JP2024062297A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貼り合わせウエーハの研削工程において、デバイスの破損を抑制しつつ外周余剰領域を除去することができるウエーハの加工方法を提供すること。【解決手段】ウエーハの加工方法は、第一のウエーハおよび第二のウエーハの少なくともいずれかの一方の面における中央領域に対してプラズマ処理を施し該一方の面を活性化させるプラズマ活性化ステップ１と、第一のウエーハと第二のウエーハとを貼り合わせて貼り合わせウエーハを形成する貼り合わせウエーハ形成ステップ３と、第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを第一のウエーハの中央領域と外周領域との境界に沿って環状に照射し、第一のウエーハの内部に環状の改質層を形成する改質層形成ステップ４と、貼り合わせウエーハの第一のウエーハを他方の面側から研削して仕上げ厚さまで薄化する研削ステップ５と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、ウエーハの加工方法に関する。

近年のデバイスチップの低背化や高集積化に伴い、３次元積層された半導体ウエーハの開発が進んでいる。例えばＴＳＶ（Through-Silicon Via）ウエーハは、貫通電極によって２つのチップ同士の貼り合わせによる両チップの電極の接続を可能にしている。

こうしたウエーハは、基台となる支持ウエーハ（シリコンやガラス、セラミックス等）に貼り合わされた状態で研削して薄化される。通常、ウエーハは、外周縁が面取りされているため、極薄に研削されると外周縁が所謂ナイフエッジとなり、研削中にエッジの欠けが発生しやすい。これにより、デバイスにまで欠けが延長してデバイスの破損に繋がる可能性がある。

ナイフエッジの対策として、ウエーハの表面側の外周縁を環状に切削する所謂エッジトリミング技術が開発された（特許文献１参照）。また、ウエーハを貼り合わせてから、デバイスの外周縁に沿ってレーザービームを照射して環状の改質層を形成することで、その研削中に発生するウエーハのエッジ欠けがデバイスに伸展することを抑制するエッジトリミング方法も考案された（特許文献２参照）。

特許第４８９５５９４号公報 特開２０２０－０５７７０９号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、切削時にデバイスに届くチッピングを発生させてデバイスを破損させる可能性があり、また、大量の切削屑が出るため、デバイスがコンタミで汚れやすいという課題があった。また、特許文献２の方法は、改質層が接合領域よりも内側に形成されている場合、研削時に除去したい外周余剰領域の端材が剥離せず残存してしまう可能性があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、貼り合わせウエーハの研削工程において、デバイスの破損を抑制しつつ外周余剰領域を除去することができることができるウエーハの加工方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの加工方法は、第一のウエーハと第二のウエーハとを接合するために、該第一のウエーハの一方の面および該第二のウエーハの一方の面のうち少なくともいずれかの面における、外周縁から所定距離内側の位置までの外周領域を除く中央領域に対してプラズマ処理を施すことにより、該中央領域を活性化させるプラズマ活性化ステップと、該プラズマ活性化ステップを実施した後、該第一のウエーハの該一方の面と、該第二のウエーハの該一方の面とを貼り合わせて貼り合わせウエーハを形成する貼り合わせウエーハ形成ステップと、該貼り合わせウエーハ形成ステップを実施した後、該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを該第一のウエーハの該中央領域と該外周領域との境界に沿って環状に照射し、該第一のウエーハの内部に環状の改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップを実施した後、貼り合わせウエーハの該第一のウエーハを他方の面側から研削して仕上げ厚さまで薄化する研削ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明のウエーハの加工方法において、該プラズマ活性化ステップは、該外周領域の該一方の面に対してマスクを形成することで該中央領域のみに対してプラズマ処理を施してもよい。

また、本発明のウエーハの加工方法は、第一のウエーハと第二のウエーハとを接合するために、該第一のウエーハの一方の面および該第二のウエーハの一方の面のうち少なくともいずれかの面に対してプラズマ処理を施すことにより、該プラズマ処理が施された該面の全面を活性化させるプラズマ活性化ステップと、該プラズマ活性化ステップを実施した後、活性化された該一方の面の外周縁から所定距離内側の位置までの外周領域を不活性化させる処理を施す外周領域不活性化ステップと、該外周領域不活性化ステップを実施した後、該第一のウエーハの該一方の面と、該第二のウエーハの該一方の面とを貼り合わせて貼り合わせウエーハを形成する貼り合わせウエーハ形成ステップと、該貼り合わせウエーハ形成ステップを実施した後、該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを該第一のウエーハの該外周領域を除く中央領域と該外周領域との境界に沿って環状に照射し、該第一のウエーハの内部に環状の改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップを実施した後、貼り合わせウエーハの該第一のウエーハを他方の面側から研削して仕上げ厚さまで薄化する研削ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明のウエーハの加工方法において、該外周領域不活性化ステップでは、活性化された該一方の面の該外周領域に対して接触部材を接触させることで該外周領域を不活性化させてもよい。

また、本発明のウエーハの加工方法において、該外周領域不活性化ステップでは、活性化された該一方の面の該中央領域から該外周領域へ向かって気体を流しながら該外周領域を不活性化させる処理を施してもよい。

また、本発明のウエーハの加工方法は、該改質層形成ステップを実施した後、かつ該研削ステップを実施する前、第一のウエーハの該環状の改質層が形成された位置よりも外周縁側の外周領域に対して外力を付与して該外周領域を除去する外周領域除去ステップを更に含んでもよい。

本願発明は、貼り合わせウエーハの研削工程において、デバイスの破損を抑制しつつ外周余剰領域を除去することができる。

図１は、実施形態に係るウエーハの加工方法の加工対象のウエーハの一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。 図３は、実施形態に係るウエーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。 図４は、図３に示すプラズマ活性化ステップの一例を一部断面で示す側面図である。 図５は、図３に示す貼り合わせウエーハ形成ステップの一状態を示す斜視図である。 図６は、図３に示す貼り合わせウエーハ形成ステップにおける貼り合わせウエーハの接合面の一状態を模式的に示す断面図である。 図７は、図３に示す改質層形成ステップの一状態を一部断面で示す側面図である。 図８は、図３に示す改質層形成ステップ後の貼り合わせウエーハを示す平面図である。 図９は、図３に示す研削ステップの一状態を一部断面で示す側面図である。 図１０は、変形例に係るウエーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。 図１１は、図１０に示す外周領域不活性化ステップの一例を一部断面で示す側面図である。 図１２は、図１０に示す外周領域不活性化ステップの別の一例を一部断面で示す側面図である。 図１３は、外周領域除去ステップの一例を一部断面で示す側面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るウエーハ１０の加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るウエーハ１０の加工方法の加工対象のウエーハ１０の一例を示す斜視図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。

図１および図２に示すウエーハ１０は、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を基板１１とする円板状の半導体ウエーハ、光デバイスウエーハ等のウエーハであり、実施形態において、シリコンウエーハである。ウエーハ１０は、図２に示すように、厚さ方向の中央が最も外周側に突出して、基板１１の表面１３から裏面１４に亘って断面円弧状になるように、外周縁１２が面取りされている。

ウエーハ１０は、図１に示すように、基板１１の表面１３側に中央領域１５と、中央領域１５を囲繞する外周領域１６と、を含む。中央領域１５は、基板１１の表面１３に格子状に設定された複数の分割予定ライン１７と、分割予定ライン１７によって区画された各領域に形成されたデバイス１８と、を有している。外周領域１６は、全周に亘って中央領域１５を囲繞し、かつデバイス１８が形成されていない領域である。

デバイス１８は、実施形態において、３ＤＮＡＮＤフラッシュメモリを構成し、電極パッドと、電極パッドに接続した貫通電極とを備える。貫通電極は、基板１１が薄化されてデバイス１８がウエーハ１０から個々に分割された際に、基板１１の裏面１４側に貫通する。すなわち、実施形態のウエーハ１０は、個々に分割されたデバイス１８が貫通電極を有する所謂ＴＳＶウエーハである。なお、本発明のウエーハ１０は、実施形態のような貫通電極を有するＴＳＶウエーハに限定されず、貫通電極のないデバイスウエーハであってもよい。

図３は、実施形態に係るウエーハ１０の加工方法の流れを示すフローチャートである。図３に示すように、実施形態のウエーハ１０の加工方法は、プラズマ活性化ステップ１と、貼り合わせウエーハ形成ステップ３と、改質層形成ステップ４と、研削ステップ５と、を備える。実施形態のウエーハ１０の加工方法は、一対のウエーハ１０の表面１３側を互いに貼り合わせ、一方のウエーハ１０（第一のウエーハ１０－１）を所定の仕上げ厚さ２１まで薄化する方法である。

なお、以降の説明において、一対のウエーハ１０のウエーハ１０同士を区別する際には、一方のウエーハ１０を第一のウエーハ１０－１と記し、他方のウエーハ１０を第二のウエーハ１０－２（図５参照）と記し、区別しない場合には、単にウエーハ１０と記す。薄化しない他方の第二のウエーハ１０－２は、実施形態では第一のウエーハ１０－１と同様のＴＳＶウエーハであるものとして説明するが、本発明ではパターンの無い単なるサブストレートウエーハでもよい。

（プラズマ活性化ステップ１）
図４は、図３に示すプラズマ活性化ステップ１の一例を一部断面で示す側面図である。プラズマ活性化ステップ１は、第一のウエーハ１０－１と第二のウエーハ１０－２とを接合するために、接合面となる面の中央領域１５に対してプラズマ処理を施すことによりプラズマ処理が施された面を活性化させて水酸基（ＯＨ基）を形成するステップである。プラズマ活性化ステップ１では、第一のウエーハ１０－１の一方の面および第二のウエーハ１０－２の一方の面のうち少なくともいずれかの面における外周縁１２から所定距離内側の位置までの外周領域１６を除く中央領域１５に対してプラズマ処理を施す。

実施形態のプラズマ活性化ステップ１では、図４に示すプラズマ処理装置３０によって、ウエーハ１０（第一のウエーハ１０－１および第二のウエーハ１０－２）の表面１３に対してプラズマ処理を施す。プラズマ処理装置３０は、チャンバ３１と、下部電極３２と、上部電極３４と、ガス供給源３５と、高周波電源３６と、不図示の静電吸着機構、昇降機構、搬入出口、および排気機構と、を備える。

チャンバ３１内には、下部電極３２および上部電極３４が上下に対向して配置される。下部電極３２は、導電性の材料で形成され、ウエーハ１０を保持する円盤状の保持部を有する。保持部の内部には、不図示の静電吸着機構が形成される。静電吸着機構が駆動することにより、保持部の上面に載置されたウエーハ１０を静電吸着で固定可能である。

上部電極３４は、導電性の材料で形成され、下部電極３２の保持部に保持されたウエーハ１０の上方を覆う円盤状のガス噴出部を有する。ガス噴出部は、ガス供給源３５に連通する。ガス供給源３５は、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）または酸素（Ｏ_２）等のプロセスガスを、ガス噴出部を介してチャンバ３１内部に供給する。上部電極３４は、不図示の昇降機構によって、下部電極３２に対して上下に昇降可能である。

下部電極３２および上部電極３４は、チャンバ３１との間に不図示の絶縁部材を有し、チャンバ３１と絶縁されている。下部電極３２および上部電極３４は、高周波電源３６と接続する。高周波電源３６は、不図示の制御装置から出力される制御信号に基づいて、下部電極３２および上部電極３４に所定の高周波電力を供給する。

プラズマ活性化ステップ１では、プラズマ処理装置３０によってプラズマ処理を実施する前に、予め、ウエーハ１０の外周領域１６の表面１３に対してマスクを施す。マスクは、例えば、水溶性樹脂によって周知の方法で形成される保護膜等であってよい。水溶性樹脂は、例えば、ポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol：ＰＶＡ）、またはポリビニルピロリドン（polyvinyl pyrrolidone：ＰＶＰ）等を含み、乾燥することにより、プラズマ化したプロセスガスに対して耐性を有する。マスク形成方法としては、例えば、ウエーハ１０の中央領域１５を円盤状のシートで被覆した状態で、軸心回りに回転するスピンナテーブルに固定したウエーハ１０の表面１３に液状の水溶性樹脂を滴下して遠心力によって表面１３全面に塗布し、水溶性樹脂が乾燥した後に、中央領域１５上に塗布された水溶性樹脂をシートごと除去する方法であってもよい。あるいは、外周領域１６のみに水溶性樹脂を塗布する方法であってもよい。

プラズマ活性化ステップ１では、次に、ウエーハ１０を、不図示の搬入口からチャンバ３１内に搬入し、表面１３側を上方に向けるように下部電極３２の保持部に載置する。次に、不図示の静電吸着機構を駆動させて、ウエーハ１０を保持部に静電吸着させて保持する。また、不図示の搬入口を閉塞してチャンバ３１内の処理空間を密閉する。更に、下部電極３２と上部電極３４とがプラズマ処理に適した所定の位置関係となるように、不図示の昇降機構によって上部電極３４の高さ位置を調整する。

プラズマ活性化ステップ１では、次に、不図示の排気機構を駆動させ、チャンバ３１内の処理空間を真空（低圧）とする。次に、ガス供給源３５からチャンバ３１内の処理空間にプロセスガスを所定の流量で供給しつつ、高周波電源３６から下部電極３２および上部電極３４に所定の高周波電力を供給することで、プラズマ状のガスをウエーハ１０の表面１３に供給させる。このようなプラズマ処理を実施することにより、ウエーハ１０の表面１３に吸着した有機物等の表面不純物が除去されて清浄な面が露出する。更に、露出した清浄な表面１３のＳｉ未結合種に、ＯＨ基が結合する。すなわち、プラズマ処理による活性化されたウエーハ１０の表面１３のうち、マスクされた外周領域１６を除く中央領域１５にＯＨ基が形成される。

実施形態のプラズマ活性化ステップ１は、第一のウエーハ１０－１の表面１３と第二のウエーハ１０－２の表面１３のいずれに対しても実施されるが、いずれか一方の面であってもよい。プラズマ活性化ステップ１を終了した後は、第一のウエーハ１０－１の外周領域１６の表面１３に形成したマスクを、例えば、洗浄等により除去する。

（貼り合わせウエーハ形成ステップ３）
図５は、図３に示す貼り合わせウエーハ形成ステップ３の一状態を示す斜視図である。図６は、図３に示す貼り合わせウエーハ形成ステップ３における貼り合わせウエーハ２０の接合面の一状態を模式的に示す断面図である。貼り合わせウエーハ形成ステップ３は、プラズマ活性化ステップ１を実施した後に実施される。貼り合わせウエーハ形成ステップ３は、第一のウエーハ１０－１と第二のウエーハ１０－２とを貼り合わせて貼り合わせウエーハ２０を形成するステップである。

貼り合わせウエーハ形成ステップ３においては、プラズマ活性化ステップ１でＯＨ基を形成した方の面を接合面とする。実施形態では、第一のウエーハ１０－１の表面１３側と、第二のウエーハ１０－２の表面１３側と、を貼り合わせる。

貼り合わせウエーハ形成ステップ３では、まず、図５に示すように、第一のウエーハ１０－１の表面１３と、第二のウエーハ１０－２の表面１３とを、間隔をあけて対向させる。次に、第一のウエーハ１０－１の表面１３と第二のウエーハ１０－２の表面１３とを、貼り合わせる。これにより、貼り合わせウエーハ２０を形成する。

この際、第一のウエーハ１０－１の表面１３側に形成されたＯＨ基の水素原子（Ｈ）が、第二のウエーハ１０－２の表面１３側に形成されたＯＨ基の酸素原子（Ｏ）との間に非共有結合性の水素結合を形成する。また、第二のウエーハ１０－２の表面１３側に形成されたＯＨ基の水素原子（Ｈ）が、第一のウエーハ１０－１の表面１３側に形成されたＯＨ基の酸素原子（Ｏ）との間に非共有結合性の水素結合を形成する。これにより、第一のウエーハ１０－１と第二のウエーハ１０－２とは、水素結合により互いに引き合い、仮接合される。この際、プラズマ処理を実施され活性化した中央領域１５では接合され、外周領域１６では接合されない。

貼り合わせウエーハ形成ステップ３では、次に、貼り合わせウエーハ２０に対してアニール処理を施す。貼り合わせウエーハ２０をアニール処理する方法としては、例えば、チャンバ内部で１枚ずつ急速加熱する枚葉式ＲＴＡや、石英製の炉心管に配置した複数枚の貼り合わせウエーハ２０を外側からヒーターで加熱し、同時に熱処理するバッチ式であってもよいし、赤外線による加熱に限定されず、ホットプレートで加熱する方法であってもよい。

加熱された貼り合わせウエーハ２０の第一のウエーハ１０－１と第二のウエーハ１０－２との接合面では、脱水縮合反応が生じる。すなわち、表面１３に形成されたＯＨ基から水（Ｈ_２Ｏ）が失われることにより、酸素原子（Ｏ）を介する共有結合となるため、第一のウエーハ１０－１の表面１３と第二のウエーハ１０－２の表面１３との間の結合強度が向上する。

（改質層形成ステップ４）
図７は、図３に示す改質層形成ステップ４の一状態を一部断面で示す側面図である。図８は、図３に示す改質層形成ステップ４後の貼り合わせウエーハ２０を示す平面図である。改質層形成ステップ４は、貼り合わせウエーハ形成ステップ３を実施した後に実施される。改質層形成ステップ４は、第一のウエーハ１０－１の中央領域１５と外周領域１６との境界に沿って環状の改質層２２を形成するステップである。改質層形成ステップ４では、レーザー加工装置４０によるステルスダイシングによって、第一のウエーハ１０－１の内部に改質層２２を形成する。

レーザー加工装置４０は、保持テーブル４１と、レーザービーム照射ユニット４２と、を備える。保持テーブル４１は、ウエーハ１０を保持面に保持し、垂直な軸心回りに回動可能である。レーザービーム照射ユニット４２は、保持テーブル４１に保持されたウエーハ１０に対してレーザービーム４３を照射する。レーザー加工装置４０は、更に、保持テーブル４１とレーザービーム照射ユニット４２とを相対的に移動させる不図示の移動ユニット、および保持テーブル４１に保持されたウエーハ１０を撮像する不図示の撮像ユニット等を備える。

改質層形成ステップ４では、第一のウエーハ１０－１の中央領域１５と外周領域１６との境界に沿ってレーザービーム４３を照射することで、環状の改質層２２を形成する。レーザービーム４３は、第一のウエーハ１０－１に対して透過性を有する波長のレーザービームであり、例えば、赤外線（Infrared rays；ＩＲ）である。

改質層２２とは、レーザービーム４３が照射されることによって、密度、屈折率、機械的強度またはその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味する。改質層２２は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、およびこれらの領域が混在した領域等である。改質層２２は、第一のウエーハ１０－１の他の部分よりも機械的な強度等が低い。

改質層形成ステップ４では、まず、第二のウエーハ１０－２の裏面１４側を保持テーブル４１の保持面（上面）に吸引保持する。次に、第一のウエーハ１０－１とレーザービーム照射ユニット４２の集光器との位置合わせを行う。具体的には、不図示の移動ユニットによって、保持テーブル４１をレーザービーム照射ユニット４２の下方の照射領域まで移動させる。次に、不図示の撮像ユニットで第一のウエーハ１０－１を撮影しアライメントすることで、レーザービーム照射ユニット４２の照射部を第一のウエーハ１０－１の外周縁１２より所定距離内側の位置に向けて鉛直方向に対向させた後、レーザービーム４３の集光点４４を、第一のウエーハ１０－１の内部に設定する。

改質層形成ステップ４では、次に、保持テーブル４１を垂直な軸心回りに回転させながら、レーザービーム照射ユニット４２からレーザービーム４３を、第一のウエーハ１０－１の裏面１４側から照射する。すなわち、レーザービーム４３を第一のウエーハ１０－１の外周縁１２より所定距離内側の位置に沿って環状に照射して、環状の改質層２２を形成する。

この際、改質層形成ステップ４では、レーザービーム４３の集光点４４の高さを変更して複数回レーザービーム４３を照射する、または、第一のウエーハ１０－１の厚さ方向に離れた複数の集光点４４を有するレーザービーム４３を照射することで、第一のウエーハ１０－１の厚さ方向に重なる複数の改質層２２を形成してもよい。改質層２２からはクラックが伸展し、改質層２２とクラックとの連結によって、第一のウエーハ１０－１の外周縁１２より所定距離内側の位置に環状の分割起点が形成される。

図８に示すように、実施形態の改質層形成ステップ４では、更に、第一のウエーハ１０－１の改質層２２より外周縁１２側の領域である外周領域１６を、少なくとも二つ以上に区切る補助改質層２３を形成してもよい。改質層形成ステップ４では、例えば、第一のウエーハ１０－１の外周領域１６における周方向の所定の位置において、外周領域１６の内周縁と外周縁１２との間に、補助改質層２３を放射方向に形成する。

この場合、レーザービーム４３の集光点４４が第一のウエーハ１０－１の径方向外側に向かって移動するように、保持テーブル４１を移動させる。すなわち、外周領域１６に放射方向にレーザービーム４３を照射することによって、放射方向に沿って補助改質層２３を形成する。なお、集光点４４が第一のウエーハ１０－１の径方向外側から径方向内側へ移動するように保持テーブル４１を移動させながらレーザービーム４３を照射してもよい。この場合は、集光点４４が改質層２２に達した時点でレーザービーム４３の照射を停止させる。

なお、図８に示す補助改質層２３は、外周領域１６を円周方向に８分割しているが、本発明では例えば更に倍の１６分割にしてもよいし、径方向に分割する環状の補助改質層２３を含んでもよく、第一のウエーハ１０－１の径や外周領域１６の幅の寸法に応じて適宜分割数を設定してよい。

また、補助改質層２３を形成する際も、改質層２２と同様に、レーザービーム４３の集光点４４の高さを変更して複数回レーザービーム４３を照射する、または、第一のウエーハ１０－１の厚さ方向に離れた複数の集光点４４を有するレーザービーム４３を照射することで、第一のウエーハ１０－１の厚さ方向に重なる複数の補助改質層２３を形成してもよい。

また、上記の説明において、環状の改質層２２を形成する位置について、中央領域１５と外周領域１６との境界に沿った位置としているが、この「境界」は、理想的な境界線から所定距離外周縁１２側までの環状領域も含むものとする。

（研削ステップ５）
図９は、図３に示す研削ステップ５の一状態を一部断面で示す側面図である。研削ステップ５は、改質層形成ステップ４を実施した後に実施される。研削ステップ５は、貼り合わせウエーハ２０の第一のウエーハ１０－１を他方の面側から研削して仕上げ厚さ２１まで薄化するステップである。実施形態の研削ステップ５では、研削装置７０によって、第一のウエーハ１０－１の裏面１４側を研削して所定の仕上げ厚さ２１（図２参照）まで薄化する。

研削装置７０は、保持テーブル７１と、回転軸部材であるスピンドル７２と、スピンドル７２の下端に取り付けられた研削ホイール７３と、研削ホイール７３の下面に装着される研削砥石７４と、不図示の研削液供給ユニットと、を備える。研削ホイール７３は、保持テーブル７１の軸心と平行な回転軸で回転する。

研削ステップ５では、まず、保持テーブル７１の保持面に、第二のウエーハ１０－２の裏面１４側を吸引保持する。次に、保持テーブル７１を軸心回りに回転させた状態で、研削ホイール７３を軸心回りに回転させる。不図示の研削液供給ユニットによって研削液を加工点に供給するとともに、研削ホイール７３の研削砥石７４を保持テーブル７１に所定の送り速度で近付けることによって、研削砥石７４で第一のウエーハ１０－１の裏面１４を研削し、所定の仕上げ厚さ２１（図２参照）まで薄化する。この際、第一のウエーハ１０－１の外周領域１６は、研削負荷により除去される。

以上説明したように、実施形態に係るウエーハ１０の加工方法は、一対のウエーハ１０同士を貼り合わせる前のプラズマ活性化ステップ１において、外周領域１６を除く中央領域１５のみ、貼り合わせ面（表面１３）を活性化させる。これにより、貼り合わせウエーハ２０は、外周領域１６が接合されていない状態となるため、従来と比較して容易かつ確実に、環状の改質層２２より外周縁１２側の外周領域１６を除去することが可能となる。

また、実施形態のウエーハ１０の加工方法は、外周領域１６を除去するための分割起点となる環状の改質層２２を形成する工程（改質層形成ステップ４）が、ウエーハ１０同士を貼り合わせる工程（貼り合わせウエーハ形成ステップ３）より後の工程となる。これにより、改質層形成加工に伴う加工屑が、貼り合わせ面に飛散することがないため、よりクリーンプロセスとすることができる。また、改質層２２の形成後、貼り合わせのためにウエーハ１０を搬送する必要がないため、搬送に伴うエッジ欠け等のリスクを抑制できる。

また、第一のウエーハ１０－１と第二のウエーハ１０－２とを貼り合わせる前に環状の改質層２２を形成する場合、クラックが表面１３および裏面１４のいずれにも表出するように形成することはできないが、貼り合わせ後であればクラックをいずれの面にも表出させてよいので、外周領域１６の除去が容易である。

〔変形例〕
本発明の変形例に係るウエーハ１０の加工方法を図面に基づいて説明する。図１０は、変形例に係るウエーハ１０の加工方法の流れを示すフローチャートである。図１０に示すように、実施形態のウエーハ１０の加工方法は、プラズマ活性化ステップ１－２と、外周領域不活性化ステップ２と、貼り合わせウエーハ形成ステップ３と、改質層形成ステップ４と、研削ステップ５と、を備える。変形例の説明において、実施形態と同一のものは、同一の符号を付して説明を省略する。

（プラズマ活性化ステップ１－２）
変形例のプラズマ活性化ステップ１－２は、第一のウエーハ１０－１と第二のウエーハ１０－２とを接合するために、接合面となる面の全面に対してプラズマ処理を施すことによりプラズマ処理が施された面を活性化させて水酸基（ＯＨ基）を形成するステップである。プラズマ活性化ステップ１－２では、第一のウエーハ１０－１の一方の面および第二のウエーハ１０－２の一方の面のうち少なくともいずれかの面に対してプラズマ処理を施す。

変形例のプラズマ活性化ステップ１－２は、実施形態のプラズマ活性化ステップ１と比較して、プラズマ処理を施す前にウエーハ１０の外周領域１６の表面１３にマスクを施さない点で異なる。変形例のプラズマ活性化ステップ１－２では、ウエーハ１０の表面１３全面が露出した状態で、プラズマ処理装置３０によって実施される。すなわち、表面１３全面にプラズマ状のガスが接触することにより、ウエーハ１０の表面１３全面が活性化して、ＯＨ基が形成される。

（外周領域不活性化ステップ２）
図１１は、図１０に示す外周領域不活性化ステップ２の一例を一部断面で示す側面図である。外周領域不活性化ステップ２は、プラズマ活性化ステップ１－２を実施した後に実施される。外周領域不活性化ステップ２は、活性化された一方の面の外周縁１２から所定距離内側の位置までの外周領域１６を不活性化させる処理を施すステップである。変形例の図１１に示す外周領域不活性化ステップ２では、接触部材８０をウエーハ１０の表面１３の外周領域１６に接触させることで、外周領域１６を不活性化させる。

図１１に示す接触部材８０は、ウエーハ１０の外周領域１６に対応する環状の接触部を有する。接触部材８０は、水平に載置されたウエーハ１０に対して、ウエーハ１０の表面１３に垂直な方向に移動可能である。図１１に示す外周領域不活性化ステップ２では、まず、ウエーハ１０の表面１３が上方に向くように、ウエーハ１０を接触部材８０の下方に位置合わせする。次に、接触部材８０をウエーハ１０に向けて鉛直方向に対向させたままで下方に降下させ、環状の接触部をウエーハ１０の外周領域１６の表面１３に接触させる。接触部は、例えば、合成樹脂等で形成されるスポンジを含む。

図１２は、図１０に示す外周領域不活性化ステップ２の別の一例を一部断面で示す側面図である。変形例の図１２に示す外周領域不活性化ステップ２では、接触部材９０を第一のウエーハ１０－１の表面１３の外周領域１６に接触させることで、外周領域１６を不活性化させる。

図１２に示す接触部材９０は、水平な軸心回りに回動する軸部材と、軸部材に対して軸心が一致するように装着されたローラ状の接触部と、を有する。図１２に示す外周領域不活性化ステップ２では、まず、ウエーハ１０を保持テーブル９１の保持面に保持する。保持テーブル９１は、保持面にウエーハ１０を吸引保持し、垂直な軸心回りに回動可能である。次に、保持テーブル９１上のウエーハ１０と接触部材９０との位置合わせを行う。具体的には、接触部材９０のローラ状の接触部を、軸心がウエーハ１０の径方向と平行になるように、ウエーハ１０の表面１３の外周領域１６の上方に位置合わせする。

図１２に示す外周領域不活性化ステップ２では、次に、保持テーブル９１を垂直な軸心回りに回転させるとともに、接触部材９０を下降させて外周領域１６上に接触させる。接触部材９０は、保持テーブル９１の回転に伴って、ウエーハ１０の表面１３の外周領域１６を周方向に転動し、外周領域１６の全周に亘って表面１３に接触する。この際、図１２に示すように、エアー９２を供給して、中央領域１５から外周領域１６に向かう気流を形成した状態で、外周領域不活性化ステップ２を実施してもよい。

図１１および図１２等に例示する方法で外周領域１６に接触部材８０、９０を接触させることにより、プラズマ活性化ステップ１で活性化していたウエーハ１０の表面１３のうち外周領域１６は、有機物や無機物が付着することで、または表面１３のＳｉＯ層が数層削られてＯＨ基で終端されていない状態となることで、不活性化する。したがって、ウエーハ１０の表面１３では、中央領域１５のみが活性化した状態となる。外周領域不活性化ステップ２を終了すると、貼り合わせウエーハ形成ステップ３を実施する。

以上説明したように、変形例に係るウエーハ１０の加工方法は、一対のウエーハ１０同士を貼り合わせる前のプラズマ活性化ステップ１において貼り合わせ面（表面１３）の全面を活性化させた後、外周領域１６を不活性化させて、中央領域１５のみ活性化した状態にする。これにより、貼り合わせウエーハ２０は、外周領域１６が接合されていない状態となるため、従来と比較して容易かつ確実に、環状の改質層２２より外周縁１２側の外周領域１６を除去することが可能となる。

すなわち、本発明では、貼り合わせウエーハ形成ステップ３を実施する前に、ウエーハ１０の表面１３の中央領域１５が活性化しており、外周領域１６が活性化していない状態であればよいので、実施形態に示すように、外周領域１６の表面１３にマスクを形成し、中央領域１５の表面１３のみを活性化させてもよいし、変形例に示すように、ウエーハ１０の表面１３全面を活性化させた後、外周領域１６を不活性化させてもよい。

なお、本発明は、上記実施形態および変形例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

例えば、プラズマ活性化ステップ１、１－２において、プラズマ処理を実施する方法は、実施形態に記載したチャンバ３１内を減圧してプラズマを発生させる減圧プラズマ法に限定されず、ウエーハ１０を載置した待機中においてプラズマ発生電極を面内スキャンする開放型大気圧プラズマ法であってもよい。また、プラズマ活性化後に、ウエーハ１０の表面１３を、水で洗浄するプロセスがあってもよい。

また、実施形態および変形例では、改質層形成ステップ４を実施した後、研削ステップ５を実施する前に、外周領域除去ステップを実施してもよい。図１３は、外周領域除去ステップの一例を一部断面で示す側面図である。外周領域除去ステップは、第一のウエーハ１０－１の環状の改質層２２が形成された位置よりも外周縁１２側の外周領域１６に対して外力を付与して外周領域１６を除去するステップである。外周領域除去ステップでは、押圧部材５０で第一のウエーハ１０－１の厚み方向のせん断力を付与することによって、外周領域１６を除去する。

押圧部材５０は、上下方向に移動可能であり、貼り合わせウエーハ２０の第一のウエーハ１０－１に対して上方から押圧し荷重をかけることで外力を付与する。外周領域除去ステップでは、まず、第一のウエーハ１０－１が上方に位置するように貼り合わせウエーハ２０を載置する。次に、押圧部材５０を第一のウエーハ１０－１の外周領域１６に向けて鉛直方向に対向させた状態で下方に降下させ、押圧部材５０を第一のウエーハ１０－１の外周領域１６に押し付けて荷重をかける。

これにより、押圧部材５０によって外周領域１６に対して下方向の外力が付与される。すると、改質層２２およびクラックを起点として、中央領域１５と外周領域１６とが分割され、第一のウエーハ１０－１の外周領域１６が除去される。外周領域１６では、第一のウエーハ１０－１と第二のウエーハ１０－２とが接合されていないため、第一のウエーハ１０－１の外周領域１６が、第二のウエーハ１０－２との接合によって残存することを抑制できる。

なお、外周領域除去ステップにおいて外力を付与する方法は、上記した外周領域１６を上方から押圧してせん断方向への外力を付与する方法に限定されず、外周領域１６を持ち上げてせん断方向への外力を付与するものでもよいし、ローラによって破砕するものであってもよい。また、機械的な外力に限定されず、超音波による振動や、第一のウエーハ１０－１の裏面１４に貼り付けたエキスパンドテープを拡張することによる放射方向への外力であってもよい。

また、外周領域除去ステップを実施する場合、実施形態のプラズマ活性化ステップ１で外周領域１６の表面１３に形成したマスクは、実施形態ではプラズマ活性化ステップ１の終了時に除去したが、外周領域除去ステップにおける外周領域１６の除去に伴って除去してもよい。

１０ ウエーハ
１０－１ 第一のウエーハ
１０－２ 第二のウエーハ
１１ 基板
１２ 外周縁
１３ 表面
１４ 裏面
１５ 中央領域
１６ 外周領域
１７ 分割予定ライン
１８ デバイス
２０ 貼り合わせウエーハ
２１ 仕上げ厚さ
２２ 改質層
２３ 補助改質層
４３ レーザービーム
４４ 集光点

Claims (6)

1. ウエーハの加工方法であって、
   第一のウエーハと第二のウエーハとを接合するために、該第一のウエーハの一方の面および該第二のウエーハの一方の面のうち少なくともいずれかの面における、外周縁から所定距離内側の位置までの外周領域を除く中央領域に対してプラズマ処理を施すことにより、該中央領域を活性化させるプラズマ活性化ステップと、
   該プラズマ活性化ステップを実施した後、該第一のウエーハの該一方の面と、該第二のウエーハの該一方の面とを貼り合わせて貼り合わせウエーハを形成する貼り合わせウエーハ形成ステップと、
   該貼り合わせウエーハ形成ステップを実施した後、該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを該第一のウエーハの該中央領域と該外周領域との境界に沿って環状に照射し、該第一のウエーハの内部に環状の改質層を形成する改質層形成ステップと、
   該改質層形成ステップを実施した後、貼り合わせウエーハの該第一のウエーハを他方の面側から研削して仕上げ厚さまで薄化する研削ステップと、を含む
   ことを特徴とする、ウエーハの加工方法。
2. 該プラズマ活性化ステップは、該外周領域の該一方の面に対してマスクを形成することで該中央領域のみに対してプラズマ処理を施す
   ことを特徴とする、請求項１に記載のウエーハの加工方法。
3. ウエーハの加工方法であって、
   第一のウエーハと第二のウエーハとを接合するために、該第一のウエーハの一方の面および該第二のウエーハの一方の面のうち少なくともいずれかの面に対してプラズマ処理を施すことにより、該プラズマ処理が施された該面の全面を活性化させるプラズマ活性化ステップと、
   該プラズマ活性化ステップを実施した後、活性化された該一方の面の外周縁から所定距離内側の位置までの外周領域を不活性化させる処理を施す外周領域不活性化ステップと、
   該外周領域不活性化ステップを実施した後、該第一のウエーハの該一方の面と、該第二のウエーハの該一方の面とを貼り合わせて貼り合わせウエーハを形成する貼り合わせウエーハ形成ステップと、
   該貼り合わせウエーハ形成ステップを実施した後、該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを該第一のウエーハの該外周領域を除く中央領域と該外周領域との境界に沿って環状に照射し、該第一のウエーハの内部に環状の改質層を形成する改質層形成ステップと、
   該改質層形成ステップを実施した後、貼り合わせウエーハの該第一のウエーハを他方の面側から研削して仕上げ厚さまで薄化する研削ステップと、を含む
   ことを特徴とする、ウエーハの加工方法。
4. 該外周領域不活性化ステップでは、
   活性化された該一方の面の該外周領域に対して接触部材を接触させることで該外周領域を不活性化させる
   ことを特徴とする、請求項３に記載のウエーハの加工方法。
5. 該外周領域不活性化ステップでは、
   活性化された該一方の面の該中央領域から該外周領域へ向かって気体を流しながら該外周領域を不活性化させる処理を施す
   ことを特徴とする、請求項３または４に記載のウエーハの加工方法。
6. 該改質層形成ステップを実施した後、かつ該研削ステップを実施する前、第一のウエーハの該環状の改質層が形成された位置よりも外周縁側の外周領域に対して外力を付与して該外周領域を除去する外周領域除去ステップを更に含む
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のウエーハの加工方法。

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