特開 2024-177522 基板処理方法、基板処理装置、プログラム及びコンピュータ記憶媒体

(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】P2024177522

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】基板処理方法、基板処理装置、プログラム及びコンピュータ記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20241212BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 B

H01L21/304 622J

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024176903

(22)【出願日】2024-10-09

(62)【分割の表示】P 2022509457の分割

【原出願日】2021-03-02

(31)【優先権主張番号】P 2020053201

(32)【優先日】2020-03-24

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100233814

【弁理士】

【氏名又は名称】矢田 充洋

(72)【発明者】

【氏名】田之上 隼斗

(72)【発明者】

【氏名】山下 陽平

(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の基板を第１の基板から適切に剥離する。
【解決手段】第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を処理する基板処理方法であって、前記第２の基板には、前記第２の基板側から剥離促進層及びレーザ吸収層がこの順に積層して形成され、前記基板処理方法は、前記第２の基板側から前記レーザ吸収層に対してレーザ光を照射することで、前記レーザ吸収層と前記剥離促進層の界面に応力を発生させることと、前記レーザ吸収層と前記剥離促進層の境界に沿って前記第１の基板から前記第２の基板を剥離することと、を含む。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を処理する基板処理方法であって、
前記第２の基板には、前記第２の基板側から剥離促進層及びレーザ吸収層がこの順に積層して形成され、
前記基板処理方法は、
前記第２の基板側から前記レーザ吸収層に対してレーザ光を照射することで、前記レーザ吸収層と前記剥離促進層の界面に応力を発生させることと、
前記レーザ吸収層と前記剥離促進層の境界に沿って前記第１の基板から前記第２の基板を剥離することと、を含む、基板処理方法。

【請求項2】

前記第２の基板には、前記第２の基板側から前記剥離促進層、前記レーザ吸収層、デバイス層、及び前記第１の基板と接合される表面膜がこの順に積層して形成されている、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記第２の基板には、前記レーザ吸収層と前記デバイス層との間において反射膜が形成されている、請求項２に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記第１の基板には、複数のデバイスを含むデバイス層が形成されている、請求項２に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記第１の基板の前記デバイス層にはさらに表面膜が形成され、当該表面膜を介して、前記第２の基板の前記表面膜と接合されている、請求項４に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記第１の基板及び前記第２の基板の前記表面膜は、酸化膜である、請求項５に記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記第１の基板の前記表面膜は、接着剤である、請求項５に記載の基板処理方法。

【請求項8】

第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を処理する基板処理装置であって、
前記第２の基板には、前記第２の基板側から剥離促進層及びレーザ吸収層がこの順に積層して形成され、
前記基板処理装置は、
前記レーザ吸収層に対してレーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記第２の基板を前記第１の基板から剥離する剥離部と、
前記レーザ照射部及び剥離部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記第２の基板側から前記レーザ吸収層に対してレーザ光を照射することで、前記レーザ吸収層と前記剥離促進層の界面に応力を発生させることと、
前記レーザ吸収層と前記剥離促進層の境界に沿って前記第１の基板から前記第２の基板を剥離することと、を含む制御を実行する、基板処理装置。

【請求項9】

第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を処理する基板処理方法を基板処理システムに実行させるように、前記基板処理システムを制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラムであって、
前記第２の基板には、前記第２基板側から剥離促進層及びレーザ吸収層がこの順に積層して形成され、
前記基板処理方法は、
前記第２の基板側から前記レーザ吸収層に対してレーザ光を照射することで、前記レーザ吸収層と前記剥離促進層の界面に応力を発生させることと、
前記レーザ吸収層と前記剥離促進層の境界に沿って前記第１の基板から前記第２の基板を剥離することと、を含む、プログラム。

【請求項10】

第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を処理する基板処理方法を基板処理システムに実行させるように、前記基板処理システムを制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体であって、
前記第２の基板には、前記第２基板側から剥離促進層及びレーザ吸収層がこの順に積層して形成され、
前記基板処理方法は、
前記第２の基板側から前記レーザ吸収層に対してレーザ光を照射することで、前記レーザ吸収層と前記剥離促進層の界面に応力を発生させることと、
前記レーザ吸収層と前記剥離促進層の境界に沿って前記第１の基板から前記第２の基板を剥離することと、を含む、コンピュータ記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理方法、基板処理装置、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、半導体装置の製造方法が開示されている。かかる半導体装置の製造方法は、半導体基板の裏面よりＣＯ_２レーザを照射して剥離酸化膜を局所的に加熱する加熱工程と、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転写工程と、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、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の基板を第１の基板から適切に剥離する。

【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の基板が接合された重合基板を処理する基板処理方法であって、前記第２の基板には、前記第２の基板側から剥離促進層及びレーザ吸収層がこの順に積層して形成され、前記基板処理方法は、前記第２の基板側から前記レーザ吸収層に対してレーザ光を照射することで、前記レーザ吸収層と前記剥離促進層の界面に応力を発生させることと、前記レーザ吸収層と前記剥離促進層の境界に沿って前記第１の基板から前記第２の基板を剥離することと、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の基板を第１の基板から適切に剥離することができる。

【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】界面用レーザ照射装置の構成の概略を示す側面図である。

【図4】界面用レーザ照射装置の構成の概略を示す平面図である。

【図5】本実施形態にかかる剥離改質層を形成する様子を示す説明図である。

【図6】本実施形態にかかる剥離改質層の形成例を示す平面図である。

【図7】本実施形態にかかるウェハ処理における、重合ウェハの内部でのガスの流れを示す説明図である。

【図8】本実施形態にかかる剥離改質層の他の形成例を示す平面図である。

【図9】本実施形態にかかる第２のウェハの剥離の様子を示す説明図である。

【図10】本実施形態にかかる第２のウェハの剥離の様子を示す説明図である。

【図11】第２のウェハの押圧の様子を示す説明図である。

【図12】第２のウェハの押圧の様子を示す説明図である。

【図13】他の実施形態における重合ウェハの構成の概略を示す側面図である。

【図14】本実施形態にかかるエッジトリム処理の流れを示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

近年、ＬＥＤの製造プロセスにおいては、レーザ光を用いてサファイア基板からＧａＮ（窒化ガリウム）系化合物結晶層（材料層）を剥離する、いわゆるレーザリフトオフが行われている。このようにレーザリフトオフが行われる背景には、サファイア基板が短波長のレーザ光（例えばＵＶ光）に対して透過性を有するため、レーザ吸収層に対して吸収率の高い短波長のレーザ光を使用することができ、レーザ光についても選択の幅が広いことが挙げられる。

【0009】

一方、半導体デバイスの製造プロセスにおいては、一の基板（半導体などのシリコン基板）の表面に形成されたデバイス層を他の基板に転写することが行われる。シリコン基板は、一般的にＮＩＲ（近赤外線）の領域のレーザ光に対しては透過性を有するが、レーザ吸収層もＮＩＲのレーザ光に対して透過性を有するため、デバイス層が損傷を被るおそれがある。そこで、半導体デバイスの製造プロセスにおいてレーザリフトオフを行うためには、ＦＩＲ（遠赤外線）の領域のレーザ光を使用する。

【0010】

一般的には、例えばＣＯ_２レーザにより、ＦＩＲの波長のレーザ光を使用することができる。上述した特許文献１に記載の方法では、レーザ吸収層としての剥離酸化膜にＣＯ_２レーザを照射することで、剥離酸化膜と基板の界面において剥離を生じさせている。

【0011】

しかしながら本発明者らが鋭意検討したところ、レーザリフトオフ手法においては、基板とレーザ吸収層の剥離が適切に生じない、すなわち適切に転写を行えない場合があることがわかった。具体的には、レーザ吸収層の面内においてレーザ光が照射されず、レーザ吸収層と基板の接合強度が低下されていない領域が存在する場合には、当該レーザ光の照射されていない領域においてはウェハＷが内部から引き剥がされ、転写処理後のレーザ吸収層の表面にウェハＷの一部（シリコン片）がデバイス層と共に転写されるおそれがある。

【0012】

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の基板を第１の基板から適切に剥離する。以下、本実施形態にかかる基板処理装置としてのウェハ処理システム、及び基板処理方法としてのウェハ処理方法ついて、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0013】

図１に示すように、本実施形態にかかるウェハ処理において処理される重合基板としての重合ウェハＴは、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とが接合されて形成されている。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。

【0014】

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。第１のウェハＷ１の表面Ｗ１ａには、複数のデバイスを含むデバイス層Ｄ１が形成されている。デバイス層Ｄ１にはさらに表面膜Ｆ１が形成され、当該表面膜Ｆ１を介して第２のウェハＷ２と接合されている。表面膜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、表面Ｗ１ａには、デバイス層Ｄ１と表面膜Ｆ１が形成されていない場合もある。

【0015】

第２のウェハＷ２も、例えばシリコン基板等の半導体ウェハである。第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａには、剥離促進層Ｐ２、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して形成されており、表面膜Ｆ２を介して第１のウェハＷ１と接合されている。デバイス層Ｄ２、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。レーザ吸収層Ｐとしては、後述するようにレーザ光（例えばＣＯ_２レーザ）を吸収することができるもの、例えば酸化膜（ＳｉＯ_２膜、ＴＥＯＳ膜）などが挙げられる。剥離促進層Ｐ２は、第２のウェハＷ２の第１のウェハＷ１からの剥離（転写）を容易に行うために形成され、第２のウェハＷ２（シリコン）との密着性が、レーザ吸収層Ｐとの密着性よりも低い材料、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）により形成される。なお、表面Ｗ２ａには、剥離促進層Ｐ２、レーザ吸収層Ｐ、デバイス層Ｄ２及び表面膜Ｆ２が形成されていない場合もある。この場合、剥離促進層Ｐ２、レーザ吸収層Ｐはデバイス層Ｄ１及び表面膜Ｆ１が形成された第１のウェハＷ１の表面Ｗ１ａに形成され、当該デバイス層Ｄ１が第２のウェハＷ２側に転写される。

【0016】

第２のウェハＷ２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。半導体デバイスの製造プロセスにおいては、このように形成された第２のウェハＷ２の裏面を除去して薄化する場合があり、この薄化処理においては周縁部Ｗｅに鋭く尖った形状（いわゆるナイフエッジ形状）になるおそれがある。そうすると、第２のウェハＷ２の周縁部Ｗｅでチッピングが発生し、第２のウェハＷ２が損傷を被るおそれがある。そこで、この薄化処理前に予め第２のウェハＷ２の周縁部Ｗｅを除去する、後述のエッジトリムが行われる場合がある。周縁部Ｗｅはこ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２のウェハＷ２の外端部から径方向に０．５ｍｍ～３ｍｍの範囲である。

【0017】

本実施形態にかかる後述のウェハ処理システム１では、ウェハ処理としての前述のレーザリフトオフ処理、すなわちデバイス層Ｄ２の第１のウェハＷ１側への転写処理、又は、ウェハ処理としての前述のエッジトリム処理、すなわち第２のウェハＷ２の周縁部Ｗｅの除去処理が行われる。

【0018】

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。

【0019】

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、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Ｃｔ、Ｃｗ１、Ｃｗ２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。

【0020】

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、第１のウェハＷ１及び第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Ｃｔ、Ｃｗ１、Ｃｗ２、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、第１のウェハＷ１及び第２のウェハＷ２を搬送可能に構成されている。

【0021】

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、第１のウェハＷ１及び第２のウェハＷ２の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。

【0022】

処理ブロックＧ３は、ウェハ搬送装置４０、周縁除去装置５０、洗浄装置６０、内部用レーザ照射装置７０、及び界面用レーザ照射装置８０を有している。

【0023】

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、第１のウェハＷ１及び第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、内部用レーザ照射装置７０、及び界面用レーザ照射装置８０に対して、重合ウェハＴ、第１のウェハＷ１及び第２のウェハＷ２を搬送可能に構成されている。

【0024】

周縁除去装置５０は、ウェハ搬送装置４０のＹ軸正方向側に設けられ、第２のウェハＷ２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、ウェハ搬送装置４０のＹ軸負方向側に設けられ、剥離後、または周縁部Ｗｅの除去後の重合ウェハＴの洗浄を行う。第２のレーザ照射部としての内部用レーザ照射装置７０は、ウェハ搬送装置４０のＹ軸正方向側に設けられ、第２のウェハＷ２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後述の周縁改質層Ｍ２を形成する。界面用レーザ照射装置８０は、ウェハ搬送装置４０のＹ軸負方向側に設けられ、第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａに形成されたレーザ吸収層Ｐにレーザ光（界面用レーザ光、例えばＣＯ_２レーザ）を照射する。なお、界面用レーザ照射装置８０の構成は後述する。

【0025】

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。

【0026】

ウェハ処理システム１は以上のように構成されており、ウェハ処理システム１においては、上述の重合ウェハＴのレーザリフトオフ処理、すなわち第１のウェハＷ１に対するデバイス層Ｄ２の転写処理と、上述の第２のウェハＷ２のエッジトリム処理をそれぞれ行うことができる。なお、例えばウェハ処理システム１において第２のウェハＷ２のエッジトリム処理を行わない場合には、周縁除去装置５０及び内部用レーザ照射装置７０を省略できる。

【0027】

また、本実施形態においては、後述するように第２のウェハＷ２の第１のウェハＷ１からの剥離を界面用レーザ照射装置８０において行うが、ウェハ処理システム１には、剥離部としての剥離装置が更に別に設けられていてもよい。

【0028】

次に、上述した界面用レーザ照射装置８０について説明する。

【0029】

図３及び図４に示すように界面用レーザ照射装置８０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Ｗ１の裏面Ｗ１ｂの一部、又は全面を吸着保持する。チャック１００には、搬送アーム４２との間で重合ウェハＴの受け渡しを行うための昇降ピン（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）を挿通して昇降自在に構成されており、重合ウェハＴを下方から支持して昇降させる。

【0030】

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によって、基台１０６に設けられＹ軸方向に延伸するレール１０５に沿って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。

【0031】

チャック１００の上方には、レーザ照射部としてのレーザヘッド１１０が設けられている。レーザヘッド１１０は、レンズ１１１を有している。レンズ１１１は、レーザヘッド１１０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にレーザ光を照射する。本実施形態ではレーザ光はパルス状のＣＯ_２レーザ光であり、レーザヘッド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。なお、ＣＯ_２レーザ光の波長は、例えば８．９μｍ～１１μｍである。また、レーザヘッド１１０は、昇降機構（図示せず）によって昇降自在に構成されている。なお、レーザ光の光源は、レーザヘッド１１０の外部の離れた位置に設けられている。

【0032】

また、チャック１００の上方には、下面に第２のウェハＷ２の裏面Ｗ２ｂを吸着保持するための吸着面を有する、剥離部としての搬送パッド１２０が設けられている。搬送パッド１２０は、昇降機構（図示せず）によって昇降自在に構成されている。搬送パッド１２０は、チャック１００と搬送アーム４２との間で第２のウェハＷ２を搬送する。具体的には、チャック１００を搬送パッド１２０の下方（搬送アーム４２との受渡位置）まで移動させた後、搬送パッド１２０を下降させて第２のウェハＷ２の裏面Ｗ２ｂを吸着保持し、その後、搬送パッド１２０を再度上昇させて第１のウェハＷ１から剥離する。剥離された第２のウェハＷ２は、搬送パッド１２０から搬送アーム４２に受け渡され、界面用レーザ照射装置８０から搬出される。なお、搬送パッド１２０は、反転機構（図示せず）により、ウェハの表裏面を反転させるように構成されていてもよい。

【0033】

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、以下の説明では、ウェハ処理システム１においてレーザリフトオフ処理を行う場合、すなわち第２のウェハＷ２のデバイス層Ｄ２を第１のウェハＷ１に転写する場合を説明する。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。

【0034】

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Ｃｔ内の重合ウェハＴが取り出される。カセットＣｔ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、界面用レーザ照射装置８０に搬送される。界面用レーザ照射装置８０では、第２のウェハＷ２が第１のウェハＷ１から剥離（レーザリフトオフ処理）される。

【0035】

具体的には、搬送アーム４２から昇降ピンを介してチャック１００に吸着保持された重合ウェハＴは、先ず、移動機構１０４によって処理位置に移動される。この処理位置は、レーザヘッド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。

【0036】

次に、図５及び図６に示すようにレーザヘッド１１０から第２のウェハＷ２の裏面Ｗ２ｂに向けてレーザ光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、及び剥離促進層Ｐ２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を吸収したレーザ吸収層Ｐの内部には図７（ａ）に示すように応力が発生する。以下、このようにレーザ光の照射により発生により形成された、第２のウェハＷ２の剥離の基点（デバイス層Ｄ２の転写の基点）となる応力の蓄積層を「剥離改質層Ｍ１」という場合がある。なお、レーザ吸収層Ｐに照射されたレーザ光Ｌは剥離改質層Ｍ１の形成によりほぼすべてのエネルギーが吸収され、デバイス層Ｄ２に到達することがない。このため、デバイス層Ｄ２がダメージを被るのを抑制することができる。

【0037】

ここで、レーザ吸収層Ｐに照射されるレーザ光Ｌは、当該レーザ光Ｌの照射により発生した応力により剥離促進層Ｐ２とレーザ吸収層Ｐとを剥離させない出力に制御される。

【0038】

このようにレーザ光Ｌの照射により剥離促進層Ｐ２とレーザ吸収層Ｐの剥離を発生させず、発生した応力の逃げ場をなくすことで、レーザ吸収層Ｐの内部には応力が蓄積され、これにより剥離改質層Ｍ１が形成される。より具体的には、例えばレーザ光の照射によりレーザ吸収層Ｐをガス化し、上述のように発生したガスの逃げ場をなくすことにより、剥離改質層Ｍ１として圧縮応力が蓄積される。また例えば、レーザ光の吸収によりレーザ吸収層Ｐに熱が発生し、剥離促進層Ｐ２とレーザ吸収層Ｐとの熱膨張係数の差により、剥離改質層Ｍ１としてせん断応力が蓄積される。

【0039】

レーザ光Ｌの照射により発生した応力は、通常、上述のようにレーザ光Ｌの照射位置（レーザ吸収層Ｐの内部）に留まり、剥離改質層Ｍ１を形成する。しかしながら、本実施形態においては第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａとレーザ吸収層Ｐの間に剥離促進層Ｐ２が形成されており、剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２との密着性は剥離促進層Ｐ２とレーザ吸収層Ｐとの密着性よりも小さい。このため図７（ｂ）に示すように、レーザ吸収層Ｐの内部に発生した応力は剥離促進層Ｐ２を透過して剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の界面に蓄積される。換言すれば、レーザ光Ｌを照射することで発生した応力は、より安定して滞留することができる剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の界面まで移動して蓄積される。そして、このように剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の界面に応力が蓄積されると、これにより剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の接合強度が低下する。

【0040】

そして本実施形態においては、このレーザ吸収層Ｐに対するレーザ光Ｌの照射、すなわち剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の剥離を、平面視におけるレーザ吸収層Ｐの全面において行う。具体的には、レーザ吸収層Ｐにレーザ光Ｌを照射する際、回転機構１０３によってチャック１００（重合ウェハＴ）を回転させるとともに、移動機構１０４によってチャック１００をＹ軸方向に移動させる。そうすると、レーザ光Ｌは、レーザ吸収層Ｐに対して例えば径方向外側から内側に向けて照射され、その結果、外側から内側に向けてレーザ吸収層Ｐの面内の全面において螺旋状に照射される。なお、図６に示す黒塗り矢印はチャック１００の回転方向を示している。なお、剥離改質層Ｍ１の形成方向は径方向内側から外側であってもよい。

【0041】

ここで、隣接する剥離改質層Ｍ１の形成間隔、換言すればレーザ光Ｌのパルス間隔（周波数）は、当該剥離改質層Ｍ１の形成に際して生じる衝撃により、隣接する剥離改質層Ｍ１において剥離が発生しない間隔に制御する。具体的には、例えば隣接する剥離改質層Ｍ１が、平面視において相互に重ならないように形成されることが好ましい。またこの時、隣接する剥離改質層Ｍ１は相互に近接して形成されることが好ましい。

【0042】

なお、図８に示すようにレーザ吸収層Ｐにおいて、レーザ光Ｌは同心円状に環状に照射してもよい。但し、この場合、チャック１００の回転とチャック１００のＹ方向が交互に行われるため、上述したようにレーザ光Ｌを螺旋状に照射した方が、照射時間を短時間にしてスループットを向上させることができる。

【0043】

また、本実施形態ではレーザ吸収層Ｐにレーザ光Ｌを照射するにあたり、チャック１００を回転させたが、レーザヘッド１１０を移動させて、チャック１００に対してレーザヘッド１１０を相対的に回転させてもよい。また、チャック１００をＹ軸方向に移動させたが、レーザヘッド１１０をＹ軸方向に移動させてもよい。

【0044】

レーザ吸収層Ｐの面内前面においてレーザ光Ｌの照射が行われると、次に、移動機構１０４によってチャック１００を搬送パッド１２０の下方の受渡位置に移動させる。受渡位置においては、図９（ａ）に示すように搬送パッド１２０で第２のウェハＷ２の裏面Ｗ２ｂを吸着保持し、その後、図９（ｂ）に示すように搬送パッド１２０を上昇させることで、剥離促進層Ｐ２（第１のウェハＷ１）から第２のウェハＷ２を剥離する。これにより、第２のウェハＷ２の表面に形成されていたデバイス層Ｄ２が、第１のウェハＷ１へと転写される。この際、上述したように剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の界面には、レーザ光の照射により発生した応力が蓄積され、接合強度が低下しているため、大きな荷重をかけることなく、剥離促進層Ｐ２から第２のウェハＷ２を剥離することができる。

【0045】

またこの時、上述のように剥離改質層Ｍ１は相互に重ならないように形成されているが、剥離改質層Ｍ１の形成により蓄積された応力は、当該剥離改質層Ｍ１の形成位置において第２のウェハＷ２と剥離促進層Ｐ２の剥離が発生した際に外部に解放される。そして本実施形態においては、上述のように剥離改質層Ｍ１を相互に近接して形成するため、隣接して形成された剥離改質層Ｍ１の形成位置において剥離が発生した際、すなわち隣接位置において応力が外部に解放された際に、連鎖的に開放される。すなわち、搬送パッド１２０を上昇させることにより剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の界面の一部が剥離されると、これにより当該剥離箇所を起点として第２のウェハＷ２の全面が連鎖的に剥離される。すなわち、大きな荷重をかけることなく、より適切に剥離促進層Ｐ２から第２のウェハＷ２を剥離することができる。

【0046】

ところで、このようにレーザ光Ｌが照射されたレーザ吸収層Ｐには、図１に示したように、例えばレーザ光Ｌの周波数やチャック１００の回転数等の関係によりレーザ光Ｌの照射がされず、剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の剥離が発生していない領域（未剥離領域Ｒ１）が形成されている場合がある。しかしながら本実施形態によれば、剥離促進層Ｐ２は第２のウェハＷ２（シリコン）と密着性の低い材料により形成されるため、このように未剥離領域Ｒ１が形成されている場合であっても、剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の剥離を容易に行うことができる。そして、このように剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２が適切に剥離されるため、第２のウェハＷ２を剥離した後の剥離促進層Ｐ２の表面に第２のウェハＷ２の一部（シリコン片）が転写されることを適切に抑制することができる。またこれにより、剥離後の第２のウェハＷ２に対するダメージを抑制することができる。

【0047】

なお、このように剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の界面での剥離を適切行う場合、レーザ光の照射により発生した応力が剥離促進層Ｐ２を透過する必要がある。具体的には、例えばレーザ吸収層Ｐがガス化される場合、発生したガスがレーザ吸収層Ｐを透過する必要がある。また例えば、熱膨張係数の差により剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の剥離を行う場合、レーザ光の照射により生じた熱を適切に剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の界面まで伝熱させる必要がある。しかしながら、剥離促進層Ｐ２の膜厚が大きい場合、発生した応力が適切に剥離促進層Ｐ２を透過せず、剥離促進層Ｐ２とレーザ吸収層Ｐの界面に残留する場合がある。そこで、剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の界面で適切に剥離を行うため、剥離促進層Ｐ２の膜厚はレーザ吸収層Ｐに対して薄く、具体的には、例えばレーザ吸収層Ｐの膜厚の１０分の１程度であることが好ましい。このように剥離促進層Ｐ２の膜厚を小さくすることにより、発生した応力が適切に剥離促進層Ｐ２を透過し、第２のウェハＷ２を剥離促進層Ｐ２の接合強度を低下させることができる。すなわち、第２のウェハＷ２を剥離促進層Ｐ２から適切に剥離することができる。

【0048】

ただし、剥離促進層Ｐ２の膜厚が大きくなり、発生した応力が適切に剥離促進層Ｐ２を透過せず、剥離促進層Ｐ２とレーザ吸収層Ｐの界面に残留する場合であっても、剥離促進層Ｐ２は第２のウェハＷ２の保護膜として作用させることができる。すなわち、第２のウェハＷ２が内部から引き剥がされることで、剥離後の界面にデバイス層Ｄ２と共にシリコン片が転写されることを適切に抑制できる。

【0049】

具体的には、剥離促進層Ｐ２とレーザ吸収層Ｐの界面に発生した応力により剥離改質層Ｍ１が形成され、当該界面に応力が残留する場合、第２のウェハＷ２は、図１０に示すように剥離促進層Ｐ２とレーザ吸収層Ｐを境界として、第１のウェハＷ１から剥離される。この時、第２のウェハＷ２は剥離促進層Ｐ２を介してレーザ吸収層Ｐから剥離されるため、剥離界面において第２のウェハＷ２が残ることはない。すなわち、これにより第２のウェハＷ２の表面Ｗ２ａを保護し、剥離面に対するダメージを抑制することができる。

【0050】

第１のウェハＷ１から剥離された第２のウェハＷ２は、搬送パッド１２０からウェハ搬送装置４０の搬送アーム４２に受け渡され、カセット載置台１０のカセットＣｗ２に搬送される。なお、界面用レーザ照射装置８０から搬出された第２のウェハＷ２は、カセットＣｗ２に搬送される前に洗浄装置６０において表面Ｗ２ａが洗浄されてもよい。

【0051】

一方、チャック１００に保持されている第１のウェハＷ１は、昇降ピンを介してウェハ搬送装置４０の搬送アーム４２に受け渡され、洗浄装置６０に搬送される。洗浄装置６０では、剥離面である剥離促進層Ｐ２の表面がスクラブ洗浄される。なお、洗浄装置６０では、剥離促進層Ｐ２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。

【0052】

その後、デバイス層Ｄ２の第１のウェハＷ１への転写にかかるすべての処理が施された第１のウェハＷ１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Ｃｗ１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。

【0053】

以上の実施形態によれば、第２のウェハＷ２とレーザ吸収層Ｐとの間に剥離促進層Ｐ２が形成されていることにより、第２のウェハＷ２を第１のウェハＷ１から適切に剥離することが、すなわち、デバイス層Ｄ２の転写処理を適切に行うことができる。具体的には、レーザ光の照射によりレーザ吸収層Ｐに発生した応力が第２のウェハＷ２と剥離促進層Ｐ２との境界まで移動し、これにより当該第２のウェハＷ２と剥離促進層Ｐ２の境界における接合強度が低下するため、適切に第２のウェハＷ２と剥離促進層Ｐ２を剥離できる。またこの時、剥離促進層Ｐ２は第２のウェハＷ２とは密着性の低い材料（例えばＳｉＮ）により形成されるため、第２のウェハＷ２を剥離促進層Ｐ２の剥離を更に適切に行うことができる。

【0054】

なお、上記実施形態においては剥離促進層Ｐ２として第２のウェハＷ２（シリコン）との密着性が低い材料を使用したが、剥離促進層Ｐ２に使用される材料はこれに限定されず、例えば第２のウェハＷ２（シリコン）と熱膨張係数の異なる材料を使用してもよい。かかる場合、レーザ吸収層Ｐに対するレーザ光Ｌの照射で生じる熱による変形量が、第２のウェハＷ２と剥離促進層Ｐ２で異なり、これにより、第２のウェハＷ２と剥離促進層Ｐ２の界面にせん断力が生じ、第２のウェハＷ２と剥離促進層Ｐ２を剥離することができる。特に、上述のように第２のウェハＷ２と剥離促進層Ｐ２の界面に剥離改質層Ｍ１としてせん断応力を発生させ蓄積する場合、このように剥離促進層Ｐ２として熱膨張係数の異なる材料を使用することで、より適切に第２のウェハＷ２と剥離促進層Ｐ２の剥離を行うことができる。

【0055】

なお、以上の実施形態においては、レーザ光Ｌの照射により第２のウェハＷ２を剥離促進層Ｐ２から剥離したが、この第２のウェハＷ２の剥離に際しては、重合ウェハＴに反りが生じる場合がある。そして、このように重合ウェハＴに反りが生じた場合、ウェハ処理システム１におけるウェハ処理を適切に行うことができなくなるおそれがある。そこで、この重合ウェハＴの反りを抑制するため、レーザ吸収層Ｐに対するレーザ光Ｌの照射が行われる際に、重合ウェハＴを上方から押圧するようにしてもよい。

【0056】

例えば、重合ウェハＴが上凸形状に変形するように反りが生じる場合、図１１に示すように、重合ウェハＴの中心部を押圧部材２００により押圧するようにしてもよい。具体的には、第２のウェハＷ２の剥離に際しては、先ず、押圧部材２００による押圧範囲であるレーザ吸収層Ｐの中心部に、予め剥離改質層Ｍ１を形成する。剥離改質層Ｍ１の径方向に対する形成方向は特に限定されない。レーザ吸収層Ｐの中心部に剥離改質層Ｍ１を形成すると、次に、当該剥離改質層Ｍ１が形成された重合ウェハＴの中心部を押圧部材２００により押圧する。そしてその後、押圧部材２００により中心部が押圧された状態で、レーザ吸収層Ｐの外周部に対して剥離改質層Ｍ１を形成し、その後、第２のウェハＷ２を剥離する。この時、重合ウェハＴの中心部が押圧部材２００により抑えられているため、レーザ吸収層Ｐの外周部への剥離改質層Ｍ１の形成、及び第２のウェハＷ２の剥離に際して重合ウェハＴに反りが生じるのが抑制される。

【0057】

なお、レーザ光Ｌの照射に際しては重合ウェハＴを回転させるため、押圧部材２００の端部は重合ウェハＴと共に回転可能に構成されることが望ましい。

【0058】

また例えば、重合ウェハＴが下凸形状に変形するように反りが生じる場合、図１２に示すように、重合ウェハＴの周縁部Ｗｅを押圧部材２００により押圧するようにしてもよい。具体的には、第２のウェハＷ２の剥離に際しては、先ず、押圧部材２００による押圧範囲であるレーザ吸収層Ｐの外周部に、予め剥離改質層Ｍ１を形成する。レーザ吸収層Ｐの外周部に剥離改質層Ｍ１を形成すると、次に、当該剥離改質層Ｍ１が形成された重合ウェハＴの外周部を押圧部材２００により押圧する。そしてその後、押圧部材２００により外周部が押圧された状態で、レーザ吸収層Ｐの中心部に対して剥離改質層Ｍ１を形成し、その後、第２のウェハＷ２を剥離する。この時、重合ウェハＴの外周部が押圧部材２００により抑えられているため、レーザ吸収層Ｐの中心部への剥離改質層Ｍ１の形成、及び第２のウェハＷ２の剥離に際して重合ウェハＴに反りが生じるのが抑制される。

【0059】

なお、以上の実施形態で処理される重合ウェハＴにおいて、図１３に示すようにレーザ吸収層Ｐとデバイス層Ｄ２の間には、反射膜Ｒが設けられていてもよい。すなわち反射膜Ｒは、レーザ吸収層Ｐにおいて、レーザ光Ｌの入射面と反対側の面に形成されている。反射膜Ｒには、レーザ光Ｌに対する反射率が高く、融点が高い材料、例えば金属膜が用いられる。なお、デバイス層Ｄ２は機能を有する層であり、反射膜Ｒとは異なるものである。

【0060】

かかる場合、レーザヘッド１１０から発せられたレーザ光Ｌは、第２のウェハＷ２を透過し、レーザ吸収層Ｐにおいてほぼすべて吸収されるが、吸収しきれなかったレーザ光Ｌが存在したとしても、反射膜Ｒで反射される。その結果、レーザ光Ｌがデバイス層Ｄ２に到達することがなく、デバイス層Ｄ２がダメージを被るのを確実に抑制することができる。

【0061】

また、反射膜Ｒで反射したレーザ光Ｌは、レーザ吸収層Ｐに吸収される。したがって、第２のウェハＷ２の剥離効率を向上させることができる。

【0062】

なお、以上の実施形態においてはウェハ処理システム１において重合ウェハＴのレーザリフトオフ処理、すなわち第１のウェハＷ１に対するデバイス層Ｄ２の転写処理を行う場合について説明したが、上述のように、ウェハ処理システム１においては第２のウェハＷ２のエッジトリム処理を行うことができる。以下、ウェハ処理システム１において第２のウェハＷ２のエッジトリムを行う場合について説明する。

【0063】

先ず、搬入出ブロックＧ１のカセット載置台１０に載置されたカセットＣｔから重合ウェハＴがウェハ搬送装置２０により取り出され、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、内部用レーザ照射装置７０に搬送される。

【0064】

内部用レーザ照射装置７０では、図１４（ａ）に示すように第２のウェハＷ２の内部にレーザ光Ｌ２（ＹＡＧレーザ光）を照射し、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周縁改質層Ｍ２を形成する。周縁改質層Ｍ２からは、第２のウェハＷ２の厚み方向にクラックＣ２が伸展する。クラックＣ２の上端部、及び下端部は、それぞれ例えば第２のウェハＷ２の裏面Ｗ２ｂ、及び表面Ｗ２ａに到達させる。第２のウェハＷ２の内部に周縁改質層Ｍ２が形成された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により界面用レーザ照射装置８０に搬送される。

【0065】

界面用レーザ照射装置８０において重合ウェハＴは、第２のウェハＷ２の除去対象としての周縁部Ｗｅにおける剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の接合強度が低下される。具体的には、図１４（ｂ）に示すようにレーザ吸収層Ｐにレーザ光Ｌ（ＣＯ_２レーザ）を照射し、内部用レーザ照射装置７０で形成された周縁改質層Ｍ２よりも径方向外側において、レーザ吸収層Ｐの内部に応力が発生する。更に、発生した応力は、図１４（ｃ）に示すように剥離促進層Ｐ２を透過し、これにより第２のウェハＷ２と剥離促進層Ｐ２との境界に応力が蓄積する。

【0066】

周縁部Ｗｅの全面において剥離改質層Ｍ１が形成され、剥離促進層Ｐ２と第２のウェハＷ２の接合強度の低下された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０によって周縁除去装置５０に搬送される。

【0067】

周縁除去装置５０において重合ウェハＴは、図１４（ｄ）に示すように、周縁改質層Ｍ２、及びクラックＣ２を基点に、第２のウェハＷ２の周縁部Ｗｅが除去される（エッジトリム）。なお、周縁除去装置５０におけるエッジトリム方法は任意に選択することができる。この時、周縁部Ｗｅの除去に際しては剥離改質層Ｍ１の形成により第２のウェハＷ２と剥離促進層Ｐ２の接合強度が低下しているため、周縁部Ｗｅの除去を容易に行うことができる。

【0068】

第２のウェハＷ２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６０に搬送される。洗浄装置６０では、重合ウェハＴのスクラブ洗浄が行われる。その後、すべての処理が施された重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置４０により洗浄装置６０から搬出され、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Ｃｔ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。

【0069】

以上のように、本開示にかかる技術によれば、界面用レーザ照射装置８０において周縁部Ｗｅにおける第２のウェハＷ２と剥離促進層Ｐ２の接合強度を低下させることができ、これにより、周縁除去装置５０において適切に周縁部Ｗｅの除去、すなわちエッジトリムを行うことができる。

【0070】

なお、内部用レーザ照射装置７０、及び界面用レーザ照射装置８０による重合ウェハＴの処理順序は上記実施形態に限定されるものではなく、界面用レーザ照射装置８０において周縁部Ｗｅの剥離が行われた後、内部用レーザ照射装置７０において周縁改質層Ｍ２が形成されてもよい。

【0071】

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】

【0072】

Ｄ２ デバイス層
Ｌ レーザ光
Ｐ レーザ吸収層
Ｐ２ 剥離促進層
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ１ 第１のウェハ
Ｗ２ 第２のウェハ
Ｗ２ａ 表面
Ｗ２ｂ 裏面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】