KR102341594B1 - 웨이퍼의 생성 방법 - Google Patents

웨이퍼의 생성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102341594B1
KR102341594B1 KR1020150171691A KR20150171691A KR102341594B1 KR 102341594 B1 KR102341594 B1 KR 102341594B1 KR 1020150171691 A KR1020150171691 A KR 1020150171691A KR 20150171691 A KR20150171691 A KR 20150171691A KR 102341594 B1 KR102341594 B1 KR 102341594B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
separation
ingot
laser beam
modified layer
Prior art date
Application number
KR1020150171691A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160067781A (ko
Inventor
가즈야 히라타
구니미츠 다카하시
요코 니시노
Original Assignee
가부시기가이샤 디스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시기가이샤 디스코 filed Critical 가부시기가이샤 디스코
Publication of KR20160067781A publication Critical patent/KR20160067781A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102341594B1 publication Critical patent/KR102341594B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0005—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing
    • B28D5/0011—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing with preliminary treatment, e.g. weakening by scoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H01L21/02598—Microstructure monocrystalline
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/56—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress
    • H01L2924/3512—Cracking
    • H01L2924/35121—Peeling or delaminating

Abstract

본 발명은, 잉곳으로부터 효율적으로 웨이퍼를 생성할 수 있는 웨이퍼의 생성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법으로서, 육방정 단결정 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 상기 제1 면으로부터 생성될 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시킴과 더불어, 상기 집광점과 상기 육방정 단결정 잉곳을 상대적으로 이동시켜 레이저 빔을 잉곳의 표면으로 조사하고, 표면과 평행한 개질층 및 상기 개질층으로부터 신장되는 크랙을 형성하여 분리 기점을 형성하는 분리 기점 형성 단계를 포함한다. 분리 기점 형성 단계는, 잉곳의 표면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 2 이상의 정수배의 깊이에 레이저 빔의 집광점을 위치시켜 제1 개질층 및 제1 크랙으로 이루어진 제1 분리 기점을 형성하는 제1 분리 기점 형성 단계와, 상기 제1 분리 기점 형성 단계를 실시한 후, 상기 제1 분리 기점으로부터 표면의 방향으로 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이를 줄인 제2 깊이에 레이저 빔의 집광점을 위치시켜 제2 개질층 및 제2 크랙으로 이루어진 제2 분리 기점을 형성하는 제2 분리 기점 형성 단계를 포함한다.

Description

웨이퍼의 생성 방법{WAFER PRODUCING METHOD}
본 발명은, 육방정 단결정 잉곳을 웨이퍼형으로 슬라이스하는 웨이퍼의 생성 방법에 관한 것이다.
IC, LSI 등의 각종 디바이스는, 실리콘 등을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층을 적층하고, 이 기능층에 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 영역에 형성된다. 그리고, 절삭 장치, 레이저 가공 장치 등의 가공 장치에 의해 웨이퍼의 분할 예정 라인에 가공이 행해지고, 웨이퍼가 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 디바이스 칩은 휴대전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 각종 전자기기에 널리 이용되고 있다.
또한, 파워 디바이스 또는 LED, LD 등의 광 디바이스는, SiC, GaN 등의 육방정 단결정을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고, 적층된 기능층에 격자형으로 형성된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다.
디바이스가 형성되는 웨이퍼는, 일반적으로 잉곳을 와이어 톱으로 슬라이스하여 생성되고, 슬라이스된 웨이퍼의 표리면을 연마하여 경면으로 마무리된다(예컨대, 일본 특허 공개 제2000-94221호 공보 참조).
이 와이어 톱에서는, 직경 약 100∼300 ㎛의 피아노 선 등의 1줄의 와이어를 통상 2∼4줄의 간격으로 보조 롤러 상에 형성된 다수의 홈에 감아, 일정 피치로 서로 평행하게 배치하여 와이어를 일정 방향 또는 양방향으로 주행시켜, 잉곳을 복수의 웨이퍼로 슬라이스한다.
그러나, 잉곳을 와이어 톱으로 절단하고, 표리면을 연마하여 웨이퍼를 생성하면, 잉곳의 70∼80%가 버려지게 되어, 비경제적이이라는 문제가 있다. 특히, SiC, GaN 등의 육방정 단결정 잉곳은 모스 경도가 높아 와이어 톱에 의한 절단이 곤란하고, 상당한 시간이 걸려 생산성이 나쁘며, 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 데 있어서 과제를 갖는다.
이들 문제를 해결하기 위해서, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 육방정 단결정 잉곳의 내부에 위치시켜 조사하고, 절단 예정면에 개질층 및 크랙을 형성하고, 외력을 부여하여 웨이퍼를 개질층 및 크랙이 형성된 절단 예정면을 따라 절단분할하여, 잉곳으로부터 웨이퍼를 분리하는 기술이 일본 특허 공개 제2013-49461호 공보에 기재되어 있다.
이 공개 공보에 기재된 기술에서는, 펄스 레이저 빔의 제1 조사점과 상기 제1 조사점에 가장 가까운 제2 조사점이 소정 위치가 되도록, 펄스 레이저 빔의 집광점을 절단 예정면을 따라 나선형으로 조사하거나 또는 직선형으로 조사하여, 매우 고밀도의 개질층 및 크랙을 잉곳의 절단 예정면에 형성하고 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-94221호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2013-49461호 공보
그러나, 특허문헌 2에 기재된 잉곳의 절단 방법에서는, 레이저 빔의 조사 방법은 잉곳에 대하여 나선형 또는 직선형이며, 직선형의 경우 레이저 빔을 주사하는 방향은 전혀 규정되어 있지 않다.
특허문헌 2에 기재된 잉곳의 절단 방법에서는, 레이저 빔의 제1 조사점과 상기 제1 조사점에 가장 가까운 제2 조사점 사이의 피치를 1 ㎛∼10 ㎛로 설정하고 있다. 이 피치는, 개질층으로부터 발생한 균열이 c면을 따라 신장되는 피치이다.
이와 같이 레이저 빔을 조사할 때의 피치가 매우 작기 때문에, 레이저 빔의 조사 방법이 나선형이든 또는 직선형이든, 매우 작은 피치 간격으로 레이저 빔을 조사할 필요가 있어, 생산성의 향상이 충분히 도모되고 있지 않다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 잉곳으로부터 효율적으로 웨이퍼를 생성할 수 있는 웨이퍼의 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 제1 면과 상기 제1 면과 반대측의 제2 면과, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 이르는 c축과, 상기 c축에 직교하는 c면을 갖는 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법으로서, 육방정 단결정 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 상기 제1 면으로부터 생성될 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시킴과 더불어, 상기 집광점과 상기 육방정 단결정 잉곳을 상대적으로 이동시켜 상기 레이저 빔을 상기 제1 면으로 조사하고, 상기 제1 면과 평행한 개질층 및 상기 개질층으로부터 신장되는 크랙을 형성하여 분리 기점을 형성하는 분리 기점 형성 단계와, 상기 분리 기점 형성 단계를 실시한 후, 상기 분리 기점으로부터 웨이퍼의 두께에 상당하는 판상물을 상기 육방정 단결정 잉곳으로부터 박리하여 육방정 단결정 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 박리 단계를 포함하고, 상기 분리 기점 형성 단계는, 상기 제1 면의 수선(垂線)에 대하여 상기 c축이 오프각만큼 기울고, 상기 제1 면과 상기 c면 사이에 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 레이저 빔의 집광점을 상대적으로 이동시켜 직선형의 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와, 상기 오프각이 형성되는 방향으로 상기 집광점을 상대적으로 이동시켜 소정량 인덱싱하는 인덱싱 단계를 포함하며, 상기 개질층 형성 단계는, 상기 제1 면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 2 이상의 정수배의 깊이에 레이저 빔의 집광점을 위치시켜 제1 개질층 및 제1 크랙으로 이루어진 제1 분리 기점을 형성하는 제1 분리 기점 형성 단계와, 상기 제1 분리 기점 형성 단계를 실시한 후, 상기 제1 분리 기점으로부터 상기 제1 면의 방향으로 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이를 줄인 제2 깊이에 레이저 빔의 집광점을 위치시켜 제2 개질층 및 제2 크랙으로 이루어진 제2 분리 기점을 형성하는 제2 분리 기점 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 생성 방법이 제공된다.
바람직하게는, 육방정 단결정 잉곳은, SiC, 또는 GaN 잉곳으로부터 선택된다.
본 발명의 웨이퍼의 생성 방법에 따르면, 개질층 형성 단계는, 제1 면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 2 이상의 정수배의 깊이에 레이저 빔의 집광점을 위치시켜 제1 분리 기점을 형성하는 제1 분리 기점 형성 단계와, 상기 제1 분리 기점 형성 단계를 실시한 후, 상기 제1 분리 기점으로부터 상기 제1 면의 방향으로 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이를 줄인 제2 깊이에 레이저 빔의 집광점을 위치시켜 제2 분리 기점을 형성하는 제2 분리 기점 형성 단계를 포함하고 있기 때문에, 제2 분리 기점으로부터 웨이퍼의 두께에 상당하는 판상물을 육방정 단결정 잉곳으로부터 박리하여 생성하고, 제1 분리 기점으로부터 웨이퍼의 두께에 상당하는 판상물을 육방정 단결정 잉곳으로부터 박리하여 생성할 수 있어, 육방정 단결정 웨이퍼를 효율적으로 생성할 수 있다.
따라서, 생산성의 향상을 충분히 도모할 수 있음과 더불어, 버려지는 잉곳의 양을 충분히 경감할 수 있어 30% 전후로 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 웨이퍼의 생성 방법을 실시하는 데 알맞은 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 레이저 빔 발생 유닛의 블록도이다.
도 3의 (A)는 육방정 단결정 잉곳의 사시도, 도 3의 (B)는 그 정면도이다.
도 4는 분리 기점 형성 단계를 설명한 사시도이다.
도 5는 육방정 단결정 잉곳의 평면도이다.
도 6은 개질층 형성 단계를 설명한 모식적 단면도이다.
도 7은 개질층 형성 단계를 설명한 모식적 평면도이다.
도 8의 (A)는 인덱싱 단계를 설명한 모식적 평면도, 도 8의 (B)는 인덱싱량을 설명한 모식적 평면도이다.
도 9는 웨이퍼 박리 단계를 설명한 사시도이다.
도 10은 생성된 육방정 단결정 웨이퍼의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 따른 웨이퍼의 생성 방법을 설명한 모식적 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 웨이퍼의 생성 방법을 실시하는 데 알맞은 레이저 가공 장치(2)의 사시도가 도시되어 있다. 레이저 가공 장치(2)는, 정지 베이스(4) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 탑재된 제1 슬라이드 블록(6)을 포함하고 있다.
제1 슬라이드 블록(6)은, 볼나사(8) 및 펄스 모터(10)로 구성되는 가공 이송 기구(12)에 의해 한 쌍의 가이드 레일(14)을 따라 가공 이송 방향, 즉 X축 방향으로 이동하게 된다.
제1 슬라이드 블록(6) 상에는 제2 슬라이드 블록(16)이 Y축 방향으로 이동 가능하게 탑재되어 있다. 즉, 제2 슬라이드 블록(16)은 볼나사(18) 및 펄스 모터(20)로 구성되는 인덱싱 이송 기구(22)에 의해 한 쌍의 가이드 레일(24)을 따라 인덱싱 이송 방향, 즉 Y축 방향으로 이동하게 된다.
제2 슬라이드 블록(16) 상에는 지지 테이블(26)이 탑재되어 있다. 지지 테이블(26)은 가공 이송 기구(12) 및 인덱싱 이송 기구(22)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능함과 더불어, 제2 슬라이드 블록(16) 내에 수용된 모터에 의해 회전된다.
정지 베이스(4)에는 칼럼(28)이 세워져 있고, 이 칼럼(28)에 레이저 빔 조사 기구(레이저 빔 조사 수단)(30)가 부착되어 있다. 레이저 빔 조사 기구(30)는, 케이싱(32) 내에 수용된 도 2에 도시된 레이저 빔 발생 유닛(34)과, 케이싱(32)의 선단에 부착된 집광기(레이저 헤드)(36)로 구성된다. 케이싱(32)의 선단에는, 집광기(36)와 X축 방향으로 정렬되며 그리고 현미경 및 카메라를 갖는, 촬상 유닛(38)이 부착되어 있다.
레이저 빔 발생 유닛(34)은, 도 2에 도시된 바와 같이, YAG 레이저 또는 YVO4 레이저를 발진하는 레이저 발진기(40)와, 반복 주파수 설정 수단(42)과, 펄스폭 조정 수단(44)과, 파워 조정 수단(46)을 포함하고 있다. 특히 도시하지 않지만, 레이저 발진기(40)는 브루스터 창(Brewster window)을 갖고 있고, 레이저 발진기(40)로부터 출사되는 레이저 빔은 직선 편광의 레이저 빔이다.
레이저 빔 발생 유닛(34)의 파워 조정 수단(46)에 의해 소정 파워로 조정된 펄스 레이저 빔은, 집광기(36)의 미러(48)에 의해 반사되고, 또한 집광 렌즈(50)에 의해 지지 테이블(26)에 고정된 피가공물인 육방정 단결정 잉곳(11)의 내부에 집광점을 위치시켜 조사된다.
도 3의 (A)를 참조하면, 가공 대상물인 육방정 단결정 잉곳(11)의 사시도가 도시되어 있다. 도 3의 (B)는 도 3의 (A)에 도시된 육방정 단결정 잉곳(11)의 정면도이다. 육방정 단결정 잉곳(이하, 단순히 잉곳이라 약칭하는 경우가 있음)(11)은, SiC 단결정 잉곳, 또는 GaN 단결정 잉곳으로 구성된다.
잉곳(11)은, 제1 면(상면)(11a)과 제1 면(11a)과 반대측의 제2 면(이면)(11b)을 갖고 있다. 잉곳(11)의 표면(11a)은, 레이저 빔의 조사면이 되기 때문에 경면으로 연마되어 있다.
잉곳(11)은, 제1 오리엔테이션 플랫(13)과, 제1 오리엔테이션 플랫(13)에 직교하는 제2 오리엔테이션 플랫(15)을 갖고 있다. 제1 오리엔테이션 플랫(13)의 길이는 제2 오리엔테이션 플랫(15)의 길이보다 길게 형성되어 있다.
잉곳(11)은, 표면(11a)의 수선(17)에 대하여 제2 오리엔테이션 플랫(15) 방향으로 오프각(α)만큼 경사진 c축(19)과 c축(19)에 직교하는 c면(21)을 갖고 있다. c면(21)은 잉곳(11)의 표면(11a)에 대하여 오프각(α)만큼 경사져 있다. 일반적으로, 육방정 단결정 잉곳(11)에서는, 짧은 제2 오리엔테이션 플랫(15)의 신장 방향에 직교하는 방향이 c축의 경사 방향이다.
c면(21)은 잉곳(11) 내에 잉곳(11)의 분자 레벨로 무수하게 설정된다. 본 실시형태에서는, 오프각(α)은 4°로 설정되어 있다. 그러나, 오프각(α)은 4°로 한정되지 않고, 예컨대 1°∼6°의 범위에서 자유롭게 설정하여 잉곳(11)을 제조할 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 정지 베이스(4)의 좌측에는 칼럼(52)이 고정되어 있고, 이 칼럼(52)에는 칼럼(52)에 형성된 개구(53)를 통해 누름 기구(54)가 상하 방향으로 이동 가능하게 탑재되어 있다.
본 실시형태의 웨이퍼의 생성 방법에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 잉곳(11)의 제2 오리엔테이션 플랫(15)이 X축 방향으로 정렬되도록 잉곳(11)을 지지 테이블(26) 상에 예컨대 왁스 또는 접착제로 고정한다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 오프각(α)이 형성되는 방향(Y1)에, 환언하면, 잉곳(11)의 표면(11a)의 수선(17)에 대하여 c축(19)의 표면(11a)과의 교점(19a)이 존재하는 방향에, 직교하는 방향, 즉 화살표 A 방향을 X축에 맞춰 잉곳(11)을 지지 테이블(26)에 고정한다.
이에 따라, 오프각(α)이 형성되는 방향에 직교하는 방향(A)을 따라 레이저 빔이 주사된다. 환언하면, 오프각(α)이 형성되는 방향 Y1에 직교하는 A 방향이 지지 테이블(26)의 가공 이송 방향이 된다.
본 발명의 웨이퍼의 생성 방법에서는, 집광기(36)로부터 출사되는 레이저 빔의 주사 방향을, 잉곳(11)의 오프각(α)이 형성되는 방향(Y1)에 직교하는 화살표(A) 방향으로 한 것이 중요하다.
즉, 본 발명의 웨이퍼의 생성 방법은, 레이저 빔의 주사 방향을 전술한 바와 같은 방향으로 설정함으로써, 잉곳(11)의 내부에 형성되는 개질층으로부터 전파되는 크랙이 c면(21)을 따라 매우 길게 신장되는 것을 발견한 점에 특징이 있다.
본 실시형태의 웨이퍼의 생성 방법에서는, 우선, 지지 테이블(26)에 고정된 육방정 단결정 잉곳(11)에 대하여 투과성을 갖는 파장(예컨대 1064 nm의 파장)의 레이저 빔의 집광점을 제1 면(표면)(11a)으로부터 생성될 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시킴과 더불어, 집광점과 육방정 단결정 잉곳(11)을 상대적으로 이동시켜 레이저 빔을 표면(11a)으로 조사하고, 표면(11a)에 평행한 개질층(23) 및 개질층(23)으로부터 c면(21)을 따라 전파되는 크랙(25)을 형성하여 분리 기점으로 하는 분리 기점 형성 단계를 실시한다.
이 분리 기점 형성 단계는, 표면(11a)의 수선(17)에 대하여 c축(19)이 오프각(α)만큼 기울고, c면(21)과 표면(11a)에 오프각(α)이 형성되는 방향에, 즉, 도 5의 화살표(Y1) 방향에, 직교하는 방향, 즉 A 방향으로 레이저 빔의 집광점을 상대적으로 이동시켜 잉곳(11)의 내부에 개질층(23) 및 개질층(23)으로부터 c면(21)을 따라 전파되는 크랙(25)을 형성하는 개질층 형성 단계와, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 오프각이 형성되는 방향, 즉 Y축 방향으로 집광점을 상대적으로 이동시켜 소정량 인덱싱하는 인덱싱 단계를 포함하고 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 개질층(23)을 X축 방향으로 직선형으로 형성하면, 개질층(23)의 양측으로부터 c면(21)을 따라 크랙(25)이 전파되어 형성된다. 본 실시형태의 웨이퍼의 생성 방법에서는, 직선형의 개질층(23)으로부터 c면 방향으로 전파되어 형성되는 크랙(25)의 폭을 계측하고, 집광점의 인덱싱량을 설정하는 인덱싱량 설정 단계를 포함한다.
인덱싱량 설정 단계에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 직선형의 개질층(23)으로부터 c면 방향으로 전파되어 개질층(23)의 한 쪽에 형성되는 크랙(25)의 폭을 W1로 한 경우, 인덱싱해야 할 소정량(W2)은, W1 이상 2W1 이하로 설정된다.
여기서, 바람직한 실시형태의 레이저 가공 방법은 이하와 같이 설정된다.
광원 : Nd:YAG 펄스 레이저
파장 : 1064 ㎚
반복 주파수 : 80 kHz
평균 출력 : 3.2 W
펄스 폭 : 4 ns
스폿 직경 : 10 ㎛
집광 렌즈의 개구수(NA) : 0.45
인덱싱량 : 400 ㎛
전술한 레이저 가공 조건에 있어서는, 도 6에 있어서, 개질층(23)으로부터 c면을 따라 전파되는 크랙(25)의 폭(W1)이 대략 250 ㎛로 설정되고, 인덱싱량(W2)이 400 ㎛로 설정된다.
그러나, 레이저 빔의 평균 출력은 3.2 W로 한정되지 않고, 본 실시형태의 가공 방법에서는, 평균 출력을 2 W∼4.5 W로 설정하여 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 평균 출력 2 W의 경우, 크랙(25)의 폭(W1)은 대략 100 ㎛가 되고, 평균 출력 4.5 W의 경우에는, 크랙(25)의 폭(W1)은 대략 350 ㎛가 되었다.
평균 출력이 2 W 미만인 경우 및 4.5 W 초과인 경우에는, 잉곳(11)의 내부에 양호한 개질층(23)을 형성할 수 없기 때문에, 조사하는 레이저 빔의 평균 출력은 2 W∼4.5 W의 범위 내가 바람직하고, 본 실시형태에서는 평균 출력 3.2 W의 레이저 빔을 잉곳(11)에 조사하였다. 도 6에 있어서, 개질층(23)을 형성하는 집광점의 표면(11a)으로부터의 깊이(D1)는 500 ㎛로 설정하였다.
도 8의 (A)를 참조하면, 레이저 빔의 주사 방향을 설명하는 모식도가 도시되어 있다. 분리 기점 형성 단계는 왕로(X1) 및 복로(X2)에서 실시되고, 왕로(X1)에서 육방정 단결정 잉곳(11)에 개질층(23)을 형성한 레이저 빔의 집광점은, 소정량 인덱싱된 후, 복로(X2)에서 육방정 단결정 잉곳(11)에 개질층(23)을 형성한다.
또한, 분리 기점 형성 단계에 있어서, 레이저 빔의 집광점의 인덱싱해야 할 소정량이 W 이상 2W 이하로 설정되는 경우, 육방정 단결정 잉곳(11)에 레이저 빔의 집광점이 위치하게 되어 최초의 개질층(23)이 형성될 때까지의 집광점의 인덱싱량은 W 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
예컨대, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이, 레이저 빔의 집광점을 인덱싱해야 할 소정량이 400 ㎛인 경우에는, 잉곳(11)에 최초의 개질층(23)이 형성될 때까지는, 인덱싱량 200 ㎛에서 레이저 빔의 주사를 복수 회 실행한다.
최초의 레이저 빔의 주사는 허공을 때리는 것이며, 잉곳(11)의 내부에 최초로 개질층(23)을 형성한 것이 판명되었다면, 인덱싱량 400 ㎛로 설정하여 잉곳(11)의 내부에 개질층(23)을 형성한다.
이와 같이 소정량 인덱싱 이송하면서, 잉곳(11)의 전체 영역의 깊이(D1)의 위치에 복수의 개질층(23) 및 개질층(23)으로부터 c면(21)을 따라 신장되는 크랙(25)의 형성이 종료되었으면, 외력을 부여하여 개질층(23) 및 크랙(25)으로 이루어지는 분리 기점으로부터 형성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 판상물을 육방정 단결정 잉곳(11)으로부터 분리하여 육방정 단결정 웨이퍼(27)를 생성하는 웨이퍼 박리 공정을 실시한다.
이 웨이퍼 박리 공정은, 예컨대 도 9에 도시된 바와 같은 압박 기구(54)에 의해 실시한다. 압박 기구(54)는, 칼럼(52) 내에 내장된 이동 기구에 의해 상하 방향으로 이동하는 헤드(56)와, 헤드(56)에 대하여, 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이, 화살표(R) 방향으로 회전하게 되는 압박 부재(58)를 포함하고 있다.
도 9의 (A)에 도시된 바와 같이, 압박 기구(54)를 지지 테이블(26)에 고정된 잉곳(11)의 위쪽에 위치시키고, 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이, 압박 부재(58)가 잉곳(11)의 표면(11a)에 압접할 때까지 헤드(56)를 하강시킨다.
압박 부재(58)를 잉곳(11)의 표면(11a)에 압접한 상태에서 압박 부재(58)를 화살표(R) 방향으로 회전시키면, 잉곳(11)에는 비틀림 응력이 발생하여, 개질층(23) 및 크랙(25)이 형성된 분리 기점으로부터 잉곳(11)이 파단되고, 육방정 단결정 잉곳(11)으로부터 도 10에 도시된 육방정 단결정 웨이퍼(27)를 분리할 수 있다.
웨이퍼(27)를 잉곳(11)으로부터 분리한 후, 웨이퍼(27)의 분리면 및 잉곳(11)의 분리면을 연마하여 경면으로 가공하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 11을 참조하여, 잉곳(11) 내에 분리 기점을 복수층 형성하는 본 발명 실시형태에 따른 웨이퍼의 생성 방법에 대해서 설명한다. 우선, 도 11의 (A)에 도시된 바와 같이, 제1 면(11a)으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께(예컨대 500 ㎛)에 상당하는 깊이의 3배의 깊이에 레이저 빔(LB)의 집광점(P)을 위치시켜, 개질층(23) 및 크랙(25)으로 이루어진 제1 분리 기점(29a)을 형성하는 제1 분리 기점 형성 단계를 실시한다.
계속해서, 도 11의 (B)에 도시된 바와 같이, 제1 분리 기점(29a)으로부터 제1 면(11a) 방향으로 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이를 줄인 제2 깊이, 즉 1000 ㎛의 깊이에 레이저 빔(LB)의 집광점(P)을 위치시켜, 개질층(23)과 크랙(25)으로 이루어진 제2 분리 기점(29b)을 형성하는 제2 분리 기점 형성 단계를 실시한다.
그 후, 도 11의 (C)에 도시된 바와 같이, 제2 분리 기점(29b)으로부터 제1 면(11a) 방향으로 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이를 줄인 제3 깊이, 즉 500 ㎛의 깊이에 레이저 빔(LB)의 집광점(P)을 위치시켜, 개질층(23) 및 크랙(25)으로 이루어진 제3 분리 기점(29c)을 형성하는 제3 분리 기점 형성 단계를 실시한다.
이와 같이 잉곳(11)의 제1 면(11a)에서 먼 쪽에서부터 분리 기점을 순차적으로 형성함으로써, 레이저 빔이 이미 형성한 개질층(23) 및 크랙(25)에 간섭하지 않고 레이저 빔(LB)의 집광점(P)을 잉곳(11) 내부에 위치시킬 수 있어, 복수의 분리 기점으로부터 웨이퍼의 두께에 상당하는 판상물을 육방정 단결정 잉곳(11)으로부터 복수 박리하여, 육방정 단결정 웨이퍼(27)를 효율적으로 생성할 수 있다.
2 : 레이저 가공 장치 116 : 육방정 결정 잉곳
11a : 제1 면(표면) 11b : 제2 면(이면)
13 : 제1 오리엔테이션 플랫 15 : 제2 오리엔테이션 플랫
17 : 제1 면의 수선 19 : c축
21 : c면 23 : 개질층
25 : 크랙 26 : 지지 테이블
29a : 제1 분리 기점 29b : 제2 분리 기점
29c : 제3 분리 기점 30 : 레이저 빔 조사 유닛
36 : 집광기(레이저 헤드) 54 : 압박 기구
56 : 헤드 58 : 압박 부재

Claims (2)

  1. 제1 면과 상기 제1 면과 반대측의 제2 면과, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 이르는 c축과, 상기 c축에 직교하는 c면을 갖는 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법으로서,
    육방정 단결정 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 상기 제1 면으로부터 생성될 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시킴과 더불어, 상기 집광점과 상기 육방정 단결정 잉곳을 상대적으로 이동시켜 상기 레이저 빔을 상기 제1 면으로 조사하고, 상기 제1 면과 평행한 개질층 및 상기 개질층으로부터 상기 c면을 따라 신장되는 크랙을 형성하여 분리 기점을 형성하는 분리 기점 형성 단계와,
    상기 분리 기점 형성 단계를 실시한 후, 상기 분리 기점으로부터 웨이퍼의 두께에 상당하는 판상물을 상기 육방정 단결정 잉곳으로부터 박리하여 육방정 단결정 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 박리 단계
    를 포함하고,
    상기 분리 기점 형성 단계는,
    상기 제1 면의 수선에 대하여 상기 c축이 오프각만큼 기울고, 상기 제1 면과 상기 c면 사이에 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 레이저 빔의 집광점을 상대적으로 이동시켜 직선형의 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와,
    상기 오프각이 형성되는 방향으로 상기 집광점을 상대적으로 이동시켜 정해진 양 만큼 인덱싱하는 인덱싱 단계
    를 포함하며,
    상기 개질층 형성 단계는,
    상기 제1 면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 2 이상의 정수배의 깊이에 레이저 빔의 집광점을 위치시켜 제1 개질층 및 제1 크랙으로 이루어진 제1 분리 기점을 형성하는 제1 분리 기점 형성 단계와,
    상기 제1 분리 기점 형성 단계를 실시한 후, 상기 제1 분리 기점으로부터 상기 제1 면의 방향으로 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이를 줄인 제2 깊이에 레이저 빔의 집광점을 위치시켜 제2 개질층 및 제2 크랙으로 이루어진 제2 분리 기점을 형성하는 제2 분리 기점 형성 단계
    를 포함하는 것인, 웨이퍼의 생성 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    육방정 단결정 잉곳은, SiC 잉곳, 또는 GaN 잉곳으로부터 선택되는 것인, 웨이퍼의 생성 방법.
KR1020150171691A 2014-12-04 2015-12-03 웨이퍼의 생성 방법 KR102341594B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-246223 2014-12-04
JP2014246223A JP6399914B2 (ja) 2014-12-04 2014-12-04 ウエーハの生成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160067781A KR20160067781A (ko) 2016-06-14
KR102341594B1 true KR102341594B1 (ko) 2021-12-22

Family

ID=55974403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150171691A KR102341594B1 (ko) 2014-12-04 2015-12-03 웨이퍼의 생성 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9764420B2 (ko)
JP (1) JP6399914B2 (ko)
KR (1) KR102341594B1 (ko)
CN (1) CN105665947B (ko)
DE (1) DE102015224320A1 (ko)
MY (1) MY171644A (ko)
TW (1) TWI659816B (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6395613B2 (ja) * 2015-01-06 2018-09-26 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6478821B2 (ja) * 2015-06-05 2019-03-06 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6698468B2 (ja) * 2016-08-10 2020-05-27 株式会社ディスコ ウエーハ生成方法
JP6773506B2 (ja) * 2016-09-29 2020-10-21 株式会社ディスコ ウエーハ生成方法
JP6831253B2 (ja) * 2017-01-27 2021-02-17 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP7256120B2 (ja) 2017-06-19 2023-04-11 ローム株式会社 半導体装置の製造方法およびウエハ貼着構造体
JP6896344B2 (ja) * 2017-09-22 2021-06-30 株式会社ディスコ チップの製造方法
US10896815B2 (en) * 2018-05-22 2021-01-19 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor substrate singulation systems and related methods
US10562130B1 (en) 2018-12-29 2020-02-18 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US10576585B1 (en) 2018-12-29 2020-03-03 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US11024501B2 (en) 2018-12-29 2021-06-01 Cree, Inc. Carrier-assisted method for parting crystalline material along laser damage region
JP2020141009A (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 基板材料およびレーザ加工方法
US10611052B1 (en) 2019-05-17 2020-04-07 Cree, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004112000A (ja) 2004-01-13 2004-04-08 Toshiba Corp 半導体発光素子の製造方法
US20050217560A1 (en) 2004-03-31 2005-10-06 Tolchinsky Peter G Semiconductor wafers with non-standard crystal orientations and methods of manufacturing the same
JP2010205900A (ja) 2009-03-03 2010-09-16 Showa Denko Kk レーザ加工方法および化合物半導体発光素子の製造方法
JP2013049161A (ja) 2011-08-30 2013-03-14 Hamamatsu Photonics Kk 加工対象物切断方法
JP2014041925A (ja) 2012-08-22 2014-03-06 Hamamatsu Photonics Kk 加工対象物切断方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2716303B1 (fr) * 1994-02-11 1996-04-05 Franck Delorme Laser à réflecteurs de Bragg distribués, accordable en longueur d'onde, à réseaux de diffraction virtuels activés sélectivement.
JP2000094221A (ja) * 1998-09-24 2000-04-04 Toyo Advanced Technologies Co Ltd 放電式ワイヤソー
JP5155030B2 (ja) * 2008-06-13 2013-02-27 株式会社ディスコ 光デバイスウエーハの分割方法
CN101882578B (zh) * 2009-05-08 2014-03-12 东莞市中镓半导体科技有限公司 固体激光剥离和切割一体化设备
JP2011165766A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Disco Abrasive Syst Ltd 光デバイスウエーハの加工方法
JP5558128B2 (ja) * 2010-02-05 2014-07-23 株式会社ディスコ 光デバイスウエーハの加工方法
JP5875122B2 (ja) * 2011-02-10 2016-03-02 信越ポリマー株式会社 単結晶基板製造方法および内部改質層形成単結晶部材
JP5904720B2 (ja) * 2011-05-12 2016-04-20 株式会社ディスコ ウエーハの分割方法
JP6002982B2 (ja) * 2011-08-31 2016-10-05 株式会社フジシール パウチ容器
CN102751398B (zh) * 2012-06-21 2014-12-10 华灿光电股份有限公司 一种倒三角形发光二极管芯片的制作方法
CN102896428A (zh) * 2012-08-01 2013-01-30 合肥彩虹蓝光科技有限公司 镭射隐形切割晶粒的方法
JP6358941B2 (ja) * 2014-12-04 2018-07-18 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6395633B2 (ja) * 2015-02-09 2018-09-26 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6425606B2 (ja) * 2015-04-06 2018-11-21 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6472333B2 (ja) * 2015-06-02 2019-02-20 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6482389B2 (ja) * 2015-06-02 2019-03-13 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6482423B2 (ja) * 2015-07-16 2019-03-13 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004112000A (ja) 2004-01-13 2004-04-08 Toshiba Corp 半導体発光素子の製造方法
US20050217560A1 (en) 2004-03-31 2005-10-06 Tolchinsky Peter G Semiconductor wafers with non-standard crystal orientations and methods of manufacturing the same
JP2010205900A (ja) 2009-03-03 2010-09-16 Showa Denko Kk レーザ加工方法および化合物半導体発光素子の製造方法
JP2013049161A (ja) 2011-08-30 2013-03-14 Hamamatsu Photonics Kk 加工対象物切断方法
JP2014041925A (ja) 2012-08-22 2014-03-06 Hamamatsu Photonics Kk 加工対象物切断方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI659816B (zh) 2019-05-21
MY171644A (en) 2019-10-22
US9764420B2 (en) 2017-09-19
JP6399914B2 (ja) 2018-10-03
TW201625393A (zh) 2016-07-16
DE102015224320A1 (de) 2016-06-09
CN105665947B (zh) 2019-02-15
CN105665947A (zh) 2016-06-15
US20160158883A1 (en) 2016-06-09
JP2016111144A (ja) 2016-06-20
KR20160067781A (ko) 2016-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102341600B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102341591B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102341602B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102459564B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102439404B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102361278B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102354665B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102341604B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102361279B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102185243B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102361277B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102432507B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102354661B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102341597B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102341594B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
KR102409602B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법
JP6355540B2 (ja) ウエーハの生成方法
JP6366485B2 (ja) ウエーハの生成方法
JP6418927B2 (ja) ウエーハの生成方法
JP6366486B2 (ja) ウエーハの生成方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right