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公開番号2025026475
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2024205328,2021049523
出願日2024-11-26,2021-03-24
発明の名称シリコンウエハの表面改質方法
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 20060101AFI20250214BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】エッチング処理後のシリコンウエハ表面にレーザを用いた好適な熱処理を行うことで、加工応力の影響をなくし均一で平坦化された表面に改質する。
【解決手段】レーザ熱処理を用いたシリコンウエハの表面改質方法であって、アルカリエッチング処理後、照射箇所の結晶方位に対応した累積照射エネルギを決定してナノ秒パルスレーザを照射する。また、照射箇所の前記累積照射エネルギが所定の閾値以下となるように照射条件を定める。さらに、アルカリエッチング処理後、照射箇所の曲率に対応してエネルギ密度、スキャンピッチ、照射回数の少なくともいずれか一つを変えて照射する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
レーザ熱処理を用いたシリコンウエハの表面改質方法であって、
アルカリエッチング処理後、照射箇所の形状に応じて累積照射エネルギが所定の閾値以下となるようにナノ秒パルスレーザを照射するシリコンウエハの表面改質方法。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記照射箇所の前記形状に応じて前記ナノ秒パルスレーザを照射することは、前記照射箇所の曲率に対応して照射することを含む、請求項１に記載のシリコンウエハの表面改質方法。
【請求項３】
前記照射箇所の前記累積照射エネルギが所定の閾値以下となるように前記ナノ秒パルスレーザを照射することは、エネルギ密度、スキャンピッチ、照射回数の少なくともいずれか一つを変えて照射することを含む、請求項１又は２に記載のシリコンウエハの表面改質方法。
【請求項４】
前記アルカリエッチング処理後、前記ナノ秒パルスレーザの照射と共に、ＣＷ（連続波）レーザ照射を併用することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシリコンウエハの表面改質方法。
【請求項５】
曲率のある前記照射箇所は、区間に分割して入射角を変化させ、区間毎の照射面に対して垂直に照射すると共に、前記スキャンピッチを大きくすることを特徴とする請求項３に記載のシリコンウエハの表面改質方法。
【請求項６】
前記照射箇所が曲面の場合、平面への照射エネルギに対する前記曲面への照射エネルギの比をＣ
ｉ
として、前記曲面の前記スキャンピッチを前記平面の前記スキャンピッチ×１／Ｃ
ｉ
とすることを特徴とする請求項３又は５に記載のシリコンウエハの表面改質方法。
【請求項７】
前記スキャンピッチを前記ナノ秒パルスレーザのスポット径Ｄ×０．５～０．７とし、１回目の照射エネルギＥ１がピークとなる照射位置iに対して、２回目のＥ２の照射エネルギＥ２がピークとなる照射位置I’は、i＋前記スキャンピッチ／２として、前記照射箇所の前記累積照射エネルギが所定の閾値以下となるようにすることを特徴とする請求項６に記載のシリコンウエハの表面改質方法。
【請求項８】
前記スキャンピッチを前記ナノ秒パルスレーザのスポット径Ｄの１／２より小さくし、前記照射回数を複数とし、前記照射箇所の前記累積照射エネルギが非重なり部分と、重なり部分の和と、で等しくすることを特徴とする請求項６に記載のシリコンウエハの表面改質方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエハ表面の加工変質層である表面欠陥の修復に係り、特に、アルカリエッチング処理（ＡＥ）後にレーザ熱処理を用いたシリコンウエハの表面改質方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の作製に使用されるシリコンウエハ等の半導体ウエハは、切削・研削・ラッピング・ポリッシングなどの機械加工プロセスによって表面加工が行われている。しかし、その表面及び内部は、加工変質層が形成され、一部の加工変質層には、マイクロクラック（微小亀裂）が含まれる。この内部クラック等の除去は、主にエッチングや化学機械研磨（ＣＭＰ）等の化学的・機械的方法により行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、面取り処理が施されたシリコンウエハに対して、水酸化カリウム水溶液や水酸化ナトリウム水溶液等を用いたアルカリエッチングにより、前工程までの処理により生じたシリコンウエハの歪みを除去することを記載している。
【０００４】
また、特許文献２は、面取り等の研削加工を行った後、シリコンウエハの表面加工変質層の修復と粗さの平坦化を、パルスレーザを照射して効率良く効果的に行うことを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－１０１６９８号公報
特開２０２０－１３１２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術において、特許文献１に記載のアルカリエッチングは、シリコンウエハの異方性が強く現れ、それに起因する亀裂を防ぐことは困難である。また、既存の外周エッジ研削、エッチング、化学機械研磨（ＣＭＰ）は、内部クラック等を完全に除去できない虞がある。そして、内部クラック等は、亀裂として進展して破損するので、シリコンウエハの表面加工の歩留りが低下する。
【０００７】
また、特許文献２に記載のものでは、研削加工による研削痕等のダメージの修復、平坦化処理を行うことが可能となる。しかし、特許文献２に記載のものは、研削後の表面状態に応じた条件でレーザ照射することに限界がある。
【０００８】
特に、アルカリエッチング（ＡＥ）処理後の表面をレーザ照射にて平坦化する際、適切な照射手法を用いないと、転位等の内部ダメージを発生させてしまい品質が低下し、後工程での歩留まりが下がる。そして、内部クラック、表面粗度（特に、異方性により生じる粗さ）等に対する表面改質の品質向上に限界がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、エッチング処理後のシリコンウエハ表面にレーザを用いた好適な熱処理を行うことで、加工応力の影響をなくし均一で平坦化された表面に改質する。そして、強度を向上させ、後工程における歩留まりを向上させる。特に、結晶方位が変化する形状であるウエハエッジへの好適なレーザ処理を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、レーザ熱処理を用いたシリコンウエハの表面改質方法であって、アルカリエッチング処理後、照射箇所の結晶方位に対応した累積照射エネルギを決定してナノ秒パルスレーザを照射する。
（【００１１】以降は省略されています）

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