JP5875122B2 - 単結晶基板製造方法および内部改質層形成単結晶部材 - Google Patents
単結晶基板製造方法および内部改質層形成単結晶部材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5875122B2 JP5875122B2 JP2012556741A JP2012556741A JP5875122B2 JP 5875122 B2 JP5875122 B2 JP 5875122B2 JP 2012556741 A JP2012556741 A JP 2012556741A JP 2012556741 A JP2012556741 A JP 2012556741A JP 5875122 B2 JP5875122 B2 JP 5875122B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- modified layer
- crystal member
- layer
- crystal substrate
- 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.)
- Active
Links
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
- B28D5/0005—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing
- B28D5/0011—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing with preliminary treatment, e.g. weakening by scoring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
-
- 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
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/04—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure using electric or magnetic fields or particle radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/06—Joining of crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
- H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
- H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
Description
まず、第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態で、レーザ集光手段により空気中でレーザ光を集光したことを説明する模式的鳥瞰図であり、図2は、本実施形態で、レーザ集光手段により単結晶部材内部にレーザ光を集光したことを説明する模式的鳥瞰図である。図3は、本実施形態に係る単結晶基板製造方法および内部改質層形成単結晶部材11を説明する模式的断面構造である。図4は、レーザ光の照射により単結晶部材内部に多結晶部12pが形成されていることを示す模式的断面図である。図5は、内部改質層形成単結晶部材11の側壁に、レーザ光の集光によって形成された改質層12を露出させたことを示す模式的斜視断面図である。
集光レンズ15と単結晶部材10とを相対的に移動させて単結晶部材10内部に改質層12を形成する工程としては、例えば、単結晶部材10をXYステージ(図示せず)上に載置し、真空チャック、静電チャックなどでこの単結晶部材10を保持する。
この後、改質層12と単結晶層10uとの剥離を行う。本実施形態では、まず、内部改質層形成単結晶部材11の側壁に改質層12を露出させる。露出させるには、例えば、単結晶部10d、単結晶層10uの所定の結晶面に沿ってへき開する。この結果、図5に示すように、単結晶層10uと単結晶部10dとによって改質層12が挟まれた構造のものが得られる。なお、単結晶層10uの表面10tはレーザ光Bの被照射側の面である。
本発明者は、単結晶部材10として鏡面研磨した単結晶のシリコンウェハ10(厚み625μm)を準備した。そして、実施例1として、このシリコンウェハ10をXYステージに載置し、シリコンウェハ10のレーザ光の被照射側の表面10tからの0.34mmの距離に、第2レンズ18として第2平凸レンズ18を配置した。この第2平凸レンズ18は、曲率半径7.8mm、厚み3.8mm、屈折率1.58のレンズである。また、第1レンズ16としてNAが0.55の第1平凸レンズ16を配置した。
また、本発明者は、試験例1で用いたシリコンウェハ10と同様のシリコンウェハを用い、実施例1の実施条件で改質層12を形成してなる内部改質層形成単結晶部材11を製造した。そして、金属製基板28u、28dを用いて単結晶層10uを剥離し、単結晶基板10sを得た。この単結晶基板10sの剥離面10fをレーザ共焦点顕微鏡で観察したところ、図14に示す計測図が得られ、粒径50〜100μmの凹凸が剥離面10fに形成されていることが確認された。ここで、図14では、横軸が凹凸寸法(μm表示)であり、縦軸が表面粗さ(%表示)である。
本発明者は、改質層12を単結晶層10uから剥離させた後、改質層12の状態を、深さ方向位置を順次変えて赤外線顕微鏡による透過光観察により測定した。測定で得られた赤外線顕微鏡写真を図15〜図17に示す。図15は改質層12の単結晶層10u側の剥離面の多結晶粒の状態を示し、図16はそれよりもやや深い位置での多結晶粒の状態を示し、図17はさらに深い位置での多結晶粒の状態を示す。
本発明者は、単結晶のシリコンウェハにレーザ光を照射して上記の改質層12をシリコンウェハ内部に形成した。そして、この改質層12について、X線回折(XRD)による測定を行って結晶性評価を行った。測定で得られた図を図18に示す。図18から判るように、単結晶シリコンが多結晶化していることが確認された。従って、レーザ光の照射によって溶融、固化のプロセスが生じていることが判明した。
本発明者は、単結晶部材10として両面を鏡面研磨した単結晶のシリコンウェハ10(厚み625μm)を準備した。そして、実施例4として、このシリコンウェハ10をXYステージに載置し、波長1064nmのパルスレーザ光を照射し、一辺が5mmの平面視正方形状の改質層12を形成した。そして、このシリコンウェハ(内部改質層形成単結晶部材)をへき開することで改質層12の断面を露出させ、この断面を走査型電子顕微鏡で観察した。改質層12の厚みは30μmであった。
次に、第2実施形態について説明する。図20は、本実施形態に係る単結晶基板製造方法および内部改質層形成単結晶部材を説明する上で用いる単結晶部材内部加工装置の模式的鳥瞰図である。
10u 単結晶層
10d 単結晶部
10s 単結晶基板
10t 表面
10b 表面
10f 剥離面
11 内部改質層形成単結晶部材
11u 界面
12 改質層
12p 多結晶部
15 集光レンズ(レーザ集光手段)
28u 金属製基板
29u 酸化層
B レーザ光
BC 照射軸
Claims (6)
- 単結晶部材上に非接触にレーザ集光手段を配置する工程と、
前記レーザ集光手段により、前記単結晶部材表面にレーザ光を照射して前記単結晶部材内部に前記レーザ光を集光するとともに、前記レーザ集光手段と前記単結晶部材とを相対的に移動させて、前記単結晶部材内部に、多結晶部で構成される2次元状の改質層を形成する工程と、
前記単結晶部材側壁に前記改質層を露出させる工程と、
露出させた前記改質層をエッチングすることで前記改質層にエッチング溝を形成する工程と、
前記エッチング溝に楔状圧入材を圧入することにより、前記改質層により分断されてなる単結晶層を前記改質層から剥離することで単結晶基板を形成する工程と
を有することを特徴とする、単結晶基板製造方法。 - 前記多結晶部が、前記レーザ光の照射軸と平行な棒状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の単結晶基板製造方法。
- 前記剥離によって形成された剥離面が粗面であることを特徴とする請求項2に記載の単結晶基板製造方法。
- 前記単結晶部材の屈折率に起因する収差の補正機能を前記レーザ集光手段に持たせて前記集光を行うことを特徴とする請求項3に記載の単結晶基板製造方法。
- 前記単結晶基板を形成する工程では、表面に酸化層を有する金属製基板を前記単結晶層の表面に接着して剥離することを特徴とする請求項4に記載の単結晶基板製造方法。
- 前記単結晶基板を形成する工程では、前記改質層の両面側のうち前記レーザ光を照射する側の界面から剥離することを特徴とする請求項1に記載の単結晶基板製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2011/052950 WO2012108055A1 (ja) | 2011-02-10 | 2011-02-10 | 単結晶基板製造方法および内部改質層形成単結晶部材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2012108055A1 JPWO2012108055A1 (ja) | 2014-07-03 |
JP5875122B2 true JP5875122B2 (ja) | 2016-03-02 |
Family
ID=46638293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012556741A Active JP5875122B2 (ja) | 2011-02-10 | 2011-02-10 | 単結晶基板製造方法および内部改質層形成単結晶部材 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5875122B2 (ja) |
KR (1) | KR20130103624A (ja) |
WO (1) | WO2012108055A1 (ja) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5946112B2 (ja) * | 2011-02-10 | 2016-07-05 | 国立大学法人埼玉大学 | 基板加工方法 |
JP6265522B2 (ja) * | 2013-02-28 | 2018-01-24 | 国立大学法人埼玉大学 | 表面3次元構造部材の製造方法 |
JP2015032690A (ja) | 2013-08-02 | 2015-02-16 | 株式会社ディスコ | 積層ウェーハの加工方法 |
JP6180223B2 (ja) * | 2013-08-06 | 2017-08-16 | 株式会社ディスコ | ウェーハの製造方法 |
JP6395210B2 (ja) * | 2014-08-26 | 2018-09-26 | 信越ポリマー株式会社 | 基板加工方法及び基板 |
JP6358941B2 (ja) * | 2014-12-04 | 2018-07-18 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6358940B2 (ja) * | 2014-12-04 | 2018-07-18 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6399914B2 (ja) * | 2014-12-04 | 2018-10-03 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6399913B2 (ja) * | 2014-12-04 | 2018-10-03 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6391471B2 (ja) * | 2015-01-06 | 2018-09-19 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6395613B2 (ja) * | 2015-01-06 | 2018-09-26 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6395632B2 (ja) * | 2015-02-09 | 2018-09-26 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6395633B2 (ja) * | 2015-02-09 | 2018-09-26 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6395634B2 (ja) * | 2015-02-09 | 2018-09-26 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6429715B2 (ja) * | 2015-04-06 | 2018-11-28 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6425606B2 (ja) * | 2015-04-06 | 2018-11-21 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6472333B2 (ja) * | 2015-06-02 | 2019-02-20 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6482389B2 (ja) * | 2015-06-02 | 2019-03-13 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6478821B2 (ja) * | 2015-06-05 | 2019-03-06 | 株式会社ディスコ | ウエーハの生成方法 |
JP6552898B2 (ja) * | 2015-07-13 | 2019-07-31 | 株式会社ディスコ | 多結晶SiCウエーハの生成方法 |
JP6562819B2 (ja) * | 2015-11-12 | 2019-08-21 | 株式会社ディスコ | SiC基板の分離方法 |
JP2020141009A (ja) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 基板材料およびレーザ加工方法 |
JP7196718B2 (ja) * | 2019-03-26 | 2022-12-27 | ウシオ電機株式会社 | 微細穴光学素子の製造方法および改質装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09331077A (ja) * | 1996-06-10 | 1997-12-22 | Ion Kogaku Kenkyusho:Kk | 太陽電池およびその製造方法 |
JP2007142000A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Denso Corp | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 |
WO2010064997A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Agency For Science, Technology And Research | A wafer cutting method and a system thereof |
JP2011003624A (ja) * | 2009-06-17 | 2011-01-06 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | 半導体ウェーハの製造方法及びその装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005294325A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Sharp Corp | 基板製造方法及び基板製造装置 |
JP4584322B2 (ja) * | 2008-03-24 | 2010-11-17 | 株式会社レーザーシステム | レーザ加工方法 |
-
2011
- 2011-02-10 JP JP2012556741A patent/JP5875122B2/ja active Active
- 2011-02-10 WO PCT/JP2011/052950 patent/WO2012108055A1/ja active Application Filing
- 2011-02-10 KR KR1020137021348A patent/KR20130103624A/ko active Search and Examination
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09331077A (ja) * | 1996-06-10 | 1997-12-22 | Ion Kogaku Kenkyusho:Kk | 太陽電池およびその製造方法 |
JP2007142000A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Denso Corp | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 |
WO2010064997A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Agency For Science, Technology And Research | A wafer cutting method and a system thereof |
JP2011003624A (ja) * | 2009-06-17 | 2011-01-06 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | 半導体ウェーハの製造方法及びその装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20130103624A (ko) | 2013-09-23 |
JPWO2012108055A1 (ja) | 2014-07-03 |
WO2012108055A1 (ja) | 2012-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5875122B2 (ja) | 単結晶基板製造方法および内部改質層形成単結晶部材 | |
JP6004338B2 (ja) | 単結晶基板製造方法および内部改質層形成単結晶部材 | |
JP5875121B2 (ja) | 単結晶基板の製造方法および内部改質層形成単結晶部材の製造方法 | |
JP5843393B2 (ja) | 単結晶基板の製造方法、単結晶基板、および、内部改質層形成単結晶部材の製造方法 | |
JP6004339B2 (ja) | 内部応力層形成単結晶部材および単結晶基板製造方法 | |
JP3762409B2 (ja) | 基板の分割方法 | |
TWI524960B (zh) | 基板及基板加工方法 | |
JP5509448B2 (ja) | 基板スライス方法 | |
JP2014019120A (ja) | 内部加工層形成単結晶部材の製造方法 | |
JP6032789B2 (ja) | 単結晶加工部材の製造方法、および、単結晶基板の製造方法 | |
JP6531885B2 (ja) | 内部加工層形成単結晶部材およびその製造方法 | |
JP2015119076A (ja) | 内部加工層形成単結晶部材およびその製造方法 | |
JP5561666B2 (ja) | 基板スライス方法 | |
JP2011167718A (ja) | 基板内部加工装置および基板内部加工方法 | |
JP2015123465A (ja) | 基板加工装置及び基板加工方法 | |
JP6202695B2 (ja) | 単結晶基板製造方法 | |
JP6202696B2 (ja) | 単結晶基板製造方法 | |
JP2005294656A (ja) | 基板製造方法及び基板製造装置 | |
JP6265522B2 (ja) | 表面3次元構造部材の製造方法 | |
US10373855B2 (en) | Method for processing a wafer and method for processing a carrier | |
JP2006024782A (ja) | 基板製造方法、および基板製造装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150602 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150729 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160105 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160114 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5875122 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |