KR20220158024A - 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 레이저 흡수층이 형성되고, 상기 레이저 흡수층에 대하여, 레이저 광을 펄스 형상으로 조사하여 박리 개질층을 형성하고, 상기 레이저 흡수층의 내부에 응력을 축적하는 것과, 축적된 상기 응력을 연쇄적으로 해제하고, 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 레이저 흡수층이 형성되고, 상기 레이저 흡수층에 대하여, 레이저 광을 펄스 형상으로 조사하여 박리 개질층을 형성하고, 상기 레이저 흡수층의 내부에 응력을 축적하는 것과, 축적된 상기 응력을 연쇄적으로 해제하여, 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 처리의 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 박리 개질층의 다른 형성예를 나타내는 평면도이다.
도 11은 다른 실시 형태에 따른 레이저 조사부의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 12는 다른 실시 형태에 있어서 음향 광학 변조기로 레이저 광의 주파수를 변경하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 13은 다른 실시 형태에 있어서 음향 광학 변조기로 레이저 광의 주파수를 변경하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 14는 다른 실시 형태에 따른 레이저 조사부의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 15는 다른 실시 형태에 따른 레이저 조사부의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 16은 본 실시 형태에 있어서 형성된 박리 개질층의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 17은 본 실시 형태에 따른 박리 개질층의 다른 형성예를 나타내는 평면도이다.
도 18은 본 실시 형태에 따른 제 2 웨이퍼의 다른 박리예를 나타내는 설명도이다.
도 19는 제 2 웨이퍼의 누름의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 20은 제 2 웨이퍼의 누름의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 21은 다른 실시 형태에 있어서의 중합 웨이퍼의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 22는 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 처리의 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 박리 개질층의 다른 형성예를 나타내는 평면도이다.
도 11은 다른 실시 형태에 따른 레이저 조사부의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 12는 다른 실시 형태에 있어서 음향 광학 변조기로 레이저 광의 주파수를 변경하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 13은 다른 실시 형태에 있어서 음향 광학 변조기로 레이저 광의 주파수를 변경하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 14는 다른 실시 형태에 따른 레이저 조사부의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 15는 다른 실시 형태에 따른 레이저 조사부의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 16은 본 실시 형태에 있어서 형성된 박리 개질층의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 17은 본 실시 형태에 따른 박리 개질층의 다른 형성예를 나타내는 평면도이다.
도 18은 본 실시 형태에 따른 제 2 웨이퍼의 다른 박리예를 나타내는 설명도이다.
도 19는 제 2 웨이퍼의 누름의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 20은 제 2 웨이퍼의 누름의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 21은 다른 실시 형태에 있어서의 중합 웨이퍼의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 22는 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, 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, 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, 흡수층으로서의 박리 산화막에 CO2 레이저를 조사함으로써, 박리 산화막과 기판의 계면에 있어서 박리를 일으키고 있다.
여기서, 발명자들이 예의 검토한 바, 단순히 흡수층에 대하여 레이저 광(CO2 레이저)을 조사한 것 만으로는, 기판과 박리 산화막(디바이스층)의 박리가 일어나지 않는, 즉 적절하게 전사를 행할 수 없는 경우가 있는 것을 알았다. 즉, 박리의 발생 요인이, 레이저 광의 에너지량은 아니며, 피크 파워(조사되는 레이저 광의 최대 강도)인 것을 발견했다. 피크 파워는, 예를 들면 레이저 광의 주파수를 저하시킴으로써 높게 할 수 있다.
이상과 같이, 특허 문헌 1에 기재되는 방법과 같이 레이저 광의 조사에 의해 기판과 흡수층(디바이스층)의 박리를 발생시키기 위해서는, 예를 들면 당해 흡수층에 조사하는 레이저 광의 주파수를 저하시킴으로써, 피크 파워를 높게 할 필요가 있다. 그러나, 예를 들면 이와 같이 레이저 광의 주파수를 저하시킨 경우, 기판과 흡수층의 전면을 박리하기 위하여 요하는 시간이 증가하여, 디바이스층의 전사에 관련된 스루풋이 저하된다. 그리고, 특허 문헌 1의 방법에서는, 레이저 광의 주파수에 대해서는 완전히 고려되어 있지 않으며, 그 시사도 없다. 따라서, 종래의 디바이스층의 전사 방법에는 개선의 여지가 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(F2)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 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. 또한, 표면(W2a)에는, 레이저 흡수층(P), 디바이스층(D2) 및 표면막(F2)이 형성되어 있지 않은 경우도 있다. 이 경우, 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)로 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.
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 전면을 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 조사부(110)가 마련되어 있다. 레이저 조사부(110)는 레이저 헤드(111), 광학계(112) 및 렌즈(113)를 가지고 있다. 레이저 헤드(111)는, 레이저 광을 펄스 형상으로 발진한다. 광학계(112)는, 레이저 광의 강도 또는 위치를 제어하여, 혹은 레이저 광을 감쇠시켜 출력을 조정한다. 렌즈(113)는 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 조사부(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, 렌즈(113)는, 승강 기구(도시하지 않음)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다.
또한, 척(100)의 상방에는, 하면에 제 2 웨이퍼(W2)의 이면(W2b)을 흡착 유지하기 위한 흡착면을 가지는 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 트림 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 조사부(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 조사부(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)를 투과하여, 레이저 흡수층(P)에 있어서 흡수된다. 그리고, 이 레이저 광(L)을 흡수한 레이저 흡수층(P)의 내부에는 응력이 발생한다. 이하, 이와 같이 레이저 광의 조사에 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 제 2 웨이퍼(W2)와 레이저 흡수층(P)을 박리시키지 않는 출력으로 제어된다. 환언하면, 예를 들면 레이저 광(L)의 주파수를 올림으로써 피크 파워를 저하시켜, 당해 레이저 광(L)의 조사에 의해서는 제 2 웨이퍼(W2)와 레이저 흡수층(P)의 박리가 발생하지 않도록, 박리 개질층(M1)을 형성한다.
이와 같이 레이저 광(L)의 조사에 의해 제 2 웨이퍼(W2)와 레이저 흡수층(P)의 박리를 발생시키지 않고, 발생한 응력의 도망갈 곳을 없앰으로써, 레이저 흡수층(P)의 내부에는 발생한 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, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2), 또는 디바이스층(D2)과의 열 팽창 계수의 차에 의해, 박리 개질층(M1)으로서 전단 응력이 축적된다. 또한, 이와 같이 제 2 웨이퍼(W2)와 레이저 흡수층(P)의 박리를 발생시키지 않고, 레이저 광의 조사에 의해 발생한 응력을 축적함으로써, 박리 개질층(M1)의 형성 위치에 있어서는 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 접합 강도가 저하된다.
또한, 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 직경 방향 내측으로부터 외측을 향해 조사되고, 그 결과, 내측으로부터 외측으로 나선 형상으로 조사된다. 또한, 도 6에 나타내는 검은색 화살표는 척(100)의 회전 방향을 나타내고 있다.
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 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 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, 렌즈(113)를 이동시켜, 척(100)에 대하여 렌즈(113)를 상대적으로 회전시켜도 된다. 또한, 척(100)을 Y축 방향으로 이동시켰지만, 렌즈(113)를 Y축 방향으로 이동시켜도 된다. 또한, 박리 개질층(M1)의 형성 방향은, 레이저 흡수층(P)의 직경 방향 내측으로부터 외측에 한정되지 않고, 직경 방향 외측으로부터 내측을 향해 형성해도 된다.
이와 같이 하여 복수의 박리 개질층(M1)을 연속적으로 형성하면, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제 2 웨이퍼(W2)와 레이저 흡수층(P)의 박리가 발생하지 않고 박리 개질층(M1)이 형성된 영역(이하, '미박리 영역(R1)'이라 함)이, 레이저 흡수층(P)의 직경 방향 내측으로부터 외측을 향해 순차 형성된다. 미박리 영역(R1)에 있어서는, 상술한 바와 같이 각각의 박리 개질층(M1)의 형성에 있어서 발생한 응력이 축적되어 있다.
미박리 영역(R1)의 형성을 계속해 가면, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 박리 개질층(M1)의 형성 위치가 제 2 웨이퍼(W2)의 단부 근방, 환언하면, 제 1 웨이퍼(W1)와 제 2 웨이퍼(W2)가 접합된 접합 영역(Ac)과, 당해 접합 영역(Ac)의 직경 방향 외측의 미접합 영역(Ae)과의 경계(Ad)에 도달한다. 또한, 여기서 경계(Ad)란, 예를 들면 제 1 웨이퍼(W1)와 제 2 웨이퍼(W2)와의 접합에 의해 형성된 접합 단부여도 되며, 예를 들면 제 1 웨이퍼(W1)와 제 2 웨이퍼(W2)의 접합 계면의 제거 등에 의해 의도적으로 형성된 것이어도 된다. 즉 미접합 영역(Ae)이란, 경계(Ad)의 직경 방향 외측의 영역으로서, 예를 들면 접합 계면의 제거 등에 의해 의도적으로 제 1 웨이퍼(W1)와 제 2 웨이퍼(W2)의 접합 강도가 없애진 영역이어도 되며, 예를 들면 단순히 제 1 웨이퍼(W1)와 제 2 웨이퍼(W2)가 실제로 접합된 접합 영역(Ac)의 직경 방향 외측의 영역이어도 된다.
박리 개질층(M1)의 형성 위치가 경계(Ad)에 도달하면, 당해 박리 개질층(M1)으로서 축적된 응력이, 미접합 영역(Ae)의 형성 공간, 즉 중합 웨이퍼(T)의 외부로 해제된다. 축적된 응력이 해제되면, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 경계(Ad)의 근방에 형성된 박리 개질층(M1)의 형성 위치에 있어서는 레이저 흡수층(P)의 두께 방향, 즉 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리 방향으로 힘이 작용하여, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리가 발생한다.
이어서, 경계(Ad)의 근방에 있어서 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)가 박리되면, 이러한 박리에 의해 레이저 흡수층(P)의 두께 방향으로 작용하는 힘의 영향으로, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리가 레이저 흡수층(P)의 직경 방향 내측으로 진행된다. 그리고, 직경 방향 내측으로 진행된 박리는, 인접하는 박리 개질층(M1)에 도달한다. 즉, 인접하는 박리 개질층(M1)의 형성 위치에 있어서 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리가 발생한다.
인접하는 박리 개질층(M1)의 형성 위치에 있어서 박리가 발생하면, 당해 박리 개질층(M1)으로서 축적된 응력이 해제된다. 이에 의해 당해 박리 개질층(M1)의 형성 위치에 있어서 레이저 흡수층(P)의 두께 방향으로 힘이 작용하여, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리가, 직경 방향 내측으로 더 진행된다.
그리고, 이와 같이 연쇄적으로 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리, 응력의 해제, 직경 방향 내측으로의 박리의 진전이 반복됨으로써, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이, 박리 영역(R2)이 레이저 흡수층(P)의 직경 방향 외측으로부터 내측을 향해 순차 형성된다. 그리고, 제 2 웨이퍼(W2)의 전면이, 레이저 흡수층(P)(제 1 웨이퍼(W1))으로부터 박리됨으로써, 제 2 웨이퍼(W2)의 디바이스층(D2)이 제 1 웨이퍼(W1)측으로 전사된다.
본 실시 형태에 따르면, 미박리 영역(R1)의 형성, 즉 박리 개질층(M1)의 연속적인 형성에 있어서는, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리를 발생시키지 않도록 레이저 광(L)의 피크 파워(주파수)가 제어된다. 그리고, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)는, 경계(Ad)의 근방에 박리의 기점이 되는 박리 개질층(M1)(이하, '기점 개질층(M1s)'이라 함)이 형성됨으로써, 미박리 영역(R1)의 박리 개질층(M1)을 기점으로 하여 박리가 자연 진행된다. 이에 의해, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리에 있어서 레이저 광(L)의 주파수를 저하시킬 필요가 없기 때문에, 디바이스층(D2)의 전사 처리에 걸리는 시간이 단축되어, 즉 스루풋의 저하가 억제된다. 또한, 이와 같이 레이저 광(L)의 피크 파워를 상승시킬 필요가 없기 때문에, 디바이스층(D2)의 전사 처리에 걸리는 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
제 2 웨이퍼(W2)의 전면이 레이저 흡수층(P)으로부터 박리되면, 다음으로, 이동 기구(104)에 의해 척(100)을 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, 레이저 흡수층(P)(제 1 웨이퍼(W1))으로부터 제 2 웨이퍼(W2)를 박리한다. 이 때, 상술한 바와 같이 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 계면에는 박리가 생겨 있으므로, 큰 하중을 가하지 않고, 레이저 흡수층(P)으로부터 제 2 웨이퍼(W2)를 박리할 수 있다.
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 레이저 흡수층(P)의 표면이 스크럽 세정된다. 또한, 세정 장치(60)에서는, 레이저 흡수층(P)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, 계면용 레이저 조사 장치(80)에 있어서 조사되는 레이저 광(L)의 출력이, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리를 발생시키지 않는 피크 파워로 제어된다. 즉, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리에 있어 레이저 광(L)의 주파수를 저하시킬 필요가 없기 때문에, 디바이스층(D2)의 제 1 웨이퍼(W1)에 대한 전사에 관련된 스루풋의 저하가 억제된다. 또한, 이와 같이 레이저 광(L)의 피크 파워를 저하시킨 경우라도, 박리 개질층(M1)의 형성에 의해 축적된 응력을 해제함으로써, 적절하게 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리를 발생시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에 있어서는, 기점 개질층(M1s)으로서 경계(Ad)의 근방에 박리 개질층(M1)을 형성함으로써 응력을 개방하여, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 연쇄적인 박리를 개시했지만, 박리의 개시 방법은 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 예를 들면 레이저 흡수층(P)에 형성된 미박리 영역(R1)의 외측에 있어서, 박리의 기점이 되는 기점 개질층(M1s)을 형성함으로써, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 연쇄적인 박리를 개시해도 된다. 이 때, 기점 개질층(M1s)은, 레이저 광(L)의 조사에 의해 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리가 발생하는 고피크 파워(저주파수)로 형성한다. 이와 같이 레이저 광(L)의 조사에 의해 박리를 발생시킴으로써 압축 응력이 해제되고, 이 후, 연쇄적으로 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리가 진행된다. 그리고, 이와 같이 기점 개질층(M1s)의 형성에 따른 피크 파워를 상승시키기 위하여 주파수를 저하시킨 경우라도, 미박리 영역(R1)은 상기 실시 형태와 동일한 방법에 의해 형성할 수 있기 때문에, 디바이스층(D2)의 제 1 웨이퍼(W1)에 대한 전사에 관련된 스루풋의 저하를 억제할 수 있다.
또한 이 경우, 미박리 영역(R1)의 형성에 앞서 기점 개질층(M1s)을 형성할 수 있다. 즉, 기점 개질층(M1s)의 형성에 의해 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)를 미리 박리시키는 것에 의해, 이 후, 미박리 영역(R1)으로서의 박리 개질층(M1)의 형성 위치가 기점 개질층(M1s)의 형성 위치에 도달함으로써, 당해 기점 개질층(M1s)에 있어서 압축 응력이 해제되어, 연쇄적인 박리의 진행을 개시할 수 있다.
여기서, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리를 면내에서 균일하게 하기 위해서는, 레이저 광(L)을 조사하는 간격, 즉 펄스의 간격을 일정하게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 상술한 바와 같이 레이저 광(L)의 조사에 있어 척(100)(중합 웨이퍼(T))을 회전시킨 경우, 척(100)의 레이저 조사부(110)(렌즈(113))에 대한 상대적인 회전 속도는, 직경 방향 외측보다 직경 방향 내측이 커진다. 즉, 척(100)의 회전 속도가 일정한 경우라도, 레이저 광(L)의 조사 위치가 직경 방향 내측인 경우에는, 레이저 광(L)의 간격이 작아져, 레이저 흡수층(P)의 중심부에서는 레이저 광(L)이 겹치는 경우가 있을 수 있다. 그리고, 이와 같이 레이저 광(L)이 겹치면, 중심부에 있어서 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리를 적절하게 할 수 없게 되거나, 레이저 광(L)의 통과 광이 발생하여 디바이스층(D2)에 영향을 줄 우려가 있다.
따라서 본 실시 형태에서는, 제 2 웨이퍼(W2)와 레이저 흡수층(P)의 박리에 있어, 도 10에 나타내는 바와 같이, 레이저 흡수층(P)의 중심부(Pc)에 있어서는, 응력의 해제에 의해 박리 영역(R2)이 자연스럽게 신전하여 형성되는 범위에서 박리 개질층(M1)의 형성을 생략해도 된다. 이와 같이 레이저 흡수층(P)의 중심부에 박리 개질층(M1)을 형성하지 않는 경우라도, 직경 방향 외측으로부터 진행되는 박리(응력 해제)의 작용에 의해 박리가 신전하여, 당해 중심부에 있어서도 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)를 박리할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 척(100)의 레이저 조사부(110)(렌즈(113))에 대한 상대적인 회전 속도가 커지는 직경 방향 내측에 있어서는 레이저 광(L)의 주파수를 작게 하고, 직경 방향 외측에 있어서는 레이저 광(L)의 주파수를 크게 함으로써, 레이저 흡수층(P)에 대한 레이저 광(L)의 상대적인 조사 간격을 대략 일정하게 제어해도 된다. 단, 이와 같이 주파수를 변화시키는 경우에 있어서, 레이저 헤드(111)의 레이저 발진기에 있어서 레이저 광(L)의 주파수를 변경하면, 당해 레이저 광(L)의 펄스 파형도 바뀐다. 따라서, 레이저 광(L)의 출력 또는 펄스 파형을 고려한 복잡한 조정이 필요해져, 레이저 처리의 프로세스 제어가 어렵다.
따라서 본 실시 형태에 있어서는, 음향 광학 변조기를 이용하여 레이저 광(L)의 주파수를 제어한다. 상술한 바와 같이 레이저 조사부(110)는, 레이저 헤드(111), 광학계(112) 및 렌즈(113)를 가지고 있다.
도 11에 나타내는 바와 같이 레이저 헤드(111)는, 레이저 광을 펄스 형상으로 발진하는 레이저 발진기(130)를 가지고 있다. 레이저 발진기(130)로부터 발진되는 레이저 광의 주파수는, 후술하는 음향 광학 변조기(131)가 제어할 수 있는 최고 주파수이다. 또한, 레이저 헤드(111)는 레이저 발진기(130) 외의 기기, 예를 들면 증폭기 등을 가지고 있어도 된다.
광학계(112)는, 레이저 발진기(130)로부터의 레이저 광을 상이한 방향으로 변향시키는 광학 소자로서의 음향 광학 변조기(AOM)(131)와, 레이저 발진기(130)로부터의 레이저 광을 감쇠시켜, 레이저 광의 출력을 조정하는 감쇠기로서의 어테뉴에이터(132)를 가지고 있다. 음향 광학 변조기(131)와 어테뉴에이터(132)는, 레이저 발진기(130)측으로부터 이 순으로 마련되어 있다.
음향 광학 변조기(131)는, 레이저 광의 강도 및 위치를 전기적으로 고속으로 제어하는 광학 변조기이다. 도 12에 나타내는 바와 같이 음향 광학 변조기(131)는, 레이저 발진기(130)로부터의 레이저 광(L1)이 입사했을 시, 전압을 인가하여 레이저 광(L1)의 굴절률을 변화시킴으로써, 당해 레이저 광(L1)을 상이한 방향으로 변향시킨다. 구체적으로 전압을 조정함으로써, 레이저 광(L1)의 변경 각도를 제어할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 예를 들면 레이저 광(L1)을 2 개의 상이한 방향으로 변향시켜, 일방향의 레이저 광(L2)은 레이저 흡수층(P)에 조사되고, 타방향의 레이저 광(L3)은 레이저 흡수층(P)에 조사되지 않는다. 이 레이저 광(L2, L3)의 변향을 제어함으로써, 레이저 흡수층(P)에 조사되는 레이저 광(L2)의 주파수를 조정할 수 있다.
이러한 경우, 음향 광학 변조기(131)를 이용하여 레이저 광(L1)의 펄스를 솎아냄으로써, 레이저 흡수층(P)에 조사되는 레이저 광(L2)의 주파수를 조정할 수 있다. 예를 들면, 어느 타이밍에 있어서, 레이저 광(L1)에 대한 레이저 광(L2)과 레이저 광(L3)의 변향률을 100 : 0으로 하면, 레이저 광(L1)이 그대로 레이저 광(L2)이 되어 레이저 흡수층(P)에 조사된다. 한편, 다른 타이밍에 있어서, 레이저 광(L1)에 대한 레이저 광(L2)과 레이저 광(L3)의 변향률을 0 : 100으로 하면, 레이저 광(L2)은 0(제로)가 되어, 레이저 흡수층(P)에 레이저 광(L2)은 조사되지 않는다. 이러한 경우, 도 13의 (a)에 나타내는 레이저 발진기(130)로부터의 레이저 광(L1)의 주파수에 대하여, 도 13의 (b)에 나타내는 음향 광학 변조기(131)로 변향한 레이저 광(L2)의 주파수를 조정할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 레이저 광(L1)의 주파수는, 음향 광학 변조기(131)가 제어할 수 있는 최고 주파수이기 때문에, 레이저 광(L2)의 주파수를 임의로 조정할 수 있다. 또한, 도 13의 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 레이저 광(L2)의 강도를 나타낸다. 즉, 도 13의 그래프 중의 밀도가 레이저 광(L2)의 주파수를 나타낸다.
게다가 이 경우, 레이저 발진기(130)로부터 발진되는 레이저 광(L1)의 주파수를 변경하지 않으므로, 레이저 광(L1)의 펄스 파형은 변하지 않아, 레이저 광(L2)의 펄스 파형도 레이저 광(L1)의 펄스 파형과 동일하게 할 수 있다. 따라서, 레이저 광(L2)의 주파수를 용이하게 조정할 수 있고, 상술한 바와 같은 종래의 복잡한 조정은 불필요해져, 레이저 처리의 프로세스 제어가 용이해진다.
또한, 본 실시 형태에서는 광학 소자로서 음향 광학 변조기(131)를 이용했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 광학 소자로서, 전기 광학 변조기(EOM)를 이용해도 된다. 또한, 음향 광학 편향기(AOD) 또는 전기 광학 편향기(EOD) 등의 광학 편향기를 이용해도 된다.
이어서, 레이저 조사부(210)로부터 레이저 흡수층(P)에 레이저 광(L2)을 조사할 시의, 당해 레이저 광(L2)의 제어 방법에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 레이저 광(L2)의 조사 위치가 레이저 흡수층(P)의 직경 방향 외측에 있는 경우에는 주파수를 크게 하고, 레이저 광(L2)의 조사 위치가 내측에 있는 경우에 주파수를 작게 한다.
이하, 구체예를 이용하여 설명한다. 또한, 이 구체예에 있어서의 수치는 일례로서, 본 개시가 이 수치에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 레이저 흡수층(P)의 직경 방향 외측과 내측의 각각에 있어서, 박리에 필요한 에너지를 400 μJ로 한다. 레이저 흡수층(P)의 직경 방향 외측에 있어서의 레이저 광(L2)의 필요 주파수를 100 kHz로 하고, 내측에 있어서의 레이저 광의 필요 주파수를 50 kHz로 한다. 레이저 발진기(130)로부터의 레이저 광(L1)의 주파수는 100 kHz, 출력은 40 W로 한다.
이러한 경우, 레이저 흡수층(P)의 직경 방향 외측에 대해서는, 음향 광학 변조기(131)에 있어서 레이저 발진기(130)로부터의 레이저 광(L1)의 펄스를 솎아내지 않는다. 그러면, 레이저 흡수층(P)에 조사되는 레이저 광(L2)의 주파수는, 레이저 광(L1)의 주파수와 동일한 100 kHz로 할 수 있다. 또한, 레이저 광(L2)의 출력도 레이저 광(L1)의 출력과 동일한 40 W가 된다. 그리고, 레이저 광(L2)의 에너지는 400 μJ(= 40 W / 100 kHz)가 되어, 박리를 적절하게 행할 수 있다.
한편, 레이저 흡수층(P)의 직경 방향 내측에 대해서는, 음향 광학 변조기(131)에 있어서 레이저 발진기(130)로부터의 레이저 광(L1)의 펄스를 반 솎아낸다. 그러면, 레이저 흡수층(P)에 조사되는 레이저 광(L2)의 주파수는, 레이저 광(L1)의 주파수의 반인 50 kHz로 할 수 있다. 또한, 이 레이저 광(L1)의 솎아내기에 의해, 레이저 광(L2)의 출력도 레이저 광(L1)의 출력의 반인 20 W가 된다. 그리고, 레이저 광(L2)의 에너지는 400 μJ(= 20 W / 50 kHz)이 되어, 박리를 적절하게 행할 수 있다.
이와 같이 레이저 광(L2)의 주파수와 조사 위치에 따라, 펄스의 간격이 일정하게 되도록, 척(100)의 회전 속도를 제어한다. 그리고, 레이저 흡수층(P)의 중심부에서는, 척(100)의 최고 회전 속도를 유지하고, 음향 광학 변조기(131)가 당해 최고 회전 속도에 맞추어, 레이저 광(L2)의 주파수를 조정한다. 이에 의해, 척(100)의 고회전 속도, 레이저 광(L2)의 고주파수를 최대한 유지한 레이저 처리를 행할 수 있어, 고스루풋의 레이저 처리를 실현할 수 있다.
게다가 이 경우, 레이저 발진기(130)로부터의 레이저 광(L1)의 주파수를 변경하지 않으므로, 레이저 광(L1)의 펄스 파형은 변하지 않아, 레이저 광(L2)의 펄스 파형도 레이저 광(L1)의 펄스 파형과 동일하게 할 수 있다. 따라서, 레이저 광(L2)의 주파수를 용이하게 조정할 수 있어, 연속한 심리스인 가공이 가능해진다. 그 결과, 레이저 처리의 프로세스 제어가 용이해져, 안정된 프로세스를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 레이저 발진기(130)로부터의 레이저 광(L1)의 출력이 40 W였기 때문에, 박리에 필요한 에너지 400 μJ에 대하여 출력의 조정은 불필요했다. 이 점, 예를 들면 레이저 광(L1)의 출력이 50 W였을 경우에는, 어테뉴에이터(132)에 있어서 레이저 광(L1)의 출력을 20% 감쇠시켜 출력을 조정하면 된다.
이상의 실시 형태의 레이저 조사부(210)에서는, 음향 광학 변조기(131)는 광학계(112)의 내부에 있어서 어테뉴에이터(132)의 상류측에 마련되어 있었지만, 설치 장소는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 14에 나타내는 바와 같이 음향 광학 변조기(131)는 광학계(112)의 내부에 있어서 어테뉴에이터(132)의 하류측에 마련되어 있어도 된다. 혹은 예를 들면, 도 15에 나타내는 바와 같이 음향 광학 변조기(131)는 레이저 헤드(111)의 내부에 있어서 레이저 발진기(130)의 하류측에 마련되어 있어도 된다. 또한, 음향 광학 변조기(131)는 상기 설치 위치에 2 개소 이상에 마련되어 있어도 된다.
또한, 레이저 조사부(110)에서는, 음향 광학 변조기(131)로 레이저 광(L2)의 주파수와 출력을 조정한 후, 어테뉴에이터(132)로 출력을 미세 조정하는 것이 가능하다. 여기서, 레이저 발진기(130)로부터 발진되는 레이저 광(L1)의 출력은, 레이저 발진기(130)의 개체차에 의해 불균일해지는 경우가 있다. 어테뉴에이터(132)에서는, 이러한 출력의 불균일을 조정할 수 있다. 또한, 레이저 발진기(130)로부터의 레이저 광(L1)의 출력을 경시적으로 모니터하는 경우, 어테뉴에이터(132)를 피드백 제어하여 출력을 조정할 수 있다. 그리고, 이와 같이 어테뉴에이터(132)로 레이저 광(L2)의 출력을 미조정한다고 하는 관점으로부터는, 음향 광학 변조기(131)는, 도 11에 나타낸 바와 같이 어테뉴에이터(132)의 상류측에 마련되는 것이 바람직하다.
이상의 실시 형태의 레이저 조사부(110)에 있어서, 어테뉴에이터(132)를 생략해도 된다. 예를 들면 레이저 광(L2)의 출력 조정은, 어테뉴에이터(132) 대신에, 음향 광학 변조기(131)로 조정할 수 있다. 예를 들면 레이저 광(L1)의 출력이 50 W로, 박리에 필요한 레이저 광(L2)의 출력이 40 W인 경우, 음향 광학 변조기(131)에 있어서, 레이저 광(L1)에 대한 레이저 광(L2)과 레이저 광(L3)의 변향률을 80 : 20으로 하면, 레이저 광(L2)의 출력을 40 W로 할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에 있어서는 레이저 흡수층(P)에 제 2 웨이퍼(W2)와 레이저 흡수층(P)의 접합 강도가 저하된 박리 개질층(M1)을 형성하고, 당해 박리 개질층(M1)을 기점으로 하여 제 2 웨이퍼(W2)와 레이저 흡수층(P)의 박리를 행했다. 그러나, 예를 들면 도 16의 (a)에 나타내는 바와 같이 레이저 흡수층(P)의 면내에 있어서 레이저 광이 조사되지 않고, 접합 강도가 저하되어 있지 않은 영역(이하, '미형성 영역(R3)'이라 함)이 형성되어 버린 경우, 제 2 웨이퍼(W2)와 레이저 흡수층(P)의 박리를 적절하게 행할 수 없는 경우가 있다. 구체적으로, 예를 들면 도 16의 (b)에 나타내는 바와 같이 접합 강도가 저하되어 있지 않은 미형성 영역(R3)에 있어서, 박리 후의 레이저 흡수층(P)의 표면에 제 2 웨이퍼(W2)의 일부(실리콘편)가 남아 버릴 우려가 있다.
따라서 본 실시 형태에서는, 레이저 흡수층(P)의 면내에 있어서 미형성 영역(R3)의 형성 면적을 감소시키도록, 박리 개질층(M1)(미박리 영역(R1))을 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 예를 들면 도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이 박리 개질층(M1)의 형성 위치를 제어하여, 1 개의 박리 개질층(M1)에 인접하는 다른 박리 개질층(M1)의 수를 늘림으로써, 미형성 영역(R3)을 감소시킬 수 있다. 또한 예를 들면, 도 17의 (b)에 나타내는 바와 같이 레이저 흡수층(P)에 대한 레이저 조사형을 제어하여, 미형성 영역(R3)을 감소시켜도 된다. 즉, 레이저 조사형은 예를 들면 사각형이어도 된다. 그리고, 이와 같이 미형성 영역(R3)의 면적을 감소시킴으로써, 레이저 흡수층(P)의 면내에 있어서의 제 2 웨이퍼(W2)와의 접합 강도가 저하된 영역이 증가하고, 그 결과, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리를 적절하게 행할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에 있어서 제 2 웨이퍼(W2)의 표면(W2a)에는 레이저 흡수층(P), 디바이스층(D2) 및 표면막(F2)이 이 순으로 적층되어 있었지만, 제 2 웨이퍼(W2)와 레이저 흡수층(P)의 사이에는, 도 18의 (a)에 나타내는 바와 같이 박리 촉진층(P2)이 더 형성되어 있어도 된다. 박리 촉진층(P2)으로서는, 레이저 광(CO2 레이저)에 대하여 투과성을 가지고, 제 2 웨이퍼(W2)(실리콘)와의 밀착성이, 적어도 레이저 흡수층(P)(SiO2)과의 밀착성보다 작은 것, 예를 들면 질화 규소(SiN)가 선택된다.
도 18의 (b)에 나타내는 바와 같이, 박리 촉진층(P2)이 형성된 중합 웨이퍼(T)에 있어서의 디바이스층(D2)의 전사에 있어서는, 먼저, 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 내부에 박리 개질층(M1)이 형성된다.
여기서, 레이저 광(L)의 조사에 의해 발생한 응력은, 통상, 상기 실시 형태에 나타낸 바와 같이 레이저 광(L)의 조사 위치(레이저 흡수층의 내부)에 머물러, 박리 개질층(M1)을 형성한다. 그러나, 본 실시 형태와 같이 박리 촉진층(P2)이 형성되어 있는 경우, 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)와의 밀착성이 박리 촉진층(P2)과 레이저 흡수층(P)과의 밀착성보다 작기 때문에, 도 18의 (c)에 나타내는 바와 같이, 발생한 응력이 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 계면으로 이동하여 축적되고, 이에 의해 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 접합 강도가 저하된다.
그리고, 이와 같이 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 접합 강도가 저하되기 때문에, 이 후, 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리를 적절하게 행할 수 있다. 또한 이 때, 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 밀착성이 낮기 때문에, 도 16에 나타낸 바와 같이 박리 후의 박리 촉진층(P2)의 표면에 제 2 웨이퍼(W2)의 일부가 남는 것이, 적절하게 억제된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 레이저 광(L)이 흡수되는 것은 레이저 흡수층(P)이기 때문에, 박리 후의 노출 표면, 즉 제 2 웨이퍼(W2)의 표면(W2a) 또는 박리 촉진층(P2)의 표면에 데미지가 남는 것이 보다 적절하게 억제된다.
또한, 이와 같이 박리 촉진층(P2)과 제 2 웨이퍼(W2)의 계면에서 적절하게 박리를 행하는 경우, 레이저 광의 조사에 의해 발생한 가스가 박리 촉진층(P2)을 투과할 필요가 있다. 그러나, 박리 촉진층(P2)의 막 두께가 큰 경우, 발생한 가스가 적절하게 박리 촉진층(P2)을 투과하지 않고, 박리 촉진층(P2)과 레이저 흡수층(P)의 계면에서 박리가 발생하는 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 가스가 적절하게 박리 촉진층(P2)을 투과하여, 제 2 웨이퍼(W2)를 박리 촉진층(P2)으로부터 박리할 수 있다.
단, 박리 촉진층(P2)의 막 두께가 크고, 박리 촉진층(P2)과 레이저 흡수층(P)의 계면에서 박리가 발생하는 경우라도, 제 2 웨이퍼(W2)는 박리 촉진층(P2)을 개재하여 레이저 흡수층(P)으로부터 박리되기 때문에, 도 16에 나타낸 바와 같이 제 2 웨이퍼(W2)의 일부가, 박리 후의 레이저 흡수층(P)의 표면에 남지 않는다. 즉, 이에 의해 제 2 웨이퍼(W2)의 표면(W2a)을 보호하고, 박리면의 거?s을 억제할 수 있다.
또한, 상기 예에 있어서 박리 촉진층(P2)으로서 제 2 웨이퍼(W2)(실리콘)와의 밀착성이 낮은 것을 사용했지만, 박리 촉진층(P2)에 사용되는 것은 이에 한정되지 않고, 예를 들면 제 2 웨이퍼(W2)(실리콘)와 열 팽창 계수가 상이한 것을 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.
또한, 이상의 실시 형태에 있어서는, 레이저 광의 조사에 의해 발생하고, 박리 개질층(M1)으로서 축적된 압축 응력의 해제에 의해 제 2 웨이퍼(W2)와 박리 촉진층(P2)의 박리를 진행시켰지만, 이와 같이 발생한 응력에 의해, 중합 웨이퍼(T)에 휨이 생길 우려가 있다. 이와 같이 중합 웨이퍼(T)에 휨이 생긴 경우, 웨이퍼 처리를 적절하게 행할 수 없게 되는 경우가 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 19에 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 레이저 조사 가공, 즉 미박리 영역(R1)을 형성한다. 미박리 영역(R1)을 형성하면, 다음으로, 당해 미박리 영역(R1)을 누름 부재(200)에 의해 누른다. 그리고 이 후, 누름 부재(200)에 의해 미박리 영역(R1)이 눌린 상태로, 당해 미박리 영역(R1)의 형성 위치가 레이저 흡수층(P)의 외주측 단부에 도달하면, 이에 의해 제 2 웨이퍼(W2)의 연쇄적인 박리가 개시된다. 이 때, 중합 웨이퍼(T)의 중심부가 누름 부재(200)에 의해 억제되어 있기 때문에, 중합 웨이퍼(T)에 휨이 생기는 것이 억제된다.
또한, 미박리 영역(R1)은 직경 방향 외측으로부터 내측을 향해 형성되어도 된다. 즉, 먼저, 레이저 흡수층(P)의 외주부로부터 중심부를 향해 미박리 영역(R1)을 형성한다. 이 때, 미박리 영역(R1)의 형성 개시 위치인 외주측 단부는 레이저 흡수층(P)의 외주측 단부로부터 약간 직경 방향 내측에 결정하고, 응력의 해제는 행하지 않는다. 미박리 영역(R1)을 형성하면, 다음으로, 당해 미박리 영역(R1)을 누름 부재(200)에 의해 누른다. 그리고 이 후, 누름 부재(200)에 의해 미박리 영역(R1)이 눌린 상태로, 미박리 영역(R1)의 형성 위치가 레이저 흡수층(P)의 외주측 단부에 도달한다. 이 후, 제 2 웨이퍼(W2)의 직경 방향 외측에 기점 개질층(M1s)을 형성함으로써 연쇄적인 박리가 개시된다. 이 때, 중합 웨이퍼(T)의 중심부가 누름 부재(200)에 의해 억제되어 있기 때문에, 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 20에 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 레이저 조사 가공, 즉 박리 영역(R2)을 형성한다. 박리 영역(R2)을 형성하면, 다음으로, 당해 박리 영역(R2)을 누름 부재(200)에 의해 누른다. 그리고 이 후, 누름 부재(200)에 의해 박리 영역(R2)이 눌린 상태로, 레이저 흡수층(P)의 중심부에 있어서 미박리 영역(R1)을 직경 방향 내측으로부터 외측을 향해 개시한다. 그리고, 미박리 영역(R1)의 형성 영역이 박리 영역(R2)에 도달하면, 이에 의해 제 2 웨이퍼(W2)의 연쇄적인 박리가 개시된다. 이 때, 중합 웨이퍼(T)의 외주 부분이 누름 부재(200)에 의해 억제되어 있기 때문에, 중합 웨이퍼(T)에 휨이 생기는 것이 억제된다.
또한, 이상의 실시 형태에서 처리되는 중합 웨이퍼(T)에 있어서, 도 21에 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 조사부(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 22의 (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 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 접합 강도가 저하된다. 구체적으로, 도 22의 (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 박리 개질층(M1)(미박리 영역(R1))을 형성한다.
또한, 박리 개질층(M1)(미박리 영역(R1))의 형성에 있어서는, 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 직경 방향 내측으로부터 외측을 향해 조사되고, 그 결과, 내측으로부터 외측으로 나선 형상으로 조사된다.
박리 개질층(M1)의 형성을 계속하여, 당해 박리 개질층(M1)의 형성 위치가 제 2 웨이퍼(W2)의 단부 근방, 즉 경계(Ad)에 도달하면, 도 22의 (c)에 나타내는 바와 같이, 레이저 흡수층(P)의 직경 방향 외측으로부터 내측을 향한 연쇄적인 박리가 개시된다. 여기서, 본 실시 형태에 있어서는 박리 개질층(M1)이 주연 개질층(M2)(크랙(C2))보다 직경 방향 외측으로만 형성되어 있기 때문에, 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리는 주연부(We)에 있어서만, 즉, 주연 개질층(M2)보다 직경 방향 외측에 있어서만 진행된다.
주연부(We)에 있어서의 레이저 흡수층(P)과 제 2 웨이퍼(W2)의 박리가 완료된 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 22의 (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 레이저 흡수층(P)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 레이저 흡수층(P)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
M1 : 박리 개질층
M1s : 기점 개질층
P : 레이저 흡수층
T : 중합 웨이퍼
W1 : 제 1 웨이퍼
W2 : 제 2 웨이퍼
W2a : 표면
W2b : 이면
L : 레이저 광
M1 : 박리 개질층
M1s : 기점 개질층
P : 레이저 흡수층
T : 중합 웨이퍼
W1 : 제 1 웨이퍼
W2 : 제 2 웨이퍼
W2a : 표면
W2b : 이면
Claims (26)
- 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판의 처리 방법으로서,
상기 제 2 기판에는 레이저 흡수층이 형성되고,
상기 레이저 흡수층에 대하여, 레이저 광을 펄스 형상으로 조사하여 박리 개질층을 형성하고, 상기 레이저 흡수층의 내부에 응력을 축적하는 것과,
축적된 상기 응력을 연쇄적으로 해제하고, 상기 제 2 기판을 박리하는 것을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 박리 개질층의 형성 시에 있어서는 상기 레이저 흡수층과 상기 제 2 기판의 박리를 발생시키지 않는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 응력의 연쇄적인 해제의 기점이 되는 기점 개질층을 형성하는 것을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 기점 개질층은, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접합된 접합 영역의 단부에 있어서 상기 레이저 흡수층의 내부에 형성되고,
상기 기점 개질층의 형성 시에 있어서는, 상기 기점 개질층의 형성에 의해 생기는 응력을, 상기 접합 영역의 직경 방향측의 영역인 미접합 영역에 해제함으로써, 상기 레이저 흡수층과 상기 제 2 기판에 박리를 발생시키고,
상기 연쇄적인 응력의 해제는, 상기 박리 개질층의 형성에 의해 축적된 상기 응력을, 상기 기점 개질층의 형성에 의한 박리 영역으로 해제함으로써 개시하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
기점 개질층의 형성 시에 있어서는, 레이저 광의 조사에 의해 상기 레이저 흡수층과 상기 제 2 기판의 박리를 발생시키고,
상기 연쇄적인 응력의 해제는, 상기 박리 개질층의 형성에 의해 축적된 상기 응력을, 상기 기점 개질층의 형성에 의한 박리 영역에 해제함으로써 개시하는, 기판 처리 방법. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 기점 개질층을, 상기 박리 개질층보다 직경 방향 외측에 형성하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 6 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 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박리 개질층을 상기 레이저 흡수층의 중심부에 있어서는 형성하지 않는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박리 개질층의 형성 위치, 및/또는, 상기 박리 개질층의 형성 시에 있어서의 상기 레이저 광의 조사형을 제어함으로써, 상기 레이저 흡수층에 대한 상기 박리 개질층의 형성 면적을 증가시키는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 기판과 상기 레이저 흡수층의 사이에는 상기 제 2 기판의 박리를 촉진하는 박리 촉진층이 더 형성되어 있는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 흡수층에 상기 레이저 광을 조사할 시, 레이저 발진기로부터 광학 소자를 향해 펄스 형상의 레이저 광을 발진하고, 상기 광학 소자에 있어서 레이저 광의 주파수를 조정하는, 기판 처리 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 레이저 발진기로부터의 레이저 광의 주파수는, 상기 광학 소자가 제어할 수 있는 최고 주파수인, 기판 처리 방법. - 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 레이저 흡수층에 상기 레이저 광을 조사할 시, 감쇠기에 있어서 상기 레이저 발진기로부터의 레이저 광을 감쇠시키는, 기판 처리 방법. - 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판을 처리하는 장치로서,
상기 제 2 기판에는 레이저 흡수층이 형성되고,
상기 제 2 기판의 상기 레이저 흡수층에 대하여 레이저 광을 펄스 형상으로 조사하는 레이저 조사부와,
상기 레이저 조사부의 동작을 제어하는 제어부를 가지고,
상기 제어부는,
상기 레이저 광의 조사에 의해 박리 개질층을 형성하여 상기 레이저 흡수층의 내부에 응력을 축적한 후,
축적된 상기 응력의 연쇄적인 해제에 의해 상기 제 2 기판을 박리하도록, 상기 레이저 조사부의 동작을 제어하는, 기판 처리 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 박리 개질층의 형성 시에 있어서는 상기 레이저 흡수층과 상기 제 2 기판의 박리를 발생시키지 않도록, 상기 레이저 광의 출력을 제어하는, 기판 처리 장치. - 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 응력의 연쇄적인 해제의 기점이 되는 기점 개질층을 형성하도록, 상기 레이저 조사부의 동작을 제어하는, 기판 처리 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 기점 개질층을, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접합된 접합 영역의 단부에 있어서 상기 레이저 흡수층의 내부에 형성하고,
상기 기점 개질층의 형성 시에 있어서는, 상기 기점 개질층의 형성에 의해 생기는 응력을, 상기 접합 영역의 직경 방향측의 영역인 미접합 영역으로 해제함으로써, 상기 레이저 흡수층과 상기 제 2 기판에 박리를 발생시키고,
상기 연쇄적인 응력의 해제를, 상기 박리 개질층의 형성에 의해 축적된 상기 응력을, 상기 기점 개질층의 형성에 의한 박리 영역에 해제함으로써 개시하도록, 상기 레이저 조사부의 동작을 제어하는, 기판 처리 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 기점 개질층의 형성 시에 있어서는, 레이저 광의 조사에 의해 상기 레이저 흡수층과 상기 제 2 기판의 박리가 발생하도록, 상기 레이저 광의 출력을 제어하고 또한,
상기 연쇄적인 응력의 해제를, 상기 박리 개질층의 형성에 의해 축적된 상기 응력을, 상기 기점 개질층의 형성에 의한 박리 영역에 해제함으로써 개시하도록, 상기 레이저 조사부의 동작을 제어하는, 기판 처리 장치. - 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 기점 개질층을, 상기 박리 개질층보다 직경 방향 외측에 형성하도록, 상기 레이저 조사부의 동작을 제어하는 기판 처리 장치. - 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 기판의 제거 대상의 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 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 박리 개질층을 상기 레이저 흡수층의 중심부에 있어서는 형성하지 않도록, 상기 레이저 조사부의 동작을 제어하는, 기판 처리 장치. - 제 14 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 레이저 흡수층에 대한 상기 박리 개질층의 형성 면적을 증가시키도록, 상기 박리 개질층의 형성 위치, 및/또는, 상기 박리 개질층의 형성 시에 있어서의 상기 레이저 광의 조사형을 제어하는, 기판 처리 장치. - 제 14 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 기판과 상기 레이저 흡수층의 사이에는 상기 제 2 기판의 박리를 촉진하는 박리 촉진층이 더 형성되어 있는, 기판 처리 장치. - 제 14 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 조사부를 제어하는 제어부를 가지고,
상기 레이저 조사부는,
레이저 광을 펄스 형상으로 발진하는 레이저 발진기와,
상기 레이저 발진기로부터의 레이저 광을 상이한 방향으로 변향시키는 광학 소자를 가지고,
상기 제어부는, 상기 광학 소자를 제어하여, 상기 레이저 흡수층에 조사되는 레이저 광의 주파수를 조정하는, 기판 처리 장치. - 제 24 항에 있어서,
상기 레이저 발진기로부터의 레이저 광의 주파수는, 상기 변향을 제어할 수 있는 최고 주파수인, 기판 처리 장치. - 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
상기 레이저 조사부는, 상기 레이저 발진기로부터의 레이저 광을 감쇠시키는 감쇠기를 가지는, 기판 처리 장치.
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