(57)【要約】      （修正有）【課題】剥離層を起点としてインゴットからウエーハを容易に剥離することができると共に、インゴットからのウエーハの剥離が完了したことを容易に判別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。【解決手段】生成方法は、インゴット５０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インゴットの端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てレーザー光線を照射して剥離層を形成する剥離層形成工程と、生成すべきウエーハに対面させ水の層を介して超音波発生手段６を位置づけて超音波を発生させて剥離層を破壊する超音波発生工程と、生成すべきウエーハの上面に水の層を介して高さ検出手段１０を位置づけて生成すべきウエーハの上面の高さを検出し、高さの変化によってインゴットから生成すべきウエーハの剥離を、剥離検出手段１２が検出する剥離検出工程から構成される。【選択図】図１
2019161037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
インゴット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インゴットの端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てインゴットにレーザー光線を照射して剥離層を形成する剥離層形成工程と、
生成すべきウエーハに対面させ水の層を介して超音波発生手段を位置づけて超音波を発生させて剥離層を破壊する超音波発生工程と、
生成すべきウエーハの上面に水の層を介して高さ検出手段を位置づけて、生成すべきウエーハの上面の高さの変化によってインゴットから生成すべきウエーハの剥離を検出する剥離検出工程と、
から少なくとも構成されるウエーハの生成方法。
【請求項２】
該剥離検出工程において使用する高さ検出手段は、干渉式レーザー測長器、または超音波測長器である請求項１記載のウエーハの生成方法。
【請求項３】
インゴットは、ｃ軸とｃ軸に対し直交するｃ面とを有する単結晶ＳｉＣインゴットであり、
該剥離層形成工程において、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単結晶ＳｉＣインゴットの端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て単結晶ＳｉＣインゴットにレーザー光線を照射してＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部と改質部からｃ面に等方的に形成されるクラックとからなる剥離層を形成する請求項１記載のウエーハの生成方法。
【請求項４】
インゴットは、端面の垂線に対してｃ軸が傾きｃ面と端面とでオフ角が形成されている単結晶ＳｉＣインゴットであり、
該剥離層形成工程において、オフ角が形成される方向と直交する方向に改質部を連続的に形成して改質部からｃ面に等方的にクラックを生成し、オフ角が形成される方向にクラックの幅を超えない範囲で単結晶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オフ角が形成される方向と直交する方向に改質部を連続的に形成して改質部からｃ面に等方的にクラックを順次生成した剥離層を形成する請求項３記載のウエーハの生成方法。
【請求項５】
インゴット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インゴットの端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てインゴットにレーザー光線を照射して剥離層を形成した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、
生成すべきウエーハに対面する端面を有し水の層を介して超音波を発生させる超音波発生手段と、
生成すべきウエーハの上面の高さを水の層を介して検出する高さ検出手段と、
該高さ検出手段と連結され生成すべきウエーハの上面の高さの変化によってインゴットから生成すべきウエーハの剥離を検出する剥離検出手段と、
から少なくとも構成されるウエーハの生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【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単結晶ＳｉＣインゴットの内部に位置づけて単結晶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、剥離層を起点として単結晶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。）。
【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２０１６−１１１１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、剥離層を起点としてインゴットからウエーハを剥離することが困難であり生産効率が悪いという問題がある。また、インゴットからのウエーハの剥離が完了したか否かを判別することが困難であるという問題もある。
【０００７】
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、剥離層を起点としてインゴットからウエーハを容易に剥離することができると共に、インゴットからのウエーハの剥離が完了したことを容易に判別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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の第一の局面が提供するのは以下のウエーハの生成方法である。すなわち、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、インゴット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インゴットの端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てインゴットにレーザー光線を照射して剥離層を形成する剥離層形成工程と、生成すべきウエーハに対面させ水の層を介して超音波発生手段を位置づけて超音波を発生させて剥離層を破壊する超音波発生工程と、生成すべきウエーハの上面に水の層を介して高さ検出手段を位置づけて、生成すべきウエーハの上面の高さの変化によってインゴットから生成すべきウエーハの剥離を検出する剥離検出工程と、から少なくとも構成されるウエーハの生成方法である。
【０００９】
好ましくは、該剥離検出工程において使用する高さ検出手段は、干渉式レーザー測長器、または超音波測長器である。インゴットは、ｃ軸とｃ軸に対し直交するｃ面とを有する単結晶ＳｉＣインゴットであり、該剥離層形成工程において、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単結晶ＳｉＣインゴットの端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て単結晶ＳｉＣインゴットにレーザー光線を照射してＳｉＣがＳｉとＣとに分離した改質部と改質部からｃ面に等方的に形成されるクラックとからなる剥離層を形成するのが好適である。インゴットは、端面の垂線に対してｃ軸が傾きｃ面と端面とでオフ角が形成されている単結晶ＳｉＣインゴットであり、該剥離層形成工程において、オフ角が形成される方向と直交する方向に改質部を連続的に形成して改質部からｃ面に等方的にクラックを生成し、オフ角が形成される方向にクラックの幅を超えない範囲で単結晶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オフ角が形成される方向と直交する方向に改質部を連続的に形成して改質部からｃ面に等方的にクラックを順次生成した剥離層を形成するのが好都合である。
【００１０】
本発明の第二の局面が提供するのは以下のウエーハの生成装置である。すなわち、インゴット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インゴットの端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てインゴットにレーザー光線を照射して剥離層を形成した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、生成すべきウエーハに対面する端面を有し水の層を介して超音波を発生させる超音波発生手段と、生成すべきウエーハの上面の高さを水の層を介して検出する高さ検出手段と、該高さ検出手段と連結され生成すべきウエーハの上面の高さの変化によってインゴットから生成すべきウエーハの剥離を検出する剥離検出手段と、から少なくとも構成されるウエーハの生成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第一の局面が提供するウエーハの生成方法は、インゴット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インゴットの端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てインゴットにレーザー光線を照射して剥離層を形成する剥離層形成工程と、生成すべきウエーハに対面させ水の層を介して超音波発生手段を位置づけて超音波を発生させて剥離層を破壊する超音波発生工程と、生成すべきウエーハの上面に水の層を介して高さ検出手段を位置づけて、生成すべきウエーハの上面の高さの変化によってインゴットから生成すべきウエーハの剥離を検出する剥離検出工程と、から少なくとも構成されているので、剥離層を起点としてインゴットからウエーハを容易に剥離することができると共に、生成すべきウエーハの上面の高さの変化によってインゴットからのウエーハの剥離が完了したことを容易に判別することができる。
【００１２】
本発明の第二の局面が提供するウエーハの生成装置は、生成すべきウエーハに対面する端面を有し水の層を介して超音波を発生させる超音波発生手段と、生成すべきウエーハの上面の高さを水の層を介して検出する高さ検出手段と、該高さ検出手段と連結され生成すべきウエーハの上面の高さの変化によってインゴットから生成すべきウエーハの剥離を検出する剥離検出手段と、から少なくとも構成されているので、剥離層を起点としてインゴットからウエーハを容易に剥離することができると共に、生成すべきウエーハの上面の高さの変化によってインゴットからのウエーハの剥離が完了したことを容易に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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。
【図２】図１に示すインゴット保持手段にインゴットを保持させる状態を示すウエーハの生成装置の斜視図。
【図３】（ａ）インゴットの正面図、（ｂ）インゴットの平面図。
【図４】（ａ）図３に示すインゴットに剥離層が形成されている状態を示す斜視図、（ｂ）図３に示すインゴットに剥離層が形成されている状態を示す正面図。
【図５】（ａ）剥離層が形成されたインゴットの平面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図６】インゴットに超音波が付与されている状態を示すウエーハの生成装置の正面図。
【図７】インゴットに超音波が付与されている状態において、高さ検出手段と生成すべきウエーハとの間隔の時間変化を示すグラフ。
【図８】剥離されたウエーハにウエーハ保持手段が密着している状態を示すウエーハの生成装置の正面図。
【図９】剥離されたウエーハがウエーハ保持手段によって吸引保持されている状態を示すウエーハの生成装置の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るウエーハの生成方法およびウエーハの生成装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
まず、本発明に係るウエーハの生成装置の実施形態について説明する。図１に示すウエーハの生成装置２は、インゴットを保持するインゴット保持手段４と、生成すべきウエーハに対面する端面６ａを有し水の層を介して超音波を発生させる超音波発生手段６と、生成すべきウエーハと超音波発生手段６との間に水を供給して水の層を生成する水供給手段８と、生成すべきウエーハの上面の高さを水の層を介して検出する高さ検出手段１０と、高さ検出手段１０と連結され生成すべきウエーハの上面の高さの変化によってインゴットから生成すべきウエーハの剥離を検出する剥離検出手段１２と、インゴットから剥離されたウエーハを保持するウエーハ保持手段１４とを備える。
【００１６】
図１および図２を参照してインゴット保持手段４について説明する。図示の実施形態におけるインゴット保持手段４は、円柱状の基台１６と、基台１６の上面に回転自在に搭載された円柱状の保持テーブル１８と、保持テーブル１８の径方向中心を通って上下方向に延びる軸線を中心として保持テーブル１８を回転させるモータ（図示していない。）とを備える。インゴット保持手段４は、適宜の接着剤（たとえばエポキシ樹脂系接着剤）を介して保持テーブル１８の上面に固定されたインゴットを保持することができる。あるいは、インゴット保持手段４は、吸引手段（図示していない。）に接続された多孔質の吸着チャック（図示していない。）が保持テーブル１８の上端部分に配置され、吸引手段で吸着チャックの上面に吸引力を生成することにより、インゴットを吸引保持する構成であってもよい。
【００１７】
図示の実施形態におけるウエーハの生成装置２は、更に、超音波発生手段６と水供給手段８と高さ検出手段１０とウエーハ保持手段１４とを図１に矢印Ｙで示すＹ軸方向に移動させるＹ軸方向移動機構２０を備える。Ｙ軸方向移動機構２０は、Ｙ軸方向に延びる長方形状の案内開口２２ａが形成された直方体状の枠体２２と、枠体２２の内部においてＹ軸方向に延びる第一のボールねじ（図示していない。）と、第一のボールねじに連結された基端部から図１に矢印Ｘで示すＸ軸方向に延びる第一の移動片２４と、第一のボールねじの片端部に連結された第一のモータ２６と、枠体２２の内部においてＹ軸方向に延びる第二のボールねじ（図示していない。）と、第二のボールねじに連結された基端部からＸ軸方向に延びる第二の移動片２８と、第二のボールねじの片端部に連結された第二のモータ３０とを含む。そしてＹ軸方向移動機構２０は、第一のボールねじにより第一のモータ２６の回転運動を直線運動に変換して第一の移動片２４に伝達し、案内開口２２ａに沿って第一の移動片２４をＹ軸方向に移動させると共に、第二のボールねじにより第二のモータ３０の回転運動を直線運動に変換して第二の移動片２８に伝達し、案内開口２２ａに沿って第二の移動片２８をＹ軸方向に移動させる。なお、Ｘ軸方向とＹ軸方向とは直交しており、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。
【００１８】
図示の実施形態では図１に示すとおり、第一の移動片２４の先端下面には下方に延びる円柱状の第一の昇降手段３２が接続され、第一の昇降手段３２の下端には円柱状の超音波発生手段６が接続されている。このため、第一の移動片２４がＹ軸方向に移動することによって、第一の昇降手段３２および超音波発生手段６がＹ軸方向に移動するようになっている。第一の昇降手段３２は、たとえばボールねじとモータとを有する電動シリンダから構成され得る。そして第一の昇降手段３２においては、超音波発生手段６を昇降させると共に任意の位置で停止させることによって、超音波発生手段６の下側の円形状端面６ａを生成すべきウエーハに対面させる。超音波発生手段６は、圧電セラミックス等から形成され、超音波を発生させるようになっている。
【００１９】
図１に示すとおり水供給手段８は、第一の移動片２４の先端上面に付設された円筒状の接続口３４と、第一の移動片２４の先端下面に昇降自在に支持されたノズル３６と、ノズル３６を昇降させるノズル昇降機構（図示していない。）とを含む。このため、第一の移動片２４が移動することにより、水供給手段８がＹ軸方向に移動するようになっている。接続口３４は、適宜の給水ホース（図示していない。）を介して水供給源（図示していない。）に接続されている。ノズル３６は、超音波発生手段６とＹ軸方向に間隔をおいて第一の移動片２４の先端下面から下方に延び、次いで超音波発生手段６に向かって若干下方に傾斜しつつＹ軸方向に延びている。また、ノズル３６は中空状に形成され接続口３４に連通している。たとえば電動シリンダから構成され得るノズル昇降機構は、ノズル３６を昇降させると共に任意の位置で停止させることにより、生成すべきウエーハと超音波発生手段６の端面６ａとの間にノズル３６の出口３６ａを位置づける。このように構成されている水供給手段８は、生成すべきウエーハと超音波発生手段６の端面６ａとの間に、水供給源から接続口３４に供給された水をノズル３６の出口３６ａから供給して水の層を生成するようになっている。
【００２０】
図示の実施形態では図１に示すとおり、高さ検出手段１０は、第一の昇降手段３２からＹ軸方向に突出し次いで下方に延びる連結片３７を介して第一の昇降手段３２に支持されている。このため、高さ検出手段１０は、第一の移動片２４が移動することにより、第一の昇降手段と共にＹ軸方向に移動するようになっている。また、高さ検出手段１０は、第一の昇降手段３２によって超音波発生手段６と共に昇降され、かつ任意の位置で停止されるようになっている。なお、高さ検出手段１０は、第一の昇降手段３２とは別の昇降手段を介して、第一の移動片２４に昇降自在に支持されていてもよい。図示の実施形態における高さ検出手段１０は、干渉式レーザー測長器または超音波測長器であり、高さ検出手段１０の下側の端面１０ａが超音波発生手段６の下側の端面６ａよりも若干（たとえば１〜２ｍｍ程度）低くなるように位置づけられている。そして高さ検出手段１０は、生成すべきウエーハと超音波発生手段６の端面６ａとの間に水供給手段８によって生成された水の層を介して、高さ検出手段１０の端面１０ａと生成すべきウエーハの上面との間隔を測定することにより、生成すべきウエーハの上面の高さを検出するようになっている。高さ検出手段１０と電気的に連結されている剥離検出手段１２には、高さ検出手段１０から出力された電気信号が入力される。剥離検出手段１２は、コンピュータから構成され、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。そして剥離検出手段１２においては、高さ検出手段１０によって検出された、生成すべきウエーハの上面の高さ（高さ検出手段１０の端面１０ａと生成すべきウエーハの上面との間隔）の変化によって、インゴットから生成すべきウエーハの剥離を検出するようになっている。
【００２１】
図１を参照して説明を続けると、第二の移動片２８の先端下面にはウエーハ保持手段１４が接続されており、第二の移動片２８がＹ軸方向に移動することによりウエーハ保持手段１４がＹ軸方向に移動するようになっている。ウエーハ保持手段１４は、第二の移動片２８の先端下面から下方に延びる円柱状の第二の昇降手段３８と、第二の昇降手段３８の下端に接続され、インゴットから剥離されたウエーハを吸引保持する円板状の保持片４０とを備える。第二の昇降手段３８は、たとえば電動シリンダから構成され、保持片４０を昇降させると共に任意の位置で停止させることにより、生成すべきウエーハに保持片４０の下面を接触させる。保持片４０の下端部分には、吸引手段（図示していない。）に接続された多孔質の吸着チャック（図示していない。）が付設されている。そしてウエーハ保持手段１４においては、インゴットから剥離されたウエーハに保持片４０の下面を接触させた状態で、吸着チャックの下面に吸引手段で吸引力を生成することにより、インゴットから剥離されたウエーハを保持片４０で吸引保持することができる。
【００２２】
図３には、剥離層が形成される前の状態におけるインゴット５０が示されている。インゴット５０は、六方晶単結晶ＳｉＣから全体として円柱形状に形成され、円形状の第一の端面５２と、第一の端面５２と反対側の円形状の第二の端面５４と、第一の端面５２および第二の端面５４の間に位置する周面５６と、第一の端面５２から第二の端面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、第一の端面５２の垂線５８に対してｃ軸が傾いており、ｃ面と第一の端面５２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３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およ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３（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）。なお、剥離層が形成された後に上述のウエーハの生成装置２によってウエーハが剥離され得るインゴットは、上記インゴット５０に限定されず、たとえば、第一の端面の垂線に対してｃ軸が傾いておらず、ｃ面と第一の端面とのオフ角が０度である（すなわち、第一の端面の垂線とｃ軸とが一致している）単結晶ＳｉＣインゴットでもよく、あるいはＳｉ（シリコン）やＧａＮ（窒化ガリウム）等の単結晶ＳｉＣ以外の素材から形成されているインゴットでもよい。
【００２３】
次に、本発明に係るウエーハの生成方法の実施形態について説明する。図示の実施形態では、まず、インゴット５０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インゴット５０の端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てインゴット５０にレーザー光線を照射して剥離層を形成する剥離層形成工程を実施する。剥離層形成工程は、たとえば図４に一部を示すレーザー加工装置６４を用いて実施することができる。レーザー加工装置６４は、被加工物を保持するチャックテーブル６６と、チャックテーブル６６に保持された被加工物にパルスレーザー光線ＬＢを照射する集光器６８とを備える。上面において被加工物を吸引保持するように構成されているチャックテーブル６６は、回転手段（図示していない。）で上下方向に延びる軸線を中心として回転されると共に、ｘ軸方向移動手段（図示していない。）でｘ軸方向に進退され、ｙ軸方向移動手段（図示していない。）でｙ軸方向に進退される。集光器６８は、レーザー加工装置６４のパルスレーザー光線発振器（図示していない。）が発振したパルスレーザー光線ＬＢを集光して被加工物に照射するための集光レンズ（図示していない。）を含む。なお、ｘ軸方向は図４に矢印ｘで示す方向であり、ｙ軸方向は図４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。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。また、図１に大文字のＸおよびＹで示すＸ軸方向およびＹ軸方向と図４に小文字のｘおよびｙで示すｘ軸方向およびｙ軸方向とは、一致していてもよく相違していてもよい。
【００２４】
図４を参照して説明を続けると、剥離層形成工程では、まず、インゴット５０の一方の端面（図示の実施形態では第一の端面５２）を上に向けて、チャックテーブル６６の上面にインゴット５０を吸引保持させる。あるいは、インゴット５０の他方の端面（図示の実施形態では第二の端面５４）とチャックテーブル６６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、インゴット５０をチャックテーブル６６に固定してもよい。次いで、レーザー加工装置６４の撮像手段（図示していない。）で上方からインゴット５０を撮像する。次いで、撮像手段で撮像したインゴット５０の画像に基づいて、レーザー加工装置６４のｘ軸方向移動手段、ｙ軸方向移動手段および回転手段でチャックテーブル６６を移動および回転させることにより、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６８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４（ａ）に示すとおり、第二のオリエンテーションフラット６２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、レーザー加工装置６４の集光点位置調整手段（図示していない。）で集光器６８を昇降させ、図４（ｂ）に示すとおり、インゴット５０の第一の端面５２から、生成すべきウエーハの厚みに相当する深さ（たとえば３００μｍ）に集光点ＦＰを位置づける。次いで、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軸方向にチャックテーブル６６を所定の送り速度で移動させながら、単結晶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６８からインゴット５０に照射する剥離層形成加工を行う。剥離層形成加工を行うと、図５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（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とに分離した改質部７０が、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形成されると共に、改質部７０からｃ面に沿って等方的に延びるクラック７２が生成される。なお、剥離層形成加工を行う際は、チャックテーブル６６に代えて集光器６８を移動させてもよい。
【００２５】
図４および図５を参照して説明を続けると、剥離層形成加工に続いて、ｙ軸方向移動手段でチャックテーブル６６を移動させ、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、クラック７２の幅を超えない範囲で所定インデックス量Ｌｉ（たとえば２５０〜４００μｍ）だけ、インゴット５０と集光点ＦＰとを相対的にインデックス送りする。なお、インデックス送りの際はチャックテーブル６６に代えて集光器６８を移動させてもよい。そして、剥離層形成加工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改質部７０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、改質部７０からｃ面に沿って等方的に延びるクラック７２を順次生成して、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７２とクラック７２とが上下方向にみて重なるようにする。これによって、インゴット５０の第一の端面５２から生成すべきウエーハの厚みに相当する深さに、複数の改質部７０およびクラック７２からなる、インゴット５０からウエーハを剥離するための強度が低下した剥離層７４を形成することができる。なお、剥離層形成工程は、たとえば以下の加工条件で行うことができる。
パルスレーザー光線の波長    ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数              ：６０ｋＨｚ
平均出力                    ：１．５Ｗ
パルス幅                    ：４ｎｓ
集光点の直径                ：３μｍ
集光レンズの開口数（ＮＡ）  ：０．６５
送り速度                    ：２００ｍｍ／ｓ
【００２６】
剥離層形成工程を実施した後、生成すべきウエーハに対面させ水の層を介して超音波発生手段６を位置づけて超音波を発生させて剥離層７４を破壊する超音波発生工程を実施する。図示の実施形態における超音波発生工程では、まず図２に示すとおり、剥離層７４に近い端面である第一の端面５２を上に向けて、インゴット保持手段４でインゴット５０を保持する。この際は、インゴット５０の第二の端面５４と保持テーブル１８の上面との間に接着剤（たとえばエポキシ樹脂系接着剤）を介在させインゴット５０を保持テーブル１８に固定してもよく、あるいは、保持テーブル１８の上面に吸引力を生成してインゴット５０を吸引保持してもよい。次いで、Ｙ軸方向移動機構２０の第一のモータ２６で第一の移動片２４を移動させ、図１に示すとおり、生成すべきウエーハ（図示の実施形態では第一の端面５２から剥離層７４までの部分）に超音波発生手段６の端面６ａおよび高さ検出手段１０の端面１０ａを対面させる。次いで、第一の昇降手段３２で超音波発生手段６を下降させ、第一の端面５２と超音波発生手段６の端面６ａとの間が所定寸法（たとえば２〜３ｍｍ程度）となったら第一の昇降手段３２の作動を停止させる。また、ノズル昇降機構でノズル３６を移動させ、第一の端面５２と超音波発生手段６の端面６ａとの間にノズル３６の出口３６ａを位置づける。次いで、保持テーブル１８をモータで回転させると共に、図６に示すとおり、第一のモータ２６で第一の移動片２４をＹ軸方向に移動させながら、ノズル３６の出口３６ａから第一の端面５２と超音波発生手段６の端面６ａとの間に水を供給して水の層ＬＷを生成すると共に、超音波発生手段６に超音波を発生させる。この際、第一の端面５２全体を超音波発生手段６が通るように、保持テーブル１８を回転させると共に第一の移動片２４をＹ軸方向に移動させ、剥離層７４全体に亘って超音波を付与する。これによって、水の層ＬＷを介してインゴット５０に超音波を伝達して剥離層７４を破壊し、剥離層７４を起点として生成すべきウエーハ７６をインゴット５０から剥離することができる。
【００２７】
超音波発生工程において、超音波発生手段６に発生させる超音波の周波数はインゴット５０の固有振動数の近傍の周波数であるのが好ましく、このように超音波の周波数を設定することにより、比較的低い出力（たとえば２００Ｗ程度）の超音波であっても、比較的短い時間（１〜３分程度）で効率よくウエーハ７６をインゴット５０から剥離することができる。インゴット５０の固有振動数の近傍の周波数とは、具体的にはインゴット５０の固有振動数の０．８〜１．２倍程度であり、たとえばインゴット５０の固有振動数が２５ｋＨｚである場合には２０〜３０ｋＨｚ程度である。なお、インゴット５０の固有振動数の近傍の周波数を超える周波数（上記の例では３０ｋＨｚを超える周波数）であっても、比較的高い出力（たとえば４００〜５００Ｗ程度）の超音波であれば、比較的短い時間で効率よくウエーハ７６をインゴット５０から剥離することができる。
【００２８】
また、超音波発生工程において、インゴット５０の第一の端面５２と超音波発生手段６の端面６ａとの間に供給する水の温度は、超音波発生手段６に超音波を発生させた際、水の層ＬＷにキャビテーションの発生が抑制される温度に設定されているのが好ましい。具体的には、水の温度が０〜２５℃に設定されているのが好適であり、これによって超音波のエネルギーがキャビテーションに変換されることなく、超音波のエネルギーが効果的に剥離層７４に伝達され、効率よく剥離層７４が破壊される。
【００２９】
上述のとおりに超音波発生工程を実施している際に、生成すべきウエーハ７６の上面に水の層ＬＷを介して高さ検出手段１０を位置づけて、生成すべきウエーハ７６の上面（図示の実施形態では第一の端面５２）の高さの変化によってインゴット５０から生成すべきウエーハ７６の剥離を検出する剥離検出工程を実施し、剥離検出工程においてインゴット５０からウエーハ７６が剥離したと剥離検出手段１２が検出した際（ウエーハ７６の剥離が完了した際）に超音波発生工程を終了する。図示の実施形態における剥離検出工程においては、高さ検出手段１０の端面１０ａと生成すべきウエーハ７６の上面との間隔が所定値以下になった際に、インゴット５０からウエーハ７６が剥離したと剥離検出手段１２は検出する。高さ検出手段１０の端面１０ａと生成すべきウエーハ７６の上面との間隔の時間変化は、たとえば図７に示すとおりである。図７に示す例では、高さ検出手段１０の端面１０ａと生成すべきウエーハ７６の上面との間隔Ｓの初期値はＳ０（たとえば８５０μｍ程度）であり、時間ｔ０において超音波発生手段６による超音波の付与が開始される。時間ｔ０から時間ｔ１までにおいては、超音波発生手段６の超音波によって間隔Ｓが、ある程度の幅（たとえば１００〜１５０μｍ程度）で変動するものの、間隔Ｓは、インゴット５０からウエーハ７６が剥離したか否かの基準となる所定値Ｓ１（たとえば５５０μｍ程度）以下となっておらず、生成すべきウエーハ７６はインゴット５０から完全には剥離していない状態（ウエーハ７６の全部または一部が剥離していない状態）である。時間ｔ１以降では、所定値Ｓ１を跨って変動しており、間隔Ｓが所定値Ｓ１以下となっているため、剥離検出手段１２は、生成すべきウエーハ７６がインゴット５０から剥離したと検出する。図示の実施形態では、超音波発生工程の際に保持テーブル１８が回転していると共に第一の移動片２４が移動していることから、剥離検出手段１２は、インゴット５０の複数箇所において間隔Ｓを検出しており、インゴット５０の複数箇所において検出した間隔Ｓが所定値Ｓ１以下となっている場合に、生成すべきウエーハ７６の全部がインゴット５０から剥離したと検出する。このようにして、生成すべきウエーハ７６の剥離を検出した際に超音波発生工程および剥離検出工程を終了する。なお、時間ｔ２は超音波手段６による超音波の付与を終了した時刻である。
【００３０】
超音波発生工程および剥離検出工程を実施した後、第一のモータ２６で第一の移動片２４を移動させ、超音波発生手段６およびノズル３６をインゴット５０の上方から離間させると共に、第二のモータ３０で第二の移動片２８を移動させ、ウエーハ保持手段１４をインゴット５０の上方に位置づける。次いで図８に示すとおり、第二の昇降手段３８で保持片４０を下降させ、第一の端面５２に保持片４０の下面を接触させる。次いで、保持片４０に接続された吸引手段を作動させ、保持片４０の下面に吸引力を生成し、剥離されたウエーハ７６を保持片４０で吸引保持する。そして図９に示すとおり、第二の昇降手段３８で保持片４０を上昇させると共に、第二のモータ３０で第二の移動片２８を移動させることにより、剥離したウエーハ７６を搬送する。
【００３１】
以上のとおり図示の実施形態においては、剥離層７４を起点としてインゴット５０からウエーハ７６を容易に剥離することができると共に、インゴット５０からのウエーハ７６の剥離が完了したことを容易に判別することができる。図示の実施形態では、ウエーハ７６の剥離が完了すると超音波発生工程を終了するので、超音波発生工程の時間を不必要に増大させることがなく生産性の向上を図ることができる。また、図示の実施形態では、生成すべきウエーハ７６と超音波発生手段６の端面６ａとの間に水供給手段８から水を供給することによって、生成すべきウエーハ７６と超音波発生手段６の端面６ａとの間に水の層ＬＷを生成し、水の層ＬＷを介してインゴット５０に超音波を伝達するので、水槽を使用することなくウエーハ７６をインゴット５０から剥離でき、したがって水槽に水を貯める時間や水の使用量を節約でき、経済的である。
【００３２】
なお、図示の実施形態における剥離層形成工程では、オフ角αが形成される方向Ａと直交する方向に改質部７０を連続的に形成し、オフ角αが形成される方向Ａにインデックス送りする例を説明したが、改質部７０を形成する方向はオフ角αが形成される方向Ａと直交する方向でなくてもよく、インデックス送りする方向はオフ角αが形成される方向Ａでなくてもよい。また、図示の実施形態では、超音波発生手段６および高さ検出手段１０を昇降させる第一の昇降手段３２と、ノズル３６を昇降させるノズル昇降機構とが別々の構成である例を説明したが、第一の移動片２４に設けられた共通の昇降機構で超音波発生手段６およびノズル３６を昇降させるようにしてもよく、あるいはＹ軸方向移動機構２０の枠体２２を昇降させることによって超音波発生手段６と高さ検出手段１０とノズル３６とウエーハ保持手段１４とを昇降させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
２：ウエーハの生成装置
６：超音波発生手段
６ａ：超音波発生手段の下側の端面
１０：高さ検出手段
１０ａ：高さ検出手段の下側の端面
１２：剥離検出手段
５０：インゴット
５２：第一の端面
５４：第二の端面
５８：第一の端面の垂線
７０：改質部
７２：クラック
７４：剥離層
７６：ウエーハ
α：オフ角
Ａ：オフ角が形成される方向
ＬＢ：レーザー光線
ＦＰ：集光点
ＬＷ：水の層
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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