KR20220158023A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판의 처리 방법으로서, 상기 제 2 기판에는 박리 촉진층 및 레이저 흡수층이 이 순으로 적층되어 형성되고, 상기 레이저 흡수층에 대하여 레이저 광을 조사하여 박리 개질층을 형성하고, 상기 레이저 흡수층의 내부에 응력을 발생시키는 것과, 상기 제 2 기판과 상기 박리 촉진층의 경계를 따라 상기 제 1 기판으로부터 상기 제 2 기판을 박리하는 것을 포함한다.
Description
본 개시는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 반도체 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. 이러한 반도체 장치의 제조 방법은, 반도체 기판의 이면으로부터 CO2 레이저를 조사하여 박리 산화막을 국소적으로 가열하는 가열 공정과, 박리 산화막 중, 및/또는 박리 산화막과 반도체 기판과의 계면에 있어서 박리를 일으켜, 반도체 소자를 전사처 기판에 전사시키는 전사 공정을 포함한다.
본 개시에 따른 기술은, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 있어서, 제 2 기판을 제 1 기판으로부터 적절하게 박리한다.
본 개시의 일태양은, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판의 처리 방법으로서, 상기 제 2 기판에는 박리 촉진층 및 레이저 흡수층이 이 순으로 적층되어 형성되고, 상기 레이저 흡수층에 대하여 레이저 광을 조사하여, 상기 레이저 흡수층의 내부에 응력을 발생시키는 것과, 상기 제 2 기판과 상기 박리 촉진층의 경계를 따라 상기 제 1 기판으로부터 상기 제 2 기판을 박리하는 것을 포함한다.
본 개시에 따르면, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 있어서, 제 2 기판을 제 1 기판으로부터 적절하게 박리할 수 있다.
도 1은 웨이퍼 처리 시스템에서 처리되는 중합 웨이퍼의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 2는 웨이퍼 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 계면용 레이저 조사 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 4는 계면용 레이저 조사 장치의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 박리 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 박리 개질층의 형성예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리에 있어서의, 중합 웨이퍼의 내부에서의 가스의 흐름을 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 실시 형태에 따른 박리 개질층의 다른 형성예를 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 실시 형태에 따른 제 2 웨이퍼의 박리의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 10은 본 실시 형태에 따른 제 2 웨이퍼의 박리의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 11은 제 2 웨이퍼의 누름의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 12는 제 2 웨이퍼의 누름의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 13은 다른 실시 형태에 있어서의 중합 웨이퍼의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 14는 본 실시 형태에 따른 엣지트림 처리의 흐름을 나타내는 설명도이다.
도 2는 웨이퍼 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 계면용 레이저 조사 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 4는 계면용 레이저 조사 장치의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 박리 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 박리 개질층의 형성예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리에 있어서의, 중합 웨이퍼의 내부에서의 가스의 흐름을 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 실시 형태에 따른 박리 개질층의 다른 형성예를 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 실시 형태에 따른 제 2 웨이퍼의 박리의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 10은 본 실시 형태에 따른 제 2 웨이퍼의 박리의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 11은 제 2 웨이퍼의 누름의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 12는 제 2 웨이퍼의 누름의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 13은 다른 실시 형태에 있어서의 중합 웨이퍼의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 14는 본 실시 형태에 따른 엣지트림 처리의 흐름을 나타내는 설명도이다.
최근, LED의 제조 프로세스에 있어서는, 레이저 광을 이용하여 사파이어 기판으로부터 GaN(질화 갈륨)계 화합물 결정층(재료층)을 박리하는, 이른바 레이저 리프트 오프가 행해지고 있다. 이와 같이 레이저 리프트 오프가 행해지는 배경에는, 사파이어 기판이 단파장의 레이저 광(예를 들면 UV광)에 대하여 투과성을 가지기 때문에, 레이저 흡수층에 대하여 흡수율이 높은 단파장의 레이저 광을 사용할 수 있어, 레이저 광에 대해서도 선택의 폭이 넓은 것을 들 수 있다.
한편, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 하나의 기판(반도체 등의 실리콘 기판)의 표면에 형성된 디바이스층을 다른 기판에 전사하는 것이 행해진다. 실리콘 기판은, 일반적으로 NIR(근적외선)의 영역의 레이저 광에 대해서는 투과성을 가지지만, 레이저 흡수층도 NIR의 레이저 광에 대하여 투과성을 가지기 때문에, 디바이스층이 손상을 입을 우려가 있다. 따라서, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서 레이저 리프트 오프를 행하기 위해서는, FIR(원적외선)의 영역의 레이저 광을 사용한다.
일반적으로는, 예를 들면 CO2 레이저에 의해, FIR의 파장의 레이저 광을 사용할 수 있다. 상술한 특허 문헌 1에 기재된 방법에서는, 레이저 흡수층으로서의 박리 산화막에 CO2 레이저를 조사함으로써, 박리 산화막과 기판의 계면에 있어서 박리를 일으키고 있다.
그러나 본 발명자들이 예의 검토한 바, 레이저 리프트 오프 방법에 있어서는, 기판과 레이저 흡수층의 박리가 적절하게 일어나지 않는, 즉 적절하게 전사를 행할 수 없는 경우가 있는 것을 알았다. 구체적으로, 레이저 흡수층의 면내에 있어서 레이저 광이 조사되지 않아, 레이저 흡수층과 기판의 접합 강도가 저하되어 있지 않은 영역이 존재하는 경우에는, 당해 레이저 광이 조사되어 있지 않은 영역에 있어서는 웨이퍼(W)가 내부로부터 뜯겨내져, 전사 처리 후의 레이저 흡수층의 표면에 웨이퍼(W)의 일부(실리콘편)가 디바이스층과 함께 전사될 우려가 있다.
본 개시에 따른 기술은, 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판에 있어서, 제 2 기판을 제 1 기판으로부터 적절하게 박리한다. 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.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리에 있어서 처리되는 중합 기판으로서의 중합 웨이퍼(T)는, 제 1 기판으로서의 제 1 웨이퍼(W1)와 제 2 기판으로서의 제 2 웨이퍼(W2)가 접합되어 형성되어 있다. 이하, 제 1 웨이퍼(W1)에 있어서, 제 2 웨이퍼(W2)에 접합되는 측의 면을 표면(W1a)이라 하고, 표면(W1a)과 반대측의 면을 이면(W1b)이라 한다. 마찬가지로, 제 2 웨이퍼(W2)에 있어서, 제 1 웨이퍼(W1)에 접합되는 측의 면을 표면(W2a)이라 하고, 표면(W2a)과 반대측의 면을 이면(W2b)이라 한다.
제 1 웨이퍼(W1)는, 예를 들면 실리콘 기판 등의 반도체 웨이퍼이다. 제 1 웨이퍼(W1)의 표면(W1a)에는, 복수의 디바이스를 포함하는 디바이스층(D1)이 형성되어 있다. 디바이스층(D1)에는 또한 표면막(F1)이 형성되고, 당해 표면막(F1)을 개재하여 제 2 웨이퍼(W2)와 접합되어 있다. 표면막(F1)으로서는, 예를 들면 산화막(SiO2막, TEOS막), SiC막, SiCN막 또는 접착제 등을 들 수 있다. 또한, 표면(W1a)에는, 디바이스층(D1)과 표면막(F1)이 형성되어 있지 않은 경우도 있다.
제 2 웨이퍼(W2)도, 예를 들면 실리콘 기판 등의 반도체 웨이퍼이다. 제 2 웨이퍼(W2)의 표면(W2a)에는 박리 촉진층(P2), 레이저 흡수층(P), 디바이스층(D2) 및 표면막(F2)이 표면(W2a)측으로부터 이 순으로 적층되어 형성되어 있고, 표면막(F2)을 개재하여 제 1 웨이퍼(W1)와 접합되어 있다. 디바이스층(D2), 표면막(F2)은 각각, 제 1 웨이퍼(W1)의 디바이스층(D1), 표면막(F1)과 동일하다. 레이저 흡수층(P)으로서는, 후술하는 바와 같이 레이저 광(예를 들면 CO2 레이저)을 흡수할 수 있는 것, 예를 들면 산화막(SiO2막, TEOS막) 등을 들 수 있다. 박리 촉진층(P2)은, 제 2 웨이퍼(W2)의 제 1 웨이퍼(W1)로부터의 박리(전사)를 용이하게 행하기 위하여 형성되고, 제 2 웨이퍼(W2)(실리콘)와의 밀착성이, 레이저 흡수층(P)과의 밀착성보다 낮은 재료, 예를 들면 질화 규소(SiN)에 의해 형성된다. 또한, 표면(W2a)에는, 박리 촉진층(P2), 레이저 흡수층(P), 디바이스층(D2) 및 표면막(F2)이 형성되어 있지 않은 경우도 있다. 이 경우, 박리 촉진층(P2), 레이저 흡수층(P)은 디바이스층(D1) 및 표면막(F1)이 형성된 제 1 웨이퍼(W1)의 표면(W1a)에 형성되고, 당해 디바이스층(D1)이 제 2 웨이퍼(W2)측에 전사된다.
제 2 웨이퍼(W2)의 주연부(We)는 면취 가공이 되어 있어, 주연부(We)의 단면은 그 선단을 향해 두께가 작아지고 있다. 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 이와 같이 형성된 제 2 웨이퍼(W2)의 이면을 제거하여 박화하는 경우가 있으며, 이 박화 처리에 있어서는 주연부(We)가 날카롭게 뾰족한 형상(이른바 나이프 엣지 형상)이 될 우려가 있다. 그러면, 제 2 웨이퍼(W2)의 주연부(We)에서 치핑이 발생하여, 제 2 웨이퍼(W2)가 손상을 입을 우려가 있다. 따라서, 이 박화 처리 전에 미리 제 2 웨이퍼(W2)의 주연부(We)를 제거하는, 후술하는 엣지트림이 행해지는 경우가 있다. 주연부(We)는 이 엣지트림에 있어서 제거되는 부분이며, 예를 들면 제 2 웨이퍼(W2)의 외단부로부터 직경 방향으로 0.5 mm ~ 3 mm의 범위이다.
본 실시 형태에 따른 후술하는 웨이퍼 처리 시스템(1)에서는, 웨이퍼 처리로서의 전술한 레이저 리프트 오프 처리, 즉 디바이스층(D2)의 제 1 웨이퍼(W1)측에 대한 전사 처리, 또는, 웨이퍼 처리로서의 전술한 엣지트림 처리, 즉 제 2 웨이퍼(W2)의 주연부(We)의 제거 처리가 행해진다.
도 2에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 처리 시스템(1)은, 반입반출 블록(G1), 반송 블록(G2) 및 처리 블록(G3)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다. 반입반출 블록(G1), 반송 블록(G2) 및 처리 블록(G3)은 X축 부방향측으로부터 이 순으로 배열되어 배치되어 있다.
반입반출 블록(G1)은, 예를 들면 외부와의 사이에서 복수의 중합 웨이퍼(T), 복수의 제 1 웨이퍼(W1), 복수의 제 2 웨이퍼(W2)를 각각 수용 가능한 카세트(Ct, Cw1, Cw2)가 각각 반입반출된다. 반입반출 블록(G1)에는, 카세트 배치대(10)가 마련되어 있다. 도시의 예에서는, 카세트 배치대(10)에는 복수, 예를 들면 3 개의 카세트(Ct, Cw1, Cw2)를 Y축 방향으로 일렬로 배치 가능하게 되어 있다. 또한, 카세트 배치대(10)에 배치되는 카세트(Ct, Cw1, Cw2)의 개수는 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다.
반송 블록(G2)에는, 카세트 배치대(10)의 X축 정방향측에 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), 제 1 웨이퍼(W1) 및 제 2 웨이퍼(W2)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, Cw1, Cw2), 및 후술하는 트랜지션 장치(30)에 대하여, 중합 웨이퍼(T), 제 1 웨이퍼(W1) 및 제 2 웨이퍼(W2)를 반송 가능하게 구성되어 있다.
반송 블록(G2)에는, 웨이퍼 반송 장치(20)의 X축 정방향측에 있어서, 당해 웨이퍼 반송 장치(20)에 인접하여, 중합 웨이퍼(T), 제 1 웨이퍼(W1) 및 제 2 웨이퍼(W2)를 전달하기 위한 트랜지션 장치(30)가 마련되어 있다.
처리 블록(G3)은 웨이퍼 반송 장치(40), 주연 제거 장치(50), 세정 장치(60), 내부용 레이저 조사 장치(70) 및 계면용 레이저 조사 장치(80)를 가지고 있다.
웨이퍼 반송 장치(40)는, X축 방향으로 연신하는 반송로(41) 상을 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 웨이퍼 반송 장치(40)는 중합 웨이퍼(T), 제 1 웨이퍼(W1) 및 제 2 웨이퍼(W2)를 유지하여 반송하는, 예를 들면 2 개의 반송 암(42, 42)을 가지고 있다. 각 반송 암(42)은 수평 방향, 연직 방향, 수평축 둘레 및 연직축 둘레로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 반송 암(42)의 구성은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의의 구성을 취할 수 있다. 그리고, 웨이퍼 반송 장치(40)는 트랜지션 장치(30), 주연 제거 장치(50), 세정 장치(60), 내부용 레이저 조사 장치(70) 및 계면용 레이저 조사 장치(80)에 대하여, 중합 웨이퍼(T), 제 1 웨이퍼(W1) 및 제 2 웨이퍼(W2)를 반송 가능하게 구성되어 있다.
주연 제거 장치(50)는, 웨이퍼 반송 장치(40)의 Y축 정방향측에 마련되어, 제 2 웨이퍼(W2)의 주연부(We)의 제거, 즉 엣지트림 처리를 행한다. 세정 장치(60)는, 웨이퍼 반송 장치(40)의 Y축 부방향측에 마련되어, 박리 후, 또는 주연부(We)의 제거 후의 중합 웨이퍼(T)의 세정을 행한다. 제 2 레이저 조사부로서의 내부용 레이저 조사 장치(70)는, 웨이퍼 반송 장치(40)의 Y축 정방향측에 마련되어, 제 2 웨이퍼(W2)의 내부에 레이저 광(내부용 레이저 광, 예를 들면 YAG 레이저)을 조사하여, 주연부(We)의 박리의 기점이 되는 후술하는 주연 개질층(M2)을 형성한다. 계면용 레이저 조사 장치(80)는, 웨이퍼 반송 장치(40)의 Y축 부방향측에 마련되어, 제 2 웨이퍼(W2)의 표면(W2a)에 형성된 레이저 흡수층(P)에 레이저 광(계면용 레이저 광, 예를 들면 CO2 레이저)을 조사한다. 또한, 계면용 레이저 조사 장치(80)의 구성은 후술한다.
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.
웨이퍼 처리 시스템(1)은 이상과 같이 구성되어 있으며, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서는, 상술한 중합 웨이퍼(T)의 레이저 리프트 오프 처리, 즉 제 1 웨이퍼(W1)에 대한 디바이스층(D2)의 전사 처리와, 상술한 제 2 웨이퍼(W2)의 엣지트림 처리를 각각 행할 수 있다. 또한, 예를 들면 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서 제 2 웨이퍼(W2)의 엣지트림 처리를 행하지 않는 경우에는, 주연 제거 장치(50) 및 내부용 레이저 조사 장치(70)를 생략할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 후술하는 바와 같이 제 2 웨이퍼(W2)의 제 1 웨이퍼(W1)로부터의 박리를 계면용 레이저 조사 장치(80)에 있어서 행하는데, 웨이퍼 처리 시스템(1)에는, 박리부로서의 박리 장치가 더 별개로 마련되어 있어도 된다.
이어서, 상술한 계면용 레이저 조사 장치(80)에 대하여 설명한다.
도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이 계면용 레이저 조사 장치(80)는, 중합 웨이퍼(T)를 상면으로 유지하는, 척(100)을 가지고 있다. 척(100)은, 제 1 웨이퍼(W1)의 이면(W1b)의 일부, 또는 전면(全面)을 흡착 유지한다. 척(100)에는, 반송 암(42)과의 사이에서 중합 웨이퍼(T)의 전달을 행하기 위한 승강 핀(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 승강 핀은, 척(100)을 관통하여 형성된 관통홀(도시하지 않음)을 삽입 관통하여 승강 가능하게 구성되어 있고, 중합 웨이퍼(T)를 하방으로부터 지지하여 승강시킨다.
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, θ축(연직축) 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다. 슬라이더 테이블(102)은, 그 하면측에 마련된 이동 기구(104)에 의해, 기대(106)에 마련되고 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, 레이저 조사부로서의 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 중합 웨이퍼(T)에 레이저 광을 조사한다. 본 실시 형태에서는 레이저 광은 펄스 형상의 CO2 레이저 광이며, 레이저 헤드(110)로부터 발해진 레이저 광은 제 2 웨이퍼(W2)를 투과하여, 레이저 흡수층(P)에 조사된다. 또한, CO2 레이저 광의 파장은, 예를 들면 8.9 μm ~ 11 μm이다. 또한, 레이저 헤드(110)는, 승강 기구(도시하지 않음)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다. 또한, 레이저 광의 광원은, 레이저 헤드(110)의 외부의 떨어진 위치에 마련되어 있다.
또한, 척(100)의 상방에는, 하면에 제 2 웨이퍼(W2)의 이면(W2b)을 흡착 유지하기 위한 흡착면을 가지는, 박리부로서의 반송 패드(120)가 마련되어 있다. 반송 패드(120)는, 승강 기구(도시하지 않음)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다. 반송 패드(120)는, 척(100)과 반송 암(42)과의 사이에서 제 2 웨이퍼(W2)를 반송한다. 구체적으로, 척(100)을 반송 패드(120)의 하방(반송 암(42)과의 전달 위치)까지 이동시킨 후, 반송 패드(120)를 하강시켜 제 2 웨이퍼(W2)의 이면(W2b)을 흡착 유지하고, 이 후, 반송 패드(120)를 재차 상승시켜 제 1 웨이퍼(W1)로부터 박리한다. 박리된 제 2 웨이퍼(W2)는, 반송 패드(120)로부터 반송 암(42)으로 전달되어, 계면용 레이저 조사 장치(80)로부터 반출된다. 또한, 반송 패드(120)는, 반전 기구(도시하지 않음)에 의해, 웨이퍼의 표리면을 반전시키도록 구성되어 있어도 된다.
이어서, 이상과 같이 구성된 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서 레이저 리프트 오프 처리를 행하는 경우, 즉 제 2 웨이퍼(W2)의 디바이스층(D2)을 제 1 웨이퍼(W1)에 전사하는 경우를 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 처리 시스템(1)의 외부의 접합 장치(도시하지 않음)에 있어서, 제 1 웨이퍼(W1)와 제 2 웨이퍼(W2)가 접합되어, 미리 중합 웨이퍼(T)가 형성되어 있다.
먼저, 복수의 중합 웨이퍼(T)를 수납한 카세트(Ct)가, 반입반출 블록(G1)의 카세트 배치대(10)에 배치된다. 다음으로, 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 카세트(Ct) 내의 중합 웨이퍼(T)가 취출된다. 카세트(Ct)로부터 취출된 중합 웨이퍼(T)는, 트랜지션 장치(30)를 개재하여 웨이퍼 반송 장치(40)로 전달된 후, 계면용 레이저 조사 장치(80)로 반송된다. 계면용 레이저 조사 장치(80)에서는, 제 2 웨이퍼(W2)가 제 1 웨이퍼(W1)로부터 박리(레이저 리프트 오프 처리)된다.
구체적으로, 반송 암(42)으로부터 승강 핀을 개재하여 척(100)에 흡착 유지된 중합 웨이퍼(T)는, 먼저, 이동 기구(104)에 의해 처리 위치로 이동된다. 이 처리 위치는, 레이저 헤드(110)로부터 중합 웨이퍼(T)(레이저 흡수층(P))에 레이저 광을 조사할 수 있는 위치이다.
다음으로, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(110)로부터 제 2 웨이퍼(W2)의 이면(W2b)을 향해 레이저 광(L)(CO2 레이저 광)을 펄스 형상으로 조사한다. 이 때, 레이저 광(L)은, 제 2 웨이퍼(W2)의 이면(W2b)측으로부터 당해 제 2 웨이퍼(W2), 및 박리 촉진층(P2)을 투과하여, 레이저 흡수층(P)에 있어서 흡수된다. 그리고, 이 레이저 광(L)을 흡수한 레이저 흡수층(P)의 내부에는 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이 응력이 발생한다. 이하, 이와 같이 레이저 광의 조사에 의해 발생에 의해 형성된, 제 2 웨이퍼(W2)의 박리의 기점(디바이스층(D2)의 전사의 기점)이 되는 응력의 축적층을 '박리 개질층(M1)'이라 하는 경우가 있다. 또한, 레이저 흡수층(P)에 조사된 레이저 광(L)은 박리 개질층(M1)의 형성에 의해 거의 모든 에너지가 흡수되어, 디바이스층(D2)에 도달하지 않는다. 이 때문에, 디바이스층(D2)이 데미지를 입는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 레이저 흡수층(P)에 조사되는 레이저 광(L)은, 당해 레이저 광(L)의 조사에 의해 발생한 응력에 의해 박리 촉진층(P2)과 레이저 흡수층(P)을 박리시키지 않는 출력으로 제어된다.
이와 같이 레이저 광(L)의 조사에 의해 박리 촉진층(P2)과 레이저 흡수층(P)의 박리를 발생시키지 않고, 발생한 응력의 도망갈 곳을 없앰으로써, 레이저 흡수층(P)의 내부에는 응력이 축적되고, 이에 의해 박리 개질층(M1)이 형성된다. 보다 구체적으로, 예를 들면 레이저 광의 조사에 의해 레이저 흡수층(P)을 가스화하고, 상술한 바와 같이 발생한 가스의 도망갈 곳을 없앰으로써, 박리 개질층(M1)으로서 압축 응력이 축적된다. 또한 예를 들면, 레이저 광의 흡수에 의해 레이저 흡수층(P)에 열이 발생하고, 박리 촉진층(P2)과 레이저 흡수층(P)과의 열 팽창 계수의 차에 의해, 박리 개질층(M1)으로서 전단 응력이 축적된다.
레이저 광(L)의 조사에 의해 발생한 응력은, 통상, 상술한 바와 같이 레이저 광(L)의 조사 위치(레이저 흡수층(P)의 내부)에 머물러, 박리 개질층(M1)을 형성한다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서는 제 2 웨이퍼(W2)의 표면(W2a)과 레이저 흡수층(P)의 사이에 박리 촉진층(P2)이 형성되어 있고, 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)와의 밀착성은 박리 촉진층(P2)과 레이저 흡수층(P)과의 밀착성보다 작다. 이 때문에 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 레이저 흡수층(P)의 내부에 발생한 응력은 박리 촉진층(P2)을 투과하여 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 계면에 축적된다. 환언하면, 레이저 광(L)을 조사함으로써 발생한 응력은, 보다 안정적으로 체류할 수 있는 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 계면까지 이동하여 축적된다. 그리고, 이와 같이 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 계면에 응력이 축적되면, 이에 의해 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 접합 강도가 저하된다.
그리고 본 실시 형태에 있어서는, 이 레이저 흡수층(P)에 대한 레이저 광(L)의 조사, 즉 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리를, 평면에서 봤을 때의 레이저 흡수층(P)의 전면에 있어서 행한다. 구체적으로, 레이저 흡수층(P)에 레이저 광(L)을 조사할 시, 회전 기구(103)에 의해 척(100)(중합 웨이퍼(T))을 회전시키고, 또한 이동 기구(104)에 의해 척(100)을 Y축 방향으로 이동시킨다. 그러면, 레이저 광(L)은, 레이저 흡수층(P)에 대하여 예를 들면 직경 방향 외측으로부터 내측을 향해 조사되고, 그 결과, 외측으로부터 내측을 향해 레이저 흡수층(P)의 면내의 전면에 있어서 나선 형상으로 조사된다. 또한, 도 6에 나타내는 검은색 화살표는 척(100)의 회전 방향을 나타내고 있다. 또한, 박리 개질층(M1)의 형성 방향은 직경 방향 내측으로부터 외측이어도 된다.
여기서, 인접하는 박리 개질층(M1)의 형성 간격, 환언하면 레이저 광(L)의 펄스 간격(주파수)은, 당해 박리 개질층(M1)의 형성에 있어 발생하는 충격에 의해, 인접하는 박리 개질층(M1)에 있어서 박리가 발생하지 않는 간격으로 제어한다. 구체적으로, 예를 들면 인접하는 박리 개질층(M1)이, 평면에서 봤을 때 상호 겹치지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한 이 때, 인접하는 박리 개질층(M1)은 서로 근접하여 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 도 8에 나타내는 바와 같이 레이저 흡수층(P)에 있어서, 레이저 광(L)은 동심원 형상으로 환상으로 조사해도 된다. 단, 이 경우, 척(100)의 회전과 척(100)의 Y 방향이 교호로 행해지기 때문에, 상술한 바와 같이 레이저 광(L)을 나선 형상으로 조사하는 편이, 조사 시간을 단시간으로 하여 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 레이저 흡수층(P)에 레이저 광(L)을 조사함에 있어, 척(100)을 회전시켰지만, 레이저 헤드(110)를 이동시켜, 척(100)에 대하여 레이저 헤드(110)를 상대적으로 회전시켜도 된다. 또한, 척(100)을 Y축 방향으로 이동시켰지만, 레이저 헤드(110)를 Y축 방향으로 이동시켜도 된다.
레이저 흡수층(P)의 면내 전면에 있어서 레이저 광(L)의 조사가 행해지면, 다음으로, 이동 기구(104)에 의해 척(100)을 반송 패드(120)의 하방의 전달 위치로 이동시킨다. 전달 위치에 있어서는, 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이 반송 패드(120)로 제 2 웨이퍼(W2)의 이면(W2b)을 흡착 유지하고, 이 후, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이 반송 패드(120)를 상승시킴으로써, 박리 촉진층(P2)(제 1 웨이퍼(W1))으로부터 제 2 웨이퍼(W2)를 박리한다. 이에 의해, 제 2 웨이퍼(W2)의 표면에 형성되어 있던 디바이스층(D2)이, 제 1 웨이퍼(W1)에 전사된다. 이 때, 상술한 바와 같이 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 계면에는, 레이저 광의 조사에 의해 발생한 응력이 축적되어, 접합 강도가 저하되어 있기 때문에, 큰 하중을 가하지 않고, 박리 촉진층(P2)으로부터 제 2 웨이퍼(W2)를 박리할 수 있다.
또한 이 때, 상술한 바와 같이 박리 개질층(M1)은 서로 겹치지 않도록 형성되어 있지만, 박리 개질층(M1)의 형성에 의해 축적된 응력은, 당해 박리 개질층(M1)의 형성 위치에 있어서 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)의 박리가 발생했을 시에 외부로 해제된다. 그리고 본 실시 형태에 있어서는, 상술한 바와 같이 박리 개질층(M1)을 상호 근접하여 형성하기 때문에, 인접하여 형성된 박리 개질층(M1)의 형성 위치에 있어서 박리가 발생했을 시, 즉 인접 위치에 있어서 응력이 외부로 해제되었을 시에, 연쇄적으로 개방된다. 즉, 반송 패드(120)를 상승시킴으로써 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 계면의 일부가 박리되면, 이에 의해 당해 박리 개소를 기점으로 하여 제 2 웨이퍼(W2)의 전면이 연쇄적으로 박리된다. 즉, 큰 하중을 가하지 않고, 보다 적절하게 박리 촉진층(P2)으로부터 제 2 웨이퍼(W2)를 박리할 수 있다.
그런데, 이와 같이 레이저 광(L)이 조사된 레이저 흡수층(P)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 레이저 광(L)의 주파수 또는 척(100)의 회전수 등의 관계에 의해 레이저 광(L)의 조사가 되지 않아, 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리가 발생하고 있지 않은 영역(미박리 영역(R1))이 형성되어 있는 경우가 있다. 그러나 본 실시 형태에 따르면, 박리 촉진층(P2)은 제 2 웨이퍼(W2)(실리콘)와 밀착성이 낮은 재료에 의해 형성되기 때문에, 이와 같이 미박리 영역(R1)이 형성되어 있는 경우라도, 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리를 용이하게 행할 수 있다. 그리고, 이와 같이 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)가 적절하게 박리되기 때문에, 제 2 웨이퍼(W2)를 박리한 후의 박리 촉진층(P2)의 표면에 제 2 웨이퍼(W2)의 일부(실리콘편)가 전사되는 것을 적절하게 억제할 수 있다. 또한 이에 의해, 박리 후의 제 2 웨이퍼(W2)에 대한 데미지를 억제할 수 있다.
또한, 이와 같이 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 계면에서의 박리를 적절하게 행하는 경우, 레이저 광의 조사에 의해 발생한 응력이 박리 촉진층(P2)을 투과할 필요가 있다. 구체적으로, 예를 들면 레이저 흡수층(P)이 가스화되는 경우, 발생한 가스가 레이저 흡수층(P)을 투과할 필요가 있다. 또한 예를 들면, 열 팽창 계수의 차에 의해 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리를 행하는 경우, 레이저 광의 조사에 의해 생긴 열을 적절하게 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 계면까지 전열시킬 필요가 있다. 그러나, 박리 촉진층(P2)의 막 두께가 큰 경우, 발생한 응력이 적절하게 박리 촉진층(P2)을 투과하지 않고, 박리 촉진층(P2)과 레이저 흡수층(P)의 계면에 잔류하는 경우가 있다. 따라서, 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 계면에서 적절하게 박리를 행하기 위하여, 박리 촉진층(P2)의 막 두께는 레이저 흡수층(P)에 대하여 얇고, 구체적으로, 예를 들면 레이저 흡수층(P)의 막 두께의 10분의 1 정도인 것이 바람직하다. 이와 같이 박리 촉진층(P2)의 막 두께를 작게 함으로써, 발생한 응력이 적절하게 박리 촉진층(P2)을 투과하여, 제 2 웨이퍼(W2)를 박리 촉진층(P2)의 접합 강도를 저하시킬 수 있다. 즉, 제 2 웨이퍼(W2)를 박리 촉진층(P2)으로부터 적절하게 박리할 수 있다.
단, 박리 촉진층(P2)의 막 두께가 커져, 발생한 응력이 적절하게 박리 촉진층(P2)을 투과하지 않고, 박리 촉진층(P2)과 레이저 흡수층(P)의 계면에 잔류하는 경우라도, 박리 촉진층(P2)은 제 2 웨이퍼(W2)의 보호막으로서 작용시킬 수 있다. 즉, 제 2 웨이퍼(W2)가 내부로부터 뜯겨내짐으로써, 박리 후의 계면에 디바이스층(D2)과 함께 실리콘편이 전사되는 것을 적절하게 억제할 수 있다.
구체적으로, 박리 촉진층(P2)과 레이저 흡수층(P)의 계면에 발생한 응력에 의해 박리 개질층(M1)이 형성되고, 당해 계면에 응력이 잔류하는 경우, 제 2 웨이퍼(W2)는, 도 10에 나타내는 바와 같이 박리 촉진층(P2)과 레이저 흡수층(P)을 경계로 하여 제 1 웨이퍼(W1)로부터 박리된다. 이 때, 제 2 웨이퍼(W2)는 박리 촉진층(P2)을 개재하여 레이저 흡수층(P)으로부터 박리되기 때문에, 박리 계면에 있어서 제 2 웨이퍼(W2)가 남지 않는다. 즉, 이에 의해 제 2 웨이퍼(W2)의 표면(W2a)을 보호하고, 박리면에 대한 데미지를 억제할 수 있다.
제 1 웨이퍼(W1)로부터 박리된 제 2 웨이퍼(W2)는, 반송 패드(120)로부터 웨이퍼 반송 장치(40)의 반송 암(42)으로 전달되어, 카세트 배치대(10)의 카세트(Cw2)로 반송된다. 또한, 계면용 레이저 조사 장치(80)로부터 반출된 제 2 웨이퍼(W2)는, 카세트(Cw2)로 반송되기 전에 세정 장치(60)에 있어서 표면(W2a)이 세정되어도 된다.
한편, 척(100)에 유지되어 있는 제 1 웨이퍼(W1)는, 승강 핀을 개재하여 웨이퍼 반송 장치(40)의 반송 암(42)으로 전달되어, 세정 장치(60)로 반송된다. 세정 장치(60)에서는, 박리면인 박리 촉진층(P2)의 표면이 스크럽 세정된다. 또한, 세정 장치(60)에서는, 박리 촉진층(P2)의 표면과 함께, 제 1 웨이퍼(W1)의 이면(W1b)이 세정되어도 된다.
이 후, 디바이스층(D2)의 제 1 웨이퍼(W1)에 대한 전사에 관련된 모든 처리가 실시된 제 1 웨이퍼(W1)는, 트랜지션 장치(30)를 개재하여 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 카세트 배치대(10)의 카세트(Cw1)로 반송된다. 이렇게 하여, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 제 2 웨이퍼(W2)와 레이저 흡수층(P)과의 사이에 박리 촉진층(P2)이 형성되어 있음으로써, 제 2 웨이퍼(W2)를 제 1 웨이퍼(W1)로부터 적절하게 박리하는 것이, 즉, 디바이스층(D2)의 전사 처리를 적절하게 행할 수 있다. 구체적으로, 레이저 광의 조사에 의해 레이저 흡수층(P)에 발생한 응력이 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)과의 경계까지 이동하고, 이에 의해 당해 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)의 경계에 있어서의 접합 강도가 저하되기 때문에, 적절하게 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)을 박리할 수 있다. 또한 이 때, 박리 촉진층(P2)은 제 2 웨이퍼(W2)와는 밀착성이 낮은 재료(예를 들면 SiN)에 의해 형성되기 때문에, 제 2 웨이퍼(W2)를 박리 촉진층(P2)의 박리를 더 적절하게 행할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는 박리 촉진층(P2)으로서 제 2 웨이퍼(W2)(실리콘)와의 밀착성이 낮은 재료를 사용했지만, 박리 촉진층(P2)에 사용되는 재료는 이에 한정되지 않고, 예를 들면 제 2 웨이퍼(W2)(실리콘)와 열 팽창 계수가 상이한 재료를 사용해도 된다. 이러한 경우, 레이저 흡수층(P)에 대한 레이저 광(L)의 조사로 생기는 열에 의한 변형량이, 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)에서 상이하고, 이에 의해, 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)의 계면에 전단력이 생겨, 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)을 박리할 수 있다. 특히, 상술한 바와 같이 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)의 계면에 박리 개질층(M1)으로서 전단 응력을 발생시켜 축적하는 경우, 이와 같이 박리 촉진층(P2)으로서 열 팽창 계수가 상이한 재료를 사용함으로써, 보다 적절하게 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)의 박리를 행할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에 있어서는, 레이저 광(L)의 조사에 의해 제 2 웨이퍼(W2)를 박리 촉진층(P2)으로부터 박리했지만, 이 제 2 웨이퍼(W2)의 박리에 있어서는, 중합 웨이퍼(T)에 휨이 생기는 경우가 있다. 그리고, 이와 같이 중합 웨이퍼(T)에 휨이 생긴 경우, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼 처리를 적절하게 행할 수 없게 될 우려가 있다. 따라서, 이 중합 웨이퍼(T)의 휨을 억제하기 위하여, 레이저 흡수층(P)에 대한 레이저 광(L)의 조사가 행해질 시에, 중합 웨이퍼(T)를 상방으로부터 누르도록 해도 된다.
예를 들면, 중합 웨이퍼(T)가 위로 볼록한 형상으로 변형하도록 휨이 생기는 경우, 도 11에 나타내는 바와 같이, 중합 웨이퍼(T)의 중심부를 누름 부재(200)에 의해 누르도록 해도 된다. 구체적으로, 제 2 웨이퍼(W2)의 박리에 있어서는, 먼저, 누름 부재(200)에 의한 누름 범위인 레이저 흡수층(P)의 중심부에, 미리 박리 개질층(M1)을 형성한다. 박리 개질층(M1)의 직경 방향에 대한 형성 방향은 특별히 한정되지 않는다. 레이저 흡수층(P)의 중심부에 박리 개질층(M1)을 형성하면, 다음으로, 당해 박리 개질층(M1)이 형성된 중합 웨이퍼(T)의 중심부를 누름 부재(200)에 의해 누른다. 그리고 이 후, 누름 부재(200)에 의해 중심부가 눌린 상태로, 레이저 흡수층(P)의 외주부에 대하여 박리 개질층(M1)을 형성하고, 이 후, 제 2 웨이퍼(W2)를 박리한다. 이 때, 중합 웨이퍼(T)의 중심부가 누름 부재(200)에 의해 억제되어 있기 때문에, 레이저 흡수층(P)의 외주부에 대한 박리 개질층(M1)의 형성, 및 제 2 웨이퍼(W2)의 박리에 있어 중합 웨이퍼(T)에 휨이 생기는 것이 억제된다.
또한, 레이저 광(L)의 조사에 있어서는 중합 웨이퍼(T)를 회전시키기 때문에, 누름 부재(200)의 단부는 중합 웨이퍼(T)와 함께 회전 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
또한 예를 들면, 중합 웨이퍼(T)가 아래로 볼록한 형상으로 변형하도록 휨이 생기는 경우, 도 12에 나타내는 바와 같이, 중합 웨이퍼(T)의 주연부(We)를 누름 부재(200)에 의해 누르도록 해도 된다. 구체적으로, 제 2 웨이퍼(W2)의 박리에 있어서는, 먼저, 누름 부재(200)에 의한 누름 범위인 레이저 흡수층(P)의 외주부에, 미리 박리 개질층(M1)을 형성한다. 레이저 흡수층(P)의 외주부에 박리 개질층(M1)을 형성하면, 다음으로, 당해 박리 개질층(M1)이 형성된 중합 웨이퍼(T)의 외주부를 누름 부재(200)에 의해 누른다. 그리고 이 후, 누름 부재(200)에 의해 외주부가 눌린 상태로, 레이저 흡수층(P)의 중심부에 대하여 박리 개질층(M1)을 형성하고, 이 후, 제 2 웨이퍼(W2)를 박리한다. 이 때, 중합 웨이퍼(T)의 외주부가 누름 부재(200)에 의해 억제되어 있기 때문에, 레이저 흡수층(P)의 중심부에 대한 박리 개질층(M1)의 형성, 및 제 2 웨이퍼(W2)의 박리에 있어 중합 웨이퍼(T)에 휨이 생기는 것이 억제된다.
또한, 이상의 실시 형태에서 처리되는 중합 웨이퍼(T)에 있어서, 도 13에 나타내는 바와 같이 레이저 흡수층(P)과 디바이스층(D2)의 사이에는, 반사막(R)이 마련되어 있어도 된다. 즉 반사막(R)은, 레이저 흡수층(P)에 있어서, 레이저 광(L)의 입사면과 반대측의 면에 형성되어 있다. 반사막(R)에는, 레이저 광(L)에 대한 반사율이 높고, 융점이 높은 재료, 예를 들면 금속막이 이용된다. 또한, 디바이스층(D2)은 기능을 가지는 층이며, 반사막(R)과는 상이한 것이다.
이러한 경우, 레이저 헤드(110)로부터 발해진 레이저 광(L)은, 제 2 웨이퍼(W2)를 투과하고, 레이저 흡수층(P)에 있어서 거의 모두 흡수되는데, 다 흡수할 수 없었던 레이저 광(L)이 존재했다 하더라도, 반사막(R)에서 반사된다. 그 결과, 레이저 광(L)이 디바이스층(D2)에 도달하지 않고, 디바이스층(D2)이 데미지를 입는 것을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 반사막(R)에서 반사된 레이저 광(L)은, 레이저 흡수층(P)에 흡수된다. 따라서, 제 2 웨이퍼(W2)의 박리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에 있어서는 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서 중합 웨이퍼(T)의 레이저 리프트 오프 처리, 즉 제 1 웨이퍼(W1)에 대한 디바이스층(D2)의 전사 처리를 행하는 경우에 대하여 설명했지만, 상술한 바와 같이, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서는 제 2 웨이퍼(W2)의 엣지트림 처리를 행할 수 있다. 이하, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서 제 2 웨이퍼(W2)의 엣지트림을 행하는 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 반입반출 블록(G1)의 카세트 배치대(10)에 배치된 카세트(Ct)로부터 중합 웨이퍼(T)가 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 취출되고, 트랜지션 장치(30)를 개재하여 웨이퍼 반송 장치(40)로 전달된 후, 내부용 레이저 조사 장치(70)로 반송된다.
내부용 레이저 조사 장치(70)에서는, 도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이 제 2 웨이퍼(W2)의 내부에 레이저 광(L2)(YAG 레이저 광)을 조사하고, 후술하는 엣지트림에 있어서 주연부(We)를 제거할 시의 기점이 되는 주연 개질층(M2)을 형성한다. 주연 개질층(M2)으로부터는, 제 2 웨이퍼(W2)의 두께 방향으로 크랙(C2)이 신전한다. 크랙(C2)의 상단부, 및 하단부는, 각각 예를 들면 제 2 웨이퍼(W2)의 이면(W2b), 및 표면(W2a)에 도달시킨다. 제 2 웨이퍼(W2)의 내부에 주연 개질층(M2)이 형성된 중합 웨이퍼(T)는, 다음으로, 웨이퍼 반송 장치(40)에 의해 계면용 레이저 조사 장치(80)로 반송된다.
계면용 레이저 조사 장치(80)에 있어서 중합 웨이퍼(T)는, 제 2 웨이퍼(W2)의 제거 대상으로서의 주연부(We)에 있어서의 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 접합 강도가 저하된다. 구체적으로, 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같이 레이저 흡수층(P)에 레이저 광(L)(CO2 레이저)을 조사하고, 내부용 레이저 조사 장치(70)로 형성된 주연 개질층(M2)보다 직경 방향 외측에 있어서, 레이저 흡수층(P)의 내부에 응력이 발생한다. 또한, 발생한 응력은, 도 14의 (c)에 나타내는 바와 같이 박리 촉진층(P2)을 투과하고, 이에 의해 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)과의 경계에 응력이 축적된다.
주연부(We)의 전면에 있어서 박리 개질층(M1)이 형성되고, 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 접합 강도가 저하된 중합 웨이퍼(T)는, 다음으로, 웨이퍼 반송 장치(40)에 의해 주연 제거 장치(50)로 반송된다.
주연 제거 장치(50)에 있어서 중합 웨이퍼(T)는, 도 14의 (d)에 나타내는 바와 같이, 주연 개질층(M2), 및 크랙(C2)을 기점으로, 제 2 웨이퍼(W2)의 주연부(We)가 제거된다(엣지트림). 또한, 주연 제거 장치(50)에 있어서의 엣지트림 방법은 임의로 선택할 수 있다. 이 때, 주연부(We)의 제거에 있어서는 박리 개질층(M1)의 형성에 의해 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)의 접합 강도가 저하되어 있기 때문에, 주연부(We)의 제거를 용이하게 행할 수 있다.
제 2 웨이퍼(W2)의 주연부(We)가 제거된 중합 웨이퍼(T)는, 다음으로, 웨이퍼 반송 장치(40)에 의해 세정 장치(60)로 반송된다. 세정 장치(60)에서는, 중합 웨이퍼(T)의 스크럽 세정이 행해진다. 이 후, 모든 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 반송 장치(40)에 의해 세정 장치(60)로부터 반출되어, 트랜지션 장치(30)를 개재하여 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.
이상과 같이, 본 개시에 따른 기술에 의하면, 계면용 레이저 조사 장치(80)에 있어서 주연부(We)에 있어서의 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)의 접합 강도를 저하시킬 수 있고, 이에 의해, 주연 제거 장치(50)에 있어서 적절하게 주연부(We)의 제거, 즉 엣지트림을 행할 수 있다.
또한, 내부용 레이저 조사 장치(70), 및 계면용 레이저 조사 장치(80)에 의한 중합 웨이퍼(T)의 처리 순서는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 계면용 레이저 조사 장치(80)에 있어서 주연부(We)의 박리가 행해진 후, 내부용 레이저 조사 장치(70)에 있어서 주연 개질층(M2)이 형성되어도 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.
D2 : 디바이스층
L : 레이저 광
P : 레이저 흡수층
P2 : 박리 촉진층
T : 중합 웨이퍼
W1 : 제 1 웨이퍼
W2 : 제 2 웨이퍼
W2a : 표면
W2b : 이면
L : 레이저 광
P : 레이저 흡수층
P2 : 박리 촉진층
T : 중합 웨이퍼
W1 : 제 1 웨이퍼
W2 : 제 2 웨이퍼
W2a : 표면
W2b : 이면
Claims (20)
- 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판의 처리 방법으로서,
상기 제 2 기판에는 박리 촉진층 및 레이저 흡수층이 이 순으로 적층되어 형성되고,
상기 레이저 흡수층에 대하여 레이저 광을 조사하여 박리 개질층을 형성하고, 상기 레이저 흡수층의 내부에 응력을 발생시키는 것과,
상기 제 2 기판과 상기 박리 촉진층의 경계를 따라 상기 제 1 기판으로부터 상기 제 2 기판을 박리하는 것을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 박리 촉진층의 두께는 상기 레이저 흡수층의 두께보다 작은, 기판 처리 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 박리 촉진층의 두께는 상기 레이저 흡수층의 두께의 1/10인, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박리 개질층의 형성에 있어서는,
상기 레이저 흡수층의 내부에 발생한 응력을, 상기 박리 촉진층을 투과시켜 상기 제 2 기판과 상기 박리 촉진층의 경계에 축적시키고, 상기 박리 촉진층과 상기 제 2 기판의 접합 강도를 저하시키는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박리 촉진층은, 상기 박리 촉진층과 상기 제 2 기판과의 접착력이, 상기 박리 촉진층과 상기 레이저 흡수층과의 접착력보다 작은 재료에 의해 형성되는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박리 촉진층은, 상기 제 2 기판과는 상이한 열 팽창률을 가지는 재료에 의해 형성되는, 기판 처리 방법. - 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 박리 촉진층을 형성하는 재료가 SiN인, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 기판의 박리는, 상기 레이저 흡수층의 내부에 발생하고, 축적된 상기 응력을 연쇄적으로 해제함으로써 행하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 기판의 제거 대상의 주연부와, 상기 제 2 기판의 중앙부의 경계를 따라 주연 개질층을 형성하는 것을 포함하고,
상기 박리 개질층을, 상기 주연 개질층보다 직경 방향 외측에 형성하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 흡수층에 있어서, 상기 레이저 광의 입사면과 반대측의 면에 반사막이 형성되고,
상기 레이저 흡수층에 조사된 상기 레이저 광 중, 상기 레이저 흡수층에서 흡수되지 않는 상기 레이저 광을 상기 반사막에서 반사하고,
상기 반사막에서 반사된 상기 레이저 광은, 상기 레이저 흡수층에 흡수되는, 기판 처리 방법. - 제 1 기판과, 박리 촉진층 및 레이저 흡수층이 이 순으로 적층되어 형성된 제 2 기판이 접합된 중합 기판을 처리하는 장치로서,
상기 레이저 흡수층에 대하여 레이저 광을 조사하는 레이저 조사부와,
상기 제 2 기판을 상기 제 1 기판으로부터 박리하는 박리부와,
상기 레이저 조사부 및 박리부의 동작을 제어하는 제어부를 가지고,
상기 제어부는,
상기 레이저 광의 조사에 의해 박리 개질층을 형성하고, 상기 레이저 흡수층의 내부에 응력을 발생시킨 후,
상기 제 2 기판과 상기 박리 촉진층의 경계를 따라 상기 제 1 기판으로부터 상기 제 2 기판을 박리 가능하게, 상기 레이저 조사부의 동작을 제어하는, 기판 처리 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 박리 촉진층의 두께는 상기 레이저 흡수층의 두께보다 작은, 기판 처리 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 박리 촉진층의 두께는 상기 레이저 흡수층의 두께의 1/10인, 기판 처리 장치. - 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 레이저 흡수층의 개질에 의해 발생한 응력을, 상기 박리 촉진층을 투과시켜 상기 제 2 기판과 상기 박리 촉진층의 경계에 축적되고, 상기 박리 촉진층과 상기 제 2 기판의 접합 강도를 저하시키도록, 상기 레이저 조사부의 동작을 제어하는, 기판 처리 장치. - 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박리 촉진층은, 상기 박리 촉진층과 상기 제 2 기판과의 접착력이, 상기 박리 촉진층과 상기 레이저 흡수층과의 접착력보다 작은 재료에 의해 형성되는, 기판 처리 장치. - 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박리 촉진층은, 상기 제 2 기판과는 상이한 열 팽창률을 가지는 재료에 의해 형성되는, 기판 처리 장치. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 박리 촉진층을 형성하는 재료가 SiN인, 기판 처리 장치. - 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제 2 기판의 박리를, 상기 레이저 흡수층의 내부에 발생하고, 축적된 상기 응력을 연쇄적으로 해제함으로써 행하는 것이 가능하게, 상기 레이저 조사부 및 상기 박리부의 동작을 제어하는 기판 처리 장치. - 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 기판의 주연부와, 상기 제 2 기판의 중앙부의 경계를 따라 주연 개질층을 형성하는 제 2 레이저 조사부를 가지고,
상기 제어부는, 상기 박리 개질층을, 상기 주연 개질층보다 직경 방향 외측에 형성하도록, 상기 레이저 조사부의 동작을 제어하는, 기판 처리 장치. - 제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 흡수층에 있어서, 상기 레이저 광의 입사면과 반대측의 면에 반사막이 형성되어 있는, 기판 처리 장치.
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