TWI728140B - SiC晶圓的生成方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]提供一種能夠謀求生產性之提升的SiC晶圓生成方法。 [解決手段]是一種從單晶SiC晶錠中生成SiC晶圓之SiC晶圓的生成方法，其包含剝離面生成步驟及晶圓生成步驟，該剝離面生成步驟是在SiC晶錠的內部形成複數個由改質層、與從改質層沿著c面延伸之裂隙所構成之分離層，以生成剝離面，該晶圓生成步驟是以剝離面作為界面來將晶錠的一部分剝離，以生成SiC晶圓。在剝離面生成步驟中，是將脈衝雷射光線的能量密度設定成下述的能量密度：使對之前所形成的分離層再次照射之脈衝雷射光線，不會有在分離層反射而於分離層的上方形成破壞層之情形、或不會有穿透分離層而於分離層的下方形成破壞層之情形。

Description

SiC晶圓的生成方法
發明領域 本發明是有關於一種由單晶SiC晶錠中生成SiC晶圓之SiC晶圓的生成方法。
發明背景 IC、或LSI、LED等之元件是在以Si(矽)或Al2 O3 (藍寶石)等作為素材之晶圓的正面積層機能層並藉由分割預定線區劃而形成。又，功率元件或LED等是在以單晶SiC(碳化矽)為素材之晶圓的正面積層機能層並藉由分割預定線區劃而形成。形成有元件的晶圓是藉由切削裝置或雷射加工裝置來對分割預定線施行加工而被分割成一個個的元件晶片。已分割的各元件晶片被利用在行動電話或個人電腦等之電氣機器上。
形成有元件的晶圓一般是藉由將圓柱形狀的晶錠以線鋸薄薄地切斷而生成。已切斷之晶圓的正面及背面會藉由研磨而加工成鏡面(參照專利文獻1)。但，當將晶錠以線鋸切斷，並研磨已切斷之晶圓的正面及背面時，變得要將晶錠的大部分(70~80%)捨棄，而有不符經濟效益的問題。尤其在單晶SiC晶錠中，在下述情形中具有課題：由於硬度高以線鋸進行的切斷較困難而需要相當的時間所以生產性差，並且晶錠的單價高而要有效率地生成晶圓。
於是，已有下述的技術被提出：藉由將對於SiC具有穿透性之波長的雷射光線的聚光點定位於SiC晶錠的內部來對SiC晶錠照射雷射光線以在切斷預定面形成改質層，而於已形成有改質層的切斷預定面切斷並從SiC晶錠生成SiC晶圓(參照專利文獻2)。然而，存在有在從SiC晶錠生成SiC晶圓時必須使改質層隔著10μm左右的間隔來形成得較密而有生產性較差的問題。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2000-94221號公報 專利文獻2：日本專利特開2013-49161號公報
發明概要 發明欲解決之課題 有鑒於上述事實而作成的本發明之課題為提供一種能夠謀求生產性之提升的SiC晶圓的生成方法。 用以解決課題之手段
根據本發明，可提供一種晶圓生成方法，是從單晶SiC晶錠中生成SiC晶圓之SiC晶圓的生成方法，該單晶SiC晶錠具有第一面、與該第一面相反側的第二面、從該第一面到該第二面且相對於該第一面的垂直線傾斜之c軸、以及與該c軸正交的c面，而在該c面與該第一面之間形成偏角，該晶圓生成方法包含： 分離層形成步驟，形成由改質層、及從該改質層沿c面延伸的裂隙所構成的分離層，該改質層是將對於SiC具有穿透性之波長的脈衝雷射光線的聚光點從該第一面定位到相當於應生成之SiC晶圓的厚度之深度上，並且在與形成有該偏角的第2方向正交之第1方向上，將該單晶SiC晶錠與該聚光點相對地加工進給並且將脈衝雷射光線照射在該單晶SiC晶錠，藉此，使SiC分離成Si與C，並使接著所照射的脈衝雷射光線被之前所形成的C吸收而連鎖地將SiC分離成Si與C而形成； 剝離面生成步驟，在該第2方向上將該單晶SiC晶錠與該聚光點相對地分度進給來實施複數次的該分離層形成步驟，以生成由複數個分離層所構成的剝離面；及 晶圓生成步驟，以該剝離面作為界面來將該單晶SiC晶錠的一部分剝離，以生成SiC晶圓， 在該剝離面生成步驟中，是將脈衝雷射光線的能量密度設定成下述的能量密度：使對之前所形成的分離層再次照射之脈衝雷射光線，不會有在分離層反射而於分離層的上方形成破壞層之情形、或不會有穿透分離層而於分離層的下方形成破壞層之情形。
較理想的是，在該剝離面生成步驟中， 當將每1脈衝的能量密度設為E(J/cm2 )，且將加工進給速度設為V(mm/秒)時， 以0＜V≦600 0.184≦E 為條件 而設定成：-0.35+0.0042×(V-100)≦E≦0.737+0.0024×(V-100)。 發明效果
依據本發明之SiC晶圓的生成方法，由於在剝離面生成步驟中，脈衝雷射光線的能量密度是設定成下述的能量密度：使對之前所形成的分離層再次照射之脈衝雷射光線，不會在分離層反射而於分離層的上方形成破壞層、或不會穿透分離層而於分離層的下方形成破壞層，因此可形成在分離層的上方或下方均沒有破壞層之良好的分離層。因此，在本發明的SiC晶圓的生成方法中，由於不會在分離層的上方或下方形成破壞層，因此不會有導致晶圓的品質降低之情形，並且也沒有應藉由磨削去除之晶錠的量增加而使生產性變差的情形，而能夠減輕被捨棄的素材量，且謀求生產性之提升。
用以實施發明之形態 以下，參照圖式並且說明本發明之晶圓生成方法的實施形態。
圖1所示的雷射加工裝置2具備基台4、保持機構6、使保持機構6移動的移動機構8、雷射光線照射機構10、攝像機構12、顯示機構14、及剝離機構16。
保持機構6包含可在X方向上移動自如地搭載於基台4上之矩形形狀的X方向可動板18、可在Y方向上移動自如地搭載於X方向可動板18上之矩形形狀的Y方向可動板20、及可旋轉自如地搭載於Y方向可動板20的上表面之圓筒形狀的工作夾台22。再者，X方向是圖1中以箭頭X表示的方向，Y方向是圖1中以箭頭Y表示的方向且為與X方向正交的方向。X方向及Y方向所規定的XY平面實質上是水平的。
移動機構8包含X方向移動機構24、Y方向移動機構26、及旋轉機構(圖未示)。X方向移動機構24具有在基台4上於X方向上延伸的滾珠螺桿28、及連結於滾珠螺桿28之一端部的馬達30。滾珠螺桿28的螺帽部(圖未示)是固定於X方向可動板18的下表面。並且，X方向移動機構24會藉由滾珠螺桿28將馬達30的旋轉運動轉換成直線運動並傳達至X方向可動板18，以沿基台4上的導軌4a使X方向可動板18在X方向上進退。Y方向移動機構26具有在X方向可動板18上於Y方向上延伸的滾珠螺桿32、及連結於滾珠螺桿32之一端部的馬達34。滾珠螺桿32的螺帽部(圖未示)是固定於Y方向可動板20的下表面。並且，Y方向移動機構26會藉由滾珠螺桿32將馬達34的旋轉運動轉換成直線運動並傳達至Y方向可動板20，以沿X方向可動板18上的導軌18a使Y方向可動板20在Y方向上進退。旋轉機構具有內置於工作夾台22的馬達(圖未示)，以使工作夾台22相對於Y方向可動板20旋轉。
雷射光線照射機構10包含從基台4的上表面朝上方延伸且接下來實質上水平地延伸的框體36、內置於框體36的振盪機構(圖未示)、配置於框體36的前端下表面的聚光器38、及聚光點位置調整機構(圖未示)。振盪機構具有振盪產生脈衝雷射光線LB的振盪器、設定振盪器所振盪產生的脈衝雷射光線LB的重複頻率F之設定器、與調整振盪器所振盪產生的脈衝雷射光線LB的輸出之調整器(均為圖未示)。聚光器38具有將振盪器所振盪產生之脈衝雷射光線LB聚光的聚光透鏡(圖未示)。又，攝像機構12是與聚光器38在X方向上隔著間隔而附設在框體36的前端下表面。顯示藉由攝像機構12所拍攝到的圖像的顯示機構14是搭載於框體36的前端上表面。
剝離機構16包含有從基台4上之導軌4a的末端部朝上方延伸的長方體狀之罩殼40、及被罩殼40升降自如地支撐之從基端朝X方向延伸的支臂42。罩殼40中內置有使支臂42升降的升降機構(圖未示)。於支臂42的前端附設有馬達44，在馬達44的下表面是以在上下方向上延伸的軸線為中心而旋轉自如地連結有吸附片46。於下表面形成有複數個吸引孔(圖未示)的吸附片46是藉由流路而連接到吸引機構(圖未示)。又，在吸附片46中，內置有對吸附片46的下表面賦與超音波振動的超音波振動賦與機構(圖未示)。
圖2所示之作為整體為圓柱形狀的六方晶單晶SiC晶錠50(以下稱為「晶錠50」)具有圓形的第一面52、與該第一面52相反側的圓形的第二面54、位於第一面52及第二面54之間的圓筒形狀的周面56、從第一面52到第二面54的c軸(＜0001＞方向)、以及與c軸正交的c面({0001}面)。在晶錠50中，c軸相對於第一面52的垂直線58傾斜，且在c面與第一面52之間形成有偏角α(例如α=4度)(在圖2中以箭頭A表示形成偏角α的方向)。又，在晶錠50的周面56上，形成有表示結晶方位之矩形形狀的第一定向平面60及第二定向平面62。第一定向平面60是與形成偏角α的方向A平行，第二定向平面62是與形成偏角α的方向A正交。如圖2(a)所示，從垂直線58的方向來看，第二定向平面62的長度L2比第一定向平面60的長度L1更短 (L2＜L1)。
在使用雷射加工裝置2之晶圓的生成方法中，首先，是使接著劑(例如環氧樹脂系接著劑)介於晶錠50的第二面54與雷射加工裝置2的工作夾台22的上表面之間，並如圖1所示，將晶錠50固定在工作夾台22上。再者，也可在工作夾台22的上表面形成複數個吸引孔，且在工作夾台22的上表面生成吸引力以保持晶錠50。接著，藉由移動機構8使工作夾台22移動至攝像機構12的下方，且藉由攝像機構12拍攝晶錠50。
接著，實施剝離面生成步驟。在剝離面生成步驟中，首先，是根據藉由攝像機構12所拍攝之晶錠50的圖像，來藉由移動機構8使工作夾台22移動及旋轉，藉此將晶錠50的方向調整成預定的方向，並且調整晶錠50與聚光器38之在XY平面中的位置。將晶錠50的方向調整成預定的方向時，如圖3(b)所示，是藉由使第一定向平面60與Y方向一致，並且使第二定向平面62與X方向一致，以使形成有偏角α的方向A與Y方向一致，並且使與形成有偏角α之方向A正交的方向與X方向一致。接著，藉由聚光點位置調整機構使聚光器38升降，而將聚光點FP定位在相當於應從第一面52生成之晶圓的厚度之深度的位置上。接著，如圖3所示，進行分離層形成步驟，該分離層形成加工是一邊藉由X方向移動機構24將工作夾台22相對於聚光點FP以預定的加工進給速度V在X方向(亦即，與形成有偏角α之方向A正交的方向)上加工進給，一邊將對於SiC具有穿透性之波長的脈衝雷射光線LB從聚光器38朝晶錠50照射，以形成分離層64。當進行分離層形成加工時，首先，是形成由改質層66、與從改質層66沿著c面朝改質層66的兩側延伸的裂隙68所構成的分離層64，該改質層66是藉由最初的脈衝雷射光線LB之照射，使SiC分離成Si(矽)與C(碳)，且使接下來要照射的脈衝雷射光線LB被之前所形成的C吸收，以將SiC連鎖地分離成Si與C而形成。如圖4(b)所示，在與形成有偏角α的方向A正交之方向上延伸的改質層66，是位在同一c面上而沿著c面扁平地形成，且具有空隙。又，沿著c面在改質層66的單側延伸之裂隙68的長度Lc是例如250μm左右。再者，在分離層形成加工中，是形成為：一邊將工作夾台22在X方向上加工進給一邊將脈衝雷射光線LB在晶錠50上照射成使在形成有改質層66的深度上相鄰的光斑相互地重疊，並將脈衝雷射光線LB再次照射在已分離成Si與C的改質層66上。為了使相鄰的光斑相互地重疊，需要使以脈衝雷射光線LB的重複頻率F(kHz)、工作夾台22的加工進給速度V(mm/秒)、及光斑的直徑D(μm)所規定之G=(V/F)-D為G＜0。又，相鄰的光斑的重疊率是以|G|/D來規定。
在剝離面生成步驟中，是藉由Y方向移動機構26將工作夾台22相對於聚光點FP在Y方向(亦即，形成有偏角α的方向A)上分度進給相當於預定分度量Li(例如250μm)而進行複數次分離層形成加工，且如圖4所示，形成複數個分離層64並生成剝離面70。
在剝離面生成步驟中，重要的是，要將脈衝雷射光線LB的能量密度設定成下述的能量密度：使對之前所形成的分離層64再次照射之脈衝雷射光線LB，不會有在分離層64反射而於分離層64的上方形成破壞層之情形、或不會有穿透分離層64而於分離層64的下方形成破壞層之情形。在本實施形態中，當將每1脈衝的能量密度設為E(J/cm2 )，且將加工進給速度設為V(mm/秒)時， 以0＜V≦600 (式1) 0.184≦E (式2) 為條件 而設定成：-0.35+0.0042×(V-100)≦E≦0.737+0.0024×(V-100) (式3)。 再者，能量密度E(J/cm2 )是以平均輸出P(W)、在形成有改質層66的位置中的光斑的面積S=πD2 /4(cm2 )、與重複頻率F(kHz)所規定之(E=P/(S．F))。
在此，關於將每1脈衝的能量密度E(J/cm2 )與加工進給速度V(mm/秒)的關係設定在以上述式1至3所規定的範圍中之理由，參照顯示本案發明人在下述的實驗條件下所進行之實驗的結果的圖5，並且進行說明。
[實驗條件] 脈衝雷射光線之波長：1064nm 重複頻率：30kHz 平均輸出：0.2~5.0W 聚光點之直徑：1μm 聚光透鏡之數值孔徑((NA)：0.65 聚光點之位置：從已將聚光點定位在晶錠的上表面之狀態中將聚光器下降120μm的位置 SiC之折射率：2.65 分度量：250μm 加工進給速度:100~800mm/秒
[實驗1] 使厚度1mm的單晶SiC晶錠保持在工作夾台22，在與形成有偏角的方向正交之方向上，以100mm/秒的加工進給速度將工作夾台22加工進給，且使脈衝雷射光線的平均輸出以0.2W間隔從0.2W上升到5.0W，來對單晶SiC晶錠照射脈衝雷射光線。 [實驗1之結果] (1)在平均輸出0.2W中，沒有形成分離層。 (2)在平均輸出0.4~1.6W的範圍中，雖然形成有良好的分離層，但在分離層的上方或下方均沒有形成破壞層。 (3)在平均輸出1.8~2.8W的範圍中，雖然形成有分離層，但藉由於之前所形成的分離層反射之雷射光線而於分離層的上方形成有破壞層。 (4)在平均輸出3.0~5.0W的範圍中，雖然形成有分離層，但藉由於之前所形成的分離層反射之雷射光線，而於分離層的上方形成破壞層，並且藉由穿透之前所形成的分離層之雷射光線，而於分離層的下方形成有破壞層。 再者，在圖5中，對形成有良好的分離層並且於分離層的上方或下方並未形成有破壞層之條件會附上「●」符號，對沒有形成分離層的條件會附上「×」，對僅於分離層的上方形成有破壞層之條件會附上「△」，對於分離層的上方及下方均形成有破壞層之條件會附上「□」，對僅於分離層的下方形成有破壞層之條件會附上「◇」，對沒有形成分離層而僅形成有破壞層之條件會附上「＋」。又，在後述的圖8中，與上述同樣地也附有「●」、「×」、「△」、「□」、「◇」、「＋」。 [基於實驗1之結論] 在上述實驗條件下，當加工速度為100mm/秒時，為了形成良好的分離層，是以平均輸出為0.4~1.6W的範圍來設定脈衝雷射光線的能量。
[實驗2] 使厚度1mm的單晶SiC晶錠保持在工作夾台22，在與形成有偏角的方向正交之方向上，以200mm/秒的加工進給速度將工作夾台22加工進給，且使脈衝雷射光線的平均輸出以0.2W間隔從0.2W上升到5.0W，來對單晶SiC晶錠照射脈衝雷射光線。 [實驗2之結果] (1)在平均輸出0.2~0.4W的範圍中，沒有形成分離層。 (2)在平均輸出0.6~2.0W的範圍中，雖然形成有良好的分離層，但於分離層的上方或下方均沒有形成破壞層。 (3)在平均輸出2.2~2.8W的範圍中，雖然形成有分離層，但藉由於之前所形成的分離層反射之雷射光線而於分離層的上方形成有破壞層。 (4)在平均輸出3.0~5.0W的範圍中，雖然形成有分離層，但會混合有下述情況：藉由於之前所形成的分離層反射之雷射光線而於分離層的上方形成破壞層，並且藉由穿透之前所形成的分離層之雷射光線而於分離層的下方形成破壞層之情況、及僅在分離層的下方形成破壞層之情況。 [基於實驗2之結論] 在上述實驗條件下，當加工速度為200mm/秒時，為了形成良好的分離層，是以平均輸出為0.6~2.0W的範圍來設定脈衝雷射光線的能量。
[實驗3] 使厚度1mm的單晶SiC晶錠保持在工作夾台22，在與形成有偏角的方向正交之方向上，以300mm/秒的加工進給速度將工作夾台22加工進給，且使脈衝雷射光線的平均輸出以0.2W間隔從0.2W上升到5.0W，來對單晶SiC晶錠照射脈衝雷射光線。 [實驗3之結果] (1)在平均輸出0.2~0.8W的範圍中，沒有形成分離層。 (2)在平均輸出1.0~2.8W的範圍中，雖然形成有良好的分離層，但於分離層的上方或下方均沒有形成破壞層。 (3)在平均輸出3.0W中，雖然形成有分離層，但藉由於之前所形成的分離層反射之雷射光線而於分離層的上方形成有破壞層。 (4)在平均輸出3.2~4.8W的範圍中，雖然形成有分離層，但藉由於之前所形成的分離層反射之雷射光線，而於分離層的上方形成破壞層，並且藉由穿透之前所形成的分離層之雷射光線而於分離層的下方形成有破壞層。 (5)在平均輸出5.0W中，雖然形成有分離層，但藉由穿透之前所形成的分離層之雷射光線而於分離層的下方形成有破壞層。 [基於實驗3之結論] 在上述實驗條件下，當加工速度為300mm/秒時，為了形成良好的分離層，是以平均輸出為1.0~2.8W的範圍來設定脈衝雷射光線的能量。
[實驗4] 使厚度1mm的單晶SiC晶錠保持在工作夾台22，在與形成有偏角的方向正交之方向上，以400mm/秒的加工進給速度將工作夾台22加工進給，且使脈衝雷射光線的平均輸出以0.2W間隔從0.2W上升到5.0W，來對單晶SiC晶錠照射脈衝雷射光線。 [實驗4之結果] (1)在平均輸出0.2~1.8W的範圍中，沒有形成分離層。 (2)在平均輸出2.0~3.2W的範圍中，雖然形成有良好的分離層，但於分離層的上方或下方均沒有形成破壞層。 (3)在平均輸出3.4~5.0W的範圍中，雖然形成有分離層，但藉由穿透之前所形成的分離層之雷射光線而於分離層的下方形成有破壞層。 [基於實驗4之結論] 在上述實驗條件下，當加工速度為400mm/秒時，為了形成良好的分離層，是以平均輸出為2.0~3.2W的範圍來設定脈衝雷射光線的能量。
[實驗5] 使厚度1mm的單晶SiC晶錠保持在工作夾台22，在與形成有偏角的方向正交之方向上，以500mm/秒的加工進給速度將工作夾台22加工進給，且使脈衝雷射光線的平均輸出以0.2W間隔從0.2W上升到5.0W，來對單晶SiC晶錠照射脈衝雷射光線。 [實驗5之結果] (1)在平均輸出0.2~2.8W的範圍中，沒有形成分離層。 (2)在平均輸出3.0~3.6W的範圍中，雖然形成有良好的分離層，但於分離層的上方或下方均沒有形成破壞層。 (3)在平均輸出3.8~5.0W的範圍中，雖然形成有分離層，但藉由穿透之前所形成的分離層之雷射光線而於分離層的下方形成有破壞層。 [基於實驗5之結論] 在上述實驗條件下，當加工速度為500mm/秒時，為了形成良好的分離層，是以平均輸出為3.0~3.6W的範圍來設定脈衝雷射光線的能量。
[實驗6] 使厚度1mm的單晶SiC晶錠保持在工作夾台22，在與形成有偏角的方向正交之方向上，以600mm/秒的加工進給速度將工作夾台22加工進給，且使脈衝雷射光線的平均輸出以0.2W間隔從0.2W上升到5.0W，來對單晶SiC晶錠照射脈衝雷射光線。 [實驗6之結果] (1)在平均輸出0.2~3.6W的範圍中，沒有形成分離層。 (2)在平均輸出3.8~4.0W的範圍中，雖然形成有良好的分離層，但於分離層的上方或下方均沒有形成破壞層。 (3)在平均輸出4.2~5.0W的範圍中，雖然形成有分離層，但藉由穿透之前所形成的分離層之雷射光線而於分離層的下方形成有破壞層。 [基於實驗6之結論] 在上述實驗條件下，當加工速度為600mm/秒時，為了形成良好的分離層，是以平均輸出為3.8~4.0W的範圍來設定脈衝雷射光線的能量。
[實驗7] 使厚度1mm的單晶SiC晶錠保持在工作夾台22，在與形成有偏角的方向正交之方向上，以700mm/秒的加工進給速度將工作夾台22加工進給，且使脈衝雷射光線的平均輸出以0.2W間隔從0.2W上升到5.0W，來對單晶SiC晶錠照射脈衝雷射光線。 [實驗7之結果] (1)在平均輸出0.2~1.0W的範圍中，沒有形成分離層。 (2)在平均輸出1.2~5.0W的範圍中，一方面沒有分離層，另一方面每使輸出上升一次，就形成有更大的破壞層。 [基於實驗7之結論] 在上述實驗條件下，當加工速度為700mm/秒時，並沒有形成分離層。
[實驗8] 使厚度1mm的單晶SiC晶錠保持在工作夾台22，在與形成有偏角的方向正交之方向上，以800mm/秒的加工進給速度將工作夾台22加工進給，且使脈衝雷射光線的平均輸出以0.2W間隔從0.2W上升到5.0W，來對單晶SiC晶錠照射脈衝雷射光線。 [實驗8之結果] (1)在平均輸出0.2~1.0W的範圍中，沒有形成分離層。 (2)在平均輸出1.2~5.0W的範圍中，一方面沒有形成分離層，另一方面每使輸出上升一次，就形成有更大的破壞層。 [基於實驗8之結論] 在上述實驗條件下，當加工速度為800mm/秒時，並沒有形成分離層。
參照圖6及圖7，針對脈衝雷射光線LB的聚光點FP之深度Z、及形成於晶錠50的改質層66及破壞層72、74進行說明。當聚光透鏡的數值孔徑NA、孔徑角θ、與折射率n的關係為NA=n‧sinθ時，由於在上述實驗條件中，聚光透鏡的數值孔徑NA是0.65，因此在空氣中(折射率≒1)穿透聚光透鏡之脈衝雷射光線LB的孔徑角θ會成為： θ=sin-1 (0.65) =40.5。 如此一來，當從晶錠50的上表面(例如第一面52)將聚光器降低120μm時，在晶錠50的上表面中的脈衝雷射光線LB的光斑之半徑r會成為： r=120×tan(40.5) =120×0.854 =102.5(μm)。 又，從SiC的折射率是2.65來看，在晶錠50的內部之脈衝雷射光線LB的孔徑角θ’會成為： θ’=sin-1 (0.65/2.65) =sin-1 (0.245) =14.2。 並且，從在晶錠50的上表面之脈衝雷射光線LB的光斑之半徑r、與在晶錠50的內部的孔徑角θ’之關係來看，聚光點FP的深度Z會成為： Z=r/tanθ’ =102.5/tan(14.2) =102.5/0.253 =406(μm)。 對在上述實驗1至6中所形成的改質層66之位置進行實測後，是在離晶錠50的上表面之深度為216μm的位置，而為離聚光點FP的深度190μm上方。當起因於像這樣於遠離聚光點FP的位置上形成由改質層66及裂隙68所構成的分離層64之作法，並對之前所形成的分離層64再次照射脈衝雷射光線LB時，會有下述情況：藉由在分離層64反射的脈衝雷射光線LB1，而於離分離層64為190μm左右上方的位置上形成破壞層72、或/及藉由穿透分離層64的脈衝雷射光線LB2而於離分離層64為190μm左右下方的位置(幾乎是聚光點FP的位置)上形成破壞層74。並且，當在晶錠50中形成破壞層72、74時，會使應生成之晶圓的品質降低，且使應藉由磨削去除之晶錠50的量增加而使生產性變差。
如圖5所示，從實驗1至8的結果來看，因應於加工進給速度V(mm/秒)而可形成良好的分離層64之最大的平均輸出為：在100mm/秒時是1.6W，在200mm/秒時是2.0W，在300mm/秒時是2.8W，在400mm/秒時是3.2W，在500mm/秒時是3.6W，在600mm/秒時是4.0W，在700mm/秒時不明，在800mm/秒時不明，當將其轉換成每1脈衝的能量密度E(J/cm2 )時，會成為：在100mm/秒時是0.737J/cm2 ，在200mm/秒時是0.922J/cm2 ，在300mm/秒時是1.29J/cm2 ，在400mm/秒時是1.474J/cm2 ，在500mm/秒時是1.65J/cm2 ，在600mm/秒時是1.84J/cm2 。再者，如上述所示，能量密度E(J/cm2 )是以平均輸出P(W)、在形成有改質層66的位置中的光斑的面積S=πD2 /4(cm2 )、與重複頻率F(kHz)所規定之(E=P/(S．F))。在上述實驗1至8中，從在晶錠50的上表面中的光斑的半徑r(102.5μm)、聚光點FP的深度Z(406μm)、及改質層66的深度(190μm)的關係來看，在形成有改質層66的位置中的光斑的直徑D是：102.5μm×(190μm/406μm)×2=φ96μm，亦即φ0.0096cm。
又，如圖5所示，從實驗1至8的結果來看，因應於加工進給速度V(mm/秒)而可形成良好的分離層64之最小的平均輸出為：在100mm/秒時是0.4W，在200mm/秒時是0.6W，在300mm/秒時是1.0W，在400mm/秒時是2.0W，在500mm/秒時是3.0W，在600mm/秒時是3.8W，在700mm/秒時不明，在800mm/秒時不明，當將其轉換成每1脈衝的能量密度E(J/cm2 )時，會成為：在100mm/秒時是0.184J/cm2 ，在200mm/秒時是0.276J/cm2 ，在300mm/秒時是0.461J/cm2 ，在400mm/秒時是0.921J/cm2 ，在500mm/秒時是1.382J/cm2 ，在600mm/秒時是1.75J/cm2 。
在實驗1至8中，按加工進給速度V(mm/秒)之形成有分離層64的位置中的相鄰的光斑的重疊率是減少為：在100mm/秒時是96%，在200mm/秒時是93%，在300mm/秒時是89%，在400mm/秒時是86%，在500mm/秒時是83%，在600mm/秒時是80%，在700mm/秒時是76%，在800mm/秒時是73%，由此可知，可形成良好的分離層64之最大值的能量密度E會因應於加工進給速度V而變化。不過，當重疊率成為小於80%時，分離層64會無法形成。
當將加工進給速度V(mm/秒)設為橫軸，且將每1脈衝的能量密度E(J/cm2 )設為縱軸，並將可形成良好的分離層64之最大的每1脈衝的能量密度E之點按每個加工進給速度V描繪來求出線性近似時，如圖8所示，會導出E=0.737+0.0024×(V-100)，且將可形成良好的分離層64之最小的每1脈衝的能量密度E之點按每個加工進給速度V描繪來求出線性近似時，會導出E=-0.35+0.0042×(V-100)。又，雖然在加工進給速度V為100~600mm/秒時形成有良好的分離層64，但由於在加工進給速度V為700mm/秒及800mm/秒時，沒有形成良好的分離層64，因此設定 0＜V≦600的條件，且由於通過實驗1至8，存在有可形成良好的分離層64之最小的每1脈衝的能量密度E是0.184J/cm2 (在加工進給速度V為100mm/秒，且平均輸出為0.2W時)，所以可設定0.184≦E的條件。從而，為了形成良好的分離層64並且避免在分離層64的上方或/及下方形成破壞層72、74，在本實施形態中，是將每1脈衝的能量密度E(J/cm2 )與加工進給速度V(mm/秒)的關係以 0＜V≦600 (式1) 0.184≦E (式2) 為條件，而設定成：-0.35+0.0042×(V-100)≦E≦0.737+0.0024×(V-100) (式3)。 在圖8中，以陰影線表示的範圍是以上述式1至3所規定的範圍。並且，由於可藉由將每1脈衝的能量密度E(J/cm2 )與加工進給速度V(mm/秒)的關係設定在以上述式1至3所規定的範圍中，以於分離層64的上方或下方均不形成破壞層72、74，因此不會有晶圓的品質降低之情形，並且也不會有應藉由磨削去除之晶錠50的量增加而使生產性變差的情形，而能夠減輕被捨棄的素材量，且謀求生產性之提升。
並且，在本發明之SiC晶圓的生成方法中，實施剝離面生成步驟後，實施晶圓生成步驟，其為以剝離面70作為界面來將晶錠50的一部分剝離，以生成晶圓。在晶圓生成步驟中，首先，是藉由移動機構8使工作夾台22移動至吸附片46的下方。接著，藉由升降機構使支臂42下降，如圖9所示，使吸附片46的下表面密合於晶錠50的第一面52。接著，作動吸引機構，使吸附片46的下表面吸附於晶錠50的第一面52。接著，作動超音波振動賦與機構，對吸附片46的下表面賦與超音波振動，並且作動馬達44使吸附片46旋轉。藉此，能夠以剝離面70為界面將晶錠50的一部分剝離，並能夠有效率地生成所期望之厚度的晶圓76。藉由生成晶圓76後，以設置在基台4上的研磨機構(圖未示)研磨晶錠50的剝離面70，且依序實施剝離面生成步驟及晶圓生成步驟，即能夠從晶錠50中生成複數個晶圓。
2‧‧‧雷射加工裝置4‧‧‧基台4a、18a‧‧‧導軌6‧‧‧保持機構8‧‧‧移動機構10‧‧‧雷射射光線照射機構12‧‧‧攝像機構14‧‧‧顯示機構16‧‧‧剝離機構18‧‧‧X方向可動板20‧‧‧Y方向可動板22‧‧‧工作夾台24‧‧‧X方向移動機構26‧‧‧Y方向移動機構28、32‧‧‧滾珠螺桿30、34、44‧‧‧馬達36‧‧‧框體38‧‧‧聚光器40‧‧‧罩殼42‧‧‧支臂46‧‧‧吸附片50‧‧‧單晶SiC晶錠52‧‧‧第一面54‧‧‧第二面56‧‧‧周面58‧‧‧垂直線60‧‧‧第一定向平面62‧‧‧第二定向平面64‧‧‧分離層66‧‧‧改質層68‧‧‧裂隙70‧‧‧剝離面72、74‧‧‧破壞層76‧‧‧晶圓Α、X、Y‧‧‧方向D‧‧‧光斑的直徑E‧‧‧能量密度FP‧‧‧聚光點LB、LB1、LB2‧‧‧脈衝雷射光線Li‧‧‧預定分度量L1、L2、Lc‧‧‧長度r‧‧‧光斑的半徑V‧‧‧加工進給速度Z‧‧‧深度α‧‧‧偏角
圖1是雷射加工裝置之立體圖。 圖2是單晶SiC晶錠的平面圖(a)及正面圖(b)。 圖3是顯示正在實施剝離面生成步驟之狀態的正面圖(a)與立體圖(b)。 圖4是已生成剝離面的單晶SiC晶錠之平面圖(a)及B-B線之截面圖(b)。 圖5是顯示實驗結果之表。 圖6是顯示雷射光線之示意圖。 圖7是顯示形成在單晶SiC晶錠的內部之改質層、及形成在改質層的上方及下方的破壞層之示意圖。 圖8是加工進給速度與能量密度的相關圖。 圖9是顯示正在實施晶圓生成步驟之狀態的立體圖。

Claims (2)

  1. 一種晶圓生成方法，是從單晶SiC晶錠中生成SiC晶圓的SiC晶圓之生成方法，該單晶SiC晶錠具有第一面、與該第一面相反側的第二面、從該第一面到該第二面且相對於該第一面的垂直線傾斜之c軸、以及與該c軸正交的c面，並在該c面與該第一面之間形成偏角，該晶圓生成方法包含： 分離層形成步驟，形成由改質層、及從該改質層沿c面延伸的裂隙所構成的分離層，該改質層是將對於SiC具有穿透性之波長的脈衝雷射光線的聚光點從該第一面定位到相當於應生成之SiC晶圓的厚度之深度上，並且在與形成有該偏角的第2方向正交之第1方向上，將該單晶SiC晶錠與該聚光點相對地加工進給並且將脈衝雷射光線照射在該單晶SiC晶錠，藉此，使SiC分離成Si與C，並使接著所照射的脈衝雷射光線被之前所形成的C吸收而連鎖地將SiC分離成Si與C而形成； 剝離面生成步驟，在該第2方向上將該單晶SiC晶錠與該聚光點相對地分度進給來實施複數次的該分離層形成步驟，以生成由複數個分離層所構成的剝離面；及 晶圓生成步驟，以該剝離面作為界面來將該單晶SiC晶錠的一部分剝離，以生成SiC晶圓， 在該剝離面生成步驟中， 是將脈衝雷射光線的能量密度設定成下述的能量密度：使對之前所形成的分離層再次照射之脈衝雷射光線，不會有在分離層反射而於分離層的上方形成破壞層之情形、或不會有穿透分離層而於分離層的下方形成破壞層之情形。
  2. 如請求項1的晶圓生成方法，其中， 在該剝離面生成步驟中，當將每1脈衝的能量密度設為E(J/cm2 )， 且將加工進給速度設為V(mm/秒)時， 以0＜V≦600 0.184≦E為條件而設定成：-0.35+0.0042×(V-100)≦E≦0.737+0.0024×(V-100)。
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