KR102186219B1 - 웨이퍼 생성 방법 및 가공 이송 방향 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생산성의 향상을 도모할 수 있는 웨이퍼 생성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
웨이퍼의 생성 방법은, c축이 기울어지는 방향과 제2 오리엔테이션 플랫이 직각을 이루고 있는지의 여부를 확인하여, c축이 기울어지는 방향과 직각을 이루는 가공 이송 방향을 검출하는 가공 이송 방향 검출 공정을 포함한다. 가공 이송 방향 검출 공정은, 레이저 광선을 잉곳에 조사하는 샘플 조사를, 제2 오리엔테이션 플랫에 대해 평행한 방향 및 제2 오리엔테이션 플랫을 기준으로 하여 시계 방향 및 반시계 방향으로 정해진 각도마다 기울인 복수의 방향에 대해 각각 실시하여, 샘플 강도 저하부를 복수개 형성하는 샘플링 공정과, 샘플 강도 저하부의 각각의 단위 길이에 존재하는 노드의 수를 계측하고, 노드의 수가 0개인 샘플 강도 저하부가 연장되는 방향을 가공 이송 방향으로서 결정하는 결정 공정을 포함한다.

Description

웨이퍼 생성 방법 및 가공 이송 방향 검출 방법{WAFER PRODUCING MATHOD AND METHOD FOR DETECTING PROCESSING FEED DIRECTION}
본 발명은 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 방법, 및 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성할 때에 c축이 기울어지는 방향과 직각을 이루는 가공 이송 방향을 검출하는 가공 이송 방향 검출 방법에 관한 것이다.
IC나 LSI, LED 등의 디바이스는, Si(실리콘)나 Al2O3(사파이어) 등을 소재로 한 웨이퍼의 상면에 기능층이 적층되고 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 또한, 파워 디바이스나 LED 등은 단결정 SiC(탄화규소)를 소재로 한 웨이퍼의 상면에 기능층이 적층되고 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 웨이퍼는, 절삭 장치나 레이저 가공 장치에 의해 분할 예정 라인에 가공이 실시되어 개개의 디바이스로 분할된다. 그리고, 각 디바이스는 휴대 전화나 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용되고 있다.
디바이스가 형성되는 웨이퍼는, 일반적으로 원기둥 형상의 잉곳을 와이어 소(wire saw)로 얇게 절단함으로써 생성된다. 절단된 웨이퍼의 상면 및 하면은 연마함으로써 경면으로 마무리된다(특허문헌 1 참조.). 그러나, 잉곳을 와이어 소로 절단하고, 절단한 웨이퍼의 상면 및 하면을 연마하면, 잉곳의 대부분(70%∼80%)이 버려지게 되어 비경제적이라고 하는 문제가 있다. 특히 단결정 SiC 잉곳에 있어서는, 경도가 높아 와이어 소로의 절단이 곤란하며 상당한 시간을 필요로 하기 때문에 생산성이 나쁘고, 잉곳의 단가가 높아 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 것에 과제를 갖고 있다.
그래서, SiC 잉곳의 내부에 집광점을 위치시키고, SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 SiC 잉곳에 조사함으로써 절단 예정면에 개질층을 형성하고, 개질층이 형성된 절단 예정면을 절단하여 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조.). 그러나, SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하기 위해서는 개질층을 인접하여 다수 형성하지 않으면 안 되어 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-94221호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2013-49161호 공보
상기 사실을 감안하여 이루어진 본 발명의 제1 과제는, 생산성의 향상을 도모할 수 있는 웨이퍼 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 과제는, 생산성의 향상을 도모할 수 있는 웨이퍼 생성 방법의 실시를 가능하게 하는 가공 이송 방향 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 제1 오리엔테이션 플랫 및 상기 제1 오리엔테이션 플랫보다 짧고 또한 상기 제1 오리엔테이션 플랫에 직교하는 제2 오리엔테이션 플랫이 형성된 원통 형상의 둘레면과, 원형 형상의 상면을 구비하고, 상기 상면에 수직인 수직축에 대해 c축이 상기 제2 오리엔테이션 플랫을 향해 기울어지며 상기 c축에 직교하는 c면과 상기 상면이 이루는 오프각을 상기 제2 오리엔테이션 플랫측을 향해 갖는 원기둥 형상의 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 방법으로서, 상기 c축이 기울어지는 방향과 상기 제2 오리엔테이션 플랫이 직각을 이루고 있는지의 여부를 확인하여, 상기 c축이 기울어지는 방향과 직각을 이루는 가공 이송 방향을 검출하는 가공 이송 방향 검출 공정과, 상기 상면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 위치에 레이저 광선의 집광점을 위치시키고, 상기 가공 이송 방향 검출 공정에서 검출된 상기 가공 이송 방향으로 상기 단결정 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상대적으로 이동시키면서, SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 상기 단결정 SiC 잉곳에 조사함으로써, 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 있어서 상기 상면에 평행한 개질층과 상기 개질층으로부터 상기 c면을 따라 신장되는 크랙으로 이루어지는 직선형의 강도 저하부를 형성하는 강도 저하부 형성 공정과, 상기 강도 저하부 형성 공정을 상기 가공 이송 방향에 직교하는 방향으로 정해진 간격을 두고 복수 회 실시하여 박리면을 형성하는 박리면 형성 공정과, 상기 박리면 형성 공정을 실시한 후, 상기 박리면을 계면으로 해서 상기 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리하여 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 공정을 구비하며, 상기 가공 이송 방향 검출 공정은, 상기 상면으로부터 정해진 깊이의 위치에 집광점을 위치시키고, 상기 단결정 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상대적으로 이동시키면서, SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 상기 단결정 SiC 잉곳에 조사하는 샘플 조사를, 상기 제2 오리엔테이션 플랫에 대해 평행한 방향 및 상기 제2 오리엔테이션 플랫을 기준으로 하여 시계 방향 및 반시계 방향으로 정해진 각도마다 기울인 복수의 방향의 각각에 있어서 행하여, 상기 상면에 평행한 개질층과 상기 개질층으로부터 상기 c면을 따라 신장되는 크랙으로 이루어지는 직선형의 샘플 강도 저하부를 복수개 형성하는 샘플링 공정과, 상기 복수의 샘플 강도 저하부의 각각을 촬상 수단에 의해 촬상하고, 상기 촬상 수단에 의해 촬상된 화상에 기초하여 상기 복수의 샘플 강도 저하부의 각각의 단위 길이당 존재하는 노드의 수를 계측하며, 노드의 수가 0개인 샘플 강도 저하부가 연장되는 방향을 가공 이송 방향으로서 결정하는 결정 공정을 포함하는 웨이퍼 생성 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 제1 오리엔테이션 플랫 및 상기 제1 오리엔테이션 플랫보다 짧고 또한 상기 제1 오리엔테이션 플랫에 직교하는 제2 오리엔테이션 플랫이 형성된 원통 형상의 둘레면과, 원형 형상의 상면을 구비하고, 상기 상면에 수직인 수직축에 대해 c축이 상기 제2 오리엔테이션 플랫을 향해 기울어지며 상기 c축에 직교하는 c면과 상기 상면이 이루는 오프각을 상기 제2 오리엔테이션 플랫측을 향해 갖는 원기둥 형상의 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성할 때의 가공 이송 방향을 검출하는 가공 이송 방향 검출 방법으로서, 상기 상면으로부터 정해진 깊이의 위치에 집광점을 위치시키고, 상기 단결정 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상대적으로 이동시키면서, SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 상기 단결정 SiC 잉곳에 조사하는 샘플 조사를, 상기 제2 오리엔테이션 플랫에 대해 평행한 방향 및 상기 제2 오리엔테이션 플랫을 기준으로 하여 시계 방향 및 반시계 방향으로 정해진 각도마다 기울인 복수의 방향의 각각에 있어서 행하여, 상기 상면에 평행한 개질층과 상기 개질층으로부터 상기 c면을 따라 신장되는 크랙으로 이루어지는 직선형의 샘플 강도 저하부를 복수개 형성하는 샘플링 공정과, 상기 복수의 샘플 강도 저하부의 각각을 촬상 수단에 의해 촬상하고, 상기 촬상 수단에 의해 촬상된 화상에 기초하여 상기 복수의 샘플 강도 저하부의 각각의 단위 길이당 존재하는 노드의 수를 계측하며, 노드의 수가 0개인 샘플 강도 저하부가 연장되는 방향을 가공 이송 방향으로서 결정하는 결정 공정을 구비한 가공 이송 방향 검출 방법이 제공된다.
본 발명의 웨이퍼 생성 방법에 의하면, 박리면을 계면으로 해서 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리함으로써, 원하는 두께의 웨이퍼를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 웨이퍼 생성 방법에서는, 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 효율적으로 생성할 수 있고, 버려지는 소재량을 경감할 수 있어, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 가공 이송 방향 검출 방법에 의하면, 노드의 수가 0개인 샘플 강도 저하부가 연장되는 방향을 가공 이송 방향으로서 결정하기 때문에, 가공 이송 방향을 c축이 기울어지는 방향과 직각을 이루도록 할 수 있다. 따라서, 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성할 때에, 품질이 좋은 박리면을 확실하게 형성할 수 있다.
도 1은 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 레이저 가공 장치의 전기적 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 단결정 SiC 잉곳의 평면도 및 정면도이다.
도 4는 제2 오리엔테이션 플랫 검출 공정의 샘플링 공정이 실행되고 있는 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 샘플링 공정이 실행된 단결정 SiC 잉곳을 도시한 평면도 및 복수의 샘플 강도 저하부의 모식도이다.
도 6은 박리면 형성 공정이 실시되고 있는 상태를 도시한 사시도이다.
도 7은 박리면이 형성된 단결정 SiC 잉곳의 평면도 및 단면도이다.
도 8은 웨이퍼 생성 공정이 실시되고 있는 상태를 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명의 웨이퍼 생성 방법 및 제2 오리엔테이션 플랫 검출 방법의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에 도시된 레이저 가공 장치(2)는, 베이스(4)와, 피가공물을 유지하는 유지 수단(6)과, 유지 수단(6)을 이동시키는 이동 수단(8)과, 레이저 광선 조사 수단(10)과, 촬상 수단(12)과, 표시 수단(14)과, 박리 수단(16)과, 제어 수단(18)을 구비한다.
유지 수단(6)은, X방향에 있어서 이동 가능하게 베이스(4)에 탑재된 직사각형 형상의 X방향 가동판(20)과, Y방향에 있어서 이동 가능하게 X방향 가동판(20)에 탑재된 직사각형 형상의 Y방향 가동판(22)과, Y방향 가동판(22)의 상면에 회전 가능하게 탑재된 원통 형상의 척 테이블(24)을 포함한다. 한편, X방향은 도 1에 화살표 X로 나타내는 방향이고, Y방향은 도 1에 화살표 Y로 나타내는 방향이며 X방향에 직교하는 방향이다. X방향 및 Y방향이 규정하는 평면은 실질적으로 수평이다.
이동 수단(8)은, X방향 이동 수단(26)과, Y방향 이동 수단(28)과, 회전 수단(도시하고 있지 않음)을 포함한다. X방향 이동 수단(26)은, 베이스(4) 상에 있어서 X방향으로 연장되는 볼나사(30)와, 볼나사(30)의 한쪽 단부에 연결된 모터(32)를 갖는다. 볼나사(30)의 너트부(도시하고 있지 않음)는, X방향 가동판(20)의 하면에 고정되어 있다. 그리고 X방향 이동 수단(26)은, 볼나사(30)에 의해 모터(32)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환해서 X방향 가동판(20)에 전달하여, 베이스(4) 상의 안내 레일(4a)을 따라 X방향 가동판(20)을 X방향으로 진퇴시킨다. Y방향 이동 수단(28)은, X방향 가동판(20) 상에 있어서 Y방향으로 연장되는 볼나사(34)와, 볼나사(34)의 한쪽 단부에 연결된 모터(36)를 갖는다. 볼나사(34)의 너트부(도시하고 있지 않음)는, Y방향 가동판(22)의 하면에 고정되어 있다. 그리고 Y방향 이동 수단(28)은, 볼나사(34)에 의해 모터(36)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환해서 Y방향 가동판(22)에 전달하여, X방향 가동판(20) 상의 안내 레일(20a)을 따라 Y방향 가동판(22)을 Y방향으로 진퇴시킨다. 회전 수단은, 척 테이블(24)에 내장된 모터(도시하고 있지 않음)를 가지며, Y방향 가동판(22)에 대해 척 테이블(24)을 회전시킨다.
레이저 광선 조사 수단(10)은, 베이스(4)의 상면으로부터 상방으로 연장되고 다음으로 실질적으로 수평으로 연장되는 프레임(38)과, 프레임(38)에 내장된 펄스 레이저 광선 발진 수단(도시하고 있지 않음)과, 프레임(38)의 선단 하면에 배치된 집광기(40)와, 집광점 위치 조정 수단(도시하고 있지 않음)을 포함한다. 펄스 레이저 광선 발진 수단은, 펄스 레이저 광선 발진기와, 펄스 레이저 광선의 출력을 조정하기 위한 출력 조정 수단과, 펄스 레이저 광선의 반복 주파수를 설정하기 위한 설정 수단을 갖는다(모두 도시하고 있지 않음). 집광기(40)는, 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하기 위한 집광 렌즈(도시하고 있지 않음)를 갖는다.
촬상 수단(12)은, 집광기(40)와 X방향으로 간격을 두고 프레임(38)의 선단 하면에 부설되어 있다. 촬상 수단(12)은, 가시 광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD)와, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조사 수단과, 적외선 조사 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 광학계가 포착한 적외선에 대응하는 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD)를 포함한다(모두 도시하고 있지 않음). 촬상 수단(12)에 의해 촬상된 화상을 표시하는 표시 수단(14)은, 프레임(38)의 선단 상면에 탑재되어 있다.
박리 수단(16)은, 베이스(4) 상의 안내 레일(4a)의 종단부로부터 상방으로 연장되는 케이싱(42)과, Z방향에 있어서 이동 가능하게 케이싱(42)에 연결된 기단으로부터 X방향으로 연장되는 아암(44)을 포함한다. 케이싱(42)에는, 아암(44)을 Z방향으로 진퇴시키는 Z방향 이동 수단(도시하고 있지 않음)이 내장되어 있다. 아암(44)의 선단에는 모터(46)가 부설되어 있다. 모터(46)의 하면에는, Z방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 회전 가능하게 원반형의 흡착편(48)이 연결되어 있다. 흡착편(48)은, 하면(흡착면)에 복수의 흡인 구멍(도시하고 있지 않음)이 형성되고, 유로에 의해 흡인 수단(도시하고 있지 않음)에 접속되어 있다. 또한 흡착편(48)에는, 하면에 대해 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 부여 수단(도시하고 있지 않음)이 내장되어 있다. 한편, Z방향은 도 1에 화살표 Z로 나타내는 방향이며 X방향 및 Y방향에 직교하는 방향이다.
컴퓨터로 구성되는 제어 수단(18)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)(50)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(52)와, 연산 결과 등을 저장하는 기록 및 판독 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(54)를 포함한다. 제어 수단(18)은, 이동 수단(8), 레이저 광선 조사 수단(10), 촬상 수단(12), 표시 수단(14) 및 박리 수단(16)에 전기적으로 접속되어, 이들의 작동을 제어한다.
도 3에 도시된 육방정 단결정 SiC 잉곳(60)(이하 「잉곳(60)」이라고 함)은, 원통 형상의 둘레면(62)과, 원형 형상의 상면(64) 및 하면(66)을 구비하는 원기둥 형상이다. 둘레면(62)에는, 결정 방위를 나타내는 직사각형 형상의 제1 오리엔테이션 플랫(68) 및 제2 오리엔테이션 플랫(70)이 형성되어 있다. 상면(64)에 수직인 수직축(72)의 방향에서 보아, 제2 오리엔테이션 플랫(70)의 길이(L2)는, 제1 오리엔테이션 플랫(68)의 길이(L1)보다 짧다(L2<L1). 또한, 제1 오리엔테이션 플랫(68)과 제2 오리엔테이션 플랫(70)은 직교하고 있다. 잉곳(60)에 있어서는, 수직축(72)에 대해 c축(<0001> 방향)이 제2 오리엔테이션 플랫(70)을 향해 기울어져 있고(c축이 기울어져 있는 방향을 화살표 A로 나타냄), 또한 c축에 직교하는 c면({0001}면)과 상면(64)이 이루는 오프각(α)을 제2 오리엔테이션 플랫(70)측을 향해 갖는다. 여기서, 육방정 단결정 SiC 잉곳(60)에서는, 통상, 제2 오리엔테이션 플랫(70)이 c축에 직각이 되도록 형성되어 있다.
이하에, 레이저 가공 장치를 이용한 본 발명 실시형태의 웨이퍼 생성 방법 및 웨이퍼를 생성할 때의 가공 이송 방향을 검출하는 가공 이송 방향 검출 방법에 대해 설명한다. 먼저, 잉곳(60)의 하면(66)과 척 테이블(24)의 상면 사이에 접착제(예컨대, 에폭시 수지계 접착제)를 개재시켜, 도 1에 도시된 바와 같이, 잉곳(60)을 척 테이블(24)에 고정한다.
잉곳(60)을 척 테이블(24)에 고정한 후, 얼라인먼트 공정을 실시한다. 얼라인먼트 공정에서는, 먼저, 이동 수단(8)에 의해 척 테이블(24)을 촬상 수단(12)의 하방으로 이동시켜, 촬상 수단(12)에 의해 잉곳(60)을 촬상한다. 계속해서, 촬상 수단(12)에 의해 촬상된 잉곳(60)의 화상에 기초하여, 제1 오리엔테이션 플랫(68) 및 제2 오리엔테이션 플랫(70)을 검출하고, 이동 수단(8)에 의해 척 테이블(24)을 이동 및 회전시켜, 잉곳(60)과 집광기(40)와의 위치 맞춤을 행한다. 계속해서, 집광점 위치 조정 수단에 의해 집광기(40)를 Z방향으로 이동시켜, 펄스 레이저 광선의 집광점을 상면(64)으로부터 정해진 깊이의 위치(생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 위치)로 조정한다.
얼라인먼트 공정을 실시한 후, c축이 기울어지는 방향(A)과 제2 오리엔테이션 플랫(70)이 직각을 이루고 있는지의 여부를 확인하여, 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성할 때에 c축이 기울어지는 방향(A)과 직각을 이루는 가공 이송 방향을 검출하는 가공 이송 방향 검출 공정을 실시한다. 가공 이송 방향 검출 공정은, 샘플링 공정과, 결정 공정을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 샘플링 공정에서는, 척 테이블(24)을 정해진 가공 이송 속도로 X방향 이동 수단(26)에 의해 X방향으로 이동시키면서, SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 집광기(40)로부터 잉곳(60)에 조사하는 샘플 조사를 행하여, 상면(64)에 평행한 직선형의 샘플 강도 저하부(74)를 형성한다. 샘플 조사는, 이동 수단(8)에 의해 척 테이블(24)을 이동 및 회전시켜, 제2 오리엔테이션 플랫(70)에 대해 평행한 방향, 및 제2 오리엔테이션 플랫(70)을 기준으로 하여 시계 방향 및 반시계 방향으로 정해진 각도(예컨대 0.5도)마다 기울인 복수의 방향의 각각에 있어서 행한다. 샘플 조사는, 예컨대 이하의 가공 조건으로 행할 수 있다. 한편, 하기 디포커스는, 상면(64)에 레이저 광선의 집광점을 위치시킨 상태로부터 집광기(40)를 상면(64)을 향해 이동시키는 이동량이다.
레이저 광선의 파장 : 1064 ㎚
반복 주파수 : 80 ㎑
평균 출력 : 3.2 W
펄스폭 : 3 ㎱
집광 스폿 직경 : φ10 ㎛
집광 렌즈의 개구수(NA) : 0.65
가공 이송 속도 : 150 ㎜/s
디포커스 : 90 ㎛
가공 이송 방향 검출 공정에서는, 샘플링 공정을 행한 후, 결정 공정을 행한다. 결정 공정에서는, 먼저, 이동 수단(8)에 의해 척 테이블(24)을 촬상 수단(12)의 하방으로 이동시켜, 촬상 수단(12)에 의해 각 샘플 강도 저하부(74)를 촬상한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각 샘플 강도 저하부(74)는, 개질층(76)과, 개질층(76)으로부터 c면을 따라 개질층(76)의 양측으로 전파하는 크랙(78)으로 이루어진다. 도 5에서는, 제2 오리엔테이션 플랫(70)에 대해 평행한 방향으로 형성된 샘플 강도 저하부(74)를 기준(0도)으로 하여, 상면(64)측에서 보아 시계 방향으로 기울여 형성한 샘플 강도 저하부(74)에는 경사 각도와 함께 「-」를 붙이고, 상면(64)측에서 보아 반시계 방향으로 기울여 형성한 샘플 강도 저하부(74)에는 경사 각도와 함께 「+」를 붙이고 있다. 그리고, 촬상 수단(12)에 의해 촬상된 화상이 표시 수단(14)의 화면에 표시되고, 그 화상에 기초하여, 각 샘플 강도 저하부(74)의 단위 길이(예컨대 10 ㎜)당 존재하는 노드(80)의 수를 계측하며, 노드(80)의 수가 0개인 샘플 강도 저하부(74)가 연장되는 방향(본 실시형태에서는 -3도의 방향)을 가공 이송 방향으로서 결정한다.
이와 같이 하여 결정한 가공 이송 방향은, 잉곳의 c축에 대해 엄밀히 직각 방향으로 신장한다. 즉, 제2 오리엔테이션 플랫(70)은 가공 이송 방향과 평행하게 형성되어야 하는 것이었으나, 실제로는 3도 어긋나 형성되어 있었던 것이 된다. 가공 이송 방향에 평행한 샘플 강도 저하부(74)는, 동일 c면 상에 개질층(76)과 크랙(78)이 형성되기 때문에 노드(80)가 없는 연속된 것이 되는 한편, 가공 이송 방향에 대해 평행하지 않은 샘플 강도 저하부(74)는, 원자 레벨로 인접하는 2개의 c면에 걸쳐 레이저 광선의 집광점을 이동하게 되기 때문에, 개질층(76)과 크랙(78)에 단층이 발생하여 노드(80)가 형성되는 점을 본 발명자는 발견하였다. 따라서, 가공 이송 방향 검출 공정에서는, 노드(80)의 수가 0개인 샘플 강도 저하부(74)가 연장되는 방향을 가공 이송 방향으로서 결정하기 때문에, c축이 기울어지는 방향(A)과 제2 오리엔테이션 플랫(70)이 직각을 이루고 있는지의 여부를 확인할 수 있고, c축이 기울어지는 방향(A)과 엄밀히 직각을 이루는 가공 이송 방향을 검출할 수 있다.
가공 이송 방향 검출 공정을 실시한 후, 박리면 형성 공정을 실시한다. 박리면 형성 공정에서는, 먼저, 이동 수단(8)에 의해 척 테이블(24)을 이동 및 회전시켜, 제2 오리엔테이션 플랫(70)에 대해 상면(64)측에서 보아 반시계 방향으로 3도 기울인 방향을 X방향에 정합시키고, 잉곳(60)과 집광기(40)와의 위치 맞춤을 행한다. 계속해서, 집광점 위치 조정 수단에 의해 집광기(40)를 Z방향으로 이동시켜, 상면(64)으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 위치로 집광점을 조정한다. 계속해서, 도 6에 도시된 바와 같이, 척 테이블(24)을 정해진 가공 이송 속도로 X방향 이동 수단(26)에 의해 X방향으로 이동시키면서, SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 집광기(40)로부터 잉곳(60)에 조사함으로써, 직선형의 강도 저하부(82)를 형성하는 강도 저하부 형성 가공을 행한다. 강도 저하부 형성 가공은, Y방향 이동 수단(28)에 의해 척 테이블(24)을 Y방향으로 정해진 양 인덱스 이송함으로써, c축이 기울어지는 방향(A)으로 간격을 두고 복수 회 행한다. 이러한 박리면 형성 공정은, 예컨대 이하의 가공 조건으로 실시할 수 있다.
레이저 광선의 파장 : 1064 ㎚
반복 주파수 : 80 ㎑
평균 출력 : 3.2 W
펄스폭 : 3 ㎱
집광 스폿 직경 : φ10 ㎛
집광 렌즈의 개구수(NA) : 0.65
인덱스량 : 500 ㎛
가공 이송 속도 : 150 ㎜/s
디포커스 : 90 ㎛
도 7에 도시된 바와 같이, 강도 저하부 형성 가공에 의해 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 있어서 형성되는 각 강도 저하부(82)는, 개질층(84)과 크랙(86)으로 이루어진다. 각 강도 저하부(82)는, 상면(64)에 평행하기 때문에, 각 강도 저하부(82)의 개질층(84)은 동일 c면 상에 위치하게 된다. 또한, 잉곳(60)의 내부에 개질층(84)이 형성될 때에는, 개질층(84)으로부터 c면을 따라 개질층(84)의 양측에 있어서 크랙(86)이 전파한다. 개질층(84)의 한쪽으로 전파하는 크랙(86)의 길이는 250 ㎛ 정도이며, 즉 크랙(86)의 길이(Lc)는 500 ㎛ 정도이다. 따라서 박리면 형성 공정에 있어서, 상기한 바와 같이 Y방향의 인덱스량(Li)을 500 ㎛ 정도로 해도, 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 박리면이 형성된다.
박리면 형성 공정을 실시한 후, 웨이퍼 생성 공정을 실시한다. 웨이퍼 생성 공정에서는, 먼저, 이동 수단(8)에 의해 척 테이블(24)을 흡착편(48)의 하방으로 이동시킨다. 계속해서, Z방향 이동 수단에 의해 아암(44)을 하강시켜, 도 8에 도시된 바와 같이, 흡착편(48)의 하면을 잉곳(60)의 상면에 밀착시킨다. 계속해서, 흡인 수단을 작동시켜, 흡착편(48)의 하면을 잉곳(60)의 상면에 흡착시킨다. 계속해서, 초음파 진동 부여 수단을 작동시켜, 흡착편(48)의 하면에 대해 초음파 진동을 부여하고, 모터(46)를 작동시켜 흡착편(48)을 회전시킨다. 이에 의해, 박리면을 계면으로 해서 잉곳(60)의 일부를 박리할 수 있고, 원하는 두께의 웨이퍼(88)를 효율적으로 생성할 수 있다. 웨이퍼(88)를 생성한 후, 베이스(4) 상에 설치된 연마 수단(도시하고 있지 않음)에 의해 잉곳(60)의 상면을 연마하고, 박리면 형성 공정 및 웨이퍼 생성 공정을 순차 실시함으로써, 잉곳(60)으로부터 복수의 웨이퍼를 생성할 수 있으며, 따라서 버려지는 소재량을 경감할 수 있어, 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 한편, 가공 이송 방향 검출 공정은 최초의 웨이퍼(88)를 생성할 때에 실시하고 있기 때문에, 동일한 잉곳(60)에 대해서는 반복해서 실시할 필요는 없다.
60: 단결정 SiC 잉곳 62: 둘레면
64: 상면 66: 하면
68: 제1 오리엔테이션 플랫 70: 제2 오리엔테이션 플랫
72: 수직축 74: 샘플 강도 저하부
76: 샘플 강도 저하부의 개질층 78: 샘플 강도 저하부의 크랙
80: 노드 82: 강도 저하부
84: 강도 저하부의 개질층 86: 강도 저하부의 크랙
88: 웨이퍼 L1: 제1 오리엔테이션 플랫의 길이
L2: 제2 오리엔테이션 플랫의 길이 α: 오프각
A: c축이 기울어져 있는 방향

Claims (2)

  1. 제1 오리엔테이션 플랫 및 상기 제1 오리엔테이션 플랫보다 짧고 또한 상기 제1 오리엔테이션 플랫에 직교하는 제2 오리엔테이션 플랫이 형성된 원통 형상의 둘레면과, 원형 형상의 상면을 구비하고, 상기 상면에 수직인 수직축에 대해 c축이 상기 제2 오리엔테이션 플랫을 향해 기울어지며 상기 c축에 직교하는 c면과 상기 상면이 이루는 오프각을 상기 제2 오리엔테이션 플랫측을 향해 갖는 원기둥 형상의 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 방법으로서,
    상기 c축이 기울어지는 방향과 상기 제2 오리엔테이션 플랫이 직각을 이루고 있는지의 여부를 확인하여, 상기 c축이 기울어지는 방향과 직각을 이루는 가공 이송 방향을 검출하는 가공 이송 방향 검출 공정과,
    상기 상면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 위치에 레이저 광선의 집광점을 위치시키고, 상기 가공 이송 방향 검출 공정에서 검출된 상기 가공 이송 방향으로 상기 단결정 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상대적으로 이동시키면서, SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 상기 단결정 SiC 잉곳에 조사함으로써, 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 있어서 상기 상면에 평행한 개질층과 상기 개질층으로부터 상기 c면을 따라 신장되는 크랙으로 이루어지는 직선형의 강도 저하부를 형성하는 강도 저하부 형성 공정과,
    상기 강도 저하부 형성 공정을 상기 가공 이송 방향에 직교하는 방향으로 정해진 간격을 두고 복수 회 실시하여 박리면을 형성하는 박리면 형성 공정과,
    상기 박리면 형성 공정을 실시한 후, 상기 박리면을 계면으로 해서 상기 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리하여 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 공정을 포함하며,
    상기 가공 이송 방향 검출 공정은, 상기 상면으로부터 정해진 깊이의 위치에 집광점을 위치시키고, 상기 단결정 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상대적으로 이동시키면서, SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 상기 단결정 SiC 잉곳에 조사하는 샘플 조사를, 상기 제2 오리엔테이션 플랫에 대해 평행한 방향 및 상기 제2 오리엔테이션 플랫을 기준으로 하여 시계 방향 및 반시계 방향으로 정해진 각도마다 기울인 복수의 방향의 각각에 있어서 행하여, 상기 상면에 평행한 개질층과 상기 개질층으로부터 상기 c면을 따라 신장되는 크랙으로 이루어지는 직선형의 샘플 강도 저하부를 복수개 형성하는 샘플링 공정과,
    상기 복수의 샘플 강도 저하부의 각각을 촬상 수단에 의해 촬상하고, 상기 촬상 수단에 의해 촬상된 화상에 기초하여 상기 복수의 샘플 강도 저하부의 각각의 단위 길이당 존재하는 노드의 수를 계측하며, 노드의 수가 0개인 샘플 강도 저하부가 연장되는 방향을 가공 이송 방향으로서 결정하는 결정 공정을 포함하는 것인 웨이퍼 생성 방법.
  2. 제1 오리엔테이션 플랫 및 상기 제1 오리엔테이션 플랫보다 짧고 또한 상기 제1 오리엔테이션 플랫에 직교하는 제2 오리엔테이션 플랫이 형성된 원통 형상의 둘레면과, 원형 형상의 상면을 구비하고, 상기 상면에 수직인 수직축에 대해 c축이 상기 제2 오리엔테이션 플랫을 향해 기울어지며 상기 c축에 직교하는 c면과 상기 상면이 이루는 오프각을 상기 제2 오리엔테이션 플랫측을 향해 갖는 원기둥 형상의 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성할 때의 가공 이송 방향을 검출하는 가공 이송 방향 검출 방법으로서,
    상기 상면으로부터 정해진 깊이의 위치에 집광점을 위치시키고, 상기 단결정 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상대적으로 이동시키면서, SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 상기 단결정 SiC 잉곳에 조사하는 샘플 조사를, 상기 제2 오리엔테이션 플랫에 대해 평행한 방향 및 상기 제2 오리엔테이션 플랫을 기준으로 하여 시계 방향 및 반시계 방향으로 정해진 각도마다 기울인 복수의 방향의 각각에 있어서 행하여, 상기 상면에 평행한 개질층과 상기 개질층으로부터 상기 c면을 따라 신장되는 크랙으로 이루어지는 직선형의 샘플 강도 저하부를 복수개 형성하는 샘플링 공정과,
    상기 복수의 샘플 강도 저하부의 각각을 촬상 수단에 의해 촬상하고, 상기 촬상 수단에 의해 촬상된 화상에 기초하여 상기 복수의 샘플 강도 저하부의 각각의 단위 길이당 존재하는 노드의 수를 계측하며, 노드의 수가 0개인 샘플 강도 저하부가 연장되는 방향을 가공 이송 방향으로서 결정하는 결정 공정
    을 포함하는 가공 이송 방향 검출 방법.
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