JP7347939B2 - Grinding repair device and grinding repair method for silicon wafer surface - Google Patents

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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 this application). Regarding a device that repairs and flattens the roughness caused by grinding marks on the surface after grinding and repairs the damaged layer (return to single crystal, etc.), we have made it possible to perform the repair operation efficiently by laser irradiation. Regarding equipment. In particular, laser irradiation is applied to the surface of the outer peripheral edge and notch of the silicon wafer after grinding to improve the surface by repairing roughness and repairing damaged layers, resulting in damage such as crack growth in subsequent processes. To provide a technology 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 improved wafer quality, and importance has been placed on the processing conditions of wafer edges and notches. Semiconductor wafers such as silicon wafers used for manufacturing semiconductor devices, etc. must be prevented from chipping due to handling. Therefore, chamfering is performed by grinding the edges, and mirror chamfering is performed by polishing. In other words, in the semiconductor manufacturing process, from wafer manufacturing to device manufacturing, quality improvement of edge characteristics has become an essential process.

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 and other materials are hard and brittle, and if the edges of the wafer remain sharp during slicing, they will easily break or chip during handling during transportation and alignment in subsequent processing steps, and the resulting fragments may damage the wafer surface. or pollute. To prevent this, the edges and notches of the cut wafer are chamfered using 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 and sensor electrodes are formed on thinner and lighter glass substrates for smartphones and tablets, and then they are cut. The occurrence of microcracks directly affects the edge 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。 Patent Documents 1, 2, and 3 listed below disclose improved techniques for chamfering such wafers. That is, Patent Document 1 discloses a wafer edge processing device and the like that can shape the outer peripheral edge of a silicon wafer or the like with high precision using an abrasive tape. Further, Patent Document 2 discloses a chamfering device that can eliminate bending deformation of the wafer that occurs when helically grinding the outer peripheral edge of the wafer and improve processing accuracy. Further, Patent Document 3 discloses a chamfering method that can obtain good machined 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 or notch of a silicon wafer as described above, conventionally, the surface is buffed to remove grinding marks and smoothen the surface. Since the wafer has cracks, processing distortion, or amorphous surface parts that cannot be removed completely, the yield will deteriorate due to damage caused by the propagation of cracks from such parts of the wafer in the subsequent process. . Furthermore, there is a possibility that processing strain and crystal dislocation may be expanded due to polishing pressure (load) during buffing.

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 comparing the dimensions immediately after grinding with the dimensions after subsequent buffing, the dimensions after buffing change to some extent. In addition, buffing requires consumables such as polishing thread, polishing liquid, and chemicals, and processes such as cleaning (removal of foreign matter) 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 above-mentioned mechanical surface repair processing, Patent Document 4 discloses a method for repairing surface defects by irradiating a laser onto a process-affected layer on the surface produced by grinding a single crystal wafer. has been done. However, existing surface modification by laser irradiation is for simple flat surfaces, and it is necessary to irradiate complex shapes and various surface conditions after grinding, or to irradiate while monitoring the irradiation results. Therefore, it has been difficult to perform fast and effective processing.

特許第5700264号公報Patent No. 5700264 特開2017-159421号公報JP2017-159421A 特開2005-153129号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-153129 特開2008-147639号公報Japanese Patent Application 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 mentioned above, when using conventional methods to repair the surface condition of silicon wafers after grinding, buffing cannot completely repair surface defects or maintain the original dimensions strictly, resulting in lower yields. There are other problems, such as poor results (particularly in the notch part), resulting in high costs, and, in the case of laser irradiation, rapid and effective repair results depending on the surface condition and shape after grinding cannot be obtained.

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 perform a grinding process on a workpiece material (referred to as a "silicon wafer" in this application), and to generate a pulse with a pulse width of nanoseconds in the area where the grinding is completed. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for repairing processing damage by irradiating a laser (referred to as "laser" in this 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, the purpose of the present invention is to provide a technique for repairing (single crystallization, etc.) and roughness improvement (flattening) of a process-affected layer, particularly at the outer peripheral edge portion and/or notch portion of a silicon wafer. It's about doing.

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 apparatus for diagnosing the scale and condition of a damaged area 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 that can be adapted to 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, the purpose of the present invention is to use a laser to perform efficient surface treatment in a short time (for example, 10 seconds or less in the case of repairing a chamfer), thereby improving product throughput. .

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, another object of the present invention is to check the surface condition and shape of the silicon wafer to be repaired before, during and/or after laser irradiation, and to check the surface condition and shape of the silicon wafer in accordance with the situation such as distortion and destruction. The purpose is to enable efficient and effective surface modification by performing laser irradiation under certain conditions.

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 distortions, improve the mechanical strength of the object to be repaired, and improve the yield of post-processing.

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 that eliminates the need for consumables such as polishing threads, polishing liquids, and chemicals, as well as cleaning and drying steps, and has a low environmental impact.

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。 Another object of the present invention is to enable a simple process that can be carried out in environments such as atmospheric pressure and room 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。 Furthermore, an object of the present invention is to enable repair in which the original dimensions (accuracy) are maintained by modifying the material by heat treatment without removing the material to be repaired (processed material). .

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 present invention provides a grinding and repairing device for the surface of a silicon wafer, which is a device for grinding and repairing the surface of a silicon wafer, in which the silicon wafer is mounted, rotated, moved, and tilted in at least one manner. a wafer feeding unit that holds the silicon wafer in such a manner that it can be held; a grinding unit that grinds the surface of the silicon wafer held by the wafer feeding unit; a laser irradiation repair device that irradiates the surface of the ground silicon wafer with a laser; The laser irradiation repair device includes a measurement device that measures the surface condition and/or shape of the silicon wafer held by the wafer feeding 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 it can perform at least one type of displacement operation among rotation, movement, and tilting relative to the silicon wafer held by the wafer feeding unit; and the measurement device. and a control device that controls laser irradiation conditions and/or irradiation atmosphere based on measurement data obtained by the method.

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。 Furthermore, 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 laser 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。 Furthermore, in the above, it is preferable that the laser irradiates the outer circumferential edge portion and/or notch portion of the silicon wafer that has been chamfered by the grinding.

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。 Furthermore, in the above, the measuring device for measuring the surface state and/or shape of the silicon wafer includes an image measuring means, a capacitance change measuring means, a droplet contact angle measuring means, a Raman spectroscopy measuring means, a surface roughness meter. , acoustic measuring means, eddy current characteristics measuring means, reflectance measuring means, X-ray Lang method measuring means, electron beam diffraction measuring means, and SEM measuring means by any one or a combination of two or more. It is preferable that it 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。 Furthermore, in the above, 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 the laser light source, It is desirable that the configuration be such that the laser irradiation conditions 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。 Furthermore, in the above, it is desirable to further include a temperature control device that heats and cools the silicon wafer held in the wafer feeding 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。 Furthermore, in the above, it is desirable to further include an atmosphere maintenance device that maintains the gas composition and pressure within a predetermined range in a predetermined processing area surrounding the silicon wafer held in the wafer feeding unit.

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。 Furthermore, in the above, the control device includes a drive device for the wafer feeding unit, a displacement mechanism for the laser irradiation unit, an output characteristic of the laser light source, an operation of the optical mechanism, an operation of the temperature adjustment device, and the atmosphere maintenance device. It is desirable that the controller be configured to control at least one of the following operations.

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。 Furthermore, in the above, in order to irradiate multiple locations on the silicon wafer from various directions with the laser irradiation unit included in the laser irradiation repair device, the laser irradiation repair apparatus further includes at least one beam splitter that splits the laser beam from the laser light source into multiple beams. This 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。 Furthermore, in the above, the pair of laser beams separated by the beam splitter are incident on individual galvanometer mirrors, and are further reflected, so that the pair of outer circumferential arc portions of the notch portion of the silicon wafer are illuminated by the respective reflected laser beams. It is desirable to be configured to respectively irradiate and/or respectively irradiate the chamfered slope on the front side and the chamfered slope on the back side of the silicon wafer.

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, a 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 the grinding, the method comprising: A step of attaching the silicon wafer to a wafer feeding unit that holds the silicon wafer so as to allow at least one of rotation, movement, and tilting, and a step of grinding the surface of the silicon wafer held by the wafer feeding 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 using the laser irradiation repair device, before the laser irradiation, the laser irradiation repair device is equipped with the following steps: a step of measuring the surface state and/or shape of the silicon wafer held in the wafer feeding unit by a measuring device provided in the wafer; a step of setting laser irradiation conditions and/or irradiation atmosphere by using a laser beam, and 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 using the measuring device during and/or after the laser irradiation to confirm whether the surface of the silicon wafer has been repaired; and a step of determining whether the surface of the silicon wafer has been repaired; The method is characterized by having a step of terminating the laser irradiation and, if the repair has not been made, 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 above, in the step of irradiating the ground surface of the silicon wafer with a laser by a laser irradiation unit included in the laser irradiation repair apparatus, the outer peripheral edge portion of the silicon wafer chamfered by the grinding and/or Alternatively, it is desirable to irradiate the notch portion 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 above, in the step of irradiating the ground surface of the silicon wafer with a laser by a laser irradiation unit provided in the laser irradiation repair apparatus, a displacement mechanism of the laser irradiation unit, an output characteristic of the laser light source, It is desirable to control at least one type of operation 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 above, in the step of irradiating the ground surface of the silicon wafer with a laser beam by a laser irradiation unit provided in the laser irradiation repair apparatus, the laser beam from the laser light source of the laser irradiation unit is split into a plurality of beams. It is desirable to irradiate a plurality of locations on the silicon wafer from various directions with each of the separated laser beams.

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。 Furthermore, in the above, the pair of laser beams separated by the beam splitter are incident on individual galvanometer mirrors, and are further reflected, so that each of the pair of outer circumferential arc portions of the notch portion of the silicon wafer is individually illuminated by each reflected laser beam. It is desirable to be configured to irradiate and/or respectively irradiate a chamfered slope on the front side and a chamfered slope on the back side of the silicon wafer.

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。 Furthermore, in the above, when irradiating a laser to the arcuate portion at the bottom of the recess in the notch portion of the silicon wafer, the curvature of the arcuate portion at the bottom of the recess in the notch portion while keeping the laser irradiation direction constant. It is preferable that the center of the radius is placed on the optical path of the laser L, and the silicon wafer itself is irradiated while being rotated about the center of the radius of curvature.

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。 Furthermore, in the above, when irradiating a laser to a straight line part of the recess of the notch part of the silicon wafer, the silicon wafer is moved in the direction of the straight line part while keeping the laser irradiation direction perpendicular to the straight line part. It is desirable that the structure be configured to move in a straight line along the line.

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 the measurement device measures the surface condition and shape of the silicon wafer to confirm and understand the scale and condition of the damaged part due to the grinding process, and then the control device irradiates the laser beam. 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, efficient repair and planarization of the wafer surface can be performed. becomes possible. In addition, since the laser scanning method can be executed in accordance with the shape, appropriate 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 can be investigated before laser irradiation and the laser irradiation can be performed under conditions corresponding to the condition, thereby making it possible to efficiently and effectively modify the surface; (2) Throughput is improved by performing surface treatment in a short time (10 seconds or less) using a laser; (3) There is no need for polishing threads, polishing liquids, chemicals, or cleaning/drying processes, resulting in a low environmental impact. (4) Since it is carried out in an environment such as atmospheric pressure and room temperature, there is no need for additional raw materials, (5) Laser irradiation is a type of heat treatment that modifies the material. (6) Since cracks and distortions can be completely repaired, the mechanical strength of the workpiece is improved and the yield of post-processing is improved. 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A front view showing the main parts of an embodiment of a silicon wafer surface grinding and repair device 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A plan view showing the main parts of the entire device 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A partially enlarged side view showing the state during processing of the outer periphery fine grinding spindle part 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 using conventional technology 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A cross-sectional view showing the shape of a 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An explanatory diagram showing a notch provided on a silicon wafer and its fine grinding and chamfering process. 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 according to 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An image diagram showing various examples of the measuring device included in 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一例を示すイメージ図An image diagram showing an example of a form in which the laser irradiation repair device according to the present invention performs laser irradiation according to the shape of the notch part of a silicon wafer. 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 diagrams showing several examples of forms in which the laser irradiation repair device of the present invention performs laser irradiation according to the shape of the notch part of the silicon wafer. 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Flowchart of the 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 to compare the state of the surface layer of a ground silicon wafer before and after laser irradiation 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 diagram showing the principle of repairing the surface layer of a silicon wafer by laser irradiation 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Microscopic photograph of a notch portion of a silicon wafer after grinding by the grinding repair device and method according to the present invention and before laser irradiation 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 microscopic photograph after laser irradiation treatment was performed on the region after grinding of the notch portion of the silicon wafer shown in FIG. 15 using the grinding repair apparatus 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。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view showing the main parts of a silicon wafer surface grinding repair apparatus 1 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 repair device 1 includes a wafer feeding unit 20, a grinding unit 10, and a laser irradiation repair device 100. The wafer feeding unit 20 has a silicon wafer W attached thereto, and holds the silicon wafer W so as to be capable of at least one of rotation, movement, and tilting. The grinding unit 10 performs a grinding process on the surface of the silicon wafer W held by the wafer feeding unit 20, particularly the outer peripheral edge portion and 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 process-affected 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 feeding unit 20 that perform the grinding process on the silicon wafer W will be explained.

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 rotation 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 feeding unit 20 includes a wafer supply/storage section, a wafer cleaning/drying section, a wafer transport means, etc. (not shown), and also includes an X-axis base 21 placed on the main body base 11, two X-axis It has axis guide rails 22, 22, four X-axis linear guides 23, 23, . . . , an X-table 24 that is moved in the X direction in the figure by an X-axis drive mechanism 25 consisting of 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 includes two Y-axis guide rails 26, 26, four Y-axis linear guides 27, 27, ..., which are moved in the Y direction in the figure by a Y-axis drive mechanism consisting of a ball screw and a stepping motor (not shown). A Y table 28 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 consisting of a ball screw and a stepping motor. A 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 built into the Z table 31, and a wafer table 34 for suctioning and mounting a wafer W (a plate-shaped workpiece) is attached to the θ spindle 33. is rotated in the θ direction in the figure around its rotation axis.

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。 Furthermore, a truing grindstone 41 (hereinafter referred to as truer 41) used for truing a grindstone for finishing chamfering the peripheral edge of the wafer W is attached to the lower part of the wafer table 34 so as to be concentric with the wafer table rotation axis.

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。 The wafer W and truer 41 are rotated in the θ direction in the figure and moved in the X, Y, and Z directions by the wafer feeding unit 20.

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。 The outer circumferential rough grinding device 60 of the grindstone rotation unit 50 is provided with an outer circumferential grindstone spindle 51 to which an outer circumferential rough grinding wheel 52 is attached and rotated around an axis by an outer circumferential grindstone motor (not shown). Furthermore, the grindstone rotation unit 50 has an upper outer periphery precision grinding spindle 54 and an upper outer periphery precision grinding motor 56 attached to a turntable 53 disposed above. Similarly, a lower outer periphery precision grinding spindle 57 and a lower outer periphery precision grinding motor (not shown) are provided on the turntable 53 via a lower fixed frame 59 (shown partially cut away in FIG. 1). The turntable 53 also 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 is 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 the main parts of the entire grinding and repair apparatus 1. The supply and recovery section supplies wafers W to be chamfered from the wafer cassette 70, and also supplies the chamfered wafers W to the wafer cassette 70. to recover. This operation is performed by the supply and collection robot 40. A wafer cassette 70 is set on a cassette table 71, and stores a large number of wafers to be chamfered. The supply and collection robot 40 takes out the wafers W one by one from the wafer cassette 70 and stores the chamfered wafers W into 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 and collection robot 40 includes a three-axis rotating transfer arm 80, and the transfer arm 80 includes a suction pad (not shown) on its upper surface. 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 and recovery robot 40 can move back and forth, move up and down, and rotate while holding the wafer W, and the wafer W is transferred 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 disposed at the front and performs all processes for chamfering the outer periphery of the wafer W, that is, from rough processing to finishing processing. This grinding unit 10 includes a wafer feeding 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 periphery fine grinding spindle 54 and the lower outer periphery fine grinding spindle 57 rotate the wafer W with their rotation axes inclined at 3 to 15 degrees, preferably 6 to 10 degrees with respect to the rotation axis of the wafer W. Perform finishing machining of the outer periphery chamfering. As a result, helical grinding is performed, and although weak grinding marks are generated in the diagonal direction on the chamfered portion of the wafer W, the effect of improving the surface roughness of the chamfered portion compared to normal grinding can be obtained. 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, but also widely includes a normal grinding method along a direction parallel to the main plane of the wafer. 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 periphery fine grinding spindle section, and also shows the state during processing. The upper outer periphery precision grinding spindle 54 is attached with an upper outer periphery precision grinding wheel (upper grinding wheel) 55-1, which is a chamfering grindstone for finishing grinding the outer periphery of the wafer W, and similarly, the lower outer periphery precision grinding spindle 57 is equipped with a The outer periphery fine grinding wheel (lower grinding wheel) 55-2 and the upper outer periphery fine grinding wheel 55-1 have a gap of about 0.1 to 1 mm, which is smaller than the thickness of the wafer W, so that the rotation axes are approximately concentric. mounted on.

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。 In addition, the upper outer circumference precision grinding wheel 55-1 and the lower outer circumference precision grinding wheel 55-2 are driven by an upper outer circumference precision grinding spindle 54 and a lower outer circumference precision grinding spindle 57, respectively, so that the rotation directions thereof are reversed, that is, they rotate in the opposite direction. be done. A grinding groove for processing the wafer W is formed by an upper outer circumference fine grinding wheel 55-1 and a lower outer circumference fine grinding wheel 55-2. The gap is provided approximately 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 → lapping → etching → donor killer → fine chamfering, and various cleaning methods are used between steps to remove dirt. Silicon and other materials are hard and brittle, and if the edges of the wafer's outer periphery remain sharp during slicing, they can easily break or chip during handling during transportation and alignment in subsequent processing steps, and the pieces can damage the wafer surface. or pollute. To prevent this, in the chamfering process, the outer peripheral end face of the cut wafer is chamfered using a diamond-coated chamfering grindstone.

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 process may be performed after the lapping process. At this time, it also includes adjusting the diameter of the outer circumference, which has variations, adjusting the length of the width of the orientation flat (OF), and adjusting the dimensions of a minute cutout 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 of the outer circumferential fine grinding spindle part during processing, including the rotational direction and force of the upper outer circumferential fine grinding spindle 54 and the lower outer circumferential fine grinding spindle 57, the inflow and retention of coolant, This shows the relationship between chip evacuation. The upper outer periphery precision grinding spindle 54 rotates counterclockwise (in 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 the wafer W is inclined to , a force is applied to the wafer W in the direction of arrow A. Since the center of the wafer W is held and the outer periphery is a free end, it can be bent downward by the component force. On the other hand, the lower outer periphery precision grinding spindle 57 rotates clockwise (in the direction indicated by arrow B, that is, rotates from right to left in the drawing) and is tilted upward from right to left in the drawing, so that it 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 gaps between the upper outer periphery fine grinding wheel 55-1 and the lower outer periphery fine grinding wheel 55-2 are symmetrical at the center in the direction of the rotation axis, the wafer W and the upper outer periphery fine grinding wheel 55-1 and the lower outer periphery fine grinding The contact area with the grindstone 55-2 becomes equal. Therefore, the respective grinding resistances are balanced, and no force that would bend the wafer W is generated. Thereby, the wafer W is not bent and deformed from the center to the tip, and the shape accuracy of the processed surface is not affected by the bending deformation.

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. Let it flow from the center towards the center. The lower part is caused to flow from the right side and from the outer periphery of the wafer W toward the center along the clockwise direction, which is the rotation direction of the lower outer periphery 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 cut position processed by a normal peripheral precision grinding wheel, with a thickness of 740 μm and an upper surface (surface). By bending the wafer W downward, the front side is chamfered. 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 in an embodiment of the present invention. -1 shows the shape of the wafer W when the lower outer periphery precision grinding wheel 55-2 is rotated in the opposite direction. When the thickness is 740 μm, the top surface (front surface) has A1 of 290 μm, B1 of 260 μm, and θ1 of 44 degrees, while the bottom surface (back surface) has A2 of 290 μm, B2 of 240 μm, and θ2 of 42 degrees. The symmetry between the chamfered slope w2 and the chamfered slope w3 on the back side is improved, and 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。 Note that an orientation flat (abbreviation for orientation flat) or a notch is often formed on the outer periphery of the silicon wafer W to facilitate determination of its crystal orientation and alignment of the wafer. For these wafers, it is also necessary to perform precision grinding and chamfering on the orientation flat or 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 a notch portion and the process of fine grinding and chamfering (finish chamfering) the notch portion. FIG. 6D shows a silicon wafer W and a notch wn formed at one location on its outer periphery. The notch portion wn has a substantially V-shaped notch shape, and both ends and the bottom portion on the outer peripheral side are arcuate.

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 wn, but before that, the outer periphery of the silicon wafer W is Roughly grind and chamfer. Next, a notch wn is formed at one location on the outer peripheral surface of the silicon wafer W using a notch 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 grinding) by the outer peripheral fine grinding grindstone 55. Next, the turntable 53 shown in FIG. 1 is rotated, and the notch fine grinding wheel 64 is positioned at the processing position as shown in FIG. 6(a). In this state, while rotating the notch part fine grinding wheel 64 at high speed, the wafer W is sent in the X and Y directions as shown in FIGS. Perform fine grinding and chamfering. That is, the outer peripheral side corner part of the notch part wn shown in FIG. 6(a) is chamfered by fine grinding in an arc shape with a notch part fine grinding grindstone 64, and the chamfer is finely ground through the bottom part of the notch part wn as shown in FIG. 6(b). Fine grinding and chamfering are performed up to the outer peripheral corner on the opposite side shown in FIG. 6(c). During this time, the wafer W is not rotated by θ, and the notch portion wn is precisely 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 operations of the outer peripheral edge portion of the silicon wafer W and the chamfered slopes on the front and back sides of the notch portion by the grinding unit 10 in the grinding repair apparatus 1 are 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. The laser irradiation repair device 100 irradiates a laser onto the ground portion of the silicon wafer W, which has had its outer peripheral edge portion and/or notch portion ground and chamfered by the grinding unit 10 as described above, to flatten the surface roughness. Repairs damaged and processed layers. 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 on which the laser irradiation unit 101 of the laser irradiation repair apparatus 100 is mounted and supported, each component indicated by reference numerals 121 to 133 is the same as the reference numerals 21 to 33 in the wafer feeding unit 20 of the grinding unit 10. The configuration is the same or equivalent to each of the components shown in , respectively, so the 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 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。 Furthermore, a tilting pedestal 136 is attached to the rotary table 135, and the laser irradiation unit 101 is placed thereon. The tilting frame 136 is tiltably held with respect to the rotary table 135 by a pivot pin 137, and by rotating a cam 138 rotatably provided by a cam pin 139 with a pulse motor or the like (not shown in the figure). The tilting frame 136 rotates around the pivot pin 137. Thereby, the laser irradiation unit 101 can be tilted in the vertical direction, and in conjunction with the movement in the X, Y, and Z axis directions and rotation about the axis of the θ spindle 133, it can be tilted toward the silicon wafer W. The laser irradiation direction can be adjusted continuously and constitutes one means for changing the laser irradiation conditions. In the illustrated embodiment, the displacement mechanism 120 is configured to be able to move, rotate, and tilt the laser irradiation unit 101 relative to the silicon wafer W; It may be possible to perform at least one type of displacement operation among rotation and tilting.

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 is configured to irradiate a laser onto a predetermined surface of the silicon wafer W after being ground, and in the embodiment shown in FIG. Alternatively, the notch portion is configured to be irradiated with 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 to be able to change laser irradiation conditions, In the case of the embodiment, a relay mirror 101c, a collimator 101d, a mask 101e, a condensing lens 101f, a moving table 101g for focal position adjustment, and the like are provided. In this case, the direction of the laser emitted from the laser light source 101a is changed by the relay mirror 101c, the collimator 101d converts the laser beam into a parallel beam of a predetermined diameter, the laser beam travels along the light-shielding mask 101e, and then passes through the condenser lens 101f. As a result, the irradiation target is focused on a predetermined position on the surface of the silicon wafer W. The condensing lens 101f is mounted on a moving table 101g for focal position adjustment, and the position on which the laser is focused coincides with the position on the silicon wafer W to be irradiated. Note that the optical elements constituting the optical mechanism 101b are not limited to the illustrated example, and include at least one of a mirror, a galvano mirror, a lens, a prism, a collimator, a polarizer, a beam splitter, a mask, etc. , any structure may be used as long as the laser irradiation conditions can be changed accordingly. The galvano mirror causes the laser to scan the irradiation target surface 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. Although not shown in FIG. 1, if necessary, as shown in FIG. It also includes an atmosphere maintenance device 105 that maintains the gas composition and pressure in a predetermined processing area surrounding the wafer W within a predetermined range.

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 main body 102a of the measuring device attached to the silicon wafer W in the vicinity of a portion of the silicon wafer W to be irradiated with a laser via a support 102b attached to the Z table 31 of the wafer feeding unit 20. It is designed to be held in a non-contact state. The measuring instrument body 102a is configured to be able to adjust its position on the support 102b, and preferably, the support 102b is also configured to be movable as appropriate to adjust the surface condition (surface roughness, reflection, etc.) at a desired location on the silicon wafer W. characteristics, scattered light, etc.) and/or shape can be measured.

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。 To measure the surface condition of the silicon wafer W, first, in order to set the irradiation conditions and irradiation atmosphere at the start of laser irradiation, the surface of the silicon wafer W before laser irradiation is measured after grinding the silicon wafer W. Measure the condition etc. In addition, the configuration is such that measurements are taken during laser irradiation to prevent over-irradiation and to monitor the suitability of the irradiation situation, and also after the irradiation to determine the suitability of the irradiation results. 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 preferable that the measurement of the surface state and/or shape of the silicon wafer W by the measuring device 102 be performed using a non-destructive method, and specific measuring means include, for example, an image measuring means, a capacitance change measuring means, and a droplet contact angle. Measuring means, Raman spectroscopy measuring means, surface roughness meter, acoustic measuring means, eddy current characteristics 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 selected ones or a combination of two or more of them. Among these, some examples will be explained 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. 8(a) uses an image measurement 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, a laser beam or light in a desired wavelength range is emitted from the measurement light source 140. is irradiated onto the chamfered slope w2, the image is captured by a detector 141 such as a hyperspectral camera, the surface roughness, etc. is detected by analyzing the image, and the irradiation from the laser irradiation unit 101 is performed based on the detection result. It selects and controls conditions and the like to flatten the chamfered slope w2 and repair the process-affected layer. Machine learning means based on trial experiments, comparison with control samples, etc. may be used to determine surface roughness and the like through 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. 8(b) shows a measuring device using capacitance change measuring means. In this case, the electrode 142 is placed close to the outer peripheral end surface w1 and the chamfered slopes w2 and w3 on the front and back sides of the silicon wafer W, and a voltage is applied from the DC power supply 143 between the silicon wafer W and the electrode 142, By detecting the attractive force F caused by the static electricity, the surface roughness of the outer circumferential end surface w1, the chamfered slopes w2 and w3 on the front and back sides, etc. 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. 8(c) shows a measuring device using a droplet contact angle measuring means. In this case, a suitable 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 method takes advantage of the fact that the wettability of the chamfered slope w2 changes depending on the level of surface roughness, and the contact angle 144a of the droplet 144 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 measurement means, although not shown in the drawings, for example, Raman spectroscopy measurement means may also be used. In that case, by measuring the strain caused by the Raman shift, changes in the internal crystalline state of the silicon wafer W can be detected, and based on this, the level of deterioration due to the grinding process can be determined, and based on the results, the laser irradiation conditions can be adjusted. can be optimally controlled. In addition, it is also possible to use acoustic measurement means to detect non-destructive ultrasonic waves or AE waves, or use a non-contact or contact type surface roughness meter, and eddy current characteristic measurement means to detect It is also possible to determine the level of deterioration due to grinding by measuring the conductivity of the chamfered slope and the like. Furthermore, using various known means such as reflectance measuring means, X-ray Lang method measuring means, electron beam diffraction measuring means, SEM measuring means, etc., the scale and situation of alteration due to grinding on the surface of silicon wafer W can be determined. Based on the results, laser irradiation conditions etc. can be optimally and efficiently adjusted and controlled.

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 conditions 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 within the base of the grindstone rotation unit 50, but it can be installed at any location, and can be used as part of the control device for the entire grinding and repair device 1. 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, in the illustrated embodiment, the control objects of the control device 103 of the laser irradiation repair apparatus 100 are the drive device 12 of the wafer feeding unit 20, the displacement mechanism 120 of the laser irradiation unit, and the laser Output characteristics of the light source 101a (energy density, etc.), operation of the optical mechanism 101b (laser direction, beam diameter, focal position adjustment, scanning range, frequency, etc.), operation of the temperature adjustment device 104, and atmosphere maintenance device. 105, etc., and these controlled objects 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 described above, the temperature control device 104 may be one that heats and cools the silicon wafer W to eliminate the influence of thermal stress, promotes and optimizes the laser irradiation effect, or the wafer feeding unit 20. In order to eliminate the influence of thermal stress on the laser irradiation unit 101 and the laser irradiation unit 101, a device is provided to keep their temperatures constant.

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 maintenance device 105 is provided to maintain the gas composition and pressure in a predetermined processing area surrounding the silicon wafer W within a predetermined range, so as to form and maintain an atmosphere with gas components, pressure, etc. 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。 Note that a shield mechanism is provided to prevent laser leakage from the processing area, and such a shield mechanism is also controlled by the control device 103 as 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, a description will be given of an example of an irradiation mode that allows effective, efficient, and short-time repair in laser irradiation according to the surface condition and shape of a silicon wafer after grinding by the laser irradiation repair apparatus 100. In this case, the irradiation conditions are generally changed according to the surface condition by changing the output characteristics, energy density, etc. of the laser using the laser light source 101a and the optical mechanism 101b. In addition, changes in irradiation depending on the shape of the irradiation area are generally performed by changing the position and posture of the laser irradiation unit and/or the silicon wafer (workpiece), and This is done by changing the attitude of the silicon wafer side and the orientation of mirrors in the optical mechanism. However, the present invention is not limited to these, and it is also possible to select or combine these various means as appropriate depending on 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 an irradiation mode according to the present invention that matches the shape of a chamfered notch portion of a silicon wafer W. More specifically, FIG. 9(a) shows two locations, the outer circular arc portions w4 and w5 of the chamfered notch portion wn, simultaneously and in parallel, and FIG. 9(b) [in the figure (a) As shown in the enlarged cross-sectional view taken along line B-B], the optical function is configured so that laser irradiation can be performed continuously on the chamfered slope w2 on the front side, the chamfered slope w3 on the back side, and the end face w1 of the notch part recess. It is shown. In addition, in FIG. 9A, for convenience of explanation, only the notch portion wn of the silicon wafer W is illustrated in an enlarged manner.

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 separated by the beam splitter 101m are incident on individual galvanometer mirrors 101n and 101o, and are further reflected, and the notch portion is formed by the respective reflected lasers L11b and L12b. It is configured to irradiate a pair of outer circumferential arc portions w4 and w5 of wn, respectively. At that time, by rotating or reciprocating the galvano mirrors 101n and 101o, the directions of the reflected lasers L11b and L12b are changed, and the chamfered slope w2 on the front side and the chamfered slope on the back side of the outer circumferential arc portions w4 and w5 are scanned. W3 and the outer peripheral end face w1 are simultaneously and efficiently irradiated with laser (FIG. 9(b)). In the illustrated embodiment, the galvano mirrors 101n and 101o are parabolic mirrors, and are designed to focus on the outer circumferential arc portions w4 and w5, which are irradiation targets. This focal position can be adjusted by adjusting the laser beam at a stage before entering the beam splitter 101m, for example, by adjusting the moving table 101g of the condenser lens 101f shown in FIG. be. In FIG. 9(a), O1 is the center of the radius of curvature of the circular 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 circular arc portions w4 and w5 of the notch portion wn. be. In addition, the uneven shape drawn on the chamfered slope w2 on the front side and the chamfered slope w3 on the back side in FIG. 9(b) is an enlarged image of the surface roughness caused 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。 Note that by using such an optical mechanism, laser irradiation can be performed by aligning the focal points of the galvano mirrors 101n and 101o with the chamfered slope of the outer periphery of the rotating silicon wafer W. Chamfered slopes and end faces on the front and back sides of the can be repaired efficiently and effectively, for example, quickly over the entire circumference in less than 10 seconds. As shown in FIG. 9(a), a polarizer 101l and a beam splitter 101k for adjusting the light flux are provided at a stage upstream of the beam splitter 101m in FIG. It is assumed that each optical element connected to the optical mechanism 101b and shown in FIG. 9(a) is also included in the optical mechanism 101b, and the whole constitutes an 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。 Furthermore, 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 irradiated simultaneously. That is, a pair of lasers L13a and L14a separated by the beam splitter 101h are incident on individual galvano mirrors 101i and 101j, and are further reflected, and the front side of the silicon wafer W is chamfered by the respective reflected lasers L13b and L14b. A configuration example is shown in which the slope w2 and the chamfered slope w3 on the back side are each irradiated. 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 passes through the beam splitter shown in FIG. 101h, and is separated into two lasers L13a and L14a. Of these, the laser L13a is reflected by the galvanometer mirror 101i placed on its optical path, and is irradiated onto the chamfered slope w2 on the front side of the silicon wafer W. By rotating the galvanometer mirror 101i or rotating within a predetermined angle range, the slope w2 is irradiated with the reflected laser L13b in a scanning manner. Similarly, the laser L14a is reflected by the galvanometer mirror 101j placed on its optical path, and is irradiated onto the chamfered slope w3 on the back side of the silicon wafer W in a scanning manner. At this time, in order to also irradiate the end surface w1 on the outer periphery of the silicon wafer W, the arrangement of each optical element, etc. is adjusted to include the end surface w1 within the scanning range of the galvanometer mirrors 101i and/or 101j. Good too. Alternatively, the entire irradiation target area may be irradiated by changing the direction of the silicon wafer W during the irradiation period. In the example shown in FIG. 10A, the end surface w1 of the outer periphery of the silicon wafer W is irradiated with the transmitted laser L15 of the beam splitter 101h. In this embodiment, the beam splitter 101h and galvano mirrors 101i and 101j are also included in 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. 10(b) shows a suitable irradiation form when the laser L is irradiated onto the circular arc portion w6 at the bottom of the recess of the notch portion wn of the silicon wafer W. In this case, the center O1 of the radius of curvature of the circular 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 irradiated while being rotated around this O1. Alternatively, with the center O1 placed on the optical path of the laser L, the laser irradiation direction may be rotated about this center O1. Thereby, the laser L continues to be irradiated in a state substantially perpendicular to the curved surface of the circular 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, the rotation center of the wafer table 34 of the wafer feeding unit 20 of the grinding repair apparatus 1 shown in FIG. The center O1 of the radius of curvature of the portion w6 is positioned to rotate the wafer table 34.

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. 10(c) shows a preferred irradiation form when the laser L is irradiated onto the straight line portion w7 (the same applies to w8) of the recess of the notch portion wn of the silicon wafer W. In this case, the silicon wafer W is moved linearly along the direction of the straight line portion w7 while keeping the irradiation direction of the laser L perpendicular to the straight line portion w7. Thereby, the laser L continues to be irradiated in a state perpendicular to the plane of the straight 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, by using the It can be moved linearly 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. 11(a) shows an enlarged cross-sectional view of a chamfered portion on the outer periphery of a silicon wafer W to be irradiated with laser according to the present invention, and FIG. 11(b) shows a plan view of a notch portion. . An example of the specifications of suitable irradiation conditions for such an irradiation target is that the laser wavelength λ = 532 nm and the pulse width = 3 to 7 ns (generally 10 ns or less. However, if the damage to the surface of the silicon wafer is large and deep) ), energy per pulse = 60 to 80 μJ, energy density = 0.6 to 0.8 J/cm 2 (generally 0.24 to 1.44 J /cm 2 ), irradiation area = 0.5 mm x 0.5 mm, and 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 the 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, the method according to the present invention includes (1) first placing the silicon wafer W in a wafer feeding unit 20 that holds the silicon wafer W so as to be able to rotate, move, and tilt the silicon wafer W; Execute the process of attaching.

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, a step (2) of grinding the surface of the silicon wafer W held by the wafer feeding 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 laser irradiation by the laser irradiation repair device 100, the surface state and/or shape of the silicon wafer W held in the wafer feeding unit 20 is measured by the measuring device 102 provided in the laser irradiation repair device 100. Execute the process to be measured.

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 laser irradiation conditions and/or irradiation atmosphere based on the measurement data by the measurement 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 apparatus 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 to confirm 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 terminating the laser irradiation if the repair has been made, and restarting or continuing the laser irradiation if the repair has not been made is confirmed until the repair is confirmed.

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 according to the surface condition and shape of the silicon wafer W can be efficiently performed. In the step of irradiating the ground surface of the wafer W with a laser, it is possible to suitably perform an operation of irradiating the outer peripheral edge portion and/or notch portion of the silicon wafer W that has been chamfered by the grinding with the laser beam.

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 using the method of the present invention, in the step of irradiating the laser, the displacement mechanism 120 of the laser irradiation unit, the output characteristics (energy density, etc.) of the laser light source 101a, the operation of the optical mechanism 101b (the laser direction, beam diameter, scanning range, frequency, etc.).

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。 In addition, when using the method of the present invention, in order to irradiate a laser according to the shape of the irradiation part of the silicon wafer W obtained by the measuring device 102, a plurality of lasers from the laser light source 101a of the laser irradiation unit 101 are emitted as described above. By irradiating a plurality of parts of the silicon wafer W from various directions with each of the separated laser beams, it is possible to efficiently irradiate outer peripheral parts and notch parts having different shapes.

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。 In addition, when using the method of the present invention, as explained with reference to FIG. 9, the pair of lasers L11a and L12a separated by the beam splitter 101m is made incident on individual galvano mirrors 101n and 101o, and further reflected. The reflected lasers L11b and L12b can simultaneously irradiate the pair of outer circular arc portions w4 and w5 of the notch portion wn of the silicon wafer, respectively, to the notch portion, which was previously difficult to irradiate efficiently and well. It is possible to perform the irradiation operation efficiently.

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。 Furthermore, when using the method of the present invention, as explained with reference to FIG. 10(a), the pair of lasers L13a and L14a separated by the beam splitter 101h are incident on individual galvano mirrors 101i and 101j, respectively, and are further reflected. , it is possible to simultaneously irradiate the chamfered slope w2 on the front side of the silicon wafer and the chamfered slope w3 on the back side of the silicon wafer using the respective reflected lasers L13b and L14b. 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 using the method of the present invention, as explained with reference to FIG. 10(b), when the laser L is irradiated onto the circular 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 changed. While keeping it constant, the center O1 of the radius of curvature of the circular arc portion w6 at the bottom of the recess of the notch 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 makes it possible to efficiently irradiate the arcuate portion of the bottom of the recess of the notch wn, which has been difficult to irradiate efficiently and well 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。 Furthermore, when the method of the present invention is used, as explained with reference to FIG. It is possible to linearly move the silicon wafer W along the direction of the straight line portion w7 (w8) while keeping the direction perpendicular to the straight line portion w7 (w8), and conventionally, efficient and good irradiation has been achieved. It is possible to efficiently perform the irradiation operation on the straight part of the recess of the notch part wn, which was difficult to do.

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。 In order to explain the repair effect of laser irradiation on the silicon wafer surface of the present invention, FIG. 13 shows a case in which unevenness on the surface layer that occurs when the surface of the silicon wafer W is ground is flattened and repaired by laser irradiation. An image diagram is shown. That is, as shown in FIG. 13(a), when the surface of the silicon wafer W is ground, the original surface region of the single crystal layer w9 becomes a process-affected layer and becomes a rough surface having irregularities w10. When this rough surface is irradiated with the laser L, the irradiated surface area melts and becomes a flat surface w11 as shown in FIG. 13(b) due to surface tension, and the area near the surface becomes single crystal again and is repaired. be done. The principle will be explained 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. 14(a), in the ground portion of a silicon wafer, a layer near the surface of the processed portion has crystal defects due to machining, resulting in a process-affected layer such as an amorphous layer or a dislocation layer. The laser absorption rate of this processed damaged layer part is significantly higher than that of the single crystal region, so the processed affected layer is melted by laser irradiation (nanosecond pulsed laser) as shown in (b), and is converted to (c) by heat conduction. As the melted region expands as shown, the surface of the melted region becomes flat due to surface tension. When the laser irradiation is stopped, a liquid phase epitaxial crystal grows using the single crystal region as a seed, as shown in (d), and as a result, the lattice defects of the crystal that occurred during the grinding process disappear, and (e ), the laser irradiated portion is restored to its 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 conditions before and after irradiating the surface of the silicon wafer with a laser after grinding using the grinding repair apparatus and method according to the present invention, , the effects of the present invention will be explained. FIG. 15 is a micrograph of the notch portion of the silicon wafer after the grinding process has been completed using the grinding repair apparatus and method according to the present invention, and before laser irradiation, and FIG. 16 is a photomicrograph of the notch portion of the silicon wafer shown in FIG. 2 is a micrograph of a region after the grinding of the notch portion of FIG.

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, after the grinding process has been completed, there are fine grinding marks (abrasion marks or streaks) on the ground surface including the chamfered slope w2 of the notch part wn of the silicon wafer W before laser irradiation. It is formed. That is, the entire area from one outer circumferential arc portion w4 of the notch portion wn, through the straight line portion w7, the circular arc portion w6 at the bottom of the recess, the other straight line portion w8, to the other outer circumferential arc portion w5. , grinding marks consisting of a large number of fine, approximately parallel uneven striations are formed, resulting in a rough surface. Such grinding marks are formed not only at the notch portion wn shown in the photograph but also on the end face of the outer periphery of the silicon wafer W and the chamfered slope of the outer periphery. Furthermore, damage caused by grinding is not limited to the surface, which can be observed with a microscope, but also extends to the interior, where a region at a certain depth from the surface becomes an amorphous layer or a dislocation layer. It is reaching.

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 in which the surface area of the notch portion of the silicon wafer shown in FIG. 15 after being subjected to laser irradiation treatment using the grinding repair apparatus and method according to the present invention. That is, after the laser irradiation treatment, as described above, from one outer circumferential arc portion w4 of the notch portion wn to the straight line portion w7, the circular arc portion w6 at the bottom of the recess, the other straight line portion w8, and then to the other outer circumference. It can be visually confirmed that the surface of the area up to the side arc portion w5 is a smooth and shiny flat surface as a whole. That is, by irradiating the grinding surface with the laser from various directions under appropriate intensity and other irradiation conditions as described above, while matching the laser to the shape and surface condition of the notch part wn, it is usually possible to achieve uniform and good irradiation. According to the present invention, proper laser irradiation is performed evenly, efficiently, quickly, and effectively on the notch part wn, which is difficult to repair. Repairs are to be made.

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-mentioned configuration, and by measuring the surface condition and shape of the silicon wafer with the measuring device, the scale and condition of the damaged part due to the grinding process are confirmed and understood, and then the control device irradiates the laser. 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, efficient repair and planarization of the wafer surface can be performed. becomes possible. Furthermore, since the laser scanning method can be executed in accordance with the shape, appropriate 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 (workpiece material)
w1...Outer periphery or end face of notch recess w2...Front side chamfered slope w3...Back side chamfered slope w4, w5...Outer circumferential circular arc portion of notch portion w6...Circular arc portion of bottom of recess of notch portion w7, w8...notch portion Straight line part of the recess w9...Single crystal layer w10...Irregularities w11...Flat surface wn...Notch part O1...Center of the radius of curvature of the circular arc part at the bottom of the notch part O2, O3...Of the circular arc part on the outer circumferential side of the notch part Center of curvature radius 1...Grinding repair device 10 according to the present invention...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 collection robot 41...Truer 50...Wheelstone rotation unit 51...Outer periphery Grinding wheel spindle 52...Outer circumference rough grinding wheel 53...Turntable 54...Upper outer circumference fine grinding spindle 55...Outer circumference fine grinding wheel 55-1...Upper outer circumference fine grinding wheel (upper grinding wheel)
55-2…Lower outer circumference fine grinding wheel (lower grinding wheel)
56...Upper outer circumference fine grinding motor 57...Lower outer circumference fine grinding spindle 59...Lower fixed frame 60...Outer circumference rough grinding device 61...Notch part rough grinding wheel 62...Notch part rough grinding spindle 63...Notch part rough grinding motor 64...Notch part Fine grinding whetstone 65...notch part fine grinding spindle 66...notch part fine grinding motor 70...wafer cassette 71...cassette table 80...transport arm 100...laser irradiation repair device 101...laser irradiation unit 101a...laser light source 101b...optical mechanism 101c... Relay mirror 101d...collimator 101e...mask 101f...condensing lens 101g...movement table for focal position adjustment
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 body 102b... Support column 103... Control device 104... Temperature adjustment device 105 ...Atmosphere maintenance device 120...Displacement mechanism 135...Rotary table 136...Tilt frame 137...Spindle pin 138...Cam 139...Cam pin 140...Measurement light source 141...Detector 142...Electrode 143...DC power supply 144...Droplet 144a...Contact corner

Claims (6)

シリコンウェハの表面の研削修復装置であって、
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、
記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、
記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と、前記シリコンウェハとの相対位置を変位させる変位機構と、
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、を有し、
前記レーザー照射ユニットは、研削後の前記シリコンウェハの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、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 repair device for the surface of a silicon wafer,
a grinding unit that grinds the surface of a silicon wafer;
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 that measures the surface state and/or shape of the silicon wafer;
a laser irradiation unit that irradiates the surface with a laser;
a displacement mechanism that displaces the relative position of the laser irradiation unit and the silicon wafer;
a control device that controls laser irradiation conditions and/or irradiation atmosphere based on measurement data by the measurement device ;
An apparatus for grinding and repairing a surface of a silicon wafer, wherein the laser irradiation unit irradiates a laser beam onto a chamfered outer peripheral edge portion and/or a notch portion of the silicon wafer after being ground.
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 includes image measuring means, capacitance change measuring means, droplet contact angle measuring means, Raman spectroscopy measuring means, surface roughness meter, acoustic measuring means, constituted by any one or a combination of two or more selected from eddy current characteristic measuring means, reflectance measuring means, X-ray Lang method measuring means, electron beam diffraction measuring means, and SEM measuring means. The device for grinding and repairing 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。 In addition to the laser light source, 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, and thereby the laser irradiation unit 3. The apparatus for grinding and repairing the surface of a silicon wafer according to claim 1, wherein the apparatus is configured such that conditions can be changed. 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、
有し、
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シリコンウェハの表面の研削修復装置。
A grinding repair device for the surface of a silicon wafer,
a wafer feeding unit that mounts the silicon wafer and holds it in a manner that allows at least one of rotation, movement, and tilting;
a grinding unit that grinds the surface of the silicon wafer held by the wafer feeding unit;
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 that measures the surface condition and/or shape of the silicon wafer held in the wafer feeding unit;
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 it can perform at least one type of displacement operation among rotation, movement, and tilting relative to the silicon wafer held by the wafer feeding unit;
a control device that controls laser irradiation conditions and/or irradiation atmosphere based on measurement data by the measurement device;
has
A pair of laser beams separated by a beam splitter are made incident on individual galvanometer mirrors, and are further reflected, so that the pair of outer circumferential arc portions of the notch portion of the silicon wafer are respectively irradiated with the respective reflected laser beams, and/ Alternatively, an apparatus for grinding and repairing a surface of a silicon wafer, characterized in that it is configured to irradiate a chamfered slope on the front side and a chamfered slope on the back side of the silicon wafer, respectively.
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、
を有し、
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シリコンウェハの表面の研削修復方法。
A method for grinding the surface of a silicon wafer and repairing the surface after the grinding, the method comprising:
attaching the silicon wafer to a wafer feeding unit that holds the silicon wafer so as to be able to rotate, move, and tilt the silicon wafer;
a step of grinding the surface of the silicon wafer held by the wafer feeding unit with a grinding unit;
irradiating the surface of the ground silicon wafer with a laser using a laser irradiation repair device,
In using the laser irradiation repair device,
Before laser irradiation, a step of measuring the surface state and/or shape of the silicon wafer held in the wafer feeding unit with a measuring device included in the laser irradiation repair device;
a step of setting laser irradiation conditions and/or irradiation atmosphere based on measurement data by the measurement device by a control device included in the laser irradiation repair device;
irradiating the ground surface of the silicon wafer with a laser by a laser irradiation unit included in the laser irradiation repair device according to the setting conditions of the control device;
measuring the surface condition of the silicon wafer using the measuring device during and/or after the laser irradiation, and confirming whether the surface of the silicon wafer has been repaired;
If the repair has been completed, the laser irradiation is terminated; if the repair is not completed, the laser irradiation is restarted or continued until the repair is confirmed;
has
In the step of irradiating the ground surface of the silicon wafer with a laser using a laser irradiation unit included in the laser irradiation repair device, the outer peripheral edge portion and/or notch portion of the silicon wafer that has been chamfered by the grinding is irradiated with a laser beam. A method for grinding and repairing the surface of a silicon wafer, which comprises irradiating the surface of the silicon wafer.
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、
を有し、
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シリコンウェハの表面の研削修復方法。
A method for grinding the surface of a silicon wafer and repairing the surface after the grinding, the method comprising:
attaching the silicon wafer to a wafer feeding unit that holds the silicon wafer so as to be able to rotate, move, and tilt the silicon wafer;
a step of grinding the surface of the silicon wafer held by the wafer feeding unit with a grinding unit;
irradiating the surface of the ground silicon wafer with a laser using a laser irradiation repair device,
In using the laser irradiation repair device,
Before laser irradiation, a step of measuring the surface state and/or shape of the silicon wafer held in the wafer feeding unit with a measuring device included in the laser irradiation repair device;
a step of setting laser irradiation conditions and/or irradiation atmosphere based on measurement data by the measurement device by a control device included in the laser irradiation repair device;
irradiating the ground surface of the silicon wafer with a laser by a laser irradiation unit included in the laser irradiation repair device according to the setting conditions of the control device;
measuring the surface condition of the silicon wafer using the measuring device during and/or after the laser irradiation, and confirming whether the surface of the silicon wafer has been repaired;
If the repair has been completed, the laser irradiation is terminated; if the repair is not completed, the laser irradiation is restarted or continued until the repair is confirmed;
has
A pair of laser beams separated by a beam splitter are made incident on individual galvanometer mirrors, and are further reflected, so that the pair of outer circumferential arc portions of the notch portion of the silicon wafer are respectively irradiated with the respective reflected laser beams, and/ Alternatively, a method for grinding and repairing a surface of a silicon wafer, comprising irradiating a chamfered slope on the front side and a chamfered slope on the back side of the silicon wafer.
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