KR102228493B1 - 웨이퍼 생성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생산성의 향상이 도모되는 웨이퍼 생성 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 방법으로서, 개질층과, 크랙과, 연결층으로 구성되는 박리면을 형성하는 박리면 형성 공정과, 박리면을 계면으로 하여 잉곳의 일부를 박리하여 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 박리 공정을 포함한다. 박리면 형성 공정은, 개질층과 그 개질층으로부터 c면을 따라서 신장되는 크랙을 형성하는 개질층 형성 공정과, 잉곳의 두께 방향으로 인접하는 크랙을 연결하는 연결층 형성 공정을 포함한다.

Description

웨이퍼 생성 방법{WAFER PRODUCING METHOD}
본 발명은, 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 방법에 관한 것이다.
IC나 LSI, LED 등의 디바이스는, Si(실리콘)이나 Al2O3(사파이어) 등을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 또한, 파워 디바이스나 LED 등은 단결정 SiC(탄화규소)를 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 디바이스가 형성된 웨이퍼는, 절삭 장치나 레이저 가공 장치에 의해 분할 예정 라인에 가공이 실시되어 개개의 디바이스 칩으로 분할된다. 분할된 디바이스 칩은 휴대 전화나 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용되고 있다.
디바이스가 형성되는 웨이퍼는, 일반적으로 원기둥 형상의 잉곳을 와이어쏘우로 얇게 절단함으로써 생성된다. 절단된 웨이퍼의 표면 및 이면은, 연마함으로써 경면으로 마무리된다(특허문헌 1 참조). 그러나, 잉곳을 와이어쏘우로 절단하고, 절단한 웨이퍼의 표면 및 이면을 연마하면, 잉곳의 대부분(70∼80%)이 버려지게 되어 비경제적이라고 하는 문제가 있다. 특히 단결정 SiC 잉곳에 있어서는, 경도가 높아 와이어쏘우로 절단하는 것이 어렵고 상당한 시간을 요하기 때문에 생산성이 나쁜 동시에, 잉곳의 단가가 높아 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 것에 과제를 갖고 있다.
따라서, SiC 잉곳의 내부에 집광점을 위치 부여하고, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 SiC 잉곳에 조사함으로써 절단 예정면에 개질층을 형성하고, 개질층이 형성된 절단 예정면을 절단하여 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2000-94221호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2013-49161호 공보
그런데, 특허문헌 2에 개시된 종래의 기술로 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하기 위해서는, 개질층을 10 ㎛ 정도의 간격을 두고 조밀하게 형성해야 하므로 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 생산성의 향상을 도모할 수 있는 웨이퍼 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 제1 면과, 그 제1 면의 반대측에 위치하는 제2 면과, 그 제1 면으로부터 그 제2 면에 이르는 c축과, 그 c축에 직교하는 c면을 가지며, 그 제1 면의 수선에 대하여 그 c축이 기울어져 그 c면과 그 제1 면의 사이에 오프각이 형성되어 있는 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 방법으로서, 그 제1 면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 해당하는 깊이에 있어서, 그 오프각이 형성되는 방향에 직교하는 방향으로 직선형으로 연장되는 복수의 개질층과, 그 복수의 개질층의 각각으로부터 그 c면을 따라서 양측으로 연장되는 크랙과, 생성해야 할 웨이퍼의 두께 방향으로 연장되고, 또한 인접하는 그 개질층으로부터 연장되는 그 크랙끼리를 연결하는 복수의 연결층으로 구성되는 박리면을 형성하는 박리면 형성 공정과, 그 박리면을 계면으로 하여 그 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리하여 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 박리 공정을 구비하고, 그 박리면 형성 공정은, 그 제1 면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 해당하는 깊이의 위치에 집광점을 위치 부여하고, 인접하는 집광점이 서로 중복되도록, 그 오프각이 형성되는 방향에 직교하는 방향으로 그 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 이동시키면서, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 그 단결정 SiC 잉곳에 조사하는 개질층 형성 가공과, 인접하는 그 개질층으로부터 연장되는 그 크랙끼리 두께 방향에서 볼 때 중복되도록, 그 오프각이 형성되는 방향으로 그 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하는 인덱스 이송을 교대로 행함으로써, 그 복수의 개질층 및 그 크랙을 형성하는 개질층 형성 공정과, 그 제1 면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 해당하는 깊이의 위치이자, 인접하는 그 개질층으로부터 연장되는 그 크랙끼리 두께 방향에서 볼 때 중복되는 위치에 집광점을 위치 부여하고, 인접하는 집광점이 서로 중복되지 않도록, 그 오프각이 형성되는 방향에 직교하는 방향으로 그 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 이동시키면서, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 그 단결정 SiC 잉곳에 조사하는 연결층 형성 가공과, 그 오프각이 형성되는 방향으로 그 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하는 인덱스 이송을 교대로 행함으로써, 그 복수의 연결층을 형성하는 연결층 형성 공정을 포함하는 웨이퍼 생성 방법이 제공된다.
바람직하게는, 그 연결층 형성 공정은 그 개질층 형성 공정의 전에 실시한다.
본 발명의 웨이퍼 생성 방법에 의하면, 박리면 형성 공정에 있어서 형성된 박리면은, 인접하는 개질층으로부터 연장되는 크랙끼리 연결층에 의해 연결되어 있기 때문에, 박리면을 계면으로 하는 잉곳의 일부의 박리가 용이하다. 따라서, 본 발명의 웨이퍼 생성 방법에서는, 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 효율적으로 생성할 수 있음과 함께, 버려지는 소재량을 경감할 수 있어, 생산성의 향상이 도모된다.
도 1은 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2는 단결정 SiC 잉곳의 평면도(a) 및 정면도(b).
도 3은 연결층 형성 공정이 실시되고 있는 상태를 나타내는 정면도(a) 및 사시도(b).
도 4는 연결층이 형성된 단결정 SiC 잉곳의 평면도(a), B-B선 단면도(b) 및 C-C선 단면도(c).
도 5는 연결층, 개질층 및 크랙이 형성된 단결정 SiC 잉곳의 평면도(a), D-D선 단면도(b) 및 E-E선 단면도(c).
도 6은 개질층 형성 공정에서의 레이저 광선을 나타내는 모식도(a), F-F선 단면도(b).
도 7은 웨이퍼 박리 공정이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도.
이하, 본 발명의 웨이퍼 생성 방법의 실시형태에 관해 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(2)는, 베이스(4)와, 척테이블(6)과, 척테이블(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(도시하지 않음)을 구비한다.
척테이블(6)은, X 방향에 있어서 이동 가능하게 베이스(4)에 탑재된 직사각형의 X 방향 가동판(18)과, Y 방향에 있어서 이동 가능하게 X 방향 가동판(18)에 탑재된 직사각형의 Y 방향 가동판(20)과, Y 방향 가동판(20)의 상면에 회전 가능하게 탑재된 원통형상의 척테이블(22)을 포함한다. 또, X 방향은 도 1에 화살표 X로 나타내는 방향이고, Y 방향은 도 1에 화살표 Y로 나타내는 방향이자 X 방향에 직교하는 방향이다. X 방향 및 Y 방향이 규정하는 XY 평면은 실질적으로 수평이다.
이동 수단(8)은, X 방향 이동 수단(24)과, Y 방향 이동 수단(26)과, 회전 수단(도시하지 않음)을 포함한다. X 방향 이동 수단(24)은, 베이스(4) 상에 있어서 X 방향으로 연장되는 볼나사(28)와, 볼나사(28)의 한쪽 단부에 연결된 모터(30)를 갖는다. 볼나사(28)의 너트부(도시하지 않음)는, X 방향 가동판(18)의 하면에 고정되어 있다. 그리고 X 방향 이동 수단(24)은, 볼나사(28)에 의해 모터(30)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 X 방향 가동판(18)에 전달하고, 베이스(4) 상의 안내 레일(4a)을 따라서 X 방향 가동판(18)을 X 방향으로 진퇴시킨다. Y 방향 이동 수단(26)은, X 방향 가동판(18) 상에 있어서 Y 방향으로 연장되는 볼나사(32)와, 볼나사(32)의 한쪽 단부에 연결된 모터(34)를 갖는다. 볼나사(32)의 너트부(도시하지 않음)는, Y 방향 가동판(20)의 하면에 고정되어 있다. 그리고 Y 방향 이동 수단(26)은, 볼나사(32)에 의해 모터(34)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 Y 방향 가동판(20)에 전달하고, X 방향 가동판(18) 상의 안내 레일(18a)을 따라서 Y 방향 가동판(20)을 Y 방향으로 진퇴시킨다. 회전 수단은, 척테이블(22)에 내장된 모터(도시하지 않음)를 가지며, Y 방향 가동판(20)에 대하여 척테이블(22)을 회전시킨다.
레이저 광선 조사 수단(10)은, 베이스(4)의 상면으로부터 상측으로 연장되고 이어서 실질적으로 수평으로 연장되는 프레임(36)과, 프레임(36)에 내장된 발진 수단(도시하지 않음)과, 프레임(36)의 선단 하면에 배치된 집광기(38)와, 집광점 위치 조정 수단(도시하지 않음)을 포함한다. 발진 수단은, 펄스 레이저 광선(LB)을 발진하는 발진기와, 발진기가 발진하는 펄스 레이저 광선(LB)의 반복 주파수 F를 설정하는 설정기와, 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선(LB)의 출력을 조정하는 조정기를 갖는다(모두 도시하지 않음). 집광기(38)는, 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선(LB)을 집광하는 집광 렌즈(도시하지 않음)를 갖는다.
촬상 수단(12)은, 집광기(38)와 X 방향으로 간격을 두고 프레임(36)의 선단 하면에 부설되어 있다. 촬상 수단(12)은, 가시광선에 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 도시하지 않음). 촬상 수단(12)에 의해 촬상된 화상을 표시하는 표시 수단(14)은, 프레임(36)의 선단 상면에 탑재되어 있다.
박리 수단(16)은, 베이스(4) 상의 안내 레일(4a)의 종단부로부터 상측으로 연장되는 직방체형의 케이싱(40)과, 케이싱(40)에 승강 가능하게 지지된 기단으로부터 X 방향으로 연장되는 아암(42)을 포함한다. 케이싱(40)에는, 아암(42)을 승강시키는 승강 수단(도시하지 않음)이 내장되어 있다. 아암(42)의 선단에는 모터(44)가 부설되어 있다. 모터(44)의 하면에는, 상하방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 회전 가능하게 원반형의 흡착편(46)이 연결되어 있다. 하면에 복수의 흡인 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있는 흡착편(46)은, 유로에 의해 흡인 수단(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 또한 흡착편(46)에는, 흡착편(46)의 하면에 대하여 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 부여 수단(도시하지 않음)이 내장되어 있다.
컴퓨터로 구성되는 제어 수단은, 제어 프로그램에 따라서 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)와, 연산 결과 등을 저장하는 리드 라이트 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함한다(모두 도시하지 않음). 그리고 제어 수단은, 이동 수단(8), 레이저 광선 조사 수단(10), 촬상 수단(12), 표시 수단(14) 및 박리 수단(16)에 전기적으로 접속되어, 이동 수단(8), 레이저 광선 조사 수단(10), 촬상 수단(12), 표시 수단(14) 및 박리 수단(16)의 작동을 제어한다.
도 2에 나타내는 전체적으로 원기둥 형상인 육방정 단결정 SiC 잉곳(50)(이하 「잉곳(50)」이라고 함)은, 원형상의 제1 면(52)과, 제1 면(52)의 반대측에 위치하는 원형상의 제2 면(54)과, 제1 면(52) 및 제2 면(54)의 사이에 위치하는 원통형상의 둘레면(56)과, 제1 면(52)으로부터 제2 면(54)에 이르는 c축(<0001> 방향)과, c축에 직교하는 c면({0001}면)을 갖는다. 잉곳(50)에 있어서는, 제1 면(52)의 수선(58)에 대하여 c축이 오프각(α) 기울어져 있고, c면과 제1 면(52)과 오프각(α)(예를 들면 α=4도)이 형성되어 있다(오프각(α)이 형성되는 방향을 도 2에 화살표 A로 나타낸다). 또한 잉곳(50)의 둘레면(56)에는, 결정 방위를 나타내는 직사각형의 제1 배향판(60) 및 제2 배향판(62)이 형성되어 있다. 제1 배향판(60)은 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 평행하고, 제2 배향판(62)은 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 직교하고 있다. 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 수선(58)의 방향에서 볼 때, 제2 배향판(62)의 길이 L2는 제1 배향판(60)의 길이 L1보다 짧다(L2<L1).
이하, 레이저 가공 장치(2)를 이용한 웨이퍼 생성 방법을 설명한다. 우선, 잉곳(50)의 제2 면(54)과 척테이블(22)의 상면 사이에 접착제(예를 들면 에폭시 수지계 접착제)를 개재시켜, 도 1에 나타내는 바와 같이, 잉곳(50)을 척테이블(22)에 고정한다. 이어서, 이동 수단(8)에 의해 척테이블(22)을 촬상 수단(12)의 하측으로 이동시키고, 촬상 수단(12)에 의해 잉곳(50)을 촬상한다.
이어서, 박리면 형성 공정을 실시한다. 박리면 형성 공정은, 연결층 형성 공정 및 개질층 형성 공정을 포함한다. 본 실시형태에서는, 연결층 형성 공정을 개질층 형성 공정의 전에 실시한다. 연결층 형성 공정에서는, 우선, 촬상 수단(12)에 의해 촬상된 잉곳(50)의 화상에 기초하여, 이동 수단(8)에 의해 척테이블(22)을 이동 및 회전시킴으로써, 잉곳(50)의 방향을 소정의 방향으로 조정함과 함께, 잉곳(50)과 집광기(38)의 XY 평면에서의 위치를 조정한다. 잉곳(50)의 방향을 소정의 방향으로 조정할 때에는, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제1 배향판(60)을 Y 방향에 정합시킴과 함께, 제2 배향판(62)을 X 방향에 정합시키는 것에 의해, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)을 Y 방향에 정합시키고, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 직교하는 방향을 X 방향에 정합시킨다. 또한, 잉곳(50)과 집광기(38)의 XY 평면에서의 위치를 조정할 때에는, 후술하는 개질층 형성 공정에서 형성되는 개질층(66) 및 크랙(68)의 위치와의 관계에 있어서, 인접하는 개질층(66)으로부터 연장되는 크랙(68)끼리 잉곳(50)의 두께 방향에서 볼 때 중복되는 위치에 집광점(FP1)을 위치 부여한다. 이어서, 집광점 위치 조정 수단에 의해 집광기(38)를 승강시켜, 제1 면(52)으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 해당하는 깊이의 위치에 집광점(FP1)을 위치 부여한다. 이어서, 인접하는 집광점(FP1)이 서로 중복되지 않도록, 도 3에 나타내는 바와 같이, 집광점(FP1)에 대하여 척테이블(22)을 소정의 가공 이송 속도 V로 X 방향 이동 수단(24)에 의해 X 방향(즉, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 직교하는 방향)으로 이동시키면서, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)을 집광기(38)로부터 잉곳(50)에 조사하는 연결층 형성 가공을 행한다. 이것에 의해, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 생성해야 할 웨이퍼의 두께 방향으로 연장되는 연결층(64)이, X 방향으로 간격을 두고 복수 형성된다. 비정질의 형태를 띠는 연결층(64)은, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 생성해야 할 웨이퍼의 두께 방향에 있어서 집광점(FP1)으로부터 양측으로 연장되어 있다. 생성해야 할 웨이퍼의 두께 방향에서의 연결층(64)의 치수 H는, 예를 들면 18∼20 ㎛ 정도이다. 연결층 형성 공정에서는, 연결층 형성 가공과 인덱스 이송을 교대로 행한다. 인덱스 이송에서는, 집광점(FP1)에 대하여 척테이블(22)을 Y 방향 이동 수단(26)에 의해 Y 방향(즉, 오프각(α)이 형성되는 방향(A))으로 소정 인덱스량 Li만큼 인덱스 이송한다. 이와 같은 연결층 형성 공정은, 예를 들면 이하의 가공 조건으로 실시할 수 있다.
펄스 레이저 광선(LB)의 파장 : 1064 nm
반복 주파수 F : 35 kHz
평균 출력 P : 0.7 W
집광점(FP1)의 직경 D : 3 ㎛
집광점(FP1)의 깊이 Z : 제1 면으로부터 70 ㎛
파워 밀도 W : 2.83 J/㎟
인덱스량 Li : 250 ㎛
가공 이송 속도 V : 300 ㎜/s
인접하는 집광점(FP1)의 중복률 : 0%
연결층 형성 공정에 있어서, 인접하는 집광점(FP1)이 서로 중복되지 않기 위해서는, 반복 주파수 F(kHz)와, 가공 이송 속도 V(㎜/s)와, 집광점(FP1)의 직경 D(㎛)으로 규정되는 G=(V/F)-D가 G>0인 것이 필요하므로, 상기 가공 조건에서는
G={300(㎜/s)/35(kHz)}-3(㎛)
={300×103(㎛/s)/35×103(Hz)}-3(㎛)
=+5.6(㎛)>0
이며, 인접하는 집광점(FP1)은 서로 중복되지 않는다. 또, G>0의 경우, G는 집광점(FP1)의 상호 간격(㎛)이다. 또, 파워 밀도 W(J/㎟)는, 평균 출력 P(W)과, 집광점(FP1)의 면적 πD2/4(㎛2)과, 반복 주파수 F(kHz)로 규정된다(W=4P/πD2F).
박리면 형성 공정에 있어서, 연결층 형성 공정을 실시한 후 개질층 형성 공정을 실시한다. 개질층 형성 공정에서는, 우선 촬상 수단(12)에 의해 촬상된 잉곳(50)의 화상에 기초하여, 이동 수단(8)에 의해 척테이블(22)을 이동 및 회전시킴으로써, 잉곳(50)의 방향을 소정의 방향으로 조정함과 함께, 잉곳(50)과 집광기(38)의 XY 평면에서의 위치를 조정한다. 잉곳(50)의 방향을 소정의 방향으로 조정할 때에는, 연결층 형성 공정에서와 마찬가지로, 제1 배향판(60)을 Y 방향에 정합시킴과 함께 제2 배향판(62)을 X 방향에 정합시킴으로써, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)을 Y 방향에 정합시킴과 함께, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 직교하는 방향을 X 방향에 정합시킨다. 또한, 잉곳(50)과 집광기(38)의 XY 평면에서의 위치를 조정할 때에는, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 있어서 인접하는 연결층(64) 사이에 집광점(FP2)을 위치 부여한다. 이어서, 집광점 위치 조정 수단에 의해 집광기(38)를 승강시켜, 제1 면(52)으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 해당하는 깊이의 위치에 집광점(FP2)을 위치 부여한다. 이어서, 인접하는 집광점(FP2)이 서로 중복되도록, 집광점(FP2)에 대하여 척테이블(22)을 소정의 가공 이송 속도 V로 X 방향 이동 수단(24)에 의해 X 방향(즉, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 직교하는 방향)으로 이동시키면서, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)을 집광기(38)로부터 잉곳(50)에 조사하는 개질층 형성 가공을 행한다. 이것에 의해, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 직교하는 방향으로 직선형으로 연장되는 개질층(66)이 형성된다. 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 개질층(66)은, 실질적으로 동일 c면 위에 위치하여 c면을 따라서 편평하게 형성되고, 또한 공극을 갖는다. 또한, 개질층(66)이 형성될 때에는, c면을 따라서 개질층(66)의 양측으로 크랙(68)이 전파된다. c면을 따라서 개질층(66)의 한쪽으로 연장되는 크랙(68)의 길이 Lc는 250 ㎛ 정도이다.
개질층(66)의 형성 과정에 관해 상세하게 설명하면, 우선, 최초의 펄스 레이저 광선(LB)의 조사에 의해, 집광점(FP2) 및 집광점(FP2)의 주위에 있어서, SiC가 Si(실리콘)과 C(탄소)로 분리된 최초의 개질층(66)이 형성된다. 개질층 형성 가공에서는, 인접하는 집광점(FP2)이 서로 중복되도록, 집광점(FP2)에 대하여 척테이블(22)을 X 방향으로 이동시키면서 펄스 레이저 광선(LB)을 잉곳(50)에 조사하기 때문에, Si(실리콘)과 C(탄소)로 분리된 개질층(66)에 다시 펄스 레이저 광선(LB)이 조사된다. 그렇게 되면, 펄스 레이저 광선(LB)이 C(탄소)에 흡수되기 때문에, 집광점(FP2)보다 약간 얕은 위치에 있어서 다음 개질층(66)이 형성된다. 이와 같이 하여 개질층(66)은, 최초로 형성된 부분으로부터, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 직교하는 방향을 향해 레이저 광선의 조사면측으로 약간 경사져 연장되어 간다. 즉 개질층(66)은, 잉곳(50)의 내부에 있어서, 펄스 레이저 광선(LB)의 파워 밀도 W가 높은 집광점(FP2)이 최초로 위치 부여된 부분으로부터, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 직교하는 방향을 향해서 펄스 레이저 광선(LB)의 파워 밀도 W가 낮은 측으로 약간 경사져 연장되어 간다. 그리고 개질층(66)은, 잉곳(50)의 내부에 있어서 펄스 레이저 광선(LB)의 파워 밀도 W가 소정치 Ws가 되는 스폿(S)의 깊이 Zs(도 6 참조)에 도달하면, 조사면측으로는 연장되지 않고 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 직교하는 방향으로만 연장되게 된다. 개질층 형성 가공에서는, 인접하는 집광점(FP2)이 서로 중복되도록 집광점(FP2)에 대하여 척테이블(22)을 X 방향으로 이동시키기 때문에, 집광점(FP2)보다 얕은 위치의 스폿(S)에 있어서도, 인접하는 스폿(S)이 서로 중복된다. 그리고, 스폿(S)의 깊이 Zs에 있어서 개질층(66)이 연속적으로 형성되어 간다. 또, 제1 면(52)을 기준으로 하서 집광점(FP2)의 깊이 Z와 스폿(S)의 깊이 Zs의 차이는 10 ㎛ 정도이며, 경사가 생기는 영역은 20 ㎛ 정도이다.
개질층 형성 공정에서는, 개질층 형성 가공과 인덱스 이송을 교대로 행한다. 인덱스 이송에서는, 인접하는 개질층(66)으로부터 연장되는 크랙(68)끼리 두께 방향에서 볼 때 중복되도록, 집광점(FP2)에 대하여 척테이블(22)을 Y 방향 이동 수단(26)에 의해 Y 방향(즉, 오프각(α)이 형성되는 방향(A))으로 인덱스 이송한다. 전술한 바와 같이, c면을 따라서 개질층(66)의 한쪽으로 연장되는 크랙(68)의 길이 Lc는 250 ㎛ 정도이기 때문에, 인덱스량 Li가 500 ㎛ 미만 또는 500 ㎛ 정도이면, 인접하는 개질층(66)으로부터 연장되는 크랙(68)끼리 두께 방향에서 볼 때, 약간의 간극이 존재하지만 중복되게 된다. 그리고, 개질층 형성 가공과 인덱스 이송을 교대로 행함으로써, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)으로 간격을 두고 복수의 개질층(66)이 형성된다. 이러한 개질층 형성 공정은, 예를 들면 이하의 가공 조건으로 실시할 수 있다. 또, 하기의 스폿(S)에서의 파워 밀도 Ws(J/㎟)는, 평균 출력 P(W)와, 스폿(S)의 면적 π(Ds)2/4(㎛2)와, 반복 주파수 F(kHz)로 규정된다(Ws=4P/π(Ds)2F).
펄스 레이저 광선(LB)의 파장 : 1064 nm
반복 주파수 F : 60 kHz
평균 출력 P : 1.5 W
집광점(FP2)의 직경 D : 3 ㎛
집광점(FP2)의 깊이 Z : 제1 면으로부터 80 ㎛
스폿(S)의 직경 Ds : 5.3 ㎛
스폿(S)의 깊이 Zs : 제1 면으로부터 70 ㎛
스폿(S)에서의 파워 밀도 Ws : 1.13 J/㎟
인덱스량 Li : 250 ㎛
가공 이송 속도 V : 60 ㎜/s
인접하는 집광점(FP2)의 중복률 : 67%
인접하는 스폿(S)의 중복률 : 81%
개질층 형성 공정에 있어서, 인접하는 집광점(FP2)이 서로 중복되기 위해서는, 반복 주파수 F(kHz)와, 가공 이송 속도 V(㎜/s)와, 집광점(FP2)의 직경 D(㎛)로 규정되는 G=(V/F)-D가 G<0인 것이 필요하므로, 상기 가공 조건에서는
G={60(㎜/s)/60(kHz)}-3(㎛)
={60×103(㎛/s)/60×103(Hz)}-3(㎛)
=-2<0이며, 인접하는 집광점(FP2)은 서로 중복된다. G<0의 경우, 인접하는 집광점(FP2)의 중복률은 |G|/D로 규정된다. 또한, 인접하는 스폿(S)이 서로 중복되기 위해서는, 반복 주파수 F(kHz)와, 가공 이송 속도 V(㎜/s)와, 스폿(S)의 직경 Ds(㎛)로 규정되는 Gs=(V/F)-Ds가 Gs<0인 것이 필요하므로, 상기 가공 조건에서는
Gs={60(㎜/s)/60(kHz)}-5.3(㎛)
={60×103(㎛/s)/60×103(Hz)}-5.3(㎛)
=-4.3<0
이며, 인접하는 스폿(S)이 서로 중복된다. Gs<0의 경우, 인접하는 스폿(S)의 중복률은 |Gs|/Ds로 규정된다. 도 6의 (b)에, 인접하는 스폿(S)이 서로 중복된 부분을 해칭으로 나타낸다.
이상과 같이 박리면 형성 공정에서는, 연결층 형성 공정과 개질층 형성 공정을 실시함으로써, 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 제1 면(52)으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 해당하는 깊이에 있어서, 복수의 개질층(66), 크랙(68) 및 복수의 연결층(64)으로 구성되는 박리면(70)이 형성된다. 오프각(α)이 4도, 개질층 형성 공정에서의 인덱스량 Li가 본 실시형태와 같이 250 ㎛인 경우, 생성해야 할 웨이퍼의 두께 방향에 있어서, 인접하는 개질층(66)으로부터 연장되는 크랙(68) 사이의 거리는 17∼18 ㎛ 정도이므로, 생성해야 할 웨이퍼의 두께 방향에서의 연결층(64)의 치수 H가 17∼18 ㎛ 정도보다 크면, 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 인접하는 개질층(66)으로부터 연장되는 크랙(68)끼리 연결된다.
박리면 형성 공정을 실시한 후 웨이퍼 박리 공정을 실시한다. 웨이퍼 박리 공정에서는, 우선 이동 수단(8)에 의해 척테이블(22)을 흡착편(46)의 하측으로 이동시킨다. 이어서, 승강 수단에 의해 아암(42)을 하강시켜, 도 7에 나타내는 바와 같이, 흡착편(46)의 하면을 잉곳(50)의 제1 면(52)에 밀착시킨다. 이어서, 흡인 수단을 작동시켜, 흡착편(46)의 하면을 잉곳(50)의 제1 면(52)에 흡착시킨다. 이어서, 초음파 진동 부여 수단을 작동시켜, 흡착편(46)의 하면에 대하여 초음파 진동을 부여함과 함께, 모터(44)를 작동시켜 흡착편(46)을 회전시킨다. 이것에 의해, 박리면(70)을 계면으로 하여 잉곳(50)의 일부를 박리할 수 있어, 원하는 두께의 웨이퍼(72)를 효율적으로 생성할 수 있다. 박리면 형성 공정에 있어서 형성된 박리면(70)은, 인접하는 개질층(66)으로부터 연장되는 크랙(68)끼리 연결층(64)에 의해 연결되어 있기 때문에, 박리면(70)을 계면으로 하는 잉곳(50)의 일부의 박리가 용이하다. 웨이퍼(72)를 생성한 후, 베이스(4) 상에 설치된 연마 수단(도시하지 않음)에 의해 잉곳(50)의 박리면(70)을 연마하고, 박리면 형성 공정 및 웨이퍼 박리 공정을 순차적으로 실시함으로써, 잉곳(50)으로부터 복수의 웨이퍼를 생성할 수 있고, 따라서 버려지는 소재량을 경감할 수 있어, 생산성의 향상이 도모된다.
또 전술한 실시형태에서는, 박리면 형성 공정에 있어서 연결층 형성 공정을 개질층 형성 공정의 전에 실시하는 예를 설명했지만, 개질층 형성 공정을 연결층 형성 공정의 전에 실시해도 좋다.
50 : 단결정 SiC 잉곳
52 : 제1 면
54 : 제2 면
58 : 수선
64 : 연결층
66 : 개질층
68 : 크랙
70 : 박리면
72 : 웨이퍼
α : 오프각
A : 오프각이 형성되는 방향
FP1 : 연결층 형성 공정에서의 집광점
FP2 : 개질층 형성 공정에서의 집광점
LB : 펄스 레이저 광선

Claims (2)

  1. 제1 면과, 상기 제1 면의 반대측에 위치하는 제2 면과, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 이르는 c축과, 상기 c축에 직교하는 c면을 가지며, 상기 제1 면의 수선에 대하여 상기 c축이 기울어져 상기 c면과 상기 제1 면의 사이에 오프각이 형성되어 있는 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 방법으로서,
    상기 제1 면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 해당하는 깊이에 있어서, 상기 오프각이 형성되는 방향에 직교하는 방향으로 직선형으로 연장되는 복수의 개질층과, 상기 복수의 개질층의 각각으로부터 상기 c면을 따라서 양측으로 연장되는 크랙과, 생성해야 할 웨이퍼의 두께 방향으로 연장되고, 또한 인접하는 상기 개질층으로부터 연장되는 상기 크랙끼리를 연결하는 복수의 연결층으로 구성되는 박리면을 형성하는 박리면 형성 공정과,
    상기 박리면을 계면으로 하여 상기 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리하여 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 박리 공정
    을 포함하고,
    상기 박리면 형성 공정은,
    상기 제1 면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 해당하는 깊이의 위치에 집광점을 위치시키고, 인접하는 집광점이 서로 중복되도록, 상기 오프각이 형성되는 방향에 직교하는 방향으로 상기 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 이동시키면서, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 상기 단결정 SiC 잉곳에 조사하는 개질층 형성 가공과, 인접하는 상기 개질층으로부터 연장되는 상기 크랙끼리 두께 방향에서 볼 때 중복되도록, 상기 오프각이 형성되는 방향으로 상기 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하는 인덱스 이송을 교대로 행함으로써, 상기 복수의 개질층 및 상기 크랙을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    상기 제1 면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 해당하는 깊이의 위치이며, 인접하는 상기 개질층으로부터 연장되는 상기 크랙끼리 두께 방향에서 볼 때 중복되는 위치에 집광점을 위치시키고, 인접하는 집광점이 서로 중복되지 않도록, 상기 오프각이 형성되는 방향에 직교하는 방향으로 상기 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 이동시키면서, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 상기 단결정 SiC 잉곳에 조사하는 연결층 형성 가공과, 상기 오프각이 형성되는 방향으로 상기 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하는 인덱스 이송을 교대로 행함으로써, 상기 복수의 연결층을 형성하는 연결층 형성 공정을 포함하고,
    상기 연결층 형성 공정은 상기 개질층 형성 공정 이후에 실시되는 것인, 웨이퍼 생성 방법.
  2. 제1 면과, 상기 제1 면의 반대측에 위치하는 제2 면과, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 이르는 c축과, 상기 c축에 직교하는 c면을 가지며, 상기 제1 면의 수선에 대하여 상기 c축이 기울어져 상기 c면과 상기 제1 면의 사이에 오프각이 형성되어 있는 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 방법으로서,
    상기 제1 면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 해당하는 깊이에 있어서, 상기 오프각이 형성되는 방향에 직교하는 방향으로 직선형으로 연장되는 복수의 개질층과, 상기 복수의 개질층의 각각으로부터 상기 c면을 따라서 양측으로 연장되는 크랙과, 생성해야 할 웨이퍼의 두께 방향으로 연장되고, 또한 인접하는 상기 개질층으로부터 연장되는 상기 크랙끼리를 연결하는 복수의 연결층으로 구성되는 박리면을 형성하는 박리면 형성 공정과,
    상기 박리면을 계면으로 하여 상기 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리하여 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 박리 공정
    을 포함하고,
    상기 박리면 형성 공정은,
    상기 제1 면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 해당하는 깊이의 위치에 집광점을 위치시키고, 인접하는 집광점이 서로 중복되지 않도록, 상기 오프각이 형성되는 방향에 직교하는 방향으로 상기 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 이동시키면서, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 상기 단결정 SiC 잉곳에 조사하는 연결층 형성 가공과, 상기 오프각이 형성되는 방향으로 상기 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하는 인덱스 이송을 교대로 행함으로써, 상기 복수의 연결층을 형성하는 연결층 형성 공정과,
    상기 제1 면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 해당하는 깊이의 위치에 집광점을 위치시키고, 인접하는 집광점이 서로 중복되도록, 상기 오프각이 형성되는 방향에 직교하는 방향으로 상기 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 이동시키면서, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 상기 단결정 SiC 잉곳에 조사하는 개질층 형성 가공과, 인접하는 상기 개질층으로부터 연장되는 상기 크랙끼리 두께 방향에서 볼 때 중복되도록, 상기 오프각이 형성되는 방향으로 상기 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하는 인덱스 이송을 교대로 행함으로써, 상기 복수의 개질층 및 상기 크랙을 형성하는 개질층 형성 공정을 포함하고,
    상기 연결층 형성 공정은 상기 개질층 형성 공정 이전에 실시되는 것이고,
    상기 연결층 형성 공정 및 상기 개질층 형성 공정의 실시 결과 얻어지는 상기 박리면에 있어서의 상기 복수의 연결층은 인접하는 상기 개질층으로부터 연장되고 두께 방향에서 볼 때 중복되는 상기 크랙끼리를 연결하는 것인, 웨이퍼 생성 방법.
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