特開 2025-23444 ダイヤモンド基板の製造方法

(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】P2025023444

(43)【公開日】2025-02-17

(54)【発明の名称】ダイヤモンド基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/04 20060101AFI20250207BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20250207BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20250207BHJP

   B23K 26/02 20140101ALI20250207BHJP

   B23K 26/12 20140101ALI20250207BHJP

   B23K 26/55 20140101ALI20250207BHJP

【ＦＩ】

C30B29/04 Q

H01L21/304 611Z

B23K26/53

B23K26/02 A

B23K26/12

B23K26/55

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023127556

(22)【出願日】2023-08-04

(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】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(74)【代理人】

【識別番号】100189773

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 英哲

(74)【代理人】

【識別番号】100184055

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 貴之

(74)【代理人】

【識別番号】100185959

【弁理士】

【氏名又は名称】今藤 敏和

(72)【発明者】

【氏名】村澤 尚樹

(72)【発明者】

【氏名】吉田 侑太

(72)【発明者】

【氏名】江山 剛史

(72)【発明者】

【氏名】森數 洋司

【テーマコード（参考）】

4E168

4G077

5F057

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168CA06

4E168CA07

4E168CA13

4E168CB04

4E168CB07

4E168CB23

4E168DA02

4E168DA13

4E168DA23

4E168DA24

4E168DA42

4E168EA15

4E168EA16

4E168FB05

4E168HA01

4E168JA16

4E168KA07

4G077AA02

4G077BA03

4G077FG11

4G077HA12

5F057AA12

5F057BA01

5F057BB02

5F057CA02

5F057DA19

5F057DA22

5F057FA13

(57)【要約】

【課題】ダイヤモンドからなる被加工物から迅速に基板を製造することが可能なダイヤモンド基板の製造方法を提供する。
【解決手段】被加工物の内部に剥離層を形成した後又はそれと並行して、ダイヤモンドを透過し、かつ、ダイヤモンド以外の炭素の同素体に吸収される波長の気化用レーザービームを被加工物に照射することによって、改質部に含まれる炭素と雰囲気に含まれる酸素とから二酸化炭素が生成されるように剥離層を加熱する。この場合、二酸化炭素の生成に伴って改質部が目減りして空洞が形成されるとともに、この空洞及びクラックに存在する気体が局所的に加熱されて膨張する。これにより、剥離層においてクラックが急速に伸展して被加工物が劈開する。その結果、被加工物から迅速に基板が製造される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイヤモンドからなり、かつ、第一の面と、該第一の面の反対側の第二の面と、該第一の面及び該第二の面の間に位置する側面と、を含む被加工物から基板を製造するダイヤモンド基板の製造方法であって、
該ダイヤモンドを透過する波長の改質用レーザービームの第一の集光点を該第一の面から該基板の厚みに相当する所定の深さに位置付けた状態で該第一の集光点と該被加工物とを相対的に移動させるように該被加工物に該改質用レーザービームを照射することによって、該ダイヤモンド以外の炭素の同素体からなる改質部と該改質部から伸展するクラックとを含み、かつ、該被加工物の該側面において露出する剥離層を該被加工物の内部に形成する剥離層形成ステップと、
該剥離層形成ステップを実施した後又はそれと並行して、該ダイヤモンドを透過し、かつ、該炭素の同素体に吸収される波長の気化用レーザービームの第二の集光点と該被加工物とを相対的に移動させるように該被加工物に該気化用レーザービームを照射することによって、該改質部に含まれる炭素と雰囲気に含まれる酸素とから二酸化炭素が生成されるように該剥離層を加熱する加熱ステップと、
を備える、ダイヤモンド基板の製造方法。

【請求項2】

該剥離層形成ステップと該加熱ステップとは、該被加工物における該第一の集光点の軌跡と該第二の集光点の軌跡とが重なるように並行して実施される、請求項１に記載のダイヤモンド基板の製造方法。

【請求項3】

該気化用レーザービームは、炭酸ガスをレーザー媒質とする、請求項１又は２に記載のダイヤモンド基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダイヤモンドからなり、かつ、第一の面と、第一の面の反対側の第二の面と、第一の面及び第二の面の間に位置する側面と、を含む被加工物から基板を製造するダイヤモンド基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ダイヤモンドは、バンドギャップ、絶縁破壊電界強度及び熱伝導率が大きいことから、半導体デバイスを形成するために利用される基板の素材として期待されている。この基板は、一般的に、ダイヤモンドからなるインゴット等の被加工物に含まれる表面側の所定の厚みを有する部分を剥離させることによって製造される。

【0003】

被加工物からの基板の剥離は、例えば、以下の順序で行われる（例えば、特許文献１参照）。まず、ダイヤモンドを透過する波長のレーザービームが集光される集光点を被加工物の表面から基板の厚みに相当する所定の深さに位置付けた状態で集光点と被加工物とを相対的に移動させるように被加工物にレーザービームを照射する。

【0004】

これにより、ダイヤモンド以外の炭素の同素体（例えば、グラファイト又はカーボンブラック等の無定形炭素（アモルファスカーボン））からなる改質部と改質部から伸展するクラックとを含む剥離層が被加工物の内部に形成される。そして、この剥離層に含まれるクラックをさらに伸展させるように被加工物に水を介して超音波振動を付与する。その結果、被加工物が剥離層において劈開して基板が製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－５０５６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

内部に剥離層が形成されている被加工物に水を介して超音波振動を付与する場合、剥離層に含まれるクラックが徐々に伸展する。また、この場合、被加工物及び被加工物から製造された基板の双方に対して新たな処理を施す前に両者を乾燥させる必要が生じる。そのため、この場合には、新たな処理に供することが可能な基板を被加工物から製造するまでにかかる時間が長くなりやすい。

【0007】

この点に鑑み、本発明の目的は、ダイヤモンドからなる被加工物から迅速に基板を製造することが可能なダイヤモンド基板の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によれば、ダイヤモンドからなり、かつ、第一の面と、該第一の面の反対側の第二の面と、該第一の面及び該第二の面の間に位置する側面と、を含む被加工物から基板を製造するダイヤモンド基板の製造方法であって、該ダイヤモンドを透過する波長の改質用レーザービームの第一の集光点を該第一の面から該基板の厚みに相当する所定の深さに位置付けた状態で該第一の集光点と該被加工物とを相対的に移動させるように該被加工物に該改質用レーザービームを照射することによって、該ダイヤモンド以外の炭素の同素体からなる改質部と該改質部から伸展するクラックとを含み、かつ、該被加工物の該側面において露出する剥離層を該被加工物の内部に形成する剥離層形成ステップと、該剥離層形成ステップを実施した後又はそれと並行して、該ダイヤモンドを透過し、かつ、該炭素の同素体に吸収される波長の気化用レーザービームの第二の集光点と該被加工物とを相対的に移動させるように該被加工物に該気化用レーザービームを照射することによって、該改質部に含まれる炭素と雰囲気に含まれる酸素とから二酸化炭素が生成されるように該剥離層を加熱する加熱ステップと、を備える、ダイヤモンド基板の製造方法が提供される。

【0009】

好ましくは、該剥離層形成ステップと該加熱ステップとは、該被加工物における該第一の集光点の軌跡と該第二の集光点の軌跡とが重なるように並行して実施される。また、好ましくは、該気化用レーザービームは、炭酸ガスをレーザー媒質とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明においては、被加工物の内部に剥離層を形成した後又はそれと並行して、ダイヤモンドを透過し、かつ、ダイヤモンド以外の炭素の同素体に吸収される波長の気化用レーザービームを照射することによって、改質部に含まれる炭素と雰囲気に含まれる酸素とから二酸化炭素が生成されるように剥離層を加熱する。

【0011】

この場合、二酸化炭素の生成に伴って改質部が目減りして空洞が形成されるとともに、この空洞及びクラックに存在する気体が局所的に加熱されて膨張する。これにより、剥離層においてクラックが急速に伸展して被加工物が劈開する。その結果、被加工物から迅速に基板が製造される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、ダイヤモンド基板の製造に用いられるインゴットの一例を模式的に示す斜視図である。

【図2】図２は、インゴットを模式的に示す上面図である。

【図3】図３は、インゴットから基板を製造するダイヤモンド基板の製造方法の一例を模式的に示すフローチャートである。

【図4】図４は、剥離層形成ステップの様子を模式的に示す斜視図である。

【図5】図５は、剥離層形成ステップ後のインゴットを模式的に示す部分拡大側面図である。

【図6】図６は、剥離層形成ステップ及び加熱ステップを並行して実施する様子の一例を模式的に示す側面図である。

【図7】図７は、剥離層形成ステップ及び加熱ステップを並行して実施する様子の別の例を模式的に示す側面図である。

【図8】図８は、剥離層形成ステップ及び加熱ステップを並行して実施する様子のさらに別の例を模式的に示す側面図である。

【図9】図９は、インゴットから基板を製造するダイヤモンド基板の製造方法の別の例を模式的に示すフローチャートである。

【図10】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）のそれぞれは、剥離ステップの様子を模式的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、ダイヤモンド基板の製造に用いられるインゴットの一例を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示されるインゴットを模式的に示す上面図である。なお、図１においては、このインゴットに含まれる平面において露出するダイヤモンドの結晶面も示されている。また、図２においては、このインゴットを構成するダイヤモンドの結晶方位も示されている。

【0014】

図１及び図２に示されるインゴット１１においては、結晶面｛１００｝に含まれる特定の結晶面（ここでは、便宜上、結晶面（００１）とする。）が表面（第一の面）１１ａ及び裏面（第二の面）１１ｂのそれぞれに露出する。すなわち、このインゴット１１においては、表面１１ａ及び裏面１１ｂのそれぞれの垂線（結晶軸）が結晶方位［００１］に沿う。

【0015】

なお、インゴット１１においては、結晶面（００１）が表面１１ａ及び裏面１１ｂのそれぞれに露出するように製造されるものの、製造時の加工誤差等に起因して、結晶面（００１）から僅かに傾いた面が表面１１ａ及び裏面１１ｂのそれぞれにおいて露出してもよい。具体的には、インゴット１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂのそれぞれには、結晶面（００１）に対してなす角が１°以下の面が露出されてもよい。すなわち、インゴット１１の結晶軸は、結晶方位［００１］に対してなす角が１°以下の方向に沿ってもよい。

【0016】

また、インゴット１１の側面１１ｃには、オリエンテーションフラット１３が形成されている。このオリエンテーションフラット１３は、インゴット１１の中心Ｃからみて結晶方位＜１１０＞に含まれる特定の結晶方位（ここでは、便宜上、結晶方位［１１０］とする。）にオリエンテーションフラット１３が位置する。すなわち、このオリエンテーションフラット１３においては、ダイヤモンドの結晶面（１１０）が露出している。

【0017】

図３は、被加工物となるインゴット１１から基板を製造するダイヤモンド基板の製造方法の一例を模式的に示すフローチャートである。この方法においては、まず、ダイヤモンド以外の炭素の同素体からなる改質部と改質部から伸展するクラックとを含み、かつ、インゴット１１の側面１１ｃにおいて露出する剥離層をインゴット１１の内部に形成する（剥離層形成ステップＳ１）。

【0018】

図４は、剥離層形成ステップＳ１の様子を模式的に示す斜視図である。なお、図４に示されるＸ軸方向及びＹ軸方向は、水平面上において互いに直交する方向であり、また、Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向（鉛直方向）である。

【0019】

この剥離層形成ステップＳ１は、レーザー加工装置２において実施される。レーザー加工装置２は、水平面に概ね平行な円状の保持面を有し、この保持面においてインゴット１１を保持可能なチャックテーブル４を備える。

【0020】

チャックテーブル４は、吸引機構（不図示）に連結されている。この吸引機構は、例えば、エジェクタ等を有する。そして、吸引機構が動作すると、チャックテーブル４の保持面近傍の空間に吸引力が作用する。そのため、保持面にインゴット１１が置かれた状態で吸引機構が動作すると、チャックテーブル４の保持面においてインゴット１１が保持される。

【0021】

また、チャックテーブル４は、回転機構（不図示）に連結されている。この回転機構は、例えば、プーリ及びモータ等を有する。そして、回転機構が動作すると、保持面の中心を通り、かつ、Ｚ軸方向に沿った直線を回転軸としてチャックテーブル４が回転する。例えば、回転機構は、チャックテーブル４の保持面において保持されたインゴット１１のオリエンテーションフラット１３がＹ軸方向と平行になるようにチャックテーブル４を回転させる。

【0022】

また、チャックテーブル４は、移動機構（不図示）に連結されている。この移動機構は、例えば、ボールねじ及びモータ等を有する。そして、移動機構が動作すると、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及び／又はＺ軸方向に沿ってチャックテーブル４が移動する。

【0023】

チャックテーブル４の上方には、レーザービーム照射ユニット６のヘッド８が設けられている。このヘッド８は、Ｙ軸方向に沿って延在する円筒状のハウジング１０の先端部に設けられている。なお、ヘッド８は集光レンズ及びミラー等の光学系を収容し、ハウジング１０はミラー及び／又はレンズ等の光学系を収容する。

【0024】

また、レーザービーム照射ユニット６は、例えば、レーザー媒質としてＮｄ：ＹＡＧ等を含む改質用レーザー発振器（不図示）を有する。この改質用レーザー発振器は、ダイヤモンドを透過する波長（例えば、１０３０ｎｍ又は１０６４ｎｍ）のパルスレーザービーム（改質用レーザービーム）ＬＢ１を生成する。そして、改質用レーザービームＬＢ１は、その出力（パワー）が減衰器（不図示）において調整された後、ハウジング１０及びヘッド８に収容された光学系を介してヘッド８から直下に向けて射出される。

【0025】

さらに、ハウジング１０の側部には、その直下の領域を撮像可能な撮像ユニット１２が設けられている。この撮像ユニット１２は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源と、対物レンズと、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子と、を有する。

【0026】

レーザー加工装置２において剥離層形成ステップＳ１を実施する際には、まず、表面１１ａが上になるようにインゴット１１をチャックテーブル４の保持面に置く。次いで、チャックテーブル４の保持面においてインゴット１１が保持されるように吸引機構を動作させる。次いで、インゴット１１の表面１１ａの画像を形成するように撮像ユニット１２を動作させる。

【0027】

次いで、この画像を参照して、例えば、オリエンテーションフラット１３がＹ軸方向に平行になるように回転機構がチャックテーブル４を回転させる。すなわち、ダイヤモンドの結晶方位［１１０］がＸ軸方向に平行になるように、回転機構がチャックテーブル４を回転させる。

【0028】

次いで、インゴット１１のうちＹ軸方向における一端近傍の領域が、平面視において、ヘッド８からみてＸ軸方向に位置付けられるように、移動機構がＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に沿ってチャックテーブル４を移動させる。次いで、ヘッド８から射出された改質用レーザービームＬＢ１が集光される集光点（第一の集光点）がインゴット１１の表面１１ａからインゴット１１から製造される基板の厚みに相当する所定の深さに位置付けられるように移動機構がＺ軸方向に沿ってチャックテーブル４を移動させる。

【0029】

次いで、ヘッド８から改質用レーザービームＬＢ１を射出しながら、改質用レーザービームＬＢ１が集光される集光点がインゴット１１のＸ軸方向における一端から他端まで通り過ぎるように移動機構がチャックテーブル４をＸ軸方向に沿って移動させる。すなわち、ダイヤモンドの結晶方位［１１０］に平行な方向を改質用レーザービームＬＢ１の走査方向として改質用レーザービームＬＢ１をインゴット１１に照射する。

【0030】

次いで、平面視において、インゴット１１のうち既に改質用レーザービームＬＢ１が照射された領域よりも僅かに内側に位置する領域からみてＸ軸方向にヘッド８が位置付けられるように、移動機構がＹ軸方向に沿ってチャックテーブル４を移動させる。次いで、Ｘ軸方向の反対の方向を改質用レーザービームＬＢ１の走査方向として、上述したようにインゴット１１に対する改質用レーザービームＬＢ１の照射を行う。

【0031】

さらに、インゴット１１のうちＹ軸方向における他端近傍の領域に対する改質用レーザービームＬＢ１の照射が完了するまで上述した動作を繰り返す。すなわち、Ｙ軸方向に沿ったインゴット１１と改質用レーザービームＬＢ１が集光される集光点が形成される位置との相対的な移動（具体的には、チャックテーブル４の移動）と、Ｘ軸方向又はその反対の方向を改質用レーザービームＬＢ１の走査方向とするインゴット１１に対する改質用レーザービームＬＢ１の照射と、を交互に繰り返す。

【0032】

これにより、改質用レーザービームＬＢ１が集光される集光点がインゴット１１の内部において複数の直線状の軌跡（具体的には、それぞれがダイヤモンドの結晶方位［１１０］に平行な複数の直線状の軌跡）Ｔを描くようにインゴット１１に改質用レーザービームＬＢ１が照射される。その結果、剥離層形成ステップＳ１が完了する。

【0033】

なお、上述した剥離層形成ステップＳ１においては、ダイヤモンドの結晶方位［１１０］に平行な方向（Ｘ軸方向又はその反対の方向）が改質用レーザービームＬＢ１の走査方向として設定されているが、これに非平行な方向が改質用レーザービームＬＢ１の走査方向として設定されてもよい。

【0034】

また、剥離層形成ステップＳ１においては、インゴット１１に対する改質用レーザービームＬＢ１の照射が一方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿ってのみ行われてもよい。すなわち、剥離層形成ステップＳ１においては、当該一方向の反対の方向（例えば、Ｘ軸方向の反対の方向）を走査方向とすることなく、当該一方向を走査方向とするインゴット１１に対する改質用レーザービームＬＢ１の照射が繰り返されてもよい。

【0035】

また、剥離層形成ステップＳ１においては、インゴット１１に対する改質用レーザービームＬＢ１の照射が非直線的に実施されてもよい。例えば、剥離層形成ステップＳ１においては、インゴット１１における改質用レーザービームＬＢ１の軌跡が、ジグザグ状、放射状、渦巻状又は同心円状になるようにインゴット１１に改質用レーザービームＬＢ１が照射されてもよい。

【0036】

図５は、剥離層形成ステップＳ１後のインゴット１１を模式的に示す部分拡大側面図である。改質用レーザービームＬＢ１がインゴット１１に照射されると、改質用レーザービームＬＢ１が集光される集光点を中心として、ダイヤモンド以外の炭素の同素体からなる改質部１５が形成される。なお、炭素の同素体としては、例えば、グラファイト又はカーボンブラック等の無定形炭素（アモルファスカーボン）が挙げられる。

【0037】

また、インゴット１１の内部に改質部１５が形成されると、インゴット１１の体積が膨張してインゴット１１に内部応力が生じる。そして、この内部応力は、改質部１５からクラック１７が伸展することによって緩和される。その結果、インゴット１１の内部に改質部１５と改質部１５から伸展するクラック１７とを含み、かつ、インゴット１１の側面１１ｃにおいて露出する剥離層１９が形成される。

【0038】

剥離層形成ステップＳ１の後には、改質部１５に含まれる炭素と雰囲気に含まれる酸素とから二酸化炭素が生成されるように剥離層１９を加熱する（加熱ステップＳ２）。この加熱ステップＳ２は、例えば、上述したレーザー加工装置２と同様のレーザー加工装置において実施される。

【0039】

ただし、加熱ステップＳ２において実施されるレーザー加工装置は、例えば、レーザー加工装置２に含まれる改質用レーザー発振器に加えて又は換えて、レーザー媒質として炭酸ガス等を含む気化用レーザー発振器を有する。そして、この気化用レーザー発振器は、ダイヤモンドを透過し、かつ、ダイヤモンド以外の炭素の同素体に吸収される波長（例えば、９．２μｍ～１０．８μｍ）のパルス状に出力を発振するパルスレーザービーム又は連続的に出力を発振するＣＷ（連続波）レーザービーム（気化用レーザービーム）を生成する。

【0040】

そして、加熱ステップＳ２は、例えば、上述したレーザー加工装置２において実施される剥離層形成ステップＳ１と同様の手順でインゴット１１に気化用レーザービームを照射することによって実施される。すなわち、加熱ステップＳ２は、例えば、気化用レーザービームが集光される集光点（第二の集光点）を剥離層１９の内部に位置付けた状態、すなわち、ジャストフォーカスの状態で、この集光点とインゴット１１とを相対的に移動させるようにインゴット１１に気化用レーザービームを照射することによって実施される。

【0041】

なお、加熱ステップＳ２は、酸素を含有する雰囲気（例えば、大気中又は酸素雰囲気に維持されたチャンバ中）で実施される。また、加熱ステップＳ２は、インゴット１１の側面１１ｃにおいて露出する剥離層１９に酸素を供給するためのノズル等を含む酸素供給ユニットから酸素を供給しながら実施されてもよい。

【0042】

この加熱ステップＳ２においては、雰囲気に含まれる酸素がインゴット１１の側面１１ｃから内部に向かって伸展するクラック１７を通って改質部１５に到達し、改質部１５に含まれる炭素と酸素とが反応して二酸化炭素が生成される。そして、このように二酸化炭素が生成されると、改質部１５が目減りして空洞が形成される。

【0043】

さらに、インゴット１１に気化用レーザービームが照射されると、この空洞及びクラック１７に存在する気体が局所的に加熱されて膨張する。これにより、剥離層１９においてクラック１７が急速に伸展してインゴット１１が劈開する。その結果、インゴット１１から迅速に基板を製造することが可能になる。

【0044】

なお、上述した内容は本発明の一態様であって、本発明の内容は上述した内容に限定されない。例えば、剥離層形成ステップＳ１及び加熱ステップＳ２のそれぞれにおいて利用されるレーザー加工装置は、インゴット１１と改質用レーザービームＬＢ１又は気化用レーザービームが集光される集光点とを相対的に移動させることが可能であればよく、そのための構造に限定はない。

【0045】

具体的には、剥離層形成ステップＳ１及び加熱ステップＳ２のそれぞれは、レーザービーム照射ユニットのヘッドが先端部に設けられているハウジングをＸ軸方向、Ｙ軸方向及び／又はＺ軸方向のそれぞれに沿って移動させる移動機構が設けられているレーザー加工装置において実施されてもよい。

【0046】

あるいは、剥離層形成ステップＳ１及び加熱ステップＳ２のそれぞれは、ヘッドから射出される改質用レーザービームＬＢ１又は気化用レーザービームの方向を変更することが可能な走査光学系がレーザービーム照射ユニットに設けられているレーザー加工装置において実施されてもよい。なお、この走査光学系は、例えば、ガルバノスキャナ、音響光学素子（ＡＯＤ）及び／又はポリゴンミラー等を含む。

【0047】

また、剥離層形成ステップＳ１及び加熱ステップＳ２は、並行して実施されてもよい。図６、図７及び図８のそれぞれは、改質用レーザー発振器及び気化用レーザー発振器の双方を含むレーザー加工装置において剥離層形成ステップＳ１及び加熱ステップＳ２を並行して実施する様子を模式的に示す側面図である。すなわち、図６、図７及び図８のそれぞれにおいては、改質用レーザービームＬＢ１及び気化用レーザービームＬＢ２を同時にインゴット１１に照射する様子が示されている。

【0048】

具体的には、図６においては、改質用レーザービームＬＢ１及び気化用レーザービームＬＢ２がチャックテーブル１４の上方に設けられた同一の集光レンズ１６を通って、このチャックテーブル１４の保持面において保持されているインゴット１１の同じ位置に集光される様子が示されている。

【0049】

この場合、改質用レーザービームＬＢ１は、例えば、ミラー１８等を利用して集光レンズ１６の中心近傍の領域を通過するように光路が設定される。また、気化用レーザービームＬＢ２は、例えば、そのビームプロファイルがリング状になるようにアキシコンレンズ（不図示）等によって成形されてから、集光レンズ１６の中心を囲む領域を通過するように光路が設定される。

【0050】

なお、集光レンズ１６は、例えば、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）又はガラス等からなる。あるいは、集光レンズ１６は、改質用レーザービームＬＢ１が通過する領域（中心近傍の領域）がガラスからなり、かつ、気化用レーザービームＬＢ２が通過する領域（中心を囲む領域）がＺｎＳｅからなってもよい。

【0051】

図７においては、改質用レーザービームＬＢ１がチャックテーブル２０の上方に設けられた集光レンズ２２を通り、かつ、気化用レーザービームＬＢ２がチャックテーブル２０の下方に設けられた集光レンズ２４を通って、このチャックテーブル２０の保持面において保持されているインゴット１１の内部の同じ位置に集光される様子が示されている。

【0052】

なお、集光レンズ２２は、例えば、ガラス等からなる。また、集光レンズ２４は、例えば、ＺｎＳｅ等からなる。また、チャックテーブル２０は、例えば、ＺｎＳｅ、９．２μｍ～１０．８μｍの波長の気化用レーザービームＬＢ２が透過するガラス又はダイヤモンド等からなる。あるいは、チャックテーブル２０は、例えば、表面１１ａ及び裏面１１ｂのそれぞれが露出されるように側面１１ｃ側からインゴット１１を保持可能な保持機構に置換されてもよい。

【0053】

図８においては、改質用レーザービームＬＢ１がチャックテーブル２６の上方に設けられた集光レンズ２８を通り、かつ、気化用レーザービームＬＢ２がチャックテーブル２６の上方かつ集光レンズ２８の後方に設けられた集光レンズ３０を通って、このチャックテーブル２６の保持面において保持されているインゴット１１の内部の異なる位置に集光される様子が示されている。

【0054】

この場合、改質用レーザービームＬＢ１及び気化用レーザービームＬＢ２は、気化用レーザービームＬＢ２が集光される集光点を改質用レーザービームＬＢ１が集光される集光点に追従させるようにインゴット１１に照射される。なお、集光レンズ２８は、例えば、ガラス等からなる。また、集光レンズ３０は、例えば、ＺｎＳｅ等からなる。

【0055】

図６、図７及び図８のそれぞれに示されるように剥離層形成ステップＳ１及び加熱ステップＳ２が並行して実施される場合、インゴット１１における改質用レーザービームＬＢ１が集光される集光点（第一の集光点）の軌跡と気化用レーザービームＬＢ２が集光される集光点（第二の集光点）の軌跡とが重なる。そして、この場合、加熱ステップＳ２が剥離層形成ステップＳ１の後に実施される場合と比較して、インゴット１１から基板を製造する際のスループットを向上させることができる。

【0056】

また、加熱ステップＳ２においては、改質部１５に含まれる炭素と酸素とが反応して二酸化炭素が生成されるようにインゴット１１が加熱されればよく、そのための気化用レーザービームＬＢ２の照射条件に限定はない。例えば、加熱ステップＳ２は、第二の集光点を剥離層１９の外部に位置付けた状態、すなわち、デフォーカスの状態で実施されてもよい。

【0057】

あるいは、加熱ステップＳ２は、第二の集光点が剥離層１９の内部に位置付けられるものの、インゴット１１の表面１１ａからインゴット１１から製造される基板の厚みに相当する所定の深さからずれた深さに第二の集光点を位置付けた状態で実施されてもよい。すなわち、加熱ステップＳ２は、剥離層形成ステップＳ１において第一の集光点が位置付けられる深さからずれた深さに第二の集光点を位置付けた状態で実施されてもよい。

【0058】

また、加熱ステップＳ２においては、剥離層１９においてインゴット１１の一部が劈開されるものの残部が劈開されることなく残存してもよい。図９は、このように実施される加熱ステップＳ２を備えるダイヤモンド基板の製造方法の一例を模式的に示すフローチャートである。

【0059】

この方法においては、剥離層形成ステップＳ１及び加熱ステップＳ２を実施した後に、剥離層１９を起点としてインゴット１１から基板を剥離する（剥離工程Ｓ３）。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）のそれぞれは、剥離工程Ｓ３の様子を模式的に示す側面図である。この剥離工程Ｓ３は、剥離装置３２において実施される。剥離装置３２は、図４に示されるチャックテーブル４と同様の構造を有するチャックテーブル３４を備える。

【0060】

チャックテーブル３４は、テーブル側吸引機構（不図示）に連結されている。このテーブル側吸引機構は、例えば、真空ポンプ等を有する。そして、このテーブル側吸引機構が動作すると、チャックテーブル３４の保持面近傍の空間に吸引力が作用する。そのため、保持面にインゴット１１が置かれた状態でテーブル側吸引機構が動作すると、チャックテーブル３４の保持面においてインゴット１１が保持される。

【0061】

チャックテーブル３４の上方には、剥離ユニット３６が設けられている。この剥離ユニット３６は、下面に複数の吸引口が形成されている吸引板３８を有する。この複数の吸引口は、吸引板３８の内部に形成されている吸引路を介して真空ポンプ等の剥離ユニット側吸引機構に連通している。そして、剥離ユニット側吸引機構が動作すると、吸引板３８の下面近傍の空間に吸引力が作用する。

【0062】

また、吸引板３８の上面には、鉛直方向移動機構４０が連結されている。この鉛直方向移動機構４０は、例えば、ボールねじ及びモータ等を有する。そして、鉛直方向移動機構４０が動作すると、鉛直方向に沿って吸引板３８が移動する。

【0063】

剥離装置３２において剥離工程Ｓ３を実施する際には、まず、チャックテーブル３４と吸引板３８とを十分に離隔させた状態で、その内部に剥離層１９が形成されているインゴット１１を表面１１ａが上になるようにチャックテーブル３４の保持面に置く。次いで、チャックテーブル３４の保持面においてインゴット１１が保持されるようにテーブル側吸引機構を動作させる。

【0064】

次いで、吸引板３８の下面をインゴット１１の表面１１ａに接触させるように、鉛直方向移動機構４０が吸引板３８を下降させる（図１０（Ａ）参照）。次いで、インゴット１１の表面１１ａ側が上方に向かって吸引されるように、剥離ユニット側吸引機構を動作させる。次いで、吸引板３８をチャックテーブル３４から離隔させるように、鉛直方向移動機構４０が吸引板３８を上昇させる（図１０（Ｂ）参照）。

【0065】

これにより、インゴット１１の表面１１ａ側と裏面１１ｂ側とを引き離すような外力がインゴット１１に加えられて剥離層１９に含まれるクラック１７がさらに伸展する。その結果、剥離層１９においてインゴット１１が劈開して基板２１が製造される。以上によって、剥離工程Ｓ３、すなわち、図９に示されるダイヤモンド基板の製造方法が完了する。

【0066】

なお、剥離装置３２は、インゴット１１から既に剥離され、かつ、インゴット１１の上に置かれた基板２１を上方に向かって吸引することによって、インゴット１１から基板２１を分離させるために利用されてもよい。

【0067】

また、剥離工程Ｓ３は、どのような方法で実施されてもよい。例えば、剥離工程Ｓ３においては、インゴット１１の側面１１ｃから剥離層１９に楔を打ち込むことによってインゴット１１の表面１１ａ側と裏面１１ｂ側とを引き離すような外力がインゴット１１に加えられてもよい。

【0068】

また、ダイヤモンド基板の製造に利用される被加工物は、ダイヤモンドの結晶面（００１）以外の結晶面（例えば、結晶面（１１０））が表面に露出するように製造されたインゴットであってもよい。

【0069】

また、ダイヤモンド基板の製造に利用される被加工物は、例えば、製造される基板２１の２倍以上５倍以下の厚さを有するベアウエーハであってもよい。なお、このベアウエーハは、例えば、上述した方法と同様の方法によってインゴット１１から剥離されることによって製造される。この場合、基板２１は、上述した方法を２回繰り返すことによって製造されると表現することもできる。

【0070】

また、ダイヤモンド基板の製造に利用される被加工物は、このベアウエーハの一面に半導体デバイスを形成することによって製造されるデバイスウエーハであってもよい。この場合、改質用レーザービーム及び気化用レーザービームは、半導体デバイスへの悪影響を防止するために、デバイスウエーハの半導体デバイスが形成されていない側からデバイスウエーハに照射されることが好ましい。

【0071】

その他、上述した実施形態にかかる構造及び方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

【符号の説明】

【0072】

２ ：レーザー加工装置
４ ：チャックテーブル
６ ：レーザービーム照射ユニット
８ ：ヘッド
１０：ハウジング
１１：インゴット（１１ａ：表面、１１ｂ：裏面、１１ｃ：側面）
１２：撮像ユニット
１３：オリエンテーションフラット
１４：チャックテーブル
１５：改質部
１６：集光レンズ
１７：クラック
１８：ミラー
１９：剥離層
２０：チャックテーブル
２１：基板
２２：集光レンズ
２４：集光レンズ
２６：チャックテーブル
２８：集光レンズ
３０：集光レンズ
３２：剥離装置
３４：チャックテーブル
３６：剥離ユニット
３８：吸引板
４０：鉛直方向移動機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】