高周波ナノ秒パルスレーザ照射による大口径シリコンウエハ加工変質層の完全修復

高频纳秒脉冲激光辐照彻底修复大直径硅片退化层

• 批准号: 20656023
• 负责人: 閻 紀旺
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20656023/
• 关键词: 半導体基板; シリコンウエハ; 加工変質層; レーザ; 単結晶; 欠陥修復; ダメージ低減; 表面品質

本研究では,加工変質層の形成された大口径Siウエハに高周波ナノ秒パルスNd:YAGレーザの連続照射を行うことで加工変質層における相変態や転位などを一括して完全な単結晶構造に修復することを研究目的とする.平成21年度では,照射装置の構築,高速移動照射条件の検討および砥粒加工面の変質層修復などを行った.具体的な研究内容および研究成果を以下に記す.(1)高速移動・回転照射装置の構築:レーザ照射ユニットをリニアモータ駆動・空気静圧支持のXYZステージへ搭載し,Siウエハを真空チャック付きの高速回転テーブルに吸着することで,3次元高速移動照射装置を構築した.本装置はXYZθの同時4軸制御となっており,直径300mmの大口径Siウエハ表面へ任意方式のレーザ照射が可能である.(2)ウエハ面方向に均一の結晶性が得られるため高速移動照射条件の実験検討:ステージ移動速度,テーブル回転数,レーザパルス周波数,照射痕オーバーラップ方式等を変化させて照射実験を行い,ウエハ面方向の結晶構造の分布を調べことで,結晶性ムラのない照射条件を特定することができた.(3)砥粒加工面の変質層修復への展開:ダイヤモンドバイトを用いた切削加工面のほかに,ダイヤモンド砥石による研削加工面を実験対象としてレーザ照射を行い,加工変質層の修復および表面粗さの改善効果を検証した.その結果,直径300mmの大口径Si研削ウエハの全面修復を可能とした.これらの成果は,大口径Siウエハの新しい製造プロセスの確立に重要指針を与えるものと考えられる.

This study で は, processing - quality layer の form さ れ た large-diameter Si ウ エ ハ に high frequency ナ ノ seconds パ ル ス Nd: YAG レ ー ザ の line even 続 irradiation を う こ と で processing - quality layer に お け る や phase - state planning a な ど を an enclosed し て completely な 単 crystal structure に repair す る こ と を research purpose と す る. In the year Heisei 21, で で, construction of irradiation equipment <s:1>, high-speed moving irradiation conditions <s:1> 検, discussion on および grainer processing surface <s:1> deformation layer repair な <s:1> を を was carried out った. な content in the research of specific お よ び research under を に す. (1), high-speed mobile back to the planning, radiation device の constructs: レ ー ザ irradiation ユ ニ ッ ト を リ ニ ア モ ー タ 駆 dynamic, empty 気 static 圧 support の XYZ ス テ ー ジ へ carry し, Si ウ エ ハ を vacuum チ ャ ッ ク pay き の high-speed planning テ ー ブ ル に sorption す る こ と で, 3 dimensional high-speed mobile irradiation Set を to construct た. This device は XYZ theta の 4 at the same time axis suppression と な っ て お り, 300 mm diameter の large-diameter Si ウ エ ハ surface へ any way の レ ー が ザ exposure may で あ る. (2) ウ エ ハ face direction に の uniform crystalline が have ら れ る た め high-speed mobile の irradiation conditions be 験 beg: 検 ス テ ー ジ movement speed, テ ー ブ ル planning several back, レ ー ザ パ ル ス cycle Number, irradiation mark オ ー バ ー ラ ッ プ mode を variations change さ せ て irradiation be 験 を い, ウ エ ハ face direction の crystal structure の distribution を adjustable べ こ と で, crystalline ム ラ の な い exposure condition を specific す る こ と が で き た. (3) the strop grain processing surface の - layer repair へ の : ダ イ ヤ モ ン ド バ イ ト を with い た machining surface の ほ か に, ダ イ ヤ モ ン ド strop stone に よ る grind cutting machining surface を be 験 like と seaborne し て レ ー ザ irradiation を い, processing - layer の repair お よ び surface coarse さ の improve working fruit を 検 card し た. そ の as a result, the 300 mm diameter の large-diameter Si grind cutting ウ エ ハ の comprehensive repair を may と し た. こ れ ら は の results, large diameter Si ウ エ ハ の new し い manufacturing プ ロ セ ス に の set The important Pointers を and える える と と are compared to えられる.

项目成果

Recovery of microstructure and surface topography of grinding-damaged silicon wafers by nanosecond-pulsed laser irradiation

• DOI: 10.1088/0268-1242/24/10/105018
• 发表时间: 2009-10-01
• 期刊: SEMICONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY
• 影响因子: 1.9
• 作者: Yan, Jiwang;Sakai, Shin;Izunome, Koji
• 通讯作者: Izunome, Koji

レーザ照射による単結晶シリコン加工変質層の完全修復

激光照射完全修复单晶硅加工损伤层

• 发表时间: 2009
• 作者: Tadao Kiriyama;Hirofumi Harada;Jiwang Yan;閻紀旺;武藤聖也
• 通讯作者: 武藤聖也

Fundamental investigation on subsurface damage in single crystalline silicon caused by diamond machining

金刚石加工引起的单晶硅亚表面损伤的基础研究

• 发表时间: 2009
• 期刊: Precision Engineering 33
• 作者: J.Yan;T.Asami;H.Harada;T.Kuriyagawa
• 通讯作者: T.Kuriyagawa

Finite element modeling of high-pressure deformation and phase transformation of silicon beneath a sharp indenter

• DOI: 10.1088/0268-1242/24/2/025014
• 发表时间: 2009-02
• 期刊: Semiconductor Science and Technology
• 影响因子: 1.9
• 作者: Tadao Kiriyama;H. Harada;Jiwang Yan

Processing Grinding-damaged Silicon Wafers by Nano-second Laser Irradiation

纳秒激光辐照处理磨削损伤的硅片

• 发表时间: 2009
• 期刊: Advanced Material Research 76-78
• 作者: J.Yan;S.Muto;T.Kuriyagawa
• 通讯作者: T.Kuriyagawa