KR102325714B1

KR102325714B1 - 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR102325714B1
Application number: KR1020180006632A
Authority: KR
Inventors: 겐타로 이이즈카; 고요 호노키; 슈이치 도리이; 유타카 고바야시; 료헤이 야마모토; 가즈야 히라타
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2021-11-11
Also published as: US20180214976A1; CN108356408A; MY191252A; TW201827151A; KR20180088582A; CN108356408B; US10799987B2; SG10201800387SA; DE102018201209A1; JP6831253B2; TWI743297B; JP2018118296A

Abstract

(과제) 본 발명의 과제는, 잉곳의 내부에 레이저 광선의 집광점을 위치 결정하여 조사하여, 적정한 두께의 웨이퍼를 잉곳으로부터 분리할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것에 있다.
(해결 수단) 잉곳 (60) 의 단면으로부터 잉곳 (60) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 잉곳 내부에 위치 결정하여 조사하여 박리층을 형성하는 레이저 가공 장치 (2) 로서, 잉곳 (60) 을 유지하여 잉곳 (60) 의 단면 (64) 과 평행한 단면 방향으로 이동시키는 유지 수단 (6) 과, 그 유지 수단 (6) 에 유지된 잉곳 (60) 에 레이저 광선을 조사하는 그 단면 (64) 에 대해 직각 방향으로 집광점을 이동시키는 집광기 (40) 를 갖는 레이저 광선 조사 수단 (10) 과, 그 유지 수단 (6) 에 유지된 잉곳 (60) 의 그 단면 방향의 위치를 검출하는 촬상 수단 (12) 과, 잉곳 (60) 의 단면 (64) 의 높이를 검출하는 높이 검출 수단 (13) 을 포함한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING APPARATUS}

본 발명은, 레이저 광선을 그 집광점을 잉곳의 내부에 위치 결정하여 조사하고, 웨이퍼를 잉곳으로부터 분리하기 위한 박리층을 형성하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

IC, LSI, LED 등의 디바이스는, 실리콘 (SiC), 사파이어 (Al₂O₃) 등을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 그리고, 절삭 장치, 레이저 가공 장치에 의해 웨이퍼의 분할 예정 라인에 가공이 실시되어 개개의 디바이스로 분할되어 휴대 전화, PC 등의 전기 기기에 이용된다.

또, 파워 디바이스, LED 등은, 단결정 SiC 를 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 이 디바이스가 형성되는 웨이퍼는, 일반적으로 잉곳을 와이어 소로 슬라이스하여 생성되고, 슬라이스된 웨이퍼의 표리면을 연마하여 경면으로 마무리되는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조).

그러나, 단결정 SiC 의 잉곳을 와이어 소로 절단하고, 표리면을 연마하여 웨이퍼를 생성하면 잉곳의 70 ∼ 80 ％ 를 버리게 되기 때문에, 경제적이지 않다는 문제가 있고, 특히 단결정 SiC 는, 경도가 높아 와이어 소에 의한 절단이 곤란하여, 절단에 상당한 시간을 필요로 하여 생산성이 나빠, 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 것에 과제를 가지고 있다. 그래서, 최근에는, 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 레이저 광선의 집광점을 잉곳의 내부에 위치 결정하여 조사하고, 절단 예정면에 박리층을 형성하여 웨이퍼를 분리하는 기술이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 를 참조).

일본 공개특허공보 2000-094221호 일본 공개특허공보 2013-049461호

잉곳의 내부에 레이저 광선의 집광점을 위치 결정하여 박리층을 형성하고, 소정 두께의 웨이퍼를 효율적으로 정확하게 분리하기 위해서는, 잉곳의 상측의 단면 (端面) 의 높이를 고려할 필요가 있는데, 잉곳의 단면의 높이는, 잉곳으로부터 웨이퍼를 분리할 때마다 변화되는 것이고, 분리된 웨이퍼의 두께뿐만 아니라, 분리 후에 잉곳의 표면을 연마하는 것에 의해서도 변화된다. 이와 같은 잉곳의 단면의 높이가 불명확한 채로 웨이퍼를 분리하는 가공을 하고자 하면, 레이저 광선의 집광점을 잉곳의 단면으로부터 깊이 방향의 어느 위치에 위치 결정하면 되는지 애매해져, 박리해야 할 웨이퍼의 두께에 편차가 발생하거나 할 우려도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 잉곳의 내부에 레이저 광선의 집광점을 위치 결정하여 조사하여, 적정한 두께의 웨이퍼를 분리할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 잉곳의 단면으로부터 잉곳에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 잉곳 내부에 위치 결정하여 조사하여 잉곳 내부에 박리층을 형성하는 레이저 가공 장치로서, 잉곳을 유지하고 잉곳의 단면과 평행한 단면 방향으로 이동시키는 유지 수단과, 그 유지 수단에 유지된 잉곳에 레이저 광선을 조사하는 그 단면에 대해 직각 방향으로 집광점을 이동시키는 집광기를 갖는 레이저 광선 조사 수단과, 그 유지 수단에 유지된 잉곳의 그 단면 방향의 위치를 검출하는 촬상 수단과, 잉곳의 그 단면의 높이를 검출하는 높이 검출 수단과, 그 높이 검출 수단의 검출치에 기초하여, 그 집광기의 집광점을 잉곳의 그 단면으로부터 웨이퍼의 두께에 대응하는 위치에 위치 결정하는 집광점 위치 결정 수단을 구비한 레이저 가공 장치가 제공된다.

바람직하게는, 그 높이 검출 수단은, 접촉 단자와, 그 접촉 단자를 그 유지 수단에 유지된 잉곳의 단면에 접촉할 때까지 이동시키는 이동부와, 그 접촉 단자의 위치를 검출하는 스케일을 구비하고 있다. 더욱 바람직하게는, 그 접촉 단자는 그 촬상 수단에 인접하여 배치 형성되고, 그 스케일과 그 이동부는 그 촬상 수단을 구성하는 스케일과 이동부가 사용된다.

본 발명에 의하면, 정확한 잉곳의 단면의 높이를 기준으로 하여 레이저 광선의 집광점을 원하는 위치에 위치 결정하는 것이 가능해져, 분리되는 웨이퍼의 두께에 편차가 발생한다는 문제가 해소된다. 또, 그 높이 검출 수단을, 접촉 단자와, 그 접촉 단자를 그 유지 수단에 유지된 잉곳의 단면에 접촉할 때까지 이동시키는 이동부와, 그 접촉 단자의 위치를 검출하는 스케일로 구성함으로써, 높이 검출 수단을 용이하게 구성할 수 있다. 또한, 그 접촉 단자를 그 촬상 수단에 인접하여 배치 형성하고, 그 스케일과 그 이동부를 그 촬상 수단을 구성하는 스케일과 이동부를 사용함으로써, 촬상 수단에 사용되는 구성을 그대로 전용할 수 있어, 레이저 가공 장치가 고가가 되는 것을 억제할 수 있다.

도 1 은, 본 발명에 기초하여 구성되는 레이저 가공 장치의 전체 사시도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타나는 레이저 가공 장치의 촬상 수단 및 높이 검출 수단을 설명하기 위한 설명도이다.
도 3 은, 도 2 에 나타내는 높이 검출 수단의 동작을 설명하기 위한 측면도이다.
도 4 는, 레이저 광선 조사 수단에 의해 집광점을 소정의 깊이에 위치 결정하는 공정을 설명하기 위한 측면도이다.
도 5 는, 도 1 에 나타나는 레이저 가공 장치에 있어서 박리층 형성 공정을 실시하는 동작을 설명하기 위한 사시도이다.

이하, 본 발명에 의해 구성된 레이저 가공 장치의 실시형태에 대해 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치 (2) 는, 기대 (基臺) (4) 와, 피가공물을 유지하는 유지 수단 (6) 과, 유지 수단 (6) 을, 유지되는 잉곳 (60) 의 단면 방향으로 이동시키는 이동 수단 (8) 과, 레이저 광선 조사 수단 (10) 과, 촬상 수단 (12) 과, 높이 검출 수단 (13) 과, 표시 수단 (14) 을 구비하고 있고, 각 수단을 제어하는 도시하지 않은 제어 수단을 구비하고 있다.

유지 수단 (6) 은, 도면 중에 화살표 X 로 나타내는 X 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 기대 (4) 에 탑재된 사각형상의 X 방향 가동판 (20) 과, 도면 중에 화살표 Y 로 나타내는 Y 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 X 방향 가동판 (20) 에 탑재된 사각형상의 Y 방향 가동판 (22) 과, Y 방향 가동판 (22) 의 상면에 도시하지 않은 회전 구동 수단에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 구성된 척 테이블 (24) 이 배치 형성되어 있다. 또한, X 방향은 도 1 에 화살표 X 로 나타내는 방향이고, Y 방향은 화살표 Y 로 나타내는 방향으로서 X 방향과 직교하는 방향이다. X 방향, Y 방향에 의해 규정되는 평면은 실질상 수평이다.

이동 수단 (8) 은, 유지 수단 (6) 을 X 방향, Y 방향에 의해 규정되는 평면과 평행한 방향으로 이동시키는 수단이고, X 방향 이동 수단 (26) 과, Y 방향 이동 수단 (28) 과, 척 테이블 (24) 을 도면 중 화살표 24b 로 나타내는 방향으로 회전시키는 도시하지 않은 회전 구동 수단을 포함한다. X 방향 이동 수단 (26) 은, 모터 (32) 의 회전 운동을, 볼 나사 (30) 를 개재하여 직선 운동으로 변환하여 X 방향 가동판 (20) 에 전달하고, 기대 (4) 상의 안내 레일 (4a, 4a) 을 따라 X 방향 가동판 (20) 을 X 방향에 있어서 진퇴시킨다. Y 방향 이동 수단 (28) 은, 모터 (36) 의 회전 운동을, 볼 나사 (34) 를 개재하여 직선 운동으로 변환하고, Y 방향 가동판 (22) 에 전달하여, X 방향 가동판 (20) 상의 안내 레일 (20a, 20a) 을 따라 Y 방향 가동판 (22) 을 Y 방향에 있어서 진퇴시킨다. 또한, 도시는 생략하지만, X 방향 이동 수단 (20), Y 방향 이동 수단 (22), 그 회전 구동 수단에는, 각각 위치 검출 수단이 배치 형성되어 있고, 척 테이블 (24) 의 X 방향의 위치, Y 방향의 위치, 둘레 방향의 회전 위치가 정확하게 검출되어, 도시하지 않은 제어 수단으로부터 지시되는 신호에 기초하여 X 방향 이동 수단 (20), Y 방향 이동 수단 (22), 및 그 회전 구동 수단이 구동되어, 임의의 위치 및 각도에 척 테이블 (24) 을 위치 결정하는 것이 가능하게 되어 있다.

레이저 광선 조사 수단 (10) 은, 기대 (4) 의 상면으로부터 상방으로 연장되고 이어서 실질상 수평하게 연장되는 프레임체 (38) 에 내장된 펄스 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단 (도시하고 있지 않음) 과, 프레임체 (38) 의 선단 하면에 배치된 집광기 (40) 와, 그 집광기 (40) 의 집광점의 높이 위치를 조정하는 집광점 위치 결정 수단과 (도시하고 있지 않음), 그 레이저 광선의 출력을 조정하는 출력 조정 수단 (도시하고 있지 않음) 과, 레이저 광선의 반복 주파수를 설정하기 위한 설정 수단 (도시하고 있지 않음) 등을 구비한다. 집광기 (40) 는, 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하기 위한 집광 렌즈 (도시하고 있지 않음) 를 내장하고 있다.

촬상 수단 (12) 은, 레이저 광선 조사 수단 (10) 에 배치 형성된 집광기 (40) 와 X 방향으로 간격을 두고 프레임체 (38) 의 선단 모서리부에 부설되어 있고 (도 1 을 참조), 도 2 에 나타나 있는 바와 같이, 척 테이블 (24) 에 유지되는 잉곳 (60) 의 단면 방향의 위치, 즉 외형 형상을 촬상하기 위한 대물 렌즈기 (12a) 와, 대물 렌즈기 (12a) 를 유지하는 촬상 하우징 (12b) 과, 촬상 하우징 (12b) 을 개재하여 대물 렌즈기 (12a) 가 포착한 광이 유도되는 촬상 소자 (CCD) (12c) 와, 촬상 하우징 (12b) 을 상하 방향 (도면 중 화살표 Z 로 나타내는 Z 방향) 으로 이동시킴으로써 대물 렌즈기 (12a) 및 촬상 소자 (12c) 를 Z 방향으로 이동시키는 이동부 (12d) 를 구비하고 있다.

이동부 (12d) 는, 촬상 하우징 (12b) 을 지지함과 함께 Z 방향으로 이동시키는 구동 기구 (도시하지 않음) 를 내장한 이동부 케이스 (121) 와, 이동부 케이스 (121) 에 내장된 구동 기구를 구동하는 구동 모터 (122) 로 구성되어 있다. 또, 이동부 케이스 (121) 에는, 촬상 하우징 (12b) 의 Z 방향의 이동량을 검출하기 위한 스케일 (12e) 이 형성되어 있고, 촬상 하우징 (12b) 의 외측면의 스케일 (12e) 에 대향하는 위치에, 스케일 (12e) 의 눈금을 판독함으로써 그 촬상 하우징 (12b) 의 위치를 검출하는 검출 단자 (12f) 가 배치 형성되어 있다. 촬상 수단 (12) 에 의해 피가공물을 촬상하는 경우에는, 스케일 (12e) 및 검출 단자 (12f) 에 의해 촬상 하우징 (12b) 의 높이 위치를 측정하면서 그 이동부 (12d) 를 작동시켜 대물 렌즈 (12a) 의 Z 방향의 위치를 조정하여 초점 위치의 조정이 실시된다. 또한, 이동부 케이스 (121) 에 내장되는 구동 기구로는, 상기 서술한 X 방향 이동 수단 (26), Y 방향 이동 수단 (28) 과 동일한, 안내 레일 및 볼 나사 기구 등에 의해 구성할 수 있다.

높이 검출 수단 (13) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 촬상 수단 (12) 을 구성하는 촬상 하우징 (12b) 과 일체적으로 구성할 수 있다. 높이 검출 수단 (13) 은, 도 2(a) 의 A-A 단면으로서 나타내는 도면 2(b) 로부터 이해되는 바와 같이, 접촉 단자 (13a) 와, 접촉 단자 (13a) 를 유지하는 케이스 (13b) 와, 케이스 (13b) 에 내장되고 그 접촉 단자 (13a) 를 하방을 향하게 하여 가압하는 스프링 (13c) 과, 케이스 (13b) 의 내부 공간의 상단부에 배치 형성된 스위치 (13d) 로 구성되어 있고, 접촉 단자 (13a) 가 촬상 수단 (12) 에 인접하여 배치 형성되어 있다.

접촉 단자 (13a) 는, 선단부 (131) 가 형성된 하방측이 케이스 (13b) 의 하단면으로부터 하방으로 연장되어 있고, 케이스 (13b) 의 내부 공간 내에 위치하는 부위에 그 스프링 (13c) 의 가압력을 받는 플랜지부 (132) 가 형성되어 있다. 또, 케이스 (13b) 의 내부 공간의 상단에는, 도 2(b) 에 나타내는 정상 상태에 있어서 접촉 단자 (13a) 의 상방측에 위치하는 후단부 (133) 에 대해 약간의 간극을 가지고 스위치 (13d) 가 배치 형성되어 있다. 그 스위치 (13d) 는, 접촉 단자 (13a) 가 케이스 (13b) 내를 상방으로 이동하여 후단부 (133) 가 맞닿은 경우에 ON신호를 발하고, 그 ON 신호를 도시하지 않은 제어 수단에 송신하게 되어 있다.

그 제어 수단은 컴퓨터에 의해 구성되고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 연산 처리 장치 (CPU) 와, 제어 프로그램 등을 격납하는 리드 온리 메모리 (ROM) 와, 검출한 검출치, 연산 결과 등을 일시적으로 격납하기 위한 판독 기록 가능한 RAM (RAM) 과, 입력 인터페이스, 및 출력 인터페이스를 구비하고 있다 (상세한 것에 대한 도시는 생략한다).

본 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치 (2) 는, 대체로 이상과 같이 구성되어 있고, 그 레이저 가공 장치 (2) 를 사용한 웨이퍼의 생성 방법, 및 높이 검출 수단 (13) 의 작용에 대해, 이하에 설명한다.

본 발명의 레이저 가공 장치 (2) 에 의해 가공되는 잉곳 (60) 은, 육방정 단결정 SiC 이고, 도 2 에 나타나 있는 바와 같이, 둘레면 (62) 과, 원 형상의 상측의 단면 (64) 및 하측의 단면 (66) 을 구비하는 대략 원기둥 형상이다. 둘레면 (62) 에는, 결정 방위를 나타내는 측방에서 볼 때 사각형상인 제 1 오리엔테이션 플랫 (68) 및 잉곳 (60) 의 C 축의 경사 방향과 직각을 이루는 방향을 나타내는 제 2 오리엔테이션 플랫 (70) 이 형성되어 있다. 또한, 제 1, 제 2 오리엔테이션 플랫은, 양자가 용이하게 구별되도록, 그 길이가 상이하게 형성되어 있다.

본 실시형태의 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서는, 잉곳 (60) 을 척 테이블 (24) 에 재치 (載置) 하여 가공을 개시하기 전에, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 높이 검출 수단 (13) 을 사용하여 척 테이블 (24) 의 높이 위치 (Z1) 를 검출한다. 보다 구체적으로는, 먼저, 높이 검출 수단 (13) 을, 접촉 단자 (13a) 의 선단부 (131) 가, 척 테이블 (24) 보다 소정 거리 상방에 위치 결정되는 대기 위치에 촬상 수단 (12) 과 함께 이동시켜 둔다. 이어서, 촬상 수단 (12), 높이 검출 수단 (13) 이 그 대기 위치에 있는 상태에서, 이동 수단 (8) 을 작동시킴으로써, 척 테이블 (24) 의 중심이, 높이 검출 수단 (13) 의 접촉 단자 (13a) 의 선단부 (131) 의 바로 아래가 되도록 척 테이블 (24) 을 이동시킨다. 그 선단부 (131) 의 바로 아래에 척 테이블 (24) 의 중심이 위치 결정되었다면, 이동부 (12d) 의 구동 모터 (122) 를 작동시켜 높이 검출 수단 (13) 을 하강시킨다. 이 때, 그 접촉 단자 (13a) 의 선단부 (131) 가 척 테이블 (24) 에 급격하게 충돌하여 파손되거나 하지 않도록 저속도로 하강된다.

그 접촉 단자 (13a) 는, 도 2(b) 에 기초하여 설명한 바와 같이, 케이스의 내부에 배치 형성된 스프링 (13d) 에 의해 하방측으로 가압되어 있고, 접촉 단자 (13a) 가 하강하여 척 테이블 (24) 에 도달하면 접촉 단자 (13a) 의 하강은 정지한다. 그 후, 접촉 단자 (13a) 의 후단부 (133) 와 스위치 (13c) 사이에 설정되어 있었던 간극의 분만큼 스위치 (13d) 가 하강하고, 그 후단부 (133) 에 도달하면 그 스위치 (13d) 로부터 ON 신호가 발생된다. 그 ON 신호가 도시하지 않은 제어 수단에 보내지면, 즉석에서 그 구동 모터 (122) 에 대해 정지 신호가 보내져 그 구동 모터 (122) 가 정지하고, 높이 검출 수단 (13) 의 하강도 정지한다.

그 제어 수단이 스위치 (13d) 로부터의 ON 신호를 받아 구동 모터 (122) 가 정지되면 (도 3(a) 를 참조), 스케일 (12e) 의 눈금을 검출 단자 (12f) 에 의해 판독하여, 접촉 단자 (13) 의 선단부 (131) 의 위치가 계측된다. 이 때에 판독된 값 (Z1) 이 제어 수단에 송신되어 척 테이블 (24) 의 높이 위치 (Z1) 로서 기억된다. 이와 같이 하여 척 테이블 (24) 의 높이 위치 (Z1) 가 검출되어 기억되었다면, 구동 모터 (122) 를 구동시켜 이번에는 높이 검출 수단 (13) 을 상승시켜 상기한 대기 위치로 이동시킨다.

상기한 바와 같이 척 테이블 (24) 의 높이 위치 (Z1) 가 검출되고, 높이 검출 수단 (13) 이 대기 위치로 되었다면, 척 테이블 (24) 의 상면 (24a) 과, 웨이퍼를 형성하는 잉곳 (60) 의 하측의 단면 (66) 사이에 접착제 (예를 들어, 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜, 잉곳 (60) 의 중심이 척 테이블 (24) 의 중심과 일치하도록 척 테이블 (24) 상에 재치한다. 또한, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 척 테이블 (24) 의 상면 (24a) 을, 다공질 재료로 형성되고 실질상 수평하게 연장되는 원 형상의 흡착 척으로 하고, 도시하지 않은 흡인 수단에 접속하여, 잉곳 (60) 을 흡인 고정시키도록 해도 된다.

잉곳 (60) 이 척 테이블 (24) 상에 재치되었다면, 상기 서술한 척 테이블 (24) 의 높이를 검출하는 동작과 동일한 작동을 실시한다. 즉, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 척 테이블 (24) 상에 재치된 잉곳 (60) 을 향하게 하여 높이 검출 수단 (13) 을 하강시키고, 잉곳 (60) 의 상방의 단면 (64) 에 접촉 단자 (13a) 의 선단부 (131) 를 접촉시켜, 접촉 단자 (13) 의 선단부 (131) 의 위치, 즉, 잉곳 (60) 의 단면의 높이 위치 (Z2) 를 검출하고, 제어 수단에서 기억한다. 이와 같이 하여, 척 테이블 (24) 의 높이 위치 (Z1) 와 잉곳 (60) 의 단면의 높이 위치 (Z2) 가 검출되었다면, 잉곳 (60) 의 두께 (Z2 － Z1) 가 산출된다. 또한, 스케일 (12e) 의 기준 위치 (원점) 는, 검출 단자 (12f) 에 의해 검출되는 값이 부 (負) 의 값이 되지 않도록 척 테이블 (24) 의 높이에 대해 소정량 하방측이 되도록 설정되어 있다.

척 테이블 (24) 의 높이 위치 (Z1), 잉곳 (60) 의 높이 위치 (Z2) 가 검출되었다면, 잉곳 (60) 에 대한 가공 위치와 레이저 광선 조사 수단 (10) 의 집광기 (40) 의 위치 맞춤을 실시하는 얼라인먼트 공정을 실시한다. 그 얼라인먼트 공정에서는, 먼저, 이동 수단 (8) 을 작동시켜 척 테이블 (24) 을 촬상 수단 (12) 의 하방으로 이동시키고, 촬상 수단 (12) 에 의해 잉곳 (60) 전체를 상방으로부터 촬상한다. 이 때, 상기한 스케일 (12e) 과 검출 단자 (12f) 에 의해 촬상 수단 (12) 의 높이 위치를 검출하면서, 이동부 (12d) 의 구동 모터 (122) 를 작동시킴으로써, 촬상 수단 (12) 을 촬상에 적합한 위치에 위치 결정한다. 촬상 수단 (12) 에 의해 촬상된 잉곳 (60) 의 화상은 표시 수단 (14) 에 표시되고, 그 화상에 기초하여, 잉곳 (60) 의 단면 형상을 파악하여, 제 1 오리엔테이션 플랫 (68), 제 2 오리엔테이션 플랫 (70) 의 위치 및 그 방향을 검출한다. 또한, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 오리엔테이션 플랫 (68), 제 2 오리엔테이션 플랫 (70) 은, 그 길이가 상이하게 설정되어 있어, 용이하게 구별하는 것이 가능하게 설정되어 있다. 그리고, 제 1 오리엔테이션 플랫 (68), 제 2 오리엔테이션 플랫 (70) 이 검출되었다면 이동 수단 (8) 을 작동시킴으로써, 제 2 오리엔테이션 플랫 (70) 을 X 방향으로 정합시킴과 함께, 잉곳 (60) 의 가공 개시 위치와 집광기 (40) 의 위치 맞춤을 실시한다. 이어서, 레이저 광선 조사 수단 (10) 에 구비된 도시하지 않은 집광점 위치 결정 수단을 작동시키고 집광기 (40) 를 Z 방향에서 이동시켜, 레이저 광선의 집광점 위치를, 박리시키는 웨이퍼의 두께에 맞추어 잉곳 (60) 의 단면 (64) 으로부터 소정 깊이 (예를 들어, 100 ㎛) 위치로 조정한다. 이 때, 상기 서술한 바와 같이 척 테이블 (24) 의 높이 위치 (Z1), 잉곳 (60) 의 높이 위치 (Z2) 가 검출되어 있으므로, 이것을 기준으로 집광점 위치를 설정한다. 즉, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 집광기 (40) 의 Z 방향의 위치를 집광점이, 척 테이블 (24) 의 상면으로부터［Z2 － Z1 － 100 ㎛］의 위치가 되도록 위치 결정한다.

상기한 바와 같이 얼라인먼트 공정이 실시되었다면, 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정을 실시한다. 박리층 형성 공정은, 도 4, 5 에 나타내는 바와 같이, 척 테이블 (24) 을 소정의 가공 이송 속도로 X 방향 이동 수단 (26) 에 의해 X 방향 (즉, 제 2 오리엔테이션 플랫 (70) 에 대해 평행한 방향) 으로 이동시키면서, 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 집광기 (40) 로부터 잉곳 (60) 에 조사함으로써 실시된다. 보다 구체적으로는, 잉곳 (60) 의 단면 (64) 으로부터 100 ㎛ 의 깊이 위치에 직선상의 강도 저하부 (74) 를 형성하는 강도 저하부 형성 가공을 실시하는 것이고, 그 강도 저하부 형성 가공은, Y 방향 이동 수단 (28) 에 의해 척 테이블 (24) 을 Y 방향으로 소정량 인덱스 이송함으로써, 제 2 오리엔테이션 플랫에 대해 수직인 방향으로 간격을 두고 복수 회 실시된다. 이와 같은 강도 저하부 형성 가공은, 예를 들어, 이하와 같은 가공 조건에서 실시할 수 있다.

광원 : YAG 펄스 레이저

레이저 광선의 파장 : 1064 ㎚

반복 주파수 : 80 kHz

평균 출력 : 3.2 W

펄스 폭 : 3 ns

집광 스폿 직경 : 10 ㎛

집광 렌즈의 개구 수 (NA) : 0.65

인덱스량 : 500 ㎛

가공 이송 속도 : 150 ㎜/s

디포커스 : 100 ㎛

상기한 박리층 형성 공정을 실시하였다면, 웨이퍼 박리 공정을 실시하여, 그 박리층 형성 공정에 의해 형성된 박리층을 경계로 하여 대략 100 ㎛ 의 두께의 웨이퍼를 분리시킨다. 또한, 웨이퍼 박리 공정에 대해서는, 본 발명의 주요부를 이루는 것은 아니기 때문에, 그 상세한 것에 대해서는 생략하지만, 잉곳 (60) 의 단면 (64) 측을 흡착하는 흡착편을 밀착시켜 흡인 수단을 작동시켜 흡착하고, 흡착 편측으로부터 초음파 진동을 부여함으로써 박리층 형성 공정에 있어서 형성한 박리층을 성장시켜, 그 박리층을 계면으로 하여 잉곳 (60) 의 상단에 형성되는 웨이퍼를 분리시킬 수 있다.

그 웨이퍼 박리 공정을 실시한 결과, 잉곳 (60) 으로부터 웨이퍼가 분리되었다면, 기대 (4) 상에 배치 형성된 도시하지 않은 연마 수단에 의해 잉곳 (60) 의 상면을 연마함으로써, 다시 잉곳 (60) 으로부터 웨이퍼를 생성할 수 있는 상태로 한다. 그리고, 재차 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 척 테이블 (24) 상에 재치된 잉곳 (60) 을 향하여 높이 검출 수단 (13) 을 하강시켜, 잉곳 (60) 의 단면 (64) 에 접촉 단자 (13a) 의 선단부 (131) 를 접촉시키고, 잉곳 (60) 의 단면 (64) 의 새로운 높이 위치 (Z2) 를 검출하여, 제어 수단에 기억시키고, 상기 서술한 바와 같은 웨이퍼 박리 공정에 이르는 공정을 재차 실시한다. 이들 공정을 반복함으로써, 잉곳 (60) 으로부터 효율적으로 복수의 웨이퍼를 생성할 수 있어, 생산성의 향상이 도모된다. 또한, 척 테이블 (24) 의 높이 위치 (Z1) 는, 잉곳 (60) 으로부터 웨이퍼가 박리되어도 변화되는 것은 아니기 때문에, 높이 위치 (Z1) 를 재차 검출할 필요는 없다. 따라서, 척 테이블 (24) 의 높이 위치 (Z1) 의 검출 작업은, 예를 들어, 1 일의 작업의 개시시, 혹은, 레이저 가공 장치 (2) 를 가동시켰을 때에 실시하여 기억시켜 두면 된다.

본 발명은, 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 발명의 기술적 범위에 포함되는 한, 여러 가지 실시형태를 상정할 수 있다. 예를 들어, 본 실시형태에서는, 높이 검출 수단 (13) 을, 촬상 수단 (12) 에 인접하여 배치했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 촬상 수단 (12) 과는 독립적으로 프레임체 (38) 의 선단부에 배치하도록 해도 된다. 또, 상기 서술한 실시형태에서는, 잉곳 (60) 의 단면 (64) 의 높이 위치 (Z2) 의 검출은, 잉곳 (60) 의 중심부 1 점의 높이 위치를 1 점 계측함으로써 검출했지만, 이것에 한정되지 않고, 복수 점의 높이 위치를 검출하여 그 평균치를 채용하도록 해도 된다.

2 : 레이저 가공 장치
4 : 기대
4a : 안내 레일
6 : 유지 수단
8 : 이동 수단
10 : 레이저 광선 조사 수단
12 : 촬상 수단
12a : 대물 렌즈
12b : 촬상 하우징
12c : 촬상 소자 (CCD)
12d : 이동부
12e : 스케일
12f : 검출 단자
121 : 이동부 케이스
122 : 구동 모터
13 : 높이 검출 수단
13a : 접촉 단자
13b : 케이스
13c : 스위치
13d : 스프링
14 : 표시 수단
20 : X 방향 가동판
20a : 안내 레일
22 : Y 방향 가동판
24 : 척 테이블
26 : X 방향 이동 수단
28 : Y 방향 이동 수단
38 : 프레임체
40 : 집광기
60 : 잉곳
68 : 제 1 오리엔테이션 플랫
70 : 제 2 오리엔테이션 플랫

Claims

잉곳의 단면으로부터 잉곳에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 내부에 위치 결정하여 조사하여 박리층을 형성하는 레이저 가공 장치로서,
잉곳을 유지하여 잉곳의 상면을 구성하는 단면과 평행한 방향으로 이동시키는 유지 수단과, 그 유지 수단에 유지된 잉곳에 레이저 광선을 조사하는 그 단면에 대해 직각 방향으로 집광점을 이동시키는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 그 유지 수단에 유지된 잉곳의 그 단면을 상방으로부터 촬상하여 그 단면의 외경 형상 및 그 위치를 검출하는 촬상 수단과, 잉곳의 단면의 높이를 검출하는 높이 검출 수단과, 그 높이 검출 수단의 검출치에 기초하여, 그 집광기의 집광점을 잉곳의 단면으로부터 웨이퍼의 두께에 대응하는 위치에 위치 결정하는 집광점 위치 결정 수단으로 적어도 구성되고,
그 높이 검출 수단은, 접촉 단자와, 그 접촉 단자를 그 유지 수단에 유지된 잉곳의 단면에 접촉할 때까지 이동시키는 이동부와, 그 접촉 단자의 위치를 검출하는 스케일을 구비하고,
그 접촉 단자는 그 촬상 수단에 인접하여 배치 형성되고, 그 스케일과 그 이동부는 그 촬상 수단을 구성하는 스케일과 이동부가 사용되는, 레이저 가공 장치.
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