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(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】P2024179897
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】ウェーハの貼合わせ方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20241219BHJP
H01L 21/68 20060101ALI20241219BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 B
H01L21/68 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023099198
(22)【出願日】2023-06-16
(71)【出願人】
【識別番号】000134051
【氏名又は名称】株式会社ディスコ
(74)【代理人】
【識別番号】110001014
【氏名又は名称】弁理士法人東京アルパ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】陳 之文
(72)【発明者】
【氏名】小日向 恭祐
(72)【発明者】
【氏名】川合 章仁
(72)【発明者】
【氏名】寺西 俊輔
(72)【発明者】
【氏名】喜多 直紀
【テーマコード（参考）】
5F131
【Ｆターム（参考）】
5F131AA02
5F131BA60
5F131CA18
5F131KA12
5F131KA47
5F131KA72
5F131KB07
5F131KB55
5F131KB58
(57)【要約】
【課題】２枚のウェーハを正確に位置決めして貼り合わせることができるウェーハの貼合わせ方法を提供すること。
【解決手段】表面に複数のデバイスＤが形成され第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とを貼り合わせる貼合わせ方法は、第１ウェーハＷ１の指定のデバイスＤから所定距離離れた箇所に第１マークＭ１と第２マークＭ２とを形成する第１ウェーハＷ１のマーク形成工程と、第２ウェーハＷ２の指定のデバイスＤから所定距離離れた箇所に第３マークＭ３と第４マークＭ４とを形成する第２ウェーハＷ２のマーク形成工程と、第１ウェーハＷ１の表面と第２ウェーハＷ２の表面とを対面させ、ウェーハに対して透過性を有する波長の光を用いてカメラ６１の撮像領域にある第１マークＭ１と第３マークＭ３及び第２マークＭ２と第４マークＭ４とをそれぞれ一致させた状態で第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とを貼り合わせる貼合わせ工程を備える。
【選択図】図１６
【解決手段】表面に複数のデバイスＤが形成され第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とを貼り合わせる貼合わせ方法は、第１ウェーハＷ１の指定のデバイスＤから所定距離離れた箇所に第１マークＭ１と第２マークＭ２とを形成する第１ウェーハＷ１のマーク形成工程と、第２ウェーハＷ２の指定のデバイスＤから所定距離離れた箇所に第３マークＭ３と第４マークＭ４とを形成する第２ウェーハＷ２のマーク形成工程と、第１ウェーハＷ１の表面と第２ウェーハＷ２の表面とを対面させ、ウェーハに対して透過性を有する波長の光を用いてカメラ６１の撮像領域にある第１マークＭ１と第３マークＭ３及び第２マークＭ２と第４マークＭ４とをそれぞれ一致させた状態で第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とを貼り合わせる貼合わせ工程を備える。
【選択図】図１６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
格子状のストリートによって分割された表面の複数の領域にデバイスがそれぞれ形成された第１ウェーハと第２ウェーハとを貼り合わせるウェーハの貼合わせ方法であって、
該第１ウェーハの指定の該デバイスから所定の距離離れた箇所に少なくとも２つの第１マークと第２マークとを形成する第１ウェーハのマーク形成工程と、
該第２ウェーハの指定の該デバイスから所定の距離離れた箇所に少なくとも２つの第３マークと第４マークとを形成する第２ウェーハのマーク形成工程と、
該第１ウェーハの表面と該第２ウェーハの表面または裏面とを対面させ、ウェーハに対して透過性を有する波長の光を用いてカメラの撮像領域にある該第１マークと該第３マーク及び該第２マークと該第４マークとをそれぞれ一致させた状態で該第１ウェーハと該第２ウェーハとを貼り合わせる貼合わせ工程と、
を備えることを特徴とするウェーハの貼合わせ方法。
該第１ウェーハの指定の該デバイスから所定の距離離れた箇所に少なくとも２つの第１マークと第２マークとを形成する第１ウェーハのマーク形成工程と、
該第２ウェーハの指定の該デバイスから所定の距離離れた箇所に少なくとも２つの第３マークと第４マークとを形成する第２ウェーハのマーク形成工程と、
該第１ウェーハの表面と該第２ウェーハの表面または裏面とを対面させ、ウェーハに対して透過性を有する波長の光を用いてカメラの撮像領域にある該第１マークと該第３マーク及び該第２マークと該第４マークとをそれぞれ一致させた状態で該第１ウェーハと該第２ウェーハとを貼り合わせる貼合わせ工程と、
を備えることを特徴とするウェーハの貼合わせ方法。
【請求項2】
該第１マークまたは該第２マークは、該第１ウェーハの裏面に形成されることを特徴とする請求項１記載のウェーハの貼合わせ方法。
【請求項3】
該第１マークと該第２マーク及び該第３マークと該第４マークは、
ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の照射による改質層形成加工、
ウェーハにして吸収性を有するレーザー光の照射による凹部形成加工、
切削ブレードの切り込みによる切削溝加工、
の何れかによって形成されることを特徴とする請求項１記載のウェーハの貼合わせ方法。
ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の照射による改質層形成加工、
ウェーハにして吸収性を有するレーザー光の照射による凹部形成加工、
切削ブレードの切り込みによる切削溝加工、
の何れかによって形成されることを特徴とする請求項１記載のウェーハの貼合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面に複数のデバイスが形成された２枚のウェーハを位置合わせして貼り合わせるウェーハの貼合わせ方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、携帯電話やパソコン（パーソナルコンピュータ）などの電子機器に使用される半導体チップの製造工程においては、円板状の半導体ウェーハ（以下、単に「ウェーハ」と称する）の表面が格子状に配列されたストリート（分割予定ライン）によって複数のデバイス領域に区画され、各デバイス領域にＩＣやＬＳＩなどのデバイスがそれぞれ形成される。そして、このように複数のデバイスが形成されたウェーハをストリートに沿って分割することによって、複数の半導体チップが製造される。
【0003】
ところで、近年の電子機器の小型・薄型化や容量増大の要求に応えるため、複数枚のウェーハを貼り合わせて貼合わせウェーハとすることが行われているが、この貼合わせウェーハの製造においては、複数枚のウェーハを、これらに形成された複数のデバイス同士が一致するようにして重ねて貼り合わせる必要がある。このため、各ウェーハに貼合わせマーク（アライメントマーク）をそれぞれ形成し、各貼り合わせマークの位置（ＸＹ座標上の位置）を光学的に読み取り、両位置合わせマーク同士が一致するように位置合わせを行ってウェーハ同士を貼り合わせるようにしている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１２－１３４２３３号公報
【特許文献2】特開２０１５－１８８０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、各々のウェーハを保持する保持テーブルの移動誤差などのために貼合わせマークを完全に一致させることができず、貼り合わされるウェーハに位置ズレが生じ、各ウェーハに形成されたデバイス同士を完全に一致させることができないという問題がある。また、マークは、デバイスを形成する際に同時に製造されているため、ウェーハを貼り合わせる装置によっては、そのマークを認識することができないという問題がある。
【0006】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、２枚のウェーハを正確に位置決めして貼り合わせることができるウェーハの貼合わせ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するための本発明は、格子状のストリートによって分割された表面の複数の領域にデバイスがそれぞれ形成された第１ウェーハと第２ウェーハとを貼り合わせるウェーハの貼合わせ方法であって、該第１ウェーハの指定の該デバイスから所定の距離離れた箇所に少なくとも２つの第１マークと第２マークとを形成する第１ウェーハのマーク形成工程と、該第２ウェーハの指定の該デバイスから所定の距離離れた箇所に少なくとも２つの第３マークと第４マークとを形成する第２ウェーハのマーク形成工程と、該第１ウェーハの表面と該第２ウェーハの表面または裏面とを対面させ、ウェーハに対して透過性を有する波長の光を用いてカメラの撮像領域にある該第１マークと該第３マーク及び該第２マークと該第４マークとをそれぞれ一致させた状態で該第１ウェーハと該第２ウェーハとを貼り合わせる貼合わせ工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、マーク形成工程において第１ウェーハに形成された第１マークと第２ウェーハに形成された第３マーク及び第１ウェーハに形成された第２マークと第２ウェーハに形成された第４マークの位置ズレをカメラによって視認しながら該位置ズレが０となるように（第１マークと第３マーク及び第２マークと第４マークが完全に一致するように）、第１ウェーハと第２ウェーハとの相対位置を微調整してから第１ウェーハと第２ウェーハとを貼り合わせるため、これらの第１ウェーハと第２ウェーハの各表面にそれぞれ形成されたデバイス同士が完全に一致した高品質の貼合わせウェーハが得られる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明方法のマーク形成工程において使用されるレーザー加工装置の斜視図である。
【図2】本発明方法の第１実施形態に係るマーク形成工程においてマークが形成されたウェーハの平面図である。
【図5】本発明方法の第２実施形態に係るマーク形成工程においてマークが形成されたウェーハの拡大部分平面図である。
【図7】本発明方法の第３実施形態に係るマーク形成工程においてマークが形成されたウェーハの平面図である。
【図10】本発明方法の第４及び第５実施形態に係るマーク形成工程においてマークが形成されたウェーハの拡大部分平面図である。
【図12】本発明方法の第６及び第７実施形態に係るマーク形成工程においてマークが形成されたウェーハの平面図である。
【図16】本発明方法の第１実施形態に係る貼合わせ工程を示す縦断面図である。
【図17】本発明方法の第１実施形態に係る貼合わせ工程によって貼り合わされた貼合わせウェーハの縦断面図である。
【図18】本発明方法の第２実施形態に係る貼合わせ工程を示す縦断面図である。
【図19】本発明方法の第２実施形態に係る貼合わせ工程によって貼り合わされた貼合わせウェーハの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0011】
本発明に係るウェーハの貼合わせ方法は、
マーク形成工程
貼り合わせ工程
の２工程を経て図２に示すような薄い円板状の第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２を重ねて貼り合わせる方法である。ここで、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２の構成は同じであり、これらの第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２は、単結晶のシリコン母材で構成されており、図２及び図３に示すように、その表面（図２及び図３においては上面）には、互いに直交する複数のストリート（分割予定ライン）Ｌ１，Ｌ２が格子状に形成されており、これらの分割予定ラインＬ１，Ｌ２によって区画された複数のデバイス領域には、ＩＣやＬＳＩなどのデバイスＤがそれぞれ実装されている。
マーク形成工程
貼り合わせ工程
の２工程を経て図２に示すような薄い円板状の第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２を重ねて貼り合わせる方法である。ここで、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２の構成は同じであり、これらの第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２は、単結晶のシリコン母材で構成されており、図２及び図３に示すように、その表面（図２及び図３においては上面）には、互いに直交する複数のストリート（分割予定ライン）Ｌ１，Ｌ２が格子状に形成されており、これらの分割予定ラインＬ１，Ｌ２によって区画された複数のデバイス領域には、ＩＣやＬＳＩなどのデバイスＤがそれぞれ実装されている。
【0012】
以下、本発明方法におけるマーク形成工程について説明するが、このマーク形成工程においては、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２の各表面に位置合わせ用のマーク（アライメントマーク）Ｍ１，Ｍ２とＭ３，Ｍ４が例えば図１に示すレーザー加工装置１によって形成される。ここで、このレーザー加工装置１の構成を図１に基づいて以下に説明する。
【0013】
【0014】
図１に示すレーザー加工装置１は、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）を保持する保持テーブル１０と、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に向かってレーザー光線を出射するレーザービーム発振器２０を主要な構成要素として備えている。
【0015】
ここで、保持テーブル１０は、円板状の部材であって、後述の矩形プレート状のスライダ３１に回転可能に支持されている。そして、保持テーブル１０は、不図示の回転機構によって垂直な中心軸回りに回転することができる。なお、保持テーブル１０の周方向４箇所には、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の周方向４箇所を固定するためのクランパ１１が周方向に等角度ピッチ（９０°ピッチ）で配設されている。
【0016】
また、保持テーブル１０は、Ｘ軸移動機構３０によってＸ軸方向に移動可能であるとともに、Ｙ軸移動機構４０によってＹ軸方向に移動可能である。ここで、Ｘ軸移動機構３０は、矩形プレート状のスライダ４４上にＸ軸方向に沿って互いに平行に敷設されたガイドレール３２と、これらのガイドレール３２の間にＸ軸方向に沿って延びる回転可能なボールネジ３３と、該ボールネジ３３の軸方向一端に連結されたサーボモータ３４によって構成されており、保持テーブル１０を回転可能に支持するスライダ３１は、一対のガイドレール３２に沿ってＸ軸方向に移動可能に支持されている。なお、スライダ３１の下面には、不図示のナット部材が下方に向かって突設されており、このナット部材にボールネジ３３が螺合挿通している。また、スライダ４４上には、Ｘ軸方向に沿って配設されたリニアスケール３５が配設されている。
【0017】
したがって、サーボモータ３４を起動してボールネジ３３を正逆転させると、このボールネジ３３に螺合する不図示のナット部材が突設されたスライダ３１とこれに支持された保持テーブル１０がＸ軸方向に沿って移動し、保持テーブル１０のＸ軸方向の送り量がリニアスケール３５によって測定される。
【0018】
また、Ｙ軸移動機構４０は、基台１００上にＹ軸方向に沿って互いに平行に敷設された一対のガイドレール４１と、これらのガイドレール４１の間にＹ軸方向に沿って延びる回転可能なボールネジ４２と、該ボールネジ４２の軸方向一端に連結されたサーボモータ４３によって構成されており、スライダ３１とこれに支持された保持テーブル１０をＹ軸方向に沿って移動可能に支持するスライダ４４は、一対のガイドレール４１に沿ってＹ軸方向に移動可能に支持されている。なお、スライダ４４の下面には、不図示のナット部材が下方に向かって突設されており、このナット部材にボールネジ４２が螺合挿通している。また、基台１００上には、保持テーブル１０のＹ軸方向の送り量を測定するリニアスケール４５がＹ方向に沿って配設されている。
【0019】
したがって、サーボモータ４３を起動してボールネジ４２を正逆転させると、このボールネジ４２に螺合する不図示のナット部材が突設されたスライダ４４とこれにＸ軸移動機構３０を介して支持されたスライダ３１とこれに支持された保持テーブル１０がＹ軸方向に沿って移動し、保持テーブル１０のＹ軸方向の送り量がリニアスケール４５によって測定される。したがって、Ｘ軸移動機構３０とＹ軸移動機構４０によって、保持テーブル１０は、Ｘ－Ｙ軸方向に移動することができる。
【0020】
さらに、前記レーザービーム発振器２０は、保持テーブル１０上に保持された第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に向けてレーザー光線を照射するものであって、基台１００上に垂直に立設されたコラム１０１の上端に水平に取り付けられている。このレーザービーム発振器２０の先端には、不図示のレーザー光源から出射したレーザー光線を集光して保持テーブル１０上に保持された第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に向けて照射するレーザーヘッド２１と、保持テーブル１０上の第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の加工領域を検出する撮像手段２２が取り付けられている。
【0021】
ここで、撮像手段２２は、可視光によって撮像する通常のＣＣＤなどの撮像素子の他、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に向けて赤外線を照射する赤外線照射手段と、該赤外線照射手段によって第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に照射された赤外線を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた赤外線に対応する電気信号を出力する赤外線ＣＣＤなどを備えている。
【0022】
［ウェーハの貼合わせ方法］
次に、本発明に係る第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２との貼合わせ方法における１）マーク形成工程の実施形態について説明する。
次に、本発明に係る第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２との貼合わせ方法における１）マーク形成工程の実施形態について説明する。
【0023】
１） マーク形成工程：
＜第１実施形態＞（改質層１つでマークとする）
第１実施形態に係るマーク形成工程は、図１に示すレーザー加工装置１による改質層形成加工によって、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面側の外周部２箇所の内部に位置合わせ用の改質層ｇ（図４参照）を形成し、これらの改質層ｇを、第１ウェーハＷ１については第１マークＭ１と第２マークＭ２、第２ウェーハＷ２については第３マークＭ３と第４マークＭ４とする（図２及び図３参照）。ここで、第１ウェーハＷ（第２ウェーハＷ２）に改質層ｇが形成される箇所は、指定のデバイスＤ、例えば、図２に示す斜線を付して示す中央のデバイスＤから径方向において所定距離ｒだけ離れた相対向する２箇所とされる。
＜第１実施形態＞（改質層１つでマークとする）
第１実施形態に係るマーク形成工程は、図１に示すレーザー加工装置１による改質層形成加工によって、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面側の外周部２箇所の内部に位置合わせ用の改質層ｇ（図４参照）を形成し、これらの改質層ｇを、第１ウェーハＷ１については第１マークＭ１と第２マークＭ２、第２ウェーハＷ２については第３マークＭ３と第４マークＭ４とする（図２及び図３参照）。ここで、第１ウェーハＷ（第２ウェーハＷ２）に改質層ｇが形成される箇所は、指定のデバイスＤ、例えば、図２に示す斜線を付して示す中央のデバイスＤから径方向において所定距離ｒだけ離れた相対向する２箇所とされる。
【0024】
そして、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に対する第１マークＭ１と第２マークＭ２（第３マークＭ３と第４マークＭ４）の改質層形成加工による形成に際しては、図１に示すレーザー加工装置１の保持テーブル１０上に第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）が載置されて４つのクランパ１１によって固定される。このように第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）が保持テーブル１０上に固定されると、撮像手段２２によって第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面が撮像され、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の第１マークＭ１（第３マークＭ３）が形成される箇所がレーザーヘッド２１の直下に位置するように、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）のＸ－Ｙ軸方向の位置がＸ軸移動機構３０とＹ軸移動機構４０によってそれぞれ調整される。
【0025】
上記位置調整によって、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の第１マークＭ１（第３マークＭ３）が形成される箇所がレーザーヘッド２１の直下に位置すると、図１に示すレーザー加工装置１のレーザーヘッド２１から出射されるレーザー光線による改質層形成加工によって、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の外周部の１箇所の内部に改質層ｇ（図４参照）が形成される。すなわち、レーザーヘッド２１からは、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に対して透過性を有する波長のレーザー光線が第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面に向けて照射される。すると、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の外周部の１箇所の内部に改質層ｇが形成され、この改質層ｇが第１マークＭ１（第３マークＭ３）とされる。なお、改質層ｇは、密度、光の屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態となった層である。
【0026】
上述のように、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の外周部の１箇所に改質層ｇが形成され、この改質層ｇが第１マークＭ１（第３マークＭ３）とされると、次に、保持テーブル１０がＸ軸方向に移動し、以上と同様にレーザーヘッド２１から第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に向けて照射されるレーザー光線によって該第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の他方の１箇所に改質層ｇが形成され、この改質層ｇが第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の第２マークＭ２（第４マークＭ４）とされる。
【0027】
＜第２実施形態＞（十字に形成する改質層）
第２実施形態においては、前記第１実施形態と同様に、改質層形成加工によって図１に示すレーザー加工装置１のレーザーヘッド２１から第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所に向かって照射されるレーザー光線によって、図５及び図６に示すように、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所の内部に、複数（図示例では、各９個）の改質層ｇが平面視十字状をなしてそれぞれ形成され、これらの改質層ｇが第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の第１マークＭ１（第３マークＭ３）及び不図示の第２マークＭ２及び第４マークＭ４）とされる。なお、第１、第２実施形態においては、レーザー光線の出力調整、デフォーカスによって、改質層の大きさを変えてもよい。
第２実施形態においては、前記第１実施形態と同様に、改質層形成加工によって図１に示すレーザー加工装置１のレーザーヘッド２１から第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所に向かって照射されるレーザー光線によって、図５及び図６に示すように、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所の内部に、複数（図示例では、各９個）の改質層ｇが平面視十字状をなしてそれぞれ形成され、これらの改質層ｇが第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の第１マークＭ１（第３マークＭ３）及び不図示の第２マークＭ２及び第４マークＭ４）とされる。なお、第１、第２実施形態においては、レーザー光線の出力調整、デフォーカスによって、改質層の大きさを変えてもよい。
【0028】
＜第３実施形態＞（アブレーションで破線十字の凹部）
第３実施形態においては、図７～図９に示すように、図１に示すレーザー加工装置１のレーザーヘッド２１から第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所に向かって照射される吸収性の波長を有するレーザー光線による凹部形成加工によって、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所に、平面視十字状をなす複数（図示例では、各５個）の凹部ｈが形成され、これらの凹部ｈが第１ウェーハＭ１の第１マークＭ１と第２マークＭ２（図７に図示）、第２ウェーハＷ２の第３マークＭ３と第４マークＭ４（図７に図示）とされる。
第３実施形態においては、図７～図９に示すように、図１に示すレーザー加工装置１のレーザーヘッド２１から第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所に向かって照射される吸収性の波長を有するレーザー光線による凹部形成加工によって、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所に、平面視十字状をなす複数（図示例では、各５個）の凹部ｈが形成され、これらの凹部ｈが第１ウェーハＭ１の第１マークＭ１と第２マークＭ２（図７に図示）、第２ウェーハＷ２の第３マークＭ３と第４マークＭ４（図７に図示）とされる。
【0029】
ここで、レーザーヘッド２１からは第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に対して吸収性の波長を有するレーザー光線が出射されるため、図８及び図９に示すように、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の外周部２箇所（図８及び図９には、１箇所のみ図示）には、平面視矩形の５個の凹部ｈが平面視十字状をなして形成される。
【0030】
＜第４実施形態＞
第４実施形態においては、前記第３実施形態と同様に、凹部形成加工が実施される。すなわち、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に対して吸収性の波長を有するレーザー光線を図１に示すレーザー加工装置１のレーザーヘッド２１によって第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所に向かって照射することによって、図１０及び図１１に示すように、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所に連続した凹部ｈ（図１０及び図１１には、一方のみ図示）が平面視十字状に形成される。
第４実施形態においては、前記第３実施形態と同様に、凹部形成加工が実施される。すなわち、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に対して吸収性の波長を有するレーザー光線を図１に示すレーザー加工装置１のレーザーヘッド２１によって第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所に向かって照射することによって、図１０及び図１１に示すように、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所に連続した凹部ｈ（図１０及び図１１には、一方のみ図示）が平面視十字状に形成される。
【0031】
ここで、図１０及び図１１には、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部の１箇所に形成された平面視十字状の凹部ｈのみを示すが、この凹部ｈが第１ウェーハＷ１の第１マークＭ１（第３マークＭ３）とされる。なお、図１０及び図１１には、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部の他の１箇所に形成された平面視十字状の凹部ｈは図示していないが、この凹部ｈが第１ウェーハＷ１の第２マークＭ２、第２ウェーハＷ２の第４マークＭ４とされる。
【0032】
＜第５実施形態＞
第５実施形態においては、前記第３及び第４実施形態と同様に、凹部形成加工が実施される。すなわち、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に対して吸収性の波長を有するレーザー光線を図１に示すレーザー加工装置１のレーザーヘッド２１によって第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面に１つの凹部によってマーク（Ｍ１～Ｍ４）を形成する。なお、第３～第５実施形態においては、レーザー光線の出力調整、デフォーカス、または、ＬＣＯＳによって、加工痕の大きさを変えてもよい。
第５実施形態においては、前記第３及び第４実施形態と同様に、凹部形成加工が実施される。すなわち、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）に対して吸収性の波長を有するレーザー光線を図１に示すレーザー加工装置１のレーザーヘッド２１によって第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面に１つの凹部によってマーク（Ｍ１～Ｍ４）を形成する。なお、第３～第５実施形態においては、レーザー光線の出力調整、デフォーカス、または、ＬＣＯＳによって、加工痕の大きさを変えてもよい。
【0033】
＜第６実施形態＞
第６実施形態においては、図１２～図１５に示すように、前記第４実施形態と同様に、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所に平面視十字状の凹部ｈがそれぞれ形成されるが、これらの凹部ｈは、図１３の矢印方向に回転する円板状の切削ブレード１５を用いてマークＭ１～Ｍ４を形成する箇所の上方から切削ブレード１５を下降させてウェーハＷ１，Ｗ２に切り込ませ深さ方向に円弧状の切削溝加工（切削溝加工）することによって形成される。そして、これらの凹部ｈが第１ウェーハＷ１については第１マークＭ１と第２マークＭ２、第２ウェーハＷ２については第３マークＭ３と第４マークＭ４とされる。なお、平面時十字状の凹部ｈは、図１に示すレーザー加工装置１において、保持テーブル１０とこれに保持された第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）をＸ軸移動機構３０とＹ軸移動機構４０によってＸ軸方向とＹ軸方向に移動させることによって形成される。
第６実施形態においては、図１２～図１５に示すように、前記第４実施形態と同様に、第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）の表面の外周部２箇所に平面視十字状の凹部ｈがそれぞれ形成されるが、これらの凹部ｈは、図１３の矢印方向に回転する円板状の切削ブレード１５を用いてマークＭ１～Ｍ４を形成する箇所の上方から切削ブレード１５を下降させてウェーハＷ１，Ｗ２に切り込ませ深さ方向に円弧状の切削溝加工（切削溝加工）することによって形成される。そして、これらの凹部ｈが第１ウェーハＷ１については第１マークＭ１と第２マークＭ２、第２ウェーハＷ２については第３マークＭ３と第４マークＭ４とされる。なお、平面時十字状の凹部ｈは、図１に示すレーザー加工装置１において、保持テーブル１０とこれに保持された第１ウェーハＷ１（第２ウェーハＷ２）をＸ軸移動機構３０とＹ軸移動機構４０によってＸ軸方向とＹ軸方向に移動させることによって形成される。
【0034】
＜第７実施形態＞
第７実施形態においては、前記第６実施形態と同様に、図１３の矢印方向に回転する円板状の切削ブレード１５を、マークＭ１～Ｍ４を形成する箇所の上方から下降させて、直線状の凹部ｈを形成することによって、マークＭ１～Ｍ４を形成する。なお、第６及び第７実施形態においては、切削ブレード１５を切り込ませる深さによって凹部ｈの大きさを変えてもよい。
第７実施形態においては、前記第６実施形態と同様に、図１３の矢印方向に回転する円板状の切削ブレード１５を、マークＭ１～Ｍ４を形成する箇所の上方から下降させて、直線状の凹部ｈを形成することによって、マークＭ１～Ｍ４を形成する。なお、第６及び第７実施形態においては、切削ブレード１５を切り込ませる深さによって凹部ｈの大きさを変えてもよい。
【0035】
次に、本発明に係るウェーハの貼合わせ方法における２）貼り合わせ工程の実施形態について説明する。
【0036】
２） 貼合わせ工程：
＜第１実施形態＞
本実施形態に係る貼合わせ工程においては、図１６に示すように、第１ウェーハＷの表面と第２ウェーハＷ２の表面とを対面させ、これらの第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２に対して透過性を有する波長の光を用いてカメラ６１の撮像領域にある第１ウェーハＷ１の第１マークＭ１と第２ウェーハＷ２の第３マークＭ３及び第１ウェーハＷ１の第２マークＭ２と第２ウェーハＷ２の第４マークＭ４とをそれぞれ一致させた状態で、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とが貼り合わせられる。
＜第１実施形態＞
本実施形態に係る貼合わせ工程においては、図１６に示すように、第１ウェーハＷの表面と第２ウェーハＷ２の表面とを対面させ、これらの第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２に対して透過性を有する波長の光を用いてカメラ６１の撮像領域にある第１ウェーハＷ１の第１マークＭ１と第２ウェーハＷ２の第３マークＭ３及び第１ウェーハＷ１の第２マークＭ２と第２ウェーハＷ２の第４マークＭ４とをそれぞれ一致させた状態で、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とが貼り合わせられる。
【0037】
第１ウェーハＷ１は、その裏面（図１６においては、デバイスＤが形成されていない上面）が第１貼合ステージ５０の平坦な下面に密着する状態で該第１貼合ステージ５０によって保持されている。なお、第１ウェーハＷ１の表面（図１６においては、下面）には、永久接合樹脂ｊが塗布されている。
【0038】
他方、第２ウェーハＷ２は、その裏面（図１６においては、デバイスＤが形成されていない下面）が第２貼合ステージ６０の平坦な上面に密着する状態で該第２貼合ステージ６０によって保持されている。なお、第２ウェーハＷ２の表面（図１６においては、上面）には、永久接合樹脂ｊが塗布されている。また、第２貼合ステージ６０は、昇降機構７０によってＺ軸方向（上下方向）に移動可能であるとともに、水平移動機構８０によってＸ－Ｙ軸方向（左右及び前後方向）の移動が可能である。
【0039】
ここで、第１貼合ステージ５０と第２貼合ステージ６０の２箇所（第１ウェーハＷ１の第１マークＭ１と第２マークＭ２が形成された箇所と第２ウェーハＷ２の第３マークＭ３と第４マークＭ４が形成された箇所）に対応する箇所には、上下方向に貫通する透光孔５０ａ，６０ａがそれぞれ形成されている。そして、第１貼合ステージ５０の各透光孔５０ａの上方には、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２に対して透過性の波長を有する赤外光などを各透明孔５０ａに向けて出射する光源５１がそれぞれ配置されている。また、第２貼合ステージ６０の各透光孔６０ａの下方には、撮像手段であるカメラ６１がそれぞれ配置されている。
【0040】
而して、本実施形態に係る貼合わせ工程においては、図１６に示すように、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２がそれらの表面（デバイスＤが形成された面）が上下方向において所定距離だけ隔てて対面するように保持された状態で、２つの光源５１から例えば赤外光が第１貼合ステージ５０の透光孔５０ａに向けて出射される。すると、赤外光は、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２及び第２貼合ステージ６０の各２つの透光孔６０ａを通過して各カメラ６１へとそれぞれ到達するため、第１ウェーハＭ１に形成された第１マークＭ２と第２ウェーハＷ２に形成された第３マークＭ３及び第１ウェーハＷ１に形成された第２マークＭ２と第２ウェーハＷ２に形成された第４マークＭ４とがカメラ６１によってそれぞれ撮像される。
【0041】
上述のように、上下において互いに重なる位置に形成された第１マークＭ１と第３マークＭ３及び第２マークＭ２と第４マークＭ４がカメラ６１によってそれぞれ撮像されると、これらの第１マークＭ１と第３マークＭ３及び第２マークＭ２と第４マークＭ４とのＸ－Ｙ平面上の位置ズレが検出されるため、この位置ズレが０となるように（第１マークＭ１と第３マークＭ３及び第２マークＭ２と第４マークＭ４が上下方向において完全に重なるように）、第２貼合ステージ６０とこれに保持された第２ウェーハＷ２が水平移動機構８０によって第１ウェーハＷ１に対して位置ズレ量だけＸ－Ｙ方向の位置が微調整される。この結果、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２の各表面にそれぞれ形成された複数のデバイスＤ同士が上下方向において完全に一致する。
【0042】
上述のように、第１ウェーハＷ１に形成された第１マークＭ２と第２ウェーハＷ２に形成された第３マークＭ３、第１ウェーハＷ１に形成された第２マークＭ２と第２ウェーハＷ２に形成された第４マークＭ４とがＸ－Ｙ平面上で（平面視で）完全に一致すると、昇降機構７０によって第２貼合ステージ６０とこれに保持された第２ウェーハＷ２が上昇し、該第２ウェーハＷ２と第１ウェーハＷ１の表面同士が永久接合樹脂ｊによって接合され、図１７に示すように、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２が貼り合わされた貼合わせウェーハＷが得られる。このようにして第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とを貼り合わせて構成される貼合わせウェーハＷにおいては、前述のように第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とが正確に位置決めされた状態で貼り合わせられているため、これらの第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２の各表面に実装されたデバイスＤ同士が完全に一致した状態で接合され、図１７に示すような高品質の貼合わせウェーハＷが得られる。
【0043】
＜第２実施形態＞
次に、本発明方法の第２実施形態を図１８及び図１９に基づいて説明する。なお、図１８及び図１９においては、図１６及び図１７において示したものと同じ要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
次に、本発明方法の第２実施形態を図１８及び図１９に基づいて説明する。なお、図１８及び図１９においては、図１６及び図１７において示したものと同じ要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【0044】
本実施の形態に係る方法は、研削によって薄化された第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とを貼り合わせる方法であって、薄化された薄い第１ウェーハＷ１は、その表面（デバイスＤが形成された面（上面））が仮接合樹脂ｊ１によって厚みの厚いサポートウェーハＷ３の下面に接合されることによって、該サポートウェーハＷ３によって支持されている。ここで、サポートウェーハＷ３は、その上面が第１貼合ステージ５０の下面に接着されている。したがって、第１ウェーハＷ１においては、その裏面（下面）の外周部２箇所に第１マークＭ１と第２マークＭ２がそれぞれ形成されている。
【0045】
而して、本実施形態においても、前記第１実施形態と同様の手法によって第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とが貼り合わされて図１９に示すような貼合わせウェーハＷが得られる。すなわち、本実施形態に係る貼合わせ工程においては、図１８に示すように、第１ウェーハＷ１の裏面（下面）と第２ウェーハＷ２の表面（上面）が上下方向において所定距離だけ隔てて対面するように保持された状態で、２つの光源５１から例えば赤外光が第１貼合ステージ５０の透光孔５０ａに向けて出射される。すると、赤外光は、サポートウェーハＷ３と第１ウェーハＷ１及び第２ウェーハＷ２と、第２貼合ステージ６０の各透光孔６０ａをそれぞれ通過して各カメラ６１へとそれぞれ到達するため、第１ウェーハＷ１に形成された第１マークＭ１と第２ウェーハＷ２に形成された第３マークＭ３及び第１ウェーハＷ１に形成された第２マークＭ２と第２ウェーハＷ２に形成された第４マークＭ４とがカメラ６１によってそれぞれ撮像される。
【0046】
上述のように、上下において互いに重なる位置に形成された第１マークＭ１と第３マークＭ３及び第２マークＭ２と第４マークＭ４がカメラ６１によってそれぞれ撮像されると、これらの第１マークＭ１と第３マークＭ３及び第２マークＭ２と第４マークＭ４とのＸ－Ｙ平面上の位置ズレが検出されるため、この位置ズレが０となるように（第１マークＭ１と第３マークＭ３及び第２マークＭ２と第４マークＭ４が上下方向において完全に重なるように）、第２貼合ステージ６０とこれに保持された第２ウェーハＷ２が水平移動機構８０によって第１ウェーハＷ１に対して位置ズレ量だけＸ－Ｙ方向の位置が微調整される。この結果、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２の各表面にそれぞれ形成された複数のデバイスＤ同士が第１ウェーハＷ１を介して上下方向において完全に一致する。
【0047】
なお、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２に形成するマークＭ１～Ｍ４は同一形状でなくてもよい。たとえは、第１ウェーハＷ１には第１実施形態によって第１マークＭ１と第２マークＭ２とを形成し、第２ウェーハＷ２には第６実施形態によって第３マークＭ３と第４マークＭ４とを形成してもよい。
【0048】
また、第１マークＭ１と第２マークＭ２も同一形状でなくてもよい。つまり、貼り合わせ工程において、マークＭ１の中心とマークＭ２の中心とを一致させてもよい。さらに、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２にそれぞれ形成するマークＭ１～Ｍ４は、各２つに限定されるものではない。例えば、Ｘ軸方向に離間する２つのマークと、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に離間する２つのマークの４つのマークを形成してもよい。
【0049】
上述のように、第１ウェーハＷ１に形成された第１マークＭ１と第２ウェーハＷ２に形成された第３マークＭ３、第１ウェーハＷ１に形成された第２マークＭ２と第２ウェーハＷ２に形成された第４マークＭ４とがＸ－Ｙ平面上で（平面視で）完全に一致すると、昇降機構７０によって第２貼合ステージ６０とこれに保持された第２ウェーハＷ２が上昇し、該第２ウェーハＷ２の表面（上面）と第１ウェーハＷ１の裏面（下面）同士が永久接合樹脂ｊによって接合される。その後、仮接合樹脂ｊ１によって第１ウェーハＷ１に仮接合されたサポートウェーハＷ３を第１ウェーハＷ１から引き剥がすと、図１９に示すように、第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とが貼り合わされた貼合わせウェーハＷが得られる。このようにして第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とを貼り合わせて構成される貼合わせウェーハＷにおいては、前述のように第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２とが正確に位置決めされた状態で貼り合わせられているため、これらの第１ウェーハＷ１と第２ウェーハＷ２の各表面に形成されたデバイスＤ同士が完全に一致した状態で貼り合わせられ、図１９に示すような高品質の接合ウェーハＷが得られる。
【0050】
なお、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【0051】
１：レーザー加工装置、１０：保持テーブル、１１：クランパ、１５：切削ブレード、
２０：レーザービーム発振器、２１：レーザーヘッド、２２：撮像手段、
３０：Ｘ軸移動機構、３１：スライダ、３２：ガイドレール、３３：ボールネジ、
３４：サーボモータ、３５：リニアスケール、４０：Ｙ軸移動機構、
４１：ガイドレール、４２：ボールネジ、４３：サーボモータ、４４：スライダ、
４５：リニアスケール、５０：第１貼合ステージ、５１：光源、
６０：第２貼合ステージ、６１：カメラ、７０：昇降機構、８０、水平移動機構、
１００：基台、１０１：コラム、Ｄ：デバイス、ｇ：改質層、ｈ：凹部、
ｊ：永久接合樹脂、ｊｉ：仮接合樹脂、Ｌ１，Ｌ２：ストリート
Ｍ１：第１マーク、Ｍ２：第２マーク、Ｍ３：第３マーク、Ｍ４：第４マーク、
ｒ：指定のデバイスからの距離、Ｗ：貼合わせウェーハ、Ｗ１：第１ウェーハ、
Ｗ２：第２ウェーハ、Ｗ３：サポートウェーハ
２０：レーザービーム発振器、２１：レーザーヘッド、２２：撮像手段、
３０：Ｘ軸移動機構、３１：スライダ、３２：ガイドレール、３３：ボールネジ、
３４：サーボモータ、３５：リニアスケール、４０：Ｙ軸移動機構、
４１：ガイドレール、４２：ボールネジ、４３：サーボモータ、４４：スライダ、
４５：リニアスケール、５０：第１貼合ステージ、５１：光源、
６０：第２貼合ステージ、６１：カメラ、７０：昇降機構、８０、水平移動機構、
１００：基台、１０１：コラム、Ｄ：デバイス、ｇ：改質層、ｈ：凹部、
ｊ：永久接合樹脂、ｊｉ：仮接合樹脂、Ｌ１，Ｌ２：ストリート
Ｍ１：第１マーク、Ｍ２：第２マーク、Ｍ３：第３マーク、Ｍ４：第４マーク、
ｒ：指定のデバイスからの距離、Ｗ：貼合わせウェーハ、Ｗ１：第１ウェーハ、
Ｗ２：第２ウェーハ、Ｗ３：サポートウェーハ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
