KR20200130816A - 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법 및 컴퓨터 기억 매체 - Google Patents

기판 처리 시스템, 기판 처리 방법 및 컴퓨터 기억 매체 Download PDF

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Abstract

기판을 처리하는 기판 처리 시스템으로서, 기판에 있어서의 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 기판의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 장치와, 상기 개질층을 기점으로 상기 주연부를 제거하는 주연 제거 장치를 가진다.

Description

기판 처리 시스템, 기판 처리 방법 및 컴퓨터 기억 매체
(관련 출원의 상호 참조)
본원은 2018년 3월 14일에 일본국에 출원된 특허출원 2018-047159호 및 2018년 4월 27일에 일본국에 출원된 특허출원 2018-087711호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법 및 컴퓨터 기억 매체에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 표면에 복수의 전자 회로 등의 디바이스가 형성된 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)에 대하여, 당해 웨이퍼의 이면을 연삭하여, 웨이퍼를 박화하는 것이 행해지고 있다. 그리고, 이 박화된 웨이퍼를 그대로 반송하거나, 후속의 처리를 행하거나 하면, 웨이퍼에 휨 또는 균열이 생길 우려가 있다. 따라서, 웨이퍼를 보강하기 위하여, 예를 들면 지지 기판에 웨이퍼를 부착하는 것이 행해지고 있다.
그런데, 통상, 웨이퍼의 주연부는 면취 가공이 되어 있지만, 상술한 바와 같이 웨이퍼를 연삭 처리를 행하면, 웨이퍼의 주연부가 날카롭게 뾰족한 형상(이른바 나이프 엣지 형상)이 된다. 그러면, 웨이퍼의 주연부에서 치핑이 발생하여, 웨이퍼가 손상을 입을 우려가 있다. 따라서, 연삭 처리 전에 미리 웨이퍼의 주연부를 깎는, 이른바 엣지트림이 행해지고 있다.
예를 들면 특허 문헌 1에는, 엣지트림을 행하는 장치로서, 종축형의 단면 연삭 장치가 개시되어 있다. 이 단면 연삭 장치를 이용하여 웨이퍼의 주연부를 연삭하는 경우에는, 먼저 지지 기판이 부착된 웨이퍼를 테이블에 고정하여, 테이블을 연직 축에 평행한 축의 둘레로 회전시킨다. 그리고, 스핀들을 회전시켜, 연삭 공구인 휠에 회전을 부여한 후, 스핀들을 연직 방향으로 이동시킴으로써, 휠의 연삭면을 웨이퍼에 접촉시켜, 웨이퍼의 주연부를 연삭한다.
일본특허공개공보 평09-216152호
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 단면 연삭 장치에서는, 스핀들의 연직 방향의 이동은, 예를 들면 공차 등의 각종 요인에 의해 일정하지 않은 경우가 있다. 이러한 경우, 휠의 연직 이동이 적절히 제어되지 않아, 지지 기판의 표면까지 연삭될 우려가 있다. 따라서, 종래의 엣지트림에는 개선의 여지가 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 기판끼리가 접합된 중합 기판에 있어서, 하나의 기판의 주연부를 적절히 제거하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 일태양은, 기판을 처리하는 기판 처리 시스템으로서, 기판에 있어서의 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 기판의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 장치와, 상기 개질층을 기점으로 상기 주연부를 제거하는 주연 제거 장치를 가진다.
다른 관점에 따른 본 발명의 일태양은, 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서, 제 1 기판에 있어서의 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 상기 제 1 기판의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 상기 개질층을 기점으로 상기 주연부를 제거하는 주연 제거 공정과, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 접합하는 접합 공정을 가진다.
다른 관점에 따른 본 발명의 일태양은, 상기 기판 처리 방법을 기판 처리 시스템에 의해 실행시키도록 상기 기판 처리 시스템을 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체이다.
본 발명의 일태양에 따르면, 기판끼리가 접합된 중합 기판에 있어서, 하나의 기판의 주연부를 적절히 제거할 수 있다.
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 중합 웨이퍼의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 3은 개질층 형성 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 4는 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 종단면도이다.
도 5는 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 6은 가공 장치의 연삭 유닛의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 7은 제 1 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리의 주요 공정에 있어서 피처리 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 8은 제 1 실시 형태의 변형예에 따른 웨이퍼 처리의 주요 공정에 있어서 피처리 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 9는 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 10은 주연 제거 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 11은 제 2 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리의 주요 공정에 있어서 피처리 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 12는 다른 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리의 주요 공정에 있어서 피처리 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 13은 다른 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리의 주요 공정에 있어서 피처리 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 14는 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 종단면도이다.
도 15는 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 16은 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 17은 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 18은 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 19는 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 종단면도이다.
도 20은 계면 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 21은 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질홈을 형성한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 22는 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질면을 형성한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 23은 다른 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리의 주요 공정에 있어서 피처리 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 24는 계면 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 25는 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 26은 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼의 내부에 개질면을 형성한 모습을 나타내는 종단면도이다.
도 27은 도 26에 나타낸 개질면을 형성하는 모습을 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 28은 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼의 디바이스층에 개질면을 형성한 모습을 나타내는 종단면도이다.
도 29는 도 28에 나타낸 개질면을 형성하는 모습을 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 30은 다른 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리의 주요 공정에 있어서 피처리 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 31은 중합 웨이퍼에 있어서 피처리 웨이퍼가 편심한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 32는 개질층이 개질면의 내주보다 직경 방향 내측에 위치한 경우의 설명도이다.
도 33은 개질층이 개질면의 내주보다 직경 방향 외측에 위치한 경우의 설명도이다.
도 34는 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 35는 제 3 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
먼저, 본 발명의 제 1 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 또한, 이하에서는 위치 관계를 명확하게 하기 위하여, 서로 직교하는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
기판 처리 시스템(1)에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이 제 1 기판으로서의 피처리 웨이퍼(W)와 제 2 기판으로서의 지지 웨이퍼(S)를 접합하여 중합 기판으로서의 중합 웨이퍼(T)를 형성하고, 또한 피처리 웨이퍼(W)를 박화한다. 이하, 피처리 웨이퍼(W)에 있어서, 가공되는 면(지지 웨이퍼(S)와 접합되는 면과 반대측의 면)을 '가공면(Wg)'이라 하고, 가공면(Wg)과 반대측의 면을 '비가공면(Wn)'이라 한다. 또한 지지 웨이퍼(S)에 있어서, 피처리 웨이퍼(W)와 접합되는 면을 '접합면(Sj)'이라 하고, 접합면(Sj)과 반대측의 면을 '비접합면(Sn)'이라 한다.
피처리 웨이퍼(W)는, 예를 들면 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼로서, 비가공면(Wn)에 복수의 디바이스가 형성되어 있다. 또한, 피처리 웨이퍼(W)의 주연부는 면취 가공이 되어 있고, 주연부의 단면은 그 선단을 향해 두께가 작아지고 있다.
지지 웨이퍼(S)는 피처리 웨이퍼(W)를 지지하는 웨이퍼이다. 또한, 지지 웨이퍼(S)는 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)의 디바이스를 보호하는 보호재로서 기능한다. 또한, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)에 복수의 디바이스가 형성되어 있는 경우에는, 피처리 웨이퍼(W)와 마찬가지로 접합면(Sj)에 디바이스층(도시하지 않음)이 형성된다.
도 1에 나타내는 바와 같이 기판 처리 시스템(1)은, 예를 들면 외부와의 사이에서 복수의 피처리 웨이퍼(W), 복수의 지지 웨이퍼(S), 복수의 중합 웨이퍼(T)를 각각 수용 가능한 카세트(Cw, Cs, Ct)가 반입반출되는 반입반출 스테이션(2)과, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)에 대하여 정해진 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.
반입반출 스테이션(2)에는 카세트 배치대(10)가 마련되어 있다. 도시의 예에서는, 카세트 배치대(10)에는 복수, 예를 들면 4 개의 카세트(Cw, Cs, Ct)를 X축 방향으로 일렬로 배치 가능하게 되어 있다. 또한, 카세트 배치대(10)에 배치되는 카세트(Cw, Cs, Ct)의 개수는 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다.
반입반출 스테이션(2)에는 카세트 배치대(10)에 인접하여 웨이퍼 반송 영역(20)이 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(20)에는 X축 방향으로 연신하는 반송로(21) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(22)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(22)는 중합 웨이퍼(T)를 유지하여 반송하는, 예를 들면 2 개의 반송 암(23, 23)을 가지고 있다. 각 반송 암(23)은 수평 방향, 연직 방향, 수평축 둘레 및 연직축 둘레로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 반송 암(23)의 구성은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의의 구성을 취할 수 있다.
처리 스테이션(3)에는 웨이퍼 반송 영역(20)의 Y축 정방향측에, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합하는 접합 장치(30), 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 장치(31), 및 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭하여 가공하는 가공 장치(32)가 X축 부방향으로부터 정방향측을 향해 배열되어 배치되어 있다. 또한, 이들 접합 장치(30), 개질층 형성 장치(31), 가공 장치(32)의 수 및 배치는 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 가공 장치(32)가, 본 발명의 주연 제거 장치로서 기능한다.
이상의 기판 처리 시스템(1)에는 제어 장치(40)가 마련되어 있다. 제어 장치(40)는 예를 들면 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는 상술한 각종 처리 장치 또는 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 후술의 웨이퍼 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은 예를 들면 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것으로, 그 기억 매체(H)로부터 제어 장치(40)에 인스톨된 것이어도 된다.
이어서, 접합 장치(30), 개질층 형성 장치(31) 및 가공 장치(32)에 대하여 설명한다.
접합 장치(30)는 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)과 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)을 반데르발스력 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합한다. 이 접합 시, 비가공면(Wn)과 접합면(Sj)은 각각 개질되어 친수화되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로 비가공면(Wn)과 접합면(Sj)을 개질할 시에는, 예를 들면 감압 분위기 하에 있어서, 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되고 이온화된다. 이 산소 이온 또는 질소 이온이 비가공면(Wn)과 접합면(Sj)에 조사되어, 비가공면(Wn)과 접합면(Sj)이 플라즈마 처리되어, 활성화된다. 또한, 이와 같이 개질된 비가공면(Wn)과 접합면(Sj)에 순수를 공급하여, 비가공면(Wn)과 접합면(Sj)을 친수화한다. 또한, 접합 장치(30)의 구성은 임의이며, 공지의 접합 장치를 이용할 수 있다.
개질층 형성 장치(31)는 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 개질층을 형성한다. 개질층 형성 장치(31)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)가 상측으로서 지지 웨이퍼(S)가 하측에 배치된 상태에서, 중합 웨이퍼(T)를 유지하는, 유지부로서의 척(100)을 가지고 있다. 척(100)은 이동 기구(101)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이동 기구(101)는 일반적인 정밀 XY 스테이지로 구성되어 있다. 또한, 척(100)은 회전 기구(102)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
척(100)의 상방에는 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하는, 개질부로서의 레이저 헤드(103)가 마련되어 있다. 레이저 헤드(103)는 레이저광 발진기(도시하지 않음)로부터 발진된 고주파의 펄스 형상의 레이저광으로서, 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 투과성을 가지는 파장의 레이저광을, 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 정해진 위치에 집광하여 조사한다. 이에 의해, 도 4에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 있어서 레이저광(L)이 집광된 부분이 개질되어, 개질층(M)이 형성된다. 개질층(M)은 판 두께 방향으로 연신하여, 세로로 긴 애스펙트비를 가진다. 도 3에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(103)는, 이동 기구(104)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다. 이동 기구(104)는 일반적인 정밀 XY 스테이지로 구성되어 있다. 또한 레이저 헤드(103)는, 승강 기구(105)에 의해 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다.
개질층 형성 장치(31)에서는, 먼저 척(100)으로 중합 웨이퍼(T)를 유지한 후, 이동 기구(101)에 의해 척(100)을 수평 방향으로 이동시켜, 중합 웨이퍼(T)의 센터링을 행하고, 또한 이동 기구(104)에 의해 레이저 헤드(103)가 중합 웨이퍼(T)(피처리 웨이퍼(W))의 정해진 위치의 직상(直上)에 위치하도록 위치 조정을 행한다. 이 후, 회전 기구(102)에 의해 척(100)을 회전시키면서, 레이저 헤드(103)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L)을 조사하여, 도 5에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 환상의 개질층(M)을 형성한다. 또한, 상술한 위치 조정을 행하기 위하여, 개질층 형성 장치(31)에는 중합 웨이퍼(T)의 위치를 촬상하는 카메라(도시하지 않음)가 마련되어 있어도 된다.
이 개질층(M)의 피처리 웨이퍼(W)에 있어서의 형성 위치에 대하여 상술한다. 기판 처리 시스템(1)에서는, 지지 웨이퍼(S)에 접합된 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭하지만, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 주연부에 나이프 엣지가 형성되는 것을 회피하기 위하여, 연삭 전에 주연부를 제거해 둔다. 개질층(M)은 이 주연부 제거 시의 기점이 되는 것이며, 도 5에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 있어서의 제거 대상의 주연부(We)와 중앙부(Wc)와의 경계를 따라 환상으로 형성된다. 또한, 주연부(We)는 예를 들면 피처리 웨이퍼(W)의 단부로부터 직경 방향으로 0.5 mm ~ 2.0 mm의 범위이며, 면취부가 포함된다.
또한 도 4에 나타내는 바와 같이 개질층(M)의 하단은, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 목표 표면(도 4 중의 점선)보다 상방에 위치하고 있다. 즉, 개질층(M)의 하단과 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn) 사이의 거리(H1)는, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 목표 두께(H2)보다 크다. 거리(H1)는 임의이지만, 목표 두께(H2)보다 예를 들면 5 μm ~ 10 μm 크다. 이러한 경우, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)은 남지 않는다.
또한 본 실시 형태의 개질층 형성 장치(31)에서는, 척(100)을 수평 방향으로 이동시키고 있었지만, 레이저 헤드(103)를 수평 방향으로 이동시켜도 되고, 혹은 척(100)으로 레이저 헤드(103)의 양방을 수평 방향으로 이동시켜도 된다. 또한, 척(100)을 회전시키고 있었지만, 레이저 헤드(103)를 회전시켜도 된다.
가공 장치(32)는 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭하여 가공한다. 구체적으로 가공 장치(32)는, 예를 들면 가공면(Wg)을 연삭하는 연삭 유닛, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg) 및 지지 웨이퍼(S)의 비접합면(Sn)을 세정하는 세정 유닛 등을 구비하고 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이 연삭 유닛(110)은, 피처리 웨이퍼(W)가 상측으로서 지지 웨이퍼(S)가 하측에 배치된 상태에서, 중합 웨이퍼(T)를 유지하는 척(111)을 가지고 있다. 척(111)은 회전 기구(도시하지 않음)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
척(111)의 상방에는 환상 형상의 연삭 숫돌(112)이 마련되어 있다. 연삭 숫돌(112)에는 스핀들(113)을 개재하여 구동부(114)가 마련되어 있다. 구동부(114)는 예를 들면 모터(도시하지 않음)를 내장하여, 연삭 숫돌(112)을 회전시키고, 또한 연직 방향 및 수평 방향으로 이동시킨다.
그리고 연삭 유닛(110)에서는, 척(111)에 유지된 피처리 웨이퍼(W)와 연삭 숫돌(112)의 원호의 일부를 접촉시킨 상태에서, 척(111)과 연삭 숫돌(112)을 각각 회전시킴으로써, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭한다.
이어서, 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다.
먼저, 복수의 피처리 웨이퍼(W)를 수납한 카세트(Cw), 복수의 지지 웨이퍼(S)를 수납한 카세트(Cs)가 반입반출 스테이션(2)의 카세트 배치대(10)에 배치된다.
이어서, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Cw) 내의 피처리 웨이퍼(W)가 취출되어, 접합 장치(30)로 반송된다. 또한 계속하여, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Cs) 내의 지지 웨이퍼(S)도 취출되어, 접합 장치(30)로 반송된다. 접합 장치(30)에서는, 피처리 웨이퍼(W)가 상측이고 지지 웨이퍼(S)가 하측에 배치된 상태에서, 반데르발스력 및 분자간력에 의해 접합되어, 중합 웨이퍼(T)가 형성된다. 이 때, 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)과 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)이, 예를 들면 플라즈마화된 산소 이온 또는 질소 이온에 의해 활성화되어 있으면, 반데르발스력 및 분자간력이 적절히 생긴다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 개질층 형성 장치(31)로 반송된다. 개질층 형성 장치(31)로 반송된 중합 웨이퍼(T)는, 척(100)으로 전달되어 유지된다. 이 후, 이동 기구(101)에 의해 척(100)을 수평 방향으로 이동시켜, 중합 웨이퍼(T)의 센터링을 행하고, 또한 레이저 헤드(103)가 중합 웨이퍼(T)(피처리 웨이퍼(W))의 정해진 위치의 직상에 위치하도록 위치 조정 행한다. 이 정해진 위치는, 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)와 중앙부(Wc)의 경계이다. 이 후, 회전 기구(102)에 의해 척(100)을 회전시키면서, 레이저 헤드(103)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L)을 조사하여, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 환상의 개질층(M)을 형성한다. 또한, 이 피처리 웨이퍼(W)의 형성 위치는, 상술한 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한 바와 같다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 가공 장치(32)로 반송된다. 가공 장치(32)로 반송된 중합 웨이퍼(T)는 척(111)으로 전달되어 유지된다. 이 후, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 연삭 숫돌(112)의 원호의 일부를 접촉시킨 상태에서, 연삭 숫돌(112)을 하강시키면서, 척(111)과 연삭 숫돌(112)을 각각 회전시킴으로써, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭한다.
가공면(Wg)의 연삭 시에 있어서, 피처리 웨이퍼(W)의 내부에는, 개질층(M)으로부터 판 두께 방향으로 크랙(C)이 진전하여, 가공면(Wg)과 비가공면(Wn)에 도달한다. 크랙(C)은 피처리 웨이퍼(W)가 실리콘의 단결정을 가지므로 대략 직선 형상으로 진전한다. 또한, 크랙(C)은 평면에서 봤을 때 환상으로 형성된다. 또한, 크랙(C)은 개질층 형성 장치(31)로 개질층(M)을 형성할 시에 진전하는 경우도 있다. 환언하면, 크랙(C)이 형성되는 타이밍은, 가공 장치(32)에 있어서의 가공면(Wg)의 연삭 시여도 되고, 개질층 형성 장치(31)로 개질층(M)이 형성되는 경우여도 된다.
또한, 가공면(Wg)의 연삭을 진행시켜 가면, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)가 박리되어 제거된다. 이 때, 상술한 바와 같이 크랙(C)은 대략 직선 형상으로 진전하고 있으므로, 제거된 후의 피처리 웨이퍼(W)의 외측면을, 요철(凹凸)이 적은 평탄으로 할 수 있다. 또한 상술한 바와 같이 개질층(M)의 하단은, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 목표 표면보다 상방에 위치하고 있으므로, 개질층(M)은 가공면(Wg)의 연삭 시에 제거된다. 개질층(M)은 아몰퍼스화되어 있어 강도가 약하다. 이 점, 본 실시 형태에서는, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)이 남지 않으므로, 강한 강도를 확보할 수 있다.
이렇게 하여 개질층 형성 장치(31)에서는, 주연부(We)가 제거되면서, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 목표 두께까지 연삭된다.
이 후, 모든 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트 배치대(10)의 카세트(Ct)로 반송된다. 이렇게 하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
이어서, 제 1 실시 형태의 변형예에 대하여 설명한다. 상기에 있어서는, 접합 장치(30)로 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합한 후, 개질층 형성 장치(31)로 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 개질층(M)을 형성했지만, 본 변형예에서는 이 순서를 반대로 한다.
즉, 기판 처리 시스템(1)에서는, 먼저, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Cw) 내의 피처리 웨이퍼(W)가 취출되어 개질층 형성 장치(31)로 반송된다. 개질층 형성 장치(31)에서는, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 정해진 위치에 개질층(M)이 형성된다.
또한, 이 개질층 형성 장치(31)로 개질층(M)을 형성하는 것과 병행하여, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Cs) 내의 지지 웨이퍼(S)가 취출되어, 접합 장치(30)로 반송된다.
이어서, 피처리 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 접합 장치(30)로 반송된다. 접합 장치(30)에서는, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되어, 중합 웨이퍼(T)가 형성된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 가공 장치(32)로 반송된다. 가공 장치(32)에서는, 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 연삭 숫돌(112)의 원호의 일부를 접촉시킨 상태에서, 연삭 숫돌(112)을 하강시키면서, 척(111)과 연삭 숫돌(112)을 각각 회전시킴으로써, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭한다. 그리고, 도 8의 (d)에 나타내는 바와 같이 주연부(We)가 제거되면서, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 목표 두께까지 연삭된다.
이 후, 모든 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트 배치대(10)의 카세트(Ct)로 반송된다. 이렇게 하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
이상의 제 1 실시 형태 및 변형예에 따르면, 다음의 효과를 얻을 수 있다. 이하의 설명에 있어서는, 종래와 같이 피처리 웨이퍼의 주연부를 휠(연삭 공구)로 연삭하여 제거하는 경우와 대비하여 설명한다. 또한, 종래, 블레이드(연삭 공구)를 이용하여 피처리 웨이퍼의 주연부를 제거하는 경우가 있지만, 이 경우도 휠을 이용한 경우와 동일한 과제가 있다.
피처리 웨이퍼와 지지 웨이퍼를 접합 후에, 종래와 같이, 즉 상술한 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 중합 웨이퍼에 있어서의 피처리 웨이퍼의 주연부를 휠로 연삭 제거하는 경우, 예를 들면 공차 등의 각종 요인에 의해, 휠의 연직 이동이 적절히 제어되지 않고, 지지 웨이퍼의 표면까지 연삭될 우려가 있다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 개질층(M)을 형성함으로써, 당해 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 주연부(We)를 제거할 수 있다. 이러한 경우, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)이 연삭 등에 의한 데미지를 입지 않는다.
피처리 웨이퍼와 지지 웨이퍼를 접합 전에, 종래와 같이 피처리 웨이퍼의 주연부를 휠로 연삭 제거하는 경우, 연삭에 의해 파티클이 발생하여, 당해 파티클이 피처리 웨이퍼의 디바이스에 부착할 우려가 있다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 형성한 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 주연부(We)를 박리시켜 제거하므로, 파티클이 발생하지 않는다. 따라서, 특히 도 8에 나타낸 변형예와 같이, 접합 전의 피처리 웨이퍼(W)에 처리를 행하는 경우라도, 비가공면(Wn)의 디바이스가 오염되지 않는다.
종래와 같이 휠을 이용하는 경우, 휠의 수평 방향의 위치 조정에는 한계가 있으며, 수 μm 정도의 불균일이 생긴다. 그러면, 휠로 연삭 제거되는 주연부의 폭(트림폭)에도 불균일이 생겨, 가공 정밀도가 좋지 않다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 레이저를 이용하여 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 개질층(M)을 형성하므로, 예를 들면 1 μm 미만의 높은 정밀도를 확보할 수 있다. 이 때문에, 개질층(M)을 기점으로서 제거되는 주연부(We)의 폭(트림폭)의 정밀도도 향상된다.
종래와 같이 휠을 이용하는 경우, 휠을 하강시켜 주연부를 연삭하기 위한, 피처리 웨이퍼를 유지하는 척의 회전 속도에 제한이 있어, 주연부를 제거하는데 시간이 걸린다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 고주파의 레이저를 이용하여 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 개질층(M)을 형성하므로, 척(100)의 회전 속도를 빠르게 할 수 있어, 매우 단시간에 처리를 행할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
종래와 같이 휠을 이용하는 경우, 당해 휠이 마모되기 때문에, 정기적인 교환이 필요해진다. 또한 휠을 이용한 연삭에 있어서는, 연삭수를 사용하여, 그 폐액 처리도 필요해진다. 이 때문에, 러닝 코스트가 든다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 레이저 헤드(103) 자체가 경시적으로 열화되지 않고, 메인터넌스 빈도를 저감할 수 있다. 또한, 레이저를 이용한 드라이 프로세스이기 때문에, 연삭수 및 폐수 처리가 불필요해진다. 이 때문에, 러닝 코스트를 저렴화할 수 있다.
또한, 반도체 웨이퍼인 피처리 웨이퍼(W)에는 결정 방위의 방향을 나타내기 위한 노치가 형성되어 있지만, 종래의 블레이드에만 의한 주연부(We)의 제거로는, 이 노치의 형상을 그대로 남기는 것이 곤란했다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 예를 들면 개질층 형성 장치(31)에 있어서, 피처리 웨이퍼(W)와 레이저광을 상대적으로 동작 제어함으로써, 개질층(M)을 노치의 형상에 맞추어 형성할 수 있어, 노치의 형상을 남긴 채로, 주연부(We)를 용이하게 제거할 수도 있다.
또한 이상의 실시 형태에 있어서, 가공면(Wg)의 연삭 시에 주연부(We)를 효율 좋게 제거하는 방법으로서, 회전하는 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 연삭 숫돌(112)의 회전 방향을 피처리 웨이퍼(W)의 외측으로부터 내측으로 회전시키거나, 혹은 회전하는 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 연삭 숫돌(112)의 회전 방향을 피처리 웨이퍼(W)의 내측으로부터 외측으로 회전시키는 등이 있다. 이와 같이 연삭 숫돌(112)의 회전 방향을, 피처리 웨이퍼(W)의 종류 및 가공 공정에 따라 변경할 수 있다.
또한 가공면(Wg)의 연삭 시에, 고압수를 피처리 웨이퍼(W)의 내측으로부터 외측을 향해 주연부(We)에 맞춤으로써, 주연부(We)를 효율 좋게 제거해도(날려도) 된다.
또한 이상의 제 1 실시 형태의 변형예에서는, 개질층 형성 장치(31)에 있어서의 개질층(M)의 형성, 접합 장치(30)에 있어서의 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합, 가공 장치(32)에 있어서의 주연부(We)의 제거를 순차 행했지만, 웨이퍼의 접합과 주연부(We)의 제거의 순서는 반대여도 된다. 즉, 개질층 형성 장치(31)에 있어서의 개질층(M)의 형성, 가공 장치(32)에 있어서의 주연부(We)의 제거, 접합 장치(30)에 있어서의 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합을 순차 행해도 된다.
이어서, 본 발명의 제 2 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 9는 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(200)의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 기판 처리 시스템(200)은 제 1 실시 형태의 기판 처리 시스템(1)의 구성에 있어서, 처리 스테이션(3)에 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 제거하기 위한 주연 제거 장치(210)를 더 가지고 있다. 주연 제거 장치(210)는 예를 들면 개질층 형성 장치(31)와 가공 장치(32) 사이에 배치되어 있다.
주연 제거 장치(210)는 개질층 형성 장치(31)로 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 형성한 후, 당해 개질층(M)보다 외측으로 힘을 작용시켜 주연부(We)를 제거한다. 즉, 제 1 실시 형태에서는, 가공 장치(32)로 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭 중에 주연부(We)를 제거하고 있었지만, 제 2 실시 형태에서는, 이 주연부(We)의 제거를 주연 제거 장치(210)로 행한다.
도 10에 나타내는 바와 같이 주연 제거 장치(210)는, 피처리 웨이퍼(W)가 상측으로서 지지 웨이퍼(S)가 하측에 배치된 상태에서, 중합 웨이퍼(T)를 유지하는 척(211)을 가지고 있다. 척(211)은 회전 기구(도시하지 않음)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
척(211)의 상방에는 환상 형상의 숫돌 휠(212)을 가지고 있다. 숫돌 휠(212)에는 스핀들(213)을 개재하여 구동부(214)가 마련되어 있다. 구동부(214)는 예를 들면 모터(도시하지 않음)를 내장하여, 숫돌 휠(212)을 회전시키고, 또한 연직 방향 및 수평 방향으로 이동시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는 숫돌 휠(212)을 이용했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 블레이드를 이용해도 된다.
그리고 주연 제거 장치(210)에서는, 척(211)에 유지된 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)와 숫돌 휠(212)의 원호의 일부를 접촉시킨 상태에서, 척(211)과 숫돌 휠(212)을 각각 회전시킴으로써, 주연부(We)에 충격을 부여한다. 이 충격에 의해, 주연부(We)는 제거된다. 이러한 경우, 개질층(M)의 형성에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 제거면의 정밀도를 낼 수 있다.
이어서, 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(200)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서 제 1 실시 형태와 동일한 처리에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
먼저, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Cw) 내의 피처리 웨이퍼(W)가 취출되어, 개질층 형성 장치(31)로 반송된다. 개질층 형성 장치(31)에서는, 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 정해진 위치에 개질층(M)이 형성된다.
또한, 이 개질층 형성 장치(31)로 개질층(M)을 형성하는 것과 병행하여, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Cs) 내의 지지 웨이퍼(S)가 취출되어, 접합 장치(30)로 반송된다.
이어서, 피처리 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 접합 장치(30)로 반송된다. 접합 장치(30)에서는, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되어, 중합 웨이퍼(T)가 형성된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 주연 제거 장치(210)로 반송된다. 주연 제거 장치(210)에서는, 도 11의 (c)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 개질층(M)보다 외측에 숫돌 휠(212)의 원호의 일부를 접촉시킨다. 이 상태에서, 숫돌 휠(212)을 하강시키면서, 척(211)과 숫돌 휠(212)을 각각 회전시키면, 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)에 충격이 부여된다. 이 충격에 의해, 도 11의 (d)에 나타내는 바와 같이 주연부(We)는, 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 박리되어 제거된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 가공 장치(32)로 반송된다. 가공 장치(32)에서는, 도 11의 (e)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 목표 두께까지 연삭된다.
이 후, 모든 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트 배치대(10)의 카세트(Ct)로 반송된다. 이렇게 하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
이상의 제 2 실시 형태에 있어서도, 상기 제 1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제 2 실시 형태에 있어서 도 11에 나타낸 예에서는, 개질층(M)의 형성, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합, 주연부(We)의 제거, 및 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)의 연삭이 순차 행해졌지만, 개질층(M)의 형성과 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합의 순서는 반대여도 된다. 즉, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합, 개질층(M)의 형성, 주연부(We)의 제거, 및 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)의 연삭을 이 순으로 행해도 된다.
이상의 실시 형태에서는, 지지 웨이퍼(S)에 대하여, 1 매의 피처리 웨이퍼(W)가 접합되는 경우에 대하여 설명했지만, 디바이스가 형성된 반도체 웨이퍼끼리의 접합, 또는 디바이스가 형성된 피처리 웨이퍼(W)가 복수 적층되어도 된다. 이하의 설명에서는, 제 1 실시 형태의 기판 처리 시스템(1)을 이용하여, 디바이스가 형성된 피처리 웨이퍼(W)를 복수 적층하는 경우에 대하여 설명한다.
제 1 실시 형태에 있어서의 웨이퍼 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)에서는, 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)가 제거되고, 또한 가공면(Wg)이 목표 두께까지 연삭되어 있다. 이하의 설명에 있어서는, 이 1 매째의 피처리 웨이퍼(W)를 제 1 피처리 웨이퍼(W1)라 한다.
이 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 접합 장치(30)로 반송된다. 또한, 다음으로 적층되는 제 3 기판으로서의 피처리 웨이퍼(W)도 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 접합 장치(30)로 반송된다. 이하의 설명에 있어서는, 이 2 매째의 피처리 웨이퍼(W)를 제 2 피처리 웨이퍼(W2)라 한다. 그리고 접합 장치(30)에서는, 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이 제 1 피처리 웨이퍼(W1)의 가공면(Wg)과 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 비가공면(Wn)이 접합되어, 중합 웨이퍼(T)가 형성된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 개질층 형성 장치(31)로 반송된다. 개질층 형성 장치(31)에서는, 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 내부의 정해진 위치에 개질층(M)이 형성된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 가공 장치(32)로 반송된다. 가공 장치(32)에서는, 도 12의 (c)에 나타내는 바와 같이 제 2 피처리 웨이퍼(W2)와 연삭 숫돌(112)의 원호의 일부를 접촉시킨 상태에서, 연삭 숫돌(112)을 하강시키면서, 척(111)과 연삭 숫돌(112)을 각각 회전시킴으로써, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 가공면(Wg)을 연삭한다. 그리고, 도 12의 (d)에 나타내는 바와 같이 주연부(We)가 제거되면서, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 가공면(Wg)이 목표 두께까지 연삭된다.
이 후, 모든 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트 배치대(10)의 카세트(Ct)로 반송된다. 이렇게 하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
여기서, 도 12의 (a)에 나타낸 중합 웨이퍼(T)에 대하여, 종래와 같이 휠을 이용하여 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 주연부(We)를 제거하는 경우, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 비가공면(Wn)의 하방이 중공으로 되어 있기 때문에, 당해 주연부(We)를 연삭하기 어렵다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 내부에 개질층(M)을 형성함으로써, 당해 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 주연부(We)를 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 종래와 같이 휠 또는 블레이드를 이용하는 경우, 휠 또는 블레이드의 수평 방향의 위치 조정에는 한계가 있어, 수 μm 정도의 불균일이 생긴다. 그러면, 휠 또는 블레이드로 연삭 제거되는 주연부의 폭(트림폭)에도 불균일이 생기고, 특히 피처리 웨이퍼를 적층하면 그 불균일이 쌓여간다. 이 때문에, 예를 들면 상층의 피처리 웨이퍼가 하층의 피처리 웨이퍼로부터 튀어나오는 경우도 있다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 레이저를 이용하여 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 내부에 개질층(M)을 형성하므로, 높은 정밀도를 확보할 수 있어, 피처리 웨이퍼(W)를 적절히 적층할 수 있다.
또한, 본 실시 형태와 같이 피처리 웨이퍼(W)를 복수 적층하는 경우, 상층의 제 2 피처리 웨이퍼(W2)에서 제거되는 주연부(We)를, 하층의 제 1 피처리 웨이퍼(W1)에서 제거되는 주연부(We)의 내측으로 해도 된다. 즉, 도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 내부의 개질층(M)을, 제 1 피처리 웨이퍼(W1)의 단부보다 직경 방향 내측에 형성해도 된다. 이러한 경우, 도 13의 (b)에 나타내는 바와 같이 최종적으로 적층되는 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 직경은, 제 1 피처리 웨이퍼(W1)의 직경보다 작아진다. 그러면, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)가 제 1 피처리 웨이퍼(W1)로부터 튀어나오는 것을 확실히 방지할 수 있다.
이상의 실시 형태의 개질층 형성 장치(31)에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이 개질층(M)은, 그 하단이 피처리 웨이퍼(W)의 연삭 후의 목표 표면보다 상방에 위치하도록, 1 개소에 형성되어 있었지만, 개질층(M)의 형성 방법은 이에 한정되지 않는다.
도 14의 (a) ~ (d)에 나타내는 바와 같이 개질층(M)은, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수 형성되어 있어도 된다. 또한 도 14에서는, 중합 웨이퍼(T)의 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 계면에 형성된, 디바이스층 및 산화막을 도시하고 있다. 즉, 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에는, 복수의 디바이스가 형성된 디바이스층(D)이 형성되고, 디바이스층(D)에는 또한 산화막(Fw)(예를 들면 SiO2막)이 형성되어 있다. 또한, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)에도 산화막(Fs)이 형성되어 있다. 또한, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)의 복수의 디바이스가 형성되어 있는 경우에는, 피처리 웨이퍼(W)와 마찬가지로 접합면(Sj)에 디바이스층(도시하지 않음)이 형성된다.
도 14의 (a)에 나타내는 예에 있어서는 개질층(M1 ~ M4)이, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수 단, 예를 들면 4 단으로 형성되어 있다. 최하층의 개질층(M4)의 하단은, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 목표 표면(도 14의 (a) 중의 점선)보다 상방에 위치하고 있다. 또한, 이들 개질층(M1 ~ M4)에 의해 진전하는 크랙(C)은, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)과 비가공면(Wn)에 도달하고 있다.
도 14의 (b)에 나타내는 예에 있어서는 개질층(M1 ~ M2)이, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수 단, 예를 들면 2 단으로 형성되어 있다. 하층의 개질층(M2)의 하단은, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 목표 표면(도 14의 (b) 중의 점선)보다 상방에 위치하고 있다. 또한, 이들 개질층(M1 ~ M2)에 의해 진전하는 크랙(C)은, 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 도달하지만, 가공면(Wg)에는 도달하고 있지 않다. 이러한 경우, 예를 들면 가공 장치(32)에 있어서, 연삭 숫돌(112)을 하강시켜 가공면(Wg)을 연삭할 시, 연삭 숫돌(112)의 연삭면이 크랙(C)에 도달할 때까지는, 가공면(Wg)이 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 포함하여 연삭된다. 그리고, 연삭 숫돌(112)의 연삭면이 크랙(C)에 도달하면, 당해 크랙(C)보다 하방에 있어서 주연부(We)가 박리되어 제거된다. 이와 같이 개질층(M1 ~ M2)으로부터 연신하는 크랙(C)의 상단 높이를 정해진 위치로 제어함으로써, 제거되는 주연부(We)의 소편의 크기(높이)를 제어할 수 있다.
도 14의 (c)에 나타내는 예에 있어서는 개질층(M1 ~ M4)이, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수 단, 예를 들면 4 단으로 형성되어 있다. 최하층의 개질층(M4)의 하단은, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 목표 표면(도 14의 (c) 중의 점선)보다 하방에 위치하고 있다. 또한, 이들 개질층(M1 ~ M4)에 의해 진전하는 크랙(C)은, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)과 비가공면(Wn)에 도달하고 있다. 이러한 경우, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)에 있어서 주연부(We)와 중앙부(Wc)의 경계에 개질층(M4)이 형성되어 있으므로, 당해 주연부(We)를 보다 확실히 박리시켜 제거할 수 있다. 또한, 이와 같이 개질층(M4)을 목표 표면보다 하방에 형성하는 경우, 개질층(M4)으로부터 연장되는 크랙(C)이 발생하기 어렵게 레이저광의 집광을 모호하게 함으로써 제어한다. 그러면, 피처리 웨이퍼(W)에 접합된 지지 웨이퍼(S)에까지, 크랙(C)을 발생시키는 것을 억제할 수 있다. 크랙(C)의 위치는 전둘레 방향에서 바뀌지만, 이와 같이 개질층(M4)의 하단은 제어할 수 있으므로, 정밀도 좋게 제거할 수 있다.
도 14의 (d)에 나타내는 예에 있어서는 개질층(M1 ~ M4)이, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수 단, 예를 들면 4 단으로 형성되어 있다. 최하층의 개질층(M4)의 하단은 디바이스층(D)의 내부에 위치하고 있다. 또한, 이들 개질층(M1 ~ M4)에 의해 진전하는 크랙(C)은, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)에 도달하고 있다. 이러한 경우에도, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)에 있어서 주연부(We)와 중앙부(Wc)의 경계에 개질층(M4)이 형성되어 있으므로, 당해 주연부(We)를 보다 확실히 박리시켜 제거할 수 있다.
도 14에 나타낸 바와 같이 개질층(M)을, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수 형성하는 방법은 임의이지만, 예를 들면 도 15에 나타내는 바와 같이 3 개의 가공 방법을 들 수 있다. 도 15에 있어서는, 피처리 웨이퍼(W)에 있어서 개질층(M)이 형성되는 부분(주연부(We)와 중앙부(Wc)의 경계)을 평면에 전개한 도이다. 즉, 도 15의 횡방향은, 주연부(We)와 중앙부(Wc)의 경계의 둘레 방향을 나타내고, 종방향은 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향을 나타낸다. 또한, 도 15에 있어서 점선은 개질층(M1 ~ M4)을 나타내고, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수의 개질층(M1 ~ M4)이 형성되어 있는 모습을 나타낸다.
도 15의 (a)에 나타내는 가공 방법에 있어서는, 개질층 형성 장치(31)에 있어서, 회전 기구(102)에 의해 척(100)을 회전시키면서, 연직 방향으로 고정된 레이저 헤드(103)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 환상의 개질층(M4)을 형성한다. 이어서, 척(100)의 회전을 정지하고, 레이저 헤드(103)로부터의 레이저광의 조사를 정지한 후, 승강 기구(105)에 의해 레이저 헤드(103)를 정해진 위치, 즉 개질층(M3)을 형성하는 위치까지 상승시킨다. 이 후, 척(100)을 회전시키면서 레이저 헤드(103) 레이저광을 조사하여, 환상의 개질층(M3)을 형성한다. 개질층(M2, M1)에 대해서도 마찬가지로 형성하여, 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M1 ~ M4)을 형성한다.
또한, 개질층(M1 ~ M4)을 형성함에 있어서는, 척(100)의 회전을 계속한 상태에서, 레이저 헤드(103)로부터의 레이저광의 조사를 온 오프 제어해도 된다. 예를 들면 척(100)을 회전시키면서, 레이저 헤드(103)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 개질층(M4)을 형성한다. 이 후, 척(100)의 회전을 계속한 상태에서, 일단 레이저 헤드(103)로부터의 레이저광의 조사를 정지한다. 이어서, 레이저 헤드(103)를 상승시켜, 다시 레이저 헤드(103)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 개질층(M3)을 형성한다. 또한 이 때, 개질층(M4)을 형성할 시의 레이저광의 조사 개시 위치 및 조사 종료 위치를 기억해 둠으로써, 이어서 개질층(M3)을 형성할 시의 레이저광의 조사 개시 위치 및 조사 종료 위치를 조정할 수 있다. 그리고, 이상과 같이 척(100)의 회전을 정지시키지 않음으로써, 척(100)의 회전 가속 및 감속 중의 레이저광의 조사 대기 시간을 단축하여, 전체의 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한 척(100)의 회전 속도를 등속으로 유지함으로써, 레이저 처리를 균일하게 행할 수 있어, 개질층(M)의 수평 방향의 피치를 동일하게 하는 것도 가능해진다.
도 15의 (b)에 나타내는 가공 방법에 있어서는, 이동 기구(101)에 의해 척(100)을 회전시키면서, 연직 방향으로 고정된 레이저 헤드(103)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 환상의 개질층(M4)을 형성한다. 이 개질층(M4)의 형성이 종료되기 전에, 척(100)의 회전과 레이저 헤드(103)로부터의 레이저광의 조사를 계속한 상태에서, 승강 기구(105)에 의해 레이저 헤드(103)를 정해진 위치, 즉 개질층(M3)을 형성하는 위치까지 상승시킨다. 이 후, 레이저 헤드(103)의 연직 방향 위치를 고정한 상태에서, 척(100)을 회전시키면서 레이저 헤드(103)로부터 레이저광을 조사하여, 환상의 개질층(M3)을 형성한다. 개질층(M2, M1)에 대해서도 마찬가지로 형성하여, 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M1 ~ M4)을 형성한다. 이러한 경우, 개질층(M1 ~ M4)을 연속하여 형성할 수 있으므로, 도 15의 (a)에 나타낸 가공 방법에 비해, 가공 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있다.
도 15의 (c)에 나타내는 가공 방법에 있어서는, 회전 기구(102)에 의해 척(100)을 회전시키면서, 승강 기구(105)에 의해 레이저 헤드(103)를 상승시키면서, 당해 레이저 헤드(103)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 환상의 개질층(M1 ~ M4)을 연속하여 형성한다. 즉, 본 가공 방법에서는, 개질층(M1 ~ M4)을 나선 형상으로 연속하여 형성한다. 이러한 경우라도, 개질층(M1 ~ M4)을 연속하여 형성할 수 있으므로, 도 15의 (a)에 나타낸 가공 방법에 비해, 가공 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 개질층(M1 ~ M4)을 측면으로 봤을 때 급구배로 형성하지 않아, 도 15의 (b)에 나타낸 가공 방법에 비해, 연직 방향(피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향)으로 균일하게 형성할 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 개질층 형성 장치(31)에 있어서, 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 환상의 개질층(M)을 형성했지만, 도 16에 나타내는 바와 같이 환상의 개질층(M)으로부터 직경 방향 외측으로 연신하는 복수의 직경 방향 개질층(M')을 더 형성해도 된다. 이러한 경우, 예를 들면 가공 장치(32)로 주연부(We)를 제거할 시, 당해 주연부(We)는, 환상의 개질층(M)을 기점으로 박리하면서, 직경 방향 개질층(M')에 의해 복수로 분할된다. 그러면, 제거되는 주연부(We)가 작아져, 보다 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 가공면(Wg)의 연삭 시에 제거하는 주연부(We)(엣지편)를 소편화하는 방법으로서, 도 16에 나타내는 바와 같이 개질층(M)과 동심원 방향으로 임의의 간격으로, 복수의 환상의 분할 개질층(M”)을 형성해도 된다. 이러한 경우, 제거되는 주연부(We)를 보다 작게 할 수 있다. 또한, 분할 개질층(M”)의 직경 방향의 간격을 제어함으로써, 제거되는 주연부(We)의 소편의 크기를 제어할 수 있다.
또한, 이와 같이 복수의 환상의 분할 개질층(M”)을 형성하는 경우, 도 17에 나타내는 바와 같이 평면에서 봤을 때 분할 개질층(M”)을 나선 형상으로 형성해도 된다. 이러한 경우, 개질층 형성 장치(31)에 있어서, 척(100) 또는 레이저 헤드(103)를 수평 방향으로 이동시키면서, 척(100)을 회전시키면서 레이저 헤드(103)로부터 피처리 웨이퍼(W)에 레이저광을 조사함으로써, 나선 형상의 분할 개질층(M”)을 연속하여 형성할 수 있다. 그 결과, 가공 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있다.
또한 도 18에 나타내는 바와 같이 분할 개질층(M”)은, 평면에서 봤을 때 나선 형상, 또한 사행하여 형성해도 된다. 이러한 경우, 개질층 형성 장치(31)에 있어서, 척(100) 또는 레이저 헤드(103)를 수평 방향으로 이동시키면서, 척(100)을 회전시키면서 레이저 헤드(103)로부터 피처리 웨이퍼(W)에 레이저광을 조사한다. 이 때, 척(100) 또는 레이저 헤드(103)의 이동의 위상, 주기, 진폭을 제어함으로써, 이러한 사행하는 파형 형상의 분할 개질층(M”)을 형성할 수 있다. 또한, 이 분할 개질층(M”)을 2 바퀴 이상 형성한다. 그리고, 분할 개질층(M”)의 사행 위상의 어긋남 또는 바퀴수를 제어함으로써, 제거되는 주연부(We)의 소편의 크기를 제어할 수 있다. 또한 본 실시 형태에 있어서는, 도 16 및 도 17에 나타낸 직경 방향 개질층(M')은 불필요해진다.
또한, 도 19의 (a)에 나타내는 바와 같이 분할 개질층(M”)을, 분할 개질층(M”)으로부터 진전하는 크랙(C)이, 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 정해진 위치까지 연신하도록 형성해도 된다. 즉, 크랙(C)은, 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 도달하지만, 가공면(Wg)에는 도달하지 않는다. 이러한 경우, 예를 들면 가공 장치(32)에 있어서 연삭 숫돌(112)을 하강시켜 가공면(Wg)을 연삭할 시, 연삭 숫돌(112)의 연삭면이 크랙(C)에 도달할 때까지는, 도 19의 (b)에 나타내는 바와 같이 가공면(Wg)이 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 포함하여 연삭된다. 그리고, 연삭 숫돌(112)의 연삭면이 크랙(C)에 도달하면, 당해 크랙(C)보다 하방에 있어서 주연부(We)가 박리되어 제거된다. 이와 같이 크랙(C)의 상단 높이를 정해진 위치로 제어함으로써, 제거되는 주연부(We)의 소편의 크기(높이)를 제어할 수 있다. 또한 도 19의 예에 있어서는, 분할 개질층(M”)은 2 단으로 형성되어 있지만, 레이저 헤드(103)로부터의 집광점을 2 개로 조정함으로써, 척(100)을 회전시키면서, 2 단의 분할 개질층(M”)을 동시에 형성하는 것도 가능하다.
이상의 실시 형태에 있어서, 주연부(We)를 효율적으로 제거하는 방법으로서, 다음의 방법을 이용해도 된다. 즉, 예를 들면 접합 장치(30)에 있어서 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합하기 전에, 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S) 사이의 계면에 있어서의 접합력을 저하시킴으로써, 주연부(We)를 효율적으로 제거할 수 있다. 이 접합력을 저하시키는 방법의 구체예로서는, 다음의 방법이 상정된다.
1 번째의 접합력 저하 방법은, 예를 들면 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 대하여, 레이저광 등을 조사하여 거칠게 하는 방법이다. 구체적으로, 도 20에 나타내는 계면 처리 장치(300)를 이용한다. 또한, 계면 처리 장치(300)는 예를 들면 기판 처리 시스템(1)의 처리 스테이션(3)에 있어서 임의의 위치에 마련된다.
계면 처리 장치(300)는 비가공면(Wn)이 상방을 향한 상태로 피처리 웨이퍼(W)를 유지하는 척(301)을 가지고 있다. 척(301)은 이동 기구(302)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이동 기구(302)는 일반적인 정밀 XY 스테이지로 구성되어 있다. 또한, 척(301)은 회전 기구(303)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
척(301)의 상방에는, 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)에 레이저광(K)을 조사하는 레이저 헤드(304)가 마련되어 있다. 레이저 헤드(304)로부터 조사하는 레이저광(K)은 임의인데, 예를 들면 엑시머 레이저 또는 섬유 레이저가 이용된다. 비가공면(Wn)에는 상술한 바와 같이 디바이스층(D)과 산화막(Fw)이 형성되어 있는데, 레이저광은 산화막(Fw)에 흡수되는 파장, 예를 들면 266 nm이면 된다. 또한, 레이저 헤드(304)는 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다.
레이저 헤드(304)의 레이저광(K)의 조사구는, 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이동 기구는 예를 들면 레이저 헤드(304)의 조사구를 기계적으로 이동시켜도 되고, 혹은 음향 소자로 조사구를 이동시켜도 된다. 레이저광은 산화막(Fw)에 흡수되기 때문에, 그 집광점을 엄밀하게 제어할 필요가 없다. 이 때문에, 본 실시 형태와 같이 이동 기구에 의해, 레이저 헤드(304)의 조사구를 이동시켜, 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)(산화막(Fw))을 개질하여 조면화할 수 있다.
척(301)의 상방에는 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 가스를 공급하는 가스 공급부(305)가 마련되어 있다. 가스 공급부(305)로부터 공급되는 가스에는, 예를 들면 청정 공기 또는 질소 가스 등의 불활성 가스가 이용된다. 가스 공급부(305)는 가스를 공급하는 노즐(306)과, 노즐(306)로부터 공급된 가스를 정류하는 정류판(307)을 가지고 있다. 노즐(306)은 가스를 저류하여 공급하는 가스 공급원(도시하지 않음)에 연통하고 있다. 또한 노즐(306)에 있어서의 가스의 공급구는, 피처리 웨이퍼(W)의 중심 상방에 형성되어 있다. 정류판(307)은 척(301)에 유지된 피처리 웨이퍼(W)와 대략 평행하게 마련되어, 노즐(306)로부터의 가스가, 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn) 상을 흐르도록 제어한다.
척(301)의 주위에는, 가스 공급부(305)로부터의 가스를 수집하여 배기하기 위한 컵(308)이 마련되어 있다. 컵(308)의 하면에는, 가스를 배출하기 위한 배기관(309)이 접속되어 있다. 또한, 컵(308)은 피처리 웨이퍼(W)의 전 둘레를 덮는 것이어도 되고, 혹은 레이저 헤드(304)의 주위만을 국소적으로 덮는 것이어도 된다.
계면 처리 장치(300)에서는, 먼저, 척(301)으로 피처리 웨이퍼(W)를 유지한 후, 이동 기구(302)에 의해 척(301)을 수평 방향으로 이동시켜, 피처리 웨이퍼(W)의 센터링을 행한다. 이 후, 회전 기구(303)에 의해 척(301)을 회전시키면서, 레이저 헤드(304)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)에 레이저광(K)을 조사하여, 당해 비가공면(Wn)을 조면화한다.
또한, 비가공면(Wn)을 조면화할 시, 가스 공급부(305)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 대하여 가스를 공급한다. 공급된 가스는, 비가공면(Wn)의 전면을 흘러 배기관(309)으로부터 배출된다. 본 실시 형태와 같이 레이저광을 이용하여 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)을 개질하는 경우, 파편(티끌)이 발생되는 경우가 있다. 이 파편이 중앙부(Wc)에 있어서의 비가공면(Wn)에 부착하면, 디바이스가 손상을 입을 우려가 있다. 따라서, 가스 공급부(305)로부터 가스를 공급하여 퍼지함으로써, 파편이 비가공면(Wn)에 부착하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 계면 처리 장치(300)에 있어서의 계면 처리 후, 또한 다른 세정 장치(도시하지 않음)에 있어서 비가공면(Wn)을 세정해도 된다. 이러한 경우, 예를 들면 계면 처리 장치(300)와 같이 정류판(307)과 피처리 웨이퍼(W) 사이로 가스를 공급하는 구성이 없는 경우에 비해, 본 실시 형태에서는 계면 처리 장치(300)로 세정을 행하기 위하여, 상기 다른 세정 장치에 있어서의 세정을 경도로 억제할 수 있다.
비가공면(Wn)의 조면화하는 위치에는, 도 21에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)과, 제거되지 않는 중앙부(Wc)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)과의 경계를 개질하여, 접합력을 저하시키는 접합력 저하부로서의 개질홈(R1)을 형성해도 된다. 또한, 개질홈(R1)의 외측에 복수의 환상의 개질홈(R2)을 형성해도 된다. 혹은, 도 22에 나타내는 바와 같이 주연부(We)에 상당하는 부분을 면 형상으로 개질하여, 조면화된 개질면(R3)을 형성해도 된다. 이러한 경우, 복수의 개질홈(R2)으로 개질면(R3)을 형성해도 되며, 혹은 레이저광의 조사 범위를 조정하여 개질면(R3)을 형성해도 된다.
이어서, 이상의 계면 처리 장치(300)가 마련된 기판 처리 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다. 또한 본 실시 형태에 있어서, 제 1 실시 형태와 동일한 처리에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
먼저, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Cw) 내의 피처리 웨이퍼(W)가 취출되어, 계면 처리 장치(300)로 반송된다. 계면 처리 장치(300)에서는, 도 23의 (a)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)에 있어서 비가공면(Wn)(산화막(Fw))이 개질되어, 조면화된 개질홈(R1, R2), 개질면(R3) 중 어느 하나가 형성된다.
또한, 이 계면 처리 장치(300)로의 비가공면(Wn)의 조면화와 병행하여, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Cs) 내의 지지 웨이퍼(S)가 취출되어, 접합 장치(30)로 반송된다.
이어서, 피처리 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 접합 장치(30)로 반송된다. 이 때, 피처리 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(22) 또는 반전 장치(도시하지 않음)에 의해 표리면이 반전된다. 접합 장치(30)에서는, 도 23의 (b)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되어, 중합 웨이퍼(T)가 형성된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 개질층 형성 장치(31)로 반송된다. 개질층 형성 장치(31)에서는, 도 23의 (c)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 정해진 위치에 개질층(M)이 형성된다. 즉, 개질층(M)은 개질홈(R1 ~ R3)에 대응하여 형성된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 가공 장치(32)로 반송된다. 가공 장치(32)에서는, 도 23의 (d)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 목표 두께까지 연삭된다. 가공면(Wg)의 연삭을 진행시켜 가면, 도 23의 (e)에 나타내는 바와 같이 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)가 박리되어 제거된다. 이 때, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 계면(비가공면(Wn))이 조면화되어 접합력이 저하되어 있으므로, 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다.
이 후, 모든 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트 배치대(10)의 카세트(Ct)로 반송된다. 이렇게 하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
또한 본 실시 형태에서는, 도 23의 (a)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질홈(R1, R2), 개질면(R3) 중 어느 하나를 형성한 후, 도 23의 (b)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합하여, 또한 도 23의 (c)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 형성했지만, 이들 순서는 한정되지 않는다. 예를 들면, 개질홈(R1, R2), 개질면(R3)의 형성, 개질층(M)의 형성, 웨이퍼(W, S)의 접합을 이 순으로 행해도 된다. 또한 예를 들면, 개질층(M)의 형성, 개질홈(R1, R2), 개질면(R3)의 형성, 웨이퍼(W, S)의 접합을 이 순으로 행해도 된다. 또한 예를 들면, 개질층(M)의 형성, 웨이퍼(W, S)의 접합, 개질홈(R1, R2), 개질면(R3)의 형성을 이 순으로 행해도 된다.
또한 본 실시 형태에서는, 계면 처리 장치(300)는 개질층 형성 장치(31)와 별개로 마련되어 있었지만, 이들 계면 처리 장치(300)와 개질층 형성 장치(31)는 동일한 장치여도 된다. 이러한 경우, 예를 들면 개질층 형성 장치(31)에 레이저 헤드(304)가 마련된다.
혹은, 계면 처리 장치(300)에 있어서의 레이저 처리에 앞서, 비가공면(Wn)에 보호막을 형성해도 된다. 이러한 경우, 기판 처리 시스템(1)의 처리 스테이션(3)에는, 보호막을 형성하는 도포 장치(도시하지 않음)와, 보호막을 세정하는(도시하지 않음) 가 마련된다. 도포 장치는 예를 들면 스핀 도포법에 의해 비가공면(Wn)의 전면에 보호재를 도포하여, 보호막을 형성한다. 또한, 세정 장치는 예를 들면 스핀 세정법에 의해 비가공면(Wn)의 전면에 세정액을 공급하여, 보호막을 세정 제거한다.
그리고 기판 처리 시스템(1)에서는 먼저, 도포 장치에 있어서, 비가공면(Wn)의 전면에 보호막을 형성한다. 이 후, 계면 처리 장치(300)에 있어서, 도 23의 (a)에 나타낸 바와 같이 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)을 개질한다. 이 때, 피처리 웨이퍼(W)의 중앙부(Wc)에는 보호막이 형성되어 있기 때문에, 레이저광에 의한 파편이 발생해도, 디바이스가 손상을 입는 것을 억제할 수 있다. 그리고 세정 장치에 있어서, 비가공면(Wn)의 보호막을 세정 제거하면, 이 후, 도 23의 (b)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합할 수 있다.
2 번째의 접합력 저하 방법은, 예를 들면 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에, 이형제를 도포하여 이형막을 형성하는 방법이다. 구체적으로, 예를 들면 도 24에 나타내는 계면 처리 장치(310)를 이용한다. 또한, 계면 처리 장치(310)는 예를 들면 기판 처리 시스템(1)의 처리 스테이션(3)에 있어서 임의의 위치에 마련된다.
계면 처리 장치(310)는 비가공면(Wn)이 상방을 향한 상태로 피처리 웨이퍼(W)를 유지하는 척(311)을 가지고 있다. 척(311)은 회전 기구(312)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
척(311)의 상방에는, 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)에 이형제(A)를 도포하는 노즐(313)이 마련되어 있다. 노즐(313)은 이형제(A)를 저류하여 공급하는 이형제 공급원(도시하지 않음)에 연통하고 있다. 또한 노즐(313)은, 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다. 이형제(A)에는, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S) 사이의 계면에 있어서의 접합력을 저하시키는, 임의의 재료가 이용된다.
이상의 계면 처리 장치(310)가 마련된 기판 처리 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리 방법은, 도 23에 나타낸 방법에 있어서, 계면 처리 장치(300)의 레이저 처리를, 계면 처리 장치(310)의 이형제 도포 처리로 변경한 것이다. 계면 처리 장치(310)에서는, 척(311)을 회전시키면서, 노즐(313)로부터 주연부(We)의 비가공면(Wn)에 이형제(A)를 도포함으로써, 당해 비가공면(Wn)에 이형막이 형성된다. 그리고, 주연부(We)에서는 이형막에 의해 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합력이 저하되기 때문에, 도 23의 (e)에 있어서 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다.
또한, 계면 처리 장치(310)에 있어서의 척(311)의 회전 속도가 고속인 경우, 도포된 이형제(A)는 원심력에 의해 피처리 웨이퍼(W)의 외측으로 털어내진다. 한편, 척(311)의 회전 속도가 중속인 경우, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)에 이형제(A)가 들어갈 우려가 있기 때문에, 당해 가공면(Wg)측으로부터 이형제(A)의 린스액을 공급해도 된다. 또한, 척(311)의 회전 속도가 저속인 경우, 피처리 웨이퍼(W)의 외측으로부터 이형제(A)를 흡인하여 배출해도 된다.
3 번째의 접합력 저하 방법은, 예를 들면 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)을, 약액 등으로 얇게 에칭하는 방법이다. 예를 들면 TEOS막인 경우, 불산으로 에칭을 행한다. 이 에칭을 행하는 계면 처리 장치의 구성은 임의이며, 공지의 에칭 장치를 이용할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 23의 (a)에 나타낸 계면 처리 장치(300)의 레이저 처리 대신에, 주연부(We)의 에칭 처리가 행해진다. 에칭된 주연부(We)는 제거되어 중앙부(Wc)와의 사이에서 단차가 형성되거나, 혹은 에칭된 주연부(We)는 조면화된다. 그러면, 도 23의 (b)에 나타낸 바와 같이 접합 장치(30)로 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합할 시, 주연부(We)에 있어서는 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되지 않는다. 이 때문에, 도 23의 (e)에 있어서 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다.
4 번째의 접합력 저하 방법은, 예를 들면 상술한 바와 같이 접합 장치(30)가 플라즈마를 이용한 접합 장치인 경우에는, 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)을, 접합 시에 플라즈마 조사하는 방법이다. 상술한 바와 같이 접합 장치(30)에서는, 플라즈마화된 산소 이온 또는 질소 이온이 비가공면(Wn)에 조사되어, 비가공면(Wn)이 플라즈마 처리되어 활성화된다. 따라서 이 접합 장치(30)에 있어서, 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)에 산소 이온 또는 질소 이온이 조사되지 않도록, 당해 비가공면(Wn)의 상방에 차폐판을 마련해도 된다.
이러한 경우, 접합 장치(30)에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 중앙부(Wc)에 있어서의 비가공면(Wn)은 산소 이온 또는 질소 이온에 의해 활성화되지만, 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)은 활성화되지 않는다. 그러면, 도 23의 (b)에 나타낸 바와 같이 접합 장치(30)로 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합할 시, 주연부(We)에 있어서는 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되지 않는다. 이 때문에, 도 23의 (e)에 있어서 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다.
또한 이상의 실시 형태에서는, 접합 전의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 대하여, 상술한 4 개의 처리를 행하여 접합력을 저하시켰지만, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)에 대하여 동일한 처리를 행해도 된다.
이상의 실시 형태에 있어서, 주연부(We)를 효율적으로 제거하는 방법으로서, 접합 장치(30)에 의해 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합한 후, 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S) 사이의 계면에 있어서의 접합력을 저하시킴으로써, 주연부(We)를 효율적으로 제거할 수 있다. 이 접합력을 저하시키는 방법의 구체예로서는, 다음의 방법이 상정된다.
예를 들면 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)까지 레이저광을 투과시켜, 각 계면에서 에블레이션을 일으킨다. 구체적으로, 예를 들면 도 25에 나타내는 처리 장치(320)를 이용한다. 또한, 처리 장치(320)는, 예를 들면 기판 처리 시스템(1)의 처리 스테이션(3)에 있어서 개질층 형성 장치(31) 대신에 마련된다.
처리 장치(320)는 개질층 형성 장치(31)의 구성에 있어서, 또한 레이저 헤드(321), 이동 기구(322) 및 승강 기구(323)를 가지고 있다. 레이저 헤드(321)는 비가공면(Wn)에 레이저광을 조사하여 개질한다. 레이저 헤드(321)는 레이저광 발진기(도시하지 않음)로부터 발진된 고주파의 펄스 형상의 레이저광으로서, 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 투과성을 가지는 파장의 레이저광을, 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 정해진 위치에 집광하여 조사한다. 이에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 있어서 레이저광이 집광된 부분이 개질된다. 이동 기구(322)는, 레이저 헤드(321)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시킨다. 이동 기구(322)는 일반적인 정밀 XY 스테이지로 구성되어 있다. 또한, 승강 기구(323)는 레이저 헤드(321)를 Z축 방향으로 이동시킨다. 이상과 같이 처리 장치(320)는, 개질층 형성 장치와 계면 처리 장치를 겸하고 있다.
처리 장치(320)에서, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 계면을 처리할 시에는, 피처리 웨이퍼(W)의 내부를 개질하거나, 혹은 디바이스층(D)의 내부를 개질한다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 계면에는, 이들 피처리 웨이퍼(W)의 내부와 디바이스층(D)의 내부가 포함된다.
도 26에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부를 개질하는 경우, 주연부(We)(개질층(M)의 외측)에 있어서, 비가공면(Wn)의 근방에 개질면(R4)이 형성된다. 이 가공 방법으로서는, 도 27에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(321)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부를 향해 레이저광(L)을 조사한다. 레이저광(L)은 피처리 웨이퍼(W)의 내부를 투과하여 집광되고, 집광된 부분이 개질된다. 그리고, 회전 기구(102)에 의해 척(100)을 회전시키면서, 이동 기구(322)에 의해 레이저 헤드(321)를 직경 방향 외측으로 이동시키면서, 레이저 헤드(321)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L)을 조사한다. 그러면, 개질면(R4)이 형성된다. 또한, 개질면(R4)을 형성함에 있어서는, 이동 기구(101)에 의해 척(100)을 직경 방향으로 이동시켜도 되고, 혹은 레이저 헤드(321)와 척(100)의 양방을 이동시켜도 된다.
또한, 이와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 개질면(R4)을 형성하는 경우, 주연부(We)를 제거한 후, 지지 웨이퍼(S) 상에 피처리 웨이퍼(W)의 일부가 잔존하게 된다. 이 때문에, 주연부(We)를 제거한 후에, 이 잔존하는 피처리 웨이퍼(W)의 일부를 에칭하여 제거해도 된다.
도 28에 나타내는 바와 같이 디바이스층(D)의 내부를 개질하는 경우, 주연부(We)(개질층(M)의 외측)에 있어서, 디바이스층(D)의 내부에 개질면(R5)이 형성된다. 이 가공 방법으로서는, 예를 들면 도 29에 나타내는 바와 같이 3 개의 방법이 있다.
1 번째의 가공 방법은, 도 29의 (a)에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(321)로부터의 레이저광(L)의 집광점을, 피처리 웨이퍼(W)의 내부로서 디바이스층(D)의 상방에 위치시키는 방법이다. 이러한 경우, 레이저광(L)이 집광되어도 피처리 웨이퍼(W)가 개질되지 않을 정도로, 레이저광(L)의 에너지를 작게 해 둔다. 그러면, 레이저광(L)은 피처리 웨이퍼(W)의 내부에서 일단 집광되지만, 또한 디포커스시켜 퍼진 레이저광(L)은 피처리 웨이퍼(W)를 투과하여 디바이스층(D)에 조사된다. 레이저광(L)은 디바이스층(D)에 흡수되어, 당해 디바이스층(D)이 에블레이션을 일으킨다. 그리고, 회전 기구(102)에 의해 척(100)을 회전시키면서, 이동 기구(322)에 의해 레이저 헤드(321)를 직경 방향 외측으로 이동시키면서, 레이저 헤드(321)로부터 레이저광(L)을 조사한다. 그러면, 디바이스층(D)에 개질면(R5)이 형성된다. 또한, 개질면(R5)을 형성함에 있어서는, 이동 기구(101)에 의해 척(100)을 직경 방향으로 이동시켜도 되고, 혹은 레이저 헤드(321)와 척(100)의 양방을 이동시켜도 된다.
2 번째의 가공 방법은, 도 29의 (b)에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(321)로부터의 레이저광(L)의 집광점을, 디바이스층(D)의 내부에 위치시키는 방법이다. 이러한 경우, 레이저광(L)은 피처리 웨이퍼(W)를 투과하여 디바이스층(D)에 조사되어, 당해 디바이스층(D)이 에블레이션을 일으킨다. 그리고, 회전 기구(102)에 의해 척(100)을 회전시키면서, 이동 기구(322)에 의해 레이저 헤드(321)를 직경 방향 외측으로 이동시키면서, 레이저 헤드(321)로부터 레이저광(L)을 조사한다. 그러면, 디바이스층(D)에 개질면(R5)이 형성된다. 또한, 개질면(R5)을 형성함에 있어서는, 이동 기구(101)에 의해 척(100)을 직경 방향으로 이동시켜도 되고, 혹은 레이저 헤드(321)와 척(100)의 양방을 이동시켜도 된다.
3 번째의 가공 방법은, 도 29의 (c)에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(321)로부터의 레이저광(L)의 집광점을, 디바이스층(D)의 하방에 위치시키는 방법이다. 이러한 경우, 레이저광(L)은 피처리 웨이퍼(W)를 투과하여 디바이스층(D)에 조사되어, 당해 디바이스층(D)이 에블레이션을 일으킨다. 또한, 레이저광(L)은 디바이스층(D)에 형성되므로, 당해 디바이스층(D)의 하방에서 집광되지 않는다. 그리고, 회전 기구(102)에 의해 척(100)을 회전시키면서, 이동 기구(322)에 의해 레이저 헤드(321)를 직경 방향 외측으로 이동시키면서, 레이저 헤드(321)로부터 레이저광(L)을 조사한다. 그러면, 디바이스층(D)에 개질면(R5)이 형성된다. 또한, 개질면(R5)을 형성함에 있어서는, 이동 기구(101)에 의해 척(100)을 직경 방향으로 이동시켜도 되고, 혹은 레이저 헤드(321)와 척(100)의 양방을 이동시켜도 된다.
또한, 디바이스층(D)에 개질면(R5)을 형성하는 경우에는, 주연부(We)의 디바이스층(D)에 있어서의 에블레이션의 영향이, 그 내측의 중앙부(Wc)에 있어서의 디바이스층(D)에 미칠 우려가 있다. 따라서, 도 14의 (d)에 나타낸 바와 같이 디바이스층(D)에 개질층(M4)을 형성한 후, 개질면(R5)을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 개질층(M4)이 에블레이션의 영향을 막는 역할을 하여, 당해 에블레이션의 영향이 중앙부(Wc)에 미치는 것을 확실히 방지할 수 있다.
이어서, 이상의 처리 장치(320)가 마련된 기판 처리 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다. 또한 본 실시 형태에 있어서, 제 1 실시 형태와 동일한 처리에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
먼저, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Cw) 내의 피처리 웨이퍼(W)가 취출되어, 접합 장치(30)로 반송된다. 또한 계속하여, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Cs) 내의 지지 웨이퍼(S)도 취출되어, 접합 장치(30)로 반송된다. 접합 장치(30)에서는, 도 30의 (a)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되어, 중합 웨이퍼(T)가 형성된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 처리 장치(320)로 반송된다. 처리 장치(320)에서는, 레이저 헤드(103)를 주연부(We)의 상방으로 이동시킨다. 그리고, 척(100)을 회전시키면서, 레이저 헤드(103)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 도 30의 (b)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 정해진 위치에 개질층(M)이 형성된다.
이어서 처리 장치(320)에서는, 레이저 헤드(103)를 퇴피시키고, 또한 레이저 헤드(321)를 주연부(We)의 상방으로 이동시킨다. 그리고, 척(100)을 회전시키면서, 레이저 헤드(321)를 직경 방향 외측으로 이동시키면서, 레이저 헤드(321)로부터 레이저광을 조사한다. 그러면, 도 30의 (c)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 또는 디바이스층(D)에, 각각 개질면(R4 또는 R5)이 형성된다.
또한, 도 30의 (b)에 나타낸 개질층(M)의 형성과, 도 30의 (c)에 나타낸 개질면(R4 또는 R5)의 형성은 그 순서는 반대여도 된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 가공 장치(32)로 반송된다. 가공 장치(32)에서는, 도 30의 (d)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 목표 두께까지 연삭된다. 가공면(Wg)의 연삭을 진행시켜 가면, 도 30의 (e)에 나타내는 바와 같이 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)가 박리되어 제거된다. 이 때, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 계면에 개질면(R4 또는 R5)이 형성되어 접합력이 저하되어 있으므로, 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다.
이 후, 모든 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트 배치대(10)의 카세트(Ct)로 반송된다. 이렇게 하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
본 실시 형태에 있어서도, 상기 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한 처리 장치(320)에서는, 동일한 척(100)을 이용하여, 개질층(M)의 형성과 개질면(R4 또는 R5)의 형성을 행하고 있으므로, 레이저 헤드(103)에 의한 처리와 레이저 헤드(321)에 의한 처리에 있어서 피처리 웨이퍼(W)는 편심하지 않는다. 그 결과, 개질층(M)의 위치와, 개질면(R4 또는 R5)의 내주 위치를 일치시킬 수 있어, 주연부(We)를 보다 적절히 제거할 수 있다.
또한, 처리 장치(320)에 있어서, 레이저 헤드(103)와 레이저 헤드(321)는 별개로 마련할 필요는 없으며, 공통의 헤드로 해도 된다. 또한, 처리 장치(320)에 있어서의 레이저 헤드(103)와 레이저 헤드(321)가 다른 장치에 마련되어 있어도 되며, 각각 개질층 형성 장치(31)와 계면 처리 장치에 마련되어 있어도 된다.
또한, 도 12에 나타낸 바와 같이 중합 웨이퍼(T)에 제 2 피처리 웨이퍼(W2)를 더 적층하는 경우에도, 본 실시 형태를 적용할 수 있다. 이 때, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)에서 제거되는 주연부(We)의 위치가, 중합 웨이퍼(T)의 위치와 일치하는 경우에는, 개질면(R4 또는 R5)의 형성을 생략할 수 있다.
또한, 도 13에 나타낸 바와 같이 상층의 제 2 피처리 웨이퍼(W2)에서 제거되는 주연부(We)를, 하층의 제 1 피처리 웨이퍼(W1)에서 제거되는 주연부(We)의 내측으로 하는 경우에도, 본 실시 형태를 적용할 수 있다. 단 이 경우, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)에 있어서, 제 1 피처리 웨이퍼(W1)로부터 제거되는 주연부(We)에는, 개질면(R4 또는 R5)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이상의 실시 형태에 있어서, 접합 전의 피처리 웨이퍼(W)에 형성되는 개질홈(R1)의 위치, 개질면(R3)의 내주 위치, 또는 접합 후의 피처리 웨이퍼(W)에 형성되는 개질면(R4, R5)의 내주 위치는 모두, 개질층(M)의 위치와 일치시키는 것이 바람직하다.
이 이유를 설명함에 있어서, 일례로서 도 31에, 중합 웨이퍼(T)에 대하여 피처리 웨이퍼(W)가 편심하여 접합되고, 개질층(M)의 위치와 개질면(R4)의 내주 위치가 어긋나 있는 경우를 나타낸다. 이러한 경우, 도 31에 나타내는 바와 같이 개질층(M)이 개질면(R4)의 내주보다 직경 방향 내측에 위치하는 장소와, 개질층(M)이 개질면(R4)의 내주보다 직경 방향 외측에 위치하는 장소가 존재한다.
도 32의 (a)에 나타내는 바와 같이 개질층(M)이 개질면(R4)의 내주보다 직경 방향 내측에 위치하는 경우, 도 32의 (b)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭하여 주연부(We)를 제거할 시에, 제거된 주연부의 폭(D1)이, 제거해야 할 주연부(We)의 목표 폭(D2)보다 작아지는 경우가 있다. 또한, 제거된 주연부는 개질층(M)과 크랙(C)을 개재하지 않고 박리하기 때문에, 당해 주연부를 제거한 후의 피처리 웨이퍼(W)의 외측면이 거칠어지는 경우가 있다.
또한, 개질층(M)이 개질면(R4)의 내주보다 직경 방향 내측에 위치한 경우라도, 개질층(M)과 개질면(R4)의 내주와의 거리가 충분히 작은 경우에는, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S) 간의 접합력이 충분히 작아지기 때문에, 주연부(We)를 제거할 수 있다.
도 33의 (a)에 나타내는 바와 같이 개질층(M)이 개질면(R4)의 내주보다 직경 방향 외측에 위치하는 경우, 도 33의 (b)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭하여 주연부(We)를 제거하면, 피처리 웨이퍼(W)와 디바이스층(D)의 사이에 개질면(R4)이 남는다. 이 개질면(R4)이 있는 부분에서는, 피처리 웨이퍼(W)와 디바이스층(D)이 박리되는 경우가 있어, 치핑이 발생할 가능성이 있다.
이러한 개질층(M)의 위치와 개질면(R4)의 내주 위치의 어긋남을 해소하는 방법으로서는, 다음의 2 개의 방법이 상정된다. 1 번째의 어긋남 해소 방법은, 중합 웨이퍼(T)에 있어서의 피처리 웨이퍼(W)의 편심을 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여, 개질층(M)의 위치 또는 개질면(R4)의 내주 위치를 조정하는 방법이다. 2 번째의 어긋남 해소 방법은 개질층(M)의 위치 또는 개질면(R4)의 내주 위치를 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여, 후속의 처리에서 형성되는 개질면(R4) 또는 개질층(M)의 위치를 조정하는 방법이다.
상술한 2 개의 어긋남 해소 방법을 실행함에 있어서는, 예를 들면 도 34에 나타내는 처리 장치(330)를 이용한다. 처리 장치(330)는, 예를 들면 기판 처리 시스템(1)의 처리 스테이션(3)에 있어서 처리 장치(320) 대신에 마련된다. 처리 장치(330)는, 처리 장치(320)의 구성에 있어서, 1 번째의 어긋남 해소 방법을 실행하기 위한 편심 검출부(331)와, 2 번째의 어긋남 해소 방법을 실행하기 위한 위치 검출부(332)를 가지고 있다.
1 번째의 어긋남 해소 방법에 대하여 설명한다. 편심 검출부(331)는 척(100)의 중심부 상방에 배치된다. 또한, 편심 검출부(331)는 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 편심 검출부(331)는, 예를 들면 CCD 카메라를 가지고 있다. 그리고, 편심 검출부(331)는 척(100)에 유지된 중합 웨이퍼(T), 구체적으로 예를 들면 외주부의 적어도 3 점을 촬상한다. 그리고, 척(100)의 회전 중심에 대한 피처리 웨이퍼(W)의 중심의 어긋남, 즉 중합 웨이퍼(T)에 있어서의 피처리 웨이퍼(W)의 편심을 검출한다. 또한, 편심 검출부(331)의 구성은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 예를 들면 IR 카메라를 가지고 있어도 된다. 이러한 경우, 편심 검출부(331)는, 예를 들면 피처리 웨이퍼(W)에 형성된 얼라이먼트 마크를 촬상하여, 중합 웨이퍼(T)에 있어서의 피처리 웨이퍼(W)의 편심을 검출한다.
1 번째의 어긋남 해소 방법은, 이 편심 검출부(331)에 있어서의 검출 결과를 이용하여 행해진다. 여기서는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서, 도 30에 나타낸 웨이퍼 처리를 행하는 경우에 따라 설명한다.
먼저, 접합 장치(30)에 있어서, 도 30의 (a)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되어, 중합 웨이퍼(T)가 형성된다. 이어서, 중합 웨이퍼(T)는 처리 장치(330)로 반송된다. 처리 장치(330)에서는, 중합 웨이퍼(T)는 척(100)에 유지된 후, 편심 검출부(331)에 의해 중합 웨이퍼(T)가 촬상되어, 중합 웨이퍼(T)에 있어서의 피처리 웨이퍼(W)의 편심이 검출된다. 편심 검출부(331)의 검출 결과는 제어 장치(40)에 출력된다.
제어 장치(40)에서는, 편심 검출부(331)의 검출 결과, 즉 피처리 웨이퍼(W)의 편심에 기초하여, 척(100)의 중심축, 레이저 헤드(103)로부터 조사되는 레이저광의 조사축, 또는 레이저 헤드(321)로부터 조사되는 레이저광의 조사축을 조정한다. 척(100)의 중심축 또는 레이저 헤드(103)의 조사축을 조정함으로써, 도 30의 (b)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 적절히 형성할 수 있다. 또한, 척(100)의 중심축 또는 레이저 헤드(321)의 조사축을 조정함으로써, 도 30의 (c)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질면(R4)을 적절히 형성할 수 있다.
이상과 같이, 편심 검출부(331)에 의한 피처리 웨이퍼(W)의 편심의 검출 결과에 기초하여, 척(100)의 중심축, 레이저 헤드(103)의 조사축 또는 레이저 헤드(321)의 조사축을 조정함으로써, 개질층(M)의 위치와 개질면(R4)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
또한, 편심 검출부(331)는 처리 장치(320)의 외부의 편심 검출 장치(도시하지 않음)에 마련되어 있어도 된다. 이러한 경우, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 중합 웨이퍼(T)를 편심 검출 장치로부터 처리 장치(320)로 반송할 시, 편심 검출부(331)에 의한 피처리 웨이퍼(W)의 편심의 검출 결과에 기초하여, 피처리 웨이퍼(W)의 중심과 척(100)의 중심을 일치시키도록 중합 웨이퍼(T)를 반송한다. 그러면, 도 30의 (b)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 적절히 형성할 수 있고, 또한 도 30의 (c)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부 또는 디바이스층에 개질면(R4)을 적절히 형성할 수 있다. 따라서, 개질층(M)의 위치와 개질면(R4)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
또한, 편심 검출부(331)는 중합 웨이퍼(T)에 더 적층되어 접합되는 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 편심을 검출해도 된다. 이러한 경우라도, 중합 웨이퍼(T)에 대한 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 편심의 검출 결과에 기초하여, 개질층(M)의 위치와 개질면(R4)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
2 번째의 어긋남 해소 방법에 대하여 설명한다. 위치 검출부(332)는 척(100)의 외주부 상방에 배치된다. 또한, 위치 검출부(332)는 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 위치 검출부(332)에는, 예를 들면 적외선을 이용한 IR 카메라가 이용된다. 그리고, 위치 검출부(332)는 척(100)에 유지된 중합 웨이퍼(T)에 대하여, 피처리 웨이퍼(W)에 형성된 개질층(M)의 위치 또는 개질면(R4)의 내주 위치를 검출한다.
2 번째의 어긋남 해소 방법은, 이 위치 검출부(332)에 있어서의 검출 결과를 이용하여 행해진다. 여기서는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서, 도 30에 나타낸 웨이퍼 처리를 행하는 경우에 따라 설명한다.
먼저, 접합 장치(30)에 있어서, 도 30의 (a)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되어, 중합 웨이퍼(T)가 형성된다. 이어서, 중합 웨이퍼(T)는 처리 장치(330)로 반송된다. 처리 장치(330)에서는, 레이저 헤드(103)를 이용하여, 도 30의 (b)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)이 형성된다.
피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)이 형성되면, 위치 검출부(332)에 의해 적외선을 이용하여 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 개질층(M)이 촬상되어, 당해 개질층(M)의 위치가 검출된다. 위치 검출부(332)의 검출 결과는 제어 장치(40)에 출력된다.
제어 장치(40)에서는 위치 검출부(332)의 검출 결과, 즉 개질층(M)의 위치에 기초하여, 척(100)의 중심축 또는 레이저 헤드(321)의 조사축을 조정한다. 그러면, 도 30의 (c)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질면(R4)을 적절히 형성할 수 있다. 그리고 그 결과, 개질층(M)의 위치와 개질면(R4)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
또한, 도 30의 (b)에 나타낸 개질층(M)의 형성과, 도 30의 (c)에 나타낸 개질면(R4)의 형성의 순서는 반대여도 된다. 이러한 경우, 피처리 웨이퍼(W)에 개질면(R4)을 형성한 후, 위치 검출부(332)에 의해 적외선을 이용하여 개질면(R4)이 촬상되어, 당해 개질면(R4)의 내주 위치가 검출된다. 위치 검출부(332)의 검출 결과는 제어 장치(40)에 출력된다.
제어 장치(40)에서는, 위치 검출부(332)의 검출 결과, 즉 개질면(R4)의 내주 위치에 기초하여, 척(100)의 중심축 또는 레이저 헤드(103)의 조사축을 조정한다. 그러면, 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 적절히 형성할 수 있다. 그리고 그 결과, 개질층(M)의 위치와 개질면(R4)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
또한 이상의 실시 형태에서는, 위치 검출부(332)는, 접합 후의 피처리 웨이퍼(W)에 형성되는 개질층(M)의 위치 또는 개질면(R4)의 내주 위치를 검출했지만, 접합 전의 피처리 웨이퍼(W)에 형성되는 개질층(M)의 위치 또는 개질면(R4)의 내주 위치를 검출해도 된다. 이러한 경우에도, 위치 검출부(332)에서의 검출 후에, 개질면(R4) 또는 개질층(M)을 적절히 형성하여, 개질층(M)의 위치와 개질면(R4)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
요점은, 개질층(M)의 형성 또는 개질면(R4)의 형성 중 어느 것이 먼저 행해져도, 위치 검출부(332)에서 개질층(M)의 위치 또는 개질면(R4)의 내주 위치를 검출함으로써, 이 후, 개질면(R4) 또는 개질층(M)을 적절히 형성할 수 있어, 개질층(M)의 위치와 개질면(R4)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
이어서, 본 발명의 제 3 실시 형태의 기판 처리 시스템에 대하여 설명한다. 도 35는 제 3 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(400)의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
기판 처리 시스템(400)은, 예를 들면 외부와의 사이에서 복수의 중합 웨이퍼(T)를 수용 가능한 카세트(Ct)가 반입반출되는 반입반출 스테이션(401)과, 중합 웨이퍼(T)에 대하여 정해진 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(402)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.
반입반출 스테이션(401)에는 카세트 배치대(410)가 마련되어 있다. 도시의 예에서는, 카세트 배치대(410)에는 복수, 예를 들면 4 개의 카세트(Ct)를 X축 방향으로 일렬로 배치 가능하게 되어 있다. 또한, 카세트 배치대(410)에 배치되는 카세트(Ct)의 개수는 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다.
반입반출 스테이션(401)에는 카세트 배치대(410)에 인접하여 웨이퍼 반송 영역(420)이 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(420)에는, X축 방향으로 연신하는 반송로(421) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(422)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(422)는 중합 웨이퍼(T)를 유지하여 반송하는, 예를 들면 2 개의 반송 암(423, 423)을 가지고 있다. 각 반송 암(423)은 수평 방향, 연직 방향, 수평축 둘레 및 연직축 둘레로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 반송 암(423)의 구성은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의의 구성을 취할 수 있다.
처리 스테이션(402)에는 웨이퍼 반송 영역(430)이 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(430)에는, X축 방향으로 연신하는 반송로(431) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(432)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(432)는 후술하는 트랜지션 장치(434), 웨트 에칭 장치(440, 441), 가공 장치(450)에 대하여 중합 웨이퍼(T)를 반송 가능하게 구성되어 있다. 또한, 웨이퍼 반송 장치(432)는 중합 웨이퍼(T)를 유지하여 반송하는, 예를 들면 2 개의 반송 암(433, 433)을 가지고 있다. 각 반송 암(433)은 수평 방향, 연직 방향, 수평축 둘레 및 연직축 둘레로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 반송 암(433)의 구성은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의의 구성을 취할 수 있다.
웨이퍼 반송 영역(420)과 웨이퍼 반송 영역(430) 사이에는, 중합 웨이퍼(T)를 전달하기 위한 트랜지션 장치(434)가 마련되어 있다.
웨이퍼 반송 영역(430)의 Y축 정방향측에는 웨트 에칭 장치(440, 441)가, 반입반출 스테이션(401)측으로부터 X축 방향으로 이 순으로 배열되어 배치되어 있다. 웨트 에칭 장치(440, 441)에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)에 대하여 예를 들면 불산 등의 약액으로 웨트 에칭을 행한다.
웨이퍼 반송 영역(430)의 X축 정방향측에는 가공 장치(450)가 배치되어 있다. 가공 장치(450)에서는, 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 연삭 및 세정 등의 가공 처리가 행해진다. 가공 장치(450)는 회전 테이블(460), 반송 유닛(470), 처리 유닛(480), 제 1 세정 유닛(490), 제 2 세정 유닛(500), 거친 연삭 유닛(510), 중간 연삭 유닛(520) 및 마무리 연삭 유닛(530)을 가지고 있다.
회전 테이블(460)은 회전 기구(도시하지 않음)에 의해 회전 가능하게 구성되어 있다. 회전 테이블(460) 상에는 중합 웨이퍼(T)를 흡착 유지하는 척(461)이 4 개 마련되어 있다. 척(461)은 회전 테이블(460)과 동일 원주 상에 균등, 즉 90도마다 배치되어 있다. 4 개의 척(461)은 회전 테이블(460)이 회전함으로써, 전달 위치(A0) 및 가공 위치(A1 ~ A3)로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 4 개의 척(461)은 각각, 연직축 둘레로 회전 기구(도시하지 않음)에 의해 회전 가능하게 구성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 전달 위치(A0)는 회전 테이블(460)의 X축 부방향측 또한 Y축 부방향측의 위치이며, 전달 위치(A0)의 X축 부방향측에는, 제 2 세정 유닛(500), 처리 유닛(480) 및 제 1 세정 유닛(490)이 배열되어 배치된다. 처리 유닛(480)과 제 1 세정 유닛(490)은 상방으로부터 이 순으로 적층되어 배치된다. 제 1 가공 위치(A1)는 회전 테이블(460)의 X축 정방향측 또한 Y축 부방향측의 위치이며, 거친 연삭 유닛(510)이 배치된다. 제 2 가공 위치(A2)는 회전 테이블(460)의 X축 정방향측 또한 Y축 정방향측의 위치이며, 중간 연삭 유닛(520)이 배치된다. 제 3 가공 위치(A3)는 회전 테이블(460)의 X축 부방향측 또한 Y축 정방향측의 위치이며, 마무리 연삭 유닛(530)이 배치된다.
반송 유닛(470)은 복수, 예를 들면 3 개의 암(471)을 구비한 다관절형의 로봇이다. 3 개의 암(471)은 각각이 선회 가능하게 구성되어 있다. 선단의 암(471)에는 중합 웨이퍼(T)를 흡착 유지하는 반송 패드(472)가 장착되어 있다. 또한, 기단의 암(471)은 암(471)을 연직 방향으로 이동시키는 이동 기구(473)에 장착되어 있다. 그리고, 이러한 구성을 구비한 반송 유닛(470)은 전달 위치(A0), 처리 유닛(480), 제 1 세정 유닛(490) 및 제 2 세정 유닛(500)에 대하여, 중합 웨이퍼(T)를 반송할 수 있다.
처리 유닛(480)에서는, 연삭 처리 전의 중합 웨이퍼(T)의 수평 방향의 방향을 조절한다. 예를 들면 척(100)에 유지된 중합 웨이퍼(T)를 회전시키면서, 검출부(도시하지 않음)로 피처리 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 검출함으로써, 당해 노치부의 위치를 조절하여 중합 웨이퍼(T)의 수평 방향의 방향을 조절한다.
또한, 처리 유닛(480)은 처리 장치(320)의 구성, 즉 척(100), 이동 기구(101), 회전 기구(102), 레이저 헤드(103), 이동 기구(104), 승강 기구(105), 레이저 헤드(321), 이동 기구(322), 승강 기구(323)를 가지고 있다. 그리고 처리 유닛(480)에서는, 레이저 헤드(103)에 의해 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 형성하고, 레이저 헤드(321)에 의해 피처리 웨이퍼(W)에 개질면(R4 또는 R5)을 형성한다. 또한, 피처리 웨이퍼(W)에 미리 개질층(M)이 형성되어 있는 경우에는, 처리 유닛(480)에서는 개질면(R4 또는 R5)만을 형성한다. 혹은 반대로, 피처리 웨이퍼(W)에 미리 개질면(R4 또는 R5)이 형성되어 있는 경우에는, 처리 유닛(480)에서는 개질층(M)만을 형성한다.
제 1 세정 유닛(490)에서는, 연삭 처리 후의 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 세정하고, 보다 구체적으로 스핀 세정한다. 예를 들면 스핀 척(도시하지 않음)에 유지된 중합 웨이퍼(T)를 회전시키면서, 세정액 노즐(도시하지 않음)로부터 가공면(Wg)으로 세정액을 공급한다. 그러면, 공급된 세정액은 가공면(Wg) 상을 확산되어, 당해 가공면(Wg)이 세정된다.
제 2 세정 유닛(500)에서는, 연삭 처리 후의 피처리 웨이퍼(W)가 반송 패드(472)에 유지된 상태의 지지 웨이퍼(S)의 비접합면(Sn)을 세정하고, 또한 반송 패드(472)를 세정한다.
거친 연삭 유닛(510)에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 거친 연삭한다. 거친 연삭 유닛(510)은 거친 연삭부(511)를 가지고 있다. 거친 연삭부(511)는, 도 6에 나타낸 연삭 숫돌(112), 스핀들(113) 및 구동부(114)를 가지고 있다. 또한, 거친 연삭부(511)는 지주(512)를 따라 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
중간 연삭 유닛(520)에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 중간 연삭한다. 중간 연삭 유닛(520)은 중간 연삭부(521)를 가지고 있다. 중간 연삭부(521)는, 도 6에 나타낸 연삭 숫돌(112), 스핀들(113) 및 구동부(114)를 가지고 있다. 또한, 중간 연삭부(521)는 지주(522)를 따라 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 중간 연삭부(521)의 연삭 숫돌(112)의 지립의 입도는 거친 연삭부(511)의 연삭 숫돌(112)의 지립의 입도보다 작다.
마무리 연삭 유닛(530)에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 마무리 연삭한다. 마무리 연삭 유닛(530)은 마무리 연삭부(531)를 가지고 있다. 마무리 연삭부(531)는, 도 6에 나타낸 연삭 숫돌(112), 스핀들(113) 및 구동부(114)를 가지고 있다. 또한, 마무리 연삭부(531)는 지주(532)를 따라 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 마무리 연삭부(531)의 연삭 숫돌(112)의 지립의 입도는 중간 연삭부(521)의 연삭 숫돌(112)의 지립의 입도보다 작다.
이어서, 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(400)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 도 30에 나타낸 웨이퍼 처리를 행하는 경우에 따라 설명한다.
먼저, 복수의 중합 웨이퍼(T)를 수납한 카세트(Ct)가, 반입반출 스테이션(401)의 카세트 배치대(410)에 배치된다. 또한 본 실시 형태에서는, 기판 처리 시스템(400)의 외부의 접합 장치(도시하지 않음)에 있어서, 도 30의 (a)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합된다.
이어서, 웨이퍼 반송 장치(422)에 의해 카세트(Ct) 내의 중합 웨이퍼(T)가 취출되어, 트랜지션 장치(434)로 반송된다. 계속하여, 웨이퍼 반송 장치(432)에 의해, 트랜지션 장치(434)의 중합 웨이퍼(T)가 취출되어, 가공 장치(450)로 반송된다.
가공 장치(450)로 반송된 중합 웨이퍼(T)는 처리 유닛(480)으로 전달된다. 처리 유닛(480)에서는, 검출부(도시하지 않음)에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 수평 방향의 방향이 조절된다. 처리 유닛(480)에서는 또한, 레이저 헤드(103)를 이용하여, 도 30의 (b)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 형성한 후, 레이저 헤드(321)를 이용하여, 도 30의 (c)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질면(R4 또는 R5)을 형성한다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 반송 유닛(470)에 의해, 처리 유닛(480)으로부터 전달 위치(A0)로 반송되어, 당해 전달 위치(A0)의 척(461)으로 전달된다. 이 후, 척(461)을 제 1 가공 위치(A1)로 이동시킨다. 그리고 거친 연삭 유닛(510)에 의해, 도 30의 (d)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 거친 연삭된다. 그러면, 도 30의 (e)에 나타낸 바와 같이 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)가 박리되어 제거된다. 이 때, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 계면에 개질면(R4 또는 R5)이 형성되어 접합력이 저하되어 있으므로, 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다.
이어서, 척(461)을 제 2 가공 위치(A2)로 이동시킨다. 그리고, 중간 연삭 유닛(520)에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 중간 연삭된다. 또한 상술한 거친 연삭 유닛(510)에 있어서, 주연부(We)가 완전히 제거되지 않는 경우에는, 이 중간 연삭 유닛(520)에서 주연부(We)가 완전히 제거된다. 즉, 거친 연삭 유닛(510)과 중간 연삭 유닛(520)의 2 단계로, 주연부(We)를 제거해도 된다. 이러한 경우, 제거되는 주연부(We)의 크기를 단계적으로 작게 할 수 있다. 즉, 각 연삭 유닛(510, 520)에서 제거되는 주연부(We)가 작아진다.
이어서, 척(461)을 제 3 가공 위치(A3)로 이동시킨다. 그리고, 마무리 연삭 유닛(530)에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 마무리 연삭된다.
이어서, 척(461)을 전달 위치(A0)로 이동시킨다. 여기서는, 세정액 노즐(도시하지 않음)을 이용하여, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 세정액에 의해 거친 세정된다. 이 때, 가공면(Wg)의 오염을 어느 정도까지 제거하는 세정이 행해진다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 반송 유닛(470)에 의해, 전달 위치(A0)로부터 제 2 세정 유닛(500)으로 반송된다. 그리고 제 2 세정 유닛(500)에서는, 피처리 웨이퍼(W)가 반송 패드(472)에 유지된 상태에서, 지지 웨이퍼(S)의 비접합면(Sn)이 세정되어, 건조된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 반송 유닛(470)에 의해, 제 2 세정 유닛(500)으로부터 제 1 세정 유닛(490)으로 반송된다. 그리고 제 1 세정 유닛(490)에서는, 세정액 노즐(도시하지 않음)을 이용하여, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 세정액에 의해 마무리 세정된다. 이 때, 가공면(Wg)이 원하는 청정도까지 세정되어 건조된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(432)에 의해 웨트 에칭 장치(440, 441)로 순차 반송되어, 2 단계로 가공면(Wg)이 웨트 에칭된다.
이 후, 모든 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(432)에 의해 트랜지션 장치(434)로 반송되어, 웨이퍼 반송 장치(422)에 의해 카세트 배치대(10)의 카세트(Ct)로 더 반송된다. 이렇게 하여, 기판 처리 시스템(400)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
이상의 제 3 실시 형태에 있어서도, 상기 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 기판 처리 시스템(400)은, 도 35에 나타내는 바와 같이 주연 제거 장치(210)를 더 가지고 있어도 된다. 주연 제거 장치(210)는 예를 들면 처리 유닛(480) 및 제 1 세정 유닛(490)에 적층되어 마련된다.
이러한 경우, 처리 유닛(480)에 있어서 개질층(M), 및 개질면(R4 또는 R5)이 형성된 후, 주연 제거 장치(210)에 있어서 개질층(M)을 기점으로 주연부(We)가 제거된다. 이 후, 거친 연삭 유닛(510)에 있어서의 거친 연삭, 중간 연삭 유닛(520)에 있어서의 중간 연삭, 마무리 연삭 유닛(530)에 있어서의 마무리 연삭, 제 2 세정 유닛(500)에 있어서의 비접합면(Sn)의 세정, 제 1 세정 유닛(490)에 있어서의 가공면(Wg)의 세정, 웨트 에칭 장치(440, 441)에 있어서의 가공면(Wg)의 웨트 에칭이 순차 행해진다.
또한 본 실시 형태에서는, 개질층(M)을 형성하기 위한 레이저 헤드(103)와, 개질면(R4 또는 R5)을 형성하기 위한 레이저 헤드(321)는 각각, 중합 웨이퍼(T)의 얼라이먼트를 행하는 처리 유닛(480)에 마련되어 있었지만, 장치 구성은 이에 한정되지 않는다. 레이저 헤드(103), 이동 기구(104) 및 승강 기구(105)를 구비하여, 개질층(M)을 형성하는 개질층 형성 유닛과, 레이저 헤드(321), 이동 기구(322) 및 승강 기구(323)를 구비하여, 개질면(R4 또는 R5)을 형성하는 계면 처리 유닛은 각각, 처리 유닛(480)에 별개로 마련되어 있어도 된다. 개질층 형성 유닛과 계면 처리 유닛은, 반송 유닛(470)이 중합 웨이퍼(T)를 반송할 수 있는 범위이면 임의의 위치에 배치할 수 있다. 예를 들면 개질층 형성 유닛과 계면 처리 유닛은 처리 유닛(480)에 적층되어 마련되어도 된다. 혹은 처리 유닛(480)의 수평 방향에 인접한 위치, 예를 들면 이동 기구(473)를 사이에 두고 처리 유닛(480)과 반대측의 위치에 마련되어 있어도 된다. 또한, 개질층 형성 유닛과 계면 처리 유닛 중 어느 일방이, 가공 장치(450)의 내부에 배치되어 있어도 된다. 혹은 개질층 형성 유닛과 계면 처리 유닛의 양방이, 가공 장치(50)의 외부에 배치되어 있어도 된다.
또한, 본 실시 형태의 기판 처리 시스템(400)에는 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연마하는 CMP 장치(CMP : Chemical Mechanical Polishing, 화학 기계 연마)가 마련되어 있어도 되고, 이러한 경우, 연마 후의 가공면(Wg)을 세정하는 세정 장치가 마련되어 있어도 된다. CMP 장치는 예를 들면 처리 스테이션(402)에 있어서, 웨이퍼 반송 영역(430)의 Y축 부방향측에 마련되어도 된다. 또한, 세정 장치는 예를 들면 웨이퍼 반송 영역(430)의 X축 정방향측에 있어서, 웨트 에칭 장치(440, 441)에 적층되어 마련되어도 된다.
또한, 본 실시 형태의 기판 처리 시스템(400)에서는 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합은 기판 처리 시스템(400)의 외부의 접합 장치로 행해지고 있었지만, 이러한 접합 장치는 기판 처리 시스템(400)의 내부에 마련되어도 된다. 이러한 경우, 기판 처리 시스템(400)의 반입반출 스테이션(401)에는 복수의 피처리 웨이퍼(W), 복수의 지지 웨이퍼(S), 복수의 중합 웨이퍼(T)를 각각 수용 가능한 카세트(Cw, Cs, Ct)가 반입반출된다. 그리고, 카세트 배치대(410)에는 이들 카세트(Cw, Cs, Ct)가 X축 방향으로 일렬로 배치 가능하게 되어 있다.
이상의 실시 형태에서는, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 직접 접합하는 경우에 대하여 설명했지만, 이들 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)는 접착제를 개재하여 접합되어도 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
1 : 기판 처리 시스템
2 : 반입반출 스테이션
3 : 처리 스테이션
22 : 웨이퍼 반송 장치
30 : 접합 장치
31 : 개질층 형성 장치
32 : 가공 장치
40 : 제어 장치
100 : 척
101 : 이동 기구
102 : 회전 기구
103 : 레이저 헤드
104 : 이동 기구
105 : 승강 기구
200 : 기판 처리 시스템
210 : 주연 제거 장치
300, 310 : 계면 처리 장치
320, 330 : 처리 장치
400 : 기판 처리 시스템
401 : 반입반출 스테이션
402 : 처리 스테이션
450 : 가공 장치
480 : 처리 유닛
510 : 거친 연삭 유닛
520 : 중간 연삭 유닛
530 : 마무리 연삭 유닛
C : 크랙
D : 디바이스층
Fw, Fs : 산화막
M : 개질층
M' : 직경 방향 개질층
M” : 분할 개질층
R1, R2 : 개질홈
R3, R4, R5 : 개질면
S : 지지 웨이퍼
T : 중합 웨이퍼
W(W1, W2) : 피처리 웨이퍼
Wc : 중앙부
We : 주연부

Claims (38)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리 시스템으로서,
    기판에 있어서의 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 기판의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 장치와,
    상기 개질층을 기점으로 상기 주연부를 제거하는 주연 제거 장치를 가지는, 기판 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 장치는, 기판의 내부에 있어서 상기 경계로부터 직경 방향 외측으로 연신한 직경 방향 개질층을 형성하고, 상기 경계로부터 직경 방향 외측에 있어서 환상의 분할 개질층을 형성하는, 기판 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    기판의 표면에는 디바이스층이 형성되고,
    상기 개질층 형성 장치는, 기판의 이면으로부터 레이저광을 조사하여 상기 개질층을 형성하는, 기판 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 장치는, 제 1 기판의 표면에 접합된 제 2 기판을 유지하고, 상기 제 1 기판의 이면으로부터 레이저광을 조사하여, 상기 제 1 기판의 내부에 상기 개질층을 형성하는, 기판 처리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 주연 제거 장치는, 상기 제 2 기판을 유지하여, 상기 개질층을 기점으로 상기 주연부를 제거하는, 기판 처리 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 주연 제거 장치는, 상기 제 2 기판을 유지하고, 상기 제 1 기판의 두께를 감소시켜 상기 주연부를 제거하는, 기판 처리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 개질층의 하단은, 상기 제 1 기판의 두께를 감소시켰을 시의 목표 표면보다 상방에 위치하고 있는, 기판 처리 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 주연 제거 장치는, 상기 주연부의 표면에 상기 제 2 기판과의 접합 저하부가 형성되고, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 대하여 처리를 행하여, 상기 주연부를 제거하는, 기판 처리 시스템.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 장치는, 상기 주연부의 표면에 상기 제 2 기판과의 접합 저하부가 형성되고, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 대하여 처리를 행하여, 상기 접합 저하부에 대응하여 상기 개질층을 형성하는, 기판 처리 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 개질층의 하단은, 상기 제 1 기판의 두께를 감소시켰을 시의 목표 표면보다 하방에 위치하고 있는, 기판 처리 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 장치는, 제 1 기판의 내부에 상기 개질층을 형성하고,
    상기 주연 제거 장치는, 상기 제 1 기판의 상기 주연부를 제거하고,
    상기 기판 처리 시스템은, 상기 주연부에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판이 접합되는 계면에 정해진 처리를 행하는 계면 처리 장치를 가지는, 기판 처리 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 계면 처리 장치는, 접합 전의 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판의 상기 계면에 레이저광을 조사하여 상기 계면을 개질하는, 기판 처리 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 계면 처리 장치는, 접합 전의 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판의 상기 계면을 에칭하는, 기판 처리 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 계면 처리 장치는, 접합 후의 상기 제 1 기판의 상기 계면에 레이저광을 조사하여 상기 계면을 개질하는, 기판 처리 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 표면에는 디바이스층이 형성되고,
    상기 계면 처리 장치는, 상기 디바이스층에 레이저광을 조사하여 상기 디바이스층을 개질하는, 기판 처리 시스템.
  16. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접합하는 접합 장치를 가지는, 기판 처리 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 접합 장치는, 상기 제 1 기판에 제 3 기판을 적층하여 접합하고,
    상기 개질층 형성 장치는, 상기 제 3 기판에 있어서의 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 상기 제 3 기판의 내부에 개질층을 형성하고,
    상기 주연 제거 장치는, 상기 제 3 기판의 상기 주연부를 제거하는, 기판 처리 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 장치는, 상기 제 1 기판의 단부보다 직경 방향 내측의 상기 제 3 기판의 내부에 상기 개질층을 형성하는, 기판 처리 시스템.
  19. 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서,
    제 1 기판에 있어서의 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 상기 제 1 기판의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    상기 개질층을 기점으로 상기 주연부를 제거하는 주연 제거 공정과,
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 접합하는 접합 공정을 가지는, 기판 처리 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 공정, 상기 접합 공정 및 상기 주연 제거 공정을 이 순으로 행하는, 기판 처리 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 접합 공정, 상기 개질층 형성 공정 및 상기 주연 제거 공정을 이 순으로 행하는, 기판 처리 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 공정에 있어서, 상기 제 1 기판의 내부에 있어서 상기 경계로부터 직경 방향 외측으로 연신한 직경 방향 개질층을 형성하고, 상기 경계로부터 직경 방향 외측에 있어서 환상의 분할 개질층을 형성하는, 기판 처리 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 표면에는 디바이스층이 형성되고,
    상기 개질층 형성 공정에 있어서, 상기 제 1 기판의 이면으로부터 레이저광을 조사하여 상기 개질층을 형성하는, 기판 처리 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 공정에 있어서, 상기 제 1 기판의 표면에 접합된 상기 제 2 기판을 유지하고, 상기 제 1 기판의 이면으로부터 레이저광을 조사하여, 상기 제 1 기판의 내부에 상기 개질층을 형성하는, 기판 처리 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 주연 제거 공정에 있어서, 상기 제 2 기판을 유지하고, 상기 개질층을 기점으로 상기 주연부를 제거하는, 기판 처리 방법.
  26. 제 19 항에 있어서,
    상기 주연 제거 공정에 있어서, 상기 제 2 기판을 유지하고, 상기 제 1 기판의 두께를 감소시켜 상기 주연부를 제거하는, 기판 처리 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 개질층의 하단은, 상기 제 1 기판의 두께를 감소시켰을 시의 목표 표면보다 상방에 위치하고 있는, 기판 처리 방법.
  28. 제 19 항에 있어서,
    상기 주연 제거 공정에 있어서, 상기 주연부의 표면에 상기 제 2 기판과의 접합 저하부가 형성되고, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 대하여 처리를 행하여, 상기 주연부를 제거하는, 기판 처리 방법.
  29. 제 19 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 공정에 있어서, 상기 주연부의 표면에 상기 제 2 기판과의 접합 저하부가 형성되고, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 대하여 처리를 행하고, 상기 접합 저하부에 대응하여 상기 개질층을 형성하는, 기판 처리 방법.
  30. 제 26 항에 있어서,
    상기 개질층의 하단은, 상기 제 1 기판의 두께를 감소시켰을 시의 목표 표면보다 하방에 위치하고 있는, 기판 처리 방법.
  31. 제 19 항에 있어서,
    상기 주연부에 있어서, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접합되는 계면에 정해진 처리를 행하는 계면 처리 공정을 가지는, 기판 처리 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 계면 처리 공정에 있어서, 접합 전의 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판의 상기 계면에 레이저광을 조사하여 상기 계면을 개질하는, 기판 처리 방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 계면 처리 공정에 있어서, 접합 전의 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판의 상기 계면을 에칭하는, 기판 처리 방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 계면 처리 공정에 있어서, 접합 후의 상기 제 1 기판의 상기 계면에 레이저광을 조사하여 상기 계면을 개질하는, 기판 처리 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 표면에는 디바이스층이 형성되고,
    상기 계면 처리 공정에 있어서, 상기 디바이스층에 레이저광을 조사하여 상기 디바이스층을 개질하는, 기판 처리 방법.
  36. 제 19 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 공정, 상기 주연 제거 공정 및 상기 접합 공정을 행한 후, 상기 제 1 기판에 적층되는 제 3 기판에 대하여 상기 개질층을 형성하는 다른 상기 개질층 형성 공정과,
    상기 제 3 기판의 상기 주연부를 제거하는 다른 주연 제거 공정을 가지는, 기판 처리 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 다른 개질층 형성 공정에 있어서, 상기 제 1 기판의 단부보다 직경 방향 내측의 상기 제 3 기판의 내부에 상기 개질층을 형성하는, 기판 처리 방법.
  38. 기판 처리 방법을 기판 처리 시스템에 의해 실행시키도록, 상기 기판 처리 시스템을 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체로서,
    상기 기판 처리 방법은,
    제 1 기판에 있어서의 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 상기 제 1 기판의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    상기 개질층을 기점으로 상기 주연부를 제거하는 주연 제거 공정과,
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 접합하는 접합 공정을 가지는, 컴퓨터 기억 매체.
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