JP4060405B2 - Manufacturing method of semiconductor wafer - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンなどの半導体ウェハの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ワークステーション、パーソナルコンピュータの主記憶装置に広く用いられているDRAMなどのLSIの高集積化の傾向は日進月歩の勢いで進行し、いまや1GbitDRAMの実用化が検討される時代になっている。これに伴い、LSIのデザインルールも、0.18μmといった超微細化が進んでいる。
【0003】
このようなデザインルールの超微細化が進むと、いままでは許容されていたような半導体ウェハ上のわずかな欠陥あるいは汚染も、製品歩留まりに大きく影響することになる。このため、半導体ウェハ表面の無欠陥化、非汚染化が現状以上に要求されている。
【0004】
この要求への回答を与える手段として、昨今では、半導体ウェハプロセスにおけるレーザ光の有効利用が盛んに行われている。例えば、エキシマレーザを半導体ウェハに照射し、半導体ウェハ上に塗布されたレジスト材料を光分解させ、さらに真空吸引することによりレジスト材料を除去する方法が特開昭62−257731に開示されている。この方法によると、レジスト材料の残留粒子などの汚染物質を、半導体ウェハの表面から完全に取り除くことができる。
【0005】
また、レーザ光を半導体ウェハのデバイス生成面の裏面に照射して、大きなダメージを持った層を形成するエクストリンシックゲッタリング法なども、例えば特開昭58−37983号公報に開示されている。この方法によれば、上記のダメージを持った層が、表面近傍における欠陥や金属原子を吸収してしまうことがよく知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
半導体ウェハプロセスにおいて、ウェハ表面近傍の無欠陥化、並びに表面の非汚染化が現状以上に要求されていることは、上記に述べたとおりである。ところで、一般の鏡面研磨ウェハを製造するプロセス中で、ウェハが汚染される工程としては、例えば化学研磨工程などが上げられる。化学研磨工程において、デバイス生成面の裏面のエッチングサーフェスに残存した微量重金属などの汚染物質は、後工程において、鏡面研磨処理されたデバイス生成面に回り込み、デバイス生成面の汚染の原因となる。この問題を回避するために、高度な表面清浄度が要求される半導体ウェハの製造時には、同時両面鏡面研磨法によって、本来は鏡面研磨処理を施す必要のないデバイス生成面の裏面も、デバイス生成面と同時に鏡面研磨処理することが必要となり、製造コスト増大の一因となっている。
【0007】
汚染物質の極めて少なく、表面清浄度の高い基板として、エピタキシャルウェハを用いることも考えられるが、エピタキシャルウェハは、一般の鏡面研磨ウェハに比べて、製造装置が高価であり、スループットが小さく、その結果製造コストが一般の鏡面ウェハと比較して1.4〜1.7倍程度とさらに高価になってしまう。 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、両面鏡面研磨ウェハと同等の表面清浄度を有し、かつ、両面鏡面研磨ウェハと比較して低コストで製造が可能である片面鏡面研磨ウェハの製造方法を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の半導体ウェハの製造方法は、化学研磨工程を含む半導体ウェハの製造方法において、化学研磨工程後に、半導体ウェハの一方の主表面全体を、鏡面研磨処理するとともに、半導体ウェハの他方の主表面全体を、レーザアブレーション処理する工程と、半導体ウェハの洗浄工程後に、半導体ウェハの他方の主表面全体を、レーザアブレーション処理する工程と、を備えたことを特徴としている。
【0009】
上記他方の主表面全体をレーザアブレーション処理することにより、他方の主表面上に存在する重金属などの汚染物質を蒸散させ、除去することができる。さらに、洗浄工程後にも、他方の主表面全体をレーザアブレーション処理することにより、洗浄工程において他方の主表面に付着した汚染物質を除去することが可能となる。その結果、汚染物質が鏡面研磨処理した一方の主面に回り込むことが無くなり、表面清浄度の高い半導体ウェハが製造できる。
【0012】
本発明の半導体ウェハの製造方法は、レーザアブレーション処理に用いるレーザ光の波長が100〜400nmの範囲であり、一回の発光時間が500ns以下の短パルスレーザであることを特徴とすることが好適である。
【0013】
上記のようなレーザ光を用いることにより、レーザ光が半導体ウェハのごく表面部で吸収され、加工領域以外の周辺部にはほとんどダメージを与えないことが可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る半導体ウェハの製造方法を図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る半導体ウェハの製造方法の工程図である。図1(a)に示す半導体ウェハは、シリコン単結晶インゴットから切り出され、ベベリング、ラッピングなどの前処理をされたシリコンウェハ10である。
【0015】
通常シリコンウェハ10は、ダイヤモンド粉粒を内周に沿って電着させた内周刃を有する自動スライシングマシンによって、シリコン単結晶インゴットから切り出される。また近年では、ダイヤモンド粉粒を主材とした砥粒を含んだスラリーを、線径0.25〜0.35mmの特殊鋼細線に一定量ずつコンスタントに注入しながら、シリコンウェハ10を切り出すことができるワイヤーソーなるマシンを用いることもできる。
【0016】
シリコン単結晶インゴットから切り出されたシリコンウェハ10は、後工程における周辺部の端面破損を防止するために、端面の面取り(ベベリング)処理が施され、その後、その両方の主表面についてラッピング処理がなされる。ラッピング処理は、遊星歯車回転をする両面ラップマシンを用い、通常#1200アランダム粉を油または水に溶かしたスラリーを、シリコンウェハ10の両方の主表面に注入しながら、両方の主表面をそれぞれ30〜50μm程度研磨する。その結果、両方の主表面とも粗く研磨された(通常#1200アランダムラップ面)ラップドサーフェスを有している。
【0017】
本実施形態の半導体ウェハの製造方法は、まず、両面がラップドサーフェス(WS)となっているシリコンウェハ10の両面を、HF・HNO3系の酸溶液に浸して化学研磨(化学エッチング)する。具体的には、シリコンウェハ10を酸溶液中で上下、左右、前後に機械的に運動させると共に、シリコンウェハ10に超音波を印加することにより、効率良く且つ空間的に均一に化学研磨が施される。ここで、表面の平坦度を特に重視する製品においては、酸溶液の代わりにアルカリ溶液を用いて化学研磨処理することもある。化学研磨後のシリコンウェハ10は、表面がそれぞれ20〜30μm程度ずつ削られ、図1の(b)に示すように、両面がエッチングサーフェス(ES)を有する状態になる。
【0018】
その後、シリコンウェハ10のデバイス生成面でない方の面(以下裏面12という)の全面にわたって、レーザアブレーション処理を実施する。その結果、シリコンウェハ10は、裏面12がレーザアブレーションサーフェス(LS)、デバイス生成面(以下表面14という)がエッチングサーフェス(ES)を持った図1(c)に示す状態となる。
【0019】
さらにその後、表面14全体について鏡面研磨処理を実施する。鏡面研磨処理は、松ヤニ等を混入したパラフィン系の薄膜接着剤を用いてシリコンウェハ10を定盤に接着し、シリコンウェハ10の表面14にSiO2ゾルまたはゲル状の研磨溶液を注入しながら、遊星運動をするキャリアにて駆動する鏡面研磨機を用いて行う。シリコンウェハ10の平行度や厚さの均一度の仕様を満たしながら、表面14を10〜20μm程度研磨することにより、シリコンウェハ10は、図1(d)に示すように、裏面12がレーザアブレーションサーフェス(LS)、表面14が鏡面(MS)である状態となる。
【0020】
レーザアブレーション処理に用いるレーザ光は、波長が100〜400nmの範囲であり、一回の発光時間が500ns以下の短パルスレーザであることが望ましい。ArFレーザ、KrFレーザ、XeClレーザ、XeFレーザなどのエキシマレーザは、波長がそれぞれ193nm、248nm、308nm、351nmであり、パルス幅が数十nsであるので、本実施形態に係るレーザアブレーション処理に用いるには最適である。また、QスイッチYAG高調波レーザも、第3高調波波長、第4高調波波長がそれぞれ355nm、266nmであり、パルス幅が数ns〜数十nsであるので上記エキシマレーザと同様にレーザアブレーション処理に用いることができる。
【0021】
照射するレーザ光のエネルギー密度は、シリコンをアブレーションするために必要なエネルギー密度以上であって、かつ、シリコンウェハ10の深部にダメージを与えないエネルギー密度であることが好ましく、3〜20J/cm2の範囲が好適である。
【0022】
次に、レーザアブレーション処理における、シリコンウェハ10へのレーザ光の照射方法について説明する。シリコンウェハ10へのレーザ光の照射は、図2に示すように行う。レーザ発振器16によって発振したレーザ光は、可変アッテネータ18によって出力調整された後、レーザ光整形光学系20によってビーム整形される。レーザ光整形光学系20によってビーム整形されたレーザ光は、可変スリット22により光束の断面積を調節され、反射ミラー24によって垂直に折り返される。垂直に折り返されたレーザ光は、ビームエキスパンダ26、線状ビーム整形レンズ群28を通して、断面が線状の線状レーザビームとなり、移動ステージ30上に裏面12が上になるように載せられたシリコンウェハ10の裏面12に照射される。ここで、シリコンウェハ10の裏面12全体にレーザアブレーション処理を行うには、移動ステージ30を、逐次移動させながら、シリコンウェハ10にレーザ光を照射すればよい。
【0023】
また、図3に示すように、ビームエキスパンダ26、線状レーザビーム整形レンズ群28によって、線状レーザビームの長さをシリコンウェハ10の外形寸法(直径)まで拡大することにより、移動ステージ30を線状レーザビームと垂直な一方向に動かすだけで、シリコンウェハ10の裏面12全体に、効果的にレーザアブレーション処理を行うことができるようになる。
【0024】
さらに、図4に示すように、シリコンウェハ10上のレーザ光が照射される部分の上部に近接して、アブレーション処理によって発生する蒸散物を除去する蒸散物除去器32を設けても良い。この蒸散物除去器32は、真空ポンプを用いて吸引口34から空気を吸引し、蒸散物除去器32の内部を負圧にすることにより、図4のaの様な空気の流れを作る。この空気流によって蒸散物がシリコンウェハ10の上部から取り除かれ、シリコンウェハ10の表面の清浄度をより高水準に保つことが可能となる。また、蒸散物除去器32に高圧静電気型(コットレル型)の集塵機能を付加することにより、空気流による蒸散物除去効果をさらに高めることもできる。
【0025】
シリコンウェハ10へのレーザ光の照射は、図5に示すように行なっても良い。すなわち、ビームエキスパンダ26、線状ビーム整形レンズ群28を通して、断面が線状の線状レーザビームを生成する代わりに、集光レンズ群36を用いて、レーザビームを1点に集光し、移動ステージ30を移動させながらシリコンウェハ10の裏面12全面に照射しても良い。このような方法においては、ビームエキスパンダ26を用いる必要が無くなり、装置構成が簡単になる。
【0026】
また、シリコンウェハ10へのレーザ光の照射は、図6に示すように行なっても良い。すなわち、レーザ光整形光学系20によってビーム整形され、可変スリット22により光束の断面積を調節されたレーザ光を、水平スキャンミラー38、垂直スキャンミラー40から成るガルバノミラーとF−Θレンズ42とを用いて、固定ステージ44上に裏面12が上になるように載せられたシリコンウェハ10の裏面12全体にスキャンしながら照射する方法である。この方法を用いると、移動ステージ30の代わりに固定ステージ44を用いることができるので、装置を小型化することができる。
【0027】
続いて、本実施形態に係る半導体ウェハの製造方法の作用、及び効果について説明する。本実施形態に係る半導体ウェハの製造方法の如く、化学研磨工程後に、シリコンウェハ10の裏面12全面にレーザアブレーション処理を行うことにより、特に化学研磨工程時に裏面12に付着した重金属などの汚染物質を、蒸散させ、除去することができる。従って、後工程において、汚染物質が鏡面研磨された表面14に回り込むことによる表面14の汚染を防止することができる。
【0028】
中でも、エキシマレーザのような紫外光で、パルス幅が数10ns程度のパルスレーザ光をシリコンウェハ10に照射すると、レーザ光はシリコンウェハ10のごく表面部のみで吸収され、深部には到達しない。さらに、エキシマレーザのような紫外光レーザは、波長1.06μmで発振するYAGレーザ、波長10.6μmで発振するCO2レーザなど、熱を伴う赤外線レーザと異なり、紫外光の高いエネルギーによって、物質を構成する分子結合を光で切断する非熱加工が可能となる。
【0029】
例えば、波長248nmのKrFエキシマレーザ光をシリコンウェハ10に照射すると、シリコンウェハ10の表面部では、ごく短時間であるが、そのエネルギー密度が数十MW/cm2に達するため、シリコンウェハ10の表面部ではレーザ光の照射と同時に、爆発的な勢いで物質が蒸散する。しかし、パルス幅が数10ns程度であり、レーザ光はシリコンウェハ10のごく表面部のみで吸収されることから、レーザ光を照射した部分以外には加工部が広がらず、加工部以外にはほとんどダメージを与えない。
【0030】
さらに、パルスレーザを用いることにより、照射エネルギー密度、照射パルス数を制御することで、深さ方向にサブミクロンレベルの加工制御が可能となる。
【0031】
また、レーザアブレーション処理は、非接触でドライなプロセスであるため、汚染の原因となる溶液などを用いる必要が無く、自動化もしやすい。さらに、レーザ光の照射という物理的なプロセスであるため、除去できる金属の種類を問わない。また、レーザアブレーション処理されたシリコンウェハ10の裏面12は、レーザ出力の微細調整により、本来の汚染物質の除去に加えて、適当なバックサーフェスダメージを残すことが可能となる。そのため、シリコンウェハ10の裏面12は、製品に要求される最適なバックサイドゲッタリング効果を有し、シリコンウェハ10の表面近傍あるいは内部の欠陥及び汚染物質の吸収効果も期待できる。さらに、レーザアブレーション処理により、シリコンウェハ10の表面部にかかるストレスを取り除くことができ、シリコンウェハ10の反りを防止することもできる。
【0032】
また、本実施形態に係る半導体ウェハの製造方法においては、シリコンウェハ10の裏面12をレーザアブレーション処理した後に、シリコンウェハ10の表面14を鏡面研磨処理していたが、特に平坦度を重視する製品の場合は、シリコンウェハ10の表面14を鏡面研磨処理した後に、シリコンウェハ10の裏面12をレーザアブレーション処理することがより効果的である。
【0033】
さらに、本実施形態に係る半導体ウェハの製造方法においては、化学研磨工程後にレーザアブレーション処理を実施していたが、化学研磨工程に加えて、各洗浄工程後に実施しても同様に効果的である。すなわち、洗浄工程によって、シリコンウェハ10の裏面12に付着した汚染物質を、レーザアブレーション処理によって除去することにより、汚染物質の表面14への回り込みを防止することが可能となる。
【0034】
また、本実施形態に係る半導体ウェハの製造方法においては、シリコンウェハ10を用いていたが、ゲルマニウムウェハ、GaAsなどのIII-V族化合物半導体結晶からなるウェハでも良い。これらのウェハの製造時においても、レーザアブレーション処理によって、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【0035】
【発明の効果】
本発明の半導体ウェハの製造方法のように、化学研磨工程後に半導体ウェハの裏面にレーザアブレーション処理を行うことにより、化学研磨工程において裏面に付着した重金属などの汚染物質を蒸散除去し、後工程において、鏡面研磨された表面に汚染物質が回り込むことを防ぐことができる。また、洗浄工程後にも同様に、半導体ウェハの裏面にレーザアブレーション処理を行うことにより、洗浄工程において裏面に付着した汚染物質が表面に回り込むことを防ぐことができる。
【0036】
また、半導体ウェハに照射するレーザ光出力を微細調整することにより、レーザ光照射前の半導体ウェハ表面部の平坦度を損なうことなく、重金属等の汚染物質の蒸散除去が可能となり、両面鏡面研磨ウェハと同等の表面清浄度を有し、かつ、両面鏡面研磨ウェハと比較して低コストな半導体ウェハの製造が可能となる。
【0037】
さらに、紫外光のパルスレーザを用いてレーザアブレーション処理を行うことにより、加工部以外の部分にはダメージを与えることが無くなり、高品質のウェハを提供することが可能となる。
【0038】
また、製品に要求される品質仕様によって、所望のバックサイドダメージを半導体ウェハの裏面に残すことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る半導体ウェハの製造方法の工程図である。
【図2】本発明の実施形態に係る半導体ウェハの製造方法における、レーザ光の照射方法を表した図である。
【図3】本発明の実施形態に係る半導体ウェハの製造方法における、レーザ光の照射方法を表した図である。
【図4】本発明の実施形態に係る半導体ウェハの製造方法における、レーザ光の照射方法を表した図である。
【図5】本発明の実施形態に係る半導体ウェハの製造方法における、レーザ光の照射方法を表した図である。
【図6】本発明の実施形態に係る半導体ウェハの製造方法における、レーザ光の照射方法を表した図である。
【符号の説明】
10…シリコンウェハ、12…裏面、14…表面、16…レーザ発振器、18…可変アッテネータ、20…レーザ光整形光学系、22…可変スリット、24…反射ミラー、26…ビームエキスパンダ、28…線状レーザビーム整形レンズ群、30…移動ステージ、32…蒸散物除去器、34…吸引口、36…集光レンズ群、38…水平スキャンミラー、40…垂直スキャンミラー、42…F−Θレンズ、44…固定ステージ、WS…ラップドサーフェス、ES…エッチングサーフェス、LS…レーザアブレーションサーフェス、MS…鏡面
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor wafer such as silicon.
[0002]
[Prior art]
The trend toward higher integration of LSIs such as DRAMs widely used in main storage devices of workstations and personal computers has been steadily progressing, and now the practical use of 1 Gbit DRAMs is being considered. Along with this, the miniaturization of LSI design rules such as 0.18 μm is also progressing.
[0003]
As the design rule is further miniaturized, even a slight defect or contamination on the semiconductor wafer that has been allowed until now greatly affects the product yield. For this reason, the defect-free and non-contamination of the semiconductor wafer surface is required more than the present situation.
[0004]
As a means for giving an answer to this request, effective use of laser light in the semiconductor wafer process has been actively performed recently. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-257731 discloses a method of irradiating a semiconductor wafer with an excimer laser, photodissolving a resist material applied on the semiconductor wafer, and further removing the resist material by vacuum suction. According to this method, contaminants such as residual particles of the resist material can be completely removed from the surface of the semiconductor wafer.
[0005]
Further, an extrinsic gettering method in which a laser beam is irradiated on the back side of the device generation surface of a semiconductor wafer to form a layer having a large damage is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-37983. According to this method, it is well known that the layer having the above damage absorbs defects and metal atoms in the vicinity of the surface.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the semiconductor wafer process, defect-free near the wafer surface and non-contamination of the surface are required more than the current situation. By the way, as a process of contaminating a wafer in a process of manufacturing a general mirror-polished wafer, for example, a chemical polishing process or the like is raised. In the chemical polishing process, contaminants such as trace heavy metals remaining on the etching surface on the back surface of the device generation surface enter the mirror-polished device generation surface and cause contamination of the device generation surface. In order to avoid this problem, when manufacturing semiconductor wafers that require a high degree of surface cleanliness, the back side of the device generation surface, which originally does not need to be mirror-polished by the simultaneous double-sided mirror polishing method, At the same time, it is necessary to perform a mirror polishing process, which contributes to an increase in manufacturing cost.
[0007]
Although it is conceivable to use an epitaxial wafer as a substrate with very little contaminants and high surface cleanliness, the epitaxial wafer is more expensive and has a lower throughput compared to a general mirror-polished wafer. The manufacturing cost is about 1.4 to 1.7 times as high as that of a general mirror wafer, which is further expensive. The present invention has been made in view of the above problems, has a surface cleanliness equivalent to that of a double-sided mirror-polished wafer, and can be manufactured at a lower cost than a double-sided mirror-polished wafer. It is an object to provide a method for manufacturing a polished wafer.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a semiconductor wafer manufacturing method of the present invention is a semiconductor wafer manufacturing method including a chemical polishing step, and after the chemical polishing step, the entire one main surface of the semiconductor wafer is mirror-polished. The method further comprises a step of laser ablating the entire other main surface of the semiconductor wafer, and a step of laser ablating the entire other main surface of the semiconductor wafer after the cleaning step of the semiconductor wafer . .
[0009]
By subjecting the entire other main surface to laser ablation, contaminants such as heavy metals existing on the other main surface can be evaporated and removed. Further, even after the cleaning process, the entire main surface of the other side is subjected to laser ablation, so that contaminants attached to the other main surface in the cleaning process can be removed. As a result, the contaminants do not enter one of the mirror-polished main surfaces, and a semiconductor wafer with a high surface cleanliness can be manufactured.
[0012]
The semiconductor wafer manufacturing method of the present invention is preferably a short pulse laser in which the wavelength of laser light used for laser ablation is in the range of 100 to 400 nm, and the emission time of one time is 500 ns or less. It is.
[0013]
By using the laser beam as described above, the laser beam is absorbed by the very surface portion of the semiconductor wafer, and the peripheral portion other than the processing region can be hardly damaged.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A method for manufacturing a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process diagram of a semiconductor wafer manufacturing method according to an embodiment of the present invention. The semiconductor wafer shown in FIG. 1A is a silicon wafer 10 cut out from a silicon single crystal ingot and subjected to pretreatment such as beveling and lapping.
[0015]
Usually, the silicon wafer 10 is cut out from a silicon single crystal ingot by an automatic slicing machine having an inner peripheral blade in which diamond powder particles are electrodeposited along the inner periphery. In recent years, the silicon wafer 10 can be cut out while constantly injecting a slurry containing abrasive grains mainly composed of diamond powder into a special steel thin wire having a wire diameter of 0.25 to 0.35 mm. A machine that can be used can also be used.
[0016]
The silicon wafer 10 cut out from the silicon single crystal ingot is subjected to chamfering (beveling) of the end face in order to prevent damage to the end face in the peripheral part in the subsequent process, and thereafter, both main surfaces are lapped. The The lapping process uses a double-sided wrap machine that rotates planetary gears. Normally, both main surfaces of each silicon wafer 10 are injected into a slurry of # 1200 alundum powder dissolved in oil or water while being injected into both main surfaces. Polish about 30-50 μm. As a result, both major surfaces have a lapped surface that is roughly polished (usually # 1200 alundum lapping surface).
[0017]
In the method of manufacturing a semiconductor wafer according to the present embodiment, first, both surfaces of a silicon wafer 10 having both surfaces wrapped (WS) are immersed in an HF / HNO 3 acid solution and chemically polished (chemical etching). . Specifically, the silicon wafer 10 is mechanically moved up and down, left and right, and back and forth in an acid solution, and by applying ultrasonic waves to the silicon wafer 10, chemical polishing is performed efficiently and spatially uniformly. Is done. Here, in a product in which the flatness of the surface is particularly important, chemical polishing treatment may be performed using an alkaline solution instead of an acid solution. The surface of the silicon wafer 10 after chemical polishing is cut by about 20 to 30 μm, and both surfaces have an etched surface (ES) as shown in FIG.
[0018]
Thereafter, laser ablation processing is performed over the entire surface of the silicon wafer 10 that is not the device generation surface (hereinafter referred to as the back surface 12). As a result, the silicon wafer 10 is in the state shown in FIG. 1C where the back surface 12 has a laser ablation surface (LS) and the device generation surface (hereinafter referred to as the surface 14) has an etching surface (ES).
[0019]
Thereafter, the entire surface 14 is mirror-polished. In the mirror polishing process, a silicon wafer 10 is bonded to a surface plate using a paraffin-based thin film adhesive mixed with pine spider and the like, and a SiO 2 sol or gel-like polishing solution is injected into the surface 14 of the silicon wafer 10. This is done using a mirror polishing machine driven by a carrier that performs planetary motion. The silicon wafer 10 is polished by laser ablation as shown in FIG. 1D by polishing the front surface 14 by about 10 to 20 μm while satisfying the specifications of the parallelism and thickness uniformity of the silicon wafer 10. The surface (LS) and the surface 14 are mirror surfaces (MS).
[0020]
The laser light used for the laser ablation process is desirably a short pulse laser having a wavelength in the range of 100 to 400 nm and a single emission time of 500 ns or less. Excimer lasers such as ArF laser, KrF laser, XeCl laser, and XeF laser have wavelengths of 193 nm, 248 nm, 308 nm, and 351 nm, respectively, and have pulse widths of several tens of ns. Therefore, they are used for laser ablation processing according to this embodiment. Ideal for. The Q-switched YAG harmonic laser also has a third harmonic wavelength and a fourth harmonic wavelength of 355 nm and 266 nm, respectively, and has a pulse width of several ns to several tens of ns. Can be used.
[0021]
The energy density of the laser beam to be irradiated is equal to or higher than the energy density necessary for ablating silicon, and is preferably an energy density that does not damage the deep portion of the silicon wafer 10, and is 3 to 20 J / cm 2. The range of is preferable.
[0022]
Next, a method of irradiating the silicon wafer 10 with laser light in the laser ablation process will be described. Irradiation of the laser beam to the silicon wafer 10 is performed as shown in FIG. The laser light oscillated by the laser oscillator 16 is output-adjusted by the variable attenuator 18 and then shaped by the laser light shaping optical system 20. The laser beam shaped by the laser beam shaping optical system 20 is adjusted in the cross-sectional area of the light beam by the variable slit 22 and is folded vertically by the reflection mirror 24. The vertically folded laser light passes through the beam expander 26 and the linear beam shaping lens group 28 to become a linear laser beam having a linear cross section, and is placed on the moving stage 30 so that the back surface 12 faces up. The back surface 12 of the silicon wafer 10 is irradiated. Here, in order to perform laser ablation processing on the entire back surface 12 of the silicon wafer 10, the silicon wafer 10 may be irradiated with laser light while the moving stage 30 is sequentially moved.
[0023]
Further, as shown in FIG. 3, the length of the linear laser beam is expanded to the external dimension (diameter) of the silicon wafer 10 by the beam expander 26 and the linear laser beam shaping lens group 28, thereby moving the moving stage 30. The laser ablation process can be effectively performed on the entire back surface 12 of the silicon wafer 10 only by moving the laser beam in one direction perpendicular to the linear laser beam.
[0024]
Furthermore, as shown in FIG. 4, a transpiration removal device 32 for removing the transpiration generated by the ablation process may be provided in the vicinity of the upper portion of the portion irradiated with the laser light on the silicon wafer 10. The transpiration product remover 32 draws air from the suction port 34 using a vacuum pump, and makes the inside of the transpiration product removal device 32 have a negative pressure, thereby creating an air flow as shown in FIG. This air flow removes the transpiration from the upper part of the silicon wafer 10, and the cleanliness of the surface of the silicon wafer 10 can be kept at a higher level. Further, by adding a high-pressure electrostatic type (Cottrel type) dust collecting function to the transpiration product remover 32, it is possible to further enhance the effect of removing the transpiration product by the air flow.
[0025]
The silicon wafer 10 may be irradiated with laser light as shown in FIG. That is, instead of generating a linear laser beam having a linear cross section through the beam expander 26 and the linear beam shaping lens group 28, the condensing lens group 36 is used to condense the laser beam at one point, The entire back surface 12 of the silicon wafer 10 may be irradiated while moving the moving stage 30. In such a method, it is not necessary to use the beam expander 26, and the apparatus configuration is simplified.
[0026]
Further, the laser beam irradiation to the silicon wafer 10 may be performed as shown in FIG. That is, the laser beam shaped by the laser beam shaping optical system 20 and the sectional area of the light beam adjusted by the variable slit 22 is converted into a galvanometer mirror composed of a horizontal scan mirror 38 and a vertical scan mirror 40 and an F-Θ lens 42. In this method, the entire back surface 12 of the silicon wafer 10 placed on the fixed stage 44 with the back surface 12 facing upward is irradiated while scanning. When this method is used, the fixed stage 44 can be used in place of the moving stage 30, so that the apparatus can be miniaturized.
[0027]
Then, the effect | action and effect of the manufacturing method of the semiconductor wafer which concern on this embodiment are demonstrated. As in the semiconductor wafer manufacturing method according to the present embodiment, after the chemical polishing step, the entire back surface 12 of the silicon wafer 10 is subjected to laser ablation processing, so that contaminants such as heavy metals attached to the back surface 12 particularly during the chemical polishing step are removed. Can be evaporated, removed. Therefore, contamination of the surface 14 due to the contaminants entering the mirror-polished surface 14 in the subsequent process can be prevented.
[0028]
In particular, when the silicon wafer 10 is irradiated with pulsed laser light with an ultraviolet light such as an excimer laser and a pulse width of about several tens of ns, the laser light is absorbed only at the very surface portion of the silicon wafer 10 and does not reach the deep portion. In addition, an ultraviolet laser such as an excimer laser is different from an infrared laser with heat such as a YAG laser that oscillates at a wavelength of 1.06 μm and a CO 2 laser that oscillates at a wavelength of 10.6 μm. It is possible to perform non-thermal processing in which the molecular bonds constituting the are cut with light.
[0029]
For example, when the silicon wafer 10 is irradiated with KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nm, the energy density reaches several tens MW / cm 2 on the surface portion of the silicon wafer 10 for a very short time. At the surface, the material evaporates with explosive momentum simultaneously with the laser light irradiation. However, since the pulse width is about several tens of ns and the laser light is absorbed only by the very surface portion of the silicon wafer 10, the processed portion does not spread except for the portion irradiated with the laser light, and almost no other than the processed portion. Does no damage.
[0030]
Further, by using a pulse laser, it is possible to control processing at a submicron level in the depth direction by controlling the irradiation energy density and the number of irradiation pulses.
[0031]
Further, since the laser ablation process is a non-contact and dry process, it is not necessary to use a solution that causes contamination, and it is easy to automate. Furthermore, since it is a physical process of laser light irradiation, any metal that can be removed is usable. Further, the back surface 12 of the silicon wafer 10 subjected to the laser ablation treatment can leave appropriate back surface damage in addition to the removal of the original contaminants by fine adjustment of the laser output. Therefore, the back surface 12 of the silicon wafer 10 has an optimum backside gettering effect required for the product, and an effect of absorbing defects and contaminants in the vicinity of or inside the surface of the silicon wafer 10 can also be expected. Furthermore, the stress applied to the surface portion of the silicon wafer 10 can be removed by the laser ablation process, and the warpage of the silicon wafer 10 can be prevented.
[0032]
In the method for manufacturing a semiconductor wafer according to the present embodiment, the back surface 12 of the silicon wafer 10 is laser ablated and then the surface 14 of the silicon wafer 10 is mirror-polished. In this case, it is more effective to laser ablate the back surface 12 of the silicon wafer 10 after the surface 14 of the silicon wafer 10 is mirror-polished.
[0033]
Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor wafer according to the present embodiment, laser ablation processing is performed after the chemical polishing step. However, in addition to the chemical polishing step, the method is similarly effective when performed after each cleaning step. . That is, the contaminants attached to the back surface 12 of the silicon wafer 10 are removed by the laser ablation process in the cleaning process, thereby preventing the contaminants from entering the surface 14.
[0034]
In the method for manufacturing a semiconductor wafer according to the present embodiment, the silicon wafer 10 is used, but a wafer made of a III-V group compound semiconductor crystal such as a germanium wafer or GaAs may be used. Even when these wafers are manufactured, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained by the laser ablation process.
[0035]
【The invention's effect】
As in the semiconductor wafer manufacturing method of the present invention, by performing laser ablation on the back surface of the semiconductor wafer after the chemical polishing step, the contaminants such as heavy metals adhering to the back surface in the chemical polishing step are removed by evaporation, and in the subsequent step. It is possible to prevent contaminants from entering the mirror-polished surface. Similarly, by performing laser ablation processing on the back surface of the semiconductor wafer after the cleaning step, it is possible to prevent contaminants attached to the back surface from flowing around the surface in the cleaning step.
[0036]
In addition, by finely adjusting the output of the laser beam applied to the semiconductor wafer, it becomes possible to remove transpiration of contaminants such as heavy metals without impairing the flatness of the surface of the semiconductor wafer before the laser beam irradiation. Therefore, it is possible to manufacture a semiconductor wafer having a surface cleanliness equivalent to that of a double-sided mirror-polished wafer at a lower cost.
[0037]
Further, by performing laser ablation processing using an ultraviolet pulse laser, it is possible to provide a high-quality wafer without damaging portions other than the processed portion.
[0038]
Moreover, it is possible to leave a desired backside damage on the back surface of the semiconductor wafer according to the quality specifications required for the product.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram of a semiconductor wafer manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a laser beam irradiation method in a semiconductor wafer manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a laser beam irradiation method in a method for manufacturing a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a laser beam irradiation method in a method for manufacturing a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a laser beam irradiation method in a method for manufacturing a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a laser beam irradiation method in the semiconductor wafer manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon wafer, 12 ... Back surface, 14 ... Front surface, 16 ... Laser oscillator, 18 ... Variable attenuator, 20 ... Laser beam shaping optical system, 22 ... Variable slit, 24 ... Reflection mirror, 26 ... Beam expander, 28 ... Line Laser beam shaping lens group, 30 ... moving stage, 32 ... transpiration remover, 34 ... suction port, 36 ... condensing lens group, 38 ... horizontal scan mirror, 40 ... vertical scan mirror, 42 ... F-Θ lens, 44 ... fixed stage, WS ... wrapped surface, ES ... etched surface, LS ... laser ablation surface, MS ... mirror surface

Claims (2)

化学研磨工程を含む半導体ウェハの製造方法において、
前記化学研磨工程後に、
前記半導体ウェハの一方の主表面全体を、鏡面研磨処理するとともに、
前記半導体ウェハの他方の主表面全体を、レーザアブレーション処理する工程と、
前記半導体ウェハの洗浄工程後に、
前記半導体ウェハの前記他方の主表面全体を、レーザアブレーション処理する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体ウェハの製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor wafer including a chemical polishing step,
After the chemical polishing step,
While mirror-polishing the entire one main surface of the semiconductor wafer,
Laser ablating the entire other main surface of the semiconductor wafer ;
After the cleaning process of the semiconductor wafer,
A step of laser ablating the entire other main surface of the semiconductor wafer;
A method for producing a semiconductor wafer, comprising:
前記レーザアブレーション処理に用いるレーザ光は、
波長が100〜400nmの範囲であり、
一回の発光時間が500ns以下の短パルスレーザである
ことを特徴とする請求項記載の半導体ウェハの製造方法。
The laser beam used for the laser ablation process is
The wavelength is in the range of 100-400 nm,
2. The method of manufacturing a semiconductor wafer according to claim 1 , wherein the light emitting time is a short pulse laser having a light emission time of 500 ns or less.
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