JP7312833B2 - 結晶材料を切り分けるためのレーザ・アシスト法 - Google Patents
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Description
本願は、2019年2月12日に出願された米国特許出願第16/274,064号、2019年2月8日に出願された米国仮特許出願第62/803,340号、および2018年12月29日に出願された米国仮特許出願第62/786,333号に対する優先権を主張し、上記出願の開示の全体がこれにより参照によって本明細書に組み込まれる。
本開示は結晶材料を加工するための方法に関し、より詳細には、ブールまたはウエハなどの基板から結晶材料の比較的薄い層を切り分けるまたは除去するための、レーザ・アシスト法に関する。
マイクロ電子、光電子、およびマイクロ加工の様々な用途において、様々な有用なシステムを製作するための開始構造として結晶材料の薄層が必要とされている。結晶材料の大径の結晶インゴットから薄層(例えば、ウエハ)を切り出すための従来の方法には、ワイヤ・ソーの使用が含まれている。ワイヤ・ソーイング技術は、シリコン、サファイア、および炭化ケイ素などの様々な結晶材料に適用されている。ワイヤ・ソー・ツールは、1つまたは多数のガイド・ローラの溝に通される極細の鋼線(典型的には直径0.2mm以下)を含む。2つのスライシング方法が存在する、すなわち、遊離砥粒スライシングと固定砥粒スライシングである。遊離砥粒スライシングは高速移動中の鋼線にスラリー(典型的には油中に砥粒を懸濁させたもの)を付着させることを含み、ワイヤと被加工物の間で砥粒が転動する結果インゴットが切断される。残念ながらスラリーの環境的影響は無視できない。そのような影響を低減するために、固定砥粒スライシング法としてダイヤモンド砥粒を固定したワイヤを使用する場合があるが、これには水溶性冷却液(スラリーではない)しか必要とされない。高効率の平行スライシングによって、単一のスライシング手順で多数のウエハを生産することが可能になる。図1は、ローラ4A~4Cの間に延び、インゴット2をインゴット2の端面6と略平行な面を各々有する複数の薄い切片(例えば、ウエハ8A~8G)へと同時にソーイングするように配置されている、平行なワイヤ区域3を含む、従来のワイヤ・ソー・ツール1を示す。ソーイング工程中、ローラ4A~4Cによって支持されたワイヤ区域3を、インゴット2の下にあるホルダ7に向かって下向き方向5に押すことができる。端面6がインゴット2の結晶学上のc面と平行であり、ワイヤ区域3がインゴット2を端面6と平行にソーイングした場合、結果的に得られる各ウエハ8A~8Gは、結晶学上のc面と平行な「オンアクシス(on-axis)」端面6’を有することになる。
本開示は、第1および第2の結晶材料部分を得るための基板の次の破砕を容易にするために、結晶材料のエリア内に複数の表面下レーザ・ダメージ部位が形成されるように、結晶材料基板を加工するための方法に関し、様々な態様をとる。表面下レーザ・ダメージの形成は、結晶材料の複数の重なり合わないエリアの間で分配される。例えば、表面下レーザ・ダメージ部位の第1のグループは、結晶材料の重なり合わない第1および第2のエリア内に形成され得る。その後、結晶材料の同じ重なり合わない第1および第2のエリア内に、表面下レーザ・ダメージ部位の第2のグループを形成することができ、このとき、表面下レーザ・ダメージ部位の第2のグループのうちの少なくともいくつかの(または全ての)部位は、それら重なり合わないエリア内に形成された表面下レーザ・ダメージ部位の第1のグループの部位と交差しない。表面下レーザ・ダメージ部位の追加のグループを、結晶材料の同じ重なり合わない第1および第2のエリアの間に、所望の量の表面下レーザ・ダメージが形成されるまで分配することができる。表面下レーザ・ダメージをこの様式で分配することによって、隣り合う表面下レーザ・ダメージ部位の間の間隔を大きくすることができ(および、そのようなエリアが離間されている場合に重なり合わないエリアの間の間隔を大きくすることができ)、結晶材料を切り分けるために必要な表面下レーザ・ダメージをより少なくすることができ、このことによりレーザ・ツールのスループットの向上およびカーフ・ロスの低減が可能になることが見出されている。
第3の複数の実質的に平行な線のうちの少なくともいくつかの線は、第1の複数の実質的に平行な線および第2の複数の実質的に平行な線の線同士の間に分散される。
当技術分野では結晶材料にレーザ表面下ダメージを形成するためのツールが知られており、株式会社ディスコ(東京、日本)などの様々な供給者から市販されている。そのようなツールによって、結晶材料基板の内部にレーザ放射を集束することができ、基板に対するレーザの横方向移動が可能になる。当技術分野における典型的なレーザ・ダメージ・パターンは、結晶基板内のある深さで互いに対して横方向に離間されている平行線の形成を含む。レーザ・ダメージを付与するために集束深さ、レーザ出力、並進速度、および表面下ダメージ線間隔などのパラメータを調節することができるが、特定の因子の調節にはトレードオフが伴う。レーザ出力を上げるとより大きい表面下ダメージが付与される傾向があり、このことは(例えば、破砕を完了するために必要な応力を小さくすることによって)破砕の容易さを向上させ得るが、より大きい表面下ダメージによって、破砕によって露出した表面に沿った表面不規則性が大きくなり、この結果、そのような表面を次の加工のために(例えば、電子デバイスに組み込むために)十分に平滑にするためには、追加の加工が必要になる場合があり、追加の加工は追加のカーフ・ロスをもたらす。表面下レーザ・ダメージ線間の横方向間隔を小さくすることによって破砕の容易さを向上させることもできるが、レーザ・ダメージ線間の間隔が小さくなることによって基板とレーザの間の並進行程の数が増え、このことによりツールのスループットが低下する。
特定の実施形態では、複数の分散させたレーザ・ダメージ・パターンの連続的な形成によって、結晶材料に表面下レーザ・ダメージを形成することができ、各表面下レーザ・ダメージ・パターンは複数の実質的に平行な線を含む。特定の実施形態では、各表面下レーザ・ダメージ・パターンは、結晶材料の基板に関して、実質的に全長にわたって(例えば、基板フラットに対して垂直に)延在してもよく、実質的に全幅にわたって分配される離間された線を含んでもよい。特定の実施形態では、分散させたダメージ・パターンは、連続的に形成された第1のおよび第2の、または第1から第3の、または第1から第4の、表面下レーザ・ダメージを含んでもよく、各表面下レーザ・ダメージ・パターンは複数の平行線を含む。表面下レーザ・ダメージ領域に沿ったまたはこれと隣り合う結晶材料の破砕の容易さを高めるためには、複数の表面下レーザ・ダメージ・パターンを分散させた様式で連続的に形成すること(例えば、第1の表面下ダメージ・パターンを形成し、次いで第2の表面下ダメージ・パターンを形成し、次いで次の任意の表面下ダメージ・パターンを形成し、このとき各ダメージ・パターンの様々な線をその他のダメージ・パターンの中に分配させること)が同じ跡を分散させずに形成するよりも好ましいと考えられている。結晶材料において表面下レーザ・ダメージ・パターン分散させることで得られた破砕結果の改善の理由に関して、何らかの特定の理論に縛られることを望むものではないが、分散させた表面下レーザ・ダメージ・パターンの連続的な形成によって半導体材料内の内部応力の保存の程度が大きくなり、この結果、異なる表面下レーザ・ダメージ線から発するクラックの横方向の伝播が促進されるものと考えられている。
特定の実施形態では、ツールのスループットを向上させる目的で、複数の基板領域内に表面下レーザ・ダメージを形成するために、1つの基板の複数の領域を同時に加工することができる、および/または、同時にもしくは実質的に同時にレーザ加工を行うための単一のツール内に、複数の基板を配置することができる。特定の実施形態では、1つのレーザの出力ビームを1つまたは複数のビーム・スプリッタを使用して複数のビームへと分割することができ、これらのビームの個々のビームを異なる基板または単一の基板の異なるエリアのいずれかに供給して、そこに本明細書で開示する方法を利用して表面下レーザ・ダメージを形成することができる。特定の実施形態では、複数のレーザを使用して複数の基板または単一の基板の複数のエリアにビームを同時に供給し、そこに本明細書で開示する方法を利用して表面下レーザ・ダメージを形成することができる。
特定の実施形態では、結晶材料基板の内部に、第1の深さを中心とした最初の表面下レーザ・ダメージを形成することができ、基板の内部に第2の深さを中心とした追加の表面下レーザ・ダメージを形成することができ、このとき、追加の表面下レーザ・ダメージは最初の表面下レーザ・ダメージと実質的に位置合わせされ、追加の表面下レーザ・ダメージの少なくとも一部の垂直方向の伸びが最初のレーザ・ダメージの少なくとも一部の垂直方向の伸びと重なり合う。繰り返しになるが、垂直方向の伸びが重なり合う表面下レーザ・ダメージを提供するために、1つまたは複数の先立つ行程の上に、異なる深さのレーザ・ダメージを付与するように構成されている1つまたは複数の次の行程を追加することができる。特定の実施形態では、重なり合う表面下ダメージの追加は、1つまたは複数の先立つ表面下レーザ・ダメージ形成ステップが未完であるという、破砕前の(例えば光学的分析による)判定に応答して行われてもよい。異なる深さにおける重なり合う表面下レーザ・ダメージの形成は、(限定するものではないが)複数の分散させた表面下レーザ・ダメージ・パターンの形成を含む、本明細書の任意の他の方法ステップと連携させて行われ得る。
特定の実施形態では、他の(例えば、先に形成された)表面下レーザ・ダメージ線と位置合わせされずに、ならびに/または最初のおよび次のレーザ・ダメージの垂直方向の伸びの特徴が重なり合うことなく、基板の様々な深さに表面下レーザ・ダメージ線が形成され得る。特定の実施形態では、表面下レーザ・ダメージの分散させたパターンはレーザ線のグループを含むことができ、異なるグループは基板の表面に対して異なる深さで集束される。特定の実施形態では、基板の内部のレーザの放射の集束深さは、異なるレーザ線のグループ(例えば、第1および第2のグループ、第1から第3のグループ、第1から第4のグループ、等のうちの少なくとも2つの異なるグループ)間で、約2ミクロンから約5ミクロンまで(すなわち、約2μmから約5μm)の範囲内の距離だけ異なる。
カーフ・ロスの主要な要因のうちの1つは、インゴット面上の主要な破砕領域の下にある、表面下レーザ・ダメージである。一般に、表面下レーザ・ダメージが増加するとカーフ・ロスが増加する。表面下レーザ・ダメージが増加する考えられる原因の1つは、結晶材料の光学特性を十分に補償できないことである。
図24Aは、本明細書に記載する熱誘起の破砕方法を用いて担体(すなわち、図24Bに示す熱可塑性接着剤で接合されたサファイア担体181)から分離した後の、SiCウエハ180の斜視した写真である。ウエハ180および担体181はいずれも150mmの直径を有する。熱誘起の破砕後にウエハ破損は観察されなかった。図24Cは、図24AのSiCウエハ写真の色調を、SiCウエハ180の中央ドーピング・リング182と外側環状部分183の間のコントラストを強調するために、部分的に反転させたバージョンである。図24Dは、SiCウエハ180の中央ドーピング・リング182と外側環状部分183の間の境界を示すように点線の長円で注記した、図24Cの画像を示す。ドーピング・リング182は、SiCウエハの外側環状部分183に対してドーピング濃度の高い領域を表す。SiCなどのドープ半導体材料はIR波長の吸収率の向上を呈するので、SiCウエハに表面下レーザ・ダメージを形成しようとする際には、外側環状部分183と比較してドーピング・リング182においてレーザ出力を高めるのが有益な場合がある。特定の実施形態では、少なくとも1つの第1のドーピング領域および少なくとも1つの第2のドーピング領域(例えば、ドーピング・リング182および外側環状部分183)の存在を判定するために、例えば光学的手段によって光の反射率または吸収率の変化を検出することによって、基板の表面の少なくとも一部にわたる結晶材料の不均一なドーピングを示す条件の存在を検出することができる。その後、結晶材料の不均一なドーピングを示す条件の検出に応答して、表面下レーザ・ダメージ・パターンの形成中に、第1のドーピング領域(例えば、ドーピング・リング182)内に表面下レーザ・ダメージを形成するときに第1の平均出力のレーザ放射を提供するように、および、第2のドーピング領域(例えば、外側環状部分183)内に表面下レーザ・ダメージを形成するときに第2の平均出力のレーザ放射を提供するように、レーザ出力を変更することができ、第1および第2の平均出力レベルは互いに異なる。
本明細書で既に考察したように、結晶材料基板内には、基板から結晶材料の少なくとも1つの薄層(例えば、ウエハ)を除去するための破砕に向けて基板を準備するための、表面下レーザ・ダメージが形成され得る。特定の破砕技法の例(例えば、基板に結合されたCTE不整合の担体を冷却すること、基板に超音波を当てること、または基板に装着された担体に曲げモーメントを付与すること)が本明細書で以下に記載されているが、本明細書に記載する様々な表面下レーザ・ダメージ形成技法を、当業者に既に知られている破砕技法を含む任意の好適な破砕技法内で使用できることが諒解されよう。
図34A~図34Fは、結晶材料に結合された結晶材料よりも大きいCTEを有する剛性担体を利用する、本開示の一実施形態に係る結晶材料を破砕するための担体アシスト法のステップを示す。図34Aは、剛性担体202の第1の表面203に結合された接着材料198の層を有する、および第1の表面203の反対側の第2の表面204を有する、剛性担体202の、側方概略断面図である。
剛性担体に接合された結晶材料のレーザが誘起した表面下ダメージ・ゾーンに沿って破砕を生じさせるための別の方法は、接合された状態にある間に結晶材料に超音波エネルギーを適用することを含む。図35は、介在する接着材料198Aを使用して剛性担体202Aに接合された表面下レーザ・ダメージ196Aのある結晶材料190Aを含む、組立体188Aの概略断面図であり、組立体188Aは超音波発生器装置220の液槽225内に配置されている。装置220は、超音波生成要素224と接触させて配置されている容器222を更に含み、容器222は液槽225を収容している。剛性担体202Aの存在によって、特に分離前に残留応力が(例えば、CTE不整合に起因して)剛性担体202Aと結晶材料190Aの間に留まる場合に、超音波エネルギーを受けたときの結晶材料190Aの破損を低減または排除できる。そのような残留応力によって、結晶材料の破砕を開始するために必要な超音波エネルギーの量を低減させることができ、このことにより、材料破損の可能性が低減される。
特定の実施形態では、剛性担体に接合された結晶材料の破砕は、(i)担体の少なくとも1つのエッジに近接した、(例えば、任意選択的に1つまたは複数の箇所に局所化された)機械的な力の適用、によって促進され得る。そのような力は、担体の少なくともの一部に曲げモーメントを付与することができ、そのような曲げモーメントは破砕を開始するために表面下レーザ・ダメージ領域に伝達される。例示の実施形態を図36A~図36Cに示す。
特定の実施形態では、結晶材料に動作可能な半導体ベースのデバイスの一部として少なくとも1つのエピタキシャル層(および任意選択的に少なくとも1つの金属層)を形成した後で、その結晶材料にレーザ・アシストおよび担体アシストの分離方法を適用することができる。そのようなデバイス・ウエハ分割工程は、デバイス形成後に基板材料を研削して除去する必要性を大きく低減することによって、結晶材料の歩止まりを高める(および廃棄を減らす)ことができるため、特に有利である。
図38は、本開示に係る方法のステップを概略的に説明するフローチャートである。左上から始めて、レーザ266は、厚い結晶材料基板270(例えば、SiCインゴット)の第1の表面272よりも下にレーザ放射を集束させて、表面下レーザ・ダメージ領域268を作り出すことができる。その後、担体ウエハ224を結晶材料基板270の第1の表面272に接合することができ、担体ウエハ274は、(基板270の第1の表面272から近位の)第1の表面276と、担体ウエハ274の第1の表面276の反対側の第2の表面278と、を含む。担体ウエハ278と結晶材料基板270の間のそのような接合は、接着剤接合または陽極接合などの、本明細書で開示するいずれかの方法によって実行され得る。結晶材料基板と担体の間の陽極接合に関連する詳細が米国特許出願公開第2016/0189954号に開示されており、かかる公開の内容はこれにより参照によってあらゆる目的のために本明細書に組み込まれている。その後、本明細書で開示する破砕工程(例えば、CTE不整合の担体の冷却、超音波エネルギーの適用、および/または機械的な力の適用)が、表面下レーザ・ダメージ領域218に沿って結晶材料270の破砕に適用されて、担体ウエハ278に固着された結晶材料部分280を結晶材料基板270Aの残りの部分から分離させる。残留レーザ・ダメージを有する結晶材料基板270Aの残りの部分の新たに露出した表面282Aは、平滑に研削され、洗浄され、工程の始め(図38における左上)に戻される。また、除去した結晶材料280の新たに露出した表面284は、担体274に取り付けられたまま平滑に研削される。その後、担体ウエハ274を結晶材料280の除去した部分から分離することができ、結晶材料280に1つまたは複数の層のエピタキシャル成長を行ってエピタキシャル・デバイス280’を形成することができ、一方で担体ウエハ274は洗浄されて、結晶材料基板270の別の比較的薄い切片の除去を行わせるために、(図38の左上の)工程の始めに戻される。
特定の実施形態では、レーザ加工および破砕を受ける結晶材料を、表面下ダメージを除去するための複数の表面研削ステップ、および、面取りされたまたは丸められたエッジ・プロファイルを付与するためのエッジ研削で、更に加工することができ、この場合、追加の表面ダメージを付与する可能性を低くするように、および、結晶材料ウエハを化学機械平坦化に向けて準備するように、研削ステップの順序が選択される、および/または、保護表面コーティングが採用される。そのようなステップは、例えば、本明細書で開示する実施形態に係る材料加工装置を使用して実行することができ、この場合、例示の装置は、レーザ加工ステーションと、破砕ステーションと、破砕ステーションの下流に並列に配置された複数の粗研削ステーションと、粗研削ステーションの下流に配置された少なくとも1つの精密研削ステーションと、を含む。ワイヤ・ソーイングで切断したウエハを加工するときは、ワイヤ・ソーイングの表面ダメージを除去するために、表面の研削または研磨の前にエッジ研削を実行するのが一般的である。しかしながら、レーザ・ダメージを有する基板部分(例えば、ウエハ)のエッジ研削を破砕ダメージと組み合わせると、基板部分にクラックが発生する可能性が高まることが、発明者らによって見出されている。この現象の理由に関する何らかの特定の理論に縛られることを望むものではないが、少なくとも何らかの表面加工(研削および/または研磨)の前にエッジ研削が行われる場合、表面破砕の結果生じる露出した劈開面によって、表面はクラックを生じ易くなると考えられている。この理由により、エッジ研削の前に少なくともある程度の表面加工(例えば、研削および/または研磨)を実行するのが有益であることが見出されている。
Claims (30)
- 第1の複数の実質的に平行な線を備える第1の表面下レーザ・ダメージ・パターンを有する表面下レーザ・ダメージを形成するために、基板の結晶材料の内部に集束されるレーザの放射を供給し、前記レーザと前記基板との間の横方向相対移動を実行させることと、
前記第1の表面下レーザ・ダメージ・パターンの形成後に、第2の複数の実質的に平行な線を備える第2の表面下レーザ・ダメージ・パターンを有する表面下レーザ・ダメージを形成するために、前記結晶材料の前記内部に集束されるレーザ放射を供給し、前記レーザと前記基板との間の横方向相対移動を実行させることと、を含み、
前記第1の表面下レーザ・ダメージ・パターンは、前記結晶材料の前記内部に、前記第1の複数の実質的に平行な線の線から横方向外向きに伝播する第1の複数のクラックを形成し、
前記第2の表面下レーザ・ダメージ・パターンは、前記結晶材料の前記内部に、前記第2の複数の実質的に平行な線の線から横方向外向きに伝播する第2の複数のクラックを形成し、
前記第2の複数の実質的に平行な線の線は、前記第1の複数の実質的に平行な線の線同士の間に分散され、
前記第2の複数の実質的に平行な線の少なくともいくつかの線は、前記第1の複数の実質的に平行な線のうちのどの線とも交差しない、
結晶材料加工方法。 - 前記第2の複数の実質的に平行な線の各線は、前記第1の複数の実質的に平行な線のうちのどの線とも交差しない、請求項1に記載の結晶材料加工方法。
- 前記第2の複数の実質的に平行な線の各線は、前記第1の複数の実質的に平行な線の隣り合う線の異なる対の間に配置される、請求項1に記載の結晶材料加工方法。
- 前記結晶材料は六方晶構造を備え、
前記第1の複数の実質的に平行な線の各線および前記第2の複数の実質的に平行な線の各線は、前記六方晶構造の<11-20>方向に対する垂直方向から±5度以内にあり、かつ前記基板の表面と実質的に平行である、
請求項1に記載の結晶材料加工方法。 - 前記第1の複数の実質的に平行な線のうちの少なくともいくつかの隣り合う線の間の間隔は、前記第2の複数の実質的に平行な線のうちの少なくともいくつかの隣り合う線の間の間隔と実質的に同じである、請求項1に記載の結晶材料加工方法。
- 前記第1の表面下レーザ・ダメージ・パターンおよび前記第2の表面下レーザ・ダメージ・パターンの形成後に、第3の複数の実質的に平行な線を備える第3の表面下レーザ・ダメージ・パターンを有する表面下レーザ・ダメージを形成するために、前記結晶材料の前記内部に集束されるレーザ放射を供給し、前記レーザと前記基板との間の横方向相対移動を実行させることを更に含み、
前記第3の複数の実質的に平行な線のうちの少なくともいくつかの線は、前記第1の複数の実質的に平行な線および前記第2の複数の実質的に平行な線の線同士の間に分散される、
請求項1に記載の結晶材料加工方法。 - 前記第3の複数の実質的に平行な線の各線は、前記第1の複数の実質的に平行な線の1つの線と前記第2の複数の実質的に平行な線の1つの線との間に配置される、請求項6に記載の結晶材料加工方法。
- 前記基板の前記内部の前記レーザの放射の集束深さは、前記第1、第2、および第3の表面下レーザ・ダメージ・パターンのうちの少なくとも2つの間で、約2ミクロンから約5ミクロンまでの範囲内の距離だけ異なる、請求項6に記載の結晶材料加工方法。
- 前記第2の複数のクラックは前記第1の複数のクラックと接続せず、
前記第3の表面下レーザ・ダメージ・パターンは、前記結晶材料の前記内部に、前記第3の複数の実質的に平行な線の線から横方向外向きに伝播する第3の複数のクラックを形成し、前記第3の複数のクラックのうちの少なくともいくつかのクラックは、前記第1の複数のクラックのうちの少なくともいくつかのクラックおよび前記第2の複数のクラックのうちの少なくともいくつかのクラックと接続する、
請求項6に記載の結晶材料加工方法。 - 前記第3の複数の実質的に平行な線の各線が前記第1の複数の実質的に平行な線のうちの対応する線と前記第2の複数の実質的に平行な線のうちの対応する線との間に配置されて3線グループを形成し、このとき前記第1、第2、および第3の表面下レーザ・ダメージ・パターンは組み合わされて複数の3線グループを形成し、
前記複数の3線グループのうちの1つまたは複数の3線グループについて、前記3線グループは、少なくとも1つの隣り合う3線グループから、前記1つまたは複数の3線グループ中の任意の2つの隣り合う線の間の間隔を上回るグループ間間隔によって隔離される、請求項6に記載の結晶材料加工方法。 - 前記結晶材料は六方晶構造を備え、
前記第1の複数の実質的に平行な線の各線、前記第2の複数の実質的に平行な線の各線、前記第3の複数の実質的に平行な線の各線は、前記六方晶構造の<11-20>方向に対する垂直方向から約1度から約5度までの範囲内の角度だけ偏向している、
請求項6に記載の結晶材料加工方法。 - 前記第1、第2、または第3の表面下レーザ・ダメージ・パターンのうちの少なくとも1つと位置合わせされる反復表面下レーザ・ダメージ・パターンを形成するために、前記結晶材料の前記内部に集束されるレーザ放射を供給することを含む、前記第1、第2、または第3の表面下レーザ・ダメージ・パターンのうちの少なくとも1つの反復行程を実行することを更に含み、前記反復表面下ダメージ・パターンは、前記第1、第2、または第3の表面下レーザ・ダメージ・パターンのうちの少なくとも1つとは異なる、前記結晶材料の表面に対する深さを中心とする、
請求項6に記載の結晶材料加工方法。 - 前記第1の複数の実質的に平行な線のうちの少なくともいくつかの線は、前記結晶材料の前記内部で、前記第2の複数の実質的に平行な線のうちの少なくともいくつかの線と実質的に同じ深さに配置される、請求項1に記載の結晶材料加工方法。
- 前記基板の表面の少なくとも一部にわたって前記結晶材料の不均一なドーピングを示す条件の存在を検出することであって、前記不均一なドーピングは少なくとも1つの第1のドーピング領域および少なくとも1つの第2のドーピング領域を含む、検出することと、
前記結晶材料の不均一なドーピングを示す前記条件の検出に応答して、前記第1の表面下レーザ・ダメージ・パターンおよび前記第2の表面下レーザ・ダメージ・パターンの形成中、第1のドーピング領域内に表面下レーザ・ダメージを形成するときに第1の平均出力のレーザ放射を提供するように、および、第2のドーピング領域内に表面下レーザ・ダメージを形成するときに第2の平均出力のレーザ放射を提供するように、レーザ出力を変更することと、
を更に含む、請求項1に記載の結晶材料加工方法。 - いずれも前記基板と比較して厚さが低減されているが前記基板と長さおよび幅が実質的に同じである、第1および第2の結晶材料部分が得られるように、前記第1の表面下レーザ・ダメージ・パターンおよび前記第2の表面下レーザ・ダメージ・パターンのうちの少なくとも一方に実質的に沿って、またはこれらの間で、前記結晶材料を破砕することを更に含む、
請求項1に記載の結晶材料加工方法。 - 前記第1または第2の表面下レーザ・ダメージ・パターンのうちの少なくとも一方と位置合わせされる反復表面下レーザ・ダメージ・パターンを形成するために、前記結晶材料の前記内部に集束されるレーザ放射を供給することを含む、前記第1または第2の表面下レーザ・ダメージ・パターンのうちの少なくとも一方の反復行程を実行することを更に含み、前記反復表面下ダメージ・パターンは、前記第1または第2の表面下レーザ・ダメージ・パターンのうちの少なくとも一方とは異なる、前記結晶材料の表面に対する深さを中心とする、
請求項1に記載の方法。 - 最初の複数の実質的に平行な線を備える最初の表面下レーザ・ダメージ・パターンを有する表面下レーザ・ダメージを形成するために、結晶材料の基板の内部に集束されるレーザの放射を供給し、前記レーザと前記基板との間の横方向相対移動を実行させることと、
次の複数の実質的に平行な線を備える次の表面下レーザ・ダメージ・パターンを有する表面下レーザ・ダメージを形成するために、前記基板の前記内部に集束される前記レーザの放射を供給し、前記レーザと前記基板との間の横方向相対移動を実行させることと、を含み、
前記最初の複数の実質的に平行な線の線は、前記次の複数の実質的に平行な線の線と非平行であり、
前記次の複数の実質的に平行な線における線の角度方向と前記最初の複数の実質的に平行な線における線の角度方向との差は10度以下であり、
前記次の複数の実質的に平行な線のうちの少なくともいくつかの線は、前記最初の複数の実質的に平行な線のうちのどの線とも交差しない、
結晶材料加工方法。 - 前記次の複数の実質的に平行な線の各線は、前記最初の複数の実質的に平行な線のうちのどの線とも交差しない、請求項17に記載の結晶材料加工方法。
- 前記次の複数の実質的に平行な線の線は、前記最初の複数の実質的に平行な線の線同士の間に分散される、請求項17に記載の結晶材料加工方法。
- 前記最初の表面下レーザ・ダメージ・パターンは、第1の複数の実質的に平行な線を含む第1の表面下レーザ・ダメージ・パターンと、第2の複数の実質的に平行な線を含む第2の表面下レーザ・ダメージ・パターンと、を備え、
前記次のレーザ・ダメージ・パターンは、第3の複数の実質的に平行な線を含む第3の表面下レーザ・ダメージ・パターンを備え、
前記第3の複数の実質的に平行な線の線は、前記第1の複数の実質的に平行な線および前記第2の複数の実質的に平行な線の線同士の間に分散され、前記第3の複数の実質的に平行な線の各線は、前記第1の複数の実質的に平行な線のうちの1つの線と前記第2の複数の実質的に平行な線のうちの1つの線との間に配置される、
請求項17に記載の結晶材料加工方法。 - 前記第1の複数の実質的に平行な線の各線は、前記第2の複数の実質的に平行な線のうちの最も近い線から少なくとも100ミクロン分離されている、請求項20に記載の結晶材料加工方法。
- 前記第1の表面下レーザ・ダメージ・パターンは、前記結晶材料の前記内部に、前記第1の複数の実質的に平行な線の線から横方向外向きに伝播する第1の複数のクラックを備え、
前記第2の表面下レーザ・ダメージ・パターンは、前記結晶材料の前記内部に、前記第2の複数の実質的に平行な線の線から横方向外向きに伝播する第2の複数のクラックを備え、前記第2の複数のクラックは前記第1の複数のクラックと接続せず、
前記第3の表面下レーザ・ダメージ・パターンは、前記結晶材料の前記内部に、前記第3の複数の実質的に平行な線の線から横方向外向きに伝播する第3の複数のクラックを備え、前記第3の複数のクラックのうちの少なくともいくつかのクラックは、前記第1の複数のクラックのうちの少なくともいくつかのクラックおよび前記第2の複数のクラックのうちの少なくともいくつかのクラックと接続する、
請求項20に記載の結晶材料加工方法。 - 互いに重なり合わない複数のエリアを備える結晶材料を加工するための方法であって、
前記結晶材料の前記複数のエリアの各エリア内に第1の複数の表面下レーザ・ダメージ領域を形成することと、
前記結晶材料の前記複数のエリアの各エリア内に第2の複数の表面下レーザ・ダメージ領域を形成することとであって、前記第1の複数の表面下レーザ・ダメージ領域のうちの少なくともいくつかの表面下レーザ・ダメージ領域は、前記第2の複数の表面下レーザ・ダメージ領域の表面下レーザ・ダメージ領域と交差せず、前記第1の複数の表面下レーザ・ダメージ領域は第1の複数の実質的に平行な線を備え、前記第2の複数の表面下レーザ・ダメージ領域は第2の複数の実質的に平行な線を備える、形成することと、
前記第1の複数のまたは第2の複数の表面下レーザ・ダメージ領域のうちの少なくとも一方と位置合わせされる反復表面下レーザ・ダメージ領域を形成するために、前記結晶材料の前記内部に集束されるレーザ放射を供給することを含む、前記結晶材料の前記複数のエリアの各エリア内に前記第1の複数のまたは第2の複数の表面下レーザ・ダメージ領域のうちの少なくとも一方を形成する反復行程を実行することであって、前記反復表面下ダメージ領域は、前記第1の複数のまたは第2の複数のレーザ・ダメージ領域のうちの少なくとも一方とは異なる、前記結晶材料の表面に対する深さを中心とする、実行することと、を含む、方法。 - 前記第2の複数の実質的に平行な線の各線は、前記第1の複数の実質的に平行な線のうちのどの線とも交差しない、請求項23に記載の方法。
- 前記第1の複数の表面下レーザ・ダメージ領域および前記第2の表面下レーザ・ダメージ領域の形成後に、前記結晶材料の前記複数のエリアの各エリア内に第3の複数の表面下レーザ・ダメージ領域を形成することを更に含み、
前記第3の複数の表面下レーザ・ダメージ領域は第3の複数の実質的に平行な線を備え、
前記第3の複数の実質的に平行な線のうちの少なくともいくつかの線は、前記第1の複数の実質的に平行な線および前記第2の複数の実質的に平行な線の線同士の間に分散される、
請求項23に記載の方法。 - 前記第1の複数の表面下レーザ・ダメージ領域は、前記結晶材料の前記内部に、前記第1の複数の実質的に平行な線の線から横方向外向きに伝播する第1の複数のクラックを備え、
前記第2の複数の表面下レーザ・ダメージ領域は、前記結晶材料の前記内部に、前記第2の複数の実質的に平行な線の線から横方向外向きに伝播する第2の複数のクラックを備える、
請求項23に記載の方法。 - 前記結晶材料の前記複数のエリアの各エリア内に前記第1の複数のまたは第2の複数の表面下レーザ・ダメージ領域のうちの少なくとも一方を形成する反復行程を前記実行することは、
前記結晶材料の前記複数のエリアの各エリア内に前記第1の複数および前記第2の複数の表面下レーザ・ダメージ領域を形成する反復行程を実行することを含む、請求項23に記載の方法。 - 互いに重なり合わない複数のエリアを備える結晶材料を加工するための方法であって、
分散された表面下レーザ・ダメージ領域を形成するために、前記複数のエリアの各エリアにわたって第1および第2の複数の表面下レーザ・ダメージ領域を連続的に形成することであって、前記第1の複数の表面下レーザ・ダメージ領域のうちの少なくともいくつかの表面下レーザ・ダメージ領域は、前記第2の複数の表面下レーザ・ダメージ領域の表面下レーザ・ダメージ領域と交差せず、前記第1の複数の表面下レーザ・ダメージ領域は第1の複数の実質的に平行な線を備え、前記第2の複数の表面下レーザ・ダメージ領域は第2の複数の実質的に平行な線を備える、形成することと、
前記第1の複数の表面下レーザ・ダメージ領域および前記第2の表面下レーザ・ダメージ領域の形成後に、前記結晶材料の前記複数のエリアの各エリア内に第3の複数の表面下レーザ・ダメージ領域を形成することと、を含み、
前記第3の複数の表面下レーザ・ダメージ領域は第3の複数の実質的に平行な線を備え、
前記第3の複数の実質的に平行な線のうちの少なくともいくつかの線は、前記第1の複数の実質的に平行な線および前記第2の複数の実質的に平行な線の線同士の間に分散される、方法。 - 前記第2の複数の実質的に平行な線の各線は、前記第1の複数の実質的に平行な線の隣り合う線の異なる対の間に配置される、請求項28に記載の方法。
- 前記複数のエリアは少なくとも3つのエリアを備える、請求項28に記載の方法。
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