TW202410184A - 晶圓的加工方法 - Google Patents

Abstract

[課題]將晶圓貼合於支撐基板並以平坦性變高之方式加工晶圓。[解決手段]一種晶圓的加工方法，所述晶圓具有正面及與該正面對向之背面，所述晶圓的加工方法具備：準備步驟，其準備支撐基板，所述支撐基板具有支撐該晶圓之支撐面；親水化步驟，其對該晶圓的該正面或該支撐基板的該支撐面的其中一者或兩者實施親水化處理；接合步驟，其在該親水化步驟後，使該晶圓的該正面與該支撐基板的該支撐面面對並接合，而形成接合晶圓；第一加熱步驟，其將該接合晶圓加熱至第一溫度；加工步驟，其在該第一加熱步驟後，將該接合晶圓所含之該晶圓從該背面側進行加工；第二加熱步驟，其在該加工步驟後，將該接合晶圓加熱至比該第一溫度更高的第二溫度；以及剝離步驟，其在該第二加熱步驟後，從該支撐基板剝離該晶圓。

Description

晶圓的加工方法

本發明關於一種晶圓的加工方法，其將在正面側形成有多個元件之晶圓貼合於支撐基板，且將已被貼合於支撐基板之晶圓進行加工，並從支撐基板剝離加工後的晶圓。

IC（Integrated Circuit，積體電路）等元件的晶片係在行動電話及個人電腦等各種電子設備中不可或缺的構成要素。此種晶片例如係藉由在將在正面側形成有多個元件之晶圓研削至期望的厚度後，沿著多個元件的交界形成貫通晶圓之分割槽而製造。

近年來，為了晶片的高容量化、小型化，已實現一種技術，其將DRAM（Dynamic Random Access Memory，動態隨機存取記憶體）等多個晶片進行層積並一體化。在此技術中，雖對於被層積之各晶片要求預先薄化至10μm以下的厚度，但經薄化至此種厚度後的晶圓的處理並非易事。於是，使用以下方法：利用後續能剝離的接著材將被薄化前的晶圓貼合於支撐基板（參照專利文獻1）。

並且，隨著晶圓的薄化的深化，亦要求提升經薄化之晶圓的厚度的均一性、平坦度（TTV：Total Thickness Variation，總厚度變異）。具體而言，對於經薄化至厚度10μm之晶圓，要求0.5μm以下的平坦度。 [習知技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2004-153193號公報

[發明所欲解決的課題] 然而，使用接著材將晶圓貼合於支撐基板之情形，為了完成平坦性高的晶圓，不僅使用平坦度極高的支撐基板，亦需要所形成之接著材層的平坦度極高。

平坦性充分高的支撐基板係以研削裝置預先加工支撐基板而得。相對於此，提高已塗布於支撐基板等之接著材的平坦性則非易事。例如，為了在以支撐基板與晶圓夾住接著材後硬化接著材而照射紫外線時，接著材的收縮會不均勻地產生。因此，所形成之接著材層的平坦性容易變低。

本發明係鑑於此問題點而完成者，其目的在於提供一種晶圓的加工方法，其可將已貼合於支撐基板之晶圓以平坦性變高之方式進行加工。

[解決課題的技術手段] 若根據本發明，則提供一種晶圓的加工方法，所述晶圓具有正面及與該正面對向之背面，所述晶圓的加工方法的特徵在於，具備：準備步驟，其準備支撐基板，所述支撐基板具有支撐該晶圓之支撐面；親水化步驟，其對該晶圓的該正面或該支撐基板的該支撐面的其中一者或兩者實施親水化處理；接合步驟，其在該親水化步驟後，使該晶圓的該正面與該支撐基板的該支撐面面對並接合，而形成接合晶圓；第一加熱步驟，其將該接合晶圓加熱至第一溫度而提升該晶圓及該支撐基板的接合強度；加工步驟，其在該第一加熱步驟後，將該接合晶圓所含之該晶圓從該背面側進行加工；第二加熱步驟，其在該加工步驟後，將該接合晶圓加熱至比該第一溫度更高的第二溫度，而使該晶圓及該支撐基板的該接合強度降低；以及剝離步驟，其在該第二加熱步驟後，從該支撐基板剝離該晶圓。

較佳為，在該親水化步驟中，經該親水化處理之該晶圓的該正面或該支撐基板的該支撐面與所滴下之純水的接觸角成為10°以上且50°以下。

並且，較佳為，在該親水化步驟中，在該晶圓的該正面或該支撐基板的該支撐面的其中一者或兩者中，對外周區域實施該親水化處理，在比該外周區域更內側則不進行該親水化處理。

再者，較佳為，在該第一加熱步驟中，加熱該接合晶圓的外周區域。

並且，較佳為，在該第二加熱步驟中，加熱該接合晶圓的該外周區域。

再者，較佳為，該親水化步驟係藉由使在大氣壓下所產生之電漿接觸該晶圓的該正面或該支撐基板的該支撐面的其中一者或兩者而實施親水化處理。

並且，較佳為，該支撐基板的該支撐面具有與該晶圓的該正面對應之外形。

再者，較佳為，該第一溫度為150℃以上且小於250℃，該第二溫度為250℃以上且350℃以下。

[發明功效] 在本發明的一態樣之晶圓的加工方法中，預先對晶圓的正面與支撐基板的支撐面的其中一者或兩者實施親水化處理，之後使晶圓的正面與支撐基板的支撐面面對並接合而形成接合晶圓。然後，在將接合晶圓所含之晶圓從背面側進行加工後，從支撐基板剝離晶圓。

若根據此方法，則可不使用接著材而以支撐基板支撐晶圓。因此，可不產生起因於接著材層之厚度的均一性、平坦性的降低而將被支撐基板支撐之晶圓進行加工。

因此，若根據本發明的一態樣，則提供一種晶圓的加工方法，其可將已貼合於支撐基板之晶圓以平坦性變高之方式進行加工。

參照隨附圖式，說明本發明的實施方式。圖1（B）係示意性地表示以本實施方式之晶圓的加工方法所加工之晶圓1之立體圖。晶圓1例如係藉由矽（Si）等半導體材料而被形成為圓板狀。在晶圓1的正面1a設定有互相交叉之多條分割預定線3，在晶圓1的正面1a的被分割預定線3劃分之各區域形成有元件5。

多個元件5分別包含例如用於構成IC、半導體記憶體或影像感測器的元件。並且，多個元件5的交界例如格子狀地延伸。然後，若沿著分割預定線3切斷晶圓1，則可製造個別具備元件5之元件晶片。

此外，晶圓1的材質、形狀、構造或大小等並無限制。晶圓1例如亦可由矽以外的半導體材料（例如，碳化矽（SiC）或氮化鎵（GaN）等）而成。同樣地，元件5的種類、數量、形狀、構造、大小或配置等亦無限制。

晶圓1的外周緣導角，亦即在晶圓1的外周緣形成有導角部。換言之，晶圓1的側面以往外側凸起之方式彎曲。並且，在晶圓1中，正面1a及與正面1a對向之背面1b為平行，厚度的局部偏差亦極小。

再者，在晶圓1的正面1a亦可設置覆蓋元件5之絕緣膜。絕緣膜例如以氧化矽膜（SiO ₂膜）、氮化矽膜（SiN膜）、氮氧化矽膜（SiON膜）、碳氮化矽膜（SiCN膜）或有機樹脂膜等所構成。覆蓋元件5之絕緣膜亦可藉由CMP（Chemical Mechanical Polishing，化學機械研磨）等方法而將上表面進行平坦化。若上表面被平坦化，則晶圓1的正面1a的凹凸變得極小。

圖1（A）係示意性地表示貼附於晶圓1之支撐基板11的一例之立體圖。在本實施方式之晶圓1的加工方法中，為了保護元件5等，在晶圓1的正面1a側貼附支撐基板11而形成接合晶圓，並將被包含於接合晶圓之狀態的晶圓1進行加工。

針對支撐基板11進行說明。支撐基板11具有與晶圓1的正面1a對應之外形。例如，支撐基板11被形成為與晶圓1同樣的形狀的圓板狀。支撐基板11例如能使用與形成元件5前的晶圓1相等者。但是，支撐基板11並不受限於此。

支撐基板11具有：支撐面11a，其支撐晶圓1；以及背面11b，其與支撐面11a對向。以適當地加工被支撐基板11支撐之晶圓1之方式，支撐基板11的支撐面11a及背面11b的凹凸極小，與晶圓1的正面1a及背面1b同樣地平坦。並且，支撐基板11的支撐面11a及背面11b互相平行，支撐基板11的厚度的局部偏差亦極小。

以往，在將支撐基板11貼附於晶圓1時，會利用接著材。但是，將已被晶圓1及支撐基板11夾住之接著材層形成為均勻的厚度並非易事。為了在以支撐基板11及晶圓1夾住接著材後硬化接著材而照射紫外線時，有接著材的收縮不均一地產生之情形，所形成之接著材層的平坦性容易變低。

因此，即使以接著材貼附晶圓1及支撐基板11而形成貼附晶圓，且將成為貼附晶圓的狀態之晶圓1進行加工，亦起因於接著材層而無法高精度地加工晶圓1。於是，在本實施方式之晶圓的加工方法中，不使用接著材而貼合晶圓1及支撐基板11，並於其後加工晶圓1。以下，詳述本實施方式之晶圓的加工方法。

圖12係表示本實施方式之晶圓的加工方法的各步驟的流程之流程圖。在圖12所示之本實施方式之晶圓的加工方法中，首先，實施準備步驟S10，其準備支撐基板11，所述支撐基板11具有支撐晶圓1之支撐面11a。

例如，在準備步驟S10中，準備未形成元件5的晶圓作為支撐基板11，所述晶圓亦能使用於製造元件晶片。或者，亦可藉由將雖形成有元件但因某些理由而成為不良品之晶圓進行加工以去除元件並平坦化，而準備支撐基板11。如此，支撐基板11的取得方法並無限制。

並且，在準備步驟S10中，亦可針對支撐基板11的支撐面11a及背面11b評價所形成之凹凸的大小，亦即平坦性。並且，亦可評價支撐基板11的支撐面11a及背面11b的平行的程度，亦即支撐基板11的厚度的均一性。然後，在準備步驟S10中，亦可以平坦性、厚度的均一性滿足預定的水準之方式，對支撐基板11實施CMP等加工。

於此，具體地說明由準備步驟S10所準備之支撐基板11的支撐面11a所要求之平坦性的一例。支撐基板11的支撐面11a例如期望表面粗糙度（Rms）為3nm以下。若支撐面11a的表面粗糙度（Rms）為3nm以下，則如後續說明般，可將支撐基板11的支撐面11a良好地接合於晶圓1的正面1a。

並且，在準備步驟S10中，形成有元件5之晶圓1的正面1a（覆蓋元件5之絕緣膜的上表面）的平坦性未滿足預定的水準之情形，亦宜對晶圓1的正面1a實施使平坦性提升之CMP等加工。更詳細而言，宜使用在用於去除半導體元件的阻擋金屬的CMP中所使用之漿料，對晶圓1的正面1a以50nm左右的厚度實施CMP。或者，在準備步驟S10中，準備已實施此種CMP之晶圓1。

接著，為了準備晶圓1與支撐基板11的接合而實施親水化步驟S20，所述親水化步驟S20係對晶圓1的正面1a或支撐基板11的支撐面11a的其中一者或兩者實施親水化處理。親水化步驟S20係藉由使在大氣壓下所產生之電漿（大氣壓電漿）接觸晶圓1的正面1a或支撐基板11的支撐面11a的其中一者或兩者而實施親水化處理。

以下，以對晶圓1的正面1a實施親水化處理之情形為例進行說明。圖2係示意性地表示正在對正面1a實施親水化處理之晶圓1之立體圖。在圖2中，表示作為親水化處理的一例而實施大氣壓電漿照射之大氣壓電漿照射裝置2。

大氣壓電漿照射裝置2具備：電漿照射單元8，其可在大氣壓下對被載置於旋轉支撐台4之晶圓1照射電漿10。旋轉支撐台4的上表面成為保持面4a，較佳為可保持被載置於保持面4a之晶圓1。例如，旋轉支撐台4係藉由使負壓作用於被載置於保持面4a之晶圓1而吸引保持晶圓1。

並且，旋轉支撐台4係與馬達等未圖示的旋轉驅動源連接，並可繞著與保持面4a大致垂直的工作台旋轉軸6旋轉。電漿照射單元8被配設於旋轉支撐台4的保持面4a的一端的上方，並具有朝向保持面4a照射電漿10之功能。

於此，說明電漿照射單元8的構成。電漿照射單元8例如能利用TDK Electronics AG公司的電漿產生裝置「CeraPlas（註冊商標）元件」。但是，電漿照射單元8並不受限於此，能利用可在大氣壓下形成電漿10之任意的電漿產生裝置。

在親水化步驟S20中，例如，以將成為晶圓1的被接合面之正面1a朝向上方之狀態將晶圓1載置於旋轉支撐台4的保持面4a上，並以旋轉支撐台4吸引保持晶圓1。之後，一邊從電漿照射單元8對晶圓1的正面1a以預定的條件照射電漿10，一邊使旋轉支撐台4繞著工作台旋轉軸6旋轉一圈以上。如此，將晶圓1的正面1a的外周區域7進行親水化處理。

接著，說明在親水化步驟S20中之電漿照射條件的一例。例如，以電漿照射單元8產生氣體種類為空氣的電漿，並以50sccm的流量噴射電漿10。將從電漿照射單元8的噴出口起至晶圓1的正面1a為止的距離設定為10mm左右，並對晶圓1的正面1a的直徑10mm左右的區域照射電漿。然後，在將電漿照射區域的外周緣定位於晶圓1的正面1a的外周緣之狀態下，使旋轉支撐台4以每分鐘3°以上且30°以下的旋轉速度進行旋轉。

此外，亦可取代晶圓1的正面1a而對支撐基板11的支撐面11a實施親水化處理。並且，親水化處理亦可對晶圓1的正面1a與支撐基板11的支撐面11a兩者實施。對支撐基板11的支撐面11a實施親水化處理之步驟係與對晶圓1的正面1a實施親水化處理之上述的程序同樣。對支撐基板11的支撐面11a照射電漿之條件亦宜與對晶圓1的正面1a照射電漿之條件同樣。

但是，在親水化步驟S20中之電漿照射條件並不受限於此。在晶圓1的正面1a或支撐基板11的支撐面11a成為預定的性質之範圍內，能變更電漿照射條件。並且，對晶圓1的正面1a與支撐基板11的支撐面11a兩者實施親水化處理之情形，其條件不需相同。

於此，說明藉由大氣壓電漿的照射而在晶圓1的正面1a等產生之現象。在照射大氣壓電漿之前，在大氣中浮游之有機分子大量地附著於被放置於空氣中之晶圓1等。然後，若對晶圓1的正面1a等照射大氣壓電漿，則在被照射區域中，有機分子被去除並附著大氣中的水分子、或有機分子分解，而晶圓1的正面1a被無數的羥基（OH基團）封端。

若將羥基導入晶圓1的正面1a等，則晶圓1的正面1a等的親水性提升。因此，由電漿的照射所致之晶圓1的正面1a的改質的進行程度，能藉由電漿的被照射區域的親水性的程度（潤濕性）而進行評價，並可藉由在將水滴下至該被照射區域時的水相對於晶圓1的正面1a等之接觸角而表現。針對電漿照射條件與水的接觸角之關係的較佳範圍，將於後續詳述。

於此，為了藉由親水化處理而積極地導入羥基，亦可預先將有機分子導入晶圓1的正面1a等。例如，可預先將乙醇、丙酮、乙酸等液體塗布於晶圓1的正面1a。

此外，親水化處理亦可利用其他的方法實施。例如，亦可藉由對晶圓1的正面1a等以預定的條件照射紫外線而實施。即使在此情形中，亦藉由紫外線的照射而分解或去除附著於晶圓1的正面1a等之有機分子，並在晶圓1的正面1a等殘留羥基。

並且，在親水化步驟S20中，亦可對晶圓1的正面1a等的整體實施親水化處理。此情形，在如後述般將支撐基板11接合於晶圓1時，在晶圓1的加工中將晶圓1牢固地支撐於支撐基板11。

但是，若在晶圓1的正面1a的全區域實施親水化處理，則在將支撐基板11的支撐面11a接合於晶圓1的正面1a時，有時晶圓1的形成有元件5之元件區域9會被牢固地貼附於支撐基板11。此情形，在最終從晶圓1剝離支撐基板11時，有對元件5施加額外的負載之疑慮。

因此，在親水化步驟S20中，亦較佳為在晶圓1的正面1a中，對未形成元件5之外周區域7實施親水化處理，在比外周區域7更內側則不進行親水化處理。然後，在對支撐基板11的支撐面11a實施親水化處理之情形，宜在不與晶圓1的元件區域9重疊之外周區域實施親水化處理。

在本實施方式之晶圓的加工方法中，在親水化步驟S20後實施接合步驟S30。接著，說明接合步驟S30。圖3（A）係示意性地表示接合步驟S30之立體圖，圖3（B）係示意性地表示所形成之接合晶圓13之立體圖。

在接合步驟S30中，如圖3（A）所示，使晶圓1的正面1a與支撐基板11的支撐面11a面對。在圖3（A）中，雖表示將晶圓1配置於支撐基板11的上方之情形，但亦可將支撐基板11配置於晶圓1的上方。然後，使晶圓1及支撐基板11靠近，使晶圓1的正面1a與支撐基板11的支撐面11a接觸。

此情形，透過在親水化步驟S20中形成於晶圓1的正面1a與支撐基板11的支撐面11a的其中一者或兩者之羥基，而在正面1a與支撐面11a之間形成氫鍵。於是，將兩者接合而形成接合晶圓13。然後，形成於正面1a與支撐面11a之間之氫鍵的量會因應由親水化步驟S20所形成之羥基的量而變化。因此，晶圓1與支撐基板11的接合強度會因應由親水化步驟S20所實施之親水化處理的強度而變化。

尤其，若以親水化步驟S20對晶圓1的正面1a與支撐基板11的支撐面11a兩者進行親水化處理，則在形成於正面1a之羥基與形成於支撐面11a之羥基之間比較容易形成氫鍵。因此，晶圓1與支撐基板11的接合強度變高。

接著，實施第一加熱步驟S40，其將接合晶圓13加熱至第一溫度而提升晶圓1及支撐基板11的接合強度。圖4係示意性地表示一例之第一加熱步驟S40之立體圖。在第一加熱步驟S40中，例如使用具有加熱保持台14之加熱裝置12，所述加熱保持台14內置有加熱器。

加熱裝置12所具備之加熱保持台14具備多孔構件，並在內部形成有吸引路徑，所述多孔構件具有與接合晶圓13的直徑相等的直徑並在上表面露出，所述吸引路徑的一端連通多孔構件且另一端連通未圖示的吸引源。多孔構件的上表面成為載置被吸引保持之接合晶圓13之保持面14a。並且，在加熱保持台14的內部配設有以電熱線等所構成之加熱器（未圖示）。

在第一加熱步驟S40中，將接合晶圓13載置於加熱保持台14的保持面14a，並使吸引源運作而以加熱保持台14吸引保持接合晶圓13。接著，使加熱器運作並將熱傳遞至接合晶圓13，而將接合晶圓13加熱至第一溫度。

若晶圓1與支撐基板11的其中一者或兩者被親水化處理並藉由氫鍵而形成接合晶圓13，則將接合晶圓13加熱至某種程度的溫度時，晶圓1及支撐基板11的密接性會提升。其原因之一係與構成氫鍵之羥基有關，其產生脫水縮合反應而在正面1a與支撐面11a之間形成經由氧原子而成之共價鍵。此鍵結比氫鍵更為牢固。

因此，若實施第一加熱步驟S40則接合晶圓13的密接性提升，即使在接下來說明之加工步驟S50中加工晶圓1，晶圓1亦難以從支撐基板11剝離。因此，在本實施方式之晶圓的加工方法中，在第一加熱步驟S40中之接合晶圓13的加熱條件亦需要與在親水化步驟S20中之親水化處理的條件一起被適當地決定。關於親水化處理的條件與第一溫度的較佳範圍，將於後續詳述。

亦可利用由具備加熱保持台14之加熱裝置12所進行之加熱以外的方法實施第一加熱步驟S40。接著，說明第一加熱步驟S40的另一例。圖5（A）係示意性地表示另一例之第一加熱步驟所使用之雷射退火單元22及保持台20之立體圖，圖5（B）係示意性地表示另一例之第一加熱步驟之立體圖。

圖5（A）所示之保持台20具備：多孔構件，其在上表面露出；以及吸引路徑（未圖示），其成為將負壓供給至多孔構件之路徑。此多孔構件的上表面成為接合晶圓13的保持面20a。若將接合晶圓13載置於保持面20a並使負壓通過多孔構件作用於接合晶圓13，則可利用保持台20吸引保持接合晶圓13。

保持台20被支撐於與馬達等未圖示的旋轉驅動源連接之工作台旋轉軸18。若使此旋轉驅動源運作，則可使保持台20繞著工作台旋轉軸18旋轉。再者，保持台20亦可在內部具備未圖示的冷卻水路。藉由在冷卻水路流動冷卻水而將保持台20保持在預定的溫度。

此外，保持台20的上表面（保持面20a）的直徑被設為比接合晶圓13的直徑更小的直徑。因此，在以保持台20吸引保持接合晶圓13時，接合晶圓13的外周區域會在保持面20a的外側露出。若在此狀態下在冷卻水路流動冷卻水，則接合晶圓13的與保持面20a接觸之區域的溫度容易保持固定。

針對雷射退火單元22進行說明。雷射退火單元22被配設於在保持台20的外側中比保持台20的保持面20a更低的位置。雷射退火單元22例如具備CO ₂雷射振盪器、Nd：YAG雷射振盪器等雷射振盪器，並可放出預定的波長的雷射光束。

如圖5（B）所示，在變形例之第一加熱步驟S40中，將接合晶圓13載置於保持台20的保持面20a，並以保持台20吸引保持接合晶圓13。此時，接合晶圓13的外周區域會在保持面20a的外側露出。在此狀態下一邊使工作台旋轉軸18旋轉而使保持台20旋轉，一邊從雷射退火單元22對接合晶圓13的外周區域照射雷射光束24。藉此，將接合晶圓13的外周區域加熱至第一溫度。

在親水化步驟S20僅對晶圓1的正面1a的外周區域7等實施親水化處理之情形，不需要加熱接合晶圓13的中央區域。並且，依據形成於晶圓1的正面1a之構造物的內容，而有若將晶圓1的中心區域加熱至第一溫度則產生問題之情形。

於是，保持台20具備供冷卻水流動之冷卻水路之情形，宜先在冷卻水路流動冷卻水。此情形，在接合晶圓13的被外周區域包圍之內側中，接合晶圓13的溫度變得難以上升。

在本實施方式之晶圓的加工方法中，在第一加熱步驟S40後，實施加工步驟S50，其將接合晶圓13所含之晶圓1從背面1b側進行加工。亦即，在加工步驟S50中，將被支撐基板11支撐之晶圓1進行加工。

在加工步驟S50中對晶圓1所實施之加工並無限制。例如，在加工步驟S50中，將晶圓1從背面進行研削並薄化。以下，雖以在加工步驟S50中所實施之加工為研削之情形為例說明加工步驟S50，但加工步驟S50並不受限於此。

首先，說明加工晶圓1之加工裝置。圖6係示意性地表示加工（研削）被加工物之加工裝置（研削裝置）26之立體圖。加工裝置26具備支撐各構成要素之基台28。在基台28的上表面形成有沿著Y軸方向之開口28a。

在開口28a設置：保持台30，其能藉由滾珠螺桿式的移動機構而沿著Y軸方向移動；以及防塵防滴蓋28b，其露出保持台30且同時覆蓋開口28a。

保持台30可吸引保持包含被研削之晶圓1之接合晶圓13。保持台30具有不鏽鋼或陶瓷製的框體30c。在框體30c內設置有吸引路徑（未圖示），在此吸引路徑的一端連接有噴射器等吸引源（未圖示）。框體30c在上表面側具有由圓板狀的空間所構成之凹部。在此凹部容納並固定有大致圓板狀的多孔構件30a。

多孔構件30a的直徑被設為與支撐基板11的直徑大致相同。多孔構件30a的上表面成為保持面30b。若將接合晶圓13載置於多孔構件30a上並使吸引源運作，則負壓通過吸引路徑及多孔構件30a而作用於接合晶圓13，接合晶圓13被吸引保持於保持台30。

保持台30藉由設置於開口28a的內部且被防塵防滴蓋28b覆蓋之Y軸方向移動機構而沿著Y軸方向移動。Y軸方向移動機構例如係利用馬達等旋轉驅動源進行旋轉之具有滾珠螺桿之滾珠螺桿式的移動機構。並且，保持台30係與未圖示的馬達等旋轉驅動源連接，並可繞著與保持面30b垂直的工作台旋轉軸30d（參照圖7）旋轉。

加工裝置26具備：加工單元（研削單元）34，其加工（研削）被保持台30保持之接合晶圓13所含之晶圓1；以及加工進給單元36，其使加工單元34升降。在加工裝置26的後側立設有支撐部32，加工單元34隔著加工進給單元36而被此支撐部32支撐。在支撐部32的前表面設置有沿著Z軸方向（垂直方向）之一對導軌38。在各導軌38能滑動地安裝有升降板40。

在升降板40的背面側（後表面側）設置有螺帽部（未圖示），在此螺帽部螺合有與導軌38平行的滾珠螺桿42。在滾珠螺桿42的一端部連結有脈衝馬達44。若以脈衝馬達44使滾珠螺桿42旋轉，則升降板40沿著導軌38在Z軸方向移動。

在升降板40的前表面側，固定有實施晶圓1的研削加工之加工單元34。若使升降板40移動，則加工單元34可在Z軸方向（研削進給方向）移動。加工單元34具有經切斷之圓筒狀的支撐體46。支撐體46被固定於升降板40的前側的表面，並成為加工單元34的外殼。

在支撐體46的內側設置有被該支撐體46支撐之主軸外殼48。主軸50的一部分以能旋轉的態樣被容納於主軸外殼48。在主軸50的上端連結有馬達等旋轉驅動機構（未圖示）。若使旋轉驅動機構運作，則主軸50繞著旋轉軸旋轉。

主軸50的下端位於比支撐體46的底部更下方。在主軸50的下端連結有圓盤狀的輪安裝件52的上表面側。在輪安裝件52固定研削輪（加工工具）54。圖7係示意性地表示以被固定於輪安裝件52之研削輪54加工（研削）晶圓1之狀況之立體圖。

研削輪（加工工具）54具有圓環狀的輪基台56。輪基台56係以鋁等金屬所形成，且直徑被設為與晶圓1的直徑對應。在輪基台56的下表面（底面）側的外周部設置有環狀地排列之多個研削磨石58。各研削磨石58例如係藉由將金剛石或cBN（cubic boron nitride，立方氮化硼）等的磨粒與陶瓷結合劑或類樹脂等結合材進行混合並燒結混合體所形成。

在輪安裝件52設置有貫通上下之多個研削輪固定孔，並在輪基台56形成有鎖入螺栓等固定工具60之鎖緊孔。若將固定工具60通過研削輪固定孔並將固定工具60鎖入鎖緊孔，則研削輪54被固定於輪安裝件52。此時，輪安裝件52從上方支撐研削輪54。

在加工步驟S50中，將接合晶圓13載置於保持台30，並以保持台30吸引保持接合晶圓13。此時，使支撐基板11的背面11b面對保持面30b，使晶圓1的背面1b在上方露出。接著，使保持台30移動至加工單元34的下方。

之後，使與主軸50連接之旋轉驅動源運作而使主軸50繞著主軸旋轉軸50a旋轉。於是，研削輪54旋轉，研削磨石58在旋轉軌道上移動。並且，使保持台30繞著工作台旋轉軸30d旋轉。

然後，使加工進給單元36運作而使加工單元34下降，並使在旋轉軌道上移動之研削磨石58的底面與晶圓1的被研削面（背面1b）接觸。於是，晶圓1被研削，晶圓1慢慢地薄化。此時，監視晶圓1的厚度，在晶圓1成為預定的厚度時結束加工單元34的下降。於是，獲得成為預定的厚度之晶圓1。

在本實施方式之晶圓的加工方法中，晶圓1不透過接著材而被支撐基板11支撐。因此，不會在晶圓1產生起因於接著材層之厚度偏差等。並且，因晶圓1被支撐基板11支撐，故可將晶圓1研削至極薄的厚度。然後，因實施親水化步驟S20及第一加熱步驟S40而使晶圓1與支撐基板11的密接力提高，故亦不會有在加工中晶圓1從支撐基板11剝離之情況。

在本實施方式之晶圓1的加工方法中，從已被加工之晶圓1剝離支撐基板11。作為剝離晶圓1之準備，在加工步驟S50後，實施第二加熱步驟S60，其將接合晶圓13加熱至第二溫度，而使晶圓1及支撐基板11的接合強度降低。第二加熱步驟S60可與第一加熱步驟S40同樣地實施。因此，可適當參照針對第一加熱步驟S40的上述的說明，作為第二加熱步驟S60的說明。

圖8（A）係示意性地表示一例之第二加熱步驟S60之立體圖，圖8（B）係示意性地表示另一例之第二加熱步驟S60之立體圖。在第二加熱步驟S60中，與第一加熱步驟S40同樣地，可使用加熱裝置12、雷射退火單元22。

第二加熱步驟S60與第一加熱步驟S40的主要差異為加熱接合晶圓13之溫度。亦即，在第二加熱步驟S60中成為加熱接合晶圓13之目標之第二溫度被設定為高於在第一加熱步驟S40中成為加熱接合晶圓13之目標之第一溫度。更詳細而言，第一溫度較佳為150℃以上且小於250℃，第二溫度較佳為250℃以上且350℃以下。

如圖8（A）所示，在第二加熱步驟S60中使用加熱裝置12之情形，以可將接合晶圓13加熱至第二溫度之條件使內置之加熱器運作。並且，在第二加熱步驟S60中使用雷射退火單元22之情形，如圖8（B）所示，可將接合晶圓13的外周區域加熱至第二溫度之雷射光束24a被照射至接合晶圓13。

於此，說明在第二加熱步驟S60中在接合晶圓13產生之現象。若將接合晶圓13加熱至比在晶圓1與支撐基板11之間產生如在第一加熱步驟S40所說明般的脫水縮合反應之第一溫度更高的溫度（第二溫度），則殘留於晶圓1與支撐基板11之間之一部分的有機分子氣化。然後，若在晶圓1與支撐基板11的接合界面中產生氣泡，則晶圓1與支撐基板11的接合強度降低。亦即，此氣泡成為剝離的契機。

反過來說，若在第一加熱步驟S40加熱接合晶圓13之溫度變得過高，則在晶圓1與支撐基板11的接合界面中不僅產生脫水縮合反應亦產生氣泡。因此，在第一加熱步驟S40結束之時間點會有接合強度不充分之情形。

因此，宜將接合晶圓13加熱至在第一加熱步驟s40中難以產生氣泡之溫度，並宜將接合晶圓13加熱至在第二加熱步驟S60中容易產生氣泡之溫度。亦即，在第一加熱步驟S40中，宜以比第二溫度更低的第一溫度加熱接合晶圓13，在第二加熱步驟S60中，宜以比第一溫度更高的第二溫度加熱接合晶圓13。

在本實施方式之晶圓的加工方法中，在第二加熱步驟S60後，實施剝離步驟S70，其從支撐基板11剝離晶圓1。圖9係示意性地表示剝離步驟S70之立體圖，圖10係示意性地表示剝離步驟S70之剖面圖。剝離步驟S70例如係藉由圖9及圖10示意性地表示之剝離裝置62所實施。

剝離裝置62具備吸引保持接合晶圓13之保持台64。保持台64的上表面成為保持面64a，保持台64可吸引保持被載置於保持面64a之接合晶圓13。並且，保持台64係與馬達等未圖示的旋轉驅動源連接，並能繞著與保持面64a垂直的軸旋轉。

並且，在剝離裝置62中使用剝離刀片66，所述剝離刀片66從外周側插入被保持於保持台64之接合晶圓13的晶圓1與支撐基板11之間。剝離刀片66係朝向前端變薄之板狀構件，並係以樹脂材料或金屬材料所形成之構件。

在剝離步驟S70中，以保持台64吸引保持接合晶圓13，並將剝離刀片66的前端插入接合晶圓13的晶圓1與支撐基板11之間。於此，因藉由第二加熱步驟S60而晶圓1與支撐基板11的接合強度降低，故在已插入剝離刀片66之部分中晶圓1容易從支撐基板11剝離。

在此狀態下，若使保持台64繞著工作台旋轉軸64b旋轉，則晶圓1與支撐基板11的剝離區域藉由剝離刀片66而慢慢地擴大。在此過程中，若將剝離刀片66慢慢地朝向接合晶圓13的中心推入，則最終在晶圓1的正面1a的全區域中解開與支撐基板11的支撐面11a的接合。亦即，晶圓1的從支撐基板11的剝離結束，而獲得加工完畢的晶圓1。

若實施第二加熱步驟S60則晶圓1與支撐基板11的接合強度變低，因此在之後實施剝離步驟S70而從支撐基板11剝離晶圓1時，不需要大的力。因此，因在剝離晶圓1時不將大的力作用於晶圓，故起因於剝離作業之晶圓1的損傷變得難以產生。

如同以上所說明，在本實施方式之晶圓的加工方法中，對晶圓1的正面1a與支撐基板11的支撐面11a的其中一者或兩者預先實施親水化處理，之後使晶圓1的正面1a與支撐基板11的支撐面11a面對並接合，而形成接合晶圓13。然後，在將接合晶圓13所含之晶圓1從背面1b側進行加工後，從支撐基板11剝離晶圓1。

若根據此方法，則可不使用接著材而以支撐基板11支撐晶圓1。因此，可不產生起因於接著材層之厚度的均一性、平坦性的降低而將被支撐基板11支撐之晶圓1進行加工。因此，可將已貼合於支撐基板11之晶圓1以平坦性變高之方式進行加工。

於此，說明由親水化步驟S20所實施之大氣壓電漿照射的條件與經照射大氣壓電漿之晶圓1的正面1a等的親水性之關係。並且，亦說明晶圓1的正面1a等的親水性的較佳範圍。

在親水化步驟S20中，若大氣壓電漿照射的強度過高而晶圓1的正面1a等的親水性過度提高，則在已實施接合步驟S30與第一加熱步驟S40之階段晶圓1與支撐基板11的接合強度會變得過強。此情形，即使在加工步驟S50後實施第二加熱步驟S60亦無法充分降低接合強度，在剝離步驟S70中晶圓1變得難以從支撐基板11剝離。

反過來說，在親水化步驟S20中，大氣壓電漿照射的強度過低而晶圓1的正面1a等的親水性未提升之情形，有時即使實施接合步驟S30與第一加熱步驟S40，晶圓1與支撐基板11的接合強度亦變得不充分。此情形，在實施加工步驟S50之期間會有晶圓1從支撐基板11剝離之疑慮。

換言之，在本實施方式之晶圓的加工方法中，藉由在親水化步驟S20調整作為親水化處理所實施之大氣壓電漿的照射條件，而能獲得晶圓1與支撐基板11的最適合的接合強度。於此，說明關於大氣壓電漿的照射條件與晶圓1的正面1a等的親水性（潤濕性）之關係之實驗。

在此實驗中，一邊對照射條件進行各種改變一邊將大氣壓電漿照射至能使用於晶圓1或支撐基板11的矽晶圓，並評價大氣壓電漿的被照射區域的潤濕性。大氣壓電漿的照射係藉由在圖2所說明之大氣壓電漿照射裝置2而實施。使其變化之照射條件係從電漿照射單元8起至晶圓1為止的距離亦即照射距離與大氣壓電漿的照射時間。親水性的評價係藉由將純水滴下至被照射區域並測量純水與矽晶圓正面的接觸角而實施。

在本實驗中，將從電漿照射單元8起至晶圓1為止的距離（Z）設為5mm、10mm、20mm或50mm。並且，將大氣壓電漿的照射時間設為3秒鐘或10秒鐘。圖11係表示從電漿照射單元8起至晶圓1為止的距離（Z）與水的接觸角之關係之圖表。圖表的塗黑圓形展點表示照射時間3秒鐘，圖表的空心四方形的展點表示照射時間10秒鐘。

如同圖表所示，在照射時間3秒鐘時，照射距離為5mm的接觸角成為3°，照射距離為10mm的接觸角成為18°，照射距離為20mm的接觸角成為34°，照射距離為50mm的接觸角成為45°。並且，在照射時間10秒鐘時，照射距離為5mm的接觸角成為3°，照射距離為10mm的接觸角成為3°，照射距離為20mm的接觸角成為42°，照射距離為50mm的接觸角成為43°。並且，在照射大氣壓電漿前，接觸角成為52°。

如同此圖表所示，確認到水的接觸角依據大氣壓電漿的照射時間與照射距離而大幅變化，並確認到大氣壓電漿的被照射區域的親水性大幅變化。

於此，在接觸角成為52°時，即使從實驗所使用之晶圓形成接合晶圓，接合強度亦不充分。並且，在接觸角成為3°時，若從實驗所使用之晶圓形成接合晶圓，則接合強度過高，即使在之後加熱接合晶圓亦難以剝離。

因此，在將大氣壓電漿的照射時間設為3秒鐘時，可稱較佳為大氣壓電漿的照射距離為10mm以上。並且，在將大氣壓電漿的照射時間設為10秒鐘時，可稱較佳為大氣壓電漿的照射距離為20mm以上。但是，大氣壓電漿的照射時間及照射距離並不受限於此。

若從其他觀點說明，則可稱較佳為經親水化處理之晶圓1的正面1a或支撐基板11的支撐面11a與所滴下之純水的接觸角成為10°以上且50°以下，更佳為成為18°以上且45°以下。

此外，本發明不受限於上述的實施方式的記載，能進行各種變更並實施。例如，在上述實施方式中，雖說明在加工步驟S50中將接合晶圓13的晶圓1從背面1b側進行研削之情形，但本發明的一態樣並不受限於此。

在加工步驟S50中，例如，亦可將被支撐基板11支撐之晶圓1從背面1b側進行研磨。並且，在加工步驟S50中，亦可藉由切割或雷射加工等方法而將被支撐基板11支撐之晶圓1沿著分割預定線3進行分割。

並且，在上述實施方式中，雖說明在剝離步驟S70中以剝離裝置62的保持台64保持接合晶圓13並從支撐基板11剝離晶圓1之情形，但本發明的一態樣並不受限於此。例如，亦可在加工步驟S50結束後，將晶圓1的直徑以上的直徑的膠膜黏貼於接合晶圓13的晶圓1的背面1b，並在以膠膜支撐接合晶圓13後，從支撐基板11剝離晶圓1。

此情形，即使在晶圓1藉由加工而成為極薄的厚度之情形中，因已從支撐基板11剝離之晶圓1被膠膜支撐，故晶圓1的處理亦變得容易。然後，之後可容易地對被膠膜支撐之晶圓1實施進一步加工。

另外，上述之實施方式之構造及方法等，在不脫離本發明的目的的範圍內可適當變更並實施。

1:晶圓 1a:正面 1b:背面 3:分割預定線 5:元件 7:外周區域 9:元件區域 11:支撐基板 11a:支撐面 11b:背面 13:接合晶圓 2:大氣壓電漿照射裝置 4:保持台 4a:保持面 6:工作台旋轉軸 8:電漿照射單元 10:電漿 12:加熱裝置 14:加熱保持台 14a:保持面 16:加熱裝置 18:旋轉軸 20:保持台 20a:保持面 22:雷射退火單元 24:雷射光束 26:加工裝置 28:基台 30:保持台 30a:多孔構件 30b:保持面 30c:框體 30d:工作台旋轉軸 32:支撐部 34:加工單元 36:加工進給單元 38:導軌 40:升降板 42:滾珠螺桿 44:馬達 46:支撐體 48:主軸外殼 50:主軸 50a:主軸旋轉軸 52:輪安裝件 54:加工工具（研削輪） 56:輪基台 58:研削磨石 60:固定工具 62:剝離裝置 64:保持台 66:剝離刀片

圖1（A）係示意性地表示支撐基板之立體圖，圖1（B）係示意性地表示晶圓的一例之立體圖。 圖2係示意性地表示親水化步驟之立體圖。 圖3（A）係示意性地表示接合步驟之立體圖，圖3（B）係示意性地表示接合晶圓之立體圖。 圖4係示意性地表示一例之第一加熱步驟之立體圖。 圖5（A）係示意性地表示另一例之第一加熱步驟所使用之雷射退火單元及保持台之立體圖，圖5（B）係示意性地表示另一例之第一加熱步驟之立體圖。 圖6係示意性地表示加工裝置之立體圖。 圖7係示意性地表示加工步驟之立體圖。 圖8（A）係示意性地表示一例之第二加熱步驟之立體圖，圖8（B）係示意性地表示另一例之第二加熱步驟之立體圖。 圖9係示意性地表示剝離步驟之立體圖。 圖10係示意性地表示剝離步驟之剖面圖。 圖11係表示親水化處理條件與潤濕性的關係的一例之圖表。 圖12係表示晶圓的加工方法的流程之流程圖。

1:晶圓

1a:正面

1b:背面

2:大氣壓電漿照射裝置

3:分割預定線

4:保持台

4a:保持面

5:元件

6:工作台旋轉軸

7:外周區域

8:電漿照射單元

10:電漿

Claims (8)

1. 一種晶圓的加工方法，該晶圓具有正面及與該正面對向之背面，該晶圓的加工方法的特徵在於，具備： 準備步驟，其準備支撐基板，該支撐基板具有支撐該晶圓之支撐面； 親水化步驟，其對該晶圓的該正面或該支撐基板的該支撐面的其中一者或兩者實施親水化處理； 接合步驟，其在該親水化步驟後，使該晶圓的該正面與該支撐基板的該支撐面面對並接合，而形成接合晶圓； 第一加熱步驟，其將該接合晶圓加熱至第一溫度而提升該晶圓及該支撐基板的接合強度； 加工步驟，其在該第一加熱步驟後，將該接合晶圓所含之該晶圓從該背面側進行加工； 第二加熱步驟，其在該加工步驟後，將該接合晶圓加熱至比該第一溫度更高的第二溫度，而使該晶圓及該支撐基板的該接合強度降低；以及 剝離步驟，其在該第二加熱步驟後，從該支撐基板剝離該晶圓。
2. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中，在該親水化步驟中，經該親水化處理之該晶圓的該正面或該支撐基板的該支撐面與所滴下之純水的接觸角成為10°以上且50°以下。
3. 如請求項1或2之晶圓的加工方法，其中，在該親水化步驟中，在該晶圓的該正面或該支撐基板的該支撐面的其中一者或兩者中，對外周區域實施該親水化處理，在比該外周區域更內側則不進行該親水化處理。
4. 如請求項1或2之晶圓的加工方法，其中，在該第一加熱步驟中，加熱該接合晶圓的外周區域。
5. 如請求項4之晶圓的加工方法，其中，在該第二加熱步驟中，加熱該接合晶圓的該外周區域。
6. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中，該親水化步驟係藉由使在大氣壓下所產生之電漿接觸該晶圓的該正面或該支撐基板的該支撐面的其中一者或兩者而實施親水化處理。
7. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中，該支撐基板的該支撐面具有與該晶圓的該正面對應之外形。
8. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中，該第一溫度為150℃以上且小於250℃，該第二溫度為250℃以上且350℃以下。