(57)【要約】      （修正有）【課題】生産性の向上が図られるウエーハ生成方法を提供する。【解決手段】ＳｉＣに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点を第一の面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに位置づけると共に、オフ角が形成される方向と直交する方向にインゴットを加工送りしながら照射することによって形成される改質層と、改質層から延びるクラックとからなる分離層を形成する分離層形成加工と、オフ角が形成される方向にインゴットをインデックス送りして分離層を複数形成して剥離面を生成する剥離面生成工程と、剥離面を界面として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生成工程とを含む。剥離面生成工程において、パルスレーザー光線のエネルギー密度Ｅは、パルスレーザー光線が分離層で反射して上方にダメージ層を形成することがなく、又は分離層を透過して下方にダメージ層を形成することがないエネルギー密度に設定される。【選択図】図８
2018026470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の面と、該第一の面と反対側の第二の面と、該第一の面から該第二の面に至り該第一の面の垂線に対して傾いているｃ軸と、該ｃ軸に直交するｃ面とを有し、該ｃ面と該第一の面とでオフ角を形成する単結晶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、
ＳｉＣに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点を該第一の面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに位置づけると共に該オフ角が形成される方向と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加工送りしながら該単結晶ＳｉＣインゴットにパルスレーザー光線を照射することによって、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とに分離して形成される改質層と、該改質層からｃ面に沿って延びるクラックとからなる分離層を形成する分離層形成加工を、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して複数回行い分離層を複数形成して剥離面を生成する剥離面生成工程と、
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生成工程とを含み、
該剥離面生成工程において、
パルスレーザー光線のエネルギー密度は、前に形成された分離層に重ねて照射されるパルスレーザー光線が、分離層で反射して分離層の上方にダメージ層を形成することがなく、又は分離層を透過して分離層の下方にダメージ層を形成することがないエネルギー密度に設定されるウエーハ生成方法。
【請求項２】
該剥離面生成工程において
１パルス当たりのエネルギー密度をＥ（Ｊ／ｃｍ２）とし、
加工送り速度をＶ（ｍｍ／ｓ）とした場合、
０＜Ｖ≦６００
０．１８４≦Ｅ
を条件に
−０．３５＋０．００４２×（Ｖ−１００）≦Ｅ≦０．７３７＋０．００２４×（Ｖ−１００）に設定される請求項１記載のウエーハ生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣや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。
【０００３】
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。
【０００４】
そこで、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９４２２１号公報
【特許文献２】特開２０１３−４９１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明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、第一の面と、該第一の面と反対側の第二の面と、該第一の面から該第二の面に至り該第一の面の垂線に対して傾いているｃ軸と、該ｃ軸に直交するｃ面とを有し、該ｃ面と該第一の面とでオフ角を形成する単結晶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、ＳｉＣに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点を該第一の面から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに位置づけると共に該オフ角が形成される方向と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加工送りしながら該単結晶ＳｉＣインゴットにパルスレーザー光線を照射することによって、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とに分離して形成される改質層と、該改質層からｃ面に沿って延びるクラックとからなる分離層を形成する分離層形成加工を、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して複数回行い分離層を複数形成して剥離面を生成する剥離面生成工程と、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生成工程とを含み、該剥離面生成工程において、パルスレーザー光線のエネルギー密度は、前に形成された分離層に重ねて照射されるパルスレーザー光線が、分離層で反射して分離層の上方にダメージ層を形成することがなく、又は分離層を透過して分離層の下方にダメージ層を形成することがないエネルギー密度に設定されるウエーハ生成方法である。
【０００８】
該剥離面生成工程において
１パルス当たりのエネルギー密度をＥ（Ｊ／ｃｍ２）とし、
加工送り速度をＶ（ｍｍ／ｓ）とした場合、
０＜Ｖ≦６００
０．１８４≦Ｅ
を条件に
−０．３５＋０．００４２×（Ｖ−１００）≦Ｅ≦０．７３７＋０．００２４×（Ｖ−１００）に設定されるのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明が提供するウエーハ生成方法では、分離層形成加工により、直線状の改質層が同一ｃ面上に形成され、改質層の両側にｃ面に沿ってクラックが伝播することで分離層が形成される。そして、オフ角が形成される方向に単結晶ＳｉＣインゴットと集光点とを相対的にインデックス送りして分離層形成加工を複数回行い分離層を複数形成して剥離面を生成し、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ことにより、所望の厚みのウエーハを容易に生成することができる。また、本発明のウエーハ生成方法では、剥離面生成工程において、パルスレーザー光線のエネルギー密度は、前に形成された分離層に重ねて照射されるパルスレーザー光線が、分離層で反射して分離層の上方にダメージ層を形成せず、又は分離層を透過して分離層の下方にダメージ層を形成しないエネルギー密度に設定されることから、分離層の上方又は下方にダメージ層のない良好な分離層が形成される。したがって本発明のウエーハ生成方法では、分離層の上方又は下方にダメージ層が形成されないのでウエーハの品質が低下することがないと共に研削によって除去すべきインゴットの量が増えて生産性が悪くなることもなく、捨てられる素材量を軽減でき、生産性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】レーザー加工装置の斜視図。
【図２】単結晶ＳｉＣインゴットの平面図（ａ）及び正面図（ｂ）。
【図３】剥離面生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）。
【図４】剥離面が生成された単結晶ＳｉＣインゴットの平面図（ａ）及びＢ−Ｂ線断面図（ｂ）。
【図５】実験結果を示す表。
【図６】レーザー光線を示す模式図。
【図７】単結晶ＳｉＣインゴットの内部に形成される改質層と、改質層の上方及び下方に形成されるダメージ層とを示す模式図。
【図８】加工送り速度とエネルギー密度との相関図。
【図９】ウエーハ生成工程が実施されている状態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のウエーハ生成方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
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、剥離手段１６とを備える。
【００１３】
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１８と、Ｙ方向において移動自在にＸ方向可動板１８に搭載された矩形状のＹ方向可動板２０と、Ｙ方向可動板２０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２２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。
【００１４】
移動手段８は、Ｘ方向移動手段２４と、Ｙ方向移動手段２６と、回転手段（図示していない。）とを含む。Ｘ方向移動手段２４は、基台４上においてＸ方向に延びるボールねじ２８と、ボールねじ２８の片端部に連結されたモータ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方向可動板１８の下面に固定されている。そしてＸ方向移動手段２４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方向可動板１８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１８をＸ方向に進退させる。Ｙ方向移動手段２６は、Ｘ方向可動板１８上においてＹ方向に延びるボールねじ３２と、ボールねじ３２の片端部に連結されたモータ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方向可動板２０の下面に固定されている。そしてＹ方向移動手段２６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方向可動板２０に伝達し、Ｘ方向可動板１８上の案内レール１８ａに沿ってＹ方向可動板２０をＹ方向に進退させる。回転手段は、チャックテーブル２２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２０に対してチャックテーブル２２を回転させる。
【００１５】
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３６と、枠体３６に内蔵された発振手段（図示していない。）と、枠体３６の先端下面に配置された集光器３８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３８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。また、撮像手段１２は、集光器３８とＸ方向に間隔をおいて枠体３６の先端下面に付設されている。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３６の先端上面に搭載されている。
【００１６】
剥離手段１６は、基台４上の案内レール４ａの終端部から上方に延びる直方体状のケーシング４０と、ケーシング４０に昇降自在に支持された基端からＸ方向に延びるアーム４２とを含む。ケーシング４０には、アーム４２を昇降させる昇降手段（図示していない。）が内蔵されている。アーム４２の先端にはモータ４４が付設され、モータ４４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円盤状の吸着片４６が連結されている。下面に複数の吸引孔（図示していない。）が形成されている吸着片４６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。また吸着片４６には、吸着片４６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。
【００１７】
図２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５０（以下「インゴット５０」という。）は、円形状の第一の面５２と、第一の面５２と反対側の円形状の第二の面５４と、第一の面５２及び第二の面５４の間に位置する円筒形状の周面５６と、第一の面５２から第二の面５４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５０においては、第一の面５２の垂線５８に対してｃ軸が傾いており、ｃ面と第一の面５２とでオフ角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２に矢印Ａで示す。）。またインゴット５０の周面５６には、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６０及び第二のオリエンテーションフラット６２が形成されている。第一のオリエンテーションフラット６０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６２は、オフ角αが形成される方向Ａに直交している。図２（ａ）に示すとおり、垂線５８の方向にみて、第二のオリエンテーションフラット６２の長さＬ２は、第一のオリエンテーションフラット６０の長さＬ１よりも短い（Ｌ２＜Ｌ１）。
【００１８】
レーザー加工装置２を用いたウエーハ生成方法では、まず、インゴット５０の第二の面５４とレーザー加工装置２のチャックテーブル２２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５０をチャックテーブル２２に固定する。なお、チャックテーブル２２の上面に複数の吸引孔が形成されており、チャックテーブル２２の上面に吸引力を生成してインゴット５０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２２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５０を撮像する。
【００１９】
次いで、剥離面生成工程を実施する。剥離面生成工程では、まず、撮像手段１２によって撮像されたインゴット５０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２２を移動及び回転させることによって、インゴット５０の向きを所定の向きに調整すると共に、インゴット５０と集光器３８とのＸＹ平面における位置を調整する。インゴット５０の向きを所定の向きに調整する際は、図３（ｂ）に示すとおり、第一のオリエンテーションフラット６０をＹ方向に整合させると共に、第二のオリエンテーションフラット６２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と直交する方向を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３８を昇降させ、第一の面５２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を位置づける。次いで、図３に示すとおり、集光点ＦＰに対してチャックテーブル２２を所定の加工送り速度ＶでＸ方向移動手段２４によってＸ方向（すなわち、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向）に加工送りしながら、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３８からインゴット５０に照射して分離層６４を形成する分離層形成加工を行う。分離層形成加工を行うと、まず、最初のパルスレーザー光線ＬＢの照射によりＳｉＣがＳｉ（シリコン）とＣ（炭素）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とに分離して形成される改質層６６と、改質層６６からｃ面に沿って改質層６６の両側に延びるクラック６８とからなる分離層６４が形成される。図４に示すとおり、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向に延びる改質層６６は、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、ｃ面に沿って改質層６６の片側に延びるクラック６８の長さＬｃはたとえば２５０μｍ程度である。なお、分離層形成加工では、改質層６６が形成される深さにおいて隣接するスポットが相互に重なるようにチャックテーブル２２をＸ方向に加工送りしながらパルスレーザー光線ＬＢをインゴット５０に照射して、ＳｉとＣとに分離した改質層６６に再度パルスレーザー光線ＬＢが照射されるようにする。隣接するスポットが相互に重なるには、パルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数Ｆ（ｋＨｚ）と、チャックテーブル２２の加工送り速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）と、スポットの直径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。また、隣接するスポットの重なり率は｜Ｇ｜／Ｄで規定される。
【００２０】
剥離面生成工程では、集光点ＦＰに対してチャックテーブル２２をＹ方向移動手段２６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（たとえば２５０μｍ）だけインデックス送りして分離層形成加工を複数回行い、図４に示すとおり、分離層６４を複数形成して剥離面７０を生成する。
【００２１】
剥離面生成工程では、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー密度は、前に形成された分離層６４に重ねて照射されるパルスレーザー光線ＬＢが、分離層６４で反射して分離層６４の上方にダメージ層を形成することがなく、又は分離層６４を透過して分離層６４の下方にダメージ層を形成することがないエネルギー密度に設定されるのが重要である。図示の実施形態では、１パルス当たりのエネルギー密度をＥ（Ｊ／ｃｍ２）とし、加工送り速度をＶ（ｍｍ／ｓ）とした場合、
０＜Ｖ≦６００  （式１）
０．１８４≦Ｅ  （式２）
を条件に
−０．３５＋０．００４２×（Ｖ−１００）≦Ｅ≦０．７３７＋０．００２４×（Ｖ−１００）  （式３）
に設定される。なお、エネルギー密度Ｅ（Ｊ／ｃｍ２）は、平均出力Ｐ（Ｗ）と、改質層６６が形成される位置におけるスポットの面積Ｓ＝πＤ２／４（ｃｍ２）と、繰り返し周波数Ｆ（ｋＨｚ）とで規定される（Ｅ＝Ｐ／（Ｓ・Ｆ））。
【００２２】
ここで、１パルス当たりのエネルギー密度Ｅ（Ｊ／ｃｍ２）と加工送り速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）との関係が上記式１ないし３で規定される範囲に設定される理由について、下記の実験条件下で本発明者が行った実験の結果を示す図５を参照しつつ説明する。
【００２３】
［実験条件］
パルスレーザー光線の波長    ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数              ：３０ｋＨｚ
平均出力                    ：０．２〜５．０Ｗ
集光点の直径                ：φ１μｍ
集光レンズの開口数（ＮＡ）  ：０．６５
集光点の位置                ：集光点をインゴットの上面に位置づけた状態から集光
器を１２０μｍ下げた位置
ＳｉＣの屈折率              ：２．６５
インデックス量              ：２５０μｍ
加工送り速度                ：１００〜８００ｍｍ／ｓ
【００２４】
［実験１］
厚み１ｍｍの単結晶ＳｉＣインゴットをチャックテーブル２２に保持させ、オフ角が形成される方向と直交する方向に１００ｍｍ／ｓの加工送り速度でチャックテーブル２２を加工送りし、パルスレーザー光線の平均出力を０．２Ｗ間隔で０．２Ｗから５．０Ｗまで上昇させて単結晶ＳｉＣインゴットにパルスレーザー光線を照射した。
［実験１の結果］
（１）平均出力０．２Ｗでは、分離層は形成されなかった。
（２）平均出力０．４〜１．６Ｗの範囲では、良好な分離層が形成されたと共に、分離層の上方又は下方にダメージ層は形成されなかった。
（３）平均出力１．８〜２．８Ｗの範囲では、分離層は形成されたが、前に形成された分離層に反射したレーザー光線によって分離層の上方にダメージ層が形成された。
（４）平均出力３．０〜５．０Ｗの範囲では、分離層は形成されたが、前に形成された分離層に反射したレーザー光線によって分離層の上方にダメージ層が形成されると共に、前に形成された分離層を透過したレーザー光線によって分離層の下方にダメージ層が形成された。
なお、図５において、良好な分離層が形成されたと共に分離層の上方又は下方にダメージ層が形成されなかった条件には「●」印を付し、分離層が形成されなかった条件には「×」を付し、分離層の上方のみにダメージ層が形成された条件には「△」を付し、分離層の上方及び下方にダメージ層が形成された条件には「□」を付し、分離層の下方のみにダメージ層が形成された条件には「◇」を付し、分離層が形成されずダメージ層のみが形成された条件には「＋」を付してある。また、後述する図８においても、上記と同様に「●」、「×」、「△」、「□」、「◇」、「＋」を付してある。
［実験１に基づく結論］
上記実験条件下において加工送り速度が１００ｍｍ／ｓの場合、良好な分離層を形成するには、平均出力が０．４〜１．６Ｗの範囲でパルスレーザー光線のエネルギーを設定する。
【００２５】
［実験２］
厚み１ｍｍの単結晶ＳｉＣインゴットをチャックテーブル２２に保持させ、オフ角が形成される方向と直交する方向に２００ｍｍ／ｓの加工送り速度でチャックテーブル２２を加工送りし、パルスレーザー光線の平均出力を０．２Ｗ間隔で０．２Ｗから５．０Ｗまで上昇させて単結晶ＳｉＣインゴットにパルスレーザー光線を照射した。
［実験２の結果］
（１）平均出力０．２〜０．４Ｗの範囲では、分離層は形成されなかった。
（２）平均出力０．６〜２．０Ｗの範囲では、良好な分離層が形成されたと共に、分離層の上方又は下方にダメージ層は形成されなかった。
（３）平均出力２．２〜２．８Ｗの範囲では、分離層は形成されたが、前に形成された分離層に反射したレーザー光線によって分離層の上方にダメージ層が形成された。
（４）平均出力３．０〜５．０Ｗの範囲では、分離層は形成されたが、前に形成された分離層に反射したレーザー光線によって分離層の上方にダメージ層が形成されると共に前に形成された分離層を透過したレーザー光線によって分離層の下方にダメージ層が形成される場合と、分離層の下方のみにダメージ層が形成される場合とが混在した。
［実験２に基づく結論］
上記実験条件下において加工送り速度が２００ｍｍ／ｓの場合、良好な分離層を形成するには、平均出力が０．６〜２．０Ｗの範囲でパルスレーザー光線のエネルギーを設定する。
【００２６】
［実験３］
厚み１ｍｍの単結晶ＳｉＣインゴットをチャックテーブル２２に保持させ、オフ角が形成される方向と直交する方向に３００ｍｍ／ｓの加工送り速度でチャックテーブル２２を加工送りし、パルスレーザー光線の平均出力を０．２Ｗ間隔で０．２Ｗから５．０Ｗまで上昇させて単結晶ＳｉＣインゴットにパルスレーザー光線を照射した。
［実験３の結果］
（１）平均出力０．２〜０．８Ｗの範囲では、分離層は形成されなかった。
（２）平均出力１．０〜２．８Ｗの範囲では、良好な分離層が形成されたと共に、分離層の上方又は下方にダメージ層は形成されなかった。
（３）平均出力３．０Ｗでは、分離層は形成されたが、前に形成された分離層に反射したレーザー光線によって分離層の上方にダメージ層が形成された。
（４）平均出力３．２〜４．８Ｗの範囲では、分離層は形成されたが、前に形成された分離層に反射したレーザー光線によって分離層の上方にダメージ層が形成されると共に、前に形成された分離層を透過したレーザー光線によって分離層の下方にダメージ層が形成された。
（５）平均出力５．０Ｗでは、分離層は形成されたが、前に形成された分離層を透過したレーザー光線によって分離層の下方にダメージ層が形成された。
［実験３に基づく結論］
上記実験条件下において加工送り速度が３００ｍｍ／ｓの場合、良好な分離層を形成するには、平均出力が１．０〜２．８Ｗの範囲でパルスレーザー光線のエネルギーを設定する。
【００２７】
［実験４］
厚み１ｍｍの単結晶ＳｉＣインゴットをチャックテーブル２２に保持させ、オフ角が形成される方向と直交する方向に４００ｍｍ／ｓの加工送り速度でチャックテーブル２２を加工送りし、パルスレーザー光線の平均出力を０．２Ｗ間隔で０．２Ｗから５．０Ｗまで上昇させて単結晶ＳｉＣインゴットにパルスレーザー光線を照射した。
［実験４の結果］
（１）平均出力０．２〜１．８Ｗの範囲では、分離層は形成されなかった。
（２）平均出力２．０〜３．２Ｗの範囲では、良好な分離層が形成されたと共に、分離層の上方又は下方にダメージ層は形成されなかった。
（３）平均出力３．４〜５．０Ｗの範囲では、分離層は形成されたが、前に形成された分離層を透過したレーザー光線によって分離層の下方にダメージ層が形成された。
［実験４に基づく結論］
上記実験条件下において加工送り速度が４００ｍｍ／ｓの場合、良好な分離層を形成するには、平均出力が２．０〜３．２Ｗの範囲でパルスレーザー光線のエネルギーを設定する。
【００２８】
［実験５］
厚み１ｍｍの単結晶ＳｉＣインゴットをチャックテーブル２２に保持させ、オフ角が形成される方向と直交する方向に５００ｍｍ／ｓの加工送り速度でチャックテーブル２２を加工送りし、パルスレーザー光線の平均出力を０．２Ｗ間隔で０．２Ｗから５．０Ｗまで上昇させて単結晶ＳｉＣインゴットにパルスレーザー光線を照射した。
［実験５の結果］
（１）平均出力０．２〜２．８Ｗの範囲では、分離層は形成されなかった。
（２）平均出力３．０〜３．６Ｗの範囲では、良好な分離層が形成されたと共に、分離層の上方又は下方にダメージ層は形成されなかった。
（３）平均出力３．８〜５．０Ｗの範囲では、分離層は形成されたが、前に形成された分離層を透過したレーザー光線によって分離層の下方にダメージ層が形成された。
［実験５に基づく結論］
上記実験条件下において加工送り速度が５００ｍｍ／ｓの場合、良好な分離層を形成するには、平均出力が３．０〜３．６Ｗの範囲でパルスレーザー光線のエネルギーを設定する。
【００２９】
［実験６］
厚み１ｍｍの単結晶ＳｉＣインゴットをチャックテーブル２２に保持させ、オフ角が形成される方向と直交する方向に６００ｍｍ／ｓの加工送り速度でチャックテーブル２２を加工送りし、パルスレーザー光線の平均出力を０．２Ｗ間隔で０．２Ｗから５．０Ｗまで上昇させて単結晶ＳｉＣインゴットにパルスレーザー光線を照射した。
［実験６の結果］
（１）平均出力０．２〜３．６Ｗの範囲では、分離層は形成されなかった。
（２）平均出力３．８〜４．０Ｗの範囲では、良好な分離層が形成されたと共に、分離層の上方又は下方にダメージ層は形成されなかった。
（３）平均出力４．２〜５．０Ｗの範囲では、分離層は形成されたが、前に形成された分離層を透過したレーザー光線によって分離層の下方にダメージ層が形成された。
［実験６に基づく結論］
上記実験条件下において加工送り速度が６００ｍｍ／ｓの場合、良好な分離層を形成するには、平均出力が３．８〜４．０Ｗの範囲でパルスレーザー光線のエネルギーを設定する。
【００３０】
［実験７］
厚み１ｍｍの単結晶ＳｉＣインゴットをチャックテーブル２２に保持させ、オフ角が形成される方向と直交する方向に７００ｍｍ／ｓの加工送り速度でチャックテーブル２２を加工送りし、パルスレーザー光線の平均出力を０．２Ｗ間隔で０．２Ｗから５．０Ｗまで上昇させて単結晶ＳｉＣインゴットにパルスレーザー光線を照射した。
［実験７の結果］
（１）平均出力０．２〜１．０Ｗの範囲では、分離層は形成されなかった。
（２）平均出力１．２〜５．０Ｗの範囲では、分離層が形成されない一方、出力を上昇させる毎に大きなダメージ層が形成された。
［実験７に基づく結論］
上記実験条件下において加工送り速度が７００ｍｍ／ｓの場合、分離層は形成されない。
【００３１】
［実験８］
厚み１ｍｍの単結晶ＳｉＣインゴットをチャックテーブル２２に保持させ、オフ角が形成される方向と直交する方向に８００ｍｍ／ｓの加工送り速度でチャックテーブル２２を加工送りし、パルスレーザー光線の平均出力を０．２Ｗ間隔で０．２Ｗから５．０Ｗまで上昇させて単結晶ＳｉＣインゴットにパルスレーザー光線を照射した。
［実験８の結果］
（１）平均出力０．２〜１．０Ｗの範囲では、分離層は形成されなかった。
（２）平均出力１．２〜５．０Ｗの範囲では、分離層は形成されない一方、出力を上昇させる毎に大きなダメージ層が形成された。
［実験８に基づく結論］
上記実験条件下において加工送り速度が８００ｍｍ／ｓの場合、分離層は形成されない。
【００３２】
図６及び図７を参照して、パルスレーザー光線ＬＢの集光点ＦＰの深さＺと、インゴット５０に形成される改質層６６及びダメージ層７２，７４について説明する。集光レンズの開口数ＮＡと、開口角θと、屈折率ｎとの関係は、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθであるところ、上記実験条件では集光レンズの開口数ＮＡが０．６５であるので、空気中（屈折率≒１）において集光レンズを透過したパルスレーザー光線ＬＢの開口角θは、
θ＝ｓｉｎ−１（０．６５）
＝４０．５
となる。そうすると、インゴット５０の上面（たとえば第一の面５２）から集光器を１２０μｍ下げた場合に、インゴット５０の上面におけるパルスレーザー光線ＬＢのスポットの半径ｒは、
ｒ＝１２０×ｔａｎ（４０．５）
＝１２０×０．８５４
＝１０２．５（μｍ）
となる。また、ＳｉＣの屈折率が２．６５であることから、インゴット５０の内部におけるパルスレーザー光線ＬＢの開口角θ’は、
θ’＝ｓｉｎ−１（０．６５／２．６５）
＝ｓｉｎ−１（０．２４５）
＝１４．２
となる。そして集光点ＦＰの深さＺは、インゴット５０の上面におけるパルスレーザー光線ＬＢのスポットの半径ｒと、インゴット５０の内部における開口角θ’との関係から、
Ｚ＝ｒ／ｔａｎθ’
＝１０２．５／ｔａｎ（１４．２）
＝１０２．５／０．２５３
＝４０６（μｍ）
となる。上記実験１ないし６において形成された改質層６６の位置を実測したところ、インゴット５０の上面からの深さが２１６μｍの位置であり、集光点ＦＰの深さから１９０μｍ上方であった。このように集光点ＦＰから離れた位置に改質層６６及びクラック６８からなる分離層６４が形成されることに起因して、前に形成された分離層６４に重ねてパルスレーザー光線ＬＢを照射すると、分離層６４で反射したパルスレーザー光線ＬＢ１によって分離層６４から１９０μｍ程度上方の位置にダメージ層７２が形成され、又は／及び、分離層６４を透過したパルスレーザー光線ＬＢ２によって分離層６４から１９０μｍ程度下方の位置（ほぼ集光点ＦＰの位置）にダメージ層７４が形成される場合がある。そして、インゴット５０にダメージ層７２，７４が形成されると、生成すべきウエーハの品質が低下し、研削によって除去すべきインゴット５０の量が増えて生産性が悪くなる。
【００３３】
実験１ないし８の結果から、加工送り速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）に応じて良好な分離層６４が形成される最大の平均出力は、図５に示すとおり、１００ｍｍ／ｓでは１．６Ｗ、２００ｍｍ／ｓでは２．０Ｗ、３００ｍｍ／ｓでは２．８Ｗ、４００ｍｍ／ｓでは３．２Ｗ、５００ｍｍ／ｓでは３．６Ｗ、６００ｍｍ／ｓでは４．０Ｗ、７００ｍｍ／ｓでは不明、８００ｍｍ／ｓでは不明であり、１パルス当たりのエネルギー密度Ｅ（Ｊ／ｃｍ２）に変換すると、１００ｍｍ／ｓでは０．７３７Ｊ／ｃｍ２、２００ｍｍ／ｓでは０．９２２Ｊ／ｃｍ２、３００ｍｍ／ｓでは１．２９Ｊ／ｃｍ２、４００ｍｍ／ｓでは１．４７４Ｊ／ｃｍ２、５００ｍｍ／ｓでは１．６５Ｊ／ｃｍ２、６００ｍｍ／ｓでは１．８４Ｊ／ｃｍ２となる。なお、上記のとおり、エネルギー密度Ｅ（Ｊ／ｃｍ２）は、平均出力Ｐ（Ｗ）と、改質層６６が形成される位置におけるスポットの面積Ｓ＝πＤ２／４（ｃｍ２）と、繰り返し周波数Ｆ（ｋＨｚ）とで規定される（Ｅ＝Ｐ／（Ｓ・Ｆ））。上記実験１ないし８では、改質層６６が形成される位置におけるスポットの直径Ｄは、インゴット５０の上面におけるスポットの半径ｒ（１０２．５μｍ）と、集光点ＦＰの深さＺ（４０６μｍ）と、改質層６６の深さ（１９０μｍ）との関係から、１０２．５μｍ×（１９０μｍ／４０６μｍ）×２＝φ９６μｍ、すなわちφ０．００９６ｃｍである。
【００３４】
また、実験１ないし８の結果から、加工送り速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）に応じて良好な分離層６４が形成される最小の平均出力は、図５に示すとおり、１００ｍｍ／ｓでは０．４Ｗ、２００ｍｍ／ｓでは０．６Ｗ、３００ｍｍ／ｓでは１．０Ｗ、４００ｍｍ／ｓでは２．０Ｗ、５００ｍｍ／ｓでは３．０Ｗ、６００ｍｍ／ｓでは３．８Ｗ、７００ｍｍ／ｓでは不明、８００ｍｍ／ｓでは不明であり、１パルス当たりのエネルギー密度Ｅ（Ｊ／ｃｍ２）に変換すると、１００ｍｍ／ｓでは０．１８４Ｊ／ｃｍ２、２００ｍｍ／ｓでは０．２７６Ｊ／ｃｍ２、３００ｍｍ／ｓでは０．４６１Ｊ／ｃｍ２、４００ｍｍ／ｓでは０．９２１Ｊ／ｃｍ２、５００ｍｍ／ｓでは１．３８２Ｊ／ｃｍ２、６００ｍｍ／ｓでは１．７５Ｊ／ｃｍ２となる。
【００３５】
実験１ないし８において、加工送り速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）ごとの、分離層６４が形成される位置における隣接するスポットの重なり率は、１００ｍｍ／ｓでは９６％、２００ｍｍ／ｓでは９３％、３００ｍｍ／ｓでは８９％、４００ｍｍ／ｓでは８６％、５００ｍｍ／ｓでは８３％、６００ｍｍ／ｓでは８０％、７００ｍｍ／ｓでは７６％、８００ｍｍ／ｓでは７３％と減少することから、良好な分離層６４が形成される最大値のエネルギー密度Ｅは加工送り速度Ｖに応じて変化する。しかし、重なり率が８０％未満になると分離層６４は形成されない。
【００３６】
加工送り速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）を横軸とし、１パルス当たりのエネルギー密度Ｅ（Ｊ／ｃｍ２）を縦軸として、良好な分離層６４が形成される最大の１パルス当たりのエネルギー密度Ｅの点を加工送り速度Ｖごとにプロットして直線近似を求めると、図８に示すとおり、Ｅ＝０．７３７＋０．００２４×（Ｖ−１００）が導かれ、良好な分離層６４が形成される最小の１パルス当たりのエネルギー密度Ｅの点を加工送り速度Ｖごとにプロットして直線近似を求めると、Ｅ＝−０．３５＋０．００４２×（Ｖ−１００）が導かれる。また、加工送り速度Ｖが１００〜６００ｍｍ／ｓでは良好な分離層６４が形成されたが、加工送り速度Ｖが７００ｍｍ／ｓ及び８００ｍｍ／ｓでは良好な分離層６４が形成されなかったため、０＜Ｖ≦６００の条件が設定され、実験１ないし８を通じて良好な分離層６４が形成される最小の１パルス当たりのエネルギー密度Ｅは０．１８４Ｊ／ｃｍ２（加工送り速度Ｖが１００ｍｍ／ｓで、平均出力が０．２Ｗの場合）であったため、０．１８４≦Ｅの条件が設定される。したがって、良好な分離層６４を形成すると共に分離層６４の上方又は／及び下方にダメージ層７２，７４を形成しないようにするため、図示の実施形態では１パルス当たりのエネルギー密度Ｅ（Ｊ／ｃｍ２）と加工送り速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）との関係が
０＜Ｖ≦６００  （式１）
０．１８４≦Ｅ  （式２）
を条件に
−０．３５＋０．００４２×（Ｖ−１００）≦Ｅ≦０．７３７＋０．００２４×（Ｖ−１００）  （式３）
に設定される。図８においては、ハッチングで示す範囲が上記式１ないし３で規定される範囲である。そして、１パルス当たりのエネルギー密度Ｅ（Ｊ／ｃｍ２）と加工送り速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）との関係が上記式１ないし３で規定される範囲に設定されることにより、分離層６４の上方又は下方にダメージ層７２，７４が形成されないのでウエーハの品質が低下することがないと共に研削によって除去すべきインゴット５０の量が増えて生産性が悪くなることもなく、捨てられる素材量を軽減でき、生産性の向上が図られる。
【００３７】
そして本発明のウエーハ生成方法では、剥離面生成工程を実施した後、剥離面７０を界面としてインゴット５０の一部を剥離してウエーハを生成するウエーハ生成工程を実施する。ウエーハ生成工程では、まず、移動手段８によってチャックテーブル２２を吸着片４６の下方に移動させる。次いで、昇降手段によってアーム４２を下降させ、図９に示すとおり、吸着片４６の下面をインゴット５０の第一の面５２に密着させる。次いで、吸引手段を作動させ、吸着片４６の下面をインゴット５０の第一の面５２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４６の下面に対して超音波振動を付与すると共に、モータ４４を作動させ吸着片４６を回転させる。これによって、剥離面７０を界面としてインゴット５０の一部を剥離することができ、所望の厚みのウエーハ７６を効率よく生成することができる。ウエーハ７６を生成した後、基台４上に設けられた研磨手段（図示していない。）によりインゴット５０の剥離面７０を研磨し、剥離面生成工程及びウエーハ生成工程を順次実施することで、インゴット５０から複数のウエーハを生成することができる。
【符号の説明】
【００３８】
５０：単結晶ＳｉＣインゴット
５２：第一の面
５４：第二の面
５８：垂線
６４：分離層
６６：改質層
６８：クラック
７０：剥離面
７２：分離層の上方に形成されるダメージ層
７４：分離層の下方に形成されるダメージ層
Ｖ：加工送り速度
Ｅ：エネルギー密度
α：オフ角
【図１】
2018026470.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018026470.tif 000009
【図８】
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【図９】
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