TW202344364A - 基板之製造方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]提供一種基板之製造方法，其讓自晶錠等的被加工物之基板的分離變容易，並且可以減少在該分離時於被加工物的外周區域產生較大的缺損之機率。 [解決手段]在包含於被加工物之複數個直線狀的區域的各個區域形成改質部以及裂隙之正式加工步驟之前，實施在被加工物的外周區域形成改質部之預備加工步驟。藉此，可以在正式加工步驟中，促進被加工物的外周區域中的裂隙的伸展。其結果，在分離步驟中的自被加工物之基板的分離會變容易，並且可以減少在該分離時於被加工物的外周區域產生較大的缺損之機率。

Description

基板之製造方法
本發明是有關於一種從具有第一面與第一面的相反側的第二面之被加工物來製造基板的基板之製造方法。
一般而言，半導體器件的晶片是利用由單晶矽或單晶碳化矽等之半導體材料所構成之圓柱狀的基板來製造。此基板可例如使用線鋸從圓柱狀的晶錠切出(參照例如專利文獻1)。
不過，使用線鋸從晶錠切出基板時之切割預留量是在300μm左右，因而相對較大。又，在如此所切出之基板的正面會形成微細的凹凸，又，此基板整體呈彎曲(在基板產生翹曲)。因此，利用此基板來製造晶片時，必須在基板的正面施行精磨(lapping)、蝕刻及/或拋光(polishing)，以將正面平坦化。
在這種情況下，最終作為基板而利用之半導體材料的量是晶錠的總量的2/3左右。亦即，晶錠的總量的1/3左右會在從晶錠開始進行之基板的切出以及基板的正面的平坦化時被廢棄。因此，在像這樣地使用線鋸來製造基板的情況下，生產性會變低。
有鑒於這一點，已提出有以下方法：在藉由從正面側對晶錠照射可穿透半導體材料之波長的雷射光束而在晶錠的內部形成包含改質部與從改質部伸展之裂隙的剝離層後，以此剝離層作為起點來從晶錠分離基板(參照例如專利文獻2)。在利用此方法來從晶錠製造基板的情況下，和使用線鋸從晶錠製造基板之情況相比較，可以提升基板的生產性。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開平9-262826號公報 專利文獻2：日本特開2022-25566號公報
發明欲解決之課題
一般而言，對晶錠之雷射光束的照射是一邊使將雷射光束聚光之聚光點與晶錠沿著預定的方向相對地移動一邊進行。在此，在對晶錠的外周區域照射雷射光束時，會有以下情形：朝向晶錠所照射之雷射光束的一部分(前者)會通過晶錠的正面，其剩餘部分(後者)沒有通過晶錠的正面。
在此情況下，將前者聚光之聚光點與將後者聚光之聚光點會起因於晶錠的內部與外部的折射率的不同而偏離。並且，在晶錠的內部聚光之雷射光束的功率會隨著前者的比例增加而增加。亦即，當雷射光束以晶錠的外周作為基準而從外側朝內側移動時，在晶錠的內部聚光之雷射光束的功率會逐漸地增加。
因此，在對晶錠的外周區域照射雷射光束的情況下，會有雷射光束的功率不穩定，而無法充分地形成改質部以及裂隙之疑慮。並且，若在晶錠的外周區域未充分地形成改質部以及裂隙，恐有在從晶錠分離基板時外周區域的分離會變困難之疑慮。
又，即使假設可以從晶錠分離基板，仍然有在分離時在晶錠的外周區域產生較大的缺損之疑慮。在此情況下，在基板的正面的平坦化時被廢棄之半導體材料的量會變多，且基板的生產性會降低。
有鑒於此點，本發明之目的在於提供一種基板之製造方法，其讓自晶錠等的被加工物之基板的分離變容易，並且可以減少在該分離時於被加工物的外周區域產生較大的缺損之機率。 用以解決課題之手段
根據本發明，可提供一種基板之製造方法，從具有第一面與該第一面的相反側的第二面之被加工物來製造基板，前述基板之製造方法具備以下步驟： 剝離層形成步驟，將可穿透構成該被加工物的材料之波長的雷射光束從該第一面側來對該被加工物照射，藉此在該被加工物的內部形成包含改質部與從該改質部伸展之裂隙的剝離層；及 分離步驟，在實施該剝離層形成步驟之後，以該剝離層為起點來從該被加工物分離該基板， 該剝離層形成步驟包含以下步驟： 預備加工步驟，藉由在已將該雷射光束所聚光之聚光點定位在該被加工物的外周區域的狀態下，使該聚光點與該被加工物相對地移動，而在該外周區域形成該改質部；及 正式加工步驟，在實施該預備加工步驟之後，藉由重複進行雷射光束照射步驟與分度進給步驟，而在複數個直線狀的區域的各個區域形成該改質部以及該裂隙， 前述雷射光束照射步驟是在已將該聚光點定位在各自沿著第一方向延伸且包含在該被加工物之該複數個直線狀的區域的任一個區域的狀態下，使該聚光點與該被加工物沿著該第一方向相對地移動， 前述分度進給步驟是使形成該聚光點之位置與該被加工物沿著正交於該第一方向並且平行於該第一面之第二方向相對地移動。
較佳的是，在該預備加工步驟中，是將該聚光點從該第一面定位在第一深度，在該雷射光束照射步驟中，是將該聚光點從該第一面定位在和第一深度不同之第二深度。
又，較佳的是，在該預備加工步驟時在該聚光點聚光之該雷射光束的功率，比在該雷射光束照射步驟時在該聚光點聚光之該雷射光束的功率更小。
又，較佳的是，該被加工物是由單晶矽所構成，前述單晶矽是製造成包含於結晶面{100}之特定的結晶面露出於該第一面以及該第二面各自的面，該第一方向平行於該特定的結晶面，且相對於包含在結晶方位＜100＞之特定的結晶方位所形成之角度為5°以下。 發明效果
在本發明中，是在包含於被加工物之複數個直線狀的區域的各個區域形成改質部以及裂隙之正式加工步驟之前，實施在被加工物的外周區域形成改質部之預備加工步驟。
藉此，可以在正式加工步驟中，促進被加工物的外周區域中的裂隙的伸展。其結果，在分離步驟中的自被加工物之基板的分離會變容易，並且可以減少在該分離時於被加工物的外周區域產生較大的缺損之機率。
用以實施發明之形態
參照附加圖式，說明本發明的實施形態。圖1是示意地顯示由單晶矽所構成之圓柱狀的晶錠之一例的立體圖，圖2是示意地顯示此晶錠之一例的俯視圖。
再者，圖1中，也顯示有在包含於此晶錠之平面中露出之單晶矽的結晶面。又，在圖2中，也顯示有構成此晶錠之單晶矽的結晶方位。
在圖1以及圖2所示之晶錠11中，包含於結晶面{100}之特定的結晶面(在此，為了方便而設為結晶面(100))會露出於呈圓形的正面(第一面)11a以及呈圓形的背面(第二面)11b各自的面。亦即，在此晶錠11中，正面11a以及背面11b各自的面的垂直線(結晶軸)沿著結晶方位[100]。
再者，在晶錠11中，雖然製造成結晶面(100)露出於正面11a以及背面11b各自的面，但基於製造時的加工誤差等原因，亦可為從結晶面(100)稍微傾斜之面在正面11a以及背面11b各自的面露出。
具體而言，亦可在晶錠11的正面11a以及背面11b各自的面，露出有相對於結晶面(100)所形成之角度為1°以下之面。亦即，晶錠11的結晶軸亦可沿著相對於結晶方位[100]所形成之角度為1°以下的方向。
又，在晶錠11的側面11c形成有定向平面13，從此定向平面13觀看，晶錠11的中心C位於包含於結晶方位＜110＞之特定的結晶方位(在此，為了方便而設為結晶方位[011])。亦即，在此定向平面13中，露出有單晶矽的結晶面(011)。
圖3是示意地顯示從成為被加工物之晶錠11來製造基板的基板之製造方法之一例的流程圖。在此方法中，首先是在晶錠11的內部形成包含改質部與從改質部伸展的裂隙之剝離層(剝離層形成步驟：S1)。
圖4是示意地顯示剝離層形成步驟(S1)之一例的流程圖。在此剝離層形成步驟(S1)中，首先是在晶錠11的外周區域形成改質部(預備加工步驟：S11)。並且，在實施預備加工步驟(S11)後，在包含於晶錠11之複數個直線狀的區域的各個區域形成改質部以及裂隙(正式加工步驟：S12)。
又，在剝離層形成步驟(S1)中，是使用雷射加工裝置在晶錠11的內部形成剝離層。圖5是示意地顯示在晶錠11的內部形成剝離層時所使用之雷射加工裝置之一例的圖。
再者，圖5所示之X軸方向(第一方向)以及Y軸方向(第二方向)是在水平面上相互正交之方向，又，Z軸方向是正交於X軸方向以及Y軸方向的各個方向之方向(鉛直方向)。又，在圖5中，以功能方塊來顯示雷射加工裝置的構成要素的一部分。
圖5所示之雷射加工裝置2具有圓盤狀的保持工作台4。此保持工作台4具有例如相對於X軸方向以及Y軸方向平行之呈圓形的上表面(保持面)。又，保持工作台4具有在此保持面上露出上表面之圓盤狀的多孔板(未圖示)。
此外，此多孔板已透過設於保持工作台4的內部之流路等而和吸引源(未圖示)連通。此吸引源包含例如噴射器等。並且，若此吸引源動作，吸引力便會作用於保持工作台4的保持面附近的空間。藉此，可以例如藉由保持工作台4來保持已放置在保持面之晶錠11。
又，保持工作台4已連結於旋轉驅動源(未圖示)。此旋轉驅動源包含例如主軸以及馬達等。並且，當此旋轉驅動源動作時，保持工作台4會以通過保持面的中心且平行於Z軸方向之直線作為旋轉軸來旋轉。
又，在保持工作台4的上方，設置有雷射光束照射單元6。此雷射光束照射單元6具有雷射振盪器8。此雷射振盪器8具有例如Nd：YAG等來作為雷射介質，且照射可穿透構成晶錠11的材料(單晶矽)之波長的脈衝狀的雷射光束LB。
此雷射光束LB將其輸出(功率)在衰減器10中調整後，供給到分歧單元12。此分歧單元12具有例如稱為LCoS(液晶覆矽，Liquid Crystal on Silicon)之包含液晶相位控制元件之空間光調變器及/或繞射光學元件(DOE)等。
並且，分歧單元12將雷射光束LB分歧成：從後述之照射頭16朝保持工作台4的保持面側照射之雷射光束LB會形成沿著Y軸方向排列之複數個聚光點。
已在分歧單元12中分歧之雷射光束LB被鏡子14反射而被導向照射頭16。在此照射頭16容置有將雷射光束LB聚光之聚光透鏡(未圖示)等。並且，以照射頭16的下表面的中央區域作為射出區域而將以此聚光透鏡所聚光之雷射光束LB朝保持工作台4的保持面側照射，簡而言之即朝正下方照射。
此外，雷射光束照射單元6的照射頭16以及用於將雷射光束LB引導至照射頭16之光學系統(例如鏡子14)已連結於移動機構(未圖示)。此移動機構包含例如滾珠螺桿等。並且，若此移動機構動作，雷射光束LB的射出區域即沿著X軸方向、Y軸方向及/或Z軸方向移動。
並且，在雷射加工裝置2中，可以藉由讓使保持工作台4旋轉之旋轉驅動源及/或使雷射光束LB的射出區域移動之移動機構動作，而調整從照射頭16朝保持工作台4的保持面側照射之雷射光束LB所聚光之聚光點的X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向上的位置(座標)。
在雷射加工裝置2中實施剝離層形成步驟(S1)時，首先是保持工作台4會保持正面11a朝向上方之狀態的晶錠11。圖6是示意地顯示在雷射加工裝置2的保持工作台4保持晶錠11之情形的俯視圖。
此晶錠11以例如從定向平面13朝向晶錠11的中心C之方向(結晶方位[011])相對於X軸方向以及Y軸方向的各個方向所形成之角度成為45°之狀態保持在保持工作台4。
亦即，晶錠11以例如結晶方位[010]成為和X軸方向平行，且結晶方位[001]成為和Y軸方向平行的狀態保持在保持工作台4。像這樣，只要將晶錠11保持在保持工作台4，即可實施圖4所示之預備加工步驟(S11)。
圖7(A)是示意地顯示預備加工步驟(S11)之一例的情形的立體圖，圖7(B)是示意地顯示在預備加工步驟(S11)中形成於晶錠11的內部之改質部的剖面圖。此預備加工步驟(S11)是以例如以下的順序來實施。
具體而言，首先是將雷射光束LB的射出區域定位在晶錠11的外周區域的正上方。再者，晶錠11的外周區域是其側面11c附近的區域。例如，在平面視角下，晶錠11的外周區域是位於晶錠11的側面11c、與自此側面11c起晶錠的直徑的0.5%~3.0%之位於內側的圓筒狀的假想面之間的區域。
接著，使雷射光束LB的射出區域升降，以將藉由將經分歧之各雷射光束LB聚光而形成之複數個聚光點定位在和距離晶錠11的正面11a第一深度D1對應之高度。
接著，從照射頭16朝向晶錠11照射雷射光束LB。此雷射光束LB是例如分歧成在Y軸方向上形成等間隔地排列之複數個(例如5個)聚光點來聚光。此時，是將相鄰之一對聚光點的間隔設定成例如成為5μm以上且20μm以下，代表性的是成為10μm。
又，在複數個聚光點的各個中聚光之雷射光束LB的功率，亦即藉由將在衰減器10中經調整之雷射光束LB的功率除以分歧數(例如5)而得到之功率，會相對較小，可設定成例如成為0.1W以上且0.3W以下，代表性的是成為0.2W。
藉此，以複數個聚光點的各個作為中心，而在晶錠11的外周區域形成單晶矽的結晶構造已擾亂之改質部15a。又，當像這樣地形成改質部15a時，晶錠11的體積會膨脹而在晶錠11產生內部應力。
並且，當此內部應力變大時，會有裂隙從改質部15a伸展以緩和內部應力之情形。不過，較佳的是，在預備加工步驟(S11)中，以雖然形成改質部15a但不會從改質部15a伸展裂隙的方式，來調整在複數個聚光點的各個聚光點聚光之雷射光束LB的功率。
接著，在已使雷射光束LB從照射頭16朝向晶錠11照射的狀態下直接使保持工作台4旋轉一圈。藉此，可在晶錠11的外周區域形成呈圓環狀地延伸之改質部15a(更具體而言為同心圓狀地延伸之複數個(例如5個)改質部15a)。
此外，在預備加工步驟(S11)中，亦可在平面視角下，於使雷射光束LB的射出區域的中心和晶錠11的中心C接近或拉開距離之後，再次實施上述之動作，而在晶錠11的外周區域形成其他的改質部15a。藉此，可以涵蓋晶錠11的外周區域的廣大範圍來形成改質部15a。
圖8是示意地顯示實施三次上述之動作的預備加工步驟(S11)後之晶錠11的俯視圖。再者，當像這樣地實施預備加工步驟(S11)時，會有以下情形：形成於定向平面13附近的區域之改質部15a的寬度(沿著晶錠11的徑方向之長度)變得比形成於其以外的區域之改質部15a的寬度更狹窄。
根據此點，亦可在預備加工步驟(S11)中，以在平面視角下，讓雷射光束LB的射出區域的中心朝晶錠11的中心C接近之狀態來對定向平面13附近的區域照射雷射光束LB。藉此，可以在定向平面13附近的區域與其以外的區域形成具有相同程度的寬度之改質部15a。
若完成了預備加工步驟(S11)，即實施圖4所示之正式加工步驟(S12)。再者，為了將晶錠11配置於預定的方向，如有需要，亦可在正式加工步驟(S12)之前使保持工作台4旋轉。例如，亦可使保持晶錠11之保持工作台4旋轉成：結晶方位[010]成為和X軸方向平行，且結晶方位[001]成為和Y軸方向平行。
圖9是示意地顯示正式加工步驟(S12)之一例的流程圖。在此正式加工步驟(S12)中，首先是在已將雷射光束LB聚光於各自沿著結晶方位[010]延伸且包含於晶錠11之複數個直線狀的區域的任一個區域的狀態下，使聚光點與晶錠11沿著結晶方位[010]相對地移動(雷射光束照射步驟：S121)。
圖10(A)是示意地顯示雷射光束照射步驟(S121)之一例的情形的立體圖，圖10(B)是示意地顯示在雷射光束照射步驟(S121)中形成於晶錠11的內部之改質部以及裂隙的剖面圖。此雷射光束照射步驟(S121)是以例如以下的順序來實施。
具體而言，首先，在平面視角下，將雷射光束LB的射出區域定位成：包含於晶錠11之複數個直線狀的區域當中位於Y軸方向(結晶方位[001])上的一端之區域，從雷射光束LB的射出區域來觀看，被定位在X軸方向(結晶方位[010])上。
接著，使雷射光束LB的射出區域升降成：藉由將經分歧之各雷射光束LB聚光而形成之複數個聚光點被定位在和距離晶錠11的正面11a第二深度D2對應之高度。
再者，第二深度D2是和上述之第一深度D1不同的深度，可為例如比第一深度D1更深。例如，第一深度D1與第二深度D2之差是超過0μm且120μm以下。
接著，一邊從照射頭16朝向晶錠11照射雷射光束LB，一邊使雷射光束LB的射出區域移動成在平面視角下從晶錠11的X軸方向(結晶方位[010])上的一端通過到另一端。
當像這樣地一邊照射雷射光束LB一邊移動雷射光束LB的射出區域，複數個聚光點與晶錠11即在已將複數個聚光點定位在距離晶錠11的正面11a第二深度的狀態下沿著X軸方向(結晶方位[010])相對地移動。
再者，雷射光束LB是分歧成在Y軸方向(結晶方位[001])上形成等間隔地排列之複數個(例如5個)聚光點來聚光。此時，是將相鄰之一對聚光點的間隔設定成例如成為5μm以上且20μm以下，代表性的是成為10μm。
又，在雷射光束照射步驟(S121)中，是將在複數個聚光點的各個聚光點聚光之雷射光束LB的功率設定成變得比預備加工步驟(S11)時更大。例如，在雷射光束照射步驟(S121)時，在複數個聚光點的各個聚光點聚光之雷射光束LB的功率是設定成0.3W以上且0.6W以下，較佳的是0.35W以上且0.5W以下。
藉此，可在包含於晶錠11之複數個直線狀的區域當中位於Y軸方向(結晶方位[001])上的一端之區域中，以複數個聚光點的各個聚光點作為中心，而形成單晶矽的結晶構造已擾亂之改質部15b。
又，當在該區域形成改質部15b時，晶錠11的體積會膨脹而在晶錠11產生內部應力。此外，在該區域中，裂隙15c會從改質部15b伸展，以緩和此內部應力。
再者，從改質部15b伸展之裂隙15c容易伸展成朝向已經在晶錠11的外周區域形成之改質部15a，並且橫越此改質部15a。
並且，在對包含於晶錠11之複數個直線狀的區域的全部之雷射光束LB的照射尚未完成的狀況下(步驟(S122)：否)，會使形成聚光點之位置與晶錠11沿著Y軸方向(結晶方位[001])相對地移動(分度進給步驟：S123)。
具體而言，在此分度進給步驟(S123)中，是使雷射光束LB的射出區域沿著Y軸方向(結晶方位[001])移動例如300μm以上且750μm以下，代表性的是550μm。
接著，再次實施上述之雷射光束照射步驟(S121)。此外，交替地重複實施分度進給步驟(S123)以及雷射光束照射步驟(S121)，直到在包含於晶錠11之複數個直線狀的區域的全部都形成改質部15b以及裂隙15c為止。
並且，只要在包含於晶錠11之複數個直線狀的區域的全部都形成改質部15b以及裂隙15c後(步驟(S122)：是)，圖4所示之正式加工步驟(S12)即完成。圖11是示意地顯示此正式加工步驟(S12)後之晶錠11，亦即圖3所示之剝離層形成步驟(S1)後之晶錠11的俯視圖。
當像這樣地實施剝離層形成步驟(S1)後，即可在晶錠11的內部形成剝離層15，前述剝離層15包含形成於晶錠11的外周區域之圓環狀的改質部15a、形成於包含在晶錠11之複數個直線狀的區域的各個區域之改質部15b、與從改質部15a、15b伸展之裂隙15c(在圖11中未圖示)。
接著，以此剝離層15作為起點來從晶錠11分離基板(分離步驟：S2)。圖12(A)以及圖12(B)的各圖是示意地顯示分離步驟(S2)之一例的情形的局部剖面側視圖。此分離步驟(S2)是在例如圖12(A)以及圖12(B)所示之分離裝置18中實施。
此分離裝置18具有保持形成有剝離層15的晶錠11之保持工作台20。此保持工作台20具有呈圓形的上表面(保持面)，且在此保持面露出有多孔板(未圖示)。
此外，此多孔板是透過已設置於保持工作台20的內部之流路等而和真空泵等的吸引源(未圖示)連通。並且，若此吸引源動作，吸引力便會作用於保持工作台20的保持面附近的空間。藉此，可以例如藉由保持工作台20來保持已放置在保持面之晶錠11。
又，在保持工作台20的上方設置有分離單元22。此分離單元22具有圓柱狀的支撐構件24。在此支撐構件24的上部連結有例如滾珠螺桿式的升降機構(未圖示)以及馬達等的旋轉驅動源。
並且，分離單元22會藉由使此升降機構動作而升降。又，藉由使此旋轉驅動源動作，支撐構件24會以通過支撐構件24的中心且沿著垂直於保持工作台20的保持面之方向的直線作為旋轉軸來旋轉。
又，支撐構件24的下端部已固定在圓盤狀的基台26的上部的中央。並且，在基台26的外周區域的下側，沿著基台26的圓周方向大致等間隔地設有複數個可動構件28。此可動構件28具有從基台26的下表面朝向下方延伸之板狀的豎立設置部28a。
此豎立設置部28a的上端部連結於已內置於基台26之氣缸等致動器，藉由使此致動器動作，可動構件28會沿著基台26的徑方向移動。又，在此豎立設置部28a的下端部的內側面設置有板狀的楔形部28b，前述楔形部28b是朝向基台26的中心延伸，且厚度越接近前端就變得愈薄。
在分離裝置18中，是以例如以下的順序來實施分離步驟(S2)。具體而言，首先，是以使形成有剝離層15之晶錠11的背面11b的中心與保持工作台20的保持面的中心一致的方式，將晶錠11放置在保持工作台20上。
接著，使與在此保持面露出之多孔板連通之吸引源動作，以藉由保持工作台20保持晶錠11。接著，使致動器動作，以將複數個可動構件28的各個定位在基台26的徑方向外側。
接著，使升降機構動作，以將複數個可動構件28的各個的楔形部28b的前端定位在和已形成於晶錠11的內部之剝離層15對應之高度。接著，使致動器動作而將楔形部28b打入晶錠11的側面11c(參照圖12(A))。
接著，使旋轉驅動源動作而使已打入晶錠11的側面11c之楔形部28b旋轉。接著，使升降機構動作而使楔形部28b上升(參照圖12(B))。
如以上地將楔形部28b打入晶錠11的側面11c並且使其旋轉後，使楔形部28b上升，藉此包含於剝離層15之裂隙15c會進一步伸展。其結果，可將晶錠11的正面11a側與背面11b側分離。亦即，可將剝離層15作為起點而從晶錠11製造基板17。
再者，在將楔形部28b打入晶錠11的側面11c之時間點上將晶錠11的正面11a側與背面11b側分離的情況下，亦可不使楔形部28b旋轉。又，亦可使致動器與旋轉驅動源同時地動作，而將旋轉之楔形部28b打入晶錠11的側面11c。
在上述之基板之製造方法中，是在正式加工步驟(S12)之前，實施預備加工步驟(S11)，前述正式加工步驟(S12)是在包含於晶錠11之複數個直線狀的區域的各個區域形成改質部15b以及裂隙15c，前述預備加工步驟(S11)是在晶錠11的外周區域形成改質部15a。
藉此，可以在正式加工步驟(S12)中，促進晶錠11的外周區域中的裂隙15c的伸展。其結果，在分離步驟(S2)中的基板17的自晶錠11之分離會變容易，並且可以減少在該分離時在晶錠11的外周區域產生較大的缺損之機率。
此外，在上述之基板之製造方法中，在正式加工步驟(S12)中，是在已將經分歧之雷射光束LB的複數個聚光點定位在沿著結晶方位[010]延伸之直線狀的區域的狀態下，使聚光點與晶錠11沿著結晶方位[010]相對地移動，藉此形成剝離層15。
在此情況下，可以更加減少從晶錠11製造基板17時被廢棄之素材量，而提升基板17的生產性。以下，針對此點來詳細地說明。首先，單晶矽一般而言，在包含於結晶面{111}之特定的結晶面中會最容易劈開，且在包含於結晶面{110}之特定結晶面中是第2容易劈開。
因此，例如，若沿著構成晶錠11之單晶矽的包含於結晶方位＜110＞之特定的結晶方位(例如結晶方位[011])形成改質部，會產生許多從此改質部沿著包含於結晶面{111}之特定的結晶面伸展之裂隙。
另一方面，在沿著單晶矽的包含於結晶方位＜100＞之特定的結晶方位之區域，在平面視角下，若以沿著和該區域延伸的方向正交之方向排列的方式形成複數個改質部時，會產生許多從該複數個改質部的各個改質部，沿著結晶面{N10}(N為10以下之自然數)當中和該區域所延伸之方向平行的結晶面伸展之裂隙。
例如，如上述之基板之製造方法，若在沿著結晶方位[010]之區域，以沿著結晶方位[001]排列的方式形成複數個改質部15b時，會產生許多從該複數個改質部15b的各個改質部15b，沿著結晶面{N10}當中和結晶方位[010]平行之結晶面伸展之裂隙15c。
具體而言，在像這樣地形成複數個改質部15b的情況下，裂隙15c會變得容易在下述(1)以及(2)所示之結晶面上伸展。 [數式1] [數式2]
並且，露出於晶錠11的正面11a以及背面11b之結晶面(100)相對於結晶面{N10}當中和結晶方位[010]平行之結晶面所形成之角度為45°以下。另一方面，結晶面(100)相對於包含於結晶面{111}之特定的結晶面所形成之角度為54.7°左右。
因此，相較於以在沿著單晶矽的結晶方位[011]之區域中，沿著在平面視角下和該區域所延伸的方向正交之方向排列的方式來形成複數個改質部之情況，在上述之基板之製造方法中，容易讓剝離層15變得寬度較寬且變薄。其結果，在上述之基板之製造方法中，可以減少從晶錠11製造基板17時被廢棄之素材量，而使基板17的生產性提升。
再者，上述之內容為本發明之一態樣，本發明並不限定於上述之內容。例如，在本發明中所使用之雷射加工裝置的構造，並不限定於上述之雷射加工裝置2的構造。
例如，本發明亦可使用設置有使保持工作台4沿著X軸方向、Y軸方向及/或Z軸方向的各個方向移動之移動機構的雷射加工裝置來實施。
亦即，在本發明中，只要保持晶錠11之保持工作台4與雷射光束LB的射出區域可以沿著X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向的各個方向相對地移動即可，對用於該移動之構造並未限定。
又，在本發明的預備加工步驟(S11)中，亦可在晶錠11的外周區域形成以成為圓環以外的形狀的方式延伸之改質部15a。例如，在本發明的預備加工步驟(S11)中，亦可在晶錠11的外周區域形成呈螺旋狀地或直線地延伸之改質部15a。
再者，在將呈螺旋狀地延伸之改質部15a形成於晶錠11的外周區域時，只要例如在平面視角下，在已從照射頭16朝向晶錠11照射雷射光束LB的狀態下，直接使保持工作台4旋轉，並且使雷射光束LB的射出區域的中心對晶錠11的中心C接近或拉開距離即可。
又，在將直線狀地延伸之改質部15a形成於晶錠11的外周區域時，只要例如一邊與上述之正式加工步驟(S12)同樣地使雷射光束LB的射出區域移動，一邊間歇地從照射頭16朝向晶錠11照射雷射光束LB即可。
亦即，在此情況下，來自照射頭16之雷射光束LB的照射是在雷射光束LB的射出區域位於晶錠11的外周區域的正上方之時間點實施，且於雷射光束LB的射出區域位於被此外周區域包圍之區域(中央區域)的正上方之時間點停止。
又，在本發明之正式加工步驟(S12)中，亦可不對晶錠11的外周區域照射雷射光束LB，而僅對晶錠11的中央區域照射雷射光束LB。
在此情況下，來自照射頭16之雷射光束LB的照射可在雷射光束LB的射出區域位於晶錠11的中央區域的正上方之時間點實施，且在雷射光束LB的射出區域位於該外周區域的正上方之時間點停止。
或者，在本發明之正式加工步驟(S12)中，亦可不對晶錠11的外周區域的一部分照射雷射光束LB，而僅對晶錠11的外周區域的剩餘部分以及晶錠11的中央區域照射雷射光束LB。
在此情況下，來自照射頭16之雷射光束LB的照射是例如，雷射光束LB的射出區域會以前往晶錠11的中央區域的正上方的方式，在晶錠11的外周區域的正上方移動的期間開始照射，並且雷射光束LB的射出區域會以前往晶錠11的外側的方式，在晶錠11的外周區域的正上方移動的期間停止照射。
再者，較佳的是，在正式加工步驟(S12)中，不僅對晶錠11的中央區域，還對晶錠11的外周區域的至少一部分照射雷射光束LB。藉此，在正式加工步驟(S12)中所形成之裂隙15c會變得易於伸展成橫越在預備加工步驟(S11)中所形成之改質部15a。
又，在本發明之正式加工步驟(S12)中，亦可在對包含於晶錠11之複數個直線狀的區域的各個區域照射雷射光束LB後，再次對該複數個直線狀的區域的各個區域照射雷射光束LB。或者，在本發明之正式加工步驟(S12)中，亦可在雷射光束照射步驟(S121)之後且在分度進給步驟(S123)之前，再次實施雷射光束照射步驟(S121)。
亦即，在本發明之正式加工步驟(S12)中，亦可對已經形成有改質部15b以及裂隙15c之區域，再次實施用於形成改質部15b以及裂隙15c之雷射光束LB的照射。藉此，可以使各區域中的改質部15b的密度增加，且/或使形成於各區域之裂隙15c進一步伸展。
再者，在對包含於晶錠11之複數個直線狀的區域的各個區域照射複數次雷射光束LB的情況下，各次的雷射光束LB的照射條件可為相同，亦可為不同。例如，在對各區域第二次照射雷射光束LB時，可調整成使在聚光點中聚光之雷射光束LB的功率變得比初次更大。
又，在本發明的雷射光束照射步驟(S121)中，照射雷射光束LB之包含於晶錠11的複數個直線狀的區域並不限定於沿著結晶方位[010]之區域。例如，在本發明中，亦可對沿著結晶方位[001]之區域照射雷射光束LB。
再者，在像這樣地對晶錠11照射雷射光束LB的情況下，裂隙15c會變得容易在下述(3)以及(4)所示之結晶面上伸展。 [數式3] [數式4]
此外，在本發明中，亦可對在平面視角下沿著從結晶方位[010]或結晶方位[001]稍微傾斜之方向的區域，照射雷射光束LB。參照圖13來說明此點。
圖13是顯示對各自沿著不同的結晶方位之區域照射雷射光束LB時，形成於由單晶矽所構成之被加工物的內部之剝離層的寬度的圖表。再者，此圖表之橫軸所顯示的是，在平面視角下，和結晶方位[011]正交之區域(基準區域)所延伸之方向、與成為測定對象之區域(測定區域)所延伸之方向所形成之角的角度。
亦即，此圖表的橫軸之值成為45°的情況下，沿著結晶方位[001]之區域會成為測定對象。同樣地，此圖表的橫軸之值成為135°的情況下，沿著結晶方位[010]之區域會成為測定對象。
又，此圖表的縱軸所顯示的是，將藉由對測定區域照射雷射光束LB而形成於測定區域之剝離層的寬度，除以藉由對基準區域照射雷射光束LB而形成於基準區域之剝離層的寬度時之值。
如圖13所示，剝離層的寬度，在基準區域所延伸之方向與測定區域所延伸之方向所形成之角的角度為40°以上且50°以下、或130°以上且140°以下時變得較寬。亦即，不僅在對沿著結晶方位[001]或結晶方位[010]之區域照射雷射光束LB時，剝離層的寬度會變得較寬，在對沿著相對於這些結晶方位所形成之角度為5°以下的方向之區域照射雷射光束LB時，剝離層的寬度也會變得較寬。
因此，在本發明之雷射光束照射步驟(S121)中，亦可對在平面視角下沿著從結晶方位[001]或結晶方位[010]傾斜了5°以下之方向的區域照射雷射光束LB。
亦即，在本發明之雷射光束照射步驟(S121)中，亦可對沿著以下方向的區域照射雷射光束LB：和包含於結晶面{100}之特定結晶面當中露出於晶錠11的正面11a以及背面11b各自的面之結晶面(在此為結晶面(100))呈平行，且相對於包含於結晶方位＜100＞之特定的結晶方位(在此為結晶方位[001]或結晶方位[010])所形成之角度為5°以下之方向(第一方向)。
又，在本發明之雷射光束照射步驟(S121)中，亦可在已將雷射光束LB所聚光之聚光點定位在比第一深度更淺的深度的狀態下，使聚光點與晶錠11相對地移動。
又，本發明之分離步驟(S2)亦可使用圖12(A)以及圖12(B)所示之分離裝置18以外的裝置來實施。例如，在本發明之分離步驟(S2)中，亦可藉由吸引晶錠11的正面11a側，來從晶錠11分離基板17。
圖14(A)以及圖14(B)的各圖是示意地顯示如此地實施之分離步驟(S2)之情形的局部剖面側視圖。圖14(A)以及圖14(B)所示之分離裝置30具有保持形成有剝離層15之晶錠11的保持工作台32。
此保持工作台32具有呈圓形的上表面(保持面)，且在此保持面露出有多孔板(未圖示)。此外，此多孔板是透過已設置於保持工作台32的內部之流路等而和真空泵等的吸引源(未圖示)連通。
因此，若此吸引源動作，吸引力便會作用於保持工作台32的保持面附近的空間。藉此，可以例如藉由保持工作台32來保持已放置在保持面之晶錠11。
又，在保持工作台32的上方設置有分離單元34。此分離單元34具有圓柱狀的支撐構件36。在此支撐構件36的上部連結有例如滾珠螺桿式的升降機構(未圖示)，並藉由使此升降機構動作而讓分離單元34升降。
又，支撐構件36的下端部已固定於圓盤狀的吸引板38的上部的中央。並且，在吸引板38的下表面形成有複數個吸引口，複數個吸引口的各個吸引口是透過設置於吸引板38的內部之流路等而連通至真空泵等的吸引源(未圖示)。
因此，若此吸引源動作，吸引力便會作用於吸引板38的下表面附近的空間。藉此，可以例如將正面11a接近於吸引板38的下表面之晶錠11以朝上方拉伸的方式來吸引。
在分離裝置30中，是以例如以下的順序來實施分離步驟(S2)。具體而言，首先，是以使形成有剝離層15之晶錠11的背面11b的中心與保持工作台32的保持面的中心一致的方式，將晶錠11放置在保持工作台32上。
接著，使與在此保持面露出之多孔板連通之吸引源動作，以藉由保持工作台32保持晶錠11。接著，使升降機構動作並讓分離單元34下降，以使吸引板38的下表面接觸於晶錠11的正面11a。
接著，使與複數個吸引口連通之吸引源動作，以透過形成於吸引板38之複數個吸引口來吸引晶錠11的正面11a側(參照圖14(A))。接著，使升降機構動作並讓分離單元34上升，以使吸引板38和保持工作台32拉開距離(參照圖14(B))。
此時，向上之力會作用於正面11a側已透過形成於吸引板38之複數個吸引口而被吸引之晶錠11的正面11a側。其結果，包含於剝離層15之裂隙15c會進一步伸展，且晶錠11的正面11a側與背面11b側會被分離。亦即，可將剝離層15作為起點而從晶錠11製造基板17。
又，在本發明之分離步驟(S2)中，亦可在晶錠11的正面11a側與背面11b側的分離之前，對此晶錠11的正面11a側賦與超音波。在此情況下，因為包含於剝離層15之裂隙15c會進一步伸展，所以晶錠11的正面11a側與背面11b側的分離會變得較容易。
又，在本發明中，亦可在剝離層形成步驟(S1)之前，將晶錠11的正面11a藉由磨削或研磨來平坦化(平坦化步驟)。例如，此平坦化亦可在從晶錠11製造複數片基板時實施。
具體而言，若晶錠11在剝離層15中進行分離來製造基板17，於新露出之晶錠11的正面，會形成反映出包含於剝離層15之改質部15a、15b以及裂隙15c的分布之凹凸。因此，較佳的是，在從此晶錠11製造新的基板的情況下，在剝離層形成步驟(S1)之前，將晶錠11的正面平坦化。
藉此，可以抑制在剝離層形成步驟(S1)中對晶錠11照射之雷射光束LB在晶錠11的正面的漫反射。同樣地，在本發明中，亦可將從晶錠11分離之基板17的剝離層15側之面藉由磨削或研磨來平坦化。
又，在本發明中為了製造基板而利用之晶錠，並不限定於圖1以及圖2等所示之晶錠11。具體而言，在本發明中，亦可從以下之晶錠來製造基板：由未包含於結晶面{100}之結晶面露出於正面以及背面各自的面之單晶矽所構成之晶錠。
又，在本發明中，亦可從在側面形成有凹口之圓柱狀的晶錠來製造基板。或者，在本發明中，亦可從在側面未形成有定向平面以及凹口的任一者之圓柱狀的晶錠來製造基板。又，在本發明中，亦可從由單晶碳化矽等之單晶矽以外的半導體材料所構成的圓柱狀的晶錠來製造基板。
又，在本發明中，亦可將由半導體材料所構成之裸晶圓作為被加工物來製造基板。再者，此裸晶圓可具有例如所製造之基板的2倍以上且5倍以下的厚度。
又，此裸晶圓是藉由例如以和上述之方法同樣的方法從晶錠11分離而製造。在此情況下，也可以表現為：藉由將上述之方法重複2次來製造基板。
又，在本發明中，亦可將器件晶圓作為被加工物來製造基板，其中前述器件晶圓是藉由在此裸晶圓的一面形成半導體器件而製造。在此情況下，為了防止對半導體器件的不良影響，雷射光束LB宜從器件晶圓的未形成有半導體器件之側來朝器件晶圓照射。
另外，上述之實施形態之構造及方法等，只要在不脫離本發明的目的之範圍內，皆可以合宜變更來實施。
2:雷射加工裝置 4:保持工作台 6:雷射光束照射單元 8:雷射振盪器 10:衰減器 11:晶錠 11a:正面 11b:背面 11c:側面 12:分歧單元 13:定向平面 14:鏡子 15:剝離層 15a,15b:改質部 15c:裂隙 16:照射頭 17:基板 18,30:分離裝置 20,32:保持工作台 22,34:分離單元 24,36:支撐構件 26:基台 28:可動構件 28a:豎立設置部 28b:楔形部 38:吸引板 C:中心 D1:第一深度 D2:第二深度 LB:雷射光束 S1:剝離層形成步驟 S11:預備加工步驟 S12:正式加工步驟 S2:分離步驟 S121:雷射光束照射步驟 S122:步驟 S123:分度進給步驟 X,Y,Z:方向
圖1是示意地顯示晶錠之一例的立體圖。 圖2是示意地顯示晶錠之一例的俯視圖。 圖3是示意地顯示從成為被加工物之晶錠製造基板的基板之製造方法之一例的流程圖。 圖4是示意地顯示圖3所示之剝離層形成步驟之一例的流程圖。 圖5是示意地顯示在晶錠的內部形成剝離層時所使用之雷射加工裝置之一例的圖。 圖6是示意地顯示在雷射加工裝置的保持工作台保持晶錠之情形的俯視圖。 圖7(A)是示意地顯示圖4所示之預備加工步驟之情形的立體圖，圖7(B)是示意地顯示在圖4所示之預備加工步驟中形成於晶錠的內部之改質部的剖面圖。 圖8是示意地顯示圖4所示之預備加工步驟後之晶錠的俯視圖。 圖9是示意地顯示圖4所示之正式加工步驟之一例的流程圖。 圖10(A)是示意地顯示圖9所示之雷射光束照射步驟之情形的立體圖，圖10(B)是示意地顯示在圖9所示之雷射光束照射步驟中形成於晶錠的內部之改質部以及裂隙的剖面圖。 圖11是示意地顯示圖3所示之剝離層形成步驟後之晶錠的俯視圖。 圖12(A)以及圖12(B)的各圖是示意地顯示圖3所示之分離步驟之一例的情形的局部剖面側視圖。 圖13是顯示對各自沿著不同的結晶方位之區域照射雷射光束時，形成於由單晶矽所構成之被加工物的內部之剝離層的寬度的圖表。 圖14(A)以及圖14(B)的各圖是示意地顯示圖3所示之分離步驟的其他的例子之情形的局部剖面側視圖。
S11:預備加工步驟
S12:正式加工步驟

Claims (5)

  1. 一種基板之製造方法，從具有第一面與該第一面的相反側的第二面之被加工物來製造基板，前述基板之製造方法具備以下步驟： 剝離層形成步驟，將可穿透構成該被加工物的材料之波長的雷射光束從該第一面側來對該被加工物照射，藉此在該被加工物的內部形成包含改質部與從該改質部伸展之裂隙的剝離層；及 分離步驟，在實施該剝離層形成步驟之後，以該剝離層為起點來從該被加工物分離該基板， 該剝離層形成步驟包含以下步驟： 預備加工步驟，藉由在已將該雷射光束所聚光之聚光點定位在該被加工物的外周區域的狀態下，使該聚光點與該被加工物相對地移動，而在該外周區域形成該改質部；及 正式加工步驟，在實施該預備加工步驟之後，藉由重複進行雷射光束照射步驟與分度進給步驟，而在複數個直線狀的區域的各個區域形成該改質部以及該裂隙， 前述雷射光束照射步驟是在已將該聚光點定位在各自沿著第一方向延伸且包含在該被加工物之該複數個直線狀的區域的任一個區域的狀態下，使該聚光點與該被加工物沿著該第一方向相對地移動， 前述分度進給步驟是使形成該聚光點之位置與該被加工物沿著正交於該第一方向並且平行於該第一面之第二方向相對地移動。
  2. 如請求項1之基板之製造方法，其中在該預備加工步驟中，是將該聚光點從該第一面定位在第一深度， 在該雷射光束照射步驟中，是將該聚光點從該第一面定位在和第一深度不同之第二深度。
  3. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中在該預備加工步驟時在該聚光點聚光之該雷射光束的功率，比在該雷射光束照射步驟時在該聚光點聚光之該雷射光束的功率更小。
  4. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中該被加工物是由單晶矽所構成，前述單晶矽是製造成包含於結晶面{100}之特定的結晶面露出於該第一面以及該第二面各自的面， 該第一方向平行於該特定的結晶面，且相對於包含在結晶方位＜100＞之特定的結晶方位所形成之角度為5°以下。
  5. 如請求項3之基板之製造方法，其中該被加工物是由單晶矽所構成，前述單晶矽是製造成包含於結晶面{100}之特定的結晶面露出於該第一面以及該第二面各自的面， 該第一方向平行於該特定的結晶面，且相對於包含在結晶方位＜100＞之特定的結晶方位所形成之角度為5°以下。
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