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JP7330771B2 - ウエーハの生成方法およびウエーハの生成装置 - Google Patents

ウエーハの生成方法およびウエーハの生成装置 Download PDF

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Description

本発明は、ＳｉＣインゴットからウエーハを生成するウエーハの生成方法およびウエーハの生成装置に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイスは、Ｓｉ（シリコン）やＡｌ２Ｏ３（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、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、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、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および裏面は、研磨することにより鏡面に仕上げられる（たとえば特許文献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およ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。
そこで本出願人は、単結晶ＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点をＳｉＣインゴットの内部に位置づけてＳｉＣインゴットにレーザー光線を照射して切断予定面に剥離層を形成し、剥離層が形成された切断予定面に沿ってＳｉＣインゴットからウエーハを剥離する技術を提案した（たとえば特許文献２参照）。
特開２０００－９４２２１号公報 特開２０１６－１１１１４３号公報
しかし、ウエーハの剥離を繰り返すことによってインゴットの高さが減少し切断予定面の結晶構造に変化が生じると、当初の加工条件では切断予定面に沿って適正な剥離層を形成するのが困難になるという問題がある。また、ＳｉＣインゴットの結晶構造はインゴットごとに異なるので、ＳｉＣインゴットから最初のウエーハを剥離するための適正な剥離層を形成する加工条件がインゴットごとに異なる場合がある。したがって、加工すべきインゴットが変わると、以前に加工を施した時の加工条件では切断予定面に沿って適正な剥離層を形成することができない場合がある。
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、ウエーハの剥離を繰り返すことによってインゴットの高さが減少して切断予定面の結晶構造が変化しても、あるいは加工すべきインゴットが変わり切断予定面の結晶構造が変化しても、切断予定面に沿って適正な剥離層を形成することができるウエーハの生成方法およびウエーハの生成装置を提供することである。
本発明の第一の局面は上記課題を解決するために以下のウエーハの生成方法を提供する。すなわち、ＳｉＣインゴットからウエーハを生成するウエーハの生成方法であって、ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが生じた剥離層を形成する剥離層形成工程と、ＳｉＣインゴットから剥離層を起点としてウエーハを剥離する剥離工程と、を少なくとも備え、該剥離層形成工程に先立ち、ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが適正に形成されているか否かを検証する検証工程を実施し、該検証工程において、レーザー光線の出力を変化させて、所定方向と直交する方向においてレーザー光線の出力条件が異なる複数の剥離層を形成するとともに、該所定方向においてレーザー光線の出力条件が同一の複数の剥離層を形成し、該所定方向において隣接するクラック同士が上下方向に見て重なっている出力条件のうち最小の出力を剥離層のクラックが適正に形成されるレーザー光線の出力として設定するウエーハの生成方法を本発明の第一の局面は提供する。
剥離工程を実施した後、次の剥離工程を実施する前に検証工程を実施するのが好ましい。
本発明の第二の局面は上記課題を解決するために以下のウエーハの生成装置を提供する。すなわち、ＳｉＣインゴットからウエーハを生成するウエーハの生成装置であって、ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが生じた剥離層を形成するレーザー光線照射手段と、ＳｉＣインゴットから剥離層を起点としてウエーハを剥離する剥離手段と、ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが適正に形成されているか否かを検証する検証手段と、を備え、該検証手段において、レーザー光線の出力を変化させて、所定方向と直交する方向においてレーザー光線の出力条件が異なる複数の剥離層を形成するとともに、該所定方向においてレーザー光線の出力条件が同一の複数の剥離層を形成し、該所定方向において隣接するクラック同士が上下方向に見て重なっている出力条件のうち最小の出力を剥離層のクラックが適正に形成されるレーザー光線の出力として設定するウエーハの生成装置を本発明の第二の局面は提供する。
該検証手段は、剥離層に光を照射する発光体と、剥離層を撮像するカメラと、該カメラが撮像した画像の明るさが閾値内か否かによって、クラックが適正に形成されるレーザー光線の出力であるか否かを判断する判断部と、を含むのが好都合である。該判断部は、画像を２値化処理し黒と白の比率が所定値内であれば、クラックが適正に形成されるレーザー光線の出力であると判断するのが好ましい。
本発明の第一の局面のウエーハの生成方法は、ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが生じた剥離層を形成する剥離層形成工程と、ＳｉＣインゴットから剥離層を起点としてウエーハを剥離する剥離工程と、を少なくとも備え、該剥離層形成工程に先立ち、ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが適正に形成されているか否かを検証する検証工程を実施し、該検証工程において、レーザー光線の出力を変化させて、所定方向と直交する方向においてレーザー光線の出力条件が異なる複数の剥離層を形成するとともに、該所定方向においてレーザー光線の出力条件が同一の複数の剥離層を形成し、該所定方向において隣接するクラック同士が上下方向に見て重なっている出力条件のうち最小の出力を剥離層のクラックが適正に形成されるレーザー光線の出力として設定するので、ウエーハの剥離を繰り返すことによってインゴットの高さが減少して切断予定面の結晶構造が変化しても、あるいは加工すべきインゴットが変わり切断予定面の結晶構造が変化しても、切断予定面に沿って適正な剥離層を形成することができる。
本発明の第二の局面のウエーハの生成装置は、ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが生じた剥離層を形成するレーザー光線照射手段と、ＳｉＣインゴットから剥離層を起点としてウエーハを剥離する剥離手段と、ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが適正に形成されているか否かを検証する検証手段と、を備え、該検証手段において、レーザー光線の出力を変化させて、所定方向と直交する方向においてレーザー光線の出力条件が異なる複数の剥離層を形成するとともに、該所定方向においてレーザー光線の出力条件が同一の複数の剥離層を形成し、該所定方向において隣接するクラック同士が上下方向に見て重なっている出力条件のうち最小の出力を剥離層のクラックが適正に形成されるレーザー光線の出力として設定するので、ウエーハの剥離を繰り返すことによってインゴットの高さが減少して切断予定面の結晶構造が変化しても、あるいは加工すべきインゴットが変わり切断予定面の結晶構造が変化しても、切断予定面に沿って適正な剥離層を形成することができる。
本発明に従って構成されたウエーハの生成装置の斜視図。 （ａ）ＳｉＣインゴットの正面図、（ｂ）ＳｉＣインゴットの平面図。 （ａ）検査工程においてＳｉＣインゴットにレーザー光線を照射している状態を示す斜視図、（ｂ）検査工程においてＳｉＣインゴットにレーザー光線を照射している状態を示す断面図。 検査工程においてＳｉＣインゴットをカメラで撮像している状態を示す斜視図。 レーザー光線の出力条件が異なる複数の剥離層の上面画像の模式図。 （ａ）剥離層形成工程を実施している状態を示す斜視図、（ｂ）剥離層が形成されたＳｉＣインゴットの断面図。 剥離工程を実施している状態を示す斜視図。 研削工程を実施している状態を示す斜視図。
以下、本発明のウエーハの生成方法およびウエーハの生成装置の好適実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、図１を参照して本発明に従って構成されたウエーハの生成装置の好適実施形態について説明する。全体を符号２で示すウエーハの生成装置は、ＳｉＣインゴットを保持する保持手段４と、ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉ（シリコン）とＣ（炭素）とに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが生じた剥離層を形成するレーザー光線照射手段６と、保持手段４とレーザー光線照射手段６とを相対的にＸ軸方向に加工送りするＸ軸送り手段８と、保持手段４とレーザー光線照射手段６とを相対的にＹ軸方向にインデックス送りするＹ軸送り手段１０と、ＳｉＣインゴットから剥離層を起点としてウエーハを剥離する剥離手段１２と、ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが適正に形成されているか否かを検証する検証手段１４とを備える。なお、Ｘ軸方向は図１に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ軸方向は図１に矢印Ｙで示す方向であってＸ軸方向に直交する方向である。また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が規定する平面は実質上水平である。
図１に示すとおり、保持手段４は、Ｘ軸方向に移動自在に基台１６に搭載されたＸ軸可動板１８と、Ｙ軸方向に移動自在にＸ軸可動板１８に搭載されたＹ軸可動板２０と、Ｙ軸可動板２０の上面に回転自在に搭載された円形の保持テーブル２２と、保持テーブル２２を回転させる保持テーブル用モータ（図示していない。）とを含む。
レーザー光線照射手段６は、基台１６の上面から上方に延び次いで実質上水平に延びる枠体２４と、枠体２４に内蔵された発振手段（図示していない。）と、枠体２４の先端下面に配置された集光器２６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を発振する発振器と、発振器が発振したパルスレーザー光線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２６は、発振器が発振したパルスレーザー光線を集光する集光レンズ（図示していない。）を有する。集光点位置調整手段は、たとえば、集光器２６に連結され上下方向に延びるボールねじと、このボールねじを回転させるモータとを有する構成でよく、発振器が発振したパルスレーザー光線の集光点の上下方向位置を調整するようになっている。
Ｘ軸送り手段８は、基台１６の上面に沿ってＸ軸方向に延びるボールねじ２８と、ボールねじ２８を回転させるモータ３０とを有する。ボールねじ２８のナット部（図示していない。）はＸ軸可動板１８に連結されている。そして、Ｘ軸送り手段８は、ボールねじ２８によりモータ３０の回転運動を直線運動に変換してＸ軸可動板１８に伝達し、基台１６上の案内レール１６ａに沿ってＸ軸可動板１８をレーザー光線照射手段６に対して相対的にＸ軸方向に加工送りする。
Ｙ軸送り手段１０は、Ｘ軸可動板１８の上面に沿ってＹ軸方向に延びるボールねじ３２と、ボールねじ３２を回転させるモータ３４とを有する。ボールねじ３２のナット部（図示していない。）はＹ軸可動板２０に連結されている。そして、Ｙ軸送り手段１０は、ボールねじ３２によりモータ３４の回転運動を直線運動に変換してＹ軸可動板２０に伝達し、Ｘ軸可動板１８上の案内レール１８ａに沿ってＹ軸可動板２０をレーザー光線照射手段６に対して相対的にＹ軸方向にインデックス送りする。
剥離手段１２は、基台１６上の案内レール１６ａの終端部に配置されたケーシング３６と、ケーシング３６に昇降自在に支持された基端からＸ軸方向に延びるアーム３８と、アーム３８を昇降させるアーム昇降手段（図示していない。）とを含む。アーム昇降手段は、アーム３８に連結され上下方向に延びるボールねじと、このボールねじを回転させるモータとを有する構成でよい。アーム３８の先端にはモータ４０が付設され、モータ４０の下面には上下方向に延びる軸線を中心として回転自在に吸着片４２が連結されている。吸着片４２の下面には複数の吸引孔（図示していない。）が形成され、吸着片４２は吸引手段（図示していない。）に接続されている。また、吸着片４２には、吸着片４２の下面に対して超音波振動を付与する超音波振動付与手段（図示していない。）が内蔵されている。
検証手段１４は、ＳｉＣインゴットに形成された剥離層に光を照射する発光体４４と、剥離層を撮像するカメラ４６と、カメラ４６が撮像した画像の明るさが閾値内か否かによって、剥離層のクラックが適正に形成されるレーザー光線の出力であるか否かを判断する判断部４８とを含む。カメラ４６は、集光器２６とＸ軸方向に間隔をおいて枠体２４の先端下面に装着されている。ＬＥＤ光源から構成され得る発光体４４は、カメラ４６の先端に付設されている。
カメラ４６にはコンピュータから構成された制御手段５０が電気的に接続されており、カメラ４６が撮像した画像のデータは制御手段５０に送られるようになっている。制御手段５０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。）。制御手段５０のリードオンリメモリには、検証手段１４の判断部４８と共に、レーザー光線照射手段６の上記調整器を制御する制御部５２が制御プログラムとして格納されている。また、枠体２４の上面には、カメラ４６が撮像した画像を表示するモニタ５４が配置されている。
図示の実施形態では図１に示すとおり、ウエーハの生成装置２は、さらに、保持手段４に保持されたＳｉＣインゴットの上面を研削する研削手段５６を備える。研削手段５６は、枠体２４に接続された装着壁５８と、装着壁５８の片面に昇降自在に装着された昇降板６０と、昇降板６０を昇降させる昇降手段６２とを含む。
昇降手段６２は、装着壁５８の片面に沿って上下方向に延びるボールねじ６４と、ボールねじ６４を回転させるモータ６６とを有する。ボールねじ６４のナット部（図示していない。）は昇降板６０に連結されている。そして、昇降手段６２においては、ボールねじ６４によりモータ６６の回転運動を直線運動に変換して昇降板６０に伝達し、装着壁５８の片面に付設された案内レール５８ａに沿って昇降板６０を昇降させるようになっている。
装着壁５８の片面にはＹ軸方向に突出する支持壁６８が固定されている。支持壁６８には、上下方向に延びる軸線を中心として回転自在にスピンドル７０が支持され、支持壁６８の上面には、スピンドル７０を回転させるスピンドル用モータ７２が搭載されている。図１と共に図８を参照して説明すると、スピンドル７０の下端には円板状のホイールマウント７４が固定され、ホイールマウント７４の下面にはボルト７６によって環状の研削ホイール７８が固定されている。研削ホイール７８の下面の外周縁部には、周方向に間隔をおいて環状に配置された複数の研削砥石８０が固定されている。
図２には、ＳｉＣから形成された円柱状のＳｉＣインゴット８２が示されている。ＳｉＣインゴット８２は、円形状の第一の端面８４と、第一の端面８４と反対側の円形状の第二の端面８６と、第一の端面８４および第二の端面８６の間に位置する周面８８と、第一の端面８４から第二の端面８６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。
ＳｉＣインゴット８２においては、第一の端面８４の垂線９０に対してｃ軸が傾いており、ｃ面と第一の端面８４とでオフ角α（たとえばα＝１、３、６度）が形成されている。オフ角αが形成される方向を図２に矢印Ａで示す。また、ＳｉＣインゴット８２の周面８８には、いずれも結晶方位を示す矩形状の第一のオリエンテーションフラット９２および第二のオリエンテーションフラット９４が形成されている。第一のオリエンテーションフラット９２は、オフ角αが形成される方向Ａに平行であり、第二のオリエンテーションフラット９４は、オフ角αが形成される方向Ａに直交している。図２（ｂ）に示すとおり、上方からみて、第二のオリエンテーションフラット９４の長さＬ２は、第一のオリエンテーションフラット９２の長さＬ１よりも短い（Ｌ２＜Ｌ１）。
次に、本発明のウエーハの生成方法の好適実施形態について説明するが、ここでは上述のウエーハの生成装置２を用いたウエーハの生成方法について説明する。図示の実施形態のウエーハ生成方法では、まず、第二の端面８６を下に向けて、適宜の接着剤（たとえばエポキシ樹脂系接着剤）を介してＳｉＣインゴット８２を保持テーブル２２の上面に固定する。なお、保持テーブル２２の上面に複数の吸引孔が形成され、保持テーブル２２の上面に吸引力を生成してＳｉＣインゴット８２を吸引保持してもよい。
保持テーブル２２の上面でＳｉＣインゴット８２を保持させた後、ＳｉＣインゴット８２の端面（図示の実施形態では第一の端面８４）からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を、生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに位置づけてレーザー光線をＳｉＣインゴット８２に照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴット８２のｃ面に沿ってクラックが適正に形成されているか否かを検証する検証工程を実施する。
検証工程では、まず、ＳｉＣインゴット８２の上方からカメラ４６によってＳｉＣインゴット８２を撮像する。次いで、カメラ４６で撮像したＳｉＣインゴット８２の画像に基づいて、Ｘ軸送り手段８、Ｙ軸送り手段１０および保持テーブル用モータで保持テーブル２２を移動および回転させることにより、ＳｉＣインゴット８２の外周領域（ＳｉＣインゴット８２から生成されたウエーハにおけるデバイスが形成されない外周余剰領域）を集光器２６の直下に位置づける。また、図３（ａ）に示すとおり、第二のオリエンテーションフラット９４をＸ軸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と直交する方向をＸ軸方向に整合させると共に、オフ角αが形成される方向ＡをＹ軸方向に整合させる。
次いで、集光点位置調整手段で集光器２６を昇降させ、ＳｉＣインゴット８２の第一の端面８４から、生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにパルスレーザー光線ＬＢの集光点ＦＰ（図３（ｂ）参照）を位置づける。次いで、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すとおり、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向に整合しているＸ軸方向にＸ軸送り手段８で保持テーブル２２を所定の加工送り速度で加工送りしながら、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２６からＳｉＣインゴット８２に照射して検証用の剥離層９６を形成する。なお、検証用の剥離層９６はＳｉＣインゴット８２の周縁から２ｍｍ程度の外周領域（デバイスが形成されない外周余剰領域）に形成されるため、ＳｉＣインゴット８２から生成されたウエーハにデバイスを形成する際に検証用の剥離層９６がデバイスの品質を低下させることはない。
検証工程において剥離層９６を形成する際は、制御手段５０の制御部５２でレーザー光線照射手段６の調整器を制御することにより、適宜の時間間隔をおいてパルスレーザー光線ＬＢの出力を変化させつつＳｉＣインゴット８２にパルスレーザー光線ＬＢを照射して、パルスレーザー光線ＬＢの出力条件が異なる複数の剥離層９６を形成する。図示の実施形態では図３に示すとおり、出力条件が４Ｗである剥離層９６ａと、出力条件が５Ｗである剥離層９６ｂと、出力条件が６Ｗである剥離層９６ｃと、出力条件が７Ｗである剥離層９６ｄとを形成している。なお、出力条件および剥離層９６の数量はそれぞれ任意に設定することができる。
次いで、Ｙ軸送り手段１０で保持テーブル２２を移動させることにより、オフ角αが形成される方向Ａに整合しているＹ軸方向に、所定インデックス量Ｌｉだけ集光点ＦＰに対して相対的にＳｉＣインゴット８２をインデックス送りする。そして、パルスレーザー光線ＬＢの照射とインデックス送りとを交互に適宜の回数繰り返し、図３（ａ）に示すとおり、パルスレーザー光線ＬＢの出力条件が異なる複数の剥離層９６をＹ軸方向に間隔をおいて形成する。この際、オフ角αが形成される方向Ａにおいて隣接する剥離層９６の出力条件を同一にする。
次いで、図４に示すとおり、上下方向に対して傾斜した角度で発光体４４から剥離層９６ａ～９６ｄに光を照射しながら、剥離層９６ａ～９６ｄをカメラ４６で撮像する。図５（ａ）～図５（ｄ）には、剥離層９６ａ～９６ｄの画像Ｐ１～Ｐ４が示されている。図５（ａ）～図５（ｄ）に示すとおり、剥離層９６ａ～９６ｄは、パルスレーザー光線ＬＢの照射によりＳｉＣがＳｉとＣとに分離し次に照射されるパルスレーザー光線ＬＢが前に形成されたＣに吸収されて連鎖的にＳｉＣがＳｉとＣとに分離した部分９８ａ～９８ｄと、分離部分９８ａ～９８ｄからｃ面に沿って等方的に生じたクラック１００ａ～１００ｄとを有する。
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すとおり、剥離層９６ａ、９６ｂにおいては、オフ角αが形成される方向Ａにおいて隣接するクラック１００ａ、１００ｂ同士が上下方向に見て重なっていない。一方、剥離層９６ｃ、９６ｄにおいては、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示すとおり、オフ角αが形成される方向Ａにおいて隣接するクラック１００ｃ、１００ｄ同士が上下方向に見て重なっている。
オフ角αが形成される方向Ａにおいて隣接するクラック同士が上下方向に見て重なっていないと、ＳｉＣインゴット８２から剥離層を起点としてウエーハを剥離するのが困難となる。一方、オフ角αが形成される方向Ａにおいて隣接するクラック同士が上下方向に見て重なっている場合には、ＳｉＣインゴット８２から剥離層を起点としてウエーハを容易に剥離することができる。しかしながら、パルスレーザー光線ＬＢの出力が過剰に高いと、ＳｉＣインゴット８２の第一の端面８４に対して傾斜しているｃ面に沿ってクラックが過剰に生じることになり、ＳｉＣインゴット８２からウエーハを剥離した後、ＳｉＣインゴット８２の剥離面およびウエーハの剥離面を研削して平坦化する際の研削量が多くなるため、素材ロスが増大することとなる。したがって、検証工程においては、オフ角αが形成される方向Ａにおいて隣接するクラック同士が上下方向に見て重なっている出力条件のうち最小の出力（図示の実施形態では６Ｗ）を剥離層のクラックが適正に形成される出力として設定する。
上述したとおり、検証工程においては、剥離層９６ａ～９６ｄの画像Ｐ１～Ｐ４からクラック１００ａ～１００ｄの幅（オフ角αが形成される方向Ａにおける幅）を確認することによって、パルスレーザー光線ＬＢの出力を設定してもよいが、図示の実施形態のウエーハ生成装置２においては、カメラ４６が撮像した画像Ｐ１～Ｐ４の明るさが閾値内か否かによって、クラックが適正に形成されるパルスレーザー光線ＬＢの出力であるか否かを検証手段１４の判断部４８が判断することができるようになっている。
判断部４８は、カメラ４６が撮像した画像Ｐ１～Ｐ４のデータを受け取ると、各画像Ｐ１～Ｐ４を２値化処理する。各画像Ｐ１～Ｐ４を２値化処理すると、クラック１００ａ～１００ｄが形成されている領域は主として白色となる一方、クラック１００ａ～１００ｄが形成されていない領域や、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離した部分９８ａ～９８ｄは主として黒色となる。そして、判断部４８は、２値化処理した画像において黒と白の比率が所定値内（たとえば黒の比率が３０～４０％であり、白の比率が６０～７０％）であれば、クラックが適正に形成される出力であると判断する。
なお、カメラ４６が撮像した画像を２値化処理する領域は、図５（ａ）を例に挙げると、オフ角αが形成される方向Ａについては、一番上の分離部分９８ａから一番下の分離部分９８ａまでの領域とすることができ、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向については、出力条件が同一の剥離層が形成されている任意の領域とすることができる。また、クラックが適正に形成される出力で剥離層を形成した場合における画像を２値化処理した際の黒と白の比率については、あらかじめ実験で求めておくことができる。
検証工程を実施した後、ＳｉＣインゴット８２の端面（図示の実施形態では第一の端面８４）から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の集光点ＦＰを、生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに位置づけてパルスレーザー光線ＬＢをＳｉＣインゴット８２に照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴット８２のｃ面に沿ってクラックが生じた剥離層を形成する剥離層形成工程を実施する。剥離層形成工程におけるパルスレーザー光線ＬＢの出力は、検証工程で設定した出力（図示の実施形態では６Ｗ）である。
剥離層形成工程では、まず、検証工程においてカメラ４６で撮像したＳｉＣインゴット８２の画像に基づいて、ＳｉＣインゴット８２と集光器２６とのＸＹ平面における位置を調整する。なお、ＳｉＣインゴット８２の向きについては、検証工程の際と同様であり、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向をＸ軸方向に整合させ、オフ角αが形成される方向ＡをＹ軸方向に整合させる（図６（ａ）参照）。
次いで、ＳｉＣインゴット８２の第一の端面８４から、生成すべきウエーハの厚みに相当する深さにパルスレーザー光線ＬＢの集光点ＦＰを位置づける。次いで、図６（ａ）に示すとおり、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向に整合しているＸ軸方向にＸ軸送り手段８で保持テーブル２２を所定の加工送り速度で加工送りしながら、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２６からＳｉＣインゴット８２に照射する。これによって、図６（ｂ）に示すとおり、パルスレーザー光線ＬＢの照射によりＳｉＣがＳｉとＣとに分離し次に照射されるパルスレーザー光線ＬＢが前に形成されたＣに吸収されて連鎖的にＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共に、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離した部分１０２からｃ面に沿って等方的にクラック１０４が生じた帯状の剥離層１０６がＸ軸方向に沿って形成される。
次いで、Ｙ軸送り手段１０で保持テーブル２２を移動させることにより、オフ角αが形成される方向Ａに整合しているＹ軸方向に、所定インデックス量Ｌｉだけ集光点ＦＰに対して相対的にＳｉＣインゴット８２をインデックス送りする。そして、パルスレーザー光線ＬＢの照射とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向に連続的に延びる分離部分１０２を、オフ角αが形成される方向Ａに所定インデックス量Ｌｉの間隔をおいて複数形成すると共に、分離部分１０２からｃ面に沿って等方的に延びるクラック１０４を順次生成する。なお、剥離層形成工程におけるインデックス量Ｌｉは、検証工程におけるインデックス量Ｌｉと同一である。
図示の実施形態では、剥離層形成工程に先立ち検証工程を実施して、クラック１０４が適正に形成されるパルスレーザー光線ＬＢの出力を設定しているから、オフ角αが形成される方向Ａにおいて隣接するクラック１０４同士が上下方向にみて重なっている。このようにして、ＳｉＣインゴット８２の第一の端面８４から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さ（切断予定面）に、分離部分１０２およびクラック１０４からなる、ＳｉＣインゴット８２からウエーハを剥離するための強度が低下した複数の剥離層１０６を形成する。
剥離層形成工程を実施した後、ＳｉＣインゴット８２から剥離層１０６を起点としてウエーハを剥離する剥離工程を実施する。剥離工程では、まず、剥離手段１２の吸着片４２の下方に保持テーブル２２をＸ軸送り手段８で位置づける。次いで、アーム昇降手段でアーム３８を下降させ、図７に示すとおり、吸着片４２の下面をＳｉＣインゴット８２の第一の端面８４に密着させる。次いで、吸引手段を作動させ、吸着片４２の下面をＳｉＣインゴット８２の第一の端面８４に吸着させる。次いで、超音波振動付与手段を作動させ、吸着片４２の下面に対して超音波振動を付与すると共に、モータ４０で吸着片４２を回転させる。これによって、剥離層１０６を起点としてウエーハ１０８を剥離することができる。
剥離工程を実施した後、ＳｉＣインゴット８２の上面（剥離面１１０：図８参照）を研削して平坦面に形成する平坦面形成工程を実施する。平坦面形成工程では、まず、保持テーブル２２を研削手段５６の研削ホイール７８の下方にＸ軸送り手段８で位置づける。次いで、図８に示すとおり、上方からみて反時計回りに所定の回転速度（たとえば３００ｒｐｍ）で保持テーブル用モータにより保持テーブル２２を回転させる。また、上方からみて反時計回りに所定の回転速度（たとえば６０００ｒｐｍ）でスピンドル用モータ７２によりスピンドル７０を回転させる。次いで、昇降手段６２でスピンドル７０を下降させ、ＳｉＣインゴット８２の剥離面１１０に研削砥石８０を接触させる。その後、所定の研削送り速度（たとえば０．１μｍ／ｓ）でスピンドル７０を下降させる。これによって、ＳｉＣインゴット８２の剥離面１１０を研削して、パルスレーザー光線ＬＢの入射を妨げない程度の平坦面に形成することができる。
平坦面形成工程を実施した後、検証工程、剥離層形成工程、剥離工程および平坦面形成工程を繰り返すことにより、ＳｉＣインゴット８２から複数のウエーハ１０８を生成することができる。剥離工程を実施した後、次の剥離工程を実施する前に検証工程を毎回実施するのが好ましいが、最初の剥離工程を実施する前に検証工程を実施した後は、検証工程の実施回数を剥離工程の実施回数よりも少なくしてもよい。たとえば、剥離工程の実施回数５回に対して検証工程の実施回数を１回にしてもよい。
以上のとおり図示の実施形態では、検証工程において、パルスレーザー光線ＬＢの出力を変化させて、剥離層１０６のクラック１０４が適正に形成されるパルスレーザー光線ＬＢの出力を設定するので、ウエーハ１０８の剥離を繰り返すことによってＳｉＣインゴット８２の高さが減少して切断予定面の結晶構造が変化しても、あるいは加工すべきＳｉＣインゴット８２が変わり切断予定面の結晶構造が変化しても、切断予定面に沿って適正な剥離層１０６を形成することができる。
なお、検証工程および剥離層形成工程は、たとえば以下の加工条件で実施することができる。下記分離部分の幅および下記クラックの幅は、オフ角αが形成される方向Ａにおける幅である。
パルスレーザー光線の波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１２０ｋＨｚ
平均出力 ：４～１０Ｗ
パルス幅 ：４ｎｓ
集光レンズの開口数（ＮＡ） ：０．６５
加工送り速度 ：９００ｍｍ／ｓ
インデックス量 ：４００～５００μｍ
分離部分の幅 ：１０μｍ
クラックの幅 ：２５０μｍ
２：ウエーハの生成装置
６：レーザー光線照射手段
１２：剥離手段
１４：検証手段
４４：発光体
４６：カメラ
４８：判断部
８２：ＳｉＣインゴット
８４：第一の端面
８６：第二の端面
１０２：分離部分
１０４：クラック
１０６：剥離層
１０８：ウエーハ
ＬＢ：パルスレーザー光線
ＦＰ：集光点

Claims (5)

  1. ＳｉＣインゴットからウエーハを生成するウエーハの生成方法であって、
    ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが生じた剥離層を形成する剥離層形成工程と、
    ＳｉＣインゴットから剥離層を起点としてウエーハを剥離する剥離工程と、
    を少なくとも備え、
    該剥離層形成工程に先立ち、ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが適正に形成されているか否かを検証する検証工程を実施し、
    該検証工程において、レーザー光線の出力を変化させて、所定方向と直交する方向においてレーザー光線の出力条件が異なる複数の剥離層を形成するとともに、該所定方向においてレーザー光線の出力条件が同一の複数の剥離層を形成し、該所定方向において隣接するクラック同士が上下方向に見て重なっている出力条件のうち最小の出力を剥離層のクラックが適正に形成されるレーザー光線の出力として設定するウエーハの生成方法。
  2. 剥離工程を実施した後、次の剥離工程を実施する前に検証工程を実施する請求項１記載のウエーハの生成方法。
  3. ＳｉＣインゴットからウエーハを生成するウエーハの生成装置であって、
    ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが生じた剥離層を形成するレーザー光線照射手段と、
    ＳｉＣインゴットから剥離層を起点としてウエーハを剥離する剥離手段と、
    ＳｉＣインゴットの端面からＳｉＣに対して透過性を有する波長のレーザー光線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づけてレーザー光線をＳｉＣインゴットに照射し、ＳｉＣがＳｉとＣとに分離すると共にＳｉＣインゴットのｃ面に沿ってクラックが適正に形成されているか否かを検証する検証手段と、を備え、
    該検証手段において、レーザー光線の出力を変化させて、所定方向と直交する方向においてレーザー光線の出力条件が異なる複数の剥離層を形成するとともに、該所定方向においてレーザー光線の出力条件が同一の複数の剥離層を形成し、該所定方向において隣接するクラック同士が上下方向に見て重なっている出力条件のうち最小の出力を剥離層のクラックが適正に形成されるレーザー光線の出力として設定するウエーハの生成装置。
  4. 該検証手段は、剥離層に光を照射する発光体と、剥離層を撮像するカメラと、該カメラが撮像した画像の明るさが閾値内か否かによって、クラックが適正に形成されるレーザー光線の出力であるか否かを判断する判断部と、を含む請求項３記載のウエーハの生成装置。
  5. 該判断部は、画像を２値化処理し黒と白の比率が所定値内であれば、クラックが適正に形成されるレーザー光線の出力であると判断する請求項４記載のウエーハの生成装置。
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