Richtung A, in welcher der Abweichungswinkel α ausgebildet wird, mit der Y-Achsenrichtung in Ausrichtung gebracht.
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Ein Brennpunkt FP (siehe 3B) des Laserstrahls LB wird dann von der ersten Fläche 84 des Ingots 82 aus in der Tiefe positioniert, die mit der Dicke des herzustellenden Wafers korrespondiert. Während der Brennpunkt FP und der Ingot 82 relativ zueinander in der X-Achsenrichtung bewegt werden (die Richtung senkrecht zu der Richtung A, in welcher der Abweichungswinkel α ausgebildet ist), wird der Ingot 82 anschließend von dem Kondensor 100 aus mit dem Laserstrahl LB bestrahlt, der eine durch den Ingot 82 übertragbare Wellenlänge aufweist. Infolgedessen kann, wie in 3C veranschaulicht, eine linear modifizierte Schicht 102, in der SiC in Silizium (Si) und Kohlenstoff (C) aufgespalten ist, entlang der X-Achsenrichtung ausgebildet werden. Es werden auch Risse 104 ausgebildet, die sich von der modifizierten Schicht 102 entlang der C-Ebene ausbreiten (Ausbildungsschritt einer modifizierten Schicht).
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Der Brennpunkt FP und der Ingot 82 werden als Nächstes relativ zueinander in der Y-Achsenrichtung (der Richtung A, in der der Abweichungswinkel α ausgebildet wird) angestellt (Anstellschritt) . Ein Anstellbetrag Li wird so eingestellt, dass er eine Länge aufweist, die eine Breite der Risse 104 nicht übersteigt, sodass sich die in der Y-Achsenrichtung benachbarten Risse 104 in der Auf-Ab-Richtung gesehen teilweise überlappen. Durch abwechselndes Wiederholen des Ausbildungsschritts einer modifizierten Schicht und des Anstellschritts wird dann ein Trennstartpunkt 106, der mehrere modifizierte Schichten 102 und mehrere Risse 104 aufweist, in der Tiefe (Trennebene) ausgebildet, die mit der Dicke des herzustellenden Wafers korrespondiert.
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Der oben beschriebene Trennstartpunkt-Ausbildungsschritt kann zum Beispiel unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen ausgeführt werden.
- Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls: 1.064 nm Wiederholfrequenz: 80 kHz
- Durchschnittliche Ausgangsleistung: 3,2 W
- Pulsbreite: 4 ns
- Durchmesser des Brennpunkts: 10 um
- Numerische Apertur (NA): 0,45
- Anstellbetrag: 400 um
- Dicke des herzustellenden Wafers: 700 um
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(Trennschritt)
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Nachdem der Trennstartpunkt-Ausbildungsschritt ausgeführt wurde, wird ein Trennschritt ausgeführt, um den aus dem Ingot 82 herzustellenden Wafer von dem Trennstartpunkt 106 aus zu trennen. Der Trennschritt kann die oben erwähnte Trennmaschine, d.h. die entlüftetes Wasser verwendende Maschine 60, verwenden. 4 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel des Trennschritts veranschaulicht.
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Unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, wird der Ingot 82 in dem Trennschritt zunächst mit dem herzustellenden Wafer nach oben gerichtet auf dem Haltetisch 76 gehalten (in anderen Worten mit der ersten Fläche 84, welche die dem Trennstartpunkt 106 näher liegende Endfläche ist, nach oben gerichtet). Hierbei kann der Ingot 82 auf dem Haltetisch 76 mit einem zwischen der zweiten Fläche 86 des Ingots 82 und einer oberen Fläche des Haltetisches 76 angeordneten Haftmittel (zum Beispiel ein Haftmittel auf Epoxidbasis) fixiert werden, oder der Ingot 82 kann durch eine an der oberen Fläche des Haltetisches 76 erzeugte Saugkraft unter Saugwirkung gehalten werden.
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Als Nächstes wird dem Wasserbad 70 entlüftetes Wasser W' zugeführt, bis der Wasserstand höher als die obere Fläche des Ingots 82 wird. Die Stange 72 wird dann abgesenkt, um den Ultraschallschwinger 74 etwas oberhalb der ersten Fläche 84 des Ingots 82 zu positionieren. Der Abstand zwischen der ersten Fläche 84 und dem Ultraschallschwinger 74 kann etwa 2 bis 3 mm betragen. Als Nächstes werden von dem Ultraschallschwinger 74 Ultraschallwellen erzeugt, sodass der Trennstartpunkt 106 durch die Ultraschallwellen über eine zwischen der ersten Fläche 84 und dem Ultraschallschwinger 74 vorhandene Schicht des entlüfteten Wassers W' zerstört wird. Infolgedessen kann der aus dem Ingot 82 zu fertigende Wafer von dem Trennstartpunkt 106 getrennt werden.
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In dem oben genannten Beispiel wird das Beispiel beschrieben, bei dem das entlüftete Wasser W' in dem Wasserbad 70 gespeichert wird. 5 ist eine Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel des Trennschritts veranschaulicht. Wie in 5 veranschaulicht, kann eine Schicht aus entlüftetem Wasser W' auch dadurch ausgebildet werden, dass das entlüftete Wasser W' aus einer Zufuhrdüse 108 in einen Raum zwischen der ersten Fläche 84 des Ingots 82 und dem Ultraschallschwinger 74 zugeführt wird.
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In diesem Fall wird der Ingot 82 an dem Haltetisch 76 gehalten, wobei der zu fertigende Wafer nach oben gerichtet ist. Nach der Positionierung des Ultraschallschwingers 74 etwas oberhalb der ersten Fläche 84 wird dem Raum zwischen der ersten Fläche 84 und dem Ultraschallschwinger 74 von der Zuführdüse 108 das entlüftete Wasser W' zugeführt, um eine Schicht des entlüfteten Wassers W' auszubilden. Als Nächstes werden durch den Ultraschallschwinger 74 Ultraschallwellen erzeugt, sodass der Trennstartpunkt 106 durch die Ultraschallwellen über die zwischen der ersten Fläche 84 und dem Ultraschallschwinger 74 vorhandene Schicht des entlüfteten Wassers W' zerstört wird.
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Infolgedessen kann der aus dem Ingot 82 zu fertigende Wafer von dem Trennstartpunkt 106 getrennt werden.
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In dem in 4 veranschaulichten Beispiel dauert es einige Zeit, das entlüftete Wasser W' in dem Wasserbad 70 zu speichern und das verbrauchte entlüftete Wasser W' nach der Trennung des Wafers aus dem Wasserbad 70 abzulassen. In dem in 5 veranschaulichten Beispiel kann andererseits die Schicht des entlüfteten Wassers W' umgehend ausgebildet werden, indem das entlüftete Wasser W' von der Zuführungsdüse 108 in den Raum zwischen der ersten Fläche 84 und dem Ultraschallschwinger 74 zugeführt wird, und das verbrauchte entlüftete Wasser W' kann gleichzeitig unter dem Aufbringen von Ultraschallwellen auf den Ingot 82 abgelassen werden. Die Zeit des Trennschritts kann daher bei dem Beispiel von 5 stärker verkürzt werden als bei dem Beispiel von 4.
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Wie oben beschrieben, wird bei der vorliegenden Ausführungsform das entlüftete Wasser W' der Endfläche des Ingot 82 zugeführt, um die Schicht des entlüfteten Wassers W' auszubilden, und Ultraschallwellen werden über die Schicht des entlüfteten Wassers W' auf den Ingot 82 aufgebracht, um den Trennstartpunkt 106 zu stören. Dementsprechend wird die Energie der Ultraschallwellen nicht in Kavitation umgewandelt und kann effektiv auf den Ingot 82 aufgebracht werden. Der Wafer kann daher effizient von dem Ingot 82 getrennt werden.
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<Experiment>
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Mehrere entlüftete Wasserproben wurden durch Veränderung des Luftdrucks in der Kammer hergestellt. Über eine Schicht jeder entlüfteten Wasserprobe wurden Ultraschallwellen auf einen Ingot aufgebracht, in dem sich ein Trennstartpunkt ausgebildet hatte, sodass der Trennstartpunkt zerstört wurde. Die Zeit bis zur Trennung eines Wafers wurde gemessen. Darüber hinaus wurde auch der Schalldruck (Amplitude) auf den Ingot beim Aufbringen der Ultraschallwellen auf den Ingot gemessen. Die Frequenz der Ultraschallwellen bei der Produktion jeder Probe entlüfteten Wassers wurde auf 0,1 MHz und die Frequenz der auf den Ingot aufgebrachten Ultraschallwellen bei der Unterbrechung des Trennstartpunkts auf 25 kHz eingestellt. Die Temperatur jeder Probe entlüfteten Wassers wurde auf 20 °C eingestellt. <Experimentelle Ergebnisse>
Sauerstoffgehalt in entlüfteter Wasserprobe (mg/L) | Zeit bis zur Trennung (sec) | Schalldruck (V) |
8,1 | 1352 | 1,54 |
6, 55 | 1223 | 1,56 |
5, 8 | 1123 | 1, 66 |
5,48 | 1082 | 1, 68 |
4, 97 | 1002 | 1, 88 |
4, 08 | 815 | 1, 88 |
3, 1 | 753 | 1, 88 |
1,96 | 356 | 2,20 |
1,14 | 243 | 2,32 |
0,36 | 236 | 3, 12 |
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Wie aus den oben beschriebenen experimentellen Ergebnissen hervorgeht, ist die Zeit bis zur Trennung des Wafers von dem Ingot umso kürzer, je geringer der Sauerstoffgehalt in der entlüfteten Wasserprobe ist, und je höher der Schalldruck auf den Ingot ist. Die Zeit bis zur Trennung betrug 753 Sekunden, wenn der Sauerstoffgehalt in der entlüfteten Wasserprobe 3,1 mg/L betrug, und die Zeit bis zur Trennung betrug 356 Sekunden, wenn der Sauerstoffgehalt in der entlüfteten Wasserprobe 1,96 mg/L betrug. Das heißt, die Zeit bis zur Abtrennung verringerte sich auf die Hälfte oder weniger, wenn sich der Sauerstoffgehalt in der entlüfteten Wasserprobe von 3,1 auf 1,96 mg/L veränderte. Die Produktion von entlüftetem Wasser, das einen Sauerstoffgehalt von 2,0 mg/L oder weniger aufweist, ist daher unter dem Gesichtspunkt einer effizienten Herstellung von Wafern aus einem Ingot vorzuziehen.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 200094221 [0004]
- JP 2016111143 [0006]
- JP 2016146446 [0007]