TWI758505B - 晶圓生成裝置 - Google Patents

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TWI758505B
TWI758505B TW107122323A TW107122323A TWI758505B TW I758505 B TWI758505 B TW I758505B TW 107122323 A TW107122323 A TW 107122323A TW 107122323 A TW107122323 A TW 107122323A TW I758505 B TWI758505 B TW I758505B
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大宮直樹
森俊
北野元已
平田和也
北村宏
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]提供一種晶圓生成裝置,可以自動地由單晶SiC晶棒生成SiC晶圓。[解決手段]一種晶圓生成裝置,由單晶SiC晶棒生成SiC晶圓,包含:晶棒研削單元;雷射照射單元,將對單晶SiC 晶棒具有穿透性的波長的雷射光線的聚光點,定位在相當於應從單晶SiC晶棒的上表面生成的SiC晶圓的厚度之深度處,並且向單晶SiC晶棒照射雷射光線而形成剝離層;晶圓剝離單元,從單晶SiC晶棒的剝離層將SiC晶圓剝離;以及搬送單元,在晶棒研削單元、雷射照射單元以及晶圓剝離單元之間搬送單晶SiC晶棒。

Description

晶圓生成裝置
本發明涉及一種晶圓生成裝置,由單晶SiC晶棒生成SiC晶圓。
IC、LSI、LED等的元件是透過在以Si(矽)或Al2 O3 (藍寶石)等作為材料的晶圓的正面上層積功能層且由分割預定線劃分而形成。然後,功率元件、LED等是透過在以SiC(碳化矽)作為材料的晶圓的正面上層積功能層且由分割預定線劃分而形成。形成元件的晶圓是透過切割裝置、雷射加工裝置在分割預定線上進行加工而分割成各個元件晶片,被分割的元件晶片被利用在行動電話、個人電腦等電子機器中。
形成元件的晶圓通常是透過利用線鋸薄薄地切斷圓柱形狀的晶棒而生成。被切斷的晶圓的正面和背面是透過研磨而鏡面拋光(例如參照專利文獻1)。然而,當利用線鋸將晶棒切斷,對切斷的晶圓的正面以及背面進行研磨時,由於大部分(70~80%)的晶棒會被丟棄,而有浪費的問題。特別是在單晶SiC晶棒中,由於硬度高、難以利用線鋸進行切斷而需要相當的時間,因此生產率差、製成單晶SiC晶棒的高單價且有效率地生成SiC晶圓是共同的課題。
考慮到上述情況,有人提出了一種技術,將對單晶SiC具有穿透性的波長的雷射光線的聚光點定位在單晶SiC晶棒的內部且向單晶SiC晶棒照射雷射光線,在切斷預定面形成剝離層,並且沿著形成剝離層的切斷預定面從單晶SiC晶棒剝離SiC晶圓(例如參照專利文獻2)。
[習知技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開2000-94221號公報 [專利文獻2]日本特開2013-49161號公報
[發明所欲解決的課題] 然而,在單晶SiC晶棒上形成剝離層的步驟、從單晶SiC晶棒剝離SiC晶圓的步驟、以及研削且平坦化單晶SiC晶棒上表面的步驟,是以手工進行,會有生產效率差的問題。
因此,本發明的目的是提供一種晶圓生成裝置,可以自動地由單晶SiC晶棒生成SiC晶圓。
[解決課題的技術手段] 根據本發明,提供一種晶圓生成裝置,由單晶SiC晶棒生成SiC晶圓,具備:晶棒研削單元,包含:第一保持台,保持單晶SiC晶棒;以及研削手段,研削並且平坦化保持於該第一保持台的單晶SiC晶棒的上表面;雷射照射單元,包含:第二保持台,保持單晶SiC晶棒;雷射照射手段,將對單晶SiC 晶棒具有穿透性的波長的雷射光線的聚光點,定位在相當於應從保持於該第二保持台之單晶SiC晶棒的上表面生成的SiC晶圓的厚度之深度處,並且向單晶SiC晶棒照射雷射光線而形成剝離層;晶圓剝離單元,包含:第三保持台,保持單晶SiC晶棒;晶圓剝離手段,保持被保持於該第三保持台上的單晶SiC晶棒的上表面,並且從剝離層將SiC晶圓剝離;晶圓容納單元,容納被剝離的SiC晶圓;以及搬送單元,在該晶棒研削單元、該雷射照射單元以及該晶圓剝離單元之間搬送單晶SiC晶棒。
較佳地,進一步包含晶棒容納單元,容納單晶SiC晶棒,其中,該搬送單元從該晶棒容納單元將單晶SiC晶棒搬送至雷射照射單元。較佳地,進一步包含晶棒清洗單元,清洗單晶SiC晶棒,其中,該搬送單元從該研削單元將單晶SiC晶棒搬送至該晶棒清洗單元,同時,從該晶棒清洗單元將單晶SiC晶棒搬送至該雷射照射單元。
[發明功效] 根據本發明的晶圓生成裝置,可以自動地進行由單晶SiC晶棒生成SiC晶圓的一系列操作,從而提高生產效率。
如下所述,將一邊參照附圖一邊說明根據本發明而構成的晶圓生成裝置的實施方式。
圖1所示的晶圓生成裝置2包含:晶棒研削單元4、雷射照射單元6、晶圓剝離單元8、容納從單晶SiC晶棒剝離的SiC晶圓之晶圓容納單元10,以及在晶棒研削單元4和雷射照射單元6和晶圓剝離單元8之間搬送單晶SiC晶棒的搬送單元12。
參照圖2說明晶棒研削單元4。晶棒研削單元4具備:圓形的第一保持台14,保持單晶SiC晶棒;以及研削手段16,研削並且平坦化保持於第一保持台14的單晶SiC晶棒的上表面。本實施方式的晶棒研削單元4具備:長方體狀的基台18;以及圓形旋轉台20,旋轉自如地裝設在基台18的上表面。旋轉台20透過內置在基台18中的旋轉台用馬達(未圖示),以通過旋轉台20的徑向中心並向Z軸方向延伸的軸線作為旋轉中心旋轉。接著,本實施方式的第一保持台14係以一對旋轉自如地裝設在旋轉台20的上表面,並且以旋轉台20的徑向中心(旋轉中心)作為對稱點而點對稱地配置。第一保持台14透過旋轉台20的旋轉,交替地定位在由研削手段16實施的研削加工之研削位置(圖2的裡側位置)和用於裝卸單晶SiC晶棒的晶棒裝卸位置(圖2的近側位置)。第一保持台14透過安裝於旋轉台20的下表面的第一保持台用馬達(未圖示),以通過第一保持台14的徑向中心並向Z軸方向延伸的軸線作為旋轉中心旋轉。在第一保持台14的上表面配置有圓形的吸附卡盤22,其由多孔質材料形成且實質上以水平延伸。吸附卡盤22透過流路連接至吸引手段(未圖示)。然後第一保持台14透過由吸引手段在吸附卡盤22的上表面生成吸引力,可以吸附並且保持放置在吸附卡盤22的上表面之單晶SiC晶棒。然後,Z軸方向是在圖2等中以箭頭Z表示的上下方向。另外,在圖2等中以箭頭X表示的X軸方向是正交於Z軸方向的方向,在圖2等中以箭頭Y表示的Y軸方向是正交於X軸方向以及Z軸方向的方向。X軸方向以及Y軸方向所規定的平面實質上為水平。
搭配圖2參照圖3繼續說明關於晶棒研削單元4。在本實施方式中,如圖2所示,晶棒研削單元4的研削手段16具備門型的支撐框架24,其裝設在基台18的上表面。支撐框架24於Y軸方向上間隔地具有從基台18的上表面向上方延伸的一對支柱26和橋接在支柱26的上端之間並且向Y軸方向延伸的樑28。圓筒狀的主軸外殼30經由矩形的一對連接片32於Z軸方向上移動自如(升降自如)地被支撐在一對支柱26上。在樑28的上表面上裝設一對升降用馬達34,用於使主軸外殼30於Z軸方向上移動(升降)。升降用馬達34連接至在支柱26的內部中向Z軸方向延伸的滾珠螺桿(未圖示)的單端部,並且滾珠螺桿的螺母部(未圖示)固定在連接片32上。然後,升降用馬達34的旋轉運動透過滾珠螺桿轉換成直線運動,並且傳遞至連接片32,藉此主軸外殼30向Z軸方向移動。在主軸外殼30上,圓柱狀的主軸36(參照圖3)以向Z軸方向延伸的軸線做為中心而旋轉自如地被支撐。主軸36透過內置於主軸外殼30的主軸用馬達(未圖示),以向Z軸方向延伸的軸線做為中心旋轉。如圖3所示,圓板狀的輪架38固定在主軸36的下端。環狀的研削輪42透過螺栓40固定在輪架38的下表面。在研削輪42的下表面的外周緣部,固定有在周方向上間隔地環狀配置的多個研削磨石44。如圖3所示,第一保持台14定位在研削位置時,研削輪42的旋轉中心相對於第一保持台14的旋轉中心進行位移,使研削磨石14通過第一保持台14的旋轉中心。因此在研削手段16中,可以一邊使第一保持台14和研削輪42相互地旋轉,一邊在保持於第一保持台14的單晶SiC晶棒的上表面與研削磨石44接觸時,利用研削磨石44研削單晶SiC晶棒的整個上表面,因此可以研削並且平坦化保持於第一保持台14上之單晶SiC晶棒的上表面。
晶圓生成裝置2進一步包含晶棒清洗單元46,清洗單晶SiC晶棒。在本實施方式中,如圖1所示,晶棒清洗單元46被配置為比鄰在晶棒研削單元4。若參照圖4進行說明,晶棒清洗單元46包含:圓形的卡盤台48,保持單晶SiC晶棒;以及噴射手段50,向保持於卡盤台48的單晶SiC晶棒選擇性地噴射清洗水以及乾燥空氣。向下方延伸的圓柱狀的旋轉軸52固定在卡盤台48的下表面。旋轉軸52的下端連接至內置於晶棒清洗單元46的外殼54之卡盤台用馬達(未圖示)。接著,卡盤台48以通過卡盤台48的徑向中心並向Z軸方向延伸的軸線作為旋轉中心透過卡盤台用馬達旋轉。然後,在卡盤台48的上表面配置有圓形的吸附卡盤56,其由多孔質材料形成且實質上以水平延伸。吸附卡盤56透過流路連接至吸引手段(未圖示)。然後卡盤台48透過由吸引手段在吸附卡盤56的上表面生成吸引力,可以吸附並且保持放置在吸附卡盤56的上表面的單晶SiC晶棒。
參照圖4繼續說明關於晶棒清洗單元46。晶棒清洗單元46的噴射手段50包含:圓筒狀的管線58,在卡盤台48的徑向中心的上方配置有噴射口58a;清洗水供給源(未圖示),向管線58供給清洗水;以及壓縮空氣源(未圖示),向管線58供給乾燥空氣。清洗水供給源和壓縮空氣源選擇性地連接至管線58。在管線58連接至清洗水供給源時,噴射手段50從管線58的噴射口58a向保持在卡盤台48的單晶SiC晶棒噴射清洗水,並且在管線58連接至壓縮空氣源時,從管線58的噴射口58a向保持在卡盤台48的單晶SiC晶棒噴射乾燥空氣。接著,在晶棒清洗單元46中,透過一邊使保持單晶SiC晶棒的卡盤台48旋轉,一邊從管線58的噴射口58a噴射清洗水,可以清洗單晶SiC晶棒,同時,利用經由卡盤台48旋轉的離心力,可以將清洗水從單晶SiC晶棒上去除。另外,在晶棒清洗單元46中,透過從管線58的噴射口58a噴射乾燥空氣,可以利用經由卡盤台48旋轉的離心力將未去除完全的清洗水從單晶SiC晶棒上去除,並且使單晶SiC晶棒乾燥。
參照圖1以及圖5說明關於雷射照射單元6,如圖1所示,與晶棒清洗單元46比鄰配置的雷射照射單元6包含:圓形的第二保持台60,保持單晶SiC晶棒;以及雷射照射手段62,將對單晶SiC 晶棒具有穿透性的波長的雷射光線的聚光點,定位在相當於應從保持於第二保持台60之單晶SiC晶棒的上表面生成的SiC晶圓的厚度之深度處,並且向單晶SiC晶棒照射雷射光線而形成剝離層。在本實施方式中,如圖5所示,雷射照射單元6具備長方體狀的基台64。在基台64上,形成有從基台64的上表面向下方沒入且向X軸方向延伸的裝設凹部64a。接著,本實施方式的第二保持台60以向X軸方向移動自如且向Z軸方向延伸的軸線作為中心,旋轉自如地裝設在基台64的裝設凹部64a。此外,在基台64上安裝有:X軸方向移動手段(未圖示),使第二保持台60向X軸方向移動;以及第二保持台用馬達(未圖示),以通過第二保持台60的徑向中心並向Z軸方向延伸的軸線作為旋轉中心使第二保持台60旋轉。X軸方向移動手段可以是具有以下的構造,比如:滾珠螺桿(未圖示),其螺母部固定在第二保持台60,並且向X軸方向延伸;以及馬達(未圖示),連接至此滾珠螺桿的單端部。接著X軸方向移動手段透過滾珠螺桿將馬達的旋轉運動變換成直線運動,並且傳遞至第二保持台60,沿著基台64的裝設凹部64a使第二保持台向X軸方向移動。利用X軸方向移動手段向X軸方向一起移動第二保持台用馬達與第二保持台60,因此即使是在利用X軸方向移動手段向X軸方向移動第二保持台60的情況下,第二保持台用馬達使第二保持台60旋轉。然後,第二保持台60的上表面配置有圓形的吸附卡盤66,其由多孔質材料形成且實質上以水平延伸。吸附卡盤66透過流路連接至吸引手段(未圖示)。然後第二保持台60透過由吸引手段在吸附卡盤66的上表面生成吸引力,可以吸附並且保持放置在吸附卡盤66的上表面之單晶SiC晶棒。
參照圖5繼續說明關於雷射照射單元6。本實施方式的雷射照射單元6的雷射照射手段62包含:門型的支撐框架68,裝設在基台64的上表面;長方體狀的殼體70,被支撐在支撐框架68的內側;Y軸方向可動構件(未圖示),向Y軸方向移動自如地安裝在殼體70的下端側;以及Y軸方向移動手段(未圖示),使Y軸方向可動構件向Y軸方向移動。Y軸方向移動手段可以是具有以下的構造,比如:滾珠螺桿(未圖示),其螺母部固定在Y軸方向可動構件上,並且向Y軸方向延伸;以及馬達(未圖示),連接至此滾珠螺桿的單端部。接著Y軸方向移動手段透過滾珠螺桿將馬達的旋轉運動變換成直線運動,並且傳遞至Y軸方向可動構件,沿著向Y軸方向延伸的導軌(未圖示)使Y軸方向可動構件向Y軸方向移動。
搭配圖5參照圖6繼續說明關於雷射照射手段62。雷射照射手段62進一步包含:雷射振盪器72(參照圖6),內置於殼體70;聚光器74(參照圖5以及圖6),向Z軸方向移動自如地(升降自如)安裝在Y軸方向可動構件的下端側;對準手段76(參照圖5),與聚光器74於Y軸方向上間隔地安裝在Y軸方向可動構件的下端側;以及聚光點位置調整手段(未圖示),使聚光器74向Z軸方向移動(升降),並且調整聚光器74的聚光點的Z軸方向位置。雷射振盪器72振盪對單晶SiC晶棒具有穿透性的波長的脈衝雷射光線LB。聚光器74具有聚光透鏡(未圖示),聚光由雷射振盪器72振盪的脈衝雷射光線LB。對準手段76攝像被保持於第二保持台60的單晶SiC晶棒,並且檢測應進行雷射加工的範圍。聚光點位置調整手段可以是具有以下的構造,比如:滾珠螺桿(未圖示),其螺母部固定在聚光器74,並且向Z軸方向延伸;以及馬達(未圖示),連接至此滾珠螺桿的單端部。接著聚光點位置調整手段透過滾珠螺桿將馬達的旋轉運動變換成直線運動,並且傳遞至聚光器74,沿著向Z軸方向延伸的導軌(未圖示)使聚光器74移動,藉此利用聚光透鏡調整聚光的脈衝雷射光線LB的聚光點的Z軸方向位置。
參照圖6繼續說明關於雷射照射單元手段62。在殼體70上內置有:第一鏡子78,與雷射振盪器72在X軸方向上間隔地配置,以光軸作為X軸方向反射由雷射振盪器72振盪的脈衝雷射光線LB,並且將光軸變換為Y軸方向;第二鏡子(未圖示),與第一鏡子78於Y軸方向上間隔地配置在聚光器74的上方,將利用第一鏡子78所反射的脈衝雷射光線LB的光路從Y軸方向變換成Z軸方向,並且把脈衝雷射光線LB導引至聚光器74。第二鏡子被安裝在Y軸方向可動構件上,當利用Y軸方向移動手段移動Y軸方向可動構件時,聚光器74以及對準手段76一起向Y軸方向移動。接著,設定光路在X軸方向上且從雷射振盪器72振盪的脈衝雷射光線LB透過第一鏡子78將光路從X軸方向變換成Y軸方向,並且導引至第二鏡子,隨後透過第二鏡子將光路從Y軸方向變換成Z軸方向,並且導引至聚光器74之後,利用聚光器74的聚光透鏡進行聚光,照射向被保持在第二保持台60的單晶SiC晶棒。然後,即使是在透過利用Y軸方向移動手段使Y軸方向可動構件移動,使聚光器74向Y軸方向移動的情況下,或是利用聚光點位置調整手段使聚光器74向Z軸方向移動的情況下,從雷射振盪器72與X軸方向平行地被振盪的脈衝雷射光線LB透過第一鏡子78,將光路從X軸方向變換成Y軸方向,並且導引至第二鏡子,被導引至第二鏡子的脈衝雷射光線LB透過第二鏡子,將光路從Y軸方向變換成Z軸方向,並且導引至聚光器74。在如上述構成的雷射照射手段62中,透過利用對準手段76對被保持在第二保持台60的單晶SiC晶棒進行攝像並且檢測應雷射加工的範圍,並且利用聚光點位置調整手段使聚光器74向Z軸方向移動,將對單晶SiC 晶棒具有穿透性的波長的脈衝雷射光線LB的聚光點,定位在相當於應從保持於該第二保持台60之單晶SiC晶棒的上表面生成的SiC晶圓的厚度之深度處,一邊利用Y軸方向移動手段使聚光器74向Y軸方向適當地移動,一邊向保持於第二保持台60之單晶SiC晶棒照射脈衝雷射光線LB,可以於單晶SiC晶棒的內部形成剝離層。另外,向保持於第二保持台60之單晶SiC晶棒照射脈衝雷射光線LB時,也可以利用X軸方向移動手段使第二保持台60向X軸方向移動。
參照圖1以及圖7說明關於晶圓剝離單元8。如圖1所示,與雷射照射單元6比鄰配置的晶圓剝離單元8至少由下述構件所構成:圓形的第三保持台80,保持單晶SiC晶棒;晶圓剝離手段82,保持被保持於第三保持台80的單晶SiC晶棒的上表面,並且從剝離層剝離SiC晶圓。在本實施方式中,如圖7所示,晶圓剝離單元8具備長方體狀的基台84。在基台84上,形成有從基台84的上表面向下方沒入且向X軸方向延伸的裝設凹部84a。接著,本實施方式的第三保持台80裝設於向X軸方向移動自如的基台84的裝設凹部84a。然後,使第三保持台80向X軸方向移動的X軸方向移動手段(未圖示)安裝在基台84上。X軸方向移動手段可以是具有以下的構造,比如:滾珠螺桿(未圖示),螺母部固定在第三保持台80,並且向X軸方向延伸;馬達(未圖示),連接至此滾珠螺桿的單端部。接著X軸方向移動手段透過滾珠螺桿將馬達的旋轉運動變換成直線運動,並且傳遞至第三保持台80,沿著基台84的裝設凹部84a使第三保持台向X軸方向移動。然後,第三保持台80的上表面配置有圓形的吸附卡盤86,其由多孔質材料形成且實質上以水平延伸。吸附卡盤86透過流路連接至吸引手段(未圖示)。然後第三保持台80透過由吸引手段在吸附卡盤86的上表面生成吸引力,可以吸附並且保持放置在吸附卡盤86的上表面的單晶SiC晶棒。
參照圖7繼續說明關於晶圓剝離單元8。本實施方式的晶圓剝離單元8的晶圓剝離手段82包含:門型的支撐框架88,裝設在基台84的上表面;長方體狀的殼體90,被支撐在支撐框架88的內側;臂92,從向Z軸方向移動自如地(升降自如)被支撐在殼體90的基端部向X軸方向延伸;臂移動手段(未圖示),使臂92向Z軸方向移動(升降)。臂移動手段可以是具有以下的構造,比如:滾珠螺桿(未圖示),螺母部固定在臂92的基端部,並且向Z軸方向延伸;馬達,連接至此滾珠螺桿的單端部。接著臂移動手段透過滾珠螺桿將馬達的旋轉運動變換成直線運動,並且傳遞至臂92,沿著內置於殼體90的向Z軸方向延伸的導軌(未圖示)使臂92向Z軸方向移動。
搭配圖7參照圖8繼續說明關於晶圓剝離手段82。如圖7所示,當從單晶SiC晶棒剝離SiC晶片時,在臂92的前端部固定有與第三保持台80協同且容納液體的液槽94。液槽94具有圓形的頂面壁96和從頂面壁96的周緣垂下的圓筒狀的側壁98,並且下端側是開放的。側壁98的外徑形成為等於或小於第三保持台80的直徑,當臂92下降時,側壁98的下端接觸第三保持台80的上表面。頂面壁96附設有圓筒狀的液體供給部100,連通液槽94的外部和內部。液體供給部100透過流路連接至液體供給手段(未圖示)。如圖8所示,在側壁98的下端附設有環狀的襯墊102。接著,當透過臂移動手段使臂92下降,並且使側壁98的下端密接於第三保持台80的上表面時,在第三保持台80的上表面以及液槽94的內表面之間定義為液體容納空間104。透過襯墊102防止經由液體供給手段通過液體供給部100向液體容納空間104供給的液體106從液體容納空間104洩漏。
參照圖7和圖8繼續說明關於晶圓剝離手段82。在液槽94的頂面壁96安裝有氣壓缸108。氣壓缸108的缸管108a從頂面壁96的上表面向上方延伸。如圖8所示,氣壓缸108的活塞桿108b的下端部通過頂面壁96的貫通開口96a,並且突出於頂面壁96的上方。活塞桿108b的下端部固定有可由壓電陶瓷等形成的圓板狀的超音波振動生成構件110。超音波振動生成構件110的下表面固定有圓板狀的吸附片112。於下表面形成有多個吸引孔(未圖示)的吸附片112透過流路連接至吸引手段(未圖示)。透過由吸引手段在吸附片112的下表面生成吸引力,吸附片112可以吸附並且保持單晶SiC晶棒。接著在晶圓剝離手段82中,透過臂移動手段下降臂92,並且使側壁98密接於保持經由雷射照射單元6形成有剝離層的單晶SiC晶棒之第三保持台80的上表面,同時,使氣壓缸108的活塞桿108b下降,並且使吸附片112吸附於單晶SiC晶棒的上表面,在液體容納空間104容納液體106之後,透過使超音波振動生成構件110作動以向單晶SiC晶棒施加超音波振動,可以以剝離層做為起點從單晶SiC晶棒剝離SiC晶圓。
晶圓生成裝置2進一步包含:晶圓研削單元114,研削並且平坦化從單晶SiC晶棒剝離的晶圓的剝離面;晶圓清洗單元116,清洗SiC晶圓。在本實施方式中,如圖1所示,晶圓研削單元114與晶圓剝離單元8面對面配置,晶圓清洗單元116與晶圓研削單元114比鄰設置。關於晶圓研削單元114的構造,由於可以與晶棒研削單元4的構造相同,故附上與晶棒研削單元4的構造相同的符號,並且省略其說明。然而,關於晶圓研削單元114的研削磨石44,可以使用與晶棒研削單元4的研削磨石44不同的研削磨石(例如,構成研削磨石的磨粒的粒度或集中度等相異的研削磨石)。然後,關於晶圓清洗單元116的構造,由於可以與晶棒清洗單元46的構造相同,故附上與晶棒研削單元46的構造相同的符號,並且省略其說明。另外,雖然本實施方式的晶圓生成裝置2的構成是包含晶棒清洗單元46和晶圓清洗單元116兩者,但也可以是透過晶棒清洗單元46或晶圓清洗單元116任一者對單晶SiC晶棒以及SiC晶圓進行清洗的構造。
參照圖1以及圖9說明關於晶圓容納單元10。本實施方式的晶圓容納單元10具備:3個晶圓卡匣台118,沿X軸方向配置;3個晶圓卡匣120,拆卸自如地裝設在晶圓卡匣台118的上表面。晶圓卡匣120可以在上下方向上間隔地容納多個SiC晶圓。如圖1和圖9所示,晶圓生成裝置2進一步包括晶棒容納單元122,容納單晶SiC晶棒。本實施方式的晶棒容納單元122具備:晶棒卡匣台124,比鄰配置於位在一端的晶圓卡匣台118;晶棒卡匣126,裝卸自如地裝設在晶圓卡匣台124的上表面。晶棒卡匣126可以在上下方向上間隔地容納多個單晶SiC晶棒。另外,關於晶棒卡匣台124,雖然附有與晶圓卡匣台118不同的符號,但透過參照圖1以及圖9如其理解,可以與晶圓卡匣台118為相同的構造。
參照圖1以及圖9(主要是圖9)說明關於搬送單元12。本實施方式的搬送單元12,具備:第一搬送單元128,從晶棒容納單元122搬出單晶SiC晶棒,同時,在晶圓容納單元10容納從單晶SiC晶棒剝離的SiC晶圓;第二搬送單元130,從第一搬送單元128接收從晶棒容納單元122搬出的單晶SiC晶棒,在晶棒研削單元4、晶棒清洗單元46、雷射照射單元6、晶圓剝離單元8之間搬送單晶SiC晶棒,同時,從晶圓剝離單元8接收從單晶SiC晶棒剝離的SiC晶圓,依序地將SiC晶圓搬送至晶圓研削單元114、晶圓清洗單元116、第一搬送單元128。
如圖9所示,第一搬送單元128包含:導引機構132,沿著晶棒容納單元122以及晶圓容納單元10向X軸方向延伸;可動塊體134,在X軸方向移動自如地裝設在導引機構132上;以及X軸方向移動手段(未圖示),使可動塊體134向X軸方向移動。導引機構132具有:長方體狀的端部導引構件136,具有終端部的筆直導引槽136a形成於上端側;長方體狀的中間部導引構件138,筆直無端的導引槽138a形成於上端側。在本實施方式中,如圖9所示,透過變更中間部導引構件138的數量而可以改變長度的導引機構132具有2個端部導引構件136和2個中間部導引構件138。端部導引構件136和中間部導引構件138被配置為使端部導引構件136的導引槽136a與中間部導引構件138的導引槽138a沿著X軸方向連續。端部導引構件136和中間部導引構件138各自的側面處形成有配線/配管用的圓形開口136b、138b。在可動塊體134的下表面形成有被導引部(未圖示),其和導引機構132的導引槽136a以及138a卡合。導引塊體134的被導引部透過和於導引機構132的導引槽136a以及138a卡合,可動塊體134在X軸方向上移動自如地裝設在導引機構132。X軸方向移動手段可以例如是公知的線性馬達式移動手段,若為線性馬達式移動手段,可易於應對經由中間導引構件138的增減之導引機構132的長度調整。也就是說,即使是在導引構件132的長度變更的情況下,可以利用X軸方向移動手段使可動塊體134從導引機構132的一端部移動到另一個端部。
參照圖9繼續進行關於第一搬送單元128的說明。多關節臂140安裝在可動塊體134的上表面上。前端部為二分叉形狀的吸附片142上下反轉自如地安裝在多關節臂140的前端。利用空氣驅動源(未圖示)或電動驅動源(未圖示)驅動的多關節臂140在X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向的各自方向上使吸附片142移動,同時,使吸附片142上下反轉。於單面上形成有多個吸引孔142a的吸附片142透過流路連接至吸引手段(未圖示)。接著,在第一搬送單元128中,透過經由吸引手段在吸附片142的單面上生成吸引力,可以利用吸附片142吸附且保持容納在晶棒容納單元122的單晶SiC晶棒,或是從單晶SiC晶棒剝離的SiC晶圓,並且,透過使多關節臂140驅動,可以將利用吸附片142吸附的單晶SiC晶棒從晶棒容納單元122搬出,同時,可以將利用吸附片142吸附的SiC晶圓容納在晶圓容納單元10。
參照圖1、圖9以及圖10(主要是圖9)說明關於搬送單元12的第二搬送單元130。第二搬送單元130包含:導引機構144,沿著晶棒研削單元4、晶棒清洗單元46、雷射照射單元6、晶圓剝離單元8、晶圓研削單元114以及晶圓清洗單元116向Y軸方向延伸;可動塊體146,在Y軸方向上移動自如地裝設在導引機構144;以及Y軸方向移動手段(未圖示),使可動塊體146向Y軸方向移動。導引機構144具有:長方體狀的端部導引構件148,具有終端部的筆直導引槽148a形成於上端側;長方體狀的中間部導引構件150,筆直無端的導引槽150a形成於上端側。在本實施方式中,如圖9所示,透過變更中間部導引構件150的數量而可以改變長度的導引機構144具有2個端部導引構件148和3個中間部導引構件150。端部導引構件148和中間部導引構件150被配置為使端部導引構件148的導引槽148a與中間部導引構件150的導引槽150a沿著Y軸方向連續。端部導引構件148和中間部導引構件150各自的側面處形成有配線/配管用的圓形開口148b、150b。在可動塊體146的下表面形成有被導引部(未圖示),其和導引機構144的導引槽148a以及150a卡合。導引塊體146的被導引部透過和導引機構144的導引槽148a以及150a卡合,可動塊體146在Y軸方向上移動自如地裝設在導引機構144。Y軸方向移動手段可以例如是公知的線性馬達式移動手段,若為線性馬達式移動手段,可易於應對經由中間導引構件150的增減之導引機構144的長度調整。也就是說,即使是在導引構件144的長度變更的情況下,可以利用Y軸方向移動手段使可動塊體146從導引機構144的一端部移動到另一個端部。
參照圖9繼續關於第二搬送單元130的說明。多關節臂152安裝在可動塊體146的上表面上。多關節臂152的前端安裝有:第一吸附片154,在圓周方向上間隔地朝向徑向外部呈放射狀地延伸;第一把持構件156;第二吸附片158以及第二把持構件160。前端部為二分叉形狀的第一吸附片54以及圓板狀的第二吸附片158分別上下反轉自如地安裝在多關節臂152的前端。第一把持構件156以及第二把持構件160各自具有:把持位置(在圖10中以實線表示的位置),從周面把持單晶SiC晶棒;以及半環狀的一對把持片156a以及160a,在開放單晶SiC晶棒的把持之開放位置(在圖10中以二點鏈線表示)之間移動自如地安裝在多關節臂152的前端。利用空氣驅動源(未圖示)或電動驅動源(未圖示)驅動的多關節臂152在X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向的各自方向上使第一吸附片154、第一把持構件156、第二吸附片158以及第二把持構件160移動,同時,使第一吸附片154以及第二吸附片158上下反轉,並且使第一把持構件156以及第二把持構件160在把持位置與開放位置之間移動。在單片形成有多個吸引孔154a的第一吸附片154和在單片行程有多個吸引孔158a的第二吸附片158各自透過流路連接至吸引手段(未圖示)。在第二搬送單元130中,可以利用第一把持構件156或第二把持構件160從周面把持並且接收經由第一搬送單元128從晶棒容納單元122搬出的單晶SiC晶棒,同時,透過使多關節臂152驅動,可以在晶棒研削單元4、晶棒清洗單元46、雷射照射單元6以及晶圓剝離單元8之間搬送利用第一把持構件156或第二把持構件160把持的單晶SiC晶棒。利用第一把持構件156或第二把持構件160從周面把持並且搬送單晶SiC晶棒,藉此在搬送形成有剝離層的單晶SiC晶棒時,可以以剝離層作為起點,防止單晶SiC晶棒分離。然後,在第二搬送單元130中,透過經由吸引手段在第一吸附片154的單面或第二吸附片158的單面上生成吸引力,可以利用第一吸附片154或第二吸附片158吸附並且接受經由晶圓剝離單元8從單晶SiC晶棒剝離的晶圓,同時,透過使多關節臂152驅動,可以依序地將利用第一吸附片154或第二吸附片158吸附的晶圓搬送至晶圓研削單元114、晶圓清洗單元116以及第一搬送單元128。
關於第二搬送單元130的第一把持構件156以及第二把持構件160,可以根據研削屑等是否附著在單晶SiC晶棒上而區分使用。例如,相當於在利用晶棒研削單元4研削單晶SiC晶棒時而附著有研削屑的單晶SiC晶棒從晶棒研削單元4搬送至晶棒清洗單元46的情況下,使用第一把持構件156或第二把持構件160的其中一個,在將利用晶棒清洗單元46清洗並且去除研削屑的單晶SiC晶棒從晶棒清洗單元46搬送至雷射照射單元6的情況下,使用第一把持構件156或第二把持構件160的另外一個,可以區分使用第一把持構件156或第二把持構件160。透過上述的區分使用,可以防止研削屑等附著至用於將單晶SiC晶棒搬送至不希望產生污染的雷射照射單元6等等之把持構件,因此可以防止研削屑等混入至不希望發生汙染的單元中。即使附著於第二搬送單元130的第一吸附片154以及第二吸附片158,可以根據研削屑等是否附著在SiC晶圓上而區分使用。例如,相當於在利用晶圓研削單元114研削SiC晶圓時而附著有研削屑的SiC晶圓從晶圓研削單元114搬送至晶圓清洗單元116的情況下,使用第一吸附片154或第二吸附片158的其中一個,在將利用晶圓清洗單元116清洗並且去除研削屑的SiC晶圓從晶圓清洗單元116搬送至第一搬送單元128的情況下,使用第一吸附片154或第二吸附片158的另外一個,可以區分使用第一吸附片154或第二吸附片158。透過上述的區分使用,可以防止研削屑等附著至用於搬送清洗後的晶圓的吸附片,因此可以防止研削屑等再度附著至清洗後的SiC晶圓。另外,關於各自構成第一搬送單元128與第二搬送單元130的導引機構、可動塊體以及移動手段(Y軸方向移動手段、X軸方向移動手段),雖然導引機構的配置或中間部導引構件的數量等有所差異而附加不同的符號,但可以使用共通的構成構件。
本實施方式的晶棒研削單元4、晶棒清洗單元46、雷射照射單元6、晶圓剝離單元8、晶圓研削單元114、晶圓清洗單元116、搬送單元12的第一搬送單元128以及第二搬送單元130各自具備控制本身作業的控制手段(控制器)。由電腦構成的每個控制手段包含:中央處理裝置(CPU),依據控制程式執行演算處理;唯讀記憶體(ROM),儲存控制程式等;以及可讀寫的隨機存取記憶體(RAM),儲存演算結果等。
較佳地,晶圓生成裝置2進一步具備控制單元162,電性連接上述每個控制手段。在本實施方式中,如圖1所示,控制單元162配置為隔著搬送單元12的第二搬送單元130而面對晶棒研削單元4。由電腦構成的每個控制單元162包含:中央處理裝置(CPU),依據控制程式執行演算處理;唯讀記憶體(ROM),儲存控制程式等;以及可讀寫的隨機存取記憶體(RAM),儲存演算結果等。接著控制單元162在晶棒研削單元4、晶棒清洗單元46、雷射照射單元6、晶圓剝離單元8、晶圓研削單元114、晶圓清洗單元116、搬送單元12的第一搬送單元128以及第二搬送單元130中,向上述每個控制手段輸出關於實施作業內容的控制信號。在如上的本實施方法中,除了控制單元162之外的每個單元與控制單元162電性地連接,但由於每個單元是獨立地構成,可以對應使用者的希望而適當地變更每個單元的數量。
圖11(a)和11(b)示出了可經由晶圓生成裝置2進行加工的單晶SiC晶棒170。單晶SiC晶棒170整體由六方單晶SiC形成為圓柱形狀,具有:圓形的第一面172;圓形的第二面174,與第一面172為相反側;外周面176,位在第一面172以及第二面174之間;從第一面172至第二面174的c軸(<0001>方向);以及c面,與c軸正交({0001}面)。在單晶SiC晶棒170中,c軸相對於第一面172的垂直線178傾斜,並且在c面與第一面172之間形成偏離角α(例如,α= 1、3、6度)。形成偏離角α的方向由圖11(a)和11(b)的箭頭A表示。此外,在單晶SiC晶棒170的外周面176上,形成了表示晶體方向的矩形的第一定向平面180和第二定向平面182。第一定向平面180與形成偏離角α的方向A平行,並且第二定向平面182與形成偏離角α的方向A正交。如圖11(b)所示,從上方來看,第二定向平面182的長度L2也比第一定向平面180的長度L1(L2 <L1)短。另外,可透過晶圓生成裝置2進行加工的單晶SiC晶棒並不限於上述單晶SiC晶棒170,比如,可以是c軸相對於第一面的垂直線沒有傾斜,c面與第一面的偏離角為0度(即,第一面的垂直線與c軸對齊)的單晶SiC晶棒,或者可以是由GaN(氮化鎵)等的除了單晶SiC以外的材料形成的單晶GaN晶棒。
透過晶圓生成裝置2由單晶SiC晶棒170生成晶圓時,首先,準備多個單晶SiC晶棒170,如圖12(a)和12(b)所示,實施基材安裝步驟,透過適當的黏著劑使圓板狀的基材184安裝在準備好的每個單晶SiC晶棒170的端面(在本實施方式中為第二面174)上。實施基材安裝步驟是為了透過各單元的吸附卡盤(第一保持台14的吸附卡盤22等)以預定的吸引力吸附並且保持形成有第一定向平面180以及第二定向平面182的單晶SiC晶棒170。基材184的直徑也略大於單晶SiC晶棒170的直徑,並且,也略大於每個單元的吸附卡盤的直徑。然後,將基材184朝向下方並且把單晶SiC晶棒170放置在吸附卡盤上時,由於吸附卡盤被基材184覆蓋,當使連接至吸附卡盤的吸引手段作動時,透過吸附卡盤以規定的吸引力吸附基材184,故可以藉此利用吸附卡盤保持形成有第一定向平面180以及第二定向平面182的單晶SiC晶棒170。另外,單晶SiC晶棒的直徑也大於吸附卡盤,當放置在吸附卡盤上時,在吸附卡盤的整個上表面被單晶SiC晶棒覆蓋的情況下,由於經由吸附卡盤吸附時由於空氣沒有從吸附卡盤的露出部分被吸入,透過吸附卡盤以預定的吸引力可以吸附單晶SiC晶棒,所以也可以不實施基材安裝步驟。
在實施基材安裝步驟之後,使基材184朝向下方,在晶棒卡匣126容納安裝有基材184的多個單晶SiC晶棒170,晶棒卡匣126裝設於晶棒卡匣台124的上表面,同時,實施準備步驟,將空的晶圓卡匣120裝設於晶圓卡匣台118的各別的上表面上。
在實施準備步驟之後,使用控制單元162的輸入手段(未圖示)將容納於晶棒卡匣126的單晶SiC晶棒170的種類輸入至控制單元162,同時,實施輸入加工開始指令的輸入步驟。當實施輸入步驟時,對應輸入的加工條件的加工指示信號從控制單元162輸出至每個單元的控制手段,同時,開始經由晶圓生成裝置2的加工。
在經由晶圓生成裝置2的加工中,首先,利用搬送單元12實施第一晶棒搬送步驟,將單晶SiC晶棒170從晶棒容納單元122搬送至雷射照射單元6。由於單晶SiC晶棒170的端面(第一面172以及第二面174)一般會被平坦化至不妨礙後述的剝離層形成步驟的雷射光線入射的程度,在本實施方式中,將說明在第一晶棒搬送步驟中將單晶SiC晶棒170從晶棒容納單元122搬送至雷射照射單元6的示例。在第一晶棒搬送步驟中,首先,在可以利用第一搬送單元128的多關節臂140將容納在晶棒卡匣126的單晶SiC晶棒170搬出的位置(例如,在X軸方向上晶棒卡匣126與可動塊體134對齊的位置)上,利用第一搬送單元128的X軸方向移動手段適當地調整可動塊體134的位置。接著,使多關節臂140驅動,使形成有吸引孔142a的吸附片142的單面密接於容納在晶棒卡匣126的單晶SiC晶棒170的基材184。接著,使連接至吸附片142的吸引手段作動,並且在吸附片142上生成吸引力,從基材184一側利用吸附片142使單晶SiC晶棒170吸附並且保持。接著,利用多關節臂140移動透過基材184保持單晶SiC晶棒170的吸附片142,從晶棒卡匣126搬出單晶SiC晶棒170。接著,在第一搬送單元128與第二搬送單元130之間可以運送單晶SiC晶棒170的位置(例如,在X軸方向上第一搬送單元128的可動塊體134與第二搬送單元130對齊的位置)上,利用第一搬送單元128的X軸方向移動手段使可動塊體134移動。此時,第二搬送單元130的可動塊體146定位於可以在第一搬送單元128與第二搬送單元130之間運送單晶SiC晶棒170的位置(例如,第二搬送單元130的導引機構144的端部)上。接著,透過使第一搬送單元128的多關節臂140驅動,同時,使第二搬送單元130的多關節臂152驅動,從外周面176利用第一把持構件156使單晶SiC晶棒170把持。接著,使連接於第一搬送單元128的吸附片142之吸引手段的作動停止,並且解除第一搬送單元128的吸附片142的吸引力。藉此,將單晶SiC晶棒170從第一搬送單元128運送至第二搬送單元130。接著,在第二搬送單元130與雷射照射單元6之間可以運送單晶SiC晶棒170的位置(例如,在Y軸方向上第二搬送單元130的可動塊體146與雷射照射單元6對齊的位置)上,利用第二搬送單元130的Y軸方向移動手段使可動塊體146移動。接著,使第二搬送單元130的多關節臂152驅動,如圖13所示,使基材184接觸雷射照射單元6的第二保持台60的上表面。此時,第二保持台60定位於用於裝卸單晶SiC晶棒的晶棒裝卸位置(圖5所示的位置)。然後,解除經由第一把持構件156的把持,將單晶SiC晶棒170放置在雷射照射單元6的第二保持台60的上表面上。如上所述,將單晶SiC晶棒170從晶棒容納單元122搬送至雷射照射單元6。
在實施第一晶棒搬送步驟之後,利用雷射照射單元6實施剝離層形成步驟,剝離層形成步驟是利用雷射照射單元6的第二保持台60保持單晶SiC晶棒170,同時,將對單晶SiC 晶棒170具有穿透性的波長的雷射光線的聚光點,定位在相當於應從保持於第二保持台60之單晶SiC晶棒170的上表面生成的SiC晶圓的厚度之深度處,並且向單晶SiC晶棒170照射雷射光線而形成剝離層。在剝離層形成步驟中,首先,使連接至第二保持台60的吸附卡盤66的吸引手段作動,並且在吸附卡盤66的上表面上生成吸引力,從基材184一側利用第二保持台60使單晶SiC晶棒170吸附並且保持。接著,利用X軸方向移動手段使第二保持台60向X軸方向移動,同時,利用Y軸方向移動手段使Y軸方向可動構件向Y軸方向移動,將單晶SiC晶棒170定位在對準手段76的下方。接著,利用對準手段76從單晶SiC晶棒170的上方對單晶SiC晶棒170進行攝像。接著,根據利用對準手段76所攝像到的單晶SiC晶棒170的影像,利用第二保持台用馬達以及X軸方向移動手段使第二保持台60旋轉以及移動,同時,透過利用Y軸方向移動手段使Y軸方向可動構件移動,將單晶SiC晶棒170的方向調整為預定的方向,同時,調整單晶SiC晶棒170與聚光器74的XY平面的位置。在將單晶SiC晶棒170的方向調整為預定的方向時,如圖14(a)所示,透過使第一定向平面180在Y軸方向上對齊,同時,使第二定位平面182在X軸方向上對齊,而形成偏離角α的方向A在Y方向上對齊,同時,與形成偏離角α的方向A正交的方向在X方向上對齊。接著,利用聚光點位置調整手段使聚光器74向Z軸方向移動,如圖14(b)所示,從單晶SiC晶棒170的上表面(本實施方式中的第一面172)將聚光點FP定位於相當於應生成SiC晶圓的厚度之深度處。接著,透過利用X軸方向移動手段使第二保持台60移動,在對齊於與形成有偏離角α的方向正交的方向之X軸方向上,一邊針對聚光點FP以預定的進給速度使單晶SiC晶棒170相對地移動,一邊進行剝離層形成加工,將對單晶SiC晶棒170具有穿透性的波長的脈衝雷射光線LB從聚光器74向單晶SiC晶棒170照射。
進行剝離層形成加工時,如圖15(a)和15(b)所示,透過脈衝雷射光線LB的照射,SiC分離成Si(矽)和C(碳),接著被照射的脈衝雷射光線LB被之前形成的C吸收,進而形成透過SiC連鎖地分離成Si和C而形成的直線狀的改質層186,以及沿著c面從改質層186向改質層186的兩側擴散的裂痕188。然後,在剝離層形成步驟中,一邊針對聚光點FP將單晶SiC晶棒170向X軸方向相對地加工進給,使得相鄰的脈衝雷射光線LB的光點在形成有改質層186的深度處彼此重疊,一邊對單晶SiC晶棒170照射脈衝雷射光線LB,使脈衝雷射光線再度向分離成Si和C的改質層186照射。為了使相鄰的光點彼此重疊,需要是由脈衝雷射光線LB的重複頻率F、聚光點FP的進給速度V、以及光點直徑D所規定的G=(V/F)-D是G<0此外,相鄰光點的重疊率由| G |/ D規定。
若參照圖14(a)和14(b)以及圖15(a)和15(b)繼續說明,在剝離層形成步驟中,透過繼續進行剝離層形成加工,利用Y軸方向移動手段使Y軸方向可動構件移動,在對齊於形成有偏離角α的方向A的Y軸方向上,針對單晶SiC晶棒170相對地以預定分度量Li分度進給聚光點FP。接著,透過在剝離層形成步驟中彼此重複剝離層形成加工和分度進給,在形成有偏離角α的方向A上於預定分度量Li的間隔中,形成多個在沿著與形成有偏離角α的方向A正交的方向上延伸的直線狀的改質層186,同時,在形成有偏離角α的方向A上使相鄰的裂痕188和裂痕188於上下方向上重疊。藉此,在相當於應從單晶SiC晶棒170的上表面產生的SiC晶圓的厚度之深度處,可以形成剝離層190,用於從由多個改質層186和裂痕188構成的單晶SiC晶棒170剝離SiC晶圓。在形成剝離層190之後,在晶棒裝卸位置上透過X軸方向移動手段使第二保持台60移動,同時,使連接至吸附卡盤66的吸引手段的作動停止,並且解除吸附卡盤66的吸引力。另外,用於在單晶SiC晶棒170形成剝離層190的剝離層形成步驟,例如可以利用以下的加工條件實施。 脈衝雷射光線的波長 :1064nm 重複頻率 :80 kHz 平均輸出 :3.2W 脈衝寬度 :4 ns 聚光點直徑 :3μm 聚光透鏡的數值孔徑(NA) :0.43 聚光點的Z軸方向位置 :距單晶SiC晶棒的上表面300μm 第二保持台的進給速度 :120至260mm / s 分度量 :250-400μm
在實施剝離層形成步驟之後,利用搬送單元12的第二搬送單元130實施第二晶棒搬送步驟,從雷射照射單元6將形成有剝離層190的單晶SiC晶棒170搬送至晶圓剝離單元8。在第二晶棒搬送步驟中,首先在第二搬送單元130與雷射照射單元6之間,於可以運送單晶SiC晶棒170的位置上,利用第二搬送單元130的Y軸方向移動手段適當地調整可動塊體146的位置。接著,使第二搬送單元130的多關節臂152驅動,利用第一把持構件156從外周面176使定位於雷射照射單元6的晶棒裝卸位置上的單晶SiC晶棒170把持。接著,透過利用多關節臂152使把持單晶SiC晶棒170的第一把持構件156移動,同時,在第二搬送單元130與晶圓剝離單元8之間,利用Y軸方向移動手段使可動塊體146移動至可以運送單晶SiC晶棒170的位置(例如,在Y軸方向上可動塊體146與晶圓剝離單元8對齊的位置)上,使基材184接觸於晶圓剝離單元8的第三保持台80的上表面。此時,第三保持台80定位於用於裝卸單晶SiC晶棒170的晶棒裝卸位置(圖7所示的位置)。然後,解除經由第一把持構件156的單晶SiC晶棒170之把持,將單晶SiC晶棒170放置在第三保持台80的上表面。如此,將形成有剝離層190的單晶SiC晶棒170從雷射照射單元6搬送至晶圓剝離單元8。
在實施第二晶棒搬送步驟之後,利用晶圓剝離單元8實施晶圓剝離步驟,晶圓剝離步驟是利用第三保持台80保持形成有剝離層190的單晶SiC晶棒170,同時,對被保持於第三保持台80的單晶SiC晶棒170的上表面進行保持,並且從剝離層190剝離SiC晶圓。在晶圓剝離步驟中,首先,使連接至第三保持台80的吸附卡盤86的吸引手段作動,並且在吸附卡盤86的上表面上生成吸引力,從基材184一側利用第三保持台80使單晶SiC晶棒170吸附並且保持。接著,如圖16(a)所示,利用X軸方向移動手段使第三保持台80移動到液槽94的下方的晶圓剝離位置。接著,如圖16(b)所示,利用臂移動手段使臂92下降,使液槽94的側壁98的下端密接於第三保持台80的上表面。接著,如圖8所示,使氣壓缸108的活塞桿108b移動,使吸附片112的下表面密接於單晶SiC晶棒170的上表面(在本實施方式中為第一面172)。接著,使連接於吸附片112的吸引手段作動,並且在吸附片112的下表面生成吸引力,利用吸附片112從第一面172一側使單晶SiC晶棒170吸附且保持。接著,使連接至液體供給部100的液體供給手段作動,從液體供給部100向液體容納空間104供給液體106(例如,水),直到浸漬超音波振動生成構件110為止。接著,使超音波振動生成構件110作動,當對單晶SiC晶棒170施加超音波振動時,以剝離層190作為起點,可以剝離應從單晶SiC晶棒170生成的SiC晶圓192(參照圖17)。接著,利用臂移動手段使臂92上升,將液體106從液體容納空間104排出。從液體容納空間104排出的液體106通過形成在基台84的適當的排水口(未圖示),排出至晶圓剝離單元8的外部。然後,如圖17所示,使氣壓缸108的活塞桿108b下降,直到由單晶SiC晶棒170生成的SiC晶圓192也從液槽94的側壁98的下端向下方突出為止。另外,剝離了SiC晶圓192的單晶SiC晶棒170的剝離面170a以及SiC晶圓192的剝離面192a為凹凸,每個剝離面170a以及192a的凹凸的高度例如為100μm的程度。此外,剝離的SiC晶圓192的厚度例如為300μm的程度。在從單晶SiC晶棒170剝離SiC晶圓192之後,在晶棒裝卸位置上利用X軸方向移動手段使第三保持台80移動,同時,使連接至吸附卡盤86的吸引手段的作動停止,並且解除吸附卡盤86的吸引力。
在實施晶圓剝離步驟之後,利用第二搬送單元130實施第三晶棒搬送步驟,第三晶棒搬送步驟是從晶圓剝離單元8搬送剝離了SiC晶圓192的單晶SiC晶棒170至晶棒研削單元4,並且,利用第二搬送單元130實施第一晶圓搬送步驟,從晶圓剝離單元8搬送從單晶SiC晶棒170剝離的SiC晶圓192至晶圓研削單元114。雖然第三晶棒搬送步驟與第一晶圓搬送步驟不論何者都是利用第二搬送單元130實施,但先實施何者皆可。
在以下的說明中,首先,針對包含第三晶棒搬送步驟之對剝離了SiC晶圓192的單晶SiC晶棒170的所實施的每個步驟進行說明,接著,針對包含第一晶圓搬送步驟之對從單晶SiC晶棒170剝離的SiC晶圓192的所實施的每個步驟進行說明。
在第三晶棒搬送步驟中,首先,在第二搬送單元130與晶圓剝離單元8之間,於可以運送單晶SiC晶棒170的位置上,利用第二搬送單元130的Y軸方向移動手段適當地調整可動塊體146的位置。接著,使第二搬送單元130的多關節臂152驅動,利用第二把持構件160從外周面176使定位於晶圓剝離單元8的晶棒裝卸位置上的單晶SiC晶棒170把持。接著,透過利用多關節臂152使把持單晶SiC晶棒170的第二把持構件160移動,同時,在第二搬送單元130與晶棒研削單元4之間,利用Y軸方向移動手段使可動塊體146移動至可以運送單晶SiC晶棒170的位置(例如,在Y軸方向上可動塊體146與晶棒研削單元4對齊的位置)上,使基材184接觸於定位於晶棒裝卸位置的晶棒研削單元4的第一保持台14的上表面。然後,解除經由第二把持構件160的單晶SiC晶棒170之把持,將單晶SiC晶棒170放置在第一保持台14的上表面。如此,將剝離了晶圓192的單晶SiC晶棒170從晶圓剝離單元8搬送至晶棒研削單元4。另外,由於在第三晶棒搬送步驟中,利用第二把持構件160使單晶SiC晶棒170把持,是由於在晶圓剝離單元8中液體106附著在剝離了SiC晶圓192的單晶SiC晶棒170上,同時,剝離屑也附著著,因此透過在第三晶棒搬送步驟中使用第二把持構件160,其不同於用於將單晶SiC晶棒170搬送至雷射照射單元6的第一晶棒搬送步驟和將單晶SiC晶棒170從雷射照射單元6搬出的第二晶棒搬送步驟的第一把持構件156,是為了防止液體106或剝離屑附著於第一把持構件156,且為了在如後述所重複實施的第一晶棒搬送步驟以及第二晶棒搬送步驟中防止液體106或剝離屑混入至雷射照射單元6。
在實施第三晶棒搬送步驟之後,利用晶棒研削單元4實施晶棒研削步驟,晶棒研削步驟是利用第一保持台14保持剝離了SiC晶圓192的單晶SiC晶棒170,同時,研削並且平坦化保持於第一保持台14的單晶SiC晶棒170的上表面(剝離面170a)。若參照圖3說明,在晶棒研削步驟中,首先,使連接至第一保持台14的吸附卡盤22的吸引手段作動,並且在吸附卡盤22的上表面上生成吸引力,從基材184一側利用第一保持台14使單晶SiC晶棒170吸附並且保持。接著,利用旋轉台用馬達使旋轉台20旋轉,將保持單晶SiC晶棒170的第一保持台14定位於研削位置。接著,利用第一保持台用馬達使保持單晶SiC晶棒170的第一保持台14以從上方觀之為逆時針旋轉的預定旋轉速度(例如300rpm)旋轉。此外,利用主軸用馬達使主軸36以從上方觀之為逆時針旋轉的預定旋轉速度(例如,6000rpm)旋轉。接著,利用升降用馬達34使主軸外殼30下降,使研削磨石44接觸單晶SiC晶棒170的剝離面170a。在使研削磨石44接觸剝離面170a之後,透過升降用馬達34使主軸外殼30以預定的研削進給速度(例如,1.0μm/ s)下降。藉此,對剝離了SiC晶圓192的單晶SiC晶棒170的剝離面170a進行研削,可以將單晶SiC晶棒170的剝離面170a平坦化至不妨礙剝離層形成步驟的脈衝雷射光線LB的入射的程度。在平坦化單晶SiC晶棒170的剝離面170a之後,利用旋轉台用馬達使旋轉台20旋轉,將保持單晶SiC晶棒170的第一保持台14定位於晶棒裝卸位置,同時,使連接至吸附卡盤22的吸引手段的作動停止,並且解除吸附卡盤22的吸引力。另外,在研削並且平坦化單晶SiC晶棒170的剝離面170a時,使厚度測量器(未圖示)接觸單晶SiC晶棒170的剝離面170a,在利用厚度測量器檢測測量的單晶SiC晶棒170的厚度減少至預定量(例如,剝離面170a的凹凸高度的量的100μm)時,可以檢測到單晶SiC晶棒170的上表面已經平坦化。然後,在晶棒研削步驟中,研削單晶SiC晶棒170的剝離面170a時,在從研削水供給手段(未圖示)向研削區域供給研削水的過程中,供給給研削區域的研削水通過形成於基台18的適當的排水口排出至晶棒研削單元4的外部。
在實施晶棒研削步驟之後,利用第二搬送單元130實施第四晶棒搬送步驟,從晶棒研削單元4將上表面被平坦化的單晶SiC晶棒170搬送至晶棒清洗單元46。在第四晶棒搬送步驟中,首先,在第二搬送單元130與晶棒研削單元4之間,於可以運送單晶SiC晶棒170的位置上,利用第二搬送單元130的Y軸方向移動手段適當地調整可動塊體146的位置。接著,使第二搬送單元130的多關節臂152驅動,利用第二把持構件160從外周面176使定位於晶棒研削單元4的晶棒裝卸位置上的單晶SiC晶棒170把持。接著,透過利用多關節臂152使把持單晶SiC晶棒170的第二把持構件160移動,同時,在第二搬送單元130與晶棒清洗單元46之間,利用Y軸方向移動手段使可動塊體146移動至可以運送單晶SiC晶棒170的位置(例如,在Y軸方向上可動塊體146與晶棒清洗單元46對齊的位置)上,使基材184接觸於晶棒清洗單元46的卡盤台48的上表面。然後,解除經由第二把持構件160的單晶SiC晶棒170之把持,將單晶SiC晶棒170放置在卡盤台48的上表面。如此,將上表面被平坦化的單晶SiC晶棒170從晶棒研削單元4搬送至晶棒清洗單元46。另外,由於在第四晶棒搬送步驟中,利用第二把持構件160使單晶SiC晶棒170把持,是由於在晶棒研削單元4中研削屑以及研削水附著在上表面被平坦化的單晶SiC晶棒170上,因此透過在第四晶棒搬送步驟中使用第二把持構件160,其不同於用於將單晶SiC晶棒170搬送至雷射照射單元6的第一晶棒搬送步驟和將單晶SiC晶棒170從雷射照射單元6搬出的第二晶棒搬送步驟的第一把持構件156,是為了防止研削屑或研削水附著於第一把持構件156,且為了在如後述所重複實施的第一晶棒搬送步驟以及第二晶棒搬送步驟中防止研削屑或研削水混入至雷射照射單元6。
在實施第四晶棒搬送步驟之後,利用晶棒清洗單元46實施晶棒清洗步驟,清洗上表面被平坦化的單晶SiC晶棒170。在晶棒清洗步驟中,首先,使連接至卡盤台48的吸附卡盤56的吸引手段作動,並且在吸附卡盤56的上表面上生成吸引力,從基材184一側利用卡盤台48使單晶SiC晶棒170吸附並且保持。接著,利用卡盤台用馬達使卡盤台48旋轉。接著,將管線58連接至清洗水供給源,從管線58的噴射口58a向保持於卡盤台48的單晶SiC晶棒170噴射清洗水。藉此,可以去除附著於單晶SiC晶棒170得研削以及研削水等以清洗單晶SiC晶棒170,同時,可以利用經由卡盤台48旋轉的離心力從單晶SiC晶棒170去除清洗水。接著,將管線58連接至壓縮空氣源,從管線58的噴射口58a向保持於卡盤台48的單晶SiC晶棒170噴射乾燥空氣。藉此,可以從單晶SiC晶棒170去除經由卡盤台48旋轉的離心力而未能去除徹底的清洗水,並且使單晶SiC晶棒170乾燥。然後,在清洗單晶SiC晶棒170,同時使其乾燥之後,使連接至吸附卡盤56的吸引手段的作動停止,並且解除吸附卡盤56的吸引力。
在實施晶棒清洗步驟之後,利用第二搬送單元130實施第五晶棒搬送步驟,從晶棒清洗單元46將清洗過的單晶SiC晶棒170搬送至雷射照射單元6。在第五晶棒搬送步驟中,首先,在第二搬送單元130與晶棒清洗單元46之間,於可以運送單晶SiC晶棒170的位置上,利用第二搬送單元130的Y軸方向移動手段適當地調整可動塊體146的位置。接著,使第二搬送單元130的多關節臂152驅動,利用第一把持構件156從外周面176使單晶SiC晶棒170把持。接著,透過利用多關節臂152使把持單晶SiC晶棒170的第一把持構件156移動,同時,在第二搬送單元130與雷射照射單元6之間,利用Y軸方向移動手段使可動塊體146移動至可以運送單晶SiC晶棒170的位置上,使基材184接觸於雷射照射單元6的第二保持台60的上表面。此時,第二保持台60定位於用於裝卸單晶SiC晶棒的晶棒裝卸位置。然後,解除經由第一把持構件156的單晶SiC晶棒170之把持,將單晶SiC晶棒170放置在第二保持台60的上表面。如此,將清洗過的單晶SiC晶棒170從晶棒清洗單元46搬送至雷射照射單元6。另外,在第五晶棒搬送步驟中,利用第一把持構件156把持單晶SiC晶棒170,是由於在第三以及第四晶棒搬送步驟中會有液體106、剝離屑、研削水以及研削屑等附著於第二把持構件160的情況,因此透過在第五晶棒搬送步驟中使用不同於第二把持構件160的第一把持構件156,是為了防止液體106等混入至雷射照射單元6。
在實施第五晶棒搬送步驟之後,利用雷射照射單元6實施上述的剝離層形成步驟。然後,透過重覆實施在雷射照射單元6、晶圓剝離單元8、晶棒研削單元4、晶棒清洗單元46之間利用第二搬送單元130搬送單晶SiC晶棒170的第二到第五的晶棒搬送步驟、經由雷射照射單元6的剝離層形成步驟、經由晶圓剝離單元8的晶圓剝離步驟、經由晶棒研削單元4的晶棒研削步驟,及經由晶棒清洗單元46的晶棒清洗步驟,生成可以由單晶SiC晶棒170生成之數量的SiC晶圓192。在生成可以由單晶SiC晶棒170生成之數量的SiC晶片192之後,利用搬送單元12搬送略微殘留單晶SiC晶棒170的材料之基材184至適當的回收容器(未圖示)並且回收。另外,在第二到第五的晶棒搬送步驟中,在單晶SiC晶棒170的厚度變薄至利用第一把持構件156或第二把持構件160難以從外周面176把持單晶SiC晶棒170的情況下,也可以利用第一吸附片154或第二吸附片158吸附並且保持單晶SiC晶棒170。
以上,雖然以著眼1個單晶SiC晶棒170而說明在晶圓生成裝置2中對單晶SiC晶棒170實施的每個步驟,但在晶圓生成裝置2中,在實施從晶棒容納單元122搬送單晶SiC晶棒170至雷射照射單元6的第一晶棒搬送步驟之後,在適當的間隔上,重複實施第一晶棒搬送步驟,同時,透過並行第二到第五的晶棒搬送步驟、剝離層形成步驟、晶圓剝離步驟、晶棒研削步驟,及晶棒清洗步驟,並且對多個單晶SiC晶棒170重複實施,可以生成能夠由多個單晶SiC晶棒170生成之數量的SiC晶圓192。另外,如本實施方式的晶棒研削單元14,在一對第一保持台14安裝於旋轉台20的情況下,能夠在經由研削手段16研削單晶SiC晶棒170時,將下一個單晶SiC晶棒170搬送至定位於晶棒裝卸位置的第一保持台14,以提高效率。
接著,說明對由單晶SiC晶棒170剝離的SiC晶圓192所實施的每個步驟。在實施晶圓剝離步驟之後,利用第二搬送單元130實施第一晶圓搬送步驟,將由單晶SiC晶棒170剝離的SiC晶圓192從晶圓剝離單元8搬送至晶圓研削單元114。在第一晶圓搬送步驟中,首先,在可以利用第二搬送單元130的多關節臂152搬出由晶圓剝離單元8的吸附片112所吸附的SiC晶圓192(參照圖17)之位置上(例如,在Y軸方向上可動塊體146與晶圓剝離單元8對齊的位置),利用第二搬送單元130的Y軸方向移動手段調整可動塊體146的位置。接著,使多關節臂152驅動,使第二搬送單元130的第二吸附片158的單面(形成有吸引孔158a之側的面)密接於SiC晶圓192的剝離面192a。接著,使連接至晶圓剝離單元8的吸附片112之吸引手段的作動停止,並且解除吸附片112的吸引力,同時,使連接至第二搬送單元130的第二吸附片158之吸引手段作動,並且在第二吸附片158上生成吸引力,利用第二吸附片158從剝離面192a一側吸附並且保持SiC晶圓192。藉此,將SiC晶圓192從晶圓剝離單元8運送至第二搬送單元130。接著,透過使多關節臂152驅動,使第二吸附片158上下反轉,並且讓經由第二吸附片158吸附的剝離面192a朝向上方。接著,透過使多關節臂152驅動,使與SiC晶圓192的剝離面192a相反一側的面接觸於定位在晶圓研削單元114的晶圓裝卸位置(與晶棒研削單元4的晶棒裝卸位置相同的位置(圖2的近側所示位置))之第一保持台14的上表面。在本實施方式中,由於晶圓研削單元114被設置為相對於晶圓剝離單元8,雖然也可以不在第二搬送單元130與晶圓研削單元114之間,利用Y軸方向移動手段在可以運送SiC晶圓192的位置(例如,在Y軸方向上可動塊體146與晶圓研削單元114對齊的位置)上調整可動塊體146的位置,但在晶圓研削單元114未被設置為相對於晶圓剝離單元8的情況下,也可以利用Y軸方向移動手段適當地調整可動塊體146的位置。然後,使連接至第二吸附片158之吸引手段的作動停止,並且解除第二吸附片158的吸引力,以剝離面192a朝向上方的方式將SiC晶圓192放置在晶圓研削單元114的第一保持台14的上表面上。如此,將由單晶SiC晶棒170剝離的SiC晶圓192從晶圓剝離單元8搬送至晶圓研削單元114。另外,由於在第一晶圓搬送步驟中利用第二吸附片158使SiC晶圓192保持,會有在晶圓剝離單元8中由晶SiC晶棒170剝離的SiC晶圓192附著有液體160,也同時附著有剝離屑的情況,因此在第一晶圓搬送步驟中使用第二吸附片158,其不同於用於搬送由晶圓清洗單元116清洗過的SiC晶圓192時之第一吸附片154,是為了防止液體106或剝離屑附著至第一吸附片154,並且防止液體106或剝離屑再度附著至利用晶圓清洗單元116清洗過的SiC晶圓192。
在實施第一晶圓搬送步驟之後,利用晶圓研削單元114實施晶圓研削步驟,晶圓研削步驟是利用第一保持台14保持由單晶SiC晶棒170剝離的SiC晶圓192,同時,研削並且平坦化保持於第一保持台14之SiC晶棒192的剝離面192a。若參照圖18說明,在晶圓研削步驟中,首先,使連接至第一保持台14的吸附卡盤22的吸引手段作動,並且在吸附卡盤22的上表面上生成吸引力,從與剝離面192a相反側的面利用第一保持台14使SiC晶圓192吸附並且保持。另外,晶圓研削單元114的吸附卡盤22的整個上表面透過SiC晶圓192形成被覆蓋的尺寸,因此,晶圓研削單元114的第一保持台14可以吸附並且保持SiC晶圓192。接著,利用旋轉台用馬達使旋轉台20旋轉,將保持SiC晶圓192的第一保持台14定位於研削位置(與晶棒研削單元4的研削位置相同的位置(圖2的裡側所示位置))。接著,利用第一保持台用馬達使保持晶圓192的第一保持台14以從上方觀之為逆時針旋轉的預定旋轉速度(例如300rpm)旋轉。此外,利用主軸用馬達使主軸36以從上方觀之為逆時針旋轉的預定旋轉速度(例如,6000rpm)旋轉。接著,利用升降用馬達34使主軸外殼30下降,使研削磨石44接觸SiC晶圓192的剝離面192a。在使削磨石44接觸剝離面192a之後,透過升降用馬達34以預定的研削進給速度(例如,1.0μm/ s)使主軸外殼30下降。藉此,可以研削並且平坦化由單晶SiC晶棒170剝離的SiC晶圓192的剝離面192a。在平坦化SiC晶圓192的剝離面192a之後,利用旋轉台用馬達使旋轉台20旋轉,將保持SiC晶圓192的第一保持台14定位於晶圓裝卸位置,同時,使連接至吸附卡盤22之吸引手段的作動停止,並且解除吸附卡盤22的吸引力。另外,在研削並且平坦化SiC晶圓192的剝離面192a時,使厚度測量器(未圖示)接觸SiC晶圓192的剝離面192a,在利用厚度測量器檢測測量的單晶SiC晶棒192的厚度減少至預定量(例如,剝離面192a的凹凸高度的量的100μm)時,可以檢測到SiC晶圓192的剝離面192a已經平坦化。然後,在晶圓研削步驟中,研削SiC晶圓192的剝離面192a時,在從研削水供給手段(未圖示)向研削區域供給研削水的過程中,供給給研削區域的研削水通過形成於基台18的適當的排水口排出至晶圓研削單元114的外部。
在實施晶圓研削步驟之後,利用第二搬送單元130實施第二晶圓搬送步驟,從晶圓研削單元114將剝離面192a被平坦化的SiC晶圓192搬送至晶圓清洗單元116。在第二晶圓搬送步驟中,首先,在第二搬送單元130與晶圓研削單元114之間,於可以運送SiC晶圓192的位置上,利用第二搬送單元130的Y軸方向移動手段適當地調整可動塊體146的位置。接著,使多關節臂152驅動,使第二搬送單元130的第二吸附片158的單面(形成有吸引孔158a之側的面)密接於SiC晶圓192的剝離面192a。接著,使連接至第二吸附片158之吸引手段作動,並且在第二吸附片158生成吸引力,利用第二吸附片158從剝離面192a一側使SiC晶圓192吸附且保持。接著,透過利用多關節臂152使吸附SiC晶圓192的第二吸附片158移動,同時,在第二搬送單元130與晶圓清洗單元116之間,利用Y軸方向移動手段使可動塊體146移動至可以運送SiC晶圓192的位置(例如,在Y軸方向上可動塊體146與晶圓清洗單元116對齊的位置)上,使與SiC晶圓192的剝離面192a相反側的面接觸於晶圓清洗單元116的卡盤台48的上表面。然後,使連接至第二吸附片158之吸引手段的作動停止,並且解除第二吸附片158的吸引力,以剝離面192a朝向上方的方式將SiC晶圓192放置在晶圓清洗單元116的卡盤台48的上表面上。如此,將剝離面192a被平坦化的SiC晶圓192從晶圓研削單元114搬送至晶圓清洗單元116。另外,由於在第二晶圓搬送步驟中利用第二吸附片158使SiC晶圓192保持,是在晶圓研削單元114中研削屑以及研削水附著於剝離面192a被平坦化的SiC晶圓192,因此透過在第二晶圓搬送步驟中使用第二吸附片158,其不同於用於搬送由晶圓清洗單元116清洗後的SiC晶圓192時之第一吸附片154,是為了防止研削屑以及研削水附著至第一吸附片154,並且防止研削屑以及研削水再度附著至利用晶圓清洗單元116清洗後的SiC晶圓192。
在實施第二晶圓搬送步驟之後,利用晶圓清洗單元116實施晶圓清洗步驟,清洗剝離面192a被平坦化的SiC晶圓192。在晶圓清洗步驟中,首先,使連接至卡盤台48之吸附卡盤56的吸引手段作動,並且在吸附卡盤56的上表面上生成吸引力,利用卡盤台48從與剝離面192a相反側的面使SiC晶圓192吸附並且保持。接著,利用卡盤台用馬達使卡盤台48旋轉。接著,將管線58連接至清洗水供給源,從管線58的噴射口58a向保持於卡盤台48的SiC晶圓192噴射清洗水。藉此,可以去除附著於SiC晶圓192的研削屑以及研削水等以清洗SiC晶圓192,同時,可以利用經由卡盤台48旋轉的離心力從SiC晶圓192去除清洗水。接著,將管線58連接至壓縮空氣源,從管線58的噴射口58a向保持於卡盤台48的SiC晶圓192噴射乾燥空氣。藉此,可以從SiC晶圓192去除經由卡盤台48旋轉的離心力而未能去除徹底的清洗水,並且使SiC晶圓192乾燥。然後,在清洗SiC晶圓192,同時使其乾燥之後,使連接至吸附卡盤56之吸引手段的作動停止,並且解除吸附卡盤56的吸引力。
在實施晶圓清洗步驟之後,利用搬送單元12的第一搬送單元128以及第二搬送單元130實施第三晶圓搬送步驟,從晶圓清洗單元116搬送清洗過的SiC晶圓192至晶圓容納單元10進行容納。在第三晶圓搬送步驟中,首先,在第二搬送單元130與晶圓清洗單元116之間,於可以運送SiC晶圓192的位置上,利用第二搬送單元130的Y軸方向移動手段適當地調整可動塊體146的位置。接著,使多關節臂152驅動,使第二搬送單元130的第一吸附片154的單面(形成有吸引孔154a之側的面)密接於SiC晶圓192的剝離面192a。接著,使連接至第一吸附片154之吸引手段作動,並且在第一吸附片154生成吸引力,利用第一吸附片154從剝離面192a一側使SiC晶圓192吸附且保持。接著,利用多關節臂152使吸附SiC晶圓192的第一吸附片154移動,同時,在第一搬送單元128與第二搬送單元130之間,利用第二搬送單元130的Y軸方向移動手段使可動塊體146移動至可以運送SiC晶圓192的位置。此時,第一搬送單元128的可動塊體134定位於可以在第一搬送單元128與第二搬送單元130之間運送SiC晶圓192的位置上。接著,透過使第一搬送單元128的多關節臂140驅動,同時使第二搬送單元130的多關節臂152驅動,使第一搬送單元128的吸附片142的單面(形成有吸引孔142a之側的面)密接於與SiC晶圓192的剝離面192a相反側的面。接著,使連接至第二搬送單元130的第一吸附片154之吸引手段的作動停止,並且解除第二搬送單元130的第一吸附片154的吸引力,同時使連接至第一搬送單元128的吸附片142之吸引手段作動,並且在吸附片142上生成吸引力,利用吸附片142從與剝離面192a相反側的面吸附並且保持SiC晶圓192。藉此,將SiC晶圓192從第二搬送單元130運送至第一搬送單元128。接著,在可以將SiC晶圓192搬送至晶圓容納單元10的任意的晶圓卡匣120之位置(例如,在X軸方向上任意的晶圓卡匣120和可動塊體134對齊的位置)上,利用第一搬送單元128的X軸方向移動手段適當地調整可動塊體134的位置。接著,使第一搬送單元128的多關節臂140驅動,將SiC晶圓192搬入至任意的晶圓卡匣120,同時使連接至吸附片142之吸引手段的作動停止,並且解除吸附片142的吸引力。如此,將清洗過的SiC晶圓192從晶圓清洗單元116搬送至晶圓容納單元10進行容納。
以上,雖然以著眼1片SiC晶圓192而說明晶圓生成裝置2中對由單晶SiC晶棒170剝離的SiC晶圓192實施的每個步驟,但透過在晶圓生成裝置2中,在實施從晶圓剝離單元8搬送由單晶SiC晶棒170剝離的SiC晶圓192至晶圓研削單元114的第一晶圓搬送步驟之後,在適當的間隔上,重複實施第一晶圓搬送步驟,同時透過並行晶圓研削步驟、第二晶圓搬送步驟、晶圓清洗步驟,及第三晶圓搬送步驟,對多個SiC晶圓192實施,除了可以平坦化以及清洗由單晶SiC晶棒170剝離的SiC晶圓192,還可以依序容納至晶圓容納單元10。另外,如本實施方式的晶圓研削單元114,在一對第一保持台14安裝於旋轉台20的情況下,能夠在由研削手段16研削單晶SiC晶棒192時,將下一個SiC晶圓192搬送至定位於晶圓裝卸位置的第一保持台14,以提高效率。
如上所述,在本實施方式中,由於至少是下述構件構成:晶棒研削單元4,其至少由保持單晶SiC晶棒170之第一保持台14,以及研削並且平坦化保持於該第一保持台14的單晶SiC晶棒170的上表面之研削手段16所構成;雷射照射單元6,其至少由保持單晶SiC晶棒170之第二保持台60,以及雷射照射手段62所構成,其中雷射照射手段62將對單晶SiC晶棒170具有穿透性的波長的脈衝雷射光線LB的聚光點FP,定位在相當於應從保持於該第二保持台60之單晶SiC晶棒170的上表面生成的SiC晶圓192的厚度之深度處,並且向單晶SiC晶棒170照射雷射光線而形成剝離層190;晶圓剝離單元8,至少由保持單晶SiC晶棒170之第三保持台80,以及保持被保持在第三保持台80上的單晶SiC晶棒170的上表面,並且從剝離層190將SiC晶圓192剝離之晶圓剝離手段82所構成;晶圓容納單元10,容納被剝離的SiC晶圓192;以及搬送單元12,在晶棒研削單元4、雷射照射單元6以及晶圓剝離單元8之間搬送單晶SiC晶棒170,所以可以自動地進行由單晶SiC晶棒170生成SiC晶圓192之一系列的作業,因此提高生產效率。
在本實施方式中,因為包含容納單晶SiC晶棒170的晶棒容納單元122,搬送單元12從晶棒容納單元122搬送單晶SiC晶棒170至雷射照射單元6,透過在晶棒容納單元122容納單晶SiC晶棒170並且使晶圓生成裝置2運作,可以自動化從晶棒容納單元12搬送單晶SiC晶棒170至雷射照射單元6的步驟。
然後,在本實施方式中,因為包含清洗單晶SiC晶棒170的晶棒清洗單元46,搬送單元12從晶棒研削單元4搬送單晶SiC晶棒170至晶棒清洗單元46,同時從晶棒清洗單元46搬送單晶SiC晶棒170至雷射照射單元6,可以清洗由晶棒研削單元4實施晶棒研削步驟的單晶SiC晶棒170。
此外,在本實施方式中,因為每個單元為獨立構成,可以依據材料、尺寸等的單晶SiC晶棒的條件或使用者的期望,變更每個單元的數量。例如,透過晶圓生成裝置2具備多個的每個單元,可以並行且實施相同的步驟,並且使每單位時間的晶圓生成數量增加。然後,在晶圓生成裝置2中,相較於在較短時間內可實施步驟的單元之台數,透過多準備實施步驟較花時間的單元之台數,更能抑制步驟進行的停滯,進而提高生產效率。另一方面,在本實施方式中,雖然說明分別設置晶棒清洗單元46和晶圓清洗單元116各一台的例子,但可以透過晶棒清洗單元46和晶圓清洗單元116任一者,清洗單晶SiC晶棒170以及SiC晶圓192,從而節省一個清潔單元份量的空間。
然後,在本實施方式中,說明了在剝離層形成步驟中,使單晶SiC晶棒170針對聚光點FP在與形成有偏離角α的方向A正交的方向上相對地移動,並且在分度進給中使針對單晶SiC晶棒170的聚光點FP在形成有偏離角α的方向A上相對地移動之例子,但單晶SiC晶棒170對聚光點FP的相對移動方向可以不是與形成有偏離角α的A方向正交的方向,然後,分度進給中的聚光點FP對單晶SiC晶棒170的相對移動方向可以不是形成有偏離角α的方向A。然後,由於一般的單晶SiC晶棒的端面(第一面以及第二面)被平坦化至不妨礙剝離層形成步驟的脈衝雷射光線LB的入射,在本實施方式中,雖然說明了在第一晶棒搬送步驟中從晶棒容納單元122將單晶SiC晶棒170搬送至雷射照射單元6的例子,但在單晶SiC晶棒170的端面沒有平坦化至不妨礙剝離層形成步驟的脈衝雷射光線LB的入射的情況下,也可以在第一晶棒搬送步驟中從晶棒容納單元122將單晶SiC晶棒170搬送至晶棒研削單元4,並且從晶棒研削步驟開始進行對單晶SiC晶棒170重複實施的每個步驟。
2‧‧‧晶圓生成裝置4‧‧‧晶棒研削單元6‧‧‧雷射照射單元8‧‧‧晶圓剝離單元10‧‧‧晶圓容納單元12‧‧‧搬送單元14‧‧‧第一保持台16‧‧‧研削手段46‧‧‧晶棒清洗單元60‧‧‧第二保持台62‧‧‧雷射照射手段80‧‧‧第三保持台82‧‧‧晶圓剝離手段122‧‧‧晶棒容納單元170‧‧‧單晶SiC晶棒190‧‧‧剝離層192‧‧‧SiC晶圓LB‧‧‧脈衝雷射光線
圖1是根據本發明構成的晶圓生成裝置的立體圖。 圖2是圖1所示的晶棒研削單元的立體圖。 圖3是圖2所示的晶棒研削單元的主要部分的放大立體圖。 圖4是圖1所示的晶棒清洗單元的立體圖。 圖5是圖1所示的雷射照射單元的立體圖。 圖6是圖5所示的雷射照射手段的方塊圖。 圖7是圖1所示的晶圓剝離單元的立體圖。 圖8是圖6所示的晶圓剝離單元的主要部分的剖面圖。 圖9是圖1所示的晶圓容納單元,晶棒容納單元和輸送單元的立體圖。 圖10是圖9所示的第一、第二把持構件的放大俯視圖。 圖11是(a)單晶SiC晶棒的前視圖,圖11(b)單晶SiC晶棒的俯視圖。 圖12(a)是單晶SiC晶棒和基板的立體圖,圖12(b)是表示將基板安裝在單晶SiC晶棒上的狀態的立體圖。 圖13是示出單晶SiC晶棒被搬送到雷射照射單元的狀態的立體圖。 圖14(a)是表示實施剝離層形成步驟的狀態的立體圖,圖14(b)是表示實施剝離層形成步驟的狀態的前視圖。 圖15(a)是形成有剝離層的單晶SiC晶棒的俯視圖,圖15(b)是在圖15(a)的B-B線剖面圖。 圖16(a)是表示液槽位於晶圓剝離單元的第三保持台的上方的狀態的立體圖,圖16(b)表示液槽的下表面與保持台的上表面接觸的狀態之立體圖。 圖17是表示透過晶圓剝離單元從單晶SiC晶棒剝離了晶圓的狀態之立體圖。 圖18是表示實施晶圓研削步驟的狀態之立體圖。
4‧‧‧晶棒研削單元
6‧‧‧雷射照射單元
8‧‧‧晶圓剝離單元
10‧‧‧晶圓容納單元
12‧‧‧搬送單元
14‧‧‧第一保持台
16‧‧‧研削手段
18‧‧‧基台
20‧‧‧旋轉台
22‧‧‧吸附卡盤
24‧‧‧支撐框架
26‧‧‧支柱
28‧‧‧樑
30‧‧‧主軸外殼
32‧‧‧連接片
34‧‧‧升降用馬達
38‧‧‧輪架
42‧‧‧研削輪
44‧‧‧研削磨石
46‧‧‧晶棒清洗單元
48‧‧‧卡盤台
50‧‧‧噴射手段
52‧‧‧旋轉軸
54‧‧‧外殼
56‧‧‧吸附卡盤
58‧‧‧管線
60‧‧‧第二保持台
62‧‧‧雷射照射手段
64‧‧‧基台
64a‧‧‧裝設凹部
66‧‧‧吸附卡盤
68‧‧‧支撐框架
70‧‧‧殼體
74‧‧‧聚光器
76‧‧‧對準手段
80‧‧‧第三保持台
84‧‧‧基台
84a‧‧‧裝設凹部
86‧‧‧吸附卡盤
88‧‧‧支撐框架
90‧‧‧殼體
94‧‧‧液槽
100‧‧‧液體供給部
108‧‧‧氣壓缸
114‧‧‧晶圓研削單元
116‧‧‧晶圓清洗單元
118‧‧‧晶圓卡匣台
120‧‧‧晶圓卡匣
122‧‧‧晶棒容納單元
124‧‧‧晶棒卡匣台
126‧‧‧晶棒卡匣
128‧‧‧第一搬送單元
130‧‧‧第二搬送單元
132‧‧‧導引機構
134‧‧‧可動塊體
136‧‧‧端部導引構件
138‧‧‧中間部導引構件
140‧‧‧多關節臂
142‧‧‧吸附片
162‧‧‧控制單元

Claims (3)

  1. 一種晶圓生成裝置,由單晶SiC晶棒生成SiC晶圓,具備:晶棒研削單元,包含:第一保持台,保持單晶SiC晶棒;以及研削手段,研削並且平坦化保持於該第一保持台的單晶SiC晶棒的上表面;雷射照射單元,包含:第二保持台,保持單晶SiC晶棒;雷射照射手段,將對單晶SiC晶棒具有穿透性的波長的雷射光線的聚光點,定位在相當於應從保持於該第二保持台之單晶SiC晶棒的上表面生成的SiC晶圓的厚度之深度處,並且向單晶SiC晶棒照射雷射光線而形成剝離層;晶圓剝離單元,包含:圓形的第三保持台,保持單晶SiC晶棒;晶圓剝離手段,保持被保持於該第三保持台上的單晶SiC晶棒的上表面,並且從剝離層將SiC晶圓剝離;晶圓容納單元,容納被剝離的SiC晶圓;以及搬送單元,在該晶棒研削單元、該雷射照射單元以及該晶圓剝離單元之間搬送單晶SiC晶棒,該晶圓剝離手段包含:臂;臂移動手段,使該臂升降;液槽,固定在該臂的前端部並與該第三保持台協同且容納液體;吸附片,相對於該液槽升降自如且吸附並保持被保持於該第三保持台的單晶SiC晶棒的上表面;氣壓缸,使該吸附片相對於該液槽升降;以及超音波振動生成構件,向利用該吸附片吸附的單晶SiC晶棒施加超音波振動,該液槽具有圓形的頂面壁和從該頂面壁的周緣垂下的圓筒狀的側壁,該液槽的下端側是開放的,該側壁的外徑形成為等於或小於該第三保持台的直徑,該晶圓剝離手段透過該臂移動手段下降該臂,使該液槽的該側壁的下端密接於保持單晶SiC晶棒之該第三保持台的上表面,藉此由該第三保持台的上表面以及該液槽的內表面之間定義液體容納空間,並藉由該氣壓缸使該吸附片下降,利用該吸附片吸附並保持被保持於該第三保持台的該單晶SiC晶棒的上表面,在將液體容納於該液體容納空間並使單晶SiC晶棒浸漬於液體中的狀態下,透過該超音波振動生成構件向單晶SiC晶棒施加超音波振動,藉此從剝離層剝離SiC晶圓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓生成裝置,進一步具備晶棒容納單元,容納單晶SiC晶棒,其中該搬送單元從該晶棒容納單元將單晶SiC晶棒搬送至該雷射照射單元。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓生成裝置,進一步具備晶棒清洗單元,清洗單晶SiC晶棒,其中,該搬送單元從該研削單元將單晶SiC晶棒搬送至該晶棒清洗單元,同時從該晶棒清洗單元將單晶SiC晶棒搬送至該雷射照射單元。
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