特開 2022-189563 インゴットの処理方法および処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189563

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】インゴットの処理方法および処理装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/64 20060101AFI20221215BHJP

   C30B 33/00 20060101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

G01N21/64 Z

C30B33/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021098211

(22)【出願日】2021-06-11

(71)【出願人】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野本 朝輝

(72)【発明者】

【氏名】須藤 雄二郎

(72)【発明者】

【氏名】平田 和也

(72)【発明者】

【氏名】高橋 邦充

【テーマコード（参考）】

2G043

4G077

【Ｆターム（参考）】

2G043AA03

2G043CA05

2G043EA01

2G043FA01

2G043HA01

2G043HA03

2G043JA02

4G077AA02

4G077AB04

4G077BE08

4G077FG13

4G077FG20

4G077FH08

4G077FJ03

4G077GA06

4G077HA12

(57)【要約】

【課題】インゴット内部における不純物濃度が異なるファセット領域を三次元的に確認することができるインゴットの処理方法および処理装置を提供すること。
【解決手段】インゴットの処理方法は、励起光を照射してインゴットの上面から生じた蛍光を検出する蛍光検出ステップ１と、インゴットの上面における蛍光の光子数の分布をＸＹ座標位置と紐付けて二次元データとして記憶し、二次元データを取得したＺ座標位置を記憶する記憶ステップ２と、レーザービームの集光点をインゴットの上面からウェーハの厚みに相当する深さに位置づけて照射し、剥離層を形成するレーザービーム照射ステップ３と、剥離層を起点としてインゴットからウェーハを分離するウェーハ生成ステップ４と、インゴットの各々のＺ座標位置における二次元データに基づいて、インゴット全体における蛍光の光子数の分布を示す三次元データを生成する三次元データ生成ステップ５と、を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インゴットの処理方法であって、
該インゴットの上方から所定波長の励起光を該インゴットに照射して該インゴットの上面から生じた蛍光の光子数を検出する蛍光検出ステップと、
該蛍光検出ステップにおいて検出した該インゴットの上面における蛍光の光子数の分布を、該インゴットの高さ方向と直交するＸＹ平面上におけるＸＹ座標位置と紐付けて二次元データとして記憶するとともに、該二次元データを取得した該インゴットの高さ方向の位置であるＺ座標位置を、該二次元データと紐付けて記憶する記憶ステップと、
該記憶ステップの後、該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インゴットの上面から生成すべきウェーハの厚みに相当する深さに位置づけて照射し、該集光点と該インゴットとをＸＹ方向に相対的に移動させることで該インゴットに剥離層を形成するレーザービーム照射ステップと、
該レーザービーム照射ステップで形成された剥離層を起点として該インゴットからウェーハを分離するウェーハ生成ステップと、
該蛍光検出ステップと該記憶ステップと該レーザービーム照射ステップと該ウェーハ生成ステップとを繰り返し実施して該インゴットから複数のウェーハを生成した後、該記憶ステップで記憶された該インゴットの各々のＺ座標位置における二次元データに基づいて、該インゴット全体における蛍光の光子数の分布を示す三次元データを生成する三次元データ生成ステップと、
を有する、インゴットの処理方法。

【請求項2】

該三次元データを表示する表示ステップを更に有する、
請求項１に記載のインゴットの処理方法。

【請求項3】

該記憶ステップでは、該蛍光検出ステップにおいて検出された蛍光の光子数が所定値以上の領域を非ファセット領域とし、蛍光の光子数が該所定値よりも小さい領域をファセット領域として、該非ファセット領域および該ファセット領域のＸＹ座標位置を記憶し、
該表示ステップでは、該インゴット全体におけるファセット領域と非ファセット領域との境界を表示する、
請求項２に記載のインゴットの処理方法。

【請求項4】

インゴットから複数のウェーハを生成するための処理装置であって、
該インゴットを保持する保持面を有する保持ユニットと、
該インゴットの上方から所定波長の励起光を該インゴットに照射して該インゴットの上面から生じた蛍光の光子数を検出する蛍光検出ユニットと、
該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インゴットの上面から生成すべきウェーハの厚みに相当する深さに位置づけて照射し、剥離層を形成するレーザービーム照射ユニットと、
該保持ユニットと該レーザービームの集光点とを該保持面に平行なＸＹ方向に相対的に移動させる移動ユニットと、
制御ユニットと、
を有し、
該制御ユニットは、
該蛍光検出ユニットにおいて検出された該インゴットの上面における蛍光の光子数の分布を、該保持面に平行なＸＹ平面上におけるＸＹ座標位置と紐付けて二次元データとして記憶するとともに、該二次元データを取得した該インゴットの高さ方向の位置であるＺ座標位置を、該二次元データと紐付けて記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶された該インゴットの各々のＺ座標位置における二次元データに基づいて、該インゴット全体における蛍光の光子数の分布を示す三次元データを生成する三次元データ生成部と、
を含むことを特徴とする、処理装置。

【請求項5】

該三次元データを表示する表示ユニットを更に有する、
請求項４に記載の処理装置。

【請求項6】

該記憶部は、該蛍光検出ユニットにおいて検出された蛍光の光子数が所定値以上の領域を非ファセット領域とし、蛍光の光子数が該所定値よりも小さい領域をファセット領域として、該非ファセット領域および該ファセット領域のＸＹ座標位置を記憶し、
該表示ユニットは、該インゴット全体におけるファセット領域と非ファセット領域との境界を表示する、
請求項５に記載の処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インゴットの処理方法および処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウェーハの製造方法として、ワイヤーソーを用いて円柱状のインゴットからウェーハを切り出す方法が知られているが、ワイヤーソーでの切り出しは、インゴットの大部分がカーフロス（切り代）として失われるため、経済的でないという課題があった。また、パワーデバイスとして用いられるＳｉＣ単結晶は硬度が高いため、切り出しに時間がかかり生産性が悪いという課題があった。これを解決するために、レーザービームの集光点をインゴットの内部に位置づけ、集光点を走査させてインゴットから板状ワークをスライスする方法が提案されている（特許文献１参照）。

【0003】

ところで、ＳｉＣ単結晶インゴットには、一般に導電性を付与するために窒素等の不純物がドープされている。例えば、ＳｉＣ単結晶の成長過程において形成されるファセット領域と呼ばれる原子レベルで平坦な領域は、他の部分より相対的に窒素が取り込まれやすいため、窒素濃度が他の領域より高くなる。このように不純物濃度が異なる領域が存在すると、インゴットからウェーハを切り出した際にウェーハ面内に抵抗率のばらつきが生じるため、デバイスの歩留まりを低下させる原因となる。そこで、ファセット領域を制御して結晶を成長させる技術が種々提案されている（特許文献２、３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１１１１４３号公報

【特許文献2】特開２０１４－０４０３５７号公報

【特許文献3】特開２０１３－１００２１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、このような不純物はインゴット内部に一様にドープされているわけではないため、結晶成長後にインゴット内部の様子を正確に評価するのは困難であり、結晶成長プロセスへの適切なフィードバックが行えないという課題があった。

【0006】

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、インゴット内部における不純物濃度が異なるファセット領域を三次元的に確認することができるインゴットの処理方法および処理装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のインゴットの処理方法は、該インゴットの上方から所定波長の励起光を該インゴットに照射して該インゴットの上面から生じた蛍光の光子数を検出する蛍光検出ステップと、該蛍光検出ステップにおいて検出した該インゴットの上面における蛍光の光子数の分布を、該インゴットの高さ方向と直交するＸＹ平面上におけるＸＹ座標位置と紐付けて二次元データとして記憶するとともに、該二次元データを取得した該インゴットの高さ方向の位置であるＺ座標位置を、該二次元データと紐付けて記憶する記憶ステップと、該記憶ステップの後、該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インゴットの上面から生成すべきウェーハの厚みに相当する深さに位置づけて照射し、該集光点と該インゴットとをＸＹ方向に相対的に移動させることで該インゴットに剥離層を形成するレーザービーム照射ステップと、該レーザービーム照射ステップで形成された剥離層を起点として該インゴットからウェーハを分離するウェーハ生成ステップと、該蛍光検出ステップと該記憶ステップと該レーザービーム照射ステップと該ウェーハ生成ステップとを繰り返し実施して該インゴットから複数のウェーハを生成した後、該記憶ステップで記憶された該インゴットの各々のＺ座標位置における二次元データに基づいて、該インゴット全体における蛍光の光子数の分布を示す三次元データを生成する三次元データ生成ステップと、を有することを特徴とする。

【0008】

また、本発明のインゴットの処理方法は、該三次元データを表示する表示ステップを更に有してもよい。

【0009】

また、本発明のインゴットの処理方法において、該記憶ステップでは、該蛍光検出ステップにおいて検出された蛍光の光子数が所定値以上の領域を非ファセット領域とし、蛍光の光子数が該所定値よりも小さい領域をファセット領域として、該非ファセット領域および該ファセット領域のＸＹ座標位置を記憶し、該表示ステップでは、該インゴット全体におけるファセット領域と非ファセット領域との境界を表示してもよい。

【0010】

また、本発明の処理装置は、インゴットから複数のウェーハを生成するための処理装置であって、該インゴットを保持する保持面を有する保持ユニットと、該インゴットの上方から所定波長の励起光を該インゴットに照射して該インゴットの上面から生じた蛍光の光子数を検出する蛍光検出ユニットと、該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インゴットの上面から生成すべきウェーハの厚みに相当する深さに位置づけて照射し、剥離層を形成するレーザービーム照射ユニットと、該保持ユニットと該レーザービームの集光点とを該保持面に平行なＸＹ方向に相対的に移動させる移動ユニットと、制御ユニットと、を有し、該制御ユニットは、該蛍光検出ユニットにおいて検出された該インゴットの上面における蛍光の光子数の分布を、該保持面に平行なＸＹ平面上におけるＸＹ座標位置と紐付けて二次元データとして記憶するとともに、該二次元データを取得した該インゴットの高さ方向の位置であるＺ座標位置を、該二次元データと紐付けて記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された該インゴットの各々のＺ座標位置における二次元データに基づいて、該インゴット全体における蛍光の光子数の分布を示す三次元データを生成する三次元データ生成部と、を含むことを特徴とする。

【0011】

また、本発明の処理装置は、該三次元データを表示する表示ユニットを更に有してもよい。

【0012】

また、本発明の処理装置において、該記憶部は、該蛍光検出ユニットにおいて検出された蛍光の光子数が所定値以上の領域を非ファセット領域とし、蛍光の光子数が該所定値よりも小さい領域をファセット領域として、該非ファセット領域および該ファセット領域のＸＹ座標位置を記憶し、該表示ユニットは、該インゴット全体におけるファセット領域と非ファセット領域との境界を表示してもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明は、インゴット内部における不純物濃度が異なるファセット領域を三次元的に確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、実施形態に係るインゴットの処理方法の処理対象のインゴットの斜視図である。

【図2】図２は、図１に示すインゴットの側面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る処理装置の構成例を示す斜視図である。

【図4】図４は、図３に示す処理装置の蛍光検出ユニットの概略構成を説明する説明図である。

【図5】図５は、実施形態に係るインゴットの処理方法の流れを示すフローチャート図である。

【図6】図６は、図５に示す蛍光検出ステップを示す斜視図である。

【図7】図７は、図５に示す蛍光検出ステップで蛍光を検出したＸＹ座標位置の一例を示す図である。

【図8】図８は、図５に示す記憶ステップで記憶する二次元データの一例を示す図である。

【図9】図９は、図５に示すレーザービーム照射ステップを示す斜視図である。

【図10】図１０は、図９の側面図である。

【図11】図１１は、図５に示すウェーハ生成ステップの一状態を示す図である。

【図12】図１２は、図５に示すウェーハ生成ステップの図１１の後の一状態を示す図である。

【図13】図１３は、図５に示す三次元データ生成ステップの前に蓄積された複数の二次元データの模式図である。

【図14】図１４は、図５に示す三次元データ生成ステップで生成された三次元データの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

【0016】

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るインゴット１０の処理方法および処理装置１００を図面に基づいて説明する。実施形態のインゴット１０の処理方法は、図３および図４に示す処理装置１００を用いて、図１および図２に示されるインゴット１０から、図１３等に示す複数のウェーハ３０を生成するとともに、図１４に示すインゴット１０内部のファセット領域２１の三次元データを生成する方法である。

【0017】

（インゴット）
まず、本発明の実施形態に係るインゴット１０の処理方法の処理対象のインゴット１０の構成について説明する。図１は、実施形態に係るインゴット１０の処理方法の処理対象のインゴット１０の斜視図である。図２は、図１に示すインゴット１０の側面図である。

【0018】

図１および図２に示す実施形態のインゴット１０は、ＳｉＣ（炭化ケイ素）からなり、全体として円柱状に形成されている。インゴット１０は、実施形態において、六方晶単結晶ＳｉＣインゴットである。インゴット１０は、第一の面１１と、第二の面１２と、周面１３と、第一オリエンテーションフラット１４と、第二オリエンテーションフラット１５と、を有している。

【0019】

第一の面１１は、円形状であって、円柱状に形成されるインゴット１０の一方の端面である。第一の面１１は、インゴット１０の上面に相当する。第二の面１２は、円形状であって、円柱状に形成されるインゴット１０の第一の面１１とは反対側の端面である。第二の面１２は、インゴット１０の底面に相当する。周面１３は、第一の面１１の外縁と第二の面１２の外縁とに連なる面である。

【0020】

第一オリエンテーションフラット１４は、インゴット１０の結晶方位を示すために周面１３の一部に形成される平面である。第二オリエンテーションフラット１５は、インゴット１０の結晶方位を示すために周面１３の一部に形成される平面である。第二オリエンテーションフラット１５は、第一オリエンテーションフラット１４に直交する。なお、第一オリエンテーションフラット１４の長さは、第二オリエンテーションフラット１５の長さより長い。

【0021】

また、インゴット１０は、第一の面１１の垂線１６に対して第二オリエンテーションフラット１５に向かう傾斜方向１７にオフ角２０傾斜したｃ軸１８と、ｃ軸１８に直交するｃ面１９と、を有している。ｃ軸１８の垂線１６からの傾斜方向１７は、第二オリエンテーションフラット１５の伸長方向に直交し、かつ第一オリエンテーションフラット１４と平行である。ｃ面１９は、インゴット１０の第一の面１１に対してオフ角２０傾斜している。

【0022】

ｃ面１９は、インゴット１０中にインゴット１０の分子レベルで無数に設定される。インゴット１０は、実施形態では、オフ角２０を１°、４°または６°に設定されているが、本発明では、例えば１°～６°の範囲で自由に設定されて製造されてもよい。インゴット１０は、第一の面１１が研削装置により研削加工された後、研磨装置により研磨加工されて、第一の面１１が鏡面に形成される。

【0023】

また、実施形態のインゴット１０は、主として六方晶単結晶ＳｉＣインゴットとして形成されるが、局所的にファセット領域２１が存在する。ファセット領域２１は、インゴット１０の第一の面１１から第二の面１２まで柱状に形成される（図１４参照）。ファセット領域２１は、ファセット領域２１以外の非ファセット領域２２と比較して、相対的に窒素が取り込まれやすいため、窒素濃度が他の領域より高くなる。

【0024】

（処理装置）
次に本発明の実施形態に係る処理装置１００の構成について説明する。図３は、実施形態に係る処理装置１００の構成例を示す斜視図である。図４は、図３に示す処理装置１００の蛍光検出ユニット１２０の概略構成を説明する説明図である。以下の説明において、Ｘ軸方向は、水平面における一方向である。Ｙ軸方向は、水平面において、Ｘ軸方向に直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向である。実施形態の処理装置１００は、保持ユニット１１０と、蛍光検出ユニット１２０と、レーザービーム照射ユニット１４０と、移動ユニット１５０と、表示ユニット１６０と、制御ユニット１７０と、を有する。

【0025】

保持ユニット１１０は、インゴット１０を保持面１１１で保持する。保持面１１１は、ポーラスセラミック等から形成された円板形状である。保持面１１１は、実施形態において、水平方向と平行な平面である。保持面１１１は、例えば、真空吸引経路を介して真空吸引源と接続している。保持ユニット１１０は、保持面１１１上に載置されたインゴット１０を吸引保持する。

【0026】

保持ユニット１１０は、回転ユニット１１２によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。回転ユニット１１２は、Ｘ軸方向移動プレート１１３に支持される。回転ユニット１１２および保持ユニット１１０は、Ｘ軸方向移動プレート１１３を介して、移動ユニット１５０によりＸ軸方向に移動される。回転ユニット１１２および保持ユニット１１０は、Ｘ軸方向移動プレート１１３およびＹ軸方向移動プレート１１４を介して、移動ユニット１５０によりＹ軸方向に移動される。

【0027】

蛍光検出ユニット１２０は、保持ユニット１１０の保持面１１１に保持されたインゴット１０に対して、インゴット１０の上方から所定波長の励起光１２１を照射するとともに、インゴット１０の上面から生じた蛍光１２２を検出するユニットである。蛍光検出ユニット１２０の一部は、装置本体１０１から立設した立設壁１０２の上端部から水平方向に延設された支持梁１０３の先端に支持されている。図４に示すように、蛍光検出ユニット１２０は、励起光源１２３と、集光レンズ１２４と、励起光反射鏡１２５と、受光部１２６と、バンドパスフィルタ１２７と、蛍光反射鏡１２８と、を含む。

【0028】

励起光源１２３は、インゴット１０が吸収する波長を有する励起光１２１を照射する。励起光源１２３は、例えば、ＧａＮ（窒化ガリウム）系の発光素子を有する。

【0029】

集光レンズ１２４は、励起光源１２３から照射された励起光１２１を、保持ユニット１１０の保持面１１１に保持されたインゴット１０の上面（第一の面１１）に向けて集光照射する。集光レンズ１２４は、実施形態では励起光反射鏡１２５とインゴット１０との間に配置されるが、本発明では励起光源１２３と励起光反射鏡１２５との間に配置されてもよい。

【0030】

励起光反射鏡１２５は、励起光源１２３から照射された励起光１２１を反射して、保持ユニット１１０の保持面１１１に保持されたインゴット１０の上面（第一の面１１）に向けて導く。励起光反射鏡１２５は、実施形態において、励起光源１２３から照射された励起光１２１を、集光レンズ１２４へ向けて反射する。

【0031】

受光部１２６は、インゴット１０の上面から生じた蛍光１２２の光子数を検出する。受光部１２６は、例えば、光電効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換するとともに、電流増幅（電子増倍）機能を付加した高感度光検出器を含む。受光部１２６は、例えば、ガラス管で区画された真空領域に配置され、ガラス管を透過した蛍光１２２の光電子（フォトン）を受光して、蛍光１２２の光子数を示す電気信号を出力する。受光部１２６が受光した蛍光１２２の光電子は、光電子の衝突により２次電子を次々と発生させて電流を増幅させる。

【0032】

バンドパスフィルタ１２７は、受光部１２６の前段に配置される。バンドパスフィルタ１２７は、インゴット１０の上面から生じた蛍光１２２のうち所定波長の光を通過させ、所定波長の蛍光１２２以外の波長の光を除去する。したがって、例えば、励起光１２１の一部が散乱して受光部１２６に向かった場合でも、励起光１２１は、バンドパスフィルタ１２７によって除去される。

【0033】

蛍光反射鏡１２８は、インゴット１０の上面から生じた蛍光１２２を、受光部１２６に向けて反射する。蛍光反射鏡１２８は、反射面１２９が、鉛直方向に延びる長軸１３１と長軸１３１に直交する短軸１３２とを有する楕円１３０を、長軸１３１を中心に回転させた回転楕円体の曲面の一部からなる回転楕円鏡である。

【0034】

楕円鏡は、二つの焦点を有し、一方の焦点から出た光は、楕円鏡の内面で反射してから他方の焦点に至るという性質が知られている。実施形態における回転楕円体を形成する楕円鏡は、第一焦点１３３および第二焦点１３４を有する。第一焦点１３３の位置には、インゴット１０の上面に励起光１２１が照射される部分が配置される。第二焦点１３４には、受光部１２６が配置される。

【0035】

このような構成によれば、第一焦点１３３に位置するインゴット１０の上面に向けて励起光１２１を照射すると、励起光１２１によりインゴット１０の上面から蛍光１２２が発せられる。蛍光１２２は、回転楕円体の一部からなる反射面１２９で反射されて、第二焦点１３４に向けて集光され、第二焦点１３４に配置される受光部１２６により受光される。

【0036】

このため、インゴット１０の上面から発せられる蛍光１２２を、反射面１２９を介して、第二焦点１３４に配置される受光部１２６に効率よく導くことができ、微弱な蛍光１２２の損失の低減を図ることができる。更に、実施形態では、第二焦点１３４に受光部１２６を配置しているため、微弱な強度の蛍光１２２でも検出感度を向上させることができる。

【0037】

図３に示すレーザービーム照射ユニット１４０は、保持ユニット１１０の保持面１１１に保持されたインゴット１０に対して、所定波長のパルス状のレーザービーム１４１（図９等参照）を照射するユニットである。レーザービーム照射ユニット１４０の一部は、装置本体１０１から立設した立設壁１０２の上端部から水平方向に延設された支持梁１０３の先端に支持されている。レーザービーム照射ユニット１４０の照射部は、蛍光検出ユニット１２０の照射部と隣接して設けられる。

【0038】

レーザービーム照射ユニット１４０は、例えば、インゴット１０に対して透過性を有する波長のレーザービーム１４１の集光点１４２（図９等参照）を、インゴット１０の上面から生成すべきウェーハ３０（図１１等参照）の厚みに相当する深さに位置づけて照射することで、剥離層２４（図１０等参照）を形成する。

【0039】

移動ユニット１５０は、保持ユニット１１０と、レーザービーム照射ユニット１４０から照射されるレーザービーム１４１の集光点１４２と、を保持面１１１に平行なＸＹ方向に相対的に移動させるユニットである。移動ユニット１５０は、Ｘ軸方向移動ユニット１５１と、Ｙ軸方向移動ユニット１５２と、を含む。

【0040】

Ｘ軸方向移動ユニット１５１は、保持ユニット１１０と、レーザービーム照射ユニット１４０から照射されるレーザービーム１４１の集光点１４２とを加工送り方向であるＸ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｘ軸方向移動ユニット１５１は、実施形態において、保持ユニット１１０をＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸方向移動ユニット１５１は、実施形態において、処理装置１００の装置本体１０１上に設置されている。Ｘ軸方向移動ユニット１５１は、Ｘ軸方向移動プレート１１３をＸ軸方向に移動自在に支持する。

【0041】

Ｙ軸方向移動ユニット１５２は、保持ユニット１１０と、レーザービーム照射ユニット１４０から照射されるレーザービーム１４１の集光点１４２とを割り出し送り方向であるＹ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｙ軸方向移動ユニット１５２は、実施形態において、保持ユニット１１０をＹ軸方向に移動させる。Ｙ軸方向移動ユニット１５２は、実施形態において、処理装置１００の装置本体１０１上に設置されている。Ｙ軸方向移動ユニット１５２は、Ｙ軸方向移動プレート１１４をＹ軸方向に移動自在に支持する。

【0042】

Ｘ軸方向移動ユニット１５１およびＹ軸方向移動ユニット１５２はそれぞれ、例えば、周知のボールねじと、周知のパルスモータと、周知のガイドレールと、を含む。ボールねじは、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータは、ボールねじを軸心回りに回転させる。Ｘ軸方向移動ユニット１５１のガイドレールは、Ｙ軸方向移動プレート１１４に固定して設けられ、Ｘ軸方向移動プレート１１３をＸ軸方向に移動自在に支持する。Ｙ軸方向移動ユニット１５２のガイドレールは、装置本体１０１に固定して設けられ、Ｙ軸方向移動プレート１１４をＹ軸方向に移動自在に支持する。

【0043】

移動ユニット１５０は、更に、保持ユニット１１０と、レーザービーム照射ユニット１４０から照射されるレーザービーム１４１の集光点１４２とを焦点調整方向であるＺ軸方向に相対的に移動させるＺ軸方向移動ユニットを含んでもよい。Ｚ軸方向移動ユニットは、レーザービーム照射ユニット１４０の集光器をＺ軸方向に移動させる。

【0044】

実施形態において、蛍光検出ユニット１２０の照射部は、レーザービーム照射ユニット１４０の照射部と隣接して設けられる。したがって、移動ユニット１５０は、保持ユニット１１０と、蛍光検出ユニット１２０から照射される励起光１２１の照射位置と、を保持面１１１に平行なＸＹ方向に相対的に移動させるユニットでもある。

【0045】

表示ユニット１６０は、液晶表示装置等により構成される表示部である。表示ユニット１６０は、例えば、処理条件の設定画面、不図示の撮像ユニットが撮像したインゴット１０の状態、処理動作の状態、後述の制御ユニット１７０が生成した二次元データおよび三次元データ等を、表示面に表示させる。なお、撮像ユニットは、例えば、ミクロ顕微鏡およびマクロ顕微鏡を含み、蛍光検出ユニット１２０およびレーザービーム照射ユニット１４０の照射部に隣接して設けられる。

【0046】

表示ユニット１６０の表示面がタッチパネルを含む場合、表示ユニット１６０は、入力部を含んでもよい。入力部は、オペレータが加工内容情報を登録する等の各種操作を受付可能である。入力部は、キーボード等の外部入力装置であってもよい。表示ユニット１６０は、表示面に表示される情報や画像が入力部等からの操作により切り換えられる。表示ユニット１６０は、報知装置を含んでもよい。報知装置は、音および光の少なくとも一方を発して処理装置１００のオペレータに予め定められた報知情報を報知する。報知装置は、スピーカーまたは発光装置等の外部報知装置であってもよい。

【0047】

制御ユニット１７０は、処理装置１００の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、インゴット１０に対する処理動作を処理装置１００に実行させる。制御ユニット１７０は、演算手段としての演算処理装置と、記憶手段としての記憶装置と、通信手段としての入出力インターフェース装置と、を含むコンピュータである。

【0048】

演算処理装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する。演算処理装置は、記憶装置に格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行う。演算処理装置は、演算結果に従って、入出力インターフェース装置を介して各種制御信号を上述した各構成要素に出力し、処理装置１００の制御を行う。

【0049】

制御ユニット１７０は、例えば、蛍光検出ユニット１２０に、保持ユニット１１０に保持されたインゴット１０の上方から所定波長の励起光１２１をインゴット１０に照射させる。制御ユニット１７０は、例えば、蛍光検出ユニット１２０が検出したインゴット１０の上面から生じた蛍光１２２の光子数を取得する。

【0050】

制御ユニット１７０は、例えば、移動ユニット１５０に、レーザービーム照射ユニット１４０が照射するレーザービーム１４１の集光点１４２を、保持ユニット１１０に保持されたインゴット１０の上面から生成すべきウェーハ３０の厚みに相当する深さに位置づけさせる。制御ユニット１７０は、例えば、レーザービーム照射ユニット１４０に、保持ユニット１１０に保持されたインゴット１０に対して透過性を有する波長のレーザービーム１４１を照射させる。制御ユニット１７０は、例えば、移動ユニット１５０に、レーザービーム１４１の集光点１４２と、インゴット１０を保持する保持ユニット１１０とを、ＸＹ方向に相対的に移動させる。

【0051】

制御ユニット１７０は、例えば、表示ユニット１６０に、各種の情報および処理結果を表示させる。制御ユニット１７０は、例えば、表示ユニット１６０に、後述の記憶部１７１が記憶した二次元データを表示させる。制御ユニット１７０は、例えば、表示ユニット１６０に、後述の三次元データ生成部１７２が生成した三次元データを表示させる。この際、制御ユニット１７０は、例えば、表示ユニット１６０に、インゴット１０全体におけるファセット領域２１と非ファセット領域２２との境界２５（図１４参照）を表示させる。制御ユニット１７０は、記憶部１７１と、三次元データ生成部１７２と、を含む。

【0052】

記憶部１７１は、蛍光検出ユニット１２０において検出されたインゴット１０の上面における蛍光１２２の光子数の分布を記憶する。この際、記憶部１７１は、蛍光１２２の光子数の分布を、保持ユニット１１０の保持面１１１に平行なＸＹ平面上におけるＸＹ座標位置と紐付けて二次元データとして記憶する。また、記憶部１７１は、二次元データを取得したインゴット１０の高さ方向の位置であるＺ座標位置を、二次元データと紐付けて記憶する。

【0053】

記憶部１７１は、蛍光検出ユニット１２０において検出された蛍光１２２の光子数が所定値以上の領域を非ファセット領域２２とし、蛍光１２２の光子数が所定値よりも小さい領域をファセット領域２１として、非ファセット領域２２およびファセット領域２１のＸＹ座標位置を記憶する。

【0054】

三次元データ生成部１７２は、記憶部１７１に記憶されたインゴット１０の各々のＺ座標位置における二次元データに基づいて、インゴット１０全体における蛍光１２２の光子数の分布を示す三次元データを生成する。

【0055】

（インゴットの処理方法）
次に、本発明の実施形態に係るインゴット１０の処理方法について説明する。図５は、実施形態に係るインゴット１０の処理方法の流れを示すフローチャート図である。インゴット１０の処理方法は、蛍光検出ステップ１と、記憶ステップ２と、レーザービーム照射ステップ３と、ウェーハ生成ステップ４と、三次元データ生成ステップ５と、表示ステップ６と、を有する。蛍光検出ステップ１、記憶ステップ２、レーザービーム照射ステップ３、およびウェーハ生成ステップ４は、一つのインゴット１０から複数のウェーハ３０を生成する間、繰り返し実行される。

【0056】

＜蛍光検出ステップ１＞
図６は、図５に示す蛍光検出ステップ１を示す斜視図である。蛍光検出ステップ１は、インゴット１０の上方から所定波長の励起光１２１をインゴット１０に照射してインゴット１０の上面から生じた蛍光１２２の光子数を検出するステップである。

【0057】

蛍光検出ステップ１では、まず、インゴット１０の第二の面１２側を保持ユニット１１０の保持面１１１に吸引保持する。次に、蛍光検出ユニット１２０の第一焦点１３３（図４参照）がインゴット１０の第一の面１１に位置するように、蛍光検出ユニット１２０の高さを調整するとともに、インゴット１０の第一の面１１の周縁に向けて蛍光検出ユニット１２０の照射部を対向させるよう、移動ユニット１５０によって保持ユニット１１０を移動させる。

【0058】

この状態で、回転ユニット１１２によって、保持ユニット１１０を所定回転数（例えば９００°／ｓｅｃ）で回転させて、インゴット１０を所定方向（図６の下部に示す矢印方向）に回転させる。蛍光検出ユニット１２０かインゴット１０の上面（第一の面１１）に向けて励起光１２１を連続的に照射しつつ、図６に示すように、蛍光検出ユニット１２０がインゴット１０の周縁から中心に向けて半径方向（図６の上部に示す矢印方向）に移動するように保持ユニット１１０を移動させる。すると、蛍光検出ユニット１２０は、インゴット１０の周縁から中心に向かう螺旋状の軌跡を通過する。

【0059】

蛍光検出ステップ１では、インゴット１０の上面から生じた蛍光１２２の光子数を取得するとともに、蛍光１２２を取得した際の励起光１２１を照射した位置のＸＹ座標位置を取得する。

【0060】

＜記憶ステップ２＞
図７は、図５に示す蛍光検出ステップ１で蛍光１２２を検出したＸＹ座標位置の一例を示す図である。図８は、図５に示す記憶ステップ２で記憶する二次元データの一例を示す図である。記憶ステップ２は、蛍光検出ステップ１において検出したインゴット１０の上面における蛍光１２２の光子数の分布を、ＸＹ座標位置と紐付けて二次元データとして記憶するとともに、二次元データを取得したインゴット１０のＺ座標位置を、二次元データと紐付けて記憶するステップである。

【0061】

記憶ステップ２では、例えば、図７に示す検出位置２３－１、２３－２、２３－３、２３－４、２３－５について、各々のＸＹ座標位置と、各々で検出された蛍光１２２の光子数（count per second：ｃｐｓ）とが、図８に示すように、二次元データ１７３として記憶される。記憶ステップ２では、図８に示す二次元データ１７３を取得したインゴット１０のＺ座標位置を、二次元データ１７３と紐付けて、制御ユニット１７０の記憶部１７１に記憶する。

【0062】

実施形態の記憶ステップ２では、ファセット領域２１および非ファセット領域２２のＸＹ座標位置を記憶する。ファセット領域２１は、蛍光検出ステップ１において検出された蛍光１２２の光子数が所定値よりも小さい領域である。非ファセット領域２２は、蛍光検出ステップ１において検出された蛍光１２２の光子数が所定値以上の領域である。図７および図８に示す実施形態のように、所定値を４０００とした場合、検出位置２３－３、２３－４は、ファセット領域２１であり、検出位置２３－１、２３－２、２３－５は、非ファセット領域２２である。

【0063】

＜レーザービーム照射ステップ３＞
図９は、図５に示すレーザービーム照射ステップ３を示す斜視図である。図１０は、図９の側面図である。レーザービーム照射ステップ３は、記憶ステップ２の後に実施される。レーザービーム照射ステップ３は、インゴット１０の上面から生成すべきウェーハ３０の厚みに相当する深さに剥離層２４を形成するステップである。

【0064】

レーザービーム照射ステップ３では、蛍光検出ステップ１から引き続いて、インゴット１０の第二の面１２側を保持ユニット１１０の保持面１１１に吸引保持している。レーザービーム照射ステップ３では、まず、レーザービーム１４１の集光点１４２をインゴット１０の上面から生成すべきウェーハ３０（図１１参照）の厚みに相当する深さに位置づける。レーザービーム１４１は、インゴット１０に対して透過性を有する波長のパルス状のレーザービームである。次に、レーザービーム照射ステップ３では、集光点１４２とインゴット１０とをＸＹ方向に相対的に移動させながら、レーザービーム１４１をインゴット１０に向けて照射する。

【0065】

レーザービーム照射ステップ３では、パルス状のレーザービーム１４１の照射によりＳｉＣがＳｉ（シリコン）とＣ（炭素）とに分離する。そして、次に照射されるパルス状のレーザービーム１４１が、前に形成されたＣに吸収されて、ＳｉＣが連鎖的にＳｉとＣとに分離する改質部が、加工送り方向に沿ってインゴット１０の内部に形成されるとともに、改質部からｃ面１９（図２参照）に沿って延びるクラックが生成される。このようにして、レーザービーム照射ステップ３では、改質部と、改質部からｃ面１９に沿って形成されるクラックとを含む剥離層２４を形成する。

【0066】

＜ウェーハ生成ステップ４＞
図１１は、図５に示すウェーハ生成ステップ４の一状態を示す図である。図１２は、図５に示すウェーハ生成ステップ４の図１１の後の一状態を示す図である。ウェーハ生成ステップ４は、レーザービーム照射ステップ３で形成された剥離層２４を起点としてインゴット１０からウェーハ３０を分離するステップである。

【0067】

ウェーハ生成ステップ４では、超音波発振ユニット１８０によって、インゴット１０に超音波を付与し、剥離ユニット１９０によって、インゴット１０からウェーハ３０を剥離させる。これにより、剥離層２４を界面としてインゴット１０の第一の面１１側の一部を剥離し、剥離した一部をウェーハ３０として生成する。超音波発振ユニット１８０は、例えば、超音波電源と、超音波電源により電圧が印加される圧電セラミックス等から形成される超音波振動子と、を含む。

【0068】

ウェーハ生成ステップ４では、まず、インゴット１０の第二の面１２側を保持ユニット１８１の保持面１８２に吸引保持する。次に、超音波発振ユニット１８０の超音波振動子をインゴット１０の第一の面１１に対向させる。次に、超音波振動子とインゴット１０との間に液体供給ユニット１８５から液体１８６を供給する。

【0069】

この状態で、超音波発振ユニット１８０の超音波電源から電圧を印加して超音波振動子を超音波振動させることにより、液体１８６内に超音波振動子の振動に応じた周波数の超音波振動を伝搬させ、インゴット１０に付与する。インゴット１０の全面に対して超音波振動を付与することにより、レーザービーム照射ステップ３で形成した剥離層２４を界面としてインゴット１０の第一の面１１側の一部が剥離する。

【0070】

ウェーハ生成ステップ４では、次に、インゴット１０の第二の面１２側を保持ユニット１９１の保持面１９２に吸引保持する。次に、剥離ユニット１９０でインゴット１０の第一の面１１側を保持する。次に、剥離ユニット１９０を上方に引き上げることによって、インゴット１０が上下に引っ張られ、剥離層２４を界面としてインゴット１０が分離する。これにより、インゴット１０の第一の面１１側の剥離した一部がウェーハ３０として生成される。

【0071】

＜三次元データ生成ステップ５＞
図１３は、図５に示す三次元データ生成ステップ５の前に蓄積された複数の二次元データの模式図である。図１４は、図５に示す三次元データ生成ステップ５で生成された三次元データの模式図である。三次元データ生成ステップ５は、蛍光検出ステップ１と記憶ステップ２とレーザービーム照射ステップ３とウェーハ生成ステップ４とを繰り返し実施してインゴット１０から複数のウェーハ３０を生成した後に実施される。三次元データ生成ステップ５は、記憶ステップ２で記憶されたインゴット１０の各々のＺ座標位置における二次元データに基づいて、インゴット１０全体における蛍光１２２の光子数の分布を示す三次元データを生成するステップである。

【0072】

図１３に示すように、実施形態のインゴット１０の処理方法では、インゴット１０から剥離されたｎ個のウェーハ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎが生成される。制御ユニット１７０の記憶部１７１は、ｎ個のウェーハ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎに関して、各々のＺ座標位置のデータと、二次元データ（例えば、図８に示す二次元データ１７３）と、を紐付けて記憶している。

【0073】

三次元データ生成ステップ５において、制御ユニット１７０の三次元データ生成部１７２は、ｎ個のウェーハ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎの各々のＺ座標位置と、これに対応する各々の二次元データから、インゴット１０全体における蛍光１２２の光子数の分布を示す三次元データを生成する。

【0074】

実施形態において、記憶部１７１は、ｎ個のウェーハ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎに関して、各々のＺ座標位置に対応するファセット領域２１－１、２１－２、２１－３、・・・、２１－ｎのＸＹ座標位置のデータを記憶している。実施形態では、ｎ個のウェーハ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎの各々のＺ座標位置と、ファセット領域２１－１、２１－２、２１－３、・・・、２１－ｎのＸＹ座標位置とから、図１４に示すように、ファセット領域２１と非ファセット領域２２との境界２５を示す三次元データを生成する。

【0075】

＜表示ステップ６＞
表示ステップ６は、三次元データを表示するステップである。実施形態では、表示ユニット１６０の表示面に、三次元データを表示する。表示ステップ６では、例えば、立体モデルとして視覚的に三次元データを表示する。表示ステップ６では、例えば、図１４に示すような立体モデルとして、インゴット１０全体におけるファセット領域２１と非ファセット領域２２との境界を表示する。

【0076】

以上説明したように、実施形態に係るインゴット１０の処理方法は、インゴット１０からウェーハ３０を剥離するための剥離層２４を形成する前に、インゴット１０の上面に励起光１２１を照射した際の蛍光１２２の光子数を検出することで、インゴット１０の上面における蛍光１２２の光子数の分布を取得する。そして、繰り返し複数のウェーハ３０を生成する毎に、インゴット１０の上面における蛍光１２２の光子数の分布を取得することで、インゴット１０全体における蛍光１２２の光子数の分布を示す三次元データを生成する。

【0077】

したがって、実施形態のインゴット１０の処理方法は、インゴット１０から複数のウェーハ３０の切り出しが終了するとともに、インゴット１０内部において不純物濃度が異なるファセット領域２１を三次元的に確認することができる。これにより、迅速かつ適切な結晶成長プロセスへのフィードバックが可能となるという効果を奏する。

【0078】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、レーザービーム照射ステップ３では、記憶ステップ２で記憶された二次元データに基づいて、ファセット領域２１のみ異なるレーザー加工条件で加工を実施してもよい。例えば、ファセット領域２１と非ファセット領域２２とで、レーザービーム１４１を集光させる集光レンズの高さ（Ｚ方向位置）を変更して、集光点１４２のインゴット１０の厚み方向の位置が一定になるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0079】

１０ インゴット
１１ 第一の面（上面）
１２ 第二の面
２１、２１－１、２１－２、２１－３、２１－ｎ ファセット領域
２２ 非ファセット領域
２３－１、２３－２、２３－３、２３－４、２３－５ 検出位置
２４ 剥離層
２５ 境界
３０、３０－１、３０－２、３０－３、３０－ｎ ウェーハ
１００ 処理装置
１１０ 保持ユニット
１１１ 保持面
１２０ 蛍光検出ユニット
１２１ 励起光
１２２ 蛍光
１４０ レーザービーム照射ユニット
１４１ レーザービーム
１４２ 集光点
１５０ 移動ユニット
１６０ 表示ユニット
１７０ 制御ユニット
１７１ 記憶部
１７２ 三次元データ生成部
１８０ 超音波発振ユニット
１８５ 液体供給ユニット
１９０ 剥離ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】