特許 7405649 被加工物の研削方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】被加工物の研削方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/04 20060101AFI20231219BHJP

   B24B 49/03 20060101ALI20231219BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20231219BHJP

   B24B 7/04 20060101ALI20231219BHJP

   B24B 1/00 20060101ALI20231219BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20231219BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

B24B49/04 Z

B24B49/03 Z

B24B49/10

B24B7/04 A

B24B1/00 A

B23K26/53

H01L21/304 631

H01L21/304 601H

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020036701

(22)【出願日】2020-03-04

(65)【公開番号】P2021137905

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-01-13

(73)【特許権者】

【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】110001014

【氏名又は名称】弁理士法人東京アルパ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長嶋 政明

(72)【発明者】

【氏名】高田 直人

【審査官】城野 祐希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０２５２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２５６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９２３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８６１５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ４９／０４

Ｂ２４Ｂ ４９／０３

Ｂ２４Ｂ ４９／１０

Ｂ２４Ｂ ７／０４

Ｂ２４Ｂ １／００

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

保持手段に保持された被加工物の凸凹を有する被研削面を砥石によって研削する被加工物の研削方法であって、
該保持手段によって被加工物を保持する保持工程と、
該保持手段によって保持された該被加工物を回転させ、該被研削面にハイトゲージの測定子を接触させないで、該被加工物の該被研削面を、該砥石によって、所定の研削量だけ研削する第１研削工程と、
該第１研削工程において研削された該被加工物の該被研削面に該ハイトゲージの測定子を接触させ、該被研削面の該凸凹の高低差を該ハイトゲージを用いて測定する高低差測定工程と、
該高低差測定工程において測定された該高低差が予め設定された範囲内にある場合には、研削を終了し、該高低差が該範囲より大きい場合には、該ハイトゲージの該測定子を該被研削面に接触させたまま、該高低差が予め設定した該範囲内になるまで、該砥石によって該被研削面を研削する第２研削工程と、
を備える被加工物の研削方法。

【請求項2】

第１の面と、該第１の面とは反対側の第２の面と、該第１の面から該第２の面に至り該第１の面の垂線からオフ角傾いたｃ軸と、該ｃ軸に直交するｃ面とを有する炭化珪素単結晶のインゴットの該第１の面側から該インゴットに対し透過性を有する波長のレーザービームを照射し、該オフ角が形成される方向と直交するＸ方向に、レーザービームの集光点を相対的に直線移動することによって、該インゴットの内部に改質層を形成する改質層形成と、該オフ角が形成される方向に該集光点を相対的に所定のインデックス量だけインデックス移動させるインデックス移動とを繰り返すことにより、該改質層と、該改質層から該ｃ面に平行にＹ方向に延在されるクラックとからなる分割起点を形成し、該分割起点に外力を付与することによって該分割起点を境に該インゴットから剥離された板状物が、前記被加工物であり、前記凸凹を有する前記被研削面は、該板状物における該第１の面の反対面である剥離面であるか、あるいは、
前記被加工物は、該板状物が剥離された該インゴットであり、前記凸凹を有する前記被研削面は、該インゴットの剥離面である、
請求項１記載の被加工物の研削方法。

【請求項3】

該第１研削工程における該所定の研削量を、
インデックス量×ｔａｎ（オフ角）
の式を用いて算出する研削量算出工程を該第１研削工程を開始前にさらに含む、
請求項２記載の被加工物の研削方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加工物の研削方法に関する。

【背景技術】

【0002】

インゴットからスライスされた被加工物の表面を平坦にするために、スライスされた被加工物の両面が研削される。

【0003】

たとえば、被加工物の一方の面を研削した後、特許文献１に開示のように、被加工物の厚みを測定しながら、他方の面を研削する。これにより、被加工物が、所定の厚みを有するように研削される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－０７２８５１号公報

【文献】特許６３５５５４０号公報

【文献】特許６０９０９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の技術では、被加工物の他方の面に、ハイトゲージの接触子を接触させながら、被加工物の厚みを測定している。しかし、少なくとも他方の面に大きな凸凹が形成されている場合、他方の面上で接触子がバウンドしてし、厚みを測定しにくくなる可能性がある。

【0006】

したがって、本発明の目的は、表面に大きな凸凹が形成されている被加工物を、所定の厚みを有するように研削することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明にかかる被加工物の研削方法（本研削方法）は、保持手段に保持された被加工物の凸凹を有する被研削面を砥石によって研削する被加工物の研削方法であって、該保持手段によって被加工物を保持する保持工程と、該保持手段によって保持された該被加工物を回転させ、該被研削面にハイトゲージの測定子を接触させないで、該被加工物の該被研削面を、該砥石によって、所定の研削量だけ研削する第１研削工程と、該第１研削工程において研削された該被加工物の該被研削面に該ハイトゲージの測定子を接触させ、該被研削面の該凸凹の高低差を該ハイトゲージを用いて測定する高低差測定工程と、該高低差測定工程において測定された該高低差が予め設定された範囲内にある場合には、研削を終了し、該高低差が該範囲より大きい場合には、該ハイトゲージの該測定子を該被研削面に接触させたまま、該高低差が予め設定した該範囲内になるまで、該砥石によって該被研削面を研削する第２研削工程と、を備える。

【0008】

また、本研削方法では、第１の面と、該第１の面とは反対側の第２の面と、該第１の面から該第２の面に至り該第１の面の垂線からオフ角傾いたｃ軸と、該ｃ軸に直交するｃ面とを有する炭化珪素単結晶のインゴットの該第１の面側から該インゴットに対し透過性を有する波長のレーザービームを照射し、該オフ角が形成される方向と直交するＸ方向に、レーザービームの集光点を相対的に直線移動することによって、該インゴットの内部に改質層を形成する改質層形成と、該オフ角が形成される方向に該集光点を相対的に所定のインデックス量だけインデックス移動させるインデックス移動とを繰り返すことにより、該改質層と、該改質層から該ｃ面に平行にＹ方向に延在されるクラックとからなる分割起点を形成し、該分割起点に外力を付与することによって該分割起点を境に該インゴットから剥離された板状物が、前記被加工物であってもよく、前記凸凹を有する前記被研削面は、該板状物における該第１の面の反対面である剥離面であってもよく、あるいは、前記被加工物は、該板状物が剥離された該インゴットであってもよく、前記凸凹を有する前記被研削面は、該インゴットの剥離面であってもよい。

【0009】

また、この場合、本研削方法は、該第１研削工程における該所定の研削量を、
インデックス量×ｔａｎ（オフ角）
の式を用いて算出する研削量算出工程を該第１研削工程を開始前にさらに含んでもよい。

【発明の効果】

【0010】

本研削方法では、第１研削工程を実施し、被加工物の凸凹を有する被研削面を所定の研削量だけ研削した後、被研削面の高さを、ハイトゲージによって測定している。すなわち、本研削方法では、ハイトゲージによる高さ測定の前に、被研削面の平坦化（研削）を実施している。このため、被研削面上でハイトゲージの接触子がバウンドしてし、被研削面の高さを測定しにくくなることを、抑制することができる。このため、第２研削工程において、ハイトゲージによって被研削面の高さを測定しながら、被研削面の凸凹の高低差が予め設定された範囲内となるまで、砥石によって被加工物を研削することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】研削装置の構成を示す説明図である。

【図2】高低差測定工程および第２研削工程において測定されるインゴットの第１の面の高さと時間との関係の一例を示すグラフである。

【図3】インゴットを示す斜視図である。

【図4】インゴットを示す正面図である。

【図5】レーザー加工装置の構成を示す説明図である。

【図6】インゴットを示す上面図である。

【図7】改質層形成工程を示す説明図である。

【図8】改質層形成工程を示す説明図である。

【図9】第１研削工程における所定の研削量を説明するための断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１に示すように、本実施形態にかかる研削装置１は、被加工物としてのインゴット２００またはウェーハ１００を研削するための装置である。インゴット２００は、たとえば、ＳｉＣからなるインゴットである。ウェーハ１００は、たとえば、インゴット２００から剥離されることにより形成される板状物である。

【0013】

研削装置１は、直方体状の基台１０、上方に延びるコラム１１、および、研削装置１に内蔵されている制御部７を備えている。
基台１０の上面側には、開口部１３が設けられている。そして、開口部１３内には、保持手段３０が配置されている。保持手段３０は、被加工物を保持する保持面３２を備えたチャックテーブル３１、および、チャックテーブル３１を支持する支持部材３３を含んでいる。

【0014】

図１に示すチャックテーブル３１の保持面３２は、吸引源（図示せず）に連通されており、被加工物を吸引保持する。すなわち、保持手段３０は、保持面３２によって被加工物を保持する。

【0015】

また、チャックテーブル３１は、下方に設けられた支持部材３３により、保持面３２によって被加工物を保持した状態で、保持面３２の中心を通るＺ軸方向に延在するテーブル中心軸を中心として回転可能である。したがって、被加工物は、保持面３２に保持されて保持面３２の中心を回転軸として回転される。

【0016】

図１に示すように、チャックテーブル３１の周囲には、カバー板３９が設けられている。また、カバー板３９には、Ｙ軸方向に伸縮する蛇腹カバー１２が連結されている。そして、保持手段３０の下方には、Ｙ軸方向移動手段４０が配設されている。

【0017】

Ｙ軸方向移動手段４０は、水平移動手段の一例である。Ｙ軸方向移動手段４０は、保持手段３０と研削手段７０とを、相対的に、保持面３２に平行なＹ軸方向に移動させる。本実施形態では、Ｙ軸方向移動手段４０は、研削手段７０に対して、保持手段３０をＹ軸方向に移動させるように構成されている。
なお、水平移動手段は、保持手段３０を複数配置したターンテーブルであってもよい。

【0018】

Ｙ軸方向移動手段４０は、Ｙ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール４２、このＹ軸ガイドレール４２上をスライドするＹ軸移動テーブル４５、Ｙ軸ガイドレール４２と平行なＹ軸ボールネジ４３、Ｙ軸ボールネジ４３に接続されているＹ軸サーボモータ４４、および、これらを保持する保持台４１を備えている。

【0019】

Ｙ軸移動テーブル４５は、Ｙ軸ガイドレール４２にスライド可能に設置されている。Ｙ軸移動テーブル４５の下面には、図示しないナット部が固定されている。このナット部には、Ｙ軸ボールネジ４３が螺合されている。Ｙ軸サーボモータ４４は、Ｙ軸ボールネジ４３の一端部に連結されている。

【0020】

図１に示すように、Ｙ軸方向移動手段４０では、Ｙ軸サーボモータ４４がＹ軸ボールネジ４３を回転させることにより、Ｙ軸移動テーブル４５が、Ｙ軸ガイドレール４２に沿って、Ｙ軸方向に移動する。Ｙ軸移動テーブル４５には、保持手段３０の支持部材３３が載置されている。したがって、Ｙ軸移動テーブル４５のＹ軸方向への移動に伴って、チャックテーブル３１を含む保持手段３０が、Ｙ軸方向に移動する。

【0021】

本実施形態では、保持手段３０は、大まかにいえば、保持面３２に被加工物を載置するための前方（－Ｙ方向側）の載置位置と、被加工物が研削される後方（＋Ｙ方向側）の研削領域との間を、Ｙ軸方向移動手段４０によって、Ｙ軸方向に沿って移動される。

【0022】

また、図１に示すように、基台１０上の後方（＋Ｙ方向側）には、コラム１１が立設されている。コラム１１の前面には、被加工物を研削する研削手段７０、および、研削送り手段５０が設けられている。

【0023】

研削送り手段５０は、保持手段３０と研削手段７０とを、相対的に、保持面３２に垂直なＺ軸方向（研削送り方向）に移動させる。本実施形態では、研削送り手段５０は、保持手段３０に対して、研削手段７０をＺ軸方向に移動させるように構成されている。

【0024】

研削送り手段５０は、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール５１、このＺ軸ガイドレール５１上をスライドするＺ軸移動テーブル５３、Ｚ軸ガイドレール５１と平行なＺ軸ボールネジ５２、Ｚ軸サーボモータ５４、および、Ｚ軸移動テーブル５３の前面（表面）に取り付けられた支持ケース５６を備えている。支持ケース５６は、研削手段７０を支持している。

【0025】

Ｚ軸移動テーブル５３は、Ｚ軸ガイドレール５１にスライド可能に設置されている。Ｚ軸移動テーブル５３の後面側（裏面側）には、図示しないナット部が固定されている。このナット部には、Ｚ軸ボールネジ５２が螺合されている。Ｚ軸サーボモータ５４は、Ｚ軸ボールネジ５２の一端部に連結されている。

【0026】

研削送り手段５０では、Ｚ軸サーボモータ５４がＺ軸ボールネジ５２を回転させることにより、Ｚ軸移動テーブル５３が、Ｚ軸ガイドレール５１に沿って、Ｚ軸方向に移動する。これにより、Ｚ軸移動テーブル５３に取り付けられた支持ケース５６、および、支持ケース５６に支持された研削手段７０も、Ｚ軸移動テーブル５３とともにＺ軸方向に移動する。

【0027】

研削手段７０は、加工手段の一例である。研削手段７０は、図１に示すように、支持ケース５６に固定されたスピンドルハウジング７１、スピンドルハウジング７１に回転可能に保持されたスピンドル７２、スピンドル７２を回転駆動する回転モータ７３、スピンドル７２の下端に取り付けられたホイールマウント７４、および、ホイールマウント７４に支持された研削ホイール７５を備えている。

【0028】

スピンドルハウジング７１は、Ｚ軸方向に延びるように支持ケース５６に保持されている。スピンドル７２は、チャックテーブル３１の保持面３２と直交するようにＺ軸方向に延び、スピンドルハウジング７１に回転可能に支持されている。

【0029】

回転モータ７３は、スピンドル７２の上端側に連結されている。この回転モータ７３により、スピンドル７２は、Ｚ軸方向に延びるスピンドル回転軸を中心として回転する。

【0030】

ホイールマウント７４は、円板状に形成されており、スピンドル７２の下端（先端）に固定されている。ホイールマウント７４は、研削ホイール７５を支持する。

【0031】

研削ホイール７５は、ホイールマウント７４と略同径を有するように形成されている。研削ホイール７５は、アルミニウム合金等の金属材料から形成された円環状のホイール基台（環状基台）７６を含む。ホイール基台７６の下面には、全周にわたって、環状に配置された複数の研削砥石７７が固定されている。環状に配置された研削砥石７７は、その中心を軸に、スピンドル７２、ホイールマウント７４、およびホイール基台７６を介して、回転モータ７３によって回転され、研削領域に配置されているチャックテーブル３１に保持された被加工物の被研削面、すなわち、インゴット２００の表面である第１の面２０１、あるいは、ウェーハ１００の表面を研削する。

【0032】

また、図１に示すように、コラム１１には、研削手段７０の高さ位置を測定するためのリニアスケール６５が配設されている。リニアスケール６５は、Ｚ軸移動テーブル５３に設けられ、Ｚ軸移動テーブル５３とともにＺ軸方向に移動する読取部６６、および、Ｚ軸ガイドレール５１の表面に設けられたスケール部６７を含んでいる。読取部６６が、スケール部６７の目盛りを読み取ることで、研削送り手段５０によって移動される研削手段７０の高さ位置を検知することができる。

【0033】

基台１０における開口部１３の側部には、保持手段３０の保持面３２の高さを測定する保持面高さ測定手段８が配設されている。保持面高さ測定手段８は、基台１０の上の－Ｘ方向側に配設された筐体８２と、筐体８２の側面に連結されたアーム８１と、アーム８１の先端に取り付けられた接触子８０とを備えている。保持面高さ測定手段８は、接触子８０の下端を保持面３２に接触させることにより、保持面３２の高さを測定することができる。なお、保持面高さ測定手段８は、接触子８０に代えて、非接触式の距離測定器、たとえばレーザー式の距離測定器を備えてもよい。

【0034】

保持面高さ測定手段８の近傍には、被加工物の上面の高さを測定する上面高さ測定手段９が配設されている。上面高さ測定手段９は、ハイトゲージの一例であり、測定子である接触子９０と、接触子９０をＺ軸方向に昇降させる接触子移動手段９５とを備えている。

【0035】

接触子移動手段９５は、基台１０の上に立設された背板９６、Ｚ軸方向に平行な一対のガイドレール９１、このガイドレール９１上をスライドする可動板９３、ガイドレール９１と平行なボールネジ９８、モータ９２、および、可動板９３の前面（表面）に取り付けられたＬ字治具９４を備えている。Ｌ字治具９４は、その下面によって、接触子９０を支持している。

【0036】

可動板９３は、ガイドレール９１にスライド可能に設置されている。可動板９３の後面側（裏面側）には、図示しないナット部が固定されている。このナット部には、ボールネジ９８が螺合されている。モータ９２は、ボールネジ９８の一端部に連結されている。

【0037】

接触子移動手段９５では、モータ９２がボールネジ９８を回転させることにより、可動板９３が、ガイドレール９１に沿って、Ｚ軸方向に移動する。これにより、可動板９３に取り付けられたＬ字治具９４、および、Ｌ字治具９４に支持された接触子９０も、可動板９３とともにＺ軸方向に移動する。

【0038】

背板９６の＋Ｘ方向側の側面におけるガイドレール９１に隣接する位置には、リニアスケール９７が配設されている。リニアスケール９７は、可動板９３に設けられ、可動板９３とともにＺ軸方向に移動する読取部９７２、および、背板９６の表面に設けられたスケール部９７１を含んでいる。このスケール部９７１は、ガイドレール９１に対して平行に配設されている。

【0039】

上面高さ測定手段９では、たとえば、保持面３２に保持されたインゴット２００の第１の面２０１に、接触子移動手段９５を用いて接触子９０を接触させる。この状態で、読取部９７２が、スケール部９７１の目盛りを読み取ることで、可動板９３の高さ位置を認識することができる。この可動板９３の高さ位置に基づいて、インゴット２００の第１の面２０１の高さを測定することができる。同様に、被加工物がウェーハ１００である場合にも、上面高さ測定手段９を用いることにより、ウェーハ１００の表面の高さを測定することもできる。

【0040】

また、本実施形態では、上面高さ測定手段９によって測定された被加工物の上面の高さから、保持面高さ測定手段８によって測定された保持面３２の高さを差し引くことにより、被加工物の厚みを算出することができる。

【0041】

制御部７は、制御プログラムに従って演算処理を行うＣＰＵ、および、メモリ等の記憶媒体等を備えている。制御部７は、研削装置１の上述した各部材を制御して、インゴット２００あるいはウェーハ１００に対する研削処理を実行する。

【0042】

以下に、研削装置１における研削処理について説明する。
本実施形態にかかる被加工物の研削方法は、保持手段３０に保持された被加工物の凸凹を有する表面（被研削面）を、研削砥石７７によって研削する方法である。

【0043】

特に、本実施形態にかかる研削方法は、インゴット２００の被研削面である第１の面２０１を平坦化するインゴット平坦化工程、インゴット２００からウェーハ１００を剥離する剥離工程、および、剥離されたウェーハ１００の被研削面を平坦化するウェーハ平坦化工程を含んでいる。

【0044】

（１）インゴット平坦化工程
平坦化処理のなされていないインゴット２００の第１の面２０１には、凸凹が形成されている。この工程では、このインゴット２００の第１の面２０１を研削して平坦化する。

【0045】

この工程では、まず、作業者が、前方（－Ｙ方向側）の載置位置にある保持手段３０の保持面３２に、被研削面である第１の面２０１を上にして、インゴット２００を載置する。その後、制御部７は、作業者の指示に応じて、保持面３２を図示しない吸引源に連通させる。これにより、制御部７は、保持手段３０の保持面３２によって、インゴット２００を吸引保持する（保持工程）。

【0046】

さらに、制御部７は、保持面３２に保持されたインゴット２００の第１の面２０１が研削手段７０の研削砥石７７の下方に配置されるように、Ｙ軸方向移動手段４０を制御して、保持手段３０を、後方（＋Ｙ方向側）の研削領域に移動させる。

【0047】

そして、制御部７は、研削手段７０における回転モータ７３を制御して、スピンドル７２を回転させる。これにより、ホイールマウント７４を介してスピンドル７２に接続されている研削ホイール７５の研削砥石７７が回転される。さらに、制御部７は、保持手段３０における支持部材３３を制御して、チャックテーブル３１を回転させる。

【0048】

この状態で、制御部７は、研削送り手段５０を制御して、回転する研削砥石７７を、回転する保持面３２に保持されているインゴット２００の第１の面２０１に接触させる。このようにして、制御部７は、インゴット２００の第１の面２０１を、研削砥石７７によって、所定の研削量だけ研削する（第１研削工程）。所定の研削量は、たとえば、予め、作業者によって設定されている。
なお、所定の研削量の第１研削工程における研削は、第１研削工程を実施する前に、チャックテーブル３１を回転させないで保持面３２に保持された被加工物の該被研削面にハイトゲージの測定子（上面高さ測定手段９の接触子９０）を接触させ、被研削面の高さを測定した値から予め設定された所定量だけ研削する。
なお、第１研削工程における研削は、被研削面の高さ測定後、被研削面からハイトゲージの測定子を離したあと、被研削面にハイトゲージの測定子を接触させないで、実施するようにしてもよい。すなわち、本実施形態に示す例では、制御部７は、上面高さ測定手段９の接触子９０をインゴット２００の第１の面２０１に接触させないようにして、第１研削工程を実施する。

【0049】

この研削の後、制御部７は、第１研削工程において研削されたインゴット２００の第１の面２０１における複数箇所に、上面高さ測定手段９の接触子９０を接触させる。この際、制御部７は、たとえば、支持部材３３によってチャックテーブル３１とともにインゴット２００を回転させながら、あるいは、Ｙ軸方向移動手段４０によってチャックテーブル３１とともにインゴット２００をＹ軸方向に沿って移動させながら、接触子９０をインゴット２００の第１の面２０１に接触させる。これにより、制御部７は、第１の面２０１における複数箇所に接触子９０を接触させることができる。

【0050】

このようにして、制御部７は、上面高さ測定手段９を用いて、インゴット２００の第１の面２０１における複数箇所の高さを測定する。そして、制御部７は、この高さ測定の結果に基づいて、第１の面２０１に形成されている凸凹の高低差を測定する（高低差測定工程）。

【0051】

その後、制御部７は、測定された凸凹の高低差を評価する。すなわち、制御部７は、凸凹の高低差が予め設定された範囲（許容範囲）内にある場合には、インゴット２００の第１の面２０１が平坦化されたと判断し、研削を終了する。

【0052】

一方、制御部７は、測定された凸凹の高低差が許容範囲よりも大きい場合（許容範囲外である場合）には、上面高さ測定手段９の接触子９０をインゴット２００の第１の面２０１に接触させたまま、すなわち、上面高さ測定手段９による凸凹の高低差の測定を継続した状態で、研削砥石７７によってインゴット２００の第１の面２０１を研削する。このようにして、制御部７は、上面高さ測定手段９によって測定される凸凹の高低差が許容範囲内になるまで、研削砥石７７によってインゴット２００の第１の面２０１を研削する。これにより、インゴット２００の第１の面２０１が平坦化される（第２研削工程）。

【0053】

図２に、高低差測定工程および第２研削工程において上面高さ測定手段９によって測定されるインゴット２００の第１の面２０１の高さ（Ｈ；μｍ）と、時間（ｔ）との関係の一例を示す。このグラフに示す例では、時間ｔ１まで高低差測定工程が実施され、時間ｔ１において、高低差測定工程が終了し、第２研削工程が開始されている。

【0054】

このグラフに示す例では、時間ｔ１までの高低差測定工程においては、測定される第１の面２０１における凸凹の高低差（すなわち、測定される高さ（Ｈ）の高低差）は、上限値Ｈ２と測定される高さ（Ｈ）の最小値に応じた下限値Ｈ１とで規定される許容範囲Ｒを外れている。すなわち、測定される第１の面２０１の高さ（Ｈ）の最大値が、上限値Ｈ２を超えている。
そして、時間ｔ１から開始される第２研削工程においては、測定される第１の面２０１の高さ（Ｈ）の最大値は、時間の経過とともに上限値Ｈ２に近づいて、時間ｔ２においては上限値Ｈ２よりも小さくなっている。この例では、制御部７は、時間ｔ２において、測定される第１の面２０１の凸凹の高低差（高さ（Ｈ）の高低差）が許容範囲Ｒ内となったと判断し、第２研削工程を終了する。

【0055】

（２）剥離工程
この工程では、インゴット平坦化工程において第１の面２０１が平坦化されたインゴット２００から、ウェーハ１００を剥離する。

【0056】

ここで、インゴット２００の構成について詳細に説明する。図３および図４に示すインゴット２００は、たとえば、炭化珪素単結晶のインゴット（炭化珪素（ＳｉＣ）の六方晶単結晶インゴット）である。インゴット２００は、上述した第１の面２０１、および、第１の面２０１と反対側の第２の面（裏面）２０２を有している。上述したように、インゴット２００の第１の面２０１は、インゴット平坦化工程において平坦化されており、レーザービームの照射面となる。

【0057】

インゴット２００は、第１のオリエンテーションフラット２１１、および、第１のオリエンテーションフラット２１１に直交する第２のオリエンテーションフラット２１２を有している。第１のオリエンテーションフラット２１１は、第２のオリエンテーションフラット２１２よりも長く形成されている。

【0058】

インゴット２００は、ｃ軸２１６と、ｃ軸２１６に直交するｃ面２１７を有している。ｃ軸２１６とは、第１の面２０１から第２の面２０２に至り、第１の面２０１の垂線２１５に対してオフ角αだけ傾斜している。ｃ面２１７は、インゴット２００の第１の面２０１に対して、オフ角αだけ傾斜している。
なお、本実施形態では、短い第２のオリエンテーションフラット２１２の伸長方向に直交する方向が、ｃ軸２１６の傾斜方向である。

【0059】

ｃ面２１７は、インゴット２００中に、インゴット２００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。ただしし、オフ角αは、４°に限定されず、たとえば１°～６°の範囲で自由に設定されることができる。

【0060】

本実施形態にかかる剥離工程では、このようなインゴット２００にレーザービーム照射して、インゴット２００の内部に改質層を形成する。このために、本実施形態では、図５に示すようなレーザー加工装置３００を用いる。

【0061】

レーザー加工装置３００は、インゴット２００に対し透過性を有する波長のレーザービームを生成するレーザービーム生成ユニット３０１、このレーザービームをインゴット２００に向けて照射する集光器３０３、および、インゴット２００を支持する支持テーブル３０９を備えている。

【0062】

レーザービーム生成ユニット３０１によって生成されたレーザービームは、集光器３０３の反射ミラー３０５によって－Ｚ方向に反射され、集光レンズ３０７に導かれる。集光レンズ３０６は、レーザービームを集光して、支持テーブル３０９上のインゴット２００に照射する。

【0063】

また、レーザー加工装置３００では、レーザービーム生成ユニット３０１および集光器３０３と、支持テーブル３０９とは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って相対的に移動可能に構成されている。

【0064】

レーザー加工装置３００では、レーザービーム生成ユニット３０１および集光器３０３と、支持テーブル３０９とを、相対的にＸ軸方向に沿って移動させることによって、レーザービームの集光点が、Ｘ軸方向に沿って加工送りされる。したがって、レーザー加工装置３００の加工送り方向は、Ｘ軸方向である。すなわち、レーザー加工装置３００では、レーザービームの集光点が、Ｘ軸方向に沿って相対的に直線移動することにより、インゴット２００が加工される。

【0065】

また、レーザー加工装置３００では、レーザービーム生成ユニット３０１および集光器３０３と支持テーブル３０９とを、相対的にＹ軸方向に沿って移動させることによって、レーザービームの集光点が、Ｙ軸方向に沿って、インデックス移動される。

【0066】

また、本実施形態にかかる剥離工程では、図５に示すように、第１の面２０１にレーザービームが照射されるように、インゴット２００が、レーザー加工装置３００の支持テーブル３０９に載置される。

【0067】

より詳細には、図６に示すように、インゴット２００は、その第２のオリエンテーションフラット２１２がＸ軸方向に平行となるように、支持テーブル３０９に固定される。

【0068】

この際、オフ角αが形成される方向である－Ｙ方向、換言すると、インゴット２００の第１の面２０１の垂線２１５に対して、ｃ軸２１６と第１の面２０１との交点２２０が存在する方向に直交する方向（すなわち矢印４０１によって示す方向）を、Ｘ軸に平行にして、インゴット２００を支持テーブル３０９に保持させる（剥離工程における保持工程）。
なお、この交点２２０は、たとえば、ｃ面２１７（図４参照）においてｃ軸２１６と第１の面２０１の垂線２１５とが交わる場合における、第１の面２０１とｃ軸２１６との交点である。

【0069】

これにより、インゴット２００の第１の面２０１において、オフ角αが形成される方向に直交する方向（矢印４０１によって示す方向）に沿って、レーザービームが走査され、レーザービームの集光点が相対的に直線移動する。
このように、本実施形態では、オフ角αが形成される方向である－Ｙ方向に直交する方向（Ｘ軸方向）が、支持テーブル３０９の加工送り方向となる。

【0070】

そして、本実施形態では、集光器３０３からインゴット２００に照射されるレーザービームの集光点の位置を、インゴット２００からの剥離によって得られるウェーハ１００の厚みに相当する深さに位置づける。さらに、レーザービームの集光点と、インゴット２００とを、オフ角が形成される方向と直交するＸ軸方向に沿って相対的に直線移動することによって、インゴット２００の内部に、改質層を形成する（改質層形成工程）。

【0071】

次に、オフ角が形成される方向であるＹ方向に、レーザービームの集光点とインゴット２００とを相対的に、予め設定されている所定のインデックス量（所定量）だけ、インデックス移動させる（インデックス移動工程）を実施する。そして、この改質層形成工程とインデックス移動工程とを繰り返す。

【0072】

これにより、図７および図８に示すように、インゴット２００内に、Ｘ軸方向に沿って直線状に、ウェーハ１００の厚み５００に相当する深さに、複数の改質層５０１が形成される。また、各改質層５０１は、Ｙ軸方向に沿って、所定のインデックス量Ｗだけ離れている。さらに、改質層５０１からｃ面２１７に平行に、Ｙ方向に延在されるクラック５０３が形成される。
これら改質層５０１およびクラック５０３は、インゴット２００からウェーハ１００を剥離するための分割起点となる。

【0073】

このようにして、インゴット２００における第１の面２０１の全面にわたってレーザービームを照射して、改質層５０１およびクラック５０３からなる分割起点を形成する。
その後、分割起点に外力を付与することによって、分割起点を境に、インゴット２００から、板状物であるウェーハ１００を剥離する。この剥離動作では、たとえば、特許文献２に記載されているような公知の押圧機構を用いて、インゴット２００にねじり応力を付与することによって、改質層５０１およびクラック５０３が形成された分割起点からインゴット２００を破断して、板状物としてのウェーハ１００を剥離することができる。

【0074】

（３）ウェーハ平坦化工程
剥離工程においてインゴット２００から剥離されるウェーハ１００は、第１ウェーハ面１０１、および、その反対面（裏面）である第２ウェーハ面１０２を備えている（図１参照）。これらのうち、第１ウェーハ面１０１は、インゴット２００における第１の面２０１であった面であり、インゴット平坦化工程において平坦化されている。一方、第２ウェーハ面１０２は、剥離工程における剥離面であり、凸凹が形成されている。そこで、このウェーハ平坦化工程では、ウェーハ１００における第２ウェーハ面１０２を平坦化する。

【0075】

このウェーハ平坦化工程は、上述したインゴット平坦化工程と類似の工程である。この工程では、まず、作業者が、ウェーハ１００を、研削面である第２ウェーハ面１０２を上にして、保持手段３０の保持面３２に載置する（図１参照）。すなわち、ウェーハ１００における平坦化されている第１ウェーハ面１０１を、保持面３２に保持させる。制御部７は、吸引源を用いて、保持面３２によって、ウェーハ１００を吸引保持する（保持工程）。

【0076】

さらに、制御部７は、インゴット平坦化工程における第１研削工程と同様にして、回転する研削砥石７７を、回転する保持面３２に保持されているウェーハ１００の第２ウェーハ面１０２に接触させる。このようにして、制御部７は、ウェーハ１００の第２ウェーハ面１０２を、研削砥石７７によって、所定の研削量だけ研削する（第１研削工程）。

【0077】

この際、制御部７は、以下の（１）式を用いて、この所定の研削量Ｌを算出する（研削量算出工程）。
研削量Ｌ＝インデックス量Ｗ×ｔａｎ（オフ角α） … （１）
ここで、インデックス量Ｗは、剥離工程におけるインデックス移動工程において、Ｙ方向にレーザービームの集光点が移動される距離である。また、オフ角αは、図３に示したオフ角αである。

【0078】

すなわち、剥離工程においてインゴット２００から剥離された剥離面であるウェーハ１００の第２ウェーハ面１０２には、図９に示すように、インデックス量Ｗごとに改質層５０１が形成されており、さらに、改質層５０１の両側（改質層５０１間）に、クラック５０３が形成されている。そして、平坦化されている第１ウェーハ面１０１が保持面３２に保持されているため、被研削面となる第２ウェーハ面１０２では、クラック５０３が、水平方向（保持面３２に平行な方向）に対して、オフ角αだけ傾いた状態となっている。このため、第２ウェーハ面１０２は、（１）式に示した研削量Ｌに応じた高さの凸凹を有している。

【0079】

したがって、第１研削工程における所定の研削量を、（１）式に示した研削量Ｌとすることにより、第２ウェーハ面１０２を平坦化することができる。この研削量Ｌは、たとえば、インデックス量が４００μｍであり、オフ角αが４°である場合には、およそ２７．９７μｍとなる。
制御部７は、このように所定の研削量を設定し、第１研削工程を実施する。
つまり、所定の研削量は、第１研削工程を実施する前に設定される。

【0080】

次に、制御部７は、インゴット平坦化工程において示した動作と同様に、ウェーハ１００の第２ウェーハ面１０２に形成されている凸凹の高低差を測定する高低差測定工程を実施する。そして、制御部７は、凸凹の高低差が予め設定された範囲（許容範囲）内にある場合には、ウェーハ１００の第２ウェーハ面１０２が平坦化されたと判断し、研削を終了する。

【0081】

一方、制御部７は、凸凹の高低差が許容範囲よりも大きい場合には、上面高さ測定手段９による凸凹の高低差の測定を継続した状態で、凸凹の高低差が許容範囲内になるまで、研削砥石７７によってウェーハ１００の第２ウェーハ面１０２を研削する。これにより、ウェーハ１００の第２ウェーハ面１０２が平坦化される（第２研削工程）。

【0082】

なお、剥離工程後のインゴット２００の剥離面にも、図９に示したような凸凹が形成されている。そこで、作業者は、この剥離面を被研削面として、上述したインゴット平坦化工程を実施し、さらに、剥離工程およびウェーハ平坦化工程を実施する。このようにして、インゴット２００から、両面が平坦化された複数のウェーハ１００を得ることが可能となる。

【0083】

以上のように、本実施形態では、インゴット平坦化工程およびウェーハ平坦化工程において、第１研削工程を実施し、被研削面であるインゴット２００の第１の面２０１あるいはウェーハ１００の第２ウェーハ面１０２を所定の研削量だけ研削した後、被研削面の高さを、上面高さ測定手段９によって測定している。すなわち、本実施形態では、上面高さ測定手段９による高さ測定の前に、被研削面の平坦化（研削）を実施している。このため、被研削面上で上面高さ測定手段９の接触子９０がバウンドしてし、被研削面の高さを測定しにくくなることを、抑制することができる。このため、第２研削工程において、上面高さ測定手段９によって被研削面の高さを測定しながら、被研削面の凸凹の高低差が許容範囲内となるまで、研削手段７０の研削砥石７７によって被加工物を研削することができる。

【0084】

また、本実施形態では、剥離工程の前に、インゴット平坦化工程を実施し、レーザービームが照射される面である第１の面２０１を平坦化している。これにより、インゴット２００から剥離される板状物であるウェーハ１００を取得するための改質層５０１およびクラック５０３を、インゴット２００内に良好に形成することができる。

【0085】

また、本実施形態では、インゴット２００は、オフ角を有する六方晶単結晶インゴットである。したがって、インゴット２００から板状の被加工物でウェーハ１００を剥離すると、傾いたクラック５０３同士が互いに連結されていることにより、インゴット２００およびウェーハ１００の剥離面に、凸凹が形成される。

【0086】

これに関し、本実施形態では、インゴット平坦化工程により、このような凸凹が形成されたインゴット２００の剥離面を平坦面にしている。これにより、次の板状の被加工物であるウェーハ１００を取得するための改質層５０１およびクラック５０３を、インゴット２００内に容易に形成することができる。

【0087】

なお、本実施形態では、インゴット平坦化工程を実施してインゴット２００の第１の面２０１を平坦化した後、剥離工程およびウェーハ平坦化工程を実施している。これに関し、インゴット平坦化工程を省略してもよい。

【0088】

この場合、剥離工程では、インゴット２００における平坦化されていない第１の面２０１からレーザービームを照射して、図７に示すような改質層５０１およびクラック５０３からなる分割起点を形成し、この分割起点に外力を付与して板状物であるウェーハ１００を剥離する。このようにして得られたウェーハ１００は、その第１ウェーハ面１０１および第２ウェーハ面１０２の双方に、凸凹が形成されている。この場合、第１ウェーハ面１０１および第２ウェーハ面１０２に対してウェーハ平坦化工程を実施することで、両面が平坦化されたウェーハ１００を得ることができる。

【符号の説明】

【0089】

１：研削装置、１０：基台、１１：コラム、７：制御部、
８：保持面高さ測定手段、８０：接触子、
９：上面高さ測定手段、９０：接触子、
３０：保持手段、３１：チャックテーブル、３２：保持面、３３：支持部材、
４０：Ｙ軸方向移動手段、
５０：研削送り手段、
７０：研削手段、７２：スピンドル、７３：回転モータ、
７４：ホイールマウント、７５：研削ホイール、７７：研削砥石、
３０３：集光器、３０５：反射ミラー、３０６：集光レンズ、３０７：集光レンズ、
３０９：支持テーブル、
１００：ウェーハ、１０１：第１ウェーハ面、１０２：第２ウェーハ面、
２００：インゴット、２０１：第１の面、２０２：第２の面、
２１１：第１のオリエンテーションフラット、
２１２：第２のオリエンテーションフラット、
２１５：第１の面の垂線、２１６：ｃ軸、２１７：ｃ面、α：オフ角、
２２０：ｃ軸２と第１の面２０１との交点、５０１：改質層、５０３：クラック、
３００：レーザー加工装置、３０１：レーザービーム生成ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】