KR20210143175A - 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents

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KR20210143175A
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reforming
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wafer
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modified layer
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요헤이 야마시타
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

처리 장치는, 처리체를 유지하는 유지부와, 유지부에 유지된 처리체의 내부에 레이저광을 조사하여, 면 방향을 따라 개질층을 형성하는 개질부와, 유지부와 개질부를 상대적으로 회전시키는 회전 기구와, 유지부와 개질부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동 기구를 가진다. 회전 기구에 의해 개질부에 대하여 유지부에 유지된 처리체를 상대적으로 회전시키면서, 개질부로부터 처리체의 내부에 레이저광을 주기적으로 조사하고, 또한 이동 기구에 의해 유지부에 대하여 개질부를 상대적으로 직경 방향으로 이동시켜, 개질층을 형성함에 있어, 개질층의 둘레 방향 간격이 원하는 임계치가 되는, 레이저광의 직경 방향의 경계 위치를 산출하고, 경계 위치로부터 개질부의 이동 방향에 있어서, 개질층의 직경 방향 간격을 작게 하고, 및/또는, 레이저광의 주파수를 작게 한다.

Description

처리 장치 및 처리 방법
본 개시는 처리 장치 및 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.
일본특허공개공보 2012-069736호
본 개시에 따른 기술은, 처리체의 박화 처리의 스루풋을 향상시킨다.
본 개시의 일태양은, 처리체를 처리하는 처리 장치로서, 처리체를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 처리체의 내부에 레이저광을 조사하여, 면 방향을 따라 개질층을 형성하는 개질부와, 상기 유지부와 상기 개질부를 상대적으로 회전시키는 회전 기구와, 상기 유지부와 상기 개질부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동 기구와, 상기 유지부, 상기 개질부, 상기 회전 기구 및 상기 이동 기구를 제어하는 제어부를 가지고, 상기 제어부는, 상기 회전 기구에 의해 상기 개질부에 대하여 상기 유지부에 유지된 처리체를 상대적으로 회전시키면서, 상기 개질부로부터 처리체의 내부에 상기 레이저광을 주기적으로 조사하고, 또한 상기 이동 기구에 의해 상기 유지부에 대하여 상기 개질부를 상대적으로 직경 방향으로 이동시켜, 상기 개질층을 형성함에 있어, 상기 개질층의 둘레 방향 간격이 원하는 임계치가 되는, 상기 레이저광의 직경 방향의 경계 위치를 산출하고, 상기 경계 위치로부터 상기 개질부의 이동 방향에 있어서, 상기 개질층의 직경 방향 간격을 작게 하는, 및/또는, 상기 레이저광의 주파수를 작게 하도록, 상기 유지부, 상기 개질부, 상기 회전 기구 및 상기 이동 기구를 제어한다.
본 개시에 따르면, 처리체의 박화 처리의 스루풋을 향상시킬 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 반송 암의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리의 주요 공정을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리의 주요 공정의 설명도이다.
도 9는 처리 웨이퍼에 주연 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 10은 처리 웨이퍼에 주연 개질층을 형성한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 11은 처리 웨이퍼에 내부면 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 12는 처리 웨이퍼에 내부면 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 13은 처리 웨이퍼로부터 이면 웨이퍼를 분리하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 14는 처리 웨이퍼에 내부면 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 15는 처리 웨이퍼에 내부면 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 16은 처리 웨이퍼에 내부면 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 17은 다른 실시 형태에 있어서 처리 웨이퍼에 내부면 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 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.
따라서, 웨이퍼의 내부에 면 방향을 따라 레이저광을 조사하여 개질층을 형성하고, 당해 개질층을 기점으로 웨이퍼를 분리한다. 이러한 경우, 레이저광을 조사할 시에 이용되는 레이저 헤드는 경시적으로 열화되기 어려워, 소모품이 적어지기 때문에, 메인터넌스 빈도를 저감시킬 수 있다. 또한, 레이저광을 이용한 드라이 프로세스이기 때문에, 연삭수 및 폐액 처리가 불필요해진다. 그러나, 이 레이저광을 이용한 박화 처리에는, 스루풋의 관점에서 개선의 여지가 있다.
본 개시에 따른 기술은, 웨이퍼의 박화 처리의 시간을 단축하여 효율적으로 행한다. 이하, 박화 처리를 효율적으로 행하는 본 실시 형태에 따른 처리 장치로서의 개질 장치를 구비한 웨이퍼 처리 시스템 및 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 원하는 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. 또한, 본 실시 형태에서는 처리 웨이퍼(W)가, 본 개시에 있어서의 처리체에 상당한다.
처리 웨이퍼(W)는, 예를 들면 실리콘 기판 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, 접합 영역(Aa)의 외측 단부는, 제거되는 주연부(We)의 내측 단부보다 약간 직경 방향 외측에 위치한다.
또한, 미접합 영역(Ab)은, 예를 들면 접합 전에 형성된다. 즉 접합 전에, 산화막(F)의 외주부에는, 지지 웨이퍼(S)의 표면(Sa)에 대하여 접합 강도를 저하시키는 처리가 행해진다. 구체적으로, 외주부의 표층을 연마 및 웨트 에칭 등을 행하여 제거해도 된다. 혹은, 외주부의 표면을 소수화해도 되고, 레이저로 거칠게 해도 된다.
또한, 미접합 영역(Ab)은, 예를 들면 접합 후에 형성해도 된다. 예를 들면 접합 후, 산화막(F)의 외주부에 레이저광을 조사함으로써, 지지 웨이퍼(S)의 표면(Sa)에 대한 접합 강도를 저하시키는 것도 가능하다.
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 원하는 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) 및 웨이퍼 반송 장치(70)가 마련되어 있다. 또한, 개질 장치(60)의 수 및 배치는 본 실시 형태에 한정되지 않으며, 복수의 개질 장치(60)가 적층되어 배치되어 있어도 된다.
개질 장치(60)는, 처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 주연 개질층 및 내부면 개질층을 형성한다. 개질 장치(60)의 구체적인 구성은 후술한다.
웨이퍼 반송 장치(70)는, 예를 들면 개질 장치(60)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) 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.
가공 장치(80)는, 회전 테이블(81)을 가지고 있다. 회전 테이블(81)은, 회전 기구(도시하지 않음)에 의해, 연직인 회전 중심선(82)을 중심으로 회전 가능하게 구성되어 있다. 회전 테이블(81) 상에는, 중합 웨이퍼(T)를 흡착 유지하는 척(83)이 2 개 마련되어 있다. 척(83)은, 회전 테이블(81)과 동일 원주 상에 균등하게 배치되어 있다. 2 개의 척(83)은, 회전 테이블(81)이 회전함으로써, 전달 위치(A0) 및 가공 위치(A1)로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 2 개의 척(83)은 각각, 회전 기구(도시하지 않음)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
전달 위치(A0)에서는, 중합 웨이퍼(T)의 전달이 행해진다. 가공 위치(A1)에서는, 연삭 유닛(84)이 배치된다. 연삭 유닛(84)에서는, 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 연삭한다. 연삭 유닛(84)은, 환상 형상으로 회전 가능한 연삭 숫돌(도시하지 않음)을 구비한 연삭부(85)를 가지고 있다. 또한, 연삭부(85)는, 지주(86)를 따라 연직 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 척(83)에 유지된 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 연삭 숫돌에 접촉시킨 상태에서, 척(83)과 연삭 숫돌을 각각 회전시켜, 이면(Wb)을 연삭한다.
이상의 웨이퍼 처리 시스템(1)에는, 제어부로서의 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 웨이퍼 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, 회전 기구(103)가 마련되어 있다. 회전 기구(103)는, 구동원으로서 예를 들면 모터를 내장하고 있다. 척(100)은, 회전 기구(103)에 의해 에어 베어링(101)을 개재하여, 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다. 슬라이더 테이블(102)은, 그 하면측에 마련된 이동 기구(104)에 의해, 기대(106)에 마련되어 Y축 방향으로 연신하는 레일(105)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 이동 기구(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.
레이저 헤드(110)는, 레이저광 발진기(도시하지 않음)로부터 발진된 고주파의 펄스 형상의 레이저광으로서, 처리 웨이퍼(W)에 대하여 투과성을 가지는 파장의 레이저광을, 처리 웨이퍼(W)의 내부의 원하는 위치에 집광하여 조사한다. 이에 의해, 처리 웨이퍼(W)의 내부에 있어서 레이저광이 집광된 부분이 개질되어, 주연 개질층 및 내부면 개질층이 형성된다.
레이저 헤드(110)는, 지지 부재(112)에 지지되어 있다. 레이저 헤드(110)는, 연직 방향으로 연신하는 레일(113)을 따라, 승강 기구(114)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다. 또한 레이저 헤드(110)는, 이동 기구(115)에 의해 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 승강 기구(114) 및 이동 기구(115)는 각각, 지지 기둥(116)에 지지되어 있다.
척(100)의 상방으로서, 레이저 헤드(110)의 Y축 정방향측에는, 매크로 카메라(120)와 마이크로 카메라(121)가 마련되어 있다. 예를 들면, 매크로 카메라(120)와 마이크로 카메라(121)는 일체로 구성되고, 매크로 카메라(120)는 마이크로 카메라(121)의 Y축 정방향측에 배치되어 있다. 매크로 카메라(120)와 마이크로 카메라(121)는, 승강 기구(122)에 의해 승강 가능하게 구성되고, 또한 이동 기구(123)에 의해 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
매크로 카메라(120)는, 처리 웨이퍼(W)(중합 웨이퍼(T))의 외측 단부를 촬상한다. 매크로 카메라(120)는, 예를 들면 동축 렌즈를 구비하며, 가시광, 예를 들면 적색광을 조사하고, 또한 대상물로부터의 반사광을 수광한다. 또한 예를 들면, 매크로 카메라(120)의 촬상 배율은 2 배이다.
마이크로 카메라(121)는, 처리 웨이퍼(W)의 주연부를 촬상하고, 접합 영역(Aa)과 미접합 영역(Ab)의 경계를 촬상한다. 마이크로 카메라(121)는, 예를 들면 동축 렌즈를 구비하며, 적외광(IR광)을 조사하고, 또한 대상물로부터의 반사광을 수광한다. 또한 예를 들면, 마이크로 카메라(121)의 촬상 배율은 10 배이며, 시야는 매크로 카메라(120)에 대하여 약 1 / 5이며, 픽셀 사이즈는 매크로 카메라(120)에 대하여 약 1 / 5이다.
이어서, 상술한 웨이퍼 반송 장치(70)의 반송 암(71)에 대하여 설명한다. 도 6은 반송 암(71)의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
반송 암(71)은, 중합 웨이퍼(T)보다 큰 직경을 가지는, 원판 형상의 흡착판(130)을 가지고 있다. 흡착판(130)의 하면에는, 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 유지하는 유지부(140)가 마련되어 있다.
유지부(140)에는 처리 웨이퍼(W)를 흡인하는 흡인관(141)이 접속되고, 흡인관(141)은 예를 들면 진공 펌프 등의 흡인 기구(142)에 연통하고 있다. 흡인관(141)에는, 흡인 압력을 측정하는 압력 센서(143)가 마련되어 있다. 압력 센서(143)의 구성은 임의이지만, 예를 들면 다이어프램형의 압력계가 이용된다.
흡착판(130)의 상면에는, 당해 흡착판(130)을 연직축 둘레로 회전시키는 회전 기구(150)가 마련되어 있다. 회전 기구(150)는, 지지 부재(151)에 지지되어 있다. 또한, 지지 부재(151)(회전 기구(150))는, 암 부재(72)에 지지되어 있다.
이어서, 이상과 같이 구성된 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다. 도 7은 웨이퍼 처리의 주요 공정을 나타내는 순서도이다. 도 8은 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 8의 (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 8의 (b)에 나타내는 바와 같이 처리 웨이퍼(W)의 내부에 주연 개질층(M1)이 형성되고(도 7의 단계(A1)), 또한 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이 내부면 개질층(M2)이 형성된다(도 7의 단계(A2)). 주연 개질층(M1)은, 엣지트림에 있어서 주연부(We)를 제거 시의 기점이 되는 것이다. 내부면 개질층(M2)은, 처리 웨이퍼(W)를 박화하기 위한 기점이 되는 것이다.
개질 장치(60)에서는 먼저, 웨이퍼 반송 장치(50)로부터 중합 웨이퍼(T)가 반입되어, 척(100)에 유지된다. 이어서, 척(100)을 매크로 얼라이먼트 위치로 이동시킨다. 매크로 얼라이먼트 위치는, 매크로 카메라(120)가 처리 웨이퍼(W)의 외측 단부를 촬상할 수 있는 위치이다.
이어서, 매크로 카메라(120)에 의해, 처리 웨이퍼(W)의 둘레 방향 360 도에 있어서의 외측 단부의 화상이 촬상된다. 촬상된 화상은, 매크로 카메라(120)로부터 제어 장치(90)에 출력된다.
제어 장치(90)에서는, 매크로 카메라(120)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, 척(100)을 마이크로 얼라이먼트 위치로 이동시킨다. 마이크로 얼라이먼트 위치는, 마이크로 카메라(121)가 처리 웨이퍼(W)의 주연부를 촬상할 수 있는 위치이다. 여기서, 상술한 바와 같이 마이크로 카메라(121)의 시야는 매크로 카메라(120)에 대하여 약 1 / 5로 작기 때문에, 제 1 편심량의 Y축 성분을 보정하지 않으면, 처리 웨이퍼(W)의 주연부가 마이크로 카메라(121)의 화각에 들어가지 않아, 마이크로 카메라(121)로 촬상할 수 없는 경우가 있다. 이 때문에, 제 1 편심량에 기초하는 Y축 성분의 보정은, 척(100)을 마이크로 얼라이먼트 위치로 이동시키기 위함이라고도 할 수 있다.
이어서, 마이크로 카메라(121)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(121)로부터 제어 장치(90)에 출력된다.
제어 장치(90)에서는, 마이크로 카메라(121)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.
이어서, 도 9 및 도 10에 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 7의 단계(A1)). 주연 개질층(M1)은, 접합 영역(Aa)의 외측 단부보다 직경 방향 내측에 형성된다.
상기 레이저광(L1)에 의해 형성되는 주연 개질층(M1)의 하단은, 박화 후의 처리 웨이퍼(W)의 목표 표면(도 9 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 내부에 있어서, 주연 개질층(M1)으로부터의 크랙(C1)은 표면(Wa)까지만 진전하고, 이면(Wb)에는 도달하지 않는다.
단계(A1)에서는, 제어 장치(90)에서 결정된 척(100)의 위치에 맞추어, 접합 영역(Aa)의 중심과 척(100)의 중심이 일치하도록, 회전 기구(103)에 의해 척(100)을 회전시키고, 또한 이동 기구(104)에 의해 척(100)을 Y축 방향으로 이동시킨다. 이 때, 척(100)의 회전과 Y축 방향의 이동을 동기시킨다.
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. 이 때문에, 이 후, 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, 도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(110)로부터 레이저광(L2)(내부면용 레이저광(L2))을 조사하여, 면 방향을 따라 내부면 개질층(M2)을 형성한다(도 7의 단계(A2)). 또한 도 12에 나타내는 검은색 화살표는 척(100)의 회전 방향을 나타내고 있다.
내부면 개질층(M2)의 하단은, 박화 후의 처리 웨이퍼(W)의 목표 표면(도 11 중의 점선)보다 조금 상방에 위치하고 있다. 즉, 내부면 개질층(M2)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(M2)으로부터 면 방향으로 크랙(C2)이 진전한다. 크랙(C2)은, 주연 개질층(M1)의 내측으로만 진전한다.
단계(A2)에서는, 척(100)(처리 웨이퍼(W))을 1 주(360 도) 회전시키면서, 레이저 헤드(110)로부터 처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L2)을 조사하여, 환상의 내부면 개질층(M2)을 형성한다. 이 후, 레이저 헤드(110)를 처리 웨이퍼(W)의 직경 방향 내측(Y축 방향)으로 이동시킨다. 이들 환상의 내부면 개질층(M2)의 형성과, 레이저 헤드(110)의 직경 방향 내측으로의 이동을 반복 행하여, 면 방향으로 내부면 개질층(M2)을 형성한다. 또한, 이 단계(A2)에 있어서의 내부면 개질층(M2)의 형성 방법의 상세에 대해서는 후술한다.
또한, 본 실시 형태에서는 내부면 개질층(M2)을 형성함에 있어, 레이저 헤드(110)를 Y축 방향으로 이동시켰지만, 척(100)을 Y축 방향으로 이동시켜도 된다. 또한 내부면 개질층(M2)을 형성함에 있어, 척(100)을 회전시켰지만, 레이저 헤드(110)를 이동시켜, 척(100)에 대하여 레이저 헤드(110)를 상대적으로 회전시켜도 된다.
이어서, 처리 웨이퍼(W)에 내부면 개질층(M2)이 형성되면, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 중합 웨이퍼(T)가 반출된다.
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(83)으로 중합 웨이퍼(T)를 전달할 시, 도 8의 (d)에 나타내는 바와 같이 주연 개질층(M1)과 내부면 개질층(M2)을 기점으로, 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)측(이하, 이면 웨이퍼(Wb1)라 함)을 분리한다(도 7의 단계(A3)). 이 때, 처리 웨이퍼(W)로부터 주연부(We)도 제거된다.
단계(A3)에서는, 도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이 반송 암(71)의 흡착판(130)으로 처리 웨이퍼(W)를 흡착 유지하면서, 척(83)으로 지지 웨이퍼(S)를 흡착 유지한다. 그리고, 흡착판(130)을 회전시켜, 주연 개질층(M1)과 내부면 개질층(M2)을 경계로 이면 웨이퍼(Wb1)가 잘린다. 이 후, 도 13의 (b)에 나타내는 바와 같이 흡착판(130)이 이면 웨이퍼(Wb1)를 흡착 유지한 상태로, 당해 흡착판(130)을 상승시켜, 처리 웨이퍼(W)로부터 이면 웨이퍼(Wb1)를 분리한다. 이 때, 압력 센서(143)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, 분리된 이면 웨이퍼(Wb1)는, 웨이퍼 처리 시스템(1)의 외부로 회수된다. 이상과 같이 단계(A3)에서는, 이면 웨이퍼(Wb1)는 주연부(We)와 일체로 분리되며, 즉 주연부(We)의 제거와 처리 웨이퍼(W)의 분리가 동시에 행해진다.
또한 본 실시 형태에서는, 흡착판(130)을 회전시킨 후, 흡착판(130)을 상승시켜 처리 웨이퍼(W)를 분리했지만, 흡착판(130)의 회전을 생략하여, 흡착판(130)의 상승만으로 처리 웨이퍼(W)를 분리해도 된다.
이어서, 척(83)을 가공 위치(A1)로 이동시킨다. 그리고, 연삭 유닛(84)에 의해, 도 8의 (e)에 나타내는 바와 같이 척(83)에 유지된 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 연삭하고, 당해 이면(Wb)에 남는 내부면 개질층(M2)과 주연 개질층(M1)을 제거한다(도 7의 단계(A4)). 단계(A4)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 7의 단계(A5)). 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 7의 단계(A6)). 상술한 가공 장치(80)로 연삭된 이면(Wb)에는, 연삭흔이 형성되는 경우가 있다. 본 단계(A6)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.
또한 상기 실시 형태에 있어서는, 단계(A3)에 있어서 처리 웨이퍼(W)를 분리한 후, 내부면 개질층(M2)과 주연 개질층(M1)의 제거는, 단계(A4)에 있어서 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 연삭함으로써 행하고 있었지만, 단계(A6)에 있어서의 웨트 에칭에 의해 행해져도 된다. 이러한 경우, 단계(A4)를 생략할 수 있다.
또한, 단계(A4)에 있어서 처리 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 연삭하여 내부면 개질층(M2)과 주연 개질층(M1)을 제거하면, 단계(A6)에 있어서의 웨트 에칭을 생략해도 된다.
이어서, 단계(A2)에 있어서의 내부면 개질층(M2)의 형성 방법에 대하여, 도 14 ~ 도 16을 이용하여 상세하게 설명한다. 단계(A2)에서는, 상술한 바와 같이 환상의 내부면 개질층(M2)이 직경 방향으로 복수 형성되지만, 이하의 설명에 있어서는, 편의상, 각 환을 가공선이라 하는 경우가 있다. 또한, 도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이, 가공선 상에 있어서 인접하는 내부면 개질층(M2)의 둘레 방향의 간격을 둘레 방향 간격(P)(펄스 피치)이라 하고, 직경 방향에 인접하는 가공선 간의 간격을 직경 방향 간격(Q)(인덱스 피치)이라 한다.
여기서 본 발명자는, 단계(A2)의 처리 시간을 단축하여, 생산성을 향상시키는 것을 검토했다. 단계(A2)의 처리 시간을 단축하기 위해서는, 단위 시간당 레이저광(L2)의 조사 횟수를 늘리면 되지만, 레이저 헤드(110)로부터 조사하는 레이저광(L2)의 주파수를 향상시키는 데는 한계가 있다.
따라서 본 발명자는, 도 11 및 도 12에 나타내는 둘레 방향 간격(P)과 직경 방향 간격(Q)을 크게 함으로써, 레이저광(L2)의 조사 횟수(내부면 개질층(M2)의 수)를 감소시키는 것을 검토했다. 단계(A3)에서 처리 웨이퍼(W)로부터 이면 웨이퍼(Wb1)를 적절히 분리(박리)하기 위해서는, 그 분리의 기점이 되는 크랙(C2)을 적절히 진전시킬 필요가 있다. 예를 들면, 둘레 방향 간격(P)이 너무 크면, 둘레 방향으로 인접하는 내부면 개질층(M2)으로부터의 크랙(C2)이 이어지지 않는다. 마찬가지로 직경 방향 간격(Q)이 너무 커도, 직경 방향에 인접하는 내부면 개질층(M2)으로부터의 크랙(C2)이 이어지지 않는다. 그리고, 본 발명자가 예의 검토한 결과, 일례로서, 레이저광(L2)의 에너지가 18.5 μJ인 경우, 둘레 방향 간격(P)이 15 μmm, 직경 방향 간격(Q)이 30 μm이면, 크랙(C2)이 적절히 진전하여, 처리 웨이퍼(W)를 분리시킬 수 있었다.
한편, 처리 웨이퍼(W)의 중심부에서는, 이면 웨이퍼(Wb1)를 적절하게 분리할 수 없는 경우가 있었다. 예를 들면 레이저광(L2)의 주파수가 일정한 조건에 있어서, 둘레 방향 간격(P)을 일정하게 유지하기 위해서는, 레이저광(L2)의 조사 위치가 직경 방향 외측으로부터 내측으로 이동함에 따라, 척(100)의 회전 속도를 상승시킬 필요가 있다. 그러나, 척(100)의 회전 속도가 상한에 달하면, 레이저광(L2)의 조사 위치가 직경 방향 내측으로 이동함에 따라, 둘레 방향 간격(P)은 작아져셔, 중심부에서는 동일 가공선 상에 있어서 내부면 개질층(M2)이 중첩되는 경우도 있다. 이 때문에, 처리 웨이퍼(W)의 중심부를 분리할 수 없는 경우가 있었다.
처리 웨이퍼(W)의 중심부를 분리할 수 없는 원인에 대하여, 더 상세하게 설명한다. 레이저광(L2)의 조사에 의해 내부면 개질층(M2)이 형성되면, 당해 내부면 개질층(M2)이 팽창한다. 이 팽창 시에 발생하는 응력에 의해, 크랙(C2)이 형성된다. 그러나 예를 들면, 내부면 개질층(M2)이 중첩되는 경우, 1 번째의 내부면 개질층(M2)에 대하여, 다음의(2 회째의) 레이저광(L2)이 조사되기 때문에, 직경 방향으로 크랙(C2)이 진전하기 어려워진다. 또한 예를 들면, 내부면 개질층(M2)이 중첩되지 않는 경우라도, 둘레 방향 간격(P)이 원하는 임계치보다 작은 경우, 1 번째의 내부면 개질층(M2)으로부터 진전하는 크랙(C2)에 대하여, 다음의(2 회째의) 레이저광(L2)이 조사된다. 이 경우, 이미 응력이 개방된 크랙(C2)에 레이저광(L2)이 조사되므로, 역시 직경 방향으로 크랙(C2)이 진전하기 어려워진다. 이와 같이 처리 웨이퍼(W)의 중심부에서는 크랙(C2)을 적절히 진전시킬 수 없기 때문에, 당해 중심부를 분리할 수 없는 경우가 있다.
따라서, 본 발명자는, 처리 웨이퍼(W)의 중심부를 분리시키기 위한 방법으로서, 이하의 2 개의 방법을 도출하기에 이르렀다.
1 번째의 방법은, 처리 웨이퍼(W)의 중심부에 있어서, 직경 방향 간격(Q)을 작게 하는 방법이다. 상술한 바와 같이 각 내부면 개질층(M2)으로부터 직경 방향으로 진전하는 크랙(C2)의 길이가 짧아져도, 직경 방향에 인접하는 내부면 개질층(M2)으로부터의 크랙(C2)이 이어지면 된다. 따라서, 직경 방향 간격(Q)을 작게 한다.
2 번째의 방법은, 레이저 헤드(110)로부터 조사하는 레이저광(L2)의 주파수를 작게 하는 방법이다. 이러한 경우, 둘레 방향 간격(P)을 원하는 임계치 이상으로 유지할 수 있고, 그 결과, 각 내부면 개질층(M2)으로부터 크랙(C2)을 적절히 진전시킬 수 있다. 둘레 방향 간격(P)의 원하는 임계치는, 레이저광(L2)의 에너지에 의해 결정된다. 예를 들면, 레이저광(L2)의 에너지가 18.5 μJ인 경우, 원하는 임계치는 7.5 μm가 된다.
이상과 같이, 내부면 개질층(M2)을 웨이퍼 면내 전면에 형성하기 위해서는, 크랙(C2)을 적절히 진전시킬 필요가 있다. 이러한 크랙(C2)의 조건을 충족시키기 위하여, 본 실시 형태에서는, 단계(A2)에 있어서 내부면 개질층(M2)을 형성함에 있어, 이하의 제 1 단계(A21) ~ 제 3 단계(A23)를 행한다. 또한 본 실시 형태에서는, 예를 들면 레이저 헤드(110)로부터 조사되는 레이저광(L2)의 에너지는 18.5 μJ이며, 레이저광(L2)의 주파수는 180 kHz이다.
도 14는 제 1 단계(A21)의 설명도이다. 제 1 단계(A21)에서는, 처리 웨이퍼(W)의 단부로부터 제 1 경계 위치(B1)까지의 제 1 영역(R1)에 있어서, 내부면 개질층(M2)을 형성한다.
제 1 단계(A21)에서는, 둘레 방향 간격(P)을, 원하는 임계치(예를 들면 7.5 μm) 이상의 제 1 둘레 방향 간격(P1)(예를 들면 15 μm)으로 일정하게 유지하기 위하여, 레이저 헤드(110)를 직경 방향 내측으로 이동시키는 데에 수반하여, 척(100)의 회전 속도를 상승시킨다. 레이저 헤드(110)는, 레이저광(L2)의 조사 위치가 제 1 경계 위치(B1)에 도달할 때까지 이동한다. 이 제 1 경계 위치(B1)는, 척(100)의 회전 속도가 최대 회전 속도(예를 들면 1200 rpm)에 도달하는 위치이다.
제 1 경계 위치(B1)는, 계산으로 구할 수 있다. 예를 들면, 레이저광(L2)의 주파수가 180 kHz이고, 척(100)의 최대 회전 속도가 1200 rpm으로서, 제 1 둘레 방향 간격(P1)을 15 μm로 일정하게 유지하는 경우, 제 1 경계 위치(B1)는, 중심으로부터 직경 방향으로 43.2 mm의 위치로 산출된다. 즉, 제 1 둘레 방향 간격(P1)인 15 μm를 유지하기 위한 회전 속도는, 레이저광(L2)의 직경 방향 위치에 따라 산출할 수 있으며, 그 산출되는 회전 속도가 최대 회전 속도에 도달하는 위치를, 제 1 경계 위치(B1)라 한다. 또한 제 1 경계 위치(B1)는, 웨이퍼 처리를 행하기 전에 미리 산출해 둔다.
또한 제 1 단계(A21)에 있어서, 직경 방향 간격(Q)은, 제 1 직경 방향 간격(Q1)(예를 들면 30 μm)이다.
도 15는 제 2 단계(A22)의 설명도이다. 제 2 단계(A22)에서는, 제 1 경계 위치(B1)로부터 제 2 경계 위치(B2)까지의 제 2 영역(R2)에 있어서, 내부면 개질층(M2)을 형성한다.
제 2 영역(R2)에서는, 척(100)의 회전 속도를 최대 회전 속도(예를 들면 1200 rpm)로 유지해도, 레이저 헤드(110)를 직경 방향 내측으로 이동시키는 데에 수반하여, 둘레 방향 간격(P)은 제 1 둘레 방향 간격(P1)(예를 들면 15 μm)보다 작아져 간다. 단, 상술한 바와 같이 둘레 방향 간격(P)이, 원하는 임계치인 제 2 둘레 방향 간격(P2)(예를 들면 7.5 μm)에 도달할 때까지는, 크랙(C2)을 진전시킬 수 있다. 따라서, 제 2 단계(A22)에서는, 척(100)을 최대 회전 속도로 회전시키면서, 레이저 헤드(110)를, 레이저광(L2)의 조사 위치가 제 2 경계 위치(B2)에 도달할 때까지 이동시킨다. 이 제 2 경계 위치(B2)는, 둘레 방향 간격(P)이 제 2 둘레 방향 간격(P2)에 도달하는 위치이다.
제 2 경계 위치(B2)는, 계산으로 구할 수 있다. 예를 들면, 레이저광(L2)의 주파수가 180 kHz이고, 척(100)의 최대 회전 속도가 1200 rpm인 경우, 제 2 경계 위치(B2)는, 중심으로부터 직경 방향으로 22 mm의 위치라고 산출된다. 즉, 둘레 방향 간격(P)은 레이저광(L2)의 직경 방향 위치에 따라 산출할 수 있으며, 그 산출되는 둘레 방향 간격(P)이 제 2 둘레 방향 간격(P2)에 도달하는 위치를, 제 2 경계 위치(B2)라 한다. 환언하면, 제 2 경계 위치(B2)는, 척(100)의 회전 속도와 둘레 방향 간격(P)과의 관계를 변경하여, 당해 둘레 방향 간격(P)이 제 2 둘레 방향 간격(P2)이 되는 위치에 산출된다. 또한 제 2 경계 위치(B2)는, 웨이퍼 처리를 행하기 전에 미리 산출해 둔다.
또한 제 2 단계(A22)에 있어서도, 직경 방향 간격(Q)은, 제 1 단계(A21)와 동일한 제 1 직경 방향 간격(Q1)(예를 들면 30 μm)이다.
도 16은 제 3 단계(A23)의 설명도이다. 제 3 단계(A23)에서는, 제 2 경계 위치(B2)보다 직경 방향 내측의 제 3 영역(R3)에 있어서, 내부면 개질층(M2)을 형성한다.
제 3 단계(A23)에서는, 상술한 바와 같이 직경 방향 간격(Q)을 작게 하거나(1 번째의 방법), 또는 레이저광(L2)의 주파수를 작게 한다(2 번째의 방법). 혹은, 이들 양방을 행해도 된다.
1 번째의 방법에 대하여 설명한다. 직경 방향 간격(Q)을 작게 하는 경우, 제 1 영역(R1)과 제 2 영역(R2)의 제 1 직경 방향 간격(Q1)인 예를 들면 30 μm를, 제 2 직경 방향 간격(Q2)인 예를 들면 10 μm ~ 15 μm로 작게 한다. 이러한 경우, 둘레 방향 간격(P)이 작아져, 각 내부면 개질층(M2)으로부터 직경 방향으로 진전하는 크랙(C2)의 길이가 짧아져도, 직경 방향에 인접하는 내부면 개질층(M2)으로부터의 크랙(C2)을 이을 수 있다. 따라서, 처리 웨이퍼(W)의 중심부도 적절히 분리할 수 있다. 또한, 직경 방향 간격(Q)을 얼마나 작게 할지는, 처리 웨이퍼(W)의 중심부를 분리할 수 있도록, 미리 설정해 두면 된다.
2 번째의 방법에 대하여 설명한다. 레이저 헤드(110)로부터 조사하는 레이저광(L2)의 주파수를 작게 하는 경우, 둘레 방향 간격(P)을 제 1 둘레 방향 간격(P1)으로 유지할 수 있다. 이러한 경우, 각 내부면 개질층(M2)으로부터 크랙(C2)을 적절히 진전시킬 수 있다. 따라서, 처리 웨이퍼(W)의 중심부도 적절히 분리할 수 있다. 또한, 레이저광(L2)의 주파수를 얼만큼 작게 할지는, 처리 웨이퍼(W)의 중심부를 분리할 수 있도록, 미리 설정해 두면 된다.
여기서, 직경 방향 간격(Q)을 작게 하면, 그 만큼, 내부면 개질층(M2)을 형성하는 수가 증가하여, 처리 시간이 길어진다. 또한, 레이저광(L2)의 주파수를 작게 해도, 내부면 개질층(M2)을 형성하는 수가 증가하여, 처리 시간이 길어진다. 이 점, 본 실시 형태에서는, 직경 방향 간격(Q)을 작게 하는 타이밍, 또는 레이저광(L2)의 주파수를 작게 하는 타이밍을, 레이저광(L2)이 제 2 경계 위치(B2)에 타이밍으로 설정하고 있어, 제 3 영역(R3)을 최소화할 수 있다. 따라서, 처리 시간을 단축하여, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상의 실시 형태에 의하면, 제 3 단계(A23)에 있어서, 직경 방향 간격(Q)을 작게 하고, 및/또는, 레이저광(L2)의 주파수를 작게 한다(둘레 방향 간격(P)을 유지한다). 그 결과, 제 3 영역(R3)에 있어서, 크랙(C2)을 적절히 진전시킬 수 있어, 처리 웨이퍼(W)로부터 이면 웨이퍼(Wb1)를 적절히 분리할 수 있다.
제 1 단계(A21)에서는, 둘레 방향 간격(P)과 직경 방향 간격(Q)을 가능한 한 크게 하고 있으므로, 처리 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 제 2 단계(A22)에서는, 척(100)의 회전 속도가 최대 회전 속도에 도달하기 때문에, 둘레 방향 간격(P)은 작아지지만, 직경 방향 간격(Q)과 레이저광(L2)의 주파수를 각각 유지하므로, 처리 시간이 길어지는 것을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한 제 3 단계(A23)에서는, 크랙(C2)을 적절히 진전시키는 것을 우선시키는 만큼, 처리 시간이 길어지는데, 제 3 영역(R3)을 최소화하고 있으므로, 역시 처리 시간이 길어지는 것을 최소한으로 억제할 수 있다. 따라서, 처리 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시켜, 생산성을 더 향상시킬 수 있다.
또한 처리 웨이퍼(W)에서는, 실리콘의 결정 방위에 따라, 크랙(C2)의 진전 용이함이 상이하여, 진전하는 길이도 일정하지 않다. 이와 같이 크랙(C2)의 진전 길이가 상이해도, 본 실시 형태의 방법을 이용하면, 크랙(C2)을 적절히 이을 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 단계(A2)에 있어서 환상의 내부면 개질층(M2)을 복수 형성했지만, 예를 들면 도 17에 나타내는 바와 같이 내부면 개질층(M2)을, 직경 방향 외측으로부터 내측으로 나선 형상으로 형성해도 된다. 구체적으로, 척(100)(처리 웨이퍼(W))을 회전시키고, 또한 레이저 헤드(110)를 처리 웨이퍼(W)의 직경 방향 외측으로부터 내측을 향해 Y축 방향으로 이동시키면서, 레이저 헤드(110)로부터 처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L2)을 조사한다.
이러한 경우에 있어서도, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 미리 제 1 경계 위치(B1)와 제 2 경계 위치(B2)를 구해 두고, 제 1 영역(R1) ~ 제 3 영역(R3)에 있어서 제 1 단계(A21) ~ 제 3 단계(A23)를 순차 행한다. 그러면, 상기 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 단계(A2)에 있어서 내부면 개질층(M2)을 직경 방향 외측으로부터 내측을 향해 형성했지만, 직경 방향 내측으로부터 외측을 향해 형성해도 된다. 즉, 레이저 헤드(110)를 처리 웨이퍼(W)의 직경 방향 내측으로부터 외측을 향해 Y축 방향으로 이동시키면서, 레이저 헤드(110)로부터 처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L2)을 조사해도 된다. 이러한 경우라도, 직경 방향 외측의 영역에 있어, 직경 방향 간격(Q)을 작게 함, 및/또는, 레이저광(L2)의 주파수를 작게 함(둘레 방향 간격(P)을 유지함)으로써, 크랙(C2)을 적절히 진전시킬 수 있어, 처리 웨이퍼(W)로부터 이면 웨이퍼(Wb1)를 적절히 분리할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 주연부(We)의 제거와 처리 웨이퍼(W)의 분리를 동시에 행하고 있었지만, 이들을 따로 따로 행해도 된다. 이러한 경우, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서, 주연부(We)를 제거하는 주연 제거 장치(도시하지 않음)가, 예를 들면 개질 장치(60)에 적층되어 마련된다. 주연 제거 장치로 주연부(We)를 제거하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 주연부에 물리적인 충격을 부여하여 제거해도 된다.
이상의 실시 형태에서는, 처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 직접 접합하는 경우에 대하여 설명했지만, 이들 처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)는 접착제를 개재하여 접합되어도 된다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 중합 웨이퍼(T)에 있어서의 처리 웨이퍼(W)를 박화하는 경우에 대하여 설명했지만, 1 매의 웨이퍼를 박화하는 경우에도 상기 실시 형태는 적용할 수 있다. 예를 들면, 1 매의 웨이퍼에 박화 처리를 행한 후, 지지 웨이퍼(S)와 접합하여 중합 웨이퍼(T)를 형성해도 된다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 처리체가 실리콘 기판인 경우를 예로 설명을 행했지만, 처리체의 종류는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 처리체로서는, 실리콘 기판 대신에, 글라스 기판, 단결정 기판, 다결정 기판 또는 비정질 기판 등이 선택되어도 된다. 또한 예를 들면 처리체로서는, 기판 대신에, 잉곳, 기대 또는 박판 등이 선택되어도 된다.
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.
1 : 웨이퍼 처리 시스템
60 : 개질 장치
90 : 제어 장치
100 : 척
103 : 회전 기구
104 : 이동 기구
110 : 레이저 헤드
115 : 이동 기구
B2 : 제 2 경계 위치
M2 : 내부면 개질층
P : 둘레 방향 간격
Q : 직경 방향 간격
S : 지지 웨이퍼
T : 중합 웨이퍼
W : 처리 웨이퍼

Claims (14)

  1. 처리체를 처리하는 처리 장치로서,
    처리체를 유지하는 유지부와,
    상기 유지부에 유지된 처리체의 내부에 레이저광을 조사하여, 면 방향을 따라 개질층을 형성하는 개질부와,
    상기 유지부와 상기 개질부를 상대적으로 회전시키는 회전 기구와,
    상기 유지부와 상기 개질부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동 기구와,
    상기 유지부, 상기 개질부, 상기 회전 기구 및 상기 이동 기구를 제어하는 제어부를 가지고,
    상기 제어부는,
    상기 회전 기구에 의해 상기 개질부에 대하여 상기 유지부에 유지된 처리체를 상대적으로 회전시키면서, 상기 개질부로부터 처리체의 내부에 상기 레이저광을 주기적으로 조사하고, 또한 상기 이동 기구에 의해 상기 유지부에 대하여 상기 개질부를 상대적으로 직경 방향으로 이동시켜, 상기 개질층을 형성함에 있어,
    상기 개질층의 둘레 방향 간격이 원하는 임계치가 되는, 상기 레이저광의 직경 방향의 경계 위치를 산출하고,
    상기 경계 위치로부터 상기 개질부의 이동 방향에 있어서, 상기 개질층의 직경 방향 간격을 작게 하도록, 및/또는, 상기 레이저광의 주파수를 작게 하도록,
    상기 유지부, 상기 개질부, 상기 회전 기구 및 상기 이동 기구를 제어하는, 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 유지부에 대하여 상기 개질부를 상대적으로 직경 방향으로 이동시키는 데에 수반하여, 상기 개질부에 대한 상기 유지부의 상대적인 회전 속도를 최대 회전 속도까지 상승시켜, 상기 개질층의 둘레 방향 간격을 일정하게 하는 것과,
    상기 개질부에 대하여 상기 유지부를 상기 최대 회전 속도로 상대적으로 회전시키면서, 상기 레이저광이 상기 경계 위치에 도달할 때까지 상기 유지부에 대하여 상기 개질부를 상대적으로 직경 방향으로 이동시키는 것과,
    상기 경계 위치로부터 상기 개질부의 이동 방향에 있어서, 상기 개질층의 직경 방향 간격을 작게 하는, 및/또는, 상기 레이저광의 주파수를 작게 하는 것을 실행하도록,
    상기 유지부, 상기 개질부, 상기 회전 기구 및 상기 이동 기구를 제어하는, 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 개질부에 대한 상기 유지부의 상대적인 회전 속도와 상기 개질층의 둘레 방향 간격과의 관계를 변경하여, 상기 개질층의 둘레 방향 간격이 상기 원하는 임계치가 되는, 상기 레이저광의 직경 방향 위치를 상기 경계 위치라고 산출하는, 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원하는 임계치는, 상기 레이저광의 에너지에 따라 결정되는, 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 개질부에 대하여 상기 유지부에 유지된 처리체를 상대적으로 1 주 회전시키면서, 상기 개질부로부터 처리체의 내부에 상기 레이저광을 주기적으로 조사하여, 환상의 상기 개질층을 형성하고,
    이 후, 상기 유지부에 대하여 상기 개질부를 상대적으로 직경 방향으로 이동시키고,
    상기 환상의 개질층의 형성과 상기 개질부의 직경 방향으로의 이동을 반복 행하여, 면 방향으로 상기 개질층을 형성하도록,
    상기 유지부, 상기 개질부, 상기 회전 기구 및 상기 이동 기구를 제어하는, 처리 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 개질부에 대하여 상기 유지부에 유지된 처리체를 상대적으로 회전시키면서, 상기 유지부에 대하여 상기 개질부를 상대적으로 직경 방향으로 이동시키면서, 상기 개질부로부터 처리체의 내부에 상기 레이저광을 주기적으로 조사하여, 상기 개질부의 이동 방향으로 나선 형상의 상기 개질층을 형성하도록, 상기 유지부, 상기 개질부, 상기 회전 기구 및 상기 이동 기구를 제어하는, 처리 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리체는, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판이며,
    상기 유지부는, 상기 제 2 기판측으로부터 상기 중합 기판을 유지하고,
    상기 개질부는, 상기 제 1 기판의 내부에 레이저광을 조사하여, 면 방향을 따라 상기 개질층을 형성하는, 처리 장치.
  8. 처리체를 처리하는 처리 방법으로서,
    유지부로 처리체를 유지하는 것과,
    레이저광을 조사하는 개질부에 대하여 상기 유지부에 유지된 처리체를 상대적으로 회전시키면서, 상기 개질부로부터 처리체의 내부에 상기 레이저광을 주기적으로 조사하고, 또한 상기 유지부에 대하여 상기 개질부를 상대적으로 직경 방향으로 이동시켜, 면 방향을 따라 개질층을 형성하는 것을 가지고,
    상기 개질층의 둘레 방향 간격이 원하는 임계치가 되는, 상기 레이저광의 직경 방향의 경계 위치를 산출하고,
    상기 경계 위치로부터 상기 개질부의 이동 방향에 있어서, 상기 개질층의 직경 방향 간격을 작게 하는, 및/또는, 상기 레이저광의 주파수를 작게 하는, 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유지부에 대하여 상기 개질부를 상대적으로 직경 방향으로 이동시키는 데에 수반하여, 상기 개질부에 대한 상기 유지부의 상대적인 회전 속도를 최대 회전 속도까지 상승시켜, 상기 개질층의 둘레 방향 간격을 일정하게 하는 것과,
    상기 개질부에 대하여 상기 유지부를 상기 최대 회전 속도로 상대적으로 회전시키면서, 상기 레이저광이 상기 경계 위치에 도달할 때까지 상기 유지부에 대하여 상기 개질부를 상대적으로 직경 방향으로 이동시키는 것과,
    상기 경계 위치로부터 상기 개질부의 이동 방향에 있어서, 상기 개질층의 직경 방향 간격을 작게 하는, 및/또는, 상기 레이저광의 주파수를 작게 하는 것을 가지는, 처리 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 개질부에 대한 상기 유지부의 상대적인 회전 속도와 상기 개질층의 둘레 방향 간격과의 관계를 변경하여, 상기 개질층의 둘레 방향 간격이 상기 원하는 임계치가 되는, 상기 레이저광의 직경 방향 위치를 상기 경계 위치라고 산출하는, 처리 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원하는 임계치는, 상기 레이저광의 에너지에 따라 결정되는, 처리 방법.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질부에 대하여 상기 유지부에 유지된 처리체를 상대적으로 1 주 회전시키면서, 상기 개질부로부터 처리체의 내부에 상기 레이저광을 주기적으로 조사하여, 환상의 상기 개질층을 형성하고,
    이 후, 상기 유지부에 대하여 상기 개질부를 상대적으로 직경 방향으로 이동시키고,
    상기 환상의 개질층의 형성과 상기 개질부의 직경 방향으로의 이동을 반복 행하여, 면 방향으로 상기 개질층을 형성하는, 처리 방법.
  13. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질부에 대하여 상기 유지부에 유지된 처리체를 상대적으로 회전시키면서, 상기 유지부에 대하여 상기 개질부를 상대적으로 직경 방향으로 이동시키면서, 상기 개질부로부터 처리체의 내부에 상기 레이저광을 주기적으로 조사하여, 상기 개질부의 이동 방향으로 나선 형상의 상기 개질층을 형성하는, 처리 방법.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리체는, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판이며,
    상기 유지부는, 상기 제 2 기판측으로부터 상기 중합 기판을 유지하고,
    상기 개질부는, 상기 제 1 기판의 내부에 레이저광을 조사하여, 면 방향을 따라 상기 개질층을 형성하는, 처리 방법.
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