KR102691687B1 - 웨이퍼의 생성 방법 - Google Patents

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KR102691687B1
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료헤이 야마모토
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은, 생성되는 웨이퍼의 이력을 육방정 단결정 잉곳에 연결시켜 웨이퍼에 확실하게 남길 수 있는 웨이퍼의 생성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
웨이퍼의 생성 방법은, 육방정 단결정 잉곳(2)의 단부면을 평탄화하는 평탄화 공정과, 평탄화된 단부면으로부터 육방정 단결정 잉곳(2)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선(LB)의 집광점(FP)을 생성해야 할 웨이퍼(56)의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 레이저 광선(LB)을 육방정 단결정 잉곳(2)에 조사하여 박리층(28)을 형성하는 박리층 형성 공정과, 생성해야 할 웨이퍼(56)의 디바이스가 형성되지 않는 영역에 레이저 광선(LB’)의 집광점(FP’)을 위치시켜 레이저 광선(LB’)을 육방정 단결정 잉곳(2)에 조사하여 제조 이력(29)을 육방정 단결정 잉곳(2)의 평탄화된 단부면에 형성하는 제조 이력 형성 공정과, 육방정 단결정 잉곳(2)으로부터 박리층(28)을 기점으로 하여 생성해야 할 웨이퍼(56)를 박리하여 웨이퍼(56O)를 생성하는 웨이퍼 생성 공정을 포함한다.

Description

웨이퍼의 생성 방법{METHOD FOR FORMING WAFER}
본 발명은, 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법에 관한 것이다.
IC, LSI, LED 등의 디바이스는, Si(실리콘)이나 Al2O3(사파이어) 등을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 또한, 파워 디바이스, LED 등은 단결정 SiC(탄화규소)를 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 디바이스가 형성된 웨이퍼는, 절삭 장치, 레이저 가공 장치에 의해 분할 예정 라인에 가공이 행해져 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 각 디바이스 칩은 휴대전화나 퍼스널 컴퓨터 등의 전기기기에 이용된다.
디바이스가 형성되는 웨이퍼는, 일반적으로 원주 형상의 반도체 잉곳을 와이어 소(wire saw)로 얇게 절단함으로써 생성된다. 절단된 웨이퍼의 표면 및 이면은, 연마함으로써 경면으로 마무리된다(예컨대 특허문헌 1 참조). 그러나, 반도체 잉곳을 와이어 소로 절단하고, 절단한 웨이퍼의 표면 및 이면을 연마하면, 반도체 잉곳의 대부분(70∼80%)이 버려지게 되어 비경제적이라고 하는 문제가 있다. 특히 육방정 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, 육방정 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 육방정 단결정 SiC 잉곳의 내부에 위치시켜 육방정 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 절단 예정면에 박리층을 형성하고, 박리층이 형성된 절단 예정면을 따라 육방정 단결정 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 박리하는 기술이 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 2 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-94221호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2013-49161호 공보
그러나, 육방정 단결정 잉곳으로부터 생성된 웨이퍼의 이력은 반드시 명확하지는 않으며, 웨이퍼에 디바이스가 형성되는 과정에서 디바이스에 결함이 생겨도, 웨이퍼의 이력을 거슬러 올라가 디바이스의 결함의 원인을 추구할 수 없다고 하는 문제가 있다.
이러한 문제는, 육방정 단결정 잉곳을 와이어 소로 절단하여 웨이퍼를 생성하는 경우, 또는 육방정 단결정 잉곳을 이너 소(inner saw)로 절단하여 웨이퍼를 생성하는 경우에도 발생할 수 있지만, 조각조각 흩어진 웨이퍼와 육방정 단결정 잉곳을 연결시키기 어렵다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 생성되는 웨이퍼의 이력을 육방정 단결정 잉곳에 연결시켜 웨이퍼에 확실하게 남길 수 있는 웨이퍼의 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법으로서, 육방정 단결정 잉곳의 단부면을 평탄화하는 평탄화 공정과, 평탄화된 상기 단부면으로부터 육방정 단결정 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 레이저 광선을 육방정 단결정 잉곳에 조사하고, 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정과, 생성해야 할 웨이퍼의 디바이스가 형성되지 않는 영역에 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 레이저 광선을 육방정 단결정 잉곳에 조사하고, 제조 이력을 육방정 단결정 잉곳의 평탄화된 상기 단부면에 형성하는 제조 이력 형성 공정과, 육방정 단결정 잉곳으로부터 박리층을 기점으로 하여 생성해야 할 웨이퍼를 박리하여 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 공정을 구비한 웨이퍼의 생성 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 제조 이력 형성 공정에서 형성되는 제조 이력은, 육방정 단결정 잉곳의 로트 번호, 생성되는 웨이퍼의 순서, 제조 연월일, 제조 공장, 생성에 기여한 기종 중 어느 하나가 포함된다.
바람직하게는, 육방정 단결정 잉곳은, 제1 단부면과, 상기 제1 단부면과 반대측의 제2 단부면과, 상기 제1 단부면으로부터 상기 제2 단부면에 이르는 c축과, 상기 c축에 직교하는 c면을 갖는 육방정 단결정 SiC 잉곳이며, 상기 제1 단부면의 수선에 대하여 상기 c축이 기울어 상기 c면과 상기 제1 단부면에서 오프각이 형성되어 있고, 상기 박리층 형성 공정에 있어서, 육방정 단결정 SiC 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 상기 제1 단부면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 상기 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 육방정 단결정 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상대적으로 이동하여 SiC가 Si와 C로 분리되고 다음에 조사되는 펄스 레이저 광선이 전에 형성된 C에 흡수되어 연쇄적으로 SiC가 Si와 C로 분리되어 형성되는 직선형의 개질층 및 상기 개질층으로부터 상기 c면을 따라 연장되는 크랙을 형성하고, 상기 오프각이 형성되는 방향으로 육방정 단결정 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상대적으로 이동하여 정해진 양만큼 인덱스 이송하여 박리층을 형성한다.
본 발명에 따르면, 생성되는 웨이퍼의 이력을 육방정 단결정 잉곳에 연결시켜 웨이퍼에 확실하게 남길 수 있고, 디바이스가 형성되는 과정에서 웨이퍼의 이력을 확인할 수 있게 된다. 또한, 디바이스에 결함이 생긴 경우에 육방정 단결정 잉곳까지 거슬러 올라가 디바이스의 결함의 원인을 추구할 수 있어, 재발 방지로 이어질 수 있다.
도 1의 (a)는 SiC 잉곳의 정면도, (b)는 SiC 잉곳의 평면도.
도 2의 (a)는 SiC 잉곳 및 서브스트레이트의 사시도, (b)는 SiC 잉곳에 서브스트레이트가 장착된 상태를 나타낸 사시도.
도 3은 레이저 가공 장치의 척 테이블에 SiC 잉곳이 놓여지는 상태를 나타낸 사시도.
도 4의 (a)는 박리층 형성 공정이 실시되고 있는 상태를 나타낸 사시도, (b)는 박리층 형성 공정이 실시되고 있는 상태를 나타낸 정면도.
도 5의 (a)는 박리층이 형성된 SiC 잉곳의 평면도, (b)는 (a)에 있어서의 B-B선 단면도.
도 6의 (a)는 제조 이력 형성 공정이 실시되고 있는 상태를 나타낸 사시도, (b)는 제조 이력 형성 공정이 실시되고 있는 상태를 나타낸 정면도.
도 7은 박리 장치의 사시도.
도 8은 웨이퍼 생성 공정이 실시되고 있는 상태를 나타낸 박리 장치의 단면도.
도 9는 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼가 박리된 상태를 나타낸 사시도.
도 10은 평탄화 공정이 실시되고 있는 상태를 나타낸 사시도.
이하, 본 발명에 따른 웨이퍼의 생성 방법의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따른 웨이퍼의 생성 방법이 실시될 수 있는 육방정 단결정 SiC 잉곳(이하, 단순히 잉곳이라 약칭함)(2)이 도시되어 있다. 잉곳(2)은, 육방정 단결정 SiC로부터 전체적으로 원주 형상으로 형성되고, 원 형상의 제1 단부면(4)과, 제1 단부면(4)과 반대측의 원 형상의 제2 단부면(6)과, 제1 단부면(4) 및 제2 단부면(6) 사이에 위치하는 둘레면(8)과, 제1 단부면(4)으로부터 제2 단부면(6)에 이르는 c축(<0001> 방향)과, c축에 직교하는 c면({0001}면)을 갖는다. 잉곳(2)에 있어서는, 제1 단부면(4)의 수선(10)에 대하여 c축이 기울어져 있고, c면과 제1 단부면(4)에서 오프각(α)(예컨대 α=1, 3, 6도)이 형성되어 있다. 오프각(α)이 형성되는 방향을 도 1에 화살표 A로 나타낸다. 또한, 잉곳(2)의 둘레면(8)에는, 결정 방위를 나타내는 직사각 형상의 제1 오리엔테이션 플랫(12) 및 제2 오리엔테이션 플랫(14)이 형성되어 있다. 제1 오리엔테이션 플랫(12)은, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 평행하고, 제2 오리엔테이션 플랫(14)은, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 직교하고 있다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 위쪽에서 보아, 제2 오리엔테이션 플랫(14)의 길이(L2)는, 제1 오리엔테이션 플랫(12)의 길이(L1)보다도 짧다(L2<L1). 또한, 본 발명에 따른 웨이퍼의 생성 방법이 실시될 수 있는 잉곳은, 상기 잉곳(2)에 한정되지 않고, 제1 단부면의 수선에 대하여 c축이 기울어져 있지 않고, c면과 제1 단부면과의 오프각(α)이 0도인(즉, 제1 단부면의 수선과 c축이 일치하고 있음) SiC 잉곳이라도 좋고, GaN(질화갈륨) 등의 육방정 단결정 SiC 이외의 소재로 형성되어 있는 육방정 단결정 잉곳이라도 좋다.
본 실시형태에서는, 우선, 도 2에 도시된 바와 같이, 잉곳(2)의 제2 단부면(6)에 적절한 접착제를 통해 원판형의 서브스트레이트(16)를 장착시키는 서브스트레이트 장착 공정을 실시한다. 서브스트레이트 장착 공정을 실시하는 것은, 제1 오리엔테이션 플랫(12) 및 제2 오리엔테이션 플랫(14)이 형성된 잉곳(2)을 후술하는 각 장치의 원형의 흡착척에 의해 미리 정해진 흡인력으로 흡인 유지하기 위함이다. 서브스트레이트(16)의 직경은 후술하는 각 장치의 흡착척의 직경보다도 약간 크기 때문에, 서브스트레이트(16)를 아래로 향하게 하여 잉곳(2)을 흡착척에 놓았을 때에 흡착척이 서브스트레이트(16)로 덮이기 때문에, 제1 오리엔테이션 플랫(12) 및 제2 오리엔테이션 플랫(14)이 형성된 잉곳(2)을 흡착척에 의해 미리 정해진 흡인력으로 흡인 유지할 수 있다. 또한, 잉곳(2)의 직경이 흡착척보다 크고, 잉곳(2)이 흡착척에 놓여졌을 때에 흡착척의 상면 전부가 잉곳(2)으로 덮이는 경우에는, 흡착척에 의한 흡인시에 흡착척의 노출 부분으로부터 에어가 흡입되는 일이 없고, 흡착척에 의해 미리 정해진 흡인력으로 잉곳(2)을 흡착 가능하기 때문에, 잉곳(2)에 서브스트레이트(16)를 장착시키지 않아도 좋다.
서브스트레이트 장착 공정을 실시한 후, 평탄화된 단부면으로부터 잉곳(2)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 레이저 광선을 잉곳(2)에 조사하여 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정을 실시한다. 잉곳(2)은, 통상, 박리층 형성 공정에 있어서의 레이저 광선의 입사를 방해하지 않을 정도로 제1 단부면(4) 및 제2 단부면(6)이 평탄화되어 있기 때문에, 잉곳(2)에 대하여 최초의 박리층 형성 공정을 실시하기 전에는, 잉곳(2)의 단부면을 평탄화하는 평탄화 공정을 실시하지 않아도 좋다. 박리층 형성 공정은, 예컨대 도 3 및 도 4에 일부를 도시하는 레이저 가공 장치(18)를 이용하여 실시할 수 있다. 레이저 가공 장치(18)는, 잉곳(2)을 유지하는 원 형상의 척 테이블(20)과, 척 테이블(20)에 유지된 잉곳(2)에 펄스 레이저 광선(LB)을 조사하는 집광기(22)(도 4 참조)를 구비한다. 척 테이블(20)의 상단 부분에는, 흡인 수단(도시하지 않음)에 접속된 다공질의 원형의 흡착척(24)(도 3 참조)이 배치되고, 척 테이블(20)에 있어서는, 흡인 수단으로 흡착척(24)의 상면에 흡인력을 생성함으로써 상면에 놓여진 잉곳(2)을 흡인 유지하도록 되어 있다. 또한, 척 테이블(20)은 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 척 테이블용 모터(도시하지 않음)에 의해 회전된다. 집광기(22)는, 레이저 가공 장치(18)의 펄스 레이저 발진기(도시하지 않음)로부터 출사된 펄스 레이저 광선(LB)을 집광하여 잉곳(2)에 조사하기 위한 집광 렌즈(도시하지 않음)를 포함한다. 또한 집광기(22)는, X축 방향(도 4에 화살표 X로 나타낸 방향)으로 X축 방향 이동 수단(도시하지 않음)에 의해 진퇴되고, X축 방향에 직교하는 Y축 방향(도 4에 화살표 Y로 나타낸 방향)으로 Y축 방향 이동 수단(도시하지 않음)에 의해 진퇴된다. X축 방향 및 Y축 방향이 규정하는 평면은 실질적으로 수평이다. 또한, 척 테이블(20)이 X축 방향으로 진퇴됨과 더불어 Y축 방향으로 진퇴되도록 되어 있어도 좋다.
도 3에 도시된 바와 같이 박리층 형성 공정에서는, 우선, 서브스트레이트(16)를 아래로 향하게 하여 척 테이블(20)의 상면에서 잉곳(2)을 흡인 유지한다. 계속해서, 레이저 가공 장치(18)의 촬상 수단(도시하지 않음)으로 위쪽으로부터 잉곳(2)을 촬상한다. 계속해서, 촬상 수단으로 촬상한 잉곳(2)의 화상에 기초하여, 척 테이블(20)을 회전시킴과 더불어 집광기(22)를 이동시킴으로써, 잉곳(2)의 방향을 미리 정해진 방향으로 조정함과 더불어 잉곳(2)과 집광기(22)와의 XY 평면에 있어서의 위치를 조정한다. 잉곳(2)의 방향을 미리 정해진 방향으로 조정할 때에는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2 오리엔테이션 플랫(14)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(18)의 집광점 위치 조정 수단(도시하지 않으며)으로 집광기(22)를 승강시켜, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 잉곳(2)의 제1 단부면(4)으로부터, 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이(예컨대 700 ㎛)에 집광점(FP)을 위치시킨다. 계속해서, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향에 정합되어 있는 X축 방향으로 집광기(22)를 미리 정해진 이송 속도로 이동시키면서, 잉곳(2)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)을 집광기(22)로부터 잉곳(2)에 조사하는 박리층 형성 가공을 행한다. 박리층 형성 가공을 행하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 펄스 레이저 광선(LB)의 조사에 의해 SiC가 Si(실리콘)과 C(탄소)로 분리되고 다음에 조사되는 펄스 레이저 광선(LB)이 전에 형성된 C에 흡수되어 연쇄적으로 SiC가 Si와 C로 분리된 개질층(24)이, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향으로 연속적으로 직선형으로 형성되고, 개질층(24)으로부터 c면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙(26)이 형성된다. 또한, 박리층 형성 가공을 행할 때에는, 집광기(22) 대신에 척 테이블(20)을 미리 정해진 이송 속도로 X축 방향으로 이동시켜도 좋다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명을 계속하면, 박리층 형성 가공에 이어서, Y축 방향 이동 수단으로 집광기(22)를 이동시키고, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 정합되어 있는 Y축 방향으로, 크랙(26)의 폭을 넘지 않는 범위에서 미리 정해진 인덱스량(Li)만큼, 잉곳(2)과 집광점(FP)을 상대적으로 인덱스 이송한다. 또한, 인덱스 이송시에는 집광기(22) 대신에 척 테이블(20)을 이동시켜도 좋다. 그리고, 박리층 형성 가공과 인덱스 이송을 교대로 반복함으로써, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향으로 연속적으로 연장되는 직선형의 개질층(24)을, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)으로 미리 정해진 인덱스량(Li)의 간격을 두고 복수 형성하고, 개질층(24)으로부터 c면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙(26)을 순차 형성하여, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 있어서 인접하는 크랙(26)과 크랙(26)이 상하 방향으로 보아 겹치도록 한다. 이것에 의해, 잉곳(2)의 제1 단부면(4)으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에, 복수의 개질층(24) 및 크랙(26)으로 이루어진, 잉곳(2)으로부터 웨이퍼를 박리하기 위한 강도가 저하된 박리층(28)을 형성할 수 있다. 또한, 박리층 형성 공정은, 예컨대 이하의 가공 조건으로 실시할 수 있다.
펄스 레이저 광선의 파장 : 1064 ㎚
반복 주파수 : 80 kHz
평균 출력 : 3.2 W
펄스 폭 : 4 ns
집광점의 직경 : 3 ㎛
초점 거리 : 10 ㎜
인덱스량 : 250∼400 ㎛
이송 속도 : 120∼260 ㎜/s
박리층 형성 공정을 실시한 후, 생성해야 할 웨이퍼의 디바이스가 형성되지 않는 영역에 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 레이저 광선을 잉곳(2)에 조사하여 제조 이력을 잉곳(2)의 평탄화된 단부면에 형성하는 제조 이력 형성 공정을 실시한다. 제조 이력 형성 공정은, 예컨대 도 6에 일부를 도시하는 레이저 가공 장치(18’)를 이용하여 실시할 수 있다. 제조 이력 형성 공정을 실시하기 위한 레이저 가공 장치(18’)는, 박리층 형성 공정을 실시하기 위한 레이저 가공 장치(18)와 거의 동일한 구성이지만, 레이저 가공 장치(18)의 펄스 레이저 광선(LB)과는 상이한 펄스 레이저 광선(LB’)을 피가공물에 대하여 조사하도록 되어 있다. 레이저 가공 장치(18’)는, 잉곳(2)을 흡인 유지하는 척 테이블(20’)과, 척 테이블(20’)에 유지된 잉곳(2)에 펄스 레이저 광선(LB’)을 조사하는 집광기(22’)를 구비한다. 척 테이블(20’)은 회전 가능하게 구성되고, 집광기(22’)는 X축 방향 및 Y축 방향으로 진퇴 가능하게 구성되어 있다. 또한, 척 테이블(20’)은 X축 방향 및 Y축 방향으로 진퇴 가능하게 구성되어 있어도 좋다.
도 6을 참조하여 설명을 계속하면, 제조 이력 형성 공정에서는, 우선, 서브스트레이트(16)를 아래로 향하게 하여 척 테이블(20’)의 상면에서 잉곳(2)을 흡인 유지한다. 계속해서, 레이저 가공 장치(18’)의 촬상 수단(도시하지 않음)으로 잉곳(2)을 촬상하고, 촬상 수단으로 촬상한 잉곳(2)의 화상에 기초하여 집광기(22’)의 위치를 조정한다. 계속해서, 레이저 가공 장치(18’)의 집광점 위치 조정 수단(도시하지 않음)으로 집광기(22’)를 승강시켜, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 잉곳(2)의 제1 단부면(4)에 있어서의, 생성해야 할 웨이퍼의 디바이스가 형성되지 않는 외주 잉여 영역에 집광점(FP’)을 위치시킨다. 계속해서, 잉곳(2)과 집광점(FP’)을 상대적으로 적절하게 이동시키면서 펄스 레이저 광선(LB’)을 집광기(22’)로부터 잉곳(2)에 조사한다. 이것에 의해 잉곳(2)의 평탄화된 제1 단부면(4)에 있어서의, 생성해야 할 웨이퍼의 디바이스가 형성되지 않는 외주 잉여 영역에 어블레이션 가공을 행하고, 바코드의 형태에 의해 구성될 수 있는 제조 이력(29)을 형성할 수 있다. 제조 이력 형성 공정에서 형성되는 제조 이력(29)은, 잉곳(2)의 로트 번호, 잉곳(2)으로부터 생성되는 웨이퍼의 순서, 웨이퍼의 제조 연월일, 웨이퍼의 제조 공장, 웨이퍼의 생성에 기여한 기종 중 어느 하나가 포함된다. 도시된 실시형태에서는 제1 오리엔테이션 플랫(12)을 따라 제조 이력(29)을 형성하고 있지만, 제1 단부면(4)으로서 생성해야 할 웨이퍼의 디바이스가 형성되지 않는 영역이면, 제2 오리엔테이션 플랫(14)을 따라 제조 이력(29)을 형성하여도 좋고, 혹은 원호형 주연을 따라 제조 이력(29)을 형성하여도 좋다. 또한, 제조 이력(29)의 깊이에 대해서는, 잉곳(2)으로부터 박리된 웨이퍼의 표면 및 이면이 연삭 및 연마되어 웨이퍼가 박화되었을 때에, 제조 이력(29)이 제거되지 않는 깊이(예컨대 200∼300 ㎛ 정도)로 한다. 이러한 제조 이력 형성 공정은, 예컨대 이하의 가공 조건으로 실시할 수 있다.
펄스 레이저 광선의 파장 : 1064 ㎚
반복 주파수 : 80 kHz
평균 출력 : 2.0 W
펄스 폭 : 10 ns
집광점의 직경 : 100 ㎛
초점 거리 : 150 ㎜
또한, 제조 이력 형성 공정에 있어서의 가공 조건예의 펄스 레이저 광선(LB’)의 파장은, 박리층 형성 공정에 있어서의 가공 조건예의 펄스 레이저 광선(LB)의 파장과 동일하며, 잉곳(2)에 대하여 투과성을 갖는 파장(1064 ㎚)이지만, 잉곳(2)의 제1 단부면(4)(상단면)에 집광점(FP’)을 위치시킴으로써, 잉곳(2)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB’)이어도 어블레이션 가공을 행할 수 있다. 또한, 집광기(22’)의 집광 렌즈로부터 집광점(FP’)까지의 초점 거리를 상기 가공 조건예와 같이 150 ㎜ 정도로 함으로써, 집광점(FP’)의 직경을 상기 가공 조건예와 같이 100 ㎛ 정도로 비교적 큰 사이즈로 할 수 있고, 이것에 의해 잉곳(2)의 제1 단부면(4)에 어블레이션이 발생하는 영역을 크게 하여 효율적으로 제조 이력(29)을 형성할 수 있다.
제조 이력 형성 공정을 실시한 후, 잉곳(2)으로부터 박리층(28)을 기점으로 하여 생성해야 할 웨이퍼를 박리하여 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 공정을 실시한다. 웨이퍼 생성 공정은, 예컨대 도 7 내지 도 9에 일부를 도시한 박리 장치(30)를 이용하여 실시할 수 있다. 박리 장치(30)는, 잉곳(2)을 흡인 유지하는 원 형상의 척 테이블(32)과, 척 테이블(32)에 유지된 잉곳(2)의 상면을 유지하여 박리층(28)을 기점으로 하여 잉곳(2)으로부터 웨이퍼를 박리하는 박리 수단(34)을 구비한다. 박리 수단(34)은, 잉곳(2)으로부터 웨이퍼를 박리할 때에 척 테이블(32)과 협동하여 액체를 수용하는 액조(36)를 포함한다. 승강 가능하게 구성되어 있는 액조(36)는, 원 형상의 천면벽(天面壁)(38)과, 천면벽(38)의 주연으로부터 수하(垂下)되는 원통형의 측벽(40)을 가지며, 하단부측이 개방되어 있다. 천면벽(38)에는 액조(36)의 외부와 내부를 연통하는 액체 공급부(42)가 부설되고, 액체 공급부(42)는 유로에 의해 액체 공급 수단(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 측벽(40)의 외경은 척 테이블(32)의 직경 이하로 형성되고, 액조(36)가 하강되면 측벽(40)의 하단부가 척 테이블(32)의 상면에 접촉하도록 되어 있다. 또한, 측벽(40)의 하단부에는 환형의 패킹(44)이 부설되어 있다. 그리고, 액조(36)를 하강시켜 척 테이블(32)의 상면에 측벽(40)의 하단부를 밀착시키면, 척 테이블(32)의 상면과 액조(36)의 내면에서 액체 수용 공간(46)이 규정된다. 액체 공급 수단으로부터 액체 공급부(42)를 통해 액체 수용 공간(46)에 공급된 액체(48)는, 패킹(44)에 의해 액체 수용 공간(46)으로부터 새는 것이 방지된다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 액조(36)의 천면벽(38)에는 에어 실린더(50)가 장착되고, 에어 실린더(50)의 실린더 튜브(50a)는 천면벽(38)의 상면으로부터 위쪽으로 연장되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 에어 실린더(50)의 피스톤 로드(50b)의 하단부는, 천면벽(38)의 관통 개구(38a)를 통과하여 천면벽(38)의 아래쪽으로 돌출되어 있다. 피스톤 로드(50b)의 하단부에는 압전 세라믹스 등으로 형성될 수 있는 원판형의 초음파 발진 부재(52)가 고정되어 있다. 이 초음파 발진 부재(52)의 하면에는 원판형의 흡착편(54)이 고정되어 있다. 하면에 복수의 흡인 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있는 흡착편(54)은, 유로에 의해 흡인 수단(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 흡인 수단으로 흡착편(54)의 하면에 흡인력을 생성함으로써, 흡착편(54)은 잉곳(2)을 흡인 유지할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 웨이퍼 생성 공정에서는, 우선, 서브스트레이트(16)를 아래로 향하게 하여 척 테이블(32)의 상면에서 잉곳(2)을 흡인 유지한다. 계속해서, 도 8에 도시된 바와 같이, 승강 수단(도시하지 않음)으로 액조(36)를 하강시켜, 척 테이블(32)의 상면에 액조(36)의 측벽(40)의 하단부를 밀착시킨다. 계속해서, 에어 실린더(50)의 피스톤 로드(50b)를 이동시켜, 잉곳(2)의 제1 단부면(4)에 흡착편(54)의 하면을 밀착시킨다. 계속해서, 흡착편(54)의 하면에 흡인력을 생성하고, 제1 단부면(4)을 흡착편(54)으로 흡인 유지한다. 계속해서, 초음파 발진 부재(52)가 침지될 때까지 액체 공급부(42)로부터 액체 수용 공간(46)에 액체(48)(예컨대 물)를 공급한다. 계속해서, 초음파 발진 부재(52)로부터 초음파를 발진함으로써, 박리층(28)을 자극하여 크랙(26)을 신장시켜 박리층(28)을 파괴한다. 계속해서, 흡착편(54)으로 잉곳(2)을 흡인 유지한 상태에서 액조(36)를 상승시킴으로써, 도 9에 도시된 바와 같이, 박리층(28)을 기점으로 하여, 제조 이력(29)을 갖는 웨이퍼(56)를 잉곳(2)으로부터 박리하여 생성할 수 있다. 또한, 초음파 발진 부재(52)로부터 초음파를 발진할 때에는, 잉곳(2)의 상면과 흡착편(54)의 하면 사이에 간극(예컨대 2∼3 ㎜)을 형성하여도 좋다.
웨이퍼 생성 공정을 실시한 후, 잉곳(2)의 단부면(박리면(58))을 평탄화하는 평탄화 공정을 실시한다. 평탄화 공정은, 예컨대 도 10에 일부를 도시한 연삭 장치(60)를 이용하여 실시할 수 있다. 연삭 장치(60)는, 잉곳(2)을 흡인 유지하는 원 형상의 척 테이블(62)과, 척 테이블(62)에 흡인 유지된 잉곳(2)의 단부면을 연삭하여 평탄화하는 연삭 수단(64)을 구비한다. 척 테이블(62)은, 척 테이블(62)의 직경 방향 중심을 지나 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 척 테이블용 모터(도시하지 않음)에 의해 회전된다. 연삭 수단(64)은, 스핀들용 모터(도시하지 않음)에 연결되고, 또한 상하 방향으로 연장되는 원주형의 스핀들(66)과, 스핀들(66)의 하단부에 고정된 원판형의 휠 마운트(68)를 포함한다. 휠 마운트(68)의 하면에는 볼트(70)에 의해 환형의 연삭 휠(72)이 고정되어 있다. 연삭 휠(72)의 하면의 외주 연부에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 환형으로 배치된 복수의 연삭 지석(74)이 고정되어 있다. 연삭 장치(60)에 있어서는, 연삭 지석(74)이 척 테이블(62)의 회전 중심을 지나도록, 연삭 휠(72)의 회전 중심이 척 테이블(62)의 회전 중심에 대하여 변위하고 있고, 척 테이블(62)과 연삭 휠(72)이 서로 회전하면서, 척 테이블(62)의 상면에 유지된 잉곳(2)의 단부면과 연삭 지석(74)이 접촉한 경우에, 잉곳(2)의 단부면 전체가 연삭 지석(74)에 의해 연삭된다.
도 10을 참조하여 설명을 계속하면, 평탄화 공정에서는, 우선, 서브스트레이트(16)를 아래로 향하게 하여 척 테이블(62)의 상면에서 잉곳(2)을 흡인 유지한다. 계속해서, 위쪽에서 보아 반시계 방향으로 미리 정해진 회전 속도(예컨대 300 rpm)로 척 테이블(62)을 회전시킨다. 또한, 상방에서 보아 반시계 방향으로 미리 정해진 회전 속도(예컨대 6000 rpm)로 스핀들(66)을 회전시킨다. 계속해서, 연삭 장치(60)의 승강 수단(도시하지 않음)으로 스핀들(66)을 하강시키고, 박리면(58)에 연삭 지석(74)을 접촉시킨다. 그리고, 박리면(58)에 연삭 지석(74)을 접촉시킨 후에는 미리 정해진 연삭 이송 속도(예컨대 1.0 ㎛/s)로 스핀들(66)을 하강시킨다. 이것에 의해, 박리층 형성 공정에서의 펄스 레이저 광선(LB)이나 제조 이력 형성 공정에서의 펄스 레이저 광선(LB’)의 입사를 방해하지 않을 정도로, 잉곳(2)의 박리면(58)을 연삭하여 평탄화할 수 있다. 그리고, 박리층 형성 공정, 제조 이력 형성 공정, 웨이퍼 생성 공정 및 평탄화 공정을 반복 실시함으로써, 제조 이력(29)을 갖는 웨이퍼(56)를 잉곳(2)으로부터 복수 생성한다.
이상과 같이 도시된 실시형태에서는, 잉곳(2)의 단부면을 평탄화하는 평탄화 공정과, 평탄화된 단부면으로부터 잉곳(2)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)의 집광점(FP)을 생성해야 할 웨이퍼(56)의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 펄스 레이저 광선(LB)을 잉곳(2)에 조사하여 박리층(28)을 형성하는 박리층 형성 공정과, 생성해야 할 웨이퍼(56)의 디바이스가 형성되지 않는 영역에 펄스 레이저 광선(LB’)의 집광점(FP’)을 위치시켜 펄스 레이저 광선(LB’)을 잉곳(2)에 조사하여 제조 이력(29)을 잉곳(2)의 평탄화된 단부면에 형성하는 제조 이력 형성 공정과, 잉곳(2)으로부터 박리층(28)을 기점으로 하여 생성해야 할 웨이퍼(56)를 박리하여 웨이퍼(56)를 생성하는 웨이퍼 생성 공정으로 적어도 구성되어 있기 때문에, 생성되는 웨이퍼(56)의 이력을 잉곳(2)에 연결시켜 웨이퍼(56)에 확실하게 남길 수 있고, 디바이스가 형성되는 과정에서 웨이퍼(56)의 이력을 확인할 수 있게 된다. 또한, 디바이스에 결함이 생긴 경우에 잉곳(2)까지 거슬러 올라가 디바이스의 결함의 원인을 추구할 수 있어, 재발 방지로 이어질 수 있다.
또한, 도시된 실시형태에 있어서의 박리층 형성 공정에서는, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향으로 개질층(24)을 연속적으로 형성하고, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)으로 인덱스 이송하는 예를 설명하였지만, 개질층(24)을 형성하는 방향은 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향이 아니어도 좋고, 인덱스 이송하는 방향은 오프각(α)이 형성되는 방향(A)이 아니어도 좋다.
2 : 잉곳 4 : 제1 단부면
6 : 제2 단부면 8 : 둘레면
10 : 수선 24 : 개질층
26 : 크랙 28 : 박리층
29 : 제조 이력 56 : 웨이퍼
a : 오프각 A : 오프각이 형성되는 방향

Claims (3)

  1. 육방정 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법으로서,
    육방정 단결정 잉곳의 단부면을 평탄화하는 평탄화 공정과,
    평탄화된 상기 단부면으로부터 육방정 단결정 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 레이저 광선을 육방정 단결정 잉곳에 조사하고, 1 매의 웨이퍼를 잉곳으로부터 박리하기 위한 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정과,
    생성해야 할 웨이퍼의 디바이스가 형성되지 않는 영역에 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 레이저 광선을 육방정 단결정 잉곳에 조사하고, 웨이퍼 1 매분의 제조 이력을 육방정 단결정 잉곳의 평탄화된 상기 단부면에 형성하는 제조 이력 형성 공정과,
    육방정 단결정 잉곳으로부터 박리층을 기점으로 하여 생성해야 할 1 매의 웨이퍼를 박리하여 1 매의 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 공정
    을 순서대로 반복하여 잉곳으로부터 복수 매의 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제조 이력 형성 공정에서 형성되는 제조 이력은, 육방정 단결정 잉곳의 로트 번호, 생성되는 웨이퍼의 순서, 제조 연월일, 제조 공장, 생성에 기여한 기종 중 어느 하나가 포함되는 것인 웨이퍼의 생성 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 육방정 단결정 잉곳은, 제1 단부면과, 상기 제1 단부면과 반대측의 제2 단부면과, 상기 제1 단부면으로부터 상기 제2 단부면에 이르는 c축과, 상기 c축에 직교하는 c면을 갖는 육방정 단결정 SiC 잉곳이며, 상기 제1 단부면의 수선에 대하여 상기 c축이 기울어 상기 c면과 상기 제1 단부면에서 오프각이 형성되어 있고,
    상기 박리층 형성 공정에 있어서,
    육방정 단결정 SiC 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 상기 제1 단부면으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고 상기 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 육방정 단결정 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상대적으로 이동시켜 SiC가 Si와 C로 분리되고 다음에 조사되는 펄스 레이저 광선이 전에 형성된 C에 흡수되어 연쇄적으로 SiC가 Si와 C로 분리되어 형성되는 직선형의 개질층 및 상기 개질층으로부터 상기 c면을 따라 연장되는 크랙을 형성하고, 상기 오프각이 형성되는 방향으로 단결정 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상대적으로 이동시켜 미리 정해진 양만큼 인덱스 이송하는 박리층을 형성하는 웨이퍼의 생성 방법.
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