JP2020141088A - Grinding repair device and grinding repair method for surface of silicon wafer - Google Patents

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Abstract

To provide a device and a method capable of grinding the surface of a silicon wafer and efficiently and effectively repairing a processed altered layer and flattening the roughness by using a pulse laser.SOLUTION: A grinding repair device (1) according to the present invention includes a wafer feed unit (20) that holds a silicon wafer (W) such that the silicon wafer can rotate, move, and/or tilt, a grinding unit (10) that grinds the surface of the silicon wafer, and a laser irradiation repair device (100) that irradiates the ground surface of the silicon wafer with laser, and the laser irradiation repair device (100) includes a measuring device (102) that measures the surface condition and/or shape of the silicon wafer, a laser irradiation unit (101) that irradiates the ground surface of the silicon wafer with laser, a displacement mechanism (120), and a control device (103) that controls an irradiation condition and/or irradiation atmosphere of the laser on the basis of measurement data of the measuring device.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、シリコン、サファイア、ジルコニア、ガラス等の様々な素材、特に半導体ウェハ、ガラスパネル等の板状被加工材(本願においてこれらを「シリコンウェハ」と称する。)の表面を研削すると共に、その研削後の表面の研削痕による粗さを修復、平坦化し、加工変質層の修復(単結晶への復帰等)を行う装置に関し、特にその修復操作をレーザー照射により効率よく行い得るようにした装置に関する。特に、シリコンウェハの外周エッジ部やノッチ部の研削後の表面にレーザー照射を行い、粗さの修復、加工変質層の修復等の表面改善を行うことにより後工程での亀裂の進展等の破損を抑制するのに好適な技術を提供する。 The present invention grinds the surface of various materials such as silicon, sapphire, zirconia, and glass, particularly plate-shaped workpieces such as semiconductor wafers and glass panels (these are referred to as "silicon wafers" in the present application), and at the same time. Regarding the device that repairs and flattens the roughness due to the grinding marks on the surface after grinding and repairs the work-altered layer (returning to a single crystal, etc.), the repair operation can be performed efficiently by laser irradiation. Regarding the device. In particular, the surface of the silicon wafer after grinding of the outer peripheral edge and notch is irradiated with a laser to improve the surface such as repair of roughness and repair of the work-altered layer, resulting in damage such as crack growth in the subsequent process. Provide a technique suitable for suppressing.

近年、ウェハの品質向上の要求が強く、ウェハ端面(エッジ部)やノッチ部の加工状態が重要視され、半導体デバイス等の作製に使用されるシリコンウェハ等の半導体ウェハは、ハンドリングによるチッピングを防止するため、エッジ部等を研削することで面取り加工が行われ、研磨による鏡面面取り加工が行われている。つまり、半導体製造工程において、ウェハ製造からデバイス製造に至るまで、エッジ特性の品質改善は必要不可欠なプロセスとなっている。 In recent years, there has been a strong demand for improving the quality of wafers, and the processing state of wafer end faces (edges) and notches has been emphasized. Semiconductor wafers such as silicon wafers used for manufacturing semiconductor devices prevent chipping due to handling. Therefore, chamfering is performed by grinding the edge portion and the like, and mirror chamfering is performed by polishing. That is, in the semiconductor manufacturing process, quality improvement of edge characteristics is an indispensable process from wafer manufacturing to device manufacturing.

シリコン等は固くてもろく、ウェハのエッジ部がスライシング時の鋭利なままでは、続く処理工程での搬送や位置合わせなどの取り扱い時に容易に割れたり欠けたりして、その断片がウェハ表面を傷つけたり汚染したりする。これを防ぐため、切り出されたウェハのエッジ部やノッチ部をダイヤモンドでコートされた面取り砥石で面取りする。 Silicon etc. is hard and brittle, and if the edge of the wafer remains sharp during slicing, it will easily crack or chip during handling such as transportation and alignment in the subsequent processing process, and the fragments may damage the wafer surface. It gets polluted. To prevent this, the edges and notches of the cut wafer are chamfered with a diamond-coated chamfering grindstone.

また、スマートフォンやタブレット用の薄型化、軽量化されたガラス基板にマスキング印刷、センサー電極を形成し、その後に切断することが行われており、その際、面取りの加工品質、加工面粗さ、マイクロクラックの発生などがガラス基板の端面強度に直接影響する。 In addition, masking printing, sensor electrodes are formed on a thin and lightweight glass substrate for smartphones and tablets, and then cutting is performed. At that time, chamfering processing quality, processed surface roughness, etc. The generation of microcracks directly affects the end face strength of the glass substrate.

下記特許文献1、2及び3には、このようなウェハの面取り加工についての改良技術が開示されている。即ち、特許文献1には、シリコンウェハ等の外周エッジを、研磨テープを用いて高精度に形状加工可能なウェハエッジ加工装置等が開示されている。また、特許文献2には、ウェハの外周エッジをヘリカル研削加工する際に生じるウェハの曲げ変形を無くし、加工精度を向上させ得る面取り加工装置が開示されている。また、特許文献3には、ノッチ付きウェハのノッチ部の面取り加工において、良好な加工面粗さを得ることが可能な面取り方法が開示されている。 The following Patent Documents 1, 2 and 3 disclose improved techniques for chamfering such wafers. That is, Patent Document 1 discloses a wafer edge processing apparatus or the like capable of processing the outer peripheral edge of a silicon wafer or the like with high accuracy by using a polishing tape. Further, Patent Document 2 discloses a chamfering apparatus capable of improving processing accuracy by eliminating bending deformation of the wafer that occurs when the outer peripheral edge of the wafer is helically ground. Further, Patent Document 3 discloses a chamfering method capable of obtaining good processed surface roughness in chamfering a notch portion of a notched wafer.

上記の如きシリコンウェハの外周エッジ部の研削後やノッチ部の研削後には、その表面の研削痕を取り除き、平滑化するため、従来、その表面のバフ研磨を行っているが、研削後の表面はクラックや加工歪を有していたり、非晶質となった表面部分を除去しきれないため、後工程において、ウェハのそのような部分から亀裂等が進展することによる破損で歩留まりが悪くなる。また、バフ研磨時の研磨圧(荷重)により加工歪や結晶転移を拡大するおそれもある。 After grinding the outer peripheral edge of the silicon wafer as described above or after grinding the notch, the surface is buffed in order to remove and smooth the grinding marks on the surface. However, the surface after grinding has been performed. Has cracks and processing strains, or cannot completely remove the amorphous surface part, so in the subsequent process, the yield will deteriorate due to damage caused by cracks and the like extending from such parts of the wafer. .. In addition, the polishing pressure (load) during buffing may increase processing strain and crystal transition.

また、バフ研磨は、素材の除去による研磨加工(除去加工)であるため、研削直後の寸法とその後のバフ研磨後の寸法を比較すると、バフ研磨後の寸法がある程度変化する。また、バフ研磨には、研磨糸、研磨液、薬品等の消耗品や、研磨後の洗浄(異物の除去)、乾燥等のプロセスが必要で、コストがかかる。 Further, since buffing is a polishing process (removal process) by removing a material, when the dimensions immediately after grinding and the dimensions after buffing are compared, the dimensions after buffing change to some extent. In addition, buffing requires consumables such as polishing threads, polishing liquids, and chemicals, and processes such as cleaning (removal of foreign substances) and drying after polishing, which is costly.

上記のような機械的な表面修復加工とは異なり、特許文献4には、単結晶ウェハの研削によって生じた表面の加工変質層にレーザー照射を行うことによって、その表面欠陥を修復する方法が開示されている。しかしながら、既存のレーザー照射による表面改質は、単純な平面に対するものであり、複雑な形状や、研削後のさまざまな表面状態に応じた条件で照射したり、その照射結果をモニタリングしながら照射するものではないため、高速で効果的な処理は困難であった。 Unlike the mechanical surface repair processing as described above, Patent Document 4 discloses a method of repairing surface defects by irradiating a processing alteration layer on the surface generated by grinding a single crystal wafer with a laser. Has been done. However, the existing surface modification by laser irradiation is for a simple flat surface, and irradiation is performed under conditions according to a complicated shape and various surface conditions after grinding, and irradiation is performed while monitoring the irradiation result. Since it is not a thing, high-speed and effective processing was difficult.

特許第5700264号公報Japanese Patent No. 5700264 特開2017−159421号公報JP-A-2017-159421 特開2005−153129号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-153129 特開2008−147639号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-147639

上記の如く、従来のシリコンウェハの研削後の表面状態の修復手段によるときは、バフ研磨の場合、表面欠陥が完全に修復できなかったり、原寸法が厳密に維持できなかったりするため、歩留まりが悪く(特にノッチ部)、コスト高となったり、またレーザー照射の場合、研削後の表面状態や形状に応じた迅速で効果的な修復結果が得られない、等々の問題があった。 As described above, when the conventional means for repairing the surface state of a silicon wafer after grinding is used, in the case of buffing, surface defects cannot be completely repaired or the original dimensions cannot be strictly maintained, resulting in a yield. There are problems such as poor (particularly notch portion), high cost, and in the case of laser irradiation, quick and effective repair results cannot be obtained according to the surface condition and shape after grinding.

これらの問題点に鑑み、本発明の目的は、被加工材(本願において「シリコンウェハ」と称する。)に対して研削加工を行うと共に、その研削終了領域に、パルス幅がナノ秒レベルのパルスレーザー(本願において「レーザー」と称する。)を照射して加工ダメージの修復等を行う装置及び方法を提供することにある。 In view of these problems, an object of the present invention is to grind a work material (referred to as "silicon wafer" in the present application) and to provide a pulse with a pulse width of nanoseconds in the grinding end region. An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for repairing processing damage by irradiating a laser (referred to as “laser” in the present application).

より具体的には、本発明の目的は、特にシリコンウェハの外周エッジ部及び/又はノッチ部の加工変質層の修復(単結晶化等)と粗さの改善(平坦化)を行う技術を提供することにある。 More specifically, an object of the present invention is to provide a technique for repairing (single crystallizing, etc.) and improving roughness (flattening) of a work-altered layer at an outer peripheral edge portion and / or notch portion of a silicon wafer. To do.

本発明のもう1つの目的は、ダメージ部の規模や状況を診断し、効果的な照射を行うための方法及び装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for diagnosing the scale and situation of a damaged portion and performing effective irradiation.

さらに、本発明のもう1つの目的は、形状の異なるエッジ部・ノッチ部の形状に合わせた効率の良いレーザー照射方法及び装置を提供することにある。 Furthermore, another object of the present invention is to provide an efficient laser irradiation method and apparatus suitable for the shapes of edge portions and notch portions having different shapes.

換言すれば、本発明の目的は、レーザーを用いて短時間(例えば、面取り部の修復の場合、10秒以下)で効率のよい表面処理を行い、これにより製品のスループットを向上させることにある。 In other words, an object of the present invention is to perform efficient surface treatment in a short time (for example, 10 seconds or less in the case of repairing a chamfered portion) using a laser, thereby improving the throughput of a product. ..

したがって、また、本発明の目的は、修復対象であるシリコンウェハについて、レーザー照射前、照射中及び/又は照射後にシリコンウェハの表面状態や形状の確認を行い、歪みや破壊等の状況に応じた条件でレーザー照射を行うことによって、効率よく効果的な表面改質を行うことができるようにすることである。 Therefore, an object of the present invention is to confirm the surface condition and shape of the silicon wafer to be repaired before, during, and / or after laser irradiation, and to respond to the situation such as distortion and breakage. By irradiating the laser under the conditions, it is possible to efficiently and effectively modify the surface.

また、本発明の目的は、クラックや歪みを完全修復し、修復対象物の機械的強度を向上させ、後工程の歩留まりを向上させることにある。 Another object of the present invention is to completely repair cracks and strains, improve the mechanical strength of the object to be repaired, and improve the yield in the post-process.

また、本発明の目的は、研磨糸、研磨液、薬品等の消耗品や、洗浄、乾燥工程を不要とし、環境負荷が小さいプロセスを達成することである。 Another object of the present invention is to achieve a process having a small environmental load by eliminating the need for consumables such as polishing threads, polishing liquids, and chemicals, and cleaning and drying steps.

また、本発明の目的は、大気圧、常温等の環境で行うことができ、他の付加原料等の必要がないシンプルな処理を可能とすることである。 Further, an object of the present invention is to enable a simple process that can be performed in an environment such as atmospheric pressure and normal temperature and does not require other additional raw materials.

また、本発明の目的は、修復対象である素材(加工材質)の除去等を伴わない熱処理によって改質を行うことにより、当初の寸法(精度)が維持される修復を可能とすることである。 Another object of the present invention is to enable restoration in which the original dimensions (accuracy) are maintained by performing modification by heat treatment without removing the material (processed material) to be restored. ..

上記目的を達成するため、本発明に係るシリコンウェハの表面の研削修復装置は、シリコンウェハの表面の研削修復装置であって、前記シリコンウェハを取り付け、回転、移動、傾動のうちの少なくとも1種が可能なように保持するウェハ送りユニットと、前記ウェハ送りユニットに保持されたシリコンウェハの表面を研削する研削ユニットと、研削された前記シリコンウェハの表面にレーザーを照射するレーザー照射修復装置と、を備え、前記レーザー照射修復装置は、前記ウェハ送りユニットに保持されたシリコンウェハの表面状態及び/又は形状を測定する計測装置と、前記シリコンウェハの研削された表面にレーザーを照射するレーザー照射ユニットと、前記レーザー照射ユニットを、前記ウェハ送りユニットに保持された前記シリコンウェハに対して回転、移動、傾動のうちの少なくとも1種の変位動作が可能なように支持する変位機構と、前記計測装置による測定データに基づいてレーザーの照射条件及び/又は照射雰囲気をコントロールする制御装置と、を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the silicon wafer surface grinding / repairing device according to the present invention is a silicon wafer surface grinding / repairing device, and at least one of mounting, rotating, moving, and tilting the silicon wafer. A wafer feed unit that holds the wafer so that it can be fed, a grinding unit that grinds the surface of the silicon wafer held by the wafer feed unit, and a laser irradiation repair device that irradiates the surface of the ground silicon wafer with a laser. The laser irradiation repair device includes a measuring device for measuring the surface condition and / or shape of a silicon wafer held in the wafer feed unit, and a laser irradiation unit for irradiating the ground surface of the silicon wafer with a laser. A displacement mechanism that supports the laser irradiation unit so that at least one of rotation, movement, and tilt can be displaced with respect to the silicon wafer held by the wafer feed unit, and the measuring device. It is characterized by having a control device for controlling the irradiation conditions and / or the irradiation atmosphere of the laser based on the measurement data obtained by the silicon wafer.

さらに、上記において前記計測装置が、研削後でレーザー照射前、レーザー照射中及び/又は照射後においてシリコンウェハの表面状態及び/又は形状を測定するよう構成されることが望ましい。 Further, in the above, it is desirable that the measuring device is configured to measure the surface state and / or shape of the silicon wafer after grinding and before laser irradiation, during laser irradiation and / or after irradiation.

さらに、上記において、前記シリコンウェハの前記研削により面取りされた外周エッジ部及び/又はノッチ部をレーザー照射するよう構成されることが望ましい。 Further, in the above, it is desirable that the outer peripheral edge portion and / or the notch portion chamfered by the grinding of the silicon wafer is irradiated with a laser.

さらに、上記において、前記シリコンウェハの表面状態及び/又は形状を測定する前記計測装置が、画像測定手段、静電容量変化測定手段、液滴接触角度測定手段、ラマン分光測定手段、表面粗さ計、音響測定手段、渦電流特性測定手段、反射率測定手段、X線ラング法測定手段、電子線回析測定手段、SEM測定手段のうちから選ばれたいずれか1種又は2種以上の組合せにより構成されることが望ましい。 Further, in the above, the measuring device for measuring the surface state and / or shape of the silicon wafer is an image measuring means, a capacitance change measuring means, a droplet contact angle measuring means, a Raman spectroscopic measuring means, and a surface roughness meter. , Acoustic measuring means, eddy current characteristic measuring means, reflectance measuring means, X-ray rung method measuring means, electron beam diffraction measuring means, SEM measuring means, any one or a combination of two or more. It is desirable to be configured.

さらに、上記において、前記レーザー照射ユニットが、レーザー光源に加えて、ミラー、ガルバノミラー、レンズ、プリズム、コリメーター、偏光子、ビームスプリッター、マスクのうちの少なくとも1種を含む光学機構を有し、これによりレーザーの照射条件を変更可能なように構成することが望ましい。 Further, in the above, the laser irradiation unit has an optical mechanism including at least one of a mirror, a galvanometer mirror, a lens, a prism, a collimator, a polarizer, a beam splitter, and a mask in addition to a laser light source. It is desirable to configure the laser irradiation conditions so that they can be changed.

さらに、上記において、前記ウェハ送りユニットに保持されたシリコンウェハの加熱、冷却を行う温度調節装置を更に備えることが望ましい。 Further, in the above, it is desirable to further include a temperature control device for heating and cooling the silicon wafer held in the wafer feed unit.

さらに、上記において、前記ウェハ送りユニットに保持されたシリコンウェハを囲繞する所定の加工領域の気体組成及び圧力を所定範囲に保つ雰囲気維持装置を更に備えることが望ましい。 Further, in the above, it is further desirable to further include an atmosphere maintaining device for maintaining the gas composition and pressure of a predetermined processing region surrounding the silicon wafer held in the wafer feed unit within a predetermined range.

さらに、上記において、前記制御装置が、前記ウェハ送りユニットの駆動装置、前記レーザー照射ユニットの変位機構、前記レーザー光源の出力特性、前記光学機構の作動、前記温度調節装置の作動、前記雰囲気維持装置の作動のうちの少なくとも1種の制御を行うよう構成されることが望ましい。 Further, in the above, the control device is a driving device of the wafer feeding unit, a displacement mechanism of the laser irradiation unit, an output characteristic of the laser light source, an operation of the optical mechanism, an operation of the temperature control device, and the atmosphere maintenance device. It is desirable to be configured to control at least one of the operations of.

さらに、上記において、前記レーザー照射修復装置に備えられたレーザー照射ユニットにより、シリコンウェハの複数箇所を各種方向から照射するため、前記レーザー光源からのレーザーを複数に分光するビームスプリッターを少なくとも1個有することが望ましい。 Further, in the above, since the laser irradiation unit provided in the laser irradiation repair device irradiates a plurality of locations on the silicon wafer from various directions, it has at least one beam splitter that splits the laser from the laser light source into a plurality of directions. Is desirable.

さらに、上記において、前記ビームスプリッターにより分光された一対のレーザーを、それぞれ個別のガルバノミラーに入射させ、更に反射させて、それぞれの反射レーザーにより前記シリコンウェハのノッチ部の一対の外周側円弧部分をそれぞれ照射し、及び/又は、前記シリコンウェハの表側の面取り斜面と裏側の面取り斜面をそれぞれ照射するように構成されることが望ましい。 Further, in the above, the pair of lasers split by the beam splitter are incident on each individual galvanometer mirror and further reflected, and the pair of outer peripheral arc portions of the notch portion of the silicon wafer are further reflected by the respective reflected lasers. It is desirable to irradiate each of them and / or to irradiate the chamfered slope on the front side and the chamfered slope on the back side of the silicon wafer, respectively.

更にまた、前記目的を達成するため、本発明に係るシリコンウェハの表面の研削修復方法は、シリコンウェハの表面を研削すると共に、その研削後の表面を修復する方法であって、前記シリコンウェハを回転、移動、傾動のうちの少なくとも1種が可能なように保持するウェハ送りユニットに、前記シリコンウェハを取り付ける工程と、前記ウェハ送りユニットに保持されたシリコンウェハの表面を研削ユニットにより研削する工程と、研削された前記シリコンウェハの表面にレーザー照射修復装置を使用してレーザーを照射する工程と、を備え、前記レーザー照射修復装置の使用において、レーザー照射前に、前記レーザー照射修復装置に備えられた計測装置により、前記ウェハ送りユニットに保持されたシリコンウェハの表面状態及び/又は形状を測定する工程と、前記レーザー照射修復装置に備えられた制御装置により、前記計測装置による測定データに基づいてレーザーの照射条件及び/又は照射雰囲気を設定する工程と、前記制御装置の設定条件に従い、前記レーザー照射修復装置に備えられたレーザー照射ユニットにより、前記シリコンウェハの研削された表面にレーザーを照射する工程と、前記計測装置により、レーザー照射中及び/又は照射後においても前記シリコンウェハの表面状態を測定し、前記シリコンウェハの表面が修復されたか否かを確認する工程と、修復された場合はレーザー照射を終了し、修復されていない場合は修復が確認されるまでレーザー照射を再開もしくは続行する工程と、を有することを特徴とするものである。 Furthermore, in order to achieve the above object, the method for grinding and repairing the surface of a silicon wafer according to the present invention is a method for grinding the surface of a silicon wafer and repairing the surface after grinding, wherein the silicon wafer is repaired. A step of attaching the silicon wafer to a wafer feed unit that holds at least one of rotation, movement, and tilt so as to be possible, and a step of grinding the surface of the silicon wafer held by the wafer feed unit with a grinding unit. And a step of irradiating the surface of the ground silicon wafer with a laser using a laser irradiation repair device, and in the use of the laser irradiation repair device, the laser irradiation repair device is provided before laser irradiation. Based on the step of measuring the surface state and / or shape of the silicon wafer held in the wafer feed unit by the measuring device and the measurement data by the measuring device by the control device provided in the laser irradiation repair device. The ground surface of the silicon wafer is irradiated with the laser by the laser irradiation unit provided in the laser irradiation repair device according to the step of setting the irradiation conditions and / or the irradiation atmosphere of the silicon wafer and the setting conditions of the control device. The step of measuring the surface condition of the silicon wafer during and / or after irradiation with the measuring device and confirming whether or not the surface of the silicon wafer has been repaired, and the case of repairing. Is characterized in that it has a step of terminating the laser irradiation and, if not repaired, restarting or continuing the laser irradiation until the repair is confirmed.

さらに、上記において、前記レーザー照射修復装置に備えられたレーザー照射ユニットにより、前記シリコンウェハの研削された表面にレーザーを照射する工程において、前記シリコンウェハの前記研削により面取りされた外周エッジ部及び/又はノッチ部をレーザー照射することが望ましい。 Further, in the step of irradiating the ground surface of the silicon wafer with a laser by the laser irradiation unit provided in the laser irradiation repair device, the outer peripheral edge portion chamfered by the grinding of the silicon wafer and / Alternatively, it is desirable to irradiate the notch with a laser.

さらに、上記において、前記レーザー照射修復装置に備えられたレーザー照射ユニットにより、前記シリコンウェハの研削された表面にレーザーを照射する工程において、前記レーザー照射ユニットの変位機構、前記レーザー光源の出力特性、前記光学機構の作動のうちの少なくとも1種の制御を行うことが望ましい。 Further, in the step of irradiating the ground surface of the silicon wafer with a laser by the laser irradiation unit provided in the laser irradiation repair device, the displacement mechanism of the laser irradiation unit, the output characteristics of the laser light source, and the like. It is desirable to control at least one of the operations of the optical mechanism.

さらに、上記において、前記レーザー照射修復装置に備えられたレーザー照射ユニットにより、前記シリコンウェハの研削された表面にレーザーを照射する工程において、前記レーザー照射ユニットのレーザー光源からのレーザーを複数に分光し、分光したそれぞれのレーザーによりシリコンウェハの複数箇所を各種方向から照射することが望ましい。 Further, in the step of irradiating the ground surface of the silicon wafer with a laser by the laser irradiation unit provided in the laser irradiation repair device, the laser from the laser light source of the laser irradiation unit is split into a plurality of parts. It is desirable to irradiate a plurality of points on the silicon wafer from various directions with each of the dispersed lasers.

さらに、上記において、ビームスプリッターにより分光された一対のレーザーを、それぞれ個別のガルバノミラーに入射させ、更に反射させて、それぞれの反射レーザーにより前記シリコンウェハのノッチ部の一対の外周側円弧部分をそれぞれ照射し、及び/又は、前記シリコンウェハの表側の面取り斜面と裏側の面取り斜面をそれぞれ照射するように構成されることが望ましい。 Further, in the above, the pair of lasers split by the beam splitter are incident on the individual galvanometer mirrors and further reflected, and the pair of outer peripheral arc portions of the notch portion of the silicon wafer are respectively reflected by the reflected lasers. It is desirable to irradiate and / or to irradiate the chamfered slope on the front side and the chamfered slope on the back side of the silicon wafer, respectively.

さらに、上記において、前記シリコンウェハのノッチ部の凹所底部の円弧部分にレーザーを照射する場合において、レーザーの照射方向を一定に保持した状態で、前記ノッチ部の凹所底部の円弧部分の曲率半径の中心をレーザーLの光路上に置き、前記曲率半径の中心を中心として、シリコンウェハ自体を回転させながら照射するように構成することが望ましい。 Further, in the above, when irradiating the arc portion of the concave bottom portion of the notch portion of the silicon wafer with the laser, the curvature of the arc portion of the concave bottom portion of the notch portion is maintained while the laser irradiation direction is kept constant. It is desirable that the center of the radius is placed on the optical path of the laser L and the silicon wafer itself is rotated and irradiated with the center of the radius of curvature as the center.

さらに、上記において、前記シリコンウェハのノッチ部の凹所の直線部分にレーザーを照射する場合において、レーザーの照射方向を前記直線部分と直交状態に保持した状態で、シリコンウェハを直線部分の方向に沿って直線移動させるように構成することが望ましい。 Further, in the above, when irradiating the straight line portion of the recess of the notch portion of the silicon wafer with the laser, the silicon wafer is moved toward the straight line portion while the laser irradiation direction is held orthogonal to the straight line portion. It is desirable to configure it so that it moves linearly along it.

本発明は上記の如く構成され、その計測装置により、シリコンウェハの表面状態や形状を測定することにより、研削加工によるダメージ部の規模や状況を確認、把握した上で、その制御装置がレーザー照射ユニットの変位機構や光学機構、温度調節装置等々を介してレーザーの照射条件や雰囲気等をコントロールして効果的なレーザー照射を行うことで、効率的なウェハ表面の修復や平坦化処理を行うことが可能となる。また、形状に合わせたレーザーの走査方法を実行できるので、短時間で適正な修復が可能となる。 The present invention is configured as described above, and by measuring the surface condition and shape of the silicon wafer with the measuring device, the scale and status of the damaged portion due to the grinding process are confirmed and grasped, and then the control device irradiates the laser. Efficient wafer surface repair and flattening can be performed by controlling the laser irradiation conditions and atmosphere through the unit's displacement mechanism, optical mechanism, temperature control device, etc., and performing effective laser irradiation. Is possible. Further, since the laser scanning method according to the shape can be executed, proper repair can be performed in a short time.

即ち、より具体的には、(1)研削後の表面状態を、レーザー照射前に調べ、それに応じた条件でレーザー照射を行うことにより、効率よく効果的な表面改質を行うことができる、(2)レーザーを用いて短時間(10秒以下)で表面処理を行うことによりスループットが向上する、(3)研磨糸、研磨液・薬品や、洗浄・乾燥工程がいらず、環境負荷の小さいプロセスが可能となる、(4)大気圧、常温等の環境で行うので、他に付加しなければならない原料等が不要となる、(5)レーザー照射は一種の熱処理による改質であり、物質の除去等を伴わないので、原寸法を維持できる、(6)クラックや歪みを完全修復できるので、加工物の機械的強度が向上し、後工程の歩留まりが向上する、等々の多くの効果を得ることができる。 That is, more specifically, (1) the surface condition after grinding is examined before the laser irradiation, and the laser irradiation is performed under the corresponding conditions, so that the surface modification can be efficiently and effectively performed. (2) The throughput is improved by performing surface treatment in a short time (10 seconds or less) using a laser. (3) No polishing thread, polishing liquid / chemicals, cleaning / drying process is required, and the environmental load is small. The process is possible, (4) Since it is performed in an environment such as atmospheric pressure and normal temperature, there is no need for other raw materials that must be added. (5) Laser irradiation is a kind of heat treatment modification and is a substance. Since it does not involve the removal of laser, the original size can be maintained, (6) cracks and strains can be completely repaired, so the mechanical strength of the work piece is improved, the yield in the post-process is improved, and many other effects are achieved. Obtainable.

本発明に係るシリコンウェハ表面の研削修復装置の一実施形態の主要部を示す正面図Front view showing a main part of an embodiment of a silicon wafer surface grinding / repairing apparatus according to the present invention. 一実施形態における装置全体の主要部を示す平面図Top view showing the main part of the whole apparatus in one embodiment 一実施形態における外周精研削スピンドル部の加工中の状態を示す一部拡大側面図Partially enlarged side view showing a state during processing of the outer peripheral fine grinding spindle portion in one embodiment. 従来技術による加工後のシリコンウェハの形状を示す断面図Cross-sectional view showing the shape of a silicon wafer after processing by the prior art 一実施形態における加工後のシリコンウェハの形状を示す断面図Sectional drawing which shows the shape of the silicon wafer after processing in one Embodiment シリコンウェハに設けられるノッチ部と、その精研削面取り加工の工程を示す説明図Explanatory drawing which shows the notch part provided in the silicon wafer and the process of fine grinding chamfer processing thereof. 本発明におけるレーザー照射修復装置の一実施形態の主要な構成要素の関係を示すブロック図A block diagram showing the relationship between the main components of an embodiment of the laser irradiation repair device in the present invention. 本発明におけるレーザー照射修復装置に備えられる計測装置の諸例を示すイメージ図Image diagram showing various examples of the measuring apparatus provided in the laser irradiation repair apparatus of this invention. 本発明におけるレーザー照射修復装置によってシリコンウェハのノッチ部の形状に合わせたレーザー照射を行う形態の一例を示すイメージ図Image diagram showing an example of a form in which laser irradiation is performed according to the shape of a notch portion of a silicon wafer by the laser irradiation repair device of the present invention. 本発明におけるレーザー照射修復装置によってシリコンウェハのノッチ部の形状に合わせたレーザー照射を行う形態の数例を示すイメージ図Image diagram showing some examples of a form in which laser irradiation is performed according to the shape of a notch portion of a silicon wafer by the laser irradiation repair device of the present invention. 本発明におけるレーザーの照射条件の一例を説明するためのイメージ図Image diagram for explaining an example of laser irradiation conditions in the present invention 本発明に係るレーザー照射修復方法のフローチャートFlow chart of laser irradiation repair method according to the present invention 研削加工されたシリコンウェハの表面層のレーザー照射前と照射後の状態を対比するための拡大イメージ図Enlarged image diagram for comparing the state before and after laser irradiation of the surface layer of the ground silicon wafer シリコンウェハの表面層のレーザー照射による修復原理を示す説明図Explanatory drawing showing the repair principle by laser irradiation of the surface layer of a silicon wafer 本発明に係る研削修復装置及び方法により研削加工を終えた状態で、レーザー照射実施前のシリコンウェハのノッチ部の顕微鏡写真A photomicrograph of a notch portion of a silicon wafer before laser irradiation in a state where grinding is completed by the grinding repair device and method according to the present invention. 図15に示したシリコンウェハのノッチ部の研削後の領域に、本発明に係る研削修復装置及び方法によりレーザー照射処理を行った後の顕微鏡写真A micrograph of the region after grinding of the notch portion of the silicon wafer shown in FIG. 15 after performing laser irradiation treatment by the grinding repair device and method according to the present invention.

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るシリコンウェハの表面の研削修復装置1の主要部を示す正面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view showing a main part of a grinding repair device 1 on the surface of a silicon wafer according to an embodiment of the present invention.

研削修復装置1は、ウェハ送りユニット20と、研削ユニット10と、レーザー照射修復装置100とを備える。ウェハ送りユニット20は、これにシリコンウェハWを取り付け、そのシリコンウェハWを回転、移動、傾動のうちの少なくとも1種が可能なように保持する。研削ユニット10は、前記ウェハ送りユニット20に保持されたシリコンウェハWの表面、特にその外周エッジ部やノッチ部の研削加工を行う。レーザー照射修復装置100は、研削された前記シリコンウェハWの表面にレーザーを照射し、表面粗さの平坦化や加工変質層の修復を行う。 The grinding / repairing device 1 includes a wafer feed unit 20, a grinding unit 10, and a laser irradiation repairing device 100. The wafer feed unit 20 attaches a silicon wafer W to the wafer feed unit 20 and holds the silicon wafer W so that at least one of rotation, movement, and tilt can be performed. The grinding unit 10 grinds the surface of the silicon wafer W held by the wafer feed unit 20, particularly the outer peripheral edge portion and the notch portion thereof. The laser irradiation repair device 100 irradiates the surface of the ground silicon wafer W with a laser to flatten the surface roughness and repair the processed altered layer.

まず、シリコンウェハWの研削加工を行う研削ユニット10及びウェハ送りユニット20について説明する。 First, the grinding unit 10 and the wafer feed unit 20 for grinding the silicon wafer W will be described.

研削ユニット10は、砥石回転ユニット50や、研削ユニット各部の動作を制御するコントローラ等から構成される。 The grinding unit 10 includes a grindstone rotating unit 50, a controller that controls the operation of each part of the grinding unit, and the like.

ウェハ送りユニット20の駆動装置12は、図示しないウェハ供給/収納部、ウェハ洗浄/乾燥部、ウェハ搬送手段等々を備えると共に、本体ベース11上に載置されたX軸ベース21、2本のX軸ガイドレール22、22、4個のX軸リニアガイド23、23、… 、ボールスクリュー及びステッピングモータから成るX軸駆動機構25によって図のX方向に移動されるXテーブル24を有している。 The drive device 12 of the wafer feed unit 20 includes a wafer supply / storage unit, a wafer cleaning / drying unit, a wafer transfer means, etc. (not shown), and an X-axis base 21 and two Xs mounted on the main body base 11. It has an X-axis table 24 that is moved in the X-direction in the figure by an X-axis drive mechanism 25 including a shaft guide rail 22, 22, four X-axis linear guides 23, 23, ..., A ball screw and a stepping motor.

Xテーブル24には、2本のY軸ガイドレール26、26、4個のY軸リニアガイド27、27、… 、図示しないボールスクリュー及びステッピングモータから成るY軸駆動機構によって図のY方向に移動されるYテーブル28が組込まれている。 The X table 24 is moved in the Y direction in the figure by a Y-axis drive mechanism consisting of two Y-axis guide rails 26, 26, four Y-axis linear guides 27, 27, ..., A ball screw and a stepping motor (not shown). The Y table 28 to be used is incorporated.

Yテーブル28には、2本のZ軸ガイドレール29、29と図示しない4個のZ軸リニアガイドによって案内され、ボールスクリュー及びステッピングモータから成るZ軸駆動機構30によって図のZ方向に移動されるZテーブル31が組込まれている。 The Y table 28 is guided by two Z-axis guide rails 29, 29 and four Z-axis linear guides (not shown), and is moved in the Z direction in the figure by a Z-axis drive mechanism 30 including a ball screw and a stepping motor. Z table 31 is incorporated.

Zテーブル31には、θ軸モータ32、θスピンドル33が組込まれ、θスピンドル33にはウェハW(板状の被加工材)を吸着載置するウェハテーブル34が取り付けられており、ウェハテーブル34はその回転軸心を中心として図のθ方向に回転される。 A θ-axis motor 32 and a θ-spindle 33 are incorporated in the Z-table 31, and a wafer table 34 on which a wafer W (plate-shaped workpiece) is sucked and placed is attached to the θ-spindle 33. Is rotated in the θ direction in the figure around the axis of rotation.

また、ウェハテーブル34の下部には、ウェハWの周縁を仕上げ面取りする砥石のツルーイングに用いるツルーイング砥石41(以下ツルアー41と称する)が、ウェハテーブル回転軸心と同芯に取り付けられている。 Further, at the lower part of the wafer table 34, a truing grindstone 41 (hereinafter referred to as a truer 41) used for truing the grindstone for finishing chamfering the peripheral edge of the wafer W is attached concentrically with the rotation axis of the wafer table.

このウェハ送りユニット20によって、ウェハW及びツルアー41は図のθ方向に回転されるとともに、X、Y、及びZ方向に移動される。 By the wafer feed unit 20, the wafer W and the truer 41 are rotated in the θ direction in the figure and moved in the X, Y, and Z directions.

砥石回転ユニット50の外周粗研削装置60には、外周粗研削砥石52が取り付けられ、図示しない外周砥石モータによって軸心を中心に回転駆動される外周砥石スピンドル51が設けられている。更に、砥石回転ユニット50には上方に配置されたターンテーブル53に取り付けられた上外周精研削スピンドル54及び上外周精研削モータ56を有している。同じくターンテーブル53に下固定枠59(図1では、一部切り欠いて図示)を介して下外周精研削スピンドル57及び下外周精研削モータ(図示せず)が設けられている。また、ターンテーブル53には、ノッチ部粗研削砥石61、ノッチ部粗研削スピンドル62、ノッチ部粗研削モータ63と、ノッチ部精研削砥石64、ノッチ部精研削スピンドル65及びノッチ部精研削モータ66とが設けられている。 An outer peripheral rough grinding wheel 52 is attached to the outer peripheral rough grinding device 60 of the grindstone rotation unit 50, and an outer peripheral grindstone spindle 51 that is rotationally driven around an axis by an outer peripheral grindstone motor (not shown) is provided. Further, the grindstone rotation unit 50 has an upper outer circumference fine grinding spindle 54 and an upper outer circumference fine grinding motor 56 attached to a turntable 53 arranged above. Similarly, the turntable 53 is provided with a lower outer peripheral fine grinding spindle 57 and a lower outer peripheral fine grinding motor (not shown) via a lower fixed frame 59 (not shown in FIG. 1). Further, the turntable 53 includes a notch rough grinding wheel 61, a notch rough grinding spindle 62, a notch rough grinding motor 63, a notch fine grinding wheel 64, a notch fine grinding spindle 65, and a notch fine grinding motor 66. And are provided.

図2は、研削修復装置1全体の主要部を示す平面図であり、供給回収部は、面取り加工すべきウェハWをウェハカセット70から供給すると共に、面取り加工されたウェハWをウェハカセット70に回収する。この動作は供給回収ロボット40で行われる。ウェハカセット70はカセットテーブル71にセットされ、面取り加工するウェハが多数枚収納されている。供給回収ロボット40はウェハカセット70からウェハWを1枚ずつ取り出したり、面取り加工されたウェハWをウェハカセット70に収納したりする。 FIG. 2 is a plan view showing a main part of the entire grinding / repairing apparatus 1, and the supply / recovery unit supplies the wafer W to be chamfered from the wafer cassette 70 and transfers the chamfered wafer W to the wafer cassette 70. to recover. This operation is performed by the supply / recovery robot 40. The wafer cassette 70 is set on the cassette table 71, and a large number of wafers to be chamfered are stored. The supply / recovery robot 40 takes out wafers W one by one from the wafer cassette 70, and stores the chamfered wafer W in the wafer cassette 70.

供給回収ロボット40は3軸回転型の搬送アーム80を備えており、搬送アーム80は、その上面部に図示しない吸着パッドを備えている。搬送アーム80は、吸着パッドでウェハWの裏面を真空吸着してウェハWを保持する。すなわち、この供給回収ロボット40の搬送アーム80は、ウェハWを保持した状態で前後、昇降移動、及び旋回することができ、この動作を組み合わせることによりウェハWの搬送を行う。 The supply / recovery robot 40 is provided with a 3-axis rotary type transfer arm 80, and the transfer arm 80 is provided with a suction pad (not shown) on the upper surface thereof. The transfer arm 80 holds the wafer W by vacuum suctioning the back surface of the wafer W with a suction pad. That is, the transfer arm 80 of the supply / recovery robot 40 can move back and forth, move up and down, and rotate while holding the wafer W, and conveys the wafer W by combining these operations.

研削ユニット10は正面部に配置されており、ウェハWの外周面取りの全加工、すなわち、粗加工から仕上げ加工までを行う。この研削ユニット10は、図1に示すウェハ送りユニット20と砥石回転ユニット50から構成されている。 The grinding unit 10 is arranged on the front surface portion, and performs all processing of chamfering the outer periphery of the wafer W, that is, from rough processing to finishing processing. The grinding unit 10 is composed of a wafer feed unit 20 and a grindstone rotation unit 50 shown in FIG.

上外周精研削スピンドル54及び下外周精研削スピンドル57は、図1に示す如く、ウェハWの回転軸に対して回転軸が3〜15°、望ましくは6〜10°傾斜させた状態でウェハWの外周面取りの仕上げ加工を行う。これにより、ヘリカル研削が行われ、ウェハWの面取り部には斜め方向に弱い研削痕が発生するものの、通常研削に比べ面取り部の表面粗さが改善される効果が得られる。ただし、本発明に係る研削修復装置1に備えられる研削ユニット10における研削方式は、このようなヘリカル研削方式に限らず、ウェハの主平面と平行な方向に沿った通常の研削方式のものも広く含まれる。 As shown in FIG. 1, the upper outer peripheral fine grinding spindle 54 and the lower outer peripheral fine grinding spindle 57 are in a state where the rotation axis is tilted by 3 to 15 °, preferably 6 to 10 ° with respect to the rotation axis of the wafer W. Finish the outer circumference chamfering. As a result, helical grinding is performed, and although weak grinding marks are generated in the chamfered portion of the wafer W in the oblique direction, the effect of improving the surface roughness of the chamfered portion can be obtained as compared with normal grinding. However, the grinding method in the grinding unit 10 provided in the grinding repair device 1 according to the present invention is not limited to such a helical grinding method, and a general grinding method along a direction parallel to the main plane of the wafer is also widely used. included.

図3は、外周精研削スピンドル部の一部を拡大した側面図であり、併せてその加工中の状態を示している。上外周精研削スピンドル54にはウェハWの外周を仕上げ研削する面取り用砥石である上外周精研削砥石(上研削砥石)55−1が取り付けられ、同様に、下外周精研削スピンドル57には下外周精研削砥石(下研削砥石)55−2が上外周精研削砥石55−1に対してウェハWの厚さより小さい0.1〜1mm程度の隙間を持って回転軸が略同芯となるように取付けられる。 FIG. 3 is an enlarged side view of a part of the outer peripheral fine grinding spindle portion, and also shows the state during processing. An upper outer peripheral grinding wheel (upper grinding wheel) 55-1 which is a chamfering grindstone for finishing and grinding the outer periphery of the wafer W is attached to the upper outer peripheral grinding wheel 54, and similarly, the lower outer peripheral grinding wheel 57 is attached to the lower outer peripheral grinding wheel 57. The rotation axis of the outer peripheral grinding wheel (lower grinding wheel) 55-2 is substantially concentric with the upper outer peripheral grinding wheel 55-1 with a gap of about 0.1 to 1 mm, which is smaller than the thickness of the wafer W. Can be attached to.

また、上外周精研削砥石55−1と下外周精研削砥石55−2とは回転方向が逆回転、つまり反対回転となるように上外周精研削スピンドル54、下外周精研削スピンドル57でそれぞれ駆動される。ウェハWを加工するための研削溝は、上外周精研削砥石55−1と下外周精研削砥石55−2とで形成される。隙間は、その研削溝の回転軸方向における略中央に設けられる。 Further, the upper outer peripheral fine grinding grind 55-1 and the lower outer peripheral fine grinding grind 55-2 are driven by the upper outer peripheral fine grinding spindle 54 and the lower outer peripheral fine grinding spindle 57 so that the rotation directions are opposite, that is, opposite rotations. Will be done. The grinding groove for processing the wafer W is formed by the upper outer peripheral grinding wheel 55-1 and the lower outer peripheral grinding wheel 55-2. The gap is provided substantially at the center of the grinding groove in the direction of the rotation axis.

ウェハ加工プロセスは、スライス→面取り→ラップ→エッチング→ドナーキラー→精面取りの順で行われ、工程間には汚れを取り除くため、各種洗浄が用いられる。シリコン等は固くてもろく、ウェハの外周のエッジ部がスライシング時の鋭利なままでは、続く処理工程での搬送や位置合わせなどの取り扱い時に容易に割れたり欠けたりして、断片がウェハ表面を傷つけたり汚染したりする。これを防ぐため、面取り工程では切り出されたウェハの外周の端面をダイヤモンドでコートされた面取り砥石で面取りする。 The wafer processing process is performed in the order of slicing → chamfering → wrapping → etching → donor killer → fine chamfering, and various cleanings are used to remove stains between the processes. Silicon etc. is hard and brittle, and if the edge of the outer circumference of the wafer remains sharp during slicing, it will easily crack or chip during handling such as transportation and alignment in the subsequent processing process, and fragments will damage the wafer surface. Or pollute. In order to prevent this, in the chamfering process, the outer peripheral end face of the cut wafer is chamfered with a chamfering grindstone coated with diamond.

面取り工程は、ラッピング工程の後に行なわれることもある。この時、バラツキのある外周の直径を合わせ、オリエンテーションフラット(OF)の幅の長さを合わせることや、ノッチと呼ばれる微少な切欠きの寸法を合わせることも含まれる。 The chamfering step may be performed after the wrapping step. At this time, it is also included to match the diameters of the outer circumferences with variations, to match the width of the orientation flat (OF), and to match the dimensions of a minute notch called a notch.

前記図3には、外周精研削スピンドル部の加工中の状態が併せて示されており、上外周精研削スピンドル54及び下外周精研削スピンドル57の回転方向と力、クーラント液の流入、滞留、切屑の排出の関係を示している。上外周精研削スピンドル54は左回転(矢印Aが示す方向、即ち、図面視左から右へ回転)し、ウェハWの回転軸に対して時計方向に傾斜、即ち、図で左から右に下方に傾斜しているので、ウェハWに対して矢印Aのように力が加わる。ウェハWは中央が保持され、外周は自由端となっているので、分力により下に曲げられるようになる。一方、下外周精研削スピンドル57は、右回転(矢印Bが示す方向、即ち、図面視右から左へ回転)し、図で右から左に上方に傾斜しているので、ウェハWに対して矢印Bのように力が加わる。 FIG. 3 also shows the state during processing of the outer peripheral fine grinding spindle portion, and the rotation direction and force of the upper outer peripheral fine grinding spindle 54 and the lower outer peripheral fine grinding spindle 57, the inflow and retention of the coolant liquid, and the like. It shows the relationship of chip discharge. The upper outer peripheral fine grinding spindle 54 rotates counterclockwise (the direction indicated by arrow A, that is, rotates from left to right in the drawing) and tilts clockwise with respect to the rotation axis of the wafer W, that is, downward from left to right in the drawing. Since it is inclined to, a force is applied to the wafer W as shown by arrow A. Since the center of the wafer W is held and the outer circumference is a free end, the wafer W can be bent downward by a component force. On the other hand, the lower outer peripheral fine grinding spindle 57 rotates clockwise (the direction indicated by the arrow B, that is, rotates from right to left in the drawing) and is inclined upward from right to left in the drawing. Force is applied as shown by arrow B.

上外周精研削砥石55−1及び下外周精研削砥石55−2との隙間は回転軸方向に中央で対称となっているので、ウェハWと上外周精研削砥石55−1及び下外周精研削砥石55−2との接触面積は等しくなる。したがって、それぞれの研削抵抗がつり合い、ウェハWを曲げるような力を生じない。これにより、ウェハWが中心から先端に架けて曲げ変形することがなく、曲げ変形による加工面の形状精度に影響を与えることがない。 Since the gap between the upper outer peripheral grinding wheel 55-1 and the lower outer peripheral grinding wheel 55-2 is symmetrical in the center in the direction of the rotation axis, the wafer W and the upper outer peripheral grinding wheel 55-1 and the lower outer peripheral grinding wheel 55-1 are finely ground. The contact area with the grindstone 55-2 is equal. Therefore, the respective grinding resistors are balanced and do not generate a force that bends the wafer W. As a result, the wafer W is not bent and deformed from the center to the tip, and the shape accuracy of the machined surface due to the bending deformation is not affected.

矢印C、Dは、クーラント液の流入方向を示し、ウェハWの上側は、上外周精研削砥石55−1の回転方向である反時計方向に沿って、図3で左側から且つウェハWの外周から中心に向かって流入させる。下側は、下外周精研削砥石55−2の回転方向である時計方向に沿って右側から且つウェハWの外周から中心に向かって流入させる。 Arrows C and D indicate the inflow direction of the coolant liquid, and the upper side of the wafer W is from the left side in FIG. 3 and the outer circumference of the wafer W along the counterclockwise direction which is the rotation direction of the upper outer peripheral grinding wheel 55-1. Inflow from to the center. The lower side flows from the right side and toward the center from the outer circumference of the wafer W along the clockwise direction, which is the rotation direction of the lower outer circumference fine grinding wheel 55-2.

図4は、従来技術による加工後のウェハWの形状を示す断面図であり、通常の外周精研削砥石で加工した切り込み位置でのウェハWの形状を示し、厚さが740μmで上面(表面)のA1が340μm、B1が300μm、θ1が43°に対して下面(裏面)のA2が250μm、B2が190μm、θ2が40°と言うように、ウェハWが下方に曲げられることで表側の面取り斜面w2と裏側の面取り斜面w3との対称性が崩れていた。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing the shape of the wafer W after processing by the conventional technique, showing the shape of the wafer W at the cutting position processed by a normal outer peripheral grinding wheel, and has a thickness of 740 μm and an upper surface (surface). A1 is 340 μm, B1 is 300 μm, θ1 is 43 °, A2 on the lower surface (back surface) is 250 μm, B2 is 190 μm, θ2 is 40 °, and the wafer W is bent downward to chamfer the front side. The symmetry between the slope w2 and the chamfered slope w3 on the back side was broken.

一方、図5は、本発明の一実施形態における加工後のウェハWの形状を示す断面図であり、図4に対して、外周精研削砥石55を上下に分離して上外周精研削砥石55−1、下外周精研削砥石55−2として逆回転させた場合のウェハWの形状を示す。厚さが740μmで上面(表面)のA1が290μm、B1が260μm、θ1が44°に対して、下面(裏面)のA2が290μm、B2が240μm、θ2が42°と言うように、表側の面取り斜面w2と裏側の面取り斜面w3との対称性が改善され、精度が向上している。 On the other hand, FIG. 5 is a cross-sectional view showing the shape of the wafer W after processing according to the embodiment of the present invention. With respect to FIG. 4, the outer peripheral grinding wheel 55 is separated into upper and lower parts and the upper outer peripheral grinding wheel 55 -1, The shape of the wafer W when the lower outer circumference fine grinding wheel 55-2 is rotated in the reverse direction is shown. The thickness is 740 μm and the upper surface (front surface) A1 is 290 μm, B1 is 260 μm, θ1 is 44 °, while the lower surface (back surface) A2 is 290 μm, B2 is 240 μm, and θ2 is 42 °. The symmetry between the chamfered slope w2 and the chamfered slope w3 on the back side is improved, and the accuracy is improved.

なお、上記シリコンウェハWの外周には、その結晶方位の判別及びウェハの整列を容易にするためにオリフラ(オリエンテーションフラットの略称)又はノッチ部が形成されることが多い。そして、これらのウェハについては、オリフラ又はノッチ部についても同様に精研削面取り加工を施す必要がある。 An orientation flat (abbreviation for orientation flat) or a notch portion is often formed on the outer periphery of the silicon wafer W in order to facilitate determination of the crystal orientation and alignment of the wafer. Then, for these wafers, it is necessary to similarly perform fine grinding chamfering on the orientation flat or the notch portion.

図6には、ノッチ部の一例とその精研削面取り(仕上げ面取り)加工の工程が示されている。図6の(d)には、シリコンウェハWと、その外周部の一箇所に形成されたノッチ部wnが示されている。ノッチ部wnは略V字型の切欠き状を呈し、その外周側の両端部と底部は円弧状をなしている。 FIG. 6 shows an example of the notch portion and the process of precision chamfering (finish chamfering) processing thereof. FIG. 6D shows a silicon wafer W and a notch portion wn formed at one location on the outer peripheral portion thereof. The notch portion wn has a substantially V-shaped notch shape, and both ends and the bottom portion on the outer peripheral side thereof have an arc shape.

図6(a)〜(c)には、上記ノッチ部wnの精研削面取り(仕上げ面取り)を行う工程が示されているが、その前に、シリコンウェハWの外周部を外周粗研削砥石52により粗研削面取りする。次いで、シリコンウェハWの外周面の1箇所に、図1に示すノッチ部粗研削砥石61を用いてノッチ部wnを形成する。次いで、前記の如く、前記外周精研削砥石55によりシリコンウェハWの外周面取り部を精研削(仕上げ研削)する。次に、図1に示すターンテーブル53を回転させ、図6(a)に示す如くノッチ部精研削砥石64を加工位置に位置付ける。この状態でノッチ部精研削砥石64を高速回転させながら、図6(b)〜(c)に示すように、ウェハWをX及びY方向に送ることにより、順次ノッチ部wnの輪郭に沿って精研削面取りを行う。即ち、図6(a)に示すノッチ部wnの外周側コーナー部をノッチ部精研削砥石64で円弧状に精研削面取りし、図6(b)に示す如くノッチ部wnの底部を経由し、図6(c)に示す反対側の外周側コーナー部まで精研削面取りを行う。この間、ウェハWのθ回転は行わず、X及びY方向送りでノッチ部wnを精研削面取りする。 6 (a) to 6 (c) show a step of performing fine grinding chamfering (finish chamfering) of the notch portion w, but before that, the outer peripheral portion of the silicon wafer W is subjected to an outer peripheral rough grinding grind 52. Rough grind chamfer. Next, a notch portion wn is formed at one location on the outer peripheral surface of the silicon wafer W by using the notch portion rough grinding wheel 61 shown in FIG. Next, as described above, the outer peripheral chamfered portion of the silicon wafer W is finely ground (finish ground) by the outer peripheral fine grinding wheel 55. Next, the turntable 53 shown in FIG. 1 is rotated to position the notch precision grinding wheel 64 at the machining position as shown in FIG. 6A. In this state, while rotating the notch portion fine grinding wheel 64 at high speed, the wafer W is fed in the X and Y directions as shown in FIGS. 6 (b) to 6 (c), thereby sequentially following the contour of the notch portion wn. Perform fine grinding chamfering. That is, the outer peripheral side corner portion of the notch portion wn shown in FIG. 6A is finely ground and chamfered in an arc shape with the notch portion fine grinding grindstone 64, and the notch portion wn is passed through the bottom portion as shown in FIG. 6B. Fine grinding chamfering is performed up to the outer peripheral corner on the opposite side shown in FIG. 6 (c). During this period, the wafer W is not rotated by θ, and the notch portion wn is finely ground and chamfered by feeding in the X and Y directions.

以上により、研削修復装置1における研削ユニット10によるシリコンウェハWの外周エッジ部とノッチ部の表側及び裏側の面取り斜面の粗研削及び精研削作業が終了する。 As described above, the rough grinding and fine grinding work of the chamfered slopes on the front side and the back side of the outer peripheral edge portion and the notch portion of the silicon wafer W by the grinding unit 10 in the grinding repair device 1 is completed.

次に、本発明に係る研削修復装置1におけるレーザー照射修復装置100の構成とその作動について、図1を再度参照しつゝ説明する。レーザー照射修復装置100は、前記の如くして研削ユニット10によって外周エッジ部及び/又はノッチ部を研削され、面取り加工されたシリコンウェハWの研削部にレーザーを照射して、表面粗さの平坦化や加工変質層の修復を行う。レーザー照射修復装置100は、レーザー照射ユニット101と、計測装置102と、制御装置103とを備える。 Next, the configuration and operation of the laser irradiation repair device 100 in the grinding repair device 1 according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 again. In the laser irradiation repair device 100, the outer peripheral edge portion and / or the notch portion is ground by the grinding unit 10 as described above, and the ground portion of the chamfered silicon wafer W is irradiated with a laser to flatten the surface roughness. Repairs the conversion and processing alteration layer. The laser irradiation repair device 100 includes a laser irradiation unit 101, a measuring device 102, and a control device 103.

なお、レーザー照射修復装置100のレーザー照射ユニット101が搭載、支持される変位機構120において、参照符号121〜133で示す各構成要素は、前記研削ユニット10のウェハ送りユニット20における参照符号21〜33でそれぞれ示す各構成要素と同一又は同等の構成であるので、ここでは説明を省略する。これらの構成要素によって、回転テーブル135は、X、Y、Z軸方向へ移動可能であると共に、θスピンドル133の軸を中心に回転可能なように構成される。 In the displacement mechanism 120 mounted and supported by the laser irradiation unit 101 of the laser irradiation repair device 100, each component represented by reference numerals 121 to 133 is referred to by reference numerals 21 to 33 in the wafer feed unit 20 of the grinding unit 10. Since the configuration is the same as or equivalent to each component shown in the above, description thereof will be omitted here. With these components, the rotary table 135 is configured to be movable in the X, Y, and Z axis directions and to be rotatable about the axis of the θ spindle 133.

更に、回転テーブル135上には傾動架台136が取り付けられ、その上にレーザー照射ユニット101が載置される。傾動架台136は、軸支ピン137によって回転テーブル135に対して傾動可能に保持され、カムピン139により回動可能に設けられたカム138をパルスモータ等(図では省略)で回動させることにより、傾動架台136が軸支ピン137を中心に回動する。これにより、レーザー照射ユニット101を上下方向に傾動させることができ、前記X、Y、Z軸方向への移動、θスピンドル133の軸を中心とする回転と合わせて、シリコンウェハWに向けてのレーザーの照射方向を連続的に調整でき、レーザーの照射条件の変更手段の一つを構成する。なお、図示した実施例では、変位機構120が、レーザー照射ユニット101をシリコンウェハWに対して移動、回転、傾動のすべてを可能とする構成がなされているが、使用目的に応じて、移動、回転、傾動のうちの少なくとも1種の変位動作を可能とするものとしてもよい。 Further, a tilting stand 136 is mounted on the rotary table 135, and the laser irradiation unit 101 is placed on the tilting stand 136. The tilting pedestal 136 is held tiltably with respect to the rotary table 135 by the shaft support pin 137, and the cam 138 rotatably provided by the cam pin 139 is rotated by a pulse motor or the like (omitted in the figure). The tilting base 136 rotates about the shaft support pin 137. As a result, the laser irradiation unit 101 can be tilted in the vertical direction, and together with the movement in the X, Y, and Z axis directions and the rotation about the axis of the θ spindle 133, the laser irradiation unit 101 is directed toward the silicon wafer W. The laser irradiation direction can be continuously adjusted, which constitutes one of the means for changing the laser irradiation conditions. In the illustrated embodiment, the displacement mechanism 120 is configured to allow the laser irradiation unit 101 to move, rotate, and tilt with respect to the silicon wafer W, but it can be moved according to the purpose of use. It may be possible to enable at least one type of displacement operation of rotation and tilt.

上記レーザー照射ユニット101は、シリコンウェハWの研削後の所定の表面にレーザーを照射するようになっており、図1に示した実施例において、前記シリコンウェハWの面取りされた外周エッジ部及び/又はノッチ部をレーザー照射するように構成されている。レーザー照射ユニット101は、図7のブロック図中に示すように、レーザー光源101aと、光学機構101bとを有し、光学機構101bは、レーザーの照射条件を変更可能なように構成され、図示した実施例の場合、中継用ミラー101cと、コリメーター101dと、マスク101eと、集光レンズ101fと、焦点位置調整用の移動テーブル101g、等々を備えている。この場合、レーザー光源101aから出射されたレーザーは、中継用ミラー101cにより方向転換され、コリメーター101dにより所定径の平行光束にされた後、遮光用のマスク101eに沿って進み、集光レンズ101fによって、照射対象であるシリコンウェハWの表面上の所定位置に収束される。集光レンズ101fは焦点位置調整用の移動テーブル101g上に取り付けられ、レーザーを収束させる位置をシリコンウェハW上の照射すべき位置と合致させる。なお、光学機構101bを構成する光学要素は、図示した例のものに限らず、ミラー、ガルバノミラー、レンズ、プリズム、コリメーター、偏光子、ビームスプリッター、マスク、等々のうちの少なくとも1種を含み、それらによりレーザーの照射条件を変更可能な構成のものであればよい。ガルバノミラーは、その回転や振動によりレーザーを照射対象面上で走査させる。 The laser irradiation unit 101 irradiates a predetermined surface of the silicon wafer W after grinding with a laser, and in the embodiment shown in FIG. 1, the chamfered outer peripheral edge portion of the silicon wafer W and / Alternatively, it is configured to irradiate the notch portion with a laser. As shown in the block diagram of FIG. 7, the laser irradiation unit 101 has a laser light source 101a and an optical mechanism 101b, and the optical mechanism 101b is configured and illustrated so that the laser irradiation conditions can be changed. In the case of the embodiment, the relay mirror 101c, the collimator 101d, the mask 101e, the condensing lens 101f, the moving table 101g for adjusting the focal position, and the like are provided. In this case, the laser emitted from the laser light source 101a is turned by the relay mirror 101c, converted into a parallel luminous flux having a predetermined diameter by the collimator 101d, and then travels along the light-shielding mask 101e to proceed along the light-shielding mask 101e, and the condensing lens 101f. Converges to a predetermined position on the surface of the silicon wafer W to be irradiated. The condensing lens 101f is mounted on the moving table 101g for adjusting the focal position, and the position where the laser is converged matches the position to be irradiated on the silicon wafer W. The optical element constituting the optical mechanism 101b is not limited to the illustrated example, and includes at least one of a mirror, a galvano mirror, a lens, a prism, a collimator, a polarizer, a beam splitter, a mask, and the like. Any configuration can be used as long as the laser irradiation conditions can be changed accordingly. The galvano mirror scans the laser on the surface to be irradiated by its rotation and vibration.

レーザー照射修復装置100は、更に計測装置102と制御装置103を備えている。また、図1には示されていないが、必要に応じて、図7に示す如く、前記ウェハ送りユニット20に保持されたシリコンウェハW等の加熱、冷却等を行う温度調節装置104や、シリコンウェハWを囲繞する所定の加工領域の気体組成及び圧力を所定範囲に保つ雰囲気維持装置105も備えている。 The laser irradiation repair device 100 further includes a measuring device 102 and a control device 103. Further, although not shown in FIG. 1, as required, as shown in FIG. 7, a temperature control device 104 for heating, cooling, etc. of the silicon wafer W and the like held in the wafer feed unit 20, and silicon. An atmosphere maintaining device 105 that keeps the gas composition and pressure of a predetermined processing region surrounding the wafer W within a predetermined range is also provided.

計測装置102は、図1に示す如く、その計測器本体102aがウェハ送りユニット20のZテーブル31に取り付けた支柱102bを介してシリコンウェハWのレーザーを照射すべき箇所の近傍に、シリコンウェハWとは非接触状態で保持されるようになっている。計測器本体102aは支柱102b上で位置調整可能なように構成し、また好適には、支柱102bも適宜可動なように構成して、シリコンウェハWの所望箇所の表面状態(表面粗さ、反射特性、散乱光、等々)及び/又は形状を測定可能なように構成される。 As shown in FIG. 1, the measuring device 102 has a silicon wafer W in the vicinity of a portion where the measuring instrument main body 102a should irradiate the laser of the silicon wafer W via the support column 102b attached to the Z table 31 of the wafer feeding unit 20. It is designed to be held in a non-contact state with. The measuring instrument main body 102a is configured so that the position can be adjusted on the support column 102b, and preferably the support column 102b is also configured to be appropriately movable so that the surface state (surface roughness, reflection) of a desired portion of the silicon wafer W is formed. It is configured to be measurable in properties, scattered light, etc.) and / or shape.

このようなシリコンウェハWの表面状態等の測定は、まずレーザー照射開始時の照射条件や照射雰囲気を設定するために、シリコンウェハWの研削を終えた後でレーザー照射前のシリコンウェハWの表面状態等を測定する。また、レーザーの当て過ぎを防止したり、照射状況の適否をモニタリングするためにレーザーの照射中にも測定を行い、更に照射結果の適否を判定するために照射後にも測定するように構成することが望ましい。 In such measurement of the surface condition of the silicon wafer W, first, in order to set the irradiation conditions and the irradiation atmosphere at the start of laser irradiation, the surface of the silicon wafer W after the grinding of the silicon wafer W is completed and before the laser irradiation is performed. Measure the condition etc. In addition, measurement should be performed during laser irradiation to prevent over-irradiation of the laser and to monitor the suitability of the irradiation status, and measurement should be performed after irradiation to determine the suitability of the irradiation result. Is desirable.

計測装置102によるシリコンウェハWの表面状態及び/又は形状の測定は非破壊方式のものが望ましく、具体的な計測手段としては、例えば、画像測定手段、静電容量変化測定手段、液滴接触角度測定手段、ラマン分光測定手段、表面粗さ計、音響測定手段、渦電流特性測定手段、反射率測定手段、X線ラング法測定手段、電子線回析測定手段、SEM測定手段、等々のうちから選ばれたいずれかを用いたり、或いはそれらの2種以上を組み合せて用いることも推奨される。これらのうち、数例を図8を参照して説明する。 It is desirable that the measuring device 102 measures the surface state and / or shape of the silicon wafer W by a non-destructive method. Specific measuring means include, for example, an image measuring means, a capacitance change measuring means, and a droplet contact angle. From among measuring means, Raman spectroscopic measuring means, surface roughness meter, acoustic measuring means, eddy current characteristic measuring means, reflectance measuring means, X-ray Lang method measuring means, electron beam diffraction measuring means, SEM measuring means, etc. It is also recommended to use one of the chosen ones or a combination of two or more of them. Some of these will be described with reference to FIG.

図8(a)は画像測定手段を用いたものであり、シリコンウェハWの例えば表側の面取り斜面w2の表面粗さを計測するため、計測用光源140からレーザー光や所望の波長範囲の光等を面取り斜面w2に照射し、その映像をハイパースペクトルカメラ等の検出器141で撮像して、その画像分析により面粗さ等を検知し、その検知結果に基づいて前記レーザー照射ユニット101からの照射条件等を選択、制御し、面取り斜面w2等の平坦化や加工変質層の修復を行うものである。このような画像分析による面粗さ等の判定には、試行実験や対照サンプルとの比較等に基づく機械学習手段を採用するようにしてもよい。 FIG. 8A uses an image measuring means, and in order to measure the surface roughness of, for example, the chamfered slope w2 on the front side of the silicon wafer W, laser light, light in a desired wavelength range, etc. from the measurement light source 140, etc. Is irradiated on the chamfered slope w2, the image is imaged by a detector 141 such as a hyperspectral camera, surface roughness and the like are detected by the image analysis, and irradiation from the laser irradiation unit 101 is performed based on the detection result. The conditions and the like are selected and controlled to flatten the chamfered slope w2 and repair the work-altered layer. A machine learning means based on a trial experiment, comparison with a control sample, or the like may be adopted for determining the surface roughness or the like by such image analysis.

図8(b)は静電容量変化測定手段を用いた計測装置である。この場合、シリコンウェハWの外周端面w1、表側及び裏側の面取り斜面w2、w3に対して電極142を近づけて配置し、シリコンウェハWと電極142との間に直流電源143から電圧を印加し、その静電気による引力Fを検知することによって、前記外周端面w1、表側及び裏側の面取り斜面w2、w3の表面粗さ等を検知するようにしたものである。 FIG. 8B is a measuring device using a capacitance change measuring means. In this case, the electrodes 142 are arranged close to the outer peripheral end faces w1 of the silicon wafer W and the chamfered slopes w2 and w3 on the front and back sides, and a voltage is applied from the DC power supply 143 between the silicon wafer W and the electrodes 142. By detecting the attractive force F due to the static electricity, the surface roughness of the outer peripheral end surface w1, the chamfered slopes w2 and w3 on the front and back sides, and the like are detected.

図8(c)は液滴接触角度測定手段を用いた計測装置である。この場合、シリコンウェハWの例えば表側の面取り斜面w2に適宜の液滴144を付着させ、面取り斜面w2に対する液滴144の接触角144aを測定するものである。面取り斜面w2の表面粗さのレベルに応じてその濡れ性が変化し、それに応じて液滴144の接触角144aも変化することを利用したものである。 FIG. 8C is a measuring device using the liquid drop contact angle measuring means. In this case, an appropriate droplet 144 is attached to, for example, the chamfered slope w2 on the front side of the silicon wafer W, and the contact angle 144a of the droplet 144 with respect to the chamfered slope w2 is measured. This is based on the fact that the wettability of the chamfered slope w2 changes according to the level of surface roughness, and the contact angle 144a of the droplet 144 also changes accordingly.

計測手段としては、これらのほか、図示は省略するが、例えばラマン分光測定手段を利用することもできる。その場合、ラマンシフトからの歪みを計測することにより、シリコンウェハWの内部の結晶状態の変化を検知でき、それに基づいて研削加工による変質のレベルを判定し、その結果に基づいてレーザー照射条件等を最適に制御することができる。また、音響測定手段により、破壊を伴わない超音波やAE波を用いて検知したり、非接触式もしくは接触式の表面粗さ計を用いることも可能であり、また、渦電流特性測定手段により前記面取り斜面等の導電性の良否を測定し、研削加工による変質のレベルを判定することも可能である。更にまた、反射率測定手段、X線ラング法測定手段、電子線回析測定手段、SEM測定手段、等々の各種公知の手段を用いて、シリコンウェハWの表面の研削加工による変質の規模や状況を判定し、その結果に基づいてレーザー照射条件等を最適に効率よく調節、制御することができる。 In addition to these, as the measuring means, for example, a Raman spectroscopic measuring means can be used, although not shown. In that case, by measuring the strain from the Raman shift, it is possible to detect the change in the crystal state inside the silicon wafer W, determine the level of deterioration due to grinding based on it, and based on the result, the laser irradiation conditions, etc. Can be optimally controlled. In addition, it is also possible to detect using ultrasonic waves or AE waves that do not cause destruction by acoustic measuring means, or to use a non-contact type or contact type surface roughness meter, and by means of eddy current characteristic measuring means. It is also possible to measure the quality of conductivity of the chamfered slope and the like to determine the level of deterioration due to grinding. Furthermore, the scale and status of alteration by grinding the surface of the silicon wafer W using various known means such as reflectance measuring means, X-ray rung method measuring means, electron beam diffraction measuring means, SEM measuring means, and the like. Is determined, and the laser irradiation conditions and the like can be optimally and efficiently adjusted and controlled based on the result.

次に、レーザー照射修復装置100の制御装置103は、上記計測装置102による測定データに基づいてレーザーの照射条件及び/又は照射雰囲気をコントロールする機能を有する。制御装置103は、図1に示した実施例においては、砥石回転ユニット50の基体内に設けられているが、その設置箇所は自由であり、また研削修復装置1全体の制御装置の一部として構成されてもよい。 Next, the control device 103 of the laser irradiation repair device 100 has a function of controlling the laser irradiation condition and / or the irradiation atmosphere based on the measurement data by the measurement device 102. In the embodiment shown in FIG. 1, the control device 103 is provided in the substrate of the grindstone rotation unit 50, but the installation location is free, and as a part of the control device of the entire grinding repair device 1. It may be configured.

図7のブロック図に示す如く、レーザー照射修復装置100の制御装置103の制御対象は、図示した実施例において、前記ウェハ送りユニット20の駆動装置12、前記レーザー照射ユニットの変位機構120、前記レーザー光源101aの出力特性(エネルギ密度等)、前記光学機構101bの作動(レーザーの方向、光束径、焦点位置の調整、走査範囲や周波数、等々)、前記温度調節装置104の作動、前記雰囲気維持装置105の作動、等々であり、それらの制御対象を前記計測装置102の測定データに基づいて所定のプログラムに従ってコントロールする。 As shown in the block diagram of FIG. 7, the control targets of the control device 103 of the laser irradiation repair device 100 are the drive device 12 of the wafer feed unit 20, the displacement mechanism 120 of the laser irradiation unit, and the laser in the illustrated embodiment. Output characteristics of the light source 101a (energy density, etc.), operation of the optical mechanism 101b (laser direction, light beam diameter, adjustment of focal position, scanning range, frequency, etc.), operation of the temperature control device 104, operation of the atmosphere maintenance device. The operation of 105, etc., and the control target thereof are controlled according to a predetermined program based on the measurement data of the measuring device 102.

なお、前記温度調節装置104としては、前記の如く、シリコンウェハWの加熱、冷却を行って熱応力の影響を排除したり、レーザーの照射効果を促進、適正化するものや、ウェハ送りユニット20やレーザー照射ユニット101への熱応力の影響を排除するため、それらの温度を一定に保つものなどが設けられる。 As the temperature control device 104, as described above, the silicon wafer W is heated and cooled to eliminate the influence of thermal stress, and the laser irradiation effect is promoted and optimized, and the wafer feed unit 20. In order to eliminate the influence of thermal stress on the laser irradiation unit 101 and the laser irradiation unit 101, those for keeping their temperatures constant are provided.

また,シリコンウェハWを囲繞する所定の加工領域の気体組成及び圧力を所定範囲に保つ雰囲気維持装置105を設け、加工条件に適した気体成分や圧力等の雰囲気を形成、維持するようにする。 Further, an atmosphere maintaining device 105 for maintaining the gas composition and pressure of a predetermined processing region surrounding the silicon wafer W within a predetermined range is provided so as to form and maintain an atmosphere such as gas components and pressure suitable for the processing conditions.

なお、加工領域からのレーザーの漏洩を防止するシールド機構を設け、必要に応じて、そのようなシールド機構も制御装置103の制御対象とする。 A shield mechanism for preventing laser leakage from the processing region is provided, and such a shield mechanism is also subject to control by the control device 103, if necessary.

次に、上記レーザー照射修復装置100によるシリコンウェハの研削後の表面状態や形状に応じたレーザ照射において、効果的、効率的で短時間での修復が可能な照射形態の例について説明する。その場合において、表面状態に応じた照射条件の変更は、一般的には、レーザー光源101aと光学機構101bによってレーザーの出力特性やエネルギー密度等を変更することにより行う。また、照射領域の形状に応じた照射の変更は、一般的には、レーザー照射ユニット及び/又はシリコンウェハ(被加工体)の位置や姿勢を変えることにより行い、ノッチ部の深さ方向に対してはシリコンウェハ側の姿勢や光学機構中のミラー等の向きを変えることにより行う。ただし、これらに限られるものではなく、これら各種手段を状況に応じて適宜取捨選択したり、組み合わせたりすることも可能である。 Next, an example of an irradiation form capable of effective, efficient, and short-time repair in laser irradiation according to the surface condition and shape of the silicon wafer after grinding by the laser irradiation repair device 100 will be described. In that case, the irradiation conditions are generally changed according to the surface condition by changing the output characteristics of the laser, the energy density, and the like by the laser light source 101a and the optical mechanism 101b. Further, the irradiation is generally changed according to the shape of the irradiation region by changing the position and orientation of the laser irradiation unit and / or the silicon wafer (workpiece), with respect to the depth direction of the notch portion. This is done by changing the orientation of the silicon wafer side and the orientation of the mirror in the optical mechanism. However, the present invention is not limited to these, and these various means can be appropriately selected or combined according to the situation.

図9には、シリコンウェハWの面取りされたノッチ部の形状に合わせた本発明による照射形態の一例が示されている。より具体的には、図9(a)には、面取りされたノッチ部wnの外周側円弧部分w4とw5との2箇所を同時並行的に、かつ図9(b)[(a)図中のB−Bに沿った拡大断面図]に示すように、表側の面取り斜面w2と裏側の面取り斜面w3及びノッチ部凹所の端面w1についても連続的にレーザー照射可能なように構成した光学機能が示されている。なお、図9(a)では、説明の便宜のため、シリコンウェハWについては、そのノッチ部wnの部分だけを拡大して描いてある。 FIG. 9 shows an example of the irradiation mode according to the present invention that matches the shape of the chamfered notch portion of the silicon wafer W. More specifically, in FIG. 9 (a), two locations of the chamfered notch portion wn on the outer peripheral side arc portions w4 and w5 are simultaneously and in parallel, and in FIGS. 9 (b) [(a), FIG. As shown in [enlarged cross-sectional view along BB], the chamfered slope w2 on the front side, the chamfered slope w3 on the back side, and the end face w1 of the notch recess are also configured to be capable of continuous laser irradiation. It is shown. In FIG. 9A, for convenience of explanation, only the notch portion wn of the silicon wafer W is enlarged and drawn.

即ち、具体的には、ビームスプリッター101mにより分光された一対のレーザーL11aとL12aを、それぞれ個別のガルバノミラー101nと101oに入射させ、更に反射させて、それぞれの反射レーザーL11bとL12bとによりノッチ部wnの一対の外周側円弧部分w4及びw5をそれぞれ照射するように構成されている。その際、ガルバノミラー101nと101oを回転もしくは往復回動させることにより、反射レーザーL11bとL12bの方向が変化し、走査形式で外周側円弧部分w4及びw5の表側の面取り斜面w2と裏側の面取り斜面w3及び外周端面w1が同時並行的に効率よくレーザー照射されるものである(図9(b))。図示した実施例の場合、ガルバノミラー101n及び101oは放物面鏡であり、照射ターゲットである前記外周側円弧部分w4及びw5に焦点を結ぶようになっている。この焦点位置は、上記ビームスプリッター101mに入射する以前の段階のレーザーの光束を、例えば図7に記載の前記集光レンズ101fの移動テーブル101gを調節することによって調整できるようにすることが可能である。図9(a)中、O1は、ノッチ部wnの凹所底部の円弧部分w6の曲率半径の中心であり、O2及びO3は、ノッチ部wnの前記円弧部分w4及びw5の曲率半径の中心である。なお、図9(b)における表側の面取り斜面w2と裏側の面取り斜面w3に描いた凹凸形状は、研削によって生じた表面粗さをイメージ的に拡大して示したものである。 That is, specifically, a pair of lasers L11a and L12a spectroscopically split by the beam splitter 101m are incident on the individual galvanometer mirrors 101n and 101o, respectively, and further reflected, and the notch portion is formed by the reflected lasers L11b and L12b, respectively. It is configured to irradiate a pair of outer peripheral arc portions w4 and w5 of wn, respectively. At that time, by rotating or reciprocating the galvanometer mirrors 101n and 101o, the directions of the reflected lasers L11b and L12b are changed, and the chamfered slopes w2 on the front side and the chamfered slopes on the back side of the outer peripheral arc portions w4 and w5 are scanned. The w3 and the outer peripheral end face w1 are efficiently irradiated with a laser in parallel at the same time (FIG. 9 (b)). In the illustrated embodiment, the galvanometers 101n and 101o are parabolic mirrors and are adapted to focus on the outer peripheral arc portions w4 and w5, which are irradiation targets. This focal position can be adjusted by adjusting the luminous flux of the laser in the stage before it is incident on the beam splitter 101m, for example, by adjusting the moving table 101g of the condensing lens 101f shown in FIG. 7. is there. In FIG. 9A, O1 is the center of the radius of curvature of the arc portion w6 at the bottom of the recess of the notch portion wn, and O2 and O3 are the centers of the radius of curvature of the arc portions w4 and w5 of the notch portion wn. is there. The uneven shape drawn on the chamfered slope w2 on the front side and the chamfered slope w3 on the back side in FIG. 9B is an enlarged image of the surface roughness generated by grinding.

なお、このような光学機構を用いて、前記ガルバノミラー101n、101oの焦点を、回転するシリコンウェハWの外周面取り斜面に合わせてレーザー照射すれば、前記ノッチ部に限らず、シリコンウェハWの外周の表側及び裏側の面取り斜面並びに端面についても効率的かつ効果的に、例えば外周全体について10秒未満で迅速に修復することができる。なお、図9(a)中の前記ビームスプリッター101mより前段には、同図に示す如く、偏光子101lや、光束調整用のビームスプリッター101kを設け、更にその前段は、図7に記載の前記光学機構101bに接続し、そして図9(a)に示す各光学要素も前記光学機構101bに含めてそれら全体が本発明における光学機構を構成するものとする。 If the focus of the galvanometer mirrors 101n and 101o is aligned with the chamfered slope of the outer periphery of the rotating silicon wafer W by using such an optical mechanism, the outer periphery of the silicon wafer W is not limited to the notch portion. The chamfered slopes and end faces on the front and back sides of the above can also be efficiently and effectively repaired, for example, the entire outer circumference can be quickly repaired in less than 10 seconds. As shown in the figure, a splitter 101l and a beam splitter 101k for adjusting the luminous flux are provided in the stage prior to the beam splitter 101m in FIG. 9A, and the previous stage is described in FIG. 7. It is assumed that each optical element connected to the optical mechanism 101b and shown in FIG. 9A is also included in the optical mechanism 101b, and all of them constitute the optical mechanism in the present invention.

更に、図10(a)には、シリコンウェハWの表側の面取り斜面w2、裏側の面取り斜面w3、外周の端面w1を同時に照射するもう1つの構成例が示されている。即ち、ビームスプリッター101hにより分光された一対のレーザーL13aとL14aを、それぞれ個別のガルバノミラー101iと101jに入射させ、更に反射させて、それぞれの反射レーザーL13bとL14bとによりシリコンウェハWの表側の面取り斜面w2と裏側の面取り斜面w3をそれぞれ照射するようにした構成例が示されている。より具体的には、この照射例においては、図7で示した前記レーザー光源101aから発せられたレーザーは前記光学機構101b中の所定の光学要素を通過した後、図10(a)のビームスプリッター101hを通過して、2本のレーザーL13a及びL14aに分光される。このうち、レーザーL13aは、その光路上に置かれたガルバノミラー101iで反射されて、シリコンウェハWの表側の面取り斜面w2に照射される。ガルバノミラー101iを回転又は所定角度範囲内で回動させることにより、反射後のレーザーL13bによって斜面w2が走査形式で照射される。同様に、レーザーL14aは、その光路上に置かれたガルバノミラー101jで反射されて、シリコンウェハWの裏側の面取り斜面w3に走査形式で照射される。このときシリコンウェハWの外周の端面w1も照射されるようにするため、各光学要素の配置等を調整して、ガルバノミラー101i及び/又は101jによる走査範囲内に前記端面w1を含めるようにしてもよい。或いはまた、照射期間中、シリコンウェハWの向きを変化させることにより照射対象領域全体が照射されるようにしてもよい。なお、図10(a)に示した例では、ビームスプリッター101hの透過レーザーL15によって前記シリコンウェハWの外周の端面w1を照射するようになっている。この実施形態の場合、前記ビームスプリッター101h、ガルバノミラー101i及び101jも前記光学機構101bの構成要素に含まれる。 Further, FIG. 10A shows another configuration example in which the chamfered slope w2 on the front side, the chamfered slope w3 on the back side, and the end surface w1 on the outer periphery of the silicon wafer W are simultaneously irradiated. That is, the pair of lasers L13a and L14a spectroscopically split by the beam splitter 101h are incident on the individual galvanometers 101i and 101j, respectively, and further reflected, and the front side of the silicon wafer W is chamfered by the reflected lasers L13b and L14b, respectively. An example of configuration in which the slope w2 and the chamfered slope w3 on the back side are irradiated is shown. More specifically, in this irradiation example, the laser emitted from the laser light source 101a shown in FIG. 7 passes through a predetermined optical element in the optical mechanism 101b, and then the beam splitter in FIG. 10 (a). It passes through 101h and is split into two lasers L13a and L14a. Of these, the laser L13a is reflected by the galvano mirror 101i placed on the optical path and irradiates the chamfered slope w2 on the front side of the silicon wafer W. By rotating the galvano mirror 101i or rotating it within a predetermined angle range, the slope w2 is irradiated in a scanning manner by the reflected laser L13b. Similarly, the laser L14a is reflected by the galvano mirror 101j placed on the optical path, and irradiates the chamfered slope w3 on the back side of the silicon wafer W in a scanning manner. At this time, in order to irradiate the outer peripheral end face w1 of the silicon wafer W as well, the arrangement of each optical element or the like is adjusted so that the end face w1 is included in the scanning range by the galvanometer mirror 101i and / or 101j. May be good. Alternatively, the entire irradiation target region may be irradiated by changing the orientation of the silicon wafer W during the irradiation period. In the example shown in FIG. 10A, the transmission laser L15 of the beam splitter 101h irradiates the end face w1 on the outer periphery of the silicon wafer W. In the case of this embodiment, the beam splitter 101h, galvanometers 101i and 101j are also included in the components of the optical mechanism 101b.

次に、図10(b)には、シリコンウェハWのノッチ部wnの凹所底部の円弧部分w6にレーザーLを照射する場合の好適な照射形態が示されている。この場合には、前記ノッチ部wnの凹所底部の円弧部分w6の曲率半径の中心O1をレーザーLの光路上に置き、(換言すれば、レーザーLが前記中心O1を通過するよう設定し)、このO1を中心として、シリコンウェハW自体を回転させながら照射するようにする。或いはまた、前記中心O1をレーザーLの光路上に置いた状態で、このO1を中心として、レーザーの照射方向を旋回させるようにしてもよい。これにより、レーザーLが円弧部分w6の曲面に略直交する状態で照射され続け、効果的で効率のよい照射効果が得られる。上記の如くシリコンウェハWを前記中心O1を中心として回転させるには、例えば、図1に示した研削修復装置1のウェハ送りユニット20のウェハテーブル34の回転中心にノッチ部の凹所底部の円弧部分w6の曲率半径の中心O1を位置させて、ウェハテーブル34を回転させるようにする。 Next, FIG. 10B shows a suitable irradiation mode when irradiating the arc portion w6 at the bottom of the recess portion w of the notch portion wn of the silicon wafer W with the laser L. In this case, the center O1 of the radius of curvature of the arc portion w6 at the bottom of the recess of the notch portion wn is placed on the optical path of the laser L (in other words, the laser L is set to pass through the center O1). The silicon wafer W itself is rotated and irradiated around this O1. Alternatively, the laser irradiation direction may be swirled around the center O1 in a state where the center O1 is placed on the optical path of the laser L. As a result, the laser L continues to be irradiated in a state of being substantially orthogonal to the curved surface of the arc portion w6, and an effective and efficient irradiation effect can be obtained. In order to rotate the silicon wafer W around the center O1 as described above, for example, an arc at the bottom of the recess in the notch portion at the center of rotation of the wafer table 34 of the wafer feed unit 20 of the grinding repair device 1 shown in FIG. The center O1 of the radius of curvature of the portion w6 is positioned so that the wafer table 34 is rotated.

次に、図10(c)には、シリコンウェハWのノッチ部wnの凹所の直線部分w7(w8の場合も同様)にレーザーLを照射する場合の好適な照射形態が示されている。この場合には、レーザーLの照射方向を前記直線部分w7と直交状態に保持した状態で、シリコンウェハWを直線部分w7の方向に沿って直線移動させるようにする。これにより、レーザーLが直線部分w7の平面に直交する状態で照射され続け、効果的で効率のよい照射効果が得られる。シリコンウェハWを前記直線部分w7の方向に沿って直線移動させるには、例えば、図1に示した研削修復装置1のウェハ送りユニット20のXテーブル24とYテーブル28を利用して、前記直線部分w7の方向に沿って直線移動させることができる。 Next, FIG. 10C shows a suitable irradiation mode when irradiating the straight line portion w7 (also in the case of w8) of the recess of the notch portion wn of the silicon wafer W with the laser L. In this case, the silicon wafer W is linearly moved along the direction of the straight line portion w7 while the irradiation direction of the laser L is held orthogonal to the straight line portion w7. As a result, the laser L is continuously irradiated in a state orthogonal to the plane of the straight line portion w7, and an effective and efficient irradiation effect can be obtained. In order to linearly move the silicon wafer W along the direction of the straight line portion w7, for example, the straight line is used by using the X table 24 and the Y table 28 of the wafer feed unit 20 of the grinding repair device 1 shown in FIG. It can be linearly moved along the direction of the portion w7.

図11(a)には、本発明によりレーザー照射すべきシリコンウェハWの外周部の面取り部分の拡大断面図が示され、図11(b)には、ノッチ部の平面図が示されている。このような照射対象に対する好適な照射条件の仕様の一例を示せば、レーザーの波長λ=532nm、パルス幅=3〜7ns(一般的には10ns以下。ただし、シリコンウェハの表面のダメージが大きく深い場合は、50ns程度までは必要な場合がある。)、1パルス当たりのエネルギー=60〜80μJ、エネルギー密度=0.6〜0.8J/cm(一般的には0.24〜1.44J/cmの範囲)、照射領域=0.5mm×0.5mm、雰囲気圧力=大気圧である。 FIG. 11A shows an enlarged cross-sectional view of the chamfered portion of the outer peripheral portion of the silicon wafer W to be laser-irradiated according to the present invention, and FIG. 11B shows a plan view of the notch portion. .. To give an example of specifications of suitable irradiation conditions for such an irradiation target, the laser wavelength λ = 532 nm and the pulse width = 3 to 7 ns (generally 10 ns or less. However, the surface damage of the silicon wafer is large and deep. In this case, up to about 50 ns may be required.) Energy per pulse = 60 to 80 μJ, energy density = 0.6 to 0.8 J / cm 2 (generally 0.24 to 1.44 J) (Range of / cm 2 ), irradiation area = 0.5 mm × 0.5 mm, atmospheric pressure = atmospheric pressure.

次に、図12を参照しつつ、本発明に係るシリコンウェハの表面の研削修復方法について説明する。本発明に係る方法は、より具体的には、シリコンウェハWの表面を研削すると共に、その研削後の表面を修復する方法である。 Next, a method for grinding and repairing the surface of a silicon wafer according to the present invention will be described with reference to FIG. More specifically, the method according to the present invention is a method of grinding the surface of a silicon wafer W and repairing the surface after grinding.

図12に示すように、本発明に係る方法は、まず、(1)シリコンウェハWを回転、移動、傾動のうちの少なくとも1種が可能なように保持するウェハ送りユニット20に、シリコンウェハWを取り付ける工程を実行する。 As shown in FIG. 12, in the method according to the present invention, first, (1) the silicon wafer W is mounted on a wafer feed unit 20 that holds the silicon wafer W so that at least one of rotation, movement, and tilting can be performed. Perform the process of mounting.

次いで、(2)前記ウェハ送りユニット20に保持されたシリコンウェハWの表面を研削ユニット10により研削する工程を実行する。 Next, (2) the step of grinding the surface of the silicon wafer W held by the wafer feed unit 20 by the grinding unit 10 is executed.

次いで、(3)レーザー照射修復装置100によるレーザー照射前に、前記レーザー照射修復装置に備えられた計測装置102により、前記ウェハ送りユニット20に保持されたシリコンウェハWの表面状態及び/又は形状を測定する工程を実行する。 Next, (3) before the laser irradiation by the laser irradiation repair device 100, the surface state and / or shape of the silicon wafer W held by the wafer feed unit 20 is determined by the measuring device 102 provided in the laser irradiation repair device. Perform the step of measuring.

次いで、(4)前記レーザー照射修復装置100に備えられた制御装置103により、前記計測装置102による測定データに基づいてレーザーの照射条件及び/又は照射雰囲気を設定する工程を実行する。 Next, (4) the control device 103 provided in the laser irradiation repair device 100 executes a step of setting the laser irradiation conditions and / or the irradiation atmosphere based on the measurement data by the measuring device 102.

次いで、(5)前記制御装置103の設定条件に従い、前記レーザー照射修復装置100に備えられたレーザー照射ユニット101により、前記シリコンウェハWの研削された表面にレーザーを照射する工程を実行する。 Next, (5) a step of irradiating the ground surface of the silicon wafer W with a laser is executed by the laser irradiation unit 101 provided in the laser irradiation repair device 100 according to the setting conditions of the control device 103.

次いで、(6)前記計測装置102により、レーザー照射中及び/又は照射後においてもシリコンウェハの表面状態を測定し、シリコンウェハの表面が修復されたか否かを確認する工程を実行する。 Next, (6) the measuring device 102 measures the surface state of the silicon wafer during and / or after the laser irradiation, and executes a step of confirming whether or not the surface of the silicon wafer has been repaired.

次いで、(7)修復された場合はレーザー照射を終了し、修復されていない場合は修復が確認されるまでレーザー照射を再開もしくは続行する工程を実行する。 Next, (7) the step of ending the laser irradiation when the repair is performed, and restarting or continuing the laser irradiation until the repair is confirmed if the repair is not performed is executed.

以上の如く、本発明方法によれば、シリコンウェハWの表面状態や形状に応じたレーザー照射が効率良く行われ得るため、前記レーザー照射修復装置100に備えられたレーザー照射ユニット101により、前記シリコンウェハWの研削された表面にレーザーを照射する工程において、前記シリコンウェハWの前記研削により面取りされた外周エッジ部及び/又はノッチ部にレーザー照射する操作を好適に行うことができる。 As described above, according to the method of the present invention, laser irradiation can be efficiently performed according to the surface condition and shape of the silicon wafer W. Therefore, the laser irradiation unit 101 provided in the laser irradiation repair device 100 can be used to perform the laser irradiation. In the step of irradiating the ground surface of the wafer W with a laser, the operation of irradiating the outer peripheral edge portion and / or the notch portion chamfered by the grinding of the silicon wafer W with the laser can be preferably performed.

また、本発明方法によるときは、前記レーザーを照射する工程において、前記の如く、レーザー照射ユニットの変位機構120、前記レーザー光源101aの出力特性(エネルギー密度等)、前記光学機構101bの作動(レーザーの方向、光束径、走査範囲や周波数、等々)のうちの少なくとも1種の制御を行うようにする。 Further, when the method of the present invention is used, in the step of irradiating the laser, as described above, the displacement mechanism 120 of the laser irradiation unit, the output characteristics (energy density, etc.) of the laser light source 101a, and the operation of the optical mechanism 101b (laser). At least one of (direction, light flux diameter, scanning range, frequency, etc.) is controlled.

また、本発明方法によるときは、前記計測装置102で取得したシリコンウェハWの照射部の形状に応じてレーザーを照射するため、前記の如く、レーザー照射ユニット101のレーザー光源101aからのレーザーを複数に分光し、分光したそれぞれのレーザーによりシリコンウェハWの複数箇所を各種方向から照射するようにして、形状の異なる外周部やノッチ部への照射操作を効率よく行うことが可能である。 Further, in the case of the method of the present invention, in order to irradiate the laser according to the shape of the irradiation portion of the silicon wafer W acquired by the measuring device 102, a plurality of lasers from the laser light source 101a of the laser irradiation unit 101 are used as described above. It is possible to efficiently perform the irradiation operation on the outer peripheral portion and the notch portion having different shapes by irradiating a plurality of locations of the silicon wafer W from various directions with each of the dispersed lasers.

また、本発明方法によるときは、図9により説明した如く、ビームスプリッター101mにより分光された一対のレーザーL11aとL12aを、それぞれ個別のガルバノミラー101nと101oに入射させ、更に反射させて、それぞれの反射レーザーL11bとL12bとによりシリコンウェハのノッチ部wnの一対の外周側円弧部分w4及びw5をそれぞれ同時に照射することが可能であり、従来は効率的で良好な照射が困難であったノッチ部への照射操作を効率よく行うことが可能である。 Further, in the case of the method of the present invention, as described with reference to FIG. 9, a pair of lasers L11a and L12a spectroscopically split by the beam splitter 101m are incident on the individual galvanometer mirrors 101n and 101o, respectively, and further reflected, respectively. The reflective lasers L11b and L12b can simultaneously irradiate the pair of outer peripheral arc portions w4 and w5 of the notch portion wn of the silicon wafer, to the notch portion where efficient and good irradiation has been difficult in the past. It is possible to efficiently perform the irradiation operation of.

また、本発明方法によるときは、図10(a)により説明した如く、ビームスプリッター101hにより分光された一対のレーザーL13aとL14aを、それぞれ個別のガルバノミラー101iと101jに入射させ、更に反射させて、それぞれの反射レーザーL13bとL14bとによりシリコンウェハの表側の面取り斜面w2と裏側の面取り斜面w3をそれぞれ同時に照射することが可能であり、従来は効率的で良好な照射が困難であった表裏両面の面取り斜面への照射操作を効率よく行うことが可能である。 Further, when the method of the present invention is used, as described with reference to FIG. 10A, a pair of lasers L13a and L14a dispersed by the beam splitter 101h are incident on the individual galvanometers 101i and 101j, respectively, and further reflected. It is possible to simultaneously irradiate the chamfered slope w2 on the front side and the chamfered slope w3 on the back side of the silicon wafer by the respective reflection lasers L13b and L14b, and it has been difficult to perform efficient and good irradiation on both the front and back sides. It is possible to efficiently perform the irradiation operation on the chamfered slope.

また、本発明方法によるときは、図10(b)により説明した如く、前記シリコンウェハWのノッチ部wnの凹所底部の円弧部分w6にレーザーLを照射する場合において、レーザーLの照射方向を一定に保持した状態で、前記ノッチ部wnの凹所底部の円弧部分w6の曲率半径の中心O1をレーザーLの光路上に置き、このO1を中心として、シリコンウェハW自体を回転させながら照射することが可能であり、従来は効率的で良好な照射が困難であったノッチ部wnの凹所底部の円弧部分への照射操作を効率よく行うことが可能である。 Further, when the method of the present invention is used, as described with reference to FIG. 10B, when the laser L is irradiated to the arc portion w6 at the bottom of the recess of the notch portion wn of the silicon wafer W, the irradiation direction of the laser L is set. While being held constant, the center O1 of the radius of curvature of the arc portion w6 at the bottom of the recess of the notch portion wn is placed on the optical path of the laser L, and the silicon wafer W itself is irradiated while rotating around this O1. This is possible, and it is possible to efficiently perform an irradiation operation on the arc portion of the bottom of the recess of the notch portion wn, which has been difficult to perform efficient and good irradiation in the past.

また、本発明方法によるときは、図10(c)により説明した如く、前記シリコンウェハWのノッチ部wnの凹所の直線部分w7(w8)にレーザーLを照射する場合において、レーザーLの照射方向を前記直線部分w7(w8)と直交状態に保持した状態で、シリコンウェハWを直線部分w7(w8)の方向に沿って直線移動させることが可能であり、従来は効率的で良好な照射が困難であったノッチ部wnの凹所の直線部分への照射操作を効率よく行うことが可能である。 Further, when the method of the present invention is used, as described with reference to FIG. 10 (c), when the laser L is irradiated to the linear portion w7 (w8) of the recess of the notch portion wn of the silicon wafer W, the laser L is irradiated. While the direction is held orthogonal to the straight portion w7 (w8), the silicon wafer W can be linearly moved along the direction of the straight portion w7 (w8), and conventionally, efficient and good irradiation can be performed. It is possible to efficiently perform the irradiation operation on the straight portion of the recess of the notch portion wn, which was difficult to perform.

図13には、本発明のシリコンウェハ表面へのレーザー照射による修復効果を説明するため、シリコンウェハWの表面を研削加工した際に生じる表面層の凹凸が、レーザー照射により平坦化して修復する場合のイメージ図が示されている。即ち、図13(a)に示すように、シリコンウェハWの表面を研削加工すると、本来の単結晶層w9の表面領域は加工変質層となって、凹凸w10を有する粗い面となる。この粗い表面にレーザーLを照射すると、その照射された表面領域は溶融し、表面張力によって図13(b)に示すように平坦面w11となると共に、その表面近傍領域は再び単結晶化して修復される。その原理について、図14を参照して説明する。 FIG. 13 shows a case where the unevenness of the surface layer generated when the surface of the silicon wafer W is ground is flattened and repaired by laser irradiation in order to explain the repair effect by laser irradiation on the surface of the silicon wafer of the present invention. The image diagram of is shown. That is, as shown in FIG. 13A, when the surface of the silicon wafer W is ground, the surface region of the original single crystal layer w9 becomes a work-altered layer and becomes a rough surface having unevenness w10. When the rough surface is irradiated with the laser L, the irradiated surface region is melted and becomes a flat surface w11 as shown in FIG. 13 (b) due to surface tension, and the region near the surface is single crystallized again and repaired. Will be done. The principle will be described with reference to FIG.

図14(a)に示すように、シリコンウェハの研削部分は、その加工部分の表面近傍層が機械加工によって結晶欠陥を生じ、アモルファス層や転位層のような加工変質層となっている。この加工変質層部分のレーザー吸収率は、単結晶領域より著しく高いため、(b)に示すようにレーザー(ナノ秒パルスレーザー)の照射により加工変質層が溶融し、熱伝導によって(c)に示すように溶融領域が拡大すると共に、溶融領域の表面は、表面張力で平坦化する。レーザー照射を停止すると、(d)に示すように単結晶領域を種(seed)として液相のエピタキシャル結晶が成長し、これにより、研削加工の際に生じた結晶の格子欠陥はなくなり、(e)に示すようにレーザー照射を受けた部分は元の単結晶に修復される(特許文献4参照)。 As shown in FIG. 14A, in the ground portion of the silicon wafer, the layer near the surface of the processed portion has crystal defects due to machining, and is a processed alteration layer such as an amorphous layer or a dislocation layer. Since the laser absorption rate of this processed alteration layer portion is significantly higher than that of the single crystal region, the processed altered layer is melted by irradiation with a laser (nanosecond pulse laser) as shown in (b), and the processed altered layer is changed to (c) by heat conduction. As shown, the molten region expands and the surface of the molten region is flattened by surface tension. When the laser irradiation is stopped, as shown in (d), a liquid phase epitaxial crystal grows using the single crystal region as a seed, whereby the lattice defects of the crystal generated during the grinding process are eliminated and (e). ) Is restored to the original single crystal (see Patent Document 4).

最後に、図15及び図16を参照しつつ、本発明に係る研削修復装置及び方法により、研削加工後のシリコンウェハの表面に対してレーザーを照射する前と後の表面状態を対比することによって、本発明の効果について説明する。図15は、本発明に係る研削修復装置及び方法により研削加工を終えた状態で、レーザーを照射する前のシリコンウェハのノッチ部の顕微鏡写真であり、図16は、図15に示したシリコンウェハのノッチ部の研削後の領域に、本発明に係る研削修復装置及び方法によりレーザー照射処理を行った後の顕微鏡写真である。 Finally, with reference to FIGS. 15 and 16, by comparing the surface states before and after irradiating the surface of the silicon wafer after grinding with a laser by the grinding / repairing apparatus and method according to the present invention. , The effect of the present invention will be described. FIG. 15 is a micrograph of a notch portion of a silicon wafer before irradiation with a laser in a state where the grinding process has been completed by the grinding / repairing apparatus and method according to the present invention, and FIG. 16 is a silicon wafer shown in FIG. It is a micrograph after performing a laser irradiation treatment on the region after grinding of the notch portion of the above by the grinding repair apparatus and method according to the present invention.

図15に示すように、研削加工を終えた状態で、レーザーを照射する前のシリコンウェハWのノッチ部wnの面取り斜面w2を含む研削面には、細かい研削痕(擦過痕ないし条痕)が形成されている。即ち、ノッチ部wnの一方の外周側円弧部分w4から直線部分w7、凹所底部の円弧部分w6、もう一方の直線部分w8を経て、もう一方の外周側円弧部分w5に至るまでの領域全体に、多数の細かい略平行な凹凸条痕から成る研削痕が形成されており、それにより粗い表面状態となっている。このような研削痕は写真に示すノッチ部wnだけでなく、シリコンウェハWの外周の端面及び外周の面取り斜面にも同様に形成されている。また、研削加工によるダメージは、このように顕微鏡で観察できる表面だけではなく、前記の如く、表面から所定の深さの領域がアモルファス層や転位層に変化した加工変質層となって内部にまで及んでいる。 As shown in FIG. 15, fine grinding marks (scratch marks or streaks) are formed on the ground surface including the chamfered slope w2 of the notch portion wn of the silicon wafer W before irradiation with the laser in the state where the grinding process is completed. It is formed. That is, the entire region from one outer peripheral arc portion w4 of the notch portion wn to the straight portion w7, the arc portion w6 at the bottom of the recess, the other straight portion w8, and the other outer peripheral arc portion w5. , Grinding marks consisting of a large number of fine, substantially parallel uneven streaks are formed, resulting in a rough surface condition. Such grinding marks are similarly formed not only on the notch portion wn shown in the photograph but also on the outer peripheral end surface and the outer peripheral chamfered slope of the silicon wafer W. In addition, the damage caused by grinding is not limited to the surface that can be observed with a microscope as described above, but as described above, the region from the surface to a predetermined depth becomes an amorphous layer or a dislocation layer and becomes a processed alteration layer to the inside. It extends.

図16には、図15に示したシリコンウェハのノッチ部の研削後の表面領域に、本発明に係る研削修復装置及び方法によりレーザー照射処理を行った後の状態が示されている。即ち、レーザー照射処理後においては、前記の如く、ノッチ部wnの一方の外周側円弧部分w4から直線部分w7、凹所底部の円弧部分w6、もう一方の直線部分w8を経て、もう一方の外周側円弧部分w5に至るまでの領域の表面が、全体的に平滑で光沢ある平坦面となっていることが視認できる。即ち、レーザーをノッチ部wnの形状及び表面状態に対応させつつ、前記の如く研削面に対してレーザーを各種方向から適正な強度等の照射条件で照射することによって、通常は均等で良好な照射が困難なノッチ部wnに対して、本発明によるときは、満遍なく均等に、且つ、効率よく迅速で効果的に適正なレーザー照射が行われ、前記修復の原理に基づいて、研削加工によるダメージの修復がなされるものである。 FIG. 16 shows a state after the laser irradiation treatment is performed on the surface region of the notch portion of the silicon wafer shown in FIG. 15 after grinding by the grinding repair device and method according to the present invention. That is, after the laser irradiation treatment, as described above, the notch portion wn passes from one outer peripheral side arc portion w4 to the straight portion w7, the arc portion w6 at the bottom of the recess, and the other straight portion w8, and then the other outer circumference. It can be visually recognized that the surface of the region up to the side arc portion w5 is a smooth and glossy flat surface as a whole. That is, by irradiating the ground surface with the laser under irradiation conditions such as appropriate intensity from various directions while making the laser correspond to the shape and surface condition of the notch portion wn, usually uniform and good irradiation is performed. According to the present invention, proper laser irradiation is performed evenly, evenly, efficiently, quickly and effectively on the notch portion wn, which is difficult to perform, and damage due to grinding is performed based on the repair principle. It will be repaired.

本発明は上記構成を有し、その計測装置により、シリコンウェハの表面状態や形状を測定することにより、研削加工によるダメージ部の規模や状況を確認、把握した上で、その制御装置がレーザー照射ユニットの変位機構や光学機構、温度調節装置等々を介してレーザーの照射条件や雰囲気等をコントロールして効果的なレーザー照射を行うことで、効率的なウェハ表面の修復や平坦化処理を行うことが可能となる。また、形状に合わせたレーザーの走査方法を実行できるので、短時間で適正な修復が可能となる。 The present invention has the above configuration, and by measuring the surface condition and shape of the silicon wafer with the measuring device, the scale and status of the damaged portion due to the grinding process are confirmed and grasped, and then the control device irradiates the laser. Efficient wafer surface repair and flattening can be performed by controlling the laser irradiation conditions and atmosphere through the unit's displacement mechanism, optical mechanism, temperature control device, etc., and performing effective laser irradiation. Is possible. Further, since the laser scanning method according to the shape can be executed, proper repair can be performed in a short time.

L…レーザー
W…シリコンウェハ(被加工材)
w1…外周又はノッチ部凹所の端面
w2…表側の面取り斜面
w3…裏側の面取り斜面
w4、w5…ノッチ部の外周側円弧部分
w6…ノッチ部の凹所底部の円弧部分
w7、w8…ノッチ部の凹所の直線部分
w9…単結晶層
w10…凹凸
w11…平坦面
wn…ノッチ部
O1…ノッチ部の凹所底部の円弧部分の曲率半径の中心
O2、O3…ノッチ部の外周側円弧部分の曲率半径の中心
1…本発明に係る研削修復装置
10…研削ユニット
11…本体ベース
12…ウェハ送りユニットの駆動装置
20…ウェハ送りユニット
21、121…X軸ベース
22、122…X軸ガイドレール
23、123…X軸リニアガイド
24、124…Xテーブル
25、125…X軸駆動機構
26、126…Y軸ガイドレール
27、127…Y軸リニアガイド
28、128…Yテーブル
29、129…Z軸ガイドレール
30、130…Z軸駆動機構
31、131…Zテーブル
32、132…θ軸モータ
33、133…θスピンドル
34、134…ウェハテーブル
40…供給回収ロボット
41…ツルアー
50…砥石回転ユニット
51…外周砥石スピンドル
52…外周粗研削砥石
53…ターンテーブル
54…上外周精研削スピンドル
55…外周精研削砥石
55−1…上外周精研削砥石(上研削砥石)
55−2…下外周精研削砥石(下研削砥石)
56…上外周精研削モータ
57…下外周精研削スピンドル
59…下固定枠
60…外周粗研削装置
61…ノッチ部粗研削砥石
62…ノッチ部粗研削スピンドル
63…ノッチ部粗研削モータ
64…ノッチ部精研削砥石
65…ノッチ部精研削スピンドル
66…ノッチ部精研削モータ
70…ウェハカセット
71…カセットテーブル
80…搬送アーム
100…レーザー照射修復装置
101…レーザー照射ユニット
101a…レーザー光源
101b…光学機構
101c…中継用ミラー
101d…コリメーター
101e…マスク
101f…集光レンズ
101g…焦点位置調整用の移動テーブル
101h…ビームスプリッター
101i、101j…ガルバノミラー
101k…ビームスプリッター
101l…偏光子
101m…ビームスプリッター
101n、101o…ガルバノミラー
102…計測装置
102a…計測器本体
102b…支柱
103…制御装置
104…温度調節装置
105…雰囲気維持装置
120…変位機構
135…回転テーブル
136…傾動架台
137…軸支ピン
138…カム
139…カムピン
140…計測用光源
141…検出器
142…電極
143…直流電源
144…液滴
144a…接触角
L ... Laser W ... Silicon wafer (work material)
w1 ... Outer circumference or end surface of notch recess w2 ... Front side chamfered slope w3 ... Back side chamfered slope w4, w5 ... Outer peripheral arc portion w6 of notch portion ... Arc portion w7, w8 ... Notch portion at bottom of recess Straight line portion w9 of the recessed portion w9 ... Single crystal layer w10 ... Concavo-convex w11 ... Flat surface wn ... Notch portion O1 ... Center of curvature radius of the arc portion at the bottom of the recessed portion of the notch portion O2, O3 ... Center of radius of curvature 1 ... Grinding repair device 10 ... Grinding unit 11 ... Main body base 12 ... Wafer feed unit drive device 20 ... Wafer feed unit 21, 121 ... X-axis base 22, 122 ... X-axis guide rail 23 , 123 ... X-axis linear guide 24, 124 ... X table 25, 125 ... X-axis drive mechanism 26, 126 ... Y-axis guide rail 27, 127 ... Y-axis linear guide 28, 128 ... Y table 29, 129 ... Z-axis guide Rails 30, 130 ... Z-axis drive mechanism 31, 131 ... Z table 32, 132 ... θ-axis motor 33, 133 ... θ spindle 34, 134 ... Wafer table 40 ... Supply and recovery robot 41 ... Turer 50 ... Grinding unit 51 ... Outer circumference Grinding spindle 52 ... Outer peripheral coarse grinding grind 53 ... Turntable 54 ... Upper outer peripheral fine grinding spindle 55 ... Outer peripheral fine grinding grind 55-1 ... Upper outer peripheral fine grinding grind (upper outer grinding grind)
55-2 ... Lower outer circumference fine grinding wheel (lower grinding wheel)
56 ... Upper outer peripheral fine grinding motor 57 ... Lower outer peripheral fine grinding spindle 59 ... Lower fixed frame 60 ... Outer peripheral rough grinding device 61 ... Notch rough grinding wheel 62 ... Notch rough grinding spindle 63 ... Notch rough grinding motor 64 ... Notch Fine grinding wheel 65 ... Notch fine grinding spindle 66 ... Notch fine grinding motor 70 ... Wafer cassette 71 ... Cassette table 80 ... Conveying arm 100 ... Laser irradiation repair device 101 ... Laser irradiation unit 101a ... Laser light source 101b ... Optical mechanism 101c ... Relay mirror 101d ... Collimeter 101e ... Mask 101f ... Condensing lens 101g ... Moving table for adjusting focus position
101h ... Beam splitter 101i, 101j ... Galvano mirror 101k ... Beam splitter 101l ... Polarizer 101m ... Beam splitter 101n, 101o ... Galvano mirror 102 ... Measuring device 102a ... Measuring device main body 102b ... Support 103 ... Control device 104 ... Temperature control device 105 ... Atmosphere maintenance device 120 ... Displacement mechanism 135 ... Rotating table 136 ... Tilt pedestal 137 ... Shaft pin 138 ... Cam 139 ... Cam pin 140 ... Measurement light source 141 ... Detector 142 ... Electrode 143 ... DC power supply 144 ... Droplet 144a ... Contact Horn

Claims (7)

シリコンウェハの表面の研削修復装置であって、
前記シリコンウェハを取り付け、回転、移動、傾動のうちの少なくとも1種が可能なように保持するウェハ送りユニットと、
前記ウェハ送りユニットに保持されたシリコンウェハの表面を研削する研削ユニットと、
研削された前記シリコンウェハの表面にレーザーを照射するレーザー照射修復装置と、を備え、
前記レーザー照射修復装置は、
前記ウェハ送りユニットに保持されたシリコンウェハの表面状態及び/又は形状を測定する計測装置と、
前記シリコンウェハの研削された表面にレーザーを照射するレーザー照射ユニットと、
前記レーザー照射ユニットを、前記ウェハ送りユニットに保持された前記シリコンウェハに対して回転、移動、傾動のうちの少なくとも1種の変位動作が可能なように支持する変位機構と、
前記計測装置による測定データに基づいてレーザーの照射条件及び/又は照射雰囲気をコントロールする制御装置と、
を有することを特徴とするシリコンウェハの表面の研削修復装置。
A grinding and repair device for the surface of silicon wafers.
A wafer feed unit that mounts the silicon wafer and holds it so that it can rotate, move, and tilt at least one of them.
A grinding unit that grinds the surface of the silicon wafer held by the wafer feed unit, and
A laser irradiation repair device for irradiating the surface of the ground silicon wafer with a laser is provided.
The laser irradiation repair device
A measuring device for measuring the surface condition and / or shape of the silicon wafer held in the wafer feed unit, and
A laser irradiation unit that irradiates the ground surface of the silicon wafer with a laser,
A displacement mechanism that supports the laser irradiation unit so that at least one of rotation, movement, and tilt can be displaced with respect to the silicon wafer held by the wafer feed unit.
A control device that controls the laser irradiation conditions and / or the irradiation atmosphere based on the measurement data obtained by the measuring device.
A device for grinding and repairing the surface of a silicon wafer, which comprises.
前記シリコンウェハの表面状態及び/又は形状を測定する前記計測装置が、画像測定手段、静電容量変化測定手段、液滴接触角度測定手段、ラマン分光測定手段、表面粗さ計、音響測定手段、渦電流特性測定手段、反射率測定手段、X線ラング法測定手段、電子線回析測定手段、SEM測定手段のうちから選ばれたいずれか1種又は2種以上の組合せにより構成されることを特徴とする請求項1に記載のシリコンウェハの表面の研削修復装置。 The measuring device for measuring the surface state and / or shape of the silicon wafer is an image measuring means, a capacitance change measuring means, a droplet contact angle measuring means, a Raman spectroscopic measuring means, a surface roughness meter, an acoustic measuring means, and the like. It is composed of any one or a combination of two or more selected from vortex current characteristic measuring means, reflectance measuring means, X-ray Lang method measuring means, electron beam diffraction measuring means, and SEM measuring means. The grinding and repairing apparatus for the surface of a silicon wafer according to claim 1. 前記レーザー照射ユニットが、レーザー光源に加えて、ミラー、ガルバノミラー、レンズ、プリズム、コリメーター、偏光子、ビームスプリッター、マスクのうちの少なくとも1種を含む光学機構を有し、これによりレーザーの照射条件を変更可能なように構成したことを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載のシリコンウェハの表面の研削修復装置。 The laser irradiation unit has an optical mechanism including at least one of a mirror, a galvano mirror, a lens, a prism, a collimator, a polarizer, a beam splitter, and a mask in addition to a laser light source, whereby laser irradiation is performed. The device for grinding and repairing the surface of a silicon wafer according to any one of claims 1 or 2, wherein the conditions can be changed. ビームスプリッターにより分光された一対のレーザーを、それぞれ個別のガルバノミラーに入射させ、更に反射させて、それぞれの反射レーザーにより前記シリコンウェハのノッチ部の一対の外周側円弧部分をそれぞれ照射し、及び/又は、前記シリコンウェハの表側の面取り斜面と裏側の面取り斜面をそれぞれ照射するように構成されたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のシリコンウェハの表面の研削修復装置。 A pair of lasers split by a beam splitter are incident on individual galvanometer mirrors, further reflected, and each reflected laser irradiates a pair of outer peripheral arc portions of a notch portion of the silicon wafer, and / Alternatively, the apparatus for grinding and repairing the surface of a silicon wafer according to any one of claims 1 to 3, wherein the chamfered slope on the front side and the chamfered slope on the back side of the silicon wafer are respectively irradiated. .. シリコンウェハの表面を研削すると共に、その研削後の表面を修復する方法であって、
前記シリコンウェハを回転、移動、傾動のうちの少なくとも1種が可能なように保持するウェハ送りユニットに、前記シリコンウェハを取り付ける工程と、
前記ウェハ送りユニットに保持されたシリコンウェハの表面を研削ユニットにより研削する工程と、
研削された前記シリコンウェハの表面にレーザー照射修復装置を使用してレーザーを照射する工程と、を備え、
前記レーザー照射修復装置の使用において、
レーザー照射前に、前記レーザー照射修復装置に備えられた計測装置により、前記ウェハ送りユニットに保持されたシリコンウェハの表面状態及び/又は形状を測定する工程と、
前記レーザー照射修復装置に備えられた制御装置により、前記計測装置による測定データに基づいてレーザーの照射条件及び/又は照射雰囲気を設定する工程と、
前記制御装置の設定条件に従い、前記レーザー照射修復装置に備えられたレーザー照射ユニットにより、前記シリコンウェハの研削された表面にレーザーを照射する工程と、
前記計測装置により、レーザー照射中及び/又は照射後においても前記シリコンウェハの表面状態を測定し、前記シリコンウェハの表面が修復されたか否かを確認する工程と、
修復された場合はレーザー照射を終了し、修復されていない場合は修復が確認されるまでレーザー照射を再開もしくは続行する工程と、
を有することを特徴とするシリコンウェハの表面の研削修復方法。
It is a method of grinding the surface of a silicon wafer and repairing the surface after grinding.
A step of attaching the silicon wafer to a wafer feed unit that holds the silicon wafer so that at least one of rotation, movement, and tilting can be performed.
The process of grinding the surface of the silicon wafer held by the wafer feed unit with the grinding unit, and
The surface of the ground silicon wafer is provided with a step of irradiating the surface of the ground silicon wafer with a laser using a laser irradiation repair device.
In the use of the laser irradiation repair device
Prior to laser irradiation, a step of measuring the surface state and / or shape of the silicon wafer held in the wafer feed unit by a measuring device provided in the laser irradiation repair device, and
A step of setting the laser irradiation condition and / or the irradiation atmosphere based on the measurement data by the measuring device by the control device provided in the laser irradiation repair device.
A step of irradiating the ground surface of the silicon wafer with a laser by a laser irradiation unit provided in the laser irradiation repair device according to the setting conditions of the control device.
A step of measuring the surface condition of the silicon wafer during and / or after the laser irradiation by the measuring device and confirming whether or not the surface of the silicon wafer has been repaired.
If it is repaired, the laser irradiation is terminated, and if it is not repaired, the laser irradiation is restarted or continued until the repair is confirmed.
A method for grinding and repairing the surface of a silicon wafer, which comprises.
前記レーザー照射修復装置に備えられたレーザー照射ユニットにより、前記シリコンウェハの研削された表面にレーザーを照射する工程において、前記シリコンウェハの前記研削により面取りされた外周エッジ部及び/又はノッチ部をレーザー照射することを特徴とする請求項5に記載のシリコンウェハの表面の研削修復方法。 In the step of irradiating the ground surface of the silicon wafer with a laser by the laser irradiation unit provided in the laser irradiation repair device, the outer peripheral edge portion and / or the notch portion chamfered by the grinding of the silicon wafer is lasered. The method for grinding and repairing the surface of a silicon wafer according to claim 5, wherein the silicon wafer is irradiated. ビームスプリッターにより分光された一対のレーザーを、それぞれ個別のガルバノミラーに入射させ、更に反射させて、それぞれの反射レーザーにより前記シリコンウェハのノッチ部の一対の外周側円弧部分をそれぞれ照射し、及び/又は、前記シリコンウェハの表側の面取り斜面と裏側の面取り斜面をそれぞれ照射するように構成されたことを特徴とする請求項5又は6に記載のシリコンウェハの表面の研削修復方法。
A pair of lasers split by a beam splitter are incident on individual galvanometer mirrors, further reflected, and each reflected laser irradiates a pair of outer peripheral arc portions of a notch portion of the silicon wafer, and / The method for grinding and repairing the surface of a silicon wafer according to claim 5 or 6, wherein the chamfered slope on the front side and the chamfered slope on the back side of the silicon wafer are respectively irradiated.
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