KR20210101287A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20210101287A
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히로토시 모리
타케시 타무라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 있어서 상기 제 2 기판을 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 상기 제 1 기판의 내부에, 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 주연용 레이저광을 조사하여 주연 개질층을 형성하고, 면 방향을 따라 내부면용 레이저광을 조사하여 내부면 개질층을 형성하는 개질부를 가지고, 상기 개질부는, 상기 주연용 레이저광과 상기 내부면용 레이저광의 적어도 형상 또는 수를 조정하여, 당해 주연용 레이저광과 내부면용 레이저광을 전환한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
본 개시는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 적층형 반도체 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. 이 제조 방법에서는, 2 이상의 반도체 웨이퍼를 적층하여 적층형 반도체 장치를 제조한다. 이 때, 각 반도체 웨이퍼는, 다른 반도체 웨이퍼에 적층된 후, 원하는 두께를 가지도록 이면 연삭된다.
특허 문헌 2에는, 외주부에 지립이 마련된 원판 형상의 연삭 공구를 회전하고, 연삭 공구의 적어도 외주면을 반도체 웨이퍼에 선 형상으로 접촉시켜 반도체 웨이퍼의 둘레 단부(端部)를 대략 L자 형상으로 연삭하는 것이 개시되어 있다. 반도체 웨이퍼는 2 매의 실리콘 웨이퍼를 붙여 제작된 것이다.
일본특허공개공보 2012-069736호 일본특허공개공보 평09-216152호
본 개시에 따른 기술은, 기판끼리가 접합된 중합 기판에 있어서, 하나의 기판의 주연부의 제거와, 당해 하나의 기판의 박화의 각각의 전처리를 효율적으로 행한다.
본 개시의 일태양은, 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 있어서 상기 제 2 기판을 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 상기 제 1 기판의 내부에, 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 주연용 레이저광을 조사하여 주연 개질층을 형성하고, 면 방향을 따라 내부면용 레이저광을 조사하여 내부면 개질층을 형성하는 개질부를 가지고, 상기 개질부는, 상기 주연용 레이저광과 상기 내부면용 레이저광의 적어도 형상 또는 수를 조정하여, 당해 주연용 레이저광과 내부면용 레이저광을 전환한다.
본 개시에 따르면, 기판끼리가 접합된 중합 기판에 있어서, 하나의 기판의 주연부의 제거와 당해 하나의 기판의 박화의 각각의 전처리를 효율적으로 행할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 중합 웨이퍼의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 3은 중합 웨이퍼의 일부의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 4는 개질 장치의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 5는 개질 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 6은 레이저 헤드와 레이저광 출력부의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 7은 레이저 헤드에 있어서의 레이저광의 흐름을 나타내는 설명도이다.
도 8은 주연 제거 장치의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 9는 주연 제거 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 10은 반송 암의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 11은 웨이퍼 처리의 주요 공정을 나타내는 순서도이다.
도 12는 웨이퍼 처리의 주요 공정의 설명도이다.
도 13은 개질 처리의 주요 공정의 설명도이다.
도 14는 처리 웨이퍼에 주연 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 15는 처리 웨이퍼에 주연 개질층을 형성한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 16은 처리 웨이퍼에 분할 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 17은 처리 웨이퍼에 분할 개질층을 형성한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 18은 처리 웨이퍼에 내부면 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 19는 처리 웨이퍼에 내부면 개질층을 형성한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 20은 주연부를 제거하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 21은 처리 웨이퍼로부터 이면 웨이퍼를 분리하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 22는 다른 실시 형태에 있어서 처리 웨이퍼에 주연 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 23은 다른 실시 형태에 있어서 처리 웨이퍼에 주연 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 24는 다른 실시 형태에 있어서 처리 웨이퍼에 내부면 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 25는 다른 실시 형태에 있어서 처리 웨이퍼에 내부면 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 26은 다른 실시 형태에 따른 개질 장치의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 27은 다른 실시 형태에 있어서 처리 웨이퍼에 주연 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 28은 다른 실시 형태에 있어서 처리 웨이퍼에 내부면 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 29는 다른 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리의 주요 공정의 설명도이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시된 방법과 같이, 표면에 복수의 전자 회로 등의 디바이스가 형성된 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라 함)에 대하여, 당해 웨이퍼의 이면을 연삭 가공하여, 웨이퍼를 박화하는 것이 행해지고 있다.
웨이퍼의 이면의 연삭 가공은, 예를 들면 당해 이면에 연삭 숫돌을 접촉시킨 상태에서, 웨이퍼와 연삭 숫돌을 각각 회전시키고, 또한 연삭 숫돌을 하강시켜 행해진다. 이러한 경우, 연삭 숫돌이 마모되어, 정기적인 교환이 필요해진다. 또한, 연삭 가공에 있어서는, 연삭수를 사용하여, 그 폐액 처리도 필요해진다. 이 때문에, 종래의 웨이퍼의 박화 처리에는 러닝코스트가 소요된다.
또한, 통상, 웨이퍼의 주연부는 면취 가공이 되어 있는데, 상술한 바와 같이 웨이퍼의 이면에 연삭 처리를 행하면, 웨이퍼의 주연부가 날카롭게 뾰족한 형상(이른바 나이프 엣지 형상)이 된다. 그러면, 웨이퍼의 주연부에서 치핑이 발생하여, 웨이퍼가 손상을 입을 우려가 있다. 따라서, 연삭 처리 전에 미리 웨이퍼의 주연부를 제거하는, 이른바 엣지트림이 행해지고 있다.
상술한 특허 문헌 2에 기재된 단면 연삭 장치는, 이 엣지트림을 행하는 장치이다. 그러나, 이 단면 연삭 장치에서는, 연삭에 의해 엣지트림을 행하기 때문에, 숫돌이 마모되어, 정기적인 교환이 필요해진다. 또한, 대량의 연삭수를 사용하여, 폐액 처리도 필요해진다. 이 때문에, 종래의 엣지트림에는 러닝코스트가 소요된다.
본 개시에 따른 기술은, 웨이퍼의 박화 처리와 엣지트림을 효율적으로 행하기 위하여, 이들 전처리를 효율적으로 행한다. 이하, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치로서의 웨이퍼 처리 시스템, 및 기판 처리 방법으로서의 웨이퍼 처리 방법에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
먼저, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리 시스템의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 웨이퍼 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
웨이퍼 처리 시스템(1)에서는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 제 1 기판으로서의 처리 웨이퍼(W)와 제 2 기판으로서의 지지 웨이퍼(S)가 접합된, 중합 기판으로서의 중합 웨이퍼(T)에 대하여 정해진 처리를 행한다. 그리고 웨이퍼 처리 시스템(1)에서는, 처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 제거하고, 또한 당해 처리 웨이퍼(W)를 박화한다. 이하, 처리 웨이퍼(W)에 있어서, 지지 웨이퍼(S)에 접합된 면을 표면(Wa)이라 하고, 표면(Wa)과 반대측의 면을 이면(Wb)이라 한다. 마찬가지로, 지지 웨이퍼(S)에 있어서, 처리 웨이퍼(W)에 접합된 면을 표면(Sa)이라 하고, 표면(Sa)과 반대측의 면을 이면(Sb)이라 한다.
처리 웨이퍼(W)는, 예를 들면 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼로서, 표면(Wa)에 복수의 디바이스를 포함하는 디바이스층(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 또한, 디바이스층에는 또한 산화막(F), 예를 들면 SiO2막(TEOS막)이 형성되어 있다. 또한, 처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)는 면취 가공이 되어 있어, 주연부(We)의 단면은 그 선단을 향해 두께가 작아지고 있다. 또한, 주연부(We)는 엣지트림에 있어서 제거되는 부분이며, 예를 들면 처리 웨이퍼(W)의 외단부로부터 직경 방향으로 1 mm ~ 5 mm의 범위이다.
또한, 도 2에 있어서는, 도시의 번잡함을 회피하기 위하여, 산화막(F)의 도시를 생략하고 있다. 또한, 이하의 설명에서 이용되는 다른 도면에 있어서도 마찬가지로, 산화막(F)의 도시를 생략하는 경우가 있다.
지지 웨이퍼(S)는, 처리 웨이퍼(W)를 지지하는 웨이퍼로서, 예를 들면 실리콘 웨이퍼이다. 지지 웨이퍼(S)의 표면(Sa)에는 산화막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 또한, 지지 웨이퍼(S)는, 처리 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 디바이스를 보호하는 보호재로서 기능한다. 또한, 지지 웨이퍼(S)의 표면(Sa)의 복수의 디바이스가 형성되어 있는 경우에는, 처리 웨이퍼(W)와 마찬가지로 표면(Sa)에 디바이스층(도시하지 않음)이 형성된다.
여기서, 처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)에 있어서, 처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되어 있으면, 주연부(We)를 적절히 제거할 수 없을 우려가 있다. 따라서, 처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 계면에는, 산화막(F)과 지지 웨이퍼(S)의 표면(Sa)이 접합된 접합 영역(Aa)과, 접합 영역(Aa)의 직경 방향 외측의 영역인 미접합 영역(Ab)을 형성한다. 이와 같이 미접합 영역(Ab)이 존재함으로써, 주연부(We)를 적절하게 제거할 수 있다. 또한, 상세는 후술하지만, 접합 영역(Aa)의 외측 단부는, 제거되는 주연부(We)의 내측 단부보다 약간 직경 방향 외측에 위치시키는 것이 바람직하다.
도 1에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 처리 시스템(1)은, 반입반출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다. 반입반출 스테이션(2)은, 예를 들면 외부와의 사이에서 복수의 중합 웨이퍼(T)를 수용 가능한 카세트(Ct)가 반입반출된다. 처리 스테이션(3)은, 중합 웨이퍼(T)에 대하여 정해진 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비하고 있다.
반입반출 스테이션(2)에는, 카세트 배치대(10)가 마련되어 있다. 도시의 예에서는, 카세트 배치대(10)에는, 복수, 예를 들면 3 개의 카세트(Ct)를 Y축 방향으로 일렬로 배치 가능하게 되어 있다. 또한, 카세트 배치대(10)에 배치되는 카세트(Ct)의 개수는, 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다.
반입반출 스테이션(2)에는, 카세트 배치대(10)의 X축 부방향측에 있어서, 당해 카세트 배치대(10)에 인접하여 웨이퍼 반송 장치(20)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(20)는, Y축 방향으로 연신하는 반송로(21) 상을 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 웨이퍼 반송 장치(20)는, 중합 웨이퍼(T)를 유지하여 반송하는, 예를 들면 2 개의 반송 암(22, 22)을 가지고 있다. 각 반송 암(22)은, 수평 방향, 연직 방향, 수평축 둘레 및 연직축 둘레로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 반송 암(22)의 구성은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의의 구성을 취할 수 있다. 그리고, 웨이퍼 반송 장치(20)는, 카세트 배치대(10)의 카세트(Ct), 및 후술하는 트랜지션 장치(30)에 대하여, 중합 웨이퍼(T)를 반송 가능하게 구성되어 있다.
반입반출 스테이션(2)에는, 웨이퍼 반송 장치(20)의 X축 부방향측에 있어서, 당해 웨이퍼 반송 장치(20)에 인접하여, 중합 웨이퍼(T)를 전달하기 위한 트랜지션 장치(30)가 마련되어 있다.
처리 스테이션(3)에는, 예를 들면 3 개의 처리 블록(G1 ~ G3)이 마련되어 있다. 제 1 처리 블록(G1), 제 2 처리 블록(G2) 및 제 3 처리 블록(G3)은, X축 정방향측(반입반출 스테이션(2)측)으로부터 부방향측으로 이 순으로 배열되어 배치되어 있다.
제 1 처리 블록(G1)에는, 에칭 장치(40), 세정 장치(41) 및 웨이퍼 반송 장치(50)가 마련되어 있다. 에칭 장치(40)와 세정 장치(41)는 적층되어 배치되어 있다. 또한, 에칭 장치(40)와 세정 장치(41)의 수 및 배치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 에칭 장치(40)와 세정 장치(41)는 각각 X축 방향으로 연신하고, 평면에서 봤을 때 병렬로 배열하여 배치되어 있어도 된다. 또한, 이들 에칭 장치(40)와 세정 장치(41)는 각각, 적층되어 있어도 된다.
에칭 장치(40)는, 후술하는 가공 장치(80)로 연삭된 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 에칭 처리한다. 예를 들면, 이면(Wb)에 대하여 약액(에칭액)을 공급하여, 당해 이면(Wb)을 웨트 에칭한다. 약액에는, 예를 들면 HF, HNO3, H3PO4, TMAH, Choline, KOH 등이 이용된다.
세정 장치(41)는, 후술하는 가공 장치(80)로 연삭된 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 세정한다. 예를 들면 이면(Wb)에 브러시를 접촉시켜, 당해 이면(Wb)을 스크럽 세정한다. 또한, 이면(Wb)의 세정에는, 가압된 세정액을 이용해도 된다. 또한, 세정 장치(41)는, 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)과 함께, 지지 웨이퍼(S)의 이면(Sb)을 세정하는 구성을 가지고 있어도 된다.
웨이퍼 반송 장치(50)는, 예를 들면 에칭 장치(40)와 세정 장치(41)에 대하여 Y축 부방향측에 배치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(50)는, 중합 웨이퍼(T)를 유지하여 반송하는, 예를 들면 2 개의 반송 암(51, 51)을 가지고 있다. 각 반송 암(51)은, 수평 방향, 연직 방향, 수평축 둘레 및 연직축 둘레로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 반송 암(51)의 구성은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의의 구성을 취할 수 있다. 그리고, 웨이퍼 반송 장치(50)는, 트랜지션 장치(30), 에칭 장치(40), 세정 장치(41) 및 후술하는 개질 장치(60)에 대하여, 중합 웨이퍼(T)를 반송 가능하게 구성되어 있다.
제 2 처리 블록(G2)에는, 개질 장치(60), 주연 제거 장치(61) 및 웨이퍼 반송 장치(70)가 마련되어 있다. 개질 장치(60)와 주연 제거 장치(61)는, 적층되어 배치되어 있다. 또한, 개질 장치(60)와 주연 제거 장치(61)의 수 및 배치는 이에 한정되지 않는다.
개질 장치(60)는, 처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 주연 개질층, 분할 개질층 및 내부면 개질층을 형성한다. 개질 장치(60)의 구체적인 구성은 후술한다.
주연 제거 장치(61)는, 개질 장치(60)로 형성된 주연 개질층을 기점으로, 처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 제거한다. 주연 제거 장치(61)의 구체적인 구성은 후술한다.
웨이퍼 반송 장치(70)는, 예를 들면 개질 장치(60)와 주연 제거 장치(61)에 대하여 Y축 정방향측에 배치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(70)는, 중합 웨이퍼(T)를 유지하여 반송하는, 예를 들면 2 개의 반송 암(71, 71)을 가지고 있다. 각 반송 암(71)은, 다관절의 암 부재(72)에 지지되어, 수평 방향, 연직 방향, 수평축 둘레 및 연직축 둘레로 이동 가능하게 구성되어 있다. 반송 암(71)의 구체적인 구성은 후술한다. 그리고, 웨이퍼 반송 장치(70)는, 세정 장치(41), 개질 장치(60), 주연 제거 장치(61) 및 후술하는 가공 장치(80)에 대하여, 중합 웨이퍼(T)를 반송 가능하게 구성되어 있다.
제 3 처리 블록(G3)에는, 가공 장치(80)가 마련되어 있다. 또한, 가공 장치(80)의 수 및 배치는 본 실시 형태에 한정되지 않고, 복수의 가공 장치(80)가 임의로 배치되어 있어도 된다.
가공 장치(80)는, 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 연삭한다. 그리고, 내부면 개질층이 형성된 이면(Wb)에 있어서, 당해 내부면 개질층을 제거하고, 또한 주연 개질층을 제거한다. 구체적으로, 가공 장치(80)는, 척(81)에 유지된 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 연삭 숫돌(도시하지 않음)에 접촉시킨 상태로, 처리 웨이퍼(W)와 연삭 숫돌을 각각 회전시켜, 이면(Wb)을 연삭한다. 또한, 가공 장치(80)에는 공지의 연삭 장치(연마 장치)가 이용되고, 예를 들면 일본특허공개공보 2010-069601호에 기재된 장치가 이용된다.
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 기판 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.
이어서, 상술한 개질 장치(60)에 대하여 설명한다. 도 4는 개질 장치(60)의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다. 도 5는 개질 장치(60)의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
개질 장치(60)는, 중합 웨이퍼(T)를 상면으로 유지하는, 유지부로서의 척(100)을 가지고 있다. 척(100)은, 처리 웨이퍼(W)가 상측으로서 지지 웨이퍼(S)가 하측에 배치된 상태로, 당해 지지 웨이퍼(S)를 흡착 유지한다. 척(100)은, 에어 베어링(101)을 개재하여, 슬라이더 테이블(102)에 지지되어 있다. 슬라이더 테이블(102)의 하면측에는, 회전부(103)가 마련되어 있다. 회전부(103)는, 구동원으로서 예를 들면 모터를 내장하고 있다. 척(100)은, 회전부(103)에 의해 에어 베어링(101)을 개재하여, 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다. 슬라이더 테이블(102)은, 그 하면측에 마련된 수평 이동부(104)에 의해, 기대(106)에 마련되어 Y축 방향으로 연신하는 레일(105)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 수평 이동부(104)의 구동원은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 리니어 모터가 이용된다.
척(100)의 상방에는, 개질부로서의 레이저 헤드(110)가 마련되어 있다. 레이저 헤드(110)는, 렌즈(111)를 가지고 있다. 렌즈(111)는, 레이저 헤드(110)의 하면에 마련된 통 형상의 부재이며, 척(100)에 유지된 처리 웨이퍼(W)에 레이저광을 조사한다.
도 6에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(110)는, LCOS(Liquid Crystal on Silicon)(112)를 더 가지고 있다. LCOS(112)는, 공간 광 변조기로서, 레이저광을 변조하여 출력한다. 구체적으로 LCOS(112)에는, 액정 미러(도시하지 않음)가 해상도분만큼 종방향 및 횡방향으로 배열되어 배치되어 있다. 그리고 도 7에 나타내는 바와 같이, 레이저 헤드(110)에 입력된 레이저광(L)은, LCOS(112)에서 반사되어, 렌즈(111)로 전파되고, 처리 웨이퍼(W)에 조사된다. 그리고 이 때, LCOS(112)는, 레이저광(L)의 초점 위치 및 위상을 제어할 수 있어, 처리 웨이퍼(W)에 조사되는 레이저광(L)의 형상 및 수(분기수)를 조정할 수 있다. 또한, 레이저광(L)의 초점 위치는, 레이저 헤드(110)를 승강시킴으로써 조정해도 된다.
또한, 도 6에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(110)에는, 당해 레이저 헤드(110)에 레이저광(L)을 출력하는 레이저광 출력부(120)가 접속되어 있다. 레이저광 출력부(120)는, 레이저 광 발진기(121), 어테뉴에이터(122), 빔 익스팬더(123) 및 광축 조정 미러(124)를 가지고, 고주파의 펄스 형상의 레이저광(L)을 출력한다. 레이저광 출력부(120)에서는, 레이저 광 발진기(121)로부터 발진된 레이저광(L)은, 어테뉴에이터(122)로 감쇠되고, 또한 빔 익스팬더(123) 및 광축 조정 미러(124)로 광축이 조정되어, 레이저 헤드(110)에 출력된다.
그리고 레이저 헤드(110)는, 레이저광 출력부(120)로부터 출력된 고주파의 펄스 형상의 레이저광(L)으로서, 처리 웨이퍼(W)에 대하여 투과성을 가지는 파장의 레이저광(L)을, 처리 웨이퍼(W)의 내부의 정해진 위치에 집광하여 조사한다. 이에 의해, 처리 웨이퍼(W)의 내부에 있어서 레이저광(L)이 집광된 부분이 개질되어, 주연 개질층, 분할 개질층 및 내부면 개질층이 형성된다.
도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(110)는, 지지 부재(130)에 지지되어 있다. 레이저 헤드(110)는, 연직 방향으로 연신하는 레일(131)을 따라, 승강 기구(140)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다. 또한 레이저 헤드(110)는, 이동 기구(141)에 의해 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 승강 기구(140) 및 이동 기구(141)는 각각, 지지 기둥(142)에 지지되어 있다.
척(100)의 상방으로서, 레이저 헤드(110)의 Y축 정방향측에는, 매크로 카메라(150)와 마이크로 카메라(160)가 마련되어 있다. 예를 들면, 매크로 카메라(150)와 마이크로 카메라(160)는 일체로 구성되고, 매크로 카메라(150)는 마이크로 카메라(160)의 Y축 정방향측에 배치되어 있다. 매크로 카메라(150)와 마이크로 카메라(160)는, 승강 기구(170)에 의해 승강 가능하게 구성되고, 또한 이동 기구(171)에 의해 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
매크로 카메라(150)는, 처리 웨이퍼(W)(중합 웨이퍼(T))의 외측 단부를 촬상한다. 매크로 카메라(150)는, 예를 들면 동축 렌즈를 구비하고, 가시광, 예를 들면 적색광을 조사하고, 또한 대상물로부터의 반사광을 수광한다. 또한 예를 들면, 매크로 카메라(150)의 촬상 배율은 2 배이다.
마이크로 카메라(160)는, 처리 웨이퍼(W)의 주연부를 촬상하고, 접합 영역(Aa)과 미접합 영역(Ab)의 경계를 촬상한다. 마이크로 카메라(160)는, 예를 들면 동축 렌즈를 구비하며, 적외광(IR광)을 조사하고, 또한 대상물로부터의 반사광을 수광한다. 또한 예를 들면, 마이크로 카메라(160)의 촬상 배율은 10 배이며, 시야는 매크로 카메라(150)에 대하여 약 1 / 5이며, 픽셀 사이즈는 매크로 카메라(150)에 대하여 약 1 / 5이다.
이어서, 상술한 주연 제거 장치(61)에 대하여 설명한다. 도 8은 주연 제거 장치(61)의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다. 도 9는 주연 제거 장치(61)의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
주연 제거 장치(61)는, 중합 웨이퍼(T)를 상면으로 유지하는 척(180)을 가지고 있다. 척(180)은, 처리 웨이퍼(W)가 상측으로서 지지 웨이퍼(S)가 하측에 배치된 상태로, 당해 지지 웨이퍼(S)를 흡착 유지한다. 또한 척(180)은, 회전 기구(181)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
척(180)의 상방에는, 처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 유지하여 이송하는 패드(190)가 마련되어 있다. 패드(190)에는 예를 들면 진공 펌프 등의 흡인 기구(도시하지 않음)가 접속되고, 패드(190)는 그 하면에 있어서 주연부(We)를 흡착 유지한다. 패드(190)에는, 패드(190)를 연직 방향으로 승강시키는 승강 기구(191)와, 패드(190)를 수평 방향(X축 방향 및 Y축 방향)으로 이동시키는 이동 기구(192)가 마련되어 있다.
척(180)의 상방에는, 처리 웨이퍼(W)로부터 주연부(We)가 제거되었는지 여부를 확인하기 위한 검지부(200)가 마련되어 있다. 검지부(200)는, 척(180)에 유지되고, 또한 주연부(We)가 제거된 처리 웨이퍼(W)에 있어서, 주연부(We)의 유무를 검지한다. 검지부(200)에는, 예를 들면 센서가 이용된다. 센서는, 예를 들면 라인형의 레이저 변위계이며, 중합 웨이퍼(T)(처리 웨이퍼(W))의 주연부에 레이저를 조사하여 당해 중합 웨이퍼(T)의 두께를 측정함으로써, 주연부(We)의 유무를 검지한다. 또한, 검지부(200)에 의한 주연부(We)의 유무의 검지 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 검지부(200)에는, 예를 들면 라인 카메라를 이용하여, 중합 웨이퍼(T)(처리 웨이퍼(W))를 촬상함으로써, 주연부(We)의 유무를 검지해도 된다.
또한, 척(180)의 하방에는, 패드(190)로 이송된 주연부(We)를 회수하는 회수부(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 회수부는, 패드(190)로 흡착 유지된 주연부(We)를 수용하여 회수한다.
이어서, 상술한 웨이퍼 반송 장치(70)의 반송 암(71)에 대하여 설명한다. 도 10은 반송 암(71)의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
반송 암(71)은, 중합 웨이퍼(T)보다 큰 직경을 가지는, 원판 형상의 흡착판(210)을 가지고 있다. 흡착판(210)의 하면에는, 처리 웨이퍼(W)의 중앙부(Wc)를 유지하는 유지부(220)가 마련되어 있다.
유지부(220)에는 중앙부(Wc)를 흡인하는 흡인관(221)이 접속되고, 흡인관(221)은 예를 들면 진공 펌프 등의 흡인 기구(222)에 연통하고 있다. 흡인관(221)에는, 흡인 압력을 측정하는 압력 센서(223)가 마련되어 있다. 압력 센서(223)의 구성은 임의이지만, 예를 들면 다이어프램형의 압력계가 이용된다.
흡착판(210)의 상면에는, 당해 흡착판(210)을 연직축 둘레로 회전시키는 회전 기구(230)가 마련되어 있다. 회전 기구(230)는, 지지 부재(231)에 지지되어 있다. 또한, 지지 부재(231)(회전 기구(230))는, 암 부재(72)에 지지되어 있다.
이어서, 이상과 같이 구성된 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다. 도 11은 웨이퍼 처리의 주요 공정을 나타내는 순서도이다. 도 12는 웨이퍼 처리의 주요 공정의 설명도이다. 또한 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 처리 시스템(1)의 외부의 접합 장치(도시하지 않음)에 있어서, 처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되어, 미리 중합 웨이퍼(T)가 형성되어 있다.
먼저, 도 12의 (a)에 나타내는 중합 웨이퍼(T)를 복수 수납한 카세트(Ct)가, 반입반출 스테이션(2)의 카세트 배치대(10)에 배치된다.
이어서, 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 카세트(Ct) 내의 중합 웨이퍼(T)가 취출되어, 트랜지션 장치(30)로 반송된다. 이어서, 웨이퍼 반송 장치(50)에 의해, 트랜지션 장치(30)의 중합 웨이퍼(T)가 취출되어, 개질 장치(60)로 반송된다. 개질 장치(60)에서는, 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이 처리 웨이퍼(W)의 내부에 주연 개질층(M1)과 분할 개질층(M2)이 순차 형성되고(도 11의 단계(A1, A2)), 또한 도 12의 (c)에 나타내는 바와 같이 내부면 개질층(M3)이 형성된다(도 11의 단계(A3)). 주연 개질층(M1)은, 엣지트림에 있어서 주연부(We)를 제거 시의 기점이 되는 것이다. 분할 개질층(M2)은, 제거되는 주연부(We)를 소편화하기 위한 기점이 되는 것이다. 내부면 개질층(M3)은, 처리 웨이퍼(W)를 박화하기 위한 기점이 되는 것이다.
도 13은 개질 장치(60)에 있어서의 개질 처리의 주요 공정의 설명도이다. 먼저, 도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이 척(100)(슬라이더 테이블(102))을 반입반출 위치(P1)로 이동시킨다. 그리고, 웨이퍼 반송 장치(50)로부터 중합 웨이퍼(T)가 반입되어, 척(100)에 유지된다.
이어서, 도 13의 (b)에 나타내는 바와 같이 척(100)을 매크로 얼라이먼트 위치(P2)로 이동시킨다. 매크로 얼라이먼트 위치(P2)는, 매크로 카메라(150)가 처리 웨이퍼(W)의 외측 단부를 촬상할 수 있는 위치이다.
이어서, 매크로 카메라(150)에 의해, 처리 웨이퍼(W)의 둘레 방향 360 도에 있어서의 외측 단부의 화상이 촬상된다. 촬상된 화상은, 매크로 카메라(150)로부터 제어 장치(90)에 출력된다.
제어 장치(90)에서는, 매크로 카메라(150)의 화상으로부터, 척(100)의 중심(Cc)과 처리 웨이퍼(W)의 중심(Cw)의 제 1 편심량을 산출한다. 또한 제어 장치(90)에서는, 제 1 편심량에 기초하여, 당해 제 1 편심량의 Y축 성분을 보정하도록, 척(100)의 이동량을 산출한다. 척(100)은, 이 산출된 이동량에 기초하여 Y축 방향으로 이동하고, 도 13의 (c)에 나타내는 바와 같이 척(100)을 마이크로 얼라이먼트 위치(P3)로 이동시킨다. 마이크로 얼라이먼트 위치(P3)는, 마이크로 카메라(160)가 처리 웨이퍼(W)의 주연부를 촬상할 수 있는 위치이다. 여기서, 상술한 바와 같이 마이크로 카메라(160)의 시야는 매크로 카메라(150)에 대하여 약 1 / 5로 작기 때문에, 제 1 편심량의 Y축 성분을 보정하지 않으면, 처리 웨이퍼(W)의 주연부가 마이크로 카메라(160)의 화각에 들어가지 않아, 마이크로 카메라(160)로 촬상할 수 없는 경우가 있다. 이 때문에, 제 1 편심량에 기초하는 Y축 성분의 보정은, 척(100)을 마이크로 얼라이먼트 위치(P3)로 이동시키기 위함이라고도 할 수 있다.
이어서, 마이크로 카메라(160)에 의해, 처리 웨이퍼(W)의 둘레 방향 360 도에 있어서의 접합 영역(Aa)과 미접합 영역(Ab)의 경계를 촬상한다. 촬상된 화상은, 마이크로 카메라(160)로부터 제어 장치(90)에 출력된다.
제어 장치(90)에서는, 마이크로 카메라(160)의 화상으로부터, 척(100)의 중심(Cc)과 접합 영역(Aa)의 중심(Ca)의 제 2 편심량을 산출한다. 또한 제어 장치(90)에서는, 제 2 편심량에 기초하여, 접합 영역(Aa)의 중심과 척(100)의 중심이 일치하도록, 주연 개질층(M1)에 대한 척(100)의 위치를 결정한다. 여기서 상술한 바와 같이, 처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합 전에 미접합 영역(Ab)을 형성하지만, 이 미접합 영역(Ab)의 중심(접합 영역(Aa)의 중심(Ca))과, 처리 웨이퍼(W)의 중심이 어긋나는 경우가 있다. 이 점, 본 실시 형태와 같이 제 2 편심량에 기초하여 주연 개질층(M1)에 대한 척(100)의 위치를 조정함으로써, 미접합 영역(Ab)의 어긋남이 보정된다.
이어서, 도 13의 (d)에 나타내는 바와 같이 척(100)을, 개질 위치(P4)로 이동시킨다. 개질 위치(P4)는, 레이저 헤드(110)가 처리 웨이퍼(W)에 레이저광을 조사하여, 주연 개질층(M1)을 형성하는 위치이다. 또한 본 실시 형태에서는, 개질 위치(P4)는 마이크로 얼라이먼트 위치(P3)와 동일하다.
이어서, 도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(110)로부터 레이저광(L1)(주연용 레이저광(L1))을 조사하여, 처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)와 중앙부(Wc)의 경계에 주연 개질층(M1)을 형성한다(도 11의 단계(A1)). 레이저광(L1)은, LCOS(112)에 의해, 그 형상과 수가 조정된다. 구체적으로 레이저광(L1)은, 후술하는 주연 개질층(M1)을 형성하도록, 그 초점 위치와 위상이 제어되어 형상이 조정된다. 또한 본 실시 형태에서는, 레이저광(L1)의 수는 1 개이다.
상기 레이저광(L1)에 의해 형성되는 주연 개질층(M1)은, 두께 방향으로 연신하여 세로로 긴 애스펙트비를 가진다. 주연 개질층(M1)의 하단은, 박화 후의 처리 웨이퍼(W)의 목표 표면(도 14 중의 점선)보다 상방에 위치하고 있다. 즉, 주연 개질층(M1)의 하단과 처리 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과의 사이의 거리(H1)는, 박화 후의 처리 웨이퍼(W)의 목표 두께(H2)보다 크다. 이러한 경우, 박화 후의 처리 웨이퍼(W)에 주연 개질층(M1)이 남지 않는다. 또한, 처리 웨이퍼(W)의 내부에는, 주연 개질층(M1)으로부터 크랙(C1)이 진전하여, 표면(Wa)과 이면(Wb)에 도달하고 있다.
또한, 주연 개질층(M1)은, 접합 영역(Aa)의 외측 단부보다 직경 방향 내측에 형성된다. 레이저 헤드(110)로부터의 레이저광(L1)에 의해 주연 개질층(M1)을 형성할 시에, 예를 들면 가공 오차 등에 의해 주연 개질층(M1)이 접합 영역(Aa)의 외측 단부로부터 어긋나 형성되었다 하더라도, 당해 주연 개질층(M1)이 접합 영역(Aa)의 외측 단부로부터 직경 방향 외측으로 형성되는 것을 억제할 수 있다. 여기서, 주연 개질층(M1)이 접합 영역(Aa)의 외측 단부로부터 직경 방향 외측으로 형성되면, 주연부(We)가 제거된 후에 지지 웨이퍼(S)에 대하여 처리 웨이퍼(W)가 뜬 상태가 되어 버린다. 이 점, 본 실시 형태에서는, 이러한 처리 웨이퍼(W)의 상태를 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 본 발명자들이 예의 검토한 바, 주연 개질층(M1)과 접합 영역(Aa)의 외측 단부와의 거리(D)가 충분히 작으면 주연부(We)를 적절하게 제거할 수 있는 것을 확인하고 있다. 그리고, 이 거리(D)는 500 μm 이내인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 50 μm 이내이다.
여기서, 상술한 바와 같이 제어 장치(90)에서는, 제 2 편심량에 기초하여 척(100)의 위치가 결정되어 있다. 단계(A1)에서는, 이 결정된 척(100)의 위치에 맞추어, 접합 영역(Aa)의 중심과 척(100)의 중심이 일치하도록, 회전부(103)에 의해 척(100)을 회전시키고, 또한 수평 이동부(104)에 의해 척(100)을 Y축 방향으로 이동시킨다. 이 때, 척(100)의 회전과 Y축 방향의 이동을 동기시킨다. 이와 같이 완전 동기 제어를 행함으로써, 척(100)의 이동을, 결정된 위치에 오차가 적게 적절히 추종시킬 수 있다.
그리고, 이와 같이 척(100)(처리 웨이퍼(W))을 회전 및 이동시키면서, 레이저 헤드(110)로부터 처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L1)을 조사한다. 즉, 제 2 편심량을 보정하면서, 주연 개질층(M1)을 형성한다. 그러면 주연 개질층(M1)은, 접합 영역(Aa)과 동심원 형상으로 환상으로 형성된다. 즉, 도 14에 나타내는 주연 개질층(M1)과 접합 영역(Aa)의 외측 단부와의 거리(D)를 일정하게 할 수 있다. 이 때문에, 이 후 주연 제거 장치(61)에 있어서, 주연 개질층(M1)을 기점으로 주연부(We)를 적절하게 제거할 수 있다.
또한, 본 예에 있어서는, 제 2 편심량이 X축 성분을 구비하는 경우에, 척(100)을 Y축 방향으로 이동시키면서, 척(100)을 회전시켜, 당해 X축 성분을 보정하고 있다. 한편, 제 2 편심량이 X축 성분을 구비하지 않는 경우에는, 척(100)을 회전시키지 않고, Y축 방향으로 이동시키는 것만으로 좋다.
이어서, 레이저 헤드(110)를 Y축 방향으로 이동시켜, 도 16 및 도 17에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(110)로부터 레이저광(L2)(분할용 레이저광(L2))을 조사하여, 주연 개질층(M1)의 직경 방향 외측에 분할 개질층(M2)을 형성한다(도 11의 단계(A2)). 이 때, LCOS(112)에 의해, 레이저 헤드(110)로부터 조사되는 레이저광이, 레이저광(L1)에서 레이저광(L2)으로 전환되고, 레이저광(L2)은 그 형상과 수가 조정된다. 구체적으로 레이저광(L2)은, 후술하는 분할 개질층(M2)을 형성하도록, 그 초점 위치와 위상이 제어되어 형상이 조정된다. 또한 본 실시 형태에서는, 레이저광(L2)의 수는 1 개이다.
분할 개질층(M2)도, 주연 개질층(M1)과 마찬가지로 두께 방향으로 연신하여, 세로로 긴 애스펙트비를 가진다. 또한 본 실시 형태에 있어서는, 분할 개질층(M2)은 주연 개질층(M1)과 동일한 높이에 형성된다. 또한, 분할 개질층(M2)으로부터 크랙(C2)이 진전하여, 표면(Wa)과 이면(Wb)에 도달하고 있다.
또한, 분할 개질층(M2) 및 크랙(C2)을 직경 방향으로 수 μm의 피치로 복수 형성함으로써, 도 17에 나타내는 바와 같이 주연 개질층(M1)으로부터 직경 방향 외측으로 연신하는, 1 라인의 분할 개질층(M2)이 형성된다. 또한 도시의 예에 있어서는, 직경 방향으로 연신하는 라인의 분할 개질층(M2)은 8 개소에 형성되어 있지만, 이 분할 개질층(M2)의 수는 임의이다. 적어도, 분할 개질층(M2)이 2 개소에 형성되어 있으면, 주연부(We)는 제거할 수 있다. 이러한 경우, 엣지트림에 있어서 주연부(We)를 제거할 시, 당해 주연부(We)는, 환상의 주연 개질층(M1)을 기점으로 분리하면서, 분할 개질층(M2)에 의해 복수로 분할된다. 그러면, 제거되는 주연부(We)가 소편화되어, 보다 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 분할 개질층(M2)을 형성함에 있어, 레이저 헤드(110)를 Y축 방향으로 이동시켰지만, 척(100)을 Y축 방향으로 이동시켜도 된다.
이어서, 도 18 및 도 19에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(110)로부터 레이저광(L3)(내부면용 레이저광(L3))을 조사하여, 면 방향을 따라 내부면 개질층(M3)을 형성한다(도 11의 단계(A3)). 이 때, LCOS(112)에 의해, 레이저 헤드(110)로부터 조사되는 레이저광이, 레이저광(L2)에서 레이저광(L3)으로 전환되고, 레이저광(L3)은 그 형상과 수가 조정된다. 구체적으로 레이저광(L3)은, 후술하는 내부면 개질층(M3)을 형성하도록, 그 초점 위치와 위상이 제어되어 형상이 조정된다. 또한 본 실시 형태에서는, 레이저광(L3)의 수는 1 개이다. 또한, 도 19에 나타내는 검은색 화살표는 척(100)의 회전 방향을 나타내며, 이하의 설명에 있어서도 동일하다.
내부면 개질층(M3)의 하단은, 박화 후의 처리 웨이퍼(W)의 목표 표면(도 18 중의 점선)보다 조금 상방에 위치하고 있다. 즉, 내부면 개질층(M3)의 하단과 처리 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과의 사이의 거리(H3)는, 박화 후의 처리 웨이퍼(W)의 목표 두께(H2)보다 조금 크다. 또한 처리 웨이퍼(W)의 내부에는, 내부면 개질층(M3)으로부터 면 방향으로 크랙(C3)이 진전한다.
단계(A3)에서는, 척(100)(처리 웨이퍼(W))을 회전시키고, 또한 레이저 헤드(110)를 처리 웨이퍼(W)의 외주부로부터 중심부를 향해 Y축 방향으로 이동시키면서, 레이저 헤드(110)로부터 처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L3)을 조사한다. 그러면, 내부면 개질층(M3)은, 처리 웨이퍼(W)의 면내에 있어서, 외측으로부터 내측으로 나선 형상으로 형성된다.
또한, 본 실시 형태에서는 내부면 개질층(M3)을 형성함에 있어, 레이저 헤드(110)를 Y축 방향으로 이동시켰지만, 척(100)을 Y축 방향으로 이동시켜도 된다.
이어서, 도 13의 (e)에 나타내는 바와 같이 척(100)을 반입반출 위치(P1)로 이동시킨다. 그리고, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 중합 웨이퍼(T)가 반출된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 주연 제거 장치(61)로 반송된다. 주연 제거 장치(61)에서는, 도 12의 (d)에 나타내는 바와 같이 주연 개질층(M1)을 기점으로, 처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 제거한다(도 11의 단계(A4)). 단계(A4)에서는, 도 20에 나타내는 바와 같이 승강 기구(191)에 의해 패드(190)를 하강시켜 주연부(We)를 흡착 유지한 후, 또한 패드(190)를 상승시킨다. 그러면, 패드(190)에 유지된 주연부(We)가, 주연 개질층(M1)을 기점으로 처리 웨이퍼(W)로부터 분리된다. 이 때, 분할 개질층(M2)을 기점으로, 주연부(We)는 소편화되어 분리된다. 또한, 제거된 주연부(We)는, 패드(190)로부터 회수부(도시하지 않음)로 회수된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 가공 장치(80)로 반송된다. 가공 장치(80)에서는, 먼저, 반송 암(71)으로부터 척(81)으로 중합 웨이퍼(T)를 전달할 시, 도 12의 (e)에 나타내는 바와 같이 내부면 개질층(M3)을 기점으로, 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)측(이하, 이면 웨이퍼(Wb1)라 함)을 분리한다(도 11의 단계(A5)).
단계(A5)에서는, 도 21의 (a)에 나타내는 바와 같이 반송 암(71)의 흡착판(210)으로 처리 웨이퍼(W)를 흡착 유지하면서, 척(81)으로 지지 웨이퍼(S)를 흡착 유지한다. 그리고, 흡착판(210)을 회전시켜, 내부면 개질층(M3)을 경계로 이면 웨이퍼(Wb1)가 잘린다. 이 후, 도 21의 (b)에 나타내는 바와 같이 흡착판(210)이 이면 웨이퍼(Wb1)를 흡착 유지한 상태로, 당해 흡착판(210)을 상승시켜, 처리 웨이퍼(W)로부터 이면 웨이퍼(Wb1)를 분리한다. 이 때, 압력 센서(223)로 이면 웨이퍼(Wb1)를 흡인하는 압력을 측정함으로써, 이면 웨이퍼(Wb1)의 유무를 검지하여, 처리 웨이퍼(W)로부터 이면 웨이퍼(Wb1)가 분리되었는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 도 21의 (b)에 나타낸 바와 같이 흡착판(210)을 상승시키는 것만으로 이면 웨이퍼(Wb1)를 분리할 수 있는 경우, 도 21의 (a)에 나타낸 흡착판(210)의 회전을 생략해도 된다. 또한, 분리된 이면 웨이퍼(Wb1)는, 웨이퍼 처리 시스템(1)의 외부로 회수된다.
이어서, 도 12의 (f)에 나타내는 바와 같이 척(81)에 유지된 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 연삭하고, 당해 이면(Wb)에 남는 내부면 개질층(M3)과 주연 개질층(M1)을 제거한다(도 11의 단계(A6)). 단계(A6)에서는, 이면(Wb)에 연삭 숫돌을 접촉시킨 상태에서, 처리 웨이퍼(W)와 연삭 숫돌을 각각 회전시켜, 이면(Wb)을 연삭한다. 또한 이 후, 세정액 노즐(도시하지 않음)을 이용하여, 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)이 세정액에 의해 세정되어도 된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 세정 장치(41)로 반송된다. 세정 장치(41)에서는 처리 웨이퍼(W)의 연삭면인 이면(Wb)이 스크럽 세정된다(도 11의 단계(A7)). 또한 세정 장치(41)에서는, 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)과 함께, 지지 웨이퍼(S)의 이면(Sb)이 세정되어도 된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(50)에 의해 에칭 장치(40)로 반송된다. 에칭 장치(40)에서는 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)이 약액에 의해 웨트 에칭된다(도 11의 단계(A8)). 상술한 가공 장치(80)로 연삭된 이면(Wb)에는, 연삭흔이 형성되는 경우가 있다. 본 단계(A8)에서는, 웨트 에칭함으로써 연삭흔을 제거할 수 있어, 이면(Wb)을 평활화할 수 있다.
이 후, 모든 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 반송 장치(50)에 의해 트랜지션 장치(30)로 반송되고, 또한 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 카세트 배치대(10)의 카세트(Ct)로 반송된다. 이렇게 하여, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 1 개의 레이저 헤드(110)를 이용하여 레이저광(L1 ~ L3)의 형상을 조정함으로써, 주연 개질층(M1), 분할 개질층(M2) 및 내부면 개질층(M3)을 형성할 수 있다. 즉, 개질층이 연신하는 방향, 또는 요구되는 가공 품질이 상이한 경우라도, 1 개의 레이저 헤드(110)를 이용하여 레이저광의 적절한 형상을 선택할 수 있다. 그리고, 이와 같이 임의의 형상의 개질층을 형성할 수 있으므로, 당해 개질층을 형성하는 자유도가 향상된다. 또한, 장치의 점유 면적(풋프린트)을 작게 할 수 있어, 공간 절약화를 실현할 수 있다. 또한, 장치 구성이 단순해지므로, 장치 코스트를 저렴화하는 것도 가능해진다. 이와 같이 본 실시 형태에서는, 처리 웨이퍼(W)의 박화 처리와 엣지트림의 전처리를 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 주연 개질층(M1)을 기점으로 주연부(We)를 제거하여 엣지트림을 행하고, 또한 내부면 개질층(M3)을 기점으로 이면 웨이퍼(Wb1)를 분리하여 처리 웨이퍼(W)의 박화 처리를 행하고 있다. 그리고, 이들 주연 개질층(M1)과 내부면 개질층(M3)의 형성에 이용되는 레이저 헤드(110)는 경시적으로 열화되기 어렵고, 소모품이 적어지기 때문에, 메인터넌스 빈도를 저감시킬 수 있다. 또한, 레이저를 이용한 드라이 프로세스이기 때문에, 연삭수 및 폐수 처리가 불필요해진다. 이 때문에, 러닝코스트를 저렴화할 수 있다. 따라서, 종래의 연삭에 의한 엣지트림 및 연삭에 의한 박화 처리와 비교하여, 러닝코스트를 억제할 수 있다. 환언하면, 본 실시 형태에서는, 이와 같이 러닝코스트를 억제한 엣지트림과 박화 처리를, 1 개의 레이저 헤드(110)로 실현 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 단계(A6)에 있어서 이면(Wb)의 연삭을 행하고 있지만, 이 연삭은 내부면 개질층(M3) 및 주연 개질층(M1)을 제거하면 되며, 그 연삭량은 수십 μm 정도로 적다. 이에 대하여, 종래와 같이 처리 웨이퍼(W)를 박화하기 위하여 이면(Wb)을 연삭하는 경우, 그 연삭량은 예를 들면 700 μm 이상으로 많아, 연삭 숫돌의 마모 정도가 크다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 역시 메인터넌스 빈도를 저감시킬 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 1 개의 레이저 헤드(110)에 의해 상이한 형상의 레이저광(L1 ~ L3)을 조사하고 있었지만, 레이저 헤드(110)는, 처리 대상의 중합 웨이퍼(T)가 개질 장치(60)로 반입되기 전에 교정(캘리브레이션)되는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는, 중합 웨이퍼(T)가 척(100)에 유지되기 전에, 레이저 헤드(110)의 교정을 해 두는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 1 개의 처리 웨이퍼(W)에 대한 개질 처리 중에 레이저 헤드(110)의 교정을 행할 필요가 없어, 레이저광(L1 ~ L3)의 전환에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 주연 개질층(M1)을 형성함에 있어, 레이저 헤드(110)로부터 처리 웨이퍼(W)의 내부에 1 개의 레이저광(L1)을 조사했지만, 복수의 레이저광(L1)을 조사해도 된다. 상술한 바와 같이 레이저 헤드(110)는 LCOS(112)를 가지고, 레이저광(L1)의 형상 또는 수를 조정할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 도 22 및 도 23에 나타내는 바와 같이 복수, 예를 들면 3 개의 레이저광(L11 ~ L13)을 조사하는 경우에 대하여 설명한다. 또한, 레이저광(L1)의 수는 본 실시 형태에 한정되지 않는다.
레이저광(L11~ L13)은, 각각 X축 방향으로 배열되어 배치된다. X축 방향은, 처리 웨이퍼(W)의 회전 방향의 접선 방향으로서, 주연 개질층(M1)이 형성되는 진행 방향이다. 또한, 레이저광(L11~ L13)의 초점 위치는 두께 방향으로 상이하며, 예를 들면 레이저광(L11~ L13)의 순으로 낮아지고 있다. 그리고, 처리 웨이퍼(W)를 회전시키면서 레이저 헤드(110)로부터 레이저광(L11~ L13)을 동시에 조사함으로써, 두께 방향의 위치가 상이한 주연 개질층(M11 ~ M13)이 형성된다.
이러한 경우, 복수의 주연 개질층(M11 ~ M13)을 동시에 형성함으로써, 크랙(C1)의 진전을 촉진시킬 수 있고, 결과적으로 주연 개질층(M1)을 형성하는 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 처리의 스루풋을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 내부면 개질층(M3)을 형성함에 있어, 레이저 헤드(110)로부터 처리 웨이퍼(W)의 내부에 1 개의 레이저광(L3)을 조사했지만, 복수의 레이저광(L3)을 조사해도 된다. 본 실시 형태에서는, 도 24 및 도 25에 나타내는 바와 같이 복수, 예를 들면 3 개의 레이저광(L31 ~ L33)을 조사하는 경우에 대하여 설명한다. 또한, 레이저광(L3)의 수는 본 실시 형태에 한정되지 않는다.
레이저광(L31 ~ L33)은, 각각 Y축 방향으로 배열되어 배치된다. Y축 방향은, 내부면 개질층(M3)이 형성되는 진행 방향이다. 또한, 레이저광(L31 ~ L33)의 초점 위치는 처리 웨이퍼(W)의 면 방향으로 상이하다. 그리고, 처리 웨이퍼(W)를 회전시키면서 레이저 헤드(110)로부터 레이저광(L31 ~ L33)을 동시에 조사함으로써, 내부면 개질층(M31 ~ M33)이 형성된다.
이러한 경우, 복수의 내부면 개질층(M31 ~ M33)을 동시에 형성함으로써, 처리 웨이퍼(W)의 전면에 내부면 개질층(M3)을 형성하는 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 처리의 스루풋을 더 향상시킬 수 있다.
이상의 실시 형태의 개질 장치(60)에는, 1 개의 레이저 헤드(110)가 마련되어 있었지만, 도 26에 나타내는 바와 같이 복수, 예를 들면 2 개의 레이저 헤드(110, 300)가 마련되어 있어도 된다. 본 실시 형태에서는 설명의 편의상, 레이저 헤드(110)를 제 1 레이저 헤드(110)라 하고, 레이저 헤드(300)를 제 2 레이저 헤드(300)라 한다. 또한, 레이저 헤드의 수는 본 실시 형태에 한정되지 않는다. 또한, 도 26에 있어서는 도시의 번잡함을 회피하기 위하여, 매크로 카메라(150)와 마이크로 카메라(160)의 도시를 생략하고 있다.
제 2 레이저 헤드(300)는, 제 1 레이저 헤드(110)의 Y축 정방향측에 마련되어 있다. 제 2 레이저 헤드(300)의 구성은, 제 1 레이저 헤드(110)의 구성과 동일하다. 즉, 제 2 레이저 헤드(300)는, 렌즈(301)와 LCOS(302)를 가지고 있다. 또한, 제 2 레이저 헤드(300)에 레이저광(L)을 출력하는 레이저광 출력부에는, 제 1 레이저 헤드(110)와 공통의 레이저광 출력부(120)가 이용되어도 되고, 혹은 별도의 레이저광 출력부가 이용되어도 된다.
제 2 레이저 헤드(300)의 지지 구성도, 제 1 레이저 헤드(110)의 지지 구성과 동일하다. 즉, 제 2 레이저 헤드(300)는, 지지 부재(310), 레일(311), 승강 기구(320) 및 이동 기구(321)에 지지되어 있다. 그리고, 제 2 레이저 헤드(300)는, 승강 가능 또한 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
이러한 경우, 주연 개질층(M1)을 형성할 시에는, 도 27에 나타내는 바와 같이 제 1 레이저 헤드(110)와 제 2 레이저 헤드(300)를, 처리 웨이퍼(W)의 외주부에 있어서 동심원 상에 배치한다. 그리고, 처리 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 제 1 레이저 헤드(110)로부터 레이저광(L14)을 조사하고, 또한 제 2 레이저 헤드(300)로부터 레이저광(L15)을 조사한다. 그러면, 레이저광(L14)에 의해 주연 개질층(M14)이 형성되고, 레이저광(L15)에 의해 주연 개질층(M15)이 형성된다. 주연 개질층(M14, M15)은 각각 처리 웨이퍼(W)의 반주(半周)분에 형성되고, 이들 주연 개질층(M14, M15)을 합쳐 주연 개질층(M1)이 환상으로 형성된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 주연 개질층(M1)을 형성함에 있어, 처리 웨이퍼(W)는 180도 회전시키는 것만으로 좋다. 따라서, 주연 개질층(M1)을 형성하는 시간을 단축할 수 있고, 그 결과, 웨이퍼 처리의 스루풋을 더 향상시킬 수 있다.
또한 상기 예에 있어서는, 제 1 레이저 헤드(110)로부터의 레이저광(L14)과, 제 2 레이저 헤드(300)로부터의 레이저광(L15)을, 처리 웨이퍼(W)의 내부에 있어서 동일한 깊이에 조사하여, 주연 개질층(M14)과 주연 개질층(M15)을 동일한 깊이로 형성하고 있었다. 이 점, 레이저광(L14)과 레이저광(L15)을 상이한 깊이에 조사하여, 주연 개질층(M14)과 주연 개질층(M15)을 상이한 깊이에 형성해도 된다.
또한, 내부면 개질층(M3)을 형성할 시에는, 도 28에 나타내는 바와 같이 제 1 레이저 헤드(110)와 제 2 레이저 헤드(300)를, 처리 웨이퍼(W)의 외주부에 있어서 동심원 상에 배치한다. 그리고, 처리 웨이퍼(W)를 회전시키고, 또한 제 1 레이저 헤드(110)와 제 2 레이저 헤드(300)를 각각 처리 웨이퍼(W)의 외주부로부터 중심부를 향해 Y축 방향으로 이동시킨다. 즉, 제 1 레이저 헤드(110)를 Y축 정방향으로 이동시키고, 제 2 레이저 헤드(300)를 Y축 부방향으로 이동시킨다. 이 처리 웨이퍼(W)의 회전 및 레이저 헤드(110, 300)의 이동 중, 제 1 레이저 헤드(110)로부터 처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L34)을 조사하고, 제 2 레이저 헤드(300)로부터 처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L35)을 조사한다. 그러면, 레이저광(L34)에 의해 내부면 개질층(M34)이 형성되고, 레이저광(L35)에 의해 내부면 개질층(M35)이 형성된다. 내부면 개질층(M34, M35)은 각각 나선 형상으로 형성되고, 처리 웨이퍼(W)의 전면에 내부면 개질층(M3)이 형성된다. 이와 같이 내부면 개질층(M34, M35)을 동시에 형성함으로써, 내부면 개질층(M3)을 형성하는 시간을 단축할 수 있고, 그 결과, 웨이퍼 처리의 스루풋을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 분할 개질층(M2)의 형성은, 다른 주연 개질층(M1)과 내부면 개질층(M3)의 형성에서 이용되는 레이저 헤드(110)를 이용하여 형성했지만, 별도의 레이저 헤드(도시하지 않음)를 이용해도 된다.
이상의 실시 형태에서는, 주연부(We)의 제거는, 주연 제거 장치(61)에 있어서 패드(190)로 주연부(We)를 유지하여 제거하고 있었지만, 제거 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 주연부(We)에 대하여, 물리적인 충격 또는 초음파 등을 부여하여 제거해도 된다.
또한 이상의 실시 형태에서는, 처리 웨이퍼(W)로부터의 이면 웨이퍼(Wb1)의 분리는, 웨이퍼 반송 장치(70)의 반송 암(71)으로부터 가공 장치(80)의 척(81)으로 중합 웨이퍼(T)를 전달할 시에 행하고 있었지만, 분리 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 분리 장치(도시하지 않음)를 주연 제거 장치(61)와 동일 장치 내에 마련해도 되고, 분리 장치(도시하지 않음)를 별도 마련해도 된다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 제거한 후, 당해 처리 웨이퍼(W)의 이면 웨이퍼(Wb1)를 내부면 개질층(M3)을 기점으로 분리함으로써 박화했지만, 주연부(We)의 제거와 처리 웨이퍼(W)의 박화는 동시에 행해져도 된다.
예를 들면 도 29의 (a)에 나타내는 바와 같이, 처리 웨이퍼(W)의 내부에 환상의 주연 개질층(M1)을 형성하고, 또한 처리 웨이퍼(W)의 면 방향을 따라 내부면 개질층(M3)을 형성한다. 이 때, 주연 개질층(M1)의 상단을, 내부면 개질층(M3)이 형성되는 높이와 대략 일치시킨다. 또한, 주연 개질층(M1)과 내부면 개질층(M3)의 형성 순서는 임의이다.
이 후, 도 29의 (b)에 나타내는 바와 같이, 주연 개질층(M1)과 내부면 개질층(M3)을 기점으로, 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)측을 분리한다. 이와 같이, 내부면 개질층(M3)을 기점으로서 이면(Wb)측을 분리함으로써, 처리 웨이퍼(W)를 박화할 수 있다. 이 때, 주연부(We)는 이면(Wb)측의 웨이퍼와 일체가 되어 제거된다.
이러한 경우, 주연부(We)의 제거와 처리 웨이퍼(W)의 박화를 동시에 행하므로, 웨이퍼 처리의 스루풋을 보다 향상시킬 수 있다.
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.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 접합 전의 처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 계면에 미접합 영역(Ab)을 형성했지만, 접합 후에 미접합 영역(Ab)을 형성해도 된다. 예를 들면 접합 후, 산화막(F)의 외주부에 레이저광을 조사함으로써, 접합 강도를 저하시켜, 미접합 영역(Ab)을 형성하는 것도 가능하다.
1 : 웨이퍼 처리 시스템
60 : 개질 장치
100 : 척
110 : 레이저 헤드
S : 지지 웨이퍼
T : 중합 웨이퍼
W : 처리 웨이퍼

Claims (16)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 있어서 상기 제 2 기판을 유지하는 유지부와,
    상기 유지부에 유지된 상기 제 1 기판의 내부에, 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 주연용 레이저광을 조사하여 주연 개질층을 형성하고, 면 방향을 따라 내부면용 레이저광을 조사하여 내부면 개질층을 형성하는 개질부를 가지고,
    상기 개질부는, 상기 주연용 레이저광과 상기 내부면용 레이저광의 적어도 형상 또는 수를 조정하여, 상기 주연용 레이저광과 내부면용 레이저광을 전환하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개질부는 LCOS를 가지는, 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유지부에 상기 중합 기판이 유지되기 전에, 상기 개질부는 교정되는, 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질부는, 상기 제 1 기판의 내부에 복수의 상기 주연용 레이저광을 동시에 조사하고,
    상기 복수의 주연용 레이저광의 초점 위치는, 상기 제 1 기판의 두께 방향으로 상이한, 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질부는, 상기 제 1 기판의 내부에 복수의 상기 내부면용 레이저광을 동시에 조사하고,
    상기 복수의 내부면용 레이저광의 초점 위치는, 상기 제 1 기판의 면 방향으로 상이한, 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질부는,
    상기 유지부에 유지된 상기 제 1 기판의 내부에, 상기 주연 개질층으로부터 직경 방향 외측을 향해 분할용 레이저광을 조사하여 분할 개질층을 형성하고,
    상기 분할용 레이저광의 적어도 형상 또는 수를 조정하는, 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질부를 복수 가지는, 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질부는, 연직 방향으로 승강 가능 또한 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  9. 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서,
    제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 있어서 상기 제 2 기판을 유지부로 유지하는 것과,
    개질부로부터 상기 유지부에 유지된 상기 제 1 기판의 내부에, 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 주연용 레이저광을 조사하여 주연 개질층을 형성하는 것과,
    상기 개질부로부터 상기 유지부에 유지된 상기 제 1 기판의 내부에, 면 방향을 따라 내부면용 레이저광을 조사하여 내부면 개질층을 형성하는 것을 가지고,
    상기 개질부는, 상기 주연용 레이저광과 상기 내부면용 레이저광의 적어도 형상 또는 수를 조정하여, 상기 주연용 레이저광과 내부면용 레이저광을 전환하는, 기판 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 개질부는, 상기 개질부에 구비된 LCOS에 의해, 상기 주연용 레이저광과 상기 내부면용 레이저광을 전환하는, 기판 처리 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 유지부에 상기 중합 기판이 유지되기 전에, 상기 개질부는 교정되는, 기판 처리 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주연 개질층을 형성할 시에, 상기 개질부는, 상기 제 1 기판의 내부에 복수의 상기 주연용 레이저광을 동시에 조사하고,
    상기 복수의 주연용 레이저광의 초점 위치는, 상기 제 1 기판의 두께 방향으로 상이한, 기판 처리 방법.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부면 개질층을 형성할 시에, 상기 개질부는, 상기 제 1 기판의 내부에 복수의 상기 내부면용 레이저광을 동시에 조사하고,
    상기 복수의 내부면용 레이저광의 초점 위치는, 상기 제 1 기판의 면 방향으로 상이한, 기판 처리 방법.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질부로부터 상기 유지부에 유지된 상기 제 1 기판의 내부에, 상기 주연 개질층으로부터 직경 방향 외측을 향해 분할용 레이저광을 조사하여 분할 개질층을 형성하는 것을 가지고,
    상기 개질부는, 상기 분할용 레이저광의 적어도 형상 또는 수를 조정하는, 기판 처리 방법.
  15. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질부는 복수 마련되고,
    상기 주연 개질층을 형성할 시에, 복수의 상기 개질부는, 상기 제 1 기판의 내부에 상기 주연용 레이저광을 동시에 조사하는, 기판 처리 방법.
  16. 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질부는 복수 마련되고,
    상기 내부면 개질층을 형성할 시에, 복수의 상기 개질부는, 상기 제 1 기판의 내부에 상기 내부면용 레이저광을 동시에 조사하는, 기판 처리 방법.
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