KR20190039860A - 기판 제조 방법 - Google Patents

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신에츠 폴리머 가부시키가이샤
고쿠리츠다이가쿠호진 사이타마 다이가쿠
신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

얇은 두께의 산화마그네슘 단결정 기판을 용이하게 얻을 수 있는 기판 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
레이저 광을 집광하는 레이저 집광 수단을 산화마그네슘 단결정 기판(20)의 피조사면 상에 비접촉으로 배치하는 제1 공정을 행한다. 그리고, 산화마그네슘 단결정 기판(20)의 피조사면 측으로부터 면상 박리를 발생시키는 제2 공정을 행한다. 이 제2 공정에서는 소정 조사 조건으로 단결정 기판(20)의 표면에 레이저 광(B)을 조사하여 단결정 기판(20) 내부에 레이저 광(B)을 집광하면서 레이저 집광 수단(14)과 단결정 기판(20)을 2차원 형상으로 상대적으로 이동시킴으로써 열 가공에 의한 가공 흔적(K)을 단결정 부재 내부에 일렬로 형성하여 이루어지는 가공 흔적 열(LK)을 병렬로 형성해 간다. 그 때, 가공 흔적(K)끼리 겹침이 발생되어 있는 겹침 열부(DK)를 가공 흔적 열(LK)의 적어도 일부에 형성함으로써 피조사면(20r) 측으로부터 면상 박리를 발생시킨다.

Description

기판 제조 방법{SUBSTRATE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 얇은 두께의 산화마그네슘 단결정 기판을 제조하는 데에 최적인 기판 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 분야, 디스플레이 분야, 에너지 분야 등에서 산화마그네슘 단결정 기판이 사용되고 있다. 이 산화마그네슘 단결정 기판을 제조하려면 벌크 형상으로 결정 성장시켜 기판 형상으로 절단하는 것 외에 박막 형상으로 에피택셜 성장시키는 것이 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
한편, 다이아몬드는 고주파·고출력 전자 디바이스에 적합한 반도체라고 생각되며, 그 합성 방법 중 하나인 기상 합성법에서는 산화마그네슘 기판이나 실리콘 기판이 베이스 기판으로서 이용되고 있다(예를 들어 특허문헌 2).
특허문헌 1: 일본공개특허 2001-080996호 공보 특허문헌 2: 일본공개특허 2015-59069호 공보
최근에 반도체 장치의 고성능화에 따라 격자 결함이 적고 박형의 산화마그네슘 단결정 기판이 더욱더 필요해지고 있다.
상기 다이아몬드 기판의 제조에 있어서 베이스 기판인 산화마그네슘 기판(MgO 기판)은 고가이고, 예를 들어 단결정 다이아몬드를 기상 합성한 후에 베이스 기판으로서 필요한 두께를 남기면서 산화마그네슘 기판을 박리하여 분리함으로써 산화마그네슘 기판을 베이스 기판으로서 재이용 가능해진다. 구체적으로 예를 들어 두께 200μm의 산화마그네슘의 베이스 기판으로부터 두께 180μm의 산화마그네슘 기판을 얻어 재이용하면 다이아몬드 기판 제조 프로세스에서 대폭적인 비용 저감을 달성할 수 있어 다이아몬드 기판의 비용 저감에 크게 공헌하는 것을 기대할 수 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 얇은 두께의 산화마그네슘 단결정 기판을 용이하게 얻을 수 있는 기판 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
그런데, 단결정 실리콘 기판을 얻는 제조 방법이 여러 가지 제안되어 있지만, 본 발명자는 면밀히 검토한 결과 본 발명에서는 산화마그네슘 기판을 대상으로 한 단결정 실리콘과는 다른 새로운 가공 원리에 기초한 제조 방법을 발견하였다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 태양에 의하면 레이저 광을 집광하는 레이저 집광 수단을 산화마그네슘의 단결정 부재의 피조사면 상에 비접촉으로 배치하는 제1 공정과, 상기 레이저 집광 수단을 이용하여 소정의 조사 조건으로 상기 단결정 부재 표면에 레이저 광을 조사하여 상기 단결정 부재 내부에 레이저 광을 집광하면서 상기 레이저 집광 수단과 상기 단결정 부재를 2차원 형상으로 상대적으로 이동시킴으로써 열 가공에 의한 가공 흔적을 상기 단결정 부재 내부에 일렬로 형성하여 이루어지는 가공 흔적 열을 병렬로 형성해 가는 제2 공정을 구비하고, 상기 제2 공정에서는 가공 흔적끼리 겹침이 발생되어 있는 겹침 열부를 상기 가공 흔적 열의 적어도 일부에 형성함으로써 면상 박리를 발생시키는 기판 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면 얇은 두께의 산화마그네슘 단결정 기판을 용이하게 얻을 수 있는 기판 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1 (a)는 본 발명의 일 실시형태에서 이용하는 박리 기판 제조 장치의 모식적인 사시도이고, 도 1 (b)는 본 발명의 일 실시형태에서 이용하는 박리 기판 제조 장치의 부분 확대 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에서 산화마그네슘 단결정 기판으로부터 박리 기판이 박리되어 있는 것을 설명하는 모식적인 측면 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에서 가공 흔적을 형성해 가는 것을 설명하는 모식도이다.
도 4는 실험예 1에서 레이저 광의 조사 조건 및 조사 결과를 나타내는 설명도이다.
도 5는 실험예 2에서 레이저 광의 조사 조건 및 조사 결과를 나타내는 설명도이다.
도 6은 실험예 2에서 레이저 광의 조사 조건 및 조사 결과를 나타내는 설명도이다.
도 7은 실험예 2에서 레이저 광의 조사 조건 및 조사 결과를 나타내는 설명도이다.
도 8은 실험예 2에서 레이저 광의 조사 조건 및 조사 결과를 나타내는 설명도이다.
도 9는 실험예 2에서 레이저 광의 조사 조건 및 조사 결과를 나타내는 설명도이다.
도 10은 실험예 2에서 레이저 광의 조사 조건 및 조사 결과를 나타내는 설명도이다.
도 11은 실험예 2에서 레이저 광의 조사 조건 및 조사 결과를 나타내는 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 이하의 설명에서는 이미 설명한 것과 동일 또는 유사한 구성요소에는 동일 또는 유사한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 적절히 생략한다. 또한, 이하에 나타내는 실시형태는 이 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 예시로서, 이 발명의 실시형태는 구성부품의 재질, 형상, 구조, 배치 등을 하기의 것으로 특정하는 것이 아니다. 이 발명의 실시형태는 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변경하여 실시할 수 있다.
도 1에서 (a)는 본 발명의 일 실시형태(이하, 본 실시형태라고 함)에서 이용하는 박리 기판 제조 장치의 모식적인 사시도이고, (b)는 본 실시형태에서 이용하는 박리 기판 제조 장치의 부분 확대 측면도이다. 도 2는 본 실시형태에서 산화마그네슘 단결정 기판으로부터 박리 기판이 박리되어 있는 것을 설명하는 모식적인 측면 단면도이다. 도 3은 본 실시형태에서 가공 흔적을 형성해 가는 것을 설명하는 설명도이다.
본 실시형태에서는 박리 기판 제조 장치(10)(도 1 참조)를 이용하여 산화마그네슘 단결정 기판(MgO 기판)으로부터 박리 기판을 얻는다.
박리 기판 제조 장치(10)는 XY 스테이지(11)와, XY 스테이지(11)의 스테이지면(11f) 상에 보유지지된 기판 안착용 부재(12)(예를 들어 실리콘 기판)와, 기판 안착용 부재(12)에 놓인 산화마그네슘 단결정 기판(20)으로 향하여 레이저 광(B)을 집광하는 레이저 집광 수단(14)(예를 들어 집광기)을 구비하고 있다. 또, 도 1에서는 산화마그네슘 단결정 기판(20)을 평면에서 보아 직사각형상으로 그리고 있지만 물론 웨이퍼 형상이어도 되고 형상을 자유롭게 선정할 수 있다.
XY 스테이지(11)는 스테이지면(11f)의 높이 위치(Z축 방향 위치)를 조정할 수 있도록 되어 있고, 스테이지면(11f)과 레이저 집광 수단(14)의 거리가 조정 가능, 즉 스테이지면(11f) 상의 단결정 기판과 레이저 집광 수단(14)의 거리가 조정 가능하게 되어 있다.
본 실시형태에서는 레이저 집광 수단(14)은 보정환(13)과, 보정환(13) 내에 보유지지된 집광 렌즈(15)를 구비하고, 산화마그네슘의 단결정 기판(20)의 굴절률에 기인하는 수차를 보정하는 기능, 즉 수차 보정환으로서의 기능을 가지고 있다. 구체적으로 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 집광 렌즈(15)는 공기 중에서 집광하였을 때에 집광 렌즈(15)의 외주부(E)에 도달한 레이저 광(B)이 집광 렌즈(15)의 중앙부(M)에 도달한 레이저 광(B)보다 집광 렌즈 측에서 집광하도록 보정한다. 즉, 집광하였을 때 집광 렌즈(15)의 외주부(E)에 도달한 레이저 광(B)의 집광점(EP)이 집광 렌즈(15)의 중앙부(M)에 도달한 레이저 광(B)의 집광점(MP)에 비해 집광 렌즈(15)에 가까운 위치가 되도록 보정한다.
이 집광 렌즈(15)는 공기 중에서 집광하는 제1 렌즈(16)와, 이 제1 렌즈(16)와 단결정 기판(20)의 사이에 배치되는 제2 렌즈(18)로 구성된다. 본 실시형태에서는 제1 렌즈(16) 및 제2 렌즈(18)는 모두 레이저 광(B)을 원뿔 형상으로 집광할 수 있는 렌즈로 되어 있다. 그리고, 보정환(13)의 회전 위치를 조정함, 즉 제1 렌즈(16)와 제2 렌즈(18)의 간격을 조정함으로써 집광점(EP)과 집광점(MP)의 간격이 조정될 수 있게 되고, 레이저 집광 수단(14)은 보정환 부착된 렌즈로서의 기능을 가지고 있다.
제1 렌즈(16)로서는 구면 또는 비구면 단일 렌즈 외에 각종 수차 보정이나 작동 거리를 확보하기 위해 복합 렌즈를 이용하는 것이 가능하다.
(기판 제조 방법)
이하, 산화마그네슘 단결정 기판으로부터 얇은 두께의 산화마그네슘 단결정 기판을 제조하는 예를 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.
본 실시형태에서는 레이저 집광 수단(14)을 격자 결함이 적은 산화마그네슘 단결정 기판(20)(이하, 단지 단결정 기판(20)이라고 함)의 피조사면(20r) 상에 비접촉으로 배치하는 제1 공정을 행한다. 또, 도시하지 않았지만 산화마그네슘 기판을 베이스 기판으로서 형성된 다이아몬드 기판에 있어서 산화마그네슘 기판의 얇은 기판을 남겨 산화마그네슘 기판을 박리하는 경우에는 산화마그네슘 기판 측으로부터 레이저 광을 조사하면 된다.
제1 공정 후 제2 공정을 행한다. 이 제2 공정에서는 레이저 집광 수단(14)을 이용하여 소정 조사 조건으로 단결정 기판(20)의 표면에 레이저 광(B)을 조사하여 단결정 기판(20) 내부에 레이저 광(B)을 집광하면서 레이저 집광 수단(14)과 단결정 기판(20)을 2차원 형상으로 상대적으로 이동시킴으로써 열 가공에 의한 가공 흔적(K)을 단결정 부재 내부에 일렬로 형성하여 이루어지는 가공 흔적 열(LK)을 병렬로 형성해 간다(예를 들어 도 3 참조). 그 때, 가공 흔적(K)끼리 겹침이 발생되어 있는 겹침 열부(DK)를 가공 흔적 열(LK)의 적어도 일부에 형성함으로써 피조사면(20r) 측으로부터 면상 박리를 발생시킨다.
여기서, 본 명세서에서 가공 흔적이란 레이저 광의 집광에 의해 집광 위치로부터 단결정 기판 성분이 비산한 범위를 말한다. 이 범위(즉 가공 흔적)의 중심부에는 분화(噴火)한 것 같은 보이드 형상의 공극이 형성된다. 또한, 본 명세서에서 면상 박리란 실제로 박리되지 않아도 약간의 힘을 가함으로써 박리되는 상태도 포함하는 개념이다.
이 제2 공정에서는 상기 면상 박리에 의해 제조되는 박리 기판(20p)(도 2 참조)의 두께를 고려하여 소정 높이 위치에 초점을 맺도록, 즉 단결정 기판(20)의 피조사면(20r)으로부터의 소정 깊이 위치에 초점을 맺도록 레이저 집광 수단(14)과 단결정 기판(20)의 상대 거리를 미리 설정해 둔다.
또한, 본 실시형태에서는 가공 흔적끼리를 겹치게 할 때 레이저 광(B)의 주사 방향(U)으로 적어도 일부에서 겹치게 하도록 레이저 광의 주사 속도를 조정하고 있다. 또한, 주사 방향을 단결정 기판의 결정 방위에 따른 방향으로 하고 있다.
이와 같이 하여 가공 흔적(K)을 순차적으로 형성해 감으로써 면상 박리가 자연스럽게 발생하고 피조사면 측에 박리 기판(20p)이 형성된다. 박리된 기판의 레이저 집광 측에서는 레이저 광(B)의 집광에 의한 가공 흔적(K)의 절반으로 보이는 흔적이 형성되어 있다.
이 흔적은 보이드가 발생하여 그 주위에 분화로 비산한 것 같은 산화마그네슘 기판의 일부가 용융되어 고화된 것 같이도 보이는 흔적이다. 나아가 박리된 다른 쪽의 기판에서는 가공 흔적(K)의 나머지 절반으로 보이는 흔적이 형성되어 있다. 이 흔적은 산화마그네슘 단결정 기판 성분의 일부가 용융되어 고화된 것 같이도 보이는 흔적이다. 즉, 레이저 광(B)의 집광에 의해 박리되는 기판 부분 사이에 공극 형성이 이루어지고 이들이 연속됨으로써 면상 박리가 생기는 것으로 추측된다. 또한, 면상 박리된 박리면 중에서 한쪽 면에서는 보이드가 배열되어 있는 경우가 많다.
이와 같이 면상 박리가 자연스럽게 발생하도록 레이저 광(B)의 소정 조사 조건을 미리 설정해 둔다. 이 소정 조사 조건의 설정에서는 단결정 기판(20)의 성질(결정 구조 등), 형성할 박리 기판(20p)의 두께(t)(도 2 참조), 초점에서의 레이저 광(B)의 에너지 밀도 등을 고려하여 조사하는 레이저 광(B)의 파장, 집광 렌즈(15)의 수차 보정량(디포커스량), 레이저 출력, 가공 흔적(K)의 도트 피치(dp)(도 3 참조. 동일 가공 흔적 열에서 인접하는 가공 흔적의 간격, 즉 하나의 가공 흔적과 그 직전에 형성한 가공 흔적의 간격), 라인 피치(lp)(도 1 참조. 오프셋 피치. 인접하는 가공 흔적 열끼리의 간격) 등의 여러 가지 값을 설정한다. 얻어진 박리 기판(20p)에는 그 후 필요에 따라 박리면의 연마 등의 후처리를 행한다.
본 실시형태에 의해 얇은 두께의 산화마그네슘 단결정 기판을 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 격자 결함이 적은 단결정 기판(20)으로부터 박리하여 얇은 두께의 산화마그네슘 단결정 기판을 얻고 있으므로 얻어진 얇은 두께의 산화마그네슘 단결정 기판에서는 격자 결함이 적다.
또한, 가공 흔적끼리를 적어도 일부에서 겹치게 할 때 레이저 광의 주사 방향으로 적어도 일부에서 겹치게 하므로 이와 같이 겹치는 가공 흔적(K)을 효율적으로 형성해 갈 수 있고 게다가 각 겹침 부분의 치수를 균일하게 하기 쉽다.
또, 도 3에서는 가공 흔적 열(LK)이 전부 겹침 열부(DK)로 구성되어 있는 예를 도시하고 있지만, 겹침 열부(DK)를 가공 흔적 열(LK)의 일부에 형성함으로써 피조사면(20r) 측으로부터 면상 박리를 발생시켜도 된다. 이에 의해 가공 흔적 열(LK)의 형성에 걸리는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 가공 흔적 열(LK)의 전부가 겹침 열부(DK)로 구성되어 있는 경우에는 조사 영역의 전면에 걸쳐 면상 박리를 발생시키기 쉽다.
또한, 산화마그네슘의 단결정 부재로서 단결정 기판(20)을 이용하고, 동일 치수의 박리 기판(20p)을 순차적으로 박리하여 얻을 수 있어 산화마그네슘 단결정 부재의 사용 효율을 충분히 높이는 것(즉, 산화마그네슘의 찌꺼기 발생을 충분히 억제하는 것)이 가능해진다.
또한, 레이저 광의 주사 방향을 단결정 기판(20)의 결정 방위에 따른 방향으로 하고 있으므로 면상 박리가 자연스럽게 발생하는 레이저 조사로 하기 쉽다.
또한, 본 실시형태에서는 레이저 광(B)은 고휘도 레이저 광을 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 고휘도 레이저 광이란 피크 파워(펄스 에너지를 펄스폭으로 나눈 값) 및 파워 밀도(단위시간당 에너지의 단위면적당 값)로 특정된다. 일반적으로 파워 밀도를 높이기 위해서는 고출력 레이저를 이용할 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는 예를 들어 1kW를 초과하는 높은 출력으로 레이저 광(B)을 조사하면 가공 기판에 손상을 주어 목표로 하는 얇은 두께의 가공 흔적을 형성할 수 없다. 즉, 본 실시형태에서 이용하는 고휘도 레이저 광은 펄스폭이 짧은 레이저 광을 이용하여 낮은 레이저 출력으로 레이저 광(B)을 조사하여 가공 기판에 손상을 주지 않는 레이저 광인 것이 바람직하다.
나아가 파워 밀도를 높이기 위해서는 펄스폭이 짧은 레이저 광(예를 들어 펄스폭이 10ns 이하인 레이저 광)이 바람직하다. 이와 같이 펄스폭이 짧은 레이저 광을 조사함으로써 고휘도 레이저 광의 파워 밀도를 매우 높이기 쉽다.
또한, 본 실시형태에서는 레이저 집광 수단(14)이 갖는 보정환(13) 및 집광 렌즈(15)에 의해 수차 보정이 조정 가능하고, 제2 공정에서는 수차 보정의 조정에 따라 디포커스량을 설정할 수 있다. 이에 의해 상기 소정 조사 조건의 범위를 크게 넓힐 수 있다. 이 디포커스량은 가공 기판의 두께나 박리하는 기판의 두께에 의해 가공 흔적의 형성 깊이를 조정하는 수단 및 가공 흔적을 얇은 두께로 형성하는 조건을 선정하는 것이 가능하고, 가공 대상이 되는 산화마그네슘 기판의 두께가 200~300μm인 경우는 디포커스량을 30~120μm의 범위로 함으로써 상기 범위를 효과적으로 넓힐 수 있다.
또한, 면상 박리된 박리 기판(20p)을 단결정 기판(20)으로부터 취출할 때 박리 기판(20p)에 면접촉하는 접촉 부재를 박리 기판(20p)에 면접촉시켜 취출해도 된다. 이에 의해 박리 기판(20p)을 붙이고자 하는 부재를 이 접촉 부재로 함으로써 붙임 공정을 단축화하는 것이 가능해지고, 박리 기판(20p)의 끝테두리가 단결정 기판(20)으로부터 완전히 벗겨지지 않은 경우에는 박리 기판(20p)에 갈라짐이 발생하는 것을 억제하면서 이 끝테두리로부터 박리 기판(20p)을 벗겨 취출하는 것도 가능해진다. 또, 레이저 광의 조사 후에 아무것도 하지 않아도 자연 박리를 하기 쉽게 하는 관점에서 이 때의 박리 강도가 2MPa 이하, 나아가 1.0MPa를 밑도는 상태를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시형태에서는 XY 스테이지(11)에 기판 안착용 부재(12)를 보유지지시키고, 그 위에 단결정 기판(20)을 올려놓고 레이저 광(B)을 조사하는 예로 설명하였지만, XY 스테이지(11)에 단결정 기판(20)을 직접 올려놓고 보유지지시키며 레이저 광(B)에 의해 가공 흔적(K)을 형성해 가는 것도 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는 단결정 기판(20)(산화마그네슘 단결정 기판)으로부터 박리 기판(20p)을 얻는 예로 설명하였지만, 단결정 기판(20)에 한정하지 않고, 산화마그네슘의 단결정 부재로부터 피조사면(20r) 측을 면상 박리시켜 박리 기판(20p)을 얻어도 된다.
<실험예 1>
본 발명자는 상기 실시형태에서 설명한 박리 기판 제조 장치(10)를 이용하여 XY 스테이지(11) 상의 스테이지면(11f)에 기판 안착용 부재(12)로서 실리콘 기판을 보유지지시키고, 이 실리콘 기판 상에 단결정 기판(20)으로서 산화마그네슘 단결정 기판(20u)(MgO 단결정 기판. 이하, 단지 단결정 기판(20u)이라고 적절히 함)을 올려놓고 보유지지시켰다. 본 실험예에서는 레이저 광을 조사하는 산화마그네슘 단결정 기판(20u)으로서는 결정 방위(100), 두께 300μm, 직경 50.8mmφ의 것을 이용하였다.
그리고, 상기 실시형태에서 설명한 기판 제조 방법으로 단결정 기판(20u)의 각 조사 실험 영역의 내부에 가공 흔적(K)을 순차적으로 형성하는 것을 의도하여 단결정 기판(20u)의 각 조사 실험 영역에 피조사면 측으로부터 레이저 광(B)을 조사하면서 레이저 집광 수단(14)과 단결정 기판(20u)을 2차원 형상(평면 형상)으로 상대적으로 이동시켰다.
본 실험예에서는 라인 형상(일직선 형상)으로 레이저 광(B)을 조사함으로써 하나의 가공 흔적 열(LK)(도 3 참조)을 형성하고, 소정량의 오프셋 간격으로 떨어진 위치에서 이 가공 흔적 열(LK)에 평행하게 가공 흔적 열(LK)을 형성하며, 나아가 소정량의 오프셋 간격으로 떨어진 위치에서 마찬가지로 가공 흔적 열을 형성하는 것을 행하였다.
그리고, 본 실험예에서는 레이저 광(B)의 파장을 1024nm(레이저 기종(M1)(LD 여기 펨토초 레이저. 펄스폭 10ps)), 532nm(레이저 기종(M2)(LD 여기 고체 레이저. 펄스폭 9ns)), 1064nm(레이저 기종(M3)(파이버 레이저. 펄스폭 20ns, 60ns))로 한 경우에 대해 각각 레이저 광의 조사 실험을 행하였다. 조사 조건 및 조사 결과를 도 4에 나타낸다.
본 실험예에서는 레이저 광의 조사 후 가공 흔적 형성에서의 레이저 광(B)의 피크 파워 및 파워 밀도의 영향을 평가하였다.
레이저 기종(M1, M2)에서는 단결정 기판 내부에 가공 흔적(K)의 형성이 가능한 조건이 발견되었지만, 레이저 기종(M3)(파이버 레이저)에서는 단결정 기판 내부에 레이저 광(B)의 조사에 의한 가공 흔적(K)의 형성이 불가능하였다. 이 이유는 피크 파워 및 파워 밀도가 부족하기 때문이라고 생각된다.
레이저 기종(M2, M3)에서 피크 파워가 7.4kW, 7kW로 서로 근사한 경우에 파워 밀도가 크게 다른 것이 가공 흔적 형성의 여부에 영향을 주고 있다고 생각된다. 즉, 빔 지름이나 펄스폭, 반복 주파수 등도 요인으로서 들 수 있지만, 이 중에서는 펄스폭이 짧을수록 효과적이다.
본 발명에서 사용하는 레이저 광은 상기와 같이 고휘도 레이저인 것이 바람직하고, 피크 파워가 10kW 이상이며 피크 파워로부터 구해지는 파워 밀도가 1000W/㎠ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 파워 밀도를 높이기 위해 펄스폭이 짧은 것이 효과적이며, 10ns 이하가 바람직하고, 100ps 이하인 것이 더욱 바람직하다. 그리고, 15ps 이하인 것이 보다 더 바람직하다.
<실험예 2>
나아가 본 발명자는 실험예 1과 같이 박리 기판 제조 장치(10)를 이용하여 레이저 광(B)의 파장을 1024nm로 하여, 즉 레이저 기종(M1)(LD 여기 펨토초 레이저)을 사용하여 레이저 출력, 도트 피치(dp) 및 라인 피치(lp)를 각각 파라미터로서 변경하여 조사 실험을 행하고 이들의 관계성을 평가하였다. 조사 조건 및 조사 결과를 도 5~도 11에 나타낸다.
도 5, 도 6에 도시된 바와 같이, 출력이 0.4W 이하에서는 기판 표면까지는 가공되지 않는 결과가 되었다. 또한, 도 7~도 9에 도시된 바와 같이, 도트 피치가 3.0μm 이하에서는 가공 흔적이 연속된 상태로 형성되어 있다는 결과가 되었다. 또한, 도 10, 도 11에 도시된 바와 같이, 라인 피치가 10μm 이하에서는 가공 라인이 이어져 있고 면방향의 박리가 발생되어 있는, 즉 가공 흔적끼리 이어져 있고 면상 박리가 발생한다는 결과가 되었다.
본 실험예에서는 조사 후의 박리를 용이하게 하기 위해 단결정 부재 내부에 레이저 광의 집광에 의해 열 가공(용융하여 고화한 것 같이도 볼 수 있음)하여 이루어지는 가공 흔적을 적어도 그 일부를 적층시킨 상태로 형성하고 있다. 본 실험예에서는 이 상태는 레이저 조사면 측으로부터의 현미경 관찰에 의해 평가할 수 있는 것, 즉 가공 흔적이 연속적으로 형성됨으로써 이러한 상태가 생겼다고 판단할 수 있음을 알 수 있다. 그리고, 그 상태를 얻기 위한 레이저 출력, 도트 피치(dp) 및 라인 피치(lp)를 적절히 선택하는 것이 가능함을 본 실험예에서 알 수 있다.
본 발명에 의해 박리된 산화마그네슘 단결정 기판을 효율적으로 형성할 수 있기 때문에 산화마그네슘 단결정 기판으로부터 얻어진 박리 기판은 고온 초전도막, 강유전체막 등으로 유용하고, 반도체 분야, 디스플레이 분야, 에너지 분야 등의 폭넓은 분야에서 적용 가능하다.
10 박리 기판 제조 장치
11 XY 스테이지
11f 스테이지면
12 기판 안착용 부재
13 보정환
14 레이저 집광 수단
15 집광 렌즈
16 제1 렌즈
18 제2 렌즈
20 산화마그네슘 단결정 기판(단결정 부재)
20p 박리 기판
20r 피조사면
20u 산화마그네슘 단결정 기판(단결정 부재)
B 레이저 광
E 외주부
EP 집광점
K 가공 흔적
LK 가공 흔적 열
M 중앙부
MP 집광점
M1 레이저 기종
M2 레이저 기종
M3 레이저 기종
dp 도트 피치
lp 라인 피치

Claims (9)

  1. 레이저 광을 집광하는 레이저 집광 수단을 산화마그네슘의 단결정 부재의 피조사면 상에 비접촉으로 배치하는 제1 공정과,
    상기 레이저 집광 수단을 이용하여 소정의 조사 조건으로 상기 단결정 부재 표면에 레이저 광을 조사하여 상기 단결정 부재 내부에 레이저 광을 집광하면서 상기 레이저 집광 수단과 상기 단결정 부재를 2차원 형상으로 상대적으로 이동시킴으로써 열 가공에 의한 가공 흔적을 상기 단결정 부재 내부에 일렬로 형성하여 이루어지는 가공 흔적 열을 병렬로 형성해 가는 제2 공정을 구비하고,
    상기 제2 공정에서는 가공 흔적끼리 겹침이 발생되어 있는 겹침 열부를 상기 가공 흔적 열의 적어도 일부에 형성함으로써 상기 피조사면 측으로부터 면상 박리를 발생시키는 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 겹침 열부를 상기 가공 흔적 열의 전부에 걸쳐 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 단결정 부재로서 단결정 기판을 이용하는 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가공 흔적끼리를 적어도 일부에서 겹치게 할 때 레이저 광의 주사 방향으로 적어도 일부에서 겹치게 하는 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 주사 방향을 상기 단결정 부재의 결정 방위에 따른 방향으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    레이저 광으로서 고휘도 레이저 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    레이저 광으로서 펄스폭이 10ns 이하인 레이저 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    레이저 광으로서 펄스폭이 100ps 이하인 레이저 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    레이저 광으로서 펄스폭이 15ps 이하인 레이저 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
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