特開 2023-180066 基板処理装置及び位置調整方法

(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】P2023180066

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】基板処理装置及び位置調整方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20231213BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20231213BHJP

   H01L 21/68 20060101ALI20231213BHJP

   B23K 26/08 20140101ALI20231213BHJP

   B23K 26/02 20140101ALI20231213BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20231213BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 C

H01L21/304 601Z

H01L21/68 F

B23K26/08 D

B23K26/02 A

B23K26/03

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022093154

(22)【出願日】2022-06-08

(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】森 弘明

(72)【発明者】

【氏名】山脇 陽平

(72)【発明者】

【氏名】山下 陽平

(72)【発明者】

【氏名】中野 征二

【テーマコード（参考）】

4E168

5F057

5F131

【Ｆターム（参考）】

4E168AE05

4E168CA06

4E168CB01

4E168CB04

4E168CB07

4E168CB23

4E168DA02

4E168DA23

4E168DA24

4E168EA15

4E168FD01

4E168GA01

4E168GA02

4E168GA03

4E168HA01

4E168JA12

5F057DA22

5F057EA13

5F057FA13

5F057FA30

5F057FA32

5F057FA33

5F057FA36

5F057GB02

5F057GB12

5F057GB31

5F131AA02

5F131BA37

(57)【要約】

【課題】基板の所望の位置にレーザ光が照射されるように位置調整を行う。
【解決手段】基板を処理する基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板にレーザ光を照射するレーザ照射部と、前記基板を撮像するカメラと、前記基板保持部を回転させる回転機構と、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる移動機構と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記基板に前記レーザ光を照射し、当該基板に環状の加工部分を形成する制御と、前記加工部分を前記カメラで撮像する制御と、前記撮像された前記加工部分の加工中心を算出する制御と、少なくとも前記移動機構の移動方向において、前記加工中心と、前記基板保持部の回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる制御と、を実行する。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理する基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板にレーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記基板を撮像するカメラと、
前記基板保持部を回転させる回転機構と、
前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる移動機構と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記基板に前記レーザ光を照射し、当該基板に環状の加工部分を形成する制御と、
前記加工部分を前記カメラで撮像する制御と、
前記撮像された前記加工部分の加工中心を算出する制御と、
少なくとも前記移動機構の移動方向において、前記加工中心と、前記基板保持部の回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる制御と、を実行する、基板処理装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記基板の外周領域において、環状に前記レーザ光を照射し、環状の外周加工部分を形成する制御と、
前記外周加工部分を前記カメラで撮像する制御と、
前記撮像された前記外周加工部分の外周加工中心を算出する制御と、
少なくとも前記移動機構の移動方向において、前記外周加工中心と前記回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる制御と、を実行する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記基板の中央領域において、前記基板の回転を停止時した状態で前記レーザ光を走査させて、当該基板に環状に前記レーザ光を照射し、環状の中央加工部分を形成する制御と、
前記中央加工部分を前記カメラで撮像する制御と、
前記撮像された前記中央加工部分の中央加工中心を算出する制御と、
少なくとも前記移動機構の移動方向において、前記中央加工中心と前記回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる制御と、を実行する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記加工中心と前記回転中心の距離を算出し、前記基板保持部と前記レーザ照射部の相対的な移動距離を算出する制御を実行する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記移動機構の移動方向の直交方向において、前記加工中心と前記回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる制御を行う、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項6】

基板を処理する基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板にレーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記基板を撮像するカメラと、
前記基板保持部を回転させる回転機構と、
前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる移動機構と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記基板の加工領域に前記レーザ光を照射し、当該基板の加工領域に加工部分を形成する制御と、
前記加工部分を前記カメラで撮像する制御と、
前記撮像された前記加工部分の加工中心を算出する制御と、
少なくとも前記移動機構の移動方向において、前記加工中心と、前記基板保持部の回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる制御と、を実行する、基板処理装置。

【請求項7】

前記制御部は、
前記基板の中央領域において、前記基板の回転を停止時した状態で前記レーザ光を走査させて、当該基板の加工領域に前記レーザ光を照射し、中央加工部分を形成する制御と、
前記中央加工部分を前記カメラで撮像する制御と、
前記撮像された前記中央加工部分の中央加工中心を算出する制御と、
少なくとも前記移動機構の移動方向において、前記中央加工中心と前記回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる制御と、を実行する、請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

基板の処理位置を調整する位置調整方法であって、
基板保持部で基板を保持することと、
レーザ照射部から前記基板保持部に保持された前記基板にレーザ光を照射し、当該基板に環状の加工部分を形成することと、
前記加工部分を撮像することと、
前記撮像された前記加工部分の加工中心を算出することと、
前記加工中心と、前記基板保持部の回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させることと、を含む、位置調整方法。

【請求項9】

前記基板の外周領域において、環状に前記レーザ光を照射し、環状の外周加工部分を形成することと、
前記外周加工部分を撮像することと、
前記撮像された前記外周加工部分の外周加工中心を算出することと、
前記外周加工中心と前記回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させることと、を含む、請求項８に記載の位置調整方法。

【請求項10】

前記基板の中央領域において、前記基板の回転を停止時した状態で前記レーザ光を走査させて、当該基板に環状に前記レーザ光を照射し、環状の中央加工部分を形成することと、
前記中央加工部分を撮像することと、
前記撮像された前記中央加工部分の中央加工中心を算出することとと、
前記中央加工中心と前記回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させることと、を含む、請求項８又は９に記載の位置調整方法。

【請求項11】

前記加工中心と前記回転中心の距離を算出し、前記基板保持部と前記レーザ照射部の相対的な移動距離を算出することを含む、請求項８に記載の位置調整方法。

【請求項12】

基板の処理位置を調整する位置調整方法であって、
基板保持部で基板を保持することと、
レーザ照射部から前記基板保持部に保持された前記基板の加工領域にレーザ光を照射し、当該基板の加工領域に加工部分を形成することと、
前記加工部分を撮像することと、
前記撮像された前記加工部分の加工中心を算出することと、
前記加工中心と、前記基板保持部の回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させることと、を含む、位置調整方法。

【請求項13】

前記基板の中央領域において、前記基板の回転を停止時した状態で前記レーザ光を走査させて、当該基板の加工領域に前記レーザ光を照射し、中央加工部分を形成することと、
前記中央加工部分を撮像することと、
前記撮像された前記中央加工部分の中央加工中心を算出することとと、
前記中央加工中心と前記回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させることと、を含む、請求項１２に記載の位置調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置及び位置調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、剥離酸化膜及び半導体素子が表面上に形成された半導体基板において、半導体素子を転写先基板に転写することが開示されている。特許文献１に記載の方法は、半導体基板の裏面より光を照射して剥離酸化膜を局所的に加熱する工程と、剥離酸化膜中、及び／又は剥離酸化膜と半導体基板との界面において剥離を生じさせて、半導体素子を転写先基板に転写させる工程と、を含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－２２０７４９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、基板の所望の位置にレーザ光が照射されるように位置調整を行う。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、基板を処理する基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板にレーザ光を照射するレーザ照射部と、前記基板を撮像するカメラと、前記基板保持部を回転させる回転機構と、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる移動機構と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記基板に前記レーザ光を照射し、当該基板に環状の加工部分を形成する制御と、前記加工部分を前記カメラで撮像する制御と、前記撮像された前記加工部分の加工中心を算出する制御と、少なくとも前記移動機構の移動方向において、前記加工中心と、前記基板保持部の回転中心が一致する位置に、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に水平方向に移動させる制御と、を実行する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、基板の所望の位置にレーザ光が照射されるように位置調整を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】ウェハ処理システムにおいて処理される重合ウェハの構成の概略を示す側面図である。

【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】レーザ照射装置の構成の概略を示す側面図である。

【図4】レーザ照射装置の構成の概略を示す平面図である。

【図5】分離装置の動作の様子を示す説明図である。

【図6】レーザ吸収層にレーザ光を照射する様子を示す説明図である。

【図7】レーザ吸収層にレーザ光を照射する様子を示す説明図である。

【図8】レーザ吸収層に加工部分を形成した様子を示す説明図である。

【図9】加工中心とチャック回転中心の第１の調整を行う様子を示す説明図である。

【図10】加工中心とチャック回転中心の第２の調整を行う様子を示す説明図である。

【図11】加工中心とチャック回転中心の第２の調整を行う様子を示す説明図である。

【図12】加工中心とチャック回転中心の第２の調整を行う様子を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

半導体デバイスの製造工程では、２枚の半導体基板（以下、「ウェハ」という。）が接合された重合ウェハにおいて、第２のウェハの表面に形成されたデバイス層を第１のウェハに転写することが行われている。このデバイス層の転写は、例えばレーザリフトオフを用いて実行される。すなわち、チャックに保持された重合ウェハの内部にレーザ照射部からレーザ光を照射することで、第１のウェハと第２のウェハの接合強度を低下させた後、第２のウェハを第１のウェハから剥離することで、デバイス層を第１のウェハに転写する。

【0009】

レーザリフトオフでは、重合ウェハを回転させると共に、レーザ光を径方向外側から内側に移動させながら、当該レーザ光をパルス状に照射する。この際、第１のウェハと第２のウェハの剥離をウェハ面内で均一に行うためには、レーザ光を照射する間隔、すなわちパルスの間隔を一定にするのが好ましい。しかしながら、パルスの間隔を一定にしようとすると、レーザ光が径方向外側から内側に移動するにしたがって、重合ウェハの回転速度が速くなる。そして、重合ウェハの回転速度が上限に達すると、レーザ光の照射位置が径方向内側に移動するにつれ、レーザ光の照射間隔は小さくなっていき、中央領域ではレーザ光が重なる場合もあり得る。また、中央領域において重合ウェハの回転速度が速くなると、第１のウェハが剥離してしまうおそれもある。そこで、外周領域において重合ウェハを回転させながらレーザ光を照射し、中央領域において、重合ウェハの回転を停止させた状態でレーザ光を走査させる。

【0010】

ここで、例えば重合ウェハの加工中心（加工位置の中心）と、チャック回転中心とがずれている場合、外周領域において適切な位置にレーザ光が照射されず、重合ウェハが存在しないところにレーザ光が照射されるおそれがある。また、加工中心とチャック回転中心がずれている場合、中央領域まで走査されず、外周領域と中央領域の境界において未加工領域が生じるおそれがある。

【0011】

本開示にかかる技術は、基板の所望の位置にレーザ光が照射されるように位置調整を行う。以下、本実施形態にかかる基板処理装置としてのレーザ照射装置を備えたウェハ処理システム、及び基板処理方法としてのウェハ処理方法ついて、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0012】

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Ｗ１と第２のウェハＷ２とが接合された基板としての重合ウェハＴに対して処理を行う。以下、第１のウェハ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。

【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る。一実施形態において、第１のウェハＷ１は略円板形状を有する。第１のウェハＷ１の表面Ｗ１ａには、デバイス層Ｄ１と表面膜Ｆ１が表面Ｗ１ａ側からこの順で積層されている。デバイス層Ｄ１は、複数のデバイスを含む。表面膜Ｆ１としては、例えば酸化膜（ＴＨＯＸ膜、ＳｉＯ_２膜、ＴＥＯＳ膜）、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜又は接着剤などが挙げられる。

【0014】

第２のウェハＷ２は、例えばシリコン基板等の半導体ウェハである。一実施形態において、第２のウェハＷ２は略円板形状を有する。第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａには、レーザ吸収層Ｐ、デバイス層Ｄ２及び表面膜Ｆ２が表面Ｗ２ａ側からこの順で積層されている。レーザ吸収層Ｐは、後述するようにレーザ照射部１１０から照射されたレーザ光を吸収する。レーザ吸収層Ｐには、例えば酸化膜（ＳｉＯ_２膜）が用いられるが、レーザ光を吸収するものであれば特に限定されない。デバイス層Ｄ２と表面膜Ｆ２はそれぞれ、第１のウェハＷ１のデバイス層Ｄ１、表面膜Ｆ１と同様である。そして、第１のウェハＷ１の表面膜Ｆ１と第２のウェハＷ２の表面膜Ｆ２が接合される。なお、レーザ吸収層Ｐの位置は、上記実施形態に限定されず、例えばデバイス層Ｄ２と表面膜Ｆ２の間に形成されていてもよい。

【0015】

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１０、搬送ブロック２０、及び処理ブロック３０を一体に接続した構成を有している。搬入出ブロック１０と処理ブロック３０は、搬送ブロック２０の周囲に設けられている。具体的に搬入出ブロック１０は、搬送ブロック２０のＹ軸負方向側に配置されている。処理ブロック３０の後述するレーザ照射装置３１及び後述する分離装置３２は搬送ブロック２０のＸ軸負方向側に配置され、後述する第１の洗浄装置３３及び後述する第２の洗浄装置３４は搬送ブロック２０のＸ軸正方向側に配置されている。

【0016】

搬入出ブロック１０は、例えば外部との間で複数の重合ウェハＴ、複数の第１のウェハＷ１、複数の第２のウェハＷ２をそれぞれ収容可能なカセットＣｔ、Ｃｗ１、Ｃｗ２がそれぞれ搬入出される。搬入出ブロック１０には、カセット載置台１１が設けられている。図示の例では、カセット載置台１１には、複数、例えば３つのカセットＣｔ、Ｃｗ１、Ｃｗ２をＸ軸方向に一列に載置可能になっている。なお、カセット載置台１１に載置されるカセットＣｔ、Ｃｗ１、Ｃｗ２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。

【0017】

搬送ブロック２０には、Ｘ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動可能に構成されたウェハ搬送装置２２が設けられている。ウェハ搬送装置２２は、重合ウェハＴ、第１のウェハＷ１又は第２のウェハＷ２を保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム２３、２３を有している。各搬送アーム２３は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸回りに移動可能に構成されている。なお、搬送アーム２３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２２は、カセット載置台１１のカセットＣｔ、Ｃｗ１、Ｃｗ２、レーザ照射装置３１、分離装置３２、第１の洗浄装置３３及び第２の洗浄装置３４に対して、重合ウェハＴ、第１のウェハＷ１、第２のウェハＷ２を搬送可能に構成されている。

【0018】

処理ブロック３０は、レーザ照射装置３１、分離装置３２、第１の洗浄装置３３及び第２の洗浄装置３４を有している。一例において、レーザ照射装置３１と分離装置３２は、搬送ブロック２０のＸ軸負方向側において積層して配置される。また、第１の洗浄装置３３と第２の洗浄装置３４は、搬送ブロック２０のＸ軸正方向側において積層して配置される。なお、レーザ照射装置３１、分離装置３２、第１の洗浄装置３３及び第２の洗浄装置３４の数や配置はこれに限定されるものではない。

【0019】

レーザ照射装置３１は、重合ウェハＴの内部、より具体的には第２のウェハＷ２のレーザ吸収層Ｐにレーザ光を照射して第２のウェハＷ２とレーザ吸収層Ｐの界面における接合強度を低下させる。この重合ウェハＴの内部において接合強度の低下した界面（本実施形態においては第２のウェハＷ２とレーザ吸収層Ｐの界面）を、本開示の技術においては「分離面」という場合がある。なお、レーザ照射装置３１は、重合ウェハＴをレーザ処理するウェハ処理装置として機能するとともに、重合ウェハＴの処理位置を調整する位置調整装置としても機能する。

【0020】

図３及び図４に示すようにレーザ照射装置３１の内部には受渡位置Ａ１と処理位置Ａ２が設定されている。受渡位置Ａ１は、搬送アーム２３から後述のチャック１００に重合ウェハＴの受け渡しができる位置であって、且つ、後述のカメラ１２０により重合ウェハＴ（レーザ吸収層Ｐ）に形成されたレーザ光の加工部分を撮像できる位置である。処理位置Ａ２は、後述のレーザ照射部１１０から重合ウェハＴ（レーザ吸収層Ｐ）にレーザ光を照射できる位置である。

【0021】

レーザ照射装置３１は、重合ウェハＴを上面で保持する、基板保持部としてのチャック１００を有している。チャック１００は上面に重合ウェハＴの保持面を備え、第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂの全面、又は裏面Ｗ１ｂの径方向内側の一部を吸着保持する。チャック１００は、一例として静電チャック（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｃｈｕｃｋ）や真空チャック（Ｖａｃｕｕｍ Ｃｈｕｃｋ）である。チャック１００には、重合ウェハＴを下方から支持し昇降させるための昇降ピン（図示せず）が設けられている。昇降ピンは、チャック１００を貫通して形成された貫通孔（図示せず）を挿通し、昇降可能に構成されている。

【0022】

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、θ軸（鉛直軸）回りに回転可能に構成されている。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によって、基台１０５に設けられＹ軸方向に延伸するレール１０６に沿って、上記した受渡位置Ａ１と処理位置Ａ２の間で移動可能に構成されている。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。また、チャック１００をＸ軸方向に移動させる移動機構１０７が設けられていてもよい。移動機構１０７の構成は任意であるが、例えばエアベアリング１０１に設けられ、ネジ等を用いてチャック１００を機械的に移動させるものであってもよい。

【0023】

処理位置Ａ２におけるチャック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、光学系１１２、及びレンズ１１３を有している。レーザ照射部１１０は、レーザ光を走査（スキャン）させることができる。以下の説明において、レーザ光Ｌを走査させるとは、レーザ照射部１１０のレンズ１１３から照射されるレーザ光Ｌを、レーザ吸収層Ｐに対して移動させることをいう。

【0024】

レーザヘッド１１１は、レーザ光をパルス状に発振するレーザ発振器（図示せず）を有している。このレーザ光は、いわゆるパルスレーザである。また、本実施形態ではレーザ光はＣＯ_２レーザ光であり、ＣＯ_２レーザ光の波長は例えば８．９μｍ～１１μｍである。なお、レーザヘッド１１１は、レーザ発振器の他の機器、例えば増幅器などを有していてもよい。

【0025】

光学系１１２は、レーザ光の強度や位置を制御する光学素子（図示せず）と、レーザ光を減衰させて出力を調整するアッテネータ（図示せず）と、レーザ光を走査させるレーザ走査部（図示せず）を有している。レーザ走査部には、例えばロータリーウェッジスキャナやガルバノスキャナが用いられる。また、光学系１１２は、レーザ光の分岐を制御可能に構成されてもよい。

【0026】

レンズ１１３は、チャック１００に保持された重合ウェハＴにレーザ光を照射する。レーザ照射部１１０から発せられたレーザ光は第２のウェハＷ２を透過し、レーザ吸収層Ｐに照射される。レンズ１１３は、移動機構（図示せず）によって水平方向に移動可能に構成されていてもよいし、昇降機構（図示せず）によって鉛直方向に昇降可能に構成されていてもよい。

【0027】

また、受渡位置Ａ１におけるチャック１００の上方には、カメラ１２０が設けられている。カメラ１２０は、マクロカメラやマイクロカメラ等から選択される１つ以上のカメラを有している。なお、カメラ１２０は、移動機構（図示せず）によって水平方向に移動可能に構成されていてもよいし、昇降機構（図示せず）によって鉛直方向に昇降可能に構成されていてもよい。

【0028】

カメラ１２０は、チャック１００に保持された重合ウェハＴにおいて、レーザ光が照射された加工部分を撮像する。カメラ１２０は、例えば同軸レンズを備え、赤外光（ＩＲ）を照射し、さらに対象物からの反射光を受光する。カメラ１２０で撮像された画像データは、後述する制御装置４０に出力される。

【0029】

なお、後述するようにウェハ処理システム１は制御装置４０を有しているが、かかる制御装置４０は、レーザ照射装置３１に設けられ当該レーザ照射装置３１を制御する制御部としても機能する。

【0030】

分離装置３２は、レーザ照射装置３１で接合強度が低下された、分離面としての第２のウェハＷ２とレーザ吸収層Ｐの界面を基点として第１のウェハＷ１から第２のウェハＷ２を剥離する。

【0031】

一例において分離装置３２は、図５に示すように、第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂを下方から吸着保持する吸着チャック２００と、第２のウェハＷ２の裏面Ｗ２ｂを上方から吸着保持する吸着パッド２１０とを有する。そして分離装置３２では、図５に示すように吸着チャック２００が第１のウェハＷ１を吸着保持し、吸着パッド２１０が第２のウェハＷ２を吸着保持した状態で、当該吸着パッド２１０を上昇させて、レーザ吸収層Ｐから第２のウェハＷ２を剥離する。

【0032】

なお、分離装置３２の構成はこれに限定されるものではなく、第１のウェハＷ１から第２のウェハＷ２を剥離できれば、任意の構成をとることができる。

【0033】

第１の洗浄装置３３は、分離装置３２での剥離により分離された第１のウェハＷ１の表面Ｗ１ａ側を洗浄する。例えば第１のウェハＷ１の表面Ｗ１ａ側のレーザ吸収層Ｐにブラシを当接させて、当該レーザ吸収層Ｐを洗浄する。なお、第１のウェハＷ１の洗浄には、加圧された洗浄液を用いてもよい。また、第１の洗浄装置３３は、第１のウェハＷ１の表面Ｗ１ａ側と共に、裏面Ｗ１ｂを洗浄する構成を有していてもよい。

【0034】

第２の洗浄装置３４は、分離装置３２での剥離により分離された第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａ側を洗浄する。例えば第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａにブラシを当接させて、当該表面Ｗ２ａを洗浄する。なお、第２のウェハＷ２の洗浄には、加圧された洗浄液を用いてもよい。また、第２の洗浄装置３４は、第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａ側と共に、裏面Ｗ２ｂを洗浄する構成を有していてもよい。

【0035】

なお、本実施形態においては、上記したように第１のウェハＷ１を洗浄する第１の洗浄装置３３と第２のウェハＷ２を洗浄する第２の洗浄装置３４をそれぞれ独立して配置したが、第１のウェハＷ１の洗浄と第２のウェハＷ２の洗浄は、同一の洗浄装置を用いて行われてもよい。この場合、第１のウェハＷ１と第２のウェハＷ２の洗浄は同時に行われてもよいし、又は独立して行われてもよい。

【0036】

また、本実施形態においては、分離装置３２を用いて第１のウェハＷ１から第２のウェハＷ２を剥離したが、レーザ照射装置３１の内部においてかかる剥離を行ってもよい。例えばレーザ照射装置３１の受渡位置Ａ１に、昇降可能の搬送パッド（図示せず）を設ける。そして、チャック１００が第１のウェハＷ１を吸着保持した状態で、搬送パッドで第２のウェハＷ２を吸着保持し、更に搬送パッドを上昇させることで、第１のウェハＷ１から第２のウェハＷ２を剥離する。

【0037】

以上のウェハ処理システム１には、図２に示すように、制御部としての制御装置４０が設けられている。制御装置４０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４０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。

【0038】

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。

【0039】

先ず、複数の重合ウェハＴを収納したカセットＣｔが、搬入出ブロック１０のカセット載置台１１に載置される。

【0040】

次に、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｔ内の重合ウェハＴが取り出され、レーザ照射装置３１に搬送される。レーザ照射装置３１において重合ウェハＴは、搬送アーム２３から受渡位置Ａ１に配置されたチャック１００に受け渡され、チャック１００に吸着保持される。続いて、移動機構１０４によってチャック１００を処理位置Ａ２に移動させる。

【0041】

次に、図６に示すようにレーザ照射部１１０からレーザ吸収層Ｐ、より詳細にはレーザ吸収層Ｐと第２のウェハＷ２の界面にレーザ光Ｌ（ＣＯ_２レーザ光）をパルス状に照射する。この際、レーザ光Ｌは、第２のウェハＷ２の裏面Ｗ２ｂ側から当該第２のウェハＷ２を透過し、レーザ吸収層Ｐにおいて吸収される。そして、このレーザ光Ｌによって、レーザ吸収層Ｐと第２のウェハＷ２の接合強度を低下させる。なお、実施形態において「接合強度が低下」とは、少なくともレーザ光Ｌの照射前と比較して接合強度が低下している状態のことを言い、レーザ吸収層Ｐの改質や、レーザ吸収層Ｐと第２のウェハＷ２の剥離を含むものとする。

【0042】

ここで、本実施形態では、重合ウェハＴを回転させると共に、レーザ光Ｌを径方向外側から内側に移動させながら、当該レーザ光Ｌをパルス状に照射する。この際、第２のウェハＷ２とレーザ吸収層Ｐの剥離をウェハ面内で均一に行うため、レーザ光Ｌを照射する間隔を一定にしようとすると、レーザ光Ｌが径方向外側から内側に移動するにしたがって、重合ウェハＴの回転速度が速くなる。かかる場合、レーザ吸収層Ｐの中央領域ではレーザ光Ｌが重なる場合があり、また中央領域において重合ウェハＴの回転速度が速くなると、回転中に第２のウェハＷ２が処理途中で剥離してしまうおそれもある。

【0043】

そこで、図７に示すように外周領域Ｒ１において、重合ウェハＴを回転させながらレーザ光Ｌを照射し、中央領域Ｒ２において、重合ウェハＴの回転を停止させた状態でレーザ光Ｌを走査させる。

【0044】

なお、レーザ光Ｌを走査させるチャック１００の中央領域Ｒ２は、チャック１００における保持中心としてのチャック回転中心を基準として所望の径長を有する円形状領域で、レーザ照射装置３１におけるウェハ処理に先立って予め設定されている。中央領域Ｒ２の径長は、例えばレーザ照射部１１０のレンズ１１３に対するチャック１００の相対的な回転速度が上限に達する径方向位置であり、換言すれば、レーザ光Ｌが重ならない限界の位置である。中央領域Ｒ２の径長は、一例として１０ｍｍ程度である。また、レーザ光Ｌの照射に際してチャック１００を回転させる外周領域Ｒ１は、中央領域Ｒ２よりも径方向外側の領域に設定されている。

【0045】

レーザ吸収層Ｐへのレーザ光Ｌの照射に際しては、先ず、カメラ１２０で外周領域Ｒ１を撮像する。カメラ１２０で撮像された画像データは、制御装置４０に出力される。制御装置４０では、画像データに基づいて、外周領域Ｒ１におけるレーザ光Ｌの照射開始位置を決定する。

【0046】

次に、外周領域Ｒ１において、回転機構１０３によってチャック１００（重合ウェハＴ）を回転させると共に、移動機構１０４によってチャック１００をＹ負軸方向に移動させながら、レーザ光Ｌをパルス状に照射する。この際、レーザ光Ｌは走査させずに固定する。そうすると、外周領域Ｒ１において、径方向外側から内側に向けて、レーザ光Ｌが螺旋状に照射される。

【0047】

次に、中央領域Ｒ２において、チャック１００の回転を停止する。そして、レーザ照射部１１０からレーザ光Ｌをパルス状に照射する。また、中央領域Ｒ２においてこのレーザ光Ｌを走査させる。この際、レーザ光ＬのＸ軸方向の走査照射と、チャック１００（重合ウェハＴ）のＹ軸方向への移動を交互に繰り返し行う。あるいは、レーザ光ＬのＸ軸方向の走査照射と、チャック１００のＹ軸負方向移動を同期させてもよい。

【0048】

そして、図８に示すように外周領域Ｒ１には螺旋状の加工部分（図８中の破線）が形成され、中央領域Ｒ２には円形状の加工部分（図８中の塗りつぶし部分）が形成される。なお、ウェハ処理のスループットを向上させるため、上記した光学系１１２によりレーザ光Ｌを分岐させ、レーザ吸収層Ｐの複数点に同時にレーザ光Ｌを照射してもよい。

【0049】

外周領域Ｒ１及び中央領域Ｒ２にレーザ光Ｌが照射され、第２のウェハＷ２とレーザ吸収層Ｐの全面で接合強度が低下されると、次に、移動機構１０４によってチャック１００（重合ウェハＴ）を受渡位置Ａ１に移動させる。

【0050】

次に、チャック１００上の重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２の搬送アーム２３に受け渡され、分離装置３２に搬送される。分離装置３２では、図５（ａ）に示したように吸着チャック２００で第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂを吸着保持し、更に吸着パッド２１０で第２のウェハＷ２の裏面Ｗ２ｂを吸着保持する。その後、図５（ｂ）に示したように吸着パッド２１０が第２のウェハＷ２を吸着保持した状態で、当該吸着パッド２１０を上昇させて、レーザ吸収層Ｐから第２のウェハＷ２を剥離する。この際、上述したようにレーザ光Ｌの照射によってレーザ吸収層Ｐと第２のウェハＷ２の界面では接合強度が低下しているので、大きな荷重をかけることなく、レーザ吸収層Ｐから第２のウェハＷ２を剥離することができる。

【0051】

剥離された第２のウェハＷ２は、吸着パッド２１０からウェハ搬送装置２２の搬送アーム２３に受け渡され、第２の洗浄装置３４に搬送される。この際、分離装置３２から搬出される第２のウェハＷ２は、例えば反転装置（図示せず）や吸着パッド２１０の動作により表裏面が反転されて、剥離面である表面Ｗ２ａが上側を向いた状態とされた後、第２の洗浄装置３４に搬送されてもよい。

【0052】

第２の洗浄装置３４では、剥離面である表面Ｗ２ａが洗浄される。なお、第１の洗浄装置３３では表面Ｗ２ａと共に裏面Ｗ２ｂが洗浄されてもよい。また、表面Ｗ２ａと裏面Ｗ２ｂをそれぞれ洗浄する洗浄部を別々に設けてもよい。その後、第２の洗浄装置３４による洗浄が施された第２のウェハＷ２は、ウェハ搬送装置２２によりカセット載置台１１のカセットＣｗ２に搬送される。

【0053】

一方、吸着チャック２００に保持されている第１のウェハＷ１については、搬送アーム２３に受け渡され、第１の洗浄装置３３に搬送される。第１の洗浄装置３３では、剥離面である表面Ｗ１ａ側、具体的にはレーザ吸収層Ｐの表面が洗浄される。なお、第１の洗浄装置３３では、レーザ吸収層Ｐの表面と共に、第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂが洗浄されてもよい。また、レーザ吸収層Ｐの表面と第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂをそれぞれ洗浄する洗浄部を別々に設けてもよい。その後、第１の洗浄装置３３による洗浄が施された第１のウェハＷ１は、ウェハ搬送装置２２によりカセット載置台１１のカセットＣｗ１に搬送される。

【0054】

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。

【0055】

ここで、レーザ照射装置３１において外周領域Ｒ１にレーザ光Ｌを照射する際、図８に示した螺旋状の加工部分（図８中の破線）の加工中心と、チャック１００のチャック回転中心（回転中心）とがずれている場合、第１のウェハＷ１が存在しないところにレーザ光Ｌが照射される場合がある。

【0056】

また、中央領域Ｒ２にレーザ光Ｌを照射する際、図８に示す円形状の加工部分（図８中の塗りつぶし部分）の加工中心と、チャック１００のチャック回転中心とがずれている場合、当該中央領域Ｒ２まで走査されない。そうすると、外周領域Ｒ１と中央領域Ｒ２の境界においてレーザ光Ｌが照射されない未加工領域が生じる場合がある。

【0057】

そこで、製品化される重合ウェハＴに対して上述した一連のウェハ処理を行う前において、例えばレーザ照射装置３１の立ち上げ時において、加工中心とチャック回転中心を一致させるように調整する。かかる加工中心とチャック回転中心の調整は、基板としてのダミーウェハＷｄを用いてもよいし、重合ウェハＴを用いてもよい。以下、ダミーウェハＷｄを用いる場合を例に説明する。

【0058】

加工中心とチャック回転中心の調整には、２つの調整方法がある。

【0059】

第１の調整方法について説明する。先ず、ダミーウェハＷｄを吸着保持したチャック１００を処理位置Ａ２に配置する。続いて、回転機構１０３によってチャック１００を回転させながら、ダミーウェハＷｄの外周領域Ｒ１に対して、レーザ光Ｌを円環状にパルス状に照射する。この際、レーザ光Ｌは走査させずに固定する。そして、図９に示すようにダミーウェハＷｄに円環状の１周の外周加工部分Ｑ１（図９中の破線）を形成する。

【0060】

次に、チャック１００を受渡位置Ａ１に移動させる。続いて、チャック１００を回転させながら、カメラ１２０を用いて外周加工部分Ｑ１を撮像する。カメラ１２０で撮像された画像データは、制御装置４０に出力される。

【0061】

制御装置４０では、画像データに基づいて、外周加工部分Ｑ１の中心である外周加工中心Ｃｑ１の位置を算出する。

【0062】

また制御装置４０では、外周加工中心Ｃｑ１と、チャック１００のチャック回転中心Ｃｃとが一致するように、チャック１００を水平方向に移動させる。具体的には、外周加工中心Ｃｑ１とチャック回転中心Ｃｃとの距離Ｌ１を算出し、この距離Ｌ１に基づいてチャック１００の水平方向（Ｙ軸方向とＸ軸方向）の移動距離を算出する。チャック１００のＹ軸方向の移動は、移動機構１０４によって行われる。チャック１００のＸ軸方向の移動方法は、任意であるが、例えば移動機構１０７を用いて機械的に行ってもよい。また、移動機構１０４がチャック１００をＸ軸方向にも移動可能に構成されている場合、当該移動機構１０４によってチャック１００をＸ軸方向に移動させてもよい。あるいは、レーザ照射部１１０のレンズ１１３をＸ軸方向に移動させてもよい。

【0063】

こうして外周加工中心Ｃｑ１とチャック回転中心Ｃｃが一致し、円環状の外周加工部分Ｑ１をチャック１００と同心円（図９中の実線）に形成することができる。その結果、レーザ照射部１１０からのレーザ光Ｌの照射位置とチャック１００の位置との相対的な位置関係を調整することができる。

【0064】

第２の調整方法について説明する。先ず、ダミーウェハＷｄを吸着保持したチャック１００を処理位置Ａ２に配置する。続いて、ダミーウェハＷｄの中央領域Ｒ２に対して、チャック１００の回転を停止させた状態で、レーザ光Ｌを走査させて、当該レーザ光Ｌを円環状にパルス状に照射する。そして、図１０に示すようにダミーウェハＷｄに円環状の１周の中央加工部分Ｑ２（図１０中の破線）を形成する。

【0065】

次に、チャック１００を受渡位置Ａ１に移動させる。続いて、チャック１００を回転させながら、カメラ１２０を用いて中央加工部分Ｑ２を撮像する。カメラ１２０で撮像された画像データは、制御装置４０に出力される。

【0066】

制御装置４０では、画像データに基づいて、中央加工部分Ｑ２の中心である中央加工中心Ｃｑ２の位置を算出する。

【0067】

また制御装置４０では、中央加工中心Ｃｑ２と、チャック１００のチャック回転中心Ｃｃとが一致するように、チャック１００を水平方向に移動させる。具体的には、中央加工中心Ｃｑ２とチャック回転中心Ｃｃとの距離Ｌ２を算出し、この距離Ｌ２に基づいてチャック１００の水平方向（Ｙ軸方向とＸ軸方向）の移動距離を算出する。チャック１００のＹ軸方向の移動は、移動機構１０４によって行われる。チャック１００のＸ軸方向の移動方法は、任意であるが、例えばネジ等を用いて機械的に行ってもよい。また、移動機構１０４がチャック１００をＸ軸方向にも移動可能に構成されている場合、当該移動機構１０４によってチャック１００をＸ軸方向に移動させてもよい。

【0068】

こうして中央加工中心Ｃｑ２とチャック回転中心Ｃｃが一致し、円環状の中央加工部分Ｑ２をチャック１００と同心円（図１０中の実線）に形成することができる。その結果、レーザ照射部１１０からのレーザ光Ｌの照射位置とチャック１００の位置との相対的な位置関係を調整することができる。特に、本実施形態のように光学系１１２がロータリーウェッジスキャナ等を有する場合、当該光学系１１２の動作中心を考慮した調整を実行することができる。

【0069】

以上の第１の調整と第２の調整は、いずれか一方を行って加工中心とチャック回転中心を調整してもよいし、あるいは両方を行って加工中心とチャック回転中心を調整してもよい。例えば、第１の調整を行って外周加工中心Ｃｑ１とチャック回転中心Ｃｃの位置調整を行った後、第２の調整を行って中央加工中心Ｃｑ２とチャック回転中心Ｃｃの調整を行う、２段階の調整を行ってもよい。かかる場合、より精緻にレーザ照射部１１０とチャック１００の位置との相対的な位置関係を補正することができる。

【0070】

本実施形態によれば、加工中心とチャック回転中心を一致させるように位置調整することができる。したがって、未加工領域の形成を抑制することができ、第１のウェハＷ１と第２のウェハＷ２との剥離不良を抑制することができる。また、外周領域Ｒ１のレーザ光Ｌと中央領域Ｒ２のレーザ光Ｌが重なるのを防いで、デバイスが損傷を被るのを抑制することができる。

【0071】

なお、第１の調整と第２の調整では、カメラ１２０が適切に位置調整された状態で行われる。すなわち、カメラ１２０の撮像中心と、レーザ照射部１１０からのレーザ光Ｌによる加工中心と、チャック１００のチャック回転中心とが、Ｙ軸方向に同軸上に位置するように、カメラ１２０の位置が予め調整されている。

【0072】

以上の実施形態では、加工中心とチャック回転中心を調整する際、チャック１００を水平方向に移動させたが、レーザ照射部１１０のレンズ１１３を水平方向に移動させてもよし、チャック１００とレンズ１１３の両方を水平方向に移動させてもよい。チャック１００とレンズ１１３を相対的に水平方向に移動させることで、加工中心とチャック回転中心を調整することができる。

【0073】

以上の実施形態では、加工中心とチャック回転中心を調整する際、円環状の外周加工部分Ｑ１又は円環状の中央加工部分Ｑ２の少なくともいずれかを形成したが、加工部分Ｑ１、Ｑ２の形状は円環状に限定されない。例えば矩形環状の加工部分Ｑ１、Ｑ２を形成して、当該矩形環状の加工中心Ｃｑ１、Ｃｑ２の位置を算出し、加工中心とチャック回転中心を調整してもよい。かかる場合、レーザ照射部１１０の光学系１１２は、ガルバノスキャナを有していてもよい。

【0074】

以上の実施形態では、加工中心とチャック回転中心の第２の調整において、環状の中央加工部分Ｑ２を形成したが、中央加工部分Ｑ２は加工領域の全域を塗りつぶすように形成されてもよい。かかる場合、レーザ照射部１１０の光学系１１２は、ガルバノスキャナを有していてもよい。

【0075】

図１１に示すように円形の加工領域の全域を塗りつぶすようにレーザ光Ｌを照射し、円形の中央加工部分Ｑ２を形成する。例えばガルバノスキャナを用いてステップとリピートで異なる長さの直線のレーザ光Ｌを照射して、円形の中央加工部分Ｑ２を形成する。そして、円形の中央加工部分Ｑ２の中央加工中心Ｃｑ２とチャック回転中心Ｃｃとが一致するように、チャック１００を水平方向に移動させる。

【0076】

また、図１２に示すように矩形の加工領域の全域を塗りつぶすようにレーザ光Ｌを照射し、矩形の中央加工部分Ｑ２を形成する。例えばガルバノスキャナを用いてステップとリピートで同じ長さの直線のレーザ光Ｌを照射して、矩形の中央加工部分Ｑ２を形成する。そして、矩形の中央加工部分Ｑ２の中央加工中心Ｃｑ２とチャック回転中心Ｃｃとが一致するように、チャック１００を水平方向に移動させる。

【0077】

以上の実施形態では、図８に示したように外周領域Ｒ１に対してレーザ光Ｌを螺旋状に照射したが、外周領域Ｒ１の全面で同心円状にレーザ光Ｌを照射してもよい。

【0078】

以上の実施形態では、レーザ吸収層Ｐから第２のウェハＷ２を剥離するレーザリフトオフを行う際に、本開示のレーザ処理における位置調整方法を適用したが、適用対象のウェハ処理はこれに限定されない。

【0079】

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ウェハのシリコン基板の内部に、面方向に沿ってレーザ光を照射して改質層を形成し、当該改質層を基点にウェハを分離することで、ウェハを薄化することが行われている。このレーザ光には、ＹＡＧレーザ光が用いられる。このように改質層を形成する際にも、本開示のレーザ処理における位置調整方法を適用することができる。また更に、本開示のレーザ処理における位置調整方法は、ウェハの表面の改質やウェハの表面の平坦化の技術においても適用することができる。

【0080】

また、ウェハを薄化する際には、ウェハの周縁部を除去する、いわゆるエッジトリムが行われる。エッジトリムでは、周縁部にレーザ光を照射して改質することで、当該周縁部を除去しやすくする。この周縁部を改質する際にも、本開示のレーザ処理における位置調整方法を適用することができる。

【0081】

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】

【0082】

３１ レーザ照射装置
４０ 制御装置
１００ チャック
１０４ 移動機構
１１０ レーザ照射部
１２０ カメラ
Ｌ レーザ光
Ｔ 重合ウェハ
Ｗｄ ダミーウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】