KR20230062378A

KR20230062378A - 기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230062378A
Application number: KR1020220132509A
Authority: KR
Inventors: 하야토 이가
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2023-05-09
Also published as: DE102022211195A1; US20230137722A1; JP2023066465A; CN116072513A; TW202317302A

Abstract

(과제) 기판의 생산성의 저하를 억제할 수 있는 기판의 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단) 피가공물의 가공 이송 방향을 따른 복수의 영역 중 피가공물의 중심에 근접하는 영역 (제 1 내측 영역 또는 제 2 내측 영역) 에 마지막에 박리층을 형성한다. 여기서, 피가공물은 원기둥 모양의 형상을 갖기 때문에, 제 2 내측 영역은, 박리층이 형성되는 그 밖의 영역 (예를 들어, 제 2 외측 영역) 보다 넓다. 그 때문에, 제 2 내측 영역에 마지막에 박리층을 형성하는 경우에는, 제 2 외측 영역에 마지막에 박리층을 형성하는 경우와 비교하여, 피가공물의 내부 응력이 광범위하게 분산된다. 이 경우, 박리층에 포함되는 개질부로부터 피가공물의 두께 방향의 성분이 큰 균열이 신전하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 기판의 평탄화 시에 폐기되는 소재량을 증가시키지 않고, 기판의 생산성의 저하를 억제할 수 있다.

Description

기판의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A SUBSTRATE}

본 발명은 원형상의 제 1 면과 그 제 1 면의 반대측에 위치하는 원형상의 제 2 면을 갖는 원기둥형상의 피가공물로부터 기판을 제조하는 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 칩은, 일반적으로, 실리콘 (Si) 또는 탄화 실리콘 (SiC) 등의 반도체 재료로 이루어지는 원기둥형상의 기판을 사용하여 제조된다. 이 기판은, 예를 들어, 와이어 소를 사용하여 원기둥형상의 반도체 재료로 이루어지는 잉곳으로부터 잘라진다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

단, 잉곳으로부터 와이어 소를 사용하여 기판을 잘라낼 때의 절삭 여유는, 300 ㎛ 전후로, 비교적 크다. 또, 이와 같이 잘라진 기판의 표면에는 미세한 요철이 형성되고, 또, 이 기판은 전체적으로 만곡한다 (웨이퍼에 휨이 생긴다). 그 때문에, 이 기판에 있어서는, 그 표면에 대하여 래핑, 에칭 및/또는 폴리싱을 실시하여 표면을 평탄화 할 필요가 있다.

이 경우, 최종적으로 기판으로서 이용되는 소재량은, 잉곳 전체 소재량의 2/3 정도이다. 즉, 잉곳 전체 소재량의 1/3 정도는, 잉곳으로부터의 기판의 잘라내기 및 기판의 평탄화 시에 폐기된다. 그 때문에, 이와 같이 와이어 소를 사용하여 기판을 제조하는 경우에는 생산성이 낮아진다.

이러한 점을 감안하여, 잉곳을 구성하는 재료를 투과하는 파장의 레이저 빔을 이용하여 잉곳으로부터 기판을 제조하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조). 이 방법에 있어서는, 먼저, 레이저 빔의 집광점을 잉곳의 내부에 위치부여한 상태에서 잉곳과 집광점과의 가공 이송 방향을 따른 상대적인 이동을 반복한다.

이에 따라, 집광점을 중심으로 하여 형성되는 개질부와 개질부로부터 신전(伸展)하는 균열을 포함하는 박리층이 잉곳의 가공 이송 방향을 따른 복수의 영역의 각각에 형성된다. 그리고, 이 잉곳에 외력을 부여함으로써, 박리층을 기점으로 하여 잉곳으로부터 기판을 분리한다.

이 경우, 와이어 소를 사용하여 기판을 제조하는 경우와 비교하여, 폐기되는 소재량을 저감할 수 있다. 그 결과, 이 기판의 제조 방법에 있어서는, 기판의 생산성을 향상시킬 수 있다.

일본 공개특허공보 평9-262826호 일본 공개특허공보 2016-111143호

상기 서술한 기판의 제조 방법에 있어서는, 잉곳의 산출 이송 방향 (평면에서 보았을 때, 가공 이송 방향과 직교하는 방향) 에 있어서의 일단측으로부터 타단측을 향하여 차례로 박리층이 형성된다. 즉, 이 기판의 제조 방법에 있어서는, 잉곳의 복수의 영역 중 어느 것의 영역에 박리층이 형성되면, 그 다음에, 직전에 박리층이 형성된 영역에서 보아 산출 이송 방향에 위치하고, 또한, 이 영역과 인접하는 다른 영역에 박리층이 형성된다.

여기서, 박리층에 포함되는 개질부는, 잉곳을 구성하는 재료의 결정 구조가 흐트러진 부분이다. 그 때문에, 이와 같은 개질부가 잉곳의 내부에 형성되면, 잉곳에 내부 응력이 발생한다. 그리고, 이와 같은 내부 응력은, 잉곳에 형성되는 개질부의 체적이 늘어남에 따라 증가한다.

또, 잉곳의 내부 응력은, 개질부로부터의 균열의 신전을 촉진한다. 그 때문에, 상기 서술한 방법에 있어서는, 잉곳의 산출 이송 방향에 있어서의 타단측의 영역 (복수의 영역 중 마지막에 박리층이 형성되는 영역) 에 박리층을 형성할 때에는, 개질부로부터 잉곳의 두께 방향의 성분이 큰 균열이 신전할 우려가 있다.

이 경우, 잉곳의 산출 이송 방향에 있어서의 타단측의 영역에 있어서 분리된 부분이 그 밖의 부분보다 거친 기판이 제조된다. 그리고, 제조된 기판을 평탄화 할 때에는, 잉곳 외단측의 영역에 있어서 분리된 부분이 평탄하게 될 때까지 기판 전체를 평탄화 할 필요가 있다. 그 때문에, 상기 서술한 기판의 제조 방법에 있어서는, 기판의 평탄화 시에 폐기되는 소재량이 증가하여, 기판의 생산성이 낮아질 우려가 있다.

이러한 점을 감안하여, 본 발명의 목적은, 기판의 생산성의 저하를 억제할 수 있는 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 원형상의 제 1 면과 그 제 1 면의 반대측에 위치하는 원형상의 제 2 면을 갖는 원기둥형상의 피가공물로부터 기판을 제조하는 기판의 제조 방법으로서, 그 피가공물을 구성하는 재료를 투과하는 파장의 레이저 빔의 집광점을 그 피가공물의 내부에 위치부여한 상태에서 그 피가공물과 그 집광점과의 그 제 1 면에 평행한 가공 이송 방향을 따른 상대적인 이동을 반복함으로써, 그 피가공물의 그 가공 이송 방향을 따른 복수의 영역의 각각에 그 집광점을 중심으로 하여 형성되는 개질부와 그 개질부로부터 신전하는 균열을 포함하는 박리층을 형성하는 박리층 형성 스텝과, 그 박리층을 기점으로 하여 그 피가공물로부터 그 기판을 분리하는 분리 스텝, 을 구비하고, 그 복수의 영역은, 그 피가공물의 중심을 통과하고, 또한, 그 가공 이송 방향으로 평행한 면을 서로의 경계면으로 하는 2 개의 반원기둥형상 영역의 일방에 포함되는 제 1 외측 영역과, 그 2 개의 반원기둥형상 영역의 일방에 포함되고, 또한, 그 제 1 외측 영역보다 그 피가공물의 중심에 근접하는 제 1 중간 영역과, 그 2 개의 반원기둥형상 영역의 일방에 포함되고, 또한, 그 제 1 중간 영역보다 그 피가공물의 중심에 근접하는 제 1 내측 영역과, 그 2 개의 반원기둥형상 영역의 타방에 포함되는 제 2 외측 영역과, 그 2 개의 반원기둥형상 영역의 타방에 포함되고, 또한, 그 제 2 외측 영역보다 그 피가공물의 중심에 근접하는 제 2 중간 영역과, 그 2 개의 반원기둥형상 영역의 타방에 포함되고, 또한, 그 제 2 중간 영역보다 그 피가공물의 중심에 근접하는 제 2 내측 영역, 을 포함하고, 그 박리층 형성 스텝에 있어서는, 그 복수의 영역 중, 처음에 그 제 1 외측 영역에 그 박리층이 형성되고, 또한, 마지막에 그 제 1 내측 영역 또는 그 제 2 내측 영역에 그 박리층이 형성되는 기판의 제조 방법이 제공된다.

또한, 그 박리층 형성 스텝에 있어서는, 그 제 1 외측 영역, 그 제 1 중간 영역, 그 제 1 내측 영역, 그 제 2 외측 영역, 그 제 2 중간 영역 및 그 제 2 내측 영역의 순서로 그 박리층이 형성되는 것이 바람직하다.

혹은, 그 박리층 형성 스텝에 있어서는, 그 제 1 외측 영역, 그 제 2 외측 영역, 그 제 1 중간 영역, 그 제 2 중간 영역, 그 제 1 내측 영역 및 그 제 2 내측 영역의 순서로 그 박리층이 형성되는 것이 바람직하다.

혹은, 그 박리층 형성 스텝에 있어서는, 그 제 1 외측 영역, 그 제 1 중간 영역, 그 제 2 외측 영역, 그 제 2 중간 영역, 그 제 1 내측 영역 및 그 제 2 내측 영역의 순서로 그 박리층이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 피가공물의 가공 이송 방향을 따른 복수의 영역 중 피가공물의 중심에 근접하는 영역 (제 1 내측 영역 또는 제 2 내측 영역) 에 마지막에 박리층을 형성한다. 여기서, 피가공물은 원기둥 모양의 형상을 갖기 때문에, 제 2 내측 영역은, 박리층이 형성되는 그 밖의 영역 (예를 들어, 제 2 외측 영역) 보다 넓다.

그 때문에, 제 2 내측 영역에 마지막에 박리층을 형성하는 경우에는, 제 2 외측 영역에 마지막에 박리층을 형성하는 경우와 비교하여, 피가공물의 내부 응력이 광범위하게 분산된다. 이 경우, 박리층에 포함되는 개질부로부터 피가공물의 두께 방향의 성분이 큰 균열이 신전하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 있어서는, 기판의 평탄화 시에 폐기되는 소재량을 증가시키지 않고, 기판의 생산성의 저하를 억제할 수 있다.

도 1 은, 잉곳의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 잉곳의 일례를 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 3 은, 기판의 제조 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 플로 차트이다.
도 4 는, 레이저 가공 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5 는, 잉곳을 유지하는 유지 테이블을 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 6 은, 박리층 형성 스텝에 있어서 이동하는 조사 헤드의 궤적의 일례를 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 7 은, 잉곳에 레이저 빔을 조사하는 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 8(A) 및 도 8(B) 의 각각은, 분리 스텝의 일례의 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 9(A) 및 도 9(B) 의 각각은, 박리층 형성 스텝에 있어서 이동하는 조사 헤드의 궤적의 다른 예를 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 10(A) 및 도 10(B) 의 각각은, 분리 스텝의 다른 예의 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다.

첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1 은, 단결정 실리콘으로 이루어지는 원기둥형상의 잉곳의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 2 는, 이 잉곳의 일례를 모식적으로 나타내는 상면도이다. 또한, 도 1 에 있어서는, 이 잉곳에 포함되는 평면에 있어서 노출되는 단결정 실리콘의 결정면도 도시되어 있다. 또, 도 2 에 있어서는, 이 잉곳을 구성하는 단결정 실리콘의 결정 방위도 도시되어 있다.

도 1 및 도 2 에 나타내는 잉곳 (11) 에 있어서는, 결정면 {100} 에 포함되는 특정한 결정면 (여기서는, 편의상, 결정면 (100) 으로 한다.) 이 원형상의 표면 (제 1 면) (11a) 및 원형상의 이면 (제 2 면) (11b) 의 각각에 노출된다. 즉, 이 잉곳 (11) 에 있어서는, 표면 (11a) 및 이면 (11b) 의 각각의 수선 (결정축) 이 결정 방위 [100] 을 따른다.

또한, 잉곳 (11) 에 있어서는, 결정면 (100) 이 표면 (11a) 및 이면 (11b) 의 각각에 노출되도록 제조되기는 하지만, 제조 시의 가공 오차 등에 기인하여, 결정면 (100) 으로부터 약간 기울어진 면이 표면 (11a) 및 이면 (11b) 의 각각에 있어서 노출되어도 된다. 구체적으로는, 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 의 각각에는, 결정면 (100) 에 대하여 이루는 각이 1° 이하인 면이 노출되어도 된다. 즉, 잉곳 (11) 의 결정축은, 결정 방위 [100] 에 대하여 이루는 각이 1° 이하인 방향을 따라도 된다.

또, 잉곳 (11) 의 측면 (11c) 에는 오리엔테이션 플랫 (13) 이 형성되어 있고, 이 오리엔테이션 플랫 (13) 에서 보아 결정 방위 ＜110＞ 에 포함되는 특정한 결정 방위 (여기서는, 편의상, 결정 방위 [011] 로 한다.) 에 잉곳 (11) 의 중심 (C) 이 위치한다. 즉, 이 오리엔테이션 플랫 (13) 에 있어서는, 단결정 실리콘의 결정면 (011) 이 노출되어 있다.

도 3 은, 피가공물이 되는 잉곳 (11) 으로부터 기판을 제조하는 기판의 제조 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 플로 차트이다. 단적으로는, 이 방법에 있어서는, 레이저 가공 장치를 사용하여 잉곳 (11) 의 내부에 박리층을 형성한 후, 이 박리층을 기점으로 하여 잉곳 (11) 으로부터 기판을 분리한다.

도 4 는, 잉곳 (11) 의 내부에 박리층을 형성할 때에 사용되는 레이저 가공 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 4 에 나타내는 X 축 방향 및 Y 축 방향은, 수평면 상에 있어서 서로 직교하는 방향이며, 또, Z 축 방향은, X 축 방향 및 Y 축 방향의 각각에 직교하는 방향 (연직 방향) 이다. 또, 도 4 에 있어서는, 레이저 가공 장치의 구성 요소의 일부가 기능 블록으로 도시되어 있다.

도 4 에 나타내는 레이저 가공 장치 (2) 는, 원기둥형상의 유지 테이블 (4) 을 갖는다. 이 유지 테이블 (4) 은, 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 보다 넓은 원형상의 상면 (유지면) 을 가지며, 이 유지면에 있어서 잉곳 (11) 을 유지한다. 또, 이 유지면에 있어서는, 원기둥형상의 포러스 판 (도시하지 않음) 이 노출되어 있다.

또한, 이 포러스 판은, 유지 테이블 (4) 의 내부에 형성된 유로 등을 개재하여 진공 펌프 등의 흡인원 (도시하지 않음) 과 연통되어 있다. 그리고, 이 흡인원이 동작하면, 유지 테이블 (4) 의 유지면 근방의 공간에 부압이 발생한다. 이에 따라, 예를 들어, 유지면에 놓여진 잉곳 (11) 을 유지 테이블 (4) 에서 유지할 수 있다.

또, 유지 테이블 (4) 의 상방에는, 레이저 빔 조사 유닛 (6) 이 형성되어 있다. 이 레이저 빔 조사 유닛 (6) 은, 레이저 발진기 (8) 를 갖는다. 이 레이저 발진기 (8) 는, 예를 들어, 레이저 매질로서 Nd : YAG 등을 가지며, 잉곳 (11) 을 구성하는 재료 (단결정 실리콘) 를 투과하는 파장 (예를 들어, 1064 ㎚) 의 펄스상의 레이저 빔 (LB) 을 조사한다.

이 레이저 빔 (LB) 은, 그 출력이 감쇠기 (10) 에 있어서 조정된 후, 공간 광 변조기 (12) 에 공급된다. 그리고, 공간 광 변조기 (12) 에 있어서는, 레이저 빔 (LB) 이 분기된다. 예를 들어, 공간 광 변조기 (12) 는, 후술하는 조사 헤드 (16) 로부터 조사되는 레이저 빔 (LB) 이 Y 축 방향을 따라 등간격으로 늘어서는 복수 (예를 들어, 5 개) 의 집광점을 형성하도록 레이저 빔 (LB) 을 분기한다.

또, 공간 광 변조기 (12) 에 있어서 분기된 레이저 빔 (LB) 은, 미러 (14) 에 의해 반사되어 조사 헤드 (16) 로 유도된다. 이 조사 헤드 (16) 에는, 레이저 빔 (LB) 을 집광하는 집광 렌즈 (도시하지 않음) 등이 수용되어 있다. 그리고, 이 집광 렌즈로 집광된 레이저 빔 (LB) 은, 유지 테이블 (4) 의 유지면 측에 조사된다.

또한, 레이저 빔 조사 유닛 (6) 의 조사 헤드 (16) 는, 이동 기구 (도시하지 않음) 에 연결되어 있다. 이 이동 기구는, 예를 들어, 볼 나사 등을 포함하여 구성되고, 조사 헤드 (16) 를 X 축 방향, Y 축 방향 및/또는 Z 축 방향을 따라 이동시킨다. 그리고, 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서는, 이 이동 기구를 동작시킴으로써, 조사 헤드 (16) 로부터 조사되는 레이저 빔 (LB) 의 집광점의 X 축 방향, Y 축 방향 및 Z 축 방향에 있어서의 위치 (좌표) 가 조정된다.

그리고, 도 3 에 나타내는 기판의 제조 방법에 있어서는, 레이저 가공 장치 (2) 를 사용하여 잉곳 (11) 의 가공 이송 방향을 따른 복수의 영역의 각각에 박리층을 형성한다 (박리층 형성 스텝 : S1). 또한, 이 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서는, 예를 들어, X 축 방향 및 X 축 방향에 반대의 방향이 가공 이송 방향으로 설정된다. 박리층 형성 스텝 (S1) 을 실시할 때에는, 먼저, 표면 (11a) 이 위를 향한 상태에서 잉곳 (11) 이 유지 테이블 (4) 에 유지된다.

도 5 는, 잉곳 (11) 을 유지하는 유지 테이블 (4) 을 모식적으로 나타내는 상면도이다. 이 잉곳 (11) 은, 오리엔테이션 플랫 (13) 으로부터 잉곳 (11) 의 중심 (C) 을 향하는 방향 (결정 방위 [011]) 이 X 축 방향 및 Y 축 방향의 각각에 대하여 이루는 각이 45° 가 되는 상태에서 유지 테이블 (4) 에 유지된다. 예를 들어, 잉곳 (11) 은, 결정 방위 [010] 이 X 축 방향과 평행하게 되고, 또한, 결정 방위 [001] 이 Y 축 방향과 평행하게 되는 상태에서 유지 테이블 (4) 에 유지된다.

이어서, 잉곳 (11) 의 Y 축 방향에 있어서의 일단측의 영역이, 평면에서 보았을 때, 조사 헤드 (16) 에서 보아 X 축 방향으로 위치부여되도록 조사 헤드 (16) 를 이동시킨다. 이어서, 레이저 빔 (LB) 의 집광점이 잉곳 (11) 의 내부에 대응하는 높이에 위치부여되도록 조사 헤드 (16) 를 승강시킨다.

또한, 이 레이저 빔 (LB) 은, 예를 들어, Y 축 방향을 따라 등간격으로 늘어서는 5 개의 집광점을 형성하도록 분기된다. 이어서, 집광점을 잉곳 (11) 의 내부에 위치부여한 상태에서 조사 헤드 (16) 를 이동시키면서 레이저 빔 (LB) 을 잉곳 (11) 을 향해서 조사한다.

도 6 은, 박리층 형성 스텝 (S1) 에 있어서 이동하는 조사 헤드 (16) 의 궤적의 일례를 모식적으로 나타내는 상면도이다. 즉, 박리층 형성 스텝 (S1) 에 있어서는, 예를 들어, 조사 헤드 (16) 를 도 6 에 나타내는 점선을 따라 이동시키면서 레이저 빔 (LB) 을 잉곳 (11) 을 향해서 조사한다.

구체적으로는, 먼저, 조사 헤드 (16) 로부터 레이저 빔 (LB) 을 조사하면서, 평면에서 보았을 때, 잉곳 (11) 의 X 축 방향에 있어서의 일단으로부터 타단까지를 통과하도록, 조사 헤드 (16) 를 X 축 방향 (가공 이송 방향) 으로 이동시킨다. 즉, 조사 헤드 (16) 로부터 레이저 빔 (LB) 을 조사하면서, 조사 헤드 (16) 의 중심이 도 6 에 나타내는 위치 P0 으로부터 위치 P1 에 도달할 때까지 조사 헤드 (16) 를 직선적으로 이동시킨다.

도 7 은, 잉곳 (11) 에 레이저 빔 (LB) 을 조사하는 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이 레이저 빔 (LB) 의 조사에 의해, 잉곳 (11) 의 내부에 있어서는, 복수의 집광점의 각각을 중심으로 하여, 잉곳 (11) 을 구성하는 재료 (단결정 실리콘) 의 결정 구조가 흐트러진 개질부 (15a) 가 형성된다. 그리고, 개질부 (15a) 의 형성에 수반하여 잉곳 (11) 의 체적이 팽창한다.

또한, 개질부 (15a) 의 형성에 수반하여 잉곳 (11) 에 내부 응력이 발생한다. 그리고, 잉곳 (11) 에 있어서는, 개질부 (15a) 로부터 균열 (15b) 이 신전하여 내부 응력이 완화된다. 그 결과, 복수의 집광점의 각각을 중심으로 하여 형성되는 복수의 개질부 (15a) 와 복수의 개질부 (15a) 의 각각으로부터 진전하는 균열 (15b) 을 포함하는 박리층 (15) 이 잉곳 (11) 의 Y 축 방향에 있어서의 일단측의 영역 (제 1 외측 영역) 에 형성된다.

이어서, 조사 헤드 (16) 의 이동 거리가 박리층 (15) 의 Y 축 방향을 따른 폭보다 길어지도록, 조사 헤드 (16) 를 Y 축 방향으로 이동시킨다. 즉, 조사 헤드 (16) 의 중심이 도 6 에 나타내는 위치 P1 로부터 위치 P2 에 도달할 때까지 조사 헤드 (16) 를 직선적으로 이동시킨다.

이어서, 조사 헤드 (16) 로부터 레이저 빔 (LB) 을 조사하면서, 평면에서 보았을 때, 잉곳 (11) 의 X 축 방향에 있어서의 타단으로부터 일단까지를 통과하도록, 조사 헤드 (16) 를 X 축 방향에 반대의 방향 (가공 이송 방향) 으로 이동시킨다. 즉, 조사 헤드 (16) 로부터 레이저 빔 (LB) 을 조사하면서, 조사 헤드 (16) 의 중심이 도 6 에 나타내는 위치 P2 로부터 위치 P3 에 도달할 때까지 조사 헤드 (16) 를 직선적으로 이동시킨다.

이에 따라, 제 1 외측 영역보다 잉곳 (11) 의 중심 (C) 에 근접하는 영역 (제 1 중간 영역) 에 박리층 (15) 이 형성된다. 이어서, 조사 헤드 (16) 의 이동 거리가 박리층 (15) 의 Y 축 방향을 따른 폭보다 길어지도록, 조사 헤드 (16) 를 Y 축 방향으로 이동시킨다. 즉, 조사 헤드 (16) 의 중심이 도 6 에 나타내는 위치 P3 으로부터 위치 P4 에 도달할 때까지 조사 헤드 (16) 를 직선적으로 이동시킨다.

이어서, 제 1 중간 영역과 잉곳 (11) 의 중심 (C) 의 사이에 존재하는 영역 (제 1 내측 영역) 전부에 박리층 (15) 을 형성한다. 구체적으로는, 조사 헤드 (16) 로부터 레이저 빔 (LB) 을 적절히 조사하면서, 조사 헤드 (16) 의 중심이 도 6 에 나타내는 위치 P4 로부터 위치 P5 에 도달할 때까지 조사 헤드 (16) 의 직선적인 이동과 조사 헤드 (16) 의 진행 방향의 전환을 반복한다.

이에 따라, 잉곳 (11) 의 중심 (C) 을 통과하고, 또한, X 축 방향 (가공 이송 방향) 으로 평행한 면을 서로의 경계면으로 하는 2 개의 반원기둥형상 영역의 일방의 대체로 전체에 박리층 (15) 이 형성된다. 이어서, 잉곳 (11) 의 Y 축 방향에 있어서의 타단측의 영역이, 평면에서 보았을 때, 조사 헤드 (16) 에서 보아 X 축 방향의 반대의 방향으로 위치부여되도록 조사 헤드 (16) 를 Y 축 방향으로 이동시킨다. 즉, 조사 헤드 (16) 의 중심이 도 6 에 나타내는 위치 P5 로부터 위치 P6 에 도달할 때까지 조사 헤드 (16) 를 직선적으로 이동시킨다.

이어서, 조사 헤드 (16) 로부터 레이저 빔 (LB) 을 조사하면서, 평면에서 보았을 때, 잉곳 (11) 의 X 축 방향에 있어서의 타단으로부터 일단까지를 통과하도록, 조사 헤드 (16) 를 X 축 방향에 반대의 방향 (가공 이송 방향) 으로 이동시킨다. 즉, 조사 헤드 (16) 로부터 레이저 빔 (LB) 을 조사하면서, 조사 헤드 (16) 의 중심이 도 6 에 나타내는 위치 P6 으로부터 위치 P7 에 도달할 때까지 조사 헤드 (16) 를 직선적으로 이동시킨다.

이에 따라, 잉곳 (11) 의 Y 축 방향에 있어서의 타단측의 영역 (제 2 외측 영역) 에, 상기 서술한 바와 같이, 박리층 (15) 이 형성된다. 이어서, 조사 헤드 (16) 의 이동 거리가 박리층 (15) 의 Y 축 방향을 따른 폭보다 길어지도록, 조사 헤드 (16) 를 Y 축 방향에 반대의 방향으로 이동시킨다. 즉, 조사 헤드 (16) 의 중심이 도 6 에 나타내는 위치 P7 로부터 위치 P8 에 도달할 때까지 조사 헤드 (16) 를 직선적으로 이동시킨다.

이어서, 조사 헤드 (16) 로부터 레이저 빔 (LB) 을 조사하면서, 평면에서 보았을 때, 잉곳 (11) 의 X 축 방향에 있어서의 일단으로부터 타단까지를 통과하도록, 조사 헤드 (16) 를 X 축 방향 (가공 이송 방향) 으로 이동시킨다. 즉, 조사 헤드 (16) 로부터 레이저 빔 (LB) 을 조사하면서, 조사 헤드 (16) 의 중심이 도 6 에 나타내는 위치 P8 로부터 위치 P9 에 도달할 때까지 조사 헤드 (16) 를 직선적으로 이동시킨다.

이에 따라, 제 2 외측 영역보다 잉곳 (11) 의 중심 (C) 에 근접하는 영역 (제 2 중간 영역) 에 박리층 (15) 이 형성된다. 이어서, 조사 헤드 (16) 의 이동 거리가 박리층 (15) 의 Y 축 방향을 따른 폭보다 길어지도록, 조사 헤드 (16) 를 Y 축 방향에 반대의 방향으로 이동시킨다. 즉, 조사 헤드 (16) 의 중심이 도 6 에 나타내는 위치 P9 로부터 위치 P10 에 도달할 때까지 조사 헤드 (16) 를 직선적으로 이동시킨다.

이어서, 제 2 중간 영역과 잉곳 (11) 의 중심 (C) 의 사이에 존재하는 영역 (제 2 내측 영역) 전부에 박리층 (15) 을 형성한다. 구체적으로는, 조사 헤드 (16) 로부터 레이저 빔 (LB) 을 적절히 조사하면서, 조사 헤드 (16) 의 중심이 도 6 에 나타내는 위치 P10 으로부터 위치 P11 에 도달할 때까지 조사 헤드 (16) 의 직선적인 이동과 조사 헤드 (16) 의 진행 방향의 전환을 반복한다.

이에 따라, 상기의 2 개의 반원기둥형상 영역의 타방의 대체로 전체에 박리층 (15) 이 형성된다. 구체적으로는, 잉곳 (11) 의 가공 이송 방향에 따라, 또한, 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 으로부터의 깊이가 대체로 동등한 복수의 영역의 각각에 박리층 (15) 이 형성된다.

또한, 도 6 에 있어서는, 편의상, 잉곳 (11) 에 포함되는 반원기둥형상 영역에 서로 평행한 5 개의 박리층 (15) 을 형성할 때의 조사 헤드 (16) 의 궤적이 도시되어 있지만, 이 반원기둥형상 영역에 형성되는 박리층 (15) 의 수는 5 개에 한정되지 않는다. 그리고, 반원기둥형상 영역에 형성되는 박리층 (15) 의 수가 짝수인 경우에는, 2 개의 원기둥형상 영역의 타방에 박리층 (15) 을 형성할 때의 조사 헤드 (16) 의 X 축 방향을 따른 이동이 반대가 된다.

이상에 의해, 박리층 형성 스텝 (S1) 이 완료된다. 이어서, 박리층 (15) 을 기점으로 하여 잉곳 (11) 으로부터 기판을 분리한다 (분리 스텝 : S2). 도 8(A) 및 도 8(B) 의 각각은, 분리 스텝 (S2) 의 일례의 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다.

이 분리 스텝 (S2) 은, 예를 들어, 도 8(A) 및 도 8(B) 에 나타내는 분리 장치 (18) 에 있어서 실시된다. 이 분리 장치 (18) 는, 박리층 (15) 이 형성된 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 보다 넓은 원형상의 상면 (유지면) 을 가지며, 이 유지면에 있어서 잉곳 (11) 을 유지하는 원기둥형상의 유지 테이블 (20) 을 갖는다.

이 유지 테이블 (20) 의 유지면에 있어서는, 원기둥형상의 포러스 판 (도시하지 않음) 이 노출되어 있다. 또한, 이 포러스 판은, 유지 테이블 (20) 의 내부에 형성된 유로 등을 개재하여 진공 펌프 등의 흡인원 (도시하지 않음) 과 연통되어 있다. 그리고, 이 흡인원이 동작하면, 유지 테이블 (20) 의 유지면 근방의 공간에 부압이 발생한다.

또, 유지 테이블 (20) 의 상방에는, 분리 유닛 (22) 이 형성되어 있다. 이 분리 유닛 (22) 은, 원기둥형상의 지지 부재 (24) 를 갖는다. 이 지지 부재 (24) 의 상부에는, 예를 들어, 볼 나사식의 승강 기구 (도시하지 않음) 및 모터 등의 회전 구동원이 연결되어 있다. 그리고, 이 승강 기구를 동작시킴으로써 분리 유닛 (22) 이 승강한다. 또, 이 회전 구동원을 동작시킴으로써, 지지 부재 (24) 의 중심을 통과하고, 또한, 유지 테이블 (20) 의 유지면에 수직인 방향을 따른 직선을 회전축으로 하여 지지 부재 (24) 가 회전한다.

또, 지지 부재 (24) 의 하단부는, 원기둥형상의 기대 (26) 의 상부의 중앙에 고정되어 있다. 이 기대 (26) 의 외주 영역의 하측에는, 기대 (26) 의 둘레 방향을 따라 대체로 등간격으로 복수의 가동 부재 (28) 가 형성되어 있다. 이 가동 부재 (28) 는, 기대 (26) 의 하면으로부터 하방을 향하여 연장하는 판상의 입설부 (立設部) (28a) 를 갖는다.

이 입설부 (28a) 의 상단부는 기대 (26) 에 내장된 에어 실린더 등의 액추에이터에 연결되어 있고, 이 액추에이터를 동작시킴으로써 가동 부재 (28) 가 기대 (26) 의 직경 방향을 따라 이동한다. 또, 이 입설부 (28a) 의 하단부의 내측면에는, 기대 (26) 의 중심을 향하여 연장하고, 또한, 선단에 가까워질수록 두께가 얇아지는 판상의 쐐기부 (28b) 가 형성되어 있다.

분리 장치 (18) 에 있어서는, 예를 들어, 이하의 순서로 분리 스텝 (S2) 이 실시된다. 구체적으로는, 먼저, 박리층 (15) 이 형성된 잉곳 (11) 의 이면 (11b) 의 중심과 유지 테이블 (20) 의 유지면의 중심을 일치시키도록, 잉곳 (11) 을 유지 테이블 (20) 에 둔다.

이어서, 잉곳 (11) 이 유지 테이블 (20) 에 의해 유지되도록, 이 유지면에 있어서 노출되는 포러스 판과 연통하는 흡인원을 동작시킨다. 이어서, 복수의 가동 부재 (28) 의 각각을 기대 (26) 의 직경 방향 외측에 위치부여하도록 액추에이터를 동작시킨다.

이어서, 복수의 가동 부재 (28) 의 각각의 쐐기부 (28b) 의 선단을 잉곳 (11) 의 내부에 형성된 박리층 (15) 에 대응하는 높이에 위치부여하도록 승강 기구를 동작시킨다. 이어서, 쐐기부 (28b) 가 잉곳 (11) 의 측면 (11c) 에 박히도록 액추에이터를 동작시킨다 (도 8(A) 참조). 이어서, 잉곳 (11) 의 측면 (11c) 에 박힌 쐐기부 (28b) 가 회전하도록 회전 구동원을 동작시킨다.

이어서, 쐐기부 (28b) 를 상승시키도록 승강 기구를 동작시킨다 (도 8(B) 참조). 이상과 같이 쐐기부 (28b) 를 잉곳 (11) 의 측면 (11c) 에 박아 넣음과 함께 회전시킨 후, 쐐기부 (28b) 를 상승시킴으로써, 박리층 (15) 에 포함되는 균열 (15b) 이 더욱 신전한다. 그 결과, 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측이 분리된다. 즉, 박리층 (15) 을 기점으로 하여 잉곳 (11) 으로부터 기판 (17) 이 제조된다.

또한, 쐐기부 (28b) 를 잉곳 (11) 의 측면 (11c) 에 박아 넣은 시점에서 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측이 분리되는 경우에는, 쐐기부 (28b) 를 회전시키지 않아도 된다. 또, 액추에이터와 회전 구동원을 동시에 동작시켜, 잉곳 (11) 의 측면 (11c) 에 회전하는 쐐기부 (28b) 를 박아 넣어도 된다.

상기 서술한 기판의 제조 방법에 있어서는, 잉곳 (11) 의 가공 이송 방향을 따른 복수의 영역 중 잉곳의 중심에 근접하는 영역 (제 2 내측 영역) 에 마지막에 박리층 (15) 을 형성한다. 여기서, 잉곳 (11) 은 원기둥 모양의 형상을 갖기 때문에, 제 2 내측 영역은, 박리층 (15) 이 형성되는 그 밖의 영역 (예를 들어, 제 2 외측 영역) 보다 넓다.

그 때문에, 제 2 내측 영역에 마지막에 박리층 (15) 을 형성하는 경우에는, 제 2 외측 영역에 마지막에 박리층 (15) 을 형성하는 경우와 비교하여, 잉곳 (11) 의 내부 응력이 광범위하게 분산된다. 이 경우, 박리층 (15) 에 포함되는 개질부 (15a) 로부터 피가공물의 두께 방향의 성분이 큰 균열 (15b) 이 신전하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 상기 서술한 기판의 제조 방법에 있어서는, 기판 (17) 의 평탄화 시에 폐기되는 소재량을 증가시키는 일 없이, 기판 (17) 의 생산성의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 상기 서술한 기판의 제조 방법에 있어서는, Y 축 방향 (결정 방위 [001]) 을 따라 늘어서는 복수의 집광점과 잉곳 (11) 을 X 축 방향 (결정 방위 [010]) 을 따라 상대적으로 이동시킴으로써 박리층 (15) 이 형성된다. 이 경우, 잉곳 (11) 으로부터 기판 (17) 을 제조할 때에 폐기되는 소재량을 더욱 저감하고, 기판 (17) 의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이하, 이 점에 대해서 상세하게 설명한다. 먼저, 단결정 실리콘은, 일반적으로, 결정면 {111} 에 포함되는 특정한 결정면에 있어서 가장 벽개하기 쉽고, 결정면 {110} 에 포함되는 특정한 결정면에 있어서 2 번째로 벽개하기 쉽다. 그 때문에, 예를 들어, 잉곳 (11) 을 구성하는 단결정 실리콘의 결정 방위 ＜110＞ 에 포함되는 특정한 결정 방위 (예를 들어, 결정 방위 [011]) 를 따라 개질부가 형성되면, 이 개질부로부터 결정면 {111} 에 포함되는 특정한 결정면을 따라 신전하는 균열이 많이 발생한다.

한편, 단결정 실리콘의 결정 방위 ＜100＞ 에 포함되는 특정한 결정 방위를 따른 영역에, 평면에서 보았을 때, 이 영역이 연장하는 방향과 직교하는 방향을 따라 늘어서도록 복수의 개질부가 형성되면, 이 복수의 개질부의 각각으로부터 결정면 {N10} (N 은, 10 이하의 자연수) 중 당해 영역이 연장하는 방향으로 평행한 결정면을 따라 신전하는 균열이 많이 발생한다.

예를 들어, 상기 서술한 기판의 제조 방법과 같이, 결정 방위 [010] 을 따른 영역에, 결정 방위 [001] 을 따라 늘어서도록 복수의 개질부 (15a) 가 형성되면, 이 복수의 개질부 (15a) 의 각각으로부터 결정면 {N10} (N 은, 10 이하의 자연수) 중 결정 방위 [010] 에 평행한 결정면을 따라 신전하는 균열이 많아진다.

구체적으로는, 이와 같이 복수의 개질부 (15a) 가 형성되는 경우에는, 이하의 결정면에 있어서 균열이 신전하기 쉬워진다.

[수식 1]

[수식 2]

그리고, 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 에 노출하는 결정면 (100) 이 결정면 {N10} 중 결정 방위 [010] 에 평행한 결정면에 대하여 이루는 각은, 45° 이하이다. 한편, 결정면 (100) 이 결정면 {111} 에 포함되는 특정한 결정면에 대하여 이루는 각은, 54.7° 정도이다.

그 때문에, 상기 서술한 기판의 제조 방법에 있어서는, 단결정 실리콘의 결정 방위 [011] 을 따른 영역에, 평면에서 보았을 때, 이 영역이 연장하는 방향과 직교하는 방향을 따라 늘어서도록 복수의 개질부가 형성되는 경우와 비교하여, 박리층 (15) 이 폭넓게 또한 얇게 되기 쉽다. 그 결과, 상기 서술한 기판의 제조 방법에 있어서는, 잉곳 (11) 으로부터 기판 (17) 을 제조할 때에 폐기되는 소재량을 더욱 저감하고, 기판 (17) 의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 서술한 기판의 제조 방법은 본 발명의 일 양태로서, 본 발명은 상기 서술한 방법에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명에 있어서 기판을 제조하기 위해서 이용되는 잉곳은, 도 1 및 도 2 등에 나타내는 잉곳 (11) 에 한정되지 않는다. 구체적으로는, 본 발명에 있어서는, 결정면 {100} 에 포함되지 않는 결정면이 표면 및 이면의 각각에 노출하는 단결정 실리콘으로 이루어지는 잉곳으로부터 기판이 제조되어도 된다.

또, 본 발명에 있어서는, 측면에 노치가 형성된 원기둥형상의 잉곳으로부터 기판이 제조되어도 된다. 혹은, 본 발명에 있어서는, 측면에 오리엔테이션 플랫 및 노치 모두가 형성되어 있지 않은 원기둥형상의 잉곳으로부터 기판이 제조되어도 된다. 또, 본 발명에 있어서는, 탄화 실리콘 등의 실리콘 이외의 반도체 재료로 이루어지는 원기둥형상의 잉곳으로부터 기판이 제조되어도 된다.

또, 본 발명에 있어서 사용되는 레이저 가공 장치의 구조는, 상기 서술한 레이저 가공 장치 (2) 의 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은, 유지 테이블 (4) 을 X 축 방향, Y 축 방향 및/또는 Z 축 방향의 각각을 따라 이동시키는 이동 기구가 형성되어 있는 레이저 가공 장치를 사용하여 실시되어도 된다.

즉, 본 발명에 있어서는, 잉곳 (11) 을 유지하는 유지 테이블 (4) 과 레이저 빔 (LB) 을 조사하는 레이저 빔 조사 유닛 (6) 의 조사 헤드 (16) 가 X 축 방향, Y 축 방향 및 Z 축 방향의 각각을 따라 상대적으로 이동할 수 있으면 되고, 그것을 위한 구조에 한정은 없다.

또, 본 발명의 박리층 형성 스텝 (S1) 에 있어서는, 잉곳 (11) 의 가공 이송 방향을 따른 복수의 영역에 박리층 (15) 을 형성하는 순서는, 상기 서술한 순서 (제 1 외측 영역, 제 1 중간 영역, 제 1 내측 영역, 제 2 외측 영역, 제 2 중간 영역 및 제 2 내측 영역의 순서) 에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에 있어서는, 잉곳 (11) 에 레이저 빔 (LB) 을 조사할 때의 조사 헤드 (16) 의 궤적이 도 6 에 있어서 점선으로 나타내는 궤적에 한정되지 않는다.

도 9(A) 및 도 9(B) 의 각각은, 박리층 형성 스텝 (S1) 에 있어서 이동하는 조사 헤드 (16) 의 궤적의 다른 예를 모식적으로 나타내는 상면도이다. 구체적으로는, 도 9(A) 에 나타내는 바와 같이 조사 헤드 (16) 를 이동시키면서 잉곳 (11) 에 레이저 빔 (LB) 을 조사하는 경우에는, 상기의 2 개의 반원기둥형상 영역에 번갈아 1 개의 박리층 (15) 이 형성된다.

또, 이 경우에는, 각 반원기둥형상 영역에 포함되는 가공 이송 방향을 따른 복수 (5 개) 의 영역 중 외측에 위치하는 영역으로부터 차례로 박리층이 형성된다. 바꾸어 말하면, 이 경우에는, 제 1 외측 영역, 제 2 외측 영역, 제 1 중간 영역, 제 2 중간 영역, 제 1 내측 영역 및 제 2 내측 영역의 순서로 박리층 (15) 이 형성된다.

또, 도 9(B) 에 나타내는 바와 같이 조사 헤드 (16) 를 이동시키면서 잉곳 (11) 에 레이저 빔 (LB) 을 조사하는 경우에는, 상기의 2 개의 반원기둥형상 영역에 번갈아 2 개의 박리층 (15) 이 형성된다. 또, 본 발명의 박리층 형성 스텝 (S1) 에 있어서는, 상기의 2 개의 반원기둥형상 영역에 번갈아 3 개 이상의 박리층 (15) 이 형성되어도 된다.

또, 이들의 경우에는, 각 반원기둥형상 영역에 포함되는 가공 이송 방향을 따른 복수 (5 개) 의 영역 중 외측에 위치하는 영역으로부터 차례로 박리층이 형성된다. 바꾸어 말하면, 이 경우에는, 제 1 외측 영역, 제 1 중간 영역, 제 2 외측 영역, 제 2 중간 영역, 제 1 내측 영역 및 제 2 내측 영역의 순서로 박리층 (15) 이 형성된다.

또, 본 발명의 박리층 형성 스텝 (S1) 에 있어서는, 제 2 내측 영역이 아니라, 제 1 내측 영역에 마지막에 박리층 (15) 이 형성되어도 된다. 예를 들어, 본 발명의 박리층 형성 스텝 (S1) 에 있어서는, 제 1 외측 영역, 제 1 중간 영역, 제 2 외측 영역, 제 2 중간 영역, 제 2 내측 영역 및 제 1 내측 영역의 순서로 박리층 (15) 이 형성되어도 된다.

또한, 도 9(A) 및 도 9(B) 의 각각에 있어서는, 조사 헤드 (16) 의 궤적을 명확하게 하기 위해서, 잉곳 (11) 보다 외측의 영역에 있어서도 조사 헤드 (16) 의 궤적이 겹치지 않고, 또한, 교차하는 일 없이 그려져 있지만, 이 궤적은, 교차하거나, 또한/또는, 겹쳐도 된다. 즉, 본 발명의 박리층 형성 스텝 (S1) 에 있어서는, 예를 들어, 조사 헤드 (16) 의 이동 거리를 최단으로 하기 위해서, 잉곳 (11) 보다 외측의 영역에 있어서, 궤적이 교차하거나, 또한/또는, 겹치도록 조사 헤드 (16) 를 이동시켜도 된다.

또, 본 발명에 있어서는, 박리층 형성 스텝 (S1) 의 실시 후에 재차 박리층 형성 스텝 (S1) 을 실시해도 된다. 이 경우, 이미 형성된 박리층 (15) 에 포함되는 개질부 (15a) 및 균열 (15b) 의 각각의 밀도가 증가한다. 이에 따라, 분리 스텝 (S2) 에 있어서의 잉곳 (11) 으로부터의 기판 (17) 의 분리가 용이해진다.

또, 본 발명의 분리 스텝 (S2) 은, 도 8(A) 및 도 8(B) 에 나타내는 분리 장치 (18) 이외의 장치를 사용하여 실시되어도 된다. 도 10(A) 및 도 10(B) 는, 분리 장치 (18) 이외의 장치를 사용하여 실시되는 분리 스텝 (S2) 의 일례의 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다.

도 10(A) 및 도 10(B) 에 나타내는 분리 장치 (30) 는, 박리층 (15) 이 형성된 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 보다 넓은 원형상의 상면 (유지면) 을 가지며, 이 유지면에 있어서 잉곳 (11) 을 유지하는 원기둥형상의 유지 테이블 (32) 을 갖는다.

이 유지 테이블 (32) 의 유지면에 있어서는, 원기둥형상의 포러스 판 (도시하지 않음) 이 노출되어 있다. 또한, 이 포러스 판은, 유지 테이블 (32) 의 내부에 형성된 유로 등을 개재하여 진공 펌프 등의 흡인원 (도시하지 않음) 과 연통되어 있다. 그 때문에, 이 흡인원이 동작하면, 유지 테이블 (32) 의 유지면 근방의 공간에 부압이 발생한다.

또, 유지 테이블 (32) 의 상방에는, 분리 유닛 (34) 이 형성되어 있다. 이 분리 유닛 (34) 은, 원기둥형상의 지지 부재 (36) 를 갖는다. 이 지지 부재 (36) 의 상부에는, 예를 들어, 볼 나사식의 승강 기구 (도시하지 않음) 가 연결되어 있고, 이 승강 기구를 동작시킴으로써 분리 유닛 (34) 이 승강한다.

또, 지지 부재 (36) 의 하단부에는, 원기둥형상의 흡인판 (38) 의 상부의 중앙에 고정되어 있다. 이 흡인판 (38) 의 하면에는 복수의 흡인구가 형성되어 있고, 복수의 흡인구의 각각은 흡인판 (38) 의 내부에 형성된 유로 등을 개재하여 진공 펌프 등의 흡인원 (도시하지 않음) 에 연통되어 있다. 그 때문에, 이 흡인원이 동작하면, 흡인판 (38) 의 하면 근방의 공간에 부압이 발생한다.

분리 장치 (30) 에 있어서는, 예를 들어, 이하의 순서로 분리 스텝 (S2) 이 실시된다. 구체적으로는, 먼저, 박리층 (15) 이 형성된 잉곳 (11) 의 이면 (11b) 의 중심과 유지 테이블 (32) 의 유지면의 중심을 일치시키도록, 잉곳 (11) 을 유지 테이블 (32) 에 둔다.

이어서, 잉곳 (11) 이 유지 테이블 (32) 에 의해 유지되도록, 이 유지면에 있어서 노출하는 포러스 판과 연통하는 흡인원을 동작시킨다. 이어서, 흡인판 (38) 의 하면을 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 에 접촉시키도록, 승강 기구를 동작시켜 분리 유닛 (34) 을 하강시킨다.

이어서, 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 측이 흡인판 (38) 에 형성되어 있는 복수의 흡인구를 개재하여 흡인되도록, 복수의 흡인구와 연통하는 흡인원을 동작시킨다 (도 10(A) 참조). 이어서, 흡인판 (38) 을 유지 테이블 (32) 로부터 이격시키도록, 승강 기구를 동작시켜 분리 유닛 (34) 을 상승시킨다 (도 10(B) 참조).

이 때, 표면 (11a) 측이 흡인판 (38) 에 형성되어 있는 복수의 흡인구를 개재하여 흡인되고 있는 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 측에 상향의 힘이 작용한다. 그 결과, 박리층 (15) 에 포함되는 균열 (15b) 이 더욱 신전하여, 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측이 분리된다. 즉, 박리층 (15) 을 기점으로 하여, 잉곳 (11) 으로부터 기판 (17) 이 제조된다.

또, 본 발명의 분리 스텝 (S2) 에 있어서는, 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측의 분리에 앞서, 이 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 측에 초음파를 부여해도 된다. 이 경우, 박리층 (15) 에 포함되는 균열 (15b) 이 더욱 신전하기 때문에, 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측의 분리가 용이해진다.

또, 본 발명에 있어서는, 박리층 형성 스텝 (S1) 에 앞서, 잉곳 (11) 의 표면 (11a) 이 연삭 또는 연마에 의해 평탄화 되어도 된다 (평탄화 스텝). 예를 들어, 이 평탄화는, 잉곳 (11) 으로부터 복수 장의 기판을 제조할 때에 실시되어도 된다. 구체적으로는, 잉곳 (11) 이 박리층 (15) 에 있어서 분리되어 기판 (17) 이 제조되면, 새롭게 노출되는 잉곳 (11) 의 표면에는, 박리층 (15) 에 포함되는 개질부 (15a) 및 균열 (15b) 의 분포를 반영한 요철이 형성된다.

그 때문에, 이 잉곳 (11) 으로부터 새로운 기판을 제조하는 경우에는, 박리층 형성 스텝 (S1) 에 앞서, 잉곳 (11) 의 표면을 평탄화 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 박리층 형성 스텝 (S1) 에 있어서 잉곳 (11) 에 조사되는 레이저 빔 (LB) 의 잉곳 (11) 의 표면에 있어서의 난반사를 억제할 수 있다. 마찬가지로, 본 발명에 있어서는, 잉곳 (11) 으로부터 분리된 기판 (17) 의 박리층 (15) 측의 면이 연삭 또는 연마에 의해 평탄화 되어도 된다.

또, 본 발명에 있어서는, 실리콘 또는 탄화 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어지는 원기둥형상의 베어 웨이퍼를 피가공물로 하여 기판을 제조해도 된다. 또한, 이 베어 웨이퍼는, 예를 들어, 제조되는 기판의 2 배 ∼ 5 배의 두께를 갖는다. 또, 이 베어 웨이퍼는, 예를 들어, 상기 서술한 방법과 동일한 방법에 의해 실리콘 또는 탄화 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어지는 잉곳으로부터 분리됨으로써 제조된다. 이 경우, 기판은, 상기 서술한 방법을 2 회 반복함으로써 제조된다고 표현할 수도 있다.

또, 본 발명에 있어서는, 이 베어 웨이퍼의 일면에 반도체 디바이스를 형성함으로써 제조되는 원기둥형상의 디바이스 웨이퍼를 피가공물로 하여 기판을 제조해도 된다. 그 밖에, 상기 서술한 실시형태에 관련된 구조 및 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.

2 : 레이저 가공 장치
4 : 유지 테이블
6 : 레이저 빔 조사 유닛
8 : 레이저 발진기
10 : 감쇠기
11 : 잉곳 (11a : 표면, 11b : 이면, 11c : 측면)
12 : 분기 유닛
13 : 오리엔테이션 플랫
14 : 미러
15 : 박리층 (15a : 개질부, 15b : 균열)
16 : 조사 헤드
17 : 기판
18 : 분리 장치
20 : 유지 테이블
22 : 분리 유닛
24 : 지지 부재
26 : 기대
28 : 가동 부재 (28a : 입설부, 28b : 쐐기부)
30 : 분리 장치
32 : 유지 테이블
34 : 분리 유닛
36 : 지지 부재
38 : 흡인판

Claims

원형상의 제 1 면과 그 제 1 면의 반대측에 위치하는 원형상의 제 2 면을 갖는 원기둥형상의 피가공물로부터 기판을 제조하는 기판의 제조 방법으로서,
그 피가공물을 구성하는 재료를 투과하는 파장의 레이저 빔의 집광점을 그 피가공물의 내부에 위치부여한 상태에서 그 피가공물과 그 집광점과의 그 제 1 면에 평행한 가공 이송 방향을 따른 상대적인 이동을 반복함으로써, 그 피가공물의 그 가공 이송 방향을 따른 복수의 영역의 각각에 그 집광점을 중심으로 하여 형성되는 개질부와 그 개질부로부터 신전하는 균열을 포함하는 박리층을 형성하는 박리층 형성 스텝과,
그 박리층을 기점으로 하여 그 피가공물로부터 그 기판을 분리하는 분리 스텝, 을 구비하고,
그 복수의 영역은,
그 피가공물의 중심을 통과하고, 또한, 그 가공 이송 방향으로 평행한 면을 서로의 경계면으로 하는 2 개의 반원기둥형상 영역의 일방에 포함되는 제 1 외측 영역과,
그 2 개의 반원기둥형상 영역의 일방에 포함되고, 또한, 그 제 1 외측 영역보다 그 피가공물의 중심에 근접하는 제 1 중간 영역과,
그 2 개의 반원기둥형상 영역의 일방에 포함되고, 또한, 그 제 1 중간 영역보다 그 피가공물의 중심에 근접하는 제 1 내측 영역과,
그 2 개의 반원기둥형상 영역의 타방에 포함되는 제 2 외측 영역과,
그 2 개의 반원기둥형상 영역의 타방에 포함되고, 또한, 그 제 2 외측 영역보다 그 피가공물의 중심에 근접하는 제 2 중간 영역과,
그 2 개의 반원기둥형상 영역의 타방에 포함되고, 또한, 그 제 2 중간 영역보다 그 피가공물의 중심에 근접하는 제 2 내측 영역, 을 포함하고,
그 박리층 형성 스텝에 있어서는, 그 복수의 영역 중, 처음에 그 제 1 외측 영역에 그 박리층이 형성되고, 또한, 마지막에 그 제 1 내측 영역 또는 그 제 2 내측 영역에 그 박리층이 형성되는, 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
그 박리층 형성 스텝에 있어서는, 그 제 1 외측 영역, 그 제 1 중간 영역, 그 제 1 내측 영역, 그 제 2 외측 영역, 그 제 2 중간 영역 및 그 제 2 내측 영역의 순서로 그 박리층이 형성되는, 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
그 박리층 형성 스텝에 있어서는, 그 제 1 외측 영역, 그 제 2 외측 영역, 그 제 1 중간 영역, 그 제 2 중간 영역, 그 제 1 내측 영역 및 그 제 2 내측 영역의 순서로 그 박리층이 형성되는, 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
그 박리층 형성 스텝에 있어서는, 그 제 1 외측 영역, 그 제 1 중간 영역, 그 제 2 외측 영역, 그 제 2 중간 영역, 그 제 1 내측 영역 및 그 제 2 내측 영역의 순서로 그 박리층이 형성되는, 기판의 제조 방법.