KR102346916B1 - 다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는, 다결정 SiC 잉곳으로부터, 다결정 SiC 웨이퍼를 효율적으로 생성하고, 버려지는 비율을 경감시키는 다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법을 제공하는 것에 있다.
다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법으로서, 다결정 SiC 잉곳으로부터 다결정 SiC 웨이퍼를 생성하기 위한 계면을 형성하는 개질층 형성 공정에 있어서, 형성되는 상기 계면이, 펄스 레이저 광선의 집광점에서 다결정 SiC가 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 카본으로 분리되어 초기의 개질층이 형성되고, 그 후, 연속하여 조사되는 펄스 레이저 광선이 먼저 형성된 아몰퍼스 카본으로 흡수되면서 파워 밀도가 일정해지는 위치에서 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 카본으로 분리되어 형성된 개질층이 연쇄하여 형성되는 면인, 다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법.

Description

다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법{METHOD OF GENERATING POLYCRYSTALLINE SiC WAFER}
본 발명은, 다결정 SiC 잉곳에 대하여 레이저 광선을 조사하고, 다결정 SiC 웨이퍼를 생성하는 방법에 관한 것이다.
파워 디바이스, LED 등은 육방정 단결정 SiC를 소재로 한 웨이퍼의 표면에 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성되고, 절삭 장치, 레이저 가공 장치에 의해 개개의 디바이스 칩으로 분할되어 휴대전화, 퍼스널 컴퓨터 등 여러 가지 전기, 전자 기기에 이용되고 있다.
디바이스가 형성되는 육방정 단결정 SiC 웨이퍼는, 일반적으로 단결정 SiC 잉곳을 와이어 톱으로 슬라이스하여 생성되고, 슬라이스된 웨이퍼의 표리면을 연마하여 경면으로 마무리된다(예컨대, 특허문헌 1을 참조).
한편, 고가의 육방정 단결정 SiC 웨이퍼를 제조하는 데 있어서, 제조비용을 저감하는 방법으로서, 이하의 방법이 제안되어 있다. 우선, 육방정 단결정 SiC보다도 저렴한 다결정 SiC 잉곳을 형성하고, 상기 다결정 SiC 잉곳으로부터 평평한 다결정 SiC 웨이퍼를 예컨대 300 ㎛ 정도의 두께로 잘라내고, 그 잘라낸 다결정 SiC 웨이퍼의 상면에 대하여, 소정의 두께(예컨대 1 ㎛ 두께)로 수소 이온을 주입하는 등으로 박리층을 형성한 육방정 단결정 SiC 웨이퍼를 접합한다. 그리고, 1 ㎛ 두께의 육방정 단결정 SiC층을 상기 다결정 SiC 웨이퍼의 상면에 남겨 육방정 단결정 SiC 웨이퍼를 박리함으로써 다결정 SiC 웨이퍼를 기재로 하여, 표면을 육방정 단결정 SiC 웨이퍼로 이루어진 웨이퍼를 형성하는 기술이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 2를 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-094221호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2014-216555호 공보
그러나, 다결정 SiC는, 단결정 SiC에 비하여 염가이지만, 종래 알려져 있는 카본 기판에 다결정 SiC의 잉곳을 성장시킨 후에 카본 기판을 제거하여 원하는 두께가 되는 다결정 SiC 웨이퍼를 생성하는 방법에서는, 다결정 SiC 잉곳으로부터 카본 기판을 제거할 때에, 상기 다결정 SiC 잉곳이 크게 변형되고, 다결정 SiC 웨이퍼를 잘라낼 때에 상기 변형 부분을 높은 비율로 버리게 되어 버려, 염가인 다결정 SiC를 사용함에도 불구하고 비경제적이라는 문제가 있다.
본 발명은, 상기한 사정을 감안하여, 다결정 SiC 잉곳으로부터, 다결정 SiC 웨이퍼를 효율적으로 생성하고, 버려지는 비율을 경감시키는 다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따르면, 다결정 SiC 잉곳으로부터 다결정 SiC 웨이퍼를 생성하는 다결정 SiC 웨이퍼 생성 방법으로서, 다결정 SiC 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 다결정 SiC 잉곳의 조사면으로부터 소정의 위치에 위치시켜 펄스 레이저 광선을 조사하여, 다결정 SiC 웨이퍼와 다결정 SiC 잉곳의 계면이 되는 위치에 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 상기 개질층 형성 공정에 의해 형성된 상기 계면보다 상방측에 대하여 외력을 부여하여 상기 계면으로부터 다결정 SiC 웨이퍼를 박리하는 다결정 SiC 웨이퍼 박리 공정을 포함하고, 상기 개질층 형성 공정에서 형성되는 상기 계면은, 펄스 레이저 광선의 집광점에서 다결정 SiC가 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 카본으로 분리되어 초기의 개질층이 형성되고, 다음에 조사되는 펄스 레이저 광선이, 먼저 조사된 펄스 레이저 광선에 의해 형성된 아몰퍼스 카본으로 흡수되어 상기 집광점보다도 조사면측에서 다결정 SiC가 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 카본으로 분리되며, 연속하여 조사되는 펄스 레이저 광선이 먼저 연속하여 형성된 아몰퍼스 카본으로 흡수되면서 파워 밀도가 일정해지는 위치에서 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 카본으로 분리되어 형성된 개질층이 연쇄하여 형성되는 면인, 다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 계면이 되는 위치의 레이저 광선의 스폿의 직경을 D로 하고, 인접한 스폿과의 거리를 x로 하면, (D-x)/D로 구하는 중첩률은, 0.6 내지 0.8로 설정된다.
또한, 상기 계면에 있어서의 1펄스당의 파워 밀도가 70 내지 100 J/㎠인 것이 바람직하고, 상기 다결정 SiC 잉곳은, 카본 기판을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법에서는, 개질층 형성 공정에서 형성되는 계면은, 펄스 레이저 광선의 집광점에서 다결정 SiC가 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 카본으로 분리되어 초기의 개질층이 형성되고, 다음에 조사되는 펄스 레이저 광선이, 먼저 조사된 펄스 레이저 광선에 의해 형성된 아몰퍼스 카본으로 흡수되어 상기 집광점보다도 조사면측에서 다결정 SiC가 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 실리콘으로 분리되고, 연속하여 조사되는 펄스 레이저 광선이 먼저 연속하여 형성된 아몰퍼스 카본으로 흡수되면서 파워 밀도가 일정해지는 위치에서 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 카본으로 분리되어 형성된 개질층이 연쇄하여 형성되는 면임으로써, 다결정 SiC 잉곳으로부터 다결정 SiC 웨이퍼를 잘라낼 때에 변형을 초래하는 일이 없다. 또한, 단결정 SiC 웨이퍼를 잉곳으로부터 잘라낼 때와 같이 계면이 되는 c면에 의존하는 일이 없기 때문에, 효율적으로 다결정 SiC 잉곳으로부터, 다결정 SiC 웨이퍼를 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 유지 테이블에 다결정 SiC 잉곳을 장착하는 상태를 나타낸 도면.
도 3은 다결정 SiC 잉곳에 대하여 펄스 레이저 광선을 조사하는 상태를 나타낸 도면.
도 4는 다결정 SiC 잉곳에 대하여 펄스 레이저 광선을 조사한 상태에서 계면이 되는 높이(H)에 있어서 스폿이 겹치는 상태를 설명한 도면.
도 5는 다결정 SiC 웨이퍼 박리 공정에 의해 다결정 SiC 잉곳으로부터 다결정 SiC 웨이퍼를 박리하는 상태를 나타낸 사시도.
이하, 본 발명에 따른 다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법의 적합한 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 더 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따른 다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 레이저 가공 장치(1)는, 정지 베이스(2)와, 상기 정지 베이스(2)에 화살표 X로 나타내는 X축 방향으로 이동 가능하게 설치된 피가공물을 유지하기 위한 유지 테이블 기구(3)와, 정지 베이스(2) 상에 설치된 레이저 광선 조사 수단으로서의 레이저 광선 조사 유닛(4)을 구비하고 있다.
상기 유지 테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 X축 방향을 따라 평행하게 설치된 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과, 상기 안내 레일(31, 31) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 설치된 제1 슬라이딩 블록(32)과, 상기 제1 슬라이딩 블록(32) 상에 X축 방향과 직교하는 화살표 Y로 나타내는 Y축 방향으로 이동 가능하게 설치된 제2 슬라이딩 블록(33)과, 상기 제2 슬라이딩 블록(33) 상에 원통 형상으로 이루어지고 내부에 펄스 모터를 구비함으로써 회전 가능하게 구성된 유지 테이블(34)을 구비하고 있다. 도 1에 도시된 레이저 가공 장치에서는, 상기 유지 테이블(34) 상에 피가공물인 상기 다결정 SiC 잉곳(7)이 배치되지만, 상기 다결정 SiC 잉곳(7)은, 카본 기판(9) 상에 성장된 것으로서, 상기 유지 테이블(34)의 상면에 도포된 본드제를 통해 상기 카본 기판(9)이 강고하게 결합되어 있다.
상기 제1 슬라이딩 블록(32)은, 하면에 상기 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과 끼워 맞춰지는 한 쌍의 피안내홈(321, 321)이 형성되어 있음과 더불어, 상면에 Y축 방향을 따라 평행하게 형성된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 슬라이딩 블록(32)은, 피안내홈(321, 321)이 한 쌍의 안내 레일(31, 31)에 끼워 맞춰짐으로써, 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 유지 테이블 기구(3)는, 제1 슬라이딩 블록(32)을 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 방향 이동 수단(35)을 구비하고 있다. X축 방향 이동 수단(35)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(31)과 안내 레일(31) 사이에 평행하게 설치된 수나사 로드(351)와, 상기 수나사 로드(351)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(352) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(351)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 베어링 블록(353)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(352)의 출력축으로 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(351)는, 제1 슬라이딩 블록(32)의 중앙부 하면으로 돌출하여 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(352)에 의해 수나사 로드(351)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제1 슬라이딩 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동된다.
상기 제2 슬라이딩 블록(33)은, 하면에 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 설치된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)과 끼워 맞춰지는 한 쌍의 피안내홈(331, 331)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)을 한 쌍의 안내 레일(322, 322)에 끼워 맞춤으로써, Y축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시된 유지 테이블 기구(3)는, 제2 슬라이딩 블록(33)을 제1 슬라이딩 블록(32)에 설치된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라 이동시키기 위한 Y축 방향 이동 수단(36)을 구비하고 있다. Y축 방향 이동 수단(36)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(322, 322) 사이에 평행하게 설치된 수나사 로드(361)와, 상기 수나사 로드(361)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(362) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(361)는, 일단이 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(363)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 타단이 상기 펄스 모터(362)의 출력축으로 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(361)는, 제2 슬라이딩 블록(33)의 중앙 하면으로 돌출하여 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 로드(361)를 정회전 및 역회전시킴으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동된다.
상기 제1 슬라이딩 블록, 제2 슬라이딩 블록은, 각각 도시하지 않은 X축 방향 위치를 검출하는 X축 방향 위치 검출 수단, Y축 방향 위치를 검출하는 Y축 방향 위치 검출 수단을 구비하고 있고, 후술하는 제어 수단에 의해, 검출된 각 제1, 제2 슬라이딩 블록의 위치에 기초하여, 상기 각 구동원에 대하여 구동 신호를 발신하고, 원하는 위치에 유지 테이블(34)을 제어하는 것이 가능하게 되어 있다.
상기 레이저 광선 유닛(4)은, 상기 정지 베이스(2) 상에 설치된 지지 부재(41)와, 상기 지지 부재(41)에 의해 지지된 실질적으로 수평으로 연장되는 케이싱(42)과, 상기 케이싱(42)에 설치된 레이저 광선 조사 수단(5)과, 상기 케이싱(42)의 전단부에 설치되어 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 촬상 수단(6)을 구비하고 있다. 또한, 촬상 수단(6)은, 피가공물을 조명하는 조명 수단과, 상기 조명 수단에 의해 조명된 영역을 포착하는 광학계와, 상기 광학계에 의해 포착된 상을 촬상하는 촬상 소자(CCD) 등을 구비하고, 촬상한 화상 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다.
상기 레이저 광선 조사 수단(5)은, 케이싱(42) 내부에 수납된 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하고, 유지 테이블(34)에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기(51)를 구비하고 있다. 도시는 생략하였으나, 케이싱(42) 내의 펄스 레이저 광선 발진 수단은, 펄스 레이저 광선의 출력 조정 수단, 펄스 레이저 광선 발진기, 이것에 부설된 반복 주파수 설정 수단 등으로 구성되고, 상기 펄스 레이저 광선의 집광점 위치를, 유지 테이블의 상면인 유지면에 대하여 수직인 방향(Z축 방향)으로 조정 가능하도록 제어된다.
또한, 레이저 가공 장치(1)는, 정지 베이스(2) 상에 설치되고, 상기 안내 레일(31, 31)의 종단부(수나사 로드(351)를 지지하는 베어링 블록(353)측) 근방에 설치된 다결정 SiC 웨이퍼 박리 수단(8)을 구비하고 있다. 상기 다결정 SiC 웨이퍼 박리 수단(8)은, 박리 유닛 케이스(81)와, 상기 박리 유닛 케이스(81) 내에 그 일부가 수납되고, 화살표 Z로 나타내는 Z축 방향(상하 방향)으로 이동 가능하게 지지된 박리 유닛 아암(82)과, 상기 박리 유닛 아암(82)의 선단부에 설치된 박리용 펄스 모터(83)와, 상기 박리용 펄스 모터(83)의 하부에, 상기 박리용 펄스 모터(83)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 그 하면에 도시하지 않은 흡인 수단에 의해 흡인 가능하게 된 복수의 흡인 구멍을 구비한 웨이퍼 흡착 수단(84)을 구비하고 있다. 상기 박리 유닛 케이스(81) 내에는, 박리 유닛 아암(82)을 Z축 방향으로 이동 제어하는 Z축 방향 이동 수단이 구비되어 있고, Z축 방향 이동 수단은, 상기 박리 유닛 아암(82)을 지지하는 도시하지 않은 수나사 로드와, 상기 수나사 로드를 지지하는 베어링 블록과, 상기 수나사 로드를 정회전, 역회전 구동하기 위한 펄스 모터가 수납되어 있다. 상기 박리 유닛 케이스(81)에는, 박리 유닛 아암(82)의 Z축 방향의 위치를 검출하는 도시하지 않은 Z축 방향 위치 검출 수단이 구비되어 있고, 후술하는 제어 수단으로 그 위치 신호가 보내진다.
레이저 가공 장치(1)는, 도시하지 않은 제어 수단을 구비하고 있다. 상기 제어 수단은, 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치와, 제어 프로그램을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)와, 연산 결과 등을 저장하는 기록 및 판독 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)와, 입력, 출력 인터페이스를 구비하고 있다. 상기 제어 수단의 입력 인터페이스에는, 상기한 X축 방향 위치 검출 수단, Y축 방향 위치 검출 수단, Z축 방향 위치 검출 수단, 촬상 수단(6) 등으로부터터의 검출 신호가 입력되고, 출력 인터페이스로부터는, 상기 X축 방향 이동 수단(35), Y축 방향 이동 수단(36), 박리 유닛 케이스(81) 내의 Z축 방향 이동 수단, 펄스 레이저 광선의 집광점 위치 제어 수단, 펄스 레이저 광선의 출력 제어 수단, 박리용 펄스 모터(83) 등에 제어 신호를 출력한다.
이상과 같이 구성된 레이저 가공 장치(1)를 이용하여 실시하는 본 발명에 따른 다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법에 대해서 설명한다.
도 2에는, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법에 의해 가공되는 피가공물로서의 다결정 SiC 잉곳(7)과, 상기 다결정 SiC 잉곳(7)을 유지하는 유지 테이블(34)이 도시되어 있다. 상기 다결정 SiC 잉곳(7)은, 카본 기판(9) 상에 다결정 SiC를 성장시켜 생성된 것을 이용하고 있고, 예컨대 10 ㎜의 두께로 생성되어 있는 것을 이용한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 유지 테이블(34) 상에는 다결정 SiC 잉곳(7)이 카본 기판(9)을 하측으로 하여 고정된다. 상기 고정은, 유지 테이블(34)과 카본 기판(9) 사이에 개재된 접착제(예컨대, 에폭시 수지)에 의해 행해지는 것으로서, 일반적인 레이저 가공 장치에서 이용되는 피가공물을 고정하기 위한 흡인 수단을 이용한 척 테이블보다도 강고하게 고정된다(피가공물 지지 공정). 또한, 상기 다결정 SiC 잉곳(7)의 표면은 도시하지 않은 연마 장치에 의해, 후술하는 투과성을 갖는 파장을 이용한 레이저 광선의 입사를 방해하지 않을 정도로 연마된다.
(개질층 형성 공정)
상기한 피가공물 지지 공정을 실시하였다면, 다결정 SiC 잉곳(7)을 유지한 유지 테이블(34)은, X축 방향 이동 수단(35) 및 Y축 방향 이동 수단(36)에 의해 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치된다. 유지 테이블(34)이 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치되면, 촬상 수단(6) 및 상기 제어 수단에 의해 다결정 SiC 잉곳(7)의 레이저 가공을 실행하는 영역, 및 유지 테이블(34) 상에 배치된 다결정 SiC 잉곳(7)의 표면 높이를 검출하는 얼라이먼트 공정을 실행한다.
얼라이먼트 공정을 실행하였다면, 상기 X축 방향 이동 수단(35), Y축 방향 이동 수단(36)을 작동시켜, 상기 레이저 가공을 시작하는 지점에 상기 다결정 SiC 잉곳(7)을 위치시킴과 더불어, 얼라이먼트 공정에 의해 검출한 다결정 SiC 잉곳(7)의 표면 높이 위치에 기초하여, 도시하지 않은 집광점 위치 조정 수단에 의해 유지 테이블(34) 상에 고정된 다결정 SiC 잉곳(7)의 표면으로부터 소정 거리(예컨대 510 ㎛) 내측에, 상기 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 맞춘다. 그리고, 펄스 레이저 광선 조사 수단을 작동시키고, 다결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 펄스 레이저 광선의 조사를 시작한다. 도 3의 (a), 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 펄스 레이저 광선을 조사하기 시작함과 더불어, X축 방향 이동 수단을 작동시켜 유지 테이블(34)을 X축의 화살표 방향으로 이동시킨다.
상기 펄스 레이저 광선에 의한 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
광원 : YAG 펄스 레이저
파장 : 1064 ㎚
반복 주파수 : 80 kHz
평균 출력 : 3.2 W(2.6∼3.8 W)
펄스 폭 : 4 ns
스폿 직경 : 집광점 φ 3.0 ㎛(계면 φ 7.8 ㎛)
개구율(NA) : 0.43
인덱싱량 : 250∼400 ㎛
이송 속도 : 120∼260 ㎜/초
또한, 본원 발명의 개질층 형성 공정의 상세에 대해서 설명한다. 상기 제어 수단에 미리 설정되어 있는 펄스 레이저 광선에 의한 가공 라인을 따라 펄스 레이저 광선의 조사를 시작하면, 최초의 펄스 레이저 광선의 집광점(P) 및 그 근방이, 다결정 SiC의 밴드갭을 초과하는 에너지가 되고, 아몰퍼스 실리콘과, 아몰퍼스 카본으로 분리된 초기의 개질층이 형성된다. 이 상태에서 상기 X축 방향 이동 수단(35)에 의해 상기 유지 테이블(34)을 소정의 가공 이송 속도로 이동시킴과 더불어, 미리 설정된 상기 반복 주파수에 의해, 다음 펄스 레이저 광선이 조사된다.
여기서, 상기 다음에 조사된 펄스 레이저 광선은, 초기에 형성된 상기 초기의 개질층과 X축 방향에서 겹치도록 조사되기 때문에, 상기 다음에 조사된 펄스 레이저 광선은, 상기 초기의 개질층에 형성된 아몰퍼스 카본으로 흡수되게 되고, 그 결과, 집광점(P)보다도 조사면측이며, 파워 밀도가 일정(예컨대 85 J/㎠)해지는 높이 위치(H)(예컨대 상기 집광점(P)으로부터 위쪽으로 10 ㎛, 즉 상면으로부터 500 ㎛)에서 개질층이 형성된다(도 4의 (a), 도 4의 (b)를 참조). 그리고, 도 4의 (a)의 높이(H)에 있어서의 펄스 레이저 광선의 스폿 형상을 상방에서 본 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 펄스 레이저 광선의 집광점(P)보다도 입사면측의 파워 밀도가 일정해지는 상기 높이 위치(H)에서 인접한 스폿이, 상기 스폿의 직경(D)보다도 작은 간격(x)으로 연속적으로 조사되기 때문에, 연속되는 펄스 레이저 광선의 스폿(Q1∼)이, D-x의 범위에서 겹치도록 조사되고, 선행하여 형성된 개질층의 아몰퍼스 카본으로 흡수되면서 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 카본으로 분리된 면이 형성된다. 또한, 도 4의 (c)의 A-A 단면인 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, 파워 밀도가 일정해지는 상기 높이 위치(H)에서, 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 카본으로 분리되어 형성된 개질층이 연쇄하여 형성된다.
그리고, 상기한 펄스 레이저 광선의 조사를, 도 3의 (b)에 도시된 가공 예정 라인 전체에 대하여 실행하면, 상기 높이 위치(H)보다도 상면측을 다결정 SiC 웨이퍼로서 분리하기 위한 계면이 되는 개질층이, 다결정 SiC 잉곳의 내부이며, 높이 위치(H)의 영역 전역에 걸쳐 형성된다. 또한, 상기 계면을 형성하는 데 있어서, 도 3의 (b)와 같이 직선적으로 개질층을 형성하는 경우에 한정되지 않고, 도 3의 (c)에 기재되어 있는 바와 같이, 소용돌이형으로 개질층을 연속하여 형성하는 것도 가능하다. 이 경우는, 펄스 레이저 광선의 조사 개시 지점을, Y축 방향에서 보아 다결정 SiC 잉곳의 중심을 지나고, 또한 최외주측의 위치에 설정하고, 유지 테이블(34)을 회전시키면서, X축 방향으로 유지 테이블(34)을 이동시킴으로써 실현할 수 있다.
(다결정 SiC 웨이퍼 박리 공정)
상기 개질층 형성 공정을 종료하면, 다결정 SiC 잉곳이 배치된 유지 테이블(34)을, X축 방향 이동 수단(35) 및 Y축 방향 이동 수단(36)을 제어하여, 다결정 SiC 웨이퍼 박리 수단(8)이 설치된 종단부측으로 이동시켜, 웨이퍼 흡착 수단(84)의 바로 아래에 위치시킨다. 먼저 검출하여 제어 수단에 입력된 다결정 SiC 잉곳(7)의 상면의 높이 위치에 기초하여, 박리 유닛 아암(82)을 강하시켜 상기 다결정 SiC 잉곳(7)의 상면에 밀착시킴과 더불어, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동시켜 다결정 SiC 잉곳(7)에 웨이퍼 흡착 수단(84)을 흡착시켜 고정한다(도 5를 참조). 그리고, 상기 웨이퍼 흡착 수단(84)과, 다결정 SiC 잉곳(7)이 고정된 상태에서, 박리용 펄스 모터(83)를 작동시킴으로써 상기 웨이퍼 흡착 수단(84)을 회전 구동시켜 다결정 SiC 잉곳(7)에 대하여 비틀림력을 부여하고, 상기 계면을 경계로 하여 다결정 SiC 잉곳(7)의 상부측을 박리시켜, 1장의 다결정 SiC 웨이퍼(7')를 얻을 수 있다.
상기한 다결정 SiC 잉곳(7)으로부터, 다결정 SiC 웨이퍼(7')를 얻은 후, 다결정 SiC 잉곳(7)으로부터 다결정 SiC 웨이퍼를 더 얻는 경우에는, 정지 베이스(2) 상에 설치된 도시하지 않은 연마 수단에 의해 다결정 SiC 잉곳의 상면을 연마하고, 새로운 다결정 SiC 잉곳으로서 상기한 공정을 처음부터 반복 실행함으로써, 다결정 SiC를 거의 낭비하지 않고, 복수의 다결정 SiC 웨이퍼(7')를 얻을 수 있다. 또한, 필요에 따라 다결정 SiC 웨이퍼(7')의 하면(계면측)을 연마하여도 좋다.
상기한 계면이 되는 개질층을 형성할 때의 높이 위치가 H가 되는 위치의 스폿 직경을 D로 하고, 인접한 스폿끼리의 거리를 x로 했을 경우에, (D-x)/D, 즉 인접한 스폿끼리의 중첩률을 0.6∼0.8로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정함으로써, 다결정 SiC 웨이퍼를 분리할 때의 계면이 되는 아몰퍼스 카본과 아몰퍼스 실리콘이 분리되는 층을, 중간에서 끊기지 않게 연속하여 형성할 수 있게 된다.
또한, 상기 계면을 형성하고자 하는 높이 위치(H)에서 스폿을 형성하는 펄스 레이저 광선의 파워 밀도는, 상기 실시형태에서는 85 J/㎠가 되도록 설정하였지만, 70∼100 J/㎠의 값으로 설정하면 된다. 상기 계면이 원하는 높이(H)에서 형성되기 위한 적절한 파워 밀도는 사용하는 다결정 SiC 잉곳의 품질 등에 따라 다소 편차가 있지만, 스폿 직경이 겹치도록 연속하여 펄스 레이저 광선을 조사하고, 박리하기 위한 계면을 연속적으로 형성하기 위해서는, 상기 수치 범위가 되도록 파워 밀도를 설정함으로써 양호한 계면을 얻을 수 있다.
1 : 레이저 가공 장치 2 : 정지 베이스
3 : 유지 테이블 기구 4 : 레이저 광선 조사 유닛
5 : 레이저 광선 조사 수단 6 : 촬상 수단
7 : 다결정 SiC 잉곳 8 : 다결정 SiC 웨이퍼 박리 수단
9 : 카본 기판 31 : 안내 레일
32 : 제1 슬라이딩 블록 33 : 제2 슬라이딩 블록
34 : 유지 테이블 35 : X축 방향 이동 수단
36 : Y축 방향 이동 수단 82 : 박리 유닛 아암
83 : 박리용 펄스 모터 84 : 웨이퍼 흡착 수단

Claims (4)

  1. 다결정 SiC 잉곳으로부터 다결정 SiC 웨이퍼를 생성하는 다결정 SiC 웨이퍼 생성 방법에 있어서,
    유지 테이블에 다결정 SiC 잉곳을 유지하는 피가공물 지지 공정과,
    유지 테이블에 유지된 다결정 SiC 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 다결정 SiC 잉곳의 조사면으로부터 미리 정해진 위치에 위치시켜 펄스 레이저 광선을 조사하면서 상기 유지 테이블을 미리 정해진 가공 이송 속도로 이동시킴으로써, 다결정 SiC 웨이퍼와 다결정 SiC 잉곳의 계면이 되는 위치에 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    상기 개질층 형성 공정에 의해 형성된 상기 계면보다 상방측에 대하여 외력을 부여하여 상기 계면으로부터 다결정 SiC 웨이퍼를 박리하는 다결정 SiC 웨이퍼 박리 공정
    을 포함하고,
    상기 개질층 형성 공정에서, 펄스 레이저 광선의 스폿의 직경을 D로 하고, 인접한 스폿의 각각이 갖는 특정의 점 간의 최단 거리를 x로 한 경우, 1펄스당의 파워 밀도가 70 내지 100 J/㎠가 되는 높이 위치의 (D-x)/D로 구하는 중첩률이 0.6 내지 0.8이 되도록 펄스 레이저 광선을 조사하는 것에 의해, 상기 개질층 형성 공정에서 형성되는 상기 계면은, 펄스 레이저 광선의 집광점에서 다결정 SiC가 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 카본으로 분리되어 초기의 개질층이 형성되고, 다음에 조사되는 펄스 레이저 광선이, 먼저 조사된 펄스 레이저 광선에 의해 형성된 아몰퍼스 카본으로 흡수되어 상기 집광점보다 조사면측에서 다결정 SiC가 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 카본으로 분리되며, 연속하여 조사되는 펄스 레이저 광선이 먼저 연속하여 형성된 아몰퍼스 카본으로 흡수되면서 파워 밀도가 일정하고, 상기 중첩률이 0.6 내지 0.8이 되는 높이 위치에서 아몰퍼스 실리콘과 아몰퍼스 카본으로 분리되어 형성된 개질층이 연쇄하여 형성되는 것인, 다결정 SiC 웨이퍼의 생성 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다결정 SiC 잉곳은, 카본 기판을 구비하는 것인, 다결정 SiC 웨이퍼 생성 방법.
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