JP2024010669A - 単結晶ブランクを処理するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シード結晶と成長単結晶とを含む単結晶ブランクの処理方法であって、単結晶ブランクを処理してインゴット又は単一のウェハを形成する方法を提供する。【解決手段】単結晶ブランク１０を処理するための方法である。単結晶ブランクは、第１の端部１１と、第２の端部１２と、第１の端部と第２の端部との間に延びる長手方向軸１３とを有し、前記単結晶ブランクは、シード結晶２０および単一結晶１７を含み、シード結晶は、少なくとも部分的に長手方向軸に沿って延びており、前記方法は、単結晶ブランクの周面１４を少なくとも部分的に長手方向軸に沿って研削する周面研削ステップを含み、単結晶ブランクの周面は、シード結晶を除く長手方向軸の一部分に少なくとも部分的に沿って、長手方向軸に対する第１の距離ｄ１まで研削され、第１の距離は、シード結晶の長手方向軸に対する延びよりも小さい、方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、シード結晶と成長単結晶とを含む単結晶ブランクの処理方法であって、単結晶ブランクを処理してインゴット又は単一のウェハを形成する方法に関する。本発明はまた、この方法を適用して単結晶ブランクを処理する装置に関する。

背景

半導体デバイスまたは光学デバイスを生産するための単結晶は、一般に、シード結晶から単結晶ブランクを形成するように成長される。これらの単結晶ブランクは、インゴットまたはウエハの所望の形状およびサイズにほぼ対応する形状に成長されるが、ブランクは一般に、更なる処理を可能にする製造品質を有する当該形状を厳重にに採用するための処理を必要とする。

単結晶を成長させるプロセスは、シード結晶に基づいて開始する。これらのシード結晶は、後に上述のデバイスを製造するのに必要な特性を有する当該シード結晶から出発して成長された単結晶を提供するために特に高品質である。より具体的には、単結晶の成長中にシード結晶中の欠陥を繰り返す可能性があるので、シード結晶は均一な構造を有する必要がある。

成長プロセスの性質により、シード結晶から成長された単結晶は単結晶ブランクと一体であり、それに応じて処理される。その結果、このようなシード結晶は再利用されず、成長プロセスが終了した後に失われる。

単結晶を成長させるために必要とされる高品質は、これらのシード結晶の一回限りの使用と同様に、単結晶ブランクの生産中に多大なコストを引き起こす。これは、特に、数枚のウエハだけの場合であるか、またはそのようなシード結晶から単一のウエハさえも生産される場合である。

さらに、異なるシード結晶は、これらのシード結晶に由来する単結晶の品質に関して異なる結果をもたらすことが観察されている。しかしながら、この観察は、シード結晶を単結晶ブランクに成長させた後に行われる。この点において、所望の成長結果を達成するシード結晶の損失は、特に望ましくない。

さらに、半導体産業の焦点は、近年、代替物として、または新技術のために、シリコンから他の材料にシフトしていることに留意されたい。そのような材料の一例は炭化ケイ素（ＳｉＣ）であり、これは特に、増大する要求にさらされるパワーデバイス（例えば、ＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）など）に適している。しかしながら、この材料は生産コストも高い。従って、これはＳｉＣの単結晶ブランクを成長させるために使用されるシード結晶についても同様である。

概要

上記の状況を考慮して、インゴットおよびウエハを生産するための単結晶ブランクの製造コストを下げることに関心が残っている。

本開示は、この状況を念頭に置いて、本開示は、単結晶ブランクを処理するための方法を提供し、ここで、単結晶ブランクは、第１の端部と、第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延びる縦軸とを有する。単結晶ブランクはシード結晶を含み、シード結晶は少なくとも部分的に縦軸に沿って延びる。この方法は、単結晶ブランクの周表面を少なくとも部分的に縦軸に沿って研削する周表面研削ステップを含む。単結晶ブランクの周表面は、シード結晶を除く縦軸の一部に少なくとも部分的に沿って、縦軸に対する第１の距離まで研削され、第１の距離は、好ましくは、縦軸までのシード結晶の拡張部より小さい。

単結晶ブランクは、シード結晶と、シード結晶から開始して成長された単結晶とを含む。以下では、一般に単結晶ブランクのシード結晶をシード結晶と呼び、シード結晶から開始して成長させた単結晶を成長単結晶又は単結晶と呼ぶ。距離を参照する場合は、一般に２つの幾何学的な存在物間の最短距離を参照する。

単結晶ブランクを生産するために単結晶を成長させる方法は特に限定されない。しかしながら、開示された方法のコスト上の利点は、シード結晶の表面に成長させた単結晶とほぼ同じ横断面形状およびサイズを有するシード結晶にとって特に有利である。このような方法では、単結晶の成長は、特にシード結晶の面側から始まる。従って、シード結晶の横断面は、一般に、シード結晶の最上部に成長した単結晶の横断面に対応する。

ここで、面側とは、シード結晶上に成長させた単結晶の縦方向又は一次成長方向に対向する面をいう。たとえば、第１の端部と、第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延びる縦軸と、縦軸を取り囲む周表面とを有する単結晶ブランクは、単結晶の縦方向、特に成長方向に対向する面側を有する。

さらに、シード結晶およびその上に成長させた単結晶は、一般に、生産しようとするウエハやインゴットの形状に対応している。しかしながら、シード結晶および成長させた単結晶の両方の横断面は、好ましくは、生産されるウエハまたはインゴットの横断面よりも大きい。この大きなサイズは、成長プロセスの性質による単結晶の形状およびサイズの不規則性を考慮して特に選択される。換言すれば、単結晶ブランクの横断面積が大きいほど、成長した単結晶を少なくとも（好ましくは単に）所定の形状およびサイズに機械加工、特に研削することができ、成長の不規則性を除去することができる。

それにもかかわらず、単結晶は、成長の不規則性に起因してシード結晶の横断面の寸法に等しいか又は僅かにそれを超える横断面内の拡張部、すなわち、縦軸に垂直な拡張部を有するように成長されてもよい。

好ましくは、シード結晶は基本的に成長中および成長後にシード結晶ブランクの一端部を形成する。さらに、シード結晶の最上部の単結晶は、ほぼ円柱状に成長することが好ましく、シード結晶の横断面形状および大きさは、一般に単結晶ブランクの成長単結晶の横断面形状を画定する（例えば、成長単結晶の先端部分、成長ムラ等がこの形状からずれる原因となる）。

あるいは、単結晶を成長させるための他の技術、例えば、生産されるシード結晶または単結晶ブランクの縦軸に対して垂直でありかつそれに沿った２つの方向のような２つ以上の方向に単結晶を成長させる技術を使用することができる。

周表面研削ステップは、単結晶ブランク、特にシード結晶上に成長させた単結晶に所定の横断面形状および寸法を提供するために、周表面を機械加工するステップである。

従って、単結晶ブランクの周表面は、縦軸に対して第１の距離まで研削される。

換言すれば、研削手段は、この第１の距離まで単結晶ブランクから材料を除去し、即ち、第１の距離は、単結晶ブランクの縦方向軸と単結晶ブランクの周表面との間の単結晶ブランクの拡張部を画定する。

第１の距離は、好ましくは、シード結晶の縦軸に対する拡張部、すなわち、縦軸とそれぞれの周表面との間（特に、縦軸から始まる同じ方向）よりも小さいので、得られる単結晶の横断面は、研削中のシード結晶の横断面よりも小さくなる。

周表面研削ステップは、少なくとも部分的に縦軸に沿って、特に、この方向の成長単結晶の一部分に沿って（即ち、好ましくは、シード結晶に沿った縦軸の一部分を除いて）行われる。

単結晶ブランクの周表面を研削するには、研削手段を周表面に対して相対的に移動させる。相対移動は、好ましくは、縦軸に沿った研削手段と単結晶ブランクとの間の相対移動によって、および／または縦軸を中心とした研削手段と単結晶ブランクとの間の相対回転によって行われる（例えば、縦軸は回転軸として作用する）。

従って、周表面研削ステップは、基本的にシード結晶が影響を受けないように、成長した単結晶を機械加工するが、シード結晶は機械加工しないことが好ましい。一方、成長された単結晶は、育成された単結晶から製造されるインゴットまたはウエハの所定の形状およびサイズに粉砕することができる。他方、シード結晶は機械加工されないので、（例えば、成長した単結晶から分離された後）再利用することができる。

上述したように、成長した単結晶を含む単結晶ブランクの部分は、縦軸とシード結晶の周表面との間の縦軸の拡張部よりも縦軸に対する第１の距離まで研削される。換言すれば、縦軸から研削された単結晶の周表面までの第１の距離は、縦軸からシード結晶の周表面までの第２の距離よりも小さい。

このようにして、成長させた単結晶を所望の横断面形状および大きさに研削した後のシード結晶の横断面形状および大きさは、成長させた単結晶よりも縦軸に垂直な拡張部が大きくなる。

単結晶ブランクの周表面は、少なくとも部分的に縦軸に沿って縦軸に対する第２の距離まで研削されてもよく、第２の距離は、シード結晶の縦軸に対する拡張部よりも大きいか又は実質的に等しい。この場合、特に、シード結晶を含む縦軸に沿った単結晶ブランクの部分が研削される。

換言すれば、単結晶ブランクの周表面は、少なくとも縦軸のシード部分に沿って、縦軸から第２の距離まで研削されてもよく、シード部分はシード結晶、特にシード結晶全体を含む。しかしながら、縦軸のシード部分に沿って単結晶ブランクの周表面を研削することは任意である。換言すれば、縦軸のシード部分に沿った単結晶ブランクの周表面を全く研削しなくてもよい。

これらのアプローチは、成長した単結晶のみを研削するという利点を有するが、シード結晶の寸法および形状は、好ましくは、周表面研削ステップの間に実質的に変化しない。その結果、シード結晶は、実質的に同じサイズおよび形状の別の単結晶を成長させるために再利用することができる。すなわち、研削後のシード結晶は、シード結晶を再利用し、他の単結晶を成長させるのに十分な寸法、すなわち、高さおよび直径のような縦および横断の拡張部を有する。シード結晶の寸法は、成長された単結晶から生産されるインゴット又はウェハの所定の寸法以上の寸法の単結晶を成長することが可能である限り、他の単結晶を成長するのに十分であると一般に考えられている。

換言すれば、周表面研削ステップは、シード結晶を研削しないことが好ましく、成長した単結晶から材料を除去するだけでよい。したがって、当業者が理解するように、成長した単結晶の残留材料をシード結晶の（外表面）から研削する間に除去可能な（僅かな）量を除いて、シード結晶から材料を除去することは一般にはない。

従って、上記の提案された方法は、シード結晶の形状およびサイズを維持するために、また同時に成長された単結晶が所望の形状およびサイズを有するように維持するために、縦軸に沿って少なくとも２つの距離まで単結晶ブランクを研削するために使用されてもよい。

この方法は、単結晶ブランクからウエハを生産するウエハ生産ステップを更に含み、ウエハは、縦軸に沿って（縦軸の方向に）所定の厚さを有し、ウエハ生産ステップは、単結晶ブランクの内側にレーザビームを集束させるステップを含むことが好ましい。

このウエハ生産ステップは、処理された成長単結晶に対応する形状およびサイズを有する横断面プロファイルを有する少なくとも１つのウエハを提供する。改質された層を形成するために、単結晶ブランクの内側に集束される、単結晶ブランクの材料に対して透過波長を有するパルス化されたレーザビームを使用することにより、高品質で廃棄される材料の少ないウエハのコスト効率の良い製造が可能となり、その後のデバイスの生産に必要なウエハの処理量が減少する。

この方法は、結晶成長の為のシード結晶を提供するシード結晶提供ステップと、単結晶ブランクを形成するためのシード結晶の少なくとも一方の表面に単結晶を成長させる結晶成長ステップとを更に含んでもよい。

このステップは、このシード結晶の上に単結晶を成長させる結果として単結晶ブランクの一部となるシード結晶を提供する。上述したように、単結晶は、単結晶ブランクの縦方向の面側に少なくとも一次成長させることが好ましい。

このステップで提供されるシード結晶は、単結晶の成長、すなわち単結晶ブランクの生産に既に使用されているシード結晶であってもよい。これは、特にシード結晶を再利用することができるという利点を有するが、シード結晶は、パルスレーザビームを使用して単結晶を分割すること、またはこの単結晶に光学デバイスまたは半導体デバイスを形成することなどの更なる処理に必要な品質で単結晶を成長させるための十分な基礎を提供することがすでに示されている。

また、この方法は、単結晶ブランクからシード結晶を分離するシード結晶分離ステップと、シード結晶分離ステップの後にシード結晶を処理するシード結晶処理ステップとを含むことが好ましい。シード結晶処理ステップは、好ましくは、シード結晶の研磨工程および／または研磨工程を含む。

シード結晶は、成長させた単結晶を所望の形状およびサイズに成形した後、単結晶ブランクから分離することが好ましい。また、処理を通じて、シード結晶を再利用して別の単結晶を成長させ、分離した結晶を基に別の単結晶ブランクを形成することもできる。

また、他の成長処理のためにシード結晶を調製する手段として、シード結晶の処理は、研削ステップを適用して行うことが好ましい。このステップでは、シード結晶の表面に予め成長された単結晶の残留物を除去する。対照的に、上述したように、シード結晶の材料は、このステップにおいて実質的に影響を受けないままであり、その結果、シード結晶は一般的にその形状およびサイズを維持する。

すなわち、シード結晶の外形寸法は基本的に変化しないので、シード結晶の再利用が可能である。その結果、シード結晶は廃棄されず、生産プロセスに再導入されるので、提案した方法は単結晶の成長効率を著しく高めることができる。加えて、シード結晶を再利用することは、一方では、成長プロセスのために製造され、貯蔵される必要がある専用のシード結晶の数を減らすことができ、他方では、特に、成長された単結晶の結果を満足させるための基礎を提供することを示したシード結晶を再利用して、高い、より一貫した品質を有する単結晶ブランクを製造することができるので、コスト効率の良い解決策である。

他の成長プロセスのためにシード結晶を調製（すなわち、処理）することは、シード結晶の上に単結晶を成長させるための基礎として役立つシード結晶の少なくとも１つの表面のみを処理することに限定され得る。具体的には、シード結晶の少なくとも面側（シード結晶の縦方向又は一次成長方向に対向する面側）を処理し、この面側の表面から他の単結晶を成長させる調製を行う。

それにもかかわらず、単結晶を成長させるために使用される方法に依存して、他の表面もまた、シード結晶の周表面のような別の単結晶を成長させる調製として処理されてもよい。

上述したように、単結晶ブランクは、インゴットまたはウェハを形成するために処理され、ウェハは、特にレーザビーム、ブレードおよび／またはワイヤー鋸を使用して分離される。

単結晶ブランクの処理から得られるインゴットは、単一のウエハを製造するために使用されてもよい。しかしながら、単結晶ブランクは、複数のウエハを生産するために使用されることが好ましい。換言すれば、単結晶ブランクを処理して得られるインゴットは、このインゴットから少なくとも１つ、好ましくは複数のウエハを分離することを可能にする厚さまたは長さを縦軸に沿って有する。

本開示はさらに、単結晶ブランクを処理するための装置を提供し、前記単結晶ブランクは、第１の端部と、第２の端部と、第１の端部と前記第２の端部との間に延びる縦軸とを有する。単結晶ブランクは、少なくとも部分的に縦軸に沿って延びるシード結晶を含む。この装置は、単結晶ブランクの周表面を少なくとも部分的に縦軸に沿って研削するように構成された周表面研削手段を備える。周表面研削手段は、単結晶ブランクの周表面を、シード結晶を除く縦軸の部分に少なくとも部分的に沿って、縦軸に対する第１の距離まで研削するように特に構成され、第１の距離は、縦軸に対するシード結晶の拡張部よりも小さいことが好ましい。

この構成により、本開示に係る装置は、単結晶ブランクの処理中にシード結晶の寸法が基本的に変更されないので、シード結晶を再利用することができる。

従って、この装置の周表面研削手段は、さらに、単結晶ブランクの周表面を、少なくとも部分的に縦軸に沿って、縦軸に対する第２の距離まで研削するように構成されてもよく、第２の距離は、縦軸に対するシード結晶の拡張部（即ち、シード結晶の周表面上の地点と縦軸との間の距離）よりも大きいか又は実質的に等しい。

さらに、周表面研削手段は、単結晶ブランクの周表面を、少なくとも縦軸のシード部分に沿って、縦軸から第２の距離まで研削するように構成されてもよく、シード部分は、シード結晶、特に前記シード結晶全体を含む。

また、このシード結晶に基づいて、成長した単結晶からシード結晶を分離する分離ステップを行ってもよい。

好ましくは、上記のようにして単結晶から分離されたシード結晶に対して、他の単結晶を成長させるための基礎としてのシード結晶を調製するための処理、即ち、他の単結晶ブランクを形成するための処理を行うように構成される。

研削手段は、単結晶ブランクの処理の一部として、成長させた単結晶の少なくともシード結晶から離れる縦方向に沿った面側も研削するように構成することができる。すなわち、研削される面側は、単結晶ブランクのシード結晶が置かれる端部とは反対側である。

上記のいずれか１つの態様によれば、本発明の方法および装置は、十分な品質を確保し、製造コストを低減しつつ、異なる種類の半導体および／または光学デバイスに使用される単結晶の生産を向上させることができる。

以下の図は、本開示による単結晶ブランクを処理するための方法および単結晶ブランクを処理するための装置の部品の実施例を示す。これらの図において、同じ参照符号は、同一または同等の機能および／または構造を有する、図面全体にわたる特徴を指す。図は、本発明を限定するものではないが、本開示による方法および装置の実施例を示すことが理解されるべきである。
図１Ａ－図１Ｆは、縦軸に沿った単結晶ブランクの横断面図であり、本開示による単結晶ブランクを処理するための例示的な方法の連続するステップを示す。 図２Ａは、縦軸に沿った単結晶ブランクの横断面図であり、単結晶ブランクを処理するための方法における周表面研削ステップの異なる実施形態、ならびに本開示に従った単結晶ブランクを処理するための装置の研削手段の異なる実施形態を示す。 図２Ｂは、縦軸に沿った単結晶ブランクの横断面図であり、単結晶ブランクを処理するための方法における周表面研削ステップの異なる実施形態、ならびに本開示に従った単結晶ブランクを処理するための装置の研削手段の異なる実施形態を示す。 図２Ｃは、縦軸に沿った単結晶ブランクの横断面図であり、単結晶ブランクを処理するための方法における周表面研削ステップの異なる実施形態、ならびに本開示に従った単結晶ブランクを処理するための装置の研削手段の異なる実施形態を示す。 図２Ｄは、縦軸に沿った単結晶ブランクの横断面図であり、単結晶ブランクを処理するための方法における周表面研削ステップの異なる実施形態、ならびに本開示に従った単結晶ブランクを処理するための装置の研削手段の異なる実施形態を示す。 図３は、単結晶ブランクの上面図であり、成長した単結晶の周表面に形成された配向平坦部を示している。 図４Ａは、縦軸に沿った単結晶ブランクの横断面図であり、本開示による単結晶ブランクの処理方法およびシード結晶の処理手段におけるシード結晶処理ステップを示す。図４Ｂは、縦軸に沿った単結晶ブランクの横断面図であり、本開示による単結晶ブランクを処理するための方法における結晶成長ステップを示す。

好ましい実施形態の詳細な説明

本開示による単結晶ブランクを処理するための方法および装置は、添付図面を参照してさらに詳細に説明される。

本明細書に記載される方法および装置は、一般に、単結晶ブランク１０の処理を指す。単結晶ブランク１０の処理は、インゴットを形成するために必要であり、インゴットは、次に、単一のウエハ３０または幾つかのウエハ３０を形成するために使用可能である。

図１Ａ－図１Ｆは、縦軸１３に沿った単結晶ブランク１０の横断面図である。単結晶ブランクは、第１の端部１１と、第２の端部１２と、前記第１の端部１１と前記第２の端部１１と１２との間に延びる縦軸１３とを含む。単結晶ブランク１０は、縦軸１３を取り囲む周表面１４をさらに含む。

単結晶ブランク１０は、実質的に円柱形状であり、少なくとも部分的に縦軸１３に沿った円柱形状を有することが好ましい。さらに、単結晶ブランク１０は、縦軸１３に垂直な横断面を有し、その外形は好ましくは実質的に丸く若しくは楕円形であり、さらに好ましくは実質的に円形である。用語「実質的に」が使用されるのは、単結晶ブランク１０を生産する性質により（以下でさらに説明するように）、縦軸１３に沿った単結晶ブランク１０の形状および／または横断面の輪郭が所望の所定の形状から逸脱してもよいからである。単結晶ブランク１０はまた、その横断面の輪郭に沿って、少なくとも１つの直線区域（例えば、配向平坦部１８、長方形などの少なくとも１つの直線区域を有する形状）を備えることができる。

単結晶ブランク１０は、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ケイ素（Ｓｉ）、ダイヤモンド、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、サファイア等の半導体材料からなることができる。

特に、単結晶ブランク１０は、例えば、Ｓｉ単結晶ブランク１０、ＧａＡｓ単結晶ブランク１０、ＧａＮ単結晶ブランク１０、Ｇａ_２Ｏ_３単結晶ブランク１０、ＳｉＣ単結晶ブランク１０等である。

半導体材料を含むこのような単結晶ブランク１０から、半導体インゴットまたは半導体ウェハ３０を形成することができる。このような半導体ウエハ３０上に、パワーデバイスおよび／またはＩＣ（集積回路）および／またはＬＳＩ（大規模集積）などのデバイスを形成してもよい。

図１Ａに概略的に示すように、単結晶ブランク１０は、結晶成長（例えばエピタキシャル成長）によって形成されることが好ましい。

本開示による方法は、好ましくは、単結晶を成長させるためのシード結晶２０を提供するシード結晶提供ステップを含む。特に、シード結晶２０は、シード結晶２０の表面に単結晶を成長させる（特に単結晶ブランク１０を形成する）ように構成された装置に提供されてもよい。これは、シード結晶２０の少なくとも一方の表面が露出するように、シード結晶２０の少なくとも一方の表面を装置に付けてもよいことを意味する。

本開示による方法は、シード結晶２０の露出表面に単結晶ブランク１０を成長させる結晶成長ステップ１１０を更に含むことができる。上述したように、この露出表面は、シード結晶２０の面側表面であることが好ましい。

したがって、本開示による装置は、結晶成長のためにシード結晶２０を保持するように構成された保持手段を備えてもよい。すなわち、装置は、シード結晶２０の少なくとも１つの他の表面が基板源に露出されるようにシード結晶２０の少なくとも１つの表面を付けることができる少なくとも１つの界面区域を備えることができる。装置は、単結晶ブランク１０を形成するために、シード結晶の表面上に単結晶を成長させるための手段を更に備えてもよい。

シード結晶２０は、特定の形状に限定されない。すなわち、シード結晶２０は、円柱状および／または板状であってもよく、実質的に丸い形、楕円形または円形の輪郭を有する断面を備えてもよい。しかしながら、シード結晶２０は、横断面の輪郭に沿った少なくとも１つの直線区域を含むこともできる。特に、シード結晶２０は、正方形または長方形の、好ましくは板状の本体であってもよい。本明細書における板状とは、シード結晶２０が、シード結晶２０の横断方向の拡張部、例えば直径よりも著しく低い厚さ、すなわち縦の拡張部を含むことを意味する。

シード結晶２０は、単一のウエハ３０よりも大きな縦および／または横断方向の拡張部を有することができる。シード結晶２０は、少なくとも１ｍｍまたは実質的に１ｍｍの長さ方向拡張部または厚さを含むことが特に好ましい。さらに、シード結晶２０は、単結晶ブランク１０から生産される単一ウェハ３０の横断方向の伸長および／または直径が１５０ｍｍである場合には、例えば１５１ｍｍの横断方向の伸長および／または直径を含むことが好ましく、単結晶ブランク１０から生産される単一ウェハ３０の横断方向の伸長および／または直径が２００ｍｍである場合には、２０１ｍｍの横断方向の伸長および／または直径を含むことが好ましい。ただし、シード結晶２０の大きさはこれらに限定されるものではない。より一般的に言えば、シード結晶２０は、好ましくは、単結晶ブランク１０から生産されるウエハ３０の所定の寸法よりも大きい寸法（即ち、直径のような横断方向拡張部、および／または縦方向拡張部）を含む。たとえば、シード結晶２０の横断方向および／または縦方向の拡張部は、ウエハ３０の所定の横断方向および／または縦方向の拡張部よりも０．５－５ｍｍ、好ましくは０．５－２ｍｍ、さらに好ましくは実質的に１ｍｍ大きくてよい。上述したように、シード結晶２０は、単結晶ブランク１０と同じ材料で形成されることが好ましい。

シード結晶２０、特に、シード結晶２０の品質は、単結晶ブランク１０の生産品質にとって重要である。本明細書におけるシード結晶２０の品質とは、とりわけ、材料の純度およびシード結晶２０の結晶構造の順序を指す。理論に拘束されることを望むものではないが、単結晶ブランク１０は、結晶成長ステップ１１０の間に、シード結晶２０と同じまたは少なくとも同様の品質で形成されると考えられる。従って、シード結晶２０の高品質は、一般に、成長された単結晶ブランク１０の高品質ももたらす。従って、単結晶ブランク１０の生産に必要とされるシード結晶２０の品質は比較的高い。

単結晶ブランク１０は、典型的には、０．５ｍｍから５０ｍｍの範囲の縦軸に沿って延在するまで成長される。ただし、単結晶ブランク１０の縦延伸については、上記の範囲に限定されない。従って、単結晶ブランク１０は、上記範囲よりも大きいまたは小さい縦延在部を有してもよい。

図１Ａ－図１Ｆにさらに示すように、単結晶ブランク１０を生産する性質のために、シード結晶２０は、シード結晶２０上に成長された単結晶１７によって部分的に包含されてもよい。そのため、単結晶ブランク１０は、単結晶ブランク１０の縦軸１３に沿って部分的に延びるシード結晶２０と、成長された単結晶１７とを含む。シード結晶２０は、単結晶ブランク１０の第１の端部１１に配置されることが好ましい。単結晶ブランク１０は、縦軸１３に沿ってシード部分１６を含み、シード部分１６はシード結晶２０、特にシード結晶２０全体を含む。換言すれば、シード結晶２０は、単結晶ブランク１０のシード部分１６を越えて延びないことが好ましい。

単結晶ブランク１０は、（例えば、結晶の純度、寸法、寸法などに基づいて）シード結晶２０および成長単結晶１７を含む（またはそれからなる）。シード結晶２０は、処理の性質により、シード結晶２０が、例えば結晶配向の欠陥に関して、成長された単結晶１７よりも高品質であるという点において、成長された単結晶１７と更に典型的に区別される。換言すれば、結晶成長処理が進行するにつれて、成長する結晶の品質が劣化する可能性がある。従って、結晶成長のためのシード結晶２０の再利用を可能にするために、元のシード結晶２０を維持することが重要である。シード結晶２０と成長した単結晶１７との界面は、Ｘ線結晶学によっても決定することができる。

単結晶ブランク１０は、その名称によれば、インゴットおよび／または１つ以上のウエハ３０を形成するために処理されるブランク（すなわち、ワークピース）である。ただし、単結晶ブランク１０は、その表面に形成された素子を含まないことが好ましい。

図１Ｂおよび図１Ｃに更に示すように、単結晶ブランク１０を処理する方法は、単結晶ブランクが縦軸１３に沿って少なくとも部分的に研削されるように、単結晶ブランク１０の周表面１４を研削する周表面研削ステップ１２０のステップを含む。換言すれば、この周辺表面研削ステップ１２０において、縦軸１３に対する単結晶ブランク１０の横断方向拡張部、例えば、単結晶ブランク１０の直径は、単結晶ブランク１０の縦軸１３に沿って少なくとも部分的に縮小される。図１Ｂおよび図１Ｃの例示的実施形態に概略的に示すように、単結晶ブランク１０の点線入りの領域は研削される。

単結晶ブランク１０の周表面１４は、少なくとも部分的に縦軸１３に沿って単結晶ブランク１０の周表面１４を研削するように構成された周表面研削手段によって研削される。このように、本開示に係る装置は、このような周表面研削手段を備えている。

装置は、周表面１４の研削中に単結晶ブランク１０の少なくとも１つの表面を介して単結晶ブランク１０を保持（例えば、固定）することができるチャックテーブル（図示せず）を更に備えてもよい。好ましくは、単結晶ブランク１０は、単結晶ブランク１０の第１の端部１１を介してチャックテーブル上に保持される。すなわち、シード結晶２０が置かれる単結晶ブランク１０の端部がチャックテーブルに保持されていることが好ましい。

単結晶ブランク１０は、チャックテーブルの表面に印加される真空によってチャックテーブル上に保持することができる。代替的または追加的に、単結晶ブランク１０は、クランプ手段によってチャックテーブル上に保持されてもよい。また、単結晶ブランク１０を、テープまたは単結晶ブランク１０に付けられたテープおよびフレームを介して、チャックテーブルに保持することも可能である。また、単結晶ブランク１０は、支持基板、または、支持基板と単結晶ブランク１０に付けられたフレームとを介して、チャックテーブルに保持されていてもよい。チャックテーブルはさらに、２次元または３次元に沿って移動可能であり、その縦軸を中心に回転可能であるように構成されてもよい。

本開示に係る装置は、後続の方法ステップ（後述する）の間、単結晶ブランク１０を保持するために同じチャックテーブルを更に使用することができる。代替的に、装置は、後続の方法ステップ中に単結晶ブランク１０を保持するために、上述のチャックテーブルと同様の追加のチャックテーブルを更に備えてもよい。簡潔にするため、以下ではチャックテーブルを明示的に参照することはない。

単結晶ブランク１０の周表面１４を研削することにより、結晶成長に起因する単結晶ブランク１０の不規則性、例えば、縦軸１３に沿って変化する横断方向拡張部が除去されることが好ましい。これは、単結晶ブランク１０の周表面１４の結晶成長に起因してインゴットの所望の形状のズレを表す突起および／または凹部が実質的に除去されることを意味する。さらに、縦軸１３に沿った単結晶ブランク１０の横断方向拡張部は、実質的に等しい寸法のインゴットまたはウエハ３０、即ち、たとえば、直径のような横断方向拡張部が単結晶ブランク１０から形成できるように、縦軸１３に沿って少なくとも部分的に均一になるように機械加工される。

単結晶ブランク１０の周表面１４は、縦軸１３に沿った任意の所定の形状および／または縦軸１３に垂直な所定の輪郭を有するように研削されてもよい。すなわち、単結晶ブランク１０の周表面１４は、該単結晶ブランク１０が縦軸１３に沿って少なくとも部分的に延びる円柱形の形状を有するように研削されてもよい。また、単結晶ブランク１０の周表面１４を研削して、単結晶ブランク１０の横断面の輪郭がほぼ丸く、楕円形または円形となるようにしてもよい。単結晶ブランク１０の横断面の横断面輪郭は、少なくとも１つの直線区域を更に含み、特に、研削後の形状が正方形または長方形であってもよい。

単結晶ブランク１０の周表面１４は、単結晶ブランク１０から形成されるウエハ３０の所望の横断方向拡張部又は所望の横断面輪郭に従って研削されることが特に好ましい。

単結晶ブランク１０の周表面１４は、縦軸１３に対して第１の距離ｄ１まで研削され、研削は、縦軸１３のシード結晶２０を除く部分に沿って少なくとも部分的に行われる。これは、単結晶ブランク１０の周表面１４を第１の距離ｄ１まで研削することが、単結晶ブランク１０の縦軸１３のうちシード結晶２０が存在しない部分に沿って少なくとも部分的に行われることを意味する。換言すれば、単結晶ブランク１０の周表面１４は、シード結晶２０を含む単結晶ブランク１０の縦軸１３の部分に沿って、縦軸１３に対して第１の距離ｄ１まで研削されないことが好ましい。

第１の距離ｄ１は、縦軸１３から単結晶ブランク１０の周表面１４まで、縦軸１３に垂直な方向に測定される。第１の距離ｄ１まで研削するということは、単結晶ブランク１０が、周表面研削ステップ１２０が終了した後の当該研削位置において、第１の距離ｄ１に等しい横断方向拡張部を有する周囲に沿った少なくとも１つの部分を含むことを意味する。研削位置は、単結晶ブランク１０の縦軸１３に沿った位置（即ち、単結晶ブランク１０の形状が円柱状に処理されること）によって規定される。しかしながら、これは、第１の距離ｄ１よりも小さいまたは大きい横断方向拡張部を有する当該研削位置に関連する単結晶ブランク１０の周囲に沿った１つ以上の部分があり得ることを排除するものではない（例えば、単結晶ブランク１０は、実質的に円形、長方形、正方形などの横断面を有するように研削される）。

好ましくは、周表面研削工程１２０の間に、単結晶ブランク１０の周表面１４は、少なくとも部分的に縦軸１３に沿って単結晶ブランク１０の（全）周囲に沿った第１の距離ｄ１まで実質的に等しく研削される。換言すれば、周表面研削ステップ１２０が終了した後、単結晶ブランク１０は、少なくとも部分的に縦軸１３に沿った（全体の）周囲の周りに、同じ横断方向拡張部、好ましくは第１の距離ｄ１を含み、これにより、単結晶ブランク１０の少なくとも部分的に縦軸１３に沿った実質的に円柱形の形状が得られる。

第１の距離ｄ１は、好ましくは、シード結晶２０の縦軸に対する拡張部よりも小さい（即ち、縦軸とシード結晶２０の周囲との間のシード結晶２０の拡張部よりも小さい）。好ましくは、第１の距離ｄ１は、単結晶ブランク１０から分離されるべきウェハ３０の縦軸１３に対する所望の距離である。

本開示に係る装置、特に装置の周表面研削手段は、上述したように、単結晶ブランクの周表面１４を第１の距離ｄ１まで研削するように構成されている。

シード結晶２０の周表面１４の研削は、シード結晶２０を除く縦軸１３の部分に沿って行われるので、シード結晶２０の研削を回避することができる。それによって、シード結晶２０の元の寸法、即ち、厚さおよび横断方向の伸長（例えば直径）は変化しないままである。これは、シード結晶２０がさらなる結晶成長ステップのために再使用可能であるという有利な効果を提供する。換言すれば、同じシード結晶２０を本明細書に記載する方法ステップに再利用することが可能である。

これにより、単結晶ブランク１０、インゴットおよびそれから形成された単一ウエハ３０の生産品質をより一定にすることができるだけでなく、高品質のシード結晶２０を繰り返し使用することができる。これは、単結晶ブランク１０及びそれから生産されるインゴット及びウエハ３０の全体的な生産品質を改善し、維持し、一貫性を保つことができるので、特に望ましい。

シード結晶２０は、成長させた単結晶１７の品質、従ってインゴット及びそれから形成された単一ウエハ３０に対して重要な影響を有するので、シード結晶２０の品質要求は一般に非常に高く、従ってシード結晶２０は非常に高価である。従って、シード結晶２０を再利用することにより、コストの削減、ひいては生産効率の向上を図ることができる。加えて、シード結晶２０の再使用またはリサイクルは、シード結晶２０を成長させるためのよりコスト集約的な処理ステップを低減することを可能にする。これにより、コストダウンを図ることができ、生産効率をさらに向上させることができる。

さらに、任意的に、単結晶ブランク１０の周表面１４は、少なくとも部分的に縦軸１３に沿って、縦軸１３に対する第２の距離ｄ２まで研削され、第２の距離ｄ２は、縦軸１３に対するシード結晶２０の拡張部（すなわち、縦軸１３とシード結晶２０の外側との間のシード結晶の拡張部）よりも大きいか又は実質的に等しい。換言すれば、縦軸１３に沿った単結晶ブランク１０の周表面１４を異なる直径、すなわち第２の距離ｄ２と第１の距離ｄ１とに研削することができる。

図１Ｃに示すように、研削が行われた後、単結晶ブランク１０は、異なる横断方向拡張部、すなわち縦軸１３に垂直な拡張部を有する縦軸１３に沿った部分を含む。

第２の距離ｄ２は、縦軸１３から単結晶ブランク１０の周表面１４または外側まで、縦軸１３に垂直な方向に測定される。第１の距離ｄ１に関して上述したのと同様に、第２の距離ｄ２まで研削するということは、単結晶ブランク１０が、研削後の当該研削位置において第２の距離ｄ２に等しい横断方向拡張部を有する周囲に沿った少なくとも１つの部分を含むこと（即ち、単結晶ブランク１０の形状は、円柱形に処理されること）を意味し、第２の距離ｄ２よりも小さい又は大きい横断方向拡張部を有する当該研削位置に関連する単結晶ブランク１０の周囲に沿った１つ以上の部分があり得ることを排除しない（例えば、単結晶ブランク１０は、実質的に円形、長方形、正方形などの横断面を有するように研削される）。

従って、本開示に係る装置の周表面研削手段は、単結晶ブランク１０の周表面１４を第２の距離ｄ２まで研削するように構成することができる。

単結晶ブランク１０の周表面１４は、少なくとも縦軸１３のシード部分１６に沿って縦軸１３に対する第２の距離ｄ２まで研削されてもよく、シード部分１６は、シード結晶２０、特にシード結晶２０全体を含む。あるいは、縦軸１３のシード部分１６に沿った単結晶ブランク１０の周表面１４を研削しなくてもよい（全く研磨しなくてもよい）。

本開示による装置の周表面研削手段は、さらに、単結晶ブランク１０の周表面１４を、少なくとも縦軸１３のシード部分１６に沿って第２の距離ｄ２まで研削するように構成することができる。

換言すれば、単結晶ブランク１０の周表面１４は、シード結晶２０に沿ってのみ、すなわち、シード結晶２０が存在する縦軸１３に沿って、第２の距離ｄ２まで（または全く研削されないで）、シード結晶２０の元の寸法が変化しないように研削されてもよい。これにより、シード結晶２０が元のサイズを維持し、その後の生産サイクルに再利用できるようになる。

図２Ａ－図２Ｄには、本開示による周表面研削ステップ１２０の異なる実施形態および周表面研削手段の異なる実施形態が示されている。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、研削ホイール４１は、単結晶ブランク１０の周表面１４を研削するために使用される。研削ホィール４１は、研磨部材（または微細研削用のより小さいサイズの研磨部材などの精密ダイヤモンド研磨部材）が付けられた底部表面を備えてもよい。研磨部材は、単結晶ブランク１０の基板を研削するように構成される。研磨部材はリング状であることが好ましく、研削ホィール４１上に単一の研磨部材の間に空隙を設けて又は設けずにリング状に整列させることが好ましい。リング状の研磨部材は、周囲に沿って少なくとも１回隔たりがあってもよいし、全く隔たりがなくてもよい。研削ホイール４１は、ちょうど１つのリング状の研磨部材を含むことができる。

研削ホィール４１は、スピンドル軸４３に装着されており、このスピンドル軸４３は、回転軸として研削ホィール４１のスピンドル軸４４（即ち、縦軸）を画定する。スピンドルが回転すると、その回転運動が研削ホィール４１に伝達される。スピンドル軸４４および研削ホイール４１の送り方向（すなわち、研削処理中の移動方向）は、（図２Ａに示すように）縦軸１３に対して実質的に平行に整列されてもよいし、（図２Ｂに示すように）縦軸１３に対して実質的に垂直に整列されてもよい。換言すれば、送り方向は、好ましくは、単結晶ブランク１０（図２Ｂに図示）の周表面１４から内方に向けられるか、または単結晶ブランク１０のシード結晶２０が置かれる端部に向けられる（すなわち、チャックテーブルに向けられる）（図２Ａに図示）。いずれの場合も、研削ホィール４１、単結晶ブランク１０の第１の端部１１を介してチャックテーブルに保持された単結晶ブランク１０のいずれか一方、または研削ホィール４１およびチャックテーブルに保持された単結晶ブランク１０の両方が、それぞれの縦軸を中心として回転運動を行うことができる。図２Ａおよび図２Ｂに示される回転方向は、一実施例として理解されるべきであり、限定的であると考えるべきではない。換言すると、チャックテーブルに保持された研削ホィール４１および単結晶ブランク１０のいずれか一方または両方をいずれかの方向に回転させることができる。

図２Ｃおよび図２Ｄに更に示すように、ダイシングブレード４２は、周表面研削ステップ１２０に使用することができる。ダイシングブレード４２は、好ましくはダイシングブレード４２の周囲に沿って環状に配置された研磨部材（又は精密ダイヤモンド研磨部材）を備える。研磨部材は、単結晶ブランク１０の基板を研削することによって切断を行うように構成されてもよい。

ダイシングブレード４２は、回転軸としてのダイシングブレード４２のスピンドル軸４４（すなわち、縦軸）を画定するスピンドル４３に付けられている。スピンドルが回転すると、その回転運動がダイシングブレード４２に伝達される。スピンドル軸４４は、（図２Ｃに示すように）縦軸１３に対して実質的に垂直に整列されてもよいし、（図２Ｄに示すように）縦軸１３に対して実質的に平行に整列されてもよい。しかしながら、両方の場合において、ダイシングブレード４２の送り方向は、好ましくは、縦軸１３に対して実質的に平行であり、シード結晶２０が置かれる単結晶ブランク１０の端部に向けられる（すなわち、チャックテーブルに向けられる）。また、ダイシングブレード４２、単結晶ブランク１０の第１の端部１１または第２の端部１２を介してチャックテーブルに保持された単結晶ブランク１０のいずれか一方、またはダイシングブレード４２およびチャックテーブルに保持された単結晶ブランク１０の両方が、それぞれの縦軸を中心として回転運動を行ってもよい。図２Ｃおよび図２Ｄに示される回転方向は、一実施例として理解されるべきであり、限定的であると考えられるべきではない。すなわち、チャックテーブルに保持されたダイシングブレード４２および単結晶ブランク１０の一方または両方を、いずれかの方向に回転させることができる。

本開示による方法は、少なくとも部分的に縦軸１３に沿って単結晶ブランク１０の周表面１４上の１つ以上、例えば２つの配向平坦部１８を研削する配向平坦研削ステップ（図示せず）を更に含むことができる。配向平坦部１８は、単結晶ブランク１０の周囲に沿った直線区域である。配向平坦部１８は、一般に、成長させた単結晶１７の材料の結晶配向を示すために使用される。成長させた単結晶１７の材料の結晶配向部は、従来技術において公知の種々の方法、例えばＸ線回折分析（Ｘ線結晶学）によって検出することができる。

図３は、配向平坦部研削ステップを行った後の状態の単結晶ブランク１０の上面図である。配向平坦部研削ステップは、シード結晶２０を除く縦軸１３の部分に沿って、特に、周表面研削ステップ１２０が行われる縦軸１３の部分に沿って、行われるのが好ましい。換言すれば、配向平坦部研削ステップは、シード結晶２０を含む単結晶ブランク１０の縦軸１３の一部分に沿って行わないことが好ましい。図３に例示的に示すように、配向平坦部１８は、成長された単結晶１７の周表面１４上に（のみ）形成され、シード結晶２０上には形成されない。それによって、シード結晶２０の元のサイズは変更されず、すなわち、シード結晶２０はその元の、好ましくは円形の形状を維持する。

配向平坦部研削ステップは、本開示に係る装置の適宜に構成された研削手段、特に研削ホイール４１またはダイシングブレード４２によって行うことができる。周表面研削手段は、前記配向平坦研削ステップを行うように更に構成されていてもよい。また、配向平坦研削ステップは、周表面研削ステップ１２０の前後に行ってもよい。しかしながら、配向平坦研削ステップは、任意的である。従って、このような場合には、単結晶ブランク１０上には配向平坦部１８は全く形成されない。

本開示および図１Ｄに示すように、本開示による方法は、単結晶ブランク１０の最上面１５を研削する研削ステップ（最上面研削ステップ）を更に含んでもよい。この研削ステップにおいて、単結晶ブランク１０の第１の端部１１と第２の端部１２とが実質的に平行になるように（図１Ｄに破線で示すように）、単結晶ブランク１０の最上面１５が平坦化されることが特に好ましい。ここでいう最上面１５とは、シード結晶２０が置かれる端部とは反対側の単結晶ブランク１０の第１の端部１１または第２の端部１２における端部表面をいう。単結晶ブランク１０の最上面１５は、単結晶ブランク１０の自由端部であって、チャックテーブルに保持されておらず、処理されるように露出されている。

研削ステップは、周表面研削ステップ１２０と同様の研削手段により行うことができる。したがって、本開示による装置の周表面研削手段は、単結晶ブランク１０の最上面１５の研削を行うように更に構成されてもよい。代替的に、装置はまた、この研削ステップを行うように構成された第２の研削手段を備えてもよい。

単結晶ブランク１０の最上面１５を研削することにより、単結晶ブランク１０の一端面は、第１の端部１１と第２の端部１２の端面が略平行になるように処理される。また、単結晶ブランク１０の結晶成長に起因する単結晶ブランク１０の凹凸が除去される。これにより、単結晶ブランク１０（または研削ステップ後のインゴット）から、実質的に等しい、または少なくとも類似した寸法を有する少なくとも１つのウエハ３０を形成することができる。

最上表面研削ステップは、周表面研削ステップ１２０の前後に行ってもよい。特に、単結晶ブランク１０が顕著な不規則性を有する場合には、単結晶ブランク１０の最上表面１５の平坦化は、好ましくは単結晶ブランク１０の周表面１４の研削に先立って行われてよい。

周表面の研削に先立って最上表面１５または面側を研削することは、周表面研削ステップ１２０が研削ホイール４１によって行われ、（図２Ａに示すように）研削ホイール４１の縦軸が縦軸１３に平行に整列される場合に特に好ましい。（図２Ｃおよび図２Ｄに示すように）周表面研削ステップ１２０がダイシングブレード４２によって行われる場合には、周表面研削の前に最上表面１５または面側を研削することも好ましい。また、周表面研削ステップ１２０を開始する前に周表面研削手段の開始位置を設定するためには、単結晶ブランク１０の最上表面１５を単結晶ブランク１０の所定の縦拡張部に平坦化することが好ましい。

さらに、周表面研削ステップ１２０の前に最上表面研削ステップを適用することは、単結晶ブランク１０に適用される材料および負荷を均一に除去する点で有利である。これにより、研削中に単結晶ブランク１０に加えられる凹凸が防止され、周表面研削手段とチャックテーブルとの垂直距離（縦軸１３に沿った距離）を均一化することができる。

（以下でさらに説明する）ウェハ生産ステップ１３０の間に成長させた単結晶１７にレーザビームＬＢを照射する前に最上表面１５の研削を行うことは、単結晶１７内の所望の深さでレーザビームＬＢを適切に照射することができるので、特に好ましい。

なお、単結晶ブランク１０の周表面１４には、周表面研削ステップ１２０に加えて、第２の研削ステップとして、微細研削ステップを行ってもよい。換言すれば、周表面研削ステップ１２０を粗研削ステップとして行い、その後に単結晶ブランク１０の周表面１４の微細研削ステップを行うようにしてもよい。

同様に、最上面研削ステップに加えて、単結晶ブランク１０の最上表面１５にも微細研削ステップを行ってもよい。すなわち、粗研削ステップとして最上表面研削ステップを行った後に、単結晶ブランク１０の最上表面１５に対して微細研削ステップを行うようにしてもよい。

したがって、本開示による装置は、単結晶ブランク１０の周表面１４および／または最上表面１５に微細研削を行うように構成された研削手段を備えてもよい。代替的に、微細研削ステップは、周表面研削手段によって、または単結晶ブランク１０の最上表面１５を研削するために使用される研削手段によって行われてもよい。

単結晶ブランク１０の周表面１４を微細に研削することにより、単結晶ブランク１０の周表面１４に所望の研削結果、例えば所望の表面粗さを達成することができる。換言すれば、周表面研削ステップ１２０の間に、単結晶ブランク１０の周表面１４を単結晶ブランク１０の所望の寸法まで研削し、その後、周表面１４に微細研削を行って表面の所望の品質を達成することができる。

図１Ｅおよび図１Ｆに更に示すように、本開示による方法は、さらに、単結晶ブランク１０からウエハ３０を生産するウエハ生産ステップ１３０を含んでもよい。単結晶ブランク１０から生産されたウェハ３０は、縦軸１３に沿って所定の厚さを有する。ウエハ生産ステップ１３０は、パルスレーザビームを用いて行うことが好ましい。ウェハ生産ステップ１３０は、単結晶ブランク１０内の、好ましくはウェハ３０の所定の厚さに対応する単結晶ブランク１０の最上表面１５から離れた位置に、単結晶ブランク１０の材料に対して透過波長を有するパルスレーザビームＬＢを集束するステップを含むことができる。

理論に束縛されるものではないが、レーザビームＬＢを単結晶ブランク１０内側に集束させ、レーザビームＬＢと単結晶ブランク１０とを相対的に移動させることにより、材料内側に複数の改質区域が形成される。

改質区域は、クラックが形成されるアモルファス区域または複数の区域を含んでもよく、クラックが形成されるアモルファス区域または複数の区域であってもよい。特に好ましい態様において、改変された区域は、アモルファス区域を含むか、またはアモルファス区域である。複数の改変された区域は、ウエハ３０が単結晶ブランク１０から分離可能な分離層を形成する。

ウェハ３０は、単結晶ブランク１０の最上表面１５および／または単結晶ブランク１０全体に外力を加えることによってレーザビームＬＢを照射した後に単結晶ブランク１０から分離することができる。単結晶ブランク１０に外力を加えるステップは、単結晶ブランク１０に超音波を加える工程を含んでもよく、または超音波を加える工程から成ってもよい。ウエハ３０はまた、ワイヤ鋸による切断のような従来技術において公知の他の方法で単結晶ブランク１０から分離されてもよい。

したがって、本開示による装置は、単結晶ブランク１０からウェハ３０を生産するように構成された手段を備えてもよい。具体的には、単結晶ブランク１０内にレーザビームＬＢを印加して分離層を形成するように構成されたレーザビーム印加手段を備えてもよい。さらに、装置は、ウェハ３０を単結晶ブランク１０から分離するように構成された手段を備えてもよい。あるいは、装置は、単結晶ブランク１０からウェハ３０を生産するように構成されたワイヤ鋸を備えてもよい。

単結晶ブランク１０から形成されるウエハ３０は、どのような形状であってもよい。上面図において、ウエハ３０は、例えば、円形状、楕円形状、長円形状、矩形状、正方形状等の多角形状等を有していてもよい。

ウエハ３０はさらに、半導体サイズのウエハであってもよい。ここで、「半導体サイズのウエハ」という用語は、半導体ウエハの寸法（標準寸法）、特に直径（標準直径）、すなわち外径を有するウエハ３０を指す。半導体ウエハの寸法、特に外径は、ＳＥＭＩ規格で規定されている。たとえば、研磨された単結晶シリコン（Ｓｉ）ウエハの寸法は、ＳＥＭＩ規格Ｍ１およびＭ７６で定義され、研磨された単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの寸法は、ＳＥＭＩ規格Ｍ５５で定義される。半導体サイズのウエハは、３インチ、４インチ、５インチ、６インチ、８インチ、１２インチまたは１８インチのウエハとすることができる。

本開示によれば、ウエハ３０は、好ましくは、実質的に１５０ｍｍまたは２００ｍｍの最終直径を有する。

ウェハ生産ステップ１３０は、単結晶ブランク１０から複数のウェハ３０を形成するために繰り返されてもよい。好ましくは、レーザビームＬＢの集束がシード結晶２０内で発生すると、ウエハ生産ステップ１３０はもはや繰り返されない。換言すれば、シード結晶２０を損傷することなく、所定の厚さを有する更なるウエハ３０を単結晶ブランク１０から分離することができなくなると、ウエハ生産ステップ１３０はもはや繰り返されない。

これにより、シード結晶２０の元の寸法は実質的に変化せず、シード結晶２０の再利用可能性に悪影響を及ぼすことになる。さらに、シード結晶２０の品質が維持される。これにより、シード結晶２０は、別の生産サイクルに再利用するために、そのまま残される。

ウエハ生産ステップ１３０の間に単結晶ブランク１０から単一のウエハ３０を分離した後、および単結晶ブランク１０から別の単一のウエハ３０を分離するための後続のウエハ生産ステップ１３０の前に、単結晶ブランク１０の（新たに露出された）最上表面１５を更なる研削ステップ（図示せず）で研削することができる。後続のウエハ生産ステップ１３０の間に単結晶ブランク１０の最上表面１５を研削する当該研削ステップは、実質的に最上表面研削ステップに従うことができる。後続のウエハ生産ステップ１３０の間に単結晶ブランク１０の最上表面１５を研削する研削ステップは、粗研削ステップおよび後続の微細研削ステップとして行うことができる。

単結晶ブランク１５の最上表面１５の研削は、本開示に従って構成された装置の研削手段を用いて、好ましくは図１Ｄに関して最上表面研削ステップに関して開示されたものと同じ研削手段によって行うことができる。

図４Ａは、所定の厚さを有する複数の単一ウエハ３０を単結晶ブランク１０から分離するために、ウエハ生産ステップ１３０が複数回行われた後の単結晶ブランク１０を示す。図４Ａに示す単結晶ブランク１０の状態では、シード結晶２０を損傷することなく、所定の（すなわち、所望の）厚さを有する更なる単一ウエハ３０を単結晶ブランク１０から分離することはできず、単結晶ブランク１０は、本質的に、シード結晶２０と、結晶成長ステップ１１０からの、またはシード結晶２０の表面と一体である成長された単結晶１７からの残留材料とからなる。換言すれば、残留材料は、シード結晶２０の元の寸法を変更することなくそれ以上のウェハ生産ステップ１３０を実行することができない状態でシード結晶２０の表面に付く材料である。

従って、シード結晶２０を再使用する前に、シード結晶２０から残留物を除去するためにシード結晶２０の処理が必要であり、それによって本質的に元のシード結晶２０が得られ、さらに／または露出される。従って、この方法は、図４Ａに示す残留成長単結晶材料を除去するためにシード結晶２０を処理するシード結晶処理ステップ１４０を更に含むことができる。

シード結晶処理ステップ１４０の間、シード結晶２０の周囲に付いている結晶成長ステップ１１０からの残留物は除去されてもよい（除去されなくてもよい）。シード結晶２０を再利用するためには、シード結晶２０の面側に残留物が実質的に存在しないことが有利である。換言すれば、シード結晶２０は、成長された結晶１７の残留物によって悪影響が引き起こされない程度に、例えば研削されて処理される。

シード結晶の処理は、シード結晶２０を研削および／または研磨することによって行うことができる。シード結晶の処理は、切断および／またはエッチング、例えば化学薬品またはプラズマ（たとえば、ドライエッチング）によって行うことも可能である。次に、シード結晶処理ステップ１４０から得られたシード結晶２０は、図４Ｂに示すように、次の結晶成長ステップ１１０で使用することができる。

従って、本開示による装置は、シード結晶２０の処理のために構成された手段を備える。周表面研削ステップ１２０および／または最上表面研削ステップ中に使用される研削手段はまた、シード結晶２０を処理する為に更に構成されてもよい。

これにより、先行する結晶成長ステップ１１０でシード結晶２０が有していたのと実質的に同じサイズおよび品質のシード結晶２０を得ることができる。換言すれば、先行する結晶成長ステップ１１０からのシード結晶２０は、シード結晶２０の品質、特性および実質的に同じ寸法を維持しながら、後続の結晶成長ステップ１１０に再利用することができる。「実質的に」という用語は、シード結晶２０を処理するプロセスの性質により、またシード結晶２０の表面に付いた残留物を除去するために、（意図されないが）シード結晶２０もまた非常に少量に研削されるので使用される。

これにより、シード結晶２０がほとんど失われないので、すなわち、生産中にシード結晶２０の僅かな量の材料しか除去されないので、コストを節約することができ、したがって、複数回使用することができる。さらに、製造品質を改善し維持するための更なる生産ステップのために、良好な品質のシード結晶２０を維持することが可能である。

符合の説明

１０…単結晶ブランク、
１１…第１の端部、
１２…第２の端部、
１３…縦軸、
１４…周表面、
１５…最上面、
１６…シード部分、
１７…単結晶、
１８…配向平坦部、
２０…シード結晶、
３０…水、
４１…研削ホィール、
４２…ダイシングブレード、
４３…スピンドル、
４４…スピンドル軸、
１１０…結晶成長ステップ、
１２０…周表面研削ステップ、
１３０…ウェハ生産ステップ、
１４０…シード結晶処理ステップ、
ＬＢ…レーザビーム、
ｄ１…第１の距離、
ｄ２…第２の距離。

Claims (10)

1. 単結晶ブランク（１０）を処理するための方法であって、
   前記単結晶ブランク（１０）は、第１の端部（１１）と、第２の端部（１２）と、前記第１の端部（１１）と前記第２の端部（１２）との間に延びる縦軸（１３）とを有し、
   前記単結晶ブランク（１０）は、シード結晶（２０）および単一結晶（１７）を含み、前記シード結晶（２０）は、少なくとも部分的に前記縦軸に沿って延びており、
   前記方法は、前記単結晶ブランク（１０）の周表面（１４）を少なくとも部分的に前記縦軸（１３）に沿って研削する周表面研削ステップを含み、前記単結晶ブランク（１０）の前記周表面（１４）は、前記シード結晶（２０）を除く前記縦軸（１３）の一部分に少なくとも部分的に沿って、前記縦軸（１３）に対する第１の距離（ｄ１）まで研削され、前記第１の距離は、前記シード結晶（２０）の前記縦軸（１３）に対する延びよりも小さい、方法。
2. 前記単結晶ブランク（１０）の前記周表面（１４）は、少なくとも一部が前記縦軸（１３）に沿って、前記縦軸（１３）に対して第２の距離（ｄ２）まで研削され、前記第２の距離（ｄ２）は、前記シード結晶（２０）の縦軸（１３）に対する延びより大きい又は前記延びと実質的に等しい、請求項１に記載の方法。
3. 前記単結晶ブランク（１０）の前記周表面（１４）は、少なくとも前記縦軸（１３）のシード部分（１６）に沿って前記縦軸（１３）に対して前記第２の距離（ｄ２）まで研削され、前記シード部分（１６）は、前記シード結晶（２０）、特にシード結晶（２０）全体を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記方法は、前記単結晶ブランク（１０）から、前記縦軸（１３）に沿って所定の厚みを有するウエハ（３０）を生産するウエハ生産ステップ（１３０）を更に含み、前記ウエハ生産ステップ（１３０）は、前記単結晶ブランク（１０）の内側にレーザ光（ＬＢ）を収束するサブステップを含むことが好ましい、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記方法は、
   結晶成長用シード結晶（２０）を提供するシード結晶提供ステップと、
   前記単結晶ブランク（１０）を形成するための前記シード結晶（２０）の表面に単結晶（１７）を成長させる結晶成長ステップ（１１０）と、
   を更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記方法は、
   前記シード結晶（２０）を処理するシード結晶処理ステップ（１４０）であって、前記シード結晶（２０）を研削および／または研磨する工程を含むことが好ましいステップを更に含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記単結晶ブランク（１０）を加工してインゴットまたはウエハ（３０）を形成し、前記ウエハ（３０）は、レーザビーム（ＬＢ）、ブレードおよび／またはワイヤーソーを用いて特に形成される、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 単結晶ブランク（１０）を処理するための装置であって、
   前記単結晶ブランク（１０）は、第１の端部（１１）と、第２の端部（１２）と、前記第１の端部（１１）と前記第２の端部（１２）との間に延びる縦軸（１３）とを有し、前記単結晶ブランク（１０）は、シード結晶（２０）および単一結晶（１７）を含み、前記シード結晶（２０）は、少なくとも部分的に前記縦軸に沿って延びており、
   前記装置は、前記単結晶ブランク（１０）の周表面（１４）を少なくとも部分的に前記縦軸（１３）に沿って研削するように構成された周表面研削手段を備え、
   前記周表面研削手段は、前記単結晶ブランク（１０）の前記周表面（１４）が、前記シード結晶（２０）を除く前記縦軸（１３）の一部分に少なくとも部分的に沿って、前記縦軸（１３）に対する第１の距離（ｄ１）まで研削されるように構成され、前記第１の距離（ｄ１）は、好ましくは、前記シード結晶（２０）の前記縦軸（１３）に対する延びよりも小さい、装置。
9. 前記単結晶ブランク（１０）の前記周表面（１４）は少なくとも一部が前記縦軸（１３）に沿って前記縦軸（１３）に対して第２の距離（ｄ２）まで研削されるように、前記周表面研削手段が更に構成され、前記第２の距離（ｄ２）は、前記シード結晶（２０）の縦軸（１３）に対する延びより大きい又は前記延びと実質的に等しい、請求項８に記載の装置。
10. 前記単結晶ブランク（１０）の前記周表面（１４）が少なくとも前記縦軸（１３）のシード部分（１６）に沿って前記縦軸（１３）に対して前記第２の距離（ｄ２）まで研削されるように、前記周表面研削手段が更に構成され、前記シード部分（１６）は、前記シード結晶（２０）、特にシード結晶（２０）全体を含む、請求項９に記載の装置。