本發(fā)明涉及晶片的生成方法，將六方晶單晶錠切片成晶片狀。

背景技術(shù)：

在以硅等作為原材料的晶片的正面上層疊功能層，在該功能層上在通過(guò)多個(gè)分割預(yù)定線劃分出的區(qū)域中形成有IC、LSI等各種器件。并且，通過(guò)切削裝置、激光加工裝置等加工裝置對(duì)晶片的分割預(yù)定線實(shí)施加工，將晶片分割成各個(gè)器件芯片，分割得到的器件芯片廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、個(gè)人計(jì)算機(jī)等各種電子設(shè)備。

并且，在以SiC、GaN等六方晶單晶作為材料的晶片的正面上層疊有功能層，在所層疊的功能層上通過(guò)形成為格子狀的多條分割預(yù)定線進(jìn)行劃分而形成有功率器件或者LED、LD等光器件。

形成有器件的晶片通常是利用線切割機(jī)對(duì)錠進(jìn)行切片而生成的，對(duì)切片得到的晶片的正面背面進(jìn)行研磨而精加工成鏡面(例如，參照日本特開(kāi)2000-94221號(hào)公報(bào))。

在該線切割機(jī)中，將直徑約為100～300μm的鋼琴絲等一根金屬絲纏繞在通常設(shè)置于二～四條間隔輔助輥上的多個(gè)槽中，按照一定間距彼此平行配置且使金屬絲在一定方向或者雙向上行進(jìn)，將錠切片成多個(gè)晶片。

但是，當(dāng)利用線切割將錠切斷，并對(duì)正面背面進(jìn)行研磨而生成晶片時(shí)，會(huì)浪費(fèi)錠的70～80％，存在不經(jīng)濟(jì)這樣的問(wèn)題。特別是SiC、GaN等六方晶單晶錠的莫氏硬度較高，利用線切割機(jī)進(jìn)行的切斷很困難，花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，生產(chǎn)性較差，在高效地生成晶片方面存在課題。

為了解決這些問(wèn)題，在日本特開(kāi)2013-49161號(hào)公報(bào)中記載了如下技術(shù)：將對(duì)于SiC具有透過(guò)性的波長(zhǎng)的激光束的聚光點(diǎn)定位在SiC錠的內(nèi)部而進(jìn)行照射，在切斷預(yù)定面上形成改質(zhì)層和裂痕，并施加外力而沿著形成有改質(zhì)層和裂痕的切斷預(yù)定面割斷晶片，從錠分離晶片。

在該公開(kāi)公報(bào)所記載的技術(shù)中，以脈沖激光束的第一照射點(diǎn)和距該第一照射點(diǎn)最近的第二照射點(diǎn)處于規(guī)定的位置的方式，將脈沖激光束的聚光點(diǎn)沿著切斷預(yù)定面呈螺旋狀照射，或者呈直線狀照射，而在錠的切斷預(yù)定面上形成非常高密度的改質(zhì)層和裂痕。

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2000-94221號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2013-49161號(hào)公報(bào)

但是，在專利文獻(xiàn)2所記載的錠的切斷方法中，激光束的照射方法相對(duì)于錠呈螺旋狀或者直線狀，對(duì)于在直線狀的情況下掃描激光束的方向則沒(méi)有任何規(guī)定。

在專利文獻(xiàn)2所記載的錠的切斷方法中，將激光束的第一照射點(diǎn)與距該第一照射點(diǎn)最近的第二照射點(diǎn)之間的間距設(shè)定為1μm～10μm。該間距是從改質(zhì)層產(chǎn)生的裂紋沿著c面延伸的間距。

由于以這種方式照射激光束時(shí)的間距非常小，因此不論激光束的照射方法是螺旋狀或者直線狀，都需要以非常小的間距間隔照射激光束，存在無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)性的提高這樣的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于這樣的點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種晶片的生成方法，能夠高效地從錠生成晶片。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種晶片的生成方法，從六方晶單晶錠生成晶片，該六方晶單晶錠具有：第一面和位于該第一面的相反側(cè)的第二面；從該第一面至該第二面的c軸；以及與該c軸垂直的c面，該晶片的生成方法的特征在于，具有如下的步驟：分離起點(diǎn)形成步驟，將對(duì)于六方晶單晶錠具有透過(guò)性的波長(zhǎng)的激光束的聚光點(diǎn)定位在距該第一面相當(dāng)于要生成的晶片的厚度的深度，并且使該聚光點(diǎn)與該六方晶單晶錠相對(duì)地移動(dòng)而對(duì)該第一面照射該激光束，形成與該第一面平行的改質(zhì)層和從該改質(zhì)層伸長(zhǎng)的裂痕而形成分離起點(diǎn)；以及晶片剝離步驟，在實(shí)施了該分離起點(diǎn)形成步驟之后，從該分離起點(diǎn)將相當(dāng)于晶片的厚度的板狀物從該六方晶單晶錠剝離而生成六方晶單晶晶片，該分離起點(diǎn)形成步驟包含如下的步驟：改質(zhì)層形成步驟，該c軸相對(duì)于該第一面的垂線傾斜偏離角，使激光束的聚光點(diǎn)沿著與在該第一面和該c面之間形成偏離角的方向垂直的方向相對(duì)地移動(dòng)而形成直線狀的改質(zhì)層；以及轉(zhuǎn)位步驟，在形成該偏離角的方向上使該聚光點(diǎn)相對(duì)地移動(dòng)而轉(zhuǎn)位規(guī)定的量，在該改質(zhì)層形成步驟中，當(dāng)使激光束的聚光點(diǎn)侵入六方晶單晶錠時(shí)，在激光束的光斑面積全部與該第一面交疊之前使激光束的聚光點(diǎn)的深度位置從未達(dá)到相當(dāng)于晶片的厚度的深度的位置起以描繪拋物線的方式變化，在光斑面積整體與該第一面交疊的時(shí)刻將該激光束的聚光點(diǎn)定位在相當(dāng)于晶片的厚度的深度。

根據(jù)本發(fā)明的晶片的生成方法，改質(zhì)層距第一面形成為規(guī)定的深度，并且裂痕在改質(zhì)層的兩側(cè)沿著c面?zhèn)鞑?，從而一個(gè)改質(zhì)層和相鄰的改質(zhì)層通過(guò)裂痕而連結(jié)，能夠從分離起點(diǎn)將相當(dāng)于晶片的厚度的板狀物從六方晶單晶錠容易地剝離，而生成六方晶單晶晶片。因此，能夠充分地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)性的提高，并且能夠充分地減輕所舍棄的錠的量而將其抑制為30％左右。

當(dāng)向錠照射對(duì)于錠具有透過(guò)性的波長(zhǎng)的激光束而在錠內(nèi)部形成改質(zhì)層時(shí)，判別出改質(zhì)層在激光束的聚光點(diǎn)的前面形成在功率密度(平均輸出/光斑面積)為6.8×10⁴W/mm²的位置。

因此，在聚光點(diǎn)從錠的外周侵入的初始的階段，在聚光點(diǎn)中功率密度成為6.8×10⁴W/mm²，在聚光點(diǎn)中形成改質(zhì)層，隨著光斑面積相對(duì)于第一面的交疊部分變多而在從聚光點(diǎn)起向上方離開(kāi)的位置功率密度為6.8×10⁴W/mm²，由于在聚光點(diǎn)的上方形成改質(zhì)層，因此改質(zhì)層的軌跡從遠(yuǎn)離第一面的位置起一邊描繪拋物線一邊在接近第一面的規(guī)定的位置達(dá)到穩(wěn)定。因此，在以往的激光束的照射方法中，存在改質(zhì)層未形成在相同面上的問(wèn)題。

因此，在本發(fā)明中，在改質(zhì)層形成步驟中，通過(guò)在激光束的光斑面積全部與該第一面交疊之前使激光束的聚光點(diǎn)的深度位置以從未到達(dá)相當(dāng)于晶片的厚度的深度的位置起描繪抵消上述的拋物線這樣的拋物線的方式變化，在光斑面積全部與第一面交疊的時(shí)刻將該激光束的聚光點(diǎn)定位于相當(dāng)于晶片的厚度的深度，由此能夠在相同平面上形成改質(zhì)層。

附圖說(shuō)明

圖1是適合實(shí)施本發(fā)明的晶片的生成方法的激光加工裝置的立體圖。

圖2是激光束產(chǎn)生單元的框圖。

圖3的(A)是六方晶單晶錠的立體圖，圖3的(B)是其主視圖。

圖4是說(shuō)明分離起點(diǎn)形成步驟的立體圖。

圖5是六方晶單晶錠的俯視圖。

圖6是說(shuō)明改質(zhì)層形成步驟的示意性剖視圖。

圖7是說(shuō)明改質(zhì)層形成步驟的示意性俯視圖。

圖8的(A)、(B)是說(shuō)明激光束的聚光點(diǎn)的現(xiàn)有的定位方法的示意性剖視圖。

圖9的(A)、(B)是說(shuō)明激光束的聚光點(diǎn)的本發(fā)明的定位方法的示意性剖視圖。

圖10的(A)、(B)是說(shuō)明晶片剝離步驟的說(shuō)明圖。

圖11是所生成的六方晶單晶晶片的立體圖。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

2：激光加工裝置；11：六方晶單晶錠；11a：第一面(正面)；11b：第二面(背面)；13：第一定向平面；15：第二定向平面；17：第一面的垂線；19c：軸；21：c面；23：改質(zhì)層；25：裂痕；26：支承工作臺(tái)；30：激光束照射單元；36：聚光器(激光頭)；54：按壓機(jī)構(gòu)；56：頭；58：按壓部件；P：聚光點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。參照?qǐng)D1，示出了適合實(shí)施本發(fā)明的晶片的生成方法的激光加工裝置2的立體圖。激光加工裝置2包含以能夠在X軸方向上移動(dòng)的方式搭載在靜止基臺(tái)4上的第一滑動(dòng)塊6。

第一滑動(dòng)塊6借助由滾珠絲杠8和脈沖電動(dòng)機(jī)10構(gòu)成的加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)12沿著一對(duì)導(dǎo)軌14在加工進(jìn)給方向、即X軸方向上移動(dòng)。

第二滑動(dòng)塊16以能夠在Y軸方向上移動(dòng)的方式搭載在第一滑動(dòng)塊6上。即，第二滑動(dòng)塊16借助由滾珠絲杠18和脈沖電動(dòng)機(jī)20構(gòu)成的分度進(jìn)給機(jī)構(gòu)22沿著一對(duì)導(dǎo)軌24在分度進(jìn)給方向、即Y軸方向上移動(dòng)。

在第二滑動(dòng)塊16上搭載有支承工作臺(tái)26。支承工作臺(tái)26能夠借助加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)12和分度進(jìn)給機(jī)構(gòu)22在X軸方向和Y軸方向上移動(dòng)，并且借助收納在第二滑動(dòng)塊16中的電動(dòng)機(jī)而旋轉(zhuǎn)。

在靜止基臺(tái)4上豎立設(shè)置有柱28，在該柱28上安裝有激光束照射機(jī)構(gòu)(激光束照射構(gòu)件)30。激光束照射機(jī)構(gòu)30由收納在外殼32中的圖2所示的激光束產(chǎn)生單元34和安裝于外殼32的前端的聚光器(激光頭)36構(gòu)成。

在外殼32的前端安裝有具有顯微鏡和照相機(jī)的攝像單元38，該攝像單元38與聚光器36在X軸方向上排列。聚光器36以能夠在上下方向(Z軸方向)上微動(dòng)的方式安裝于外殼32。

如圖2所示，激光束產(chǎn)生單元34包含振蕩出YAG激光或者YVO4激光的激光振蕩器40、重復(fù)頻率設(shè)定構(gòu)件42、脈沖寬度調(diào)整構(gòu)件44以及功率調(diào)整構(gòu)件46。雖然未特別圖示，但激光振蕩器40具有布魯斯特窗，從激光振蕩器40射出的激光束是直線偏光的激光束。

借助激光束產(chǎn)生單元34的功率調(diào)整構(gòu)件46被調(diào)整為規(guī)定的功率的脈沖激光束被聚光器36的反射鏡48反射，進(jìn)而借助聚光透鏡50將聚光點(diǎn)定位在作為固定于支承工作臺(tái)26上的被加工物的六方晶單晶錠11的內(nèi)部而進(jìn)行照射。

參照?qǐng)D3的(A)，示出了作為加工對(duì)象物的六方晶單晶錠11的立體圖。圖3的(B)是圖3的(A)所示的六方晶單晶錠11的主視圖。六方晶單晶錠(以下，有時(shí)簡(jiǎn)稱為錠)11由SiC單晶錠或者GaN單晶錠構(gòu)成。

錠11具有第一面(上表面)11a和與第一面11a相反側(cè)的第二面(背面)11b。由于錠11的正面11a是激光束的照射面因此將其研磨成鏡面。

錠11具有第一定向平面13和與第一定向平面13垂直的第二定向平面15。第一定向平面13的長(zhǎng)度形成為比第二定向平面15的長(zhǎng)度長(zhǎng)。

錠11具有c軸19和c面21，該c軸19相對(duì)于正面11a的垂線17向第二定向平面15方向傾斜偏離角α，該c面21與c軸19垂直。c面21相對(duì)于錠11的正面11a傾斜偏離角α。通常在六方晶單晶錠11中，與較短的第二定向平面15的伸長(zhǎng)方向垂直的方向是c軸的傾斜方向。

在錠11中按照錠11的分子級(jí)設(shè)定有無(wú)數(shù)個(gè)c面21。在本實(shí)施方式中，偏離角α被設(shè)定為4°。但是，偏離角α不限于4°，能夠在例如1°～6°的范圍中自由地設(shè)定而制造出錠11。

再次參照?qǐng)D1，在靜止基臺(tái)4的左側(cè)固定有柱52，在該柱52上經(jīng)由形成于柱52的開(kāi)口53以能夠在上下方向上移動(dòng)的方式搭載有按壓機(jī)構(gòu)54。

在本實(shí)施方式的晶片的生成方法中，如圖4所示，以錠11的第二定向平面15在X軸方向上排列的方式例如利用蠟或者粘接劑將錠11固定在支承工作臺(tái)26上。

即，如圖5所示，使箭頭A方向與X軸相符而將錠11固定在支承工作臺(tái)26上，其中，該A方向即是與形成有偏離角α的方向Y1、換言之c軸19的與正面11a的交點(diǎn)19a相對(duì)于錠11的正面11a的垂線17所存在的方向垂直的方向。

由此，沿著與形成有偏離角α的方向垂直的方向A掃描激光束。換言之，與形成有偏離角α的方向Y1垂直的A方向成為支承工作臺(tái)26的加工進(jìn)給方向。

在本發(fā)明的晶片的生成方法中，將從聚光器36射出的激光束的掃描方向設(shè)為與錠11的形成有偏離角α的方向Y1垂直的箭頭A方向是很重要的。

即，本發(fā)明的晶片的生成方法的特征在于探索出如下情況：通過(guò)將激光束的掃描方向設(shè)定為上述這樣的方向，從形成于錠11的內(nèi)部的改質(zhì)層傳播的裂痕沿著c面21非常長(zhǎng)地伸長(zhǎng)。

在本實(shí)施方式的晶片的生成方法中，首先，實(shí)施分離起點(diǎn)形成步驟，將對(duì)于固定于支承工作臺(tái)26上的六方晶單晶錠11具有透過(guò)性的波長(zhǎng)(例如1064nm的波長(zhǎng))的激光束的聚光點(diǎn)定位在距第一面(正面)11a相當(dāng)于要生成的晶片的厚度的深度，并且使聚光點(diǎn)與六方晶單晶錠11相對(duì)地移動(dòng)而對(duì)正面11a照射激光束，形成與正面11a平行的改質(zhì)層23以及從改質(zhì)層23沿著c面21傳播的裂痕25而成為分離起點(diǎn)。

該分離起點(diǎn)形成步驟包含：改質(zhì)層形成步驟，c軸19相對(duì)于正面11a的垂線17傾斜偏離角α，在與在c面21和正面11a之間形成有偏離角α的方向即圖5的箭頭Y1方向垂直的方向即A方向上使激光束的聚光點(diǎn)相對(duì)地移動(dòng)而在錠11的內(nèi)部形成改質(zhì)層23和從改質(zhì)層23沿著c面21傳播的裂痕25；以及轉(zhuǎn)位步驟，如圖7和圖8所示，在形成有偏離角的方向即Y軸方向上使聚光點(diǎn)相對(duì)地移動(dòng)且轉(zhuǎn)位規(guī)定的量。

如圖6和圖7所示，當(dāng)在X軸方向上將改質(zhì)層23形成為直線狀時(shí)，裂痕25從改質(zhì)層23的兩側(cè)沿著c面21傳播而形成。在本實(shí)施方式的晶片的生成方法中包含轉(zhuǎn)位量設(shè)定步驟，對(duì)從直線狀的改質(zhì)層23起在c面方向上傳播而形成的裂痕25的寬度進(jìn)行測(cè)量，設(shè)定聚光點(diǎn)的轉(zhuǎn)位量。

在轉(zhuǎn)位量設(shè)定步驟中，如圖6所示，當(dāng)將從直線狀的改質(zhì)層23起在c面方向上傳播而形成在改質(zhì)層23的單側(cè)的裂痕25的寬度設(shè)為W1的情況下，將應(yīng)該進(jìn)行轉(zhuǎn)位的規(guī)定的量W2設(shè)定為W1以上2W1以下。

這里，以如下的方式設(shè)定優(yōu)選的實(shí)施方式的激光加工方法。

光源：Nd：YAG脈沖激光

波長(zhǎng)：1064nm

重復(fù)頻率：80kHz

平均輸出：3.2W

脈沖寬度：4ns

光斑直徑：3μm

聚光透鏡的數(shù)值孔徑(NA)：0.43

轉(zhuǎn)位量：250～400μm

進(jìn)給速度：120～260mm/s

在上述的激光加工條件中，在圖6中，將從改質(zhì)層23沿著c面?zhèn)鞑サ牧押?5的寬度W1設(shè)定為大致250μm，將轉(zhuǎn)位量W2設(shè)定為400μm。

但是，激光束的平均輸出不限于3.2W，在本實(shí)施方式的加工方法中，將平均輸出設(shè)定為2W～4.5W而得到良好的結(jié)果。在平均輸出為2W的情況下，裂痕25的寬度W1為大致100μm，在平均輸出為4.5W的情況下，裂痕25的寬度W1為大致350μm。

由于在平均輸出小于2W的情況下和大于4.5W的情況下，無(wú)法在錠11的內(nèi)部形成良好的改質(zhì)層23，因此優(yōu)選照射的激光束的平均輸出在2W～4.5W的范圍內(nèi)，在本實(shí)施方式中對(duì)錠11照射平均輸出為3.2W的激光束。在圖6中，將形成改質(zhì)層23的聚光點(diǎn)的距正面11a的深度D1設(shè)定為500μm。

參照?qǐng)D8的(A)，示出了用于說(shuō)明激光束的聚光點(diǎn)的以往的定位方法的示意性剖視圖。圖8的(B)是圖8的(A)的局部放大圖。判別出：形成在被加工物內(nèi)部的改質(zhì)層在激光束的聚光點(diǎn)的近前側(cè)形成在功率密度(平均輸出)/光斑面積為6.8×10⁴W/mm²的位置。

因此，在聚光點(diǎn)從錠11的外周侵入的初期階段，在聚光點(diǎn)P處功率密度為6.8×10⁴W/mm²并形成改質(zhì)層23，隨著激光束的光斑面積相對(duì)于第一面(上表面)11a的交疊部分變多而在從聚光點(diǎn)P向上方離開(kāi)的位置上功率密度變?yōu)?.8×10⁴W/mm²，由于改質(zhì)層23形成在從聚光點(diǎn)P向上方離開(kāi)的位置，因此改質(zhì)層23的軌跡距上表面11a遠(yuǎn)的位置一邊描繪拋物線一邊接近上表面11a，在規(guī)定的位置成為距上表面11a的深度一定且穩(wěn)定。

如果將該改質(zhì)層23的深度成為一定的位置距聚光點(diǎn)P的高度設(shè)為H1、將其距錠11的側(cè)面的距離設(shè)為D2，則H1＝15～25μm、D2＝20～30μm。因此，在以往的聚光點(diǎn)的形成方法中，存在改質(zhì)層23沒(méi)有形成在距錠11的上表面11a相同深度位置上的問(wèn)題。

為了解決該問(wèn)題，在本發(fā)明的晶片的生成方法中，如圖9的(A)所示，當(dāng)使激光束的聚光點(diǎn)P向錠11侵入時(shí)，控制為在激光束的光斑面積全部與第一面(上表面)11a交疊之前將聚光點(diǎn)P從未達(dá)到相當(dāng)于要生成的晶片的厚度的深度的位置起以描繪拋物線的方式逐漸定位在較深的位置，在光斑面積全部與第一面11a交疊的時(shí)刻達(dá)到一定的深度位置。

聚光點(diǎn)P的上下方向上的移動(dòng)由聚光器36的微動(dòng)控制。通過(guò)像圖9的(A)所示那樣控制聚光點(diǎn)P的深度位置而能夠如圖9的(B)所示那樣在相同平面上形成改質(zhì)層23。

如圖7所示，在一邊轉(zhuǎn)位進(jìn)給規(guī)定的量一邊在錠11的整個(gè)區(qū)域的深度D1的位置上完成了形成多個(gè)改質(zhì)層23和從改質(zhì)層23起沿著c面21延伸的裂痕25之后，實(shí)施晶片剝離工序，施加外力而從由改質(zhì)層25和裂痕23構(gòu)成的分離起點(diǎn)將相當(dāng)于要形成的晶片的厚度的板狀物從六方晶單晶錠11分離從而生成六方晶單晶晶片27。

例如由圖10所示的按壓機(jī)構(gòu)54實(shí)施該晶片剝離工序。按壓機(jī)構(gòu)54包含：頭56，其通過(guò)內(nèi)設(shè)在柱52內(nèi)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)而在上下方向上移動(dòng)；以及按壓部件58，其相對(duì)于頭56而像圖10的(B)所示那樣在箭頭R方向上旋轉(zhuǎn)。

如圖10的(A)所示，將按壓機(jī)構(gòu)54定位在固定于支承工作臺(tái)26的錠11的上方，如圖10的(B)所示，使頭56下降到按壓部件58壓接于錠11的正面11a。

當(dāng)在使按壓部件58壓接于錠11的正面11a的狀態(tài)下使按壓部件58在箭頭R方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，在錠11中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，能夠從形成有改質(zhì)層23和裂痕25的分離起點(diǎn)將錠11斷裂，從六方晶單晶錠11分離出圖11所示的六方晶單晶晶片27。

優(yōu)選在從錠11分離了晶片27之后，對(duì)晶片27的分離面和錠11的分離面進(jìn)行研磨而加工成鏡面。