JP2018093046A - ウエーハ生成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産性の向上が図られるウエーハ生成方法を提供する。【解決手段】単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点をインゴットの第一の面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに位置づけてインゴットにパルスレーザー光線を照射しＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部６０をｃ面に形成し改質部を連続的に形成して改質部からｃ面に等方的にクラック６２を形成しインゴットからウエーハを剥離するための剥離層６４を形成し、剥離層を界面としてインゴットの一部を剥離してウエーハを生成する。剥離層形成において、改質部の直径をＤとし隣接する集光点の間隔をＬとするとＤ＞Ｌの関係を有する領域でクラックが形成され、クラックの幅を超えない範囲でインゴットと集光点とを相対的にインデックス送りして改質部を連続的に形成してクラックとクラックとを連結させて剥離層を形成する。【選択図】図４

Description

本発明は、単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを生成するウエーハ生成方法に関する。
ＩＣやＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイスは、Ｓｉ（シリコン）やＡｌ２Ｏ３（サファイア）等を素材としたウエーハの表面に機能層が積層され分割予定ラインによって区画されて形成される。また、パワーデバイスやＬＥＤ等は単結晶ＳｉＣ（炭化ケイ素）を素材としたウエーハの表面に機能層が積層され分割予定ラインによって区画されて形成される。デバイスが形成されたウエーハは、切削装置やレーザー加工装置によって分割予定ラインに加工が施されて個々のデバイスに分割される。分割された各デバイスは携帯電話やパソコン等の電気機器に利用されている。
デバイスが形成されるウエーハは、一般的に円柱形状のインゴットをワイヤーソーで薄く切断することにより生成される。切断されたウエーハの表面及び裏面は、研磨することにより鏡面に仕上げられる（特許文献１参照。）。しかし、インゴットをワイヤーソーで切断し、切断したウエーハの表面及び裏面を研磨すると、インゴットの大部分（７０〜８０％）が捨てられることになり不経済であるという問題がある。特に単結晶ＳｉＣインゴットにおいては、硬度が高くワイヤーソーでの切断が困難であり相当の時間を要するため生産性が悪いと共に、インゴットの単価が高く効率よくウエーハを生成することに課題を有している。
そこで、単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を単結晶ＳｉＣインゴットの内部に位置づけて単結晶ＳｉＣインゴットにレーザー光線を照射することによって切断予定面に改質層を形成し、改質層が形成された切断予定面を切断して単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを生成する技術が提案されている（特許文献２参照。）。ところが、単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを生成するには改質層を１０μｍ程度の間隔をおいて密に形成しなければならず生産性が悪いという問題がある。
特開２０００−９４２２１号公報 特開２０１３−４９１６１号公報
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、生産性の向上が図られるウエーハ生成方法を提供することである。
上記課題を解決するために本発明が提供するのは、以下のウエーハ生成方法である。すなわち、ｃ軸と該ｃ軸に直交するｃ面とを有する単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを生成するウエーハ生成方法であって、単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点を単結晶ＳｉＣインゴットの端面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに位置づけて単結晶ＳｉＣインゴットにパルスレーザー光線を照射しＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部をｃ面に形成する改質部形成工程と、改質部を連続的に形成して改質部からｃ面に等方的にクラックを形成し単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを剥離するための剥離層を形成する剥離層形成工程と、該剥離層を界面として単結晶ＳｉＣインゴットの一部を剥離してウエーハを生成するウエーハ生成工程と、を含み、該剥離層形成工程において、改質部の直径をＤとし隣接する集光点の間隔をＬとするとＤ＞Ｌの関係を有する領域でクラックが形成され、クラックの幅を超えない範囲で単結晶ＳｉＣインゴットと集光点とを相対的にインデックス送りして改質部を連続的に形成してクラックとクラックとを連結させて剥離層を形成するウエーハ生成方法である。
好ましくは、該剥離層形成工程において、改質部の直径をＤとし隣接する集光点の間隔をＬとすると０．７５Ｄ＞Ｌ＞０．１Ｄの関係を有する。該剥離層形成工程において照射するパルスレーザー光線のエネルギーは９μＪ以上であるのが好適である。該剥離層形成工程において、集光点を同じｃ面上に位置づけ改質部を連続的に形成するのが好都合である。単結晶ＳｉＣインゴットの端面の垂線に対してｃ軸が傾いている場合、該剥離層形成工程において、ｃ面と端面とでオフ角が形成される方向と直交する方向に改質部を連続的に形成して改質部から等方的にクラックを形成し、該オフ角が形成される方向にクラックの幅を超えない範囲で単結晶ＳｉＣインゴットと集光点とを相対的にインデックス送りして該オフ角が形成される方向と直交する方向に改質部を連続的に形成して改質部から等方的にクラックを順次形成するのが好ましい。単結晶ＳｉＣインゴットの端面の垂線とｃ軸とが一致している場合、該剥離層形成工程において、連続的に形成された改質部から等方的に形成されたクラックの幅を超えない範囲で単結晶ＳｉＣインゴットと集光点とを相対的にインデックス送りして改質部を連続的に形成してクラックとクラックとを連結させるのが好適である。
本発明が提供するウエーハ生成方法では、連続的に延びる複数の改質部及び改質部から等方的に延びるクラックから構成され、かつインデックス送り方向において隣接するクラックとクラックとが連結した剥離層を界面として単結晶ＳｉＣインゴットの一部を剥離することにより、所望の厚みのウエーハを効率よく生成することができると共に捨てられる素材量を軽減でき、したがって生産性の向上が図られる。
レーザー加工装置の斜視図。 端面の垂線とｃ軸とが一致している単結晶ＳｉＣインゴットの斜視図。 剥離層形成工程が実施されている状態を示す斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）。 上方から見た改質部及びクラックを示す模式図。 上方から見た改質部を示す模式図。 剥離層形成工程において改質部が周方向に連続的に形成されている状態を示す斜視図。 ウエーハ生成工程が実施されている状態を示す斜視図。 端面の垂線に対してｃ軸が傾いている単結晶ＳｉＣインゴットの平面図（ａ）及び正面図（ｂ）。 剥離層形成工程が実施されている状態を示す斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）。 剥離層が形成された単結晶ＳｉＣインゴットの平面図（ａ）及びＢ−Ｂ線断面図。
本発明のウエーハ生成方法は、単結晶ＳｉＣインゴットのｃ軸が端面の垂線に対して傾いるか否かに関わらず使用することができるところ、まず、端面の垂線とｃ軸とが一致している単結晶ＳｉＣインゴットにおける本発明のウエーハ生成方法の実施形態について図１ないし図７を参照しつつ説明する。
図１には、本発明のウエーハ生成方法を実施可能なレーザー加工装置２が示されている。レーザー加工装置２は、基台４と、被加工物を保持する保持手段６と、保持手段６を移動させる移動手段８と、保持手段６に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段１０と、保持手段６に保持された被加工物を撮像する撮像手段１２と、撮像手段１２によって撮像された画像を表示する表示手段１４と、保持手段６に保持された被加工物の一部を剥離する剥離手段１６とを備える。
保持手段６は、Ｘ方向において移動自在に基台４に搭載された矩形状のＸ方向可動板１８と、Ｙ方向において移動自在にＸ方向可動板１８に搭載された矩形状のＹ方向可動板２０と、Ｙ方向可動板２０の上面に回転自在に搭載された円筒形状のチャックテーブル２２とを含む。なお、Ｘ方向は図１に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ方向は図１に矢印Ｙで示す方向であってＸ方向に直交する方向である。Ｘ方向及びＹ方向が規定するＸＹ平面は実質上水平である。
移動手段８は、Ｘ方向移動手段２４と、Ｙ方向移動手段２６と、回転手段（図示していない。）とを含む。Ｘ方向移動手段２４は、基台４上においてＸ方向に延びるボールねじ２８と、ボールねじ２８の片端部に連結されたモータ３０とを有する。ボールねじ２８のナット部（図示していない。）は、Ｘ方向可動板１８の下面に固定されている。そしてＸ方向移動手段２４は、ボールねじ２８によりモータ３０の回転運動を直線運動に変換してＸ方向可動板１８に伝達し、基台４上の案内レール４ａに沿ってＸ方向可動板１８をＸ方向に進退させる。Ｙ方向移動手段２６は、Ｘ方向可動板１８上においてＹ方向に延びるボールねじ３２と、ボールねじ３２の片端部に連結されたモータ３４とを有する。ボールねじ３２のナット部（図示していない。）は、Ｙ方向可動板２０の下面に固定されている。そしてＹ方向移動手段２６は、ボールねじ３２によりモータ３４の回転運動を直線運動に変換してＹ方向可動板２０に伝達し、Ｘ方向可動板１８上の案内レール１８ａに沿ってＹ方向可動板２０をＹ方向に進退させる。回転手段は、チャックテーブル２２に内蔵されたモータ（図示していない。）を有し、Ｙ方向可動板２０に対してチャックテーブル２２を回転させる。
レーザー光線照射手段１０は、基台４の上面から上方に延び次いで実質上水平に延びる枠体３６と、枠体３６に内蔵された発振手段（図示していない。）と、枠体３６の先端下面に配置された集光器３８と、集光点位置調整手段（図示していない。）とを含む。発振手段は、パルスレーザー光線ＬＢを発振する発振器と、発振器が発振するパルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数を設定する設定器と、発振器が発振したパルスレーザー光線ＬＢの出力を調整する調整器とを有する（いずれも図示していない。）。集光器３８は、発振器が発振したパルスレーザー光線ＬＢを集光する集光レンズ（図示していない。）を有する。また、撮像手段１２は、集光器３８とＸ方向に間隔をおいて枠体３６の先端下面に付設されている。表示手段１４は枠体３６の先端上面に搭載されている。
剥離手段１６は、基台４上の案内レール４ａの終端部から上方に延びる直方体状のケーシング４０と、ケーシング４０に昇降自在に支持された基端からＸ方向に延びるアーム４２とを含む。ケーシング４０には、アーム４２を昇降させる昇降手段（図示していない。）が内蔵されている。アーム４２の先端にはモータ４４が付設され、モータ４４の下面には、上下方向に延びる軸線を中心として回転自在に円盤状の吸着片４６が連結されている。下面に複数の吸引孔（図示していない。）が形成されている吸着片４６は、流路によって吸引手段（図示していない。）に接続されている。また吸着片４６には、吸着片４６の下面に対して超音波振動を付与する超音波振動付与手段（図示していない。）が内蔵されている。
図２に示す円柱形状の六方晶単結晶ＳｉＣインゴット５０（以下「インゴット５０」という。）は、円形状の第一の面５２（端面）と、第一の面５２と反対側の円形状の第二の面５４と、第一の面５２及び第二の面５４の間に位置する円筒形状の周面５６と、第一の面５２から第二の面５４に至るｃ軸（＜０００１＞方向）と、ｃ軸に直交するｃ面（｛０００１｝面）とを有する。インゴット５０においては、第一の面５２の垂線５８に対してｃ軸が傾いておらず、垂線５８とｃ軸とが一致している。
図示の実施形態では、まず、第一の面５２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さのｃ面にＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部を形成する改質部形成工程を実施する。改質部形成工程では、まず、インゴット５０の第二の面５４とチャックテーブル２２の上面との間に接着剤（たとえばエポキシ樹脂系接着剤）を介在させ、チャックテーブル２２にインゴット５０を固定する。あるいは、チャックテーブル２２の上面に複数の吸引孔が形成されており、チャックテーブル２２の上面に吸引力を生成してインゴット５０を保持してもよい。次いで、撮像手段１２によって第一の面５２の上方からインゴット５０を撮像する。次いで、撮像手段１２によって撮像されたインゴット５０の画像に基づいて、移動手段８によってチャックテーブル２２を移動させることによって、インゴット５０と集光器３８とのＸＹ平面における位置を調整する。次いで、集光点位置調整手段によって集光器３８を昇降させ、第一の面５２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さの位置に集光点ＦＰを位置づける。次いで、単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを集光器３８からインゴット５０に照射する。これによって、第一の面５２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さのｃ面にＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部６０を形成することができる。
改質部形成工程を実施した後、インゴット５０からウエーハを剥離するための剥離層を形成する剥離層形成工程を実施する。剥離層形成工程では、改質部形成工程において形成した改質部６０に続いて同一ｃ面に改質部６０を連続的に形成して同一ｃ面に等方的にクラックを形成する改質部連続形成加工と、クラックの幅を超えない範囲でインゴット５０と集光点ＦＰとを相対的にインデックス送りするインデックス送りとを交互に行う。
改質部連続形成加工は、集光点ＦＰとチャックテーブル２２とを相対的に移動すればよく、たとえば図３に示すとおり、集光点ＦＰを移動させずに集光点ＦＰに対してチャックテーブル２２を所定の加工送り速度でＸ方向移動手段２４によってＸ方向に加工送りしながら、単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを集光器３８からインゴット５０に照射することにより行うことができる。これによって、第一の面５２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さの同一ｃ面に、Ｘ方向に沿って連続的に延びる直線状の改質部６０を形成することができると共に、図４に示すとおり、改質部６０からｃ面に沿って等方的に延びるクラック６２を形成することができる。図４に改質部６０を中心としてクラック６２が形成される領域を二点鎖線で示す。図５を参照して説明すると、改質部６０の直径をＤとし、加工送り方向において隣接する集光点ＦＰの間隔をＬとすると、Ｄ＞Ｌの関係（すなわち、加工送り方向であるＸ方向において隣接する改質部６０と改質部６０とが重複する関係）を有する領域で改質部６０から同一ｃ面に沿って等方的にクラック６２が形成される。加工送り方向において隣接する集光点ＦＰの間隔Ｌは、集光点ＦＰとチャックテーブル２２との相対速度Ｖ、及びパルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数Ｆにより規定される（Ｌ＝Ｖ／Ｆ）。図示の実施形態では、集光点ＦＰに対するチャックテーブル２２のＸ方向への加工送り速度Ｖと、パルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数Ｆとを調整することによってＤ＞Ｌの関係を満たすことができる。
剥離層形成工程では改質部連続形成加工に続いて、クラック６２の幅を超えない範囲で、集光点ＦＰに対してチャックテーブル２２をＹ方向移動手段２６によってＹ方向に所定インデックス量Ｌｉだけインデックス送りする。そして、改質部連続形成加工とインデックス送りと交互に繰り返すことにより、Ｘ方向に沿って連続的に延びる改質部６０をＹ方向にインデックス量Ｌｉの間隔をおいて複数形成すると共に、Ｙ方向において隣接するクラック６２とクラック６２とを連結させる。これによって、第一の面５２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さの同一ｃ面に、改質部６０及びクラック６２から構成される、インゴット５０からウエーハを剥離するための剥離層６４を形成することができる。
また、改質部連続形成加工は、集光点ＦＰとチャックテーブル２２とを相対的に移動すればよく、たとえば図６に示すとおり、集光点ＦＰを移動させずに集光点ＦＰに対してチャックテーブル２２を上方からみて反時計回り（時計回りでもよい。）に所定の回転速度で回転手段によって回転させながら、単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを集光器３８からインゴット５０に照射することにより行うこともできる。これによって、第一の面５２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さのｃ面に、インゴット５０の周方向に沿って連続的に延びる環状の改質部６０を形成することができると共に、改質部６０からｃ面に沿って等方的に延びるクラック６２を形成することができる。上述したとおり、改質部６０の直径をＤとし、加工送り方向において隣接する集光点ＦＰの間隔をＬとすると、Ｄ＞Ｌの関係を有する領域で改質部６０からｃ面に沿って等方的にクラック６２が形成され、また加工送り方向において隣接する集光点ＦＰの間隔Ｌは、集光点ＦＰとチャックテーブル２２との相対速度Ｖ、及びパルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数Ｆにより規定される（Ｌ＝Ｖ／Ｆ）ところ、図６に示す場合には、集光点ＦＰ位置における集光点ＦＰに対するチャックテーブル２２の周速度Ｖと、パルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数Ｆとを調整することによってＤ＞Ｌの関係を満たすことができる。
改質部連続形成加工をインゴット５０の周方向に沿って環状に行った場合には、クラック６２の幅を超えない範囲で、集光点ＦＰに対してチャックテーブル２２をＸ方向移動手段２４又はＹ方向移動手段２６によってインゴット５０の径方向に所定インデックス量Ｌｉだけインデックス送りする。そして、改質部連続形成加工とインデックス送りと交互に繰り返すことにより、インゴット５０の周方向に沿って連続的に延びる改質部６０をインゴット５０の径方向にインデックス量Ｌｉの間隔をおいて複数形成すると共に、インゴット５０の径方向において隣接するクラック６２とクラック６２とを連結させる。これによって、第一の面５２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さの同一ｃ面に、改質部６０及びクラック６２から構成される、インゴット５０からウエーハを剥離するための剥離層６４を形成することができる。
剥離層形成工程を実施した後、剥離層６４を界面としてインゴット５０の一部を剥離してウエーハを生成するウエーハ生成工程を実施する。ウエーハ生成工程では、まず、移動手段８によってチャックテーブル２２を吸着片４６の下方に移動させる。次いで、昇降手段によってアーム４２を下降させ、図７に示すとおり、吸着片４６の下面をインゴット５０の第一の面５２に密着させる。次いで、吸引手段を作動させ、吸着片４６の下面をインゴット５０の第一の面５２に吸着させる。次いで、超音波振動付与手段を作動させ、吸着片４６の下面に対して超音波振動を付与すると共に、モータ４４を作動させ吸着片４６を回転させる。これによって、剥離層６４を界面としてインゴット５０の一部を剥離することができ、所望の厚みのウエーハ６６を生成することができる。
以上のとおり本発明のウエーハ生成方法では、連続的に延びる複数の改質部６０及び改質部６０から等方的に延びるクラック６２から構成され、かつインデックス送り方向において隣接するクラック６２とクラック６２とが連結した剥離層６４を界面としてインゴット５０の一部を剥離することにより、所望の厚みのウエーハ６６を効率よく生成することができると共に捨てられる素材量を軽減でき、したがって生産性の向上が図られる。
次に、端面の垂線に対してｃ軸が傾いている単結晶ＳｉＣインゴットにおける本発明のウエーハ生成方法の実施形態について図８ないし図１０を参照しつつ説明する。
図８に示す全体として円柱形状の六方晶単結晶ＳｉＣインゴット７０（以下「インゴット７０」という。）は、円形状の第一の面７２（端面）と、第一の面７２と反対側の円形状の第二の面７４と、第一の面７２及び第二の面７４の間に位置する円筒形状の周面７６と、第一の面７２から第二の面７４に至るｃ軸（＜０００１＞方向）と、ｃ軸に直交するｃ面（｛０００１｝面）とを有する。インゴット７０においては、第一の面７２の垂線７８に対してｃ軸が傾いており、ｃ面と第一の面７２とでオフ角α（たとえばα＝４度）が形成されている（オフ角αが形成される方向を図８に矢印Ａで示す。）。またインゴット７０の周面７６には、結晶方位を示す矩形状の第一のオリエンテーションフラット８０及び第二のオリエンテーションフラット８２が形成されている。第一のオリエンテーションフラット８０は、オフ角αが形成される方向Ａに平行であり、第二のオリエンテーションフラット８２は、オフ角αが形成される方向Ａに直交している。図８（ａ）に示すとおり、垂線７８の方向にみて、第二のオリエンテーションフラット８２の長さＬ２は、第一のオリエンテーションフラット８０の長さＬ１よりも短い（Ｌ２＜Ｌ１）。
図示の実施形態では、まず、第一の面７２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さのｃ面にＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部を形成する改質部形成工程を実施する。改質部形成工程では、まず、インゴット７０の第二の面７４とチャックテーブル２２の上面との間に接着剤（たとえばエポキシ樹脂系接着剤）を介在させ、チャックテーブル２２にインゴット７０を固定する。あるいは、チャックテーブル２２の上面に複数の吸引孔が形成されており、チャックテーブル２２の上面に吸引力を生成してインゴット７０を保持してもよい。次いで、撮像手段１２によって第一の面７２の上方からインゴット７０を撮像する。次いで、撮像手段１２によって撮像されたインゴット７０の画像に基づいて、移動手段８によってチャックテーブル２２を移動及び回転させることによって、インゴット７０の向きを所定の向きに調整すると共に、インゴット７０と集光器３８とのＸＹ平面における位置を調整する。インゴット７０の向きを所定の向きに調整する際は、図９（ａ）に示すとおり、第一のオリエンテーションフラット８０をＹ方向に整合させると共に、第二のオリエンテーションフラット８２をＸ方向に整合させることによって、オフ角αが形成される方向ＡをＹ方向に整合させると共に、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向をＸ方向に整合させる。次いで、集光点位置調整手段によって集光器３８を昇降させ、第一の面７２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さの位置に集光点ＦＰを位置づける。次いで、単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを集光器３８からインゴット７０に照射する。これによって、第一の面７２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さのｃ面にＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部８４を形成することができる。
改質部形成工程を実施した後、インゴット７０からウエーハを剥離するための剥離層を形成する剥離層形成工程を実施する。剥離層形成工程では、改質部形成工程において形成した改質部８４に続いて同一ｃ面に改質部８４を連続的に形成して同一ｃ面に等方的にクラックを形成する改質部連続形成加工と、クラックの幅を超えない範囲でインゴット７０と集光点ＦＰとを相対的にインデックス送りするインデックス送りとを交互に行う。
改質部連続形成加工は、集光点ＦＰとチャックテーブル２２とを相対的に移動すればよく、たとえば図９に示すとおり、集光点ＦＰを移動させずに集光点ＦＰに対してチャックテーブル２２を所定の加工送り速度でＸ方向移動手段２４によってＸ方向（すなわち、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向）に加工送りしながら、単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを集光器３８からインゴット７０に照射することにより行うことができる。これによって、第一の面７２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さの同一ｃ面に、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向に沿って連続的に延びる直線状の改質部８４を形成することができると共に、図１０に示すとおり、改質部８４から同一ｃ面に沿って等方的に延びるクラック８６を形成することができる。上述したとおり、改質部８４の直径をＤとし、加工送り方向において隣接する集光点ＦＰの間隔をＬとすると、Ｄ＞Ｌの関係を有する領域で改質部８４から同一ｃ面に沿って等方的にクラック８６が形成される。また上述のとおり、加工送り方向において隣接する集光点ＦＰの間隔Ｌは、集光点ＦＰとチャックテーブル２２との相対速度Ｖ、及びパルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数Ｆにより規定される（Ｌ＝Ｖ／Ｆ）ところ、本実施形態では、集光点ＦＰに対するチャックテーブル２２のＸ方向への加工送り速度Ｖと、パルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数Ｆとを調整することによってＤ＞Ｌの関係を満たすことができる。
剥離層形成工程では改質部連続形成加工に続いて、クラック８６の幅を超えない範囲で、集光点ＦＰに対してチャックテーブル２２をＹ方向移動手段２６によってＹ方向（すなわち、オフ角αが形成される方向Ａ）に所定インデックス量Ｌｉ’だけインデックス送りする。そして、改質部連続形成加工とインデックス送りと交互に繰り返すことにより、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向に沿って連続的に延びる改質部８４を、オフ角αが形成される方向Ａにインデックス量Ｌｉ’の間隔をおいて複数形成すると共に、オフ角αが形成される方向Ａにおいて隣接するクラック８６とクラック８６とを連結させる。これによって、第一の面７２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに、改質部８４及びクラック８６から構成される、インゴット７０からウエーハを剥離するための剥離層８８を形成することができる。
剥離層形成工程を実施した後、剥離層８８を界面としてインゴット７０の一部を剥離してウエーハを生成するウエーハ生成工程を実施する。ウエーハ生成工程では、まず、移動手段８によってチャックテーブル２２を吸着片４６の下方に移動させる。次いで、昇降手段によってアーム４２を下降させ、吸着片４６の下面をインゴット７０の第一の面７２に密着させる。次いで、吸引手段を作動させ、吸着片４６の下面をインゴット７０の第一の面７２に吸着させる。次いで、超音波振動付与手段を作動させ、吸着片４６の下面に対して超音波振動を付与すると共に、モータ４４を作動させ吸着片４６を回転させる。これによって、剥離層８８を界面としてインゴット７０の一部を剥離することができ、所望の厚みのウエーハを生成することができる。
以上のとおり本発明のウエーハ生成方法では、第一の面７２（端面）の垂線７８に対してｃ軸が傾いているインゴット７０においても、連続的に延びる複数の改質部８４及び改質部８４から等方的に延びるクラック８６から構成され、かつインデックス送り方向において隣接するクラック８６とクラック８６とが連結した剥離層８８を界面としてインゴット７０の一部を剥離することにより、所望の厚みのウエーハを効率よく生成することができると共に捨てられる素材量を軽減でき、したがって生産性の向上が図られる。
ここで、単結晶ＳｉＣに剥離層を形成するための１パルス当たりのエネルギー（以下「パルスエネルギー」という。）、及び改質部の直径Ｄと隣接する集光点の間隔ＬとがＤ＞Ｌの関係を有する領域でクラックが形成されることについて、下記の実験条件下で本発明者が行った実験結果に基づいて説明する。
［実験条件］
パルスレーザー光線の波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数Ｆ ：５〜２００ｋＨｚ（変化範囲）
パルスエネルギー ：１〜３０μＪ （変化範囲）
パルス幅 ：４ｎｓ
スポット径 ：３μｍ
集光レンズの開口数（ＮＡ） ：０．６５
加工送り速度Ｖ ：２００ｍｍ／ｓ
［実験１］
繰り返し周波数Ｆを３０ｋＨｚとし、加工送り速度Ｖを２００ｍｍ／ｓとし、上面の垂線とｃ軸とが一致している厚み５００μｍの単結晶ＳｉＣウエーハ（以下「実験用ＳｉＣウエーハ」という。）の上面からパルスレーザー光線の集光点を１００μｍ内部に位置づけて、パルスエネルギーを１μＪから１μＪずつ上昇させて実験用ＳｉＣウエーハにパルスレーザー光線を照射することによって、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部が連続的に形成され剥離層が形成されるパルスエネルギーの臨界点を検証した。
［実験１の結果］
（１）パルスエネルギーが１μＪ及び２μＪでは改質部は形成されなかった。
（２）パルスエネルギーが３μＪないし８μＪでは連続的にではなく断続的に改質部が形成された。
（３）パルスエネルギーが９μＪないし３０μＪでは連続的に改質部が形成された。したがって、剥離層が形成されるパルスエネルギーの臨界点は９μＪであることが分かった。
［実験２］
繰り返し周波数Ｆを５ｋＨｚとし、加工送り速度Ｖを２００ｍｍ／ｓとし、実験用ＳｉＣウエーハの上面からパルスレーザー光線の集光点を１００μｍ内部に位置づけて、パルスエネルギーを１０μＪから５μＪずつ上昇させて実験用ＳｉＣウエーハにパルスレーザー光線を照射し、各パルスエネルギーにおいて形成された改質部の直径Ｄを検証した。
［実験２の結果］
パルスエネルギー 改質部の直径Ｄ
１０μＪ φ１５．０μｍ
１５μＪ φ１５．７μｍ
２０μＪ φ１６．８μｍ
２５μＪ φ１６．９μｍ
３０μＪ φ２０．８μｍ
［実験３］
パルスエネルギーを１０μＪとし、加工送り速度Ｖを２００ｍｍ／ｓとし、実験用ＳｉＣウエーハの上面からパルスレーザー光線の集光点を１００μｍ内部に位置づけて、繰り返し周波数Ｆを５ｋＨｚから１ｋＨｚずつ上昇させて実験用ＳｉＣウエーハにパルスレーザー光線を照射し改質部を連続的に形成した。
［実験３の結果］
（１）繰り返し周波数Ｆが５ｋＨｚないし１７ｋＨｚでは改質部が独立して形成された。
（２）繰り返し周波数Ｆが１８ｋＨｚでクラックが形成され、改質部は直径φ３０μｍのクラックによって連結された。このときの隣接する集光点の間隔Ｌと改質部の直径Ｄとの比率は、
Ｌ／Ｄ＝（Ｖ／Ｆ）／Ｄ
＝｛２００（ｍｍ／ｓ）／１８（ｋＨｚ）｝／１５．０（μｍ）
＝｛２００×１０−３（ｍ／ｓ）／１８×１０３（Ｈｚ）｝／１５．０×１０−６（ｍ）
＝０．７４
である。なお、パルスエネルギーが１０μＪであるから実験２の結果より改質部の直径Ｄはφ１５．０μｍである。
（３）繰り返し周波数Ｆが４０ｋＨｚのときに直径φ５５μｍのクラックが形成された。なお、繰り返し周波数Ｆが１８ｋＨｚでクラックが形成されたため、これ以降の繰り返し周波数Ｆは２０ｋＨｚから５ｋＨｚずつ上昇させた。
（４）繰り返し周波数Ｆが１４０ｋＨｚのときに直径φ６５μｍの最大クラックが形成された。このときの隣接する集光点の間隔Ｌと改質部の直径Ｄとの比率は、
Ｌ／Ｄ＝（Ｖ／Ｆ）／Ｄ
＝｛２００（ｍｍ／ｓ）／１４０（ｋＨｚ）｝／１５．０（μｍ）
＝０．０９５
である。
（５）繰り返し周波数Ｆが１４０ｋＨｚを超えるとクラックの直径が小さくなった。
［実験４］
パルスエネルギーを１５μＪとし、加工送り速度Ｖを２００ｍｍ／ｓとし、実験用ＳｉＣウエーハの上面からパルスレーザー光線の集光点を１００μｍ内部に位置づけて、繰り返し周波数Ｆを５ｋＨｚから１ｋＨｚずつ上昇させて実験用ＳｉＣウエーハにパルスレーザー光線を照射し改質部を連続的に形成した。
［実験４の結果］
（１）繰り返し周波数Ｆが５ｋＨｚないし１６ｋＨｚでは改質部が独立して形成された。
（２）繰り返し周波数Ｆが１７ｋＨｚでクラックが形成され、改質部は直径φ４５μｍのクラックによって連結された。このときの隣接する集光点の間隔Ｌと改質部の直径Ｄとの比率は、
Ｌ／Ｄ＝（Ｖ／Ｆ）／Ｄ
＝｛２００（ｍｍ／ｓ）／１７（ｋＨｚ）｝／１５．７（μｍ）
＝０．７５
である。なお、パルスエネルギーが１５μＪであるから実験２の結果より改質部の直径Ｄはφ１５．７μｍである。
（３）繰り返し周波数Ｆが４０ｋＨｚのときに直径φ８０μｍのクラックが形成された。なお、繰り返し周波数Ｆが１７ｋＨｚでクラックが形成されたため、これ以降の繰り返し周波数Ｆは２０ｋＨｚから５ｋＨｚずつ上昇させた。
（４）繰り返し周波数Ｆが１６０ｋＨｚのときに直径φ９０μｍの最大クラックが形成された。このときの隣接する集光点の間隔Ｌと改質部の直径Ｄとの比率は、
Ｌ／Ｄ＝（Ｖ／Ｆ）／Ｄ
＝｛２００（ｍｍ／ｓ）／１６０（ｋＨｚ）｝／１５．７（μｍ）
＝０．０８
である。
（５）繰り返し周波数Ｆが１６０ｋＨｚを超えるとクラックの直径が小さくなった。
［実験５］
パルスエネルギーを２０μＪとし、加工送り速度Ｖを２００ｍｍ／ｓとし、実験用ＳｉＣウエーハの上面からパルスレーザー光線の集光点を１００μｍ内部に位置づけて、繰り返し周波数Ｆを５ｋＨｚから１ｋＨｚずつ上昇させて実験用ＳｉＣウエーハにパルスレーザー光線を照射し改質部を連続的に形成した。
［実験５の結果］
（１）繰り返し周波数Ｆが５ｋＨｚないし１５ｋＨｚでは改質部が独立して形成された。
（２）繰り返し周波数Ｆが１６ｋＨｚでクラックが形成され、改質部は直径φ７０μｍのクラックによって連結された。このときの隣接する集光点の間隔Ｌと改質部の直径Ｄとの比率は、
Ｌ／Ｄ＝（Ｖ／Ｆ）／Ｄ
＝｛２００（ｍｍ／ｓ）／１６（ｋＨｚ）｝／１６．８（μｍ）
＝０．７４
である。なお、パルスエネルギーが２０μＪであるから実験２の結果より改質部の直径Ｄはφ１６．８μｍである。
（３）繰り返し周波数Ｆが５０ｋＨｚのときに直径φ１００μｍのクラックが形成された。なお、繰り返し周波数Ｆが１６ｋＨｚでクラックが形成されたため、これ以降の繰り返し周波数Ｆは２０ｋＨｚから５ｋＨｚずつ上昇させた。
（４）繰り返し周波数Ｆが１２０ｋＨｚのときに直径φ１１０μｍの最大クラックが形成された。このときの隣接する集光点の間隔Ｌと改質部の直径Ｄとの比率は、
Ｌ／Ｄ＝（Ｖ／Ｆ）／Ｄ
＝｛２００（ｍｍ／ｓ）／１２０（ｋＨｚ）｝／１６．８（μｍ）
＝０．１
である。
（５）繰り返し周波数Ｆが１２０ｋＨｚを超えるとクラックの直径が小さくなった。
［実験６］
パルスエネルギーを２５μＪとし、加工送り速度Ｖを２００ｍｍ／ｓとし、実験用ＳｉＣウエーハの上面からパルスレーザー光線の集光点を１００μｍ内部に位置づけて、繰り返し周波数Ｆを５ｋＨｚから１ｋＨｚずつ上昇させて実験用ＳｉＣウエーハにパルスレーザー光線を照射し改質部を連続的に形成した。
［実験６の結果］
（１）繰り返し周波数Ｆが５ｋＨｚないし１５ｋＨｚでは改質部が独立して形成された。
（２）繰り返し周波数Ｆが１６ｋＨｚでクラックが形成され、改質部は直径φ７０μｍのクラックによって連結された。このときの隣接する集光点の間隔Ｌと改質部の直径Ｄとの比率は、
Ｌ／Ｄ＝（Ｖ／Ｆ）／Ｄ
＝｛２００（ｍｍ／ｓ）／１６（ｋＨｚ）｝／１６．９（μｍ）
＝０．７４
である。なお、パルスエネルギーが２５μＪであるから実験２の結果より改質部の直径Ｄはφ１６．９μｍである。
（３）繰り返し周波数Ｆが１００ｋＨｚのときに直径φ１５０μｍの最大クラックが形成された。このときの隣接する集光点の間隔Ｌと改質部の直径Ｄとの比率は、
Ｌ／Ｄ＝（Ｖ／Ｆ）／Ｄ
＝｛２００（ｍｍ／ｓ）／１００（ｋＨｚ）｝／１６．９（μｍ）
＝０．１２
である。なお、繰り返し周波数Ｆが１６ｋＨｚでクラックが形成されたため、これ以降の繰り返し周波数Ｆは２０ｋＨｚから５ｋＨｚずつ上昇させた。
（４）繰り返し周波数Ｆが１００ｋＨｚを超えるとクラックの直径が小さくなった。
［実験７］
パルスエネルギーを３０μＪとし、加工送り速度Ｖを２００ｍｍ／ｓとし、実験用ＳｉＣウエーハの上面からパルスレーザー光線の集光点を１００μｍ内部に位置づけて、繰り返し周波数Ｆを５ｋＨｚから１ｋＨｚずつ上昇させて実験用ＳｉＣウエーハにパルスレーザー光線を照射し改質部を連続的に形成した。
［実験７の結果］
（１）繰り返し周波数Ｆが５ｋＨｚないし１２ｋＨｚでは改質部が独立して形成された。
（２）繰り返し周波数Ｆが１３ｋＨｚでクラックが形成され、改質部は直径φ７０μｍのクラックによって連結された。このときの隣接する集光点の間隔Ｌと改質部の直径Ｄとの比率は、
Ｌ／Ｄ＝（Ｖ／Ｆ）／Ｄ
＝｛２００（ｍｍ／ｓ）／１３（ｋＨｚ）｝／２０．８（μｍ）
＝０．７４
である。なお、パルスエネルギーが３０μＪであるから実験２の結果より改質部の直径Ｄはφ２０．８μｍである。
（３）繰り返し周波数Ｆが５０ｋＨｚのときに直径φ１７０μｍの最大クラックが形成された。このときの隣接する集光点の間隔Ｌと改質部の直径Ｄとの比率は、
Ｌ／Ｄ＝（Ｖ／Ｆ）／Ｄ
＝｛２００（ｍｍ／ｓ）／５０（ｋＨｚ）｝／２０．８（μｍ）
＝０．１９
である。なお、繰り返し周波数Ｆが１３ｋＨｚでクラックが形成されたため、これ以降の繰り返し周波数Ｆは２０ｋＨｚから５ｋＨｚずつ上昇させた。
（４）繰り返し周波数Ｆが５０ｋＨｚを超えるとクラックの直径が小さくなった。
上述の実験１ないし７の結果から、下記（１）ないし（３）を確認することができた。
（１）単結晶ＳｉＣに剥離層を形成するためにパルスエネルギーは９μＪ以上必要であること。また、安定した連続性をもって改質部を形成するためにはパルスエネルギーは１０μＪ以上であるのが好ましいこと。
（２）改質部の直径Ｄと、隣接する集光点の間隔ＬとがＤ＞Ｌの関係を有する領域でクラックが形成されること。
（３）更に０．７５Ｄ＞Ｌ＞０．１Ｄの関係を有する領域でクラックが良好に形成され、したがって良好な剥離層が形成され得ること。
５０：端面の垂線とｃ軸とが一致している単結晶ＳｉＣインゴット
５２：第一の面（端面）
５８：垂線
６０：改質部
６２：クラック
６４：剥離層
６６：ウエーハ
７０：端面の垂線に対してｃ軸が傾いている単結晶ＳｉＣインゴット
７２：第一の面（端面）
７８：垂線
８４：改質部
８６：クラック
８８：剥離層
ＦＰ：集光点
ＬＢ：パルスレーザー光線
Ｄ：改質部の直径
Ｌ：集光点の間隔
α：オフ角
Ａ：オフ角が形成される方向

Claims (6)

  1. ｃ軸と該ｃ軸に直交するｃ面とを有する単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを生成するウエーハ生成方法であって、
    単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点を単結晶ＳｉＣインゴットの端面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに位置づけて単結晶ＳｉＣインゴットにパルスレーザー光線を照射しＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部をｃ面に形成する改質部形成工程と、
    改質部を連続的に形成して改質部からｃ面に等方的にクラックを形成し単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを剥離するための剥離層を形成する剥離層形成工程と、
    該剥離層を界面として単結晶ＳｉＣインゴットの一部を剥離してウエーハを生成するウエーハ生成工程と、を含み、
    該剥離層形成工程において、改質部の直径をＤとし隣接する集光点の間隔をＬとするとＤ＞Ｌの関係を有する領域でクラックが形成され、クラックの幅を超えない範囲で単結晶ＳｉＣインゴットと集光点とを相対的にインデックス送りして改質部を連続的に形成してクラックとクラックとを連結させて剥離層を形成するウエーハ生成方法。
  2. 該剥離層形成工程において、改質部の直径をＤとし隣接する集光点の間隔をＬとすると０．７５Ｄ＞Ｌ＞０．１Ｄの関係を有する請求項１記載のウエーハ生成方法。
  3. 該剥離層形成工程において照射するパルスレーザー光線のエネルギーは９μＪ以上である請求項１記載のウエーハ生成方法。
  4. 該剥離層形成工程において、集光点を同じｃ面上に位置づけ改質部を連続的に形成する請求項１記載のウエーハ生成方法。
  5. 単結晶ＳｉＣインゴットの端面の垂線に対してｃ軸が傾いている場合、該剥離層形成工程において、
    ｃ面と端面とでオフ角が形成される方向と直交する方向に改質部を連続的に形成して改質部から等方的にクラックを形成し、該オフ角が形成される方向にクラックの幅を超えない範囲で単結晶ＳｉＣインゴットと集光点とを相対的にインデックス送りして該オフ角が形成される方向と直交する方向に改質部を連続的に形成して改質部から等方的にクラックを順次形成する請求項４記載のウエーハ生成方法。
  6. 単結晶ＳｉＣインゴットの端面の垂線とｃ軸とが一致している場合、該剥離層形成工程において、
    連続的に形成された改質部から等方的に形成されたクラックの幅を超えない範囲で単結晶ＳｉＣインゴットと集光点とを相対的にインデックス送りして改質部を連続的に形成してクラックとクラックとを連結させる請求項４記載のウエーハ生成方法。
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