CN115971643A - 单晶硅基板的制造方法 - Google Patents

单晶硅基板的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115971643A
CN115971643A CN202211225783.4A CN202211225783A CN115971643A CN 115971643 A CN115971643 A CN 115971643A CN 202211225783 A CN202211225783 A CN 202211225783A CN 115971643 A CN115971643 A CN 115971643A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ingot
axis direction
laser beam
peeling layer
irradiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211225783.4A
Other languages
English (en)
Inventor
伊贺勇人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Disco Corp
Original Assignee
Disco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Disco Corp filed Critical Disco Corp
Publication of CN115971643A publication Critical patent/CN115971643A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/57—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece the laser beam entering a face of the workpiece from which it is transmitted through the workpiece material to work on a different workpiece face, e.g. for effecting removal, fusion splicing, modifying or reforming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0005—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing
    • B28D5/0011—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing with preliminary treatment, e.g. weakening by scoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/42—Printed circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明提供单晶硅基板的制造方法，该方法的生产率高。在利用透过单晶硅的波长的激光束在由单晶硅构成的被加工物(锭、裸晶片或器件晶片等)的内部形成了剥离层之后，以该剥离层为起点而从被加工物分离基板。由此，与使用线切割机从被加工物制造基板的情况相比，能够提高单晶硅基板的生产率。

Description

单晶硅基板的制造方法
技术领域
本发明涉及从由单晶硅构成的被加工物制造基板的单晶硅基板的制造方法，该单晶硅按照晶面{100}所包含的特定的晶面在正面和背面上分别露出的方式制造。
背景技术
半导体器件的芯片通常使用圆盘状的单晶硅基板(以下也简称为“基板”)来制造。该基板例如使用线切割机从由圆柱状的单晶硅构成的锭(以下也简称为“锭”)切出(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平9-262826号公报
使用线切割机从锭切出基板时的切削余量为300μm左右，是比较大的。另外，在这样切出的基板的正面上形成有微细的凹凸，并且该基板整体上弯曲(在基板上产生翘曲)。因此，在该基板中，需要对其正面实施研磨、蚀刻和/或抛光而使正面平坦化。
在该情况下，最终用作基板的单晶硅的原材料量是锭整体的原材料量的2/3左右。即，锭整体的原材料量的1/3左右在从锭切出基板以及基板的平坦化时被废弃。因此，在这样使用线切割机制造基板的情况下，生产率降低。
发明内容
鉴于该点，本发明的目的在于提供生产率高的单晶硅基板的制造方法。
根据本发明，提供单晶硅基板的制造方法，从由单晶硅构成的被加工物制造基板，该单晶硅按照晶面{100}所包含的特定的晶面在正面和背面上分别露出的方式制造，其中，该单晶硅基板的制造方法包含如下的步骤：剥离层形成步骤，在将通过使透过该单晶硅的波长的激光束会聚而形成的聚光点定位于该被加工物的内部的状态下，沿着与该特定的晶面平行且与晶向＜100＞所包含的特定的晶向所成的角为5°以下的第1方向，使该聚光点和该被加工物相对地移动，由此在该被加工物的内部的沿着该第1方向的直线状的区域形成剥离层；分度进给步骤，沿着与该特定的晶面平行且与该第1方向垂直的方向即第2方向，使通过使该激光束会聚而形成该聚光点的位置和该被加工物相对地移动；以及分离步骤，在重复实施了该剥离层形成步骤和该分度进给步骤之后，以该剥离层为起点而从该被加工物分离该基板，在该剥离层形成步骤中，按照该聚光点从该被加工物的内侧朝向外侧而移动的方式使该聚光点和该被加工物相对地移动。
在本发明中，在利用透过单晶硅的波长的激光束在由单晶硅构成的被加工物的内部形成了剥离层之后，以该剥离层为起点而从被加工物分离基板。由此，与使用线切割机从被加工物制造基板的情况相比，能够提高单晶硅基板的生产率。
附图说明
图1是示意性示出锭的一例的立体图。
图2是示意性示出锭的一例的俯视图。
图3是示意性示出单晶硅基板的制造方法的一例的流程图。
图4是示意性示出激光加工装置的一例的图。
图5的(A)是示意性示出对锭进行保持的保持工作台的俯视图，图5的(B)是示意性示出定位于第1照射开始位置的照射头的俯视图。
图6的(A)是示意性示出由从第1照射开始位置向-X轴方向移动的照射头照射激光束的锭的与X轴方向和Z轴方向平行的剖面区域的局部剖视侧视图，图6的(B)是示意性示出由从第1照射开始位置向-X轴方向移动的照射头照射激光束的锭的与Y轴方向和Z轴方向平行的剖面区域的剖视图。
图7的(A)是示意性示出定位于第1照射结束位置的照射头的局部剖视侧视图，图7的(B)是示意性示出向第1照射开始位置返回的照射头的局部剖视侧视图。
图8的(A)是示意性示出由从第1照射开始位置向+X轴方向移动的照射头照射激光束的锭的与X轴方向和Z轴方向平行的剖面区域的局部剖视侧视图，图8的(B)是示意性示出定位于第2照射结束位置的照射头的局部剖视侧视图。
图9的(A)是示意性示出定位于第2照射开始位置的照射头的俯视图，图9的(B)是示意性示出由从第2照射开始位置向-X轴方向移动的照射头照射激光束的锭的与X轴方向和Z轴方向平行的剖面区域的局部剖视侧视图。
图10的(A)是示意性示出由从第2照射开始位置向-X轴方向移动的照射头照射激光束之后的锭的与Y轴方向和Z轴方向平行的剖面区域的剖视图，图10的(B)是示意性示出定位于第4照射结束位置的照射头的局部剖视侧视图。
图11的(A)和图11的(B)分别示意性示出从锭分离基板的情况的一例的局部剖视侧视图。
图12示出对沿着分别不同的晶向的直线状的区域照射激光束时形成于由单晶硅构成的被加工物的内部的剥离层的宽度的曲线图。
图13的(A)和图13的(B)分别是示意性示出从锭分离基板的情况的其他例的局部剖视侧视图。
标号说明
2：激光加工装置；4：保持工作台；6：激光束照射单元；8：激光振荡器；10：衰减器；11：锭(11a：正面、11b：背面、11c：侧面)；12：空间光调制器；13：定向平面；14：反射镜；15：剥离层(15a：改质区域、15b：龟裂)；15-1、15-2：剥离层；16：照射头；17：基板；18：分离装置；20：保持工作台；22：分离单元；24：支承部件；26：基台；28：可动部件(28a：立设部、28b：楔部)；30：分离装置；32：保持工作台；34：分离单元；36：支承部件；38：吸引板。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是示意性示出锭的一例的立体图，图2是示意性示出锭的一例的俯视图。另外，在图1中，还示出在该锭所包含的平面中露出的单晶硅的晶面。另外，在图2中，还示出构成该锭的单晶硅的晶向。
图1和图2所示的锭11由圆柱状的单晶硅构成，单晶硅的晶面{100}所包含的特定的晶面(这里为了便于说明，记为晶面(100))在正面11a和背面11b上分别露出。即，该锭11由正面11a和背面11b各自的垂线(晶轴)沿着晶向[100]的圆柱状的单晶硅构成。
另外，锭11虽然按照晶面(100)在正面11a和背面11b上分别露出的方式制造，但是由于制造时的加工误差等，也可以是从晶面(100)略微倾斜的面在正面11a和背面11b上分别露出。具体而言，可以是与晶面(100)所成的角为1°以下的面在锭11的正面11a和背面11b上分别露出。即，锭11的晶轴可以沿着与晶向[100]所成的角为1°以下的方向。
另外，在锭11的侧面11c形成有定向平面13，从该定向平面13观察，锭11的中心C位于晶向＜110＞所包含的特定的晶向(这里为了便于说明，记为晶向[011])。即，在该定向平面13中，单晶硅的晶面(011)露出。
图3是示意性示出从作为被加工物的锭11制造基板的单晶硅基板的制造方法的一例的流程图。简而言之，在该方法中，使用激光加工装置在锭11的内部的整个区域中形成了剥离层之后，以该剥离层为起点而从锭11分离基板。
图4是示意性示出在锭11的内部形成剥离层时使用的激光加工装置的一例的图。另外，图4所示的+X轴方向和-X轴方向是相互平行的方向，在本说明书中，将两者统称为X轴方向。另外，图4所示的+Y轴方向和-Y轴方向是相互平行的方向，在本说明书中将两者统称为Y轴方向。
另外，X轴方向和Y轴方向是在水平面上相互垂直的方向。另外，图4所示的+Z轴方向和-Z轴方向是相互平行的方向，在本说明书中将两者统称为Z轴方向。另外，Z轴方向是与X轴方向和Y轴方向分别垂直的方向(铅垂方向)。另外，在图4中，用功能块示出激光加工装置的构成要素的一部分。
图4所示的激光加工装置2具有圆盘状的保持工作台4。该保持工作台4例如具有与X轴方向和Y轴方向平行的圆状的上表面(保持面)。另外，保持工作台4具有上表面在该保持面上露出的圆盘状的多孔板(未图示)。
另外，该多孔板经由设置于保持工作台4的内部的流路等而与真空泵等吸引源(未图示)连通。并且，当该吸引源进行动作时，在保持工作台4的保持面附近的空间产生负压。由此，例如能够利用保持工作台4对放置于保持面的锭11进行保持。
另外，在保持工作台4的上方设置有激光束照射单元6。该激光束照射单元6具有激光振荡器8。该激光振荡器8例如具有作为激光介质的Nd：YAG等，照射透过单晶硅的波长(例如为1064nm)的脉冲状的激光束LB。
该激光束LB在通过衰减器10调整了输出之后被提供至空间光调制器12。并且，在空间光调制器12中，将激光束LB分支。例如空间光调制器12按照从后述的照射头16照射的激光束LB形成沿着Y轴方向等间隔地排列的多个(例如5个)聚光点的方式将激光束LB分支。
另外，在空间光调制器12中进行了分支的激光束LB通过反射镜14反射而被引导至照射头16。在该照射头16中收纳有使激光束LB会聚的聚光透镜(未图示)等。并且，利用该聚光透镜会聚的激光束LB照射至保持工作台4的保持面侧。
另外，激光束照射单元6的照射头16与移动机构(未图示)连结。该移动机构例如构成为包含滚珠丝杠等，使照射头16沿着X轴方向、Y轴方向和/或Z轴方向移动。并且，在激光加工装置2中，通过使该移动机构进行动作，能够调整从照射头16照射的激光束LB的聚光点的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的位置(坐标)。
在激光加工装置2中，当在锭11的内部的整个区域中形成剥离层时，首先以正面11a朝上的状态将锭11保持于保持工作台4。图5的(A)是示意性示出对锭11进行保持的保持工作台4的俯视图。
该锭11以从定向平面13朝向锭11的中心C的方向(晶向[011])与+X轴方向和+Y轴方向分别所成的角为45°的状态保持于保持工作台4。例如锭11以晶向[010]成为与+X轴方向相同的方向且晶向[001]成为与+Y轴方向相同的方向的状态保持于保持工作台4。
接着，为了在锭11的内部的Y轴方向的一端侧(-Y轴方向侧)的沿着X轴方向的直线状的区域形成剥离层，使照射头16移动至开始对锭11照射激光束LB的位置(第1照射开始位置)。该第1照射开始位置是从照射头16照射激光束LB时在锭11的比侧面11c靠内侧的位置形成聚光点的位置(比侧面11c靠中心C的位置)。
图5的(B)是示意性示出定位于第1照射开始位置的照射头16的俯视图。定位于该第1照射开始位置的照射头16例如其中心位于锭11的比侧面11c略微靠内侧的位置。另外，锭11的中心C在俯视时从定位于第1照射开始位置的照射头16的中心观察位于+Y轴方向(晶向[001])。
接着，在锭11的内部的沿着+X轴方向(晶向[010])的直线状的区域形成剥离层(剥离层形成步骤：S1)。在该剥离层形成步骤(S1)中，首先在将聚光点定位于锭11的内部的状态下一边使照射头16沿着X轴方向(向-X轴方向)移动一边对锭11照射激光束LB。
另外，该激光束LB例如按照形成沿着Y轴方向等间隔地排列的5个聚光点的方式分支。图6的(A)是示意性示出由从第1照射开始位置向-X轴方向移动的照射头16照射激光束LB的锭11的与X轴方向和Z轴方向平行的剖面区域的局部剖视侧视图，图6的(B)是示意性示出由从第1照射开始位置向-X轴方向移动的照射头16照射激光束LB的锭11的与Y轴方向和Z轴方向平行的剖面区域的剖视图。
通过该激光束LB的照射，分别以多个聚光点为中心而在锭11的内部形成单晶硅的结晶构造紊乱的改质区域15a。即，形成沿着Y轴方向并列那样的多个改质区域15a。
此时，龟裂15b分别从多个改质区域15a沿着规定的晶面伸展。其结果是，在锭11的内部形成包含多个改质区域15a和分别从多个改质区域15a进展的龟裂15b的剥离层15。
这里，单晶硅通常在晶面{111}所包含的特定的晶面上最容易解理，在晶面{110}所包含的特定的晶面上第二容易解理。因此，例如当沿着构成锭的单晶硅的晶向<110>所包含的特定的晶向(例如晶向[011])形成改质区域时，大量产生从该改质区域沿着晶面{111}所包含的特定的晶面伸展的龟裂。
另一方面，当在单晶硅的沿着晶向<100>所包含的特定的晶向的直线状的区域按照沿着俯视时与该直线状的区域延伸的方向垂直的方向并列的方式形成多个改质区域时，大量产生从该多个改质区域分别沿着晶面{N10}(N为10以下的自然数)中的与该直线状的区域延伸的方向平行的晶面伸展的龟裂。
例如当如上述那样在沿着晶向[010](+X轴方向)的直线状的区域按照沿着晶向[001](+Y轴方向)并列的方式形成多个改质区域15a时，从该多个改质区域15a分别沿着晶面{N10}(N为10以下的自然数)中的与晶向[010]平行的晶面伸展的龟裂增多。
具体而言，在这样形成多个改质区域15a的情况下，在以下的晶面上，龟裂容易伸展。
(101)，(201)，(301)，(401)，(501)，(601)，(701)，(801)，(901)，(1001)
Figure BDA0003879653170000061
并且，在锭11的正面11a和背面11b露出的晶面(100)与晶面{N10}中的平行于晶向[010]的晶面所成的角为45°以下。另一方面，晶面(100)与晶面{111}所包含的特定的晶面所成的角为54.7°左右。
因此，在沿着晶向[010]对锭11照射激光束LB的情况(前者的情况)下，与沿着晶向[011]对锭11照射激光束LB的情况(后者的情况)相比，剥离层15容易宽且薄。即，关于图6的(B)所示的剥离层15的宽度(W)与厚度(T)的比值(W/T)，前者的情况比后者的情况大。
另外，一边使照射头16沿着X轴方向(向-X轴方向)移动一边对锭11照射激光束LB直至照射头16到达结束从照射头16朝向锭11照射激光束LB的位置(第1照射结束位置)为止。该第1照射结束位置是从照射头16照射激光束LB时在比锭11的侧面11c靠外侧的位置形成聚光点的位置。
图7的(A)是示意性示出定位于第1照射结束位置的照射头16的局部剖视侧视图。定位于该第1照射结束位置的照射头16的中心在俯视时位于比锭11的侧面11c略微靠外侧的位置。另外，从第1照射结束位置观察，第1照射开始位置位于+X轴方向。
这里，在对锭11的侧面11c附近的区域照射激光束LB时，有时激光束LB的聚光点处的功率不稳定。在该情况下，由于锭11的折射率和气氛的折射率的差异，通过了锭11的正面11a的激光束LB的聚光点的位置与通过了锭11的侧面11c的激光束LB的聚光点的位置发生偏移。
即，从照射头16照射的激光束LB的聚光点并非固定于1点。因此，在锭11的侧面11c附近的区域，有时未充分形成改质区域15a。另外，在未形成改质区域15a的情况下，也未形成从改质区域15a伸展的龟裂15b。其结果是，担心在锭11的侧面11c附近的区域未形成剥离层15。
另一方面，在锭11的比侧面11c附近的区域靠内侧的位置形成有龟裂15b的情况下，为了释放伴随该龟裂15b的形成而在锭11中产生的应力，龟裂15b容易朝向侧面11c伸展。因此，优选使对该区域的激光束LB的照射在龟裂15b形成于比该区域靠内侧的位置的状态下进行。
即，优选一边使激光束LB的聚光点从锭11的内侧朝向外侧而移动一边进行对锭11的激光束LB的照射。在该情况下，与一边使激光束LB的聚光点从锭11的外侧朝向内侧而移动一边进行对于锭11的激光束LB的照射的情况相比，容易在锭11的侧面11c附近的区域形成剥离层15。
接着，使照射头16沿着X轴方向(向+X轴方向)移动而返回至第1照射开始位置。图7的(B)是示意性示出向第1照射开始位置返回的照射头16的局部剖视侧视图。此时，可以一边将上述激光束LB照射至锭11一边使照射头16返回至第1照射开始位置。在该情况下，能够使已经形成的剥离层15所包含的改质区域15a和龟裂15b各自的密度增加。
接着，一边使照射头16沿着X轴方向(向+X轴方向)移动，一边将上述激光束LB照射至锭11。图8的(A)是示意性示出由从第1照射开始位置向+X轴方向移动的照射头16照射激光束LB的锭11的与X轴方向和Z轴方向平行的剖面区域的局部剖视侧视图。通过该激光束LB的照射，按照形成于锭11的内部的剥离层15向+X轴方向延伸的方式新形成剥离层15。
另外，一边使照射头16向+X轴方向移动一边照射激光束LB的锭11的区域可以与已经形成有剥离层15的锭11的区域的一部分重叠。具体而言，可以在使照射头16返回至从第1照射开始位置略微向-X轴方向偏移的位置之后，一边使照射头16从该偏移的位置向+X轴方向移动一边将上述激光束LB照射至锭11。
另外，一边使照射头16沿着X轴方向(向+X轴方向)一边将激光束LB照射至锭11，直至照射头16到达结束从照射头16朝向锭11照射激光束LB的位置(第2照射结束位置)为止。该第2照射结束位置是从照射头16照射激光束LB时在比锭11的侧面11c靠外侧的位置形成聚光点的位置。
图8的(B)是示意性示出定位于第2照射结束位置的照射头16的局部剖视侧视图。定位于该第2照射结束位置的照射头16的中心在俯视时位于比锭11的侧面11c略微靠外侧的位置，并且从第1照射结束位置观察时位于+X轴方向。通过以上，在锭11的内部的沿着+X轴方向(晶向[010])的直线状的区域形成剥离层15。
接着，沿着+Y轴方向(晶向[001])，使通过使激光束LB会聚而形成聚光点的位置和锭11相对地移动(分度进给步骤：S2)。在该分度进给步骤(S2)中，为了在与已经形成有剥离层15的直线状的区域平行的直线状的区域形成剥离层15，使照射头16移动至开始对锭11照射激光束LB的位置(第2照射开始位置)。
图9的(A)是示意性示出定位于第2照射开始位置的照射头16的俯视图。在分度进给步骤(S2)中，例如使照射头16沿着X轴方向(向-X轴方向)移动直至返回到第1照射开始位置为止，然后使照射头16沿着Y轴方向(向+Y轴方向)移动，直至到达第2照射开始位置为止。
另外，在使照射头16返回到第1照射开始位置时，可以对锭11照射上述激光束LB。在该情况下，能够使已经形成的剥离层15所包含的改质区域15a和龟裂15b各自的密度增加。
另外，照射头16的沿着Y轴方向的移动距离(转位量)例如设定成上述剥离层15的宽度(W)以上。具体而言，若剥离层15的宽度(W)是包含于250μm～280μm的规定长度，则将转位量设定为530μm左右。
接着，再次实施上述剥离层形成步骤(S1)。具体而言，首先一边在将聚光点定位于锭11的内部的状态下使照射头16沿着X轴方向(向-X轴方向)移动，一边对锭11照射上述激光束LB。
图9的(B)是示意性示出由从第2照射开始位置向-X轴方向移动的照射头16照射激光束LB的锭11的与X轴方向和Z轴方向平行的剖面区域的局部剖视侧视图，图10的(A)是示意性示出由从第2照射开始位置向-X轴方向移动的照射头16照射激光束LB之后的锭11的与Y轴方向和Z轴方向平行的剖面区域的剖视图。在该情况下，在锭11的内部，形成与已经形成的剥离层15(剥离层15-1)平行且在Y轴方向上从剥离层15-1分开的剥离层15(剥离层15-2)。
另外，一边使照射头16沿着X轴方向(向-X轴方向)移动一边对锭11照射激光束LB直至照射头16到达结束从照射头16朝向锭11照射激光束LB的位置(第3照射结束位置)为止。该第3照射结束位置是从照射头16照射激光束LB时在比锭11的侧面11c略微靠外侧的位置形成聚光点的位置。
接着，使照射头16沿着X轴方向(向+X轴方向)移动而返回至第2照射开始位置。此时，可以一边将上述激光束LB照射至锭11一边使照射头16返回至第2照射开始位置。在该情况下，能够使已经形成的剥离层15(剥离层15-2)所包含的改质区域15a和龟裂15b各自的密度增加。
接着，一边使照射头16沿着X轴方向(向+X轴方向)移动一边将上述激光束LB照射至锭11。通过该激光束LB的照射，按照已形成于锭11的内部的剥离层15(剥离层15-2)向+X轴方向延伸的方式新形成剥离层15(剥离层15-2)。
另外，一边使照射头16向+X轴方向移动一边照射激光束LB的锭11的区域可以与已经形成有剥离层15(剥离层15-2)的锭11的区域的一部分重叠。具体而言，可以在使照射头16返回至从第2照射开始位置略微向-X轴方向偏移的位置之后，一边使照射头16从该偏移的位置向+X轴方向移动一边将上述激光束LB照射至锭11。
另外，一边使照射头16沿着X轴方向(向+X轴方向)移动一边将激光束LB照射至锭11，直至照射头16到达结束从照射头16朝向锭11照射激光束LB的位置(第4照射结束位置)为止。该第4照射结束位置是在从照射头16照射激光束LB时在比锭11的侧面11c靠外侧的位置形成聚光点的位置。
图10的(B)是示意性示出定位于第4照射结束位置的照射头16的局部剖视侧视图。定位于该第4照射结束位置的照射头16的中心在俯视时位于比锭11的侧面11c略微靠外侧的位置，并且从第3照射结束位置观察时位于+X轴方向。
通过以上，在锭11的内部的沿着X轴方向(晶向[010])的直线状的区域形成剥离层15(剥离层15-2)。该剥离层15-2比最初形成的剥离层15-1接近锭11的中心C，并且该剥离层15-2的沿着X轴方向的长度比剥离层15-1的沿着X轴方向的长度长。
另外，反复实施分度进给步骤(S2)和剥离层形成步骤(S1)，直至锭11的内部的Y轴方向的另一端侧的区域的沿着X轴方向的直线状的区域形成剥离层15为止。并且，若从锭11的内部的Y轴方向的一端侧(-Y轴方向侧)的区域至另一端侧(+Y轴方向侧)的区域(整个区域)形成剥离层15(步骤(S3)：是)，则以剥离层15为起点而从锭11分离基板(分离步骤：S4)。
图11的(A)和图11的(B)分别是示意性示出从锭11分离基板的情况的一例的局部剖视侧视图。该分离步骤(S4)例如在图11的(A)和图11的(B)所示的分离装置18中实施。该分离装置18具有对形成有剥离层15的锭11进行保持的保持工作台20。
该保持工作台20具有圆状的上表面(保持面)，在该保持面上，多孔板(未图示)露出。另外，该多孔板经由设置于保持工作台20的内部的流路等而与真空泵等吸引源(未图示)连通。并且，当该吸引源进行动作时，在保持工作台20的保持面附近的空间产生负压。
另外，在保持工作台20的上方设置有分离单元22。该分离单元22具有圆柱状的支承部件24。在该支承部件24的上部例如连结有滚珠丝杠式的升降机构(未图示)和电动机等旋转驱动源(未图示)。并且，通过使该升降机构进行动作而使分离单元22进行升降。另外，通过使该旋转驱动源进行动作，支承部件24以通过支承部件24的中心且沿着与保持工作台20的保持面垂直的方向的直线作为旋转轴而旋转。
另外，支承部件24的下端部固定于圆盘状的基台26的上部的中央。在该基台26的外周区域的下侧沿着基台26的周向大致等间隔地设置有多个可动部件28。该可动部件28具有从基台26的下表面朝向下方而延伸的板状的立设部28a。
该立设部28a的上端部与内置于基台26的空气气缸等致动器连结，通过使该致动器进行动作，可动部件28沿着基台26的径向移动。另外，在该立设部28a的下端部的内侧面设置有朝向基台26的中心延伸且厚度越靠近前端越薄的板状的楔部28b。
在分离装置18中，例如按照以下的顺序实施分离步骤(S4)。具体而言，首先按照使形成有剥离层15的锭11的背面11b的中心与保持工作台20的保持面的中心一致的方式，将锭11放置于保持工作台20。
接着，使与在该保持面上露出的多孔板连通的吸引源进行动作，以便通过保持工作台20对锭11进行保持。接着，按照将多个可动部件28分别定位于基台26的径向外侧的方式使致动器进行动作。
接着，按照将多个可动部件28各自的楔部28b的前端定位于与形成于锭11的内部的剥离层15对应的高度的方式使升降机构进行动作。接着，按照将楔部28b打入锭11的侧面11c的方式使致动器进行动作(参照图11的(A))。接着，按照打入锭11的侧面11c的楔部28b旋转的方式使旋转驱动源进行动作。
接着，按照使楔部28b上升的方式使升降机构进行动作(参照图11的(B))。在如上述那样将楔部28b打入锭11的侧面11c并且使楔部28b旋转之后，使楔部28b上升，由此剥离层15所包含的龟裂15b进一步伸展。其结果是，锭11的正面11a侧和背面11b侧分离。即，以剥离层15为起点而从锭11制造基板17。
另外，在将楔部28b打入锭11的侧面11c的时刻锭11的正面11a侧和背面11b侧分离的情况下，也可以不使楔部28b旋转。另外，也可以使致动器和旋转驱动源同时进行动作而将旋转的楔部28b打入锭11的侧面11c。
在上述基板17的制造方法中，在利用透过单晶硅的波长的激光束LB在锭11的内部形成剥离层15之后，以该剥离层15为起点而从锭11分离基板17。由此，与使用线切割机从锭11制造基板17的情况相比，能够降低从锭11制造基板17时所废弃的原材料量，能够提高基板17的生产率。
另外，在上述方法中，在沿着晶向[010](+X轴方向)的直线状的区域按照沿着晶向[001](+Y轴方向)并列的方式形成多个改质区域15a。在该情况下，分别从多个改质区域15a沿着晶面{N10}(N为10以下的自然数)中的与晶向[010]平行的晶面伸展的龟裂增多。
由此，在上述方法中，与沿着晶向[011]对锭11照射激光束LB的情况相比，能够使剥离层15宽且薄。其结果是，能够进一步降低从锭11制造基板17时所废弃的原材料量，能够进一步提高基板17的生产率。
另外，在上述方法中，通过使激光束LB的聚光点从锭11的内侧朝向外侧而移动，由此在锭11的内部形成剥离层15。由此，在上述方法中，在锭11的侧面11c附近的区域也能够充分形成剥离层15。其结果是，分离步骤中的从锭11分离基板17的动作变得容易。
另外，上述单晶硅基板的制造方法是本发明的一个方式，本发明不限于上述方法。例如在本发明中用于制造基板的锭不限于图1和图2等所示的锭11。
具体而言，在本发明中，也可以从在侧面形成有凹口的锭制造基板。或者，在本发明中，也可以从在侧面未形成定向平面和凹口中的任意一方的锭制造基板。
另外，在本发明中使用的激光加工装置的构造不限于上述激光加工装置2的构造。例如本发明可以使用设置有使保持工作台4分别沿着X轴方向、Y轴方向和/或Z轴方向移动的移动机构的激光加工装置来实施。
即，在本发明中，只要保持锭11的保持工作台4和照射激光束LB的激光束照射单元6的照射头16能够分别沿着X轴方向、Y轴方向和Z轴方向相对地移动即可，用于移动的构造没有限定。
另外，在本发明的剥离层形成步骤(S1)中，照射激光束LB的锭11的内部的直线状的区域不限于沿着晶向[010]的直线状的区域。例如在本发明中，也可以对沿着晶向[001]的直线状的区域照射激光束LB。
另外，在这样对锭11照射激光束LB的情况下，在以下的晶面上，龟裂容易伸展。
(110)，(210)，(310)，(410)，(510)，(610)，(710)，(810)，(910)，(1010)
Figure BDA0003879653170000121
另外，在本发明中，也可以对沿着俯视时从晶向[010]或晶向[001]略微倾斜的方向的直线状的区域照射激光束LB。对于该点，参照图12进行说明。
图12是示出在对沿着分别不同的晶向的直线状的区域照射激光束LB时形成于由单晶硅构成的被加工物的内部的剥离层的宽度(图6的(B)所示的宽度(W))的曲线图。其中，该曲线图的横轴示出俯视时垂直于晶向[011]的直线状的区域(基准区域)所延伸的方向与作为测量对象的直线状的区域(测量区域)所延伸的方向所成的角的角度。
即，在该曲线图的横轴的值为45°的情况下，沿着晶向[001]的直线状的区域作为测量对象。同样地，在该曲线图的横轴的值为135°的情况下，沿着晶向[010]的直线状的区域作为测量对象。另外，该曲线图的纵轴示出使通过对测量区域照射激光束LB而形成于测量区域的剥离层的宽度除以通过对基准区域照射激光束LB而形成于基准区域的剥离层的宽度时的值。
如图12所示，剥离层的宽度在基准区域延伸的方向与测量区域延伸的方向所成的角的角度为40°～50°或130°～140°时变宽。即，剥离层的宽度不仅在对沿着晶向[001]或晶向[010]的直线状的区域，而且在对这些沿着与晶向所成的角为5°以下的方向的直线状的区域照射激光束LB时变宽。
因此，在本发明的剥离层形成步骤(S1)中，可以对沿着俯视时从晶向[001]或晶向[010]倾斜5°以下的方向的直线状的区域照射激光束LB。
即，在本发明的剥离层形成步骤(S1)中，可以对沿着与晶面{100}所包含的特定的晶面中的在锭11的正面11a和背面11b上分别露出的晶面(这里为晶面(100))平行且与晶向＜100＞所包含的特定的晶向(这里为晶向[001]或晶向[010])所成的角为5°以下的方向(第1方向)的直线状的区域照射激光束LB。
另外，在这样实施剥离层形成步骤(S1)的情况下，沿着与晶面{100}所包含的特定的晶面中的在锭11的正面11a和背面11b上分别露出的晶面(这里为晶面(100))平行且与第1方向垂直的方向(第2方向)，使通过使激光束LB会聚而形成聚光点的位置和锭11相对地移动，由此实施分度进给步骤(S2)。
另外，在本发明中，可以在从锭11的内部的Y轴方向的一端侧(-Y轴方向侧)的区域至另一端侧(+Y轴方向侧)的区域(整个区域)形成剥离层15(步骤S3：是)之后，再次重复实施剥离层形成步骤(S1)和分度进给步骤(S2)。即，对于已经形成有剥离层15的锭11的内部的Y轴方向的一端侧的区域至另一端侧的区域，可以再次实施形成剥离层15那样的激光束LB的照射。
另外，在本发明中，可以在剥离层形成步骤(S1)之后且在分度进给步骤(S2)之前再次实施剥离层形成步骤(S1)。即，可以对于已经形成有剥离层15的锭11的内部的直线状的区域再次实施形成剥离层15那样的激光束LB的照射。
在这样对于已经形成有剥离层15的区域再次实施剥离层形成步骤(S1)的情况下，已经形成的剥离层15所包含的改质区域15a和龟裂15b各自的密度增加。由此，分离步骤(S4)中的从锭11分离基板17的动作变得容易。
另外，在该情况下，剥离层15所包含的龟裂15b进一步伸展，剥离层15的宽度(图6的(B)所示的宽度(W))变宽。因此，在该情况下，能够使分度进给步骤(S2)中的激光束照射单元6的照射头16的移动距离(转位)增长。
另外，在本发明中，在剥离层形成步骤(S2)中在锭11的内部的整个区域形成剥离层15不是不可欠缺的特征。例如在通过使用分离装置18实施分离步骤(S4)而能够使龟裂15b伸展至锭11的侧面11c附近的区域的情况下，在剥离层形成步骤(S2)中可以不在锭11的侧面11c附近的区域的一部分或全部形成剥离层15。
另外，本发明的分离步骤(S4)可以使用图11的(A)和图11的(B)所示的分离装置18以外的装置来实施。例如在本发明的分离步骤(S4)中，可以通过对锭11的正面11a侧进行吸引而从锭11分离基板17。
图13的(A)和图13的(B)分别是示意性示出这样从锭11分离基板17的情况的一例的局部剖视侧视图。图13的(A)和图13的(B)所示的分离装置30具有对形成有剥离层15的锭11进行保持的保持工作台32。
该保持工作台32具有圆状的上表面(保持面)，在该保持面上，多孔板(未图示)露出。另外，该多孔板经由设置于保持工作台32的内部的流路等而与真空泵等吸引源(未图示)连通。因此，当该吸引源进行动作时，在保持工作台32的保持面附近的空间产生负压。
另外，在保持工作台32的上方设置有分离单元34。该分离单元34具有圆柱状的支承部件36。在该支承部件36的上部例如连结有滚珠丝杠式的升降机构(未图示)，通过使该升降机构进行动作而使分离单元34升降。
另外，在支承部件36的下端部固定有圆盘状的吸引板38的上部的中央。在该吸引板38的下表面上形成有多个吸引口，多个吸引口分别经由设置于吸引板38的内部的流路等而与真空泵等吸引源(未图示)连通。因此，当该吸引源进行动作时，在吸引板38的下表面附近的空间产生负压。
在分离装置30中，例如按照以下的顺序实施分离步骤(S4)。具体而言，首先按照使形成有剥离层15的锭11的背面11b的中心与保持工作台32的保持面的中心一致的方式，将锭11放置于保持工作台32。
接着，使与在该保持面上露出的多孔板连通的吸引源进行动作，以便通过保持工作台32对锭11进行保持。接着，按照使吸引板38的下表面与锭11的正面11a接触的方式，使升降机构进行动作而使分离单元34下降。
接着，使与多个吸引口连通的吸引源进行动作，以便借助形成于吸引板38的多个吸引口而吸引锭11的正面11a侧(参照图13的(A))。接着，按照使吸引板38从保持工作台32离开的方式，使升降机构进行动作而使分离单元34上升(参照图13的(B))。
此时，对借助形成于吸引板38的多个吸引口而吸引正面11a侧的锭11的正面11a侧作用向上的力。其结果是，剥离层15所包含的龟裂15b进一步伸展，锭11的正面11a侧和背面11b侧分离。即，以剥离层15为起点而从锭11制造基板17。
另外，在本发明的分离步骤(S4)中，可以在锭11的正面11a侧和背面11b侧的分离之前，对该锭11的正面11a侧赋予超声波。在该情况下，剥离层15所包含的龟裂15b进一步伸展，因此锭11的正面11a侧和背面11b侧的分离变得容易。
另外，在本发明中，可以在剥离层形成步骤(S1)之前通过磨削或研磨对锭11的正面11a进行平坦化(平坦化步骤)。例如该平坦化可以在从锭11制造多张基板时实施。具体而言，当锭11在剥离层15分离而制造基板17时，在新露出的锭11的正面形成反映出剥离层15所包含的改质区域15a和龟裂15b的分布的凹凸。
因此，在从该锭11制造新的基板的情况下，优选在剥离层形成步骤(S1)之前对锭11的正面进行平坦化。由此，能够抑制在剥离层形成步骤(S1)中照射至锭11的激光束LB在锭11的正面发生乱反射。同样地，在本发明中，可以通过磨削或研磨将从锭11分离的基板17的剥离层15侧的面平坦化。
另外，在本发明中，也可以将由单晶硅构成的裸晶片作为被加工物而制造基板，该单晶硅按照晶面{100}所包含的特定的晶面在正面和背面上分别露出的方式制造。
另外，该裸晶片例如具有所制造的基板的2倍～5倍的厚度。另外，该裸晶片例如通过与上述方法同样的方法从锭11分离而制造。在该情况下，基板也可以表达为通过重复两次上述方法而制造。
另外，在本发明中，可以将通过在该裸晶片的一个面上形成半导体器件而制造的器件晶片作为被加工物来制造基板。除此以外，上述实施方式的构造和方法等只要不脱离本发明的目的的范围，则可以适当地变更并实施。

Claims (1)

1.一种单晶硅基板的制造方法，从由单晶硅构成的被加工物制造基板，该单晶硅按照晶面{100}所包含的特定的晶面在正面和背面上分别露出的方式制造，其中，
该单晶硅基板的制造方法包含如下的步骤：
剥离层形成步骤，在将通过使透过该单晶硅的波长的激光束会聚而形成的聚光点定位于该被加工物的内部的状态下，沿着与该特定的晶面平行且与晶向＜100＞所包含的特定的晶向所成的角为5°以下的第1方向，使该聚光点和该被加工物相对地移动，由此在该被加工物的内部的沿着该第1方向的直线状的区域形成剥离层；
分度进给步骤，沿着与该特定的晶面平行且与该第1方向垂直的方向即第2方向，使通过使该激光束会聚而形成该聚光点的位置和该被加工物相对地移动；以及
分离步骤，在重复实施了该剥离层形成步骤和该分度进给步骤之后，以该剥离层为起点而从该被加工物分离该基板，
在该剥离层形成步骤中，按照该聚光点从该被加工物的内侧朝向外侧而移动的方式使该聚光点和该被加工物相对地移动。
CN202211225783.4A 2021-10-15 2022-10-09 单晶硅基板的制造方法 Pending CN115971643A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-169244 2021-10-15
JP2021169244A JP2023059323A (ja) 2021-10-15 2021-10-15 単結晶シリコン基板の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115971643A true CN115971643A (zh) 2023-04-18

Family

ID=85773128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211225783.4A Pending CN115971643A (zh) 2021-10-15 2022-10-09 单晶硅基板的制造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230119333A1 (zh)
JP (1) JP2023059323A (zh)
KR (1) KR20230054271A (zh)
CN (1) CN115971643A (zh)
DE (1) DE102022210877A1 (zh)
TW (1) TW202317823A (zh)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3656317B2 (ja) 1996-03-27 2005-06-08 信越半導体株式会社 ワイヤソーによるワーク切断方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230054271A (ko) 2023-04-24
JP2023059323A (ja) 2023-04-27
DE102022210877A1 (de) 2023-04-20
TW202317823A (zh) 2023-05-01
US20230119333A1 (en) 2023-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170012025A (ko) 웨이퍼의 박화 방법
CN114055645A (zh) Si基板制造方法
CN115971643A (zh) 单晶硅基板的制造方法
CN115706052A (zh) 晶片的加工方法
CN116072513A (zh) 基板的制造方法
CN117133625A (zh) 单晶硅基板的制造方法
CN116497445A (zh) 单晶硅基板的制造方法
US20230219256A1 (en) Substrate manufacturing method
CN115966459A (zh) 基板的制造方法
CN117047323A (zh) 基板的制造方法
US20240009773A1 (en) Manufacturing method of substrate
US11901231B2 (en) Separation method of wafer
CN117139823A (zh) 单晶硅基板的制造方法
CN115722812A (zh) 单晶硅晶片的加工方法
JP2023071253A (ja) 加工方法
CN115922070A (zh) 单晶硅基板的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication