(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体インゴットの内部に形成された改質層とクラックとからなる分離起点の良否を判定する。【解決手段】半導体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上面１１ａから生成するウェーハの厚みに相当する深さに位置付けると共に、集光点と半導体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、上面に平行な改質層２３及び改質層から伸長するクラックと２５からなる分離起点を形成する、分離起点形成ステップを実施した後、分離起点が形成された半導体インゴットの上面に光源５８から上面に対して所定の入射角で光を照射する、照射ステップで半導体インゴットの上面に照射された反射光から、改質層及びクラックに影響されて上面に生じた凹凸が強調された投影像を撮像して撮像画像を形成する、形成された撮像画像と予め設定された条件とを比較して、改質層及びクラックの状態を判定する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体インゴットの検査方法であって、
半導体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上面から生成するウェーハの厚みに相当する深さに位置付けると共に、該集光点と該半導体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、該上面に平行な改質層及び該改質層から伸長するクラックとからなる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、該分離起点が形成された半導体インゴットの該上面に光源から該上面に対して所定の入射角で光を照射する照射ステップと、
該照射ステップで半導体インゴットの該上面に照射された反射光から、該改質層及び該クラックに影響されて該上面に生じた凹凸が強調された投影像を形成する投影像形成ステップと、
該投影像を撮像して撮像画像を形成する撮像ステップと、
形成された該撮像画像と予め設定された条件とを比較して、該改質層及び該クラックの状態を判定する判定ステップと、
を備えたことを特徴とする半導体インゴットの検査方法。
【請求項２】
六方晶単結晶インゴットの検査方法であって、
第１の面と、該第１の面と反対側の第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面とを有する六方晶単結晶インゴットを準備する準備ステップと、
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第１の面から生成するウェ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該レーザービームを該第１の面に照射し、該第１の面に平行な改質層及び該改質層から該ｃ面に沿って伸長するクラックからなる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、該分離起点が形成された六方晶単結晶インゴットの該第１の面に光源から該第１の面に対して所定の入射角で光を照射する照射ステップと、
該照射ステップで該単結晶インゴットの該第１の面に照射された反射光から、該改質層及び該クラックに影響されて該第１の面に生じた凹凸が強調された投影像を形成する投影像形成ステップと、
該投影像を撮像して撮像画像を形成する撮像ステップと、
形成された該撮像画像と予め設定された条件とを比較して、該改質層及び該クラックの状態を判定する判定ステップと、
を備えたことを特徴とする六方晶単結晶インゴットの検査方法。
【請求項３】
該六方晶単結晶インゴットは、ＳｉＣインゴット又はＧａＮインゴットから構成される請求項２記載の六方晶単結晶インゴットの検査方法。
【請求項４】
第１の面と、該第１の面と反対側の第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面とを有する六方晶単結晶インゴットに透過性を有する波長のレーザービームが照射されることで、六方晶単結晶インゴットの内部に改質層と該改質層から該ｃ面に沿って伸長するクラックとからなる分離起点が形成されると共に、露出した該第１の面に該改質層及び該クラックに対応する凹凸が生じた六方晶単結晶インゴットの該改質層及び該クラックを検査するための検査装置であって、
該第１の面を露出させて六方晶単結晶インゴットを保持する保持テーブルと、
該保持テーブルに保持された六方晶単結晶インゴットの露出した該第１の面に所定の入射角で光を照射する光源と、
六方晶単結晶インゴットの該第１の面から該所定の入射角に対応する角度で反射された反射光から、該分離起点に影響されて該第１の面に生じた凹凸が強調された投影像を撮像して撮像画像を形成する撮像手段と、
形成された該撮像画像と予め設定された条件とを比較して、該改質層及び該クラックの状態を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項５】
第１の面と、該第１の面と反対側の第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面とを有する六方晶単結晶インゴットに透過性を有する波長のレーザービームが照射されることで、六方晶単結晶インゴットの内部に改質層と該改質層から該ｃ面に沿って伸長するクラックとからなる分離起点が形成されると共に、露出した該第１の面に該改質層及び該クラックに対応する凹凸が生じた六方晶単結晶インゴットの該改質層及び該クラックを検査するための検査装置であって、
該第１の面を露出させて六方晶単結晶インゴットを保持する保持テーブルと、
点光源と、
該点光源からの光を平行光に変換して六方晶単結晶インゴットの該第１の面に所定の入射角で光を照射する第１の凹面鏡と、
六方晶単結晶インゴットの該第１の面から該所定の入射角に対応する角度で反射された反射光から、分離起点に影響されて該第１の面に生じた凹凸が強調された投影像を形成する投影面を有する第２の凹面鏡と、
該第２の凹面鏡の該投影面に形成された該投影像を撮像して撮像画像を形成する撮像手段と、
形成された該撮像画像と予め設定された条件とを比較して、該改質層及び該クラックの状態を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項６】
第１の面と、該第１の面と反対側の第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面とを有する六方晶単結晶インゴットを保持するチャックテーブルと、
該第1の面を露出させて該チャックテーブルに保持された六方晶単結晶インゴットに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を照射することで、六方晶単結晶インゴットの内部に改質層と該改質層からｃ面に沿って伸長するクラックとからなる分離起点を形成すると共に、該改質層及び該クラックに対応する凹凸を六方晶単結晶インゴットの露出した該第１の面に生じさせるレーザービーム照射手段と、
該チャックテーブルに保持された六方晶単結晶インゴットの露出した該第１の面に所定の入射角で光を照射する光源と、
該第１の面に該所定の入射角で照射された該光が該所定の入射角に対応する角度で反射した反射光から、該分離起点に影響されて該第１の面に生じた凹凸が強調された投影像を撮像して撮像画像を形成する撮像手段と、
形成された該撮像画像と予め設定された条件とを比較して、該改質層及び該クラックの状態を判定する判定手段と、
少なくとも該レーザービーム照射手段、該撮像手段及び該判定手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体インゴットの検査方法、半導体インゴットの検査装置及びレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の各種デバイスは、シリコン等を素材としたウェ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ェーハの分割予定ラインに加工が施され、ウェ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。
【０００３】
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ェ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。
【０００４】
デバイスが形成されるウェーハは、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、スライスされたウェ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）。
【０００５】
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ェーハにスライスする。
【０００６】
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ェーハを生成すると、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相当な時間がかかり生産性が悪く、効率よくウェーハを生成することに課題を有している。
【０００７】
これらの問題を解決するために、ＳｉＣ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六方晶単結晶インゴットの内部に位置づけて照射し、切断予定面に改質層及びクラックを形成し、外力を付与してウェーハを改質層及びクラックが形成された切断予定面に沿って割断して、インゴットからウェーハを分離する技術が特開２０１３−４９１６１号公報に記載されている。
【０００８】
この公開公報に記載された技術では、パルスレーザービームの第１の照射点と該第１の照射点に最も近い第２の照射点とが所定位置となるように、パルスレーザービームの集光点を切断予定面に沿って螺旋状に照射するか、又は直線状に照射して、非常に高密度な改質層及びクラックをインゴットの切断予定面に形成している。
【０００９】
然し、上述した公開公報に記載されたインゴットの切断方法では、レーザービームの照射方法はインゴットに対して螺旋状又は直線状であり、直線状の場合のレーザービームを走査する方向は何ら規定されていない。
【００１０】
更に、レーザービームの第１の照射点と該第１の照射点に最も近い第２の照射点との間のピッチは１μｍ〜１０μｍに設定されており、非常に小さなピッチ間隔でレーザービームを照射する必要があり、生産性の向上が十分図られていないという問題がある。
【００１１】
この問題を解決するために、本願の出願人は、特開２０１６−１１１１４３号公報等により、六方晶単結晶インゴットから効率よくウェーハを生成することのできるウェーハの生成方法を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−９４２２１号公報
【特許文献２】特開２００９−９０３８７号公報
【特許文献３】特開２０１６−１１１１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献３記載のウェーハの生成方法によると、六方晶単結晶インゴットにレーザービームを照射してインゴットの内部に改質層とクラックとからなる分離起点を効率よく形成することができるが、分離起点はインゴットの内部に形成されているため、インゴットの外部から分離起点が確実に形成されているか否かをウェーハをインゴットから分離する前に検出するのは困難であった。
【００１４】
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、半導体インゴットの内部に形成された改質層とクラックとからなる分離起点の良否を判定することのできる半導体インゴットの検査方法、検査装置及びレーザー加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１記載の発明によると、半導体インゴットの検査方法であって、半導体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上面から生成するウェーハの厚みに相当する深さに位置付けると共に、該集光点と該半導体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、該上面に平行な改質層及び該改質層から伸長するクラックとからなる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、該分離起点が形成された半導体インゴットの該上面に光源から該上面に対して所定の入射角で光を照射する照射ステップと、該照射ステップで半導体インゴットの該上面に照射された反射光から、該改質層及び該クラックに影響されて該上面に生じた凹凸が強調された投影像を形成する投影像形成ステップと、該投影像を撮像して撮像画像を形成する撮像ステップと、形成された該撮像画像と予め設定された条件とを比較して、該改質層及び該クラックの状態を判定する判定ステップと、を備えたことを特徴とする半導体インゴットの検査方法が提供される。
【００１６】
請求項２記載の発明によると、六方晶単結晶インゴットの検査方法であって、第１の面と、該第１の面と反対側の第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面とを有する六方晶単結晶インゴットを準備する準備ステップと、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第１の面から生成するウェ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該レーザービームを該第１の面に照射し、該第１の面に平行な改質層及び該改質層から該ｃ面に沿って伸長するクラックからなる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、該分離起点が形成された六方晶単結晶インゴットの該第１の面に光源から該第１の面に対して所定の入射角で光を照射する照射ステップと、該照射ステップで該単結晶インゴットの該第１の面に照射された反射光から、該改質層及び該クラックに影響されて該第１の面に生じた凹凸が強調された投影像を撮像して撮像画像を形成する撮像ステップと、形成された該撮像画像と予め設定された条件とを比較して、該改質層及び該クラックの状態を判定する判定ステップと、を備えたことを特徴とする六方晶単結晶インゴットの検査方法が提供される。
【００１７】
好ましくは、六方晶単結晶インゴットは、ＳｉＣインゴット又はＧａＮインゴットから構成される。
【００１８】
請求項４記載の発明によると、第１の面と、該第１の面と反対側の第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面とを有する六方晶単結晶インゴットに透過性を有する波長のレーザービームが照射されることで、六方晶単結晶インゴットの内部に改質層と該改質層から該ｃ面に沿って伸長するクラックとからなる分離起点が形成されると共に、露出した該第１の面に該改質層及び該クラックに対応する凹凸が生じた六方晶単結晶インゴットの該改質層及び該クラックを検査するための検査装置であって、該第１の面を露出させて六方晶単結晶インゴットを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された六方晶単結晶インゴットの露出した該第１の面に所定の入射角で光を照射する光源と、六方晶単結晶インゴットの該第１の面から該所定の入射角に対応する角度で反射された反射光から、該分離起点に影響されて該第１の面に生じた凹凸が強調された投影像を撮像して撮像画像を形成する撮像手段と、形成された該撮像画像と予め設定された条件とを比較して、該改質層及び該クラックの状態を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする検査装置が提供される。好ましくは、前記スクリーンは凹面鏡の内側の曲面から構成される。
【００１９】
請求項５記載の発明によると、第１の面と、該第１の面と反対側の第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面とを有する六方晶単結晶インゴットに透過性を有する波長のレーザービームが照射されることで、六方晶単結晶インゴットの内部に改質層と該改質層から該ｃ面に沿って伸長するクラックとからなる分離起点が形成されると共に、露出した該第１の面に該改質層及び該クラックに対応する凹凸が生じた六方晶単結晶インゴットの該改質層及び該クラックを検査するための検査装置であって、該第１の面を露出させて六方晶単結晶インゴットを保持する保持テーブルと、点光源と、該点光源からの光を平行光に変換して六方晶単結晶インゴットの該第１の面に所定の入射角で光を照射する第１の凹面鏡と、六方晶単結晶インゴットの該第１の面から該所定の入射角に対応する角度で反射された反射光から、分離起点に影響されて該第１の面に生じた凹凸が強調された投影像を形成する投影面を有する第２の凹面鏡と、該第２の凹面鏡の該投影面に形成された該投影像を撮像して撮像画像を形成する撮像手段と、形成された該撮像画像と予め設定された条件とを比較して、該改質層及び該クラックの状態を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする検査装置が提供される。
【００２０】
請求項６記載の発明によると、第１の面と、該第１の面と反対側の第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面とを有する六方晶単結晶インゴットを保持するチャックテーブルと、該第1の面を露出させて該チャックテーブルに保持された六方晶単結晶インゴットに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を照射することで、六方晶単結晶インゴットの内部に改質層と該改質層からｃ面に沿って伸長するクラックとからなる分離起点を形成すると共に、該改質層及び該クラックに対応する凹凸を六方晶単結晶インゴットの露出した該第１の面に生じさせるレーザービーム照射手段と、該チャックテーブルに保持された六方晶単結晶インゴットの露出した該第１の面に所定の入射角で光を照射する光源と、該第１の面に該所定の入射角で照射された該光が該所定の入射角に対応する角度で反射した反射光から、該分離起点に影響されて該第１の面に生じた凹凸が強調された投影像を撮像して撮像画像を形成する撮像手段と、形成された該撮像画像と予め設定された条件とを比較して、該改質層及び該クラックの状態を判定する判定手段と、少なくとも該レーザービーム照射手段、該撮像手段及び該判定手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、半導体インゴット又は六方晶単結晶インゴットに所定の入射角（０°、いわゆる同軸も含む）で照射した光の反射光から、分離起点に影響されてインゴットの表面に生じた凹凸をスクリーン上に強調して投影することができ、この投影像を撮像することにより容易に改質層とクラックとからなる分離起点の良否を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の検査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。
【図２】レーザービーム発生ユニットのブロック図である。
【図３】図３（Ａ）は六方晶単結晶インゴットの斜視図、図３（Ｂ）はその正面図である。
【図４】分離起点形成ステップを説明する斜視図である。
【図５】六方晶単結晶インゴットの平面図である。
【図６】改質層形成ステップを説明する模式的断面図である。
【図７】改質層形成ステップを説明する模式的平面図である。
【図８】検査装置の構成例を模式的に示す図である。
【図９】検査装置の他の構成例を模式的に示す図である。
【図１０】検査装置の更に他の構成例を模式的に示す図である。
【図１１】六方晶単結晶インゴットの内部に適切な分離起点が形成された場合の投影像の例を示す図である。
【図１２】六方晶単結晶インゴットの内部に適切な改質層が形成されていない場合の投影像の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、本発明の検査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１スライドブロック６を含んでいる。
【００２４】
第１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。
【００２５】
第１スライドブロック６上には第２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２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。
【００２６】
第２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軸方向に移動可能であると共に、第２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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
次に、本発明の検査方法を実施するのに特に適した加工対象物について説明する。本発明の検査方法は、六方晶単結晶インゴットの内部に形成された改質層とクラックとからなる分離起点が適切に形成されているか否かを検査するのに特に適しているが、シリコンインゴット、化合物半導体インゴット等の半導体インゴットの内部に形成された改質層とクラックとからなる分離起点が適切に形成されているか否かを検査するのにも適用可能である。
【００３１】
図３（Ａ）を参照すると、加工対象物である六方晶単結晶インゴット１１の斜視図が示されている。図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示した六方晶単結晶インゴット１１の正面図である。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）１１は、ＳｉＣ単結晶インゴット、又はＧａＮ単結晶インゴットから構成される。
【００３２】
インゴット１１は、第１の面（上面）１１ａと第１の面１１ａと反対側の第２の面（下面）１１ｂを有している。インゴット１１の表面１１ａは、レーザービームの照射面となるため鏡面に研磨されている。
【００３３】
インゴット１１は、第１のオリエンテーションフラット１３と、第１のオリエンテーションフラット１３に直交する第２のオリエンテーションフラット１５を有している。第１のオリエンテーションフラット１３の長さは第２のオリエンテーションフラット１５の長さより長く形成されている。
【００３４】
インゴット１１は、上面１１ａの垂線１７に対して第２のオリエンテーションフラット１５方向にオフ角α傾斜したｃ軸１９とｃ軸１９に直交するｃ面２１を有している。ｃ面２１はインゴット１１の表面１１ａに対してオフ角α傾斜している。一般的に、六方晶単結晶インゴット１１では、短い第２のオリエンテーションフラット１５の伸長方向に直交する方向がｃ軸の傾斜方向である。
【００３５】
ｃ面２１はインゴット１１中にインゴット１１の分子レベルで無数に設定される。本実施形態では、オフ角αは４°に設定されている。しかし、オフ角αは４°に限定されるものではなく、例えば１°〜６°の範囲で自由に設定してインゴット１１を製造することができる。
【００３６】
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。
【００３７】
コラム５２に近い支持テーブル２６の上方には、支持テーブル２６によって支持されるインゴット１１の全体に光を照射するための光源５８が配置されている。光源５８としては、例えば、白熱電球やＬＥＤ等が用いられる。但し、光源５８や位置等に制限はない。
【００３８】
また、照射される光は、平行光でもよいし、非平行光でもよい。照射される光を平行光とする場合には、例えば、光源５８から放射された光をレンズ、凹面鏡等の光学部品により平行光に変換する。光源５８としては、発光領域が小さく点光源とみなせる光源５８を用いることが好ましい。
【００３９】
更に、コラム５２に近い支持テーブル２６の上方には、光源５８から支持テーブル２６に支持されたインゴット１１の上面１１ａに照射された光の反射光により投影像が形成されるスクリーン５６が配設されている。スクリーン５６は、少なくともインゴット１１の全体を投影できる態様で設けられていればよい。
【００４０】
スクリーン５６と対面する位置には、スクリーン５６に形成される投影像を撮像して撮像画像を形成するための撮像ユニット（撮像手段）６０が配置されている。この撮像ユニット６０は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子にレンズ等の光学素子を組み合わせたデジタルカメラであり、投影像を撮像して形成した撮像画像を外部へと出力する。尚、この撮像ユニット６０としては、静止画を形成するデジタルスチルカメラ、動画を形成するデジタルビデオカメラの何れをも用いることができる。
【００４１】
撮像ユニット６０には、撮像ユニット６０から出力される撮像画像と、予め設定された条件とを比較して、インゴット１１に形成されている改質層とクラックとからなる分離起点の状態を判定するための判定ユニット（判定手段）が接続されている。
【００４２】
次に、インゴット１１にインゴット１１に対して透過性を有する波長のレーザービームを照射して、インゴット内部に改質層とクラックとからなる分離起点を形成する方法について図４乃至図７を参照して説明する。
【００４３】
図４に示すように、インゴット１１の第２のオリエンテーションフラット１５がＸ軸方向に整列するようにインゴット１１を支持テーブル２６上に例えばワックス又は接着剤で固定する。
【００４４】
即ち、図５に示すように、オフ角αが形成される方向Ｙ１、換言すると、インゴット１１の表面１１ａの垂線１７に対してｃ軸１９の表面１１ａとの交点１９ａが存在する方向に直交する方向、即ち矢印Ａ方向をＸ軸に合わせてインゴット１１を支持テーブル２６に固定する。
【００４５】
これにより、オフ角αが形成される方向に直交する方向Ａに沿ってレーザービームが走査される。換言すると、オフ角αが形成される方向Ｙ１に直交するＡ方向が支持テーブル２６の加工送り方向となる。
【００４６】
インゴット１１の内部に改質層とクラックとから成る分離起点を適切に形成するには、集光器３６から出射されるレーザービームの走査方向を、インゴット１１のオフ角αが形成される方向Ｙ１に直交する矢印Ａ方向としたことが重要である。
【００４７】
即ち、レーザービームの走査方向を上述した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から伝播するクラックがｃ面２１に沿って非常に長く伸長する。
【００４８】
まず、支持テーブル２６に固定された六方晶単結晶インゴット１１に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍの波長）のレーザービームの集光点を第１の面（上面）１１ａから生成するウェーハの厚みに相当する深さに位置づけると共に、集光点と六方晶単結晶インゴット１１とを相対的に移動してレーザービームを上面１１ａに照射し、上面１１ａに平行な改質層２３及び改質層２３からｃ面２１に沿って伝播するクラック２５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。
【００４９】
この分離起点形成ステップは、上面１１ａの垂線１７に対してｃ軸１９がオフ角α分傾き、ｃ面２１と上面１１ａとにオフ角αが形成される方向、即ち、図５の矢印Ｙ１方向に直交する方向、即ちＡ方向にレーザービームの集光点を相対的に移動してインゴット１１の内部に改質層２３及び改質層２３からｃ面２１に沿って伝播するクラック２５を形成する改質層形成ステップと、図７に示すように、オフ角が形成される方向、即ちＹ軸方向に集光点を相対的に移動して所定量インデックスするインデックスステップとを含んでいる。
【００５０】
図６及び図７に示すように、改質層２３をＸ軸方向に直線状に形成すると、改質層２３の両側からｃ面２１に沿ってクラック２５が伝播して形成される。本実施形態は、直線状の改質層２３からｃ面方向に伝播して形成されるクラック２５の幅を計測し、集光点のインデックス量を設定するインデックス量設定ステップを含む。
【００５１】
インデックス量設定ステップにおいて、図６に示すように、直線状の改質層２３からｃ面方向に伝播して改質層２３の片側に形成されるクラック２５の幅をＷ１とした場合、インデックスすべき所定量Ｗ２は、Ｗ１以上２Ｗ１以下に設定される。
【００５２】
ここで、好ましい実施形態の、分離起点形成ステップのレーザー加工条件は以下のように設定される。
【００５３】
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                ：４００μｍ
【００５４】
上述したレーザー加工条件においては、図６において、改質層２３からｃ面に沿って伝播するクラック２５の幅Ｗ１が略２５０μｍに設定され、インデックス量Ｗ２が４００μｍに設定される。
【００５５】
しかし、レーザービームの平均出力は３．２Ｗに限定されるものではなく、本実施形態の加工方法では、平均出力を２Ｗ〜４．５Ｗに設定して良好な結果が得られた。平均出力２Ｗの場合、クラック２５の幅Ｗ１は略１００μｍとなり、平均出力４．５Ｗの場合には、クラック２５の幅Ｗ１は略３５０μｍとなった。
【００５６】
平均出力が２Ｗ未満の場合及び４．５Ｗより大きい場合には、インゴット１１の内部に良好な改質層２３を形成することができないため、照射するレーザービームの平均出力は２Ｗ〜４．５Ｗの範囲内が好ましく、本実施形態では平均出力３．２Ｗのレーザービームをインゴット１１に照射した。図６において、改質層２３を形成する集光点の上面１１ａからの深さＤ１は５００μｍに設定した。
【００５７】
分離起点形成ステップでは、所定量インデックス送りしながら、インゴット１１の全領域の深さＤ１の位置に複数の改質層２３及び改質層２３からｃ面２１に沿って伸びるクラック２５とからなる分離起点を形成する。
【００５８】
改質層２３とクラック２５とからなる分離起点はインゴット１１の内部に形成されているため、この分離起点が適切に形成されているか否かを目視で確認することは難しい。
【００５９】
本発明の検査方法は、インゴット１１の内部に形成されている分離起点が適切に形成されているか否かを検査する方法であり、以下、図８乃至図１２を参照して、本発明実施形態の検査方法について詳細に説明する。
【００６０】
本発明の検査方法は、魔境の原理に基づいている。六方晶単結晶インゴット１１の上面１１ａは鏡面加工されているため、レーザービームを照射してインゴット１１の内部に改質層２３を形成する前には平坦面である。
【００６１】
分離起点形成ステップでインゴット１１にレーザービームを照射して内部に集光すると、レーザービームの集光点近傍でインゴット１１が膨張し、改質層２３に対応する上面１１ａには目視できない程度の微細な凸部が形成される。即ち、インゴット１１の内部に改質層２３が形成されるのとほぼ同じタイミングで上面１１ａに微細な凸部が形成される。
【００６２】
また、クラック２５は改質層に比べサブミクロン単位の非常に小さな凸で形成されるため、その影響がインゴット１１の上面１１ａに表れにくいが、改質層に連続する領域のクラックは僅かに凸部となることがある。
【００６３】
本発明の検査方法は、インゴット１１の上面１１ａに垂直又は斜め方向から光を照射して、インゴット１１の上面１１ａに表れた凹凸を強調した投影像を形成し、この投影像を撮像ユニットで撮像して、インゴット１１の内部に形成された改質層２３が適切に形成されているか否かを判定するものである。
【００６４】
図８を参照すると、本発明の検査装置の構成例が模式的に示されている。本実施形態の検査装置５５は、支持テーブル２６に固定され、内部に改質層２３及びクラック２５とからなる分離起点が形成されたインゴット１１の上面１１ａに対して所定の入射角θで光を照射する光源５８と、インゴット１１の上面１１ａで反射された反射光から上面１１ａの投影像を映し出すスクリーン５６と、スクリーン５６上の投影像を撮像して撮像画像を形成する撮像ユニット６０と、形成された撮像画像と予め設定された条件とを比較して改質層２３及びクラック２５が適正に形成されているか否かを判定する判定ユニット６２とを含んでいる。
【００６５】
上述した実施形態では、インゴット１１をワックス又は接着剤により支持テーブル２６に固定する態様について説明したが、支持テーブル２６に替えて、レーザー加工装置でよく使用される吸引保持部を有するチャックテーブルでインゴット１１を吸引保持するようにしてもよい。
【００６６】
本発明の検査方法を実施する際には、支持テーブル２６に固定され内部に改質層２３とクラック２５とからなる分離起点が形成されたウェーハ１１を、加工送り機構１２によりＸ軸方向に移動して、スクリーン５６、光源５８及び撮像ユニット６０が配設されている領域に位置付ける。
【００６７】
尚、図１においては、スクリーン５６の位置がボールねじ８の概略上方に示されているが、実際には、光源５８からインゴット１１に照射された反射光から投影像を形成し易い場所に配設されている。
【００６８】
図８に示すように、スクリーン５６はインゴット１１の上面１１ａで反射された反射光に対して垂直に配設するのが望ましい。反射光に対してスクリーン５６を垂直に配設することにより、歪みのない投影像をスクリーン５６上に映し出すことができ、歪みの補正が被写界深度の調整によって可能なカメラで撮像すれば、歪みのない投影像を撮像することができる。
【００６９】
図８を参照して本発明実施形態の検査方法について説明する。ＬＥＤ等の光源５８から所定の入射角θで支持テーブル２６に支持された内部に改質層２３及びクラック２５からなる分離起点が形成されたインゴット１１の上面１１ａに光を照射し、その反射光をスクリーン５６で受けてスクリーン５６上にインゴット１１の上面１１ａの投影像を形成する。好ましくは、入射角θは０°〜６０°の範囲内であり、より好ましくは、０°〜３０°の範囲内である。
上述したように、インゴット１１の内部に改質層２３及びクラック２５とからなる分離起点を形成すると、インゴット１１の上面１１ａは改質層２３に対応して僅かな凸部となり、クラック２５は微小であるため、インゴット１１の上面１１ａはほぼ平坦のままである。
【００７０】
従って、改質層２３に対応する部分では上面１１ａの凸部により反射光は散乱又は拡散し、スクリーン５６上では暗く投影される。それ以外の部分では、上面１１ａが鏡面加工された平坦であるため、反射角θで反射されてスクリーン５６上に明るく投影される。
【００７１】
従って、スクリーン５６上には図１０に示すように、インゴット１１の上面１１ａに生じた凹凸が強調された投影像３１が形成される。この投影像３１では、改質層２３に対応する凸部が強調されて暗部３３として投影される。
【００７２】
デジタルカメラ等の撮像ユニット６０でスクリーン５６上の投影像３１を撮像し、投影像３１を含む撮像画像を形成する。撮像ユニット６０により撮像された撮像画像は判定ユニット６２に送られる。
【００７３】
判定ユニット６２には、予め設定しておいた基準値、例えば改質層２３の幅が格納されており、撮像画像から投影像３１の暗部３３の幅を画像処理等によって検出し、格納されている基準値と比較することで、適切な改質層２３が形成されているか否かを判定する。
【００７４】
具体的には、例えば、暗部３３の幅が基準値以上の場合に、判定ユニット６２は適切な改質層２３が形成されていると判定する。一方、暗部３３の幅が基準値より狭い場合には、判定ユニット６２は適切な改質層２３が形成されていないと判定する。図１１に示した投影像３１では、暗部３３の幅が基準値以上であるため、改質層２３が適切に形成されていると判定する。
【００７５】
図１２は、インゴット１１に適切な改質層２３が形成されていない場合の投影像３１の例を示す図である。インゴット１１内部に適切な改質層２３が形成されていない場合には、投影像３１中の暗部３３の幅が基準値よりも狭い不良領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが存在する。
【００７６】
投影像３１中に不良領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄの１つでも見つかった場合には、例えば、分離起点形成ステップを再び実施し、不良領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに適切な改質層２３を形成する。或いは、その後の加工不良を防止できるように、分離起点形成ステップの加工条件を変更するようにしてもよい。
【００７７】
図８に示した実施形態では、スクリーン５６上に投影した投影像を撮像ユニット６０で撮像して撮像画像を形成しているが、本発明の検査方法を実施するのにあたり、スクリーン５６を配設することは必ずしも必須ではない。
【００７８】
スクリーンを用いない実施形態について、図９を参照して説明する。本実施形態では、保持テーブル２６に保持されたインゴット１１の上面１１ａに対して垂直に光を入射させる。このように、インゴット１１の上面１１ａに対して垂直に光を入射させて、反射光をインゴット１１の上面１１ａに対して正面に配置した撮像ユニット６０で捉えることにより、歪みのない撮像画像を得ることができる。
【００７９】
検査装置５５Ａは、光源５８ａと、ビームスプリッター７６と、撮像ユニット６０とを備える。光源５８ａから出射された光は、レンズ７４ａにより平行光に変換されてビームスプリッター７６に入射され、ビームスプリッター７６では入射された光の一部がインゴット１１の上面１１ａに向かって反射される。
【００８０】
インゴット１１の上面１１ａで反射された反射光の一部はビームスプリッター７６を透過し、レンズ７４ｂにより撮像ユニット６０に集光される。撮像ユニット６０に集光された光は、撮像ユニット６０が備えるレンズ６１により撮像素子６３上に結像され、撮像画像が形成される。
【００８１】
特に図示しないが、撮像素子６０には図８に示す判定ユニット６２が接続されており、撮像素子６３により形成された撮像画像と予め設定された条件とを比較して、改質層２３及びクラック２５が適正に形成されているか否かを判定する。
【００８２】
検査装置５５Ａを用いると、撮像ユニット６０により形成される撮像画像の歪みが極めて小さくなるため、インゴット１１の内部に形成された改質層２３及びクラック２５とからなる分離起点に影響されてインゴット１１の上面１１ａに表れた凹凸の状態をより正確に評価できる。
【００８３】
次に、図１０を参照して、検査装置の更に他の構成例について説明する。図１０に示した検査装置６３は、上面１１ａを露出させて六方晶単結晶インゴット１１を保持する図１０で図示を省略した保持テーブル（支持テーブル）２６と、点光源６４と、点光源６４からの光６５を反射して平行光６７に変換する第１の凹面鏡６６と、平行光６７のインゴット１１の上面１１ａの反射光６７ａを反射して集光する第２の凹面鏡６８を含む。
【００８４】
検査装置６３は更に、第２の凹面鏡６８の投影面６８ａ上に形成された投影像を集光する位置に配設されたカメラ７０と、カメラ７０で撮像された撮像画像と予め設定された条件が格納されたメモリを有するパソコン７２とを含んでいる。
【００８５】
図９に示した検査装置６３によると、第２の凹面鏡６８の凹曲面６８ａが投影面として作用し、投影面６８ａで集光された光がカメラ７０に入射して、カメラ７０で投影面６８ａを撮像するため、非常に明るい撮像画像を形成できるという利点がある。
【００８６】
図９に示した撮像装置６３で、第２の凹面鏡６８に替えて単なるスクリーンを第２の凹面鏡６８の位置に配置するようにしてもよい。この場合には、カメラ７０で撮像した撮像画像が暗くて十分なコントラストが得られないが、ノイズが少ない高感度カメラであればスクリーン上の投影像を撮像可能である。
【００８７】
以上の説明では、本発明の検査方法を内部に改質層２３及びクラック２５とからなる分離起点が形成された六方晶単結晶インゴットに適用した例について説明したが、本発明の検査方法は六方晶単結晶インゴット内部に形成された改質層２３の検査のみに用いられるものではない。
【００８８】
例えば、シリコンインゴット、化合物半導体インゴット等の半導体インゴット内部に改質層とクラックとからなる分離起点を形成し、半導体インゴット内部に形成された改質層の良否を判定するのにも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００８９】
２    レーザー加工装置
１１    六方晶単結晶インゴット
１１ａ    第１の面（上面）
１１ｂ    第２の面（下面）
１３    第１のオリエンテーションフラット
１５    第２のオリエンテーションフラット
１９    ｃ軸
２１    ｃ面
２３    改質層
２５    クラック
２６    支持テーブル
３０    レーザービーム照射ユニット
３１    投影像
３３    暗部
３５ａ〜３５ｄ    不良領域
３６    集光器（レーザーヘッド）
５５，５５Ａ，６３    検査装置
５６    スクリーン
５８，５８ａ    光源
６０    撮像ユニット
６４    点光源
６６    第１の凹面鏡
６８    第２の凹面鏡
７４ａ，７４ｂ    レンズ
７６    ビームスプリッター
【図１】
2018147928.tif 000003
【図２】
2018147928.tif 000004
【図３】
2018147928.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018147928.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018147928.tif 000009
【図８】
2018147928.tif 000010
【図９】
2018147928.tif 000011
【図１０】
2018147928.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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