JP2021141107A - Wafer surface reformer and method - Google Patents

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Abstract

To repair or modify surface defects and waviness of wafers that have undergone mechanical processing such as surface polishing, as uniformly as possible even at the edges.SOLUTION: A wafer surface reformer includes: a table 10 which modifies the surface of a silicon wafer W cut and formed from an ingot and on which the wafer is placed and held; an alignment device 110 including at least a measuring device 114 for measuring the surface state of a wafer before reforming; a laser unit 30 that irradiates the surface of the wafer with a pulsed laser; and an optical system 40 that guides a laser beam 36 emitted from the laser unit to the irradiation position on the wafer surface. The alignment device changes the pulse energy amount of the laser light emitted by the laser unit according to the crystal orientation at a position in a circumferential direction of the wafer which has reached the irradiation position by rotating the table at the time of repairing the edge portion of the wafer.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ウェーハ表面の改質装置および方法に係り、特にウェーハの周縁部処理後に用いて好適なウェーハ表面の改質装置および方法に関する。 The present invention relates to a wafer surface reforming apparatus and method, and particularly relates to a wafer surface reforming apparatus and method suitable for use after processing the peripheral portion of a wafer.

例えば引き上げにより作成された単結晶シリコンインゴッドは、所定の厚さを有するウェーハとなるようにダイヤモンドプレート等によりスライス切断される。その後、表面を滑らかにするため表面を研磨し、周縁部には所定のノッチ等の加工と角部面取りまたはR加工が施される。これらの一連の機械加工において、ウェーハ表面には微小なうねりや結晶欠陥が生じ得る。このうねりや結晶欠陥を修復するために、従来はエッチング等の化学的処理または機械研磨等の機械的処理が実施されてきた。これらの処理プロセスはプロセスが複雑であり、エッチングの場合はウェーハに実質的に表面研磨が追加されることになり、平坦度を損なう恐れがあった。 For example, a single crystal silicon ingod produced by pulling up is sliced and cut by a diamond plate or the like so as to form a wafer having a predetermined thickness. After that, the surface is polished to smooth the surface, and the peripheral edge portion is subjected to processing such as a predetermined notch and corner chamfering or R processing. In these series of machining, minute waviness and crystal defects may occur on the wafer surface. Conventionally, chemical treatment such as etching or mechanical treatment such as mechanical polishing has been carried out in order to repair the waviness and crystal defects. These processing processes are complicated, and in the case of etching, surface polishing is substantially added to the wafer, which may impair the flatness.

そこで特許文献1に記載の「単結晶ウェーハの表面欠陥の修復方法」では、単結晶表面の材料を除去することなく、機械加工により生じた加工変質層を基板部分と全く同様な結晶構造に修復することを試みている。具体的には、半導体やMEMSや光学レンズに使用されている単結晶ウェーハの、表面加工変質層である表面欠陥を修復するに際して、単結晶表面にパルスレーザを1回照射している。 Therefore, in the "method for repairing surface defects of a single crystal wafer" described in Patent Document 1, the processed altered layer generated by machining is repaired to a crystal structure exactly similar to that of the substrate portion without removing the material on the single crystal surface. I'm trying to do it. Specifically, when repairing a surface defect which is a surface processing alteration layer of a single crystal wafer used for a semiconductor, MEMS or an optical lens, the single crystal surface is irradiated with a pulse laser once.

特開2008−147639号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-147639

波多野睦子 他、「レーザアニールによるSi薄膜溶融、結晶化過程の実時間観測と結晶の高品質化」、表面科学、vol.24、No.6、375〜382頁、2003Mutsuko Hatano et al., "Melting Si thin films by laser annealing, real-time observation of crystallization process and quality improvement of crystals", Surface Science, vol. 24, No. 6, 375-382 pages, 2003

機械加工を用いて切断および研磨して製作したシリコンウェーハの表面には、微小なうねり等がありレーザを照射することでそれらを軽減できることは上記特許文献1に記載の通りである。レーザ照射方法は、処理時間や処理コストを低減できるという利点があり、ウェーハの改質に大いに期待できる。ところで、シリコンウェーハの周縁部も、シリコンインゴッドからの機械加工において、粗さやうねり、加工ダメージ等が生じており、これらについてもレーザ照射をして、粗さやうねりの除去、加工ダメージの修復、または一定の深さに転位を生じさせるようにすることが可能と考えられる。 As described in Patent Document 1, the surface of a silicon wafer manufactured by cutting and polishing by machining has minute waviness and the like, which can be reduced by irradiating a laser. The laser irradiation method has an advantage that the processing time and the processing cost can be reduced, and can be greatly expected to reform the wafer. By the way, the peripheral edge of the silicon wafer also has roughness, swell, processing damage, etc. in machining from the silicon ingod, and these are also subjected to laser irradiation to remove the roughness and swell, repair the processing damage, or It is considered possible to cause dislocations to a certain depth.

単結晶シリコンウェーハの周縁部(エッジ部)では、結晶方位が一定であるシリコンウェーハの表面平坦部と異なり、周方向位置に応じて結晶方位が変化している。そのため、場所ごとに加工後のダメージの状態が異なる可能性がある。また以下に詳細を記載するように、結晶方位が異なると同一量のレーザ照射でも照射の効果が異なってくる。その結果、結晶方位が場所ごとに異なっている周縁部に、同一量のレーザまたはレーザパルスを一様に照射してウェーハを修復または改質しようとしても、ウェーハの周縁部では場所により所望の効果が得られない場合がある。 In the peripheral portion (edge portion) of the single crystal silicon wafer, the crystal orientation changes according to the circumferential position, unlike the flat surface portion of the silicon wafer in which the crystal orientation is constant. Therefore, the state of damage after processing may differ depending on the location. Further, as described in detail below, different crystal orientations have different irradiation effects even with the same amount of laser irradiation. As a result, even if an attempt is made to uniformly irradiate the peripheral portion where the crystal orientation differs from place to place with the same amount of laser or laser pulse to repair or modify the wafer, the desired effect is obtained depending on the location at the peripheral portion of the wafer. May not be obtained.

例えばエッチング後のウェーハに対してパルスレーザを照射する場合には、結晶方位によりエッチング強度(または速度)が違っている。このような均一でない表面に対して、一定の照射条件でレーザを照射してウェーハ面を改質しようとしても、吸収率の違い等に起因して、レーザ照射後のウェーハ表面を均一な処理面に修復することは困難である。上記従来技術においては、この点への考慮が不十分である。 For example, when irradiating a wafer after etching with a pulse laser, the etching intensity (or velocity) differs depending on the crystal orientation. Even if an attempt is made to modify the wafer surface by irradiating such a non-uniform surface with a laser under constant irradiation conditions, the wafer surface after laser irradiation is treated uniformly due to differences in absorption rates and the like. It is difficult to repair. In the above-mentioned prior art, consideration of this point is insufficient.

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、表面研磨等の機械的な加工を施したウェーハの表面欠陥やうねりを、たとえエッジ部であってもできるだけ均一に修復するまたは改質することにある。本発明の他の目的は、上記目的に加え、エッジ部に起因するウェーハの破損を低減して、半導体製造における歩留まりを向上させることにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned defects of the prior art, and an object of the present invention is to repair surface defects and waviness of a wafer subjected to mechanical processing such as surface polishing as uniformly as possible even at an edge portion. To or modify. Another object of the present invention is, in addition to the above object, to reduce the damage of the wafer due to the edge portion and to improve the yield in semiconductor manufacturing.

上記目的を達成する本発明の特徴は、インゴットから切断形成されたシリコンウェーハの表面を改質するものであって、ウェーハを載置および保持するテーブルと、改質前のウェーハの表面状態を測定する測定装置を少なくとも含むアライメント装置と、ウェーハの表面にパルスレーザを照射するレーザユニットと、レーザユニットから出射されたレーザ光をウェーハ表面の照射位置に導く光学系とを備えたウェーハ表面の改質装置において、前記アライメント装置は、前記ウェーハのエッジ部の修復時に、前記テーブルを回転させて前記照射位置に達したウェーハの周方向位置における結晶方位に応じて、前記レーザユニットが出射するレーザ光のパルスエネルギ量を変化させることにある。 A feature of the present invention that achieves the above object is to modify the surface of a silicon wafer cut and formed from an ingot, and to measure the surface condition of the wafer on which the wafer is placed and held and the wafer before modification. Modification of the wafer surface including an alignment device including at least a measuring device, a laser unit that irradiates the surface of the wafer with a pulsed laser, and an optical system that guides the laser light emitted from the laser unit to the irradiation position on the wafer surface. In the apparatus, the alignment apparatus emits laser light from the laser unit according to the crystal orientation in the circumferential position of the wafer which has reached the irradiation position by rotating the table when the edge portion of the wafer is repaired. The purpose is to change the amount of pulse energy.

そしてこの特徴において、前記アライメント装置は、前記照射位置に達したウェーハの周方向位置における結晶方位が(100)の箇所で最も小さく、結晶方位が(110)の箇所で最も大きいパルスエネルギ密度に前記レーザユニットから照射されるレーザ光を制御することが好ましい。なお、前記パルスエネルギ量は、パルスエネルギ密度、パルス幅および照射パルスの繰り返し数の関数である。 In this feature, the alignment device has the smallest pulse energy density at the position where the crystal orientation is (100) and the highest pulse energy density at the position where the crystal orientation is (110) in the circumferential position of the wafer that has reached the irradiation position. It is preferable to control the laser beam emitted from the laser unit. The pulse energy amount is a function of the pulse energy density, the pulse width, and the number of repetitions of the irradiation pulse.

また前記特徴において、前記光学系は、レーザをウェーハに照射するときのウェーハ表面のレーザのスポット径、パルスエネルギ密度、およびパルスレーザが出射する1パルスの時間変化であるレーザプロファイルの少なくともいずれかを制御することが望ましく、前記レーザユニットは、パルスエネルギ、繰り返し照射するパルスレーザのパルス周波数および同一照射位置に繰り返し照射するパルスの照射回数の少なくともいずれかを制御するものである。 In the above characteristics, the optical system has at least one of a laser spot diameter on the surface of the wafer when the laser is irradiated to the wafer, a pulse energy density, and a laser profile which is a time change of one pulse emitted by the pulse laser. It is desirable to control, and the laser unit controls at least one of the pulse energy, the pulse frequency of the pulsed laser to be repeatedly irradiated, and the number of times of irradiation of the pulse to be repeatedly irradiated to the same irradiation position.

上記目的を達成する本発明の他の特徴は、インゴットから切断形成されたシリコンウェーハの表面改質方法であって、改質前のウェーハの表面状態をアライメント装置が測定するステップと、レーザユニットから出射されたパルスレーザを表面研磨後のウェーハの照射面に照射してウェーハの表面を溶解して改質するステップを含み、ここで、ウェーハの表面に照射されるパルスレーザのエネルギ量を、前記ウェーハの該照射面の結晶方位に応じて変化させることにある。 Another feature of the present invention that achieves the above object is a method for surface-modifying a silicon wafer cut and formed from an ingot, from a step in which an alignment device measures the surface state of the wafer before reforming and a laser unit. The step of irradiating the irradiated surface of the wafer after surface polishing with the emitted pulsed laser to melt and modify the surface of the wafer is included, and the amount of energy of the pulsed laser irradiated on the surface of the wafer is calculated as described above. The purpose is to change the wafer according to the crystal orientation of the irradiation surface of the wafer.

そしてこの特徴において、照射するパルスレーザのエネルギ量は、同一のウェーハにおいては結晶方位が(110)の位置において最大であり、結晶方位が(100)において最小であることが好ましく、同一のウェーハにおいて、同一エネルギ量のパルスレーザを同一の結晶方位位置に照射するステップと、パルスレーザ照射後のウェーハの表面性状を測定するステップとをさらに含み、同一の結晶方位位置におけるパルスレーザ照射後の表面性状が予め定めた許容範囲を超えている位置があるときは、該許容範囲を超えた位置に増大したパルスレーザのエネルギ量を照射するフィードバック照射を実行するステップをさらに含むことが望ましい。 In this feature, the amount of energy of the pulsed laser to be irradiated is preferably the maximum at the position where the crystal orientation is (110) and the minimum at the position where the crystal orientation is (100) in the same wafer, and is preferably the minimum in the same wafer. Further includes a step of irradiating the same crystal orientation position with a pulse laser having the same amount of energy and a step of measuring the surface texture of the wafer after the pulse laser irradiation, and the surface texture after the pulse laser irradiation at the same crystal orientation position. If there is a position that exceeds a predetermined permissible range, it is desirable to further include a step of performing feedback irradiation that irradiates the increased energy amount of the pulsed laser to the position exceeding the permissible range.

本発明によれば、表面研磨等の機械的な加工を施したウェーハ表面と同様にウェーハのエッジ部も、その場所における結晶方位に応じてレーザ照射するようにしたので、機械加工等で発生した表面欠陥やうねり等をより均一に修復または改質することが可能になる。また、面取りやR加工を施したエッジ部を均一に修復または改質するので、エッジ部に起因するウェーハの破損を低減できる。さらに、レーザ照射装置を使用する装置であるから、修復または改質装置が大型化することなく、エッチングやCMP等の方法で用いる修復または改質装置よりも簡素化が可能である。 According to the present invention, the edge portion of the wafer is irradiated with a laser according to the crystal orientation at that location as well as the surface of the wafer that has been mechanically processed such as surface polishing. It becomes possible to repair or modify surface defects and waviness more uniformly. Further, since the chamfered or rounded edge portion is uniformly repaired or modified, the wafer damage caused by the edge portion can be reduced. Further, since the apparatus uses a laser irradiation apparatus, the restoration or reforming apparatus can be simplified as compared with the restoration or reforming apparatus used by a method such as etching or CMP without increasing the size of the restoration or reforming apparatus.

半導体ウェーハの結晶方位を説明する図である。It is a figure explaining the crystal orientation of a semiconductor wafer. 本発明に係る半導体ウェーハの表面改質装置の一例の正面図である。It is a front view of an example of the surface modification apparatus of the semiconductor wafer which concerns on this invention. 図2の表面改質装置が備える光学系の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optical system provided in the surface modification apparatus of FIG. レーザプロファイルを説明する図である。It is a figure explaining a laser profile. 標準的なパルスレーザ光照射を説明する図である。It is a figure explaining the standard pulse laser light irradiation. 許容外の結果が得られた場合における、パルスレーザ光照射を説明する図である。It is a figure explaining the pulse laser light irradiation when the unacceptable result is obtained. ウェーハの表面改質方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the surface modification method of a wafer.

以下、本発明に係るウェーハWの表面改質のいくつかの実施例について、図面を用いて説明する。なお、本発明では、いわゆるレーザアニーリングによる、加工変質層や内部ダメージの修復、ウェーハWの表面の平滑化、およびウェーハWの表層の転位層の作成を総称して、表面改質と称する。レーザアニーリングは、レーザを用いた焼きなましが原義である。レーザアニーリングをシリコンウェーハWの表面に施すとは、本発明ではパルスレーザをシリコンウェーハWの表面に照射することであり、それによりウェーハWの表層が溶解される。溶解後の冷却作用により、表面へ向かうエピタキシャル結晶の成長が促されて単結晶化が図られ、加工変質層や内部ダメージが修復される。表面の平滑化では、シリコンウェーハWにパルスレーザを照射してウェーハWの表層を溶解することは、加工変質層や内部ダメージの修復と同じである。しかし、表層の溶解時に表面張力作用により表面が平滑化されて粗さやうねりが除去されることを、特に表面の平滑化と称する。また、ウェーハWの表層への転位層の作成においては、同一個所にパルスレーザを照射し続けることにより発生する事象を利用する。すなわち、ウェーハWの表面にパルスレーザを繰り返し照射して、ウェーハWの表面に加熱と冷却を繰り返すことで、平滑でかつ一定深さの転位層が作成される。 Hereinafter, some examples of surface modification of the wafer W according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, repairing the work-affected layer and internal damage by so-called laser annealing, smoothing the surface of the wafer W, and creating a dislocation layer on the surface layer of the wafer W are collectively referred to as surface modification. The original meaning of laser annealing is annealing using a laser. Applying laser annealing to the surface of the silicon wafer W means irradiating the surface of the silicon wafer W with a pulsed laser in the present invention, whereby the surface layer of the wafer W is melted. The cooling action after melting promotes the growth of epitaxial crystals toward the surface to achieve single crystallization, and the work-altered layer and internal damage are repaired. In surface smoothing, irradiating a silicon wafer W with a pulse laser to melt the surface layer of the wafer W is the same as repairing a work-affected layer and internal damage. However, when the surface layer is melted, the surface is smoothed by the action of surface tension to remove roughness and waviness, which is particularly referred to as surface smoothing. Further, in creating a dislocation layer on the surface layer of the wafer W, an event generated by continuously irradiating the same portion with a pulse laser is used. That is, by repeatedly irradiating the surface of the wafer W with a pulse laser and repeating heating and cooling on the surface of the wafer W, a smooth and constant-depth dislocation layer is created.

ここで、ウェーハWの表面にレーザアニーリングを施すときは結晶方位を考慮することが必要であることを、本発明者らは実験的研究により見出した。特に単結晶ウェーハでは、半導体回路が形成される表面部または平坦部は至る所同一の結晶方位であるが、周縁部(エッジ部)で結晶方位が単一方位を示さなくなる。ウェーハWから半導体を製造するに当たり、エッジ部からへき開が発生および進展して、半導体製造の歩留まりが低下するのを抑制するために、ウェーハWのエッジ部を均一に表面改質する必要があるが、そのためにはエッジ部の結晶方位を把握しなければならない。 Here, the present inventors have found through experimental research that it is necessary to consider the crystal orientation when performing laser annealing on the surface of the wafer W. In particular, in a single crystal wafer, the surface portion or the flat portion on which the semiconductor circuit is formed has the same crystal orientation everywhere, but the crystal orientation does not show a single orientation at the peripheral portion (edge portion). When manufacturing a semiconductor from a wafer W, it is necessary to uniformly surface-modify the edge portion of the wafer W in order to prevent cleavage from occurring and progressing from the edge portion and reducing the yield of semiconductor manufacturing. For that purpose, it is necessary to grasp the crystal orientation of the edge portion.

ウェーハWでは、結晶方位によりその物理的特性やウェーハWの表面処理に要する時間等が変化する。例えば、結晶方位(110)、(100)、(111)を比較した場合、エピタキシャル成長においては、結晶方位(110)において最も成長が早く、方位(100)はそれに次ぎ、方位(111)は最も成長が遅くなる。エッチング処理する場合も浸食の進み具合は同様の結果であり、結晶方位(110)が最も浸食が進み、方位(100)がそれに次ぎ、方位(111)が最も浸食されにくい。各結晶方位からのへき開に関しては、これらの場合と異なり、結晶方位(111)が最もへき開しやすく、方位(110)がこれに次ぎ、方位(100)が最もへき開しにくい。このようにウェーハWでは結晶方位に応じて異なる特性を有するので、レーザアニーリングをシリコンウェーハWに施す場合には、特にエッジ部において照射面の状態、具体的には結晶方位を考慮してパルスレーザを照射しなければならないことが判明した。 The physical characteristics of the wafer W and the time required for surface treatment of the wafer W change depending on the crystal orientation. For example, when the crystal orientations (110), (100), and (111) are compared, in epitaxial growth, the crystal orientation (110) has the fastest growth, the orientation (100) is next, and the orientation (111) has the fastest growth. Slows down. In the case of the etching treatment, the progress of erosion is the same result, and the crystal orientation (110) is the most eroded, the orientation (100) is next, and the orientation (111) is the least eroded. Regarding the cleavage from each crystal orientation, unlike these cases, the crystal orientation (111) is the easiest to cleavage, the orientation (110) is next to this, and the orientation (100) is the most difficult to cleavage. As described above, since the wafer W has different characteristics depending on the crystal orientation, when laser annealing is applied to the silicon wafer W, the pulse laser takes into consideration the state of the irradiation surface, specifically, the crystal orientation, especially at the edge portion. It turned out that it had to be irradiated.

図1に、半導体ウェーハWの一例を示す。図1(a)は、切欠き形状の基準点であるノッチNが形成された単結晶シリコンウェーハWの上面図であり、図1(b)はエッジ部の拡大正面図である。図1(a)では主要点における結晶方位を併せて示す。ウェーハWは単結晶シリコンウェーハであるから、半導体回路が形成される予定の平坦な回路形成表面では、結晶方位が(100)となっている。このとき、例えばノッチ部Nとノッチ部Nとは180°反対側の反ノッチ部ANにおける、エッジ部の結晶方位が(100)になっていたとすると、これらの位置を結ぶ線に直交する位置、すなわちノッチ部Nを基準とした周方向角度φが、φ=90°、270°の位置でも、結晶方位は(100)となる。しかしその中間の位置、すなわち、φ=45°、135°、225°、315°の位置では、結晶方位が(110)に変化している。上述した結晶方位の特性から、このウェーハWのエッジ部を全周にわたって均一にレーザ照射すると、例えば斜め方向(結晶方位(110)の方向)からのへき開が起こり易くなる、またはへき開しやすくなり、半導体製造における歩留まり低下を引き起こす。なお、図1(b)に示すように本実施例におけるウェーハWでは、ウェーハWの外径端部であって、ウェーハ端面53の近傍には、亀裂の発生を抑制する等のために、斜めに面取りされた面取り部52が形成されている。ウェーハWの端面53の加工においては、面取り52の他に角部の形成を避けるR加工を用いることもある。ウェーハWの回路形成面51にほぼ垂直な端面53と端面53の近傍の面取り面52を併せてエッジ部55と称する。 FIG. 1 shows an example of the semiconductor wafer W. FIG. 1A is a top view of a single crystal silicon wafer W in which a notch N, which is a reference point of a notch shape, is formed, and FIG. 1B is an enlarged front view of an edge portion. FIG. 1A also shows the crystal orientations at the main points. Since the wafer W is a single crystal silicon wafer, the crystal orientation is (100) on the flat circuit forming surface on which the semiconductor circuit is to be formed. At this time, for example, if the crystal orientation of the edge portion is (100) in the anti-notch portion AN on the opposite side of the notch portion N and the notch portion N by 180 °, the position orthogonal to the line connecting these positions, That is, the crystal orientation is (100) even when the circumferential angle φ with respect to the notch portion N is φ = 90 ° and 270 °. However, at the intermediate position, that is, at the positions of φ = 45 °, 135 °, 225 °, and 315 °, the crystal orientation changes to (110). From the above-mentioned characteristics of the crystal orientation, when the edge portion of the wafer W is uniformly irradiated with a laser over the entire circumference, for example, cleavage from an oblique direction (direction of the crystal orientation (110)) is likely to occur, or cleavage is likely to occur. Causes a decrease in yield in semiconductor manufacturing. As shown in FIG. 1B, in the wafer W in this embodiment, the outer diameter end portion of the wafer W, and the vicinity of the wafer end face 53, is oblique in order to suppress the occurrence of cracks and the like. A chamfered portion 52 is formed. In the processing of the end face 53 of the wafer W, in addition to the chamfer 52, R processing that avoids the formation of corners may be used. The end surface 53 substantially perpendicular to the circuit forming surface 51 of the wafer W and the chamfered surface 52 in the vicinity of the end surface 53 are collectively referred to as an edge portion 55.

ウェーハWの回路形成面51に半導体回路を形成する前であって表面研磨等の機械的な加工をした後のウェーハWを、エッジ部55においても均一に改質するために、レーザ照射する。その際、レーザアニーリングで用いるパルスレーザの照射量等を、ウェーハWの各照射部の結晶方位に応じて変化させる。ウェーハWのエッジ55の表面改質の一例を、図2および図3を用いて説明する。 Before forming a semiconductor circuit on the circuit forming surface 51 of the wafer W, and after mechanical processing such as surface polishing, the wafer W is irradiated with a laser in order to uniformly modify the edge portion 55 as well. At that time, the irradiation amount of the pulse laser used in the laser annealing and the like are changed according to the crystal orientation of each irradiation portion of the wafer W. An example of surface modification of the edge 55 of the wafer W will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

図2は、本発明によるレーザアニーリングを単結晶シリコンウェーハWに適用する改質装置100の一例を示す図であり、その正面図である。改質装置100は、ウェーハWを載置および保持するターンテーブル10を有する5軸のステージ20を備える。ウェーハWは、例えば12インチウェーハであり、既に表面研磨等が済んでいる。ターンテーブル10はθ軸の自由度を有し、ウェーハWを回転させてレーザを照射するのに用いられる。例えばウェーハWのエッジ部の改質においては、ターンテーブル10を回転させ、ターンテーブル10に搭載されたウェーハWのエッジ部の改質位置を連続的に変化させ、そこへパルスレーザ光を照射する。ステージ20は、図の左右方向にウェーハWを移動させるX軸、このX軸に直交し、紙面を貫く方向にウェーハWを移動させるY軸、X軸とY軸の双方に直交し、図で上下方向にウェーハWを移動させるZ軸の直交3軸の他に、ウェーハWのエッジ部55の表裏両面の角部に形成された2つの面取り部55の形状に応じて傾斜可能なB、C軸を備える。ステージ20がX軸、Y軸、Z軸、B軸、C軸、およびθ軸を有するので、ウェーハWの形状、特にエッジ部55の形状がどんな形状であっても、後述するレーザ照射器を照射面に適正角度で配置でき、レーザ光36を所望の改質位置である照射面に適性に連続的に照射することが可能になる。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a reformer 100 that applies the laser annealing according to the present invention to the single crystal silicon wafer W, and is a front view thereof. The reformer 100 includes a 5-axis stage 20 having a turntable 10 on which and holds the wafer W. The wafer W is, for example, a 12-inch wafer, and its surface has already been polished. The turntable 10 has a degree of freedom of the θ axis and is used to rotate the wafer W and irradiate the laser. For example, in reforming the edge portion of the wafer W, the turntable 10 is rotated to continuously change the reforming position of the edge portion of the wafer W mounted on the turntable 10, and pulse laser light is irradiated to the modified position. .. The stage 20 is orthogonal to the X-axis that moves the wafer W in the left-right direction of the figure, the Y-axis that moves the wafer W in the direction that penetrates the paper surface, and is orthogonal to both the X-axis and the Y-axis. In addition to the three orthogonal axes of the Z axis that move the wafer W in the vertical direction, B and C that can be inclined according to the shape of the two chamfered portions 55 formed at the corners of both the front and back sides of the edge portion 55 of the wafer W. Equipped with a shaft. Since the stage 20 has an X-axis, a Y-axis, a Z-axis, a B-axis, a C-axis, and a θ-axis, the laser irradiator described later can be used regardless of the shape of the wafer W, particularly the shape of the edge portion 55. It can be arranged on the irradiation surface at an appropriate angle, and the laser beam 36 can be appropriately and continuously irradiated to the irradiation surface at a desired modification position.

レーザユニット30は、ウェーハWの改質位置にパルスレーザを照射するための装置であり、レーザ光源32と、レーザ光源32が出射するパルスレーザのパルスエネルギ、パルス幅および繰り返し照射するパルスレーザの周波数または繰返し回数等の少なくともいずれかを制御する制御部34を有する。レーザ光源32は、波長355、532、785nmのパルスレーザ光36を出射可能である。本改質装置100で使用するこれらの波長は、シリコンウェーハWの吸収率を考慮したもので、吸収率が高い波長を選んでいる。なお、レーザ光36の波長はこれらに限るものではなく、ウェーハの材質等に応じて変更することは可能である。また、上記の内の1種類または2種類のみを出射するものであってもよい。 The laser unit 30 is a device for irradiating the reformed position of the wafer W with a pulsed laser, and is a device for irradiating the modified position of the wafer W with a pulsed laser. Alternatively, it has a control unit 34 that controls at least one of the number of repetitions and the like. The laser light source 32 can emit pulsed laser light 36 having wavelengths of 355, 532, and 785 nm. These wavelengths used in the reformer 100 take into consideration the absorption rate of the silicon wafer W, and a wavelength having a high absorption rate is selected. The wavelength of the laser beam 36 is not limited to these, and can be changed according to the material of the wafer and the like. Further, only one or two of the above may be emitted.

レーザユニット30から出射された制御されたパルスレーザ光36は、光学系40を介して照射対象であるウェーハWに照射される。光学系40は、適正な焦点距離を確保および調整できるように、パルスレーザ光源32とウェーハWとの間に制御可能な1軸を有している。光学系40の典型的な例を、図3に示す。 The controlled pulsed laser beam 36 emitted from the laser unit 30 is irradiated to the wafer W to be irradiated via the optical system 40. The optical system 40 has a controllable axis between the pulsed laser light source 32 and the wafer W so that an appropriate focal length can be secured and adjusted. A typical example of the optical system 40 is shown in FIG.

図3は、光学系40の模式配置図である。図に示すように、光学系40は、いくつかのプリズム42、43とガルバノミラー44、集光レンズとしてのf-θレンズ46を有する。光学系40では、改質位置におけるパルスレーザ光36のレーザスポット径φd、パルスエネルギ密度J、パルスエネルギ密度Jの時間変化形状を示すレーザプロファイルPLの少なくともいずれかが制御または調整される。 FIG. 3 is a schematic layout diagram of the optical system 40. As shown in the figure, the optical system 40 has several prisms 42 and 43, a galvano mirror 44, and an f-θ lens 46 as a condenser lens. In the optical system 40, at least one of the laser spot diameter φd of the pulsed laser beam 36 at the modified position, the pulse energy density J, and the laser profile PL showing the time-varying shape of the pulse energy density J is controlled or adjusted.

レーザプロファイルPLの一例を、非特許文献1から引用して図4に示す。図4の縦軸はエネルギ強度を示し、パルスレーザのエネルギ強度の基準量との比である比強度で表している。この図4の例では1回のパルスは40ns程であり、時間の経過と共に急速に立上がってピークに達した後、徐々に低下している。光学系40を介することにより、ウェーハWの改質位置では、パルスエネルギ密度Jやレーザ照射時間、スポット径φdの少なくともいずれかが制御された適正な照射レーザ光36となって、所望の改質範囲に照射される。 An example of the laser profile PL is taken from Non-Patent Document 1 and shown in FIG. The vertical axis of FIG. 4 indicates the energy intensity, and is represented by the specific intensity which is the ratio of the energy intensity of the pulse laser to the reference amount. In the example of FIG. 4, one pulse is about 40 ns, and it rises rapidly with the passage of time, reaches a peak, and then gradually decreases. At the reforming position of the wafer W via the optical system 40, at least one of the pulse energy density J, the laser irradiation time, and the spot diameter φd becomes an appropriate irradiation laser beam 36, which is desired to be reformed. The area is illuminated.

改質装置100はさらに、レーザ照射前および/またはレーザ照射後にウェーハWの表面を検査するためのアライメント装置110を有する。アライメント装置110は、カメラを用いて改質対象ウェーハWをステージ20の中央に配置するアライメント部112、ウェーハWのうねりや粗さ等の面状態をカメラを用いて測定するおよび/または専用の粗さ測定機等で測定する測定部114、カメラを用いてウェーハWのアライメントを制御し、およびウェーハWの表面性状測定を制御し演算する、パソコンで代表される制御演算部116を備える。 The reformer 100 further includes an alignment device 110 for inspecting the surface of the wafer W before and / or after laser irradiation. The alignment device 110 uses a camera to measure the surface condition such as the waviness and roughness of the alignment unit 112, which arranges the wafer W to be reformed in the center of the stage 20, and / or the dedicated roughness. It is provided with a measuring unit 114 for measuring with a measuring machine or the like, and a control calculation unit 116 represented by a personal computer for controlling the alignment of the wafer W using a camera and controlling and calculating the surface texture measurement of the wafer W.

カメラは、ウェーハWのエッジ部55上の各点の結晶方位を求める際にも使用される。例えばウェーハWにノッチNが形成されているときに、基準となる結晶方位(例えば方位(100))のノッチNからの位置ずれが予め知られていれば、ノッチNを基準(たとえば周方向角度φ=0°)にした角度座標φを用いて、各周方向位置φにおける結晶方位を、カメラの撮像画像内のノッチNの位置から判断する。ここで、結晶方位の決定には、必ずしもカメラを用いる必要は無く、改質装置100内部または外部に結晶方位測定専用のX線結晶方位測定装置を含むようにしてもよい。なお、結晶方位測定用の測定機器または測定部114のカメラを用いて結晶方位を特定した後に、結晶方位の特定結果に基づきパルスレーザをウェーハWに照射するので、アライメント部112は、ウェーハW上のレーザ照射位置を十分な精度で特定できる能力を有する。 The camera is also used to determine the crystal orientation of each point on the edge portion 55 of the wafer W. For example, when the notch N is formed on the wafer W, if the positional deviation of the reference crystal orientation (for example, the orientation (100)) from the notch N is known in advance, the notch N is used as a reference (for example, a circumferential angle). Using the angular coordinates φ with φ = 0 °), the crystal orientation at each circumferential position φ is determined from the position of the notch N in the image captured by the camera. Here, it is not always necessary to use a camera to determine the crystal orientation, and an X-ray crystal orientation measuring device dedicated to crystal orientation measurement may be included inside or outside the reforming device 100. After the crystal orientation is specified using the measuring device for measuring the crystal orientation or the camera of the measuring unit 114, the wafer W is irradiated with the pulse laser based on the result of specifying the crystal orientation, so that the alignment unit 112 is on the wafer W. It has the ability to identify the laser irradiation position of the wafer with sufficient accuracy.

アライメント装置110では、ウェーハW面上にパルスレーザを照射する前後に、測定部114で面状態を測定、観察および解析し、その解析結果に基づいてレーザ照射条件にフィードバックする。その際、位相ごとに最適化を図り、結晶方位に応じたパルス強度や照射時間、照射レーザプロファイルPLを再構成している。 In the alignment device 110, before and after irradiating the pulse laser on the W surface of the wafer, the measuring unit 114 measures, observes, and analyzes the surface state, and feeds back to the laser irradiation conditions based on the analysis result. At that time, optimization is performed for each phase, and the pulse intensity, irradiation time, and irradiation laser profile PL according to the crystal orientation are reconstructed.

図2に示した改質装置100を用いたウェーハWのエッジ部における改質の具体例を、図5以下に説明する。図5は、結晶方位に応じて予め設定したパルスエネルギJでパルス照射する例である。アライメント装置110を用いてもしくは事前の処理工程において、各ウェーハWについてその周方向の結晶方位の分布が既に測定されている。本例では、ウェーハWの位置の基準となるノッチN(φ=0°)の結晶方位が(100)であり、ノッチNから時計回りにφ=90°、180°、270°の位置も結晶方位が(100)である。また、ノッチNから時計回りにφ=45°、135°、225°、315°の位置は、結晶方位が(110)である。上述したように、結晶方位(110)では結晶方位(100)におけるよりも、エッチングにより浸食が大きくなっていて、表面欠陥も大きいものと予想されることやへき開しやすいことのため、結晶方位(110)でエネルギ強度をJmaxに増し、結晶方位(100)でエネルギ強度がJminに低下するようにし、その間は正弦曲線で接続した曲線分布でレーザ光36のパルスエネルギ強度を変化させている。 A specific example of reforming at the edge portion of the wafer W using the reformer 100 shown in FIG. 2 will be described below with reference to FIG. FIG. 5 shows an example of pulse irradiation with a pulse energy J set in advance according to the crystal orientation. The distribution of the crystal orientation in the circumferential direction of each wafer W has already been measured using the alignment device 110 or in a pretreatment step. In this example, the crystal orientation of the notch N (φ = 0 °), which is the reference of the position of the wafer W, is (100), and the positions of φ = 90 °, 180 °, and 270 ° clockwise from the notch N are also crystallized. The orientation is (100). Further, the crystal orientation is (110) at the positions of φ = 45 °, 135 °, 225 °, and 315 ° clockwise from the notch N. As described above, in the crystal orientation (110), erosion is larger due to etching than in the crystal orientation (100), surface defects are expected to be large, and it is easy to open the crystal orientation. The energy intensity is increased to Jmax at 110), the energy intensity is decreased to Jmin at the crystal orientation (100), and the pulse energy intensity of the laser beam 36 is changed by a curve distribution connected by a sine curve during that time.

このような設定でウェーハWのエッジ部55にレーザ光36をパルス照射する。なお、改質におけるパルスレーザの照射の影響は、パルスエネルギ密度Jだけではなく、パルス幅および照射パルスの繰り返し数または繰り返し周波数、スポット径等にも影響される。そこで本実施例では、パルスエネルギ密度だけは図5に示したパルスエネルギ密度分布でウェーハWの周方向にパルスレーザを照射するが、パルス幅や照射パルスの繰り返し周波数、スポット径は一定にしている。この設定で、ウェーハWのエッジ部の照射位置に、ウェーハWの周方向位置φに応じて変化するパルスエネルギ量(パルスエネルギ密度とパルス幅と繰り返し数の関数であり、一般的にはほぼそれらの積になる)が加えられる。もちろん、パルス幅と繰り返し数または繰り返し周波数を変えることも可能である。 With such a setting, the edge portion 55 of the wafer W is pulsed with the laser beam 36. The influence of the pulse laser irradiation on the modification is influenced not only by the pulse energy density J but also by the pulse width, the number of repetitions of the irradiation pulse, the repetition frequency, the spot diameter, and the like. Therefore, in this embodiment, only the pulse energy density irradiates the pulse laser in the circumferential direction of the wafer W with the pulse energy density distribution shown in FIG. 5, but the pulse width, the repetition frequency of the irradiation pulse, and the spot diameter are kept constant. .. With this setting, the irradiation position of the edge portion of the wafer W is a function of the amount of pulse energy (pulse energy density, pulse width, and number of repetitions) that changes according to the circumferential position φ of the wafer W. Will be the product of) is added. Of course, it is also possible to change the pulse width and the number of repetitions or the repetition frequency.

レーザ光36による加熱と間欠的な照射のためにレーザ光36が照射されない時間に生じる冷却や熱のウェーハWの内部へ移動の繰り返しにより、ウェーハWの表面近傍は熱的影響を受ける。これらの関係を考慮してパルス幅と繰り返し数または繰り返し周波数を一定または可変に設定する。 The vicinity of the surface of the wafer W is thermally affected by the repeated cooling and heat transfer to the inside of the wafer W, which occurs during the time when the laser beam 36 is not irradiated due to the heating by the laser beam 36 and the intermittent irradiation. In consideration of these relationships, the pulse width and the number of repetitions or the repetition frequency are set to be constant or variable.

その後、照射位置に所望のアニーリング(表面改質)が施されたか否かを、アライメント装置110を用いて測定する。測定項目は、ウェーハWの照射表面のうねりや粗さ、表面欠陥等である。ウェーハWの表面のうねりや粗さが所定範囲に収まっていれば、他のウェーハWに同様の処理をする。もしウェーハWの表面粗さやうねりが、所定の許容範囲に収まっていなければ、パルスエネルギ強度を修正して再度レーザ照射する。 After that, whether or not the desired annealing (surface modification) has been applied to the irradiation position is measured using the alignment device 110. The measurement items are waviness and roughness of the irradiated surface of the wafer W, surface defects, and the like. If the waviness and roughness of the surface of the wafer W are within a predetermined range, the same treatment is performed on the other wafer W. If the surface roughness and waviness of the wafer W are not within a predetermined allowable range, the pulse energy intensity is corrected and laser irradiation is performed again.

なお、上記アライメント装置110を用いた測定においては、カメラや専用の測定機で周方向の各照射位置における粗さやうねりを測定している。もちろん、測定はウェーハWの周方向位置に対して連続的に測定してもよいし、結晶方位が基準方位、例えば(100)から大幅に異なっている結晶方位を持つ位置φだけ測定して、測定のスループットを向上させることもできる。図5に示したパルスエネルギの強度変化図からも分かるように、結晶方位により変えるべきパルスエネルギ量の概略値は予め実測により得ているので、複数の異なる結晶方位の位置φにおける測定結果から概略値を参照して、照射条件の変更を判断することができる。 In the measurement using the alignment device 110, the roughness and waviness at each irradiation position in the circumferential direction are measured by a camera or a dedicated measuring device. Of course, the measurement may be performed continuously with respect to the circumferential position of the wafer W, or only the position φ having a crystal orientation whose crystal orientation is significantly different from the reference orientation, for example (100), may be measured. It is also possible to improve the throughput of measurement. As can be seen from the pulse energy intensity change diagram shown in FIG. 5, since the approximate value of the pulse energy amount to be changed depending on the crystal orientation is obtained by actual measurement in advance, it is approximated from the measurement results at the positions φ of a plurality of different crystal orientations. The change in irradiation conditions can be determined by referring to the value.

ところで、同じ結晶方位を持つ異なる周方向位置に、同じパルスエネルギ量のレーザ光36を同じ時間だけ照射しても、修復が十分である位置と修復が不十分な点が生じる場合がある。そのような場合には、修復が不十分な位置に対してパルスレーザの照射量を変更する必要がある。そのような例を、図6を用いて説明する。 By the way, even if the laser beam 36 having the same pulse energy amount is irradiated to different circumferential positions having the same crystal orientation for the same time, there may be a position where the restoration is sufficient and a point where the restoration is insufficient. In such a case, it is necessary to change the irradiation amount of the pulse laser to the position where the repair is insufficient. Such an example will be described with reference to FIG.

図6は、測定結果をフィードバックしてパルスエネルギ強度を変更する方法を説明する図であり、図6(a)は、図5と同様のウェーハWの周方向位置φに応じたレーザ光36のパルスエネルギ分布の図であり、図6(b)はウェーハWの各部の改質状態を測定する状態を示す模式図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining a method of changing the pulse energy intensity by feeding back the measurement result, and FIG. 6A shows the laser beam 36 according to the circumferential position φ of the wafer W similar to FIG. It is a figure of the pulse energy distribution, and FIG. 6B is a schematic diagram which shows the state of measuring the reforming state of each part of a wafer W.

図6(b)に示すように、結晶方位が共に(110)であるウェーハWの周方向の点A(φ=45°)、B(φ=135°)について、パルスレーザを照射した後にカメラまたは専用測定機114で表面状態を測定して信号S、Sが得られ、アライメント装置110に送られる。なおこの図6(b)では理解しやすいようにカメラを2台描いているが、実際はウェーハWを回転させて、レーザ照射位置がカメラ位置に来たところで撮像するので、カメラは1台あれば十分である。アライメント装置110の判断の結果、信号Sは許容範囲内であったが、信号Sは許容範囲を超えていた。この場合、許容範囲外の信号Sが得られた位置Bに対して、強度を変更する補正をする。予めパルスエネルギ強度とウェーハWのレーザ照射面の変化の関係は求められているので、その関係を用いて要求される修正量は決定される。本実施例では、結晶方位(110)がφ=135°である位置Bで改質が不十分であったので、この部分にエネルギ強度を修正してレーザ照射する。 As shown in FIG. 6B, the camera is irradiated with a pulse laser at points A (φ = 45 °) and B (φ = 135 °) in the circumferential direction of the wafer W having both crystal orientations (110). or signals S a to measure the surface state in a dedicated measuring instrument 114, S B is obtained and sent to the alignment device 110. In FIG. 6B, two cameras are drawn for easy understanding, but in reality, the wafer W is rotated to take an image when the laser irradiation position comes to the camera position, so only one camera is required. It is enough. Results of the determination of the alignment apparatus 110, but the signal S A is within the tolerable range, the signal S B was greater than the allowable range. In this case, with respect to the position B where the signal S B outside the permissible range is obtained, a correction to change the intensity. Since the relationship between the pulse energy intensity and the change in the laser irradiation surface of the wafer W has been obtained in advance, the required correction amount is determined using this relationship. In this embodiment, the modification was insufficient at the position B where the crystal orientation (110) is φ = 135 °, so the energy intensity is corrected and laser irradiation is performed on this portion.

つまり、ターンテーブル10を用いてθ軸周りに回転させるウェーハWの表面改質においては、許容範囲を超えた位置Bがレーザ照射位置に到達するのに同期して、レーザ光36のパルスエネルギ量を、結晶方位(110)に割り当てられていたパルスエネルギ量JmaxからJfbに増大させる。ここで、修正したエネルギ強度のパルスレーザの照射は、結晶方位(110)であるφ=135°の点のみならず、回転しているウェーハWではその前後の時間、ウェーハWにおいては周方向その両側の部分にもその位置に応じた修正量だけ増加した照射エネルギのパルスレーザを照射する。この増加したパルスレーザの照射範囲は、図6(b)でZfbで表されている。一方、同じ結晶方位(110)であっても、測定結果が予め定めた基準を満たす位置Aおよび位置φ=225°他の位置では、パルスエネルギはJmaxのままであり、その他の位置φでは、図5に示した基準となる照射パターンを繰り返す。 That is, in the surface modification of the wafer W rotated around the θ-axis using the turntable 10, the pulse energy amount of the laser beam 36 is synchronized with the arrival of the position B exceeding the permissible range at the laser irradiation position. Is increased from the pulse energy amount Jmax assigned to the crystal orientation (110) to Jfb. Here, the irradiation of the pulsed laser with the corrected energy intensity is not limited to the point of φ = 135 °, which is the crystal orientation (110), but also the time before and after that in the rotating wafer W, and the circumferential direction in the wafer W. A pulse laser with an irradiation energy increased by a correction amount according to the position is also irradiated to both side portions. The irradiation range of this increased pulse laser is represented by Zfb in FIG. 6 (b). On the other hand, even if the crystal orientation is the same (110), the pulse energy remains Jmax at the position A and the position φ = 225 ° other positions where the measurement result satisfies the predetermined reference, and at the other positions φ, the pulse energy remains Jmax. The reference irradiation pattern shown in FIG. 5 is repeated.

このように結晶方位に加えてウェーハWの周方向位置φに応じてレーザ光36の照射エネルギを変化させることで、ウェーハWの表面のより均一な改質を実現できる。なお、図5、6(a)に示したパルスエネルギ密度の変化図は、ウェーハWの周方向角度位置φと照射エネルギの関係を示す図であり、実際に照射されるレーザ光36はパルスレーザであるから、時間間隔が置かれて照射される。レーザ照射光36の出力の時間変化は、図5に示した曲線を間欠的になぞる。 By changing the irradiation energy of the laser beam 36 according to the circumferential position φ of the wafer W in addition to the crystal orientation in this way, more uniform modification of the surface of the wafer W can be realized. The change diagram of the pulse energy density shown in FIGS. 5 and 6A is a diagram showing the relationship between the circumferential angular position φ of the wafer W and the irradiation energy, and the laser beam 36 actually irradiated is a pulse laser. Therefore, it is irradiated at time intervals. The time change of the output of the laser irradiation light 36 intermittently traces the curve shown in FIG.

上記ウェーハWの表面改質方法のフローチャートを、図7に示す。事前に専用の測定機で、または表面改質装置100のアライメント装置110が備えるカメラ等を用いて、ウェーハWの表面各部のうねりや粗さを測定し、ウェーハWの周方向位置φおよび結晶方位とそれらのデータを対応付ける(ステップS710)。予め求めて置いたウェーハWの結晶方位と照射すべきパルスレーザのエネルギ量の関係を参照して、ターンテーブル10が回転して照射位置に到達するウェーハWの周方向位置φに応じたパルスエネルギ量を求める。その際使用するレーザ光の周波数等も同時に定める(ステップS720)。レーザユニット30の制御部34が、レーザ光源32から光学系40を介してウェーハWの照射面へ当該照射位置に要求される照射量を照射する(ステップS730)。アライメント装置110が有するカメラ等を含む測定装置または専用測定機を用いて、パルスレーザ照射後のウェーハWの表面を測定および検査する(ステップS740)。測定結果を判断する(ステップS750)。ウェーハWのすべての周方向位置における測定値が許容範囲なら、本ウェーハWの改質は終了する(ステップS760)。そして、次のウェーハWの測定に移る。ウェーハWの周方向の測定位置φで許容範囲外の測定値が得られたら、ステップS720に戻り、照射するパルスレーザのエネルギ量を許容範囲外であった場所について、予め求めてあるデータに基づき変更するフィードバックを施したパルスレーザ照射を実行する。以下、同じ手順を繰り返す。 A flowchart of the surface modification method for the wafer W is shown in FIG. The waviness and roughness of each part of the surface of the wafer W are measured in advance with a dedicated measuring machine or a camera or the like provided in the alignment device 110 of the surface reforming device 100, and the circumferential position φ and crystal orientation of the wafer W are measured. And their data are associated (step S710). With reference to the relationship between the crystal orientation of the wafer W obtained in advance and the amount of energy of the pulsed laser to be irradiated, the pulse energy corresponding to the circumferential position φ of the wafer W at which the turntable 10 rotates to reach the irradiation position. Find the amount. At the same time, the frequency of the laser beam to be used and the like are also determined (step S720). The control unit 34 of the laser unit 30 irradiates the irradiation surface of the wafer W from the laser light source 32 via the optical system 40 with the irradiation amount required for the irradiation position (step S730). The surface of the wafer W after pulse laser irradiation is measured and inspected by using a measuring device including a camera or the like included in the alignment device 110 or a dedicated measuring machine (step S740). The measurement result is determined (step S750). If the measured values at all the circumferential positions of the wafer W are within the permissible range, the reforming of the wafer W is completed (step S760). Then, the next measurement of the wafer W is started. When a measurement value outside the permissible range is obtained at the measurement position φ in the circumferential direction of the wafer W, the process returns to step S720, and the energy amount of the pulsed laser to be irradiated is based on the previously obtained data at the place where the energy amount is out of the permissible range. Perform pulsed laser irradiation with varying feedback. Hereinafter, the same procedure is repeated.

以上説明したように本発明の各実施例によれば、単結晶ウェーハWのエッジ部における改質において、エッジ部の各点の結晶方位に応じて改質に用いるパルスレーザの強度やエネルギ量を変化させているので、結晶方位に応じて異なる表面性状に対応できる。また、異なる表面性状に応じたエネルギ量を照射するので、へき開の起こりやすい点でも十分に改質でき、結晶方位の差に起因するエッジ部からのへき開や亀裂の進展を低減できる。 As described above, according to each embodiment of the present invention, in the modification of the edge portion of the single crystal wafer W, the intensity and the amount of energy of the pulse laser used for the modification are determined according to the crystal orientation of each point of the edge portion. Since it is changed, it is possible to deal with different surface textures depending on the crystal orientation. In addition, since the amount of energy is applied according to different surface textures, it is possible to sufficiently modify the point where cleavage is likely to occur, and it is possible to reduce the growth of cleavage and cracks from the edge portion due to the difference in crystal orientation.

10…ターンテーブル、20…ステージ、30…レーザユニット、32…レーザ光源、34…制御部、36…レーザ光、40…光学系、42、43…プリズム、44…ガルバノミラー、46…f-θレンズ、51…回路形成面、52…面取り部、53…端面、55…エッジ部またはエッジ、100…(表面)改質装置、110…アライメント装置、112…アライメント部、114…測定部、116…制御演算装置(パソコン)、AN…反ノッチ部、N…ノッチ部、W…ウェーハ、φ…(ウェーハ)の周方向角度 10 ... turntable, 20 ... stage, 30 ... laser unit, 32 ... laser light source, 34 ... control unit, 36 ... laser light, 40 ... optical system, 42, 43 ... prism, 44 ... galvano mirror, 46 ... f-θ Lens, 51 ... Circuit forming surface, 52 ... Chamfered part, 53 ... End face, 55 ... Edge part or edge, 100 ... (Surface) modifier, 110 ... Alignment device, 112 ... Alignment part, 114 ... Measuring part, 116 ... Control computing device (personal computer), AN ... anti-notch part, N ... notch part, W ... wafer, φ ... (wafer) circumferential angle

Claims (8)

インゴットから切断形成されたシリコンウェーハの表面を改質するものであって、ウェーハを載置および保持するテーブルと、改質前のウェーハの表面状態を測定する測定装置を少なくとも含むアライメント装置と、ウェーハの表面にパルスレーザを照射するレーザユニットと、レーザユニットから出射されたレーザ光をウェーハ表面の照射位置に導く光学系とを備えたウェーハ表面の改質装置において、
前記アライメント装置は、前記ウェーハのエッジ部の修復時に、前記テーブルを回転させて前記照射位置に達したウェーハの周方向位置における結晶方位に応じて、前記レーザユニットが出射するレーザ光のパルスエネルギ量を変化させるものであることを特徴とするウェーハ表面の改質装置。
An alignment device that modifies the surface of a silicon wafer cut and formed from an ingot, including at least a table on which the wafer is placed and held, and a measuring device that measures the surface condition of the wafer before reforming, and a wafer. In a wafer surface reforming device provided with a laser unit that irradiates the surface of the wafer with a pulsed laser and an optical system that guides the laser light emitted from the laser unit to the irradiation position on the wafer surface.
The alignment device rotates the table and reaches the irradiation position at the time of repairing the edge portion of the wafer. A wafer surface reforming device characterized by changing the number of wafers.
前記アライメント装置は、前記照射位置に達したウェーハの周方向位置における結晶方位が(100)の箇所で最も小さく、結晶方位が(110)の箇所で最も大きいパルスエネルギ密度に前記レーザユニットから照射されるレーザ光を制御するものであることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ表面の改質装置。 In the alignment device, the laser unit irradiates the lowest pulse energy density at the position where the crystal orientation is (100) and the highest pulse energy density at the position where the crystal orientation is (110) in the circumferential position of the wafer that has reached the irradiation position. The wafer surface reforming apparatus according to claim 1, wherein the laser beam is controlled. 前記パルスエネルギ量は、パルスエネルギ密度、パルス幅および照射パルスの繰り返し数の関数であることを特徴とする請求項1または2に記載のウェーハ表面の改質装置。 The wafer surface reforming apparatus according to claim 1 or 2, wherein the pulse energy amount is a function of the pulse energy density, the pulse width, and the number of repetitions of the irradiation pulse. 前記光学系は、レーザをウェーハに照射するときのウェーハ表面のレーザのスポット径、パルスエネルギ密度、およびパルスレーザが出射する1パルスの時間変化であるレーザプロファイルの少なくともいずれかを制御することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のウェーハ表面の改質装置。 The optical system is characterized by controlling at least one of a laser spot diameter, a pulse energy density, and a laser profile, which is a time change of one pulse emitted by the pulse laser, when irradiating the wafer with the laser. The wafer surface reforming apparatus according to any one of claims 1 to 3. 前記レーザユニットは、パルスエネルギ、繰り返し照射するパルスレーザのパルス周波数および同一照射位置に繰り返し照射するパルスの照射回数の少なくともいずれかを制御することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のウェーハ表面の改質装置。 The laser unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the laser unit controls at least one of the pulse energy, the pulse frequency of the pulsed laser to be repeatedly irradiated, and the number of times of irradiation of the pulse to be repeatedly irradiated to the same irradiation position. The wafer surface reformer according to. インゴットから切断形成されたシリコンウェーハの表面改質方法であって、
改質前のウェーハの表面状態をアライメント装置が測定するステップと、レーザユニットから出射されたパルスレーザを表面研磨後のウェーハの照射面に照射してウェーハの表面を溶解して改質するステップを含み、ここで、ウェーハの表面に照射されるパルスレーザのエネルギ量を、前記ウェーハの該照射面の結晶方位に応じて変化させることを特徴とするウェーハ表面の改質方法。
A method for surface modification of silicon wafers cut and formed from ingots.
The step of measuring the surface condition of the wafer before reforming by the alignment device and the step of irradiating the irradiated surface of the wafer after surface polishing with a pulse laser emitted from the laser unit to melt and reform the surface of the wafer. A method for modifying a wafer surface, which comprises changing the amount of energy of a pulsed laser irradiated on the surface of a wafer according to the crystal orientation of the irradiated surface of the wafer.
照射するパルスレーザのエネルギ量は、同一のウェーハにおいては結晶方位が(110)の位置において大きく、結晶方位が(100)において小さいことを特徴とする請求項6に記載のウェーハ表面の改質方法。 The method for modifying a wafer surface according to claim 6, wherein the amount of energy of the pulsed laser to be irradiated is large at the position where the crystal orientation is (110) and small at the position where the crystal orientation is (100) in the same wafer. .. 同一のウェーハにおいて、同一エネルギ量のパルスレーザを同一の結晶方位位置に照射するステップと、パルスレーザ照射後のウェーハの表面性状を測定するステップとをさらに含み、同一の結晶方位位置におけるパルスレーザ照射後の表面性状が予め定めた許容範囲を超えている位置があるときは、該許容範囲を超えた位置に増大したパルスレーザのエネルギ量を照射するフィードバック照射を実行するステップを追加することを特徴とする請求項7に記載のウェーハ表面の改質方法。 A step of irradiating the same wafer with a pulse laser having the same amount of energy at the same crystal orientation position and a step of measuring the surface texture of the wafer after the pulse laser irradiation are further included, and the pulse laser irradiation at the same crystal orientation position is further included. When there is a position where the surface texture later exceeds a predetermined allowable range, it is characterized by adding a step of executing feedback irradiation for irradiating the increased energy amount of the pulsed laser to the position exceeding the allowable range. The method for modifying a wafer surface according to claim 7.
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