KR102594221B1 - 웨이퍼의 생성 방법 및 웨이퍼의 생성 장치 - Google Patents

웨이퍼의 생성 방법 및 웨이퍼의 생성 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102594221B1
KR102594221B1 KR1020190027145A KR20190027145A KR102594221B1 KR 102594221 B1 KR102594221 B1 KR 102594221B1 KR 1020190027145 A KR1020190027145 A KR 1020190027145A KR 20190027145 A KR20190027145 A KR 20190027145A KR 102594221 B1 KR102594221 B1 KR 102594221B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
single crystal
ingot
hexagonal single
crystal ingot
Prior art date
Application number
KR1020190027145A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190113573A (ko
Inventor
료헤이 야마모토
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 KR20190113573A publication Critical patent/KR20190113573A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102594221B1 publication Critical patent/KR102594221B1/ko

Links

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
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • 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
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/322—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
    • H01L21/3221—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering
    • 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
    • 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
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • 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
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • 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
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • 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
    • 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
    • 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
    • B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/047—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by ultrasonic cutting
    • 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
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02021—Edge treatment, chamfering
    • 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
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02378—Silicon carbide
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement
    • 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
    • B23K2103/52—Ceramics
    • 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
    • B23K2103/54—Glass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

(과제) 박리층을 기점으로 하여 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 용이하게 박리할 수 있음과 함께, 육방정 단결정 잉곳으로부터의 웨이퍼의 박리가 완료된 것을 용이하게 판별할 수 있는 웨이퍼의 생성 방법 및 웨이퍼의 생성 장치를 제공한다.
(해결 수단) 웨이퍼의 생성 방법은, 육방정 단결정 잉곳 (50) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선 (LB) 의 집광점 (FP) 을 육방정 단결정 잉곳 (50) 의 단면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 육방정 단결정 잉곳 (50) 에 레이저 광선 (LB) 을 조사하여 박리층 (74) 을 형성하는 박리층 형성 공정과, 생성해야 할 웨이퍼에 대면시켜 물의 층 (LW) 을 개재하여 초음파 발생 유닛 (6) 을 위치시키고 초음파를 발생시켜 박리층 (74) 을 파괴하는 초음파 발생 공정과, 촬상 유닛 (10) 을 생성해야 할 웨이퍼의 측면에 위치시켜 육방정 단결정 잉곳 (50) 으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 박리를 검출하는 박리 검출 공정을 포함한다.

Description

웨이퍼의 생성 방법 및 웨이퍼의 생성 장치{WAFER PRODUCING METHOD AND WAFER PRODUCING APPARATUS}
본 발명은, 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법 및 웨이퍼의 생성 장치에 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 반도체 잉곳을 와이어 소로 얇게 절단함으로써 생성된다. 절단된 웨이퍼의 표면 및 이면은, 연마함으로써 경면으로 마무리된다 (예를 들어 특허문헌 1 참조). 그러나, 반도체 잉곳을 와이어 소로 절단하고, 절단된 웨이퍼의 표면 및 이면을 연마하면, 반도체 잉곳의 대부분 (70 ∼ 80 ％) 이 버려지게 되어 비경제적이라는 문제가 있다. 특히 육방정 단결정 SiC 잉곳에 있어서는, 경도가 높아 와이어 소에 의한 절단이 곤란하고 상당한 시간을 필요로 하기 때문에 생산성이 나쁨과 함께, 육방정 단결정 잉곳의 단가가 높아 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 것에 과제를 갖고 있다.
그래서 본 출원인은, 육방정 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 육방정 단결정 SiC 잉곳의 내부에 위치시키고 육방정 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 절단 예정면에 박리층을 형성하고, 박리층을 기점으로 하여 육방정 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 박리하는 기술을 제안하였다 (예를 들어 특허문헌 2 참조).
일본 공개특허공보 2000-94221호 일본 공개특허공보 2016-111143호
그런데, 박리층을 기점으로 하여 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 박리 하는 것이 곤란하고 생산 효율이 나쁘다는 문제가 있다. 또, 육방정 단결정 잉곳으로부터의 웨이퍼의 박리가 완료되었는지의 여부를 판별하는 것이 곤란하다는 문제도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 박리층을 기점으로 하여 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 용이하게 박리할 수 있음과 함께, 육방정 단결정 잉곳으로부터의 웨이퍼의 박리가 완료된 것을 용이하게 판별할 수 있는 웨이퍼의 생성 방법 및 웨이퍼의 생성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법으로서, 육방정 단결정 잉곳에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 육방정 단결정 잉곳의 단면 (端面) 으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 육방정 단결정 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정과, 생성해야 할 웨이퍼에 대면시켜 물의 층을 개재하여 초음파 발생 유닛을 위치시키고 초음파를 발생시켜 박리층을 파괴하는 초음파 발생 공정과, 촬상 유닛을 생성해야 할 웨이퍼의 측면에 위치시켜 육방정 단결정 잉곳으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 박리를 검출하는 박리 검출 공정을 구비한 웨이퍼의 생성 방법이 제공된다.
바람직하게는, 육방정 단결정 잉곳은, c 축과 c 축에 대해 직교하는 c 면을 갖는 육방정 단결정 SiC 잉곳이고, 그 박리층 형성 공정에 있어서, 육방정 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 육방정 단결정 SiC 잉곳의 단면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 육방정 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 SiC 가 Si 와 C 로 분리된 개질부와 개질부로부터 c 면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙으로 이루어지는 박리층을 형성한다. 바람직하게는, 육방정 단결정 잉곳은, 단면의 수선에 대해 c 축이 기울어지고 c 면과 단면으로 오프각이 형성되어 있는 육방정 단결정 SiC 잉곳이고, 그 박리층 형성 공정에 있어서, 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 c 면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙을 생성하고, 오프각이 형성되는 방향으로 크랙의 폭을 초과하지 않는 범위에서 육방정 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 c 면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙을 순차적으로 생성한 박리층을 형성한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 육방정 단결정 잉곳에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 육방정 단결정 잉곳의 단면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 육방정 단결정 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 박리층을 형성한 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 장치로서, 생성해야 할 웨이퍼에 대면하는 단면을 갖고 물의 층을 개재하여 초음파를 발생시키는 초음파 발생 유닛과, 생성해야 할 웨이퍼의 측면에 위치하게 되는 촬상 유닛과, 그 촬상 유닛과 연결되고 생성해야 할 웨이퍼와 육방정 단결정 잉곳의 간격의 변화에 따라 육방정 단결정 잉곳으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 박리를 검출하는 박리 검출 수단을 구비한 웨이퍼의 생성 장치가 제공된다.
본 발명의 웨이퍼의 생성 방법에 의하면, 박리층을 기점으로 하여 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 용이하게 박리할 수 있음과 함께, 생성해야 할 웨이퍼의 상면의 높이의 변화에 따라 육방정 단결정 잉곳으로부터의 웨이퍼의 박리가 완료된 것을 용이하게 판별할 수 있다.
본 발명의 웨이퍼의 생성 장치에 의하면, 박리층을 기점으로 하여 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 용이하게 박리할 수 있음과 함께, 생성해야 할 웨이퍼의 상면의 높이의 변화에 따라 육방정 단결정 잉곳으로부터의 웨이퍼의 박리가 완료된 것을 용이하게 판별할 수 있다.
도 1 은 본 발명 실시형태의 웨이퍼의 생성 장치의 사시도.
도 2 는 도 1 에 나타내는 잉곳 유지 유닛에 SiC 잉곳을 유지시키는 상태를 나타내는 웨이퍼의 생성 장치의 사시도.
도 3 의 (a) 는 SiC 잉곳의 정면도, (b) 는 SiC 잉곳의 평면도.
도 4 의 (a) 는 도 3 에 나타내는 SiC 잉곳에 박리층이 형성되어 있는 상태를 나타내는 사시도, (b) 는 도 3 에 나타내는 SiC 잉곳에 박리층이 형성되어 있는 상태를 나타내는 정면도.
도 5 의 (a) 는 박리층이 형성된 SiC 잉곳의 평면도, (b) 는 (a) 에 있어서의 B-B 선 단면도.
도 6 은 SiC 잉곳에 초음파가 부여되어 있는 상태를 나타내는 웨이퍼의 생성 장치의 정면도.
도 7 의 (a) 는 초음파 부여 전의 SiC 잉곳의 2 치화 처리 화상의 모식도, (b) 는 생성해야 할 웨이퍼와 SiC 잉곳의 간격이 소정 값을 초과하였을 때의 2 치화 처리 화상의 모식도.
도 8 은 박리된 웨이퍼에 웨이퍼 유지 수단이 밀착되어 있는 상태를 나타내는 웨이퍼의 생성 장치의 정면도.
도 9 는 박리된 웨이퍼가 웨이퍼 유지 수단에 의해 흡인 유지되어 있는 상태를 나타내는 웨이퍼의 생성 장치의 정면도.
이하, 본 발명에 관련된 웨이퍼의 생성 방법 및 웨이퍼의 생성 장치의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
먼저, 본 발명에 관련된 웨이퍼의 생성 장치의 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1 에 나타내는 웨이퍼의 생성 장치 (2) 는, 육방정 단결정 잉곳 (이하, 간단히 잉곳이라고 약칭한다) 을 유지하는 잉곳 유지 유닛 (4) 과, 생성해야 할 웨이퍼에 대면하는 단면 (6a) 을 갖고 물의 층을 개재하여 초음파를 발생시키는 초음파 발생 유닛 (6) 과, 생성해야 할 웨이퍼와 초음파 발생 유닛 (6) 사이에 물을 공급하여 물의 층을 생성하는 물공급 수단 (8) 과, 생성해야 할 웨이퍼의 측면에 위치하게 되는 촬상 유닛 (10) 과, 촬상 유닛 (10) 과 연결되고 생성해야 할 웨이퍼와 잉곳의 간격의 변화에 따라 잉곳으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 박리를 검출하는 박리 검출 수단 (12) 과, 잉곳으로부터 박리된 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지 수단 (14) 을 구비한다.
도 1 및 도 2 를 참조하여 잉곳 유지 유닛 (4) 에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 있어서의 잉곳 유지 유닛 (4) 은, 원기둥상의 기대 (基臺) (16) 와, 기대 (16) 의 상면에 자유롭게 회전할 수 있도록 탑재된 원기둥상의 유지 테이블 (18) 과, 유지 테이블 (18) 의 직경 방향 중심을 통과하여 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 유지 테이블 (18) 을 회전시키는 모터 (도시하지 않음) 를 구비한다. 잉곳 유지 유닛 (4) 은, 적절한 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재하여 유지 테이블 (18) 의 상면에 고정된 잉곳을 유지할 수 있다. 혹은 잉곳 유지 유닛 (4) 은, 흡인 수단 (도시하지 않음) 에 접속된 다공질의 흡착 척 (도시하지 않음) 이 유지 테이블 (18) 의 상단 부분에 배치되고, 흡인 수단으로 흡착 척의 상면에 흡인력을 생성함으로써, 잉곳을 흡인 유지하는 구성이어도 된다.
본 실시형태에 있어서의 웨이퍼의 생성 장치 (2) 는, 또한, 초음파 발생 유닛 (6) 과 물공급 수단 (8) 과 웨이퍼 유지 수단 (14) 을 도 1 에 화살표 Y 로 나타내는 Y 축 방향으로 이동시키는 Y 축 방향 이동 기구 (20) 를 구비한다. Y 축 방향 이동 기구 (20) 는, Y 축 방향으로 연장되는 장방형상의 안내 개구 (22a) 가 형성된 직방체상의 프레임체 (22) 와, 프레임체 (22) 의 내부에 있어서 Y 축 방향으로 연장되는 제 1 볼 나사 (도시하지 않음) 와, 제 1 볼 나사에 연결된 기단부로부터 도 1 에 화살표 X 로 나타내는 X 축 방향으로 연장되는 제 1 이동편 (24) 과, 제 1 볼 나사의 편단부에 연결된 제 1 모터 (26) 와, 프레임체 (22) 의 내부에 있어서 Y 축 방향으로 연장되는 제 2 볼 나사 (도시하지 않음) 와, 제 2 볼 나사에 연결된 기단부로부터 X 축 방향으로 연장되는 제 2 이동편 (28) 과, 제 2 볼 나사의 편단부에 연결된 제 2 모터 (30) 를 포함한다. 그리고 Y 축 방향 이동 기구 (20) 는, 제 1 볼 나사에 의해 제 1 모터 (26) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 제 1 이동편 (24) 에 전달하고, 안내 개구 (22a) 를 따라 제 1 이동편 (24) 을 Y 축 방향으로 이동시킴과 함께, 제 2 볼 나사에 의해 제 2 모터 (30) 의 회전운동을 직선 운동으로 변환하여 제 2 이동편 (28) 에 전달하고, 안내 개구 (22a) 를 따라 제 2 이동편 (28) 을 Y 축 방향으로 이동시킨다. 또한, X 축 방향과 Y 축 방향은 직교하고 있고, X 축 방향 및 Y 축 방향이 규정하는 평면은 실질상 수평이다.
본 실시형태에서는 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 이동편 (24) 의 선단 하면에는 하방으로 연장되는 원기둥상의 제 1 승강 수단 (32) 이 접속되고, 제 1 승강 수단 (32) 의 하단에는 원기둥상의 초음파 발생 유닛 (6) 이 접속되어 있다. 이 때문에, 제 1 이동편 (24) 이 Y 축 방향으로 이동함으로써, 제 1 승강 수단 (32) 및 초음파 발생 유닛 (6) 이 Y 축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 제 1 승강 수단 (32) 은, 예를 들어 볼 나사와 모터를 갖는 전동 실린더로 구성될 수 있다. 그리고 제 1 승강 수단 (32) 에 있어서는, 초음파 발생 유닛 (6) 을 승강시킴과 함께 임의의 위치에서 정지시킴으로써, 초음파 발생 유닛 (6) 의 하측의 원 형상 단면 (6a) 을 생성해야 할 웨이퍼에 대면시킨다. 초음파 발생 유닛 (6) 은, 압전 세라믹스 등으로 형성되고, 초음파를 발생시키도록 되어 있다.
도 1 에 나타내는 바와 같이 물공급 수단 (8) 은, 제 1 이동편 (24) 의 선단 상면에 부설된 원통상의 접속구 (34) 와, 제 1 이동편 (24) 의 선단 하면에 자유롭게 승강할 수 있도록 지지된 노즐 (36) 과, 노즐 (36) 을 승강시키는 노즐 승강 기구 (도시하지 않음) 를 포함한다. 이 때문에, 제 1 이동편 (24) 이 이동함으로써, 물공급 수단 (8) 이 Y 축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 접속구 (34) 는, 적절한 급수 호스 (도시하지 않음) 를 통하여 물공급원 (도시하지 않음) 에 접속되어 있다. 노즐 (36) 은, 초음파 발생 유닛 (6) 과 Y 축 방향으로 간격을 두고 제 1 이동편 (24) 의 선단 하면으로부터 하방으로 연장되고, 이어서 초음파 발생 유닛 (6) 을 향하여 약간 하방으로 경사지면서 Y 축 방향으로 연장되어 있다. 또, 노즐 (36) 은 중공상으로 형성되고 접속구 (34) 에 연통되어 있다. 예를 들어 전동 실린더로 구성될 수 있는 노즐 승강 기구는, 노즐 (36) 을 승강시킴과 함께 임의의 위치에서 정지시킴으로써, 생성해야 할 웨이퍼와 초음파 발생 유닛 (6) 의 단면 (6a) 사이에 노즐 (36) 의 출구 (36a) 를 위치시킨다. 이와 같이 구성되어 있는 물공급 수단 (8) 은, 생성해야 할 웨이퍼와 초음파 발생 유닛 (6) 의 단면 (6a) 사이에, 물공급원으로부터 접속구 (34) 에 공급된 물을 노즐 (36) 의 출구 (36a) 로부터 공급하여 물의 층을 생성하도록 되어 있다.
본 실시형태에서는 도 1 에 나타내는 바와 같이, 촬상 유닛 (10) 은, 노즐 (36) 의 출구 (36a) 로부터 공급되는 물이 튀지 않도록 노즐 (36) 의 배후에 배치되고, 지지 브래킷 (도시하지 않음) 을 개재하여 자유롭게 승강할 수 있도록 지지되어 있다. 또, 촬상 유닛 (10) 은, 전동 실린더로 구성될 수 있는 승강 기구 (도시하지 않음) 에 의해 승강됨과 함께 임의의 위치에서 정지된다. 그리고, 촬상 유닛 (10) 은, 생성해야 할 웨이퍼의 측면에 위치하게 되어, 잉곳에 형성된 박리층이나, 생성해야 할 웨이퍼와 잉곳의 간격을 촬상하도록 되어 있다. 또한, 노즐 (36) 의 출구 (36a) 로부터의 물에 의해 촬상이 방해받지 않는 위치이면, 촬상 유닛 (10) 의 배치는 노즐 (36) 의 배후가 아니어도 된다. 촬상 유닛 (10) 과 전기적으로 연결되어 있는 박리 검출 수단 (12) 에는, 촬상 유닛 (10) 으로부터 출력된 전기 신호가 입력된다. 박리 검출 수단 (12) 은, 컴퓨터로 구성 되고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치 (CPU) 와, 제어 프로그램 등을 격납하는 리드 온리 메모리 (ROM) 와, 연산 결과 등을 격납하는 판독 입력 가능한 랜덤 액세스 메모리 (RAM) 를 포함한다. 그리고 박리 검출 수단 (12) 에 있어서는, 생성해야 할 웨이퍼와 잉곳의 간격의 변화에 따라 잉곳으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 박리를 검출하도록 되어 있고, 구체적으로는, 촬상 유닛 (10) 이 촬상한 잉곳 (50) 의 화상에 2 치화 처리를 실시하고, 생성해야 할 웨이퍼와 잉곳의 간격이 소정 값 이상이 되었을 때에 웨이퍼가 박리되었다고 검출한다.
도 1 을 참조하여 설명을 계속하면, 제 2 이동편 (28) 의 선단 하면에는 웨이퍼 유지 수단 (14) 이 접속되어 있고, 제 2 이동편 (28) 이 Y 축 방향으로 이동함으로써 웨이퍼 유지 수단 (14) 이 Y 축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 웨이퍼 유지 수단 (14) 은, 제 2 이동편 (28) 의 선단 하면으로부터 하방으로 연장되는 원기둥상의 제 2 승강 수단 (38) 과, 제 2 승강 수단 (38) 의 하단에 접속되고, 잉곳으로부터 박리된 웨이퍼를 흡인 유지하는 원판상의 유지편 (40) 을 구비한다. 제 2 승강 수단 (38) 은, 예를 들어 전동 실린더로 구성되고, 유지편 (40) 을 승강시킴과 함께 임의의 위치에서 정지시킴으로써, 생성해야 할 웨이퍼에 유지편 (40) 의 하면을 접촉시킨다. 유지편 (40) 의 하단 부분에는, 흡인 수단 (도시하지 않음) 에 접속된 다공질의 흡착 척 (도시하지 않음) 이 부설되어 있다. 그리고 웨이퍼 유지 수단 (14) 에 있어서는, 잉곳으로부터 박리된 웨이퍼에 유지편 (40) 의 하면을 접촉시킨 상태에서, 흡착 척의 하면에 흡인 수단으로 흡인력을 생성함으로써, 잉곳으로부터 박리된 웨이퍼를 유지편 (40) 으로 흡인 유지할 수 있다.
도 3 에는, 박리층이 형성되기 전의 상태에 있어서의 잉곳 (50) 이 나타나 있다. 잉곳 (50) 은, 육방정 단결정 SiC 로부터 전체적으로 원기둥 형상으로 형성되고, 원 형상의 제 1 단면 (52) 과, 제 1 단면 (52) 과 반대측의 원 형상의 제 2 단면 (54) 과, 제 1 단면 (52) 및 제 2 단면 (54) 사이에 위치하는 주면 (周面) (56) 과, 제 1 단면 (52) 으로부터 제 2 단면 (54) 에 이르는 c 축 (＜0001＞ 방향) 과, c 축과 직교하는 c 면 ({0001} 면) 을 갖는다. 잉곳 (50) 에 있어서는, 제 1 단면 (52) 의 수선 (58) 에 대해 c 축이 기울어져 있고, c 면과 제 1 단면 (52) 으로 오프각 (α) (예를 들어 α = 1, 3, 6 도) 이 형성되어 있다. 오프각 (α) 이 형성되는 방향을 도 3 에 화살표 A 로 나타낸다. 또, 잉곳 (50) 의 주면 (56) 에는, 결정 방위를 나타내는 사각형상의 제 1 오리엔테이션 플랫 (60) 및 제 2 오리엔테이션 플랫 (62) 이 형성되어 있다. 제 1 오리엔테이션 플랫 (60) 은, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 에 평행하고, 제 2 오리엔테이션 플랫 (62) 은, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 에 직교하고 있다. 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 상방에서 보았을 때, 제 2 오리엔테이션 플랫 (62) 의 길이 (L2) 는, 제 1 오리엔테이션 플랫 (60) 의 길이 (L1) 보다 짧다 (L2 ＜ L1). 또한, 박리층이 형성된 후에 상기 서술한 웨이퍼의 생성 장치 (2) 에 의해 웨이퍼가 박리될 수 있는 잉곳은, 상기 잉곳 (50) 에 한정되지 않고, 예를 들어, 제 1 단면의 수선에 대해 c 축이 기울어져 있지 않아, c 면과 제 1 단면의 오프각이 0 도인 (즉, 제 1 단면의 수선과 c 축이 일치하고 있는) 육방정 단결정 SiC 잉곳이어도 되고, 혹은 GaN (질화갈륨) 등의 육방정 단결정 SiC 이외의 소재로 형성되어 있는 육방정 단결정 잉곳이어도 된다.
다음으로, 본 발명에 관련된 웨이퍼의 생성 방법의 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 먼저, 잉곳 (50) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 잉곳 (50) 의 단면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 잉곳 (50) 에 레이저 광선을 조사하여 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정을 실시한다. 박리층 형성 공정은, 예를 들어 도 4 에 일부를 나타내는 레이저 가공 장치 (64) 를 사용하여 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. 상면에 있어서 피가공물을 흡인 유지하도록 구성되어 있는 척 테이블 (66) 은, 회전 수단 (도시하지 않음) 에 의해 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 회전됨과 함께, x 축 방향 이동 수단 (도시하지 않음) 에 의해 x 축 방향으로 진퇴되고, y 축 방향 이동 수단 (도시하지 않음) 에 의해 y 축 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, x 축 방향은 도 4 에 화살표 x 로 나타내는 방향이고, y 축 방향은 도 4 에 화살표 y 로 나타내는 방향으로서 x 축 방향과 직교하는 방향이다. x 축 방향 및 y 축 방향이 규정하는 평면은 실질상 수평이다. 또, 도 1 에 대문자 X 및 Y 로 나타내는 X 축 방향 및 Y 축 방향과 도 4 에 소문자 x 및 y 로 나타내는 x 축 방향 및 y 축 방향은, 일치해도 되고 상이해도 된다.
도 4 를 참조하여 설명을 계속하면, 박리층 형성 공정에서는, 먼저, 잉곳 (50) 의 일방의 단면 (본 실시형태에서는 제 1 단면 (52)) 을 위를 향하게 하여, 척 테이블 (66) 의 상면에 잉곳 (50) 을 흡인 유지시킨다. 혹은 잉곳 (50) 의 타방의 단면 (본 실시형태에서는 제 2 단면 (54)) 과 척 테이블 (66) 의 상면 사이에 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜, 잉곳 (50) 을 척 테이블 (66) 에 고정시켜도 된다. 이어서, 레이저 가공 장치 (64) 의 촬상 유닛 (도시하지 않음) 으로 상방으로부터 잉곳 (50) 을 촬상한다. 이어서, 촬상 유닛으로 촬상한 잉곳 (50) 의 화상에 기초하여, 레이저 가공 장치 (64) 의 x 축 방향 이동 수단, y 축 방향 이동 수단 및 회전 수단으로 척 테이블 (66) 을 이동 및 회전 시킴으로써, 잉곳 (50) 의 방향을 소정의 방향으로 조정함과 함께 잉곳 (50) 과 집광기 (68) 의 xy 평면에 있어서의 위치를 조정한다. 잉곳 (50) 의 방향을 소정의 방향으로 조정할 때에는, 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 오리엔테이션 플랫 (62) 을 x 축 방향으로 정합시킴으로써, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향을 x 축 방향으로 정합시킴과 함께, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 을 y 축 방향으로 정합시킨다. 이어서, 레이저 가공 장치 (64) 의 집광점 위치 조정 수단 (도시하지 않음) 으로 집광기 (68) 를 승강시켜, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 잉곳 (50) 의 제 1 단면 (52) 으로부터, 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이 (예를 들어 300 ㎛) 에 집광점 (FP) 을 위치시킨다. 이어서, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향으로 정합되어 있는 x 축 방향으로 척 테이블 (66) 을 소정의 이송 속도로 이동시키면서, 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선 (LB) 을 집광기 (68) 로부터 잉곳 (50) 에 조사하는 박리층 형성 가공을 실시한다. 박리층 형성 가공을 실시하면, 도 5 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 전에 형성된 C 에 흡수되어 연쇄적으로 SiC 가 Si 와 C 로 분리된 개질부 (70) 가, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향으로 연속적으로 형성됨과 함께, 개질부 (70) 로부터 c 면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙 (72) 이 생성된다. 또한, 박리층 형성 가공을 실시할 때에는, 척 테이블 (66) 대신에 집광기 (68) 를 이동시켜도 된다.
도 4 및 도 5 를 참조하여 설명을 계속하면, 박리층 형성 가공에 이어서, y 축 방향 이동 수단으로 척 테이블 (66) 을 이동시켜, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 으로 정합되어 있는 y 축 방향으로, 크랙 (72) 의 폭을 초과하지 않는 범위에서 소정 인덱스량 (Li) (예를 들어 250 ∼ 400 ㎛) 만큼, 잉곳 (50) 과 집광점 (FP) 을 상대적으로 인덱스 이송한다. 또한, 인덱스 이송시에는 척 테이블 (66) 대신에 집광기 (68) 를 이동시켜도 된다. 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 복수 형성함과 함께, 개질부 (70) 로부터 c 면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙 (72) 을 순차적으로 생성하여, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 에 있어서 인접하는 크랙 (72) 과 크랙 (72) 이 상하 방향에서 보았을 때 겹쳐지도록 한다. 이로써, 잉곳 (50) 의 제 1 단면 (52) 으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에, 복수의 개질부 (70) 및 크랙 (72) 으로 이루어지는, 잉곳 (50) 으로부터 웨이퍼를 박리하기 위한 강도가 저하된 박리층 (74) 을 형성할 수 있다. 또한, 박리층 형성 공정은, 예를 들어 이하의 가공 조건에서 실시할 수 있다.
펄스 레이저 광선의 파장 : 1064 ㎚
반복 주파수 : 60 ㎑
평균 출력 : 1.5 W
펄스 폭 : 4 ns
집광점의 직경 : 3 ㎛
집광 렌즈의 개구수 (NA) : 0.65
이송 속도 : 200 ㎜/s
박리층 형성 공정을 실시한 후, 생성해야 할 웨이퍼에 대면시켜 물의 층을 개재하여 초음파 발생 유닛 (6) 을 위치시키고 초음파를 발생시켜 박리층 (74) 을 파괴하는 초음파 발생 공정을 실시한다. 본 실시형태에 있어서의 초음파 발생 공정에서는, 먼저 도 2 에 나타내는 바와 같이, 박리층 (74) 에 가까운 단면인 제 1 단면 (52) 을 위를 향하게 하여, 잉곳 유지 유닛 (4) 으로 잉곳 (50) 을 유지한다. 이 때에는, 잉곳 (50) 의 제 2 단면 (54) 과 유지 테이블 (18) 의 상면 사이에 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜 잉곳 (50) 을 유지 테이블 (18) 에 고정시켜도 되고, 혹은 유지 테이블 (18) 의 상면에 흡인력을 생성하여 잉곳 (50) 을 흡인 유지해도 된다. 이어서, Y 축 방향 이동 기구 (20) 의 제 1 모터 (26) 로 제 1 이동편 (24) 을 이동시켜, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 생성해야 할 웨이퍼 (본 실시형태에서는 제 1 단면 (52) 으로부터 박리층 (74) 까지의 부분) 에 초음파 발생 유닛 (6) 의 단면 (6a) 을 대면시킨다. 이어서, 제 1 승강 수단 (32) 으로 초음파 발생 유닛 (6) 을 하강시켜, 제 1 단면 (52) 과 초음파 발생 유닛 (6) 의 단면 (6a) 사이가 소정 치수 (예를 들어 2 ∼ 3 ㎜ 정도) 가 되면 제 1 승강 수단 (32) 의 작동을 정지시킨다. 또, 노즐 승강 기구로 노즐 (36) 을 이동시켜, 제 1 단면 (52) 과 초음파 발생 유닛 (6) 의 단면 (6a) 사이에 노즐 (36) 의 출구 (36a) 를 위치시킨다. 이어서, 유지 테이블 (18) 을 모터로 회전시킴과 함께, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 1 모터 (26) 로 제 1 이동편 (24) 을 Y 축 방향으로 이동시키면서, 노즐 (36) 의 출구 (36a) 로부터 제 1 단면 (52) 과 초음파 발생 유닛 (6) 의 단면 (6a) 사이에 물을 공급하여 물의 층 (LW) 을 생성함과 함께, 초음파 발생 유닛 (6) 에 초음파를 발생시킨다. 이 때, 제 1 단면 (52) 전체를 초음파 발생 유닛 (6) 이 통과하도록, 유지 테이블 (18) 을 회전시킴과 함께 제 1 이동편 (24) 을 Y 축 방향으로 이동시켜, 박리층 (74) 전체에 걸쳐 초음파를 부여한다. 이로써, 물의 층 (LW) 을 통하여 잉곳 (50) 에 초음파를 전달하여 박리층 (74) 을 파괴하고, 박리층 (74) 을 기점으로 하여 생성해야 할 웨이퍼 (76) 를 잉곳 (50) 으로부터 박리할 수 있다.
초음파 발생 공정에 있어서, 초음파 발생 유닛 (6) 에 발생시키는 초음파의 주파수는 잉곳 (50) 의 고유 진동수 근방의 주파수인 것이 바람직하고, 이와 같이 초음파의 주파수를 설정함으로써, 비교적 낮은 출력 (예를 들어 200 W 정도) 의 초음파라도, 비교적 짧은 시간 (1 ∼ 3 분 정도) 에 효율적으로 웨이퍼 (76) 를 잉곳 (50) 으로부터 박리할 수 있다. 잉곳 (50) 의 고유 진동수 근방의 주파수란, 구체적으로는 잉곳 (50) 의 고유 진동수의 0.8 ∼ 1.2 배 정도이고, 예를 들어 잉곳 (50) 의 고유 진동수가 25 ㎑ 인 경우에는 20 ∼ 30 ㎑ 정도이다. 또한, 잉곳 (50) 의 고유 진동수 근방의 주파수를 초과하는 주파수 (상기의 예에서는 30 ㎑ 를 초과하는 주파수) 라도, 비교적 높은 출력 (예를 들어 400 ∼ 500 W 정도) 의 초음파이면, 비교적 짧은 시간에 효율적으로 웨이퍼 (76) 를 잉곳 (50) 으로부터 박리할 수 있다.
또, 초음파 발생 공정에 있어서, 잉곳 (50) 의 제 1 단면 (52) 과 초음파 발생 유닛 (6) 의 단면 (6a) 사이에 공급하는 물의 온도는, 초음파 발생 유닛 (6) 에 초음파를 발생시켰을 때, 물의 층 (LW) 에 캐비테이션의 발생이 억제되는 온도로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 물의 온도가 0 ∼ 25 ℃ 로 설정되어 있는 것이 바람직하고, 이로써 초음파의 에너지가 캐비테이션으로 변환되지 않고, 초음파의 에너지가 효과적으로 박리층 (74) 에 전달되어, 효율적으로 박리층 (74) 이 파괴된다.
상기 서술한 바와 같이 초음파 발생 공정을 실시하고 있을 때에, 촬상 유닛 (10) 을 생성해야 할 웨이퍼 (76) 의 측면에 위치시켜 잉곳으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 박리를 검출하는 박리 검출 공정을 실시하고, 박리 검출 공정에 있어서 잉곳 (50) 으로부터 웨이퍼 (76) 가 박리되었다고 박리 검출 수단 (12) 이 검출하였을 때 (웨이퍼 (76) 의 박리가 완료되었을 때) 에 초음파 발생 공정을 종료한다. 본 실시형태에 있어서의 박리 검출 공정에 있어서는, 먼저, 촬상 유닛 (10) 을 생성해야 할 웨이퍼 (76) 의 측면에 위치시켜, 잉곳 (50) 의 상단 부분을 촬상 유닛 (10) 으로 촬상한다. 이어서, 촬상 유닛 (10) 에 의해 촬상된 화상에, 박리 검출 수단 (12) 에 의해 2 치화 처리를 실시하여, 생성해야 할 웨이퍼 (76) 와 잉곳 (50) 의 간격을 검출한다. 도 7(a) 에는, 잉곳에 초음파가 부여되기 전에 촬상 유닛 (10) 에 의해 촬상된 화상에, 박리 검출 수단 (12) 에 의해 2 치화 처리가 실시된 화상의 모식도가 나타나 있다. 도 7(a) 에 나타내는 화상에 있어서는, 박리층 (74) 의 두께 (예를 들어 100 ㎛ 정도) 가, 생성해야 할 웨이퍼 (76) 와 잉곳 (50) 의 간격으로서 검출된다. 잉곳 (50) 에 초음파가 부여되면, 박리층 (74) 이 파괴되어 감과 함께, 생성해야 할 웨이퍼 (76) 와 잉곳 (50) 의 간격이 넓어져 간다. 생성해야 할 웨이퍼 (76) 와 잉곳 (50) 의 간격이, 잉곳 (50) 으로부터 웨이퍼 (76) 가 박리되었는지의 여부의 기준이 되는 소정 값 (예를 들어 400 ∼ 500 ㎛ 정도) 이하인 경우에는, 생성해야 할 웨이퍼 (76) 는 잉곳 (50) 으로부터 완전하게는 박리되어 있지 않은 상태 (웨이퍼 (76) 의 전부 또는 일부가 박리되어 있지 않은 상태) 라고 박리 검출 수단 (12) 에 의해 판정되고, 초음파 발생 공정이 계속된다. 그리고, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 생성해야 할 웨이퍼 (76) 와 잉곳 (50) 의 간격이, 상기 소정 값 이상이 되었을 때에, 박리 검출 수단 (12) 은, 생성해야 할 웨이퍼 (76) 가 잉곳 (50) 으로부터 박리되었다고 검출한다. 본 실시형태에서는, 초음파 발생 공정시에 유지 테이블 (18) 이 회전하고 있기 때문에, 박리 검출 수단 (12) 은, 생성해야 할 웨이퍼 (76) 와 잉곳 (50) 의 간격을 잉곳 (50) 의 전체 둘레에 있어서 검출하고 있고, 잉곳 (50) 의 전체 둘레에 있어서 검출한 간격이 상기 소정 값 이상이 된 경우에, 생성해야 할 웨이퍼 (76) 의 전부가 잉곳 (50) 으로부터 박리되었다고 검출한다. 이와 같이 하여, 생성해야 할 웨이퍼 (76) 의 박리를 검출하였을 때에 초음파 발생 공정 및 박리 검출 공정을 종료한다.
초음파 발생 공정 및 박리 검출 공정을 실시한 후, 제 1 모터 (26) 로 제 1 이동편 (24) 을 이동시켜, 초음파 발생 유닛 (6) 및 노즐 (36) 을 잉곳 (50) 의 상방으로부터 이간시킴과 함께, 제 2 모터 (30) 로 제 2 이동편 (28) 을 이동시켜, 웨이퍼 유지 수단 (14) 을 잉곳 (50) 의 상방에 위치시킨다. 이어서 도 8 에 나타내는 바와 같이, 제 2 승강 수단 (38) 으로 유지편 (40) 을 하강시켜, 제 1 단면 (52) 에 유지편 (40) 의 하면을 접촉시킨다. 이어서, 유지편 (40) 에 접속된 흡인 수단을 작동시켜, 유지편 (40) 의 하면에 흡인력을 생성하고, 박리된 웨이퍼 (76) 를 유지편 (40) 으로 흡인 유지한다. 그리고 도 9 에 나타내는 바와 같이, 제 2 승강 수단 (38) 으로 유지편 (40) 을 상승시킴과 함께, 제 2 모터 (30) 로 제 2 이동편 (28) 을 이동시킴으로써, 박리된 웨이퍼 (76) 를 반송한다.
이상과 같이 본 실시형태에 있어서는, 박리층 (74) 을 기점으로 하여 잉곳 (50) 으로부터 웨이퍼 (76) 를 용이하게 박리할 수 있음과 함께, 잉곳 (50) 으로부터의 웨이퍼 (76) 의 박리가 완료된 것을 용이하게 판별할 수 있다. 본 실시형태에서는, 웨이퍼 (76) 의 박리가 완료되면 초음파 발생 공정을 종료하므로, 초음파 발생 공정의 시간을 불필요하게 증대시키지 않고 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 또, 본 실시형태에서는, 생성해야 할 웨이퍼 (76) 와 초음파 발생 유닛 (6) 의 단면 (6a) 사이에 물공급 수단 (8) 으로부터 물을 공급함으로써, 생성해야 할 웨이퍼 (76) 와 초음파 발생 유닛 (6) 의 단면 (6a) 사이에 물의 층 (LW) 을 생성하고, 물의 층 (LW) 을 통하여 잉곳 (50) 에 초음파를 전달하므로, 수조를 사용하지 않고 웨이퍼 (76) 를 잉곳 (50) 으로부터 박리할 수 있고, 따라서 수조에 물을 저장하는 시간이나 물의 사용량을 절약할 수 있어 경제적이다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 박리층 형성 공정에서는, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향으로 개질부 (70) 를 연속적으로 형성하고, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 으로 인덱스 이송하는 예를 설명하였지만, 개질부 (70) 를 형성하는 방향은 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향이 아니어도 되고, 인덱스 이송 방향은 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 이 아니어도 된다. 또, 본 실시형태에서는, 초음파 발생 유닛 (6) 을 승강시키는 제 1 승강 수단 (32) 과 노즐 (36) 을 승강시키는 노즐 승강 기구가 별개의 구성인 예를 설명하였지만, 제 1 이동편 (24) 에 형성된 공통의 승강 기구로 초음파 발생 유닛 (6) 및 노즐 (36) 을 승강시키도록 해도 되고, 혹은 Y 축 방향 이동 기구 (20) 의 프레임체 (22) 를 승강시킴으로써 초음파 발생 유닛 (6) 과 노즐 (36) 과 웨이퍼 유지 수단 (14) 을 승강시키도록 해도 된다.
2 : 웨이퍼의 생성 장치
6 : 초음파 발생 유닛
6a : 초음파 발생 유닛의 단면
10 : 촬상 유닛
12 : 박리 검출 수단
50 : 잉곳
52 : 제 1 단면
54 : 제 2 단면
58 : 제 1 단면의 수선
70 : 개질부
72 : 크랙
74 : 박리층
76 : 웨이퍼
α : 오프각
A : 오프각이 형성되는 방향
LB : 레이저 광선
FP : 집광점
LW : 물의 층

Claims (4)

  1. 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법으로서,
    육방정 단결정 잉곳에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 육방정 단결정 잉곳의 단면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 육방정 단결정 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정과,
    생성해야 할 웨이퍼에 대면시켜 물의 층을 개재하여 초음파 발생 유닛을 위치시키고 초음파를 발생시켜 박리층을 파괴하는 초음파 발생 공정과,
    촬상 유닛을 생성해야 할 웨이퍼의 측면에 위치시켜 육방정 단결정 잉곳으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 박리를 검출하는 박리 검출 공정을 구비하고,
    상기 촬상 유닛은 상기 육방정 단결정 잉곳의 상면과 상기 생성해야 할 웨이퍼 사이의 간격을 촬상하도록 구성되는, 웨이퍼의 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    육방정 단결정 잉곳은, c 축과 c 축에 대해 직교하는 c 면을 갖는 육방정 단결정 SiC 잉곳이고,
    그 박리층 형성 공정에 있어서, 육방정 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 육방정 단결정 SiC 잉곳의 단면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 육방정 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여, SiC 가 Si 와 C 로 분리된 개질부와 개질부로부터 c 면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙으로 이루어지는 박리층을 형성하는, 웨이퍼의 생성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    육방정 단결정 잉곳은, 단면의 수선에 대해 c 축이 기울어지고 c 면과 단면으로 오프각이 형성되어 있는 육방정 단결정 SiC 잉곳이고,
    그 박리층 형성 공정에 있어서, 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 c 면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙을 생성하고, 오프각이 형성되는 방향으로 크랙의 폭을 초과하지 않는 범위에서 육방정 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여, 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 c 면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙을 순차적으로 생성한 박리층을 형성하는, 웨이퍼의 생성 방법.
  4. 육방정 단결정 잉곳에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 육방정 단결정 잉곳의 단면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 육방정 단결정 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 박리층을 형성한 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 장치로서,
    생성해야 할 웨이퍼에 대면하는 단면을 갖고 물의 층을 개재하여 초음파를 발생시키는 초음파 발생 유닛과,
    생성해야 할 웨이퍼의 측면에 위치하게 되는 촬상 유닛과,
    그 촬상 유닛과 연결되고 생성해야 할 웨이퍼와 육방정 단결정 잉곳의 간격의 변화에 따라 육방정 단결정 잉곳으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 박리를 검출하는 박리 검출 수단을 구비하고,
    상기 촬상 유닛은 상기 육방정 단결정 잉곳의 상면과 상기 생성해야 할 웨이퍼 사이의 간격을 촬상하도록 구성되는, 웨이퍼의 생성 장치.
KR1020190027145A 2018-03-27 2019-03-08 웨이퍼의 생성 방법 및 웨이퍼의 생성 장치 KR102594221B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018059662A JP7027215B2 (ja) 2018-03-27 2018-03-27 ウエーハの生成方法およびウエーハの生成装置
JPJP-P-2018-059662 2018-03-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190113573A KR20190113573A (ko) 2019-10-08
KR102594221B1 true KR102594221B1 (ko) 2023-10-25

Family

ID=67910324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190027145A KR102594221B1 (ko) 2018-03-27 2019-03-08 웨이퍼의 생성 방법 및 웨이퍼의 생성 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11114307B2 (ko)
JP (1) JP7027215B2 (ko)
KR (1) KR102594221B1 (ko)
CN (1) CN110310887B (ko)
DE (1) DE102019204233A1 (ko)
TW (1) TWI781306B (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7123583B2 (ja) * 2018-03-14 2022-08-23 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法およびウエーハの生成装置
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
US10562130B1 (en) 2018-12-29 2020-02-18 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
JP7237427B2 (ja) * 2019-05-14 2023-03-13 株式会社ディスコ ウェーハの製造方法、及びインゴットの分断装置
US10611052B1 (en) 2019-05-17 2020-04-07 Cree, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods
JP7330771B2 (ja) * 2019-06-14 2023-08-22 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法およびウエーハの生成装置
JP7321888B2 (ja) 2019-10-24 2023-08-07 株式会社ディスコ ＳｉＣインゴットの加工方法およびレーザー加工装置
JP7453013B2 (ja) * 2020-02-14 2024-03-19 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
JP7417464B2 (ja) * 2020-05-01 2024-01-18 株式会社ディスコ ウェーハの生成方法
JP2022096455A (ja) * 2020-12-17 2022-06-29 株式会社ディスコ ウエーハの生成装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070275543A1 (en) * 2006-03-30 2007-11-29 Renesas Technology Corp. Manufacturing method of a semiconductor device
JP2016132047A (ja) * 2015-01-16 2016-07-25 株式会社ディスコ 被加工物の研削方法
JP2016225534A (ja) * 2015-06-02 2016-12-28 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP2017195245A (ja) * 2016-04-19 2017-10-26 株式会社ディスコ ＳｉＣウエーハの加工方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000094221A (ja) 1998-09-24 2000-04-04 Toyo Advanced Technologies Co Ltd 放電式ワイヤソー
TWI236944B (en) * 2001-12-17 2005-08-01 Tokyo Electron Ltd Film removal method and apparatus, and substrate processing system
JP2005251986A (ja) * 2004-03-04 2005-09-15 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの分離検出方法および分離検出装置
JP5133046B2 (ja) * 2007-12-28 2013-01-30 株式会社ディスコ 板状物の研削方法
US9847243B2 (en) * 2009-08-27 2017-12-19 Corning Incorporated Debonding a glass substrate from carrier using ultrasonic wave
JP6071775B2 (ja) * 2013-06-26 2017-02-01 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
JP6366996B2 (ja) * 2014-05-19 2018-08-01 株式会社ディスコ リフトオフ方法
JP6399913B2 (ja) 2014-12-04 2018-10-03 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6391471B2 (ja) * 2015-01-06 2018-09-19 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
JP6690983B2 (ja) * 2016-04-11 2020-04-28 株式会社ディスコ ウエーハ生成方法及び実第２のオリエンテーションフラット検出方法
JP6669594B2 (ja) * 2016-06-02 2020-03-18 株式会社ディスコ ウエーハ生成方法
JP6651257B2 (ja) * 2016-06-03 2020-02-19 株式会社ディスコ 被加工物の検査方法、検査装置、レーザー加工装置、及び拡張装置
JP6723877B2 (ja) * 2016-08-29 2020-07-15 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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070275543A1 (en) * 2006-03-30 2007-11-29 Renesas Technology Corp. Manufacturing method of a semiconductor device
JP2016132047A (ja) * 2015-01-16 2016-07-25 株式会社ディスコ 被加工物の研削方法
JP2016225534A (ja) * 2015-06-02 2016-12-28 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP2017195245A (ja) * 2016-04-19 2017-10-26 株式会社ディスコ ＳｉＣウエーハの加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110310887A (zh) 2019-10-08
CN110310887B (zh) 2023-09-01
US20190304800A1 (en) 2019-10-03
KR20190113573A (ko) 2019-10-08
TWI781306B (zh) 2022-10-21
TW201942970A (zh) 2019-11-01
JP2019175907A (ja) 2019-10-10
DE102019204233A1 (de) 2019-10-02
JP7027215B2 (ja) 2022-03-01
US11114307B2 (en) 2021-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102594221B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법 및 웨이퍼의 생성 장치
KR102603360B1 (ko) 박리 장치
KR102592790B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법 및 웨이퍼의 생성 장치
KR102260340B1 (ko) SiC 웨이퍼의 생성 방법
KR102591736B1 (ko) 박리 장치
CN108145307B (zh) SiC晶片的生成方法
KR102560277B1 (ko) 박리 장치
KR102570139B1 (ko) 웨이퍼의 생성 방법 및 웨이퍼의 생성 장치
JP7321888B2 (ja) ＳｉＣインゴットの加工方法およびレーザー加工装置
KR102178776B1 (ko) SiC 웨이퍼의 생성 방법
CN111203652A (zh) 晶片的生成方法

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
GRNT Written decision to grant