JP6858586B2 - ウエーハ生成方法 - Google Patents
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Description
パルスレーザー光線の波長 :1064nm
繰り返し周波数F :60kHz
平均出力 :1.5W
パルス幅 :4ns
スポット径 :3μm
集光レンズの開口数(NA) :0.65
加工送り速度V :200mm/s
厚み3mmの単結晶SiCインゴットの端面から100μm内側にパルスレーザー光線の集光点を位置づけて単結晶SiCインゴットにパルスレーザー光線を照射し、SiCがSiとCとに分離した直径φ17μmの改質部を形成し、加工送り方向において隣接する改質部同士の重なり率R=80%で連続的に改質部を形成し、改質部からc面に等方的に直径φ150μmのクラックを形成した。その後、集光器を150μmインデックス送りして同様に改質部を連続的に形成すると共にクラックを形成してウエーハの厚みに相当する100μmの深さに剥離層を形成した。なお、改質部同士の重なり率Rは、改質部の直径D=φ17μmと、加工送り方向において隣接する集光点同士の間隔Lとから、次のとおりに算出される。また、加工送り方向において隣接する集光点同士の間隔Lは、上述のとおり、加工送り速度V(本実験では200mm/s)と、パルスレーザー光線の繰り返し周波数F(本実験では60kHz)とで規定される(L=V/F)。
R=(D−L)/D
={D−(V/F)}/D
=[17(μm)−{200(mm/s)/60(kHz)}]/17(μm)
=[17×10−6(m)−{200×10−3(m/s)/60×103(Hz)
}]/17×10−6(m)
=0.8
厚み3mmの上記単結晶SiCインゴットの固有振動数を求めたところ25kHzであった。そこで実験2では、実験1で剥離層を形成した上記単結晶SiCインゴットを25℃の水に浸漬して付与する超音波の出力を100Wとし、超音波の周波数を10kHz、15kHz、20kHz、23kHz、25kHz、27kHz、30kHz、40kHz、50kHz、100kHz、120kHz、150kHzと上昇させ、実験1で形成した剥離層を界面として上記単結晶SiCインゴットからウエーハが剥離する時間を計測して周波数依存性を検証した。
[実験2の結果]
周波数 剥離時間
10kHz 10分経過しても剥離しなかった:NG
15kHz 10分経過しても剥離しなかった:NG
20kHz 90秒で剥離した
23kHz 30秒で剥離した
25kHz 25秒で剥離した
27kHz 30秒で剥離した
30kHz 70秒で剥離した
40kHz 170秒で剥離した
50kHz 200秒で剥離した
100kHz 220秒で剥離した
120kHz 240秒で剥離した
150kHz 300秒で剥離した
実験2では超音波の出力を100Wに固定し、超音波の周波数を変化させて、実験1で剥離層を形成した上記単結晶SiCインゴットからのウエーハの剥離時間を計測したが、実験3では、超音波の周波数毎に超音波の出力を200W、300W、400W、500Wと上昇させ、実験1で形成した剥離層を界面として上記単結晶SiCインゴットからウエーハが剥離する時間を計測して出力依存性を検証した。なお、下記「NG」は、実験2の結果と同様に、単結晶SiCインゴットに超音波の付与を開始してから10分経過しても単結晶SiCインゴットからウエーハが剥離しなかったことを意味する。
[実験3の結果]
出力毎の剥離時間
周波数 200W 300W 400W 500W
10kHz NG NG NG NG
15kHz NG NG NG NG
20kHz 50秒 33秒 15秒 6秒
23kHz 16秒 10秒 4秒 3秒
25kHz 3秒 1秒 1秒以下 1秒以下
27kHz 15秒 11秒 5秒 2秒
30kHz 48秒 40秒 18秒 3秒
40kHz 90秒 47秒 23秒 4秒
50kHz 100秒 58秒 24秒 6秒
100kHz 126秒 63秒 26秒 7秒
120kHz 150秒 70秒 27秒 8秒
150kHz 170秒 82秒 42秒 20秒
実験4では、実験1で剥離層を形成した上記単結晶SiCインゴットを浸漬する水の温度を0℃から上昇させ、実験1で形成した剥離層を界面として上記単結晶SiCインゴットからウエーハが剥離する時間を計測して温度依存性を検証した。なお、実験4では、超音波の周波数を25kHzに設定し、超音波の出力を500Wに設定した。
[実験4の結果]
温度 剥離時間
0℃ 0.07秒
5℃ 0.09秒
10℃ 0.12秒
15℃ 0.6秒
20℃ 0.8秒
25℃ 0.9秒
30℃ 3.7秒
35℃ 4.2秒
40℃ 6.1秒
45℃ 7.1秒
50℃ 8.2秒
4:第一の面(端面)
10:垂線
18:改質部
20:クラック
22:剥離層
23:剥離のきっかけ
26:液体
34:ウエーハ
40:端面の垂線に対してc軸が傾いている単結晶SiCインゴット
42:第一の面(端面)
48:垂線
54:改質部
56:クラック
58:剥離層
59:剥離のきっかけ
Claims (4)
- c軸とc軸に直交するc面とを有する単結晶SiCインゴットからウエーハを生成するウエーハ生成方法であって、
単結晶SiCに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を単結晶SiCインゴットの端面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに位置づけて単結晶SiCインゴットにレーザー光線を照射してSiCがSiとCとに分離した改質部と改質部からc面に等方的に形成されるクラックとからなる剥離層を形成する剥離層形成工程と、
剥離層が形成される外周領域の全部または一部に更にレーザー光線を照射してクラックを成長させて剥離のきっかけを形成する剥離きっかけ形成工程と、
キャビテーションの発生が抑制される温度として0〜25℃に設定された水中に単結晶SiCインゴットを浸漬し単結晶SiCインゴットの固有振動数と近似する周波数以上の周波数を有する超音波を水を介して単結晶SiCインゴットに付与することによって、剥離層を界面として単結晶SiCインゴットの一部を剥離しウエーハを生成するウエーハ生成工程と、
から少なくとも構成されるウエーハ生成方法。 - 単結晶SiCインゴットの固有振動数と近似する周波数は単結晶SiCインゴットの固有振動数の0.8倍である請求項1記載のウエーハ生成方法。
- 該剥離層形成工程において、
単結晶SiCインゴットの端面の垂線とc軸とが一致している場合、連続的に形成された改質部からc面に等方的に形成されたクラックの幅を超えない範囲で単結晶SiCインゴットと集光点とを相対的にインデックス送りして改質部を連続的に形成してクラックとクラックとを連結させて剥離層を形成する請求項1記載のウエーハ生成方法。 - 該剥離層形成工程において、
単結晶SiCインゴットの端面の垂線に対してc軸が傾いている場合、c面と端面とでオフ角が形成される方向と直交する方向に改質部を連続的に形成して改質部からc面に等方的にクラックを形成し、該オフ角が形成される方向にクラックの幅を超えない範囲で単結晶SiCインゴットと集光点とを相対的にインデックス送りして該オフ角が形成される方向と直交する方向に改質部を連続的に形成して改質部からc面に等方的にクラックを順次形成して剥離層を形成する請求項1記載のウエーハ生成方法。
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