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公開番号2024127525
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023036728
出願日2023-03-09
発明の名称ウェーハの面取り加工方法及びそれに用いられる面取り装置
出願人株式会社東京精密
代理人スプリング弁理士法人
主分類H01L 21/304 20060101AFI20240912BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】難加工材であるUWBG材料ウェーハ、特にSiCウェーハの面取り加工を高精度な形状形成し、加工品質向上を図ることができるウェーハの面取り加工方法及びそれに用いられる面取り装置を提供する。
【解決手段】ウェーハWの外周を面取りする面取り加工方法であって、面取り加工を行う照射面に対してステップ状に加工深さを変えてレーザ10を照射し、非熱的アブレーションを起こし、不要部分の除去を行う。面取り加工を行う斜面に対しては、走査方向を水平とし、レーザ10の焦点位置を外周に行くに従い順次下げて行き、各ステップでの照射パス数を除去量に応じて多くする。また、レーザ10は波長を515nm又は532nmのフェムト秒レーザとし、スポット径を20～40μm、スキャンピッチは10～20μmとすることが好ましい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ウェーハの外周を面取りする面取り加工方法であって、
面取り加工を行う照射面に対してステップ状に加工深さを変えてレーザを照射し、非熱的アブレーションを起こし、不要部分の除去を行うことを特徴とする面取り加工方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
面取り加工を行う斜面に対して走査方向を水平とし、前記レーザの焦点位置を外周に行くに従い順次下げて行き、各ステップでの照射パス数を除去量に応じて多くすることを特徴とする請求項１に記載の面取り加工方法。
【請求項３】
前記レーザの照射は、
（１）焦点位置を順次変化させること、
（２）除去量に応じてエネルギ密度を変化させること、
（３）除去量に応じて照射パス数を変化させること、
（４）除去量に応じて走査速度を変化させること、
からなる群より選択される少なくとも２種以上を組み合わせて行うことを特徴とする請求項１に記載の面取り加工方法。
【請求項４】
前記レーザはフェムト秒レーザであって、
前記レーザのスポット径に対する、スキャンピッチ（スキャンピッチ／スポット径）が０．４０～０．６０である、請求項１に記載の面取り加工方法。
【請求項５】
前記レーザは波長を５１５ｎｍ又は５３２ｎｍのフェムト秒レーザとし、スポット径を２０～４０μｍ、スキャンピッチは１０～２０μｍとすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の面取り加工方法。
【請求項６】
前記ウェーハの材料はＳｉＣである請求項１から４のいずれか１項に記載の面取り加工方法。
【請求項７】
前記ウェーハの材料は、４Ｈ-ＳｉＣ、３Ｃ－ＳｉＣ、６Ｈ－ＳｉＣ、１５Ｒ－ＳｉＣ、ＧａＮ（窒化ガリウム）、酸化ガリウム、ＡｌＧａＮ、ダイヤモンドのいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の面取り加工方法。
【請求項８】
前記不要部分の除去を行った後、波長が５１５～１０８０ｎｍのピコ秒又はナノ秒パルスレーザでレーザアニーリングを行うことを特徴とする請求項５に記載の面取り加工方法。
【請求項９】
ウェーハの外周を面取りする面取り加工装置において、
面取り加工を行う照射面に対してステップ状に加工深さを変えて照射し、非熱的アブレーションを起こし、不要部分の除去を行うように照射するレーザと、
前記ウェーハを保持し、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸に加えて、回転のヨー軸と傾斜のピッチ軸の２軸を加えた５軸による構造のワーク移動台と、
面取り部の形状を測定する形状測定部と、
照射条件データベースから構築された加工学習モデルに基づいて、前記レーザ、前記ワーク移動台、前記形状測定部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする面取り加工装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハの外周を面取りするウェーハの面取り加工方法及びそれに用いられる面取り装置に関し、特に近年パワーデバイスへの実用化が進んでいる半導体材料のＳｉＣウェーハの製造に好適である。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ウェーハの品質向上の要求が強く、ウェーハ端面（エッジ部）の加工状態が重要視される。Ｓｉ（シリコン）ウェーハ等の半導体ウェーハは、ハンドリングによるチッピングを防止するため、縁部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。
【０００３】
近年は、炭素（Ｃ）とシリコン（Ｓｉ）との化合物であるＳｉＣ（炭化ケイ素）を始め、バンドギヤツプ（ＵＷＢＧ）が大きく、結晶を構成する原子間の結合が強い壊れにくい材料、例えばＧａＮ（窒化ガリウム）、酸化ガリウム、ＡｌＧａＮ、ダイヤモンドを利用した半導体は、シリコン半導体より小型、低消費電力、高効率のパワー素子、高周波素子、耐放射線性に優れた半導体材料として期待され、実用化が進んでいる。しかし、４Ｈ-ＳｉＣ等のＵＷＢＧ材料は、難加工材であるため品質を満たすための加工コストが大きいことが、更なる普及のための障壁となっている。
【０００４】
特許文献１は、ウェーハの周縁エッジ部を面取りする面取り加工方法において、粗研用砥石による粗研削加工を省略し、加工時間の短縮と、ランニングコストの低減を図るため、ウェーハのエッジ部近傍の周縁に沿って斜めにレーザ光を入射させ、内部に多光子吸収による改質領域層を形成させ、エッジ部を斜めに割断除去し、次に、精研砥石による仕上げ加工を行うことが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２は、効率良くウェーハの外周に面取り加工を施すため、ウェーハの外周にレーザ光線の集光点を位置づけて熱的加工によるレーザアブレーション（光子密度の高いレーザ光を照射し、材料表面を瞬時的に溶融、蒸発させる）によって大まかに面取り加工を施し、後にウェーハの外周を研削砥石で研削して仕上げ加工を施すことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００４－１１１６０６号公報
特開２０１９－２１２７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術において、特許文献１、２に記載のものでは、ダイヤモンドに続く硬さを有するＳｉＣは難加工材であり、加工に時間が掛かり、所望の形状を創成するのが困難であり、砥石の消耗も激しく研削加工のコストの低減が十分できるものとは言い難かった。また、レーザアブレーションでＳｉＣウェーハの角部を除去し、後に研削砥石による仕上げ加工する方法は、レーザで除去する領域が大きい場合、レーザ出力や熱応力の発生等で亀裂が進展したり、デブリを発生したりして除去形状（品質）をコントロールするのが困難かつ、時間が掛かり現実的では無かった。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、レーザを使用して難加工材である４Ｈ-ＳｉＣ等のＵＷＢＧ材料ウェーハ、特にＳｉＣウェーハの外周部、及びＯＦ（オリエンテーションフラット）の面取り加工を、後工程等にとって高品質な（高精度な形状形成、均一な表面状態（うねり・粗さ）に行うことができるウェーハの面取り加工方法及びそれに用いられる面取り装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、ウェーハの外周を面取りする面取り加工方法であって、面取り加工を行う照射面に対してステップ状に加工深さを変えてレーザを照射し、非熱的アブレーションを起こし、不要部分の除去を行う。
【００１０】
さらに、上記の面取り加工方法において、面取り加工を行う斜面に対して走査方向を水平とし、前記レーザの焦点位置を外周に行くに従い順次下げて行き、各ステップでの照射パス数を除去量に応じて多くすることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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