申请/专利权人：株式会社迪思科

申请日：2016-07-04

公开（公告）日：2020-05-22

公开（公告）号：CN106346148B

主分类号：B23K26/53(20140101)

分类号：B23K26/53(20140101);B23K26/0622(20140101)

优先权：["20150713 JP 2015-139679"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.05.22#授权;2018.07.06#实质审查的生效;2017.01.25#公开

摘要：本发明涉及多晶SiC晶片的生成方法。本发明的课题在于提供一种从多晶SiC晶锭高效率地生成多晶SiC晶片，从而减少废弃比例的多晶SiC晶片的生成方法。一种多晶SiC晶片的生成方法，其中，在形成用于从多晶SiC晶锭生成多晶SiC晶片的界面的改性层形成工序中，所形成的该界面为改性层连锁形成的面，所述改性层如下形成：利用脉冲激光光线的聚光点使多晶SiC分离为非晶硅与无定形碳，形成初期的改性层，之后连续照射的脉冲激光光线由之前形成的无定形碳吸收，同时在功率密度一定的位置，分离为非晶硅与无定形碳而形成改性层。

主权项：1.一种多晶SiC晶片的生成方法，其为从多晶SiC晶锭生成多晶SiC晶片的多晶SiC晶片生成方法，其中，其具备：在保持台上保持多晶SiC晶锭的被加工物支撑工序；改性层形成工序，该工序中使对在保持台上保持的多晶SiC晶锭具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点位于距多晶SiC晶锭的照射面规定距离的位置，对多晶SiC晶锭照射脉冲激光光线，同时，以规定的加工进给速度移动该保持台，由此在成为多晶SiC晶片与多晶SiC晶锭的界面的位置形成改性层；和多晶SiC晶片剥离工序，该工序中对利用该改性层形成工序形成的该界面的上方侧赋予外力，从该界面剥离多晶SiC晶片，在该改性层形成工序中，按照当将脉冲激光光线的光斑的直径设为D、将相邻光斑的距离设为x时每个脉冲的功率密度达到70～100Jcm2的高度位置的以D-xD求出的重叠率达到0.6～0.8之方式照射脉冲激光光线，由此在该改性层形成工序中形成该界面，该界面为改性层连锁形成的，所述改性层如下形成：利用脉冲激光光线的聚光点使多晶SiC分离为非晶硅与无定形碳，形成初期的改性层，接着照射的脉冲激光光线由利用之前照射的脉冲激光光线形成的无定形碳吸收，在该聚光点的照射面侧，多晶SiC分离为非晶硅与无定形碳，连续照射的脉冲激光光线由之前连续形成的无定形碳吸收，同时在功率密度一定、该重叠率达到0.6～0.8的高度位置，分离为非晶硅与无定形碳，从而形成改性层。

全文数据：多晶SiC晶片的生成方法技术领域[0001]本发明涉及对多晶SiC晶锭照射激光光线而生成多晶SiC晶片的方法。背景技术[0002]功率器件、LED等是在以六方晶单晶SiC为材料的晶片的表面上利用分割预定线划分而形成的，利用切削装置、激光加工装置分割为各个器件芯片，用于移动电话、个人电脑等各种电气、电子设备。[0003]形成器件的六方晶单晶SiC晶片通常是利用线锯对单晶SiC晶锭进行切片而生成的，对切片后的晶片的正面和背面进行研磨，精加工成镜面参见例如专利文献1。[0004]另一方面，作为制造昂贵的六方晶单晶SiC晶片时降低制造成本的方法，有人提出了以下的方法。有人提出了下述技术，首先，形成比六方晶单晶SiC便宜的多晶SiC晶锭，以例如300μπι左右的厚度从该多晶SiC晶锭切出平坦的多晶SiC晶片，以规定的厚度例如Ιμπι厚）向该切出的多晶SiC晶片的上表面注入氢离子等，从而接合形成有剥离层的六方晶单晶SiC晶片。然后，将Ιμπι厚的八方晶单晶SiC层残留在该多晶SiC晶片的上表面，对八方晶单晶SiC晶片进行剥离，由此形成以多晶SiC晶片为基材，表面由六方晶单晶SiC晶片构成的晶片参见例如专利文献2。[0005]现有技术文献[0006]专利文献[0007]专利文献1:日本特开2000-094221号公报[0008]专利文献2:日本特开2014-216555号公报发明内容[0009]发明所要解决的课题[0010]但是，多晶SiC比单晶SiC便宜，但在使多晶SiC的晶锭在以往已知的碳基板上生长后，去除碳基板，生成所期望厚度的多晶SiC晶片的方法中，存在下述问题:从多晶SiC晶锭去除碳基板时，该多晶SiC晶锭发生大的变形，导致切出多晶SiC晶片时，以高比例废弃该变形部分，无论是否使用便宜的多晶SiC都不经济。[0011]鉴于上述情况，本发明在于提供一种多晶SiC晶片的生成方法，该方法从多晶SiC晶锭高效率地生成多晶SiC晶片，减少废弃比例。[0012]用于解决课题的手段[0013]为了解决上述课题，本发明能够提供一种多晶SiC晶片的生成方法，其为从多晶SiC晶锭生成多晶SiC晶片的多晶SiC晶片生成方法，其中，其具备:改性层形成工序，该工序中使对多晶SiC晶锭具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点位于距多晶SiC晶锭的照射面规定距离的位置，对多晶SiC晶锭照射脉冲激光光线，在成为多晶SiC晶片与多晶SiC晶锭的界面的位置形成改性层;和多晶SiC晶片剥离工序，该工序中对利用该改性层形成工序形成的该界面的上方侧赋予外力，从该界面剥离多晶SiC晶片，在该改性层形成工序中形成的该界面为改性层连锁形成的面，所述改性层如下形成:利用脉冲激光光线的聚光点使多晶Sic分离为非晶硅与无定形碳，形成初期的改性层，接着照射的脉冲激光光线由利用之前照射的脉冲激光光线形成的无定形碳吸收，在该聚光点的照射面侧，多晶SiC分离为非晶硅与无定形碳，连续照射的脉冲激光光线由之前连续形成的无定形碳吸收，同时在功率密度一定的位置，分离为非晶硅与无定形碳而形成改性层。[0014]优选的是，将处于成为该界面的位置的激光光线光斑（只求分的直径设为D，将与相邻光斑的距离设为X，以D-xD求出的重叠率设定为0.6~0.8。[0015]此外，优选该界面中的每个脉冲的功率密度为70~lOOJcm2,优选该多晶SiC晶锭具备碳基板。[0016]发明效果[0017]在基于本发明的多晶SiC晶片的生成方法中，在改性层形成工序中形成的界面为改性层连锁形成的面，所述改性层如下形成:利用脉冲激光光线的聚光点使多晶SiC分离为非晶硅与无定形碳，形成初期的改性层，接着照射的脉冲激光光线由利用之前照射的脉冲激光光线形成的无定形碳吸收，在该聚光点的照射面侧，多晶SiC分离为非晶硅与无定形碳，连续照射的脉冲激光光线由之前连续形成的无定形碳吸收，同时在功率密度一定的位置，分离为非晶硅与无定形碳而形成改性层，由此在从多晶SiC晶锭切出多晶SiC晶片时没有发生变形。此外，不会像从晶锭取出单晶SiC晶片时那样依赖于成为界面的C面，因此能够高效率地从多晶SiC晶锭生成多晶SiC晶片。附图说明[0018]图1为激光加工装置的立体图，该激光加工装置用于实施基于本发明的多晶SiC晶片的生成方法。[0019]图2为示出在图1所示的保持台上安装多晶SiC晶锭的状态的图。[0020]图3为示出对多晶SiC晶锭照射脉冲激光光线的状态的图。[0021]图4为说明在对多晶SiC晶锭照射脉冲激光光线的状态下，光斑在成为界面的高度Η处重叠的状态的图。[0022]图5为示出利用多晶SiC晶片剥离工序从多晶SiC晶锭剥离多晶SiC晶片的状态的立体图。[0023]符号说明[0024]1:激光加工装置[0025]2:静止基台[0026]3:保持台机构[0027]4:激光光线照射单元[0028]5:激光光线照射单元[0029]6:摄像单元[0030]7:多晶SiC晶锭[0031]8:多晶SiC晶片剥离单元[0032]9:碳基板[0033]31:导轨[0034]32:第1滑动块[0035]33:第2滑动块[0036]34:保持台[0037]35:X轴向移动单元[0038]36:Y轴向移动单元[0039]82:剥离单元臂[0040]83:剥离用脉冲马达[0041184:晶片吸附单元具体实施方式[0042]以下，参照附图对基于本发明的多晶SiC晶片的生成方法的优选实施方式进行进一步说明。[0043]图1中示出用于实施基于本发明的多晶SiC晶片的生成方法的激光加工装置的立体图。图1所示的激光加工装置1具备:静止基台2;保持台机构3,该保持台机构3用于保持在以箭头X所示的X轴向上可移动地配设在该静止基台2上的被加工物;作为激光光线照射单元的激光光线照射单元4,该激光光线照射单元4配设在静止基台2上。[0044]上述保持台机构3具备:沿着X轴向平行配设在静止基台2上的一对导轨31、31;在X轴向上可移动地配设在该导轨31、31上的第1滑动块32;在与X轴向正交的以箭头Y所示的Y轴向上可移动地配设在该第1滑动块32上的第2滑动块33;保持台34,该保持台34由圆筒形状构成且在内部具备脉冲马达，由此可旋转地构成在该第2滑动块33上。在图1所示的激光加工装置中，在该保持台34上载置作为被加工物的该多晶SiC晶锭7,该多晶SiC晶锭7在碳基板9上生长，通过涂布在该保持台34的上表面的粘接剂牢固地结合该碳基板9。[0045]上述第1滑动块32的下表面设置有与上述一对导轨31、31嵌合的一对被导向槽321、321，同时在上表面设置有沿着¥轴向平行地形成的一对导轨322、322。如此构成的第1滑动块32通过被导向槽321、321嵌合在一对导轨31、31中，构成为可在X轴向上沿着一对导轨31、31移动。保持台机构3具备用于使第1滑动块32在X轴向上沿着一对导轨31、31移动的X轴向移动单元353轴向移动单元35包含在上述一对导轨31、31之间平行配设的外螺纹杆雄氺^nyK351、用于旋转驱动该外螺纹杆351的脉冲马达352等驱动源。外螺纹杆351的一端自由旋转地支撑在固定于上述静止基台2的轴承块353上，其另一端传动连接在上述脉冲马达352的输出轴上。需要说明的是，外螺纹杆351与形成于内螺纹块雌氺的贯通内螺纹孔螺合，所述内螺纹块突出设置于第1滑动块32的中央部下表面，未进行图示。因此，利用脉冲马达352使外螺纹杆351正转和逆转驱动，由此第1滑动块32可在X轴向上沿着导轨31、31移动。[0046]上述第2滑动块33的下表面设置有与设置在上述第1滑动块32的上表面的一对导轨322、322嵌合的一对被导向槽331、331，通过将该被导向槽331、331嵌合在一对导轨322、322中，构成为可在Y轴向上移动。图示的保持台机构3具备用于使第2滑动块33沿着设置在第1滑动块32上的一对导轨322、322移动的Y轴向移动单元36。¥轴向移动单元36包括在上述一对导轨322、322之间平行地配设的外螺纹杆361、用于旋转驱动该外螺纹杆361的脉冲马达362等驱动源。外螺纹杆361的一端自由旋转地支撑在固定于上述第1滑动块32的上表面的轴承块363上，另一端传动连接在上述脉冲马达362的输出轴上。需要说明的是，外螺纹杆361通过使外螺纹杆361相对于贯通内螺纹雌氺正转和逆转，该贯通内螺纹形成于内螺纹块雌氺文口），由此可使第2滑动块33在Y轴向上沿着导轨322、322移动，所述内螺纹块突出设置在第2滑动块33的中央下表面，未进行图示。[0047]上述第1滑动块、第2滑动块分别具备未图示的检测X轴向位置的X轴向位置检测单元、检测Y轴向位置的Y轴向位置检测单元，利用后述的控制单元，基于检测出的各第1、第2滑动块的位置，向上述各驱动源发送驱动信号，可将保持台34控制在所期望的位置。[0048]上述激光光线单元4具备:配设在上述静止基台2上的支撑部件41、由该支撑部件41支撑的实质上水平延伸的外壳42、配设在该外壳42上的激光光线照射单元5、配设在该外壳42的前端部并对要进行激光加工的加工区域进行检测的摄像单元6。需要说明的是，摄像单元6具备:对被加工物进行照明的照明单元、捕捉利用该照明单元进行照明的区域的光学体系、对利用该光学体系捕捉的图像进行摄像的摄像元件CCD等，将摄像到的图像信号输送至后述的控制单元。[0049]上述激光光线照射单元5具备聚光器51，所述聚光器51使从收纳于外壳42内部的脉冲激光光线振荡单元振荡得到的激光光线会聚，照射在保持于保持台34的被加工物上。省略了图示，外壳42内的脉冲激光光线振荡单元由脉冲激光光线的输出调整单元、脉冲激光光线振荡器、配设在该振荡器上的重复频率设定单元等构成，控制该脉冲激光光线的聚光点位置，使该聚光点位置可以在相对于保持面即，保持台的上表面垂直的方向（Z轴向）上进行调整。[0050]进一步，激光加工装置1具备配置在静止基台2上、且设置在上述导轨31、31的终端部支撑外螺纹杆351的轴承块353侧）附近的多晶SiC晶片剥离单元8。该多晶SiC晶片剥离单元8具备:剥离单元壳体81;该剥离单元壳体81内收纳其一部分且在以箭头Z表示的Z轴向上下方向）上可移动地支撑的剥离单元臂82;配设在该剥离单元臂82的前端部的剥离用脉冲马达83;晶片吸附单元84,所述晶片吸附单元84通过该剥离用脉冲马达83可旋转地支撑在该剥离用脉冲马达83的下部，且在晶片吸附单元84下表面具备可利用未图示的吸引单元进行吸引的2个以上的吸引孔。该剥离单元壳体81内具备在Z轴向上移动控制剥离单元臂82的Z轴向移动单元，Z轴向移动单元收纳有支撑该剥离单元臂82的未图示的外螺纹杆、支撑该外螺纹杆的轴承块、用于使该外螺纹杆正逆转驱动的脉冲马达。该剥离单元壳体81具备检测剥离单元臂82的Z轴向位置的未图示的Z轴向位置检测单元，其位置信号输送至后述的控制单元。[0051]激光加工装置1具备未图示的控制单元。该控制单元利用计算机构成，其具备：按照控制程序进行演算处理的中央处理装置、存储控制程序的只读存储器R0M、存储演算结果等的可读写的随机存取存储器RAM、输入、输出接口。向该控制单元的输入接口输入来自上述的X轴向位置检测单元、Y轴向位置检测单元、Z轴向位置检测单元、摄像单元6等的检测信号，从输出接口向上述X轴向移动单元35、Y轴向移动单元36、剥离单元壳体81内的Z轴向移动单元、脉冲激光光线的聚光点位置控制单元、脉冲激光光线的输出控制单元、剥离用脉冲马达83等输出控制信号。[0052]对基于使用如上那样构成的激光加工装置1进行实施的本发明的多晶SiC晶片的生成方法进行说明。[0053]图2中示出多晶SiC晶锭7、保持该多晶SiC晶锭7的保持台34，该多晶SiC晶锭7作为利用本发明的第1实施方式中的多晶Sic晶片的生成方法进行加工的被加工物。该多晶SiC晶锭7使用在碳基板9上使多晶SiC生长而生成的多晶SiC晶锭7,使用例如以10mm厚度生成的多晶SiC晶锭7。[0054]如图2所不，在保持台34上以碳基板9为下侧固定多晶SiC晶徒7。该固定是利用存在于保持台34与碳基板9之间的接合剂例如环氧树脂进行的，与使用有用于固定在常规激光加工装置中所用的被加工物的吸引单元的卡盘工作台相比，可更牢固地进行固定被加工物支撑工序）。需要说明的是，该多晶SiC晶锭7的表面利用未图示的研磨装置，研磨至不妨碍激光光线入射的程度，所述激光光线使用具有后述透过性的波长。[0055]改性层形成工序）[0056]若实施了上述被加工物支撑工序，则利用X轴向移动单元35和Y轴向移动单元36使保持有多晶SiC晶锭7的保持台34位于摄像单元6的正下方。保持台34位于摄像单元6的正下方时，利用摄像单元6和上述控制单元实行对准工序，该对准工序对实行多晶SiC晶锭7的激光加工区域以及载置在保持台34上的多晶SiC晶锭7的表面高度进行检测。[0057]若实行了对准工序，则启动上述X轴向移动单元35、Y轴向移动单元36,使该多晶SiC晶锭7位于开始进行该激光加工的位置，同时基于利用对准工序检测的多晶SiC晶锭7的表面高度位置，利用未图示的聚光点位置调整单元，使该脉冲激光光线的聚光点P会聚在距固定于保持台34上的多晶SiC晶锭7的表面为规定距离例如510μπι内侧。然后，启动脉冲激光光线照射单元，开始对多晶SiC照射具有透过性的脉冲激光光线。如图3的a、（b所示，开始照射脉冲激光光线，同时使X轴向移动单元运转使保持台34在X轴的箭头方向上移动。[0058]基于上述脉冲激光光线的加工条件例如如下进行设定。[0059]光源:YAG脉冲激光器[0060]波长：1064nm[0061]重复频率:80kHz[0062]平均输出：3.2W2.6~3.8W[0063]脉冲宽度:4ns[0064]光斑直径:聚光点φ3.〇μιη界面φ7.8μηι[0065]开口率（ΝΑ:0.43[0066]分度量（彳^尹;夕只量）：250~400μπι[0067]进给速度：120~260毫米秒[0068]进一步对本申请发明的改性层形成工序进行详细的说明。沿着该控制单元预先设定的由脉冲激光光线产生的加工线开始照射脉冲激光光线时，最初的脉冲激光光线的聚光点P及其附近达到超过多晶SiC的能带间隙的能量，形成分离为非晶硅、无定形碳的初期的改性层。在该状态下利用上述X轴向移动单元35,以规定的加工进给速度移动上述保持台34,同时利用预先设定的上述重复频率，照射接下来的脉冲激光光线。[0069]此处，该接着照射的脉冲激光光线以在X轴向上与初期形成的该初期的改性层重叠的方式进行照射，因此该接着照射的脉冲激光光线由形成于该初期的改性层的无定形碳吸收，其结果为，在比聚光点P靠近照射面侧，在功率密度一定例如85Jcm2的高度位置Η例如在上述聚光点Ρ的上方ΙΟμπι、即距上表面500μπι处形成有改性层（参见图4的（a、b。然后，如图4的（c所示，从上方观察到图4a的高度Η处的脉冲激光光线的光斑形状，在比脉冲激光光线的聚光点Ρ靠近入射面侧的功率密度一定的该高度位置Η处，相邻的光斑以小于该光斑直径D的间隔X被连续地照射，因此连续的脉冲激光光线的光斑Q1~Qnnl以在D-x的范围重合的方式被照射，由之前形成的改性层的无定形碳吸收，同时形成分离为非晶硅与无定形碳的面。需要说明的是，如作为图4的（c的A-A截面的图4的⑷所示，在功率密度一定的该高度位置Η处，连锁形成分离为非晶硅与无定形碳而形成的改性层。[0070]并且，对所有图3的（b所示的加工预定线全部实行上述脉冲激光光线的照射时，改性层在多晶SiC晶锭的内部，形成在高度位置Η的整个区域，改性层成为用于将自上述高度位置Η起的上表面侧作为多晶SiC晶片分离的界面。需要说明的是，形成该界面时，不限于如图3的（b那样的直线设置改性层的情况，也可以如图3的（c记载那样，呈螺旋状连续形成改性层。对于该情况，从Y轴向观察脉冲激光光线的照射开始位置，通过多晶SiC晶锭的中心、且设定在最外周侧的位置，使保持台34旋转的同时，在X轴向上移动保持台34,由此能够实现该情况。[0071]多晶SiC晶片剥离工序）[0072]结束上述改性层形成工序时，控制X轴向移动单元35和Y轴向移动单元36,使载置有多晶SiC晶锭的保持台34移动至配设有多晶SiC晶片剥离单元8的终端部侧，使其位于晶片吸附单元84的正下方。基于预先检测并输入控制单元的多晶SiC晶锭7的上表面的高度位置，降低剥离单元臂82,使其与该多晶SiC晶锭7的上表面密合，同时使未图示的吸引单元运转，在多晶SiC晶锭7上吸附晶片吸附单元84而进行固定（参见图5。然后，以该晶片吸附单元84、多晶SiC晶锭7固定的状态，剥离用脉冲马达83运转，由此使该晶片吸附单元84旋转驱动，对多晶SiC晶锭7施加扭转力，以该界面为界，剥离多晶SiC晶锭7的上部侧，能够得到1张多晶SiC晶片7'。[0073]从上述多晶SiC晶锭7得到多晶SiC晶片7'后，从多晶SiC晶锭7进一步得到多晶SiC晶片的情况下，利用设置在静止基台2上的未图示的研磨单元对多晶SiC晶锭的上表面进行研磨，形成新的多晶SiC晶锭，从最初反复实行上述工序，由此能够几乎不浪费多晶SiC地得到2个以上的多晶SiC晶片7'。需要说明的是，也可以根据需要对多晶SiC晶片7'的下表面界面侧进行研磨。[0074]在将形成成为上述界面的改性层时的高度位置达到Η的位置的光斑直径设为D、将相邻光斑之间的距离设为X，优选将D-xD、即相邻光斑之间的重叠率设定为0.6~0.8。通过如此设定，成为分离多晶SiC晶片时的界面的、无定形碳与非晶硅分离的层可以没有中断地连续形成。[0075]此外，对于在想要形成上述界面的高度位置Η处形成光斑的脉冲激光光线的功率密度，在上述实施方式中，设定为85Jcm2,可以设定为70~lOOJcm2的值。用于以所期望的高度Η形成该界面的适当的功率密度根据使用的多晶SiC晶锭的品质等而略有偏差，为了以光斑直径重叠的方式连续照射脉冲激光光线，从而连续形成用于剥离的界面，通过设定功率密度使其成为该数值范围，能够得到良好的界面。

权利要求：1.一种多晶Sic晶片的生成方法，其为从多晶SiC晶锭生成多晶SiC晶片的多晶SiC晶片生成方法，其中，其具备：改性层形成工序，该工序中使对多晶SiC晶锭具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点位于距多晶SiC晶锭的照射面规定距离的位置，对多晶SiC晶锭照射脉冲激光光线，在成为多晶SiC晶片与多晶SiC晶锭的界面的位置形成改性层;和多晶SiC晶片剥离工序，该工序中对利用该改性层形成工序形成的该界面的上方侧赋予外力，从该界面剥离多晶SiC晶片，在该改性层形成工序中形成的该界面为改性层连锁形成的面，所述改性层如下形成：利用脉冲激光光线的聚光点使多晶SiC分离为非晶硅与无定形碳，形成初期的改性层，接着照射的脉冲激光光线由利用之前照射的脉冲激光光线形成的无定形碳吸收，在该聚光点的照射面侧，多晶SiC分离为非晶硅与无定形碳，连续照射的脉冲激光光线由之前连续形成的无定形碳吸收，同时在功率密度一定的位置，分离为非晶娃与无定形碳，从而形成改性层。2.如权利要求1所述的多晶SiC晶片的生成方法，其中，设成为该界面的位置的激光光线的光斑直径为D、与相邻光斑的距离为X，以D-XD求出的重叠率设定为0.6~0.8。3.如权利要求1所述的多晶SiC晶片的生成方法，其中，该界面中的每个脉冲的功率密度为70Jcm2~lOOJcm2。4.如权利要求1所述的多晶SiC晶片的生成方法，其中，该多晶SiC晶徒具备碳基板。

百度查询： 株式会社迪思科 多晶SiC晶片的生成方法

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