TW202233342A - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

於第1基板和第2基板接合而成的疊合基板中，將第1基板從第2基板適當地剝離。本發明的基板處理裝置，處理將第1基板、至少包含雷射吸收膜和剝離促進膜的界面層、及第2基板加以疊層而形成之疊合基板，包括：基板固持部，固持該疊合基板；界面用雷射照射部，對該雷射吸收膜脈衝式地照射雷射光；移動機構，使該基板固持部和該界面用雷射照射部相對地移動；及控制部，控制該界面用雷射照射部和該移動機構；該控制部，根據該雷射吸收膜的厚度，從該第1基板和該雷射吸收膜之間或該剝離促進膜和該第2基板之間的任一者中，選擇該第1基板和該第2基板的剝離面的位置。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係關於基板處理裝置及基板處理方法。
於專利文獻1，揭示一種基板處理系統，具有：改質層形成裝置，於第1基板和第2基板接合而成的疊合基板中，沿著去除對象的第1基板之周緣部和中央部的界線，於第1基板的內部形成改質層；及周緣去除裝置，以該改質層作為基點，將第1基板的周緣部加以去除。又，於專利文獻1記載，於形成於第1基板的非加工面之元件層的內部，形成改質面，於第1基板的周緣部，使第1基板和第2基板的接合力下降。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2019/176589號
[發明欲解決之課題]
本發明的技術，係於第1基板和第2基板接合而成的疊合基板中，將第1基板從第2基板適當地剝離。 [解決課題之手段]
本發明的一態樣，處理將第1基板、至少包含雷射吸收膜和剝離促進膜的界面層、及第2基板加以疊層而形成之疊合基板，包括：基板固持部，固持該疊合基板；界面用雷射照射部，對該雷射吸收膜脈衝式地照射雷射光；移動機構，使該基板固持部和該界面用雷射照射部相對地移動；及控制部，控制該界面用雷射照射部和該移動機構；該控制部，根據該雷射吸收膜的厚度，從該第1基板和該雷射吸收膜之間或該剝離促進膜和該第2基板之間的任一者中，選擇該第1基板和該第2基板的剝離面的位置。 [發明效果]
依據本發明，可於第1基板和第2基板接合而成的疊合基板中，將第1基板從第2基板適當地剝離。
半導體元件的製造過程中，有時會於表面形成有複數電子電路等元件之第1基板(半導體等的矽基板)和第2基板接合而成之疊合基板中，進行將第1基板的周緣部加以去除之所謂「修邊」(Edge trim)。
第1基板的修邊，例如係使用專利文獻1所揭示的基板處理系統而進行。亦即，藉由對第1基板的內部照射雷射光而形成改質層，並以該改質層作為基點，從第1基板將周緣部去除。又，依據專利文獻1所記載的基板處理系統，對第1基板和第2基板接合的界面照射雷射光，藉此形成改質面，而使周緣部中之第1基板和第2基板的接合力下降。
另外，於該修邊中，有時藉由對形成於第1基板和第2基板間之雷射吸收層(例如氧化膜)照射雷射光，而使於第1基板和第2基板的界面產生剝離。然而，於如此對雷射吸收層照射雷射光以進行第1基板的修邊的情形時，若該雷射吸收層的厚度小，則利用雷射光的照射而由吸收層所吸收、累積的能量變小，故有無法適當地進行第1基板的修邊的疑慮。
本發明的技術有鑑於上述情況而成，於第1基板和第2基板接合而成的疊合基板中，將第1基板從第2基板適當地剝離。以下，針對本實施形態之作為基板處理裝置的基板處理系統及基板處理方法，參考圖式進行說明。又，本說明書及圖式中，於具有實質相同的功能結構的要件中，藉由附加同一符號而省略重複說明。
本實施形態的後述的晶圓處理系統1中，如圖1A所示，對作為第1基板的第1晶圓W和作為第2基板的第2晶圓S接合而成之作為疊合基板的疊合晶圓T，進行處理。以下，於第1晶圓W中，將與第2晶圓S接合之側的面稱為表面Wa，將與表面Wa為相反側的面稱為背面Wb。同樣地，於第2晶圓S中，將與第1晶圓W接合之側的面稱為表面Sa，將與表面Sa相反側的面稱為背面Sb。
第1晶圓W，例如係矽基板等之半導體晶圓，於表面Wa側形成包含複數元件的元件層(未圖示)。於第1晶圓W的表面Wa側，更疊層形成作為雷射吸收膜的雷射吸收膜Fw、作為剝離促進膜的金屬膜Fm、及表面膜Fe，該表面膜Fe與第2晶圓S的表面膜Fs接合。作為雷射吸收膜Fw，係使用例如氧化膜(SiO 2膜，TEOS膜)等之可吸收來自後述雷射照射系統110的雷射光的膜。又，作為金屬膜Fm，係使用例如鎢膜等之和表面膜Fe的密接力至少較第1晶圓W和雷射吸收膜Fw的密接力為弱的膜。又，第1晶圓W的周緣部We係於後述修邊中被去除的部分，例如從第1晶圓W的外端部起算在徑向上0.5mm~3mm的範圍。作為表面膜Fe，係使用例如氧化膜(THOX膜、SiO 2膜、TEOS膜)、SiC膜、SiCN膜或黏接劑等。
第2晶圓S，例如係支撐第1晶圓W的晶圓。於第2晶圓S的表面Sa，形成表面膜Fs。作為表面膜Fs，列舉如氧化膜(THOX膜、SiO 2膜、TEOS膜)、SiC膜、SiCN膜或黏接劑等。又，第2晶圓S，係用作為保護第1晶圓W的元件層的保護材(支撐晶圓)。又，第2晶圓S不須為支撐晶圓，亦可為與第1晶圓W同樣形成有未圖示的元件層之元件晶圓(Device Wafer)。
又，於本實施形態的疊合晶圓T中，以上的雷射吸收膜Fw、金屬膜Fm、表面膜Fe及表面膜Fs，相當於本發明的技術的「界面層」。
又，以下，於晶圓處理系統1中，係以對圖1A所示之於第1晶圓W和第2晶圓S的界面將雷射吸收膜Fw、金屬膜Fm、表面膜Fe及表面膜Fs加以疊層而形成的疊合晶圓T進行處理的情形為例，進行說明，但於晶圓處理系統1所處理的疊合晶圓T的構成不限於此。 例如，於晶圓處理系統1中，亦可處理如圖1B所示，於第1晶圓W的表面Wa和雷射吸收膜Fw的界面更形成有作為第2剝離促進膜的表面膜Fm2之疊合晶圓T2。作為表面膜Fm2，可使用和第1晶圓W的表面Wa的密接力至少小於雷射吸收膜Fw且可使來自後述的雷射照射系統110的雷射光穿透的膜(例如SiN膜)。又此時，金屬膜Fm和表面膜Fe的密接力，小於第1晶圓W的表面Wa和表面膜Fm2的密接力。
如圖2所示，晶圓處理系統1具有將搬出搬入站2和處理站3一體連接而成的構成。於搬出搬入站2中，例如，於與外部之間將可收容複數疊合晶圓T的晶圓盒C加以搬出搬入。處理站3，具備對疊合晶圓T施予期望處理的各種處理裝置。
於搬出搬入站2，設有載置能收容複數疊合晶圓T的晶圓盒C之晶圓盒載置台10。又，於晶圓盒載置台10的X軸正方向側，與該晶圓盒載置台10相鄰而設有晶圓搬運裝置20。晶圓搬運裝置20，於Y軸方向延伸的搬運路徑21上移動，並構成為能於晶圓盒載置台10的晶圓盒C和後述的轉移裝置30之間搬運疊合晶圓T。
於搬出搬入站2，於晶圓搬運裝置20的X軸正方向側，與該晶圓搬運裝置20相鄰而設有用以於與處理站3之間傳遞疊合晶圓T的轉移裝置30。
於處理站3，配置有晶圓搬運裝置40、作為周緣去除部之周緣去除裝置50、清洗裝置60、作為界面用雷射照射部的界面改質裝置70、及作為內部用雷射照射部的內部改質裝置80。
晶圓搬運裝置40，係設於轉移裝置30的X軸正方向側。晶圓搬運裝置40，構成為於在X軸方向延伸的搬運路徑41上移動自如，並構成為能對搬出搬入站2的轉移裝置30、周緣去除裝置50、清洗裝置60、界面改質裝置70及內部改質裝置80，搬運疊合晶圓T。
周緣去除裝置50，進行第1晶圓W的周緣部We的去除，亦即修邊。清洗裝置60，對修邊後的第2晶圓S的露出面施予清洗處理，而去除露出面上的微粒。界面改質裝置70，對第1晶圓W和第2晶圓S的界面照射雷射光(界面用雷射光，例如CO 2雷射)，而形成後述的未接合區Ae。又，針對界面改質裝置70的詳細構成於後述之。內部改質裝置80，對第1晶圓W的內部照射雷射光(內部用雷射光，例如YAG雷射)，而形成成為周緣部We的剝離基點之周緣改質層M1、及成為周緣部We的小片化的基點之分割改質層M2。
於以上的晶圓處理系統1，設有作為控制部的控制裝置90。控制裝置90，例如為電腦，具有程式儲存部(未圖示)。於程式儲存部中，儲存控制晶圓處理系統1中之疊合晶圓T的處理之程式。又，於程式儲存部中，亦可儲存用以控制上述各種處理裝置或搬運裝置等的驅動系統之動作以使晶圓處理系統1中的後述晶圓處理實現之程式。又，上述程式，可記錄於電腦可讀取的記錄媒體H，亦可從該記錄媒體H而安裝至控制裝置90。
其次，說明上述界面改質裝置70的詳細構成。
如圖3所示，界面改質裝置70具有將疊合晶圓T固持於頂面之作為基板固持部的夾頭100。夾頭100將第2晶圓S的背面Sb加以吸附並固持。
夾頭100經由空氣軸承101而由滑動件平台102所支撐。於滑動件平台102的底面側，設有旋轉機構103。旋轉機構103內建例如馬達以作為驅動源。夾頭100構成為利用旋轉機構103並透過空氣軸承101而旋轉自如地繞θ軸(鉛直軸)旋轉。滑動件平台102構成為利用設於該底面側的水平移動機構104，而能沿著於Y軸方向延伸的軌條105移動。軌條105設於基台106。又，水平移動機構104的驅動源無特別限定，可使用例如線性馬達。又，本實施形態中，上述旋轉機構103及水平移動機構104，相當於本發明的技術的「移動機構」。
於夾頭100的上方，設有雷射照射系統110。雷射照射系統110具有雷射頭111及透鏡112。透鏡112亦可構成為利用升降機構(未圖示)而自由升降。
雷射頭111具有使雷射光脈衝式震盪之未圖示的雷射震盪器。亦即，從雷射照射系統110照射至固持於夾頭100的疊合晶圓T的雷射光係所謂脈衝雷射，而其功率為重複0(零)和最大值者。又，於本實施形態中，雷射光為CO 2雷射光，CO 2雷射光的波長為例如8.9μm~11μm。又，雷射頭111亦可具有雷射震盪器的其他設備例如放大器等。
透鏡112係筒狀構件，對固持於夾頭100的疊合晶圓T照射雷射光。從雷射照射系統110所發出的雷射光穿透第1晶圓W，而被照射至雷射吸收膜Fw並被其吸收。
其次，說明使用如上所述構成的晶圓處理系統1而進行的晶圓處理。又，於本實施形態中，如上所述，以於晶圓處理系統1中將第1晶圓W的周緣部We從第2晶圓S剝離(所謂修邊)的情形為例進行說明。又，於本實施形態中，係於晶圓處理系統1的外部的接合裝置(未圖示)中，使第1晶圓W和第2晶圓S接合而事先形成疊合晶圓T。
首先，將收納複數疊合晶圓T的晶圓盒C，載置於搬出搬入站2的晶圓盒載置台10。
其次，利用晶圓搬運裝置20，將晶圓盒C內的疊合晶圓T取出，經由轉移裝置30並利用晶圓搬運裝置40而搬運至內部改質裝置80。於內部改質裝置80中，如圖4(a)所示，對第1晶圓W的內部照射雷射光，而形成周緣改質層M1及分割改質層M2。周緣改質層M1，於後述的修邊中成為去除周緣部We時的基點。分割改質層M2，成為所去除的周緣部We的小片化的基點。又，於往後說明所使用的圖式中，為了避免圖示變複雜，有時會省略分割改質層M2的圖示。
於第1晶圓W的內部形成有周緣改質層M1及分割改質層M2的疊合晶圓T，之後利用晶圓搬運裝置40而搬運至界面改質裝置70。於界面改質裝置70中，一面使疊合晶圓T(第1晶圓W)旋轉並往Y軸方向移動，一面對周緣部We中之第1晶圓W和第2晶圓S的界面(更具體而言，為形成於該界面的上述雷射吸收膜Fw)脈衝式地照射雷射光。藉此，如圖4(b)所示，於第1晶圓W和第2晶圓S的界面產生剝離。
於界面改質裝置70中，由於如此於第1晶圓W和第2晶圓S的界面產生剝離，故形成第1晶圓W和第2晶圓S的接合強度下降的未接合區Ae。藉此，於第1晶圓W和第2晶圓S的界面，如圖5所示，形成環狀的未接合區Ae，且於該未接合區Ae的徑向內側形成第1晶圓W和第2晶圓S接合的接合區Ac。於後述的修邊中，將作為去除對象之第1晶圓W的周緣部We加以去除，而由於如此存有未接合區Ae，故可適當地進行此周緣部We的去除。
又，界面改質裝置70中之未接合區Ae的詳細形成方法，於後述之。
形成有未接合區Ae的疊合晶圓T，接著利用晶圓搬運裝置40而搬送至周緣去除裝置50。於周緣去除裝置50中，如圖4(c)所示，進行第1晶圓W的周緣部We的去除，亦即修邊。此時，周緣部We以周緣改質層M1為基點而從第1晶圓W的中央部被剝離，同時以未接合區Ae為基點而從第2晶圓S被完全剝離。又，此時，被去除的周緣部We以分割改質層M2為基點而被小片化。
於進行周緣部We的去除時，亦可於形成疊合晶圓T的第1晶圓W和第2晶圓S的界面，插入由例如楔形狀所成的刀葉。又，例如，亦可噴射氣流或水柱，加壓該周緣部We而去除。如此，於進行修邊時，藉由對第1晶圓W的周緣部We施加衝擊，而使周緣部We以周緣改質層M1為基點而被剝離。又，如上所述，由於未接合區Ae使得第1晶圓W和第2晶圓S的接合強度下降，故可將周緣部We從第2晶圓S加以適當地去除。
接著，利用晶圓搬運裝置40將第1晶圓W的周緣部We已去除的疊合晶圓T搬運至清洗裝置60。於清洗裝置60中，如圖4(d)所示，將周緣部We已去除後的第2晶圓S的周緣部(以下，有時稱修邊後的「露出面」)加以清洗。
清洗裝置60中，例如，亦可對第2晶圓S的露出面照射清洗用雷射光(例如CO 2雷射)以將該露出面的表面加以改質、去除，藉此而將殘留於該露出面的微粒等加以去除(清洗)。例如，亦可一面使疊合晶圓T旋轉一面對第2晶圓S的露出面供給清洗液，藉此而將該露出面加以旋轉洗淨。 又，於清洗裝置60中，亦可與第2晶圓S的露出面的清洗同時，更進一步清洗第2晶圓S的背面Sb。
其後，將已實施過所有處理的疊合晶圓T，經由轉移裝置30並藉由晶圓搬運裝置20搬運至晶圓盒載置台10的晶圓盒C。如此，晶圓處理系統1中之一連串晶圓處理結束。
又，以上的說明中，如圖4(a)及圖4(b)所示，於內部改質裝置80形成周緣改質層M1及分割改質層M2之後，再於界面改質裝置70形成未接合區Ae，但晶圓處理系統1中之晶圓處理順序不限於此。亦即，亦可於界面改質裝置70形成未接合區Ae之後，再於內部改質裝置80形成周緣改質層M1及分割改質層M2。
在此，於界面改質裝置70中，從雷射照射系統110對形成於第1晶圓W和第2晶圓S的界面之雷射吸收膜Fw，照射雷射光。被照射的雷射光由雷射吸收膜Fw加以吸收。此時，雷射吸收膜Fw利用吸收雷射光累積能量，因此溫度上升並膨脹。結果，由於雷射吸收膜Fw的膨脹，而於第1晶圓W和雷射吸收膜Fw的界面(圖1B所示的疊合晶圓T2中，密接力小的第1晶圓W和表面膜Fm2的界面)產生剪應力，藉此，於第1晶圓W和雷射吸收膜Fw(表面膜Fm2)的界面產生剝離。亦即，於雷射光的照射位置，形成因剝離而使第1晶圓W和第2晶圓S的接合力下降的未接合區Ae。
如此，通常，於界面改質裝置70中，於雷射吸收膜Fw(表面膜Fm2)和第1晶圓W的界面形成未接合區Ae，但如上所述，於雷射吸收膜Fw的厚度小的情形時，由該雷射吸收膜Fw所吸收、累積的能量變小。亦即，因雷射吸收膜Fw的膨脹量減少，使得於第1晶圓W和雷射吸收膜Fw(表面膜Fm2)的界面所產生的剪應力變小，結果，有無法適當剝離第1晶圓W和雷射吸收膜Fw(表面膜Fm2)的界面而無法適當形成未接合區Ae的疑慮。
針對此點，於本實施形態中，如圖1所示，於第1晶圓W和第2晶圓S的界面形成作為剝離促進膜的金屬膜Fm。作為該金屬膜Fm，使用至少該金屬膜Fm和表面膜Fe的密接力比第1晶圓W和雷射吸收膜Fw(表面膜Fm2)的密接力為弱的膜。又，於以下的說明中，有時會分別將第1晶圓W和雷射吸收膜Fw的界面(於圖1B所示的疊合晶圓T2中，第1晶圓W和表面膜Fm2的界面)稱為「A界面」，將金屬膜Fm和表面膜Fe的界面稱為「B界面」(參考圖6)。
藉此，於本實施形態中，即使雷射吸收膜Fw的厚度小，且藉由雷射光的照射於A界面產生的剪應力小的情形時，亦可使於密接力的弱的B界面產生剝離，而形成未接合區Ae。具體而言，即使於因雷射吸收膜Fw的膨脹而產生的剪應力未達到A界面的剝離所需的應力的情形時，亦可使達到B界面的剝離所需的應力，結果，可取代A界面而於B界面形成未接合區Ae。 換言之，本實施形態中，即使於習知難以從第2晶圓S將第1晶圓W適當剝離之雷射吸收膜Fw的厚度為小的情形時，亦可適當進行第1晶圓W的剝離(修邊)。
然而，另一方面，如圖1所示，即使於第1晶圓W和第2晶圓S的界面形成金屬膜Fm，於雷射吸收膜Fw的厚度大的情形時，若以與上述雷射吸收膜Fw的厚度小的情形時同樣的條件進行雷射光的照射，則有於B界面無法適當形成未接合區Ae的疑慮。具體而言，於雷射吸收膜Fw的厚度大的情形時，雷射光的照射所產生的能量無法到達至與雷射光的入射面為相反側的面亦即金屬膜Fm側的界面，結果，有無法產生B界面的剝離所需的剪應力的疑慮。
亦即，例如，對於連續處理的複數疊合晶圓T以同樣處理條件進行雷射光的照射的情形時，若於疊合晶圓T分別於雷射吸收膜Fw的厚度產生差異，則於雷射吸收膜Fw的厚度大的疊合晶圓T中，有無法適當進行修邊而良率下降的疑慮。
是故，本案眾發明人於精心研究後發現，藉由控制對雷射吸收膜Fw之雷射光對周向的照射間隔亦即脈衝間距P、及雷射光對徑向的照射間隔亦即指標間距Q(參考圖5：以下，有時會將脈衝間距P和指標間距Q合併，簡稱為「照射間隔」)，可選擇性決定第1晶圓W和第2晶圓S的剝離面位置(未接合區Ae的形成位置)。
具體而言，如圖7所示，當使雷射光對雷射吸收膜Fw的照射間隔變窄，則於第1晶圓W和雷射吸收膜Fw(表面膜Fm2)的界面(A界面)產生剝離，當使雷射光的照射間隔變寬，則於金屬膜Fm和表面膜Fe的界面(B界面)產生剝離。又，於以下說明中，如圖7所示，有分別將於A界面的剝離產生的照射間隔稱為「A界面剝離間距」，而將於B界面的剝離產生的照射間隔稱為「B界面剝離間距」的情況。
又，本案眾發明人發現，第1晶圓W和第2晶圓S的剝離面位置於A界面和B界面切換之雷射光的照射間隔(以下，稱「轉換間距Pq」)，會依雷射吸收膜Fw的厚度而變化。具體而言，如圖7所示，轉換間距Pq會隨著雷射吸收膜Fw的厚度變大而變大。又，本案眾發明人發現，當雷射吸收膜Fw的厚度變大(圖7的例中為700nm以上)，則B界面的剝離不會發生，而僅於A界面發生剝離。
因此，接著，根據以上發現，說明於界面改質裝置70所進行之對第1晶圓W和第2晶圓S的界面之未接合區Ae的形成方法。
於界面改質裝置70中形成未接合區Ae時，首先，取得雷射吸收膜Fw的厚度，以作為未接合區Ae的形成對象亦即疊合晶圓T的層資訊(圖8的步驟E1)。將所取得的疊合晶圓T的層資訊，輸出至控制裝置90。 疊合晶圓T的層資訊可於界面改質裝置70取得，亦可於界面改質裝置70的外部事先取得。 又，疊合晶圓T的層資訊的取得方法無特別限定，例如可利用感測器等加以測定，亦可藉由利用相機等拍攝疊合晶圓T而取得。
又，所取得的疊合晶圓T的層資訊不僅限於雷射吸收膜Fw的厚度資訊，此外，亦可取得例如未圖示的元件層的厚度、第1晶圓W或第2晶圓S的表面形狀的傾向(例如凸狀或凹狀等)。
於取得疊合晶圓T的層資訊(雷射吸收膜Fw的厚度資訊)後，接著，從圖6所示的A界面或B界面選擇第1晶圓W和第2晶圓S的剝離面位置(圖8的步驟E2)。具體而言，例如可根據於步驟E1所取得的疊合晶圓T的層資訊決定，或亦可依晶圓處理的目的而決定。又，於根據疊合晶圓T的層資訊決定剝離面位置時，例如，可根據所取得的層資訊適當以手動決定，亦可以期望的雷射吸收膜Fw的厚度作為閾值而自動決定。
於選擇第1晶圓W和第2晶圓S的剝離面位置後，接著，決定從雷射照射系統110對雷射吸收膜Fw照射之雷射光的照射間隔(脈衝間距P及指標間距Q)(圖8的步驟E3)。
如圖7所示，於疊合晶圓T中，於雷射光的照射間隔為轉換間距Pq以下(A界面剝離間距)的情形時，於A界面形成未接合區Ae；而於雷射光的照射間隔大於轉換間距Pq(B界面剝離間距)的情形時，於B界面形成未接合區Ae。換言之，將第1晶圓W從第2晶圓S剝離之剝離面的位置，係依雷射光的照射間隔而變化。又，剝離面位置切換的轉換間距Pq，隨著於第1晶圓W的表面Wa側所形成的雷射吸收膜Fw的厚度變大而變大。
是故，於本實施形態中，根據於步驟E1所取得的疊合晶圓T的層資訊(雷射吸收膜Fw的厚度)及於步驟E2所選擇的剝離面位置，決定雷射光照射至雷射吸收膜Fw的照射間隔。具體而言，於在步驟E2中選擇於A界面剝離第1晶圓W的情形時，於轉換間距Pq以下之A界面剝離間距內，決定照射間隔。於選擇於B界面剝離第1晶圓W的情形時，於大於轉換間距Pq之B界面剝離間距內，決定照射間隔。 又，圖7所示之雷射吸收膜Fw的厚度及雷射光的照射間隔、與第1晶圓W的剝離面位置之相關關係，最好於晶圓處理系統1中之晶圓處理開始進行前事先取得，並輸出至控制裝置90。
在此，如上所述，第1晶圓W的剝離面位置，於轉換間距Pq以下為A界面，而當大於轉換間距Pq則為B界面。換言之，以於A界面或B界面的第1晶圓W的剝離為目的之雷射光的照射間隔，若於A界面剝離間距或B界面剝離間距內，則能任意選擇。
因此，於決定步驟E3中之雷射光的照射間隔時，例如藉由以A界面剝離間距或B界面剝離間距內之最大的照射間隔決定雷射光的照射間隔，可提升界面改質裝置70的產能。又，例如，於A界面剝離間距或B界面剝離間距內，適當選擇雷射光的照射間隔，藉此可任意控制界面改質裝置70的產能，例如，與界面改質裝置70的外部的其他處理裝置之間，容易配合產距(Takt)。
又，如上所述，第1晶圓W的剝離面位置，於使雷射光的照射間隔加寬的情形時，有成為金屬膜Fm和表面膜Fe的界面(B界面)的傾向。從此觀點而言，於判斷可利用於步驟E1取得的雷射吸收膜Fw的厚度使第1晶圓W於B界面剝離的情形時，藉由將第1晶圓W的剝離面位置決定為B界面，可提升界面改質裝置70的產能。
當決定雷射光的照射間隔，則對固持於夾頭100的疊合晶圓T的雷射吸收膜Fw，以成為所決定的照射間隔的方式，照射雷射光(圖8的步驟E4)。具體而言，以使雷射光以所決定的脈衝間距P照射的方式，控制雷射光的頻率或夾頭100(疊合晶圓T)的轉速，並以使雷射光以所決定的指標間距Q照射的方式，控制夾頭100(疊合晶圓T)往Y軸方向的移動速度。
其後，於對於去除對象亦即周緣部We中之雷射吸收膜Fw的全面照射雷射光，並形成未接合區Ae後，則結束界面改質裝置70中之一連串晶圓處理。
以上，依據本實施形態，於將第1晶圓W的周緣部We加以去除(修邊)時，藉由對形成於第1晶圓W和第2晶圓S的界面之雷射吸收膜Fw照射雷射光而形成未接合區Ae，而使該第1晶圓W和第2晶圓S的界面中的接合力下降。此時，即使因為於該第1晶圓W和第2晶圓S的界面形成和表面膜Fe的密接力較第1晶圓W和雷射吸收膜Fw的密接力為弱的金屬膜Fm，而使第1晶圓W和雷射吸收膜Fw的界面(A界面)的周緣部We的剝離困難的情形時，亦可於金屬膜Fm和表面膜Fe的界面(B界面)適當地將周緣部We剝離。
又，依據本實施形態，依雷射吸收膜Fw的厚度，控制照射至該雷射吸收膜Fw的雷射光的照射間隔(脈衝間距P及指標間距Q)，藉此，可選擇性決定將第1晶圓W於上述的A界面剝離，或於B界面剝離。藉此，即使為例如於界面改質裝置70所處理的複數疊合晶圓T間雷射吸收膜Fw的厚度產生差異的情形時，亦可於各自的疊合晶圓T中將第1晶圓W的周緣部We適當去除。特別是依據本實施形態，即使於習知之A界面中的周緣部We的剝離為困難之雷射吸收膜Fw的厚度為小的情形時，亦可於B界面適當將周緣部We剝離。
又，依據本實施形態，可不取決於疊合晶圓T的界面所形成的雷射吸收膜Fw的厚度，而以大致固定的脈衝能量進行第1晶圓W的修邊。 具體而言，如圖9的比較例所示，於未於界面形成金屬膜Fm的習知的疊合晶圓T中，當雷射吸收膜Fw的厚度小，則因吸收脈衝能量的體積小而能量的吸收效率小，使得剝離所需的脈衝能量變大。換言之，第1晶圓W的剝離(未接合區Ae的形成)的能量控制變得複雜，且就能量效率的觀點而言有改善的餘地。 針對此點，依據於界面形成金屬膜Fm的本實施形態之疊合晶圓T、T2，如圖9所示，可不取決於雷射吸收膜Fw的厚度而以大致一定的脈衝能量將第1晶圓W加以剝離(形成未接合區Ae)。換言之，依據本實施形態，可以能量效率佳且簡易的控制將第1晶圓W加以剝離(形成未接合區Ae)。
再者，依據本實施形態，如上所述，以於A界面或B界面的第1晶圓W的剝離為目的之雷射光的照射間隔，可於A界面剝離間距或B界面剝離間距內任意決定，藉此，可適當控制界面改質裝置70的產能。 具體而言，例如，藉由以A界面剝離間距或B界面剝離間距內最寬的照射間隔進行雷射光的照射，可將界面改質裝置70的產能提升至最大限度。 又，例如，藉由以A界面剝離間距或B界面剝離間距內之任意的照射間隔進行雷射光的照射，可將界面改質裝置70中之雷射處理時間，調整成於晶圓處理系統所要求的雷射處理時間，藉此，於與其他處理裝置之間容易配合生產節拍。換言之，於晶圓處理系統1的整體中可使晶圓處理最佳化，亦即可提升晶圓處理系統1的整體的產能。
又，於上述實施形態中，根據如此形成於疊合晶圓T的界面的雷射吸收膜Fw的厚度，決定雷射光對雷射吸收膜Fw的照射間隔。然而，亦可不如此做，而是在必須於界面改質裝置70中以期望的雷射光的照射間隔進行控制的情形時，依該照射間隔決定雷射吸收膜Fw的厚度而形成疊合晶圓T。
又，與此相同，於依晶圓處理的目的等而對第1晶圓W和第2晶圓S的剝離面位置有所要求的情形時，亦可依該要求的剝離面位置決定雷射吸收膜Fw的厚度而形成疊合晶圓T。
又，於以上的實施形態中，係以為了於晶圓處理系統1中進行第1晶圓W的周緣部We的去除亦即修邊，而對與周緣部We對應的位置中之雷射吸收膜Fw照射雷射光的情形為例進行說明，但晶圓處理系統1中所進行的晶圓處理不限於修邊。
例如，如圖10所示，於第1晶圓W的內部形成作為該第1晶圓W的薄化的基點之內部面改質層M3，而於此時將周緣部We與第1晶圓W的背面Wb側一體去除的情形時，亦可應用本發明的技術。
具體而言，如圖10(a)所示，於內部改質裝置80中依序形成周緣改質層M1及內部面改質層M3後，更於界面改質裝置70中於與周緣部We對應的位置形成未接合區Ae。藉此，如圖10(b)所示，以內部面改質層M3為基點使第1晶圓W薄化，並以周緣改質層M1及未接合區Ae為基點，將周緣部We一體剝離而去除。
於上述情形時，亦如上所述於第1晶圓W和第2晶圓S的界面形成金屬膜Fm，又，藉由控制雷射光對雷射吸收膜Fw的照射間隔，可適當地從A界面或B界面選擇周緣部We的剝離面位置。換言之，可不取決於雷射吸收膜Fw的厚度，而適當地將第1晶圓W從第2晶圓S剝離。
又，例如，如圖11所示，於將第1晶圓W的全面從第2晶圓S剝離並將形成於第1晶圓W的表面Wa側之未圖示的元件層轉印至第2晶圓S的情形，即進行所謂雷射剝離(laser lift-off)的情形時，亦可應用本發明的技術。
具體而言，如圖11(a)所示，於界面改質裝置70中，於疊合晶圓T的全面，對雷射吸收膜Fw照射雷射光而形成未接合區Ae。藉此，於疊合晶圓T的全面，使第1晶圓W和第2晶圓S的接合力下降，如圖11(b)所示，可適當地將第1晶圓W從第2晶圓S剝離。
而且，於此情形時，亦如上所述於第1晶圓W和第2晶圓S的界面形成金屬膜Fm，又，藉由控制雷射光對雷射吸收膜Fw的照射間隔，可適當地從A界面或B界面選擇第1晶圓W的剝離面位置。換言之，可不取決於雷射吸收膜Fw的厚度，而適當地將第1晶圓W從第2晶圓S剝離。
又，於以上的實施形態中，以於第1晶圓W和第2晶圓S的界面所形成的剝離促進膜為金屬膜Fm(例如鎢膜)的情形為例進行說明，然而剝離促進膜的種類不限於此。 具體而言，只要係至少和表面膜Fe(或雷射吸收膜Fw)間的密接力與第1晶圓W和雷射吸收膜Fw的密接力不同者，且於對雷射吸收膜Fw照射雷射光時可選擇剝離面的位置者即可。
又，剝離促進膜的形成位置，亦不限於圖1所示之例，亦即不限於雷射吸收膜Fw和表面膜Fe之間，例如亦可形成於第1晶圓W的表面Wa和雷射吸收膜Fw之間。於此情形時，剝離促進膜必須對來自雷射照射系統110的雷射光具有透射性。
又，於以上的實施形態中，如圖4所示，係在於第1晶圓W的內部形成周緣改質層M1及分割改質層M2之後，於第1晶圓W和第2晶圓S的界面形成未接合區Ae，但晶圓處理系統1中之晶圓處理的順序不限於此。亦即，如上所述，亦可在於第1晶圓W和第2晶圓S的界面形成未接合區Ae之後，於第1晶圓W的內部形成周緣改質層M1及分割改質層M2。
又，針對將如圖10所示的周緣部We與第1晶圓W的背面Wb側一體去除的情形時，同樣地，亦可在於第1晶圓W和第2晶圓S的界面形成未接合區Ae之後，於第1晶圓W的內部形成周緣改質層M1及內部面改質層M3。
本次所揭示的實施形態應視為於所有的點上為例示而非用以限制。上述實施形態，於不超出附加的請求範圍及其主旨下，可以各種形態加以省略、置換及變更。
1:晶圓處理系統 2:搬出搬入站 3:處理站 10:晶圓盒載置台 20:晶圓搬運裝置 21:搬運路徑 30:轉移裝置 40:晶圓搬運裝置 41:搬運路徑 50:周緣去除裝置 60:清洗裝置 70:界面改質裝置 80:內部改質裝置 90:控制裝置 100:夾頭 101:空氣軸承 102:滑動件平台 103:旋轉機構 104:水平移動機構 105:軌條 106:基台 110:雷射照射系統 111:雷射頭 112:透鏡 Ae:未接合區 Ac:接合區 C:晶圓盒 Fe:表面膜 Fm:金屬膜 Fm2:表面膜 Fs:表面膜 Fw:雷射吸收膜 H:記錄媒體 M1:周緣改質層 M2:分割改質層 M3:內部面改質層 P:脈衝間距 Q:指標間距 S:第2晶圓 Sa:表面 Sb:背面 T,T2:疊合晶圓 W:第1晶圓 Wa:表面 Wb:背面 We:周緣部
【圖1A】實施形態的疊合晶圓的構成例的側視圖。 【圖1B】實施形態的疊合晶圓的其他構成例的側視圖。 【圖2】本實施形態的晶圓處理系統的構成的概略俯視圖。 【圖3】界面改質裝置的構成的概略側視圖。 【圖4】(a)~(d)晶圓處理系統中之晶圓處理的主要步驟的說明圖。 【圖5】照射到雷射光的疊合晶圓的模樣的說明圖。 【圖6】(a)、(b)第1晶圓的剝離面的位置的說明圖。 【圖7】雷射吸收膜的厚度及雷射光的照射間隔、與第1晶圓的剝離面位置的相關表。 【圖8】實施形態的晶圓處理的主要步驟的流程圖。 【圖9】雷射吸收膜的厚度和雷射光的脈衝能量的關係之傾向圖。 【圖10】(a)、(b)晶圓處理系統中之其他晶圓處理的主要步驟的說明圖。 【圖11】(a)、(b)晶圓處理系統中之其他晶圓處理的主要步驟的說明圖。
Fe:表面膜
Fm:金屬膜
Fm2:表面膜
Fs:表面膜
Fw:雷射吸收膜
S:第2晶圓
T,T2:疊合晶圓
W:第1晶圓

Claims (17)

  1. 一種基板處理裝置，處理將第1基板、至少包含雷射吸收膜和剝離促進膜的界面層、及第2基板加以疊層而形成之疊合基板，包括： 基板固持部，固持該疊合基板； 界面用雷射照射部，對該雷射吸收膜脈衝式地照射雷射光； 移動機構，使該基板固持部和該界面用雷射照射部相對地移動；及 控制部，控制該界面用雷射照射部和該移動機構； 該控制部根據該雷射吸收膜的厚度，從該第1基板和該雷射吸收膜之間或該剝離促進膜和該第2基板之間的任一者中，選擇該第1基板和該第2基板的剝離面的位置。
  2. 如請求項1的基板處理裝置，其中， 該控制部依所選擇的該剝離面的位置，設定照射至該雷射吸收膜的該雷射光的間隔。
  3. 如請求項2的基板處理裝置，其中， 該移動機構包括： 旋轉機構，使該基板固持部和該界面用雷射照射部相對地旋轉；及 水平移動機構，使該基板固持部和該界面用雷射照射部相對地於水平方向移動； 該控制部設定周向間隔和徑向間隔，以作為該雷射光的間隔。
  4. 如請求項2或3的基板處理裝置，其中， 該控制部根據該雷射吸收膜的厚度，以使對該疊合基板的雷射處理時間成為最小的方式，設定該雷射光的間隔。
  5. 如請求項2或3的基板處理裝置，其中， 該控制部根據該雷射吸收膜的厚度，以使對該疊合基板的雷射處理時間成為該基板處理裝置所要求的雷射處理時間的方式，設定該雷射光的間隔。
  6. 如請求項1~5中任一項的基板處理裝置，更包括： 內部用雷射照射部，對該第1基板的內部照射雷射光，而形成成為該第1基板的剝離的起點的改質層。
  7. 如請求項6項的基板處理裝置，更包括： 周緣去除部，將去除對象亦即該第1基板的周緣部加以去除； 該內部用雷射照射部形成周緣改質層，該周緣改質層成為去除對象亦即該第1基板的周緣部之剝離的起點。
  8. 如請求項1~7中任一項的基板處理裝置，其中， 於第1基板和雷射吸收膜之間，形成第2剝離促進膜， 該控制部，並非從該第1基板和該雷射吸收膜之間，而係從該第1基板和該第2剝離促進膜之間或該剝離促進膜和該第2基板之間的任一者中，選擇該第1基板和該第2基板的剝離面的位置。
  9. 如請求項1~8中任一項的基板處理裝置，其中， 該剝離促進膜係鎢膜。
  10. 一種基板處理方法，處理將第1基板、至少包含雷射吸收膜和剝離促進膜的界面層、及第2基板加以疊層而形成之疊合基板，包含下述步驟： 取得該雷射吸收膜的厚度資訊；及 根據該厚度資訊，從該第1基板和該雷射吸收膜之間或該剝離促進膜和該第2基板之間的任一者中，選擇該第1基板和該第2基板的剝離面的位置。
  11. 如請求項10的基板處理方法，更包含下述步驟： 依所選擇的該剝離面的位置，設定照射至該雷射吸收膜的雷射光的間隔；及 以成為所設定的該雷射光的間隔的方式，對該雷射吸收膜脈衝式地照射雷射光。
  12. 如請求項11的基板處理方法，其中， 該雷射光的間隔包含周向間隔和徑向間隔， 以成為該周向間隔的方式，使該疊合基板和該雷射光的照射部相對地旋轉， 並以成為該徑向間隔的方式，使該疊合基板和該雷射光的照射部相對地於水平方向移動，同時從該照射部對該雷射吸收膜照射該雷射光。
  13. 如請求項11或12的基板處理方法，其中， 根據該雷射吸收膜的厚度，以使對該疊合基板的雷射處理時間成為最小的方式，設定該雷射光的間隔。
  14. 如請求項11或12的基板處理方法，其中， 根據該雷射吸收膜的厚度，以使對該疊合基板的雷射處理時間成為所要求的雷射處理時間的方式，設定該雷射光的間隔。
  15. 如請求項10~14中任一項的基板處理方法，更包含下述步驟： 對該第1基板的內部照射雷射光，而形成成為該第1基板的剝離的起點的改質層。
  16. 如請求項15的基板處理方法，更包含下述步驟： 將去除對象亦即該第1基板的周緣部加以去除； 於該第1基板的內部所形成的該改質層，包含成為去除對象亦即該第1基板的周緣部之剝離的起點的周緣改質層。
  17. 如請求項10~15中任一項的基板處理方法，其中， 於第1基板和雷射吸收膜之間，形成第2剝離促進膜， 並非從該第1基板和該雷射吸收膜之間，而係從該第1基板和該第2剝離促進膜之間或該剝離促進膜和該第2基板之間的任一者中，選擇該第1基板和該第2基板的剝離面的位置。
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