SiC基板的分離方法與流程

本發明涉及一種將sic基板分離成至少2張的sic基板的分離方法。

背景技術：

在以硅等作為材料的晶片表面層積功能層，在該功能層上由兩個以上的分割預定線劃分出區域，ic、lsi等各種器件形成在該區域。并且，利用切削裝置、激光加工裝置等加工裝置對晶片的分割預定線實施加工，將晶片分割為各個器件芯片，分割得到的器件芯片廣泛用于移動電話、個人計算機等各種電子設備。

此外，對于功率器件或led、ld等光器件來說，在以sic、gan等六方晶單晶作為材料的晶片表面層積功能層，在層積的功能層上由呈格子狀形成的兩個以上的分割預定線分畫而形成功率器件或led、ld等光器件。

形成器件的晶片通常用線鋸(wiresaw)將坯料(ingot)切片而生成，對切片得到的晶片的正面和背面進行研磨，精加工為鏡面(參照例如日本特開2000-94221號公報)。

在該線鋸中，通常將直徑約100～300μm的鋼琴線等一條線卷繞在設置于二～四個間隔輔助輥上的多個槽上，以一定間距彼此平行配置，使線在一定方向或雙向上移動，將坯料切片為兩個以上的晶片。

但是，在用線鋸將坯料切斷，并對正面和背面進行研磨來生成晶片時，坯料的70～80％將被舍棄，由此存在不經濟的問題。特別是sic、gan等六方晶單晶坯料的莫氏硬度高，難以用線鋸切斷，花費相當長的時間，生產率差，在有效生成晶片的方面存在問題。

為了解決這些問題，日本特開2013-49461號公報中記載了下述技術，將對于sic具有透過性的波長的激光束的聚光點定位于sic基板或sic坯料的內部并進行照射，在切斷預定面上形成改質層和裂紋，施加外力，沿著形成有改質層和裂紋的切斷預定面將晶片割斷，從而從sic基板分離出晶片。

在該公開公報記載的技術中，按照脈沖激光束的第1照射點和最靠近該第1照射點的第2照射點成為規定位置的方式，沿著切斷預定面呈螺旋狀照射脈沖激光束的聚光點或呈直線狀照射脈沖激光束的聚光點，在sic基板的切斷預定面上形成非常高密度的改質層和裂紋。

現有技術文獻

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2013-49461號公報

技術實現要素：

發明所要解決的課題

但是，在專利文獻2記載的sic基板或sic坯料的切斷方法中，激光束相對于基板或坯料為螺旋狀或直線狀照射，直線狀的情況下，對于激光束的掃描方向沒有任何規定。

在專利文獻2記載的sic基板或sic坯料的切斷方法中，將激光束的第1照射點與最靠近該第1照射點的第2照射點之間的間距設定為1μm～10μm。該間距是從改質層生成的裂紋沿著c面延伸的間距。

如此，照射激光束時的間距非常小，因此激光束的照射無論為螺旋狀還是為直線狀，均需要以非常小的間距間隔照射激光束，存在無法實現生產率提高的問題。

進一步，從由形成在sic基板內部的改質層和裂紋構成的分離起點分離晶片時，晶片較薄，因此存在晶片破損的問題。

本發明是鑒于這樣的點而完成的，其目的在于提供一種sic基板的分離方法，其能夠將sic基板分離為至少2張而不會使其破損。

用于解決課題的手段

根據技術方案1記載的發明，提供一種sic基板的分離方法，其為將具有第1面和該第1面相反側的第2面的sic基板分離為至少2張的sic基板的分離方法，其特征在于，其具備：粘合帶貼合步驟，在該第1面上貼合透明的粘合帶；保持部件貼合步驟，在該第2面上貼合保持部件；分離起點形成步驟，實施該粘合帶貼合步驟和該保持部件貼合步驟后，將對于sic基板和該粘合帶具有透過性的波長的激光束的聚光點從該粘合帶側定位于sic基板的內部，并且，一邊使該聚光點與sic基板相對移動，一邊將激光束照射至該粘合帶上，形成與該第1面平行的改質層和裂紋，形成分離起點；和分離步驟，實施該分離起點形成步驟后，施加外力，從該分離起點將具有該第1面的sic基板與該粘合帶一起從具有該第2面的sic基板分離。

優選sic基板的分離方法進一步具備平坦化步驟，利用磨削磨具對成為具有第1面的sic基板的分離起點的面和成為具有第2面的sic基板的分離起點的面進行磨削來使其平坦化。

根據技術方案4記載的發明，提供一種sic基板的分離方法，其為將具有第1面、該第1面相反側的第2面、從該第1面至該第2面的c軸和與該c軸正交的c面的sic基板分離為至少2張的sic基板的分離方法，其特征在于，該分離方法具備：粘合帶貼合步驟，在該第1面上貼合透明的粘合帶；保持部件貼合步驟，在該第2面上貼合保持部件；分離起點形成步驟，實施該粘合帶貼合步驟和該保持部件貼合步驟后，將對于sic基板和該粘合帶具有透過性的波長的激光束的聚光點從該粘合帶側定位在sic基板內部，并且，一邊使該聚光點和sic基板相對移動，一邊將激光束照射至該粘合帶上，形成與該第1面平行的改質層和裂紋，形成分離起點；和分離步驟，實施該分離起點形成步驟后，施加外力，從該分離起點將具有該第1面的sic基板與該粘合帶一起從具有該第2面的sic基板分離，該分離起點形成步驟包括：改質層形成步驟，該c軸相對于該第1面的垂線傾斜偏角量，使激光束的聚光點在與該第1面和該c面之間形成偏角的方向正交的方向上相對移動，形成直線狀的改質層；和轉位步驟，使該聚光點在形成該偏角的方向上相對移動，進行規定量的轉位。

發明效果

根據技術方案1記載的sic基板的分離方法，sic基板的第1面利用粘合帶加固，因此能夠將具有第1面的sic基板從具有第2面的sic基板分離而不會使其破損。

此外，貼合在sic基板第1面的粘合帶的折射率大于空氣、小于sic基板，因此通過經由粘合帶，能夠抑制激光束的反射，能夠將激光束有效地導入sic基板內部。

根據技術方案4記載的sic基板的分離方法，裂紋在改質層的兩側沿著c面傳播，由此1個改質層與相鄰的改質層通過裂紋連接，能夠有效地從分離起點分離sic基板。

在技術方案4記載的發明中，sic基板的第1面也利用粘合帶加固，因此能夠將具有第1面的sic基板從具有第2面的sic基板分離而不會使其破損。

附圖說明

圖1為適合實施本發明的sic基板的分離方法的激光加工裝置的立體圖。

圖2為激光束產生單元的框圖。

圖3中圖3的(a)為sic坯料的立體圖，圖3的(b)為其主視圖。

圖4為示出在sic基板上貼合粘合帶和保持部件的情況的立體圖。

圖5中圖5的(a)為示出夾著貼合在第2面(下表面)的保持部件將sic基板載置于卡盤工作臺上的狀態的立體圖，圖5的(b)為吸引保持在卡盤工作臺上的sic基板的立體圖。

圖6為對分離起點形成步驟進行說明的立體圖。

圖7為在第1面(上表面)上貼合有粘合帶的sic基板的俯視圖。

圖8為對改質層形成步驟進行說明的示意性截面圖。

圖9為對改質層形成步驟進行說明的示意性俯視圖。

圖10為對轉位步驟進行說明的示意性俯視圖。

圖11中圖11的(a)為對向sic基板直接入射激光束時的菲涅爾反射強度進行說明的側視圖，圖11的(b)為對激光束隔著貼合在sic基板第1面的粘合帶入射時的菲涅爾反射強度進行說明的側視圖。

圖12為對分離步驟進行說明的立體圖(其1)。

圖13為對分離步驟進行說明的立體圖(其2)。

圖14為示出平坦化步驟的立體圖。

圖15為平坦化步驟實施后具有貼合在第2面的保持部件的sic基板的立體圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細的說明。參照圖1，示出適合實施本發明的sic基板的分離方法的激光加工裝置2的立體圖。激光加工裝置2包括搭載在靜止基臺4上可在x軸方向上移動的第1滑塊6。

第1滑塊6利用由滾珠絲杠8和脈沖馬達10構成的加工進給機構12沿著一對導軌14在加工進給方向移動，即在x軸方向移動。

在第1滑塊6上搭載有可在y軸方向上移動的第2滑塊16。即，第2滑塊16利用由滾珠絲杠18和脈沖馬達20構成的分度進給機構22沿著一對導軌24在分度進給方向移動，即在y軸方向移動。

第2滑塊16上搭載有具有吸引保持部26a的卡盤工作臺26。卡盤工作臺26能夠利用加工進給機構12和分度進給機構22在x軸方向和y軸方向上移動，并且，在容納在第2滑塊16中的馬達作用下旋轉。

靜止基臺4上設立有柱28，在該柱28上安裝激光束照射機構(激光束照射單元)30。激光束照射機構30由容納在殼體32中的圖2所示的激光束產生單元34和安裝在殼體32前端的可在z軸方向上移動的聚光器(激光頭)36構成。在殼體32前端安裝有聚光器36和具有顯微鏡和照相機的攝像單元38，該攝像單元38與聚光器36在x軸方向上排列。

如圖2所示，激光束產生單元34包括振蕩出yag激光或yvo4激光的激光振蕩器40、重復頻率設定單元42、脈沖寬度調整單元44和功率調整單元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射出的激光束為直線偏光的激光束。

利用激光束產生單元34的功率調整單元46調整為規定功率的脈沖激光束由聚光器36的反射鏡48反射，進一步利用聚光透鏡50將聚光點定位在sic晶片31內部進行照射。所述sic晶片31作為被加工物保持在卡盤工作臺26上。

參照圖3的(a)，示出sic坯料(以下有時簡稱為坯料)11的立體圖。圖3的(b)為圖3的(a)所示的sic坯料11的主視圖。

坯料11具有第1面(上表面)11a和第1面11a相反側的第2面(下表面)11b。坯料11的上表面11a成為激光束的照射面，因此研磨成鏡面。

坯料11具有第1定向平面(orientationflat)13和與第1定向平面13正交的第2定向平面15。所形成的第1定向平面13的長度長于第2定向平面15的長度。

坯料11具有相對于上表面11a的垂線17在第2定向平面15方向上傾斜偏角α的c軸19和與c軸19正交的c面21。c面21相對于坯料11的上表面11a傾斜偏角α。通常在sic坯料11等六方晶單晶坯料中，與短的第2定向平面15的伸長方向正交的方向為c軸的傾斜方向。

在坯料11中以坯料11的分子水平設定無數個c面21。在本實施方式中，偏角α設定為4°。但是，偏角α不限于設定為4°，可以在例如1°～6°的范圍自由設定來制造坯料11。

再次參照圖1，在靜止基臺4的左側固定有柱52，在該柱52上經由形成在柱52的開口53搭載有可在上下方向上移動的按壓機構54。

參照圖4，示出表示在sic基板31第1面(上表面)31a上貼合粘合帶41，在第2面(下表面)31b上貼合保持部件43的情況的立體圖。粘合帶41是透明的，例如在韌性強的聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)等基材上配設粘合層來構成粘合帶41。

保持部件43無需是透明的，由例如玻璃、硅晶片等形成，利用粘接劑貼合在sic基板31的下表面31b上。可以使用粘合帶代替保持部件43。sic基板31是利用線鋸等對圖3所示的sic坯料11進行切片而得到的，具有約700μm的厚度。

sic基板31具有第1定向平面37和與第1定向平面37正交的第2定向平面39。所形成的第1定向平面37的長度長于第2定向平面39的長度。

此處，sic基板31是利用線鋸對圖3所示的sic坯料11進行切片而得到的，因此第1定向平面37與坯料11的第1定向平面13對應，第2定向平面39與坯料11的第2定向平面15對應。

并且，sic基板31具有相對于上表面31a的垂線在第2定向平面39方向上傾斜偏角α的c軸19和與c軸19正交的c面21(參照圖3)。

c面21相對于sic基板31的上表面31a傾斜偏角α。在該sic基板31中，與短的第2定向平面39的伸長方向正交的方向為c軸19的傾斜方向。

在sic基板31上貼合粘合帶41和保持部件43后，如圖5的(a)所示，將保持部件43側朝下，將sic基板31載置于卡盤工作臺26上，在卡盤工作臺26的吸引保持部26a上作用負壓，如圖5的(b)所示，使粘合帶41露出，夾著保持部件43，利用卡盤工作臺26吸引保持sic基板31。

并且，旋轉保持有sic基板31的卡盤工作臺26，如圖6和圖7所示，使sic基板31的第2定向平面39對準x軸方向。

即，旋轉卡盤工作臺26，如圖7所示，使與形成偏角α的方向y1(換言之，c軸19與上表面31a的交點19a相對于sic基板31的上表面31a的垂線17所存在的方向)正交的方向對準x軸方向，即使與第2定向平面39平行的箭頭a方向對準x軸方向。

由此，沿著與形成偏角α的方向正交的方向a掃描激光束。換言之，與形成偏角α的方向y1正交的a方向成為卡盤工作臺26的加工進給方向。

在本發明的sic基板的分離方法中，重要的是將從聚光器36射出的激光束的掃描方向設為與晶片31的形成偏角α的方向y1正交的箭頭a方向。

即，本發明的sic基板的分離方法的特征在于，通過將激光束的掃描方向設定為上述那樣的方向，發現從形成在sic基板31內部的改質層傳播的裂紋沿著c面21伸長的非常長。

在本實施方式的sic基板的分離方法中，首先，實施分離起點形成步驟，將對于保持在卡盤工作臺26的sic基板31和粘合帶41具有透過性的波長(例如1064nm的波長)的激光束的聚光點定位于sic基板31內部，并且，一邊使聚光點和sic基板31相對移動，一邊將激光束照射至粘合帶41上，形成與sic基板31的第1面(上表面)31a平行的改質層45和從改質層45沿著c面21傳播的裂紋47，形成分離起點。

該分離起點形成步驟包括：改質層形成步驟，如圖7所示，c軸19相對于sic基板31的第1面(上表面)31a傾斜偏角α量，使激光束的聚光點在與偏角α在c面21和第1面(上表面)31a的形成方向(即圖7的箭頭y1方向)正交的方向相對移動，即使激光束的聚光點在a方向上相對移動，如圖8所示，在sic基板31內部形成改質層45和從改質層45沿著c面21傳播的裂紋47；和轉位步驟，如圖9所示，使聚光點在形成偏角的方向相對移動，即使聚光點在y軸方向相對移動，進行規定量的轉位進給。

如圖8和圖9所示，在x軸方向上呈直線狀形成改質層45時，從改質層45的兩側形成沿著c面21傳播的裂紋47。在本實施方式的sic基板的分離方法中，包括轉位量設定步驟，對從直線狀的改質層45起在c面21方向傳播而形成的裂紋47的寬度進行測量，設定聚光點的轉位量。

如圖8所示，在轉位量設定步驟中，將從直線狀的改質層45起在c面方向上傳播而形成在改質層45的單側的裂紋47的寬度設為w1的情況下，將應轉位的規定量w2設定為w1以上2w1以下。

此處，優選的實施方式的分離起點形成步驟的激光加工條件如下設定。

光源：nd：yag脈沖激光

波長：1064nm

重復頻率：80khz

平均功率：3.2w

脈沖寬度：4ns

光斑直徑：10μm

聚光透鏡的數值孔徑(na)：0.45

轉位量：400μm

在上述激光加工條件中，在圖8中，從改質層45沿著c面21傳播的裂紋47的寬度w1大致設定為250μm，轉位量w2設定為400μm。

但是，激光束的平均功率不限于3.2w，在本實施方式的加工方法中，將平均功率設定為2w～4.5w，能夠得到良好的結果。平均功率為2w的情況下，裂紋25的寬度w1大致為100μm，平均功率為4.5w的情況下，裂紋25的寬度w1大致為350μm。

平均功率小于2w的情況下和大于4.5w的情況下，無法在sic基板31內部形成良好的改質層45，因此照射的激光束的平均功率優選在2w～4.5w的范圍內，在本實施方式中，將平均功率為3.2w的激光束照射在晶片31上。

參照圖10，示出對激光束的掃描方向進行說明的示意圖。分離起點形成步驟在去路x1和回路x2中實施，經去路x1在sic基板31上形成改質層45的激光束的聚光點進行規定量轉位后，經回路x2在sic基板31形成改質層45。

接著，對于將激光束lb直接照射在sic基板31上的情況(如圖11的(a)所示)和將激光束lb照射在貼合于sic基板31的粘合帶41上的情況(如圖11的(b)所示)下的菲涅爾反射強度進行考察。

作為激光束lb從物體a入射至物體b的情況，將物體a的折射率設為n1、物體b的折射率設為n2、入射光的強度設為i0、反射光的強度設為i時，菲涅爾反射強度i以i＝i0{(n2-n1)/(n2+n1)}²表示。

此處，圖11的(a)的情況下，物體a為空氣，因此n1＝1，物體2為sic基板31，因此n2＝2.6。因此，反射光r1的強度i1為i1＝100{(2.6-1)/(2.6+1)}²＝19.8％。即，透過sic基板31的激光束lb的強度為100-19.8＝80.2％。

另一方面，在圖11的(b)所示的本發明實施方式的構成中，在sic基板31的上表面貼合有透明的粘合帶41。該情況下，物體1為空氣，因此n1＝1，物體2為粘合帶41，因此n2＝1.5，物體3為sic基板31，因此n3＝2.6。

首先，求出在粘合帶41的上表面的反射光r2的菲涅爾反射強度i2。i2＝i0{(n2-n1)/(n2+n1)}²＝100{(1.5-1)/(1.5+1)}²＝4％。因此，透過粘合帶41的激光束的強度為入射激光束lb的96％。

接著，將由sic基板31的上表面反射的反射光r3的菲涅爾反射強度設為i3時，i3＝i2{(n3-n2)/(n3+n2)}²＝96{(2.6-1.5)/(2.6+1.5)}²＝6.9％。因此，透過sic基板31的激光束的強度為照射在粘合帶41上的激光束lb的89.1％。

根據以上的考察，與圖11的(a)所示的在sic基板31上直接入射激光束lb的情況相比，如圖11的(b)所示，在sic基板31的上表面貼合透明的粘合帶41時，透過sic基板31的激光束的強度提高89.1-80.2＝8.9％。

如此，與將激光束從折射率大不相同的物體1直接入射至物體2的情況相比，激光束經由具有物體1的折射率n1與物體3的折射率n3之間的折射率n2的物體2入射至物體3上時，透過物體3的激光束的強度提高。

進行規定量的轉位進給下，完成在sic基板31內部形成兩個以上的改質層45和從改質層45沿著c面21伸長的裂紋47，然后實施分離步驟，施加外力，從由改質層45和裂紋47構成的分離起點將sic基板31分離為2個。

該分離步驟利用例如圖1和圖12所示那樣的按壓機構54實施。按壓機構54包括頭部56，利用內置于柱52內的移動機構在上下方向移動；和按壓部件58，如圖12的(b)所示，該按壓部件58相對于頭部56在箭頭r方向上旋轉。

如圖12的(a)所示，將按壓機構54定位在保持于卡盤工作臺26上的sic基板31的上方，如圖12的(b)所示，將頭部56下降至將按壓部件58壓接在貼合于sic基板31的上表面31a的粘合帶41上為止。

在將按壓部件58壓接于粘合帶41的狀態下，使按壓部件58在箭頭r方向上旋轉時，sic基板31上產生扭轉應力，sic基板31從形成有改質層45和裂紋47的分離起點斷裂，從而能夠將sic基板31分離為2個。

在上述實施方式中，使用按壓機構54將sic基板31分離為2個，但由于在sic基板31的第1面(上表面)31a上貼合有粘合帶41，在第2面(下表面)31b上貼合有保持部件43，在sic基板31的整個面上形成有由改質層45和裂紋47構成的分離起點，因此通過將粘合帶41和保持部件43彼此反向拉伸，也能夠將sic基板31分離為2個。

實施分離步驟時，保持在卡盤工作臺26上的sic基板31a的分離面49上殘留改質層45和裂紋47的一部分，如圖13和圖14所示，分離面49上形成有微細的凹凸。因此，在本發明的sic基板的分離方法中，實施平坦化步驟，利用磨削磨具對成為sic基板31的分離起點的面進行磨削來使其平坦化。

如圖14所示，在該平坦化步驟中，利用磨削裝置的卡盤工作臺58夾著保持部件43吸引保持sic基板31a，使分離面49露出。磨削裝置的磨削單元60包括利用馬達進行旋轉驅動的主軸62、固定在主軸62前端的輪座64和利用兩個以上的螺栓68可裝拆地安裝在輪座64的磨輪66。磨輪66由環狀的輪基座70和固定在輪基座70的下端部外周的兩個以上的磨削磨具72構成。

在平坦化步驟中，將卡盤工作臺58在以箭頭a所示的方向上以例如300rpm進行旋轉，并且將磨輪66在以箭頭b所示的方向上以例如6000rpm進行旋轉，同時驅動磨削單元進給機構，使磨輪66的磨削磨具72與sic基板31a的分離面49接觸。

并且，以規定的磨削進給速度(例如0.1μm/s)將磨輪66朝下方磨削進給規定量，同時對sic基板31a的分離面49進行磨削來使其平坦化。由此，如圖15所示，除去了殘留的改質層45和裂紋47，sic基板31a的第1面(上表面)31a成為平坦面。

對分離的sic基板31a的上表面31a進行磨削來使其平坦化的情況下，將sic基板31a的上表面31a磨削1～5μm的程度即可，可以將磨削磨具72的磨耗量抑制在4～25μm的程度。

如圖13所示，對于從sic基板31a分離的sic基板31b也利用磨削裝置的卡盤工作臺58吸引保持粘合帶41側，同時利用磨輪66對sic基板31b的分離面進行磨削，由此能夠除去殘留在分離面的改質層45和裂紋47，使分離面成為平坦面。

在上述實施方式中，針對將由改質層45和裂紋47構成的分離起點沿著c面形成的實施方式對本發明的sic基板的分離方法進行了說明，但在本發明的sic基板的分離方法中，形成有由改質層45和裂紋47構成的分離起點的sic基板31利用粘合帶41和保持部件43從兩側進行加固，因此也同樣能夠應用于未沿著c面形成有由改質層45和裂紋47構成的分離起點的專利文獻2公開那樣的方法。

符號說明

2激光加工裝置

11sic坯料

13，37第1定向平面

15，39第2定向平面

19c軸

21c面

30激光束照射單元

31sic基板

36聚光器(激光頭)

41粘合帶

43保持部件

45改質層

47裂紋

49分離面

66磨輪

72磨削磨具