KR20200031515A - 웨이퍼의 생성 방법 및 레이저 가공 장치 - Google Patents

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료헤이 야마모토
가즈야 히라타
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

[과제] Facet 영역과 비Facet 영역 사이에 단차가 없는 웨이퍼를 생성할 수 있는 웨이퍼의 생성 방법을 제공한다.
[해결수단] SiC 잉곳으로 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법으로서, SiC 잉곳의 상면으로부터 Facet 영역을 검출하는 Facet 영역 검출 공정과, Facet 영역과 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표를 설정하는 좌표 설정 공정과, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 SiC 잉곳의 상면으로부터 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜, 레이저 광선을 SiC 잉곳에 조사하면서 SiC 잉곳과 집광점을 X축 방향으로 상대적으로 가공 이송하여 SiC 잉곳의 내부에 띠형의 박리층을 형성하는 가공 이송 공정을 포함한다. 가공 이송 공정에 있어서, 비Facet 영역에 레이저 광선을 조사할 때의 레이저 광선의 에너지와 집광기의 위치에 대하여, Facet 영역에 레이저 광선을 조사할 때의 레이저 광선의 에너지를 상승시키며 집광기의 위치를 상승시킨다.

Description

웨이퍼의 생성 방법 및 레이저 가공 장치{WAFER GENERATING METHOD AND LASER PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 SiC 잉곳으로 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법 및 SiC 잉곳에 박리층을 형성하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
IC, LSI, LED 등의 디바이스는, Si(실리콘)나 Al2O3(사파이어) 등을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되어 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다. 또한, 파워 디바이스, LED 등은 육방정 단결정 SiC(탄화규소)를 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되어 서로 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.
디바이스가 형성되는 웨이퍼는, 일반적으로 원기둥 형상의 잉곳을 와이어 소우로 얇게 절단함으로써 생성된다. 절단된 웨이퍼의 표면 및 이면은, 연마함으로써 경면으로 마무리된다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 그러나, 잉곳을 와이어 소우로 절단하여, 절단한 웨이퍼의 표면 및 이면을 연마하면, 잉곳의 대부분(70∼80％)이 버려지게 되어 비경제적이라고 하는 문제가 있다. 특히 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 본 출원인은, 육방정 단결정 SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 SiC 잉곳의 내부에 위치시켜 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, SiC 잉곳의 내부에는, Facet이라고 칭해지는 결정 구조가 상이한 영역이 존재하는 경우가 있고, Facet 영역은 비Facet 영역에 비해서 굴절률이 높으며 에너지의 흡수율이 높기 때문에, 레이저 광선의 조사에 의해 SiC 잉곳의 내부에 형성되는 박리층의 위치 및 만듦새가 불균일해져, Facet 영역과 비Facet 영역 사이에서 웨이퍼에 단차가 생겨 버린다고 하는 문제가 있다. 또한, SiC 잉곳으로 생성한 웨이퍼를 연삭하여 원하는 두께로 마무리하기 위해, Facet 영역과 비Facet 영역 사이의 단차를 예상하여, 생성해야 하는 웨이퍼를 두껍게 박리하지 않으면 안 되어, 충분한 효율화를 도모할 수 없다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 Facet 영역과 비Facet 영역 사이에 단차가 없는 웨이퍼를 생성할 수 있는 웨이퍼의 생성 방법 및 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 측면에 따르면, SiC 잉곳으로부터 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법으로서, SiC 잉곳의 상면을 연삭하여 평탄면으로 형성하는 평탄면 형성 공정과, 상기 평탄면 형성 공정을 실시한 후, SiC 잉곳의 상면으로부터 Facet 영역을 검출하며 SiC 잉곳의 상면에 대하여 c면이 오프각 경사지며, 상기 c면과 상기 평탄면 사이에 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향을 X축으로 하고, 상기 X축과 직교하는 방향을 Y축으로 하여 Facet 영역과 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표를 설정하는 좌표 설정 공정과, 상기 좌표 설정 공정을 실시한 후, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 SiC 잉곳의 상면으로부터 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜, 레이저 가공 장치의 집광기로부터 레이저 광선을 SiC 잉곳에 조사하면서 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상기 X축 방향으로 상대적으로 가공 이송하여 SiC를 Si와 C로 분리하며 상기 c면을 따라 크랙이 신장한 띠형의 박리층을 형성하는 가공 이송 공정과, SiC 잉곳과 상기 집광점을 상기 Y축 방향으로 상대적으로 인덱싱 이송하여 상기 띠형의 박리층을 상기 Y축 방향으로 병설시키는 인덱싱 이송 공정과, 상기 가공 이송 공정 및 상기 인덱싱 이송 공정을 실시한 후, 상기 박리층으로부터 생성해야 하는 웨이퍼를 박리하는 박리 공정을 포함하고, 상기 가공 이송 공정에 있어서, 상기 좌표 설정 공정에서 설정한 상기 Facet 영역과 상기 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표에 기초하여, 상기 비Facet 영역에 레이저 광선을 조사할 때의 레이저 광선의 에너지와 상기 집광기의 위치에 대하여, 상기 Facet 영역에 레이저 광선을 조사할 때의 레이저 광선의 에너지를 상승시키며 상기 집광기의 위치를 상승시키는 웨이퍼의 생성 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, SiC 잉곳에 박리층을 형성하는 레이저 가공 장치로서, SiC 잉곳을 유지하는 유지 테이블과, 상기 유지 테이블에 유지된 SiC 잉곳의 상면으로부터 Facet 영역을 검출하는 Facet 영역 검출 수단과, SiC 잉곳의 상면에 대하여 c면이 오프각 경사지며, 상기 c면과 상기 상면 사이에 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향을 X축으로 하며 상기 X축과 직교하는 방향을 Y축으로 하여 Facet 영역과 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표를 설정하여 기록하는 좌표 설정 수단과, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 SiC 잉곳의 상면으로부터 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 레이저 광선을 SiC 잉곳에 조사하여, SiC를 Si와 C로 분리하며 상기 c면을 따라 크랙이 신장한 박리층을 형성하는 집광기를 포함하는 레이저 광선 조사 유닛과, 상기 유지 유닛과 상기 집광기를 상기 X축 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 X축 이송 기구와, 상기 유지 테이블과 상기 집광기를 상기 Y축 방향으로 상대적으로 인덱싱 이송하는 Y축 이송 기구와, 상기 Facet 영역과 상기 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표에 기초하여, 상기 비Facet 영역에 레이저 광선을 조사할 때의 레이저 광선의 에너지와 상기 집광기의 위치에 대하여, 상기 Facet 영역에 레이저 광선을 조사할 때의 레이저 광선의 에너지를 상승시키며 상기 집광기의 위치를 상승시키는 제어 유닛을 구비한 레이저 가공 장치가 제공된다.
본 발명의 웨이퍼의 생성 방법에 따르면, Facet 영역과 비Facet 영역에 형성되는 박리층의 위치 및 만듦새가 균일해져, Facet 영역과 비Facet 영역 사이에 단차가 없는 웨이퍼를 생성할 수 있다.
본 발명의 레이저 가공 장치에 따르면, SiC 잉곳에 레이저 가공을 실시할 때, Facet 영역과 비Facet 영역에 형성되는 박리층의 위치 및 만듦새를 균일하게 할 수 있어, Facet 영역과 비Facet 영역 사이에 단차가 없는 웨이퍼를 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명 실시형태의 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2의 (a)는 SiC 잉곳의 정면도이고, (b)는 SiC 잉곳의 평면도이다.
도 3은 평탄면 형성 공정을 실시하고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4의 (a)는 좌표 설정 공정에 있어서 촬상한 SiC 잉곳의 화상의 모식도이고, (b)는 좌표 설정 공정에서 설정한 Facet 영역과 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표의 표이다.
도 5의 (a)는 가공 이송 공정을 실시하고 있는 상태를 나타내는 사시도이고, (b)는 가공 이송 공정을 실시하고 있는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 인덱싱 이송 공정을 실시하고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 박리 공정을 실시하고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 웨이퍼의 생성 방법 및 레이저 가공 장치의 적합한 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 실시형태에 대해서 설명한다. 전체를 도면 부호 2로 나타내는 레이저 가공 장치는, SiC 잉곳(72)을 유지하는 유지 유닛(4)과, SiC 잉곳(72)의 상면으로부터 Facet 영역을 검출하는 Facet 영역 검출 수단(6)과, Facet 영역과 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표를 설정하여 기록하는 좌표 설정 수단(8)과, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 SiC 잉곳의 상면으로부터 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 레이저 광선을 SiC 잉곳에 조사하여 SiC가 Si와 C로 분리하며 c면을 따라 크랙이 신장한 박리층을 형성하는 집광기(10)를 포함하는 레이저 광선 조사 유닛(12)과, 유지 유닛(4)과 집광기(10)를 X축 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 X축 이송 기구(14)와, 유지 유닛(4)과 집광기(10)를 Y축 방향으로 상대적으로 인덱싱 이송하는 Y축 이송 기구(16)와, 레이저 가공 장치(2)의 작동을 제어하는 제어 유닛(18)으로 적어도 구성되어 있다. 또한, X축 방향은 도 1에 화살표(X)로 나타내는 방향이고, Y축 방향은 도 1에 화살표(Y)로 나타내는 방향으로서 X축 방향과 직교하는 방향이다. 또한, X축 방향 및 Y축 방향이 규정하는 평면은 실질상 수평이다.
유지 유닛(4)은, X축 방향으로 이동 가능하게 베이스(20)에 탑재된 X축 가동판(22)과, Y축 방향으로 이동 가능하게 X축 가동판(22)에 탑재된 Y축 가동판(24)과, Y축 가동판(24)의 상면에 회전 가능하게 탑재된 유지 테이블(26)과, 유지 테이블(26)을 회전시키는 유지 테이블용 모터(도시하지 않음)를 포함한다.
Facet 영역 검출 수단(6)은, 유지 테이블(4)에 유지된 SiC 잉곳을 상면으로부터 촬상하는 촬상 유닛(28)을 갖는다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 촬상 유닛(28)은, 베이스(20)의 상면으로부터 상방으로 연장되고 이어서 실질상 수평으로 연장되는 프레임체(30)의 선단 하면에 장착되어 있다. 또한, 프레임체(30)의 상면에는, 촬상 유닛(28)이 촬상한 화상을 표시하는 표시 유닛(32)이 배치되어 있다. 또한, Facet 영역 검출 수단(6)은, 촬상 유닛(28)이 촬상한 SiC 잉곳의 화상에 2치화 처리 등의 화상 처리를 실시하여 Facet 영역과 비Facet 영역의 판별을 쉽게 하는 화상 처리 수단을 가지고 있는 것이 바람직하다. 또한, Facet 영역 검출 수단(6)의 촬상 유닛(28)은, SiC 잉곳에 레이저 광선을 조사할 때의 얼라인먼트로 이용하는 촬상 유닛을 겸하고 있는 것이 바람직하다.
좌표 설정 수단(8)은, 촬상 유닛(28)에 전기적으로 접속되어 있고, 촬상 유닛(28)이 촬상한 SiC 잉곳의 화상에 기초하여, SiC 잉곳의 상면에 대하여 c면이 오프각 경사하여, 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향을 X축으로 하며 X축에 직교하는 방향을 Y축으로 하여 Facet 영역과 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표를 설정하여 기록하도록 되어 있다. 또한, 좌표 설정 수단(8)이 이용하는 X축 및 Y축은, 도 1에 나타내는 전술한 X축 방향 및 Y축 방향과 실질상 동일하다.
레이저 광선 조사 유닛(12)의 집광기(10)는, 촬상 유닛(28)과 X축 방향에 간격을 두고, 프레임체(30)의 선단 하면에 장착되어 있다. 또한, 레이저 광선 조사 유닛(12)은, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저를 발진하는 레이저 발진기와, 레이저 발진기로부터 출사된 펄스 레이저 광선의 출력을 조정하는 어테뉴에이터와, 집광기(10)를 승강시켜 펄스 레이저 광선의 집광점의 상하 방향 위치를 조정하는 집광점 위치 조정 수단을 포함한다(모두 도시하지 않음). 집광점 위치 조정 수단은, 집광기(10)에 연결되어 상하 방향으로 연장되는 볼나사와, 이 볼나사를 회전시키는 모터로 구성될 수 있다. 그리고, 레이저 광선 조사 유닛(12)에 있어서는, 레이저 발진기로부터 출사되어 어테뉴에이터로 출력이 조정된 펄스 레이저 광선을 집광기(10)로 집광하여, 유지 유닛(4)에 유지된 SiC 잉곳에 조사하도록 되어 있다.
X축 이송 기구(14)는, X축 가동판(22)에 연결되어 X축 방향으로 연장되는 볼나사(34)와, 볼나사(34)의 일단부에 연결된 모터(36)를 갖는다. 그리고, X축 이송 기구(14)는, 볼나사(34)에 의해 모터(36)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 X축 가동판(22)에 전달하여, 베이스(20) 상의 안내 레일(20a)을 따라 X축 가동판(22)을 집광기(10)에 대하여 상대적으로 X축 방향으로 진퇴시킨다.
Y축 이송 기구(16)는, Y축 가동판(24)에 연결되어 Y축 방향으로 연장되는 볼나사(38)와, 볼나사(38)의 일단부에 연결된 모터(40)를 갖는다. 그리고, Y축 이송 기구(16)는, 볼나사(38)에 의해 모터(40)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 Y축 가동판(24)에 전달하여, X축 가동판(22) 상의 안내 레일(22a)을 따라 Y축 가동판(24)을 집광기(10)에 대하여 상대적으로 Y축 방향으로 진퇴시킨다.
제어 유닛(18)은, 좌표 설정 수단(8)에 전기적으로 접속되어 있고, 좌표 설정 수단(8)이 설정한 Facet 영역과 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표에 기초하여, 비Facet 영역에 레이저 광선을 조사할 때의 레이저 광선의 에너지와 집광기(10)의 위치에 대하여, Facet 영역에 레이저 광선을 조사할 때의 레이저 광선의 에너지를 상승시키며 집광기(10)의 위치를 상승시키도록 되어 있다. 또한, 제어 유닛(18), Facet 영역 검출 수단(6)의 화상 처리 수단 및 좌표 설정 수단(8)은, 각각 별개의 컴퓨터로 구성되어 있어도 좋지만, 단일의 컴퓨터로 구성되어 있어도 좋다.
본 실시형태의 레이저 가공 장치(2)는, 또한, 유지 유닛(4)에 유지된 SiC 잉곳의 상면을 연삭하는 연삭 유닛(42)과, 유지 유닛(4)에 유지된 SiC 잉곳의 박리층으로부터 생성해야 하는 웨이퍼를 박리하는 박리 기구(44)를 구비하고 있다.
연삭 유닛(42)은, 프레임체(30)의 측면에 Y축 방향으로 이동 가능하게 장착된 케이싱(46)과, 케이싱(46)을 Y축 방향으로 이동시키는 케이싱 이동 수단(48)과, 케이싱(46)에 승강 가능하게 지지된 기단으로부터 Y축 방향으로 연장되는 아암(50)과, 아암(50)을 승강시키는 아암 승강 수단(도시하지 않음)과, 아암(50)의 선단에 장착된 스핀들 하우징(52)을 포함한다.
스핀들 하우징(52)에는, 상하 방향으로 연장되는 스핀들(54)이 회전 가능하게 지지되어 있으며, 스핀들(54)을 회전시키는 스핀들용 모터(도시하지 않음)가 내장되어 있다. 도 3을 참조하여 설명하면, 스핀들(54)의 하단에는 원판형의 휠 마운트(56)가 고정되고, 휠 마운트(56)의 하면에는 볼트(58)에 의해 환형의 연삭 휠(60)이 고정되어 있다. 연삭 휠(60)의 하면의 외주 가장자리부에는, 둘레 방향에 간격을 두고 환형으로 배치된 복수의 연삭 지석(62)이 고정되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 박리 기구(44)는, 베이스(20) 상의 안내 레일(20a)의 종단부에 배치된 케이싱(64)과, 케이싱(64)에 승강 가능하게 지지된 기단으로부터 X축 방향으로 연장되는 아암(66)과, 아암(66)을 승강시키는 아암 승강 수단(도시하지 않음)을 포함한다. 아암(66)의 선단에는 모터(68)가 부설되고, 모터(68)의 하면에는 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 회전 가능하게 흡착 부재(70)가 연결되어 있다. 흡착 부재(70)의 하면에는 복수의 흡인 구멍(도시하지 않음)이 형성되고, 흡착 부재(70)는 흡인 수단(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 또한, 흡착 부재(70)에는, 흡착 부재(70)의 하면에 대하여 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 부여 수단(도시하지 않음)이 내장되어 있다.
도 2에는 SiC로 형성된 SiC 잉곳(72)을 나타내고 있다. SiC 잉곳(72)은, 전체로서 원기둥 형상으로 형성되고, 원형상의 제1 단부면(74)과, 제1 단부면(74)과 반대측의 원형상의 제2 단부면(76)과, 제1 단부면(74) 및 제2 단부면(76) 사이에 위치하는 둘레면(78)과, 제1 단부면(74)으로부터 제2 단부면(76)에 이르는 c축(<0001> 방향)과, c축과 직교하는 c면(0001면)을 갖는다.
SiC 잉곳(72)에 있어서는, 제1 단부면(74)의 수선(80)에 대하여 c축이 오프각(α) 경사하여, c면과 제1 단부면(74) 사이에 오프각(α)(예컨대 α=1, 3, 6도)이 형성되어 있다. 오프각(α)이 형성되는 방향을 도 2에 화살표(A)로 나타낸다. 또한, SiC 잉곳(72)의 둘레면(78)에는, 결정 방위를 나타내는 직사각형상의 제1 오리엔테이션 플랫(82) 및 제2 오리엔테이션 플랫(84)이 형성되어 있다. 제1 오리엔테이션 플랫(82)은, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)에 평행이고, 제2 오리엔테이션 플랫(84)은, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하고 있다. 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상방에서 보아, 제2 오리엔테이션 플랫(84)의 길이(L2)는, 제1 오리엔테이션 플랫(82)의 길이(L1)보다 짧다(L2＜L1).
또한, 도시된 SiC 잉곳(72)은, 주로 육방정 단결정 SiC로 형성되어 있지만, 국소적으로 결정 구조가 상이한 Facet 영역(86)이 존재한다. 또한, Facet 영역(86) 이외의 비Facet 영역을 도면 부호 88로 나타낸다.
다음에, 본 발명의 웨이퍼의 생성 방법의 실시형태에 대해서 설명하는데, 여기서는 전술한 레이저 가공 장치(2)를 이용한 웨이퍼의 생성 방법에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는, 먼저, 적절한 접착제(예컨대 에폭시 수지계 접착제)를 통해 SiC 잉곳(72)을 유지 테이블(26)의 상면에 고정한다. 또한, 유지 테이블(26)의 상면에 복수의 흡인 구멍이 형성되어, 유지 테이블(26)의 상면에 흡인력을 생성하여 SiC 잉곳(72)을 유지하여도 좋다.
SiC 잉곳(72)을 유지 테이블(26)에 고정한 후, SiC 잉곳(72)의 상면이 이미 평탄하게 형성되어 있는 경우를 제외하고, SiC 잉곳(72)의 상면을 연삭하여 평탄면으로 형성하는 평탄면 형성 공정을 실시한다.
평탄면 형성 공정에서는, 먼저, 유지 테이블(26)을 연삭 유닛(42)의 하방에 위치시킨다. 계속해서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 상방에서 보아 반시계 방향으로 정해진 회전 속도(예컨대 300 rpm)로 유지 테이블(26)을 회전시킨다. 또한, 상방에서 보아 반시계 방향으로 정해진 회전 속도(예컨대 6000 rpm)로 스핀들(54)을 회전시킨다. 계속해서, 아암 승강 수단으로 아암(50)을 하강시켜, SiC 잉곳(72)의 상면[본 실시형태에서는 제1 단부면(74)]에 연삭 지석(62)을 접촉시킨다. 그 후, 정해진 연삭 이송 속도(예컨대 0.1 ㎛/s)로 아암(50)을 하강시킨다. 이에 의해, SiC 잉곳(72)의 상면을 연삭하여, 후술하는 박리층 형성 공정에 있어서의 레이저 광선의 입사를 방해하지 않을 정도의 평탄면으로 형성할 수 있다.
평탄면 형성 공정을 실시한 후, SiC 잉곳(72)의 상면으로부터 Facet 영역(86)을 검출하며, SiC 잉곳(72)의 상면에 대하여 c면이 오프각(α) 경사하여 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향을 X축으로 하며 X축과 직교하는 방향을 Y축으로 하여 Facet 영역(86)과 비Facet 영역(88)의 경계의 X 좌표 Y 좌표를 설정하는 좌표 설정 공정을 실시한다.
좌표 설정 공정에서는, 먼저, 유지 테이블(26)을 촬상 유닛(28)의 하방에 위치시킨다. 계속해서, 촬상 유닛(28)으로 상면으로부터 SiC 잉곳(72)을 촬상하여, 촬상 유닛(28)으로 촬상한 SiC 잉곳(72)의 화상, 또는 2치화 처리 등의 화상 처리를 실시한 SiC 잉곳(72)의 화상에 기초하여, Facet 영역(86)을 검출한다. 계속해서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향을 X축으로 하며 X축과 직교하는 방향을 Y축으로 하여, Facet 영역(86)과 비Facet 영역(88)의 경계의 복수개(예컨대, a점부터 x점까지의 24점)의 X 좌표 Y 좌표를 좌표 설정 수단(8)에 의해 설정하여 기록하며, SiC 잉곳(72)의 둘레 가장자리의 X 좌표 Y 좌표를 복수개 설정하여 기록한다. 그리고, Facet 영역(86)과 비Facet 영역(88)의 경계의 복수개의 X 좌표 Y 좌표와, SiC 잉곳(72)의 둘레 가장자리의 X 좌표 Y 좌표에 기초하여, Facet 영역(86)과 비Facet 영역(88)의 X 좌표 Y 좌표를 설정하여 기록한다.
좌표 설정 공정을 실시한 후, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 SiC 잉곳(72)의 상면으로부터 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜, 레이저 가공 장치(2)의 집광기(10)로부터 레이저 광선을 SiC 잉곳(72)에 조사하면서, SiC 잉곳(72)과 집광점을 X축 방향으로 상대적으로 가공 이송하여 SiC가 Si와 C로 분리하며 c면을 따라 크랙이 신장한 띠형의 박리층을 형성하는 가공 이송 공정을 실시한다.
가공 이송 공정에서는, 먼저, 좌표 설정 공정에 있어서 촬상 유닛(28)으로 촬상한 SiC 잉곳(72)의 화상에 기초하여, 유지 테이블(26)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시킴으로써, SiC 잉곳(72)과 집광기(10)의 XY 평면에 있어서의 위치를 조정한다.
계속해서, 집광점 위치 조정 수단으로 집광기(10)를 승강시켜, 비Facet 영역(88)에 있어서, SiC 잉곳(72)의 상면으로부터 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 집광점(FP)[도 5의 (b) 참조]을 위치시킨다. 계속해서, 오프각(α)이 형성되는 방향(A)과 직교하는 방향으로 정합하고 있는 X축 방향에 유지 테이블(26)을 정해진 이송 속도로 이동시키면서, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)을 집광기(10)로부터 SiC 잉곳(72)에 조사한다. 그렇게 하면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 펄스 레이저 광선(LB)의 조사에 의해 SiC가 Si(실리콘)와 C(탄소)로 분리하여 다음에 조사되는 펄스 레이저 광선(LB)이 이전에 형성된 C에 흡수되어 연쇄적으로 SiC가 Si와 C로 분리하며, SiC가 Si와 C로 분리한 부분(90)으로부터 c면을 따라 등방적으로 크랙(92)이 신장한 띠형의 박리층(94)이 X축 방향을 따라 형성된다.
그리고, 이러한 가공 이송 공정에 있어서, 좌표 설정 공정에서 설정한 Facet 영역(86)과 비Facet 영역(88)의 X 좌표 Y 좌표에 기초하여, 비Facet 영역(88)에 펄스 레이저 광선(LB)을 조사할 때의 펄스 레이저 광선(LB)의 에너지와 집광기(10)의 위치에 대하여, Facet 영역(86)에 펄스 레이저 광선(LB)을 조사할 때의 펄스 레이저 광선(LB)의 에너지를 상승시키며 집광기(10)의 위치를 상승시키도록, 제어 유닛(18)으로 레이저 광선 조사 유닛(12)을 제어한다. 비Facet 영역(88)의 굴절률보다 Facet 영역(86)의 굴절률 쪽이 높기 때문에, 전술한 바와 같이 제어함으로써, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, Facet 영역(86)과 비Facet 영역(88)에 있어서 집광점(FP)의 깊이를 실질상 동일하게 할 수 있어, Facet 영역(86)과 비Facet 영역(88)에 형성되는 박리층(94)의 깊이를 실질상 균일하게 할 수 있다. 또한, Facet 영역(86)은 비Facet 영역(88)에 비해서 에너지의 흡수율도 높지만, Facet 영역(86)에 조사하는 펄스 레이저 광선(LB)의 에너지를, 비Facet 영역(88)에 조사하는 펄스 레이저 광선(LB)의 에너지보다 상승시킴으로써, Facet 영역(86)과 비Facet 영역(88)에 형성되는 박리층(94)의 만듦새를 균일하게 할 수 있다.
이러한 가공 이송 공정은, 예컨대 이하의 가공 조건으로 행할 수 있다. 또한, 하기 디포커스는, SiC 잉곳(72)의 상면(74)에 펄스 레이저 광선(LB)의 집광점(FP)을 위치시킨 상태로부터 SiC 잉곳(72)의 하면(76)을 향하여 집광기(10)를 이동시켰을 때의 이동량이다.
(비Facet 영역: 굴절률 2.65)
펄스 레이저 광선의 파장: 1064 ㎚
평균 출력: 7 W
반복 주파수: 30 ㎑
펄스폭: 3 ㎱
이송 속도: 165 ㎜/s
디포커스: 188 ㎛
SiC 잉곳의 상면으로부터의 박리층의 위치: 500 ㎛
(Facet 영역: 굴절률 2.79)
펄스 레이저 광선의 파장: 1064 ㎚
평균 출력: 9.1 W
반복 주파수: 30 ㎑
펄스폭: 3 ㎱
이송 속도: 165 ㎜/s
디포커스: 179 ㎛
SiC 잉곳의 상면으로부터의 박리층의 위치: 500 ㎛
가공 이송 공정을 실시한 후, SiC 잉곳(72)과 집광점(FP)을 Y축 방향으로 상대적으로 인덱싱 이송하여 띠형의 박리층(94)을 Y축 방향으로 병설시키는 인덱싱 이송 공정을 실시한다. 본 실시형태에서는, 정해진 인덱싱 이송량(Li)[도 5의 (a) 및 도 6 참조]만큼, 집광점(FP)에 대하여 SiC 잉곳(72)을 Y축 방향으로 상대적으로 인덱싱 이송하면서, 전술한 가공 이송 공정을 반복한다. 이에 의해, SiC 잉곳(72)의 내부에, X축 방향으로 연장되는 띠형의 박리층(94)을 Y축 방향으로 병설시킬 수 있다. 또한, 인덱싱 이송량(Li)을 크랙(92)의 폭을 넘지 않는 범위로 하여, Y축 방향에 있어서 인접하는 박리층(94)의 크랙(92)끼리를 상하 방향으로 보아 중복시킴으로써, 하기 박리 공정에 있어서의 웨이퍼의 박리가 용이해진다.
가공 이송 공정 및 인덱싱 이송 공정을 실시하여 SiC 잉곳(72)에 복수의 박리층(94)을 생성한 후, 박리층(94)으로부터 생성해야 하는 웨이퍼를 박리하는 박리 공정을 실시한다. 박리 공정에서는, 먼저, 박리 기구(44)의 흡착 부재(70)의 하방에 유지 테이블(26)을 이동시킨다. 계속해서, 아암 승강 수단으로 아암(66)을 하강시켜, 도 7에 나타내는 바와 같이, 흡착 부재(70)의 하면을 SiC 잉곳(72)의 제1 단부면(74)에 밀착시킨다. 계속해서, 흡인 수단을 작동시켜, 흡착 부재(70)의 하면을 SiC 잉곳(72)의 제1 단부면(74)에 흡착시킨다. 계속해서, 초음파 진동 부여 수단을 작동시켜, 흡착 부재(70)의 하면에 대하여 초음파 진동을 부여하며, 모터(68)로 흡착 부재(70)를 회전시킨다. 이에 의해, 박리층(94)으로부터 생성해야 하는 SiC 웨이퍼(96)를 박리할 수 있다.
또한, SiC 웨이퍼(96)를 박리한 SiC 잉곳(72)에 대하여, 전술한 평탄면 형성 공정을 실시하여 박리면을 평탄화한 뒤에, 가공 이송 공정, 인덱싱 이송 공정 및 박리 공정을 반복함으로써, SiC 잉곳(72)으로부터 복수의 SiC 웨이퍼(96)를 생성할 수 있다. 좌표 설정 공정에 대해서는, Facet 영역(86)이 SiC 잉곳(72)의 상면으로부터 하면까지 기둥형으로 형성되어 두께 방향에 있어서 긴타로 사탕과 같이 동형상이기 때문에, SiC 잉곳(72)으로부터 최초의 SiC 웨이퍼(96)를 생성할 때에 실시하면 좋고, 2장째 이후의 SiC 웨이퍼(96)를 생성할 때에는 실시하지 않아도 좋다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, Facet 영역(86)과 비Facet 영역(88)에 형성되는 박리층(94)의 위치 및 만듦새를 균일하게 할 수 있기 때문에, Facet 영역(86)과 비Facet 영역(88) 사이에 단차가 없는 SiC 웨이퍼(96)를 생성할 수 있다. 따라서, Facet 영역(86)과 비Facet 영역(88) 사이의 단차를 예상하여 SiC 웨이퍼(96)를 두껍게 박리할 필요가 없어, 효율화를 도모할 수 있다.
2: 레이저 가공 장치
4: 유지 유닛
6: Facet 영역 검출 수단
8: 좌표 설정 수단
10: 집광기
12: 레이저 광선 조사 유닛
14: X축 이송 기구
16: Y축 이송 기구
18: 제어 유닛
72: SiC 잉곳
86: Facet 영역
88: 비Facet 영역
94: 박리층
96: SiC 웨이퍼

Claims (2)

  1. SiC 잉곳으로 SiC 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼의 생성 방법으로서,
    SiC 잉곳의 상면을 연삭하여 평탄면으로 형성하는 평탄면 형성 공정과,
    상기 평탄면 형성 공정을 실시한 후, SiC 잉곳의 상면으로부터 Facet 영역을 검출하며 SiC 잉곳의 상면에 대하여 c면이 오프각 경사지며, 상기 c면과 상기 평탄면 사이에 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향을 X축으로 하고, 상기 X축과 직교하는 방향을 Y축으로 하여 Facet 영역과 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표를 설정하는 좌표 설정 공정과,
    상기 좌표 설정 공정을 실시한 후, SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 SiC 잉곳의 상면으로부터 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜, 레이저 가공 장치의 집광기로부터 레이저 광선을 SiC 잉곳에 조사하면서 SiC 잉곳과 상기 집광점을 상기 X축 방향으로 상대적으로 가공 이송하여 SiC를 Si와 C로 분리하며 상기 c면을 따라 크랙이 신장한 띠형의 박리층을 형성하는 가공 이송 공정과,
    SiC 잉곳과 상기 집광점을 상기 Y축 방향으로 상대적으로 인덱싱 이송하여 상기 띠형의 박리층을 상기 Y축 방향으로 병설시키는 인덱싱 이송 공정과,
    상기 가공 이송 공정 및 상기 인덱싱 이송 공정을 실시한 후, 상기 박리층으로부터 생성해야 하는 웨이퍼를 박리하는 박리 공정
    을 포함하고,
    상기 가공 이송 공정에 있어서, 상기 좌표 설정 공정에서 설정한 상기 Facet 영역과 상기 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표에 기초하여, 상기 비Facet 영역에 레이저 광선을 조사할 때의 레이저 광선의 에너지와 상기 집광기의 위치에 대하여, 상기 Facet 영역에 레이저 광선을 조사할 때의 레이저 광선의 에너지를 상승시키며 상기 집광기의 위치를 상승시키는 것인 웨이퍼의 생성 방법.
  2. SiC 잉곳에 박리층을 형성하는 레이저 가공 장치로서,
    SiC 잉곳을 유지하는 유지 테이블과,
    상기 유지 테이블에 유지된 SiC 잉곳의 상면으로부터 Facet 영역을 검출하는 Facet 영역 검출 수단과,
    SiC 잉곳의 상면에 대하여 c면이 오프각 경사지며, 상기 c면과 상기 상면 사이에 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향을 X축으로 하며 상기 X축과 직교하는 방향을 Y축으로 하여 Facet 영역과 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표를 설정하여 기록하는 좌표 설정 수단과,
    SiC에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 SiC 잉곳의 상면으로부터 생성해야 하는 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이에 위치시켜 레이저 광선을 SiC 잉곳에 조사하여, SiC를 Si와 C로 분리하며 상기 c면을 따라 크랙이 신장한 박리층을 형성하는 집광기를 포함하는 레이저 광선 조사 유닛과,
    상기 유지 유닛과 상기 집광기를 상기 X축 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 X축 이송 기구와,
    상기 유지 테이블과 상기 집광기를 상기 Y축 방향으로 상대적으로 인덱싱 이송하는 Y축 이송 기구와,
    상기 Facet 영역과 상기 비Facet 영역의 경계의 X 좌표 Y 좌표에 기초하여, 상기 비Facet 영역에 레이저 광선을 조사할 때의 레이저 광선의 에너지와 상기 집광기의 위치에 대하여, 상기 Facet 영역에 레이저 광선을 조사할 때의 레이저 광선의 에너지를 상승시키며 상기 집광기의 위치를 상승시키는 제어 유닛
    을 구비한 레이저 가공 장치.
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