WO2022153895A1 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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WO2022153895A1
WO2022153895A1 PCT/JP2022/000100 JP2022000100W WO2022153895A1 WO 2022153895 A1 WO2022153895 A1 WO 2022153895A1 JP 2022000100 W JP2022000100 W JP 2022000100W WO 2022153895 A1 WO2022153895 A1 WO 2022153895A1
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laser
interface
wafer
film
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PCT/JP2022/000100
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隼斗 田之上
健人 荒木
陽平 山下
豪介 白石
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東京エレクトロン株式会社
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Priority to JP2022575539A priority patent/JP7577138B2/ja
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    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • This disclosure relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.
  • Patent Document 1 in a polymerized substrate in which a first substrate and a second substrate are joined, the inside of the first substrate is modified along the boundary between the peripheral portion and the central portion of the first substrate to be removed.
  • a substrate processing system including a modified layer forming apparatus for forming a layer and a peripheral edge removing apparatus for removing a peripheral edge portion of a first substrate using the modified layer as a base point is disclosed. Further, in Patent Document 1, a modified surface is formed inside the device layer formed on the non-processed surface of the first substrate, and the first substrate and the second substrate are formed at the peripheral edge of the first substrate. It is described to reduce the bonding force.
  • the technique according to the present disclosure appropriately peels off the first substrate from the second substrate in a polymerized substrate in which the first substrate and the second substrate are joined.
  • One aspect of the present disclosure is a substrate processing apparatus for processing a polymer substrate formed by laminating a first substrate, at least an interface layer including a laser absorbing film, and a second substrate, and holds the polymerized substrate.
  • An interface laser irradiation unit and a control unit that controls the movement mechanism are provided, and the control unit acquires information on the interface layer formed on the polymerization substrate and is based on the acquired information on the interface layer. Therefore, the interface having the weakest adhesion among the bonding interfaces in the interface layer is set as the peeling interface between the first substrate and the second substrate.
  • the first substrate in a polymerized substrate in which a first substrate and a second substrate are bonded, the first substrate can be appropriately peeled from the second substrate.
  • a first wafer In the manufacturing process of a semiconductor device, in a polymerization substrate in which a first substrate (silicon substrate such as a semiconductor) in which devices such as a plurality of electronic circuits are formed on the surface and a second substrate are bonded, a first wafer is used. Removal of the peripheral edge, so-called edge trimming, may be performed.
  • the edge trim of the first substrate is performed using, for example, the substrate processing system disclosed in Patent Document 1. That is, a modified layer is formed by irradiating the inside of the first substrate with a laser beam, and the peripheral portion is removed from the first substrate with the modified layer as a base point. Further, according to the substrate processing system described in Patent Document 1, a modified surface is formed by irradiating the interface where the first substrate and the second substrate are joined with laser light, and the first substrate at the peripheral edge is formed. The bonding force between the substrate and the second substrate is reduced.
  • the interface between the first substrate and the second substrate is formed by irradiating the laser absorption layer (for example, an oxide film) formed between the first substrate and the second substrate with laser light. May cause peeling.
  • the laser absorption layer is irradiated with the laser beam to perform edge trimming of the first substrate in this way, if the thickness of the laser absorption layer is small, the energy absorbed and stored in the absorption layer by the irradiation of the laser beam. Since the amount is small, there is a risk that the edge trim of the first substrate cannot be properly performed.
  • the technique according to the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and in a polymerized substrate in which a first substrate and a second substrate are bonded, the first substrate is appropriately peeled from the second substrate.
  • the substrate processing system and the substrate processing method as the substrate processing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
  • elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.
  • the surface on the side to be joined to the second wafer S is referred to as a front surface Wa
  • the surface opposite to the front surface Wa is referred to as a back surface Wb.
  • the surface on the side to be joined to the first wafer W is referred to as the front surface Sa
  • the surface opposite to the front surface Sa is referred to as the back surface Sb.
  • the first wafer W is a semiconductor wafer such as a silicon substrate, and a device layer (not shown) including a plurality of devices is formed on the surface Wa side.
  • a laser absorbing film Fw as a laser absorbing film, a metal film Fm as a peeling promoting film, and a surface film Fe are further laminated on the surface Wa side of the first wafer W, and the surface film Fe is a second surface film Fe. It is bonded to the surface film Fs of the wafer S.
  • the laser absorption film Fw a film capable of absorbing laser light from the laser irradiation system 110 described later, such as an oxide film (SiO 2 film, TEOS film), is used.
  • the metal film Fm a film such as a tungsten film whose adhesion to the surface film Fe is at least weaker than the adhesion between the first wafer W and the laser absorption film Fw is used.
  • the peripheral edge portion We of the first wafer W is a portion to be removed in the edge trim described later, and is, for example, in the range of 0.5 mm to 3 mm in the radial direction from the outer end portion of the first wafer W.
  • the surface film Fe for example, an oxide film (THOX film, SiO 2 film, TEOS film), a SiC film, a SiCN film, an adhesive, or the like is used.
  • the second wafer S is, for example, a wafer that supports the first wafer W.
  • Surface films Fs are formed on the surface Sa of the second wafer S.
  • the surface film Fs include an oxide film (THOX film, SiO 2 film, TEOS film), a SiC film, a SiCN film, and an adhesive.
  • the second wafer S functions as a protective material (support wafer) for protecting the device layer D of the first wafer W.
  • the second wafer S does not have to be a support wafer, and may be a device wafer on which a device layer (not shown) is formed like the first wafer W.
  • the above laser absorption film Fw, metal film Fm, surface film Fe and surface film Fs correspond to the "interface layer" according to the technique of the present disclosure.
  • the laser absorption film Fw, the metal film Fm, the surface film Fe, and the surface film Fs are laminated on the interface between the first wafer W and the second wafer S shown in FIG. 1A.
  • the configuration of the polymerized wafer T processed by the wafer processing system 1 is not limited to this.
  • polymerization in which a surface film Fm2 as a second peeling promoting film is further formed at an interface between the surface Wa of the first wafer W and the laser absorbing film Fw. Wafer T2 may be processed.
  • a film for example, a SiN film having a first wafer W adhesion to the surface Wa of at least smaller than the laser absorption film Fw and capable of transmitting laser light from the laser irradiation system 110 described later is used. Can be used. At this time, the adhesion between the metal film Fm and the surface film Fe is smaller than the adhesion between the surface Wa of the first wafer W and the surface film Fm2.
  • the wafer processing system 1 has a configuration in which the loading / unloading station 2 and the processing station 3 are integrally connected.
  • a cassette C capable of accommodating a plurality of polymerized wafers T is loaded / unloaded from the outside.
  • the processing station 3 is provided with various processing devices that perform desired processing on the polymerized wafer T.
  • the loading / unloading station 2 is provided with a cassette mounting stand 10 on which a cassette C capable of accommodating a plurality of polymerization wafers T is mounted. Further, on the X-axis positive direction side of the cassette mounting table 10, a wafer transfer device 20 is provided adjacent to the cassette mounting table 10. The wafer transfer device 20 is configured to move on a transfer path 21 extending in the Y-axis direction and transfer the polymerized wafer T between the cassette C of the cassette mounting table 10 and the transition device 30 described later.
  • the carry-in / out station 2 is provided with a transition device 30 for delivering the polymerized wafer T to and from the processing station 3 adjacent to the wafer transfer device 20 on the X-axis positive direction side of the wafer transfer device 20. ing.
  • the processing station 3 includes a wafer transfer device 40, a peripheral edge removing device 50 as a peripheral edge removing section, a cleaning device 60, an interface reforming device 70 as an interface laser irradiation section, and an internal reforming device as an internal laser irradiation section. 80 is arranged.
  • the wafer transfer device 40 is provided on the X-axis positive direction side of the transition device 30.
  • the wafer transfer device 40 is configured to be movable on a transfer path 41 extending in the X-axis direction, and is a transition device 30, a peripheral edge removing device 50, a cleaning device 60, an interface modification device 70, and an internal modification of the loading / unloading station 2.
  • the polymerized wafer T can be conveyed to the quality apparatus 80.
  • the peripheral edge removing device 50 removes the peripheral edge portion We of the first wafer W, that is, performs edge trimming.
  • the cleaning device 60 performs a cleaning process on the exposed surface of the second wafer S after edge trimming to remove particles on the exposed surface.
  • the interface modifier 70 irradiates the interface between the first wafer W and the second wafer S with laser light (interface laser light, for example, a CO 2 laser) to form an unbonded region Ae described later.
  • laser light interface laser light, for example, a CO 2 laser
  • the internal reformer 80 irradiates the inside of the first wafer W with a laser beam (internal laser beam, for example, a YAG laser), and the peripheral edge modifying layer M1 serving as a base point for peeling the peripheral edge We, and the peripheral edge We.
  • a laser beam internal laser beam, for example, a YAG laser
  • the split modified layer M2 which is the base point for the fragmentation of the above, is formed.
  • the above wafer processing system 1 is provided with a control device 90 as a control unit.
  • the control device 90 is, for example, a computer and has a program storage unit (not shown).
  • the program storage unit stores a program that controls the processing of the polymerized wafer T in the wafer processing system 1. Further, the program storage unit also stores a program for controlling the operation of the drive system of the above-mentioned various processing devices and transfer devices to realize the wafer processing described later in the wafer processing system 1.
  • the program may be recorded on a computer-readable storage medium H and may be installed on the control device 90 from the storage medium H.
  • the interface modifier 70 has a chuck 100 as a substrate holding portion that holds the polymerized wafer T on the upper surface.
  • the chuck 100 attracts and holds the back surface Sb of the second wafer S.
  • the chuck 100 is supported by the slider table 102 via the air bearing 101.
  • a rotation mechanism 103 is provided on the lower surface side of the slider table 102.
  • the rotation mechanism 103 has, for example, a built-in motor as a drive source.
  • the chuck 100 is rotatably configured around the ⁇ axis (vertical axis) by the rotation mechanism 103 via the air bearing 101.
  • the slider table 102 is configured to be movable along a rail 105 extending in the Y-axis direction by a horizontal movement mechanism 104 provided on the lower surface side thereof.
  • the rail 105 is provided on the base 106.
  • the drive source of the horizontal movement mechanism 104 is not particularly limited, but for example, a linear motor is used.
  • the rotation mechanism 103 and the horizontal movement mechanism 104 described above correspond to the "movement mechanism" according to the technique of the present disclosure.
  • a laser irradiation system 110 is provided above the chuck 100.
  • the laser irradiation system 110 includes a laser head 111 and a lens 112.
  • the lens 112 may be configured to be able to move up and down by an elevating mechanism (not shown).
  • the laser head 111 has a laser oscillator (not shown) that oscillates laser light in a pulsed manner. That is, the laser light emitted from the laser irradiation system 110 to the polymerized wafer T held by the chuck 100 is a so-called pulse laser, and its power repeats 0 (zero) and the maximum value. Further, in the present embodiment, the laser light is CO 2 laser light, and the wavelength of the CO 2 laser light is, for example, 8.9 ⁇ m to 11 ⁇ m.
  • the laser head 111 may have other equipment such as a laser oscillator, for example, an amplifier.
  • the lens 112 is a tubular member, and irradiates the polymerized wafer T held by the chuck 100 with laser light.
  • the laser light emitted from the laser irradiation system 110 passes through the first wafer W, is irradiated to the laser absorption film Fw, and is absorbed.
  • the wafer processing performed by using the wafer processing system 1 configured as described above will be described.
  • the case where the peripheral edge portion We of the first wafer W is peeled off from the second wafer S (so-called edge trim) in the wafer processing system 1 will be described as an example.
  • the first wafer W and the second wafer S are bonded to each other in an external bonding device (not shown) of the wafer processing system 1 to form a polymerized wafer T in advance.
  • the cassette C containing a plurality of the polymerization wafers T is placed on the cassette mounting table 11 of the loading / unloading station 2.
  • the polymerized wafer T in the cassette C is taken out by the wafer transfer device 20, and is transferred to the internal reformer 80 via the transition device 30.
  • the internal reformer 80 as shown in FIG. 4A, the inside of the first wafer W is irradiated with laser light to form the peripheral modifier layer M1 and the split modifier layer M2.
  • the peripheral edge modification layer M1 serves as a base point when removing the peripheral edge portion We in the edge trim described later.
  • the split modified layer M2 serves as a base point for fragmentation of the peripheral portion We to be removed.
  • the divisional modification layer M2 may be omitted in order to avoid complication of the illustration.
  • the polymerized wafer T in which the peripheral modification layer M1 and the split modification layer M2 are formed inside the first wafer W is then transferred to the interface modification device 70 by the wafer transfer device 40.
  • the interface modifier 70 the interface between the first wafer W and the second wafer S on the peripheral edge We (more concretely) while rotating the polymerized wafer T (first wafer W) and moving it in the Y-axis direction.
  • the above-mentioned laser absorption film Fw) formed at the interface is irradiated with laser light in a pulsed manner. As a result, as shown in FIG. 4B, peeling occurs at the interface between the first wafer W and the second wafer S.
  • the bonding strength between the first wafer W and the second wafer S has not been lowered due to the peeling at the interface between the first wafer W and the second wafer S in this way.
  • a junction region Ae is formed.
  • an annular unjoined region Ae and the first wafer W and the first wafer W and the first wafer W and the first wafer W are located inside the unbonded region Ae in the radial direction.
  • a bonding region Ac in which the two wafers S are bonded is formed.
  • the peripheral edge portion We of the first wafer W to be removed is removed, and the presence of the unjoined region Ae in this way appropriately removes the peripheral edge portion We. Can be done.
  • the polymerized wafer T on which the unbonded region Ae is formed is then transferred to the peripheral edge removing device 50 by the wafer transfer device 40.
  • the peripheral edge removing device 50 as shown in FIG. 4C, the peripheral edge portion We of the first wafer W is removed, that is, edge trimming is performed.
  • the peripheral edge portion We is peeled off from the central portion of the first wafer W with the peripheral edge modifying layer M1 as the base point, and is completely peeled off from the second wafer S with the unbonded region Ae as the base point.
  • the peripheral portion We to be removed is fragmented with the split reforming layer M2 as a base point.
  • a blade having a wedge shape may be inserted at the interface between the first wafer W and the second wafer S forming the polymerization wafer T. Further, for example, an air blow or a water jet may be injected to press and remove the peripheral portion We. In this way, in edge trimming, by applying an impact to the peripheral edge portion We of the first wafer W, the peripheral edge portion We is peeled off from the peripheral edge modifying layer M1 as a base point. Further, as described above, since the unbonded region Ae reduces the bonding strength between the first wafer W and the second wafer S, the peripheral edge portion We is appropriately removed from the second wafer S.
  • the polymerized wafer T from which the peripheral portion We of the first wafer W has been removed is then transported to the cleaning device 60 by the wafer transfer device 40.
  • the peripheral edge portion of the second wafer S after the peripheral edge portion We has been removed (hereinafter, may be referred to as an “exposed surface” after edge trimming). To be washed.
  • the exposed surface of the second wafer S is irradiated with a laser beam for cleaning (for example, a CO 2 laser) to modify and remove the surface of the exposed surface, whereby the exposed surface is exposed to the exposed surface. Residual particles and the like may be removed (washed).
  • the exposed surface may be spin-cleaned by supplying the cleaning liquid to the exposed surface of the second wafer S while rotating the polymerized wafer T.
  • the back surface Sb of the second wafer S may be further cleaned together with the cleaning of the exposed surface of the second wafer S.
  • the polymerized wafer T that has been subjected to all the processing is transferred to the cassette C of the cassette mounting table 10 by the wafer transfer device 20 via the transition device 30. In this way, a series of wafer processing in the wafer processing system 1 is completed.
  • the interface modification device 70 As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), after the peripheral modification layer M1 and the split modification layer M2 are formed by the internal modification device 80, the interface modification device 70
  • the order of wafer processing in the wafer processing system 1 is not limited to this. That is, after the unjoined region Ae is formed by the interface modification device 70, the peripheral modification layer M1 and the division modification layer M2 may be formed by the internal modification device 80.
  • the laser irradiation system 110 irradiates the laser absorption film Fw formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S with laser light.
  • the irradiated laser light is absorbed by the laser absorption film Fw.
  • the temperature of the laser absorption film Fw rises and expands by accumulating energy by absorbing the laser beam.
  • the interface between the first wafer W and the laser absorption film Fw due to the expansion of the laser absorption film Fw (in the polymerized wafer T2 shown in FIG. 1B, the interface between the first wafer W and the surface film Fm2 having a small adhesion force).
  • a shear stress is generated in the surface, which causes peeling at the interface between the first wafer W and the laser absorbing film Fw (surface film Fm2). That is, at the laser beam irradiation position, an unbonded region Ae in which the bonding force between the first wafer W and the second wafer S is reduced due to peeling is formed.
  • the unbonded region Ae is usually formed at the interface between the laser absorption film Fw (surface film Fm2) and the first wafer W, but as described above, the laser absorption film Fw If the thickness of the laser is small, the throughput applied to the edge trim of the first wafer W may decrease. Specifically, the amount of energy absorbed and stored in the laser absorbing film Fw is reduced, and the amount of expansion of the laser absorbing film Fw due to the absorption of laser light is reduced.
  • the first wafer W and the laser absorbing film Fw (The shear stress generated at the interface of the surface film Fm2) becomes small, and as a result, the interface between the first wafer W and the laser absorption film Fw (surface film Fm2) cannot be properly peeled off, and the unbonded region Ae cannot be properly formed. There is a risk.
  • a metal film Fm as a peeling promoting film is formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S.
  • a film in which at least the adhesion between the metal film Fm and the surface film Fe is weaker than the adhesion between the first wafer W and the laser absorbing film Fw (surface film Fm2) is used.
  • a metal film Fm and a surface film Fe having a lower adhesion than the first wafer W and the laser absorbing film Fw An interface with is formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S.
  • the peripheral portion We is peeled off at the interface between the metal film Fm and the surface film Fe, so that the interface between the first wafer W and the laser absorbing film Fw (surface film Fm2) is peeled off (not yet).
  • the throughput in the interface modifier 70 can be appropriately improved.
  • the pulse pitch P which is the irradiation interval of the laser light in the circumferential direction
  • the index pitch Q which is the irradiation interval of the laser light in the radial direction
  • the irradiation interval at which the peeling occurs at the A interface is referred to as the “A interface peeling pitch”
  • the irradiation interval at which the peeling occurs at the B interface is referred to as the “B interface peeling pitch”.
  • the present inventors have set the laser beam irradiation interval (hereinafter, referred to as “conversion pitch Pq”) at which the peeling surface positions of the first wafer W and the second wafer S are switched between the A interface and the B interface with a laser. It was found that it changes depending on the thickness of the absorption film Fw. Specifically, as shown in FIG. 7, it was found that the conversion pitch Pq increases as the thickness of the laser absorption film Fw increases.
  • Information on the adhesion of various interfaces is output to the control device 90 (step E0-1 in FIG. 8).
  • a table showing the correlation between the adhesion of various interfaces shown in FIG. 6 and the irradiation interval (pulse energy) of the laser beam required for peeling the interface is prepared in advance (step E0-2 in FIG. 8). ..
  • the unbonded region Ae is formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S as layer information of the polymerized wafer T to be formed.
  • Information on the type of the polymerized film and information on the thickness of the laser absorbing film Fw are acquired (step E1 in FIG. 8).
  • the acquired layer information of the polymerized wafer T is output to the control device 90.
  • the layer information of the polymerized wafer T may be acquired by the interface modification device 70, or may be acquired in advance outside the interface modification device 70.
  • the layer information of the polymerized wafer T to be acquired is not limited to information on the type of film and information on the thickness of the laser absorbing film Fw.
  • the tendency of the surface shape of the second wafer S (for example, convex shape, concave shape, etc.) may be acquired.
  • the interface of various films formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S (in the above embodiment).
  • the interface with the weakest adhesion (the B interface in the above embodiment), which is the peeling interface, from the A interface or the B interface and the interface between the laser absorption film Fw and the metal film Fm (step of FIG. 8).
  • the adhesion force at the interface of various films can be obtained, for example, by comparing the information output to the control device 90 in step E0-1.
  • the irradiation interval (pulse pitch P and index pitch Q) of the laser light irradiated from the laser irradiation system 110 to the laser absorption film Fw is then determined (step in FIG. 8). E3). Specifically, the correlation between the thickness of the laser absorbing film Fw acquired in step E1 and the adhesion between various interfaces acquired in step E0-2 and the irradiation interval of laser light required for peeling the interface (Fig.). 6), the irradiation interval of the laser beam is determined within the irradiation interval (B interface peeling pitch in the above embodiment) in which the unbonded region Ae can be selected at the selected interface.
  • the laser absorption film Fw of the polymerized wafer T held by the chuck 100 is irradiated with the laser light so as to have the determined irradiation interval (step E4 in FIG. 8). .. Specifically, the frequency of the laser beam and the rotation speed of the chuck 100 (polymerized wafer T) are controlled so that the laser beam is irradiated at the determined pulse pitch P, and the laser beam is emitted at the determined index pitch Q. The moving speed of the chuck 100 (polymerized wafer T) in the Y-axis direction is controlled so as to be irradiated.
  • a laser is applied to the laser absorbing film Fw formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S.
  • the bonding force at the interface between the first wafer W and the second wafer S is reduced.
  • a metal film Fm whose adhesion to the surface film Fe is weaker than the adhesion between the first wafer W and the laser absorption film Fw is formed.
  • the peripheral edge portion We can be appropriately peeled off at the interface B.
  • the edge trim of the first wafer W can be performed with substantially constant pulse energy regardless of the thickness of the laser absorption film Fw formed at the interface of the polymerized wafer T.
  • the thickness of the laser absorption film Fw is small, the volume of absorbing pulse energy becomes large. Since it is small and the energy absorption efficiency is small, the pulse energy required for peeling is large. In other words, the energy control related to the peeling of the first wafer W (formation of the unbonded region Ae) becomes complicated, and there is room for improvement from the viewpoint of energy efficiency.
  • the pulse energy is substantially constant regardless of the thickness of the laser absorption film Fw.
  • the first wafer W can be peeled off (unbonded region Ae is formed).
  • the first wafer W can be peeled off (unbonded region Ae is formed) with good energy efficiency and simple control.
  • the peeling surface position of the first wafer W becomes the A interface when the conversion pitch is Pq or less, and becomes the B interface when the conversion pitch is larger than Pq.
  • the irradiation interval of the laser beam for the purpose of peeling the first wafer W at the B interface can be arbitrarily selected as long as it is within the above-mentioned B interface peeling pitch.
  • the throughput in the interface modifier 70 is appropriate by irradiating the laser beam at an arbitrary irradiation interval within the B interface peeling pitch.
  • the throughput in the interface reformer 70 can be maximized.
  • the laser processing time in the interface modifying device 70 can be adjusted to the laser processing time required by the wafer processing system 1.
  • the tact can be easily matched with other processing devices.
  • the wafer processing can be optimized for the entire wafer processing system 1, that is, the overall throughput of the wafer processing system 1 can be improved.
  • the irradiation interval of the laser light on the laser absorbing film Fw is determined based on the thickness of the laser absorbing film Fw formed at the interface of the polymerized wafer T in this way.
  • the thickness of the laser absorbing film Fw is determined according to the irradiation interval, and the polymerized wafer T is determined. May be formed.
  • the laser absorbing film Fw at a position corresponding to the peripheral portion We is irradiated with laser light.
  • the wafer processing performed in the wafer processing system 1 is not limited to the edge trim.
  • an internal surface modification layer M3 which is a base point for thinning of the first wafer W, is formed inside the first wafer W, and at that time, the peripheral portion We is first formed.
  • the technique according to the present disclosure can be applied even when the wafer W is removed integrally with the back surface Wb side.
  • the interface modification device 70 further corresponds to the peripheral portion We.
  • An unjoined region Ae is formed at the position where the joint is formed.
  • the first wafer W is thinned with the internal surface modification layer M3 as the base point, and the peripheral edge portion We with the peripheral modification layer M1 and the unbonded region Ae as the base points. Is peeled off and removed.
  • the metal film f is formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S, and the irradiation interval of the laser light on the laser absorption film Fw is controlled.
  • the position of the peeling surface of the peripheral edge We can be appropriately selected from the A interface or the B interface. In other words, the first wafer W can be appropriately peeled from the second wafer S regardless of the thickness of the laser absorption film Fw.
  • the entire surface of the first wafer W is peeled off from the second wafer S, and a device layer (not shown) formed on the surface Wa side of the first wafer W is formed on the second wafer S.
  • the technique according to the present disclosure can be applied even in the case of transferring and performing so-called laser lift-off.
  • the interface modifier 70 irradiates the laser absorption film Fw on the entire surface of the polymerized wafer T with laser light to form an unbonded region Ae.
  • the bonding force between the first wafer W and the second wafer S is reduced on the entire surface of the polymerized wafer T, and as shown in FIG. 11B, the first wafer W is appropriately replaced with the second wafer S. Can be peeled off from.
  • the metal film f is formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S as described above, and the irradiation interval of the laser light on the laser absorbing film Fw is controlled. Then, the position of the peeling surface of the first wafer W can be appropriately selected from the A interface or the B interface. In other words, the first wafer W can be appropriately peeled from the second wafer S regardless of the thickness of the laser absorption film Fw.
  • the peeling promoting film formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S is a metal film Fm (for example, a tungsten film) has been described as an example.
  • the type of peeling promoting film is not limited to this. Specifically, at least the adhesion between the surface film Fe (or the laser absorption film Fw) is different from the adhesion between the first wafer W and the laser absorption film Fw, and the adhesion to the laser absorption film Fw is different. Anything can be used as long as the position of the peeling surface can be selected when irradiating the laser beam.
  • the formation position of the peeling promoting film is not limited to the example shown in FIG. 1, that is, between the laser absorbing film Fw and the surface film Fe.
  • the surface Wa of the first wafer W and the laser absorbing film are not limited. It may be formed between Fw.
  • the peeling promoting film needs to have transparency to the laser light from the laser irradiation system 110.
  • the peripheral modification layer M1 and the division modification layer M2 are formed inside the first wafer W
  • the first wafer W and the second wafer W are used.
  • the unbonded region Ae is formed at the interface with the wafer S
  • the order of wafer processing in the wafer processing system 1 is not limited to this. That is, after forming the unbonded region Ae at the interface between the first wafer W and the second wafer S as described above, the peripheral modification layer M1 and the split modification layer M2 are formed inside the first wafer W. It may be formed.
  • the unbonded region Ae is similarly formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S.
  • the peripheral modification layer M1 and the internal surface modification layer M3 may be formed inside the first wafer W.
  • Wafer processing system 70 Interface reformer 90 Control device 100
  • Chuck 103 Rotation mechanism 104 Horizontal movement mechanism Fw Laser absorption film P Pulse pitch Q Index pitch S Second wafer T Polymerized wafer W First wafer

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Abstract

第１の基板、少なくともレーザ吸収膜を含む界面層、及び第２の基板が積層して形成された重合基板を処理する基板処理装置であって、前記重合基板を保持する基板保持部と、前記レーザ吸収膜に対してレーザ光をパルス状に照射する界面用レーザ照射部と、前記基板保持部と前記界面用レーザ照射部を相対的に移動させる移動機構と、前記界面用レーザ照射部と前記移動機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記重合基板に形成された前記界面層の情報を取得し、取得された前記界面層の情報に基づいて、前記界面層における接合界面のうち最も密着力の弱い界面を、前記第１の基板と前記第２の基板の剥離界面として設定する。

Description

基板処理装置及び基板処理方法
　本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
　特許文献１には、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、除去対象の第１の基板の周縁部と中央部の境界に沿って第１の基板の内部に改質層を形成する改質層形成装置と、前記改質層を基点として第１の基板の周縁部を除去する周縁除去装置と、を有する基板処理システムが開示されている。また特許文献１には、第１の基板の非加工面に形成されたデバイス層の内部に改質面を形成し、第１の基板の周縁部において、第１の基板と第２の基板の接合力を低下させることが記載されている。
国際公開第２０１９／１７６５８９号
　本開示にかかる技術は、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板を第２の基板から適切に剥離する。
　本開示の一態様は、第１の基板、少なくともレーザ吸収膜を含む界面層、及び第２の基板が積層して形成された重合基板を処理する基板処理装置であって、前記重合基板を保持する基板保持部と、前記レーザ吸収膜に対してレーザ光をパルス状に照射する界面用レーザ照射部と、前記基板保持部と前記界面用レーザ照射部を相対的に移動させる移動機構と、前記界面用レーザ照射部と前記移動機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記重合基板に形成された前記界面層の情報を取得し、取得された前記界面層の情報に基づいて、前記界面層における接合界面のうち最も密着力の弱い界面を、前記第１の基板と前記第２の基板の剥離界面として設定する。
　本開示によれば、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板を第２の基板から適切に剥離することができる。
実施の形態にかかる重合ウェハの構成例を示す側面図である。 実施の形態にかかる重合ウェハの他の構成例を示す側面図である。 本実施形態に係るウェハ処理システムの構成の概略を示す平面図である。 本実施形態に係る界面改質装置の構成の概略を示す側面図である。 ウェハ処理システムにおけるウェハ処理の主な工程を示す説明図である。 レーザ光が照射された重合ウェハの様子を示す説明図である。 レーザ吸収膜の厚み及びレーザ光の照射間隔と、第１のウェハの剥離面位置との相関を示す表である。 第１のウェハの剥離面の位置を示す説明図である。 実施の形態にかかるウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。 レーザ吸収膜の厚みとレーザ光のパルスエネルギーの関係を示すグラフである。 ウェハ処理システムにおける他のウェハ処理の主な工程を示す説明図である。 ウェハ処理システムにおける他のウェハ処理の主な工程を示す説明図である。
　半導体デバイスの製造工程においては、表面に複数の電子回路等のデバイスが形成された第１の基板（半導体などのシリコン基板）と第２の基板が接合された重合基板において、第１のウェハの周縁部を除去すること、いわゆるエッジトリムが行われる場合がある。
　第１の基板のエッジトリムは、例えば特許文献１に開示された基板処理システムを用いて行われる。すなわち、第１の基板の内部にレーザ光を照射することで改質層を形成し、当該改質層を基点として第１の基板から周縁部を除去する。また特許文献１に記載の基板処理システムによれば、第１の基板と第２の基板とが接合される界面にレーザ光を照射することで改質面を形成し、周縁部における第１の基板と第２の基板の接合力を低下させている。
　ところで、かかるエッジトリムにおいては、第１の基板と第２の基板の間に形成されたレーザ吸収層（例えば酸化膜）にレーザ光照射することで、第１の基板と第２の基板の界面において剥離を生じさせる場合がある。しかしながら、このようにレーザ吸収層にレーザ光を照射して第１の基板のエッジトリムを行う場合、当該レーザ吸収層の厚みが小さいと、レーザ光の照射により吸収層に吸収、蓄積されるエネルギー量が小さくなるため、適切に第１の基板のエッジトリムをできなくなるおそれがあった。
　本開示に係る技術は上記事情に鑑みてなされたものであり、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板を第２の基板から適切に剥離する。以下、本実施形態にかかる基板処理装置としての基板処理システムおよび基板処理方法ついて、図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　本実施形態にかかる後述のウェハ処理システム１では、図１Ａに示すように第１の基板としての第１のウェハＷと、第２の基板としての第２のウェハＳとが接合された重合基板としての重合ウェハＴに対して処理を行う。以下、第１のウェハＷにおいて、第２のウェハＳと接合される側の面を表面Ｗａといい、表面Ｗａと反対側の面を裏面Ｗｂという。同様に、第２のウェハＳにおいて、第１のウェハＷと接合される側の面を表面Ｓａといい、表面Ｓａと反対側の面を裏面Ｓｂという。
　第１のウェハＷは、例えばシリコン基板等の半導体ウェハであって、表面Ｗａ側に複数のデバイスを含むデバイス層（図示せず）が形成されている。第１のウェハＷの表面Ｗａ側には、さらにレーザ吸収膜としてのレーザ吸収膜Ｆｗ、剥離促進膜としての金属膜Ｆｍ及び表面膜Ｆｅが積層して形成され、当該表面膜Ｆｅが第２のウェハＳの表面膜Ｆｓと接合されている。レーザ吸収膜Ｆｗとしては、例えば酸化膜（ＳｉＯ２膜、ＴＥＯＳ膜）等の、後述のレーザ照射システム１１０からのレーザ光を吸収できる膜が用いられる。また、金属膜Ｆｍとしては、例えばタングステン膜等の、表面膜Ｆｅとの密着力が少なくとも第１のウェハＷとレーザ吸収膜Ｆｗとの密着力よりも弱い膜が用いられる。また、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅは後述のエッジトリムにおいて除去される部分であり、例えば第１のウェハＷの外端部から径方向に０．５ｍｍ～３ｍｍの範囲である。表面膜Ｆｅとしては、例えば酸化膜（ＴＨＯＸ膜、ＳｉＯ２膜、ＴＥＯＳ膜）、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜又は接着剤などが用いられる。
　第２のウェハＳは、例えば第１のウェハＷを支持するウェハである。第２のウェハＳの表面Ｓａには表面膜Ｆｓが形成されている。表面膜Ｆｓとしては、例えば酸化膜（ＴＨＯＸ膜、ＳｉＯ２膜、ＴＥＯＳ膜）、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜又は接着剤などが挙げられる。また、第２のウェハＳは、第１のウェハＷのデバイス層Ｄを保護する保護材（サポートウェハ）として機能する。なお、第２のウェハＳはサポートウェハである必要はなく、第１のウェハＷと同様に図示しないデバイス層が形成されたデバイスウェハであってもよい。
　なお、本実施形態にかかる重合ウェハＴにおいては、以上のレーザ吸収膜Ｆｗ、金属膜Ｆｍ、表面膜Ｆｅ及び表面膜Ｆｓが、本開示の技術にかかる「界面層」に相当する。
　なお、以下においては、ウェハ処理システム１において、図１Ａに示した第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面にレーザ吸収膜Ｆｗ、金属膜Ｆｍ、表面膜Ｆｅ及び表面膜Ｆｓが積層して形成された重合ウェハＴを処理する場合を例に説明を行うが、ウェハ処理システム１で処理される重合ウェハＴの構成はこれに限定されるものではない。
　例えばウェハ処理システム１においては、図１Ｂに示すように、第１のウェハＷの表面Ｗａとレーザ吸収膜Ｆｗとの界面に、第２の剥離促進膜としての表面膜Ｆｍ２が更に形成された重合ウェハＴ２が処理されてもよい。表面膜Ｆｍ２としては、第１のウェハＷの表面Ｗａとの密着力が少なくともレーザ吸収膜Ｆｗよりも小さく、且つ、後述のレーザ照射システム１１０からのレーザ光を透過できる膜（例えばＳｉＮ膜）を用いることができる。またこの時、金属膜Ｆｍと表面膜Ｆｅとの密着力は、第１のウェハＷの表面Ｗａと表面膜Ｆｍ２との密着力よりも小さい。
　図２に示すようにウェハ処理システム１は、搬入出ステーション２と処理ステーション３を一体に接続した構成を有している。搬入出ステーション２では、例えば外部との間で複数の重合ウェハＴを収容可能なカセットＣが搬入出される。処理ステーション３は、重合ウェハＴに対して所望の処理を施す各種処理装置を備えている。
　搬入出ステーション２には、複数の重合ウェハＴを収容可能なカセットＣを載置するカセット載置台１０が設けられている。また、カセット載置台１０のＸ軸正方向側には、当該カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送装置２０が設けられている。ウェハ搬送装置２０は、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動し、カセット載置台１０のカセットＣと後述のトランジション装置３０との間で重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。
　搬入出ステーション２には、ウェハ搬送装置２０のＸ軸正方向側において、当該ウェハ搬送装置２０に隣接して、重合ウェハＴを処理ステーション３との間で受け渡すためのトランジション装置３０が設けられている。
　処理ステーション３には、ウェハ搬送装置４０、周縁除去部としての周縁除去装置５０、洗浄装置６０、界面用レーザ照射部としての界面改質装置７０、及び内部用レーザ照射部としての内部改質装置８０が配置されている。
　ウェハ搬送装置４０は、トランジション装置３０のＸ軸正方向側に設けられている。ウェハ搬送装置４０は、Ｘ軸方向に延伸する搬送路４１上を移動自在に構成され、搬入出ステーション２のトランジション装置３０、周縁除去装置５０、洗浄装置６０、界面改質装置７０、及び内部改質装置８０に対して重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。
　周縁除去装置５０は、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去、すなわちエッジトリムを行う。洗浄装置６０は、エッジトリム後の第２のウェハＳの露出面に洗浄処理を施し、露出面上のパーティクルを除去する。界面改質装置７０は、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面にレーザ光（界面用レーザ光、例えばＣＯ２レーザ）を照射し、後述の未接合領域Ａｅを形成する。なお、界面改質装置７０の詳細な構成については後述する。内部改質装置８０は、第１のウェハＷの内部にレーザ光（内部用レーザ光、例えばＹＡＧレーザ）を照射し、周縁部Ｗｅの剥離の基点となる周縁改質層Ｍ１、及び周縁部Ｗｅの小片化の基点となる分割改質層Ｍ２を形成する。
　以上のウェハ処理システム１には、制御部としての制御装置９０が設けられている。制御装置９０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、ウェハ処理システム１における重合ウェハＴの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、ウェハ処理システム１における後述のウェハ処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御装置９０にインストールされたものであってもよい。
　次に、上述した界面改質装置７０の詳細な構成について説明する。
　図３に示すように界面改質装置７０は、重合ウェハＴを上面で保持する、基板保持部としてのチャック１００を有している。チャック１００は、第２のウェハＳの裏面Ｓｂを吸着保持する。
　チャック１００は、エアベアリング１０１を介して、スライダテーブル１０２に支持されている。スライダテーブル１０２の下面側には、回転機構１０３が設けられている。回転機構１０３は、駆動源として例えばモータを内蔵している。チャック１００は、回転機構１０３によってエアベアリング１０１を介して、θ軸（鉛直軸）回りに回転自在に構成されている。スライダテーブル１０２は、その下面側に設けられた水平移動機構１０４によって、Ｙ軸方向に延伸するレール１０５に沿って移動可能に構成されている。レール１０５は、基台１０６に設けられている。なお、水平移動機構１０４の駆動源は特に限定されるものではないが、例えばリニアモータが用いられる。なお、本実施形態においては、上述の回転機構１０３及び水平移動機構１０４が、本開示の技術に係る「移動機構」に相当する。
　チャック１００の上方には、レーザ照射システム１１０が設けられている。レーザ照射システム１１０は、レーザヘッド１１１、及びレンズ１１２を有している。レンズ１１２は、昇降機構（図示せず）によって昇降自在に構成されていてもよい。
　レーザヘッド１１１は、レーザ光をパルス状に発振する図示しないレーザ発振器を有している。すなわち、レーザ照射システム１１０からチャック１００に保持された重合ウェハＴに照射されるレーザ光はいわゆるパルスレーザであり、そのパワーが０（ゼロ）と最大値を繰り返すものである。また、本実施形態ではレーザ光はＣＯ２レーザ光であり、ＣＯ２レーザ光の波長は例えば８．９μｍ～１１μｍである。なお、レーザヘッド１１１は、レーザ発振器の他の機器、例えば増幅器などを有していてもよい。
　レンズ１１２は、筒状の部材であり、チャック１００に保持された重合ウェハＴにレーザ光を照射する。レーザ照射システム１１０から発せられたレーザ光は第１のウェハＷを透過し、レーザ吸収膜Ｆｗに照射され、吸収される。
　次に、以上のように構成されたウェハ処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。なお本実施形態では、上述したように、ウェハ処理システム１において第１のウェハＷの周縁部Ｗｅを第２のウェハＳから剥離（いわゆるエッジトリム）する場合を例に説明を行う。なお、本実施形態では、ウェハ処理システム１の外部の接合装置（図示せず）において、第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合され、予め重合ウェハＴが形成されている。
　先ず、重合ウェハＴを複数収納したカセットＣが、搬入出ステーション２のカセット載置台１１に載置される。
　次に、ウェハ搬送装置２０によりカセットＣ内の重合ウェハＴが取り出され、トランジション装置３０を介して内部改質装置８０に搬送される。内部改質装置８０では、図４（ａ）に示すように第１のウェハＷの内部にレーザ光を照射し、周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成する。周縁改質層Ｍ１は、後述のエッジトリムにおいて周縁部Ｗｅを除去する際の基点となるものである。分割改質層Ｍ２は、除去される周縁部Ｗｅの小片化の基点となるものである。なお以降の説明に用いる図面においては、図示が複雑になることを回避するため、分割改質層Ｍ２の図示を省略する場合がある。
　第１のウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２が形成された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により界面改質装置７０に搬送される。界面改質装置７０では、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）を回転させるとともにＹ軸方向に移動させながら、周縁部Ｗｅにおける第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面（より具体的には当該界面に形成された上述のレーザ吸収膜Ｆｗ）にレーザ光をパルス状に照射する。これにより、図４（ｂ）に示すように、第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に剥離が生じる。
　界面改質装置７０においては、このように第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に剥離が生じることで、第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合強度が低下された未接合領域Ａｅが形成される。これにより第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面には、図５に示すように環状の未接合領域Ａｅと、当該未接合領域Ａｅの径方向内側において、第１のウェハＷと第２のウェハＳとが接合された接合領域Ａｃが形成される。後述するエッジトリムにおいては、除去対象である第１のウェハＷの周縁部Ｗｅが除去されるが、このように未接合領域Ａｅが存在することで、かかる周縁部Ｗｅの除去を適切に行うことができる。
　なお、界面改質装置７０における未接合領域Ａｅの詳細な形成方法については後述する。
　未接合領域Ａｅが形成された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により周縁除去装置５０へと搬送される。周縁除去装置５０では、図４（ｃ）に示すように、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去、すなわちエッジトリムが行われる。この時、周縁部Ｗｅは、周縁改質層Ｍ１を基点として第１のウェハＷの中央部から剥離されるとともに、未接合領域Ａｅを基点として第２のウェハＳから完全に剥離される。またこの時、除去される周縁部Ｗｅは分割改質層Ｍ２を基点として小片化される。
　周縁部Ｗｅの除去にあたっては、重合ウェハＴを形成する第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に、例えばくさび形状からなるブレードを挿入してもよい。また例えば、エアブローやウォータジェットを噴射し、当該周縁部Ｗｅを打圧して除去してもよい。このように、エッジトリムにあたっては第１のウェハＷの周縁部Ｗｅに対して衝撃を加えることにより、周縁部Ｗｅが周縁改質層Ｍ１を基点に剥離される。また上述のように、未接合領域Ａｅにより第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合強度が低下しているため、周縁部Ｗｅが第２のウェハＳから適切に除去される。
　第１のウェハＷの周縁部Ｗｅが除去された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により洗浄装置６０へと搬送される。洗浄装置６０では、図４（ｄ）に示すように、周縁部Ｗｅが除去された後の第２のウェハＳの周縁部（以下、エッジトリム後の「露出面」という場合がある。）が洗浄される。
　洗浄装置６０においては、例えば第２のウェハＳの露出面に対して洗浄用レーザ光（例えばＣＯ２レーザ）を照射して当該露出面の表面を改質、除去することで、当該露出面に残留するパーティクル等を除去（洗浄）してもよい。例えば、重合ウェハＴを回転させながら第２のウェハＳの露出面に洗浄液を供給することで、当該露出面をスピン洗浄してもよい。
　また洗浄装置６０では、第２のウェハＳの露出面の洗浄と共に、第２のウェハＳの裏面Ｓｂが更に洗浄されてもよい。
　その後、全ての処理が施された重合ウェハＴは、トランジション装置３０を介して、ウェハ搬送装置２０によりカセット載置台１０のカセットＣに搬送される。こうして、ウェハ処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。
　なお、以上の説明においては図４（ａ）及び図４（ｂ）に示したように内部改質装置８０で周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成した後に、界面改質装置７０で未接合領域Ａｅを形成したが、ウェハ処理システム１におけるウェハ処理の順序はこれに限定されない。すなわち、界面改質装置７０で未接合領域Ａｅを形成した後に、内部改質装置８０で周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成するようにしてもよい。
　ここで、界面改質装置７０においては、レーザ照射システム１１０から第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に形成されたレーザ吸収膜Ｆｗに対してレーザ光を照射する。照射されたレーザ光はレーザ吸収膜Ｆｗにより吸収される。この時、レーザ吸収膜Ｆｗはレーザ光の吸収によりエネルギーを蓄積することで温度が上昇して膨張する。この結果、レーザ吸収膜Ｆｗの膨張により第１のウェハＷとレーザ吸収膜Ｆｗの界面（図１Ｂに示した重合ウェハＴ２においては、密着力の小さい第１のウェハＷと表面膜Ｆｍ２の界面）にせん断応力が生じ、これにより、第１のウェハＷとレーザ吸収膜Ｆｗ（表面膜Ｆｍ２）の界面には剥離が生じる。すなわち、レーザ光の照射位置において、剥離により第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合力が低下した未接合領域Ａｅが形成される。
　このように、通常、界面改質装置７０においてはレーザ吸収膜Ｆｗ（表面膜Ｆｍ２）と第１のウェハＷの界面に未接合領域Ａｅが形成されるが、上述したように、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みが小さい場合、第１のウェハＷのエッジトリムかかるスループットが低下するおそれがある。具体的には、当該レーザ吸収膜Ｆｗに吸収、蓄積されるエネルギー量が小さくなり、レーザ光の吸収によるレーザ吸収膜Ｆｗの膨張量が減少するため、第１のウェハＷとレーザ吸収膜Ｆｗ（表面膜Ｆｍ２）の界面に生じるせん断応力が小さくなり、この結果、第１のウェハＷとレーザ吸収膜Ｆｗ（表面膜Ｆｍ２）の界面を適切に剥離できず、適切に未接合領域Ａｅが形成できないおそれがある。
　この点、本実施形態においては、図１に示したように、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に剥離促進膜としての金属膜Ｆｍが形成されている。当該金属膜Ｆｍとしては、少なくとも当該金属膜Ｆｍと表面膜Ｆｅの密着力が、第１のウェハＷとレーザ吸収膜Ｆｗ（表面膜Ｆｍ２）との密着力よりも弱い膜が用いられる。換言すれば、本実施形態によれば、第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に、第１のウェハＷとレーザ吸収膜Ｆｗよりも密着力の低い金属膜Ｆｍと表面膜Ｆｅとの界面が形成されている。
　これにより、当該金属膜Ｆｍと表面膜Ｆｅとの界面で周縁部Ｗｅの剥離を行うことで、従来のように第１のウェハＷとレーザ吸収膜Ｆｗ（表面膜Ｆｍ２）の界面を剥離（未接合領域Ａｅを形成）する場合と比較して、界面改質装置７０におけるスループットを適切に向上できる。
　またここで本発明者らが鋭意検討を行ったところ、レーザ吸収膜Ｆｗに対する、周方向に対するレーザ光の照射間隔であるパルスピッチＰ、及び径方向に対するレーザ光の照射間隔であるインデックスピッチＱ（図５を参照：以下、パルスピッチＰとインデックスピッチＱを併せて、単に「照射間隔」という場合がある。）を制御することで、上述の密着力の弱い金属膜Ｆｍと表面膜Ｆｅとの界面を選択的に剥離（未接合領域Ａｅを形成）できることを知見した。
　より具体的には、図６に示すように、レーザ吸収膜Ｆｗに対するレーザ光の照射間隔を狭くすると、第１のウェハＷとレーザ吸収膜Ｆｗ（表面膜Ｆｍ２）との界面（Ａ界面：図７を参照）で剥離が生じ、レーザ光の照射間隔を広くすると、金属膜Ｆｍと表面膜Ｆｅとの界面（Ｂ界面：図７を参照）で剥離が生じることを知見した。そして本発明者らは、かかる知見から、レーザ光の照射間隔を広くすることで、金属膜Ｆｍと表面膜Ｆｅとの界面（Ｂ界面）に未接合領域を形成し、第１のウェハＷのエッジトリムに係るスループットを向上できる可能性を見出した。なお、以下の説明においては、図６に示したように、Ａ界面での剥離が生じる照射間隔を「Ａ界面剥離ピッチ」、Ｂ界面での剥離が生じる照射間隔を「Ｂ界面剥離ピッチ」とそれぞれいう場合がある。
　また本発明者らは、第１のウェハＷと第２のウェハＳの剥離面位置がＡ界面とＢ界面とで切り替わるレーザ光の照射間隔（以下、「転換ピッチＰｑ」という。）は、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みに応じて変化することを知見した。具体的には、図７に示したように、転換ピッチＰｑは、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みが大きくなるにつれて大きくなることを知見した。
　そこで次に、以上の知見に基づいて界面改質装置７０で行われる、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面への未接合領域Ａｅの形成方法について説明する。
　界面改質装置７０において未接合領域Ａｅの形成する際には、事前工程として、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に形成され得る膜の種類、及び各種膜を接合した場合における各種界面の密着力の情報を制御装置９０に出力する（図８のステップＥ０－１）。
　また、図６に示した、各種界面の密着力と、当該界面の剥離に必要なレーザ光の照射間隔（パルスエネルギー）との相関を示す表を予め作成する（図８のステップＥ０－２）。
　界面改質装置７０において未接合領域Ａｅを形成するにあたっては、先ず、未接合領域Ａｅの形成対象である重合ウェハＴの層情報として、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に形成された膜の種類の情報、及びレーザ吸収膜Ｆｗの厚み情報を取得する（図８のステップＥ１）。取得された重合ウェハＴの層情報は、制御装置９０に出力される。
　重合ウェハＴの層情報は、界面改質装置７０で取得してもよいし、界面改質装置７０の外部で予め取得されたものであってもよい。
　なお、取得される重合ウェハＴの層情報は膜の種類の情報、及びレーザ吸収膜Ｆｗの厚み情報のみには限定されず、その他、例えば図示しないデバイス層の厚みや、第１のウェハＷや第２のウェハＳの表面形状の傾向（例えば凸形状か、凹形状か、等）を取得してもよい。
　重合ウェハＴの層情報が取得されると、次に、取得された層情報に基づいて、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に形成された各種膜の界面（上記実施形態においては、Ａ界面又はＢ界面、及びレーザ吸収膜Ｆｗと金属膜Ｆｍの界面）のうち、剥離界面となる最も密着力の弱い界面（上記実施形態においてはＢ界面）を選択する（図８のステップＥ２）。各種膜の界面における密着力は、例えばステップＥ０－１で制御装置９０に出力された情報を比較することで取得できる。
　密着力の弱い界面が選択されると、次に、レーザ照射システム１１０からレーザ吸収膜Ｆｗに対して照射するレーザ光の照射間隔（パルスピッチＰ及びインデックスピッチＱ）を決定する（図８のステップＥ３）。
　具体的には、ステップＥ１で取得されたレーザ吸収膜Ｆｗの厚みと、ステップＥ０－２で取得された各種界面の密着力と当該界面の剥離に必要なレーザ光の照射間隔との相関（図６を参照）に基づいて、選択された界面で未接合領域Ａｅを選択することができる照射間隔（上記実施形態においてはＢ界面剥離ピッチ）の内で、レーザ光の照射間隔を決定する。
　レーザ光の照射間隔が決定されると、チャック１００に保持された重合ウェハＴのレーザ吸収膜Ｆｗに対して、決定された照射間隔となるようにレーザ光を照射する（図８のステップＥ４）。具体的には、決定されたパルスピッチＰでレーザ光が照射されるようにレーザ光の周波数やチャック１００（重合ウェハＴ）の回転速度を制御するとともに、決定されたインデックスピッチＱでレーザ光が照射されるようにチャック１００（重合ウェハＴ）のＹ軸方向への移動速度を制御する。
　その後、除去対象である周縁部Ｗｅにおけるレーザ吸収膜Ｆｗの全面に対してレーザ光が照射され、未接合領域Ａｅが形成されると、界面改質装置７０における一連のウェハ処理が終了する。
　以上、本実施形態によれば、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去（エッジトリム）に際して、第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に形成されたレーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光を照射して未接合領域Ａｅを形成することで、当該第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面における接合力を低下させる。この際、当該当該第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面には、表面膜Ｆｅとの密着力が第１のウェハＷとレーザ吸収膜Ｆｗの密着力よりも弱い金属膜Ｆｍが形成されているため、第１のウェハＷとレーザ吸収膜Ｆｗとの界面（Ａ界面）での周縁部Ｗｅの剥離が困難である場合であっても、金属膜Ｆｍと表面膜Ｆｅとの界面（Ｂ界面）において適切に周縁部Ｗｅを剥離できる。またこれと共に、密着力の弱いＢ界面で第１のウェハＷと第２のウェハＳの剥離を発生（未接合領域Ａｅを形成）できるため、Ａ界面で剥離を発生（未接合領域Ａｅを形成）する場合と比較して、未接合領域Ａｅの形成にかかるスループットを適切に向上できる。
　特に本実施の形態によれば、従来、Ａ界面における周縁部Ｗｅの剥離が困難であったレーザ吸収膜Ｆｗの厚みが小さい場合であっても、Ｂ界面において適切に周縁部Ｗｅを剥離できる。
　また本実施形態によれば、重合ウェハＴの界面に形成されたレーザ吸収膜Ｆｗの厚みに依らず、略一定のパルスエネルギーで第１のウェハＷのエッジトリムを行うことができる。
　具体的には、図９の比較例に示すように、界面に金属膜Ｆｍが形成されていない従来の重合ウェハＴにおいては、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みが小さいと、パルスエネルギーを吸収する体積が小さくエネルギーの吸収効率が小さいため、剥離に必要なパルスエネルギーは大きくなる。換言すれば、第１のウェハＷの剥離（未接合領域Ａｅの形成）に係るエネルギー制御が煩雑になるとともに、エネルギー効率の観点で改善の余地があった。
　この点、界面に金属膜Ｆｍが形成された本実施形態にかかる重合ウェハＴ、Ｔ２によれば、図９に示したように、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みに依らずに略一定のパルスエネルギーで第１のウェハＷを剥離（未接合領域Ａｅを形成）できる。換言すれば、本実施形態によれば、エネルギー効率がよく、かつ簡易な制御で第１のウェハＷを剥離（未接合領域Ａｅを形成）できる。
　また図６に示したように、第１のウェハＷの剥離面位置は、転換ピッチＰｑ以下でＡ界面となり、転換ピッチＰｑより大きくなるとＢ界面となる。換言すれば、例えばＢ界面での第１のウェハＷの剥離を目的とするレーザ光の照射間隔は、上述のＢ界面剥離ピッチの内であれば任意に選択することができる。
　そこで以上の実施形態のステップＥ３におけるレーザ光の照射間隔の決定に際しては、かかるＢ界面剥離ピッチの内における任意の照射間隔でレーザ光の照射を行うことで、界面改質装置７０におけるスループットを適切に制御することができる。
　具体的には、例えばＢ界面剥離ピッチの内における最も広い照射間隔でレーザ光の照射を行うことで、界面改質装置７０におけるスループットを最大限に向上できる。
　また例えば、Ｂ界面剥離ピッチの内における任意の照射間隔でレーザ光の照射を行うことで、界面改質装置７０におけるレーザ処理時間を、ウェハ処理システム１で要求されるレーザ処理時間に調整でき、これにより他の処理装置との間において容易にタクトを合わせることができる。換言すれば、ウェハ処理システム１の全体においてウェハ処理を最適化することができ、すなわちウェハ処理システム１の全体におけるスループットを向上できる。
　なお、上記実施形態においては、このように重合ウェハＴの界面に形成されたレーザ吸収膜Ｆｗの厚みに基づいて、レーザ吸収膜Ｆｗに対するレーザ光の照射間隔を決定した。しかしながら、これに代えて、界面改質装置７０において所望のレーザ光の照射間隔で制御を行う必要がある場合には、かかる照射間隔に応じてレーザ吸収膜Ｆｗの厚みを決定し、重合ウェハＴを形成してもよい。
　なお、以上の実施形態においてはウェハ処理システム１において第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去、すなわちエッジトリムを行うため、周縁部Ｗｅと対応する位置におけるレーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光の照射を行う場合を例に説明を行ったが、ウェハ処理システム１において行われるウェハ処理はエッジトリムには限定されない。
　例えば図１０に示すように、第１のウェハＷの内部に、当該第１のウェハＷの薄化の基点となる内部面改質層Ｍ３を形成し、かかる際に周縁部Ｗｅを第１のウェハＷの裏面Ｗｂ側と一体に除去する場合においても、本開示に係る技術を適用できる。
　具体的には、図１０（ａ）に示すように内部改質装置８０において周縁改質層Ｍ１及び内部面改質層Ｍ３を順次形成した後、更に界面改質装置７０において周縁部Ｗｅと対応する位置において未接合領域Ａｅを形成する。これにより、図１０（ｂ）に示すように、第１のウェハＷは内部面改質層Ｍ３を基点として薄化されるとともに、周縁改質層Ｍ１及び未接合領域Ａｅを基点として周縁部Ｗｅが一体に剥離して除去される。
　かかる場合であっても、上述のように第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に金属膜ｆを形成し、またレーザ吸収膜Ｆｗに対するレーザ光の照射間隔を制御することで、適切に周縁部Ｗｅの剥離面位置をＡ界面又はＢ界面から選択できる。換言すれば、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みに依らず、適切に第１のウェハＷを第２のウェハＳから剥離できる。
　また例えば図１１に示すように、第１のウェハＷの全面を第２のウェハＳから剥離し、第１のウェハＷの表面Ｗａ側に形成された図示しないデバイス層を第２のウェハＳに転写する場合、いわゆるレーザリフトオフを行う場合においても、本開示に係る技術を適用できる。
　具体的には、図１１（ａ）に示すように、界面改質装置７０において重合ウェハＴの全面においてレーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光を照射して未接合領域Ａｅを形成する。これにより、重合ウェハＴの全面において第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合力が低下され、図１１（ｂ）に示すように、適切に第１のウェハＷを第２のウェハＳから剥離できる。
　そして、かかる場合であっても、上述のように第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に金属膜ｆを形成し、またレーザ吸収膜Ｆｗに対するレーザ光の照射間隔を制御することで、適切に第１のウェハＷの剥離面位置をＡ界面又はＢ界面から選択できる。換言すれば、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みに依らず、適切に第１のウェハＷを第２のウェハＳから剥離できる。
　なお、以上の実施形態においては、第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に形成される剥離促進膜が金属膜Ｆｍ（例えばタングステン膜）である場合を例に説明を行ったが、剥離促進膜の種類はこれに限定されるものではない。
　具体的には、少なくとも表面膜Ｆｅ（又はレーザ吸収膜Ｆｗ）との間の密着力が第１のウェハＷとレーザ吸収膜Ｆｗとの密着力とは異なるものであり、レーザ吸収膜Ｆｗへのレーザ光の照射に際して剥離面の位置を選択し得るものであればよい。
　また、剥離促進膜の形成位置も図１に示した例、すなわちレーザ吸収膜Ｆｗと表面膜Ｆｅとの間には限定されるものではなく、例えば第１のウェハＷの表面Ｗａとレーザ吸収膜Ｆｗの間に形成されていてもよい。かかる場合、剥離促進膜はレーザ照射システム１１０からのレーザ光に対する透過性を有することが必要になる。
　なお、以上の実施形態においては、図４に示したように、第１のウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成した後に、第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に未接合領域Ａｅを形成したが、ウェハ処理システム１におけるウェハ処理の順序はこれに限定されない。すなわち、上述したように第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に未接合領域Ａｅを形成した後に、第１のウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成するようにしてもよい。
　また、図１０に示した周縁部Ｗｅを第１のウェハＷの裏面Ｗｂ側と一体に除去する場合についても同様に、第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に未接合領域Ａｅを形成した後、第１のウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１及び内部面改質層Ｍ３を形成するようにしてもよい。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
　　１　　　ウェハ処理システム
　　７０　　界面改質装置
　　９０　　制御装置
　　１００　チャック
　　１０３　回転機構
　　１０４　水平移動機構
　　Ｆｗ　　レーザ吸収膜
　　Ｐ　　　パルスピッチ
　　Ｑ　　　インデックスピッチ
　　Ｓ　　　第２のウェハ
　　Ｔ　　　重合ウェハ
　　Ｗ　　　第１のウェハ

Claims (15)

  1. 第１の基板、少なくともレーザ吸収膜を含む界面層、及び第２の基板が積層して形成された重合基板を処理する基板処理装置であって、
    前記重合基板を保持する基板保持部と、
    前記レーザ吸収膜に対してレーザ光をパルス状に照射する界面用レーザ照射部と、
    前記基板保持部と前記界面用レーザ照射部を相対的に移動させる移動機構と、
    前記界面用レーザ照射部と前記移動機構を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記重合基板に形成された前記界面層の情報を取得する制御と、
    取得された前記界面層の情報に基づいて、前記界面層における接合界面のうち最も密着力の弱い界面を、前記第１の基板と前記第２の基板の剥離界面として設定する制御を実行する、基板処理装置。
  2. 前記制御部は、
    設定された前記剥離界面に応じて、前記レーザ吸収膜に照射される前記レーザ光の間隔を決定する制御を実行する、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記移動機構は、
    前記基板保持部と前記界面用レーザ照射部を相対的に回転させる回転機構と、
    前記基板保持部と前記界面用レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる水平移動機構と、を備え、
    前記制御部は、前記レーザ光の間隔として周方向間隔と径方向間隔を設定する制御を実行する、請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記制御部は、前記レーザ吸収膜の厚みに基づいて、前記重合基板へのレーザ処理時間が最小になるように、前記レーザ光の間隔を設定する制御を実行する、請求項２又は３に記載の基板処理装置。
  5. 前記制御部は、前記レーザ吸収膜の厚みに基づいて、前記重合基板へのレーザ処理時間が前記基板処理装置に要求されるレーザ処理時間となるように、前記レーザ光の間隔を設定する制御を実行する、請求項２又は３に記載の基板処理装置。
  6. 前記第１の基板の内部にレーザ光を照射して、前記第１の基板の剥離の起点となる改質層を形成する内部用レーザ照射部を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 除去対象である前記第１の基板の周縁部を除去する周縁除去部を備え、
    前記内部用レーザ照射部は、除去対象である前記第１の基板の周縁部の剥離の起点となる周縁改質層を形成する、請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記界面層は、前記レーザ吸収膜と前記第２の基板の界面に形成された剥離促進膜を含み、
    前記剥離促進膜がタングステン膜である、請求項１～７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 第１の基板、少なくともレーザ吸収膜を含む界面層、及び第２の基板が接合された重合基板を処理する基板処理方法であって、
    前記重合基板に形成された前記界面層の情報を取得することと、
    取得された前記界面層の情報に基づいて、前記界面層の接合界面のうち最も密着力の弱い界面を、前記第１の基板と前記第２の基板の剥離界面として設定することと、
    設定された前記剥離界面に応じて、前記レーザ吸収膜に照射されるレーザ光の間隔を決定することと、を含む、基板処理方法。
  10. 決定された前記レーザ光の間隔となるように、前記レーザ吸収膜に対してレーザ光をパルス状に照射することを含む、請求項９に記載の基板処理方法。
  11. 前記レーザ光の間隔は周方向間隔と径方向間隔を含み、
    前記周方向間隔になるように、前記重合基板と前記レーザ光の照射部を相対的に回転させるとともに、
    前記径方向間隔になるように、前記重合基板と前記レーザ光の照射部を相対的に水平方向に移動させながら、前記照射部から前記レーザ吸収膜に前記レーザ光を照射する、請求項１０に記載の基板処理方法。
  12. 前記レーザ吸収膜の厚みに基づいて、前記重合基板へのレーザ処理時間が最小になるように、前記レーザ光の間隔を設定する、請求項１０又は１１に記載の基板処理方法。
  13. 前記レーザ吸収膜の厚みに基づいて、前記重合基板へのレーザ処理時間が要求されるレーザ処理時間となるように、前記レーザ光の間隔を設定する、請求項１０又は１１に記載の基板処理方法。
  14. 前記第１の基板の内部にレーザ光を照射して、前記第１の基板の剥離の起点となる改質層を形成することを含む、請求項９～１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  15. 除去対象である前記第１の基板の周縁部を除去することを含み、
    前記第１の基板の内部に形成される前記改質層は、除去対象である前記第１の基板の周縁部の剥離の起点となる周縁改質層を含む、請求項１４に記載の基板処理方法。
     
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