KR102603360B1 - 박리 장치 - Google Patents

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가즈유키 히노하라
료헤이 야마모토
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 박리층을 기점으로 하여 잉곳으로부터 웨이퍼를 용이하게 박리할 수 있는 박리 장치를 제공한다.
(해결 수단) 박리 장치는, 웨이퍼에 상당하는 부분을 위로 하여 잉곳 (50) 을 유지하는 잉곳 유지 수단과, 웨이퍼에 상당하는 부분과 대면하는 단면을 갖고 초음파를 발진시키는 초음파 발진 수단과, 웨이퍼에 상당하는 부분과 초음파 발진 수단의 단면 사이에 물을 공급하는 수공급 수단과, 웨이퍼에 상당하는 부분을 흡인 유지하고 잉곳으로부터 웨이퍼를 박리하는 박리 수단을 포함한다.

Description

박리 장치{PEELING APPARATUS}
본 발명은, 박리층을 형성한 잉곳으로부터 웨이퍼를 박리하는 박리 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 디바이스로 분할되고, 분할된 각 디바이스는 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 경제적이지 않다는 문제가 있다. 특히 단결정 SiC 잉곳에 있어서는, 경도가 높아 와이어 소에 의한 절단이 곤란하여 상당한 시간을 필요로 하기 때문에 생산성이 나쁨과 함께, 잉곳의 단가가 높아 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 것에 과제를 가지고 있다.
그래서 본 출원인은, 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 단결정 SiC 잉곳의 내부에 위치시키고 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 절단 예정면에 박리층을 형성하고, 박리층을 기점으로 하여 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 박리하는 기술을 제안하였다 (예를 들어 특허문헌 2 참조).
일본 공개특허공보 2000-94221호 일본 공개특허공보 2016-111143호 일본 공개특허공보 2011-060862호
그런데, 박리층을 기점으로 하여 잉곳으로부터 웨이퍼를 박리하는 것이 곤란하여 생산 효율이 나쁘다는 문제가 있다.
또, Si (실리콘) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 Si 잉곳의 단면으로부터 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 Si 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 절단 예정면에 개질층을 형성하고, 개질층을 기점으로 하여 Si 잉곳으로부터 웨이퍼를 박리하는 기술이 제안되어 있지만 (예를 들어 상기 특허문헌 3 참조), 개질층을 기점으로 하여 Si 잉곳으로부터 웨이퍼를 박리하는 것이 곤란하여 생산 효율이 나쁘다는 문제가 있다.
상기 사실을 감안하여 이루어진 본 발명의 과제는, 박리층을 기점으로 하여 잉곳으로부터 웨이퍼를 용이하게 박리할 수 있는 박리 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명이 제공하는 것은 이하의 박리 장치이다. 즉, 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 레이저 광선을 조사하여 박리층을 형성한 잉곳으로부터 그 웨이퍼를 박리하는 박리 장치로서, 그 웨이퍼에 상당하는 부분을 위로 하여 잉곳을 유지하는 잉곳 유지 수단과, 그 웨이퍼에 상당하는 부분과 대면하는 단면을 갖고 초음파를 발진시키는 초음파 발진 수단과, 그 웨이퍼에 상당하는 부분과 그 초음파 발진 수단의 그 단면 사이에 물을 공급하는 수공급 수단과, 그 웨이퍼에 상당하는 부분을 흡인 유지하고 잉곳으로부터 그 웨이퍼를 박리하는 박리 수단을 포함하는 박리 장치이다.
바람직하게는, 잉곳은, c 축과 c 축에 대해 직교하는 c 면을 갖는 단결정 SiC 잉곳이고, 박리층은, 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 단결정 SiC 잉곳의 단면으로부터 그 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 SiC 가 Si 와 C 로 분리된 개질부와 개질부로부터 c 면에 등방적으로 형성되는 크랙으로 이루어지는 박리층이다. 잉곳은, 단면의 수선에 대해 c 축이 경사져 c 면과 단면으로 오프각이 형성되어 있는 단결정 SiC 잉곳이고, 박리층은, 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 c 면에 등방적으로 크랙을 생성하고, 오프각이 형성되는 방향으로 크랙의 폭을 초과하지 않는 범위에서 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 c 면에 등방적으로 크랙을 순차적으로 생성한 박리층인 것이 바람직하다.
본 발명이 제공하는 박리 장치는, 그 웨이퍼에 상당하는 부분을 위로 하여 잉곳을 유지하는 잉곳 유지 수단과, 그 웨이퍼에 상당하는 부분과 대면하는 단면을 갖고 초음파를 발진시키는 초음파 발진 수단과, 그 웨이퍼에 상당하는 부분과 그 초음파 발진 수단의 그 단면 사이에 물을 공급하는 수공급 수단과, 그 웨이퍼에 상당하는 부분을 흡인 유지하고 잉곳으로부터 그 웨이퍼를 박리하는 박리 수단을 포함하기 때문에, 박리층을 기점으로 하여 잉곳으로부터 웨이퍼를 용이하게 박리할 수 있다. 또, 본 발명의 박리 장치에 있어서는, 웨이퍼에 상당하는 부분과 초음파 발진 수단의 단면 사이에 수공급 수단으로부터 물을 공급함으로써 물의 층을 생성하고, 물의 층을 통하여 잉곳에 초음파를 전달하므로, 수조를 사용하지 않고 웨이퍼를 잉곳으로부터 박리할 수 있고, 따라서 수조에 물을 모으는 시간이나 물의 사용량을 절약할 수 있어 경제적이다.
도 1 은 박리 장치의 사시도.
도 2 는 잉곳 유지 수단에 잉곳을 유지시키는 모습을 나타내는 박리 장치의 사시도.
도 3(a) 는 잉곳의 정면도, 도 3(b) 는 잉곳의 평면도.
도 4(a) 는, 도 3(a) 및 도 3(b) 에 나타내는 잉곳에 박리층이 형성되는 모습을 나타내는 사시도, 도 4(b) 는, 도 3(a) 및 도 3(b) 에 나타내는 잉곳에 박리층이 형성되는 모습을 나타내는 정면도.
도 5(a) 는, 박리층이 형성된 잉곳의 평면도, 도 5(b) 는, 도 5(a) 에 있어서의 B-B 선 단면도.
도 6 은 잉곳에 초음파가 부여되어 있는 상태를 나타내는 박리 장치의 정면도.
도 7 은 박리 수단에 의해 웨이퍼에 상당하는 부분이 흡인 유지되고 있는 상태를 나타내는 박리 장치의 정면도.
도 8 은 박리층을 기점으로 하여 잉곳으로부터 웨이퍼가 박리된 상태를 나타내는 박리 장치의 정면도.
이하, 본 발명에 따라 구성된 박리 장치의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1 에 있어서 전체를 부호 2 로 나타내는 박리 장치는, 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분을 위로 하여 잉곳을 유지하는 잉곳 유지 수단 (4) 과, 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분과 대면하는 단면 (6a) 을 갖고 초음파를 발진시키는 초음파 발진 수단 (6) 과, 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분과 초음파 발진 수단 (6) 의 단면 (6a) 사이에 물을 공급하는 수공급 수단 (8) 과, 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분을 흡인 유지하고 잉곳으로부터 생성해야 하는 웨이퍼를 박리하는 박리 수단 (10) 을 포함한다.
도 1 및 도 2 를 참조하여 잉곳 유지 수단 (4) 에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 있어서의 잉곳 유지 수단 (4) 은, 원통상의 기대 (12) 와, 기대 (12) 의 상면에 자유롭게 회전할 수 있도록 탑재된 원통상의 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. 잉곳 유지 수단 (4) 은, 적절한 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재하여 유지 테이블 (14) 의 상면에 고정된 잉곳을 유지할 수 있다. 혹은, 잉곳 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 된다.
본 실시형태에 있어서의 박리 장치 (2) 는, 추가로 초음파 발진 수단 (6) 과 수공급 수단 (8) 과 박리 수단 (10) 을 도 1 에 화살표 Y 로 나타내는 Y 축 방향으로 이동시키는 Y 축 방향 이동 기구 (16) 를 구비한다. Y 축 방향 이동 기구 (16) 는, Y 축 방향으로 연장되는 장방형상의 안내 개구 (18a) 가 형성된 직방체 상의 프레임체 (18) 와, 프레임체 (18) 의 내부에 있어서 Y 축 방향으로 연장되는 제 1 볼나사 (도시하지 않음) 와, 제 1 볼나사에 연결된 기단부로부터 도 1 에 화살표 X 로 나타내는 X 축 방향으로 연장되는 제 1 이동편 (20) 과, 제 1 볼나사의 편단부에 연결된 제 1 모터 (22) 와, 프레임체 (18) 의 내부에 있어서 Y 축 방향으로 연장되는 제 2 볼나사 (도시하지 않음) 와, 제 2 볼나사에 연결된 기단부로부터 X 축 방향으로 연장되는 제 2 이동편 (24) 과, 제 2 볼나사의 편단부에 연결된 제 2 모터 (26) 를 포함한다. 그리고 Y 축 방향 이동 기구 (16) 는, 제 1 볼나사에 의해 제 1 모터 (22) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 제 1 이동편 (20) 에 전달하고, 안내 개구 (18a) 를 따라 제 1 이동편 (20) 을 Y 축 방향으로 이동시킴과 함께, 제 2 볼나사에 의해 제 2 모터 (26) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 제 2 이동편 (24) 에 전달하고, 안내 개구 (18a) 를 따라 제 2 이동편 (24) 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 (20) 의 선단 하면에는 하방으로 연장되는 원기둥상의 제 1 승강 수단 (28) 이 접속되고, 제 1 승강 수단 (28) 의 하단에는 원기둥상의 초음파 발진 수단 (6) 이 접속되어 있다. 이 때문에, 제 1 이동편 (20) 이 Y 축 방향으로 이동함으로써, 제 1 승강 수단 (28) 및 초음파 발진 수단 (6) 이 Y 축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 예를 들어 볼나사 및 모터를 갖는 전동 실린더로 구성될 수 있는 제 1 승강 수단 (28) 은, 초음파 발진 수단 (6) 을 승강시킴과 함께 임의의 위치에서 정지시킴으로써, 초음파 발진 수단 (6) 의 하측의 원형상의 단면 (6a) 을 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분에 대면시킨다. 초음파 발진 수단 (6) 은, 압전 세라믹스 등으로 형성되고, 초음파를 발진시키도록 되어 있다.
본 실시형태에서는 도 1 에 나타내는 바와 같이, 수공급 수단 (8) 은, 제 1 이동편 (20) 의 선단 상면에 부설된 원통상의 접속구 (30) 와, 제 1 이동편 (20) 의 선단 하면에 자유롭게 승강할 수 있도록 지지된 노즐 (32) 과, 노즐 (32) 을 승강시키는 노즐 승강 기구 (도시하지 않음) 를 포함한다. 이 때문에, 제 1 이동편 (20) 이 이동함으로써, 수공급 수단 (8) 이 Y 축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 접속구 (30) 는, 적절한 급수 호스 (도시하지 않음) 를 통하여 수공급원 (도시하지 않음) 에 접속되어 있다. 노즐 (32) 은, 초음파 발진 수단 (6) 과 Y 축 방향으로 간격을 두고 제 1 이동편 (20) 의 선단 하면으로부터 하방으로 연장되고, 이어서 초음파 발진 수단 (6) 을 향하여 약간 하방으로 경사지면서 Y 축 방향으로 연장되어 있다. 중공상의 노즐 (32) 은 접속구 (30) 에 연통되어 있다. 예를 들어 전동 실린더로 구성될 수 있는 노즐 승강 기구는, 노즐 (32) 을 승강시킴과 함께 임의의 위치에서 정지시킴으로써, 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분과 초음파 발진 수단 (6) 의 단면 (6a) 사이에 노즐 (32) 의 출구 (32a) 를 위치시킬 수 있다. 그리고 수공급 수단 (8) 은, 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분과 초음파 발진 수단 (6) 의 단면 (6a) 사이에, 수공급원으로부터 접속구 (30) 에 공급된 물을 노즐 (32) 의 출구 (32a) 로부터 공급하여 물의 층을 생성하도록 되어 있다.
도 1 을 참조하여 설명을 계속하면, 제 2 이동편 (24) 의 선단 하면에는 하방으로 연장되는 원기둥상의 제 2 승강 수단 (34) 이 접속되고, 제 2 승강 수단 (34) 의 하단에는 원판상의 박리 수단 (10) 이 접속되어 있다. 이 때문에, 제 2 이동편 (24) 이 Y 축 방향으로 이동함으로써, 제 2 승강 수단 (34) 및 박리 수단 (10) 이 Y 축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 예를 들어 전동 실린더로 구성 될 수 있는 제 2 승강 수단 (34) 은, 박리 수단 (10) 을 승강시킴과 함께 임의의 위치에서 정지시킴으로써, 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분에 박리 수단 (10) 의 하면을 접촉시킬 수 있다. 박리 수단 (10) 은, 하면에 복수의 흡인공 (도시하지 않음) 이 형성되고, 흡인 수단 (도시하지 않음) 에 접속되어 있다. 그리고, 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분에 박리 수단 (10) 의 하면을 접촉시킨 상태에서, 흡인 수단으로 박리 수단 (10) 의 하면에 흡인력을 생성함으로써, 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분을 박리 수단 (10) 으로 흡인 유지할 수 있다.
도 3(a) 및 도 3(b) 에는, 박리층이 형성되기 전의 상태에 있어서의 잉곳 (50) 이 나타나 있다. 도시하는 잉곳 (50) 은, 육방정 단결정 SiC 에 의해 전체적으로 원기둥 형상으로 형성되어 있고, 원형상의 제 1 단면 (52) 과, 제 1 단면 (52) 과 반대측의 원형상의 제 2 단면 (54) 과, 제 1 단면 (52) 및 제 2 단면 (54) 사이에 위치하는 주면 (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. 도시하는 잉곳 (50) 에 있어서는, 제 1 단면 (52) 의 수선 (58) 에 대해 c 축이 경사져 있고, c 면과 제 1 단면 (52) 으로 오프각 (α) (예를 들어 α ＝1, 3, 6 도) 이 형성되어 있다. 수선 (58) 에 대해 c 축이 경사지는 방향, 즉, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 을 도 3 에 화살표로 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 박리 장치 (2) 에 의해 웨이퍼가 박리될 수 있는 잉곳은, 상기 잉곳 (50) 에 한정되지 않고, 예를 들어, 제 1 단면의 수선에 대해 c 축이 경사져 있지 않고, c 면과 제 1 단면의 오프각이 0 도인 (즉, 제 1 단면의 수선과 c 축이 일치하고 있다) 단결정 SiC 잉곳이어도 되고, 혹은 Si (실리콘) 나 GaN (질화갈륨) 등의 단결정 SiC 이외의 소재로 형성되어 있는 잉곳이어도 된다.
상기 서술한 박리 장치 (2) 로 잉곳 (50) 으로부터 웨이퍼를 박리하려면, 잉곳 (50) 에 박리층을 형성할 필요가 있는 바, 박리층 형성은 예를 들어 도 4(a) 및 도 4(b) 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) 으로 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 회전됨과 함께, x 축 방향 이동 수단 (도시하지 않음) 으로 x 축 방향으로 진퇴되고, y 축 방향 이동 수단 (도시하지 않음) 으로 y 축 방향으로 진퇴된다. 집광기 (68) 는, 레이저 가공 장치 (64) 의 펄스 레이저 광선 발진기 (도시하지 않음) 가 발진시킨 펄스 레이저 광선 (LB) 을 집광하여 피가공물에 조사하기 위한 집광 렌즈 (도시하지 않음) 를 포함한다. 또한, x 축 방향은 도 4(a) 및 도 4(b) 에 화살표 x 로 나타내는 방향이고, y 축 방향은 도 4(a) 에 화살표 y 로 나타내는 방향이고 x 축 방향에 직교하는 방향이다. x 축 방향 및 y 축 방향이 규정하는 평면은 실질상 수평이다. 또, 도 1 및 도 2 에 대문자의 X 및 Y 로 나타내는 X 축 방향 및 Y 축 방향과 도 4(a) 및 도 4(b) 에 소문자의 x 및 y 로 나타내는 x 축 방향 및 y 축 방향은, 일치해도 되고 상이해도 된다.
도 4(a) 및 도 4(b) 를 참조하여 설명을 계속하면, 잉곳 (50) 에 박리층을 형성할 때에는, 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 수단 (도시하지 않음) 으로 잉곳 (50) 의 상방으로부터 잉곳 (50) 을 촬상한다. 이어서, 촬상 수단으로 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 회전시킴으로써, 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 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 집광점 (FP) 을 위치시키다. 이어서, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향으로 정합되어 있는 x 축 방향으로 척 테이블 (66) 을 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(a) 및 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 펄스 레이저 광선 (LB) 의 조사에 의해 SiC 가 Si (실리콘) 와 C (탄소) 로 분리되고 다음으로 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.
도 4(a), 도 4(b), 도 5(a), 및 도 5(b) 를 참조하여 설명을 계속하면, 박리층 형성 가공에 계속하여, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 에 정합되어 있는 y 축 방향으로, 집광점 (FP) 에 대해 상대적으로 척 테이블 (66) 을 크랙 (72) 의 폭을 초과하지 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 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 겹치도록 한다. 이로써, 잉곳 (50) 의 제 1 단면 (52) 으로부터 생성해야 하는 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 (74) 의 형성은, 예를 들어 이하의 가공 조건에서 실시할 수 있다.
펄스 레이저 광선의 파장 : 1064 ㎚
반복 주파수 : 60 ㎑
평균 출력 : 1.5 W
펄스폭 : 4 ns
집광점의 직경 : 3 ㎛
집광 렌즈의 개구수 (NA) : 0.65
집광점의 상하 방향 위치 : 잉곳의 제 1 단면으로부터 300 ㎛
이송 속도 : 200 ㎜/s
인덱스량 : 250 ∼ 400 ㎛
상기 서술한 박리 장치 (2) 를 사용하여, 박리층 (74) 이 형성된 잉곳 (50) 으로부터 웨이퍼를 박리하는 박리 방법에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는 도 2 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분을 위로 하여 (즉, 박리층 (74) 에 가까운 단면인 제 1 단면 (52) 을 위를 향하게 하여), 잉곳 유지 수단 (4) 으로 잉곳 (50) 을 유지한다. 이 때에는, 잉곳 (50) 의 제 2 단면 (54) 과 유지 테이블 (14) 의 상면 사이에 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜 잉곳 (50) 을 유지 테이블 (14) 에 고정시켜도 되고, 혹은 유지 테이블 (14) 의 상면에 흡인력을 생성하여 잉곳 (50) 을 흡인 유지해도 된다. 이어서, Y 축 방향 이동 기구 (16) 의 제 1 모터 (22) 로 제 1 이동편 (20) 을 이동시키고, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분 (본 실시형태에서는 제 1 단면 (52) 으로부터 박리층 (74) 까지의 부분) 에 초음파 발진 수단 (6) 의 단면 (6a) 을 대면시킨다. 이어서, 제 1 승강 수단 (28) 으로 초음파 발진 수단 (6) 을 하강시켜, 제 1 단면 (52) 과 초음파 발진 수단 (6) 의 단면 (6a) 사이가 소정 치수 (예를 들어 2 ∼ 3 ㎜ 정도) 가 되면 제 1 승강 수단 (28) 의 작동을 정지시킨다. 또, 노즐 승강 기구로 노즐 (32) 을 이동시켜, 제 1 단면 (52) 과 단면 (6a) 사이에 노즐 (32) 의 출구 (32a) 를 위치시킨다. 이어서, 유지 테이블 (14) 을 모터로 회전시킴과 함께, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 1 모터 (22) 로 제 1 이동편 (20) 을 Y 축 방향으로 이동시키면서, 노즐 (32) 의 출구 (32a) 로부터 제 1 단면 (52) 과 단면 (6a) 사이에 물을 공급하여 물의 층 (LW) 을 생성함과 함께, 초음파 발진 수단 (6) 으로부터 초음파를 발진시킨다. 이 때, 제 1 단면 (52) 전체를 초음파 발진 수단 (6) 이 통과하도록, 유지 테이블 (14) 을 회전시킴과 함께 제 1 이동편 (20) 을 Y 축 방향으로 이동시켜, 박리층 (74) 전체에 걸쳐 초음파를 부여한다. 이로써, 물의 층 (LW) 을 통하여 잉곳 (50) 에 초음파를 전달하여 박리층 (74) 의 크랙 (72) 을 신장시켜, 박리층 (74) 의 강도를 더욱 저하시킬 수 있다. 이어서, 초음파 발진 수단 (6) 의 작동을 정지시킴과 함께 수공급원의 작동을 정지시킨다.
상기와 같이, 박리층 (74) 의 크랙 (72) 을 신장시킨 후, 제 1 모터 (22) 로 제 1 이동편 (20) 을 이동시키고, 초음파 발진 수단 (6) 및 노즐 (32) 을 잉곳 (50) 의 상방으로부터 이간시킴과 함께, 제 2 모터 (26) 로 제 2 이동편 (24) 을 이동시키고, 박리 수단 (10) 을 잉곳 (50) 의 상방에 위치시킨다. 이어서, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 제 2 승강 수단 (34) 으로 박리 수단 (10) 을 하강시키고, 제 1 단면 (52) 에 박리 수단 (10) 의 하면을 접촉시킨다. 이어서, 박리 수단 (10) 에 접속된 흡인 수단을 작동시켜, 박리 수단 (10) 의 하면에 흡인력을 생성하고, 생성해야 하는 웨이퍼에 상당하는 부분을 박리 수단 (10) 으로 흡인 유지한다. 이어서, 제 2 승강 수단 (34) 으로 박리 수단 (10) 을 상승시킨다. 이로써, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 박리층 (74) 을 기점으로 하여 생성해야 하는 웨이퍼 (76) 를 잉곳 (50) 으로부터 박리할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 있어서의 박리 장치 (2) 는, 웨이퍼에 상당하는 부분을 위로 하여 잉곳 (50) 을 유지하는 잉곳 유지 수단 (4) 과, 웨이퍼에 상당하는 부분과 대면하는 단면 (6a) 을 갖고 초음파를 발진시키는 초음파 발진 수단 (6) 과, 웨이퍼에 상당하는 부분과 초음파 발진 수단 (6) 의 단면 (6a) 사이에 물을 공급하는 수공급 수단 (8) 과, 웨이퍼에 상당하는 부분을 흡인 유지하고 잉곳 (50) 으로부터 웨이퍼를 박리하는 박리 수단 (10) 을 포함하기 때문에, 박리층 (74) 을 기점으로 하여 잉곳 (50) 으로부터 웨이퍼 (76) 를 용이하게 박리할 수 있다. 또, 본 실시형태에서는, 웨이퍼에 상당하는 부분과 초음파 발진 수단 (6) 의 단면 (6a) 사이에 수공급 수단 (8) 으로부터 물을 공급함으로써, 웨이퍼에 상당하는 부분과 초음파 발진 수단 (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 모으는 시간이나 물의 사용량을 절약할 수 있어 경제적이다.
또한, 본 실시형태에서는, 잉곳 (50) 에 박리층 (74) 을 형성할 때, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향으로 집광점 (FP) 에 대해 잉곳 (50) 을 상대적으로 이동시키고, 또한 인덱스 이송에 있어서 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 에 집광점 (FP) 에 대해 잉곳 (50) 을 상대적으로 이동시키는 예를 설명하였지만, 잉곳 (50) 과 집광점 (FP) 의 상대적인 이동 방향은 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 과 직교하는 방향이 아니어도 되고, 또, 인덱스 이송에 있어서의 잉곳 (50) 과 집광점 (FP) 의 상대적인 이동 방향은 오프각 (α) 이 형성되는 방향 (A) 이 아니어도 된다. 또, 본 실시형태에서는, 초음파 발진 수단 (6) 을 승강시키는 제 1 승강 수단 (28) 과 노즐 (32) 을 승강시키는 노즐 승강 기구가 별개의 구성인 예를 설명하였지만, 제 1 이동편 (20) 에 형성된 공통의 승강 기구로 초음파 발진 수단 (6) 및 노즐 (32) 을 승강시키도록 해도 되고, 혹은 Y 축 방향 이동 기구 (16) 의 프레임체 (18) 를 승강시킴으로써 초음파 발진 수단 (6) 과 노즐 (32) 과 박리 수단 (10) 을 승강시키도록 해도 된다.
2 : 박리 장치
4 : 잉곳 유지 수단
6 : 초음파 발진 수단
6a : 초음파 발진 수단의 단면
8 : 수공급 수단
10 : 박리 수단
50 : 잉곳
70 : 개질부
72 : 크랙
74 : 박리층
76 : 웨이퍼

Claims (3)

  1. 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 레이저 광선을 조사하여 박리층을 형성한 잉곳으로부터 생성해야 하는 웨이퍼를 박리하는 박리 장치로서,
    생성해야 하는 웨이퍼를 위로 하여 잉곳을 유지하는 잉곳 유지 수단과,
    생성해야 하는 웨이퍼와 대면하는 단면을 갖고 초음파를 발진시키는 초음파 발진 수단과,
    생성해야 하는 웨이퍼와 그 초음파 발진 수단의 그 단면 사이에 물을 공급하는 수공급 수단과,
    생성해야 하는 웨이퍼를 흡인 유지하고 잉곳으로부터 생성해야 하는 웨이퍼를 박리하는 박리 수단을 포함하고,
    상기 잉곳은, c 축과 c 축에 대해 직교하는 c 면을 갖는 단결정 SiC 잉곳이고,
    상기 박리층은, 단결정 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 단결정 SiC 잉곳의 단면으로부터 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 SiC 가 Si 와 C 로 분리된 개질부와 개질부로부터 c 면에 등방적으로 형성되는 크랙으로 이루어지는 박리층인, 박리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉곳은, 단면의 수선에 대해 c 축이 경사져 c 면과 단면으로 오프각이 형성되어 있는 단결정 SiC 잉곳이고,
    상기 박리층은, 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 c 면에 등방적으로 크랙을 생성하고, 오프각이 형성되는 방향으로 크랙의 폭을 초과하지 않는 범위에서 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 c 면에 등방적으로 크랙을 순차적으로 생성한 박리층인, 박리 장치.
  3. 삭제
KR1020180136849A 2017-11-29 2018-11-08 박리 장치 KR102603360B1 (ko)

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