KR20180063832A - SiC 웨이퍼의 생성 방법 - Google Patents

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가즈야 히라타
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 생산성의 향상이 도모되는 SiC 웨이퍼의 생성 방법을 제공한다.
SiC 웨이퍼의 생성 방법으로서, 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)의 집광점(FP)을 SiC 잉곳(50)의 제1 면(52)으로부터 생성하여야 하는 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 SiC 잉곳(50)에 펄스 레이저 광선(LB)을 조사하여 SiC가 Si와 C로 분리된 개질부(60)를 c면에 형성하는 개질부 형성 공정과, 개질부(60)를 연속적으로 형성하여 개질부(60)로부터 c면에 등방적에 크랙(62)을 형성하여 SiC 잉곳(50)으로부터 SiC 웨이퍼를 박리하기 위한 박리층(64)을 형성하는 박리층 형성 공정과, 박리층(64)을 계면으로 하여 SiC 잉곳(50)의 일부를 박리하여 SiC 웨이퍼(66)를 생성하는 웨이퍼 생성 공정을 포함한다.

Description

SiC 웨이퍼의 생성 방법{METHOD FOR PRODUCING SiC WAFER}
본 발명은 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 SiC 웨이퍼의 생성 방법에 관한 것이다.
IC나 LSI, LED 등의 디바이스는, Si(실리콘)나 Al2O3(사파이어) 등을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되어, 복수의 교차하는 분할 예정 라인에 의해 구획된 영역에 형성된다. 또한, 파워 디바이스나 LED 등은 단결정 SiC(탄화규소)를 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되어, 복수의 교차하는 분할 예정 라인에 의해 구획된 영역에 형성된다. 디바이스가 형성된 웨이퍼는, 절삭 장치나 레이저 가공 장치에 의해 분할 예정 라인에 가공이 실시되어 개개의 디바이스 칩으로 분할된다. 분할된 각 디바이스 칩은 휴대 전화나 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용되고 있다.
디바이스가 형성되는 웨이퍼는, 일반적으로 원기둥 형상의 잉곳을 와이어 소우로 얇게 절단함으로써 생성된다. 절단된 웨이퍼의 표면 및 이면은, 연마함으로써 경면으로 마무리된다(특허문헌 1 참조). 그러나, 잉곳을 와이어 소우로 절단하고, 절단한 웨이퍼의 표면 및 이면을 연마하면, 잉곳의 대부분(70∼80％)이 버려지게 되어 비경제적이라고 하는 문제가 있다. 특히 단결정 SiC 잉곳에 있어서는, 경도가 높아 와이어 소우로의 절단이 곤란하며 상당한 시간을 요하기 때문에 생산성이 나쁘며, 잉곳의 단가가 높아 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 것에 과제를 가지고 있다.
그래서, 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 단결정 SiC 잉곳의 내부에 위치시켜 단결정 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사함으로써 절단 예정면에 개질층을 형성하고, 개질층이 형성된 절단 예정면을 절단하여 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2000-94221호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2013-49161호 공보
그런데, 일본 특허 공개 제2013-49161호 공보에 기재된 방법에서는, 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하기 위해서는 개질층을 10 ㎛ 정도의 간격을 두고 조밀하게 형성하지 않으면 안 되어 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 생산성의 향상이 도모되는 SiC 웨이퍼의 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, c축과 그 c축에 직교하는 c면을 갖는 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 SiC 웨이퍼의 생성 방법으로서, 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 단결정 SiC 잉곳의 단부면으로부터 생성하여야 하는 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 단결정 SiC 잉곳에 펄스 레이저 광선을 조사하고, SiC가 Si와 C로 분리된 개질부를 c면에 형성하는 개질부 형성 공정과, 상기 개질부를 연속적으로 형성하여 상기 개질부로부터 c면에 등방적으로 크랙을 형성하고, 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 박리하기 위한 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정과, 상기 박리층을 계면으로 하여 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리하여 SiC 웨이퍼를 생성하는 SiC 웨이퍼 생성 공정을 구비하고, 상기 박리층 형성 공정에 있어서, 상기 개질부의 직경을 D로 하고 인접하는 집광점의 간격을 L로 하면, D＞L의 관계를 갖는 영역에서 크랙이 형성되고, 크랙의 폭을 넘지 않는 범위에서 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 개질부를 연속적으로 형성하여 크랙과 크랙을 연결시켜 상기 박리층을 형성하는 SiC 웨이퍼의 생성 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 박리층 형성 공정에 있어서, 개질부의 직경을 D로 하고 인접하는 집광점의 간격을 L로 하면, 0.75D＞L＞0.1D의 관계를 갖는다. 상기 박리층 형성 공정에 있어서 조사하는 펄스 레이저 광선의 에너지는 9 μJ 이상인 것이 적합하다. 바람직하게는, 상기 박리층 형성 공정에 있어서, 집광점을 동일한 c면 상에 위치시켜 개질부를 연속적으로 형성한다.
바람직하게는, 단결정 SiC 잉곳의 단부면의 수선에 대하여 c축이 경사져 있는 경우, 상기 박리층 형성 공정에 있어서, c면과 단부면으로 오프각이 형성되는 제2 방향과 직교하는 제1 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 등방적으로 크랙을 형성하고, 상기 제2 방향으로 크랙의 폭을 넘지 않는 범위에서 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 상기 제1 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 등방적으로 크랙을 순차 형성한다. 바람직하게는, 단결정 SiC 잉곳의 단부면의 수선과 c축이 일치하고 있는 경우, 상기 박리층 형성 공정에 있어서, 연속적으로 형성된 개질부로부터 등방적으로 형성된 크랙의 폭을 넘지 않는 범위에서 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 개질부를 연속적으로 형성하여 크랙과 크랙을 연결시킨다.
본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법에 따르면, 연속적으로 연장되는 복수의 개질부 및 개질부로부터 등방적으로 연장되는 크랙으로 구성되고, 또한 인덱스 이송 방향에 있어서 인접하는 크랙과 크랙이 연결된 박리층을 계면으로 하여 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리함으로써, 원하는 두께의 SiC 웨이퍼를 효율적으로 생성할 수 있으며 버려지는 소재량을 경감할 수 있고, 따라서 생산성의 향상이 도모된다.
도 1은 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 단부면의 수선과 c축이 일치하고 있는 단결정 SiC 잉곳의 사시도이다.
도 3은 박리층 형성 공정이 실시되어 있는 상태를 나타내는 사시도(a) 및 정면도(b)이다.
도 4는 상방에서 본 개질부 및 크랙을 나타내는 모식도이다.
도 5는 상방에서 본 개질부를 나타내는 모식도이다.
도 6은 박리층 형성 공정에 있어서 개질부가 둘레 방향으로 연속적으로 형성되어 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 SiC 웨이퍼의 생성 공정이 실시되어 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8은 단부면의 수선에 대하여 c축이 경사져 있는 단결정 SiC 잉곳의 평면도(a) 및 정면도(b)이다.
도 9는 박리층 형성 공정이 실시되어 있는 상태를 나타내는 사시도(a) 및 정면도(b)이다.
도 10은 박리층이 형성된 단결정 SiC 잉곳의 평면도(a) 및 B-B선 단면도이다.
본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법은, 단결정 SiC 잉곳의 c축이 단부면의 수선에 대하여 경사져 있는지의 여부에 상관없이 사용할 수 있는 바, 먼저, 단부면의 수선과 c축이 일치하고 있는 단결정 SiC 잉곳에 있어서의 본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법의 실시형태에 대해서 도 1 내지 도 7을 참조하면서 설명한다.
도 1에는 본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법을 실시 가능한 레이저 가공 장치(2)를 나타내고 있다. 레이저 가공 장치(2)는, 베이스(4)와, 피가공물을 유지하는 유지 수단(6)과, 유지 수단(6)을 이동시키는 이동 수단(8)과, 유지 수단(6)에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(10)과, 유지 수단(6)에 유지된 피가공물을 촬상하는 촬상 수단(12)과, 촬상 수단(12)에 의해 촬상된 화상을 표시하는 표시 수단(14)과, 유지 수단(6)에 유지된 피가공물의 일부를 박리하는 박리 수단(16)을 구비한다.
유지 수단(6)은, X 방향에 있어서 이동 가능하게 베이스(4)에 탑재된 직사각 형상의 X 방향 가동판(18)과, Y 방향에 있어서 이동 가능하게 X 방향 가동판(18)에 탑재된 직사각 형상의 Y 방향 가동판(20)과, Y 방향 가동판(20)의 상면에 회전 가능하게 탑재된 원통 형상의 척 테이블(22)을 포함한다. 또한, X 방향은 도 1에 화살표(X)로 나타내는 방향이고, Y 방향은 도 1에 화살표(Y)로 나타내는 방향으로서 X 방향에 직교하는 방향이다. X 방향 및 Y 방향이 규정하는 XY 평면은 실질상 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, 베이스(4) 상에 있어서 X 방향으로 연장되는 볼나사(28)와, 볼나사(28)의 한쪽 단부에 연결된 모터(30)를 갖는다. 볼나사(28)의 너트부(도시하지 않음)는, X 방향 가동판(18)의 하면에 고정되어 있다. 그리고 X 방향 이동 수단(24)은, 볼나사(28)에 의해 모터(30)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 X 방향 가동판(18)에 전달하고, 베이스(4) 상의 안내 레일(4a)을 따라 X 방향 가동판(18)을 X 방향으로 진퇴시킨다. Y 방향 이동 수단(26)은, X 방향 가동판(18) 상에 있어 Y 방향으로 연장되는 볼나사(32)와, 볼나사(32)의 한쪽 단부에 연결된 모터(34)를 갖는다. 볼나사(32)의 너트부(도시하지 않음)는, Y 방향 가동판(20)의 하면에 고정되어 있다. 그리고 Y 방향 이동 수단(26)은, 볼나사(32)에 의해 모터(34)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 Y 방향 가동판(20)에 전달하고, X 방향 가동판(18) 상의 안내 레일(18a)을 따라 Y 방향 가동판(20)을 Y 방향으로 진퇴시킨다. 회전 수단은, 척 테이블(22)에 내장된 모터(도시하지 않음)를 가지고, Y 방향 가동판(20)에 대하여 척 테이블(22)을 회전시킨다.
레이저 광선 조사 수단(10)은, 베이스(4)의 상면으로부터 상방으로 연장되고 이어서 실질상 수평으로 연장되는 프레임(36)과, 프레임(36)에 내장된 발진 수단(도시하지 않음)과, 프레임(36)의 선단 하면에 배치된 집광기(38)와, 집광점 위치 조정 수단(도시하지 않음)을 포함한다. 발진 수단은, 펄스 레이저 광선(LB)을 발진하는 레이저 발진기와, 레이저 발진기가 발진하는 펄스 레이저 광선(LB)의 반복 주파수를 설정하는 설정기와, 레이저 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선(LB)의 출력을 조정하는 조정기를 갖는다(모두 도시하지 않음). 집광기(38)는, 레이저 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선(LB)을 집광하는 집광 렌즈(도시하지 않음)를 갖는다. 또한, 촬상 수단(12)은, 집광기(38)와 X 방향으로 간격을 두고 프레임(36)의 선단 하면에 부설되어 있다. 표시 수단(14)은 프레임(36)의 선단 상면에 탑재되어 있다.
박리 수단(16)은, 베이스(4) 상의 안내 레일(4a)의 종단부로부터 상방으로 연장되는 직육면체형의 케이싱(40)과, 케이싱(40)에 승강 가능하게 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 회전 가능하게 원반형의 흡착편(46)이 연결되어 있다. 하면에 복수의 흡인 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있는 흡착편(46)은, 유로에 의해 흡인 수단(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 또한 흡착편(46)에는, 흡착편(46)의 하면에 대하여 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 부여 수단(도시하지 않음)이 내장되어 있다.
도 2에 나타내는 원기둥 형상의 육방정 단결정 SiC 잉곳(50)(이하 「잉곳(50)」이라고 함)은, 원형상의 제1 면(52)(단부면)과, 제1 면(52)과 반대측의 원형상의 제2 면(54)과, 제1 면(52) 및 제2 면(54) 사이에 위치하는 원통 형상의 둘레면(56)과, 제1 면(52)으로부터 제2 면(54)에 이르는 c축(<0001> 방향)과, c축에 직교하는 c면({0001}면)을 갖는다. 잉곳(50)에 있어서는, 제1 면(52)의 수선(58)에 대하여 c축이 경사져 있지 않고, 수선(58)과 c축이 일치하고 있다.
본 실시형태에서는, 먼저, 제1 면(52)으로부터 생성하여야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 c면에 SiC가 Si와 C로 분리된 개질부를 형성하는 개질부 형성 공정을 실시한다. 개질부 형성 공정에서는, 먼저, 잉곳(50)의 제2 면(54)과 척 테이블(22)의 상면 사이에 접착제(예컨대 에폭시 수지계 접착제)를 개재시키고, 척 테이블(22)에 잉곳(50)을 고정한다. 혹은, 척 테이블(22)의 상면에 복수의 흡인 구멍이 형성되어 있어, 척 테이블(22)의 상면에 흡인력을 생성하여 잉곳(50)을 유지하여도 좋다. 계속해서, 촬상 수단(12)에 의해 제1 면(52)의 상방으로부터 잉곳(50)을 촬상한다. 계속해서, 촬상 수단(12)에 의해 촬상된 잉곳(50)의 화상에 기초하여, 이동 수단(8)에 의해 척 테이블(22)을 이동시킴으로써, 잉곳(50)과 집광기(38)의 XY 평면에 있어서의 위치를 조정한다. 계속해서, 집광점 위치 조정 수단에 의해 집광기(38)를 승강시켜, 제1 면(52)으로부터 생성하여야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 위치에 집광점(FP)을 위치시킨다. 계속해서, 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)을 집광기(38)로부터 잉곳(50)에 조사한다. 이에 의해, 제1 면(52)으로부터 생성하여야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 c면에 SiC가 Si와 C로 분리된 개질부(60)를 형성할 수 있다.
개질부 형성 공정을 실시한 후, 잉곳(50)으로부터 웨이퍼를 박리하기 위한 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정을 실시한다. 박리층 형성 공정에서는, 개질부 형성 공정에 있어서 형성한 개질부(60)에 이어서 동일 c면에 개질부(60)를 연속적으로 형성하여 동일 c면에 등방적으로 크랙을 형성하는 개질부 연속 형성 가공과, 크랙의 폭을 넘지 않는 범위에서 잉곳(50)과 집광점(FP)을 상대적으로 인덱스 이송하는 인덱스 이송을 교대로 행한다.
개질부 연속 형성 가공은, 집광점(FP)과 척 테이블(22)을 상대적으로 이동하면 좋고, 예컨대 도 3에 나타내는 바와 같이, 집광점(FP)을 이동시키지 않고 집광점(FP)에 대하여 척 테이블(22)을 미리 정해진 가공 이송 속도로 X 방향 이동 수단(24)에 의해 X 방향으로 가공 이송하면서, 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)을 집광기(38)로부터 잉곳(50)에 조사함으로써 행할 수 있다. 이에 의해, 제1 면(52)으로부터 생성하여야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 동일 c면에, X 방향을 따라 연속적으로 연장되는 직선형의 개질부(60)를 형성할 수 있으며, 도 4에 나타내는 바와 같이, 개질부(60)로부터 c면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙(62)을 형성할 수 있다. 도 4에 개질부(60)를 중심으로 하여 크랙(62)이 형성되는 영역을 이점 쇄선으로 나타낸다. 도 5를 참조하여 설명하면, 개질부(60)의 직경을 D로 하고, 가공 이송 방향에 있어서 인접하는 집광점(FP)의 간격을 L로 하면, D＞L의 관계(즉, 가공 이송 방향인 X 방향에 있어서 인접하는 개질부(60)와 개질부(60)가 중복하는 관계)를 갖는 영역에서 개질부(60)로부터 동일 c면을 따라 등방적으로 크랙(62)이 형성된다. 가공 이송 방향에 있어서 인접하는 집광점(FP)의 간격(L)은, 집광점(FP)과 척 테이블(22)의 상대 속도(V) 및 펄스 레이저 광선(LB)의 반복 주파수(F)에 의해 규정된다(L=V/F). 본 실시형태에서는, 집광점(FP)에 대한 척 테이블(22)의 X 방향으로의 가공 이송 속도(V)와, 펄스 레이저 광선(LB)의 반복 주파수(F)를 조정함으로써 D＞L의 관계를 만족시킬 수 있다.
박리층 형성 공정에서는 개질부 연속 형성 가공에 이어서, 크랙(62)의 폭을 넘지 않는 범위에서, 집광점(FP)에 대하여 척 테이블(22)을 Y 방향 이동 수단(26)에 의해 Y 방향으로 미리 정해진 인덱스량(Li)만큼 인덱스 이송한다. 그리고, 개질부 연속 형성 가공과 인덱스 이송을 교대로 반복함으로써, X 방향을 따라 연속적으로 연장되는 개질부(60)를 Y 방향으로 인덱스량(Li)의 간격을 두고 복수 형성하며, Y 방향에 있어서 인접하는 크랙(62)과 크랙(62)을 연결시킨다. 이에 의해, 제1 면(52)으로부터 생성하여야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 동일 c면에, 개질부(60) 및 크랙(62)으로 구성되는, 잉곳(50)으로부터 웨이퍼를 박리하기 위한 박리층(64)을 형성할 수 있다.
또한, 개질부 연속 형성 가공은, 집광점(FP)과 척 테이블(22)을 상대적으로 이동시키면 좋고, 예컨대 도 6에 나타내는 바와 같이, 집광점(FP)을 이동시키지 않고 집광점(FP)에 대하여 척 테이블(22)을 상방에서 보아 반시계 방향(시계 방향이어도 좋음)으로 미리 정해진 회전 속도로 회전 수단에 의해 회전시키면서, 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)을 집광기(38)로부터 잉곳(50)에 조사함으로써 행할 수도 있다. 이에 의해, 제1 면(52)으로부터 생성하여야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 c면에, 잉곳(50)의 둘레 방향을 따라 연속적으로 연장되는 환형의 개질부(60)를 형성할 수 있으며, 개질부(60)로부터 c면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙(62)을 형성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 개질부(60)의 직경을 D로 하고, 가공 이송 방향에 있어서 인접하는 집광점(FP)의 간격을 L로 하면, D＞L의 관계를 갖는 영역에서 개질부(60)로부터 c면을 따라 등방적으로 크랙(62)이 형성되고, 또한 가공 이송 방향에 있어서 인접하는 집광점(FP)의 간격(L)은, 집광점(FP)과 척 테이블(22)의 상대 속도(V) 및 펄스 레이저 광선(LB)의 반복 주파수(F)에 의해 규정되는(L=V/F) 바, 도 6에 나타내는 경우에는, 집광점(FP) 위치에 있어서의 집광점(FP)에 대한 척 테이블(22)의 주속도(V)와, 펄스 레이저 광선(LB)의 반복 주파수(F)를 조정함으로써 D＞L의 관계를 만족시킬 수 있다.
개질부 연속 형성 가공을 잉곳(50)의 둘레 방향을 따라 환형으로 행한 경우에는, 크랙(62)의 폭을 넘지 않는 범위에서, 집광점(FP)에 대하여 척 테이블(22)을 X 방향 이동 수단(24) 또는 Y 방향 이동 수단(26)에 의해 잉곳(50)의 직경 방향으로 미리 정해진 인덱스량(Li)만큼 인덱스 이송한다. 그리고, 개질부 연속 형성 가공과 인덱스 이송을 교대로 반복함으로써, 잉곳(50)의 둘레 방향을 따라 연속적으로 연장되는 개질부(60)를 잉곳(50)의 직경 방향으로 인덱스량(Li)의 간격을 두고 복수 형성하며, 잉곳(50)의 직경 방향에 있어서 인접하는 크랙(62)과 크랙(62)을 연결시킨다. 이에 의해, 제1 면(52)으로부터 생성하여야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 동일 c면에, 개질부(60) 및 크랙(62)으로 구성되는, 잉곳(50)으로부터 웨이퍼를 박리하기 위한 박리층(64)을 형성할 수 있다.
박리층 형성 공정을 실시한 후, 박리층(64)을 계면으로 하여 잉곳(50)의 일부를 박리하여 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 공정을 실시한다. 웨이퍼 생성 공정에서는, 먼저, 이동 수단(8)에 의해 척 테이블(22)을 흡착편(46)의 하방으로 이동시킨다. 계속해서, 승강 수단에 의해 아암(42)을 하강시키고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 흡착편(46)의 하면을 잉곳(50)의 제1 면(52)에 밀착시킨다. 계속해서, 흡인 수단을 작동시켜, 흡착편(46)의 하면을 잉곳(50)의 제1 면(52)에 흡착시킨다. 계속해서, 초음파 진동 부여 수단을 작동시켜, 흡착편(46)의 하면에 대하여 초음파 진동을 부여하며, 모터(44)를 작동시켜 흡착편(46)을 회전시킨다. 이에 의해, 박리층(64)을 계면으로 하여 잉곳(50)의 일부를 박리할 수 있어, 원하는 두께의 웨이퍼(66)를 생성할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법에서는, 연속적으로 연장되는 복수의 개질부(60) 및 개질부(60)로부터 등방적으로 연장되는 크랙(62)으로 구성되고, 또한 인덱스 이송 방향에 있어서 인접하는 크랙(62)과 크랙(62)이 연결된 박리층(64)을 계면으로 하여 잉곳(50)의 일부를 박리함으로써, 원하는 두께의 웨이퍼(66)를 효율적으로 생성할 수 있으며 버려지는 소재량을 경감할 수 있고, 따라서 생산성의 향상이 도모된다.
다음에, 단부면의 수선에 대하여 c축이 경사져 있는 단결정 SiC 잉곳에 있어서의 본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법의 실시형태에 대해서 도 8 내지 도 10을 참조하면서 설명한다.
도 8에 나타내는 전체로서 원기둥 형상의 육방정 단결정 SiC 잉곳(70)(이하 「잉곳(70)」이라고 함)은, 원형상의 제1 면(72)(단부면)과, 제1 면(72)과 반대측의 원형상의 제2 면(74)과, 제1 면(72) 및 제2 면(74) 사이에 위치하는 원통 형상의 둘레면(76)과, 제1 면(72)으로부터 제2 면(74)에 이르는 c축(<0001> 방향)과, c축에 직교하는 c면({0001}면)을 갖는다. 잉곳(70)에 있어서는, 제1 면(72)의 수선(78)에 대하여 c축이 경사져 있고, c면과 제1 면(72)에서 오프각(α)(예컨대 α=4도)이 형성되어 있다(오프각(α)이 형성되는 방향을 도 8에 화살표(A)로 나타냄). 또한 잉곳(70)의 둘레면(76)에는, 결정 방위를 나타내는 직사각 형상의 제1 오리엔테이션 플랫(80) 및 제2 오리엔테이션 플랫(82)이 형성되어 있다. 제1 오리엔테이션 플랫(80)은, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 평행이고, 제2 오리엔테이션 플랫(82)은, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 직교하고 있다. 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 수선(78)의 방향에서 보아, 제2 오리엔테이션 플랫(82)의 길이(L2)는, 제1 오리엔테이션 플랫(80)의 길이(L1)보다 짧다(L2＜L1).
본 실시형태에서는, 먼저, 제1 면(72)으로부터 생성하여야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 c면에 SiC가 Si와 C로 분리된 개질부를 형성하는 개질부 형성 공정을 실시한다. 개질부 형성 공정에서는, 먼저, 잉곳(70)의 제2 면(74)과 척 테이블(22)의 상면 사이에 접착제(예컨대 에폭시 수지계 접착제)를 개재시켜, 척 테이블(22)에 잉곳(70)을 고정한다. 혹은, 척 테이블(22)의 상면에 복수의 흡인 구멍이 형성되어 있어, 척 테이블(22)의 상면에 흡인력을 생성하여 잉곳(70)을 유지하여도 좋다. 계속해서, 촬상 수단(12)에 의해 제1 면(72)의 상방으로부터 잉곳(70)을 촬상한다. 계속해서, 촬상 수단(12)에 의해 촬상된 잉곳(70)의 화상에 기초하여, 이동 수단(8)에 의해 척 테이블(22)을 이동 및 회전시킴으로써, 잉곳(70)의 방향을 미리 정해진 방향으로 조정하며, 잉곳(70)과 집광기(38)의 XY 평면에 있어서의 위치를 조정한다. 잉곳(70)의 방향을 미리 정해진 방향으로 조정할 때는, 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1 오리엔테이션 플랫(80)을 Y 방향으로 정합시키며, 제2 오리엔테이션 플랫(82)을 X 방향으로 정합시킴으로써, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)을 Y 방향으로 정합시키며, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향을 X 방향으로 정합시킨다. 계속해서, 집광점 위치 조정 수단에 의해 집광기(38)를 승강시켜, 제1 면(72)으로부터 생성하여야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 위치에 집광점(FP)을 위치시킨다. 계속해서, 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)을 집광기(38)로부터 잉곳(70)에 조사한다. 이에 의해, 제1 면(72)으로부터 생성하여야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 c면에 SiC가 Si와 C로 분리된 개질부(84)를 형성할 수 있다.
개질부 형성 공정을 실시한 후, 잉곳(70)으로부터 웨이퍼를 박리하기 위한 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정을 실시한다. 박리층 형성 공정에서는, 개질부 형성 공정에 있어서 형성한 개질부(84)에 이어서 동일 c면에 개질부(84)를 연속적으로 형성하여 동일 c면에 등방적으로 크랙을 형성하는 개질부 연속 형성 가공과, 크랙의 폭을 넘지 않는 범위에서 잉곳(70)과 집광점(FP)을 상대적으로 인덱스 이송하는 인덱스 이송을 교대로 행한다.
개질부 연속 형성 가공은, 집광점(FP)과 척 테이블(22)을 상대적으로 이동시키면 좋고, 예컨대 도 9에 나타내는 바와 같이, 집광점(FP)을 이동시키지 않고 집광점(FP)에 대하여 척 테이블(22)을 미리 정해진 가공 이송 속도로 X 방향 이동 수단(24)에 의해 X 방향(즉, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향)으로 가공 이송하면서, 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)을 집광기(38)로부터 잉곳(70)에 조사함으로써 행할 수 있다. 이에 의해, 제1 면(72)으로부터 생성하여야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 동일 c면에, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향을 따라 연속적으로 연장되는 직선형의 개질부(84)를 형성할 수 있으며, 도 10에 나타내는 바와 같이, 개질부(84)로부터 동일 c면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙(86)을 형성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 개질부(84)의 직경을 D로 하고, 가공 이송 방향에 있어서 인접하는 집광점(FP)의 간격을 L로 하면, D＞L의 관계를 갖는 영역에서 개질부(84)로부터 동일 c면을 따라 등방적으로 크랙(86)이 형성된다. 또한 전술한 바와 같이, 가공 이송 방향에 있어서 인접하는 집광점(FP)의 간격(L)은, 집광점(FP)과 척 테이블(22)의 상대 속도(V) 및 펄스 레이저 광선(LB)의 반복 주파수(F)에 의해 규정되는(L=V/F) 바, 본 실시형태에서는, 집광점(FP)에 대한 척 테이블(22)의 X 방향으로의 가공 이송 속도(V)와, 펄스 레이저 광선(LB)의 반복 주파수(F)를 조정함으로써 D＞L의 관계를 만족시킬 수 있다.
박리층 형성 공정에서는 개질부 연속 형성 가공에 이어서, 크랙(86)의 폭을 넘지 않는 범위에서, 집광점(FP)에 대하여 척 테이블(22)을 Y 방향 이동 수단(26)에 의해 Y 방향(즉, 오프각(α)이 형성되는 방향(A))으로 미리 정해진 인덱스량(Li')만큼 인덱스 이송한다. 그리고, 개질부 연속 형성 가공과 인덱스 이송을 교대로 반복함으로써, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향을 따라 연속적으로 연장되는 개질부(84)를, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)으로 인덱스량(Li')의 간격을 두고 복수 형성하며, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 있어서 인접하는 크랙(86)과 크랙(86)을 연결시킨다. 이에 의해, 제1 면(72)으로부터 생성하여야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에, 개질부(84) 및 크랙(86)으로 구성되는, 잉곳(70)으로부터 웨이퍼를 박리하기 위한 박리층(88)을 형성할 수 있다.
박리층 형성 공정을 실시한 후, 박리층(88)을 계면으로 하여 잉곳(70)의 일부를 박리하여 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 공정을 실시한다. 웨이퍼 생성 공정에서는, 먼저, 이동 수단(8)에 의해 척 테이블(22)을 흡착편(46)의 하방으로 이동시킨다. 계속해서, 승강 수단에 의해 아암(42)을 하강시켜, 흡착편(46)의 하면을 잉곳(70)의 제1 면(72)에 밀착시킨다. 계속해서, 흡인 수단을 작동시켜, 흡착편(46)의 하면을 잉곳(70)의 제1 면(72)에 흡착시킨다. 계속해서, 초음파 진동 부여 수단을 작동시켜, 흡착편(46)의 하면에 대하여 초음파 진동을 부여하며, 모터(44)를 작동시켜 흡착편(46)을 회전시킨다. 이에 의해, 박리층(88)을 계면으로 하여 잉곳(70)의 일부를 박리할 수 있어, 원하는 두께의 웨이퍼를 생성할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 SiC 웨이퍼의 생성 방법에서는, 제1 면(72)(단부면)의 수선(78)에 대하여 c축이 경사져 있는 잉곳(70)에 있어서도, 연속적으로 연장되는 복수의 개질부(84) 및 개질부(84)로부터 등방적으로 연장되는 크랙(86)으로 구성되고, 또한 인덱스 이송 방향에 있어서 인접하는 크랙(86)과 크랙(86)이 연결된 박리층(88)을 계면으로 하여 잉곳(70)의 일부를 박리함으로써, 원하는 두께의 웨이퍼를 효율적으로 생성할 수 있으며 버려지는 소재량을 경감할 수 있고, 따라서 생산성의 향상이 도모된다.
여기서, 단결정 SiC에 박리층을 형성하기 위한 1 펄스당의 에너지(이하 「펄스 에너지」라고 함) 및 개질부의 직경(D)과 인접하는 집광점의 간격(L)이 D＞L의 관계를 갖는 영역에서 크랙이 형성되는 것에 대해서, 하기의 실험 조건 하에서 본 발명자가 행한 실험 결과에 기초하여 설명한다.
[실험 조건]
펄스 레이저 광선의 파장: 1064 ㎚
반복 주파수(F): 5∼200 ㎑(변화 범위)
펄스 에너지: 1∼30 μJ(변화 범위)
펄스 폭: 4 ns
스폿 직경: 3 ㎛
집광 렌즈의 개구수(NA): 0.65
가공 이송 속도(V): 200 ㎜/s
[실험 1]
반복 주파수(F)를 30 ㎑로 하고, 가공 이송 속도(V)를 200 ㎜/s로 하고, 상면의 수선과 c축이 일치하고 있는 두께 500 ㎛의 단결정 SiC 웨이퍼(이하 「실험용 SiC 웨이퍼」라고 함)의 상면으로부터 펄스 레이저 광선의 집광점을 100 ㎛ 내부에 위치시키고, 펄스 에너지를 1 μJ로부터 1 μJ씩 상승시켜 실험용 SiC 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사함으로써, SiC가 Si와 C로 분리된 개질부가 연속적으로 형성되어 박리층이 형성되는 펄스 에너지의 임계점을 검증하였다.
[실험 1의 결과]
(1) 펄스 에너지가 1 μJ 및 2 μJ에서는 개질부는 형성되지 않았다.
(2) 펄스 에너지가 3 μJ 내지 8 μJ에서는 연속적이 아니라 단속적으로 개질부가 형성되었다.
(3) 펄스 에너지가 9 μJ 내지 30 μJ에서는 연속적으로 개질부가 형성되었다. 따라서, 박리층이 형성되는 펄스 에너지의 임계점은 9 μJ인 것을 알 수 있었다.
[실험 2]
반복 주파수(F)를 5 ㎑로 하고, 가공 이송 속도(V)를 200 ㎜/s로 하고, 실험용 SiC 웨이퍼의 상면으로부터 펄스 레이저 광선의 집광점을 100 ㎛ 내부에 위치시키고, 펄스 에너지를 10 μJ로부터 5 μJ씩 상승시켜 실험용 SiC 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사하여, 각 펄스 에너지에 있어서 형성된 개질부의 직경(D)을 검증하였다.
[실험 2의 결과]
펄스 에너지 개질부의 직경(D)
10 μJ 15.0 ㎛
15 μJ 15.7 ㎛
20 μJ 16.8 ㎛
25 μJ 16.9 ㎛
30 μJ 20.8 ㎛
[실험 3]
펄스 에너지를 10 μJ로 하고, 가공 이송 속도(V)를 200 ㎜/s로 하고, 실험용 SiC 웨이퍼의 상면으로부터 펄스 레이저 광선의 집광점을 100 ㎛ 내부에 위치시키고, 반복 주파수(F)를 5 ㎑로부터 1 ㎑씩 상승시켜 실험용 SiC 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사하여 개질부를 연속적으로 형성하였다.
[실험 3의 결과]
(1) 반복 주파수(F)가 5 ㎑ 내지 17 ㎑에서는 개질부가 독립적으로 형성되었다.
(2) 반복 주파수(F)가 18 ㎑에서 크랙이 형성되고, 개질부는 직경 30 ㎛의 크랙에 의해 연결되었다. 이때의 인접하는 집광점의 간격(L)과 개질부의 직경(D)의 비율은,
L/D=(V/F)/D
={200(㎜/s)/18(㎑)}/15.0(㎛)
={200×10-3(m/s)/18×103(㎐)}/15.0×10-6(m)
=0.74
이다. 또한, 펄스 에너지가 10 μJ이기 때문에 실험 2의 결과로부터 개질부의 직경(D)은 15.0 ㎛이다.
(3) 반복 주파수(F)가 40 ㎑일 때에 직경 55 ㎛의 크랙이 형성되었다. 또한, 반복 주파수(F)가 18 ㎑에서 크랙이 형성되었기 때문에, 이 이후의 반복 주파수(F)는 20 ㎑로부터 5 ㎑씩 상승시켰다.
(4) 반복 주파수(F)가 140 ㎑알 때에 직경 65 ㎛의 최대 크랙이 형성되었다. 이때의 인접하는 집광점의 간격(L)과 개질부의 직경(D)의 비율은,
L/D=(V/F)/D
={200(㎜/s)/140(㎑)}/15.0(㎛)
=0.095 이다.
(5) 반복 주파수(F)가 140 ㎑를 넘으면 크랙의 직경이 작아졌다.
[실험 4]
펄스 에너지를 15 μJ로 하고, 가공 이송 속도(V)를 200 ㎜/s로 하고, 실험용 SiC 웨이퍼의 상면으로부터 펄스 레이저 광선의 집광점을 100 ㎛ 내부에 위치시키고, 반복 주파수(F)를 5 ㎑로부터 1 ㎑씩 상승시켜 실험용 SiC 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사하여 개질부를 연속적으로 형성하였다.
[실험 4의 결과]
(1) 반복 주파수(F)가 5 ㎑ 내지 16 ㎑에서는 개질부가 독립적으로 형성되었다.
(2) 반복 주파수(F)가 17 ㎑에서 크랙이 형성되고, 개질부는 직경 45 ㎛의 크랙에 의해 연결되었다. 이때의 인접하는 집광점의 간격(L)과 개질부의 직경(D)의 비율은,
L/D=(V/F)/D
={200(㎜/s)/17(㎑)}/15.7(㎛)
=0.75
이다. 또한, 펄스 에너지가 15 μJ이기 때문에 실험 2의 결과로부터 개질부의 직경(D)은 15.7 ㎛이다.
(3) 반복 주파수(F)가 40 ㎑일 때에 직경 80 ㎛의 크랙이 형성되었다. 또한, 반복 주파수(F)가 17 ㎑에서 크랙이 형성되었기 때문에, 이 이후의 반복 주파수(F)는 20 ㎑로부터 5 ㎑씩 상승시켰다.
(4) 반복 주파수(F)가 160 ㎑일 때에 직경 90 ㎛의 최대 크랙이 형성되었다. 이때의 인접하는 집광점의 간격(L)과 개질부의 직경(D)의 비율은,
L/D=(V/F)/D
={200(㎜/s)/160(㎑)}/15.7(㎛)
=0.08
이다.
(5) 반복 주파수(F)가 160 ㎑를 넘으면 크랙의 직경이 작아졌다.
[실험 5]
펄스 에너지를 20 μJ로 하고, 가공 이송 속도(V)를 200 ㎜/s로 하고, 실험용 SiC 웨이퍼의 상면으로부터 펄스 레이저 광선의 집광점을 100 ㎛ 내부에 위치시키고, 반복 주파수(F)를 5 ㎑로부터 1 ㎑씩 상승시켜 실험용 SiC 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사하여 개질부를 연속적으로 형성하였다.
[실험 5의 결과]
(1) 반복 주파수(F)가 5 ㎑ 내지 15 ㎑에서는 개질부가 독립적으로 형성되었다.
(2) 반복 주파수(F)가 16 ㎑에서 크랙이 형성되고, 개질부는 직경 70 ㎛의 크랙에 의해 연결되었다. 이때의 인접하는 집광점의 간격(L)과 개질부의 직경(D)의 비율은,
L/D=(V/F)/D
={200(㎜/s)/16(㎑)}/16.8(㎛)
=0.74
이다. 또한, 펄스 에너지가 20 μJ이기 때문에 실험 2의 결과로부터 개질부의 직경(D)은 16.8 ㎛이다.
(3) 반복 주파수(F)가 50 ㎑일 때에 직경 100 ㎛의 크랙이 형성되었다. 또한, 반복 주파수(F)가 16 ㎑에서 크랙이 형성되었기 때문에, 이 이후의 반복 주파수(F)는 20 ㎑로부터 5 ㎑씩 상승시켰다.
(4) 반복 주파수(F)가 120 ㎑알 때에 직경 110 ㎛의 최대 크랙이 형성되었다. 이때의 인접하는 집광점의 간격(L)과 개질부의 직경(D)의 비율은,
L/D=(V/F)/D
={200(㎜/s)/120(㎑)}/16.8(㎛)
=0.1
이다.
(5) 반복 주파수(F)가 120 ㎑를 넘으면 크랙의 직경이 작아졌다.
[실험 6]
펄스 에너지를 25 μJ로 하고, 가공 이송 속도(V)를 200 ㎜/s로 하고, 실험용 SiC 웨이퍼의 상면으로부터 펄스 레이저 광선의 집광점을 100 ㎛ 내부에 위치시키고, 반복 주파수(F)를 5 ㎑로부터 1 ㎑씩 상승시켜 실험용 SiC 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사하여 개질부를 연속적으로 형성하였다.
[실험 6의 결과]
(1) 반복 주파수(F)가 5 ㎑ 내지 15 ㎑에서는 개질부가 독립적으로 형성되었다.
(2) 반복 주파수(F)가 16 ㎑에서 크랙이 형성되고, 개질부는 직경 70 ㎛의 크랙에 의해 연결되었다. 이때의 인접하는 집광점의 간격(L)과 개질부의 직경(D)의 비율은,
L/D=(V/F)/D
={200(㎜/s)/16(㎑)}/16.9(㎛)
=0.74
이다. 또한, 펄스 에너지가 25 μJ이기 때문에 실험 2의 결과로부터 개질부의 직경(D)은 16.9 ㎛이다.
(3) 반복 주파수(F)가 100 ㎑일 때에 직경 150 ㎛의 최대 크랙이 형성되었다. 이때의 인접하는 집광점의 간격(L)과 개질부의 직경(D)의 비율은,
L/D=(V/F)/D
={200(㎜/s)/100(㎑)}/16.9(㎛)
=0.12
이다. 또한, 반복 주파수(F)가 16 ㎑에서 크랙이 형성되었기 때문에, 이 이후의 반복 주파수(F)는 20 ㎑로부터 5 ㎑씩 상승시켰다.
(4) 반복 주파수(F)가 100 ㎑를 넘으면 크랙의 직경이 작아졌다.
[실험 7]
펄스 에너지를 30 μJ로 하고, 가공 이송 속도(V)를 200 ㎜/s로 하고, 실험용 SiC 웨이퍼의 상면으로부터 펄스 레이저 광선의 집광점을 100 ㎛ 내부에 위치시키고, 반복 주파수(F)를 5 ㎑로부터 1 ㎑씩 상승시켜 실험용 SiC 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사하여 개질부를 연속적으로 형성하였다.
[실험 7의 결과]
(1) 반복 주파수(F)가 5 ㎑ 내지 12 ㎑에서는 개질부가 독립적으로 형성되었다.
(2) 반복 주파수(F)가 13 ㎑에서 크랙이 형성되고, 개질부는 직경 70 ㎛의 크랙에 의해 연결되었다. 이때의 인접하는 집광점의 간격(L)과 개질부의 직경(D)의 비율은,
L/D=(V/F)/D
={200(㎜/s)/13(㎑)}/20.8(㎛)
=0.74
이다. 또한, 펄스 에너지가 30 μJ이기 때문에 실험 2의 결과로부터 개질부의 직경(D)은 20.8 ㎛이다.
(3) 반복 주파수(F)가 50 ㎑일 때에 직경 170 ㎛의 최대 크랙이 형성되었다. 이때의 인접하는 집광점의 간격(L)과 개질부의 직경(D)의 비율은,
L/D=(V/F)/D
={200(㎜/s)/50(㎑)}/20.8(㎛)
=0.19
이다. 또한, 반복 주파수(F)가 13 ㎑에서 크랙이 형성되었기 때문에, 이 이후의 반복 주파수(F)는 20 ㎑로부터 5 ㎑씩 상승시켰다.
(4) 반복 주파수(F)가 50 ㎑를 넘으면 크랙의 직경이 작아졌다.
전술한 실험 1 내지 7의 결과로부터, 하기 (1) 내지 (3)을 확인할 수 있었다.
(1) 단결정 SiC에 박리층을 형성하기 위해 펄스 에너지는 9 μJ 이상 필요한 것. 또한, 안정된 연속성을 가지고 개질부를 형성하기 위해서는 펄스 에너지는 10 μJ 이상인 것이 바람직한 것.
(2) 개질부의 직경(D)과, 인접하는 집광점의 간격(L)이 D＞L의 관계를 갖는 영역에서 크랙이 형성되는 것.
(3) 또한 0.75D＞L＞0.1D의 관계를 갖는 영역에서 크랙이 양호하게 형성되고, 따라서 양호한 박리층이 형성될 수 있는 것.
50: 단부면의 수선과 c축이 일치하고 있는 단결정 SiC 잉곳
52: 제1 면(단부면) 58: 수선
60: 개질부 62: 크랙
64: 박리층 66: 웨이퍼
70: 단부면의 수선에 대하여 c축이 경사져 있는 단결정 SiC 잉곳
72: 제1 면(단부면) 78: 수선
84: 개질부 86: 크랙
88: 박리층 FP: 집광점
LB: 펄스 레이저 광선 D: 개질부의 직경
L: 집광점의 간격 α: 오프각
A: 오프각이 형성되는 방향

Claims (6)

  1. c축과 상기 c축에 직교하는 c면을 갖는 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 SiC 웨이퍼의 생성 방법으로서,
    단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 단결정 SiC 잉곳의 단부면으로부터 생성하여야 하는 SiC 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 단결정 SiC 잉곳에 펄스 레이저 광선을 조사하고, SiC가 Si와 C로 분리된 개질부를 c면에 형성하는 개질부 형성 공정과,
    상기 개질부를 연속적으로 형성하여 상기 개질부로부터 c면에 등방적으로 크랙을 형성하고, 단결정 SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 박리하기 위한 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정과,
    상기 박리층을 계면으로 하여 단결정 SiC 잉곳의 일부를 박리하여 SiC 웨이퍼를 생성하는 SiC 웨이퍼 생성 공정을 구비하고,
    상기 박리층 형성 공정에 있어서, 상기 개질부의 직경을 D로 하고 인접하는 집광점의 간격을 L로 하면, D＞L의 관계를 갖는 영역에서 크랙이 형성되고, 크랙의 폭을 넘지 않는 범위에서 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 개질부를 연속적으로 형성하여 크랙과 크랙을 연결시켜 상기 박리층을 형성하는 것인 SiC 웨이퍼의 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 박리층 형성 공정에 있어서, 상기 개질부의 직경을 D로 하고 인접하는 집광점의 간격을 L로 하면, 0.75D＞L＞0.1D의 관계를 갖는 것인 SiC 웨이퍼의 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 박리층 형성 공정에 있어서, 조사하는 펄스 레이저 광선의 에너지는 9 μJ 이상인 것인 SiC 웨이퍼의 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 박리층 형성 공정에 있어서, 집광점을 동일한 c면 상에 위치시켜 상기 개질부를 연속적으로 형성하는 것인 SiC 웨이퍼의 생성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    단결정 SiC 잉곳의 단부면의 수선(垂線)에 대하여 c축이 경사져 있는 경우, 상기 박리층 형성 공정에 있어서,
    c면과 단부면으로 오프각이 형성되는 제2 방향과 직교하는 제1 방향으로 상기 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 등방적으로 크랙을 형성하고, 상기 제2 방향으로 크랙의 폭을 넘지 않는 범위에서 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 상기 제1 방향으로 개질부를 연속적으로 형성하여 개질부로부터 등방적으로 크랙을 순차 형성하는 것인 SiC 웨이퍼의 생성 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    단결정 SiC 잉곳의 단부면의 수선과 c축이 일치하고 있는 경우, 상기 박리층 형성 공정에 있어서,
    연속적으로 형성된 개질부로부터 등방적으로 형성된 크랙의 폭을 넘지 않는 범위에서 단결정 SiC 잉곳과 집광점을 상대적으로 인덱스 이송하여 개질부를 연속적으로 형성하여 크랙과 크랙을 연결시키는 것인 SiC 웨이퍼의 생성 방법.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018093046A (ja) * 2016-12-02 2018-06-14 株式会社ディスコ ウエーハ生成方法
US10562130B1 (en) 2018-12-29 2020-02-18 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
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
CN113518686B (zh) * 2019-03-28 2023-05-26 东京毅力科创株式会社 处理装置和处理方法
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
CN111215766A (zh) * 2019-12-26 2020-06-02 松山湖材料实验室 SiC晶片制造方法
CN111889896B (zh) * 2020-07-02 2022-05-03 松山湖材料实验室 一种超声协同激光的晶锭剥离方法
CN114670288B (zh) * 2022-03-08 2023-08-15 海目星激光科技集团股份有限公司 超声波裂片方法及裂片装置
CN115770946B (zh) * 2022-12-09 2024-01-23 苏州龙驰半导体科技有限公司 一种晶圆切割方法
JP7398852B1 (ja) * 2023-06-23 2023-12-15 有限会社ドライケミカルズ 半導体結晶ウェハの製造装置および製造方法
CN117020397A (zh) * 2023-09-20 2023-11-10 北京理工大学 一种基于时空同步聚焦激光的碳化硅晶锭剥片方法
JP7429080B1 (ja) 2023-11-28 2024-02-07 有限会社ドライケミカルズ 半導体結晶ウェハの製造装置および製造方法

Citations (2)

* 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
JP2013049161A (ja) 2011-08-30 2013-03-14 Hamamatsu Photonics Kk 加工対象物切断方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6191382B1 (en) * 1998-04-02 2001-02-20 Avery Dennison Corporation Dynamic laser cutting apparatus
TWI261358B (en) * 2002-01-28 2006-09-01 Semiconductor Energy Lab Semiconductor device and method of manufacturing the same
US8685838B2 (en) * 2003-03-12 2014-04-01 Hamamatsu Photonics K.K. Laser beam machining method
JP4833657B2 (ja) * 2005-12-19 2011-12-07 株式会社ディスコ ウエーハの分割方法
JP5643293B2 (ja) * 2009-04-21 2014-12-17 テトラサン インコーポレイテッド 太陽電池内の構造部を形成するための方法
JP5537081B2 (ja) * 2009-07-28 2014-07-02 浜松ホトニクス株式会社 加工対象物切断方法
WO2012108052A1 (ja) * 2011-02-10 2012-08-16 信越ポリマー株式会社 単結晶基板製造方法および内部改質層形成単結晶部材
WO2014179368A1 (en) * 2013-04-29 2014-11-06 Solexel, Inc. Damage free laser patterning of transparent layers for forming doped regions on a solar cell substrate
JP6341639B2 (ja) * 2013-08-01 2018-06-13 株式会社ディスコ 加工装置
JP2016015463A (ja) * 2014-06-10 2016-01-28 エルシード株式会社 ＳｉＣ材料の加工方法及びＳｉＣ材料
JP6390898B2 (ja) * 2014-08-22 2018-09-19 アイシン精機株式会社 基板の製造方法、加工対象物の切断方法、及び、レーザ加工装置
JP6358940B2 (ja) * 2014-12-04 2018-07-18 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP5917677B1 (ja) * 2014-12-26 2016-05-18 エルシード株式会社 ＳｉＣ材料の加工方法
JP6395613B2 (ja) * 2015-01-06 2018-09-26 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6482389B2 (ja) * 2015-06-02 2019-03-13 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6478821B2 (ja) * 2015-06-05 2019-03-06 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6552898B2 (ja) * 2015-07-13 2019-07-31 株式会社ディスコ 多結晶ＳｉＣウエーハの生成方法
JP6486239B2 (ja) * 2015-08-18 2019-03-20 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
JP6486240B2 (ja) * 2015-08-18 2019-03-20 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
JP6604891B2 (ja) * 2016-04-06 2019-11-13 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6619685B2 (ja) * 2016-04-19 2019-12-11 株式会社ディスコ ＳｉＣウエーハの加工方法
JP2018093046A (ja) * 2016-12-02 2018-06-14 株式会社ディスコ ウエーハ生成方法
JP6773539B2 (ja) * 2016-12-06 2020-10-21 株式会社ディスコ ウエーハ生成方法

Patent Citations (2)

* 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
JP2013049161A (ja) 2011-08-30 2013-03-14 Hamamatsu Photonics Kk 加工対象物切断方法

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Publication number Publication date
TWI732065B (zh) 2021-07-01
TW201825221A (zh) 2018-07-16
US10201907B2 (en) 2019-02-12
JP2018093046A (ja) 2018-06-14
US20180154542A1 (en) 2018-06-07
CN108145307B (zh) 2021-12-07
DE102017220758A1 (de) 2018-06-07
SG10201709401QA (en) 2018-07-30
CN108145307A (zh) 2018-06-12
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