KR20240008812A - 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

개시된 방법은 단결정(single crystal)을 프로세싱하기 위한 것이다. 단결정은 제1 단부, 제2 단부, 및 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이의 종축을 갖는다 단결정은 시드 결정을 포함하며, 시드 결정은 적어도 부분적으로 종축을 따라 연장된다. 방법은 적어도 부분적으로 종축을 따라 단결정의 주변 표면을 그라인딩하는 주변 표면 그라인딩 단계를 포함한다. 단결정의 주변 표면은 적어도 부분적으로 시드 결정을 제외한 종축의 일부분을 따라 종축에 대한 제1 거리까지 그라인딩되며, 제1 거리는 바람직하게는 종축에 대한 시드 결정의 연장부보다 작다.

Description

단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING A SINGLE CRYSTAL BLANK}
본 발명은 시드 결정 및 성장된 단결정을 포함하는 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법에 관한 것이며, 단결정 블랭크는 잉곳 또는 단일 웨이퍼를 형성하기 위해 프로세싱된다. 본 발명은 또한 방법을 적용함으로써 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스들 또는 광학 디바이스들을 제조하기 위한 단결정들은 일반적으로 시드 결정들로부터 성장되어 단결정 블랭크들을 형성한다. 이러한 단결정 블랭크들은 잉곳 또는 웨이퍼의 원하는 형상 및 사이즈에 대략 대응하는 형상을 갖도록 성장되지만, 블랭크들은 일반적으로 추가적인 프로세싱을 허용하는 제조 품질을 갖는 이 형상을 밀접하게 채택하기 위한 프로세싱을 필요로 한다.
단결정들을 성장시키는 프로세스는 시드 결정들에 기초하여 시작된다. 이러한 시드 결정들은 위에서 언급된 디바이스들을 후속적으로 제조하기 위해 필요한 특성들을 갖는 이 시드 결정으로부터 시작하여 성장된 단결정을 제공하기 위해 특히 높은 품질을 갖는다. 보다 구체적으로, 시드 결정에서 임의의 결함들이 단결정 성장 동안 복제될 수 있기 때문에, 시드 결정은 균일한 구조를 가질 필요가 있다.
성장 프로세스의 특성상, 시드 결정으로부터 성장된 단결정은 단결정 블랭크와 일체화되어 그에 따라 프로세싱된다. 그 결과, 이러한 시드 결정은 재사용되지 않지만 성장 프로세스가 종료된 후에 손실된다.
단결정을 성장시키는 데 필요한 높은 품질과 이러한 시드 결정들의 일회성 사용은 단결정 블랭크들의 생산 동안 상당한 비용을 야기한다. 이는 특히, 단지 소수의 웨이퍼들 또는 심지어 단일 웨이퍼가 그러한 시드 결정으로부터 생성되는 경우이다.
또한, 상이한 시드 결정들이 이러한 시드 결정들로부터 유래된 단결정들의 품질 측면에서 상이한 결과들을 전달하는 것이 관찰되었다. 그러나, 이러한 관찰은 시드 결정을 단결정 블랭크로 성장시킨 후에 이루어진다. 이러한 점에서, 원하는 성장 결과들을 달성하는 시드 결정들의 손실은 특히 바람직하지 않다.
또한, 반도체 산업의 초점은 대안으로서 또는 새로운 기술들로 인해 최근 몇 년 동안 실리콘으로부터 다른 재료들로 이동하였다는 것을 유의해야 한다. 이러한 재료의 일례는 실리콘 탄화물(SiC)이며, 이는 특히 증가하는 수요를 받는 전력 소자들(예를 들어, SBD(Schottky barrier diode), MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor), IGBT(insulated gate bipolar transistor) 등)에 적합하다. 그러나, 이 재료는 또한 생산 비용이 더 비싸다. 따라서, 이는 또한 SiC의 단결정 블랭크들을 성장시키는 데 사용되는 시드 결정들에 대한 경우이다.
상술한 상황들을 고려하여, 잉곳들 및 웨이퍼들을 생산하기 위한 단결정 블랭크들의 제조 비용을 낮추는 것에 대한 관심이 남아있다.
이러한 기저 상황을 고려하여, 본 개시내용은 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법을 제공하며, 단결정 블랭크는 제1 단부, 제2 단부, 및 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 종축을 갖는다. 단결정 블랭크는 시드 결정을 포함하며, 시드 결정은 적어도 부분적으로 종축을 따라 연장된다. 방법은 적어도 부분적으로 상기 종축을 따라 단결정 블랭크의 주변 표면을 그라인딩하는 주변 표면 그라인딩 단계를 포함한다. 단결정 블랭크의 주변 표면은 적어도 부분적으로 시드 결정을 제외한 종축의 일부분을 따라 종축에 대한 제1 거리까지 그라인딩되며, 제1 거리는 바람직하게는 종축에 대한 시드 결정의 연장부보다 작다.
단결정 블랭크는 시드 결정 및 시드 결정으로부터 시작하여 성장된 단결정을 포함한다. 이하에서는 일반적으로, 단결정 블랭크의 시드 결정을 시드 결정으로, 그리고 시드 결정으로부터 시작하여 성장된 단결정을 성장된 단결정 또는 단결정으로 지칭한다. 거리를 지칭할 때, 이것은 일반적으로 2개의 기하학적 엔티티들 사이의 최단 거리를 지칭한다.
단결정 블랭크를 생성하기 위하여 단결정을 성장시키기 위해 이용되는 방법에 대해서는 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 개시된 방법의 비용 이점들은 시드 결정의 표면 상에 성장된 단결정과 단면에서 대략 동일한 형상 및 사이즈를 갖는 시드 결정들에 특히 유리하다. 이러한 방법에서, 단결정의 성장은 특히 시드 결정의 정면(face side)으로부터 시작한다. 따라서, 시드 결정의 단면은 일반적으로 시드 결정의 상단에 성장된 단결정의 단면에 대응한다.
본 문맥에서의 정면(face side)은 시드 결정 상에 성장된 단결정의 종방향 또는 일차 성장 방향을 향하는 표면으로 정의된다. 예를 들어, 단결정 블랭크는 제1 단부, 제2 단부, 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 종축을 갖고, 그리고 종축을 둘러싸는 주변 표면은, 종방향으로 그리고 특히 단결정의 성장 방향을 향하는 정면을 포함한다.
또한, 시드 결정 및 시드 결정의 최상단에 성장된 결과적인 단결정은 일반적으로 웨이퍼 또는 그로부터 생성될 잉곳 형상에 대응한다. 그러나, 시드 결정과 성장된 단결정 둘 다의 단면들은 바람직하게는 생성될 웨이퍼 또는 잉곳의 단면보다 크다. 이 더 큰 사이즈는 특히 성장 프로세스의 특성으로 인해 단결정의 형상 및 사이즈의 불규칙성들을 고려하여 선택된다. 다시 말해, 단결정 블랭크의 단면에서의 더 큰 사이즈는 성장 불규칙성들을 제거하면서 적어도 (바람직하게는 단지) 성장된 단결정을 미리 결정된 형상 및 사이즈로 머시닝, 특히 그라인딩(grinding)할 수 있게 허용한다.
그럼에도 불구하고, 단결정은 단면에서, 즉 종축에 수직인 연장부를 갖도록 성장될 수 있으며, 연장부는 성장 불규칙성들로 인해 시드 결정의 단면의 치수와 동일하거나 약간 초과된다.
바람직하게는, 시드 결정은 기본적으로 성장 동안 및 성장 후에 시드 결정 블랭크의 하나의 단부를 형성한다. 또한, 시드 결정의 상단 상의 단결정은 바람직하게는 대략 원통형 형상을 갖도록 성장되며, 시드 결정의 단면 프로파일 및 사이즈는 일반적으로 단결정 블랭크의 성장된 단결정의 단면 프로파일을 정의한다(예를 들어, 성장된 결정의 팁 부분, 성장 불규칙성들 등은 이 형상으로부터의 편차를 야기할 수 있다).
대안적으로, 2개 방향들, 예를 들어 시드 결정 또는 생산할 단결정 블랭크의 종축에 수직인 방향 및 종축을 따른 방향과 같은 하나 초과의 방향으로 단결정을 성장시키는 기법들과 같은 단결정을 성장시키기 위한 다른 기법들이 사용될 수 있다.
주변 표면 그라인딩 단계는 단결정 블랭크, 특히 시드 결정 상에 성장된 단결정에 미리 결정된 단면 형상 및 사이즈를 제공하기 위하여 주변 표면을 머시닝하기 위한 것이다.
따라서, 단결정 블랭크의 주변 표면은 종축에 대한 제1 거리까지 그라인딩된다. 다시 말해, 그라인딩 수단은 이 제1 거리까지 단결정 블랭크로부터 재료를 제거하며, 즉 제1 거리는 단결정 블랭크의 종축과 주변 표면 사이의 단결정 블랭크의 연장부를 규정한다.
제1 거리는 바람직하게는 종축에 대한 시드 결정의 연장부, 즉 종축과 각각의 주변 표면 사이(특히 종축으로부터 시작하여 동일한 방향으로) 미만이기 때문에, 단결정의 결과적인 단면은 그라인딩 동안 시드 결정의 단면보다 작아진다.
주변 표면 그라인딩 단계는 적어도 부분적으로 종축을 따라 그리고 특히 이 방향으로 성장된 단결정의 일부분(즉, 바람직하게는 시드 결정을 따른 종축의 부분을 제외한)을 따라 수행된다.
단결정 블랭크의 주변 표면을 그라인딩하기 위해, 그라인딩 수단이 주변 표면에 대해 이동된다. 상대 이동은 바람직하게는 종축을 따라 그라인딩 수단과 단결정 블랭크 사이의 상대 이동에 의해 그리고/또는 종축을 중심으로 그라인딩 수단과 단결정 블랭크 사이의 상대 회전에 의해(예를 들어, 종축은 회전 축으로서 작용한다) 수행된다.
따라서, 주변 표면 그라인딩 단계는 바람직하게는 시드 결정이 기본적으로 영향을 받지 않도록 시드 결정이 아니라 성장된 단결정을 머시닝한다. 한편으로, 성장된 단결정은 성장된 단결정으로부터 생성될 잉곳 또는 웨이퍼의 미리 결정된 형상 및 사이즈를 갖도록 그라인딩될 수 있다. 다른 한편으로, 시드 결정은 머시닝되지 않으며, 따라서 (예를 들어, 성장된 단결정으로부터 분리된 후) 재사용될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 성장된 단결정을 포함하는 단결정 블랭크의 부분은 종축과 시드 결정의 주변 표면 사이의 시드 결정의 연장부 미만인, 종축에 대한 제1 거리까지 그라인딩된다. 다시 말해, 그라인딩 단결정의 종축으로부터 주변 표면까지의 제1 거리는 종축으로부터 시드 결정의 주변 표면까지의 제2 거리보다 작다.
따라서, 시드 결정의 단면 형상 및 사이즈는 성장된 단결정이 원하는 단면 형상 및 사이즈로 그라인딩된 후에 성장된 단결정보다 종축에 수직인 더 큰 연장부를 갖는다.
단결정 블랭크의 주변 표면은 적어도 부분적으로 종축을 따라 종축에 대한 제2 거리까지 그라인딩될 수 있으며, 제2 거리는 종축에 대한 시드 결정의 연장부보다 크거나 또는 실질적으로 동일하다. 이 경우, 특히 시드 결정을 포함하는 종축을 따른 단결정 블랭크의 일부분은 그라인딩된다.
다시 말해, 단결정 블랭크의 주변 표면은 적어도 종축의 시드 부분을 따라 종축에 대한 제2 거리까지 그라인딩될 수 있으며, 시드 부분은 시드 결정, 특히, 전체 시드 결정을 포함한다. 그러나, 종축의 시드 부분을 따른 단결정 블랭크의 주변 표면의 그라인딩은 선택적이다. 다시 말해, 종축의 시드 부분을 따른 단결정 블랭크의 주변 표면은 전혀 그라인딩되지 않을 수 있다.
이러한 접근법들은 단지 성장된 단결정을 그라인딩하는 이점을 갖는 반면에, 시드 결정의 치수들 및 형상들은 바람직하게는 그리고 실질적으로 주변 표면 그라인딩 단계 동안 변경되지 않는다. 결과적으로, 시드 결정은 실질적으로 동일한 사이즈 및 형상의 다른 단결정을 성장시키기 위해 재사용될 수 있다. 즉, 그라인딩 후에, 시드 결정은 시드 결정을 재사용하고 다른 단결정을 성장시키기에 충분한 치수, 즉 높이 및 직경과 같은 종방향 및 횡방향 연장부를 갖는다. 시드 결정의 치수는, 성장된 단결정으로부터 생성되는 잉곳 또는 웨이퍼의 미리 결정된 치수들보다 크거나 실질적으로 동일한 치수들을 갖는 단결정을 성장시키는 것이 가능한 한, 일반적으로 다른 단결정을 성장시키기에 충분한 것으로 간주된다.
다시 말해, 주변 표면 그라인딩 단계는 바람직하게는 시드 결정을 그라인딩하는 것이 아니라 성장된 단결정으로부터 재료를 제거할 수 있다. 숙련자가 인식함에 따라, 결과적으로, 성장된 단결정의 잔류 재료를 시드 결정(의 외부 표면)으로부터 그라인딩하는 동안 제거될 수 있는 (얼마 안 되는) 양을 제외하고는, 시드 결정으로부터 재료가 제거되지 않을 수 있다.
따라서, 상기 제안된 방법은 성장된 단결정이 원하는 형상 및 사이즈를 갖는 동시에, 그리고 시드 결정의 형상 및 사이즈를 유지하기 위하여, 종축을 따라 적어도 2개 거리들까지 단결정 블랭크를 그라인딩하는 데 사용될 수 있다.
방법은 바람직하게는 단결정 블랭크로부터 웨이퍼를 생성하는 웨이퍼 생성 단계를 더 포함하며, 웨이퍼는 종축을 따라(종축의 방향으로) 미리 결정된 두께를 가지며, 웨이퍼 생성 단계는 바람직하게는 단결정 블랭크 내부에 레이저 빔을 포커싱하는 단계를 포함한다.
이 웨이퍼 생성 단계는 프로세싱된 성장된 단결정에 대응하는 형상 및 사이즈를 갖는 단면 프로파일을 갖는 적어도 하나의 웨이퍼를 제공한다. 수정된 층들의 형성을 위해 단결정 블랭크 내부에 포커싱되는 단결정 블랭크의 재료에 대한 투과 파장을 갖는 펄스형 레이저 빔을 사용하는 것은 고품질을 갖는 웨이퍼의 비용 효율적인 생산을 가능하게 하고. 폐기되는 재료가 적어지게 하고, 웨이퍼 상의 디바이스들의 후속 생산에 필요한 웨이퍼의 프로세싱의 양을 감소시킨다.
방법은 결정 성장을 위해 시드 결정을 제공하는 시드 결정 제공 단계, 및 단결정 블랭크를 형성하기 위해 시드 결정의 적어도 하나의 표면 상에 단결정을 성장시키는 결정 성장 단계를 더 포함할 수 있다.
이 단계는 이 시드 결정의 상단 상에 단결정을 성장시킨 결과로서 단결정 블랭크의 일부가 되는 시드 결정을 제공한다. 전술한 바와 같이, 단결정은 바람직하게는 적어도 단결정 블랭크의 종방향으로 정면 상에 주로 성장된다.
이 단계에서 제공되는 시드 결정은 단결정을 성장시키기 위해, 즉 단결정 블랭크를 생성하기 위해 이미 사용된 시드 결정일 수 있다. 이는, 펄스형 레이저 빔을 사용하여 이 단결정을 분할하거나 이 단결정에 대해 광학 또는 반도체 디바이스들을 형성하는 것과 같은, 추가적인 프로세싱에 필요한 품질을 갖는 단결정을 성장시키기 위한 충분한 기초를 제공하기 위해 이미 도시된 특정 시드 결정들이 재사용될 수 있다는 장점을 갖는다.
방법은 바람직하게는, 시드 결정을 단결정 블랭크로부터 분리하는 시드 결정 분리 단계, 및 시드 결정 분리 단계 후에 시드 결정을 프로세싱하는 시드 결정 프로세싱 단계를 포함한다. 시드 결정 프로세싱 단계는 바람직하게는 시드 결정의 그라인딩 및/또는 연마를 포함한다.
시드 결정은 바람직하게는 성장된 단결정이 원하는 형상 및 사이즈를 갖도록 성형된 후에 단결정 블랭크로부터 분리된다. 프로세싱을 통해, 시드 결정은 분리된 결정에 기초하여 다른 단결정 블랭크를 형성하기 위해 다른 단결정을 성장시키기 위해 재사용될 수 있다.
다른 성장 프로세스를 위해 시드 결정을 준비하기 위한 수단으로서, 시드 결정의 프로세싱은 바람직하게는 그라인딩 단계를 적용함으로써 수행된다. 이 단계에서, 시드 결정의 표면 상에 이전에 성장된 단결정의 (임의의) 잔류 물질이 제거된다. 이와 대조적으로 그리고 위에서 설명된 바와 같이, 시드 결정의 재료는 이 단계에서 실질적으로 영향을 받지 않고 남아, 시드 결정이 일반적으로 그 형상 및 사이즈를 유지한다.
다시 말해, 시드 결정의 외부 형상 및 치수들은 기본적으로 변경되지 않기 때문에 시드 결정의 재사용이 실현 가능하다. 그 결과, 제안된 방법은 시드 결정들이 폐기되지 않고 생산 프로세스에 재도입되기 때문에, 단결정들을 성장시키는 효율을 상당히 향상시킬 수 있다. 또한, 시드 결정 재사용은 비용 효율적인 솔루션인데, 이는 한편으로는 성장 프로세스를 위해 제조 및 비축되어야 하는 전용 시드 결정들의 수가 감소될 수 있고, 다른 한편으로, 특히 성장된 단결정의 결과들을 만족시키기 위한 기초를 제공하는 것으로 나타난 이러한 시드 결정들이 높은 그리고 더욱 일관된 품질을 갖는 단결정 블랭크들을 생성하기 위하여 재사용될 수 있기 때문이다.
다른 성장 프로세스를 위해 시드 결정을 준비(즉, 프로세싱)하는 것은 시드 결정의 상단 상에 단결정을 성장시키기 위한 기초로서의 역할을 하는 시드 결정의 적어도 하나의 표면만을 프로세싱하는 것으로 제한될 수 있다. 특히, 시드 결정의 적어도 정면(시드 결정의 종방향 또는 주 성장 방향을 향함)이 프로세싱되고, 이에 따라, 이 정면의 표면으로부터 시작하여 다른 단결정을 후속적으로 성장시키기 위해 준비된다.
그럼에도 불구하고, 그리고 단결정을 성장시키기 위해 사용되는 방법에 따라, 시드 결정의 주변 표면과 같은 다른 단결정을 성장시키기 위한 준비로 다른 표면들이 또한 프로세싱될 수 있다.
위에서 이미 표시된 바와 같이, 단결정 블랭크는 잉곳 또는 웨이퍼를 형성하기 위해 프로세싱되며, 웨이퍼는 특히 레이저 빔, 블레이드 및/또는 와이어 소(wire saw)를 사용하여 분리된다.
단결정 블랭크를 프로세싱함으로써 초래된 잉곳은 단일 웨이퍼를 제조하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 단결정 블랭크는 바람직하게는 다수의 웨이퍼들을 생성하기 위해 사용된다. 다시 말해, 단결정 블랭크를 프로세싱함으로써 초래되는 잉곳은, 적어도 하나의 그리고 바람직하게는 다수의 웨이퍼들을 이 잉곳으로부터 분리하는 것을 허용하는, 종축을 따른 두께 또는 길이를 갖는다.
본 개시내용은 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 장치를 추가로 제공하며, 단결정 블랭크는 제1 단부, 제2 단부, 및 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연장되는 종축을 갖는다. 단결정 블랭크는 종축을 따라 적어도 부분적으로 연장되는 시드 결정을 포함한다. 장치는 적어도 부분적으로 종축을 따라 단결정 블랭크의 주변 표면을 그라인딩하도록 구성되는 주변 표면 그라인딩 수단을 포함한다. 표면 그라인딩 수단은 특히 단결정 블랭크의 주변 표면을 적어도 부분적으로 시드 결정을 제외한 종축의 일부분을 따라 종축에 대한 제1 거리까지 그라인딩하도록 구성되며, 제1 거리는 바람직하게는 종축에 대한 시드 결정의 연장부보다 작다.
이러한 구성으로 인해, 본 개시내용에 따른 장치는 시드 결정의 치수들이 단결정 블랭크의 프로세싱 동안 기본적으로 수정되지 않기 때문에 시드 결정을 재사용할 수 있게 한다.
따라서, 주변 표면 그라인딩 수단은 또한, 단결정 블랭크의 주변 표면을 적어도 부분적으로 종축을 따라 종축에 대한 제2 거리까지 그라인딩하도록 구성되며, 제2 거리는 종축에 대한 시드 결정의 연장부(즉, 시드 결정의 주변 표면 상의 한 포인트와 종축 사이의 거리)보다 크거나 그와 실질적으로 동일하다.
추가로, 주변 표면 그라인딩 수단은 또한, 단결정 블랭크의 주변 표면을 적어도 종축의 시드 부분을 따라 종축에 대한 제2 거리까지 그라인딩하도록 구성될 수 있으며, 시드 부분은 시드 결정, 특히, 전체 시드 결정을 포함한다.
장치는 또한 이 시드 결정에 기초하여 성장된 단결정으로부터 시드 결정을 분리하는 분리 단계를 수행할 수 있다.
바람직하게는, 장치는 또한, 다른 단결정을 성장시키기 위한 기초로서 시드 결정을 준비하기 위해, 즉 다른 단결정 블랭크를 형성하기 위해, 위에서 설명된 바와 같이 성장된 단결정으로부터 분리된 시드 결정에 대한 프로세싱을 수행하도록 구성된다.
단결정 블랭크를 프로세싱하는 것의 일부로서, 그라인딩 수단은 또한 시드 결정으로부터 멀어지는 종방향을 따라서 면하는 성장된 단결정의 적어도 정면을 그라인딩하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 그라인딩될 정면은 시드 결정이 위치되는 단부와 반대되는 단결정 블랭크의 측부 상에 있다.
위에서 설명된 양상들 중 임의의 양상에 따르면, 방법 및 장치는 둘 다 충분한 품질을 보장하고 제조 비용을 낮추면서 상이한 종류의 반도체 및/또는 광학 소자들에 대해 사용될 단결정들의 생산을 향상시킬 수 있게 한다.
아래의 도면들은 본 개시내용에 따른 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법의 예시들 및 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 장치의 부분들을 예시한다. 이들 도면들에서, 동일한 참조 부호들은 도면들 전반에 걸쳐 동일하거나 동등한 기능 및/또는 구조를 갖는 피처들을 지칭한다. 도면들은 본 발명을 그로 제한하는 일 없이 본 개시내용에 따른 방법 및 장치의 예시들을 예시한다는 것을 이해해야 한다.
도 1a 내지 도 1f는 종축을 따른 단결정 블랭크의 단면도들이며, 본 개시내용에 따른 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 예시적인 방법의 연속적인 단계들을 예시한다.
도 2a 내지 도 2d는 종축을 따른 단결정 블랭크의 단면도들이며, 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법에서의 주변 표면 그라인딩 단계의 상이한 실시예들 뿐만 아니라, 본 개시내용에 따른 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 장치의 그라인딩 수단의 상이한 실시예들을 예시한다.
도 3은 단결정 블랭크의 상면도이며, 성장된 단결정의 주변 표면 상에 형성된 오리엔테이션 플랫(orientation flat)을 예시한다.
도 4a는 종축을 따른 단결정 블랭크의 단면도이며, 본 개시내용에 따른 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법에서의 시드 결정 프로세싱 단계 및 시드 결정을 프로세싱하기 위한 수단을 예시한다.
도 4b는 종축을 따른 단결정 블랭크의 단면도이며, 본 개시내용에 따른 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법에서의 결정 성장 단계를 예시한다.
본 개시내용에 따른 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법 및 장치는 첨부 도면들을 참조하여 더 상세히 추가로 설명된다.
본 명세서에서 설명되는 방법 및 장치는 일반적으로 단결정 블랭크(10)의 프로세싱을 지칭한다. 단일 결정 블랭크(10)의 프로세싱은 단일 웨이퍼(30) 또는 수개의 웨이퍼들(30)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 잉곳을 형성하기 위해 필요할 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 종축(13)을 따른 단결정 블랭크(10)의 단면도들이다. 단결정 블랭크는 제1 단부(11), 제2 단부(12), 및 상기 제1 단부(11)와 상기 제2 단부(12) 사이에서 연장되는 종축(13)을 포함한다. 단결정 블랭크(10)는 종축(13)을 둘러싸는 주변 표면(14)을 더 포함한다.
단결정 블랭크(10)는 실질적으로 원통 형상이고 적어도 부분적으로 종축(13)을 따라 원통형 형상을 갖는 것이 바람직하다. 더욱이, 단결정 블랭크(10)는 종축(13)에 수직인 단면을 가지며, 윤곽은 바람직하게는 실질적으로 둥글거나 타원형이거나, 또는 더 바람직하게는 실질적으로 원형이다. 용어 "실질적으로"는 단결정 블랭크(10)를 생성하는 성질에 의해(아래에서 더 설명됨), 종축(13)을 따른 단결정 블랭크(10)의 형상 및/또는 단면들의 윤곽들이 원하는 미리 정의된 형상으로부터 벗어날 수 있기 때문에 사용된다. 단결정 블랭크(10)는 또한 그 단면의 윤곽을 따라 적어도 하나의 선형 섹션(예를 들어, 오리엔테이션 플랫(18), 직사각형 형상과 같은 적어도 하나의 선형 섹션을 갖는 형상 등)을 포함할 수 있다.
단결정 블랭크(10)는 반도체 재료, 예를 들어, 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘(Si), 다이아몬드, 갈륨 질화물(GaN), 갈륨 비화물(GaAs), 갈륨 산화물(Ga2O3), 알루미늄 질화물(AlN), 사파이어 등으로 만들어질 수 있다.
특히, 단결정 블랭크(10)는, 예를 들어 Si 단결정 블랭크(10), GaAs 단결정 블랭크(10), GaN 단결정 블랭크(10), Ga2O3 단결정 블랭크(10), SiC 단결정 블랭크(10) 등일 수 있다.
반도체 재료를 포함하는 이러한 단결정 블랭크(10)로부터, 반도체 잉곳들 또는 반도체 웨이퍼들(30)이 형성될 수 있다. 이러한 반도체 웨이퍼(30) 상에, 전력 디바이스들 및/또는 IC (integrated circuit)들 및/또는 LSI(large scale integration)들과 같은 디바이스들이 형성될 수 있다.
도 1a에 개략적으로 예시된 바와 같이, 단결정 블랭크(10)는 바람직하게는 결정 성장(예컨대, 에피택셜 성장)에 의해 형성된다.
본 개시내용에 따른 방법은 바람직하게는 시드 결정(20)을 제공하여 그 위에 단결정을 성장시키는 시드 결정 제공 단계를 포함한다. 특히, 시드 결정(20)은 시드 결정(20)의 표면 상에 단결정를 성장시키도록(특히 단결정 블랭크(10)를 형성하도록) 구성된 장치에 제공될 수 있다. 이는 시드 결정(20)의 적어도 하나의 면이 장치에 부착될 수 있고, 그에 따라 시드 결정(20)의 적어도 하나의 표면 측이 노출된다는 것을 의미한다.
본 개시내용에 따른 방법은 시드 결정(20)의 노출된 표면 상에 단결정 블랭크(10)를 성장시키는 결정 성장 단계(110)를 더 포함할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 이 노출된 표면은 바람직하게는 시드 결정(20)의 정면 표면이다.
따라서, 본 개시내용에 따른 장치는 결정 성장을 위해 시드 결정(20)을 유지하도록 구성된 유지 수단을 포함할 수 있다. 즉, 장치는 시드 결정(20)의 적어도 하나의 표면이 시드 결정(20)의 적어도 하나의 다른 표면이 기판의 소스에 노출되도록 시드 결정(20)의 적어도 하나의 표면이 부착될 수 있는 적어도 하나의 계면 섹션을 포함할 수 있다. 장치는 단결정 블랭크(10)를 형성하기 위하여 시드 결정의 표면 상에 단결정을 성장시키기 위한 수단을 더 포함할 수 있다.
시드 결정(20)은 특정 형상으로 제한되지 않는다. 즉, 시드 결정(20)은 원통형 및/또는 플레이트 형상일 수 있고, 실질적으로 둥근, 타원형 또는 원형인 윤곽들을 갖는 단면들을 포함할 수 있다. 그러나, 시드 결정(20)은 또한 단면들의 윤곽을 따라 적어도 하나의 선형 섹션을 포함할 수 있다. 특히, 시드 결정(20)은 또한 정사각형 또는 직사각형, 바람직하게는 플레이트 형상 바디일 수 있다. 본 문맥에서 플레이트 형상은 시드 결정(20)이 시드 결정(20)의 횡방향 연장부, 예를 들어 직경보다 상당히 낮은 두께, 즉 종방향 연장부를 포함하는 것을 의미한다.
시드 결정(20)은 단일 웨이퍼(30)보다 더 큰 종방향 및/또는 횡방향 연장부를 가질 수 있다. 시드 결정(20)이 적어도 또는 실질적으로 1 mm의 종방향 연장부 또는 두께를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 더욱이, 단결정 블랭크(10)로부터 생성될 단일 웨이퍼(30)의 횡방향 연장부 및/또는 직경이 150 mm 또는 201 mm일 때, 단결정 블랭크(10)로부터 생성될 단일 웨이퍼(30)의 횡방향 연장부 및/또는 직경이 200 mm일 때, 시드 결정(20)은 바람직하게는 예를 들어 151 mm의 횡방향 연장부 및/또는 직경을 포함한다. 그러나 시드 결정(20)은 이들 특정 사이즈들로 제한되지 않는다. 보다 일반적인 용어로, 시드 결정(20)은 바람직하게는 단결정 블랭크(10)로부터 생성될 웨이퍼들(30)의 미리 결정된 치수들보다 더 큰 치수들(즉, 직경과 같은 횡방향 연장부 및/또는 종방향 연장부)을 포함한다. 예를 들어, 시드 결정(20)의 횡방향 및/또는 종방향 연장부는 웨이퍼(30)의 미리 결정된 횡방향 및/또는 종방향 연장부보다 0.5 mm 내지 5 mm, 바람직하게는 0.5 mm 내지 2 mm, 또는 더 바람직하게는 1 mm 더 클 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 시드 결정(20)은 바람직하게는 단결정 블랭크(10)와 동일한 재료로 형성된다.
시드 결정(20), 특히 시드 결정(20)의 품질은 단결정 블랭크(10)의 생산 품질을 위해 중요하다. 본 문맥에서의 시드 결정(20)의 품질은 특히, 재료의 순도 및 시드 결정(20)의 결정 구조의 순서를 지칭한다. 이론에 의해 구속되기를 원하지 않고, 결정 성장 단계(110) 동안, 단결정 블랭크(10)는 시드 결정(20)과 동일하거나 적어도 유사한 품질로 형성되는 것으로 여겨진다. 따라서, 시드 결정(20)의 높은 품질은 일반적으로 성장된 단결정 블랭크(10)의 높은 품질을 초래한다. 따라서, 단결정 블랭크(10)의 제조에 필요한 시드 결정(20)의 품질은 비교적 높다.
단결정 블랭크(10)는 일반적으로 0.5 mm 내지 50 mm의 범위의 종축을 따라 연장되도록 성장된다. 그러나, 방법은 단결정 블랭크(10)의 종방향 연장을 위해 위에서 언급된 범위로 제한되지 않는다. 따라서, 단결정 블랭크(10)는 또한 위에서 언급한 범위보다 크거나 작은 종방향 연장부를 가질 수 있다.
도 1a 내지 도 1f에 추가로 예시된 바와 같이, 단결정 블랭크(10)를 생성하는 특성상, 시드 결정(20)은 시드 결정(20) 상에 성장된 단결정(17)에 의해 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 따라서, 단결정 블랭크(10)는 부분적으로 단결정 블랭크(10)의 종축(13)과 성장된 단결정(17)을 따라 연장되는 시드 결정(20)을 포함한다. 시드 결정(20)은 바람직하게는 단결정 블랭크(10)의 제1 단부(11)에 위치설정된다. 단결정 블랭크(10)는 종축(13)을 따라 시드 부분(16)을 포함하며, 시드 부분(16)은 시드 결정(20), 특히 전체 시드 결정(20)을 포함한다. 다시 말해, 시드 결정(20)은 바람직하게는 단결정 블랭크(10)의 시드 부분(16)을 넘어 연장되지 않는다.
단결정 블랭크(10)는 시드 결정(20) 및 (예컨대, 결정의 순도, 치수 등에 기초하여) 구별가능한 성장된 단결정(17)을 포함한다(또는 이로 구성된다). 시드 결정(20)은 전형적으로, 프로세스의 특성에 의해, 시드 결정(20)이 성장된 단결정(17)보다, 예컨대 결정 배향의 결함들에 대해 더 높은 품질을 갖는다는 점에서 성장된 단결정(17)과 더 구별된다. 다시 말해, 결정 성장 프로세스가 진행됨에 따라, 성장 결정의 품질이 저하될 수 있다. 따라서, 결정 성장을 위한 시드 결정(20)의 재사용을 가능하게 하기 위해 원래의 시드 결정(20)을 유지하는 것이 관심 대상이다. 시드 결정(20)과 성장된 단결정(17)의 계면은 또한 X선 결정법에 의해 결정될 수 있다.
단결정 블랭크(10)는 그 이름대로, 잉곳 및/또는 하나 이상의 웨이퍼(30)를 형성하기 위해 프로세싱될 블랭크(또는, 다시 말해, 워크피스)이다. 그러나, 단결정 블랭크(10)는 바람직하게는 그 표면 상에 형성된 어떠한 디바이스도 포함하지 않는다.
도 1b 및 도 1c에 추가로 도시된 바와 같이, 단결정 블랭크(10)를 프로세싱하는 방법은 단결정 블랭크가 적어도 부분적으로 종축(13)을 따라 그라인딩되도록 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)을 그라인딩하는 주변 표면 그라인딩 단계(120)의 단계를 포함한다. 다시 말해, 이 주변 표면 그라인딩 단계(120)에서, 종축(13)에 대한 단결정 블랭크(10)의 횡방향 연장부, 예를 들어, 단결정 블랭크(10)의 직경이 적어도 부분적으로 단결정 블랭크(10)의 종축(13)을 따라 감소된다. 도 1b 및 도 1c의 예시적인 실시예에서 개략적으로 예시된 바와 같이, 단결정 블랭크(10)의 점선 영역들은 그라인딩 제거되어야 한다.
단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 적어도 부분적으로 종축(13)을 따라 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)을 그라인딩하도록 구성되는 주변 표면 그라인딩 수단에 의해 그라인딩된다. 따라서, 본 개시내용에 따른 장치는 이러한 주변 표면 그라인딩 수단을 포함한다.
장치는 주변 표면(14)의 그라인딩 동안 단결정 블랭크(10)의 적어도 하나의 표면을 통해 단결정 블랭크(10)가 유지(예를 들어, 고정)될 수 있는 척 테이블(미도시)을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 단결정 블랭크(10)는 단결정 블랭크(10)의 제1 단부(11)를 통해 척 테이블 상에 유지된다. 즉, 척 테이블 상에 유지되는, 시드 결정(20)이 위치하는 단결정 블랭크(10)의 단부가 바람직하다.
단결정 블랭크(10)는 척 테이블의 표면에 적용되는 진공에 의해 척 테이블 상에 유지될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 단결정 블랭크(10)는 클램핑 수단에 의해 척 테이블 상에 유지될 수 있다. 또한, 단결정 블랭크(10)가 단결정 블랭크(10)에 부착되는 테이프 또는 테이프 및 프레임을 통해 척 테이블 상에 유지되는 것도 가능하다. 또한, 단일 결정 블랭크(10)가 지지 기판 또는 지지 기판 및 단일 결정 블랭크(10)에 부착된 프레임을 통해 척 테이블 상에 유지되는 것도 가능하다. 척 테이블은 또한 2개 또는 3개 치수들을 따라 이동가능하고 그 종축을 중심으로 회전가능하도록 구성될 수 있다.
본 개시내용에 따른 장치는 후속 방법 단계들(아래에서 더 설명됨) 동안 단결정 블랭크(10)를 유지하기 위해 동일한 척 테이블을 더 사용할 수 있다. 대안적으로, 장치는 후속 방법 단계들 동안 단결정 블랭크(10)를 유지하기 위해 위에서 설명된 척 테이블과 유사한 추가적인 척 테이블들을 더 포함할 수 있다. 간결성을 이유로, 이는 이하에서 척 테이블을 명시적으로 지칭하지 않을 수 있다.
단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)의 그라인딩을 통해, 결정 성장으로 인한 단결정 블랭크(10)의 불규칙성들, 예를 들어, 종축(13)을 따른 가변적인 횡방향 연장부가 바람직하게 제거된다. 이는, 결정 성장으로부터 초래되는 그리고 잉곳의 원하는 형상의 편차들을 나타내는 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14) 상의 돌출부들 및/또는 리세스들이 실질적으로 제거되는 것을 의미한다. 또한, 종축(13)을 따른 단결정 블랭크(10)의 횡방향 연장부는 적어도 부분적으로 종축(13)을 따라 균일하도록 머시닝되어, 실질적으로 동일한 치수들의 잉곳들 또는 웨이퍼들(30), 즉, 예를 들어 직경들과 같은 횡방향 연장부들이 단결정 블랭크(10)로부터 형성될 수 있다.
단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 종축(13)을 따라 임의의 미리 정의된 형상 및/또는 종축(13)에 수직인 미리 정의된 윤곽을 갖도록 그라인딩될 수 있다. 즉, 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 단결정 블랭크(10)가 적어도 부분적으로 종축(13)을 따라 연장되는 원통형 형상을 갖도록 그라인딩될 수 있다. 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 또한, 단결정 블랭크(10)의 단면의 윤곽이 실질적으로 둥근, 타원형 또는 원형이도록 그라인딩될 수 있다. 단결정 블랭크(10)의 단면의 단면 윤곽은 적어도 하나의 선형 섹션을 더 포함할 수 있고, 특히 그라인딩 후에 정사각형 또는 직사각형 형상을 가질 수 있다.
단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 단결정 블랭크(10)로부터 형성될 웨이퍼(30)의 원하는 횡방향 연장부 또는 원하는 단면 윤곽에 따라 그라인딩되는 것이 특히 바람직하다.
단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 종축(13)에 대한 제1 거리(d1)까지 그라인딩되며, 여기서, 적어도 부분적으로 시드 결정(20)을 제외한 종축(13)의 일부분을 따라 그라인딩이 수행된다. 이는, 제1 거리(d1)까지의 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)의 그라인딩이 적어도 부분적으로 시드 결정(20)이 존재하지 않는 단결정 블랭크(10)의 종축(13)의 일부분을 따라 수행됨을 의미한다. 다시 말해, 종축(13)에 대한 제1 거리(d1)까지의 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)의 그라인딩은 바람직하게는 시드 결정(20)을 포함하는 단결정 블랭크(10)의 종축(13)의 일부를 따라 수행되지 않는다.
제1 거리(d1)는 종축(13)으로부터 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)까지 종축(13)에 수직인 방향으로 측정된다. 제1 거리(d1)까지 그라인딩하는 것은, 단결정 블랭크(10)가 주변 표면 그라인딩 단계(120)가 완료된 후 이 그라인딩 위치에서 제1 거리(d1)와 동일한 횡단 연장부를 갖는 둘레를 따른 적어도 하나의 부분을 포함하는 것을 의미한다. 그라인딩 위치는 단결정 블랭크(10)의 종축(13)을 따른 위치에 의해 규정된다(즉, 단결정 블랭크(10)의 형상은 원통형이도록 프로세싱됨). 그러나, 이것은 제1 거리(d1)보다 작거나 큰 횡방향 연장부들을 갖는 이 그라인딩 위치와 관련된 단결정 블랭크(10)의 둘레를 따른 하나 이상의 부분이 있을 수 있다는 것을 배제하지 않는다(예를 들어, 단결정 블랭크(10)는 실질적으로 원형, 직사각형, 정사각형 등의 단면을 갖도록 그라인딩된다).
바람직하게는, 주변 표면 그라인딩 단계(120) 동안, 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 적어도 부분적으로 종축(13)을 따라 단결정 블랭크(10)의 (전체) 둘레를 따라서 제1 거리(d1)까지 실질적으로 동일하게 그라인딩된다. 다시 말해, 주변 표면 그라인딩 단계(120)가 완료된 후, 단결정 블랭크(10)는 적어도 부분적으로 종축(13)을 따라 (전체) 둘레를 중심으로, 동일한 횡방향 연장부(바람직하게는 제1 거리(d1))를 포함하며, 이는 적어도 부분적으로 종축(13)을 따라 단결정 블랭크(10)의 실질적으로 원통형 형상을 초래한다.
제1 거리(d1)는 바람직하게는 종축으로의 시드 결정(20)의 연장부보다 작다(즉, 종축과 시드 결정(20)의 둘레 사이의 시드 결정(20)의 연장부보다 작다). 바람직하게는, 제1 거리(d1)는 단결정 블랭크(10)로부터 분리될 웨이퍼(30)의 종축(13)까지의 원하는 거리이다.
본 개시내용에 따른 장치, 그리고 특히 장치의 주변 표면 그라인딩 수단은 위에서 설명된 바와 같이 단결정 블랭크의 주변 표면(14)의 그라인딩을 제1 거리(d1)까지 수행하도록 구성된다.
단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)의 그라인딩이 시드 결정(20)을 제외한 종축(13)의 일부를 따라 수행되기 때문에, 시드 결정(20)의 그라인딩을 피할 수 있다. 따라서, 시드 결정(20)의 원래 치수들, 즉 두께 및 횡방향 연장부(예를 들어, 직경)은 변경되지 않은 상태로 유지된다. 이는 시드 결정(20)이 추가적인 결정 성장 단계들을 위해 재사용될 수 있다는 유리한 효과를 제공한다. 다시 말해, 본원에서 설명되는 방법 단계들에 대해 동일한 시드 결정(20)을 재사용하는 것이 가능하다.
이는 단결정 블랭크(10), 그로부터 형성된 잉곳들 및 단일 웨이퍼들(30)의 보다 일정한 생산 품질을 가능하게 할 뿐만 아니라, 높은 품질을 갖는 시드 결정들(20)의 반복적인 사용을 가능하게 한다. 이것은 단결정 블랭크들(10)의 전체 제조 품질 및 이에 따라 그로부터 생성된 잉곳들 및 웨이퍼들(30)이 개선되고, 유지되며, 일관적으로 유지될 수 있기 때문에 특히 바람직하다.
시드 결정들(20)이 성장된 단결정(17)의 품질, 및 이에 따라 그로부터 형성된 잉곳 및 단일 웨이퍼들(30)에 대해 상당한 영향을 미치기 때문에, 시드 결정들(20)의 품질 요구사항들이 전형적으로 매우 높고, 따라서 시드 결정들(20)은 매우 비싸다. 따라서, 시드 결정들(20)의 재사용은 또한 비용 절감과 이에 따른 생산 효율의 개선을 가능하게 한다. 또한, 시드 결정들(20)의 재사용 또는 재활용은 시드 결정들(20)을 성장시키기 위한 보다 비용 집약적인 프로세스 단계들을 감소시킬 수 있다. 따라서, 비용 절감이 실현될 수 있고 생산 효율이 훨씬 더 향상될 수 있다.
또한, 선택적으로, 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 적어도 부분적으로 종축(13)을 따라 종축(13)에 대한 제2 거리(d2)까지 그라인딩되며, 제2 거리(d2)는 종축(13)에 대한 시드 결정(20)의 연장부(즉, 시드 결정(20)의 외측면과 종축(13) 사이의 시드 결정의 연장부)보다 크거나 또는 실질적으로 동일하다. 다시 말해, 종축(13)을 따른 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 상이한 직경들, 즉 제2 거리(d2) 및 제1 거리(d1)로 그라인딩될 수 있다.
도 1c에 예시된 바와 같이, 그라인딩이 수행된 후, 단결정 블랭크(10)는 상이한 횡단 연장부들, 즉 종축(13)에 수직인 연장부들을 갖는 종축(13)을 따른 부분들을 포함한다.
제2 거리(d2)는 종축(13)으로부터 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14) 또는 외측까지 종축(13)에 수직인 방향으로 측정된다. 제1 거리(d1)에 대하여 위의 설명과 유사하게, 제2 거리(d2)까지 그라인딩하는 것은 단결정 블랭크(10)가 그라인딩 후 이 그라인딩 위치에서 제2 거리(d2)와 동일한 횡방향 연장부를 갖는 둘레를 따른 적어도 일부분을 포함하고(즉, 단결정 블랭크(10)의 형상이 원통형이도록 프로세싱됨), 제2 거리(d2)보다 더 작거나 더 큰 횡방향 연장부들을 갖는 이 그라인딩 위치에 관한 단결정 블랭크(10)의 둘레를 따른 하나 이상의 부분이 있을 수 있음(예를 들어, 단결정 블랭크(10)는 실질적으로 원형, 직사각형, 정사각형 등의 단면을 갖도록 그라인딩됨)을 배제하지 않는다.
따라서, 본 개시내용에 따른 장치의 주변 표면 그라인딩 수단은 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)의 그라인딩을 제2 거리(d2)까지 수행하도록 구성될 수 있다.
단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 적어도 종축(13)의 시드 부분(16)을 따라 종축(13)에 대한 제2 거리(d2)까지 그라인딩되며, 시드 부분(16)은 시드 결정(20), 특히, 전체 시드 결정(20)을 포함한다. 대안적으로, 종축(13)의 시드 부분(16)을 따른 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 (전혀) 그라인딩되지 않을 수 있다.
본 개시내용에 따른 장치의 주변 표면 그라인딩 수단은 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)의 그라인딩을 적어도 종축(13)의 시드 부분(16)을 따라 제2 거리(d2)까지 수행하도록 구성될 수 있다.
다시 말해, 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 단지 시드 결정(20)을 따라, 즉 시드 결정(20)이 존재하는 종축(13)을 따라, 제2 거리(d2)까지 그라인딩될 수 있어(또는 전혀 그라인딩되지 않음), 시드 결정(20)의 원래 치수들은 변경되지 않게 된다. 이는 시드 결정(20)이 후속 생산 사이클들에 재사용될 수 있도록 시드 결정(20)이 그 원래의 사이즈를 유지하는 것을 보장한다.
도 2a 내지 도 2d에서, 본 개시내용에 따른 주변 표면 그라인딩 단계(120)의 상이한 실시예들 및 주변 표면 그라인딩 수단의 상이한 실시예들이 예시된다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 그라인딩 휠(41)은 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)을 그라인딩하기 위해 사용된다. 그라인딩 휠(41)은 연마 부재들(또는 미세 그라인딩을 위해 더 작은 사이즈를 갖는 연마 부재들과 같은 정밀 다이아몬드 연마 부재들)이 부착되는 바닥면을 포함할 수 있다. 연마 부재들은 단결정 블랭크(10)의 기판을 그라인딩하도록 구성된다. 연마 부재는 바람직하게는 링 형상이거나, 단일 연마 부재들 사이에 공간이 있거나 없는 그라인딩 휠(41) 상의 링 형상으로 정렬된다. 링 형상 연마 부재들은 둘레를 따라 적어도 한 번 단절될 수 있거나 또는 전혀 단절되지 않을 수 있다. 그라인딩 휠(41)은 연마 부재들의 정확히 하나의 링을 포함할 수 있다.
그라인딩 휠(41)은 스핀들(43) 상에 장착되며, 스핀들(43)은 그라인딩 휠(41)의 스핀들 축(44)(즉, 종방향 축)을 회전축으로서 규정한다. 스핀들의 회전 시, 회전 이동은 그라인딩 휠(41)로 전달된다. 그라인딩 휠(41)의 스핀들 축(44) 및 피드(feed) 방향(즉, 그라인딩 프로세스 동안의 이동 방향)은 (도 2a에 도시된 바와 같이) 종축(13)에 실질적으로 평행하게 정렬될 수 있거나 또는 (도 2b에 도시된 바와 같이) 종축(13)에 실질적으로 수직하게 정렬될 수 있다. 다시 말해, 피드 방향은 바람직하게는 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)으로부터 내측으로 지향되거나(반경방향으로)(도 2b에 예시됨), 또는 시드 결정(20)이 위치하는 단결정 블랭크(10)의 단부를 향해 지향될 수 있다(또는 다시 말해, 척 테이블을 향해 지향됨)(도 2a에 예시됨). 두 경우 모두, 단결정 블랭크(10)의 제1 단부(11)를 통해 척 테이블 상에 유지되는 그라인딩 휠(41)과 단결정 블랭크(10) 중 하나, 또는 척 테이블 상에 유지되는 그라인딩 휠(41)과 단결정 블랭크(10) 둘 모두는 그들 각각의 종축들 주위에서 회전 이동을 수행할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 예시된 회전 방향들은 예시로서 이해되어야 하며, 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 다시 말해, 척 테이블 상에 유지되는 그라인딩 휠(41)과 단결정 블랭크(10) 중 하나 또는 둘 모두는 어느 방향으로든 회전될 수 있다.
도 2c 및 도 2d에 더 예시된 바와 같이, 다이싱 블레이드(42)가 주변 표면 그라인딩 단계(120)를 위해 사용될 수 있다. 다이싱 블레이드(42)는 바람직하게는 다이싱 블레이드(42)의 둘레를 따라 환형으로 배열된 연마 부재들(또는 정밀 다이아몬드 연마 부재들)을 포함한다. 연마 부재들은 단결정 블랭크(10)의 기판을 그라인딩함으로써 커팅을 수행하도록 구성될 수 있다.
다이싱 블레이드(42)는 다이싱 블레이드(42)의 스핀들 축(44)(즉, 종축)을 회전 축으로서 규정하는 스핀들(43) 상에 장착된다. 스핀들의 회전 시, 회전 이동은 다이싱 블레이드(42)로 전달된다. 스핀들 축(44)은 (도 2c에 도시된 바와 같이) 종축(13)에 실질적으로 수직하게 정렬될 수 있거나, 또는 (도 2d에 도시된 바와 같이) 종축(13)에 실질적으로 평행하게 정렬될 수 있다. 그러나, 두 경우 모두에서, 다이싱 블레이드(42)의 피드 방향은 바람직하게는 종축(13)에 실질적으로 평행하고, 시드 결정(20)이 위치된 단결정 블랭크(10)의 단부를 향해 지향된다(또는 다시 말해, 척 테이블을 향해 지향됨). 추가로, 단결정 블랭크(10)의 제1 단부(11) 또는 제2 단부(12)를 통해 척 테이블 상에 유지되는 다이싱 블레이드(42)와 단결정 블랭크(10) 중 하나, 또는 척 테이블 상에 유지되는 다이싱 블레이드(42)와 단결정 블랭크(10) 둘 모두는 그들 각각의 종축들 주위에서 회전 이동을 수행할 수 있다. 도 2c 및 도 2d에 예시된 회전 방향은 예시로서 이해되어야 하며, 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 다시 말해, 척 테이블 상에 유지되는 다이싱 블레이드(42)와 단결정 블랭크(10) 중 하나 또는 둘 모두는 어느 방향으로든 회전될 수 있다.
본 개시내용에 따른 방법은 적어도 부분적으로 종축(13)을 따라 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14) 상의 하나 이상의, 예를 들어 2개의 오리엔테이션 플랫(18)을 그라인딩하는 오리엔테이션 플랫 그라인딩 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 오리엔테이션 플랫(18)은 단결정 블랭크(10)의 둘레를 따른 선형 섹션이다. 오리엔테이션 플랫(18)은 일반적으로 성장된 단결정(17)의 재료의 결정 배향을 표시하는 데 사용된다. 성장된 단결정(17)의 재료의 결정 배향은 종래 기술에서 알려진 다양한 방법들, 예를 들어 X선 회절 분석(X선 결정학)에 의해 검출될 수 있다.
도 3은 오리엔테이션 플랫 그라인딩 단계가 수행된 후의 상태의 단결정 블랭크(10)의 상면도이다. 오리엔테이션 플랫 그라인딩 단계는 바람직하게는 시드 결정(20)을 제외한 종축(13)의 일부를 따라, 특히 주변 표면 그라인딩 단계(120)가 수행되는 종축(13)의 부분을 따라 수행된다. 다시 말해, 오리엔테이션 플랫 그라인딩 단계는 바람직하게는 시드 결정(20)을 포함하는 단결정 블랭크(10)의 종축(13)의 일부를 따라 수행되지 않는다. 도 3에 예시적으로 예시된 바와 같이, 성장된 단결정(17)의 주변 표면(14) 상에 오리엔테이션 플랫(18)이 (단지) 형성되는 한편, 시드 결정(20) 상에 오리엔테이션 플랫(18)이 형성되지 않는다. 따라서, 시드 결정(20)의 원래 사이즈는 변경되지 않고, 즉 시드 결정(20)은 원래의, 바람직하게는 원형 형상을 유지한다.
오리엔테이션 플랫 그라인딩 단계는 본 개시내용에 따른 장치의 그에 따라 구성된 그라인딩 수단에 의해, 특히 그라인딩 휠(41)에 의해 또는 다이싱 블레이드(42)에 의해 수행될 수 있다. 주변 표면 그라인딩 수단은 또한 오리엔테이션 플랫 그라인딩 단계를 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 오리엔테이션 플랫 그라인딩 단계는 주변 표면 그라인딩 단계(120) 전에 또는 그 후에 수행될 수 있다. 그러나, 오리엔테이션 플랫 그라인딩 단계는 선택적이다. 따라서, 이러한 경우, 단일 결정 블랭크(10) 상에 오리엔테이션 플랫(18)이 전혀 형성되지 않는다.
본 개시내용에 따라 그리고 도 1d에 도시된 바와 같이, 본 개시내용에 따른 방법은 단결정 블랭크(10)의 상부면(15)을 그라인딩하는 그라인딩 단계(상부면 그라인딩 단계)를 더 포함할 수 있다. 단결정 블랭크(10)의 상부면(15)은 단결정 블랭크(10)의 제1 단부(11)와 제2 단부(12)가 실질적으로 평행하게 되도록 이 그라인딩 단계에서 평탄화되는 것이 특히 바람직하다(도 1d에서 점선으로 예시된 바와 같이). 본 문맥에서의 상부면(15)은 시드 결정(20)이 위치하는 단부와 반대편에 있는 단결정 블랭크(10)의 제1 또는 제2 단부(11, 12)에서의 단부면을 지칭한다. 단결정 블랭크(10)의 상부면(15)은 척 테이블 상에 유지되지 않고, 따라서 노출되어 프로세싱되는 단결정 블랭크(10)의 자유 단부이다.
그라인딩 단계는 주변 표면 그라인딩 단계(120) 동안 사용되는 동일한 그라인딩 수단에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 본 개시내용에 따른 장치의 주변 표면 그라인딩 수단은 또한 단결정 블랭크(10)의 상부면(15)의 그라인딩을 수행하도록 구성될 수 있다. 장치는 대안적으로, 이 그라인딩 단계를 수행하도록 구성된 제2 그라인딩 수단을 더 포함할 수 있다.
단결정 블랭크(10)의 상부면(15)을 그라인딩함으로써, 단결정 블랭크(10)의 한 단부면은 제1 단부(11)와 제2 단부(12)에서의 단부면들이 실질적으로 평행하게 정렬되도록 프로세싱된다. 또한, 단결정 블랭크(10)의 결정 성장으로 초래되는 단결정 블랭크(10)의 불규칙성들은 제거된다. 따라서, 실질적으로 동일하거나 또는 적어도 유사한 치수들을 갖는 적어도 하나의 웨이퍼(30)가 단결정 블랭크(10)(또는 그라인딩 단계 후에 잉곳)로부터 형성될 수 있다.
상부면 그라인딩 단계는 주변 표면 그라인딩 단계(120) 전에 또는 후에 수행될 수 있다. 특히, 단결정 블랭크(10)의 상부면(15)의 평탄화는 바람직하게는 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)의 그라인딩 전에, 특히 단결정 블랭크(10)가 상당한 불규칙성들을 포함하는 경우들에 수행될 수 있다.
주변 표면 그라인딩 단계(120)가 그라인딩 휠(41)에 의해 수행되는 경우에, 주변 표면의 그라인딩 전에 상부면(15) 또는 정면의 그라인딩이 특히 바람직하고, 그라인딩 휠(41)의 종축은 (도 2a에 예시된 바와 같이) 종축(13)에 평행하게 정렬된다. 주변 표면 그라인딩 단계(120)가 다이싱 블레이드(42)에 의해 수행될 때 주변 표면 그라인딩 전에 상부면(15) 또는 정면을 그라인딩하는 것이 또한 바람직할 수 있다(도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같이). 또한, 주변 표면 그라인딩 단계(120)가 시작되기 전에 주변 표면 그라인딩 수단의 시작 위치를 설정하기 위해, 단결정 블랭크(10)의 상부면(15)을 단결정 블랭크(10)의 정의된 종방향 연장부로 평탄화하는 것이 바람직하다.
또한, 주변 표면 그라인딩 단계(120) 전에 상부면 그라인딩 단계를 적용하는 것은 단결정 블랭크(10)에 가해지는 부하 및 재료의 균일한 제거의 관점에서 유리하다. 이에 의해, 그라인딩 동안 단결정 블랭크(10)에 가해지는 불규칙성들이 방지되고 척 테이블에 대한 주변 표면 그라인딩 수단의 수직 거리(즉, 종축(13)을 따른 거리)가 균등화될 수 있다.
웨이퍼 생성 단계(130) 동안 레이저 빔(LB)으로 성장된 단결정(17)을 조사하기 전에 상부면(15)의 그라인딩을 수행하는 것(아래에서 더 설명됨)은 단결정(17)에서 원하는 깊이로 레이저 빔(LB)을 적절하게 인가할 수 있기 때문에 특히 바람직하다.
주변 표면 그라인딩 단계(120)에 부가적으로 제2 그라인딩 단계로서 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)에 미세 그라인딩 단계가 수행될 수 있다. 다시 말해, 주변 표면 그라인딩 단계(120)는 거친(coarse) 그라인딩 단계로서 수행될 수 있고, 그 후에 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14) 상의 미세 그라인딩 단계가 후속하여 수행될 수 있다.
유사한 방식으로, 상부면 그라인딩 단계에 추가적으로 단결정 블랭크(10)의 상부면(15)에 미세 그라인딩 단계가 또한 수행될 수 있다. 다시 말해, 상부면 그라인딩 단계는 거친 그라인딩 단계로서 수행될 수 있고, 그 후에 단결정 블랭크(10)의 상부면(15) 상의 미세 그라인딩 단계가 후속하여 수행될 수 있다.
따라서, 본 개시내용에 따른 장치는 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14) 및/또는 상부면(15)에 미세 연마를 수행하도록 구성된 그라인딩 수단을 포함할 수 있다. 대안적으로, 미세 그라인딩 단계는 또한 단결정 블랭크(10)의 상부면(15)을 그라인딩하는 데 사용되는 그라인딩 수단에 의해 또는 주변 표면 그라인딩 수단에 의해 수행될 수 있다.
단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)의 미세 그라인딩은 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14) 상에서 원하는 그라인딩 결과, 예를 들어 원하는 표면 거칠기를 달성할 수 있게 한다. 다시 말해, 주변 표면 그라인딩 단계(120) 동안, 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)은 단결정 블랭크(10)의 원하는 치수들까지 그라인딩될 수 있고, 이어서, 표면의 원하는 품질을 달성하기 위해 주변 표면(14)에 미세 그라인딩이 수행될 수 있다.
도 1e 및 도 1f에 더 예시된 바와 같이, 본 개시내용에 따른 방법은 단결정 블랭크(10)로부터 웨이퍼(30)를 생성하는 웨이퍼 생성 단계(130)를 더 포함할 수 있다. 단결정 블랭크(10)로부터 생성된 웨이퍼(30)는 종축(13)을 따라 미리 결정된 두께를 갖는다. 웨이퍼 생성 단계(130)는 펄스형 레이저 빔을 사용하여 수행되는 것이 바람직하다. 웨이퍼 생성 단계(130)는 바람직하게는 웨이퍼(30)의 미리 결정된 두께에 대응하는 단결정 블랭크(10)의 상부면(15)으로부터 거리를 두고, 단결정 블랭크(10) 내의 단결정 블랭크(10)의 재료에 투과 파장을 갖는 펄스형 레이저 빔(LB)을 포커싱하는 단계를 포함할 수 있다.
이론에 의해 구속되기를 바라지 않고, 레이저 빔(LB)을 단결정 블랭크(10) 내에 포커싱하고 레이저 빔(LB)과 단결정 블랭크(10)를 서로 상대적으로 이동시킴으로써, 재료 내에 복수의 수정된 영역들이 형성된다.
수정된 영역들은 비정질 영역들 또는 균열들이 형성되는 영역들을 포함할 수 있거나, 또는 비정질 영역들 또는 균열들이 형성되는 영역들일 수 있다. 특히 바람직한 실시예들에서, 수정된 영역들은 비정질 영역들을 포함하거나 또는 비정질 영역들이다. 복수의 수정된 영역들은 웨이퍼(30)가 단결정 블랭크(10)로부터 분리될 수 있는 분리 층을 형성한다.
웨이퍼(30)는 단결정 블랭크(10) 및/또는 전체 단결정 블랭크(10)의 상부면(15)에 외부 힘을 가함으로써 레이저 빔(LB)을 인가한 후 단결정 블랭크(10)로부터 분리될 수 있다. 단결정 블랭크(10)에 외부 힘을 가하는 것은 단결정 블랭크(10)에 초음파를 적용하는 것을 포함할 수 있거나 또는 단일 결정 블랭크(10)에 초음파를 적용하는 것으로 구성될 수 있다. 웨이퍼(30)는 또한 와이어 소(wire saw)를 이용한 절단과 같은 종래 기술에서 알려진 다른 방식들로 단결정 블랭크(10)로부터 분리될 수 있다.
따라서, 본 개시내용에 따른 장치는 단결정 블랭크(10)로부터 웨이퍼(30)를 생성하도록 구성되는 수단을 포함할 수 있다. 특히, 장치는 분리 층의 형성을 위해 단결정 블랭크(10) 내에 레이저 빔(LB)을 적용하도록 구성되는 레이저 빔 적용 수단을 포함할 수 있다. 또한, 장치는 웨이퍼(30)를 단결정 블랭크(10)로부터 분리하도록 구성되는 수단을 포함할 수 있다. 대안적으로, 장치는 단결정 블랭크(10)로부터 웨이퍼(30)를 생성하도록 구성되는 와이어 소를 포함할 수 있다.
단결정 블랭크(10)로부터 형성된 웨이퍼(30)는 임의의 형상을 가질 수 있다. 상면도에서, 웨이퍼(30)는, 예를 들어 원형 형상, 난형(oval) 형상, 타원형 형상, 또는 다각형 형상, 예컨대 직사각형 형상 또는 정사각형 형상을 가질 수 있다.
웨이퍼(30)는 반도체 크기의 웨이퍼일 수 있다. 여기서, 용어 "반도체 크기 웨이퍼"는 치수들(표준화된 치수들), 특히 반도체 웨이퍼의 직경(표준화된 직경), 즉 외경을 갖는 웨이퍼(30)를 지칭한다. 반도체 웨이퍼들의 치수들, 특히, 직경들, 즉 외경들은 SEMI 표준에서 규정된다. 예를 들어, 연마된 단결정 실리콘(Si) 웨이퍼들의 치수들은 SEMI 표준들(M1 및 M76)에서 규정되고, 연마된 단결정 실리콘 탄화물(SiC) 웨이퍼들의 치수들은 SEMI 표준(M55)에서 규정된다. 반도체 크기의 웨이퍼는 3인치, 4인치, 5인치, 6인치, 8인치, 12인치 또는 18인치 웨이퍼일 수 있다.
본 개시내용에 따르면, 웨이퍼(30)는 바람직하게는 실질적으로 150 mm 또는 200 mm의 최종 직경을 갖는다.
웨이퍼 생성 단계(130)는 단결정 블랭크(10)로부터 복수의 웨이퍼들(30)을 형성하기 위해 반복될 수 있다. 바람직하게는, 레이저 빔(LB)의 포커싱이 시드 결정(20) 내부에서 발생하면 웨이퍼 생성 단계(130)는 더 이상 반복되지 않는다. 다시 말해, 미리 결정된 두께를 갖는 추가 웨이퍼(30)가 시드 결정(20)을 손상시키지 않고서 단결정 블랭크(10)로부터 분리될 수 없으면, 웨이퍼 생성 단계(130)는 더 이상 반복되지 않는다.
따라서, 시드 결정(20)의 원래 치수들은 실질적으로 변경되지 않으며, 이는 시드 결정(20)의 재사용성에 악영향을 미칠 것이다. 또한, 시드 결정(20)의 품질이 유지된다. 이는 시드 결정(20)을 다른 생산 사이클에 재사용하기 위해 온전하게 남겨둔다.
웨이퍼 생성 단계(130) 동안 단결정 블랭크(10)로부터 단일 웨이퍼(30)를 분리시킨 후, 그리고 단결정 블랭크(10)로부터 다른 단일 웨이퍼(30)의 분리를 위한 후속 웨이퍼 생성 단계(130) 전에, 단결정 블랭크(10)의 (새롭게 노출된) 상부면(15)은 추가적인 그라인딩 단계(미도시)에서 그라인딩될 수 있다. 후속 웨이퍼 생성 단계들(130) 사이에서 단결정 블랭크(10)의 상부면(15)을 그라인딩하는 이러한 그라인딩 단계는 상부면 그라인딩 단계에 실질적으로 따를 수 있다. 후속 웨이퍼 생성 단계들(130) 사이에서 단결정 블랭크(10)의 상부면(15)을 그라인딩하는 그라인딩 단계는 거친 그라인딩 단계 및 후속 미세 그라인딩 단계로서 수행될 수 있다.
단결정 블랭크(15)의 상부면(15)의 그라인딩은 본 개시내용에 따른 장치의 그에 따라 구성된 그라인딩 수단으로, 바람직하게는 도 1d와 관련하여 상부면 그라인딩 단계와 관련하여 개시된 것과 동일한 그라인딩 수단에 의해 수행될 수 있다.
도 4a는 미리 결정된 두께를 갖는 복수의 단일 웨이퍼들(30)을 단결정 블랭크(10)로부터 분리하기 위하여 웨이퍼 생성 단계(130)가 복수회 수행된 후의 단결정 블랭크(10)를 예시한다. 도 4a에 예시된 단결정 블랭크(10)의 상태에서, 미리 결정된(즉, 원하는) 두께를 갖는 추가의 단일 웨이퍼(30)가 시드 결정(20)을 손상시키지 않고 단결정 블랭크(10)로부터 분리될 수 없고, 단결정 블랭크(10)는 본질적으로 시드 결정(20) 및 결정 성장 단계(110)로부터의 또는 시드 결정(20)의 표면과 통합된 성장된 단결정(17)으로부터의 잔류 물질로 구성된다. 다시 말해, 잔류 재료는 시드 결정(20)의 원래 치수들을 변경하지 않고서 추가의 웨이퍼 생성 단계(130)가 수행될 수 없는 상태에서 시드 결정(20)의 표면에 부착되는 재료이다.
따라서, 시드 결정(20)을 재사용하기 전에, 시드 결정(20)으로부터 잔류 물질을 제거하기 위하여 시드 결정(20)의 프로세싱이 필요할 수 있으며, 이에 따라 본질적으로 원래의 시드 결정(20)이 획득되고/획득되거나 노출된다. 따라서, 방법은 도 4a에 예시된, 잔류의 성장된 단결정 재료를 제거하기 위해 시드 결정(20)을 프로세싱하는 시드 결정 프로세싱 단계(140)를 더 포함할 수 있다.
시드 결정 프로세싱 단계(140) 동안, 시드 결정(20)의 둘레에 부착되는 결정 성장 단계(110)로부터의 잔류 물질이 제거될 수 있다(또는 제거되지 않을 수 있다). 시드 결정(20)의 재사용을 위해, 시드 결정(20)의 정면에는 어떠한 잔류 물질도 본질적으로 없는 것이 유익하다. 다시 말해, 시드 결정(20)은 성장된 결정(17)의 잔류 재료에 의해 어떠한 악영향도 유발되지 않는 정도로 프로세싱, 예컨대, 그라인딩된다.
시드 결정의 프로세싱은 시드 결정(20)의 그라인딩 및/또는 연마에 의해 수행될 수 있다. 시드 결정의 프로세싱은 커팅 및/또는 에칭에 의해, 예를 들어 화학제에 의해 또는 플라즈마(예를 들어, 건식 에칭)에 의해수행되는 것이 또한 가능하다. 그 후, 시드 결정 프로세싱 단계(140)로부터 획득된 시드 결정(20)은 도 4b에 예시된 바와 같이 후속 결정 성장 단계(110)에서 사용될 수 있다.
따라서, 본 개시내용에 따른 장치는 시드 결정(20)의 프로세싱을 위해 구성된 수단을 포함한다. 주변 표면 그라인딩 단계(120) 및/또는 상부면 그라인딩 단계 동안 사용되는 그라인딩 수단은 또한 시드 결정(20)을 프로세싱하도록 추가로 구성될 수 있다.
따라서, 선행 결정 성장 단계(110)에 대해 시드 결정(20)이 갖는 것과 실질적으로 동일한 사이즈 및 품질의 시드 결정(20)을 획득하는 것이 가능하다. 다시 말해, 선행 결정 성장 단계(110)로부터의 시드 결정(20)은 시드 결정(20)의 품질, 특성 및 실질적으로 동일한 치수들을 유지하면서 후속 결정 성장 단계(110)를 위해 재사용될 수 있다. 용어 "실질적으로"는 시드 결정(20)을 프로세싱하는 프로세스의 특성에 의해 사용되고, 시드 결정(20)의 표면에 부착되는 잔류 재료를 제거하기 위하여, 시드 결정(20)은 또한 (의도되지는 않았지만) 매우 적은 양으로 그라인딩된다.
이는 시드 결정(20)이 거의 손실되지 않기 때문에, 즉 시드 결정(20)의 얼마 안되는 양의 재료만이 생산 동안 제거되고, 따라서 여러 번 사용될 수 있기 때문에 비용 절감을 가능하게 한다. 또한, 제조 품질을 개선하고 유지하기 위해 추가적인 생산 단계들을 위해 양호한 품질의 시드 결정(20)을 유지하는 것이 가능하다.
10 단결정 블랭크
11 제1 단부
12 제2 단부
13 종축
14 주변 표면
15 상부면
16 시드 부분
17 단결정
18 오리엔테이션 플랫(orientation flat)
20 시드 결정
30 웨이퍼
41 그라인딩 휠
42 다이싱 블레이드
43 스핀들
44 스핀들 축
110 결정 성장 단계
120 주변 표면 그라인딩 단계
130 웨이퍼 생성 단계
140 시드 결정 프로세싱 단계
LB 레이저 빔
D1 제1 거리
D2 제2 거리

Claims (10)

  1. 단결정 블랭크(10)를 프로세싱하기 위한 방법에 있어서,
    상기 단결정 블랭크(10)는 제1 단부(11), 제2 단부(12), 및 상기 제1 단부(11)와 상기 제2 단부(12) 사이에서 연장되는 종축(13)을 갖고, 상기 단결정 블랭크(10)는 시드 결정(20) 및 단결정(17)을 포함하고, 상기 시드 결정(20)은 적어도 부분적으로 상기 종축(13)을 따라 연장되며,
    상기 방법은, 적어도 부분적으로 상기 종축(13)을 따라 상기 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)을 그라인딩하는 주변 표면 그라인딩 단계(120)를 포함하고,
    상기 단결정 블랭크(10)의 상기 주변 표면(14)은 적어도 부분적으로 상기 시드 결정(20)을 제외한 상기 종축(13)의 일부분을 따라 상기 종축(13)에 대한 제1 거리(d1)까지 그라인딩되며, 상기 제1 거리(d1)는 상기 종축(13)에 대한 상기 시드 결정(20)의 연장부보다 작은 것인, 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단결정 블랭크(10)의 상기 주변 표면(14)은 적어도 부분적으로 상기 종축(13)을 따라 상기 종축(13)에 대한 제2 거리(d2)까지 그라인딩되며, 상기 제2 거리(d2)는 상기 종축(13)에 대한 상기 시드 결정(20)의 연장부보다 크거나 또는 동일한 것인, 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단결정 블랭크(10)의 상기 주변 표면(14)은 적어도 상기 종축(13)의 시드 부분(16)을 따라 상기 종축(13)에 대한 상기 제2 거리(d2)까지 그라인딩되며, 상기 시드 부분(16)은 상기 시드 결정(20) 또는 전체 시드 결정(20)을 포함하는 것인, 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단결정 블랭크(10)로부터 웨이퍼(30)를 생성하는 웨이퍼 생성 단계(130)
    를 더 포함하며,
    상기 웨이퍼(30)는 상기 종축(13)을 따라 미리 결정된 두께를 갖고,
    상기 웨이퍼 생성 단계(130)는 상기 단결정 블랭크(10) 내에 레이저 빔(laser beam; LB)을 포커싱하는 서브 단계를 포함하는 것인, 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    결정 성장을 위해 상기 시드 결정(20)을 제공하는 시드 결정 제공 단계; 및
    상기 단결정 블랭크(10)를 형성하기 위해 상기 시드 결정(20)의 표면 상에 단결정(17)을 성장시키는 결정 성장 단계(110)
    를 더 포함하는, 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시드 결정(20)을 프로세싱하는 시드 결정 프로세싱 단계(140)
    를 더 포함하며, 상기 시드 결정 프로세싱 단계(140)는 상기 시드 결정(20)의 그라인딩 및 연마(polishing) 중, 적어도 하나를 포함하는 것인, 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단결정 블랭크(10)는 잉곳 또는 웨이퍼(30)를 형성하기 위해 프로세싱되며, 상기 웨이퍼(30)는 레이저 빔(LB), 블레이드 및 와이어 소(wire saw) 중, 적어도 하나를 사용하여 형성되는 것인, 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 방법.
  8. 단결정 블랭크(10)를 프로세싱하기 위한 장치에 있어서,
    상기 단결정 블랭크(10)는 제1 단부(11), 제2 단부(12), 및 상기 제1 단부(11)와 상기 제2 단부(12) 사이에서 연장되는 종축(13)을 갖고, 상기 단결정 블랭크(10)는 시드 결정(20) 및 단결정(17)을 포함하고, 상기 시드 결정(20)은 적어도 부분적으로 상기 종축(13)을 따라 연장되며,
    상기 장치는, 적어도 부분적으로 상기 종축(13)을 따라 상기 단결정 블랭크(10)의 주변 표면(14)을 그라인딩하도록 구성되는 주변 표면 그라인딩 수단을 포함하고,
    상기 주변 표면 그라인딩 수단은 상기 단결정 블랭크(10)의 상기 주변 표면(14)을 적어도 부분적으로 상기 시드 결정(20)을 제외한 상기 종축(13)의 일부분을 따라 상기 종축(13)에 대한 제1 거리(d1)까지 그라인딩하도록 구성되며, 상기 제1 거리(d1)는 상기 종축(13)에 대한 상기 시드 결정(20)의 연장부보다 작은 것인, 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 주변 표면 그라인딩 수단은 또한, 상기 단결정 블랭크(10)의 상기 주변 표면(14)을 적어도 부분적으로 상기 종축(13)을 따라 상기 종축(13)에 대한 제2 거리(d2)까지 그라인딩하도록 구성되며, 상기 제2 거리(d2)는 상기 종축(13)에 대한 상기 시드 결정(20)의 연장부보다 크거나 또는 동일한 것인, 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주변 표면 그라인딩 수단은 또한, 상기 단결정 블랭크(10)의 상기 주변 표면(14)을 적어도 상기 종축(13)의 시드 부분(16)을 따라 상기 종축(13)에 대한 상기 제2 거리(d2)까지 그라인딩하도록 구성되며, 상기 시드 부분(16)은 상기 시드 결정(20) 또는 전체 시드 결정(20)을 포함하는 것인, 단결정 블랭크를 프로세싱하기 위한 장치.
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