JP7156590B2 - 基板を製造する方法および基板を製造する為のシステム - Google Patents

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Description

本発明は、インゴットまたはより厚い基板などのワークピースからウエハなどの基板を製造する方法に関する。さらに、本発明は、この方法を行う為のシステムに関する。
技術背景
ウエハ、例えば半導体ウエハ、集積回路(IC)、大規模集積(LSI)および発光ダイオード(LED)などのデバイスは、基板の表の面にデバイス層を設けることによって形成される。基板は、たとえば、炭化珪素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、ヒ化ガリウム(GaAs)などから作られるウエハであってもよい。デバイスは、例えば、省電力製品用に設計されたパワー半導体用の半導体デバイスであってもよい。
例えば、光デバイスの製作処理において、炭化珪素基板、窒化ガリウム基板、サファイア基板等の単結晶基板の表面に、例えば、n型窒化物半導体層とp型窒化物半導体層とからなる光デバイス層を形成する。光デバイス層は、発光ダイオードやレーザダイオードなどの光デバイスがそれぞれ形成される分離区域を画定するために、交差する(「ストリート」とも呼ばれる)分割ラインによって区切られる。単結晶基板の表面に光デバイス層を設けることにより、光デバイスウエーハが形成される。そして、分割ラインに沿って光デバイスウエハを分離、例えば切断し、光デバイスが形成された分離区域を分割することにより、個々の光デバイスをチップ又はダイとして得る。
ウエハなどの基板は、インゴットなどのワークピースを切断することによって得られる。従来、ワークピースの切断には、たとえばワイヤソーが用いられている。
しかしながら、このような従来の方法では、基板を製造する処理において、かなりの量のワークピース材料が失われる。たとえば、SiCウェハが、例えばワイヤソーでSiCインゴットをスライスすることによって得られる場合、ウェハの厚さは、典型的には約400mmである。インゴットからウエハを切断した後、ウエハを約350mmの厚さに研削および/または研磨する。続いて、ウエハの表面にデバイス層を形成する。デバイス層を有するウエハの所望の最終厚さは、約200mm以下である。基板製造処理におけるワークピース材料の損失の問題は、SiCのような高価なワークピース材料の場合に特に顕著である。
US2020/0075414A1は、SiCインゴットからSiC基板を製造するためのSiC基板処理方法を開示している。同文献に教示された方法は、SiCインゴットの上面から所定の深さでSiCインゴット内のSiCに透過波長を有するレーザビームの焦点を設定し、そのレーザビームをSiCインゴットに照射して、SiCインゴットからSiC基板を分離する分離層を形成する分離層形成ステップを含む。また、SiCインゴットの上面に基板を付ける基板を付けるステップと、分離層に外力を加えて、分離層に沿ってSiCインゴットから基板付きSiC基板を分離する分離ステップとを有する。
基板を製造する効率的な方法、および基板の取り扱いを容易にし、ワークピースから得られる基板の数を増加させることができる効率的な基板製造システムが依然として必要とされている。
本発明の目的は、基板の取り扱いを容易にし、ワークピースから得られる基板の数を増加させることができる効率的な基板の製造方法を提供することにある。さらに、本発明は、この方法を行うための基板製造システムを提供することを目的とする。これらの目標は、請求項1の技術的特徴を有する基板製造方法及び請求項12の技術的特徴を有する基板製造システムによって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に従う。
本発明は、基板を製造する方法を提供する。この方法は、第1面および第1面の反対側の第2面を有するワークピースを準備するステップと、第1面および第1面の反対側の第2面を有するキャリアを準備するステップとを含む。この方法は、キャリアをワークピースに付け、キャリアの第1面の少なくとも周辺部分がワークピースの第1面に付けられ、ワークピースの内側に改質層を形成するステップをさらに含む。さらに、この方法は、ワークピースを改質層に沿って分割することにより、基板にキャリアが付けられた基板を得るステップと、キャリアの中央部分においてキャリアの第2面側からキャリア材料を除去して、キャリアに凹部を形成するステップとを含む。
本発明の方法では、ワークピースの内側に改質層を形成する。改質層において、ワークピースは、少なくともその一部の区域において、たとえば、レーザビームを使用することによる放射線のような外部刺激を加えることによって改質されている。改質層は、ワークピース材料の構造が改質されたワークピースの区域から構成されてもよく、またはワークピースの区域を備えてもよい。これらの区域は、ワークピースが損傷を受けたワークピースの区域であってもよい。
ワークピースの内側に形成された改質層は、複数の改質区域から構成されてもよいし、複数の改質区域を備えてもよい。改質区域は、たとえば、レーザビームを使用することによって、例えば、放射線のような外部刺激を加えることによって改質されたワークピースの区域である。改質区域は、ワークピース材料の構造が改質されたワークピースの区域であってもよい。改質区域は、ワークピースが損傷を受けたワークピースの区域であってもよい。
ワークピースの内側に改質層を形成することにより、改質層が形成された領域のワークピースの強度が低下する。このため、改質層が形成された領域のワークピースの強度は、改質層または改質区域が形成されていない領域のワークピースの強度よりも小さくなる。したがって、改質層は、分離または分割開始層として働き、ワークピースを分割する処理を容易にする。
ワークピースの内側に改質層を形成した後、ワークピースを改質層に沿って分割し、キャリアが付けられた基板を得る。基板を得るためにワークピースを切断する必要はない。このため、材料ロスを低減しつつ、ワークピースから得られる基板の数を増やすことができる。たとえば、ワークピースを改質層に沿って分割するステップは、ワークピースに外部刺激を加える工程を含むか、またはその工程から構成されてもよい。
ワークピースは、ワークピースの第1面からワークピースの第2面に向かう方向の厚さを有する。キャリアは、キャリアの第1面からキャリアの第2面に向かう方向に厚さを有する。ワークピース内側の改質層の配置は、ワークピースから得られる基板の厚さおよび厚さ均一性を決定する。
キャリアは、例えば、さらなる基板処理ステップにおいて、基板をワークピースの残部から分離し、基板を取り扱うことを非常に容易にする。厚さが薄く、厚さの均一性が高い基板を効率的に得ることができ、安全に取り扱うことができるので、材料ロスをさらに低減しつつ、ワークピースから得ることができる基板の数を更に増やすことができる。特に、例えば、炭化ケイ素(SiC)ワークピースに対しては、基板の全体の厚さ変動(TTV)が1μm以下であり、異なる基板間の厚さ変動が1μm未満である。本発明の方法によって達成可能な高度の基板厚さ均一性は、さらに、優れた電気特性を有する基板を提供することを可能にする。
凹部が形成されたキャリアは、基板が付けられた基板を特に効率よく確実に取り扱うことができる。特に、凹部は、基板がキャリアによって確実に保持されている間に、例えば基板を試験および/または更に処理するために、キャリアが付けられている基板の側の基板の表面へのアクセスを容易にする。周辺キャリア部分のような凹部の周囲のキャリアの部分は、特に、基板の取り扱いおよび更なる処理の間、基板に対する補強および支持として作用する。このため、非常に薄い基板であっても安全に取り扱い、処理することができる。したがって、本発明の方法は、約350μm~400μmの従来の最終厚さよりもかなり低い最終基板厚さを効率的かつ確実に達成することを可能にする。
そのため、本発明は、基板の取り扱いを容易にし、ワークピースから得られる基板の数を増加させることができる効率的な基板の製造方法を提供する。
ワークピースは、例えば、半導体インゴットのようなインゴット、または基板、すなわち、半導体基板のようなより薄い基板を得るための、より厚い基板であってもよい。また、インゴットや厚い基板などのワークピースの厚さは、0.5mm以上、1mm以上、2mm以上であってもよい。特に、ワークピースは、0.5mm~50mmの範囲の厚さを有することができる。ただし、ワークピースの厚さは50mm以上であってもよい。ワークピースは、実質的に円筒形であってもよい。たとえば、ワークピースの直径は、2インチ、3インチ、4インチ、6インチまたは8インチであってもよい。
ワークピースの第1面および第2面は、互いに実質的に平行であってもよい。
ワークピースとしては、たとえば、半導体、ガラス、サファイア(Al23)、アルミナセラミックス等のセラミックス、石英、ジルコニア、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)、ポリカーボネート、光学結晶材料等を用いることができる。
具体的には、例えば、炭化珪素(SiC)、珪素(Si)、ヒ化ガリウム(GaAs)、窒化ガリウム(GaN)、リン化ガリウム(GaP)、ヒ化インジウム(InAs)、リン化インジウム(InP)、窒化珪素(SiN)、タンタル酸リチウム(LT)、ニオブ酸リチウム(LN)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化珪素(SiO)等からなるワークピースである。特に好ましくは、ワークピースはSiCから作られる。
ワークピースは、単結晶加工物、ガラス加工物、化合物半導体加工物、例えばSiC、GaNまたはGaAs加工物などの化合物加工物、またはセラミック加工物などの多結晶加工物であってもよい。
ワークピースから得られる基板は、上述した材料のいずれであってもよい。たとえば、基板は、半導体ウエハなどのウエハであってもよい。半導体ウェハは、上述した半導体材料のいずれか、特にSiCから作ることができる。
キャリアが付けられる基板側の基板表面は、基板の第1面である。基板の第1面は、ワークピースの第1面と同じである。基板はさらに、第1面の反対側に第2面を有する。基板は、基板の第1面から基板の第2面に向かう方向の厚さを有する。基板の厚さは、1μm~500μm、好ましくは、1μm~250μm、より好ましくは、1μm~70μmである。
基板の第1面および第2面は、互いに実質的に平行であってもよい。
キャリアは、Siおよび/またはガラスおよび/またはセラミックおよび/またはステンレス鋼(SUS)のような硬質または硬い材料で作ることができる。キャリアは、ワークピースに対して上述した材料のうちの1つまたは複数から作ることができる。
特に好ましくは、キャリアはSiから作られる。この場合、特にコスト効率のよいキャリアを提供することができる。さらに、Siは処理しやすいので、キャリア材料を除去するステップを特に効率的かつ簡単に行うことができる。
キャリアは、基板、特に剛性または硬い基板であってもよい。たとえば、キャリアはウエハ、例えば半導体ウエハ、特にSiウエハであってもよい。半導体ウエハの寸法は、SEMI規格で規定されている。半導体ウエハがキャリアとして使用される場合、標準的な半導体装置を、キャリアに付けられた基板の処理および/または取り扱いのために、特に効率的かつ容易に使用することができる。
キャリアの厚さは、400μm~1200μm、好ましくは、500μm~1000μmである。キャリアは、実質的に円筒形であってもよい。キャリアは、ワークピースと実質的に同じ直径を有することができる。キャリアの直径は、ワークピースの直径よりも小さくても大きくてもよい。たとえば、キャリアは、2インチ、3インチ、4インチ、6インチまたは8インチの直径を有することができる。
キャリアがワークピースと実質的に同じ直径を有する場合、標準的な半導体装置のような既存の装置を、例えば装置に対してかなりの変更を必要とすることなく、特に効率的かつ容易に使用することができる。したがって、本発明の方法は、特に費用効率の高い方法で行うことができる。
キャリアの第1面および第2面は、互いに実質的に平行であってもよい。
改質層は、ワークピースの第1面側からワークピースの内側に形成されてもよい。ワークピースの第1面側からワークピースの内側に改質層を形成することにより、改質層を特に良好に規定された方法で、特に高い精度で形成することができる。特に、得られる基板の厚さ(例えば1μm~70μm)が、ワークピースの厚さ(例えば1mm以上)に比べて著しく薄い場合に当てはまる。たとえば、得られる基板の厚さは、ワークピースの厚さに対して3倍以上、5倍以上、8倍以上、10倍以上、15倍以上、20倍以上の大きさであってもよい。この場合、ワークピースの第1面側からワークピースの内側に改質層を形成する方が、ワークピースの第2面側からワークピースの内側に改質層を形成するよりも、ワークピースの侵入深さを大幅に小さくすることができる。このため、改質層を特に正確に形成することができ、得られる基板の厚みを更に薄くすることができる。
また、ワークピースの第2面側からワークピースの内側に改質層を形成してもよい。このアプローチは、特に、ワークピースが比較的薄い、例えば2mm未満の厚さを有する場合に適合することができる。
改質層は、キャリアをワークピースに付ける前に、ワークピースの内側に形成することができる。この場合、特にワークピースの第1面側から改質層が形成される場合には、改質層を特に効率的かつ明確な方法で形成することができる。
改質層は、キャリアをワークピースに付けた後、ワークピースの内側に形成することができる。この場合、改質層は、例えば、キャリアを通して伝達される放射線、例えばレーザ放射などの外部刺激を使用することによって、ワークピースの第1面側からキャリアを通して形成されてもよい。
本発明の方法は、キャリアが付けられた基板の側の基板表面の一部分、すなわち基板の第1面の一部分を露出させることを更に含むことができる。
キャリア材料を除去するステップにおいて、基板の表面の、キャリアが付けられた側の部分を露出させることができる。
たとえば、キャリアの中央部分のキャリアの第2面側からキャリア材料を除去して、キャリアの厚さ全体にわたって延びるキャリアに凹部を形成することができる。この場合、凹部はキャリアの第1面および第2面に対して開口している。したがって、基板の第1面の一部分は、凹部を通して露出される。
キャリアの中央部分に形成された凹部は、キャリアの周辺部分によって囲まれてもよい。キャリアの周辺部分は、略環状であってもよいし、環状であってもよい。キャリアの周辺部分は、1mm~3mmのリング幅を有することができる。リング幅は、キャリアの外周辺部分の外径とキャリアの周辺部分の内径との差の半分と定義される。
キャリアの周辺部分、特に、環状または実質的に環状のキャリア周辺部分は、例えば、基板の取り扱いおよび更なる処理の間に、基板に対して特に信頼性のある強固な補強および支持として作用する。これにより、最終的な基板の厚さを更に薄くすることができる。
キャリアが付けられている基板側の基板表面、すなわち基板の第1面は、キャリアに凹部が形成されている領域全体に露出していてもよい。たとえば、基板の第1面は、キャリアの中央部分全体において露出されてもよい。この場合、基板の第1面は、例えば、基板を試験および/または処理するために、特に効率的かつ容易にアクセス可能であり、一方、基板は、キャリアによって確実に保持される。
また、基板の基板側のキャリアが付けられた面は、例えばリソグラフィーにより、キャリアに凹部が形成された領域の一部のみが露出していてもよい。たとえば、キャリア材料は、基板が後に分割、例えば切断される基板の領域内に、例えば、グリッド配列で維持されてもよい。これにより、基板の分割処理を大幅に容易にすることができる。
本発明の方法は、キャリアが付けられた基板側の基板表面の露出部分、すなわち、基板の第1面の露出部分を処理するステップを更に含むことができる。基板の第1面の露出部分は、基板がキャリアに付けられた状態で処理することができる。したがって、非常に薄い基板であっても、処理中に効率的かつ安全に取り扱うことができる。基板は、基板の第1面の露出部分を通して処理することができる。基板は、基板の第1面側から処理することができる。
たとえば、基板の第1面の露出部分は、金属化処理を受けることができる。このような処理では、基板の第1面の露出部分上に金属層または金属被覆が堆積される。
基板の第1面の露出部分を処理する更なる実施例は、リソグラフィ処理および/または基板の第1面側からのビアホールまたは貫通孔の形成(例えば、ドリリング)である。代替的または追加的に、アブレーションレーザ処理および/またはステルスレーザ処理を、基板の第1面の露出部分で行うことができる。これらの処理は、上述の金属化処理の代替として、またはそれに加えて実行することができる。
本発明の方法は、基板の第1面の露出部分に対して試験処理、特に電気的試験処理を行うステップを更に含むことができる。試験処理は、基板がキャリアに付けられた状態で、基板の第1面の露出部分に対して行うことができる。従って、非常に薄い基板であっても、試験、特に電気的試験中に効率的かつ安全に取り扱うことができる。また、キャリアによる支持により基板の反り等の変形を防止できるので、特に確実に試験を実行することができる。基板は、例えば、基板の第1面の露出部分を通して、または、露出部分を介して、電気的に試験することができる。基板は、例えば、基板の第1面側から電気的に試験することができる。試験処理は、基板の第1面の露出部分を処理する前および/または後に行うことができる。
試験処理、特に電気的試験処理は、基板の第2面上で行われてもよい。基板の第2面の試験処理は、基板の第1面の露出部分の試験処理の前、後、または同時に行うことができる。特に、キャリアによる基板の支持は、基板の反りのような変形を回避し、基板の第1面および第2面における効率的で信頼性の高い同時試験、例えば電気試験を可能にする。
本発明の方法は、基板の第2面を処理するステップを更に含むことができる。基板の第2面は、基板がキャリアに付けられた状態で処理することができる。したがって、非常に薄い基板であっても、処理中に効率的かつ安全に取り扱うことができる。基板は、基板の第2面を通して処理することができる。基板は、基板の第2面側から処理することができる。
基板の第2面の処理は、基板の第2面の研削および/または研磨および/またはプラズマエッチングおよび/またはドライエッチングおよび/またはウェットエッチングから構成されるか、またはこれらを含むことができる。この処理またはこれらの処理において、基板は、所望の厚さ、例えば、最終基板厚さに調整できる。一部の実施態様において、研削処理のみを基板の第2面に行い、研磨処理を行わなくてもよい。
本発明の方法によれば、改質層を特に良好に規定された方法で高精度に形成することができるので、厚さが減少し、厚さの均一性が高い基板を実現することができる。特に、本発明の方法によれば、ワークピースの厚さ方向においてワークピースの第1面からの距離を小さくして、ワークピース内側の深さを浅くして改質層を形成することができる。したがって、研削および/または研磨処理で除去される基板材料の量が大幅に減少し、それによって材料損失が最小限に抑えられる。
たとえば、基板の厚さは、研削および/または研磨処理において、30μm~100μm、好ましくは、40μm~80μm、より好ましくは、50μm~70μm、さらに好ましくは、約50μm減少させることができる。
基板の第2面を研磨する処理は、化学機械研磨(CMP)、乾式研磨(DP)、および/または他の形式の研磨処理を含むか、またはこれらから構成することができる。
本発明の方法は、ワークピースを改質層に沿って分割した後、ワークピースの第2面の反対側にあるワークピースの残りの面を研削および/または研磨および/またはプラズマエッチングおよび/またはドライエッチングおよび/またはウェットエッチングするステップを更に含むことができる。ワークピースの残部の面は、ワークピースを改質層に沿って分割することによって露出される面である。このような処理をワークピースの残部の面に加えることによって、ワークピースの残部は、そこから更なる基板を得るために効率的に準備することができる。特に、ワークピースの残部の面を研磨することによって、滑らかな面が達成される。以下、ワークピースの残部から別の基板を得る処理を詳細に説明する。
本発明の方法は、改質層を特によく規定された方法で高精度で形成することを可能にするので、ワークピースの残部を研削および/または研磨する処理で除去されるワークピース材料の量もかなり減少する。したがって、この点に関しても、材料損失が最小限に抑えられる。
たとえば、研削および/または研磨処理において、ワークピースの残部の厚さを30μm~100μm、好ましくは、40μm~80μm、より好ましくは、50μm~70μm、さらに好ましくは、約50μm減少させることができる。
ワークピースの残部の面を研磨する処理は、化学機械研磨(CMP)、乾式研磨(DP)、および/または他の形式の研磨処理を含むか、または、これらの処理から構成することができる。
ワークピースを改質層に沿って分割した後、複数の、例えば、2以上、3以上、5以上、8以上、10以上、または12以上の基板を得るために、ワークピースにキャリアを付け、改質層を形成し、ワークピースを分割し、キャリア材料を除去する上述のステップをワークピースの残部で1回以上繰り返すことができる。これにより、1つのワークピースから複数の基板を効率的かつ確実に得ることができる。特に、本発明の方法は、上で詳細に説明したように、ワークピースから得られる基板の数を増やすことを可能にする。
好ましくは、ワークピースの残部の面であってワークピースの第2面とは反対側の面を研削および/または研磨した後に、ワークピースにキャリアを付け、改質層を形成し、ワークピースを分割し、キャリア材料を除去する上述のステップを、ワークピースの残部で1回以上繰り返して、複数の基板を得る。
キャリアをワークピースに付け、改質層を形成し、ワークピースを分割し、キャリア材料を除去する上述のステップは、ワークピースの残部の厚さが下限に達するまで、例えば、ワークピースの残部が薄くなりすぎて、そこからさらに基板を得ることができなくなるまで、ワークピースの残部で繰り返すことができる。
本発明の方法は、基板の第2面上に機能層を形成することを更に含むことができる。機能層は、基板がキャリアに付けられた状態で基板の第2面に形成することができる。したがって、非常に薄い基板であっても、機能層の形成中に効率的かつ安全に取り扱うことができる。機能層は、基板の第2面を処理(例えば、研削および/または研磨)した後、基板の第2面上に形成されてもよい。
機能層は、機能を提供または呈する層である。この機能性は、例えば、電気的絶縁またはコンダクタンスなどの電気的機能性、機械的保護などの機械的機能性、または、例えば、機能層としてのデバイス層の場合の電子的機能性であってもよい。
たとえば、機能層は、デバイス層、エピタキシャル層、GaN層、再結合促進バッファ層などのバッファ層、金属層、低k層などであってもよい。機能層は、バンプ、例えば、はんだ用バンプまたは銅柱バンプなどの相互接続を有することができる。
特に、機能層はデバイス層であってもよい。デバイス層は、電子デバイスなどのデバイス、例えばパワー半導体などの半導体デバイスを含むことができる。デバイスは、例えば、MOSFET、例えば、SiC MOSFET、または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)、またはダイオード、例えば、ショットキーバリアダイオードなどのトランジスタを含むか、またはこれらであってもよい。特に好ましくは、デバイスは、半導体デバイス、特に、省電力製品用に設計されたパワー半導体用の半導体デバイスである。
機能層、特にデバイス層は、エピタキシャル成長および/またはパターニングによって基板の第2面上に形成することができる。特に、エピタキシャル成長により基板の第2面にエピタキシャル層を形成してもよい。続いて、エピタキシャル層に対して、例えばリソグラフィによるパターニング処理を行い、機能層、特にデバイス層を得ることができる。
機能層、特にデバイス層は、基板の第2面の中央部分にのみ形成することができる。
特に、この中央部分には、複数のデバイスからなるデバイス領域が形成されていてもよい。また、デバイス領域は、複数のデバイスを区切る複数の分割ラインを更に有してもよい。基板の第2面の中央部分の周囲には、機能層、特にデバイスを有しない周辺限界領域を形成することができる。基板の第2面の周辺限界領域は、実質的に環状又は環状であってよい。周辺限界領域は、1mm~3mmのリング幅を有することができる。リング幅は、周辺限界領域の外径と周辺限界領域の内径との差の半分と定義される。
あるいは、機能層、特にデバイス層は、基板の第2面全体に形成されてもよい。
本発明の方法では、キャリアの第1面全体をワークピースの第1面に付けることができる。これにより、キャリアをワークピースに特に確実に付けることができる。
あるいは、キャリアの第1面の周辺部分のみをワークピースの第1面に付けてもよい。特に、キャリアの第1面の周辺部分は、ワークピースの第1面の周辺部分に付けられてもよい。キャリアの第1面の中央部分において、キャリアとワークピースとは互いに付けられていなくてもよい。キャリアの第1面の周辺部分は、キャリアの第1面の中央部分を囲むことができる。ワークピースの第1面の中央部分において、キャリアとワークピースとは互いに付けられていない。ワークピースの第1面の周辺部分は、ワークピースの第1面の中央部分を囲むことができる。
キャリアの第1面の周辺部分のみをワークピースの第1面に付けるステップは、キャリアの中央部分におけるキャリアの第2面の側からキャリア材料を除去する処理を更に容易にする。特に、キャリアの厚さ全体にわたって延びる凹部を、特に効率的にキャリアに形成することができる。キャリアとワークピースが互いに付けられていない領域では、以下に更に詳細に説明するように、キャリア材料は、例えばキャリアを切断することによって、特に簡単な方法で除去することができる。
キャリアの第1面の周辺部分は、略環状又は環状であってもよい。キャリアの第1面の周辺部分は、1mm~3mmのリング幅を有することができる。リング幅は、キャリアの第1面の周辺部分の外径とキャリアの第1面の周辺部分の内径との差の半分と定義される。
ワークピースの第1面の周辺部分は、略環状であってもよいし、環状であってもよい。また、ワークピースの第1面の周辺部分のリング幅は、1mm~3mmであってもよい。リング幅は、ワークピースの第1面の周辺部分の外径と、ワークピースの第1面の周辺部分の内径との差の半分と定義される。
キャリア材料は、キャリアとワークピースが互いに付けられていない、すなわち付けられていない領域全体で除去されてもよい。キャリアの中央部分に形成された凹部を囲むキャリアの周辺部分は、キャリアがワークピースに付けられるキャリアの第1面の周辺部分に対応してもよい。キャリアの中央部分に形成された凹部を囲むキャリアの周辺部分は、キャリアがワークピースに付けられるキャリアの第1面の周辺部分と一致してもよい。
キャリアの中央部分に形成された凹部を囲むキャリアの周辺部分は、基板の第2面の周辺限界領域に対応してもよい。キャリアの中央部分に形成された凹部を囲むキャリアの周辺部分は、基板の第2面の周辺限界領域と一致すしてもよい。
キャリアの第1面の周辺部分は、基板の第2面の周辺限界領域に対応してもよい。キャリアの第1面の周辺部分は、基板の第2面の周辺限界領域と一致してもよい。
キャリアの第1面の少なくとも周辺部分は、キャリアの第1面がワークピースの第1面と直接接触するように、ワークピースの第1面に付けられてもよい。キャリアの第1面全体は、キャリアの第1面がワークピースの第1面と直接接触するように、ワークピースの第1面に付けられてもよい。キャリアの第1面がワークピースの第1面に直接接触するように、キャリアの第1面の周辺部分のみをワークピースの第1面に付けてもよい。
キャリアの第1面がワークピースの第1面と直接接触するように、キャリアの第1面の少なくとも周辺部分がワークピースの第1面に付けられる場合、キャリアの第1面とワークピースの第1面との間に材料、特に接着剤は存在しない。このため、ワークピースを分割した後、基板は、更なる取り扱いおよび/または処理の間、キャリアによって特に効率的かつ確実に保持される。特に、例えば、接着層の溶融および/または接着層によるガスの発生に起因する、金属化などの高温処理中のキャリアと基板との間の付着のいかなる弱化および/またはいかなる汚染も確実に回避することができる。
ここで、用語「直接接触」は、酸化物層、特にキャリア材料の酸化物層がキャリアの第1面上に形成され、および/または酸化物層、特にワークピース材料の酸化物層がワークピースの第1面上に形成される実施形態を包含、すなわち、カバーする。ここで、このような酸化物層は、キャリアの第1面とワークピースの第1面との間に存在する材料、すなわち追加の材料を構成しない。たとえば、キャリアがSiから作られる場合、キャリアの第1面に酸化シリコン(SiO)層を形成してもよい。たとえば、ワークピースがSiCから作られる場合、ワークピースの第1面に酸化シリコン(SiO)層を形成することができる。
キャリアの第1面の少なくとも周辺部分は、キャリアの第1面とワークピースの第1面との間に接着剤が存在しないように、ワークピースの第1面に付けられてもよい。このようにして、例えば、接着層の溶融および/または接着層によるガスの発生に起因する、金属化などの高温処理中のキャリアと基板との間の付着の弱化および/または汚染を確実に回避することができる。
キャリアの第1面の少なくとも周辺部分は、キャリアが永久的に、すなわち着脱不能にワークピースに付けられるように、ワークピースの第1面に付けられてもよい。この場合、キャリアは、キャリアおよびワークピースまたは基板の少なくとも一方を損傷または破壊することなく、ワークピースまたは基板から除去することができない。キャリアが永久的に、すなわち、着脱不能にワークピースに付けられ、したがって、基板にも付けられる場合、キャリアは、後の処理で、例えば、基板の処理および/または試験が終了した後、例えば、キャリアおよび/または基板を切断および/または研削することによって、基板から除去されてもよい。
キャリアの第1面の少なくとも周辺部分は、接着結合などの材料結合(「化学結合」とも呼ばれる)によってワークピースの第1面に付けられてもよい。「材料結合」および「接着結合」という用語は、これらの2つの構成要素間に作用する原子力および/または分子力による、キャリアとワークピースとの間の結合または接続を定義する。「接着結合」という用語は、キャリアをワークピースに接着または接着するように作用するこれらの原子力および/または分子力の存在に関連し、キャリアとワークピースとの間の追加の接着剤の存在を意味しない。
キャリアの第1面の少なくとも周辺部分は、融着結合(「直接結合」とも呼ばれる)および/または陽極結合によってワークピースの第1面に付けられてもよい。キャリアの第1面全体を、融着結合および/または陽極結合によってワークピースの第1面に付けることができる。キャリアの第1面の周辺部分のみが、融着および/または陽極接合によってワークピースの第1面に付けられてもよい。
キャリアの第1面の少なくとも周辺部分は、融着によってワークピースの第1面に付けられてもよい。キャリアの第1面の少なくとも周辺部分は、陽極接合によってワークピースの第1面に付けられてもよい。キャリアの第1面の少なくとも周辺部分は、融着結合および陽極結合によってワークピースの第1面に付けられてもよい。
キャリアの第1面の少なくとも周辺部分をワークピースの第1面に融着結合および/または陽極結合によって付けることによって、キャリアをワークピースに特に確実に付けることができる。ワークピースを分割した後、基板は、更なる取り扱いおよび/または処理の間、特に、金属化などの高温処理の間、キャリアによって特に確実に保持される。
キャリアの第1面の少なくとも周辺部分をワークピースの第1面に付けるステップは、キャリアおよび/またはワークピースを、例えば、融着結合および/または陽極結合処理で加熱する工程から構成されるか、その工程を含むことができる。キャリアおよび/またはワークピースを加熱することによって、接着剤結合のような材料結合を、キャリアとワークピースとの間に形成することができる。
キャリアの第1面の少なくとも周辺部分をワークピースの第1面に付けるステップは、例えば、陽極結合処理または融着結合および陽極結合処理において、キャリアおよび/またはワークピースに電界、特に静電界を印加する工程から構成されるか、その工程を含むことができる。キャリアおよび/またはワークピースに電界、特に静電界を印加する工程によって、接着結合などの材料結合を、キャリアとワークピースとの間に形成することができる。
キャリアの第1面の少なくとも周辺部分をワークピースの第1面に付けるステップは、キャリアおよび/またはワークピースを加熱する工程と、例えば陽極結合処理スまたは融着結合および陽極結合処理において、キャリアおよび/またはワークピースに電界、特に静電界を印加する工程とから構成されるか、それらの工程を含むことができる。キャリアおよび/またはワークピースを加熱し、電界、特に静電界をキャリアおよび/またはワークピースに印加する工程によって、接着結合などの材料結合を、キャリアとワークピースとの間に形成することができる。
キャリアの第1面の少なくとも周辺部分をワークピースの第1面に付ける前に、特に融着および/または陽極結合によって、キャリアの第1面の少なくとも周辺部分および/またはワークピースの第1面を前処理プロセスにかけることができる。これにより、ワークピースに対するキャリアの付着性をさらに向上させることができる。特に、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分は、ある程度の表面粗さ、例えば、1nm未満、好ましくは、0.5nm未満の表面粗さを示すように前処理されてもよい。特に、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分を洗浄して、非常に汚染されていない面または複数の面を得ることができる。たとえば、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分は、ドライクリーニング、例えば、プラズマ洗浄またはUV/オゾン洗浄、または湿式化学洗浄によって洗浄することができる。
前処理プロセスは、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分を研削および/または研磨および/またはエッチングする工程から構成されるか、それらの工程を含むことができる。キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分をエッチングするステップは、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分をドライエッチングおよび/またはプラズマエッチングおよび/またはウェットエッチングする工程から構成されるか、これらの工程を含むことができる。特に、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分は、研削処理、または研削処理および任意の後の研磨処理を受けてもよい。
前処理プロセスは、例えば研削および/または研磨後に、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分の表面粗さを修正または最適化する工程、および/またはキャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分上に金属層などの層を形成する工程を含むことができる。特に、前処理プロセスは、キャリアの第1面上に酸化物層、特にキャリア材料の酸化物層を形成する工程、および/またはワークピースの第1面上に酸化物層、特にワークピース材料の酸化物層を形成する工程を含むことができる。たとえば、前処理プロセスは、例えばキャリアがSiで作られている場合、キャリアの第1面上に酸化シリコン(SiO)層を形成する工程を含めてもよい。たとえば、前処理プロセスは、例えば、ワークピースがSICで作られている場合、ワークピースの第1面に酸化シリコン(SiO)層を形成する工程を含めてもよい。このような酸化物層または酸化物層の形成は、特に、融着結合処理または融着結合および陽極結合処理において、キャリアの第1面の少なくとも周辺部分のワークピースの第1面への付着をさらに強化するのに役立つ。
本発明の方法において、キャリアの中央部分におけるキャリアの第2面側からキャリア材料を除去するステップは、キャリアを研削する工程、および/またはキャリアを研磨する工程、および/またはキャリアを切断する工程、および/またはキャリアをエッチングする工程から構成されるか、これらの工程を含むことができる。
キャリア材料は、単一の材料除去ステップまたは複数の材料除去ステップ、例えば一連の材料除去ステップで除去することができる。たとえば、キャリア材料は、単一の研削ステップ、単一の研磨ステップ、単一の切削ステップまたは単一のエッチングステップで除去することができる。あるいは、キャリア材料除去処理は、このようなステップのうちの2以上のステップから構成することができるか、こえらのステップを含むことができる。
たとえば、凹部は、最初に、例えば、キャリアを研削することによって、キャリアの中央部分に形成されてもよく、凹部は、キャリアの厚さ全体を貫通しない。この場合、キャリア材料の層、すなわちキャリア材料の連続層は、基板の第1面上に残る。この層は、例えば1μm~100μmの範囲の厚さを有する薄層であってもよい。その後、この層は、例えば、プラズマエッチング、ドライエッチングおよび/またはウェットエッチングのようなエッチングによって、および/またはブレード切断、レーザ切断および/またはプラズマ切断のような切断によって除去され、それによって、キャリアの厚さ全体にわたって延びる凹部が形成される。このようにして、基板の第1面の一部が露出される。キャリアの厚み全体にわたって延びる凹部を形成することにより、例えばキャリアの研削処理において基板が損傷することを特に確実に回避することができる。
一部の実施形態では、キャリアの厚さ全体にわたって延びる凹部を、単一の材料除去ステップ、例えば、単一の研削および/または研磨ステップでキャリアに形成することができる。この場合、材料除去処理は、例えば更なる処理のために、基板の第1面、特にその露出部分を前処理するプロセスと効率的に組み合わせることができる。特に、キャリアの厚さ全体にわたって延びる凹部は、キャリアを研削および/または研磨することによって形成することができる。この研削および/または研磨処理において、基板の第1面の露出部分もまた、少なくともある程度、例えば僅かに研削および/または研磨可能である。このようにして、露出部分の特性、特に表面粗さは、露出部分を後の処理のために適切に前処理するように調整することができる。たとえば、露出部分の表面粗さは、後の金属化処理、例えば上述の金属化処理において、露出部分上に堆積される金属層または金属被覆の密着性を高めるように調整することができる。
本発明の方法において、キャリアのエッチングは、キャリアのプラズマエッチング、および/またはキャリアのドライエッチング、および/またはキャリアのウェットエッチングを含むか、またはこれらから構成することができる。
キャリアの切断は、キャリアを切断するブレードおよび/またはキャリアを切断するレーザおよび/またはキャリアを切断するプラズマから構成されるか、これらを含むことができる。たとえば、ブレードまたは鋸を用いて機械的にキャリアを切断することができる。これに代えて又はこれに加えて、レーザ切断手段、例えばレーザアブレーションを行うように構成されたレーザ切断手段を用いてキャリアを切断することができる
キャリアの研磨は、化学機械研磨(CMP)、乾式研磨(DP)および/または他の形式の研磨処理を含むか、これらから構成することができる。
キャリアの中央部分におけるキャリアの第2面側からキャリア材料を除去するステップは、ワークピースを改質層に沿って分割した後に行うことができる。キャリアの中央部分におけるキャリアの第2面側からキャリア材料を除去するステップは、ワークピースを改質層に沿って分割する前に行われてもよい。キャリアの中央部分におけるキャリアの第2面側からキャリア材料を除去するステップは、キャリアをワークピースに付けた後に行われてもよい。
本発明の方法において、ワークピースの内側に改質層を形成するステップは、ワークピースにレーザビームを照射する工程を含むか、その工程から構成できる。このようにして、改質層は、特に効率的かつ明確な方法で形成することができる。
ワークピースは、レーザビームに対して透過性のある材料から作られてもよい。そのため、レーザビームは、ワークピースを通るレーザビームの透過を可能にする波長を有することができる。レーザビームは、ワークピースの第1面に沿った少なくとも複数の位置でワークピースに照射することができる。レーザビームは、レーザビームの焦点が、ワークピースの第1面からワークピースの第2面に向かう方向に、ワークピースの第1面から離れた位置にある状態でワークピースに照射される。レーザビームの焦点は、ワークピースの内側に置かれてもよい。
ワークピースの内側に改質層を形成するステップが、ワークピースにレーザビームを照射する工程を含むか、またはレーザビームを照射する工程からなる場合、ワークピースは、ワークピースの少なくとも一部の区域でレーザビームを照射することによって改質層内で改質される。改質層は、ワークピース材料の構造がレーザビームの照射によって改質されたワークピースの区域から構成されるか、またはワークピースの区域を含むことができる。これらの区域は、ワークピースがレーザビームの照射によって損傷を受けたワークピースの区域であってもよい。
ワークピースの内側に形成される改質層は、上述したように、複数の改質区域を含んでもよいし、複数の改質区域から構成されてもよい。ワークピースの内側に改質層を形成するステップが、ワークピースにレーザビームを照射する工程を含むか、またはその工程からなり得る場合、改質区域は、レーザビームの照射によって改質されたワークピースの区域である。改質区域は、ワークピース材料の構造がレーザビームの照射によって改質されたワークピースの区域であってもよい。改質区域は、ワークピースがレーザビームの照射によって損傷を受けたワークピースの区域であってもよい。
改質区域は、アモルファス区域および/またはクラックが形成された区域を含み得る。改質区域は、アモルファス区域であってもよいし、クラックが形成された区域であってもよい。
改質区域は、それぞれ、ワークピース材料の内側に、アモルファス区域および/または亀裂が形成される区域によって囲まれた空間、例えば空洞を含み得る。
改質区域は、各々が、ワークピース材料の内側の空間(例えば、空洞)と、アモルファス区域および/または空間を囲むクラックが形成された区域とから構成されてもよい。
改質区域は、亀裂が形成された区域(すなわち亀裂が形成されていた区域)を含むか、または、亀裂が形成された区域(すなわち亀裂が形成されていた区域)である場合、亀裂は微小亀裂であってもよい。亀裂は、μm範囲の寸法、例えば長さおよび/または幅を有することができる。たとえば、亀裂は、5μm~100μmの範囲の幅および/または100μm~1000μmの範囲の長さを有することができる。
改質領域の直径は、1μm~30μm、好ましくは、2μm~20μm、より好ましくは、3μm~10μmである。
レーザビームは、パルスレーザビームであってもよい。パルスレーザビームのパルス幅は、例えば1fs~1000ns、好ましくは、1ns~300nsである。
レーザビームは、ワークピースの第1面側からワークピースに照射することができる。
キャリアは、レーザビームに対して透過性のある材料から作られてもよい。そのため、レーザビームは、キャリアを通るレーザビームの透過を可能にする波長を有することができる。
レーザビームは、キャリアをワークピースに付けた後に、ワークピースに照射することができる。この場合、キャリアを透過する波長のレーザビームを用いて、ワークピースの第1面側から改質層を形成することができる。
ワークピースの第1面側からワークピースにレーザビームを照射するステップは、得られる基板の厚さがワークピースの厚さよりもかなり小さい場合、例えば、3倍以上、5倍以上、8倍以上、10倍以上、15倍以上、または20倍以上の場合に特に有利である。この場合、ワークピースの第1面側からレーザビームを照射するステップは、ワークピースの第2面側からレーザビームを照射するステップに比べて、ワークピースにおけるレーザ侵入深さ、すなわちレーザ焦点深度を著しく小さくする必要がある。このため、改質層を特に正確に形成することができ、得られる基板の厚みをさらに薄くすることができる。
また、レーザの侵入深さが小さいため、改質層の形成に低電力のレーザビームを用いることができ、ワークピースを分割した後の基板の第2面の表面粗さを低減することができる。この表面粗さの低減により、特に表面品質の高い基板を得ることができる。たとえば、この方法では、表面研削および/または研磨の量を大幅に低減することができるので、ワークピース材料の損失を最小限に抑え、研削および/または研磨機器の摩耗を低減することができる。
あるいは、ワークピースの第2面側からワークピースにレーザビームを照射してもよい。このアプローチは、特に、ワークピースが比較的薄い、例えば2mm未満の厚さを有する場合に適合することができる。
レーザビームは、隣接する位置が互いに重ならないように、ワークピースの第1面に沿った少なくとも複数の位置でワークピースに照射される。レーザビームは、第1面に沿った少なくとも複数の位置において、隣接する位置間の距離(即ち、隣接する位置の中心間の距離)が、3μm~50μm、好ましくは、5μm~40μm、より好ましくは、8μm~30μmの範囲内となるようにワークピースに照射される。
複数の改質区域は、隣接または隣りの改質区域が互いに重ならないように、ワークピースの内側に形成されてもよい。このようにして、ワークピースが、その効率的な更なる取り扱いおよび/または処理を可能にするために、高度の強度または堅牢性を維持することを特に確実に保証することができる。特に、取扱い中にワークピースが意図せず分割される危険性を大幅に低減することができる。
隣接または隣りの改質区域の外縁間の距離は、少なくとも1μmとすることができる。
レーザビームは、隣接する位置が互いに少なくとも部分的に重なるように、ワークピースの第1面に沿った少なくとも複数の位置においてワークピースに照射されてもよい。
複数の改質区域は、隣接または隣りの改質区域が互いに少なくとも部分的に重なるように、ワークピース内に形成されてもよい。これにより、ワークピースを改質層に沿って分割する処理を更に容易にすることができる。
改質層は、ワークピースの第1面と実質的に平行になるように形成することができる。これにより、特に効率的かつ簡便に、膜厚の均一性の高い基板を得ることができる。
また、ワークピースの厚さ方向において、ワークピースの第2面よりも第1面に近づくように改質層を形成してもよい。たとえば、ワークピースの厚さ方向における改質層と第1面との距離が、ワークピースの厚さ方向における改質層と第2面との距離よりも3倍以上、5倍以上、8倍以上、10倍以上、15倍以上、20倍以上小さくなるように形成してもよい。
改質層は、ワークピースの厚さ方向における第1面との距離が、得られる基板の厚さ(例えば、最終厚さ)よりも大きくなるように、例えば、30μm~100μm、好ましくは、40μm~80μm、より好ましくは、50μm~70μm、さらに好ましくは、約50μmで形成される。ここで、用語「最終厚さ」は、基板の処理が完了または終了した後、例えば、基板の研削および/または研磨などの全ての処理ステップが実行された後の基板の厚さを定義する。これにより、基板を得る処理でのワークピースの損失を更に低減することができる。
改質層は、ワークピースの横断面全体にわたって実質的に形成することができる。横断面は、ワークピースの厚さ方向に実質的に垂直であってもよい。
ワークピースを改質層に沿って分割するステップは、ワークピース、特にキャリアが付けられたワークピースに外部刺激を加える工程を含むか、またはその工程から構成されてもよい。
ワークピースに外部刺激を加える工程は、ワークピースに超音波を加えること、および/または、ワークピースに圧力を加えること、および/まあは、ワークピースに機械的な力を加えること、および/または、ワークピースを加熱すること、および/または、ワークピースを冷却すること、および/または、ワークピースに真空を加えることを含むか、または、これらから構成されてもよい。特に好ましくは、ワークピースに外部刺激を加える工程は、ワークピースに超音波を加えることを含むか、ワークピースに超音波を加えることからなる。
ワークピースに外部刺激を加えることにより、ワークピースは改質層が形成された区域で分離される。この領域では、ワークピースの強度は、改質層の存在によって低下し、したがって、外部刺激を加えることによりワークピースの分離を容易にする。ワークピースは、外部刺激を加えることによって改質層に沿って完全に分割され、それによってキャリアが付けられた基板が得られる。
さらに、本発明は、基板を製造するためのシステムを提供する。このシステムは、ワークピースを支持する為の支持部材と、ワークピースにキャリアを付ける付ける手段と、を備え、ワークピースは第1面と、第1面の反対側の第2面とを有し、キャリアは、第1面と、第1面と反対側の第2面とを有し、キャリアの第1面の少なくとも周辺部分は、ワークピースの第1面に付けられる。また、このシステムは、ワークピースの内側に改質層を形成する改質層形成手段と、改質層に沿ってワークピースを分割して基板を得る分割手段と、を更に備え、基板にはキャリアが付けられている。さらに、このシステムは、キャリアの中央部分においてキャリアの第2面側からキャリア材料を除去し、キャリアに凹部を形成するように構成された材料除去手段を備える。
本発明の基板製造システムは、本発明の基板製造方法を行うために構成されたシステムである。このように、基板製造システムは、基板製造方法に対して上述した技術的効果および利点を提供する。
本発明の基板製造方法について上述した特徴は、本発明の基板製造システムにも適用される。
ワークピース、基板、キャリア、改質層、改質区域および凹部は、上述したものと同じであってもよい。
基板製造システムは、システムの構成要素を制御するための制御装置を備えてもよい。制御装置は、複数の制御装置、例えば、システムの異なる構成要素を制御するための制御装置を含むことができる。制御ユニットは、分離された制御ユニットであっても個別の制御ユニットであってもよい。
制御装置は、本発明の基板製造方法を行う為に基板製造システムを制御するように構成することができる。
制御装置は、キャリアをワークピースに付ける為に付ける手段を制御するように構成することができ、キャリアの第1面の少なくとも周辺部分は、ワークピースの第1面に付けられる。
制御装置は、記キャリアの第1面の少なくとも周辺部分をワークピースの第1面に付ける為に付ける手段を制御するように構成されてもよい。制御装置は、ワークピースの内側に改質層を形成するように改質層形成手段を制御してもよい。制御装置は、ワークピースを改質層に沿って分割するように分割手段を制御して、キャリアが付けられた基板を得ることができる。制御装置は、キャリア中央部分のキャリアの第2面側からキャリア材料を除去してキャリアに凹部を形成する為に、材料除去手段を制御するように構成することができる。
本発明の基板製造システムは、単一の装置または機械から構成されてもよく、単一の装置または機械を含んでもよい。あるいは、本発明の基板製造システムは、複数の装置または機械(例えば、複数の分離した又は個別の装置または機械)から構成されてもよく、あるいは、複数の装置または機械(例えば、複数の分離した又は個別の装置または機械)を備えてもよい。これらの装置または機械は、インラインシステムを形成するように、例えば互いに接続されて配置されてもよい。本発明の基板製造方法の一ステップまたは複数のステップを行う装置または機械の一部または全部を構成してもよい。
支持部材は、たとえば、チャックテーブル等から構成、または、チャックテーブル等でもよい。
改質層形成手段は、ワークピースの第1面側からワークピースの内側に改質層を形成するように構成することができる。改質層形成手段は、ワークピースの第2面側からワークピースの内側に改質層を形成するように構成することができる。
改質層形成手段は、ワークピース、特に、支持部材に支持されたワークピースにレーザベームを照射するレーザビーム照射手段を備えてもよく、あるいは、この手段から構成されてもよい。ワークピースの内側に改質層を形成するステップは、ワークピースにレーザビームを照射するステップを含むか、またはレーザビームをワークピースに照射するステップから構成されてもよい。レーザビーム照射手段によってワークピースに照射されるレーザビームは、ワークピースを通してレーザビームを透過させる波長を有することができる。レーザビーム照射手段は、ワークピースの第1面に沿った少なくとも複数の位置において、ワークピースにレーザビームを照射するように構成することができる。レーザビーム照射手段は、レーザビームの焦点がワークピースの第1面からワークピースの第2面に向かう方向にワークピースの第1面から離れた位置にある状態でワークピースにレーザビームを照射するように構成されていてもよいレーザビーム照射手段は、レーザビームの焦点がワークピースの内側に位置する状態でワークピースにレーザビームを照射するように構成されてもよい。
レーザビーム照射手段は、ワークピースに対してパルスレーザ光を照射するように構成されてもよい。パルスレーザビームのパルス幅は、たとえば1fs~1000fs、好ましくは、1ns~30nsの範囲でもよい。
レーザビーム照射手段は、ワークピースの第1面側からワークピースにレーザビームを照射するように構成されてもよい。レーザビーム照射手段は、ワークピースの第2面側からワークピースにレーザビームを照射するように構成されてもよい。
レーザビーム照射手段は、ワークピースの第1面に沿った少なくとも複数の位置において、隣接する位置同士が重ならないようにワークピースにレーザビームを照射するように構成されてもよい。レーザビーム照射手段は、ワークピースの第1面に沿った少なくとも複数の位置において、隣接する位置間の距離(即ち、隣接する位置の中心間の距離)が、3μm~50μm、好ましくは、5μm~40μm、より好ましくは、8μm~30μmとなるように、ワークピースにレーザビームを照射するように構成されてもよい。隣接または隣りの改質区域の外縁間の距離は、少なくとも1μnとすることができる。
レーザビーム照射手段は、ワークピースの第1面に沿った少なくとも複数の位置において、隣接する位置が少なくとも部分的に重なるように、ワークピースにレーザビームを照射するように構成されてもよい。
改質層形成手段は、ワークピースの第1面に対して略平行となるように改質層を形成する為に構成されてもよい。
改質層形成手段は、ワークピースの厚さ方向において、ワークピースの第2面よりもワークピースの第1面に近づくように改質層を形成する為に構成されてもよい。たとえば、ワークピースの厚さ方向におけるワークピースの第1面と改質層との距離が、ワークピースの厚さ方向におけるワークピースの第2面と改質層との距離の3倍以上、5倍以上、8倍以上、10倍以上、15倍以上、20倍以上となるように改質層を形成してもよい。
改質層形成手段は、改質層とワークピースの厚さ方向の第1面との距離が、得られる基板の厚さ(例えば最終的な厚さ)よりも大きくなるように、例えば30μm~100μm、好ましくは、40μm~80μm、より好ましくは、50μm~70μm、さらに好ましくは、約50μmで形成することができる。
改質層形成手段は、ワークピースの横断面のほぼ全体にわたって改質層を形成するように構成することができる。横断面は、加工物の厚さ方向に実質的に垂直であってもよい。
付ける手段は、キャリアの第1面全体をワークピースの第1面に付けるように構成されてもよい。付ける手段は、キャリアの第1面の周辺部分のみをワークピースの第1面に付けるように構成されてもよい。
付ける手段は、キャリアの第1面がワークピースの第1面と直接接触するように、キャリアの第1面の少なくとも周辺部分をワークピースの第1面に付けるように構成されてもよい。
付ける手段は、融着結合手段および/または陽極結合手段を備えるか、それらの手段から構成されてもよい。
付ける手段は、キャリアおよび/またはワークピースを加熱するように構成された加熱手段から構成されるか、加熱手段を備えることができる。付ける手段は、キャリアおよび/またはワークピースに電界、特に静電界を印加するように構成された電界印加手段から構成されてもよいし、電圧印加手段を含んでもよい。
融着結合手段は、キャリアおよび/またはワークピースを加熱するように構成された加熱手段を含むことができる。陽極結合手段は、キャリアおよび/またはワークピースを加熱するように構成された加熱手段を含むことができる。陽極結合手段は、キャリアおよび/またはワークピースに電界、特に静電界を印加する電界印加手段を含むことができる。陽極結合手段は、キャリアおよび/またはワークピースを加熱する加熱手段と、キャリアおよび/またはワークピースに電界、特に静電界を印加する電界印加手段とを含むことができる。
本発明の基板製造システムは、キャリアの第1面の少なくとも周辺部分および/またはワークピースの第1面に、例えば、キャリアの第1面の少なくとも周辺部分をワークピースの第1面に付ける前に、特に、融着および/または陽極結合によって、前処理プロセスを行うように構成された前処理手段をさらに備えることができる。前処理プロセスは、上述の通りである。
前処理手段は、研削手段および/または研磨手段、又は研削&研磨手段の組合せおよび/またはエッチング手段から構成されるか、これらの手段を備えることができる。エッチング手段は、ドライエッチング手段および/またはプラズマエッチング手段および/またはウェットエッチング手段から構成されるか、これらの手段を備えることができる。研磨手段または研削&研磨手段の組合せは、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分を研削するように構成することができる。研磨手段または研削&研磨手段の組合わは、特に、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分を研削した後に、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分を研磨するように構成することができる。エッチング手段は、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分をエッチングするように構成することができる。ドライエッチング手段は、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分に対してドライエッチング処理を行うように構成することができる。プラズマエッチング手段は、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分にプラズマエッチング処理を行うように構成することができる。ウェットエッチング手段は、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分に対してウェットエッチング処理を行うように構成されてもよい。また、前処理手段は、研削と研磨とエッチングとを組み合わせた手段を備えてもよく、または、この手段から構成されてもよい。
前処理手段は、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分の表面粗さを修正または最適化する手段から構成されてもよく、あるいは、この手段を備えてもよい。前処理手段は、例えば研削および/または研磨後に、キャリアの第1面および/またはワークピースの第1面の少なくとも周辺部分上に、金属層などの層を形成する手段から構成されてもよいし、または、これらの手段かを備えてもよい。具体的には、前処理手段は、キャリアの第1面上に酸化物層、特にキャリア材料の酸化物層を形成する手段、および/またはワークピースの第1面上に酸化物層、特にワークピース材料の酸化物層を形成する手段から構成されてもよく、または、これらの手段を備えてもよい。たとえば、酸化物層を形成するための手段は、キャリアの第1面上および/またはワークピースの第1面上に酸化シリコン(SiO)層を形成するように構成されてもよい。
基板製造システムは、基板の第2面を処理する処理手段を更に備えることができる。
基板の第2面を処理するための処理手段は、研削手段および/または研磨手段、または研削&研磨手段の組合せから構成されてもよいし、これらを備えてもよい。研削手段または研削&研磨手段の組み合わせは、ワークピースを改質層に沿って分割した後、基板の第2面を研削するように構成することができる。研磨手段または研削&研磨手段の組み合わせは、ワークピースを改質層に沿って分割した後、特に基板の第2面を研削した後に、基板の第2面を研磨するように構成することができる。
基板の第2面を処理するための処理手段は、プラズマエッチング手段および/またはドライエッチング手段および/またはウェットエッチング手段から構成されるか、これらを備えることができる。プラズマエッチング手段は、ワークピースを改質層に沿って分割した後、基板の第2面にプラズマエッチングを行うように構成することができる。ドライエッチング手段は、ワークピースを改質層に沿って分割した後、基板の第2面に対してドライエッチングを行うように構成することができる。ウェットエッチング手段は、ワークピースを改質層に沿って分割した後、基板の第2面に対してウェットエッチングを行うように構成することができる。
研削手段または研削&研磨手段の組合せは、改質層に沿ってワークピースを分割した後、ワークピースの第2面とは反対側の残部のワークピースの面を研削するように構成することができる。あるいは、基板製造システムは、この目的のために、さらなる研削手段または研削&研磨手段の組合せを含むことができる。
研磨手段または研削&研磨手段の組合せは、改質層に沿ってワークピースを分割した後、特にワークピースの残部の面を研削した後、ワークピースの残部の面を研磨するように構成することができる。あるいは、基板製造システムは、この目的のために、更なる研磨手段または研削&研磨手段の組合せを含むことができる。
研削手段および/または研磨手段、研削&研磨手段および/またはエッチング手段の組合せ、例えばドライエッチング手段および/またはプラズマエッチング手段および/またはウェットエッチング手段、または前処理手段の研削および研磨手段およびエッチング手段の組合せが存在する場合には、それらも上記目的に使用することができる。あるいは、異なる研削手段および/または研磨手段、または研削&研磨手段の組合せおよび/またはエッチング手段、例えばドライエッチング手段および/またはプラズマエッチング手段および/またはウェットエッチング手段、または研削&研磨&エッチング手段の組合せを使用してもよい。
プラズマエッチング手段は、改質層に沿ってワークピースを分割した後、ワークピースの残部の面に対してプラズマエッチングを行うように構成することができる。あるいは、基板製造システムは、この目的のための更なるプラズマエッチング手段を備えてもよい。
また、ドライエッチング手段は、改質層に沿ってワークピースを分割した後、ワークピースの残部の面をドライエッチングするように構成されてもよい。あるいは、基板製造システムは、この目的のために、更なるドライエッチング手段を備えることができる。
また、ウェットエッチング手段は、改質層に沿ってワークピースを分割した後、ワークピースの残部の面をウェットエッチングするように構成してもよい。あるいは、基板製造システムは、この目的のために、さらにウェットエッチング手段を備えてもよい。
材料除去手段は、研削手段および/または研磨手段および/または研削&研磨手段の組合せおよび/または切断手段および/またはエッチング手段から構成され、または、これらを備えることができる。たとえば、材料除去手段は、研削手段、または研削手段およびエッチング手段の組合せであってもよい。さらに、例えば、材料除去手段は、研磨手段、または切削手段&研磨手段の組合せであってもよい。また、材料除去手段は、例えば、切断手段から構成されてもよいし、切断手段を備えてもよい。
また、研削手段および/または研磨手段、あるいは材料除去手段の研削&研磨手段の組み合せを用いてもよい。あるいは、異なる研削手段および/または研磨手段、または研削&研磨手段の組合せを使用してもよい。
エッチング手段は、プラズマエッチング手段および/またはドライエッチング手段および/またはウェットエッチング手段から構成されてもよく、あるいは、これらの手段を備えてもよい。
切断手段は、ブレード切断手段および/またはレーザ切断手段および/またはプラズマ切断手段から構成され、または、これらを備えることができる。たとえば、ブレード切断手段は、ブレードまたは鋸から構成されてもよいし、これらを備えてもよい。レーザ切断手段は、レーザアブレーションを行うように構成することができる。
研磨手段または研削&研磨手段の組合せは、化学機械研磨手段および/または乾式研磨手段および/または他の形式の研磨手段から構成されか、これらを備えることができる。
材料除去手段は、基板の第1面の一部分を露出するように構成することができる。
基板製造システムは、基板の第1面、特に基板の第1面の露出部分を処理する処理手段を更に備えることができる。
基板の第1面、特に、基板の第1面の露出部分を処理するための処理手段は、基板の第1面の露出部分に対して金属化処理を行うように構成された金属化手段から構成されてもよい。
基板製造システムは、基板の第1面の露出部分に対して試験処理、特に電気的試験処理を行う試験手段を更に備えることができる。
基板製造システムは、基板の第2面上で試験処理、特に電気的試験処理を行う試験手段を更に備えることができる。基板の第2面で試験処理、特に電気的試験処理を行うために、基板の第1面の露出部分で試験処理、特に電気的試験処理を行う試験手段、または別の試験手段を使用することができる。
基板製造システムは、基板の第2面に機能層を形成する機能層形成手段を更に備えることができる。機能層は上述の通りである。
機能層形成手段は、エピタキシャル成長手段および/またはパターニング手段から構成されるか、またはこれらを備えることができる。エピタキシャル成長手段は、基板の第2面にエピタキシャル成長によりエピタキシャル層を形成するように構成することができる。パターニング手段は、基板の第2面、特に、基板の第2面に形成されたエピタキシャル層に対して、パターニング処理、例えば、リソグラフィ処理を行うように構成することができる。
分割手段は、ワークピース、特にキャリアが付けられたワークピースに外部刺激を加えるように構成された外部刺激を加える手段を備えるか、または、外部刺激を加える手段から構成されてもよい。
外部刺激を加える手段は、ワークピースに超音波を印加および/またはワークピースに圧力を印加および/またはワークピースに機械的な力を印加および/またはワークピースを加熱および/またはワークピースを冷却および/またはワークピースに真空を印加するように構成することができる。特に好ましくは、外部刺激を加える手段は、ワークピースに超音波を印加するように構成される。
基板製造システムは、ワークピースを改質層に沿って分割した後、複数の、例えば、2以上、3以上、5以上、8以上、10以上、または12以上の基板を得るために、ワークピースにキャリアを付け、改質層を形成し、ワークピースを分割し、ワークピースの残部でキャリア材料を1回以上除去する上述ステップを繰り返すように構成することができる。
図1は、本発明に係る方法の第1実施形態に従う、ワークピースにレーザ光を加えてワークピース内部に改質層を形成するステップを図示する横断面図である。 図2は、本発明に係る方法の第1実施形態に従う、ワークピースにキャリアを付けるステップの結果を示す横断面図である。 図3は、本発明に係るの方法の第1実施形態の変形例に従う、ワークピースにキャリアを付けるステップの結果を示す横断面図である。 図4は、本発明に係る方法の第1実施形態の変形例に従う、ワークピースにレーザ光を加えてワークピース内部に変質層を形成するステップを示す横断面図である。 図5は、本発明に係る方法の第1実施形態に下が、ワークピースを改質層に沿って分割してキャリアが付けられた基板を得るステップの結果を示す横断面図である。 図6は、本発明に係る方法の第1実施形態に従う、キャリア中央部分の第2面側からキャリア材料を除去するステップの結果を示す横断面図である。 図7は、本発明に係る方法の第1実施形態に従う、キャリアの中央部分のキャリアの第2面側から更にキャリア材料を除去し、キャリアにキャリアの厚み全体にわたって延びる凹部を形成し、基板の第1面の一部分を露出させるステップの結果を示す横断面図である。 図8は、本発明に係る方法の第1実施形態に従う、基板の第1面の露出部分を金属化処理するステップの結果を示す横断面図である。 図9は、本発明に係る方法の第1実施形態に従う、基板の第1及び第2面に対して電気的試験処理を行うステップを示す横断面図である。 図10は、本発明に係る方法の第2実施形態に従う、キャリアの中央部分のキャリアの第2面側から更にキャリア材料を除去して、キャリアにキャリアの厚み全体にわたって延びる凹部を形成し、基板の第1面の一部分を露出させるステップを示す横断面図である。 図11は、本発明に係る方法の第2実施形態に従う、キャリアの中央部分におけるキャリアの第2面側からキャリア材料を除去し、キャリアにキャリアの厚み全体にわたって延びる凹部を形成し、基板の第1面の一部分を露出させるステップを示す横断面図である。 図12は、本発明に係る方法の第4実施形態に従う、基板の第1面の一部分を露出させるために、キャリアの中央部分においてキャリアの第2面側から更にキャリア材料を除去するステップの結果を示す横断面図である。 図13は、本発明に係る方法の第4実施形態に従う、基板の第1面の露出部分を金属化処理するステップの結果を示す横断面図である。 図14は、本発明に係る方法の第4実施形態に従う、基板の第1及び第2面に対して電気的試験を行うステップを示す横断面図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。好ましい実施形態は、基板を製造する方法、およびこれらの方法を行うための基板製造システムに関する。
以下、図1から図9を参照して本発明の第1実施形態を説明する。
第1実施形態では、本発明の方法は、ワークピース2としてのSiCインゴットに対して実施される(たとえば、図1~図4参照)。特に、ワークピース2は単結晶SiCインゴットであってもよい。しかし、上述したように、異なる種類のワークピース、特に、異なるワークピース材料をワークピース2に使用することができる。
図1に示されるように、ワークピース2は、第1面4と、第1面4の反対側の第2面6を有する。第1面4および第2面6は、互いにほぼ平行である。たとえば、ワークピース2は、第1面4から第2面6に向かう方向の厚さが0.5mm~50mmの範囲であってもよい。しかしながら、ワークピース2の厚さは50mm以上であってもよい。ワークピース2は、略円筒形状を有している。
ワークピース2の第1面4側からワークピース2にパルスレーザビームLBが照射される(図1参照)。パルスレーザビームLBのパルス幅は、例えば1fs~100ns、好ましくは、1ns~300nsの範囲である。パルスレーザビームLBは、ワークピース2を通してパルスレーザビームLBを透過させる波長を有する。パルスレーザビームLBの焦点Pが、第1面4から第2面6に向かう方向に第1面4から離れた位置、すなわち、ワークピース2の内側に位置する状態で、第1面4に沿った複数の位置でワークピース2に照射される(図1参照)。
パルスレーザビームLBは、本発明の一実施形態に係る基板製造装置(図示せず)のレーザビーム照射手段(図示せず)によってワークピース2に照射される。本実施形態では、レーザビーム照射手段は、システムの改質層形成手段を構成する。なお、ワークピース2にパルスレーザビームLBを照射する際に、ワークピース2を基板製造装置のチャックテーブル等の支持部材(図示せず)で支持してもよい。
このようにしてワークピース2にパルスレーザビームLBを照射することにより、ワークピース2の内側に改質層8が形成される(図1及び図2参照)。改質層8は、複数の改質区域(図示せず)を備える。改質層8は、ワークピース2の第1面4に対向し、すなわち、改質層8は、第1面4から第2面6に向かう方向において第1面4と反対側にある。改質層8は、第1面4と略平行になるように形成されている。
改質層8の改質区域は、パルスレーザビームLBの照射によって改質されたワークピース2の区域である。特に、改質区域は、パルスレーザビームLBの照射によってワークピース材料の構造が改質さらに/またはパルスレーザビームLBの照射によってワークピース2が損傷を受けたワークピース2の区域であってもよい。ワークピース2の内側に改質層8を形成することにより、ワークピース2の強度は改質層8に沿って低下する。
なお、第1実施形態の方法では、ワークピース2にレーザビームLBを照射して改質層8を形成したが、これに限定されるものではない。改質層8は、たとえば、異なる形式の放射線をワークピース2に照射することによって、異なる方法でワークピース2に形成することができる。
改質層8の改質区域は、アモルファス区域、および/または、クラックが形成された区域を備えることができる。改質区域は、アモルファス区域であってもよいし、クラックが形成された区域であってもよい。改質区域の直径は、1μm~30μm、好ましくは、2μm~20μm、より好ましくは、3μm~10μmである。
改質層8は、ワークピース2の横断面のほぼ全体にわたって形成され、横断面は、ワークピース2の厚み方向に対してほぼ垂直である。
パルスレーザビームLBは、少なくとも第1面4に沿った複数の位置において、隣接する位置同士が重ならないようにワークピース2に照射することができる。パルスレーザビームLBは、少なくとも第1面4に沿った複数の位置において、隣接する位置間の距離、すなわち、隣接する位置の中心間の距離が3μm~50μm、好ましくは、5μm~40μm、より好ましくは、8μm~30μmの範囲内となるようにワークピース2に照射される。
このようにパルスレーザビームLBを照射することにより、ワークピース2の内側に、隣接する改質区域同士が重ならないように、改質層8内の複数の改質区域を形成することができる。隣接または隣りの改質区域の外縁部間の距離は、少なくとも1μmとすることができる。
また、パルスレーザビームLBは、少なくとも第1面4に沿った複数の位置において、隣接する位置が少なくとも部分的に重なるようにワークピース2に照射されてもよい。このようにして、改質層8の複数の改質区域は、隣接または隣りの改質区域が少なくとも部分的に互いに重なるように、ワークピース2内に形成することができる。
図1に更に示されるように、改質層8は、ワークピース2の厚み方向において、ワークピース2の第2面6よりもワークピース2の第1面4に近づくように形成される。
パルスレーザビームLBは、その焦点Pが、第1面4から第2面6に向かう方向において、第1面4から離れた位置にある状態で、ワークピース2に照射される。したがって、改質層8は、第1面4からワークピース2の厚さ方向に、この距離だけ離れたワークピース2の内側に形成される(図1参照)。本実施形態では、ワークピース2の厚さ方向における改質層8と第1面4との距離は、得られる基板の最終的な厚さよりも、例えば、約30μm、約60μm大きくてもよい。また、得られる基板の最終的な厚さは、30μm未満であっても30μm以上であってもよい。
ワークピース2の内側に改質層8を形成した後、キャリア10をワークピース2に付ける(図2参照)。キャリア10は、第1面12と、第1面12の反対側の第2面14とを有する。第1面12及び第2面14は、互いにほぼ平行である。たとえば、キャリア10は、第1面12から第2面14に向かう方向の厚さが400μm~1200μm、好ましくは、500μm~1000μmの範囲にある。キャリア10は、略円筒形状を有する。キャリア10は、ワークピース2と実質的に同じ直径を有する(図2参照)。
キャリア10は、半導体ウェハ、特にSiウェハであってもよい。しかしながら、上述したように、異なる形式のキャリア、特に、異なるキャリア材料をキャリア10に使用することができる。
本実施形態では、キャリア10の第1面12の全体をワークピース2の第1面4に付けることができる。この場合、本実施形態では、キャリア10の第1面12の全体がワークピース2の第1面4の全体に付けられる。
あるいは、キャリア10の第1面12の周辺部分16のみをワークピース2の第1面4に付けてもよい(図2参照)。この場合、キャリア10の第1面12の周辺部分16は、ワークピース2の第1面4の周辺部分に付けられる。キャリア10の第1面12の中央部分では、キャリア10とワークピース2とが互いに付けられていない(unattached)。この中央部分は、周辺部分16によって囲まれる。キャリア10の第1面12の周辺部分16は、たとえば、リング幅が1mm~3mmの略環状であってもよい。
本実施形態の方法では、キャリア10の第1面12の周辺部分16またはキャリア10の第1面12の全体を、ワークピース2の第1面4に融着または陽極結合する。また、この目的のために、融着結合および陽極結合の組み合わせを使用することもできる。キャリア10の第1面12の周辺部分16またはキャリア10の第1面12の全体は、キャリア10の第1面12がワークピース2の第1面4と直接接触するように、ワークピース2の第1面4に付けられる。したがって、キャリア10の第1面12とワークピース2の第1面4との間には、材料、特に接着材は存在しない。酸化物層、特にキャリア材料の酸化物層を、キャリア10の第1面12上に形成することができ、さらに/または、酸化物層、特にワークピース材料の酸化物層を、ワークピース2の第1面4上に形成することができる。特に、キャリア10がSiからなる場合、例えばキャリア10がSiウェハである場合、キャリア10の第1面12上に酸化シリコン(SiO)層を形成することができる。以上詳述したように、本実施形態では、SiCインゴットをワークピース2として本発明を実施する。ワークピース2の第1面4、すなわちSiCインゴット上に酸化シリコン(SiO)層を形成してもよい。
キャリア10は、本実施形態の基板製造装置の付加手段(図示せず)によってワークピース2に付けられている。本実施形態では、付加手段は、融着結合手段および/または陽極結合手段を含むか、または、融着結合手段および/または陽極結合手段からなる。キャリア10をワークピース2に付ける処理の間、ワークピース2は、基板製造システムの支持部材によって支持されてもよい。
キャリア10をワークピース2に融着および/または陽極結合によって付ける前に、キャリア10の第1面12の少なくとも周辺部分16および/またはワークピース2の第1面4に、上述したような前処理プロセスを施すことができる。これにより、キャリア10をワークピース2に更に改善させて付けることができる。前処理プロセスは、本実施形態の基板製造装置の前処理手段(図示せず)によって行うことができる。
図3および図4は、本発明の方法の第1実施形態の変形例を図示する。本変形例は、改質層8をワークピース2の内側に形成するステップ、キャリア10をワークピース2に付けるステップの順の第1実施形態の方法とは異なる。
具体的には、図3に示すように、本変形例では、まず、すなわち、ワークピース2内側に改質層8を形成する前に、キャリア10をワークピース2に付ける。この付ける処理は、第1実施形態の方法で詳述した同一の方法で実行される。キャリア10は、レーザビームLBに対して透過性のある材料、例えばSiから作られる。したがって、レーザビームLBは、キャリア10を通してレーザビームLBを透過させる波長を有する。
キャリア10をワークピース2に付けた後、第1実施形態の方法の為に詳述した実質的に同一の方法で、ワークピース2の第1面4側からワークピース2にパルスレーザビームLBを照射する。第1実施形態に係る方法のレーザ照射ステップと、変形例に係る方法のレーザ照射ステップとの唯一の違いは、後者の方法では、レーザビームLBがキャリア10を透過する点である(図4参照)。このようにしてワークピース2にパルスレーザビームLBを照射することにより、ワークピース2内側に改質層8が形成される。
残りのステップは、後述する第1実施形態に係る方法と同様である。
ワークピース2の内側に改質層8を形成し、キャリア10をワークピース2に付けた後、ワークピース2を改質層8に沿って分割し、キャリア10が付けられた基板18を得る(図5参照)。本実施形態では、ワークピース2に外部刺激を加えることにより、ワークピース2を改質層8に沿って分割する。基板製造システムは、外部刺激印加手段(図示せず)からなる分割手段(図示せず)を有する。外部刺激は、外部刺激印加手段によってワークピース2に加えられる。
本実施形態では、ワークピース2に外部刺激を加えることは、ワークピース2に超音波を加えることからなる。しかしながら、上述したように、他の形式の外部刺激をワークピース2に加えることもできる。
ワークピース2に外部刺激を加えることにより、改質層8が形成された領域でワークピース2が分離される。この領域では、改質区域の存在によりワークピース2の強度が低下し、外部刺激を加えることによりワークピース2を分離することができる。
ワークピース2に外部刺激を加えるステップの結果を図5に示す。改質層8は、ワークピース2の横断面のほぼ全体にわたって形成されるので(図1、図2、図4参照)、ワークピース2は、外部刺激を加えることによって改質層8に沿って完全に分割され、キャリア10が付けられた基板18が得られる。本実施形態では、基板18はSiC基板である。
基板18は、ワークピース2の第1面4と同じである第1面20(図7参照)と、第1面20の反対側の第2面22(例えば、図5)とを有する。第1面20及び第2面22は、互いにほぼ平行である。本実施形態では、ワークピース2を改質層8に沿って分割した後、得られた基板18の第1面20から第2面22に向かう方向の厚さを10μm~200μmの範囲とすることができる。たとえば、基板18は、約90μmの厚さを有することができる。
上記のようにワークピース2を分割した後、基板18の第2面22を研削し、任意に研磨することができる。研削ステップ、および場合によっては任意の研磨ステップにおいて、基板18は、最終的な基板厚さ、例えば30μmに調整される。研削ステップは、基板製造装置の研削手段(図示せず)によって行われる。任意の研磨ステップは、基板製造システムの研磨手段(図示せず)によって行われる。あるいは、基板製造システムは、研削および研磨手段(図示せず)の組合せを含むことができる。
また、ワークピース2を分割した後、ワークピース2の第2面6の反対側のワークピース2の残部(図示せず)の面を研削、研磨してもよい。ワークピース2の残部の面は、ワークピース2を改質層8に沿って分割することによって露出された面である。ワークピース2の残部の面を研削および研磨することによって、そこから更に基板を得るようにワークピース2の残部を効率的に準備することができる。
研削手段または研削と研磨手段の組合せは、さらに、ワークピース2の第2面6の反対側のワークピース2の残部の面を研削するように構成することができる。あるいは、基板製造システムは、この目的のために、更なる研削手段(図示せず)または更なる研削および研磨手段(図示せず)を備えることができる。
研磨手段または組み合わされた研削および研磨手段は、さらに、ワークピース2の第2面6とは反対側のワークピース2の残部の面を研磨するように構成することができる。あるいは、基板製造システムは、この目的のために、さらなる研磨手段(図示せず)または研削と研磨手段の組合せを含んでもよい。
ワークピース2を分割した後、改質層8を形成し、キャリア10をワークピース2に付け、ワークピース2を分割する上述のステップを、ワークピース2の残部で1回以上繰り返して、複数の、例えば、2回以上、3回以上、5回以上、8回以上、10回以上、または12回以上の基板18を得ることができる。これにより、1つのワークピース2から複数の基板18を効率的かつ確実に得ることができる。特に、本発明の方法は、上で詳細に説明したように、ワークピース2から得られる基板18の数を増やすことを可能にする。
基板18の第2面22を研削し、任意に研磨する前または後に、キャリア10の中央部分24においてキャリア10の第2面14の側からキャリア材料を除去する。このステップの結果を図6に示す。キャリア材料を除去することにより、キャリア10に凹部26が形成される。凹部26は、キャリア10の厚み全体を貫通しない。キャリア材料の層28は、基板18の第1面20上に残る。層28は、キャリア材料の連続層である。層28は、例えば1μm~100μmの厚さを有する薄層である。
キャリア10の中央部分24に形成された凹部26は、キャリア10の周辺部分30によって囲まれている。周辺部分30は、リング幅が1mm~3mmの略環状を有する。
上述の付加ステップでは、キャリア10の第1面12の周辺部分16のみをワークピース2の第1面4に付けることができる(たとえば、図2参照)。凹部26を囲むキャリア10の周辺部分30は、キャリア10の第1面12の周辺部分16と一致してもよい。この場合、キャリア10とワークピース2とが付けられていない領域、すなわち、付けられていない領域全体でキャリア材料が除去される。
上述のキャリア材料を除去するステップは、たとえば、キャリア10の中央部分24を研削することによって行うことができる。この目的のために、研削手段(図示せず)または研削と研磨の組合せ手段(図示せず)、例えば、基板18の第2面22を研削するために使用される研削手段または研削と研磨の組合せ手段を使用することができる。この場合、研削手段又は研削・研磨手段の組み合わせは、基板製造装置の材料除去手段(図示せず)の一部を形成する。
このようにキャリア10に凹部26を形成した後、キャリア材料層28を除去することにより、キャリア10の厚さ全体を貫通するように凹部26を延ばす。このようにして、基板18の第1面20の一部は、図7に示されるように、凹部26を通して露出される。本実施形態では、基板18の第1面20は、キャリア10の凹部26が形成された領域全体に露出している。
層28は、たとえば、プラズマエッチングおよび/またはドライエッチングおよび/またはウェットエッチングなどのエッチングによって、キャリア10を除去することができる。このため、基板製造装置の材料除去手段は、エッチング手段(図示せず)を更に備えてもよい。エッチング手段は、プラズマエッチング手段および/またはドライエッチング手段および/またはウェットエッチング手段から構成されてもよい。
したがって、本実施形態の方法では、キャリア材料除去処理は、2つのキャリア材料除去ステップ、例えば、研削ステップ(図6参照)およびその後のエッチングステップ(図7参照)から構成される。このようにして、例えばキャリア10を研削する処理において、基板18が損傷することを特に確実に回避することができる。
本発明の方法の他の実施形態では、単一の研削及び/又は研磨ステップで、キャリア10の厚さ全体を貫通する凹部をキャリア10に形成することができる。この研削および/または研磨処理では、基板18の第1面20の露出部分も、例えば、わずかに研削および/または研磨することができる。このようにして、たとえば、以下に詳述するメタライゼーション処理などの後続の金属化処理プロセスにおいて、露出部に堆積される金属層32の付着性を高めるように、露出部の表面粗さを調整することができる。
上述したようにキャリア10の厚さ全体にわたって凹部26を拡張した後、基板18の第1面20の露出部分が処理される。具体的には、本実施形態の方法では、第1面20の露出部分を金属化処理する。この処理において、第1面20の露出部分上に金属層32が形成される(図8参照)。金属化処理ステップの間、基板18は、キャリア10によって確実に支持される。
基板製造システムは、基板18の第1面20を処理する処理手段(図示せず)を備える。本実施形態において、この処理手段は、基板18の第1面20の露出部分に対して金属化処理プロセスを行うように構成された金属化処理手段(図示せず)から成るか、またはそれを備える。
本発明の方法の他の実施形態では、基板18の第1面20の露出部分を処理する追加または代替のステップを実施することができる。このような処理ステップの実施例は、上述したように、リソグラフィ処理、ビアホール又はスルーホールの形成、アブレーションレーザ処理及びステルスレーザ処理である。
第1面20の露出部分上に金属層32を形成した後、第1面20の露出部分上および基板18の第2面22上に形成された金属層32に対して電気試験処理が同時に行われる。この試験処理は、図9に示されるように、基板製造システムの試験手段(図示せず)の試験ピン34を使用して実行される。試験処理中、基板18は、キャリア10によって確実に支持される。これにより、特に、基板18の反り等の変形を確実に防止することができるので、特に信頼性の高い試験処理を実行することができる。
金属化処理および/または試験処理を行う前後、および基板18の第2面22を研削し、任意に研磨した後、第2面22上に機能層(図示せず)を形成することができる。機能層は、基板製造装置の機能層形成手段(図示せず)により形成することができる。機能層を形成する処理中、基板18は、キャリア10によって確実に支持される。
機能層は上述の通りである。特に、機能層はデバイス層であってもよい。デバイス層は、基板18の第2面22の中央部分にのみ形成されてもよい。特に、この中央部分には、複数のデバイスを備えるデバイス領域(図示せず)が形成されていてもよい。また、デバイス領域は、複数のデバイスを区切る複数の分割ラインを更に有してもよい。基板18の第2面22の中央部分の周囲には、機能層、特にデバイスを有さない周辺限界領域を形成することができる。第2面22の周辺限界領域は、1mm~3mmのリング幅を有する略環状の形状であってもよい。キャリア10の中央部分24に形成された凹部26を囲むキャリア10の周辺部分30は、第2面22の周辺限界領域と一致してもよい。
機能層、特にデバイス層は、エピタキシャル成長および/またはパターニングによって基板18の第2面22上に形成することができる。特に、エピタキシャル成長により基板の第2面22上にエピタキシャル層を形成してもよい。続いて、エピタキシャル層に対して、例えばリソグラフィによるパターニング処理を行い、機能層、特にデバイス層を得ることができる。この目的のために、基板製造システムの機能層形成手段は、エピタキシャル成長手段(図示せず)および/またはパターニング手段(図示せず)を備える、あるいは、エピタキシャル成長手段(図示せず)および/またはパターニング手段(図示せず)から構成されてもよい。
キャリア10は、例えば、基板18の処理および/または試験が終了または完了した後に、基板18から除去することができる。
以下、図10を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。
第2実施形態は、凹部26をキャリア10の厚み全体に亘って延在させるステップのみが第1実施形態と異なる。
特に、第2実施形態の方法において、ワークピース2の内部に改質層8を形成するステップ、キャリア10をワークピース2に付けるステップ、ワークピース2を改質層8に沿って分割するステップ、及びキャリア10の厚み全体にわたって延びないキャリア10に凹部26を形成するステップは、第1実施形態の方法又は第1実施形態の変形例で説明したステップと同様である。第2実施形態の方法では、キャリア10の第1面12の周辺部分16のみがワークピース2の第1面4に付けられる(たとえば、図2参照)。凹部26を囲むキャリア10の周辺部分30は、キャリア10の第1面12の周辺部分16と一致する。
第1実施形態の方法(図6を参照)で説明した方法で、キャリア10の厚さ全体を貫通しない凹部26を形成した後、キャリア材料層28を、キャリア10の周辺部分30の内側に沿って当該層28を切断することによって除去し、それによって、当該層28を貫通して延びる実質的に環状の凹部36を形成する(図10を参照)。キャリア10は、キャリア10の第1面12の周辺部分16においてのみワークピース2に付けられているので、上述した切断処理の後、ワークピース2に付けられていない層28を特に容易に除去することができる。層28を除去することによって、凹部26は、キャリア10の厚さ全体に達するように拡張され、基板18の第1面20の一部分が露出する(図7を参照)。
第2実施形態の方法において、層28は、図10に示されるように、切断ブレード38を使用することによって、周辺部分30の内側に沿って実質的に環状に切断される。切断ブレード38は、基板製造システムの機械的切断手段(図示せず)の一部を形成する。代替的または追加的に、層28は、レーザ切断および/またはプラズマ切断によって切断されてもよい。この目的のために、基板製造システムは、レーザ切断手段(図示せず)および/またはプラズマ切断手段(図示せず)を備えることができる。レーザ切断手段は、レーザアブレーションを行うように構成することができる。
したがって、第2実施形態の方法では、キャリア材料除去処理は、2つのキャリア材料除去ステップ、例えば、研削ステップ(図6を参照)および後の切断ステップ(図10参照)からなる。これにより、例えばキャリア10を研削する処理で基板18が損傷することを特に確実に回避することができる。
上述したようにキャリア10の厚さ全体にわたって凹部26を延在させ、それによって基板18の第1面20の一部分を露出させた後、第1実施形態の方法について上述した更なるステップが実行される。
以下、図11を参照して、本発明の第3実施形態を説明する。
第3実施形態の方法が第2実施形態の方法と実質的に異なるのは、図6を参照して上述したように、キャリア10の厚さ全体を貫通しない凹部をキャリア10に形成するステップが省略されている点のみである。
特に、第3実施形態の方法において、ワークピース2の内部に改質層8を形成し、キャリア10をワークピース2に付け、ワークピース2を改質層8に沿って分割するステップは、第1実施形態の方法または第1実施形態の変形例で説明したステップと同様である。第3実施形態の方法では、キャリア10の第1面12の周辺部分16のみがワークピース2の第1面4に付けられる(たとえば、図2を参照)。
第1実施形態の方法(図5を参照)で説明したように、ワークピース2を改質層8に沿って分割した後、キャリア10をキャリア10の周辺部分30の内側に沿って切断することにより、キャリア10の厚さ全体にわたって延びる実質的に環状の凹部40を形成する(図11を参照)。キャリア10の周辺部分30は、キャリア10の第1面12の周辺部分16と一致する。キャリア10は、キャリア10の第1面12の周辺部分16のみでワークピース2に付けられているので、キャリア10の周辺部分30に囲まれてワークピース2に付けられていないキャリア10の中央部分を、上記の切断処理後に特に容易に除去することができる。キャリア10の中央部分を除去することによって、キャリア10の厚さ全体を貫通する凹部26が形成され、基板18の第1面20の部分が露出される(図7を参照)。凹部26は、キャリア10の周辺部分30によって囲まれている。
第3実施形態の方法では、図11に図示されるように、キャリア10は、切削ブレード、特に、第2実施形態の方法にも用いられる切削ブレード38を用いて、周辺部分30の内側に沿ってほぼ環状に切断される。切断ブレード38は、基板製造システムの機械的切断手段(図示せず)の一部を形成する。代替的または追加的に、キャリア10は、レーザ切断および/またはプラズマ切断によって切断されてもよい。この目的のために、基板製造システムは、レーザ切断手段(図示せず)および/またはプラズマ切断手段(図示せず)を備えることができる。レーザ切断手段は、レーザアブレーションを行うように構成することができる。
したがって、第3実施形態の方法では、キャリア材料除去処理は、単一のキャリア材料除去ステップ、即ち、切断ステップ(図11を参照)からなる。これにより、キャリア材料除去処理を更に簡略化することができる。
上述したようにキャリア10の厚さ全体にわたって延びる凹部26を形成し、それによって基板18の第1面20の一部分を露出させた後、第1実施形態の方法に関して上述した更なるステップが実行される。
以下、図12~図14を参照して、本発明の第4実施形態について説明する。
第4実施形態の方法が第1実施形態の方法と実質的に異なるのは、基板18の第1面20が、キャリア10の凹部26が形成された領域の一部においてのみ露出している点である。
特に、第4実施形態の方法において、ワークピース2の内側に改質層8を形成するステップ、キャリア10をワークピース2に付けるステップ、ワークピース2を改質層8に沿って分割するステップ、キャリア10にキャリア10の厚み全体にわたって延びない凹部26を形成するステップは、第1実施形態の方法または第1実施形態の変形例で説明したステップと同様である。好ましくは、第4実施形態の方法では、キャリア10の第1面12の全体がワークピース2の第1面4に付けられる。
第1実施形態の方法(図6を参照)で説明した方法で、キャリア10の厚さ全体を貫通しない凹部26を形成した後、キャリア材料層28を部分的に除去して、層28に複数の開口部42を形成する(図12を参照)。開口部42は、層28の厚さ全体にわたって延びている。したがって、基板18の第1面20は、これらの開口部42を通して露出される。キャリア材料層28は、例えば、以下に更に詳細に説明するように、基板18の、基板18がそれに沿って後に分割、例えば、切断されるべき領域に、例えば、グリッド配列で維持されてもよい。
開口部42は、例えば、光リソグラフィまたは電子ビームリソグラフィなどのリソグラフィ、および/またはエッチングによって、層28に形成することができる。この目的のために、基板製造システムの材料除去手段は、リソグラフィ手段(図示せず)および/またはエッチング手段(図示せず)を備えることができる。
したがって、第4実施形態の方法では、キャリア材料除去処理は、2つのキャリア材料除去ステップ、例えば、研削ステップ(図6を参照)および、後のリソグラフィステップ(図12を参照)からなる。
層28に複数の開口部42を形成した後、開口部42を通して露出された基板18の第1面20の部分は、金属化処理を受ける。この処理において、第1面20の露出部分上に金属層32が形成される(図13を参照)。金属化ステップの間、基板18は、キャリア10によって確実に支持される。
本発明の方法の他の実施形態では、基板18の第1面20の露出部分を処理する追加または代替のステップを行うことができる。このような処理ステップの実施例は、上述したように、リソグラフィ処理、ビアホール又はスルーホールの形成、アブレーションレーザ処理およびステルスレーザ処理である。
第1面20の露出部分上に金属層32を形成した後、第1面20の露出部分上および基板18の第2面22上に形成された金属層32に対して同時に電気的試験処理を行う。この試験処理は、図14に示されるように、基板製造システムの試験手段(図示せず)の試験ピン34を用いて実行される。試験処理中、基板18は、キャリア10によって確実に支持される。これにより、特に、基板18の反り等の変形を確実に防止することができるので、信頼性の高い試験処理を実行することができる。
さらに、第1実施形態の方法について上述した更なるステップを実行することができる。特に、上述の金属化処理および/または試験処理を実行する前または後、および基板18の第2面22を研削し、任意に研磨した後、第2面22上に機能層(図示せず)を形成することができる。機能層の形成過程において、基板18はキャリア10によって確実に支持される。
機能層は上述の通りである。特に、機能層はデバイス層であってもよい。デバイス層は、基板18の第2面22の中央部分にのみ形成されてもよい。特に、この中央部分には、複数のデバイスからなるデバイス領域(図示せず)が形成されていてもよい。また、デバイス領域は、複数のデバイスを区切る複数の分割ラインをさらに有してもよい。基板18の第2面22の中央部分の周囲には、機能層、特にデバイスを有しない周辺限界領域が形成されていてもよい。
複数のデバイスを分割する分割ラインは、例えば、キャリア材料層28が維持されている基板第1面20の領域と実質的に一致する(例えば、図12を参照)。
基板18は、デバイスが設けられた複数のチップやダイが得られるように、分割ラインに沿って分割、例えば切断される。たとえば、基板18は、ブレード切断および/またはレーザ切断および/またはプラズマ切断によって分割されてもよい。分割ラインの区域では、基板18の第1面20上に金属層32が存在しないので(図13を参照)、基板18の分割処理をかなり容易にすることができる。特に、この処理では、金属層32を切断する必要がない。

Claims (11)

  1. 基板(18)の製造方法であって、
    第1面(4)と前記第1面(4)の反対側の第2面(6)とを有するワークピース(2)を準備するステップと、
    第1面(12)と前記第1面(12)の反対側の第2面(14)とを有するキャリア(10)を準備するステップと、
    前記キャリア(10)を前記ワークピース(2)に付けるステップであって、前記キャリア(10)の前記第1面(12)の少なくとも周辺部分(16)が前記ワークピース(2)の前記第1面(4)に付けられるステップと、
    前記ワークピース(2)の内側に改質層(8)を形成するステップと、
    前記ワークピース(2)を前記改質層(8)に沿って分割するステップであって、それにより、前記基板(18)に前記キャリア(10)が付けられる、ステップと、
    前記キャリア(10)の中央部分(24)において、前記キャリア(10)の前記第2面(14)側からキャリア材料を除去するステップであって、前記キャリア(10)に凹部(26)を形成するステップと、
    を含
    前記キャリア(10)の前記第1面(12)の少なくとも周辺部分(16)は、前記キャリア(10)の前記第1面(12)が前記ワークピース(2)の前記第1面(4)に直接接触するように、前記ワークピース(2)の前記第1面(4)に付けられており、
    前記方法は、前記基板(18)から前記キャリア(10)を除去するステップを更に含む、方法。
  2. 前記キャリア(10)が付けられた前記基板(18)側の前記基板(18)の表面(20)の一部分が、前記キャリア材料を除去するステップ中に露出される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記方法は、前記基板(18)の前記表面(20)の露出部分を処理するステップを更に含む、請求項2に記載の方法。
  4. 前記キャリア(10)の前記第1面(12)の全体が前記ワークピース(2)の前記第1面(4)に付けられているか、前記キャリア(10)の前記第1面(12)の前記周辺部分(16)のみが前記ワークピース(2)の前記第1面(4)に付けられている、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記キャリア(10)の前記第1面(12)の少なくとも周辺部分(16)は、前記ワークピース(2)の前記第1面(4)に融着および/または陽極接合により付けられている、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記キャリア(10)の前記中央部分(24)における前記キャリア(10)の前記第2面(14)側からキャリア材料を除去するステップは、前記キャリア(10)を研削する工程、及び/又は、前記キャリア(10)を研磨する工程、及び/又は、前記キャリア(10)を切断する工程、及び/又は、前記キャリア(10)をエッチングする工程を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記キャリア(10)のエッチング工程は、前記キャリア(10)のプラズマエッチングおよび/または前記キャリア(10)のドライエッチングおよび/または前記キャリア(10)のウェットエッチングからなる、請求項に記載の方法。
  8. 前記キャリア(10)を切断する工程は、前記キャリア(10)を切断するブレードおよび/または前記キャリア(10)を切断するレーザおよび/または前記キャリア(10)を切断するプラズマを含む、または、前記キャリア(10)を切断するブレードおよび/または前記キャリア(10)を切断するレーザおよび/または前記キャリア(10)を切断するプラズマからなる、請求項6または7に記載の方法。
  9. 前記ワークピース(2)の内側に前記改質層(8)を形成するステップは、前記ワークピース(2)にレーザビーム(LB)を加える工程を含む、又は、前記ワークピース(2)にレーザビーム(LB)を加える工程から成る、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記ワークピース(2)は、前記レーザビーム(LB)に対して透過性を有する材料から作られる、請求項に記載の方法。
  11. 基板(18)を製造する為のシステムにおいて、
    ワークピース(2)を支持する為の支持部材であって、前記ワークピース(2)は、第1面(4)および前記第1面(4)の反対側の第2面(6)を有する、前記支持部材と、
    前記ワークピース(2)にキャリア(10)を付けるように構成された付ける手段であって、前記キャリア(10)は、第1面(12)および前記第1面(12)の反対側の第2面(14)を有し、前記キャリア(10)の前記第1面(12)の少なくとも周辺部分(16)は、前記ワークピース(2)の前記第1面に付けられる、前記付ける手段であって前記キャリア(10)の前記第1面(12)の少なくとも周辺部分(16)は、前記キャリア(10)の前記第1面(12)が前記ワークピース(2)の前記第1面(4)に直接接触するように、前記ワークピース(2)の前記第1面(4)に付けられる、前記付ける手段と、
    前記ワークピース(2)の内側に改質層(8)を形成するように構成された改質層形成手段と、
    前記改質層(8)に沿って前記ワークピース(2)を分割するように構成される分割手段であって、これにより、前記キャリア(10)が付けられた前記基板(18)を得る、前記分割手段と、
    前記キャリア(10)の中央部分(24)において、前記キャリア(10)の前記第2面(14)側からキャリア材料を除去し、前記キャリア(10)に凹部(26)を形成する材料除去手段と、
    を備え、
    前記システムは、前記基板(18)から前記キャリア(10)を除去するように構成されている、システム。
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