JP6478821B2 - ウエーハの生成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、六方晶単結晶インゴットをウエーハ状にスライスするウエーハの生成方法に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の各種デバイスは、シリコン等を素材としたウエーハの表面に機能層を積層し、この機能層に複数の分割予定ラインによって区画された領域に形成される。そして、切削装置、レーザー加工装置等の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、ウエーハが個々のデバイスチップに分割され、分割されたデバイスチップは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。
また、パワーデバイス又はＬＥＤ、ＬＤ等の光デバイスは、ＳｉＣ、ＧａＮ等の六方晶単結晶を素材としたウエーハの表面に機能層が積層され、積層された機能層に格子状に形成された複数の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、特開２０００−９４２２１号公報参照）。
このワイヤーソーでは、直径約１００〜３００μｍのピアノ線等の一本のワイヤーを通常二〜四本の間隔補助ローラー上に設けられた多数の溝に巻き付けて、一定ピッチで互いに平行に配置してワイヤーを一定方向又は双方向に走行させて、インゴットを複数のウエーハにスライスする。
六方晶単結晶インゴット等のインゴットは、原子が平面状に成長する無数のｃ面と、ｃ面に直交する方向に原子が積層するように成長するｃ軸とを含んでいる。六方晶単結晶インゴットでは、一般的に、ｃ面が上面に露出し、ｃ軸が垂直となるようにインゴットが製造される。
基板となるウエーハの上面に積層される機能層との相性を良くするために、ｃ面に対して３．５°，４．０°，８．０°等と機能層の種類に応じてオフ角を持った上面がウエーハに形成されるように、従来はｃ軸に対して３．５°，４．０°，８，０°傾いた方向から製造された六方晶単結晶インゴットを円柱状に加工し、この加工された六方晶単結晶インゴットをスライスすることにより必要とする六方晶単結晶ウエーハを製造している。
特開２０００−９４２２１号公報
しかし、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と、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、ＳｉＣ、ＧａＮ等の六方晶単結晶インゴットはモース硬度が高く、ワイヤーソーでの切断が困難であり生産性が悪いという問題がある。
また、結晶成長により製造された上面にｃ面を有する六方晶単結晶インゴットを加工して、上面がｃ面に対して３．５°，４．０°，８．０°傾いた円柱状の六方晶単結晶インゴットを製造し、このように円柱状に加工された六方晶単結晶インゴットをスライスして六方晶単結晶ウエーハを製造すると、結晶成長で製造された元の六方晶単結晶インゴットから上面がｃ面に対して所定角度傾いた円柱状六方晶単結晶インゴットを製造する際に、高価なインゴットから多くの端材が排出されて不経済であるという問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上面がｃ面に一致する六方晶単結晶ウエーハから上面に所定のオフ角を有する六方晶単結晶ウエーハを経済的に生成可能なウエーハの生成方法を提供することである。
請求項１記載の発明によると、ｃ面が上面に露出しｃ面に直交するｃ軸を有する六方晶単結晶インゴットからαのオフ角を有するウエーハを生成するウエーハの生成方法であって、楔角度αの楔状部材を介して支持テーブルで該六方晶単結晶インゴットを支持し、該上面を水平面に対してオフ角α傾斜させる支持ステップと、該支持ステップを実施した後、該六方晶単結晶インゴットに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該上面から第１の深さに位置付けると共に、該集光点と該六方晶単結晶インゴットとを該オフ角αが形成される方向と直交する方向に相対的に移動してレーザービームを該上面に照射し、該六方晶単結晶インゴットの内部に第１の直線状の改質層と該改質層からｃ面方向に伸びる第１クラックとを形成する第１改質層形成ステップと、該オフ角αが形成される方向に該集光点を相対的に移動して所定量インデックス送りする第１インデックスステップと、該六方晶単結晶インゴットの内部に形成された該第１の改質層と該第１クラックとを起点として、初期ウエーハを該六方晶単結晶インゴットから剥離する初期ウエーハ生成ステップと、を備え、該第１改質層形成ステップにおいて、インデックス送りする間隔をＬとした場合、Ｌは隣接する該第１の直線状の改質層から該ｃ面方向に伸びる隣接する該第１クラックが重なる長さ以下に設定されることを特徴とするウエーハの生成方法が提供される。
好ましくは、ウエーハの生成方法は、該初期ウエーハ生成ステップを実施した後、該初期ウエーハが剥離され露出した上面から該六方晶単結晶インゴットに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を生成するウエーハの厚みに相当する深さに位置付けると共に、該集光点と該六方晶単結晶インゴットとを相対的に移動してレーザービームを該露出した上面に照射し、該露出した上面に平行な第２改質層及び該第２改質層から伸長する第２クラックを形成して分離起点を形成する分離起点形成ステップと、該分離起点形成ステップを実施した後、該分離起点からウエーハの厚みに相当する板状物を該六方晶単結晶インゴットから剥離してウエーハを生成するウエーハ剥離ステップと、を更に備え、該分離起点形成ステップは、該オフ角αが形成される方向と直交する方向にレーザービームの集光点を相対的に移動して直線状の該第２改質層を形成する第２改質層形成ステップと、該オフ角αが形成される方向に該集光点を相対的に移動して該所定量インデックス送りする第２インデックスステップと、を含む。
好ましくは、ウエーハの生成方法は、該分離起点形成ステップを実施する前に、該第１改質層と該第１クラック又は該第２改質層と該第２クラックとが露出してｃ面からオフ角α傾斜した該六方晶単結晶インゴットの露出した該上面を研削して平坦化する平坦化ステップを更に備えている。
請求項４記載の発明によると、ｃ面が上面に露出し該ｃ面に直行するｃ軸を有する六方晶単結晶インゴットからαのオフ角を有するウエーハを生成するウエーハの生成方法であって、六方晶単結晶インゴットに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該上面から第１の深さに位置付けると共に、該集光点と該六方晶単結晶インゴットとを相対的に移動してレーザービームを該上面に照射し、該六方晶単結晶インゴット内部に第１の直線状の改質層とｃ面方向に伸びる第１クラックとを形成する第１改質層形成ステップと、該第１改質層形成ステップを実施した後、該第１の直線状の改質層に対して直交する方向に該六方晶単結晶インゴットと該集光点とを相対的にインデックス送りした後、該集光点を第２の深さに位置付けてレーザービームを照射し、該六方晶単結晶インゴットと該集光点とを相対的に加工送りして該六方晶単結晶インゴット内部に該第１の直線状の改質層に平行な第２の直線状の改質層とｃ面方向に伸びる第２クラックとを形成する第２改質層形成ステップと、該第２改質層形成ステップにおいて、インデックス送りする間隔をＬとした場合、Ｌは該第１の直線状の改質層からｃ面方向に伸びる該第１クラックと該第２の直線状の改質層からｃ面方向に該第１クラックに対向して伸びる該第２クラックとが重なる長さ以下に設定され、該集光点が位置付けられる該第１の深さと該第２の深さとのｃ軸方向の差をｈとした場合、ｈ＝Ｌ・ｔａｎαに設定され、ｔａｎαの勾配で規定される直線とインデックス間隔との交点にレーザービームの集光点を順次下げながら該第２改質層形成ステップを順次繰り返して実施し、生成すべきウエーハの全面に対応して該第２改質層と該第２クラックとを形成する第２改質層形成繰り返しステップと、該六方晶単結晶インゴットの内部に形成された該第１及び第２改質層と該第１及び第２クラックとを起点として、初期ウエーハを該六方晶単結晶インゴットから剥離する初期ウエーハ剥離ステップと、を備えたことを特徴とするウエーハの生成方法が提供される。
好ましくは、ウエーハの生成方法は、該初期ウエーハ生成ステップを実施した後、該初期ウエーハが剥離され露出した上面から該六方晶単結晶インゴットに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点をウエーハの厚みに相当する深さに位置付けると共に、該集光点と該六方晶単結晶インゴットとを相対的に移動してレーザービームを照射し、該露出した上面に平行な第３改質層及び第３クラックを形成して分離起点を形成する分離起点形成ステップと、該分離起点形成ステップを実施した後、該分離起点からウエーハの厚みに相当する板状物を該六方晶単結晶インゴットから剥離してウエーハを生成するウエーハ剥離ステップと、を更に備え、該分離起点形成ステップは、オフ角αが形成される方向と直交する方向にレーザービームの集光点を相対的に移動して直線状の該第３改質層を形成する第３改質層形成ステップと、該オフ角αが形成された方向に該集光点を相対的に移動して該所定量インデックス送りすると共に、ｔａｎαの勾配で規定される直線とインデックス間隔との交点にレーザービームの集光点を位置付けるインデックスステップと、を含む。
本発明のウエーハの生成方法によると、結晶成長により製造された六方晶単結晶インゴットから、加工された六方晶単結晶インゴットの側面がｃ軸に対して３．５°，４．０°，８．０°と傾くように結晶成長で得られた六方晶単結晶インゴットを円柱状に加工する必要がないため、六方晶単結晶インゴットに無駄を発生させることがなく経済的である。
また、レーザービームの照射により六方晶単結晶インゴットの内部に改質層及び改質層から伸長するクラックからなる分離起点を形成し、この分離起点からウエーハを剥離してウエーハを生成するため、インゴットをワイヤーソーで切断してウエーハを生成する必要がないので、インゴットの５０〜７０％が捨てられることがなく経済性がさらに向上する。
本発明のウエーハの生成方法を実施するのに適したレーザー加工装置の斜視図である。 レーザービーム発生ユニットのブロック図である。 支持ステップを示す分解斜視図である。 図４（Ａ）は支持ステップの斜視図、図４（Ｂ）は支持ステップの正面図である。 第１改質層形成ステップを説明する斜視図である。 第１改質層形成ステップ及び第１インデックスステップを説明する模式的正面断面図である。 図７（Ａ）は第１インデックスステップを説明する模式的平面図、図７（Ｂ）はインデックス送り量を説明する模式的断面図である。 初期ウエーハ生成ステップを説明する斜視図である。 初期ウエーハ生成ステップを説明する模式的正面断面図である。 初期ウエーハ生成後のインゴットの露出面を示す斜視図である。 平坦化ステップを示す斜視図である。 分離起点形成ステップを説明する模式的正面断面図である。 ウエーハ剥離ステップを示す模式的正面断面図である。 本発明第２実施形態の支持ステップを示す斜視図である。 第２実施形態の第１改質層形成ステップ、第２改質層形成ステップ及び第２改質層形成繰り返しステップを説明する模式的正面断面図である。 第２実施形態の分離起点形成ステップを示す模式的正面断面図である。 第２実施形態のウエーハ剥離ステップを示す模式的正面断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明のウエーハの生成方法を実施するのに適したレーザー加工装置２の斜視図が示されている。レーザー加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第一スライドブロック６を含んでいる。
第一スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り機構１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。
第一スライドブロック６上には第二スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。即ち、第二スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り機構２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し送り方向、即ちＹ軸方向に移動される。
第二スライドブロック１６上には支持テーブル２６が搭載されている。支持テーブル２６は加工送り機構１２及び割り出し送り機構２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向方向に移動可能であると共に、第二スライドブロック１６中に収容されたモータにより回転される。
静止基台４にはコラム２８が立設されており、このコラム２８にレーザービーム照射機構（レーザービーム照射手段）３０が取り付けられている。レーザービーム照射機構３０は、ケーシング３２中に収容された図２に示すレーザービーム発生ユニット３４と、ケーシング３２の先端に取り付けられた集光器（レーザーヘッド）３６とから構成される。ケーシング３２の先端には集光器３６とＸ軸方向に整列して顕微鏡及びカメラを有する撮像ユニット３８が取り付けられている。
レーザービーム発生ユニット３４は、図２に示すように、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーを発振するレーザー発振器４０と、繰り替え周波数設定手段４２と、パルス幅調整手段４４と、パワー調整手段４６とを含んでいる。特に図示しないが、レーザー発振器４０はブリュースター窓を有しており、レーザー発振器４０から出射されるレーザービームは直線偏光のレーザービームである。
レーザービーム発生ユニット３４のパワー調整手段４６により所定パワーに調整されたパルスレーザービームは、集光器３６のミラー４８により反射され、更に集光レンズ５０により支持テーブル２６に固定された被加工物である六方晶単結晶インゴット１１の内部に集光点を位置づけられて照射される。集光器３６は上下方向（Ｚ軸方向）に微動可能なようにケーシング３２に取り付けられている。
図３を参照すると、本発明第１実施形態のウエーハの生成方法における支持ステップを示す分解斜視図が示されている。図４（Ａ）は支持ステップを示す斜視図、図４（Ｂ）は支持ステップを示す正面図である。
１１は加工対象物である六方晶単結晶インゴット（以下、単にインゴットと略称することがある）であり、ｃ面が上面１１ａに露出している。従って、インゴット１１のｃ面に直交するｃ軸はインゴット１１の鉛直方向に伸長している。六方晶単結晶インゴット１１は、ＳｉＣインゴット、又はＧａＮインゴットから構成される。
本発明第１実施形態のウエーハの生成方法は、ｃ面が上面１１ａに露出したインゴット１１からαのオフ角を有するウエーハを生成するウエーハの生成方法であって、まず、楔角度αの楔状部材１３を介して支持面が水平な支持テーブル２６でインゴット１１を支持する支持ステップを実施する。
この支持ステップを実施することにより、インゴット１１はその上面１１ａが水平面に対してオフ角α傾斜して支持テーブル２６に支持される。本実施形態では、オフ角αは４°に設定されている。
然し、オフ角αは４°に限定されるものではなく、例えば１°〜８°の範囲で自由に設定して、オフ角に対応する所定の楔角度を有する楔状部材１３を介してインゴット１１を支持テーブル２６で支持することができる。楔状部材１３の支持テーブル２６への固定及びインゴット１１の楔状部材１３への固定は例えばワックス又は接着剤を使用する。
図１を再び参照すると、静止基台４の左側にはコラム５２が固定されており、このコラム５２にはコラム５２に形成された開口５３を介して押さえ機構５４が上下方向に移動可能に搭載されている。
本実施形態のウエーハの生成方法では、図５に示すように、オフ角αがＹ軸方向に形成されるようにインゴット１１を楔状部材１３を介して支持テーブル２６で支持し、集光器３６をＸ軸方向に相対移動しながらレーザービームＬＢを照射して、インゴット１１の内部に第１の直線状の改質層１９と改質層１９からｃ面方向に伸びる第１クラック２１とを形成する第１改質層形成ステップを実施する。
そして、図６に示すように、オフ角αが形成される方向にレーザービームＬＢの集光点を相対的に移動して所定量インデックス送りする第１インデックスステップを実施した後、レーザービームＬＢの集光点の高さ位置を変えずに第１改質層形成ステップを再度実施する。
この所定量のインデックス送りと第１改質層形成ステップを次々と実施して、インゴット１１の横断面全面に第１改質層１９及び第１クラック２１を形成する。第１改質層形成ステップにおいて、図７（Ａ）に示すように、インデックス送りする間隔をＬとすると、図７（Ｂ）に示すように、インデックス送りする間隔Ｌは、隣接する２つの直線状の改質層１９からｃ面方向に伸びる隣接する第１クラック２１が重なる長さ以下に設定される。好ましくは、隣接する第１クラック２１の高さ方向の間隔ｈは５０μｍ以下となるように設定される。
本実施形態のウエーハの生成方法では、集光器３６から出射されるレーザービームの走査方向を楔状部材１３を介して支持テーブル２６に支持されたインゴット１１のオフ角αが形成されるＹ軸方向と直交するＸ軸方向としたことが重要である。
レーザービームの走査方向をこのような方向に設定することにより、インゴット１１の内部に形成される改質層１９から伝播するクラック２１をｃ面に沿って非常に長く伸長させることができる。
ここで、本実施形態の、レーザー加工条件は以下のように設定される。
光源 ：Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：８０ｋＨｚ
平均出力 ：３．２Ｗ
パルス幅 ：４ｎｓ
スポット径 ：１０μｍ
集光レンズの開口数（ＮＡ） ：０．４５
インデックス量 ：２５０μｍ
所定量インデックス送りしながら、インゴット１１の断面の全領域の位置に複数の第１改質層１９及び第１改質層１９からｃ面に沿って伸びる第１クラック２１の形成が終了したならば、外力を付与して第１改質層１９及び第１クラック２１からなる分離起点から初期ウエーハを剥離する初期ウエーハ生成ステップを実施する。
この初期ウエーハ生成ステップは、例えば図８に示すような押圧機構５４により実施する。押圧機構５４は、コラム５２内に内蔵された移動機構により上下方向に移動するヘッド５６と、ヘッド５６に対して傾動可能、且つ図８（Ｂ）に示すように、矢印Ｒ方向に回転可能に配設された押圧部材５８とを含んでいる。
図８（Ａ）に示すように、押圧機構５４を支持テーブル２６に楔状部材１３を介して固定されたインゴット１１の上方に位置付け、押圧部材５８を傾動させて押圧部材５８をインゴット１１の上面１１ａに圧接させる。
押圧部材５８をインゴット１１の上面１１ａに圧接した状態で、押圧部材５８を矢印Ｒ方向に回転すると、インゴット１１にはねじり応力が発生し、第１改質層１９及び第１クラック２１が形成された分離起点からインゴット１１が破断され、図９に示すように、インゴット１１から初期ウエーハ２３が剥離される（初期ウエーハ生成ステップ）。初期ウエーハ２３は破棄する。
この初期ウエーハ生成ステップを実施すると、インゴット１１の露出した上面１１ｓには第１改質層１９及び第１クラック２１の一部が残存して多少荒れた面となる。従って、この多少荒れた面を研削により平坦化する平坦化ステップを実施するのが好ましい。
平坦化ステップでは、インゴット１１をレーザー加工装置2の支持テーブル２６から剥離した後、図１１に示すように、楔状部材１３を介してインゴット１１を研削装置のチャックテーブル７４で吸引保持する。インゴット１１をオフ角αを有する楔状部材１３を介してチャックテーブル７４で吸引保持したため、初期ウエーハ剥離後のインゴット１１の上面１１ｓは水平面となる。
図１１において、研削ユニット６０は、モータにより回転駆動されるスピンドル６２と、スピンドル６２の先端に固定されたホイールマウント６４と、ホイールマウント６４に複数のねじ６６により着脱可能に装着された研削ホイール６８とを含んでいる。研削ホイール６８は、環状のホイール基台７０と、ホイール基台７０の外周部下側に固着された複数の研削砥石７２とから構成される。
平坦化ステップでは、チャックテーブル７４を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転し、研削ホイール６８を矢印ｂ方向に例えば１０００ｒｐｍで回転すると共に、図示しない研削ユニット送り機構のパルスモータを正転駆動して研削ユニット６０を下降させる。
そして、研削ホイール６８の研削砥石７２をチャックテーブル７４で保持されたインゴット１１の露出された上面１１ｓに所定の荷重で押圧することにより、インゴット１１の上面１１ｓが研削されて平坦化される。この平坦化ステップ実施後、好ましくは平坦化された上面１１ｓを研磨して図１２に示すような鏡面１１ｆに加工するのが好ましい。
初期ウエーハ生成ステップを実施した後、図１２に示すように、初期ウエーハ２３が剥離され、上述した平坦化ステップが実施され、更に好ましくは鏡面加工された上面１１ｆからインゴット１１に対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を生成するウエーハの厚みに相当する深さに位置付けると共に、集光点とインゴット１１とを相対的に移動してレーザービームＬＢを露出した上面１１ｆに照射し、露出した上面１１ｆに平行な改質層（第２改質層）１９及び改質層１９から伸長するクラック（第２クラック）２１を形成して分離起点とする分離起点形成ステップを実施する。
この分離起点形成ステップは、オフ角αが形成される方向と直交する方向にレーザービームＬＢの集光点を相対的に移動して直線状の改質層（第２改質層）１９を形成する第２改質層形成ステップと、オフ角αが形成される方向に集光点を相対的に移動して所定量インデックス送りする第２インデックスステップと、を含んでいる。
分離起点形成ステップを生成するウエーハの厚みに相当する深さの全領域に実施した後、分離起点からウエーハ２５の厚みに相当する板状物をインゴット１１から剥離してウエーハ２５を生成するウエーハ剥離ステップを実施する。
このウエーハ剥離ステップは、例えば、図８を参照して説明した初期ウエーハ生成ステップで使用した押圧機構５４を使用して実施する。押圧部材５８をインゴット１１の露出した上面１１ｆに圧接した状態で、押圧部材５８を回転することによりインゴット１１にねじり応力を発生させ、改質層１９及びクラック２１が形成された分離起点からインゴット１１が破断され、図１３に示すようにインゴット１１から六方晶単結晶ウエーハ２５を分離することができる。
ウエーハ２５をインゴット１１から分離後、ウエーハ２５の分離面及びインゴット１１の分離面を研削・研磨して鏡面に加工するのが好ましい。次いで、インゴット１１に対して上述した分離起点形成ステップ及びウエーハ剥離ステップを次々と実施することにより、インゴット１１から複数枚のウエーハ２５を製造することができる。
次に、図１４乃至図１７を参照して、本発明第２実施形態のウエーハの生成方法について説明する。本実施形態のウエーハの生成方法では、図１４に示すように、上面１１ａにｃ面が露出した六方晶単結晶インゴット１１をワックス又は接着剤で支持テーブル２６の支持面に直接固定する。
次いで、図１５に示すように、インゴット１１に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザービームＬＢの集光点をインゴット１１の上面１１ａから第１の深さに位置付けると共に、集光点とインゴット１１とを相対的に移動してレーザービームＬＢを上面１１ａに照射し、インゴット１１内部に第１の直線状の改質層１９とｃ面方向に伸びる第１クラック２１とを形成する第１改質層形成ステップを実施する。
第１改質層形成ステップを実施した後、第１の直線状の改質層１９に対して直交する方向（Ｙ軸方向）にインゴット１１と集光点とを相対的にインデックス送りした後、集光点を第１の深さより深い第２の深さに位置付けてレーザービームＬＢを照射し、インゴット１１と集光点とを相対的に第１の改質層１９と平行なＸ軸方向に加工送りして、インゴット１１内部に第１の直線状の改質層１９に平行な第２の直線状の改質層１９とｃ面方向に伸びる第２クラック２１とを形成する第２改質層形成ステップを実施する。
第２改質層形成ステップにおいて、インデックス送りする間隔をＬとした場合、図７（Ｂ）に示すように、Ｌは第１の直線状の改質層１９からｃ面方向に伸びる第１クラック２１と第２の直線状の改質層１９からｃ面方向に該第１クラック２１に対向して伸びる第２クラック２１とが重なる長さ以下に設定される。
ここで、集光点が位置付けられる第１の深さと第２の深さとのｃ軸方向（高さ方向）の差をｈとした場合、ｈ＝Ｌ・ｔａｎαに設定される。そして、ｔａｎαの勾配で規定される直線とインデックス間隔Ｌとの交点にレーザービームＬＢの集光点を順次下げながら第２改質層形成ステップを順次繰り返して実施し、生成すべきウエーハの全面に対応して第２改質層１９と第２クラック２１とを形成する（第２改質層形成繰り返しステップ）。
このｔａｎαの勾配で規定される直線とインデックス間隔Ｌとの交点のＹ座標及びＺ座標はレーザー加工装置２のコントローラのメモリに格納され、このメモリに格納されたＹ座標及びＺ座標に基づいて集光器３６を順次下方に移動しながら第２改質層形成ステップを次々と繰り返す。本実施形態のレーザー加工条件は、上述した第１実施形態のレーザー加工条件と同様である。
第１改質層形成ステップ、第２改質層形成ステップ及び第２改質層形成繰り返しステップを実施して、インゴット１１の剥離すべき全面に改質層１９及びクラック２１とからなる分離起点の形成が終了すると、この分離起点から初期ウエーハを剥離する初期ウエーハ生成ステップを実施する。
この初期ウエーハ生成ステップは、図８及び図９を参照して説明した第１実施形態の初期ウエーハ生成ステップと同様であるので、ここではその説明を省略する。
初期ウエーハ生成ステップ実施後、第１実施形態と同様に、好ましくは研削装置によるインゴット１１の上面の平坦化ステップ及び研磨ステップを実施して、インゴット１１の上面１１ｆを鏡面に加工する。この上面１１ｆは水平面に対してオフ角α傾斜している。
初期ウエーハ生成ステップを実施した後、図１６に示すように、初期ウエーハが剥離され、鏡面に加工された露出した上面１１ｆからインゴット１１に対して透過性を有する波長のレーザービームＬＢの集光点を生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに位置付けると共に、集光点とインゴット１１とを相対的に移動してレーザービームＬＢを照射し、露出した上面１１ｆに平行な改質層１９及びｃ面に沿って伸長する水平なクラック２１を形成して分離起点を形成する分離起点形成ステップを実施する。
この分離起点形成ステップは、オフ角αが形成されるＹ軸方向と直交するＸ軸方向にレーザービームの集光点を相対的に移動して直線状の改質層１９を形成する改質層形成ステップと、オフ角αが形成された方向に集光点を相対的に移動して所定量インデックス送りすると共に、ｔａｎαの勾配で規定される直線とインデックス間隔との交点にレーザービームＬＢの集光点を下げて位置づけるインデックスステップと、を含んでいる。
即ち本実施形態の分離起点形成ステップでは、ｔａｎαの勾配で規定される直線とインデックス間隔との交点にレーザービームの集光点を位置付けて、レーザービームＬＢをＸ軸方向に走査することにより、インゴット１１の上面１１ｆに平行な改質層１９及びｃ面に沿って伸長する水平なクラック２１とからなる分離起点をインゴット１１の内部に形成する。
分離起点形成ステップを実施した後、図１７に示すように、改質層１９及びクラック２１とからなる分離起点からウエーハの厚みに相当する板状物をインゴット１１から剥離して六方晶単結晶ウエーハ２５を生成するウエーハ剥離ステップを実施する。
本実施形態のウエーハの生成方法では、インデックスステップが集光点をＹ軸方向に所定量インデックス送りするばかりでなく、ｔａｎαの勾配で規定される直線とインデックス間隔との交点にレーザービームの集光点を位置付ける点に特徴を有している。
ウエーハ２５をインゴット１１から分離後、ウエーハ２５の分離面及びインゴット１１の分離面を研削・研磨して鏡面に加工するのが好ましい。次いで、インゴット１１に対して上述した分離起点形成ステップ及びウエーハ剥離ステップを次々と実施することにより、インゴット１１から複数枚のウエーハ２５を製造することができる。
２ レーザー加工装置
１１ 六方晶単結晶インゴット
１３ 楔状部材
１７ ｃ軸
１９ 改質層
２１ クラック
２３ 初期ウエーハ
２５ 六方晶単結晶ウエーハ
２６ 支持テーブル
３０ レーザービーム照射ユニット
３６ 集光器（レーザーヘッド）
５４ 押圧機構
５６ ヘッド
５８ 押圧部材

Claims (7)

  1. ｃ面が上面に露出しｃ面に直交するｃ軸を有する六方晶単結晶インゴットからαのオフ角を有するウエーハを生成するウエーハの生成方法であって、
    楔角度αの楔状部材を介して支持テーブルで該六方晶単結晶インゴットを支持し、該上面を水平面に対してオフ角α傾斜させる支持ステップと、
    該支持ステップを実施した後、該六方晶単結晶インゴットに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該上面から第１の深さに位置付けると共に、該集光点と該六方晶単結晶インゴットとを該オフ角αが形成される方向と直交する方向に相対的に移動してレーザービームを該上面に照射し、該六方晶単結晶インゴットの内部に第１の直線状の改質層と該改質層からｃ面方向に伸びる第１クラックとを形成する第１改質層形成ステップと、
    該オフ角αが形成される方向に該集光点を相対的に移動して所定量インデックス送りする第１インデックスステップと、
    該六方晶単結晶インゴットの内部に形成された該第１の改質層と該第１クラックとを起点として、初期ウエーハを該六方晶単結晶インゴットから剥離する初期ウエーハ生成ステップと、を備え、
    該第１改質層形成ステップにおいて、インデックス送りする間隔をＬとした場合、Ｌは隣接する該第１の直線状の改質層から該ｃ面方向に伸びる隣接する該第１クラックが重なる長さ以下に設定されることを特徴とするウエーハの生成方法。
  2. 該初期ウエーハ生成ステップを実施した後、
    該初期ウエーハが剥離され露出した上面から該六方晶単結晶インゴットに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を生成するウエーハの厚みに相当する深さに位置付けると共に、該集光点と該六方晶単結晶インゴットとを相対的に移動してレーザービームを該露出した上面に照射し、該露出した上面に平行な第２改質層及び該第２改質層から伸長する第２クラックを形成して分離起点を形成する分離起点形成ステップと、
    該分離起点形成ステップを実施した後、該分離起点からウエーハの厚みに相当する板状物を該六方晶単結晶インゴットから剥離してウエーハを生成するウエーハ剥離ステップと、を更に備え、
    該分離起点形成ステップは、該オフ角αが形成される方向と直交する方向にレーザービームの集光点を相対的に移動して直線状の該第２改質層を形成する第２改質層形成ステップと、
    該オフ角αが形成される方向に該集光点を相対的に移動して該所定量インデックス送りする第２インデックスステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１記載のウエーハの生成方法。
  3. 該分離起点形成ステップを実施する前に、該第１改質層と該第１クラック又は該第２改質層と該第２クラックとが露出してｃ面からオフ角α傾斜した該六方晶単結晶インゴットの露出した該上面を研削して平坦化する平坦化ステップを更に備えた請求項２記載のウエーハの生成方法。
  4. ｃ面が上面に露出し該ｃ面に直行するｃ軸を有する六方晶単結晶インゴットからαのオフ角を有するウエーハを生成するウエーハの生成方法であって、
    六方晶単結晶インゴットに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該上面から第１の深さに位置付けると共に、該集光点と該六方晶単結晶インゴットとを相対的に移動してレーザービームを該上面に照射し、該六方晶単結晶インゴット内部に第１の直線状の改質層とｃ面方向に伸びる第１クラックとを形成する第１改質層形成ステップと、
    該第１改質層形成ステップを実施した後、該第１の直線状の改質層に対して直交する方向に該六方晶単結晶インゴットと該集光点とを相対的にインデックス送りした後、該集光点を第２の深さに位置付けてレーザービームを照射し、該六方晶単結晶インゴットと該集光点とを相対的に加工送りして該六方晶単結晶インゴット内部に該第１の直線状の改質層に平行な第２の直線状の改質層とｃ面方向に伸びる第２クラックとを形成する第２改質層形成ステップと、
    該第２改質層形成ステップにおいて、インデックス送りする間隔をＬとした場合、Ｌは該第１の直線状の改質層からｃ面方向に伸びる該第１クラックと該第２の直線状の改質層からｃ面方向に該第１クラックに対向して伸びる該第２クラックとが重なる長さ以下に設定され、
    該集光点が位置付けられる該第１の深さと該第２の深さとのｃ軸方向の差をｈとした場合、ｈ＝Ｌ・ｔａｎαに設定され、
    ｔａｎαの勾配で規定される直線とインデックス間隔Ｌとの交点にレーザービームの集光点を順次下げながら該第２改質層形成ステップを順次繰り返して実施し、生成すべきウエーハの全面に対応して該第２改質層と該第２クラックとを形成する第２改質層形成繰り返しステップと、
    該六方晶単結晶インゴットの内部に形成された該第１及び第２改質層と該第１及び第２クラックとを起点として、初期ウエーハを該六方晶単結晶インゴットから剥離する初期ウエーハ剥離ステップと、
    を備えたことを特徴とするウエーハの生成方法。
  5. インデックス送りする間隔Ｌは、ｈが５０μｍ以下となるように設定される請求項４記載のウエーハの生成方法。
  6. 該初期ウエーハ生成ステップを実施した後、
    該初期ウエーハが剥離され露出した上面から該六方晶単結晶インゴットに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点をウエーハの厚みに相当する深さに位置付けると共に、該集光点と該六方晶単結晶インゴットとを相対的に移動してレーザービームを照射し、該露出した上面に平行な第３改質層及び第３クラックを形成して分離起点を形成する分離起点形成ステップと、
    該分離起点形成ステップを実施した後、該分離起点からウエーハの厚みに相当する板状物を該六方晶単結晶インゴットから剥離してウエーハを生成するウエーハ剥離ステップと、を更に備え、
    該分離起点形成ステップは、オフ角αが形成される方向と直交する方向にレーザービームの集光点を相対的に移動して直線状の該第３改質層を形成する第３改質層形成ステップと、
    該オフ角αが形成された方向に該集光点を相対的に移動して該所定量インデックス送りすると共に、ｔａｎαの勾配で規定される直線とインデックス間隔との交点にレーザービームの集光点を位置付けるインデックスステップと、
    を含むことを特徴とする請求項４記載のウエーハの生成方法。
  7. 該六方晶単結晶インゴットは、ＳｉＣインゴット、又はＧａＮインゴットから選択される請求項１〜６の何れかに記載のウエーハの生成方法。
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