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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