JP2019000888A - Printing method of laser mark, manufacturing method of silicon wafer with laser mark, and silicon wafer with laser mark - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザマークの印字方法、レーザマーク付きシリコンウェーハの製造方法およびレーザマーク付きシリコンウェーハに関する。 The present invention relates to a laser mark printing method, a method for manufacturing a silicon wafer with a laser mark, and a silicon wafer with a laser mark.
従来、半導体デバイスの基板として、シリコンウェーハが広く使用されている。このシリコンウェーハは、以下のように得られる。すなわちまず、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ、ＣＺ）法等により育成した単結晶シリコンインゴットをブロックに切断し、ブロックの外周部を研削した後、スライスする。 Conventionally, silicon wafers are widely used as substrates for semiconductor devices. This silicon wafer is obtained as follows. That is, first, a single crystal silicon ingot grown by the Czochralski (CZochralski, CZ) method or the like is cut into blocks, the outer periphery of the block is ground, and then sliced.
スライスにより得られたシリコンウェーハに対して面取り処理、平坦化（ラップ）処理を施す。ラップ処理が施されたシリコンウェーハのおもて面または裏面の外周部には、レーザ光の照射によりウェーハ管理や識別のための識別符号（マーク）を印字する場合がある。レーザ光により印字されたマーク（以下、「レーザマーク」と言う。）は、複数の凹部（ドット）の集合からなる文字や記号で構成され、目視またはカメラ等により識別可能な大きさを有している。 The silicon wafer obtained by slicing is chamfered and flattened (lapped). In some cases, an identification code (mark) for wafer management or identification is printed on the outer peripheral portion of the front surface or the back surface of the lapped silicon wafer by laser light irradiation. A mark printed by a laser beam (hereinafter referred to as a “laser mark”) is composed of characters and symbols made up of a set of a plurality of recesses (dots) and has a size that can be identified visually or by a camera or the like. ing.
上記レーザ光の照射により、ドットの周縁には環状の隆起部が形成される。そのため、上記レーザマークが印字されたシリコンウェーハの少なくともレーザマークが印字された領域（以下、「レーザマーク領域」とも言う。）に対して、エッチング処理を施して上記隆起部を除去した後、シリコンウェーハの表面に対して研磨処理を施す（例えば、特許文献１参照）。続いて研磨処理が施されたシリコンウェーハに対して最終洗浄を施し、各種検査を行って所定の品質基準を満たすものが製品として出荷される。 By the irradiation of the laser beam, an annular ridge is formed on the periphery of the dot. For this reason, at least a region on which the laser mark is printed (hereinafter also referred to as “laser mark region”) of the silicon wafer on which the laser mark is printed is etched to remove the raised portion, and then silicon Polishing is performed on the surface of the wafer (see, for example, Patent Document 1). Subsequently, the silicon wafer that has been subjected to the polishing process is subjected to final cleaning, various inspections are performed, and products satisfying a predetermined quality standard are shipped as products.
近年、半導体デバイスの微細化・高集積化が益々進行し、シリコンウェーハには極めて高い平坦性が要求されている。また、デバイス形成領域についてもウェーハ径方向外側に年々拡大しており、ウェーハ外周部に対しても高い平坦性が要求されている。 In recent years, semiconductor devices have been increasingly miniaturized and highly integrated, and silicon wafers are required to have extremely high flatness. In addition, the device formation region is also expanding yearly outside in the wafer radial direction, and high flatness is required for the outer peripheral portion of the wafer.
ウェーハ外周部の平坦性の指標の１つに、ＥＳＦＱＤ（Edge Site Front least sQuares site Deviation, SEMI M67-1109）がある。ＥＳＦＱＤとは、シリコンウェーハの外周部に扇形のセクターを作成し、当該セクター内での高さデータを最小二乗法にて算出したサイト内平面を基準面とし、この平面からの符号を含まない最大変位量を意味しており、ＥＳＦＱＤは各サイトに１つの値を持つ。ただし表示は符号を含む。 ESFQD (Edge Site Front least squares site Deviation, SEMI M67-1109) is one of the indicators of the flatness of the wafer outer periphery. ESFQD is a maximum that does not include the code from this plane, with a sector-shaped sector created on the outer periphery of the silicon wafer, and the in-site plane calculated by the least square method for height data in the sector. This means the amount of displacement, and ESFQD has one value for each site. However, the display includes a sign.
上記ＥＳＦＱＤの値の測定は、デバイスが形成されないエッジ除外領域（Edge Exclusion、ＥＥ）は測定対象外としており、現状では、ＥＥは、ウェーハ最外周から２ｍｍの領域（以下、「ＥＥ＝２ｍｍ」とも表記する。）に設定される場合が多い。 In the measurement of the value of ESFQD, the edge exclusion region (Edge Exclusion, EE) where the device is not formed is excluded from the measurement target. At present, the EE is a region 2 mm from the outermost periphery of the wafer (hereinafter referred to as “EE = 2 mm”). It is often set to "
上述のように、現状ではＥＥ＝２ｍｍとされる場合が多いが、より多くの素子を形成するために、ＥＥ＝１ｍｍへの縮小化が要求されつつある。しかしながら、本発明者による検討の結果、現状のＥＥ＝２ｍｍの条件下でＥＳＦＱＤを測定した場合にはウェーハ外周部の高い平坦性が実現できているシリコンウェーハについて、ＥＥ＝１ｍｍの条件下でＥＳＦＱＤを測定した場合には、ウェーハ外周部の平坦度が大きく悪化することが判明した。 As described above, EE = 2 mm is often used at present, but in order to form more elements, reduction to EE = 1 mm is being demanded. However, as a result of investigation by the present inventors, when ESFQD is measured under the current condition of EE = 2 mm, ESFQD is obtained under the condition of EE = 1 mm for a silicon wafer that can realize high flatness at the outer periphery of the wafer. Was measured, it was found that the flatness of the outer peripheral portion of the wafer was greatly deteriorated.
上記ウェーハ外周部の平坦度の悪化について、ＥＥの変更により、ＥＳＦＱＤの測定領域に含まれるレーザマーク領域の大きさが異なる。そこで、上記ＥＥの変更によるＥＳＦＱＤの値の悪化は、レーザマーク領域の平坦度に起因していることが予想される。 Regarding the deterioration of the flatness of the outer peripheral portion of the wafer, the size of the laser mark region included in the ESFQD measurement region varies depending on the change in EE. Therefore, it is expected that the deterioration of the ESFQD value due to the change of the EE is caused by the flatness of the laser mark region.
そこで本発明の目的は、従来よりもウェーハ外周部の平坦度を高めることができるレーザマークの印字方法を提案することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to propose a laser mark printing method capable of increasing the flatness of the outer peripheral portion of the wafer as compared with the prior art.
上記課題を解決する本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）シリコンウェーハに複数のドットを有するレーザマークを印字する方法において、
前記複数のドットの各々を、
レーザ光を第１のビーム径で前記シリコンウェーハの外周部の所定の位置に照射する第１工程と、
レーザ光を前記第１のビーム径よりも小さな第２のビーム径で前記所定の位置に照射する第２工程と、
により形成することを特徴とするレーザマークの印字方法。
The gist configuration of the present invention for solving the above-described problems is as follows.
(1) In a method of printing a laser mark having a plurality of dots on a silicon wafer,
Each of the plurality of dots is
A first step of irradiating a predetermined position of the outer periphery of the silicon wafer with a laser beam with a first beam diameter;
A second step of irradiating the predetermined position with a laser beam with a second beam diameter smaller than the first beam diameter;
A method of printing a laser mark, characterized by comprising:
（２）前記第１のビーム径は前記第２のビーム径の１００％越え１２０％以下である、前記（１）に記載のレーザマークの印字方法。 (2) The laser mark printing method according to (1), wherein the first beam diameter is greater than 100% and less than or equal to 120% of the second beam diameter.
（３）前記第２工程を複数回行う、前記（１）または（２）に記載のレーザマークの印字方法。 (3) The laser mark printing method according to (1) or (2), wherein the second step is performed a plurality of times.
（４）前記第１工程を複数回行う、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のレーザマークの印字方法。 (4) The laser mark printing method according to any one of (1) to (3), wherein the first step is performed a plurality of times.
（５）所定の方法で育成した単結晶シリコンインゴットをスライスして得られたシリコンウェーハに、前記（１）〜（４）のいずれかに記載のレーザマークの印字方法によりレーザマークを印字するレーザマーク印字工程と、
前記シリコンウェーハの少なくともレーザマークが印字された領域に対してエッチング処理を施すエッチング工程と、
前記エッチング工程後の前記シリコンウェーハの表面に対して研磨処理を施す研磨工程と、
を含むことを特徴とするレーザマーク付きシリコンウェーハの製造方法。
(5) A laser that prints a laser mark on a silicon wafer obtained by slicing a single crystal silicon ingot grown by a predetermined method by the laser mark printing method according to any one of (1) to (4). Mark printing process;
An etching process for performing an etching process on at least a laser mark printed region of the silicon wafer;
A polishing step for polishing the surface of the silicon wafer after the etching step;
The manufacturing method of the silicon wafer with a laser mark characterized by including these.
（６）エッジ除外領域の幅を１ｍｍとして測定したＥＳＦＱＤの値が１００ｎｍ以下であることを特徴とするレーザマーク付きシリコンウェーハ。 (6) A silicon wafer with a laser mark, wherein the value of ESFQD measured with the width of the edge exclusion region as 1 mm is 100 nm or less.
本発明によれば、従来よりもウェーハ外周部の平坦度を高めることができる。 According to the present invention, it is possible to increase the flatness of the outer peripheral portion of the wafer as compared with the prior art.
（レーザマークの印字方法）
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明によるレーザマークの印字方法は、シリコンウェーハに複数のドットを有するレーザマークを印字する方法である。図１に示すように、本発明によるレーザマークの印字方法において、複数のドットの各々を、レーザ光を第１のビーム径でシリコンウェーハの外周部の所定の位置に照射する第１工程（ステップＳ１）と、レーザ光を第１のビーム径よりも小さな第２のビーム径で上記所定の位置に照射する第２工程（ステップＳ２）とにより形成することを特徴とする。
(Laser mark printing method)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The laser mark printing method according to the present invention is a method for printing a laser mark having a plurality of dots on a silicon wafer. As shown in FIG. 1, in the laser mark printing method according to the present invention, a first step (step) in which each of a plurality of dots is irradiated with a laser beam to a predetermined position on the outer peripheral portion of a silicon wafer with a first beam diameter. S1) and a second step (step S2) of irradiating the predetermined position with a laser beam with a second beam diameter smaller than the first beam diameter.
上述のように、ＥＥ＝２ｍｍの条件下でのＥＳＦＱＤの評価結果が良好なシリコンウェーハに対して、ＥＥ＝２ｍｍの条件下でＥＳＦＱＤを評価すると、ＥＥ＝１ｍｍの場合に比べて評価結果が大きく悪化することが判明した。 As described above, when ESFQD is evaluated under a condition of EE = 2 mm for a silicon wafer having a good ESFQD evaluation result under a condition of EE = 2 mm, the evaluation result is larger than that in the case of EE = 1 mm. It turned out to be worse.
ＥＥの変更により、ＥＳＦＱＤの測定領域に含まれるレーザマーク領域の大きさが異なるため、上記ＥＳＦＱＤの悪化は、レーザマーク領域の平坦度が関与している可能性が高いと考えられる。そこで本発明者らは、レーザマーク領域の構造を詳細に調査した。その結果、レーザマークを構成するドットの周縁に隆起部が形成されていることが判明した。 Since the size of the laser mark area included in the ESFQD measurement area varies depending on the change in EE, it is highly likely that the deterioration of the ESFQD is related to the flatness of the laser mark area. Therefore, the present inventors investigated the structure of the laser mark region in detail. As a result, it has been found that a raised portion is formed at the periphery of the dots constituting the laser mark.
上述のように、従来、シリコンウェーハの外周部にレーザマークを印字した後に、ドットの周縁に溶融したシリコンが隆起した隆起部が形成されるが、この隆起部はエッチング処理により除去し、その後シリコンウェーハの表面を研磨している。にもかかわらず、研磨処理後に、ドットの周縁に隆起部が形成されることが分かったのである。 As described above, conventionally, after the laser mark is printed on the outer peripheral portion of the silicon wafer, a raised portion is formed on the periphery of the dot where molten silicon is raised. This raised portion is removed by etching treatment, and then silicon The surface of the wafer is being polished. Nevertheless, after the polishing process, it has been found that ridges are formed on the periphery of the dots.
本発明者らは、上記研磨処理後にドット周縁に隆起部が形成される原因について鋭意検討した。その結果、研磨処理中にドット周縁にて作用する砥粒が不足しているのではないかと考えた。すなわち、本発明者らは、図２（ａ）に示すように、研磨パッドＰとシリコンウェーハＷとの間に研磨スラリーを供給してシリコンウェーハＷの表面を研磨すると、研磨スラリーに含まれる砥粒ＧがドットＤ内に落下し、その結果ドットＤの周縁での砥粒の量が不足し、その結果、ドットＤ周縁での研磨量が他の部分の研磨量に比べて減り、図２（ｂ）に示すように、ドットＤ周縁に隆起部Ｂが形成されたのではないかと推測した。 The present inventors diligently studied the cause of the formation of a bulge on the periphery of the dot after the polishing process. As a result, it was thought that abrasive grains acting on the periphery of the dots during the polishing process were insufficient. That is, as shown in FIG. 2 (a), the present inventors supply a polishing slurry between the polishing pad P and the silicon wafer W to polish the surface of the silicon wafer W, so that the abrasive contained in the polishing slurry. The grain G falls into the dot D, and as a result, the amount of abrasive grains at the periphery of the dot D is insufficient, and as a result, the polishing amount at the periphery of the dot D is reduced as compared with the polishing amount at the other portions. As shown in (b), it was estimated that the bulge B was formed on the periphery of the dot D.
そこで、本発明者らは、上記推測に基づいて、ドットＤの周縁に形成された隆起部Ｂの形成を抑制する方途について鋭意検討した。その結果、複数のドットＤの各々を、レーザ光を第１のビーム径で前記シリコンウェーハの外周部の所定の位置に照射する第１工程と、レーザ光を前記第１のビーム径よりも小さな第２のビーム径で上記所定の位置に照射する第２工程とにより形成することが極めて有効であることを見出したのである。 Therefore, the present inventors diligently studied how to suppress the formation of the raised portion B formed on the periphery of the dot D based on the above estimation. As a result, a first step of irradiating each of the plurality of dots D with a laser beam to a predetermined position on the outer peripheral portion of the silicon wafer with a first beam diameter, and a laser beam smaller than the first beam diameter. It has been found that it is extremely effective to form the second step of irradiating the predetermined position with the second beam diameter.
上記複数のドットの各々を複数段階のレーザ光照射で形成することにより、隆起部Ｂの形成が抑制されるメカニズムは必ずしも明らかではないが、上述のようなレーザ光照射により、ドットＤを区画する壁面にテラスＴが形成され、このテラスＴにより砥粒ＧがドットＤの深い位置に落下するのが抑制され、ドットＤの周縁に滞留する砥粒Ｇが増加したためと考えられる。以下、複数のドットＤの各々を形成する工程について説明する。 The mechanism that suppresses the formation of the raised portion B by forming each of the plurality of dots by a plurality of stages of laser light irradiation is not necessarily clear, but the dots D are partitioned by laser light irradiation as described above. This is probably because the terrace T is formed on the wall surface, and the terrace T prevents the abrasive grains G from dropping to a deep position of the dots D, and the abrasive grains G staying at the periphery of the dots D increase. Hereinafter, the process of forming each of the plurality of dots D will be described.
まず、ステップＳ１において、レーザ光を第１のビーム径Ｄ１でシリコンウェーハの外周部の所定の位置に照射する（第１工程）。この第１工程において、シリコンウェーハの外周部の所定の位置に、第１の径Ｄ１および第１の深さｄ１を有する孔を形成する。なお、上記孔は、ウェーハのおもて面および裏面のいずれに形成してもよい。また、孔の第１の径Ｄ１とは、ウェーハ最表面での径を意味している。さらに、第１の深さｄ１は、ウェーハ表面から孔の最深部までの深さを意味している。 First, in step S1, laser light is irradiated to a predetermined position on the outer peripheral portion of the silicon wafer with a first beam diameter D1 (first step). In the first step, a hole having a first diameter D1 and a first depth d1 is formed at a predetermined position on the outer peripheral portion of the silicon wafer. The hole may be formed on either the front surface or the back surface of the wafer. Moreover, the 1st diameter D1 of a hole means the diameter in the wafer outermost surface. Further, the first depth d1 means the depth from the wafer surface to the deepest part of the hole.
上記シリコンウェーハは、ＣＺ法や浮遊帯域溶融法（Floating Zone）法により育成された単結晶シリコンインゴットに対して、公知の外周研削、スライス、ラッピング処理を施して得られた、所定の厚みを有するものを用いることができる。 The silicon wafer has a predetermined thickness obtained by subjecting a single crystal silicon ingot grown by a CZ method or a floating zone method (floating zone method) to known peripheral grinding, slicing, and lapping. Things can be used.
上記単結晶シリコンインゴットの育成は、育成したシリコンインゴットから採取されたシリコンウェーハが所望の特性を有するように、酸素濃度や炭素濃度、窒素濃度等を適切に調整することができる。また、導電型についても、適切なドーパントを添加してｎ型またはｐ型とすることができる。 In the growth of the single crystal silicon ingot, the oxygen concentration, the carbon concentration, the nitrogen concentration and the like can be appropriately adjusted so that the silicon wafer collected from the grown silicon ingot has desired characteristics. Also, the conductivity type can be made n-type or p-type by adding an appropriate dopant.
レーザ光源としては、例えば赤外線レーザやＣＯ2レーザ、ＹＬＦレーザ（固体レーザ）を用いることができる。このうち、熱損傷を低く抑えることができることから、ＹＬＦレーザを用いることが好ましい。 As the laser light source, for example, an infrared laser, a CO 2 laser, or a YLF laser (solid laser) can be used. Among these, it is preferable to use a YLF laser because thermal damage can be kept low.
シリコンウェーハに照射するレーザ光のビーム径は、レーザ光の出力で制御することができ、レーザ光の出力を大きくすることによりビーム径を大きくすることができる。本第１工程においては、後述する第２工程の第２のビーム径よりも大きな第１のビーム径で、レーザ光を照射することにより、シリコンウェーハの外周部の所定の位置に、第１の径Ｄ１および第１の深さｄ１の孔を形成する。 The beam diameter of the laser beam applied to the silicon wafer can be controlled by the output of the laser beam, and the beam diameter can be increased by increasing the output of the laser beam. In the first step, the first beam diameter larger than the second beam diameter in the second step described later is irradiated with laser light, so that the first position is placed at a predetermined position on the outer peripheral portion of the silicon wafer. A hole having a diameter D1 and a first depth d1 is formed.
１回のレーザ光の照射により形成される孔の深さは、レーザ光の出力に依存せず、装置にもよるが、例えば約４μｍである。１回のレーザ光の照射により上記第１の深さｄ１の孔が得られない場合には、第１工程においてレーザ光照射を複数回行うことにより、上記第１の深さｄ１の孔を形成することができる。 The depth of the hole formed by one-time laser light irradiation does not depend on the output of the laser light and is about 4 μm, for example, although it depends on the apparatus. In the case where the hole having the first depth d1 cannot be obtained by one laser beam irradiation, the first depth d1 hole is formed by performing laser beam irradiation a plurality of times in the first step. can do.
なお、上記第１の深さｄ１は、後の研磨処理後に第１工程で設けられた孔が全て除去される深さとする。また、第１の深さｄ１は、後述する第２工程後の孔の第２の深さｄ２に対して５％以上５０％以下とすることが好ましい。これにより、研磨処理後のシリコンウェーハについて、ドット周縁の隆起部の形成を防止することができる。ここで、第２の深さｄ２は、第２工程によって、第１の工程で形成された孔の中にさらに形成された穴の部分の深さであり、ウェーハ表面からの深さではない。 The first depth d1 is a depth at which all the holes provided in the first step are removed after the subsequent polishing process. The first depth d1 is preferably 5% or more and 50% or less with respect to the second depth d2 of the hole after the second step described later. Thereby, formation of the protrusion part of a dot periphery can be prevented about the silicon wafer after a grinding | polishing process. Here, the second depth d2 is the depth of the hole portion further formed in the hole formed in the first step by the second step, and is not the depth from the wafer surface.
次に、ステップＳ２において、レーザ光を第１のビーム径よりも小さな第２のビーム径Ｄ２で上記所定の位置、すなわち、第１工程でレーザ光を照射した位置に照射する（第２工程）。これにより、第１工程において形成された、第１の径Ｄ１および第１の深さｄ２の孔の中に、第１の径Ｄ１よりも小さな第２の径Ｄ２および第２の深さｄ２の孔を形成して、孔を区画する壁面にテラスを形成することができる。 Next, in step S2, the laser beam is irradiated to the predetermined position, that is, the position irradiated with the laser beam in the first process, with a second beam diameter D2 smaller than the first beam diameter (second process). . Thereby, in the hole of the first diameter D1 and the first depth d2 formed in the first step, the second diameter D2 and the second depth d2 smaller than the first diameter D1. A hole can be formed and a terrace can be formed on the wall surface defining the hole.
第２のビーム径に対する第１のビーム径の割合（Ｄ１／Ｄ２）は１００％越え１２０％以下とすることが好ましい。より好ましくは、１０５％以上１２０％以下とする。これにより、後の研磨工程後に形成される隆起部の形成を防止することができる。 The ratio of the first beam diameter to the second beam diameter (D1 / D2) is preferably more than 100% and not more than 120%. More preferably, it is 105% or more and 120% or less. Thereby, formation of the protruding part formed after a subsequent polishing process can be prevented.
このように、所定の位置に、第１の直径Ｄ１および第１の深さｄ１と第２の深さｄ２との和の深さを有する孔を形成することができる。本明細書では、このように形成された孔をドットと呼ぶ。上記第１工程および第２工程を別の位置において繰り返し行って複数のドットを形成することにより、レーザマークを印字することができる。 Thus, a hole having the first diameter D1 and the sum of the first depth d1 and the second depth d2 can be formed at a predetermined position. In the present specification, the holes formed in this way are called dots. A laser mark can be printed by repeating the first step and the second step at different positions to form a plurality of dots.
なお、上述の説明では、第１工程および第２工程を行って１つのドットを形成した後、別のドットを形成しているが、まず全てのドット形成位置に対して第１工程を行った後に、第２工程を行うようにしてもよい。 In the above description, after one dot is formed by performing the first step and the second step, another dot is formed. First, the first step is performed for all dot formation positions. You may make it perform a 2nd process later.
また、上述の説明では、第１工程を行った後に第２工程を行っているが、第２工程を行った後に第１工程を行うこともできる。この場合、第２工程では、第１の深さｄ１と第２の深さｄ２との和の深さの孔を形成し、第１工程では、第２の直径Ｄ２、深さｄ１＋ｄ２の孔の中に第２の直径Ｄ２よりも大きな第１の直径Ｄ１、第１の深さｄ１の孔を形成するようにする。 In the above description, the second step is performed after the first step, but the first step can be performed after the second step. In this case, in the second step, a hole having the sum of the first depth d1 and the second depth d2 is formed, and in the first step, the hole having the second diameter D2 and the depth d1 + d2 is formed. A hole having a first diameter D1 and a first depth d1 larger than the second diameter D2 is formed therein.
上述のようにレーザマークが印字されたシリコンウェーハは、その後エッチング工程および研磨工程に供される。これらエッチング工程および研磨工程により、レーザマークを構成するドットの内部を含めたシリコンウェーハの表面部分が除去される。つまり、エッチング処理により、各ドットの径および深さが大きくなり、また少なくとも第１工程で形成された孔の部分は完全に除去される。よって、上記第１工程および第２工程では、研磨工程後のシリコンウェーハについて、最終製品での直径および最終製品での深さを有する複数のドットを有するレーザマークが得られるよう、各工程でのビーム径や設ける孔の深さを適切に設定するようにする。 The silicon wafer on which the laser mark is printed as described above is then subjected to an etching process and a polishing process. By these etching process and polishing process, the surface portion of the silicon wafer including the inside of the dots constituting the laser mark is removed. That is, the diameter and depth of each dot are increased by the etching process, and at least the hole portion formed in the first step is completely removed. Therefore, in the first step and the second step, the silicon wafer after the polishing step is subjected to each step so that a laser mark having a plurality of dots having a diameter in the final product and a depth in the final product is obtained. The beam diameter and the depth of the hole to be provided are set appropriately.
（レーザマーク付きシリコンウェーハの製造方法）
次に、本発明によるレーザマーク付きシリコンウェーハの製造方法について説明する。図３、本発明によるレーザマーク付きシリコンウェーハの製造方法のフローチャートを示している。この図に示すように、本発明は、所定の方法で育成した単結晶シリコンインゴットをスライスして得られたシリコンウェーハに、上述の本発明によるレーザマークの印字方法によりレーザマークを印字するレーザマーク印字工程（ステップＳ１１）と、上記シリコンウェーハの少なくともレーザマークが印字された領域に対してエッチング処理を施すエッチング工程（ステップＳ１２）と、該エッチング工程後の上記シリコンウェーハの表面に対して研磨処理を施す研磨工程（ステップＳ１３）とを含むことを特徴とする。
(Method of manufacturing a silicon wafer with a laser mark)
Next, the manufacturing method of the silicon wafer with a laser mark by this invention is demonstrated. FIG. 3 shows a flowchart of a method for manufacturing a silicon wafer with a laser mark according to the present invention. As shown in this figure, the present invention is a laser mark for printing a laser mark on a silicon wafer obtained by slicing a single crystal silicon ingot grown by a predetermined method by the laser mark printing method according to the present invention described above. A printing process (step S11), an etching process (step S12) for performing an etching process on at least a region on which the laser mark is printed on the silicon wafer, and a polishing process on the surface of the silicon wafer after the etching process; And a polishing step (step S13).
ステップＳ１１のレーザマーク印字工程は、上述の本発明によるレーザマークの印字方法で行う工程と同一であるため、説明は割愛するが、上記レーザマーク印字工程により、後述するステップＳ１２のエッチング工程におけるエッチング代が少ない場合でも、ステップＳ１３の研磨工程後にドット周縁に隆起部が形成されるのを抑制することができる。 Since the laser mark printing process in step S11 is the same as the process performed in the laser mark printing method according to the present invention described above, the description thereof will be omitted, but the etching in the etching process in step S12 to be described later will be omitted. Even when the allowance is small, it is possible to suppress the formation of the bulge on the periphery of the dot after the polishing process in step S13.
上記レーザマーク印字工程の後、ステップＳ１２において、シリコンウェーハの少なくともレーザマークが印字された領域に対してエッチング処理を施す（エッチング工程）。このエッチング工程は、ステップＳ１１におけるレーザ光の照射により、ドットの周縁に形成された隆起部を除去する。また本エッチング工程により、ラップ処理によりシリコンウェーハに生じた歪みを除去することもできる。 After the laser mark printing process, in step S12, an etching process is performed on at least a region where the laser mark is printed on the silicon wafer (etching process). In this etching process, the raised portions formed on the periphery of the dots are removed by the laser light irradiation in step S11. In addition, this etching process can remove distortion generated in the silicon wafer by the lapping process.
上記エッチング工程の一例として、レーザマーク印字後のシリコンウェーハを、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、ウェーハを回転させながらエッチングする方法を挙げることができる。 As an example of the etching step, there can be mentioned a method in which a silicon wafer after laser mark printing is immersed and held in an etching solution filled in an etching tank, and etching is performed while rotating the wafer.
エッチング液としては、アルカリ性のエッチング液を用いることが好ましく、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム水溶液からなるエッチング液を用いることが更に好ましい。このエッチング工程により、レーザマークを構成するドット部周縁の隆起部を除去するとともに、ラップ処理によりシリコンウェーハに生じた歪みを除去することもできる。 As the etchant, an alkaline etchant is preferably used, and an etchant composed of sodium hydroxide or a potassium hydroxide aqueous solution is more preferably used. By this etching process, the raised portion at the periphery of the dot portion constituting the laser mark can be removed, and the distortion generated in the silicon wafer by the lapping process can be removed.
上記エッチング工程の後、ステップＳ１３において、エッチング工程後のシリコンウェーハの表面に対して研磨処理を施す（研磨工程）。本研磨工程においては、砥粒を有する研磨スラリーを用いてエッチング後のウェーハの両面を研磨する。 After the etching process, in step S13, the surface of the silicon wafer after the etching process is polished (polishing process). In this polishing process, both surfaces of the etched wafer are polished using a polishing slurry having abrasive grains.
本研磨工程は、キャリアにシリコンウェーハを嵌め込み、ウェーハを、研磨布を貼りつけた上定盤および下定盤で挟み、上下定盤とウェーハとの間に、例えばコロイダルシリカ等のスラリーを流し込み、上下定盤およびキャリアを互いに反対方向に回転させて、シリコンウェーハの両面に対して鏡面研磨処理を施す。これにより、ウェーハ表面の凹凸を低減して平坦度の高いウェーハを得ることができる。 In this polishing process, a silicon wafer is fitted into a carrier, the wafer is sandwiched between an upper surface plate and a lower surface plate with an abrasive cloth, and a slurry such as colloidal silica is poured between the upper and lower surface plates and the wafer, The surface plate and the carrier are rotated in opposite directions to perform mirror polishing on both sides of the silicon wafer. Thereby, the unevenness | corrugation of a wafer surface can be reduced and a wafer with high flatness can be obtained.
具体的には、研磨スラリーとしては、研磨砥粒としてコロイダルシリカを含むアルカリ性のスラリーを用いる。 Specifically, as the polishing slurry, an alkaline slurry containing colloidal silica as polishing abrasive grains is used.
上記研磨工程の後、シリコンウェーハの少なくとも片面を片面ずつ仕上げ研磨する片面仕上げ研磨する。この仕上げ研磨においては、片面のみの研磨および両面の研磨の両者を含む。両面を研磨する場合には、一方の表面の研磨を行った後他方の表面の研磨を行う。 After the polishing step, at least one side of the silicon wafer is subjected to single-sided finish polishing for finish-polishing one side at a time. This finish polishing includes both single-side polishing and double-side polishing. In the case of polishing both surfaces, after polishing one surface, the other surface is polished.
その後、仕上げ研磨処理の後、研磨処理が施されたシリコンウェーハに対して洗浄する。具体的には、例えばアンモニア水、過酸化水素水および水の混合物であるＳＣ−１洗浄液や、塩酸、過酸化水素水および水の混合物であるＳＣ−２洗浄液を用いて、ウェーハ表面のパーティクルや有機物、金属等を除去する。 Thereafter, after the finish polishing process, the silicon wafer subjected to the polishing process is cleaned. Specifically, for example, an SC-1 cleaning solution that is a mixture of ammonia water, hydrogen peroxide solution, and water, or an SC-2 cleaning solution that is a mixture of hydrochloric acid, hydrogen peroxide solution, and water, is used to remove particles on the wafer surface. Remove organics, metals, etc.
最後に、洗浄されたシリコンウェーハの平坦度、ウェーハ表面のＬＰＤの数、ダメージ、ウェーハ表面の汚染等を検査する。この検査において所定の品質を満足するシリコンウェーハのみが製品として出荷される。 Finally, the flatness of the cleaned silicon wafer, the number of LPDs on the wafer surface, damage, contamination of the wafer surface, etc. are inspected. Only silicon wafers satisfying a predetermined quality in this inspection are shipped as products.
こうして、従来よりも外周部の平坦度が高いレーザマーク付きシリコンウェーハを製造することができる。 In this way, it is possible to manufacture a silicon wafer with a laser mark having a higher flatness at the outer peripheral portion than in the past.
（レーザマーク付きシリコンウェーハ）
続いて本発明によるレーザマーク付きシリコンウェーハについて説明する。本発明によるレーザマーク付きシリコンウェーハは、上述のレーザマーク付きシリコンウェーハの製造方法により製造されたレーザマーク付きシリコンウェーハである。
(Silicon wafer with laser mark)
Next, a silicon wafer with a laser mark according to the present invention will be described. The silicon wafer with a laser mark according to the present invention is a silicon wafer with a laser mark manufactured by the above-described method for manufacturing a silicon wafer with a laser mark.
上述のように、レーザマーク印字工程１１において、レーザマークを構成するドット周縁での隆起部の形成を抑制することができる。その結果、本発明によるレーザマーク付きシリコンウェーハ従来よりも外周部の平坦度が高いものである。具体的には、ＥＥ＝１ｍｍの条件下で測定したＥＳＦＱＤの値が１００ｎｍ以下のシリコンウェーハである。 As described above, in the laser mark printing step 11, it is possible to suppress the formation of raised portions at the periphery of the dots constituting the laser mark. As a result, the flatness of the outer peripheral portion is higher than that of the conventional silicon wafer with a laser mark according to the present invention. Specifically, it is a silicon wafer having an ESFQD value of 100 nm or less measured under the condition of EE = 1 mm.
以下、具体的な実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, although a specific Example and a comparative example are given and demonstrated, this invention is not limited to these.
（発明例１）
図３に示したフローチャートに従って、径が１００μｍ、深さが５５μｍの複数のドットからなるレーザマーク付きシリコンウェーハを作製した。具体的には、ＣＺ法により育成された直径３００ｍｍの単結晶シリコンインゴットをブロックに切断し、外周研削した後、スライスしてシリコンウェーハとした。得られたシリコンウェーハの裏面外周部にレーザマークを印字した。具体的には、レーザ光源としてＹＦＬレーザを用い、第１工程として、レーザ光を出力３５００μＪで７回照射した後、第２工程として、レーザ光を出力１５００μＪで７回照射した。上記第１工程の各レーザ照射により形成される孔の径（第１の径）は１１５μｍ、深さは４μｍとし、第２工程の各レーザ照射により形成される孔の径（第２の径）は８８μｍ、深さは４μｍとした。これは、後の研磨処理後にドットの径が１００ｎｍとなる条件である。
(Invention Example 1)
According to the flowchart shown in FIG. 3, a silicon wafer with a laser mark made of a plurality of dots having a diameter of 100 μm and a depth of 55 μm was produced. Specifically, a single crystal silicon ingot having a diameter of 300 mm grown by the CZ method was cut into blocks, ground on the periphery, and then sliced into a silicon wafer. A laser mark was printed on the outer periphery of the back surface of the obtained silicon wafer. Specifically, a YFL laser was used as a laser light source, and laser light was irradiated 7 times at an output of 3500 μJ as the first step, and then laser light was irradiated 7 times at an output of 1500 μJ as the second step. The diameter of the hole (first diameter) formed by each laser irradiation in the first process is 115 μm, the depth is 4 μm, and the diameter of the hole (second diameter) formed by each laser irradiation in the second process. Was 88 μm and the depth was 4 μm. This is a condition that the dot diameter becomes 100 nm after the subsequent polishing treatment.
続いて、レーザマークが印字されたシリコンウェーハに対してエッチング処理を施した。具体的には、エッチング液としては水酸化カリウム水溶液を用い、取り代は片面で約２．５μｍとした。 Subsequently, an etching process was performed on the silicon wafer on which the laser mark was printed. Specifically, an aqueous potassium hydroxide solution was used as the etching solution, and the machining allowance was about 2.5 μm on one side.
その後、エッチング処理が施されたシリコンウェーハに対して、両面研磨処理を施した。具体的には、キャリアにエッチング処理が施されたシリコンウェーハを嵌め込み、ウェーハを、研磨布を貼りつけた上定盤および下定盤で挟み、上下定盤とウェーハとの間に、コロイダルシリカを含むアルカリ性の研磨スラリーを流し込み、上下定盤およびキャリアを互いに反対方向に回転させて、シリコンウェーハの両面に対して鏡面研磨処理を施した。この両面研磨処理での取り代は、片面で約５μｍとした。 Thereafter, a double-side polishing process was performed on the silicon wafer that had been subjected to the etching process. Specifically, a silicon wafer that has been subjected to an etching process is inserted into the carrier, the wafer is sandwiched between an upper surface plate and a lower surface plate with a polishing cloth, and colloidal silica is included between the upper and lower surface plates and the wafer. An alkaline polishing slurry was poured, and the upper and lower surface plates and the carrier were rotated in opposite directions to perform mirror polishing on both surfaces of the silicon wafer. The machining allowance in this double-side polishing treatment was about 5 μm on one side.
続いて、上記研磨処理が施されたシリコンウェーハに対して仕上げ研磨した後、洗浄して、本発明によるレーザマーク付きシリコンウェーハを得た。同条件で５枚のレーザマーク付きシリコンウェーハを作製した。 Subsequently, the silicon wafer subjected to the above polishing treatment was subjected to final polishing and then washed to obtain a silicon wafer with a laser mark according to the present invention. Five silicon wafers with laser marks were produced under the same conditions.
（比較例）
発明例１と同様にレーザマーク付きシリコンウェーハを得た。ただし、レーザマークを構成する複数のドットの各々は、レーザ光を出力１５００μＪで１４回照射して形成した。その際、各レーザ光照射により形成される孔の径は８８μｍ、深さは４μｍとした。これは、後の研磨処理後にドットの径が１００μｍとなる条件である。同条件で５枚のレーザマーク付きシリコンウェーハを作製した。
(Comparative example)
A silicon wafer with a laser mark was obtained in the same manner as in Invention Example 1. However, each of the plurality of dots constituting the laser mark was formed by irradiating the laser beam 14 times with an output of 1500 μJ. At that time, the diameter of the hole formed by each laser beam irradiation was 88 μm and the depth was 4 μm. This is a condition for the dot diameter to be 100 μm after the subsequent polishing treatment. Five silicon wafers with laser marks were produced under the same conditions.
（発明例２）
発明例１と同様にレーザマーク付きシリコンウェーハを作製した。ただし、レーザマーク印字工程において、第１工程ではレーザ光の出力を２７００μＪで行い、第２工程ではレーザ光の出力を１５００μＪで行った。その他の条件は発明例１と同じであるが、作製したウェーハは１枚である。上記第１工程の各レーザ照射により形成される孔の径（第１の径）は１０７μｍ、深さは４μｍとし、第２工程の各レーザ照射により形成される孔の径（第２の径）は８８μｍ、深さは４μｍとした。これは、後の研磨処理後にドットの径が１００ｎｍとなる条件である。
(Invention Example 2)
A silicon wafer with a laser mark was produced in the same manner as in Invention Example 1. However, in the laser mark printing step, the laser beam was output at 2700 μJ in the first step, and the laser beam was output at 1500 μJ in the second step. Other conditions are the same as those of Invention Example 1, but one wafer was produced. The diameter of the hole (first diameter) formed by each laser irradiation in the first step is 107 μm, the depth is 4 μm, and the diameter of the hole (second diameter) formed by each laser irradiation in the second step. Was 88 μm and the depth was 4 μm. This is a condition that the dot diameter becomes 100 nm after the subsequent polishing treatment.
（発明例３）
発明例１と同様にレーザマーク付きシリコンウェーハを作製した。ただし、レーザマーク印字工程において、第１工程ではレーザ光の出力を３９００μＪで行い、第２工程ではレーザ光の出力を１５００μＪで行った。その他の条件は発明例１と同じであるが、上記第１工程の各レーザ照射により形成される孔の径（第１の径）は１２６μｍ、深さは４μｍとし、第２工程の各レーザ照射により形成される孔の径（第２の径）は８８μｍ、深さは４μｍとした。これは、後の後の研磨処理後にドットの径が１００ｎｍとなる条件である。
(Invention Example 3)
A silicon wafer with a laser mark was produced in the same manner as in Invention Example 1. However, in the laser mark printing step, the laser beam was output at 3900 μJ in the first step, and the laser beam was output at 1500 μJ in the second step. The other conditions are the same as in Invention Example 1, but the diameter (first diameter) of the hole formed by each laser irradiation in the first step is 126 μm, the depth is 4 μm, and each laser irradiation in the second step is performed. The diameter of the hole formed by (second diameter) was 88 μm, and the depth was 4 μm. This is a condition that the dot diameter becomes 100 nm after the subsequent polishing treatment.
＜隆起部の高さの測定＞
上記発明例および比較例により得られたレーザマーク付きシリコンウェーハについて、レーザマークを構成するドット周縁に形成された隆起部の高さを測定した。具体的には、測定装置（KLA-Tencor社製、WaferSight2）を用いて全てのドットの周縁部の高さを測定し、その平均値を求めた。
<Measurement of the height of the ridge>
About the silicon wafer with a laser mark obtained by the said invention example and the comparative example, the height of the protruding part formed in the dot periphery which comprises a laser mark was measured. Specifically, the height of the peripheral part of all the dots was measured using a measuring device (manufactured by KLA-Tencor, WaferSight 2), and the average value was obtained.
図４は、最終製品でのドット径、つまり１００μｍに対する、エッチング処理後のドットの径（つまり、エッチング処理により拡大された第１の径）と、研磨処理工程後のドット周縁の隆起部の高さとの関係を示している。なお、比較例については、１４回のレーザ光照射を２工程に分けて行い、両工程でビーム径が同じ（つまり、Ｄ１＝Ｄ２）であるとの考えに基づいてデータを示している。図４から、比較例では、ドットの周縁に６０ｎｍを超える高さの隆起部が形成されているのに対して、発明例１〜４により得られたウェーハの全てについて、隆起部の形成を防止できていることが分かる。なお、発明例２および３では隆起部の高さはゼロであるのに対して、発明例１については隆起部の高さは−２０ｎｍ以下となっており、ドット周縁が凹んでいるが、後述するように、ＥＳＦＱＲの値は、発明例１についても１００ｎｍ以下となっており、ウェーハ外周部の平坦性については問題ない。 FIG. 4 shows the dot diameter in the final product, that is, the diameter of the dot after the etching process (that is, the first diameter enlarged by the etching process) and the height of the raised portion at the periphery of the dot after the polishing process. Shows the relationship. In the comparative example, 14 times of laser light irradiation are performed in two steps, and the data is shown based on the idea that the beam diameter is the same (that is, D1 = D2) in both steps. From FIG. 4, in the comparative example, the ridges having a height of more than 60 nm are formed on the periphery of the dots, whereas the formation of the ridges is prevented for all of the wafers obtained by Invention Examples 1 to 4. You can see that it is made. In the invention examples 2 and 3, the height of the raised portion is zero, whereas in the invention example 1, the height of the raised portion is −20 nm or less, and the dot peripheral edge is recessed. As described above, the value of ESFQR is 100 nm or less in Invention Example 1 as well, and there is no problem with the flatness of the outer peripheral portion of the wafer.
＜ＥＳＦＱＤの測定＞
上記発明例１および比較例により得られたレーザマーク付きシリコンウェーハのＥＳＦＱＤを測定した。具体的には、測定装置（KLA-Tencor社製、WaferSight2）を用いて、セクター数：２０、セクター長：１０ｍｍ、エッジ除外領域：１ｍｍで測定した。
<Measurement of ESFQD>
The ESFQD of the silicon wafer with a laser mark obtained by the above invention example 1 and the comparative example was measured. Specifically, the measurement was performed using a measuring device (KLA-Tencor, WaferSight2) at 20 sectors, 10 mm sector length, and 1 mm edge exclusion region.
図５は、発明例１および比較例により得られたレーザマーク付きシリコンウェーハのＥＳＦＱＤの値を示している。参考のために、比較例についてＥＥ＝２ｍｍでＥＳＦＱＤを測定した参考例も示している。なお、図５における値は、レーザマークが形成されたセクターに関する値を示している。この図から分かるように、発明例１のウェーハについては、ＥＳＦＱＤの値は１００ｎｍを大きく下回っているのに対して、比較例のウェーハについては、ＥＳＦＱＤの値は参考例の値よりも大きく、１００ｎｍを超えていることが分かる。 FIG. 5 shows the ESFQD values of the silicon wafers with laser marks obtained by Invention Example 1 and Comparative Example. For reference, a reference example in which ESFQD was measured at EE = 2 mm for the comparative example is also shown. In addition, the value in FIG. 5 has shown the value regarding the sector in which the laser mark was formed. As can be seen from the figure, for the wafer of Invention Example 1, the value of ESFQD is significantly lower than 100 nm, whereas for the wafer of the comparative example, the value of ESFQD is larger than the value of the reference example, which is 100 nm. You can see that
本発明によれば、従来よりも外周部の平坦度が高いレーザマーク付きシリコンウェーハを得ることができるため、半導体産業において有用である。 According to the present invention, it is possible to obtain a silicon wafer with a laser mark having a higher flatness at the outer peripheral portion than before, which is useful in the semiconductor industry.
Ｂ 隆起部
Ｄ ドット（凹部）
Ｇ 砥粒
Ｐ 研磨パッド
Ｗ シリコンウェーハ
B Raised part D Dot (concave part)
G Abrasive grain P Polishing pad W Silicon wafer
Claims (6)
前記複数のドットの各々を、
レーザ光を第１のビーム径で前記シリコンウェーハの外周部の所定の位置に照射する第１工程と、
レーザ光を前記第１のビーム径よりも小さな第２のビーム径で前記所定の位置に照射する第２工程と、
により形成することを特徴とするレーザマークの印字方法。 In a method of printing a laser mark having a plurality of dots on a silicon wafer,
Each of the plurality of dots is
A first step of irradiating a predetermined position of the outer periphery of the silicon wafer with a laser beam with a first beam diameter;
A second step of irradiating the predetermined position with a laser beam with a second beam diameter smaller than the first beam diameter;
A method of printing a laser mark, characterized by comprising:
前記シリコンウェーハの少なくともレーザマークが印字された領域に対してエッチング処理を施すエッチング工程と、
前記エッチング工程後の前記シリコンウェーハの表面に対して研磨処理を施す研磨工程と、
を含むことを特徴とするレーザマーク付きシリコンウェーハの製造方法。 A laser mark printing step for printing a laser mark by a laser mark printing method according to any one of claims 1 to 4, on a silicon wafer obtained by slicing a single crystal silicon ingot grown by a predetermined method,
An etching process for performing an etching process on at least a laser mark printed region of the silicon wafer;
A polishing step for polishing the surface of the silicon wafer after the etching step;
The manufacturing method of the silicon wafer with a laser mark characterized by including these.
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