JP6678522B2

JP6678522B2 - ウエーハ生成方法及び剥離装置

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Publication number: JP6678522B2
Application number: JP2016116126A
Authority: JP
Inventors: 健太呂飯塚; 鴻揚朴木; 平田　和也; 和也平田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-06-10
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2020-04-08
Anticipated expiration: 2036-06-10
Also published as: JP2017220631A

Description

本発明は、単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを生成するウエーハ生成方法、及び単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを剥離するための剥離装置に関する。

ＩＣやＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイスは、Ｓｉ（シリコン）やＡｌ_２Ｏ_３（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分割予定ラインによって区画されて形成される。また、パワーデバイスやＬＥＤ等は単結晶ＳｉＣ（炭化ケイ素）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。デバイスが形成されたウエーハは、切削装置やレーザー加工装置によって分割予定ラインに加工が施されて個々のデバイスに分割される。分割された各デバイスは携帯電話やパソコン等の電気機器に利用されている。

デバイスが形成されるウエーハは、一般的に円柱形状のインゴットをワイヤーソーで薄く切断することにより生成される。切断されたウエーハの表面及び裏面は、研磨することにより鏡面に仕上げられる（特許文献１参照。）。しかし、インゴットをワイヤーソーで切断し、切断したウエーハの表面及び裏面を研磨すると、インゴットの大部分（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インゴットにおいては、硬度が高くワイヤーソーでの切断が困難であり相当の時間を要するため生産性が悪いと共に、インゴットの単価が高く効率よくウエーハを生成することに課題を有している。

そこで、ＳｉＣインゴットの内部に集光点を位置付け、ＳｉＣ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とによって切断予定面に改質層を形成し、改質層が形成された切断予定面を切断してＳｉＣインゴットからウエーハを生成する技術が提案されている（特許文献２参照。）。ところが、ＳｉＣインゴットからウエーハを生成するには改質層を１０μｍ程度の間隔をおいて密に形成しなければならず生産性が悪いという問題がある。

特開２０００−９４２２１号公報特開２０１３−４９１６１号公報

上記事実に鑑みてなされた本発明の第１の課題は、単結晶ＳｉＣインゴットから容易にウエーハを剥離することができると共に生産性の向上が図られるウエーハ生成方法を提供することである。

本発明の第２の課題は、剥離面が形成された単結晶ＳｉＣインゴットから容易にウエーハを剥離することができる剥離装置を提供することである。

上記課題を解決するために本発明の第１の局面が提供するのは、以下のウエーハ生成方法である。すなわち、第１の面と、該第１の面の反対側に位置する第２の面と、該第１の面から該第２の面に至るＣ軸と、該Ｃ軸に直交するＣ面とを有し、該第１の面の垂線に対して該Ｃ軸が傾き該Ｃ面と該第１の面とにオフ角が形成されている単結晶ＳｉＣ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、該第１の面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにおいて、該オフ角が形成される方向に直交する方向に直線状に延びる複数の改質層と、該複数の改質層のそれぞれから該Ｃ面に沿って両側に延びるクラックとから構成される剥離面を形成する剥離面形成工程と、該剥離面を界面として該単結晶ＳｉＣインゴットの一部を剥離してウエーハを生成するウエーハ剥離工程とを含み、該剥離面形成工程では、該第１の面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さの位置に集光点を位置付け、隣接する該集光点が相互に重複するように、該オフ角が形成される方向に直交する方向に該単結晶ＳｉＣインゴットと該集光点とを相対的に移動させながら、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インゴットに照射する改質層形成加工と、該オフ角が形成される方向に該単結晶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インデックス送りとを交互に行うことにより、該複数の改質層及び該クラックを形成し、該ウエーハ剥離工程は、該第１の面又は該第２の面の一方をテーブルに固定するテーブル固定ステップと、該第１の面又は該第２の面の他方にパッドを固定するパッド固定ステップと、該オフ角が形成される方向の該パッドの一端部を作用点とし該パッドの他端部を支点とするモーメントを作用させることによって該剥離面を界面として該単結晶ＳｉＣインゴットの一部を剥離する剥離ステップとを含むウエーハ生成方法である。

上記第２の課題を解決するために本発明の第２の局面が提供するのは、以下の剥離装置である。すなわち、単結晶ＳｉＣインゴットから剥離面を界面として該単結晶ＳｉＣインゴットの一部を剥離する剥離装置であって、該単結晶ＳｉＣインゴットの一方の面を吸引して固定するテーブルと、該単結晶ＳｉＣインゴットの他方の面を吸引して固定するパッドと、該テーブルに対して該パッドを接近又は離隔させる離接手段とを備え、該離接手段は、該パッドの一端部を支持する第１の支持部と、該パッドの他端部を支持する第２の支持部と、該第１の支持部及び該第２の支持部を支持する支持プレートと、該支持プレートの中央に固定され、該支持プレートを昇降させる昇降手段とを含み、該第１の支持部は屈曲可能に構成され、該第２の支持部はバネから構成されており、該離接手段は、該パッドの一端部を作用点とし該パッドの他端部を支点とするモーメントを生成する剥離装置である。

本発明の第１の局面が提供するウエーハ生成方法では、第１の面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにおいて、オフ角が形成される方向に直交する方向に直線状に延びる複数の改質層と、複数の改質層のそれぞれからＣ面に沿って両側に延びるクラックとから構成される剥離面を形成するので、剥離面を界面として単結晶ＳｉＣインゴットの一部を容易に剥離することができ、所望の厚みのウエーハを生成することができる。また、本発明の第１の局面に係るウエーハ生成方法では、オフ角が形成される方向のパッドの一端部を作用点としパッドの他端部を支点とするモーメントを作用させるので、剥離面を界面として単結晶ＳｉＣインゴットの一部を比較的小さい力で剥離することができる。したがって、本発明のウエーハ生成方法では、単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを効率よく生成できると共に、捨てられる素材量を軽減でき、生産性の向上が図られる。

本発明の第２の局面が提供する剥離装置では、離接手段は、パッドの一端部を作用点としパッドの他端部を支点とするモーメントを生成するので、剥離面が形成された単結晶ＳｉＣインゴットから剥離面を界面として単結晶ＳｉＣインゴットの一部を比較的小さい力で剥離することができる。

レーザー加工装置の斜視図。本発明に従って構成された剥離装置の正面図。単結晶ＳｉＣインゴットの平面図（ａ）及び正面図（ｂ）。剥離面形成工程が実施されている状態を示す正面図（ａ）及び斜視図（ｂ）。剥離面が形成された単結晶ＳｉＣインゴットの平面図（ａ）、Ｂ−Ｂ線断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線断面図（ｃ）。レーザー光線を示す模式図（ａ）及びＤ−Ｄ線断面図（ｂ）。ウエーハ剥離工程が実施されている状態を示す正面図。

以下、本発明のウエーハ生成方法及び剥離装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示すレーザー加工装置２は、基台４と、保持手段６と、保持手段６を移動させる移動手段８と、レーザー光線照射手段１０と、撮像手段１２と、表示手段１４と、制御手段（図示していない。）とを備える。

保持手段６は、Ｘ方向において移動自在に基台４に搭載された矩形状のＸ方向可動板１６と、Ｙ方向において移動自在にＸ方向可動板１６に搭載された矩形状のＹ方向可動板１８と、Ｙ方向可動板１８の上面に回転自在に搭載された円筒形状のチャックテーブル２０とを含む。なお、Ｘ方向は図１に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ方向は図１に矢印Ｙで示す方向であってＸ方向に直交する方向である。Ｘ方向及びＹ方向が規定するＸＹ平面は実質上水平である。

移動手段８は、Ｘ方向移動手段２２と、Ｙ方向移動手段２４と、回転手段（図示していない。）とを含む。Ｘ方向移動手段２２は、基台４上においてＸ方向に延びるボールねじ２６と、ボールねじ２６の片端部に連結されたモータ２８とを有する。ボールねじ２６のナット部（図示していない。）は、Ｘ方向可動板１６の下面に固定されている。そしてＸ方向移動手段２２は、ボールねじ２６によりモータ２８の回転運動を直線運動に変換してＸ方向可動板１６に伝達し、基台４上の案内レール４ａに沿ってＸ方向可動板１６をＸ方向に進退させる。Ｙ方向移動手段２４は、Ｘ方向可動板１６上においてＹ方向に延びるボールねじ３０と、ボールねじ３０の片端部に連結されたモータ３２とを有する。ボールねじ３０のナット部（図示していない。）は、Ｙ方向可動板１８の下面に固定されている。そしてＹ方向移動手段２４は、ボールねじ３０によりモータ３２の回転運動を直線運動に変換してＹ方向可動板１８に伝達し、Ｘ方向可動板１６上の案内レール１６ａに沿ってＹ方向可動板１８をＹ方向に進退させる。回転手段は、チャックテーブル２０に内蔵されたモータ（図示していない。）を有し、Ｙ方向可動板１８に対してチャックテーブル２０を回転させる。

レーザー光線照射手段１０は、基台４の上面から上方に延び次いで実質上水平に延びる枠体３４と、枠体３４に内蔵された発振手段（図示していない。）と、枠体３４の先端下面に配置された集光器３６と、集光点位置調整手段（図示していない。）とを含む。発振手段は、パルスレーザー光線ＬＢを発振する発振器と、発振器が発振するパルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数Ｆを設定する設定器と、発振器が発振したパルスレーザー光線ＬＢの出力を調整する調整器とを有する（いずれも図示していない。）。集光器３６は、発振器が発振したパルスレーザー光線ＬＢを集光する集光レンズ（図示していない。）を有する。

撮像手段１２は、集光器３６とＸ方向に間隔をおいて枠体３４の先端下面に付設されている。撮像手段１２は、可視光線により撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）と、被加工物に赤外線を照射する赤外線照射手段と、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と、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）とを含む（いずれも図示していない。）。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３４の先端上面に搭載されている。

コンピュータから構成される制御手段は、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（いずれも図示していない。）。そして制御手段は、移動手段８、レーザー光線照射手段１０、撮像手段１２及び表示手段１４に電気的に接続され、移動手段８、レーザー光線照射手段１０、撮像手段１２及び表示手段１４の作動を制御する。

図２に示す剥離装置３８は、基台４０と、基台４０の上面に固定されたテーブル４２と、テーブル４２の上方に配置され、かつテーブル４２に対して接近自在かつ離隔自在に構成されたパッド４４と、テーブル４２に対してパッド４４を接近又は離隔させる離接手段４６とを備える。上面に複数の吸引孔（図示していない。）が形成されているテーブル４２は、流路によって吸引手段（図示していない。）に接続されている。下面に複数の吸引孔（図示していない。）が形成されているパッド４４は、流路によって吸引手段（図示していない。）に接続されている。

離接手段４６は、パッド４４の一端部（図２においてパッド４４の左側部分）を支持する第１の支持部４８と、パッド４４の他端部（図２においてパッド４４の右側部分）を支持する第２の支持部５０と、第１の支持部４８及び第２の支持部５０を支持する支持プレート５２と、支持プレート５２の中央に固定され、支持プレート５２を昇降させる昇降手段５４とを含む。第１の支持部４８は、パッド４４の一端部の上面に固定された下端部から上方に延びる下部片５６と、下部片５６の上端部に旋回自在に連結された上部片５８とを有し、下部片５６と上部片５８との連結部において屈曲可能に構成されている。上部片５８の上端部は、支持プレート５２の下面の一端部（図２において支持プレート５２の下面の左側部分）に旋回自在に連結されている。バネから構成されている第２の支持部５０は、下端部がパッド４４の他端部の上面に固定されると共に、上端部が支持プレート５２の下面の他端部（図２において支持プレート５２の下面の右側部分）に固定されている。

昇降手段５４は、基台４０の上面に固定された枠部材６０と、枠部材６０の上端部から上方に延びるブラケット６２とを含む。ブラケット６２の上端部には、手動レバー６４の中間部が旋回自在に連結されている。手動レバー６４の一端部（図２において手動レバー６４の左側部分）には、手動レバー６４の一端部から下方に延びるリンク６６が旋回自在に連結されている。リンク６６の下端は、支持プレート５２の上面中央に固定されている。そして、昇降手段５４の手動レバー６４の他端部（図２において手動レバー６４の右側部分）が上方に揺動されると支持プレート５２が下降され、手動レバー６４の他端部が下方に揺動されると支持プレート５２が上昇される。

図３に示す全体として円柱形状の六方晶単結晶ＳｉＣインゴット６８（以下「インゴット６８」という。）は、円形状の第１の面７０と、第１の面７０の反対側に位置する円形状の第２の面７２と、第１の面７０及び第２の面７２の間に位置する円筒形状の周面７４と、第１の面７０から第２の面７２に至るＣ軸（＜０００１＞方向）と、Ｃ軸に直交するＣ面（｛０００１｝面）とを有する。インゴット６８においては、第１の面７０の垂線７６に対してＣ軸が傾いており、Ｃ面と第１の面７０とにオフ角α（たとえばα＝４度）が形成されている（オフ角αが形成される方向を図３に矢印Ａで示す。）。またインゴット６８の周面７４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７８及び第２のオリエンテーションフラット８０が形成されている。第１のオリエンテーションフラット７８は、オフ角αが形成される方向Ａに平行であり、第２のオリエンテーションフラット８０は、オフ角αが形成される方向Ａに直交している。図３（ａ）に示すとおり、垂線７６の方向にみて、第２のオリエンテーションフラット８０の長さＬ２は、第１のオリエンテーションフラット７８の長さＬ１よりも短い（Ｌ２＜Ｌ１）。

レーザー加工装置２及び剥離装置３８を用いたウエーハ生成方法を説明する。まず、インゴット６８の第２の面７２とレーザー加工装置２のチャックテーブル２０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、図１に示すとおり、インゴット６８をチャックテーブル２０に固定する。または、チャックテーブル２０の上面（保持面）に複数の吸引孔が形成され、チャックテーブル２０の上面に吸引力を生成してインゴット６８を保持してもよい。次いで、移動手段８によってチャックテーブル２０を撮像手段１２の下方に移動させ、撮像手段１２によってインゴット６８を撮像する。

次いで、剥離面形成工程を実施する。剥離面形成工程では、まず、撮像手段１２によって撮像されたインゴット６８の画像に基づいて、移動手段８によってチャックテーブル２０を移動及び回転させることによって、インゴット６８の向きを所定の向きに調整すると共に、インゴット６８と集光器３６とのＸＹ平面における位置を調整する。インゴット６８の向きを所定の向きに調整する際は、図４（ｂ）に示すとおり、第１のオリエンテーションフラット７８をＹ方向に整合させると共に、第２のオリエンテーションフラット８０をＸ方向に整合させることによって、オフ角αが形成される方向ＡをＹ方向に整合させると共に、オフ角αが形成される方向Ａに直交する方向をＸ方向に整合させる。次いで、集光点位置調整手段によって集光器３６を昇降させ、第１の面７０から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さの位置に集光点ＦＰを位置付ける。次いで、隣接する集光点ＦＰが相互に重複するように、図４に示すとおり、集光点ＦＰに対してチャックテーブル２０を所定の加工送り速度ＶでＸ方向移動手段２２によってＸ方向（すなわち、オフ角αが形成される方向Ａに直交する方向）に移動させながら、ＳｉＣに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを集光器３６からインゴット６８に照射する改質層形成加工を行う。これによって、図５（ｂ）に示すとおり、オフ角αが形成される方向Ａに直交する方向に直線状に延びる改質層８２が形成される。図５（ｃ）に示すとおり、改質層８２は、実質上同一Ｃ面上に位置しＣ面に沿って偏平に形成され、かつ空隙を有する。また、改質層８２が形成される際は、Ｃ面に沿って改質層８２の両側にクラック８４が伝播する。Ｃ面に沿って改質層８２の片側に延びるクラック８４の長さＬｃは２５０μｍ程度である。

改質層８２の形成過程について詳述すると、まず、最初のパルスレーザー光線ＬＢの照射により、集光点ＦＰ及び集光点ＦＰの周囲において、ＳｉＣがＳｉ（シリコン）とＣ（炭素）とに分離した最初の改質層８２が形成される。改質層形成加工では、隣接する集光点ＦＰが相互に重複するように、集光点ＦＰに対してチャックテーブル２０をＸ方向に移動させながらパルスレーザー光線ＬＢをインゴット６８に照射するので、Ｓｉ（シリコン）とＣ（炭素）とに分離した改質層８２に再度パルスレーザー光線ＬＢが照射される。そうすると、パルスレーザー光線ＬＢがＣ（炭素）に吸収されるので、集光点ＦＰよりも若干浅い位置において次の改質層８２が形成される。このようにして改質層８２は、最初に形成された部分から、オフ角αが形成される方向Ａに直交する方向に向かって入射面側に若干傾斜して延びていく。すなわち改質層８２は、インゴット６８の内部において、パルスレーザー光線ＬＢのパワー密度Ｗが高い集光点ＦＰが最初に位置付けられた部分から、オフ角αが形成される方向Ａに直交する方向に向かってパルスレーザー光線ＬＢのパワー密度Ｗが低い側へと若干傾斜して延びていく。そして改質層８２は、インゴット６８の内部においてパルスレーザー光線ＬＢのパワー密度Ｗが所定値ＷｓとなるスポットＳの深さＺｓ（図６参照。）に達すると、入射面側へは延びずにオフ角αが形成される方向Ａに直交する方向にのみ延びることとなる。改質層形成加工では、隣接する集光点ＦＰが相互に重複するように集光点ＦＰに対してチャックテーブル２０をＸ方向に移動させるので、集光点ＦＰよりも浅い位置のスポットＳにおいても、隣接するスポットＳが相互に重複する。そして、スポットＳの深さＺｓにおいて改質層８２が連続的に形成されていく。なお、第１の面７０を基準として集光点ＦＰの深さＺとスポットＳの深さＺｓとの差は１０μｍ程度であり、傾斜が生じる領域は２０μｍ程度である。

剥離面形成工程では、改質層形成加工とインデックス送りとを交互に行う。インデックス送りでは、集光点ＦＰに対してチャックテーブル２０をＹ方向移動手段２４によってＹ方向（すなわち、オフ角αが形成される方向Ａ）に所定インデックス量Ｌｉだけインデックス送りする。そして、改質層形成加工とインデックス送りとを交互に行うことにより、図５に示すとおり、第１の面７０から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにおいて、複数の改質層８２及びクラック８４から構成される剥離面８６が形成される。このような剥離面形成工程は、たとえば以下の加工条件で実施することができる。なお、下記のスポットＳにおけるパワー密度Ｗｓ（Ｊ／ｍｍ^２）は、平均出力Ｐ（Ｗ）と、スポットＳの面積π（Ｄｓ）^２／４（μｍ^２）と、繰り返し周波数Ｆ（ｋＨｚ）とで規定される（Ｗｓ＝４Ｐ／π（Ｄｓ）^２Ｆ）。
パルスレーザー光線ＬＢの波長：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数Ｆ：６０ｋＨｚ
平均出力Ｐ：１．５Ｗ
集光点ＦＰの直径Ｄ：φ３μｍ
集光点ＦＰの深さＺ：第１の面から８０μｍ
スポットＳの直径Ｄｓ：φ５．３μｍ
スポットＳの深さＺｓ：第１の面から７０μｍ
スポットＳにおけるパワー密度Ｗｓ：１．１３Ｊ／ｍｍ^２
インデックス量Ｌｉ：２５０μｍ
加工送り速度Ｖ：６０ｍｍ／ｓ
隣接する集光点ＦＰの重複率：６７％
隣接するスポットＳの重複率：８１％

改質層形成ステップにおいて、隣接する集光点ＦＰが相互に重複するには、繰り返し周波数Ｆ（ｋＨｚ）と、加工送り速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）と、集光点ＦＰの直径Ｄ（μｍ）とで規定されるＧ＝（Ｖ／Ｆ）−ＤがＧ＜０であることを要するところ、上記加工条件では
Ｇ＝｛６０（ｍｍ／ｓ）／６０（ｋＨｚ）｝−３（μｍ）
＝｛６０×１０^３（μｍ／ｓ）／６０×１０^３（Ｈｚ）｝−３（μｍ）
＝−２＜０
であり、隣接する集光点ＦＰは相互に重複する。Ｇ＜０の場合、隣接する集光点ＦＰの重複率は｜Ｇ｜／Ｄで規定される。また、隣接するスポットＳが相互に重複するには、繰り返し周波数Ｆ（ｋＨｚ）と、加工送り速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）と、スポットＳの直径Ｄｓ（μｍ）とで規定されるＧｓ＝（Ｖ／Ｆ）−ＤｓがＧｓ＜０であることを要するところ、上記加工条件では
Ｇｓ＝｛６０（ｍｍ／ｓ）／６０（ｋＨｚ）｝−５．３（μｍ）
＝｛６０×１０^３（μｍ／ｓ）／６０×１０^３（Ｈｚ）｝−５．３（μｍ）
＝−４．３＜０
であり、隣接するスポットＳが相互に重複する。Ｇｓ＜０の場合、隣接するスポットＳの重複率は｜Ｇｓ｜／Ｄｓで規定される。図６（ｂ）に、隣接するスポットＳが相互に重複している部分をハッチングで示す。

剥離面形成工程を実施した後、ウエーハ剥離工程を実施する。ウエーハ剥離工程では、まずテーブル固定ステップを実施する。テーブル固定ステップでは、まず、剥離装置３８のテーブル４２の上面に第１の面７０を上側としてインゴット６８を載せる。インゴット６８をテーブル４２に載せる際には、第１の支持部４８と第２の支持部５０とを結ぶ実質上水平に延びる線分にオフ角αが形成される方向Ａを整合させる。次いで、吸引手段を作動させることによりテーブル４２の上面に負圧を発生させ、インゴット６８の第２の面７２をテーブル４２の上面に吸着させて固定する。

テーブル固定ステップを実施した後、パッド固定ステップを実施する。パッド固定ステップでは、手動レバー６４の他端部を上方に揺動させることにより、支持プレート５２と共にパッド４４を下降させ、図７（ａ）に示すとおり、パッド４４の下面をインゴット６８の第１の面７０に密着させる。次いで、吸引手段を作動させ、インゴット６８の第１の面７０にパッド４４の下面を吸着させて固定する。

図２と共に説明を続けると、パッド固定ステップを実施した後、剥離ステップを実施する。剥離ステップでは、昇降手段５４の手動レバー６４の他端部を下方に揺動させることにより、リンク６６を介して離接手段４６の支持プレート５２の中央に上向きの力を作用させる。そうすると、バネから構成されている第２の支持部５０が伸び、第１の支持部４８の下端（すなわち、パッド４４の一端部）を作用点とし、第２の支持部５０の下端（すなわち、パッド４４の他端部）を支点とするモーメントがインゴット６８に作用する。これによって、図７（ｂ）に示すとおり、剥離面８６を界面としてインゴット６８の一部を剥離することができ、所望の厚みのウエーハ８８を効率よく生成することができる。

本発明のウエーハ生成方法では、オフ角αが形成される方向Ａのパッド４４の一端部を作用点としパッド４４の他端部を支点とするモーメントを作用させるので、剥離面８６を界面としてインゴット６８の一部を比較的小さい力で剥離することができる。また、ウエーハ８８を生成した後、研磨手段（図示していない。）によりインゴット６８の剥離面８６を研磨し、剥離面形成工程及びウエーハ剥離工程を順次実施することで、インゴット６８から複数のウエーハを生成することができ、したがって捨てられる素材量を軽減でき、生産性の向上が図られる。

本発明の剥離装置３８では、離接手段４６は、パッド４４の一端部を作用点としパッド４４の他端部を支点とするモーメントを生成するので、剥離面８６が形成されたインゴット６８から剥離面８６を界面としてインゴット６８の一部を比較的小さい力で剥離することができる。

以下、本発明者等が行った比較実験について説明する。本発明者等は、本発明のウエーハ生成方法の剥離面形成工程を実施し、第１の面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにおいて、オフ角が形成される方向に直交する方向に直線状に延びる複数の改質層と、複数の改質層のそれぞれからＣ面に沿って両側に延びるクラックとから構成される剥離面を単結晶ＳｉＣインゴットに形成し、剥離面を界面として単結晶ＳｉＣインゴットの一部を剥離する際に必要な応力を測定する下記実験１から３までの比較実験を行った。

実験１
単結晶ＳｉＣインゴットの第１の面又は第２の面の一方をテーブルに固定し、単結晶ＳｉＣインゴットの第１の面又は第２の面の他方にパッドを固定して、垂直方向に引っ張り荷重を加えて単結晶ＳｉＣインゴットから単結晶ＳｉＣウエーハを剥離すると１１．７９Ｎ／ｃｍ^２の応力が必要であった。

実験２
単結晶ＳｉＣインゴットの第１の面又は第２の面の一方をテーブルに固定し、単結晶ＳｉＣインゴットの第１の面又は第２の面の他方にパッドを固定して、オフ角が形成される方向のパッドの一端部を作用点としパッドの他端部を支点としたモーメントの作用によって単結晶ＳｉＣインゴットから単結晶ＳｉＣウエーハを剥離すると１．２８Ｎ／ｃｍ^２の応力が必要であった。

実験３
単結晶ＳｉＣインゴットの第１の面又は第２の面の一方をテーブルに固定し、単結晶ＳｉＣインゴットの第１の面又は第２の面の他方にパッドを固定して、オフ角が形成される方向と直交する方向にパッドの一端部を作用点としパッドの他端部を支点としたモーメントの作用によって単結晶ＳｉＣインゴットから単結晶ＳｉＣウエーハを剥離すると７．８１Ｎ／ｃｍ^２の応力が必要であった。

実験１は剥離に必要な応力が１１．７９Ｎ／ｃｍ^２であり、実験２は剥離に必要な応力が１．２８Ｎ／ｃｍ^２であり、実験３は剥離に必要な応力が７．８１Ｎ／ｃｍ^２であることから、応力が最も小さい実験２に基づく剥離方法を本件発明において採用しウエーハ剥離工程とした。

３８：剥離装置
４２：テーブル
４４：パッド
４６：離接手段
４８：第１の支持部
５０：第２の支持部
５２：支持プレート
５４：昇降手段
６８：単結晶ＳｉＣインゴット
７０：第１の面
７２：第２の面
７６：垂線
８２：改質層
８４：クラック
８６：剥離面
８８：ウエーハ
α：オフ角
Ａ：オフ角が形成される方向
ＦＰ：集光点
ＬＢ：パルスレーザー光線

Claims

第１の面と、該第１の面の反対側に位置する第２の面と、該第１の面から該第２の面に至るＣ軸と、該Ｃ軸に直交するＣ面とを有し、該第１の面の垂線に対して該Ｃ軸が傾き該Ｃ面と該第１の面とにオフ角が形成されている単結晶ＳｉＣ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、
該第１の面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにおいて、該オフ角が形成される方向に直交する方向に直線状に延びる複数の改質層と、該複数の改質層のそれぞれから該Ｃ面に沿って両側に延びるクラックとから構成される剥離面を形成する剥離面形成工程と、
該剥離面を界面として該単結晶ＳｉＣインゴットの一部を剥離してウエーハを生成するウエーハ剥離工程とを含み、
該剥離面形成工程では、該第１の面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さの位置に集光点を位置付け、隣接する該集光点が相互に重複するように、該オフ角が形成される方向に直交する方向に該単結晶ＳｉＣインゴットと該集光点とを相対的に移動させながら、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インゴットに照射する改質層形成加工と、該オフ角が形成される方向に該単結晶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インデックス送りとを交互に行うことにより、該複数の改質層及び該クラックを形成し、
該ウエーハ剥離工程は、該第１の面又は該第２の面の一方をテーブルに固定するテーブル固定ステップと、該第１の面又は該第２の面の他方にパッドを固定するパッド固定ステップと、該オフ角が形成される方向の該パッドの一端部を作用点とし該パッドの他端部を支点とするモーメントを作用させることによって該剥離面を界面として該単結晶ＳｉＣインゴットの一部を剥離する剥離ステップとを含むウエーハ生成方法。
単結晶ＳｉＣインゴットから剥離面を界面として該単結晶ＳｉＣインゴットの一部を剥離する剥離装置であって、
該単結晶ＳｉＣインゴットの一方の面を吸引して固定するテーブルと、該単結晶ＳｉＣインゴットの他方の面を吸引して固定するパッドと、該テーブルに対して該パッドを接近又は離隔させる離接手段とを備え、
該離接手段は、該パッドの一端部を支持する第１の支持部と、該パッドの他端部を支持する第２の支持部と、該第１の支持部及び該第２の支持部を支持する支持プレートと、該支持プレートの中央に固定され、該支持プレートを昇降させる昇降手段とを含み、
該第１の支持部は屈曲可能に構成され、該第２の支持部はバネから構成されており、
該離接手段は、該パッドの一端部を作用点とし該パッドの他端部を支点とするモーメントを生成する剥離装置。