特許 7542917 ウエーハの生成方法

(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】2024-08-23

(45)【発行日】2024-09-02

(54)【発明の名称】ウエーハの生成方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240826BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20240826BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 611Z

H01L21/304 601B

H01L21/304 631

B23K26/53

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020186938

(22)【出願日】2020-11-10

(65)【公開番号】P2022076543

(43)【公開日】2022-05-20

【審査請求日】2023-09-25

(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】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】平田 和也

【審査官】渡井 高広

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１１３６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１４５４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１７６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０２６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１８５９５７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一の面と該第一の面の裏面である第二の面とを有する単結晶ＳｉＣインゴット又は単結晶ＳｉＣウエーハである被加工物から該第一の面と該第二の面との間隔未満の厚さを有するウエーハを生成するウエーハの生成方法であって、
該被加工物を透過する波長のレーザービームの集光点を該被加工物の内部に位置付けるとともに、該被加工物のｃ面に平行な面と該第一の面とが交差する交差線に沿って、該被加工物と該集光点とを相対的に移動させながら該レーザービームを照射して、改質部と該改質部から該ｃ面に沿って伸展するクラックとを含む剥離層を形成する剥離層形成ステップと、
該剥離層において該被加工物を分離して該被加工物から該ウエーハを剥離するウエーハ剥離ステップと、
を含み、
該剥離層形成ステップでは、該被加工物の外周縁から所定距離内側までの外周領域を除く該被加工物の中央領域に該集光点が位置付けられた状態でのみ該レーザービームを照射し、
該剥離ステップでは、該被加工物に超音波振動を付与して該クラックを該中央領域のみならず該外周領域にも伸展させることによって該被加工物を分離して該被加工物から該ウエーハを剥離することを特徴とする、ウエーハの生成方法。

【請求項2】

該剥離層形成ステップの前に、撮像ユニットにより該被加工物の該第一の面側を撮像することで該被加工物の外周縁を検出する外周縁検出ステップを含む、請求項１に記載のウエーハの生成方法。

【請求項3】

該ウエーハ剥離ステップの後に、該被加工物から該ウエーハが剥離されたことによって露出する該ウエーハの剥離面を研削する研削ステップを含む、請求項１または２に記載のウエーハの生成方法。

【請求項4】

該ウエーハ剥離ステップの後に、該ウエーハの外周縁を面取りする面取りステップを含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の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、ウエーハの生成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスのチップは、一般的に、円盤状のウエーハを用いて製造される。このウエーハは、例えば、ワイヤーソーを用いて円柱状の半導体インゴットから切り出された後、表面が研磨されて鏡面に仕上げられることによって生成される（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

具体的には、インゴットからワイヤーソーを用いてウエーハを切り出すと、その表面には微細な凹凸が形成され、また、ウエーハが全体的に湾曲する（ウエーハに反りが生じる）。そのため、このように切り出されたウエーハは、凹凸を除去して平坦化するために表面が研磨されることが多い。

【0004】

ただし、ウエーハを研磨すると、ウエーハの被研磨面側の一部が研磨屑となって廃棄され、ウエーハが薄くなる。この点を踏まえて、ウエーハは、一般的に、半導体デバイスの製造に用いられるウエーハより厚くなるようにインゴットから切り出される。

【0005】

半導体デバイスのチップの製造に用いられるインゴットは高価である。そのため、研磨を必要とする方法によってウエーハを生成すると、このウエーハを用いて製造される半導体デバイスのチップの製造コストも高くなりやすい。

【0006】

さらに、パワーデバイス用の材料として期待されている単結晶ＳｉＣ（炭化シリコン）は硬度が高い。そのため、ワイヤーソーを用いて単結晶ＳｉＣインゴットからウエーハを切り出す場合、その所要時間が長くなりやすく、また、ワイヤーソーが摩耗しやすい。

【0007】

その結果、単結晶ＳｉＣウエーハの製造コストは高くなりやすい。この点に鑑み、ワイヤーソーを用いることなく、レーザービームを用いてインゴットからウエーハを剥離する方法が開発されている（例えば、特許文献２参照）。

【0008】

この方法においては、インゴットを透過する波長のレーザービームの集光点がインゴットの内部に位置付けられた状態でインゴットにレーザービームを照射する。これにより、インゴットの内部に改質層及び改質層から伸展するクラックを含む剥離層が形成される。そして、剥離層においてインゴットを分離することでインゴットからウエーハが剥離される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０００－９４２２１号公報

【文献】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】

【0010】

上述の方法においては、レーザービーム照射ユニットが集光器（レーザーヘッド）の直下に向かってレーザービームを照射しながら、インゴットの一端から他端までが集光器の直下を通り過ぎるようにインゴットを保持するチャックテーブルが直線的に移動する。

【0011】

ここで、インゴットの一端近傍及び他端近傍（外周領域）にレーザービームが照射される際には、レーザービームの集光点におけるパワーが安定しないことがある。以下では、この点について、図１０（Ａ）～図１０（Ｅ）を参照して説明する。なお、図１０（Ａ）～図１０（Ｅ）は、インゴット１を保持するチャックテーブルを移動させながらインゴット１の一端近傍にレーザービーム３を照射する様子を示す図である。

【0012】

インゴット１の一端近傍にレーザービーム３を照射する際には、図１０（Ａ）に示されるように、レーザービーム３の光軸５をインゴット１の外周面から十分に外側に向かって離隔させた状態でレーザービーム３の集光点をインゴット１の内部に相当する高さに位置付ける。

【0013】

光軸５がインゴット１の外周面の僅かに外側に位置するまでチャックテーブルが移動すると、図１０（Ｂ）に示されるように、レーザービーム３の一部がインゴット１の上面を通過する。なお、インゴット１と雰囲気との屈折率の違いに起因して、インゴット１の内部を通過したレーザービームＬＢの集光点の高さと、それを通過しないレーザービームＬＢの集光点の高さとはずれている。

【0014】

光軸５がインゴット１の外周面に位置するまでチャックテーブルが移動すると、図１０（Ｃ）に示されるように、レーザービーム３のうちインゴット１に近接する側の約半分がインゴット１の上面を通過する。なお、インゴット１の内部を通過するレーザービームの集光点の高さは、上記のとおり、それを通過しないレーザービーム３の集光点の高さからずれている。

【0015】

光軸５がインゴット１の外周面の僅かに内側に位置するまでチャックテーブルが移動すると、図１０（Ｄ）に示されるように、レーザービーム３の一部がインゴット１の外周面を介してインゴット１の内部の集光点に向かう。この時、インゴット１の外周面に多光子吸収によるアブレーション痕が形成される。なお、インゴット１の外周面を通過するレーザービーム３の集光点の高さは、上記同様、インゴット１の上面を通過するレーザービーム３の集光点の高さからずれている。

【0016】

光軸５がインゴット１の外周面から十分に内側に向かって離隔するまでチャックテーブルが移動すると、図１０（Ｅ）に示されるように、レーザービーム３の全てがインゴット１の上面を通過する。この時、レーザービーム３の全てがインゴット１の内部の単一の集光点に向かう。そのため、この時のインゴット１の内部の集光点におけるレーザービーム３のパワー密度は、レーザービーム３の集光点がインゴット１の外周面に位置してから（図１０（Ｃ）参照）この時（図１０（Ｅ）参照）に至るまでで最も高くなる。

【0017】

また、レーザービーム３がインゴット１の他端に照射されるようにチャックテーブルが移動する際にも同様にインゴット１の外周面に多光子吸収によるアブレーション痕が形成され、また、インゴット１の内部の集光点におけるレーザービーム３のパワー密度が変化する。

【0018】

このようにインゴット１の一端近傍及び他端近傍（外周領域）にレーザービーム３が照射されてインゴット１の外周面にアブレーション痕が形成される場合には、インゴット１から剥離されたウエーハに対して行われる後工程（研削、化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、エッジトリム又は面取り等）においてウエーハの外周領域に欠けが生じるおそれがある。

【0019】

この点に鑑み、本発明の目的は、後工程においてウエーハの外周領域に欠けが生じる蓋然性を低減できる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】

【0020】

本発明によれば、第一の面と該第一の面の裏面である第二の面とを有する単結晶ＳｉＣインゴット又は単結晶ＳｉＣウエーハである被加工物から該第一の面と該第二の面との間隔未満の厚さを有するウエーハを生成するウエーハの生成方法であって、該被加工物を透過する波長のレーザービームの集光点を該被加工物の内部に位置付けるとともに、該被加工物のｃ 面に平行な面と該第一の面とが交差する交差線に沿って、該被加工物と該集光点とを相対的に移動させながら該レーザービームを照射して、改質部と該改質部から該ｃ面に沿って伸展するクラックとを含む剥離層を形成する剥離層形成ステップと、該剥離層において該被加工物を分離して該被加工物から該ウエーハを剥離するウエーハ剥離ステップと、を含み、該剥離層形成ステップでは、該被加工物の外周縁から所定距離内側までの外周領域を除く該被加工物の中央領域に該集光点が位置付けられた状態でのみ該レーザービームを照射し、該剥離ステップでは、該被加工物に超音波振動を付与して該クラックを該中央領域のみならず該外周領域にも伸展させることによって該被加工物を分離して該被加工物から該ウエーハを剥離する、ウエーハの生成方法が提供される。

【0021】

好ましくは、このウエーハの生成方法は、該剥離層形成ステップの前に、撮像ユニットにより該被加工物の該第一の面側を撮像することで該被加工物の外周縁を検出する外周縁検出ステップを含む。

【0022】

好ましくは、このウエーハの生成方法は、該ウエーハ剥離ステップの後に、該被加工物から該ウエーハが剥離されたことによって露出する該ウエーハの剥離面を研削する研削ステップを含む。

【0023】

好ましくは、このウエーハの生成方法は、該ウエーハ剥離ステップの後に、該ウエーハの外周縁を面取りする面取りステップを含む。

【発明の効果】

【0024】

本発明においては、被加工物の外周縁から所定距離内側までの外周領域を除く被加工物の中央領域に対してのみレーザービームを照射して剥離層を形成する。この場合、レーザービームの照射によって被加工物の外周領域に剥離層が形成されることなく、その外周面にアブレーション痕が形成されることが防止される。その結果、この被加工物から剥離されたウエーハに対して後工程を行う際に、このウエーハの外周領域に欠けが生じる蓋然性を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１（Ａ）は、被加工物の一例を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、被加工物の一例を模式的に示す側面図である。

【図2】図２は、一端近傍にレーザービームが照射された状態の被加工物を模式的に示す図である。

【図3】図３は、ウエーハの生成方法の一例を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を行うためのレーザー照射装置及び被加工物を模式的に示す斜視図である。

【図5】図５（Ａ）は、剥離層形成ステップ後の被加工物の中央領域を模式的に示す断面図であり、図５（Ｂ）は、剥離層形成ステップ後の被加工物を模式的に示す図である。

【図6】図６は、ウエーハ剥離ステップを行うための分離装置及び被加工物を模式的に示す断面図である。

【図7】図７は、ウエーハの生成方法の他の例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、研削ステップを行うための研削装置及び被加工物から剥離されたウエーハを模式的に示す斜視図である。

【図9】図９は、面取りステップを行うための面取り装置及び被加工物から剥離されたウエーハを模式的に示す側面図である。

【図10】図１０（Ａ）～図１０（Ｅ）は、インゴットの一端近傍にレーザービームを照射する様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

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（Ａ）は、本実施形態のウエーハの生成方法において用いられる被加工物の一例を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、この被加工物の一例を模式的に示す側面図である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される被加工物１１は、概ね平行な表面（第一の面）１１ａ及び裏面（第二の面）１１ｂを有する円柱状の単結晶ＳｉＣインゴットである。

【0027】

被加工物１１は、エピタキシャル成長を利用して生成されたものである。そして、被加工物１１は、内部に形成される格子欠陥を少なくするために、単結晶ＳｉＣのｃ軸１１ｃが表面１１ａ及び裏面１１ｂの垂線１１ｄに対して僅かに傾くように生成される。例えば、ｃ軸１１ｃと垂線１１ｄとがなす角（オフ角）αは、１°～６°（代表的には、４°）である。

【0028】

被加工物１１の外周領域には、単結晶ＳｉＣの結晶方位を示す２つの平部、すなわち、一次オリエンテーションフラット１３及び二次オリエンテーションフラット１５が形成されている。そして、一次オリエンテーションフラット１３は、二次オリエンテーションフラット１５より長い。また、二次オリエンテーションフラット１５は、単結晶ＳｉＣのｃ面１１ｅに平行な面と表面１１ａ又は裏面１１ｂとが交差する交差線に平行になるように形成されている。

【0029】

なお、被加工物１１は、単結晶ＳｉＣインゴットに限定されず、単結晶ＳｉＣインゴットから剥離された単結晶ＳｉＣウエーハであってもよい。また、被加工物１１の側面には、一次オリエンテーションフラット１３及び二次オリエンテーションフラット１５の一方又は双方が設けられていなくてもよい。

【0030】

さらに、被加工物１１は、その外周縁から所定距離内側までの外周領域１７ａと、外周領域１７ａの内側の中央領域１７ｂとに区画されている。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）においては、外周領域１７ａと中央領域１７ｂとの境界線が点線で示されているが、この境界線は、仮想線であり、実際の被加工物１１には存在しない。

【0031】

具体的には、外周領域１７ａは、後述する剥離層形成ステップにおいて、意図的な剥離層の形成が行われない領域である。他方、中央領域１７ｂは、後述する剥離層形成ステップにおいて、意図的に剥離層の形成が行われる領域である。

【0032】

換言すると、外周領域１７ａは、後述する剥離層形成ステップにおいて、剥離層を形成するために照射されるレーザービームの集光点が位置付けられない領域である。他方、中央領域１７ｂは、後述する剥離層形成ステップにおいて、剥離層を形成するために照射されるレーザービームの集光点が位置付けられる領域である。

【0033】

また、外周領域１７ａの幅、すなわち、被加工物１１の外周縁と中央領域１７ｂとの間隔は、全てが被加工物１１の上面を通過するレーザービームの集光点と、被加工物１１の外周面との間隔の最低値以上になるように設定されることが好ましい。そのため、外周領域１７ａの幅は、被加工物１１に照射されるレーザービームを集光する集光レンズの開口数ＮＡ等に依存して設定されてもよい。

【0034】

この点について、図２を参照して説明する。なお、図２は、一端近傍にレーザービームが照射された状態の被加工物１１を模式的に示す図である。図２に示される被加工物１１の一端近傍には、上方からレーザービームＬが照射されている。このレーザービームＬは、光軸Ｏ上で被加工物１１の内部に位置する集光点Ｆにおいて集光する。

【0035】

また、レーザービームＬは、その光軸Ｏと被加工物１１の外周面との間隔がｒ以上であるとき、その全てが、被加工物１１の外周面を通過することなく、被加工物１１の上面を通過する。換言すると、ここでは、全てが被加工物１１の上面を通過するレーザービームＬの集光点と、被加工物１１の外周面との間隔の最低値をｒとする。そのため、被加工物１１の外周面をレーザービームＬが通過しないためには、外周領域１７ａの幅をｒ以上に設定する必要がある。

【0036】

ここで、レーザービームＬが被加工物１１に入射する際に屈折することなく直進した場合の仮想線と、光軸Ｏとがなす角をθとし、また、被加工物１１の上面と、当該仮想線及び光軸Ｏの交点（仮想の集光点Ｆ０）との間隔をｚとすると、ｒは、以下の数式１で表現できる。

【0037】

【数1】

【0038】

また、雰囲気の屈折率をｎとすると、レーザービームＬを集光する集光レンズの開口数ＮＡは、以下の数式２で表現でき、また、当該仮想線と、光軸Ｏとがなす角θは、開口数ＮＡを用いて以下の数式３で表現できる。

【0039】

【数2】

【0040】

【数3】

【0041】

数式３を数式１に代入すると、ｒは、以下の数式４で表現できる。

【0042】

【数4】

【0043】

数式４の右辺に含まれるパラメータのうち開口数ＮＡ及び雰囲気の屈折率ｎは、被加工物１１にレーザービームＬを照射する前に把握可能である。また、被加工物１１の上面と、仮想の集光点Ｆ０との間隔ｚは、被加工物１１にレーザービームＬを照射する際に設定可能である。

【0044】

そのため、被加工物１１の外周面をレーザービームＬが通過しないために必要な外周領域１７ａの幅ｒは、実際に被加工物１１にレーザービームＬを照射する前に算出可能である。そして、外周領域１７ａの幅は、このように算出されたｒ以上となるように設定されることが好ましい。

【0045】

ただし、被加工物１１に剥離層を形成するために照射されるレーザービームのパワー密度がそれほど高くない場合（例えば、このレーザービームが被加工物１１の外周面に照射されてもアブレーション痕が形成されない場合）には、外周領域１７ａの幅を上記のｒ未満としてもよい。

【0046】

他方、外周領域１７ａは、後述するウエーハ剥離ステップにおいて、外周領域１７ａと中央領域１７ｂとの境界から被加工物１１の外周面までクラックを進展させることが予定されている領域である。そのため、外周領域１７ａの幅は、過度に大きくないことが好ましい。

【0047】

例えば、外周領域１７ａの幅は、ｒの４倍以下とすることが好ましく、３倍以下とすることがより好ましく、２倍以下とすることが最も好ましい。

【0048】

図３は、本実施形態のウエーハの生成方法の一例を示すフローチャートである。この方法においては、まず、被加工物１１にレーザービームを照射して剥離層を形成する（剥離層形成ステップ：Ｓ１）。

【0049】

図４は、剥離層形成ステップ（Ｓ１）を行うためのレーザー照射装置及び被加工物１１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。

【0050】

図４に示されるレーザー照射装置２は、水平面に概ね平行な円状の保持面を有し、この保持面で被加工物１１を保持可能なチャックテーブル４を有する。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。

【0051】

吸引機構は、エジェクタ等を有し、チャックテーブル４の保持面に負圧を生じさせることができる。そして、保持面に被加工物１１が載置された状態で吸引機構が動作すると、被加工物１１がチャックテーブル４に吸引保持される。

【0052】

さらに、チャックテーブル４は、Ｘ軸方向移動機構（不図示）及びＹ軸方向移動機構（不図示）に連結されている。Ｘ軸方向移動機構及びＹ軸方向移動機構のそれぞれは、例えば、ボールねじ及びモータ等を有する。そして、Ｘ軸方向移動機構及び／又はＹ軸方向移動機構が動作すると、チャックテーブル４は、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向に沿って移動する。

【0053】

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。回転機構は、例えば、スピンドル及びモータ等を有する。そして、回転機構が動作すると、チャックテーブル４は、保持面の中心を通るＺ軸方向に沿った直線を回転軸として回転する。

【0054】

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。ヘッド８は、Ｙ軸方向に沿って延在する連結部１０の先端（一端）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、連結部１０はミラー及び／又はレンズ等の光学系を収容する。

【0055】

連結部１０の他端部は、Ｚ軸方向移動機構（不図示）に連結されている。Ｚ軸方向移動機構は、例えば、ボールねじ及びモータ等を有する。そして、Ｚ軸方向移動機構が動作すると、ヘッド８及び連結部１０は、Ｚ軸方向に沿って移動する。

【0056】

また、レーザービーム照射ユニット６は、被加工物１１を透過する波長（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザービームを生成するレーザー発振器（不図示）を有する。レーザー発振器は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ等のレーザー媒質を有する。そして、レーザー発振器でレーザービームが生成されると、連結部１０及びヘッド８に収容された光学系を介して、レーザービームがチャックテーブル４の保持面側に照射される。

【0057】

さらに、連結部１０の側部には、チャックテーブル４の保持面側を撮像可能な撮像ユニット１２が設けられている。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。そして、撮像ユニット１２の対物レンズは、ヘッド８に収容された集光レンズからみてＸ軸方向に沿って離隔した位置に設けられている。

【0058】

レーザー照射装置２を用いた剥離層形成ステップ（Ｓ１）は、例えば、以下の順序で行われる。まず、表面１１ａが上になるように被加工物１１をチャックテーブル４の保持面に載置する。次いで、被加工物１１がチャックテーブル４に吸引保持されるように吸引機構が動作する。

【0059】

次いで、撮像ユニット１２による撮像によって形成された被加工物１１の表面１１ａの画像等に基づいて、二次オリエンテーションフラット１５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。次いで、被加工物１１の外周領域１７ａと中央領域１７ｂとの境界近傍の中央領域１７ｂの直上にヘッド８が位置付けられるようにＸ軸方向移動機構及び／又はＹ軸方向移動機構がチャックテーブル４を移動させる。

【0060】

次いで、レーザービーム照射ユニット６から照射されるレーザービームの集光点が被加工物１１の内部に位置付けられるようにヘッド８及び／又は連結部１０の光学系を設定する。例えば、ヘッド８に収容される集光レンズと、被加工物１１の表面１１ａとの間隔が所定の距離になるようにＺ軸方向移動機構がヘッド８及び連結部１０を移動させる。

【0061】

なお、このような光学系の設定は、被加工物１１に対するレーザービームの照射前であれば、どのようなタイミングで行ってもよい。例えば、上述のチャックテーブル４の回転及び移動に先立って光学系の設定が行われてもよい。また、このような光学系の設定は、レーザービームの集光点と被加工物１１の表面１１ａとの間隔が半導体デバイスのチップの製造に用いられるウエーハの厚さより僅かに大きくなるように行われる。

【0062】

次いで、レーザービームの集光点が中央領域１７ｂから外に出ないようにＸ軸方向移動機構がチャックテーブル４を移動させながら、被加工物１１を透過する波長のレーザービームをレーザービーム照射ユニット６が照射する。すなわち、被加工物１１（単結晶ＳｉＣ）のｃ面１１ｅに平行な面と表面１１ａとが交差する交差線に沿って、被加工物１１とレーザービームの集光点とを相対的に移動させながら中央領域１７ｂにレーザービーム照射ユニット６がレーザービームを照射する。

【0063】

次いで、同様のレーザービームの照射を繰り返す。具体的には、レーザービームが照射された中央領域１７ｂのＸ軸方向に沿う直線的な部分からＹ軸方向に所定の距離離隔したＸ軸方向に沿う直線的な部分に対して、同様にレーザービームを照射する。これにより、中央領域１７ｂの内部全体に渡って、Ｘ軸方向に沿う複数列の改質部１９が形成される。

【0064】

図５（Ａ）は、剥離層形成ステップ（Ｓ１）後の被加工物１１の中央領域１７ｂを模式的に示す断面図であり、図５（Ｂ）は、剥離層形成ステップ（Ｓ１）後の被加工物１１を模式的に示す図である。

【0065】

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるとおり、剥離層形成ステップ（Ｓ１）において改質部１９が形成されると、改質部１９からｃ面１１ｅに沿ってクラック２１が進展し得る。これにより、改質部１９及びクラック２１を有し、被加工物１１に外力が加えられることによって上下に分離される剥離層２３が中央領域１７ｂに形成される。

【0066】

図３に示される方法においては、剥離層形成ステップ（Ｓ１）の後に剥離層２３において被加工物１１を分離して被加工物１１からウエーハを剥離する（ウエーハ剥離ステップ：Ｓ２）。図６は、ウエーハ剥離ステップ（Ｓ２）を行うための分離装置及び被加工物１１を模式的に示す断面図である。

【0067】

図６に示される分離装置１４は、内部に液体１６が収容された液槽１８を有する。液槽１８の底部には、被加工物１１が載置される載置テーブル２０が設けられており、被加工物１１は、液槽１８に浸漬された状態で載置テーブル２０に載置される。

【0068】

さらに、分離装置１４は、超音波を照射できる超音波照射ユニット２２を有する。超音波照射ユニット２２は、例えば、液体１６から離隔する退避位置と、底面が液体１６と接触する駆動位置との間を移動できる。

【0069】

分離装置１４を用いたウエーハ剥離ステップ（Ｓ２）は、例えば、以下の順序で行われる。まず、超音波照射ユニット２２を退避位置に位置付けた後、表面１１ａが上を向くように被加工物１１を載置テーブル２０に載置する。

【0070】

次いで、超音波照射ユニット２２を駆動位置に位置付けた後、超音波照射ユニット２２の底面から超音波を照射する。この超音波は、液体１６中を伝播して被加工物１１に照射される。

【0071】

これにより、被加工物１１に超音波振動（外力）が付与されて剥離層形成ステップ（Ｓ１）において形成されたクラック２１がさらに進展する。そして、クラック２１は、中央領域１７ｂのみならず外周領域１７ａにも進展する。その結果、被加工物１１が剥離層２３において分離して被加工物１１からウエーハが剥離される。

【0072】

なお、図６においては、載置テーブル２０に載置された被加工物１１の全体が液体１６に浸漬される実施形態について例示したが、ウエーハ剥離ステップ（Ｓ２）においては、被加工物１１の全体を液体１６に浸漬させなくてもよい。

【0073】

例えば、分離装置１４においては、被加工物１１に向けて液体を供給するノズルが超音波照射ユニット２２の近傍に設けられていてもよい。そして、ウエーハ剥離ステップ（Ｓ２）において、このノズルから被加工物１１に液体を供給しながら超音波照射ユニット２２が超音波を照射することで被加工物１１に超音波振動（外力）を付与してもよい。

【0074】

図３に示されるウエーハの生成方法においては、被加工物１１の外周縁から所定距離内側までの外周領域１７ａを除く被加工物１１の中央領域１７ｂに対してのみレーザービームを照射して剥離層２３を形成する。

【0075】

この場合、レーザービームの照射によって被加工物１１の外周領域１７ａに剥離層２３が形成されることなく、その外周面にアブレーション痕が形成されることが防止される。その結果、被加工物１１から剥離されたウエーハに対して後工程（研削、化学機械研磨、エッジトリム又は面取り等）を行う際に、このウエーハの外周領域に欠けが生じる蓋然性を低減できる。

【0076】

なお、図３に示されるウエーハの生成方法は、本発明の一態様であって、この方法と異なる特徴を有するウエーハの生成方法も本発明の技術的範囲に含まれる。図７は、本発明の技術的範囲に含まれるウエーハの生成方法の他の例を模式的に示すフローチャートである。具体的には、図７は、図３に示されるウエーハの生成方法の剥離層形成ステップ（Ｓ１）及びウエーハ剥離ステップ（Ｓ２）に加えて他のステップを含むウエーハの生成方法を示すフローチャートである。

【0077】

図７に示されるウエーハの生成方法においては、剥離層形成ステップ（Ｓ１）の前に、被加工物１１の外周縁を検出する（外周縁検出ステップ：Ｓ３）。外周縁検出ステップ（Ｓ３）は、例えば、図４に示されるレーザー照射装置２のチャックテーブル４によって被加工物１１が吸引保持された後、撮像ユニット１２が被加工物１１の表面１１ａを撮像することによって形成される画像に基づいて行われる。

【0078】

外周縁検出ステップ（Ｓ３）が行われる場合、被加工物１１の外周縁から所定距離内側までの外周領域１７ａを正確に特定することができる。そのため、レーザービームの照射によって被加工物１１の外周領域１７ａに剥離層２３が形成されることが確実に防止される。その結果、被加工物１１から剥離されたウエーハに対して後工程を行う際に、このウエーハの外周領域に欠けが生じる蓋然性をさらに低減できる。

【0079】

また、図７に示されるウエーハの生成方法においては、ウエーハ剥離ステップ（Ｓ２）の後に、被加工物１１から剥離されたウエーハの剥離面（被加工物１１からウエーハが剥離されたことによって露出するウエーハの面）を研削する（研削ステップ：Ｓ４）。図８は、研削ステップ（Ｓ４）を行うための研削装置及び被加工物１１から剥離されたウエーハを模式的に示す斜視図である。

【0080】

図８に示される研削装置２４は、中心が外縁よりも僅かに突出した円錐の側面に相当する形状の保持面を有し、この保持面でウエーハ２５を保持可能なチャックテーブル２６を有する。チャックテーブル２６は、吸引機構（不図示）に連結されている。

【0081】

吸引機構は、エジェクタ等を有し、チャックテーブル２６の保持面に負圧を生じさせることができる。そして、保持面にウエーハ２５が載置された状態で吸引機構が動作すると、ウエーハ２５がチャックテーブル２６に吸引保持される。

【0082】

さらに、チャックテーブル２６は、水平方向移動機構（不図示）に連結されている。水平方向移動機構は、例えば、ボールねじ及びモータ等を有する。そして、水平方向移動機構が動作すると、チャックテーブル２６は、水平方向に沿って移動する。

【0083】

また、チャックテーブル２６は、回転機構（不図示）に連結されている。回転機構は、例えば、スピンドル及びモータ等を有する。そして、回転機構が動作すると、チャックテーブル２６は、保持面の中心を通る鉛直方向に沿った直線を回転軸として、図８に示される矢印ａの方向に回転する。

【0084】

チャックテーブル２６の上方には、研削ユニット２８が設けられている。研削ユニット２８は、上端部がモータに連結されているスピンドル３０を有する。スピンドル３０の下端部には、円盤状のホイールマウント３２が固定されている。

【0085】

ホイールマウント３２には、ホイールマウント３２を上下方向に貫通する複数の開口（不図示）が設けられている。複数の開口は、ホイールマウント３２の周方向に沿って隙間を空けて環状に配置されている。

【0086】

ホイールマウント３２の下部には、研削ホイール３６が装着されている。研削ホイール３６は、環状の基台３８を有する。基台３８の上部には、複数の雌ねじ部（不図示）が設けられており、各雌ねじ部にはボルト３４の下端部が螺合している。

【0087】

また、基台３８の下端部には、基台３８の周方向に沿って隙間を空けて環状に配置されている複数の研削砥石４０が固定されている。複数の研削砥石４０の下面は、概ね同じ高さに配置されており、これらの下面が研削ユニット２８の研削面となる。

【0088】

さらに、スピンドル３０は、鉛直方向移動機構（不図示）に連結されている。鉛直方向移動機構は、例えば、ボールねじ及びモータ等を有する。そして、鉛直方向移動機構が動作すると、スピンドル３０、ホイールマウント３２及び研削ホイール３６は、鉛直方向に沿って移動する。

【0089】

研削装置２４を用いた研削ステップ（Ｓ４）は、例えば、以下の順序で行われる。まず、水平方向及び鉛直方向の双方において、チャックテーブル２６と研削ユニット２８とを離隔させた状態で、ウエーハ２５の剥離面（剥離層２３において被加工物１１が分離することによって露出する面）２５ａが上を向くようにチャックテーブル２６上にウエーハ２５を載置する。

【0090】

次いで、ウエーハ２５がチャックテーブル２６に吸引保持されるように吸引機構が動作する。次いで、チャックテーブル２６の回転軸と複数の研削砥石４０が配置されている環状の領域とが重なるように水平方向移動機構がチャックテーブル２６を移動させる。

【0091】

次いで、回転機構がチャックテーブル２６を回転させるとともにスピンドル３０の上端部に連結されているモータがスピンドル３０、ホイールマウント３２及び研削ホイール３６を回転させる。

【0092】

次いで、ウエーハ２５の剥離面２５ａと複数の研削砥石４０の下面とが接触するように鉛直方向移動機構がスピンドル３０、ホイールマウント３２及び研削ホイール３６を下降させる。これにより、ウエーハ２５の剥離面２５ａが研削される。

【0093】

ここで、ウエーハ２５は、表面１１ａ及び裏面１１ｂから僅かに傾いたｃ面１１ｅに沿って進展するクラック２１を境に被加工物１１から分離される。そのため、ウエーハ２５の剥離面２５ａには微細な凹凸が形成されていることが多い。

【0094】

これに対して、上述の研削ステップ（Ｓ４）は、ウエーハ２５の剥離面２５ａに形成された微細な凹凸を除去することを可能にする。そのため、ウエーハ形成ステップ（Ｓ２）の後に研削ステップ（Ｓ４）を行うことは、本発明において好ましい実施態様である。

【0095】

また、図７に示されるウエーハの生成方法においては、研削ステップ（Ｓ４）の後に、ウエーハ２５の外周縁を面取りする（面取りステップ：Ｓ５）。図９は、面取りステップ（Ｓ５）を行うための面取り装置及びウエーハ２５を模式的に示す側面図である。

【0096】

図９に示される面取り装置４２は、概ね平行な円状の保持面を有し、この保持面でウエーハ２５を保持可能なチャックテーブル４４を有する。なお、この保持面のサイズ（直径）は、ウエーハ２５のサイズ（直径）よりも小さい。そのため、ウエーハ２５の外周縁近傍は、チャックテーブル４４によって直接支持されない。

【0097】

チャックテーブル４４の下端部には、スピンドル４６の上端部が固定されている。また、スピンドル４６の下端部にはモータ（不図示）が連結されている。そして、モータが動作すると、チャックテーブル４４及びスピンドル４６は、チャックテーブル４４の保持面の中心を通る鉛直方向に沿った直線を回転軸として、図９に示される矢印ｃの方向に回転する。

【0098】

さらに、チャックテーブル４４は、スピンドル４６を介して吸引機構（不図示）に連結されている。吸引機構は、エジェクタ等を有し、チャックテーブル４４の保持面に負圧を生じさせることができる。そして、保持面にウエーハ２５が載置された状態で吸引機構が動作すると、ウエーハ２５がチャックテーブル２６に吸引保持される。

【0099】

また、チャックテーブル４４は、スピンドル４６を介して水平方向移動機構（不図示）に連結されている。水平方向移動機構は、例えば、ボールねじ及びモータ等を有する。そして、水平方向移動機構が動作すると、チャックテーブル４４は、水平方向に沿って移動する。

【0100】

チャックテーブル４４の側方には、研削砥石４８が設けられている。研削砥石４８は、
概ね径が等しい円盤状の上部４８ａ及び下部４８ｂと、上部４８ａ及び下部４８ｂより径が小さい円盤状の中央部４８ｃと、上部４８ａ及び中央部４８ｃを接続するように上部４８ａ及び中央部４８ｃの間に設けられた円錐台状の上方面取り部４８ｄと、下部４８ｂ及び中央部４８ｃを接続するように下部４８ｂ及び中央部４８ｃの間に設けられた円錐台状の下方面取り部４８ｅとを有する。

【0101】

下部４８ｂの下端部には、スピンドル５０の上端部が固定されている。また、スピンドル５０の下端部にはモータ（不図示）が連結されている。そして、モータが動作すると、研削砥石４８及びスピンドル５０は、研削砥石４８の水平方向の断面における中心を通る鉛直方向に沿った直線を回転軸として、図９に示される矢印ｄの方向に回転する。

【0102】

さらに、スピンドル５０は、鉛直方向移動機構（不図示）に連結されている。鉛直方向移動機構は、例えば、ボールねじ及びモータ等を有する。そして、鉛直方向移動機構が動作すると、研削砥石４８及びスピンドル５０は、鉛直方向に沿って移動する。

【0103】

面取り装置４２を用いた面取りステップ（Ｓ５）は、例えば、以下の順序で行われる。まず、水平方向において、チャックテーブル４４と研削砥石４８とを離隔させた状態で、チャックテーブル４４上にウエーハ２５を載置する。

【0104】

次いで、ウエーハ２５がチャックテーブル４４に吸引保持されるように吸引機構が動作する。次いで、研削砥石４８の中央部４８ｃの鉛直方向における中心の高さと、ウエーハ２５の鉛直方向における中心の高さとが一致するように鉛直方向移動機構が研削砥石４８及びスピンドル５０を移動させる。

【0105】

次いで、スピンドル４６の下端部に連結されているモータがチャックテーブル４４及びスピンドル４６を回転させるとともにスピンドル５０の下端部に連結されているモータが研削砥石４８及びスピンドル５０を回転させる。

【0106】

次いで、ウエーハ２５の外周縁と、研削砥石４８の上方面取り部４８ｄ及び下方面取り部４８ｅとが接触するように水平方向移動機構が、チャックテーブル４４及びスピンドル４６を移動させる。これにより、ウエーハ２５の外周縁が面取りされる。

【0107】

ここで、ウエーハ２５は、外周領域１７ａに改質部１９及びクラック２１を含む剥離層２３が形成されていない被加工物１１から剥離されたものである。そのため、ウエーハ２５の外周縁近傍にも改質部１９及びクラック２１が存在する蓋然性が低い。したがって、ウエーハ２５は、外周縁が面取りされるウエーハとして好ましいウエーハである。

【0108】

なお、図７に示されるウエーハの生成方法においては、外周縁検出ステップ（Ｓ３）、研削ステップ（Ｓ４）及び面取りステップ（Ｓ５）の一つ又は二つを行わなくてもよい。換言すると、本発明の技術的範囲には、剥離層形成ステップ（Ｓ１）及びウエーハ剥離ステップ（Ｓ２）と、外周縁検出ステップ（Ｓ３）、研削ステップ（Ｓ４）及び面取りステップ（Ｓ５）の一つ又は二つとを行うウエーハの生成方法も含まれる。

【0109】

その他、上述した実施形態及び変形例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】

【0110】

１ ：インゴット
３ ：レーザービーム
５ ：光軸
１１ ：被加工物
１１ａ：表面
１１ｂ：裏面
１１ｃ：ｃ軸
１１ｄ：垂線
１１ｅ：ｃ面
１３ ：一次オリエンテーションフラット
１５ ：二次オリエンテーションフラット
１７ａ：外周領域
１７ｂ：中央領域
１９ ：改質部
２１ ：クラック
２３ ：剥離層
２５ ：ウエーハ
２５ａ：剥離面
２ ：レーザー照射装置
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 ：連結部
１２ ：撮像ユニット
１４ ：分離装置
１６ ：液体
１８ ：液槽
２０ ：載置テーブル
２２ ：超音波照射ユニット
２４ ：研削装置
２６ ：チャックテーブル
２８ ：研削ユニット
３０ ：スピンドル
３２ ：ホイールマウント
３４ ：ボルト
３６ ：研削ホイール
３８ ：基台
４０ ：研削砥石
４２ ：面取り装置
４４ ：チャックテーブル
４６ ：スピンドル
４８ ：研削砥石
４８ａ：上部
４８ｂ：下部
４８ｃ：中央部
４８ｄ：上方面取り部
４８ｅ：下方面取り部
５０ ：スピンドル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】