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WO2021199585A1 - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

基板処理方法及び基板処理装置 Download PDF

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WO2021199585A1
WO2021199585A1 PCT/JP2021/001526 JP2021001526W WO2021199585A1 WO 2021199585 A1 WO2021199585 A1 WO 2021199585A1 JP 2021001526 W JP2021001526 W JP 2021001526W WO 2021199585 A1 WO2021199585 A1 WO 2021199585A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
wafer
film
peripheral edge
surface film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2021/001526
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隼斗 田之上
陽平 山下
溝本　康隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to US17/995,171 priority Critical patent/US12381085B2/en
Priority to CN202180023726.5A priority patent/CN115335968A/zh
Priority to JP2022511556A priority patent/JP7354420B2/ja
Priority to KR1020227037213A priority patent/KR102903522B1/ko
Publication of WO2021199585A1 publication Critical patent/WO2021199585A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to JP2023152078A priority patent/JP2023171405A/ja
Ceased legal-status Critical Current

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    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
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    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment

Definitions

  • This disclosure relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a method for grinding a wafer.
  • Such a wafer grinding method includes a step of irradiating a laser beam along the outer peripheral edge at a position inside a predetermined amount from one surface side of the wafer to remove the outer peripheral portion of the wafer, and removing the outer peripheral portion. It includes a step of grinding a surface to be ground of a wafer to form a predetermined finished thickness.
  • the technique according to the present disclosure is a polymerization substrate in which a first substrate and a second substrate are joined, and particles and the like on the peripheral edge of the second substrate exposed by removing the first substrate from the second substrate. Appropriately suppress scattering.
  • One aspect of the present disclosure is a method for treating a polymerized substrate in which a first substrate formed by laminating surface films and a second substrate are bonded to each other, and the first substrate to be removed is used.
  • a method for treating a polymerized substrate in which a first substrate formed by laminating surface films and a second substrate are bonded to each other, and the first substrate to be removed is used.
  • particles and the like are scattered on the peripheral edge of the second substrate exposed by removing the first substrate from the second substrate. Can be appropriately suppressed.
  • the polymer wafer is formed on a polymer wafer in which semiconductor substrates (hereinafter referred to as "wafers") having a plurality of devices such as electronic circuits formed on the surface thereof are bonded to each other.
  • wafers semiconductor substrates
  • the thinning of one wafer and the transfer of the device formed on the first wafer to the second wafer forming the polymerized wafer are performed.
  • the peripheral edge of the wafer is chamfered, but when the polymerized wafer is thinned or transferred as described above, the peripheral edge of the thinned first wafer or the polymerized wafer after transfer is performed.
  • the portion may have a sharp and pointed shape (so-called knife edge shape). Then, chipping occurs at the peripheral edge of these wafers, and the wafer may be damaged. Therefore, before performing the thinning process or the transfer process, it is necessary to perform a process for suppressing the formation of the knife edge shape on the peripheral edge of the wafer in advance.
  • the grinding method described in Patent Document 1 described above removes the peripheral edge of the wafer before the thinning treatment, that is, so-called edge trim, as an example of a method of suppressing the formation of a knife edge shape on the wafer by the thinning treatment. It is a grinding method for performing.
  • edge trim of the wafer is performed by the method described in Patent Document 1
  • particles and a residual film may remain on the surface of the exposed wafer after the edge trim.
  • the particles and the residual film remaining on the surface of the wafer in this way may fall or scatter during transportation or in a post-process, thereby contaminating the apparatus, hoops, or other wafers. Therefore, there is room for improvement in the conventional edge trimming method.
  • the technique according to the present disclosure is a polymerization substrate in which a first substrate and a second substrate are joined, and particles and the like on the peripheral edge of the second substrate exposed by removing the first substrate from the second substrate. Appropriately suppress scattering.
  • the wafer processing system as the substrate processing apparatus and the wafer processing method as the substrate processing method 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 wafer processing system 1 As a polymerization substrate in which the first wafer W1 as the first substrate and the second wafer W2 as the second substrate are bonded. Processing is performed on the polymerized wafer T of. Then, in the wafer processing system 1, the peripheral portion We of the first wafer W1 is removed.
  • the front surface W1a the surface on the side bonded to the second wafer W2
  • the back surface W1b the surface opposite to the front surface W1a
  • the surface on the side bonded to the first wafer W1 is referred to as the front surface W2a, and the surface opposite to the front surface W2a is referred to as the back surface W2b.
  • a region radially inside the peripheral edge portion We as a removal target is referred to as a central portion Wc.
  • the first wafer W1 is a semiconductor wafer such as a silicon substrate, and a device layer D1 including a plurality of devices is formed on the surface W1a. Further, a bonding film F1 is further formed on the device layer D1 and is bonded to the second wafer W2 via the bonding film F1. Examples of the bonding film F1 include an oxide film (SiO 2 film, TEOS film), a SiC film, a SiCN film, and an adhesive.
  • the peripheral edge portion We of the first wafer W1 is chamfered, and the cross section of the peripheral edge portion We becomes thinner toward the tip thereof.
  • the peripheral edge portion We is a portion that is 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 W1.
  • a laser absorption layer (not shown) capable of absorbing the laser light irradiated to the inside of the polymerized wafer T when the peripheral edge portion We is removed is further formed. You may. Further, the bonding film F1 formed on the device layer D1 may be used as the laser absorption layer.
  • the second wafer W2 has, for example, the same configuration as the first wafer W1, a device layer D2 and a bonding film F2 are formed on the surface W2a, and the peripheral edge portion is chamfered.
  • the second wafer W2 does not have to be a device wafer on which the device layer D2 is formed, and may be, for example, a support wafer that supports the first wafer W1. In such a case, the second wafer W2 functions as a protective material for protecting the device layer D1 of the first wafer W1.
  • the device layers D1 and D2 formed on the first wafer W1 and the second wafer W2, and the bonding films F1 and F2 may be referred to as "surface films", respectively.
  • a plurality of surface films are laminated and formed on the first wafer W1 and the second wafer W2 according to the present embodiment.
  • the wafer processing system 1 has a configuration in which the loading / unloading block G1, the transport block G2, and the processing block G3 are integrally connected.
  • the carry-in / out block G1, the transport block G2, and the processing block G3 are arranged side by side in this order from the negative direction side of the X-axis.
  • a cassette C capable of accommodating a plurality of polymerized wafers T is carried in / out from the outside.
  • the carry-in / out block G1 is provided with a cassette mounting stand 10.
  • a plurality of, for example, three cassettes C can be freely mounted in a row on the cassette mounting table 10 in the Y-axis direction.
  • the number of cassettes C mounted on the cassette mounting table 10 is not limited to this embodiment and can be arbitrarily determined.
  • the transfer block G2 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 is configured to be movable on a transfer path 21 extending in the Y-axis direction. Further, the wafer transfer device 20 has, for example, two transfer arms 22 and 22 that hold and transfer the polymerized wafer T.
  • Each transport arm 22 is configured to be movable in the horizontal direction, the vertical direction, the horizontal axis, and the vertical axis.
  • the configuration of the transport arm 22 is not limited to this embodiment, and any configuration can be adopted.
  • the wafer transfer device 20 is configured to be able to transfer the polymerized wafer T to the cassette C of the cassette mounting table 10 and the transition device 30 described later.
  • the transfer block G2 is provided with a transition device 30 for delivering the polymerized wafer T adjacent to the wafer transfer device 20 on the X-axis positive direction side of the wafer transfer device 20.
  • the processing block G3 includes a wafer transfer device 40, a peripheral edge removing device 50 as a removing section, a cleaning device 60, an internal reforming device 70, a second laser irradiation section and an interface reforming device 80 as an oxide film removing section, and a first. It has a film processing apparatus 90 as a laser irradiation unit of 1.
  • the wafer transfer device 40 is configured to be movable on a transfer path 41 extending in the X-axis direction. Further, the wafer transfer device 40 has, for example, two transfer arms 42 and 42 that hold and transfer the polymerized wafer T. Each transport arm 42 is configured to be movable in the horizontal direction, the vertical direction, the horizontal axis, and the vertical axis. The configuration of the transport arm 42 is not limited to this embodiment, and any configuration can be adopted.
  • the wafer transfer device 40 is configured to be capable of transporting the polymerized wafer T to the transition device 30, the peripheral edge removing device 50, the cleaning device 60, the internal reformer 70, the interface reformer 80, and the film processing device 90. Has been done.
  • the peripheral edge removing device 50 removes the peripheral edge portion We of the first wafer W1, that is, performs edge trim processing.
  • the cleaning device 60 cleans the polymerized wafer T.
  • the internal reformer 70 irradiates the inside of the first wafer W1 with a laser beam (internal laser beam, for example, a YAG laser), and the peripheral surface reforming layer M1 serving as a base point for peeling the peripheral edge portion We and the peripheral edge portion We.
  • a split reformed layer M2 is formed as a base point for fragmentation.
  • the interface modifier 80 irradiates the interface between the first wafer W1 and the second wafer W2 with a laser beam (interface laser beam, for example, a CO 2 laser) to form an unbonded region Ae described later.
  • the film processing apparatus 90 irradiates the exposed surface (surface film) at the peripheral edge of the second wafer W2 by edge trim processing with laser light (laser light for film treatment, for example, CO 2 laser) and adheres to the exposed surface. Suppresses the scattering of the generated particles.
  • laser light laser light for film treatment, for example, CO 2 laser
  • the above wafer processing system 1 is provided with a control device 100 as a control unit.
  • the control device 100 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 100 from the storage medium H.
  • the wafer processing performed by using the wafer processing system 1 configured as described above will be described.
  • the first wafer W1 and the second wafer W2 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 the plurality of polymerized wafers T is placed on the cassette mounting table 10 of the loading / unloading block G1.
  • the polymerized wafer T in the cassette C is taken out by the wafer transfer device 20.
  • the polymerized wafer T taken out from the cassette C is delivered to the wafer transfer device 40 via the transition device 30, and then transferred to the interface reformer 80.
  • the interface modifier 80 as shown in FIG. 3A, the interface between the first wafer W1 and the device layer D1 (more specifically, the interface) while rotating the layered wafer T (first wafer W1). Is irradiated with a laser beam (for example, a CO 2 laser having a wavelength of 8.9 ⁇ m to 11 ⁇ m) to form the unbonded region Ae (step S1 in FIG. 4).
  • a laser beam for example, a CO 2 laser having a wavelength of 8.9 ⁇ m to 11 ⁇ m
  • the interface between the first wafer W1 and the device layer D1 is modified or peeled off, and the bonding strength between the first wafer W1 and the second wafer W2 is reduced or eliminated.
  • the annular unbonded region Ae and the first wafer W1 and the second wafer W2 are bonded to the interface between the first wafer W1 and the device layer D1 in the radial inside of the unbonded region Ae.
  • a joint region Ac is formed.
  • the peripheral edge portion We of the first wafer W1 to be removed is removed, and the presence of the unbonded region Ae in this way appropriately removes the peripheral edge portion We. Can be done.
  • an oxide film for example, a SiO 2 film
  • a laser transmission inhibitory film Ox is naturally formed as a laser transmission inhibitory film Ox on the back surface W1b of the first wafer W1 due to, for example, contact with the atmosphere.
  • an oxide film for example, SiO 2 film
  • a nitride film for example, Si 3 N 4 film
  • laser light is irradiated from the back surface W1b side of the first wafer W1 to form an unbonded region Ae.
  • the laser transmission inhibitory film Ox is formed on the back surface W1b in this way, The unbonded region Ae may not be formed properly.
  • the first wafer W1 and the device which are the positions where the unbonded region Ae is appropriately formed since the laser light applied to the polymerized wafer T is absorbed and reflected by the laser transmission inhibiting film Ox, the first wafer W1 and the device which are the positions where the unbonded region Ae is appropriately formed. It is not possible to irradiate the interface of layer D1 with laser light.
  • the laser transmission inhibitory film Ox formed on the back surface W1b of the first wafer W1 may be removed prior to the formation of the unbonded region Ae (step S1) (step of FIG. 4). S0).
  • the laser transmission inhibitory film Ox can be removed by any method.
  • the laser transmission inhibitory film Ox may be removed by irradiating the interface reformer 80 with laser light (CO 2 laser).
  • an inhibitory film removing device (not shown) as an inhibitory film removing unit is provided outside the interface reforming device 80 by stacking it with, for example, a cleaning device 60. Removal may be performed.
  • treatments such as wet etching, grinding, and polishing on the back surface W1b of the first wafer W1 can be performed alone or in combination.
  • a mechanism for performing wet etching, grinding, polishing, or the like may be provided inside the cleaning device 60.
  • the removal of the laser transmission inhibitory film Ox may be performed on the entire surface of the back surface W1b of the first wafer W1, or as shown in FIG. 5 (b), at least the first laser beam irradiation position. It may be performed only on the peripheral edge We of the wafer W1. However, removing the laser transmission inhibitory film Ox only on the peripheral portion We in this way shortens the processing time and resources (use) as compared with the case where the laser transmission inhibition film Ox is removed on the entire surface of the back surface W1b. It is possible to save the amount of chemical solution and the amount of laser light to be irradiated), reduce the cost, and save energy.
  • the polymerized wafer T on which the unbonded region Ae is formed is then transferred to the internal reformer 70 by the wafer transfer device 40.
  • the peripheral reforming layer M1 and the split reforming layer M2 are formed inside the first wafer W1 (step S2 in FIG. 4).
  • 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 formation position of the peripheral modification layer M1 is determined to be slightly inward in the radial direction from the inner end of the unbonded region Ae formed in step S1.
  • the peripheral modification layer M1 is formed at a position overlapping the boundary between the bonded region Ac and the unbonded region Ae (hereinafter, simply referred to as “boundary”), but is displaced in the radial direction due to, for example, a processing error. May be formed.
  • the peripheral modification layer M1 is formed at a position radially outward from the boundary, that is, in the unbonded region Ae, after the peripheral edge We is removed, the first wafer W2 is first.
  • the wafer W1 may be in a floating state.
  • the peripheral modification layer M1 by controlling the peripheral modification layer M1 to be formed radially inside the boundary, for example, even if the formation position shifts due to a processing error, the position overlaps the boundary or is radially outside the boundary. Even if there is, the peripheral modification layer M1 can be formed at a position close to the boundary, and the formation of the peripheral modification layer M1 at a position radially outward from the boundary can be suppressed.
  • cracks C1 extend from the peripheral modification layer M1 formed inside the first wafer W1 in the thickness direction of the first wafer W1.
  • the lower end of the crack C1 reaches, for example, the surface W1a of the first wafer W1.
  • the polymerized wafer T in which the peripheral modification layer M1 and the split reforming layer M2 are formed inside the first wafer W1 is then transported to the peripheral edge removing device 50 by the wafer transfer device 40.
  • the peripheral edge removing device 50 as shown in FIG. 3C, the peripheral edge portion We of the first wafer W1 is removed, that is, the edge trim processing is performed (step S3 in FIG. 4).
  • the peripheral edge portion We is peeled off from the central portion Wc of the first wafer W1 with the peripheral edge modification layer M1 and the crack C1 as the base points, and the device layer D1 (second wafer W2) with the unbonded region Ae as the base point. ) Is peeled off.
  • the peripheral portion We to be removed is fragmented with the split reforming layer M2 and the crack C2 as the base points.
  • a blade having a wedge shape may be inserted at the interface between the first wafer W1 and the second wafer W2 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 W1, the peripheral edge portion We is appropriately peeled off from the peripheral edge modifying layer M1 and the crack C1 as a base point. Further, as described above, since the bonding strength between the first wafer W1 and the second wafer W2 is lowered by the unbonded region Ae, the peripheral portion We is appropriately removed.
  • the polymerized wafer T from which the peripheral portion We of the first wafer W1 has been removed is then transported to the film processing device 90 by the wafer transfer device 40.
  • the film processing apparatus 90 as shown in FIG. 3D, a process for suppressing scattering of particles on the peripheral edge of the second wafer W2 after the peripheral edge We has been removed (hereinafter, “film treatment””. In some cases) is performed (step S4 in FIG. 4).
  • FIG. 7 The surface of the second wafer W2 after the removal of the peripheral edge portion We, specifically, the exposed surface Fe of the surface film remaining on the peripheral edge portion of the second wafer W2 exposed by the removal of the first wafer W1 is shown in FIG. As shown in No. 7, a residual film and particles P (hereinafter, referred to as “particles and the like”) remain. These particles and the like may cause contamination of the inside of the wafer processing system 1, the inside of the cassette C, and other polymerized wafers T by peeling, dropping, or scattering during the transfer or process of the polymerized wafer T.
  • the first wafer W1 and the second wafer W2 are formed at the joining interface between the first wafer W1 and the second wafer W2 after the peripheral edge portion We is removed at the time of joining the first wafer W1 and the second wafer W2.
  • the edge void V air layer
  • This edge void V may cause the generation of particles or the like by bursting due to the influence of heating or cooling, pressurization or depressurization of the polymerized wafer T in the subsequent process.
  • the first method is a method of removing the exposed surface Fe that can be a source of particles and the like. That is, for example, the exposed surface Fe is irradiated with a laser beam (for example, a CO 2 laser) to remove at least the surface layer of the surface film on which particles and the like remain as shown in FIG. 8 (a). Further, for example, when an edge void V is formed at the bonding interface between the first wafer W1 and the second wafer W2, the bonding interface is irradiated with laser light, and as shown in FIG. 8B, the first The surface film (device layer D1 and bonding film F1) of the wafer W1 may be removed.
  • a laser beam for example, a CO 2 laser
  • all the exposed surface Fe is irradiated with a laser beam (for example, a CO 2 laser) and left on the peripheral edge of the second wafer W2 after the peripheral edge We is removed as shown in FIG. 8 (c).
  • the surface films may be removed.
  • the particles and the like remaining on the surface of the exposed surface Fe are removed together with the surface film removed by the irradiation of the laser beam, so that the particles and the like are suppressed from being peeled off, dropped, or scattered.
  • the surface film in this way and exposing the edge void V (bonding interface) as shown in FIG. 8B the air accumulated in the forming portion of the edge void V is released, and the edge void V is released. The burst of V is suppressed.
  • FIG. 8C by removing all the surface film remaining on the peripheral edge of the second wafer W2, the particles P and the like are separated from the peripheral edge of the second wafer W2 in the subsequent process. , Will not fall or scatter.
  • the second method is a method of modifying the exposed surface Fe, which can be a source of particles and the like. That is, for example, the exposed surface Fe is irradiated with a laser beam (for example, a CO 2 laser) to melt the surface layer of the surface film on which at least particles and the like remain as shown in FIG. 9A, and further fix the melted portion.
  • a laser beam for example, a CO 2 laser
  • the "melting" and “adhesion” of the surface film are collectively referred to as "modification of the surface film”
  • the edge void V is formed at the bonding interface between the first wafer W1 and the second wafer W2
  • the inside of the surface film of the first wafer W1 is irradiated with laser light, and FIG.
  • the surface film (device layer D1 and bonding film F1) of the first wafer W1 may be integrally modified.
  • the device layer D1 remaining on the second wafer W2 after the peripheral portion We is removed, and the exposed portion of the bonding film F1 are melted by irradiation with laser light, and then the melted device layer D1 and the bonding are used.
  • the film F1 may be formed as an integral fixed object.
  • the exposed surface Fe is irradiated with a laser beam (for example, a CO 2 laser), and as shown in FIG. 9 (c), all the surfaces remaining on the peripheral edge of the second wafer W2 after the peripheral edge We are removed.
  • the films may be integrally modified.
  • the exposed portions of the device layers D1 and D2 and the bonding films F1 and F2 remaining on the second wafer W2 after the peripheral portion We are removed are melted by irradiation with laser light, and then the melted device layer D1 and D2 and the bonding films F1 and F2 may be formed as an integral fixed object.
  • the particles and the like remaining on the surface of the exposed surface Fe are fixed together with the surface film melted by the irradiation of the laser beam.
  • the surface film and the particles and the like are formed as an integral fixed substance.
  • the scattering of particles and the like is suppressed.
  • FIG. 9B by integrally modifying the surface film of the first wafer W1, the air accumulated in the edge void V is released to the outside in the process of modifying the surface film. As a result, the rupture of the edge void V can be suppressed.
  • FIG. 9C by integrally modifying all the surface films remaining on the peripheral edge of the second wafer W2, particles are formed from the peripheral edge of the second wafer W2 in the subsequent process. P and the like will not be peeled off, dropped, or scattered.
  • the polymerized wafer T whose surface film on the exposed surface Fe has been removed or modified is then transported to the cleaning device 60 by the wafer transfer device 40.
  • the cleaning device 60 the peripheral edge portion We is removed, and the back surface W1b and the exposed portion of the first wafer W1 after the film treatment is performed are cleaned (step S5 in FIG. 4).
  • the back surface W2b of the second wafer W2 may be cleaned together with the back surface W1b of the first wafer W1.
  • the polymerized wafer T to which all the wafer processing has been performed 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 above embodiment by removing or modifying at least the surface layer of the exposed portion by irradiating the laser beam after removing the peripheral portion We, it is possible to appropriately suppress the scattering of particles and the like.
  • the air accumulated in the edge void V can be released, which is caused by the edge void V. It is also possible to appropriately suppress the generation of particles.
  • an unbonded region Ae that reduces the bonding strength of the first wafer W1 and the second wafer W2 is formed prior to the edge trim.
  • the peripheral edge portion We is easily peeled off from the second wafer W2, so that particles and the like are suppressed from remaining on the peeling interface (exposed surface Fe). That is, the scattering of particles and the like after the removal of the peripheral portion We is further appropriately suppressed.
  • the unbonded region Ae can be appropriately formed. ..
  • the unbonded region Ae is formed by the interface reformer 80, and the film treatment of the exposed surface Fe is performed by the film treatment device 90.
  • the formation of the unbonded region Ae and the film treatment are performed.
  • the formation of the unbonded region Ae and the film treatment can be configured to be performed in the same apparatus. Specifically, for example, the polymerized wafer T after the peripheral edge portion We of the first wafer W1 has been removed is carried back from the peripheral edge removing device 50 to the interface reforming device 80 by the wafer transfer device 40, and the interface reforming is performed.
  • the film treatment may be performed in the device 80.
  • the peripheral portion We of the first wafer W1 is exposed by peeling from the second wafer W2.
  • the application example of the technique according to the present disclosure content is not limited to this.
  • the technique according to the present disclosure. Can be applied.
  • the unbonded region Ae formed on the entire interface between the first wafer W1 and the device layer D1 is formed.
  • the first wafer W1 is peeled off as a base point.
  • the bonding film F1 may float with respect to the second wafer W2 at the forming interface of the unbonded region Ae, and the knife edge shape K may be formed as shown in FIG. 10 (b). be.
  • the unbonded region Ae is appropriately formed at the unbonded portion (for example, the portion where the chamfering process is performed at the peripheral portion) of the first wafer W1 and the second wafer W2.
  • the residual film K2 remains on the peripheral edge or the surface of the first wafer W1 after peeling. If the residual film K2 remains on the first wafer W1 in this way, it may also cause the generation of particles. Therefore, in the wafer processing system 1 according to the present embodiment, a process for removing the residual film K2 remaining on the first wafer W1 after peeling, for example, wet etching may be further performed.
  • the surface film remaining on the peripheral edge of the second wafer W2 is removed by irradiation with a laser beam (for example, CO 2 laser), in other words, the surface film is removed.
  • a laser beam for example, CO 2 laser
  • the flatness of the surface W2a of the second wafer W2 may be deteriorated (the surface state becomes rough) due to the irradiation of the laser beam.
  • the wafer processing in the subsequent process may not be properly executed, and specifically, for example, the formation of a film on the surface W2a may not be properly executed.
  • the irradiation conditions of the laser beam when removing the surface films (bonding films F1, F2 and device layers D1 and D2) remaining on the surface W2a of the second wafer W2 are controlled, and after the surface film is removed.
  • a fine periodic structure is formed on the surface W2a of the above.
  • the fine periodic structure is, for example, a surface structure composed of irregularities of nanoscale or less (see, for example, Patent Document 2), and by forming the fine periodic structure in this way, the flatness of the surface W2a can be improved. can.
  • a laser beam for example, an ultrashort pulse such as a femtosecond laser or a picosecond laser
  • Laser is applied to completely remove all the surface films (device layers D1 and D2 and bonding films F1 and F2) remaining on the peripheral edge of the second wafer W2 as shown in FIG.
  • the irradiation condition of the laser light is set to the surface W2a with a fine periodic structure Fp (FIG. 11).
  • deterioration of the flatness of the surface W2a is suppressed by irradiating the surface W2a with a laser beam under desired conditions that can form a fine periodic structure Fp.
  • the irradiation conditions (fluence and overlap) of the laser beam when forming the fine periodic structure Fp on the surface W2a are the same as those of the laser beam when removing the surface film remaining on the peripheral edge of the second wafer W2 as described above. It may be the same as the irradiation condition. In other words, the surface film may be removed and the fine periodic structure Fp may be formed consistently without changing the laser irradiation conditions on the way.
  • the irradiation conditions of the laser beam are not limited to this, and different irradiation conditions may be set for the removal of the surface film and the formation of the fine periodic structure Fp.
  • irradiation conditions that can shorten the time required for removing the surface film, in other words, the surface at the time of laser light irradiation.
  • Laser light may be irradiated under processing conditions that increase the removal volume of the film.
  • the irradiation condition may be, for example, a condition in which the fine periodic structure Fp cannot be formed on the surface W2a.
  • the irradiation conditions that can form the fine periodic structure Fp are set. Adjustments may be made. In other words, in each of the removal of the surface film and the formation of the microperiodic structure Fp, the fluence and overlap of the laser light are changed so as to be under desired conditions, thereby shortening the processing time of the entire laser processing. It may be.
  • the fine periodic structure Fp was formed on the entire peripheral surface of the peripheral portion of the second wafer W2 from which the surface films (device layers D1 and D2 and the bonding films F1 and F2) were removed.
  • the range of formation of Fp is not limited to this.
  • the fine periodic structure Fp may be formed only in a part of the peripheral portion of the second wafer W2 depending on the purpose of wafer processing or the like.
  • an unbonded region Ae is formed at the interface between the first wafer W1 and the device layer D1, and the peripheral edge We is removed (edge trim) at the interface.
  • the interface for removing the peripheral edge We of the first wafer W1 is not limited to this interface. That is, for example, an unbonded region Ae is formed at the interface between the device layer D1 and the bonding film F1 or the interface between the device layer D2 and the bonding film F2, and the peripheral portion We is removed at the interface where the unbonded region Ae is formed. Edge trim) may be performed.

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Abstract

表面膜が積層して形成された第１の基板と、第２の基板と、が接合された重合基板の処理方法であって、除去対象の前記第１の基板を前記第２の基板から剥離することと、前記第１の基板の剥離により露出した、前記第２の基板の周縁部に残る前記表面膜の露出表面に対してレーザ光を照射して、少なくとも前記第２の基板の周縁部における前記表面膜の表層を除去又は改質することと、を含む。

Description

基板処理方法及び基板処理装置
　本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
　特許文献１には、ウェハの研削方法が開示されている。かかるウェハの研削方法は、ウェハの一方の面側から外周縁より所定量内側の位置で外周縁に沿ってレーザ光線を照射し、ウェハの外周部を除去する工程と、外周部が除去されたウェハの被研削面を研削して所定の仕上がり厚さに形成する工程と、を含む。
日本国　特開２００６－１０８５３２号公報 日本国　特開２００６－２１２６４６号公報
　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２の基板からの第１の基板の除去により露出した第２の基板の周縁部におけるパーティクル等の飛散を適切に抑制する。
　本開示の一態様は、表面膜が積層して形成された第１の基板と、第２の基板と、が接合された重合基板の処理方法であって、除去対象の前記第１の基板を前記第２の基板から剥離することと、前記第１の基板の剥離により露出した、前記第２の基板の周縁部に残る前記表面膜の露出表面に対してレーザ光を照射して、少なくとも前記第２の基板の周縁部における前記表面膜の表層を除去又は改質することと、を含む。
　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２の基板からの第１の基板の除去により露出した第２の基板の周縁部におけるパーティクル等の飛散を適切に抑制することができる。
ウェハ処理システムで処理される重合ウェハの一例を示す側面図である。 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。 本実施形態にかかるウェハ処理の主な工程を示す説明図である。 本実施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。 第１のウェハの裏面に形成されたレーザ透過阻害膜の様子を示す説明図である。 第１のウェハの内部に形成された周縁改質層の様子を示す説明図である。 重合ウェハに残留するパーティクル及びエッジボイドの様子を示す説明図である。 本実施形態にかかるパーティクル抑制処理の様子を示す説明図である。 本実施形態にかかるパーティクル抑制処理の様子を示す説明図である。 本開示内容に係る技術の他の適用例を示す説明である。 本実施形態にかかるパーティクル抑制処理の様子を示す説明図である。
　近年、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半導体基板（以下、「ウェハ」という。）同士が接合された重合ウェハにおいて、当該重合ウェハを形成する第１のウェハを薄化することや、当該第１のウェハに形成されたデバイスを、当該重合ウェハを形成する第２のウェハに転写することが行われている。
　ところで、通常、ウェハの周縁部は面取り加工がされているが、上述したように重合ウェハにおいて薄化処理や転写処理を行うと、薄化後の第１のウェハや転写後の重合ウェハの周縁部が鋭く尖った形状（いわゆるナイフエッジ形状）になる場合がある。そうすると、これらウェハの周縁部でチッピングが発生し、ウェハが損傷を被るおそれがある。そのため、薄化処理や転写処理を行う前には、予め、このようにウェハの周縁部にナイフエッジ形状が形成されることを抑制するための処理を行う必要がある。
　上述した特許文献１に記載の研削方法は、薄化処理によりウェハにナイフエッジ形状が形成されるのを抑制する方法の一例として、薄化処理前のウェハの周縁部を除去、いわゆるエッジトリムを行うための研削方法である。しかしながら特許文献１に記載の方法でウェハのエッジトリムを行う場合、エッジトリム後の露出したウェハの表面にパーティクルや残膜が残留する場合があった。そして、このようにウェハの表面に残留したパーティクルや残膜は、搬送中や後工程において落下、飛散することで、装置やフープ、または他のウェハを汚染するおそれがある。したがって、従来のエッジトリム方法には改善の余地がある。
　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２の基板からの第１の基板の除去により露出した第２の基板の周縁部におけるパーティクル等の飛散を適切に抑制する。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の基板としての第１のウェハＷ１と第２の基板としての第２のウェハＷ２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。そしてウェハ処理システム１では、第１のウェハＷ１の周縁部Ｗｅを除去する。以下、第１のウェハＷ１において、第２のウェハＷ２に接合される側の面を表面Ｗ１ａといい、表面Ｗ１ａと反対側の面を裏面Ｗ１ｂという。同様に、第２のウェハＷ２において、第１のウェハＷ１に接合される側の面を表面Ｗ２ａといい、表面Ｗ２ａと反対側の面を裏面Ｗ２ｂという。また、第１のウェハＷ１において、除去対象としての周縁部Ｗｅよりも径方向内側の領域を中央部Ｗｃという。
　第１のウェハＷ１は、例えばシリコン基板等の半導体ウェハであって、表面Ｗ１ａに複数のデバイスを含むデバイス層Ｄ１が形成されている。また、デバイス層Ｄ１にはさらに、接合用膜Ｆ１が形成され、当該接合用膜Ｆ１を介して第２のウェハＷ２と接合されている。接合用膜Ｆ１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、第１のウェハＷ１の周縁部Ｗｅは面取り加工がされており、周縁部Ｗｅの断面はその先端に向かって厚みが小さくなっている。また、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Ｗ１の外端部から径方向に０．５ｍｍ～３ｍｍの範囲である。なお、第１のウェハＷ１とデバイス層Ｄ１との界面には、周縁部Ｗｅの除去に際して重合ウェハＴの内部に照射されるレーザ光を吸収できるレーザ吸収層（図示せず）がさらに形成されていてもよい。また、デバイス層Ｄ１に形成された接合用膜Ｆ１をレーザ吸収層として用いてもよい。
第２のウェハＷ２は、例えば第１のウェハＷ１と同様の構成を有しており、表面Ｗ２ａにはデバイス層Ｄ２及び接合用膜Ｆ２が形成され、周縁部は面取り加工がされている。なお、第２のウェハＷ２はデバイス層Ｄ２が形成されたデバイスウェハである必要はなく、例えば第１のウェハＷ１を支持する支持ウェハであってもよい。かかる場合、第２のウェハＷ２は第１のウェハＷ１のデバイス層Ｄ１を保護する保護材として機能する。
　なお、本実施形態においては、第１のウェハＷ１および第２のウェハＷ２に形成されたデバイス層Ｄ１、Ｄ２、及び接合用膜Ｆ１、Ｆ２のそれぞれを「表面膜」と呼称する場合がある。換言すれば、本実施形態にかかる第１のウェハＷ１および第２のウェハＷ２には、複数の表面膜が積層して形成されている。
　図２に示すようにウェハ処理システム１は、搬入出ブロックＧ１、搬送ブロックＧ２、及び処理ブロックＧ３を一体に接続した構成を有している。搬入出ブロックＧ１、搬送ブロックＧ２及び処理ブロックＧ３は、Ｘ軸負方向側からこの順に並べて配置されている。
　搬入出ブロックＧ１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。搬入出ブロックＧ１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、例えば３つのカセットＣ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Ｃの個数は、本実施形態に限定されず、任意に決定することができる。
　搬送ブロックＧ２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、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動自在に構成されている。また、ウェハ搬送装置２０は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム２２、２２を有している。各搬送アーム２２は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸回りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム２２の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。そして、ウェハ搬送装置２０は、カセット載置台１０のカセットＣ、及び後述するトランジション装置３０に対して、重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。
　搬送ブロックＧ２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。
　処理ブロックＧ３は、ウェハ搬送装置４０、除去部としての周縁除去装置５０、洗浄装置６０、内部改質装置７０、第２のレーザ照射部および酸化膜除去部としての界面改質装置８０、及び第１のレーザ照射部としての膜処理装置９０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４１上を移動自在に構成されている。また、ウェハ搬送装置４０は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム４２、４２を有している。各搬送アーム４２は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸回りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム４２の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。そして、ウェハ搬送装置４０は、トランジション装置３０、周縁除去装置５０、洗浄装置６０、内部改質装置７０、界面改質装置８０、及び膜処理装置９０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Ｗ１の周縁部Ｗｅの除去、すなわちエッジトリム処理を行う。洗浄装置６０は、重合ウェハＴを洗浄する。内部改質装置７０は、第１のウェハＷ１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。界面改質装置８０は、第１のウェハＷ１と第２のウェハＷ２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。膜処理装置９０は、エッジトリム処理による第２のウェハＷ２の周縁部における露出表面（表面膜）に対してレーザ光（膜処理用レーザ光、例えばＣＯ２レーザ）を照射し、露出表面に付着したパーティクルの飛散を抑制する。
　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１００が設けられている。制御装置１００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１００にインストールされた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Ｗ１と第２のウェハＷ２が接合され、予め重合ウェハＴが形成されている。
　先ず、複数の重合ウェハＴを収納したカセットＣが、搬入出ブロックＧ１のカセット載置台１０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が取り出される。カセットＣから取り出された重合ウェハＴは、トランジション装置３０を介してウェハ搬送装置４０に受け渡された後、界面改質装置８０に搬送される。界面改質装置８０では、図３（ａ）に示すように、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ１）を回転させながら第１のウェハＷ１とデバイス層Ｄ１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層）にレーザ光（例えば８．９μｍ～１１μｍの波長を有するＣＯ２レーザ）を照射し、未接合領域Ａｅを形成する（図４のステップＳ１）。
　未接合領域Ａｅにおいては第１のウェハＷ１とデバイス層Ｄ１の界面が改質、又は剥離され、第１のウェハＷ１と第２のウェハＷ２の接合強度が低下、又は無くされる。これにより第１のウェハＷ１とデバイス層Ｄ１の界面には、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Ｗ１と第２のウェハＷ２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Ｗ１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、第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂには、図５（ａ）に示すように、例えば大気との接触等により、酸化膜（例えばＳｉＯ２膜）がレーザ透過阻害膜Ｏｘとして自然形成されている場合や、ウェハの反り耐性やエッチング耐性を向上させるための酸化膜（例えばＳｉＯ２膜）や窒化膜（例えばＳｉ３Ｎ４膜）がレーザ透過阻害膜Ｏｘとして意図的に形成されている場合がある。上記ステップＳ１においては、第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂ側からレーザ光の照射を行って未接合領域Ａｅを形成するが、このように裏面Ｗ１ｂにレーザ透過阻害膜Ｏｘが形成されている場合、未接合領域Ａｅを適切に形成できない場合がある。具体的には、重合ウェハＴに対して照射されたレーザ光が、レーザ透過阻害膜Ｏｘに吸収、反射されてしまうため、適切に未接合領域Ａｅの形成位置である第１のウェハＷ１とデバイス層Ｄ１の界面にレーザ光を照射することができない。
　そこで本実施形態においては、未接合領域Ａｅの形成（ステップＳ１）に先立って、第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂに形成されたレーザ透過阻害膜Ｏｘの除去を行ってもよい（図４のステップＳ０）。レーザ透過阻害膜Ｏｘは任意の方法により除去することができる。例えば、界面改質装置８０においてレーザ光（ＣＯ２レーザ）を照射することによりレーザ透過阻害膜Ｏｘを除去してもよい。また例えば、界面改質装置８０の外部に、例えば洗浄装置６０と積層して阻害膜除去部としての阻害膜除去装置（図示せず）を設け、当該阻害膜除去装置においてレーザ透過阻害膜Ｏｘの除去を行ってもよい。阻害膜除去装置におけるレーザ透過阻害膜Ｏｘの除去方法としては、例えば第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂに対するウェットエッチング、研削、研磨等の処理を、単独又は組み合わせて行うことができる。また、例えば洗浄装置６０の内部にウェットエッチング、研削、研磨等の処理を行うための機構を設けてもよい。
　また、レーザ透過阻害膜Ｏｘの除去は、第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂの全面で行われてもよいし、図５（ｂ）に示すように、少なくともレーザ光の照射位置である第１のウェハＷ１の周縁部Ｗｅのみにおいて行われてもよい。ただし、このように周縁部Ｗｅのみにおいてレーザ透過阻害膜Ｏｘの除去を行う方が、裏面Ｗ１ｂの全面でレーザ透過阻害膜Ｏｘの除去を行う場合と比較して処理時間の短縮、及び資源（使用する薬液量やレーザ光の照射量）の節約になり、コストを低減、及び省エネルギー化をすることができる。
　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により内部改質装置７０へと搬送される。内部改質装置７０では、図３（ｂ）及び図６に示すように、第１のウェハＷ１の内部に周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成する（図４のステップＳ２）。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。
　ここで周縁改質層Ｍ１の形成位置は、ステップＳ１で形成された未接合領域Ａｅの内端よりも若干径方向内側に決定される。周縁改質層Ｍ１は、接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅの境界（以下、単に「境界」という。）と重なる位置に形成されることが理想であるが、例えば加工誤差などにより径方向にずれて形成される場合がある。そして、これにより周縁改質層Ｍ１が境界から径方向外側に離れた位置、すなわち未接合領域Ａｅに形成されると、周縁部Ｗｅが除去された後に第２のウェハＷ２に対して第１のウェハＷ１が浮いた状態になってしまう場合がある。この点、周縁改質層Ｍ１を境界よりも径方向内側に形成するように制御することにより、例えば加工誤差により形成位置がずれたとしても、境界と重なる位置、または境界よりも径方向外側であっても当該境界に近接した位置に周縁改質層Ｍ１を形成することができ、境界から径方向外側に離れた位置に周縁改質層Ｍ１が形成されるのを抑制できる。
　なお、第１のウェハＷ１の内部に形成された周縁改質層Ｍ１からは、図３（ｂ）に示したように、第１のウェハＷ１の厚み方向にクラックＣ１が伸展する。クラックＣ１の下端部は、例えば第１のウェハＷ１の表面Ｗ１ａに到達させる。
　第１のウェハＷ１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により周縁除去装置５０へと搬送される。周縁除去装置５０では、図３（ｃ）に示すように、第１のウェハＷ１の周縁部Ｗｅの除去、すなわちエッジトリム処理が行われる（図４のステップＳ３）。この時、周縁部Ｗｅは、周縁改質層Ｍ１及びクラックＣ１を基点として第１のウェハＷ１の中央部Ｗｃから剥離されるとともに、未接合領域Ａｅを基点としてデバイス層Ｄ１（第２のウェハＷ２）から剥離される。またこの時、除去される周縁部Ｗｅは分割改質層Ｍ２及びクラックＣ２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Ｗ１と第２のウェハＷ２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Ｗ１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及びクラックＣ１を基点に適切に剥離される。また、上述のように、未接合領域Ａｅにより第１のウェハＷ１と第２のウェハＷ２の接合強度が低下しているため、周縁部Ｗｅが適切に除去される。
　第１のウェハＷ１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により膜処理装置９０へと搬送される。膜処理装置９０では、図３（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Ｗ２の周縁部におけるパーティクルの飛散を抑制するための処理（以下、「膜処理」という場合がある。）が行われる（図４のステップＳ４）。
　周縁部Ｗｅの除去後の第２のウェハＷ２の表面、具体的には、第１のウェハＷ１の除去により露出した第２のウェハＷ２の周縁部に残る表面膜の露出面Ｆｅには、図７に示すように残膜やパーティクルＰ（以下、「パーティクル等」という。）が残留している。このパーティクル等は、重合ウェハＴの搬送中やプロセス中に剥離、落下、又は飛散することで、ウェハ処理システム１の内部、カセットＣの内部や他の重合ウェハＴを汚染する原因となり得る。
　また、周縁部Ｗｅの除去後の第１のウェハＷ１と第２のウェハＷ２の接合界面には、図７に示したように、第１のウェハＷ１と第２のウェハＷ２の接合時において形成されたエッジボイドＶ（空気層）が残留している場合がある。このエッジボイドＶは、後工程における重合ウェハＴの加熱や冷却、加圧や減圧の影響で破裂することで、パーティクル等の発生原因となり得る。
　そこで本発明者らが鋭意検討を行ったところ、この周縁部Ｗｅの除去後におけるパーティクル等の飛散を抑制するための手法として、下記の２つの方法を知見した。
　１つ目の方法は、パーティクル等の発生源となり得る露出面Ｆｅを除去する方法である。すなわち、例えば露出面Ｆｅに対してレーザ光（例えばＣＯ２レーザ）を照射し、図８（ａ）に示すように少なくともパーティクル等が残留する表面膜の表層を除去する。
　また例えば、第１のウェハＷ１と第２のウェハＷ２の接合界面にエッジボイドＶが形成されている場合には、当該接合界面にレーザ光を照射し、図８（ｂ）に示すように第１のウェハＷ１の表面膜（デバイス層Ｄ１、及び接合用膜Ｆ１）を除去してもよい。
　更に例えば、露出面Ｆｅに対してレーザ光（例えばＣＯ２レーザ）を照射し、図８（ｃ）に示すように周縁部Ｗｅの除去後の第２のウェハＷ２の周縁部に残する全ての表面膜（デバイス層Ｄ１、Ｄ２及び接合用膜Ｆ１、Ｆ２）を除去してもよい。
　かかる場合、レーザ光の照射により除去される表面膜と共に、露出面Ｆｅの表面に残留いていたパーティクル等が除去されるため、このパーティクル等が剥離、落下、又は飛散することが抑制される。
　また、このように表面膜を除去して図８（ｂ）に示したようにエッジボイドＶ（接合界面）を露出させることにより、エッジボイドＶの形成部に蓄積されていた空気が解放され、当該エッジボイドＶの破裂が抑制される。
　更に、図８（ｃ）に示したように第２のウェハＷ２の周縁部に残る表面膜を全て除去することで、後工程において、当該第２のウェハＷ２の周縁部からパーティクルＰ等が剥離、落下、又は飛散することがなくなる。
　２つ目の方法は、パーティクル等の発生源となり得る露出面Ｆｅを改質する方法である。すなわち、例えば露出面Ｆｅに対してレーザ光（例えばＣＯ２レーザ）を照射し、図９（ａ）に示すように少なくともパーティクル等が残留する表面膜の表層を溶融させ、更に当該溶融部分を固着させる（以下、この表面膜の「溶融」、及び「固着」を合わせて「表面膜の改質」という。）。
　また例えば、第１のウェハＷ１と第２のウェハＷ２の接合界面にエッジボイドＶが形成されている場合には、第１のウェハＷ１の表面膜の内部にレーザ光を照射し、図９（ｂ）に示すように第１のウェハＷ１の表面膜（デバイス層Ｄ１、及び接合用膜Ｆ１）を一体に改質してもよい。換言すれば、周縁部Ｗｅの除去後に第２のウェハＷ２に残留するデバイス層Ｄ１、及び接合用膜Ｆ１の露出部分をレーザ光の照射により溶融させた後、溶融したデバイス層Ｄ１、及び接合用膜Ｆ１を一体の固着物として形成してもよい。
　更に例えば、露出面Ｆｅに対してレーザ光（例えばＣＯ２レーザ）を照射し、図９（ｃ）に示すように周縁部Ｗｅの除去後の第２のウェハＷ２の周縁部に残る全ての表面膜（デバイス層Ｄ１、Ｄ２及び接合用膜Ｆ１、Ｆ２）を一体に改質してもよい。換言すれば、周縁部Ｗｅの除去後に第２のウェハＷ２に残留するデバイス層Ｄ１、Ｄ２及び接合用膜Ｆ１、Ｆ２の露出部分をレーザ光の照射により溶融させた後、溶融したデバイス層Ｄ１、Ｄ２及び接合用膜Ｆ１、Ｆ２を一体の固着物として形成してもよい。
　かかる場合、レーザ光の照射により溶融される表面膜と共に、露出面Ｆｅの表面に残留いていたパーティクル等が固着するため、換言すれば、表面膜とパーティクル等が一体の固着物として形成されるため、このパーティクル等の飛散が抑制される。
　また、図９（ｂ）に示したように第１のウェハＷ１の表面膜を一体に改質することにより、この表面膜の改質にかかる過程においてエッジボイドＶに蓄積された空気が外部へ解放され、これにより当該エッジボイドＶの破裂を抑制できる。
　更に、図９（ｃ）に示したように第２のウェハＷ２の周縁部に残る全ての表面膜を一体に改質することで、後工程において、当該第２のウェハＷ２の周縁部からパーティクルＰ等が剥離、落下、又は飛散することがなくなる。
　露出面Ｆｅにおける表面膜の除去、又は改質が行われた重合ウェハ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、周縁部Ｗｅを除去し、膜処理が行われた後の第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂ、及び露出部分が洗浄される（図４のステップＳ５）。なお、洗浄装置６０では、第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂと共に、第２のウェハＷ２の裏面Ｗ２ｂが洗浄されてもよい。
　その後、全てのウェハ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。
　以上の実施形態によれば、周縁部Ｗｅの除去後に露出部分の少なくとも表層を、レーザ光の照射により除去又は改質することにより、適切にパーティクル等の飛散を抑制することができる。またこの時、露出面Ｆｅから第１のウェハＷ１と第２のウェハＷ２の接合界面までを一体に除去又は改質することにより、エッジボイドＶに蓄積された空気を解放でき、当該エッジボイドＶに起因するパーティクルの発生も適切に抑制することができる。
　また、以上の実施形態においてはエッジトリムに先立って、第１のウェハＷ１と第２のウェハＷ２の接合強度を低下させる未接合領域Ａｅを形成している。これにより、周縁部Ｗｅは第２のウェハＷ２から容易に剥離されるため、剥離界面（露出面Ｆｅ）にパーティクル等が残留することが抑制される。すなわち、周縁部Ｗｅの除去後におけるパーティクル等の飛散が更に適切に抑制される。
　また更に、未接合領域Ａｅの形成に先立って、第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂに形成されたレーザ透過阻害膜Ｏｘの除去が行われるため、未接合領域Ａｅの形成を適切に行うことができる。
　なお、以上の実施形態においては未接合領域Ａｅの形成を界面改質装置８０で、露出面Ｆｅの膜処理を膜処理装置９０でそれぞれ行ったが、これら未接合領域Ａｅの形成及び膜処理がいずれもレーザ光（ＣＯ２レーザ）の照射により行われる場合、未接合領域Ａｅの形成及び膜処理を同一の装置内で行うように構成することができる。具体的には、例えば第１のウェハＷ１の周縁部Ｗｅが除去された後の重合ウェハＴを、ウェハ搬送装置４０により周縁除去装置５０から界面改質装置８０に再度搬入し、当該界面改質装置８０において膜処理を行うようにしてもよい。
　なお、以上の実施形態においては、第１のウェハＷ１と第２のウェハＷ２が接合された重合ウェハＴにおいて、第２のウェハＷ２から第１のウェハＷ１の周縁部Ｗｅを剥離することにより露出した、第２のウェハＷ２の周縁部に残る表面膜を処理する場合を例に説明を行ったが、本開示内容に係る技術の適用例はこれに限定されない。例えば、第１のウェハＷ１の全面を第２のウェハＷ２から剥離し、第１のウェハＷ１に形成されたデバイス層Ｄ１を第２のウェハＷ２に転写する場合においても、本開示内容に係る技術を適用することができる。
　具体的には、第２のウェハＷ２へのデバイス層Ｄ１の転写においては、図１０（ａ）に示すように第１のウェハＷ１とデバイス層Ｄ１の界面全面に形成された未接合領域Ａｅを基点として第１のウェハＷ１の剥離を行う。しかしながら、この際、未接合領域Ａｅの形成界面において例えば接合用膜Ｆ１が第２のウェハＷ２に対して浮いた状態となり、図１０（ｂ）に示すようにナイフエッジ形状Ｋを形成する場合がある。そして、このように第１のウェハＷ１の除去後の第２のウェハＷ２の周縁部においてナイフエッジ形状Ｋが形成された場合、当該第２のウェハＷ２の周縁部でチッピングが発生し、第１のウェハＷ１の剥離後における第２のウェハＷ２の周縁部にパーティクルが付着するおそれがある。
　そこで、このようにデバイス層Ｄ１の転写後の第２のウェハＷ２の周縁部において上記実施形態に示した膜処理を行うことで、当該ナイフエッジ形状Ｋに起因するパーティクル等の飛散を抑制することができる。すなわち、図１０（ｃ）に示すように第１のウェハＷ１の剥離によりナイフエッジ形状Ｋが形成された第２のウェハＷ２の周縁部にレーザ光を照射し、これにより当該第２のウェハＷ２の周縁部に残る表面膜（ナイフエッジ形状Ｋ）の除去、又は改質を行って、好ましくは接合用膜Ｆ１と接合用膜Ｆ２の隙間を無くすことで、適切にパーティクル等の飛散を抑制することができる。
　また図１０（ｂ）に示したように、第１のウェハＷ１を第２のウェハＷ２の未接合箇所（例えば周縁部における面取り加工がされた箇所）においては適切に未接合領域Ａｅが形成されず、剥離後の第１のウェハＷ１の周縁部や表面に残留膜Ｋ２が残る可能性がある。そして、このように第１のウェハＷ１に残留膜Ｋ２が残った場合、やはりパーティクルを発生させる原因となるおそれがある。そこで本実施形態にかかるウェハ処理システム１においては、このように剥離後の第１のウェハＷ１に残った残留膜Ｋ２を除去するための処理、例えばウェットエッチング等が更に行われてもよい。
　なお、図９（ｃ）に示したように、第２のウェハＷ２の周縁部に残る全ての表面膜をレーザ光（例えばＣＯ２レーザ）の照射により除去する場合、換言すれば、表面膜を除去して第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａを露出させる場合、当該レーザ光の照射により第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａの平坦度が悪化する（表面状態が粗くなる）おそれがある。このように表面Ｗ２ａの平坦度が悪化した場合、後工程におけるウェハ処理を適切に実行できなくなるおそれ、具体的には、例えば表面Ｗ２ａに対する膜の形成を適切に実行できなくなるおそれがある。
　そこで本実施形態においては、第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａに残る表面膜（接合用膜Ｆ１、Ｆ２及びデバイス層Ｄ１、Ｄ２）の除去に際してのレーザ光の照射条件を制御し、表面膜除去後の表面Ｗ２ａに微細周期構造を形成する。微細周期構造は例えばナノスケール以下の凹凸により構成される表面構造（例えば特許文献２を参照）であって、このように微細周期構造を形成することで、表面Ｗ２ａの平坦度を改善することができる。
　そこで以下、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去後において、第２のウェハＷ２の周縁部に残る全ての表面膜を除去し、かつ、これら表面膜の除去後に露出する第２のウェハＷａの表面Ｗ２ａに微細周期構造を形成するための手法について説明する。
　第２のウェハＷ２の周縁部に残る表面膜の完全除去に際しては、周縁部Ｗｅの除去後の表面膜の露出面Ｆｅに対してレーザ光（例えばフェムト秒レーザやピコ秒レーザ等の超短パルスレーザ）を照射し、図１１に示すように第２のウェハＷ２の周縁部に残る全ての表面膜（デバイス層Ｄ１、Ｄ２及び接合用膜Ｆ１、Ｆ２）を完全に除去する。
　またこの際、照射されるレーザ光の作用により第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａの平坦度が悪化するのを抑制するため、当該レーザ光の照射条件を、表面Ｗ２ａに微細周期構造Ｆｐ（図１１を参照）を形成し得る照射条件で制御する。具体的には、表面膜に照射するレーザ光のフルエンス（Ｆｌｕｅｎｃｅ：エネルギー密度）及びオーバーラップ（Ｏｖｅｒ　Ｒａｐ：パルスレーザ照射領域の重なり）を所望の条件で調整する。
　そして、かかる照射条件で第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａにレーザ光を更に照射することで、表面膜の除去後の当該表面Ｗ２ａに微細周期構造Ｆｐを形成する。
　このように、本実施形態においては、微細周期構造Ｆｐを形成し得る所望の条件で表面Ｗ２ａにレーザ光を照射することで表面Ｗ２ａの平坦度の悪化を抑制する。
　なお、表面Ｗ２ａへの微細周期構造Ｆｐの形成に際してのレーザ光の照射条件（フルエンス及びオーバーラップ）は、上述したように第２のウェハＷ２の周縁部に残る表面膜の除去に際してのレーザ光の照射条件と同様であってもよい。換言すれば、レーザ照射条件を途中で変更することなく、一貫して表面膜の除去、及び微細周期構造Ｆｐの形成が行われてもよい。
　しかしながらレーザ光の照射条件はこれに限られず、表面膜の除去と微細周期構造Ｆｐの形成において、それぞれ異なる照射条件が設定されてもよい。
　具体的には、例えば、第２のウェハＷ２の周縁部に残る表面膜の除去に際しては、当該表面膜の除去に係る時間を短縮し得る照射条件、換言すれば、レーザ光の照射時における表面膜の除去体積が大きくなる処理条件でレーザ光を照射してもよい。かかる場合、当該照射条件は、例えば表面Ｗ２ａに微細周期構造Ｆｐを形成することができない条件であってもよい。
　そして、例えば表面膜を概ね除去した後、表面Ｗ２ａに残る残膜を除去するとともに、表面Ｗ２ａの表面処理（微細周期構造Ｆｐの形成）を行うに際して、微細周期構造Ｆｐを形成し得る照射条件に調整を行ってもよい。
　換言すれば、表面膜の除去と微細周期構造Ｆｐの形成のそれぞれにおいて、レーザ光のフルエンス及びオーバーラップを所望の条件でとなるように変更し、これによりレーザ処理全体の処理時間を短縮するようにしてもよい。
　また、図示の例においては表面膜（デバイス層Ｄ１、Ｄ２及び接合用膜Ｆ１、Ｆ２）が除去された第２のウェハＷ２の周縁部の全面に微細周期構造Ｆｐを形成したが、微細周期構造Ｆｐの形成範囲はこれに限定されない。例えばウェハ処理等の目的に応じて、第２のウェハＷ２の周縁部の一部のみに微細周期構造Ｆｐが形成されてもよい。
　なお、以上の実施形態においては、例えば図３に示したように第１のウェハＷ１とデバイス層Ｄ１の界面において未接合領域Ａｅの形成し、更に当該界面において周縁部Ｗｅの除去（エッジトリム）を行ったが、第１のウェハＷ１の周縁部Ｗｅの除去界面は当該界面に限定されるものではない。すなわち、例えばデバイス層Ｄ１と接合用膜Ｆ１の界面やデバイス層Ｄ２と接合用膜Ｆ２の界面に未接合領域Ａｅの形成し、未接合領域Ａｅが形成された当該界面において周縁部Ｗｅの除去（エッジトリム）を行ってもよい。
　かかる場合であっても、周縁部Ｗｅの除去後の露出面Ｆｅに対してレーザ光の照射を行うことで、図８や図９に示したようにパーティクル等の飛散を抑制できる。
　また、このように第１のウェハＷ１とデバイス層Ｄ１の界面よりも第２のウェハＷ２側に位置する界面において周縁部Ｗｅの除去を行うことで、第２のウェハＷ２の周縁部に残る表面膜の厚みが小さくなる。換言すれば、第２のウェハＷ２の周縁部に残る表面膜の体積が小さくなるため、上述したように当該表面膜を完全除去する際において、表面膜の除去体積が減少し、当該表面膜の除去に係るスループットを向上できる。
　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。
　　Ｄ１　　デバイス層
　　Ｄ２　　デバイス層
　　Ｆ１　　接合用膜
　　Ｆ２　　接合用膜
　　Ｆｅ　　露出面
　　Ｔ　　　重合ウェハ
　　Ｗ１　　第１のウェハ
　　Ｗ２　　第２のウェハ
　　Ｗｅ　　周縁部
 
 

Claims (18)

  1. 表面膜が積層して形成された第１の基板と、第２の基板と、が接合された重合基板の処理方法であって、
    除去対象の前記第１の基板を前記第２の基板から剥離することと、
    前記第１の基板の剥離により露出した、前記第２の基板の周縁部に残る前記表面膜の露出表面に対してレーザ光を照射して、少なくとも前記第２の基板の周縁部における前記表面膜の表層を除去又は改質することと、を含む、基板処理方法。
  2. 前記第１の基板の剥離においては、少なくとも当該第１の基板の周縁部を前記第２の基板から剥離する、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記表面膜の除去又は改質においては、前記露出表面から前記第１の基板と前記第２の基板の接合界面までの前記表面膜を除去又は改質する、請求項１又は２に記載の基板処理方法。
  4. 前記表面膜の除去又は改質においては、前記第２の基板の周縁部に残る前記表面膜をすべて除去し、前記第２の基板の表面を露出させる、請求項１又は２に記載の基板処理方法。
  5. 前記表面膜の除去に際し、前記レーザ光をパルス状に照射し、
    当該レーザ光のエネルギー密度、及びレーザ照射領域の重なりを制御する、請求項４に記載の基板処理方法。
  6. 前記レーザ光は超短パルスレーザ光である、請求項４又は５に記載の基板処理方法。
  7. 前記第２の基板の周縁部に残る前記表面膜の除去に際して、
    前記表面膜にレーザ光を照射して、前記表面膜を除去することと、
    前記表面膜の除去後の前記第２の基板の表面にレーザ光を照射して、前記表面膜の残膜を除去するとともに、当該第２の基板の表面に微細周期構造を形成することと、を順次行う、請求項６に記載の基板処理方法。
  8. 前記周縁部の除去に先立ち、
    前記第１の基板の裏面に形成された前記レーザ光の阻害膜を除去することと、
    前記重合基板の内部にレーザ光を照射して、前記周縁部における前記第１の基板と前記第２の基板の接合強度を低下することと、を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  9. 前記阻害膜の除去を、前記第１の基板における前記周縁部と対応する位置において行う、請求項８に記載の基板処理方法。
  10. 表面膜が積層して形成された第１の基板と、第２の基板と、が接合された重合基板を処理する装置であって、
    除去対象の前記第１の基板を前記第２の基板から剥離する除去部と、
    前記第１の基板の剥離により露出した、前記第２の基板の周縁部に残る前記表面膜の露出表面に対してレーザ光を照射する第１のレーザ照射部と、
    前記除去部及び前記第１のレーザ照射部の動作を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記レーザ光の照射により、少なくとも前記周縁部の除去により露出した、前記第２の基板の周縁部における前記表面膜の表層を除去又は改質するように、前記第１のレーザ照射部の動作を制御する、基板処理装置。
  11. 前記制御部は、少なくとも前記第１の基板の周縁部を前記第２の基板から剥離するように前記除去部の動作を制御する、請求項１０に記載の基板処理装置。
  12. 前記制御部は、前記レーザ光の照射により、前記露出表面から前記第１の基板と前記第２の基板の接合界面までの前記表面膜を除去又は改質するように、前記第１のレーザ照射部の動作を制御する、請求項１０又は１１に記載の基板処理装置。
  13. 前記制御部は、前記レーザ光の照射により、前記第２の基板の周縁部に残る前記表面膜をすべて除去し、前記第２の基板の表面を露出させるように、前記第１のレーザ照射部の動作を制御する、請求項１０又は１１に記載の基板処理装置。
  14. 前記制御部は、前記表面膜の除去に際し、前記レーザ光をパルス状に照射し、当該レーザ光のエネルギー密度、及びレーザ照射領域の重なりを制御するように、前記第１のレーザ照射部の動作を制御する請求項１３に記載の基板処理装置。
  15. 前記レーザ光は超短パルスレーザ光である、請求項１３又は１４に記載の基板処理装置。
  16. 前記制御部は、前記第２の基板の周縁部に残る前記表面膜の除去に際して、
    前記表面膜にレーザ光を照射して、前記表面膜を除去し、
    前記表面膜の除去後の前記第２の基板の表面にレーザ光を照射して、前記表面膜の残膜を除去するとともに、当該第２の基板の表面に微細周期構造を形成するように、前記第１のレーザ照射部の動作を制御する、請求項１５に記載の基板処理装置。
  17. 前記第１の基板の裏面に形成された前記レーザ光の阻害膜を除去する阻害膜除去部と、
    前記重合基板の内部にレーザ光を照射して、前記周縁部における前記第１の基板と前記第２の基板の接合強度を低下する第２のレーザ照射部と、を有する、請求項１０～１６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  18. 前記制御部は、前記第１の基板における周縁部と対応する位置において前記阻害膜を除去するように、前記阻害膜除去部の動作を制御する、請求項１７に記載の基板処理装置。
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