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

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.

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.