JP2023121926A - 処理方法及び処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板の周縁部を適切に除去する。
【解決手段】第１の基板と第２の基板が接合された重合基板の処理方法であって、除去対象の前記第１の基板の周縁部における前記第１の基板と前記第２の基板の界面には、少なくとも第１の膜と第２の膜が形成され、前記第１の基板と前記第２の基板の界面における前記第１の膜において接合力が低下した第１の未接合領域を形成することと、前記第１の基板における前記第２の膜と前記第１の基板の界面において接合力が低下した第２の未接合領域を形成することと、前記第１の基板の周縁部と、前記第１の基板の中央部の境界に沿って、前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成することと、前記周縁改質層を基点に、前記周縁部を前記重合基板から除去することと、を含む。
【選択図】図８

Description

本開示は、処理方法及び処理システムに関する。

特許文献１には、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、除去対象の第１の基板の周縁部と中央部の境界に沿って第１の基板の内部に改質層を形成する改質層形成装置と、前記改質層を基点として第１の基板の周縁部を除去する周縁除去装置と、を有する基板処理システムが開示されている。

国際公開第２０１９／１７６５８９号

本開示にかかる技術は、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板の周縁部を適切に除去する。

本開示の一態様は、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板の処理方法であって、除去対象の前記第１の基板の周縁部における前記第１の基板と前記第２の基板の界面には、少なくとも第１の膜と第２の膜が形成され、前記第１の基板と前記第２の基板の界面における前記第１の膜において接合力が低下した第１の未接合領域を形成することと、前記第１の基板における前記第２の膜と前記第１の基板の界面において接合力が低下した第２の未接合領域を形成することと、前記第１の基板の周縁部と、前記第１の基板の中央部の境界に沿って、前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成することと、前記周縁改質層を基点に、前記周縁部を前記重合基板から除去することと、を含む。

本開示によれば、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板の周縁部を適切に除去することができる。

実施の形態にかかる重合ウェハの構成例を示す側面図である。 図１に示した重合ウェハの周縁部を断面で示す説明図である。 本実施形態に係るウェハ処理システムの構成の概略を示す平面図である。 界面改質装置及び内部改質装置の構成の概略を示す平面図である。 界面改質装置及び内部改質装置の構成の概略を示す側面図である。 重合ウェハに対する第１の未接合領域の形成の様子を示す説明図である。 重合ウェハに形成された第１の未接合領域を示す説明図である。 重合ウェハに対する第２の未接合領域の形成の様子を示す説明図である。 重合ウェハに形成された第２の未接合領域を示す説明図である。 重合ウェハに対する改質層の形成の様子を示す説明図である。 重合ウェハに形成された改質層を示す説明図である。 重合ウェハに対するエッジトリムの形成の様子を示す説明図である。

半導体デバイスの製造工程においては、表面に複数の電子回路等を含むデバイス層および接合用膜（例えば酸化膜）が形成された第１の基板（半導体などのシリコン基板）と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板の周縁部を除去すること、いわゆるエッジトリムが行われる場合がある。

第１の基板のエッジトリムは、例えば特許文献１に開示された基板処理システムを用いて行われる。すなわち、第１の基板の内部に内部用レーザ光を照射することで改質層を形成し、当該改質層を基点として第１の基板から周縁部を除去する。また特許文献１に記載の基板処理システムによれば、第１の基板と第２の基板の界面に形成された酸化膜に界面用レーザ光を照射することで改質面を形成し、これにより周縁部における第１の基板と第２の基板の接合力を低下させて周縁部の除去を適切に行うことを図っている。

ところで、除去対象の周縁部における第１の基板と第２の基板の界面には、例えば前工程における基板処理の結果や、第１の基板と第２の基板の接合時の条件等の種々の要因により、前記したデバイス層と接合用膜（酸化膜）が混在する場合がある。換言すれば、前記したように第１の基板の表面にはデバイス層および接合用膜が形成されるが、除去対象の周縁部における第１の基板の表面には、デバイス層との接合部分と、接合用膜との接合部分とが混在する場合がある。

特許文献１にも開示があるように、前記した改質面の形成に際しては第１の基板と第２の基板の界面に形成された酸化膜に対して界面用レーザ光を照射するが、この界面用レーザ光の照射範囲においてデバイス層と接合用膜が混在する場合、改質面を適切に形成できず、第１の基板の周縁部を適切に除去できないおそれがある。

本開示に係る技術は上記事情に鑑みてなされたものであり、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板の周縁部を適切に除去する。以下、本実施形態にかかる処理システムとしてのウェハ処理システムおよび処理方法としてのウェハ処理方法ついて、図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本実施形態にかかる後述のウェハ処理システム１では、図１に示すように第１のウェハＷと第２のウェハＳとが接合された重合ウェハＴに対して処理を行う。ウェハは基板の一例である。以下、第１のウェハＷにおいて、第２のウェハＳと接合される側の面を表面Ｗａといい、表面Ｗａと反対側の面を裏面Ｗｂという。同様に、第２のウェハＳにおいて、第１のウェハＷと接合される側の面を表面Ｓａといい、表面Ｓａと反対側の面を裏面Ｓｂという。

第１のウェハＷは、例えばシリコン基板等の半導体ウェハであって、表面Ｗａ側に複数のデバイスを含むデバイス層Ｄｗが形成されている。また、デバイス層Ｄｗにはさらに接合用膜Ｆｗが形成され、当該接合用膜Ｆｗを介して第２のウェハＳと接合されている。接合用膜Ｆｗとしては、例えば酸化膜（ＴＨＯＸ膜、ＳｉＯ_２膜、ＴＥＯＳ膜）、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜又は接着剤などが用いられる。なお、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅは面取り加工がされており、周縁部Ｗｅの断面はその先端に向かって厚みが小さくなっている。また、周縁部Ｗｅは後述のエッジトリムにおいて除去される部分であり、例えば第１のウェハＷの外端部から径方向に０．５ｍｍ～３ｍｍの範囲である。なお、以下の説明のおいては、第１のウェハＷにおける除去対象の周縁部Ｗｅよりも径方向内側の領域を中央部Ｗｃという場合がある。

第２のウェハＳは、例えば第１のウェハＷと同様の構成を有しており、表面Ｓａにはデバイス層Ｄｓ及び接合用膜Ｆｓが形成され、周縁部は面取り加工がされている。なお、第２のウェハＳはデバイス層Ｄｓが形成されたデバイスウェハである必要はなく、例えば第１のウェハＷを支持する支持ウェハであってもよい。かかる場合、第２のウェハＳは第１のウェハＷのデバイス層Ｄｗを保護する保護材として機能する。

処理対象の重合ウェハＴは以上のように構成されている。すなわち、第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面（接合される側の面である表面Ｗａと表面Ｓａの間）には、接合用膜Ｆｗ、Ｆｓ及びデバイス層Ｄｗ、Ｄｓが形成されている。換言すれば、後述するエッジトリムにおいてレーザ光が照射される「第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面」には、第１のウェハＷの表面Ｗａ、第２のウェハＳの表面Ｓａ、接合用膜Ｆｗ、Ｆｓ及びデバイス層Ｄｗ、Ｄｓが含まれるものとする。

なお、後述のエッジトリムにおいてレーザ光が照射される、除去対象の周縁部Ｗｅにおける第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面には、図２に示すようにデバイス層Ｄｗと接合用膜Ｆｗが混在する場合がある。より具体的には、第１のウェハＷの表面に形成されるデバイス層Ｄｗは、種々の要因により、除去対象の周縁部Ｗｅまでその形成範囲が逸脱する場合がある。
本実施形態にかかるウェハ処理システム１では、このようにデバイス層Ｄｗの形成範囲が除去対象の周縁部Ｗｅに逸脱しているであっても、当該周縁部Ｗｅを重合ウェハＴから適切に除去する。

図３に示すようにウェハ処理システム１は、搬入出ステーション２と処理ステーション３を一体に接続した構成を有している。搬入出ステーション２では、例えば外部との間で複数の重合ウェハＴを収容可能なカセットＣが搬入出される。処理ステーション３は、重合ウェハＴに対して所望の処理を施す各種処理装置を備えている。

搬入出ステーション２には、複数の重合ウェハＴを収容可能なカセットＣを載置するカセット載置台１０が設けられている。また、カセット載置台１０のＸ軸正方向側には、当該カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送装置２０が設けられている。ウェハ搬送装置２０は、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動し、カセット載置台１０のカセットＣと後述のトランジション装置３０との間で重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。

搬入出ステーション２には、ウェハ搬送装置２０のＸ軸正方向側において、当該ウェハ搬送装置２０に隣接して、重合ウェハＴを処理ステーション３との間で受け渡すためのトランジション装置３０が設けられている。

処理ステーション３には、ウェハ搬送装置４０、界面改質装置５０、内部改質装置６０、周縁除去装置７０及び洗浄装置８０が配置されている。

ウェハ搬送装置４０は、トランジション装置３０のＸ軸正方向側に設けられている。ウェハ搬送装置４０は、Ｘ軸方向に延伸する搬送路４１上を移動自在に構成され、搬入出ステーション２のトランジション装置３０、界面改質装置５０、内部改質装置６０、周縁除去装置７０及び洗浄装置８０に対して重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。

第１のレーザ照射部としての界面改質装置５０は、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に界面用レーザ光Ｌ１（図６を参照）をパルス状に照射し、第１のウェハＷと第２のウェハＳとの接合力が低下された第１の未接合領域Ａｅ１を形成する。界面用レーザ光Ｌ１としては、例えば第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に形成された接合用膜Ｆｗに吸収され、且つデバイス層Ｄｗで反射する波長を有するレーザ光、例えばＣＯ_２レーザ等の赤外波長を有するレーザ光が選択される。

図４及び図５に示すように、界面改質装置５０は、重合ウェハＴを上面で保持するチャック１００を有している。チャック１００は、第１のウェハＷが上側であって第２のウェハＳが下側に配置された状態で、第２のウェハＳの裏面Ｓｂを吸着保持する。チャック１００は、エアベアリング１０１を介して、スライダテーブル１０２に支持されている。スライダテーブル１０２の下面側には、回転機構１０３が設けられている。回転機構１０３は、駆動源として例えばモータを内蔵している。チャック１００は、回転機構１０３によってエアベアリング１０１を介して、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。スライダテーブル１０２は、その下面側に設けられた移動機構１０４を介して、基台１０５上においてＹ軸方向に延伸して設けられるレール１０６上を移動自在に構成されている。なお、移動機構１０４の駆動源は特に限定されるものではないが、例えばリニアモータが用いられる。

チャック１００の上方にはレーザ照射部１１０が設けられている。レーザ照射部１１０は、レーザヘッド１１１とレンズ１１２を備える。レンズ１１２は、レーザヘッド１１１の下面に設けられた筒状の部材であり、チャック１００に保持された重合ウェハＴの内部、より具体的には第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に界面用レーザ光Ｌ１を照射する。これによって、重合ウェハＴの内部において界面用レーザ光Ｌ１が照射された部分を改質し、第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合力が低下した第１の未接合領域Ａｅ１を形成する。第１の未接合領域Ａｅ１は、一例において第１のウェハＷの表面Ｗａに接合用膜Ｆｗが形成された領域と対応する界面に形成される。

レーザヘッド１１１は、支持部材１１３に支持されている。レーザヘッド１１１は、鉛直方向に延伸するレール１１４に沿って、昇降機構１１５により昇降自在に構成されている。またレーザヘッド１１１は、移動機構１１６によってＹ軸方向に移動自在に構成されている。なお、昇降機構１１５及び移動機構１１６はそれぞれ、支持柱１１７に支持されている。

チャック１００の上方であって、レーザヘッド１１１のＹ軸正方向側には、撮像機構１２０が設けられている。撮像機構１２０は、一例としてマクロカメラやマイクロカメラ等から選択される１つ以上のカメラ１２１を備え、チャック１００に保持された重合ウェハＴの外端部を撮像する。撮像機構１３０は、例えば同軸レンズを備え、赤外光（ＩＲ）を照射し、さら対象物からの反射光を受光する。なお、撮像機構１２０は、昇降機構１２２によって昇降自在に構成され、さらに移動機構１２３によってＹ軸方向に移動自在に構成されてもよい。

なお、図示の例においては回転機構１０３及び移動機構１０４によりチャック１００をレーザヘッド１１１に対して相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成したが、レーザヘッド１１１をチャック１００に対して相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成してもよい。また、チャック１００及びレーザヘッド１１１の双方をそれぞれ相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成してもよい。

第２のレーザ照射部としての内部改質装置６０は、一例において界面改質装置５０と同様の構成を有する。すなわち内部改質装置６０は、重合ウェハＴを上面に保持するチャック２００、チャック２００に保持された重合ウェハＴに向けて内部用レーザ光を照射するレーザ照射部２１０、及びチャック２００上の重合ウェハＴを撮像する撮像機構２２０を備える。

チャック２００は、回転機構２０３により鉛直軸回りに回転自在に構成されるとともに、移動機構２０４により水平方向に沿って移動自在に構成される。
レーザ照射部２１０は、レーザヘッド２１１及びレンズ２１２を備える。またレーザ照射部２１０は、昇降機構２１５により昇降自在に構成されるとともに、移動機構２１６によりＹ軸方向に移動自在に構成される。
撮像機構２２０は、チャック２００に保持された重合ウェハＴの外端部を撮像するカメラ２２１、昇降機構２２２及び移動機構２２３を備える。

なお、チャック２００とレーザ照射部２１０は回転機構２０３及び移動機構２０４により相対的に回転、及び水平方向に移動自在に構成されてもよいし、又は、レーザ照射部２１０をチャック２００に対して相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成してもよい。また、チャック２００及びレーザ照射部２１０の双方をそれぞれ相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成してもよい。

本開示の技術に係る内部改質装置６０において、レーザ照射部２１０は、第１のウェハＷの内部に第２の内部用レーザ光Ｌ３（図１０を参照）をパルス状に照射し、周縁部Ｗｅの剥離の基点となる周縁改質層Ｍ１、及び周縁部Ｗｅの小片化の基点となる分割改質層Ｍ２を形成する。第２の内部用レーザ光Ｌ３としては、例えば第１のウェハＷに対して多光子吸収が発生する波長を有するレーザ光、例えばファイバーレーザやＹＡＧレーザ等の近赤外波長を有するレーザ光が選択される。

また、本実施形態においてレーザ照射部２１０は、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に同様の第１の内部用レーザ光Ｌ２（図８を参照）を照射し、第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合力が低下した第２の未接合領域Ａｅ２を形成する。第２の未接合領域Ａｅ２は、一例において第１のウェハＷの表面Ｗａにデバイス層Ｄｗが形成された領域と対応する界面に形成される。第１の内部用レーザ光Ｌ２としては、例えば第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に形成された接合用膜Ｆｗを透過し、且つデバイス層Ｄｗに吸収される波長を有するレーザ光、例えばファイバーレーザやＹＡＧレーザ等の近赤外波長を有するレーザ光が選択される。

なお、内部改質装置６０において周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成するための第２の内部用レーザ光Ｌ３と、第２の未接合領域Ａｅ２を形成するための第１の内部用レーザ光Ｌ２としては、同一のレーザ光が用いられてもよいし、異なるレーザ光が用いられてもよい。すなわちレーザ照射部２１０は、第１の内部用レーザ光Ｌ２と第２の内部用レーザ光Ｌ３を照射するための少なくとも１つ以上の光源を備える。

周縁除去装置７０は、内部改質装置６０で形成された周縁改質層Ｍ１を基点として、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去、すなわちエッジトリムを行う。エッジトリムの方法は任意に選択できる。一例において周縁除去装置７０では、例えばくさび形状からなるブレードを挿入してもよい。また例えば、エアブローやウォータジェットを周縁部Ｗｅに向けて噴射することで、当該周縁部Ｗｅに対して衝撃を加えてよい。

洗浄装置８０は、周縁除去装置７０でエッジトリムされた後の第１のウェハＷ及び第２のウェハＳに洗浄処理を施し、これらウェハ上のパーティクルを除去する。洗浄の方法は任意に選択できる。

以上のウェハ処理システム１には、制御装置９０が設けられている。制御装置９０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、ウェハ処理システム１における重合ウェハＴの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、ウェハ処理システム１における後述のウェハ処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御装置９０にインストールされたものであってもよい。また、上記記憶媒体Ｈは、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。

次に、以上のように構成されたウェハ処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。なお、本実施形態では、第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合され、予め重合ウェハＴが形成されている。

先ず、複数の重合ウェハＴを収納したカセットＣが、搬入出ステーション２のカセット載置台１０に載置される。次に、ウェハ搬送装置２０によりカセットＣから重合ウェハＴが取り出され、トランジション装置３０及びウェハ搬送装置４０を介して界面改質装置５０に搬送される。

界面改質装置５０では、先ず、チャック１００に保持された重合ウェハＴを第１の撮像位置に移動させる。第１の撮像位置は、撮像機構１２０が第１のウェハＷの外側端部を撮像できる位置である。第１の撮像位置では、チャック１００を回転させながら、撮像機構１２０によって第１のウェハＷの周方向３６０度における外側端部の画像が撮像される。撮像された画像は、撮像機構１２０から制御装置９０に出力される。

制御装置９０では、撮像機構１２０の画像から、チャック１００の中心と第１のウェハＷの中心の偏心量を算出する。さらに制御装置９０では、算出された偏心量に基づいて、当該偏心量のＹ軸成分を補正するように、チャック１００の移動量を算出する。制御装置９０は、この算出された移動量に基づいてチャック１００をＹ軸方向に沿って水平方向に移動し、チャック１００の中心と第１のウェハＷの中心の偏心を補正する。

また制御装置９０では、撮像機構１２０の画像から特定された第１のウェハＷの外側端部の位置に基づいて、未接合領域Ａｅを形成するための界面用レーザ光Ｌ１の照射領域を設定する。界面用レーザ光Ｌ１の照射領域は、例えば第１のウェハＷの外側端部から所望の径方向幅を有する環状の領域で設定される。界面用レーザ光Ｌ１の照射領域の径方向幅は、除去対象の第１のウェハＷの周縁部Ｗｅを適切に除去できる幅で設定される。

チャック１００と第１のウェハＷの偏心が補正され、界面用レーザ光Ｌ１の照射領域が設定されると、次に、チャック１００とレーザ照射部１１０を相対的に回転させるとともに、Ｙ軸方向に沿って相対的に移動させながら、設定した照射領域と対応する第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面（図６の例では第１のウェハＷと、接合用膜Ｆｗ又はデバイス層Ｄｗの界面）に界面用レーザ光Ｌ１をパルス状に照射する。
ここで界面用レーザ光Ｌ１は、上記したように接合用膜Ｆｗに吸収され、且つデバイス層Ｄｗで反射する波長を有するレーザ光、例えばＣＯ_２レーザ等の赤外波長を有するレーザ光である。このため界面用レーザ光Ｌ１は、図６に示すように、周縁部Ｗｅの界面に混在する接合用膜Ｆｗ（酸化膜）とデバイス層Ｄｗ（図２を参照）のうち、接合用膜Ｆｗに対しては吸収される一方、デバイス層Ｄｗに対しては吸収されせずに反射する。

これにより界面改質装置５０では、図６及び図７に示すように、周縁部Ｗｅの界面において第１のウェハＷと接合用膜Ｆｗの界面に対応する領域が改質され、第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合強度が低下された第１の未接合領域Ａｅ１が形成される。第１の未接合領域Ａｅ１は、一例において、照射された界面用レーザ光Ｌ１が接合用膜Ｆｗに吸収され、これにより接合用膜Ｆｗの温度が上昇し、この結果、第１のウェハＷと接合用膜Ｆｗの界面で剥離が生じることで形成される。
一方、図６及び図７に示したように、周縁部Ｗｅの界面において、第１のウェハＷとデバイス層Ｄｗの界面に対応する領域では界面用レーザ光Ｌ１が反射され、第１の未接合領域Ａｅ１が形成されない。

なお、実施の形態において「界面の改質」には、界面用レーザ光Ｌ１（又は後述の第１の内部用レーザ光Ｌ２）の照射位置における接合用膜やデバイス層のアモルファス化や、第１のウェハＷと接合用膜やデバイス層との剥離、等が含まれるものとする。換言すれば、実施の形態において「未接合領域」では、少なくとも第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合強度が低下されていればよく、より具体的には、上記した接合用膜等のアモルファス化による接合力の低下や、接合用膜等の剥離による接合力の無力化を含むものとする。

第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に第１の未接合領域Ａｅ１が形成された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により内部改質装置６０へと搬送される。

内部改質装置６０では、先ず、チャック２００に保持された重合ウェハＴを第２の撮像位置に移動させる。第２の撮像位置は、撮像機構２２０が第１のウェハＷの外側端部を撮像できる位置である。第２の撮像位置では、チャック２００を回転させながら、撮像機構２２０によって第１のウェハＷの周方向３６０度における外側端部の画像が撮像される。撮像された画像は、撮像機構２２０から制御装置９０に出力される。

制御装置９０では、撮像機構２２０の画像から、チャック２００の中心と第１のウェハＷの中心の偏心量を算出する。さらに制御装置９０では、算出された偏心量に基づいて、当該偏心量のＹ軸成分を補正するように、チャック２００の移動量を算出する。制御装置９０は、この算出された移動量に基づいてチャック２００をＹ軸方向に沿って水平方向に移動し、チャック２００の中心と第１のウェハＷの中心の偏心を補正する。

また制御装置９０では、撮像機構２２０の画像から特定された第１のウェハＷの外側端部の位置に基づいて、未接合領域Ａｅを形成するための第１の内部用レーザ光Ｌ２の照射領域を設定する。第１の内部用レーザ光Ｌ２の照射領域は、界面改質装置５０において設定された未接合領域Ａｅの形成領域と同じ範囲、すなわち、第１のウェハＷの外側端部から所望の径方向幅を有する環状の領域で設定される。

チャック２００と第１のウェハＷの偏心が補正され、第１の内部用レーザ光Ｌ２の照射領域が設定されると、次に、チャック２００とレーザ照射部２１０を相対的に回転させるとともに、Ｙ軸方向に沿って相対的に移動させながら、設定した照射領域における第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面（図８の例では接合用膜Ｆｗ及びデバイス層Ｄｗの内部）に第１の内部用レーザ光Ｌ２をパルス状に照射する。
ここで第１の内部用レーザ光Ｌ２は、上記したように接合用膜Ｆｗを透過し、且つデバイス層Ｄｗに吸収される波長を有するレーザ光、例えばＹＡＧレーザ等の近赤外波長を有するレーザ光である。この近赤外波長を有する第１の内部用レーザ光Ｌ２は、赤外波長を有する界面用レーザ光Ｌ１と比較して高いエネルギー密度を有する。このため第１の内部用レーザ光Ｌ２は、界面用レーザ光Ｌ１では改質ができなかったデバイス層Ｄｗに対する吸収性を有する。

これにより内部改質装置６０では、図８及び図９に示すように、周縁部Ｗｅの界面において第１のウェハＷとデバイス層Ｄｗの界面に対応する領域が改質され、第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合強度が低下された第２の未接合領域Ａｅ２が形成される。換言すれば、内部改質装置６０では、後述の周縁改質層Ｍ１の形成に先立ち、界面改質装置５０で第１の未接合領域Ａｅ１を形成できなかった界面に対して、第２の未接合領域Ａｅ２を形成する。第２の未接合領域Ａｅ２は、一例において、デバイス層Ｄｗの内部に焦点を合わせて第１の内部用レーザ光Ｌ２を照射することで、当該デバイス層Ｄｗがアブレーションにより破壊され、この結果、第１のウェハＷとデバイス層Ｄｗの界面で剥離が生じることで形成される。
一方、図８及び図９に示したように、周縁部Ｗｅの界面において、第１のウェハＷと接合用膜Ｆｗの界面に対応する領域では第１の内部用レーザ光Ｌ２が透過され、第２の未接合領域Ａｅ２が形成されない。

なお、第１の内部用レーザ光Ｌ２は第１のウェハＷの内部に照射されることで後述の周縁改質層Ｍ１を形成する。換言すれば、デバイス層Ｄｗに加え、第１のウェハＷ（シリコン）に対して多光子吸収を発生させる。
そこで内部改質装置６０では、図８に示したように、第１の内部用レーザ光Ｌ２の集光点位置を、デバイス層Ｄｗの内部であって、かつ、第１のウェハＷに対して多光子吸収が発生しない位置に設定する。

このように本実施形態に係るウェハ処理システム１においては、周縁部Ｗｅに対応する第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に対して、界面改質装置５０における界面用レーザ光Ｌ１と、内部改質装置６０における第１の内部用レーザ光Ｌ２と、をそれぞれ照射する。これにより、図２に示したように周縁部Ｗｅの界面に接合用膜Ｆｗとデバイス層Ｄｗが混在している場合であっても、周縁部Ｗｅの全面に適切に未接合領域Ａｅ（第１の未接合領域Ａｅ１及び第２の未接合領域Ａｅ２）を形成できる。
後述するエッジトリムにおいては、除去対象である第１のウェハＷの周縁部Ｗｅが除去されるが、このように接合力が低下された第１の未接合領域Ａｅ１及び第２の未接合領域Ａｅ２が存在することで、周縁部Ｗｅの除去を適切に行うことができる。

第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に第２の未接合領域Ａｅ２が形成されると、同じ内部改質装置６０において、第２の内部用レーザ光Ｌ３を、集光点位置（第２の内部用レーザ光Ｌ３照射位置）を第１のウェハＷ（シリコン）の内部に設定する。そして、第１のウェハＷの内部における予め決定された照射位置に対して当該第２の内部用レーザ光Ｌ３をパルス状に照射し、図１０及び図１１に示すように、周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を順次形成する。周縁改質層Ｍ１は、後述のエッジトリムにおいて周縁部Ｗｅを除去する際の基点となるものである。分割改質層Ｍ２は、除去される周縁部Ｗｅの小片化の基点となるものである。
なお、一例において周縁改質層Ｍ１の形成位置は、未接合領域Ａｅの径方向内側端部よりも若干径方向内側に決定される。

なお、図示の例では周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成するための第２の内部用レーザ光Ｌ３と、前記した第２の未接合領域Ａｅ２を形成するための第１の内部用レーザ光Ｌ２を異なるレーザ光としたが、上記したように、これら第１の内部用レーザ光Ｌ２と第２の内部用レーザ光Ｌ３は同じであってもよい。この場合、第１の内部用レーザ光Ｌ２を照射するためのレーザ照射部と第２の内部用レーザ光Ｌ３を照射するレーザ照射部は同じであってもよいし、又はそれぞれのレーザ照射部が独立して配置されてもよい。同様に、第１の内部用レーザ光Ｌ２の光源と第２の内部用レーザ光Ｌ３の光源は同じであってもよいし、又はそれぞれの光源が独立して配置されてもよい。またこのように同一の光源、レーザ照射部が用いられる場合、それぞれの工程で用いられる内部用レーザ光の照射条件は適宜変更されてもよい。

すなわち、第１の内部用レーザ光Ｌ２と第２の内部用レーザ光Ｌ３として同じレーザ光を用いる場合には、第２の未接合領域Ａｅ２の形成に際して第１のウェハＷ（シリコン）に内部用レーザ光の多光子吸収が生じないように、内部用レーザ光の集光点位置、エネルギー密度等、種々の照射条件を最適化するようにしてもよい。同様に、周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２の形成に際して内部用レーザ光によるデバイス層Ｄｗのアブレーションが生じないように、エネルギー密度等の種々の照射条件を最適化するようにしてもよい。

第１のウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２が形成された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により周縁除去装置７０へと搬送される。

周縁除去装置７０では、図１２に示すように、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去、すなわちエッジトリムが行われる。この時、周縁部Ｗｅは、周縁改質層Ｍ１を基点として第１のウェハＷの中央部（周縁部Ｗｅの径方向内側）から剥離されるとともに、未接合領域Ａｅ（第１の未接合領域Ａｅ１及び第２の未接合領域Ａｅ２）を基点として第２のウェハＳから完全に剥離される。またこの時、除去される周縁部Ｗｅは分割改質層Ｍ２を基点として小片化される。

周縁部Ｗｅの除去にあたっては、重合ウェハＴを形成する第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に、例えばくさび形状からなるブレードＢ（図１２を参照）を挿入してもよい。

第１のウェハＷの周縁部Ｗｅが除去された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により洗浄装置８０へと搬送される。洗浄装置８０では、周縁部Ｗｅが除去された後の第１のウェハＷ、及び／又は、第２のウェハＳが洗浄される。

その後、全ての処理が施された重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置４０によりトランジション装置３０に搬送され、ウェハ搬送装置２０によりカセット載置台１０のカセットＣに搬送される。こうして、ウェハ処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。

なお、以上の説明においては界面改質装置５０で第１の未接合領域Ａｅ１を形成した後に、内部改質装置６０で第２の未接合領域Ａｅ２、周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成したが、ウェハ処理システム１におけるウェハ処理の順序はこれに限定されない。すなわち、内部改質装置６０で第２の未接合領域Ａｅ２、周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成した後に、界面改質装置５０で第１の未接合領域Ａｅ１を形成するようにしてもよい。

本実施形態に係るエッジトリム手法によれば、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に接合用膜Ｆｗとデバイス層Ｄｗが混在している場合であっても、除去対象の周縁部Ｗｅの全面に、第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合力が低下した第１の未接合領域Ａｅ１又は第２の未接合領域Ａｅ２の少なくともいずれかが形成される。すなわち、第１の未接合領域Ａｅ１又は第２の未接合領域Ａｅ２により、周縁部Ｗｅの全面において第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合強度が少なくとも低下しているため、周縁部Ｗｅが第２のウェハＳから適切に除去される。

なお、上記実施形態においては第２の未接合領域Ａｅ２を形成するための第１の内部用レーザ光Ｌ２の照射領域を、第１の未接合領域Ａｅ１を形成するための界面用レーザ光Ｌ１の照射領域と同じ範囲に設定した。換言すれば、第１のウェハＷの外側端部から所望の径方向幅を有する環状の領域（除去対象の周縁部Ｗｅ）の全面に、界面用レーザ光Ｌ１と第１の内部用レーザ光Ｌ２の両方を照射した。
しかしながら、界面用レーザ光Ｌ１と第１の内部用レーザ光Ｌ２の照射領域の決定方法はこれに限定されるものではない。例えば、周縁部Ｗｅにおいて接合用膜Ｆｗとデバイス層Ｄｗの形成範囲を検知できる場合や、予め接合用膜Ｆｗとデバイス層Ｄｗの形成範囲がわかっている場合には、接合用膜Ｆｗの形成領域に対して界面用レーザ光Ｌ１を、デバイス層Ｄｗの形成領域に第１の内部用レーザ光Ｌ２を、それぞれ範囲選択的に照射するようにしてもよい。この場合、上記実施形態と比較して界面用レーザ光Ｌ１と第１の内部用レーザ光Ｌ２の照射領域が減少するため、未接合領域Ａｅの形成に係るエネルギー消費量を削減できる。

なお、上記実施形態においては界面改質装置５０において第１の未接合領域Ａｅ１を形成し、内部改質装置６０において第２の未接合領域Ａｅ２、周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成した。しかしながら、第１の未接合領域Ａｅ１、第２の未接合領域Ａｅ２、周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２のそれぞれを形成するための装置はこれに限定されるものではない。
例えば、内部改質装置６０で第２の未接合領域Ａｅ２を形成することに代え、界面改質装置５０において第２の未接合領域Ａｅ２を更に形成するようにしてもよい。この場合、界面改質装置５０のレーザ照射部１１０は、界面用レーザ光Ｌ１と第１の内部用レーザ光Ｌ２の照射が任意に切り替え可能に構成されてもよいし、又は界面用レーザ光Ｌ１を照射するためのレーザ照射部と、第１の内部用レーザ光Ｌ２を照射するためのレーザ照射部と、を独立して配置してもよい。
また例えば、内部改質装置６０で第２の未接合領域Ａｅ２を形成することに代え、第２の未接合領域Ａｅ２を形成するための第２の界面改質装置（図示せず）をウェハ処理システム１に独立して配置してもよい。この場合、第１の未接合領域Ａｅ１を形成するための界面改質装置５０が、本開示の技術に係る「第１の界面改質部」（図示せず）に相当する。

なお、上記実施形態においては、周縁部Ｗｅの界面において２種類の膜（接合用膜Ｆｗとデバイス層Ｄｗ）が混在し、それぞれに対応する２種類のレーザ光（界面用レーザ光Ｌ１と第１の内部用レーザ光Ｌ２）を当該界面に対して照射する場合を例に説明を行った。しかしながら、例えば周縁部Ｗｅの界面において２種類以上の複数種類の膜が混在する場合には、２種類以上の複数のレーザ光を当該界面に対して照射するようにしてもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１ ウェハ処理システム
５０ 界面改質装置
６０ 内部改質装置
７０ 周縁除去装置
Ａｅ１ 第１の未接合領域
Ａｅ２ 第２の未接合領域
Ｌ１ 界面用レーザ光
Ｌ２ 第１の内部用レーザ光
Ｍ１ 周縁改質層
Ｓ 第２のウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ 第１のウェハ
Ｗｃ 中央部
Ｗｅ 周縁部

Claims (15)

1. 第１の基板と第２の基板が接合された重合基板の処理方法であって、
   除去対象の前記第１の基板の周縁部における前記第１の基板と前記第２の基板の界面には、少なくとも第１の膜と第２の膜が形成され、
   前記第１の基板と前記第２の基板の界面における前記第１の膜において接合力が低下した第１の未接合領域を形成することと、
   前記第１の基板における前記第２の膜と前記第１の基板の界面において接合力が低下した第２の未接合領域を形成することと、
   前記第１の基板の周縁部と、前記第１の基板の中央部の境界に沿って、前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成することと、
   前記周縁改質層を基点に、前記周縁部を前記重合基板から除去することと、を含む、処理方法。
2. 前記第１の基板と前記第２の基板の界面には前記第１の膜としての酸化膜及び前記第２の膜としてのデバイス層が形成され、
   前記第１の未接合領域の形成に際して照射される第１のレーザ光は、前記酸化膜に対して吸収性を有し、前記デバイス層に対しては反射性を有する、請求項１に記載の処理方法。
3. 前記第１のレーザ光は赤外波長を有する、請求項２に記載の処理方法。
4. 前記第１の基板と前記第２の基板の界面には前記第１の膜としての酸化膜及び前記第２の膜としてのデバイス層が形成され、
   前記第２の未接合領域の形成に際して照射される第２のレーザ光は、前記デバイス層に対して吸収性を有し、前記酸化膜に対しては透過性を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の処理方法。
5. 前記第２のレーザ光は近赤外波長を有する、請求項４に記載の処理方法。
6. 前記周縁改質層の形成に際して前記第１の基板の内部に照射される第３のレーザ光が、前記第２の未接合領域の形成に際して照射される前記第２のレーザ光と同一である、請求項４又は５に記載の処理方法。
7. 前記第１の未接合領域の形成に際して照射される第１のレーザ光の照射範囲と、前記第２の未接合領域の形成に際して照射される第２のレーザ光の照射範囲を重複させる、請求項１～６のいずれか一項に記載の処理方法。
8. 第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を処理する処理システムであって、
   除去対象の前記第１の基板の周縁部における前記第１の基板と前記第２の基板の界面には、少なくとも第１の膜と第２の膜が形成され、
   前記第１の基板と前記第２の基板の界面における前記第１の膜において接合力が低下した第１の未接合領域を形成する第１のレーザ照射部と、
   前記第１の基板おける前記第２の膜と前記第１の基板の界面において接合力が低下した第２の未接合領域を形成する第２のレーザ照射部と、を備える処理システム。
9. 前記第１の基板と前記第２の基板の界面には前記第１の膜としての酸化膜及び前記第２の膜としてのデバイス層が形成され、
   前記第１の未接合領域の形成に際して照射される第１のレーザ光は、前記酸化膜に対して吸収性を有し、前記デバイス層に対しては反射性を有する、請求項８に記載の処理システム。
10. 前記第１のレーザ光は赤外波長を有する、請求項９に記載の処理システム。
11. 前記第１の基板と前記第２の基板の界面には前記第１の膜としての酸化膜及び前記第２の膜としてのデバイス層が形成され、
    前記第２の未接合領域の形成に際して照射される第２のレーザ光は、前記デバイス層に対して吸収性を有し、前記酸化膜に対しては透過性を有する、請求項８～１０のいずれか一項に記載の処理システム。
12. 前記第２のレーザ光は近赤外波長を有する、請求項１１に記載の処理システム。
13. 前記第２のレーザ照射部の動作を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記第２のレーザ照射部において、前記第１の基板の周縁部と、前記第１の基板の中央部の境界に沿って、前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成する制御、を実施する、請求項８～１２のいずれか一項に記載の処理システム。
14. 前記制御部は、前記周縁改質層の形成に際して前記第１の基板の内部に照射される第３のレーザ光として、前記第２の未接合領域の形成に際して照射される第２のレーザ光と同一のレーザ光を照射する制御、を実行する、請求項１３に記載の処理システム。
15. 前記第１のレーザ照射部及び前記第２のレーザ照射部の動作を制御する制御部を備え、
    前記第１の未接合領域の形成に際して照射される第１のレーザ光の照射範囲と、前記第２の未接合領域の形成に際して照射される第２のレーザ光の照射範囲を重複して設定する制御を実行する、請求項８～１４のいずれか一項に記載の処理システム。
    

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