KR20180025209A

KR20180025209A - SiC 웨이퍼의 생성 방법

Info

Publication number: KR20180025209A
Application number: KR1020170106986A
Authority: KR
Inventors: 료헤이 야마모토; 가즈야 히라타
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2018-03-08
Also published as: JP2018037432A; SG10201706480TA; CN107790898A; JP6723877B2; TW201820442A; KR102260340B1; US9975202B2; TWI730141B; DE102017214738A1; US20180056440A1; CN107790898B; MY181952A

Abstract

(과제) 단결정 SiC 잉곳으로부터 용이하게 SiC 웨이퍼를 박리할 수 있음과 함께 생산성의 향상이 도모되는 SiC 웨이퍼의 생성 방법을 제공한다.
(해결 수단) SiC 웨이퍼의 생성 방법으로서, 개질층과, 개질층으로부터 c 면을 따라서 연장하는 크랙으로 이루어지는 분리층을 형성하는 분리층 형성 가공을, 오프각이 형성되는 방향으로 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 복수 회 행하고, 분리층을 복수 형성하여 박리면을 생성하는 박리면 생성 공정을 포함한다. 박리면 생성 공정에 있어서의 가공 이송은, 집광점이 잉곳의 일방의 단부로부터 타방의 단부로 상대적으로 이동하는 왕로 이동과, 집광점이 타방의 단부로부터 일방의 단부로 상대적으로 이동하여 이미 형성된 분리층을 거슬러 올라가는 왕로 이동을 포함한다.

Description

SiC 웨이퍼의 생성 방법{SiC WAFER PRODUCING METHOD}

본 발명은 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 SiC 웨이퍼의 생성 방법에 관한 것이다.

IC 나 LSI, LED 등의 디바이스는, Si (실리콘) 나 Al₂O₃ (사파이어) 등을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고, 분할 예정 라인에 의해서 구획되어 형성된다. 또, 파워 디바이스나 LED 등은 단결정 SiC (탄화규소) 를 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고, 분할 예정 라인에 의해서 구획되어 형성된다. 디바이스가 형성된 웨이퍼는, 절삭 장치나 레이저 가공 장치에 의해서 분할 예정 라인에 가공이 실시되어 개개의 디바이스 칩으로 분할된다. 분할된 각 디바이스 칩은 휴대 전화나 PC 등의 전기 기기에 이용되고 있다.

디바이스가 형성되는 웨이퍼는, 일반적으로 원주 형상의 잉곳을 와이어 소로 얇게 절단함으로써 생성된다. 절단된 웨이퍼의 표면 및 이면은 연마함으로써 경면으로 마무리된다 (특허문헌 1 참조). 그러나, 잉곳을 와이어 소로 절단하고, 절단된 웨이퍼의 표면 및 이면을 연마하면, 잉곳의 대부분 (70 ∼ 80 ％) 이 버려지게 되어 비경제적이라는 문제가 있다. 특히 단결정 SiC 잉곳에 있어서는, 경도가 높고 와이어 소에 의한 절단이 곤란하여 상당한 시간을 요하기 때문에 생산성이 나쁨과 함께, 잉곳의 단가가 높아 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 데에 과제를 갖고 있다.

그래서, SiC 에 대해서 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 SiC 잉곳의 내부에 위치 결정하여 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사함으로써 절단 예정면에 개질층을 형성하고, 개질층이 형성된 절단 예정면을 절단하여 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 기술이 제안되어 있다 (특허문헌 2 참조). 그런데, SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하기에는 개질층을 10 ㎛ 정도의 간격을 두고 조밀하게 형성해야만 하여 생산성이 나쁘다는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 2000-94221호 일본 공개특허공보 2013-49161호

따라서, 본 발명의 목적은, 단결정 SiC 잉곳으로부터 용이하게 SiC 웨이퍼를 박리할 수 있음과 함께, 생산성의 향상이 도모되는 SiC 웨이퍼의 생성 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 제 1 면과, 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면과, 그 제 1 면으로부터 그 제 2 면에 이르고 그 제 1 면의 수선에 대해서 경사져 있는 c 축과, 그 c 축과 직교하는 c 면을 갖고, 그 c 면과 그 제 1 면으로 오프각을 형성하는 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 SiC 웨이퍼의 생성 방법으로서, SiC 에 대해서 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 그 제 1 면으로부터 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치 결정함과 함께 그 오프각이 형성되는 제 2 방향과 직교하는 제 1 방향으로 그 단결정 SiC 잉곳과 그 집광점을 상대적으로 가공 이송하면서 그 단결정 SiC 잉곳에 펄스 레이저 광선을 조사함으로써, SiC 가 Si 와 C 로 분리되고 다음으로 조사되는 펄스 레이저 광선이 이전에 형성된 C 에 흡수되어 연쇄적으로 SiC 가 Si 와 C 로 분리되어 형성되는 개질층과, 그 개질층으로부터 c 면을 따라서 연장되는 크랙으로 이루어지는 분리층을 형성하는 분리층 형성 가공을, 그 오프각이 형성되는 제 2 방향으로 그 단결정 SiC 잉곳과 그 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 복수 회 행하고 분리층을 복수 형성하여 박리면을 생성하는 박리면 생성 공정과, 그 박리면을 계면으로 하여 그 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리하여 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 공정을 포함하고, 그 박리면 생성 공정에 있어서, 그 가공 이송은, 그 집광점이 그 단결정 SiC 잉곳의 일방의 단부로부터 타방의 단부로 상대적으로 이동하는 왕로 이동과, 그 집광점이 그 타방의 단부로부터 그 일방의 단부로 상대적으로 이동하여 이미 형성된 분리층을 거슬러 올라가는 복로 이동을 포함하는 SiC 웨이퍼의 생성 방법이 제공된다.

본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법에 의하면, 분리층 형성 가공에 의해서, 직선상의 개질층이 동일 c 면 상에 형성됨과 함께, 개질층의 양측으로 c 면을 따라서 크랙이 전파됨으로써 분리층이 형성된다. 그리고, 오프각이 형성되는 방향으로 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 분리층 형성 가공을 복수 회 행하면, 오프각이 형성되는 방향에 있어서 인접하는 분리층끼리는 크랙에 의해서 연결되기 때문에, 복수의 분리층으로 이루어지는 박리면을 계면으로 하여 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리함으로써, 원하는 두께의 SiC 웨이퍼를 용이하게 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법에서는, 생산성의 향상이 충분히 도모됨과 함께, 버려지는 소재량을 충분히 경감할 수 있어, 30 ％ 전후로 억제할 수 있다.

왕로 이동에서는, 최초로 형성되는 개질층은 레이저 광선의 집광점으로 형성되고, 최초의 개질층에 이어서 형성되는 개질층은 집광점보다 점차 얕은 위치에 형성되고, 레이저 광선의 조사가 개시되는 단결정 SiC 잉곳의 일방의 단부로부터 수십 ㎛ 정도의 영역에 있어서 개질층의 상승이 일어난다. 그리고, 단결정 SiC 잉곳의 내부에서 레이저 광선의 파워 밀도가 소정 값이 되는 깊이에 개질층이 도달하면 개질층의 상승이 멈추고, 레이저 광선의 파워 밀도가 소정 값이 되는 깊이에서 안정적으로 개질층이 형성된다. 즉, 왕로 이동에 있어서, 레이저 광선이 조사되는 단결정 SiC 잉곳의 일방의 단부로부터 타방의 단부까지 중에서, 개질층의 상승이 일어난 영역 이외의 영역에서는, 레이저 광선의 집광점의 직전에서 파워 밀도가 소정 값이 되는 위치에서 안정적으로 개질층이 형성된다. 개질층의 상승이 일어난 영역은, 박리면을 계면으로 하여 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리할 때의 방해가 될 수 있지만, 본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법에서는, 박리면 생성 공정에 있어서, 가공 이송은, 집광점이 단결정 SiC 잉곳의 일방의 단부로부터 타방의 단부로 상대적으로 이동하는 왕로 이동과, 집광점이 타방의 단부로부터 일방의 단부로 상대적으로 이동하여 이미 형성된 분리층을 거슬러 올라가는 복로 이동을 포함하기 때문에, 왕로 이동에서는, 단결정 SiC 잉곳의 일방의 단부로부터 수십 ㎛ 정도의 영역에 있어서 개질층의 상승이 일어나기는 하지만, 복로 이동에서는, 레이저 광선의 파워 밀도가 소정 값이 되는 깊이에 있어서 이미 개질층이 형성되어 있기 때문에 개질층의 상승이 일어나는 경우가 없고, 단결정 SiC 잉곳의 타방의 단부로부터 일방의 단부까지, 레이저 광선의 집광점의 직전에서 파워 밀도가 소정 값이 되는 위치에서 안정적으로 개질층이 형성된다. 따라서, 본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법에서는, 박리면을 계면으로 하여 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리할 때에 개질층의 상승이 일어난 영역이 박리의 방해가 되지 않고, 박리면을 계면으로 하여 단결정 SiC 잉곳의 일부를 용이하게 박리할 수 있다.

도 1 은, 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2 는, 단결정 SiC 잉곳의 평면도 (a) 및 정면도 (b).
도 3 은, 박리면 생성 공정이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도.
도 4 는, 박리면이 생성된 단결정 SiC 잉곳의 평면도 (a), B-B 선 단면도 (b) 및 D 부 확대도 (c).
도 5 는, 왕로 이동이 행해지고 있는 상태를 나타내는 측면도 (a), 복로 이동이 행해지고 있는 상태를 나타내는 측면도 (b).
도 6 은, 웨이퍼 생성 공정이 실시되고 있는 상태를 나타내는 사시도.

이하, 본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치 (2) 는, 기대 (4) 와, 유지 수단 (6) 과, 유지 수단 (6) 을 이동시키는 이동 수단 (8) 과, 레이저 광선 조사 수단 (10) 과, 촬상 수단 (12) 과, 표시 수단 (14) 과, 박리 수단 (16) 을 구비한다.

유지 수단 (6) 은, X 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 기대 (4) 에 탑재된 사각 형상의 X 방향 가동판 (18) 과, Y 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 X 방향 가동판 (18) 에 탑재된 사각 형상의 Y 방향 가동판 (20) 과, Y 방향 가동판 (20) 의 상면에 자유롭게 회전할 수 있도록 탑재된 원통 형상의 척 테이블 (22) 을 포함한다. 또한, X 방향은 도 1 에 화살표 X 로 나타내는 방향이고, Y 방향은 도 1 에 화살표 Y 로 나타내는 방향으로서 X 방향과 직교하는 방향이다. X 방향 및 Y 방향이 규정하는 XY 평면은 실질적으로 수평이다.

이동 수단 (8) 은, X 방향 이동 수단 (24) 과, Y 방향 이동 수단 (26) 과, 회전 수단 (도시하지 않음) 을 포함한다. X 방향 이동 수단 (24) 은, 기대 (4) 상에 있어서 X 방향으로 연장되는 볼 나사 (28) 와, 볼 나사 (28) 의 편단부에 연결된 모터 (30) 를 갖는다. 볼 나사 (28) 의 너트부 (도시하지 않음) 는, X 방향 가동판 (18) 의 하면에 고정되어 있다. 그리고 X 방향 이동 수단 (24) 은, 볼 나사 (28) 에 의해서 모터 (30) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 X 방향 가동판 (18) 에 전달하고, 기대 (4) 상의 안내 레일 (4a) 을 따라서 X 방향 가동판 (18) 을 X 방향으로 진퇴시킨다. Y 방향 이동 수단 (26) 은, X 방향 가동판 (18) 상에 있어서 Y 방향으로 연장되는 볼 나사 (32) 와, 볼 나사 (32) 의 편단부에 연결된 모터 (34) 를 갖는다. 볼 나사 (32) 의 너트부 (도시하지 않음) 는, Y 방향 가동판 (20) 의 하면에 고정되어 있다. 그리고 Y 방향 이동 수단 (26) 은, 볼 나사 (32) 에 의해서 모터 (34) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 Y 방향 가동판 (20) 에 전달하고, X 방향 가동판 (18) 상의 안내 레일 (18a) 을 따라서 Y 방향 가동판 (20) 을 Y 방향으로 진퇴시킨다. 회전 수단은, 척 테이블 (22) 에 내장된 모터 (도시하지 않음) 를 갖고, Y 방향 가동판 (20) 에 대해서 척 테이블 (22) 을 회전시킨다.

레이저 광선 조사 수단 (10) 은, 기대 (4) 의 상면으로부터 상방으로 연장되고, 이어서 실질직으로 수평으로 연장되는 프레임체 (36) 와, 프레임체 (36) 에 내장된 발진 수단 (도시하지 않음) 과, 프레임체 (36) 의 선단 하면에 배치된 집광기 (38) 와, 집광점 위치 조정 수단 (도시하지 않음) 을 포함한다. 발진 수단은, 펄스 레이저 광선 LB 를 발진하는 발진기와, 발진기가 발진하는 펄스 레이저 광선 LB 의 반복 주파수를 설정하는 설정기와, 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선 LB 의 출력을 조정하는 조정기를 갖는다 (모두 도시하지 않음). 집광기 (38) 는, 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선 LB 를 집광하는 집광 렌즈 (도시하지 않음) 를 갖는다. 또, 촬상 수단 (12) 은, 집광기 (38) 와 X 방향으로 간격을 두고 프레임체 (36) 의 선단 하면에 부설 (附設) 되어 있다. 촬상 수단 (12) 에 의해서 촬상된 화상을 표시하는 표시 수단 (14) 은, 프레임체 (36) 의 선단 상면에 탑재되어 있다.

박리 수단 (16) 은, 기대 (4) 상의 안내 레일 (4a) 의 종단부로부터 상방으로 연장되는 직방체상의 케이싱 (40) 과, 케이싱 (40) 에 자유롭게 승강할 수 있도록 지지된 기단으로부터 X 방향으로 연장되는 아암 (42) 을 포함한다. 케이싱 (40) 에는, 아암 (42) 을 승강시키는 승강 수단 (도시하지 않음) 이 내장되어 있다. 아암 (42) 의 선단에는 모터 (44) 가 부설되고, 모터 (44) 의 하면에는, 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 자유롭게 회전할 수 있도록 원반상의 흡착편 (46) 이 연결되어 있다. 하면에 복수의 흡인공 (도시하지 않음) 이 형성되어 있는 흡착편 (46) 은, 유로에 의해서 흡인 수단 (도시하지 않음) 에 접속되어 있다. 또 흡착편 (46) 에는, 흡착편 (46) 의 하면에 대해서 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 부여 수단 (도시하지 않음) 이 내장되어 있다.

도 2 에 나타내는 전체적으로 원주 형상의 육방정 단결정 SiC 잉곳 (50) (이하 「잉곳 (50)」이라고 한다) 은, 원 형상의 제 1 면 (52) 과, 제 1 면 (52) 과 반대측의 원 형상의 제 2 면 (54) 과, 제 1 면 (52) 및 제 2 면 (54) 사이에 위치하는 원통 형상의 둘레면 (56) 과, 제 1 면 (52) 으로부터 제 2 면 (54) 에 이르는 c 축 (＜0001＞ 방향) 과, c 축과 직교하는 c 면 ({0001} 면) 을 갖는다. 잉곳 (50) 에 있어서는, 제 1 면 (52) 의 수선 (58) 에 대해서 c 축이 경사져 있고, c 면과 제 1 면 (52) 으로 오프각 α (예를 들어 α ＝ 4 도) 가 형성되어 있다 (오프각 α 가 형성되는 방향을 도 2 에 화살표 A 로 나타낸다). 또 잉곳 (50) 의 둘레면 (56) 에는, 결정 방위를 나타내는 사각 형상의 제 1 오리엔테이션 플랫 (60) 및 제 2 오리엔테이션 플랫 (62) 이 형성되어 있다. 제 1 오리엔테이션 플랫 (60) 은 오프각 α 가 형성되는 방향 A 에 평행하고, 제 2 오리엔테이션 플랫 (62) 은 오프각 α 가 형성되는 방향 A 에 직교하고 있다. 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 수선 (58) 의 방향에서 볼 때, 제 2 오리엔테이션 플랫 (62) 의 길이 L2 는, 제 1 오리엔테이션 플랫 (60) 의 길이 L1 보다 짧다 (L2 ＜ L1).

레이저 가공 장치 (2) 를 사용한 SiC 웨이퍼의 생성 방법에서는, 먼저, 잉곳 (50) 의 제 2 면 (54) 과 레이저 가공 장치 (2) 의 척 테이블 (22) 의 상면 사이에 접착제 (예를 들어, 에폭시 수지계 접착제) 를 개재시켜, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 잉곳 (50) 을 척 테이블 (22) 에 고정시킨다. 또한, 척 테이블 (22) 의 상면에 복수의 흡인공이 형성되어 있고, 척 테이블 (22) 의 상면에 흡인력을 생성하여 잉곳 (50) 을 유지해도 된다. 이어서, 이동 수단 (8) 에 의해서 척 테이블 (22) 을 촬상 수단 (12) 의 하방으로 이동시키고, 촬상 수단 (12) 에 의해서 잉곳 (50) 을 촬상한다.

이어서, 박리면 생성 공정을 실시한다. 박리면 생성 공정에서는, 먼저, 촬상 수단 (12) 에 의해서 촬상된 잉곳 (50) 의 화상에 기초하여, 이동 수단 (8) 에 의해서 척 테이블 (22) 을 이동 및 회전시킴으로써, 잉곳 (50) 의 방향을 소정의 방향으로 조정함과 함께, 잉곳 (50) 과 집광기 (38) 의 XY 평면에 있어서의 위치를 조정한다. 잉곳 (50) 의 방향을 소정의 방향으로 조정할 때에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 1 오리엔테이션 플랫 (60) 을 Y 방향과 정합시킴과 함께, 제 2 오리엔테이션 플랫 (62) 을 X 방향에 정합시킴으로써, 오프각 α 가 형성되는 방향 A 를 Y 방향에 정합시킴과 함께, 오프각 α 가 형성되는 방향 A 와 직교하는 방향을 X 방향에 정합시킨다. 이어서, 집광점 위치 조정 수단에 의해서 집광기 (38) 를 승강시키고, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 1 면 (52) 으로부터 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 위치에 집광점 FP 를 위치 결정한다. 이어서, 오프각 α 가 형성되는 방향 A 와 직교하는 방향에 정합하고 있는 X 방향으로, 잉곳 (50) 과 집광점 FP 를 상대적으로 가공 이송하면서, SiC 에 대해서 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선 LB 를 집광기 (38) 로부터 잉곳 (50) 에 조사함으로써 분리층 (64) 을 형성하는 분리층 형성 가공을 행한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 분리층 형성 가공을 행하면, 펄스 레이저 광선 LB 의 조사에 의해서 SiC 가 Si (실리콘) 와 C (탄소) 로 분리되고, 다음으로 조사되는 펄스 레이저 광선 LB 가 이전에 형성된 C 에 흡수되어 연쇄적으로 SiC 가 Si 와 C 로 분리되어 형성되는 개질층 (66) 과, 개질층 (66) 으로부터 c 면을 따라서 개질층 (66) 의 양측으로 연장되는 크랙 (68) 으로 이루어지는 분리층 (64) 이 형성된다. 또한, 분리층 형성 가공에서는, 개질층 (66) 이 형성되는 깊이에 있어서 인접하는 스폿이 서로 겹치도록 척 테이블 (22) 을 X 방향으로 가공 이송하면서 펄스 레이저 광선 LB 를 잉곳 (50) 에 조사하고, Si 와 C 로 분리된 개질층 (66) 에 다시 펄스 레이저 광선 LB 가 조사되도록 한다. 인접하는 스폿이 서로 겹치기 위해서는, 펄스 레이저 광선 LB 의 반복 주파수 F (㎐) 와, 척 테이블 (22) 의 가공 이송 속도 V (㎜/s) 와, 스폿의 직경 D (㎜) 로 규정되는 G ＝ (V/F) - D 가 G ＜ 0 일 것을 필요로 한다. 또, 인접하는 스폿의 중첩률은 ｜G｜/D 로 규정된다.

박리면 생성 공정에서는, 집광점 FP 에 대해서 척 테이블 (22) 을 Y 방향 이동 수단 (26) 에 의해서 Y 방향 (즉, 오프각 α 가 형성되는 방향 A) 으로 소정 인덱스량 Li 만큼 인덱스 이송하여 분리층 형성 가공을 복수 회 행하고, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 분리층 (64) 을 복수 형성하여 박리면 (70) 을 생성한다. 박리면 (70) 에서는, 오프각 α 가 형성되는 방향 A 에 있어서 인접하는 분리층 (64) 끼리가 크랙 (68) 에 의해서 연결되어 있다.

본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법에서는, 박리면 생성 공정에 있어서 분리층 형성 가공의 가공 이송은, 집광점 FP 가 잉곳 (50) 의 일방의 단부 (50a) 로부터 잉곳 (50) 의 타방의 단부 (50b) 로 상대적으로 이동하는 왕로 이동 (도 5(a) 참조) 과, 집광점 FP 가 잉곳 (50) 의 타방의 단부 (50b) 로부터 잉곳 (50) 의 일방의 단부 (50a) 로 상대적으로 이동하여 이미 형성된 분리층 (64) 을 거슬러 올라가는 복로 이동 (도 5(b) 참조) 을 포함하는 것이 중요하다.

본 실시형태에서는 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 집광점 FP 에 대해서 척 테이블 (22) 을 도 5 의 오른쪽에서 왼쪽을 향해서 X 방향 이동 수단 (24) 에 의해서 소정의 가공 이송 속도로 이동시킴으로써 왕로 이동을 행한다. 왕로 이동에서는, 최초로 형성되는 개질층 (66) 은 펄스 레이저 광선 LB 의 집광점 FP 로 형성되고, 최초의 개질층 (66) 에 이어서 형성되는 개질층 (66) 은 집광점 FP 보다 점차 얕은 위치에 형성되고, 펄스 레이저 광선 LB 의 조사가 개시되는 잉곳 (50) 의 일방의 단부 (50a) 로부터 수십 ㎛ 정도의 영역 (72) 에 있어서, 집광점 FP 의 깊이로부터 30 ∼ 50 ㎛ 정도, 개질층 (66) 의 상승이 일어난다. 잉곳 (50) 에 있어서 집광점 FP 가 통과하는 라인을 도 5 에 점선으로 나타낸다. 그리고, 잉곳 (50) 의 내부에 있어서 펄스 레이저 광선 LB 의 파워 밀도가 소정 값이 되는 깊이에 개질층 (66) 이 도달하면 개질층 (66) 의 상승이 멈추고, 펄스 레이저 광선 LB 의 파워 밀도가 소정 값이 되는 깊이에서 안정적으로 개질층 (66) 이 형성된다. 즉, 왕로 이동에 있어서, 펄스 레이저 광선 LB 가 조사되는 잉곳 (50) 의 일방의 단부 (50a) 로부터 타방의 단부 (50b) 까지 중에서, 개질층 (66) 의 상승이 일어난 영역 (72) 이외의 영역 (74) 에서는, 펄스 레이저 광선 LB 의 집광점 FP 의 직전 (조사면인 제 1 면 (52) 측) 에서 파워 밀도가 소정 값이 되는 위치에서 안정적으로 개질층 (66) 이 형성된다. 또한, 파워 밀도 E (J/㎠) 는, 평균 출력 P (W) 와, 집광점 FP 보다 얕은 위치로서 개질층 (66) 이 형성되는 위치에 있어서의 스폿의 면적 S ＝ πD²/4 (㎠) 와, 반복 주파수 F (㎐) 로 규정된다 (E ＝ P/(SㆍF)).

본 실시형태에서는 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 왕로 이동을 행한 후, 인덱스 이송하지 않고, 집광점 FP 에 대해서 척 테이블 (22) 을 도 5 의 왼쪽에서 오른쪽을 향해서 X 방향 이동 수단 (24) 에 의해서 소정의 가공 이송 속도로 이동시킴으로써 복로 이동을 행한다. 복로 이동에서는, 펄스 레이저 광선 LB 의 파워 밀도가 소정 값이 되는 깊이에 있어서 이미 개질층 (66) 이 형성되어 있기 때문에 개질층 (66) 의 상승이 일어나는 경우가 없고, 잉곳 (50) 의 타방의 단부 (50b) 로부터 일방의 단부 (50a) 까지, 펄스 레이저 광선 LB 의 집광점 FP 의 직전에서 파워 밀도가 소정 값이 되는 위치에서 안정적으로 개질층 (66) 이 형성된다. 따라서, 왕로 이동과 복로 이동을 포함하는 분리층 형성 가공을, 척 테이블 (22) 을 인덱스 이송하여 복수 회 행함으로써, 집광점 FP 의 직전에서 파워 밀도가 소정 값이 되는 위치에 박리면 (70) 이 형성된다. 이와 같은 박리면 생성 공정은, 예를 들어 이하의 가공 조건에서 실시할 수 있다. 또한, 하기 스폿은, 집광점 FP 보다 얕은 위치로서, 개질층 (66) 이 형성되는 위치에 있어서의 스폿이다.

펄스 레이저 광선 LB 의 파장 : 1064 ㎚

반복 주파수 : 60 ㎑

평균 출력 : 1.5 W

집광점 FP 의 직경 : 3 ㎛

스폿의 직경 : 5.3 ㎛

집광점 FP 의 위치 : 제 1 면으로부터 80 ㎛

인덱스량 Li : 250 ∼ 400 ㎛

가공 이송 속도 : 60 ㎜/s

인접하는 스폿의 중첩률 : 80 ％

박리면 생성 공정을 실시한 후, 박리면 (70) 을 계면으로 하여 잉곳 (50) 의 일부를 박리하여 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 공정을 실시한다. 웨이퍼 생성 공정에서는, 먼저, 이동 수단 (8) 에 의해서 척 테이블 (22) 을 박리 수단 (16) 의 흡착편 (46) 의 하방으로 이동시킨다. 이어서, 승강 수단에 의해서 아암 (42) 을 하강시켜, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 흡착편 (46) 의 하면을 잉곳 (50) 의 제 1 면 (52) 에 밀착시킨다. 이어서, 흡인 수단을 작동시켜, 흡착편 (46) 의 하면을 잉곳 (50) 의 제 1 면 (52) 에 흡착시킨다. 이어서, 초음파 진동 부여 수단을 작동시켜, 흡착편 (46) 의 하면에 대해서 초음파 진동을 부여함과 함께, 모터 (44) 를 작동시켜 흡착편 (46) 을 회전시킨다. 박리면 (70) 에서는, 오프각 α 가 형성되는 방향 A 에 있어서 인접하는 분리층 (64) 끼리가 크랙 (68) 에 의해서 연결되어 있기 때문에, 박리면 (70) 을 계면으로 하여 잉곳 (50) 의 일부를 박리할 수 있고, 원하는 두께의 웨이퍼 (76) 를 용이하게 생성할 수 있다. 따라서 본 발명 SiC 웨이퍼의 생성 방법에서는, 생산성의 향상이 충분히 도모됨과 함께, 버려지는 소재량을 충분히 경감할 수 있어 30 ％ 전후로 억제할 수 있다. 웨이퍼 (76) 를 생성한 후, 기대 (4) 상에 형성된 연마 수단 (도시하지 않음) 에 의해서 잉곳 (50) 의 박리면 (70) 을 연마하고, 박리면 생성 공정 및 웨이퍼 생성 공정을 순차적으로 실시함으로써, 잉곳 (50) 으로부터 복수의 웨이퍼를 생성할 수 있다.

본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법에서는, 박리면 생성 공정에 있어서, 가공 이송은, 집광점 FP 가 잉곳 (50) 의 일방의 단부 (50a) 로부터 타방의 단부 (50b) 로 상대적으로 이동하는 왕로 이동과, 집광점 FP 가 타방의 단부 (50b) 로부터 일방의 단부 (50a) 로 상대적으로 이동하여 이미 형성된 분리층 (64) 을 거슬러 올라가는 복로 이동을 포함하기 때문에, 왕로 이동에서는, 잉곳 (50) 의 일방의 단부 (50a) 로부터 수십 ㎛ 정도의 영역 (72) 에 있어서 개질층 (66) 의 상승이 일어나기는 하지만, 복로 이동에서는, 펄스 레이저 광선 LB 의 파워 밀도가 소정 값이 되는 깊이에 있어서 이미 개질층 (66) 이 형성되어 있기 때문에 개질층 (66) 의 상승이 일어나는 경우가 없고, 잉곳 (50) 의 타방의 단부 (50b) 로부터 일방의 단부 (50a) 까지, 펄스 레이저 광선 LB 의 집광점 FP 의 직전에서 파워 밀도가 소정 값이 되는 위치에서 안정적으로 개질층 (66) 이 형성된다. 따라서, 본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법에서는, 박리면 (70) 을 계면으로 하여 잉곳 (50) 의 일부를 박리할 때에 개질층 (66) 의 상승이 일어난 영역 (72) 이 박리의 방해가 되지 않고, 박리면 (70) 을 계면으로 하여 잉곳 (50) 의 일부를 용이하게 박리할 수 있다.

50 : 단결정 SiC 잉곳
50a : 단결정 SiC 잉곳의 일방의 단부
50b : 단결정 SiC 잉곳의 타방의 단부
52 : 제 1 면
54 : 제 2 면
58 : 수선
64 : 분리층
66 : 개질층
68 : 크랙
70 : 박리면
76 : 웨이퍼
α : 오프각
A : 오프각이 형성되는 방향
FP : 집광점
LB : 펄스 레이저 광선

Claims

제 1 면과, 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면과, 그 제 1 면으로부터 그 제 2 면에 이르고 그 제 1 면의 수선에 대해서 경사져 있는 c 축과, 그 c 축과 직교하는 c 면을 갖고, 그 c 면과 그 제 1 면으로 오프각을 형성하는 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 SiC 웨이퍼의 생성 방법으로서,
SiC 에 대해서 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 그 제 1 면으로부터 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치 결정함과 함께 그 오프각이 형성되는 제 2 방향과 직교하는 제 1 방향으로 그 단결정 SiC 잉곳과 그 집광점을 상대적으로 가공 이송하면서 그 단결정 SiC 잉곳에 펄스 레이저 광선을 조사함으로써, SiC 가 Si 와 C 로 분리되고 다음으로 조사되는 펄스 레이저 광선이 이전에 형성된 C 에 흡수되어 연쇄적으로 SiC 가 Si 와 C 로 분리되어 형성되는 개질층과, 그 개질층으로부터 c 면을 따라서 연장되는 크랙으로 이루어지는 분리층을 형성하는 분리층 형성 가공을, 그 오프각이 형성되는 제 2 방향으로 그 단결정 SiC 잉곳과 그 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 복수 회 행하고 분리층을 복수 형성하여 박리면을 생성하는 박리면 생성 공정과,
그 박리면을 계면으로 하여 그 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리하여 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 공정을 포함하고,
그 박리면 생성 공정에 있어서,
그 가공 이송은, 그 집광점이 그 단결정 SiC 잉곳의 일방의 단부로부터 타방의 단부로 상대적으로 이동하는 왕로 이동과, 그 집광점이 그 타방의 단부로부터 그 일방의 단부로 상대적으로 이동하여 이미 형성된 분리층을 거슬러 올라가는 복로 이동을 포함하는, SiC 웨이퍼의 생성 방법.