JP2018133484A - Wafer production method - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a wafer generation method for generating a wafer from a single crystal SiC ingot.
ＩＣ、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、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、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、分割された各デバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。 Devices such as ICs, LSIs, and LEDs are formed by stacking functional layers on the surface of a wafer made of Si (silicon), Al 2 O 3 (sapphire), or the like, and partitioning them by scheduled division lines. Moreover, a power device, LED, etc. are formed by laminating a functional layer on the surface of a wafer made of single crystal SiC (silicon carbide) and dividing it by a division line. The wafer on which the device is formed is processed into a division planned line by a cutting device and a laser processing device and divided into individual devices, and each divided device is used for an electric device such as a mobile phone or a personal computer.
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。 The wafer on which the device is formed is generally produced by thinly cutting a cylindrical ingot with a wire saw. The front surface and the back surface of the cut wafer are polished into a mirror surface (see Patent Document 1). However, when the ingot is cut with a wire saw and the front and back surfaces of the cut wafer are polished, a large portion (70 to 80%) of the ingot is discarded, which is uneconomical. In particular, in a single crystal SiC ingot, the hardness is high and it is difficult to cut with a wire saw, and it takes a considerable amount of time, so the productivity is poor, and there is a problem in efficiently generating a wafer with a high unit cost of the ingot. Yes.
そこで本出願人は、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し切断予定面に剥離層を形成し、剥離層からウエーハを剥離する技術を提案した（特許文献２参照。）。ところが、剥離層からウエーハを剥離することが困難であり生産効率が悪いという問題がある。 Therefore, the present applicant locates the condensing point of the laser beam having a wavelength transmissive to the single crystal SiC inside the single crystal SiC ingot and irradiates the single crystal SiC ingot with the laser beam to form a peeling layer on the planned cutting surface. And the technique which peels a wafer from a peeling layer was proposed (refer patent document 2). However, there is a problem that it is difficult to peel the wafer from the release layer and the production efficiency is poor.
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを効率よく剥離することができるウエーハ生成方法を提供することである。 An object of the present invention made in view of the above-described fact is to provide a wafer generation method capable of efficiently peeling a wafer from a single crystal SiC ingot.
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インゴットにレーザー光線を照射してＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部と改質部からｃ面に等方的に形成されるクラックとからなる剥離層を形成する剥離層形成工程と、剥離層が形成される外周領域の全部または一部に更にレーザー光線を照射してクラックを成長させて剥離のきっかけを形成する剥離きっかけ形成工程と、単結晶ＳｉＣインゴットを液体中に浸漬し単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数と近似する周波数以上の周波数を有する超音波を液体を介して単結晶ＳｉＣインゴットに付与することによって、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ウエーハを生成するウエーハ生成工程と、から少なくとも構成されるウエーハ生成方法である。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following wafer generation method. In other words, a wafer generating method for generating a wafer from a single crystal SiC ingot having a c-axis and a c-plane orthogonal to the c-axis, wherein a condensing point of a laser beam having a wavelength that is transmissive to the single crystal SiC is a single point. A single crystal SiC ingot is irradiated with a laser beam at a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the end face of the crystal SiC ingot, and the SiC is separated into Si and C. Release layer forming step of forming a release layer composed of isotropically formed cracks, and triggering the release by further irradiating a laser beam to all or part of the outer peripheral region where the release layer is formed to grow the crack A peeling trigger forming step for forming a single crystal SiC ingot in a liquid, and a frequency equal to or higher than the natural frequency of the single crystal SiC ingot. A wafer generating method comprising at least a wafer generating step of generating a wafer by peeling a part of the single crystal SiC ingot using a release layer as an interface by applying ultrasonic waves to the single crystal SiC ingot via a liquid It is.
好ましくは、上記単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数と近似する周波数は単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数の０．８倍である。該液体は水であり、キャビテーションの発生が抑制される温度に設定されるのが好都合である。水の温度は０〜２５℃であるのが好適である。該剥離層形成工程において、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、連続的に形成された改質部からｃ面に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て剥離層を形成するのが好都合である。該剥離層形成工程において、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、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ｃ面に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ｃ面に等方的にクラックを順次形成して剥離層を形成するのが好ましい。 Preferably, the frequency approximated to the natural frequency of the single crystal SiC ingot is 0.8 times the natural frequency of the single crystal SiC ingot. The liquid is water and is conveniently set to a temperature at which the occurrence of cavitation is suppressed. The temperature of the water is preferably 0 to 25 ° C. In the peeling layer forming step, when the perpendicular of the end face of the single crystal SiC ingot and the c axis coincide with each other, the width of the crack formed isotropically on the c plane from the continuously formed modified portion is increased. It is advantageous that the single crystal SiC ingot and the condensing point are relatively indexed within a range not exceeding, and the modified portion is continuously formed to connect the crack and the crack to form the release layer. In the release layer forming step, when the c-axis is inclined with respect to the normal to the end surface of the single crystal SiC ingot, the modified portion is continuously formed in a direction perpendicular to the direction in which the off-angle is formed between the c surface and the end surface. The isotropic crack is formed on the c-plane from the modified portion, and the single crystal SiC ingot and the light condensing point are relatively positioned within the range in which the off-angle is not exceeded in the direction in which the off-angle is formed. By feeding the index, the reforming part is continuously formed in a direction orthogonal to the direction in which the off-angle is formed, and a crack is sequentially formed from the reforming part to the c-plane to form a release layer. Is preferred.
本発明が提供するウエーハ生成方法は、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インゴットにレーザー光線を照射してＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部と改質部からｃ面に等方的に形成されるクラックとからなる剥離層を形成する剥離層形成工程と、剥離層が形成される外周領域の全部または一部に更にレーザー光線を照射してクラックを成長させて剥離のきっかけを形成する剥離きっかけ形成工程と、単結晶ＳｉＣインゴットを液体中に浸漬し単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数と近似する周波数以上の周波数を有する超音波を液体を介して単結晶ＳｉＣインゴットに付与することによって、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ウエーハを生成するウエーハ生成工程と、から少なくとも構成されているので、剥離のきっかけを介して単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを効率よく剥離することができ、したがって生産性の向上が図られる。 In the wafer generation method provided by the present invention, a condensing point of a laser beam having a wavelength transmissive to single crystal SiC is positioned at a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the end face of the single crystal SiC ingot. A release layer forming step of forming a release layer comprising a modified portion in which SiC is separated into Si and C by irradiation of a laser beam on a crystalline SiC ingot and a crack formed isotropically on the c-plane from the modified portion; A peeling trigger forming step of irradiating a laser beam to all or a part of the outer peripheral region where the release layer is formed to grow a crack to form a trigger for peeling, and immersing the single crystal SiC ingot in the liquid By applying an ultrasonic wave having a frequency equal to or higher than the frequency approximate to the natural frequency of the SiC ingot to the single crystal SiC ingot via a liquid, the release layer Since the wafer generation step of peeling a part of the single crystal SiC ingot as an interface to produce a wafer, it is possible to efficiently peel the wafer from the single crystal SiC ingot through the trigger of peeling, Therefore, productivity can be improved.
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８を参照しつつ説明する。 The wafer generation method of the present invention can be used regardless of whether or not the c-axis of the single crystal SiC ingot is inclined with respect to the normal of the end surface. First, the normal of the end surface and the c-axis coincide with each other. An embodiment of the wafer generation method of the present invention in a single crystal SiC ingot will be described with reference to FIGS.
図１に示す円柱形状の六方晶単結晶ＳｉＣインゴット２（以下「インゴット２」という。）は、円形状の第一の面４（端面）と、第一の面４と反対側の円形状の第二の面６と、第一の面４及び第二の面６の間に位置する周面８と、第一の面４から第二の面６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２においては、第一の面４の垂線１０に対してｃ軸が傾いておらず、垂線１０とｃ軸とが一致している。 A cylindrical hexagonal single crystal SiC ingot 2 (hereinafter referred to as “ingot 2”) shown in FIG. 1 has a circular first surface 4 (end surface) and a circular shape opposite to the first surface 4. A second surface 6, a peripheral surface 8 positioned between the first surface 4 and the second surface 6, and a c-axis (<0001> direction) from the first surface 4 to the second surface 6. And c-plane ({0001} plane) orthogonal to the c-axis. In the ingot 2, the c-axis is not inclined with respect to the perpendicular 10 of the first surface 4, and the perpendicular 10 and the c-axis coincide with each other.
図示の実施形態では、まず、第一の面４から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部と改質部からｃ面に等方的に形成されるクラックとからなる剥離層を形成する剥離層形成工程を実施する。剥離層形成工程は、たとえば図２にその一部を示すレーザー加工装置１２を用いて実施することができる。レーザー加工装置１２は、被加工物を保持するチャックテーブル１４と、チャックテーブル１４に保持された被加工物にパルスレーザー光線ＬＢを照射する集光器１６とを備える。チャックテーブル１４は、回転手段によって上下方向に延びる軸線を中心として回転されると共に、Ｘ方向移動手段によってＸ方向に進退され、Ｙ方向移動手段によってＹ方向に進退される（いずれも図示していない。）。集光器１６は、レーザー加工装置１２のパルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線ＬＢを集光して被加工物に照射するための集光レンズ（いずれも図示していない。）を含む。なお、Ｘ方向は図２に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ方向は図２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方向が規定する平面は実質上水平である。 In the illustrated embodiment, first, a modified portion in which SiC is separated into Si and C to a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the first surface 4 and isotropically is formed from the modified portion to the c surface. A release layer forming step for forming a release layer composed of the formed cracks is performed. The release layer forming step can be performed using, for example, a laser processing apparatus 12 whose part is shown in FIG. The laser processing apparatus 12 includes a chuck table 14 that holds a workpiece, and a condenser 16 that irradiates the workpiece held on the chuck table 14 with a pulsed laser beam LB. The chuck table 14 is rotated about an axis extending in the vertical direction by the rotating means, and is advanced and retracted in the X direction by the X direction moving means, and is advanced and retracted in the Y direction by the Y direction moving means (both not shown). .) The condenser 16 includes a condenser lens (both not shown) for condensing the pulse laser beam LB oscillated from the pulse laser beam oscillator of the laser processing apparatus 12 and irradiating the workpiece. Note that the X direction is a direction indicated by an arrow X in FIG. 2, and the Y direction is a direction indicated by an arrow Y in FIG. 2 and is a direction orthogonal to the X direction. The plane defined by the X direction and the Y direction is substantially horizontal.
剥離層形成工程では、まず、インゴット２の第二の面６とチャックテーブル１４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１４にインゴット２を固定する。あるいは、チャックテーブル１４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１４の上面に吸引力を生成してインゴット２を保持してもよい。次いで、レーザー加工装置１２の撮像手段（図示していない。）によって第一の面４の上方からインゴット２を撮像する。次いで、撮像手段によって撮像されたインゴット２の画像に基づいて、レーザー加工装置１２のＸ方向移動手段及びＹ方向移動手段によってチャックテーブル１４を移動させることによって、インゴット２と集光器１６とのＸＹ平面における位置を調整する。次いで、レーザー加工装置１２の集光点位置調整手段（図示していない。）によって集光器１６を昇降させ、第一の面４から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに集光点ＦＰを位置づける。次いで、インゴット２と集光点ＦＰとを相対的に移動させながら、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１６からインゴット２に照射する改質部形成加工を行う。図示の実施形態では図２に示すとおり、改質部形成加工において、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１４を所定の加工送り速度でＸ方向移動手段によってＸ方向に加工送りしている。改質部形成加工によって、第一の面４から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離した直線状の改質部１８をＸ方向に沿って連続的に形成することができると共に、図３に示すとおり、改質部１８からｃ面に沿って等方的に延びるクラック２０を形成することができる。図３に改質部１８を中心としてクラック２０が形成される領域を二点鎖線で示す。図４を参照して説明すると、改質部１８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１８と改質部１８とが重複する関係）を有する領域で改質部１８からｃ面に沿って等方的にクラック２０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１４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１４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。 In the release layer forming step, first, an adhesive (for example, an epoxy resin adhesive) is interposed between the second surface 6 of the ingot 2 and the upper surface of the chuck table 14 to fix the ingot 2 to the chuck table 14. Alternatively, a plurality of suction holes may be formed on the upper surface of the chuck table 14, and a suction force may be generated on the upper surface of the chuck table 14 to hold the ingot 2. Next, the ingot 2 is imaged from above the first surface 4 by the imaging means (not shown) of the laser processing device 12. Next, based on the image of the ingot 2 picked up by the image pickup means, the XY between the ingot 2 and the condenser 16 is moved by moving the chuck table 14 by the X direction moving means and the Y direction moving means of the laser processing device 12. Adjust the position in the plane. Next, the condenser 16 is moved up and down by a condensing point position adjusting means (not shown) of the laser processing apparatus 12 to a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the first surface 4. Position the FP. Next, a modified portion forming process is performed in which the ingot 2 is irradiated with a pulse laser beam LB having a wavelength that is transmissive to the single crystal SiC while the ingot 2 and the condensing point FP are relatively moved. Do. In the illustrated embodiment, as shown in FIG. 2, in the reforming portion forming process, the chuck table 14 is moved by the X-direction moving means at a predetermined processing feed rate with respect to the focal point FP without moving the focal point FP. Processing feed in the direction. By the modified portion forming process, the linear modified portion 18 in which SiC is separated into Si and C is continuously formed along the X direction to a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the first surface 4. As shown in FIG. 3, a crack 20 that isotropically extends from the modified portion 18 along the c-plane can be formed. FIG. 3 shows a region where the crack 20 is formed around the modified portion 18 by a two-dot chain line. Referring to FIG. 4, if the diameter of the reforming portion 18 is D and the interval between adjacent condensing points FP in the process feed direction is L, a relationship of D> L (that is, X which is the process feed direction). Cracks 20 are isotropically formed along the c-plane from the reforming portion 18 in a region having a relationship in which the reforming portion 18 and the reforming portion 18 adjacent in the direction overlap. The interval L between the condensing points FP adjacent in the processing feed direction is defined by the relative speed V between the condensing point FP and the chuck table 14 and the repetition frequency F of the pulse laser beam LB (L = V / F). In the illustrated embodiment, the relationship of D> L can be satisfied by adjusting the processing feed speed V in the X direction of the chuck table 14 with respect to the focal point FP and the repetition frequency F of the pulse laser beam LB.
剥離層形成工程では改質部形成加工に続いて、クラック２０の幅を超えない範囲で、インゴット２と集光点ＦＰとを相対的にインデックス送りする。図示の実施形態ではインデックス送りにおいて、クラック２０の幅を超えない範囲で、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１４をＹ方向移動手段によってＹ方向に所定インデックス量Ｌｉだけインデックス送りしている。そして、改質部形成加工とインデックス送りとを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１８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２０とクラック２０とを連結させる。これによって、第一の面４から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部１８と改質部１８からｃ面に等方的に形成されるクラック２０とからなる、インゴット２からウエーハを剥離するための剥離層２２を形成することができる。なお、剥離層形成工程では、改質部形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、インゴット２の同じ部分に改質部形成加工を複数回（たとえば４回）行ってもよい。 In the release layer forming step, following the modified portion forming process, the ingot 2 and the condensing point FP are relatively indexed within a range not exceeding the width of the crack 20. In the illustrated embodiment, in index feeding, the chuck table 14 is moved in the Y direction by a Y-direction moving means to a predetermined index amount with respect to the condensing point FP without moving the condensing point FP within a range not exceeding the width of the crack 20. Only Li is indexed. Then, by alternately repeating the reforming portion forming process and index feeding, a plurality of reforming portions 18 continuously extending along the X direction are formed at intervals of the index amount Li in the Y direction, and the Y direction The adjacent crack 20 and the crack 20 are connected to each other. As a result, SiC is formed isotropically on the c-plane from the modified portion 18 and the modified portion 18 in which SiC is separated into Si and C to a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the first surface 4. A peeling layer 22 for peeling the wafer from the ingot 2 can be formed. In the release layer forming step, the modified portion forming process may be performed a plurality of times (for example, four times) on the same portion of the ingot 2 by alternately repeating the modified portion forming process and the index feeding.
剥離層形成工程の改質部形成加工においては、インゴット２と集光点ＦＰとを相対的に移動すればよく、たとえば図５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１４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レーザー加工装置１２の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１６からインゴット２に照射してもよい。これによって、第一の面４から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離した環状の改質部１８をインゴット２の周方向に沿って連続的に形成することができると共に、改質部１８からｃ面に沿って等方的に延びるクラック２０を形成することができる。上述したとおり、改質部１８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１８からｃ面に沿って等方的にクラック２０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１４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５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１４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。 In the modified portion forming process of the release layer forming step, the ingot 2 and the condensing point FP may be relatively moved. For example, as shown in FIG. 5, the condensing point FP is not moved without moving the condensing point FP. In contrast, the chuck table 14 is rotated counterclockwise (or clockwise) when viewed from above by a rotating means of the laser processing apparatus 12 at a predetermined rotational speed, and has a wavelength that is transparent to single crystal SiC. The ingot 2 may be irradiated with the pulse laser beam LB from the condenser 16. As a result, an annular reforming portion 18 in which SiC is separated into Si and C is continuously formed along the circumferential direction of the ingot 2 at a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the first surface 4. In addition, it is possible to form a crack 20 that isotropically extends along the c-plane from the modified portion 18. As described above, when the diameter of the reforming portion 18 is D and the interval between the condensing points FP adjacent in the processing feed direction is L, the region from the reforming portion 18 along the c-plane is a region having a relationship of D> L. The isotropic crack 20 is formed, and the interval L between the condensing points FP adjacent in the processing feed direction is defined by the relative speed V between the condensing point FP and the chuck table 14 and the repetition frequency F of the pulse laser beam LB. However, in the case shown in FIG. 5, the peripheral speed V of the chuck table 14 with respect to the focal point FP at the focal point FP position and the repetition frequency F of the pulsed laser beam LB are adjusted. Thus, the relationship of D> L can be satisfied.
改質部形成加工をインゴット２の周方向に沿って環状に行った場合には、クラック２０の幅を超えない範囲で、たとえば、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１４をＸ方向移動手段又はＹ方向移動手段によってインゴット２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、改質部形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、インゴット２の周方向に沿って連続的に延びる改質部１８をインゴット２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２の径方向において隣接するクラック２０とクラック２０とを連結させる。これによって、第一の面４から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部１８と改質部１８からｃ面に等方的に形成されるクラック２０とからなる、インゴット２からウエーハを剥離するための剥離層２２を形成することができる。なお、図５に示す場合においても、改質部形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、インゴット２の同じ部分に改質部形成加工を複数回（たとえば４回）行ってもよい。 When the modified portion forming process is performed annularly along the circumferential direction of the ingot 2, for example, with respect to the condensing point FP without moving the condensing point FP within a range not exceeding the width of the crack 20. The chuck table 14 is index fed by a predetermined index amount Li in the radial direction of the ingot 2 by the X direction moving means or the Y direction moving means. Then, by alternately repeating the reforming portion forming process and the index feed, a plurality of the reforming portions 18 continuously extending along the circumferential direction of the ingot 2 are provided at intervals of the index amount Li in the radial direction of the ingot 2. While forming, the crack 20 and the crack 20 which adjoin in the radial direction of the ingot 2 are connected. As a result, SiC is formed isotropically on the c-plane from the modified portion 18 and the modified portion 18 in which SiC is separated into Si and C to a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the first surface 4. A peeling layer 22 for peeling the wafer from the ingot 2 can be formed. In the case shown in FIG. 5, the modified portion forming process may be performed a plurality of times (for example, four times) on the same portion of the ingot 2 by alternately repeating the modified portion forming process and the index feed.
図６を参照して説明する。剥離層形成工程を実施した後、剥離層２２が形成される外周領域の全部または一部に更にレーザー光線を照射してクラック２０を成長させて適宜の幅Ｌｓの剥離のきっかけ２３を形成する剥離きっかけ形成工程を実施する。剥離きっかけ形成工程は、上述のレーザー加工装置１２を用いて実施することができる。剥離きっかけ形成工程では、剥離層形成工程においてレーザー加工装置１２の撮像手段によって撮像されたインゴット２の画像に基づいて、レーザー加工装置１２のＸ方向移動手段及びＹ方向移動手段によって、インゴット２を固定したチャックテーブル１４を移動させることによって、剥離層２２が形成されたインゴット２の外周の上方に集光器１６を位置づける。集光点ＦＰの上下方向位置は、剥離層形成工程における集光点ＦＰの上下方向位置と同一であり、すなわち、第一の面４から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さである。次いで、インゴット２と集光点ＦＰとを相対的に移動させながら、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１６からインゴット２に照射してクラック２０を成長させる剥離きっかけ形成加工を行う。図示の実施形態では剥離きっかけ形成加工において、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１４を所定の加工送り速度でＸ方向移動手段によってＸ方向に加工送りしている。 This will be described with reference to FIG. After carrying out the release layer forming step, the entire or part of the outer peripheral region where the release layer 22 is formed is further irradiated with a laser beam to grow the crack 20 and form a release trigger 23 with an appropriate width Ls. A forming step is performed. The peeling trigger forming step can be performed using the laser processing apparatus 12 described above. In the peeling trigger forming process, the ingot 2 is fixed by the X-direction moving means and the Y-direction moving means of the laser processing apparatus 12 based on the image of the ingot 2 imaged by the imaging means of the laser processing apparatus 12 in the peeling layer forming process. By moving the chuck table 14, the condenser 16 is positioned above the outer periphery of the ingot 2 on which the release layer 22 is formed. The vertical position of the condensing point FP is the same as the vertical position of the condensing point FP in the peeling layer forming step, that is, a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the first surface 4. Next, while moving the ingot 2 and the condensing point FP relatively, the ingot 2 is irradiated with a pulse laser beam LB having a wavelength transmissive to the single crystal SiC to grow the crack 20. Peeling trigger forming process is performed. In the illustrated embodiment, in the separation trigger forming process, the chuck table 14 is processed and fed in the X direction by the X direction moving means at a predetermined processing feed speed with respect to the focused point FP without moving the focused point FP. .
剥離きっかけ形成工程では剥離きっかけ形成加工に続いて、インゴット２と集光点ＦＰとを相対的にインデックス送りする。図示の実施形態ではインデックス送りにおいて、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１４をＹ方向移動手段によってＹ方向に所定インデックス量Ｌｉだけインデックス送りしている。剥離きっかけ形成工程のインデックス送りにおけるインデックス量は、剥離層形成工程のインデックス送りにおけるインデックス量と同一でよい。そして、剥離きっかけ形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、剥離層２２が形成される外周領域の全部または一部（図示の実施形態では図６に示すとおり、剥離層２２が形成された外周領域の一部）に剥離のきっかけ２３を形成することができる。剥離のきっかけ２３は、剥離層２２における他の部分と比較して、パルスレーザー光線ＬＢの照射回数が多く強度がより低下しているため剥離が生じやすく、剥離の起点となる部分である。剥離のきっかけ２３の幅Ｌｓ（図示の実施形態ではＹ方向における幅）は１０ｍｍ程度でよい。なお、剥離きっかけ形成工程では、剥離きっかけ形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、インゴット２の同じ部分に剥離きっかけ形成加工を複数回（たとえば４回）行ってもよい。また、剥離きっかけ形成工程は剥離層形成工程の前に実施してもよい。 In the peeling trigger forming process, the ingot 2 and the condensing point FP are relatively index-fed following the peeling trigger forming process. In the illustrated embodiment, in the index feeding, the chuck table 14 is index-fed by a predetermined index amount Li in the Y direction by the Y-direction moving unit without moving the condensing point FP. The index amount in the index feeding in the peeling trigger forming step may be the same as the index amount in the index feeding in the peeling layer forming step. Then, by alternately repeating the peeling trigger forming process and index feeding, all or a part of the outer peripheral region where the peeling layer 22 is formed (in the illustrated embodiment, the peeling layer 22 was formed as shown in FIG. 6). An exfoliation trigger 23 can be formed in a part of the outer peripheral region. The separation trigger 23 is a portion that is easy to cause separation because the number of times of irradiation with the pulsed laser beam LB is large and the strength is lower than other portions in the separation layer 22, and is a starting point of separation. The width Ls (the width in the Y direction in the illustrated embodiment) of the separation trigger 23 may be about 10 mm. In the peeling trigger forming process, the peeling trigger forming process and the index feeding may be alternately repeated to perform the peeling trigger forming process on the same portion of the ingot 2 a plurality of times (for example, four times). Moreover, you may implement a peeling trigger formation process before a peeling layer formation process.
剥離きっかけ形成工程の剥離きっかけ形成加工においては、インゴット２と集光点ＦＰとを相対的に移動すればよく、たとえば上述の図５に示す場合には、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１４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レーザー加工装置１２の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１６からインゴット２に照射してクラック２０を成長させることもできる。 In the peeling trigger forming process of the peeling trigger forming step, the ingot 2 and the condensing point FP may be relatively moved. For example, in the case shown in FIG. 5 described above, the focusing point FP is not moved. The single crystal SiC is made transparent while being rotated counterclockwise (or clockwise) by the rotating means of the laser processing apparatus 12 at a predetermined rotational speed when the chuck table 14 is viewed from above with respect to the light spot FP. It is also possible to grow the crack 20 by irradiating the ingot 2 with a pulsed laser beam LB having a wavelength having the wavelength.
剥離きっかけ形成加工をインゴット２の周方向に沿って環状に行った場合には、たとえば、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１４をＸ方向移動手段又はＹ方向移動手段によってインゴット２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。剥離きっかけ形成加工をインゴット２の周方向に沿って環状に行った場合にも、剥離きっかけ形成工程のインデックス送りにおけるインデックス量は、剥離層形成工程のインデックス送りにおけるインデックス量と同一でよい。剥離きっかけ形成加工をインゴット２の周方向に沿って環状に行って剥離層２２が形成された外周領域の全部に剥離のきっかけ２３を形成した場合を図７に示す。図７に示す場合においても、剥離のきっかけ２３の幅Ｌｓ（インゴット２の径方向における幅）は１０ｍｍ程度でよく、また、剥離きっかけ形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、インゴット２の同じ部分に剥離きっかけ形成加工を複数回（たとえば４回）行ってもよい。 When the peeling trigger forming process is performed annularly along the circumferential direction of the ingot 2, for example, the chuck table 14 is moved in the X direction or the Y direction with respect to the condensing point FP without moving the condensing point FP. The moving means feeds the index by a predetermined index amount Li in the radial direction of the ingot 2. Even when the peeling trigger forming process is performed annularly along the circumferential direction of the ingot 2, the index amount in the index feeding in the peeling trigger forming step may be the same as the index amount in the index feeding in the peeling layer forming step. FIG. 7 shows a case where the peeling trigger forming process is performed annularly along the circumferential direction of the ingot 2 to form the peeling trigger 23 in the entire outer peripheral region where the peeling layer 22 is formed. Even in the case shown in FIG. 7, the width Ls of the peeling trigger 23 (the width in the radial direction of the ingot 2) may be about 10 mm. The peeling trigger forming process may be performed a plurality of times (for example, four times) on the same portion.
剥離きっかけ形成工程を実施した後、剥離層２２を界面としてインゴット２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。ウエーハ生成工程は、たとえば図８に示す剥離装置２４を用いて実施することができる。剥離装置２４は、液体２６を収容する液槽２８と、液槽２８内に配置された超音波振動板３０と、超音波振動板３０に超音波振動を付与する超音波振動付与手段３２とを備える。 After performing the peeling trigger forming step, a wafer generating step is performed in which a part of the ingot 2 is peeled off using the release layer 22 as an interface to generate a wafer. The wafer generation step can be performed using, for example, a peeling device 24 shown in FIG. The peeling device 24 includes a liquid tank 28 that contains the liquid 26, an ultrasonic vibration plate 30 disposed in the liquid tank 28, and an ultrasonic vibration applying unit 32 that applies ultrasonic vibration to the ultrasonic vibration plate 30. Prepare.
図８を参照して説明を続けると、ウエーハ生成工程では、まず、剥離層２２及び剥離のきっかけ２３から近い方の端面である第一の面４を上に向けて、インゴット２を液槽２８内に入れ液体２６中に浸漬すると共に超音波振動板３０の上面に載せる。次いで、インゴット２の固有振動数と近似する周波数以上の周波数を有する超音波振動を超音波振動付与手段３２から超音波振動板３０に付与する。そうすると、インゴット２の固有振動数と近似する周波数以上の周波数を有する超音波が超音波振動板３０から液体２６を介してインゴット２に付与される。これによって、剥離のきっかけ２３を起点に剥離層２２を界面としてインゴット２の一部を効率よく剥離してウエーハ３４を生成することができ、したがって生産性の向上が図られる。 The description will be continued with reference to FIG. 8. In the wafer generation step, first, the ingot 2 is placed in the liquid tank 28 with the first surface 4, which is the end surface closer to the separation layer 22 and the separation trigger 23, facing upward. It is immersed in the liquid 26 and placed on the upper surface of the ultrasonic vibration plate 30. Next, ultrasonic vibration having a frequency equal to or higher than the natural frequency of the ingot 2 is applied from the ultrasonic vibration applying means 32 to the ultrasonic vibration plate 30. Then, ultrasonic waves having a frequency equal to or higher than the frequency approximate to the natural frequency of the ingot 2 are applied from the ultrasonic vibration plate 30 to the ingot 2 through the liquid 26. As a result, the wafer 34 can be generated by efficiently peeling a part of the ingot 2 with the peeling layer 22 as an interface starting from the peeling trigger 23, and thus the productivity can be improved.
なお、インゴット２の固有振動数と近似する周波数とは、インゴット２を液体２６中に浸漬し液体２６を介してインゴット２に超音波を付与することによって剥離層２２を界面としてインゴット２の一部を剥離する際に、インゴット２の固有振動数よりも所定量低い周波数から徐々に超音波の周波数を上昇させたときに、剥離のきっかけ２３を起点に剥離層２２を界面とするインゴット２の一部剥離が開始する周波数であり、インゴット２の固有振動数よりも小さい周波数である。具体的には、インゴット２の固有振動数と近似する周波数はインゴット２の固有振動数の０．８倍程度である。また、ウエーハ生成工程を実施する際の液層２８内の液体２６は水であり、水の温度は、超音波振動付与手段３２から超音波振動板３０に超音波振動が付与された際にキャビテーションの発生が抑制される温度に設定されているのが好ましい。具体的には、水の温度が０〜２５℃に設定されているのが好適であり、これによって超音波のエネルギーがキャビテーションに変換されることなく、効果的にインゴット２に超音波のエネルギーを付与することができる。 The frequency approximate to the natural frequency of the ingot 2 is a part of the ingot 2 with the release layer 22 as an interface by immersing the ingot 2 in the liquid 26 and applying ultrasonic waves to the ingot 2 through the liquid 26. When the ultrasonic frequency is gradually increased from a frequency lower by a predetermined amount than the natural frequency of the ingot 2, the ingot 2 having the separation layer 22 as an interface is used as a starting point. This is the frequency at which partial peeling starts, and is a frequency lower than the natural frequency of the ingot 2. Specifically, the frequency approximated to the natural frequency of the ingot 2 is about 0.8 times the natural frequency of the ingot 2. Further, the liquid 26 in the liquid layer 28 when performing the wafer generation process is water, and the temperature of the water is cavitation when ultrasonic vibration is applied from the ultrasonic vibration applying means 32 to the ultrasonic vibration plate 30. It is preferable that the temperature is set so as to suppress the occurrence of. Specifically, it is preferable that the temperature of the water is set to 0 to 25 ° C., so that the ultrasonic energy is effectively applied to the ingot 2 without converting the ultrasonic energy into cavitation. Can be granted.
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９ないし図１２を参照しつつ説明する。 Next, an embodiment of the wafer generation method of the present invention in a single crystal SiC ingot in which the c-axis is inclined with respect to the normal of the end face will be described with reference to FIGS.
図９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４０（以下「インゴット４０」という。）は、円形状の第一の面４２（端面）と、第一の面４２と反対側の円形状の第二の面４４と、第一の面４２及び第二の面４４の間に位置する周面４６と、第一の面４２から第二の面４４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４０においては、第一の面４２の垂線４８に対してｃ軸が傾いており、ｃ面と第一の面４２とでオフ角α（たとえばα＝１、３、６度）が形成されている。オフ角αが形成される方向を図９に矢印Ａで示す。また、インゴット４０の周面４６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５０及び第二のオリエンテーションフラット５２が形成されている。第一のオリエンテーションフラット５０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５２は、オフ角αが形成される方向Ａに直交している。図９（ｂ）に示すとおり、垂線４８の方向にみて、第二のオリエンテーションフラット５２の長さＬ２は、第一のオリエンテーションフラット５０の長さＬ１よりも短い（Ｌ２＜Ｌ１）。 A generally cylindrical hexagonal single crystal SiC ingot 40 (hereinafter referred to as “ingot 40”) shown in FIG. 9 has a circular first surface 42 (end surface) and a circle opposite to the first surface 42. A second surface 44 having a shape, a circumferential surface 46 positioned between the first surface 42 and the second surface 44, and a c-axis (<0001> direction from the first surface 42 to the second surface 44. ) And a c-plane ({0001} plane) orthogonal to the c-axis. In the ingot 40, the c-axis is inclined with respect to the perpendicular 48 of the first surface 42, and an off angle α (for example, α = 1, 3, 6 degrees) is formed between the c surface and the first surface 42. ing. The direction in which the off angle α is formed is indicated by an arrow A in FIG. In addition, a rectangular first orientation flat 50 and a second orientation flat 52 that indicate crystal orientation are formed on the peripheral surface 46 of the ingot 40. The first orientation flat 50 is parallel to the direction A in which the off angle α is formed, and the second orientation flat 52 is orthogonal to the direction A in which the off angle α is formed. As shown in FIG. 9B, the length L2 of the second orientation flat 52 is shorter than the length L1 of the first orientation flat 50 (L2 <L1) when viewed in the direction of the perpendicular line 48.
図示の実施形態では、まず、第一の面４２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部と改質部からｃ面に等方的に形成されるクラックとからなる剥離層を形成する剥離層形成工程を実施する。剥離層形成工程は、上述のレーザー加工装置１２を用いて実施することができる。剥離層形成工程では、まず、インゴット４０の第二の面４４とチャックテーブル１４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１４にインゴット４０を固定する。あるいは、チャックテーブル１４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１４の上面に吸引力を生成してインゴット４０を保持してもよい。次いで、レーザー加工装置１２の撮像手段によって第一の面４２の上方からインゴット４０を撮像する。次いで、撮像手段によって撮像されたインゴット４０の画像に基づいて、レーザー加工装置１２のＸ方向移動手段、Ｙ方向移動手段及び回転手段によってチャックテーブル１４を移動及び回転させることによって、インゴット４０の向きを所定の向きに調整すると共に、インゴット４０と集光器１６とのＸＹ平面における位置を調整する。インゴット４０の向きを所定の向きに調整する際は、図１０（ａ）に示すとおり、第一のオリエンテーションフラット５０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５２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、レーザー加工装置１２の集光点位置調整手段によって集光器１６を昇降させ、第一の面４２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに集光点ＦＰを位置づける。次いで、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向と整合しているＸ方向にインゴット４０と集光点ＦＰとを相対的に移動させながら、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１６からインゴット４０に照射する改質部形成加工を行う。図示の実施形態では図１０に示すとおり、改質部形成加工において、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１４を所定の加工送り速度でＸ方向移動手段によってＸ方向に加工送りしている。改質部形成加工によって、第一の面４２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離した直線状の改質部１８をオフ角αが形成される方向Ａと直交する方向（Ｘ方向）に沿って連続的に形成することができると共に、図１１に示すとおり、改質部５４からｃ面に沿って等方的に延びるクラック５６を形成することができる。上述したとおり、改質部５４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５４からｃ面に沿って等方的にクラック５６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１４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１４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。 In the illustrated embodiment, first, a modified portion in which SiC is separated into Si and C to a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the first surface 42, and the modified portion isotropically c surface. A release layer forming step for forming a release layer composed of the formed cracks is performed. The release layer forming step can be performed using the laser processing apparatus 12 described above. In the release layer forming step, first, an adhesive (for example, an epoxy resin adhesive) is interposed between the second surface 44 of the ingot 40 and the upper surface of the chuck table 14 to fix the ingot 40 to the chuck table 14. Alternatively, a plurality of suction holes may be formed on the upper surface of the chuck table 14, and a suction force may be generated on the upper surface of the chuck table 14 to hold the ingot 40. Next, the ingot 40 is imaged from above the first surface 42 by the imaging means of the laser processing apparatus 12. Next, based on the image of the ingot 40 picked up by the image pickup means, the chuck table 14 is moved and rotated by the X-direction moving means, the Y-direction moving means and the rotating means of the laser processing apparatus 12, thereby changing the orientation of the ingot 40. While adjusting to a predetermined direction, the position in the XY plane of the ingot 40 and the collector 16 is adjusted. When adjusting the orientation of the ingot 40 to a predetermined orientation, as shown in FIG. 10A, the first orientation flat 50 is aligned in the Y direction and the second orientation flat 52 is aligned in the X direction. Thus, the direction A in which the off angle α is formed is aligned with the Y direction, and the direction orthogonal to the direction A in which the off angle α is formed is aligned with the X direction. Next, the condenser 16 is moved up and down by the condensing point position adjusting means of the laser processing apparatus 12, and the condensing point FP is positioned at a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the first surface 42. Next, the wavelength having transparency to the single crystal SiC while relatively moving the ingot 40 and the condensing point FP in the X direction aligned with the direction orthogonal to the direction A in which the off angle α is formed. The modified portion forming process is performed by irradiating the ingot 40 with the pulse laser beam LB from the condenser 16. In the illustrated embodiment, as shown in FIG. 10, in the reforming portion forming process, the chuck table 14 is moved by the X direction moving means at a predetermined processing feed speed with respect to the condensing point FP without moving the condensing point FP. Processing feed in the direction. By the modified portion forming process, the off angle α is formed in the linear modified portion 18 in which SiC is separated into Si and C to a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the first surface 42. The crack 56 can be formed continuously along the direction (X direction) orthogonal to the direction A, and as shown in FIG. 11, the crack 56 extending isotropically along the c-plane from the modified portion 54 is formed. Can do. As described above, when the diameter of the reforming portion 54 is D and the interval between the condensing points FP adjacent in the processing feed direction is L, the region from the reforming portion 54 along the c-plane is a region having a relationship of D> L. The isotropic crack 56 is formed, and the interval L between the condensing points FP adjacent in the processing feed direction is defined by the relative speed V between the condensing point FP and the chuck table 14 and the repetition frequency F of the pulse laser beam LB. However, in this embodiment, D> is adjusted by adjusting the processing feed speed V in the X direction of the chuck table 14 with respect to the focal point FP and the repetition frequency F of the pulse laser beam LB. The relationship of L can be satisfied.
剥離層形成工程では改質部形成加工に続いて、クラック５６の幅を超えない範囲で、オフ角αが形成される方向Ａに整合しているＹ方向にインゴット４０と集光点ＦＰとを相対的にインデックス送りする。図示の実施形態ではインデックス送りにおいて、クラック５６の幅を超えない範囲で、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１４をＹ方向移動手段によってＹ方向に所定インデックス量Ｌｉ’だけインデックス送りしている。そして、改質部形成加工とインデックス送りとを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５４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５６とクラック５６とを連結させる。これによって、第一の面４２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部５４と改質部５４からｃ面に等方的に形成されるクラック５６とからなる、インゴット４０からウエーハを剥離するための剥離層５８を形成することができる。なお、剥離層形成工程では、改質部形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、インゴット４０の同じ部分に改質部形成加工を複数回（たとえば４回）行ってもよい。 In the release layer forming step, following the reformed portion forming process, the ingot 40 and the condensing point FP are aligned in the Y direction aligned with the direction A in which the off angle α is formed within a range not exceeding the width of the crack 56. Relative index feed. In the illustrated embodiment, in the index feed, the chuck table 14 is moved in the Y direction by a Y-direction moving means to a predetermined index amount with respect to the condensing point FP without moving the condensing point FP within a range not exceeding the width of the crack 56. Only Li 'is indexed. Then, by alternately repeating the reforming portion forming process and the index feeding, the off angle α is formed in the reforming portion 54 that continuously extends along the direction orthogonal to the direction A in which the off angle α is formed. A plurality of cracks 56 are formed in the direction A in which the index amount Li ′ is spaced, and the cracks 56 adjacent to each other in the direction A in which the off angle α is formed are connected. As a result, SiC is isotropically formed on the c-plane from the reformed portion 54 and the reformed portion 54 in which SiC is separated into Si and C to a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the first surface 42. A peeling layer 58 for peeling the wafer from the ingot 40 can be formed. In the release layer forming step, the modified portion forming process may be performed a plurality of times (for example, four times) on the same portion of the ingot 40 by alternately repeating the modified portion forming process and the index feeding.
図１２を参照して説明する。剥離層形成工程を実施した後、剥離層５８が形成される外周領域の全部または一部に更にレーザー光線を照射してクラック５６を成長させて適宜の幅Ｌｓ’の剥離のきっかけ５９を形成する剥離きっかけ形成工程を実施する。剥離きっかけ形成工程は、上述のレーザー加工装置１２を用いて実施することができる。剥離きっかけ形成工程では、剥離層形成工程においてレーザー加工装置１２の撮像手段によって撮像されたインゴット４０の画像に基づいて、レーザー加工装置１２のＸ方向移動手段、Ｙ方向移動手段及び回転手段によって、インゴット４０を固定したチャックテーブル１４を移動及び回転させることによって、剥離層５８が形成されたインゴット４０の向きを調整すると共に、インゴット４０の外周の上方に集光器１６を位置づける。インゴット４０の向きについては、剥離層形成工程と同様に、第一のオリエンテーションフラット５０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５２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。また、集光点ＦＰの上下方向位置は、剥離層形成工程における集光点ＦＰの上下方向位置と同一であり、すなわち、第一の面４２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さである。次いで、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向と整合しているＸ方向にインゴット４０と集光点ＦＰとを相対的に移動させながら、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１６からインゴット４０に照射してクラック５６を成長させる剥離きっかけ形成加工を行う。図示の実施形態では剥離きっかけ形成加工において、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１４を所定の加工送り速度でＸ方向移動手段によってＸ方向に加工送りしている。 This will be described with reference to FIG. After performing the release layer forming step, the whole or a part of the outer peripheral region where the release layer 58 is formed is further irradiated with a laser beam to grow a crack 56 to form a release trigger 59 having an appropriate width Ls ′. A trigger formation process is performed. The peeling trigger forming step can be performed using the laser processing apparatus 12 described above. In the peeling trigger forming step, the ingot is formed by the X direction moving unit, the Y direction moving unit, and the rotating unit of the laser processing apparatus 12 based on the image of the ingot 40 imaged by the imaging unit of the laser processing apparatus 12 in the peeling layer forming step. The orientation of the ingot 40 on which the release layer 58 is formed is adjusted by moving and rotating the chuck table 14 to which the 40 is fixed, and the condenser 16 is positioned above the outer periphery of the ingot 40. As for the orientation of the ingot 40, the off-angle α is formed by aligning the first orientation flat 50 in the Y direction and aligning the second orientation flat 52 in the X direction, as in the peeling layer forming step. The direction A is aligned with the Y direction, and the direction orthogonal to the direction A in which the off angle α is formed is aligned with the X direction. The vertical position of the condensing point FP is the same as the vertical position of the condensing point FP in the peeling layer forming step, that is, a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the first surface 42. is there. Next, the wavelength having transparency to the single crystal SiC while relatively moving the ingot 40 and the condensing point FP in the X direction aligned with the direction orthogonal to the direction A in which the off angle α is formed. The peeling laser beam LB is irradiated to the ingot 40 from the condenser 16 to grow the crack 56, and a peeling trigger forming process is performed. In the illustrated embodiment, in the separation trigger forming process, the chuck table 14 is processed and fed in the X direction by the X direction moving means at a predetermined processing feed speed with respect to the focused point FP without moving the focused point FP. .
剥離きっかけ形成工程では剥離きっかけ形成加工に続いて、オフ角αが形成される方向Ａに整合しているＹ方向にインゴット４０と集光点ＦＰとを相対的にインデックス送りする。図示の実施形態ではインデックス送りにおいて、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１４をＹ方向移動手段によってＹ方向に所定インデックス量Ｌｉ’だけインデックス送りしている。剥離きっかけ形成工程のインデックス送りにおけるインデックス量は、剥離層形成工程のインデックス送りにおけるインデックス量と同一でよい。そして、剥離きっかけ形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、剥離層５８が形成される外周領域の全部または一部（図示の実施形態では図１２に示すとおり、剥離層５８が形成された外周領域の一部）に剥離のきっかけ５９を形成することができる。剥離のきっかけ５９は、剥離層５８における他の部分と比較して、パルスレーザー光線ＬＢの照射回数が多く強度がより低下しているため剥離が生じやすく、剥離の起点となる部分である。剥離のきっかけ５９の幅Ｌｓ（図示の実施形態ではＹ方向における幅）は１０ｍｍ程度でよい。なお、剥離きっかけ形成工程では、剥離きっかけ形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、インゴット４０の同じ部分に剥離きっかけ形成加工を複数回（たとえば４回）行ってもよい。また、剥離きっかけ形成工程は剥離層形成工程の前に実施してもよい。 In the peeling trigger forming process, following the peeling trigger forming process, the ingot 40 and the condensing point FP are relatively indexed in the Y direction aligned with the direction A in which the off angle α is formed. In the illustrated embodiment, in the index feeding, the chuck table 14 is index-fed by a predetermined index amount Li ′ in the Y direction by the Y-direction moving unit with respect to the condensing point FP without moving the condensing point FP. The index amount in the index feeding in the peeling trigger forming step may be the same as the index amount in the index feeding in the peeling layer forming step. Then, by alternately repeating the peeling trigger forming process and the index feeding, all or a part of the outer peripheral region where the peeling layer 58 is formed (in the illustrated embodiment, the peeling layer 58 is formed as shown in FIG. 12). A trigger 59 for peeling can be formed in a part of the outer peripheral region. The separation trigger 59 is a portion that is easy to cause separation because the number of times of irradiation with the pulsed laser beam LB is larger and the strength is lower than other portions in the separation layer 58, and is a starting point of separation. The width Ls (the width in the Y direction in the illustrated embodiment) of the separation trigger 59 may be about 10 mm. In the peeling trigger forming step, the peeling trigger forming process and the index feeding may be alternately repeated to perform the peeling trigger forming process on the same portion of the ingot 40 a plurality of times (for example, four times). Moreover, you may implement a peeling trigger formation process before a peeling layer formation process.
剥離きっかけ形成工程を実施した後、剥離層５８を界面としてインゴット４０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。ウエーハ生成工程は、上述の剥離装置２４を用いて実施することができる。ウエーハ生成工程では、まず、剥離層５８及び剥離のきっかけ５９から近い方の端面である第一の面４２を上に向けて、インゴット４０を液槽２８内に入れ液体２６中に浸漬すると共に超音波振動板３０の上面に載せる。次いで、インゴット４０の固有振動数と近似する周波数以上の周波数を有する超音波振動を超音波振動付与手段３２から超音波振動板３０に付与する。そうすると、インゴット４０の固有振動数と近似する周波数以上の周波数を有する超音波が超音波振動板３０から液体２６を介してインゴット４０に付与される。これによって、剥離のきっかけ５９を起点に剥離層５８を界面としてインゴット４０の一部を効率よく剥離してウエーハを生成することができ、したがって生産性の向上が図られる。 After performing the peeling trigger forming step, a wafer generating step is performed in which a part of the ingot 40 is peeled off using the release layer 58 as an interface to generate a wafer. The wafer generation step can be performed using the peeling device 24 described above. In the wafer generation step, first, the ingot 40 is immersed in the liquid 26 and placed in the liquid 26 with the first surface 42, which is the end surface closer to the release layer 58 and the release trigger 59, facing upward. It is placed on the upper surface of the sonic vibration plate 30. Next, ultrasonic vibration having a frequency equal to or higher than the natural frequency of the ingot 40 is applied from the ultrasonic vibration applying means 32 to the ultrasonic vibration plate 30. Then, an ultrasonic wave having a frequency equal to or higher than the frequency approximate to the natural frequency of the ingot 40 is applied from the ultrasonic vibration plate 30 to the ingot 40 via the liquid 26. As a result, it is possible to efficiently peel a part of the ingot 40 from the peeling layer 59 as the starting point, and to produce a wafer, thereby improving productivity.
本実施形態においても、インゴット４０の固有振動数と近似する周波数とは、インゴット４０を液体２６中に浸漬し液体２６を介してインゴット４０に超音波を付与することによって剥離層５８を界面としてインゴット４０の一部を剥離する際に、インゴット４０の固有振動数よりも所定量低い周波数から徐々に超音波の周波数を上昇させたときに、剥離のきっかけ５９を起点に剥離層５８を界面とするインゴット４０の一部剥離が開始する周波数であり、インゴット４０の固有振動数よりも小さい周波数である。具体的には、インゴット４０の固有振動数と近似する周波数はインゴット４０の固有振動数の０．８倍程度である。また、ウエーハ生成工程を実施する際の液層２８内の液体２６は水であり、水の温度は、超音波振動付与手段３２から超音波振動板３０に超音波振動が付与された際にキャビテーションの発生が抑制される温度に設定されているのが好ましい。具体的には、水の温度が０〜２５℃に設定されているのが好適であり、これによって超音波のエネルギーがキャビテーションに変換されることなく、効果的にインゴット４０に超音波のエネルギーを付与することができる。 Also in this embodiment, the frequency approximate to the natural frequency of the ingot 40 is an ingot having the release layer 58 as an interface by immersing the ingot 40 in the liquid 26 and applying ultrasonic waves to the ingot 40 through the liquid 26. When peeling a part of 40, when the frequency of the ultrasonic wave is gradually increased from a frequency lower by a predetermined amount than the natural frequency of the ingot 40, the peeling layer 58 is used as an interface starting from the peeling trigger 59. This is a frequency at which partial peeling of the ingot 40 starts, and is a frequency smaller than the natural frequency of the ingot 40. Specifically, the frequency approximated to the natural frequency of the ingot 40 is about 0.8 times the natural frequency of the ingot 40. Further, the liquid 26 in the liquid layer 28 when performing the wafer generation process is water, and the temperature of the water is cavitation when ultrasonic vibration is applied from the ultrasonic vibration applying means 32 to the ultrasonic vibration plate 30. It is preferable that the temperature is set so as to suppress the occurrence of. Specifically, it is preferable that the temperature of water is set to 0 to 25 ° C., so that the ultrasonic energy is effectively applied to the ingot 40 without converting the ultrasonic energy into cavitation. Can be granted.
ここで、単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数と近似する周波数と、剥離装置の液槽に収容する液体の温度とについて、下記のレーザー加工条件下で本発明者が行った実験の結果に基づいて説明する。 Here, the frequency approximated to the natural frequency of the single crystal SiC ingot and the temperature of the liquid stored in the liquid tank of the peeling apparatus are based on the results of experiments conducted by the present inventors under the following laser processing conditions. explain.
［レーザー加工条件］
パルスレーザー光線の波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数Ｆ ：６０ｋＨｚ
平均出力 ：１．５Ｗ
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
[Laser processing conditions]
Pulse laser beam wavelength: 1064 nm
Repetition frequency F: 60 kHz
Average output: 1.5W
Pulse width: 4 ns
Spot diameter: 3 μm
Numerical aperture (NA) of condenser lens: 0.65
Processing feed rate V: 200 mm / s
［実験１］適正な剥離層の形成
厚み３ｍｍの単結晶ＳｉＣインゴットの端面から１００μｍ内側にパルスレーザー光線の集光点を位置づけて単結晶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とに分離した直径φ１７μｍの改質部を形成し、加工送り方向において隣接する改質部同士の重なり率Ｒ＝８０％で連続的に改質部を形成し、改質部からｃ面に等方的に直径φ１５０μｍのクラックを形成した。その後、集光器を１５０μｍインデックス送りして同様に改質部を連続的に形成すると共にクラックを形成してウエーハの厚みに相当する１００μｍの深さに剥離層を形成した。なお、改質部同士の重なり率Ｒは、改質部の直径Ｄ＝φ１７μｍと、加工送り方向において隣接する集光点同士の間隔Ｌとから、次のとおりに算出される。また、加工送り方向において隣接する集光点同士の間隔Ｌは、上述のとおり、加工送り速度Ｖ（本実験では２００ｍｍ／ｓ）と、パルスレーザー光線の繰り返し周波数Ｆ（本実験では６０ｋＨｚ）とで規定される（Ｌ＝Ｖ／Ｆ）。
Ｒ＝（Ｄ−Ｌ）／Ｄ
＝｛Ｄ−（Ｖ／Ｆ）｝／Ｄ
＝［１７（μｍ）−｛２００（ｍｍ／ｓ）／６０（ｋＨｚ）｝］／１７（μｍ）
＝［１７×１０−６（ｍ）−｛２００×１０−３（ｍ／ｓ）／６０×１０３（Ｈｚ）
｝］／１７×１０−６（ｍ）
＝０．８
[Experiment 1] Formation of an appropriate release layer Positioning the focused point of the pulse laser beam 100 μm inside from the end face of a single crystal SiC ingot having a thickness of 3 mm, irradiating the single crystal SiC ingot with the pulse laser beam, and SiC is converted into Si and C A separated modified portion having a diameter of 17 μm is formed, and a modified portion is continuously formed with an overlap ratio R = 80% between adjacent modified portions in the processing feed direction, and isotropic from the modified portion to the c-plane. A crack having a diameter of 150 μm was formed. Thereafter, the condenser was fed by an index of 150 μm to continuously form the modified portions and cracks were formed to form a release layer at a depth of 100 μm corresponding to the thickness of the wafer. The overlapping ratio R between the reforming portions is calculated as follows from the diameter D of the reforming portion D = φ17 μm and the distance L between the condensing points adjacent in the processing feed direction. Further, as described above, the interval L between the condensing points adjacent in the machining feed direction is defined by the machining feed speed V (200 mm / s in this experiment) and the repetition frequency F of the pulse laser beam (60 kHz in this experiment). (L = V / F).
R = (D−L) / D
= {D- (V / F)} / D
= [17 (μm) − {200 (mm / s) / 60 (kHz)}] / 17 (μm)
= [17 × 10 −6 (m) − {200 × 10 −3 (m / s) / 60 × 10 3 (Hz)
}] / 17 × 10 −6 (m)
= 0.8
［実験２］固有振動数に対する超音波の周波数依存性
厚み３ｍｍの上記単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数を求めたところ２５ｋＨｚであった。そこで実験２では、実験１で剥離層を形成した上記単結晶ＳｉＣインゴットを２５℃の水に浸漬して付与する超音波の出力を１００Ｗとし、超音波の周波数を１０ｋＨｚ、１５ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、２３ｋＨｚ、２５ｋＨｚ、２７ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、１２０ｋＨｚ、１５０ｋＨｚと上昇させ、実験１で形成した剥離層を界面として上記単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハが剥離する時間を計測して周波数依存性を検証した。
［実験２の結果］
周波数 剥離時間
１０ｋＨｚ １０分経過しても剥離しなかった：ＮＧ
１５ｋＨｚ １０分経過しても剥離しなかった：ＮＧ
２０ｋＨｚ ９０秒で剥離した
２３ｋＨｚ ３０秒で剥離した
２５ｋＨｚ ２５秒で剥離した
２７ｋＨｚ ３０秒で剥離した
３０ｋＨｚ ７０秒で剥離した
４０ｋＨｚ １７０秒で剥離した
５０ｋＨｚ ２００秒で剥離した
１００ｋＨｚ ２２０秒で剥離した
１２０ｋＨｚ ２４０秒で剥離した
１５０ｋＨｚ ３００秒で剥離した
[Experiment 2] Frequency dependence of ultrasonic wave with respect to natural frequency When the natural frequency of the single crystal SiC ingot having a thickness of 3 mm was determined, it was 25 kHz. Therefore, in Experiment 2, the output of the ultrasonic wave applied by immersing the single crystal SiC ingot formed with the release layer in Experiment 1 in water at 25 ° C. is 100 W, and the frequency of the ultrasonic wave is 10 kHz, 15 kHz, 20 kHz, 23 kHz, 25 kHz, 27 kHz, 30 kHz, 40 kHz, 50 kHz, 100 kHz, 120 kHz, 150 kHz, and the frequency dependency was verified by measuring the time for the wafer to peel from the single crystal SiC ingot using the release layer formed in Experiment 1 as an interface. .
[Result of Experiment 2]
Frequency Peeling time 10 kHz No peeling even after 10 minutes: NG
15 kHz 10 minutes later, did not peel: NG
20 kHz peeled at 90 seconds 23 kHz peeled at 30 seconds 25 kHz peeled at 25 seconds 27 kHz peeled at 30 seconds 30 kHz peeled at 70 seconds 40 kHz peeled at 170 seconds 50 kHz peeled at 200 seconds 100 kHz peeled at 220 seconds 120 kHz 240 Peeled in seconds 150 kHz peeled in 300 seconds
［実験３］超音波の出力依存性
実験２では超音波の出力を１００Ｗに固定し、超音波の周波数を変化させて、実験１で剥離層を形成した上記単結晶ＳｉＣインゴットからのウエーハの剥離時間を計測したが、実験３では、超音波の周波数毎に超音波の出力を２００Ｗ、３００Ｗ、４００Ｗ、５００Ｗと上昇させ、実験１で形成した剥離層を界面として上記単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハが剥離する時間を計測して出力依存性を検証した。なお、下記「ＮＧ」は、実験２の結果と同様に、単結晶ＳｉＣインゴットに超音波の付与を開始してから１０分経過しても単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハが剥離しなかったことを意味する。
［実験３の結果］
出力毎の剥離時間
周波数 ２００Ｗ ３００Ｗ ４００Ｗ ５００Ｗ
１０ｋＨｚ ＮＧ ＮＧ ＮＧ ＮＧ
１５ｋＨｚ ＮＧ ＮＧ ＮＧ ＮＧ
２０ｋＨｚ ５０秒 ３３秒 １５秒 ６秒
２３ｋＨｚ １６秒 １０秒 ４秒 ３秒
２５ｋＨｚ ３秒 １秒 １秒以下 １秒以下
２７ｋＨｚ １５秒 １１秒 ５秒 ２秒
３０ｋＨｚ ４８秒 ４０秒 １８秒 ３秒
４０ｋＨｚ ９０秒 ４７秒 ２３秒 ４秒
５０ｋＨｚ １００秒 ５８秒 ２４秒 ６秒
１００ｋＨｚ １２６秒 ６３秒 ２６秒 ７秒
１２０ｋＨｚ １５０秒 ７０秒 ２７秒 ８秒
１５０ｋＨｚ １７０秒 ８２秒 ４２秒 ２０秒
[Experiment 3] Dependence of ultrasonic wave output In Experiment 2, the output of the ultrasonic wave was fixed to 100 W, the frequency of the ultrasonic wave was changed, and the wafer was peeled from the single crystal SiC ingot in which the peel layer was formed in Experiment 1. Although the time was measured, in Experiment 3, the ultrasonic power was increased to 200 W, 300 W, 400 W, and 500 W for each ultrasonic frequency, and the wafer was formed from the single crystal SiC ingot using the release layer formed in Experiment 1 as an interface. The output dependency was verified by measuring the peeling time. In addition, the following “NG” means that the wafer did not peel from the single crystal SiC ingot even after 10 minutes had passed since the start of applying ultrasonic waves to the single crystal SiC ingot, as in the result of Experiment 2. To do.
[Result of Experiment 3]
Separation time for each output Frequency 200W 300W 400W 500W
10 kHz NG NG NG NG
15kHz NG NG NG NG
20 kHz 50 seconds 33 seconds 15 seconds 6 seconds 23 kHz 16 seconds 10 seconds 4 seconds 3 seconds 25 kHz 3 seconds 1 second 1 second or less 1 second or less 27 kHz 15 seconds 11 seconds 5 seconds 2 seconds 30 kHz 48 seconds 40 seconds 18 seconds 3 seconds 40 kHz 90 seconds 47 seconds 23 seconds 4 seconds 50 kHz 100 seconds 58 seconds 24 seconds 6 seconds 100 kHz 126 seconds 63 seconds 26 seconds 7 seconds 120 kHz 150 seconds 70 seconds 27 seconds 8 seconds 150 kHz 170 seconds 82 seconds 42 seconds 20 seconds
［実験４］温度依存性
実験４では、実験１で剥離層を形成した上記単結晶ＳｉＣインゴットを浸漬する水の温度を０℃から上昇させ、実験１で形成した剥離層を界面として上記単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハが剥離する時間を計測して温度依存性を検証した。なお、実験４では、超音波の周波数を２５ｋＨｚに設定し、超音波の出力を５００Ｗに設定した。
［実験４の結果］
温度 剥離時間
０℃ ０．０７秒
５℃ ０．０９秒
１０℃ ０．１２秒
１５℃ ０．６秒
２０℃ ０．８秒
２５℃ ０．９秒
３０℃ ３．７秒
３５℃ ４．２秒
４０℃ ６．１秒
４５℃ ７．１秒
５０℃ ８．２秒
[Experiment 4] Temperature Dependence In Experiment 4, the temperature of water in which the single crystal SiC ingot having the release layer formed in Experiment 1 was immersed was increased from 0 ° C., and the single crystal was formed using the release layer formed in Experiment 1 as an interface. The temperature dependency was verified by measuring the time for the wafer to peel from the SiC ingot. In Experiment 4, the ultrasonic frequency was set to 25 kHz, and the ultrasonic output was set to 500 W.
[Result of Experiment 4]
Temperature Peeling time 0 ° C. 0.07 seconds 5 ° C. 0.09 seconds 10 ° C. 0.12 seconds 15 ° C. 0.6 seconds 20 ° C. 0.8 seconds 25 ° C. 0.9 seconds 30 ° C. 3.7 seconds 35 ° C. 4.2 Second 40 ° C 6.1 seconds 45 ° C 7.1 seconds 50 ° C 8.2 seconds
実験２の結果から、剥離層を界面として単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを剥離するための超音波の周波数は単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数（本実験で用いた単結晶ＳｉＣインゴットにおいては２５ｋＨｚ）に依存し、単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数と近似する２０ｋＨｚ（単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数の０．８倍の周波数）であることを確認することができた。また、単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数の近傍の２０〜３０ｋＨｚ（単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数の０．８〜１．５倍の周波数）で、剥離層を界面として単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハが効果的に（比較的短い時間で）剥離することを確認することができた。また、実験３の結果から、単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数の近傍の２０〜３０ｋＨｚを超える周波数であっても、超音波の出力を高めることにより、剥離層を界面として単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハが効果的に剥離することを確認することができた。さらに、実験４の結果から、剥離装置の液槽に収容する液体が水である場合に、水の温度が２５℃を超えると超音波のエネルギーがキャビテーションに変換されてしまうため、剥離層を界面として単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを効果的に剥離することができないことを確認することができた。 From the result of Experiment 2, the frequency of ultrasonic waves for peeling the wafer from the single crystal SiC ingot with the release layer as an interface is the natural frequency of the single crystal SiC ingot (25 kHz for the single crystal SiC ingot used in this experiment). It can be confirmed that the frequency is 20 kHz (a frequency that is 0.8 times the natural frequency of the single crystal SiC ingot) that approximates the natural frequency of the single crystal SiC ingot. Further, from the single crystal SiC ingot to the wafer at a frequency of 20 to 30 kHz (frequency of 0.8 to 1.5 times the natural frequency of the single crystal SiC ingot) in the vicinity of the natural frequency of the single crystal SiC ingot. Was able to be effectively peeled off (in a relatively short time). In addition, from the results of Experiment 3, even if the frequency exceeds 20 to 30 kHz in the vicinity of the natural frequency of the single crystal SiC ingot, by increasing the output of the ultrasonic wave, the wafer from the single crystal SiC ingot with the release layer as an interface can be obtained. Was effectively peeled off. Furthermore, from the result of Experiment 4, when the liquid stored in the liquid tank of the peeling apparatus is water, if the temperature of the water exceeds 25 ° C., the ultrasonic energy is converted into cavitation. As a result, it was confirmed that the wafer could not be effectively peeled off from the single crystal SiC ingot.
２：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
４：第一の面（端面）
１０：垂線
１８：改質部
２０：クラック
２２：剥離層
２３：剥離のきっかけ
２６：液体
３４：ウエーハ
４０：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
４２：第一の面（端面）
４８：垂線
５４：改質部
５６：クラック
５８：剥離層
５９：剥離のきっかけ
2: Single-crystal SiC ingot in which the normal of the end surface and the c-axis coincide with each other 4: First surface (end surface)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Perpendicular 18: Modified part 20: Crack 22: Peeling layer 23: Trigger of peeling 26: Liquid 34: Wafer 40: Single-crystal SiC ingot in which c axis is inclined with respect to the perpendicular of an end surface 42: First surface (End face)
48: perpendicular line 54: reforming part 56: crack 58: peeling layer 59: trigger for peeling
Claims (6)
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インゴットにレーザー光線を照射してＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部と改質部からｃ面に等方的に形成されるクラックとからなる剥離層を形成する剥離層形成工程と、
剥離層が形成される外周領域の全部または一部に更にレーザー光線を照射してクラックを成長させて剥離のきっかけを形成する剥離きっかけ形成工程と、
単結晶ＳｉＣインゴットを液体中に浸漬し単結晶ＳｉＣインゴットの固有振動数と近似する周波数以上の周波数を有する超音波を液体を介して単結晶ＳｉＣインゴットに付与することによって、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ウエーハを生成するウエーハ生成工程と、
から少なくとも構成されるウエーハ生成方法。 A wafer generation method for generating a wafer from a single crystal SiC ingot having a c-axis and a c-plane orthogonal to the c-axis,
A single crystal SiC ingot is irradiated with a laser beam with the focal point of a laser beam having a wavelength transmissive to the single crystal SiC positioned at a depth corresponding to the thickness of the wafer to be generated from the end face of the single crystal SiC ingot. A release layer forming step of forming a release layer composed of a modified portion separated into Si and C and a crack formed isotropically on the c-plane from the modified portion;
A peeling trigger forming step for forming a trigger for peeling by further irradiating a laser beam to all or part of the outer peripheral region where the peeling layer is formed to grow a crack,
By immersing the single crystal SiC ingot in the liquid and applying ultrasonic waves having a frequency equal to or higher than the natural frequency of the single crystal SiC ingot to the single crystal SiC ingot via the liquid, the release layer is used as the interface. A wafer generating step of peeling a part of the crystalline SiC ingot to generate a wafer;
A wafer generation method comprising at least the following.
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、連続的に形成された改質部からｃ面に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て剥離層を形成する請求項１記載のウエーハ生成方法。 In the release layer forming step,
When the perpendicular of the end face of the single crystal SiC ingot and the c axis coincide with each other, the single crystal SiC is within a range not exceeding the width of the crack formed isotropically on the c plane from the continuously formed modified portion. The wafer generating method according to claim 1, wherein the ingot and the light condensing point are relatively index-fed to continuously form the modified portion, and the crack is connected to form a release layer.
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、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ｃ面に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ｃ面に等方的にクラックを順次形成して剥離層を形成する請求項１記載のウエーハ生成方法。 In the release layer forming step,
When the c-axis is inclined with respect to the normal of the end surface of the single crystal SiC ingot, the modified portion is continuously formed in a direction perpendicular to the direction in which the off-angle is formed between the c surface and the end surface. The isotropic crack is formed on the c-plane, and the single crystal SiC ingot and the condensing point are relatively index-fed in a range not exceeding the crack width in the direction in which the off-angle is formed. 2. The wafer generating method according to claim 1, wherein the modified portion is continuously formed in a direction orthogonal to the direction in which the film is formed, and a crack is sequentially formed from the modified portion to the c-plane in order to form a release layer. .
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