JP2021176165A - ウェーハの生成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＳｉＣインゴットからの剥離によってウェーハを生成する際、剥離時間を短縮する。【解決手段】剥離層２０６が形成されているインゴット２００の第１の端面２０１に超音波水５０１を噴射することにより、インゴット２００からウェーハを剥離して、ウェーハを生成することができる。したがって、インゴット２００の第１の端面２０１の全面に対して同時に超音波振動を伝達させてウェーハを剥離する構成に比して、剥離時間を短縮することができるとともに、超音波水噴射ノズル２およびその超音波振動板３を小型化することができる。これにより、ウェーハ１００の剥離に関する効率化およびコストの低減を実現することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、ウェーハの生成方法に関する。
特許文献１および２に開示の技術では、ＳｉＣ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を、ＳｉＣインゴットに照射する。これにより、ＳｉＣインゴットの一方の面からウェーハの厚みに相当する深さの部分に、改質部と改質部から延びたクラックとを含む剥離層を形成する。さらに、剥離層を起点にする剥離を実施することによって、ＳｉＣウェーハが生成される。
剥離は、剥離層に超音波振動を伝達し、剥離層を連結させることによって可能となる。このように、剥離層に超音波振動を伝達させるために、剥離層を形成した後、ＳｉＣインゴットの一方の面を水没させ、超音波振動板から発振される超音波振動を、水を介して、ＳｉＣインゴットの一方の面から剥離層に伝達させる。これによってウェーハを剥離している。
特開２０１８−１３３４８５号公報 特開２０１９−０９６７５１号公報
しかし、従来の剥離方法では、ＳｉＣインゴットの一方の面を水没させて、ＳｉＣインゴットの一方の面の全面に対して同時に超音波振動を伝達させるため、大きな超音波振動板が必要となり、効率が悪い。また、全面が剥離されるまでに時間がかかる。さらに、剥離によって水が汚れるため、水を入れ替える必要がある。
したがって、本発明の目的は、ＳｉＣインゴットからの剥離によってウェーハを生成する際、剥離時間を短縮することにある。
本発明のウェーハの生成方法（本生成方法）は、ｃ軸と該ｃ軸に直交するｃ面とを有する単結晶ＳｉＣインゴットからウェーハを生成するウェーハの生成方法であって、単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線を、該単結晶ＳｉＣインゴットの平坦な端面から照射し、該レーザー光線の集光点を、該単結晶ＳｉＣインゴットにおける生成すべきウェーハの厚みに相当する深さであるウェーハ深さに位置づけること、および、該単結晶ＳｉＣインゴットと該集光点とを該端面に平行な方向に相対的に移動することによって、改質部と、該改質部から該ｃ面に等方的に形成されるクラックとを含む剥離層を形成する剥離層形成工程と、該単結晶ＳｉＣインゴットのウェーハが生成される側の該端面に向かって、超音波水噴射ノズルから、超音波振動を伝播させた超音波水を噴射すること、および、該単結晶ＳｉＣインゴットと該超音波水噴射ノズルとを、該端面に平行な方向に相対的に移動させることにより、該剥離層を界面としてウェーハを剥離することによって、ウェーハを生成するウェーハ生成工程と、を少なくとも含む。
本生成方法においては、該単結晶ＳｉＣインゴットでは、該ｃ軸が該端面の垂線に対してオフ角だけ傾いており、該ｃ面と該端面とのなす角度が該オフ角であってもよく、該剥離層形成工程は、該端面から照射された該レーザー光線における該集光点を、該オフ角が形成される方向である第１方向と直交する第２方向に沿って直線移動することにより、該改質部および該クラックを含む該剥離層を該第２方向に沿って連続的に形成すること、および、該第１方向に、該クラックの幅を超えない範囲で該単結晶ＳｉＣインゴットと該集光点とを相対的にインデックス送りすること、を交互に繰り返すことにより、該第２方向に沿う複数の該剥離層を順次生成することを含んでいてもよい。
本生成方法では、該ウェーハ生成工程に用いられる該超音波水噴射ノズルは、高周波電力を受けて超音波振動を発振するドーム型の超音波振動板と、該超音波振動板の外周から外に張り出した円環状板と、該円環状板を支持し、該超音波振動板の凹んだ面側に水を溜める水溜部と、該水溜部に水を供給する水供給口と、該超音波振動板の凹んだ面に対向し該水溜部の水を噴射する噴射口と、を備えてもよく、該ウェーハ生成工程は、該超音波振動板に高周波電力を供給することによって該超音波振動板から発振される超音波振動の集束点を、該噴射口に形成することを含んでもよい。
本生成方法では、該ウェーハ生成工程において剥離されたウェーハを、単結晶ＳｉＣインゴットから離間手段によって離間させる離間工程、および、該ウェーハの剥離面を該超音波水噴射ノズルを用いて洗浄する洗浄工程、をさらに含んでもよい。
また、この場合、該超音波振動板に供給される高周波電力の周波数は、２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであってもよい。
本生成方法では、剥離層が形成されている単結晶ＳｉＣインゴットの端面に超音波水を噴射することにより、単結晶ＳｉＣインゴットからウェーハを剥離して、ウェーハを生成することができる。したがって、単結晶ＳｉＣインゴットの一方の面を水没させ、単結晶ＳｉＣインゴットの端面の全面に対して同時に超音波振動を伝達させてウェーハを剥離する構成に比して、剥離時間を短縮することができるとともに、超音波水噴射ノズルを小型化することができる。これにより、ウェーハの剥離に関する効率化およびコストの低減を実現することができる。
図１（ａ）はインゴットの正面図であり、図１（ｂ）はインゴットの平面図である。 図２（ａ）は、レーザー加工装置の構成、および、レーザー加工装置によって形成される改質部を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、レーザー加工装置によって形成される改質部を示す側面図である。 図３（ａ）は、剥離層が形成されたインゴットを示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。 剥離装置を示す斜視図である。 図４に示した剥離装置における超音波水噴射ノズルを示す説明図である。 剥離工程を示す斜視図である。 洗浄工程を示す斜視図である。
本実施形態にかかるウェーハ生成方法は、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、ウェーハを生成する方法である。
本実施形態にかかるウェーハ生成方法は、剥離層形成工程、ウェーハ生成工程、離間工程、および洗浄工程を含んでいる。
まず、単結晶ＳｉＣインゴットの構成について説明する。
図１（ａ）に示すように、単結晶ＳｉＣインゴットであるインゴット２００は、全体として円柱形状に形成されている。インゴット２００は、平坦な第１の端面２０１、および、第１の端面２０１と反対側の第２の端面２０２を有している。インゴット２００の第１の端面２０１は、レーザー光線が照射される端面となる。また、第１の端面２０１と第２の端面２０２の間には、周面２０３が位置している。
インゴット２００は、に示すように、ｃ軸２１６（＜０００１＞方向）と、ｃ軸２１６に直交するｃ面２１７（｛０００１｝面）とを有している。ｃ軸２１６は、第１の端面２０１から第２の端面２０２に至り、第１の端面２０１の垂線２１５に対してオフ角αだけ傾斜している。したがって、ｃ面２１７は、第１の端面２０１に対して、オフ角αだけ傾斜している。すなわち、ｃ面２１７と第１の端面２０１とのなす角度がオフ角αとなっている。オフ角αが形成される方向である第１方向３００を、図１（ａ）および図１（ｂ）に矢印によって示す。
ｃ面２１７は、インゴット２００中に、インゴット２００の分子レベルで、無数に設定される。本実施形態では、オフ角αは、たとえば、１°、３°あるいは６°である。オフ角αは、たとえば１°〜６°の範囲で自由に設定されることができる。
また、インゴット２００の周面２０３には、結晶方位を示す矩形状の第１のオリエンテーションフラット２１１および第２のオリエンテーションフラット２１２が形成されている。第１のオリエンテーションフラット２１１は、オフ角αが形成される方向に平行である。第２のオリエンテーションフラット２１２は、オフ角αが形成される方向に直交している。
図１（ｂ）に示すように、上方からみて、第２のオリエンテーションフラット２１２の長さＬ２は、第１のオリエンテーションフラット２１１の長さＬ１よりも短い（Ｌ２＜Ｌ１）。
［剥離層形成工程］
本実施形態にかかるウェーハ生成方法における剥離工程では、このようなインゴット２００にレーザー光線を照射して、インゴット２００の内部に剥離層を形成する。このために、本実施形態では、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すようなレーザー加工装置６４を用いる。
レーザー加工装置６４は、インゴット２００を保持するチャックテーブル６６と、チャックテーブル６６に保持されたインゴット２００にレーザー光線４００を照射する集光器６８とを備える。
チャックテーブル６６は、回転手段（図示せず）によって、Ｚ軸方向に延びる軸線を中心として回転される。また、チャックテーブル６６は、Ｘ軸方向移動手段（図示せず）によってＸ軸方向に進退されるとともに、Ｙ軸方向移動手段（図示せず）によってＹ軸方向に進退される。なお、Ｘ軸方向およびＹ軸方向によって規定される平面（ＸＹ平面）は、実質、水平である。
集光器６８は、集光レンズ（図示せず）を含む。この集光レンズは、レーザー加工装置６４のレーザー光線発振器（図示せず）から発振された、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であるレーザー光線４００を集光して、インゴット２００に照射するために用いられる。
インゴット２００に剥離層を形成する際は、まず、作業者が、インゴット２００の第１の端面２０１を上に向けて、チャックテーブル６６の上面に、インゴット２００を載置し、チャックテーブル６６によってインゴット２００を吸引保持させる。
あるいは、インゴット２００の第２の端面２０２とチャックテーブル６６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、インゴット２００をチャックテーブル６６に固定してもよい。
次いで、レーザー加工装置６４の撮像手段（図示せず）によって、インゴット２００の上方から、インゴット２００を撮像する。次いで、撮像手段によって取得されたインゴット２００の画像に基づいて、レーザー加工装置６４のＸ軸方向移動手段、Ｙ軸方向移動手段および回転手段を用いて、チャックテーブル６６を移動および回転させる。これにより、インゴット２００の向きを所定の向きに調整するとともに、インゴット２００と集光器６８とのＸＹ平面における位置関係を調整する。
インゴット２００の向きを所定の向きに調整する際は、図２（ａ）に示すように、第２のオリエンテーションフラット２１２を、Ｘ軸方向に整合させる。これによって、オフ角αが形成される第１方向３００と直交する方向（第２方向３０１）をＸ軸方向に整合させるとともに、オフ角αが形成される第１方向３００をＹ軸方向に整合させる。
次いで、レーザー加工装置６４の集光点位置調整手段（図示せず）によって、集光器６８を昇降させる。これにより、図２（ｂ）に示すように、単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線４００を、インゴット２００の第１の端面２０１から照射し、レーザー光線４００の集光点４０１を、インゴット２００における生成すべきウェーハの厚みに相当する深さ（第１の端面２０１からの深さ）であるウェーハ深さに位置づけることができる。
次いで、この集光点４０１とインゴット２００とを、第１の端面２０１に平行な方向に相対的に移動する剥離層形成加工を実施する。
本実施形態における剥離層形成加工では、オフ角αが形成される第１方向３００と直交する第２方向３０１に整合しているＸ軸方向に沿って、Ｘ軸方向移動手段を用いて、チャックテーブル６６を移動させる。
これにより、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、インゴット２００における第１の端面２０１からウェーハ深さの部分に、改質部２０４が形成される。この改質部２０４は、レーザー光線４００の照射によりインゴット２００におけるＳｉＣがＳｉ（シリコン）とＣ（炭素）とに分離され、次に照射されるレーザー光線４００が前に形成されたＣに吸収されて、連鎖的に、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離することによって形成される部分である。
このようにして、オフ角αが形成される第１方向３００と直交する第２方向３０１に、改質部２０４が連続的に形成される。さらに、改質部２０４からｃ面に沿って等方的に延びるクラック２０５（ｃ面に等方的に形成されるクラック２０５）が生成される。
これにより、改質部２０４と、改質部２０４からｃ面に等方的に形成されるクラックとを含む剥離層２０６が、第２方向３０１に沿って連続的に形成される。
この剥離層形成加工に続いて、オフ角αが形成される第１方向３００に整合しているＹ軸方向に、集光点４０１とチャックテーブル６６（すなわちインゴット２００）とを、相対的に、クラック２０５の幅を超えない範囲で、所定のインデックス量Ｌｉだけ、インデックス送りする。本実施形態では、Ｙ軸方向移動手段を用いて、チャックテーブル６６を、Ｙ軸方向に沿ってインデックス送りする。
そして、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。これにより、オフ角αが形成される第１方向３００と直交する第２方向３０１に連続的に延びる改質部２０４を、オフ角αが形成される第１方向３００に所定のインデックス量Ｌｉの間隔をおいて、複数、形成することができる。
さらに、図３（ｂ）に示すように、複数の改質部２０４からｃ面に沿って等方的に延びるクラック２０５が、第１方向３００において隣接する改質部２０４から延びるクラック２０５どうしがＺ軸方向からみて重なるように、形成される。
このようにして、インゴット２００の第１の端面２０１からウェーハ深さの部分に、改質部２０４およびクラック２０５を含む、第２方向３０１に沿う複数の剥離層２０６を順次生成することができる。この剥離層２０６は、改質部２０４およびクラック２０５のために強度が低下している部分であり、インゴット２００からウェーハを剥離するための界面となる部分である。
［ウェーハ生成工程］
ウェーハ生成工程では、剥離層２０６が形成されたインゴット２００から、剥離層２０６を界面としてウェーハを剥離することによって、ウェーハを生成する。このために、本実施形態では、図４に示すような剥離装置１を用いる。
剥離装置１は、図３（ａ）（ｂ）に示した剥離層２０６が形成されているインゴット２００を保持するための保持テーブル１０と、保持テーブル１０に保持されたインゴット２００に超音波水を噴射する超音波水噴射ノズル２と、保持テーブル１０を囲む図示しないケースとを備えている。
保持テーブル１０は、円板状に形成されている。保持テーブル１０は、インゴット２００の第２の端面２０２（図１（ａ）参照）を吸引保持する保持面１１と、保持面１１を支持する枠体１２とを備えている。保持面１１は、ポーラス部材を含んでおり、図示しない吸引源に連通されることにより、保持面１１上に載置されたインゴット２００の第２の端面２０２を吸引保持する。
本実施形態では、剥離装置１は、このような保持テーブル１０の保持面１１に保持されるインゴット２００の上面である第１の端面２０１の全面に、超音波水を噴射することによって、ウェーハを剥離する。
保持テーブル１０の下側には、保持テーブル回転手段１３が配設されている。保持テーブル回転手段１３は、保持テーブル１０の回転軸であるスピンドル１４、および、スピンドル１４を回転させるためのモータ１５を含んでいる。モータ１５は、スピンドル１４を介して、保持テーブル１０に回転駆動力を伝達する。これにより、保持テーブル１０は、インゴット２００を保持した状態で、スピンドル１４を中心として、たとえば矢印３０２に示す方向に回転する。
超音波水噴射ノズル２は、保持テーブル１０の保持面１１に保持されたインゴット２００の第１の端面２０１に、上方から超音波水を噴射する。
図４に示すように、超音波水噴射ノズル２は、保持テーブル１０の上方において旋回可能な水供給パイプ４１の先端に取り付けられている。
水供給パイプ４１は、水平方向に延在しており、その後端側には、継手４２を介して、水供給源４４が連通されている。水供給源４４は、ポンプ等を備え、水供給パイプ４１を介して、超音波水噴射ノズル２に水を送出するように構成されている。
また、水供給パイプ４１の後端には、水供給パイプ４１および超音波水噴射ノズル２を、水供給パイプ４１の軸心方向に回転させる第１モータ４３が取り付けられている。水供給パイプ４１および超音波水噴射ノズル２は、第１モータ４３によって、矢印３０３に示すように回転される。
第１モータ４３の下端には、水供給パイプ４１の旋回軸４５が連結されている。この旋回軸４５は、超音波水噴射ノズル２、水供給パイプ４１および第１モータ４３を保持して回転する。旋回軸４５は、Ｚ軸方向に延びており、その上端に、第１モータ４３が取り付けられている。旋回軸４５の下端には、旋回軸４５を、旋回軸４５の軸心方向に回転させるための旋回モータ４６が取り付けられている。水供給パイプ４１および超音波水噴射ノズル２は、旋回モータ４６によって旋回軸４５が回転されることによって、矢印３０４に示すように旋回される。
なお、水供給パイプ４１は、旋回軸４５の上端の第１モータ４３から保持テーブル１０の中心まで届く長さを有している。これにより、旋回軸４５は、水供給パイプ４１の先端に配設された超音波水噴射ノズル２を、保持テーブル１０に保持されたインゴット２００の外周縁から中心まで、移動させることが可能となっている。
さらに、旋回モータ４６は、昇降手段４７に取り付けられている。昇降手段４７は、溝４９１が設けられた筐体４９、および、旋回モータ４６を保持する保持部材４８を備えている。保持部材４８は、筐体４９内の駆動部材（図示せず）に取り付けられており、溝４９１を介して筐体４９から突出している。そして、保持部材４８は、旋回モータ４６を保持した状態で、溝４９１に沿ってＺ軸方向に移動する。
この昇降手段４７により、旋回軸４５、旋回軸４５、第１モータ４３、水供給パイプ４１および超音波水噴射ノズル２は、Ｚ軸方向に沿って移動することが可能となっている。
超音波水噴射ノズル２は、超音波振動を伝播させた超音波水を、インゴット２００の第１の端面２０１（図３（ａ）（ｂ）参照）に噴射する装置である。
図５に示すように、超音波水噴射ノズル２は、水供給源４４から供給される水５００を一時的に溜める箱２０、箱２０の下面に形成された噴射口２４１、および、噴射口２４１に対向して箱２０内に配設される超音波振動板３、を備えている。
箱２０は、たとえば、略円柱状に形成されており、底板２１と、底板２１にＺ軸方向において対向する天板２２と、底板２１と天板２２とに連結する略円筒状の側壁２３とを備えている。
箱２０内は、超音波振動板３によって、上下の２部屋、即ち、超音波振動板３よりも上側の第一室２２１と、超音波振動板３よりも下側の第二室２２２とに区画されている。下側の第二室２２２の側壁２３には、側壁２３を貫通する水供給口２３１が形成されている。
水供給口２３１は、箱２０内における超音波振動板３と噴射口２４１との間である第二室２２２に水５００を供給するために用いられる。この水供給口２３１には、水供給パイプ４１が連通されている。したがって、水供給源４４から供給される水５００は、箱２０の第二室２２２内に、一時的に溜められる。
底板２１には、−Ｚ方向側に突き出るノズル部２４が形成されている。ノズル部２４は、先端に向かうにつれて、徐々に縮径されている。そして、ノズル部２４は、先端に、箱２０の第二室２２２内に溜められた水５００を噴射する噴射口２４１を備えている。なお、ノズル部２４は、噴射口２４１に向けて縮径されていない形状であってもよい。
超音波振動板３は、ドーム型に形成されており、高周波電力を受けて超音波振動を発振するように構成されている。超音波振動板３は、箱２０の第二室２２２内に溜められた水５００に、超音波振動６００を伝播する。超音波振動板３は、箱２０内において、噴射口２４１に対向する位置に配置されている。超音波振動板３は、円弧形状の断面を有し、噴射口２４１に向かう面側が凹んでいる。すなわち、噴射口２４１は、超音波振動板３の凹んだ面に対向している。
超音波振動板３は、ドーム部３０と、ドーム部３０の外周縁から径方向に外側に張り出したツバ部３１とを備えている。また、超音波振動板３のツバ部３１の外周縁には、径方向に外側に張り出した円環状板３２が備えられている。すなわち、円環状板３２は、超音波振動板３の外周から外に張り出すように設けられている。
ドーム部３０は、第１電極板２５、圧電素材２７および第２電極板２６を備えており、これらは、Ｚ軸方向に沿って互いに重ねられている。
第１電極板２５、圧電素材２７および第２電極板２６は、たとえば、セラミックスの一種であるピエゾ素子で構成されている。第１電極板２５、圧電素材２７、および第２電極板２６は、ドーム形状を有するように形成されている。
第１電極板２５、圧電素材２７および第２電極板２６は、凹んだ側が噴射口２４１に向くように、互いに重ねられている。第１電極板２５および第２電極板２６には、図示しない電極が取り付けられている。これらの電極および配線２８を介して、第１電極板２５および第２電極板２６に、高周波電源２９が接続されている。
高周波電源２９は、超音波振動板３に高周波電力を供給する。すなわち、高周波電源２９は、超音波振動板３のドーム部３０における第１電極板２５および第２電極板２６に、高周波の交流電圧を印加する。これにより、高周波電源２９は、高周波電力を超音波振動板３に供給する。
第２電極板２６の凸側の上面は、圧電素材２７を挟んで、第１電極板２５の下面に密着している。第２電極板２６の凹んでいる側の下面、即ち、噴射口２４１に対向するドーム部３０の下面は、箱２０の第二室２２２内に一時的に溜められた水５００に向けて超音波振動６００を輻射する輻射面２６１となる。
なお、本実施形態では、超音波振動板３の輻射面２６１が、球形の一部の内面に類似のドーム形状を有するように形成されている。これに代えて、輻射面２６１は、すり鉢の内面に類似のドーム形状を有するように形成されていてもよい。すなわち、輻射面２６１は、噴射口２４１に向かって超音波振動６００が集中するように構成されていればよい。
円環板状のツバ部３１は、ドーム部３０の第２電極板２６の外周縁から、径方向に外側に、一体的に張り出している。このツバ部３１は、ドーム部３０と同様に、ピエゾ素子等で構成される。
円環状板３２は、ツバ部３１の外周縁から、径方向に外側に張り出している。この円環状板３２は、その外周部分が箱２０における第二室２２２の側壁２３に支持されていて、ドーム部３０を箱２０内で中空固定している。このように、第二室２２２（および箱２０）は、円環状板３２を支持し、超音波振動板３の凹んだ面側に水を溜める水溜部として機能する。
また、円環状板３２の外周部分の端部は、側壁２３に支持されている。円環状板３２は、側壁２３に支持されていない部分によって、超音波振動６００を増幅させる。
以下に、上述した剥離装置１を用いたウェーハ生成工程について説明する。
まず、作業者は、図５に示すように、インゴット２００の中心が保持テーブル１０の保持面１１の中心におおよそ合致するように、保持面１１上に、第１の端面２０１を上に向けて、インゴット２００を載置する。そして、図示しない吸引源が作動して生み出された吸引力が、保持面１１に伝達されることで、保持テーブル１０の保持面１１が、インゴット２００の第２の端面２０２を吸引保持する。
その後、昇降手段４７によって、超音波水噴射ノズル２とインゴット２００の第１の端面２０１との距離が調整される。さらに、スピンドル１４が、インゴット２００を保持している保持テーブル１０を、矢印３０２方向に回転させる。また、旋回モータ４６が、旋回軸４５を回転させる。これにより、超音波水噴射ノズル２が、保持テーブル１０の外側の退避位置からインゴット２００の上方に移動され、噴射口２４１がインゴット２００の第１の端面２０１に対向する。
その後、水供給源４４から、加圧された水５００が送出される。水５００は、水供給パイプ４１を通り、超音波水噴射ノズル２の箱２０の第二室２２２に、一時的に溜められる。
箱２０の第二室２２２内に所定量の水５００が溜められていき、第二室２２２内の圧力が上昇すると、水５００が、噴射口２４１から下方に向かって噴射される。なお、水供給源４４から水５００が供給され続けることで、第二室２２２内における水５００の量は、所定量に維持される。
また、この際、高周波電源２９が、超音波振動板３に、所定の周波数（たとえば、２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）の高周波電力を供給する。即ち、高周波電源２９によって、所定の周波数で、電圧の印加のオンとオフとが繰り返される。これにより、第１電極板２５および圧電素材２７に、上下方向における伸縮運動が発生する。そして、この伸縮運動が、機械的な超音波振動６００となる。
なお、高周波電源２９から超音波振動板３に供給される電力量は、たとえば９５Ｗである。
第２電極板２６は、第１電極板２５の振動に共振することにより、噴射口２４１側から見てなだらかに凹んだ凹面である輻射面２６１から、箱２０の第二室２２２に一時的に溜められた水５００に超音波振動６００を伝播させる。また、凹面である輻射面２６１から該水５００に伝播される超音波振動６００は、噴射口２４１に向かって集中する。すなわち、超音波振動板３から発振される超音波振動の集束点が、噴射口２４１に形成される。
このような超音波振動の伝播により、ノズル部２４の噴射口２４１から外部に向かって、超音波振動６００を伝播させた超音波水５０１が噴射される。すなわち、本実施形態では、ノズル部２４の噴射口２４１から、インゴット２００におけるウェーハが生成される側の端面である第１の端面２０１に向かって、超音波水５０１が噴射される。
また、この際、インゴット２００と超音波水噴射ノズル２とを、インゴット２００の第１の端面２０１に平行な方向に相対的に移動させる。本実施形態では、旋回モータ４６によって、旋回軸４５が回転されることにより、超音波水噴射ノズル２が、インゴット２００の中心上方を通過するようにして、保持テーブル１０とともに回転しているインゴット２００の上方を、所定角度で往復するように旋回移動する。これにより、インゴット２００の第１の端面２０１の全面に、超音波水５０１が噴射される。
このような超音波水５０１の噴射により、インゴット２００における第１方向３００に並ぶ複数の剥離層２０６が互いに連結されて、これらの剥離層２０６を界面として、インゴット２００から、板状物であるウェーハが剥離される。これにより、ウェーハが生成される。また、超音波水５０１の噴射により、インゴット２００の第１の端面２０１が洗浄される。
［離間工程］
離間工程では、ウェーハ生成工程において剥離されたウェーハを、離間手段によって、インゴット２００から離間させる。このために、剥離装置１は、離間手段として、図６に示すようなウェーハ保持部５０を備えている。
ウェーハ保持部５０は、ＸＹ平面に平行な下向きの保持面を有する搬送パッド５１、搬送パッド５１を旋回させるための旋回アーム５２、搬送パッド５１と旋回アーム５２とを連結する連結部５３を有している。
離間工程では、旋回アーム５２を用いて、剥離装置１の保持テーブル１０に載置されているインゴット２００の上部に、搬送パッド５１を配置する。そして、図示しない上下移動手段により搬送パッド５１を降下させて、インゴット２００の第１の端面２０１を、搬送パッド５１によって吸引保持する。その後、上下移動手段により、矢印３０５に示すように、搬送パッド５１を上昇させる。これにより、インゴット２００から、ＳｉＣウェーハであるウェーハ１００が離間される。ウェーハ１００の下面は、インゴット２００から剥離された面である剥離面１０１となる。
［洗浄工程］
洗浄工程では、ウェーハ１００の剥離面１０１を、超音波水噴射ノズル２を用いて洗浄する。
このために、まず、図７に示すように、インゴット２００から剥離されてウェーハ保持部５０の搬送パッド５１に保持されているウェーハ１００の下方に、超音波水噴射ノズル２を配置する。そして、第１モータ４３によって、水供給パイプ４１を矢印３０３に示すように回転させることにより、超音波水噴射ノズル２の噴射口２４１を上方に向ける。これにより、超音波水噴射ノズル２の噴射口２４１が、ウェーハ１００の剥離面１０１に対向配置される。
その後、超音波水噴射ノズル２の噴射口２４１からウェーハ１００の剥離面１０１に、旋回軸４５によって超音波水噴射ノズル２を適宜回転させながら、超音波水５０１を噴射する。これにより、剥離面１０１が洗浄される。
剥離面１０１の洗浄の後、旋回アーム５２および上下移動手段によって、搬送パッド５１に保持されたウェーハ１００が、たとえば所定の保管場所まで搬送される。
なお、洗浄する際は、高周波電源２９が、超音波振動板３に、所定の周波数（たとえば、５００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）の高周波電力を供給する。
以上のように、本実施形態では、剥離層２０６が形成されているインゴット２００を回転させながら、その第１の端面２０１に、旋回する超音波水噴射ノズル２から超音波水５０１を噴射している。これにより、インゴット２００からウェーハ１００を剥離して、ウェーハを生成することができる。
したがって、インゴットの一方の面を水没させ、インゴットの一方の面の全面に対して同時に超音波振動を伝達させてウェーハを剥離する構成に比して、剥離時間を短縮することができるとともに、超音波水噴射ノズル２およびその超音波振動板３を小型化することができる。これにより、ウェーハ１００の剥離に関する効率化およびコストの低減を実現することができる。
また、本実施形態では、超音波振動６００を発生するドーム部３０が、箱２０の側壁２３に、円環状板３２を介して保持されている。このため、超音波振動板３に高周波電力を供給した際に、ドーム部３０が振動しやすくなる。これにより、水５００に、効果的に、円環状板３２で増幅された振幅の大きな超音波振動を伝播させることができる。
なお、本実施形態では、インゴット２００に剥離層２０６を形成する剥離層形成加工において、インゴット２００を、集光点４０１に対して、オフ角αが形成される第１方向３００と直交する第２方向３０１に、相対的に移動させている。また、インデックス送りにおいて、インゴット２００を、集光点４０１に対して、オフ角αが形成される第１方向３００に、相対的に移動させている。これに関し、剥離層形成加工におけるインゴット２００と集光点４０１との相対的な移動方向は、オフ角αが形成される第１方向３００と直交する第２方向３０１でなくてもよい。また、インデックス送りにおけるインゴット２００と集光点４０１との相対的な移動方向は、オフ角αが形成される第１方向３００でなくてもよい。
１：剥離装置、２：超音波水噴射ノズル、
３：超音波振動板、
１０：保持テーブル、１１：保持面、１２：枠体、
１３：保持テーブル回転手段、１４：スピンドル、１５：モータ、
２０：箱、２１：底板、２２：天板、２３：側壁、
２２１：第一室、２２２：第二室、２３１：水供給口、
２５：第１電極板、２６：第２電極板、２７：圧電素材、２６１：輻射面、
２９：高周波電源、３０：ドーム部、３１：ツバ部、３２：円環状板、
２４：ノズル部、２４１：噴射口、
４１：水供給パイプ、４２：継手、４３：第１モータ、４４：水供給源、
４５：旋回軸、４６：旋回モータ、
４７：昇降手段、４８：保持部材、４９：筐体、
５００：水、５０１：超音波水、６００：超音波振動、
５０：ウェーハ保持部、５１：搬送パッド、５２：旋回アーム、５３：連結部、
６４：レーザー加工装置、６６：チャックテーブル、６８：集光器、
４００：レーザー光線、４０１：集光点、
１００：ウェーハ、１０１：剥離面、
２００：インゴット、２０１：第１の端面、２０２：第２の端面、２０３：周面、
２０４：改質部、２０５：クラック、２０６：剥離層、
２１１：第１のオリエンテーションフラット、
２１２：第２のオリエンテーションフラット、
２１５：垂線、２１６：ｃ軸、２１７：ｃ面、α：オフ角

Claims (5)

  1. ｃ軸と該ｃ軸に直交するｃ面とを有する単結晶ＳｉＣインゴットからウェーハを生成するウェーハの生成方法であって、
    単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線を、該単結晶ＳｉＣインゴットの平坦な端面から照射し、該レーザー光線の集光点を、該単結晶ＳｉＣインゴットにおける生成すべきウェーハの厚みに相当する深さであるウェーハ深さに位置づけること、および、該単結晶ＳｉＣインゴットと該集光点とを該端面に平行な方向に相対的に移動することによって、改質部と、該改質部から該ｃ面に等方的に形成されるクラックとを含む剥離層を形成する剥離層形成工程と、
    該単結晶ＳｉＣインゴットのウェーハが生成される側の該端面に向かって、超音波水噴射ノズルから、超音波振動を伝播させた超音波水を噴射すること、および、該単結晶ＳｉＣインゴットと該超音波水噴射ノズルとを、該端面に平行な方向に相対的に移動させることにより、該剥離層を界面としてウェーハを剥離することによって、ウェーハを生成するウェーハ生成工程と、
    を少なくとも含む、ウェーハの生成方法。
  2. 該単結晶ＳｉＣインゴットでは、該ｃ軸が該端面の垂線に対してオフ角だけ傾いており、該ｃ面と該端面とのなす角度が該オフ角であり、
    該剥離層形成工程は、
    該端面から照射された該レーザー光線における該集光点を、該オフ角が形成される方向である第１方向と直交する第２方向に沿って直線移動することにより、該改質部および該クラックを含む該剥離層を該第２方向に沿って連続的に形成すること、および、該第１方向に、該クラックの幅を超えない範囲で該単結晶ＳｉＣインゴットと該集光点とを相対的にインデックス送りすること、を交互に繰り返すことにより、該第２方向に沿う複数の該剥離層を順次生成することを含む、
    請求項１記載のウェーハの生成方法。
  3. 該ウェーハ生成工程に用いられる該超音波水噴射ノズルは、
    高周波電力を受けて超音波振動を発振するドーム型の超音波振動板と、
    該超音波振動板の外周から外に張り出した円環状板と、
    該円環状板を支持し、該超音波振動板の凹んだ面側に水を溜める水溜部と、該水溜部に水を供給する水供給口と、該超音波振動板の凹んだ面に対向し該水溜部の水を噴射する噴射口と、を備え、
    該ウェーハ生成工程は、該超音波振動板に高周波電力を供給することによって該超音波振動板から発振される超音波振動の集束点を、該噴射口に形成することを含む、
    請求項１記載のウェーハの生成方法。
  4. 該ウェーハ生成工程において剥離されたウェーハを、単結晶ＳｉＣインゴットから離間手段によって離間させる離間工程、および、
    該ウェーハの剥離面を該超音波水噴射ノズルを用いて洗浄する洗浄工程、をさらに含む、
    請求項１記載のウェーハの生成方法。
  5. 該超音波振動板に供給される高周波電力の周波数は、２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚである、
    請求項３記載のウェーハの生成方法。
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