JP2023143077A - 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の基板と第２の基板の接合面まで、第１の基板の周縁部を適切に除去する。
【解決手段】重合基板の処理方法であって、第１の基板と第２の基板が接合層を介して接合され、第１の基板と第２の基板が接合された接合領域と第１の基板と第２の基板が接触しない未接合領域が第１の基板と第２の基板の界面に形成された重合基板を準備することと、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、周縁部を重合基板から除去することと、第１の基板を一次薄化することと、一次薄化後の第１の基板の端部を所望の径方向幅で除去することと、を含み、周縁改質層の形成に際しては、周縁改質層から伸展する亀裂を、界面における接合領域と未接合領域の境界、または未接合領域に向けて伸展させる。
【選択図】図６

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、少なくとも２層に積層された積層ウェーハの加工方法が開示されている。この積層ウェーハの加工方法は、一方のウェーハの面取り部が形成された外周部に熱圧着シートを熱圧着する工程と、該一方のウェーハの外周部の内部にレーザー光線を照射して改質層を形成する工程と、熱圧着シートを拡張して面取り部を破壊し、該一方のウェーハから面取り部を除去する工程と、を含む。

特開２０２０－１８１８９０号公報

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の基板と第２の基板の接合面まで、第１の基板の周縁部を適切に除去する。

本開示の一態様は、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板の処理方法であって、前記第１の基板と前記第２の基板が接合層を介して接合され、前記第１の基板と前記第２の基板が接合された接合領域と、前記第１の基板と前記第２の基板が接触しない未接合領域と、が前記第１の基板と前記第２の基板の界面に形成された前記重合基板を準備することと、除去対象の前記第１の基板の周縁部と、前記第１の基板の中央部の境界に沿って、前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成することと、前記周縁改質層を基点に、前記周縁部を前記重合基板から除去することと、前記第１の基板を一次薄化することと、前記一次薄化後の前記第１の基板の端部を、レーザ光の照射によるアブレーションにより所望の径方向幅で除去することと、を含み、前記周縁改質層の形成に際しては、当該周縁改質層から伸展する亀裂を、前記界面における前記接合領域と前記未接合領域の境界、または前記未接合領域に向けて伸展させる。

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の基板と第２の基板の接合面まで、第１の基板の周縁部を適切に除去する。

処理対象の重合ウェハの構成例を示す側面図である。 図１に示した重合ウェハの周縁部を拡大して示す要部拡大図である。 実施の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。 重合ウェハに形成された改質層の配置を示す説明図である。 実施の形態に係るウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。 実施の形態に係るウェハ処理の主な工程を示す説明図である。 第１のウェハに対する改質層の他の形成例を示す説明図である。 第１のウェハに対する改質層の他の形成例を示す説明図である。 第１のウェハの他の薄化方法を示す説明図である。 第１のウェハの他の薄化方法を示す説明図である。

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

第１の基板のエッジトリムは、例えば特許文献１に開示された方法により行われる。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。

ところで、重合基板を構成する第１の基板と第２の基板は、通常、酸化膜などの接合用膜を介して接合されている。このため、特許文献１に開示されるように第１の基板の内部にエッジトリムの基点となる改質層を形成した場合でも、この接合用膜を介して除去対象の周縁部の接合状態が維持され、この結果、第１の基板の周縁部を適切に除去できないおそれがある。

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

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

第１のウェハＷは、例えばシリコン基板等の半導体ウェハであって、表面Ｗａ側に複数のデバイスを含むデバイス層Ｄｗが形成されている。また、デバイス層Ｄｗにはさらに接合用膜Ｆｗ（接合層）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、接合用膜Ｆｗの外端部には、第１のウェハＷの面取り加工に伴う厚みの変化に沿ってラウンド部分が形成されている。なお、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、第１のウェハＷの外端部から後述の境界Ａｄよりも若干径方向内側までの径方向幅を有する環状領域として設定される。

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。また、接合用膜Ｆｓの外端部にはラウンド部分が形成されている。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、このように第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合して形成された重合ウェハＴにおいては、図２に示すように、周縁部において厚みが減少した面取り加工部（一例として接合用膜Ｆｗ、Ｆｓのラウンド部分）では第１のウェハＷと第２のウェハＳが互いに接触せず、実質的に接合が行われていない。以下の説明においては、この面取り加工部（ラウンド部分）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（図２を参照）。なお、上記したように、後述のエッジトリムでは、この境界Ａｄよりも若干径方向内側までの領域を本開示の技術に係る第１のウェハＷの「周縁部Ｗｅ」とみなし、除去を行う。

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

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

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

処理ステーション３には、ウェハ搬送装置４０、改質層形成装置５０、レーザトリム装置６０、周縁除去装置７０、洗浄装置８０及び加工装置９０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、トランジション装置３０、改質層形成装置５０、レーザトリム装置６０、周縁除去装置７０、洗浄装置８０及び加工装置９０に対して重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。

改質層形成装置５０は、第１のウェハＷの内部に第１レーザ光Ｌ１（図６（ａ）を参照）をパルス状に照射し、図４に示すように、周縁部Ｗｅの剥離の基点となる周縁改質層Ｍ１、及び周縁部Ｗｅの小片化の基点となる分割改質層Ｍ２を形成する。第１レーザ光Ｌ１としては、第１のウェハＷに対して多光子吸収が発生する波長を有するレーザ光、例えばファイバーレーザやＹＡＧレーザ等が選択される。
また改質層形成装置５０は、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）に対する第１レーザ光Ｌ１の照射位置を決定するための図示しない検知部を備えていてもよい。検知部は、例えば図示しない基板保持部上の重合ウェハＴの外端部を上方から撮像する撮像機構（例えばカメラ等）であってもよいし、例えば基板保持部上の重合ウェハＴの外端部までの距離を側方から測定する測長センサ（変位計や干渉計等）であってもよい。

レーザトリム装置６０は、後述の周縁除去装置７０におけるエッジトリム後の第１のウェハＷの外端部に第２レーザ光Ｌ２（図６（ｄ）を参照）を照射し、予め決められたトリム幅までの周縁部Ｗｅをアブレーションにより除去する。またレーザトリム装置６０では、後述の加工装置９０における一次研削後の重合ウェハＴに第２レーザ光Ｌ２を照射し、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に形成されたエッジボイドや、重合ウェハＴの表面に付着するデブリをアブレーションにより除去する。第２レーザ光Ｌ２としては、例えばフェムト秒レーザやピコ秒レーザ等が選択される。
またレーザトリム装置６０は、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）に対する第２レーザ光Ｌ２の照射位置を決定するための図示しない検知部を備えていてもよい。検知部の構成は特に限定されず、改質層形成装置５０と同様に、撮像機構（例えばカメラ等）や測長センサ（変位計や干渉計等）であってもよい。

周縁除去装置７０は、改質層形成装置５０で形成された周縁改質層Ｍ１を基点として、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去、すなわちエッジトリムを行う。エッジトリムの方法は任意に選択できる。一例において周縁除去装置７０では、例えばくさび形状からなるブレードを挿入してもよい。また例えば、エアブローやウォータジェットを周縁部Ｗｅに向けて噴射することで、当該周縁部Ｗｅに対して衝撃を加えてよい。

洗浄装置８０は、後述の加工装置９０において研削処理が施された加工面である第１のウェハＷの裏面Ｗｂを洗浄する。例えば裏面Ｗｂにブラシを当接させて、当該裏面Ｗｂをスクラブ洗浄する。なお、裏面Ｗｂの洗浄には、加圧された洗浄液を用いてもよい。また、洗浄装置８０は、第１のウェハＷの裏面Ｗｂを洗浄する際、第２のウェハＳの裏面Ｓｂを同時に洗浄可能に構成されてもよい。また、洗浄装置８０では、レーザトリム装置６０においてトリム処理が施された後の第１のウェハＷの裏面Ｗｂをさらに洗浄してもよい。

加工装置９０では、周縁除去装置７０における周縁部Ｗｅの除去（エッジトリム）後の第１のウェハＷの裏面Ｗｂを一次研削し、当該第１のウェハＷを所望の厚みまで薄化する。また加工装置９０では、レーザトリム装置６０におけるトリム処理後の第１のウェハＷの裏面Ｗｂを二次研削し、当該第１のウェハＷを最終仕上げ厚みまで薄化する。図３に示すように加工装置９０は、回転テーブル１００、一次研削ユニット１１０、及び二次研削ユニット１２０を有している。

回転テーブル１００は、回転機構（図示せず）によって、鉛直な回転中心線１０１を中心に回転自在に構成されている。回転テーブル１００上には、重合ウェハＴを吸着保持する、チャック１０２が４つ設けられている。チャック１０２は、回転テーブル１００と同一円周上に均等、すなわち９０度毎に配置されている。４つのチャック１０２は、回転テーブル１００が回転することにより、受渡位置Ａ１、Ａ２及び加工位置Ｂ１、Ｂ２に移動可能になっている。なお、それぞれのチャック１０２はチャックベース（図示せず）に保持され、回転機構（図示せず）によって回転可能に構成されている。

本実施形態では、受渡位置Ａ１は回転テーブル１００のＸ軸負方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、周縁除去装置７０におけるエッジトリム後の重合ウェハＴの受け渡しが行われる。受渡位置Ａ２は回転テーブル１００のＸ軸負方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、レーザトリム装置６０におけるトリム処理後の重合ウェハＴの受け渡しが行われる。加工位置Ｂ１は回転テーブル１００のＸ軸正方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、一次研削ユニット１１０が配置される。加工位置Ｂ２は回転テーブル１００のＸ軸正方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、二次研削ユニット１２０が配置される。

一次薄化装置としての一次研削ユニット１１０では、周縁除去装置７０におけるエッジトリム後の第１のウェハＷの裏面Ｗｂを研削する。一次研削ユニット１１０は、環状形状で回転自在な研削砥石（図示せず）を備えた研削部１１１を有している。また、研削部１１１は、支柱１１２に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。そして、チャック１０２に保持された第１のウェハＷの裏面Ｗｂを研削砥石に当接させた状態で、チャック１０２と研削砥石をそれぞれ回転させ、さらに研削砥石を下降させることによって、第１のウェハＷの裏面Ｗｂを研削する。これにより、当該第１のウェハＷの厚みを予め設定された厚みまで減少させる。

二次薄化装置としての二次研削ユニット１２０では、レーザトリム装置６０におけるトリム処理により周縁部Ｗｅが予め決められたトリム幅で除去された後の第１のウェハＷの裏面Ｗｂを研削する。二次研削ユニット１２０は、環状形状で回転自在な研削砥石（図示せず）を備えた研削部１２１を有している。また、研削部１２１は、支柱１２２に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。そして、チャック１０２に保持された第１のウェハＷの裏面Ｗｂを研削砥石に当接させた状態で、チャック１０２と研削砥石をそれぞれ回転させ、さらに研削砥石を下降させることによって、第１のウェハＷの裏面Ｗｂを研削する。これにより、当該第１のウェハＷの厚みを予め設定された最終仕上げ厚みまで減少させるとともに、当該第１のウェハＷの裏面Ｗｂを平坦化する。すなわち二次研削ユニット１２０は、第１のウェハＷの裏面Ｗｂを仕上研削するためのユニットともいえる。

以上のウェハ処理システム１には、制御装置１３０が設けられている。制御装置１３０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１３０にインストールされたものであってもよい。また、上記記憶媒体Ｈは、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。

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

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

改質層形成装置５０では、先ず、図示しない基板保持部に保持された重合ウェハＴの位置、より具体的には、第１のウェハＷの外端部の位置を検出する。第１のウェハＷの外端部の位置は、例えば検知部としての撮像機構によって第１のウェハＷの周方向３６０度における外側端部の画像を撮像して検知してもよいし、周方向３６０度において検知部としての測長センサと第１のウェハＷの外端部までの距離を測定して検知してもよい。検知された第１のウェハＷの外端部の位置は、制御装置１３０に出力される。

制御装置１３０では、検知された第１のウェハＷの外端部の位置から、当該第１のウェハＷに対する第１レーザ光Ｌ１の照射位置を決定する（図５のステップＳｔ１）。第１レーザ光Ｌ１の照射位置は、予め決定された除去対象の周縁部Ｗｅの少なくとも一部を除去するため、図２に示した未接合領域Ａｅの径方向内側端部（以下、「内端」という。）である境界Ａｄと略一致する径方向位置、または、少なくとも境界Ａｄよりも径方向外側の未接合領域Ａｅと対応する径方向位置に決定する。
第１のウェハＷの外端部から境界Ａｄまでの距離である未接合領域Ａｅの形成幅は、重合ウェハＴのウェハ処理システム１に対する搬入時に制御装置１３０に対して外部から出力されてもよいし、または、前記した検知部が測長センサである場合には、改質層形成装置５０において当該測長センサを用いて取得してもよい。

第１レーザ光Ｌ１の照射位置が決定されると、次に、決定された照射位置に対して当該第１レーザ光Ｌ１をパルス状に照射し、図４及び図６（ａ）に示すように、周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を順次形成する（図５のステップＳｔ２）。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。

周縁改質層Ｍ１の形成にあたり、第１のウェハＷの内部には周縁改質層Ｍ１から第１のウェハＷの厚み方向にクラックＣ１（亀裂）が伸展する。クラックＣ１の上端は、図６（ａ）に示したように、例えば第１のウェハＷの裏面Ｗｂに向けて伸展させる。また、クラックＣ１の下端は、例えば未接合領域Ａｅの内端や、未接合領域Ａｅと対応する部分の第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合面（界面）方向に向けて伸展させる。クラックＣ１の伸展方向は、一例として第１レーザ光Ｌ１の照射条件（照射位置や出力等）により制御できる。

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により周縁除去装置７０へと搬送される。周縁除去装置７０では、図６（ｂ）に示すように、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの少なくとも一部の除去、すなわちエッジトリムが行われる（図５のステップＳｔ３）。周縁部Ｗｅの除去にあたっては、図６（ｂ）に示したように、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を挿入してもよい。

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、分割改質層Ｍ２を基点として小片化される。また、本実施形態においては、周縁改質層Ｍ１を未接合領域Ａｅの内端である境界Ａｄと略一致する径方向位置、または少なくとも境界Ａｄよりも径方向外側に形成する。また、周縁改質層Ｍ１から伸展するクラックＣ１の下端を、未接合領域Ａｅの内端に、または少なくとも未接合領域Ａｅと対応する部分の第１のウェハＷの表面Ｗａ側（接合用膜Ｆｗの第２のウェハＳとの接合面側）に到達させる。これにより本実施形態においては、除去対象の周縁部Ｗｅの少なくとも一部を含む周縁改質層Ｍ１（クラックＣ１）よりも径方向外側においては第１のウェハＷと第２のウェハＳが実質的には接合されておらず、この結果、周縁部Ｗｅを適切に第２のウェハＳから剥離できる。

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により加工装置９０に搬送され、受渡位置Ａ１のチャック１０２に受け渡される。チャック１０２では、第２のウェハＳの裏面Ｓｂが吸着保持される。

次に、回転テーブル１００を回転させて、重合ウェハＴを加工位置Ｂ１に移動させる。加工位置Ｂ１では、一次研削ユニット１１０の研削砥石に第１のウェハＷの裏面Ｗｂを当接させた状態で、チャック１０２と研削砥石をそれぞれ回転させ、さらに研削砥石を下降させる。これによって、図６（ｃ）に示すように第１のウェハＷの厚みを所望の厚みまで減少させる（一時研削：図５のステップＳｔ４）。一次研削後の第１のウェハＷの厚みは、一例において２０μｍ程度である。

次に、回転テーブル１００を回転させて、重合ウェハＴを受渡位置Ａ１に移動させる。受渡位置Ａ１では、図示しない厚み測定手段によって一次研削後の第１のウェハＷ（重合ウェハＴ）の厚みを測定してもよい。

第１のウェハＷの一次研削が施された重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置４０により、洗浄装置８０に搬送される。洗浄装置８０では、一次研削後の第１のウェハＷの裏面Ｗｂを洗浄する。また洗浄装置８０では、第２のウェハＳの裏面Ｓｂが更に洗浄されてもよい。

第１のウェハＷの裏面Ｗｂが洗浄された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０によりレーザトリム装置６０に搬送される。

レーザトリム装置６０では、先ず、エッジトリム後の第１のウェハＷの外端部の位置を取得する。第１のウェハＷの外端部の位置は、撮像機構によって検知してもよいし、測長センサにより検知してもよい。または、ステップＳｔ１において設定された第１レーザ光Ｌ１の照射位置、すなわち第１のウェハＷの周縁部Ｗｅのエッジトリム幅を制御装置１３０に出力しておき、このトリム幅から第１のウェハＷの外端部の位置を取得してもよい。

制御装置１３０では、取得された第１のウェハＷの外端部の位置から、当該第１のウェハＷに対する第２レーザ光Ｌ２の照射領域を決定する（図５のステップＳｔ５）。第２レーザ光Ｌ２の照射領域は、検知されたエッジトリム後の第１のウェハＷの外端部を基準として、予め決められたトリム幅である周縁部Ｗｅの内端までの環状領域として決定する。

第２レーザ光Ｌ２の照射領域が決定されると、次に、決定された照射領域に対して第２レーザ光Ｌ２を照射し、図６（ｄ）に示すように、第１のウェハＷの外端部に残る、予め決められたトリム幅までの周縁部Ｗｅを、第２レーザ光Ｌ２の照射による第１のウェハＷ（シリコン）のアブレーションにより除去する（図５のステップＳｔ６）。本実施形態によれば、周縁除去装置７０において未接合領域Ａｅと対応する周縁部Ｗｅの少なくとも一部を除去し、更に第１のウェハＷを研削により薄化した後に、このアブレーション除去（レーザトリム処理）を行うので、アブレーションによる第１のウェハＷの外端部の除去量を減らすことができ、当該外端部の除去に係る時間を短くできる。

なお、第１のウェハＷと第２のウェハＳの外端部近傍における接合界面には、これら第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合時においてエッジボイドが発生している場合がある。

そこで本実施形態に係るエッジトリム処理においては図６（ｄ）に示したように予め決められたトリム幅で第１のウェハＷの外端部を除去することで、第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合界面に形成されたエッジボイドをさらに除去できる。第２レーザ光Ｌ２による第１のウェハＷの除去幅は、一例として図２に示した境界Ａｄから５０μｍ未満に設定することが好ましい。

レーザトリム処理により第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に搬送される。洗浄装置８０では、レーザトリム処理後の第１のウェハＷの裏面Ｗｂを洗浄し、アブレーションにより発生したデブリ等を除去する。また洗浄装置８０では、第２のウェハＳの裏面Ｓｂが更に洗浄されてもよい。
なお、このレーザトリム処理後の第１のウェハＷの洗浄は、適宜省略されてもよい。

第１のウェハＷの裏面Ｗｂが洗浄された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により加工装置９０に搬送され、受渡位置Ａ２のチャック１０２に受け渡される。チャック１０２では、第２のウェハＳの裏面Ｓｂが吸着保持される。

次に、回転テーブル１００を回転させて、重合ウェハＴを加工位置Ｂ２に移動させる。加工位置Ｂ２では、二次研削ユニット１２０の研削砥石に第１のウェハＷの裏面Ｗｂを当接させた状態で、チャック１０２と研削砥石をそれぞれ回転させ、さらに研削砥石を下降させる。これによって、図６（ｅ）に示すように第１のウェハＷの厚みを所望の最終仕上げ厚みまで減少させるとともに、第１のウェハＷの裏面Ｗｂを平坦化する（二次研削：図５のステップＳｔ７）。

次に、回転テーブル１００を回転させて、重合ウェハＴを受渡位置Ａ２に移動させる。受渡位置Ａ２では、図示しない厚み測定手段によって二次研削後の第１のウェハＷ（重合ウェハＴ）の厚みを測定してもよい。

第１のウェハＷの二次研削が施された重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置４０により、洗浄装置８０に搬送される。洗浄装置８０では、二次研削後の第１のウェハＷの裏面Ｗｂを洗浄する。また洗浄装置８０では、第２のウェハＳの裏面Ｓｂが更に洗浄されてもよい。

その後、全ての処理が施された重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置４０によりトランジション装置３０に搬送され、ウェハ搬送装置２０によりカセット載置台１０のカセットＣに搬送される。こうして、ウェハ処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。
なお、第１のウェハＷの二次研削後、第１のウェハＷの裏面Ｗｂが洗浄された重合ウェハＴは、図示しないエッチング装置により第１のウェハＷの裏面Ｗｂのウェットエッチング処理が行われてもよい。

本実施形態に係るエッジトリム手法によれば、改質層形成装置５０において周縁改質層Ｍ１を未接合領域Ａｅの内端である境界Ａｄと略一致する径方向位置、または少なくとも境界Ａｄよりも径方向外側に形成する。またこの時、周縁改質層Ｍ１から伸展するクラックＣ１の下端を、未接合領域Ａｅの内端に、または少なくとも未接合領域Ａｅと対応する部分の第１のウェハＷの表面Ｗａ側（接合用膜Ｆｗの第２のウェハＳとの接合面側）に到達させる。これにより、周縁改質層Ｍ１（クラックＣ１）よりも径方向外側においては第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合されておらず、除去対象の周縁部Ｗｅの少なくとも一部を容易に第２のウェハＳから剥離できる。

また本実施形態に係るエッジトリム手法によれば、周縁除去装置７０における周縁部Ｗｅの除去後の第１のウェハＷの外端部を、予め定められたトリム幅でアブレーション（レーザトリム処理）により除去する。このように、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅにおけるトリム幅を第２レーザ光Ｌ２の照射により制御できるため、当該トリム幅を所望の幅で精密に制御することが容易である。

ここで、例えば要望するトリム幅の内端が図２に示した境界Ａｄより大きく径方向内側に設定された場合など、アブレーションによる第１のウェハＷの外端部の除去量が増える場合、当該アブレーションによる外端部の除去に多大な時間を要するおそれがある。

そこで実施の形態に係るエッジトリム手法においては、図６（ａ）に示したように周縁改質層Ｍ１の形成位置（第１レーザ光Ｌ１の照射位置）を未接合領域Ａｅの内端、または、少なくとも境界Ａｄよりも径方向外側の未接合領域Ａｅと対応する径方向位置に合わせて縦方向に並べて配置することに代え、例えば図７に示すように、未接合領域Ａｅの内端から径方向内側に向かって斜め上方に並べて配置してもよい。この時、第１のウェハＷの内部では、隣接する周縁改質層Ｍ１の間を結ぶようにクラックＣ１が伸展する。また、クラックＣ１の上端は第１のウェハＷの裏面Ｗｂに向けて伸展し、クラックＣ１の下端は接合力の弱い未接合領域Ａｅの内端に向けて伸展する。
このように周縁改質層Ｍ１の形成位置を斜め方向に配置することで、上記したようにトリム幅が大きい場合であっても、ステップＳｔ６でのアブレーションによる外端部の除去量を減らすことができ、エッジトリムに係るスループットの低下を抑制できる。

また例えば図８に示すように、複数の周縁改質層Ｍ１を境界Ａｄよりも径方向内側において縦方向に並べて配置し、最下段に形成される周縁改質層Ｍ１からのクラックＣ１のみを未接合領域Ａｅの内端に向けて斜め方向に伸展させるようにしてもよい。

なお、上記実施形態においては、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去後、加工装置９０の一次研削ユニット１１０を用いた一次研削により第１のウェハＷの薄化を行ったが、第１のウェハＷの薄化方法はこれに限定されるものではない。
例えば図９（ａ）に示すように、改質層形成装置５０において、第１のウェハＷの内部に面方向に沿って第１レーザ光Ｌ１を照射して内部面改質層Ｍ３を形成し、この内部面改質層Ｍ３を基点として、図９（ｂ）に示すように第１のウェハＷを表面Ｗａ側と裏面Ｗｂ側とに分離して薄化してもよい。第１のウェハＷの表面Ｗａ側に残る内部面改質層Ｍ３は、後の二次研削（ステップＳｔ７）において除去される。
このように第１のウェハＷを分離により薄化する場合、図３に示したウェハ処理システム１の構成からは、加工装置９０の一次研削ユニット１１０を省略してもよい。

また、このように第１のウェハＷを分離により薄化する場合、当該第１のウェハＷの裏面Ｗｂ側と、周縁部Ｗｅは一体に除去されてもよい。
具体的には、図１０（ａ）に示すように、改質層形成装置５０において、第１のウェハＷの内部に第１レーザ光Ｌ１を照射して、周縁改質層Ｍ１と内部面改質層Ｍ３を順次形成する。この時、内部面改質層Ｍ３から面方向に伸展するクラックＣ３（亀裂）の端部は、最上段に形成される周縁改質層Ｍ１、又はクラックＣ１の上端に到達させる。そして、このように形成された周縁改質層Ｍ１及びクラックＣ１と、内部面改質層Ｍ３及びクラックＣ３を基点として第１のウェハＷを表面Ｗａ側と裏面Ｗｂ側とに分離することで、図１０（ｂ）に示すように除去対象の周縁部Ｗｅを第１のウェハＷの裏面Ｗｂ側と一体に除去できる。
このように除去対象の周縁部Ｗｅを第１のウェハＷの裏面Ｗｂ側と一体に除去する場合、図３に示したウェハ処理システム１の構成からは、加工装置９０の一次研削ユニット１１０及び周縁除去装置７０を省略してもよい。換言すれば、実施の形態に係るウェハ処理システム１においては、「一次薄化装置」と「周縁除去装置」を一体に構成できる。

なお、上記実施形態においては、第１のウェハＷに対する第２レーザ光Ｌ２の照射後、加工装置９０の二次研削ユニット１２０を用いて第１のウェハＷを最終仕上げ厚みまで薄化し、また第１のウェハＷの裏面Ｗｂを平坦化したが、第１のウェハＷの仕上方法はこれに限定されるものではない。
例えば、二次研削ユニット１２０による研削処理に代え、エッチング処理により第１のウェハＷの裏面Ｗｂの仕上げ（最終仕上げ厚みまでの薄化及び平坦化）を行ってもよい。この場合、図３に示したウェハ処理システム１は、加工装置９０の二次研削ユニット１２０に代えて、図示しないエッチング装置を備えていてもよい。
また例えば、二次研削ユニット１２０による研削処理に代え、研磨処理により第１のウェハＷの裏面Ｗｂの仕上げを行ってもよい。この場合、図３に示したウェハ処理システム１は、加工装置９０の二次研削ユニット１２０が、研削砥石に代えて図示しない研磨部材を備えていてもよい。または、加工装置９０とは独立して図示しない研磨装置が設けられてもよい。

なお、上記実施形態においては、一次研削（ステップＳｔ４）後、及び二次研削（ステップＳｔ７）後の第１のウェハＷを洗浄装置８０に搬送し、当該洗浄装置８０において裏面Ｗｂの洗浄を行った。しかしながら、研削後の第１のウェハＷの洗浄は、洗浄装置８０に代えて、例えば受渡位置Ａ１、Ａ２に設けられる図示しない洗浄部を用いて行われてもよい。この場合、一次研削（ステップＳｔ４）後の重合ウェハＴは、洗浄装置８０を介することなくレーザトリム装置６０に搬送されてもよい。同様に、二次研削（ステップＳｔ７）後の重合ウェハＴは、洗浄装置８０を介することなくカセット載置台１０のカセットＣに搬送されてもよい。

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 改質層形成装置
６０ レーザトリム装置
７０ 周縁除去装置
９０ 加工装置
１１０ 一次研削ユニット
１２０ 二次研削ユニット
１３０ 制御装置
Ａｃ 接合領域
Ａｄ 境界
Ａｅ 未接合領域
Ｃ１ クラック
Ｍ１ 周縁改質層
Ｓ 第２のウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ 第１のウェハ
Ｗｅ 周縁部

Claims (11)

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、
   前記第１の基板と前記第２の基板が接合層を介して接合され、前記第１の基板と前記第２の基板が接合された接合領域と、前記第１の基板と前記第２の基板が接触しない未接合領域と、が前記第１の基板と前記第２の基板の界面に形成された前記重合基板を準備することと、
   除去対象の前記第１の基板の周縁部と、前記第１の基板の中央部の境界に沿って、前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成することと、
   前記周縁改質層を基点に、前記周縁部を前記重合基板から除去することと、
   前記第１の基板を一次薄化することと、
   前記一次薄化後の前記第１の基板の端部を、レーザ光の照射によるアブレーションにより所望の径方向幅で除去することと、を含み、
   前記周縁改質層の形成に際しては、当該周縁改質層から伸展する亀裂を、前記界面における前記接合領域と前記未接合領域の境界、または前記未接合領域に向けて伸展させる、処理方法。
2. 前記第１の基板を研削により一次薄化する、請求項１に記載の処理方法。
3. 前記第１の基板の面方向に沿って内部面改質層を形成すること、を含み、
   前記内部面改質層を基点とする前記第１の基板の分離により、当該第１の基板を一次薄化する、請求項１に記載の処理方法。
4. 前記周縁部の除去と前記第１の基板の一次薄化を同時に行う、請求項３に記載の処理方法。
5. 前記アブレーションによる前記第１の基板の端部の除去後、前記第１の基板を最終仕上げ厚みまで二次薄化することを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の処理方法。
6. 前記アブレーションにより除去する前記第１の基板の径方向幅は５０μｍ未満である、請求項１～５のいずれか一項に記載の処理方法。
7. 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、
   前記第１の基板と前記第２の基板は接合層を介して接合され、
   前記第１の基板と前記第２の基板の界面には、
   前記第１の基板と前記第２の基板が接合された接合領域と、
   前記第１の基板と前記第２の基板が接触しない未接合領域が形成され、
   除去対象の前記第１の基板の周縁部と、前記第１の基板の中央部の境界に沿って、前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成する改質層形成装置と、
   前記周縁改質層を基点に、前記周縁部を前記重合基板から除去する周縁除去装置と、
   前記第１の基板を一次薄化する一次薄化装置と、
   前記一次薄化後の前記第１の基板の端部を、レーザ光の照射によるアブレーションにより所望の径方向幅で除去するレーザトリム装置と、
   制御装置と、を含み、
   前記制御装置は、前記周縁改質層の形成に際して、当該周縁改質層から伸展する亀裂を、前記界面における前記接合領域と前記未接合領域の境界、または前記未接合領域に向けて伸展させる制御を実行する、処理システム。
8. 前記一次薄化装置は、第１の基板を研削により薄化する研削部を有する、請求項７に記載の処理システム。
9. 前記制御装置は、
   前記改質層形成装置において、前記第１の基板の面方向に沿って内部面改質層を形成する制御と、
   前記一次薄化装置において、前記内部面改質層を基点とする前記第１の基板の分離により、当該第１の基板を薄化する制御と、を実行する、請求項７に記載の処理システム。
10. 前記制御装置は、
    前記内部面改質層の形成に際して、当該内部面改質層から伸展する亀裂を、前記周縁改質層又は前記周縁改質層から伸展する亀裂に向けて伸展させる制御を実行し、
    前記周縁除去装置を、前記一次薄化装置と一体に構成する、請求項９に記載の処理システム。
11. 前記アブレーションによる前記第１の基板の端部の除去後、前記第１の基板を最終仕上げ厚みまで薄化する二次薄化装置を含む、請求項７～１０のいずれか一項に記載の処理システム。
    

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