KR102560277B1 - 박리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 박리층을 기점으로 하여 잉곳으로부터 웨이퍼를 용이하게 박리할 수 있음과 더불어, 박리한 웨이퍼의 박리면으로부터 박리 부스러기를 제거할 수 있는 박리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
박리 장치(2)는, 잉곳(50)을 유지하는 유지 수단(4)과, 유지 수단(4)에 유지된 잉곳(50)에 초음파를 부여하여 박리층(74)을 자극하는 초음파 수단(6)과, 생성해야 할 웨이퍼를 흡인 유지하는 유지부(36)와 유지부(36)로부터 돌출되어 생성해야 할 웨이퍼의 외주를 둘러싸는 링벽(38)을 구비한 박리 수단(10)으로 적어도 구성된다. 링벽(38)의 내측에는, 잉곳(50)으로부터 박리된 웨이퍼(76)의 박리면(76a)을 향해 세정수(W)를 분사하여 세정하는 분사구(38a)가 복수개 형성되어 있다.

Description

박리 장치{PEELING APPARATUS}
본 발명은, 박리층을 형성한 잉곳으로부터 생성해야 할 웨이퍼를 박리하는 박리 장치에 관한 것이다.
IC, LSI, LED 등의 디바이스는, Si(실리콘)이나 Al2O3(사파이어) 등을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되어 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 또한, 파워 디바이스, LED 등은 단결정 SiC(탄화규소)를 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되어 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 디바이스가 형성된 웨이퍼는, 절삭 장치, 레이저 가공 장치에 의해 분할 예정 라인에 가공이 행해져 개개의 디바이스로 분할되고, 분할된 각 디바이스는 휴대전화나 퍼스널컴퓨터 등의 전기기기에 이용된다.
디바이스가 형성되는 웨이퍼는, 일반적으로 원주 형상의 잉곳을 와이어 소(wire saw)로 얇게 절단함으로써 생성된다. 절단된 웨이퍼의 표면 및 이면은, 연마함으로써 경면으로 마무리된다(예컨대 특허문헌 1 참조). 그러나, 잉곳을 와이어 소로 절단하고, 절단한 웨이퍼의 표면 및 이면을 연마하면, 잉곳의 대부분(70∼80%)이 버려지게 되어 비경제적이라고 하는 문제가 있다. 특히 단결정 SiC 잉곳에 있어서는, 경도가 높아 와이어 소에 의한 절단이 곤란하고 상당한 시간을 필요로 하기 때문에 생산성이 나쁨과 더불어, 잉곳의 단가가 높아 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 것에 과제를 갖고 있다.
그래서 본 출원인은, 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 단결정 SiC 잉곳의 내부에 위치시켜 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 절단 예정면에 박리층을 형성하고, 박리층을 기점으로 하여 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 박리하는 기술을 제안하였다(예컨대 특허문헌 2 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-94221호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2016-111143호 공보
그런데, 박리층을 기점으로 하여 잉곳으로부터 웨이퍼를 박리하는 것이 곤란하여 생산 효율이 나쁨과 더불어, 박리한 웨이퍼의 박리면으로부터 SiC가 Si와 C로 분리된 박리 부스러기가 낙하하여 콘타미네이션이 발생한다고 하는 문제가 있다.
상기 사실을 감안하여 이루어진 본 발명의 과제는, 박리층을 기점으로 하여 잉곳으로부터 웨이퍼를 용이하게 박리할 수 있음과 더불어, 박리한 웨이퍼의 박리면으로부터 박리 부스러기를 제거할 수 있는 박리 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명이 제공하는 것은 이하의 박리 장치이다. 즉, 잉곳의 단부면으로부터 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 레이저 광선을 조사하고 박리층을 형성한 잉곳으로부터 생성해야 할 웨이퍼를 박리하는 박리 장치로서, 잉곳을 유지하는 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 잉곳에 초음파를 부여하여 상기 박리층을 자극하는 초음파 수단과, 생성해야 할 웨이퍼를 흡인 유지하는 유지부와 상기 유지부로부터 돌출되어 생성해야 할 웨이퍼의 외주를 둘러싸는 링벽을 구비한 박리 수단으로 적어도 구성되며, 상기 링벽의 내측에는, 잉곳으로부터 박리된 웨이퍼의 박리면을 향해 세정수를 분사하여 세정하는 분사구가 복수개 형성되어 있는 박리 장치이다.
바람직하게는, 상기 분사구로부터 분사되어 상기 유지부에 유지된 웨이퍼의 박리면을 세정한 세정수는 중앙부에서 합류하여 수하(垂下)하고, 상기 유지부에 유지된 웨이퍼의 바로 아래에 위치하는 잉곳의 박리면을 세정한다. 잉곳은, c축과 c축에 대하여 직교하는 c면을 갖는 단결정 SiC 잉곳이며, 상기 박리층은, 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 단결정 SiC 잉곳의 단부면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 SiC가 Si와 C로 분리된 개질부와 개질부로부터 c면에 등방적으로 형성되는 크랙으로 이루어지는 것이 아주 적합하다. 잉곳은, 단부면의 수선에 대하여 c축이 기울어 c면과 단부면에서 오프각이 형성되어 있는 단결정 SiC 잉곳이며, 상기 박리층은, 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 c면에 등방적으로 크랙을 생성하고, 오프각이 형성되는 방향으로 크랙의 폭을 넘지 않는 범위에서 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 c면에 등방적으로 크랙을 순차 생성한 박리층인 것이 안성맞춤이다.
본 발명이 제공하는 박리 장치는, 잉곳을 유지하는 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 잉곳에 초음파를 부여하여 상기 박리층을 자극하는 초음파 수단과, 생성해야 할 웨이퍼를 흡인 유지하는 유지부와 상기 유지부로부터 돌출되어 생성해야 할 웨이퍼의 외주를 둘러싸는 링벽을 구비한 박리 수단으로 적어도 구성되며, 상기 링벽의 내측에는, 잉곳으로부터 박리된 웨이퍼의 박리면을 향해 세정수를 분사하여 세정하는 분사구가 복수개 형성되어 있기 때문에, 박리층을 기점으로 하여 잉곳으로부터 웨이퍼를 용이하게 박리할 수 있음과 더불어, 박리한 웨이퍼의 박리면을 세정하여 박리 부스러기를 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 박리 장치의 사시도.
도 2는 유지 수단에 잉곳을 유지시키는 상태를 나타낸 박리 장치의 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 박리 수단을 아래쪽에서 본 사시도.
도 4의 (a)는 잉곳의 정면도, (b)는 잉곳의 평면도.
도 5의 (a)는 도 4에 도시된 잉곳에 박리층이 형성되어 있는 상태를 나타낸 사시도, (b)는 도 4에 도시된 잉곳에 박리층이 형성되어 있는 상태를 나타낸 정면도.
도 6의 (a)는 박리층이 형성된 잉곳의 평면도, (b)는 (a)에 있어서의 B-B선 단면도.
도 7은 잉곳에 초음파가 부여되어 있는 상태를 나타낸 박리 장치의 정면도.
도 8은 박리 수단에 의해 생성해야 할 웨이퍼가 흡인 유지되어 있는 상태를 나타낸 박리 장치의 단면 모식도.
도 9는 박리층을 기점으로 하여 잉곳으로부터 웨이퍼가 박리된 상태를 나타낸 박리 장치의 단면 모식도.
도 10은 웨이퍼의 박리면 및 잉곳의 박리면이 세정되어 있는 상태를 나타낸 박리 장치의 단면 모식도.
이하, 본 발명에 따라 구성된 박리 장치의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에 도시된 박리 장치(2)는, 잉곳을 유지하는 유지 수단(4)과, 유지 수단(4)에 유지된 잉곳에 초음파를 부여하여 박리층을 자극하는 초음파 수단(6)과, 생성해야 할 웨이퍼와 초음파 수단(6) 사이에 물을 공급하는 물 공급 수단(8)과, 생성해야 할 웨이퍼를 흡인 유지하여 잉곳으로부터 생성해야 할 웨이퍼를 박리함과 더불어 박리한 웨이퍼의 박리면을 세정하는 박리 수단(10)을 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 유지 수단(4)에 대해서 설명한다. 도시된 실시형태에 있어서의 유지 수단(4)은, 원통형의 베이스(12)와, 베이스(12)의 상면에 회전 가능하게 탑재된 원통형의 유지 테이블(14)과, 유지 테이블(14)의 직경 방향 중심을 지나 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 유지 테이블(14)을 회전시키는 모터(도시하지 않음)를 구비한다. 유지 수단(4)은, 적절한 접착제(예컨대 에폭시 수지계 접착제)를 통해 유지 테이블(14)의 상면에 고정된 잉곳을 유지할 수 있다. 혹은, 유지 수단(4)은, 흡인 수단(도시하지 않음)에 접속된 다공질의 흡착척(도시하지 않음)이 유지 테이블(14)의 상단 부분에 배치되고, 흡인 수단으로 흡착척의 상면에 흡인력을 생성함으로써, 잉곳을 흡인 유지하는 구성이어도 좋다.
도시된 실시형태에 있어서의 박리 장치(2)는, 초음파 수단(6)과 물 공급 수단(8)과 박리 수단(10)을 도 1에 화살표 Y로 나타낸 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 방향 이동 기구(16)를 더 포함한다. Y축 방향 이동 기구(16)는, Y축 방향으로 연장되는 직사각형 모양의 안내 개구(18a)가 형성된 직육면체 모양의 프레임(18)과, 프레임(18)의 내부에 있어서 Y축 방향으로 연장되는 제1 볼나사(도시하지 않음)와, 제1 볼나사에 연결된 기단부로부터 도 1에 화살표 X로 나타낸 X축 방향으로 연장되는 제1 이동편(20)과, 제1 볼나사의 편단부에 연결된 제1 모터(22)와, 프레임(18)의 내부에 있어서 Y축 방향으로 연장되는 제2 볼나사(도시하지 않음)와, 제2 볼나사에 연결된 기단부로부터 X축 방향으로 연장되는 제2 이동편(24)과, 제2 볼나사의 편단부에 연결된 제2 모터(26)를 포함한다. 그리고 Y축 방향 이동 기구(16)는, 제1 볼나사에 의해 제1 모터(22)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 제1 이동편(20)에 전달하고, 안내 개구(18a)를 따라 제1 이동편(20)을 Y축 방향으로 이동시킴과 더불어, 제2 볼나사에 의해 제2 모터(26)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 제2 이동편(24)에 전달하고, 안내 개구(18a)를 따라 제2 이동편(24)을 Y축 방향으로 이동시킨다. 또한, X축 방향과 Y축 방향은 직교하고 있고, X축 방향 및 Y축 방향이 규정하는 평면은 실질적으로 수평이다.
도시된 실시형태에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 이동편(20)의 선단 하면에는 아래쪽으로 연장되는 원주형의 제1 승강 수단(28)이 접속되고, 제1 승강 수단(28)의 하단에는 원주형의 초음파 수단(6)이 접속되어 있다. 이 때문에, 제1 이동편(20)이 Y축 방향으로 이동함으로써, 제1 승강 수단(28) 및 초음파 수단(6)이 Y축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 예컨대 볼나사 및 모터를 갖는 전동 실린더로 구성될 수 있는 제1 승강 수단(28)은, 초음파 수단(6)을 승강시킴과 더불어 임의의 위치에서 정지시킴으로써, 초음파 수단(6)의 하측의 원형상 단부면(6a)을 생성해야 할 웨이퍼에 대면시킨다. 초음파 수단(6)은, 압전 세라믹스 등으로 형성되며, 초음파를 발진하도록 되어 있다.
도시된 실시형태에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 물 공급 수단(8)은, 제1 이동편(20)의 선단 상면에 부설된 원통형의 접속구(30)와, 제1 이동편(20)의 선단 하면에 승강 가능하게 지지된 노즐(32)과, 노즐(32)을 승강시키는 노즐 승강 기구(도시하지 않음)를 포함한다. 이 때문에, 제1 이동편(20)이 이동함으로써, 물 공급 수단(8)이 Y축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 접속구(30)는, 적절한 급수 호스(도시하지 않음)를 통해 물 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 노즐(32)은, 초음파 수단(6)과 Y축 방향으로 간격을 두고 제1 이동편(20)의 선단 하면으로부터 아래쪽으로 연장되고, 계속해서 초음파 수단(6)을 향해 약간 아래쪽으로 경사하면서 Y축 방향으로 연장되어 있다. 중공 형상의 노즐(32)은 접속구(30)에 연통하고 있다. 예컨대 전동 실린더로 구성될 수 있는 노즐 승강 기구는, 노즐(32)을 승강시킴과 더불어 임의의 위치에서 정지시킴으로써, 생성해야 할 웨이퍼와 초음파 수단(6)의 단부면(6a) 사이에 노즐(32)의 출구(32a)를 위치시킬 수 있다. 그리고 물 공급 수단(8)은, 생성해야 할 웨이퍼와 초음파 수단(6)의 단부면(6a) 사이에, 물 공급원으로부터 접속구(30)에 공급된 물을 노즐(32)의 출구(32a)로부터 공급하여 수층을 생성하도록 되어 있다.
도 1 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 이동편(24)의 선단 하면에는 박리 수단(10)이 접속되어 있고, 제2 이동편(24)이 Y축 방향으로 이동함으로써 박리 수단(10)이 Y축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 박리 수단(10)은, 제2 이동편(24)의 선단 하면으로부터 아래쪽으로 연장되는 원주형의 제2 승강 수단(34)과, 제2 승강 수단(34)의 하단에 접속되고, 생성해야 할 웨이퍼를 흡인 유지하는 원판형의 유지부(36)와, 유지부(36)의 주연부로부터 아래쪽으로 돌출되어, 생성해야 할 웨이퍼의 외주를 둘러싸는 링벽(38)을 구비한다. 예컨대 전동 실린더로 구성될 수 있는 제2 승강 수단(34)은, 유지부(36) 및 링벽(38)을 승강시킴과 더불어 임의의 위치에서 정지시킴으로써, 생성해야 할 웨이퍼에 유지부(36)의 하면을 접촉시킨다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유지부(36)의 하면에는 다공질의 원판형 흡착척(36a)이 부설되고, 흡착척(36a)은 유로(40)에 의해 흡인원(41)에 접속되어 있다. 유로(40)에는, 유로(40)를 개폐하는 밸브(42)가 설치되어 있다. 링벽(38)의 내측에는 둘레 방향으로 간격을 두고 복수개의 분사구(38a)가 형성되며, 각 분사구(38a)는 유로(43)에 의해 세정수 공급원(44)에 접속되어 있다. 유로(43)에는, 유로(43)를 개폐하는 밸브(45)가 설치되어 있다. 그리고 박리 수단(10)에 있어서는, 생성해야 할 웨이퍼에 유지부(36)의 흡착척(36a)의 하면을 접촉시킨 상태에서, 흡인원(41)에 의해 흡착척(36a)의 하면에 흡인력을 생성함으로써, 생성해야 할 웨이퍼를 흡착척(36a)으로 흡인 유지할 수 있다. 또한, 박리 수단(10)은, 흡착척(36a)으로 웨이퍼를 흡인 유지한 상태에서 제2 승강 수단(34)에 의해 유지부(36)를 상승시킴으로써, 생성해야 할 웨이퍼를 잉곳으로부터 박리할 수 있다. 또한, 박리 수단(10)은, 잉곳으로부터 박리한 웨이퍼의 박리면을 향해 분사구(38a)로부터 세정수를 분사함으로써, 웨이퍼의 박리면을 세정하여 웨이퍼의 박리면으로부터 박리 부스러기를 제거할 수 있다.
도 4에는, 박리층이 형성되기 전의 상태에 있어서의 잉곳(50)이 도시되어 있다. 도시된 잉곳(50)은, 육방정 단결정 SiC로부터 전체적으로 원주 형상으로 형성되어 있고, 원형상의 제1 단부면(52)과, 제1 단부면(52)과 반대측의 원형상의 제2 단부면(54)과, 제1 단부면(52) 및 제2 단부면(54) 사이에 위치하는 둘레면(56)과, 제1 단부면(52)으로부터 제2 단부면(54)에 이르는 c축(<0001> 방향)과, c축에 직교하는 c면({0001}면)을 갖는다. 도시된 잉곳(50)에 있어서는, 제1 단부면(52)의 수선(58)에 대하여 c축이 기울어져 있고, c면과 제1 단부면(52)에서 오프각(α)(예컨대 α=1, 3, 6°)이 형성되어 있다. 오프각(α)이 형성되는 방향을 도 4에 화살표 A로 나타낸다. 또한, 잉곳(50)의 둘레면(56)에는, 결정 방위를 나타내는 직사각 형상의 제1 오리엔테이션 플랫(60) 및 제2 오리엔테이션 플랫(62)이 형성되어 있다. 제1 오리엔테이션 플랫(60)은, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 평행하며, 제2 오리엔테이션 플랫(62)은, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 직교하고 있다. 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 위쪽에서 보아, 제2 오리엔테이션 플랫(62)의 길이(L2)는, 제1 오리엔테이션 플랫(60)의 길이(L1)보다 짧다(L2<L1). 또한, 박리층이 형성된 후에 전술한 박리 장치(2)에 의해 웨이퍼가 박리될 수 있는 잉곳은, 상기 잉곳(50)에 한정되지 않고, 예컨대, 제1 단부면의 수선에 대하여 c축이 기울어져 있지 않고, c면과 제1 단부면과의 오프각이 0°인(즉, 제1 단부면의 수선과 c축이 일치하고 있음) 단결정 SiC 잉곳이라도 좋고, 혹은 Si(실리콘)이나 GaN(질화갈륨) 등의 단결정 SiC 이외의 소재로 형성되어 있는 잉곳이라도 좋다.
전술한 박리 장치(2)로 잉곳(50)으로부터 웨이퍼를 박리하기 위해서는, 잉곳(50)에 박리층을 형성해야 하는 바, 박리층 형성은 예컨대 도 5에 일부를 도시한 레이저 가공 장치(64)를 이용하여 실시할 수 있다. 레이저 가공 장치(64)는, 피가공물을 유지하는 척 테이블(66)과, 척 테이블(66)에 유지된 피가공물에 펄스 레이저 광선(LB)을 조사하는 집광기(68)를 구비한다. 상면에서 피가공물을 흡인 유지하도록 구성되어 있는 척 테이블(66)은, 회전 수단(도시하지 않음)에 의해 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 회전됨과 더불어, x축 방향 이동 수단(도시하지 않음)에 의해 x축 방향으로 진퇴되고, y축 방향 이동 수단(도시하지 않음)에 의해 y축 방향으로 진퇴된다. 집광기(68)는, 레이저 가공 장치(64)의 펄스 레이저 광선 발진기(도시하지 않음)가 발진한 펄스 레이저 광선(LB)을 집광하여 피가공물에 조사하기 위한 집광 렌즈(도시하지 않음)를 포함한다. 또한, x축 방향은 도 5에 화살표 x로 나타낸 방향이고, y축 방향은 도 5에 화살표 y로 나타낸 방향이며 x축 방향에 직교하는 방향이다. x축 방향 및 y축 방향이 규정하는 평면은 실질적으로 수평이다. 또한, 도 1에 대문자 X 및 Y로 나타낸 X축 방향 및 Y축 방향과 도 5에 소문자 x 및 y로 나타낸 x축 방향 및 y축 방향은, 일치하고 있어도 좋고 서로 달라도 좋다.
도 5를 참조하여 설명을 계속하면, 잉곳(50)에 박리층을 형성할 때에는, 우선, 잉곳(50)의 한쪽 단부면(도시된 실시형태에서는 제1 단부면(52))을 위로 향하게 하여, 척 테이블(66)의 상면에 잉곳(50)을 흡인 유지시킨다. 혹은, 잉곳(50)의 다른 쪽 단부면(도시된 실시형태에서는 제2 단부면(54))과 척 테이블(66)의 상면 사이에 접착제(예컨대 에폭시 수지계 접착제)를 개재시켜, 잉곳(50)을 척 테이블(66)에 고정하여도 좋다. 계속해서, 레이저 가공 장치(64)의 촬상 수단(도시하지 않음)으로 잉곳(50)의 위쪽으로부터 잉곳(50)을 촬상한다. 계속해서, 촬상 수단으로 촬상한 잉곳(50)의 화상에 기초하여, 레이저 가공 장치(64)의 x축 방향 이동 수단, y축 방향 이동 수단 및 회전 수단으로 척 테이블(66)을 이동 및 회전시킴으로써, 잉곳(50)의 방향을 소정 방향으로 조정함과 더불어 잉곳(50)과 집광기(68)의 xy 평면에 있어서의 위치를 조정한다. 잉곳(50)의 방향을 소정 방향으로 조정할 때에는, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2 오리엔테이션 플랫(62)을 x축 방향에 정합시킴으로써, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향을 x축 방향에 정합시킴과 더불어, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)을 y축 방향에 정합시킨다. 계속해서, 레이저 가공 장치(64)의 집광점 위치 조정 수단(도시하지 않음)으로 집광기(68)를 승강시키고, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 잉곳(50)의 제1 단부면(52)으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 집광점(FP)을 위치시킨다. 계속해서, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향에 정합되어 있는 x축 방향으로 척 테이블(66)을 이동시키면서, 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)을 집광기(68)로부터 잉곳(50)에 조사하는 박리층 형성 가공을 행한다. 박리층 형성 가공을 행하면, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 펄스 레이저 광선(LB)의 조사에 의해 SiC가 Si(실리콘)와 C(탄소)로 분리되고 다음에 조사되는 펄스 레이저 광선(LB)이 전에 형성된 C에 흡수되어 연쇄적으로 SiC가 Si와 C로 분리된 개질부(70)가, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향으로 연속적으로 형성됨과 더불어, 개질부(70)로부터 c면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙(72)이 생성된다.
도 5 및 도 6을 참조하여 설명을 계속하면, 박리층 형성 가공에 이어서, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 정합되어 있는 y축 방향으로, 집광점(FP)에 대하여 상대적으로 척 테이블(66)을 크랙(72)의 폭을 넘지 않는 범위에서 소정 인덱스량(Li)만큼 인덱스 이송한다. 그리고, 박리층 형성 가공과 인덱스 이송을 교대로 반복함으로써, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향으로 연속적으로 연장되는 개질부(70)를, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)으로 소정 인덱스량(Li)의 간격을 두고 복수개 형성함과 더불어, 개질부(70)로부터 c면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙(72)을 순차 생성하여, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 있어서 인접한 크랙(72)과 크랙(72)이 상하 방향으로 보아 겹치도록 한다. 이것에 의해, 잉곳(50)의 제1 단부면(52)으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에, 복수개의 개질부(70) 및 크랙(72)으로 이루어지는, 잉곳(50)으로부터 웨이퍼를 박리하기 위한 강도가 저하된 박리층(74)을 형성할 수 있다. 또한, 박리층(74)의 형성은, 예컨대 이하의 가공 조건으로 행할 수 있다.
펄스 레이저 광선의 파장: 1064 nm
반복 주파수: 60 kHz
평균 출력: 1.5 W
펄스 폭: 4 ns
집광점의 직경: 3 ㎛
집광 렌즈의 개구수(NA): 0.65
집광점의 상하 방향 위치: 잉곳의 제1 단부면으로부터 300 ㎛
이송 속도: 200 mm/s
인덱스량: 250∼400 ㎛
전술한 박리 장치(2)를 이용하여, 박리층(74)이 형성된 잉곳(50)으로부터 웨이퍼를 박리하는 박리 방법에 대해서 설명한다. 도시된 실시형태에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 우선, 박리층(74)에 가까운 단부면인 제1 단부면(52)을 위로 향하게 하여, 유지 수단(4)으로 잉곳(50)을 유지한다. 이때에는, 잉곳(50)의 제2 단부면(54)과 유지 테이블(14)의 상면 사이에 접착제(예컨대 에폭시 수지계 접착제)를 개재시켜 잉곳(50)을 유지 테이블(14)에 고정하여도 좋고, 혹은, 유지 테이블(14)의 상면에 흡인력을 생성하여 잉곳(50)을 흡인 유지하여도 좋다. 계속해서, Y축 방향 이동 기구(16)의 제1 모터(22)로 제1 이동편(20)을 이동시켜, 도 1에 도시된 바와 같이, 생성해야 할 웨이퍼(도시된 실시형태에서는 제1 단부면(52)으로부터 박리층(74)까지의 부분)에 초음파 수단(6)의 단부면(6a)을 대면시킨다. 계속해서, 제1 승강 수단(28)으로 초음파 수단(6)을 하강시켜, 제1 단부면(52)과 초음파 수단(6)의 단부면(6a) 사이가 소정 치수(예컨대 2∼3 mm 정도)가 되면 제1 승강 수단(28)의 작동을 정지시킨다. 또한, 노즐 승강 기구로 노즐(32)을 이동시켜, 제1 단부면(52)과 단부면(6a) 사이에 노즐(32)의 출구(32a)를 위치시킨다. 계속해서, 유지 테이블(14)을 모터로 회전시킴과 더불어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 모터(22)로 제1 이동편(20)을 Y축 방향으로 이동시키면서, 노즐(32)의 출구(32a)로부터 제1 단부면(52)과 단부면(6a) 사이에 물을 공급하여 수층(LW)을 생성함과 더불어, 초음파 수단(6)으로부터 초음파를 발진한다. 이 때, 제1 단부면(52) 전체를 초음파 수단(6)이 통과하도록, 유지 테이블(14)을 회전시킴과 더불어 제1 이동편(20)을 Y축 방향으로 이동시켜, 박리층(74) 전체에 걸쳐 초음파를 부여한다. 이것에 의해, 수층(LW)을 통해 잉곳(50)에 초음파를 부여함으로써, 박리층(74)을 자극하여 크랙(72)을 신장시키고, 박리층(74)의 강도를 더욱 저하시킬 수 있다. 계속해서, 초음파 수단(6)의 작동을 정지시킴과 더불어 물 공급원의 작동을 정지시킨다.
상기한 바와 같이, 박리층(74)의 크랙(72)을 신장시킨 후, 제1 모터(22)로 제1 이동편(20)을 이동시키고, 초음파 수단(6) 및 노즐(32)을 잉곳(50)의 위쪽으로부터 이격시킴과 더불어, 제2 모터(26)로 제2 이동편(24)을 이동시켜, 박리 수단(10)을 잉곳(50)의 위쪽에 위치시킨다. 계속해서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 승강 수단(34)으로 유지부(36)를 하강시켜, 제1 단부면(52)에 유지부(36)의 흡착척(36a)의 하면을 접촉시킨다. 계속해서, 밸브(42)를 개방함과 더불어 흡착척(36a)에 접속된 흡인원(41)을 작동시켜, 흡착척(36a)의 하면에 흡인력을 생성하고, 생성해야 할 웨이퍼를 흡착척(36a)으로 흡인 유지한다. 계속해서, 제2 승강 수단(34)으로 유지부(36)를 상승시킨다. 이것에 의해, 도 9에 도시된 바와 같이, 박리층(74)을 기점으로 하여 생성해야 할 웨이퍼(76)를 잉곳(50)으로부터 박리할 수 있다.
상기한 바와 같이, 생성해야 할 웨이퍼(76)를 잉곳(50)으로부터 박리한 후, 유지부(36)의 흡착척(36a)으로 웨이퍼(76)를 유지한 상태에서, 웨이퍼(76)의 박리면(76a)과 잉곳(50)의 박리면(50a)을 세정한다. 웨이퍼(76)의 박리면(76a)과 잉곳(50)의 박리면(50a)을 세정할 때에는, 밸브(45)를 개방하여 세정수 공급원(44)으로부터 세정수(W)를 박리 수단(10)에 공급하고, 링벽(38)의 분사구(38a)로부터 세정수(W)를 웨이퍼(76)의 박리면(76a)의 직경 방향 중심을 향해 분사한다. 이것에 의해, 웨이퍼(76)의 박리면(76a)을 세정수(W)로 세정하여, 웨이퍼(76)의 박리면(76a)으로부터 박리 부스러기를 제거할 수 있다. 또한, 분사구(38a)가 링벽(38)의 둘레 방향으로 간격을 두고 복수개 형성되어 있기 때문에, 분사구(38a)로부터 분사되어 유지부(36)에 유지된 웨이퍼(76)의 박리면(76a)을 세정한 세정수(W)는, 웨이퍼(76)의 박리면(76a)의 중앙부에서 합류하여, 유지부(36)에 유지된 웨이퍼(76)의 바로 아래에 위치하는 잉곳(50)의 박리면(50a)을 향해 수하한다. 그리고, 잉곳(50)의 박리면(50a)에 수하한 세정수(W)는, 잉곳(50)의 박리면(50a)의 중앙부로부터 박리면(50a)을 따라 잉곳(50)의 직경 방향 외측을 향해 방사형으로 흐른다. 이것에 의해, 잉곳(50)의 박리면(50a)을 세정수(W)로 세정하여, 잉곳(50)의 박리면(50a)으로부터도 박리 부스러기를 제거할 수 있다.
이상과 같이, 도시된 실시형태에 있어서의 박리 장치(2)는, 잉곳(50)을 유지하는 유지 수단(4)과, 유지 수단(4)에 유지된 잉곳(50)에 초음파를 부여하여 박리층(74)을 자극하는 초음파 수단(6)과, 생성해야 할 웨이퍼를 흡인 유지하는 유지부(36)와 유지부(36)로부터 돌출되어 생성해야 할 웨이퍼의 외주를 둘러싸는 링벽(38)을 구비한 박리 수단(10)으로 적어도 구성되며, 링벽(38)의 내측에는, 잉곳(50)으로부터 박리된 웨이퍼(76)의 박리면(76a)을 향해 세정수(W)를 분사하여 세정하는 분사구(38a)가 복수개 형성되어 있기 때문에, 박리층(74)을 기점으로 하여 잉곳(50)으로부터 웨이퍼(76)를 용이하게 박리할 수 있음과 더불어, 웨이퍼(76)의 박리면(76a) 및 잉곳(50)의 박리면(50a)을 동시에 세정하여 박리 부스러기를 제거할 수 있고, 따라서 세정 시간이나 세정수(W)의 사용량을 절약할 수 있어, 경제적이다.
또한, 도시된 실시형태에서는, 잉곳(50)에 박리층(74)을 형성할 때에, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향으로 집광점(FP)에 대하여 잉곳(50)을 상대적으로 이동시키고, 또한 인덱스 이송에 있어서 오프각(α)이 형성되는 방향(A)으로 집광점(FP)에 대하여 잉곳(50)을 상대적으로 이동시키는 예를 설명하였지만, 잉곳(50)과 집광점(FP)과의 상대적인 이동 방향은 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향이 아니어도 좋고, 또한, 인덱스 이송에 있어서의 잉곳(50)과 집광점(FP)과의 상대적인 이동 방향은 오프각(α)이 형성되는 방향(A)이 아니어도 좋다. 또한, 도시된 실시형태에서는, 초음파 수단(6)을 승강시키는 제1 승강 수단(28)과 노즐(32)을 승강시키는 노즐 승강 기구가 개별 구성인 예를 설명하였지만, 제1 이동편(20)에 설치된 공통의 승강 기구로 초음파 수단(6) 및 노즐(32)을 승강시키도록 하여도 좋고, 혹은 Y축 방향 이동 기구(16)의 프레임(18)을 승강시킴으로써 초음파 수단(6)과 노즐(32)과 박리 수단(10)을 승강시키도록 하여도 좋다.
2 : 박리 장치 4 : 유지 수단
6 : 초음파 수단 10 : 박리 수단
36 : 유지부 38 : 링벽
38a : 분사구 50 : 잉곳
70 : 개질부 72 : 크랙
74 : 박리층 76 : 웨이퍼

Claims (4)

  1. 잉곳의 단부면으로부터 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 레이저 광선을 조사하고 박리층을 형성한 잉곳으로부터 생성해야 할 웨이퍼를 박리하는 박리 장치로서,
    잉곳을 유지하는 유지 수단과,
    상기 유지 수단에 유지된 잉곳에 초음파를 부여하여 상기 박리층을 자극하는 초음파 수단과,
    생성해야 할 웨이퍼를 흡인 유지하는 유지부와 상기 유지부로부터 돌출되어 생성해야 할 웨이퍼의 외주를 둘러싸는 링벽을 구비한 박리 수단으로 적어도 구성되며,
    상기 링벽의 내측에는, 잉곳으로부터 박리된 웨이퍼의 박리면을 향해 세정수를 분사하여 세정하는 분사구가 복수개 형성되어 있는 것인, 박리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분사구로부터 분사되어 상기 유지부에 유지된 웨이퍼의 박리면을 세정한 세정수는 중앙부에서 합류하여 수하(垂下)하고, 상기 유지부에 유지된 웨이퍼의 바로 아래에 위치하는 잉곳의 박리면을 세정하는 것인, 박리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    잉곳은, c축과 c축에 대하여 직교하는 c면을 갖는 단결정 SiC 잉곳이며,
    상기 박리층은, 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 단결정 SiC 잉곳의 단부면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 SiC가 Si와 C로 분리된 개질부와 개질부로부터 c면에 등방적으로 형성되는 크랙을 포함하는 것인, 박리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    잉곳은, 단부면의 수선에 대하여 c축이 기울어 c면과 단부면에서 오프각이 형성되어 있는 단결정 SiC 잉곳이며,
    상기 박리층은, 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 c면에 등방적으로 크랙을 생성하고, 오프각이 형성되는 방향으로 크랙의 폭을 넘지 않는 범위에서 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 c면에 등방적으로 크랙을 순차 생성한 박리층인 것인, 박리 장치.
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