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TWI752148B - 碳化矽（ＳｉＣ）晶圓的生成方法 - Google Patents

碳化矽（ＳｉＣ）晶圓的生成方法 Download PDF

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TWI752148B
TWI752148B TW107100854A TW107100854A TWI752148B TW I752148 B TWI752148 B TW I752148B TW 107100854 A TW107100854 A TW 107100854A TW 107100854 A TW107100854 A TW 107100854A TW I752148 B TWI752148 B TW I752148B
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ingot
wafer
crystal silicon
single crystal
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TW107100854A
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TW201841230A (zh
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平田和也
山本涼兵
Original Assignee
日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]提供一種能夠從單晶碳化矽鑄錠而將晶圓有效率地作剝離之碳化矽晶圓的生成方法。 　　[解決手段]一種碳化矽晶圓的生成方法，係包含有：剝離層形成工程，係將相對於單晶碳化矽而具有透過性的波長之雷射光線(LB)之集光點(FP)，定位於從鑄錠(2)之第1面4(端面)起而相當於所應生成之晶圓之厚度的深度處，並對於鑄錠(2)照射雷射光線(LB)，而形成由使碳化矽被分離成矽與碳的改質部(18)和從改質部(18)起而等向性地被形成於c面上之碎裂(20)所成的剝離層(22)；和晶圓生成工程，係將碳化矽鑄錠(2)之碳化矽晶圓被生成之側浸漬在液體(26)中，並使其與發出具有近似於鑄錠(2)之固有振動數的頻率以上之頻率的超音波之振動板(30)相對面，而以剝離層(22)作為界面來使鑄錠(2)之一部分剝離並生成碳化矽晶圓(39)。

Description

碳化矽(ＳｉＣ)晶圓的生成方法
本發明，係有關於從單晶碳化矽鑄錠而生成晶圓之碳化矽晶圓的生成方法。
IC、LSI、LED等之元件，係在以Si(矽)或Al2 O3 (藍寶石)等作為素材的晶圓之表面上被層積有功能層，並藉由分割預定線而被作區劃，而形成之。又，功率元件、LED等，係在以單晶SiC(碳化矽)作為素材的晶圓之表面上被層積有功能層，並藉由分割預定線而被作區劃，而形成之。被形成有元件之晶圓，係藉由切削裝置、雷射加工裝置而對於分割預定線施加加工並被分割成各個的元件，被作了分割的各元件係被利用於行動電話、個人電腦等之電子機器中。
元件所被形成之晶圓，一般而言係藉由以線鋸來將圓柱形狀之鑄錠薄薄地切斷，而形成之。被作了切斷的晶圓之表面以及背面，係藉由進行研磨而被收尾加工為鏡面(參考專利文獻1)。但是，若是以線鋸來切換鑄錠，並對於切斷了的晶圓之表面以及背面進行研磨，則鑄錠的大部分(70～80%)係成為被捨棄，而有著經濟效益不佳的問題。特別是，在單晶碳化矽鑄錠的情況時，其之硬度係為高，以線鋸所進行之切斷係為困難，而需要相當長的時間，因此生產性係為差，並且，鑄錠的單價係為高，而有著需要有效率地生成碳化矽晶圓之課題。
因此，本申請人，係提案有一種技術，其係將相對於單晶碳化矽而具有透過性的波長之雷射光線之集光點定位於單晶碳化矽鑄錠的內部，並對於單晶碳化矽鑄錠照射雷射光線，而在切斷預定面上形成剝離層，並從剝離層來將碳化矽晶圓剝離(參考專利文獻2)。然而，將碳化矽晶圓從剝離層而剝離一事係為困難，而有著生產效率為差的問題。 [先前技術文獻] [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2016－111143號公報
[發明所欲解決之課題]
故而，本發明之目的，係在於提供一種能夠從單晶碳化矽鑄錠而將碳化矽晶圓有效率地作剝離之碳化矽晶圓的生成方法。 [用以解決課題之手段]
若依據本發明，則係提供一種碳化矽晶圓的生成方法，係為從具有c軸和與c軸相正交之c面的單晶碳化矽鑄錠來生成碳化矽晶圓之碳化矽晶圓之生成方法，其特徵為，係具備有：剝離層形成工程，係將相對於單晶碳化矽而具有透過性的波長之雷射光線之集光點，定位於從單晶碳化矽鑄錠之端面起而相當於所應生成之碳化矽晶圓之厚度的深度處，並對於單晶碳化矽鑄錠照射雷射光線，而形成由使碳化矽被分離成矽與碳的改質部和從改質部起而等向性地被形成於c面上之碎裂所成的剝離層；和晶圓生成工程，係在實施了該剝離層形成工程之後，將單晶碳化矽鑄錠之碳化矽晶圓被生成之側浸漬在液體中，並使其與發出具有近似於單晶碳化矽鑄錠之固有振動數的頻率以上之頻率的超音波之振動板相對面，而以剝離層作為界面來使單晶碳化矽鑄錠之一部分剝離並生成碳化矽晶圓。
較理想，與單晶碳化矽鑄錠之固有振動數相近似的頻率，係為單晶碳化矽鑄錠之固有振動數的0.8倍。較理想，該液體係為水，並被設定為會使空腔現象的發生被作抑制的溫度。較理想，水之溫度係為0～25℃。較理想，在該剝離層形成工程中，當單晶碳化矽鑄錠之端面的垂線與c軸為相互一致的情況時，係在不會超過從被連續性地形成的改質部起而於c面所等向性地形成之碎裂之寬幅的範圍內，來使單晶碳化矽鑄錠與集光點相對性地進行分度饋送並連續性地形成改質部而將碎裂與碎裂相連結以形成剝離層。較理想，在該剝離層形成工程中，當相對於單晶碳化矽鑄錠之端面的垂線而c軸為有所傾斜的情況時，係在與藉由c面和端面而被形成有傾斜角(off-angle)之方向相正交的方向上，連續性地形成改質部，並從改質部起而於c面上等向性地形成碎裂，並且在該傾斜角所被形成之方向上，於不會超過碎裂之寬幅的範圍內來使單晶碳化矽鑄錠與集光點相對性地進行分度饋送並在與該傾斜角所被形成之方向相正交的方向上連續性地形成改質部，而從改質部起來在c面上等向性地依序形成碎裂以形成剝離層。 [發明之效果]
若依據本發明之碳化矽晶圓的生成方法，則係能夠從單晶碳化矽鑄錠而將碳化矽晶圓有效率地作剝離，故而，係能夠謀求生產性的提升。
本發明之碳化矽晶圓的生成方法，係不論單晶碳化矽鑄錠之c軸是否相對於端面之垂線而有所傾斜，均能夠作使用，首先，針對端面之垂線為與c軸相互一致的單晶碳化矽鑄錠中的本發明之碳化矽晶圓的生成方法之實施形態，參考圖1~圖6來作說明。
圖1中所示之圓柱形狀的六方晶單晶碳化矽鑄錠2(以下，係稱作「鑄錠2」)，係具備有圓形狀之第1面4(端面)、和與第1面4相反側之圓形狀之第2面6、和位置在第1面4以及第2面6之間之周面8、和從第1面4起而至第2面6之c軸(<0001>方向)、以及與c軸相正交之c面({0001}面)。在鑄錠2中，c軸係並未相對於第1面4之垂線10而傾斜，垂線10與c軸係相互一致。
在本實施形態中，首先，係實施剝離層形成工程，其係在從第1面4起而相當於所應生成之晶圓之厚度的深度處，形成由使碳化矽分離成矽與碳之改質部和從改質部起而在c面上被等向性地形成的碎裂所成之剝離層。剝離層形成工程，例如係可使用在圖2中對於其之一部分有所展示的雷射加工裝置12來實施。雷射加工裝置12，係具備有保持被加工物之吸盤台14、和對於被保持在吸盤台14上的被加工物照射脈衝雷射光線LB之集光器16。吸盤台14，係藉由旋轉手段而以於上下方向而延伸之軸線作為中心來旋轉，並藉由X方向移動手段而在X方向上進退，並且藉由Y方向移動手段而在Y方向上進退(均未圖示)。集光器16，係包含有用以將從雷射加工裝置12之脈衝雷射光線震盪器所震盪出的脈衝雷射光線LB集光並照射至被加工物處的集光透鏡(均未圖示)。另外，X方向，係為在圖2中以箭頭X所標示之方向，Y方向，係為在圖2中以箭頭Y所標示之方向，並為與X方向相正交之方向。X方向以及Y方向所規定的平面，係為實質上水平。
在剝離層形成工程中，首先，係使接著劑(例如，環氧樹脂系接著劑)中介存在於鑄錠2之第2面6與吸盤台14之上面之間，而將鑄錠2固定在吸盤台14上。或者是，亦可構成為：在吸盤台14之上面，係被形成有複數之吸引孔，並在吸盤台14之上面生成吸引力而將鑄錠2作保持。接著，藉由雷射加工裝置12之攝像手段(未圖示)，來從第1面4之上方而對於鑄錠2進行攝像。接著，基於藉由攝像手段所攝像的鑄錠2之畫像，來藉由雷射加工裝置12之X方向移動手段以及Y方向移動手段而使吸盤台14移動，藉由此，來對於鑄錠2與集光器16之在XY平面上的位置作調整。接著，藉由雷射加工裝置12之集光點位置調整手段(未圖示)，來使集光器16進行升降，並將集光點FP定位於從第1面4起而相當於所應生成之晶圓之厚度的深度處。接著，進行一面使鑄錠2與集光點FP相對性地作移動一面將相對於單晶碳化矽而具有透過性的波長之脈衝雷射光線LB從集光器16而照射至鑄錠2處的改質部形成加工。在本實施形態中，如同圖2中所示一般，於改質部形成加工中，係並不使集光點FP移動地來相對於集光點FP而藉由X方向移動手段來使吸盤台14以特定之加工饋送速度而在X方向上進行加工饋送。藉由改質部形成加工，係能夠在從第1面4起而相當於所應生成之晶圓之厚度的深度處，沿著X方向而連續性地形成使碳化矽分離成矽與碳之直線狀的改質部18，並且，如同圖3中所示一般，係能夠形成從改質部18起沿著c面而等向性地延伸之碎裂20。於圖3中，將以改質部18作為中心而被形成有碎裂20之區域，以二點鍊線來作標示。若是參考圖4而作說明，則若是將改質部18之直徑設為D，並將在加工饋送方向上而鄰接之集光點FP的間隔設為L，則係以具備有D＞L之關係(亦即是，在身為加工饋送方向之X方向上而相鄰接之改質部18與改質部18為相互重複之關係)的區域，而從改質部18起沿著c面而等向性地被形成有碎裂20。在加工饋送方向上而鄰接之集光點FP之間隔L，係依據集光點FP與吸盤台14之間之相對速度V以及脈衝雷射光線LB之反覆頻率F，而被作規定(L=V/F)。在本實施形態中，藉由對於相對於集光點FP之吸盤台14的朝向X方向之加工饋送速度V和脈衝雷射光線LB之反覆頻率F作調整，係能夠滿足D＞L之關係。
在剝離層形成工程中，係接續於改質部形成加工，而在不會超過碎裂20之寬幅的範圍內，將鑄錠2和集光點FP相對性地進行分度饋送。在本實施形態中，於分度饋送中，係在不會超過碎裂20之寬幅的範圍內，並不使集光點FP移動地來相對於集光點FP而藉由Y方向移動手段來使吸盤台14在Y方向上作特定分度量Li之分度饋送。之後，藉由交互反覆進行改質部形成加工和分度饋送，來在Y方向上空出有分度量Li之間隔地而形成複數之沿著X方向而連續性地延伸之改質部18，並且使在Y方向上而相鄰接之碎裂20與碎裂20相連結。藉由此，在從第1面4起而相當於所應生成之晶圓之厚度的深度處，係能夠形成由使碳化矽分離成矽與碳之改質部18和從改質部18起而在c面上被等向性地形成的碎裂20所成之用以將晶圓從鑄錠2而剝離的剝離層22。另外，在剝離層形成工程中，係亦可藉由交互反覆進行改質部形成加工和分度饋送，來在鑄錠2之相同的部份處進行複數次(例如4次)之改質部形成加工。
在剝離層形成工程之改質部形成加工中，係只要使鑄錠2與集光點FP相對性地移動即可，例如，係亦可如同圖5中所示一般，並不使集光點FP移動地，而一面相對於集光點FP來藉由雷射加工裝置12之旋轉手段而使吸盤台14在從上方觀察時以逆時針旋轉(亦可為順時針旋轉)而以特定之旋轉速度進行旋轉，一面從集光器16來對於鑄錠2照射相對於單晶碳化矽而具有透過性的波長之脈衝雷射光線LB。藉由此，係能夠在從第1面4起而相當於所應生成之晶圓之厚度的深度處，沿著鑄錠2之周方向而連續性地形成使碳化矽分離成矽與碳之環狀的改質部18，並且，係能夠形成從改質部18起沿著c面而等向性地延伸之碎裂20。如同上述一般，若是將改質部18之直徑設為D，並將在加工饋送方向上而鄰接之集光點FP的間隔設為L，則係以具備有D＞L之關係的區域，而從改質部18起沿著c面而等向性地被形成有碎裂20，又，在加工饋送方向上而相鄰接之集光點FP之間隔L，係依據集光點FP與吸盤台14之間之相對速度V以及脈衝雷射光線LB之反覆頻率F，而被作規定(L=V/F)，在圖5所示之情況中，藉由對於在集光點FP之位置處的相對於集光點FP之吸盤台14之周速度V以及脈衝雷射光線LB之反覆頻率F作調整，係能夠滿足D＞L之關係。
在沿著鑄錠2之周方向而以環狀來進行了改質部形成加工的情況時，係在不會超過碎裂20之寬幅的範圍內，例如並不使集光點FP移動地來相對於集光點FP而藉由X方向移動手段或Y方向移動手段來使吸盤台14在鑄錠2之徑方向上作特定分度量Li之分度饋送。之後，藉由交互反覆進行改質部形成加工和分度饋送，來在鑄錠2之徑方向上空出有分度量Li之間隔地而形成複數之沿著鑄錠2之周方向而連續性地延伸之改質部18，並且使在鑄錠2之徑方向上而相鄰接之碎裂20與碎裂20相連結。藉由此，在從第1面4起而相當於所應生成之晶圓之厚度的深度處，係能夠形成由使碳化矽分離成矽與碳之改質部18和從改質部18起而在c面上被等向性地形成的碎裂20所成之用以將晶圓從鑄錠2而剝離的剝離層22。另外，在圖5所示之情況中，亦同樣的，係亦可藉由交互反覆進行改質部形成加工和分度饋送，來在鑄錠2之相同的部份處進行複數次(例如4次)之改質部形成加工。
在實施了剝離層形成工程之後，實施以剝離層22作為界面而將鑄錠2之一部分剝離並生成晶圓的晶圓生成工程。晶圓生成工程，例如係可使用在圖6中所示之剝離裝置24來實施。剝離裝置24，係具備有收容液體26之液槽28、和被配置在液槽28內之超音波振動板30、和對於超音波振動板30賦予超音波振動之超音波振動賦予手段32、以及保持被加工物之保持手段34。保持手段34，係具備有實質上鉛直地延伸之臂36、和被附加設置於臂36之下端處的吸附片38。吸附片38，係以將被加工物吸附在下面處的方式而被構成。
若是參考圖6而繼續進行說明，則在晶圓生成工程中，首先，係將身為距離剝離層22為遠之端面的第2面6朝向上方，並將被形成有剝離層22之鑄錠2吸附在保持手段34之吸附片38的下面。接著，藉由剝離裝置24之升降手段(未圖示)來使保持手段34下降，並將身為晶圓所被生成之側(距離剝離層22為近之端面側)的第1面4側浸漬於液體26中，而使其與超音波振動板30相對面。在使晶圓所被生成之側之端面與超音波振動板30相對面時，係在晶圓所被生成之側之端面與超音波振動板30之上面之間，設置有空隙(例如4～5mm程度)。接著，從超音波振動賦予手段32來對於超音波振動板30賦予具有近似於鑄錠2之固有振動數的頻率以上之頻率的超音波振動。如此一來，具有近似於鑄錠2之固有振動數的頻率以上之頻率的超音波，係從超音波振動板30來經由液體26而被賦予至鑄錠2處。藉由此，係能夠將剝離層22作為界面而將鑄錠2之一部分有效率地作剝離並生成晶圓39，故而，係能夠謀求生產性的提升。另外，在本實施形態中，雖係將鑄錠2配置在液槽28之上部處並且將超音波振動板30配置在液槽28之下部處，但是，在晶圓生成工程中，係只要使晶圓所被生成之側之端面與超音波振動板30相對面即可，亦即是，係亦可將鑄錠2配置在液槽28之下部處並且將超音波振動板30配置在液槽28之上部處。或者是，係亦可在上下方向以外之方向(例如水平方向)上，使晶圓所被生成之側之端面與超音波振動板30相對面。又，在從超音波振動板30來對於鑄錠2賦予超音波振動時，係亦可藉由適宜之搖動手段(未圖示)來使保持手段34搖動。
另外，所謂近似於鑄錠2之固有振動數之頻率，係為當藉由將鑄錠2浸漬在液體26中並經由液體26來對於鑄錠2賦予超音波而以剝離層22作為界面來將鑄錠2之一部分剝離時，在從相較於鑄錠2之固有振動數而更降低了特定之量的頻率起而逐漸使超音波之頻率作了上升時，會開始進行以剝離層22作為界面之鑄錠2之一部分之剝離的頻率，而為較鑄錠2之固有振動數而更小的頻率。具體而言，與鑄錠2之固有振動數相近似的頻率，係為鑄錠2之固有振動數的0.8倍程度。又，在實施晶圓生成工程時的液槽28內之液體26係為水，水之溫度，較理想，係被設定為在從超音波振動賦予手段32而對於超音波振動板30賦予了超音波振動時會使空腔現象之發生被作抑制的溫度。具體而言，水之溫度，係以被設定為0～25℃為理想，藉由此，超音波之能量係並不會被轉換為空腔現象，而能夠有效地對於鑄錠2賦予超音波的能量。
接著，針對在相對於端面之垂線而c軸為有所傾斜之單晶碳化矽鑄錠中的本發明之碳化矽晶圓的生成方法之實施形態，參考圖7～圖9來作說明。
圖7中所示之全體而言為圓柱形狀的六方晶單晶碳化矽鑄錠40(以下，係稱作「鑄錠40」)，係具備有圓形狀之第1面42(端面)、和與第1面42相反側之圓形狀之第2面44、和位置在第1面42以及第2面44之間之周面46、和從第1面42起而至第2面44之c軸(〈0001〉方向)、以及與c軸相正交之c面({0001}面)。在鑄錠40中，c軸係相對於第1面42之垂線48而傾斜，藉由c面和第1面42，係被形成有傾斜角α(例如，α=1、3、6度)。將傾斜角α所被形成之方向，在圖7中以箭頭A作標示。又，在鑄錠40之周面46處，係被形成有代表結晶方位之矩形狀之第1定向平面50以及第2定向平面52。第1定向平面50，係與傾斜角α所被形成之方向A相平行，第2定向平面52，係與傾斜角α所被形成之方向A相正交。如同圖7(b)中所示一般，從垂線48之方向作觀察，第2定向平面52之長度L2，係較第1定向平面50之長度L1而更短(L2＜L1)。
在本實施形態中，首先，係實施剝離層形成工程，其係在從第1面42起而相當於所應生成之晶圓之厚度的深度處，形成由使碳化矽分離成矽與碳之改質部和從改質部起而在c面上被等向性地形成的碎裂所成之剝離層。剝離層形成工程，係可使用上述之雷射加工裝置12來實施。在剝離層形成工程中，首先，係使接著劑(例如，環氧樹脂系接著劑)中介存在於鑄錠40之第2面44與吸盤台14之上面之間，而將鑄錠40固定在吸盤台14上。或者是，亦可構成為：在吸盤台14之上面，係被形成有複數之吸引孔，並在吸盤台14之上面生成吸引力而將鑄錠40作保持。接著，藉由雷射加工裝置12之攝像手段，來從第1面42之上方而對於鑄錠40進行攝像。接著，基於藉由攝像手段所攝像的鑄錠40之畫像，來藉由雷射加工裝置12之X方向移動手段、Y方向移動手段以及旋轉手段而使吸盤台14進行移動以及旋轉，藉由此，來將鑄錠40之朝向調整為特定之朝向，並且對於鑄錠40與集光器16之在XY平面上的位置作調整。在將鑄錠40之朝向調整為特定之朝向時，如同圖8(a)中所示一般，係將第1定向平面50整合於Y方向上，並將第2定向平面52整合於X方向上，藉由此，來將傾斜角α所被形成之方向A整合於Y方向上，並且將與傾斜角α所被形成之方向A相正交之方向整合於X方向上。接著，藉由雷射加工裝置12之集光點位置調整手段，來使集光器16進行升降，並將集光點FP定位於從第1面42起而相當於所應生成之晶圓之厚度的深度處。接著，進行一面使鑄錠40與集光點FP在被和與傾斜角α所被形成之方向A相正交之方向作了整合的X方向上相對性地作移動一面將相對於單晶碳化矽而具有透過性的波長之脈衝雷射光線LB從集光器16而照射至鑄錠40處的改質部形成加工。在本實施形態中，如同圖8中所示一般，於改質部形成加工中，係並不使集光點FP移動地來相對於集光點FP而藉由X方向移動手段來使吸盤台14以特定之加工饋送速度而在X方向上進行加工饋送。藉由改質部形成加工，係能夠在從第1面42起而相當於所應生成之晶圓之厚度的深度處，沿著與傾斜角α所被形成之方向A相正交之方向(X方向)而連續性地形成使碳化矽分離成矽與碳之直線狀的改質部54，並且，如同圖9中所示一般，係能夠形成從改質部54起沿著c面而等向性地延伸之碎裂56。如同上述一般，若是將改質部54之直徑設為D，並將在加工饋送方向上而鄰接之集光點FP的間隔設為L，則係以具備有D＞L之關係的區域，而從改質部54起沿著c面而等向性地被形成有碎裂56，又，在加工饋送方向上而相鄰接之集光點FP之間隔L，係依據集光點FP與吸盤台14之間之相對速度V以及脈衝雷射光線LB之反覆頻率F，而被作規定(L=V/F)，在本實施形態中，藉由對相對於集光點FP之吸盤台14之朝向X方向的加工饋送速度V以及脈衝雷射光線LB之反覆頻率F作調整，係能夠滿足D＞L之關係。
在剝離層形成工程中，係接續於改質部形成加工，而在不會超過碎裂56之寬幅的範圍內，將鑄錠40和集光點FP在被和與傾斜角α所被形成之方向A作了整合的Y方向上相對性地進行分度饋送。在本實施形態中，於分度饋送中，係在不會超過碎裂56之寬幅的範圍內，並不使集光點FP移動地來相對於集光點FP而藉由Y方向移動手段來使吸盤台14在Y方向上作特定分度量Li’之分度饋送。之後，藉由交互反覆進行改質部形成加工和分度饋送，來在傾斜角α所被形成之方向A上空出有分度量Li’之間隔地而形成複數之沿著與傾斜角α所被形成之方向A相正交之方向而連續性地延伸之改質部54，並且使在傾斜角α所被形成之方向A上而相鄰接之碎裂56與碎裂56相連結。藉由此，在從第1面42起而相當於所應生成之晶圓之厚度的深度處，係能夠形成由使碳化矽分離成矽與碳之改質部54和從改質部54起而在c面上被等向性地形成的碎裂56所成之用以將晶圓從鑄錠40而剝離的剝離層58。另外，在剝離層形成工程中，係亦可藉由交互反覆進行改質部形成加工和分度饋送，來在鑄錠40之相同的部份處進行複數次(例如4次)之改質部形成加工。
在實施了剝離層形成工程之後，實施以剝離層58作為界面而將鑄錠40之一部分剝離並生成晶圓的晶圓生成工程。晶圓生成工程，係可使用上述剝離裝置24來實施。在晶圓生成工程中，首先，係將身為距離剝離層58為遠之端面的第2面44朝向上方，並將被形成有剝離層58之鑄錠40吸附在保持手段34之吸附片38的下面。接著，藉由剝離裝置24之升降手段來使保持手段34下降，並將身為晶圓所被生成之側(距離剝離層58為近之端面側)的第1面42側浸漬於液體26中，而使其與超音波振動板30相對面。在使晶圓所被生成之側之端面與超音波振動板30相對面時，係在晶圓所被生成之側之端面與超音波振動板30之上面之間，設置有空隙(例如4～5mm程度)。接著，從超音波振動賦予手段32來對於超音波振動板30賦予具有近似於鑄錠40之固有振動數的頻率以上之頻率的超音波振動。如此一來，具有近似於鑄錠40之固有振動數的頻率以上之頻率的超音波，係從超音波振動板30來經由液體26而被賦予至鑄錠40處。藉由此，係能夠將剝離層58作為界面而將鑄錠40之一部分有效率地作剝離並生成晶圓，故而，係能夠謀求生產性的提升。另外，在晶圓生成工程中，係只要使晶圓所被生成之側之端面與超音波振動板30相對面即可，例如，係可在上下方向上而相對面，或者是亦可在水平方向上而相對面。又，在從超音波振動板30來對於鑄錠40賦予超音波振動時，係亦可藉由適宜之搖動手段(未圖示)來使保持手段34搖動。
在本實施形態中，亦同樣的，所謂近似於鑄錠40之固有振動數之頻率，係為當藉由將鑄錠40浸漬在液體26中並經由液體26來對於鑄錠40賦予超音波而以剝離層58作為界面來將鑄錠40之一部分剝離時，在從相較於鑄錠40之固有振動數而更降低了特定之量的頻率起而逐漸使超音波之頻率作了上升時，會開始進行以剝離層58作為界面之鑄錠40之一部分之剝離的頻率，而為較鑄錠40之固有振動數而更小的頻率。具體而言，與鑄錠40之固有振動數相近似的頻率，係為鑄錠40之固有振動數的0.8倍程度。又，在實施晶圓生成工程時的液槽28內之液體26係為水，水之溫度，較理想，係被設定為在從超音波振動賦予手段32而對於超音波振動板30賦予了超音波振動時會使空腔現象之發生被作抑制的溫度。具體而言，水之溫度，係以被設定為0～25℃為理想，藉由此，超音波之能量係並不會被轉換為空腔現象，而能夠有效地對於鑄錠40賦予超音波的能量。
於此，針對近似於單晶碳化矽鑄錠之固有振動數之頻率、和收容在剝離裝置之液槽中的液體之溫度，基於本發明者在下述之雷射加工條件下所進行的實驗之結果來作說明。
[雷射加工條件] 　　脈衝雷射光線之波長：1064nm 　　反覆頻率F：60kHz 　　平均輸出：1.5W 　　脈衝寬幅：4ns 　　光點徑：3μm 　　集光透鏡之開口數(NA)：0.65 　　加工饋送速度：200mm/s
[實驗1]適當之剝離層的形成 　　將脈衝雷射光線之集光點定位在厚度3mm之單晶碳化矽鑄錠的距離端面起100μm內側處，並對於單晶碳化矽鑄錠照射脈衝雷射，而形成使碳化矽分離成矽與碳的直徑φ17μm之改質部，並以使在加工饋送方向上而相鄰接之改質部彼此之重疊率R=80%的方式來連續性地形成改質部，而從改質部起來在c面上等向性地形成了直徑φ150μm之碎裂。之後，將集光器作150μm之分度饋送，並同樣的來連續性地形成改質部，並且形成碎裂，而在相當於晶圓之厚度的100μm之深度處形成了剝離層。另外，改質部彼此之重疊率R，係根據改質部之直徑D=φ17μm、和在加工饋送方向上而相鄰接之集光點彼此之間隔L，來如同下述一般地而算出。又，在加工饋送方向上而鄰接之集光點彼此之間隔L，係如同上述一般，依據加工饋送速度V(在本實驗中係為200mm/s)和脈衝雷射光線之反覆頻率F(在本實驗中係為60kHz)，而被作規定(L=V/F)。 　　R=(D-L)/D 　　　={D-(V/F)}/D 　　　=[17(μm)-{200(mm/s)/60(kHz)}]/17(μm) 　　　=[17×10-6 (m)-{200×10-3 (m/s)/60×103 (Hz) 　　　　}]/17×10-6 (m) 　　　=0.8
[實驗2]相對於固有振動數之超音波的頻率依存性 　　在對於厚度3mm之上述單晶碳化矽鑄錠之固有振動數進行了求取之後，其結果，係為25kHz。因此，在實驗2中，係將藉由實驗1而形成了剝離層的上述單晶碳化矽鑄錠浸漬在25℃之水中，並將所賦予之超音波之輸出設為100W，並且使超音波之頻率上升為10kHz、15kHz、20kHz、23kHz、25kHz、27kHz、30kHz、40kHz、50kHz、100kHz、120kHz、150kHz，而對於以藉由實驗1所形成了的剝離層作為界面之晶圓從上述單晶碳化矽鑄錠所剝離的時間作計測，來對於頻率依存性進行了驗證。 [實驗2之結果] 頻率 剝離時間 10kHz 就算是經過了10分鐘也並未剝離：NG 15kHz 就算是經過了10分鐘也並未剝離：NG 20kHz 以90秒而作了剝離 23kHz 以30秒而作了剝離 25kHz 以25秒而作了剝離 27kHz 以30秒而作了剝離 30kHz 以70秒而作了剝離 40kHz 以170秒而作了剝離 50kHz 以200秒而作了剝離 100kHz 以220秒而作了剝離 120kHz 以240秒而作了剝離 150kHz 以300秒而作了剝離
[實驗3]超音波之輸出依存性 　　在實驗2中，係將超音波之輸出固定為100W，並使超音波之頻率改變，而對於藉由實驗1而形成了剝離層的晶圓之從上述單晶碳化矽鑄錠之剝離時間進行了計測，但是，在實驗3中，係針對各超音波之頻率的每一者，而分別使超音波之輸出上升為200W、300W、400W、500W，而對於以藉由實驗1所形成了的剝離層作為界面之晶圓從上述單晶碳化矽鑄錠所剝離的時間作計測，來對於輸出依存性進行了驗證。另外，下述之「NG」，係與實驗2之結果相同的，代表就算是從開始對於單晶碳化矽鑄錠賦予超音波起而經過了10分鐘之後，晶圓也並未從單晶碳化矽鑄錠而剝離。 [實驗3之結果] 各輸出之剝離時間 頻率 200W 300W 400W 500W 10kHz NG NG NG NG 15kHz NG NG NG NG 20kHz 50秒 33秒 15秒 6秒 23kHz 16秒 10秒 45秒 3秒 25kHz 3秒 1秒 1秒以下 1秒以下 27kHz 15秒 11秒 5秒 2秒 30kHz 48秒 40秒 18秒 3秒 40kHz 90秒 47秒 23秒 4秒 50kHz 100秒 58秒 24秒 6秒 100kHz 126秒 63秒 26秒 7秒 120kHz 150秒 70秒 27秒 8秒 150kHz 170秒 82秒 42秒 20秒
[實驗4]溫度依存性 　　在實驗4中，係使藉由實驗1而形成了剝離層的上述單晶碳化矽鑄錠所浸漬之水的溫度，從0℃起而上升，而對於以藉由實驗1所形成了的剝離層作為界面之晶圓從上述單晶碳化矽鑄錠所剝離的時間作計測，來對於溫度依存性進行了驗證。另外，在實驗4中，係將超音波之頻率設定為25kHz，並將超音波之輸出設定為500W。 [實驗4之結果] 溫度 剝離時間 0℃ 0.07秒 5℃ 0.09秒 10℃ 0.12秒 15℃ 0.6秒 20℃ 0.8秒 25℃ 0.9秒 30℃ 3.7秒 35℃ 4.2秒 40℃ 6.1秒 45℃ 7.1秒 50℃ 8.2秒
根據實驗2的結果，可以確認到，以剝離層作為界面而使晶圓從單晶碳化矽鑄錠剝離所需的超音波之頻率，係依存於單晶碳化矽鑄錠之固有振動數(在本實驗中所使用之單晶碳化矽鑄錠的情況時，係為25kHz)而身為近似於單晶碳化矽鑄錠之固有振動數的20kHz(單晶碳化矽鑄錠之固有振動數的0.8倍之頻率)。又，可以確認到，藉由單晶碳化矽鑄錠之固有振動數之近旁的20～30kHz(單晶碳化矽鑄錠之固有振動數的0.8～1.5倍之頻率)，晶圓係以剝離層作為界面而有效(以較短之時間)地從單晶碳化矽鑄錠剝離。另外，根據實驗3之結果，可以確認到，就算是超過單晶碳化矽鑄錠之固有振動數之近旁的20～30kHz之頻率，藉由將超音波之輸出提高，晶圓亦係以剝離層作為界面而有效地從單晶碳化矽鑄錠剝離。進而，根據實驗4之結果，可以確認到，當收容在剝離裝置之液槽中的液體係為水的情況時，若是水的溫度超過25℃，則由於超音波之能量係被轉換為空腔現象，因此，係無法以剝離層作為界面而有效地將晶圓從單晶碳化矽鑄錠剝離。
2‧‧‧端面之垂線與c軸為相互一致之單晶SiC鑄錠4‧‧‧第1面(端面)10‧‧‧垂線18‧‧‧改質部20‧‧‧碎裂22‧‧‧剝離層26‧‧‧液體30‧‧‧超音波振動板39‧‧‧晶圓40‧‧‧相對於端面之垂線而c軸有所傾斜之單晶SiC鑄錠42‧‧‧第1面(端面)48‧‧‧垂線54‧‧‧改質部56‧‧‧碎裂58‧‧‧剝離層
[圖1]係為端面之垂線與c軸為相互一致之單晶SiC鑄錠的立體圖。 　　[圖2]係為對於被實施剝離層形成工程之狀態作展示的立體圖(a)以及正面圖(b)。 　　[圖3]係為對於從上方所觀察的改質部以及碎裂作展示之示意圖。 　　[圖4]係為從上方所觀察的改質部之示意圖。
[圖5]係為對於在剝離層形成工程中而使改質部在周方向上被連續性地形成之狀態作展示的立體圖。
[圖6]係為對於被實施晶圓生成工程之狀態作展示的正面圖(a)以及所生成的晶圓之立體圖(b)。
[圖7]係為相對於端面之垂線而c軸有所傾斜之單晶SiC鑄錠之正面圖(a)、平面圖(b)以及立體圖(c)。
[圖8]係為對於被實施剝離層形成工程之狀態作展示的立體圖(a)以及正面圖(b)。
[圖9]係為被形成有剝離層的單晶碳化矽鑄錠的平面圖(a)、B-B線剖面圖(b)。
2‧‧‧端面之垂線與c軸為相互一致之單晶SiC鑄錠
4‧‧‧第1面(端面)
6‧‧‧第2面
8‧‧‧周面
22‧‧‧剝離層
24‧‧‧剝離裝置
26‧‧‧液體
28‧‧‧液槽
30‧‧‧超音波振動板
32‧‧‧超音波振動賦予手段
34‧‧‧保持手段
36‧‧‧臂
38‧‧‧吸附片
39‧‧‧晶圓

Claims (5)

  1. 一種碳化矽晶圓的生成方法，係為從具有c軸和與c軸相正交之c面的單晶碳化矽鑄錠來生成碳化矽晶圓之碳化矽晶圓之生成方法，其特徵為，係具備有：剝離層形成工程，係將相對於單晶碳化矽而具有透過性的波長之雷射光線之集光點，定位於從單晶碳化矽鑄錠之端面起而相當於所應生成之碳化矽晶圓之厚度的深度處，並對於單晶碳化矽鑄錠照射雷射光線，而形成由使碳化矽被分離成矽與碳的改質部和從改質部起而等向性地被形成於c面上之碎裂所成的剝離層；和晶圓生成工程，係在實施了該剝離層形成工程之後，將單晶碳化矽鑄錠之碳化矽晶圓被生成之側浸漬在被設定為抑制空腔現象的發生的溫度之液體亦即水中，並使其與發出具有近似於單晶碳化矽鑄錠之固有振動數的頻率以上之頻率的超音波之振動板相對面，而以剝離層作為界面來使單晶碳化矽鑄錠之一部分剝離並生成碳化矽晶圓。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之碳化矽晶圓的生成方法，其中，與單晶碳化矽鑄錠之固有振動數相近似的頻率，係為單晶碳化矽鑄錠之固有振動數的0.8倍。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之單晶碳化矽晶圓的生 成方法，其中，水之溫度係為0~25℃。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之碳化矽晶圓的生成方法，其中，在該剝離層形成工程中，當單晶碳化矽鑄錠之端面的垂線與c軸為相互一致的情況時，係在不會超過從被連續性地形成的改質部起而於c面所等向性地形成之碎裂之寬幅的範圍內，來使單晶碳化矽鑄錠與集光點相對性地進行分度饋送並連續性地形成改質部而將碎裂與碎裂相連結以形成剝離層。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之碳化矽晶圓的生成方法，其中，在該剝離層形成工程中，當相對於單晶碳化矽鑄錠之端面的垂線而c軸為有所傾斜的情況時，係在與藉由c面和端面而被形成有傾斜角(off-angle)之方向相正交的方向上，連續性地形成改質部，並從改質部起而於c面上等向性地形成碎裂，並且在該傾斜角所被形成之方向上，於不會超過碎裂之寬幅的範圍內來使單晶碳化矽鑄錠與集光點相對性地進行分度饋送並在與該傾斜角所被形成之方向相正交的方向上連續性地形成改質部，而從改質部起來在c面上等向性地依序形成碎裂以形成剝離層。
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