KR102428702B1 - 질화갈륨 기판의 생성 방법 - Google Patents

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Abstract

(과제) 낭비없이 질화갈륨 (GaN) 잉곳으로부터 많은 질화갈륨 기판을 생성할 수 있는 질화갈륨 기판의 생성 방법을 제공한다.
(해결 수단) 제 1 면과 제 1 면과 반대측의 제 2 면을 갖는 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 복수의 질화갈륨 기판으로 생성하는 질화갈륨 기판의 생성 방법으로서, 질화갈륨 (GaN) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제 1 면으로부터 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 내부에 위치 결정하여 조사하고, 질화갈륨 (GaN) 을 파괴하여 갈륨 (Ga) 과 질소 (N) 를 석출시킨 계면을 형성하는 계면 형성 공정과, 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 제 1 면에 제 1 유지 부재를 첩착시킴과 함께, 제 2 면에 제 2 유지 부재를 첩착시키는 유지 부재 첩착 공정과, 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 갈륨 (Ga) 이 용융되는 온도로 가열함과 함께, 제 1 유지 부재와 제 2 유지 부재를 서로 이반하는 방향으로 이동시킴으로써 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 계면으로부터 분리하여 질화갈륨 기판을 생성하는 질화갈륨 기판 생성 공정을 포함한다.

Description

질화갈륨 기판의 생성 방법{METHOD OF PRODUCING GaN SUBSTRATE}
본 발명은, 질화갈륨 (GaN) 잉곳으로부터 소정의 두께를 갖는 질화갈륨 기판을 생성하는 질화갈륨 기판의 생성 방법에 관한 것이다.
질화갈륨 (GaN) 은 실리콘에 비하여 밴드 갭이 3 배 넓고, 절연 파괴 전압도 높은 점에서 전력 제어용 반도체 소자 (파워 디바이스) 로서 이용되고 있다. 예를 들어, 질화갈륨 기판의 상면에 격자상으로 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 파워 디바이스가 형성된 파워 디바이스 웨이퍼는, 분할 예정 라인을 따라 개개의 파워 디바이스로 분할되고, PC, 자동차 등의 제어 장치에 사용되고 있다.
상기 서술한 파워 디바이스 웨이퍼를 구성하는 질화갈륨 기판은, 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 와이어 소로 슬라이스하고, 슬라이스한 질화갈륨 기판의 표리면을 연마하여 경면으로 마무리한다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 2000-94221호
그런데, 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 제조에는 상당한 설비와 시간을 필요로 하기 때문에, 예를 들어 직경이 100 ㎜ 이고 두께가 3 ㎜ 인 질화갈륨 (GaN) 잉곳은 수백만엔으로 고가임에도 불구하고, 와이어 소로 슬라이스하면 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 60 ∼ 70 ％ 가 절삭 부스러기로서 버려지게 되어, 비경제적임과 함께 생산성이 나쁘다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는, 낭비없이 질화갈륨 (GaN) 잉곳으로부터 많은 질화갈륨 기판을 생성할 수 있는 질화갈륨 기판의 생성 방법을 제공하는 것이다.
상기 주된 기술 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의하면, 제 1 면과 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면을 갖는 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 복수의 질화갈륨 기판으로 생성하는 질화갈륨 기판의 생성 방법으로서,
질화갈륨 (GaN) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 그 제 1 면으로부터 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 내부에 위치 결정하여 조사하고, 질화갈륨 (GaN) 을 파괴하여 갈륨 (Ga) 과 질소 (N) 를 석출시킨 계면을 형성하는 계면 형성 공정과,
질화갈륨 (GaN) 잉곳의 그 제 1 면에 제 1 유지 부재를 첩착 (貼着) 시킴과 함께, 그 제 2 면에 제 2 유지 부재를 첩착시키는 유지 부재 첩착 공정과,
질화갈륨 (GaN) 잉곳을 갈륨 (Ga) 이 용융되는 온도로 가열함과 함께, 그 제 1 유지 부재와 그 제 2 유지 부재를 서로 이반하는 방향으로 이동시킴으로써 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 그 계면으로부터 분리하여 질화갈륨 기판을 생성하는 질화갈륨 기판 생성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판의 생성 방법이 제공된다.
상기 유지 부재 첩착 공정에 있어서의 제 2 유지 부재는, 상기 계면 형성 공정을 실시하기 전에 제 2 면에 첩착한다.
상기 유지 부재 첩착 공정은, 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 갈륨 (Ga) 이 용융되는 온도보다 높은 온도에서 용융되는 왁스를 사용하여 제 1 면에 제 1 유지 부재를 첩착시킴과 함께 제 2 면에 제 2 유지 부재를 첩착시킨다.
상기 계면에 석출되어 질화갈륨 기판 형성 공정에 의해 분리된 질화갈륨 기판의 분리면에 형성되어 있는 갈륨 (Ga) 면을 연삭하여 제거하는 연삭 공정을 실시한다.
본 발명에 의한 질화갈륨 기판의 생성 방법은, 질화갈륨 (GaN) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제 1 면으로부터 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 내부에 위치 결정하여 조사하고, 질화갈륨 (GaN) 을 파괴하여 갈륨 (Ga) 과 질소 (N) 를 석출시킨 계면을 형성하는 계면 형성 공정과, 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 제 1 면에 제 1 유지 부재를 첩착시킴과 함께, 제 2 면에 제 2 유지 부재를 첩착시키는 유지 부재 첩착 공정과, 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 갈륨 (Ga) 이 용융되는 온도로 가열함과 함께, 제 1 유지 부재와 제 2 유지 부재를 서로 이반하는 방향으로 이동시킴으로써 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 계면으로부터 분리하여 질화갈륨 기판을 생성하는 질화갈륨 기판 생성 공정을 포함하고 있으므로, 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 내부에 질화갈륨 (GaN) 을 파괴하여 갈륨 (Ga) 과 질소 (N) 를 석출시킨 계면을 형성함으로써 질화갈륨 기판을 생성할 수 있기 때문에, 종래와 같이 와이어 소로 슬라이스함으로써 버려지는 절삭 부스러기가 전무가 된다. 따라서, 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 낭비없이 질화갈륨 기판으로 생성할 수 있고, 와이어 소로 슬라이스하는 종래의 가공 방법에 비하여 생산성이 2.5 배 향상된다.
도 1 은 본 발명에 의한 질화갈륨 기판의 생성 방법에 의해 가공되는 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 사시도이다.
도 2 는 본 발명에 의한 질화갈륨 기판의 생성 방법에 있어서의 계면 형성 공정을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 주요부 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 의한 질화갈륨 기판의 생성 방법에 있어서의 계면 형성 공정의 설명도이다.
도 4 는 본 발명에 의한 질화갈륨 기판의 생성 방법에 있어서의 계면 형성 공정의 다른 실시형태가 실시된 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 평면도이다.
도 5 는 본 발명에 의한 질화갈륨 기판의 생성 방법에 있어서의 유지 부재 첩착 공정의 설명도이다.
도 6 은 본 발명에 의한 질화갈륨 기판의 생성 방법에 있어서의 유지 부재 분리 공정의 설명도이다.
도 7 은 본 발명에 의한 질화갈륨 기판의 생성 방법에 있어서의 연삭 공정의 제 1 실시형태를 나타내는 설명도이다.
도 8 은 본 발명에 의한 질화갈륨 기판의 생성 방법에 있어서의 연삭 공정의 제 2 실시형태를 나타내는 설명도이다.
도 9 는 본 발명에 의한 질화갈륨 기판의 생성 방법에 있어서의 유지 부재 분리 공정의 설명도이다.
이하, 본 발명에 의한 질화갈륨 기판의 생성 방법에 대해 첨부 도면을 참조하여, 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 에는, 본 발명에 의한 질화갈륨 기판의 생성 방법에 의해 가공되는 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 사시도를 나타내고 있다. 도 1 에 나타내는 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 은, 직경이 100 ㎜ 이고 두께가 3 ㎜ 로 형성되어 있다. 이 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 은, 축심에 대해 수직인 면에 형성된 제 1 면 (21) 과, 그 제 1 면 (21) 과 반대측의 제 2 면 (22) 을 갖고 있다. 또, 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 외주에는, 가공 기준면이 되는 평면 (23) 이 형성되어 있다.
상기 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 으로부터 질화갈륨 기판을 생성하려면, 도시된 실시형태에 있어서는 질화갈륨 (GaN) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 그 제 1 면으로부터 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 내부에 위치 결정하여 조사하고, GaN 을 파괴하여 갈륨 (Ga) 과 질소 (N) 를 석출시킨 계면을 형성하는 계면 형성 공정을 실시한다. 이 계면 형성 공정은, 도 2 에 나타내는 레이저 가공 장치 (3) 를 사용하여 실시한다. 도 2 에 나타내는 레이저 가공 장치 (3) 는, 피가공물을 유지하는 척 테이블 (31) 과, 그 척 테이블 (31) 상에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단 (32) 을 구비하고 있다. 척 테이블 (31) 은, 피가공물을 흡인 유지하도록 구성되어 있고, 도시되지 않은 가공 이송 수단에 의해 도 2 에 있어서 화살표 (X) 로 나타내는 가공 이송 방향 (X 축 방향) 으로 이동시킬 수 있음과 함께, 도시되지 않은 할출 (割出) 이송 수단에 의해 도 2 에 있어서 화살표 (Y) 로 나타내는 할출 이송 방향 (Y 축 방향) 으로 이동시킬 수 있게 되어 있다. 또, 척 테이블 (31) 은, 도시되지 않은 회전 기구에 의해 회전시킬 수 있도록 구성되어 있다.
상기 레이저 광선 조사 수단 (32) 은, 실질상 수평으로 배치된 원통 형상의 케이싱 (321) 을 포함하고 있다. 케이싱 (321) 내에는 도시되지 않은 펄스 레이저 광선 발진기나 반복 주파수 설정 수단을 구비한 펄스 레이저 광선 발진 수단이 배치 형성되어 있다. 상기 케이싱 (321) 의 선단부에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하기 위한 집광기 (322) 가 장착되어 있다. 또한, 레이저 광선 조사 수단 (32) 은, 집광기 (322) 에 의해 집광되는 펄스 레이저 광선의 집광점 위치를 조정하기 위한 집광점 위치 조정 수단 (도시 생략) 을 구비하고 있다.
상기 레이저 가공 장치 (3) 를 사용하여 계면 형성 공정을 실시하려면, 도 2 에 나타내는 바와 같이 척 테이블 (31) 의 상면 (유지면) 에 상기 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 제 2 면 (22) 측을 재치 (載置) 한다. 그리고, 도시되지 않은 흡인 수단에 의해 척 테이블 (31) 상에 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 을 흡착 유지한다 (잉곳 유지 공정). 따라서, 척 테이블 (31) 상에 유지된 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 은 제 1 면 (21) 이 상측이 된다. 이 때, 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 외주에 형성된 평면 (23) 이 X 축 방향과 평행해지도록 위치 결정된다. 이와 같이 척 테이블 (31) 상에 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 을 흡인 유지했다면, 도시되지 않은 가공 이송 수단을 작동시켜 척 테이블 (31) 을 레이저 광선 조사 수단 (32) 의 집광기 (322) 가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동하고, 일단 (도 3(a) 에 있어서 좌단) 을 레이저 광선 조사 수단 (32) 의 집광기 (322) 의 바로 아래에 위치 결정한다. 그리고, 도 3(b) 로 나타내는 바와 같이 집광기 (322) 로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점 (P) 을 제 1 면 (21) (상면) 에서 500 ㎛ 내부 위치에 위치 결정한다. 다음으로, 레이저 광선 조사 수단 (32) 을 작동시켜 집광기 (322) 로부터 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척 테이블 (31) 을 도 3(a) 에 있어서 화살표 (X1) 로 나타내는 방향으로 소정의 가공 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 3(c) 로 나타내는 바와 같이 레이저 광선 조사 수단 (32) 의 집광기 (322) 의 조사 위치에 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 타단 (도 3(c) 에 있어서 우단) 이 도달하면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지시킴과 함께 척 테이블 (31) 의 이동을 정지시킨다. 다음으로, 척 테이블 (31) 을 할출 이송 방향 (Y 축 방향) 으로 50 ∼ 60 ㎛ 이동시키고, 상기 계면 형성 공정을 실시한다. 이 계면 형성 공정을 도 3(d) 로 나타내는 바와 같이 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 전체면에 대응하는 영역에 실시함으로써, 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 에는 도 3(e) 로 나타내는 바와 같이 질화갈륨 (GaN) 을 파괴하여 갈륨 (Ga) 과 질소 (N) 를 석출시킨 계면 (24) 이 형성된다. 이 계면 (24) 은, 도시된 실시형태에 있어서는 10 ㎛ 정도의 두께로 형성된다.
또한, 상기 계면 형성 공정은, 집광기 (322) 를 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 외주부에 위치 결정하고, 척 테이블 (31) 을 회전시키면서 집광기 (322) 를 중심을 향하여 이동시키고, 도 4 로 나타내는 바와 같이 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 내부에 펄스 레이저 광선을 소용돌이상으로 조사함으로써, GaN 을 파괴하여 갈륨 (Ga) 과 질소 (N) 를 석출시킨 계면 (24) 을 형성해도 된다.
상기 계면 형성 공정은, 예를 들어 이하의 가공 조건으로 실시된다.
파장 : 532 ㎚
반복 주파수 : 15 ㎑
평균 출력 : 0.02 W
펄스폭 : 800 ps
집광 스폿 직경 : 10 ㎛
가공 이송 속도 : 45 ㎜/초
다음으로, 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 제 1 면 (21) 에 제 1 유지 부재 (4) 를 첩착시킴과 함께, 제 2 면 (22) 에 제 2 유지 부재 (5) 를 첩착시키는 유지 부재 첩착 공정을 실시한다. 즉, 도 5(a) 및 (b) 에 나타내는 바와 같이 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 제 1 면 (21) 에 왁스 (6) 를 개재하여 제 1 유지 부재 (4) 를 첩착시킴과 함께, 제 2 면 (22) 에 왁스 (6) 를 개재하여 제 2 유지 부재 (5) 를 첩착시킨다. 또한, 왁스 (6) 는, 도시된 실시형태에 있어서는 상기 계면 형성 공정에 있어서 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 내부에 질화갈륨 (GaN) 을 파괴하여 갈륨 (Ga) 과 질소 (N) 를 석출시킨 계면을 형성하는 갈륨 (Ga) 이 용융되는 온도 (30℃) 보다 용융 온도가 높은 (예를 들어 100℃) 왁스가 사용되고 있다.
또한, 유지 부재 첩착 공정에 있어서의 제 2 유지 부재 (5) 는, 상기 계면 형성 공정을 실시하기 전에 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 제 2 면 (22) 에 첩착해도 된다.
상기 유지 부재 첩착 공정을 실시했다면, 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 을 Ga 가 용융되는 온도로 가열함과 함께, 제 1 유지 부재 (4) 와 제 2 유지 부재 (5) 를 서로 이반하는 방향으로 이동시킴으로써 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 을 계면 (24) 으로부터 분리하여 질화갈륨 기판을 생성하는 질화갈륨 기판 생성 공정을 실시한다. 즉, 상기 유지 부재 첩착 공정이 실시된 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 에 형성된 상기 계면 (24) 을 형성하는 갈륨 (Ga) 이 용융되는 온도로 가열한다. 또한, 도시된 실시형태에 있어서는 상기 서술한 유지 부재 첩착 공정에 있어서 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 제 1 면 (21) 및 제 2 면 (22) 과 제 1 유지 부재 (4) 및 제 2 유지 부재 (5) 사이에 개재된 왁스 (6) 가 갈륨 (Ga) 이 용융되는 온도 (30℃) 보다 용융 온도가 높은 (예를 들어 100℃) 왁스가 사용되고 있으므로, 왁스 (6) 의 온도에 의해 상기 계면 (24) 이 가열되어 갈륨 (Ga) 은 용융된 상태로 되어 있다. 이와 같이 하여 계면 (24) 이 가열되어 갈륨 (Ga) 이 용융된 상태가 되었다면, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이 제 1 유지 부재 (4) 와 제 2 유지 부재 (5) 를 서로 이반하는 방향으로 이동시킨다. 이 결과, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 은, 계면 (24) 에 있어서 제 1 유지 부재 (4) 가 첩착되고 질화갈륨 기판 (20) 과 제 2 유지 부재 (5) 가 첩착된 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 으로 분리된다. 이와 같이 하여 분리된 제 2 유지 부재 (5) 가 첩착된 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 분리면 (2a) 에는 도 6(c) 에 나타내는 바와 같이 갈륨 (Ga) 면 (241) 이 형성되어 있고, 제 1 유지 부재 (4) 가 첩착되고 질화갈륨 기판 (20) 의 분리면 (20a) 에는 도 6(d) 에 나타내는 바와 같이 Ga 면 (241) 이 형성되어 있다. 이상과 같이, 도시된 실시형태에 있어서는 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 내부에 질화갈륨 (GaN) 을 파괴하여 갈륨 (Ga) 과 질소 (N) 를 석출시킨 두께가 10 ㎛ 정도인 계면 (24) 을 형성함으로써 질화갈륨 기판 (20) 을 생성할 수 있기 때문에, 와이어 소로 슬라이스함으로써 버려지는 절삭 부스러기가 전무가 된다.
다음으로, 상기 계면 (24) 에 석출되고 질화갈륨 기판 생성 공정에 의해 분리된 질화갈륨 기판의 분리면 및 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 분리면에 형성되어 있는 갈륨 (Ga) 면 (241) 을 연삭하여 제거하는 연삭 공정을 실시한다. 이 연삭 공정은, 도 7(a) 에 나타내는 연삭 장치 (7) 를 사용하여 실시한다. 도 7(a) 에 나타내는 연삭 장치 (7) 는, 피가공물을 유지하는 척 테이블 (71) 과, 그 척 테이블 (71) 에 유지된 피가공물을 연삭하는 연삭 수단 (72) 을 구비하고 있다. 척 테이블 (71) 은, 유지면인 상면에 피가공물을 흡인 유지하도록 구성되어 있고, 도시되지 않은 회전 구동 기구에 의해 도 7(a) 에 있어서 화살표 (71a) 로 나타내는 방향으로 회전시킬 수 있다. 연삭 수단 (72) 은, 스핀들 하우징 (721) 과, 그 스핀들 하우징 (721) 에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되고 도시되지 않은 회전 구동 기구에 의해 회전시킬 수 있는 회전 스핀들 (722) 과, 그 회전 스핀들 (722) 의 하단에 장착된 마운터 (723) 와, 그 마운터 (723) 의 하면에 장착된 연삭 휠 (724) 을 구비하고 있다. 이 연삭 휠 (724) 은, 원고리형의 기대 (基臺) (725) 와, 그 기대 (725) 의 하면에 고리형으로 장착된 연삭 지석 (726) 으로 이루어져 있고, 기대 (725) 가 마운터 (723) 의 하면에 체결 볼트 (727) 에 의해 장착되어 있다.
상기 서술한 연삭 장치 (7) 를 사용하여 질화갈륨 기판 (20) 의 분리면에 형성되어 있는 갈륨 (Ga) 면 (241) 을 연삭하여 제거하는 제 1 연삭 공정을 실시하려면, 도 7(a) 에 나타내는 바와 같이 척 테이블 (71) 의 상면 (유지면) 에 상기 질화갈륨 기판 생성 공정에 의해 분리된 질화갈륨 기판 (20) 에 첩착되어 있는 제 1 유지 부재 (4) 측을 재치한다. 그리고, 도시되지 않은 흡인 수단을 작동시킴으로써 척 테이블 (71) 상에 질화갈륨 기판 (20) 을 제 1 유지 부재 (4) 를 개재하여 흡인 유지한다. 따라서, 척 테이블 (71) 상에 유지된 질화갈륨 기판 (20) 은, 분리면에 형성된 갈륨 (Ga) 면 (241) 이 상측이 된다. 이와 같이 척 테이블 (71) 상에 질화갈륨 기판 (20) 을 제 1 유지 부재 (4) 를 통하여 흡인 유지했다면, 척 테이블 (71) 을 도 7(a) 및 (b) 에 있어서 화살표 (71a) 로 나타내는 방향으로 예를 들어 300 rpm 으로 회전하면서, 연삭 수단 (72) 의 연삭 휠 (724) 을 도 7(a) 및 (b) 에 있어서 화살표 (724a) 로 나타내는 방향으로 예를 들어 6000 rpm 으로 회전하고, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이 연삭 지석 (726) 을 피가공면인 질화갈륨 기판 (20) 의 분리면에 형성된 갈륨 (Ga) 면 (241) 에 접촉시키고, 연삭 휠 (724) 을 도 7(a) 및 (b) 에 있어서 화살표 (724b) 로 나타내는 바와 같이 예를 들어 1 ㎛/초의 연삭 이송 속도로 하방 (척 테이블 (71) 의 유지면에 대해 수직인 방향) 으로 소정량 (10 ∼ 20 ㎛) 연삭 이송한다. 이 결과, 질화갈륨 기판 (20) 의 분리면에 형성된 갈륨 (Ga) 면 (241) 이 연삭되고, 도 7(c) 로 나타내는 바와 같이 질화갈륨 기판 (20) 의 분리면 (20a) 에 형성되어 있던 갈륨 (Ga) 면이 제거된다.
다음으로, 상기 질화갈륨 기판 생성 공정에 의해 분리되고 제 2 유지 부재 (5) 가 첩착된 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 분리면에 형성된 갈륨 (Ga) 면 (241) 을 제거하는 제 2 연삭 공정을 상기 서술한 연삭 장치 (7) 를 사용하여 실시한다. 즉, 도 8(a) 에 나타내는 바와 같이 척 테이블 (71) 의 상면 (유지면) 에 상기 질화갈륨 기판 생성 공정에 의해 분리된 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 에 첩착되어 있는 제 2 유지 부재 (5) 측을 재치한다. 그리고, 도시되지 않은 흡인 수단을 작동시킴으로써 척 테이블 (71) 상에 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 을 제 2 유지 부재 (5) 를 통하여 흡인 유지한다. 따라서, 척 테이블 (71) 상에 유지된 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 은, 분리면에 형성된 갈륨 (Ga) 면 (241) 이 상측이 된다. 이와 같이 척 테이블 (71) 상에 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 을 제 2 유지 부재 (5) 를 통하여 흡인 유지했다면, 척 테이블 (71) 을 도 8(a) 에 있어서 화살표 (71a) 로 나타내는 방향으로 예를 들어 300 rpm 으로 회전하면서, 연삭 수단 (72) 의 연삭 휠 (724) 을 도 8(a) 에 있어서 화살표 (724a) 로 나타내는 방향으로 예를 들어 6000 rpm 으로 회전하고, 도 8(a) 에 나타내는 바와 같이 연삭 지석 (726) 을 피가공면인 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 분리면에 형성된 갈륨 (Ga) 면 (241) 에 접촉시키고, 연삭 휠 (724) 을 도 8(a) 에 있어서 화살표 (724b) 로 나타내는 바와 같이 예를 들어 1 ㎛/초의 연삭 이송 속도로 하방 (척 테이블 (71) 의 유지면에 대해 수직인 방향) 으로 소정량 (10 ∼ 20 ㎛) 연삭 이송한다. 이 결과, 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 분리면에 형성된 갈륨 (Ga) 면 (241) 이 연삭되고, 도 8(b) 로 나타내는 바와 같이 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 분리면 (2a) 에 형성되어 있던 갈륨 (Ga) 면이 제거된다.
이상과 같이 하여 질화갈륨 기판 생성 공정에 의해 분리된 질화갈륨 기판 (20) 의 분리면 및 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 분리면에 형성된 갈륨 (Ga) 면 (241) 을 연삭하여 제거하는 연삭 공정을 실시했다면, 분리면에 형성되어 있던 갈륨 (Ga) 이 제거된 질화갈륨 기판 (20) 에 첩착되어 있는 제 1 유지 부재 (4) 를 분리하는 유지 부재 분리 공정을 실시한다. 즉, 도 9(a) 에 나타내는 바와 같이 박리 장치 (8) 의 유지 테이블 (81) 상에 상기 서술한 연삭 공정이 실시된 질화갈륨 기판 (20) 의 제 1 유지 부재 (4) 측을 재치하고, 도시되지 않은 흡인 수단을 작동시킴으로써 유지 테이블 (81) 상에 질화갈륨 기판 (20) 을 제 1 유지 부재 (4) 를 통하여 흡인 유지한다. 따라서, 유지 테이블 (81) 상에 제 1 유지 부재 (4) 를 통하여 유지된 질화갈륨 기판 (20) 은 분리면 (20a) 이 상측이 된다. 그리고, 유지 테이블 (81) 에 배치 형성된 도시되지 않은 히터를 작동시켜 제 1 유지 부재 (4) 를 가열하고, 제 1 유지 부재 (4) 와 질화갈륨 기판 (20) 사이에 개재된 왁스 (6) 를 용융 온도 (예를 들어 100 ℃) 로 가열한다. 다음으로, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이 흡인 패드 (82) 의 하면인 흡인면을 유지 테이블 (81) 상에 제 1 유지 부재 (4) 를 통하여 흡인 유지된 질화갈륨 기판 (20) 의 상면 (분리면 (20a)) 에 재치함과 함께, 도시되지 않은 흡인 수단을 작동시킴으로써 흡인 패드 (82) 의 하면인 흡인면에 질화갈륨 기판 (20) 의 상면을 흡인한다. 그리고, 도 9(c) 에 나타내는 바와 같이 흡인 패드 (82) 를 유지 테이블 (81) 로부터 이반하는 방향으로 끌어올림으로써, 질화갈륨 기판 (20) 을 제 1 유지 부재 (4) 로부터 분리할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 으로부터 1 장의 질화갈륨 기판 (20) 을 생성했다면, 남겨진 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 에 대해 상기 계면 형성 공정, 계면 형성 공정이 실시된 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 의 제 1 면 (21) 에 제 1 유지 부재 (4) 를 첩착시키는 유지 부재 첩착 공정, 질화갈륨 기판 생성 공정, 연삭 공정, 유지 부재 분리 공정을 4 회 반복하여 실시한다. 이 결과, 도시된 실시형태에 있어서는 직경이 100 ㎜ 이고 두께가 3 ㎜ 인 질화갈륨 (GaN) 잉곳 (2) 으로부터 두께가 대략 500 ㎛ 인 질화갈륨 기판 (20) 을 5 장 생성하는 것이 가능해져, 와이어 소로 슬라이스하는 종래의 가공 방법에 비하여 생산성이 2.5 배 향상된다.
2 : 질화갈륨 (GaN) 잉곳
20 : 질화갈륨 기판
3 : 레이저 가공 장치
31 : 레이저 가공 장치의 척 테이블
32 : 레이저 광선 조사 수단
322 : 집광기
4 : 제 1 유지 부재
5 : 제 2 유지 부재
6 : 왁스
7 : 연삭 장치
71 : 연삭 장치의 척 테이블
72 : 연삭 수단
8 : 박리 장치
81 : 유지 테이블
82 : 흡인 패드

Claims (4)

  1. 제 1 면과 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면을 갖는 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 복수의 질화갈륨 기판으로 생성하는 질화갈륨 기판의 생성 방법으로서,
    질화갈륨 (GaN) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 상기 제 1 면으로부터 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 내부에 위치 결정하여 조사하고, 질화갈륨 (GaN) 을 파괴하여 갈륨 (Ga) 과 질소 (N) 를 석출시킨 계면을 형성하는 계면 형성 공정과,
    질화갈륨 (GaN) 잉곳의 상기 제 1 면에 제 1 유지 부재를 첩착시킴과 함께, 상기 제 2 면에 제 2 유지 부재를 첩착시키는 유지 부재 첩착 공정과,
    질화갈륨 (GaN) 잉곳을 가열함과 함께, 상기 제 1 유지 부재와 상기 제 2 유지 부재를 서로 이반하는 방향으로 이동시킴으로써 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 상기 계면으로부터 분리하여 질화갈륨 기판을 생성하는 질화갈륨 기판 생성 공정을 포함하고,
    상기 유지 부재 첩착 공정은, 상기 갈륨 (Ga) 이 용융되는 온도보다 높은 온도에서 용융되는 왁스를 사용하여 상기 질화갈륨 (GaN) 잉곳의 상기 제 1 면에 상기 제 1 유지 부재를 첩착시킴과 함께 상기 제 2 면에 상기 제 2 유지 부재를 첩착시키고,
    상기 질화갈륨 기판 생성 공정에 있어서 상기 질화갈륨 (GaN) 잉곳을 가열할 때의 온도는, 갈륨 (Ga) 이 용융되는 온도 이상이고, 또한 상기 왁스가 용융되는 온도 미만인 질화갈륨 기판의 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지 부재 첩착 공정에 있어서의 상기 제 2 유지 부재는, 상기 계면 형성 공정을 실시하기 전에 상기 제 2 면에 첩착하는, 질화갈륨 기판의 생성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 계면에 석출되어 질화갈륨 기판 형성 공정에 의해 분리된 질화갈륨 기판의 분리면에 형성되어 있는 갈륨 (Ga) 면을 연삭하여 제거하는 연삭 공정을 실시하는, 질화갈륨 기판의 생성 방법.
  4. 삭제
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