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KR102475682B1 - SiC 기판의 분리 방법 - Google Patents

SiC 기판의 분리 방법 Download PDF

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KR102475682B1
KR102475682B1 KR1020160141140A KR20160141140A KR102475682B1 KR 102475682 B1 KR102475682 B1 KR 102475682B1 KR 1020160141140 A KR1020160141140 A KR 1020160141140A KR 20160141140 A KR20160141140 A KR 20160141140A KR 102475682 B1 KR102475682 B1 KR 102475682B1
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separation
adhesive tape
laser beam
modified layer
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KR1020160141140A
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가즈야 히라타
Original Assignee
가부시기가이샤 디스코
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Publication date
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Abstract

(과제) SiC 기판을 파손하지 않고 적어도 2 장으로 분리할 수 있는 SiC 기판의 분리 방법을 제공하는 것이다.
(해결 수단) 제 1 면과 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면을 갖는 SiC 기판을 적어도 2 장으로 분리하는 SiC 기판의 분리 방법으로서, 그 제 1 면에 투명한 점착 테이프를 첩착하는 점착 테이프 첩착 스텝과, 그 제 2 면에 유지 부재를 첩착하는 유지 부재 첩착 스텝과, SiC 기판 및 그 점착 테이프에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 그 점착 테이프측으로부터 SiC 기판의 내부에 위치하게 함과 함께, 그 집광점과 SiC 기판을 상대적으로 이동시키면서 레이저 빔을 그 점착 테이프에 조사하여, 그 제 1 면에 평행한 개질층 및 크랙을 형성하여 분리 기점으로 하는 분리 기점 형성 스텝과, 그 분리 기점 형성 스텝을 실시한 후, 외력을 부여하여 그 분리 기점으로부터 그 점착 테이프와 함께 그 제 1 면을 갖는 SiC 기판을 그 제 2 면을 갖는 SiC 기판으로부터 분리하는 분리 스텝을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

SiC 기판의 분리 방법{METHOD OF SEPARATING SiC SUBSTRATE}
본 발명은, SiC 기판을 적어도 2 장으로 분리하는 SiC 기판의 분리 방법에 관한 것이다.
IC, LSI 등의 각종 디바이스는, 실리콘 등을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층을 적층하고, 이 기능층에 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 영역에 형성된다. 그리고, 절삭 장치, 레이저 가공 장치 등의 가공 장치에 의해 웨이퍼의 분할 예정 라인에 가공이 실시되어, 웨이퍼가 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 디바이스 칩은 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 각종 전자 기기에 널리 이용되고 있다.
또, 파워 디바이스 또는 LED, LD 등의 광디바이스는, SiC, GaN 등의 육방정 단결정을 소재로 한 웨이퍼의 표면에 기능층이 적층되고, 적층된 기능층에 격자상으로 형성된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된다.
디바이스가 형성되는 웨이퍼는, 일반적으로 잉곳을 와이어 소로 슬라이스하여 생성되고, 슬라이스된 웨이퍼의 표리면을 연마하여 경면으로 마무리된다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2000-94221호 참조).
이 와이어 소에서는, 직경 약 100 ∼ 300 ㎛ 의 피아노선 등의 1 개의 와이어를 통상적으로 2 ∼ 4 개의 간격 보조 롤러 상에 형성된 다수의 홈에 둘러 감고, 일정한 피치로 서로 평행하게 배치하여 와이어를 일정 방향 또는 쌍방향으로 주행시켜 잉곳을 복수의 웨이퍼로 슬라이스한다.
그러나, 잉곳을 와이어 소로 절단하고, 표리면을 연마하여 웨이퍼를 생성하면, 잉곳의 70 ∼ 80 ％ 가 버려지게 되어 경제적이지 않다는 문제가 있다. 특히, SiC, GaN 등의 육방정 단결정 잉곳은 모스 경도가 높아, 와이어 소에 의한 절단이 곤란하고 상당한 시간이 걸려 생산성이 나빠, 효율적으로 웨이퍼를 생성하는 데에 과제를 가지고 있다.
이들 문제를 해결하기 위해, SiC 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 SiC 기판 또는 SiC 잉곳의 내부에 위치하게 하여 조사하여, 절단 예정면에 개질층 및 크랙을 형성하고, 외력을 부여하여 웨이퍼를 개질층 및 크랙이 형성된 절단 예정면을 따라 할단 (割斷) 하여, SiC 기판으로부터 웨이퍼를 분리하는 기술이 일본 공개특허공보 2013-49461호에 기재되어 있다.
이 공개 공보에 기재된 기술에서는, 펄스 레이저 빔의 제 1 조사점과 그 제 1 조사점에 가장 가까운 제 2 조사점이 소정 위치가 되도록, 펄스 레이저 빔의 집광점을 절단 예정면을 따라 나선상으로 조사하거나 또는 직선상으로 조사하여, 매우 고밀도인 개질층 및 크랙을 SiC 기판의 절단 예정면에 형성하고 있다.
일본 공개특허공보 2000-94221호 일본 공개특허공보 2013-49461호
그러나, 특허문헌 2 에 기재된 SiC 기판 또는 SiC 잉곳의 절단 방법에서는, 레이저 빔의 조사 방법은 기판 또는 잉곳에 대해 나선상 또는 직선상이며, 직선상의 경우, 레이저 빔을 주사하는 방향은 전혀 규정되어 있지 않다.
특허문헌 2 에 기재된 SiC 기판 또는 SiC 잉곳의 절단 방법에서는, 레이저 빔의 제 1 조사점과 그 제 1 조사점에 가장 가까운 제 2 조사점 사이의 피치를 1 ㎛ ∼ 10 ㎛ 로 설정하고 있다. 이 피치는, 개질층으로부터 생긴 균열이 c 면을 따라 신장되는 피치이다.
이와 같이 레이저 빔을 조사할 때의 피치가 매우 작기 때문에, 레이저 빔의 조사 방법이 나선상 또는 직선상이라고 하더라도, 매우 작은 피치 간격으로 레이저 빔을 조사할 필요가 있어, 생산성의 향상을 충분히 도모할 수 없다는 문제가 있다.
또한, SiC 기판의 내부에 형성된 개질층 및 크랙으로 이루어지는 분리 기점으로부터 웨이퍼를 분리할 때, 웨이퍼가 비교적 얇기 때문에 웨이퍼가 파손된다는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, SiC 기판을 파손하지 않고 적어도 2 장으로 분리할 수 있는 SiC 기판의 분리 방법을 제공하는 것이다.
청구항 1 에 기재된 발명에 의하면, 제 1 면과 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면을 갖는 SiC 기판을 적어도 2 장으로 분리하는 SiC 기판의 분리 방법으로서, 그 제 1 면에 투명한 점착 테이프를 첩착하는 점착 테이프 첩착 스텝과, 그 제 2 면에 유지 부재를 첩착하는 유지 부재 첩착 스텝과, 그 점착 테이프 첩착 스텝 및 그 유지 부재 첩착 스텝을 실시한 후, SiC 기판 및 그 점착 테이프에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 그 점착 테이프측으로부터 SiC 기판의 내부에 위치하게 함과 함께, 그 집광점과 SiC 기판을 상대적으로 이동시키면서 레이저 빔을 그 점착 테이프에 조사하여, 그 제 1 면에 평행한 개질층 및 크랙을 형성하여 분리 기점으로 하는 분리 기점 형성 스텝과, 그 분리 기점 형성 스텝을 실시한 후, 외력을 부여하여 그 분리 기점으로부터 그 점착 테이프와 함께 그 제 1 면을 갖는 SiC 기판을 그 제 2 면을 갖는 SiC 기판으로부터 분리하는 분리 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 SiC 기판의 분리 방법이 제공된다.
바람직하게는, SiC 기판의 분리 방법은, 제 1 면을 갖는 SiC 기판의 분리 기점이 된 면 및 제 2 면을 갖는 SiC 기판의 분리 기점이 된 면을 연삭 지석에 의해 연삭하여 평탄화하는 평탄화 스텝을 추가로 구비하고 있다.
청구항 4 에 기재된 발명에 의하면, 제 1 면과, 그 제 1 면과 반대측의 제 2 면과, 그 제 1 면으로부터 그 제 2 면에 이르는 c 축과, 그 c 축에 직교하는 c 면을 갖는 SiC 기판을 적어도 2 장으로 분리하는 SiC 기판의 분리 방법으로서, 그 제 1 면에 투명한 점착 테이프를 첩착하는 점착 테이프 첩착 스텝과, 그 제 2 면에 유지 부재를 첩착하는 유지 부재 첩착 스텝과, 그 점착 테이프 첩착 스텝 및 그 유지 부재 첩착 스텝을 실시한 후, SiC 기판 및 그 점착 테이프에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 그 점착 테이프측으로부터 SiC 기판의 내부에 위치하게 함과 함께, 그 집광점과 SiC 기판을 상대적으로 이동시키면서 레이저 빔을 그 점착 테이프에 조사하여, 그 제 1 면에 평행한 개질층 및 크랙을 형성하여 분리 기점으로 하는 분리 기점 형성 스텝과, 그 분리 기점 형성 스텝을 실시한 후, 외력을 부여하여 그 분리 기점으로부터 그 점착 테이프와 함께 그 제 1 면을 갖는 SiC 기판을 그 제 2 면을 갖는 SiC 기판으로부터 분리하는 분리 스텝을 구비하고, 그 분리 기점 형성 스텝은, 그 제 1 면의 수직선에 대해 그 c 축이 오프각만큼 기울어지고, 그 제 1 면과 그 c 면 사이에 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 레이저 빔의 집광점을 상대적으로 이동시켜 직선상의 개질층을 형성하는 개질층 형성 스텝과, 그 오프각이 형성되는 방향으로 그 집광점을 상대적으로 이동시켜 소정량 인덱스하는 인덱스 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 SiC 기판의 분리 방법이 제공된다.
청구항 1 에 기재된 SiC 기판의 분리 방법에 의하면, SiC 기판의 제 1 면이 점착 테이프에 의해 보강되어 있기 때문에, 제 1 면을 갖는 SiC 기판을 제 2 면을 갖는 SiC 기판으로부터 파손하지 않고 분리할 수 있다.
또, SiC 기판의 제 1 면에 첩착된 점착 테이프의 굴절률은 공기보다 크고 SiC 기판보다 작기 때문에, 점착 테이프를 개재함으로써 레이저 빔의 반사가 억제되어, SiC 기판의 내부로 레이저 빔을 효율적으로 유도할 수 있다.
청구항 4 에 기재된 SiC 기판의 분리 방법에 의하면, 개질층의 양측으로 c 면을 따라 크랙이 전파됨으로써, 1 개의 개질층과 인접하는 개질층이 크랙에 의해 연결되어, 분리 기점으로부터 SiC 기판을 효율적으로 분리할 수 있다.
청구항 4 에 기재된 발명에서도, SiC 기판의 제 1 면이 점착 테이프에 의해 보강되어 있기 때문에, 제 1 면을 갖는 SiC 기판을 파손하지 않고 제 2 면을 갖는 SiC 기판으로부터 분리할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 SiC 기판의 분리 방법을 실시하기에 적합한 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2 는 레이저 빔 발생 유닛의 블록도이다.
도 3(A) 는 SiC 잉곳의 사시도, 도 3(B) 는 그 정면도이다.
도 4 는 SiC 기판에 점착 테이프 및 유지 부재를 첩착하는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5(A) 는 SiC 기판을 제 2 면 (하면) 에 첩착된 유지 부재를 개재하여 척 테이블 상에 재치 (載置) 하는 상태를 나타내는 사시도, 도 5(B) 는 척 테이블에 흡인 유지된 SiC 기판의 사시도이다.
도 6 은 분리 기점 형성 스텝을 설명하는 사시도이다.
도 7 은 제 1 면 (상면) 에 점착 테이프가 첩착된 SiC 기판의 평면도이다.
도 8 은 개질층 형성 스텝을 설명하는 모식적 단면도이다.
도 9 는 개질층 형성 스텝을 설명하는 모식적 평면도이다.
도 10 은 인덱스 스텝을 설명하는 모식적 평면도이다.
도 11(A) 는 SiC 기판에 레이저 빔이 직접 입사될 때의 프레넬 반사 강도를 설명하는 측면도, 도 11(B) 는 레이저 빔이 SiC 기판의 제 1 면에 첩착된 점착 테이프를 개재하여 입사될 때의 프레넬 반사 강도를 설명하는 측면도이다.
도 12 는 분리 스텝을 설명하는 사시도이다 (그 1).
도 13 은 분리 스텝을 설명하는 사시도이다 (그 2).
도 14 는 평탄화 스텝을 나타내는 사시도이다.
도 15 는 평탄화 스텝 실시 후의 제 2 면에 첩착된 유지 부재를 갖는 SiC 기판의 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1 을 참조하면, 본 발명의 SiC 기판의 분리 방법을 실시하기에 적합한 레이저 가공 장치 (2) 의 사시도가 나타나 있다. 레이저 가공 장치 (2) 는, 정지 기대 (4) 상에 X 축 방향으로 이동할 수 있게 탑재된 제 1 슬라이드 블록 (6) 을 포함하고 있다.
제 1 슬라이드 블록 (6) 은, 볼 나사 (8) 및 펄스 모터 (10) 로 구성되는 가공 이송 기구 (12) 에 의해 1 쌍의 가이드 레일 (14) 을 따라 가공 이송 방향, 즉 X 축 방향으로 이동된다.
제 1 슬라이드 블록 (6) 상에는 제 2 슬라이드 블록 (16) 이 Y 축 방향으로 이동할 수 있게 탑재되어 있다. 즉, 제 2 슬라이드 블록 (16) 은 볼 나사 (18) 및 펄스 모터 (20) 로 구성되는 할출 (割出) 이송 기구 (22) 에 의해 1 쌍의 가이드 레일 (24) 을 따라 할출 이송 방향, 즉 Y 축 방향으로 이동된다.
제 2 슬라이드 블록 (16) 상에는 흡인 유지부 (26a) 를 갖는 척 테이블 (26) 이 탑재되어 있다. 척 테이블 (26) 은 가공 이송 기구 (12) 및 할출 이송 기구 (22) 에 의해 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동할 수 있음과 함께, 제 2 슬라이드 블록 (16) 중에 수용된 모터에 의해 회전된다.
정지 기대 (4) 에는 칼럼 (28) 이 세워져 형성되어 있으며, 이 칼럼 (28) 에 레이저 빔 조사 기구 (레이저 빔 조사 수단) (30) 가 장착되어 있다. 레이저 빔 조사 기구 (30) 는, 케이싱 (32) 중에 수용된 도 2 에 나타내는 레이저 빔 발생 유닛 (34) 과, 케이싱 (32) 의 선단 (先端) 에 Z 축 방향으로 이동할 수 있게 장착된 집광기 (레이저 헤드) (36) 로 구성된다. 케이싱 (32) 의 선단에는 집광기 (36) 와 X 축 방향으로 정렬하여 현미경 및 카메라를 갖는 촬상 유닛 (38) 이 장착되어 있다.
레이저 빔 발생 유닛 (34) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, YAG 레이저 또는 YVO4 레이저를 발진하는 레이저 발진기 (40) 와, 반복 주파수 설정 수단 (42) 과, 펄스폭 조정 수단 (44) 과, 파워 조정 수단 (46) 을 포함하고 있다. 특별히 도시하지는 않지만, 레이저 발진기 (40) 는 브루스터 창을 가지고 있으며, 레이저 발진기 (40) 로부터 출사되는 레이저 빔은 직선 편광의 레이저 빔이다.
레이저 빔 발생 유닛 (34) 의 파워 조정 수단 (46) 에 의해 소정 파워로 조정된 펄스 레이저 빔은, 집광기 (36) 의 미러 (48) 에 의해 반사되고, 또한 집광 렌즈 (50) 에 의해 척 테이블 (26) 에 유지된 피가공물인 SiC 웨이퍼 (31) 의 내부에 집광점이 위치하게 되어 조사된다.
도 3(A) 를 참조하면, SiC 잉곳 (이하, 간단히 잉곳이라고 약칭하는 경우가 있다) (11) 의 사시도가 나타나 있다. 도 3(B) 는 도 3(A) 에 나타낸 SiC 잉곳 (11) 의 정면도이다.
잉곳 (11) 은, 제 1 면 (상면) (11a) 과 제 1 면 (11a) 과 반대측의 제 2 면 (하면) (11b) 을 가지고 있다. 잉곳 (11) 의 상면 (11a) 은, 레이저 빔의 조사면이 되기 위해 경면으로 연마되어 있다.
잉곳 (11) 은, 제 1 오리엔테이션 플랫 (13) 과, 제 1 오리엔테이션 플랫 (13) 에 직교하는 제 2 오리엔테이션 플랫 (15) 을 가지고 있다. 제 1 오리엔테이션 플랫 (13) 의 길이는, 제 2 오리엔테이션 플랫 (15) 의 길이보다 길게 형성되어 있다.
잉곳 (11) 은, 상면 (11a) 의 수직선 (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 가지고 있다. c 면 (21) 은 잉곳 (11) 의 상면 (11a) 에 대해 오프각 (α) 경사져 있다. 일반적으로, SiC 잉곳 (11) 등의 육방정 단결정 잉곳에서는, 짧은 제 2 오리엔테이션 플랫 (15) 의 신장 방향에 직교하는 방향이 c 축의 경사 방향이다.
c 면 (21) 은 잉곳 (11) 중에 잉곳 (11) 의 분자 레벨로 무수히 설정된다. 본 실시형태에서는, 오프각 (α) 은 4°로 설정되어 있다. 그러나, 오프각 (α) 은 4°에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 1°∼ 6°의 범위에서 자유롭게 설정하여 잉곳 (11) 을 제조할 수 있다.
도 1 을 다시 참조하면, 정지 기대 (4) 의 좌측에는 칼럼 (52) 이 고정되어 있으며, 이 칼럼 (52) 에는 칼럼 (52) 에 형성된 개구 (53) 를 통해 누름 기구 (54) 가 상하 방향으로 이동할 수 있게 탑재되어 있다.
도 4 를 참조하면, SiC 기판 (31) 의 제 1 면 (상면) (31a) 에 점착 테이프 (41) 를 첩착하고, 제 2 면 (하면) (31b) 에 유지 부재 (43) 를 첩착하는 모습을 나타내는 사시도가 나타나 있다. 점착 테이프 (41) 는 투명하고, 예를 들어, 탄성이 강한 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 등의 기재에 점착층을 배치 형성하여 구성되어 있다.
유지 부재 (43) 는 투명한 필요가 없고, 예를 들어, 유리, 실리콘 웨이퍼 등으로 형성되어 있으며, 접착제에 의해 SiC 기판 (31) 의 하면 (31b) 에 첩착된다. 점착 테이프를 유지 부재 (43) 대신에 사용해도 된다. SiC 기판 (31) 은, 도 3 에 나타내는 SiC 잉곳 (11) 을 와이어 소 등으로 슬라이스한 것으로, 약 700 ㎛ 의 두께를 가지고 있다.
SiC 기판 (31) 은, 제 1 오리엔테이션 플랫 (37) 과, 제 1 오리엔테이션 플랫 (37) 에 직교하는 제 2 오리엔테이션 플랫 (39) 을 가지고 있다. 제 1 오리엔테이션 플랫 (37) 의 길이는, 제 2 오리엔테이션 플랫 (39) 의 길이보다 길게 형성되어 있다.
여기에서, SiC 기판 (31) 은, 도 3 에 나타낸 SiC 잉곳 (11) 을 와이어 소로 슬라이스한 것이기 때문에, 제 1 오리엔테이션 플랫 (37) 은 잉곳 (11) 의 제 1 오리엔테이션 플랫 (13) 에 대응하고, 제 2 오리엔테이션 플랫 (39) 은 잉곳 (11) 의 제 2 오리엔테이션 플랫 (15) 에 대응하는 것이다.
그리고, SiC 기판 (31) 은, 상면 (31a) 의 수직선에 대해 제 2 오리엔테이션 플랫 (39) 방향으로 오프각 (α) 경사진 c 축 (19) 과, c 축 (19) 에 직교하는 c 면 (21) 을 가지고 있다 (도 3 참조).
c 면 (21) 은 SiC 기판 (31) 의 상면 (31a) 에 대해 오프각 (α) 경사져 있다. 이 SiC 기판 (31) 에서는, 짧은 제 2 오리엔테이션 플랫 (39) 의 신장 방향에 직교하는 방향이 c 축 (19) 의 경사 방향이다.
SiC 기판 (31) 에 점착 테이프 (41) 및 유지 부재 (43) 를 첩착한 후, 도 5(A) 에 나타내는 바와 같이, 유지 부재 (43) 측을 아래로 하여 SiC 기판 (31) 을 척 테이블 (26) 상에 재치하고, 척 테이블 (26) 의 흡인 유지부 (26a) 에 부압을 작용시켜, 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, SiC 기판 (31) 을 유지 부재 (43) 를 개재하여 척 테이블 (26) 에 의해 흡인 유지하고, 점착 테이프 (41) 를 노출시킨다.
그리고, 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, SiC 기판 (31) 의 제 2 오리엔테이션 플랫 (39) 이 X 축 방향으로 정렬되도록 SiC 기판 (31) 을 유지한 척 테이블 (26) 을 회전시킨다.
즉, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 Y1, 바꾸어 말하면, SiC 기판 (31) 의 상면 (31a) 의 수직선 (17) 에 대해 c 축 (19) 의 상면 (31a) 과의 교점 (19a) 이 존재하는 방향에 직교하는 방향, 즉, 제 2 오리엔테이션 플랫 (39) 에 평행한 화살표 A 방향이 X 축 방향으로 정렬되도록 척 테이블 (26) 을 회전시킨다.
이로써, 오프각 (α) 이 형성되는 방향에 직교하는 방향 A 를 따라 레이저 빔이 주사된다. 바꾸어 말하면, 오프각 (α) 이 형성되는 방향 Y1 에 직교하는 A 방향이 척 테이블 (26) 의 가공 이송 방향이 된다.
본 발명의 SiC 기판의 분리 방법에서는, 집광기 (36) 로부터 출사되는 레이저 빔의 주사 방향을, 웨이퍼 (31) 의 오프각 (α) 이 형성되는 방향 Y1 에 직교하는 화살표 A 방향으로 한 것이 중요하다.
즉, 본 발명의 SiC 기판의 분리 방법은, 레이저 빔의 주사 방향을 상기 서술한 바와 같은 방향으로 설정함으로써, SiC 기판 (31) 의 내부에 형성되는 개질층으로부터 전파되는 크랙이 c 면 (21) 을 따라 매우 길게 신장되는 것을 알아낸 점에 특징이 있다.
본 실시형태의 SiC 기판의 분리 방법에서는, 먼저, 척 테이블 (26) 에 유지된 SiC 기판 (31) 및 점착 테이프 (41) 에 대해 투과성을 갖는 파장 (예를 들어, 1064 ㎚ 의 파장) 의 레이저 빔의 집광점을 SiC 기판 (31) 의 내부에 위치하게 함과 함께, 집광점과 SiC 기판 (31) 을 상대적으로 이동시키면서 레이저 빔을 점착 테이프 (41) 에 조사하여, SiC 기판 (31) 의 제 1 면 (상면) (31a) 에 평행한 개질층 (45) 및 개질층 (45) 으로부터 c 면 (21) 을 따라 전파되는 크랙 (47) 을 형성하여 분리 기점으로 하는 분리 기점 형성 스텝을 실시한다.
이 분리 기점 형성 스텝은, 도 7 에 나타내는 바와 같이, SiC 기판 (31) 의 제 1 면 (상면) (31a) 에 대해 c 축 (19) 이 오프각 (α) 분 기울어져, c 면 (21) 과 제 1 면 (상면) (31a) 에 오프각 (α) 형성되는 방향, 즉, 도 7 의 화살표 Y1 방향에 직교하는 방향, 즉 A 방향으로 레이저 빔의 집광점을 상대적으로 이동시켜, 도 8 에 나타내는 바와 같이, SiC 기판 (31) 의 내부에 개질층 (45) 및 개질층 (45) 으로부터 c 면 (21) 을 따라 전파되는 크랙 (47) 을 형성하는 개질층 형성 스텝과, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 오프각이 형성되는 방향, 즉 Y 축 방향으로 집광점을 상대적으로 이동시켜 소정량 인덱스 이송하는 인덱스 스텝을 포함하고 있다.
도 8 및 도 9 에 나타내는 바와 같이, 개질층 (45) 을 X 축 방향으로 직선상으로 형성하면, 개질층 (45) 의 양측으로부터 c 면 (21) 을 따라 크랙 (47) 이 전파되어 형성된다. 본 실시형태의 SiC 기판의 분리 방법에서는, 직선상의 개질층 (45) 으로부터 c 면 (21) 방향으로 전파되어 형성되는 크랙 (47) 의 폭을 계측하여, 집광점의 인덱스량을 설정하는 인덱스량 설정 스텝을 포함한다.
인덱스량 설정 스텝에 있어서, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 직선상의 개질층 (45) 으로부터 c 면 방향으로 전파되어 개질층 (45) 의 편측에 형성되는 크랙 (47) 의 폭을 W1 로 한 경우, 인덱스해야 할 소정량 (W2) 은, W1 이상 2W1 이하로 설정된다.
여기에서, 바람직한 실시형태의, 분리 기점 형성 스텝의 레이저 가공 조건은, 이하와 같이 설정된다.
광원 : Nd : YAG 펄스 레이저
파장 : 1064 ㎚
반복 주파수 : 80 ㎑
평균 출력 : 3.2 W
펄스폭 : 4 ns
스폿 직경 : 10 ㎛
집광 렌즈의 개구수 (NA) : 0.45
인덱스량 : 400 ㎛
상기 서술한 레이저 가공 조건에 있어서는, 도 8 에 있어서, 개질층 (45) 으로부터 c 면 (21) 을 따라 전파되는 크랙 (47) 의 폭 (W1) 이 대략 250 ㎛ 로 설정되고, 인덱스량 (W2) 이 400 ㎛ 로 설정된다.
그러나, 레이저 빔의 평균 출력은 3.2 W 에 한정되는 것은 아니며, 본 실시형태의 가공 방법에서는, 평균 출력을 2 W ∼ 4.5 W 로 설정하여 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 평균 출력 2 W 의 경우, 크랙 (25) 의 폭 (W1) 은 대략 100 ㎛ 가 되고, 평균 출력 4.5 W 의 경우에는, 크랙 (25) 의 폭 (W1) 은 대략 350 ㎛ 가 되었다.
평균 출력이 2 W 미만인 경우 및 4.5 W 보다 큰 경우에는, SiC 기판 (31) 의 내부에 양호한 개질층 (45) 을 형성할 수 없기 때문에, 조사하는 레이저 빔의 평균 출력은 2 W ∼ 4.5 W 의 범위 내가 바람직하고, 본 실시형태에서는 평균 출력 3.2 W 의 레이저 빔을 웨이퍼 (31) 에 조사하였다.
도 10 을 참조하면, 레이저 빔의 주사 방향을 설명하는 모식도가 나타나 있다. 분리 기점 형성 스텝은 왕로 (X1) 및 귀로 (X2) 에서 실시되며, 왕로 (X1) 에서 SiC 기판 (31) 에 개질층 (45) 을 형성한 레이저 빔의 집광점은, 소정량 인덱스된 후, 귀로 (X2) 에서 SiC 기판 (31) 에 개질층 (45) 을 형성한다.
다음으로, 도 11(A) 에 나타내는 바와 같이, 레이저 빔 (LB) 을 SiC 기판 (31) 에 직접 조사하는 경우와, 도 11(B) 에 나타내는 바와 같이, SiC 기판 (31) 에 첩착된 점착 테이프 (41) 에 레이저 빔 (LB) 을 조사하는 경우에 대한 프레넬 반사 강도에 대해서 고찰한다.
물체 A 에서 물체 B 로 레이저 빔 (LB) 이 입사되는 것으로서, 물체 A 의 굴절률을 n1, 물체 B 의 굴절률을 n2 로 하고, 입사광의 강도를 I0, 반사광의 강도를 I 로 하면, 프레넬 반사 강도 I 는, I ＝ I0{(n2 － n1)/(n2 ＋ n1)}2 로 나타내어진다.
여기에서, 도 11(A) 의 경우에는, 물체 A 는 공기이기 때문에 n1 ＝ 1 이고, 물체 2 는 SiC 기판 (31) 이기 때문에 n2 ＝ 2.6 이 된다. 따라서, 반사광 (R1) 의 강도 I1 은 I1 ＝ 100{(2.6 － 1)/(2.6 ＋ 1)}2 ＝ 19.8 ％ 가 된다. 즉, SiC 기판 (31) 을 투과하는 레이저 빔 (LB) 의 강도는 100 － 19.8 ＝ 80.2 ％ 가 된다.
한편, 도 11(B) 에 나타내는 본 발명의 실시형태의 구성에서는, SiC 기판 (31) 의 상면에 투명한 점착 테이프 (41) 가 첩착되어 있다. 이 경우에는, 물체 1 은 공기이기 때문에 n1 ＝ 1, 물체 2 는 점착 테이프 (41) 이기 때문에 n2 ＝ 1.5, 물체 3 은 SiC 기판 (31) 이기 때문에 n3 ＝ 2.6 이 된다.
먼저, 점착 테이프 (41) 의 상면에서의 반사광 (R2) 의 프레넬 반사 강도 I2 를 구한다. I2 ＝ I0{(n2 － n1)/(n2 ＋ n1)}2 ＝ 100{(1.5 － 1)/(1.5 ＋ 1)}2 ＝ 4 ％ 가 된다. 따라서, 점착 테이프 (41) 를 투과하는 레이저 빔의 강도는, 입사 레이저 빔 (LB) 의 96 ％ 가 된다.
다음으로, SiC 기판 (31) 의 상면에서 반사되는 반사광 (R3) 의 프레넬 반사 강도를 I3 으로 하면, I3 ＝ I2{(n3 － n2)/(n3 ＋ n2)}2 ＝ 96{(2.6 － 1.5)/(2.6 ＋ 1.5)}2 ＝ 6.9 ％ 가 된다. 따라서, SiC 기판 (31) 을 투과하는 레이저 빔의 강도는, 점착 테이프 (41) 에 조사된 레이저 빔 (LB) 의 89.1 ％ 가 된다.
이상의 고찰로부터, 도 11(B) 에 나타내는 바와 같이, SiC 기판 (31) 의 상면에 투명한 점착 테이프 (41) 를 첩착하면, 도 11(A) 에 나타내는 SiC 기판 (31) 에 레이저 빔 (LB) 을 직접 입사하는 경우와 비교하여, SiC 기판 (31) 을 투과하는 레이저 빔의 강도가 89.1 － 80.2 ＝ 8.9 ％ 향상된다.
이와 같이, 굴절률이 크게 상이한 물체 1 에서 물체 2 로 레이저 빔을 직접 입사하는 경우와 비교하여, 물체 1 의 굴절률 n1 과 물체 3 의 굴절률 n3 사이의 굴절률 n2 를 갖는 물체 2 를 개재하여 물체 3 에 레이저 빔을 입사하면, 물체 3 을 투과하는 레이저 빔의 강도가 향상되게 된다.
소정량 인덱스 이송하면서, SiC 기판 (31) 의 내부에 복수의 개질층 (45) 및 개질층 (45) 으로부터 c 면 (21) 을 따라 신장되는 크랙 (47) 의 형성이 종료되었으면, 외력을 부여하여 개질층 (45) 및 크랙 (47) 으로 이루어지는 분리 기점으로부터 SiC 기판 (31) 을 2 개로 분리하는 분리 스텝을 실시한다.
이 분리 스텝은, 예를 들어 도 1 및 도 12 에 나타내는 바와 같은 가압 기구 (54) 에 의해 실시한다. 가압 기구 (54) 는, 칼럼 (52) 내에 내장된 이동 기구에 의해 상하 방향으로 이동하는 헤드 (56) 와, 헤드 (56) 에 대해, 도 12(B) 에 나타내는 바와 같이, 화살표 R 방향으로 회전되는 가압 부재 (58) 를 포함하고 있다.
도 12(A) 에 나타내는 바와 같이, 가압 기구 (54) 를 척 테이블 (26) 에 유지된 SiC 기판 (31) 의 상방에 위치하게 하고, 도 12(B) 에 나타내는 바와 같이, 가압 부재 (58) 를 SiC 기판 (31) 의 상면 (31a) 에 첩착된 점착 테이프 (41) 에 압접될 때까지 헤드 (56) 를 하강시킨다.
가압 부재 (58) 를 점착 테이프 (41) 에 압접한 상태에서, 가압 부재 (58) 를 화살표 R 방향으로 회전시키면, SiC 기판 (31) 에는 비틀림 응력이 발생하여, 개질층 (45) 및 크랙 (47) 이 형성된 분리 기점으로부터 SiC 기판 (31) 이 파단되어, SiC 기판 (31) 을 2 개로 분리할 수 있다.
상기 서술한 실시형태에서는, 가압 기구 (54) 를 사용하여 SiC 기판 (31) 을 2 개로 분리하고 있는데, SiC 기판 (31) 의 제 1 면 (상면) (31a) 에 점착 테이프 (41) 가 첩착되고, 제 2 면 (하면) (31b) 에 유지 부재 (43) 가 첩착되어 있으며, SiC 기판 (31) 의 전체면에 개질층 (45) 및 크랙 (47) 으로 이루어지는 분리 기점이 형성되어 있기 때문에, 점착 테이프 (41) 및 유지 부재 (43) 를 서로 반대 방향으로 끌어당기는 것에 의해서도, SiC 기판 (31) 을 2 개로 분리할 수 있다.
분리 스텝을 실시하면, 척 테이블 (26) 에 유지된 SiC 기판 (31A) 의 분리면 (49) 에는 개질층 (45) 과 크랙 (47) 의 일부가 잔존하게 되어, 도 13 및 도 14 에 나타내는 바와 같이, 분리면 (49) 에는 미세한 요철이 형성된다. 따라서, 본 발명의 SiC 기판의 분리 방법에서는, SiC 기판 (31) 의 분리 기점이 된 면을 연삭 지석에 의해 연삭하여 평탄화하는 평탄화 스텝을 실시한다.
이 평탄화 스텝에서는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 연삭 장치의 척 테이블 (58) 에 의해 유지 부재 (43) 를 개재하여 SiC 기판 (31A) 을 흡인 유지하여 분리면 (49) 을 노출시킨다. 연삭 장치의 연삭 유닛 (60) 은, 모터에 의해 회전 구동되는 스핀들 (62) 과, 스핀들 (62) 의 선단에 고정된 휠 마운트 (64) 와, 휠 마운트 (64) 에 복수의 나사 (68) 에 의해 착탈할 수 있게 장착된 연삭휠 (66) 을 포함하고 있다. 연삭휠 (66) 은, 환상의 휠 기대 (70) 와, 휠 기대 (70) 의 하단부 외주에 고착된 복수의 연삭 지석 (72) 으로 구성되어 있다.
평탄화 스텝에서는, 척 테이블 (58) 을 화살표 a 로 나타내는 방향으로 예를 들어 300 rpm 으로 회전시키면서, 연삭휠 (66) 을 화살표 b 로 나타내는 방향으로 예를 들어 6000 rpm 으로 회전시킴과 함께, 연삭 유닛 이송 기구를 구동시켜 연삭휠 (66) 의 연삭 지석 (72) 을 SiC 기판 (31A) 의 분리면 (49) 에 접촉시킨다.
그리고, 연삭휠 (66) 을 소정의 연삭 이송 속도 (예를 들어, 0.1 ㎛/s) 로 하방으로 소정량 연삭 이송시키면서 SiC 기판 (31A) 의 분리면 (49) 을 연삭하여 평탄화한다. 이로써, 도 15 에 나타내는 바와 같이, SiC 기판 (31A) 의 제 1 면 (상면) (31a) 은 잔존하고 있던 개질층 (45) 및 크랙 (47) 이 제거되어 평탄면이 된다.
분리된 SiC 기판 (31A) 의 상면 (31a) 을 연삭하여 평탄화하는 경우에는, SiC 기판 (31A) 의 상면 (31a) 을 1 ∼ 5 ㎛ 정도 연삭하면 되어, 연삭 지석 (72) 의 마모량을 4 ∼ 25 ㎛ 정도로 억제할 수 있다.
도 13 에 나타내는 바와 같이, SiC 기판 (31A) 으로부터 분리된 SiC 기판 (31B) 에 대해서도, 연삭 장치의 척 테이블 (58) 에 의해 점착 테이프 (41) 측을 흡인 유지하면서 SiC 기판 (31B) 의 분리면을 연삭휠 (66) 로 연삭함으로써, 분리면에 잔존하고 있던 개질층 (45) 및 크랙 (47) 을 제거하여 분리면을 평탄면으로 할 수 있다.
상기 서술한 실시형태에서는, 본 발명의 SiC 기판의 분리 방법을, 개질층 (45) 및 크랙 (47) 으로 이루어지는 분리 기점을 c 면을 따라 형성하는 실시형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명의 SiC 기판의 분리 방법에서는, 개질층 (45) 및 크랙 (47) 으로 이루어지는 분리 기점이 형성된 SiC 기판 (31) 은, 점착 테이프 (41) 및 유지 부재 (43) 에 의해 양측으로부터 보강되어 있기 때문에, 개질층 (45) 및 크랙 (47) 으로 이루어지는 분리 기점이 c 면을 따라 형성되어 있지 않은 특허문헌 2 에 개시된 바와 같은 방법에도 동일하게 적용할 수 있다.
2 : 레이저 가공 장치
11 : SiC 잉곳
13, 37 : 제 1 오리엔테이션 플랫
15, 39 : 제 2 오리엔테이션 플랫
19 : c 축
21 : c 면
30 : 레이저 빔 조사 유닛
31 : SiC 기판
36 : 집광기 (레이저 헤드)
41 : 점착 테이프
43 : 유지 부재
45 : 개질층
47 : 크랙
49 : 분리면
66 : 연삭휠
72 : 연삭 지석

Claims (4)

  1. 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대측의 제 2 면과, 상기 제 1 면으로부터 상기 제 2 면에 이르는 c 축과, 상기 c 축에 직교하는 c 면을 갖는 SiC 기판을 적어도 2 장으로 분리하는 SiC 기판의 분리 방법으로서,
    상기 제 1 면에 투명한 점착 테이프를 첩착하는 점착 테이프 첩착 스텝과,
    상기 제 2 면에 유지 부재를 첩착하는 유지 부재 첩착 스텝과,
    상기 점착 테이프 첩착 스텝 및 상기 유지 부재 첩착 스텝을 실시한 후, SiC 기판 및 상기 점착 테이프에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 상기 점착 테이프측으로부터 SiC 기판의 내부에 위치하게 함과 함께, 상기 집광점과 SiC 기판을 상대적으로 이동시키면서 레이저 빔을 상기 점착 테이프에 조사하여, 상기 제 1 면에 평행한 개질층 및 크랙을 형성하여 분리 기점으로 하는 분리 기점 형성 스텝으로서, 상기 크랙의 신장 방향은 상기 개질층으로부터 상기 c 면을 따라 전파되는 방향인, 상기 분리 기점 형성 스텝과,
    상기 분리 기점 형성 스텝을 실시한 후, 외력을 부여하여 상기 분리 기점으로부터 상기 점착 테이프와 함께 상기 제 1 면을 갖는 SiC 기판을 상기 제 2 면을 갖는 SiC 기판으로부터 분리하는 분리 스텝을 구비하고,
    상기 분리 기점 형성 스텝은, 상기 제 1 면의 수직선에 대해 상기 c 축이 오프각만큼 기울어지고, 상기 제 1 면과 상기 c 면 사이에 오프각이 형성되는 방향과 직교하는 방향으로 레이저 빔의 집광점을 상대적으로 이동시켜 직선상의 개질층을 형성하는 개질층 형성 스텝과,
    상기 오프각이 형성되는 방향으로 상기 집광점을 상대적으로 이동시켜 소정량 인덱스하는 인덱스 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 SiC 기판의 분리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 점착 테이프의 굴절률은 공기보다 크고 상기 SiC 기판보다 작은, SiC 기판의 분리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 면을 갖는 SiC 기판의 상기 분리 기점이 된 면 및 상기 제 2 면을 갖는 SiC 기판의 상기 분리 기점이 된 면을 연삭 지석에 의해 연삭하여 평탄화하는 평탄화 스텝을 추가로 구비한, SiC 기판의 분리 방법.
  4. 삭제
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