JP2010525559A - 半導体本体から薄ディスク又はフィルムを製造するための方法及び装置 - Google Patents
半導体本体から薄ディスク又はフィルムを製造するための方法及び装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010525559A JP2010525559A JP2010503351A JP2010503351A JP2010525559A JP 2010525559 A JP2010525559 A JP 2010525559A JP 2010503351 A JP2010503351 A JP 2010503351A JP 2010503351 A JP2010503351 A JP 2010503351A JP 2010525559 A JP2010525559 A JP 2010525559A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- semiconductor film
- cutting
- film
- semiconductor body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/0058—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
- B28D5/0082—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for supporting, holding, feeding, conveying or discharging work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
- B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
- B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/36—Electric or electronic devices
- B23K2101/40—Semiconductor devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T83/00—Cutting
- Y10T83/04—Processes
- Y10T83/0448—With subsequent handling [i.e., of product]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T83/00—Cutting
- Y10T83/202—With product handling means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
Abstract
本発明は、半導体本体(1)から薄ディスク又はフィルム(3)を製造するための1つの方法及び1つの装置に関する。好ましくは、レーザーが切削工具(2)として用いられる。レーザーのビームは、半導体フィルム(3)を切削するために、点状に形づくられた強度プロフィールよりもむしろ線状の強度プロフィールが作り出されるような形で、適切な工学的手段、たとえば1つの円柱レンズを用いて集中される。さらに、半導体本体(1)の幅全体にわたる1つの分離線が形成され、その結果、切断線の全体が準連続的に(前記レーザーの繰り返し率に従って)取り除かれることができるようにいくつかの線状の強度プロフィールを並べることが有効である。理想的には、半導体本体(1)に向かい合った集光レーザービームは、半導体本体(1)の端部に対して平行に伸びるべきである。切削工具(2)の先端(9)付近では、半導体本体(3)に向けられた側では、周辺ビームが半導体フィルム(3)の曲げ半径に従い、焦点(切削工具(2)の先端)からの距離が大きくなるに応じて、それだけ大きなギャップが形成される。
【選択図】 図1
【選択図】 図1
Description
本発明は、多結晶ブロック(インゴット)又は単結晶棒のような半導体本体から薄ディスク又はフィルムを製造するための1つの方法及び1つの装置に関する。
通常は、脆性硬質のワークピース(たとばシリコン)からの切断のためには、ワイヤーソーが用いられる。原則的には、2つの方法が使用される(説明はDE19959414)。研削切断の場合には、砥粒がワイヤーに固定されているのに対して、ラッピング切断の場合には、ソーイング懸濁液(スラリー)が使用される。これらの方法では、両方とも、切断工程がワイヤーとワークピースとの相対運動によって行なわれることが当てはまる。この相対運動は、DE19959474の中では、ワークピースがその縦軸を中心に回転することによって達成される。普通は、ワイヤーが動かされ、かつ、たとえばガイドプーリを用いて、累次、ワークピースを貫いて通されることにより、数多くのディスクを同時に切断することができる。脆弱なダイヤモンドワイヤーソーを用いた研削切断の場合には、竪状の(gatternd)マルチワイヤーソー(DE19959414)が特に適しており、これは、ワイヤーが方向転換による機械的負荷を受けないからである。
太陽光発電用の、およそ200μmの厚さのシリコンディスクを製造するためには、現在のところ主としてワイヤーソーが用いられている。この場合に、鋸歯の最小間隔は、ワイヤー直径及びソーイング懸濁液によって制限されている。
US2004055634の中で記述されているような、単結晶棒からの分割は、シリコンウエハーを製造するための1つの興味深い選択肢であり得る。その場合には、効率よく格子欠陥を生成するために、シリコン棒の外面が、イオンビーム、電子ビーム又はレーザービームによって局所的に照射される。このことは、好ましくは、後の劈開面が結晶格子面に対応するように、結晶線によって与えられる1本の線に沿って行なわれる。この分割工程は、たとえば、生成された格子欠陥に沿った機械的なせん断力によって行なわれる。この分割では、鋸歯摩耗が全く生じない。その他の有利点は、きれいな分割面、速やかな分割工程及び非常に平坦な表面である。US2004055634は、シリコン棒の長さ1メートルにつき10000ウエハーの利用の可能性を提示している。
シリコン棒の外面を局所的に加熱するためにレーザービームが利用される場合には、真空環境を省略することができる。DE3403826の中では1つの方法が記述されており、この方法の場合には、外面を巡っているノッチが、レーザーを用いて効率よく局所的に加熱される。その後に、ディスクが温度衝撃処理によって棒から爆発的に切り離される。しかしながら、ノッチを機械的に加工することによって、シリコンディスクの厚さの下限が制約されることが予想される。
JP2002184724の中では、外面が集光エキシマレーザービームによって局所的に加熱される。最後に言及された2つの方法は、US2004055634と同様に、原材料としては単結晶を必要とする。そのため、分割切断方法に関しては、将来において半導体薄ディスクを製造するための経済的な応用が実現できるかどうかは未決定である。
同じように、US2005199592は、レーザービームを用いてシリコンを切断するための1つの切断方法を記述している。だが、この場合に問題になっているのは、シリコンディスクから個々のチップへの切断である。そのために、たとえばND:YAGレーザー(1064nm)が、その焦点がディスクの内部に位置するように集光される。これによって微小クラックが生じ、これらの微小クラックは、適切な配置によって、ディスクのための規定破断個所となる。表面上で機械的に、ダイヤモンド工具又はレーザーによって、追加的にノッチが生成されると、破断線は、さらにより正確に規定されることができる。次に、ディスクは、機械的な負荷によって、前もって規定された線に沿って破断されることができる。US2005199592は、たとえば625μmの厚さを備えたディスクが、どのように切断されることができるかを記述している。このディスク厚さに関しては、破断エッジを効率よく規定することはできるが、集光光学系の作動距離及びレーザービームの吸収が、侵入深さを制約するので、この方法を任意により大きな材料厚さに適用することはできない。
通常の場合には、材料加工は、集光レーザービームによって行うが、この集光レーザービームでは、作業範囲が焦点のごく近傍に限られている。DE19518263は、材料加工のための1つの装置を記述しており、この装置では、レーザービームが、液体噴流の中で材料表面上へとガイドされる。そのために、集光レーザービームは、1つの特殊なオリフィスを用いて、可能な限り層流の液体噴流の中へ接続される。同じように、この方法は、シリコンディスクからの切断の場合にも使用される。この場合、標準的には、50μmの切削幅が達成され、この切削幅は、主として液体噴流によって規定されている。しかし、この方法の場合では、ナノ秒パルスが使用されるにもかかわらず融解帯が生じ、この融解帯によって、再凝固の後に、ワークピースの機械的安定性が影響を受けることもあり得ることが考慮されていた。
これらの融解帯域は、より短いレーザーパルスを用いて作業が行われるときには、明らかに縮小することができる。DE10020559は、超短レーザーパルスを用いた材料加工に関する、以下のような有利点に言及している。「超短レーザーパルス(フェムト秒レーザーパルス)を用いた材料加工の特別な有利点は、特に、高精度の、かつ熱的にも機械的にも最小限の損傷しか与えないような、材料の切削及び/又は切除の場合に明白となる。500nmに満たない切削幅を備えた、μm未満の範囲における切除率が達成可能である」熱的にも機械的にも最小限の損傷しか与えない加工は、ナノ秒パルスを用いた加工に比較して、決定的な有利点となる。
しかし、より狭い切削幅は、制約された焦点深さの範囲内における作業の場合にのみ達成可能である。それ故に、より大きな切削深さの場合には、それに応じて、ビーム収束のために割れ目幅が拡大する。
シリコンもまた、上記の有利点を利用することによって、フェムト秒レーザーパルスを用いて加工されることが知られている。バルシュ(Barsch)らは、50μmの厚さを有するシリコンディスクを切断する場合に、10〜15μmの割れ目幅を達成した。同じように、彼らは、切断線に沿って並べられた線状のビーム形状が、点状のビーム形状に比べて、より大きな切除率を生み出すということを示すことができた。狭い割れ目のためには、作業範囲が、焦点周囲の空間的に限られた範囲へ制約されたままである。このため、狭い割れ目幅は、剛性の高いシリコンディスクを製造する場合には実現することができない。
本発明の課題は、特にシリコンフィルムのような薄い半導体フィルムを、半導体本体からの切断によって製造するための1つの方法、及びこの方法を実施するための1つの装置を示すことである。
この課題は、請求項1に基づいた1つの方法と、請求項15に基づいた1つの装置とを用いて解決される。
半導体素材のような脆性硬質の材料が、それ自体では大体において剛性が高くかつ脆弱であるのに対して、本発明に基づいた方法は、半導体ディスクが薄ければ薄いほど曲げやすくなるという性質を有利な方法で有効に利用する。
以下のような工程が実施される場合には、薄い半導体フィルム、特にシリコンフィルムを、切削工具を用いて半導体本体から切断することによって製造するための1つの方法が、特に好ましい。
a.1つの半導体本体を用意し、
b.1つの切削工具をその半導体本体に近づけ、
c.引き続いて半導体本体から半導体フィルムを切断するために、半導体本体と切削工具との間の相対運動を開始し、
d.半導体フィルムの、半導体本体から既に切り出された部分を伸展し、
e.必要な場合には、切断された半導体フィルムの、半導体本体から既に切り出された部分を支持し、
f.半導体フィルムの完全に切断された部分を除去し、かつ、更なる処理工程又は保管場所の中へ送り込む。
a.1つの半導体本体を用意し、
b.1つの切削工具をその半導体本体に近づけ、
c.引き続いて半導体本体から半導体フィルムを切断するために、半導体本体と切削工具との間の相対運動を開始し、
d.半導体フィルムの、半導体本体から既に切り出された部分を伸展し、
e.必要な場合には、切断された半導体フィルムの、半導体本体から既に切り出された部分を支持し、
f.半導体フィルムの完全に切断された部分を除去し、かつ、更なる処理工程又は保管場所の中へ送り込む。
このような方法は、半導体フィルムの製造が、1つの半導体ブロックの表面からの切断によって行なわれるとき、又は、半導体フィルムの製造が1つの半導体棒の外面からの接線方向の切断によって行なわれるときには、特に好ましい。半導体棒の外面からの、接線方向の累次の切断が、半導体棒の外周上でずらされることによって、好ましくは同時に複数のフィルムを切断することができる。
半導体フィルムの、半導体本体から既に切断された部分の伸展によって、切削工具のためにスペースが作り出され、その場合に、このスペースが半導体本体と切削工具の先端との表面、及び伸展された半導体フィルムの、半導体に向けられた表面によって形成される場合、本発明に基づく方法を、特に好ましい形応用することができる。
切断のためには、パルス状の、高度に収束されたレーザービーム、及び/又は、液体状又は気体状のエッチング媒体を使用することができる。切断が真空下で、又は特殊なガス雰囲気下で行なわれることが好ましい場合もある。
さらに、切断する場合、収束されたレーザービームが半導体素材を変更し、かつ、変更された半導体素材が液体状又は気体状のエッチング媒体を用いて除去されることが好ましい場合もある。
先に述べた、半導体棒の外面からの接線方向の切断によって、ほぼ任意の長さの半導体フィルムが、非常に有利な形で製造可能であり、かつ、半導体棒の外周上でずらされた接線方向の累次の切断によって、ほとんど任意の長さの複数の半導体フィルムを同時に製造することができる。
さらに、切断が200℃を超えるワークピース温度で行なわれる場合には、これは非常に有利である。
本発明に基づく方法は、半導体フィルムの切り離された部分を伸展するための手段と、半導体フィルムの切り離された部分を支持するための手段とを備えた1つの装置を用いて、有利に実施することができる。半導体フィルムの切り離された部分を伸展するための手段は、けん引手段及び/又は加圧手段として形成されていることができ、かつ、半導体フィルムの切り離された部分に作用することができる。これらの手段は、たとえば、静電誘導によって機能する装置として形成することができ、かつ、半導体フィルムの切り離された部分に作用することができる。しかし、これらの手段は、陰圧又は超過圧力を用いて作動する装置として形成することもできる。特に、半導体フィルムの切り離された部分に作用し、バキューム圧によって機能する装置が好ましい。
半導体フィルムの切り離された部分を支持するための手段は、好ましくは、サポートローラーとして形成されており、かつ、伸展された半導体フィルムの最小の曲げ半径を超えてさらに下回ることがないように、既に切断された半導体フィルムの部分を支持する。
そのために、伸展された半導体フィルムが弾性的にのみ変形するように、サポートローラーが形成されていることが好ましい。
本方法を実施するための1つの装置は、たとえば、切削工具がパルス状のレーザーを用いて実現されており、そのレーザーのパルス長が10e−9sよりも短く、その場合、パルス状のレーザーは、高いビーム質を有するべきであり、かつ、高度に収束されていることによって、好ましい仕方で実現されることができる。
平面的な切断のためには、線状の強度プロフィールを備えたレーザーが使用される。
レーザーが使用され、そのレーザービームが1つの媒体の中で加工箇所の近くへガイドされることが好ましい場合もある。この媒体は、グラスファイバであってもよい。
さらに、ファイバーレーザーの使用が好ましい場合もある。同じく、高周波レーザーを使用することが好ましい場合もある。
以下、図示された実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。
図1では、1つの半導体本体1が、相当に図式化されており、この半導体本体は、図示されていない工作機械の上に、同じく図示されていないホルダを用いて配置されている。1つの切削工具2が半導体本体1とかみ合っており、半導体フィルム3を半導体本体1から切断するために役立っている。たとえばシリコンブロックなどの半導体本体は、かなり加工の難しい素材からなっており、その理由は、この素材が、ある程度の脆弱な硬度を有しているからである。一般的な加工方法は、導入部において既に詳しく説明されている。本発明に基づく切削工具は、収束されたレーザービーム、レーザービームのための媒体としての先の尖ったグラスファイバ、エッチング媒体を備えたプローブ、機械的工具、又は別様の適切な切削工具として実施することができる。以下では、切削工具2として高度に収束されたレーザービームを前提としており、このレーザービームは、1つの非常に狭い割れ目幅5を備えた割れ目4を生成することができる。切断によって生成させられた半導体フィルム3を本発明に基づいて伸展することにより、半導体本体1と切断された半導体フィルム3との間に、1つのスペース6が作り出され、このスペースの境界面の間では、切削工具2が動作可能である。後に、図5で詳しく説明されるように、スペース6は、半導体本体1における切削面7と、切削工具2の先端と、伸展された半導体フィルム3の半導体1に向けられた面8とによって制限される。
伸展は、半導体フィルム3の既に切り離された範囲に対してけん引力又は圧力を及ぼすような手段によって生じさせられる。明確化のために、これらのけん引力又は圧力は、2つの矢印P1及びP2を用いて表示されており、この場合に、矢印P1は圧力を表し、また矢印P2はけん引力を表す。半導体フィルム3を伸展するための手段は、機械的な作用要素によって、又は非接触型の作用要素によって実現することができる。伸展を静電誘導によって行うことが提案されるが、バキューム圧を用いて半導体フィルムの伸展を実現することもまた可能である。同様に、切削工具2のために必要とされるスペース6が使用可能であるように、効果的な空気過剰によって、半導体フィルム3の既に切断された範囲を伸展することも可能である。
その結果として生じる、割れ目4の割れ目幅5は、もはや切削工具2の幅によって規定されず、その代わりに、切削工具2の先端9の幅によって規定されるにすぎず、この先端は、たとえば、従来の技術の場合にシリコンウエハーを製造するために利用されるようなソーワイヤーに比べて、相当程度狭いものであってもよい。それに応じて、半導体素材における切断損失は、相当程度軽減されるが、その理由は、この損失を規定する割れ目幅5が、従来の技術に比べて相当程度軽減されるからである。高度に収束されたレーザービームを切削工具2として使用する場合には、表面に基づくシリコン消費が、相当程度軽減されるが、その理由は、作業範囲すなわち割れ目幅5が、切削工具2の焦点周囲の範囲に限られたままであるからである。そのために要求されるスペースは、既に切り離された半導体フィルム3を本発明に基づいて伸展することによって、作り出すことが可能になる。切断された半導体フィルム3は、薄ければ薄いほど、それだけ曲げやすくなり、かつ、それだけ伸展されやすくなるが、この場合には、半導体フィルム3の弾性的な変形によって、限界が与えられている。伸展された半導体フィルム3のねじれを防止するためには、半導体フィルム3の切り離された部分を支持するための手段が取り付けられており、これは、サポートローラー10として形成され、伸展された半導体フィルム3の最小の曲げ半径を超えてさらに下回ることがないように半導体フィルム3の既に切断された部分を支持する。サポートローラー10の配置及び形状は、伸展された半導体フィルム3が、弾性的にのみ変形するように選択されている。サポートローラー10は、図示されていない工具送り台の上で、このサポートローラーが分離切断について行くことができるように可動的に配置されている。これによって、既に切り離された半導体フィルム3の範囲が常に最適に支持されることが確実となる。
図2では、どのようにしてフィルム3が半導体棒11の外面から切断されるかということが、図1と同じ方法で図示されている。同一のエレメント又は同じ働きをするエレメントには、繰返しを避けるために同じ記号が付されており、この場合、こうした同等のエレメントについての詳細な説明は不要である。高度に収束されたレーザービームの先端9は、切削工具2として、回転している半導体棒11からの半導体フィルム3を切断する。半導体棒11を原材料として使用することによって、切断されたフィルムの長さは非常に長くなり、理論的には数キロメートルにもなる。図4の中で概要が図示されているように、円形の半導体棒11によって、同時に複数の半導体フィルム3、31、32を半導体棒11から切断することもまた可能になる。この図の中で概要が示されている3つの半導体フィルム3、31、32は、3つのサポートローラー10、101、102によって、既に基本的に説明された方式で支持される。この図においても、同じ要素又は同じ働きをする要素には同じ記号が付されており、その結果、既に説明されている事柄の繰返しを避けている。
図3には、回転している半導体棒11における切削工具2のためのスペース6が、切削面7と、半導体フィルム3における半導体棒11に向けられた面とによって作り出されることが示されており、この図では工具の先端は示されていない。
これに該当することは、図4の中に示されているスペースについても当てはまる。
図5は、図1を念頭に置いた上で、この図1に基づく図示されていない切削工具のためのスペース6を示す。この図でもまた、同じ要素又は同じ働きをする要素には同じ記号が付されている。
好ましくは切削工具2としてレーザーが用いられ、そのビームが、点状の強度プロフィールの代わりに、線状の強度プロフィールが半導体フィルム3を切削するために作り出されるように、適切な光学的手段、たとえば1つの円柱レンズ又は回折光学素子を用いて収束されることは、本発明の範囲内に含まれている。さらに、半導体本体1、11の幅全体にわたって1つの分離線が形成され、その結果、切断線の全体が準連続的に(前記レーザーの繰り返し率に従って)取り除かれることができるように複数の線状の強度プロフィールを並べることが有効である。
さらに、半導体本体1、11に向けられた収束レーザービームの周辺ビームは、理想的には、半導体本体1、11の端部に対して平行に通るべきである。半導体フィルム3、31、32に向けられた側では、周辺ビームが切削工具2の先端9付近で半導体フィルム3、31、32の曲げ半径に従い、かつ、焦点(切削工具2の先端)からの距離が大きくなるに応じて、それだけ大きなギャップが形成される。
フェムト秒レーザーパルスを用いたシリコン切断のためには、保護ガス雰囲気の中で、すなわち、気化シリコンと反応する雰囲気の中で、あるいは真空内で作業することが好ましい。それによって、望ましくない反応生成物を回避することができ、かつ、表面品質が改善される。
直接的なレーザー切断の他に、半導体素材、一般的にシリコンを、最初に割れ目の中で変更されるだけにして、それに続き、気体状のエッチング媒体又はエッチング液を用いて選択的に(主に、変更された材料が)除去することも可能である。
レーザー光源としては、たとえば、フェムト秒レーザーパルスが適している。特に、高効率の場合には周波数増加が好ましく、これは、短い波長に対しては、アブレーション閾値のエネルギー密度が減少するからである。
シリコンの温度が上昇すると、フェムト秒レーザーパルスを用いたアブレーションの切除率が大きくなる。
記号リスト
1 半導体本体
2 切削工具
3 半導体フィルム
4 割れ目
5 割れ目幅
6 スペース
7 切削面
8 半導体フィルムにおける面
9 切削工具2の先端
10 サポートローラー
11 半導体棒
31 半導体フィルム
32 半導体フィルム
101 サポートローラー
102 サポートローラー
1 半導体本体
2 切削工具
3 半導体フィルム
4 割れ目
5 割れ目幅
6 スペース
7 切削面
8 半導体フィルムにおける面
9 切削工具2の先端
10 サポートローラー
11 半導体棒
31 半導体フィルム
32 半導体フィルム
101 サポートローラー
102 サポートローラー
Claims (34)
- 薄い半導体フィルム、特にシリコンフィルムを、1つの切削工具を用いて半導体本体から切断することによって製造するための方法であり、
a.1つの半導体本体(1、11)を用意し、
b.1つの切削工具(2)を前記半導体本体(1、11)に近づけ、
c.引き続いて該半導体本体(1、11)から前記半導体フィルム(3、31、32)を切断するために、該半導体本体(1、11)と前記切削工具(2)との間の1つの相対運動を開始し、
d.前記半導体フィルム(3、31、32)の、前記半導体本体(1、11)から既に切り出された部分(8)を伸展し、
e.必要な場合には、切断された前記半導体フィルム(3、31、32)の、前記半導体本体から既に切り出された部分(8)を支持し、
f.前記半導体フィルムの完全に切断された部分を除去し、かつ、1つの更なる処理工程又は1つの保管場所の中へ送り込む、以上の工程を特徴とする方法。 - 前記半導体フィルム(3、31、32)の製造が、1つの半導体ブロック(1)の1つの表面(7)からの切断によって行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記半導体フィルム(3、31、32)の製造が、1つの半導体棒(11)の前記表面(7)からの接線方向の切断によって行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記半導体フィルム(3、31、32)が、該半導体棒(11)の外周上を接線方向にずれながら、前記半導体棒(11)の前記外面(7)から何度も切断されることによって製造されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 前記半導体フィルム(3、31、32)の、前記半導体本体(1、11)から既に切断された部分の伸展によって、前記切削工具(2)のためのスペース(6)が作り出されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記スペース(6)が、前記半導体本体(1、11)と前記切削工具(2)の前記先端(9)との前記の面(7)、及び伸展された前記半導体フィルム(3、31、32)の、前記半導体本体(1、11)に向けられた前記の面(8)によって形成されていることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 前記切断のために、パルス状の、高度に収束された1つのレーザービームが用いられることを特徴とする、請求項1〜6の1つに記載の方法。
- 前記切断のために、液体状又は気体状のエッチング媒体を備えた1つのプローブが用いられることを特徴とする、請求項1〜7の1つに記載の方法。
- 前記切断が、真空下で、又は特殊なガス雰囲気下で行なわれることを特徴とする、請求項1〜8の1つに記載の方法。
- 前記切断のために、1つの収束されたレーザービームが前記の半導体素材を変更し、変更された該半導体素材が1つの液体状又は気体状のエッチング媒体を用いて除去されることを特徴とする、請求項1〜9の1つに記載の方法。
- 前記半導体フィルム(3、31、32)が、前記半導体棒(11)の前記外面(7)からの接線方向の切断によって、ほとんど任意の長さで製造可能であることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 前記半導体棒(11)の外周上でずらされた接線方向の累次の切断によって、同時に複数の半導体フィルムが、ほとんど任意の長さで製造可能であることを特徴とする、請求項3または11に記載の方法。
- 前記切断が、200℃を超えるワークピース温度で行なわれることを特徴とする、請求項1〜12の1つに記載の方法。
- 薄い半導体フィルム、特にシリコンフィルムを製造するための方法であり、前記半導体フィルム(3、31、32)の製造が、1つの半導体棒(11)の前記外面(7)からの接線方向の切断によって行われることを特徴とする方法。
- 特に請求項1に基づく方法を実施するための装置であり、該装置が前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分を伸展するための手段を有し、かつ、好ましくは前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分を支持するための手段を有することを特徴とする装置。
- 前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分を伸展するための手段が、けん引手段及び/又は加圧手段として形成されており、かつ、前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分に作用することを特徴とする、請求項15に記載の装置。
- 前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分を伸展するための手段が、静電誘導によって機能する装置として形成されており、かつ、前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分に作用することを特徴とする、請求項16に記載の装置。
- 前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分を伸展するための前記の手段が、陰圧又は超過圧力を用いて機能する装置として形成されており、かつ、前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分に作用することを特徴とする、請求項16に記載の装置。
- 前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分を伸展するための前記の手段が、バキューム圧によって機能する装置として形成されており、かつ、前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分に作用することを特徴とする、請求項16に記載の装置。
- 前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分を伸展するための前記の手段が、圧力ガスを用いて機能する装置として形成されており、かつ、前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分に作用することを特徴とする、請求項16に記載の装置。
- 前記半導体フィルム(3、31、32)の切り離された部分を支持するための前記手段が、サポートローラー10として形成されており、かつ、伸展された該半導体フィルム(3、31、32)の最小の曲げ半径を超えてさらに下回ることがないように、該半導体フィルム(3、31、32)の既に切り離された部分を支持することを特徴とする、請求項15に記載の装置。
- 拡張された前記半導体フィルム(3、31、32)が弾性的にのみ変形させられるように前記サポートローラー(10)が形成されていることを特徴とする、請求項21に記載の装置。
- 前記切削工具(2)が、1つのパルス状のレーザーを用いて実現されており、そのレーザーのパルス長が10e−9sよりも短いことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 前記のパルス状のレーザーが高いビーム質を有しており、かつ高度に収束されていることを特徴とする、請求項23に記載の装置。
- 線状の強度プロフィールを備えた1つのレーザーが用いられることを特徴とする、請求項1〜24の1つに記載の装置。
- 1つのレーザーが使用され、該レーザーのレーザービームが1つの媒体の中で加工箇所の近くへガイドされることを特徴とする、請求項1〜25の1つに記載の装置。
- 媒体としてグラスファイバが用いられることを特徴とする、請求項26に記載の装置。
- 1つのファイバーレーザーが用いられることを特徴とする、請求項1〜27の1つに記載の装置。
- 1つの高周波レーザーが用いられることを特徴とする、請求項1〜28の1つに記載の装置。
- 請求項1〜14に基づく1つの方法に従って製造された半導体フィルム。
- 前記フィルムが前記半導体ブロック又は棒から切断され、該半導体ブロック又は棒の外周に比べて、該フィルムがより長いことを特徴とする、請求項30に記載の半導体フィルム。
- 前記フィルムが一直線上にあるのではなく、そのフィルムの正規曲面が平行であり、このフィルム上の任意の3点間を結んだ3本の線の中の少なくとも2本は、これらの線に沿って結晶方位が連続的に変化するという性質を有することを特徴とする、請求項1〜31の1つに記載の半導体フィルム。
- 請求項1〜14に基づく1つの方法を用いてフィルムを製造するための、請求項15〜29に基づく1つの装置を備えた設備。
- 請求項33に基づく1つの設備を用いた製造ライン。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200710018080 DE102007018080B3 (de) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von dünnen Scheiben oder Folien aus Halbleiterkörpern |
PCT/DE2008/000628 WO2008125098A1 (de) | 2007-04-17 | 2008-04-15 | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von dünnen scheiben oder folien aus halbleiterkörpern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010525559A true JP2010525559A (ja) | 2010-07-22 |
Family
ID=39400050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010503351A Pending JP2010525559A (ja) | 2007-04-17 | 2008-04-15 | 半導体本体から薄ディスク又はフィルムを製造するための方法及び装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20100117199A1 (ja) |
EP (1) | EP2139657A1 (ja) |
JP (1) | JP2010525559A (ja) |
KR (1) | KR20100015895A (ja) |
DE (2) | DE102007018080B3 (ja) |
WO (1) | WO2008125098A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2955275A1 (fr) * | 2010-01-18 | 2011-07-22 | Commissariat Energie Atomique | Procede de decoupe d'une tranche d'un lingot d'un materiau grace a un faisceau laser |
DE102010030358B4 (de) * | 2010-06-22 | 2014-05-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zum Abtrennen einer Substratscheibe |
RU2459691C2 (ru) * | 2010-11-29 | 2012-08-27 | Юрий Георгиевич Шретер | Способ отделения поверхностного слоя полупроводникового кристалла (варианты) |
WO2013016823A1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Ats Automation Tooling Systems Inc. | Systems and methods for producing silicon slim rods |
CN106454078B (zh) * | 2016-09-26 | 2019-07-19 | Oppo广东移动通信有限公司 | 一种对焦模式控制方法及终端设备 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW350095B (en) * | 1995-11-21 | 1999-01-11 | Daido Hoxan Inc | Cutting method and apparatus for semiconductor materials |
US6208458B1 (en) * | 1997-03-21 | 2001-03-27 | Imra America, Inc. | Quasi-phase-matched parametric chirped pulse amplification systems |
US6452091B1 (en) * | 1999-07-14 | 2002-09-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of producing thin-film single-crystal device, solar cell module and method of producing the same |
FR2807074B1 (fr) * | 2000-04-03 | 2002-12-06 | Soitec Silicon On Insulator | Procede et dispositif de fabrication de substrats |
US7005081B2 (en) * | 2001-07-05 | 2006-02-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Base material cutting method, base material cutting apparatus, ingot cutting method, ingot cutting apparatus and wafer producing method |
JP4455804B2 (ja) * | 2002-05-08 | 2010-04-21 | 株式会社ワイ・ワイ・エル | インゴットの切断方法と切断装置及びウェーハ並びに太陽電池の製造方法 |
US7422963B2 (en) * | 2004-06-03 | 2008-09-09 | Owens Technology, Inc. | Method for cleaving brittle materials |
-
2007
- 2007-04-17 DE DE200710018080 patent/DE102007018080B3/de not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-04-15 JP JP2010503351A patent/JP2010525559A/ja active Pending
- 2008-04-15 DE DE200811001002 patent/DE112008001002A5/de not_active Withdrawn
- 2008-04-15 EP EP08748746A patent/EP2139657A1/de not_active Withdrawn
- 2008-04-15 KR KR1020097022306A patent/KR20100015895A/ko not_active Application Discontinuation
- 2008-04-15 WO PCT/DE2008/000628 patent/WO2008125098A1/de active Application Filing
- 2008-10-15 US US12/596,149 patent/US20100117199A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2139657A1 (de) | 2010-01-06 |
US20100117199A1 (en) | 2010-05-13 |
DE102007018080B3 (de) | 2008-06-19 |
KR20100015895A (ko) | 2010-02-12 |
DE112008001002A5 (de) | 2010-01-21 |
WO2008125098A1 (de) | 2008-10-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6604891B2 (ja) | ウエーハの生成方法 | |
JP6416901B2 (ja) | 平坦なワークピースを複数の部分に分割する方法及び装置 | |
EP3206829B1 (en) | Method of laser processing for substrate cleaving or dicing through forming "spike-like" shaped damage structures | |
JP6482423B2 (ja) | ウエーハの生成方法 | |
JP4762653B2 (ja) | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 | |
JP3908236B2 (ja) | ガラスの切断方法及びその装置 | |
KR101296030B1 (ko) | 취성 재료의 열응력 할단방법 | |
JP4954653B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
JP5312761B2 (ja) | 切断用加工方法 | |
US20060213883A1 (en) | Method for severing brittle materials by lasers with asymmetric radiation density distribution | |
KR20160117531A (ko) | 취성 재료를 묘각하고 화학 식각하는 방법 및 시스템 | |
JP6355540B2 (ja) | ウエーハの生成方法 | |
TW201143947A (en) | Laser machining and scribing systems and methods | |
JP2010525559A (ja) | 半導体本体から薄ディスク又はフィルムを製造するための方法及び装置 | |
JP5177992B2 (ja) | 加工対象物切断方法 | |
JP2007260749A (ja) | レーザ加工方法、レーザ加工装置及び脆性材料の加工品 | |
JP2016030288A (ja) | レーザ加工方法、および、板ガラスブランクスの製造方法 | |
JP2006297458A (ja) | バイト加工方法及び該バイトを用いた加工装置 | |
JP7210292B2 (ja) | ウエーハの生成方法 | |
KR101621936B1 (ko) | 기판 절단 장치 및 방법 | |
KR101012332B1 (ko) | 반도체 웨이퍼 절단 시스템 | |
KR102560763B1 (ko) | 레이저를 이용한 절단 장치 및 방법 | |
WO2021176526A1 (ja) | レーザー割断方法 | |
CN101765487A (zh) | 用半导体制备薄片或薄膜的方法和装置 | |
Jiu et al. | A study on machining of single crystal diamond by femtosecond laser for fabrication of grinding tools with positive rake angle |