WO2022190924A1 - 基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法 - Google Patents

基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法 Download PDF

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WO2022190924A1
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laser
wafer
laser oscillator
processing apparatus
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義広 川口
陽平 山下
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01L21/67742—Mechanical parts of transfer devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a substrate processing apparatus, a substrate processing system, and a substrate processing method.
  • Patent Document 1 discloses a laser processing apparatus in which a processing mechanism for performing laser processing on a wafer is arranged on the upper side, and a holding table for holding the wafer is arranged on the lower side.
  • the processing mechanism has a processing head that irradiates a wafer with a laser beam and an oscillator that oscillates the laser beam.
  • the oscillator is provided in a housing provided on top of the processing head.
  • the technology according to the present disclosure reduces the size of a substrate processing apparatus that processes a substrate by irradiating it with a laser beam.
  • One aspect of the present disclosure is a substrate processing apparatus that processes a substrate by irradiating it with a laser beam, comprising: a substrate holding unit that holds the substrate; a laser irradiating lens for irradiating a laser beam, a laser oscillator for emitting a laser beam upward from the substrate holding surface of the substrate holding portion, and a laser beam emitted from the laser oscillator above the substrate holding portion. It has a mirror that redirects horizontally and an optical system that adjusts the output of laser light incident from the mirror and directs the laser light to the laser irradiation lens.
  • FIG. 2 is a schematic side view of the configuration of a superimposed wafer processed in a wafer processing system
  • 1 is a plan view schematically showing the outline of the configuration of a wafer processing system according to this embodiment
  • FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing how the first wafer is peeled off from the laser absorption layer
  • 1 is a side view schematically showing the outline of the configuration of a wafer processing apparatus according to this embodiment
  • FIG. 1 is a side view showing the schematic configuration of a wafer processing apparatus according to an embodiment
  • FIG. 1 is a side view showing the schematic configuration of a wafer processing apparatus according to an embodiment
  • FIG. 1 is a side view showing the schematic configuration of a wafer processing apparatus according to an embodiment
  • FIG. 1 is a side view showing the arrangement of a wafer processing apparatus and a wafer transfer apparatus according to the embodiment
  • wafers In the manufacturing process of semiconductor devices, semiconductor wafers (hereinafter referred to as "wafers") are processed by irradiating them with laser light. For example, laser processing is performed for various purposes such as transferring a device layer formed on the surface of one wafer to another wafer, so-called laser lift-off, and separating wafers.
  • the laser oscillator is installed so as to extend in the horizontal direction. For this reason, when the size of the laser oscillator increases, the size of the laser processing apparatus increases in the horizontal direction, and the area occupied by the laser processing apparatus (footprint) increases. In such a case, the number of laser processing apparatuses that can be installed in the wafer processing space is reduced, resulting in a decrease in the number of wafers processed (the number of wafers produced).
  • a holding table that holds a wafer, a processing head that irradiates a laser beam onto the wafer, and a laser oscillator that oscillates the laser beam are arranged in this order from below.
  • the laser processing apparatus becomes large in the height direction, and the height position of the upper laser oscillator becomes high.
  • the technology according to the present disclosure reduces the size of a substrate processing apparatus that processes a substrate by irradiating it with a laser beam.
  • a wafer processing apparatus as a substrate processing apparatus, a wafer processing system as a substrate processing system, and a wafer processing method as a substrate processing method according to the present embodiment will be described below with reference to the drawings.
  • elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.
  • processing is performed on a superposed wafer T as a substrate in which a first wafer W and a second wafer S are bonded as shown in FIG.
  • the surface of the first wafer W to be bonded to the second wafer S will be referred to as a front surface Wa
  • the surface opposite to the front surface Wa will be referred to as a rear surface Wb.
  • the surface on the side bonded to the first wafer W is referred to as a front surface Sa
  • the surface opposite to the front surface Sa is referred to as a rear surface Sb.
  • the first wafer W is, for example, a semiconductor wafer such as a silicon substrate.
  • a laser absorption layer P On the surface Wa of the first wafer W, a laser absorption layer P, a device layer Dw, and a surface film Fw are laminated in this order from the surface Wa side.
  • the laser absorption layer P absorbs laser light emitted from the laser irradiation mechanism 110 as described later.
  • An oxide film (SiO 2 film) for example, is used for the laser absorption layer P, but there is no particular limitation as long as it absorbs laser light.
  • the device layer Dw includes multiple devices. Examples of the surface film Fw include oxide films (SiO 2 film, TEOS film), SiC films, SiCN films, adhesives, and the like.
  • the position of the laser absorption layer P is not limited to the above embodiment, and may be formed between the device layer Dw and the surface film Fw, for example. Moreover, the device layer Dw and the surface film Fw may not be formed on the surface Wa. In this case, the laser absorption layer P is formed on the second wafer S side, and the device layer Ds on the second wafer S side is transferred to the first wafer W side.
  • the second wafer S is also a semiconductor wafer such as a silicon substrate.
  • the device layer Ds and the surface film Fs are laminated in this order from the surface Sa side.
  • the device layer Ds and the surface film Fs are the same as the device layer Dw and the surface film Fw of the first wafer W, respectively. Note that the device layer Ds and the surface film Fs may not be formed on the surface Sa. Then, the surface film Fw of the first wafer W and the surface film Fs of the second wafer S are bonded.
  • the wafer processing system 1 has a configuration in which a loading/unloading station 2 and a processing station 3 are integrally connected.
  • a loading/unloading station 2 for example, cassettes Ct, Cw, and Cs capable of accommodating a plurality of superposed wafers T, a plurality of first wafers W, and a plurality of second wafers S are loaded/unloaded from/to the outside.
  • the processing station 3 includes various processing devices for performing desired processing on the superposed wafer T. FIG.
  • a cassette mounting table 10 is provided in the loading/unloading station 2 .
  • a plurality of cassettes Ct, Cw, and Cs can be freely placed in a row on the cassette placing table 10 in the Y-axis direction.
  • the number of cassettes Ct, Cw, and Cs to be placed on the cassette placing table 10 can be determined arbitrarily.
  • the loading/unloading station 2 is provided with a wafer transfer device 20 adjacent to the cassette mounting table 10 on the X-axis positive direction side of the cassette mounting table 10 .
  • the wafer transfer device 20 has a transfer arm 21 that holds and transfers the superposed wafer T, the first wafer W, and the second wafer S. As shown in FIG. Then, the wafer transfer device 20 moves on a transfer path 22 extending in the Y-axis direction, and between the cassettes Ct, Cw, and Cs on the cassette mounting table 10 and the transition device 30, which will be described later, the superimposed wafers T and the first wafers.
  • a wafer W and a second wafer S are configured to be transportable.
  • Loading/unloading station 2 is adjacent to wafer transport device 20 on the X-axis positive direction side of wafer transport device 20 , and stacks superimposed wafer T, first wafer W, and second wafer S with processing station 3 .
  • a transition device 30 is provided for passing between.
  • the processing station 3 is provided with a wafer transfer device 40 as a substrate transfer device, a cleaning device 50, a peeling device 60, and wafer processing devices 70-73.
  • the wafer transfer device 40 is arranged on the positive side of the transition device 30 in the X-axis direction.
  • a cleaning device 50 and two wafer processing devices 70 and 71 are arranged side by side from the X-axis negative direction side to the positive direction side.
  • a peeling device 60 and two wafer processing devices 72 and 73 are arranged side by side from the X-axis negative direction side toward the positive direction side.
  • the wafer transfer device 40 has a transfer arm 41 that holds and transfers the overlapped wafer T, the first wafer W, and the second wafer S.
  • the wafer transfer device 40 moves on a transfer path 42 extending in the X-axis direction, and transfers the overlapped wafer T to the transition device 30, the cleaning device 50, the peeling device 60, and the wafer processing devices 70 to 73 of the loading/unloading station 2. can be transported.
  • the cleaning device 50 cleans the surface of the laser absorption layer P formed on the surface Sa of the second wafer S separated by the separation device 60 . Further, the cleaning device 50 may have a configuration for cleaning the back surface Sb of the second wafer S as well as the front surface Sa.
  • the peeling device 60 peels the first wafer W from the second wafer S with respect to the superimposed wafer T laser-processed by the wafer processing devices 70-73.
  • the wafer processing apparatuses 70 to 73 irradiate the laser absorption layer P of the first wafer W with laser light to cause delamination at the interface between the laser absorption layer P and the first wafer W.
  • the configuration of the wafer processing apparatuses 70 to 73 will be described later.
  • a controller 80 is provided in the wafer processing system 1 described above.
  • the control unit 80 is, for example, a computer equipped with a CPU, memory, etc., and has a program storage unit (not shown).
  • the program storage unit stores programs for controlling the processing of the superposed wafers T in the wafer processing system 1 .
  • the program may be recorded in a computer-readable storage medium H and installed in the control unit 80 from the storage medium H. Further, the storage medium H may be temporary or non-temporary.
  • the first wafer W and the second wafer S are bonded together in a bonding apparatus (not shown) outside the wafer processing system 1 to form a superimposed wafer T in advance.
  • a cassette Ct containing a plurality of superposed wafers T is mounted on the cassette mounting table 11 of the loading/unloading station 2 .
  • the superposed wafer T in the cassette Ct is taken out by the wafer transfer device 20, transferred to the transition device 30, and further transferred to the wafer processing device 70 by the wafer transfer device 40.
  • a laser beam L CO 2 laser light
  • the entire surface of the laser absorption layer P is irradiated with the laser light L.
  • the laser light L is transmitted through the first wafer W from the rear surface Wb side of the first wafer W and is absorbed in the laser absorption layer P.
  • This laser light L causes peeling at the interface between the laser absorption layer P and the first wafer W.
  • the superposed wafer T is transferred to the peeling device 60 by the wafer transfer device 40 .
  • a suction pad (not shown) sucks and holds the rear surface Wb of the first wafer W as shown in FIG.
  • the first wafer W is separated.
  • the separated first wafer W is transferred to the transition device 30 by the wafer transfer device 40 and further transferred to the cassette Cw on the cassette mounting table 11 by the wafer transfer device 20 .
  • the first wafer W unloaded from the peeling device 60 may be transferred to the cleaning device 50 before being transferred to the cassette Cw, and the front surface Wa, which is the peeling surface, may be cleaned.
  • the separated second wafer S is transferred to the cleaning device 50 by the wafer transfer device 40 .
  • the surface of the laser absorption layer P which is the peeling surface, is cleaned.
  • the back surface Sb of the second wafer S may be cleaned together with the front surface of the laser absorption layer P.
  • separate cleaning units may be provided for cleaning the front surface of the laser absorption layer P and the back surface Sb of the second wafer S, respectively.
  • the second wafer S that has undergone all the processes is transferred by the wafer transfer device 40 to the transition device 30 and further transferred by the wafer transfer device 20 to the cassette Cs of the cassette mounting table 11 .
  • a series of wafer processing in the wafer processing system 1 is completed.
  • the wafer processing apparatus 70 has a stage 100, a laser irradiation mechanism 110, and electrical equipment 120.
  • the stage 100 is a stage for holding and processing the superposed wafer T.
  • FIG. The laser irradiation mechanism 110 irradiates the superposed wafer T held on the stage 100 with laser light.
  • the stage 100 has a chuck 101 as a substrate holder, an air bearing 102, a slider table 103, a rotating mechanism 104, a moving mechanism 105, rails 106, and a base 107.
  • the chuck 101 holds the superposed wafer T on its upper surface and holds the rear surface Sb of the second wafer S by suction.
  • a chuck 101 is supported by a slider table 103 via an air bearing 102 .
  • a rotating mechanism 104 is provided on the lower surface side of the slider table 103 .
  • the rotation mechanism 104 incorporates, for example, a motor as a drive source.
  • the chuck 101 is configured to be rotatable around the ⁇ axis (vertical axis) via an air bearing 102 by a rotating mechanism 104 .
  • the slider table 103 is configured to be movable along a rail 106 extending in the X-axis direction by a moving mechanism 105 provided on the underside thereof. Rail 106 is provided on base 107 .
  • the driving source of the moving mechanism 105 is not particularly limited, for example, a linear motor is used.
  • the laser irradiation mechanism 110 has a laser irradiation lens 111 , a laser oscillator 112 , a mirror 113 and an optical system 114 .
  • the laser irradiation lens 111 is arranged above the chuck 101 .
  • the laser irradiation lens 111 is, for example, a cylindrical member, and irradiates the superposed wafer T held by the chuck 101 with laser light.
  • the laser light emitted from the laser irradiation lens 111 passes through the first wafer W, and the laser absorption layer P is irradiated with the laser light.
  • the laser irradiation lens 111 may be configured to be vertically movable by a lifting mechanism (not shown).
  • the laser oscillator 112 oscillates and emits pulsed laser light. That is, this laser light is a so-called pulse laser. Also, in this 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 mirror 113 redirects the laser light emitted from the laser oscillator 112 in the direction of the optical system 114, that is, in the horizontal direction as described later.
  • the emission position and emission direction of the laser light from the laser oscillator 112 may change. Even in such a case, the direction of the laser beam can be corrected by the mirror 113 without changing the optical system 114 .
  • the mirror 113 is housed in a mirror box 115 .
  • the optical system 114 adjusts the output of the laser light incident from the mirror 113 and guides the laser light to the laser irradiation lens 111 .
  • the optical system 114 is housed in an optical system box 116 .
  • the optical system 114 includes, for example, a plurality of mirrors, a beam expander, DOEs (Diffractive Optical Elements), and the like. These components of the optical system 114 are arranged horizontally on the bottom surface inside the optical system box 116 as shown in FIG.
  • the laser light incident from the mirror 113 is emitted downward through the optical system 114 and guided to the laser irradiation lens 111 .
  • the top plate 116a of the optical system box 116 is detachable. The inside of the optical system box 116 can be accessed horizontally and from above with the top plate 116a removed (block arrow in FIG. 6), and maintenance of the optical system 114, for example, is performed.
  • the electrical components 120 are electrical components used in each part of the wafer processing apparatus 70, and include electrical components used in the stage 100 or the laser irradiation mechanism 110.
  • the electrical component 120 is housed in an electrical component box 121 .
  • the wafer processing apparatus 70 further includes a support frame 130 and a connecting frame 140, as shown in FIGS.
  • Support frame 130 supports at least stage 100 and laser oscillator 112 .
  • the connection frame 140 is provided outside the support frame 130 so as to surround the support frame 130 .
  • the support frame 130 includes an upper support frame 131 and a lower support frame 132.
  • An insulator 133 is provided between the upper support frame 131 and the lower support frame 132 .
  • Anti-vibration rubber for example, is used for the insulator 133 .
  • This insulator 133 suppresses transmission of vibration of the lower support frame 132 to the upper support frame 131 .
  • the upper support frame 131 is divided into a first support area 131S where the stage 100 is arranged on the Y-axis negative direction side and a second support area 131T where the laser oscillator 112 is arranged on the Y-axis positive direction side.
  • the first support area 131S is an area composed of beams 131a, 131b, 131c and columns 131d, 131e.
  • the beams 131a, 131b, and 131c are arranged in three stages in this order from below.
  • the columns 131d and 131e are arranged in this order from the Y-axis negative direction to the positive direction.
  • the second support region 131T is a region composed of beams 131f and columns 131e. Beam 131f may be the same as beam 131a, or may be connected to beam 131a.
  • the stage 100 is supported by the middle beam 131b, and the optical system box 116 is supported by the upper beam 131c. That is, the optical system box 116 is arranged above the stage 100 .
  • a laser oscillator 112 is supported by the beam 131f in the second support region 131T.
  • Laser oscillator 112 may be supported by column 131e.
  • the laser oscillator 112 is provided so as to extend in the height direction.
  • An electrical cable, a cooling water supply pipe, and the like are connected to the lower portion of the laser oscillator 112, and a space for installing these is secured.
  • the mirror box 115 is laminated on the laser oscillator 112 .
  • the stage 100 and the laser oscillator 112 are arranged side by side in the horizontal direction. At least part of the stage 100 and part of the laser oscillator 112 are at the same height, that is, the stage 100 and the laser oscillator 112 overlap in the height direction when viewed from the side. Also, the optical system box 116 and the mirror box 115 are arranged side by side in the horizontal direction, and in this embodiment, the upper surface of the optical system box 116 and the upper surface of the mirror box 115 are at the same height.
  • the components of the laser irradiation mechanism 110 are arranged as described above.
  • the laser beam L is emitted from the laser oscillator 112 upward from the wafer holding surface of the chuck 101 on the stage 100 .
  • a laser beam L from a laser oscillator 112 enters a mirror box 115 above the stage 100 and is redirected horizontally (negative Y-axis direction) by a mirror 113 .
  • the laser light L from the mirror box 115 enters the optical system box 116, and after the output of the laser light L is adjusted by the optical system 114, it is guided to the laser irradiation lens 111 provided below. Then, the superposed wafer T held by the chuck 101 is irradiated with the laser light L from the laser irradiation lens 111 .
  • Connecting members 134 connected to the lower end of the connecting frame 140 are provided at the four corners of the lower end of the lower support frame 132 .
  • Casters 135 are provided on the lower surface of the connecting member 134, and the support frame 130 and the components supported by the support frame 130 are configured to be independently movable.
  • the electrical component box 121 is supported by the connecting frame 140 .
  • the electrical equipment box 121 is supported on the uppermost stage of the connecting frame 140 , that is, arranged above the stage 100 and the laser irradiation mechanism 110 supported by the upper support frame 131 .
  • the connecting members 134 are connected to the four corners of the lower end of the connecting frame 140 as described above.
  • Casters 141 are provided at the lower end of the connecting frame 140, and the connecting frame 140 and components supported by the connecting frame 140 are configured to be independently movable.
  • connection frame 140 of the wafer processing equipment 70 is connected to the frames of adjacent equipment. That is, the connection frame 140 is connected to the connection frame 140 of the wafer processing device 71 , the frame (not shown) of the cleaning device 50 , and the frame 150 of the wafer transfer area that accommodates the wafer transfer device 40 .
  • the other wafer processing apparatuses 71 to 73 also have the same configuration as the wafer processing apparatus 70 described above. However, the wafer processing apparatuses 70 and 71 and the wafer processing apparatuses 72 and 73 have different orientations in the Y-axis direction. As shown in FIG. 7, the wafer processing device 70 and the wafer processing device 72 are provided facing each other with the wafer transfer device 40 interposed therebetween. In this case, the laser oscillator 112 of the wafer processing device 72, the stage 100, the wafer transfer device 40, the stage 100 of the wafer processing device 70, and the laser oscillator 112 are arranged in this order from the positive direction side to the negative direction side in the Y-axis direction. is placed in Also, the arrangement of the wafer processing equipment 71 and the wafer processing equipment 73 is the same.
  • the laser oscillator 112 extends in the height direction and is provided so that the emission direction of the laser light is directed upward. Even if it does, the wafer processing apparatus 70 can be miniaturized. The effect of this embodiment will be described below in comparison with a conventional wafer processing apparatus.
  • a laser oscillator extends horizontally.
  • a laser oscillator is provided above the stage.
  • the laser oscillator is arranged to extend in the horizontal direction (the X-axis direction in this embodiment).
  • the laser oscillator, the laser optical system, and the controller of the driving unit are arranged side by side in the X-axis direction.
  • the width of the laser oscillator in the X-axis direction becomes large, and the width of the wafer processing apparatus in the X-axis direction becomes large.
  • stacking a laser oscillator, a laser optical system box, and a control unit including electrical components in order to reduce the width of the wafer processing apparatus in the X-axis direction increases the height of the wafer processing apparatus.
  • the width in the X-axis direction in this embodiment is large, so the area occupied by the wafer processing apparatus is large.
  • the number of wafer processing apparatuses will be reduced due to restrictions on the width in the X-axis direction at the installation site. As a result, the number of processed wafers is reduced.
  • the height of the conventional wafer processing equipment increases, and the installation height position of the laser oscillator increases.
  • the laser oscillator which is a heavy object, must be removed at a high place and further installed. As a result, maintenance of the laser oscillator takes time and effort.
  • the laser oscillator 112 is provided so as to extend in the height direction, as shown in FIGS. Therefore, even if the laser oscillator 112 is enlarged, the width A of the wafer processing apparatus 70 in the X-axis direction can be made smaller than the width of the conventional wafer processing apparatus, and the area occupied by the wafer processing apparatus 70 can be reduced. can do.
  • the length B of the wafer processing apparatus 70 in the Y-axis direction is also less than the length of the conventional wafer processing apparatus. In such a case, for example, the number of wafer processing apparatuses 70 that can be installed in the wafer processing system 1 of the present embodiment increases, for example, four. As a result, the number of overlapping wafers T to be processed can be increased.
  • the height H of the wafer processing apparatus 70 is also smaller than that of the conventional wafer processing apparatus, and the height position of the laser oscillator 112 can be lowered. Specifically, for example, a worker can directly access the laser oscillator 112 . In particular, since the laser oscillator 112 is provided on the side opposite to the wafer transfer device 40, the operator can easily access the laser oscillator 112. FIG. As a result, the maintenance of the laser oscillator 112 can be carried out in a short period of time without taking much time and effort, and the efficiency of maintenance can be improved.
  • the optical system box 116 can be accessed from both the horizontal direction and the top with the top plate 116a removed (see the block in FIG. 6). arrow), which can also improve accessibility. As a result, the efficiency of maintenance of the optical system 114 of the optical system box 116 can be improved.
  • connection frame 140 of the wafer processing apparatus 70 is connected to the frame 150 of the wafer transfer area.
  • the vibration is transmitted to the connecting frame 140 of the wafer processing device 70 via the frame 150 of the wafer transfer area.
  • the connection frame 140 since the connection frame 140 is connected to the support frame 130 only by the connection member 134, transmission of the vibration of the connection frame 140 to the support frame 130 can be suppressed.
  • the upper support frame 131 supports the stage 100 and the laser irradiation mechanism 110 .
  • the upper support frame 131 vibrates, it is possible to suppress the amplitude deviation and phase deviation between the superposed wafer T held by the chuck 101 of the stage 100 and the laser irradiation lens 111 (processing point). . Therefore, when laser light is irradiated from the laser irradiation lens 111 to the laser absorption layer P of the superposed wafer T, meandering of the laser light can be suppressed, and displacement of the laser light can be suppressed. As a result, laser processing on the superposed wafer T can be performed accurately and appropriately.
  • the mirror box 115 is arranged side by side with the optical system box 116.
  • the mirror box 115 is arranged as in this embodiment.
  • the width A of the wafer processing apparatus 70 in the X-axis direction can be made smaller than the width of the conventional wafer processing apparatus, and the area occupied by the wafer processing apparatus 70 can be reduced.
  • the height position of the laser oscillator 112 is slightly higher than the height position of the laser oscillator 112 in the above-described embodiment, the height position of the laser oscillator 112 can still be lower than in the conventional wafer processing apparatus. .
  • the configuration of the optical system 114 and the optical system box 116 may be as shown in FIG.
  • the optical system 114 is composed of, for example, a plurality of mirrors, a beam expander, a DOE, etc., as described above. These components of the optical system 114 are arranged vertically on the side surface of the optical system box 116 on the side of the laser oscillator 112 and the mirror box 115, and a mirror is arranged horizontally on the bottom surface.
  • the laser light incident from the mirror 113 is emitted downward through the optical system 114 and guided to the laser irradiation lens 111 .
  • a side wall 116b of the optical system box 116 opposite to the laser oscillator 112 is detachable. With the side wall 116b removed, the interior of the optical system box 116 can be accessed from the horizontal direction (block arrow in FIG. 10).
  • access to the inside of the optical system box 116 can be made from the horizontal direction, and the components of the optical system 114 are arranged in the vertical direction, so that accessibility can be improved. As a result, the efficiency of maintenance of the optical system 114 of the optical system box 116 can be improved.
  • the optical system box 116 having the detachable side wall 116b as in the present embodiment can also be applied when the mirror box 115 is provided above the optical system box 116 as shown in FIGS. .

Abstract

基板にレーザ光を照射して当該基板を処理する基板処理装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板にレーザ光を照射するレーザ照射レンズと、前記基板保持部の基板保持面よりも上方向に向けてレーザ光を出射するレーザ発振器と、前記基板保持部の上方において、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を水平方向に方向変更するミラーと、前記ミラーから入射するレーザ光の出力を調整し、かつ当該レーザ光を前記レーザ照射レンズへ導く光学系と、を有する。

Description

基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法
　本開示は、基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法に関する。
　特許文献１には、上側にウェハにレーザ加工を施す加工機構が配設され、下側にウェハを保持する保持テーブルが配設されたレーザ加工装置が開示されている。加工機構は、ウェハにレーザ光線を照射する加工ヘッドと、レーザ光線を発振する発振器とを有している。発振器は、加工ヘッドの上部に設けられた筐体内に設けられている。
特開２０１１－１８７４８１号公報
　本開示にかかる技術は、基板にレーザ光を照射して当該基板を処理する基板処理装置を小型化する。
　本開示の一態様は、基板にレーザ光を照射して当該基板を処理する基板処理装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板にレーザ光を照射するレーザ照射レンズと、前記基板保持部の基板保持面よりも上方向に向けてレーザ光を出射するレーザ発振器と、前記基板保持部の上方において、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を水平方向に方向変更するミラーと、前記ミラーから入射するレーザ光の出力を調整し、かつ当該レーザ光を前記レーザ照射レンズへ導く光学系と、を有する。
　本開示によれば、基板にレーザ光を照射して当該基板を処理する基板処理装置を小型化することができる。
ウェハ処理システムにおいて処理される重合ウェハの構成の概略を示す側面図である。 本実施形態にかかるウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。 レーザ吸収層から第１のウェハを剥離する様子を示す説明図である。 本実施形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を模式的に示す側面図である。 本実施形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を示す側面図である。 本実施形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を示す側面図である。 本実施形態にかかるウェハ処理装置とウェハ搬送装置の配置を示す側面図である。 他の実施形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を示す側面図である。 他の実施形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を示す側面図である。 他の実施形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を示す側面図である。
　半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）にレーザ光を照射して当該ウェハを処理することが行われている。例えば、一のウェハの表面に形成されたデバイス層を他のウェハに転写する、いわゆるレーザリフトオフを行う場合や、ウェハを分離する場合など、種々の用途でレーザ処理は行われる。
　近年、レーザ処理を効率よく行うため、レーザ光の高出力化が進んでおり、これに伴い、レーザ光を発振するレーザ発振器が大型化している。この点、従来、例えば特許文献１に開示されたレーザ加工装置では、レーザ発振器は水平方向に延在するように設置されている。このため、レーザ発振器が大型化すると、レーザ加工装置が水平方向に大きくなり、当該レーザ加工装置の占有面積（フットプリント）が大きくなる。かかる場合、ウェハ処理スペースに設置できるレーザ加工装置の数が低減するため、ウェハの処理枚数（生産枚数）が低下してしまう。
　また、特許文献１に開示されたレーザ加工装置では、ウェハを保持する保持テーブル、ウェハにレーザ光線を照射する加工ヘッド、レーザ光を発振するレーザ発振器が、下側からこの順で配設されている。このため、レーザ加工装置が高さ方向に大きくなり、上側のレーザ発振器の高さ位置が高くなる。かかる場合、例えばレーザ発振器をメンテナンスする場合、重量物であるレーザ発振器を高所で取り外し、更に設置する必要があるため、メンテナンスに手間も時間もかかる。
　本開示にかかる技術は、基板にレーザ光を照射して当該基板を処理する基板処理装置を小型化する。以下、本実施形態にかかる基板処理装置としてのウェハ処理装置、基板処理システムとしてのウェハ処理システム、及び基板処理方法としてのウェハ処理方法ついて、図面を参照しながら説明する。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１に示すように第１のウェハＷと第２のウェハＳとが接合された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る。第１のウェハＷの表面Ｗａには、レーザ吸収層Ｐ、デバイス層Ｄｗ、表面膜Ｆｗが表面Ｗａ側からこの順で積層されている。レーザ吸収層Ｐは、後述するようにレーザ照射機構１１０から照射されたレーザ光を吸収する。レーザ吸収層Ｐには、例えば酸化膜（ＳｉＯ２膜）が用いられるが、レーザ光を吸収するものであれば特に限定されない。デバイス層Ｄｗは、複数のデバイスを含む。表面膜Ｆｗとしては、例えば酸化膜（ＳｉＯ２膜、ＴＥＯＳ膜）、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜又は接着剤などが挙げられる。なお、レーザ吸収層Ｐの位置は、上記実施形態に限定されず、例えばデバイス層Ｄｗと表面膜Ｆｗの間に形成されていてもよい。また、表面Ｗａには、デバイス層Ｄｗと表面膜Ｆｗが形成されていない場合もある。この場合、レーザ吸収層Ｐは第２のウェハＳ側に形成され、第２のウェハＳ側のデバイス層Ｄｓが第１のウェハＷ側に転写される。
　第２のウェハＳも、例えばシリコン基板等の半導体ウェハである。第２のウェハＳの表面Ｓａには、デバイス層Ｄｓと表面膜Ｆｓが表面Ｓａ側からこの順で積層されている。デバイス層Ｄｓと表面膜Ｆｓはそれぞれ、第１のウェハＷのデバイス層Ｄｗと表面膜Ｆｗと同様である。なお、表面Ｓａには、デバイス層Ｄｓと表面膜Ｆｓが形成されていない場合もある。そして、第１のウェハＷの表面膜Ｆｗと第２のウェハＳの表面膜Ｆｓが接合される。
　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、複数の第１のウェハＷ、複数の第２のウェハＳをそれぞれ収容可能なカセットＣｔ、Ｃｗ、Ｃｓがそれぞれ搬入出される。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、カセット載置台１０が設けられている。図示の例では、カセット載置台１０には、複数のカセットＣｔ、Ｃｗ、ＣｓをＹ軸方向に一列に載置自在になっている。なお、カセット載置台１０に載置されるカセットＣｔ、Ｃｗ、Ｃｓの個数は、任意に決定することができる。
　搬入出ステーション２には、カセット載置台１０のＸ軸正方向側において、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、重合ウェハＴ、第１のウェハＷ、第２のウェハＳを保持して搬送する搬送アーム２１を有している。そして、ウェハ搬送装置２０は、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２２上を移動し、カセット載置台１０のカセットＣｔ、Ｃｗ、Ｃｓと後述のトランジション装置３０との間で重合ウェハＴ、第１のウェハＷ、第２のウェハＳ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、第１のウェハＷ、第２のウェハＳ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、基板搬送装置としてのウェハ搬送装置４０、洗浄装置５０、剥離装置６０、及びウェハ処理装置７０～７３が設けられている。ウェハ搬送装置４０は、トランジション装置３０のＸ軸正方向側に配置されている。ウェハ搬送装置４０のＹ軸正方向側には、洗浄装置５０、２つのウェハ処理装置７０、７１がＸ軸負方向側から正方向側に向けて並べて配置されている。ウェハ搬送装置４０のＹ軸負方向側には、剥離装置６０、２つのウェハ処理装置７２、７３がＸ軸負方向側から正方向側に向けて並べて配置されている。
　ウェハ搬送装置４０は、重合ウェハＴ、第１のウェハＷ、第２のウェハＳを保持して搬送する搬送アーム４１を有している。ウェハ搬送装置４０は、Ｘ軸方向に延伸する搬送路４２上を移動し、搬入出ステーション２のトランジション装置３０、洗浄装置５０、剥離装置６０、及びウェハ処理装置７０～７３に対して重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。
　洗浄装置５０は、剥離装置６０で剥離された第２のウェハＳの表面Ｓａに形成されたレーザ吸収層Ｐの表面を洗浄する。また、洗浄装置５０は、第２のウェハＳの表面Ｓａ側と共に、裏面Ｓｂを洗浄する構成を有していてもよい。
　剥離装置６０は、ウェハ処理装置７０～７３でレーザ処理された重合ウェハＴに対し、第２のウェハＳから第１のウェハＷを剥離する。
　ウェハ処理装置７０～７３は、第１のウェハＷのレーザ吸収層Ｐにレーザ光を照射して、レーザ吸収層Ｐと第１のウェハＷとの界面において剥離を生じさせる。なお、ウェハ処理装置７０～７３の構成は後述する。
　以上のウェハ処理システム１には、制御部８０が設けられている。制御部８０は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えた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。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から制御部８０にインストールされたものであってもよい。また、上記記憶媒体Ｈは、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。
　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、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Ｃｔ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Ｃｔ内の重合ウェハＴが取り出され、トランジション装置３０に搬送され、更にウェハ搬送装置４０によりウェハ処理装置７０に搬送される。ウェハ処理装置７０では、図３（ａ）に示すように第１のウェハＷのレーザ吸収層Ｐ、より詳細にはレーザ吸収層Ｐと第１のウェハＷの界面に、レーザ光Ｌ（ＣＯ２レーザ光）がパルス状に照射される。レーザ光Ｌは、レーザ吸収層Ｐの全面に照射される。また、レーザ光Ｌは、第１のウェハＷの裏面Ｗｂ側から当該第１のウェハＷを透過し、レーザ吸収層Ｐにおいて吸収される。そして、このレーザ光Ｌによって、レーザ吸収層Ｐと第１のウェハＷとの界面において剥離が生じる。
　次に、重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置４０により剥離装置６０に搬送される。剥離装置６０では、図３（ｂ）に示すように吸着パッド（図示せず）で第１のウェハＷの裏面Ｗｂを吸着保持した状態で、当該吸着パッドを上昇させて、レーザ吸収層Ｐから第１のウェハＷを剥離する。
　剥離された第１のウェハＷは、ウェハ搬送装置４０によりトランジション装置３０に搬送され、更にウェハ搬送装置２０によりカセット載置台１１のカセットＣｗに搬送される。なお、剥離装置６０から搬出された第１のウェハＷは、カセットＣｗに搬送される前に洗浄装置５０に搬送され、その剥離面である表面Ｗａが洗浄されてもよい。
　一方、剥離された第２のウェハＳは、ウェハ搬送装置４０により洗浄装置５０に搬送される。洗浄装置５０では、剥離面であるレーザ吸収層Ｐの表面が洗浄される。なお、洗浄装置５０では、レーザ吸収層Ｐの表面と共に、第２のウェハＳの裏面Ｓｂが洗浄されてもよい。また、レーザ吸収層Ｐの表面と第２のウェハＳの裏面Ｓｂをそれぞれ洗浄する洗浄部を別々に設けてもよい。
　その後、すべての処理が施された第２のウェハＳは、ウェハ搬送装置４０によりトランジション装置３０に搬送され、更にウェハ搬送装置２０によりカセット載置台１１のカセットＣｓ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。
　次に、上述したウェハ処理装置７０～７３について説明する。
　図４に示すようにウェハ処理装置７０は、ステージ１００、レーザ照射機構１１０、及び電装品１２０を有している。ステージ１００は、重合ウェハＴを保持して処理するためのステージである。レーザ照射機構１１０は、ステージ１００に保持された重合ウェハＴにレーザ光を照射する。
　ステージ１００は、基板保持部としてのチャック１０１、エアベアリング１０２、スライダテーブル１０３、回転機構１０４、移動機構１０５、レール１０６、及び基台１０７を有している。チャック１０１は、重合ウェハＴを上面で保持し、第２のウェハＳの裏面Ｓｂを吸着保持する。
　チャック１０１は、エアベアリング１０２を介して、スライダテーブル１０３に支持されている。スライダテーブル１０３の下面側には、回転機構１０４が設けられている。回転機構１０４は、駆動源として例えばモータを内蔵している。チャック１０１は、回転機構１０４によってエアベアリング１０２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１０３は、その下面側に設けられた移動機構１０５によって、Ｘ軸方向に延伸するレール１０６に沿って移動可能に構成されている。レール１０６は、基台１０７に設けられている。なお、移動機構１０５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。
　レーザ照射機構１１０は、レーザ照射レンズ１１１、レーザ発振器１１２、ミラー１１３、及び光学系１１４を有している。
　レーザ照射レンズ１１１は、チャック１０１の上方に配置されている。レーザ照射レンズ１１１は、例えば筒状の部材であり、チャック１０１に保持された重合ウェハＴにレーザ光を照射する。レーザ照射レンズ１１１から出射されたレーザ光は第１のウェハＷを透過し、レーザ吸収層Ｐに照射される。なお、レーザ照射レンズ１１１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。
　レーザ発振器１１２は、レーザ光をパルス状に発振して出射する。すなわち、このレーザ光はいわゆるパルスレーザである。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。
　ミラー１１３は、レーザ発振器１１２から出射されたレーザ光を光学系１１４の方向、すなわち後述するように水平方向に方向変更する。例えばレーザ発振器１１２を交換した際やレーザ発振器１１２の機差によって、レーザ発振器１１２からのレーザ光の出射位置や出射向きが変わる場合がある。このような場合でも、光学系１１４を変更することなく、ミラー１１３によってレーザ光の方向を補正することができる。なお、ミラー１１３は、ミラーボックス１１５に収容されている。
　光学系１１４は、ミラー１１３から入射するレーザ光の出力を調整し、かつ当該レーザ光をレーザ照射レンズ１１１へ導く。光学系１１４は、光学系ボックス１１６に収容されている。光学系１１４は、例えば複数のミラー、ビームエキスパンダー、ＤＯＥ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）などで構成されている。これら光学系１１４の構成部品は、図６に示すように光学系ボックス１１６の内部において底面に水平方向に配置されている。そして、ミラー１１３から入射するレーザ光は、光学系１１４を介して下方に出射され、レーザ照射レンズ１１１に導かれる。光学系ボックス１１６の天板１１６ａは着脱自在に構成されている。光学系ボックス１１６の内部には、天板１１６ａが取り外された状態で、水平方向及び上方からアクセス可能に構成され（図６中のブロック矢印）、例えば光学系１１４のメンテナンス等が行われる。
　電装品１２０は、ウェハ処理装置７０の各部に用いられる電装品であり、ステージ１００又はレーザ照射機構１１０に用いられる電装品も含まれる。電装品１２０は、電装品ボックス１２１に収容されている。
　図５～図８に示すようにウェハ処理装置７０は、支持フレーム１３０と連結フレーム１４０を更に有している。支持フレーム１３０は、少なくともステージ１００とレーザ発振器１１２を支持する。連結フレーム１４０は、支持フレーム１３０を囲うように当該支持フレーム１３０の外側に設けられている。
　支持フレーム１３０は、上部支持フレーム１３１と下部支持フレーム１３２を含む。上部支持フレーム１３１と下部支持フレーム１３２の間には、インシュレータ１３３が設けられている。インシュレータ１３３には、例えば防振ゴムが用いられる。このインシュレータ１３３により、下部支持フレーム１３２の振動が上部支持フレーム１３１に伝達されるのが抑制される。
　上部支持フレーム１３１は、Ｙ軸負方向側においてステージ１００が配置される第１の支持領域１３１Ｓと、Ｙ軸正方向側においてレーザ発振器１１２が配置される第２の支持領域１３１Ｔに区画されている。第１の支持領域１３１Ｓは、ビーム１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃとカラム１３１ｄ、１３１ｅで構成される領域である。ビーム１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃは下方からこの順で３段に配置されている。カラム１３１ｄ、１３１ｅはＹ軸負方向から正方向に向けてこの順で配置されている。第２の支持領域１３１Ｔは、ビーム１３１ｆとカラム１３１ｅで構成される領域である。ビーム１３１ｆは、ビーム１３１ａと同一であってもよいし、ビーム１３１ａと連結されていてもよい。
　第１の支持領域１３１Ｓにおいて、中段のビーム１３１ｂにはステージ１００が支持され、上段のビーム１３１ｃには光学系ボックス１１６が支持されている。すなわち、光学系ボックス１１６は、ステージ１００の上方に配置されている。
　第２の支持領域１３１Ｔにおいて、ビーム１３１ｆにはレーザ発振器１１２が支持されている。レーザ発振器１１２は、カラム１３１ｅに支持されていてもよい。レーザ発振器１１２は高さ方向に延在するように設けられている。なお、レーザ発振器１１２の下部には、電気ケーブルや冷却水供給パイプなどが接続されており、これらが設けられるスペースが確保されている。ミラーボックス１１５は、レーザ発振器１１２の上に積層されて設けられている。
　ステージ１００とレーザ発振器１１２は水平方向に並べて配置されている。少なくともステージ１００の一部とレーザ発振器１１２の一部は同一高さになっており、すなわちステージ１００とレーザ発振器１１２は側面視において高さ方向に重なっている。また、光学系ボックス１１６とミラーボックス１１５は水平方向に並べて配置され、本実施形態では光学系ボックス１１６の上面とミラーボックス１１５の上面は同一高さである。
　レーザ照射機構１１０の構成部品は上記のとおり配置されている。かかる場合、図５及び図６において矢印で示すように、レーザ発振器１１２から、ステージ１００におけるチャック１０１のウェハ保持面より上方に向けてレーザ光Ｌが出射される。レーザ発振器１１２からのレーザ光Ｌはステージ１００の上方においてミラーボックス１１５に入射し、ミラー１１３により水平方向（Ｙ軸負方向）に方向変更される。ミラーボックス１１５からのレーザ光Ｌは光学系ボックス１１６に入射し、光学系１１４によりレーザ光Ｌの出力が調整された後、下方に設けられたレーザ照射レンズ１１１に導かれる。そして、レーザ照射レンズ１１１からチャック１０１に保持された重合ウェハＴにレーザ光Ｌが照射される。
　下部支持フレーム１３２の下端において四隅にはそれぞれ、連結フレーム１４０の下端に接続される連結部材１３４が設けられている。連結部材１３４の下面にはキャスタ１３５が設けられており、支持フレーム１３０及び当該支持フレーム１３０に支持される構成部品は、独立して移動可能に構成されている。
　連結フレーム１４０には、電装品ボックス１２１が支持されている。電装品ボックス１２１は、連結フレーム１４０の最上段に支持されており、すなわち上部支持フレーム１３１に支持されたステージ１００及びレーザ照射機構１１０の上方に配置されている。
　連結フレーム１４０の下端において四隅それぞれには、上述したように連結部材１３４が接続されている。また、連結フレーム１４０の下端には、キャスタ１４１が設けられており、連結フレーム１４０及び当該連結フレーム１４０に支持される構成部品は、独立して移動可能に構成されている。
　ウェハ処理装置７０の連結フレーム１４０は、隣接する各装置のフレームと連結されている。すなわち、連結フレーム１４０は、ウェハ処理装置７１の連結フレーム１４０、洗浄装置５０のフレーム（図示せず）、及びウェハ搬送装置４０を収容するウェハ搬送領域のフレーム１５０に連結される。
　なお、他のウェハ処理装置７１～７３も、上記ウェハ処理装置７０と同様の構成を有している。但し、ウェハ処理装置７０、７１とウェハ処理装置７２、７３では、Ｙ軸方向の向きが異なる。図７に示すようにウェハ処理装置７０とウェハ処理装置７２は、ウェハ搬送装置４０を挟んで対向して設けられる。かかる場合、Ｙ軸方向には正方向側から負方向側に向けて、ウェハ処理装置７２のレーザ発振器１１２、ステージ１００、ウェハ搬送装置４０、ウェハ処理装置７０のステージ１００、レーザ発振器１１２がこの順で配置される。また、ウェハ処理装置７１とウェハ処理装置７３の配置も同様である。
　以上の実施形態のウェハ処理装置７０によれば、レーザ発振器１１２は高さ方向に延在し、レーザ光の出射方向を上方向に向けるように設けられているので、当該レーザ発振器１１２が大型化したとしても、ウェハ処理装置７０を小型化することができる。以下、本実施形態の効果について、従来のウェハ処理装置と比較して説明する。従来のウェハ処理装置では、レーザ発振器は水平方向に延在して設けられる。
　従来のウェハ処理装置では、ステージの上方において、レーザ発振器が設けられる。レーザ発振器は水平方向（本実施形態におけるＸ軸方向）に延在して配置される。レーザ発振器と、レーザ光学系と駆動部の制御部はＸ軸方向に並べて配置される。かかる場合、レーザ発振器が大型化すると、当該レーザ発振器のＸ軸方向の幅が大きくなり、ウェハ処理装置のＸ軸方向の幅が大きくなる。また、ウェハ処理装置のＸ軸方向の幅を小さくするため、レーザ発振器とレーザ光学系ボックス、及び電装品を含む制御部を積層すると、ウェハ処理装置の高さも大きくなる。
　以上のとおり、従来のウェハ処理装置では本実施形態におけるＸ軸方向の幅が大きくなるので、当該ウェハ処理装置の占有面積が大きくなる。かかる場合、例えば本実施形態のウェハ処理システム１に従来のウェハ処理装置を設置しようとすると、設置場所における、Ｘ軸方向の幅の制限のため、ウェハ処理装置の数が少なくなる。このため、ウェハの処理枚数が低下してしまう。
　また、従来のウェハ処理装置の高さが大きくなり、レーザ発振器の設置高さ位置が高くなる。かかる場合、例えばレーザ発振器をメンテナンスする場合、重量物であるレーザ発振器を高所で取り外し、更に設置することになるため、例えば大型の治具（リフター）やクレーンが必要になる。その結果、レーザ発振器のメンテナンスに手間も時間もかかる。
　また、従来のウェハ処理装置の高さが大きくなるため、レーザ光学系を含む光学系ボックスに対して、上方からのアクセスが困難になる。
　この点、本実施形態のウェハ処理装置７０によれば、図５及び図６に示したようにレーザ発振器１１２は高さ方向に延在するように設けられている。このため、レーザ発振器１１２が大型化したとしても、ウェハ処理装置７０のＸ軸方向の幅Ａを、従来のウェハ処理装置の幅より小さくすることができ、当該ウェハ処理装置７０の占有面積を小さくすることができる。なお、ウェハ処理装置７０のＹ軸方向の長さＢも、従来のウェハ処理装置の長さ以下である。かかる場合、例えば本実施形態のウェハ処理システム１に設置できるウェハ処理装置７０の数が多くなり、例えば４つ設置することができる。その結果、重合ウェハＴの処理枚数を増加させることができる。
　また、ウェハ処理装置７０の高さＨも、従来のウェハ処理装置の高さよりも小さくなり、レーザ発振器１１２の高さ位置を低くすることができる。具体的には、例えば作業員がレーザ発振器１１２に直接アクセスすることができる。特に、レーザ発振器１１２はウェハ搬送装置４０と反対側に設けられているので、作業員がレーザ発振器１１２に容易にアクセスすることができる。その結果、レーザ発振器１１２のメンテナンスに手間がかからず、短時間で行うことができ、メンテナンスの効率性を向上させることができる。
　また、ウェハ処理装置７０の高さＨが小さくなるため、天板１１６ａが取り外された状態で、光学系ボックス１１６に対して水平方向からも上方からもアクセスすることができ（図６中のブロック矢印）、アクセス性を向上させることもできる。その結果、光学系ボックス１１６の光学系１１４のメンテナンスの効率性を向上させることができる。
　また、本実施形態では、ウェハ処理装置７０の連結フレーム１４０は、ウェハ搬送領域のフレーム１５０に連結される。かかる場合、例えばウェハ搬送装置４０が駆動する際に振動が生じたとしても、当該振動は、ウェハ搬送領域のフレーム１５０を介して、ウェハ処理装置７０の連結フレーム１４０に伝達される。この点、本実施形態によれば、連結フレーム１４０は支持フレーム１３０と連結部材１３４のみで接続されているため、連結フレーム１４０の振動が支持フレーム１３０に伝達されるのを抑制することができる。
　また、支持フレーム１３０の下部支持フレーム１３２に床振動が伝達されたとしても、下部支持フレーム１３２と上部支持フレーム１３１の間にはインシュレータ１３３が設けられているため、当該振動が上部支持フレーム１３１に伝達するのを抑制することができる。
　更に、上部支持フレーム１３１には、ステージ１００とレーザ照射機構１１０が支持されている。かかる場合、例えば上部支持フレーム１３１が振動した場合でも、ステージ１００のチャック１０１に保持された重合ウェハＴと、レーザ照射レンズ１１１（加工点）との、振幅ずれや位相ずれを抑制することができる。したがって、重合ウェハＴのレーザ吸収層Ｐに対してレーザ照射レンズ１１１からレーザ光を照射する際、当該レーザ光が蛇行するのを抑制でき、また、レーザ光の位置ずれを抑制することができる。その結果、重合ウェハＴに対するレーザ処理を精度よく適切に行うことができる。
　以上の実施形態のウェハ処理装置７０では、ミラーボックス１１５は光学系ボックス１１６と並べて配置されていたが、図８及び図９に示すようにミラーボックス１１５は光学系ボックス１１６の上方において、レーザ発振器１１２の上に積層されていてもよい。例えばレーザ発振器１１２の長手方向の長さ（図示における高さ）が大きい場合には、本実形態のようにミラーボックス１１５が配置される。かかる場合でも、ウェハ処理装置７０のＸ軸方向の幅Ａは、従来のウェハ処理装置の幅より小さくすることができ、当該ウェハ処理装置７０の占有面積を小さくすることができる。また、レーザ発振器１１２の高さ位置は上記実施形態のレーザ発振器１１２の高さ位置より少し高くなるものの、依然として、従来のウェハ処理装置に比べてレーザ発振器１１２の高さ位置を低くすることができる。
　以上の実施形態のウェハ処理装置７０において、光学系１１４と光学系ボックス１１６の構成は図１０に示すものであってもよい。光学系１１４は上述したように、例えば複数のミラー、ビームエキスパンダー、ＤＯＥなどで構成されている。これら光学系１１４の構成部品は、光学系ボックス１１６の内部において、レーザ発振器１１２及びミラーボックス１１５側の側面に鉛直方向に配置されると共に、底面に水平方向にミラーが配置されている。そして、ミラー１１３から入射するレーザ光は、光学系１１４を介して下方に出射され、レーザ照射レンズ１１１に導かれる。光学系ボックス１１６のレーザ発振器１１２と反対側の側壁１１６ｂは、着脱自在に構成されている。光学系ボックス１１６の内部に対して、側壁１１６ｂが取り外された状態で、水平方向からアクセス可能に構成される（図１０中のブロック矢印）。
　かかる場合、光学系ボックス１１６の内部に対して水平方向からアクセスできることと、光学系１１４の構成部品が鉛直方向に配置されるため、当該アクセス性を向上させることもできる。その結果、光学系ボックス１１６の光学系１１４のメンテナンスの効率性を向上させることができる。
　なお、本実施形態のように着脱自在の側壁１１６ｂを備えた光学系ボックス１１６は、図８及び図９に示したようにミラーボックス１１５が光学系ボックス１１６の上方に設けられる場合にも適用できる。
　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
　　７０～７３　ウェハ処理装置
　　１００　ステージ
　　１０１　チャック
　　１１１　レーザ照射レンズ
　　１１２　レーザ発振器
　　１１３　ミラー
　　１１４　光学系
　　Ｔ　　　重合ウェハ
　　Ｗ　　　第１のウェハ
　　Ｓ　　　第２のウェハ

Claims (16)

  1. 基板にレーザ光を照射して当該基板を処理する基板処理装置であって、
    前記基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部に保持された前記基板にレーザ光を照射するレーザ照射レンズと、
    前記基板保持部の基板保持面よりも上方向に向けてレーザ光を出射するレーザ発振器と、
    前記基板保持部の上方において、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を水平方向に方向変更するミラーと、
    前記ミラーから入射するレーザ光の出力を調整し、かつ当該レーザ光を前記レーザ照射レンズへ導く光学系と、を有する、基板処理装置。
  2. 前記基板保持部と前記レーザ発振器を支持する支持フレームを有する、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記基板保持部と前記レーザ発振器は水平方向に並べて配置され、
    少なくとも前記基板保持部の一部と前記レーザ発振器の一部は同一高さにある、請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記ミラーを収容するミラーボックスと、
    前記光学系を収容する光学系ボックスと、を有する、請求項２又は３に記載の基板処理装置。
  5. 前記光学系は、前記光学系ボックスの内部において前記レーザ発振器側の側面に配置され、
    前記光学系ボックスは、当該光学系ボックスの内部に前記レーザ発振器と反対側の側面からアクセス可能に構成されている、請求項４に記載の基板処理装置。
  6. 前記支持フレームは、前記ミラーボックスと前記光学系ボックスを支持する、請求項４又は５に記載の基板処理装置。
  7. 前記支持フレームは上部支持フレームと下部支持フレームを含み、
    前記上部支持フレームと前記下部支持フレームの間にはインシュレータが設けられている、請求項２～６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記支持フレームの外側に設けられた連結フレームを有し、
    前記下部支持フレームと前記連結フレームが接続されている、請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 電装品を収容する電装品ボックスを有し、
    前記電装品ボックスは、前記基板保持部と前記レーザ発振器の上方において前記連結フレームに支持されている、請求項８に記載の基板処理装置。
  10. 基板処理システムであって、
    基板にレーザ光を照射して当該基板を処理する基板処理装置と、
    前記基板処理装置に前記基板を搬送する基板搬送装置と、を有し、
    前記基板処理装置は、
    前記基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部に保持された前記基板にレーザ光を照射するレーザ照射レンズと、
    前記基板保持部の基板保持面よりも上方向に向けてレーザ光を出射するレーザ発振器と、
    前記基板保持部の上方において、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を水平方向に方向変更するミラーと、
    前記ミラーから入射するレーザ光の出力を調整し、かつ当該レーザ光を前記レーザ照射レンズへ導く光学系と、を有する、基板処理システム。
  11. 前記基板処理装置を複数有し、
    前記基板保持部と前記レーザ発振器を支持する支持フレームと、
    前記支持フレームの外側に設けられた連結フレームと、を有し、
    前記連結フレームは水平方向に並べて複数配置される、請求項１０に記載の基板処理システム。
  12. 前記基板保持部と前記レーザ発振器を支持する支持フレームと、
    前記支持フレームの外側に設けられた連結フレームと、
    前記基板搬送装置を収容する基板搬送領域のフレームと、を有し、
    前記連結フレームと、前記基板搬送領域のフレームは水平方向に並べて配置される、請求項１０に記載の基板処理システム。
  13. 前記基板搬送装置、前記基板保持部及び前記レーザ発振器は、水平方向にこの順で並べて配置されている、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  14. 前記レーザ発振器、前記基板保持部、前記基板搬送装置、前記基板保持部及び前記レーザ発振器は、水平方向にこの順で並べて配置されている、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  15. 少なくとも前記基板保持部の一部と前記レーザ発振器の一部は同一高さにある、請求項１３又は１４に記載の基板処理システム。
  16. 基板にレーザ光を照射して当該基板を処理する基板処理方法であって、
    基板保持部で基板を保持することと、
    レーザ発振器から前記基板保持部の基板保持面よりも上方向に向けてレーザ光を出射することと、
    前記基板保持部の上方において、ミラーを用いて前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を水平方向に方向変更することと、
    光学系を用いて、前記ミラーから入射するレーザ光の出力を調整し、かつ当該レーザ光をレーザ照射レンズへ導くことと、
    前記レーザ照射レンズから前記基板保持部に保持された前記基板にレーザ光を照射することと、を有する、基板処理方法。
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