KR20190087287A - 평탄화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SiC 잉곳의 박리면의 과잉의 연삭을 피하여 연삭 시간을 단축할 수 있는 평탄화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
평탄화 방법은, SiC 잉곳(2)의 박리면(58)의 반대측을 회전 가능한 척 테이블(62)에 유지하고 환형으로 배치된 복수의 연삭 지석(74)을 구비한 연삭 휠(72)을 회전시켜 척 테이블(62)에 유지된 SiC 잉곳(2)의 박리면(58)을 연삭하는 연삭 공정과, 연삭 휠(72)로부터 노출된 SiC 잉곳(2)의 박리면(58)에 광을 조사하고 반사광을 검출하여 평탄 정도를 검출하는 평탄도 검출 공정을 포함한다. 평탄도 검출 공정에서 SiC 잉곳(2)의 박리면(58)이 평탄하게 되었다고 검출했을 때, 연삭 공정을 종료한다.

Description

평탄화 방법{PLANARIZATION METHOD}
본 발명은 생성해야 할 웨이퍼를 박리한 후의 SiC 잉곳의 박리면을 평탄화하는 평탄화 방법에 관한 것이다.
IC, LSI, LED 등의 디바이스는, Si(실리콘)나 Al2O3(사파이어) 등을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 또한, 파워 디바이스, LED 등은 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 실시되어 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 각 디바이스 칩은 휴대 전화나 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용된다.
복수의 디바이스가 형성되는 웨이퍼는, 일반적으로 원기둥 형상의 잉곳을 와이어 소(wire saw)로 얇게 절단함으로써 생성된다. 절단된 웨이퍼의 표면 및 이면은, 연마함으로써 경면으로 마무리된다(예컨대 특허문헌 1 참조). 그러나, 잉곳을 와이어 소로 절단하고, 절단한 웨이퍼의 표면 및 이면을 연마하면, 잉곳의 대부분(70%∼80%)이 버려지게 되어 비경제적이라고 하는 문제가 있다. 특히 SiC 잉곳에서는, 경도가 높아 와이어 소로의 절단이 곤란하여 상당한 시간을 필요로 하기 때문에 생산성이 나쁘고, 잉곳의 단가가 높아 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 것에 과제를 갖고 있다.
그래서 본 출원인은, SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 SiC 잉곳의 내부에 위치시키고 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여 절단 예정면에 박리층을 형성하고, 박리층이 형성된 절단 예정면을 따라 SiC 잉곳으로부터 웨이퍼를 박리하는 기술을 제안하였다(예컨대 특허문헌 2 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-94221호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2016-111143호 공보
그러나, 박리층으로부터 웨이퍼를 박리한 후, 잉곳의 박리면이 거칠어져 있기 때문에 환형으로 배치된 복수의 연삭 지석을 구비한 연삭 휠로 연삭하여 잉곳의 박리면을 평탄하게 하고 있으나, 평탄하게 된 것의 검출이 곤란하여 박리면을 과잉으로 연삭해 버리기 때문에 생산 효율이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, SiC 잉곳의 박리면의 과잉의 연삭을 피하여 연삭 시간을 단축할 수 있는 평탄화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, SiC 잉곳의 단면(端面)으로부터 생성해야 할 웨이퍼에 대응하는 깊이에 SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 위치시키고 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여, SiC가 Si와 C로 분리되고 c면에 등방적으로 크랙이 발생한 박리층을 형성하고, 웨이퍼를 상기 박리층에서 SiC 잉곳으로부터 박리한 후의 SiC 잉곳의 박리면을 평탄화하는 평탄화 방법으로서, SiC 잉곳의 상기 박리면의 반대측을 회전 가능한 척 테이블로 유지하고, 환형으로 배치된 복수의 연삭 지석을 구비한 연삭 휠을 회전시켜, 상기 척 테이블에 유지된 SiC 잉곳의 상기 박리면을 연삭하는 연삭 공정과, 상기 연삭 휠로부터 노출된 SiC 잉곳의 상기 박리면에 광을 조사하고 반사광을 검출하여 평탄 정도를 검출하는 평탄도 검출 공정을 구비하고, 상기 평탄도 검출 공정에서 SiC 잉곳의 상기 박리면이 평탄하게 되었다고 검출했을 때, 상기 연삭 공정을 종료하는 평탄화 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 평탄도 검출 공정에서, 박리면에 대해 입사각(θ)으로 광을 조사하고, 반사각(θ)으로 반사광을 수광하여 수광량이 임계값을 초과했을 때, 박리면이 평탄하게 되었다고 검출한다. 바람직하게는, 상기 평탄도 검출 공정에서, c면과 단면으로 오프각(α)이 형성된 SiC 잉곳의 박리층으로부터 생성해야 할 웨이퍼를 박리한 경우, 박리면에 대해 수직으로 발광 소자로부터 광을 조사하고 상기 발광 소자와의 이루는 각도가 2α가 되는 위치에서 반사광을 수광하여 수광량이 임계값을 하회했을 때, 박리면이 평탄하게 되었다고 검출한다.
본 발명에 의하면, 평탄도 검출 공정에서 SiC 잉곳의 박리면이 평탄하게 되었다고 검출했을 때, 연삭 공정을 종료하기 때문에, SiC 잉곳의 박리면의 과잉의 연삭을 피하여 연삭 시간을 단축할 수 있다.
도 1의 (a)는 SiC 잉곳의 정면도이고, 도 1의 (b)는 SiC 잉곳의 평면도이다.
도 2의 (a)는 SiC 잉곳 및 서브스트레이트의 사시도이고, 도 2의 (b)는 SiC 잉곳에 서브스트레이트가 장착된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 레이저 가공 장치의 척 테이블에 SiC 잉곳이 실리는 상태를 도시한 사시도이다.
도 4의 (a)는 박리층 형성 공정이 실시되고 있는 상태를 도시한 사시도이고, 도 4의 (b)는 박리층 형성 공정이 실시되고 있는 상태를 도시한 정면도이다.
도 5의 (a)는 박리층이 형성된 SiC 잉곳의 평면도이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)에서의 B-B선 단면도이다.
도 6은 박리 장치의 단면도이다.
도 7은 박리 장치에 의해 잉곳으로부터 웨이퍼가 박리된 상태를 도시한 사시도이다.
도 8의 (a)는 연삭 공정과 함께 평탄도 검출 공정이 실시되고 있는 상태를 도시한 사시도이고, 도 8의 (b)는 SiC 잉곳의 박리면이 평탄화된 상태를 도시한 사시도이다.
도 9의 (a)는 박리면에 대해 입사각(θ)으로 광을 조사하고, 반사각(θ)으로 반사광을 수광하고 있는 상태를 도시한 모식도이고, 도 9의 (b)는 도 9의 (a)의 경우에서의 수광량의 경시 변화를 도시한 그래프이다.
도 10의 (a)는 박리면에 대해 수직으로 광을 조사하고 조사 위치로부터 각도(2α)의 위치에서 반사광을 수광하고 있는 상태를 도시한 모식도이고, 도 10의 (b)는 도 10의 (a)의 경우에서의 수광량의 경시 변화를 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 평탄화 방법의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따른 평탄화 방법이 실시될 수 있는 SiC 잉곳(2)이 도시되어 있다. SiC 잉곳(2)은, 육방정 단결정 SiC로부터 전체로서 원기둥 형상으로 형성되고, 원형 형상의 제1 단면(4)과, 제1 단면(4)과 반대측의 원형 형상의 제2 단면(6)과, 제1 단면(4) 및 제2 단면(6) 사이에 위치하는 둘레면(8)과, 제1 단면(4)으로부터 제2 단면(6)에 이르는 c축(<0001> 방향)과, c축에 직교하는 c면({0001}면)을 갖는다. SiC 잉곳(2)에서는, 제1 단면(4)의 수선(垂線; 10)에 대해 c축이 기울어져 있고, c면과 제1 단면(4)으로 오프각(α)(예컨대 α=1, 3, 6도)이 형성되어 있다. 오프각(α)이 형성되는 방향을 도 1에 화살표 A로 나타낸다. 또한, SiC 잉곳(2)의 둘레면(8)에는, 결정 방위를 나타내는 직사각형 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, 상방에서 보아, 제2 오리엔테이션 플랫(14)의 길이(L2)는, 제1 오리엔테이션 플랫(12)의 길이(L1)보다 짧다(L2<L1). 한편, 본 발명에 따른 평탄화 방법이 실시될 수 있는 SiC 잉곳은, 상기 SiC 잉곳(2)에 한정되지 않고, 제1 단면의 수선에 대해 c축이 기울어져 있지 않고, c면과 제1 단면의 오프각(α)이 0도인(즉, 제1 단면의 수선과 c축이 일치하고 있는) SiC 잉곳이어도 좋다.
본 발명에 따른 평탄화 방법은, SiC 잉곳의 단면으로부터 생성해야 할 웨이퍼에 대응하는 깊이에 SiC가 Si(실리콘)와 C(탄소)로 분리되고 c면에 등방적으로 크랙이 발생한 박리층을 형성하고, 생성해야 할 웨이퍼를 박리한 후의 SiC 잉곳의 박리면을 평탄화하는 평탄화 방법이기 때문에, 본 발명에 따른 평탄화 방법을 설명하기 전에, SiC 잉곳(2)에 박리층을 형성하고, 생성해야 할 웨이퍼를 박리하는 것에 대해 설명한다. 본 실시형태에서는, 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, SiC 잉곳(2)의 제2 단면(6)에 적절한 접착제를 통해 원판형의 서브스트레이트(16)를 장착시킨다. SiC 잉곳(2)에 서브스트레이트(16)를 장착시키는 것은, 제1 오리엔테이션 플랫(12) 및 제2 오리엔테이션 플랫(14)이 형성된 SiC 잉곳(2)을 후술하는 각 장치의 원형의 흡착 척에 의해 미리 정해진 흡인력으로 흡인 유지하기 위함이다. 서브스트레이트(16)의 직경은 후술하는 각 장치의 흡착 척의 직경보다 약간 크기 때문에, 서브스트레이트(16)를 아래로 향하게 하여 SiC 잉곳(2)을 흡착 척에 실었을 때에 흡착 척이 서브스트레이트(16)로 덮여지기 때문에, 제1 오리엔테이션 플랫(12) 및 제2 오리엔테이션 플랫(14)이 형성된 SiC 잉곳(2)을 흡착 척에 의해 미리 정해진 흡인력으로 흡인 유지할 수 있다. 한편, SiC 잉곳(2)의 직경이 흡착 척보다 크고, SiC 잉곳(2)이 흡착 척에 실렸을 때에 흡착 척의 상면 전부가 SiC 잉곳(2)으로 덮여지는 경우에는, 흡착 척에 의한 흡인 시에 흡착 척의 노출 부분으로부터 에어가 흡입되는 일이 없어, 흡착 척에 의해 미리 정해진 흡인력으로 SiC 잉곳(2)을 흡착 가능하기 때문에, SiC 잉곳(2)에 서브스트레이트(16)를 장착시키지 않아도 좋다.
SiC 잉곳(2)에 서브스트레이트(16)를 장착시킨 후, SiC 잉곳(2)의 단면으로부터 생성해야 할 웨이퍼에 대응하는 깊이에 SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 위치시키고 SiC 잉곳(2)에 레이저 광선을 조사하여, SiC가 Si와 C로 분리되고 c면에 등방적으로 크랙이 발생한 박리층을 형성한다. 박리층의 형성은, 예컨대 도 4에 일부를 도시한 레이저 가공 장치(18)를 이용하여 실시할 수 있다. 레이저 가공 장치(18)는, SiC 잉곳(2)을 유지하는 원형 형상의 척 테이블(20)과, 척 테이블(20)에 유지된 SiC 잉곳(2)에 펄스 레이저 광선(LB)을 조사하는 집광기(22)(도 4 참조)를 구비한다. 척 테이블(20)의 상단 부분에는, 흡인 수단(도시하고 있지 않음)에 접속된 다공질의 흡착 척(24)이 배치되고, 척 테이블(20)에서는, 흡인 수단으로 흡착 척(24)의 상면에 흡인력을 생성함으로써 상면에 실린 SiC 잉곳(2)을 흡인 유지하도록 되어 있다. 또한, 척 테이블(20)은, 척 테이블(20)의 직경 방향 중심을 지나 상하 방향으로 연장되는 축선을 회전 중심으로 하여 척 테이블용 모터(도시하고 있지 않음)에 의해 회전된다. 집광기(22)는, 레이저 가공 장치(18)의 펄스 레이저 발진기(도시하고 있지 않음)에서 발진되고, 펄스 레이저 발진기로부터 출사된 펄스 레이저 광선(LB)을 집광하여 SiC 잉곳(2)에 조사하기 위한 집광 렌즈(도시하고 있지 않음)를 포함한다. 또한 집광기(22)는, X축 방향(도 4에 화살표 X로 나타내는 방향)으로 X축 방향 이동 수단(도시하고 있지 않음)에 의해 진퇴되고, X축 방향에 직교하는 Y축 방향(도 4에 화살표 Y로 나타내는 방향)으로 Y축 방향 이동 수단(도시하고 있지 않음)에 의해 진퇴된다. 한편, X축 방향 및 Y축 방향이 규정하는 평면은 실질적으로 수평이다.
SiC 잉곳(2)에 박리층을 형성할 때에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 서브스트레이트(16)를 아래로 향하게 하여 척 테이블(20)의 상면에 SiC 잉곳(2)을 싣는다. 계속해서, 흡착 척(24)에 접속된 흡인 수단을 작동시켜 흡착 척(24)의 상면에 흡인력을 생성하여, 서브스트레이트(16)측으로부터 SiC 잉곳(2)을 척 테이블(20)로 흡인 유지한다. 계속해서, 레이저 가공 장치(18)의 촬상 수단(도시하고 있지 않음)으로 상방으로부터 SiC 잉곳(2)을 촬상한다. 계속해서, 촬상 수단으로 촬상한 SiC 잉곳(2)의 화상에 기초하여, 척 테이블(20)을 회전시키고 집광기(22)를 이동시킴으로써, SiC 잉곳(2)의 방향을 미리 정해진 방향으로 조정하고 SiC 잉곳(2)과 집광기(22)의 XY 평면에서의 위치를 조정한다. SiC 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 정합시키고, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)을 Y축 방향에 정합시킨다. 계속해서, 집광점 위치 조정 수단(도시하고 있지 않음)으로 집광기(22)를 승강시켜, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, SiC 잉곳(2)의 제1 단면(4)으로부터, 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 대응하는 깊이(예컨대 300 ㎛)에 집광점(FP)을 위치시킨다. 계속해서, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향에 정합하고 있는 X축 방향으로 집광기(22)를 미리 정해진 이송 속도로 이동시키면서, SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)을 집광기(22)로부터 SiC 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 Si와 C로 분리되고 다음에 조사되는 펄스 레이저 광선(LB)이 이전에 형성된 C에 흡수되어 연쇄적으로 SiC가 Si와 C로 분리된 개질층(24)이, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향으로 연속적으로 형성되며, 개질층(24)으로부터 c면을 따라 등방적으로 연장되는 크랙(26)이 발생한다. 한편, 박리층 형성 가공을 행할 때에는, 집광기(22)를 대신하여 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 이동시켜, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 정합하고 있는 Y축 방향으로, SiC 잉곳(2)과 집광점(FP)을 상대적으로 크랙(26)의 폭을 초과하지 않는 범위에서 미리 정해진 인덱스량(Li)(예컨대 250 ㎛∼400 ㎛)만큼 인덱스 이송한다. 한편, 인덱스 이송 시에는 집광기(22)를 대신하여 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 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 생성하여, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에서 인접하는 크랙(26)과 크랙(26)이 상하 방향에서 보아 겹쳐지도록 한다. 이에 의해, SiC 잉곳(2)의 제1 단면(4)으로부터 생성해야 할 웨이퍼의 두께에 대응하는 깊이에, 복수의 개질층(24) 및 크랙(26)으로 이루어지는, SiC 잉곳(2)으로부터 웨이퍼를 박리하기 위한 강도가 저하된 박리층(28)을 형성할 수 있다. 한편, 박리층(28)을 형성하기 위해서는, 예컨대 이하의 가공 조건으로 실시할 수 있다.
펄스 레이저 광선의 파장 : 1064 ㎚
반복 주파수 : 60 ㎑
평균 출력 : 1.5 W
펄스 폭 : 4 ㎱
집광점의 직경 : 3 ㎛
집광 렌즈의 개구수(NA) : 0.65
이송 속도 : 800 ㎜/s
SiC 잉곳(2)에 박리층(28)을 형성한 후, 박리층(28)을 기점으로 하여 SiC 잉곳(2)으로부터 생성해야 할 웨이퍼를 박리한다. 웨이퍼의 박리는, 예컨대 도 6 및 도 7에 일부를 도시한 박리 장치(30)를 이용하여 실시할 수 있다. 박리 장치(30)는, SiC 잉곳(2)을 유지하는 원형 형상의 척 테이블(32)과, 척 테이블(32)에 유지된 SiC 잉곳(2)의 상면을 유지하여 박리층(28)을 기점으로 하여 SiC 잉곳(2)으로부터 웨이퍼를 박리하는 박리 수단(34)을 구비한다. 척 테이블(32)은, 레이저 가공 장치(18)의 척 테이블(20)과 마찬가지로, 상면에서 SiC 잉곳(2)을 흡인 유지하도록 되어 있다. 박리 수단(34)은, SiC 잉곳(2)으로부터 웨이퍼를 박리할 때에 척 테이블(32)과 협동하여 액체를 수용하는 액조(液槽; 36)를 포함한다. 승강 가능하게 구성되어 있는 액조(36)는, 원형 형상의 상면벽(38)과, 상면벽(38)의 둘레 가장자리로부터 수하(垂下)하는 원통형의 측벽(40)을 갖고, 하단측이 개방되어 있다. 상면벽(38)에는 액조(36)의 외부와 내부를 연통(連通)하는 액체 공급부(42)가 부설되고, 액체 공급부(42)는 유로에 의해 액체 공급 수단(도시하고 있지 않음)에 접속되어 있다. 측벽(40)의 외부 직경은 척 테이블(32)의 직경 이하로 형성되고, 액조(36)가 하강되면 측벽(40)의 하단이 척 테이블(32)의 상면에 접촉하도록 되어 있다. 또한, 측벽(40)의 하단에는 환형의 패킹(44)이 부설되어 있다. 그리고, 액조(36)를 하강시켜 척 테이블(32)의 상면에 측벽(40)의 하단을 밀착시키면, 척 테이블(32)의 상면과 액조(36)의 내면으로 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 누설되는 것이 방지된다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 액조(36)의 상면벽(38)에는 에어 실린더(50)가 장착되고, 에어 실린더(50)의 실린더 튜브(50a)는 상면벽(38)의 상면으로부터 상방으로 연장되어 있다. 에어 실린더(50)의 피스톤 로드(50b)의 하단부는, 상면벽(38)의 관통 개구(38a)를 통과하여 상면벽(38)의 하방으로 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(도시하고 있지 않음)이 형성되어 있는 흡착편(54)은, 유로에 의해 흡인 수단(도시하고 있지 않음)에 접속되어 있다. 흡인 수단으로 흡착편(54)의 하면에 흡인력을 생성함으로써, 흡착편(54)은 SiC 잉곳(2)을 흡인 유지할 수 있다.
SiC 잉곳(2)으로부터 웨이퍼를 박리할 때에는, 먼저, 척 테이블(32)의 상면에 흡인력을 생성하여, 서브스트레이트(16)측으로부터 SiC 잉곳(2)을 척 테이블(32)로 흡인 유지한다. 계속해서, 도 6에 도시된 바와 같이, 승강 수단(도시하고 있지 않음)으로 액조(36)를 하강시켜, 척 테이블(32)의 상면에 액조(36)의 측벽(40)의 하단을 밀착시킨다. 계속해서, 에어 실린더(50)의 피스톤 로드(50b)를 이동시켜, SiC 잉곳(2)의 제1 단면(4)에 흡착편(54)의 하면을 밀착시킨다. 계속해서, 흡착편(54)의 하면에 흡인력을 생성하여, 제1 단면(4)을 흡착편(54)으로 흡인 유지한다. 계속해서, 초음파 발진 부재(52)가 침지할 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)의 강도를 더욱 저하시킨다. 계속해서, 흡착편(54)으로 SiC 잉곳(2)을 흡인 유지한 상태에서 액조(36)를 상승시킴으로써, 도 7에 도시된 바와 같이, 박리층(28)을 기점으로 하여 SiC 잉곳(2)으로부터 생성해야 할 웨이퍼(56)를 박리할 수 있다. 웨이퍼(56)가 박리된 SiC 잉곳(2)의 박리면(58)은 요철로 되어 있고, 박리면(58)의 요철의 높이는, 예컨대 100 ㎛ 정도이다. 한편, 초음파 발진 부재(52)로부터 초음파를 발진할 때에는, SiC 잉곳(2)의 상면과 흡착편(54)의 하면 사이에 간극(예컨대 2 ㎜∼3 ㎜)을 마련해도 좋다.
전술한 바와 같이 하여 SiC 잉곳(2)에 박리층(28)을 형성하고, SiC 잉곳(2)으로부터 생성해야 할 웨이퍼(56)를 박리한 후, SiC 잉곳(2)의 박리면(58)을 평탄화하는 평탄화 방법을 실시한다. 평탄화 방법에는, 박리면(58)의 반대측을 회전 가능한 척 테이블에 유지하고, 연삭 지석을 환형으로 구비한 연삭 휠을 회전시켜 척 테이블에 유지된 SiC 잉곳(2)의 박리면(58)을 연삭하는 연삭 공정이 포함된다. 연삭 공정은, 예컨대 도 8에 일부를 도시한 연삭 장치(60)를 이용하여 실시할 수 있다. 연삭 장치(60)는, SiC 잉곳(2)을 유지하는 원형 형상의 척 테이블(62)과, 척 테이블(62)에 유지된 SiC 잉곳(2)의 상면을 연삭하여 평탄화하는 연삭 수단(64)을 구비한다. 척 테이블(62)은, 레이저 가공 장치(18)의 척 테이블(20)과 마찬가지로, 상면에서 SiC 잉곳(2)을 흡인 유지하도록 되어 있고, 척 테이블(62)의 직경 방향 중심을 지나 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 척 테이블용 모터(도시하고 있지 않음)에 의해 회전된다. 연삭 수단(64)은, 스핀들용 모터(도시하고 있지 않음)에 연결되고, 또한 상하 방향으로 연장되는 원기둥형의 스핀들(66)과, 스핀들(66)의 하단에 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 가장자리부에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 환형으로 배치된 복수의 연삭 지석(74)이 고정되어 있다. 연삭 장치(60)에서는, 연삭 지석(74)이 척 테이블(62)의 회전 중심을 통과하도록, 연삭 휠(72)의 회전 중심이 척 테이블(62)의 회전 중심에 대해 변위하고 있고, 척 테이블(62)과 연삭 휠(72)이 상호 회전하면서, 척 테이블(62)의 상면에 유지된 SiC 잉곳(2)의 상면과 연삭 지석(74)이 접촉한 경우에, SiC 잉곳(2)의 상면 전체가 연삭 지석(74)에 의해 연삭된다.
도 8을 참조하여 설명을 계속하면, 연삭 공정에서는, 먼저, 척 테이블(62)의 상면에 흡인력을 생성하여, SiC 잉곳(2)의 박리면(58)의 반대측[서브스트레이트(16)측]을 척 테이블(62)로 흡인 유지한다. 계속해서, 상방에서 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(도시하고 있지 않음)으로 스핀들(66)을 하강시켜, 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. 이에 의해, SiC 잉곳(2)에 재차 박리층(28)을 형성할 때에 펄스 레이저 광선(LB)의 입사를 방해하지 않을 정도로, SiC 잉곳(2)의 박리면(58)을 연삭하여 평탄화할 수 있다. 한편, 박리면(58)을 연삭할 때에는, 연삭수 공급 수단(도시하고 있지 않음)으로부터 박리면(58)이나 연삭 지석(74)에 연삭수를 공급한다.
상기 연삭 공정을 실시하고 있을 때에, 연삭 휠(72)로부터 노출된 SiC 잉곳(2)의 박리면(58)에 광을 조사하고 반사광을 검출하여 평탄 정도를 검출하는 평탄도 검출 공정을 실시하고, 평탄도 검출 공정에서 박리면(58)이 평탄하게 되었다고 검출했을 때, 연삭 공정을 종료한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 평탄도 검출 공정은, 연삭 휠(72)로부터 노출된 박리면(58)에 광을 조사하는 발광 소자(76)와, 발광 소자(76)로부터 조사되고 박리면(58)에서 반사된 반사광을 수광하는 수광 소자(78)와, 박리면(58)에서의 발광 소자(76)의 광이 조사되는 조사 위치(S)[도 8의 (b) 참조]의 연삭수를 제거하는 연삭수 제거 수단(도시하고 있지 않음)을 이용하여 실시할 수 있다. 연삭수 제거 수단은, 압축 공기원에 접속된 노즐을 포함하고, 노즐로부터 조사 위치(S)를 향해 압축 공기를 분사하여, 조사 위치(S)에서의 연삭수를 제거하여 박리면(58)을 노출하도록 되어 있다.
평탄도 검출 공정에서는, 조사 위치(S)에서의 연삭수를 제거하여 박리면(58)을 노출시킨 후에, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 박리면(58)에 대해 입사각(θ)으로 발광 소자(76)로부터 광을 조사하고, 반사각(θ)으로 반사광을 수광 소자(78)로 수광하여 수광 소자(78)의 수광량이 임계값을 초과했을 때, 박리면(58)이 평탄하게 되었다고 검출할 수 있다. 즉, 박리면(58)을 평탄화하기 전에는, 박리면(58)에 대해 입사각(θ)으로 발광 소자(76)로부터 박리면(58)에 조사한 광은 난반사하기 때문에 반사각(θ)으로 반사하는 반사광이 적어 수광 소자(78)의 수광량이 적으나, 박리면(58)이 평탄화되면, 반사각(θ)으로 반사하는 반사광이 평탄화 전보다 증가하여 수광 소자(78)의 수광량이 증가하기 때문에, 수광 소자(78)의 수광량이 임계값을 초과했을 때, 박리면(58)이 평탄하게 되었다고 검출할 수 있다. 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 임계값(Rc)은, 평탄화 전의 수광량의 평균값(R1)과 평탄화 후의 수광량의 평균값(R2) 사이에서 임의로 설정할 수 있으나, 평균값(R1)과 평균값(R2)의 중간의 값보다 평균값(R2)에 가까운 값인 것이 바람직하다.
또한, 평탄도 검출 공정에서는, c면과 단면으로 오프각(α)이 형성된[즉, 오프각(α)이 0도가 아닌] SiC 잉곳(2)의 박리층(28)으로부터 생성해야 할 웨이퍼(56)를 박리한 경우, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 박리면(58)에 대해 수직으로 발광 소자(76)로부터 광을 조사하고, 발광 소자(76)와의 이루는 각도가 2α가 되는 위치에서 반사광을 수광 소자(78)로 수광하여 수광량이 임계값을 하회했을 때, 박리면(58)이 평탄하게 되었다고 검출할 수도 있다. 즉, c면과 단면으로 오프각(α)이 형성된 SiC 잉곳(2)의 박리층(28)으로부터 생성해야 할 웨이퍼(56)를 박리한 경우, 박리면(58)에는 c면을 따라 연장되는 부분이 존재하기 때문에, 발광 소자(76)와의 이루는 각도가 2α가 되는 위치에 배치한 수광 소자(78)로 수광하는 수광량은, 박리면(58)의 연삭 중에 도 10의 (a)에 도시된 위치 관계가 되었을 때에 비교적 커져, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 변동하게 된다. 그리고 박리면(58)이 평탄화되면 박리면(58)에서 c면을 따라 연장되는 부분이 없어지기 때문에, 단속적으로 검출되고 있던 비교적 큰 값의 수광량이 검출되지 않게 된다. 따라서, 수광 소자(78)의 수광량이 임계값을 하회했을 때(즉, 임계값 이상의 수광량이 검출되지 않게 되었을 때), 박리면(58)이 평탄하게 되었다고 검출할 수 있다. 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 이 경우에서의 임계값(Rc)은, 평탄화 전에 단속적으로 검출되고 있던 비교적 큰 값의 수광량의 평균값(R3)과, 평탄화 후의 수광량의 평균값(R4) 사이에서 임의로 설정할 수 있으나, 평균값(R3)과 평균값(R4)의 중간의 값보다 평균값(R4)에 가까운 값인 것이 적합하다. 한편, 전술한 「박리면(58)에 대해 수직으로 발광 소자(76)로부터 광을 조사하고,」에서의 「박리면(58)에 대해 수직」이란, 연삭 후의 평탄한 박리면(58)에 대해 수직이라고 하는 의미이다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, SiC 잉곳(2)의 박리면(58)의 반대측을 회전 가능한 척 테이블(62)에 유지하고 연삭 지석(74)을 환형으로 구비한 연삭 휠(72)을 회전시켜 척 테이블(62)에 유지된 SiC 잉곳(2)의 박리면(58)을 연삭하는 연삭 공정과, 연삭 휠(72)로부터 노출된 SiC 잉곳(2)의 박리면(58)에 광을 조사하고 반사광을 검출하여 평탄 정도를 검출하는 평탄도 검출 공정을 포함하고, 평탄도 검출 공정에서 SiC 잉곳(2)의 박리면(58)이 평탄하게 되었다고 검출했을 때, 연삭 공정을 종료하기 때문에 박리면(58)의 과잉의 연삭을 피하여 연삭 시간을 단축할 수 있다.
2: SiC 잉곳 4: 제1 단면
6: 제2 단면 26: 크랙
28: 박리층 56: 웨이퍼
58: SiC 잉곳의 박리면 62: 연삭 장치의 척 테이블
72: 연삭 휠 74: 연삭 지석
LB: 펄스 레이저 광선 FP: 집광점

Claims (3)

  1. SiC 잉곳의 단면(端面)으로부터 생성해야 할 웨이퍼에 대응하는 깊이에 SiC에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 위치시키고 SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사하여, SiC가 Si와 C로 분리되고 c면에 등방적으로 크랙이 발생한 박리층을 형성하고, 웨이퍼를 상기 박리층에서 SiC 잉곳으로부터 박리한 후의 SiC 잉곳의 박리면을 평탄화하는 평탄화 방법으로서,
    SiC 잉곳의 상기 박리면의 반대측을 회전 가능한 척 테이블로 유지하고, 환형으로 배치된 복수의 연삭 지석을 구비한 연삭 휠을 회전시켜, 상기 척 테이블에 유지된 SiC 잉곳의 상기 박리면을 연삭하는 연삭 공정과,
    상기 연삭 휠로부터 노출된 SiC 잉곳의 상기 박리면에 광을 조사하고 반사광을 검출하여 평탄 정도를 검출하는 평탄도 검출 공정을 포함하고,
    상기 평탄도 검출 공정에서 SiC 잉곳의 상기 박리면이 평탄하게 되었다고 검출했을 때, 상기 연삭 공정을 종료하는 것인 평탄화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평탄도 검출 공정에서,
    상기 박리면에 대해 입사각(θ)으로 광을 조사하고, 반사각(θ)으로 반사광을 수광하여 수광량이 임계값을 초과했을 때, 상기 박리면이 평탄하게 되었다고 검출하는 것인 평탄화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 평탄도 검출 공정에서,
    c면과 상기 단면으로 오프각(α)이 형성된 SiC 잉곳의 박리층으로부터 생성해야 할 웨이퍼를 박리한 경우, 상기 박리면에 대해 수직으로 발광 소자로부터 광을 조사하고 상기 발광 소자와의 이루는 각도가 2α가 되는 위치에서 반사광을 수광하여 수광량이 임계값을 하회했을 때, 상기 박리면이 평탄하게 되었다고 검출하는 것인 평탄화 방법.
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