KR102450902B1 - SiC 웨이퍼의 생성 방법 - Google Patents

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Abstract

(과제) 보다 경제적으로 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성할 수 있는 웨이퍼의 생성 방법을 제공한다.
(해결 수단) SiC 웨이퍼의 생성 방법으로서, 잉곳 (2) 의 평탄면으로부터 생성해야 할 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 잉곳 (2) 에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선 (LB) 의 집광점 (FP) 을 위치시키고 잉곳 (2) 에 펄스 레이저 광선 (LB) 을 조사하여 박리층 (26) 을 형성하는 박리층 형성 공정과, 박리층 (26) 을 기점으로 하여 생성해야 할 SiC 웨이퍼 (40) 를 잉곳 (2) 으로부터 박리하는 웨이퍼의 박리 공정과, SiC 웨이퍼 (40) 가 박리된 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 연삭하여 요철을 제거하고 평탄면으로 정형하는 평탄면 정형 공정을 포함한다. 평탄면 정형 공정은, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 황연삭하여 요철을 남기고 불완전하게 제거하는 제 1 연삭 스텝과, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 마무리 연삭하여 남은 요철을 제거하고 평탄면으로 마무리하는 제 2 연삭 스텝을 포함한다.

Description

SiC 웨이퍼의 생성 방법{METHOD FOR PRODUCING SiC WAFER}
본 발명은, 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 SiC 웨이퍼의 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 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 각 디바이스 칩은 휴대 전화나 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 (예를 들어 특허문헌 1 참조). 그러나, 잉곳을 와이어 소로 절단하고, 절단된 웨이퍼의 표면 및 이면을 연마하면, 잉곳의 대부분 (70 ∼ 80 ％) 이 버려지게 되어 비경제적이라는 문제가 있다. 특히 단결정 SiC 잉곳에 있어서는, 경도가 높고 와이어 소에 의한 절단이 곤란하여 상당한 시간을 필요로 하기 때문에 생산성이 나쁨과 함께, 잉곳의 단가가 높아 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 데에 과제를 갖고 있다.
그래서, 단결정 SiC 에 대하여 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 (예를 들어 특허문헌 2 참조).
일본 공개특허공보 2000-94221호 일본 공개특허공보 2013-49161호
그런데, 웨이퍼를 잉곳으로부터 박리하면 잉곳의 박리면이 요철이 되어, 다음 웨이퍼를 생성하기 위해 레이저 광선의 집광점이 적정한 위치에 위치되어지도록 요철의 높이를 초과하여 박리면을 연삭하여 평탄면으로 마무리하고 있어 비경제적이라는 새로운 문제가 발생하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 보다 경제적으로 단결정 SiC 잉곳으로부터 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 평탄면으로부터 생성해야 할 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 단결정 SiC 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 위치시키고 단결정 SiC 잉곳에 펄스 레이저 광선을 조사하여 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정과, 그 박리층을 기점으로 하여 생성해야 할 SiC 웨이퍼를 단결정 SiC 잉곳으로부터 박리하는 웨이퍼의 박리 공정과, SiC 웨이퍼가 박리된 단결정 SiC 잉곳의 상면을 연삭하여 요철을 제거하고 평탄면으로 정형하는 평탄면 정형 공정을 구비하고, 그 평탄면 정형 공정은, 단결정 SiC 잉곳의 상면을 황(荒)연삭하여 요철을 남기고 불완전하게 제거하는 제 1 연삭 스텝과, 제 1 연삭 스텝을 실시한 후, 단결정 SiC 잉곳의 상면을 마무리 연삭하여 남은 요철을 제거하고 평탄면으로 마무리하는 제 2 연삭 스텝을 포함하는 SiC 웨이퍼의 생성 방법이 제공된다.
바람직하게는, 그 제 1 연삭 스텝에서 사용하는 연삭 지석은 ＃1000 ∼ 2000 의 다이아몬드 지립으로 구성되어 있고, 그 제 2 연삭 스텝에서 사용하는 연삭 지석은 ＃7000 ∼ 8000 의 다이아몬드 지립으로 구성되어 있다. 바람직하게는, 그 제 1 연삭 스텝에 있어서 단결정 SiC 잉곳의 상면의 요철의 70 ∼ 90 ％ 를 연삭하고, 그 제 2 연삭 스텝에 있어서 단결정 SiC 잉곳의 상면의 요철의 10 ∼ 30 ％ 를 연삭하여 평탄면으로 마무리한다.
바람직하게는, 단결정 SiC 잉곳은, 평탄면인 제 1 면과, 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면과, 그 제 1 면으로부터 그 제 2 면에 이르고 그 제 1 면의 수직선에 대하여 기울어져 있는 c 축과, 그 c 축에 직교하는 c 면을 갖고 있고, 그 c 면과 그 제 1 면에 의해 오프각이 형성되어 있고, 그 박리층 형성 공정에 있어서, 단결정 SiC 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 그 제 1 면으로부터 생성해야 할 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시킴과 함께 그 오프각이 형성되는 제 2 방향과 직교하는 제 1 방향으로 단결정 SiC 잉곳과 그 집광점을 상대적으로 이동시켜 SiC 가 Si 와 C 로 분리되고 다음에 조사되는 펄스 레이저 광선이 이전에 형성된 C 에 흡수되어 연쇄적으로 SiC 가 Si 와 C 로 분리되어 형성되는 직선상의 개질층 및 크랙을 형성하고, 그 제 2 방향으로 단결정 SiC 잉곳과 그 집광점을 상대적으로 이동시키고 소정량 인덱스하여 박리층을 형성한다.
본 발명에 의하면, 연삭에 의해 버려지는 단결정 SiC 잉곳의 양을 억제할 수 있고, 따라서, 보다 경제적으로 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성할 수 있다.
도 1 은, 단결정 SiC 잉곳의 정면도 (a), 평면도 (b) 및 사시도 (c).
도 2 는, 박리층 형성 공정이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도 (a) 및 정면도 (b).
도 3 은, 박리층이 형성된 단결정 SiC 잉곳의 평면도 (a) 및 B-B 선 단면도 (b).
도 4 는, SiC 웨이퍼의 박리 공정이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도.
도 5 는, SiC 웨이퍼가 박리된 단결정 SiC 잉곳의 사시도 (a) 및 정면도 (b).
도 6 은, 평탄면 정형 공정의 제 1 연삭 스텝이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도 (a) 및 제 1 연삭 스텝이 실시된 단결정 SiC 잉곳의 사시도 (b).
도 7 은, 평탄면 정형 공정의 제 2 연삭 스텝이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도 (a) 및 제 2 연삭 스텝이 실시된 단결정 SiC 잉곳의 사시도 (b).
이하, 본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1 에 나타내는 전체적으로 원기둥 형상의 육방정 단결정 SiC 잉곳 (2) (이하 「잉곳 (2)」이라고 약칭한다) 은, 평탄면인 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. 잉곳 (2) 에 있어서는, 제 1 면 (4) 의 수직선 (10) 에 대하여 c 축이 기울어져 있고, c 면과 제 1 면 (4) 에 의해 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 사각형상의 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 평행하고, 제 2 오리엔테이션 플랫 (14) 은, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 에 직교하고 있다. 도 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 수직선 (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 평탄면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 잉곳 (2) 에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 위치시키고 잉곳 (2) 에 펄스 레이저 광선을 조사하여 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정을 실시한다. 박리층 형성 공정은, 예를 들어 도 2 에 그 일부를 나타내는 레이저 가공 장치 (16) 를 사용하여 실시할 수 있다. 레이저 가공 장치 (16) 는, 피가공물을 유지하는 척 테이블 (18) 과, 척 테이블 (18) 에 유지된 피가공물에 펄스 레이저 광선 (LB) 을 조사하는 집광기 (20) 를 구비한다. 상면에 있어서 피가공물을 흡착하도록 구성되어 있는 척 테이블 (18) 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 도시되어 있지 않다). 집광기 (20) 는, 레이저 가공 장치 (16) 의 펄스 레이저 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선 (LB) 을 집광하여 피가공물에 조사하기 위한 집광 렌즈 (모두 도시되어 있지 않다) 를 포함한다. 또한, X 방향은 도 2(a) 에 화살표 X 로 나타내는 방향이고, Y 방향은 도 2(a) 에 화살표 Y 로 나타내는 방향으로서 X 방향에 직교하는 방향이다. X 방향 및 Y 방향이 규정하는 평면은 실질상 수평이다.
박리층 형성 공정에서는, 먼저, 잉곳 (2) 의 평탄면인 제 1 면 (4) 을 위를 향하게 하여, 레이저 가공 장치 (16) 의 척 테이블 (18) 의 상면에 잉곳 (2) 을 흡착시킨다. 혹은, 잉곳 (2) 의 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, 레이저 가공 장치 (16) 의 촬상 수단 (도시되어 있지 않다) 에 의해 잉곳 (2) 의 제 1 면 (4) 의 상방으로부터 잉곳 (2) 을 촬상한다. 이어서, 촬상 수단에 의해 촬상한 잉곳 (2) 의 화상에 기초하여, 레이저 가공 장치 (16) 의 X 방향 이동 수단, Y 방향 이동 수단 및 회전 수단에 의해 척 테이블 (18) 을 이동 및 회전시킴으로써, 잉곳 (2) 의 방향을 소정의 방향으로 조정함과 함께 잉곳 (2) 과 집광기 (20) 의 XY 평면에 있어서의 위치를 조정한다. 잉곳 (2) 의 방향을 소정의 방향으로 조정할 때에는, 도 2(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) 을 Y 방향에 정합시킴과 함께, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향을 X 방향에 정합시킨다. 이어서, 레이저 가공 장치 (16) 의 집광점 위치 조정 수단 (도시되어 있지 않다) 에 의해 집광기 (20) 를 승강시키고, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 잉곳 (2) 의 제 1 면 (4) 으로부터 생성해야 할 SiC 웨이퍼 (이하 「웨이퍼」라고 약칭한다) 의 두께에 상당하는 깊이에 집광점 (FP) 을 위치시킨다. 이어서, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향에 정합하고 있는 X 방향으로 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 을 상대적으로 이동시키면서, 잉곳 (2) 에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선 (LB) 을 집광기 (20) 로부터 잉곳 (2) 에 조사하는 박리층 형성 가공을 실시한다. 본 실시형태에서는 도 2 에 나타내는 바와 같이, 박리층 형성 가공에 있어서, 집광점 (FP) 을 이동시키지 않고 집광점 (FP) 에 대하여 척 테이블 (18) 을 소정의 가공 이송 속도로 X 방향 이동 수단에 의해 X 방향으로 가공 이송하고 있다.
박리층 형성 가공을 실시하면, 도 3 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 흡수되어 연쇄적으로 SiC 가 Si 와 C 로 분리되어 형성되는 직선상의 개질층 (22) 과, 개질층 (22) 으로부터 c 면을 따라 개질층 (22) 의 양측으로 전파되는 크랙 (24) 이 형성된다. 또한, 박리층 형성 가공에서는, 개질층 (22) 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 조사하여, Si 와 C 로 분리된 개질층 (22) 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.
박리층 형성 공정에서는, 박리층 형성 가공에 계속해서, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 에 정합하고 있는 Y 방향으로 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 을 상대적으로 소정 인덱스량 Li 만큼 인덱스 이송한다. 본 실시형태에서는 인덱스 이송에 있어서, 집광점 (FP) 을 이동시키지 않고 집광점 (FP) 에 대하여 척 테이블 (18) 을 Y 방향 이동 수단에 의해 Y 방향으로 소정 인덱스량 (Li) 만큼 인덱스 이송하고 있다. 그리고, 박리층 형성 공정에 있어서 박리층 형성 가공과 인덱스 이송을 교대로 반복함으로써, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향을 따라 연장되는 직선상의 개질층 (22) 을, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 에 소정 인덱스량 (Li) 의 간격을 두고 복수 형성함과 함께, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 에 있어서 인접하는 크랙 (24) 과 크랙 (24) 을 연결시킨다. 이로써, 잉곳 (2) 의 제 1 면 (4) 으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에, 복수의 개질층 (22) 및 크랙 (24) 으로 이루어지는, 잉곳 (2) 으로부터 웨이퍼를 박리하기 위한 박리층 (26) 을 형성할 수 있다. 이와 같은 박리층 형성 공정은, 예를 들어 이하의 레이저 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
집광점의 위치 : 단결정 SiC 잉곳의 평탄면으로부터 300 ㎛
박리층 형성 공정을 실시한 후, 박리층 (26) 을 기점으로 하여 생성해야 할 웨이퍼를 잉곳 (2) 으로부터 박리하는 웨이퍼의 박리 공정을 실시한다. 웨이퍼의 박리 공정은, 예를 들어 도 4 에 그 일부를 나타내는 박리 장치 (28) 를 사용하여 실시할 수 있다. 박리 장치 (28) 는, 피가공물을 유지하는 척 테이블 (30) 과, 척 테이블 (30) 에 유지된 피가공물의 일부를 박리하는 박리 수단 (32) 을 구비한다. 척 테이블 (30) 은 상면에 있어서 피가공물을 흡착하도록 구성되어 있다. 박리 수단 (32) 은, 실질상 수평으로 연장되는 아암 (34) 과, 아암 (34) 의 선단에 부설된 모터 (36) 를 포함한다. 모터 (36) 의 하면에는, 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 자유롭게 회전할 수 있도록 원반상의 흡착편 (38) 이 연결되어 있다. 하면에 있어서 피가공물을 흡착하도록 구성되어 있는 흡착편 (38) 에는, 흡착편 (38) 의 하면에 대하여 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 부여 수단 (도시되어 있지 않다) 이 내장되어 있다.
도 4 를 참조하여 설명을 계속하면, 웨이퍼의 박리 공정에서는, 먼저, 잉곳 (2) 의 제 1 면 (4) 을 위를 향하게 하여, 박리 장치 (28) 의 척 테이블 (30) 의 상면에 잉곳 (2) 을 흡착시킨다. 혹은, 잉곳 (2) 의 제 2 면 (6) 과 척 테이블 (30) 의 상면 사이에 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜, 잉곳 (2) 을 척 테이블 (30) 에 고정시켜도 된다. 이어서, 박리 장치 (28) 의 승강 수단 (도시되어 있지 않다) 에 의해 아암 (34) 을 하강시키고, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 흡착편 (38) 의 하면을 잉곳 (2) 의 제 1 면 (4) 에 흡착시킨다. 이어서, 초음파 진동 부여 수단을 작동시켜, 흡착편 (38) 의 하면에 대하여 초음파 진동을 부여함과 함께, 모터 (36) 를 작동시켜 흡착편 (38) 을 회전시킨다. 이로써, 박리층 (26) 을 기점으로 하여 생성해야 할 웨이퍼 (40) 를 잉곳 (2) 으로부터 박리할 수 있다. 또, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (40) 가 박리된 잉곳 (2) 의 상면 (42) (박리면) 은 요철로 되어 있다. 웨이퍼 (40) 가 박리된 잉곳 (2) 의 상면 (42) 의 요철의 높이는, 예를 들어 100 ㎛ 정도이다.
웨이퍼의 박리 공정을 실시한 후, 웨이퍼 (40) 가 박리된 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 연삭하여 요철을 제거하고 평탄면으로 정형하는 평탄면 정형 공정을 실시한다. 평탄면 정형 공정은, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 황연삭하여 요철을 남기고 불완전하게 제거하는 제 1 연삭 스텝과, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 마무리 연삭하여 남은 요철을 제거하고 평탄면으로 마무리하는 제 2 연삭 스텝으로 적어도 구성된다. 공정 시간의 단축화의 관점에서, 제 1 연삭 스텝에 있어서의 잉곳 (2) 의 상면 (42) 의 요철의 연삭량은, 제 2 연삭 스텝에 있어서의 잉곳 (2) 의 상면 (42) 의 요철의 연삭량보다 많은 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 1 연삭 스텝에서는, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 의 요철의 70 ∼ 90 ％ 정도를 연삭하고, 제 2 연삭 스텝에서는, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 의 요철의 10 ∼ 30 ％ 정도를 연삭하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적인 예를 들면, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 의 요철의 높이가 100 ㎛ 인 경우, 제 1 연삭 스텝에 있어서 잉곳 (2) 의 상면 (42) 의 요철을 80 ㎛ 정도 연삭하고, 제 2 연삭 스텝에 있어서 잉곳 (2) 의 상면 (42) 의 요철을 20 ㎛ 정도 연삭하여, 평탄면으로 마무리하면 된다.
평탄면 정형 공정의 제 1 연삭 스텝은, 예를 들어 도 6 에 그 일부를 나타내는 제 1 연삭 장치 (44) 를 사용하여 실시할 수 있다. 제 1 연삭 장치 (44) 는, 피가공물을 유지하는 척 테이블 (46) 과, 척 테이블 (46) 에 유지된 피가공물을 연삭하는 연삭 수단 (48) 을 구비한다. 상면에 있어서 피가공물을 흡착하도록 구성되어 있는 척 테이블 (46) 은, 회전 수단 (도시되어 있지 않다) 에 의해 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 회전된다. 연삭 수단 (48) 은, 모터 (도시되어 있지 않다) 에 연결되고, 또한 상하 방향으로 연장되는 원기둥상의 스핀들 (50) 과, 스핀들 (50) 의 하단에 고정된 원반상의 휠 마운트 (52) 를 포함한다. 휠 마운트 (52) 의 하면에는 볼트 (54) 에 의해 환상의 연삭 휠 (56) 이 고정되어 있다. 연삭 휠 (56) 의 하면의 외주 가장자리부에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 환상으로 배치된 복수의 제 1 연삭 지석 (58) 이 고정되어 있다. 제 1 연삭 스텝에서 사용하는 제 1 연삭 지석 (58) 은, 예를 들어, 입도가 ＃1000 ∼ 2000 의 다이아몬드 지립을 집중도 150 으로 비트리파이드 본드에 의해 고정시킨 것이면 된다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 1 연삭 지석 (58) 이 척 테이블 (46) 의 회전 중심을 통과하도록, 연삭 휠 (56) 의 회전 중심은 척 테이블 (46) 의 회전 중심에 대하여 변위되어 있다. 이 때문에, 척 테이블 (46) 과 연삭 휠 (56) 이 서로 회전하면서, 척 테이블 (46) 의 상면에 유지된 피가공물의 상면과 제 1 연삭 지석 (58) 이 접촉한 경우에, 피가공물의 상면 전체가 제 1 연삭 지석 (58) 에 의해 연삭된다.
도 6 을 참조하여 설명을 계속하면, 평탄면 정형 공정의 제 1 연삭 스텝에서는, 먼저, 웨이퍼 (40) 가 박리된 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 위를 향하게 하여, 제 1 연삭 장치 (44) 의 척 테이블 (46) 의 상면에 잉곳 (2) 을 흡착시킨다. 혹은, 잉곳 (2) 의 제 2 면 (6) 과 척 테이블 (46) 의 상면 사이에 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜, 잉곳 (2) 을 척 테이블 (46) 에 고정시켜도 된다. 이어서, 상방에서 보아 반시계 방향으로 소정의 회전 속도 (예를 들어 300 rpm) 로 척 테이블 (46) 을 회전 수단에 의해 회전시킨다. 또, 상방에서 보아 반시계 방향으로 소정의 회전 속도 (예를 들어 6000 rpm) 로 스핀들 (50) 을 모터에 의해 회전시킨다. 이어서, 제 1 연삭 장치 (44) 의 승강 수단 (도시되어 있지 않다) 에 의해 스핀들 (50) 을 하강시키고, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 에 제 1 연삭 지석 (58) 을 접촉시킨다. 잉곳 (2) 의 상면 (42) 에 제 1 연삭 지석 (58) 을 접촉시킨 후에는 소정의 연삭 이송 속도 (예를 들어 0.1 ㎛/s) 로 스핀들 (50) 을 소정량만큼 하강시킨다. 이로써, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 황연삭하여 요철을 남기고 불완전하게 제거할 수 있다.
평탄면 정형 공정에 있어서 제 1 연삭 스텝을 실시한 후, 제 2 연삭 스텝을 실시한다. 평탄면 정형 공정의 제 2 연삭 스텝은, 예를 들어 도 7 에 그 일부를 나타내는 제 2 연삭 장치 (60) 를 사용하여 실시할 수 있다. 제 2 연삭 장치 (60) 는, 피가공물을 유지하는 척 테이블 (62) 과, 척 테이블 (62) 에 유지된 피가공물을 연삭하는 연삭 수단 (64) 을 구비한다. 상면에 있어서 피가공물을 흡착하도록 구성되어 있는 척 테이블 (62) 은, 회전 수단 (도시되어 있지 않다) 에 의해 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 회전된다. 연삭 수단 (64) 은, 모터 (도시되어 있지 않다) 에 연결되고, 또한 상하 방향으로 연장되는 원기둥상의 스핀들 (66) 과, 스핀들 (66) 의 하단에 고정된 원반상의 휠 마운트 (68) 를 포함한다. 휠 마운트 (68) 의 하면에는 볼트 (70) 에 의해 환상의 연삭 휠 (72) 이 고정되어 있다. 연삭 휠 (72) 의 하면의 외주 가장자리부에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 환상으로 배치된 복수의 제 2 연삭 지석 (74) 이 고정되어 있다. 제 2 연삭 스텝에서 사용하는 제 2 연삭 지석 (74) 은, 제 1 연삭 지석 (58) 의 지립보다 입도가 작은 지립으로 구성되고, 예를 들어, 입도가 ＃7000 ∼ 8000 의 다이아몬드 지립을 집중도 150 으로 비트리파이드 본드에 의해 고정시킨 것이면 된다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 제 2 연삭 장치 (60) 에 있어서도 제 1 연삭 장치 (44) 와 동일하게, 제 2 연삭 지석 (74) 이 척 테이블 (62) 의 회전 중심을 통과하도록, 연삭 휠 (72) 의 회전 중심은 척 테이블 (62) 의 회전 중심에 대하여 변위되어 있다. 이 때문에, 척 테이블 (62) 과 연삭 휠 (72) 이 서로 회전하면서, 척 테이블 (62) 의 상면에 유지된 피가공물의 상면과 제 2 연삭 지석 (74) 이 접촉한 경우에, 피가공물의 상면 전체가 제 2 연삭 지석 (74) 에 의해 연삭된다.
도 7 을 참조하여 설명을 계속하면, 평탄면 정형 공정의 제 2 연삭 스텝에서는, 먼저, 제 1 연삭 스텝에서 황연삭된 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 위를 향하게 하여, 제 2 연삭 장치 (60) 의 척 테이블 (62) 의 상면에 잉곳 (2) 을 흡착시킨다. 혹은, 잉곳 (2) 의 제 2 면 (6) 과 척 테이블 (62) 의 상면 사이에 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜, 잉곳 (2) 을 척 테이블 (62) 에 고정시켜도 된다. 이어서, 상방에서 보아 반시계 방향으로 소정의 회전 속도 (예를 들어 300 rpm) 로 척 테이블 (62) 을 회전 수단에 의해 회전시킨다. 또, 상방에서 보아 반시계 방향으로 소정의 회전 속도 (예를 들어 6000 rpm) 로 스핀들 (66) 을 모터에 의해 회전시킨다. 이어서, 제 2 연삭 장치 (60) 의 승강 수단 (도시되어 있지 않다) 에 의해 스핀들 (66) 을 하강시키고, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 에 제 2 연삭 지석 (74) 을 접촉시킨다. 잉곳 (2) 의 상면 (42) 에 제 2 연삭 지석 (74) 을 접촉시킨 후에는 소정의 연삭 이송 속도 (예를 들어 0.05 ㎛/s) 로 스핀들 (66) 을 소정량만큼 하강시킨다. 이로써, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 마무리 연삭하여 남은 요철을 제거하고, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 평탄면으로 마무리할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 있어서의 평탄면 정형 공정은, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 황연삭하여 요철을 남기고 불완전하게 제거하는 제 1 연삭 스텝과, 잉곳 (2) 의 상면 (42) 을 마무리 연삭하여 남은 요철을 제거하고 평탄면으로 마무리하는 제 2 연삭 스텝으로 적어도 구성되므로, 연삭에 의해 버려지는 잉곳 (2) 의 양을 억제할 수 있고, 따라서, 보다 경제적으로 잉곳 (2) 으로부터 웨이퍼를 생성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 박리층 형성 공정에 있어서 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향으로 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 을 상대적으로 이동시키고, 또한 인덱스 이송에 있어서 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 으로 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 을 상대적으로 이동시키는 예를 설명하였지만, 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 의 상대적인 이동 방향은 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향이 아니어도 되고, 또, 인덱스 이송에 있어서의 잉곳 (2) 과 집광점 (FP) 의 상대적인 이동 방향은 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 이 아니어도 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 1 면 (4) 의 수직선 (10) 에 대하여 c 축이 기울어져 있고 c 면과 제 1 면 (4) 에 의해 오프각 (α) 이 형성되어 있는 잉곳 (2) 의 예를 설명하였지만, 제 1 면의 수직선에 대하여 c 축이 기울어져 있지 않고, c 면과 제 1 면의 오프각이 0 도인 (즉, 제 1 면의 수직선과 c 축이 일치하고 있는) 단결정 SiC 잉곳의 경우에도, 본 발명의 웨이퍼의 생성 방법을 실시할 수 있다.
2 : 단결정 SiC 잉곳
4 : 제 1 면 (평탄면)
6 : 제 2 면
10 : 수직선
22 : 개질층
24 : 크랙
26 : 박리층
40 : 웨이퍼
42 : 웨이퍼가 박리된 단결정 SiC 잉곳의 상면
58 : 제 1 연삭 지석 (제 1 연삭 스텝에서 사용하는 연삭 지석)
74 : 제 2 연삭 지석 (제 2 연삭 스텝에서 사용하는 연삭 지석)
α : 오프각
A : 오프각이 형성되는 방향
FP : 집광점
LB : 펄스 레이저 광선

Claims (4)

  1. 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 SiC 웨이퍼의 생성 방법으로서,
    단결정 SiC 잉곳의 평탄면으로부터 생성해야 할 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 단결정 SiC 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 위치시키고 단결정 SiC 잉곳에 펄스 레이저 광선을 조사하여 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정과,
    상기 박리층을 기점으로 하여 생성해야 할 SiC 웨이퍼를 단결정 SiC 잉곳으로부터 박리하는 웨이퍼의 박리 공정과,
    SiC 웨이퍼가 박리된 단결정 SiC 잉곳의 상면을 연삭 지석으로 연삭하여 요철을 제거하고 평탄면으로 정형하는 평탄면 정형 공정을 구비하고,
    상기 평탄면 정형 공정은,
    단결정 SiC 잉곳의 상면을 황연삭 (粗硏削) 하여 요철을 남기고 불완전하게 제거하는 제 1 연삭 스텝과,
    제 1 연삭 스텝을 실시한 후, 단결정 SiC 잉곳의 상면을 마무리 연삭하여 남은 요철을 제거하고 평탄면으로 마무리하는 제 2 연삭 스텝을 포함하고,
    상기 제 1 연삭 스텝에서 사용하는 연삭 지석은 입도가 ＃1000 ∼ 2000 의 다이아몬드 지립으로 구성되어 있고,
    상기 제 2 연삭 스텝에서 사용하는 연삭 지석은 입도가 ＃7000 ∼ 8000 의 다이아몬드 지립으로 구성되어 있고,
    상기 제 1 연삭 스텝에 있어서 단결정 SiC 잉곳의 상면의 요철의 70 ∼ 90 ％ 를 연삭하고,
    상기 제 2 연삭 스텝에 있어서 단결정 SiC 잉곳의 상면의 요철의 10 ∼ 30 ％ 를 연삭하여 평탄면으로 마무리하는, SiC 웨이퍼의 생성 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    단결정 SiC 잉곳은, 평탄면인 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대측의 제 2 면과, 상기 제 1 면으로부터 상기 제 2 면에 이르고 상기 제 1 면의 수직선에 대하여 기울어져 있는 c 축과, 상기 c 축에 직교하는 c 면을 갖고 있고, 상기 c 면과 상기 제 1 면에 의해 오프각이 형성되어 있고,
    상기 박리층 형성 공정에 있어서,
    단결정 SiC 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 상기 제 1 면으로부터 생성해야 할 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시킴과 함께 상기 오프각이 형성되는 제 2 방향과 직교하는 제 1 방향으로 단결정 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상대적으로 이동시켜 SiC 가 Si 와 C 로 분리되고 다음에 조사되는 펄스 레이저 광선이 이전에 형성된 C 에 흡수되어 연쇄적으로 SiC 가 Si 와 C 로 분리되어 형성되는 직선상의 개질층 및 크랙을 형성하고, 상기 제 2 방향으로 단결정 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상대적으로 이동시키고 소정량 인덱스하여 박리층을 형성하는, SiC 웨이퍼의 생성 방법.
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