KR20220014815A

KR20220014815A - Si 기판 제조 방법

Info

Publication number: KR20220014815A
Application number: KR1020210086000A
Authority: KR
Inventors: 가즈야 히라타; 신 다바타
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2022-02-07
Also published as: JP2022025566A; TW202205421A; US20220032503A1; DE102021207672A1; CN114055645A

Abstract

[과제] Si 잉곳으로부터 효율적으로 Si 기판을 제조하는 것이 가능해지는 Si 기판 제조 방법을 제공한다.
[해결 수단] Si 기판 제조 방법은, Si 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 Si 잉곳의 평탄면으로부터 제조해야 하는 Si 기판의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고, 결정면 {100} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선에 평행한 방향 ＜110＞ 으로, 또는 교차선에 직교하는 방향 [110] 으로 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 이동시키면서 레이저 광선을 Si 잉곳에 조사하여 박리대를 형성하는 박리대 형성 공정과, 박리대를 형성한 방향과 직교하는 방향으로 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 할출 이송하는 할출 이송 공정을 포함한다.

Description

Si 기판 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING Si SUBSTRATE}

본 발명은, Si 잉곳으로부터 Si 기판을 제조하는 Si 기판 제조 방법에 관한 것이다.

IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 실리콘 기판의 상면에 형성된 웨이퍼는, 다이싱 장치, 레이저 가공 장치에 의해 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 각 디바이스 칩은 휴대전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용된다.

실리콘 (Si) 기판은, 내주날, 와이어 소 등을 구비한 절단 장치에 의해 Si 잉곳이 1 mm 정도의 두께로 슬라이스되고, 랩핑, 폴리싱을 거쳐 형성된다 (예를 들어 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2000-94221호

그러나, 내주날, 와이어 소의 절단 여유분은 1 mm 전후로 비교적 크기 때문에, 내주날, 와이어 소에 의해 Si 잉곳으로부터 Si 기판을 제조하면, Si 기판으로서 사용되는 소재량은 Si 잉곳의 1/3 정도이며, 생산성이 나쁘다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, Si 잉곳으로부터 효율적으로 Si 기판을 제조하는 것이 가능해지는 Si 기판 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 결정면 (100) 을 평탄면으로 한 Si 잉곳으로부터 Si 기판을 제조하는 Si 기판 제조 방법으로서, Si 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 그 평탄면으로부터 제조해야 하는 Si 기판의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고, 결정면 {100} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선에 평행한 방향 ＜110＞ 으로, 또는 그 교차선에 직교하는 방향 [110] 으로 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 이동시키면서 레이저 광선을 Si 잉곳에 조사하여 박리대를 형성하는 박리대 형성 공정과, 그 박리대를 형성한 방향과 직교하는 방향으로 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 할출 이송하는 할출 이송 공정과, 그 박리대 형성 공정과 그 할출 이송 공정을 반복 실시하여 결정면 (100) 에 평행한 박리층을 Si 잉곳의 내부에 형성하고, Si 잉곳의 박리층으로부터 Si 기판을 박리하여 제조하는 웨이퍼 제조 공정을 포함하는 Si 기판 제조 방법이 제공된다.

바람직하게는, 그 레이저 광선의 집광점을 그 할출 이송 방향으로 복수 분기시켜 형성한다. 그 할출 이송 공정에 있어서, 인접하는 박리대가 접촉하도록 할출 이송하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 그 박리대 형성 공정 전에, Si 잉곳의 결정면 (100) 을 평탄화하는 평탄화 공정을 추가로 포함한다.

본 발명에 의하면, Si 잉곳으로부터 효율적으로 Si 기판을 제조하는 것이 가능해진다.

도 1 의 (a) 는 Si 잉곳의 사시도, (b) 는 (a) 에 나타내는 Si 잉곳의 평면도이다.
도 2 의 (a) 는 다른 Si 잉곳의 사시도, (b) 는 (a) 에 나타내는 Si 잉곳의 평면도이다.
도 3 은 레이저 가공 장치의 모식도이다.
도 4 의 (a) 는 박리대 형성 공정을 실시하고 있는 상태를 나타내는 사시도, (b) 는 박리대 형성 공정을 실시하고 있는 상태를 나타내는 정면도이다.
도 5 의 (a) 는 박리대가 형성된 Si 잉곳의 단면도, (b) 는 (a) 에 있어서의 박리대의 확대도이다.
도 6 은 레이저 광선의 분기수와 크랙의 길이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7 은 분기시킨 집광점의 피치 간 거리와 크랙의 길이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8 은 가공 이송 속도와 크랙의 길이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9 는 레이저 광선의 출력과 크랙의 길이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10 의 (a) 는 박리 장치의 하방에 Si 잉곳을 위치시킨 상태를 나타내는 사시도, (b) 는 박리 장치를 사용하여 박리 공정을 실시하고 있는 상태를 나타내는 사시도, (c) 는 Si 잉곳 및 Si 기판의 사시도이다.
도 11 은 박리층이 형성된 Si 잉곳에 초음파를 부여하여 박리 공정을 실시하고 있는 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 12 는 웨이퍼 연삭 공정을 실시하고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 13 은 평탄화 공정을 실시하고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 Si 기판 제조 방법의 적합 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 에는, 본 발명의 Si 기판 제조 방법이 실시될 수 있는 Si (실리콘) 잉곳 (2) 이 나타나 있다. Si 잉곳 (2) 은, 전체적으로 원기둥 형상으로 형성되고, 결정면 (100) 을 평탄면으로 한 원형상의 제 1 단면 (端面) (4) 과, 제 1 단면 (4) 과 반대 측의 원형상의 제 2 단면 (6) 과, 제 1 단면 (4) 및 제 2 단면 (6) 사이에 위치하는 둘레면 (8) 을 갖는다. Si 잉곳 (2) 의 둘레면 (8) 에는, 평탄한 직사각형상의 오리엔테이션 플랫 (10) 이 형성되어 있다. 오리엔테이션 플랫 (10) 은, 결정면 {110} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선 (12) 에 대한 각도가 45°가 되도록 위치되어 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, Si 잉곳 (2) 의 둘레면 (8) 에는, 오리엔테이션 플랫 (10) 대신에, 축 방향으로 연장되는 노치 (14) 가 형성되어 있어도 된다. 도 2(b) 를 참조함으로써 이해되는 바와 같이, 노치 (14) 에 있어서의 접선 (16) 과 교차선 (12) 이 이루는 각도가 45°가 되도록 노치 (14) 가 위치되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 오리엔테이션 플랫 (10) 이 형성된 Si 잉곳 (2) 으로부터 Si 기판을 제조하는 방법에 대해 설명한다.

본 실시형태에서는, 먼저, Si 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 평탄면 (제 1 단면 (4)) 으로부터 제조해야 하는 Si 기판의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고, 결정면 {100} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선 (12) 에 평행한 방향 ＜110＞ 으로, 또는 교차선 (12) 에 직교하는 방향 [110] 으로 집광점과 Si 잉곳 (2) 을 상대적으로 이동시키면서 레이저 광선을 Si 잉곳 (2) 에 조사하여 박리대를 형성하는 박리대 형성 공정을 실시한다.

박리대 형성 공정은, 예를 들어 도 3 및 도 4(a) 에 일부를 나타내는 레이저 가공 장치 (18) 를 사용하여 실시할 수 있다. 레이저 가공 장치 (18) 는, Si 잉곳 (2) 을 유지하는 유지 테이블 (20) 과, 유지 테이블 (20) 에 유지된 Si 잉곳 (2) 에 펄스 레이저 광선 LB 를 조사하는 레이저 광선 조사 유닛 (22) 을 포함한다.

유지 테이블 (20) 은, 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 자유롭게 회전할 수 있도록 구성되어 있음과 함께, 도 3 및 도 4 에 화살표 X 로 나타내는 X 축 방향과, X 축 방향에 직교하는 Y 축 방향 (도 3 및 도 4 에 화살표 Y 로 나타내는 방향) 의 각각으로 자유롭게 진퇴할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 유지 테이블 (20) 은, 레이저 가공 장치 (18) 의 가공 영역으로부터 후술하는 박리 장치 (42) 및 연삭 장치 (52) 의 각각의 가공 영역까지 자유롭게 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, X 축 방향 및 Y 축 방향이 규정하는 평면은 실질상 수평이다.

도 3 을 참조하여 설명하면, 레이저 광선 조사 유닛 (22) 은, Si 에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선 LB 를 출사하는 레이저 발진기 (24) 와, 레이저 발진기 (24) 로부터 출사된 펄스 레이저 광선 LB 의 출력을 조정하는 어테뉴에이터 (26) 와, 어테뉴에이터 (26) 에 의해 출력이 조정된 펄스 레이저 광선 LB 를 Y 축 방향으로 소정 간격을 두고 복수 (예를 들어 5) 로 분기시키는 공간 광 변조기 (28) 와, 공간 광 변조기 (28) 에 의해 분기된 펄스 레이저 광선 LB 를 반사하여 광로 방향을 변경하는 미러 (30) 와, 미러 (30) 에 의해 반사한 펄스 레이저 광선 LB 를 집광하여 Si 잉곳 (2) 에 조사하는 집광기 (32) 를 포함한다.

박리대 형성 공정에서는, 먼저, 적절한 접착제 (예를 들어 에폭시 수지계 접착제) 를 개재하여 Si 잉곳 (2) 을 유지 테이블 (20) 의 상면에 고정한다. 혹은, 유지 테이블 (20) 의 상면에 복수의 흡인 구멍이 형성되고, 유지 테이블 (20) 의 상면에 흡인력을 생성하여 Si 잉곳 (2) 을 흡인 유지해도 된다.

이어서, 레이저 가공 장치 (18) 의 촬상 유닛 (도시하고 있지 않다) 으로 상방으로부터 Si 잉곳 (2) 을 촬상하고, 촬상 유닛으로 촬상한 Si 잉곳 (2) 의 화상에 기초하여, 유지 테이블 (20) 을 회전 및 이동시킴으로써, Si 잉곳 (2) 의 방향을 소정의 방향으로 조정함과 함께 Si 잉곳 (2) 과 집광기 (32) 의 XY 평면에 있어서의 위치를 조정한다. Si 잉곳 (2) 의 방향을 소정의 방향으로 조정할 때는, 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향과 오리엔테이션 플랫 (10) 이 이루는 각도가 45°가 되도록 조정하고, 결정면 {110} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선 (12) 에 평행한 방향 ＜110＞ 을 X 축 방향에 정합시킨다.

이어서, 레이저 가공 장치 (18) 의 집광점 위치 조정 수단 (도시하고 있지 않다) 으로 집광기 (32) 를 승강시키고, 펄스 레이저 광선 LB 의 집광점 FP (도 4(b) 참조) 를 평탄면인 제 1 단면 (4) 으로부터, 제조해야 하는 Si 기판의 두께에 상당하는 깊이에 위치시킨다. 본 실시형태의 펄스 레이저 광선 LB 는 공간 광 변조기 (28) 에 의해 Y 축 방향으로 소정 간격을 두고 복수로 분기되지만, 분기된 펄스 레이저 광선 LB 의 집광점 FP 의 각각을 동일한 깊이에 위치시킨다.

이어서, 결정면 {100} 과 결정면 {111} 이 교차하는 도 1(b) 및 도 2(b) 에 나타내는 교차선 (12) 에 평행한 방향 ＜110＞ 에 정합하고 있는 X 축 방향으로 소정의 이송 속도로 유지 테이블 (20) 을 이동시키면서, Si 에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선 LB 를 집광기 (32) 로부터 Si 잉곳 (2) 에 조사한다. 그러면, 도 5(a) 및 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 펄스 레이저 광선 LB 의 5 개의 집광점 FP 의 부근에 있어서 결정 구조가 파괴됨과 함께, 결정 구조가 파괴된 부분 (34) 으로부터 (111) 면을 따라 등방적으로 크랙 (36) 이 신장한 박리대 (38) 가 ＜110＞ 방향 (X 축 방향) 을 따라 형성된다. 본 실시형태에서는, 결정면 {100} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선 (12) 에 평행한 방향 ＜110＞ 으로 집광점 FP 와 Si 잉곳 (2) 을 상대적으로 이동시키고 있지만, 교차선 (12) 에 직교하는 방향 [110] 으로 집광점 FP 와 Si 잉곳 (2) 을 상대적으로 이동시킨 경우에도, 상기와 동일한 박리대 (38) 가 형성된다. 또한, 박리대 형성 공정에서는, 유지 테이블 (20) 대신에 집광기 (32) 를 X 축 방향으로 이동시켜도 된다. 또, 본 실시형태에서는, 펄스 레이저 광선 LB 를 복수로 분기시켜 Si 잉곳 (2) 에 조사하고 있지만, 펄스 레이저 광선 LB 를 분기시키지 않고 Si 잉곳 (2) 에 조사해도 된다.

이어서, 박리대 (38) 를 형성한 방향과 직교하는 방향으로 집광점 FP 와 Si 잉곳 (2) 을 상대적으로 할출 이송하는 할출 이송 공정을 실시한다. 본 실시형태의 할출 이송 공정에서는, 박리대 (38) 를 형성한 ＜110＞ 방향 (X 축 방향) 과 직교하는 Y 축 방향으로 유지 테이블 (20) 을 소정 인덱스량 Li (도 4(a) 참조) 만큼 할출 이송한다. 또한, 할출 이송 공정에서는, 유지 테이블 (20) 대신에 집광기 (32) 를 할출 이송시켜도 된다.

이어서, 박리대 형성 공정과 할출 이송 공정을 반복 실시하여 결정면 (100) 에 전체적으로 평행한 박리층을 Si 잉곳 (2) 의 내부에 형성하고, Si 잉곳 (2) 의 박리층으로부터 Si 기판을 박리하여 제조하는 웨이퍼 제조 공정을 실시한다.

박리대 형성 공정과 할출 이송 공정을 반복 실시함으로써, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 복수의 박리대 (38) 로 구성되고 강도가 저하한 박리층 (40) 을 Si 잉곳 (2) 의 내부에 형성할 수 있다. 각 박리대 (38) 의 크랙 (36) 은 (111) 면을 따라 연장되고 있지만, 도 5(a) 를 참조함으로써 이해되는 바와 같이, 복수의 박리대 (38) 로 구성되는 박리층 (40) 은, 전체적으로 제 1 단면 (4) 에 대해 평행이다.

인접하는 박리대 (38) 의 크랙 (36) 끼리의 사이에는 약간의 간극을 형성해도 되지만, 할출 이송 공정에서는, 인접하는 박리대 (38) 가 접촉하도록 할출 이송하는 것이 바람직하다. 이로써, 인접하는 박리대 (38) 끼리를 연결시켜 박리층 (40) 의 강도를 보다 저감시킬 수 있어, 하기 박리 공정에 있어서 Si 잉곳 (2) 으로부터의 Si 기판의 박리가 용이해진다.

이와 같은 박리층 (40) 을 형성할 때의 가공 조건은, 하기의 가공 조건으로 하는 것이 바람직하다. 본 발명자 등은, 여러 가지 조건으로 실험을 실시한 결과, 하기의 가공 조건으로 박리대 (38) 를 형성함으로써, 박리대 (38) 의 크랙 (36) 이 길어지기 때문에 인덱스량 Li 를 길게 할 수 있어, 박리층 (40) 의 형성에 걸리는 시간을 단축화할 수 있는 것을 알아냈다.

레이저 광선의 파장 : 1342 nm

분기 전의 레이저 광선의 평균 출력 : 2.5 W

집광점의 분기수 : 5 (하기 실험 1 의 결과에 근거한다)

분기한 집광점끼리의 간격 : 10 ㎛ (하기 실험 2 의 결과에 근거한다)

반복 주파수 : 60 kHz

이송 속도 : 300 mm/s (하기 실험 3 의 결과에 근거한다)

인덱스량 : 320 ㎛ (하기 실험 4 의 결과에 근거한다)

도 6 내지 도 9 를 참조하여, 본 발명자 등이 실시한 박리층의 형성에 관한 실험 결과에 대해 설명한다. 본 발명자 등은, 펄스 레이저 광선의 분기수, 분기시킨 펄스 레이저 광선의 집광점의 간격, Si 잉곳과 집광점의 상대적인 이송 속도 및 펄스 레이저 광선의 출력의 각각을 변경하여, Si 에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선의 집광점을 상단면 (上端面) (결정면 (100) 을 평탄면으로 한 상단면) 으로부터 제조해야 하는 Si 기판의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고, 결정면 {100} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선에 평행한 방향 ＜110＞ 으로 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 이동시키면서 펄스 레이저 광선을 Si 잉곳에 조사했을 때의 박리대의 크랙의 길이를 측정했다. 또한, 하기의 각 실험에 있어서 변경한 파라미터 이외의 가공 조건은 상기의 가공 조건에 따라 설정하고 있고, 그 이외의 가공 조건에 대한 설명은 생략한다.

＜실험 1＞

도 6 에는, 분기 후의 1 빔당의 평균 출력을 0.5 W 로 하고, 펄스 레이저 광선의 분기수를 변경했을 때의 박리대의 크랙의 Y 축 방향의 길이의 측정 결과가 나타나 있다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 분기수가 3, 4, 5 인 경우에는, 펄스 레이저 광선의 분기수가 많을수록, 크랙의 길이가 길어졌다.

＜실험 2＞

도 7 에는, 분기시킨 펄스 레이저 광선의 집광점의 간격을 변경했을 때의 박리대의 크랙의 Y 축 방향의 길이의 측정 결과가 나타나 있다 (● 표). 도 7 에 나타내는 바와 같이, 분기시킨 펄스 레이저 광선의 집광점의 간격이 10 ㎛ 인 경우에 크랙의 길이가 최대가 되었다. 또, 도 7 에는, 비교예로서, 오리엔테이션 플랫에 평행한 방향으로 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 이동시키면서 펄스 레이저 광선을 Si 잉곳에 조사했을 때의 결과도 나타나 있다 (× 표). 도 7 을 참조함으로써 이해되는 바와 같이, 결정면 {100} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선에 평행한 방향 ＜110＞ 으로 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 이동시킨 경우 (● 표) 가, 오리엔테이션 플랫에 평행하게 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 이동시킨 경우 (× 표) 보다, 분기시킨 펄스 레이저 광선의 집광점의 간격에 의하지 않고, 크랙의 길이가 길어졌다.

＜실험 3＞

도 8 에는, Si 잉곳과 집광점의 상대적인 이송 속도를 변경했을 때의 박리대의 크랙의 Y 축 방향의 길이의 측정 결과가 나타나 있다. 도 8 을 참조함으로써 이해되는 바와 같이, 이송 속도를 300 mm/s 로 한 경우에, 크랙의 길이가 최대가 되었다. 또한, 실험 3 에 있어서는, 최적의 이송 속도를 확인하는 것을 목적으로 하고 있고, 펄스 레이저 광선의 집광점의 분기수를 3, 펄스 레이저 광선의 평균 출력을 1.8 W (분기 후의 1 빔당의 평균 출력 0.5 W) 로 하여, 가공을 실시했다.

＜실험 4＞

도 9 에는, 분기 전의 펄스 레이저 광선의 평균 출력을 변경했을 때의 박리대의 크랙의 Y 축 방향의 길이의 측정 결과가 나타나 있다. 도 9 에 있어서, ● 표로 나타내는 꺾은선 그래프는, 분기수 5, 결정면 {100} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선에 평행한 방향 ＜110＞ 으로 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 이동시킨 경우이다. × 표로 나타내는 꺾은선 그래프는, 분기수 5, 오리엔테이션 플랫에 평행하게 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 이동시킨 경우이다. △ 표로 나타내는 꺾은선 그래프는, 분기수 3, 결정면 {100} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선에 평행한 방향 ＜110＞ 으로 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 이동시킨 경우이다.

도 9 로부터, (1) 펄스 레이저 광선의 출력이 높을수록 크랙이 길어지는 것, (2) 분기수가 많을수록 크랙이 길어지는 것, (3) 오리엔테이션 플랫에 평행하게 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 이동시킨 경우보다, 결정면 {100} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선에 평행한 방향 ＜110＞ 으로 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 이동시킨 경우가, 크랙이 길어지는 것이 판명되었다. 또, 도 9 를 참조함으로써 이해되는 바와 같이, ● 표로 나타내는 꺾은선 그래프에 있어서, 출력 2.5 W 일 때에 크랙의 길이가 최대 (320 ㎛) 가 되었다.

웨이퍼 제조 공정에 대한 설명으로 돌아오면, 박리층 (40) 을 Si 잉곳 (2) 의 내부에 형성한 후, Si 잉곳 (2) 의 박리층 (40) 으로부터 Si 기판을 박리하여 제조한다. Si 잉곳 (2) 의 박리층 (40) 으로부터 Si 기판을 박리하려면, 예를 들어 도 10 에 나타내는 박리 장치 (42) 를 사용하여 실시할 수 있다.

도 10 에 나타내는 바와 같이, 박리 장치 (42) 는, 실질상 수평으로 연장되는 아암 (44) 과, 아암 (44) 의 선단에 부설된 모터 (46) 를 포함한다. 모터 (46) 의 하면에는, 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 자유롭게 회전할 수 있도록 원판상의 흡착편 (48) 이 연결되어 있다. 하면에 있어서 피가공물을 흡착하도록 구성되어 있는 흡착편 (48) 에는, 흡착편 (48) 의 하면에 대해 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 부여 수단 (도시하고 있지 않다) 이 내장되어 있다.

도 10 을 참조하여 설명을 계속하면, 박리층 (40) 을 Si 잉곳 (2) 의 내부에 형성한 후, Si 잉곳 (2) 을 유지하고 있는 유지 테이블 (20) 을 흡착편 (48) 의 하방으로 이동시킨다. 이어서, 아암 (44) 을 하강시켜, 도 10(b) 에 나타내는 바와 같이, 흡착편 (48) 의 하면을 Si 잉곳 (2) 의 제 1 단면 (4) (박리층 (40) 에 가까운 쪽의 단면) 에 흡착시킨다. 이어서, 초음파 진동 부여 수단을 작동시켜, 흡착편 (48) 의 하면에 대해 초음파 진동을 부여함과 함께, 모터 (46) 로 흡착편 (48) 을 회전시킨다. 이로써, 도 10(c) 에 나타내는 바와 같이, 박리층 (40) 을 기점으로 하여 Si 잉곳 (2) 으로부터 Si 기판 (50) (웨이퍼) 을 박리하여 제조할 수 있다.

또, Si 잉곳 (2) 의 박리층 (40) 으로부터 Si 기판 (50) 을 박리할 때는, 도 11 에 나타내는 박리 장치 (52) 를 사용해도 된다. 도 11 에 나타내는 박리 장치 (52) 는, 수조 (54) 와, 수조 (54) 내에 자유롭게 승강할 수 있도록 배치된 로드 (56) 와, 로드 (56) 의 하단 (下端) 에 장착된 초음파 발진 부재 (58) 를 구비한다.

박리 장치 (52) 를 사용하여 Si 잉곳 (2) 으로부터 Si 기판 (50) 을 박리할 때는, Si 잉곳 (2) 을 수조 (54) 내의 물 (60) 에 침지시킨다. 이어서, 로드 (56) 를 이동시켜, Si 잉곳 (2) 의 제 1 단면 (4) 의 약간 상방에 초음파 발진 부재 (58) 를 위치시킨다. Si 잉곳 (2) 의 제 1 단면 (4) 과 초음파 발진 부재 (58) 의 간격은, 1 mm 정도면 된다. 그리고, 초음파 발진 부재 (58) 로부터 초음파를 발진하고, 물 (60) 의 층을 개재하여 박리층 (40) 을 자극함으로써, 박리층 (40) 을 기점으로 하여 Si 잉곳 (2) 으로부터 Si 기판 (50) 을 박리할 수 있다.

웨이퍼 제조 공정을 실시한 후, Si 기판 (50) 의 박리면 (50a) 을 연삭하여 평탄화하는 웨이퍼 연삭 공정을 실시한다. 웨이퍼 연삭 공정은, 예를 들어, 도 12 에 일부를 나타내는 연삭 장치 (62) 를 사용하여 실시할 수 있다. 연삭 장치 (62) 는, Si 기판 (50) 을 흡인 유지하는 척 테이블 (64) 과, 척 테이블 (64) 에 흡인 유지된 Si 기판 (50) 을 연삭하는 연삭 수단 (66) 을 구비한다. 상면에 있어서 Si 기판 (50) 을 흡인 유지하는 척 테이블 (64) 은, 상하 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 자유롭게 회전할 수 있도록 구성되어 있다.

도 12 에 나타내는 바와 같이, 연삭 수단 (66) 은, 상하 방향을 축심으로 하여 자유롭게 회전할 수 있도록 구성된 스핀들 (68) 과, 스핀들 (68) 의 하단에 고정된 원판상의 휠 마운트 (70) 를 포함한다. 휠 마운트 (70) 의 하면에는 볼트 (72) 에 의해 환상의 연삭휠 (74) 이 고정되어 있다. 연삭휠 (74) 의 하면의 외주 가장자리부에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 환상으로 배치된 복수의 연삭 지석 (76) 이 고정되어 있다.

도 12 를 참조하여 설명을 계속하면, 웨이퍼 연삭 공정에서는, 먼저, Si 기판 (50) 의 박리면 (50a) 과 반대 측의 면에, 적절한 접착제를 사용하여 원판상의 서브스트레이트 (78) 를 장착시킨다. 이어서, Si 기판 (50) 의 박리면 (50a) 을 상방을 향하게 하고, 척 테이블 (64) 의 상면에서 서브스트레이트 (78) 와 함께 Si 기판 (50) 을 흡인 유지한다. 이어서, 상방으로부터 볼 때 반시계 방향으로 소정의 회전 속도 (예를 들어 300 rpm) 로 척 테이블 (64) 을 회전시킨다. 또, 상방으로부터 볼 때 반시계 방향으로 소정의 회전 속도 (예를 들어 6000 rpm) 로 스핀들 (68) 을 회전시킨다. 이어서, 연삭 장치 (62) 의 승강 수단 (도시하고 있지 않다) 으로 스핀들 (68) 을 하강시켜, Si 기판 (50) 의 박리면 (50a) 에 연삭 지석 (76) 을 접촉시킨다. 그리고, Si 기판 (50) 의 박리면 (50a) 에 연삭 지석 (76) 을 접촉시킨 후에는 소정의 연삭 이송 속도 (예를 들어 1.0 ㎛/s) 로 스핀들 (68) 을 하강시킨다. 이로써, Si 기판 (50) 의 박리면 (50a) 을 연삭하여 Si 기판 (50) 을 평탄화할 수 있다. 또한, 박리면 (50a) 을 연삭한 후, 적절한 연마 장치를 사용하여, 평탄화한 박리면 (50a) 을 원하는 표면 조도가 될 때까지 연마해도 된다.

또, 웨이퍼 제조 공정을 실시한 후, 웨이퍼 연삭 공정의 전 또는 후에, 웨이퍼 연삭 공정과 병행하여, Si 기판 (50) 을 박리한 Si 잉곳 (2) 의 박리면 (4') 을 연삭하여, 결정면 (100) 을 평탄화하는 평탄화 공정을 실시한다.

웨이퍼 연삭 공정의 전 또는 후에, 평탄화 공정을 실시하는 경우에는, 상기연삭 장치 (62) 의 연삭 수단 (66) 을 사용하여 평탄화 공정을 실시할 수 있다. 연삭 수단 (66) 을 사용하여 평탄화 공정을 실시하는 경우에는, 먼저, 척 테이블 (64) 을 연삭 수단 (66) 의 하방으로부터 이간시킨 후, Si 잉곳 (2) 을 유지하고 있는 유지 테이블 (20) 을 연삭 수단 (66) 의 하방으로 이동시킨다.

이어서, Si 기판 (50) 의 박리면 (50a) 을 연삭했을 때와 마찬가지로, 상방으로부터 볼 때 반시계 방향으로 유지 테이블 (20) 을 회전시킴과 함께, 상방으로부터 볼 때 반시계 방향으로 스핀들 (68) 을 회전시킨 후, 스핀들 (68) 을 하강시켜 Si 잉곳 (2) 의 박리면 (4') 에 연삭 지석 (76) 을 접촉시킨다. 그 후, 소정의 연삭 이송 속도로 스핀들 (68) 을 하강시킨다. 이로써, Si 잉곳 (2) 의 박리면 (4') 을 연삭하여, Si 잉곳 (2) 의 결정면 (100) 을 평탄화할 수 있다. 또한, 연삭 장치 (52) 와 동일한 연삭 수단을 갖는 다른 연삭 장치를 사용하여, 웨이퍼 연삭 공정과 병행하여 평탄화 공정을 실시해도 된다. 또, 박리면 (4') 을 연삭한 후, 적절한 연마 장치를 사용하여, 평탄화한 결정면 (100) 을 원하는 표면 조도가 될 때까지 연마해도 된다.

그리고, 평탄화 공정을 실시한 후, 상기 서술한 박리대 형성 공정, 할출 이송 공정, 웨이퍼 제조 공정, 웨이퍼 연삭 공정 및 평탄화 공정을 반복함으로써, Si 잉곳 (2) 으로부터 복수 장의 Si 기판 (50) 을 제조한다. 본 실시형태에서는, Si 잉곳 (2) 의 제 1 단면 (4) 이 결정면 (100) 을 평탄면으로 한 면인 점에서, 박리대 형성 공정부터 시작하는 예를 설명했지만, Si 잉곳 (2) 의 제 1 단면 (4) 이 결정면 (100) 을 평탄면으로 한 면이 아닌 경우에는, 평탄화 공정부터 시작해도 된다.

이상과 같고, 본 실시형태의 Si 기판 제조 방법에 있어서는, Si 잉곳 (2) 에 펄스 레이저 광선 LB 를 조사하여 박리층 (40) 을 형성하고, 박리층 (40) 을 기점으로 하여 Si 잉곳 (2) 으로부터 Si 기판 (50) 을 박리하므로 절단 여유분이 없어, Si 잉곳 (2) 으로부터 효율적으로 Si 기판 (50) 을 제조하는 것이 가능해진다.

2 : Si 잉곳
4 : 제 1 단면 (결정면 (100) 을 평탄면으로 한 면)
12 : 결정면 {100} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선
38 : 박리대
40 : 박리층
50 : Si 기판
LB : 레이저 광선
FP : 집광점

Claims

결정면 (100) 을 평탄면으로 한 Si 잉곳으로부터 Si 기판을 제조하는 Si 기판 제조 방법으로서,
Si 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 그 평탄면으로부터 제조해야 하는 Si 기판의 두께에 상당하는 깊이에 위치시키고, 결정면 {100} 과 결정면 {111} 이 교차하는 교차선에 평행한 방향 ＜110＞ 으로, 또는 그 교차선에 직교하는 방향 [110] 으로 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 이동시키면서 레이저 광선을 Si 잉곳에 조사하여 박리대를 형성하는 박리대 형성 공정과,
그 박리대를 형성한 방향과 직교하는 방향으로 집광점과 Si 잉곳을 상대적으로 할출 이송하는 할출 이송 공정과,
그 박리대 형성 공정과 그 할출 이송 공정을 반복 실시하여 결정면 (100) 에 전체적으로 평행한 박리층을 Si 잉곳의 내부에 형성하여, Si 잉곳의 박리층으로부터 Si 기판을 박리하여 제조하는 웨이퍼 제조 공정을 포함하는, Si 기판 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
그 레이저 광선의 집광점을 그 할출 이송 방향으로 복수 분기시켜 형성하는, Si 기판 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
그 할출 이송 공정에 있어서, 인접하는 박리대가 접촉하도록 할출 이송하는, Si 기판 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
그 박리대 형성 공정 전에, Si 잉곳의 결정면 (100) 을 평탄화하는 평탄화 공정을 추가로 포함하는, Si 기판 제조 방법.