六方晶单晶锭和晶片的加工方法与流程

本发明涉及通过像切片那样切出而形成多个晶片的六方晶单晶锭和从六方晶单晶锭切出晶片的晶片的加工方法。

背景技术：

公知形成有ic或lsi、led等器件的晶片是利用线切割机从圆柱状的半导体锭切出而形成的(例如，参照专利文献1)。由于在切出的晶片的正面和背面上产生线切割机的加工应变，因此为了去除该加工应变而对晶片的正面和背面进行研磨。基于该研磨的去除量会达到半导体锭的7成～8成，存在不经济的问题。因此，提出了照射激光光线而在半导体锭的内部形成作为分离起点的改质层和裂纹的加工方法(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2009-090387号公报

专利文献2：日本特开2016-127186号公报

然而，在专利文献2中，由于每切出1张晶片便进行磨削加工和研磨加工，所以有时在这些加工中不清楚晶片是从哪个半导体锭切出的。这样当变得不清楚时，存在无法确定作为晶片的切出源的半导体锭并且无法确保晶片的可追溯性的问题。

技术实现要素：

本发明是鉴于该点而完成的，其目的之一在于，提供六方晶单晶锭和晶片的加工方法，能够容易地确保切出后的晶片的可追溯性。

根据本发明的一个方面，提供六方晶单晶锭，其具有：第一面；位于与该第一面相反的一侧的第二面；以及连接该第一面和该第二面的外周侧面，其中，在该外周侧面上形成有条纹图样状标记作为锭的id，该条纹图样状标记在与该第一面和该第二面垂直的方向上延伸，并且从该第一面一直延伸到该第二面。

根据该结构，能够成为如下状态：在切出的多个晶片中分别同样地形成六方晶单晶锭的条纹图样状标记的一部分。因此，切出后的所有晶片能够都显示出基于条纹图样状标记的锭id，能够检测出晶片是从哪个六方晶单晶锭切出的，从而能够容易地确保该晶片的可追溯性。

优选六方晶单晶锭的外周侧面包含表示晶体取向的定向平面，在定向平面上形成有条纹图样状标记。

根据本发明的其他方面，提供晶片的加工方法，从六方晶单晶锭切出晶片，该六方晶单晶锭具有：第一面；位于与该第一面相反的一侧的第二面；以及连接该第一面和该第二面的外周侧面，该晶片的加工方法的特征在于，具有如下的步骤：标记形成步骤，在该外周侧面上形成条纹图样状标记作为六方晶单晶锭的id，该条纹图样状标记在与切出晶片的方向垂直的方向上从该第一面一直延伸到该第二面；分离起点形成步骤，将对于实施了该标记形成步骤的该六方晶单晶锭具有透过性的波长的激光束的聚光点定位在距离该第一面相当于要生成的晶片的厚度的深度，并且使该聚光点和该六方晶单晶锭相对地移动而向该第一面照射该激光束，形成与该第一面平行的改质层和从该改质层延伸的裂纹从而形成分离起点；以及晶片剥离步骤，在实施了该分离起点形成步骤之后，从该分离起点起从该六方晶单晶锭中剥离出相当于晶片的厚度的板状物而生成晶片，能够通过形成在该剥离后的晶片的该外周侧面上的该条纹图样状标记而检测出该晶片是从哪个六方晶单晶锭切出的。

优选外周侧面包含表示晶体取向的定向平面，在标记形成步骤中，在定向平面上形成条纹图样状标记。

优选在标记形成步骤中，在定向平面上与条纹图样状标记并列地形成倾斜线状标记，该倾斜线状标记从该第一面一直倾斜到该第二面，能够根据形成在该剥离后的晶片的该定向平面上的该条纹图样状标记和该倾斜线状标记而检测出该晶片是从哪个六方晶单晶锭第几个切出的。

根据本发明，由于在外周侧面上形成有条纹图样状标记作为六方晶单晶锭的id，所以能够通过切出后的晶片分别简单地检测出锭的id，能够容易地确保切出后的晶片的可追溯性。

附图说明

图1是本实施方式的激光加工装置的立体图。

图2是激光束产生单元的框图。

图3的(a)和(b)是六方晶单晶锭的概略结构图。

图4是标记形成步骤的说明图。

图5是分离起点形成步骤的说明图。

图6是分离起点形成步骤的说明图。

图7是分离起点形成步骤的说明图。

图8是分离起点形成步骤的说明图。

图9的(a)和(b)是分离起点形成步骤的说明图。

图10的(a)和(b)是晶片剥离步骤的说明图。

图11是晶片剥离步骤的说明图。

标号说明

60：六方晶单晶锭；61a：第一面；61b：第二面；61c：外周侧面；63：第一定向平面；71：条纹图样状标记；72：倾斜线状标记；75：改质层；76：裂纹；lb：激光束；w：晶片。

具体实施方式

以下，参照附图对在本实施方式的晶片的加工方法中使用的激光加工装置进行说明。图1是本实施方式的激光加工装置的立体图。图2是激光束产生单元的框图。另外，只要激光加工装置是能够从本实施方式的六方晶单晶锭中加工出晶片的结构即可，并不限定于图1所示的结构。

如图1所示，激光加工装置1构成为使照射激光光线的激光加工单元与保持着锭60(参照图3)的保持工作台21相对移动而对锭60进行激光加工。

在激光加工装置1的基台10上设置有工作台移动单元11，该工作台移动单元11使保持工作台21相对于激光加工单元在x轴方向和y轴方向上移动。工作台移动单元11具有：一对导轨12，它们配置在基台10上，与x轴方向平行；以及电动机驱动的x轴工作台14，其以能够滑动的方式设置在一对导轨12上。并且，工作台移动单元11具有：一对导轨13，它们配置在x轴工作台14的上表面上，与y轴方向平行；以及电动机驱动的y轴工作台15，其以能够滑动的方式设置在一对导轨13上。

在x轴工作台14和y轴工作台15的背面侧分别形成有未图示的螺母部，这些螺母部与滚珠丝杠16、17螺合。并且，通过使与滚珠丝杠16、17的一端部连结的驱动电动机18、19进行旋转驱动，保持工作台21沿着导轨12、13在x轴方向和y轴方向上移动。并且，在y轴工作台15上设置有对锭60进行保持的保持工作台21。在保持工作台21的上表面上形成有保持面22。

在基台10上，在保持工作台21的后方竖立设置有立壁部25，在该立壁部25上安装有激光束照射机构(激光束照射单元)30。激光束照射机构30包含：图2所示的激光束产生单元34，其收纳在外壳32中；以及聚光器(激光头)36，其安装在外壳32的前端。在外壳32的前端安装有拍摄单元38，该拍摄单元38与聚光器36沿x轴方向排列，具有显微镜和照相机。

如图2所示，激光束产生单元34包含振荡出yag激光或yvo4激光的激光振荡器40、重复频率设定单元42、脉冲宽度调整单元44以及功率调整单元46。虽然未特别图示，但激光振荡器40具有布儒斯特窗，从激光振荡器40射出的激光束是线偏振的激光束。

被激光束产生单元34的功率调整单元46调整为规定的功率的脉冲激光束被聚光器36的反射镜48反射，接着借助聚光透镜50将聚光点定位在固定于保持工作台21的作为被加工物的锭60的内部而照射。

回到图1，在基台10的图1中的左侧设置有柱52，借助形成于该柱52的开口53以能够升降的方式搭载有按压机构54。

接着，参照图3对作为加工对象物的六方晶单晶锭60进行说明。图3的(a)是六方晶单晶锭的立体图，图3的(b)是图3的(a)的六方晶单晶锭的主视图。六方晶单晶锭(以下简称为锭)60由sic、gan、钽酸锂、铌酸锂、蓝宝石等构成。

锭60具有第一面(上表面)61a和位于与第一面61a相反的一侧的第二面(背面)61b。并且，锭60具有外周侧面61c，外周侧面61c与第一面61a和第二面61b的外缘相连，在与第一面61a和第二面61b垂直的方向上延伸。锭60的正面61a成为激光束的照射面，因此被研磨成镜面。

锭60的外周侧面61c具有第一定向平面63和与第一定向平面63垂直的第二定向平面65。第一定向平面63的长度形成为比第二定向平面65的长度长。第一定向平面63和第二定向平面65表示锭60的晶体取向。

锭60具有：c轴68，其相对于正面61a的垂线67向第二定向平面65方向倾斜偏离角α；以及c面69，其与c轴68垂直。c面69相对于锭60的正面61a倾斜偏离角α。通常，在六方晶单晶的锭60中，与较短的第二定向平面65的延伸方向垂直的方向是c轴的倾斜方向。

在锭60中按照锭60的分子级设定有无数个c面69。在本实施方式中，偏离角α被设定为4°。然而，偏离角α并不限定于4°，例如可以在1°～6°的范围内自由设定而制造出锭60。

接着，参照图4至图11对本实施方式的晶片的生成方法进行说明。图4是示出标记形成步骤的说明图，图5至图9是分别示出分离起点形成步骤的说明图，图10和图11是分别示出晶片剥离步骤的说明图。另外，上述各图所示的步骤只不过是一例，并不限定于该结构。

如图4所示，首先，对锭60实施标记形成步骤。在标记形成步骤中，在锭60的第一定向平面63上形成条纹图样状标记71和倾斜线状标记72。条纹图样状标记71和倾斜线状标记72的形成方式没有特别地限定，可以例示出激光标识器或喷墨印刷机等单元。条纹图样状标记71从第一面61a一直延伸到第二面61b，在与切出晶片w(参照图11)的方向垂直的方向(即，与垂直于各面61a、61b的方向平行的方向)上延伸。条纹图样状标记71与条形码同样，能够根据线的粗细和间隔来获得各种信息，条纹图样状标记71作为锭60的id而包含能够区分出多个锭的识别信息。

倾斜线状标记72在第一定向平面63上与条纹图样状标记71并列地形成。倾斜线状标记72从第一面61a一直倾斜到第二面61b，在本实施方式中，倾斜线状标记72随着趋近第二面61b而在相对于相邻的条纹图样状标记71逐渐远离的方向上倾斜地形成。另外，倾斜线状标记72的倾斜方向也可以是在图4中进行上下反转的方向。

在实施了标记形成步骤之后，实施分离起点形成步骤。在分离起点形成步骤中，首先，如图5所示，例如利用蜡或粘接剂将锭60按照锭60的第二定向平面65沿x轴方向对齐的方式固定在保持工作台21上。在该固定中，如图6所示，使与形成有偏离角α(参照图3)的y1方向垂直的方向(即箭头a方向)与x轴对齐。由此，使激光束沿着与形成有偏离角α的方向垂直的a方向进行扫描。换言之，将与形成有偏离角α的方向y1垂直的a方向作为保持工作台21的加工进给方向。

在对锭60进行固定的前后，将激光束的波长设定为对于锭60具有透过性的波长(例如1064nm的波长)。然后，如图7所示，将激光束lb的聚光点定位在距离锭60的第一面(正面)61a相当于要生成的晶片w(参照图11)的厚度的深度d1。之后，使激光束lb的聚光点和锭60相对地在x轴方向(a方向)上移动而从第一面61a侧照射激光束lb。于是，在锭60中形成与第一面61a平行的改质层75，并且形成从改质层75沿着c面69(参照图3)传播的裂纹76，这些改质层75和裂纹76作为分离起点而形成(参照图8)。改质层75是指因激光束lb的照射而使锭60的内部的密度、折射率、机械强度或其他物理特性变成与周围不同的状态且强度比周围降低的区域。改质层75例如是熔融处理区域、裂纹区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域，也可以是它们混合后的区域。

分离起点形成步骤包含如下的步骤：改质层形成步骤，如上述那样照射激光束lb而形成改质层75和裂纹76；以及转位步骤，使聚光点在形成有偏离角的y轴方向上相对地移动而按照规定的量进行转位。

在转位步骤中，使锭60沿箭头y1方向移动，从而对激光束lb的聚光点在形成有偏离角的方向并且c面69(参照图3)为下坡的箭头y2方向上按照规定的量进行转位。当以这种方式设定转位方向时，虽然在c面69上形成直线状的改质层75并且裂纹76在改质层75的两侧沿着c面69传播而形成，裂纹76也不会妨碍接下来照射的激光束lb的照射。

并且，分离起点形成步骤包含如下的转位量设定步骤：对从直线状的改质层75沿c面方向传播而形成的裂纹76的宽度进行计测，对聚光点的转位量进行设定。

在转位量设定步骤中，如图7所示，在将从直线状的改质层75沿c面69(参照图3)方向传播而形成在改质层75的一侧的裂纹76的宽度设为w1的情况下，应转位的规定的量w2被设定为宽度w1以上且宽度w1的两倍值以下(w1≤w2≤2×w1)。

这里，优选实施方式的激光加工条件按照以下方式来设定。

光源：nd：yag脉冲激光

波长：1064nm

重复频率：80khz

平均输出：3.2w

脉冲宽度：4ns

光斑直径：10μm

聚光透镜的数值孔径(na)：0.45

转位量：400μm

在上述激光加工条件中，在图7中，从改质层75沿着c面69(参照图3)传播的裂纹76的宽度w1被设定为大致250μm，转位量w2被设定为400μm。

激光束lb的平均输出并不限定于3.2w，在本实施方式的加工方法中，将平均输出设定为2w～4.5w便可获得良好的结果。在平均输出为2w的情况下，裂纹76的宽度w1大致为100μm，在平均输出为4.5w的情况下，裂纹76的宽度w1大致为350μm。

在平均输出小于2w的情况和比4.5w大的情况下，无法在锭60的内部形成良好的改质层75，因此优选所照射的激光束lb的平均输出处于2w～4.5w的范围内，在本实施方式中向锭60照射平均输出为3.2w的激光束lb。在图7中，将形成改质层75的聚光点距离第一面61a的深度d1设定为500μm。

图9的(a)和图9的(b)是用于对分离起点形成步骤的激光束的扫描方向进行说明的示意图。如图9的(a)所示，按照往路x1和返路x2实施分离起点形成步骤，当沿往路x1在锭60中形成了改质层75的激光束的聚光点按照规定的量被转位之后，沿返路x2在锭60中形成改质层75。

并且，在分离起点形成步骤中，在激光束的聚光点的应转位的规定的量w2被设定为裂纹76的宽度w1以上且宽度w1的两倍值以下的情况下，优选将激光束的聚光点被定位在锭60中而形成最初的改质层75之前的聚光点的转位量w2设定为宽度w1以下。

例如，如图9的(b)所示，在对激光束的聚光点进行转位的规定的量为400μm的情况下，按照转位量200μm来多次执行激光束的扫描直到在锭60中形成最初的改质层75。

最初的激光束的扫描是扫空的，在明确了已在锭60的内部形成了最初的改质层75之后，设定为转位量400μm而在锭60的内部形成改质层75。

在实施了分离起点形成步骤之后，实施晶片剥离步骤，通过施加外力而从由改质层75和裂纹76构成的分离起点起从锭60中剥离出相当于要形成的晶片w的厚度的板状物，从而生成晶片w。例如通过图10的(a)所示的按压机构54来实施晶片剥离步骤。按压机构54包含：头部56，其通过内置在柱52(参照图1)内的移动机构而沿上下方向移动；以及按压部件58，其相对于头部56如图10b所示的那样沿箭头r方向旋转。

如图10的(a)所示，将按压机构54定位在固定于保持工作台21的锭60的上方，如图10的(b)所示，按压部件58将头部56下降到与锭60的第一面(正面)61a压接为止。

当在将按压部件58压接在锭60的第一面61a上的状态下使按压部件58沿箭头r方向旋转时，在锭60中产生扭转应力，锭60从形成有改质层75和裂纹76(参照图7)的分离起点断开。由此，从锭60中剥离出图11所示的晶片w，从锭60中切出晶片w。另外，在从锭60中剥离出晶片w之后，优选对晶片w的分离面和锭60的分离面进行研磨而加工成镜面。

如图11所示，在从锭60剥离出的多个晶片w中，在各个晶片w的第一定向平面63上形成有条纹图样状标记71。虽然从单一的锭60切出多个晶片w并进行剥离，也会在各晶片w上形成相同的条纹图样状标记71。由此，利用条形码读取器等检测装置来读取晶片w的条纹图样状标记71，从而能够取得作为切出源的锭60的id，能够检测出晶片w是从哪个锭60切出的。

并且，在从单一的锭60切出的多个晶片w上还形成有倾斜线状标记72。由于在锭60中倾斜线状标记72如上述那样在倾斜的方向上形成，所以各晶片w中的倾斜线状标记72的形成位置在第一定向平面63的延伸方向(图11中的左右方向)上分别不同。例如，在图11中，第一个切出的晶片w的从条纹图样状标记71到倾斜线状标记72的距离a1与第二个切出的晶片w的从条纹图样状标记71到倾斜线状标记72的距离a2是不同的。因此，根据形成在剥离后的晶片w的第一定向平面63上的条纹图样状标记71与倾斜线状标记72的相对位置，能够检测出晶片w是从哪个锭60中第几个切出的。

如以上那样，根据本实施方式的锭60，能够在切出的多个晶片w上分别同样地形成锭60的条纹图样状标记71的一部分。由此，从锭60切出的所有晶片w都能够显示出基于条纹图样状标记71的锭60的id。由此，即使在切出之后对晶片w实施磨削或研磨等各种加工并将从多个锭60切出的晶片w混在一起，也能够检测出晶片w是从哪个锭切出的，能够容易地确保该晶片w的可追溯性。

并且，在本实施方式中，能够在切出的多个晶片w上分别形成位置不同的倾斜线状标记72。由此，通过检测晶片w的倾斜线状标记72的位置，能够检测出在锭60中切出晶片w的顺序。

并且，如图7所示，将转位方向设为箭头y2方向，虽然在改质层75的两侧沿着c面69(参照图3)形成裂纹76，裂纹76也不会妨碍用于形成下一个改质层75的激光束lb的照射。由此，能够容易地从由改质层75和裂纹76构成的分离起点起从锭60中剥离出相当于晶片w的厚度的板状物而生成晶片w。

另外，关于条纹图样状标记71和倾斜线状标记72的形成位置，也可以形成在第二定向平面65上，或者形成在定向平面63、65以外的外周侧面61c上，或者形成在不具有定向平面63、65的锭60的外周侧面61c上。但是，从作业性的观点来看，在定向平面63、65上形成各标记71、72是有利的。

并且，在本实施方式中，构成为利用激光加工装置来实施分离起点形成步骤和晶片剥离步骤，但并不限定于该结构。这些步骤也可以分别使用专用的装置来实施。

并且，对本实施方式和变形例进行了说明，但作为本发明的其他实施方式，也可以对上述实施方式和变形例进行整体或局部地组合。

并且，本发明的实施方式和变形例并不限定于上述实施方式，也可以在不脱离本发明的技术思想的主旨的范围内进行各种变更、置换、变形。此外，如果因技术的进步或衍生出的其他技术而能够利用其他方式实现本发明的技术思想，则也可以使用该方法来实施。因此，权利要求书覆盖了能够包含在本发明的技术思想的范围内的所有实施方式。

并且，在本实施方式中，对将本发明应用于锭的结构进行了说明，但能够应用在可通过改质层来进行良好分割的被加工物中。

如以上说明的那样，本发明具有能够容易地确保切出后的晶片的可追溯性的效果，特别是对利用激光加工切出晶片等多个板状物的锭有用。