KR20060017580A - 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법과 그를 위한 레이저가공 장치 - Google Patents

반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법과 그를 위한 레이저가공 장치 Download PDF

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KR20060017580A
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마사유키 니시카와
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스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법은 상대적으로 대구경인 반도체 단결정 웨이퍼(1a-1d)로부터 수요자가 희망하는 상대적으로 소구경인 반도체 단결정 웨이퍼(2a-2d)를 복수 매 잘라내는 것을 특징으로 하고 있다. 이에 따라서, 대구경인 반도체 단결정 웨이퍼의 일부에 결함이 포함되어 있더라도, 그 결함을 제거하는 부분으로부터 잘라내어진 소구경의 웨이퍼를 출하할 수 있다고 하는 부차적 효과도 얻을 수 있다.

Description

반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법과 그를 위한 레이저 가공 장치{METHOD FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL WAFER AND LASER PROCESSING DEVICE USED THEREFOR}
본 발명은 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 비교적 소구경인 반도체 단결정 웨이퍼를 저비용으로 효율적으로 생산할 수 있는 방법과 그를 위한 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
오늘날 여러 가지의 반도체 디바이스가 반도체 단결정 웨이퍼로 제조되고 있다. 그리고, 이들 반도체 디바이스의 생산 효율을 높이기 위해서, 일반적으로는 가능한 한 대구경인 반도체 단결정 웨이퍼를 이용하여 이들 반도체 디바이스를 제조하는 것이 요망되고 있다. 이러한 요망으로부터, 실리콘으로는 12 인치(약 30.5 cm)직경과 같이 대구경인 원주형 단결정 잉곳이 육성되어, 그러한 잉곳으로부터 슬라이서나 멀티 와이어톱 등에 의해서 12 인치 직경의 실리콘 단결정 웨이퍼가 잘라내어져 제조되고 있다.
한편, III-V 족 화합물이나 II-VI 족 화합물과 같은 화합물 반도체에 있어서는, 대구경 단결정 잉곳을 육성하는 것이 실리콘의 경우에 비해서 훨씬 곤란하다. 따라서, 종래에는 주로 2 인치(약 5.1 cm) 직경의 화합물 반도체 단결정 잉곳이 육 성되어, 그 잉곳으로부터 잘라내어진 2 인치 직경의 화합물 반도체 단결정 웨이퍼가 반도체 디바이스의 제조에 사용되고 있었다.
최근에는 화합물 반도체 단결정 잉곳의 육성 기술도 진보되고 있어 화합물 반도체의 종류에 따라서는 비교적 큰 5 인치(약 12.7 cm) 직경이나 6 인치(약 15.2 cm) 직경의 화합물 반도체 단결정 잉곳의 육성도 가능해지고 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 공업적으로 이용 가능한 화합물 반도체 단결정 웨이퍼는 종래에는 주로 2 인치 직경의 것이었다. 따라서, 화합물 반도체 단결정 웨이퍼를 이용하여 반도체 디바이스를 제작하는 생산 라인은 종래에는 2 인치 직경의 웨이퍼를 대상으로 구성되어 있다. 그리고, 그렇게 2 인치 직경의 화합물 반도체 단결정 웨이퍼를 대상으로 한 생산 라인은 현재도 다수 존재하고 또한 가동하고 있다. 즉, 비교적 큰 5 인치 직경이나 6 인치 직경의 화합물 반도체 단결정 잉곳의 육성이 가능해지더라도, 기존 생산 라인의 관점에서 여전히 2 인치 직경의 화합물 반도체 단결정 웨이퍼에 대한 수요가 존재한다.
또한, 2 인치 직경으로 불리는 웨이퍼는 엄밀히 2 인치의 직경을 갖는 것을 의미하지 않으며, 5% 정도의 오차는 허용 범위 내로서, 생산 라인도 5% 정도의 웨이퍼 직경의 변동을 허용할 수 있도록 설정되어 있다. 이러한 웨이퍼 직경의 오차 허용 범위는 다른 인치 직경의 웨이퍼에 대해서도 마찬가지이다.
상술한 바와 같은 상황에서 현재는 5 인치 직경이나 6 인치 직경의 화합물 반도체 단결정 잉곳의 육성 기술을 갖는 반도체 웨이퍼 제공업자라도, 2 인치 직경의 웨이퍼에 대한 수요에 따르기 위해서, 일부러 2 인치 직경의 단결정 잉곳을 육성하고 있다. 그리고, 결정 방위의 안표가 되는 OF(오리엔테이션 플랫) 및 요구되는 경우에는 IF(인덱스 플랫)를 형성하는 가공도 포함시켜, 잉곳의 외주 연마를 행하고 있다. 또, OF나 IF 대신에 노치가 형성되는 경우도 있다. 또한, 잉곳으로부터의 슬라이스 공정 및 연마 공정을 거쳐서 목적으로 하는 2 인치 직경의 웨이퍼를 얻고 있다.
물론, 큰 5 인치 직경이나 6 인치 직경의 웨이퍼에서 이용할 수 있는 웨이퍼 면적과 동등한 웨이퍼 면적을 작은 2 인치 직경의 웨이퍼로 공급하려고 하면, 대직경 웨이퍼의 몇 배쯤이나 되는 매수의 소직경 웨이퍼가 필요해진다. 그와 같은 다수매의 소직경 웨이퍼를 제공하려고 하면, 다수의 소직경 잉곳을 육성하지 않으면 안되고, 또한 다수의 잉곳으로부터 다수의 웨이퍼를 절단하는 공정이 필요해진다.
이는 다수의 단결정 육성 로(爐)와 다수의 웨이퍼 절단 장치를 필요로 하는 것을 의미하고, 웨이퍼 생산의 비용 및 효율의 관점에서 바람직하지 않은 것이다. 이러한 경우에, 대구경의 단결정 잉곳을 육성할 수 있는 대형 로내에서 복수 개의 소직경 단결정 잉곳을 육성하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 그와 같은 대형 로내에서 복수 개의 소직경 단결정 잉곳의 육성 조건을 균일하게 조정하는 것은 곤란 하여, 결정 품질이 균일하고 양호한 복수의 소직경 단결정 잉곳을 동시에 얻는 것은 곤란하다. 또한, 절단 공정을 간략화하려고 복수의 소직경 잉곳을 묶어서 동시에 절단하는 것 등도 생각할 수 있지만, 절단이 불안정해져서 목적으로 하는 정확한 결정면 방위를 갖는 웨이퍼를 얻기 어려워진다.
이러한 종래 기술의 상황에 감안하여, 본 발명은 비교적 소직경인 반도체 단결정 웨이퍼를 저비용으로 효율적으로 제조할 수 있는 방법과 그를 위한 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 의한 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법에 있어서는, 상대적으로 대구경인 반도체 단결정 웨이퍼로부터 수요자가 희망하는 상대적으로 소구경인 반도체 단결정 웨이퍼를 복수 매 잘라내는 것을 특징으로 한다. 또, 이러한 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법은 그 반도체가 GaAs, InP 또는 GaN과 같은 화합물 반도체인 경우에 특히 바람직한 것이다.
잘라내기 가공되는 대구경 웨이퍼는 0.15 mm 이상 1.5 mm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 웨이퍼의 잘라내기는 레이저법, 방전 가공법, 워터 제트법, 와이어톱법, 초음파법 및 다이아몬드 전착 원통 코어에 의한 연삭법 중 어느 하나에 의해서 행할 수 있다. 특히, 곡선이나 직선형의 자유자재로운 절단이 용이하게 가능한 레이저법, 방전 가공법, 워터 제트법 및 와이어톱법은 XY 구동 스테이지 제어 장치를 설정함으로써 용이하게 OF와 IF를 가공할 수 있기 때문에 바람직하다.
잘라내기로서는, 4 인치 직경 이상의 대구경 웨이퍼로부터 2 인치 직경 이상의 소구경 웨이퍼를 3 장 이상 잘라내거나, 5 인치 직경 이상의 대구경 웨이퍼로부터 2 인치 이상의 소구경 웨이퍼를 4 장 이상 잘라내거나, 6 인치 직경 이상의 대구경 웨이퍼로부터 2 인치 직경 이상의 소구경 웨이퍼를 7 장 이상 잘라내거나 할 수 있다. 또, 웨이퍼의 효율적 이용의 관점에서, 1 장의 대구경 웨이퍼로부터 잘라내어지는 복수의 소구경 웨이퍼의 총 면적은 대구경 웨이퍼 면적의 50% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 대구경 웨이퍼에 포함되는 불량부(쌍결정, 다결정, 결정 미끄럼, 이빠짐, 균열 등)가 그 대구경 웨이퍼 면적의 65% 이하인 경우에는, 잔여부로부터 소구경 웨이퍼를 잘라내는 것이 가능하다. 잘라내기 가공에 있어서는, 복수 매의 대구경 웨이퍼가 중첩된 상태에서 소구경의 웨이퍼가 잘라내어지는 것도 가공 효율의 관점에서 바람직하다.
소구경 웨이퍼의 각각에는 대구경 웨이퍼의 어느 부분으로부터 잘라내어졌는지를 식별하기 위한 부호가 첨부되는 것이 바람직하다. 또한, 소구경 웨이퍼는 오리엔테이션 플랫과 인덱스 플랫을 갖도록 가공될 수 있다. 그 경우에, 소구경 반도체 단결정 웨이퍼의 각각은 벽개(劈開)에 의해서 오리엔테이션 플랫을 형성하기 위한 잡기 대용 돌출 영역을 갖도록 잘라내어지는 것이 바람직하다. 또한, 대구경 웨이퍼의 어느 부분으로부터 잘라내어졌는지를 식별하기 위한 부호는 그 오리엔테이션 플랫을 형성하기 위한 잡기 대용 돌출 영역에 첨부되는 것이 바람직하다. 소구경 웨이퍼에는 결정 방위의 판별 및 정렬을 쉽게 하기 위한 노치가 형성되어도 좋다.
소구경 웨이퍼의 잘라내기는 YAG 레이저빔을 이용하여 행하는 것이 바람직하며, 특히 YAG 펄스 레이저를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 그 경우에, 펄스 레이저의 1 쇼트로 대구경 웨이퍼에 뚫리는 구멍의 직경의 30%-87%가 중복되도록 복수의 구멍이 연속됨으로써 소구경 웨이퍼가 잘라내어지는 것이 바람직하다. 대구경 웨이퍼는 잉곳으로부터 슬라이스된 채로의 주면(主面), 그 후에 세정된 주면, 또는 10 ㎛ 이하의 두께로 표층이 에칭 제거된 주면을 가지며, 그러한 주면에 대하여 레이저빔이 조사되는 것이 바람직하다.
절단 전인 대구경 웨이퍼는 절단 후의 복수의 소구경 웨이퍼를 지지하기 위한 복수의 지지 수단에 의해서 지지되는 것이 바람직하며, 지지 수단의 각각은 소구경 웨이퍼보다 작은 지지 영역을 갖고 있다. 그와 같은 지지 수단은 진공 척일 수 있다. 지지 수단은 침봉이어도 되고, 침봉상에 적재된 웨이퍼상에 누름 수단을 배치하거나 또는 자성을 갖는 침봉상에 적재된 웨이퍼상에 자석을 배치함으로써 웨이퍼를 보다 안정되게 지지할 수 있다.
또한, 레이저빔에 의한 절단에 따른 찌꺼기를 불어 날려버리도록 가스가 분사되는 것이 바람직하다. 이들 가스 및 찌꺼기는 흡인되어 집진 장치로 유도되는 것이 바람직하다. 레이저빔에 의한 절단 개구의 폭은 웨이퍼의 레이저빔 입사측에 비해서 반대측에서 좁아지도록 레이저빔이 조정되고, 절단면은 웨이퍼의 주면에 대하여 65-85도 범위 내의 각도로 형성되는 것이 바람직하다.
하나의 잉곳으로부터 슬라이스된 복수의 대구경 웨이퍼 각각의 어느 부분으로부터 잘라내어졌는지를 식별하기 위한 부호가 복수의 소구경 웨이퍼 각각에 첨부되고, 복수의 대구경 웨이퍼의 상호 대응하는 부분에서 잘라내어진 복수의 소구경 웨이퍼가 하나의 로트(lot)로서 통합되는 것이 바람직하다.
소구경 웨이퍼의 주연부에 부착된 절단 찌꺼기는 마찰 제거되는 것이 바람직하다. 또한, 소구경 웨이퍼의 외주 단부면 층은 고무 숫돌에 의해서 0.3 mm 이하의 연삭값으로 제거되는 것이 바람직하다. 외주 단부면 층은 O.l mm 이하의 연삭값으로 제거되어도 되고, 그 외주 단부면의 한쪽 모서리 또는 양쪽 모서리가 고무 숫돌에 의해서 모따기되는 것이 바람직하다. 소구경 웨이퍼의 주연부가 고무 숫돌에 의해서 가공된 후에 오염물을 제거하기 위해서 웨이퍼 전체가 에칭되는 것도 바람직하다.
상대적으로 대구경인 반도체 단결정 웨이퍼로부터 상대적으로 소구경인 반도체 단결정 웨이퍼를 레이저빔에 의해서 복수 매 잘라내기 위한 레이저 가공 장치는 대구경 웨이퍼로부터 절단될 예정인 복수의 소구경 웨이퍼 영역을 하측에서 지지하기 위한 복수의 지지 수단과, 웨이퍼의 상측에서 XY 스테이지에 지지된 레이저빔 방사구를 포함하는 레이저 장치와, 레이저빔에 의한 절단에 따른 찌꺼기를 불어 날려버리도록 가스를 분사하기 위한 가스 분사 장치를 포함하여 구성될 수 있다.
또, 지지 수단은 진공 척 또는 침봉을 포함할 수 있고, 그 지지 영역은 소구경 웨이퍼의 주면보다 작게 설정된다. 지지 수단이 침봉을 포함하는 경우, 그 침봉상에 적재된 웨이퍼상에 배치하기 위한 누름 수단 또는 자성을 갖는 침봉상에 적재된 웨이퍼상에 배치하기 위한 자석을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
가스 분사 장치도 레이저빔 방사구와 함께 XY 스테이지에 의해서 지지되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 가스 및 찌꺼기를 웨이퍼의 아래 방향으로 흡인하여 그 찌꺼기를 제거하기 위한 집진 장치가 추가로 설치되는 것이 바람직하다.
레이저 장치로서는 YAG 레이저 장치를 이용할 수 있고, 특히 YAG 펄스 레이저 장치가 바람직하게 이용될 수 있다. 레이저빔 방사구는 광 파이버에 의해서 레이저 발생원에 접속되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 비교적 대직경인 반도체 단결정 잉곳으로부터 비교적 소직경인 반도체 단결정 웨이퍼를 저비용으로 효율적으로 제조할 수 있는 방법과 그를 위한 레이저 가공 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서 4 인치 직경의 반도체 단결정 웨이퍼로부터 3 장의 2 인치 직경 웨이퍼를 잘라내는 형태를 도해하는 모식적인 평면도.
도 2는 본 발명에 의한 레이저 가공 장치의 일례를 도시하는 모식적인 단면 블록도.
도 3은 웨이퍼의 절단 개구를 도시하는 모식적 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 있어서 5 인치 직경의 반도체 단결정 웨이퍼로부터 4 장의 2 인치 직경 웨이퍼를 잘라내는 형태를 도해하는 모식적인 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 있어서 6 인치 직경의 반도체 단결정 웨이퍼로부터 7 장의 2 인치 직경 웨이퍼를 잘라내는 형태를 도해하는 모식적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 있어서 6 인치 직경의 반도체 단결정 웨이퍼로부터 벽개용 잡기 대용 영역을 갖는 2 인치 직경 웨이퍼를 7 장 잘라내는 형태를 도해하는 모식적인 평면도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
la : 4 인치 직경의 단결정 웨이퍼
1b : 5 인치 직경의 단결정 웨이퍼
1c, 1d : 6 인치 직경의 단결정 웨이퍼
2a, 2b, 2c, 2d : 2 인치 직경의 단결정 웨이퍼
2d1 : 벽개용 잡기 대용 영역
2d2 : 부호
3 : 절단 개구
11 : 깔때기형 금속 용기
12 : 진공 척
13 : 레이저빔 방사구
13a : 레이저빔
14 : 광 파이버
15 : 레이저 발생 장치
16 : 가스 분사 장치
16a : 분사 가스
17 : 집진 장치
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서, 비교적 대직경인 반도체 단결정 잉곳으로부터 소직경의 반도체 단결정 웨이퍼를 제조하는 하나의 공정을 모식적인 평면도로 도해하고 있다. 현재는 예를 들면 GaAs 화합물 반도체에 있어서 비교적 큰 5 인치 직경이나 6 인치 직경의 단결정 잉곳의 육성이 가능하다. 또한, InP 화합물 반도체에서도 4 인치 직경 이상의 비교적 대직경인 단결정 잉곳의 육성이 가능해 지고 있다.
이 실시예 1에서는, 우선 4 인치 직경의(실제로는 연삭값을 포함하기 때문에 4 인치보다 조금 크다) 화합물 반도체 단결정 잉곳이 육성되어, 외주 연삭 및 OF의 형성이 행하여진다. 그 외주 연삭된 4 인치 직경 잉곳으로부터 슬라이서나 멀티톱 등에 의해서 4 인치 직경의 웨이퍼(1a)가 잘라내어진다. 그리고, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 그 4 인치 직경의 웨이퍼(1a)로부터 예를 들면 레이저 절단에 의해서 3 장의 2 인치 직경의 웨이퍼(2a)가 잘라내어질 수 있다. 그러한 레이저 절단은 예를 들면 도 2의 모식적인 단면 블럭도에 도시되어 있는 것과 같은 레이저 가공 장치를 이용하여 행할 수 있다.
도 2의 레이저 가공 장치는 깔때기형의 금속 용기(11)를 포함하고 있다. 금속 용기(11) 내에는 복수의 진공 척(12)이 설치되어 있고, 4 인치 직경의 웨이퍼(1a)가 이들 진공 척(12)에 의해서 지지된다. 4 인치 직경의 웨이퍼(1a)로부터 3 장의 2 인치 직경의 웨이퍼(2a)가 잘라내어지는 경우, 이들 3 장의 2 인치 직경 웨이퍼에 대응하여 3 개의 진공 척(12)이 설치되어 있다. 진공 척(12)은 2 인치 직경 웨이퍼(2a)에 비해서 작은 지지 영역을 갖고 있다. 각 진공 척(12) 내는 화살표(12a)로 표시되어 있는 바와 같이 배기되고, 4 인치 직경의 웨이퍼(1a)가 이들 진공 척(12)에 흡인 지지된다.
진공 척(12)은 잘라내어져야 하는 소직경 웨이퍼에 비해서 작은 지지 영역을 갖고 있기 때문에, 그 진공 척(12)이 레이져빔에 의해서 손상을 받는 일이 없다. 다만, 절단 찌꺼기가 소직경 웨이퍼의 하면에 감돌아 부착하는 것을 방지하는 관점에서, 진공 척(12)의 직경은 소직경 웨이퍼의 직경에 비해서 약간 작은 정도인 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 50.2 mm 직경의 소직경 웨이퍼(2a)를 잘라내는 경우에, 진공 척(12)의 직경은 49.8 mm 정도인 것이 바람직하다. 이와 같이 진공 척(12)의 직경이 소직경 웨이퍼의 직경에 비해서 약간 작은 경우, 소직경 웨이퍼의 이면에서 진공 척(12)으로 덮여져 있지 않았던 미소한 주연부 영역이 나중의 주연부 연삭 가공 또는 주연부 연마 가공에 의해서 제거되어 버리기 때문에, 마무리된 소직경 웨이퍼의 하면에 절단 찌꺼기가 부착 잔류하는 일이 없다고 하는 관점에서 바람직하다.
또한, 웨이퍼 지지를 위해 진공 척 대신에 침봉을 이용할 수도 있다. 그러한 침봉도, 잘라내어져야 하는 소직경 웨이퍼에 비해서 작은 지지 영역을 갖고 있는 것이 바람직하다. 웨이퍼를 보다 안정되게 지지하기 위해서는 침봉 상에 적재된 웨이퍼 상에 누름 수단을 배치하거나 또는 자성을 갖는 침봉 상에 적재된 웨이퍼 상에 자석을 배치하는 것이 바람직하다.
웨이퍼(1a)의 상측에는 XY 구동 스테이지(도시 생략)에 지지된 레이저빔 방사구(렌즈 등의 광학계를 포함한다)(13)가 배치되어 있다. 이 레이저빔 방사구(13)는 광 파이버(14)에 의해서 레이저 발생 장치(15)에 접속되어 있다. 또한, 레이저빔 방사구(13)에 인접하여 가스 분사 장치(16)가 배치되어 있다. 가스 분사 장치(16)는 레이저빔 방사구(13)의 주위에 배치된 복수의 가스 분사구를 포함하고 있어 도 되고, 레이저빔 방사구(13)를 동축에서 내포하는 단일의 가스 분사구를 포함하고 있어도 된다. 그리고, 가스 분사 장치(16)도 레이저빔 방사구(13)와 함께 XY 구동 스테이지에 지지되어 있다. 물론, 가스 분사 장치(16)는 유연한 도관(도시하지 않음)을 통해 고압 가스원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 고압 가스원으로서는, 예를 들면 4 kg/㎠ 로 가압된 질소 가스나 5 kg/㎠ 로 가압된 공기 등을 이용할 수 있다. 그리고, 깔때기형 금속 용기(11)의 하측은 집진 장치(17)에 접속되어 있다.
레이저빔 방사구(13)로부터 사출된 레이저빔(13a)은 반도체 단결정 웨이퍼(1a) 상에 집광된다. XY 구동 스테이지는 도시되어 있지 않은 제어 장치에 접속되어 있고, 레이저빔 방사구(13)를 XY 평면 내에서 자유롭게 이동시킬 수 있다. 그 제어 장치에는 절단 패턴을 미리 기억시킬 수 있고, XY 구동 스테이지는 그 절단 패턴에 따라서 레이저빔(13a)을 웨이퍼(1a)에 대해서 상대적으로 이동시킬 수 있다. 이렇게 해서, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 4 인치 직경의 웨이퍼(1a)로부터 3 장의 2 인치 직경의 웨이퍼(2a)가 잘라내어질 수 있다.
또, 레이저빔(13a)에 의한 웨이퍼 절단시에는 가스 분사 장치(16)에 의해서 웨이퍼 절단 영역으로 화살표(16a)로 표시되어 있는 바와 같이 가스가 분사된다. 이 분사 가스(16a)에 의해서 웨이퍼의 절단 찌꺼기가 불어 날려져, 잘라내어진 2 인치 직경 웨이퍼의 주연부에 절단 찌꺼기가 부착 잔류하는 것이 방지될 수 있다. 그리고, 금속 용기(11)의 하측에서의 절단 찌꺼기 및 가스(16a)가 화살표(11a)로 표시되어 있는 바와 같이 집진 장치(17) 내로 흡인된다. 집진 장치(17)는 절단 찌꺼기를 포획하고, 화살표(17a)로 표시되어 있는 바와 같이 정화된 가스만이 집진 장치(17)로부터 배출된다. 즉, 절단 찌꺼기의 가루 먼지나 GaAs 반도체 중 As와 같은 유독 원소의 배출이 방지될 수 있다.
이상과 같이 하여, 1 개의 4 인치 직경 잉곳의 결정 성장 공정과 슬라이스 공정을 각각 한 번 거치는 것만으로, 1 개의 2 인치 직경 잉곳을 육성하는 경우에 비해서, 3배의 매수인 2 인치 직경 웨이퍼를 얻을 수 있다. 또, 상술한 바와 같이 레이저 절단 기능을 이용하여 OF/IF 또는 노치를 갖는 웨이퍼를 잘라낼 수도 있다. 또한, 소구경 웨이퍼의 각각에는 식별 부호가 첨부될 수 있다. 대구경의 화합물 반도체 웨이퍼에서는 그 국소적 영역에 의존하여 결정의 질이나 전기적 특성이 조금 변동하는 경우가 있기 때문에, 이들의 식별 부호는 소구경 웨이퍼가 대구경 웨이퍼의 어느 부분으로부터 잘라내어졌는지를 식별함과 동시에 각 소구경 웨이퍼를 서로 식별하기 위해서 이용될 수 있다. 그리고, 동일한 잉곳으로부터 슬라이스된 복수의 대직경 웨이퍼로부터 잘라내어진 복수의 소직경 웨이퍼에 관해서, 동일한 식별 부호를 갖는 복수의 소직경 웨이퍼를 동일한 로트로서 통합하는 것이 소직경 웨이퍼의 특성을 갖추는 관점에서 바람직하다. 그와 같은 식별 부호는 고무인과 같은 스탬프나, 스크라이버 또는 레이저빔 등에 의한 스크라이브 등에 의해서 첨부할 수 있다.
레이저 발생 장치(15)로서는, YAG 레이저 장치가 바람직하고, 특히 YAG 펄스 레이저 장치가 바람직하다. YAG 레이저 장치에 비해서 탄산 가스 레이저 장치에서는 빔을 가늘게 좁히는 것이 어려워, 절단값이 커진다. 또한, YAG 레이저 장치에 비해서 엑시머 레이저 장치는 고가이다. YAG 레이저라도, Q 스위치 레이저에 비해 서, 펄스 레이저는 조금 절단값이 커지지만, 절단 속도를 크게 할 수 있기 때문에 보다 바람직하다.
펄스 레이저의 1 쇼트(shot)로 대구경 웨이퍼에 뚫리는 구멍 직경의 30%-87%가 중복되도록 복수의 구멍이 연속됨으로써 소구경 웨이퍼가 잘라내어지는 것이 바람직하다. 이들 구멍이 연속하지 않는 경우에는, 잘라내어진 소직경 웨이퍼의 주연부에 균열이 생기는 경우가 많다. 또한, 구멍 직경의 30% 미만이 이어지는 상태에서는 소직경 웨이퍼의 주연부의 평활도가 낮아진다. 반대로, 구멍 직경의 중복도가 지나치게 커지는 경우에는, 필연적으로 절단 속도가 지나치게 늦어진다. 구멍 직경이 웨이퍼의 레이저빔 입사측보다 반대측에서 작아지는 경우에는, 그 작은 직경 구멍의 중복도가 30%-87% 범위 내에 있는 것이 요구된다.
또한, 도 3의 모식적인 웨이퍼 단면도에 예시되어 있는 바와 같이, 레이저 빔(13a)에 의한 절단 개구(3)의 폭이 웨이퍼의 레이저빔 입사측에 비해서 반대측에서 좁아지도록 레이저빔이 조정되고, 절단면은 웨이퍼의 주면에 대하여 65-85도 범위 내의 각도 θ로 형성되는 것이 바람직하다. 그 경우에, 레이저빔(13a)에 의해서 용융된 반도체의 액적(液滴)이 분사 가스(16a)에 의해서 효율적으로 불어 날려져, 잘라내어진 소직경 웨이퍼(2a)의 주연부에 부착되는 절단 찌꺼기가 적어진다. 이 경우에, 웨이퍼의 주면에 대한 절단면의 경사각 θ은 레이저빔의 초점 위치나 초점 심도 게다가 분사 가스를 조정함으로써 변화시킬 수 있다.
시판되는 YAG 펄스 레이저 장치의 일례에서는, 레이저 출력을 20 W 에서 150 W 사이에서 조정할 수 있고, 발진 주파수는 150-500 펄스/초의 범위 내이다. 이러 한 YAG 펄스 레이저 장치를 이용하여, 예를 들면 두께 약 0.5 mm의 GaAs 웨이퍼를 약 10-30 mm/초의 속도로 절단할 수 있다.
레이저로 절단되어야 하는 대직경 웨이퍼는 잉곳으로부터 슬라이스된 채로의 주면, 그 후에 세정된 주면, 또는 1O ㎛ 이하의 두께로 표층이 에칭 제거된 주면을 갖고 있는 것이 바람직하다. 대직경 웨이퍼의 주면이 경면(鏡面)으로 마무리 되어 있는 경우, 레이저빔이 반사되어 절단이 곤란해진다. 대직경 웨이퍼가 잉곳으로부터 슬라이스된 채로의 주면을 갖는 경우, 레이저 절단은 가능하지만, 그 주면에 오염물이 부착되어 있는 개소에서 소직경 웨이퍼의 절단 직경이 변동하는 경우가 있다. 그와 같은 오염물은 세정에 의해서 제거할 수 있고, 두께 1O ㎛ 이하의 에칭에 의해서도 제거할 수 있다. 1O ㎛ 두께 이하의 에칭에서는 웨이퍼 주면이 레이저 절단이 곤란한 정도까지 경면으로 마무리되는 일은 없다.
또한, 잘라내어진 2 인치 직경 웨이퍼는 에지 라운딩과 같은 주연부 연마 및 OF나 IF 또는 노치의 형성 후에 연마 공정을 거쳐서 완성될 수 있다. 우선, 소직경 웨이퍼의 주연부에 부착된 절단 찌꺼기가 마찰 제거되는 것이 바람직하다. 소직경 웨이퍼의 주연부에 부착된 비교적 큰 절단 찌꺼기는 에칭에 의해서 제거하는 것이 용이하지 않다. 절단 찌꺼기를 마찰 제거하는 경우, 소직경 웨이퍼의 외주 단부면 층이 고무 숫돌에 의해서 0.3 mm 이하의 연삭값으로 제거되면 충분하다. 이는 레이저 절단은 수치 제어를 이용하여 비교적 높은 정밀도로 행할 수 있기 때문에, 소직경 웨이퍼의 외주연부 근방의 절단 찌꺼기를 제거하면 충분하기 때문이다. 또한, 소직경 웨이퍼의 외주 단부면 층이 O.l mm 이하의 연삭값으로 제거되고, 그 외주 단부면의 한 쪽 모서리 또는 양쪽 모서리가 고무 숫돌에 의해서 모따기되어도 좋다. 그렇게 함으로써도, 소직경 웨이퍼의 외주연부 근방의 절단 찌꺼기를 충분히 제거할 수 있다.
또한, 상술된 바와 같이 소직경 웨이퍼의 주연부가 고무 숫돌에 의해서 가공된 후에 오염물을 제거하기 위해서 웨이퍼 전체가 에칭되어 마무리된다. 예를 들면, GaAs 웨이퍼는 암모니아 + 과산화 수소계 등의 에칭액에 의해서 에칭 마무리될 수 있다. 또한, InP 웨이퍼는 황산 + 과산화 수소계 등의 에칭액에 의해서 에칭 마무리될 수 있다.
그런데, 2 인치 직경 웨이퍼는 그 위에 제작되는 반도체 디바이스 등에 의존하여 소정의 두께를 갖는 것이 요구된다. 따라서, 소직경 웨이퍼가 잘라내어지는 대직경 웨이퍼는 그 소직경 웨이퍼의 소망 두께를 실현할 수 있는 두께를 갖는 것이 요구된다. 다만, 소직경 웨이퍼가 잘라내어지는 대직경 웨이퍼는 그 대직경 웨이퍼의 슬라이스시의 균열이나 이빠짐의 불량 발생을 줄이기 위해서 소직경 웨이퍼의 소망두께보다 두껍게 절단하더라도, 그 후의 공정에서 평면 연삭을 행하여 소직경 웨이퍼의 소망 두께로 하는 것도 가능하다. 그러나, 대직경 웨이퍼가 2 mm를 넘어서 지나치게 두꺼울 경우에는, 그 레이저 절단이 곤란해지고, 그와 같이 지나치게 두꺼운 소직경 웨이퍼의 수요도 없다. 따라서, 대직경 웨이퍼는 절단의 용이성과 취급의 용이성을 고려하여 일반적으로는 0.15 mm 이상 1.5 mm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
(실시예 2)
도 4는 본 발명의 실시예 2에 있어서, 5 인치 직경의 반도체 단결정 웨이퍼로부터 2 인치 직경의 반도체 단결정 웨이퍼를 제조하는 하나의 공정을 모식적인 평면도로 도해하고 있다. 그 제조 공정은 전술한 실시예 1의 경우와 마찬가지로 행할 수 있다.
즉, 이 실시예 2에 있어서는, 우선 5 인치 직경의(실제로는 연삭값을 포함하기 때문에 5 인치보다 조금 크다) 화합물 반도체 단결정 잉곳이 육성되고, 외주 연삭 및 OF의 형성이 행하여진다. 그 외주 연삭된 5 인치 직경 잉곳으로부터 슬라이서나 멀티톱 등에 의해서 5 인치 직경의 웨이퍼(1b)가 잘라내어진다. 그리고, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 그 5 인치 직경 웨이퍼(1b)에서 4 장의 2 인치 직경의 웨이퍼(2b)가 실시예 1의 경우와 마찬가지인 레이저 절단에 의해서 잘라내어질 수 있다.
즉, 1 개의 5 인치 직경 잉곳의 결정 성장 공정과 슬라이스 공정을 각각 한 번 거치는 것만으로, 1 개의 2 인치 직경 잉곳을 육성하는 경우에 비해서, 4 배의 매수의 2 인치 직경 웨이퍼를 얻을 수 있다.
또, 본 발명에 의한 레이저 절단은 수치 제어를 이용하여 비교적 높은 정밀도로 행할 수 있기 때문에, 요구되는 경우에는, 도 4에 있어서 파선으로 예시되어 있는 바와 같이 소직경 웨이퍼의 OF도 레이저 절단으로 형성할 수 있다.
(실시예 3)
도 5는 본 발명의 실시예 3에서, 6 인치 직경의 반도체 단결정 웨이퍼로부터 2 인치 직경의 반도체 단결정 웨이퍼를 제조하는 하나의 공정을 모식적인 평면도로 도해하고 있다. 본 실시예 3의 제조 공정도 전술한 실시예 1의 경우와 마찬가지로 행할 수 있다.
즉, 이 실시예 3에서는, 우선 6 인치 직경의(실제로는 연삭값을 포함하기 때문에 6 인치보다 조금 크다) 화합물 반도체 단결정 잉곳이 육성되고, 외주 연삭 및 OF의 형성이 행하여진다. 그 외주 연삭된 6 인치 직경 잉곳으로부터 슬라이서나 멀티톱 등에 의해서 6 인치 직경의 웨이퍼(1c)가 잘라내어진다. 그리고, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 그 6 인치 직경 웨이퍼(1c)로부터 7 장의 2 인치 직경의 웨이퍼(2c)가 실시예 1의 경우와 마찬가지인 레이저 절단에 의해서 잘라내어질 수 있다.
즉, 1 개의 6 인치 직경 잉곳의 결정 성장 공정과 슬라이스 공정을 각각 한 번 거치는 것만으로, 1 개의 2 인치 직경 잉곳을 육성하는 경우에 비해서, 7 배의 매수의 2 인치 직경 웨이퍼를 얻을 수 있다.
(실시예 4)
도 6은 본 발명의 실시예 3에 유사한 실시예 4에 관한 것으로, 6 인치 직경의 반도체 단결정 웨이퍼로부터 2 인치 직경의 반도체 단결정 웨이퍼를 제조하는 하나의 공정을 모식적인 평면도로 도해하고 있다. 본 실시예 4의 제조 공정도 전술의 실시예 1의 경우와 마찬가지로 행할 수 있다.
즉, 이 실시예 4에서도, 우선 6 인치 직경의(실제로는 연삭값을 포함하기 때문에 6 인치보다 조금 크다) 화합물 반도체 단결정 잉곳이 육성되고, 외주 연삭 및 OF의 형성이 행하여진다. 그 외주 연삭된 6 인치 직경 잉곳으로부터 슬라이서나 멀 티톱 등에 의해서 6 인치 직경의 웨이퍼(1d)가 잘라내어진다. 그리고, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 그 6 인치 직경 웨이퍼(1d)로부터 7 장의 2 인치 직경의 웨이퍼(2d)가 실시예 1의 경우와 마찬가지인 레이저 절단에 의해서 잘라내어질 수 있다.
즉, 실시예 3의 경우와 마찬가지로 실시예 4에서도, 1 개의 6 인치 직경 잉곳의 결정 성장 공정과 슬라이스 공정을 각각 한 번 거치는 것만으로, 1 개의 2 인치 직경 잉곳을 육성하는 경우에 비해서, 7 배의 매수의 2 인치 직경 웨이퍼를 얻을 수 있다.
한편, 도 6의 실시예 4에서는 2 인치 직경 웨이퍼(2d)의 각각은 벽개에 의해서 OF를 형성하기 위한 웨이퍼를 잡기 대용 돌출 영역(2d1)을 갖추어 잘라내어진다. 화합물 반도체의 대부분은 특정한 저지수의 결정면을 따라서 현저한 벽개성을 갖는 것이 많고, 그와 같은 벽개를 이용하여 정확한 OF를 간편하면서도 용이하게 형성할 수 있다. 종래에는, 벽개를 이용하여 OF를 형성하는 경우에는, 그 벽개를 위한 잡기 대용 영역 확보를 위해 목적으로 하는 직경보다 조금 큰 직경의 웨이퍼가 제작되고 있었다. 그러나, 본 실시예 4에 따르면, 벽개에 의해서 OF를 형성하는 경우에도, 여분으로 조금 큰 직경의 웨이퍼를 준비할 필요가 없어진다고 하는 현저한 이점을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예 4에서는, OF를 형성하기 위한 웨이퍼를 잡기 대용 돌출 영역(2d1) 내에 식별용 부호(2d2)를 첨부할 수 있다. 그와 같은 식별용 부호(2d2)에 의해서 1 장의 대직경 웨이퍼(1d)로부터 잘라내어진 복수의 소직경 웨이퍼(2d)를 상호 식별할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 복수의 소직경 웨이퍼(2d)의 각각이 대직경 웨이퍼(1d)의 어느 부분으로부터 잘라내어진 것인지를 판별할 수 있다. 또, 식별용 부호(2d2)로서는, 레이저 절단시의 레이저빔을 이용하여 돌출 영역(2d1) 내에 숫자를 기록해도 좋고, 다른 수의 도트 등을 첨부해도 좋고, 식별 가능한 어떤 부호를 첨부해도 좋다.
그런데, 일반적으로 소직경의 단결정 잉곳에 비해서, 대직경의 단결정 잉곳의 육성은 어렵다. 이는 대직경의 단결정 잉곳을 육성하는 경우에, 쌍결정, 다결정, 결정 미끄럼 등의 여러 가지의 결함이 소직경의 단결정 잉곳의 육성의 경우에 비해서 도입되기 쉽기 때문이다. 종래에는, 그와 같은 결함을 포함하는 부분으로부터 잘라내어진 대직경 웨이퍼는 제품으로서 출하할 수 없어서 무용지물이 되었다. 또한, 대직경 단결정 웨이퍼를 슬라이서나 멀티톱 등에 의해서 잘라내는 경우에 이빠짐이나 균열이 발생한 경우에도, 그 대직경 웨이퍼 전체가 제품으로서 출하할 수 없어서 무용지물이 되었다. 그러나, 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 소직경의 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법을 이용하면, 결함을 포함하는 대직경의 웨이퍼로부터 잘라내어진 소직경 웨이퍼 중에서 그 결함부를 포함하지 않는 부분으로부터 잘라내어진 소직경웨이퍼는 제품으로서 출하할 수 있다고 하는 큰 이익을 얻을 수 있다.
또한, 전술의 실시예에서는, 대직경 웨이퍼로부터 소직경 웨이퍼를 잘라내는 수단으로서 레이저 절단법이 예시되었지만, 주지의 방전 가공법을 이용할 수도 있다. 방전 가공법을 이용하는 경우에는, 잘라내는 소직경 웨이퍼의 형상에 대응한 외주 형상을 갖는 두께가 얇은 형상의 방전 전극을 이용하면 된다. 이들 절단법 이외에도, 주지의 와이어톱법, 초음파법, 다이아몬드 전착 원통 코어에 의한 연삭법 등을 절단법으로서 이용할 수도 있다. 또한, 절단 가능한 한 복수의 대직경 웨이퍼를 겹쳐서 동시에 소직경 웨이퍼의 잘라내기 가공을 행해도 되는 것은 물론이다.
또한, 현재에는 잘라내어지는 화합물 반도체의 대직경 웨이퍼는 6 인치 직경이 최대이지만, 본 발명은 앞으로 제작될 8 인치 직경이나 12 인치 직경 등 한층 더 대직경인 웨이퍼에도 적용 가능한 것은 물론이다. 마찬가지로, 전술한 실시예에서는 잘라내어진 소직경 웨이퍼는 2 인치 직경이었지만, 본 발명은 앞으로의 대직경 웨이퍼로부터 3 인치 직경 이상의 소직경 웨이퍼를 잘라내는 경우에도 적용할 수 있는 것도 물론이다(예를 들면, 9 인치 직경 웨이퍼로부터 7 장의 3 인치 직경 웨이퍼를 잘라낼 수 있다). 또한, 본 발명에 있어서, 대직경 웨이퍼로부터 잘라내어지는 소직경 웨이퍼는 서로 동일한 직경일 필요는 없고, 예를 들면 1 장의 대직경 웨이퍼로부터 2 인치 직경과 3 인치 직경의 소직경 웨이퍼를 혼재시켜 잘라내는 것도 가능하다.
또한, 본 발명은 전술한 GaAs나 InP의 화합물 반도체 웨이퍼에 한정되지 않으며, GaN 과 같은 다른 임의의 화합물 반도체 웨이퍼에도 적용할 수 있는 것도 물론이다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 비교적 대직경인 반도체 단결정 잉곳으로부터 비교적 소직경인 반도체 단결정 웨이퍼를 저비용으로 효율적으로 제조할 수 있 는 방법과 그를 위해서 이용할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공할 수 있고, 특히 아직 수요가 많은 비교적 소직경인 화합물 반도체 웨이퍼를 높은 생산성과 저비용으로 제공할 수 있다.

Claims (40)

  1. 상대적으로 대구경인 반도체 단결정 웨이퍼(la-ld)로부터 수요자가 희망하는 상대적으로 소구경인 반도체 단결정 웨이퍼(2a-2d)를 복수 매 잘라내는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반도체는 화합물 반도체인 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 화합물 반도체는 GaAs, InP 및 GaN에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 대구경 웨이퍼는 0.15 mm 이상 1.5 mm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 소구경 웨이퍼의 잘라내기는 레이저법, 방전 가공법, 와이어톱법, 초음파법 및 다이아몬드 전착 원통 코어에 의한 연삭법 중 어느 하나에 의해서 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 4 인치 직경 이상의 상기 대구경 웨이퍼로부터 2 인치 직경 이상의 상기 소구경 웨이퍼를 3 장 이상 잘라내는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 5 인치 직경 이상의 상기 대구경 웨이퍼로부터 2 인치 직경이상의 상기 소구경 웨이퍼를 4 장 이상 잘라내는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 6 인치 직경 이상의 상기 대구경 웨이퍼로부터 2 인치 직경이상의 상기 소구경 웨이퍼를 7 장 이상 잘라내는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 1 장의 상기 대구경 웨이퍼로부터 잘라내어지는 복수의 상기 소구경 웨이퍼의 총 면적은 상기 대구경 웨이퍼 면적의 50% 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 대구경 웨이퍼에 포함되는 불량부는 그 대구경 웨이퍼 면적의 65% 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서, 복수 매의 상기 대구경 웨이퍼가 중첩된 상태에서 상기 소구경의 웨이퍼가 잘라내어지는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 대구경 웨이퍼의 어느 부분으로부터 잘라내어졌는지를 식별하기 위한 부호가 상기 소구경 웨이퍼의 각각에 첨부되는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 소구경 웨이퍼는 오리엔테이션 플랫과 인덱스 플랫을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서, 잘라내어진 상기 소구경 반도체 단결정 웨이퍼의 각각은 벽개에 의해서 오리엔테이션 플랫을 형성하기 위한 잡기 대용 돌출 영역을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 대구경 웨이퍼의 어느 부분으로부터 잘라내어졌는지를 식별하기 위한 부호가 상기 소구경 웨이퍼의 각각의 상기 오리엔테이션 플랫을 형성하기 위한 잡기 대용 돌출 영역에 첨부되는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 소구경 웨이퍼는 결정 방위의 판별 및 정렬을 쉽게 하기 위한 노치를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 소구경 웨이퍼의 잘라내기는 YAG 레이저빔을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 YAG 레이저는 펄스 레이저인 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 펄스 레이저의 1 쇼트로 상기 대구경 웨이퍼에 뚫리는 구멍의 직경의 30%-87%가 중복되도록 상기 복수의 구멍이 연속됨으로써 상기 소구경 웨이퍼가 잘라내어지는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 대구경 웨이퍼는 잉곳으로부터 슬라이스된 채로의 주면, 그 후에 세정된 주면, 또는 1O ㎛ 이하의 두께로 표층이 에칭 제거된 주면을 가지며, 상기 주면에 대하여 상기 레이저빔이 조사되는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  21. 제17항에 있어서, 절단 전의 상기 대구경 웨이퍼는 절단 후의 복수의 상기 소구경 웨이퍼를 지지하기 위한 복수의 지지 수단에 의해서 지지되는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 지지 수단의 각각은 상기 소구경 웨이퍼보다 작은 지지 영역을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 지지 수단은 진공 척인 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 지지 수단은 침봉이며, 상기 침봉상에 적재된 웨이퍼상에 누름 수단을 배치하거나 또는 자성을 갖는 상기 침봉상에 적재된 웨이퍼상에 자석을 배치함으로써 상기 웨이퍼를 보다 안정되게 지지하는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  25. 제17항에 있어서, 상기 레이저빔에 의한 절단에 따른 찌꺼기를 불어 날려버리도록 가스가 분사되는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 가스 및 상기 찌꺼기가 흡인되어 집진 장치로 유도되는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 레이저빔에 의한 절단 개구의 폭이 상기 웨이퍼의 레이저빔 입사측에 비해서 반대측에서 좁아지도록 상기 레이저빔이 조정되고, 상기 절단면은 상기 웨이퍼의 주면에 대하여 65-85도 범위 내의 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  28. 제17항에 있어서, 동일한 잉곳으로부터 슬라이스된 복수의 상기 대구경 웨이퍼 각각의 어느 부분으로부터 잘라내어졌는지를 식별하기 위한 부호가 복수의 상기 소구경 웨이퍼 각각에 첨부되고, 복수의 상기 대구경 웨이퍼의 상호 대응하는 부분으로부터 잘라내어진 복수의 상기 소구경 웨이퍼가 동일한 로트로서 통합되는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  29. 제17항에 있어서, 상기 소구경 웨이퍼의 주연부에 부착된 절단 찌꺼기가 마찰 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 소구경 웨이퍼의 외주 단부면 층이 고무 숫돌에 의해서 0.3 mm 이하의 연삭값으로 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 외주 단부면 층이 O.lmm 이하의 연삭값으로 제거되고, 그 외주 단부면의 한쪽 모서리 또는 양쪽 모서리가 고무 숫돌에 의해서 모따기되는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  32. 제30항에 있어서, 상기 소구경 웨이퍼의 주연부가 상기 고무 숫돌에 의해서 가공된 후에, 오염물을 제거하기 위해서 상기 웨이퍼 전체가 에칭되는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 웨이퍼의 제조 방법.
  33. 상대적으로 대구경인 반도체 단결정 웨이퍼로부터 상대적으로 소구경인 반도체 단결정 웨이퍼를 레이저빔에 의해서 복수 매 잘라내기 위한 레이저 가공 장치로서,
    상기 대구경 웨이퍼로부터 절단될 예정인 복수의 상기 소구경 웨이퍼 영역을 하측에서 지지하기 위한 복수의 지지 수단(12)과,
    상기 웨이퍼의 상측에서 XY 스테이지에 지지된 레이저빔 방사구(13)를 포함하는 레이저 장치와,
    상기 레이저빔에 의한 절단에 따른 찌꺼기를 불어 날려버리도록 가스를 분사하기 위한 가스 분사 장치(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 지지 수단은 진공 척 또는 침봉을 포함하고, 그 지지 영역은 상기 소구경 웨이퍼의 주면보다 작은 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 지지 수단은 자성을 갖는 침봉을 포함하고, 그 침봉상에 적재된 상기 웨이퍼상에 배치하기 위한 자석을 추가로 포함하는 것을 특징으 로 하는 레이저 가공 장치.
  36. 제33항에 있어서, 상기 가스 분사 장치도 상기 레이저 가공 장치와 함께 상기 XY 스테이지에 의해서 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  37. 제33항에 있어서, 상기 가스 및 상기 찌꺼기를 상기 웨이퍼의 아래 방향으로 흡인하여 그 찌꺼기를 제거하기 위한 집진 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  38. 제33항에 있어서, 상기 레이저 장치는 YAG 레이저 장치인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 YAG 레이저 장치는 펄스 레이저 장치인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  40. 제33항에 있어서, 상기 레이저빔 방사구(13)는 광 파이버(14)에 의해서 레이저 발생원(15)에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101133911B1 (ko) * 2009-01-07 2012-04-12 주식회사 고려반도체시스템 레이저 빔을 이용하여 솔라셀 웨이퍼를 절단하는 방법 및 이에 사용되는 장치
KR20140071930A (ko) * 2012-12-04 2014-06-12 후지코시 기카이 고교 가부시키가이샤 반도체 웨이퍼의 제조 방법
KR102254339B1 (ko) * 2021-02-03 2021-05-21 주식회사 21세기 펨토초 펄스 레이저를 이용한 플래닝-폴리싱 장치 및 방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112011100016B4 (de) * 2010-02-08 2015-09-03 Mitsubishi Electric Corp. Steuervorrichtung und Laserverarbeitungsmaschine
CN104637875A (zh) * 2013-11-12 2015-05-20 上海华虹集成电路有限责任公司 集成电路硅片划片方法
JP6063436B2 (ja) * 2014-12-18 2017-01-18 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 ウェハ群、ウェハの製造装置、およびウェハの製造方法
KR102481380B1 (ko) * 2015-10-29 2022-12-27 삼성디스플레이 주식회사 기판 절단용 스테이지 및 기판 절단 장치
KR102528559B1 (ko) 2016-07-26 2023-05-04 삼성전자주식회사 대면적 기판 제조 장치
WO2019163082A1 (ja) * 2018-02-23 2019-08-29 住友電気工業株式会社 リン化インジウム結晶基板

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60121091A (ja) * 1983-12-02 1985-06-28 Toppan Printing Co Ltd レ−ザ−光線による切抜きパタ−ンの製造方法
JPH06863B2 (ja) * 1987-06-24 1994-01-05 星光化学工業株式会社 熱化学変性された澱粉による糊液の安定化方法
JP3157294B2 (ja) * 1992-07-28 2001-04-16 日立建機株式会社 レーザ切断方法および装置
JP2678416B2 (ja) * 1992-08-28 1997-11-17 信越化学工業株式会社 磁気記録媒体基板の製造方法と装置
JP2000332078A (ja) * 1999-05-20 2000-11-30 Mitsubishi Materials Silicon Corp 大口径ウェーハの評価方法
JP4286488B2 (ja) * 2001-02-21 2009-07-01 キヤノンマシナリー株式会社 基板切断方法
US6770544B2 (en) * 2001-02-21 2004-08-03 Nec Machinery Corporation Substrate cutting method
JP4039832B2 (ja) * 2001-09-26 2008-01-30 日本車輌製造株式会社 極薄金属板のレーザ切断加工装置
JP2004039808A (ja) * 2002-07-02 2004-02-05 Denso Corp 半導体基板の製造方法及び製造装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101133911B1 (ko) * 2009-01-07 2012-04-12 주식회사 고려반도체시스템 레이저 빔을 이용하여 솔라셀 웨이퍼를 절단하는 방법 및 이에 사용되는 장치
KR20140071930A (ko) * 2012-12-04 2014-06-12 후지코시 기카이 고교 가부시키가이샤 반도체 웨이퍼의 제조 방법
KR102254339B1 (ko) * 2021-02-03 2021-05-21 주식회사 21세기 펨토초 펄스 레이저를 이용한 플래닝-폴리싱 장치 및 방법
WO2022169032A1 (ko) * 2021-02-03 2022-08-11 주식회사 21세기 펨토초 펄스 레이저를 이용한 플래닝-폴리싱 장치 및 방법

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