JP7814972B2 - Method for processing laminated substrates and substrate processing system - Google Patents
Method for processing laminated substrates and substrate processing systemInfo
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Description
本開示は、重合基板の処理方法及び基板処理システムに関する。
The present disclosure relates to a method for processing a polymeric substrate and a substrate processing system.
特許文献1には、第1の基板と第2の基板が接合された重合基板において、除去対象の第1の基板の周縁部と中央部の境界に沿って第1の基板の内部に改質層を形成する改質層形成装置と、前記改質層を基点として第1の基板の周縁部を除去する周縁除去装置と、を有する基板処理システムが開示されている。 Patent Document 1 discloses a substrate processing system that includes a modified layer forming device that forms a modified layer inside the first substrate to be removed along the boundary between the peripheral and central portions of the first substrate, which is a laminated substrate formed by bonding a first substrate and a second substrate, and a peripheral edge removing device that removes the peripheral portion of the first substrate using the modified layer as a base point.
本開示にかかる技術は、第1の基板と第2の基板が接合された重合基板において、第1の基板の周縁部を適切に除去する。 The technology disclosed herein appropriately removes the peripheral edge of a first substrate in a laminated substrate in which a first substrate and a second substrate are bonded together.
本開示の一態様は、第1の基板と第2の基板が接合された重合基板の処理方法であって、前記第1の基板と前記第2の基板の界面には、少なくとも第1の膜と第2の膜が形成され、前記第1の基板と前記第2の基板の界面における前記第1の膜において接合力が低下した第1の未接合領域を形成することと、前記第1の基板における前記第2の膜と前記第1の基板の界面において接合力が低下した第2の未接合領域を形成することと、を含む。 One aspect of the present disclosure is a method for treating a laminated substrate in which a first substrate and a second substrate are bonded, in which at least a first film and a second film are formed at the interface between the first substrate and the second substrate, and includes forming a first unbonded region in the first film at the interface between the first substrate and the second substrate, where the bonding strength is reduced, and forming a second unbonded region in the first substrate, where the bonding strength is reduced, at the interface between the second film and the first substrate.
本開示によれば、第1の基板と第2の基板が接合された重合基板において、第1の基板の周縁部を適切に除去することができる。 According to the present disclosure, in a laminated substrate in which a first substrate and a second substrate are bonded together, the peripheral edge of the first substrate can be appropriately removed.
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を含むデバイス層および接合用膜(例えば酸化膜)が形成された第1の基板(半導体などのシリコン基板)と第2の基板が接合された重合基板において、第1の基板の周縁部を除去すること、いわゆるエッジトリムが行われる場合がある。 In the manufacturing process of semiconductor devices, edge trimming, or the removal of the peripheral edge of a first substrate, may be performed on a composite substrate formed by bonding a first substrate (a silicon substrate such as a semiconductor) and a second substrate, the first substrate having a device layer containing multiple electronic circuits and a bonding film (e.g., an oxide film) formed on its surface.
第1の基板のエッジトリムは、例えば特許文献1に開示された基板処理システムを用いて行われる。すなわち、第1の基板の内部に内部用レーザ光を照射することで改質層を形成し、当該改質層を基点として第1の基板から周縁部を除去する。また特許文献1に記載の基板処理システムによれば、第1の基板と第2の基板の界面に形成された酸化膜に界面用レーザ光を照射することで改質面を形成し、これにより周縁部における第1の基板と第2の基板の接合力を低下させて周縁部の除去を適切に行うことを図っている。 Edge trimming of the first substrate is performed using, for example, the substrate processing system disclosed in Patent Document 1. That is, a modified layer is formed by irradiating the interior of the first substrate with internal laser light, and the peripheral portion of the first substrate is removed using this modified layer as a starting point. Furthermore, according to the substrate processing system described in Patent Document 1, a modified surface is formed by irradiating an oxide film formed at the interface between the first and second substrates with interface laser light, thereby reducing the bonding strength between the first and second substrates at the peripheral portion and allowing for appropriate removal of the peripheral portion.
ところで、除去対象の周縁部における第1の基板と第2の基板の界面には、例えば前工程における基板処理の結果や、第1の基板と第2の基板の接合時の条件等の種々の要因により、前記したデバイス層と接合用膜(酸化膜)が混在する場合がある。換言すれば、前記したように第1の基板の表面にはデバイス層および接合用膜が形成されるが、除去対象の周縁部における第1の基板の表面には、デバイス層との接合部分と、接合用膜との接合部分とが混在する場合がある。 However, at the interface between the first and second substrates in the peripheral area of the removal target, the device layer and the bonding film (oxide film) may be present together, depending on various factors, such as the results of substrate processing in a previous process or the conditions when bonding the first and second substrates. In other words, as described above, the device layer and bonding film are formed on the surface of the first substrate, but the surface of the first substrate in the peripheral area of the removal target may include a mixture of a bonding portion with the device layer and a bonding portion with the bonding film.
特許文献1にも開示があるように、前記した改質面の形成に際しては第1の基板と第2の基板の界面に形成された酸化膜に対して界面用レーザ光を照射するが、この界面用レーザ光の照射範囲においてデバイス層と接合用膜が混在する場合、改質面を適切に形成できず、第1の基板の周縁部を適切に除去できないおそれがある。 As disclosed in Patent Document 1, when forming the modified surface, the oxide film formed at the interface between the first and second substrates is irradiated with interface laser light. However, if the device layer and the bonding film are mixed within the irradiation area of this interface laser light, the modified surface may not be formed properly, and the peripheral edge of the first substrate may not be properly removed.
本開示に係る技術は上記事情に鑑みてなされたものであり、第1の基板と第2の基板が接合された重合基板において、第1の基板の周縁部を適切に除去する。以下、本実施形態にかかる処理システムとしてのウェハ処理システムおよび処理方法としてのウェハ処理方法ついて、図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The technology disclosed herein has been developed in light of the above circumstances, and in a laminated substrate in which a first substrate and a second substrate are bonded together, the peripheral edge of the first substrate is appropriately removed. Below, a wafer processing system as a processing system and a wafer processing method as a processing method according to this embodiment will be described with reference to the drawings. Note that in this specification and drawings, elements having substantially the same functional configuration will be assigned the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
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とが接合された重合ウェハTに対して処理を行う。ウェハは基板の一例である。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。 In a wafer processing system 1 according to this embodiment, which will be described later, processing is performed on a bonded wafer T, which is formed by bonding a first wafer W and a second wafer S, as shown in FIG. 1. A wafer is an example of a substrate. Hereinafter, the surface of the first wafer W that is bonded to the second wafer S will be referred to as the front surface Wa, and the surface opposite the front surface Wa will be referred to as the back surface Wb. Similarly, the surface of the second wafer S that is bonded to the first wafer W will be referred to as the front surface Sa, and the surface opposite the front surface Sa will be referred to as the back surface Sb.
第1のウェハWは、例えばシリコン基板等の半導体ウェハであって、表面Wa側に複数のデバイスを含むデバイス層Dwが形成されている。また、デバイス層Dwにはさらに接合用膜Fwが形成され、当該接合用膜Fwを介して第2のウェハSと接合されている。接合用膜Fwとしては、例えば酸化膜(THOX膜、SiO2膜、TEOS膜)、SiC膜、SiCN膜又は接着剤などが用いられる。なお、第1のウェハW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Wの外端部から径方向に0.5mm~3mmの範囲である。なお、以下の説明のおいては、第1のウェハWにおける除去対象の周縁部Weよりも径方向内側の領域を中央部Wcという場合がある。 The first wafer W is a semiconductor wafer such as a silicon substrate, and has a device layer Dw including multiple devices formed on its front surface Wa. A bonding film Fw is further formed on the device layer Dw, and the first wafer W is bonded to the second wafer S via the bonding film Fw. Examples of the bonding film Fw include an oxide film (THOX film, SiO 2 film, TEOS film), a SiC film, a SiCN film, or an adhesive. The peripheral edge We of the first wafer W is chamfered, and the cross-section of the peripheral edge We decreases in thickness toward its tip. The peripheral edge We is the portion to be removed in the edge trimming process described below, and extends, for example, from 0.5 mm to 3 mm radially from the outer edge of the first wafer W. In the following description, the region of the first wafer W radially inward of the peripheral edge We to be removed may be referred to as the central region We.
第2のウェハSは、例えば第1のウェハWと同様の構成を有しており、表面Saにはデバイス層Ds及び接合用膜Fs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Sはデバイス層Ds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W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Sは第1のウェハWのデバイス層Dwを保護する保護材として機能する。 The second wafer S has, for example, a configuration similar to that of the first wafer W, with a device layer Ds and a bonding film Fs formed on the surface Sa, and the peripheral edge being chamfered. Note that the second wafer S does not have to be a device wafer on which the device layer Ds is formed, but may also be, for example, a support wafer that supports the first wafer W. In such a case, the second wafer S functions as a protective material that protects the device layer Dw of the first wafer W.
処理対象の重合ウェハTは以上のように構成されている。すなわち、第1のウェハWと第2のウェハSとの界面(接合される側の面である表面Waと表面Saの間)には、接合用膜Fw、Fs及びデバイス層Dw、Dsが形成されている。換言すれば、後述するエッジトリムにおいてレーザ光が照射される「第1のウェハWと第2のウェハSとの界面」には、第1のウェハWの表面Wa、第2のウェハSの表面Sa、接合用膜Fw、Fs及びデバイス層Dw、Dsが含まれるものとする。 The laminated wafer T to be processed is configured as described above. That is, bonding films Fw, Fs and device layers Dw, Ds are formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S (between the surfaces Wa and Sa, which are the surfaces to be bonded). In other words, the "interface between the first wafer W and the second wafer S" onto which laser light is irradiated in the edge trimming described below includes the surface Wa of the first wafer W, the surface Sa of the second wafer S, the bonding films Fw, Fs, and the device layers Dw, Ds.
なお、後述のエッジトリムにおいてレーザ光が照射される、除去対象の周縁部Weにおける第1のウェハWと第2のウェハSの界面には、図2に示すようにデバイス層Dwと接合用膜Fwが混在する場合がある。より具体的には、第1のウェハWの表面に形成されるデバイス層Dwは、種々の要因により、除去対象の周縁部Weまでその形成範囲が逸脱する場合がある。
本実施形態にかかるウェハ処理システム1では、このようにデバイス層Dwの形成範囲が除去対象の周縁部Weに逸脱しているであっても、当該周縁部Weを重合ウェハTから適切に除去する。
2, the device layer Dw and the bonding film Fw may be mixed at the interface between the first wafer W and the second wafer S at the peripheral edge We to be removed, where the laser light is irradiated in the edge trimming described below. More specifically, the device layer Dw formed on the surface of the first wafer W may extend beyond the peripheral edge We to be removed due to various factors.
In the wafer processing system 1 according to this embodiment, even if the formation range of the device layer Dw deviates from the peripheral edge portion We to be removed, the peripheral edge portion We is appropriately removed from the overlapping wafer T.
図3に示すようにウェハ処理システム1は、搬入出ステーション2と処理ステーション3を一体に接続した構成を有している。搬入出ステーション2では、例えば外部との間で複数の重合ウェハTを収容可能なカセットCが搬入出される。処理ステーション3は、重合ウェハTに対して所望の処理を施す各種処理装置を備えている。 As shown in FIG. 3, wafer processing system 1 has a configuration in which load/unload station 2 and processing station 3 are integrally connected. In load/unload station 2, for example, a cassette C capable of containing multiple overlapping wafers T is loaded and unloaded between the load/unload station 2 and the outside. Processing station 3 is equipped with various processing devices that perform the desired processing on overlapping wafers T.
搬入出ステーション2には、複数の重合ウェハTを収容可能なカセットCを載置するカセット載置台10が設けられている。また、カセット載置台10のX軸正方向側には、当該カセット載置台10に隣接してウェハ搬送装置20が設けられている。ウェハ搬送装置20は、Y軸方向に延伸する搬送路21上を移動し、カセット載置台10のカセットCと後述のトランジション装置30との間で重合ウェハTを搬送可能に構成されている。 The loading/unloading station 2 is provided with a cassette mounting table 10 on which a cassette C capable of storing multiple overlapping wafers T is mounted. Furthermore, a wafer transfer device 20 is provided adjacent to the cassette mounting table 10 on the positive X-axis side of the cassette mounting table 10. The wafer transfer device 20 moves on a transfer path 21 extending in the Y-axis direction, and is configured to be able to transfer overlapping wafers T between the cassette C on the cassette mounting table 10 and a transition device 30, which will be described later.
搬入出ステーション2には、ウェハ搬送装置20のX軸正方向側において、当該ウェハ搬送装置20に隣接して、重合ウェハTを処理ステーション3との間で受け渡すためのトランジション装置30が設けられている。 In the loading/unloading station 2, a transition device 30 is provided adjacent to the wafer transfer device 20 on the positive X-axis side of the wafer transfer device 20, for transferring the overlapped wafer T between the processing station 3 and the wafer transfer device 20.
処理ステーション3には、ウェハ搬送装置40、界面改質装置50、内部改質装置60、周縁除去装置70及び洗浄装置80が配置されている。 Processing station 3 is equipped with a wafer transfer device 40, an interface modification device 50, an internal modification device 60, an edge removal device 70, and a cleaning device 80.
ウェハ搬送装置40は、トランジション装置30のX軸正方向側に設けられている。ウェハ搬送装置40は、X軸方向に延伸する搬送路41上を移動自在に構成され、搬入出ステーション2のトランジション装置30、界面改質装置50、内部改質装置60、周縁除去装置70及び洗浄装置80に対して重合ウェハTを搬送可能に構成されている。 The wafer transfer device 40 is located on the positive X-axis side of the transition device 30. The wafer transfer device 40 is configured to be freely movable on a transfer path 41 extending in the X-axis direction, and is configured to be able to transfer the overlapped wafer T to the transition device 30, interface modification device 50, internal modification device 60, edge removal device 70, and cleaning device 80 in the transfer station 2.
第1のレーザ照射部としての界面改質装置50は、第1のウェハWと第2のウェハSの界面に界面用レーザ光L1(図6を参照)をパルス状に照射し、第1のウェハWと第2のウェハSとの接合力が低下された第1の未接合領域Ae1を形成する。界面用レーザ光L1としては、例えば第1のウェハWと第2のウェハSの界面に形成された接合用膜Fwに吸収され、且つデバイス層Dwで反射する波長を有するレーザ光、例えばCO2レーザ等の赤外波長を有するレーザ光が選択される。 The interface modification device 50 serving as the first laser irradiation unit irradiates the interface between the first wafer W and the second wafer S with pulsed interface laser light L1 (see FIG. 6 ) to form a first unbonded region Ae1 where the bonding strength between the first wafer W and the second wafer S is reduced. As the interface laser light L1, for example, laser light having a wavelength that is absorbed by the bonding film Fw formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S and reflected by the device layer Dw, for example, laser light having an infrared wavelength such as a CO 2 laser, is selected.
図4及び図5に示すように、界面改質装置50は、重合ウェハTを上面で保持するチャック100を有している。チャック100は、第1のウェハWが上側であって第2のウェハSが下側に配置された状態で、第2のウェハSの裏面Sbを吸着保持する。チャック100は、エアベアリング101を介して、スライダテーブル102に支持されている。スライダテーブル102の下面側には、回転機構103が設けられている。回転機構103は、駆動源として例えばモータを内蔵している。チャック100は、回転機構103によってエアベアリング101を介して、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。スライダテーブル102は、その下面側に設けられた移動機構104を介して、基台105上においてY軸方向に延伸して設けられるレール106上を移動自在に構成されている。なお、移動機構104の駆動源は特に限定されるものではないが、例えばリニアモータが用いられる。 As shown in Figures 4 and 5, the interface modification device 50 has a chuck 100 that holds the overlapped wafer T on its upper surface. With the first wafer W on top and the second wafer S on the bottom, the chuck 100 suction-holds the back surface Sb of the second wafer S. The chuck 100 is supported by a slider table 102 via an air bearing 101. A rotation mechanism 103 is provided on the underside of the slider table 102. The rotation mechanism 103 incorporates, for example, a motor as a drive source. The chuck 100 is configured to be rotatable about a vertical axis by the rotation mechanism 103 via the air bearing 101. The slider table 102 is configured to be movable on rails 106 extending in the Y-axis direction on a base 105 via a movement mechanism 104 provided on its underside. The drive source of the movement mechanism 104 is not particularly limited, but a linear motor, for example, is used.
チャック100の上方にはレーザ照射部110が設けられている。レーザ照射部110は、レーザヘッド111とレンズ112を備える。レンズ112は、レーザヘッド111の下面に設けられた筒状の部材であり、チャック100に保持された重合ウェハTの内部、より具体的には第1のウェハWと第2のウェハSの界面に界面用レーザ光L1を照射する。これによって、重合ウェハTの内部において界面用レーザ光L1が照射された部分を改質し、第1のウェハWと第2のウェハSの接合力が低下した第1の未接合領域Ae1を形成する。第1の未接合領域Ae1は、一例において第1のウェハWの表面Waに接合用膜Fwが形成された領域と対応する界面に形成される。 A laser irradiation unit 110 is provided above the chuck 100. The laser irradiation unit 110 includes a laser head 111 and a lens 112. The lens 112 is a cylindrical member provided on the underside of the laser head 111, and irradiates the interior of the overlapped wafer T held by the chuck 100, more specifically the interface between the first wafer W and the second wafer S, with interface laser light L1. This modifies the portion of the overlapped wafer T irradiated with the interface laser light L1, forming a first unbonded region Ae1 in which the bonding strength between the first wafer W and the second wafer S is reduced. In one example, the first unbonded region Ae1 is formed at the interface corresponding to the region where the bonding film Fw is formed on the front surface Wa of the first wafer W.
レーザヘッド111は、支持部材113に支持されている。レーザヘッド111は、鉛直方向に延伸するレール114に沿って、昇降機構115により昇降自在に構成されている。またレーザヘッド111は、移動機構116によってY軸方向に移動自在に構成されている。なお、昇降機構115及び移動機構116はそれぞれ、支持柱117に支持されている。 The laser head 111 is supported by a support member 113. The laser head 111 is configured to be able to move up and down freely by an elevating mechanism 115 along rails 114 extending in the vertical direction. The laser head 111 is also configured to be able to move freely in the Y-axis direction by a moving mechanism 116. The elevating mechanism 115 and the moving mechanism 116 are each supported by a support column 117.
チャック100の上方であって、レーザヘッド111のY軸正方向側には、撮像機構120が設けられている。撮像機構120は、一例としてマクロカメラやマイクロカメラ等から選択される1つ以上のカメラ121を備え、チャック100に保持された重合ウェハTの外端部を撮像する。撮像機構130は、例えば同軸レンズを備え、赤外光(IR)を照射し、さら対象物からの反射光を受光する。なお、撮像機構120は、昇降機構122によって昇降自在に構成され、さらに移動機構123によってY軸方向に移動自在に構成されてもよい。 An imaging mechanism 120 is provided above the chuck 100, on the positive Y-axis side of the laser head 111. The imaging mechanism 120 includes one or more cameras 121, such as a macro camera or a micro camera, and captures an image of the outer edge of the laminated wafer T held by the chuck 100. The imaging mechanism 130 includes, for example, a coaxial lens, irradiates infrared light (IR), and receives reflected light from the object. The imaging mechanism 120 may be configured to be able to move up and down freely using an elevator mechanism 122, and may also be configured to be able to move freely in the Y-axis direction using a movement mechanism 123.
なお、図示の例においては回転機構103及び移動機構104によりチャック100をレーザヘッド111に対して相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成したが、レーザヘッド111をチャック100に対して相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成してもよい。また、チャック100及びレーザヘッド111の双方をそれぞれ相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成してもよい。 In the illustrated example, the chuck 100 is configured to be rotatable relative to the laser head 111 and movable horizontally by the rotation mechanism 103 and the movement mechanism 104, but the laser head 111 may also be configured to be rotatable relative to the chuck 100 and movable horizontally. Also, both the chuck 100 and the laser head 111 may be configured to be rotatable relative to each other and movable horizontally.
第2のレーザ照射部としての内部改質装置60は、一例において界面改質装置50と同様の構成を有する。すなわち内部改質装置60は、重合ウェハTを上面に保持するチャック200、チャック200に保持された重合ウェハTに向けて内部用レーザ光を照射するレーザ照射部210、及びチャック200上の重合ウェハTを撮像する撮像機構220を備える。 The internal modification device 60 serving as the second laser irradiation unit has, in one example, a configuration similar to that of the interface modification device 50. That is, the internal modification device 60 includes a chuck 200 that holds the overlapped wafer T on its upper surface, a laser irradiation unit 210 that irradiates the overlapped wafer T held on the chuck 200 with internal laser light, and an imaging mechanism 220 that images the overlapped wafer T on the chuck 200.
チャック200は、回転機構203により鉛直軸回りに回転自在に構成されるとともに、移動機構204により水平方向に沿って移動自在に構成される。
レーザ照射部210は、レーザヘッド211及びレンズ212を備える。またレーザ照射部210は、昇降機構215により昇降自在に構成されるとともに、移動機構216によりY軸方向に移動自在に構成される。
撮像機構220は、チャック200に保持された重合ウェハTの外端部を撮像するカメラ221、昇降機構222及び移動機構223を備える。
The chuck 200 is configured to be rotatable about a vertical axis by a rotation mechanism 203 and to be movable horizontally by a movement mechanism 204 .
The laser irradiation unit 210 includes a laser head 211 and a lens 212. The laser irradiation unit 210 is configured so as to be movable up and down by an elevator mechanism 215, and is also configured so as to be movable in the Y-axis direction by a moving mechanism 216.
The imaging mechanism 220 includes a camera 221 that captures an image of the outer edge of the overlapped wafer T held by the chuck 200 , a lifting mechanism 222 , and a moving mechanism 223 .
なお、チャック200とレーザ照射部210は回転機構203及び移動機構204により相対的に回転、及び水平方向に移動自在に構成されてもよいし、又は、レーザ照射部210をチャック200に対して相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成してもよい。また、チャック200及びレーザ照射部210の双方をそれぞれ相対的に回転、及び水平方向に移動可能に構成してもよい。 The chuck 200 and the laser irradiation unit 210 may be configured to be rotatable relative to each other and movable horizontally by the rotation mechanism 203 and the movement mechanism 204, or the laser irradiation unit 210 may be configured to be rotatable relative to the chuck 200 and movable horizontally. Alternatively, both the chuck 200 and the laser irradiation unit 210 may be configured to be rotatable relative to each other and movable horizontally.
本開示の技術に係る内部改質装置60において、レーザ照射部210は、第1のウェハWの内部に第2の内部用レーザ光L3(図10を参照)をパルス状に照射し、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。第2の内部用レーザ光L3としては、例えば第1のウェハWに対して多光子吸収が発生する波長を有するレーザ光、例えばファイバーレーザやYAGレーザ等の近赤外波長を有するレーザ光が選択される。 In the internal modification device 60 according to the technology of the present disclosure, the laser irradiation unit 210 irradiates the interior of the first wafer W with pulses of second internal laser light L3 (see FIG. 10 ) to form a peripheral modified layer M1 that serves as the base point for peeling the peripheral edge portion We, and a divided modified layer M2 that serves as the base point for dividing the peripheral edge portion We into small pieces. For example, the second internal laser light L3 is selected to be laser light having a wavelength that causes multiphoton absorption in the first wafer W, such as laser light having a near-infrared wavelength from a fiber laser or YAG laser.
また、本実施形態においてレーザ照射部210は、第1のウェハWと第2のウェハSの界面に同様の第1の内部用レーザ光L2(図8を参照)を照射し、第1のウェハWと第2のウェハSの接合力が低下した第2の未接合領域Ae2を形成する。第2の未接合領域Ae2は、一例において第1のウェハWの表面Waにデバイス層Dwが形成された領域と対応する界面に形成される。第1の内部用レーザ光L2としては、例えば第1のウェハWと第2のウェハSの界面に形成された接合用膜Fwを透過し、且つデバイス層Dwに吸収される波長を有するレーザ光、例えばファイバーレーザやYAGレーザ等の近赤外波長を有するレーザ光が選択される。 In addition, in this embodiment, the laser irradiation unit 210 irradiates the interface between the first wafer W and the second wafer S with a similar first internal laser beam L2 (see FIG. 8 ), forming a second unbonded region Ae2 where the bonding strength between the first wafer W and the second wafer S is reduced. In one example, the second unbonded region Ae2 is formed at the interface corresponding to the region where the device layer Dw is formed on the front surface Wa of the first wafer W. The first internal laser beam L2 may be, for example, a laser beam having a wavelength that transmits through the bonding film Fw formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S and is absorbed by the device layer Dw, such as a laser beam having a near-infrared wavelength from a fiber laser, YAG laser, or the like.
なお、内部改質装置60において周縁改質層M1及び分割改質層M2を形成するための第2の内部用レーザ光L3と、第2の未接合領域Ae2を形成するための第1の内部用レーザ光L2としては、同一のレーザ光が用いられてもよいし、異なるレーザ光が用いられてもよい。すなわちレーザ照射部210は、第1の内部用レーザ光L2と第2の内部用レーザ光L3を照射するための少なくとも1つ以上の光源を備える。 In the internal modification device 60, the second internal laser light L3 for forming the peripheral modified layer M1 and the divided modified layer M2 and the first internal laser light L2 for forming the second unbonded region Ae2 may be the same laser light or different laser lights. In other words, the laser irradiation unit 210 includes at least one light source for irradiating the first internal laser light L2 and the second internal laser light L3.
周縁除去装置70は、内部改質装置60で形成された周縁改質層M1を基点として、第1のウェハWの周縁部Weの除去、すなわちエッジトリムを行う。エッジトリムの方法は任意に選択できる。一例において周縁除去装置70では、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周縁部Weに向けて噴射することで、当該周縁部Weに対して衝撃を加えてよい。 The edge removal device 70 removes the edge portion We of the first wafer W, i.e., performs edge trimming, using the edge modification layer M1 formed in the internal modification device 60 as a starting point. Any edge trimming method can be selected. In one example, the edge removal device 70 may insert a wedge-shaped blade. Alternatively, for example, an air blow or water jet may be sprayed toward the edge portion We to apply an impact to the edge portion We.
洗浄装置80は、周縁除去装置70でエッジトリムされた後の第1のウェハW及び第2のウェハSに洗浄処理を施し、これらウェハ上のパーティクルを除去する。洗浄の方法は任意に選択できる。 The cleaning device 80 performs a cleaning process on the first wafer W and second wafer S after edge trimming by the edge removal device 70, removing particles from these wafers. The cleaning method can be selected arbitrarily.
以上のウェハ処理システム1には、制御装置90が設けられている。制御装置90は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、ウェハ処理システム1における重合ウェハTの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、ウェハ処理システム1における後述のウェハ処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Hに記録されていたものであって、当該記憶媒体Hから制御装置90にインストールされたものであってもよい。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。 The wafer processing system 1 described above is provided with a control device 90. The control device 90 is, for example, a computer, and has a program storage unit (not shown). The program storage unit stores a program that controls the processing of the laminated wafer T in the wafer processing system 1. The program storage unit also stores a program that controls the operation of the drive systems of the various processing devices and transport devices described above to achieve the wafer processing described below in the wafer processing system 1. The program may be recorded on a computer-readable storage medium H and installed from the storage medium H into the control device 90. The storage medium H may be temporary or non-temporary.
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、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。 Next, we will explain wafer processing performed using the wafer processing system 1 configured as described above. In this embodiment, the first wafer W and the second wafer S are bonded together to form a laminated wafer T in advance.
先ず、複数の重合ウェハTを収納したカセットCが、搬入出ステーション2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から重合ウェハTが取り出され、トランジション装置30及びウェハ搬送装置40を介して界面改質装置50に搬送される。 First, a cassette C containing multiple overlapping wafers T is placed on the cassette mounting table 10 of the loading/unloading station 2. Next, the overlapping wafers T are removed from the cassette C by the wafer transfer device 20 and transferred to the interface modification device 50 via the transition device 30 and wafer transfer device 40.
界面改質装置50では、先ず、チャック100に保持された重合ウェハTを第1の撮像位置に移動させる。第1の撮像位置は、撮像機構120が第1のウェハWの外側端部を撮像できる位置である。第1の撮像位置では、チャック100を回転させながら、撮像機構120によって第1のウェハWの周方向360度における外側端部の画像が撮像される。撮像された画像は、撮像機構120から制御装置90に出力される。 In the interface modification device 50, first, the overlapped wafer T held by the chuck 100 is moved to the first imaging position. The first imaging position is a position where the imaging mechanism 120 can capture an image of the outer edge of the first wafer W. At the first imaging position, while the chuck 100 is rotating, the imaging mechanism 120 captures images of the outer edge of the first wafer W in a 360-degree circumferential direction. The captured images are output from the imaging mechanism 120 to the control device 90.
制御装置90では、撮像機構120の画像から、チャック100の中心と第1のウェハWの中心の偏心量を算出する。さらに制御装置90では、算出された偏心量に基づいて、当該偏心量のY軸成分を補正するように、チャック100の移動量を算出する。制御装置90は、この算出された移動量に基づいてチャック100をY軸方向に沿って水平方向に移動し、チャック100の中心と第1のウェハWの中心の偏心を補正する。 The control device 90 calculates the amount of eccentricity between the center of the chuck 100 and the center of the first wafer W from the image captured by the imaging mechanism 120. Furthermore, the control device 90 calculates the amount of movement of the chuck 100 based on the calculated amount of eccentricity so as to correct the Y-axis component of the amount of eccentricity. Based on this calculated amount of movement, the control device 90 moves the chuck 100 horizontally along the Y-axis direction, correcting the eccentricity between the center of the chuck 100 and the center of the first wafer W.
また制御装置90では、撮像機構120の画像から特定された第1のウェハWの外側端部の位置に基づいて、未接合領域Aeを形成するための界面用レーザ光L1の照射領域を設定する。界面用レーザ光L1の照射領域は、例えば第1のウェハWの外側端部から所望の径方向幅を有する環状の領域で設定される。界面用レーザ光L1の照射領域の径方向幅は、除去対象の第1のウェハWの周縁部Weを適切に除去できる幅で設定される。 The control device 90 also sets the irradiation area of the interface laser light L1 to form the unbonded area Ae based on the position of the outer edge of the first wafer W identified from the image of the imaging mechanism 120. The irradiation area of the interface laser light L1 is set, for example, as an annular area having a desired radial width from the outer edge of the first wafer W. The radial width of the irradiation area of the interface laser light L1 is set to a width that allows appropriate removal of the peripheral edge We of the first wafer W to be removed.
チャック100と第1のウェハWの偏心が補正され、界面用レーザ光L1の照射領域が設定されると、次に、チャック100とレーザ照射部110を相対的に回転させるとともに、Y軸方向に沿って相対的に移動させながら、設定した照射領域と対応する第1のウェハWと第2のウェハSの界面(図6の例では第1のウェハWと、接合用膜Fw又はデバイス層Dwの界面)に界面用レーザ光L1をパルス状に照射する。
ここで界面用レーザ光L1は、上記したように接合用膜Fwに吸収され、且つデバイス層Dwで反射する波長を有するレーザ光、例えばCO2レーザ等の赤外波長を有するレーザ光である。このため界面用レーザ光L1は、図6に示すように、周縁部Weの界面に混在する接合用膜Fw(酸化膜)とデバイス層Dw(図2を参照)のうち、接合用膜Fwに対しては吸収される一方、デバイス層Dwに対しては吸収されせずに反射する。
After the eccentricity of the chuck 100 and the first wafer W is corrected and the irradiation area of the interface laser light L1 is set, the chuck 100 and the laser irradiation unit 110 are then rotated relative to each other and moved relative to each other along the Y-axis direction, and the interface between the first wafer W and the second wafer S corresponding to the set irradiation area (in the example of FIG. 6 , the interface between the first wafer W and the bonding film Fw or the device layer Dw) is irradiated with pulsed interface laser light L1.
Here, the interface laser light L1 is laser light having a wavelength that is absorbed by the bonding film Fw as described above and reflected by the device layer Dw, for example, laser light having an infrared wavelength such as a CO2 laser. Therefore, as shown in Fig. 6, the interface laser light L1 is absorbed by the bonding film Fw out of the bonding film Fw (oxide film) and the device layer Dw (see Fig. 2) that are mixed at the interface of the peripheral edge portion We, but is reflected without being absorbed by the device layer Dw.
これにより界面改質装置50では、図6及び図7に示すように、周縁部Weの界面において第1のウェハWと接合用膜Fwの界面に対応する領域が改質され、第1のウェハWと第2のウェハSの接合強度が低下された第1の未接合領域Ae1が形成される。第1の未接合領域Ae1は、一例において、照射された界面用レーザ光L1が接合用膜Fwに吸収され、これにより接合用膜Fwの温度が上昇し、この結果、第1のウェハWと接合用膜Fwの界面で剥離が生じることで形成される。
一方、図6及び図7に示したように、周縁部Weの界面において、第1のウェハWとデバイス層Dwの界面に対応する領域では界面用レーザ光L1が反射され、第1の未接合領域Ae1が形成されない。
6 and 7 , in the interface modification device 50, a region at the interface of the peripheral portion We corresponding to the interface between the first wafer W and the bonding film Fw is modified, and a first unbonded region Ae1 is formed in which the bonding strength between the first wafer W and the second wafer S is reduced. In one example, the first unbonded region Ae1 is formed when the irradiated interface laser light L1 is absorbed by the bonding film Fw, which increases the temperature of the bonding film Fw, resulting in peeling at the interface between the first wafer W and the bonding film Fw.
On the other hand, as shown in Figures 6 and 7, at the interface of the peripheral portion We, the interface laser light L1 is reflected in the region corresponding to the interface between the first wafer W and the device layer Dw, and the first unbonded region Ae1 is not formed.
なお、実施の形態において「界面の改質」には、界面用レーザ光L1(又は後述の第1の内部用レーザ光L2)の照射位置における接合用膜やデバイス層のアモルファス化や、第1のウェハWと接合用膜やデバイス層との剥離、等が含まれるものとする。換言すれば、実施の形態において「未接合領域」では、少なくとも第1のウェハWと第2のウェハSの接合強度が低下されていればよく、より具体的には、上記した接合用膜等のアモルファス化による接合力の低下や、接合用膜等の剥離による接合力の無力化を含むものとする。 In the embodiments, "interface modification" includes amorphization of the bonding film or device layer at the irradiation position of the interface laser light L1 (or the first internal laser light L2 described below), peeling of the first wafer W from the bonding film or device layer, etc. In other words, in the "unbonded region" in the embodiments, it is sufficient that at least the bonding strength between the first wafer W and the second wafer S is reduced. More specifically, this includes a reduction in bonding strength due to the amorphization of the bonding film, etc., as described above, and neutralization of bonding strength due to peeling of the bonding film, etc.
第1のウェハWと第2のウェハSの界面に第1の未接合領域Ae1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60へと搬送される。 The laminated wafer T, in which a first unbonded region Ae1 has been formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S, is then transported by the wafer transport device 40 to the internal reforming device 60.
内部改質装置60では、先ず、チャック200に保持された重合ウェハTを第2の撮像位置に移動させる。第2の撮像位置は、撮像機構220が第1のウェハWの外側端部を撮像できる位置である。第2の撮像位置では、チャック200を回転させながら、撮像機構220によって第1のウェハWの周方向360度における外側端部の画像が撮像される。撮像された画像は、撮像機構220から制御装置90に出力される。 In the internal reforming device 60, first, the overlapped wafer T held by the chuck 200 is moved to the second imaging position. The second imaging position is a position where the imaging mechanism 220 can capture an image of the outer edge of the first wafer W. At the second imaging position, while the chuck 200 is rotating, the imaging mechanism 220 captures images of the outer edge of the first wafer W in a 360-degree circumferential direction. The captured images are output from the imaging mechanism 220 to the control device 90.
制御装置90では、撮像機構220の画像から、チャック200の中心と第1のウェハWの中心の偏心量を算出する。さらに制御装置90では、算出された偏心量に基づいて、当該偏心量のY軸成分を補正するように、チャック200の移動量を算出する。制御装置90は、この算出された移動量に基づいてチャック200をY軸方向に沿って水平方向に移動し、チャック200の中心と第1のウェハWの中心の偏心を補正する。 The control device 90 calculates the amount of eccentricity between the center of the chuck 200 and the center of the first wafer W from the image captured by the imaging mechanism 220. Furthermore, the control device 90 calculates the amount of movement of the chuck 200 based on the calculated amount of eccentricity so as to correct the Y-axis component of the amount of eccentricity. Based on this calculated amount of movement, the control device 90 moves the chuck 200 horizontally along the Y-axis direction, thereby correcting the eccentricity between the center of the chuck 200 and the center of the first wafer W.
また制御装置90では、撮像機構220の画像から特定された第1のウェハWの外側端部の位置に基づいて、未接合領域Aeを形成するための第1の内部用レーザ光L2の照射領域を設定する。第1の内部用レーザ光L2の照射領域は、界面改質装置50において設定された未接合領域Aeの形成領域と同じ範囲、すなわち、第1のウェハWの外側端部から所望の径方向幅を有する環状の領域で設定される。 The control device 90 also sets the irradiation area of the first internal laser light L2 for forming the unbonded area Ae based on the position of the outer edge of the first wafer W identified from the image of the imaging mechanism 220. The irradiation area of the first internal laser light L2 is set to the same range as the formation area of the unbonded area Ae set in the interface modification device 50, i.e., an annular area having a desired radial width from the outer edge of the first wafer W.
チャック200と第1のウェハWの偏心が補正され、第1の内部用レーザ光L2の照射領域が設定されると、次に、チャック200とレーザ照射部210を相対的に回転させるとともに、Y軸方向に沿って相対的に移動させながら、設定した照射領域における第1のウェハWと第2のウェハSの界面(図8の例では接合用膜Fw及びデバイス層Dwの内部)に第1の内部用レーザ光L2をパルス状に照射する。
ここで第1の内部用レーザ光L2は、上記したように接合用膜Fwを透過し、且つデバイス層Dwに吸収される波長を有するレーザ光、例えばYAGレーザ等の近赤外波長を有するレーザ光である。この近赤外波長を有する第1の内部用レーザ光L2は、赤外波長を有する界面用レーザ光L1と比較して高いエネルギー密度を有する。このため第1の内部用レーザ光L2は、界面用レーザ光L1では改質ができなかったデバイス層Dwに対する吸収性を有する。
Once the eccentricity of the chuck 200 and the first wafer W has been corrected and the irradiation area of the first internal laser light L2 has been set, the chuck 200 and the laser irradiation unit 210 are then rotated relative to each other and moved relative to each other along the Y-axis direction, while irradiating the first internal laser light L2 in pulses onto the interface between the first wafer W and the second wafer S in the set irradiation area (inside the bonding film Fw and the device layer Dw in the example of Figure 8).
Here, the first internal laser light L2 is laser light that transmits through the bonding film Fw as described above and has a wavelength that is absorbed by the device layer Dw, for example, laser light having a near-infrared wavelength such as a YAG laser. The first internal laser light L2 having this near-infrared wavelength has a higher energy density than the interface laser light L1 having an infrared wavelength. Therefore, the first internal laser light L2 has the absorbency for the device layer Dw, which could not be modified by the interface laser light L1.
これにより内部改質装置60では、図8及び図9に示すように、周縁部Weの界面において第1のウェハWとデバイス層Dwの界面に対応する領域が改質され、第1のウェハWと第2のウェハSの接合強度が低下された第2の未接合領域Ae2が形成される。換言すれば、内部改質装置60では、後述の周縁改質層M1の形成に先立ち、界面改質装置50で第1の未接合領域Ae1を形成できなかった界面に対して、第2の未接合領域Ae2を形成する。第2の未接合領域Ae2は、一例において、デバイス層Dwの内部に焦点を合わせて第1の内部用レーザ光L2を照射することで、当該デバイス層Dwがアブレーションにより破壊され、この結果、第1のウェハWとデバイス層Dwの界面で剥離が生じることで形成される。
一方、図8及び図9に示したように、周縁部Weの界面において、第1のウェハWと接合用膜Fwの界面に対応する領域では第1の内部用レーザ光L2が透過され、第2の未接合領域Ae2が形成されない。
8 and 9 , the internal reforming apparatus 60 reforms a region of the interface of the peripheral portion We corresponding to the interface between the first wafer W and the device layer Dw, forming a second unbonded region Ae2 in which the bonding strength between the first wafer W and the second wafer S is reduced. In other words, prior to forming the peripheral reformed layer M1 described below, the internal reforming apparatus 60 forms the second unbonded region Ae2 at the interface where the first unbonded region Ae1 could not be formed by the interface reforming apparatus 50. In one example, the second unbonded region Ae2 is formed by irradiating the first internal laser light L2, focusing on the inside of the device layer Dw, destroying the device layer Dw by ablation, resulting in peeling at the interface between the first wafer W and the device layer Dw.
On the other hand, as shown in Figures 8 and 9, at the interface of the peripheral portion We, the first internal laser light L2 is transmitted through the region corresponding to the interface between the first wafer W and the bonding film Fw, and the second unbonded region Ae2 is not formed.
なお、第1の内部用レーザ光L2は第1のウェハWの内部に照射されることで後述の周縁改質層M1を形成する。換言すれば、デバイス層Dwに加え、第1のウェハW(シリコン)に対して多光子吸収を発生させる。
そこで内部改質装置60では、図8に示したように、第1の内部用レーザ光L2の集光点位置を、デバイス層Dwの内部であって、かつ、第1のウェハWに対して多光子吸収が発生しない位置に設定する。
The first internal laser light L2 forms a peripheral modified layer M1, which will be described later, by irradiating the inside of the first wafer W. In other words, multiphoton absorption occurs not only in the device layer Dw but also in the first wafer W (silicon).
Therefore, in the internal reforming device 60, as shown in Figure 8, the focal point position of the first internal laser light L2 is set to a position inside the device layer Dw and at a position where multiphoton absorption does not occur in the first wafer W.
このように本実施形態に係るウェハ処理システム1においては、周縁部Weに対応する第1のウェハWと第2のウェハSとの界面に対して、界面改質装置50における界面用レーザ光L1と、内部改質装置60における第1の内部用レーザ光L2と、をそれぞれ照射する。これにより、図2に示したように周縁部Weの界面に接合用膜Fwとデバイス層Dwが混在している場合であっても、周縁部Weの全面に適切に未接合領域Ae(第1の未接合領域Ae1及び第2の未接合領域Ae2)を形成できる。
後述するエッジトリムにおいては、除去対象である第1のウェハWの周縁部Weが除去されるが、このように接合力が低下された第1の未接合領域Ae1及び第2の未接合領域Ae2が存在することで、周縁部Weの除去を適切に行うことができる。
As described above, in the wafer processing system 1 according to this embodiment, the interface between the first wafer W and the second wafer S, which corresponds to the peripheral edge portion We, is irradiated with the interface laser light L1 in the interface modification device 50 and the first internal laser light L2 in the internal modification device 60. As a result, even when the bonding film Fw and the device layer Dw are mixed at the interface of the peripheral edge portion We as shown in FIG. 2 , the unbonded region Ae (the first unbonded region Ae1 and the second unbonded region Ae2) can be appropriately formed over the entire surface of the peripheral edge portion We.
In the edge trimming described below, the peripheral portion We of the first wafer W, which is the target for removal, is removed, but the presence of the first unbonded area Ae1 and the second unbonded area Ae2, which have reduced bonding strength, allows the peripheral portion We to be removed appropriately.
第1のウェハWと第2のウェハSの界面に第2の未接合領域Ae2が形成されると、同じ内部改質装置60において、第2の内部用レーザ光L3を、集光点位置(第2の内部用レーザ光L3照射位置)を第1のウェハW(シリコン)の内部に設定する。そして、第1のウェハWの内部における予め決定された照射位置に対して当該第2の内部用レーザ光L3をパルス状に照射し、図10及び図11に示すように、周縁改質層M1及び分割改質層M2を順次形成する。周縁改質層M1は、後述のエッジトリムにおいて周縁部Weを除去する際の基点となるものである。分割改質層M2は、除去される周縁部Weの小片化の基点となるものである。
なお、一例において周縁改質層M1の形成位置は、未接合領域Aeの径方向内側端部よりも若干径方向内側に決定される。
When the second unbonded region Ae2 is formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S, the second internal laser beam L3 is focused at a focal point (irradiation position of the second internal laser beam L3) inside the first wafer W (silicon) in the same internal modification device 60. The second internal laser beam L3 is then irradiated in pulses at a predetermined irradiation position inside the first wafer W, thereby sequentially forming a peripheral modified layer M1 and divided modified layers M2, as shown in FIGS. 10 and 11 . The peripheral modified layer M1 serves as a base point for removing the peripheral portion We in the edge trimming process described below. The divided modified layer M2 serves as a base point for dividing the peripheral portion We into small pieces.
In one example, the position where the peripheral modified layer M1 is formed is determined to be slightly radially inward from the radially inner end of the unbonded region Ae.
なお、図示の例では周縁改質層M1及び分割改質層M2を形成するための第2の内部用レーザ光L3と、前記した第2の未接合領域Ae2を形成するための第1の内部用レーザ光L2を異なるレーザ光としたが、上記したように、これら第1の内部用レーザ光L2と第2の内部用レーザ光L3は同じであってもよい。この場合、第1の内部用レーザ光L2を照射するためのレーザ照射部と第2の内部用レーザ光L3を照射するレーザ照射部は同じであってもよいし、又はそれぞれのレーザ照射部が独立して配置されてもよい。同様に、第1の内部用レーザ光L2の光源と第2の内部用レーザ光L3の光源は同じであってもよいし、又はそれぞれの光源が独立して配置されてもよい。またこのように同一の光源、レーザ照射部が用いられる場合、それぞれの工程で用いられる内部用レーザ光の照射条件は適宜変更されてもよい。 In the illustrated example, the second internal laser light L3 for forming the peripheral modified layer M1 and the divided modified layer M2 and the first internal laser light L2 for forming the second unbonded region Ae2 are different laser lights. However, as described above, the first internal laser light L2 and the second internal laser light L3 may be the same. In this case, the laser irradiation unit for irradiating the first internal laser light L2 and the laser irradiation unit for irradiating the second internal laser light L3 may be the same, or the respective laser irradiation units may be arranged independently. Similarly, the light source for the first internal laser light L2 and the light source for the second internal laser light L3 may be the same, or the respective light sources may be arranged independently. Furthermore, when the same light source and laser irradiation unit are used in this way, the irradiation conditions of the internal laser light used in each process may be changed as appropriate.
すなわち、第1の内部用レーザ光L2と第2の内部用レーザ光L3として同じレーザ光を用いる場合には、第2の未接合領域Ae2の形成に際して第1のウェハW(シリコン)に内部用レーザ光の多光子吸収が生じないように、内部用レーザ光の集光点位置、エネルギー密度等、種々の照射条件を最適化するようにしてもよい。同様に、周縁改質層M1及び分割改質層M2の形成に際して内部用レーザ光によるデバイス層Dwのアブレーションが生じないように、エネルギー密度等の種々の照射条件を最適化するようにしてもよい。 In other words, when the same laser light is used as the first internal-use laser light L2 and the second internal-use laser light L3, various irradiation conditions, such as the focal point position and energy density of the internal-use laser light, may be optimized so that multiphoton absorption of the internal-use laser light does not occur in the first wafer W (silicon) when forming the second unbonded region Ae2. Similarly, various irradiation conditions, such as energy density, may be optimized so that ablation of the device layer Dw by the internal-use laser light does not occur when forming the peripheral modified layer M1 and the divided modified layer M2.
第1のウェハWの内部に周縁改質層M1及び分割改質層M2が形成された重合ウェハTは、次に、ウェハ搬送装置40により周縁除去装置70へと搬送される。 The overlapped wafer T, in which the peripheral modified layer M1 and the divided modified layer M2 have been formed inside the first wafer W, is then transported by the wafer transport device 40 to the peripheral removal device 70.
周縁除去装置70では、図12に示すように、第1のウェハWの周縁部Weの除去、すなわちエッジトリムが行われる。この時、周縁部Weは、周縁改質層M1を基点として第1のウェハWの中央部(周縁部Weの径方向内側)から剥離されるとともに、未接合領域Ae(第1の未接合領域Ae1及び第2の未接合領域Ae2)を基点として第2のウェハSから完全に剥離される。またこの時、除去される周縁部Weは分割改質層M2を基点として小片化される。 As shown in FIG. 12, the peripheral edge removal device 70 removes the peripheral edge We of the first wafer W, i.e., performs edge trimming. At this time, the peripheral edge We is peeled from the center of the first wafer W (the radially inner side of the peripheral edge We) using the peripheral modified layer M1 as a base point, and is completely peeled from the second wafer S using the unbonded area Ae (first unbonded area Ae1 and second unbonded area Ae2) as a base point. At this time, the removed peripheral edge We is also broken into small pieces using the divided modified layer M2 as a base point.
周縁部Weの除去にあたっては、重合ウェハTを形成する第1のウェハWと第2のウェハSとの界面に、例えばくさび形状からなるブレードB(図12を参照)を挿入してもよい。 When removing the peripheral edge portion We, a wedge-shaped blade B (see Figure 12), for example, may be inserted into the interface between the first wafer W and the second wafer S that form the overlapped wafer T.
第1のウェハWの周縁部Weが除去された重合ウェハTは、次に、ウェハ搬送装置40により洗浄装置80へと搬送される。洗浄装置80では、周縁部Weが除去された後の第1のウェハW、及び/又は、第2のウェハSが洗浄される。 The overlapped wafer T, from which the peripheral edge We of the first wafer W has been removed, is then transferred by the wafer transfer device 40 to the cleaning device 80. In the cleaning device 80, the first wafer W and/or the second wafer S from which the peripheral edge We has been removed are cleaned.
その後、全ての処理が施された重合ウェハT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、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。 After that, the laminated wafer T, which has undergone all processing, is transferred by the wafer transfer device 40 to the transition device 30, and then transferred by the wafer transfer device 20 to the cassette C on the cassette mounting table 10. This completes the series of wafer processing steps in the wafer processing system 1.
なお、以上の説明においては界面改質装置50で第1の未接合領域Ae1を形成した後に、内部改質装置60で第2の未接合領域Ae2、周縁改質層M1及び分割改質層M2を形成したが、ウェハ処理システム1におけるウェハ処理の順序はこれに限定されない。すなわち、内部改質装置60で第2の未接合領域Ae2、周縁改質層M1及び分割改質層M2を形成した後に、界面改質装置50で第1の未接合領域Ae1を形成するようにしてもよい。 In the above explanation, the first unbonded region Ae1 is formed in the interface modification device 50, and then the second unbonded region Ae2, peripheral modified layer M1, and divided modified layer M2 are formed in the internal modification device 60. However, the order of wafer processing in the wafer processing system 1 is not limited to this. In other words, the second unbonded region Ae2, peripheral modified layer M1, and divided modified layer M2 may be formed in the internal modification device 60, and then the first unbonded region Ae1 may be formed in the interface modification device 50.
本実施形態に係るエッジトリム手法によれば、第1のウェハWと第2のウェハSの界面に接合用膜Fwとデバイス層Dwが混在している場合であっても、除去対象の周縁部Weの全面に、第1のウェハWと第2のウェハSの接合力が低下した第1の未接合領域Ae1又は第2の未接合領域Ae2の少なくともいずれかが形成される。すなわち、第1の未接合領域Ae1又は第2の未接合領域Ae2により、周縁部Weの全面において第1のウェハWと第2のウェハSの接合強度が少なくとも低下しているため、周縁部Weが第2のウェハSから適切に除去される。 According to the edge trimming technique of this embodiment, even if a bonding film Fw and a device layer Dw are mixed at the interface between the first wafer W and the second wafer S, at least one of a first unbonded region Ae1 and a second unbonded region Ae2, in which the bonding strength between the first wafer W and the second wafer S is reduced, is formed over the entire surface of the peripheral edge We to be removed. In other words, the first unbonded region Ae1 or the second unbonded region Ae2 at least reduces the bonding strength between the first wafer W and the second wafer S over the entire surface of the peripheral edge We, so the peripheral edge We is properly removed from the second wafer S.
なお、上記実施形態においては第2の未接合領域Ae2を形成するための第1の内部用レーザ光L2の照射領域を、第1の未接合領域Ae1を形成するための界面用レーザ光L1の照射領域と同じ範囲に設定した。換言すれば、第1のウェハWの外側端部から所望の径方向幅を有する環状の領域(除去対象の周縁部We)の全面に、界面用レーザ光L1と第1の内部用レーザ光L2の両方を照射した。
しかしながら、界面用レーザ光L1と第1の内部用レーザ光L2の照射領域の決定方法はこれに限定されるものではない。例えば、周縁部Weにおいて接合用膜Fwとデバイス層Dwの形成範囲を検知できる場合や、予め接合用膜Fwとデバイス層Dwの形成範囲がわかっている場合には、接合用膜Fwの形成領域に対して界面用レーザ光L1を、デバイス層Dwの形成領域に第1の内部用レーザ光L2を、それぞれ範囲選択的に照射するようにしてもよい。この場合、上記実施形態と比較して界面用レーザ光L1と第1の内部用レーザ光L2の照射領域が減少するため、未接合領域Aeの形成に係るエネルギー消費量を削減できる。
In the above embodiment, the irradiation area of the first internal laser light L2 for forming the second unbonded area Ae2 was set to the same range as the irradiation area of the interface laser light L1 for forming the first unbonded area Ae1. In other words, both the interface laser light L1 and the first internal laser light L2 were irradiated onto the entire surface of an annular area (peripheral edge portion We to be removed) having a desired radial width from the outer edge of the first wafer W.
However, the method for determining the irradiation regions of the interface laser light L1 and the first internal laser light L2 is not limited to this. For example, if the formation ranges of the bonding film Fw and the device layer Dw in the peripheral portion We can be detected or if the formation ranges of the bonding film Fw and the device layer Dw are known in advance, the interface laser light L1 may be selectively irradiated onto the formation region of the bonding film Fw, and the first internal laser light L2 may be selectively irradiated onto the formation region of the device layer Dw. In this case, the irradiation regions of the interface laser light L1 and the first internal laser light L2 are reduced compared to the above embodiment, and therefore the amount of energy consumed for forming the unbonded region Ae can be reduced.
なお、上記実施形態においては界面改質装置50において第1の未接合領域Ae1を形成し、内部改質装置60において第2の未接合領域Ae2、周縁改質層M1及び分割改質層M2を形成した。しかしながら、第1の未接合領域Ae1、第2の未接合領域Ae2、周縁改質層M1及び分割改質層M2のそれぞれを形成するための装置はこれに限定されるものではない。
例えば、内部改質装置60で第2の未接合領域Ae2を形成することに代え、界面改質装置50において第2の未接合領域Ae2を更に形成するようにしてもよい。この場合、界面改質装置50のレーザ照射部110は、界面用レーザ光L1と第1の内部用レーザ光L2の照射が任意に切り替え可能に構成されてもよいし、又は界面用レーザ光L1を照射するためのレーザ照射部と、第1の内部用レーザ光L2を照射するためのレーザ照射部と、を独立して配置してもよい。
また例えば、内部改質装置60で第2の未接合領域Ae2を形成することに代え、第2の未接合領域Ae2を形成するための第2の界面改質装置(図示せず)をウェハ処理システム1に独立して配置してもよい。この場合、第1の未接合領域Ae1を形成するための界面改質装置50が、本開示の技術に係る「第1の界面改質部」(図示せず)に相当する。
In the above embodiment, the first unbonded region Ae1 is formed in the interface modification device 50, and the second unbonded region Ae2, the peripheral modified layer M1, and the divided modified layer M2 are formed in the internal modification device 60. However, the devices for forming the first unbonded region Ae1, the second unbonded region Ae2, the peripheral modified layer M1, and the divided modified layer M2 are not limited to these.
For example, instead of forming the second unbonded region Ae2 in the internal modification device 60, the second unbonded region Ae2 may be further formed in the interface modification device 50. In this case, the laser irradiation unit 110 of the interface modification device 50 may be configured to be able to arbitrarily switch between irradiating the interface laser light L1 and the first internal laser light L2, or the laser irradiation unit for irradiating the interface laser light L1 and the laser irradiation unit for irradiating the first internal laser light L2 may be arranged independently.
Furthermore, for example, instead of forming the second unbonded region Ae2 by the internal modification device 60, a second interface modification device (not shown) for forming the second unbonded region Ae2 may be independently disposed in the wafer processing system 1. In this case, the interface modification device 50 for forming the first unbonded region Ae1 corresponds to the “first interface modification unit” (not shown) according to the technique of the present disclosure.
なお、上記実施形態においては、周縁部Weの界面において2種類の膜(接合用膜Fwとデバイス層Dw)が混在し、それぞれに対応する2種類のレーザ光(界面用レーザ光L1と第1の内部用レーザ光L2)を当該界面に対して照射する場合を例に説明を行った。しかしながら、例えば周縁部Weの界面において2種類以上の複数種類の膜が混在する場合には、2種類以上の複数のレーザ光を当該界面に対して照射するようにしてもよい。 In the above embodiment, an example was described in which two types of films (bonding film Fw and device layer Dw) are mixed at the interface of the peripheral portion We, and two corresponding types of laser light (interface laser light L1 and first internal laser light L2) are irradiated onto the interface. However, if, for example, two or more types of films are mixed at the interface of the peripheral portion We, two or more types of laser light may be irradiated onto the interface.
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。 The embodiments disclosed herein should be considered in all respects to be illustrative and not restrictive. The above-described embodiments may be omitted, substituted, or modified in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims.
1 ウェハ処理システム
50 界面改質装置
60 内部改質装置
70 周縁除去装置
Ae1 第1の未接合領域
Ae2 第2の未接合領域
L1 界面用レーザ光
L2 第1の内部用レーザ光
M1 周縁改質層
S 第2のウェハ
T 重合ウェハ
W 第1のウェハ
Wc 中央部
We 周縁部
1 wafer processing system 50 interface modification device 60 internal modification device 70 edge removal device Ae1 first unbonded region Ae2 second unbonded region L1 interface laser light L2 first internal laser light M1 edge modified layer S second wafer T overlapped wafer W first wafer Wc center portion We edge portion
Claims (12)
前記第1の基板と前記第2の基板の界面には、少なくとも第1の膜としての酸化膜と第2の膜としてのデバイス層が形成され、
前記第1の基板と前記第2の基板の界面における前記第1の膜において接合力が低下した第1の未接合領域を形成することと、
前記第1の基板における前記第2の膜と前記第1の基板の界面において接合力が低下した第2の未接合領域を形成することと、
を含み、
前記第2の未接合領域の形成に際して照射される第2のレーザ光は、前記デバイス層に対して吸収性を有し、前記酸化膜に対しては透過性を有する、重合基板の処理方法。 A method for treating a laminated substrate in which a first substrate and a second substrate are bonded, comprising:
At least an oxide film as a first film and a device layer as a second film are formed at an interface between the first substrate and the second substrate,
forming a first unbonded region in which the bonding strength is reduced in the first film at the interface between the first substrate and the second substrate;
forming a second unbonded region in the first substrate at an interface between the second film and the first substrate, the second unbonded region having a reduced bonding strength;
Including ,
The method for treating a laminated substrate , wherein the second laser light irradiated when forming the second unbonded region is absorbent for the device layer and transparent for the oxide film .
前記第1の基板と前記第2の基板の界面には、少なくとも第1の膜と第2の膜が形成され、At least a first film and a second film are formed at the interface between the first substrate and the second substrate;
前記第1の基板と前記第2の基板の界面における前記第1の膜において接合力が低下した第1の未接合領域を形成することと、forming a first unbonded region in which the bonding strength is reduced in the first film at the interface between the first substrate and the second substrate;
前記第1の基板における前記第2の膜と前記第1の基板の界面において接合力が低下した第2の未接合領域を形成することと、forming a second unbonded region in the first substrate at an interface between the second film and the first substrate, the second unbonded region having a reduced bonding strength;
を含み、Including,
前記第1の未接合領域の形成に際して照射される第1のレーザ光の照射範囲と、前記第2の未接合領域の形成に際して照射される第2のレーザ光の照射範囲を重複させる、重合基板の処理方法。A method for processing a laminated substrate, comprising: overlapping an irradiation area of a first laser beam irradiated when forming the first unbonded region with an irradiation area of a second laser beam irradiated when forming the second unbonded region.
前記第2の未接合領域の形成に際して照射される第2のレーザ光は、前記デバイス層に対して吸収性を有し、前記酸化膜に対しては透過性を有する、請求項2に記載の重合基板の処理方法。 an oxide film as the first film and a device layer as the second film are formed at an interface between the first substrate and the second substrate;
3. The method for treating a laminated substrate according to claim 2 , wherein the second laser light irradiated when forming the second unbonded region is absorbed by the device layer and is transparent to the oxide film.
前記第1の未接合領域の形成に際して照射される第1のレーザ光は、前記酸化膜に対して吸収性を有し、前記デバイス層に対しては反射性を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の重合基板の処理方法。 an oxide film as the first film and a device layer as the second film are formed at an interface between the first substrate and the second substrate;
The method for treating a laminated substrate according to claim 1 , wherein the first laser light irradiated when forming the first unbonded region is absorbent with respect to the oxide film and reflective with respect to the device layer.
前記第1の基板と前記第2の基板の界面には、少なくとも第1の膜としての酸化膜と第2の膜としてのデバイス層が形成され、
前記第1の基板と前記第2の基板の界面における前記第1の膜において接合力が低下した第1の未接合領域を形成する第1のレーザ照射部と、
前記第1の基板おける前記第2の膜と前記第1の基板の界面において接合力が低下した第2の未接合領域を形成する第2のレーザ照射部と、を備え、
前記第2の未接合領域の形成に際して照射される第2のレーザ光は、前記デバイス層に対して吸収性を有し、前記酸化膜に対しては透過性を有する、基板処理システム。 A processing system for processing a laminated substrate in which a first substrate and a second substrate are bonded together, comprising:
At least an oxide film as a first film and a device layer as a second film are formed at an interface between the first substrate and the second substrate,
a first laser irradiation unit that forms a first unbonded region in which bonding strength is reduced in the first film at the interface between the first substrate and the second substrate;
a second laser irradiation unit that forms a second unbonded region where bonding strength is reduced at an interface between the second film and the first substrate on the first substrate ,
a second laser beam irradiated when forming the second unbonded region, the second laser beam having absorption properties for the device layer and transmission properties for the oxide film ;
前記第1の基板と前記第2の基板の界面には、少なくとも第1の膜と第2の膜が形成され、
前記第1の基板と前記第2の基板の界面における前記第1の膜において接合力が低下した第1の未接合領域を形成する第1のレーザ照射部と、
前記第1の基板おける前記第2の膜と前記第1の基板の界面において接合力が低下した第2の未接合領域を形成する第2のレーザ照射部と、
前記第1のレーザ照射部及び前記第2のレーザ照射部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記第1の未接合領域の形成に際して照射される第1のレーザ光の照射範囲と、前記第2の未接合領域の形成に際して照射される第2のレーザ光の照射範囲を重複して設定する制御を実行する、基板処理システム。 A processing system for processing a laminated substrate in which a first substrate and a second substrate are bonded together, comprising:
At least a first film and a second film are formed at the interface between the first substrate and the second substrate;
a first laser irradiation unit that forms a first unbonded region in which bonding strength is reduced in the first film at the interface between the first substrate and the second substrate;
a second laser irradiation unit that forms a second unbonded region in the first substrate at an interface between the second film and the first substrate, where the bonding strength is reduced;
a control unit that controls operations of the first laser irradiation unit and the second laser irradiation unit,
A substrate processing system that executes control to set an overlapping irradiation range of a first laser beam irradiated when forming the first unbonded region and an overlapping irradiation range of a second laser beam irradiated when forming the second unbonded region .
前記第2の未接合領域の形成に際して照射される第2のレーザ光は、前記デバイス層に対して吸収性を有し、前記酸化膜に対しては透過性を有する、請求項8に記載の基板処理システム。 an oxide film as the first film and a device layer as the second film are formed at an interface between the first substrate and the second substrate;
9. The substrate processing system according to claim 8 , wherein the second laser light irradiated when forming the second unbonded region is absorbed by the device layer and is transparent to the oxide film.
前記第1の未接合領域の形成に際して照射される第1のレーザ光は、前記酸化膜に対して吸収性を有し、前記デバイス層に対しては反射性を有する、請求項7~10のいずれか一項に記載の基板処理システム。 an oxide film as the first film and a device layer as the second film are formed at an interface between the first substrate and the second substrate;
11. The substrate processing system according to claim 7, wherein a first laser beam irradiated when forming the first unbonded region is absorbent with respect to the oxide film and reflective with respect to the device layer.
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