特許 7607678 基板処理装置、基板処理方法及び基板製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-19

(45)【発行日】2024-12-27

(54)【発明の名称】基板処理装置、基板処理方法及び基板製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20241220BHJP

   H01L 21/304 20060101ALN20241220BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 B

H01L21/304 601Z

H01L21/304 611Z

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022575531

(86)(22)【出願日】2022-01-04

(86)【国際出願番号】 JP2022000014

(87)【国際公開番号】W WO2022153886

(87)【国際公開日】2022-07-21

【審査請求日】2023-07-04

(31)【優先権主張番号】P 2021005325

(32)【優先日】2021-01-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】荒木 健人

(72)【発明者】

【氏名】山下 陽平

(72)【発明者】

【氏名】白石 豪介

【審査官】黒田 久美子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５２５８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１５１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８２２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５１６６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２６８４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【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装置であって、
前記重合基板を保持する基板保持部と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に形成されたレーザ吸収層に対してレーザ光をパルス状に照射するレーザ照射部と、
前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に移動させる移動機構と、
前記レーザ照射部と前記移動機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記レーザ吸収層の厚みに基づいて、前記レーザ吸収層に照射される前記レーザ光のピッチを設定する、基板処理装置。

【請求項2】

前記移動機構は、
前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に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水平移動機構と、を備え、
前記制御部は、前記レーザ光のピッチとして周方向ピッチと径方向ピッチを設定する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記レーザ吸収層の厚みに基づいて、前記重合基板のレーザ処理時間が最小になるように、前記レーザ光のピッチを設定する、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、前記レーザ吸収層の厚みに基づいて、前記重合基板のレーザ処理時間が前記基板処理装置に要求されるレーザ処理時間となるように、前記レーザ光のピッチを設定する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記レーザ照射部から前記レーザ吸収層に前記レーザ光を照射して、当該レーザ吸収層を膨張させる制御を実行する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。

【請求項6】

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、前記第１の基板と前記第２の基板の間に形成されたレーザ吸収層に対してレーザ光を照射する基板処理方法であって、
前記レーザ吸収層の厚みに基づいて、前記レーザ吸収層に照射される前記レーザ光のピッチを設定することと、
前記レーザ光のピッチになるように、前記レーザ吸収層に前記レーザ光を照射することと、を含む、基板処理方法。

【請求項7】

前記レーザ光のピッチは周方向ピッチと径方向ピッチを含み、
前記周方向ピッチになるように、前記重合基板を保持する基板保持部と前記レーザ光を照射するレーザ照射部を相対的に回転させながら、前記レーザ照射部から前記レーザ吸収層に前記レーザ光を照射し、
前記径方向ピッチになるように、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ながら、前記レーザ照射部から前記レーザ吸収層に前記レーザ光を照射する、請求項６に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記レーザ吸収層の厚みに基づいて、前記重合基板のレーザ処理時間が最小になるように、前記レーザ光のピッチを設定する、請求項６又は７に記載の基板処理方法。

【請求項9】

前記レーザ吸収層の厚みに基づいて、前記重合基板のレーザ処理時間が基板処理装置に要求されるレーザ処理時間となるように、前記レーザ光のピッチを設定する、請求項６又は７に記載の基板処理方法。

【請求項10】

前記レーザ吸収層に前記レーザ光を照射して、当該レーザ吸収層を膨張させる、請求項６又は７に記載の基板処理方法。

【請求項11】

第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を製造する基板製造方法であって、
前記第１の基板と前記第２の基板の間にレーザ吸収層を形成し、当該第１の基板と第２の基板を接合して、前記重合基板を製造し、
前記レーザ吸収層には、前記第１の基板と前記第２の基板の接合後に、レーザ光がパルス状に照射され、
前記レーザ吸収層に照射される前記レーザ光のピッチに基づいて、前記レーザ吸収層の厚みを設定する、基板製造方法。

【請求項12】

前記レーザ光のピッチは周方向ピッチと径方向ピッチを含み、
前記周方向ピッチと前記径方向ピッチに基づいて、前記レーザ吸収層の厚みを設定する、請求項１１に記載の基板製造方法。

【請求項13】

前記レーザ光のピッチは、前記重合基板のレーザ処理時間が最小になるように設定される、請求項１１又は１２に記載の基板製造方法。

【請求項14】

前記レーザ光のピッチは、前記重合基板のレーザ処理時間が要求されるレーザ処理時間となるように設定される、請求項１１又は１２に記載の基板製造方法。

【請求項15】

前記レーザ吸収層は、前記レーザ光が照射されて膨張する、請求項１１又は１２に記載の基板製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置、基板処理方法及び基板製造方法に関する。

【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】

【文献】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対し、レーザ光を用いた基板処理のスループットを向上させる。

【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装置であって、前記重合基板を保持する基板保持部と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に形成されたレーザ吸収層に対してレーザ光をパルス状に照射するレーザ照射部と、前記基板保持部と前記レーザ照射部を相対的に移動させる移動機構と、前記レーザ照射部と前記移動機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記レーザ吸収層の厚みに基づいて、前記レーザ吸収層に照射される前記レーザ光のピッチを設定する。

【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対し、レーザ光を用いた基板処理のスループットを向上させることができる。

【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】ウェハ処理装置の構成の概略を示す側面図である。

【図4】ウェハ処理装置の構成の概略を示す平面図である。

【図5】レーザ吸収膜にレーザ光を照射する様子を示す説明図である。

【図6】レーザ吸収膜にレーザ光を照射する様子を示す説明図である。

【図7】第２のウェハから第１のウェハを剥離する様子を示す説明図である。

【図8】レーザ吸収膜に照射されるレーザ光の照射間隔についての説明図である。

【図9】レーザ吸収膜の厚みとレーザ光のパルスエネルギーの関係の傾向を示すグラフである。

【図10】レーザ吸収膜の厚みとウェハ処理のスループットの関係の傾向を示すグラフである。

【図11】レーザ吸収膜の厚みとレーザ光の照射間隔の相関を示す表である。

【図12】ウェハ処理システムにおける他のウェハ処理の主な工程を示す説明図である。

【図13】ウェハ処理システムにおける他のウェハ処理の主な工程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対し、第１の基板の表面のデバイス層を第２の基板に転写することが行われる。この際、例えばレーザ光を用いて第２の基板から第１の基板を剥離する、いわゆるレーザリフトオフが行われる場合がある。レーザリフトオフでは、第１の基板と第２の基板の間に形成されたレーザ吸収層（例えば酸化膜）にレーザ光を照射することで、第１の基板と第２の基板の界面において剥離を生じさせる。

【0009】

上述した特許文献１に記載された方法は、このレーザリフトオフを用いた半導体装置の製造方法である。特許文献１には、酸化膜の厚みを大きくすることで、デバイス層における半導体素子の特性変動や損傷等を防止し、安定したレーザ処理を行うことが記載されている。しかしながら、このレーザ処理のスループットを向上させることについては考慮されておらず、その示唆もない。したがって、従来のレーザ処理には改善の余地がある。

【0010】

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対し、レーザ光を用いた基板処理のスループットを向上させる。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装置、基板処理方法としてのウェハ処理方法、及び基板製造方法としてのウェハ製造方法について、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。

【0011】

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の基板としての第１のウェハＷと、第２の基板としての第２のウェハＳ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。以下、第１のウェハＷにおいて、第２のウェハＳに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に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。

【0012】

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る。第１のウェハＷの表面Ｗａには、剥離促進膜Ｆｍ、レーザ吸収層としてのレーザ吸収膜Ｆｗ、複数のデバイスを含むデバイス層（図示せず）、表面膜Ｆｅが積層して形成されている。剥離促進膜Ｆｍには、後述のレーザ照射システム１１０からのレーザ光に対して透過性を有し、第１のウェハＷ（シリコン）との密着性が、少なくともレーザ吸収膜Ｆｗとの密着性よりも小さい膜、例えばＳｉＮ膜が用いられる。レーザ吸収膜Ｆｗには、後述のレーザ照射システム１１０からのレーザ光を吸収できる膜、例えば例えば酸化膜（ＳｉＯ_２膜、ＴＥＯＳ膜）等が用いられる。表面膜Ｆｅには、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。

【0013】

第２のウェハＳ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Ｓの表面Ｓａには、複数のデバイスを含むデバイス層（図示せず）が形成され、さらに表面膜Ｆｓが積層して形成されている。表面膜Ｆｓ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。そして、第１のウェハＷの表面膜Ｆｅと第２のウェハＳの表面膜Ｆｓが接合される。

【0014】

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の後述するウェハ処理装置３１は搬送ブロック２０のＸ軸負方向側に配置され、後述する洗浄装置３２は搬送ブロック２０のＸ軸正方向側に配置されている。

【0015】

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Ｗ、複数の第２のウェハＳをそれぞれ収容可能なカセットＣｔ、Ｃｗ、Ｃｓ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、Ｃｗ、ＣｓをＸ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１１に載置されるカセットＣｔ、Ｃｗ、Ｃｓ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。

【0016】

搬送ブロック２０には、Ｘ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動自在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Ｗ、第２のウェハＳ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周りに移動自在に構成されている。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、Ｃｗ、Ｃｓ、後述するウェハ処理装置３１及び洗浄装置３２に対して、重合ウェハＴ、第１のウェハＷ、第２のウェハＳを搬送可能に構成されている。

【0017】

処理ブロック３０は、ウェハ処理装置３１と洗浄装置３２を有している。ウェハ処理装置３１は、第１のウェハＷのレーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光を照射して、第２のウェハＳから第１のウェハＷを剥離する。なお、ウェハ処理装置３１の構成は後述する。

【0018】

洗浄装置３２は、ウェハ処理装置３１で分離された第２のウェハＳの表面Ｓａ側の最表面（剥離促進膜Ｆｍの表面）を洗浄する。例えば剥離促進膜Ｆｍの表面にブラシを当接させて、当該表面をスクラブ洗浄する。なお、表面の洗浄には、加圧された洗浄液を用いてもよい。また、洗浄装置３２は、第２のウェハＳの表面Ｓａ側とともに、裏面Ｓｂを洗浄する構成を有していてもよい。

【0019】

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。

【0020】

次に、上述したウェハ処理装置３１について説明する。

【0021】

図３及び図４に示すようにウェハ処理装置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、第２のウェハＳの裏面Ｓｂを吸着保持する。

【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水平移動機構１０４によって、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。レール１０５は、基台１０６に設けられている。なお、水平移動機構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。なお、本実施形態においては、上述の回転機構１０３及び水平移動機構１０４が、本開示の技術にかかる「移動機構」に相当する。

【0023】

チャック１００の上方には、レーザ照射部としてのレーザ照射システム１１０が設けられている。レーザ照射システム１１０は、レーザヘッド１１１、及びレーザ照射部としてのレンズ１１２を有している。レンズ１１２は、昇降機構（図示せず）によって昇降自在に構成されていてもよい。

【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。すなわち、レーザ照射システム１１０からチャック１００に保持された重合ウェハＴに照射されるレーザ光はいわゆるパルスレーザであり、そのパワーが０（ゼロ）と最大値を繰り返すものである。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】

レンズ１１２は、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。レーザ照射システム１１０から発せられたレーザ光は第１のウェハＷを透過し、レーザ吸収膜Ｆｗに照射され、吸収される。

【0026】

図４に示すようにチャック１００の上方には、剥離処理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。また、搬送パッド１２０は、第１のウェハＷの吸着面を有している。そして、搬送パッド１２０は、チャック１００と搬送アーム２３との間で第１のウェハＷ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２３との受渡位置）まで移動させた後、搬送パッド１２０は第１のウェハＷの裏面Ｗｂを吸着保持し、第２のウェハＳから剥離する。続いて、剥離された第１のウェハＷを搬送パッド１２０から搬送アーム２３に受け渡して、ウェハ処理装置３１から搬出する。

【0027】

なお、本実施形態では、レーザ照射部（レーザ照射システム１１０）と剥離処理部（搬送パッド１２０）を同じウェハ処理装置３１の内部に設けたが、別の処理装置としてレーザ照射装置と剥離処理装置を設けてもよい。

【0028】

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。

【0029】

先ず、重合ウェハＴを複数収納したカセット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。

【0030】

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、ウェハ処理装置３１に搬送される。ウェハ処理装置３１において重合ウェハＴは、搬送アーム２３からチャック１００に受け渡され、チャック１００に吸着保持される。続いて、水平移動機構１０４によってチャック１００を処理位置に移動させる。この処理位置は、レーザ照射システム１１０から重合ウェハＴ（レーザ吸収膜Ｆｗ）にレーザ光を照射できる位置である。

【0031】

次に、図５及び図６に示すようにレーザ照射システム１１０からレーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光Ｌをパルス状に照射する。レーザ光Ｌは、第１のウェハＷの裏面Ｗｂ側から当該第１のウェハＷ及び剥離促進膜Ｆｍを透過し、レーザ吸収膜Ｆｗにおいて吸収される。この際、レーザ吸収膜Ｆｗはレーザ光Ｌの吸収によりエネルギーを蓄積することで温度が上昇して膨張する。このレーザ吸収膜Ｆｗの膨張により生じるせん断応力は、剥離促進膜Ｆｍにも伝達される。そして、第１のウェハＷに対する剥離促進膜Ｆｍの密着力がレーザ吸収膜Ｆｗに対する剥離促進膜Ｆｍの密着力より小さいため、第１のウェハＷと剥離促進膜Ｆｍとの界面において剥離が生じる。

【0032】

レーザ吸収膜Ｆｗ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、水平移動機構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、レーザ吸収膜Ｆｗに対して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。

【0033】

レーザ光Ｌは同心円状に環状に照射してもよい。また、レーザ吸収膜Ｆｗにおいて、レーザ光Ｌは径方向内側から外側に向けて照射されてもよい。また、レーザ吸収膜Ｆｗの中心を頂点とした扇状にレーザ光Ｌを照射した後、チャック１００を移動させ、レーザ光Ｌの未照射部に対してさらに扇状にレーザ光Ｌを照射することを繰り返し行って、レーザ吸収膜Ｆｗ全体に照射してもよい。さらに、チャック１００を移動させ、レーザ光Ｌを直線状に照射して、レーザ吸収膜Ｆｗ全体に照射してもよい。

【0034】

また、本実施形態ではレーザ吸収膜Ｆｗ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、レンズ１１２を移動させて、チャック１００に対してレンズ１１２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、レンズ１１２をＹ軸方向に移動させてもよい。

【0035】

こうしてウェハ処理装置３１では、レーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光Ｌがパルス状に照射される。そして、レーザ光Ｌをパルス状に発振させた場合、ピークパワー（レーザ光の最大強度）を高くして、第１のウェハＷと剥離促進膜Ｆｍとの界面において剥離を発生させることができる。その結果、第２のウェハＳから第１のウェハＷを適切に剥離させることができる。

【0036】

なお、本実施形態において、レーザ吸収膜Ｆｗに照射されるレーザ光Ｌの周方向間隔（パルスピッチ）と径方向間隔（インデックスピッチ）は、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みに基づいて設定される。このパルスピッチとインデックスピッチの設定方法については後述する。

【0037】

以上のようにレーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光Ｌを照射した後、次に、水平移動機構１０４によってチャック１００を受渡位置に移動させる。そして、図７（ａ）に示すように搬送パッド１２０で第１のウェハＷの裏面Ｗｂを吸着保持する。その後、図７（ｂ）に示すように搬送パッド１２０が第１のウェハＷを吸着保持した状態で、当該搬送パッド１２０を上昇させて、剥離促進膜Ｆｍから第１のウェハＷを剥離する。この際、上述したようにレーザ光Ｌの照射によって第１のウェハＷと剥離促進膜Ｆｍとの界面には剥離が生じているので、大きな荷重をかけることなく、剥離促進膜Ｆｍから第１のウェハＷを剥離することができる。そして、第１のウェハＷのデバイス層が第２のウェハＳに転写される。なお、搬送パッド１２０を上昇させる際、搬送パッド１２０を鉛直軸周りに回転させて、第１のウェハＷを剥離してもよい。

【0038】

剥離された第１のウェハＷは、搬送パッド１２０からウェハ搬送装置２２の搬送アーム２３に受け渡され、カセット載置台１１のカセットＣｗに搬送される。なお、ウェハ処理装置３１から搬出された第１のウェハＷは、カセットＣｗに搬送される前に洗浄装置３２に搬送され、その剥離面である表面Ｗａが洗浄されてもよい。この場合、搬送パッド１２０によって第１のウェハＷの表裏面を反転させて、搬送アーム２３に受け渡してもよい。

【0039】

一方、チャック１００に保持されている第２のウェハＳについては、搬送アーム２３に受け渡され、洗浄装置３２に搬送される。洗浄装置３２では、剥離面である表面Ｓａ側の最表面（剥離促進膜Ｆｍの表面）がスクラブ洗浄される。なお、洗浄装置３２では、剥離促進膜Ｆｍの表面とともに、第２のウェハＳの裏面Ｓｂが洗浄されてもよい。また、剥離促進膜Ｆｍ表面と第２のウェハＳの裏面Ｓｂをそれぞれ洗浄する洗浄部を別々に設けてもよい。

【0040】

その後、すべての処理が施された第２のウェハＳ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Ｃｓ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。

【0041】

次に、ウェハ処理装置３１においてレーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光Ｌを照射する際、図８に示す周方向に対するレーザ光Ｌの照射間隔であるパルスピッチＰと、径方向に対するレーザ光Ｌの照射間隔であるインデックスピッチＱの設定方法について説明する。

【0042】

先ず、発明者らは、図９に示すようにレーザ吸収膜Ｆｗ（ＳｉＯ_２膜）の厚み（図９の横軸）を変化させた場合に、第２のウェハＳから第１のウェハＷを剥離するために必要なレーザ光Ｌのパルスエネルギー（図９の縦軸）を調べた。レーザ吸収膜Ｆｗの厚みが小さい場合、パルスエネルギーを吸収する体積が小さくて吸収効率が小さいため、剥離に必要なパルスエネルギーは大きくなる。一方、レーザ吸収膜Ｆｗが大きい場合、剥離に必要なパルスエネルギーは小さくなる。

【0043】

次に、発明者らは、図１０に示すようにレーザ吸収膜Ｆｗ（ＳｉＯ_２膜）の厚み（図１０の横軸）を変化させた場合に、ウェハ処理のスループット（図１０の縦軸）を調べた。上述のようにレーザ吸収膜Ｆｗの厚みが小さい場合、剥離に必要なパルスエネルギーが大きくなる。かかる場合、パルスエネルギーを大きくしようとするとレーザ光Ｌのパルス周波数を小さくする必要があるため、ウェハ処理のスループットが低下する。一方、レーザ吸収膜Ｆｗが大きい場合、剥離に必要なパルスエネルギーは小さく、レーザ光Ｌのパルス周波数を大きくできるため、ウェハ処理のスループットは向上する。

【0044】

以上のように、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みとウェハ処理のスループットには相関がある。そして発明者らはさらに鋭意検討した結果、図１１に示すように、剥離を可能にするための、レーザ吸収膜Ｆｗ（ＳｉＯ_２膜）の厚みと、レーザ光ＬのパルスピッチＰ及びインデックスピッチＱとの間に相関があることを知見した。すなわち、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みに応じて、第２のウェハＳから第１のウェハＷを剥離できる。例えば、図１１中の網掛け部分のパルスピッチＰ及びインデックスピッチＱの範囲では、第２のウェハＳから第１のウェハＷを剥離できる。なお、図１１に示す例では、パルスピッチＰとインデックスピッチＱが同じ場合であるが、これらパルスピッチＰとインデックスピッチＱは異なっていてもよい。

【0045】

本実施形態のパルスピッチＰとインデックスピッチＱの設定方法は上記知見に基づくものであり、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みに基づいて、パルスピッチＰとインデックスピッチＱを設定する。

【0046】

先ず、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みを取得する。レーザ吸収膜Ｆｗの厚みは、ウェハ処理装置３１で取得してもよいし、ウェハ処理装置３１の外部で予め取得されたものであってもよい。また、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みの取得方法は特に限定されるものではなく、例えばセンサ等により直接的、又は間接的に測定されてもよいし、カメラ等により重合ウェハＴを撮像することにより取得されてもよい。そして、このように取得されたレーザ吸収膜Ｆｗの厚みは制御装置４０に出力される。

【0047】

制御装置４０では、取得されたレーザ吸収膜Ｆｗの厚みに基づいて、パルスピッチＰとインデックスピッチＱを設定する。例えばレーザ光を用いてウェハ処理を行う処理時間（すなわち、本開示におけるレーザ処理時間）が最小になり、スループットが最大になるように、パルスピッチＰとインデックスピッチＱを設定してもよい。例えば図１１に示す例において、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みに応じて、パルスピッチＰとインデックスピッチＱを剥離可能な最大ピッチに設定する。かかる場合、ウェハ処理のスループットを最大にして、生産性を向上させることができる。なお、パルスピッチＰとインデックスピッチＱは、上述したように同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0048】

また、例えばウェハ処理の処理時間（スループット）が、ウェハ処理装置３１に要求される処理時間（スループット）となるように、パルスピッチＰとインデックスピッチＱを設定してもよい。かかる場合、ウェハ処理のスループットを確保しつつ、ウェハ処理装置３１の装置能力を最大限に活かすことができる。

【0049】

以上のように本実施形態によれば、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みに基づいて、レーザ光ＬのパルスピッチＰとインデックスピッチＱを設定するため、ウェハ処理のスループットを適切に制御することができる。

【0050】

次に、上述した、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みと、レーザ光ＬのパルスピッチＰ及びインデックスピッチＱとの間に相関があるとの知見に基づいた、重合ウェハＴの製造方法について説明する。

【0051】

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Ｗと第２のウェハＳを接合して、重合ウェハＴを製造する。この際、第１のウェハＷの表面Ｗａには、剥離促進膜Ｆｍ、レーザ吸収膜Ｆｗ、デバイス層（図示せず）、表面膜Ｆｅが積層して形成されている。また、第２のウェハＳの表面Ｓａには、デバイス層（図示せず）、表面膜Ｆｓが積層して形成されている。そして、第１のウェハＷの表面膜Ｆｅと第２のウェハＳの表面膜Ｆｓが接合される。

【0052】

レーザ吸収膜Ｆｗの厚みは、重合ウェハＴを製造した後、ウェハ処理装置３１においてレーザ吸収膜Ｆｗに照射されるレーザ光ＬのパルスピッチＰとインデックスピッチＱに基づいて設定される。すなわち、上述したようにウェハ処理装置３１におけるウェハ処理の処理時間（スループット）から設定されるパルスピッチＰとインデックスピッチＱに基づいて、例えば図１１に示す相関を用いて、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みを設定する。

【0053】

以上のように本実施形態によれば、レーザ光ＬのパルスピッチＰとインデックスピッチＱに基づいて、レーザ吸収膜Ｆｗの厚みを最適に設定することができるため、ウェハ処理装置３１におけるウェハ処理のスループットを適切に制御させることができる。

【0054】

なお、以上の実施形態では、重合ウェハＴにおいてレーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光Ｌを照射して第２のウェハＳから第１のウェハＷを剥離する、すなわちレーザリフトオフを行う際に、本開示のパルスピッチＰとインデックスピッチＱの設定方法を適用したが、適用対象のレーザ処理はこれに限定されない。

【0055】

例えば図１２に示すように、重合ウェハＴにおいて第１のウェハＷの周縁部Ｗｅを除去する、いわゆるエッジトリムを行う際にも、本開示のパルスピッチＰとインデックスピッチＱの設定方法を適用してもよい。なお、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅは、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。

【0056】

具体的には、図１２（ａ）に示すように、第１のウェハＷの内部にレーザ光（例えばＹＡＧレーザ光）を照射し、周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成する。周縁改質層Ｍ１は、第１のウェハＷと同心円上に環状に形成される。分割改質層Ｍ２は、周縁改質層Ｍ１から径方向に延伸して形成される。
その後、図１２（ｂ）に示すように、周縁部Ｗｅと対応する位置におけるレーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光（例えばＣＯ_２レーザ光）をパルス状に照射し、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未接合領域Ａｅを形成する。
その後、図１２（ｃ）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。この際、周縁部Ｗｅは、周縁改質層Ｍ１を基点として第１のウェハＷの中央部から剥離されるとともに、未接合領域Ａｅを基点として第２のウェハＳから完全に剥離される。またこの際、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。

【0057】

本実施形態において、図１２（ｂ）に示したようにレーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光を照射する際、当該レーザ光のパルスピッチＰとインデックスピッチＱは、上記実施形態と同様にレーザ吸収膜Ｆｗに基づいて設定される。その結果、上記実施形態と同様の効果を享受することができ、すなわちウェハ処理のスループットを向上させることができる。

【0058】

例えば図１３に示すように、第１のウェハＷの内部に、当該第１のウェハＷの薄化の基点となる内部面改質層Ｍ３を形成し、かかる際に周縁部Ｗｅを第１のウェハＷの裏面Ｗｂ側と一体に除去する場合においても、本開示のパルスピッチＰとインデックスピッチＱの設定方法を適用してもよい。

【0059】

具体的には、図１３（ａ）に示すように、第１のウェハＷの内部にレーザ光を照射し、周縁改質層Ｍ１及び内部面改質層Ｍ３を順次形成する。内部面改質層Ｍ３は、第１のウェハＷの内部において面方向に延伸して形成される。
その後、図１３（ｂ）に示すように、周縁部Ｗｅと対応する位置におけるレーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光（例えばＣＯ_２レーザ光）をパルス状に照射し、未接合領域Ａｅを形成する。
その後、図１３（ｃ）に示すように、第１のウェハＷは内部面改質層Ｍ３を基点として薄化されるとともに、周縁改質層Ｍ１及び未接合領域Ａｅを基点として周縁部Ｗｅが一体に剥離して除去される。

【0060】

本実施形態において、図１３（ｂ）に示したようにレーザ吸収膜Ｆｗにレーザ光を照射する際、当該レーザ光のパルスピッチＰとインデックスピッチＱは、上記実施形態と同様にレーザ吸収膜Ｆｗに基づいて設定される。その結果、上記実施形態と同様の効果を享受することができ、すなわちウェハ処理のスループットを向上させることができる。なお、本実施形態では、第１のウェハＷの表面Ｗａにはデバイス層が形成されていたが、例えばデバイス層が形成されていないＳＯＩウェハに同様の処理を行う場合にも、本開示の技術は適用できる。

【0061】

なお、上記図１２に示した例において、図１２（ａ）の周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２の形成と、図１２（ｂ）の未接合領域Ａｅの形成の順は逆であってもよい。同様に上記図１３に示した例においても、図１３（ａ）の周縁改質層Ｍ１及び内部面改質層Ｍ３の形成と、図１３（ｂ）の未接合領域Ａｅの形成の順は逆であってもよい。

【0062】

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】

【0063】

１ ウェハ処理システム
３１ ウェハ処理装置
４０ 制御装置
１００ チャック
１０３ 回転機構
１０４ 水平移動機構
１１０ レーザ照射システム
１１２ レンズ
Ｆｗ レーザ吸収膜
Ｐ パルスピッチ
Ｑ インデックスピッチ
Ｓ 第２のウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ 第１のウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】