CN114830295A - 基板处理方法和基板处理装置 - Google Patents

基板处理方法和基板处理装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114830295A
CN114830295A CN202080087508.3A CN202080087508A CN114830295A CN 114830295 A CN114830295 A CN 114830295A CN 202080087508 A CN202080087508 A CN 202080087508A CN 114830295 A CN114830295 A CN 114830295A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser light
laser
substrate
absorption layer
light absorption
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080087508.3A
Other languages
English (en)
Inventor
山下阳平
田之上隼斗
沟本康隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of CN114830295A publication Critical patent/CN114830295A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/18Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using absorbing layers on the workpiece, e.g. for marking or protecting purposes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/7806Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices involving the separation of the active layers from a substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0823Devices involving rotation of the workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/57Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece the laser beam entering a face of the workpiece from which it is transmitted through the workpiece material to work on a different workpiece face, e.g. for effecting removal, fusion splicing, modifying or reforming
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092Apparatus for mechanical treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0093Wafer bonding; Removal of the growth substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • B23K2101/40Semiconductor devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/56Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

一种方法,用于在将第一基板与第二基板接合而成的重合基板中将形成于所述第二基板的表面的器件层转印于所述第一基板,在所述方法中,从所述第二基板的背面侧对形成于该第二基板与所述器件层之间的激光吸收层脉冲状地照射激光。

Description

基板处理方法和基板处理装置
技术领域
本公开涉及一种基板处理方法和基板处理装置。
背景技术
在专利文献1中公开了一种半导体装置的制造方法。该半导体装置的制造方法包括:加热工序,从半导体基板的背面照射CO2激光来将剥离氧化膜局部地进行加热;以及转印工序,使在剥离氧化膜中、以及/或者剥离氧化膜与半导体基板之间的边界产生剥离,来将半导体元件转印于转印目标基板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-220749号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开所涉及的技术在将第一基板与第二基板接合而成的重合基板中将形成于第二基板的表面的器件层适当地转印于第一基板。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式是一种在将第一基板与第二基板接合而成的重合基板中将形成于所述第二基板的表面的器件层转印于所述第一基板的方法,在所述方法中,从所述第二基板的背面侧对形成于所述第二基板与所述器件层之间的激光吸收层脉冲状地照射激光。
发明的效果
根据本公开,能够在将第一基板与第二基板接合而成的重合基板中将形成于第二基板的表面的器件层适当地转印于第一基板。
附图说明
图1是将使用了脉冲波和连续波的情况下的激光的功率进行比较的说明图。
图2是表示在晶圆处理系统中进行处理的重合晶圆的结构的概要的侧视图。
图3是示意性地表示晶圆处理系统的结构的概要的俯视图。
图4是表示本实施方式所涉及的激光照射装置的结构的概要的侧视图。
图5是表示本实施方式所涉及的激光照射装置的结构的概要的俯视图。
图6是表示在本实施方式中向激光吸收层照射激光的情形的说明图。
图7是表示在本实施方式中向激光吸收层照射激光的情形的说明图。
图8是表示在本实施方式的变形例中向激光吸收层照射激光的情形的说明图。
图9是表示从激光吸收层剥离第二晶圆的情形的说明图。
图10是示意性地表示其它实施方式所涉及的激光照射部的结构的概要的说明图。
图11是表示在其它实施方式中通过声光调制器来变更激光的频率的情形的说明图。
图12是表示在其它实施方式中通过声光调制器来变更激光的频率的情形的说明图。
图13是示意性地表示其它实施方式所涉及的激光照射部的结构的概要的说明图。
图14是示意性地表示其它实施方式所涉及的激光照射部的结构的概要的说明图。
图15是表示其它实施方式所涉及的激光照射装置的结构的概要的侧视图。
图16是表示其它实施方式所涉及的激光照射装置的结构的概要的俯视图。
图17是表示在其它实施方式中向激光吸收层照射激光的情形的说明图。
图18是表示在其它实施方式中向激光吸收层照射激光的情形的说明图。
图19是表示在其它实施方式中向激光吸收层照射激光的情形的说明图。
图20是表示其它实施方式所涉及的激光照射装置的结构的概要的侧视图。
图21是表示引导部的结构的概要的侧视图。
图22是表示保持构件的结构的概要的侧视图。
图23是表示引导部和保持构件的结构的概要的俯视图。
图24是表示在其它实施方式中将形成于第二晶圆的表面的器件层转印于第一晶圆的情形的说明图。
图25是表示在其它实施方式中将形成于第二晶圆的表面的器件层转印于第一晶圆的情形的说明图。
图26是表示在其它实施方式中将形成于第二晶圆的表面的器件层转印于第一晶圆的情形的说明图。
图27是表示在其它实施方式中将形成于第二晶圆的表面的器件层转印于第一晶圆的情形的说明图。
图28是表示在其它实施方式中将形成于第二晶圆的表面的器件层转印于第一晶圆的情形的说明图。
图29是表示其它实施方式中的重合晶圆的结构的概要的侧视图。
具体实施方式
近年来,在LED的制造工艺中,进行使用激光从蓝宝石基板剥离GaN(氮化镓)系化合物结晶层(材料层)的、所谓的激光剥离。在通过这样进行激光剥离的背景下,能够列举出,由于蓝宝石基板针对短波长的激光(例如UV光)具有透过性,因此能够使用针对吸收层的吸收率高的短波长的激光,激光的选择范围也大。
另一方面,在半导体器件的制造工艺中,将形成于一个基板(半导体等硅基板)的表面的器件层转印于另一基板。硅基板通常针对NIR(近红外线)区域的激光具有透过性,但吸收层针对NIR的激光也具有透过性,因此存在器件层受损的风险。因此,为了在半导体器件的制造工艺中进行激光剥离,使用FIR(远红外线)区域的激光。
一般而言,例如能够通过CO2激光来使用FIR的波长的激光。在上述的专利文献1所记载的方法中,通过向剥离氧化膜照射CO2激光来在剥离氧化膜与基板之间的边界产生剥离。
在此,本发明的发明人们进行深入研究后获知,仅通过照射CO2激光有时不会产生剥离。即,发现产生剥离的主要原因不是CO2激光的能量,而是峰值功率(激光的最大强度)。例如,如图1所示,在连续地振荡出CO2激光的情况(使用了连续波的情况)下,难以提高峰值功率,有时无法产生剥离。另一方面,在脉冲状地振荡出CO2激光的情况(使用了脉冲波的情况)下,能够提高峰值功率,从而能够产生剥离。此外,在本公开中,脉冲状地振荡出CO2激光所得到的激光是所谓的脉冲激光,其功率在0(零)与最大值之间重复。
另外,在使CO2激光连续振荡的情况下,热影响大,因此无法进行稳定的激光剥离,器件层也可能会因热而受损。因此,从该观点出发,也可以脉冲状地照射CO2激光。
如以上那样,为了将基板与剥离氧化膜(器件层)剥离,需要向该剥离氧化膜脉冲状地照射CO2激光。然而,在专利文献1的方法中,完全没有考虑脉冲激光,也没有给出该启示。因而,以往的器件层的转印方法存在改善的余地。
本公开所涉及的技术在将第一基板与第二基板接合而成的重合基板中将形成于第二基板的表面的器件层适当地转印于第一基板。下面,参照附图对本实施方式所涉及的具备作为基板处理装置的激光照射装置的晶圆处理系统、以及作为基板处理方法的晶圆处理方法进行说明。此外,在本说明书和附图中,对实质上具有相同的功能结构的要素标注相同的附图标记,由此省略重复说明。
在本实施方式所涉及的后述的晶圆处理系统1中,如图2所示,对将作为第一基板的第一晶圆W1与作为第二基板的第二晶圆W2接合而成的作为重合基板的重合晶圆T进行处理。下面,将第一晶圆W1中的与第二晶圆W2接合的一侧的面称为表面W1a,将与表面W1a相反一侧的面称为背面W1b。同样地,将第二晶圆W2中的与第一晶圆W1接合的一侧的面称为表面W2a,将与表面W2a相反一侧的面称为背面W2b。
第一晶圆W1例如为硅基板等半导体晶圆。在第一晶圆W1的表面W1a上,从表面W1a侧起按照所记载的顺序层叠有器件层D1和表面膜F1。器件层D1包含多个器件。作为表面膜F1,例如能够列举氧化膜(SiO2膜、TEOS膜)、SiC膜、SiCN膜或粘接剂等。此外,也存在在表面W1a上未形成器件层D1和表面膜F1的情况。
第二晶圆W2例如也是硅基板等半导体晶圆。在第二晶圆W2的表面W2a上,从表面W2a侧起按照所记载的顺序重叠有激光吸收层P、器件层D2、表面膜F2。激光吸收层P吸收如后述那样从激光照射部110照射出的激光。激光吸收层P例如使用氧化膜(SiO2膜),但只要吸收激光即可,并无特别限定。器件层D2及表面膜F2分别与第一晶圆W1的器件层D1及表面膜F1相同。而且,第一晶圆W1的表面膜F1与第二晶圆W2的表面膜F2接合。此外,激光吸收层P的位置并不限定于上述实施方式,例如也可以形成于器件层D2与表面膜F2之间。另外,也存在在表面W2a上未形成器件层D2和表面膜F2的情况。在该情况下,激光吸收层P形成于第一晶圆W1侧,第一晶圆W1侧的器件层D1被转印于第二晶圆W2侧。
如图3所示,晶圆处理系统1具有将搬入搬出块10、搬送块20以及处理块30连接为一体的结构。搬入搬出块10和处理块30设置在搬送块20的周围。具体地说,搬入搬出块10配置在搬送块20的Y轴负方向侧。处理块30的后述的激光照射装置31配置在搬送块20的X轴负方向侧,后述的清洗装置32配置在搬送块20的X轴正方向侧。
搬入搬出块10用于例如与外部之间分别进行盒Ct、Cw1、Cw2的搬入和搬出,所述盒Ct、Cw1、Cw2分别能够收容多个重合晶圆T、多个第一晶圆W1、多个第二晶圆W2。在搬入搬出块10设置有盒载置台11。在图示的例子中,在盒载置台11上将多个、例如三个盒Ct、Cw1、Cw2沿X轴方向自由地载置成一列。此外,载置于盒载置台11的盒Ct、Cw1、Cw2的个数不限定于本实施方式,能够任意地决定。
在搬送块20设置有晶圆搬送装置22,所述晶圆搬送装置22构成为在沿X轴方向延伸的搬送路21上移动自如。晶圆搬送装置22具有保持并搬送重合晶圆T、第一晶圆W1、第二晶圆W2的例如两个搬送臂23、23。各搬送臂23构成为在水平方向、铅垂方向上移动自如并且绕水平轴、铅垂轴移动自如。此外,搬送臂23的结构并不限定于本实施方式,能够采用任意结构。而且,晶圆搬送装置22,而且,晶圆搬送装置22构成为能够向盒载置台11的盒Ct、Cw1、Cw2、后述的激光照射装置31以及清洗装置32搬送重合晶圆T、第一晶圆W1、第二晶圆W2。
处理块30具有激光照射装置31和清洗装置32。激光照射装置31向第二晶圆W2的激光吸收层P照射激光。此外,在后文中叙述激光照射装置31的结构。
清洗装置32对在通过激光照射装置31分离出的第一晶圆W1的表面W1a上形成的激光吸收层P的表面进行清洗。例如使刷子与激光吸收层P的表面抵接来对该表面进行刷洗。此外,也可以使用加压后的清洗液来进行表面的清洗。另外,清洗装置32可以具有将背面W1b与第一晶圆W1的表面W1a侧一同进行清洗的结构。
在以上的晶圆处理系统1设置有作为控制部的控制装置40。控制装置40例如是计算机,具有程序保存部(未图示)。在程序保存部中保存有用于控制晶圆处理系统1中的重合晶圆T的处理的程序。另外,在程序保存部中还保存有用于控制上述各种处理装置、搬送装置等的驱动系统的动作来实现晶圆处理系统1中的后述的晶圆处理的程序。此外,上述程序可以是记录于计算机可读存储介质H中并从该存储介质H安装于控制装置40中的程序。
接着,对上述的激光照射装置31进行说明。
如图4和图5所示,激光照射装置31具有通过上表面来保持重合晶圆T的作为保持部的吸盘100。吸盘100吸附并保持第一晶圆W1的整个背面W1b。此外,吸盘100也可以吸附并保持背面W1b的一部分。在吸盘100设置有用于从下方支承重合晶圆T并使其进行升降的升降销(未图示)。升降销穿过以贯通吸盘100的方式形成的贯通孔(未图示),并构成为升降自如。
吸盘100被经由空气轴承101支承于滑块台102。在滑块台102的下表面侧设置有旋转机构103。旋转机构103例如内置有马达来作为驱动源。吸盘100构成为:通过旋转机构103经由空气轴承101绕θ轴(铅垂轴)旋转自如。滑块台102构成为:通过设置于其下表面侧的移动机构104能够沿设置于基台106且在Y轴方向上延伸的导轨105移动。此外,关于移动机构104的驱动源,并无特别限定,例如使用线性马达。
在吸盘100的上方设置有激光照射部110。激光照射部110具有激光头111、光学系统112以及透镜113。激光头111脉冲状地振荡出激光。光学系统112控制激光的强度、位置或者使激光衰减来调整输出。透镜113是筒状的构件,用于向被吸盘100保持的重合晶圆T照射激光。在本实施方式中,激光为CO2激光,从激光照射部110发出的激光透过第二晶圆W2,并被照射于激光吸收层P。此外,CO2激光的波长例如为8.9μm~11μm。另外,透镜113构成为通过升降机构(未图示)升降自如。
另外,在吸盘100的上方设置有作为搬送部的搬送垫120。搬送垫120构成为通过升降机构(未图示)升降自如。另外,搬送垫120具有第二晶圆W2的吸附面。而且,搬送垫120在吸盘100与搬送臂23之间搬送第二晶圆W2。具体地说,在使吸盘100移动至搬送垫120的下方(与搬送臂23进行交接的交接位置)之后,搬送垫120吸附并保持第二晶圆W2的背面W2b来从第一晶圆W1进行剥离。接下来,将剥离后的第二晶圆W2从搬送垫120交接到搬送臂23,并从激光照射装置31搬出。此外,搬送垫120可以构成为通过翻转机构(未图示)使晶圆正反面翻转。
在图5所示的激光照射装置31中,搬送臂23从X轴正方向侧访问搬送垫120。但是,也可以是,使图5所示的激光照射装置31逆时针旋转90度,搬送臂23从Y轴负方向侧访问搬送垫120。
此外,在向激光照射装置31搬入重合晶圆T时,从搬送臂23向升降销交接重合晶圆T,通过使升降销下降来将该重合晶圆T载置于吸盘100。另外,在将剥离后的第一晶圆W1从激光照射装置31搬出时,通过升降销使载置于吸盘100的重合晶圆T上升来从升降销交接到搬送臂23。
接着,对使用如以上那样构成的晶圆处理系统1进行的晶圆处理进行说明。此外,在本实施方式中,在晶圆处理系统1的外部的接合装置(未图示)中,预先将第一晶圆W1与第二晶圆W2进行接合来形成重合晶圆T。
首先,将收纳有多个重合晶圆T的盒Ct载置于搬入搬出块10的盒载置台11。
接着,通过晶圆搬送装置22将盒Ct内的重合晶圆T取出并搬送到激光照射装置31。在激光照射装置31中,将重合晶圆T从搬送臂23交接到升降销,并且使吸盘100吸附并保持该重合晶圆T。接下来,通过移动机构104使吸盘100移动到处理位置。该处理位置是能够从激光照射部110向重合晶圆T(激光吸收层P)照射激光的位置。
接着,如图6和图7所示,从激光照射部110向激光吸收层P、更详细地说是激光吸收层P与第二晶圆W2之间的边界脉冲状地照射激光L(CO2激光)。此时,激光L从第二晶圆W2的背面W2b侧透过该第二晶圆W2,并在激光吸收层P中被吸收。而且,通过该激光L,在激光吸收层P与第二晶圆W2之间的边界产生剥离。此外,激光L几乎全部被激光吸收层P吸收,不会到达器件层D2。因此,能够抑制器件层D2受到损伤。
在向激光吸收层P照射激光L时,通过旋转机构103使吸盘100(重合晶圆T)旋转,并且通过移动机构104使吸盘100在Y轴方向上移动。于是,从径向外侧朝向径向内侧地对激光吸收层P照射激光L,其结果是,从外侧向内侧螺旋状地进行照射。此外,图7所示的黑色箭头表示吸盘100的旋转方向。
激光L的照射开始位置优选为处于第二晶圆W2的外周端Ea与重合晶圆T中的第一晶圆W1同第二晶圆W2的接合端Eb之间的位置。在该情况下,例如在重合晶圆T中,即使在第一晶圆W1的中心与第二晶圆W2的中心偏离而偏心的情况下,也能够吸收该偏心量来向激光吸收层P适当地照射激光L。
此外,如图8所示,在激光吸收层P中,可以同心圆状且环状地照射激光L。但是,在该情况下,由于交替地进行吸盘100的旋转和吸盘100的Y方向,因此如上述那样螺旋状地照射激光L能够使照射时间短从而提高生产率。
另外,在激光吸收层P中,也可以从径向内侧朝向径向外侧地照射激光L。但是,在该情况下,由于激光吸收层P的内侧先剥离,因此伴随剥离产生的应力朝向径向外侧,有时会使该外侧的未被照射激光L的部分也剥离。关于这一点,在如上述那样从径向外侧朝向径向内侧地照射激光L的情况下,能够使伴随剥离产生的应力释放到外侧,因此更容易进行剥离的控制。另外,通过适当地控制剥离,还能够抑制剥离面的粗糙。
另外,在本实施方式中,在向激光吸收层P照射激光L时使吸盘100进行了旋转,但也可以使透镜113移动来使透镜113相对于吸盘100相对地旋转。另外,使吸盘100在Y轴方向上进行了移动,但也可以使透镜113在Y轴方向上移动。
通过这样,在激光照射装置31中,向激光吸收层P照射激光L。而且,由于脉冲状地照射激光L,因此能够提高该激光L的峰值功率。因而,如使用上述图1所说明的那样,能够在激光吸收层P与第二晶圆W2之间的边界产生剥离,从而能够使第二晶圆W2从激光吸收层P适当地剥离。
接着,通过移动机构104使吸盘100移动至交接位置。而且,如图9的(a)所示,通过搬送垫120来吸附并保持第二晶圆W2的背面W2b。之后,如图9的(b)所示,在搬送垫120吸附并保持着第二晶圆W2的状态下,使该搬送垫120上升来从激光吸收层P剥离第二晶圆W2。此时,如上述那样,通过照射激光L来在激光吸收层P与第二晶圆W2之间的边界产生剥离,因此不用施加大的负荷就能够从激光吸收层P剥离第二晶圆W2。
将剥离后的第二晶圆W2从搬送垫120交接到晶圆搬送装置22的搬送臂23,并搬送到盒载置台11的盒Cw2。此外,可以在向盒Cw2搬送从激光照射装置31搬出的第二晶圆W2之前将该第二晶圆W2搬送到清洗装置32,来对其剥离面即表面W2a进行清洗。在该情况下,可以通过搬送垫120使第二晶圆W2的正反面翻转并将其交接到搬送臂23。
另一方面,通过升降销使被吸盘100保持的第一晶圆W1从吸盘100上升,将该第一晶圆W1交接到搬送臂23,并搬送到清洗装置32。在清洗装置32中,对作为剥离面的激光吸收层P的表面进行刷洗。此外,在清洗装置32中,可以将第一晶圆W1的背面W1b与激光吸收层P的表面一同进行清洗。另外,可以分别设置用于清洗激光吸收层P的表面的清洗部和用于清洗第一晶圆W1的背面W1b的清洗部。
之后,通过晶圆搬送装置22将被实施了所有处理的第一晶圆W1搬送到盒载置台11的盒Cw1。通过这样,晶圆处理系统1中的一系列的晶圆处理结束。
根据以上的实施方式,在激光照射装置31中,向激光吸收层P脉冲状地照射激光L,因此能够提高该激光L的峰值功率,其结果是,能够在激光吸收层P与第二晶圆W2之间的边界产生剥离。另外,在脉冲状地照射激光L的情况下,相比于使用连续波的情况而言热影响小,能够进行稳定的激光剥离。因而,能够使第二晶圆W2从激光吸收层P适当地剥离,从而能够将器件层D2转印于第一晶圆W1。
在此,为了使第一晶圆W1与第二晶圆W2的剥离在晶圆面内均匀地进行,优选使照射激光L的间隔、即脉冲的间隔固定。然而,为了使脉冲的间隔固定,在使吸盘100(重合晶圆T)旋转的情况下,吸盘100的旋转速度随着激光L从径向外侧向径向内侧移动而变快。在该情况下,当吸盘100的旋转速度达到上限时,激光L的间隔随着激光L的照射位置向径向内侧移动而变小,有时激光L可能会在中心部重叠。因此,需要调整激光L的照射间隔,例如存在下述的两个方法。
第一方法是控制吸盘100的旋转速度的方法。即,在激光L的照射位置处于激光吸收层P的径向外侧的情况下,使旋转速度减慢,在激光L的照射位置处于内侧的情况下,使旋转速度加快。此外,该旋转速度的具体调整根据激光L的频率来任意设定。在该情况下,能够使吸盘100的旋转速度固定来使照射激光L的间隔固定。
第二方法是控制激光L的频率的方法。即,在激光L的照射位置处于激光吸收层P的径向外侧的情况下,使频率增大,在激光L的照射位置处于内侧的情况下,使频率减小。此外,该频率的具体调整根据吸盘100的旋转速度来任意设定。在该情况下,也能够使吸盘100的旋转速度固定来使照射激光L的间隔固定。
此外,为了缩短激光照射的处理时间(节拍)来提高生产率,优选在第一方法中使用高频率的激光L并维持吸盘100的旋转速度。
另外,可以组合使用上述第一方法和第二方法。在该情况下,在径向外侧的位置使吸盘100的旋转速度减慢,并使激光L的频率增大。另一方面,在径向内侧的位置使吸盘100的旋转速度加快,并使激光L的频率减小。
在此,当在第二方法中控制激光L的频率时,例如当在激光头111的激光振荡器中控制激光L的频率的情况下,需要考虑激光L的输出、脉冲波形来调整参数。例如,在激光吸收层P的径向外侧和径向内侧的剥离所需的激光L的能量相同的情况下,当增大外侧的激光L的频率时需要增大输出,当减小内侧的激光L的频率时需要减小输出。并且,当在激光振荡器中变更激光L的频率时,该激光L的脉冲波形也发生变化。因而,需要进行考虑激光L的输出、脉冲波形的复杂调整,难以进行激光处理的工艺控制。
因此,在本实施方式中,使用作为光学元件的声光调制器来控制激光L的频率。如上述那样,激光照射部110具有激光头111、光学系统112以及透镜113。
如图10所示,激光头111具有脉冲状地振荡出激光的激光振荡器130。从激光振荡器130振荡出的激光的频率是后述的声光调制器131能够控制的最高频率。此外,激光头111还可以具有除激光振荡器130以外的设备,例如放大器等。
光学系统112具有使来自激光振荡器130的激光变向为不同的方向的声光调制器(AOM)131、以及使来自激光振荡器130的激光衰减来调整激光的输出的作为衰减器的衰减器132。声光调制器131和衰减器132从激光振荡器130侧起按照所记载的顺序设置。
声光调制器131是以电方式高速地控制激光的强度、位置的光学调制器。如图11所示,声光调制器131在被射入了来自激光振荡器130的激光L1时,施加电压来改变激光L1的折射率,由此使该激光L1变向为不同的方向。具体地说,能够通过调整电压来控制激光L1的变更角度。在本实施方式中,例如使激光L1变向为两个不同的方向,一个方向的激光L2被照射于激光吸收层P,另一个方向的激光L3不被照射于激光吸收层P。通过控制该激光L2、L3的变向,能够调整向激光吸收层P照射的激光L2的频率。
在该情况下,通过使用声光调制器131对激光L1的脉冲进行间隔剔除,能够调整向激光吸收层P照射的激光L2的频率。例如,如果在某个定时将激光L2及激光L3相对于激光L1的变向率设为100:0,则激光L1直接作为激光L2被照射于激光吸收层P。另一方面,如果在另外的定时将激光L2及激光L3相对于激光L1的变向率设为0:100,则激光L2为0(零),不会向激光吸收层P照射激光L2。在该情况下,能够针对图12的(a)所示的来自激光振荡器130的激光L1的频率调整图12的(b)所示的通过声光调制器131变向后的激光L2的频率。另外,如上述那样,激光L1的频率是声光调制器131能够控制的最高频率,因此能够任意地调整激光L2的频率。此外,图12的横轴表示时间,纵轴表示激光L2的强度。即,图12的图表中的密度表示激光L2的频率。
而且,在该情况下,由于不变更从激光振荡器130振荡出的激光L1的频率,因此激光L1的脉冲波形不变,激光L2的脉冲波形也能够与激光L1的脉冲波形相同。因而,能够容易地调整激光L2的频率,无需进行如上述那样的以往的复杂调整,从而激光处理的工艺控制变得容易。
此外,在本实施方式中,使用声光调制器131来作为光学元件,但并不限定于此。例如,也可以使用电光调制器(EOM)来作为光学元件。另外,还可以使用声光偏转器(AOD)、电光偏转器(EOD)等光学偏转器。
接着,对从激光照射部110向激光吸收层P照射激光L2时的、该激光L2的控制方法进行说明。如上述那样,在激光L2的照射位置处于激光吸收层P的径向外侧的情况下,使频率增大,在激光L2的照射位置处于内侧的情况下,使频率减小。
下面,使用具体例进行说明。此外,该具体例中的数值是一例,本公开并不限定于该数值。例如,将激光吸收层P的径向外侧和径向内侧的进行剥离所需的能量均设为400μJ。将激光吸收层P的径向外侧的激光L2的所需频率设为100kHz,将内侧的激光的所需频率设为50kHz。来自激光振荡器130的激光L1的频率为100kHz,输出为40W。
在该情况下,针对激光吸收层P的径向外侧,在声光调制器131中不对来自激光振荡器130的激光L1的脉冲进行间隔剔除。于是,能够将向激光吸收层P照射的激光L2的频率设为与激光L1的频率相同的100kHz。另外,激光L2的输出也成为与激光L1的输出相同的40W。而且,激光L2的能量成为400μJ(=40W/100kHz),能够适当地进行剥离。
另一方面,针对激光吸收层P的径向内侧,在声光调制器131中将来自激光振荡器130的激光L1的脉冲的一半进行间隔剔除。于是,能够将向激光吸收层P照射的激光L2的频率设为激光L1的频率的一半即50kHz。另外,通过该激光L1的间隔剔除,激光L2的输出也成为激光L1的输出的一半即20W。而且,激光L2的能量成为400μJ(=20W/50kHz),能够适当地进行剥离。
像这样,根据激光L2的频率和照射位置来控制吸盘100的旋转速度,以使脉冲的间隔固定。而且,在激光吸收层P的中心部,维持吸盘100的最高旋转速度,声光调制器131根据该最高旋转速度来调整激光L2的频率。由此,能够进行最大限度地维持了吸盘100的高旋转速度、激光L2的高频率的激光处理,从而能够实现高生产率的激光处理。
而且,在该情况下,由于不变更来自激光振荡器130的激光L1的频率,因此激光L1的脉冲波形不变,激光L2的脉冲波形也能够与激光L1的脉冲波形相同。因而,能够容易地调整激光L2的频率,从而能够进行连续的无缝加工。其结果是,激光处理的工艺控制变得容易,能够实现稳定的工艺。
此外,在本实施方式中,来自激光振荡器130的激光L1的输出为40W,因此无需针对进行剥离所需的能量400μJ调整输出。关于这一点,例如在激光L1的输出为50W的情况下,在衰减器132中使激光L1的输出衰减20%来调整输出即可。
在以上的实施方式的激光照射部110中,声光调制器131设置于光学系统112的内部的衰减器132的上游侧的位置,但设置位置并不限定于此。例如,也可以如图13所示那样将声光调制器131设置于光学系统112的内部的衰减器132的下游侧的位置。或者,例如也可以如图14所示那样将声光调制器131设置于激光头111的内部的激光振荡器130的下游侧的位置。并且,声光调制器131也可以设置于上述设置位置中的两个以上的位置。
此外,在激光照射部110中,在通过声光调制器131调整激光L2的频率和输出之后,能够通过衰减器132对输出进行微调整。在此,从激光振荡器130振荡出的激光L1的输出有时由于激光振荡器130的个体差异而产生偏差。在衰减器132中,能够调整这样的输出的偏差。另外,在始终监视来自激光振荡器130的激光L1的输出的情况下,能够对衰减器132进行反馈控制来调整输出。而且,从像这样通过衰减器132对激光L2的输出进行微调整的观点出发,优选如图10所示那样将声光调制器131设置于衰减器132的上游侧的位置。
在以上的实施方式的激光照射部110中,可以省略衰减器132。例如,关于激光L2的输出调整,可以取代衰减器132地通过声光调制器131来进行调整。例如在激光L1的输出为50W、进行剥离所需的激光L2的输出为40W的情况下,在声光调制器131中,如果将激光L2及激光L3相对于激光L1的变向率设为80:20,则能够将激光L2的输出设为40W。
在以上的实施方式中,向激光吸收层P螺旋状、同心圆状地照射激光L,但激光L的照射图案并不限定于此。另外,与这样的各种照射图案对应的装置的结构也不限定于上述实施方式的激光照射装置31。在上述激光照射装置31中,吸盘100绕θ轴旋转自如,并沿一个轴向(Y轴)移动自如,但也可以沿两个轴(X轴和Y轴)移动。
图15和图16所示的激光照射装置200是使吸盘100沿两个轴(X轴和Y轴)移动的装置。激光照射装置200具有通过上表面来保持重合晶圆T的作为保持部的吸盘210。吸盘210吸附并保持第一晶圆W1的背面W1b。在吸盘210设置有用于从下方支承重合晶圆T并使该重合晶圆T进行升降的升降销(未图示)。升降销穿过以贯通吸盘210的方式形成的贯通孔(未图示),并且构成为升降自如。
吸盘210被经由空气轴承211支承于滑块台212。在滑块台212的下表面侧设置有旋转机构213。旋转机构213例如内置有马达来作为驱动源。吸盘210构成为:通过旋转机构213,经由空气轴承211绕θ轴(铅垂轴)旋转自如。滑块台212构成为:通过设置于其下表面侧的移动机构214能够沿设置于移动台216且在Y轴方向上延伸的导轨215移动。此外,移动机构214的驱动源并无特别限定,例如使用线性马达。
移动台216构成为:通过设置于其下表面侧的移动机构(未图示),能够沿设置于基台218且在X轴上延伸的导轨217移动。此外,移动机构的驱动源并无特别限定,例如使用线性马达。通过该结构,吸盘210绕θ轴旋转自如,且沿X轴及Y轴移动自如。
在吸盘210的上方设置有激光照射部220。激光照射部220具有激光头221、光学系统222以及透镜223。激光头221脉冲状地振荡出激光L。光学系统222控制激光L的强度、位置或者使激光L衰减来调整输出。透镜223是筒状的构件,用于向被吸盘210保持的重合晶圆T照射例如为CO2激光的激光L。此外,透镜223构成为通过升降机构(未图示)升降自如。
激光头221例如使用检流计。在激光头221的内部配置有多个检流计镜(未图示)。另外,透镜223使用f-θ透镜。通过该结构,被输入到激光头221的激光L被检流计镜反射,经由光学系统222传播到透镜223,透过第二晶圆W2并被照射于激光吸收层P。而且,通过调整检流计镜的角度,能够使激光L在激光吸收层P中进行扫描。
另外,在吸盘210的上方设置有作为搬送部的搬送垫230。搬送垫230构成为通过升降机构(未图示)升降自如。此外,搬送垫230的结构与上述实施方式的搬送垫120的结构相同。
在该激光照射装置200中,将重合晶圆T从搬送臂23交接到升降销,并使吸盘210吸附并保持该重合晶圆T。接下来,通过移动机构214和移动台216使吸盘210移动至处理位置。该处理位置是能够从激光照射部220向重合晶圆T(激光吸收层P)照射激光L的位置。
接着,如图17所示,从激光照射部220向激光吸收层P脉冲状地照射激光L。此时,激光L从第二晶圆W2的背面W2b侧透过该第二晶圆W2,并在激光吸收层P中被吸收。
在向激光吸收层P照射激光L时,使激光L在预定的扫描范围A(图17中的方形区域)中进行扫描。接着,在使激光L的照射停止了的状态下,使吸盘210在X轴方向上移动。当像这样重复进行激光L的照射及扫描、以及吸盘210的移动时,在X轴方向上成列地照射激光L。接着,使吸盘210以在Y轴方向上错开的方式移动,与上述同样地重复进行激光L的照射及扫描、以及吸盘210的移动,来在X轴方向上成列地照射激光L。于是,激光L被照射于激光吸收层P。
此外,在本实施方式中,在向激光吸收层P照射激光L时,使吸盘210在X轴方向和Y轴方向上移动,但也可以使透镜223移动来使透镜223相对于吸盘210相对地移动。
接着,通过移动机构214和移动台216使吸盘210移动到交接位置。而且,通过搬送垫230来吸附并保持第二晶圆W2的背面W2b,并使该搬送垫230上升来从激光吸收层P剥离第二晶圆W2。
在本实施方式中也能够得到与上述实施方式相同的效果。即,由于向激光吸收层P脉冲状地照射激光L,因此能够提高该激光L的峰值功率,其结果是,能够在激光吸收层P与第二晶圆W2之间的边界适当地产生剥离。而且,由于能够在扫描范围A中以相同的密度照射激光L,因此能够对激光吸收层P均匀地照射激光L。
此外,在本实施方式中,激光照射部220也可以为多个。在该情况下,能够对激光吸收层P照射多个激光L,从而能够缩短处理时间,进一步提高生产率。
在以上的实施方式中,重复进行激光L的照射及扫描、以及吸盘210的移动,但也可以如图18所示那样,在X轴方向上的一列中,一边使吸盘210移动一边进行激光L的照射及扫描。而且,当在X轴方向上的一列中照射激光L之后,使吸盘210以在Y轴方向上错开的方式移动,向激光吸收层P照射激光L。
在本实施方式中也能够得到与上述实施方式相同的效果。即,由于向激光吸收层P脉冲状地照射激光L,因此能够在激光吸收层P与第二晶圆W2之间的边界适当地产生剥离。而且,在X轴方向上的一列中不使激光L的照射及扫描停止,因此能够缩短激光照射的处理时间,进一步提高生产率。
可以将以上的实施方式的螺旋状(或同心圆状)的激光L的照射与激光L的照射及扫描进行组合。
在如上述那样使吸盘210(重合晶圆T)旋转的情况下,为了使脉冲的间隔固定,使吸盘210的旋转速度随着激光L从径向外侧向径向内侧移动而变大。因此,在上述实施方式中,控制吸盘210的至少旋转速度或频率来调整激光L的照射间隔。
与此相对地,如图19所示,在激光吸收层P的外周部,一边使吸盘210旋转,一边使该吸盘210从径向外侧向径向内侧移动,从而螺旋状地照射激光L。而且,当吸盘210的旋转速度达到上限时,在激光吸收层P的中央部使吸盘210的旋转停止,在扫描范围A中一边照射激光L一边进行扫描。此外,用方形来图示出扫描范围A,但扫描范围A的形状并不限定于此。例如,扫描范围A也可以为圆形。
通过像这样改变激光吸收层P的外周部和中央部处的激光L的照射图案,能够使激光L不重叠,并使照射激光L的间隔、即脉冲的间隔固定。其结果是,能够在晶圆面内均匀地进行第一晶圆W1与第二晶圆W2的剥离。
此外,在激光照射部220的激光L的照射范围大的情况下,例如在照射范围为激光吸收层P的直径以上的情况下,可以对激光吸收层P的整面统一地照射激光L。
在以上的实施方式的激光照射装置31中,也可以如图20所示那样在吸盘100的上表面设置有引导部240和保持构件250。
如图21所示,引导部240用于将重合晶圆T引导至吸盘100。引导部240具有从吸盘100向铅垂上方延伸地设置的垂直部241、以及以直径随着从垂直部241去向上方而扩大的方式设置的倾斜部242。垂直部241的内径比重合晶圆T的直径稍大。而且,配置于吸盘100的上方的重合晶圆T通过倾斜部242被定心,进而被引导至垂直部241并被吸盘100保持。
如图22和图23所示,保持构件250从吸盘100的上表面向铅垂上方延伸,用于保持第二晶圆W2的侧面。在吸盘100的同心圆上的多个位置、例如三个位置处配置有保持构件250。保持构件250构成为:通过移动机构251以相对于第二晶圆W2接触或分离的方式进退自如。另外,保持构件250构成为与吸盘100一体地旋转自如。而且,通过保持构件250保持第二晶圆W2,能够防止该第二晶圆W2的位置偏移、滑落。此外,在引导部240中的与保持构件250对应的位置形成有切口部233,保持构件250在切口部233中移动,由此不会与引导部240发生干扰。
此外,在本实施方式中,设置有引导部240和保持构件250这两方,但也可以仅设置有引导部240,也可以仅设置有保持构件250。在仅设置有引导部240的情况下,能够通过垂直部241来抑制第二晶圆W2的位置偏移、滑落。特别地,在垂直部241与第二晶圆W2之间的间隙为位置偏移的容许范围内的情况下,引导部240是有用的。但是,在设置有引导部240和保持构件250这两方的情况下,重合晶圆T的定心以及防止第二晶圆W2的位置偏移和滑落的效果提高。
在该情况下,当在交接位置处将重合晶圆T保持于吸盘100时,三个保持构件250退避到不与第二晶圆W2接触的位置。之后,在使保持有重合晶圆T的吸盘100移动到处理位置之后,使三个保持构件250移动到与第二晶圆W2的侧面接触的位置,通过这些保持构件250来保持第二晶圆W2。
在此,在没有引导部240、保持构件250的情况下,在从激光吸收层P的径向外侧向径向内侧螺旋状地照射激光L的情况下,当剥离有进展时,由于吸盘100正在旋转,因此对第二晶圆W2作用有离心力,第二晶圆W2相对于激光吸收层P偏移,从而在激光处理中可能会将激光L照射到处理对象位置以外的位置。另外,剥离后的第二晶圆W2也有可能滑落。关于这一点,在本实施方式中,通过保持构件250来保持第二晶圆W2,因此能够防止该第二晶圆W2的偏移、滑落。
接着,当在进行激光L的照射之后使吸盘100移动到交接位置时,也通过保持构件250来保持第二晶圆W2。在此,在吸盘100移动期间,对第二晶圆W2作用有惯性力,第二晶圆W2可能会相对于激光吸收层P偏移。在该情况下,当在之后通过搬送垫120吸附并保持第二晶圆W2的背面W2b时,无法吸附并保持适当的位置。因此,在本实施方式中,在该吸盘100移动期间也通过保持构件250来保持第二晶圆W2,以防止该第二晶圆W2的偏移。
此外,保持第二晶圆W2的保持构件的结构不限定于上述保持构件250的结构。例如,保持构件可以以从第二晶圆W2的侧方夹持该第二晶圆W2的上表面和侧面的方式来保持该第二晶圆W2。另外,保持构件可以从激光处理的中途起保持第二晶圆W2。另外,保持构件在由使激光L透过的材料、例如硅构成的情况下,可以保持第二晶圆W2的上表面。
虽然以上的实施方式的晶圆处理系统1具有清洗装置32,但晶圆处理系统1还可以包括蚀刻装置(未图示)。蚀刻装置对剥离后的第一晶圆W1的表面W1a、具体地说为激光吸收层P的表面进行蚀刻处理。例如,在通过清洗装置32对激光吸收层P的表面进行刷洗之后,对激光吸收层P的表面供给药液(蚀刻液)来对该表面进行湿蚀刻。另外,晶圆处理系统1可以具有清洗装置32和蚀刻装置中的任一方。
另外,以上的实施方式的晶圆处理系统1可以具有CMP设备(未图示)。在CMP装置中,对剥离后的第一晶圆W1的表面W1a、具体地说为激光吸收层P的表面进行CMP(ChemicalMechanical Polishing:化学机械研磨)处理。例如,在通过清洗装置32对激光吸收层P的表面进行刷洗之后,对激光吸收层P的表面进行CMP处理来使激光吸收层P的表面平坦化。此外,CMP装置可以设置于晶圆处理系统1的外部。
在以上的实施方式中,向激光吸收层P与第二晶圆W2之间的边界照射激光L来将第二晶圆W2从激光吸收层P剥离,但例如可以如图24所示那样以在第二晶圆W2残留激光吸收层P的方式进行剥离。
在该情况下,在激光照射装置31中,如图24的(a)所示,从激光照射部110向激光吸收层P与器件层D2之间的边界脉冲状地照射激光L。于是,通过该激光L,在激光吸收层P与器件层D2之间的边界产生剥离。
此外,通过根据激光吸收层P的膜种类来控制进行该激光吸收层P的剥离所需的激光L的能量密度,由此进行激光L的吸光位置的调整、即激光吸收层P的剥离位置的调整。例如,如果进行激光L的原始输出的变更、例如激光照射部110的焦距数值孔径(NA)的调整或者激光L的调焦位置的变更等,则能够调整激光L的能量密度。
接着,在通过搬送垫120吸附并保持第二晶圆W2的背面W2b的状态下,如图24的(b)所示那样使搬送垫120上升来从器件层D2剥离激光吸收层P。
在本实施方式中也能够得到与上述实施方式相同的效果。即,由于向激光吸收层P脉冲状地照射激光L,因此能够提高该激光L的峰值功率,其结果是,能够在激光吸收层P与器件层D2之间的边界适当地产生剥离。而且,残留于第二晶圆W2的激光吸收层P为氧化膜(SiO2膜),例如在之后的半导体制造工艺中能够将该激光吸收层P用作在第二晶圆W2上制作TSV(Through-Silicon Via:硅通孔)时的氧化膜(绝缘膜)。
另外,在本实施方式中,可以对剥离后的第二晶圆W2上的激光吸收层P的表面进行刷洗,并且在上述的CMP装置中进行CMP处理。在该情况下,能够使激光吸收层P的表面平坦化。而且,能够如上述那样适当地用作制作TSV时的氧化膜(绝缘膜)。
在以上的实施方式中,说明了对图2所示的重合晶圆T进行处理的情况,但处理对象并不限定于此。下面,使用图25~图28来说明对不同种类的重合晶圆T进行处理的情况。
对处理图25所示的重合晶圆T的情况进行说明。如图25的(a)所示,形成于第二晶圆W2与器件层D2之间的激光吸收层P1形成于第二晶圆W2的内部。第二晶圆W2例如为SOI基板,激光吸收层P1例如为氧化膜(SiO2膜)。即,依序层叠地形成有作为第二晶圆W2的Si、作为激光吸收层P1的SiO2膜、作为Si膜S的Si。此外,激光吸收层P1只要是在与Si膜S之间的边界处剥离的膜即可,也可以使用氧化膜(SiO2膜)以外的膜,例如硅锗(SiGe)、锗(Ge)。
接着,如图25的(b)所示,在激光吸收层P1的表面形成器件层D2和表面膜F2。器件层D2和表面膜F2通过通常的基板工序(FEOL)、布线工序(BEOL)形成。
接着,如图25的(c)所示,将第一晶圆W1与第二晶圆W2进行接合。在第一晶圆W1的表面W1a形成有表面膜F1,使该表面膜F1与表面膜F2接合。
接着,在晶圆处理系统1的激光照射装置31中,如图25的(d)所示,从激光照射部110向激光吸收层P1与Si膜S之间的边界脉冲状地照射激光L。于是,通过该激光L,在激光吸收层P1与Si膜S之间的边界产生剥离。
接着,在通过搬送垫120吸附并保持第二晶圆W2的背面W2b的状态下,如图25的(e)所示那样使搬送垫120上升来从Si膜S剥离激光吸收层P1。
此外,在本实施方式中,关于激光吸收层P1的剥离位置,也可以与图24所示的情况同样地调整激光L的吸光位置、即激光吸收层P1的剥离位置,来在第二晶圆W2与激光吸收层P1之间的边界产生剥离。
对处理图26所示的重合晶圆T的情况进行说明。如图26的(a)及(b)所示,在第二晶圆W2与器件层D2之间,从第二晶圆W2侧起依序层叠地形成有由硅锗(SiGe)形成的激光吸收层P2、由Si形成的Si膜S。
接着,如图26的(b)所示,在Si膜S的表面形成器件层D2和表面膜F2。
接着,如图26的(c)所示,将第一晶圆W1与第二晶圆W2进行接合。在第一晶圆W1的表面W1a形成有器件层D1和表面膜F1,使该表面膜F1与表面膜F2接合。
接着,在晶圆处理系统1的激光照射装置31中,如图26的(d)所示,从激光照射部110向激光吸收层P2与Si膜S之间的边界脉冲状地照射激光L。于是,通过该激光L,在激光吸收层P2与Si膜S之间的边界产生剥离。
接着,如图26的(e)所示,在通过搬送垫120吸附并保持第二晶圆W2的背面W2b的状态下,使搬送垫120上升来从Si膜S剥离激光吸收层P2。此外,在本实施方式中,关于激光吸收层P1的剥离位置,也可以与图24所示的情况同样地调整激光L的吸光位置、即激光吸收层P1的剥离位置来在第二晶圆W2与激光吸收层P2之间的边界产生剥离。
对处理图27所示的重合晶圆T的情况进行说明。如图27的(a)及(b)所示,在第二晶圆W2与器件层D2之间,从第二晶圆W2侧起依序层叠地形成有由氧化膜(SiO2膜)形成的激光吸收层P3、由SiGe形成的SiGe膜S1以及由Si形成的Si膜S2。
接着,如图27的(b)所示,在由Si形成的Si膜S2的表面形成器件层D2和表面膜F2。
接着,如图27的(e)所示,将第一晶圆W1与第二晶圆W2进行接合。在第一晶圆W1的表面W1a形成有器件层D1和表面膜F1,使该表面膜F1与表面膜F2接合。
接着,在晶圆处理系统1的激光照射装置31中,如图27的(d)所示,从激光照射部110向激光吸收层P3与第二晶圆W2之间的边界脉冲状地照射激光L。于是,通过该激光L,在激光吸收层P3与第二晶圆W2之间的边界产生剥离。
接着,如图27的(e)所示,在通过搬送垫120吸附并保持第二晶圆W2的背面W2b的状态下,使搬送垫120上升来从激光吸收层P3剥离第二晶圆W2。
对处理图28所示的重合晶圆T的情况进行说明。重合晶圆T是在Si-nMOS上层叠有Ge-pMOS的构造。如图28的(a)所示,在第一晶圆W1的表面W1a形成器件层D1和表面膜F1。即,第一晶圆W1是Si-nMOS。
接着,如图28的(b)所示,将第一晶圆W1与为Ge-pMOS的第二晶圆W2进行接合。在第二晶圆W2的表面W2a上,从第二晶圆W2侧起依序层叠地形成有由氧化膜(SiO2膜)形成的激光吸收层P4、由Ge形成的器件层D2以及表面膜F2。
接着,如图28的(c)所示,将第一晶圆W1与第二晶圆W2进行接合。具体地说,使该表面膜F1与表面膜F2接合。
接着,在晶圆处理系统1的激光照射装置31中,如图28的(d)所示,从激光照射部110向激光吸收层P4与器件层D2之间的边界脉冲状地照射激光L。于是,通过该激光L,在激光吸收层P4与器件层D2之间的边界产生剥离。
接着,如图28的(e)所示,在通过搬送垫120吸附并保持第二晶圆W2的背面W2b的状态下,使搬送垫120上升来从器件层D2剥离激光吸收层P4。此外,在本实施方式中,关于激光吸收层P1的剥离位置,也可以与图24的情况同样地调整激光L的吸光位置、即激光吸收层P1的剥离位置,在第二晶圆W2与激光吸收层P4之间的边界产生剥离。
以上的图25~图28所示的任一处理对象均能够得到与上述实施方式相同的效果。
在通过以上的实施方式进行处理的重合晶圆T中,也可以如图29所示那样在激光吸收层P与器件层D2之间设置有反射膜R。即,反射膜R形成于激光吸收层P中的与激光L的入射面相反一侧的面。反射膜R使用针对激光L的反射率高、熔点高的材料,例如金属膜。此外,器件层D2是具有功能的层,与反射膜R不同。
在该情况下,从激光照射部110发出的激光L透过第二晶圆W2,并在激光吸收层P中几乎全部被吸收,但即使存在未完全吸收的激光L,也会被反射膜R反射。其结果是,激光L不会到达器件层D2,能够可靠地抑制器件层D2受损。
另外,通过反射膜R反射后的激光L被激光吸收层P吸收。因而,能够提高第二晶圆W2的剥离效率。
应该认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示,而非限制性的。上述的实施方式在不脱离所附的权利要求书及其主旨的情况下可以以各种方式进行省略、置换、变更。
附图标记说明
31:激光照射装置;100:吸盘;110:激光照射部;D1、D2:器件层;P:激光吸收层;T:重合晶圆;W1:第一晶圆;W2:第二晶圆。

Claims (29)

1.一种基板处理方法,是在将第一基板与第二基板接合而成的重合基板中将形成于所述第二基板的表面的器件层转印于所述第一基板的方法,在所述基板处理方法中,
从所述第二基板的背面侧对形成于所述第二基板与所述器件层之间的激光吸收层脉冲状地照射激光。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法,其特征在于,
一边使所述重合基板旋转,一边从径向外侧朝向内侧地对所述激光吸收层照射所述激光。
3.根据权利要求2所述的基板处理方法,其特征在于,
向内侧照射所述激光的情况下的所述重合基板的旋转速度比向所述激光吸收层的径向外侧照射所述激光的情况下的该旋转速度快。
4.根据权利要求2或3所述的基板处理方法,其特征在于,
向所述激光吸收层的径向外侧照射的所述激光的频率比向内侧照射的所述激光的频率大。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的基板处理方法,其特征在于,
从所述第二基板的外周端与所述重合基板中的所述第一基板同所述第二基板的接合端之间的位置处起照射所述激光。
6.根据权利要求1所述的基板处理方法,其特征在于,包括:
使对所述激光吸收层照射的所述激光在所述激光吸收层中进行扫描;以及
使所述重合基板移动,
其中,重复地进行所述激光的扫描和所述重合基板的移动。
7.根据权利要求1所述的基板处理方法,其特征在于,
一边使所述重合基板移动,一边使对所述激光吸收层照射的所述激光在所述激光吸收层中进行扫描。
8.根据权利要求1所述的基板处理方法,其特征在于,
在所述激光吸收层的外周部,一边使所述重合基板旋转一边照射所述激光,
在处于所述外周部的径向内侧的中央部,在使所述重合基板的旋转停止了的状态下使所述激光进行扫描。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的基板处理方法,其特征在于,
控制所述激光的能量密度,来调整所述激光吸收层中的激光的吸光位置。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的基板处理方法,其特征在于,
在向所述激光吸收层照射所述激光时,从激光振荡器朝向光学元件振荡出脉冲状的激光,并在所述光学元件中调整激光的频率。
11.根据权利要求10所述的基板处理方法,其特征在于,
来自所述激光振荡器的激光的脉冲波形与照射于所述激光吸收层的激光的脉冲波形相同。
12.根据权利要求10或11所述的基板处理方法,其特征在于,
来自所述激光振荡器的激光的频率是所述光学元件能够控制的最高频率。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的基板处理方法,其特征在于,
在向所述激光吸收层照射所述激光时,在衰减器中使来自所述激光振荡器的激光衰减。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的基板处理方法,其特征在于,
在所述激光吸收层中,在与所述激光的入射面相反一侧的面形成反射膜,
照射于所述激光吸收层的所述激光中的未被该激光吸收层吸收的所述激光被所述反射膜反射,
被所述反射膜反射后的所述激光被所述激光吸收层吸收。
15.一种基板处理装置,是在将第一基板与第二基板接合而成的重合基板中将形成于所述第二基板的表面的器件层转印于所述第一基板的装置,所述基板处理装置具有:
保持部,其保持所述第一基板的背面;以及
激光照射部,在所述保持部保持着所述第一基板的状态下,所述激光照射部从所述第二基板的背面侧对形成于所述第二基板与所述器件层之间的激光吸收层脉冲状地照射激光。
16.根据权利要求15所述的基板处理装置,其特征在于,还具有:
旋转机构,其使所述保持部旋转;以及
控制部,其控制所述旋转机构和所述激光照射部,
其中,所述控制部控制所述旋转机构和所述激光照射部,以一边使保持所述重合基板的所述保持部旋转,一边从径向外侧朝向内侧地对所述激光吸收层照射所述激光。
17.根据权利要求16所述的基板处理装置,其特征在于,
所述控制部控制所述旋转机构和所述激光照射部,以对所述激光吸收层螺旋状地照射所述激光。
18.根据权利要求16或17所述的基板处理装置,其特征在于,
所述控制部控制所述旋转机构和所述激光照射部,以使向内侧照射所述激光的情况下的所述重合基板的旋转速度比向所述激光吸收层的径向外侧照射所述激光的情况下的该旋转速度快。
19.根据权利要求16至18中的任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
所述控制部控制所述旋转机构和所述激光照射部,以使向所述激光吸收层的径向外侧照射的所述激光的频率比向径向内侧照射的所述激光的频率大。
20.根据权利要求16至19中的任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
所述控制部控制所述激光照射部,以从所述第二基板的外周端与所述重合基板中的所述第一基板同所述第二基板的接合端之间的位置处起照射所述激光。
21.根据权利要求15所述的基板处理装置,其特征在于,还具有:
移动机构,其使所述保持部移动;以及
控制部,其控制所述移动机构和所述激光照射部,
其中,所述激光照射部对所述激光吸收层以扫描的方式照射所述激光,
所述控制部控制所述移动机构和所述激光照射部,以按顺序重复进行以下动作:使对所述激光吸收层照射的所述激光在所述激光吸收层中进行扫描;以及使所述保持部移动。
22.根据权利要求15所述的基板处理装置,其特征在于,还具有:
移动机构,其使所述保持部移动;以及
控制部,其控制所述移动机构和所述激光照射部,
其中,所述激光照射部对所述激光吸收层以扫描的方式照射所述激光,
所述控制部控制所述移动机构和所述激光照射部,以一边使所述保持部移动一边使对所述激光吸收层照射的所述激光在所述激光吸收层中进行扫描。
23.根据权利要求15所述的基板处理装置,其特征在于,还具有:
旋转机构,其使所述保持部旋转;
移动机构,其使所述保持部移动;以及
控制部,其控制所述旋转机构、所述移动机构以及所述激光照射部,
其中,所述激光照射部对所述激光吸收层以扫描的方式照射所述激光,
所述控制部控制所述旋转机构、所述移动机构以及所述激光照射部,以进行以下动作:
在所述激光吸收层的外周部,一边使所述重合基板旋转一边照射所述激光;
在处于所述外周部的径向内侧的中央部,在使所述重合基板的旋转停止了的状态下使所述激光进行扫描。
24.根据权利要求15至23中的任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
还具有控制部,所述控制部控制所述激光照射部,
所述控制部控制所述激光的能量密度,来调整所述激光吸收层中的激光的吸光位置。
25.根据权利要求15至24中的任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
还具有控制部,所述控制部控制所述激光照射部,
所述激光照射部具有:
激光振荡器,其脉冲状地振荡出激光;以及
光学元件,其使来自所述激光振荡器的激光变向为不同的方向,
其中,所述控制部控制所述光学元件,来调整向所述激光吸收层照射的激光的频率。
26.根据权利要求25所述的基板处理装置,其特征在于,
来自所述激光振荡器的激光的脉冲波形与照射于所述激光吸收层的激光的脉冲波形相同。
27.根据权利要求25或26所述的基板处理装置,其特征在于,
来自所述激光振荡器的激光的频率是所述光学元件能够控制的最高频率。
28.根据权利要求25至27中的任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
所述激光照射部具有使来自所述激光振荡器的激光衰减的衰减器。
29.根据权利要求25至28中的任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
所述光学元件为声光调制器。
CN202080087508.3A 2019-12-26 2020-12-09 基板处理方法和基板处理装置 Pending CN114830295A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019236190 2019-12-26
JP2019-236190 2019-12-26
JP2020011824 2020-01-28
JP2020-011824 2020-01-28
PCT/JP2020/045884 WO2021131711A1 (ja) 2019-12-26 2020-12-09 基板処理方法及び基板処理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114830295A true CN114830295A (zh) 2022-07-29

Family

ID=76575431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080087508.3A Pending CN114830295A (zh) 2019-12-26 2020-12-09 基板处理方法和基板处理装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230023577A1 (zh)
EP (1) EP4079445A4 (zh)
JP (2) JP7304433B2 (zh)
KR (1) KR20220120612A (zh)
CN (1) CN114830295A (zh)
TW (1) TW202129823A (zh)
WO (1) WO2021131711A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023013468A1 (ja) * 2021-08-06 2023-02-09 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
WO2023021952A1 (ja) * 2021-08-16 2023-02-23 東京エレクトロン株式会社 処理方法及び処理システム
JPWO2023032706A1 (zh) * 2021-09-02 2023-03-09
WO2023145425A1 (ja) * 2022-01-31 2023-08-03 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置
WO2023238542A1 (ja) * 2022-06-07 2023-12-14 東京エレクトロン株式会社 基板処理システム及び基板処理方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3809681B2 (ja) * 1996-08-27 2006-08-16 セイコーエプソン株式会社 剥離方法
JP2006135251A (ja) * 2004-11-09 2006-05-25 Hitachi Ltd レーザ結晶化装置
JP2007220749A (ja) 2006-02-14 2007-08-30 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造方法
JP5398332B2 (ja) * 2009-04-16 2014-01-29 信越ポリマー株式会社 半導体ウェーハの製造方法及びその装置
JP5580251B2 (ja) * 2011-06-13 2014-08-27 株式会社日立ハイテクマニファクチャ&サービス ウェーハ接合強度検査装置及び方法
JP5780938B2 (ja) * 2011-12-13 2015-09-16 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
TWI610374B (zh) * 2013-08-01 2018-01-01 格芯公司 用於將搬運器晶圓接合至元件晶圓以及能以中段波長紅外光雷射燒蝕釋出之接著劑
JP2015144192A (ja) * 2014-01-31 2015-08-06 株式会社ディスコ リフトオフ方法
JP6564301B2 (ja) * 2015-10-26 2019-08-21 東京応化工業株式会社 支持体分離方法
JP6910178B2 (ja) * 2017-03-31 2021-07-28 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置、及び半導体装置の作製方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4079445A1 (en) 2022-10-26
WO2021131711A1 (ja) 2021-07-01
JPWO2021131711A1 (zh) 2021-07-01
KR20220120612A (ko) 2022-08-30
TW202129823A (zh) 2021-08-01
JP7304433B2 (ja) 2023-07-06
JP2023126270A (ja) 2023-09-07
EP4079445A4 (en) 2023-12-27
US20230023577A1 (en) 2023-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7304433B2 (ja) 基板処理方法及び基板処理装置
JP7109537B2 (ja) 基板処理システム及び基板処理方法
JP7386077B2 (ja) 基板処理装置及び基板処理方法
JP6764552B2 (ja) ワーク分離装置及びワーク分離方法
WO2021192853A1 (ja) 基板処理方法及び基板処理装置
WO2021192854A1 (ja) 基板処理方法及び基板処理装置
JP7178491B2 (ja) 処理装置及び処理方法
CN110783184B (zh) 晶片的分割方法
JP2022091504A (ja) レーザ照射システム、基板処理装置及び基板処理方法
JP7308292B2 (ja) 基板処理装置及び基板処理方法
WO2023145425A1 (ja) 基板処理方法及び基板処理装置
WO2024034197A1 (ja) 基板処理装置及び基板処理方法
WO2022153886A1 (ja) 基板処理装置、基板処理方法及び基板製造方法
JPWO2020066492A1 (ja) 基板処理システム及び基板処理方法
JP2023180066A (ja) 基板処理装置及び位置調整方法
JP7285151B2 (ja) 支持体剥離方法及び支持体剥離システム
WO2024024191A1 (ja) 基板処理システム、基板処理方法及びデバイス構造
US20240136193A1 (en) Method of processing wafer
WO2019239801A1 (ja) 基板処理システム、および基板処理方法
JP6612648B2 (ja) 支持体分離装置及び支持体分離方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination