JP7703044B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、基板処理装置および基板処理方法に関する。

近年、たとえば、半導体デバイスの製造工程において、シリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体基板の大口径化および薄型化が進んでいる。大口径で薄い半導体基板は、搬送時や研磨処理時に反りや割れが生じるおそれがある。このため、半導体基板に支持基板を貼り合わせて補強した後に、搬送や研磨処理を行い、その後、支持基板を半導体基板から剥離する処理が行われている（特許文献１参照）。

特開２０１４－６０３８１号公報

本開示は、剥離処理を効率化することができる技術を提供する。

本開示の一態様による基板処理装置は、処理ユニットと、測定ユニットと、制御部と、を備える。処理ユニットは、一対の基板同士の間にエネルギー吸収層が形成された重合基板における一方の基板を保持しながら、前記エネルギー吸収層に熱エネルギーおよび光エネルギーの少なくとも一方を加えて、他方の基板を剥離する。測定ユニットは、前記処理ユニット内に位置する前記他方の基板の変位を測定する。制御部は、各部を制御する。また、前記制御部は、前記他方の基板の変位に基づいて前記他方の基板が剥離されたか否かを判定する。

本開示によれば、剥離処理を効率化することができる。

図１は、実施形態に係る剥離システムの構成を示す模式平面図である。 図２は、実施形態に係る重合基板の模式断面図である。 図３は、実施形態に係る剥離装置の構成を示す模式図である。 図４は、実施形態に係る剥離装置が実行する剥離処理の処理手順を示すフローチャートである。 図５は、レーザ変位計から上ウェハまでの距離の推移の一例を示す図である。 図６は、実施形態の変形例１に係る重合基板の模式断面図である。 図７は、実施形態の変形例１に係る剥離装置の構成を示す模式図である。 図８は、実施形態の変形例１に係る剥離装置が実行する剥離処理の処理手順を示すフローチャートである。 図９は、実施形態の変形例２に係る剥離処理を説明するための図である。 図１０は、実施形態の変形例３に係る剥離処理を説明するための図である。 図１１は、実施形態の変形例４に係る剥離処理を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理装置および基板処理方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

近年、たとえば、半導体デバイスの製造工程において、シリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体基板の大口径化および薄型化が進んでいる。大口径で薄い半導体基板は、搬送時や研磨処理時に反りや割れが生じるおそれがある。

このため、半導体基板に支持基板を貼り合わせて補強した後に、搬送や研磨処理を行い、その後、支持基板を半導体基板から剥離する処理が行われている。また、この剥離処理では、重合基板の周囲をチャンバーで覆い、かかるチャンバー内を加熱することにより、支持基板を重合基板から剥離する。

一方で、上記の従来技術では、重合基板の周囲がチャンバーで覆われることから、剥離処理が完了しているか否かを視認することができなかった。そのため、十分にマージンを取った加熱時間をあらかじめ設定し、かかる加熱時間の経過後に剥離処理を終了させていたことから、必要十分な時間で効率よく剥離処理を行うことが困難であった。

そこで、上述の問題点を克服し、剥離処理を効率化することができる技術の実現が期待されている。

＜剥離システムの構成＞
まず、実施形態に係る剥離システム１の構成について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る剥離システム１の構成を示す模式平面図である。また、図２は、実施形態に係る重合基板Ｔの模式断面図である。

なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示す剥離システム１は、たとえば、図２に示す第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とが接着層Ｊを介して接合された重合基板Ｔから、第１基板Ｗ１を剥離する。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は基板の一例であり、接着層Ｊはエネルギー吸収層の一例である。また、第２基板Ｗ２は一方の基板の一例であり、第１基板Ｗ１は他方の基板の一例である。

以下では、第１基板Ｗ１を「上ウェハＷ１」と記載し、第２基板Ｗ２を「下ウェハＷ２」と記載する。すなわち、上ウェハＷ１は第１基板の一例であり、下ウェハＷ２は第２基板の一例である。

また、以下では、図２に示すように、上ウェハＷ１の板面のうち、下ウェハＷ２と接合される側の板面を「接合面Ｗ１ｊ」と記載し、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」と記載する。また、下ウェハＷ２の板面のうち、上ウェハＷ１と接合される側の板面を「接合面Ｗ２ｊ」と記載し、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」と記載する。

第１基板Ｗ１は、たとえばシリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体基板に複数の電子回路が形成された基板である。また、第２基板Ｗ２は、たとえば電子回路が形成されていないベアウェハである。第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同径を有する。なお、第２基板Ｗ２に電子回路が形成されていてもよい。

接着層Ｊは、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊと第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊとの間に配置される。接着層Ｊは、たとえば、熱により発泡し、接着性（接着力）が低下する性質を有する。

図１に示すように、剥離システム１は、第１処理ブロック１０および第２処理ブロック２０の２つの処理ブロックを備える。第１処理ブロック１０と第２処理ブロック２０とは、隣接して配置される。

第１処理ブロック１０では、重合基板Ｔの搬入、重合基板Ｔの剥離処理、剥離後の下ウェハＷ２の洗浄および搬出などが行われる。かかる第１処理ブロック１０は、搬入出ステーション１１と、第１搬送領域１２と、待機ステーション１３と、剥離ステーション１４と、第１洗浄ステーション１５とを備える。

搬入出ステーション１１、待機ステーション１３、剥離ステーション１４および第１洗浄ステーション１５は、第１搬送領域１２に隣接して配置される。具体的には、搬入出ステーション１１と待機ステーション１３とは、第１搬送領域１２のＹ軸負方向側に並べて配置され、剥離ステーション１４と第１洗浄ステーション１５とは、第１搬送領域１２のＹ軸正方向側に並べて配置される。

搬入出ステーション１１には、複数のカセット載置台が設けられており、各カセット載置台には、重合基板Ｔが収容されるカセットＣｔおよび剥離後の下ウェハＷ２が収容されるカセットＣ２が載置される。

第１搬送領域１２には、重合基板Ｔまたは剥離後の下ウェハＷ２の搬送を行う第１搬送装置１２１が配置される。第１搬送装置１２１は、水平方向への移動、鉛直方向への昇降および鉛直方向を中心とする旋回が可能な搬送アーム部と、この搬送アーム部の先端に取り付けられた基板保持部とを備える。

第１搬送領域１２では、かかる第１搬送装置１２１により、重合基板Ｔを待機ステーション１３および剥離ステーション１４へ搬送する処理や、剥離後の下ウェハＷ２を第１洗浄ステーション１５および搬入出ステーション１１へ搬送する処理が行われる。

待機ステーション１３では、処理待ちの重合基板Ｔを一時的に待機させておく待機処理が必要に応じて行われる。かかる待機ステーション１３には、第１搬送装置１２１によって搬送された重合基板Ｔが載置される載置台が設けられる。

剥離ステーション１４には、剥離装置５（図３参照）が配置され、かかる剥離装置５によって、重合基板Ｔから上ウェハＷ１を剥離する剥離処理が行われる。剥離装置５は、基板処理装置の一例である。剥離装置５の具体的な構成および動作については後述する。

第１洗浄ステーション１５では、剥離後の下ウェハＷ２の洗浄処理が行われる。第１洗浄ステーション１５には、剥離後の下ウェハＷ２を洗浄する第１洗浄装置が配置される。第１洗浄装置としては、たとえば特開２０１３－０３３９２５号公報に記載の洗浄装置を用いることができる。

また、第２処理ブロック２０では、剥離後の上ウェハＷ１の洗浄および搬出などが行われる。かかる第２処理ブロック２０は、受渡ステーション２１と、第２洗浄ステーション２２と、第２搬送領域２３と、搬出ステーション２４とを備える。第２洗浄ステーション２２は、洗浄装置の一例である。

受渡ステーション２１、第２洗浄ステーション２２および搬出ステーション２４は、第２搬送領域２３に隣接して配置される。具体的には、受渡ステーション２１と第２洗浄ステーション２２とは、第２搬送領域２３のＹ軸正方向側に並べて配置され、搬出ステーション２４は、第２搬送領域２３のＹ軸負方向側に並べて配置される。

受渡ステーション２１は、第１処理ブロック１０の剥離ステーション１４に隣接して配置される。かかる受渡ステーション２１では、剥離ステーション１４から剥離後の上ウェハＷ１を受け取って第２洗浄ステーション２２へ渡す受渡処理が行われる。

受渡ステーション２１には、第２搬送装置２１１が配置される。第２搬送装置２１１は、たとえばベルヌーイチャックなどの非接触保持部を有しており、剥離後の上ウェハＷ１は、かかる第２搬送装置２１１によって非接触で搬送される。

第２洗浄ステーション２２では、剥離後の上ウェハＷ１を洗浄する第２洗浄処理が行われる。かかる第２洗浄ステーション２２には、剥離後の上ウェハＷ１を洗浄する第２洗浄装置が配置される。第２洗浄装置としては、たとえば特開２０１３－０３３９２５号公報に記載の洗浄装置を用いることができる。

第２搬送領域２３には、剥離後の上ウェハＷ１の搬送を行う第３搬送装置２３１が配置される。第３搬送装置２３１は、水平方向への移動、鉛直方向への昇降および鉛直方向を中心とする旋回が可能な搬送アーム部と、この搬送アーム部の先端に取り付けられた基板保持部とを備える。第２搬送領域２３では、かかる第３搬送装置２３１により、剥離後の上ウェハＷ１を搬出ステーション２４へ搬送する処理が行われる。

搬出ステーション２４には、複数のカセット載置台が設けられており、各カセット載置台には、剥離後の上ウェハＷ１が収容されるカセットＣ１が載置される。

また、剥離システム１は、制御装置３０を備える。制御装置３０は、剥離システム１の動作を制御する。かかる制御装置３０は、たとえばコンピュータであり、制御部３１および記憶部３２を備える。記憶部３２には、接合処理などの各種処理を制御するプログラムが格納される。制御部３１は、記憶部３２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって剥離システム１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置３０の記憶部３２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

上記のように構成された剥離システム１では、まず、第１処理ブロック１０の第１搬送装置１２１が、搬入出ステーション１１に載置されたカセットＣｔから重合基板Ｔを取り出し、取り出した重合基板Ｔを待機ステーション１３へ搬入する。

たとえば、装置間の処理時間差などにより処理待ちの重合基板Ｔが生じる場合には、待機ステーション１３に設けられた一時待機部を用いて重合基板Ｔを一時的に待機させておくことができ、一連の工程間でのロス時間を短縮することができる。

つづいて、重合基板Ｔは、第１搬送装置１２１によって待機ステーション１３から取り出されて、剥離ステーション１４へ搬入される。そして、剥離ステーション１４に配置された剥離装置５が、重合基板Ｔに対して剥離処理を行う。かかる剥離処理により、重合基板Ｔは、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とに分離される。

剥離後の下ウェハＷ２は、第１搬送装置１２１によって剥離ステーション１４から取り出されて、第１洗浄ステーション１５へ搬入される。第１洗浄ステーション１５では、第１洗浄装置が、剥離後の下ウェハＷ２に対して第１洗浄処理を行う。かかる第１洗浄処理によって、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが洗浄される。

第１洗浄処理後の下ウェハＷ２は、第１搬送装置１２１によって第１洗浄ステーション１５から取り出されて、搬入出ステーション１１に載置されたカセットＣ２に収容される。その後、カセットＣ２は、搬入出ステーション１１から取り出され、回収される。こうして、下ウェハＷ２についての処理が終了する。

一方、第２処理ブロック２０では、上述した第１処理ブロック１０における処理と並行して、剥離後の上ウェハＷ１に対する処理が行われる。

第２処理ブロック２０では、まず、受渡ステーション２１に配置された第２搬送装置２１１が、剥離後の上ウェハＷ１を剥離ステーション１４から取り出して、第２洗浄ステーション２２へ搬入する。

ここで、剥離後の上ウェハＷ１は、剥離装置５によって上面側すなわち非接合面Ｗ１ｎ側が保持された状態となっており、第２搬送装置２１１は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊ側を下方から非接触で保持する。その後、第２搬送装置２１１は、保持した上ウェハＷ１を反転させたうえで、第２洗浄ステーション２２の第２洗浄装置へ載置する。

これにより、上ウェハＷ１は、接合面Ｗ１ｊを上方に向けた状態で第２洗浄装置に載置される。そして、第２洗浄装置は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを洗浄する第２洗浄処理を行う。かかる第２洗浄処理により、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される。

第２洗浄処理後の上ウェハＷ１は、第２搬送領域２３に配置された第３搬送装置２３１によって第２洗浄ステーション２２から取り出されて、搬出ステーション２４に載置されたカセットＣ１に収容される。その後、カセットＣ１は、搬出ステーション２４から取り出され、回収される。こうして、上ウェハＷ１についての処理も終了する。

このように、実施形態に係る剥離システム１は、重合基板Ｔおよび剥離後の下ウェハＷ２用のフロントエンドと、剥離後の上ウェハＷ１用のフロントエンドとを備える構成とした。

ここで、重合基板Ｔおよび剥離後の下ウェハＷ２用のフロントエンドとは、搬入出ステーション１１および第１搬送装置１２１のことであり、剥離後の上ウェハＷ１用のフロントエンドとは、搬出ステーション２４および第３搬送装置２３１のことである。

これにより、上ウェハＷ１を搬入出ステーション１１へ搬送する処理と、下ウェハＷ２を搬出ステーション２４へ搬送する処理とを並列に行うことが可能となるため、一連の基板処理を効率的に行うことができる。

また、実施形態に係る剥離システム１では、剥離ステーション１４と第２洗浄ステーション２２とが受渡ステーション２１を介して接続される。これにより、第１搬送領域１２や第２搬送領域２３を経由することなく、剥離後の上ウェハＷ１を剥離ステーション１４から第２洗浄ステーション２２へ直接搬入することが可能となるため、剥離後の上ウェハＷ１の搬送をスムーズに行うことができる。

＜剥離装置の構成＞
次に、剥離ステーション１４に設置される剥離装置５の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、実施形態に係る剥離装置５の構成を示す模式図である。

図３に示すように、剥離装置５は、処理室１００を備える。処理室１００の側面には、搬入出口（図示せず）が設けられる。搬入出口は、たとえば、第１搬送領域１２（図１参照）側と受渡ステーション２１（図１参照）側とにそれぞれ設けられる。

剥離装置５は、処理ユニット４０と、測定ユニット６０とを備え、これらは処理室１００の内部に配置される。また、実施形態に係る処理ユニット４０は、加熱チャンバー４１を有する。

加熱チャンバー４１は、保持部４２と蓋部４３とを有し、かかる保持部４２と蓋部４３との間に形成される空間を密閉構造にすることができる。保持部４２は、重合基板Ｔの下ウェハＷ２側を保持する。保持部４２は、たとえば、アルミニウムなどの金属部材で円板形状に形成され、下方に設けられる支柱部材４４で支持される。

保持部４２の上面には、吸着面４５が設けられる。吸着面４５は、多孔質体であり、たとえばＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）などの樹脂部材で形成される。

保持部４２の内部には、吸着面４５を介して外部と連通する吸引空間（図示せず）が形成される。かかる吸引空間は、吸気管４５ａを介して真空ポンプなどの吸気装置４５ｂと接続される。保持部４２は、吸気装置４５ｂの吸気によって発生する負圧を利用し、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎ（図２参照）を吸着面４５に吸着させることによって、重合基板Ｔを吸着保持する。

蓋部４３は、たとえば、下方に開口する略円筒形状を有する。蓋部４３は、処理室１００の天井部に取り付けられた駆動機構４６に支柱部材４７を介して支持される。駆動機構４６は、支柱部材４７を鉛直方向に移動させることにより、蓋部４３を昇降させる。

そして、制御部３１（図１参照）は、駆動機構４６によって蓋部４３を下降させて蓋部４３の開口部と保持部４２の周縁部とを接触させることにより、加熱チャンバー４１を密閉構造にすることができる。

また、制御部３１は、蓋部４３を上昇させて蓋部４３を保持部４２から離間させることで、加熱チャンバー４１の内部に重合基板Ｔを収容すること、および加熱チャンバー４１の内部から剥離処理された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を取り出すことができる。

また、加熱チャンバー４１は、ヒータ４８を備える。ヒータ４８は、たとえば、保持部４２の内部に設けられる。制御部３１は、ヒータ４８を動作させることにより、加熱チャンバー４１の内部を所望の温度に上昇させることができる。

なお、図３の例では、ヒータ４８が保持部４２に設けられる例について示したが、本開示はかかる例に限られず、たとえば、ヒータ４８が蓋部４３に設けられてもよいし、保持部４２および蓋部４３の両方に設けられてもよい。さらに、本開示では、加熱チャンバー４１の外部に別途加熱源が設けられ、かかる加熱源から供給される熱エネルギーによって加熱チャンバー４１の内部を加熱してもよい。

剥離装置５の測定ユニット６０は、処理ユニット４０における上ウェハＷ１の変位を測定する。実施形態に係る測定ユニット６０は、レーザ変位計６１と、測距部６２とを有する。レーザ変位計６１は、たとえば、処理室１００内において、蓋部４３の上方に配置される。すなわち、レーザ変位計６１は、加熱チャンバー４１の外側に配置される。

レーザ変位計６１は、蓋部４３に設けられる透明な窓部材４３ａを介して、保持部４２に保持される重合基板Ｔの上ウェハＷ１側にレーザ光Ｌ１を照射するとともに、かかるレーザ光Ｌ１が上ウェハＷ１で反射した光を受ける。

測距部６２は、レーザ変位計６１に接続され、レーザ変位計６１から照射したレーザ光Ｌ１、およびレーザ変位計６１で受けた上ウェハＷ１からの反射光に基づいて、レーザ変位計６１から上ウェハＷ１までの距離Ｄを測定する。

＜剥離装置の動作＞
つづいて、実施形態に係る剥離装置５の具体的な動作について、図４および図５を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係る剥離装置５が実行する剥離処理の処理手順を示すフローチャートである。

まず、制御部３１は、重合基板Ｔを処理室１００の加熱チャンバー４１内に搬入する（ステップＳ１０１）。そして、制御部３１は、吸気装置４５ｂを動作させて、重合基板Ｔの下ウェハＷ２を保持部４２で保持する（ステップＳ１０２）。

次に、制御部３１は、蓋部４３を下降させて、加熱チャンバー４１を密閉する（ステップＳ１０３）。これにより、加熱チャンバー４１の内部を効率よく昇温することができることから、重合基板Ｔの剥離処理を効率よく行うことができる。

なお、本開示において、上述のステップＳ１０３の処理は、ステップＳ１０２の処理よりも前に実施してもよいし、ステップＳ１０２の処理と並行して実施してもよい。

次に、制御部３１は、ヒータ４８を動作させて、加熱チャンバー４１の内部を所定の温度に昇温することにより、重合基板Ｔの接着層Ｊに熱エネルギーを加える（ステップＳ１０４）。たとえば、制御部３１は、加熱チャンバー４１の内部を４５０（℃）程度に加熱する。

すると、接着層Ｊの状態が熱エネルギーによって変化する（たとえば、発泡する）ことで接着力が低下し、重合基板Ｔから上ウェハＷ１が剥離し始める。

また、このステップＳ１０４の処理と並行して、制御部３１は、測定ユニット６０を動作させて、上ウェハＷ１の変位を測定する（ステップＳ１０５）。たとえば、実施形態では、制御部３１が、レーザ変位計６１から上ウェハＷ１までの距離Ｄを上ウェハＷ１の変位として測定する。

そして、制御部３１は、図５に示すように、かかる上ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）の時間経過を実時間で検知する。図５は、レーザ変位計６１から上ウェハＷ１までの距離Ｄの推移の一例を示す図である。

次に、制御部３１は、上ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）が急激に変化したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。たとえば、実施形態では、制御部３１が、剥離処理中の各時点における第１ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）の移動平均値と、直前の第１ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）の移動平均値との差分を常に測定する。

そして、ある時点における第１ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）の移動平均値と、直前の第１ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）の移動平均値との差分が所与の値よりも大きくなった場合、制御部３１は、その時点で第２ウェハＷ２が重合基板Ｔから剥離されたと判定する。かかる所与の値は、たとえば、数十（μｍ）程度である。

すなわち、制御部３１は、上ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）が急激に変化した場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、第２ウェハＷ２が重合基板Ｔから剥離されたと判定して、剥離処理を終了する（ステップＳ１０７）。

そして、制御部３１は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を処理室１００から搬出して（ステップＳ１０８）、処理を完了する。一方で、上ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）が急激に変化していない場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、ステップＳ１０４およびＳ１０５の処理に戻る。

たとえば、図５の例では、接着層Ｊが発泡して膨らみ、重合基板Ｔの厚みが急激に増えることで第１ウェハＷ１の剥離が完了することから、剥離が完了する際にはレーザ変位計６１から上ウェハＷ１までの距離Ｄが急激に減少する。

このように、実施形態では、第２ウェハＷ２を保持しながら剥離処理を実施している重合基板Ｔにおいて、保持されていない第１ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）に基づいて剥離処理が完了したか否かを判定する。

これにより、上ウェハＷ１の剥離が完了したことを精度よく検知することができることから、かかる検知した時点で剥離処理（ここでは、加熱チャンバー４１での熱処理）を終了させることができる。

したがって、実施形態によれば、剥離処理に余分な時間を使うことを抑制することができることから、剥離処理を効率化することができる。

また、実施形態では、上ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）が急激に変化した場合に、上ウェハＷ１が剥離されたと判定するとよい。これにより、上ウェハＷ１の剥離が完了したことをすばやく検知することができることから、剥離処理をさらに効率化することができる。

なお、上記の実施形態では、剥離処理中の各時点における第１ウェハＷ１の変位の移動平均値と、直前の第１ウェハＷ１の変位の移動平均値との差分に基づいて、上ウェハＷ１の変位が急激に変化したか否かを判定する例について示した。しかしながら、本開示はかかる例に限られず、各種の公知の手法を用いて、上ウェハＷ１の変位が急激に変化したか否かを判定してもよい。

また、上記の実施形態では、上ウェハＷ１の変位としてレーザ変位計６１から上ウェハＷ１までの距離Ｄを用いる例について示したが、本開示はかかる例に限られず、たとえば別の基準点に対する上ウェハＷ１の相対位置を上ウェハＷ１の変位として用いてもよい。

また、実施形態では、測定ユニット６０が、上ウェハＷ１に対して非接触でかかる上ウェハＷ１の変位を測定するとよい。これにより、上ウェハＷ１が破損することを抑制することができる。

なお、上記の実施形態では、測定ユニット６０がレーザ変位計６１によって上ウェハＷ１の変位を測定する例について示したが、本開示はかかる例に限られない。

たとえば、測定ユニット６０は、超音波変位計によって上ウェハＷ１の変位を測定してもよいし、カメラによって上ウェハＷ１の変位を測定してもよい。また、カメラによって上ウェハＷ１の変位を測定する場合、かかるカメラは、重合基板Ｔの側方に配置されるとよい。

また、実施形態では、測定ユニット６０が、蓋部４３の窓部材４３ａを介して上ウェハＷ１の変位を測定するとよい。これにより、重合基板Ｔの周囲を密閉状態に保ちながら上ウェハＷ１の変位を測定することができるため、重合基板Ｔの剥離処理時間をさらに短くすることができる。

したがって、実施形態によれば、剥離処理をさらに効率化することができる。

＜変形例１＞
つづいて、実施形態の各種変形例について、図６～図１１を参照しながら説明する。図６は、実施形態の変形例１に係る重合基板Ｔの模式断面図である。図６に示すように、変形例１の重合基板Ｔは、接着層Ｊと第１ウェハＷ１との間にアブレーション層Ａが配置されることが上記の実施形態と異なる。

かかるアブレーション層Ａは、エネルギー吸収層の別の一例であり、後述するレーザ照射部５１（図７参照）から照射されるレーザ光Ｌ２（図７参照）を吸収して、溶融・蒸発する性質を有する。アブレーション層Ａは、たとえば、ＬＴＨＣ（Light to Heat Conversion：光熱変換）膜やＡｌ（アルミニウム）膜などで構成される。

図７は、実施形態の変形例１に係る剥離装置５の構成を示す模式図である。図７に示すように、変形例１の剥離装置５は、上記の実施形態と同様に、処理ユニット４０および測定ユニット６０を備える。

また、変形例１に係る処理ユニット４０は、駆動機構４９によって回転可能な保持部４２と、レーザ照射部５１とを有する。保持部４２は、吸気装置４５ｂの吸気によって発生する負圧を利用し、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎ（図６参照）を吸着面４５に吸着させることによって、重合基板Ｔを吸着保持する。

レーザ照射部５１は、保持部４２の上方において水平方向に移動可能に構成され、下方に向けてレーザ光Ｌ２を照射する。かかるレーザ光Ｌ２は、たとえば、ガウシアン分布よりもエネルギー分布が均一であるトップハット分布を有する。

そして、制御部３１は、レーザ照射部５１を制御して、レーザ光Ｌ２を保持部４２に保持される重合基板Ｔのアブレーション層Ａ（図６参照）に向けてスイープしながら照射することで全てのアブレーション層Ａを削り、重合基板Ｔから第１ウェハＷ１を剥離する。

すなわち、この変形例１では、アブレーション層Ａに光エネルギーを加えることで、重合基板Ｔから第１ウェハＷ１を剥離する。

また、変形例１のレーザ変位計６１は、レーザ照射部５１と同じ環境下に配置され、保持部４２に保持される重合基板Ｔの上ウェハＷ１側にレーザ光Ｌ１を照射するとともに、かかるレーザ光Ｌ１が上ウェハＷ１で反射した光を受ける。これにより、測定ユニット６０は、レーザ変位計６１から上ウェハＷ１までの距離Ｄを測定する。

図８は、実施形態の変形例１に係る剥離装置５が実行する剥離処理の処理手順を示すフローチャートである。まず、制御部３１は、重合基板Ｔを処理室１００内に搬入する（ステップＳ２０１）。そして、制御部３１は、吸気装置４５ｂを動作させて、重合基板Ｔの下ウェハＷ２を保持部４２で保持する（ステップＳ２０２）。

次に、制御部３１は、レーザ照射部５１を動作させて、重合基板Ｔのアブレーション層Ａに光エネルギーを加える（ステップＳ２０３）。また、このステップＳ２０３の処理と並行して、制御部３１は、測定ユニット６０を動作させて、上ウェハＷ１の変位を測定する（ステップＳ２０４）。たとえば、変形例１では、制御部３１が、レーザ変位計６１から上ウェハＷ１までの距離Ｄを上ウェハＷ１の変位として測定する。

次に、制御部３１は、上ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）が急激に変化したか否かを判定する（ステップＳ２０５）。そして、上ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）が急激に変化した場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、制御部３１は、第２ウェハＷ２が重合基板Ｔから剥離されたと判定して、剥離処理を終了する（ステップＳ２０６）。

そして、制御部３１は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を処理室１００から搬出して（ステップＳ２０７）、処理を完了する。一方で、上ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）が急激に変化していない場合（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、ステップＳ２０３およびＳ２０４の処理に戻る。

この変形例１では、たとえば、アブレーション層Ａが削られて、重合基板Ｔの厚みが急激に減少することで第１ウェハＷ１の剥離が完了することから、剥離が完了する際にはレーザ変位計６１から上ウェハＷ１までの距離Ｄが急激に増加する。

このように、変形例１においても、上記の実施形態と同様に、第２ウェハＷ２を保持しながら剥離処理を実施している重合基板Ｔにおいて、保持されていない第１ウェハＷ１の変位（距離Ｄ）に基づいて剥離処理が完了したか否かを判定する。

これにより、上ウェハＷ１の剥離が完了したことを精度よく検知することができることから、かかる検知した時点で剥離処理（ここでは、レーザ照射部５１のレーザ照射処理）を終了させることができる。

したがって、変形例１によれば、剥離処理に余分な時間を使うことを抑制することができることから、剥離処理を効率化することができる。

なお、ここまで説明した変形例１では、第１ウェハＷ１と第２ウェハＷ２との間に設けられるアブレーション層Ａにレーザ光Ｌ２を照射して第１ウェハＷ１を剥離する例について示したが、本開示はかかる例に限られない。

たとえば、第１ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと第２ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとにそれぞれシリコン酸化膜が形成され、このシリコン酸化膜同士が直接接合する重合基板Ｔにおいて、エネルギー吸収層であるシリコン酸化膜にレーザ光Ｌ２を照射して剥離処理を実施してもよい。

この場合でも、剥離処理が完了する際には重合基板Ｔの厚みが急激に変化することから、第１ウェハＷ１の変位を測定ユニット６０で測定することで、上ウェハＷ１の剥離が完了したことを精度よく検知することができる。

また、本開示では、図２に示した重合基板Ｔの接着層Ｊに対してレーザ光Ｌを照射し、接着層Ｊの状態を変化させる（たとえば、発泡させる）ことで、重合基板Ｔから上ウェハＷ１を剥離してもよい。

この場合でも、剥離処理が完了する際には重合基板Ｔの厚みが急激に変化することから、第１ウェハＷ１の変位を測定ユニット６０で測定することで、上ウェハＷ１の剥離が完了したことを精度よく検知することができる。

＜変形例２＞
図９は、実施形態の変形例２に係る剥離処理を説明するための図である。図９の（ａ）に示すように、変形例２では、重合基板Ｔを構成する第１ウェハＷ１と第２ウェハＷ２との間に、接着層Ｊおよびエネルギー吸収層Ｅが配置される。

変形例２では、たとえば、第２ウェハＷ２の接合面Ｗ２Ｊに接するように接着層Ｊが位置し、第１ウェハＷ１の接合面Ｗ１Ｊに接するようにエネルギー吸収層Ｅが位置する。かかるエネルギー吸収層Ｅは、熱エネルギーおよび光エネルギーの少なくとも一方を吸収する層であり、たとえば、レーザ光Ｌ２（図７参照）を吸収して発熱する。

そして、変形例２では、制御部３１（図１参照）が、重合基板Ｔのエネルギー吸収層Ｅにレーザ光Ｌ２を照射する。これにより、エネルギー吸収層Ｅが昇温し、接着層Ｊの状態が変化する（たとえば、発泡する）ことで、図９の（ｂ）に示すように、重合基板Ｔから上ウェハＷ１が剥離する。

この際、変形例２では、第１ウェハＷ１の接合面Ｗ１Ｊにはエネルギー吸収層Ｅが残る一方、第２ウェハＷ２の接合面Ｗ２Ｊからは大半の接着層Ｊが無くなる。すなわち、変形例２では、熱エネルギーおよび光エネルギーの少なくとも一方を吸収する層（この場合、エネルギー吸収層Ｅ）と、剥離処理によって無くなる層とが別になっている。

この場合でも、剥離処理が完了する際には重合基板Ｔの厚みが急激に変化することから、第１ウェハＷ１の変位を測定ユニット６０（図７参照）で測定することで、上ウェハＷ１の剥離が完了したことを精度よく検知することができる。

なお、この変形例２では、エネルギー吸収層Ｅに光エネルギーを吸収させることで接着層Ｊを変化させる場合に限られず、エネルギー吸収層Ｅに熱エネルギーを吸収させることで接着層Ｊを変化させてもよい。

＜変形例３＞
図１０は、実施形態の変形例２に係る剥離処理を説明するための図である。図１０の（ａ）に示すように、変形例３では、上述の変形例２と同様に、重合基板Ｔを構成する第１ウェハＷ１と第２ウェハＷ２との間に、接着層Ｊおよびエネルギー吸収層Ｅが配置される。

そして、変形例３では、制御部３１（図１参照）が、重合基板Ｔのエネルギー吸収層Ｅにレーザ光Ｌ２を照射する。これにより、エネルギー吸収層Ｅが昇温し、接着層Ｊとエネルギー吸収層Ｅとの間の接着力が低下することで、図１０の（ｂ）に示すように、重合基板Ｔから上ウェハＷ１が剥離する。

この際、変形例３では、第１ウェハＷ１の接合面Ｗ１Ｊにはエネルギー吸収層Ｅが残るとともに、第２ウェハＷ２の接合面Ｗ２Ｊには接着層Ｊが残る。

この場合でも、剥離処理が完了する際には重合基板Ｔの厚みが急激に変化することから、第１ウェハＷ１の変位を測定ユニット６０（図７参照）で測定することで、上ウェハＷ１の剥離が完了したことを精度よく検知することができる。

なお、この変形例３では、エネルギー吸収層Ｅに光エネルギーを吸収させることで接着層Ｊとエネルギー吸収層Ｅとの間の接着力を低下させる場合に限られない。たとえば、変形例３では、エネルギー吸収層Ｅに熱エネルギーを吸収させることで接着層Ｊとエネルギー吸収層Ｅとの間の接着力を低下させてもよい。

＜変形例４＞
図１１は、実施形態の変形例４に係る剥離処理を説明するための図である。図１１の（ａ）に示すように、変形例４では、第１ウェハＷの接合面Ｗ１Ｊに、エネルギー吸収層Ｅを介して第１デバイス層Ｄ１が形成される。また、第２ウェハＷ２の接合面Ｗ２Ｊには、第２デバイス層Ｄ２が形成される。

そして、変形例４では、図１１の（ｂ）に示すように、第１デバイス層Ｄ１と第２デバイス層Ｄ２との間が公知の技術によって接合されることで、重合基板Ｔが形成される。

そして、変形例４では、制御部３１（図１参照）が、重合基板Ｔのエネルギー吸収層Ｅにレーザ光Ｌ２を照射する。これにより、エネルギー吸収層Ｅが昇温し、第１ウェハＷ１とエネルギー吸収層Ｅとの間の接着力が低下することで、図１１の（ｃ）に示すように、重合基板Ｔから上ウェハＷ１が剥離する。

この際、変形例４では、第２ウェハＷ２の接合面Ｗ２Ｊに第２デバイス層Ｄ１、第１デバイス層Ｄ１および接着層Ｊが残る。

この場合でも、剥離処理が完了する際には重合基板Ｔの厚みが急激に変化することから、第１ウェハＷ１の変位を測定ユニット６０（図７参照）で測定することで、上ウェハＷ１の剥離が完了したことを精度よく検知することができる。

なお、この変形例４では、エネルギー吸収層Ｅに光エネルギーを吸収させることで第１ウェハＷ１とエネルギー吸収層Ｅとの間の接着力を低下させる場合に限られない。たとえば、変形例３では、エネルギー吸収層Ｅに熱エネルギーを吸収させることで第１ウェハＷ１とエネルギー吸収層Ｅとの間の接着力を低下させてもよい。

実施形態に係る基板処理装置（剥離装置５）は、処理ユニット４０と、測定ユニット６０と、制御部３１と、を備える。処理ユニット４０は、重合基板Ｔにおける一方の基板（第２ウェハＷ２）を保持しながら、エネルギー吸収層Ｅ（接着層Ｊ、アブレーション層Ａ）に熱エネルギーおよび光エネルギーの少なくとも一方を加えて、他方の基板（第１ウェハＷ１）を剥離する。かかる重合基板Ｔは、一対の基板（第１ウェハＷ１、第２ウェハＷ２）同士の間にエネルギー吸収層Ｅ（接着層Ｊ、アブレーション層Ａ）が形成される。測定ユニット６０は、処理ユニット４０における他方の基板（第１ウェハＷ１）の変位を測定する。制御部３１は、各部を制御する。また、制御部３１は、他方の基板（第１ウェハＷ１）の変位に基づいて他方の基板（第１ウェハＷ１）が剥離されたか否かを判定する。これにより、剥離処理を効率化することができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（剥離装置５）において、制御部３１は、他方の基板（第１ウェハＷ１）の変位が急激に変化した場合に、他方の基板（第１ウェハＷ１）が剥離されたと判定する。これにより、剥離処理をさらに効率化することができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（剥離装置５）において、測定ユニット６０は、他方の基板（第１ウェハＷ１）に対して非接触で変位を測定する。これにより、上ウェハＷ１が破損することを抑制することができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（剥離装置５）において、測定ユニット６０は、レーザ変位計６１、超音波変位計およびカメラの少なくとも１つを有する。これにより、上ウェハＷ１が破損することを抑制することができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（剥離装置５）において、処理ユニット４０は、エネルギー吸収層Ｅ（接着層Ｊ、アブレーション層Ａ）に熱エネルギーを加える密閉構造の加熱チャンバー４１を有する。また、測定ユニット６０は、加熱チャンバー４１の外側から他方の基板（第１ウェハＷ１）の変位を測定する。これにより、剥離処理をさらに効率化することができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（剥離装置５）において、処理ユニット４０は、エネルギー吸収層Ｅ（接着層Ｊ、アブレーション層Ａ）に光エネルギーを加えるレーザ照射部５１を有する。また、測定ユニット６０は、レーザ照射部５１と同じ環境下に配置される。これにより、剥離処理を効率化することができる。

また、実施形態に係る基板処理方法は、加える工程（ステップＳ１０４、Ｓ２０３）と、測定する工程（ステップＳ１０５、Ｓ２０４）と、判定する工程（ステップＳ１０６、Ｓ２０５）とを含む。加える工程は、重合基板Ｔにおける一方の基板（第２ウェハＷ２）を保持しながら、エネルギー吸収層Ｅ（接着層Ｊ、アブレーション層Ａ）に熱エネルギーおよび光エネルギーの少なくとも一方を加える。重合基板Ｔには、一対の基板（第１ウェハＷ１、第２ウェハＷ２）同士の間にエネルギー吸収層Ｅ（接着層Ｊ、アブレーション層Ａ）が形成される。測定する工程（ステップＳ１０５、Ｓ２０４）は、加える工程（ステップＳ１０４、Ｓ２０３）において、他方の基板（第１ウェハＷ１）の変位を測定する。判定する工程（ステップＳ１０６、Ｓ２０５）は、他方の基板（第１ウェハＷ１）の変位に基づいて他方の基板（第１ウェハＷ１）が剥離されたか否かを判定する。これにより、剥離処理を効率化することができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上記の実施形態では、重合基板Ｔから上ウェハＷ１を剥離する例について示したが、本開示はかかる例に限られず、たとえば重合基板Ｔから下ウェハＷ２が剥離されてもよい。

今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣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 剥離システム
５ 剥離装置（基板処理装置の一例）
３１ 制御部
４０ 処理ユニット
４１ 加熱チャンバー
４２ 保持部
４３ 蓋部
５１ レーザ照射部
６０ 測定ユニット
６１ レーザ変位計
Ａ アブレーション層（エネルギー吸収層の一例）
Ｄ 距離（変位の一例）
Ｅ エネルギー吸収層
Ｊ 接着層（エネルギー吸収層の一例）
Ｔ 重合基板
Ｗ１ 上ウェハ（基板および他方の基板の一例）
Ｗ２ 下ウェハ（基板および一方の基板の一例）

Claims (7)

1. 一対の基板同士の間にエネルギー吸収層が形成された重合基板における一方の基板を保持しながら、前記エネルギー吸収層に熱エネルギーおよび光エネルギーの少なくとも一方を加えて、他方の基板を剥離する処理ユニットと、
   前記処理ユニット内に位置する前記他方の基板の変位を測定する測定ユニットと、
   各部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記他方の基板の変位に基づいて前記他方の基板が剥離されたか否かを判定する
   基板処理装置。
2. 前記制御部は、
   前記他方の基板の変位が急激に変化した場合に、前記他方の基板が剥離されたと判定する
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記測定ユニットは、
   前記他方の基板に対して非接触で変位を測定する
   請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記測定ユニットは、
   レーザ変位計、超音波変位計およびカメラの少なくとも１つを有する
   請求項１または２に記載の基板処理装置。
5. 前記処理ユニットは、前記エネルギー吸収層に熱エネルギーを加える密閉構造の加熱チャンバーを有し、
   前記測定ユニットは、前記加熱チャンバーの外側から前記他方の基板の変位を測定する
   請求項１または２に記載の基板処理装置。
6. 前記処理ユニットは、前記エネルギー吸収層に光エネルギーを加えるレーザ照射部を有し、
   前記測定ユニットは、前記レーザ照射部と同じ環境下に配置される
   請求項１または２に記載の基板処理装置。
7. 一対の基板同士の間にエネルギー吸収層が形成された重合基板における一方の基板を保持しながら、前記エネルギー吸収層に熱エネルギーおよび光エネルギーの少なくとも一方を加える工程と、
   前記加える工程において、他方の基板の変位を測定する工程と、
   前記他方の基板の変位に基づいて前記他方の基板が剥離されたか否かを判定する工程と、
   を含む基板処理方法。

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