JP2019091852A - ウエーハの生成方法およびウエーハ生成装置 - Google Patents

ウエーハの生成方法およびウエーハ生成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】履歴をウエーハに残すことができるウエーハの生成方法およびウエーハ生成装置を提供する。【解決手段】ウエーハの生成方法は、インゴット１５０の上面を平坦化する平坦化工程と、平坦化されたインゴットの上面から、２番目に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴットに対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢの集光点ＦＰを位置づけて照射し、製造履歴１６５を形成する第一の製造履歴形成工程と、平坦化されたインゴットの上面からレーザーを照射し、剥離層１７０を形成する剥離層形成工程と、平坦化されたインゴットの上面から、最初に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にレーザー光線の集光点ＦＰを位置づけて照射し、製造履歴１７１を形成する第二の製造履歴形成工程と、インゴットから剥離層を起点としてウエーハを剥離して、ウエーハを生成するウエーハ生成工程とを順次実施する。【選択図】図１９

Description

本発明は、インゴットからウエーハを生成するウエーハの生成方法およびウエーハ生成装置に関する。
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やパソコン等の電気機器に利用される。
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（たとえば特許文献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して切断予定面に剥離層を形成し、剥離層が形成された切断予定面に沿って単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを剥離する技術が提案されている（たとえば特許文献２参照。）。
特開２０００−９４２２１号公報 特開２０１３−４９１６１号公報
しかしながら、インゴットから生成されたウエーハの履歴は必ずしも明確ではなく、ウエーハにデバイスが形成される過程においてデバイスに欠陥が生じても、ウエーハの履歴を遡ってデバイスの欠陥の原因を追究することができないという問題がある。
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、ウエーハの履歴をウエーハに残すことができるウエーハの生成方法およびウエーハ生成装置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の第一の局面が提供するのは以下のウエーハの生成方法である。すなわち、インゴットからウエーハを生成するウエーハの生成方法であって、インゴットの上面を平坦化する平坦化工程と、平坦化されたインゴットの上面から２番目に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し製造履歴を形成する第一の製造履歴形成工程と、平坦化されたインゴットの上面からインゴット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最初に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レーザー光線をインゴットに照射し剥離層を形成する剥離層形成工程と、平坦化されたインゴットの上面から最初に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し製造履歴を形成する第二の製造履歴形成工程と、インゴットから剥離層を起点として最初に生成すべきウエーハを剥離してウエーハを生成するウエーハ生成工程と、を最初に実施し、続いて、該平坦化工程と、該第一の製造履歴形成工程と、該剥離層形成工程と、該ウエーハ生成工程と、を順次実施するウエーハの生成方法である。
好ましくは、該第一の製造履歴形成工程および該第二の製造履歴形成工程において形成される製造履歴は、インゴットのロットナンバー、生成されるウエーハの順番、製造年月日、製造工場、生成に寄与した機種のいずれかが含まれる。インゴットは、第一の面と、該第一の面と反対側の第二の面と、該第一の面から該第二の面に至るｃ軸と、該ｃ軸に直交するｃ面とを有する単結晶ＳｉＣインゴットであり、該第一の面の垂線に対して該ｃ軸が傾き該ｃ面と該第一の面とでオフ角が形成されており、該剥離層形成工程において、単結晶ＳｉＣインゴット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該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ると共に該オフ角が形成される方向と直交する方向に単結晶ＳｉＣインゴットと該集光点とを相対的に移動してＳｉＣがＳｉとＣとに分離し次に照射されるパルスレーザー光線が前に形成されたＣに吸収されて連鎖的にＳｉＣがＳｉとＣとに分離して形成される直線状の改質層およびクラックを形成し、該オフ角が形成される方向に単結晶ＳｉＣインゴットと該集光点とを相対的に移動して所定量インデックスして剥離層を形成するのが好適である。
本発明の第二の局面が提供するのは以下のウエーハ生成装置である。すなわち、上述したとおりのウエーハの生成方法を実施するウエーハ生成装置であって、インゴットを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたインゴットの上面を研削して平坦化する平坦化手段と、該保持手段に保持されたインゴットの上面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し剥離層を形成する剥離層形成手段と、生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し製造履歴を形成する製造履歴形成手段と、インゴットの上面を保持し剥離層からウエーハを剥離するウエーハ剥離手段と、剥離されたウエーハを収容するウエーハ収容手段と、から少なくとも構成されるウエーハ生成装置である。
本発明の第一の局面が提供するウエーハの生成方法は、インゴットの上面を平坦化する平坦化工程と、平坦化されたインゴットの上面から２番目に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し製造履歴を形成する第一の製造履歴形成工程と、平坦化されたインゴットの上面からインゴット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最初に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レーザー光線をインゴットに照射し剥離層を形成する剥離層形成工程と、平坦化されたインゴットの上面から最初に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し製造履歴を形成する第二の製造履歴形成工程と、インゴットから剥離層を起点として最初に生成すべきウエーハを剥離してウエーハを生成するウエーハ生成工程と、を最初に実施し、続いて、該平坦化工程と、該第一の製造履歴形成工程と、該剥離層形成工程と、該ウエーハ生成工程と、を順次実施するので、インゴットから剥離されたウエーハの履歴がウエーハの内部に形成され、デバイスが形成される過程においてもウエーハの履歴を確認することが可能になり、デバイスに欠陥が生じた場合にウエーハの履歴を遡ってデバイスの欠陥の原因を追究することができ、再発防止につなげることができる。また、本発明の第一の局面が提供するウエーハの生成方法では、インゴットからウエーハを剥離した後においても、第一の製造履歴形成工程で形成した製造履歴によってインゴットを特定することができる。
本発明の第二の局面が提供するウエーハ生成装置は、インゴットを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたインゴットの上面を研削して平坦化する平坦化手段と、該保持手段に保持されたインゴットの上面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し剥離層を形成する剥離層形成手段と、生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し製造履歴を形成する製造履歴形成手段と、インゴットの上面を保持し剥離層からウエーハを剥離するウエーハ剥離手段と、剥離されたウエーハを収容するウエーハ収容手段と、から少なくとも構成されているので、上述したとおりのウエーハの生成方法を実施することができ、したがってインゴットから剥離されたウエーハの履歴がウエーハの内部に形成され、デバイスが形成される過程においてもウエーハの履歴を確認することが可能になり、デバイスに欠陥が生じた場合にウエーハの履歴を遡ってデバイスの欠陥の原因を追究することができ、再発防止につなげることができる。また、本発明の第二の局面が提供するウエーハ生成装置では、上述したとおりのウエーハの生成方法を実施することができることから、インゴットからウエーハを剥離した後においても、第一の製造履歴形成工程で形成した製造履歴によってインゴットを特定することができる。
本発明に従って構成されたウエーハ生成装置の斜視図。 図１に示すウエーハ生成装置の要部斜視図。 図２に示す平坦化手段の要部拡大斜視図。 洗浄手段の第一の洗浄部から洗浄水が噴射していると共に第二の洗浄部から乾燥エアーが噴射している状態を示す模式図。 図１に示すレーザー照射手段の斜視図。 図５に示すレーザー照射手段から枠体を省略して示すレーザー照射手段の斜視図。 図５に示すレーザー照射手段のブロック図。 図１に示すウエーハ剥離手段の斜視図。 図１に示すウエーハ剥離手段の断面図。 図１に示すインゴット搬送手段の斜視図。 （ａ）インゴットの正面図、（ｂ）インゴットの平面図。 （ａ）インゴット及びサブストレートの斜視図、（ｂ）インゴットにサブストレートが装着された状態を示す斜視図。 保持工程が実施されている状態を示す斜視図。 第一のインゴットが平坦化位置に位置づけられると共に、第二のインゴットが待機位置に位置づけられた状態を示す平面図。 図１４に示す状態からターンテーブルが９０度回転され、第三のインゴットが待機位置に位置づけられた状態を示す平面図。 （ａ）第一の製造履歴形成工程が実施されている状態を示す斜視図、（ｂ）第一の製造履歴形成工程が実施されている状態を示す正面図。 （ａ）剥離層形成工程が実施されている状態を示す斜視図、（ｂ）剥離層形成工程が実施されている状態を示す正面図。 （ａ）剥離層が形成された単結晶ＳｉＣインゴットの平面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図。 （ａ）第二の製造履歴形成工程が実施されている状態を示す斜視図、（ｂ）第二の製造履歴形成工程が実施されている状態を示す正面図。 図１５に示す状態からターンテーブルが９０度回転され、第四のインゴットが待機位置に位置づけられた状態を示す平面図。 （ａ）チャックテーブルの上方に液槽体が位置している状態を示す斜視図、（ｂ）液槽体の下面がチャックテーブルの上面に接触した状態を示す斜視図。 ウエーハ剥離手段によってインゴットからウエーハが剥離された状態を示す斜視図。 図２０に示す状態からターンテーブルが９０度回転した状態を示す平面図。 図２３に示す状態からターンテーブルが９０度回転した状態を示す平面図。 図２４に示す状態からターンテーブルが９０度回転した状態を示す平面図。
以下、本発明に係るウエーハの生成方法およびウエーハ生成装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明に係るウエーハ生成装置から説明する。図１に示すウエーハ生成装置２は、インゴットを保持する保持手段４と、保持手段４に保持されたインゴットの上面を研削して平坦化する平坦化手段６と、保持手段４に保持されたインゴットの上面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し剥離層を形成する剥離層形成手段と、生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し製造履歴を形成する製造履歴形成手段と、インゴットの上面を保持し剥離層からウエーハを剥離するウエーハ剥離手段１０と、剥離されたウエーハを収容するウエーハ収容手段１２と、から少なくとも構成される。図示の実施形態では、剥離層形成手段と製造履歴形成手段とが同一のレーザー照射手段８から構成されている例を説明するが、剥離層形成手段と製造履歴形成手段とが別々のレーザー照射手段から構成されていてもよい。
図２を参照して保持手段４について説明する。ウエーハ生成装置２の基台１４には、基台１４の上面から下方に没入したターンテーブル収容部１６が形成され、ターンテーブル収容部１６には円形状のターンテーブル１８が回転自在に収容されている。ターンテーブル１８は、基台１４に内蔵されたターンテーブル用モータ（図示していない。）によって、ターンテーブル１８の径方向中心を通ってＺ軸方向に延びる軸線を回転中心として回転される。そして、図示の実施形態における保持手段４は、ターンテーブル１８の上面に回転自在に配設された４個の円形状のチャックテーブル２０から構成されている。各チャックテーブル２０は、ターンテーブル１８の回転によって、待機位置Ｐ１、平坦化手段６の下方の平坦化位置Ｐ２、レーザー照射手段８の下方のレーザー照射位置Ｐ３、ウエーハ剥離手段１０の下方のウエーハ剥離位置Ｐ４に位置づけられる。各チャックテーブル２０は、基台１４に内蔵された４個のチャックテーブル用モータ（図示していない。）によって、各チャックテーブル２０の径方向中心を通ってＺ軸方向に延びる軸線を回転中心として回転される。ターンテーブル１８の周方向に等間隔をおいて（９０度の間隔をもって）配設されている４個のチャックテーブル２０は、ターンテーブル１８の上面に配置された十字形状の仕切壁１８ａによって区画されている。また、各チャックテーブル２０の上面には、吸引手段（図示していない。）に接続された多孔質の吸着チャック２２が配置されている。そして、保持手段４を構成する各チャックテーブル２０は、吸引手段で吸着チャック２２の上面に吸引力を生成することにより、吸着チャック２２の上面に載せられたインゴットを吸着して保持することができる。なお、Ｚ軸方向は図２に矢印Ｚで示す上下方向である。また、図２に矢印Ｘで示すＸ軸方向はＺ軸方向に直交する方向であり、図２に矢印Ｙで示すＹ軸方向はＸ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向が規定する平面は実質上水平である。
図２に示すとおり、平坦化手段６は、基台１４のＹ軸方向一端部の上面からＺ軸方向に延びる装着壁２４と、Ｚ軸方向に移動自在に装着壁２４に装着されたＺ軸方向可動板２６と、Ｚ軸方向可動板２６をＺ軸方向に移動させるＺ軸方向移動機構２８とを含む。装着壁２４の片側面（図２において手前側の面）には、Ｘ軸方向に間隔をおいてＺ軸方向に延びる一対の案内レール２４ａが付設されている。Ｚ軸方向可動板２６には、装着壁２４の各案内レール２４ａに対応してＺ軸方向に延びる一対の被案内レール２６ａが形成されている。そして、案内レール２４ａに被案内レール２６ａが係合することにより、Ｚ軸方向可動板２６はＺ軸方向に装着壁２４に装着されている。Ｚ軸方向移動機構２８は、装着壁２４の片側面に沿ってＺ軸方向に延びるボールねじ３０と、ボールねじ３０の片端部に連結されたモータ３２とを有する。ボールねじ３０のナット部（図示していない。）はＺ軸方向可動板２６に固定されている。そしてＺ軸方向移動機構２８は、ボールねじ３０によりモータ３２の回転運動を直線運動に変換してＺ軸方向可動板２６に伝達し、案内レール２４ａに沿ってＺ軸方向可動板２６をＺ軸方向に移動させる。
図２と共に図３を参照して平坦化手段６についての説明を続ける。Ｚ軸方向可動板２６の外面にはＹ軸方向に突出する支持ブロック３４が固定されている。支持ブロック３４の上面にはモータ３６が支持され、支持ブロック３４の下面には下方に延びるスピンドルハウジング３８が支持されている。スピンドルハウジング３８には、Ｚ軸方向に延びる軸線を中心として回転自在に円柱状のスピンドル４０が支持されている。スピンドル４０の上端はモータ３６に連結され、Ｚ軸方向に延びる軸線を中心としてモータ３６によってスピンドル４０が回転される。図３に示すとおり、スピンドル４０の下端には円板状のホイールマウント４２が固定され、ホイールマウント４２の下面にはボルト４４によって環状の研削ホイール４６が固定されている。研削ホイール４６の下面の外周縁部には、周方向に間隔をおいて環状に配置された複数の研削砥石４８が固定されている。図３に示すとおり、平坦化位置Ｐ２に位置づけられたチャックテーブル２０の回転中心を研削砥石４８が通るように、研削ホイール４６の回転中心はチャックテーブル２０の回転中心に対して変位している。このため平坦化手段６は、チャックテーブル２０と研削ホイール４６とが相互に回転しながら、チャックテーブル２０に保持されたインゴットの上面と研削砥石４８とが接触するとインゴットの上面全体を研削砥石４８で研削することができ、したがってチャックテーブル２０に保持されたインゴットの上面を研削して平坦化することができる。
ウエーハ生成装置２は、更に、平坦化手段６によって平坦化されたインゴットを洗浄する洗浄手段５０を含む。図２に示すとおり洗浄手段５０は、平坦化手段６の装着壁２４の側面に沿って基台１４の上面に搭載された支持体５２と、支持体５２の上部からＹ軸方向に延びる第一の洗浄部５４と、第一の洗浄部５４と並んで支持体５２の上部からＹ軸方向に延びる第二の洗浄部５６とを有する。中空部材から形成され得る第一の洗浄部５４の下面にはＹ軸方向に間隔をおいて複数の噴射孔（図示していない。）が形成され、第一の洗浄部５４は洗浄水供給手段（図示していない。）に接続されている。また、中空部材から形成され得る第二の洗浄部５６の下面にもＹ軸方向に間隔をおいて複数の噴射孔（図示していない。）が形成され、第二の洗浄部５６は圧空源（図示していない。）に接続されている。そして洗浄手段５０は、図４に示すとおり、第一の洗浄部５４の各噴射孔から下方に向かって平坦化手段６側に傾斜して洗浄水５５を噴射することにより、インゴットから研削屑を除去して、平坦化手段６によって平坦化されたインゴットを洗浄することができる。また、洗浄手段５０は、第二の洗浄部５６の各噴射孔から下方に向かって乾燥エアー５７を噴射することにより、インゴットから洗浄水５５を除去してインゴットを乾燥させることができる。
図１、図５及び図６を参照して、剥離層形成手段および製造履歴形成手段を構成するレーザー照射手段８について説明する。レーザー照射手段８は、平坦化手段６の装着壁２４と並んで基台１４の上面から上方に延びる枠体５８と、枠体５８の上部からＹ軸方向に延びる案内板６０と、Ｙ軸方向に移動自在に案内板６０に支持されたＹ軸方向可動部材６２と、Ｙ軸方向可動部材６２をＹ軸方向に移動させるＹ軸方向移動機構６４とを含む。案内板６０のＸ軸方向両端下部には、Ｙ軸方向に延びる一対の案内レール６０ａが形成されている。図６に示すとおり、Ｙ軸方向可動部材６２は、Ｘ軸方向に間隔をおいて配置された一対の被案内部６６と、被案内部６６の下端間に架け渡されＸ軸方向に延びる装着部６８とを有する。各被案内部６６の上部にはＹ軸方向に延びる被案内レール６６ａが形成されている。案内レール６０ａに被案内レール６６ａが係合することにより、Ｙ軸方向可動部材６２はＹ軸方向に移動自在に案内板６０に支持されている。また、装着部６８のＹ軸方向両端下部には、Ｘ軸方向に延びる一対の案内レール６８ａが形成されている。図６に示すとおり、Ｙ軸方向移動機構６４は、案内板６０の下方においてＹ軸方向に延びるボールねじ７０と、ボールねじ７０の片端部に連結されたモータ７２とを有する。ボールねじ７０の門型形状のナット部７０ａは装着部６８の上面に固定されている。そしてＹ軸方向移動機構６４は、ボールねじ７０によりモータ７２の回転運動を直線運動に変換してＹ軸方向可動部材６２に伝達し、案内レール６０ａに沿ってＹ軸方向可動部材６２をＹ軸方向に移動させる。
図６を参照してレーザー照射手段８についての説明を続ける。レーザー照射手段８は、更に、Ｘ軸方向に移動自在に装着部６８に装着されたＸ軸方向可動板７４と、Ｘ軸方向可動板７４をＸ軸方向に移動させるＸ軸方向移動機構７６とを含む。装着部６８の案内レール６８ａにＸ軸方向可動板７４のＹ軸方向両端部が係合することにより、Ｘ軸方向可動板７４はＸ軸方向に移動自在に装着部６８に装着されている。Ｘ軸方向移動機構７６は、装着部６８の上方においてＸ軸方向に延びるボールねじ７８と、ボールねじ７８の片端部に連結されたモータ８０とを有する。ボールねじ７８のナット部７８ａは、装着部６８の開口６８ｂを通ってＸ軸方向可動板７４の上面に固定されている。そしてＸ軸方向移動機構７６は、ボールねじ７８によりモータ８０の回転運動を直線運動に変換してＸ軸方向可動板７４に伝達し、案内レール６８ａに沿ってＸ軸方向可動板７４をＸ軸方向に移動させる。
図６と共に図７を参照してレーザー照射手段８についての説明を続ける。レーザー照射手段８は、更に、枠体５８に内蔵されたレーザー発振器８２と、レーザー発振器８２が発振したパルスレーザー光線ＬＢの出力を調整するアッテネーター（図示していない。）と、レーザー発振器８２とＹ軸方向に間隔をおいて装着部６８の下面に装着された第一のミラー８４と、Ｘ軸方向可動板７４の下面にＺ軸方向に移動自在に装着された集光器８６と、第一のミラー８４とＸ軸方向に間隔をおいてＸ軸方向可動板７４の下面で集光器８６の真上に装着されパルスレーザー光線ＬＢを集光器８６に導く第二のミラー（図示していない。）と、集光器８６とＸ軸方向に間隔をおいてＸ軸方向可動板７４の下面に装着されたアライメント手段８８と、集光器８６をＺ軸方向に移動して集光器８６の集光点のＺ軸方向位置を調整する集光点位置調整手段（図示していない。）とを含む。レーザー発振器８２は、インゴットに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを発振するようになっている。集光器８６は、レーザー発振器８２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。）を有し、集光レンズは第二のミラーの下方に位置する。アライメント手段８８は、チャックテーブル２０に保持されたインゴットを撮像してレーザー加工すべき領域を検出するようになっている。集光点位置調整手段は、たとえば、ナット部が集光器８６に固定されＺ軸方向に延びるボールねじ（図示していない。）と、このボールねじの片端部に連結されたモータ（図示していない。）とを有する構成でよい。このような構成の集光点位置調整手段は、ボールねじによりモータの回転運動を直線運動に変換して集光器８６に伝達し、Ｚ軸方向に延びる案内レール（図示していない。）に沿って集光器８６を移動させ、これによって集光レンズで集光するパルスレーザー光線ＬＢの集光点のＺ軸方向位置を調整する。そして、光軸がＹ軸方向に設定されてレーザー発振器８２から発振されたパルスレーザー光線ＬＢは、アッテネーターによって適宜の出力に調整され、次いで第一のミラー８４によって光軸がＹ軸方向からＸ軸方向に変換されて第二のミラーに導かれ、次いで第二のミラーによって光軸がＸ軸方向からＺ軸方向に変換されて集光器８６の集光レンズに導かれた後、集光レンズで集光されてチャックテーブル２０に保持されたインゴットに照射される。また、Ｙ軸方向移動機構６４でＹ軸方向可動部材６２を移動させることにより集光器８６をＹ軸方向に移動させた場合でも、Ｘ軸方向移動機構７６でＸ軸方向可動板７４を移動させることにより集光器８６をＸ軸方向に移動させた場合でも、Ｙ軸方向と平行に発振器８２から発振されたパルスレーザー光線ＬＢは、第一のミラー８４によって光軸がＹ軸方向からＸ軸方向に変換されて第二のミラーに導かれ、第二のミラーに導かれたパルスレーザー光線ＬＢは第二のミラーによって光軸がＸ軸方向からＺ軸方向に変換されて集光器８６に導かれる。以上のとおり構成されたレーザー照射手段８は、チャックテーブル２０に保持されたインゴットをアライメント手段８８で撮像してレーザー加工すべき領域を検出し、集光点位置調整手段で集光器８６をＺ軸方向に移動してチャックテーブル２０に保持されたインゴットの上面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにインゴットに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢの集光点を位置づけた上で、Ｘ軸方向移動機構７６でＸ軸方向可動板７４を適宜移動させると共にＹ軸方向移動機構６４でＹ軸方向可動部材６２をＹ軸方向に適宜移動させながら、チャックテーブル２０に保持されたインゴットにパルスレーザー光線ＬＢを照射することにより、インゴットの内部に剥離層を形成することができると共に、インゴットの内部に製造履歴を形成することができる。
図１及び図８を参照してウエーハ剥離手段１０について説明する。ウエーハ剥離手段１０は、基台１４の上面に固定された支持体９０と、Ｚ軸方向に移動自在に支持体９０に支持された基端部からＸ軸方向に延びるアーム９２と、アーム９２をＺ軸方向に移動させるアーム移動機構９４とを含む。アーム移動機構９４は、支持体９０の内部においてＺ軸方向に延びるボールねじ（図示していない。）と、このボールねじの片端部に連結されたモータ９６とを有する。アーム移動機構９４のボールねじのナット部（図示していない。）は、アーム９２の基端部に固定されている。そしてアーム移動機構９４は、ボールねじによりモータ９６の回転運動を直線運動に変換してアーム９２に伝達し、支持体９０に内蔵されたＺ軸方向に延びる案内レール（図示していない。）に沿ってアーム９２をＺ軸方向に移動させる。
図８及び図９を参照してウエーハ剥離手段１０についての説明を続ける。アーム９２の先端部には、インゴットからウエーハを剥離する際にチャックテーブル２０と協働して液体を収容する液槽体９８が固定されている。液槽体９８は、円形状の天面壁１００と、天面壁１００の周縁から垂下する円筒状の側壁１０２とを有し、下端側が開放されている。側壁１０２の外径はチャックテーブル２０の直径以下に形成され、アーム９２が下降されると側壁１０２の下端がチャックテーブル２０の上面に接触するようになっている。天面壁１００には液槽体９８の外部と内部とを連通する円筒状の液体供給部１０４が付設されている。液体供給部１０４は液体供給手段（図示していない。）に接続されている。図９に示すとおり、側壁１０２の下端には環状のパッキン１０６が付設されている。そして、アーム移動機構９４によりアーム９２を下降させてチャックテーブル２０の上面に側壁１０２の下端を密着させると、チャックテーブル２０の上面と液槽体９８の内面とで液体収容空間１０８が規定される。液体供給手段から液体供給部１０４を通って液体収容空間１０８に供給された液体１１０は、パッキン１０６によって液体収容空間１０８から漏れるのが防止される。
図８及び図９を参照してウエーハ剥離手段１０についての説明を更に続ける。液槽体９８の天面壁１００にはエアシリンダ１１２が装着されている。エアシリンダ１１２のシリンダチューブ１１２ａは天面壁１００の上面から上方に延びている。図９に示すとおり、エアシリンダ１１２のピストンロッド１１２ｂの下端部は、天面壁１００の貫通開口１００ａを通過して天面壁１００の下方に突出している。ピストンロッド１１２ｂの下端部には圧電セラミックス等から形成され得る円板状の超音波振動生成部材１１４が固定されている。超音波振動生成部材１１４の下面には円板状の吸着片１１６が固定されている。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１１６は吸引手段（図示していない。）に接続されている。吸引手段で吸着片１１６の下面に吸引力を生成することにより、吸着片１１６はインゴットを吸着して保持することができる。そしてウエーハ剥離手段１０は、アーム移動機構９４によりアーム９２を下降させ、レーザー照射手段８によって剥離層が形成されたインゴットを保持したチャックテーブル２０の上面に側壁１０２の下端を密着させると共に、エアシリンダ１１２のピストンロッド１１２ｂを下降させてインゴットの上面に吸着片１１６を吸着させた上で、液体収容空間１０８に液体１１０を収容した後、超音波振動生成部材１１４を作動させてインゴットに超音波振動を付与することにより、インゴットから剥離層を起点としてウエーハを剥離することができる。
図１及び図２を参照してウエーハ収容手段１２について説明する。ウエーハ収容手段１２は、ウエーハ剥離手段１０によってインゴットから剥離されたウエーハを、上下方向に間隔をおいて複数枚収容可能な１個以上のカセットを含む。カセットが複数個の場合には同一のカセットを用いることができる。図示の実施形態では、ウエーハ収容手段１２は、第一のカセット１３１ａ、第二のカセット１３１ｂ、第三のカセット１３１ｃ及び第四のカセット１３１ｄの４個のカセットから構成されている。また、ウエーハ剥離手段１０とウエーハ収容手段１２との間には、インゴットから剥離されたウエーハをウエーハ剥離手段１０からウエーハ収容手段１２に搬送するウエーハ搬送手段１１８が配置されている。図１及び図２に示すとおり、ウエーハ搬送手段１１８は、基台１４の上面から上方に延びる昇降手段１２０と、昇降手段１２０の先端に固定された第一のモータ１２２と、基端部が第一のモータ１２２に回転自在に連結された第一のアーム１２４と、第一のアーム１２４の先端部に固定された第二のモータ１２６と、基端部が第二のモータ１２６に回転自在に連結された第二のアーム１２８と、第二のアーム１２８の先端部に固定された吸着片１３０とを含む。昇降手段１２０でＺ軸方向に昇降される第一のモータ１２２は、第一のアーム１２４の基端部を通ってＺ軸方向に延びる軸線を回転中心として昇降手段１２０に対して第一のアーム１２４を回転させる。第二のモータ１２６は、第二のアーム１２８の基端部を通ってＺ軸方向に延びる軸線を中心として第一のアーム１２４に対して第二のアーム１２８を回転させる。上面に複数の吸引孔１３０ａが形成されている吸着片１３０は吸引手段（図示していない。）に接続されている。そして、ウエーハ搬送手段１１８は、吸引手段で吸着片１３０の上面に吸引力を生成することにより、ウエーハ剥離手段１０によってインゴットから剥離されたウエーハを吸着片１３０で吸着して保持することができると共に、昇降手段１２０、第一のモータ１２２及び第二のモータ１２６で第一のアーム１２４及び第二のアーム１２８を作動させることにより、吸着片１３０で吸着したウエーハをウエーハ剥離手段１０からウエーハ収容手段１２に搬送することができる。
図１に示すとおり、ウエーハ生成装置２は、更に、インゴットを収容するインゴット収容手段１３２と、インゴット収容手段１３２からインゴットを保持手段４に搬送するインゴット搬送手段１３４とを含む。図示の実施形態におけるインゴット収容手段１３２は、Ｙ軸方向に間隔をおいて基台１４の上面に形成された円形状の４個の収容凹所１３２ａから構成されている。インゴットの直径よりも若干大きい直径の４個の収容凹所１３２ａのそれぞれにはインゴットが収容される。
図１及び図１０を参照してインゴット搬送手段１３４について説明する。インゴット搬送手段１３４は、基台１４の上面においてインゴット収容手段１３２に沿ってＹ軸方向に延びる枠体１３６と、Ｙ軸方向に移動自在に枠体１３６に支持された基端部からＸ軸方向に延びるアーム１３８と、Ｙ軸方向にアーム１３８を移動させるアーム移動機構１４０とを備える。枠体１３６には、Ｙ軸方向に延びる案内開口１３６ａが形成されている。アーム移動機構１４０は、枠体１３６の内部においてＹ軸方向に延びるボールねじ（図示していない。）と、このボールねじの片端部に連結されたモータ１４２とを有する。アーム移動機構１４０のボールねじのナット部（図示していない。）は、アーム１３８の基端部に固定されている。そしてアーム移動機構１４０は、ボールねじによりモータ１４２の回転運動を直線運動に変換してアーム１３８に伝達し、案内開口１３６ａに沿ってアーム１３８をＹ軸方向に移動させる。図１０に示すとおり、アーム１３８の先端部にはＺ軸方向に延びるエアシリンダ１４４が装着され、エアシリンダ１４４のピストンロッド１４４ａの下端部には吸着片１４６が固定されている。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１４６は吸引手段（図示していない。）に接続されている。そして、インゴット搬送手段１３４は、吸引手段で吸着片１４６の下面に吸引力を生成することにより、インゴット収容手段１３２に収容されたインゴットの上面を吸着片１４６で吸着して保持することができ、かつ、アーム移動機構１４０でアーム１３８を移動させると共に及びエアシリンダ１４４で吸着片１４６を移動させることにより、吸着片１４６で保持したインゴットをインゴット収容手段１３２から保持手段４に搬送することができる。
図１１には、上述したとおりのウエーハ生成装置２によって加工が施され得るインゴット１５０が示されている。図示のインゴット１５０は、六方晶単結晶ＳｉＣから全体として円柱形状に形成されており、円形状の第一の面１５２と、第一の面１５２と反対側の円形状の第二の面１５４と、第一の面１５２及び第二の面１５４の間に位置する周面１５６と、第一の面１５２から第二の面１５４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。図示のインゴット１５０においては、第一の面１５２の垂線１５８に対してｃ軸が傾いており、ｃ面と第一の面１５２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１１に矢印Ａで示す。また、インゴット１５０の周面１５６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１６０及び第二のオリエンテーションフラット１６２が形成されている。第一のオリエンテーションフラット１６０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１６２は、オフ角αが形成される方向Ａに直交している。図１１（ｂ）に示すとおり、上方からみて、第二のオリエンテーションフラット１６２の長さＬ２は、第一のオリエンテーションフラット１６０の長さＬ１よりも短い（Ｌ２＜Ｌ１）。なお、ウエーハ生成装置２によって加工が施され得るインゴットは、上記インゴット１５０に限定されず、たとえば、第一の面の垂線に対してｃ軸が傾いておらず、ｃ面と第一の面とのオフ角が０度である（すなわち、第一の面の垂線とｃ軸とが一致している）単結晶ＳｉＣインゴットでもよく、あるいはＧａＮ（窒化ガリウム）等の単結晶ＳｉＣ以外の素材から形成されているインゴットでもよい。
次に、本発明に係るウエーハの生成方法について説明する。図示の実施形態では、上述のウエーハ生成装置２を用いたウエーハの生成方法について説明する。図示の実施形態では、まず、４個のインゴット１５０を準備し、図１２に示すとおり、準備した各インゴット１５０の下面（図示の実施形態では第二の面１５４）に適宜の接着剤を介して円板状のサブストレート１６４を装着させるサブストレート装着工程を実施する。サブストレート装着工程を実施するのは、第一のオリエンテーションフラット１６０及び第二のオリエンテーションフラット１６２が形成されたインゴット１５０をチャックテーブル２０の円形状の吸着チャック２２によって所定の吸引力で吸着して保持するためである。サブストレート１６４の直径は、インゴット１５０の直径よりも若干大きく、かつ、チャックテーブル２０の吸着チャック２２の直径よりも若干大きい。そして、サブストレート１６４を下方に向けてインゴット１５０をチャックテーブル２０に載せた際に吸着チャック２２がサブストレート１６４で覆われるため、吸着チャック２２に接続された吸引手段を作動させると、吸着チャック２２によって所定の吸引力でサブストレート１６４を吸着し、これによって第一のオリエンテーションフラット１６０及び第二のオリエンテーションフラット１６２が形成されたインゴット１５０をチャックテーブル２０で保持することができる。なお、インゴットの直径が吸着チャック２２よりも大きく、インゴットがチャックテーブル２０に載せられた際に吸着チャック２２の上面全部がインゴットで覆われる場合には、吸着チャック２２による吸引の際に吸着チャック２２の露出部分からエアーが吸込まれることがなく、吸着チャック２２によって所定の吸引力でインゴットを吸着可能なため、サブストレート装着工程を実施しなくてもよい。
サブストレート装着工程を実施した後、インゴット収容手段１３２にインゴット１５０を収容するインゴット収容工程を実施する。図示の実施形態では図１に示すとおり、インゴット収容工程において、インゴット収容手段１３２の４個の収容凹所１３２ａに、サブストレート１６４を下方に向けて４個のインゴット１５０を収容する。なお、以下の説明では、４個のインゴット１５０について、便宜上、ターンテーブル１８に近い方の収容凹所１３２ａに収容されたインゴット１５０から順に、第一のインゴット１５０ａ、第二のインゴット１５０ｂ、第三のインゴット１５０ｃ及び第四のインゴット１５０ｄとして説明する。ただし、それぞれのインゴット１５０ａ〜１５０ｄを区別する必要がない場合には、単に「インゴット１５０」と記載することがある。
インゴット収容工程を実施した後、インゴット収容手段１３２から保持手段４にインゴット１５０をインゴット搬送手段１３４で搬送するインゴット搬送工程を実施する。インゴット搬送工程では、まず、インゴット搬送手段１３４のアーム移動機構１４０でアーム１３８を移動させ、インゴット収容手段１３２に収容されている第一のインゴット１５０ａの上方に吸着片１４６を位置づける。次いで、インゴット搬送手段１３４のエアシリンダ１４４で吸着片１４６を下降させ、第一のインゴット１５０ａの上面（図示の実施形態では第一の面１５２）に吸着片１４６の下面を密着させる。次いで、吸着片１４６に接続された吸引手段を作動させて吸着片１４６の下面に吸引力を生成し、第一のインゴット１５０ａの上面に吸着片１４６の下面を吸着させる。次いで、第一のインゴット１５０ａを吸着した吸着片１４６をエアシリンダ１４４で上昇させる。次いで、アーム移動機構１４０でアーム１３８を移動させ、待機位置Ｐ１に位置づけられているチャックテーブル２０の上方に吸着片１４６を位置づける。次いで、図１３に示すとおり、エアシリンダ１４４で吸着片１４６を下降させ、待機位置Ｐ１に位置づけられているチャックテーブル２０の上面にサブストレート１６４の下面を接触させる。そして、吸着片１４６に接続された吸引手段の作動を停止させて吸着片１４６の吸引力を解除し、待機位置Ｐ１に位置づけられているチャックテーブル２０の上面に第一のインゴット１５０ａを載せる。これによって、インゴット収容手段１３２から保持手段４を構成するチャックテーブル２０に第一のインゴット１５０ａをインゴット搬送手段１３４で搬送することができる。
インゴット搬送工程を実施した後、保持手段４でインゴット１５０を保持する保持工程を実施する。保持工程では、第一のインゴット１５０ａが載せられた吸着チャック２２に接続されている吸引手段を作動させ吸着チャック２２の上面に吸引力を生成し、チャックテーブル２０によって第一のインゴット１５０ａを吸着して保持する。
保持工程を実施した後、上方からみて時計回りに９０度だけターンテーブル１８をターンテーブル用モータで回転させ、図１４に示すとおり、第一のインゴット１５０ａを平坦化位置Ｐ２に移動させる。平坦化位置Ｐ２に位置づけられた第一のインゴット１５０ａについては、インゴット１５０の上面を研削して平坦化する平坦化工程をこの段階では実施しなくてもよい。インゴット１５０は、通常、後述の剥離層形成工程におけるレーザー光線の入射を妨げない程度に第一の面１５２及び第二の面１５４が平坦化されていることから、インゴット収容手段１３２から搬送されて最初に平坦化位置Ｐ２に位置づけられたインゴット１５０については平坦化工程を実施しなくてもよい。そして、インゴット収容手段１３２に収容されている第二のインゴット１５０ｂについて、インゴット搬送工程を実施すると共に、待機位置Ｐ１に位置づけられたチャックテーブル２０で保持する保持工程を実施する。なお、図１４では便宜上、平坦化位置Ｐ２に位置する第一のインゴット１５０ａと、待機位置Ｐ１に位置する第二のインゴット１５０ｂとを同じ向きに記載しているが、ターンテーブル１８の回転や各チャックテーブル２０の回転により、チャックテーブル２０に吸着されたインゴット１５０は任意の向きとなり、この点は図１５等においても同様である。
第二のインゴット１５０ｂについてインゴット搬送工程及び保持工程を実施した後、上方からみて時計回りに９０度だけターンテーブル１８を回転させる。これによって図１５に示すとおり、第一のインゴット１５０ａをレーザー照射位置Ｐ３に移動させると共に、第二のインゴット１５０ｂを平坦化位置Ｐ２に移動させる。そして、第一のインゴット１５０ａについては、平坦化されたインゴット１５０の上面から２番目に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴット１５０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位置づけてレーザー光線をインゴット１５０に照射し製造履歴を形成する第一の製造履歴形成工程をレーザー照射手段８で実施し、次いで、平坦化されたインゴット１５０の上面からインゴット１５０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最初に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レーザー光線をインゴット１５０に照射し剥離層を形成する剥離層形成工程をレーザー照射手段８で実施し、次いで、平坦化されたインゴット１５０の上面から最初に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴット１５０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位置づけてレーザー光線をインゴット１５０に照射し製造履歴を形成する第二の製造履歴形成工程をレーザー照射手段８で実施する。一方、第二のインゴット１５０ｂについては、上述のとおりインゴット収容手段１３２から搬送されて最初に平坦化位置Ｐ２に位置づけられているので、平坦化工程を実施しなくてもよい。また、インゴット収容手段１３２に収容されている第三のインゴット１５０ｃについて、インゴット搬送工程を実施すると共に、待機位置Ｐ１に位置づけられたチャックテーブル２０で保持する保持工程を実施する。
図１６を参照して第一の製造履歴形成工程について説明する。第一の製造履歴形成工程では、まず、レーザー照射手段８のＸ軸方向移動機構７６（図５及び図６参照。）でＸ軸方向可動板７４を移動させると共にＹ軸方向移動機構６４でＹ軸方向可動部材６２を移動させ、アライメント手段８８をインゴット１５０の上方に位置づけ、インゴット１５０の上方からアライメント手段８８でインゴット１５０を撮像する。次いで、アライメント手段８８で撮像したインゴット１５０の画像に基づいて、チャックテーブル用モータでチャックテーブル２０を回転させ、かつ、Ｘ軸方向移動機構７６でＸ軸方向可動板７４を移動させると共にＹ軸方向移動機構６４でＹ軸方向可動部材６２を移動させることによって集光器８６の位置を調整する。次いで、集光点位置調整手段で集光器８６をＺ軸方向に移動させ、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すとおり、第一のオリエンテーションフラット１６０側であって、インゴット１５０の上面から２番目に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない外周余剰領域の内部に集光点ＦＰを位置づける。次いで、インゴット１５０と集光点ＦＰとを相対的に適宜移動させながら、インゴット１５０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８６からインゴット１５０に照射する。これによって、インゴット１５０の上面から２番目に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない外周余剰領域の内部に、バーコードの形態によって構成され得る製造履歴１６５を形成することができる。第一の製造履歴形成工程で形成する製造履歴１６５は、インゴット１５０のロットナンバー、インゴット１５０から生成されるウエーハの順番、ウエーハの製造年月日、ウエーハの製造工場、ウエーハの生成に寄与したウエーハ生成装置の機種のいずれかが含まれる。図示の実施形態では第一のオリエンテーションフラット１６０に沿って製造履歴１６５を形成しているが、生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域であれば、第二のオリエンテーションフラット１６２に沿って製造履歴１６５を形成してもよく、あるいは弧状周縁に沿って製造履歴１６５を形成してもよい。第一の製造履歴形成工程においてインゴット１５０と集光点ＦＰとを相対的に移動させる際は、Ｘ軸方向移動機構７６、Ｙ軸方向移動機構６４及びチャックテーブル用モータを用いて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びインゴット１５０の周方向にインゴット１５０と集光点ＦＰとを相対的に移動させることができる。製造履歴１６５の深さについては、剥離層形成工程で形成する後述の剥離層１７０から下方に製造履歴１６５を離間させることにより、インゴット１５０からウエーハが剥離された後にインゴットの剥離面が研削されて平坦化される際に製造履歴１６５が除去されないようにする。このような第一の製造履歴形成工程は、たとえば以下の加工条件で実施することができる。
パルスレーザー光線の波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１４０ｋＨｚ
平均出力 ：１．０Ｗ
パルス幅 ：４ｎｓ
集光点の直径 ：３μｍ
集光レンズの開口数（ＮＡ） ：０．７
集光点のＺ軸方向位置 ：インゴットの上面から４２０〜４３０μｍ
図１７及び図１８を参照して剥離層形成工程について説明する。図示の実施形態における剥離層形成工程では、まず、第一の製造履歴形成工程で撮像したインゴット１５０の画像に基づいて、チャックテーブル用モータでチャックテーブル２０を回転させ、かつ、Ｘ軸方向移動機構７６でＸ軸方向可動板７４を移動させると共にＹ軸方向移動機構６４でＹ軸方向可動部材６２を移動させることにより、インゴット１５０の向きを所定の向きに調整すると共にインゴット１５０と集光器８６とのＸＹ平面における位置を調整する。インゴット１５０の向きを所定の向きに調整する際は、図１７（ａ）に示すとおり、第一のオリエンテーションフラット１６０をＹ軸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軸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軸方向に整合させる。次いで、集光点位置調整手段で集光器８６をＺ軸方向に移動させ、図１７（ｂ）に示すとおり、インゴット１５０の上面から最初に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、Ｘ軸方向移動機構７６でＸ軸方向可動板７４を移動させることにより、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向に整合しているＸ軸方向に、インゴット１５０に対して相対的に集光点ＦＰを所定の送り速度で移動させながら、インゴット１５０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８６からインゴット１５０に照射する剥離層形成加工を行う。剥離層形成加工を行うと、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すとおり、パルスレーザー光線ＬＢの照射によりＳｉＣがＳｉ（シリコン）とＣ（炭素）とに分離し次に照射されるパルスレーザー光線ＬＢが前に形成されたＣに吸収されて連鎖的にＳｉＣがＳｉとＣとに分離して形成される直線状の改質層１６６と、改質層１６６からｃ面に沿って改質層１６６の両側に伝播するクラック１６８とが形成される。
図１７及び図１８を参照して説明を続けると、剥離層形成工程では剥離層形成加工に続いて、Ｙ軸方向移動機構６４でＹ軸方向可動部材６２を移動させることにより、オフ角αが形成される方向Ａに整合しているＹ軸方向に、インゴット１５０に対して相対的に集光点ＦＰを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、剥離層形成工程において剥離層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延びる直線状の改質層１６６を、オフ角αが形成される方向Ａに所定インデックス量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１６８とクラック１６８とが上下方向にみて重なるようにする。これによって、インゴット１５０の上面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに、複数の改質層１６６およびクラック１６８からなる、インゴット１５０からウエーハを剥離するための剥離層１７０を形成することができる。このような剥離層形成工程は、たとえば以下の加工条件で実施することができる。
パルスレーザー光線の波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１４０ｋＨｚ
平均出力 ：１４Ｗ
パルス幅 ：４ｎｓ
集光点の直径 ：３μｍ
集光レンズの開口数（ＮＡ） ：０．７
集光点のＺ軸方向位置 ：インゴットの上面から３００μｍ
集光点の送り速度 ：７６５ｍｍ／ｓ
インデックス量 ：２５０〜４００μｍ
図１９を参照して第二の製造履歴形成工程について説明する。第二の製造履歴形成工程では、まず、第一の製造履歴形成工程で撮像したインゴット１５０の画像に基づいて集光器８６の位置を調整した上で、集光点位置調整手段で集光器８６をＺ軸方向に移動させ、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すとおり、第一のオリエンテーションフラット１６０側であって、インゴット１５０の上面から最初に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない外周余剰領域の内部に集光点ＦＰを位置づける。次いで、インゴット１５０と集光点ＦＰとを相対的に適宜移動させながら、インゴット１５０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８６からインゴット１５０に照射する。これによって、インゴット１５０の上面から最初に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない外周余剰領域の内部に、バーコードの形態によって構成され得る製造履歴１７１を形成することができる。第二の製造履歴形成工程で形成する製造履歴１７１は、第一の製造履歴形成工程で形成した製造履歴１６５と同様に、インゴット１５０のロットナンバー、インゴット１５０から生成されるウエーハの順番、ウエーハの製造年月日、ウエーハの製造工場、ウエーハの生成に寄与したウエーハ生成装置の機種のいずれかが含まれる。図示の実施形態では第一のオリエンテーションフラット１６０に沿って製造履歴１７１を形成しているが、生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域であれば、第二のオリエンテーションフラット１６２に沿って製造履歴１７１を形成してもよく、あるいは弧状周縁に沿って製造履歴１７１を形成してもよい。第二の製造履歴形成工程においてインゴット１５０と集光点ＦＰとを相対的に移動させる際は、Ｘ軸方向移動機構７６、Ｙ軸方向移動機構６４及びチャックテーブル用モータを用いて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びインゴット１５０の周方向にインゴット１５０と集光点ＦＰとを相対的に移動させることができる。製造履歴１７１の深さについては、剥離層形成工程において形成した剥離層１７０から上方に製造履歴１７１を離間させることにより、インゴット１５０からウエーハが剥離された後にウエーハの剥離面が研削されて平坦化される際に製造履歴１７１が除去されないようにする。このような第二の製造履歴形成工程は、たとえば以下の加工条件で実施することができる。
パルスレーザー光線の波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１４０ｋＨｚ
平均出力 ：１．０Ｗ
パルス幅 ：４ｎｓ
集光点の直径 ：３μｍ
集光レンズの開口数（ＮＡ） ：０．７
集光点のＺ軸方向位置 ：インゴットの上面から１００μｍ
第一のインゴット１５０ａについて第一の製造履歴形成工程、剥離層形成工程及び第二の製造履歴形成工程を実施すると共に、第三のインゴット１５０ｃについてインゴット搬送工程及び保持工程を実施した後、上方からみて時計回りに９０度だけターンテーブル１８を回転させる。これによって図２０に示すとおり、第一のインゴット１５０ａをウエーハ剥離位置Ｐ４に移動させ、第二のインゴット１５０ｂをレーザー照射位置Ｐ３に移動させ、かつ、第三のインゴット１５０ｃを平坦化位置Ｐ２に移動させる。そして、第一のインゴット１５０ａについては、インゴット１５０から剥離層１７０を起点として最初に生成すべきウエーハを剥離してウエーハを生成するウエーハ生成工程をウエーハ剥離手段１０で実施する。また、第二のインゴット１５０ｂについては第一の製造履歴形成工程、剥離層形成工程及び第二の製造履歴形成工程を実施する。一方、第三のインゴット１５０ｃについては、上述のとおりインゴット収容手段１３２から搬送されて最初に平坦化位置Ｐ２に位置づけられているので、平坦化工程を実施しなくてもよい。また、インゴット収容手段１３２に収容されている第四のインゴット１５０ｄについて、インゴット搬送工程を実施すると共に、待機位置Ｐ１に位置づけられたチャックテーブル２０で保持する保持工程を実施する。
図９、図２１及び図２２を参照してウエーハ生成工程について説明する。図示の実施形態におけるウエーハ生成工程では、まず、図２１（ａ）及び図２１（ｂ）に示すとおり、アーム移動機構９４でアーム９２を下降させ、チャックテーブル２０の上面に液槽体９８の側壁１０２の下端を密着させる。次いで、図９に示すとおり、エアシリンダ１１２のピストンロッド１１２ｂを移動させ、インゴット１５０の上面に吸着片１１６の下面を密着させる。次いで、吸着片１１６に接続された吸引手段を作動させて吸着片１１６の下面に吸引力を生成し、インゴット１５０の上面に吸着片１１６の下面を吸着させて保持させる。次いで、液体供給部１０４に接続された液体供給手段を作動させ、超音波振動生成部材１１４が浸漬するまで液体供給部１０４から液体収容空間１０８に液体１１０（たとえば水）を供給する。次いで、超音波振動生成部材１１４を作動させ、インゴット１５０に超音波振動を付与すると、インゴット１５０から剥離層１７０を起点として生成すべきウエーハ１７２を剥離してウエーハ１７２を生成することができる。次いで、アーム移動機構９４でアーム９２を上昇させ、液体収容空間１０８から液体１１０を排出する。液体収容空間１０８から排出された液体１１０は、ウエーハ剥離手段１０に隣接してターンテーブル収容部１６に形成された排水口１６ａ（図２参照。）を通ってウエーハ生成装置２の外部へと排出される。そして、図２１に示すとおり、インゴット１５０から生成したウエーハ１７２が液槽体９８の側壁１０２の下端よりも下方に突出するまで、エアシリンダ１１２のピストンロッド１１２ｂを下降させる。なお、図２２に示すとおり、ウエーハ１７２が剥離されたインゴット１５０の剥離面１７４は凹凸となっており、剥離面１７４の凹凸の高さは、たとえば２０〜３０μｍ程度である。
第一のインゴット１５０ａについてウエーハ生成工程を実施した後、第一のインゴット１５０ａから生成したウエーハ１７２をウエーハ剥離手段１０からウエーハ収容手段１２に搬送して収容するウエーハ搬送工程をウエーハ搬送手段１１８で実施する。ウエーハ搬送工程では、ウエーハ搬送手段１１８の第一のモータ１２２で第一のアーム１２４を作動させると共に、第二のモータ１２６で第二のアーム１２８を作動させ、ウエーハ剥離手段１０によって剥離され吸着片１１６で吸着されているウエーハ１７２の下方にウエーハ搬送手段１１８の吸着片１３０を位置づける。次いで、昇降手段１２０を作動させ、ウエーハ搬送手段１１８の吸着片１３０の上面をウエーハ１７２の下面に密着させる。次いで、ウエーハ剥離手段１０の吸着片１１６に接続された吸引手段の作動を停止させてウエーハ剥離手段１０の吸着片１１６の吸引力を解除すると共に、ウエーハ搬送手段１１８の吸着片１３０に接続された吸引手段を作動させてウエーハ搬送手段１１８の吸着片１３０の上面に吸引力を生成し、ウエーハ搬送手段１１８の吸着片１３０の上面にウエーハ１７２の下面を吸着させる。これによって、ウエーハ剥離手段１０からウエーハ搬送手段１１８にウエーハ１７２が受け渡される。次いで、昇降手段１２０、第一のモータ１２２及び第二のモータ１２６で第一のアーム１２４及び第二のアーム１２８を作動させることにより、ウエーハ搬送手段１１８の吸着片１３０で吸着したウエーハ１７２をウエーハ剥離手段１０からウエーハ収容手段１２に搬送して収容することができる。図示の実施形態では、第一のインゴット１５０ａから生成したウエーハ１７２については、どのインゴットから生成したウエーハであるか容易に識別可能にするため第一のカセット１３１ａに収容する。
第一のインゴット１５０ａについてウエーハ生成工程を実施し、第一のインゴット１５０ａから生成したウエーハ１７２についてウエーハ搬送工程を実施し、第二のインゴット１５０ｂについて第一の製造履歴形成工程、剥離層形成工程及び第二の製造履歴形成工程を実施し、かつ、第四のインゴット１５０ｄについてインゴット搬送工程及び保持工程を実施した後、上方からみて時計回りに９０度だけターンテーブル１８を回転させる。これによって図２３に示すとおり、第一のインゴット１５０ａを待機位置Ｐ１に移動させ、第二のインゴット１５０ｂをウエーハ剥離位置Ｐ４に移動させ、第三のインゴット１５０ｃをレーザー照射位置Ｐ３に移動させ、かつ、第四のインゴット１５０ｄを平坦化位置Ｐ２に移動させる。そして、第二のインゴット１５０ｂについてはウエーハ生成工程を実施し、第二のインゴット１５０ｂから生成したウエーハ１７２についてはウエーハ搬送工程を実施する。図示の実施形態では、第二のインゴット１５０ｂから生成したウエーハ１７２については第二のカセット１３１ｂに収容する。また、第三のインゴット１５０ｃについては第一の製造履歴形成工程、剥離層形成工程及び第二の製造履歴形成工程を実施する。一方、第四のインゴット１５０ｄについては、上述のとおりインゴット収容手段１３２から搬送されて最初に平坦化位置Ｐ２に位置づけられているので平坦化工程を実施しなくてもよい。なお、第一のインゴット１５０ａは、次にターンテーブル１８が回転されるまで待機位置Ｐ１で待機することとなる。
第二のインゴット１５０ｂについてウエーハ生成工程を実施し、第二のインゴット１５０ｂから生成したウエーハ１７２についてウエーハ搬送工程を実施し、かつ、第三のインゴット１５０ｃについて第一の製造履歴形成工程、剥離層形成工程及び第二の製造履歴形成工程を実施した後、上方からみて時計回りに９０度だけターンテーブル１８を回転させる。これによって図２４に示すとおり、第一のインゴット１５０ａを平坦化位置Ｐ２に移動させ、第二のインゴット１５０ｂを待機位置Ｐ１に移動させ、第三のインゴット１５０ｃをウエーハ剥離位置Ｐ４に移動させ、かつ、第四のインゴット１５０ｄをレーザー照射位置Ｐ３に移動させる。そして、第一のインゴット１５０ａについては、インゴット１５０の上面を研削して平坦化する平坦化工程を平坦化手段６で実施する。第三のインゴット１５０ｃについてはウエーハ生成工程を実施し、第三のインゴット１５０ｃから生成したウエーハ１７２についてはウエーハ搬送工程を実施する。図示の実施形態では、第三のインゴット１５０ｃから生成したウエーハ１７２については第三のカセット１３１ｃに収容する。第四のインゴット１５０ｄについては第一の製造履歴形成工程、剥離層形成工程及び第二の製造履歴形成工程を実施する。なお、第二のインゴット１５０ｂは、次にターンテーブル１８が回転されるまで待機位置Ｐ１で待機することとなる。
図２及び図３を参照して平坦化工程について説明する。平坦化工程では、まず、ウエーハ１７２が剥離されたインゴット１５０を保持しているチャックテーブル２０を上方からみて反時計回りに所定の回転速度（たとえば３００ｒｐｍ）でチャックテーブル用モータで回転させる。また、上方からみて反時計回りに所定の回転速度（たとえば６０００ｒｐｍ）でスピンドル４０をモータ３６で回転させる。次いで、Ｚ軸方向移動機構２８でＺ軸方向可動板２６を下降させ、インゴット１５０の剥離面１７４に研削砥石４８を接触させる。剥離面１７４に研削砥石４８を接触させた後は所定の研削送り速度（たとえば１．０μｍ／ｓ）でＺ軸方向可動板２６をＺ軸方向移動機構２８によって下降させる。これによって、ウエーハ１７２が剥離されたインゴット１５０の剥離面１７４を研削して、第一及び第二の製造履歴形成工程や剥離層形成工程におけるパルスレーザー光線ＬＢの入射を妨げない程度にインゴット１５０の剥離面１７４を平坦化することができる。なお、インゴット１５０の剥離面１７４を研削して平坦化する際にインゴット１５０の剥離面１７４に厚み測定器（図示していない。）を接触させ、厚み測定器で測定したインゴット１５０の厚みが所定量（たとえば、剥離面１７４の凹凸高さの分の２０〜３０μｍ）減少したことを検出した際に、インゴット１５０の上面が平坦化したことを検出することができる。また、平坦化工程では、インゴット１５０の剥離面１７４を研削している際に、研削水供給手段（図示していない。）から研削領域に研削水が供給されるところ、研削領域に供給された研削水は平坦化手段６に隣接してターンテーブル収容部１６に形成された排水口１６ｂ（図２参照。）を通ってウエーハ生成装置２の外部へと排出される。
第一のインゴット１５０ａについて平坦化工程を実施し、第三のインゴット１５０ｃについてウエーハ生成工程を実施し、第三のインゴット１５０ｃから生成したウエーハ１７２についてウエーハ搬送工程を実施し、かつ、第四のインゴット１５０ｄについて第一の製造履歴形成工程、剥離層形成工程及び第二の製造履歴形成工程を実施した後、上方からみて時計回りに９０度だけターンテーブル１８を回転させる。これによって図２５に示すとおり、第一のインゴット１５０ａをレーザー照射位置Ｐ３に移動させ、第二のインゴット１５０ｂを平坦化位置Ｐ２に移動させ、第三のインゴット１５０ｃを待機位置Ｐ１に移動させ、かつ、第四のインゴット１５０ｄをウエーハ剥離位置Ｐ４に移動させる。この際は、図４に示すとおり、洗浄手段５０を作動させ、第一の洗浄部５４の各噴射孔から下方に向かって平坦化手段６側に傾斜して洗浄水５５を噴射して第一のインゴット１５０ａから研削屑を除去すると共に、第二の洗浄部５６の各噴射孔から下方に向かって乾燥エアー５７を噴射して第一のインゴット１５０ａから洗浄水５５を除去することにより、平坦化手段６によって平坦化された第一のインゴット１５０ａを洗浄すると共に乾燥させる。そして、第一のインゴット１５０ａについては、第一の製造履歴形成工程及び剥離層形成工程を実施するが、ウエーハ１７２を剥離する前の第一の製造履歴形成工程において形成した製造履歴が、これから生成すべきウエーハに既に形成されているため第二の製造履歴形成工程は実施する必要がない。ここで実施する第一の製造履歴形成工程では、既に形成されている製造履歴１６５よりもインゴット１５０の上面から深い位置に新たな製造履歴１６５を形成するところ、ここで実施する第一の製造履歴形成工程においてインゴット１５０に照射するパルスレーザー光線ＬＢが既に形成されている製造履歴１６５によって遮られないようにするため、上下方向にみて既に形成されている製造履歴１６５と重ならないように（たとえば５０μｍ程度離間させて）新たな製造履歴１６５を形成する。また、第二のインゴット１５０ｂについては平坦化工程を実施する。第四のインゴット１５０ｄについてはウエーハ生成工程を実施し、第四のインゴット１５０ｄから生成したウエーハ１７２についてはウエーハ搬送工程を実施する。図示の実施形態では、第四のインゴット１５０ｄから生成したウエーハ１７２については第四のカセット１３１ｄに収容する。なお、第三のインゴット１５０ｃは、次にターンテーブル１８が回転されるまで待機位置Ｐ１で待機することとなる。
そして、各インゴット１５０について、平坦化工程と、第一の製造履歴形成工程と、剥離層形成工程と、第二の製造履歴形成工程と、ウエーハ生成工程とを各インゴット１５０について最初に実施した後は、上方からみて時計回りに９０度ずつターンテーブル１８を回転させることにより待機位置Ｐ１、平坦化位置Ｐ２、レーザー照射位置Ｐ３及びウエーハ剥離位置Ｐ４に順に位置づけ、平坦化工程と、第一の製造履歴形成工程と、剥離層形成工程と、ウエーハ生成工程とを順次繰り返し実施すると共に、ウエーハ剥離手段１０によって剥離された各ウエーハ１７２についてウエーハ搬送工程を実施することにより、各インゴット１５０から生成可能な数量のウエーハ１７２を生成し、生成したウエーハ１７２をウエーハ収容手段１２に収容する。
図示の実施形態では、各インゴット１５０から生成可能な数量のウエーハ１７２を生成した後、インゴット１５０の素材が僅かに残留しているサブストレート１６４をインゴット搬送手段１３４で基台１４の上面端部に配置された適宜の回収容器１７６（図１及び図２参照。）に搬送して回収するサブストレート回収工程を実施することができる。サブストレート回収工程では、まず、インゴット搬送手段１３４のアーム移動機構１４０でアーム１３８を移動させ、待機位置Ｐ１に位置づけられたサブストレート１６４の上方に吸着片１４６を位置づける。次いで、エアシリンダ１４４で吸着片１４６を下降させ、サブストレート１６４の上面に吸着片１４６の下面を密着させる。次いで、吸着片１４６に接続された吸引手段を作動させて吸着片１４６の下面に吸引力を生成し、サブストレート１６４の上面に吸着片１４６の下面を吸着させる。次いで、エアシリンダ１４４で吸着片１４６を上昇させると共に、アーム移動機構１４０でアーム１３８を移動させ、回収容器１７６の上方に吸着片１４６を位置づける。次いで、吸着片１４６の吸引力を解除してサブストレート１６４を回収容器１７６に収容する。そして、ターンテーブルを回転させて順次待機位置Ｐ１に位置づけられたサブストレート１６４についてサブストレート回収工程を実施することにより、すべてのサブストレート１６４を回収容器１７６に搬送して回収することができる。
以上のとおり図示の実施形態では、インゴット１５０から剥離されたウエーハ１７２の履歴がウエーハ１７２の内部に形成され、デバイスが形成される過程においてもウエーハ１７２の履歴を確認することが可能になり、デバイスに欠陥が生じた場合にウエーハ１７２の履歴を遡ってデバイスの欠陥の原因を追究することができ、再発防止につなげることができる。また、図示の実施形態では、平坦化されたインゴットの上面から２番目に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部に製造履歴を形成する第一の製造履歴形成工程を含むので、インゴット１５０からウエーハ１７２を剥離した後においても、たとえばインゴット１５０からウエーハ１７２を生成したが生成可能数量のウエーハ１７２の生成完了前にインゴット１５０をウエーハ生成装置２から取り出した場合などにおいて、第一の製造履歴形成工程で形成した製造履歴１６５によってインゴット１５０を特定することができる。
なお、図示の実施形態では、剥離層形成工程においてオフ角αが形成される方向Ａと直交する方向にインゴット１５０に対して集光点ＦＰを相対的に移動させ、かつインデックス送りにおいてオフ角αが形成される方向Ａにインゴット１５０に対して集光点ＦＰを相対的に移動させる例を説明したが、インゴット１５０に対する集光点ＦＰの相対的な移動方向はオフ角αが形成される方向Ａと直交する方向でなくてもよく、また、インデックス送りにおけるインゴット１５０に対する集光点ＦＰの相対的な移動方向はオフ角αが形成される方向Ａでなくてもよい。また、ウエーハ生成装置２は、インゴット１５０から剥離されたウエーハ１７２の剥離面を研削するウエーハ研削手段を備えていてもよい。
２：ウエーハ生成装置
４：保持手段
６：平坦化手段
８：レーザー照射手段
１０：ウエーハ剥離手段
１２：ウエーハ収容手段
１５０：インゴット
１６５：製造履歴（第一の製造履歴形成工程で形成）
１６６：改質層
１６８：クラック
１７０：剥離層
１７１：製造履歴（第二の製造履歴形成工程で形成）
１７２：ウエーハ

Claims (4)

  1. インゴットからウエーハを生成するウエーハの生成方法であって、
    インゴットの上面を平坦化する平坦化工程と、
    平坦化されたインゴットの上面から２番目に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し製造履歴を形成する第一の製造履歴形成工程と、
    平坦化されたインゴットの上面からインゴット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最初に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レーザー光線をインゴットに照射し剥離層を形成する剥離層形成工程と、
    平坦化されたインゴットの上面から最初に生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し製造履歴を形成する第二の製造履歴形成工程と、
    インゴットから剥離層を起点として最初に生成すべきウエーハを剥離してウエーハを生成するウエーハ生成工程と、を最初に実施し、
    続いて、該平坦化工程と、該第一の製造履歴形成工程と、該剥離層形成工程と、該ウエーハ生成工程と、を順次実施するウエーハの生成方法。
  2. 該第一の製造履歴形成工程および該第二の製造履歴形成工程において形成される製造履歴は、インゴットのロットナンバー、生成されるウエーハの順番、製造年月日、製造工場、生成に寄与した機種のいずれかが含まれる請求項１記載のウエーハの生成方法。
  3. インゴットは、第一の面と、該第一の面と反対側の第二の面と、該第一の面から該第二の面に至るｃ軸と、該ｃ軸に直交するｃ面とを有する単結晶ＳｉＣインゴットであり、該第一の面の垂線に対して該ｃ軸が傾き該ｃ面と該第一の面とでオフ角が形成されており、
    該剥離層形成工程において、
    単結晶ＳｉＣインゴット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該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ると共に該オフ角が形成される方向と直交する方向に単結晶ＳｉＣインゴットと該集光点とを相対的に移動してＳｉＣがＳｉとＣとに分離し次に照射されるパルスレーザー光線が前に形成されたＣに吸収されて連鎖的にＳｉＣがＳｉとＣとに分離して形成される直線状の改質層およびクラックを形成し、該オフ角が形成される方向に単結晶ＳｉＣインゴットと該集光点とを相対的に移動して所定量インデックスして剥離層を形成する請求項１記載のウエーハの生成方法。
  4. 請求項１記載のウエーハの生成方法を実施するウエーハ生成装置であって、
    インゴットを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたインゴットの上面を研削して平坦化する平坦化手段と、該保持手段に保持されたインゴットの上面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し剥離層を形成する剥離層形成手段と、生成すべきウエーハのデバイスが形成されない領域の内部にインゴット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位置づけてレーザー光線をインゴットに照射し製造履歴を形成する製造履歴形成手段と、インゴットの上面を保持し剥離層からウエーハを剥離するウエーハ剥離手段と、剥離されたウエーハを収容するウエーハ収容手段と、
    から少なくとも構成されるウエーハ生成装置。
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