TW202236925A - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於，在由第一基板及第二基板接合而成的疊合基板中，將第一基板從第二基板適當地剝離。
本發明之基板處理裝置，係對由第一基板、至少包含雷射吸收膜的界面層及第二基板疊設而形成的疊合基板進行處理，其包含：基板固持部，用於固持該疊合基板；界面用雷射照射部，對該雷射吸收膜脈衝狀地照射雷射光；移動機構，使該基板固持部與該界面用雷射照射部相對移動；及控制部，控制該界面用雷射照射部及該移動機構；該控制部係取得形成於該疊合基板之該界面層的資訊，並基於取得到的該界面層之資訊，而將該界面層中的接合界面中緊密貼合力最弱之界面，設定為該第一基板與該第二基板的剝離界面。
Description
本發明係關於一種基板處理裝置及基板處理方法。
在專利文獻1中係揭露了一種基板處理系統，其具有：改質層形成裝置，在由第一基板與第二基板接合而成的疊合基板中，沿著去除對象之第一基板的周緣部與中央部之邊界，而在第一基板的內部形成改質層；及周緣去除裝置，將該改質層作為基點而去除第一基板的周緣部。又，在專利文獻1中係記載了：在第一基板之形成於非加工面的元件層之內部形成改質面，並在第一基板的周緣部中，使第一基板與第二基板的接合力降低。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2019／176589號
[發明所欲解決之問題]
依本發明之技術，可在由第一基板及第二基板接合而成的疊合基板中，將第一基板從第二基板適當地剝離。
[解決問題之技術手段]
本發明之一態樣為基板處理裝置，係對由第一基板、至少包含雷射吸收膜之界面層及第二基板疊設而形成的疊合基板進行處理，其包含：基板固持部，用於固持該疊合基板；界面用雷射照射部，對該雷射吸收膜脈衝狀地照射雷射光；移動機構，使該基板固持部與該界面用雷射照射部相對移動；及控制部，控制該界面用雷射照射部與該移動機構；該控制部係取得形成於該疊合基板之該界面層的資訊，並基於取得到的該界面層之資訊，而將該界面層中的接合界面中緊密貼合力最弱的界面，設定為該第一基板與該第二基板的剝離界面。
[發明效果]
依本發明，可在第一基板及第二基板接合而成的疊合基板中，將第一基板從第二基板適當地剝離。
在半導體元件的製程中，有時會在表面形成有複數電子電路等元件的第一基板（半導體等矽基板）及第二基板接合而成的疊合基板中，去除第一晶圓的周緣部，即進行所謂的邊緣修整。
第一基板的邊緣修整，例如使用專利文獻1所揭露的基板處理系統進行。亦即，藉由對第一基板的內部照射雷射光而形成改質層，並將該改質層作為基點而將周緣部從第一基板去除。又，依專利文獻1所記載的基板處理系統，係藉由對第一基板與第二基板接合之界面照射雷射光而形成改質面，並使周緣部中的第一基板與第二基板之接合力降低。
此外，在此邊緣修整中，有時係藉由對形成於第一基板與第二基板之間的雷射吸收層（例如氧化膜）照射雷射光，而使剝離在第一基板與第二基板的界面中產生。然而，在如此對雷射吸收層照射雷射光而進行第一基板之邊緣修整時，若該雷射吸收層的厚度較薄，則藉由雷射光之照射而被吸收層所吸收、儲存的能量會變得較小，因此會有無法適當地進行第一基板之邊緣修整的疑慮。
依本發明之技術係鑑於上述情事而完成者，可在由第一基板及第二基板接合而成的疊合基板中，將第一基板從第二基板適當地剝離。以下，針對依本發明之實施態樣之作為基板處理裝置的基板處理系統及基板處理方法，參照圖式加以說明。又，本說明書及圖式中，對於實質上具有相同之功能構成的元素，係藉由賦予相同的符號而省略重複說明。
在依本發明之實施態樣的後述晶圓處理系統1中，如圖1A所示，係對由作為第一基板之第一晶圓W及作為第二基板之第二晶圓S接合而成的作為疊合基板之疊合晶圓T進行處理。以下，在第一晶圓W中，係將與第二晶圓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，在第二晶圓S中，將與第一晶圓W接合之側的面稱為表面Sa，將與表面Sa為相反側的面稱為背面Sb。
第一晶圓W例如為矽基板等半導體晶圓，其在表面Wa側形成有包含複數元件的元件層（未圖示）。在第一晶圓W的表面Wa側，係進一步疊設形成有作為雷射吸收膜之雷射吸收膜Fw、作為剝離促進膜之金屬膜Fm及表面膜Fe，該表面膜Fe係與第二晶圓S的表面膜Fs接合。關於雷射吸收膜Fw例如係採用氧化膜（SiO
2膜、TEOS膜）等「可吸收來自後述雷射照射系統110之雷射光」的膜。又，關於金屬膜Fm例如係採用鎢膜等「與表面膜Fe的緊密貼合力至少弱於第一晶圓W與雷射吸收膜Fw之緊密貼合力」的膜。又，第一晶圓W的周緣部We係在後述邊緣修整中被去除的部分，例如為從第一晶圓W之外端部往徑向0.5mm～3mm的範圍。關於表面膜Fe例如係採用氧化膜（THOX膜、SiO
2膜、TEOS膜）、SiC膜、SiCN膜或是黏接劑等。
第二晶圓S例如係支撐第一晶圓W的晶圓。在第二晶圓S的表面Sa形成有表面膜Fs。關於表面膜Fs例如可列舉：氧化膜（THOX膜、SiO
2膜、TEOS膜）、SiC膜、SiCN膜或是黏接劑等。又，第二晶圓S係作為保護第一晶圓W之元件層D的保護材（支撐晶圓）而發揮功能。又，第二晶圓S並不一定為支撐晶圓，亦可為與第一晶圓W同樣地形成有未圖示之元件層的元件晶圓。
又，在依本發明之實施態樣的疊合晶圓T中，以上的雷射吸收膜Fw、金屬膜Fm、表面膜Fe及表面膜Fs係相當於依本發明之技術的「界面層」。
又，以下，在晶圓處理系統1中，係以對「在圖1A所示之第一晶圓W與第二晶圓S之界面疊設形成有雷射吸收膜Fw、金屬膜Fm、表面膜Fe及表面膜Fs的疊合晶圓T」進行處理之情況為例加以說明，但藉由晶圓處理系統1處理之疊合晶圓T的構成並不限定於此。例如在晶圓處理系統1中，亦可如圖1B所示，對「在第一晶圓W之表面Wa與雷射吸收膜Fw之界面，進一步形成有作為第二剝離促進膜之表面膜Fm2的疊合晶圓T2」進行處理。關於表面膜Fm2，可採用與第一晶圓W之表面Wa的緊密貼合力至少小於與雷射吸收膜Fw的緊密貼合力，並且可被後述來自雷射照射系統110之雷射光透射的膜（例如SiN膜）。又此時，金屬膜Fm與表面膜Fe的緊密貼合力，係小於第一晶圓W之表面Wa與表面膜Fm2的緊密貼合力。
如圖2所示，晶圓處理系統1具有將搬入搬出站2與處理站3一體地連接的構成。在搬入搬出站2中，例如係在與外部之間，將「可收納複數疊合晶圓T的晶圓匣盒C」搬入搬出。處理站3具備對疊合晶圓T施予所期望之處理的各種處理裝置。
在搬入搬出站2設有晶圓匣盒載置台10，其載置可收納複數疊合晶圓T的晶圓匣盒C。又，在晶圓匣盒載置台10的X軸正方向側，係與該晶圓匣盒載置台10鄰接而設有晶圓搬運裝置20。晶圓搬運裝置20係在往Y軸方向延伸的搬運路21上移動，並可在晶圓匣盒載置台10的晶圓匣盒C與後述移轉裝置30之間，搬運疊合晶圓T。
在搬入搬出站2中，於晶圓搬運裝置20的X軸正方向側，係與該晶圓搬運裝置20鄰接而設有用於在與處理站3之間傳遞疊合晶圓T移轉裝置30。
在處理站3中配置有：晶圓搬運裝置40、作為周緣去除部的周緣去除裝置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係設於移轉裝置30的X軸正方向側。晶圓搬運裝置40係在往X軸方向延伸的搬運路41上移動自如，並可對搬入搬出站2的移轉裝置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係進行第一晶圓W的周緣部We之去除，亦即進行邊緣修整。清洗裝置60係對邊緣修整後之第二晶圓S的露出面施予清洗處理，以去除露出面上的微粒。界面改質裝置70係對第一晶圓W與第二晶圓S之界面照射雷射光（界面用雷射光，例如CO
2雷射），以形成後述的未接合區域Ae。又，關於界面改質裝置70的詳細構成係在之後敘述。內部改質裝置80係對第一晶圓W的內部照射雷射光（內部用雷射光，例如YAG雷射），以形成作為周緣部We剝離之基點的周緣改質層M1、及作為周緣部We小片化之基點的分割改質層M2。
在以上的晶圓處理系統1中，設有作為控制部的控制裝置90。控制裝置90例如為電腦，並包含程式儲存部（未圖示）。在程式儲存部中，儲存有控制晶圓處理系統1中之疊合晶圓T之處理的程式。又，在程式儲存部中，亦儲存有用於控制上述各種處理裝置及搬運裝置等驅動系統的動作，而使晶圓處理系統1中的後述晶圓處理實現的程式。又，上述程式可為記錄於電腦可讀取之記錄媒體H者，亦可係從該記錄媒體H安裝至控制裝置90者。
接著，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包含作為基板固持部之夾頭100，其以頂面固持疊合晶圓T。夾頭100係吸附固持第二晶圓S的背面Sb。
夾頭100係經由空氣軸承101而被支撐於滑台102。在滑台102的底面側設有旋轉機構103。旋轉機構103係內建有作為驅動源的例如馬達。夾頭100係藉由旋轉機構103而經由空氣軸承101繞著θ軸（鉛直軸）旋轉自如。滑台102可藉由設於其底面側的水平移動機構104，而沿著在Y軸方向上延伸的軌道105移動。軌道105係設於基座106。又，水平移動機構104的驅動源並未特別限定，但例如採用線性馬達。又，在本實施態樣中，上述旋轉機構103及水平移動機構104係相當於依本發明之技術的「移動機構」。
在夾頭100的上方設有雷射照射系統110。雷射照射系統110包含雷射頭111及透鏡112。透鏡112可藉由升降機構（未圖示）而升降自如。
雷射頭111具有將雷射光振盪成脈衝狀的未圖示之雷射振盪器。亦即，從雷射照射系統110照射至固持於夾頭100之疊合晶圓T的雷射光為所謂的脈衝雷射，並且其功率係重覆「0（零）」與「最大值」者。又，在本實施態樣中雷射光為CO
2雷射光，CO
2雷射光的波長例如為8.9μm～11μm。又，雷射頭111亦可包含雷射振盪器以外的設備，例如放大器等。
透鏡112為筒狀的構件，並且對固持於夾頭100的疊合晶圓T照射雷射光。從雷射照射系統110發出之雷射光係透射過第一晶圓W，並照射至雷射吸收膜Fw而被其所吸收。
接著，說明使用如以上所述般構成的晶圓處理系統1所進行的晶圓處理。另外，在本實施態樣中，如上所述，係以在晶圓處理系統1中進行將第一晶圓W之周緣部We從第二晶圓S剝離（所謂的邊緣修整）的情況為例來加以說明。又，在本實施態樣中，係在晶圓處理系統1之外部的接合裝置（未圖示），將第一晶圓W與第二晶圓S接合，以預先形成疊合晶圓T。
首先，收納有複數疊合晶圓T的晶圓匣盒C，係被載置於搬入搬出站2的晶圓匣盒載置台11。
接著，藉由晶圓搬運裝置20取出晶圓匣盒C內的疊合晶圓T，並經由移轉裝置30而搬運至內部改質裝置80。在內部改質裝置80中，如圖4（a）所示，對第一晶圓W之內部照射雷射光，以形成周緣改質層M1及分割改質層M2。周緣改質層M1係作為在後述邊緣修整中去除周緣部We時的基點。分割改質層M2係作為將去除之周緣部We小片化的基點。另外，在使用於以下之說明的圖式中，為了避免圖示變得複雜，有時係將分割改質層M2的圖示省略。
在第一晶圓W之內部形成有周緣改質層M1及分割改質層M2的疊合晶圓T，接著，係藉由晶圓搬運裝置40搬運至界面改質裝置70。在界面改質裝置70中，係一邊使疊合晶圓T（第一晶圓W）旋轉並在Y軸方向上移動，一邊對周緣部We中的第一晶圓W與第二晶圓S之界面（更具體而言，係形成於該界面的上述雷射吸收膜Fw）脈衝狀地照射雷射光。藉此，如圖4（b）所示，在第一晶圓W與第二晶圓S之界面會產生剝離。
在界面改質裝置70中，係藉由如此在第一晶圓W與第二晶圓S之界面中產生剝離，而形成第一晶圓W與第二晶圓S之接合強度降低的未接合區域Ae。藉此，在第一晶圓W與第二晶圓S之界面中，如圖5所示，會形成「環狀的未接合區域Ae」及「在該未接合區域Ae之徑向內側，由第一晶圓W與第二晶圓S接合而成的接合區域Ac」。在後述的邊緣修整中，係將去除對象亦即第一晶圓W的周緣部We加以去除，藉由如此存在未接合區域Ae，可適當地進行此周緣部We的去除。
又，關於在界面改質裝置70中的未接合區域Ae之詳細的形成方法係在之後敘述。
形成有未接合區域Ae的疊合晶圓T，接著，係藉由晶圓搬運裝置40搬運往周緣去除裝置50。在周緣去除裝置50中，係如圖4（c）所示，進行第一晶圓W的周緣部We之去除，亦即進行邊緣修整。此時，周緣部We係以周緣改質層M1作為基點而從第一晶圓W的中央部剝離，並以未接合區域Ae作為基點而從第二晶圓S完全地剝離。又此時，去除的周緣部We係以分割改質層M2作為基點而進行小片化。
在去除周緣部We時，亦可在形成疊合晶圓T之第一晶圓W與第二晶圓S之界面中，插入例如由楔形構成的刀片。又例如，亦可噴射氣流或水流，以擠壓並去除該周緣部We。如此，在邊緣修整時，係藉由對第一晶圓W的周緣部We追加撞擊，而以周緣改質層M1為基點剝離周緣部We。又，如上所述，由於第一晶圓W與第二晶圓S的接合強度因未接合區域Ae而降低，故可從第二晶圓S適當地去除周緣部We。
去除了第一晶圓W之周緣部We的疊合晶圓T，接著，係藉由晶圓搬運裝置40而搬運往清洗裝置60。在清洗裝置60中，係如圖4（d）所示，將去除了周緣部We後的第二晶圓S之周緣部（以下，有時亦稱為邊緣修整後的「露出面」）進行清洗。
在清洗裝置60中，例如亦可藉由對第二晶圓S的露出面照射清洗用雷射光（例如CO
2雷射）而將該露出面的表面進行改質及去除，以去除（清洗）殘留於該露出面的微粒等。例如，亦可藉由一邊使疊合晶圓T旋轉，一邊將清洗液供給至第二晶圓S的露出面，而對該露出面進行旋轉清洗。又在清洗裝置60中，亦可在進行第二晶圓S之露出面之清洗的同時，進一步清洗第二晶圓S的背面Sb。
其後，實施過所有處理的疊合晶圓T，係經由移轉裝置30，並藉由晶圓搬運裝置20搬運至晶圓匣盒載置台10的晶圓匣盒C。如此一來，晶圓處理系統1中的一連串的晶圓處理便結束。
又，在以上說明中，雖如圖4（a）及圖4（b）所示，在內部改質裝置80中形成周緣改質層M1及分割改質層M2後，再於界面改質裝置70中形成未接合區域Ae，但晶圓處理系統1中的晶圓處理之順序並未限定於此。亦即，亦可在界面改質裝置70形成未接合區域Ae後，再於內部改質裝置80中形成周緣改質層M1及分割改質層M2。
此處，在界面改質裝置70中，係從雷射照射系統110對形成於第一晶圓W與第二晶圓S之界面的雷射吸收膜Fw照射雷射光。照射之雷射光係被雷射吸收膜Fw所吸收。此時，雷射吸收膜Fw係藉由吸收雷射光而儲存能量，藉此使溫度上升而膨脹。此結果，會因為雷射吸收膜Fw的膨脹，而在第一晶圓W與雷射吸收膜Fw的界面（圖1B所示之疊合晶圓T2中，緊密貼合力較小的第一晶圓W與表面膜Fm2之界面）中產生剪應力，藉此，在第一晶圓W與雷射吸收膜Fw（表面膜Fm2）之界面會產生剝離。亦即，在雷射光的照射位置中，會形成藉由剝離而使第一晶圓W與第二晶圓S之接合力降低的未接合區域Ae。
如此，通常在界面改質裝置70中係在雷射吸收膜Fw（表面膜Fm2）與第一晶圓W之界面形成未接合區域Ae，但如上所述，在雷射吸收膜Fw的厚度較薄的情況下，會有與第一晶圓W之邊緣修整相關的處理量降低的疑慮。具體而言，由於被該雷射吸收膜Fw吸收並儲存的能量變小，而使藉由雷射光之吸收所造成的雷射吸收膜Fw之膨脹量減少，因此在第一晶圓W與雷射吸收膜Fw（表面膜Fm2）之界面產生的剪應力會變小，此結果，會有無法將第一晶圓W與雷射吸收膜Fw（表面膜Fm2）之界面適當地剝離，而無法適當地形成未接合區域Ae的疑慮。
此點，在本實施態樣中，如圖1所示，在第一晶圓W與第二晶圓S之界面形成有作為剝離促進膜的金屬膜Fm。關於該金屬膜Fm，係採用至少「該金屬膜Fm與表面膜Fe之緊密貼合力」會弱於「第一晶圓W與雷射吸收膜Fw（表面膜Fm2）之緊密貼合力」的膜。換言之，依本實施態樣，在第一晶圓W與第二晶圓S之界面，形成有緊密貼合力低於第一晶圓W與雷射吸收膜Fw的金屬膜Fm與表面膜Fe之界面。藉此，藉由在該金屬膜Fm與表面膜Fe之界面進行周緣部We的剝離，和以往對第一晶圓W與雷射吸收膜Fw（表面膜Fm2）之界面進行剝離（形成未接合區域Ae）的情況相比，可適當地提高界面改質裝置70中的處理量。
又，此處本案發明人進行了深入探討後得知，藉由控制對於雷射吸收膜Fw的「在周向上的雷射光之照射間隔亦即脈衝間距P」及「在徑向上的雷射光之照射間隔亦即分度間距Q」（參照圖5：以下，有時係將脈衝間距P與分度間距Q合併而僅稱為「照射間隔」），可將上述緊密貼合力較弱的金屬膜Fm與表面膜Fe之界面選擇性地剝離（形成未接合區域Ae）。
更具體而言，如圖6所示，得知若對於雷射吸收膜Fw的雷射光之照射間隔較窄，則在第一晶圓W與雷射吸收膜Fw（表面膜Fm2）之界面（A界面：參照圖7）會產生剝離，若雷射光的照射間隔較寬，則在金屬膜Fm與表面膜Fe之界面（B界面：參照圖7）會產生剝離。又，本案發明人從此研究結果發現，可藉由使雷射光的照射間隔較寬，而在金屬膜Fm與表面膜Fe之界面（B界面）形成未接合區域，以提高與第一晶圓W之邊緣修整相關之處理量的可能性。又，在以下的說明中，如圖6所示，有時會分別將在A界面產生剝離的照射間隔稱為「A界面剝離間距」，在B界面產生剝離的照射間隔稱為「B界面剝離間距」。
又，本案發明人發現，使第一晶圓W與第二晶圓S之剝離面位置在A界面與B界面之間切換的雷射光之照射間隔（以下，稱為「轉換間距Pq」），會根據雷射吸收膜Fw的厚度而變化。具體而言，如圖7所示，得知轉換間距Pq會隨著雷射吸收膜Fw的厚變厚而變大。
因此，接著，說明基於以上的研究結果而在界面改質裝置70進行的在第一晶圓W與第二晶圓S之界面的未接合區域Ae之形成方法。
在界面改質裝置70中形成未接合區域Ae時，作為事前步驟，係將可能形成於第一晶圓W與第二晶圓S之界面的膜之種類、及將各種膜加以接合時的各種界面之緊密貼合力的資訊輸出至控制裝置90（圖8的步驟E0-1）。又，預先製作圖6所示之顯示「各種界面之緊密貼合力」與「該界面之剝離所需要之雷射光的照射間隔（脈衝能量）」之相關性的圖表（圖8的步驟E0-2）。
在界面改質裝置70中形成未接合區域Ae時，首先，取得「形成於第一晶圓W與第二晶圓S之界面的膜種類之資訊」及「雷射吸收膜Fw的厚度資訊」，作為未接合區域Ae之形成對象亦即疊合晶圓T的層資訊（圖8的步驟E1）。取得到的疊合晶圓T之層資訊係輸出至控制裝置90。疊合晶圓T的層資訊可在界面改質裝置70取得，亦可在界面改質裝置70的外部預先取得。
又，取得的疊合晶圓T之層資訊並不僅限於膜種類之資訊及雷射吸收膜Fw的厚度資訊，亦可取得其他例如未圖示之元件層的厚度、或第一晶圓W及第二晶圓S的表面形狀之傾向（例如凸形狀或凹形狀等）。
取得疊合晶圓T的層資訊後，接著，基於取得到的層資訊，在形成於第一晶圓W與第二晶圓S之界面的各種膜之界面（上述實施態樣中為A界面或是B界面、及雷射吸收膜Fw與金屬膜Fm之界面）中，選擇緊密貼合力最弱之界面作為剝離界面（在上述實施態樣中為B界面）（圖8的步驟E2）。各種膜之界面中的緊密貼合力，例如可藉由將在步驟E0-1輸出至控制裝置90的資訊加以比較而取得。
選擇緊密貼合力較弱的界面後，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及分度間距Q）（圖8的步驟E3）。具體而言，基於「在步驟E1取得到的雷射吸收膜Fw之厚度」及「在步驟E0-2取得到的各種界面之緊密貼合力與該界面之剝離所需要之雷射光的照射間隔之相關性（參照圖6）」，而在「能夠於所選擇之界面中選擇未接合區域Ae」的照射間隔（在上述實施態樣中為B界面剝離間距）內，決定雷射光的照射間隔。
決定雷射光的照射間隔後，對固持於夾頭100之疊合晶圓T的雷射吸收膜Fw，以決定好之照射間隔照射雷射光（圖8的步驟E4）。具體而言，係控制雷射光之頻率或夾頭100（疊合晶圓T）的旋轉速度，而使雷射光以決定好之脈衝間距P照射，並控制夾頭100（疊合晶圓T）的往Y軸方向之移動速度，而使雷射光以決定好的分度間距Q照射。
其後，對去除對象亦即周緣部We中的整個雷射吸收膜Fw照射雷射光，以形成未接合區域Ae後，界面改質裝置70中的一連串之晶圓處理便結束。
以上，依本實施態樣，藉由在去除第一晶圓W之周緣部We（邊緣修整）時，對形成於第一晶圓W與第二晶圓S之界面的雷射吸收膜Fw照射雷射光而形成未接合區域Ae，以使該第一晶圓W與第二晶圓S之界面中的接合力降低。此時，由於在該第一晶圓W與第二晶圓S之界面中，形成有與表面膜Fe之緊密貼合力弱於第一晶圓W與雷射吸收膜Fw之緊密貼合力的金屬膜Fm，故即使在難以將第一晶圓W與雷射吸收膜Fw之界面（A界面）的周緣部We剝離的情況下，亦可在金屬膜Fm與表面膜Fe的界面（B界面）中適當地剝離周緣部We。又，與此同時，由於可在緊密貼合力較弱的B界面產生第一晶圓W與第二晶圓S的剝離（形成未接合區域Ae），故和在A界面產生剝離（形成未接合區域Ae）的情況相比，可適當地提高與未接合區域Ae之形成相關的處理量。
特別是，依本實施態樣，即使係以往難以在A界面中剝離周緣部We的雷射吸收膜Fw之厚度較薄的情況下，亦可在B界面中適當地剝離周緣部We。
又，依本實施態樣，可不受形成於疊合晶圓T之界面的雷射吸收膜Fw之厚度的影響，而以大致固定的脈衝能量進行第一晶圓W的邊緣修整。具體而言，如圖9的比較例所示，在界面中未形成有金屬膜Fm的以往之疊合晶圓T中，若雷射吸收膜Fw的厚度較薄，則吸收脈衝能量的體積較小且能量的吸收效率較低，導致剝離所需要的脈衝能量會變大。換言之，與第一晶圓W之剝離（未接合區域Ae之形成）相關的能量控制會變得繁雜，並且在能量效率的觀點上仍有改善的餘地。此點，若係在界面形成有金屬膜Fm的依本實施態樣的疊合晶圓T、T2，則如圖9所示，可不受雷射吸收膜Fw之厚度的影響，而以大致固定的脈衝能量剝離第一晶圓W（形成未接合區域Ae）。換言之，依本實施態樣，能以良好的能量效率且簡易的控制剝離第一晶圓W（形成未接合區域Ae）。
又，如圖6所示，第一晶圓W的剝離面位置，在轉換間距Pq以下為A界面，若大於轉換間距Pq則為B界面。換言之，例如以在B界面中剝離第一晶圓W為目的的雷射光之照射間隔，只要在上述B界面剝離間距內，可任意選擇。
因此，在以上實施態樣之步驟E3中的決定雷射光之照射間隔時，可藉由以此B界面剝離間距內的任意照射間隔進行雷射光之照射，而適當地控制界面改質裝置70中的處理量。具體而言，例如藉由以B界面剝離間距內的最寬之照射間隔進行雷射光之照射，可最大限度地提高界面改質裝置70中的處理量。又例如，藉由以B界面剝離間距內的任意照射間隔進行雷射光之照射，可將界面改質裝置70中的雷射處理時間，調整成晶圓處理系統1所要求的雷射處理時間，藉此在與其他處理裝置之間，可較容易使產距時間一致。換言之，可在整個晶圓處理系統1中將晶圓處理最佳化，亦即可提高整個晶圓處理系統1中的處理量。
又，在上述實施態樣中，係如此基於形成於疊合晶圓T之界面的雷射吸收膜Fw之厚度，而決定對雷射吸收膜Fw的雷射光之照射間隔。然而，相對於此，當在界面改質裝置70中必須以所期望的雷射光之照射間隔進行控制的情況下，亦可根據此照射間隔而決定雷射吸收膜Fw的厚度，以形成疊合晶圓T。
又，在以上的實施態樣中，由於係在晶圓處理系統1中進行將第一晶圓W的周緣部We去除，亦即邊緣修整，因此係以對「與周緣部We對應之位置中的雷射吸收膜Fw」進行雷射光之照射的情況為例加以說明，但在晶圓處理系統1中進行的晶圓處理，並不限於邊緣修整。
例如，如圖10所示，即使係在第一晶圓W之內部，形成作為該第一晶圓W之薄化基點的內部面改質層M3，並在此時將周緣部We與第一晶圓W之背面Wb側一體地去除時，亦可應用依本發明之技術。
具體而言，如圖10（a）所示，係在內部改質裝置80中依序形成周緣改質層M1及內部面改質層M3後，進一步在界面改質裝置70中，於和周緣部We對應的位置中形成未接合區域Ae。藉此，如圖10（b）所示，第一晶圓W在以內部面改質層M3作為基點而薄化的同時，亦以周緣改質層M1及未接合區域Ae作為基點而將周緣部We一體地剝離並去除。
即使在此情況下，亦如上所述，在第一晶圓W與第二晶圓S之界面形成金屬膜Fm，又，藉由控制對於雷射吸收膜Fw的雷射光之照射間隔，可適當地從A界面或是B界面選擇周緣部We的剝離面位置。換言之，可不受雷射吸收膜Fw之厚度的影響，而將第一晶圓W從第二晶圓S適當地剝離。
又，例如，如圖11所示，在將整個第一晶圓W從第二晶圓S剝離，並將形成於第一晶圓W之表面Wa側的未圖示之元件層轉印至第二晶圓S時，亦即進行所謂的雷射剝離時，亦可應用依本發明的技術。
具體而言，如圖11（a）所示，係在界面改質裝置70中，於整個疊合晶圓T中對雷射吸收膜Fw照射雷射光而形成未接合區域Ae。藉此，在整個疊合晶圓T中降低第一晶圓W與第二晶圓S的接合力，而可如圖11（b）所示，適當地將第一晶圓W從第二晶圓S剝離。
又，即使在此情況下，亦可如上所述，在第一晶圓W與第二晶圓S之界面形成金屬膜Fm，又，藉由控制對於雷射吸收膜Fw的雷射光之照射間隔，可適當地從A界面或是B界面選擇第一晶圓W的剝離面位置。換言之，可不受到雷射吸收膜Fw之厚度的影響，而將第一晶圓W從第二晶圓S適當地剝離。
又，在以上的實施態樣中，係以形成於第一晶圓W與第二晶圓S之界面的剝離促進膜為金屬膜Fm（例如鎢膜）的情況為例而進行說明，但剝離促進膜的種類並不限定於此。具體而言，只要至少係「與表面膜Fe（或是雷射吸收膜Fw）之間的緊密貼合力」和「第一晶圓W與雷射吸收膜Fw之緊密貼合力」不同者，並且在對雷射吸收膜Fw進行雷射光之照射時可選擇剝離面之位置者即可。
又，剝離促進膜的形成位置亦不限定於圖1所示的例子，亦即並不限定於在雷射吸收膜Fw與表面膜Fe之間，例如亦可形成於第一晶圓W之表面Wa與雷射吸收膜Fw之間。此情況下，剝離促進膜必須具有對於來自雷射照射系統110之雷射光的透射性。
又，在以上的實施態樣中，係如圖4所示，在第一晶圓W之內部形成周緣改質層M1及分割改質層M2後，再於第一晶圓W與第二晶圓S之界面形成未接合區域Ae，但晶圓處理系統1中的晶圓處理之順序並不限定於此。亦即，亦可如上述般在第一晶圓W與第二晶圓S之界面形成未接合區域Ae後，再於第一晶圓W之內部形成周緣改質層M1及分割改質層M2。
又，即使係在圖10所示之將周緣部We與第一晶圓W之背面Wb側一體地去除的情況下，亦可同樣地在第一晶圓W與第二晶圓S之界面形成未接合區域Ae後，再於第一晶圓W之內部形成周緣改質層M1及內部面改質層M3。
吾人應瞭解到，本次所揭露的實施態樣其所有內容僅為例示而非限制。上述實施態樣在不脫離附加的申請專利範圍及其主旨的情況下，能以各式各樣的形態進行省略；替換及變更。
1:晶圓處理系統
2:搬入搬出站
3:處理站
10:晶圓匣盒載置台
11:晶圓匣盒載置台
20:晶圓搬運裝置
21:搬運路
30:移轉裝置
40:晶圓搬運裝置
41:搬運路
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:滑台
103:旋轉機構
104:水平移動機構
105:軌道
106:基座
110:雷射照射系統
111:雷射頭
112:透鏡
Ac:接合區域
Ae:未接合區域
C:晶圓匣盒
D:元件層
E0-1,E0-2,E1~E4:步驟
Fe:表面膜
Fm2:表面膜
Fm:金屬膜
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
Pq:轉換間距
Q:分度間距
S:第二晶圓
Sa:表面
Sb:背面
T,T2:疊合晶圓
W:第一晶圓
Wa:表面
Wb:背面
We:周緣部
圖1A係顯示依本發明之實施態樣的疊合晶圓之構成例的側視圖。
圖1B係顯示依本發明之實施態樣的疊合晶圓之另一構成例的側視圖。
圖2係顯示依本發明之實施態樣的晶圓處理系統之構成概略的俯視圖。
圖3係顯示依本發明之實施態樣的界面改質裝置之構成概略的側視圖。
圖4（a）～（d）係顯示晶圓處理系統中的晶圓處理之主要步驟說明圖。
圖5係顯示照射過雷射光的疊合晶圓之態樣的說明圖。
圖6係顯示「雷射吸收膜的厚度及雷射光之照射間隔」與「第一晶圓之剝離面位置」之相關性的圖表。
圖7（a）、（b）係顯示第一晶圓之剝離面之位置的說明圖。
圖8係顯示依本發明之實施態樣的晶圓處理之主要步驟的流程圖。
圖9係顯示雷射吸收膜之厚度與雷射光之脈衝能量之關係的圖表。
圖10（a）、（b）係顯示晶圓處理系統中的另一晶圓處理之主要步驟的說明圖。
圖11（a）、（b）係顯示晶圓處理系統中的另一晶圓處理之主要步驟的說明圖。
E0-1,E0-2,E1~E4:步驟
Claims (15)
- 一種基板處理裝置，係對於由第一基板、至少包含雷射吸收膜的界面層及第二基板疊設而形成的疊合基板進行處理，其包含： 基板固持部，用於固持該疊合基板； 界面用雷射照射部，對該雷射吸收膜脈衝狀地照射雷射光； 移動機構，使該基板固持部與該界面用雷射照射部相對移動；及 控制部，控制該界面用雷射照射部與該移動機構； 該控制部係取得形成於該疊合基板之該界面層的資訊，並基於取得到之該界面層的資訊，而將該界面層中的接合界面中緊密貼合力最弱之界面，設定為該第一基板與該第二基板的剝離界面。
- 如請求項1所述之基板處理裝置，其中， 該控制部係根據設定好的該剝離界面，而決定對該雷射吸收膜照射之該雷射光的間隔。
- 如請求項2所述之基板處理裝置，其中， 該移動機構包含： 旋轉機構，使該基板固持部與該界面用雷射照射部相對旋轉；及 水平移動機構，使該基板固持部與該界面用雷射照射部，在水平方向上相對移動； 該控制部係設定周向間隔及徑向間隔作為該雷射光的間隔。
- 如請求項2或3所述之基板處理裝置，其中， 該控制部係基於該雷射吸收膜的厚度而設定該雷射光的間隔，以使對於該疊合基的雷射處理時間成為最小。
- 如請求項2或3所述之基板處理裝置，其中， 該控制部係基於該雷射吸收膜的厚度而設定該雷射光的間隔，以使對於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。
- 如請求項1至5中任一項所述之基板處理裝置，更包含： 內部用雷射照射部，對該第一基板之內部照射雷射光，而形成成為該第一基板之剝離起點的改質層。
- 如請求項6所述之基板處理裝置，更包含： 周緣去除部，將去除對象亦即該第一基板之周緣部加以去除； 該內部用雷射照射部係形成成為去除對象亦即該第一基板之周緣部之剝離起點的周緣改質層。
- 如請求項1至7中任一項所述之基板處理裝置，其中， 該界面層包含形成於該雷射吸收膜與該第二基板之界面的剝離促進膜； 該剝離促進膜為鎢膜。
- 一種基板處理方法，係對於由第一基板、至少包含雷射吸收膜的界面層及第二基板接合而成的疊合基板進行處理，其包含以下步驟： 取得形成於該疊合基板之該界面層的資訊； 基於取得到之該界面層的資訊，而將該界面層的接合界面中緊密貼合力最弱之界面，設定為該第一基板與該第二基板的剝離界面；及 根據設定好的該剝離界面，而決定對該雷射吸收膜照射之雷射光的間隔。
- 如請求項9所述之基板處理方法，更包含以下步驟： 對該雷射吸收膜脈衝狀地照射雷射光，以形成決定好之該雷射光的間隔。
- 如請求項10所述之基板處理方法，其中， 該雷射光的間隔包含周向間隔及徑向間隔； 使該疊合基板與該雷射光之照射部相對旋轉以形成該周向間隔，並使該疊合基板與該照射部在水平方向上相對移動以形成該徑向間隔，同時，從該照射部對該雷射吸收膜照射該雷射光。
- 如請求項10或11所述之基板處理方法，其中， 基於該雷射吸收膜的厚度而設定該雷射光的間隔，以使對於該疊合基板的雷射處理時間成為最小。
- 如請求項10或11所述之基板處理方法，其中， 基於該雷射吸收膜的厚度而設定該雷射光的間隔，以使對於該疊合基板的雷射處理時間成為所要求的雷射處理時間。
- 如請求項9至13中任一項所述之基板處理方法，更包含以下步驟： 對該第一基板之內部照射雷射光，而形成成為該第一基板之剝離起點的改質層。
- 如請求項14所述之基板處理方法，更包含以下步驟： 將去除對象亦即該第一基板之周緣部加以去除； 形成於該第一基板之內部的該改質層，包含成為去除對象亦即該第一基板之周緣部之剝離起點的周緣改質層。
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