2023-171405 基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023171405

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20231124BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20231124BHJP

   B23K 26/36 20140101ALI20231124BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 601Z

B23K26/53

B23K26/36

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023152078

(22)【出願日】2023-09-20

(62)【分割の表示】P 2022511556の分割

【原出願日】2021-01-18

(31)【優先権主張番号】P 2020066397

(32)【優先日】2020-04-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】田之上 隼斗

(72)【発明者】

【氏名】山下 陽平

(72)【発明者】

【氏名】溝本 康隆

(57)【要約】

【課題】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の基板から第１の基板の周縁部を好適に除去するために第１の基板に対するレーザ光の照射により周縁改質層を形成する際の、レーザ光の透過の阻害を防止する。
【解決手段】第１の基板と、第２の基板と、が接合された重合基板における前記第１の基板の周縁部を除去する基板処理方法であって、前記第１の基板の前記周縁部を除去する際の基点となる周縁改質層を、前記第１の基板と前記第２の基板との接合面と反対側の第１の基板の裏面側からレーザ光を照射して形成することと、除去対象の前記第１の基板の前記周縁部を前記第２の基板から剥離することと、前記周縁改質層の形成に先立ち、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、を含む。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の基板と、第２の基板と、が接合された重合基板における前記第１の基板の周縁部を除去する基板処理方法であって、
前記第１の基板の前記周縁部を除去する際の基点となる周縁改質層を、前記第１の基板と前記第２の基板との接合面と反対側の第１の基板の裏面側からレーザ光を照射して形成することと、
除去対象の前記第１の基板の前記周縁部を前記第２の基板から剥離することと、
前記周縁改質層の形成に先立ち、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、
を含む基板処理方法。

【請求項2】

前記阻害膜の除去を、前記除去対象の前記第１の基板における前記周縁部のみにおいて行う、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記阻害膜の除去を、ウェットエッチングで行う、請求項２に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記阻害膜の除去を、レーザ光を照射することにより行う、請求項２に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記レーザ光は、ＣＯ_２レーザである、請求項４に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記阻害膜は、酸化膜または窒化膜である、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項7】

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、
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、
を含む請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】日本国 特開２００６－１０８５３２号公報

【特許文献2】日本国 特開２００６－２１２６４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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の基板から第１の基板の周縁部を好適に除去するために第１の基板に対するレーザ光の照射により周縁改質層を形成する際の、レーザ光の透過の阻害を防止する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、第１の基板と、第２の基板と、が接合された重合基板における前記第１の基板の周縁部を除去する基板処理方法であって、
前記第１の基板の前記周縁部を除去する際の基点となる周縁改質層を、前記第１の基板と前記第２の基板との接合面と反対側の第１の基板の裏面側からレーザ光を照射して形成することと、
除去対象の前記第１の基板の前記周縁部を前記第２の基板から剥離することと、
前記周縁改質層の形成に先立ち、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、を含む。

【発明の効果】

【0006】

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の基板から第１の基板の周縁部を好適に除去するために第１の基板に対するレーザ光の照射により周縁改質層を形成する際の、レーザ光の透過の阻害を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】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。

【図6】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。

【図7】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。

【図8】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。

【図9】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。

【図10】本開示内容に係る技術の他の適用例を示す説明である。

【図11】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。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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の基板から第１の基板の周縁部を好適に除去するために、第１の基板に対するレーザ光の照射により周縁改質層を形成する際の、レーザ光の透過の阻害を防止する。以下、本実施形態にかかる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。

【0012】

本開示にかかる技術における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。

【0013】

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（ＳｉＯ_２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。

【0014】

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。

【0015】

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、本実施形態における第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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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ＣＯ_２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ＣＯ_２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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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ＣＯ_２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）。

【0026】

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。

【0027】

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ＳｉＯ_２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ＳｉＯ_２膜）や窒化膜（例えばＳｉ_３Ｎ_４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。

【0028】

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（ＣＯ_２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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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）。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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ＣＯ_２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ＣＯ_２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。

【0040】

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。

【0041】

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ＣＯ_２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ＣＯ_２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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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（ＣＯ_２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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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ＣＯ_２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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【符号の説明】

【0064】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】