CN117882173A - 基板处理方法和基板处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于对第一基板与第二基板接合而成的重叠基板进行处理的方法，在所述第一基板的表面侧形成有包含多个器件的器件层，所述方法包括：向含氧膜照射第一激光束来形成漏光防止层，所述含氧膜形成在所述第一基板的要形成成为剥离的基点的改性层的形成位置与所述器件层之间；在形成所述漏光防止层之后，向所述第一基板的内部照射第二激光束来形成所述改性层；以及以所述改性层为基点将所述第一基板剥离来进行薄化。
Description
技术领域
本公开涉及一种基板处理方法和基板处理装置。
背景技术
在专利文献1中公开了一种使用了SIMOX(Separation by Implanted Oxygen：注氧隔离)基板的半导体装置的制造方法。根据专利文献1的记载，在SIMOX基板的一个表面形成了以第一单晶半导体层为有源层的场效应晶体管、以及包含存储元件的层之后，通过蚀刻和磨削研磨中的至少任一方来去除与一个表面相反的表面的第二单晶半导体层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-97105号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开所涉及的技术在第一基板与第二基板接合而成的重叠基板中将第一基板适当地薄化。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式是用于对第一基板与第二基板接合而成的重叠基板进行处理的方法，在所述第一基板的表面侧形成有包含多个器件的器件层，所述方法包括：向含氧膜照射第一激光束来形成漏光防止层，所述含氧膜形成在所述第一基板的要形成成为剥离的基点的改性层的形成位置与所述器件层之间；在形成所述漏光防止层之后，向所述第一基板的内部照射第二激光束来形成所述改性层；以及以所述改性层为基点将所述第一基板剥离来进行薄化。
发明的效果
根据本公开，能够在第一基板与第二基板接合而成的重叠基板中将第一基板适当地薄化。
附图说明
图1是示出重叠晶圆的结构的侧视图。
图2是示出实施方式所涉及的晶圆处理***的结构的概要的俯视图。
图3是示出实施方式所涉及的界面改性装置的结构的概要的主视图。
图4是示出分离装置的结构的概要的主视图。
图5是示出半导体晶圆制造工序中的主要工序的一例的说明图。
图6是示出半导体晶圆制造工序中的主要工序的一例的流程图。
图7是示出半导体晶圆制造工序中的其它工序的一例的说明图。
图8是示出针对第一晶圆的含氧膜的形成工序的一例的说明图。
图9是示出半导体晶圆制造工序中的其它工序的一例的说明图。
图10为示出激光照射装置的结构例的纵截面图。
具体实施方式
在半导体器件的制造工序中，对在表面形成有包含多个电子电路等的器件层的半导体基板(下面，有时称为“晶圆”。)进行将该晶圆薄化的处理。关于晶圆的薄化，作为一例，通过向作为处理对象的晶圆的内部照射激光束来形成改性层、并以该改性层为基点将晶圆分离为表面侧的器件晶圆和背面侧的分离晶圆来进行晶圆的薄化。
另外，近年，有时以提高作为产品的半导体器件(晶体管)的效率为目的而使用层叠有单晶半导体层(例如单晶硅)和绝缘层(例如SiO2)的SOI(Silicon on Insulator：绝缘体上硅)基板。作为SOI基板的一例，能够举出专利文献1所记载的SIMOX基板。在使用了SOI基板的情况下，能够减少晶体管的寄生电容，实现动作速度的提高、功耗的削减。
然而，在像这样使用SOI基板的情况下，难以适当地进行上述的晶圆的薄化。
具体地说，例如，在如专利文献1所记载的那样通过蚀刻来将晶圆薄化的情况下，该晶圆的薄化需要时间，并且需要使用大量的药液、气体。
另外，例如，在如专利文献1所记载的那样对晶圆进行磨削研磨的情况下，该晶圆的薄化需要大量的磨削水，并且在磨削时产生大量的磨削屑等。
并且，例如，在如上所述那样在晶圆的内部形成改性层的情况下，所照射的激光束、例如近红外(NIR：Near Infrared)光有可能透过单晶半导体层、绝缘层而作为漏光对器件层造成影响。
在此，作为抑制漏光对器件层的影响的方法，能够举出将晶圆的内部的激光束的焦点(改性层的形成位置)向上方(与形成器件层的表面相反的背面侧)偏移，来对要透过器件层的光进行散焦。然而，在该情况下，会产生以下问题：由于改性层的形成位置向上方偏移，晶圆的分离面位置(薄化界面)也向上方偏移，后续工序中的晶圆背面的磨削量增加。
本公开所涉及的技术是鉴于上述情况而完成的，用于在第一基板与第二基板接合而成的重叠基板中将第一基板适当地薄化。下面，参照附图来说明本实施方式所涉及的作为基板处理装置的晶圆处理***、以及作为基板处理方法的晶圆处理方法。此外，在本说明书和附图中，对实质上具有相同的功能结构的要素标注相同的标记，由此省略重复说明。
在本实施方式所涉及的后述的晶圆处理***1中，如图1所示，对作为第一基板的第一晶圆W与作为第二基板的第二晶圆S接合而成的作为重叠基板的重叠晶圆T进行处理。下面，对于第一晶圆W，将与第二晶圆S接合的一侧的面称为表面Wa，将与表面Wa相反一侧的面称为背面Wb。同样，对于第二晶圆S，将与第一晶圆W接合的一侧的面称为表面Sa，将与表面Sa相反一侧的面称为背面Sb。
第一晶圆W例如是硅基板等半导体晶圆。在第一晶圆W的表面Wa侧形成有作为绝缘层的SiO2膜。SiO2膜例如也可以是通过掺杂氧(O2)来使第一晶圆W的厚度的一部分改性而得到的掺氧硅层。在SiO2膜还形成有作为单晶硅层(单晶半导体层)的Si膜和包含多个器件的器件层Dw。即，第一晶圆W具有作为层叠有绝缘层和单晶半导体层的SOI基板的结构。另外，在器件层Dw还形成表面膜Fw，第一晶圆W隔着该表面膜Fw而与第二晶圆S接合。作为表面膜Fw，例如能够举出氧化膜(THOX膜、SiO2膜、TEOS膜)、SiC膜、SiCN膜或粘合剂等。此外，第一晶圆W的周缘部被进行了倒角加工，周缘部We的截面的厚度随着去向截面的顶端而变薄。
此外，形成于第一晶圆W的SiO2膜不一定是掺氧硅层，也可以是一般的氧化膜。关于SiO2膜，可以是将第一晶圆W的内部改性而形成的，也可以是以覆盖第一晶圆W的外表面的方式形成的。换言之，在第一晶圆W形成有含氧膜。
第二晶圆S例如是支承第一晶圆W的晶圆。在第二晶圆S形成有表面膜Fs，第二晶圆S隔着该表面膜Fs而与第一晶圆W接合。此外，第二晶圆S无需是支承第一晶圆W的支承晶圆，例如也可以是在表面Sa侧形成有器件层(未图示)的器件晶圆。在该情况下，在第二晶圆S隔着器件层形成表面膜Fs。
如图2所示，晶圆处理***1具有将搬入搬出站2与处理站3连接为一体的结构。搬入搬出站2例如与外部之间搬入和搬出能够收纳多个重叠晶圆T等的盒C。处理站3具备对重叠晶圆T实施期望的处理的各种处理装置。
在搬入搬出站2设置有用于载置多个、例如三个盒C的盒载置台10。另外，在盒载置台10的X轴负方向侧，与该盒载置台10相邻地设置有晶圆搬送装置20。晶圆搬送装置20构成为能够在沿Y轴方向延伸的搬送路21上移动并在盒载置台10的盒C与后述的传送装置30之间搬送重叠晶圆T等。
在搬入搬出站2且晶圆搬送装置20的X轴负方向侧，与该晶圆搬送装置20相邻地设置有传送装置30，该传送装置30用于与处理站3之间交接重叠晶圆T等。
在处理站3设有例如三个处理模块B1～B3。第一处理模块B1、第二处理模块B2以及第三处理模块B3从X轴正方向侧(搬入搬出站2侧)向负方向侧依次排列配置。
在第一处理块B1设置有：蚀刻装置40，其对由后述的加工装置80进行了磨削的第一晶圆W的磨削面进行蚀刻；清洗装置41，其清洗第一晶圆W的磨削面；以及晶圆搬送装置50。蚀刻装置40与清洗装置41层叠配置。此外，蚀刻装置40和清洗装置41的数量、配置不限定于此。
晶圆搬送装置50配置于传送装置30的X轴负方向侧。晶圆搬送装置50具有用于保持并搬送重叠晶圆T的例如两个搬送臂51、51。各搬送臂51构成为在水平方向上、铅直方向上、绕水平轴以及绕铅直轴移动自如。而且，晶圆搬送装置50构成为能够对传送装置30、蚀刻装置40、清洗装置41、后述的界面改性装置60、后述的内部改性装置61以及后述的分离装置62搬送重叠晶圆T等。
在第二处理块B2设置有：界面改性装置60，其用于形成后述的漏光防止层；内部改性装置61，其用于形成成为第一晶圆W的剥离的基点的分离面改性层；分离装置62，其用于分离第一晶圆W；以及晶圆搬送装置70。界面改性装置60、内部改性装置61以及分离装置62层叠配置。另外，界面改性装置60、内部改性装置61以及分离装置62的数量、配置不限定于此。例如，也可以将界面改性装置60、内部改性装置61以及分离装置62中的至少任一方在水平方向上相邻地配置来代替将它们层叠地配置。
作为第一激光束照射部的界面改性装置60例如向形成于第一晶圆W的作为绝缘层的SiO2膜照射作为第一激光束的界面用激光束L1(例如CO2激光)。作为一例，界面用激光束L1具有5μm以上的波长，优选具有9μm～10μm的波长。关于界面改性装置60，在界面用激光束L1的聚光点位置处将Si膜改性，来形成用于抑制后述的内部用激光束L2的透过的漏光防止层M1。
如图3所示，界面改性装置60具有通过上表面来保持重叠晶圆T的保持盘100。保持盘100吸附保持第二晶圆S中的不与第一晶圆W接合的非接合面侧。
保持盘100藉由空气轴承101被支承于滑动台102。在滑动台102的下表面侧设置有旋转机构103。旋转机构103例如内置有马达来作为驱动源。保持盘100构成为通过旋转机构103藉由空气轴承101绕θ轴(铅直轴)旋转自如。滑动台102构成为能够通过设置于其下表面侧的水平移动机构104沿着在Y轴方向上延伸的导轨105移动。导轨105设于基台106。此外，水平移动机构104的驱动源不被特别限定，例如使用直线马达。
在保持盘100的上方设置有激光照射***110。激光照射***110具有激光头111和透镜112。透镜112可以构成为通过升降机构(未图示)升降自如。
激光头111具有脉冲状地振荡出激光束的未图示的激光振荡器。即，从激光照射***110向被保持于保持盘100的重叠晶圆T照射的激光束是所谓的脉冲激光，其功率反复取值为0(零)和最大值。此外，激光头111也可以具有除激光振荡器以外的设备，例如具有放大器等。
透镜112是筒状的构件，向被保持于保持盘100的重叠晶圆T照射界面用激光束L1。
作为第二激光束照射部的内部改性装置61向第一晶圆W的内部照射作为第二激光束的内部用激光束L2(例如YAG激光等NIR光)。作为一例，内部用激光束L2具有1μm～1.5μm的波长。关于内部改性装置61，在内部用激光束L2的聚光点位置处将第一晶圆W改性，来形成成为第一晶圆W的分离的基点的内部面改性层M2。
内部改性装置61具有与界面改性装置60同样的结构。即，如图3所示，内部改性装置61具有用于保持重叠晶圆T的保持盘200、空气轴承201、滑动台202、旋转机构203、水平移动机构204、导轨205、基台206以及激光照射***210。另外，激光照射***210具有激光头211和透镜212。激光照射***210向被保持于保持盘200的重叠晶圆T照射内部用激光束L2。
作为剥离部的分离装置62以由内部改性装置61形成的内部面改性层M2为基点，将第一晶圆W分离为器件晶圆Wd1和分离晶圆Wd2。
如图4所示，分离装置62具有：保持盘130，其通过上表面来保持第二晶圆S；以及分离臂131，其通过吸附保持面来保持第一晶圆W。而且，如图4所示，在分离装置62中，一边通过保持盘130保持第二晶圆S一边通过分离臂131吸附保持第一晶圆W，并在该状态下使分离臂131上升，由此来分离第一晶圆W。此外，分离装置62中的第一晶圆W的分离方法不限定于此，能够任意决定。
晶圆搬送装置70例如配置于界面改性装置60和内部改性装置61的Y轴正方向侧。晶圆搬送装置70具有通过未图示的吸附保持面来吸附保持并搬送重叠晶圆T的例如两个搬送臂71、71。各搬送臂71构成为被支承于多关节的臂构件72且在水平方向上、铅直方向上、绕水平轴以及绕铅直轴移动自如。而且，晶圆搬送装置70构成为能够对蚀刻装置40、清洗装置41、界面改性装置60、内部改性装置61、分离装置62以及后述的加工装置80搬送重叠晶圆T等。
在第三处理模块B3设置有加工装置80。
加工装置80具有旋转台81。旋转台81构成为通过旋转机构(未图示)而以铅直的旋转中心线82为中心旋转自如。在旋转台81上设置有两个用于吸附保持重叠晶圆T的保持盘83。保持盘83被均等地配置在旋转台81上的相同的圆周上。两个保持盘83能够通过旋转台81的旋转来移动到交接位置A0以及加工位置A1。另外，两个保持盘83分别构成为能够通过旋转机构(未图示)而绕铅直轴旋转。
在交接位置A0进行重叠晶圆T的交接。在加工位置A1配置有磨削单元84，在由保持盘83吸附保持着第二晶圆S的状态下对第一晶圆W进行磨削。磨削单元84具有磨削部85，该磨削部85具备为环状形状且旋转自如的磨削研磨石(未图示)。另外，磨削部85构成为能够沿着支柱86在铅直方向上移动。
在上面的晶圆处理***1设置有控制装置90。控制装置90例如是具备了CPU、存储器等的计算机，具有程序保存部(未图示)。在程序保存部保存有用于在控制晶圆处理***1中对重叠晶圆T进行的处理的程序。另外，上述程序也可以被记录在计算机可读取的存储介质H中并从该存储介质H被安装到控制装置90。
接着，说明使用晶圆处理***1进行的晶圆处理。此外，在本实施方式中，在晶圆处理***1的外部的接合装置(未图示)中预先形成有重叠晶圆T。
另外，在本实施方式所涉及的作为处理对象的重叠晶圆T中，如图1和图5的(a)所示，在第一晶圆W的表面Wa侧层叠地形成有SiO2膜、Si膜、器件层Dw以及表面膜Fw。
首先，将收纳有多个重叠晶圆T的盒C载置于搬入搬出站2的盒载置台10。接着，通过晶圆搬送装置20取出盒C内的重叠晶圆T，并搬送到传送装置30。接下来，通过晶圆搬送装置50将被搬送到传送装置30的重叠晶圆T搬送到界面改性装置60。
在界面改性装置60中，如图5的(a)所示，向形成于第一晶圆W的SiO2膜照射界面用激光束L1。所照射出的界面用激光束L1被SiO2膜吸收，将该SiO2膜改性而形成漏光防止层M1(图6的步骤P1)。期望漏光防止层M1以在俯视时覆盖要保护的有效的器件面的整个面的方式形成。
此外，在本实施方式中，作为一例，通过界面用激光束L1(CO2激光)的吸收来使SiO2膜的温度上升，从而使构成第一晶圆W的硅的温度上升，由此，使该硅的光吸收率提高。由此，该硅吸收界面用激光束L1(CO2激光)的波长而被改性，并形成漏光防止层M1。即，在本实施方式中的由界面改性装置60进行的SiO2膜的“改性”包括构成第一晶圆W的硅的改性。
接下来，通过晶圆搬送装置50将形成有漏光防止层M1的重叠晶圆T搬送到内部改性装置61。在内部改性装置61中，如图5的(b)所示，在第一晶圆W的内部形成内部面改性层M2(图6的步骤P2)。
在形成内部面改性层M2时，一边使重叠晶圆T(第一晶圆W)旋转一边从激光照射***210周期性地照射内部用激光束L2，并且使激光束的照射位置向第一晶圆W的径向内侧移动。由此，在第一晶圆W的内部沿着面方向在整个面形成在俯视时为大致螺旋状或同心圆状的内部面改性层M2。内部面改性层M2的径向上的形成间隔能够任意决定。
此外，在形成内部面改性层M2时，也可以通过使激光束的照射位置相对于重叠晶圆T(第一晶圆W)在相对水平方向上扫描移动，来将内部面改性层M2大致直线状地形成。
此外，在第一晶圆W的内部，如图5的(b)所示那样，裂纹C2沿着内部面改性层M2的形成方向、即沿着第一晶圆W的面方向延展。期望的是，从在面方向上相邻地形成的内部面改性层M2分别延展的裂纹C2彼此连结。关于从内部面改性层M2延展的裂纹C2，例如能够通过调节内部用激光束L2的输出、频率或重叠晶圆T的转速等条件来控制。
在此，在形成内部面改性层M2时照射的内部用激光束L2是NIR光，针对硅(Si)具有透过性。因此，担心照射到第一晶圆W的内部的内部用激光束L2的一部分从聚光点(内部面改性层M2的形成位置)泄漏并进一步透过SiO2膜而对器件层Dw造成影响。
关于这一点，在本实施方式中，在形成内部面改性层M2之前通过界面改性装置60形成漏光防止层M1。然后，所形成的漏光防止层M1吸收内部用激光束L2(NIR光)的漏光或者使该漏光散射，由此能够减少到达器件层Dw的漏光以抑制对该器件层Dw的影响。
此外，关于形成于第一晶圆W的内部的内部面改性层M2，期望如图5的(b)所示那样，其下端位于比在后述的步骤P4中进行分离面的磨削后的第一晶圆W的目标厚度(图5的(b)中的虚线)靠上方的位置。
接着，通过晶圆搬送装置50将形成有内部面改性层M2的重叠晶圆T搬送到分离装置62。
在分离装置62中，如图5的(c)所示，以内部面改性层M2和裂纹C2为基点来将第一晶圆W分离为表面Wa侧的器件晶圆Wd1和背面Wb侧的分离晶圆Wd2(图6的步骤P3)。
在步骤P3的第一晶圆W的分离中，通过分离臂131所具备的吸附保持面来吸附保持第一晶圆W，并且通过保持盘130(参照图4)来吸附保持第二晶圆S。之后，使分离臂131以通过吸附保持面吸附保持了第一晶圆W的状态上升，由此将第一晶圆W分离为器件晶圆Wd1和分离晶圆Wd2。另外，此时，也可以通过使保持盘130与分离臂131相对地旋转、或在水平方向上移动，来在器件晶圆Wd1与分离晶圆Wd2的分离界面产生剪切应力。
此外，在本实施方式中，在分离装置62中利用分离臂131来进行了第一晶圆W的分离，但是，也可以在从加工装置80中的晶圆搬送装置70向保持盘83交接重叠晶圆T时进行第一晶圆W的分离。在该情况下，加工装置80作为本公开的技术所涉及的“剥离部”而发挥功能。
从第一晶圆W分离出的分离晶圆Wd2例如在晶圆处理***1的外部被回收。另外，例如，也可以在搬送臂71的可动范围内设置回收部(未图示)，在该回收部中回收分离晶圆Wd2。
接下来，通过晶圆搬送装置70将进行了第一晶圆W的分离后的重叠晶圆T搬送到加工装置80的保持盘83。接着，使保持盘83移动到加工位置A1，如图5的(d)所示，通过磨削单元84对器件晶圆Wd1的分离面进行磨削(图6的步骤P4)。通过该磨削处理，来去除在器件晶圆Wd1的分离面残留的内部面改性层M2，并且使器件晶圆Wd1减少到期望的目标厚度。
此时，如上所述，内部面改性层M2形成为其下端位于比磨削后的第一晶圆W的目标厚度(最终加工厚度的高度位置)靠上方的位置，因此，能够通过磨削来适当地去除在分离面残留的内部面改性层M2。
通过晶圆搬送装置70将在加工装置80中使第一晶圆W薄化到目标厚度的重叠晶圆T搬送到清洗装置41，并且对器件晶圆Wd1的磨削面进行清洗(图6的步骤P5)。
接下来，通过晶圆搬送装置50将重叠晶圆T搬送到蚀刻装置40，通过药液对器件晶圆Wd1的磨削面进行湿蚀刻(图6的步骤P6)。在步骤P6中，通过像这样对器件晶圆Wd1的磨削面实施湿蚀刻处理，来使该磨削面平坦化。
然后，通过晶圆搬送装置50将被实施了全部处理的重叠晶圆T搬送到传送装置30，并且通过晶圆搬送装置20将该重叠晶圆T搬送到盒载置台10的盒C。这样，晶圆处理***1中的一系列的晶圆处理结束。
此外，也可以通过对被进行了全部处理的重叠晶圆T进一步实施CMP(ChemicalMechanical Polishing：化学机械研磨)处理，来使磨削面平滑化。该CMP处理可以在晶圆处理***1的外部进行，或者也可以在内部进行。在晶圆处理***1的内部进行CMP处理的情况下，作为一例，用于进行该CMP处理的CMP装置能够在第一处理块B1中与蚀刻装置40及清洗装置41层叠地配置。
根据以上的实施方式，在形成内部面改性层M2之前，将设置于第一晶圆W与器件层Dw之间的SiO2膜改性，来形成用于吸收或内部用激光束L2的漏光或者使该漏光散射的漏光防止层M1。由此，即使在形成内部面改性层M2时照射了针对硅具有透过性的内部用激光束L2(NIR光)，也能够抑制该内部用激光束L2的漏光到达器件层Dw，由此抑制对器件层Dw产生影响。
另外，根据本实施方式，通过像这样形成漏光防止层M1，能够使第一晶圆W的内部的聚光点位置(内部面改性层M2的形成位置)接近器件层Dw，能够削减后续工序的磨削处理(步骤P4)中的磨削量。
具体地说，在形成内部面改性层M2时透过晶圆去向器件层Dw的内部用激光束L2的量随着该内部用激光束L2的聚光点位置接近器件层Dw而增加。关于这一点，在本实施方式中，即使在内部用激光束L2的聚光点位置(内部面改性层M2的形成位置)接近了器件层Dw的情况下，也能够通过漏光防止层M1吸收要透过晶圆去向器件层Dw的漏光、使该漏光散射。因此，能够使内部用激光束L2的聚光点位置接近到器件层Dw(更具体的是磨削处理中的目标厚度)，能够减少磨削处理(步骤P4)中的磨削量。
此外，在上述实施方式中，对分离第一晶圆W后的重叠晶圆T依次实施了磨削处理(步骤P4)、磨削面的清洗(步骤P5)、湿蚀刻处理(步骤P6)，但是，在能够像这样使内部用激光束L2的聚光点位置与器件层Dw足够接近的情况下，能够适当省略重叠晶圆T的磨削处理。即，上述的步骤P4的磨削处理的目的是使器件晶圆Wd1减少到期望的目标厚度，但是，如果能够在该期望的目标厚度位置附近形成内部面改性层M2并在该目标厚度位置附近分离第一晶圆W，则能够省略步骤P4的磨削处理。
在该情况下，关于在器件晶圆Wd1的分离面残留的内部面改性层M2，能够通过对重叠晶圆T实施的湿蚀刻处理来去除而不用进行磨削处理。另外，在该湿蚀刻处理中，使重叠晶圆T的该分离面平坦化。
另外，也可以如上所述那样进一步通过CMP处理来使通过湿蚀刻处理而平坦化后的重叠晶圆T的分离面平滑化。
此外，在上述实施方式中，使如图5的(b)所示那样从内部面改性层M2在面方向上延展的裂纹C2到达了第一晶圆W的外周端部。然而，在该情况下，去除分离晶圆Wd2后的器件晶圆Wd1成为如图5的(c)所示那样周缘部We尖锐的形状(所谓的刀口形状)。这样一来，有可能在晶圆的周缘部发生剥落，使晶圆受到损伤。
因此，在本实施方式所涉及的晶圆处理***1中，为了抑制在周缘部We形成该刀口形状，也可以将第一晶圆W的周缘部We与分离晶圆Wd2一体地去除(所谓的边缘修剪处理)。即，进行第一晶圆W的分离的分离装置62或加工装置80能够作为用于去除第一晶圆W的周缘部We的周缘去除部而发挥功能。
具体地说，首先，如图7的(a)所示，在界面改性装置60中，将SiO2膜改性来与上述实施方式同样形成漏光防止层M1。
接着，如图7的(b)所示，当形成漏光防止层M1时，将界面用激光束L1(CO2激光)的焦点位置变更为第一晶圆W的周缘部We的器件层Dw或表面膜Fw(在图示的例子中为表面膜Fw)，来形成第一晶圆W与第二晶圆S的接合力降低了的未接合区域Ae。未接合区域Ae例如通过将界面用激光束L1的照射部分非晶化或去除来形成。
当形成未接合区域Ae时，接着，如图7的(c)所示，通过内部改性装置61依次形成内部面改性层M2和周缘改性层M3。周缘改性层M3为周缘部We的剥离(边缘修剪)的基点。内部面改性层M2和周缘改性层M3的形成顺序不被特别限定。另外，此时，裂纹C2从内部面改性层M2沿着第一晶圆W的面方向延展，并且裂纹C3从周缘改性层M3沿着第一晶圆W的厚度方向延展。另外，如图7的(c)所示，裂纹C2的径向外侧端部在第一晶圆W的内部与形成于最上方(第一晶圆W的背面Wb侧)的周缘改性层M3或裂纹C3的上端连结。换言之，裂纹C2不延展到第一晶圆W的端部。另外，裂纹C3不延展到第一晶圆W的背面Wb。
而且，之后，如图7的(d)所示，以形成于第一晶圆W的内部的内部面改性层M2、周缘改性层M3以及裂纹C2、C3为基点将第一晶圆W分离为器件晶圆Wd1和分离晶圆Wd2来进行薄化。
根据图7所示的例子，通过将第一晶圆W的周缘部We与分离晶圆Wd2一体地去除，能够抑制在器件晶圆Wd1的周缘部形成刀口形状。
此外，在图7所示的例子中依次形成了漏光防止层M1和未接合区域Ae，但是，也可以在形成漏光防止层M1之前形成未接合区域Ae。
此外，在由图5或图7示出的实施例中，以作为处理对象的重叠晶圆T在表面Wa侧具有层叠地形成有SiO2膜、Si膜、器件层Dw以及表面膜Fw的第一晶圆W的情况为例进行了说明，但是，如上所述，第一晶圆W的SiO2膜也可以是通过掺杂氧(O2)来使第一晶圆W的厚度的一部分改性而得到的掺氧硅层。
下面，说明重叠晶圆T具有形成有作为SiO2膜的掺氧硅层的第一晶圆W的情况。
在对第一晶圆W形成掺氧硅层时，首先，如图8的(a)所示，向第一晶圆W的表面Wa附近注入高浓度的氧(O)离子，如图8的(b)所示，形成作为绝缘层的SiO2层。此时，SiO2层形成于第一晶圆W的被注入了O离子的厚度方向位置。其结果，在第一晶圆W形成在厚度方向上排列形成有单晶硅层和作为绝缘层的SiO2层的SOI构造。此外，氧离子的注入位置(第一晶圆W的内部的厚度方向上的高度)也可以被适当调整为期望的位置，但是，该注入位置被设定于比内部改性装置61中的内部面改性层M2的形成预定位置靠表面Wa侧。
此外，对第一晶圆W形成SiO2层的形成方法不限定于此，例如，也可以进行以下处理来代替注入高浓度的氧离子的处理：在向第一晶圆W的表面Wa附近注入了高浓度的碳(C)离子后，对内部被注入了碳离子的第一晶圆W进行高温下的热处理(退火处理)，使得形成氧析出层。
当在第一晶圆W的内部形成SiO2层时，接着，如图8的(c)所示，在第一晶圆W的表面Wa侧依次形成器件层Dw和表面膜Fw。器件层Dw包含多个器件。作为一例，表面膜Fw是TEOS膜。
接着，如图8的(d)所示，将第一晶圆W与第二晶圆S接合，来形成重叠晶圆T。第一晶圆W与第二晶圆S分别隔着表面膜Fw、Fs而相互接合。
接下来，将如上面那样形成的重叠晶圆T搬入到晶圆处理***1。被搬入到晶圆处理***1的重叠晶圆T首先被搬入到界面改性装置60，如图9的(a)所示，通过向形成于第一晶圆W的SiO2层照射界面用激光束L1来将该SiO2层改性，由此形成漏光防止层M1。
接下来，将形成有漏光防止层M1的重叠晶圆T搬送到内部改性装置61，如图9的(b)所示，通过向第一晶圆W的内部照射内部用激光束L2，来形成成为第一晶圆W的剥离的基点的内部面改性层M2。另外，从内部面改性层M2延展出在第一晶圆W的面方向上延伸的裂纹C2。
此时，在重叠晶圆T的内部且内部面改性层M2的形成位置与器件层Dw之间形成有漏光防止层M1，因此，能够适当地抑制在照射内部用激光束L2时漏光对器件层Dw产生影响。另外，由于像这样形成有漏光防止层M1，因此，如图9的(b)所示，能够使内部面改性层M2的形成位置(内部用激光束L2的聚光点位置)接近器件层Dw。
接下来，将形成有内部面改性层M2的重叠晶圆T搬送到分离装置62。在分离装置62中，如图9的(c)所示，以内部面改性层M2和裂纹C2为基点将第一晶圆W分离为器件晶圆Wd1和分离晶圆Wd2。此外，也可以将分离第一晶圆W后的器件晶圆Wd1搬送到清洗装置41来清洗分离面。
在此，在本实施方式所涉及的重叠晶圆T中，如上所述，能够使内部面改性层M2的形成位置(内部用激光束L2的聚光点位置)接近器件层Dw。换言之，能够削减或消除加工装置80中对分离后的第一晶圆W进行磨削的磨削量。
因此，在本实施方式中，将分离第一晶圆W后的器件晶圆Wd1搬送到蚀刻装置40而不是搬送到加工装置80。换言之，在本实施方式中，如图9的(d)所示，能够对通过分离而薄化后的重叠晶圆T(器件晶圆Wd1)的剥离面以不实施加工装置80中的磨削处理的方式实施蚀刻处理(内部面改性层M2的去除和平坦化)。
另外，在该蚀刻处理中，如图9的(d)所示，也可以进一步去除形成于第一晶圆W的内部的SiO2层和漏光防止层M1。
之后，将被实施了全部处理的重叠晶圆T从晶圆处理***1搬出。通过这样，晶圆处理***1中的一系列的晶圆处理结束。
此外，也可以在晶圆处理***1的内部或外部对被进行了全部处理的重叠晶圆T进一步地实施CMP处理(平滑化处理)。
如上所示，由晶圆处理***1处理的重叠晶圆T的结构不被特别限定，可以在第一晶圆W的表面Wa上形成有作为含氧膜的SiO2膜，也可以在第一晶圆W的内部形成有作为含氧膜的SiO2层。
在任一种情况下，都能够通过在对第一晶圆W的内部在形成内部面改性层M2之前形成漏光防止层M1，来适当地阻止、抑制漏光对器件层Dw的影响。
此外，在图9所示的例子中，对重叠晶圆T以不实施磨削处理的方式实施了蚀刻处理，但是，能够根据第一晶圆W的内部的内部面改性层M2的形成位置、即第一晶圆W的分离面位置来适当地实施磨削处理。
此外，在以上的实施方式中，将用于形成漏光防止层M1的界面改性装置60与用于形成内部面改性层M2(和周缘改性层M3)的内部改性装置61相独立地配置，但是，这些激光照射装置也可以一体地构成。
即，例如如图10所示，也可以在一个激光照射装置160的内部配置用于照射界面用激光束L1(CO2激光)的一个激光照射***161、以及用于照射内部用激光束L2(NIR光)的其它激光照射***162。一个激光照射***161具备激光头161a和透镜161b。其它激光照射***162具备激光头162a和透镜162b。
此时，一个激光照射***161与其它激光照射***162也可以如图10所示那样相独立地配置。或者，也可以将一个激光照射***161与其它激光照射***162一体地构成，但省略图示，例如构成为能够通过控制装置90的控制来在界面用激光束L1的照射与内部用激光束L2的照射之间切换。
另外，在像这样将界面改性装置60与内部改性装置61一体地构成的情况下，也可以同时进行界面用激光束L1对SiO2膜的照射以及内部用激光束L2对第一晶圆W的内部的照射。
更具体地说，一边使透镜161b移动一边对SiO2膜照射界面用激光束L1，并且使透镜162b以追随界面用激光束L1对该SiO2膜的照射的方式移动，并照射内部用激光束L2。即，在上述实施方式中，在将漏光防止层M1形成于第一晶圆W的整个面后，接下来进行了内部面改性层M2的形成，但是，也可以在紧挨形成漏光防止层M1之后，在与所形成的该漏光防止层M1相对应的位置进行内部用激光束L2的照射。
在该情况下，期望对内部用激光束L2的输出、或者界面用激光束L1的照射轴与内部用激光束L2的照射轴之间的相对距离进行控制，以使得在形成内部面改性层M2时延展的裂纹C2不到达界面用激光束L1的照射正下方。
由此，能够如上述那样大致同时进行漏光防止层M1的形成和内部面改性层M2的形成，因此，能够大幅缩短晶圆处理***1中对重叠晶圆T进行一系列的处理所需的时间。
此外，在上述实施方式中，以界面用激光束L1为CO2激光且内部用激光束L2为NIR光的情况为例进行了说明，但是，只要能够适当地形成漏光防止层M1和内部面改性层M2即可，激光束的种类不被特别限定。
另外，在上述实施方式中，以作为处理对象的晶圆为SIO晶圆(例如SIMOX晶圆)的情况为例进行了说明，但是晶圆的构造也不被特别限定。
应该认为，本次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。上述实施方式也可以不脱离所附权利要求书及其主旨地以各种方式进行省略、置换、变更。
附图标记说明
1：晶圆处理***；60：界面改性装置；61：内部改性装置；80：加工装置；90：控制装置；Dw：器件层；L1：界面用激光束；L2：内部用激光束；M1：漏光防止层；M2：内部面改性层；S：第二晶圆；T：重叠晶圆；W：第一晶圆。
Claims (17)
1.一种基板处理方法，是用于对第一基板与第二基板接合而成的重叠基板进行处理的方法，
在所述第一基板的表面侧形成有包含多个器件的器件层，
所述基板处理方法包括：
向含氧膜照射第一激光束来形成漏光防止层，所述含氧膜形成在所述第一基板的要形成成为剥离的基点的改性层的形成位置与所述器件层之间；
在形成所述漏光防止层之后，向所述第一基板的内部照射第二激光束来形成所述改性层；以及
以所述改性层为基点将所述第一基板剥离来进行薄化。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，
所述重叠基板是层叠地形成有单晶半导体层和绝缘层的注氧隔离基板。
3.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，
所述漏光防止层是通过掺杂氧来使所述第一基板的厚度的一部分改性而得到的掺氧硅层。
4.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，
所述漏光防止层是以覆盖所述第一基板的外表面的方式形成的氧化膜。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的基板处理方法，其中，
所述改性层的下端位于比所述第一基板的最终加工厚度的高度位置靠上方的位置。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的基板处理方法，其中，
在进行所述第一基板的剥离时，将所述第一基板的周缘部与作为去除对象的所述第一基板的背面侧一体地剥离。
7.根据权利要求6所述的基板处理方法，其中，还包括：
在比作为去除对象的所述第一基板的周缘部靠径向内侧的中央区域形成所述漏光防止层；以及
在与所述周缘部对应的部分处形成所述第一基板与所述第二基板之间的接合力降低了的未接合区域。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的基板处理方法，其中，还包括：
对薄化后的所述重叠基板的剥离面以不实施磨削处理的方式实施平坦化处理；以及
对平坦化后的所述重叠基板的剥离面进行研磨。
9.一种基板处理装置，是第一基板与第二基板接合而成的重叠基板的处理装置，其中，
在所述第一基板的表面侧形成有包含多个器件的器件层，
所述基板处理装置具备：
第一激光束照射部，其向含氧膜照射第一激光束来形成漏光防止层，所述含氧膜形成在所述第一基板的要形成成为剥离的基点的改性层的形成位置与所述器件层之间；
第二激光束照射部，在形成所述漏光防止层之后，所述第二激光束照射部向所述第一基板的内部照射第二激光束来形成所述改性层；
剥离部，其以所述改性层为基点将所述第一基板剥离来进行薄化；以及
控制部。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置，其中，
将所述第一激光束照射部与所述第二激光束照射部一体地构成。
11.根据权利要求9或10所述的基板处理装置，其中，
所述控制部执行以下控制：以使所述改性层的下端位于比所述第一基板的最终加工厚度的高度位置靠上方的位置的方式形成该改性层。
12.根据权利要求9～11中的任一项所述的基板处理装置，其中，
具备周缘去除部，所述周缘去除部用于去除所述第一基板的周缘部。
13.根据权利要求12所述的基板处理装置，其中，
所述周缘去除部与所述剥离部一体地构成，
所述控制部在进行所述第一基板的剥离时执行以下控制：将所述第一基板的周缘部与作为去除对象的所述第一基板的背面侧一体地剥离。
14.根据权利要求12或13所述的基板处理装置，其中，
所述控制部执行以下控制：
在比作为去除对象的所述第一基板的周缘部靠径向内侧的中央区域形成所述漏光防止层；以及
在与所述周缘部对应的部分处形成所述第一基板与所述第二基板之间的接合力降低了的未接合区域。
15.根据权利要求9～14中的任一项所述的基板处理装置，其中，
所述重叠基板是层叠地形成有单晶半导体层和绝缘层的注氧隔离基板。
16.根据权利要求9～14中的任一项所述的基板处理装置，其中，
所述漏光防止层是通过掺杂氧来使所述第一基板的厚度的一部分改性而得到的掺氧硅层。
17.根据权利要求9～14中的任一项所述的基板处理装置，其中，
所述漏光防止层是以覆盖所述第一基板的外表面的方式形成的氧化膜。
Applications Claiming Priority (4)
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