(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＣウエーハの生成方法であって、
ＳｉＣ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ＳｉＣインゴットの端面から生成するウエ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ＳｉＣインゴットとを相対的に移動してレーザービームを該端面に照射し、該端面に平行な改質層及び該改質層から伸長するクラックを形成して分離起点と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、該分離起点からウエーハの厚みに相当する板状物を該ＳｉＣインゴットから剥離してＳｉＣウエーハを生成するウエーハ剥離ステップと、を備え、
該分離起点形成ステップにおいて、集光点を形成する集光レンズの開口数を０．４５〜０．９に設定すると共に、レーザービームのＭ２ファクターを５〜５０に設定して集光点の直径をφ１５〜１５０μｍに設定することを特徴とするＳｉＣウエーハの生成方法。
【請求項２】
該集光点のパワー密度は（２〜３）×１０５Ｗ／ｃｍ２である請求項１記載のＳｉＣウエーハの生成方法。
【請求項３】
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るｃ軸と、該ｃ軸に直交するｃ面とを有するＳｉＣインゴットからＳｉＣウエーハを生成するＳｉＣウエーハの生成方法であって、
ＳｉＣ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一の面から生成するウエーハの厚みに相当する深さに位置づけると共に、該集光点と該ＳｉＣ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一の面に照射し、該第一の面に平行な改質層及び該改質層から伸長するクラックを形成して分離起点と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、該分離起点からウエーハの厚みに相当する板状物を該ＳｉＣインゴットから剥離してＳｉＣウエーハを生成するウエーハ剥離ステップと、を備え、
該分離起点形成ステップは、該第一の面の垂線に対して該ｃ軸がオフ角分傾き、該第一の面と該ｃ面との間にオフ角が形成される方向と直交する方向にレーザービームの集光点を相対的に移動して直線状の改質層を形成する改質層形成ステップと、
該オフ角が形成される方向に該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、を含み、
該分離起点形成ステップにおいて、集光点を形成する集光レンズの開口数を０．４５〜０．９に設定すると共に、レーザービームのＭ２ファクターを５〜５０に設定して該集光点の直径をφ１５〜１５０μｍに設定することを特徴とするＳｉＣウエーハの生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣインゴットをウエーハ状にスライスするＳｉＣウエーハの生成方法に関する。
【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エ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エーハの分割予定ラインに加工が施され、ウエ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ＳｉＣを素材としたウエ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エーハは、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、スライスされたウエ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エ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エーハを生成すると、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、効率よくウエ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ＳｉＣ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、外力を付与してウエ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、ＳｉＣインゴットからウエーハを分離する技術が特開２０１３−４９４６１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一の照射点と該第一の照射点に最も近い第二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ＳｉＣインゴットの切断予定面に形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−９４２２１号公報
【特許文献２】特開２０１３−４９４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、ウエーハの内部に良好な改質層を形成するためには、集光レンズの開口数ＮＡを０．４５〜０．９と大きくして、焦点深度を５μｍ以下に設定することが好ましく、その結果、集光点の直径がφ１．５μｍ〜３μｍと小さくなり、隣接する集光点の間隔を１０μｍ程度としてインゴット内部に改質層を密に形成しなければならず、時間がかかり生産性が悪いという問題がある。
【００１１】
一方、集光レンズの開口数ＮＡを小さくして集光点の直径を大きくすると焦点深度が長くなり、改質層が上下に振れて同一な面に改質層を形成するのが困難になるという問題がある。
【００１２】
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、ＳｉＣインゴットから効率よくＳｉＣウエーハを生成することのできるＳｉＣウエーハの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】
【００１３】
請求項１記載の発明によると、ＳｉＣウエーハの生成方法であって、ＳｉＣ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ＳｉＣインゴットの端面から生成するウエ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ＳｉＣインゴットとを相対的に移動してレーザービームを該端面に照射し、該端面に平行な改質層及び該改質層から伸長するクラックを形成して分離起点と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、該分離起点からウエーハの厚みに相当する板状物を該ＳｉＣインゴットから剥離してＳｉＣウエーハを生成するウエーハ剥離ステップと、を備え、該分離起点形成ステップにおいて、集光点を形成する集光レンズの開口数を０．４５〜０．９に設定すると共に、レーザービームのＭ２ファクターを５〜５０に設定して集光点の直径をφ１５〜１５０μｍに設定することを特徴とするＳｉＣウエーハの生成方法が提供される。
【００１４】
好ましくは、集光点のパワー密度（２〜３）×１０５Ｗ／ｃｍ２に設定する。
【００１５】
請求項３記載の発明によると、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るｃ軸と、該ｃ軸に直交するｃ面とを有するＳｉＣインゴットからＳｉＣウエーハを生成するＳｉＣウエーハの生成方法であって、ＳｉＣ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一の面から生成するウエーハの厚みに相当する深さに位置づけると共に、該集光点と該ＳｉＣ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一の面に照射し、該第一の面に平行な改質層及び該改質層から伸長するクラックを形成して分離起点と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、該分離起点からウエーハの厚みに相当する板状物を該ＳｉＣインゴットから剥離してＳｉＣウエーハを生成するウエーハ剥離ステップと、を備え、該分離起点形成ステップは、該第一の面の垂線に対して該ｃ軸がオフ角分傾き、該第一の面と該ｃ面との間にオフ角が形成される方向と直交する方向にレーザービームの集光点を相対的に移動して直線状の改質層を形成する改質層形成ステップと、該オフ角が形成される方向に該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、を含み、該分離起点形成ステップにおいて、集光点を形成する集光レンズの開口数を０．４５〜０．９に設定すると共に、レーザービームのＭ２ファクターを５〜５０に設定して該集光点の直径をφ１５〜１５０μｍに設定することを特徴とするＳｉＣウエーハの生成方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＳｉＣウエーハの生成方法によると、分離起点形成ステップにおいて、集光点を形成する集光レンズの開口数ＮＡを０．４５〜０．９に設定すると共に、レーザービームのＭ２ファクターを５〜５０に設定して集光点の直径をφ１５μｍ〜１５０μｍに設定するようにしたので、集光レンズの焦点深度が５μｍ以下と浅いにも関わらず大きな集光スポットで効率よく良好な分離起点を安定して形成することができる。また、生産性の向上を十分図ることができると共に、捨てられるインゴットの量を十分軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のＳｉＣウエーハの生成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ＳｉＣ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】ＳｉＣ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】図８（Ａ）はインデックスステップを説明する模式的平面図、図８（Ｂ）はインデックス量を説明する模式的平面図である。
【図９】改質層形成ステップで照射されるレーザービームのＭ２ファクターと集光レンズの集光スポットとの関係を説明する模式図である。
【図１０】Ｍ２ファクターを比較的大きな値に設定することにより、焦点深度が浅い集光レンズを使用して比較的大きな面積の改質層を形成可能な本発明実施形態に係る改質層形成ステップを説明する模式図である。
【図１１】ウエーハ剥離ステップを説明する斜視図である。
【図１２】生成されたＳｉＣウエーハの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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ＳｉＣウエーハの生成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一スライドブロック６を含んでいる。
【００１９】
第一スライドブロック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。
【００２０】
第一スライドブロック６上には第二スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。即ち、第二スライドブロック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。
【００２１】
第二スライドブロック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軸方向方向に移動可能であると共に、第二スライドブロック１６中に収容されたモータにより回転される。
【００２２】
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。
【００２３】
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、繰り返し周波数設定手段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。
【００２４】
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ＳｉＣ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。
【００２５】
図３（Ａ）を参照すると、加工対象物であるＳｉＣ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の斜視図が示されている。図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示したＳｉＣインゴット１１の正面図である。
【００２６】
インゴット１１は、第一の面（上面）１１ａと第一の面１１ａと反対側の第二の面（下面）１１ｂを有している。インゴット１１の上面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。
【００２７】
インゴット１１は、第一のオリエンテーションフラット１３と、第一のオリエンテーションフラット１３に直交する第二のオリエンテーションフラット１５を有している。第一のオリエンテーションフラット１３の長さは第二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。
【００２８】
インゴット１１は、上面１１ａの垂線１７に対して第二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の上面１１ａに対してオフ角α傾斜している。一般的に、ＳｉＣインゴット１１では、短い第二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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
本実施形態のウエーハの生成方法では、図４に示すように、インゴット１１の第二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。
【００３２】
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の上面１１ａの垂線１７に対してｃ軸１９の上面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。
【００３３】
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。
【００３４】
本発明のＳｉＣウエーハの生成方法では、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。
【００３５】
即ち、本発明のＳｉＣウエーハの生成方法は、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ことを見出した点に特徴がある。
【００３６】
本実施形態のＳｉＣウエーハの生成方法では、まず、支持テーブル２６に固定されたＳｉＣ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一の面（上面）１１ａから生成するウエ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ＳｉＣ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。
【００３７】
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及び図８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。
【００３８】
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。本実施形態のＳｉＣウエーハの生成方法では、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。
【００３９】
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。
【００４０】
ここで、好ましい実施形態の、改質層形成ステップは以下のように設定される。
【００４１】
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
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
図８（Ａ）を参照すると、レーザービームの走査方向を説明する模式図が示されている。分離起点形成ステップは往路Ｘ１及び復路Ｘ２で実施され、往路Ｘ１でＳｉＣインゴット１１に改質層２３を形成したレーザービームの集光点は、所定量インデックスされた後、復路Ｘ２でＳｉＣインゴット１１に改質層２３を形成する。
【００４６】
また、分離起点形成ステップにおいて、レーザービームの集光点のインデックスすべき所定量がＷ以上２Ｗ以下に設定された場合、ＳｉＣインゴット１１にレーザービームの集光点が位置づけられ最初の改質層２３が形成されるまでの集光点のインデックス量はＷ以下に設定されるのが好ましい。
【００４７】
例えば、図８（Ｂ）に示すように、レーザービームの集光点をインデックスすべき所定量が４００μｍの場合には、インゴット１１に最初の改質層２３が形成されるまでは、インデックス量２００μｍでレーザービームの走査を複数回実行する。
【００４８】
最初の方のレーザービームの走査は空打ちであり、インゴット１１の内部に最初に改質層２３を形成したのが判明したならば、インデックス量４００μｍに設定してインゴット１１の内部に改質層２３を形成する。
【００４９】
次に、図９及び図１０を参照して、改質層形成ステップでレーザービームのＭ２ファクターを適度な範囲に設定することにより、焦点深度の浅い集光レンズを使用して比較的大きな直径の改質層を形成可能な本発明実施形態の改質層形成ステップについて説明する。
【００５０】
ここで、Ｍ２ファクターとは、レーザービームの横モードの品質を示すファクターであり、実際のレーザービームが理想的なＴＥＭ００のガウシアンビームに比べてどの位離れているかを示す数値である。ガウシアンビームの場合は、Ｍ２＝１である。
【００５１】
集光レンズ５０で集光されるレーザービームのスポット径をｄ、レーザービームの波長をλ、集光レンズの開口数をＮＡとすると、
ｄ＝１．２２（λ／ＮＡ）……（１）
の関係がある。例えば、レーザービームの波長λ＝１０６４ｎｍ、集光レンズ５０の開口数ＮＡ＝０．４５とすると、ｄ＝２．８８μｍとなる。
【００５２】
本実施形態の改質層形成ステップでは、集光レンズ５０の焦点深度を比較的浅くするために、開口数ＮＡが０．４５〜０．９の範囲内の集光レンズ５０を採用した。このような集光レンズ５０を使用して、レーザービームＬＢの集光点６２の直径を１５μｍ〜１５０μｍにするためのレーザービームＬＢのＭ２ファクターを算出したところ、Ｍ２＝５〜５０が得られた。
【００５３】
このような大きな値を有するＭ２ファクターは理想的なガウシアンビームから相当離れたＭ２ファクターであり、レーザービームＬＢの品質がかなり悪いレーザービームであると言える。即ち、本実施形態の改質層形成ステップで使用するレーザービームＬＢは、品質のかなり悪いレーザービームであると言える。
【００５４】
図９に示す実施形態では、集光レンズ５０の手前（上流側）にすりガラス６０を配設して、レーザービームＬＢのＭ２ファクターを５〜５０に設定している。
【００５５】
Ｍ２ファクターを実質的に５〜５０に設定する方法は以下の通りである。
【００５６】
（１）Ｍ２ファクターが５〜５０のレーザー発振器を用いる。
【００５７】
（２）図９に示すように、集光レンズ５０の手前に擦りガラス６０を配設して実質的にレーザービームのＭ２ファクターを５〜５０に設定する。
【００５８】
（３）すりガラス６０に変えて集光レンズ５０の手前に位相変調器を配設して実質的にレーザービームのＭ２ファクターを５〜５０に設定する。
【００５９】
（４）集光レンズ５０の手間に回折格子（ＤＯＥ）を配設してレーザービームを多分岐して実質的にレーザービームのＭ２ファクターを５〜５０に設定する。
【００６０】
（５）実質的にレーザービームのＭ２ファクターを５〜５０に設定する集光レンズ５０を用いる。
【００６１】
（６）レーザービームをマルチモードファイバーに入射して、マルチモードファイバーから出射されるレーザービームのＭ２ファクターを５〜５０に設定する。
【００６２】
図１０を参照すると、集光レンズ５０の開口数ＮＡを０．４５〜０．９に設定して焦点深度が比較的浅い集光レンズ５０を使用すると共に、レーザービームＬＢのＭ２ファクターを実質的に５〜５０に設定して改質層２３を形成する際の模式図が示されている。集光点６２の直径がφ１５μｍ〜１５０μｍとなるため、比較的面積の大きい改質層２３と、改質層２３から伝播するクラック２５が形成される。
【００６３】
本実施形態の改質層形成ステップは、比較的大きな面積を有する改質層２３を形成することを主な目的としているため、特開２０１３−４９４６１号公報に記載されたような、レーザービームの照射方法についても適用可能である。
【００６４】
即ち、インゴット１１の第一の面の垂線に対してｃ軸がオフ角分傾き、第一の面とｃ面との間にオフ角が形成される方向と直交する方向にレーザービームの集光点を相対的に移動する改質層形成ステップに限定されるものではなく、ｃ軸及びｃ面と何ら関係のない改質層形成ステップにも適用可能である。
【００６５】
本実施形態の改質層形成ステップでは、集光レンズ５０の開口数ＮＡを０．４５〜０．９に設定すると共に、レーザービームＬＢのＭ２ファクターを実質的に５〜５０に設定したため、集光点の直径をφ１５μｍ〜１５０μｍにすることができる。
【００６６】
従って、比較的大きな面積の改質層２３を形成できるので、ＳｉＣインゴット１１の内部に効率よく改質層２３とクラック２５とからなる分離起点を形成することができる。
【００６７】
ここで、最適な集光点６２のパワー密度について考察する。集光点６２の直径がφ３μｍ、レーザービームの平均出力が３Ｗ、繰り返し周波数が８０ｋＨｚのレーザービームの集光点をインゴット１１の上面１１ａから深さ５００μｍに位置付けてレーザービームを照射し、４０ｍｍ／ｓの送り速度で集光点を移動させて形成した改質層２３の軌跡を分析した。
【００６８】
最初の改質層２３は深さ５００μｍの位置に形成されているが徐々に改質層２３が放物線を描くように上昇し、１００パルス当たりで深さ４００μｍの位置で改質層２３が安定し水平になった。これについては以下のように推察される。
【００６９】
即ち、最初はパワー密度が最も高い集光点で改質層２３が形成されるが、改質層２３の上部に析出した炭素（Ｃ）によって連続的に照射されるレーザービームが吸収され、連鎖的に炭素の領域で改質層２３が上昇しながら形成される。そして、改質層２３が形成される臨界点のパワー密度で安定すると考えられる。
【００７０】
臨界点における集光スポット６２の直径はφ４１．５μｍであり、パワー密度は２．２×１０５Ｗ／ｃｍ２である。繰り返し実験を行ったところ、パワー密度が（２〜３）×１０５Ｗ／ｃｍ２の範囲で安定した改質層２３が形成されることが判明した。従って、本実施形態の改質層形成ステップでは、集光点におけるパワー密度を（２〜３）×１０５Ｗ／ｃｍ２に設定した。
【００７１】
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面に沿って伸びるクラック２５の形成が終了したならば、外力を付与して改質層２３及びクラック２５からなる分離起点から形成すべきウエーハの厚みに相当する板状物をＳｉＣインゴット１１から分離してＳｉＣウエーハ２７を生成するウエーハ剥離ステップを実施する。
【００７２】
このウエーハ剥離ステップは、例えば図１１に示すような押圧機構５４により実施する。押圧機構５４は、コラム５２内に内蔵された移動機構により上下方向に移動するヘッド５６と、ヘッド５６に対して、図１１（Ｂ）に示すように、矢印Ｒ方向に回転される押圧部材５８とを含んでいる。
【００７３】
図１１（Ａ）に示すように、押圧機構５４を支持テーブル２６に固定されたインゴット１１の上方に位置づけ、図１１（Ｂ）に示すように、押圧部材５８がインゴット１１の上面１１ａに圧接するまでヘッド５６を下降する。
【００７４】
押圧部材５８をインゴット１１の上面１１ａに圧接した状態で、押圧部材５８を矢印Ｒ方向に回転すると、インゴット１１にはねじり応力が発生し、改質層２３及びクラック２５が形成された分離起点からインゴット１１が破断され、ＳｉＣインゴット１１から図１２に示すＳｉＣウエーハ２７を分離することができる。
【００７５】
ＳｉＣウエーハ２７をインゴット１１から分離後、ＳｉＣウエーハ２７の分離面及びインゴット１１の分離面を研磨して鏡面に加工するのが好ましい。
【符号の説明】
【００７６】
２    レーザー加工装置
１１    ＳｉＣインゴット
１１ａ    第一の面（上面）
１１ｂ    第二の面（下面）
１３    第一のオリエンテーションフラット
１５    第二のオリエンテーションフラット
１７    第一の面の垂線
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
３６    集光器（レーザーヘッド）
５０    集光レンズ
５４    押圧機構
５６    ヘッド
５８    押圧部材
６０    すりガラス
６２    集光点
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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