JP2021118206A - ウエーハ生成方法、及びウエーハ生成装置 - Google Patents

ウエーハ生成方法、及びウエーハ生成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】インゴットの上面の高さを検出することなく、生成すべき厚さのウエーハを生成することができるウエーハ生成装置を提供する。【解決手段】インゴット50からウエーハを生成するウエーハ生成装置であって、保持手段に保持されたインゴットの上面52にインゴットに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線PL1を照射して熱応力波N1〜N3を生成し、熱応力波をインゴットの内部に伝播させる熱応力波生成手段H1と、生成された熱応力波がインゴットの材質Siに応じた音速で内部に伝播し生成すべきウエーハの厚みに相当する位置に達する時間に合わせて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PL2を上面から照射して、熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で、透過性パルスレーザー光線の吸収が起こり破砕層Sを形成する破砕層形成手段H2と、を含む。【選択図】図2

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生成方法、及びインゴットからウエーハを生成するウエーハ生成装置に関する。
IC、LSI、LED等のデバイスは、シリコン、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た分割予定ラインによって区画されて形成される。
そして、切削装置、レーザー加工装置によってウエーハの分割予定ラインに加工が施されて個々のデバイスチップに分割されて携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
また、パワーデバイス、LED等は、単結晶SiC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。このようにデバイスが形成されるウエーハは、一般的にインゴットをワイヤーソーでスライスして生成され、スライスされたウエーハの表裏面を研磨して鏡面に仕上げられる(例えば特許文献1を参照)。
ところで、インゴットをワイヤーソーで切断し、表裏面を研磨してウエーハを生成する場合、インゴットの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は硬度が高く、ワイヤーソーでの切断が困難で生産性が悪いと共に、インゴットの単価が高いことから、より効率よくウエーハを生産することが求められる。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SiCインゴットの内部に位置付けて照射し切断予定面に分離層を形成し、ウエーハを分離する技術が本出願人によって提案されている(特許文献2を参照)。
特開2000−094221号公報 特開2016−111143号公報
しかし、レーザー光線の集光点をインゴットの内部に正確に位置付けて照射し分離層を形成してウエーハを分離する場合は、インゴットの上面の高さを正確に検出しなければならず、また、ウエーハを生成する毎に、インゴットの上面の高さが変化することから、1枚のウエーハを生成する毎にインゴットの上面の高さを検出する必要があり、生産性が悪いという問題がある。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、インゴットの上面の高さを一々検出することなく、生成すべき厚さのウエーハを生成することができるウエーハ生成方法、及びウエーハ生成装置を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、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、保持手段にインゴットを保持する保持工程と、該保持手段に保持されたインゴットの上面にインゴットに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射して熱応力波を生成し該熱応力波をインゴットの内部に伝播させる熱応力波生成工程と、該熱応力波生成工程において生成された熱応力波がインゴットの材質に応じた音速で内部に伝播し生成すべきウエーハの厚みに相当する位置に達する時間に合わせて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をインゴットの上面から照射して該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で透過性を有する波長のパルスレーザー光線の吸収を生じさせて破砕層を形成する破砕層形成工程と、該破砕層を起点として生成すべきウエーハをインゴットから剥離する剥離工程と、を含み構成されるウエーハ生成方法が提供される。
該剥離工程の後、インゴットの剥離面を平坦化する平坦化工程が含まれるようにしてもよい。
また、本発明によれば、インゴットからウエーハを生成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にインゴットに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射して熱応力波を生成し、該熱応力波をインゴットの内部に伝播させる熱応力波生成手段と、該熱応力波生成手段によって生成された熱応力波がインゴットの材質に応じた音速で内部に伝播し生成すべきウエーハの厚みに相当する位置に達する時間に合わせて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をインゴットの上面から照射して該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で透過性を有する波長のパルスレーザー光線の吸収を生じさせて破砕層を形成する破砕層形成手段と、を含み構成されるウエーハ生成装置が提供される。
該破砕層形成手段によって形成された破砕層からウエーハを剥離する剥離手段が含まれるようにしてもよい。
本発明のウエーハ生成方法は、保持手段にインゴットを保持する保持工程と、該保持手段に保持されたインゴットの上面にインゴットに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射して熱応力波を生成し該熱応力波をインゴットの内部に伝播させる熱応力波生成工程と、該熱応力波生成工程において生成された熱応力波がインゴットの材質に応じた音速で内部に伝播し生成すべきウエーハの厚みに相当する位置に達する時間に合わせて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をインゴットの上面から照射して該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で透過性を有する波長のパルスレーザー光線の吸収を生じさせて破砕層を形成する破砕層形成工程と、該破砕層を起点として生成すべきウエーハをインゴットから剥離する剥離工程と、を含み構成されているので、インゴットの上面の高さを検出することなくインゴットを構成する材質に応じた音速に基づく伝播時間のみによって生成されるウエーハの厚みを制御することができ生産性が向上する。
また、本発明の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にインゴットに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射して熱応力波を生成し、該熱応力波をインゴットの内部に伝播させる熱応力波生成手段と、該熱応力波生成手段によって生成された熱応力波がインゴットの材質に応じた音速で内部に伝播し生成すべきウエーハの厚みに相当する位置に達する時間に合わせて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をインゴットの上面から照射して該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で透過性を有する波長のパルスレーザー光線の吸収を生じさせて破砕層を形成する破砕層形成手段と、を含み構成されることから、インゴットの上面の高さを検出することなくインゴットを構成する材質に応じた音速に基づく伝播時間のみによって生成されるウエーハの厚みを制御することができ生産性が向上する。
本実施形態に係るウエーハ生成装置の全体斜視図である。 図1に示すウエーハ生成装置に配設されたレーザー光線照射手段の光学系を示すブロック図である。 剥離工程の実施態様を示す斜視図である。 平坦化工程の実施態様を示す斜視図である。
以下、本発明に基づいて構成されるウエーハ生成方法、及び該ウエーハ生成方法を実施するのに好適なウエーハ生成装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
図1には、本実施形態のウエーハ生成装置2の全体斜視図が示されている。ウエーハ生成装置2は、基台3と、被加工物を保持する保持手段4と、保持手段4を移動させる移動手段5と、後述する熱応力波生成手段及び破砕層形成手段を含むレーザー光線照射手段6と、撮像手段12と、表示手段14と、剥離手段16と、制御手段(図示は省略)とを備える。
保持手段4は、X軸方向において移動自在に基台3に搭載された矩形状のX軸方向可動板18と、Y軸方向において案内レール18a、18aに沿って移動自在にX軸方向可動板18に搭載された矩形状のY軸方向可動板20と、Y軸方向可動板20の上面に回転自在に設置された円筒形状のチャックテーブル22とを含む。なお、X軸方向は図1に矢印Xで示す方向であり、Y軸方向は図1に矢印Yで示す方向であってX軸方向に直交する方向であって、XY平面は実質上水平である。
移動手段5は、X軸方向移動手段24と、Y軸方向移動手段26とを含む。X軸方向移動手段24は、基台3上においてX軸方向に延びるボールねじ28と、ボールねじ28の片端部に連結されたモータ30とを有する。ボールねじ28のナット部(図示は省略)は、X軸方向可動板18の下面に固定されている。そしてX軸方向移動手段24は、ボールねじ28によりモータ30の回転運動を直線運動に変換してX軸方向可動板18に伝達し、基台3上の案内レール3a、3aに沿ってX軸方向可動板18をX軸方向に進退させる。Y軸方向移動手段26は、X軸方向可動板18上においてY軸方向に延びるボールねじ32と、ボールねじ32の片端部に連結されたモータ34とを有する。ボールねじ32のナット部は、Y軸方向可動板20の下面側に形成されている。そしてY軸方向移動手段26は、ボールねじ32によりモータ34の回転運動を直線運動に変換してY軸方向可動板20に伝達し、X軸方向可動板18上の案内レール18aに沿ってY軸方向可動板20をY軸方向に進退させる。移動手段5には、さらに、回転手段(図示は省略)が含まれ、該回転手段は、チャックテーブル22に内蔵されたモータを有し、Y軸方向可動板20に対してチャックテーブル22を回転させる。
保持手段4の奥側には、基台3の上面から上方に延びる垂直壁部36aと、実質上水平に延びる水平壁部36bとを備える枠体36が立設されている。水平壁部36bには、本実施形態における熱応力波生成手段及び破砕層形成手段(追って詳述する)を含むレーザー光線照射手段6の光学系が内蔵されている。枠体36の水平壁部36bの先端下面にはレーザー光線照射手段6を構成する集光器69が配設されている。
撮像手段12は、水平壁部36bの先端下面であって、レーザー光線照射手段6の集光器69とX軸方向に間隔をおいた位置に配設されている。撮像手段12には、必要に応じて、可視光線により撮像する通常の撮像素子(CCD)、被加工物に赤外線を照射する赤外線照射手段、赤外線照射手段により照射された赤外線を捕らえる光学系、該光学系が捕らえた赤外線に対応する電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)等が含まれる。撮像手段12によって撮像された画像を表示する表示手段14は、枠体36の水平壁部36bの上面に搭載される。
剥離手段16は、基台3上の案内レール3a、3aの終端部から上方に延びる直方体状のケーシング16aと、ケーシング16aに昇降自在に支持された基端からX軸方向に延びるアーム16bとを含む。ケーシング16aには、アーム16bを昇降させる昇降手段(図示は省略)が内蔵されている。アーム16bの先端にはモータ16cが配設されている。モータ16cの下面には、上下方向に延びる軸線を中心として回転自在な円盤状の吸着片16dが連結されている。吸着片16dの下面には、複数の吸引孔(図示は省略)が形成され、吸着片16dには、流路を介して吸引手段(図示は省略)に接続されている。また吸着片16dには、吸着片16dの下面に対して超音波振動を付与する超音波振動付与手段(図示は省略)が内蔵されている。
該制御手段は、コンピュータから構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)とを含む。そして該制御手段は、移動手段5、レーザー光線照射手段6、撮像手段12、表示手段14、及び剥離手段16と電気的に接続され、各手段の作動を制御する。
本実施形態において被加工物となるのは、図1に示す円柱形状のSiインゴット50であり、インゴット50は、円形状の上面52と、上面52の反対側に位置する円形状の下面54と、を有する。
図2を参照しながら、ウエーハ生成装置2の水平壁部36bに内蔵されたレーザー光線照射手段6の光学系について説明する。
図2(a)に示すレーザー光線照射手段6の光学系は、被加工物であるインゴット50に対して吸収性を有する波長の第一パルスレーザー光線PL1を生成する第一レーザー光線生成部6Aと、インゴット50に対して透過性を有する波長の第二パルスレーザー光線PL2を生成する第二レーザー光線生成部6Bと、第一レーザー光線生成部6Aによって生成された第一パルスレーザー光線PL1、及び第二レーザー光線生成部6Bによって生成された第二パルスレーザー光線PL2を、保持手段4に保持されたインゴット50の上面52に照射するレーザー光線導入部6Cと、を備えている。
本実施形態の第一レーザー光線生成部6Aは、第一レーザー光線発振手段61と、第一レーザー光線発振手段61から照射された第一パルスレーザー光線PL1の光路を変更する反射ミラー62とを備えている。第一レーザー光線発振手段61は、例えば波長が355nmの第一パルスレーザー光線PL1を発振する第一レーザー発振器611と、第一レーザー発振器611から発振された第一パルスレーザー光線PL1の出力を所望の出力に調整して該反射ミラー62に向けて照射する第一アッテネータ612と、を備えている。
第二レーザー光線生成部6Bは、第二レーザー光線発振手段63と、第二レーザー光線発振手段63から照射された第二パルスレーザー光線PL2を、所望の時間だけ遅延させて照射する遅延手段64と、を備えている。第二レーザー光線発振手段63は、例えば波長が1064nmの第二パルスレーザー光線PL2を発振する第二レーザー発振器631と、第二レーザー発振器631から発振された第二パルスレーザー光線PL2の出力を調整して照射する第二アッテネータ632と、を備えている。第二レーザー発振器631は、上記した第一レーザー発振器611と同一の繰り返し周波数で作動するように設定され、第一パルスレーザー光線PL1と同期したタイミングで第二パルスレーザー光線PL2を照射する。第二レーザー発振器631から照射された第二パルスレーザー光線PL2を遅延させる遅延手段64は、例えば、遅延させる時間に対応した長さの光ファイバー(図示は省略する)を経由して第二パルスレーザー光線PL2を出力することで実現される。
レーザー光線導入部6Cは、第一レーザー光線生成部6Aの反射ミラー62から導かれた第一パルスレーザー光線PL1を反射し、第二レーザー光線生成部6Bから導かれた第二パルスレーザー光線PL2を透過するダイクロイックミラー65と、ダイクロイックミラー65から導かれた光の光路を変更する反射ミラー66と、導かれた光をチャックテーブル22上におけるY軸方向で割り出しする、例えばガルバノスキャナーで構成される割出スキャナー67と、導かれた光をチャックテーブル22上のX軸方向に走査する、例えばレゾナントスキャナーで構成される走査スキャナー68と、導かれた光をチャックテーブル22に保持されたインゴット50の上面52におけるX軸座標及びY軸座標で特定された所定の位置に集光して照射するfθレンズ691を含む集光器69と、を備えている。上記したダイクロイックミラー65に導かれた第一パルスレーザー光線PL1、及び第二パルスレーザー光線PL2は、チャックテーブル22上の同一の領域に照射される。
上記した第一レーザー光線生成部6Aと、レーザー光線導入部6Cとにより、本発明の熱応力波生成手段H1が形成される。熱応力波生成手段H1は、保持手段4に保持されたインゴット50の上面52にインゴット50に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線PL1を照射して熱応力波を生成し、該熱応力波をインゴット50の内部に伝播させる手段である。
また、上記した第二レーザー光線生成部6Bと、レーザー光線導入部6Cとにより、本発明の破砕層形成手段H2が形成される。破砕層形成手段H2は、熱応力波生成手段H1によってインゴット50の上面52で生成された熱応力波が、インゴット50の材質に応じた音速でインゴット50の内部で伝播し、インゴット50の上面52から生成すべきウエーハWの厚みに相当する深さ位置(例えばインゴット50の上面52から1mmの深さ)に達する所定時間に合わせて、インゴット50に対して透過性を有する波長の第二パルスレーザー光線PL2をインゴット50の上面52から照射して、該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で第二パルスレーザー光線PL2の吸収が起こり破砕層を形成する手段である。
上記したウエーハ生成装置2を使用して実施可能なインゴット50からウエーハWを生成するウエーハ生成方法の実施形態について、図2(a)、図2(b)を参照しながら、より具体的に説明する。
インゴット50から、所望の厚み(1mm)のウエーハWを生成するに際し、まず、保持手段4のチャックテーブル22にインゴット50を保持させる(保持工程)。より具体的には、チャックテーブル22の上面とインゴット50の底面54との間に接着剤(例えば、エポキシ樹脂系接着剤)を介在させて、チャックテーブル22にインゴット50を固定する。
次いで、熱応力波生成工程、及び破砕層形成工程を実施するに際し、まず、移動手段5を作動して、チャックテーブル22を撮像手段12の直下に移動させて、撮像手段12によって、インゴット50を撮像し、加工開始すべき位置を検出する(アライメント工程)。次いで、図示しない制御手段によって、移動手段5を制御し、インゴット50の上面52の所定の加工開始位置を、集光器69の下方に位置付ける。
次いで、熱応力波生成手段H1を作動して、インゴット50の材質(Si:シリコン)に対して吸収性を有する波長355nmの第一パルスレーザー光線PL1を生成し、レーザー光線導入部6Cを介して、インゴット50の上面52の所定の位置に照射する(熱応力波生成工程)。
上記した熱応力波生成工程において実施されるレーザー光線照射条件は、例えば、以下に示すとおりである。なお、熱応力波生成工程において、熱応力波生成手段H1の第一アッテネータ612によって調整される第一パルスレーザー光線PL1の平均出力は、第一パルスレーザー光線PL1がインゴット50に対して吸収性を有するレーザー光線であるものの、インゴット50の上面52においてアブレーションが生じない程度に低い出力に調整されている。
波長 :355nm
繰り返し周波数 :50kHz
平均出力 :1W
パルス幅 :100ps以下
上記した熱応力波生成工程によって、インゴット50の上面52に第一パルスレーザー光線PL1が照射されると、インゴット50の上面52が熱励起され、図2(b)に示すように、該熱励起によって発生した熱応力波が、図中N1→N2→N3で示すようにインゴット50の内部で伝播する。この熱応力波N1〜N3が伝播する速度は、インゴット50を構成する材質(Si)に応じた音速(9620m/s)である。シリコン等の半導体を伝播する熱応力波N1〜N3は、短パルスの引っ張り応力波であり、引っ張り応力のかかった位置では、通常よりもバンドギャップが狭くなる。つまり、バンドギャップが狭い領域が上面52から下面54に向けて伝播していくことになる。そして、上記した熱応力波生成工程と共に実施される破砕層形成工程は、以下の如く実施される。
破砕層形成工程を実施する際には、破砕層形成手段H2を作動して、第二レーザー発振器631によってインゴット50を構成する材質(Si:シリコン)に対して透過性を有する波長(1064nm)の第二パルスレーザー光線PL2を、第一レーザー発振器611と同期して、同一の繰り返し周波数(50kHz)で発振する。次いで、第二パルスレーザー光線PL2を第二アッテネータ632によって所定の出力に調整し、遅延手段64によって第一パルスレーザー光線PL1に対して所定時間だけ遅延させて出力する。第二レーザー光線生成部6Bの遅延手段64によって遅延される該所定時間とは、上記した熱応力波生成工程において、インゴット50の上面52にて生成された熱応力波が、インゴット50の内部にて伝播する音速(9620m/s)で、生成すべきウエーハWの厚みに相当する深さ位置(1mm)に達する時間であり、本実施形態では、103.9nsである。この第二パルスレーザー光線PL2は、レーザー光線導入部6Cを介してインゴット50の上面52の第一パルスレーザー光線PL1が照射された領域に照射される。
上記した破砕層形成工程において実施されるレーザー光線照射条件は、例えば、以下に示すとおりである。
波長 :1064nm
繰り返し周波数 :50kHz
平均出力 :10W
パルス幅 :10ns
上記した熱応力波生成工程と、破砕層形成工程を実施する際、破砕層形成手段H2によって照射される第二パルスレーザー光線PL2が、第一パルスレーザー光線PL1に対して所定時間(103.9ns)だけ遅延させられている。これにより、図2(b)に示すように、第一パルスレーザー光線PL1がインゴット50の上面52に照射されて熱応力波(N1〜N3)が形成されてインゴット50を構成する材質に応じた音速(伝播速度)で伝播され、上面52から生成すべきウエーハWの厚みとなる1mmの深さ位置Pにバンドギャップが狭くなっている領域が形成され、その領域で第二パルスレーザー光線PL2が吸収され、インゴット50に対して破壊的応力が加えられて局所的に破砕される。
上記したように、本実施形態のウエーハ生成装置2は、走査スキャナー68と、割出スキャナー67を備えており、図2に示す走査スキャナー68と、割出スキャナー67とを作動して、fθレンズ691を介して、第一パルスレーザー光線PL1と、第二パルスレーザー光線PL2とを、X軸座標、Y軸座標によって規定される所定の領域内で順次照射し、所定領域内において上面52から1mmの深さに破砕層Sを形成する。さらに、移動手段5を作動して、チャックテーブル22をX軸方向、及びY軸方向で移動して、集光器69から第一パルスレーザー光線PL1、及び第二パルスレーザー光線PL2を照射可能な領域にインゴット50において第一パルスレーザー光線PL1及び第二パルスレーザー光線PL2が未照射である各領域を順次位置付けて、上記した熱応力波生成工程、及び破砕層形成工程を実施し、インゴット50の全域において、インゴット50の上面52から1mmの深さに破砕層Sを形成する。
次いで、破砕層Sを起点としてウエーハWをインゴット50から剥離する剥離工程を実施する。図1、及び図3を参照しながら、以下に、この剥離工程の手順について説明する。
剥離工程を実施する際には、まず、移動手段5によってチャックテーブル22を剥離手段16を構成する吸着片16aの下方に移動させる。次いで、ケーシング16aに内蔵された昇降手段(図示は省略)を作動して、アーム16bを下降させて、図3に示すとおり、吸着片16dの下面をインゴット50に密着させる。次いで、図示しない吸引手段を作動して、吸着片16dの下面をインゴット50の上面に吸着させ、図示を省略する超音波振動付与手段を作動して、吸着片16dの下面に対して超音波振動を付与すると共に、モータ16cを作動させて吸着片16dを回転させる。これにより、インゴット50の内部に形成された破砕層Sを界面としてインゴット50の上面側の領域を剥離することができ、所望の厚み(1mm)のウエーハWを生成することができる。以上により、剥離工程が完了する。該剥離工程を実施した後は、再びインゴット50に対して、上記した熱応力波生成工程、破砕層形成工程、及び剥離工程を実施することで、インゴット50から繰り返しウエーハWを生成することが可能である。
上記した実施形態によれば、インゴット50の上面52に、インゴット50に対して吸収性を有する波長の第一パルスレーザー光線PL1を照射して熱応力波を生成して伝播させ、該熱応力波が生成すべきウエーハWの厚みに対応する位置に伝播する時間(103.9ns)だけ遅延させた第二パルスレーザー光線PL2を照射するだけで、生成すべきウエーハWの厚み(1mm)の位置に破砕層Sを生成することができ、インゴット50の上面の高さを検出することなく、ウエーハWの厚さを制御することができ、生産性が向上する。
上記したように、剥離工程を実施した場合、ウエーハWが剥離された後のインゴット50の剥離面、すなわち、新たな上面52は剥離層Sの影響により粗面となっている。よって、インゴット50から繰り返しウエーハWを生成する場合には、ウエーハWが剥離された後のインゴット50の新たな上面52を平坦化する平坦化工程を実施することが好ましい。
インゴット50の上面52を平坦化する平坦化工程を実施するためには、上面52が剥離面となったインゴット50を、別途に用意された研削装置に搬送して上面52を研削して平坦化するか、又は、上記したウエーハ生成装置2に研削手段を設置して、インゴット50の上面52を研削する。本実施形態においては、ウエーハ生成装置2の基台3上に、図5に示す研削手段7(一部のみを示している)を設置してインゴット50の上面52を平坦化する平坦化加工を実施する。
研削手段7は、図示を省略するサーボモータを備え、該サーボモータによって駆動されるスピンドル7aと、スピンドル7aの下端に配設されるホイールマウント7bと、ホイールマウント7bに固定される研削ホイール7cと、研削ホイール7cの下面に環状に配設された複数の研削砥石7dと、を備え、図示しない昇降手段によって、研削送り方向(上下方向)における研削手段7の位置が精密に制御される。
平坦化工程を実施する際には、インゴット50が保持されたチャックテーブル22を、図5に示すように、上記した研削手段7の下方に位置付ける。次いで、チャックテーブル22を、図示しない回転駆動手段を作動させることにより矢印で示す方向に、例えば300rpmの回転速度で回転させると共に、研削ホイール7cを、該サーボモータを作動させることにより、例えば6000rpmの回転速度で回転させる。次いで、該昇降手段を作動させることにより、研削手段7を下降させて、剥離面であるインゴット50の上面52に研削砥石7dを接触させる。インゴット50の上面52に研削砥石7dを接触させた後は、所定の研削送り速度(例えば0.1μm/秒)で研削手段7を下降させる。これにより、インゴット50の上面52が研削砥石7dによって平坦化される。このようにしてインゴット50の上面52が平坦化された後は、再び、上記した熱応力波生成工程、破砕層形成工程、及び剥離工程、及び平坦化工程を実施する。このようなウエーハ生成方法を繰り返すことで、インゴット50から複数のウエーハWが効率よく生成される。なお、上記した実施形態では、平坦化工程を研削手段7を使用して実施する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、研磨パッドを使用した研磨手段によって平坦化工程を実施してもよい。
本発明は上記した実施形態に限定されない。例えば、上記した実施形態では、熱応力波生成手段H1と、破砕層形成手段H2とにおいて、レーザー光線導入部6Cを共有し、第一パルスレーザー光線PL1と第二パルスレーザー光線PL2とを同一の方向から照射したが、必ずしも同一の方向から照射する必要はなく、熱応力波生成手段H1と、破砕層形成手段H2とにおいて別々のレーザー光線導入部を配設し、第一パルスレーザー光線PL1と、第二パルスレーザー光線PL2とを異なる角度から照射するようにしてもよい。
2:ウエーハ生成装置
3:基台
4:保持手段
18:X軸方向可動板
20:Y軸方向可動板
22:チャックテーブル
5:移動手段
24:X軸方向移動手段
26:Y軸方向移動手段
6:レーザー光線照射手段
6A:第一レーザー光線生成部
61:第一レーザー光線発振手段
611:第一レーザー発振器
612:第一アッテネータ
62:反射ミラー
6B:第二レーザー光線生成部
63:第二レーザー光線発振手段
631:第二レーザー発振器
632:第二アッテネータ
64:遅延手段
6C:レーザー光線導入部
65:ダイクロイックミラー
66:反射ミラー
67:割出スキャナー
68:走査スキャナー
69:集光器
691:fθレンズ
7:研削手段
7c:研削ホイール
7d:研削砥石
12:撮像手段
14:表示手段
16:剥離手段
16a:ケーシング
16b:アーム
16c:モータ
16d:吸着片
50:インゴット
52:上面
54:下面
H1:熱応力波生成手段
H2:破砕層形成手段

Claims (4)

  1. 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、
    保持手段にインゴットを保持する保持工程と、
    該保持手段に保持されたインゴットの上面にインゴットに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射して熱応力波を生成し該熱応力波をインゴットの内部に伝播させる熱応力波生成工程と、
    該熱応力波生成工程において生成された熱応力波がインゴットの材質に応じた音速で内部に伝播し生成すべきウエーハの厚みに相当する位置に達する時間に合わせて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をインゴットの上面から照射して該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で透過性を有する波長のパルスレーザー光線の吸収を生じさせて破砕層を形成する破砕層形成工程と、
    該破砕層を起点として生成すべきウエーハをインゴットから剥離する剥離工程と、
    を含み構成されるウエーハ生成方法。
  2. 該剥離工程の後、インゴットの剥離面を平坦化する平坦化工程が含まれる請求項1に記載のウエーハ生成方法。
  3. インゴットからウエーハを生成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にインゴットに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射して熱応力波を生成し、該熱応力波をインゴットの内部に伝播させる熱応力波生成手段と、
    該熱応力波生成手段によって生成された熱応力波がインゴットの材質に応じた音速で内部に伝播し生成すべきウエーハの厚みに相当する位置に達する時間に合わせて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をインゴットの上面から照射して該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で透過性を有する波長のパルスレーザー光線の吸収を生じさせて破砕層を形成する破砕層形成手段と、
    を含み構成されるウエーハ生成装置。
  4. 該破砕層形成手段によって形成された破砕層からウエーハを剥離する剥離手段が含まれる請求項3に記載のウエーハ生成装置。
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