KR102287126B1 - SiC 웨이퍼의 생성 방법 - Google Patents

SiC 웨이퍼의 생성 방법 Download PDF

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Abstract

(과제) 단결정 SiC 잉곳으로부터 경제적으로 웨이퍼를 생성할 수 있는 웨이퍼 생성 방법을 제공한다.
(해결 수단) SiC 웨이퍼의 생성 방법으로서, 잉곳 (2) 의 단면을 평탄화하는 단면 평탄화 공정과, 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선 (LB) 의 집광점 (FP) 을 잉곳 (2) 의 단면으로부터 생성해야 할 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 잉곳 (2) 에 레이저 광선 (LB) 을 조사하여 웨이퍼를 박리하는 박리층 (42) 을 형성하는 박리층 형성 공정과, 박리층 (42) 이 형성된 잉곳 (2) 의 단면에 접착제를 개재하여 하드 플레이트 (44) 를 배치 형성하는 하드 플레이트 배치 형성 공정과, 하드 플레이트 (44) 와 함께 잉곳 (2) 의 박리층 (42) 으로부터 SiC 웨이퍼 (58) 를 박리하는 박리 공정을 포함한다.

Description

SiC 웨이퍼의 생성 방법{METHOD FOR PRODUCING SiC WAFER}
본 발명은, 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 방법에 관한 것이다.
IC, LSI, LED 등의 디바이스는, Si (실리콘) 나 Al2O3 (사파이어) 등을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 또, 파워 디바이스, LED 등은 단결정 SiC (탄화규소) 를 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 디바이스가 형성된 웨이퍼는, 절삭 장치, 레이저 가공 장치에 의해 분할 예정 라인에 가공이 실시되어 개개의 디바이스로 분할되고, 분할된 각 디바이스는 휴대 전화, PC 등의 전기 기기에 이용된다.
디바이스가 형성되는 웨이퍼는, 일반적으로 원기둥 형상의 잉곳을 와이어 소로 얇게 절단함으로써 생성된다. 절단된 웨이퍼의 표면 및 이면은, 연마함으로써 경면으로 마무리된다 (특허문헌 1 참조). 그러나, 잉곳을 와이어 소로 절단하고, 절단한 웨이퍼의 표면 및 이면을 연마하면, 잉곳의 대부분 (70 ∼ 80 ％) 이 버려지게 되어 경제적이지 않다는 문제가 있다. 특히 단결정 SiC 잉곳에 있어서는, 경도가 높아 와이어 소로의 절단이 곤란하고 상당한 시간을 필요로 하기 때문에 생산성이 나쁨과 함께, 잉곳의 단가가 높아, 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 것에 과제를 갖고 있다.
그래서, 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 단결정 SiC 잉곳의 내부에 위치시키고, 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 절단 예정면에 개질층을 형성하고, 개질층이 형성된 절단 예정면을 따라 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 박리하는 기술이 제안되어 있다 (특허문헌 2 참조).
일본 공개특허공보 2000-94221호 일본 공개특허공보 2013-49161호
그런데, 웨이퍼를 잉곳으로부터 박리할 때, 또는 웨이퍼의 표면에 디바이스를 형성할 때, 웨이퍼에 강도를 갖게 하기 위해서 단결정 SiC 잉곳으로부터 박리하는 SiC 웨이퍼의 두께는 700 ∼ 800 ㎛ 정도로 설정되고, SiC 웨이퍼를 개개의 디바이스로 분할할 때에는 방열성을 양호하게 하기 위해서 SiC 웨이퍼의 이면을 500 ∼ 600 ㎛ 정도 연삭하고 SiC 웨이퍼의 두께를 100 ㎛ 전후로 박화하고 있는 점에서, 보다 경제적으로 SiC 웨이퍼를 생성하는 것에 해결해야 할 과제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 단결정 SiC 잉곳으로부터 경제적으로 SiC 웨이퍼를 생성할 수 있는 SiC 웨이퍼의 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 SiC 웨이퍼의 생성 방법으로서, 단결정 SiC 잉곳의 단면을 평탄화하는 단면 평탄화 공정과, 그 단면 평탄화 공정을 실시한 후, 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 단결정 SiC 잉곳의 단면으로부터 생성해야 할 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고, 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 SiC 웨이퍼를 박리하는 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정과, 박리층이 형성된 단결정 SiC 잉곳의 단면에 접착제를 개재하여 하드 플레이트를 배치 형성하는 하드 플레이트 배치 형성 공정과, 그 하드 플레이트 배치 형성 공정 실시 후, 그 하드 플레이트와 함께 단결정 SiC 잉곳의 박리층으로부터 SiC 웨이퍼를 박리하는 박리 공정과, 단결정 SiC 잉곳으로부터 박리한 SiC 웨이퍼의 박리면을 평탄화하는 박리면 평탄화 공정과, 평탄화된 박리면에 디바이스를 형성하는 디바이스 형성 공정을 구비한 웨이퍼 생성 방법이 제공된다.
바람직하게는 단결정 SiC 잉곳은, 제 1 면과, 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면과, 그 제 1 면으로부터 그 제 2 면에 이르고 그 제 1 면의 수선에 대해 기울어져 있는 c 축과, 그 c 축에 직교하는 c 면을 갖고, 그 c 면과 그 제 1 면으로 오프각이 형성되어 있고, 그 박리층 형성 공정에 있어서, 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 그 제 1 면으로부터 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시킴과 함께 그 오프각이 형성되는 제 2 방향과 직교하는 제 1 방향으로 단결정 SiC 잉곳과 그 집광점을 상대적으로 이동시키고, SiC 가 Si 와 C 로 분리되고 다음에 조사되는 레이저 광선이 이전에 형성된 C 에 흡수되고 연쇄적으로 SiC 가 Si 와 C 로 분리되어 형성되는 직선상의 개질층 및 크랙을 형성하고, 그 오프각이 형성되는 방향으로 단결정 SiC 잉곳과 그 집광점을 상대적으로 이동시키고 소정량 인덱스하여 박리층을 형성한다.
본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법은, SiC 웨이퍼는 하드 플레이트에 의해 보강되어 있어, 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 박리할 때나 SiC 웨이퍼의 표면에 디바이스를 형성할 때 등의 SiC 웨이퍼의 손상을 방지하기 위해서, SiC 웨이퍼의 두께를 700 ∼ 800 ㎛ 정도로 비교적 두껍게 하여 SiC 웨이퍼에 강도를 갖게 할 필요가 없고, SiC 웨이퍼의 두께가 200 ㎛ 정도로 비교적 얇아도 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 박리할 때나 SiC 웨이퍼의 표면에 디바이스를 형성할 때 등의 SiC 웨이퍼의 손상이 방지된다.
따라서, 본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법에서는, 단결정 SiC 잉곳으로부터 박리하는 SiC 웨이퍼의 두께를 200 ㎛ 정도로 비교적 얇게 할 수 있으므로, 방열성을 양호하게 하기 위해서 SiC 웨이퍼를 박화할 때에 연삭되는 (버려지는) 양을 삭감할 수 있음과 함께, 단결정 SiC 잉곳으로부터 생성 가능한 웨이퍼 수량을 증대시킬 수 있어, 보다 경제적으로 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성할 수 있다.
도 1 은 (a) 단결정 SiC 잉곳의 정면도 (a), 평면도 (b) 및 사시도 (c) 이다.
도 2 는 단면 평탄화 공정이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3 은 박리층 형성 공정이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도 (a) 및 정면도 (b) 이다.
도 4 는 박리층이 형성된 단결정 SiC 잉곳의 평면도 (a), B-B 선 단면도 (b) 및 D 부 확대도 (c) 이다.
도 5 는 하드 플레이트 배치 형성 공정이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6 은 박리 공정이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도 (a), 및 하드 플레이트와 함께 박리된 웨이퍼의 사시도 (b) 이다.
도 7 은 박리면 평탄화 공정이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8 은 디바이스가 형성된 웨이퍼의 사시도이다.
도 9 는 분할 공정이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 10 은 개개의 디바이스로 분할된 웨이퍼의 사시도이다.
이하, 본 발명의 웨이퍼 생성 방법의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1 에 나타내는 전체로서 원기둥 형상의 육방정 단결정 SiC 잉곳 (2) (이하 「잉곳 (2)」이라고 한다) 은, 원 형상의 제 1 면 (4) 과, 제 1 면 (4) 과 반대측의 원 형상의 제 2 면 (6) 과, 제 1 면 (4) 및 제 2 면 (6) 사이에 위치하는 둘레면 (8) 과, 제 1 면 (4) 으로부터 제 2 면 (6) 에 이르는 c 축 (＜0001＞ 방향) 과, c 축에 직교하는 c 면 ({0001} 면) 을 갖는다. 도면에 나타내는 잉곳 (2) 에 있어서는, 제 1 면 (4) 의 수선 (10) 에 대해 c 축이 기울어져 있고, c 면과 제 1 면 (4) 으로 오프각 (α) (예를 들어 α = 1, 3, 6 도) 이 형성되어 있다. 오프각 (α) 이 형성되는 방향을 도 1 에 화살표 A 로 나타낸다. 또, 잉곳 (2) 의 둘레면 (8) 에는, 결정 방위를 나타내는 사각 형상의 제 1 오리엔테이션 플랫 (12) 및 제 2 오리엔테이션 플랫 (14) 이 형성되어 있다. 제 1 오리엔테이션 플랫 (12) 은, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 A 에 평행이고, 제 2 오리엔테이션 플랫 (14) 은, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 A 에 직교하고 있다. 도 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 수선 (10) 의 방향으로 보아, 제 2 오리엔테이션 플랫 (14) 의 길이 L2 는, 제 1 오리엔테이션 플랫 (12) 의 길이 L1 보다 짧다 (L2 ＜ L1).
본 실시형태에서는, 먼저, 잉곳 (2) 의 단면을 평탄화하는 단면 평탄화 공정을 실시한다. 단면 평탄화 공정은, 예를 들어 도 2 에 그 일부를 나타내는 연삭 장치 (16) 를 사용하여 실시할 수 있다. 연삭 장치 (16) 는, 척 테이블 (18) 및 연삭 수단 (20) 을 구비한다. 상면에 있어서 피가공물을 흡착하도록 구성되어 있는 척 테이블 (18) 은, 회전 수단 (도시하고 있지 않다) 에 의해 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 회전된다. 연삭 수단 (20) 은, 모터 (도시하고 있지 않다) 에 연결되고, 또한 상하 방향으로 연장되는 원기둥상의 스핀들 (22) 과, 스핀들 (22) 의 하단에 고정된 원반상의 휠 마운트 (24) 를 포함한다. 휠 마운트 (24) 의 하면에는 볼트 (26) 에 의해 환상 (環狀) 의 연삭휠 (28) 이 고정되어 있다. 연삭휠 (28) 의 하면의 외주 가장자리부에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 환상으로 배치된 복수의 연삭 지석 (30) 이 고정되어 있다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연삭 지석 (30) 이 척 테이블 (18) 의 회전 중심을 통과하도록, 연삭휠 (28) 의 회전 중심은 척 테이블 (18) 의 회전 중심에 대해 변위되어 있다. 이 때문에, 척 테이블 (18) 과 연삭휠 (28) 이 서로 회전하면서, 척 테이블 (18) 의 상면에 유지된 피가공물의 상면과 연삭 지석 (30) 이 접촉한 경우에, 피가공물의 상면 전체가 연삭 지석 (30) 에 의해 연삭된다.
도 2 를 참조하여 설명을 계속하면, 단면 평탄화 공정에서는, 먼저, 연삭해야 할 잉곳 (2) 의 단면 (도면에 나타내는 실시형태에서는 제 1 면 (4)) 을 위를 향하게 하여, 연삭 장치 (16) 의 척 테이블 (18) 의 상면에 잉곳 (2) 을 흡착시킨다. 혹은, 연삭해야 할 잉곳 (2) 의 단면의 반대측의 단면 (도면에 나타내는 실시형태에서는 제 2 면 (6)) 과 척 테이블 (18) 의 상면 사이에 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜, 잉곳 (2) 을 척 테이블 (18) 에 고정시켜도 된다. 이어서, 상방에서 보아 반시계 방향으로 소정의 회전 속도 (예를 들어 300 rpm) 로 척 테이블 (18) 을 회전 수단에 의해 회전시킨다. 또, 상방에서 보아 반시계 방향으로 소정의 회전 속도 (예를 들어 6000 rpm) 로 스핀들 (22) 을 모터에 의해 회전시킨다. 이어서, 연삭 장치 (16) 의 승강 수단 (도시하고 있지 않다) 에 의해 스핀들 (22) 을 하강시키고, 연삭해야 할 잉곳 (2) 의 단면에 연삭 지석 (30) 을 접촉시킨다. 연삭해야 할 잉곳 (2) 의 단면에 연삭 지석 (30) 을 접촉시킨 후에는 소정의 연삭 이송 속도 (예를 들어 0.1 ㎛/s) 로 스핀들 (22) 을 하강시킨다. 이로써, 잉곳 (2) 의 단면을 평탄화할 수 있다.
단면 평탄화 공정을 실시한 후, 웨이퍼를 박리하는 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정을 실시한다. 박리층 형성 공정은, 예를 들어 도 3 에 그 일부를 나타내는 레이저 가공 장치 (32) 를 사용하여 실시할 수 있다. 레이저 가공 장치 (32) 는, 척 테이블 (34) 및 집광기 (36) 를 구비한다. 상면에 있어서 피가공물을 흡착하도록 구성되어 있는 척 테이블 (34) 은, 회전 수단에 의해 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 회전됨과 함께, X 방향 이동 수단에 의해 X 방향으로 진퇴되고, Y 방향 이동 수단에 의해 Y 방향으로 진퇴된다 (모두 도시하고 있지 않다). 집광기 (36) 는, 레이저 가공 장치 (32) 의 펄스 레이저 광선 발진기로부터 발진된 펄스 레이저 광선 (LB) 을 집광하여 피가공물에 조사하기 위한 집광 렌즈 (모두 도시하고 있지 않다) 를 포함한다. 또한, X 방향은 도 3 에 화살표 X 로 나타내는 방향이고, Y 방향은 도 3 에 화살표 Y 로 나타내는 방향으로서 X 방향에 직교하는 방향이다. X 방향 및 Y 방향이 규정하는 평면은 실질상 수평이다.
도 3 을 참조하여 설명을 계속하면, 박리면 형성 공정에서는, 먼저, 잉곳 (2) 의 평탄화된 단면 (본 실시형태에서는 제 1 면 (4)) 을 위를 향하게 하여, 레이저 가공 장치 (32) 의 척 테이블 (34) 의 상면에 잉곳 (2) 을 흡착시킨다. 혹은, 잉곳 (2) 의 평탄화된 단면의 반대측의 단면 (도면에 나타내는 실시형태에서는 제 2 면 (6)) 과 척 테이블 (34) 의 상면 사이에 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜, 잉곳 (2) 을 척 테이블 (34) 에 고정시켜도 된다. 이어서, 레이저 가공 장치 (32) 의 촬상 수단 (도시하고 있지 않다) 에 의해, 잉곳 (2) 의 평탄화된 단면의 상방으로부터 잉곳 (2) 을 촬상한다. 이어서, 촬상 수단에 의해 촬상된 잉곳 (2) 의 화상에 기초하여, 레이저 가공 장치 (32) 의 X 방향 이동 수단, Y 방향 이동 수단 및 회전 수단에 의해 척 테이블 (34) 을 이동 및 회전시킴으로써, 잉곳 (2) 의 방향을 소정의 방향으로 조정함과 함께, 잉곳 (2) 과 집광기 (36) 의 XY 평면에 있어서의 위치를 조정한다. 잉곳 (2) 의 방향을 소정의 방향으로 조정할 때에는, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 오리엔테이션 플랫 (12) 을 Y 방향에 정합시킴과 함께, 제 2 오리엔테이션 플랫 (14) 을 X 방향에 정합시킴으로써, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 A 를 Y 방향에 정합시킴과 함께, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 A 와 직교하는 방향을 X 방향에 정합시킨다. 이어서, 레이저 가공 장치 (32) 의 집광점 위치 조정 수단 (도시하고 있지 않다) 에 의해 집광기 (36) 를 승강시키고, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 잉곳 (2) 의 평탄화된 단면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이 (예를 들어 200 ㎛ 정도) 의 위치에 집광점 (FP) 을 위치시킨다. 이어서, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 A 와 직교하는 방향에 정합하고 있는 X 방향으로 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 을 상대적으로 이동시키면서, 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선 (LB) 을 집광기 (36) 로부터 잉곳 (2) 에 조사하는 개질층 형성 가공을 실시한다. 본 실시형태에서는 도 3 에 나타내는 바와 같이, 개질층 형성 가공에 있어서, 집광점 (FP) 을 이동시키지 않고 집광점 (FP) 에 대해 척 테이블 (34) 을 소정의 가공 이송 속도로 X 방향 이동 수단에 의해 X 방향으로 가공 이송하면서, 펄스 레이저 광선 (LB) 을 집광기 (36) 로부터 잉곳 (2) 에 조사하고 있다.
개질층 형성 가공을 실시하면, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 펄스 레이저 광선 (LB) 의 조사에 의해 SiC 가 Si (실리콘) 와 C (탄소) 로 분리되고 다음에 조사되는 펄스 레이저 광선 (LB) 이 이전에 형성된 C 에 흡수되고 연쇄적으로 SiC 가 Si 와 C 로 분리되어 형성되는 직선상의 개질층 (38) 과, 개질층 (38) 으로부터 c 면을 따라 개질층 (38) 의 양측으로 전파되는 크랙 (40) 이 형성된다. 또한, 개질층 형성 가공에서는, 개질층 (38) 이 형성되는 깊이에 있어서 인접하는 펄스 레이저 광선 (LB) 의 스폿이 서로 중첩되도록 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 을 상대적으로 X 방향으로 가공 이송하면서 펄스 레이저 광선 (LB) 을 잉곳 (2) 에 조사하고, Si 와 C 로 분리된 개질층 (38) 에 재차 펄스 레이저 광선 (LB) 이 조사되도록 한다. 인접하는 스폿이 서로 중첩되려면, 펄스 레이저 광선 (LB) 의 반복 주파수 (F) 와, 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 의 상대 속도 V 와, 스폿의 직경 D 로 규정되는 G = (V/F) - D 가 G ＜ 0 인 것을 필요로 한다. 또, 인접하는 스폿의 중첩률은 ｜G｜/D 로 규정된다.
도 3 및 도 4 를 참조하여 설명을 계속하면, 박리층 형성 공정에서는, 개질층 형성 가공에 계속해서, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 A 에 정합하고 있는 Y 방향으로 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 을 상대적으로 소정 인덱스량만큼 인덱스 이송한다. 본 실시형태에서는, 집광점 (FP) 을 이동시키지 않고 집광점 (FP) 에 대해 척 테이블 (34) 을 Y 방향 이동 수단에 의해 Y 방향으로 소정 인덱스량 Li 만큼 인덱스 이송하고 있다. 그리고, 박리층 형성 공정에 있어서 개질층 형성 가공과 인덱스 이송과 교대로 반복함으로써, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 잉곳 (2) 의 평탄화된 단면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에, 복수의 개질층 (38) 및 크랙 (40) 으로 구성되는, 잉곳 (2) 으로부터 웨이퍼를 박리하기 위한 박리층 (42) 을 형성할 수 있다. 박리층 (42) 에 있어서는, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 A 에 있어서 인접하는 개질층 (38) 끼리가 크랙 (40) 에 의해 연결되어 있다. 이와 같은 박리층 형성 공정은, 예를 들어 이하의 가공 조건으로 실시할 수 있다.
펄스 레이저 광선의 파장：1064 ㎚
반복 주파수：80 ㎑
평균 출력：3.2 W
펄스 폭：4 ns
집광점의 직경：3 ㎛
집광 렌즈의 개구 수 (NA)：0.43
인덱스량：250 ∼ 400 ㎛
가공 이송 속도：120 ∼ 260 ㎜/s
도 5 를 참조하여 설명한다. 박리층 형성 공정을 실시한 후, 박리층 (42) 이 형성된 잉곳 (2) 의 평탄화된 단면 (본 실시형태에서는 제 1 면 (4)) 에 접착제를 개재하여 하드 플레이트 (44) 를 배치 형성하는 하드 플레이트 배치 형성 공정을 실시한다. 하드 플레이트 배치 형성 공정에 있어서 사용하는 하드 플레이트 (44) 로는, 예를 들어, 두께 5 ㎜ 정도의 원반상의 유리판, 세라믹스판, 합성 수지판 (폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 나 아크릴 등) 을 사용할 수 있고, 하드 플레이트 (44) 의 재질은 하드 플레이트 배치 형성 공정을 실시한 후에 실시되는 각종 공정에 따라 적절히 선택될 수 있다. 잉곳 (2) 의 평탄화된 단면에 접촉하는 하드 플레이트 (44) 의 면은, 잉곳 (2) 의 평탄화된 단면과 거의 동일한 형상이거나, 혹은 잉곳 (2) 의 평탄화된 단면보다 큰 형상인 것이 바람직하다. 또, 하드 플레이트 배치 형성 공정에 있어서 사용하는 접착제는, 시아노아크릴레이트계 접착제 (예를 들어, 토아 합성 주식회사의 아론 알파 (등록 상표)) 이면 된다.
하드 플레이트 배치 형성 공정을 실시한 후, 하드 플레이트 (44) 와 함께 잉곳 (2) 의 박리층 (42) 으로부터 웨이퍼를 박리하는 박리 공정을 실시한다. 박리 공정은, 예를 들어 도 6(a) 에 그 일부를 나타내는 박리 장치 (46) 를 사용하여 실시할 수 있다. 박리 장치 (46) 는, 척 테이블 (48) 및 박리 수단 (50) 을 구비한다. 척 테이블 (48) 은 상면에 있어서 피가공물을 흡착하도록 구성되어 있다. 박리 수단 (50) 은, 실질상 수평으로 연장되는 아암 (52) 과, 아암 (52) 의 선단에 부설된 모터 (54) 를 포함한다. 모터 (54) 의 하면에는, 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 자유롭게 회전할 수 있도록 원반상의 흡착편 (56) 이 연결되어 있다. 하면에 있어서 피가공물을 흡착하도록 구성되어 있는 흡착편 (56) 에는, 흡착편 (56) 의 하면에 대해 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 부여 수단 (도시하고 있지 않다) 이 내장되어 있다.
도 6 을 참조하여 설명을 계속하면, 박리 공정에서는, 먼저, 하드 플레이트 (44) 를 배치 형성한 잉곳 (2) 의 단면측 (도면에 나타내는 실시형태에서는 제 1 면 (4) 측) 을 위를 향하게 하여, 박리 장치 (46) 의 척 테이블 (48) 의 상면에 잉곳 (2) 을 흡착시킨다. 혹은, 하드 플레이트 (44) 를 배치 형성한 잉곳 (2) 의 단면의 반대측의 단면 (본 실시형태에서는 제 2 면 (6)) 과 척 테이블 (48) 의 상면 사이에 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜, 잉곳 (2) 을 척 테이블 (48) 에 고정시켜도 된다. 이어서, 박리 장치 (46) 의 승강 수단 (도시하고 있지 않다) 에 의해 아암 (52) 을 하강시키고, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 흡착편 (56) 의 하면을 하드 플레이트 (44) 의 편면에 흡착시킨다. 이어서, 초음파 진동 부여 수단을 작동시켜, 흡착편 (56) 의 하면에 대해 초음파 진동을 부여함과 함께, 모터 (54) 를 작동시켜 흡착편 (56) 을 회전시킨다. 이로써, 하드 플레이트 (44) 와 함께 잉곳 (2) 의 박리층 (42) 으로부터 웨이퍼 (58) 를 박리할 수 있다. 도 6(b) 에, 하드 플레이트 (44) 와 함께 잉곳 (2) 의 박리층 (42) 으로부터 박리한 웨이퍼 (58) 의 박리면 (58a) 을 위로 향하게 한 상태에 있어서의 웨이퍼 (58) 의 사시도를 나타낸다.
도 7 을 참조하여 설명한다. 박리 공정을 실시한 후, 잉곳 (2) 으로부터 박리한 웨이퍼 (58) 의 박리면 (58a) 을 평탄화하는 박리면 평탄화 공정을 실시한다. 상기 서술한 연삭 장치 (16) 를 사용하여 실시할 수 있는 박리면 평탄화 공정은, 웨이퍼 (58) 에 하드 플레이트 (44) 를 접착한 상태로 실시한다. 연삭 공정에서는, 먼저, 잉곳 (2) 으로부터 박리한 웨이퍼 (58) 의 박리면 (58a) 을 위를 향하게 하여 (즉, 하드 플레이트 (44) 측을 아래를 향하게 하여), 연삭 장치 (16) 의 척 테이블 (18) 의 상면에 웨이퍼 (58) 및 하드 플레이트 (44) 를 흡착시킨다. 혹은, 하드 플레이트 (44) 의 편면과 척 테이블 (18) 의 상면 사이에 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜, 웨이퍼 (58) 및 하드 플레이트 (44) 를 척 테이블 (18) 에 고정시켜도 된다. 이어서, 상방에서 보아 반시계 방향으로 소정의 회전 속도 (예를 들어 300 rpm) 로 척 테이블 (18) 을 회전 수단에 의해 회전시킨다. 또, 상방에서 보아 반시계 방향으로 소정의 회전 속도 (예를 들어 6000 rpm) 로 스핀들 (22) 을 모터에 의해 회전시킨다. 이어서, 연삭 장치 (16) 의 승강 수단 (도시하고 있지 않다) 에 의해 스핀들 (22) 을 하강시키고, 웨이퍼 (58) 의 박리면 (58a) 에 연삭 지석 (30) 을 접촉시킨다. 웨이퍼 (58) 의 박리면 (58a) 에 연삭 지석 (30) 을 접촉시킨 후에는 소정의 연삭 이송 속도 (예를 들어 0.1 ㎛/s) 로 스핀들 (22) 을 하강시킨다. 이로써, 잉곳 (2) 으로부터 박리한 웨이퍼 (58) 의 박리면 (58a) 을 평탄화할 수 있다.
도 8 을 참조하여 설명한다. 박리면 평탄화 공정을 실시한 후, 웨이퍼 (58) 의 평탄화된 박리면 (58a) 에 파워 디바이스, LED 등의 디바이스 (60) 를 형성하는 디바이스 형성 공정을 실시한다. 디바이스 형성 공정은 웨이퍼 (58) 에 하드 플레이트 (44) 를 접착한 상태로 실시한다. 도면에 나타내는 실시형태에서는 도 8 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (58) 의 평탄화된 박리면 (58a) 에 형성된 사각 형상의 디바이스 (60) 는 격자상의 분할 예정 라인 (62) 에 의해 구획되어 있다.
도 9 를 참조하여 설명한다. 본 실시형태에서는 박리면 평탄화 공정을 실시한 후, 웨이퍼 (58) 를 개개의 디바이스 (60) 로 분할하는 분할 공정을 실시한다. 상기 서술한 레이저 가공 장치 (32) 를 사용하여 실시할 수 있는 분할 공정은, 웨이퍼 (58) 에 하드 플레이트 (44) 를 접착한 상태로 실시한다. 분할 공정에서는, 먼저, 디바이스 (60) 가 형성된 웨이퍼 (58) 의 박리면 (58a) 을 위를 향하게 하여 (즉, 하드 플레이트 (44) 측을 아래를 향하게 하여), 레이저 가공 장치 (32) 의 척 테이블 (34) 의 상면에 웨이퍼 (58) 및 하드 플레이트 (44) 를 흡착시킨다. 혹은, 하드 플레이트 (44) 의 편면과 척 테이블 (34) 의 상면 사이에 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜, 웨이퍼 (58) 및 하드 플레이트 (44) 를 척 테이블 (34) 에 고정시켜도 된다. 이어서, 레이저 가공 장치 (32) 의 촬상 수단에 의해 상방으로부터 웨이퍼 (58) 를 촬상한다. 이어서, 촬상 수단에 의해 촬상된 웨이퍼 (58) 의 화상에 기초하여, 레이저 가공 장치 (32) 의 X 방향 이동 수단, Y 방향 이동 수단 및 회전 수단에 의해 척 테이블 (34) 을 이동 및 회전시킴으로써, 격자상의 분할 예정 라인 (62) 을 X 방향 및 Y 방향에 정합시킴과 함께, X 방향에 정합시킨 위치의 분할 예정 라인 (62) 의 편단부를 집광기 (36) 의 바로 아래에 위치시킨다. 이어서, 레이저 가공 장치 (32) 의 집광점 위치 조정 수단에 의해 집광기 (36) 를 승강시키고, 웨이퍼 (58) 의 분할 예정 라인 (62) 상에 집광점 (FP) 을 위치시킨다. 이어서, 웨이퍼 (58) 와 집광점 (FP) 을 X 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 웨이퍼 (58) 의 분할 예정 라인 (62) 의 편단부로부터 타단부까지 단결정 SiC 에 대해 흡수성을 갖는 펄스 레이저 광선 (LB) 을 집광기 (36) 로부터 조사하는 어브레이션 가공 등의 분할 가공을 실시한다.
본 실시형태에서는 분할 가공에 있어서, 집광점 (FP) 을 이동시키지 않고 집광점 (FP) 에 대해 척 테이블 (34) 을 소정의 가공 이송 속도로 X 방향 이동 수단에 의해 X 방향으로 가공 이송하면서, 펄스 레이저 광선 (LB) 을 집광기 (36) 로부터 웨이퍼 (58) 에 조사하고 있다. 이어서, 분할 예정 라인 (62) 의 간격분만큼 웨이퍼 (58) 와 집광점 (FP) 을 상대적으로 Y 방향으로 인덱스 이송한다. 본 실시형태에서는, 분할 예정 라인 (62) 의 간격분만큼, 집광점 (FP) 을 이동시키지 않고 집광점 (FP) 에 대해 척 테이블 (34) 을 Y 방향 이동 수단에 의해 Y 방향으로 인덱스 이송하고 있다. 그리고, 어브레이션 가공 등의 분할 가공과 인덱스 이송을 교대로 반복함으로써, X 방향에 정합시킨 분할 예정 라인 (62) 의 전체에 분할 가공을 실시한다. 또, 회전 수단에 의해 척 테이블 (34) 을 90 도 회전시킨 후에, 어브레이션 가공 등의 분할 가공과 인덱스 이송을 교대로 반복함으로써, 먼저 분할 가공을 실시한 분할 예정 라인 (62) 과 직교하는 분할 예정 라인 (62) 의 전체에도 분할 가공을 실시한다. 이로써, 웨이퍼 (58) 를 개개의 디바이스 (60) 로 분할할 수 있다. 웨이퍼 (58) 의 분할 예정 라인 (62) 을 따라 격자상으로 분할 가공이 실시된 부분 (가공 라인) 을 부호 64 로 나타낸다.
도 10 을 참조하여 설명한다. 본 실시형태에서는 분할 공정을 실시한 후, 개개의 디바이스 (60) 를 픽업하는 픽업 공정을 실시한다. 픽업 공정에서는, 예를 들어, 하드 플레이트 (44) 측을 아래를 향하게 하여 웨이퍼 (58) 및 하드 플레이트 (44) 를 가열 플레이트 (도시하고 있지 않다) 에 탑재하여 가열한다. 이로써, 웨이퍼 (58) 와 하드 플레이트 (44) 사이에 개재된 접착제가 용융되어 접착력이 저하되므로, 적절한 픽업 수단 (도시하고 있지 않다) 에 의해 하드 플레이트 (44) 로부터 개개의 디바이스 (60) 를 픽업할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 웨이퍼 생성 방법에서는, 웨이퍼 (58) 는 하드 플레이트 (44) 에 의해 보강되어 있으므로, 잉곳 (2) 으로부터 웨이퍼 (58) 를 박리할 때나 웨이퍼 (58) 의 표면에 디바이스 (60) 를 형성할 때 등의 웨이퍼 (58) 의 손상을 방지하기 위해서, 웨이퍼 (58) 의 두께를 700 ∼ 800 ㎛ 정도로 비교적 두껍게 하여 웨이퍼 (58) 에 강도를 갖게 할 필요가 없고, 웨이퍼 (58) 의 두께가 200 ㎛ 정도로 비교적 얇아도 잉곳 (2) 으로부터 웨이퍼 (58) 를 박리할 때나 웨이퍼 (58) 의 표면에 디바이스 (60) 를 형성할 때 등의 웨이퍼 (58) 의 손상이 방지된다. 따라서, 본 발명의 웨이퍼 생성 방법에서는, 잉곳 (2) 으로부터 박리하는 웨이퍼 (58) 의 두께를 200 ㎛ 정도로 비교적 얇게 할 수 있기 때문에, 방열성을 양호하게 하기 위해서 웨이퍼 (58) 를 박화할 때에 연삭되는 (버려지는) 양을 삭감할 수 있음과 함께, 잉곳 (2) 으로부터 생성 가능한 웨이퍼 수량을 증대시킬 수 있어, 보다 경제적으로 잉곳 (2) 으로부터 웨이퍼 (58) 를 생성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 박리층 형성 공정의 개질층 형성 가공에 있어서 오프각 (α) 이 형성되는 방향 A 와 직교하는 방향으로 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 을 상대적으로 이동시키고, 또한 박리층 형성 공정의 인덱스 이송에 있어서 오프각 (α) 이 형성되는 방향 A 로 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 을 상대적으로 이동시키는 예를 설명했지만, 박리층 형성 공정의 개질층 형성 가공에 있어서의 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 의 상대적인 이동 방향은 오프각 (α) 이 형성되는 방향 A 와 직교하는 방향이 아니어도 되고, 또한 박리층 형성 공정의 인덱스 이송에 있어서의 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 의 상대적인 이동 방향은 오프각 (α) 이 형성되는 방향 A 가 아니어도 된다. 또, 본 실시형태에서는, 제 1 면 (4) 의 수선 (10) 에 대해 c 축이 기울어져 있고 c 면과 제 1 면 (4) 으로 오프각 (α) 이 형성되어 있는 잉곳 (2) 의 예를 설명했지만, 제 1 면의 수선에 대해 c 축이 기울어지지 않고, c 면과 제 1 면의 오프각이 0 도인 (즉, 제 1 면의 수선과 c 축이 일치하고 있는) 단결정 SiC 잉곳인 경우에도, 본 발명의 웨이퍼 생성 방법을 실시할 수 있다.
2：단결정 SiC 잉곳
4：제 1 면 (단면)
6：제 2 면
38：개질층
40：크랙
42：박리층
44：하드 플레이트
58：웨이퍼
58a：박리면
60：디바이스
α：오프각
A：오프각이 형성되는 방향
FP：집광점
LB：펄스 레이저 광선

Claims (2)

  1. 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 SiC 웨이퍼의 생성 방법으로서,
    단결정 SiC 잉곳의 단면을 평탄화하는 단면 평탄화 공정과,
    단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 단결정 SiC 잉곳의 단면으로부터 생성해야 할 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고, 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 SiC 웨이퍼를 박리하는 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정과,
    박리층이 형성된 단결정 SiC 잉곳의 단면에 접착제를 개재하여 하드 플레이트를 배치 형성하는 하드 플레이트 배치 형성 공정과,
    그 하드 플레이트 배치 형성 공정에서 배치한 하드 플레이트와 함께 단결정 SiC 잉곳의 박리층으로부터 SiC 웨이퍼를 박리하는 박리 공정과,
    단결정 SiC 잉곳으로부터 박리한 SiC 웨이퍼의 박리면을 연삭 가공에 의해 평탄화하는 박리면 평탄화 공정과,
    평탄화된 박리면에 디바이스를 형성하는 디바이스 형성 공정을 구비하고,
    그 하드 플레이트 배치 형성 공정에서 배치한 하드 플레이트를 SiC 웨이퍼에 장착한 상태에서 그 박리면 평탄화 공정 및 그 디바이스 형성 공정을 실시하는, 웨이퍼 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단결정 SiC 잉곳은, 제 1 면과, 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면과, 그 제 1 면으로부터 그 제 2 면에 이르고 그 제 1 면의 수선에 대해 기울어져 있는 c 축과, 그 c 축에 직교하는 c 면을 갖고, 그 c 면과 그 제 1 면으로 오프각이 형성되어 있고,
    그 박리층 형성 공정에 있어서,
    단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 그 제 1 면으로부터 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시킴과 함께 그 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 단결정 SiC 잉곳과 그 집광점을 상대적으로 이동시키고, SiC 가 Si 와 C 로 분리되고 다음에 조사되는 레이저 광선이 이전에 형성된 C 에 흡수되고 연쇄적으로 SiC 가 Si 와 C 로 분리되어 형성되는 직선상의 개질층 및 크랙을 형성하고, 그 오프각이 형성되는 방향으로 단결정 SiC 잉곳과 그 집광점을 상대적으로 이동시키고 소정량 인덱스하여 박리층을 형성하는, 웨이퍼 생성 방법.
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