六方晶單晶基板的檢查方法和檢查裝置的制造方法
【專利摘要】六方晶單晶基板的檢查方法和檢查裝置。以將六方晶單晶基板的上表面垂直于激光束的光路進(jìn)行定位，并使得激光束透過六方晶單晶基板的方式保持，以該激光束發(fā)生單元產(chǎn)生的激光束的中心為旋轉(zhuǎn)中心使六方晶單晶基板相對(duì)于激光束的偏振面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，將透過了六方晶單晶基板的激光束透過偏振分束鏡分支為P偏振光和S偏振光。包括：計(jì)算工序，使用測量由該偏振分束鏡分支的P偏振光的光量的第1受光元件和測量S偏振光的光量的第2受光元件，計(jì)算該第1受光元件和該第2受光元件測量出的光量比；傾斜檢測工序，將該六方晶單晶基板相對(duì)于激光束的偏振面的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度與通過該計(jì)算工序而計(jì)算的光量比對(duì)比并顯示，檢測c軸相對(duì)于該上表面的垂線的傾斜方向。
【專利說明】
六方晶單晶基板的檢查方法和檢查裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及SiC基板、GaN基板等的六方晶單晶基板的檢查方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]功率器件或LED、LD等的光器件通過在以SiC、GaN等的六方晶單晶作為素材的晶片的表面上層積有功能層，并且在所層積的功能層上由形成為格子狀的多條分割預(yù)定線劃分而形成。
[0003]形成有器件的晶片通常利用鋼絲鋸切割鋼錠而生成，并且對(duì)切割后的晶片的正反面進(jìn)行研磨以精加工為鏡面(例如，參照日本特開2000-94221號(hào)公報(bào))。
[0004]六方晶單晶基板具有第I定向平面和與第I定向平面正交的第2定向平面。例如，第I定向平面的長度形成為短于第2定向平面的長度。
[0005]六方晶單晶基板具有相對(duì)于上表面的垂線而在第I定向平面方向上傾斜偏離角α的c軸、以及與c軸正交的c面。c面相對(duì)于基板的上表面而傾斜偏離角α。通常情況下，在六方晶單晶基板中，與較短的第I定向平面的伸長方向正交的方向是c軸的傾斜方向。
[0006]在六方晶單晶基板中基于基板的分子級(jí)設(shè)定有無數(shù)個(gè)c面。例如在1°?6°的范圍內(nèi)自由地設(shè)定偏離角α以制造出基板。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-94221號(hào)公報(bào)
[0010]如上所述，在六方晶單晶基板中，以使得與較短的第I定向平面的伸長方向正交的方向成為C軸的傾斜方向的方式制造基板。然而，由于制造誤差等，有時(shí)會(huì)使得定向平面相對(duì)于與c軸方向的傾斜方向正交的方向產(chǎn)生±5°左右的誤差而被制造出來。因此，在以定向平面作為基準(zhǔn)而進(jìn)行加工的情況下會(huì)出現(xiàn)可能無法實(shí)施期望的加工的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ]本發(fā)明就是鑒于這種情況而完成的，其目的在于，提供一種能夠高精度地檢測形成有偏離角的方向、即C軸傾斜的方向的六方晶單晶基板的檢查方法和檢查裝置。
[0012]本發(fā)明第I方面提供一種六方晶單晶基板的檢查方法，該六方晶單晶基板具有第I面和第2面、從該第I面到該第2面的c軸以及與該c軸正交的c面，其中，該第2面在該第I面的相反側(cè)，該檢查方法檢測c軸相對(duì)于該第I面的垂線傾斜的方向，其特征在于，包括:準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備激光束發(fā)生單元，該激光束發(fā)生單元產(chǎn)生線偏振的激光束，該激光束具有透過六方晶單晶基板的波長和規(guī)定的方向的偏振面;保持工序，以將六方晶單晶基板的第I面相對(duì)于激光束的光路垂直地進(jìn)行定位，并且使得激光束透過六方晶單晶基板的方式進(jìn)行保持;旋轉(zhuǎn)工序，以激光束的中心為旋轉(zhuǎn)中心使六方晶單晶基板相對(duì)于該激光束發(fā)生單元產(chǎn)生的激光束的偏振面而相對(duì)旋轉(zhuǎn);分支工序，通過偏振分束鏡將透過了六方晶單晶基板的激光束分支為P偏振光和S偏振光;計(jì)算工序，使用第I受光元件和第2受光元件計(jì)算該第I受光元件和該第2受光元件測量出的光量的光量比，其中，該第I受光元件測量由該偏振分束鏡分支出的P偏振光的光量，該第2受光兀件測量由該偏振分束鏡分支出的S偏振光的光量；以及傾斜度檢測工序，將六方晶單晶基板相對(duì)于該激光束的偏振面的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度與通過該計(jì)算工序計(jì)算出的光量比進(jìn)行對(duì)比并顯示，檢測c軸相對(duì)于該第I面的垂線傾斜的方向。
[0013]本發(fā)明優(yōu)選還包括定向平面檢測工序，在該定向平面檢測工序中，檢測該旋轉(zhuǎn)工序中的六方晶單晶基板的定向平面，在該定向平面檢測工序中，將與檢測出定向平面的旋轉(zhuǎn)角度近似的旋轉(zhuǎn)角度處表現(xiàn)的光量比的峰值的旋轉(zhuǎn)角度作為c軸傾斜的方向。
[0014]本發(fā)明第3方面提供一種六方晶單晶基板的檢查裝置，該六方晶單晶基板具有第I面和第2面、從該第I面到該第2面的c軸以及與該c軸正交的c面，其中，該第2面在該第I面的相反側(cè)，該檢查裝置檢測c軸相對(duì)于該第I面的垂線傾斜的方向，其特征在于，具有:激光束發(fā)生單元，其產(chǎn)生線偏振的激光束，該激光束具有透過六方晶單晶基板的波長和規(guī)定的方向的偏振面;保持單元，其以將六方晶單晶基板的第I面相對(duì)于該激光束發(fā)生單元產(chǎn)生的激光束的光路垂直地進(jìn)行定位，并且使得激光束透過六方晶單晶基板的方式進(jìn)行保持;旋轉(zhuǎn)單元，其以激光束的中心為旋轉(zhuǎn)中心使六方晶單晶基板相對(duì)于該激光束發(fā)生單元產(chǎn)生的激光束的偏振面而相對(duì)旋轉(zhuǎn);偏振分束鏡，其將透過了六方晶單晶基板的激光束分支為P偏振光和S偏振光;第1受光兀件，其測量通過該偏振分束鏡分支出的P偏振光的光量;第2受光兀件，其測量通過該偏振分束鏡分支出的S偏振光的光量;計(jì)算單元，其計(jì)算該第I受光元件和該第2受光元件測量出的光量的光量比；以及顯示單元，其將通過該旋轉(zhuǎn)單元的工作導(dǎo)致的六方晶單晶相對(duì)于激光束的偏振面的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度與通過該計(jì)算單元計(jì)算出的光量比進(jìn)行對(duì)比并顯示。
[0015]本發(fā)明優(yōu)選還具有檢測單元，該檢測單元檢測六方晶單晶基板的定向平面，該顯示單元將與檢測出定向平面的旋轉(zhuǎn)角度近似的旋轉(zhuǎn)角度處表現(xiàn)的光量比的峰值的旋轉(zhuǎn)角度作為c軸傾斜的方向進(jìn)行顯示。
[0016]發(fā)明的效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，相對(duì)于以垂直于激光束的方式而被定位的第I面以偏離角傾斜的六方晶單晶基板的c面使激光束的偏振面折射，提供六方晶單晶基板的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而使得折射方向發(fā)生變化，從而使得被偏振分束鏡分支出的P偏振光與S偏振光的光量比按照旋轉(zhuǎn)角度而如正弦曲線般發(fā)生變化，與定向平面的角度位置最近的正弦曲線的波峰或波谷的角度位置作為C軸相對(duì)于第I面的垂線的傾斜方向而被檢測出來。
[0018]因此，如果定向平面的角度位置與正弦曲線的波峰或波谷的角度位置一致則能夠依據(jù)定向平面實(shí)施加工，而彼此不一致的情況下，若將定向平面的角度位置與正弦曲線的波峰或波谷的角度位置之間的角度差作為定向平面的校正值而進(jìn)行加工，則能夠?qū)嵤┢谕募庸ぁ?br>【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的六方晶單晶基板的檢查裝置的立體圖。
[0020]圖2是表示六方晶單晶基板的第I面的垂線與c軸的關(guān)系的圖。
[0021 ]圖3是說明圖1所示的檢查裝置的檢查方法的立體圖。
[0022]圖4是說明定向平面的檢測方法的俯視圖。
[0023]圖5是表示針對(duì)旋轉(zhuǎn)角度的P偏振光與S偏振光的光量比的曲線圖。
[0024]標(biāo)號(hào)說明
[0025]10:六方晶單晶基板的檢查裝置，11:六方晶單晶基板(SiC基板)，Ila:第I面(上表面)，Ilb:第2面(背面)，13:第I定向平面，14:保持臺(tái)，15:第2定向平面，22:電動(dòng)機(jī)，30:旋轉(zhuǎn)編碼器，32: He-Ne激光振蕩器，34: 1/2波長板，38:偏振分束鏡，40:第I受光元件，42:第2受光元件，44:定向平面檢測器，46:運(yùn)算單元，50:監(jiān)視器(顯示單元)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。參照?qǐng)D1，示出了本發(fā)明實(shí)施方式的六方晶單晶基板的檢查裝置10的立體圖。檢查裝置10具有基座12。
[0027]在基座12上以能夠旋轉(zhuǎn)的方式而安裝有保持臺(tái)14。保持臺(tái)14具有中央開口部16和環(huán)狀吸引槽18，在環(huán)狀吸引槽18上有多個(gè)吸引孔20開口。吸引孔20通過電磁切換閥而與未圖示的吸引源選擇性連接。
[0028]在基座12上安裝有電動(dòng)機(jī)22，在電動(dòng)機(jī)22的輸出軸上固定的小齒輪24與在保持臺(tái)14的下端部形成的齒輪26嚙合。在保持臺(tái)14的外周配設(shè)有用于檢測旋轉(zhuǎn)角度的刻度28。
[0029]通過搭載于基座12上的旋轉(zhuǎn)編碼器30讀取刻度28，從而檢測保持臺(tái)14的旋轉(zhuǎn)角度。這里，所采用的旋轉(zhuǎn)編碼器30的角度分辨率是0.5°，也可以采用具備不同分辨率的旋轉(zhuǎn)編碼器。
[0030]44是定向平面檢測器，例如可以采用射出激光束以檢測從被吸引保持于保持臺(tái)14上的圖2所示的六方晶單晶基板11的定向平面13或15返回的反射光的激光檢測器，或者采用檢測所發(fā)生的超聲波的反射波的超聲波檢測器等。
[0031]32是He-Ne激光振蕩器，其振蕩出波長632nm的激光束。本實(shí)施方式的He-Ne激光振蕩器振蕩出平均輸出0.1W的激光束，然而輸出不限于此，也可以采用振蕩出其他輸出的激光束的He-Ne激光振蕩器，還可以取代He-Ne激光振蕩器32，而采用振蕩出不同波長的激光束的其他類型的激光振蕩器。
[0032]在He-Ne激光振蕩器32與被保持于保持臺(tái)14上的六方晶單晶基板11之間介入安裝有1/2波長板34。在本實(shí)施方式中，通過He-Ne激光振蕩器32和1/2波長板34構(gòu)成產(chǎn)生具有規(guī)定的方向的偏振面的激光束的激光束發(fā)生單元。
[0033]38是具有偏振分尚膜36的偏振分束鏡，其配設(shè)有:檢測透過了偏振分尚膜36的P偏振光的激光束的光電二極管等的第I受光元件40;以及檢測在偏振分離膜36反射后的S偏振光的激光束的光電二極管等的第2受光元件42。第I受光元件40和第2受光元件42的輸出被輸入到圖3所示的運(yùn)算單元46。
[0034]接著，參照?qǐng)D2，說明六方晶單晶基板11的c軸與定向平面13的關(guān)系。作為六方晶單晶基板11，可從SiC基板或GaN基板中選擇，而在以下的說明中采用SiC基板11進(jìn)行說明。
[0035]SiC基板11具有第I面(上表面)lla和在第I面的相反側(cè)的第2面(背面)llb?；?1的上表面Ila成為激光束的照射面而被研磨為鏡面。
[0036]SiC基板11具有第I定向平面13和與第I定向平面13正交的第2定向平面15。第I定向平面13的長度形成為短于第2定向平面15的長度。
[0037]SiC基板11具有相對(duì)于上表面Ila的垂線17而在第I定向平面13方向上傾斜偏離角α的c軸19、以及與c軸19正交的未圖示的c面。c面相對(duì)于SiC基板11的上表面Ila而傾斜偏離角α。通常情況下，在SiC基板11中，與較短的第I定向平面13的伸長方向正交的方向是c軸19的傾斜方向。
[0038]在基板11中基于基板11的分子水平而設(shè)定了無數(shù)個(gè)c面。在本實(shí)施方式中，偏離角α被設(shè)定為4°。其中，偏離角α不限于4°，例如可以在1°?6°的范圍內(nèi)自由設(shè)定以制造SiC基板11。
[0039]如上所述，以使得c軸19的傾斜方向與第I定向平面13的伸長方向正交的方式形成了第I定向平面13和第2定向平面15，而由于基板11的制造誤差，使得c軸的傾斜方向未必嚴(yán)格意義上與第I定向平面13的伸長方向正交，有時(shí)以非常小的角度、例如1°?2°左右偏離于正交方向。
[0040]在這種情況下，如果以第I定向平面13的伸長方向?yàn)榛鶞?zhǔn)實(shí)施加工，則存在可能無法實(shí)施期望的加工的問題。本發(fā)明通過嚴(yán)密地檢查c軸19相對(duì)于第I定向平面13的伸長方向傾斜的偏離角α的方向而解決該問題。
[0041]接著，參照?qǐng)D3，詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施方式的檢查方法。此外，在以下說明中，作為六方晶單晶基板11而采用SiC基板，并且以偏離角α相對(duì)于SiC基板11的上表面Ila的垂線17而為4°來進(jìn)行說明。
[0042]將保持臺(tái)14的吸引孔20與吸引源連接，并且通過保持臺(tái)14吸引保持在保持臺(tái)14上放置的SiC基板11。然后，使He-Ne激光振蕩器32進(jìn)行動(dòng)作，從He-Ne激光振蕩器32振蕩出波長632nm、平均輸出0.1W的激光束，通過1/2波長板34旋轉(zhuǎn)該偏振面，將激光束變換為P偏振光的激光束，使其垂直照射于在保持臺(tái)14上保持的SiC基板11的第I面(上表面)I la。
[0043]與激光束的照射同時(shí)地，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)22，使保持住SiC基板11的保持臺(tái)14在箭頭Rl方向上旋轉(zhuǎn)。透過了 SiC基板11的激光束通過偏振分束鏡(PBS) 38，而被分支為在偏振分離膜36中透過的P偏振激光束和在偏振分離膜36上反射的S偏振激光束。
[0044]P偏振激光束通過第I受光元件40進(jìn)行檢測，S偏振激光束通過第2受光元件42進(jìn)行檢測。通過第I受光元件40而檢測出的P偏振激光束的光量例如被變換為電壓值，且被輸入到運(yùn)算單元46，而通過第2受光元件42檢測出的S偏振激光束的光量例如被變換為電壓值，且被輸入到運(yùn)算單元46。
[0045]在運(yùn)算單元46中，計(jì)算通過第I受光元件40檢測出的P偏振光的光量相對(duì)于通過第2受光元件42而檢測出的S偏振光的光量的比例、即(P偏振光的光量)/ (S偏振光的光量)ο而且，將計(jì)算結(jié)果顯示于圖5所示的監(jiān)視器(顯示單元)50上。
[0046]顯示于顯示單元50上的光量比由于c軸19方向的折射率與c面方向的折射率不同，因而成為正弦曲線，在使SiC基板11旋轉(zhuǎn)I周的期間內(nèi)在4個(gè)方向上顯現(xiàn)出峰值。即，如圖5所示，在360°的范圍內(nèi)表現(xiàn)出4個(gè)波峰的峰值Pl?P4。
[0047]另一方面，在旋轉(zhuǎn)SiC基板11的期間內(nèi)通過定向平面檢測器44檢測第I定向平面13時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度如圖5所示為42.5°。
[0048]以使得第I定向平面13與形成有偏離角α的方向、S卩c軸19傾斜于基板11的上表面Ila的垂線17的方向正交的方式制造出SiC基板11，因而將與檢測出第I定向平面13的旋轉(zhuǎn)角度42.5°近似的旋轉(zhuǎn)角度處表現(xiàn)的光量比的峰值Pl的旋轉(zhuǎn)角度、在本實(shí)施方式中為44°的旋轉(zhuǎn)角度確定為c軸19傾斜的方向。
[0049]因此，如圖4所示，第I定向平面13相對(duì)于垂線21的偏離角的方向、S卩c軸19的傾斜方向β被計(jì)算為42.5°—44° =-1.5°。因此，如果對(duì)第I定向平面13的垂線21以-1.5°作為校正值而進(jìn)行加工，則能夠?qū)嵤┢谕募庸ぁ?br>[0050]此外，如果對(duì)SiC基板11照射S偏振光的激光束，則(P偏振光的光量)/(S偏振光的光量)表現(xiàn)為正弦曲線的波谷。因此，在這種情況下，通過運(yùn)算單元46運(yùn)算出(P偏振光的光量)/(S偏振光的光量)，使得在正弦曲線的波谷底部附近表現(xiàn)出c軸的方向。
[0051]在偏離角α為O的情況下、S卩SiC基板11的上表面IIa的垂線17與c軸19一致的情況下，如果對(duì)SiC基板11照射P偏振光的激光束，則無論旋轉(zhuǎn)角度如何，(P偏振光的光量)/(S偏振光的光量)都為恒定，且約為2。
[0052]在上述實(shí)施方式中，構(gòu)成為在使保持了SiC基板11的保持臺(tái)14旋轉(zhuǎn)的同時(shí)照射P偏振光的激光束，而保持臺(tái)14也可以不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而被固定，在使1/2波長板34旋轉(zhuǎn)的同時(shí)對(duì)被保持于保持臺(tái)20上的SiC基板11照射激光束。在這種情況下，P偏振光與S偏振光的光量比成為正弦曲線，在正弦曲線的峰值的旋轉(zhuǎn)角度表現(xiàn)出c軸。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種六方晶單晶基板的檢查方法，該六方晶單晶基板具有第I面和第2面、從該第I面到該第2面的c軸以及與該c軸正交的c面，其中，該第2面在該第I面的相反側(cè)，該檢查方法檢測c軸相對(duì)于該第I面的垂線傾斜的方向， 該檢查方法的特征在于，包括: 準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備激光束發(fā)生單元，該激光束發(fā)生單元產(chǎn)生線偏振的激光束，該激光束具有透過六方晶單晶基板的波長和規(guī)定的方向的偏振面； 保持工序，以將六方晶單晶基板的第I面相對(duì)于激光束的光路垂直地進(jìn)行定位，并且使得激光束透過六方晶單晶基板的方式對(duì)該第I面進(jìn)行保持； 旋轉(zhuǎn)工序，以激光束的中心為旋轉(zhuǎn)中心使六方晶單晶基板相對(duì)于該激光束發(fā)生單元產(chǎn)生的激光束的偏振面而相對(duì)旋轉(zhuǎn)； 分支工序，通過偏振分束鏡將透過了六方晶單晶基板的激光束分支為P偏振光和S偏振光； 計(jì)算工序，使用第I受光元件和第2受光元件計(jì)算該第I受光元件和該第2受光元件測量出的光量的光量比，其中，該第I受光元件測量由該偏振分束鏡分支出的P偏振光的光量，該第2受光兀件測量由該偏振分束鏡分支出的S偏振光的光量;以及 傾斜度檢測工序，將六方晶單晶基板相對(duì)于該激光束的偏振面的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度與通過該計(jì)算工序計(jì)算出的光量比進(jìn)行對(duì)比并顯示，檢測c軸相對(duì)于該第I面的垂線傾斜的方向。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六方晶單晶基板的檢查方法，其中， 該檢查方法還包括定向平面檢測工序，在該定向平面檢測工序中，檢測該旋轉(zhuǎn)工序中的六方晶單晶基板的定向平面， 在該定向平面檢測工序中，將與檢測出定向平面的旋轉(zhuǎn)角度近似的旋轉(zhuǎn)角度處表現(xiàn)的光量比的峰值的旋轉(zhuǎn)角度作為c軸傾斜的方向。3.—種六方晶單晶基板的檢查裝置，該六方晶單晶基板具有第I面和第2面、從該第I面到該第2面的c軸以及與該c軸正交的c面，其中，該第2面在該第I面的相反側(cè)，該檢查裝置檢測c軸相對(duì)于該第I面的垂線傾斜的方向， 該檢查裝置的特征在于，具有: 激光束發(fā)生單元，其產(chǎn)生線偏振的激光束，該激光束具有透過六方晶單晶基板的波長和規(guī)定的方向的偏振面； 保持單元，其以將六方晶單晶基板的第I面相對(duì)于該激光束發(fā)生單元產(chǎn)生的激光束的光路垂直地進(jìn)行定位，并且使得激光束透過六方晶單晶基板的方式對(duì)該第I面進(jìn)行保持； 旋轉(zhuǎn)單元，其以激光束的中心為旋轉(zhuǎn)中心使六方晶單晶基板相對(duì)于該激光束發(fā)生單元產(chǎn)生的激光束的偏振面而相對(duì)旋轉(zhuǎn)； 偏振分束鏡，其將透過了六方晶單晶基板的激光束分支為P偏振光和S偏振光； 第I受光元件，其測量通過該偏振分束鏡分支出的P偏振光的光量； 第2受光元件，其測量通過該偏振分束鏡分支出的S偏振光的光量； 計(jì)算單元，其計(jì)算該第I受光元件和該第2受光元件測量出的光量的光量比；以及顯示單元，其將通過該旋轉(zhuǎn)單元的工作導(dǎo)致的六方晶單晶相對(duì)于激光束的偏振面的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度與通過該計(jì)算單元計(jì)算出的光量比進(jìn)行對(duì)比并顯示。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的六方晶單晶基板的檢查裝置，其中， 該檢查裝置還具有檢測單元，該檢測單元檢測六方晶單晶基板的定向平面， 該顯示單元將與檢測出定向平面的旋轉(zhuǎn)角度近似的旋轉(zhuǎn)角度處表現(xiàn)的光量比的峰值的旋轉(zhuǎn)角度作為C軸傾斜的方向進(jìn)行顯示。
【文檔編號(hào)】H01L21/66GK105895546SQ201610085661
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月15日
【發(fā)明人】平田和也, 高橋邦充, 西野曜子
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社迪思科