JP2023003476A - 処理方法及び処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板の周縁部の除去に係る生産性を適切に向上する処理方法及び処理システムを提供する。【解決手段】第１のウェハと第２のウェハが接合された重合ウェハＴの処理方法であって、除去対象の第１のウェハの周縁部Ｗｅは、第２のウェハと接合された接合領域Ａｃと、接合領域の径方向外側において、第２のウェハと接合されていない未接合領域Ａｅと、を有し、第１のウェハの周縁部Ｗｅと第１のウェハの中央部との境界に沿って、周縁部の剥離の基点となる周縁改質層Ｍ１を形成することと、接合領域と未接合領域の境界位置を第１のウェハの全周で検出することと、検出された境界位置よりも接合領域側にレーザ光を照射して、第１のウェハと第２のウェハの接合力を低下させる接合力低下領域Ｒを形成することと、周縁改質層を基点として、周縁部を重合ウェハから剥離することと、を含む。【選択図】図７

Description

本開示は、処理方法及び処理システムに関する。

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

国際公開第２０１９／１７６５８９号

本開示にかかる技術は、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板の周縁部の除去に係る生産性を適切に向上する。

本開示の一態様は、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板の処理方法であって、除去対象の前記第１の基板の周縁部は、前記第２の基板と接合された接合領域と、前記接合領域の径方向外側において、前記第２の基板と接合されていない未接合領域と、を有し、前記第１の基板の前記周縁部と前記第１の基板の中央部との境界に沿って、前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成することと、前記接合領域と前記未接合領域の境界位置を前記第１の基板の全周で検出することと、検出された前記境界位置よりも前記接合領域側にレーザ光を照射して、前記第１の基板と前記第２の基板の接合力を低下させる接合力低下領域を形成することと、前記周縁改質層を基点として、前記周縁部を前記重合基板から剥離することと、を含む。

本開示によれば、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板の周縁部の除去に係る生産性を適切に向上することができる。

実施の形態にかかる重合ウェハの構成例を示す側面図である。 図１Ａの部分拡大図である。 本実施形態に係るウェハ処理システムの構成の概略を示す平面図である。 界面改質装置の構成の概略を示す平面図である。 界面改質装置の構成の概略を示す側面図である。 ウェハ処理システムにおけるウェハ処理の主な工程を示す説明図である。 界面改質装置におけるウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。 接合力低下領域の形成前の重合ウェハの様子を示す断面図である。 接合力低下領域の形成後の重合ウェハの様子を示す断面図である。 周縁部への接合力低下領域の形成例を示す断面図である。 周縁部への接合力低下領域の他の形成例を示す断面図である。 周縁部への接合力低下領域の形成例を示す拡大断面図である。 周縁部への接合力低下領域の他の形成例を示す拡大断面図である。 接合力低下領域の形成後の重合ウェハの様子を示す断面図である。 重合ウェハへの接合力低下領域の他の形成例を示す説明図である。

半導体デバイスの製造工程においては、表面に複数の電子回路等のデバイスが形成された第１の基板（半導体などのシリコン基板）と第２の基板が接合された重合基板において、第１のウェハの周縁部を除去すること、いわゆるエッジトリムが行われる場合がある。

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

ところで、エッジトリムにおける除去対象の周縁部を含む第１の基板の端部には面取り加工がされており、その先端に向けて厚みが減少している。このため、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板においては、かかる厚みが減少した面取り加工部では第１の基板と第２の基板が互いに接触せず、接合が行われていない。また、かかる面取り加工部より径方向内側の領域であっても、例えば前工程における基板処理の結果や、第１の基板と第２との接合時の条件等の種々の要因により、第１の基板と第２の基板が接合されていない領域が発生し得る。また、かかる面取り加工部よりも径方向外側の領域であっても、同様に第１の基板と第２の基板が接合された領域が発生し得る。

以下の説明においては、第１の基板の周縁部においてかかる第１の基板と第２の基板が接合されなかった領域を「未接合領域」という場合がある。また、第１の基板と第２の基板が接合された領域を「接合領域」という場合がある。なお、上述のように未接合領域は第１の基板の面取り加工部よりも径方向内側でも発生する場合があるが、説明が煩雑になることを抑制するため、以下、面取り加工部と対応する未接合部分を「未接合領域Ａｅ」、未接合領域Ａｅの径方向内側における接合部分を「接合領域Ａｃ」、未接合領域Ａｅと接合領域Ａｃの境界部分を「境界Ａｄ」とそれぞれ表現する場合がある（後述の図１Ａ及び図１Ｂを参照）。

かかる未接合領域においては第１の基板と第２の基板が接合されていないため、上述のレーザ光の照射による接合力の低下が行われる必要がないが、特許文献１には、かかる未接合領域（基板の面取り加工部）を考慮することについては記載がない。このように未接合領域にもレーザ光の照射を行った場合、本来、レーザ光を照射する必要のない部分にもレーザ光の照射を行うこととなるため、従来のエッジトリムの手法においては、生産性（スループット）向上の観点から改善の余地がある。

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

本実施形態にかかる後述のウェハ処理システム１では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように第１の基板としての第１のウェハＷと、第２の基板としての第２のウェハＳとが接合された重合基板としての重合ウェハＴに対して処理を行う。以下、第１のウェハＷにおいて、第２のウェハＳと接合される側の面を表面Ｗａといい、表面Ｗａと反対側の面を裏面Ｗｂという。同様に、第２のウェハＳにおいて、第１のウェハＷと接合される側の面を表面Ｓａといい、表面Ｓａと反対側の面を裏面Ｓｂという。

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

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

なお、図１Ｂに示すように第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合界面には、これら第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合された接合領域Ａｃと、第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合されていない未接合領域Ａｅとが形成されている。なお、図１Ｂにおいては未接合領域Ａｅが、第１のウェハＷ及び第２のウェハＳの面取り加工がされた領域と略一致する場合を例に図示を行っているが、上述したように、未接合領域Ａｅは図１Ｂに示す境界Ａｄよりも径方向内側にも形成され得る。同様に、接合領域Ａｃは図１Ｂに示す境界Ａｄよりも径方向外側にも形成され得る。

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

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

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

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

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

界面改質装置５０は、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面にレーザ光（界面用レーザ光、例えばＣＯ_２レーザ）を照射し、第１のウェハＷと第２のウェハＳとの接合力が低下された接合力低下領域Ｒを形成する。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、界面改質装置５０は、重合ウェハＴを上面で保持する、保持部としてのチャック１００を有している。チャック１００は、第１のウェハＷが上側であって第２のウェハＳが下側に配置された状態で、第２のウェハＳの裏面Ｓｂを吸着保持する。チャック１００は、エアベアリング１０１を介して、スライダテーブル１０２に支持されている。スライダテーブル１０２の下面側には、回転機構１０３が設けられている。回転機構１０３は、駆動源として例えばモータを内蔵している。チャック１００は、回転機構１０３によってエアベアリング１０１を介して、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。スライダテーブル１０２は、その下面側に設けられた移動機構１０４を介して、基台１０５上においてＹ軸方向に延伸して設けられるレール１０６上を移動自在に構成されている。なお、移動機構１０４の駆動源は特に限定されるものではないが、例えばリニアモータが用いられる。

チャック１００の上方には、照射部としてのレーザヘッド１１０が設けられている。レーザヘッド１１０は、レンズ１１１を有している。レンズ１１１は、レーザヘッド１１０の下面に設けられた筒状の部材であり、チャック１００に保持された重合ウェハＴの内部、より具体的には第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に界面用レーザ光を照射する。これによって、重合ウェハＴの内部において界面用レーザ光が照射された部分を改質し、第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合力が低下した接合力低下領域Ｒを形成する。

レーザヘッド１１０は、支持部材１１２に支持されている。レーザヘッド１１０は、鉛直方向に延伸するレール１１３に沿って、昇降機構１１４により昇降自在に構成されている。またレーザヘッド１１０は、移動機構１１５によってＹ軸方向に移動自在に構成されている。なお、昇降機構１１４及び移動機構１１５はそれぞれ、支持柱１１６に支持されている。

チャック１００の上方であって、レーザヘッド１１０のＹ軸正方向側には、マクロカメラ１２０とマイクロカメラ１２１が設けられている。例えば、マクロカメラ１２０とマイクロカメラ１２１は一体に構成され、マクロカメラ１２０はマイクロカメラ１２１のＹ軸正方向側に配置されている。マクロカメラ１２０とマイクロカメラ１２１は、昇降機構１２２によって昇降自在に構成され、さらに移動機構１２３によってＹ軸方向に移動自在に構成されている。

外端撮像部としてのマクロカメラ１２０は、第１のウェハＷ（重合ウェハＴ）の外側端部を撮像する。マクロカメラ１２０で撮像された画像は、一例として、後述の第１のウェハＷのアライメントに用いられる。マクロカメラ１２０は、例えば同軸レンズを備え、赤外光（ＩＲ）を照射し、さらに対象物からの反射光を受光する。なお例えば、マクロカメラ１２０の撮像倍率は２倍である。

境界撮像部としてのマイクロカメラ１２１は、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅを撮像し、接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅの境界Ａｄを撮像する。マイクロカメラ１２１で撮像された画像は、一例として、後述の界面用レーザ光の照射位置の決定に用いられる。マイクロカメラ１２１は、例えば同軸レンズを備え、赤外光（ＩＲ光）を照射し、さらに対象物からの反射光を受光する。なお例えば、マイクロカメラ１２１の撮像倍率は１０倍であり、視野はマクロカメラ１２０に対して約１／５であり、ピクセルサイズはマクロカメラ１２０に対して約１／５である。

なお、図示の例においてはマクロカメラ１２０及びマイクロカメラ１２１をそれぞれ配置することにより第１のウェハＷの外側端部と境界Ａｄをそれぞれ撮像可能に構成したが、例えば界面改質装置５０において後述のアライメントを行う必要がない場合には、マクロカメラ１２０又はマイクロカメラ１２１の一方を省略できる。この時、撮像倍率の高いマイクロカメラ１２１で境界Ａｄを撮像するように構成することで、マクロカメラ１２０で境界Ａｄを撮像するように構成する場合と比較して、より高精度に境界Ａｄの検出を行うことができる。

また、図示の例においては回転機構１０３及び移動機構１０４によりチャック１００をレーザヘッド１１０に対して相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成したが、レーザヘッド１１０をチャック１００に対して相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成してもよい。また、チャック１００及びレーザヘッド１１０の双方をそれぞれ相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成してもよい。

内部改質装置６０は、第１のウェハＷの内部にレーザ光（内部用レーザ光、例えばＹＡＧレーザ）を照射し、周縁部Ｗｅの剥離の基点となる周縁改質層Ｍ１、及び周縁部Ｗｅの小片化の基点となる分割改質層Ｍ２を形成する。内部改質装置６０の構成は特に限定されるものではない。一例において内部改質装置６０は、重合ウェハＴを上面に保持するチャックと、チャックと重合ウェハ（第１のウェハＷ）を相対的に回転させる回転機構と、チャックと重合ウェハ（第１のウェハＷ）を相対的に水平方向に移動させる移動機構と、チャックに保持された第１のウェハＷの内部に内部用レーザ光を照射するレーザ照射部（レーザヘッド）と、を備える。

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

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

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

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

先ず、重合ウェハＴを複数収納したカセットＣが、搬入出ステーション２のカセット載置台１０に載置される。

次に、ウェハ搬送装置２０によりカセットＣ内の重合ウェハＴが取り出され、トランジション装置３０を介して内部改質装置６０に搬送される。内部改質装置６０では、図４（ａ）に示すように第１のウェハＷの内部に内部用レーザ光Ｌ１を照射し、周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成する。周縁改質層Ｍ１は、後述のエッジトリムにおいて周縁部Ｗｅを除去する際の基点となるものである。分割改質層Ｍ２は、除去される周縁部Ｗｅの小片化の基点となるものである。なお以降の説明に用いる図面においては、図示が複雑になることを回避するため、分割改質層Ｍ２の図示を省略する場合がある。

第１のウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２が形成された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により界面改質装置５０に搬送される。界面改質装置５０では、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）を回転させるとともにＹ軸方向に沿って水平方向に移動させながら、周縁部Ｗｅにおける第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合界面に界面用レーザ光Ｌ２をパルス状に照射する。これにより、図４（ｂ）に示すように、第１のウェハＷと第２のウェハＳとの接合界面を改質する。なお、実施の形態において接合界面の改質には、一例として、界面用レーザ光Ｌ２の照射位置における接合用膜Ｆｗのアモルファス化や、第１のウェハＷと第２のウェハＳの剥離、等が含まれるものとする。

界面改質装置５０においては、このように第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面における界面用レーザ光Ｌ２の照射位置を改質することで、第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合強度が低下された接合力低下領域Ｒが形成される。後述するエッジトリムにおいては、除去対象である第１のウェハＷの周縁部Ｗｅが除去されるが、このように接合力低下領域Ｒが存在することで、かかる周縁部Ｗｅの除去を適切に行うことができる。

なお、界面改質装置５０における接合力低下領域Ｒの詳細な形成方法については後述する。

接合力低下領域Ｒが形成された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により周縁除去装置７０へと搬送される。周縁除去装置７０では、図４（ｃ）に示すように、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去、すなわちエッジトリムが行われる。この時、周縁部Ｗｅは、周縁改質層Ｍ１を基点として第１のウェハＷの中央部（周縁部Ｗｅの径方向内側）から剥離されるとともに、接合力低下領域Ｒを基点として第２のウェハＳから完全に剥離される。またこの時、除去される周縁部Ｗｅは分割改質層Ｍ２を基点として小片化される。

周縁部Ｗｅの除去にあたっては、重合ウェハＴを形成する第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に、例えばくさび形状からなるブレードＢ（図４（ｃ）を参照）を挿入してもよい。

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

洗浄装置８０においては、図４（ｄ）に示すように、例えば第１のウェハＷ、第２のウェハＳに対して洗浄用レーザ光Ｌ３を照射して当該レーザ光の照射部分を改質、除去することで、残留するパーティクル等を除去（洗浄）してもよい。

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

なお、以上の説明においては図４（ａ）及び図４（ｂ）に示したように内部改質装置６０で周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成した後に、界面改質装置５０で接合力低下領域Ｒを形成したが、ウェハ処理システム１におけるウェハ処理の順序はこれに限定されない。すなわち、界面改質装置５０で接合力低下領域Ｒを形成した後に、内部改質装置６０で周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成するようにしてもよい。

次に、上述した接合力低下領域Ｒの詳細な形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図１Ｂに示したように、重合ウェハＴにおける第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合界面には、例えば第１のウェハＷの面取り加工部に対応して未接合領域Ａｅが形成されている。かかる未接合領域Ａｅにおいては第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合されていないため、上述の図４（ｂ）に示した接合力低下領域Ｒを形成する必要がない。そこで本実施形態にかかるウェハ処理においては、界面改質装置５０において未接合領域Ａｅを検知し、検出された未接合領域Ａｅに対しては界面用レーザ光Ｌ２を照射しないように制御を行う。

界面改質装置５０においては、先ず、チャック１００に保持された重合ウェハＴをマクロ撮像位置に移動させる。マクロ撮像位置は、マクロカメラ１２０が第１のウェハＷの外側端部を撮像できる位置である。マクロ撮像位置では、チャック１００を回転させながら、マクロカメラ１２０によって第１のウェハＷの周方向３６０度における外側端部の画像が撮像される（図５のステップＳｔ１：端部の撮像）。撮像された画像は、マクロカメラ１２０から制御装置９０に出力される。

制御装置９０では、マクロカメラ１２０の画像から、チャック１００の中心と第１のウェハＷの中心の偏心量を算出する。さらに制御装置９０では、算出された偏心量に基づいて、当該偏心量のＹ軸成分を補正するように、チャック１００の移動量を算出する。制御装置９０は、この算出された移動量に基づいてチャック１００をＹ軸方向に沿って水平方向に移動し、チャック１００をマイクロ撮像位置に移動させる（図５のステップＳｔ２：アライメント）。マイクロ撮像位置は、マイクロカメラ１２１が第１のウェハＷの未接合領域Ａｅを撮像できる位置である。ここで、上述したようにマイクロカメラ１２１の視野はマクロカメラ１２０に対して約１／５と小さいため、偏心量のＹ軸成分を補正しないと、未接合領域Ａｅがマイクロカメラ１２１の画角に入らず、マイクロカメラ１２１で撮像できない場合がある。このため、算出された偏心量に基づくＹ軸成分の補正は、チャック１００をマイクロ撮像位置に移動させるためともいえる。

次に、チャック１００を回転させながら、マイクロカメラ１２１によって、第１のウェハＷの周方向３６０度における未接合領域Ａｅを、より具体的には、第１のウェハＷの周方向３６０度における接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅの境界Ａｄを撮像する（図５のステップＳｔ３：境界Ａｄの撮像）。撮像された画像は、マイクロカメラ１２１から制御装置９０に出力される。

制御装置９０では、マイクロカメラ１２１の画像から、接合力低下領域Ｒを形成するための界面用レーザ光の照射領域を設定する（図５のステップＳｔ４：照射領域の決定）。

接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅの境界Ａｄは、図６に一例として示すように、周方向３６０度で径方向に不均一に形成される場合がある。そこで本実施形態においては、マイクロカメラ１２１の画像に基づいて未接合領域Ａｅの径方向幅ｄ１（境界Ａｄと第１のウェハＷの端部との間の距離）を第１のウェハＷの周方向３６０度で算出し、当該径方向幅ｄ１の最も小さい位置（未接合領域Ａｅが最も第１のウェハＷの端部寄りまで形成されている位置）を基準位置Ｐとして、当該基準位置Ｐよりも径方向内側の環状領域を界面用レーザ光の照射領域として設定する。なお、この時、接合領域Ａｃの径方向幅ｄ２（境界Ａｄと周縁改質層Ｍ１の形成位置との間の距離）が更に算出されてもよい。

界面用レーザ光の照射領域が設定されると、次に、レーザヘッド１１０から界面用レーザ光Ｌ２をパルス状に照射して、図４（ｂ）及び図７に示すように第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合界面に接合力低下領域Ｒを形成する（図５のステップＳｔ５）。具体的には、決定されたパルスピッチＱ１でレーザ光が照射されるように界面用レーザ光Ｌ２の周波数やチャック１００（重合ウェハＴ）の回転速度を制御するとともに、決定されたインデックスピッチＱ２でレーザ光が照射されるようにチャック１００（重合ウェハＴ）のＹ軸方向への移動速度を制御する。

なお、接合力低下領域Ｒは、界面用レーザ光の照射領域である環状領域において径方向内側から外側に向けて形成されてもよいし、径方向外側から内側に向けて形成されてもよい。

その後、接合力低下領域Ｒが形成された重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置４０によって界面改質装置５０から搬出され、界面改質装置５０における一連の処理が完了する。

本実施形態によれば、除去対象の周縁部Ｗｅの全面に、第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合されていない未接合領域Ａｅ、又は接合力が低下された接合力低下領域Ｒの少なくともいずれかが形成される。すなわち、未接合領域Ａｅ又は接合力低下領域Ｒにより、周縁部Ｗｅの全面において第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合強度が少なくとも低下しているため、周縁部Ｗｅが第２のウェハＳから適切に除去される。

また本実施形態によれば、接合力低下領域Ｒの形成領域（界面用レーザ光Ｌ２の照射領域）を、ステップＳｔ３で撮像して得られた未接合領域Ａｅの径方向幅ｄ１が最も小さい位置（基準位置Ｐ）よりも径方向内側の環状領域に決定する。

ここで、接合力低下領域Ｒの形成領域の決定のために、マイクロカメラ１２１による未接合領域Ａｅ（より具体的には境界Ａｄ）の検出が行われなかった場合、周縁部Ｗｅの全面で第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合力を低下させるため、第１のウェハＷの外周端部から界面用レーザ光Ｌ２の照射を開始し、周縁部Ｗｅの全面に接合力低下領域Ｒを形成する必要がある。この点、本開示の技術に係る上記方法によれば、マイクロカメラ１２１による未接合領域Ａｅ（境界Ａｄ）の検出を行って基準位置Ｐを設定することで、図７に示したように周縁部Ｗｅにおける基準位置Ｐよりも径方向内側では接合力低下領域Ｒを適切に形成できるとともに、基準位置Ｐよりも径方向外側では全面に未接合領域Ａｅが形成されている。このため、除去対象の周縁部Ｗｅの全面にレーザ光を照射することなく、除去対象の周縁部Ｗｅの全面で接合強度を少なくとも低下させることができる。これにより、周縁部Ｗｅを適切に重合ウェハＴから剥離できるとともに、接合力低下領域Ｒの形成にかかる処理時間の短縮と、形成に際してのレーザ光の照射にかかる消費エネルギーの低減が可能である。

更に本実施形態によれば、上述のように接合力低下領域Ｒの形成領域を基準位置Ｐよりも径方向内側の環状領域に決定することで、周縁部Ｗｅにおける基準位置Ｐよりも径方向外側の未接合領域Ａｅに対しては界面用レーザ光Ｌ２を照射しない。換言すれば、接合力を低下させる必要のない未接合領域Ａｅへの界面用レーザ光Ｌ２の照射を少なくとも省略して、従来と比較して接合力低下領域Ｒの形成領域（加工幅）を小さくする。これにより、第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合界面に対する界面用レーザ光Ｌ２の照射回数を減少させ、接合力低下領域Ｒの形成に係る生産性（スループット）を適切に向上できるとともに、接合力低下領域Ｒの形成に係る消費エネルギー量を低減できる。

また、このように第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に対する界面用レーザ光Ｌ２の照射回数を減少させることで、接合力低下領域Ｒの形成に際して発生するデブリ／パーティクルの発生量を適切に低減できる。
さらに、このように発生するデブリ／パーティクルの発生量を低減できることから、洗浄装置８０で洗浄を行う場合、消費されるエネルギー量や洗浄液の量を低減できるとともに、当該洗浄に係る生産性を向上できる。

なお、ステップＳｔ４で決定された照射領域の全面に対して界面用レーザ光Ｌ２を照射できれば、周縁部Ｗｅに対する界面用レーザ光Ｌ２の照射方法は任意に決定できる。
例えば、重合ウェハＴを回転させるとともにレーザヘッド１１０をＹ軸方向に沿って水平方向に移動させながら界面用レーザ光Ｌ２をパルス状に照射することで、図８Ａに示すように、照射領域に対する界面用レーザ光Ｌ２の照射位置を平面視において螺旋状に配置してもよい。
また例えば、重合ウェハＴを１回転させた後に界面用レーザ光Ｌ２の照射位置を径方向に移動させることを繰り返すことで、図８Ｂに示すように、照射領域に対する界面用レーザ光Ｌ２の照射位置を平面視において第１のウェハＷに対して同心円状に配置してもよい。

図８Ａに示したように、界面用レーザ光Ｌ２の照射位置を螺旋状に配置した場合、チャック１００（重合ウェハＴ）のＹ軸方向に対する移動回数を減少させ、接合力低下領域Ｒの形成に係る生産性（スループット）を向上できる。
また、図８Ｂに示したように、界面用レーザ光Ｌ２の照射位置を同心円状に配置した場合、界面用レーザ光Ｌ２の照射位置の制御を行うことが容易になり、接合力低下領域Ｒの加工幅を適切に制御して、エッジトリムに係る加工品質を向上できる。

ここで、除去対象の第１のウェハＷの周縁部Ｗｅを適切に除去するためには、ステップＳｔ３で決定された照射領域の全面（周縁部Ｗｅにおける接合領域Ａｃの全面）に対して界面用レーザ光Ｌ２を照射する必要がある。特に、周縁部Ｗｅの除去幅を適切に設定するためには、接合力低下領域Ｒを第１のウェハＷの内部に形成された周縁改質層Ｍ１に沿って全周に形成する必要がある。

そこで本実施形態においては、図９Ａに示すように、少なくとも界面用レーザ光Ｌ２の照射領域における径方向内側（周縁改質層Ｍ１側）端部においては、界面用レーザ光Ｌ２の照射領域を第１のウェハＷに対して同心円状に配置（図９Ａの第１の領域Ｒ１を参照）することが望ましい。このように周縁改質層Ｍ１に沿って同心円状の第１の領域Ｒ１を形成することで、所望の除去幅で適切に周縁部Ｗｅを除去できる。
またこの時、同心円状の第１の領域Ｒ１の径方向外側の加工幅の精度に関与しない領域においては、接合力低下領域Ｒの形成に係る生産性を向上させるため、界面用レーザ光Ｌ２の照射領域を螺旋状に配置（図９Ａの第２の領域Ｒ２を参照）することが望ましい。

なお、同心円状の第１の領域Ｒ１と螺旋状の第２の領域Ｒ２は、図９Ｂに示すように平面視において少なくとも一部が重複して形成されてもよい。このように、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とを重複して形成することにより、界面用レーザ光Ｌ２の照射領域の全面に適切に接合力低下領域Ｒを形成し、周縁部Ｗｅを適切に重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）から剥離できる。

なお、除去対象の第１のウェハＷの周縁部Ｗｅを適切に除去する観点からは、少なくとも、平面視で接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅの境界Ａｄと全周で重複するように、接合力低下領域Ｒを形成することが望ましい。かかる場合、例えば、少なくとも界面用レーザ光Ｌ２の照射領域における径方向外側（第１のウェハＷの端部側）端部においては、基準位置Ｐを起点として界面用レーザ光Ｌ２の照射領域を第１のウェハＷに対して同心円状に配置してもよい。また例えば、接合力低下領域Ｒを螺旋状に形成する場合においては、当該接合力低下領域Ｒを形成するための界面用レーザ光Ｌ２の照射開始位置（又は終了位置）を、少なくとも未接合領域Ａｅと重複させることが望ましい。

なお、上記実施形態においては図７に示したように、マイクロカメラ１２１の画像から得られた基準位置Ｐよりも径方向内側の環状領域の全面に界面用レーザ光Ｌ２を照射し、接合力低下領域Ｒを形成したが、接合力低下領域Ｒの形成方法はこれに限定されない。

具体的には、図１０に示すように、マイクロカメラ１２１の画像から得られた接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅの境界にＡｄ沿って、第１のウェハＷの周方向３６０度での接合力低下領域Ｒの形成幅を決定してもよい。換言すれば、図６に示した接合領域Ａｃの径方向幅ｄ２に基づいて界面用レーザ光Ｌ２の照射領域を決定し、基準位置Ｐよりも径方向内側の領域であっても、第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合されていない未接合領域Ａｅに対しては、界面用レーザ光Ｌ２の照射を省略してもよい。これにより、接合力低下領域Ｒの形成に係る消費エネルギー量を更に低減できるとともに、発生するデブリ／パーティクルの発生量を更に低減できる。

なお、上記実施形態においては図４（ｂ）に示したように第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合界面（接合用膜Ｆｗと接合用膜Ｆｓの境界面）に接合力低下領域Ｒを形成したが、接合力低下領域Ｒの形成位置は、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅを適切に除去できればこれに限られない。

具体的には、図１１Ａに示すように、例えば第１のウェハＷの表面Ｗａに形成されたデバイス層Ｄｗと第１のウェハＷの境界面に界面用レーザ光Ｌ２を照射し、接合力低下領域Ｒを形成してもよい。かかる場合、周縁除去装置７０においては、周縁部Ｗｅに衝撃を加えることにより接合力低下領域Ｒの径方向外側端部から第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合界面に向けてクラックが発生し、図１１（ｂ）に示すように接合力低下領域Ｒを基点として周縁部Ｗｅが除去される。

また具体的には、例えば第１のウェハＷの表面Ｗａに形成されたデバイス層Ｄｗの内部に界面用レーザ光Ｌ２を照射し、接合力低下領域Ｒを形成してもよい。かかる場合であっても、周縁除去装置７０においては、周縁部Ｗｅに衝撃を加えることにより接合力低下領域Ｒの径方向外側端部から第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合界面に向けてクラックが発生し、周縁部Ｗｅが除去される。

なお、上記実施形態においては、図６に示したように界面改質装置５０のマイクロカメラ１２１により未接合領域Ａｅの径方向幅ｄ１が最も小さい位置（基準位置Ｐ）の位置を検出したが、未接合領域Ａｅの径方向幅ｄ１が最も大きい位置を更に検出してもよい。

ここで、例えば重合ウェハＴの接合不良等により未接合領域Ａｅが周縁改質層Ｍ１よりも径方向内側まで形成されてしまっていた場合、周縁部Ｗｅが除去された後に第２のウェハＳに対して第１のウェハＷが浮いた状態になってしまうおそれがある。
そこで本実施形態においては、このように未接合領域Ａｅの径方向幅ｄ１が最も大きい位置を検出し、検出された位置が周縁改質層Ｍ１の形成位置よりも径方向内側であった場合には、オペレータに対して警告を発報するようにしてもよい。かかる場合、このように警告が発砲された重合ウェハＴは、直ちにウェハ処理が中止されてもよいし、又は検出された位置を周縁部Ｗｅの除去の基点となる、当該周縁部Ｗｅの径方向内側端部（周縁改質層Ｍ１の形成位置）として再設定してもよい。

なお、上記実施形態においては、図５に示したように重合ウェハＴとチャック１００の偏心量補正（ステップＳｔ２）と、界面用レーザ光Ｌ２の照射（ステップＳｔ５）とを独立して行ったが、これら偏心量補正と界面用レーザ光Ｌ２の照射は、同時に行われてもよい。すなわち、チャック１００を回転させながら界面用レーザ光Ｌ２を照射しつつ、更にチャック１００とレーザヘッド１１０とをＹ軸方向に沿って相対的に水平方向に移動させるようにしてもよい。
また同様に、上記実施形態においては、図５に示したように重合ウェハＴとチャック１００の偏心量補正（ステップＳｔ２）と、境界Ａｄの撮像（ステップＳｔ３）とを独立して行ったが、これら偏心量補正と境界Ａｄの撮像は、同時に行われてもよい。すなわち、チャック１００を回転させながら周方向３６０度における境界Ａｄを撮像しつつ、更にチャック１００とレーザヘッド１１０とをＹ軸方向に沿って相対的に水平方向に移動させるようにしてもよい。

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

１ ウェハ処理システム
５０ 界面改質装置
６０ 内部改質装置
７０ 周縁除去装置
９０ 制御装置
１１０ レーザヘッド
１２１ マイクロカメラ
Ａｃ 接合領域
Ａｄ 境界
Ａｅ 未接合領域
Ｌ２ 界面用レーザ光
Ｍ１ 周縁改質層
Ｐ 基準位置
Ｒ 接合力低下領域
Ｓ 第２のウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ 第１のウェハ
Ｗｅ 周縁部

Claims (16)

1. 第１の基板と第２の基板が接合された重合基板の処理方法であって、
   除去対象の前記第１の基板の周縁部は、
   前記第２の基板と接合された接合領域と、
   前記接合領域の径方向外側において、前記第２の基板と接合されていない未接合領域と、を有し、
   前記第１の基板の前記周縁部と前記第１の基板の中央部との境界に沿って、前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成することと、
   前記接合領域と前記未接合領域の境界位置を前記第１の基板の全周で検出することと、
   検出された前記境界位置よりも前記接合領域側にレーザ光を照射して、前記第１の基板と前記第２の基板の接合力を低下させる接合力低下領域を形成することと、
   前記周縁改質層を基点として、前記周縁部を前記重合基板から剥離することと、を含む、処理方法。
2. 全周で検出された前記境界位置のうち、前記第１の基板の外周端部に最も近い前記境界位置を基準位置として決定すること、を含み、
   前記接合力低下領域の形成においては、前記基準位置よりも前記接合領域側の環状領域に対して前記レーザ光を照射する、請求項１に記載の処理方法。
3. 前記接合力低下領域の形成においては、前記境界位置に沿って前記レーザ光の照射を行い、全周で検出された前記境界位置よりも径方向内側の前記接合領域のみに前記接合力低下領域を形成する、請求項１に記載の処理方法。
4. 前記第１の基板の外周端部位置を前記第１の基板の全周で検出することと、
   検出された前記外周端部位置に基づいて、前記第１の基板の中心と、前記重合基板を保持する保持部の中心との偏心量を算出することと、を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の処理方法。
5. 前記境界位置の検出は、前記保持部と前記レーザ光を照射する照射部とを相対的に水平方向に移動させることで前記偏心量を補正しながら、又は前記偏心量を補正した後、に行われる、請求項４に記載の処理方法。
6. 前記接合力低下領域の形成は、前記保持部と前記レーザ光を照射する照射部とを相対的に水平方向に移動させることで前記偏心量を補正しながら行われる、請求項４に記載の処理方法。
7. 前記接合力低下領域を、前記第１の基板と前記第２の基板の接合界面に形成する、請求項１～６のいずれか一項に記載の処理方法。
8. 前記第１の基板の表面にはデバイス層が形成され、
   前記接合力低下領域を、前記第１の基板の表面と前記デバイス層の界面、又は前記デバイス層の内部に形成する、請求項１～６のいずれか一項に記載の処理方法。
9. 第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を処理する処理システムであって、
   除去対象の前記第１の基板の周縁部は、
   前記第２の基板と接合された接合領域と、
   前記接合領域の径方向外側において、前記第２の基板と接合されていない未接合領域と、を有し、
   前記処理システムは、
   前記第１の基板の周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成する内部改質装置と、
   前記第１の基板と前記第２の基板の接合力を低下させる接合力低下領域を形成する界面改質装置と、
   前記周縁部を前記重合基板から剥離する周縁除去装置と、
   制御装置と、を備え、
   前記界面改質装置は、
   前記接合領域と前記未接合領域の境界位置を前記第１の基板の全周で検出する境界撮像部と、
   前記接合力低下領域を形成するためのレーザ光を照射する照射部と、を有し、
   前記制御装置は、
   前記境界撮像部で検出された前記境界位置よりも前記接合領域側に前記レーザ光を照射して、前記接合力低下領域を形成する制御を行うこと、を実行する、処理システム。
10. 前記制御装置は、
    全周で検出された前記境界位置のうち、前記第１の基板の外周端部に最も近い前記境界位置を基準位置として決定する制御を行うこと、を実行し、
    前記接合力低下領域の形成において、前記基準位置よりも前記接合領域側の環状領域に対して前記レーザ光を照射するように、前記界面改質装置を動作させる制御を行う、請求項９に記載の処理システム。
11. 前記制御装置は、
    前記接合力低下領域の形成において、前記境界位置に沿って前記レーザ光の照射を行い、全周で検出された前記境界位置よりも径方向内側の前記接合領域のみに前記接合力低下領域を形成するように、前記界面改質装置を動作させる制御を行う、請求項９に記載の処理システム。
12. 前記界面改質装置は、
    前記第１の基板の外周端部位置を前記第１の基板の全周で検出する外端撮像部と、
    前記重合基板と前記照射部を相対的に水平方向に移動させる移動機構と、を有し、
    前記制御装置は、
    検出された前記外周端部位置に基づいて、前記第１の基板の中心と、前記重合基板を保持する保持部の中心との偏心量を算出する制御を行うことと、
    前記重合基板と前記照射部を相対的に水平方向に移動させて前記偏心量を補正する制御を行うことと、を実行する、請求項９～１１のいずれか一項に記載の処理システム。
13. 前記制御装置は、
    前記保持部と前記照射部とを相対的に水平方向に移動させることで前記偏心量を補正しながら、又は前記偏心量を補正した後に、前記境界位置の検出を行うように、前記界面改質装置を動作させる制御を行う、請求項１２に記載の処理システム。
14. 前記制御装置は、
    前記保持部と前記照射部とを相対的に水平方向に移動させることで前記偏心量を補正しながら、前記接合力低下領域の形成を行うように、前記界面改質装置を動作させる制御を行う、請求項１２に記載の処理システム。
15. 前記制御装置は、前記接合力低下領域を、前記第１の基板と前記第２の基板の接合界面に形成する制御を実行する、請求項９～１４のいずれか一項に記載の処理システム。
16. 前記第１の基板の表面にはデバイス層が形成され、
    前記制御装置は、前記接合力低下領域を、前記第１の基板の表面と前記デバイス層の界面、又は前記デバイス層の内部に形成する制御を実行する、請求項９～１４のいずれか一項に記載の処理システム。

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