KR20240043781A - 처리 방법 및 처리 시스템 - Google Patents

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KR20240043781A
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하야토 타노우에
요헤이 야마시타
야스타카 미조모토
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판의 처리 방법으로서, 상기 중합 기판의 층 정보를 취득하는 것과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 계면에 형성된 레이저 흡수막에 펄스 형상의 레이저광을 조사하여, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 접합 강도가 저하된 미접합 영역을 형성하는 것과, 상기 제 2 기판으로부터 상기 제 1 기판을 분리하는 것을 포함하고, 상기 미접합 영역의 형성에 있어서는, 펄스 형상으로 조사되는 상기 레이저광의 하나의 집광점을 포함하는 레이저광 조사 직하 영역에 있어서의 제 1 온도와, 상기 하나의 집광점과 당해 하나의 집광점의 다음에 상기 레이저광이 조사되는 다른 집광점과의 사이에 형성되는 레이저광 조사 주변 영역에 있어서의 제 2 온도와의 온도차를, 취득된 상기 층 정보, 또는, 상기 중합 기판에 있어서의 상기 하나의 집광점의 직경 방향 위치 중 적어도 어느 하나에 기초하여 변경한다.

Description

처리 방법 및 처리 시스템
본 개시는 처리 방법 및 처리 시스템에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 있어서, 제거 대상인 제 1 기판의 주연부와 중앙부의 경계를 따라 제 1 기판의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 장치와, 상기 개질층을 기점으로서 제 1 기판의 주연부를 제거하는 주연 제거 장치를 가지는 기판 처리 시스템이 개시되어 있다.
국제공개 제2019/176589호
본 개시에 따른 기술은, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 있어서, 제 1 기판의 일부 또는 전부를 적절히 제거한다.
본 개시의 일태양은, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판의 처리 방법으로서, 상기 중합 기판의 층 정보를 취득하는 것과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 계면에 형성된 레이저 흡수막에 펄스 형상의 레이저광을 조사하여, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 접합 강도가 저하된 미접합 영역을 형성하는 것과, 상기 제 2 기판으로부터 상기 제 1 기판을 분리하는 것을 포함하고, 상기 미접합 영역의 형성에 있어서는, 펄스 형상으로 조사되는 상기 레이저광의 하나의 집광점을 포함하는 레이저광 조사 직하(直下) 영역에 있어서의 제 1 온도와, 상기 하나의 집광점과 상기 하나의 집광점의 다음에 상기 레이저광이 조사되는 다른 집광점과의 사이에 형성되는 레이저광 조사 주변 영역에 있어서의 제 2 온도와의 온도차를, 취득된 상기 층 정보, 또는, 상기 중합 기판에 있어서의 상기 하나의 집광점의 직경 방향 위치 중 적어도 어느 하나에 기초하여 변경한다.
본 개시에 따르면, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 있어서, 제 1 기판의 일부 또는 전부를 적절히 제거할 수 있다.
도 1은 실시의 형태에 따른 중합 웨이퍼의 구성예를 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리 시스템의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 3은 계면 개질 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 4는 웨이퍼 처리 시스템에 있어서의 웨이퍼 처리의 주요 공정을 나타내는 설명도이다.
도 5는 미접합 영역의 형성 후의 중합 웨이퍼의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6은 계면용 레이저광의 조사 시에 있어서의 온도 분포를 나타내는 설명도이다.
도 7은 각종 조건에 있어서의 제 1 웨이퍼의 박리 상태를 나타내는 표이다.
도 8a는 계면용 레이저광의 다른 조사예를 나타내는 설명도이다.
도 8b는 계면용 레이저광의 다른 조사예를 나타내는 설명도이다.
도 9a는 계면 개질 장치의 다른 구성을 나타내는 측면도이다.
도 9b는 냉각 기구의 다른 구성을 나타내는 설명도이다.
도 9c는 냉각 기구의 다른 구성을 나타내는 설명도이다.
도 10은 본 개시에 따른 기술의 다른 적용예를 나타내는 설명도이다.
도 11a는 계면용 레이저광의 레이저 형상에 대한 설명도이다.
도 11b는 계면용 레이저광의 레이저 형상의 변경예에 대한 설명도이다.
도 11c는 계면용 레이저광의 레이저 형상의 변경예에 대한 설명도이다.
도 11d는 계면용 레이저광의 레이저 형상의 변경예에 대한 설명도이다.
도 12는 중합 웨이퍼의 다른 구성예를 나타내는 측면도이다.
도 13은 레이저광이 조사된 중합 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 14는 웨이퍼 처리 시스템에 있어서의 웨이퍼 처리의 주요 공정을 나타내는 순서도이다.
도 15는 중합 웨이퍼에 발생한 열의 확산의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 16은 레이저광의 조사에 의한 제 1 웨이퍼의 팽창의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 17은 레이저광이 조사된 중합 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 18은 제 1 웨이퍼와 레이저 흡수막의 박리의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 19는 제 1 웨이퍼와 레이저 흡수막의 박리의 모습을 나타내는 설명도이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 표면에 복수의 전자 회로 등의 디바이스가 형성된 제 1 기판(반도체 등의 실리콘 기판)과 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 있어서, 제 1 기판의 주연부를 제거하는 것, 이른바 엣지 트림이 행해지는 경우가 있다.
제 1 기판의 엣지 트림은, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시된 기판 처리 시스템을 이용하여 행해진다. 즉, 제 1 기판의 내부에 레이저광을 조사함으로써 개질층을 형성하고, 당해 개질층을 기점으로서 제 1 기판으로부터 주연부를 제거한다. 또한 특허 문헌 1에 기재된 기판 처리 시스템에 의하면, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합되는 계면에 레이저광을 조사함으로써 개질면 및 박리면을 형성하고, 이에 의해 주연부에 있어서의 제 1 기판과 제 2 기판의 접합력을 저하시켜 주연부의 제거를 적절히 행하는 것을 도모하고 있다.
그런데, 엣지 트림에 있어서의 제거 대상인 제 1 기판의 주연부에서는, 예를 들면 제 1 기판과 제 2 기판의 계면에 형성된 막의 두께 및 구조 등의 각종 요인에 의해, 제 1 기판과 제 2 기판의 접합력을 적절히 저하시킬 수 없는 경우가 있었다. 구체적으로, 제 1 기판과 제 2 기판의 접합력을 저하시킬 시에는, 계면에 형성된 흡수막에 대하여 레이저광을 조사하여, 흡수시키고, 이에 의해 응력을 발생시켜 제 1 기판과 제 2 기판의 계면에 박리를 발생시킨다. 그러나, 기판 처리 시스템에서 처리되는 중합 기판마다, 또는 기판 처리 시스템에서 처리되는 중합 기판의 면내에서, 흡수막의 두께 및 구조에 변화가 생긴 경우, 이에 의해 당해 흡수막에 대한 레이저광의 흡수량이 변화하여, 적절히 제 1 기판과 제 2 기판의 접합력을 저하시킬 수 없는 경우가 있다.
그러나, 이 점, 본 발명자들이 예의 검토를 행한 바, 제 1 기판과 제 2 기판의 접합력의 저하에 있어 계면에 발생하는 응력은, 당해 계면에 대한 레이저광의 조사 시에 있어서의 기판 온도에 의존하는 것을 지견했다. 환언하면, 레이저광이 조사되는 기판의 온도를 제어함으로써 적합하게 제 1 기판과 제 2 기판의 접합력을 저하시켜, 보다 적절히 제 1 기판의 주연부를 제거할 수 있는 가능성을 발견했다.
본 개시에 따른 기술은 이상의 지견에 기초하여 이루어진 것이며, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 있어서, 제 1 기판의 일부 또는 전부를 적절히 제거한다. 이하, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리 시스템 및 웨이퍼 처리 방법에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해 중복 설명을 생략한다.
본 실시 형태에 따른 후술하는 웨이퍼 처리 시스템(1)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 제 1 기판으로서의 제 1 웨이퍼(W)와, 제 2 기판으로서의 제 2 웨이퍼(S)가 접합된 중합 기판으로서의 중합 웨이퍼(T)에 대하여 처리를 행한다. 보다 구체적으로, 일례로서, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)가 접합된 중합 웨이퍼(T)에 있어서, 제 1 웨이퍼(W)의 일부인 주연부(We)를 제거한다. 이하, 제 1 웨이퍼(W)에 있어서, 제 2 웨이퍼(S)와 접합되는 측의 면을 표면(Wa)이라 하고, 표면(Wa)과 반대측의 면을 이면(Wb)이라 한다. 마찬가지로, 제 2 웨이퍼(S)에 있어서, 제 1 웨이퍼(W)와 접합되는 측의 면을 표면(Sa)이라 하고, 표면(Sa)과 반대측의 면을 이면(Sb)이라 한다.
제 1 웨이퍼(W)는, 예를 들면 실리콘 기판 등의 반도체 웨이퍼로서, 표면(Wa)측에 복수의 디바이스를 포함하는 디바이스층(Dw)이 형성되어 있다. 또한, 디바이스층(Dw)에는 레이저 흡수막(Fw)이 더 형성되고, 당해 레이저 흡수막(Fw)을 개재하여 제 2 웨이퍼(S)와 접합되어 있다. 레이저 흡수막(Fw)으로서는, 예를 들면 산화막(THOX막, SiO2막, TEOS막), SiC막, SiCN막 또는 접착제 등이 이용된다. 또한, 제 1 웨이퍼(W)의 주연부(We)는 면취 가공이 되어 있고, 주연부(We)의 단면은 그 선단을 향해 두께가 작아지고 있다. 또한, 주연부(We)는 후술하는 엣지 트림에 있어서 제거되는 부분이며, 예를 들면 제 1 웨이퍼(W)의 외단부로부터 직경 방향으로 0.5 mm ~ 3 mm의 범위이다.
제 2 웨이퍼(S)는, 예를 들면 표면(Sa)에 디바이스층(Ds) 및 접합용 막(Fs)이 형성되고, 당해 접합용 막(Fs)을 개재하여 제 1 웨이퍼(W)와 접합되어 있다. 또한, 제 2 웨이퍼(S)의 주연부는 면취 가공이 되어 있다. 또한, 제 2 웨이퍼(S)는 디바이스층(Ds)이 형성된 디바이스 웨이퍼일 필요는 없으며, 예를 들면 제 1 웨이퍼(W)를 지지하는 지지 웨이퍼여도 된다. 이러한 경우, 제 2 웨이퍼(S)는 제 1 웨이퍼(W)의 디바이스층을 보호하는 보호재로서 기능한다.
또한, 도시의 예에서는 제 1 웨이퍼(W)는 레이저 흡수막(Fw)을 개재하여 제 2 웨이퍼(S)와 접합되어 있지만, 제 1 웨이퍼(W)의 표면에 제 2 웨이퍼(S)와의 접합력을 저하시키는 접합용 막을 형성하고, 당해 접합용 막을 레이저 흡수막으로서 이용해도 된다.
도 2에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 처리 시스템(1)은, 반입반출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다. 반입반출 스테이션(2)에서는, 예를 들면 외부와의 사이에서 복수의 중합 웨이퍼(T)를 수용 가능한 카세트(C)가 반입반출된다. 처리 스테이션(3)은, 중합 웨이퍼(T)에 대하여 원하는 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비하고 있다.
반입반출 스테이션(2)에는, 복수의 중합 웨이퍼(T)를 수용 가능한 카세트(C)를 배치하는 카세트 배치대(10)가 마련되어 있다. 또한, 카세트 배치대(10)의 X축 정방향측에는, 당해 카세트 배치대(10)에 인접하여 웨이퍼 반송 장치(20)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(20)는, Y축 방향으로 연신하는 반송로(21) 상을 이동하여, 카세트 배치대(10)의 카세트(C)와 후술하는 트랜지션 장치(30)와의 사이에서 중합 웨이퍼(T)를 반송 가능하게 구성되어 있다.
반입반출 스테이션(2)에는, 웨이퍼 반송 장치(20)의 X축 정방향측에 있어서, 당해 웨이퍼 반송 장치(20)에 인접하여, 중합 웨이퍼(T)를 처리 스테이션(3)과의 사이에서 전달하기 위한 트랜지션 장치(30)가 마련되어 있다.
처리 스테이션(3)에는, 웨이퍼 반송 장치(40), 계면 개질 장치(50), 내부 개질 장치(60), 주연 제거 장치(70) 및 세정 장치(80)가 배치되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(40)는, 트랜지션 장치(30)의 X축 정방향측에 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(40)는, X축 방향으로 연신하는 반송로(41) 상을 이동 가능하게 구성되고, 반입반출 스테이션(2)의 트랜지션 장치(30), 계면 개질 장치(50), 내부 개질 장치(60), 주연 제거 장치(70) 및 세정 장치(80)에 대하여 중합 웨이퍼(T)를 반송 가능하게 구성되어 있다.
계면 개질 장치(50)는, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 계면에 형성된 레이저 흡수막(Fw)에 레이저광(계면용 레이저광, 예를 들면 CO2 레이저)을 조사하여, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)와의 접합력이 저하된 미접합 영역(Ae)을 형성한다.
도 3에 나타내는 바와 같이 계면 개질 장치(50)는, 중합 웨이퍼(T)를 상면으로 유지하는, 척(100)을 가지고 있다. 척(100)은, 제 2 웨이퍼(S)의 이면(Sb)을 흡착 유지한다.
척(100)은, 에어 베어링(101)을 개재하여, 슬라이더 테이블(102)에 지지되어 있다. 슬라이더 테이블(102)의 하면측에는, 회전 기구(103)가 마련되어 있다. 회전 기구(103)는, 구동원으로서 예를 들면 모터를 내장하고 있다. 척(100)은, 회전 기구(103)에 의해 에어 베어링(101)을 개재하여, θ축(연직축) 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다. 슬라이더 테이블(102)은, 그 하면측에 마련된 수평 이동 기구(104)에 의해, Y축 방향으로 연신하는 레일(105)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다. 레일(105)은, 기대(106)에 마련되어 있다. 또한, 수평 이동 기구(104)의 구동원은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 리니어 모터가 이용된다.
척(100)의 내부에는, 당해 척(100)에 흡착 유지된 중합 웨이퍼(T)를 냉각하기 위한 냉각 기구(100a)가 마련되어 있다. 냉각 기구(100a)의 구성은 중합 웨이퍼(T)(특히 계면용 레이저광의 조사 부분 근방)를 적절히 냉각할 수 있으면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 펠티에 소자 등을 이용할 수 있다.
척(100)의 상방에는, 레이저 조사 시스템(110)이 마련되어 있다. 레이저 조사 시스템(110)은 레이저 헤드(111) 및 렌즈(112)를 가지고 있다. 렌즈(112)는, 승강 기구(도시하지 않음)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있어도 된다.
레이저 헤드(111)는, 레이저광을 펄스 형상으로 발진하는 도시하지 않는 레이저 발진기를 가지고 있다. 즉, 레이저 조사 시스템(110)으로부터 척(100)에 유지된 중합 웨이퍼(T)에 조사되는 레이저광은 이른바 펄스 레이저이며, 그 파워가 0(제로)와 최대값을 반복하는 것이다. 또한, 본 실시 형태에서는 레이저광은 CO2 레이저광이며, CO2 레이저광의 파장은 예를 들면 8.9 μm ~ 11 μm이다. 또한, 레이저 헤드(111)는, 레이저 발진기의 다른 기기, 예를 들면 증폭기 등을 가지고 있어도 된다.
렌즈(112)는, 통 형상의 부재이며, 척(100)에 유지된 중합 웨이퍼(T)에 레이저광을 조사한다. 레이저 조사 시스템(110)으로부터 발해진 레이저광은 제 1 웨이퍼(W)를 투과하여, 레이저 흡수막(Fw)에 조사되고, 흡수된다.
또한, 도시의 예에 있어서는 회전 기구(103) 및 수평 이동 기구(104)에 의해 척(100)을 레이저 헤드(111)에 대하여 상대적으로 회전, 및 수평 방향으로 이동 가능하게 구성했지만, 레이저 헤드(111)를 척(100)에 대하여 상대적으로 회전, 및 수평 방향으로 이동 가능하게 구성해도 된다. 또한, 척(100) 및 레이저 헤드(111)의 쌍방을 각각 상대적으로 회전, 및 수평 방향으로 이동 가능하게 구성해도 된다.
또한 레이저 헤드(111)는, 도시하지 않는 공간 광 변조기를 더 가지고 있어도 된다. 공간 광 변조기는, 레이저광을 변조하여 출력한다. 구체적으로 공간 광 변조기는, 레이저광의 초점 위치 및 위상을 제어할 수 있어, 조사되는 레이저광의 형상 및 수(분기수)를 조정할 수 있다. 이 때, 분기하여 조사된 레이저광은, 각각의 분기마다 출력 및 형상 등을 조정 가능하게 구성된다. 또한, 공간 광 변조기로서는, 예를 들면 LCOS(Liquid Crystal Silicon)를 선택할 수 있다.
내부 개질 장치(60)는, 제 1 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(내부용 레이저광, 예를 들면 YAG 레이저)을 조사하여, 주연부(We)의 분리의 기점이 되는 주연 개질층(M1), 및 주연부(We)의 소편화의 기점이 되는 분할 개질층(M2)을 형성한다. 내부 개질 장치(60)의 구성은 특별히 한정되는 것은 아니다. 일례에 있어서 내부 개질 장치(60)는, 중합 웨이퍼(T)를 상면에 유지하는 척과, 척과 중합 웨이퍼(제 1 웨이퍼(W))를 상대적으로 회전시키는 회전 기구와, 척과 중합 웨이퍼(제 1 웨이퍼(W))를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동 기구와, 척에 유지된 제 1 웨이퍼(W)의 내부에 내부용 레이저광을 조사하는 레이저 조사부(레이저 헤드)를 구비한다.
분리 장치로서의 주연 제거 장치(70)는, 내부 개질 장치(60)에 있어서 형성된 주연 개질층(M1)을 기점으로서, 제 1 웨이퍼(W)의 주연부(We)의 제거, 즉 엣지 트림을 행한다. 엣지 트림의 방법은 임의로 선택할 수 있다. 일례에 있어서 주연 제거 장치(70)에서는, 예를 들면 쐐기 형상으로 이루어지는 블레이드를 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 사이에 삽입해도 된다. 또한 예를 들면, 에어 블로우 또는 워터 제트를 주연부(We)를 향해 분사함으로써, 당해 주연부(We)에 대하여 충격을 가해도 된다.
세정 장치(80)는, 주연 제거 장치(70)에서 엣지 트림된 후의 제 1 웨이퍼(W) 및 제 2 웨이퍼(S)에 세정 처리를 실시하여, 이들 웨이퍼 상의 파티클을 제거한다. 세정의 방법은 임의로 선택할 수 있다.
이상의 웨이퍼 처리 시스템(1)에는, 제어 장치(90)가 마련되어 있다. 제어 장치(90)는, 예를 들면 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서의 중합 웨이퍼(T)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 상술한 각종 처리 장치 및 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서의 후술하는 웨이퍼 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것으로, 당해 기억 매체(H)로부터 제어 장치(90)에 인스톨된 것이어도 된다. 또한, 상기 기억 매체(H)는, 일시적인 것이어도 비일시적인 것이어도 된다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)가 접합되어, 미리 중합 웨이퍼(T)가 형성되어 있다.
먼저, 중합 웨이퍼(T)를 복수 수납한 카세트(C)가, 반입반출 스테이션(2)의 카세트 배치대(10)에 배치된다.
다음으로, 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 카세트(C) 내의 중합 웨이퍼(T)가 취출되고, 트랜지션 장치(30) 및 웨이퍼 반송 장치(40)를 거쳐 계면 개질 장치(50)로 반송된다. 계면 개질 장치(50)에서는, 중합 웨이퍼(T)(제 1 웨이퍼(W))를 회전시키고 또한 수평 방향으로 이동시키면서, 주연부(We)에 있어서의 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 계면(보다 구체적으로 당해 계면에 형성된 상술한 레이저 흡수막(Fw))에 계면용 레이저광(L2)을 펄스 형상으로 조사한다. 이에 의해, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)와의 계면에 박리가 발생한다.
계면 개질 장치(50)에 있어서는, 이와 같이 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 계면에 박리가 발생함으로써, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 접합 강도가 저하된 미접합 영역(Ae)이 형성된다. 이에 의해 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 계면에는, 도 5에 나타내는 바와 같이 환상(環狀)의 미접합 영역(Ae)과, 당해 미접합 영역(Ae)의 직경 방향 내측에 있어서, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)가 접합된 접합 영역(Ac)이 형성된다. 후술하는 엣지 트림에 있어서는, 제거 대상인 제 1 웨이퍼(W)의 주연부(We)가 제거되지만, 이와 같이 미접합 영역(Ae)이 존재함으로써, 이러한 주연부(We)의 제거를 적절히 행할 수 있다.
또한, 계면 개질 장치(50)에 있어서의 미접합 영역(Ae)의 상세한 형성 방법에 대해서는 후술한다.
미접합 영역(Ae)이 형성된 중합 웨이퍼(T)는, 다음으로, 내부 개질 장치(60)로 반송된다. 내부 개질 장치(60)에서는, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이 제 1 웨이퍼(W)의 내부에 내부용 레이저광(L1)을 조사하여, 주연 개질층(M1) 및 분할 개질층(M2)을 형성한다. 주연 개질층(M1)은, 후술하는 엣지 트림에 있어서 주연부(We)를 제거할 시의 기점이 되는 것이다. 분할 개질층(M2)은, 제거되는 주연부(We)의 소편화의 기점이 되는 것이다. 또한, 이후의 설명에 이용하는 도면에 있어서는, 도시가 복잡해지는 것을 회피하기 위하여, 분할 개질층(M2)의 도시를 생략하는 경우가 있다.
제 1 웨이퍼(W)의 내부에 주연 개질층(M1) 및 분할 개질층(M2)이 형성된 중합 웨이퍼(T)는, 다음으로, 웨이퍼 반송 장치(40)에 의해 주연 제거 장치(70)로 반송된다. 주연 제거 장치(70)에서는, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 제 1 웨이퍼(W)의 주연부(We)의 제거, 즉 엣지 트림이 행해진다. 이 때, 주연부(We)는, 주연 개질층(M1)을 기점으로서 제 1 웨이퍼(W)의 중앙부(주연부(We)의 직경 방향 내측)로부터 분리되고, 또한 미접합 영역(Ae)을 기점으로서 제 2 웨이퍼(S)로부터 완전하게 분리된다. 또한 이 때, 제거되는 주연부(We)는 분할 개질층(M2)을 기점으로서 소편화된다.
주연부(We)의 제거에 있어서는, 중합 웨이퍼(T)를 형성하는 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)와의 계면에, 예를 들면 쐐기 형상으로 이루어지는 블레이드(B)(도 4의 (c)를 참조)를 삽입해도 된다.
제 1 웨이퍼(W)의 주연부(We)가 제거된 중합 웨이퍼(T)는, 다음으로, 웨이퍼 반송 장치(40)에 의해 세정 장치(80)로 반송된다. 세정 장치(80)에서는, 주연부(We)가 제거된 후의 제 1 웨이퍼(W), 및/또는, 제 2 웨이퍼(S)가 세정된다.
세정 장치(80)에 있어서는, 도 4의 (d)에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 제 1 웨이퍼(W), 제 2 웨이퍼(S)에 대하여 세정용 레이저광(L3)을 조사하여 당해 레이저광의 조사 부분을 개질, 제거함으로써, 잔류하는 파티클 등을 제거(세정)해도 된다.
이 후, 모든 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 반송 장치(40) 및 트랜지션 장치(30)를 개재하여, 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 카세트 배치대(10)의 카세트(C)로 반송된다. 이렇게 하여, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
또한, 이상의 설명에 있어서는 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 계면 개질 장치(50)에서 미접합 영역(Ae)을 형성한 후에, 내부 개질 장치(60)에서 주연 개질층(M1) 및 분할 개질층(M2)을 형성했지만, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼 처리의 순서는 이에 한정되지 않는다. 즉, 내부 개질 장치(60)에서 주연 개질층(M1) 및 분할 개질층(M2)을 형성한 후에, 계면 개질 장치(50)에서 미접합 영역(Ae)을 형성하도록 해도 된다.
다음으로, 상술한 미접합 영역(Ae)의 상세한 형성 방법에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
상술한 바와 같이 본 발명자들은, 계면 개질 장치(50)에 있어서, 계면용 레이저광(L2)의 조사 시에 있어서의 중합 웨이퍼(T)의 온도 제어를 행함으로써, 보다 적합하게 미접합 영역(Ae)을 형성할 수 있는 가능성을 발견했다. 이에 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리에서는, 계면 개질 장치(50)에 있어서 각종 조건에 의해 중합 웨이퍼(T)의 온도를 제어하여, 미접합 영역(Ae)을 적절히 형성한다.
계면 개질 장치(50)에 있어서는, 먼저, 미접합 영역(Ae)의 형성 대상인 중합 웨이퍼(T)의 층 정보로서, 예를 들면 제 1 웨이퍼(W)의 박리면을 형성하는 층(본 실시 형태에서는, 예를 들면 레이저 흡수막(Fw))의 두께 및 구조를 취득한다. 취득된 중합 웨이퍼(T)의 층 정보는, 제어 장치(90)에 출력된다.
중합 웨이퍼(T)의 층 정보는, 계면 개질 장치(50)에서 취득해도 되고, 계면 개질 장치(50)의 외부에서 미리 취득된 것이어도 된다.
또한, 중합 웨이퍼(T)의 층 정보의 입수 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 센서 등에 의해 측정되어도 되고, 카메라 등에 의해 중합 웨이퍼(T)를 촬상함으로써 취득되어도 된다.
중합 웨이퍼(T)의 층 정보가 취득되면, 다음으로, 취득된 층 정보에 기초하여 척(100)에 유지된 중합 웨이퍼(T)의 내부, 본 실시 형태에 있어서는 제거 대상인 제 1 웨이퍼(W)의 주연부(We)와 대응하는 위치에 있어서의 레이저 흡수막(Fw)에 대하여 계면용 레이저광(L2)을 조사하여, 미접합 영역(Ae)을 형성한다.
계면 개질 장치(50)에 있어서는, 레이저 조사 시스템(110)으로부터 제 1 웨이퍼(W)에 형성된 레이저 흡수막(Fw)에 대하여 계면용 레이저광(L2)을 조사한다. 조사된 계면용 레이저광(L2)은 레이저 흡수막(Fw)에 의해 흡수된다. 이 때, 레이저 흡수막(Fw)은 계면용 레이저광(L2)의 흡수에 의해 에너지를 축적함으로써 온도가 상승하여 팽창한다. 그 결과, 레이저 흡수막(Fw)의 팽창에 의해 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(Fw)의 계면에 전단 응력이 발생하고, 이에 의해, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 사이에 있어서의 접합력이 약한 계면(본 실시 형태에서는 레이저 흡수막(Fw)과 접합용 막(Fs)의 계면)에 박리가 발생한다. 즉, 계면용 레이저광(L2)의 조사 위치에 있어서, 박리에 의해 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 박리에 의해 접합력이 저하된 미접합 영역(Ae)이 형성된다.
여기서, 계면용 레이저광(L2)은, 도 6에 나타내는 바와 같이 레이저 흡수막(Fw)에 대하여 대략 일정한 조사 피치(Q)(물리적인 계면용 레이저광(L2)의 조사 간격)로 펄스 형상으로 조사된다.
이 때, 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(Fw)의 계면에 발생하는 전단 응력(σ)은, 도 6에 나타내는 계면용 레이저광(L2)이 직접적으로 조사되는 직하 영역(R1)의 온도(T1)와, 연속적으로 형성되는 하나의 직하 영역(R1)과 다른 직하 영역(R1)과의 사이의 주변 영역(R2)의 온도(T2)와의 온도차(ΔT)가 클수록, 커진다고 상정된다. 환언하면, 계면 개질 장치(50)에 있어서는, 도 6에 나타낸 온도차(ΔT)가 커지도록 미접합 영역(Ae)의 형성 동작을 제어함으로써, 주연 제거 장치(70)에서 이후에 행해지는 엣지 트림에 있어서, 적절히 제 1 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 제거할 수 있다고 상정된다.
이에 본 실시 형태에 따른 계면 개질 장치(50)에 있어서는, 미접합 영역(Ae)의 형성에 있어, 이하의 제어 중 적어도 하나를 제어 장치(90)에 의해 실행한다.
첫번째 제어는, 레이저 흡수막(Fw)에 대하여 조사되는 계면용 레이저광(L2)의 반복 주파수(Repetition Frequency : 이하, 단순히 '주파수'라 함)를 제어하는 방법이다.
상술한 바와 같이, 계면용 레이저광(L2)을 흡수한 레이저 흡수막(Fw)은, 에너지를 축적함으로써 온도가 상승한다. 이 때, 레이저 흡수막(Fw)의 온도는, 도 6에 나타낸 바와 같이 계면용 레이저광(L2)의 조사 직하인 직하 영역(R1)의 온도가 크게 상승하고, 또한 주변 영역(R2)의 온도도 상승한다.
이러한 경우, 계면용 레이저광(L2)의 주파수가 크면, 하나의 직하 영역(R1)의 형성에 의해 온도가 상승한 주변 영역(R2)이 냉각되는 것보다도 전에 다른 직하 영역(R1)을 형성하기 위한 계면용 레이저광(L2)이 조사된다. 즉, 인접하는 하나의 직하 영역(R1)과 다른 직하 영역(R1)의 연속적인 형성에 있어, 그 사이의 주변 영역(R2)의 온도(T2)가 높게 머문 상태가 되어, 온도차(ΔT)를 확보할 수 없게 될 우려가 있다.
이에 본 실시 형태에 있어서는, 계면용 레이저광(L2)의 조사에 앞서 취득된 중합 웨이퍼(T)의 층 정보에 기초하여, 계면용 레이저광(L2)의 주파수를 변경한다. 보다 구체적으로, 층 정보에 기초하여 박리가 곤란하다고 인정되는 부분(예를 들면 레이저 흡수막(Fw)의 두께가 큰 부분, 또는 박리가 곤란한 레이저 흡수막(Fw)의 막종을 가지는 부분)에 대하여 조사되는 계면용 레이저광(L2)의 주파수를, 그 외의 박리를 정상적으로 실행할 수 있는 부분과 비교해 작게 한다.
이와 같이 계면용 레이저광(L2)의 주파수를 저하시키는 것에 의해, 계면용 레이저광(L2)의 시간적인 펄스 간격이 커진다(예를 들면 계면용 레이저광(L2)의 주파수를 반으로 함으로써 시간적인 펄스 간격이 배가 된다). 그리고, 계면용 레이저광(L2)의 시간적인 펄스 간격이 길어지면, 당해 펄스 간격에 있어서의 주변 영역(R2)의 자연 냉각량이 증가함으로써 다음의 계면용 레이저광(L2)의 조사 시에 있어서의 주변 영역(R2)의 온도(T2)가 낮아져, 도 6에 나타낸 온도차(ΔT)를 크게 할 수 있다.
환언하면, 본 개시에 따른 기술에 의하면, 계면용 레이저광(L2)의 조사 위치에 있어서의 상기 층 정보에 기초하여, 박리가 곤란하다고 인정되는 부분과, 그 외의 박리를 정상적으로 실행할 수 있는 부분에서, 온도차(ΔT)를 독립적으로 제어한다.
여기서, 도 7은 주파수가 상이한 계면용 레이저광(L2)을 이용하여 미접합 영역(Ae)의 형성을 행한 경우에 있어서의, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 박리 상태를 나타내는 표이다. 본 실시예에 있어서는, 계면용 레이저광(L2)의 주파수를 100 kHz로 한 경우와, 주파수를 50 kHz로 한 경우에 있어서의 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 박리 상태를 각각 확인했다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 계면용 레이저광(L2)의 주파수 이외의 조건(예를 들면 레이저 흡수막(Fw)의 층 정보로서의 두께 및 구조, 중합 웨이퍼(T)의 회전수 등)은 동일하게 했다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 동일한 층 정보를 가지는 레이저 흡수막(Fw)에 대하여, 동일한 조사 피치(Q)(도 6을 참조), 에너지량으로 계면용 레이저광(L2)을 조사하는 경우라도, 주파수를 떨어뜨림으로써 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)를 문제없이 박리할 수 있는 조건 범위가 넓어지는 것을 알았다.
이는, 동일한 조사 피치(Q), 에너지량으로 계면용 레이저광(L2)을 조사한 경우에도, 주파수의 저하에 의해 주변 영역(R2)의 냉각 시간이 증가하고, 그 결과, 도 6에 나타낸 온도차(ΔT)가 커졌던 것에 기인한다고 상정된다.
또한, 미접합 영역(Ae)의 형성에 의해 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)를 적절히 박리한다고 하는 관점에서는, 계면용 레이저광(L2)의 물리적인 조사 간격인 조사 피치(Q)는, 미리 결정된 일정한 값으로 제어되는 것이 바람직하다. 환언하면, 상술한 층 정보에 기초하여 취득된 박리가 곤란한 부분과, 그 외의 정상적으로 박리를 실행할 수 있는 부분에 있어서 조사 피치(Q)가 일정하게 제어되는 것이 바람직하다.
이러한 점을 감안하여, 계면용 레이저광(L2)의 조사 피치(Q)를 대략 일정하게 제어하기 위하여, 당해 계면용 레이저광(L2)의 주파수에 따라 중합 웨이퍼(T)의 회전 속도(둘레 방향의 조사 피치(Q)에 대응) 및 수평 방향의 이동 속도(직경 방향의 조사 피치(Q)에 대응)가 적절히 변경되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 계면용 레이저광(L2)의 주파수를 저하시켰을 시에는, 중합 웨이퍼(T)의 회전 속도 및 이동 속도를 동시에 저하시켜, 계면용 레이저광(L2)의 조사 피치(Q)가 일정해지도록 제어를 행하는 것이 바람직하다.
그러나, 이와 같이 계면용 레이저광(L2)의 주파수를 저하시키거나(저주파수로 하거나), 또는 적절히 변경시킨 경우, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)를 박리하여 적절히 미접합 영역(Ae)을 형성할 수 있지만, 주연부(We)의 전면에 미접합 영역(Ae)을 형성하는데 요하는 시간이 증가한다. 환언하면, 계면 개질 장치(50)에 있어서 계면용 레이저광(L2)의 주파수 제어를 행하는 경우, 미접합 영역(Ae)을 적절히 형성하는 것과, 당해 미접합 영역(Ae)의 형성에 따른 스루풋을 향상시키는 것의 사이에는 트레이드 오프의 관계가 있다.
이러한 점을 감안하여, 계면 개질 장치(50)에 있어서의 스루풋을 고려하여, 제어할 수 있는 최소의 주파수로 계면용 레이저광(L2)을 조사하는 것이 바람직하다. 그리고 본 실시 형태에 있어서는, 상술한 바와 같이 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 박리가 곤란하다고 인정되는 부분에 있어서만 계면용 레이저광(L2)의 주파수를 저하시킴으로써 미접합 영역(Ae)을 적절히 형성하고, 또한 정상적으로 박리를 실행할 수 있는 그 외의 부분에 있어서는 계면용 레이저광(L2)의 주파수를 되돌림(고주파수로 함) 으로써, 스루풋의 저하를 억제한다.
또한, 하나의 직하 영역(R1)의 형성에 의해 온도가 상승한 주변 영역(R2)이 계면용 레이저광(L2)의 조사 전의 온도까지 냉각되는데 요하는 시간은, 계면용 레이저광(L2)의 주파수에 관계없이, 당해 계면용 레이저광(L2)의 에너지량에 따라 일정하다고 추측된다.
이러한 점을 감안하여, 계면용 레이저광(L2)의 주파수는, 당해 계면용 레이저광(L2)의 시간적인 펄스 간격이, 주변 영역(R2)이 계면용 레이저광(L2)의 조사 전의 온도까지 냉각되는데 요하는 시간과 대략 동일, 또는 그 이상이 되도록 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 레이저 헤드(111)가 상기한 공간 광 변조기(예를 들면 LCOS)를 가지고 있는 경우에는, 평면에서 봤을 때의 레이저 흡수막(Fw)의 상이한 복수 점에 대하여, 계면용 레이저광(L2)이 동시에 조사되어도 된다. 이 때, 상기한 온도차(ΔT)에 기인하는 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 박리 효과를 적절히 향수하기 위하여, 계면용 레이저광(L2)이 동시 조사되는 레이저 흡수막(Fw) 면내의 복수 점(복수의 집광점 위치)은, 평면에서 봤을 때 적어도 둘레 방향 및 직경 방향으로 인접하지 않도록 배치되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 예를 들면 도 8a의 (a)에 나타내는 바와 같이, 복수, 도시의 예에서는 2 개의 계면용 레이저광(L2)을 중합 웨이퍼(T)의 둘레 방향에 대하여 조사 피치(Q)(도 6을 참조)의 2 배의 조사 간격으로(하나의 직하 영역(R1)에 대응하는 하나의 주변 영역(R2), 1 개분의 크기의 간격을 두고) 조사하여, 복수의 하나의 직하 영역(R1)의 형성을 동시에 행하도록 해도 된다. 이에 이어서, 도 8a의 (b)에 나타내는 바와 같이, 복수의 계면용 레이저광(L2)의 각각의 집광점 위치를 둘레 방향으로 조사 피치(Q)분 이동시켜 연속적으로 조사하여, 복수의 다른 직하 영역(R1)의 형성을 동시에 행함으로써, 평면에서 봤을 때의 레이저 흡수막(Fw)의 복수 점에서 동시에 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 박리를 발생시켜, 미접합 영역(Ae)의 형성에 따른 스루풋을 향상시킬 수 있다.
이 때, 상기한 바와 같이 중합 웨이퍼(T)의 층 정보에 기초하여 계면용 레이저광(L2)의 주파수를 제어함으로써, 복수의 다른 직하 영역(R1)의 형성 시에 있어서의, 복수의 하나의 직하 영역(R1)과의 사이의 주변 영역(R2)의 온도를 저하할 수 있고, 그 결과, 도 6에 나타낸 온도차(ΔT)를 크게 하여, 적절히 미접합 영역(Ae)을 형성할 수 있다.
또한, 동시에 조사되는 복수의 계면용 레이저광(L2)의 배치는, 도 8a에 나타낸 둘레 방향으로 간격을 두고 배열되는 배치에는 한정되지 않으며, 도 8b의 (a)에 나타내는 바와 같이, 복수, 도시의 예에서는 2 개의 계면용 레이저광(L2)을, 중합 웨이퍼(T)의 직경 방향에 대하여 간격(조사 피치(Q)의 2 배)을 두고 배열하여 배치해도 된다. 또한 예를 들면, 도 8b의 (b)에 나타내는 바와 같이, 복수, 도시의 예에서는 2 개의 계면용 레이저광(L2)을, 중합 웨이퍼(T)의 직경 방향 및 둘레 방향의 쌍방에 대하여 조사 피치(Q)의 조사 간격을 마련하여, 즉 복수의 집광점이 평면에서 봤을 때 비스듬한 배치가 되도록 배치되어도 된다.
이와 같이 본 실시 형태에서는, 복수의 집광점의 위치를 적어도 레이저 흡수막(Fw)의 평면에서 봤을 때 둘레 방향 및 직경 방향으로 인접하지 않도록 배치하고, 복수의 계면용 레이저광(L2)을 동시에 조사한다. 이에 의해, 연속적으로 형성되는 복수의 하나의 직하 영역(R1)과 복수의 다른 직하 영역(R1)과의 사이의 주변 영역(R2)의 온도(T2)와의 온도차(ΔT)를 크게 할 수 있고, 그 결과, 평면에서 봤을 때의 복수 점에서 적절히 미접합 영역(Ae)을 동시에 형성할 수 있어, 당해 미접합 영역(Ae)의 형성에 따른 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 동시에 조사되는 계면용 레이저광(L2)의 수는 2 개에는 한정되지 않으며, 3 개 이상의 계면용 레이저광(L2)이 레이저 흡수막(Fw)에 대하여 동시에 조사되어도 된다. 이 때, 3 개 이상의 계면용 레이저광(L2)의 집광점 위치는, 평면에서 봤을 때 중합 웨이퍼(T)의 둘레 방향, 직경 방향 또는 경사 방향으로 간격을 두고 배열되어 배치되어도 되고, 또는, 둘레 방향, 직경 방향 또는 경사 방향으로 배열되는 배치를 조합해도 된다.
두번째 제어는, 척(100)의 내부에 배치된 냉각 기구(100a)에 의해, 중합 웨이퍼(T)를 냉각하는 방법이다.
상술한 바와 같이, 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(Fw)의 계면에 발생하는 전단 응력(σ)은, 직하 영역(R1)의 온도(T1)와 주변 영역(R2)의 온도(T2)와의 온도차(ΔT)가 클수록, 커진다고 상정된다.
이러한 점을 감안하여, 계면용 레이저광(L2)의 조사 시에 냉각 기구(100a)에 의해 중합 웨이퍼(T)를 냉각함으로써 주변 영역(R2)의 온도(T2)를 저하시키고, 이에 의해 도 6에 나타낸 온도차(ΔT)를 크게 해도 된다.
또한, 도 3에 나타낸 예에 있어서는 냉각 기구(100a)를 척(100)의 내부에 배치했지만, 냉각 기구(100a)의 구성 및 배치는 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 척(100)의 내부에 냉각 기구(100a)를 배치하는 것 대신에, 또는 더불어, 도 9a에 나타내는 바와 같이 중합 웨이퍼(T)의 표면(제 1 웨이퍼(W)의 이면(Wb))에 냉각용 에어(Air)를 공급하는, 냉각 기구로서의 에어 노즐(100b)을 배치해도 된다. 에어 노즐(100b)은, 냉각 에어 공급원(113)이 접속된다. 또한, 중합 웨이퍼(T)를 냉각할 수 있고, 또한 계면용 레이저광(L2)의 조사를 방해하지 않는 온도이면 냉각용 에어(Air)의 온도는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 실온이어도 되고, 실온 이하의 저온, 또는 극저온이어도 된다.
에어 노즐(100b)은, 중합 웨이퍼(T)에 대한 계면용 레이저광(L2)의 조사에 있어, 중합 웨이퍼(T)의 중심부에 대하여 상방으로부터 냉각용 에어(Air)를 공급하여, 원심력에 의해 중합 웨이퍼(T)의 전면을 냉각한다. 이에 의해 중합 웨이퍼(T)를 냉각함으로써 주변 영역(R2)의 온도(T2)를 저하시켜, 도 6에 나타낸 온도차(ΔT)를 크게 할 수 있다.
또한, 이와 같이 주변 영역(R2)에 대하여 냉각용 에어(Air)를 국소적으로 공급하는 경우, 계면용 레이저광(L2)의 조사 위치는, 당해 냉각용 에어(Air)의 공급 위치를 기준으로서 결정되어도 된다. 환언하면, 냉각용 에어(Air)를 가이드로서 계면용 레이저광(L2)의 조사를 행해도 된다.
또한, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)를 적절히 박리하여 미접합 영역(Ae)을 형성한다고 하는 관점에서는, 상술한 바와 같이, 적어도 계면용 레이저광(L2)의 조사 직하인 직하 영역(R1)과, 그 주변 영역(R2)의 온도차(ΔT)를 크게 할 수 있으면 된다고 상정된다. 환언하면, 상술한 냉각 기구(100a) 및 에어 노즐(100b)과 같이 반드시 중합 웨이퍼(T)의 전면을 냉각할 필요는 없으며, 적어도 계면용 레이저광(L2)의 조사 직하 근방의 주변 영역(R2)을 냉각할 수 있으면, 적절히 미접합 영역(Ae)을 형성할 수 있다고 상정된다. 이러한 관점에서, 상술한 냉각 기구(100a) 및 에어 노즐(100b) 대신에, 또는 더불어, 주변 영역(R2)을 국소적으로 냉각하기 위한 기구가 마련되어 있어도 된다.
구체적으로, 예를 들면 도 9b에 나타내는 바와 같이, 중합 웨이퍼(T)에 대한 계면용 레이저광(L2)의 조사에 있어 주변 영역(R2)을 향해 냉각용 에어(Air)를 공급하는, 냉각 기구로서의 에어 노즐(100c)을 배치해도 된다. 에어 노즐(100c)은, 냉각 에어 공급원(114)이 접속된다. 이에 의해 주변 영역(R2)의 온도(T2)를 저하시켜, 도 6에 나타낸 온도차(ΔT)를 크게 할 수 있다.
또한, 주변 영역(R2)을 국소적으로 냉각하는 에어 노즐(100c)은, 도 9c에 나타내는 바와 같이 계면용 레이저광(L2)을 조사하는 레이저 조사 시스템(110)과 일체로 구성되어도 된다.
본 실시 형태에 따른 계면 개질 장치(50)에 있어서는, 이상의 제어 중 적어도 하나를 제어 장치(90)에 의해 실행하여, 제거 대상인 제 1 웨이퍼(W)의 주연부(We)와 대응하는 위치에 있어서의 중합 웨이퍼(T)의 전면에 미접합 영역(Ae)을 형성한다.
본 실시 형태에 따르면, 미접합 영역(Ae)의 형성에 있어, 계면용 레이저광(L2)의 조사 직하인 직하 영역(R1)의 온도(T1)와, 그 주변 영역(R2)의 온도(T2)와의 온도차(ΔT)가 커지는 제어를 실행한다. 구체적으로, 계면용 레이저광(L2)의 주파수, 또는 중합 웨이퍼(T)의 온도 중 적어도 어느 하나를 제어함으로써, 계면용 레이저광(L2)의 조사 시에 있어서의 주변 영역(R2)의 온도(T2)를 저하시키고, 이에 의해 온도차(ΔT)를 크게 한다.
이에 의해, 레이저 흡수막(Fw)이 계면용 레이저광(L2)의 흡수에 의해 팽창함으로써 직하 영역(R1)과 주변 영역(R2)의 사이에 발생하는 전단 응력(σ)을 크게 할 수 있고, 그 결과, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)를 적절히 박리할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 따르면, 이러한 온도 제어를, 특히 주연부(We)의 면내에 있어서의, 통상의 고주파수로의 박리 조건(계면용 레이저광(L2)의 조사 조건)으로는 박리가 곤란하다고 인정되는 부분에만 실행한다. 이에 의해, 당해 통상의 박리 조건으로는 박리가 곤란한 부분에 있어서 적절히 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)를 박리하여 미접합 영역(Ae)을 형성할 수 있고, 또한 그 외의 부분에 있어서는 통상의 박리 조건으로 계면용 레이저광(L2)의 조사를 행함으로써 미접합 영역(Ae)의 형성에 따른 스루풋의 저하를 억제하여, 계면 개질 장치(50)에 있어서의 미접합 영역(Ae)의 형성 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에 있어서는, 미리 취득된 층 정보에 기초하여 박리 곤란한 부분을 검지하고, 당해 박리 곤란한 부분에 대하여 온도차(ΔT)를 크게 하기 위한 제어(중합 웨이퍼(T)의 온도 제어 및 계면용 레이저광(L2)의 조사 조건 제어)를 실행했다. 그러나 계면 개질 장치(50)에 있어서는, 이와 더불어, 엣지 트림에 있어서의 가공 품질이 중요해지는 주연부(We)의 직경 방향 내측(주연 개질층(M1)의 형성측)에서 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)를 적절히 박리하기 위하여, 동일한 제어를 실행해도 된다. 환언하면, 중합 웨이퍼(T)의 면내에 있어서의, 계면용 레이저광(L2)의 집광점의 직경 방향 위치에 기초하여, 당해 계면용 레이저광(L2)의 주파수(도 6에 나타낸 온도차(ΔT))의 제어를 행해도 된다.
이러한 경우, 미접합 영역(Ae)의 형성 정밀도가 엣지 트림의 가공 품질에 영향을 미치는 주연부(We)의 직경 방향 내측에서의 온도차(ΔT)를 크게 함으로써, 적절히 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)를 적절히 박리하여, 엣지 트림의 가공 정밀도 및 가공 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 이와 함께, 가공 품질에 대한 영향이 작은 주연부(We)의 직경 방향 외측(제 1 웨이퍼(W)의 외연측)에 조사되는 계면용 레이저광(L2)의 주파수를 고주파수(통상의 박리 조건)로 설정함으로써, 미접합 영역(Ae)의 형성에 따른 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 계면에 형성된 레이저 흡수막(Fw)에 계면용 레이저광(L2)을 조사하여, 당해 레이저 흡수막(Fw)과 접합용 막(Fs)의 계면에 미접합 영역(Ae)(박리면)을 형성했지만, 미접합 영역(Ae)의 형성 위치는, 제 1 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있으면 이에 한정되지 않는다.
보다 구체적으로, 예를 들면 미접합 영역(Ae)은 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 사이에 있어서의 접합력이 약한 계면에 형성되지만, 이러한 미접합 영역(Ae)의 형성 계면은 레이저 흡수막(Fw)과 제 1 웨이퍼(W) 및 디바이스층(Dw)의 계면, 또는 제 1 웨이퍼(W)와 디바이스층(Ds)의 계면일 수 있다. 또한 예를 들면, 레이저 흡수막(Fw) 대신에, 접합용 막(Fs)에 계면용 레이저광(L2)을 조사하여 미접합 영역(Ae)을 형성해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)가 접합된 중합 웨이퍼(T)에 있어서, 제 1 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 제거하는 경우를 예로 설명을 행했지만, 본 개시에 따른 기술은, 제 1 웨이퍼(W)의 전체를 제 2 웨이퍼(S)로부터 제거하는 경우, 즉, 이른바 중합 웨이퍼(T)의 레이저 리프트 오프 처리에도 적용할 수 있다.
구체적으로, 도 10에 나타내는 바와 같이, 중합 웨이퍼(T)에 있어서의 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 접합 계면의 전면에 있어서 미접합 영역(Ae)을 형성하는 경우라도, 당해 미접합 영역(Ae)의 형성에 있어 직하 영역(R1)과 주변 영역(R2)의 온도차(ΔT)를 크게 함으로써, 적절히 제 1 웨이퍼(W)를 제 2 웨이퍼(S)로부터 박리할 수 있다. 이 때, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 계면에 조사되는 계면용 레이저광(L2)의 주파수는, 미리 취득된 층 정보에 기초하여 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 이상의 실시 형태에 있어서는, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 계면에 조사되는 계면용 레이저광(L2)의 형상(집광점의 형상)을 특별히 한정하지 않았다. 그러나, 예를 들면 도 6에도 나타낸 바와 같이 계면용 레이저광(L2)의 집광점 형상을 둥근 형상으로 한 경우, 도 11a에 나타내는 바와 같이, 평면에서 봤을 때 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 계면(레이저 흡수막(Fw))에 계면용 레이저광(L2)에 의한 열영향이 미치지 않는 영역(도 11a 중에 있어서의 흰색 부분 : 이하, '비가열 영역(R3)'이라 함)이 생기고, 이러한 비가열 영역(R3)에 있어서 적절히 미접합 영역(Ae)을 형성할 수 없을 우려가 있다.
이에, 레이저 헤드(111)가 상기한 공간 광 변조기(예를 들면 LCOS)를 가지고 있는 경우에는, 비가열 영역(R3)의 면적을 작게 할 수 있도록 계면용 레이저광(L2)의 집광점 형상을 제어하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 예를 들면 도 11b에 나타내는 바와 같이, 계면용 레이저광(L2)의 집광점 형상을, 평면에서 봤을 때 중합 웨이퍼(T)의 직경 방향 내측에 짧은 변, 직경 방향 외측에 긴 변을 가지는 대략 사다리꼴 형상으로 제어하는 것이 바람직하다. 또한 이 때, 특히 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 접합 계면의 전면에 있어서 미접합 영역(Ae)을 형성하는 경우에 있어서는, 당해 대략 사다리꼴 형상의 짧은 변 및/또는 긴 변의 길이(사다리꼴 형상의 폭)를, 계면용 레이저광(L2)의 조사 위치가 중합 웨이퍼(T)의 직경 방향 내측을 향함에 따라 작게 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 계면용 레이저광(L2)의 조사 형상을 대략 사다리꼴 형상으로 함으로써, 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)의 계면(레이저 흡수막(Fw))에 있어서 형성되는 비가열 영역(R3)을 없애거나, 내지는 면적을 작게 할 수 있고, 그 결과, 미접합 영역(Ae)의 형성 대상인 주연부(We)의 전면을 적절히 박리할 수 있다.
또한, 계면용 레이저광(L2)의 조사 형상은 도 11b에 나타낸 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 사다리꼴 형상의 짧은 변 및/또는 긴 변은, 중합 웨이퍼(T)(레이저 흡수막(Fw))의 동심원 형상에 맞춘 곡률을 가지고 있어도 된다. 이 경우, 비가열 영역(R3)의 면적을 더 작게 할 수 있다.
또한 예를 들면, 상기한 비가열 영역(R3)의 면적을 적어도 작게 할 수 있으면, 계면용 레이저광(L2)의 조사 형상은 대략 사다리꼴 형상에 한정되는 것도 아니며, 예를 들면 도 11c에 나타내는 바와 같이 사각형 이상의 다각형 형상(도시의 예에서는 육각형)이 빈틈없이 깔려 있어도 되며, 또는, 도 11d에 나타내는 바와 같이 삼각형을 엇갈리게 하여 빈틈없이 깔도록 해도 된다.
또한 이상의 실시 형태에 있어서는, 도 1에서 나타낸 바와 같이 레이저 흡수막(Fw)이 디바이스층(Dw)에 형성된 산화막인 경우를 예로 설명을 행했지만, 레이저광을 흡수하기 위한 레이저 흡수막은, 제 1 웨이퍼(W)와 디바이스층(Dw)의 사이에 형성되어도 된다.
보다 구체적으로, 도 12에 나타내는 바와 같이, 제 1 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에는, 레이저 흡수막(P), 디바이스층(Dw) 및 접합용 막(F)이 이 순으로 적층되어 형성되고, 제 2 웨이퍼(S)의 표면(Sa)에는, 디바이스층(Ds) 및 접합용 막(Fs)이 이 순으로 적층되어 형성된다.
레이저 흡수막(P)은 예를 들면 산화막(SiO2막, TEOS막)이며, 상기한 레이저 흡수막(Fw)과 마찬가지로 레이저광을 흡수한다. 디바이스층(Dw, Ds)은, 복수의 디바이스를 포함한다. 접합용 막(F, Fs)으로서는 예를 들면 산화막(THOX막, SiO2막, TEOS막), SiC막, SiCN막 또는 접착제 등이 이용되고, 이 접합용 막(F, Fs)을 개재하여 제 1 웨이퍼(W)와 제 2 웨이퍼(S)가 접합되어 있다.
이하, 레이저광을 흡수하기 위한 레이저 흡수막(P)이 제 1 웨이퍼(W)와 디바이스층(Dw)의 사이에 형성되어 있는 경우에 있어서의, 제 2 웨이퍼(S)로부터의 제 1 웨이퍼(W)의 제거 방법에 대하여 설명한다.
또한, 이하의 설명에 있어서는, 도 10에 나타낸 바와 같이 제 1 웨이퍼(W)의 전부를 제 2 웨이퍼(S)로부터 제거하는 경우, 즉, 제 1 웨이퍼(W)에 형성된 디바이스층(Dw)을 제 2 웨이퍼(S)에 전사하는 경우를 예로 설명을 행한다.
디바이스층(Dw)의 제 2 웨이퍼(S)에 대한 전사에 있어서는, 먼저, 도 13에 나타내는 바와 같이 계면 개질 장치(50)에 있어서 레이저 흡수막(P), 보다 상세하게는 레이저 흡수막(P)과 제 1 웨이퍼(W)의 계면에 계면용 레이저광(L2)(CO2 레이저광)을 펄스 형상으로 조사한다(도 14의 단계(St1)). 제 1 웨이퍼(W)의 이면(Wb)측으로부터 조사된 계면용 레이저광(L2)은, 도 13에 나타낸 바와 같이, 실리콘(제 1 웨이퍼(W))을 투과하여 레이저 흡수막(P)에 흡수된다(도 14의 단계(St2)).
레이저 흡수막(P)에서 흡수된 계면용 레이저광(L2)은, 그 에너지 분포에 따라 열로 변환된다(도 14의 단계(St3)). 환언하면, 계면용 레이저광(L2)의 흡수에 의해, 레이저 흡수막(P)의 온도가 상승한다.
계면용 레이저광(L2)의 흡수에 의해 레이저 흡수막(P)에 있어서 발생한 열(도면 중의 Ht)은, 도 15에 나타내는 바와 같이, 그 대부분이 제 1 웨이퍼(W)측으로 확산된다(도 14의 단계(St4)). 환언하면, 레이저 흡수막(P)으로부터의 열 확산에 의해, 레이저 흡수막(P)과 제 1 웨이퍼(W)(실리콘)의 계면의 온도가 상승한다.
레이저 흡수막(P)에서 발생한 열이 제 1 웨이퍼(W)측으로 확산되면, 이 열의 영향, 즉 레이저 흡수막(P)과 제 1 웨이퍼(W)의 계면 온도의 상승에 의해, 도 16에 나타내는 바와 같이 계면용 레이저광(L2)의 조사 부분에 있어서의 제 1 웨이퍼(W)가 그 온도 분포에 따라 국소적으로 팽창(레이저 흡수막(P)측에 대하여, 하측 볼록 형상으로 소성 변형)한다(도 14의 단계(St5)).
이하, 계면용 레이저광(L2)의 조사에 의해 발생하는 열의 영향을 받는 영역을, 계면용 레이저광(L2)의 '조사 영역(R)'이라 하는 경우가 있다. 환언하면, 제 1 웨이퍼(W)는, 계면용 레이저광(L2)의 조사 영역(R)에 있어서 국소적으로 팽창한다.
그리고 계면 개질 장치(50)에서는, 평면에서 봤을 때의 레이저 흡수막(P)의 전면에 대하여 계면용 레이저광(L2)을 조사한다. 환언하면, 도 17에 나타내는 바와 같이, 레이저 흡수막(P)의 전면에 대하여, 계면용 레이저광(L2)을 간격을 두고 복수 회 조사한다.
이 때, 제 1 웨이퍼(W)는 레이저광(L1)의 조사마다 국소적으로 팽창, 즉, 평면에서 봤을 때의 상이한 부분에 복수의 조사 영역(R)이 간격을 두고 형성된다.
여기서, 제 1 웨이퍼(W)가 팽창하면, 이 제 1 웨이퍼(W)의 팽창에 수반하여, 레이저 흡수막(P)이 상측(제 1 웨이퍼(W)측)으로부터 가압되고, 이에 의해, 도 17에 나타낸 바와 같이 계면용 레이저광(L2)의 조사 위치에 있어서의 레이저 흡수막(P)에는 압축 응력(σ1)이 발생한다. 발생한 압축 응력(σ1)은, 도 17에 나타낸 바와 같이, 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(P)을 박리하는 방향(도면 중의 하향 방향으로서, 레이저 흡수막(P)측)으로 작용하여 박리 응력(σ2)을 발생시킨다.
환언하면, 계면용 레이저광(L2)의 조사 영역(R)에 있어서는, 계면용 레이저광(L2)의 조사 직하 영역(R1)(도 8 등을 참조)에 있어서 실리콘(제 1 웨이퍼(W))이 팽창하여 압축 응력(σ1)이 발생하고, 또한 주변 영역(R2), 특히 조사 영역(R)의 단부(Re)(도 16을 참조)에 있어서 압축 응력(σ1)에 기인하는 박리 방향의 응력인 박리 응력(σ2)이 발생한다. 이 박리 응력(σ2)은, 조사 영역(R)의 주변 영역(R2)(도 8 등을 참조)에 있어서 발생하는 인장 응력이다.
발생한 압축 응력(σ1) 및 박리 응력(σ2)은, 레이저 흡수막(P)의 내부에 축적된다. 이 때, 조사 영역(R)의 단부(Re)에 있어서는, 복수의 조사 영역(R)에서 발생한 박리 응력(σ2)이 상승적(중복적)으로 작용한다.
그리고, 조사 영역(R)의 단부(Re)에 있어서의 박리 응력(σ2)의 축적 총량(상승량)이, 당해 단부(Re)에 있어서의 단위 면적당 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(P)의 밀착력(Σ)을 초과했을 때(n × σ2 ＞ Σ(단, n은 자연수로 레이저광(L1)의 조사수)), 도 18에 나타내는 바와 같이 조사 영역(R)의 단부(Re)에 있어서 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(P)과의 계면에서 박리가 발생하고, 그 결과, 레이저 흡수막(P)과 제 1 웨이퍼(W)의 접합 강도가 저하된다(도 14의 단계(St6)).
또한, 레이저 흡수막(P)의 내부에 축적되어 있던 응력(σ)(압축 응력(σ1) 및 박리 응력(σ2))은, 이 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(P)의 박리에 의해 해방된다.
그리고, 계면 개질 장치(50)에서는, 도 19에 나타내는 바와 같이, 평면에서 봤을 때 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(P)과의 계면의 전면에서 박리를 발생시킴으로써, 환언하면, 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(P)과의 계면의 전면에서, 조사 영역(R)의 단부(Re)에서 발생한 박리를 연결함으로써, 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(P)의 전면에 있어서 접합 강도를 저하시키고, 이에 의해, 이후의 분리 공정에 있어서 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(P)을 적절히 분리할 수 있다(도 14의 단계(St7)).
또한, 레이저 흡수막(P)으로부터의 제 1 웨이퍼(W)의 분리는, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 배치되는 도시하지 않는 분리 장치에 있어서 행해져도 되고, 계면 개질 장치(50)의 내부에서 행해져도 된다. 레이저 흡수막(P)으로부터의 제 1 웨이퍼(W)의 분리 방법은 임의로 결정할 수 있다.
이 때, 계면 개질 장치(50)에 있어서의 계면용 레이저광(L2) 조사 후의 중합 웨이퍼(T)에 있어서는, 제 1 웨이퍼(W)의 전면에 있어서 레이저 흡수막(P)과의 박리가 발생해 있는 것, 환언하면, 조사 영역(R)의 단부(Re)에서 박리가 발생한 후, 박리 응력(σ2)에 의해 조사 직하의 영역을 포함하는 조사 영역(R)의 중앙부에서도, 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(P)이 박리되어 있는 것이 이상적이다. 그러나, 도 18에 나타낸 바와 같이, 조사 영역(R)의 중앙부(레이저광(L1)의 조사 직하의 영역)에 있어서는, 조사 영역(R)의 단부(Re)에서 박리가 발생한 후에 있어서도, 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(P)이 연결된 채의 상태(박리되어 있지 않은 상태)가 유지되는 경우가 있다. 이 때문에, 본 개시의 기술에 따른 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서는, 계면용 레이저광(L2) 조사 후의 중합 웨이퍼(T)에 있어서, 제 1 웨이퍼(W)를 중합 웨이퍼(T)(레이저 흡수막(P))로부터 확실히 분리하기 위하여, 도시하지 않는 도시하지 않는 분리 장치를 배치하고, 당해 분리 장치에 있어서 제 1 웨이퍼(W)를 중합 웨이퍼(T)로부터 분리하는 공정을 마련하는 것이 바람직하다.
여기서, 이와 같이 중합 웨이퍼(T)로부터의 제 1 웨이퍼(W)의 분리를 도시하지 않는 분리 장치 등의 분리 위치에서 행하는 경우, 상기한 이상의 상태, 즉 제 1 웨이퍼(W)의 전면에 있어서 레이저 흡수막(P)과의 박리가 발생해 있는 상태에서 분리 위치에 대한 중합 웨이퍼(T)의 반송을 행하면, 이 반송에 수반하는 관성력 등에 의해 제 1 웨이퍼(W)가 제 2 웨이퍼(S)로부터 낙하해 버릴 우려가 있다.
또한, 이와 같이 제 1 웨이퍼(W)의 전면에 있어서 레이저 흡수막(P)과의 박리가 발생해 있으면, 계면용 레이저광(L2) 조사 후의 중합 웨이퍼(T)를 분리 위치로 반송할 필요가 없는 경우라도, 계면 개질 장치(50)에 있어서의 레이저 흡수막(P)에 대한 계면용 레이저광(L2)의 조사 중에 있어서, 척(100)의 회전에 수반하는 원심력 등에 의해 제 1 웨이퍼(W)가 제 2 웨이퍼(S) 상으로부터 날아가 버릴 우려가 있다.
이러한 점을 감안하여, 레이저 흡수막(P)에 대한 계면용 레이저광(L2)의 조사중, 및 중합 웨이퍼(T)의 반송 중에 제 1 웨이퍼(W)가 비산, 낙하해 버리는 것을 억제하기 위하여, 계면 개질 장치(50)에서는, 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(P)의 계면 중 적어도 일부가 연결된 채의 상태(박리되어 있지 않은 상태)를 유지하도록, 계면용 레이저광(L2)의 조사 조건(조사 위치 및 출력 등)을 제어하는 것이 바람직하다.
이에 의해, 계면용 레이저광(L2)의 조사 중 및 분리 위치로의 반송 중 등에 있어서 제 1 웨이퍼(W)가 레이저 흡수막(P)으로부터 완전하게 분리되어, 제 2 웨(S)로부터 비산, 낙하해 버리는 것이 억제된다.
제 1 웨이퍼(W)에 형성된 디바이스층(Dw)의 제 2 웨이퍼(S)에 대한 전사는, 이상과 같이 하여 행해진다. 즉, 계면 개질 장치(50)에 있어서, 계면용 레이저광(L2)의 조사에 의해 발생하는 열에 의해 제 1 웨이퍼(W)를 팽창시켜, 레이저 흡수막(P)에 압축 응력(σ1)을 발생시킴으로써 제 1 웨이퍼(W)와 레이저 흡수막(P)의 계면에 박리 응력(σ2)이 발생하고, 이에 의해 레이저 흡수막(P)과 제 1 웨이퍼(W)의 계면에서 박리를 발생시킴으로써, 접합 강도를 저하시킨다. 그리고, 레이저 흡수막(P)과 제 1 웨이퍼(W)의 전면에서 접합 강도를 저하시킨 후, 도시하지 않는 분리 장치, 또는 계면 개질 장치(50)에 있어서 레이저 흡수막(P)으로부터 제 1 웨이퍼(W)를 예를 들면 상승시켜, 제 1 웨이퍼(W)를 제거한다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 레이저광을 흡수하기 위한 레이저 흡수막(P)이 제 1 웨이퍼(W)와 디바이스층(Dw)의 사이에 형성되어 있는 경우에 있어서, 제 1 웨이퍼(W)의 전부를 제 2 웨이퍼(S)로부터 제거하는 경우를 예로 설명을 행했지만, 제 1 웨이퍼(W)의 일부를 제 2 웨이퍼(S)로부터 제거해도 된다.
구체적으로, 예를 들면 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 웨이퍼(W)의 일부로서의 주연부(We)를 제 2 웨이퍼(S)로부터 제거, 즉, 이른바 엣지 트림 처리를 행해도 된다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기의 실시 형태는, 첨부한 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
1 : 웨이퍼 처리 시스템
50 : 계면 개질 장치
70 : 주연 제거 장치
90 : 제어 장치
Ae : 미접합 영역
Fw : 레이저 흡수막
L2 : 계면용 레이저광
R1 : 직하 영역
R2 : 주변 영역
S : 제 2 웨이퍼
T : 중합 웨이퍼
T1 : (직하 영역의) 온도
T2 : (주변 영역의) 온도
W : 제 1 웨이퍼
ΔT : 온도차

Claims (37)

  1. 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판의 처리 방법으로서,
    상기 중합 기판의 층 정보를 취득하는 것과,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 계면에 형성된 레이저 흡수막에 펄스 형상의 레이저광을 조사하여, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 접합 강도가 저하된 미접합 영역을 형성하는 것과,
    상기 제 2 기판으로부터 상기 제 1 기판을 분리하는 것을 포함하고,
    상기 미접합 영역의 형성에 있어서는,
    펄스 형상으로 조사되는 상기 레이저광의 하나의 집광점을 포함하는 레이저광 조사 직하 영역에 있어서의 제 1 온도와, 상기 하나의 집광점과 상기 하나의 집광점의 다음에 상기 레이저광이 조사되는 다른 집광점과의 사이에 형성되는 레이저광 조사 주변 영역에 있어서의 제 2 온도와의 온도차를,
    취득된 상기 층 정보, 또는, 상기 중합 기판에 있어서의 상기 하나의 집광점의 직경 방향 위치 중 적어도 어느 하나에 기초하여 변경하는, 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 흡수막에 상기 레이저광을 조사하여 발생하는 열에 의해 상기 제 1 기판을 팽창시키고, 상기 제 1 기판의 팽창에 의해 발생하는 응력에 의해, 상기 레이저광 조사 주변 영역에 있어서의 상기 제 1 기판과 상기 레이저 흡수막과의 계면에서 박리를 발생시키는 것,
    을 포함하는, 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 흡수막에 대한 복수 발의 상기 레이저광의 조사에 의해 상기 응력을 축적시키고, 축적된 상기 응력에 의해, 상기 제 1 기판과 상기 레이저 흡수막에 박리를 발생시키는, 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 레이저 흡수막과의 계면에 있어서의 상이한 영역에 있어서 상기 박리를 발생시키는 것과,
    상기 상이한 영역에서 발생한 상기 박리를 연결함으로써, 상기 제 1 기판과 상기 레이저 흡수막의 분리의 기점이 되는 분리면을 형성하는 것을 포함하는, 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 분리면을 기점으로서 상기 제 1 기판의 적어도 일부를 상기 중합 기판으로부터 분리하여 제거하는 것을 포함하는, 처리 방법.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 레이저 흡수막의 박리를, 상기 레이저광 조사 주변 영역에 발생하는 인장 응력에 의해 발생시키는, 처리 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제거 대상인 상기 제 1 기판의 주연부와 상기 제 1 기판의 중앙부의 경계를 따라, 상기 주연부의 분리의 기점이 되는 주연 개질층을 형성하는 것을 포함하고,
    상기 제 1 기판의 분리에 있어서는, 상기 제 1 기판의 주연부를 상기 제 2 기판으로부터 분리하는, 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 미접합 영역의 형성에 있어서는, 상기 주연부에 있어서의 상기 주연 개질층의 형성 위치측인 직경 방향 내측에 있어서의 상기 온도차를, 상기 주연부에 있어서의 상기 제 1 기판의 단부측인 직경 방향 외측에 있어서의 상기 온도차와 비교해 크게 하는, 처리 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 정보에 기초하여 검지된 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 박리가 곤란한 영역에 있어서의 상기 온도차를, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 정상적으로 박리할 수 있는 영역에 있어서의 상기 온도차와 비교해 크게 하는, 처리 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저광 조사 직하 영역과 상기 레이저광 조사 주변 영역과의 상기 온도차를, 상기 레이저 흡수막에 조사되는 상기 레이저광의 주파수의 제어에 의해 변경하는, 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 층 정보에 기초하여 검지된 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 박리가 곤란한 영역에 있어서의 상기 주파수를, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 정상적으로 박리할 수 있는 영역에 있어서의 상기 주파수와 비교해 작게 하는, 처리 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미접합 영역의 형성에 있어서는, 상기 레이저 흡수막에 대하여 복수의 상기 레이저광이 동시에 조사되고,
    동시에 조사되는 복수의 상기 레이저광의 각각의 복수의 상기 하나의 집광점의 위치를, 상기 중합 기판의 직경 방향 또는 둘레 방향 중 적어도 어느 하나에 대하여, 적어도 상기 레이저광 조사 주변 영역의 하나분의 간격을 두고 설정하는, 처리 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미접합 영역의 형성에 있어서는, 상기 레이저 흡수막에 대하여 복수의 상기 레이저광이 동시에 조사되고,
    동시에 조사되는 복수의 상기 레이저광의 각각의 복수의 상기 하나의 집광점의 위치를, 상기 중합 기판의 직경 방향 및 둘레 방향의 쌍방에 대하여 간격을 마련하여 설정하는, 처리 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미접합 영역의 형성에 있어, 상기 레이저 흡수막에 조사되는 상기 레이저광의 형상을, 상기 중합 기판에 있어서의 상기 하나의 집광점의 직경 방향 위치에 기초하여 변경하는, 처리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 레이저광의 형상은, 상기 중합 기판의 직경 방향 내측에 짧은 변, 직경 방향 외측에 긴 변을 가지는 사다리꼴 형상인, 처리 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저광 조사 직하 영역과 상기 레이저광 조사 주변 영역과의 상기 온도차를, 상기 중합 기판을 유지하는 기판 유지부의 내부에 배치된 냉각 기구의 제어에 의해 변경하는, 처리 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저광 조사 직하 영역과 상기 레이저광 조사 주변 영역과의 상기 온도차를, 상기 중합 기판의 상방으로부터 냉각용 에어를 공급하는 것에 의해 변경하는, 처리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 레이저 흡수막에 대한 상기 레이저광의 조사 위치를, 상기 중합 기판에 공급되는 상기 냉각용 에어의 공급 위치에 기초하여 결정하는, 처리 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 정보는, 상기 레이저 흡수막의 두께 또는 구조 중 적어도 어느 하나의 정보를 포함하는, 처리 방법.
  20. 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판을 처리하는 처리 시스템으로서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 계면에는 레이저 흡수막이 형성되고,
    상기 레이저 흡수막에 펄스 형상의 레이저광을 조사하여, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 접합 강도가 저하된 미접합 영역을 형성하는 계면 개질 장치와,
    상기 제 2 기판으로부터 상기 제 1 기판을 분리하는 분리 장치와,
    제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 계면 개질 장치에 있어서,
    펄스 형상으로 조사되는 상기 레이저광의 하나의 집광점을 포함하는 레이저광 조사 직하 영역에 있어서의 제 1 온도와, 상기 하나의 집광점과 상기 하나의 집광점의 다음에 상기 레이저광이 조사되는 다른 집광점과의 사이에 형성되는 레이저광 조사 주변 영역에 있어서의 제 2 온도와의 온도차를,
    상기 미접합 영역의 형성에 앞서 취득된 상기 중합 기판의 층 정보, 또는, 상기 중합 기판에 있어서의 상기 하나의 집광점의 직경 방향 위치 중 적어도 어느 하나에 기초하여 변경하는 제어를 실행하는, 처리 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 레이저 흡수막에 상기 레이저광을 조사하여 발생하는 열에 의해 상기 제 1 기판을 팽창시키고, 상기 제 1 기판의 팽창에 의해 발생하는 응력에 의해, 상기 제 1 기판과 상기 레이저 흡수막의 계면에 있어서 박리가 발생하도록, 상기 계면 개질 장치에 있어서의 상기 레이저광의 조사를 제어하는, 처리 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 레이저 흡수막에 대하여 복수 발의 상기 레이저광을 조사함으로써 상기 응력을 축적시키고, 축적된 상기 응력에 의해, 상기 제 1 기판과 상기 레이저 흡수막에 상기 박리를 발생시키도록, 상기 계면 개질 장치에 있어서의 상기 레이저광의 조사를 제어하는, 처리 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 제 1 기판과 상기 레이저 흡수막과의 계면에 있어서의 상이한 영역에 있어서 상기 박리를 발생시키고, 상기 상이한 영역에서 발생한 상기 박리를 연결함으로써, 상기 제 1 기판과 상기 레이저 흡수막의 분리의 기점이 되는 분리면을 형성하도록, 상기 계면 개질 장치에 있어서의 상기 레이저광의 조사를 제어하는, 처리 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 분리면을 기점으로서, 상기 제 1 기판의 적어도 일부를 상기 중합 기판으로부터 분리하여 제거하도록, 상기 분리 장치를 제어하는, 처리 시스템.
  25. 제 20 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제거 대상인 상기 제 1 기판의 주연부와 상기 제 1 기판의 중앙부의 경계를 따라, 상기 주연부의 분리의 기점이 되는 주연 개질층을 형성하는 내부 개질 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 분리 장치에 있어서, 상기 제 1 기판의 주연부를 상기 제 2 기판으로부터 분리하는 제어를 실행하는, 처리 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 주연부에 있어서의 상기 주연 개질층의 형성 위치측인 직경 방향 내측에 있어서의 상기 온도차를, 상기 주연부에 있어서의 상기 제 1 기판의 단부측인 직경 방향 외측에 있어서의 상기 온도차와 비교해 크게 하는, 처리 시스템.
  27. 제 20 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 층 정보에 기초하여 검지된 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 박리가 곤란한 영역에 있어서의 상기 온도차를, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 정상적으로 박리할 수 있는 영역에 있어서의 상기 온도차와 비교해 크게 하는 제어를 실행하는, 처리 시스템.
  28. 제 20 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 흡수막에 조사되는 상기 레이저광은 주파수를 임의로 변경 가능하게 구성되고,
    상기 제어 장치는,
    상기 레이저광 조사 직하 영역과 상기 레이저광 조사 주변 영역과의 상기 온도차를, 상기 레이저 흡수막에 조사되는 상기 레이저광의 주파수를 변경함으로써 제어하는, 처리 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 층 정보에 기초하여 검지된 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 박리가 곤란한 영역에 있어서의 상기 주파수를, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 정상적으로 박리할 수 있는 영역에 있어서의 상기 주파수와 비교해 작게 하는 제어를 실행하는, 처리 시스템.
  30. 제 20 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계면 개질 장치는, 상기 레이저광을 복수로 분기하는 공간 광 변조기를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    동시에 조사되는 복수의 상기 레이저광의 각각의 복수의 상기 하나의 집광점의 위치를, 상기 중합 기판의 직경 방향 또는 둘레 방향 중 적어도 어느 하나에 대하여, 적어도 상기 레이저광 조사 주변 영역의 하나분의 간격을 두고 설정하는 제어를 실행하는, 처리 시스템.
  31. 제 20 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계면 개질 장치는, 상기 레이저광을 복수로 분기하는 공간 광 변조기를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    동시에 조사되는 복수의 상기 레이저광의 각각의 복수의 상기 하나의 집광점의 위치를, 상기 중합 기판의 직경 방향 및 둘레 방향의 쌍방에 대하여 간격을 마련하여 설정하는 제어를 실행하는, 처리 시스템.
  32. 제 20 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계면 개질 장치는, 상기 레이저광의 조사 형상을 조정하는 공간 광 변조기를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 레이저 흡수막에 조사되는 상기 레이저광의 형상을, 상기 중합 기판에 있어서의 상기 하나의 집광점의 직경 방향 위치에 기초하여 변경하는 제어를 실행하는, 처리 시스템.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 레이저광의 형상을, 상기 중합 기판의 직경 방향 내측에 짧은 변, 직경 방향 외측에 긴 변을 가지는 사다리꼴 형상으로 조정하는, 처리 시스템.
  34. 제 20 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계면 개질 장치는,
    상기 중합 기판을 유지하는 기판 지지부와,
    상기 기판 지지부의 내부에 배치되는 냉각 기구를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 레이저광 조사 직하 영역과 상기 레이저광 조사 주변 영역과의 상기 온도차를, 상기 냉각 기구에 의해 상기 중합 기판을 냉각함으로써 제어하는, 처리 시스템.
  35. 제 20 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계면 개질 장치는,
    상기 중합 기판을 유지하는 기판 지지부와,
    상기 기판 지지부의 상방에 마련되는 에어 노즐을 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 레이저광 조사 직하 영역과 상기 레이저광 조사 주변 영역과의 상기 온도차를, 상기 에어 노즐로부터 상기 중합 기판에 대하여 냉각용 에어를 공급하여 상기 중합 기판을 냉각함으로써 제어하는, 처리 시스템.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 에어 노즐은, 상기 레이저광을 조사하는 레이저 조사부와 일체로 구성되는, 처리 시스템.
  37. 제 20 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 정보는, 상기 레이저 흡수막의 두께 또는 구조 중 적어도 어느 하나의 정보를 포함하는, 처리 시스템.
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