KR20200022332A - 패싯 영역의 검출 방법 및 검출 장치 - Google Patents

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나오키 무라자와
구니미츠 다카하시
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) SiC 단결정 잉곳의 패싯 영역의 위치를 검출한다.
(해결수단) 제 1 면과, 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면을 갖고, c 축이 그 제 1 면으로부터 그 제 2 면에 이르는 SiC 단결정 잉곳의 패싯 영역을 검출하는 패싯 영역의 검출 방법으로서, 그 SiC 단결정 잉곳의 그 제 1 면에 광원으로부터의 광을 조사하는 조사 스텝과, 그 제 1 면에 조사된 그 광에 의해 그 SiC 단결정 잉곳의 그 제 1 면으로부터 발생하는 형광의 강도를 검출하는 형광 강도 검출 스텝과, 그 제 1 면에 있어서 그 형광 강도 검출 스텝에서 검출된 형광 강도가 비교적 작은 영역을 패싯 영역으로 판정하고, 그 형광 강도가 비교적 큰 영역을 비패싯 영역으로 판정하는 판정 스텝을 포함한다.

Description

패싯 영역의 검출 방법 및 검출 장치{DETECTION APPARATUS AND DETECTION METHOD OF FACET REGION}
본 발명은 SiC (실리콘 카바이드) 단결정 잉곳의 패싯 영역을 검출하는 검출 방법 및 그 패싯 영역을 검출하는 검출 장치에 관한 것이다.
최근, 인버터나 컨버터로 대표되는 파워 디바이스 등에 사용되는 차세대 반도체 재료로서, Si (실리콘) 를 대신하여 SiC (실리콘 카바이드) 가 주목받고 있다. SiC 웨이퍼는, SiC 단결정 잉곳이 슬라이스됨으로써 형성된다. SiC 단결정 잉곳을 슬라이스하여 SiC 웨이퍼를 제조하는 방법으로서, 예를 들어, 와이어 소를 사용하여 SiC 단결정 잉곳을 잘라 내는 방법이 알려져 있다.
그러나, 와이어 소를 사용하는 방법에서는 손실되는 SiC 의 양이 많아, 원료가 되는 SiC 단결정 잉곳의 양에 비해 얻어지는 SiC 웨이퍼의 수가 적어진다는 문제가 발생한다. 예를 들어, 350 ㎛ 정도의 두께의 SiC 웨이퍼를 제조할 때에, 절삭 마진으로서 150 ㎛ ∼ 200 ㎛ 정도의 두께의 영역이 필요해진다. 또한, 얻어진 SiC 웨이퍼의 표면의 기복 등을 제거하기 위해, SiC 웨이퍼의 표면을 연마하여 50 ㎛ 정도의 두께의 영역을 제거할 필요가 있다.
그래서, SiC 의 손실이 비교적 적은 SiC 웨이퍼의 제조 방법으로서, SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 SiC 단결정 잉곳의 내부에 집광하여 개질층과, 그 개질층으로부터 신장되는 크랙을 형성하여 할단 (割斷) 하는 방법이 알려져 있다. 이 방법에서는, 그 레이저 빔의 집광점을 SiC 단결정 잉곳의 소정의 깊이 위치에 위치시켜 피할단면을 따라 그 레이저 빔을 주사하고, 그 피할단면을 따라 개질층을 형성한다 (특허문헌 1 참조).
그런데, SiC 단결정은, 그 성장 과정에 있어서 패싯 영역으로 불리는 영역과, 비 (非) 패싯 영역으로 불리는 영역의 서로 성장 모드가 상이한 영역이 형성된다. 패싯 영역과 비패싯 영역은, 그 성장 모드의 차이에서 기인하여 저항률이나 결함 밀도 등의 물성이 상이한 것이 알려져 있다.
그래서, 제조된 SiC 웨이퍼를 사용하여 소정의 성능의 디바이스를 얻기 위해, 패싯 영역과, 비패싯의 형성 영역을 제어하면서 SiC 단결정 잉곳을 형성하는 기술의 개발이 진행되고 있다 (특허문헌 2 내지 4 참조).
일본 공개특허공보 2016-127186호 일본 공개특허공보 2014-40357호 일본 공개특허공보 2004-323348호 일본 공개특허공보 2013-100217호
패싯 영역과 비패싯 영역은, 서로 굴절률이 상이하다. 그 때문에, SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 SiC 단결정 잉곳의 표면으로부터 소정의 깊이에 조사하여 개질층을 형성하고자 할 때, 패싯 영역과 비패싯 영역에서는, 그 레이저 빔이 상이한 깊이 위치에 집광되어 버린다. 따라서, 개질층이 균일한 깊이에는 형성되지 않기 때문에, 레이저 빔에 의한 슬라이스 방법을 사용하는 경우에 있어서도 일정한 크기의 절삭 마진 (커프 로스) 이 필요해진다.
그래서, 영역에 상관없이 SiC 단결정 잉곳의 내부의 균일한 깊이에 개질층이 형성되도록, 패싯 영역과 비패싯 영역의 각각에 있어서 상이한 레이저 가공 조건으로 그 레이저 빔을 조사하는 것이 생각된다. 예를 들어, SiC 웨이퍼이면 패싯 영역과 비패싯 영역의 질소 농도의 차를 반영한 콘트라스트를 육안에 의해 확인할 수 있다.
그러나, SiC 단결정 잉곳은, SiC 웨이퍼보다 두꺼워, 육안에 의해 패싯 영역과 비패싯 영역을 판별하는 것은 용이하지 않다. 그 때문에, SiC 단결정 잉곳에 있어서는, 각각의 영역의 위치를 인식하여, 각각의 영역에 적합한 가공 조건으로 그 레이저 빔을 SiC 단결정 잉곳에 조사하는 것은 곤란하다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, SiC 단결정 잉곳에 있어서 패싯 영역을 용이하게 검출할 수 있는 검출 방법 및 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 제 1 면과, 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면을 갖고, c 축이 그 제 1 면으로부터 그 제 2 면에 이르는 SiC 단결정 잉곳의 패싯 영역을 검출하는 패싯 영역의 검출 방법으로서, 그 SiC 단결정 잉곳의 그 제 1 면에 광원으로부터의 광을 조사하는 조사 스텝과, 그 제 1 면에 조사된 그 광에 의해 그 SiC 단결정 잉곳의 그 제 1 면으로부터 발생하는 형광을 검출하고, 그 형광의 강도의 분포를 얻는 형광 강도 검출 스텝과, 그 제 1 면에 있어서 그 형광 강도 검출 스텝에서 검출된 형광의 강도가 비교적 작은 영역을 패싯 영역으로 판정하고, 그 형광의 강도가 비교적 큰 영역을 비패싯 영역으로 판정하는 판정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 패싯 영역의 검출 방법이 제공된다.
바람직하게는, 그 조사 스텝을 실시하기 전에, 연삭 지석을 사용하여 그 제 1 면을 연삭하는 연삭 스텝을 추가로 포함한다.
또, 본 발명의 다른 일 양태에 의하면, 제 1 면과, 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면을 갖고, c 축이 그 제 1 면으로부터 그 제 2 면에 이르는 SiC 단결정 잉곳의 패싯 영역을 검출하는 패싯 영역의 검출 장치로서, 상방으로 그 제 1 면이 향한 상태에서 그 SiC 단결정 잉곳을 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 그 SiC 단결정 잉곳에 대해 광을 조사하는 광원과, 그 광원으로부터 그 제 1 면에 조사된 광에 의해 그 제 1 면으로부터 발생한 형광을 검출하고, 그 형광의 강도의 분포를 얻는 형광 검출 유닛과, 그 형광 검출 유닛에 의해 검출된 그 형광의 강도의 분포로부터 그 SiC 단결정 잉곳의 그 제 1 면의 패싯 영역의 위치를 검출하는 판정 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 패싯 영역의 검출 장치가 제공된다.
바람직하게는, 그 형광 검출 유닛은, 그 광원에 의한 그 광의 조사에 의해 그 형광이 발생하는 그 SiC 단결정 잉곳의 그 제 1 면을 촬상하는 촬상 유닛을 구비한다.
SiC 단결정 잉곳의 제 1 면에 특정 파장의 광을 조사하면, 그 제 1 면으로부터 형광이 발생한다. 패싯 영역과 비패싯 영역에서는, 광학 특성이 상이하기 때문에, 동일한 조건으로 그 광을 조사했을 때에 발생하는 형광의 강도가 상이하다. 예를 들어, 패싯 영역에 있어서는 형광의 강도가 비교적 작아지고, 비패싯 영역에 있어서는 그 형광의 강도가 비교적 커진다. 즉, SiC 단결정 잉곳의 제 1 면에서 발생하는 형광의 강도의 분포가 패싯 영역과 비패싯 영역의 분포에 대응한다.
그래서, 본 발명의 일 양태에 관련된 패싯 영역의 검출 방법 및 검출 장치에서는, SiC 단결정 잉곳의 제 1 면에 광을 조사하고, 그 제 1 면에서 발생하는 형광을 검출한다. 그리고, 형광의 강도의 분포를 얻음으로써 SiC 단결정 잉곳의 패싯 영역을 검출할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의해, SiC 단결정 잉곳에 있어서 패싯 영역을 용이하게 검출할 수 있는 검출 방법 및 검출 장치가 제공된다.
도 1(A) 는, SiC 단결정 잉곳을 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 1(B) 는, SiC 단결정 잉곳을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 2(A) 는, SiC 단결정 잉곳의 패싯 영역을 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 2(B) 는, 조사 스텝 및 형광 강도 검출 스텝을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3 은 촬상 유닛에 의해 촬상되는 형광 이미지의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 4(A) 는, 레이저 가공 스텝을 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 4(B) 는, 개질층 및 크랙이 형성된 SiC 단결정 잉곳을 모식적으로 나타내는 단면도이며, 도 4(C) 는, 개질층 및 크랙이 형성된 SiC 단결정 잉곳을 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 5 는 패싯 영역의 검출 방법의 각 스텝의 플로를 나타내는 플로 차트이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 먼저, 본 실시형태에 관련된 패싯 영역의 검출 방법 및 검출 장치에 의해 패싯 영역이 검출되는 SiC 단결정 잉곳에 대해 설명한다. 도 1(A) 는, SiC 단결정 잉곳 (11) 을 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 1(B) 는, SiC 단결정 잉곳 (11) 을 모식적으로 나타내는 측면도이다. SiC 단결정 잉곳 (11) 은, 제 1 면 (11a) 과, 제 1 면 (11a) 의 반대측의 제 2 면 (11b) 을 갖는다. 제 1 면 (11a) 및 제 2 면 (11b) 은, 서로 평행하다.
SiC 단결정 잉곳 (11) 은, 예를 들어, 제 1 면 (11a) 에 평행한 피할단면에서 할단되고, SiC 웨이퍼로 잘라 내어진다. SiC 웨이퍼는, 인버터나 컨버터로 대표되는 파워 디바이스 등의 제조에 사용되는 차세대 반도체 재료로서 주목받고 있다.
SiC 단결정 잉곳 (11) 을 할단할 때에는, 예를 들어, SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 제 1 면 (11a) 으로부터 소정의 거리 깊은 위치에 피할단면을 따라 집광하고, 다광자 흡수 과정에 의해 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 내부에 개질층을 형성한다. 그리고, 개질층으로부터 그 피할단면을 따라 크랙을 신장시킴으로써 SiC 단결정 잉곳 (11) 을 할단한다. 또한, SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 은, 레이저 빔의 피조사면이 되기 때문에, 미리 연마되어 경면으로 되어도 된다.
SiC 단결정 잉곳 (11) 에는, 도 1(A) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 오리엔테이션 플랫 (13) 과, 제 1 오리엔테이션 플랫 (13) 에 직교하는 제 2 오리엔테이션 플랫 (15) 이 형성된다. 제 1 오리엔테이션 플랫 (13) 의 길이는 제 2 오리엔테이션 플랫 (15) 의 길이보다 길게 형성된다.
SiC 단결정 잉곳 (11) 은, 제 1 면 (11a) 의 법선 (17) 에 대해 제 2 오리엔테이션 플랫 (15) 방향으로 오프각 (α) 경사진 c 축 (19) 과, c 축 (19) 에 직교하는 c 면 (21) 을 갖고 있다. 그 c 축 (19) 은, 예를 들어, 제 1 면 (11a) 으로부터 제 2 면 (11b) 에 이른다. c 면 (21) 은 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 에 대해 오프각 (α) 경사져 있다. 일반적으로, SiC 단결정 잉곳 (11) 에서는, 짧은 제 2 오리엔테이션 플랫 (15) 의 신장 방향에 직교하는 방향이 c 축 (19) 의 경사 방향이 된다.
c 면 (21) 은, SiC 단결정 잉곳 (11) 중에 분자 레벨로 무수히 설정된다. 오프각 (α) 은, 예를 들어 4 °로 설정된다. 그러나, 오프각 (α) 은 4 °에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 1 °∼ 6 °의 범위에서 자유롭게 설정하여 SiC 단결정 잉곳 (11) 을 제조할 수 있다.
SiC 단결정은, 그 성장 과정에 있어서 표면에 패싯 영역으로 불리는 영역과, 비패싯 영역으로 불리는 영역의 서로 성장 모드가 상이한 영역이 형성된다. 도 2(A) 는, SiC 단결정 잉곳 (11) 의 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 2(A) 에는, 그 패싯 영역 (11d) 이 나타나 있으며, 그 패싯 영역 (11d) 이외의 영역이 비패싯 영역 (11c) 이다.
패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 은, 그 성장 모드의 차이에서 기인하여 저항률이나 결함 밀도 등의 물성이 상이한 것이 알려져 있다. 단, SiC 단결정 잉곳 (11) 에 있어서, 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 은 육안에 의한 판별은 곤란하다.
패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 은, 서로 굴절률이 상이하다. 그 때문에, SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 소정의 깊이에 집광하여 개질층을 형성하고자 할 때, 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 에서는, 그 레이저 빔이 상이한 깊이 위치에 집광되어 버린다.
보다 상세하게는, SiC 단결정 잉곳 (11) 에 있어서 패싯 영역 (11d) 의 굴절률은 비패싯 영역 (11c) 의 굴절률보다 크다. 그 때문에, 패싯 영역 (11d) 에서는 비패싯 영역 (11c) 보다 깊은 위치에 그 레이저 빔이 집광되고, 개질층이 보다 깊은 위치에 형성되어 버린다.
또한, 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 에서는, 레이저 빔의 흡수성이 상이하다. 그 레이저 빔은, SiC 에 대해 투과성을 갖긴 하지만, 일정한 비율로 SiC 에 흡수된다. 그리고, 비패싯 영역 (11c) 에 있어서의 그 레이저 빔의 흡수성은, 패싯 영역 (11d) 에 있어서의 그 레이저 빔의 흡수성보다 낮다. 그 때문에, 집광점에 도달하는 그 레이저 빔의 강도는, 패싯 영역 (11d) 보다 비패싯 영역 (11c) 쪽이 강해진다.
즉, SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 의 전체면에 동일한 조건으로 레이저 빔을 조사해도, SiC 단결정 잉곳 (11) 의 내부의 균일한 깊이에 균일하게 개질층이 형성되지 않는다. 그 때문에, SiC 웨이퍼로 잘라 낼 때의 절삭 마진 (커프 로스) 이 커진다.
그래서, 본 실시형태에 관련된 패싯 영역의 검출 방법 및 검출 장치에서는, SiC 단결정 잉곳 (11) 의 패싯 영역 (11d) 의 위치를 검출한다. 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 의 위치가 검출되면, 각각의 영역에 있어서 균일하게 개질층이 형성되도록, 각각의 영역에 상이한 조건으로 레이저 빔을 조사할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 패싯 영역 (11d) 의 검출 장치에 대해 설명한다. 도 2(B) 에는, 패싯 영역 (11d) 의 검출 장치 (2) 의 주요한 구성이 모식적으로 나타나 있다.
그 검출 장치 (2) 는, SiC 단결정 잉곳 (11) 이 유지되는 척 테이블 (14) 과, 그 척 테이블 (14) 의 상방에 배치 형성된 광원 유닛 (4) 을 구비한다. 검출 장치 (2) 는, 예를 들어, 그 광원 유닛 (4) 에 나란한 촬상 유닛 (6) 을 추가로 구비한다.
척 테이블 (14) 은, 일단이 척 테이블 (14) 의 상면으로 통한 흡인로 (도시 생략) 와, 그 흡인로의 타단에 접속된 흡인원 (도시 생략) 을 내부에 구비한다. 척 테이블 (14) 의 상면에 SiC 단결정 잉곳 (11) 을 올려 놓고, 그 흡인원을 작동시켜 그 흡인로를 통해서 SiC 단결정 잉곳 (11) 에 부압 (負壓) 을 작용시키면, SiC 단결정 잉곳 (11) 이 척 테이블 (14) 에 흡인 유지된다. 즉, 척 테이블 (14) 의 상면이 유지면이 된다.
광원 유닛 (4) 은, 내부에 광원 (도시 생략) 을 구비한다. 그 광원은, 예를 들어, 수은 램프나 LED (Light Emitting Diode) 이며, 자외 영역의 파장 성분을 포함하는 광을 발할 수 있다. 광원 유닛 (4) 은, 추가로, 특정 파장의 광을 투과하는 밴드 패스 필터 등의 필터 (8) 와, 그 광의 조사 영역을 조정하는 렌즈 (10) 를 구비한다.
그 광원으로부터 출사된 광 (12) 은, 필터 (8) 를 투과한다. 이 때에, 광 (12) 의 그 특정 파장 이외의 성분이 차폐된다. 그 후, 광 (12) 은, 렌즈 (10) 를 거쳐 척 테이블 (14) 에 유지된 SiC 단결정 잉곳 (11) 에 조사된다. SiC 단결정 잉곳 (11) 에 조사되는 광 (12) 은, SiC 단결정 잉곳 (11) 에 조사되었을 때에 형광을 발생시키는 파장의 광으로, 예를 들어 파장 365 ㎚ 의 자외선이다.
촬상 유닛 (6) 은, 척 테이블 (14) 의 유지면을 향해져 있고, 척 테이블 (14) 에 유지된 SiC 단결정 잉곳 (11) 에 광원으로부터 광 (12) 이 조사되었을 때에 발생하는 형광을 촬상하여, 제 1 면 (11a) 의 형광 이미지를 얻는다. 즉, 그 검출 장치 (2) 는, 촬상 유닛 (6) 에 의해 구성되는 형광 검출 유닛을 구비한다. 여기서, 형광 이미지란, 형광의 강도의 분포가 나타난 화상이다. 또한, 촬상 유닛 (6) 은, 광원 유닛 (4) 의 근방에 나란히 배치 형성되어 있어도 되고, 또는 척 테이블 (14) 의 비스듬히 상방에 배치 형성되어도 된다.
패싯 영역 (11d) 의 검출 장치 (2) 는, 추가로, 그 검출 장치 (2) 의 각 구성 요소를 제어하는 제어 유닛 (도시 생략) 을 구비한다. 그 제어 유닛은, 척 테이블 (14), 광원 유닛 (4) 및 촬상 유닛 (6) 에 전기적으로 접속되어 있다. 그 제어 유닛은, 광원 유닛 (4) 을 제어하여 척 테이블 (14) 에 유지된 SiC 단결정 잉곳 (11) 에 그 광 (12) 을 조사시키고, 촬상 유닛 (6) 에 그 형광을 검출시켜 형광 이미지를 형성시킨다.
또한, 제어 유닛은, 그 광원 유닛 (4) 을 제어하여 그 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 의 일부에 그 광 (12) 을 조사시키면서 그 척 테이블 (14) 을 그 유지면에 평행한 방향으로 이동시키고, 그 광 (12) 을 그 제 1 면 (11a) 에 주사시켜도 된다. 이 경우, 제어 유닛은, 제 1 면 (11a) 에 있어서의 그 광 (12) 의 피조사 위치의 좌표와, 그 촬상 유닛 (6) 에 의해 검출되는 형광의 강도를 관련지음으로써 형광 이미지를 형성한다.
패싯 영역 (11d) 의 검출 장치 (2) 의 그 제어 유닛은, 검출된 그 형광에 기초하여 작성된 형광 이미지를 기록하는 기록 유닛을 구비해도 된다. 또, 그 제어 유닛은, 그 형광 이미지에 나타나는 그 형광의 강도의 분포로부터 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 에 있어서의 패싯 영역 (11d) 의 위치를 판정하는 판정 유닛을 구비해도 된다.
SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 에 있어서 발생하는 그 형광은, 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 에서 강도가 상이하다. 그 때문에, 그 기록 유닛에 기록되는 형광 이미지는, 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 의 위치에 따라 형광의 강도가 상이한 형광 이미지가 된다. 예를 들어, 패싯 영역 (11d) 에서는, 비패싯 영역 (11c) 과 비교하여 형광의 강도가 작아진다.
그래서, 그 제어 유닛의 그 판정 유닛은, 형광 이미지에 있어서 형광의 강도가 비교적 작은 영역을 패싯 영역 (11d) 으로 판정하고, 형광의 강도가 비교적 큰 영역을 비패싯 영역 (11c) 으로 판정한다. 이와 같이, 패싯 영역 (11d) 의 검출 장치 (2) 는, SiC 단결정 잉곳 (11) 에 광 (12) 을 조사하여 발생하는 형광의 강도의 분포로부터, SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 의 패싯 영역 (11d) 의 위치를 검출할 수 있다.
또한, 그 제어 유닛은, 검출된 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 패싯 영역 (11d) 의 위치에 관한 정보를 기억하는 기억부를 구비해도 된다. 그리고, 그 제어 유닛은, SiC 단결정 잉곳 (11) 을 SiC 웨이퍼로 잘라 내는 레이저 가공 장치에 패싯 영역 (11d) 의 위치에 관한 정보를 송신해도 된다.
다음으로, 패싯 영역 (11d) 의 검출 장치 (2) 를 사용하여 실시되는 본 실시형태에 관련된 패싯 영역의 검출 방법에 대해 설명한다. 도 5 는, 그 패싯 영역의 검출 방법의 각 스텝의 흐름을 모식적으로 나타내는 플로 차트이다.
그 패싯 영역 (11d) 의 검출 방법에서는, 먼저, SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 에 광원 유닛 (4) 의 광원으로부터의 광 (12) 을 조사하는 조사 스텝 S1 이 실시된다. 도 2(B) 는, 조사 스텝 S1 을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
조사 스텝 S1 에서는, 척 테이블 (14) 의 상면에 제 1 면 (11a) 을 상방을 향하게 한 상태에서 SiC 단결정 잉곳 (11) 을 올려 놓는다. 그리고, 척 테이블 (14) 의 흡인원을 작동시켜 그 SiC 단결정 잉곳 (11) 에 부압을 작용시켜, 척 테이블 (14) 에 SiC 단결정 잉곳 (11) 을 흡인 유지시킨다.
다음으로, 광원 유닛 (4) 을 작동시켜 광원으로부터 광 (12) 을 출사시키고, 필터 (8) 및 렌즈 (10) 를 거쳐 제 1 면 (11a) 에 광 (12) 을 조사한다. 광 (12) 은, SiC 단결정 잉곳 (11) 에 조사되었을 때에 SiC 단결정 잉곳 (11) 에 형광을 발생시키는 자외 영역보다 짧은 파장의 광으로, 예를 들어, 365 ㎚ 의 파장의 광이다. 단, 광 (12) 의 파장은 이것에 한정되지 않는다.
본 실시형태에 관련된 패싯 영역 (11d) 의 검출 방법에서는, 다음으로, 제 1 면 (11a) 에 조사된 광 (12) 에 의해 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 으로부터 발생하는 형광을 검출하고, 그 형광의 강도의 분포를 얻는 형광 강도 검출 스텝 S2 를 실시한다. 조사 스텝에서 제 1 면 (11a) 에 조사된 광 (12) 에 의해 발생한 형광은, 형광 검출 유닛을 구성하는 촬상 유닛 (6) 에 의해 검출된다.
도 3 은, 형광 강도 검출 스텝 S2 에서 촬상 유닛 (6) 에 의해 검출되는 형광의 강도의 분포가 반영된 제 1 면 (11a) 의 형광 이미지 (16) 를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 3 에 나타내는 평면도에는, 설명의 편의를 위해, 형광의 강도가 비교적 작은 영역에 사선의 해칭이 부여되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 형광 이미지 (16) 에 있어서 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 에는, 발생하는 형광의 강도가 비교적 큰 영역과, 강도가 비교적 작은 영역이 확인된다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 패싯 영역 (11d) 의 검출 방법에서는, 형광 강도 검출 스텝 S2 에서 얻어진 형광 이미지 (16) 로부터 제 1 면 (11a) 의 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 의 위치를 판정하는 판정 스텝 S3 을 실시한다.
판정 스텝 S3 에서는, SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 에 있어서, 형광의 강도가 비교적 작은 영역을 패싯 영역 (11d) 으로 판정하고, 형광의 강도가 비교적 큰 영역을 비패싯 영역 (11c) 으로 판정한다.
본 실시형태에 관련된 패싯 영역 (11d) 의 검출 방법에 의하면, SiC 단결정 잉곳 (11) 에 광 (12) 을 조사하여 발생하는 형광을 검출함으로써, 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 을 검출할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 패싯 영역 (11d) 의 검출 방법에서는, 조사 스텝 S1 을 실시하기 전에, 연삭 지석을 사용하여 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 을 연삭하는 연삭 스텝을 실시해도 된다.
조사 스텝 S1 에서는, 그 제 1 면 (11a) 에 광 (12) 이 조사되어 발생하는 형광이 관찰된다. 이 때, 제 1 면 (11a) 의 표면이 평탄하지 않으면, 제 1 면 (11a) 의 각 영역에 있어서 광 (12) 이 균일한 조건으로 조사되지 않고, 또, 동일한 조건으로 형광이 발생하지 않는다. 그 때문에, 패싯 영역 (11d) 을 적절히 검출하기 위해, 연삭 스텝이 실시되어 제 1 면 (11a) 이 연삭되어 경면으로 되는 것이 바람직하다.
또, 연삭 스텝이 실시되어 제 1 면 (11a) 이 평탄하면, 그 후, SiC 단결정 잉곳 (11) 으로부터 SiC 웨이퍼를 잘라 낼 때, 제 1 면 (11a) 의 전역을 원하는 조건으로 레이저 가공을 실시할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 패싯 영역 (11d) 의 검출 방법에서는, 판정 스텝 S3 에서 검출된 패싯 영역 (11d) 및 비패싯 영역 (11c) 의 위치에 관한 정보를 제어 유닛의 기억부에 기억시키는 기억 스텝을 실시해도 된다. 기억 스텝에서 기억된 패싯 영역 (11d) 및 비패싯 영역 (11c) 의 위치에 관한 정보를 사용하여, 이후에 SiC 단결정 잉곳 (11) 으로부터 SiC 웨이퍼를 제조해도 된다.
SiC 웨이퍼를 제조할 때, 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 의 각각에 적합한 조건으로 SiC 에 대해 투과성을 갖는 레이저 빔을 조사하면, SiC 단결정 잉곳의 소정의 깊이 위치에 균일한 개질층을 형성할 수 있다. 이 경우, SiC 단결정 잉곳을 잘라 내어 SiC 웨이퍼를 형성할 때에 필요해지는 절삭 마진이 비교적 작아져, SiC 의 손실률이 저하되기 때문에, SiC 웨이퍼를 효율적으로 제조할 수 있다.
다음으로, 패싯 영역 (11d) 및 비패싯 영역 (11c) 이 검출된 SiC 단결정 잉곳 (11) 을 레이저 가공하여 SiC 웨이퍼를 제조하는 방법 및 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 도 4(A) 는, 그 레이저 가공 장치로 SiC 단결정 잉곳 (11) 을 레이저 가공하는 모습을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4(A) 에 나타내는 레이저 가공 장치 (18) 는, 척 테이블 (20) 과, 그 척 테이블 (20) 의 상방의 레이저 가공 유닛 (22) 을 구비한다. 그 척 테이블 (20) 은, 패싯 영역 (11d) 의 검출 장치 (2) 의 척 테이블 (14) 과 동일하게 구성된다. 그 척 테이블 (20) 은, 상면의 유지면에 평행한 방향으로 이동할 수 있다.
레이저 가공 유닛 (22) 은, 척 테이블 (14) 에 유지된 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 소정의 깊이 위치에 SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔 (22a) 을 집광시키는 기능을 갖는다. 그 레이저 빔 (22a) 은, SiC 단결정 잉곳 (11) 의 피할단면의 깊이 위치에 집광된다.
SiC 웨이퍼를 제조하는 방법에 있어서는, 먼저, SiC 단결정 잉곳 (11) 을 유지하는 유지 스텝을 실시한다. 유지 스텝에서는, 레이저 가공 장치 (18) 의 척 테이블 (20) 의 유지면에 제 1 면 (11a) 을 상방을 향하게 한 상태에서 SiC 단결정 잉곳 (11) 을 올려 놓고, 척 테이블 (20) 의 SiC 단결정 잉곳 (11) 을 흡인 유지시킨다.
다음으로, 레이저 빔 (22a) 을 SiC 단결정 잉곳 (11) 에 조사하여 SiC 단결정 잉곳을 레이저 가공하는 레이저 가공 스텝을 실시한다. 레이저 가공 스텝에서는, 레이저 가공 유닛 (22) 을 작동시켜, 레이저 빔 (22a) 을 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 내부의 소정의 깊이에 집광시키면서 척 테이블 (20) 을 유지면에 평행한 방향으로 가공 이송시킨다.
예를 들어, 도 4(A) 에 나타내는 바와 같이, 척 테이블 (20) 을 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 2 오리엔테이션 플랫 (15) 을 따른 방향으로 가공 이송시킨다. SiC 단결정 잉곳 (11) 의 내부의 소정의 깊이 위치에 레이저 빔 (22a) 을 집광시키면, 다광자 흡수 과정에 의해 집광점의 근방에 개질층 (23) 이 형성된다.
SiC 단결정 잉곳 (11) 의 일단에서 타단까지, 레이저 빔 (22a) 을 집광시킨 후, 척 테이블 (20) 을 유지면에 평행하면서 또한 제 2 오리엔테이션 플랫 (15) 에 수직인 방향으로 산출 이송한다. 그 후, 척 테이블 (20) 을 제 2 오리엔테이션 플랫 (15) 을 따라 역방향으로 가공 이송하면서, SiC 단결정 잉곳 (11) 에 레이저 빔 (22a) 을 집광시킨다.
레이저 빔 (22a) 의 조사에 의해 개질층 (23) 이 형성되면, 그 개질층 (23) 으로부터 피할단면을 따라 크랙 (25) 이 신장된다. 도 4(B) 는, 개질층 (23) 으로부터 크랙 (25) 이 신장되는 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 크랙 (25) 은, 도 4(B) 에 나타내는 바와 같이, 개질층 (23) 으로부터 c 면 (21) (도 1(A) 등 참조) 을 따른 방향으로 신장되기 쉽다.
또, 도 4(C) 는, 형성된 개질층 (23) 으로부터 크랙 (25) 이 신장되는 모습을 모식적으로 나타내는 상면도이다. 또한, 개질층 (23) 및 크랙 (25) 은 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 에는 표출되지 않지만, 설명의 편의상, 도 4(C) 에 있어서는 실선으로 나타내고 있다.
그리고, SiC 단결정 잉곳 (11) 의 제 1 면 (11a) 의 전체면에 걸쳐서 레이저 빔 (22a) 을 조사한다. 그러면, 피할단면을 따라 형성된 크랙 (25) 에 의해 SiC 단결정 잉곳 (11) 이 할단되고, SiC 웨이퍼가 형성된다.
또한, 레이저 가공 스텝에 있어서, 제 1 면 (11a) 을 따라 전역에 동일한 조건으로 레이저 빔 (22a) 을 조사하면, 형성되는 개질층 (23) 의 깊이나 크랙 (25)의 신장 정도가 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 에서 상이하다. 그래서, 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 에서 상이한 조건으로 레이저 가공을 실시한다. 이 때, 각각의 영역에 있어서의 가공 조건은, 개질층 (23) 및 크랙 (25) 이 각각의 영역에서 동일하게 형성되도록 설정된다.
여기서, 본 실시형태에 관련된 패싯 영역 (11d) 의 검출 방법 및 검출 장치에 의하면, 레이저 가공을 실시하기 전에 미리 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 패싯 영역 (11d) 및 비패싯 영역 (11c) 의 위치를 검출할 수 있다. 그리고, 레이저 가공 장치 (18) 는, 패싯 영역 (11d) 의 검출 장치 (2) 로부터 그 패싯 영역 (11d) 의 위치에 관한 정보를 취득할 수 있다. 그 때문에, 레이저 가공을 실시할 때에, 패싯 영역 (11d) 과 비패싯 영역 (11c) 에 각각의 영역에 적합한 가공 조건으로 레이저 가공을 실시할 수 있다.
예를 들어, 비패싯 영역 (11c) 을 가공할 때에는, 비패싯 영역 (11c) 에 적합한 가공 조건으로 레이저 빔 (22a) 을 조사한다. 그리고, 레이저 빔 (22a) 의 집광점이 패싯 영역 (11d) 에 걸렸을 때, 가공 조건을 전환하여 레이저 빔 (22a) 을 조사한다. 다시 레이저 빔 (22a) 의 집광점이 비패싯 영역 (11c) 에 걸렸을 때에는, 가공 조건을 되돌려 레이저 빔 (22a) 을 조사한다.
또는, 척 테이블 (20) 을 이동시키고, 비패싯 영역 (11c) 을 비패싯 영역 (11c) 에 적합한 조건으로 레이저 가공한다. 그리고, 레이저 빔 (22a) 의 집광점이 패싯 영역 (11d) 에 접어들 때, 레이저 빔 (22a) 의 조사를 정지시킨다. 그 후, 그 집광점이 패싯 영역 (11d) 을 벗어날 때에 레이저 빔 (22a) 의 조사를 재개한다.
다음으로, 척 테이블 (20) 을 역방향으로 이동시키고, 레이저 빔 (22a) 의 집광점이 패싯 영역 (11d) 에 걸렸을 때에 레이저 빔 (22a) 을 조사하여 패싯 영역 (11d) 을 패싯 영역 (11d) 에 적합한 조건으로 가공한다.
이들의 경우, SiC 단결정 잉곳 (11) 의 소정의 깊이 위치에 있어서 균일하게 개질층을 형성할 수 있다. 그 때문에, SiC 단결정 잉곳 (11) 이 할단되는 깊이 위치 등의 편차가 작아진다. 따라서, 이 편차를 고려하여 필요해지는 SiC 단결정 잉곳 (11) 의 절삭 마진을 작게 설정할 수 있다. 그 때문에, SiC 단결정 잉곳 (11) 으로부터 SiC 웨이퍼를 형성할 때에, SiC 의 손실량을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태의 기재에 한정되지 않고, 다양하게 변경하여 실시 가능하다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는, SiC 단결정 잉곳 (11) 을 척 테이블 (14) 에 유지시켜 제 1 면 (11a) 에 광을 조사하고, 발생하는 형광을 검출하는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명의 일 양태는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 그 광이 조사될 때, SiC 단결정 잉곳 (11) 을 척 테이블 (14) 에 유지시키지 않아도 되고, SiC 단결정 잉곳 (11) 을 흡인 유지 기구가 없는 테이블에 올려 놓아도 된다.
또, 패싯 영역 (11d) 의 검출 장치 (2) 는, SiC 단결정 잉곳 (11) 으로부터 SiC 웨이퍼를 잘라 내는 레이저 가공 장치 (18) 에 장착되어 있어도 된다. 이 경우, 패싯 영역 (11d) 의 위치가 검출된 SiC 단결정 잉곳 (11) 은, 그대로 레이저 가공되어 SiC 웨이퍼로 잘라 내어진다. 이 경우, 레이저 가공 장치 (18) 의 척 테이블 (20) 은, 검출 장치 (2) 의 척 테이블 (14) 로서 기능해도 되고, 레이저 가공 장치 (18) 의 레이저 가공 유닛 (22) 은, 검출 장치 (2) 의 광원 유닛 (4) 으로서 기능해도 된다.
상기 실시형태에 관련된 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
11 : SiC 단결정 잉곳
11a : 제 1 면
11b : 제 2 면
11c : 비패싯 영역
11d : 패싯 영역
13, 15 : 오리엔테이션 플랫
17 : 제 1 면의 법선
19 : c 축
21 : c 면
23 : 개질층
25 : 크랙
2 : 검출 장치
4 : 광원
6 : 촬상 유닛
8 : 필터
10 : 렌즈
12 : 광
14, 20 : 척 테이블
16 : 형광 이미지
18 : 레이저 가공 장치
22 : 레이저 가공 유닛
22a : 레이저 빔

Claims (4)

  1. 제 1 면과, 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면을 갖고, c 축이 그 제 1 면으로부터 그 제 2 면에 이르는 SiC 단결정 잉곳의 패싯 영역을 검출하는 패싯 영역의 검출 방법으로서,
    그 SiC 단결정 잉곳의 그 제 1 면에 광원으로부터의 광을 조사하는 조사 스텝과,
    그 제 1 면에 조사된 그 광에 의해 그 SiC 단결정 잉곳의 그 제 1 면으로부터 발생하는 형광을 검출하고, 그 형광의 강도의 분포를 얻는 형광 강도 검출 스텝과,
    그 제 1 면에 있어서 그 형광 강도 검출 스텝에서 검출된 형광의 강도가 비교적 작은 영역을 패싯 영역으로 판정하고, 그 형광의 강도가 비교적 큰 영역을 비패싯 영역으로 판정하는 판정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 패싯 영역의 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    그 조사 스텝을 실시하기 전에, 연삭 지석을 사용하여 그 제 1 면을 연삭하는 연삭 스텝을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 패싯 영역의 검출 방법.
  3. 제 1 면과, 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면을 갖고, c 축이 그 제 1 면으로부터 그 제 2 면에 이르는 SiC 단결정 잉곳의 패싯 영역을 검출하는 패싯 영역의 검출 장치로서,
    상방으로 그 제 1 면이 향한 상태에서 그 SiC 단결정 잉곳을 유지하는 척 테이블과,
    그 척 테이블에 유지된 그 SiC 단결정 잉곳에 대해 광을 조사하는 광원과,
    그 광원으로부터 그 제 1 면에 조사된 광에 의해 그 제 1 면으로부터 발생한 형광을 검출하고, 그 형광의 강도의 분포를 얻는 형광 검출 유닛과,
    그 형광 검출 유닛에 의해 검출된 그 형광의 강도의 분포로부터 그 SiC 단결정 잉곳의 그 제 1 면의 패싯 영역의 위치를 검출하는 판정 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 패싯 영역의 검출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    그 형광 검출 유닛은, 그 광원에 의한 그 광의 조사에 의해 그 형광이 발생하는 그 SiC 단결정 잉곳의 그 제 1 면을 촬상하는 촬상 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 패싯 영역의 검출 장치.
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