JP7148330B2

JP7148330B2 - ウェーハの分離方法

Info

Publication number: JP7148330B2
Application number: JP2018165201A
Authority: JP
Inventors: 暁明邱
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-09-04
Filing date: 2018-09-04
Publication date: 2022-10-05
Anticipated expiration: 2038-09-04
Also published as: JP2020038903A

Description

本発明は、インゴットからウェーハを分離させるウェーハの分離方法に関する。

従来、レーザビームの照射によりインゴットに面状に剥離層を形成し、さらに、インゴットを液槽内に浸漬させ剥離層に液体（水）を介して超音波振動を付与してウェーハを分離するウェーハの分離方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８－０９３１０６号公報

剥離層に対する超音波振動の付与においては、液槽下面側に配設される超音波振動板から超音波振動を発振させ、液槽内の液体に超音波振動を伝播させている。液体に伝播した超音波振動は、液体の深さで音圧が大きいところと音圧が小さいところとが存在している。そして、従来においては、該音圧が大きい深さを見つけ出し、該深さにインゴットの剥離層を位置づけて効率よくインゴットからウェーハを分離するのが難しかった。

よって、超音波振動を付与してインゴットからウェーハを分離するウェーハの分離方法においては、液体中で音圧が最も大きくなる深さを見つけ、剥離層に最も大きな超音波振動を付与させてウェーハを効率よく分離するという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、インゴットの端面から生成すべきウェーハの厚みに相当する位置に面状に剥離層を形成したインゴットを液槽内の液体に液没させ、超音波振動板から発振され該液体に伝播した超音波振動を該剥離層に付与し、該剥離層を境にインゴットからウェーハを分離させるウェーハの分離方法であって、該液槽に該液体をためる液体供給工程と、該超音波振動板から該液体を伝播する超音波振動を発振させ、該液体の深さ方向において最も大きい音圧となる深さを圧電素子を用いて検出する位置検出工程と、該位置検出工程で検出した深さに、インゴットの該剥離層を位置づけ該剥離層を境にインゴットからウェーハを分離させる分離工程と、からなり、該分離工程では、インゴットの該液体中における深さ方向の位置が変化することによって音圧が最も大きくなる深さが変化することに対応させて、該音圧が最も大きくなる深さにインゴットの該剥離層を移動させるウェーハの分離方法である。

また、上記課題を解決するための本発明は、インゴットの端面から生成すべきウェーハの厚みに相当する位置に面状に剥離層を形成したインゴットを液槽内に配置させ、該液槽に液体を供給して該インゴットを液没させ、超音波振動板から超音波を発振させ該液体を伝播した超音波振動を該剥離層に付与させて、該剥離層を境にインゴットからウェーハを分離させるウェーハの分離方法であって、該液槽に該剥離層側を上側にしてインゴットを配設させ、インゴットの上面に圧電素子を配設させる準備工程と、該準備工程の後、該超音波振動板から超音波振動を発振させるとともに該液槽に該液体を供給して液面を上昇させ、インゴット上の浸漬した該圧電素子が受振した超音波の音圧が最も大きくなったら該液体の供給を停止させる液体供給工程と、該液体供給工程の後、該剥離層を境にインゴットからウェーハ分離させる分離工程と、からなるウェーハの分離方法である。

本発明に係るウェーハの分離方法は、液槽に液体をためる液体供給工程と、超音波振動板から液体を伝播する超音波振動を発振させ、液体の深さ方向において最も大きい音圧となる深さを圧電素子を用いて検出する位置検出工程と、位置検出工程で検出した深さに、インゴットの剥離層を位置づけ剥離層を境にインゴットからウェーハを分離させる分離工程とを備えているため、剥離層に最も大きな超音波振動を付与させてウェーハを効率よくインゴットから分離することが可能となる。

また、本発明に係るウェーハの分離方法は、液槽に剥離層側を上側にしてインゴットを配設させ、インゴットの上面に圧電素子を配設させる準備工程と、準備工程の後、超音波振動板から超音波振動を発振させるとともに液槽に液体を供給して液面を上昇させ、インゴット上の浸漬した圧電素子が受振した超音波の音圧が最も大きくなったら液体の供給を停止させる液体供給工程と、液体供給工程の後、剥離層を境にインゴットからウェーハ分離させる分離工程とを備えるため、剥離層に最も大きな超音波振動を付与させてウェーハを効率よくインゴットから分離することが可能となる。

インゴットに剥離層を形成している状態を説明する斜視図である。インゴットに剥離層を形成している状態を説明する断面図である。実施形態１のウェーハの分離方法において、液体の深さ方向において最も大きい音圧となる深さを圧電素子を用いて検出している状態を説明する断面図である。超音波音圧計の一例を示す断面図である。位置検出工程で検出した深さに、インゴットの剥離層を位置づけ剥離層を境にインゴットからウェーハを分離させている状態を説明する断面図である。実施形態２のウェーハの分離方法における液体供給工程、位置検出工程、及び分離工程を説明するための断面図である。実施形態３のウェーハの分離方法における液体供給工程、位置検出工程、及び分離工程を説明するための断面図である。実施形態４のウェーハの分離方法における液体供給工程及び位置検出工程を説明するための断面図である。実施形態４のウェーハの分離方法における分離工程を説明するための断面図である。実施形態５のウェーハの分離方法における準備工程を説明するための断面図である。実施形態５のウェーハの分離方法における液体供給工程及び分離工程を説明するための断面図である。

図１、２に示すインゴットＩは、例えば、円柱状のＳｉ単結晶インゴット、ＳｉＣ単結晶インゴット、又はＧａＮ単結晶インゴット等であり、上端面である円形状の第１の面Ｉａと、第１の面Ｉａの反対側に位置し第１の面Ｉａと概ね平行な円形状の第２の面Ｉｂと、第１の面Ｉａ及び第２の面Ｉｂの間に位置する円筒形状の外側面Ｉｃとを備えている。インゴットＩの第１の面Ｉａは、レーザビームの照射面となるため鏡面に研磨されている。例えば、インゴットＩは、Ｘ線回折等を利用して検出された鉛直方向（Ｚ軸方向）の結晶軸と水平方向の結晶軸とをもとに分離面方向が設定されている。

以下に、インゴットＩの第１の面Ｉａから生成すべきウェーハの厚みＴに相当する位置に面状に剥離層を形成する場合について簡潔に説明する。
図１、２に示すように、レーザビーム照射ヘッド３０から照射されるレーザビームＬＢの集光点ＦＰが、チャックテーブル３１で保持されたインゴットＩの内部の所定の高さ位置に位置づけられるとともに、平坦面であるインゴットＩの第１の面Ｉａに向けてインゴットＩに透過性を有する波長のレーザビームＬＢが照射されて、分離の起点となる改質領域がインゴットＩ内部に形成される。

例えば、レーザビームＬＢをインゴットＩの第１の面Ｉａに照射しつつ、チャックテーブル３１で保持されたインゴットＩをＸ軸方向に所定の加工送り速度で加工送りし、インゴットＩの内部に分離の起点となる改質領域をＸ軸方向に延びる線状に形成していく。さらに、インゴットＩを保持するチャックテーブル３１がＹ軸方向に割り出し送りされた後、同様のレーザビームＬＢの照射が行われることで、インゴットＩの内部に改質領域を含み分離面方向に沿った剥離層Ｍが形成される。この剥離層Ｍは、例えば、第１の面Ｉａ及び第２の面Ｉｂに対して概ね平行に形成され、インゴットＩ中の他の領域に比べて強度が低いものである。
なお、剥離層Ｍの形成は本例に限定されるものではない。

（ウェーハの分離方法の実施形態１）
以下に、本発明に係るウェーハの分離方法（実施形態１のウェーハの分離方法とする。）を実施して、図３に示すインゴットＩの端面（第１の面Ｉａ）から生成すべきウェーハの厚みＴに相当する位置に面状に剥離層Ｍを形成したインゴットＩからウェーハを分離する場合の各工程について説明する。

（１）液体供給工程
インゴットＩは、例えば、図３に示すウェーハ分離装置５に搬送される。図３に示すウェーハ分離装置５の液槽５９は、側壁５１と、側壁５１の下部に一体的に連接する底板５０とから構成されている。液槽５９の底板５０の下面には、超音波振動板５３が配設されている。なお、超音波振動板５３は、液槽５９内に配設されていてもよい。超音波振動板５３には、図示しない端子が接続されており、この端子及び配線５４を介して交流電圧を印加して高周波電力を超音波振動板５３に供給する電源５５が接続されている。

液槽５９内には、液槽５９内に液体Ｌ（水）を供給する液体供給手段５７が配設されている。液体供給手段５７は、例えば、液槽５９内に液体Ｌを供給する供給パイプ５７１を備えており、供給パイプ５７１は、ポンプ等からなる液体供給源５７０に開閉バルブ５７２を介して連通している。
液体供給源５７０から供給パイプ５７１に対して液体Ｌ（水）が供給され、液槽５９内に液体Ｌがためられていく。そして、液槽５９内に液体Ｌが所定の水位になるまでためられることで液体供給工程が完了する。

（２）位置検出工程
図３に示す超音波音圧計１は、例えばＳＵＳ等の金属又は硬質プラスチック等からなりＺ軸方向に所定の長さで延在する棒１０を備えている。棒１０の形状は円柱状であっても角柱状であってもよい。
棒１０の長手方向（Ｚ軸方向）の側面１０ａには、ウェーハ分離装置５の液槽５９内にためられた液体Ｌ（水）に伝播する超音波振動の音圧を測定可能な検知部１１が、該長手方向に並べて複数（例えば、図３においては１１個）配設されている。

検知部１１は、棒１０の側面１０ａ側に配設される振動絶縁体１１１と、振動絶縁体１１１により支持される圧電素子１１２と、圧電素子１１２に密接する受振プレート１１３とを備えている。

例えば板状に形成された振動絶縁体１１１は、振動を吸収する素材（ゴムや、ウレタン等）で構成されており、棒１０の側面１０ａに図示しない接着部材等で固定されている。そして、振動絶縁体１１１上に圧電素子１１２が図示しない接着部材で固定され、さらに圧電素子１１２上に受振プレート１１３が図示しない接着部材で固定されている。なお、一般的に、超音波音圧計による音圧の測定は、圧電素子の一方の面を密閉し、他方の面に音圧を与えることにより実現される。本発明に係る超音波音圧計１においても、圧電素子１１２の一方の面（－Ｘ方向側の面）は、振動絶縁体１１１によって密閉されて、棒１０から超音波振動が伝わらないようになっており、圧電素子１１２の他方の面（＋Ｘ方向側の面）は、受振プレート１１３を介して超音波振動が伝わる構成となっている。

例えば板状に形成された圧電素子１１２は、クォーツ又はセラミックス等で構成されており、棒１０内部及び振動絶縁体１１１を通された配線１２に電気的に接続されている。なお、図１において破線で示す配線１２は、一本の配線１２から分岐して各圧電素子１１２にそれぞれ接続するように示しているが、実際は各圧電素子１１２に対してそれぞれ別の独立した計１１本の配線１２が電気的に個別に接続されている。そして、各圧電素子１１２にそれぞれ個別に接続された各配線１２は、超音波振動が最も大きくなる水深を判断する水深判断手段１９に個別に接続されている。
例えば板状に形成され圧電素子１１２に密接する受振プレート１１３は、所定の金属（例えば、銅やニッケル）で構成され、受けた超音波振動を増幅させて圧電素子１１２に伝える増幅器としての役割を果たす。

本工程において使用する超音波音圧計は、例えば、図４に示す超音波音圧計１Ａであってもよい。図４に示す超音波音圧計１Ａは、図３に示す超音波音圧計１の別形態であり、超音波音圧計１と同様に、複数本（例えば、１１本）の配線１２が通された棒１０、検知部１５を構成する圧電素子１１２、及び受振プレート１１３を備えている。図４においては、例えば、計１１個の検知部１５が、棒１０の側面１０ａに長手方向（Ｚ軸方向）に並べて配設されている。

棒１０の側面１０ａは、側面１０ａから内部側に向かって段階的に切り欠かれており、例えば環状に形成された振動絶縁体１１６が嵌合する第１の部屋１１４と、第１の部屋１１４よりも棒１０の内部側に位置し圧電素子１１２が伸縮できる余裕のある大きさの第２の部屋１１５とが、棒１０の長手方向に沿って複数形成されている。

第１の部屋１１４に嵌合する環状の振動絶縁体１１６は図示しない接着部材等で棒１０に固定されており、その内側の開口には、例えば板状に形成された受振プレート１１３がはめ込まれる形で接着固定されている。即ち、棒１０の側面１０ａに振動絶縁体１１６で受振プレート１１３が支持されている。

第２の部屋１１５に収納された圧電素子１１２は、受振プレート１１３に接着固定されており、受振プレート１１３を介して振動絶縁体１１６に支持されている。各圧電素子１１２にはそれぞれ独立した配線１２が電気的に接続されている。また、各配線１２は、超音波振動が最も大きくなる水深を判断する水深判断手段１９に個別に繋がっている。
なお、一般的に、超音波音圧計による音圧の測定は、圧電素子の一方の面を密閉し、他方の面に音圧を与えることにより実現される。超音波音圧計１Ａにおいても、圧電素子１１２の一方の面（－Ｘ方向側の面）は、棒１０とは非接触となっているため棒１０から超音波振動が伝わらないようになっており、圧電素子１１２の他方の面（＋Ｘ方向側の面）は、受振プレート１１３を介して超音波振動が伝わる構成となっている。

図３に示すように、位置検出工程においては、超音波音圧計１が液槽５９の液体Ｌ内に上方から差し入れられて、例えば、検知部１１が液槽５９の底板５０の少し上方から液面までＺ軸方向に複数並べられた状態になる。
また、電源５５から超音波振動板５３に対して、所定の出力で高周波電力が供給されて、超音波振動板５３が高周波電力を主に上下方向の機械振動に変換することで所定の振動周波数の超音波を発振する。そして、発振された超音波が液槽５９の底板５０を介して液体Ｌに伝播する。
液体Ｌに伝播した超音波振動は、＋Ｚ方向（垂直方向）へ液面に向かって進み、液面に達した後、液面で全反射して底板５０側に戻ってくる。これにより液面へむかう超音波（入射波）と液面から反射して底板５０側に戻ってくる超音波（反射波）とが重なりあって、液体Ｌ中に音圧の強い深さと弱い深さとが生じる。なお、超音波の周波数に応じて、液体Ｌ中で最も音圧の高い深さは、振動面である底板５０からＺ軸方向において一定間隔で存在する。

液体Ｌ中において、液体Ｌから各受振プレート１１３は超音波振動を受けて、超音波振動がさらに各圧電素子１１２に伝達される。そして、各圧電素子１１２は音圧に比例した電気出力を取り出し電圧に変換し、各々配線１２を通して該電圧信号を水深判断手段１９に送る。各圧電素子１１２から個別に送られてくる電圧信号を監視している水深判断手段１９が、最も大きな電圧信号を送ってきた圧電素子１１２の棒１０における高さ位置、即ち、例えば液面を０位置とした場合の液面からの深さＺ１を特定することで、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ１が測定される。なお、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さは、１つに限定されるものではなく、複数となる場合もある。

（３）分離工程
図５に示すように、ウェーハ分離装置５は、インゴットＩを保持するインゴット保持手段６０を備えている。インゴット保持手段６０は、例えば、その下面（吸着面）でインゴットＩを吸着保持する吸引パッド６００と、吸引パッド６００を支持するとともに昇降手段６１に接続されたアーム部６０１とを備えている。なお、インゴット保持手段６０は、本例に限定されるものではなく、インゴットＩの外側面Ｉｃを挟持するクランプ等から構成されるものであってもよい。図５に示すように、インゴット保持手段６０によりインゴットＩの第２の面Ｉｂが吸引保持され、インゴットＩの第１の面Ｉａが下側を向いた状態になる。
インゴット保持手段６０を鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降させる昇降手段６１は、例えば、電動シリンダー又はモータ及びボールネジ等からなる機構である。

図５に示すように、ウェーハ分離装置５は、装置全体の制御を行う制御手段９を備えている。ＣＰＵと、メモリ等の記憶素子等で構成される制御手段９は、水深判断手段１９及び昇降手段６１に電気的に接続されており、水深判断手段１９から制御手段９に情報が送信された後、制御手段９の下で、昇降手段６１によるインゴットＩを保持したインゴット保持手段６０の昇降動作が制御される。

水深判断手段１９は、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ１についての情報を制御手段９に送信する。そして、例えば、インゴットＩを保持するインゴット保持手段６０が昇降手段６１により－Ｚ方向へと送られ、制御手段９による昇降手段６１の制御の下で、インゴットＩの第１の面Ｉａが液面の高さに位置づけられる。この状態から、制御手段９による昇降手段６１の制御の下で、昇降手段６１がインゴット保持手段６０をさらに－Ｚ方向に、深さＺ１に生成すべきウェーハの厚みＴを加えた距離だけ下降させる。これによって、位置検出工程で検出した深さＺ１に、インゴットＩの剥離層Ｍが位置づけられる。

そして、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ１に位置するインゴットＩ中の剥離層Ｍに最も大きな超音波振動が付与され、剥離層Ｍを境にインゴットＩからウェーハが分離される。
なお、分離工程においてインゴットＩを液体Ｌ中に下降させていくことで、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ１が上方向又は下方向に少しだけ変化する場合もある。この場合には、水深判断手段１９から送られてくる情報を下に、制御手段９による制御の下で、位置検出工程で検出した深さＺ１にインゴットＩの剥離層Ｍを位置付けた後に、昇降手段６１がさらにインゴット保持手段６０を該変化に追従できるように上方向又は下方向に少しだけ移動させてもよい。

（ウェーハの分離方法の実施形態２）
以下に、本発明に係るウェーハの分離方法（実施形態２のウェーハの分離方法とする。）を実施して、図６に示すインゴットＩの端面（第１の面Ｉａ）から生成すべきウェーハの厚みＴに相当する位置に面状に剥離層Ｍを形成したインゴットＩからウェーハを分離する場合の各工程について説明する。

（１）液体供給工程
図６に示すウェーハ分離装置５Ａは、図３に示すウェーハ分離装置５の構成の一部を変更したものである。ウェーハ分離装置５Ａは、液槽５９内の上方に電源５５に配線５４を介して接続された超音波振動板５３が配設されている。
液槽５９の底板５０にはインゴットＩが載置されるテーブル５６が配設されており、テーブル５６は、テーブル昇降手段５８によってＺ軸方向に昇降可能となっている。例えば、テーブル昇降手段５８は、底板５０にシールリング５８０及び図示しない軸受を介して昇降自在に挿通されテーブル５６の下面に接続された昇降軸５８１と、昇降軸５８１を昇降させるモータ等の駆動源５８２とを備えている。なお、テーブル昇降手段５８は、本構成に限定されるものではない。

図６に示すように、ウェーハ分離装置５Ａは、装置全体の制御を行う制御手段９を備えている。制御手段９は、図６に示す超音波音圧計１に接続された水深判断手段１９及びテーブル昇降手段５８に電気的に接続されており、水深判断手段１９から制御手段９に情報が送信された後、制御手段９の下で、テーブル昇降手段５８によるインゴットＩが載置されたテーブル５６の昇降動作が制御される。

本工程において、インゴットＩは、図６に示すウェーハ分離装置５Ａに搬送される。そして、インゴットＩは、例えば、テーブル５６上に第１の面Ｉａを上側に向けた状態で載置される。
また、液体供給源５７０から供給パイプ５７１に対して液体Ｌが供給され、液槽５９内に液体Ｌがためられていく。そして、液槽５９内に液体Ｌが所定の水位になるまでためられることで液体供給工程が完了する。また、超音波振動板５３の下面側が液体Ｌに浸漬した状態になる。

（２）位置検出工程
位置検出工程においては、超音波音圧計１が液槽５９の液体Ｌ内に差し入れられて、検知部１１が液槽５９の底板５０の少し上方から液面までＺ軸方向に複数並べられた状態になる。また、電源５５から超音波振動板５３に対して所定出力で高周波電力が供給され、超音波振動板５３が所定の振動周波数の超音波を発振し、超音波が液槽５９内の液体Ｌに伝播する。
液体Ｌに伝播した超音波振動は、－Ｚ方向へ液槽５９の底板５０側に向かって進み、底板５０やインゴットＩの第１の面Ｉａに達した後に全反射して液面に戻ってくる。これにより入射波と反射波とが重なりあって、液体Ｌ中に音圧の強い深さと弱い深さとが生じる。なお、超音波の周波数に応じて、液体Ｌ中で最も音圧の高い深さは、振動面である超音波振動板５３の下面からＺ軸方向において一定間隔で存在する。

液体Ｌ中において、液体Ｌから各受振プレート１１３は超音波振動を受けて、超音波振動が各圧電素子１１２に伝達される。そして、各圧電素子１１２は音圧に比例した電圧信号を水深判断手段１９に送る。そして、各圧電素子１１２から個別に送られてくる電圧信号を監視している水深判断手段１９によって、最も大きな電圧信号を送ってきた圧電素子１１２の棒１０における高さ位置、即ち、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ２が測定される。なお、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さは、１つに限定されるものではなく、複数となる場合もある。

（３）分離工程
水深判断手段１９は、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ２についての情報を制御手段９に送信する。
ここで、インゴットＩの厚みは既知の情報であり、また、インゴットＩの厚み方向（Ｚ軸方向）における剥離層Ｍの位置も既知の情報である。よって、例えば、テーブル５６が原点位置である液槽５９の底板５０上にある場合におけるインゴットＩの剥離層ＭのＺ軸方向における高さ位置についての情報は予め制御手段９により把握されている。そして、制御手段９によるテーブル昇降手段５８の制御の下で、テーブル昇降手段５８が該原点位置にあるテーブル５６を＋Ｚ方向に所定距離だけ上昇させる。これによって、位置検出工程で検出した深さＺ２に、インゴットＩの剥離層Ｍが位置づけられる。

そして、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ２に位置するインゴットＩ中の剥離層Ｍに最も大きな超音波振動が付与され、剥離層Ｍを境にインゴットＩからウェーハＷが分離される。
なお、分離工程においてインゴットＩを液体Ｌ中で例えば上昇させていくことで、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ２が上方向又は下方向に少しだけ変化する場合もある。この場合には、水深判断手段１９から送られてくる情報を下に、制御手段９による制御の下で、位置検出工程で検出した深さＺ２にインゴットＩの剥離層Ｍを位置づけた後に、テーブル昇降手段５８がさらにテーブル５６を該変化に追従できるように上方向又は下方向に少しだけ移動させてもよい。

（ウェーハの分離方法の実施形態３）
以下に、本発明に係るウェーハの分離方法（実施形態３のウェーハの分離方法とする。）を実施して、図７に示すインゴットＩの端面（第１の面Ｉａ）から生成すべきウェーハの厚みＴに相当する位置に面状に剥離層Ｍを形成したインゴットＩからウェーハを分離する場合の各工程について説明する。本実施形態におけるウェーハの分離方法においては、下記に示す（１）液体供給工程、（２）位置検出工程、及び（３）分離工程が例えば並行して行われる。

（１）液体供給工程
本実施形態においては、インゴットＩは、例えば、図７に示すウェーハ分離装置５Ｂに搬送される。
図７に示すウェーハ分離装置５Ｂは、図６に示すウェーハ分離装置５Ａの構成の一部を変更したものであり、ウェーハ分離装置５Ａと異なり図６に示すテーブル５６及びテーブル昇降手段５８を備えない構成となっている。
図７に示すように、ウェーハ分離装置５Ｂは、装置全体の制御を行う制御手段９を備えている。制御手段９は、例えば、図７に示す超音波音圧計１に接続された水深判断手段１９及び液体供給手段５７の開閉バルブ５７２（例えば、電磁弁）に電気的に接続されており、水深判断手段１９から制御手段９に情報が送信された後、制御手段９の下で、開閉バルブ５７２の開閉動作が制御される。

インゴットＩは、例えば、液槽５９の底板５０上に第１の面Ｉａを上側に向けた状態で載置される。また、超音波音圧計１が液槽５９の液体Ｌ内に差し入れられて、検知部１１が液槽５９の底板５０の少し上方から液面までＺ軸方向に複数並べられた状態になる。ここで、インゴットＩの厚みは既知の情報であり、また、インゴットＩの厚み方向（Ｚ軸方向）における剥離層Ｍの位置も既知の情報である。そして、底板５０上に載置されたインゴットＩの剥離層ＭのＺ軸方向における高さ位置についての情報、及びインゴットＩの剥離層ＭのＺ軸方向における高さ位置に対応する超音波音圧計１の圧電素子１１２の深さ位置Ｚ３についての情報が予め制御手段９に記憶される。

そして、制御手段９による制御の下で、液体供給手段５７の開閉バルブ５７２が開状態になり、液体供給源５７０から供給パイプ５７１に対して液体Ｌ（水）が供給され、液槽５９内に液体Ｌがためられていく。

（２）位置検出工程
電源５５から超音波振動板５３に対して所定出力で高周波電力が供給され、超音波振動板５３が所定の振動周波数の超音波を発振し、超音波が液槽５９内の液体Ｌに伝播する。そして、液体Ｌ中において入射波と反射波とが重なりあって、液体Ｌ中に音圧の強い深さと弱い深さとが生じる。

液体Ｌ中において、超音波振動が各受振プレート１１３を介して各圧電素子１１２に伝達される。そして、各圧電素子１１２は音圧に比例した電圧信号を水深判断手段１９に送る。水深判断手段１９は、例えば、各圧電素子１１２中で深さ位置Ｚ３に位置する圧電素子１１２から送られてくる電圧信号の監視を開始する。

（３）分離工程
液体供給源５７０から供給パイプ５７１に対して液体Ｌが供給され、液槽５９内に液体Ｌがためられていき液面が上昇していく。そして、水深判断手段１９は、監視している深さ位置Ｚ３に位置する圧電素子１１２から送られてくる電圧信号が最大になったならば、該圧電素子１１２が受振した超音波の音圧が最も大きくなった旨の情報を制御手段９に通知する。
そして、制御手段９による制御の下で、液体供給手段５７の開閉バルブ５７２が閉じられる。これによって、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ３に、インゴットＩの剥離層Ｍが位置づけられた状態になる。
なお、例えば上記のように各工程を実施した後に液体Ｌ中における最大の音圧となる深さが分かっていないときは、一度液槽５９内に液体Ｌを満たしてから液体Ｌの供給を止めた後、図７に示す排液バルブ５９１を開けて液槽５９の排液口５９０から排液をしつつ、液体Ｌ供給時に取得した測定データも使用する等して超音波音圧計１によって最大の音圧になる水深を測定し、最大の音圧になる水深にインゴットＩの剥離層Ｍを位置づけてもよい。

そして、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ３に位置するインゴットＩ中の剥離層Ｍに最も大きな超音波振動が付与され、剥離層Ｍを境にインゴットＩからウェーハＷが分離される。

（ウェーハの分離方法の実施形態４）
以下に、本発明に係るウェーハの分離方法（実施形態４のウェーハの分離方法とする。）を実施して、図８に示すインゴットＩの端面（第１の面Ｉａ）から生成すべきウェーハの厚みＴに相当する位置に面状に剥離層Ｍを形成したインゴットＩからウェーハを分離する場合の各工程について説明する。

（１）液体供給工程
本実施形態においては、インゴットＩは、例えば、図８に示すウェーハ分離装置５Ｃに搬送される。また、液体供給源５７０から供給パイプ５７１に対して液体Ｌ（水）が供給され、液槽５９内に液体Ｌがためられていく。そして、液槽５９内に液体Ｌが所定の水位になるまでためられることで液体供給工程が完了する。

（２）位置検出工程
本実施形態においては、図８に示す超音波音圧計２を用いて液体Ｌの深さ方向（Ｚ軸方向）において最も大きい音圧となる深さが検出される。超音波音圧計２は、Ｚ軸方向に延在する棒状の本体部２０の末端に検知部２１を備えている。

本体部２０の底面は上方に向かって段階的に切り欠かれており、例えば環状に形成された振動絶縁体２１１が嵌合する第１の部屋２０１と、第１の部屋２０１よりも本体部２０内部のより上方に位置し圧電素子２１２が伸縮できる余裕のある大きさの第２の部屋２０２とが形成されている。

第１の部屋２０１に嵌合する環状の振動絶縁体２１１は図示しない接着部材等で本体部２０に固定されており、その内側の開口には、例えば板状に形成された受振プレート２１３がはめ込まれる形で接着固定されている。

第２の部屋２０２に収納された圧電素子２１２は、受振プレート２１３に接着固定されており、受振プレート２１３を介して振動絶縁体２１１に支持されている。圧電素子２１２には配線２２が電気的に接続されている。また、配線２２は、圧電素子から送られる電圧信号に基づいて超音波振動が最も大きくなる水深を判断する電圧監視手段２９に繋がっている。

超音波音圧計２は、例えば、電動シリンダー又はモータ及びボールネジ等からなる機構を備える超音波音圧計昇降手段２７によってＺ軸方向に昇降可能となっている。

ウェーハ分離装置５Ｃは、実施形態１において説明したインゴットＩを保持するインゴット保持手段６０と、インゴット保持手段６０を鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降させる昇降手段６１とを備えており、また、装置全体の制御を行う制御手段９を備えている。そして、制御手段９は、電圧監視手段２９、超音波音圧計昇降手段２７、及び昇降手段６１に電気的に接続されている。

位置検出工程においては、電源５５から超音波振動板５３に対して、高周波電力が供給されて、超音波振動板５３が所定の振動周波数の超音波を発振し、発振された超音波が液槽５９の底板５０を介して液体Ｌに伝播する。そして、液面へ向かう超音波（入射波）と液面から反射して底板５０側に戻ってくる超音波（反射波）とが重なりあって、液体Ｌ中に音圧の強い深さと弱い深さとが生じる。

例えば、超音波音圧計２が超音波音圧計昇降手段２７により－Ｚ方向へと送られ、制御手段９による超音波音圧計昇降手段２７の制御の下で、検知部２１が液槽５９内の液体Ｌの液面の高さに位置づけられる。この状態から、制御手段９による超音波音圧計昇降手段２７の制御の下で、超音波音圧計昇降手段２７が超音波音圧計２をさらに－Ｚ方向に下降させて、検知部２１を液体Ｌ内に沈めていく。また、制御手段９により検知部２１の液面からの下降量がカウントされる。

液体Ｌ中において、液体Ｌから受振プレート２１３は超音波振動を受けて、超音波振動がさらに圧電素子２１２に伝達される。そして、下降する圧電素子２１２は音圧に比例した電気出力を取り出し電圧に変換し、配線２２を通して該電圧信号を電圧監視手段２９に順次送る。圧電素子２１２から送られてくる電圧信号を監視している電圧監視手段２９は、圧電素子２１２から送られてくる電圧信号が最大になったならば、圧電素子２１２が受振した超音波の音圧が最も大きくなった旨の情報を制御手段９に通知する。

超音波音圧計昇降手段２７を制御する制御手段９は、例えば、圧電素子２１２が受振した超音波の音圧が最も大きくなった時点における液体Ｌ中の検知部２１の液面からの深さＺ４を把握する。

（３）分離工程
次いで、図９に示すように、インゴットＩを保持するインゴット保持手段６０が昇降手段６１により－Ｚ方向へと送られ、制御手段９による昇降手段６１の制御の下で、インゴットＩの第１の面Ｉａが液面の高さに位置づけられる。この状態から、制御手段９による昇降手段６１の制御の下で、昇降手段６１がインゴット保持手段６０をさらに－Ｚ方向に、深さＺ４に生成すべきウェーハの厚みＴを加えた距離だけ下降させる。これによって、位置検出工程で検出した深さＺ４に、インゴットＩの剥離層Ｍが位置づけられる。

これによって、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ４に位置するインゴットＩ中の剥離層Ｍに最も大きな超音波振動が付与され、剥離層Ｍを境にインゴットＩからウェーハＷが分離される。
なお、分離工程においてインゴットＩを液体Ｌ中で下降させていくことで、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ４が上方向又は下方向に少しだけ変化する場合もある。この場合には、電圧監視手段２９から送られてくる情報を下に、制御手段９による制御の下で、位置検出工程で検出した深さＺ４にインゴットＩの剥離層Ｍを位置付けた後に、昇降手段６１がさらにインゴット保持手段６０を該変化に追従できるように上方向又は下方向に少しだけ移動させてもよい。

（ウェーハの分離方法の実施形態５）
以下に、本発明に係るウェーハの分離方法（実施形態５のウェーハの分離方法とする。）を実施して、図１０に示すインゴットＩの端面（第１の面Ｉａ）から生成すべきウェーハの厚みＴに相当する位置に面状に剥離層Ｍを形成したインゴットＩからウェーハを分離する場合の各工程について説明する。

（１）準備工程
インゴットＩは、例えば、図１０に示すウェーハ分離装置５Ｄに搬送され、液槽５９の底板５０上に第１の面Ｉａを上側に向けた状態、即ち、剥離層Ｍ側を上側にした状態で載置される。ウェーハ分離装置５Ｄは、図３に示すウェーハ分離装置５の構成の一部を変更したものである。

さらに、インゴットＩの第１の面Ｉａ（上面）に、圧電素子１１２を備える検知部１１が配設される。検知部１１は、実施形態１において説明した図３に示すものと同一のものである。検知部１１は、振動絶縁体１１１側を下にしてインゴットＩの第１の面Ｉａに配設される。

検知部１１の圧電素子１１２には配線１２が電気的に接続されている。また、配線１２は、超音波振動が最も大きくなる水深を判断する電圧監視手段２９に繋がっている。
図１０に示すように、ウェーハ分離装置５Ｄは、装置全体の制御を行う制御手段９を備えている。制御手段９は、例えば、図１０に示す検知部１１に接続された電圧監視手段２９及び液体供給手段５７の開閉バルブ５７２（例えば、電磁弁）に電気的に接続されており、電圧監視手段２９から制御手段９に情報が送信された後、制御手段９の下で、開閉バルブ５７２の開閉動作が制御される。

（２）液体供給工程
該準備工程の後、図１１に示すように、制御手段９による制御の下で、液体供給手段５７の開閉バルブ５７２が開状態になり、液体供給源５７０から供給パイプ５７１に対して液体Ｌ（水）が供給され、液槽５９内に液体Ｌがためられていく。
また、電源５５から超音波振動板５３に対して所定出力で高周波電力が供給され、超音波振動板５３が所定の振動周波数の超音波を発振し、超音波が液槽５９内の液体Ｌに伝播する。そして、液体Ｌ中において入射波と反射波とが重なりあって、液体Ｌ中に音圧の強い深さと弱い深さとが生じる。

液体Ｌ中において、超音波振動が受振プレート１１３を介して圧電素子１１２に伝達される。そして、圧電素子１１２は音圧に比例した電圧信号を電圧監視手段２９に送り、電圧監視手段２９は圧電素子１１２から送られてくる電圧信号の監視を開始する。
液体供給源５７０から供給パイプ５７１に対して液体Ｌが供給され、液槽５９内に液体Ｌがためられていき液面が上昇していくことで、インゴットＩ上の浸漬した圧電素子１１２が受振した超音波の音圧が最も大きくなる。そして、電圧監視手段２９は、圧電素子１１２から送られてくる電圧信号が最大になったならば、圧電素子１１２が受振した超音波の音圧が最も大きくなった旨の情報を制御手段９に通知する。

そして、制御手段９による制御の下で、液体供給手段５７の開閉バルブ５７２が閉じられる。これによって、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ５に、インゴットＩの剥離層Ｍが位置づけられる。なお、インゴットＩの剥離層Ｍの高さ位置と圧電素子１１２の深さ位置とは、図１１においては若干の差があるように図示しているが、ウェーハの厚みＴは例えば１０００μｍと非常に薄いため、該差は無視できる程度の非常に小さな差である。
なお、例えば上記のように各工程を実施した後に液体Ｌ中における最大の音圧となる深さが分かっていないときは、一度液槽５９内に液体Ｌを満たしてから液体Ｌの供給を止めた後、図１１に示す排液バルブ５９１を開けて液槽５９の排液口５９０から排液をしつつ、液体Ｌ供給時に取得した測定データも使用する等して検知部１１によって最大の音圧になる水深を測定し、最大の音圧になる水深にインゴットＩの剥離層Ｍを位置づけてもよい。

（３）分離工程
上記液体供給工程が実施されることで、液体Ｌ中のＺ軸方向において最も音圧が大きくなる深さＺ５に位置するインゴットＩ中の剥離層Ｍに最も大きな超音波振動が付与され、剥離層Ｍを境にインゴットＩからウェーハＷが分離される。

本発明に係るウェーハの分離方法は上述の実施形態１～５に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。また、添付図面に図示されている各ウェーハ分離装置、及び各超音波音圧計等の構成についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

Ｉ：インゴットＩａ：インゴットの第１の面Ｉｂ：インゴットの第２の面Ｍ：剥離層
３０：レーザビーム照射ヘッド３１：チャックテーブル
５：ウェーハ分離装置５９：液槽５０：底板５１：側壁５３：超音波振動板
５５：電源５７：液体供給手段５７１：供給パイプ５７０：液体供給源５７２：開閉バルブ
１：超音波音圧計１０：棒１０ａ：棒の側面１２：配線
１１：検知部１１１：振動絶縁体１１２：圧電素子１１３：受振プレート
１９：水深判断手段
１Ａ：超音波音圧計１５：検知部１１４：第１の部屋１１５：第２の部屋
１１６：振動絶縁体
６０：インゴット保持手段６００：吸引パッド６０１：アーム部６１：昇降手段
９：制御手段
５Ａ：ウェーハ分離装置５６：テーブル５８：テーブル昇降手段
５Ｂ：ウェーハ分離装置
５Ｃ：ウェーハ分離装置２：超音波音圧計２０：本体部２１：検知部
２２：配線２９：電圧監視手段２７：超音波音圧計昇降手段
５Ｄ：ウェーハ分離装置

Claims

インゴットの端面から生成すべきウェーハの厚みに相当する位置に面状に剥離層を形成したインゴットを液槽内の液体に液没させ、超音波振動板から発振され該液体に伝播した超音波振動を該剥離層に付与し、該剥離層を境にインゴットからウェーハを分離させるウェーハの分離方法であって、
該液槽に該液体をためる液体供給工程と、
該超音波振動板から該液体を伝播する超音波振動を発振させ、該液体の深さ方向において最も大きい音圧となる深さを圧電素子を用いて検出する位置検出工程と、
該位置検出工程で検出した深さに、インゴットの該剥離層を位置づけ該剥離層を境にインゴットからウェーハを分離させる分離工程と、からなり、
該分離工程では、インゴットの該液体中における深さ方向の位置が変化することによって音圧が最も大きくなる深さが変化することに対応させて、該音圧が最も大きくなる深さにインゴットの該剥離層を移動させる
ウェーハの分離方法。
インゴットの端面から生成すべきウェーハの厚みに相当する位置に面状に剥離層を形成したインゴットを液槽内に配置させ、該液槽に液体を供給して該インゴットを液没させ、超音波振動板から超音波を発振させ該液体を伝播した超音波振動を該剥離層に付与させて、該剥離層を境にインゴットからウェーハを分離させるウェーハの分離方法であって、
該液槽に該剥離層側を上側にしてインゴットを配設させ、インゴットの上面に圧電素子を配設させる準備工程と、
該準備工程の後、該超音波振動板から超音波振動を発振させるとともに該液槽に該液体を供給して液面を上昇させ、インゴット上の浸漬した該圧電素子が受振した超音波の音圧が最も大きくなったら該液体の供給を停止させる液体供給工程と、
該液体供給工程の後、該剥離層を境にインゴットからウェーハ分離させる分離工程と、からなるウェーハの分離方法。