KR20170135684A

KR20170135684A - 레이저 가공 장치 및 웨이퍼의 생성 방법

Info

Publication number: KR20170135684A
Application number: KR1020170060934A
Authority: KR
Inventors: 가즈야 히라타; 야스요시 유비라
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2017-12-08
Also published as: US20170341179A1; JP2017216266A; CN107442952A; JP6770340B2; TW201805099A; US10870169B2; CN107442952B; TWI705868B; KR102238569B1; DE102017208953A1

Abstract

(과제) GaN 잉곳을 효율적으로 절단하여 GaN 웨이퍼를 생성할 수 있는 레이저 가공 장치, 및 그 GaN 웨이퍼의 생성 방법을 제공하는 것이다.
(해결 수단) GaN 잉곳으로부터 GaN 웨이퍼를 생성하는 레이저 가공 장치로서, 척 테이블에 유지된 GaN 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 수단을 포함한다. 그 레이저 빔 조사 수단은, 레이저 빔을 발진하는 레이저 발진기를 포함하고, 그 레이저 발진기는, 고주파의 펄스 레이저를 발진하는 시더와, 그 시더가 발진한 고주파 펄스를 소정의 반복 주파수로 솎아내어 복수 개의 그 고주파 펄스를 서브 펄스로 하여 1 버스트 펄스를 생성하는 솎아냄부와, 생성한 그 버스트 펄스를 증폭시키는 증폭기를 포함한다.

Description

레이저 가공 장치 및 웨이퍼의 생성 방법{LASER MACHINING APPARATUS AND WAFER PRODUCING METHOD}

본 발명은 GaN 잉곳으로부터 GaN 웨이퍼를 생성하기 위한 레이저 가공 장치, 및 웨이퍼의 생성 방법에 관한 것이다.

IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 Si (실리콘) 웨이퍼는, 다이싱 장치, 레이저 가공 장치에 의해 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 디바이스 칩은, 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용된다.

또, GaN (질화갈륨) 은 밴드 갭이 Si 의 3 배 넓은 점에서, 파워 디바이스, LED 등의 디바이스를 형성할 때에 GaN 웨이퍼가 사용되고, 그 GaN 웨이퍼는, 외주날보다 날 두께를 얇게 할 수 있는 내주날을 사용하여 GaN 잉곳으로부터 절단되는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조).

일본 공개특허공보 2011-84469호

그러나, GaN 잉곳으로부터 내주날을 사용하여 웨이퍼를 잘라낸다고 하더라도, GaN 웨이퍼의 두께 (예를 들어, 150 ㎛) 에 대하여, 내주날의 두께는 예를 들어 0.3 ㎜ 정도나 되기 때문에, GaN 잉곳의 60 ∼ 70 ％ 는 절삭시에 깎여져 버려지게 되어, 비경제적이라는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, GaN 잉곳을 효율적으로 절단하여 GaN 웨이퍼를 생성할 수 있는 레이저 가공 장치, 및 그 GaN 웨이퍼의 생성 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 한 측면에 의하면, GaN 잉곳으로부터 GaN 웨이퍼를 생성하는 데에 적합한 레이저 가공 장치로서, 잉곳을 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 GaN 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 수단을 구비하고, 그 레이저 빔 조사 수단은, 레이저 빔을 발진하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기가 발진한 레이저 빔을 그 집광점을 GaN 잉곳의 내부에 위치시켜 조사하고, 생성하고자 하는 GaN 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 계면에 파괴층을 형성하는 집광기를 포함하고, 그 레이저 발진기는, 고주파의 펄스 레이저를 발진하는 시더와, 그 시더가 발진한 고주파 펄스를 소정의 반복 주파수로 솎아내어 복수 개의 그 고주파 펄스를 서브 펄스로 하여 1 버스트 펄스를 생성하는 솎아냄부와, 생성한 그 버스트 펄스를 증폭시키는 증폭기를 포함하는 레이저 가공 장치가 제공된다.

그 솎아냄부는, 그 솎아냄부는, 1 버스트 펄스를 구성하는 서브 펄스의 개수로서, 2 ∼ 10 개 중 그 집광점이 위치된 그 계면 위치에 있어서 가장 길게 파괴층이 연장되는 서브 펄스의 개수가 설정되고, 버스트 펄스를 생성하도록 솎아내게 하는 것이 바람직하고, 특히, 그 가장 길게 파괴층이 연장되는 서브 펄스의 개수란, 3 개인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, GaN 잉곳으로부터 GaN 웨이퍼를 생성하는 GaN 웨이퍼의 생성 방법으로서, GaN 잉곳을 척 테이블에서 유지하는 유지 공정과, 그 척 테이블에 유지된 GaN 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 그 집광점을 GaN 잉곳의 내부에 위치시켜 조사하고, 생성하고자 하는 GaN 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 계면에 파괴층을 형성하는 레이저 빔 조사 공정과, GaN 웨이퍼를 잉곳으로부터 박리하는 웨이퍼 박리 공정을 구비하고, 그 레이저 빔을 발진하는 레이저 발진기는, 고주파의 펄스 레이저를 발진하는 시더와, 그 시더가 발진한 고주파 펄스를 소정의 반복 주파수로 솎아내어 복수 개의 고주파 펄스를 서브 펄스로 하여 1 버스트 펄스를 생성하는 솎아냄부와, 생성한 그 버스트 펄스를 증폭시키는 증폭기를 포함하는 GaN 웨이퍼의 생성 방법이 제공된다.

그 솎아냄부는, 1 버스트 펄스를 구성하는 서브 펄스의 개수를, 2 ∼ 10 개 중 그 집광점이 위치된 그 계면 위치에 있어서 가장 길게 파괴층이 연장되는 개수를 선택하여, 1 버스트 펄스로서 생성하도록 솎아내는 것이 바람직하고, 특히, 그 가장 길게 파괴층이 연장되는 서브 펄스의 개수란, 3 개인 것이 바람직하다.

본 발명은 상기와 같이 구성되어 있음으로써, 1 버스트 펄스의 에너지가 1 펄스의 시간 폭 중에서 분산되어 조사되어, 단계적으로 GaN 이 Ga 와 N 으로 분리되고, 효율적으로 파괴층이 형성된다.

도 1 은, 본 발명 실시형태의 레이저 발진기를 구비한 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2 는, 레이저 빔 조사 수단의 개략을 나타내는 블록도이다.
도 3 은, 도 2 에 나타내는 레이저 빔 조사 수단에 있어서의, 버스트 펄스를 구성하는 고주파 펄스의 펄스수를 설정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4 는, 레이저 빔 조사 공정을 나타내는 사시도이다.
도 5 는, 웨이퍼 박리 공정을 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명 실시형태의 레이저 가공 장치, 및 GaN 웨이퍼의 생성 방법의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치 (2) 는, 기대 (4) 와, 피가공물을 유지하는 유지 수단 (6) 과, 유지 수단 (6) 을 이동시키는 이동 수단 (8) 과, 레이저 빔 조사 수단 (10) 과, 촬상 수단 (12) 과, 표시 수단 (14) 과, 박리 수단 (16) 과, 도시되지 않은 제어 수단을 구비한다.

유지 수단 (6) 은, X 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 기대 (4) 에 탑재된 사각형상의 X 방향 가동판 (20) 과, Y 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 X 방향 가동판 (20) 에 탑재된 사각형상의 Y 방향 가동판 (22) 과, Y 방향 가동판 (22) 의 상면에 자유롭게 회전할 수 있도록 탑재된 원통 형상의 척 테이블 (24) 을 포함한다. 또한, X 방향은 도 1 에 화살표 X 로 나타내는 방향이고, Y 방향은 화살표 Y 로 나타내는 방향으로서, X 방향에 직교하는 방향이다. X 방향, Y 방향이 규정하는 평면은 실시상 수평이다.

이동 수단 (8) 은, X 방향 이동 수단 (26) 과, Y 방향 이동 수단 (28) 과, 회전 수단 (도시 생략) 을 포함한다. X 방향 이동 수단 (26) 은, 기대 (4) 상에 있어서 X 방향으로 연장되는 볼 나사 (30) 와, 볼 나사 (30) 의 편단부 (片端部) 에 연결된 모터 (32) 를 갖는다. 볼 나사 (30) 의 너트부 (도시 생략) 는, X 방향 가동판 (20) 의 하면에 고정되어 있다. 그리고 X 방향 이동 수단 (26) 은, 볼 나사 (30) 에 의해 모터 (32) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 X 방향 가동판 (20) 에 전달하고, 기대 (4) 상의 안내 레일 (4a) 을 따라 X 방향 가동판 (20) 을 X 방향에 있어서 진퇴시킨다. Y 방향 이동 수단 (28) 은, X 방향 가동판 (20) 상에 있어서 Y 방향으로 연장되는 볼 나사 (34) 와, 볼 나사 (34) 의 편단부에 연결된 모터 (36) 를 갖는다. 볼 나사 (34) 의 너트부 (도시 생략) 는, Y 방향 가동판 (22) 의 하면에 고정되어 있다. 그리고, Y 방향 이동 수단 (28) 은, 볼 나사 (34) 에 의해 모터 (36) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 Y 방향 가동판 (22) 에 전달하고, X 방향 가동판 (20) 상의 안내 레일 (20a) 을 따라 Y 방향 가동판 (22) 을 Y 방향에 있어서 진퇴시킨다. 회전 수단은, 척 테이블 (24) 에 내장된 모터 (도시 생략) 를 갖고, Y 방향 가동판 (22) 에 대하여 척 테이블 (24) 을 회전시킨다.

레이저 빔 조사 수단 (10) 은, 기대 (4) 의 상면으로부터 상방으로 연장되는 지지 부재 (38) 에 의해 지지되어 실질 수평으로 연장되는 케이싱 (39) 내에 배치 형성되고, 케이싱 (39) 의 선단 하면에 배치 형성된 집광기 (10a) 를 포함한다.

촬상 수단 (12) 은, 집광기 (10a) 와 X 방향으로 간격을 두고 케이싱 (39) 의 선단 하면에 배치 형성되어 있다. 촬상 수단 (12) 은, 가시광선에 의해 촬상하는 통상적인 촬상 소자 (CCD) 와, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조사 수단과, 그 적외선 조사 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 그 광학계가 포착한 적외선에 대응하여 전기 신호를 출력하는 촬상 소자 (적외선 CCD) 를 포함한다 (모두 도시 생략). 촬상 수단 (12) 에 의해 촬상된 화상을 표시하는 표시 수단 (14) 은, 케이싱 (39) 선단 상면에 탑재되어 있다.

박리 수단 (16) 은, 기대 (4) 상의 안내 레일 (4a) 의 종단부로부터 상방으로 연장되는 프레임 (42) 과, Z 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 프레임 (42) 에 연결된 기단 (基端) 으로부터 X 방향으로 연장되는 아암 (44) 을 포함한다. 프레임 (42) 에는, 아암 (44) 을 Z 방향으로 진퇴시키는 Z 방향 이동 수단 (도시 생략) 이 내장되어 있다. 아암 (44) 의 선단에는, 모터 (46) 가 부설되어 있고, 모터의 하면에는, Z 방향으로 연장되는 축선을 중심으로 하여 자유롭게 회전할 수 있도록 원반상의 흡착편 (48) 이 연결되어 있다. 흡착편 (48) 은, 하면 (흡착면) 에 복수의 흡착 구멍이 형성되어 있고, 도시되지 않은 유로에 의해 도시되지 않은 흡인 수단에 접속되어 있다. 또, 흡착편 (48) 에는, 하면에 대하여 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 부여 수단 (도시 생략) 이 내장되어 있다.

레이저 가공 장치 (2) 는, 컴퓨터로 이루어지는 제어 수단 (도시 생략) 을 구비하고, 제어 프로그램을 따라 연산 처리하는 중앙 연산 처리 장치 (CPU), 제어 프로그램 등을 격납하는 리드 온리 메모리 (ROM), 연산 결과 등을 일시적으로 기억하는 랜덤 액세스 메모리 (RAM) 등에 의해 구성된다. 그 제어 수단은, 그 레이저 가공 장치의 이동 수단 (8), 레이저 빔 조사 수단 (10), 촬상 수단 (12), 표시 수단 (14), 및 박리 수단 (16) 등에 전기적으로 접속되어, 이들의 작동을 제어한다.

본 발명 실시형태의 레이저 빔 조사 수단 (10) 에 대해, 도 2 를 이용하여 상세하게 설명한다.

그 레이저 빔 조사 수단 (10) 은, 피가공물에 레이저 빔 (LB) 을 조사하는 집광기 (10a) 와, 레이저 빔 (LB) 을 발진하는 레이저 발진기 (10b) 와, 레이저 발진기 (10b) 로부터 발진된 레이저 빔 (LB) 을 집광기 (10a) 로 유도하는 반사판 (10c) 으로 구성된다. 레이저 발진기 (10b) 는, 시드광 (씨앗광) 이 되는 저출력이고 고주파의 펄스 레이저 (LB1) 를 발진하는 시더 (101) 와, 그 시더 (101) 가 발진한 고주파의 펄스 레이저 (LB1) 를 소정의 반복 주파수로 솎아내어 복수 개의 고주파 펄스 (본 실시형태에서는 3 펄스, 이하, 「서브 펄스」라고 한다.) 를 1 버스트 펄스 (BP) 로서 생성하는 솎아냄부로서의 음향 광학 변조기 (Acoust-Optic Modulator : 이하, 「AOM」이라고 한다.) (102) 와, AOM (102) 의 회석 격자 작용에 의해 솎아내어진 펄스 레이저를 흡수하는 댐퍼 (103) 와, AOM (102) 을 투과하고 복수 개의 서브 펄스로 이루어지는 버스트 펄스 (BP) 에 의해 구성되는 펄스 레이저 (LB2) 를 증폭시키는 증폭기 (104) 를 구비하고 있다.

AOM (102) 은, 예를 들어, 텔루라이트계 유리로 이루어지는 음향 광학 매체를 구비하고, 그 음향 광학 매체에는 도시되지 않은 압전 소자가 접착되어 있다. 그 음향 광학 매체는, 압전 소자에 의해 초음파 진동이 전달되면, 광탄성 효과에 의한 회석 격자의 작용을 일으키는 것으로, AOM (102) 의 압전 소자에 대하여, 임의의 초음파 진동을 발생시키기 위한 AOM 제어 수단 (105) 이 접속되어 있다. 그리고, AOM 제어 수단 (105) 을 제어함으로써, AOM (102) 을 투과하여 버스트 펄스 (BP) 를 구성하는 서브 펄스의 펄스수를 임의의 수로 형성하는 것이 가능하게 되어 있다. 이들 시더 (101), AOM 제어 수단 (105), 증폭기 (104) 는, 레이저 가공 장치 (2) 에 구비된 도시되지 않은 제어 수단에 의해 적절히 제어된다.

본 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서, GaN 잉곳으로부터 GaN 의 웨이퍼를 생성하는 경우, 레이저 빔 조사 수단 (10) 은, 복수 개의 서브 펄스로 이루어지는 버스트 펄스 (BP) 로 구성된 펄스 레이저 (LB2) 를 증폭시켜 생성된 레이저 빔 (LB) 을 조사한다. 그 레이저 빔 (LB) 의 집광점을 GaN 잉곳 내부에서 박리 예정인 소정의 높이 위치에 위치시키고, 계면이 되는 전체 면에 조사함으로써 GaN 웨이퍼를 보다 효율적으로 얻기 위해서는, 하나의 버스트 펄스 (BP) 를 구성하는 서브 펄스의 펄스수를 적절히 결정하는 것이 바람직하다. 이하에, 하나의 버스트 펄스 (BP) 를 구성하는 서브 펄스의 펄스수를 결정하는 방법에 대해 설명한다.

본 실시형태의 레이저 가공 장치 (2) 는, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 피가공물이 되는 GaN 잉곳 (60) 으로부터 150 ㎛ 의 두께를 갖는 GaN 의 웨이퍼를 생성하기 위해, GaN 잉곳의 표면으로부터 150 ㎛ 의 위치에 레이저 빔의 집광점을 위치시켜 조사한다. 그래서, 1 버스트 펄스 (BP) 를 구성하는 적절한 서브 펄스의 펄스수를 결정하기 위해 시험적으로 동일한 위치에 레이저 가공을 실시하여, 1 조 (條) 의 레이저 가공 흔적 (P) 을 형성한다.

도 3(b) 에는, 시험적으로 레이저 가공을 실시한 GaN 잉곳 (60) 을 상방에서 본 평면도에 있어서의 일부 확대도가 나타나 있다. 그 레이저 가공에 의해 형성되는 레이저 가공 흔적 (P) 을 중심으로 한 수평 방향에는, GaN 잉곳이 Ga 와 N 으로 분리된 파괴층 (B) 이 형성된다. 상단 (上段) 으로부터 하나의 버스트 펄스를 구성하는 서브 펄스수를 2 펄스로 하여 버스트 펄스를 형성한 경우, 마찬가지로 서브 펄스수를 3 펄스로 한 경우, 서브 펄스를 7 펄스로 한 경우를 나타낸다. 도면으로부터 분명한 바와 같이, 서브 펄스가 2 펄스인 경우에는, 가공 흔적 (P) 을 중심으로 한 수평 방향으로 약 230 ㎛ 의 파괴층 (B) 이 연장되어 있다. 마찬가지로, 서브 펄스가 3 펄스인 경우에는 680 ㎛, 서브 펄스가 7 펄스인 경우는 50 ㎛, 각각 파괴층 (B) 이 연장되는 것이 확인된다. 이와 같은 시험적인 레이저 가공을 서브 펄스의 개수를 2 ∼ 10 펄스 사이에서 실시하여, 파괴층 (B) 이 수평 방향으로 연장되는 평균 길이를 측정한 결과를 도 3(c) 에 나타내고 있다.

이들 결과로부터, 1 버스트 펄스를 구성하는 서브 펄스의 펄스수의 최적값은 3 개인 것이 이해된다. 즉, GaN 잉곳으로부터 GaN 웨이퍼를 생성하는 경우에, 서브 펄스를 3 개로 설정하여 1 개의 버스트 펄스를 구성하고 레이저 빔을 조사하도록 하면, GaN 잉곳 내부의 계면에 있어서 박리면을 형성할 때 레이저 빔의 간격을 최대로 확대할 수 있어, 보다 적은 레이저 가공량으로 효율적으로 GaN 웨이퍼를 박리시키는 박리면을 생성할 수 있다. 또한, 레이저 가공을 실시할 때의 가공 조건, 생성하고자 하는 GaN 웨이퍼의 두께, 가공하는 GaN 잉곳의 품질 등에 따라서는, 이 최적의 서브 펄스가 3 개가 아닌 경우도 상정된다. 그 경우에는, 상기한 바와 같이, 시험적으로 레이저 가공을 실시하여, 집광점이 위치된 계면 위치에 있어서 가장 길게 파괴층이 연장되는 서브 펄스의 펄스수를 구하고, 실제의 레이저 가공에 적용하면 된다.

본 발명에 기초하여 구성되는 레이저 가공 장치 (2) 는 대체로 이상과 같이 구성되는 것이고, 본 실시형태의 레이저 가공 장치 (2) 를 사용하여 실시되는 GaN 웨이퍼의 생성 방법에 대해, 이하 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 에 나타내는 바와 같이, GaN 잉곳 (60) 의 이면을 유지 수단으로서의 척 테이블 (24) 의 상면에 고정시킨다. 당해 고정은, 예를 들어 에폭시 수지계 접착제 등을 사용하여 고정시킬 수 있다 (유지 공정). GaN 잉곳을 척 테이블 (24) 에 고정시킨 후, 얼라인먼트 공정을 실시한다. 얼라인먼트 공정에서는, 먼저, 이동 수단 (8) 에 의해 척 테이블 (24) 을 촬상 수단 (12) 의 하방으로 이동시키고, 촬상 수단 (12) 에 의해 GaN 잉곳 (60) 을 촬상한다. 이어서, 촬상 수단 (12) 에 의해 촬상된 GaN 잉곳 (60) 의 화상에 기초하여, GaN 잉곳 (60) 의 외주, 및 외주에 형성된 노치 (오리엔테이션 플랫) 를 검출함과 함께, 척 테이블 (24) 을 이동, 회전시켜 GaN 잉곳 (60) 과 집광기 (10a) 의 위치 맞춤을 실시하여, 가공 개시시에 집광기 (10a) 로부터 조사되는 레이저 빔 (LB) 이, GaN 잉곳 (60) 의 중심 위치가 되도록 설정된다. 이어서, 집광점 위치 조정 수단에 의해 집광기 (10a) 를 Z 축 방향으로 이동시켜 펄스 레이저의 집광점 위치를 GaN 잉곳의 표면으로부터 소정 깊이 (150 ㎛) 의 위치로 조정한다.

그 집광점 위치를 GaN 잉곳의 중심 위치에 위치시켰다면, 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, GaN 잉곳의 중심을 향하여, 버스트 펄스 (BP) 에 의해 구성되는 그 레이저 빔 (LB) 을 집광기 (10a) 로부터 조사함과 함께, 척 테이블 (24) 에 내장된 모터 (도시 생략) 의 작용에 의해 척 테이블 (24) 을 회전시키고, Y 방향 이동 수단 (28) 을 작동시켜 척 테이블 (24) 을 Y 방향으로 소정 속도로 이동시킨다. 이로써, 레이저 빔 (LB) 의 조사에 의해 형성되는 레이저 가공 흔적 (P) 이, GaN 잉곳의 중심으로부터 스타트하여 소용돌이상이 되도록 형성된다 (레이저 빔 조사 공정).

또한, 본 실시형태에 있어서의 레이저 빔 조사 공정은, 예를 들어 이하의 가공 조건으로 실시할 수 있다.

레이저 빔 (LB) 의 파장 : 1064 ㎚

고주파 펄스 (LB1) 의 주파수 : 64 ㎒

고주파 펄스 (LB1) 의 펄스 시간 폭 : 315 fs

고주파 펄스 (LB1) 의 펄스 시간 간격 : 15.6 ㎱

레이저 빔 (LB) 의 반복 주파수 : 100 ㎑

버스트 펄스 (BP) 를 구성하는 서브 펄스수 : 3 개 (2 ∼ 10 개에서 선택 가능)

버스트 펄스 (BP) 의 시간 폭 : 31.2 ㎱

증폭 후의 레이저 빔 (LB) 의 평균 출력 : 1 W

1 버스트 펄스당 에너지 : 1/100,000 (J)

개구수 (NA) : 0.8

가공 이송 속도 : 100 ㎜/s

계면의 위치 : 150 ㎛ (잉곳 표면으로부터)

인덱스 : 600 ㎛

또한, 상기 가공 조건에 기초하여 레이저 빔 (LB) 을 조사할 때의 가공 이송 속도는, 박리면의 품질을 균일하게 형성하기 위해 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 따라서, GaN 잉곳의 중심으로부터 펄스 레이저의 조사를 개시한 경우에는, 척 테이블을 회전시키는 회전 속도가 서서히 느려지도록 설정된다. 또, 도 4(a) 에 나타내는 실시형태에서는, 레이저 빔 (LB) 의 조사를 GaN 잉곳의 중심으로부터 스타트하고, 척 테이블 (24) 의 회전 수단과 Y 방향 이동 수단 (28) 을 작동시켜 레이저 가공 흔적 (P) 을 외방을 향하여 서서히 소용돌이 형상으로 형성하도록 하였지만, 계면 전체에 레이저 빔 (LB) 을 조사하는 방법은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, GaN 잉곳의 최외주측으로부터 레이저 빔 (LB) 의 조사를 스타트하고, 잉곳의 중심을 종점으로 할 수도 있다. 또한, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 레이저 빔 (LB) 을 조사하여 레이저 가공 흔적 (P) 을 계면 전체에 형성할 때에, 척 테이블 (24) 을 X 방향에 있어서 직선적으로 왕복 이동시키면서, 서서히 Y 방향으로 이동시킴으로써, 계면 전체에 레이저 빔 (LB) 을 조사해도 된다.

상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 복수 개의 그 고주파 펄스 (서브 펄스) 로 1 버스트 펄스를 구성하고, 그것을 증폭시킨 후에 레이저 빔을 조사하고 있는 점에서, 1 펄스 (= 1 버스트 펄스) 의 에너지가 1 펄스의 시간 폭 중에서 분산되어 계면 위치에 조사되어, GaN 잉곳 (60) 의 내부에 있어서 단계적으로 GaN 이 Ga 와 N 으로 분리되고, 효율적으로 박리면을 형성할 수 있다. 특히, 본 실시형태에서는, 레이저 빔 (LB) 의 집광점이 위치되는 그 계면 위치에 있어서 가장 길게 파괴층이 연장되는 개수 (3 개) 를 서브 펄스의 펄스수로서 선택하여 버스트 펄스를 형성하고 있기 때문에, 계면에 레이저 빔 (LB) 을 조사할 때에, 인접하는 레이저 빔 조사 위치의 간격을 가장 크게 형성할 수 있다. 따라서, 레이저 가공을 단시간에 종료시키는 것이 가능하여, 보다 생산 효율이 향상된다.

그 레이저 빔 조사 공정이 종료되었다면, 웨이퍼 박리 공정을 실시한다. 웨이퍼 박리 공정에서는, 먼저, 이동 수단 (8) 에 의해 척 테이블 (24) 을 박리 수단 (16) 의 흡착편 (48) 의 하방으로 이동시킨다. 이어서, 도시되지 않은 Z 방향 이동 수단에 의해 아암 (44) 을 가공시키고, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 흡착편 (48) 의 하면을 GaN 잉곳 (60) 의 상면에 밀착시킨다. 이어서, 흡인 수단을 작동시켜 흡착편 (48) 의 하면을 GaN 잉곳 (60) 의 상면에 흡착시킨다. 이어서, 초음파 진동 부여 수단을 작동시켜 흡착편 (48) 의 하면에 대하여 초음파 진동을 부여함과 함께, 모터 (46) 를 작동시켜 흡착편 (48) 을 회전시킨다. 이로써, 상기 서술한 레이저 빔 조사 공정에 의해 레이저 빔이 조사된 계면을 박리면으로 하여 GaN 잉곳 (60) 의 일부를 분리할 수 있고, 원하는 두께 (150 ㎛) 의 웨이퍼 (62) 를 효율적으로 생성할 수 있다. GaN 웨이퍼 (62) 를 생성한 후에는, 기대 (4) 상에 형성된 도시되지 않은 연마 수단으로 반송하여, GaN 잉곳 (60) 의 상면을 연마하고, 상기 서술한 레이저 빔 조사 공정, 웨이퍼 박리 공정을 순차 반복 실시함으로써, 버려지는 소재 (GaN) 의 총량이 감소되어, 소정의 GaN 잉곳으로부터 보다 효율적으로 많은 GaN 웨이퍼를 생성할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 웨이퍼의 박리 공정을 레이저 가공 장치 (2) 에 구비된 박리 수단 (16) 에 의해 자동적으로 실시하였지만, GaN 웨이퍼를 박리시키기 위한 수단은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 흡착면을 구비한 기구와, 당해 기구를 파지하는 파지부를 구비한 지그를 사용하여 작업자에 의한 수작업에 의해 박리 공정을 실시할 수도 있다.

2 : 레이저 가공 장치
4 : 기대
6 : 유지 수단
8 : 이동 수단
10 : 레이저 빔 조사 수단
12 : 촬상 수단
16 : 박리 수단
60 : GaN 잉곳
62 : GaN 웨이퍼

Claims

GaN 잉곳으로부터 GaN 웨이퍼를 생성하는 데에 적합한 레이저 가공 장치로서,
잉곳을 유지하는 척 테이블과,
그 척 테이블에 유지된 GaN 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 수단을 구비하고,
그 레이저 빔 조사 수단은, 레이저 빔을 발진하는 레이저 발진기와,
그 레이저 발진기가 발진한 레이저 빔을 그 집광점을 GaN 잉곳의 내부에 위치시켜 조사하고, 생성하고자 하는 GaN 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 계면에 파괴층을 형성하는 집광기를 포함하고,
그 레이저 발진기는, 고주파의 펄스 레이저를 발진하는 시더와,
그 시더가 발진한 고주파 펄스를 소정의 반복 주파수로 솎아내어 복수 개의 그 고주파 펄스를 서브 펄스로 하여 1 버스트 펄스를 생성하는 솎아냄부와,
생성한 그 버스트 펄스를 증폭시키는 증폭기를 포함하는, 레이저 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
그 솎아냄부는, 1 버스트 펄스를 구성하는 서브 펄스의 개수로서, 2 ∼ 10 개 중 그 집광점이 위치된 그 계면 위치에 있어서 가장 길게 파괴층이 연장되는 서브 펄스의 개수가 설정되고, 버스트 펄스를 생성하도록 솎아내는, 레이저 가공 장치.
제 2 항에 있어서,
그 가장 길게 파괴층이 연장되는 서브 펄스의 개수는 3 개인, 레이저 가공 장치.
GaN 잉곳으로부터 GaN 웨이퍼를 생성하는 GaN 웨이퍼의 생성 방법으로서,
GaN 잉곳을 척 테이블에서 유지하는 유지 공정과,
그 척 테이블에 유지된 GaN 잉곳에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 그 집광점을 GaN 잉곳의 내부에 위치시켜 조사하고, 생성하고자 하는 GaN 웨이퍼의 두께에 상당하는 깊이의 계면에 파괴층을 형성하는 레이저 빔 조사 공정과,
GaN 웨이퍼를 잉곳으로부터 박리하는 웨이퍼 박리 공정을 구비하고,
그 레이저 빔을 발진하는 레이저 발진기는, 고주파의 펄스 레이저를 발진하는 시더와, 그 시더가 발진한 고주파 펄스를 소정의 반복 주파수로 솎아내어 복수 개의 고주파 펄스를 서브 펄스로 하여 1 버스트 펄스를 생성하는 솎아냄부와, 생성한 그 버스트 펄스를 증폭시키는 증폭기를 포함하는, GaN 웨이퍼의 생성 방법.
제 4 항에 있어서,
그 솎아냄부는, 1 버스트 펄스를 구성하는 서브 펄스의 개수로서, 2 ∼ 10 개 중 그 집광점이 위치된 그 계면 위치에 있어서 가장 길게 파괴층이 연장되는 서브 펄스의 개수가 설정되고, 버스트 펄스를 생성하도록 솎아내는, GaN 웨이퍼의 생성 방법.
제 5 항에 있어서,
그 가장 길게 파괴층이 연장되는 서브 펄스의 개수는 3 개인, GaN 웨이퍼의 생성 방법.