基板处理方法和基板处理装置与流程

1.本公开涉及一种基板处理方法和基板处理装置。


背景技术：

2.在专利文献1中公开了一种半导体装置的制造方法。该半导体装置的制造方法包括以下工序：加热工序，从半导体基板的背面照射co2激光来将剥离氧化膜局部地加热；以及转印工序，在剥离氧化膜中和/或剥离氧化膜与半导体基板之间的界面处产生剥离，来使半导体元件转印于转印对象基板。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2007-220749号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.本公开所涉及的技术在第一基板与第二基板接合而成的重合基板中将第二基板从第一基板适当地剥离。
8.用于解决问题的方案
9.本公开的一个方式是第一基板与第二基板接合而成的重合基板的处理方法，在所述第二基板上形成有激光吸收层，所述处理方法包括：对所述激光吸收层脉冲状地照射激光来形成剥离改性层，并在所述激光吸收层的内部蓄积应力；以及连锁地释放所蓄积的所述应力，来将所述第二基板剥离。
10.发明的效果
11.根据本公开，能够在第一基板与第二基板接合而成的重合基板中将第二基板从第一基板适当地剥离。
附图说明
12.图1是示出通过晶圆处理系统被处理的重合晶圆的一例的侧视图。
13.图2是示意性地示出晶圆处理系统的结构的概要的俯视图。
14.图3是示出界面用激光照射装置的结构的概要的侧视图。
15.图4是示出界面用激光照射装置的结构的概要的俯视图。
16.图5是示出形成本实施方式所涉及的剥离改性层的情形的说明图。
17.图6是示出本实施方式所涉及的剥离改性层的形成例的俯视图。
18.图7是示出本实施方式所涉及的晶圆处理的流程的说明图。
19.图8是示出本实施方式所涉及的剥离改性层的其它形成例的俯视图。
20.图9是示出本实施方式所涉及的第二晶圆的剥离的情形的说明图。
21.图10是示出本实施方式所涉及的剥离改性层的其它形成例的俯视图。
22.图11是示意性地示出其它实施方式所涉及的激光照射部的结构的概要的说明图。
23.图12是示出在其它实施方式中通过声光调制器来变更激光的频率的情形的说明图。
24.图13是示出在其它实施方式中通过声光调制器来变更激光的频率的情形的说明图。
25.图14是示意性地示出其它实施方式所涉及的激光照射部的结构的概要的说明图。
26.图15是示意性地示出其它实施方式所涉及的激光照射部的结构的概要的说明图。
27.图16是示出在本实施方式中形成的剥离改性层的情形的说明图。
28.图17是示出本实施方式所涉及的剥离改性层的其它形成例的俯视图。
29.图18是示出本实施方式所涉及的第二晶圆的其它剥离例的说明图。
30.图19是示出第二晶圆的按压的情形的说明图。
31.图20是示出第二晶圆的按压的情形的说明图。
32.图21是示出其它实施方式中的重合晶圆的结构的概要的侧视图。
33.图22是示出本实施方式所涉及的边缘修剪处理的流程的说明图。
具体实施方式
34.近年来，在led的制造工艺中，进行使用激光来将gan(氮化镓)系化合物结晶层(材料层)从蓝宝石基板剥离的、所谓的激光剥离。在像这样进行激光剥离的背景下，由于蓝宝石基板针对短波长的激光(例如uv光)具有透过性，因此能够使用针对吸收层的吸收率高的短波长的激光，并且激光的选择范围也大。
35.另一方面，在半导体器件的制造工艺中，进行将形成于一个基板(半导体等硅基板)的表面的器件层转印于其它基板。一般来说，硅基板针对nir(近红外线)的区域的激光具有透过性，但吸收层针对nir的激光也具有透过性，因此器件层可能会受损。因此，在半导体器件的制造工艺中，使用fir(远红外线)的区域的激光来进行激光剥离。
36.一般来说，例如能够通过co2激光来使用fir波长的激光。在上述的专利文献1所记载的方法中，通过向作为吸收层的剥离氧化膜照射co2激光，来在剥离氧化膜与基板的界面处产生剥离。
37.在此，本发明的发明人们经过认真研究后发现：仅通过对吸收层照射激光(co2激光)，有时不会产生基板与剥离氧化膜(器件层)的剥离、即无法适当地进行转印。即，发现了产生剥离的主要原因不是激光能量的量，而是激光的峰值功率(所照射的激光的最大强度)。例如，能够通过降低激光的频率来提高峰值功率。
38.如以上那样，如专利文献1所记载的方法那样，为了通过照射激光来产生基板与吸收层(器件层)之间的剥离，例如需要通过降低向该吸收层照射的激光的频率来提高峰值功率。然而，例如在像这样降低了激光的频率的情况下，将基板与吸收层整面地剥离所需的时间会增加，与器件层的转印有关的生产率下降。而且，在专利文献1的方法中，完全没有考虑激光的频率，也没有与其相关的启示。因而，以往的器件层的转印方法存在改善的余地。
39.本公开所涉及的技术在第一基板与第二基板接合而成的重合基板中将第二基板从第一基板适当地剥离。下面，参照附图来对本实施方式所涉及的作为基板处理装置的晶圆处理系统、以及作为基板处理方法的晶圆处理方法进行说明。此外，在本说明书和附图
中，对实质上具有相同的功能结构的要素标注相同的附图标记，由此省略重复说明。
40.如图1所示，在本实施方式所涉及的晶圆处理中被处理的作为重合基板的重合晶圆t是作为第一基板的第一晶圆w1与作为第二基板的第二晶圆w2接合而成的。下面，将第一晶圆w1中与第二晶圆w2接合的一侧的面称作表面w1a，将与表面w1a相反一侧的面称作背面w1b。同样地，将第二晶圆w2中与第一晶圆w1接合的一侧的面称作表面w2a，将与表面w2a相反一侧的面称作背面w2b。
41.第一晶圆w1例如为硅基板等半导体晶圆。在第一晶圆w1的表面w1a形成有包括多个器件的器件层d1。在器件层d1还形成有表面膜f1，经由该表面膜f1而与第二晶圆w2接合在一起。作为表面膜f2，例如能够列举氧化膜(sio2膜、teos膜)、sic膜、sicn膜或粘接剂等。此外，还有时在表面w1a未形成器件层d1和表面膜f1。
42.第二晶圆w2也例如为硅基板等半导体晶圆。在第二晶圆w2的表面w2a，从表面w2a侧起按照激光吸收层p、器件层d2、表面膜f2的顺序层叠地形成有激光吸收层p、器件层d2以及表面膜f2，经由表面膜f2而与第一晶圆w1接合在一起。器件层d2、表面膜f2分别与第一晶圆w1的器件层d1、表面膜f1相同。作为激光吸收层p，列举如后述那样能够吸收激光(例如co2激光)的例如氧化膜(sio2膜、teos膜)等。另外，还有时在表面w2a未形成激光吸收层p、器件层d2以及表面膜f2。在该情况下，激光吸收层p形成于形成有器件层d1及表面膜f1的第一晶圆w1的表面w1a，该器件层d1被转印于第二晶圆w2侧。
43.对第二晶圆w2的周缘部we被进行了倒角加工，周缘部we的截面的厚度随着去向其前端而减小。在半导体器件的制造工艺中，有时去除像这样形成的第二晶圆w2的背面来将其进行薄化，在该薄化处理中，周缘部we可能会成为尖锐的形状(所谓的刀刃形状)。于是，在第二晶圆w2的周缘部we产生破片，第二晶圆w2可能会受损。因此，有时在该薄化处理前预先进行去除第二晶圆w2的周缘部we的后述的边缘修剪。周缘部we是在该边缘修剪中被去除的部分，例如为从第二晶圆w2的外端部起的径向0.5mm～3mm的范围。
44.在本实施方式所涉及的后述的晶圆处理系统1中，进行作为晶圆处理的前述的激光剥离处理、即向第一晶圆w1侧转印器件层d2的转印处理，或者进行作为晶圆处理的前述的边缘修剪处理、即去除第二晶圆w2的周缘部we的去除处理。
45.如图2所示，晶圆处理系统1具有将搬入搬出块g1、搬送块g2以及处理块g3连接为一体的结构。搬入搬出块g1、搬送块g2以及处理块g3以从x轴负方向侧起按照所记载的顺序排列的方式配置。
46.搬入搬出块g1例如与外部之间分别搬入和搬出分别能够收容多个重合晶圆t、多个第一晶圆w1、多个第二晶圆w2的盒ct、cw1、cw2。在搬入搬出块g1设置有盒载置台10。在图示的例子中，在盒载置台10上将多个、例如三个盒ct、cw1、cw2沿y轴方向自由地载置成一列。此外，载置于盒载置台10的盒ct、cw1、cw2的个数并不限定于本实施方式，能够任意地决定。
47.在搬送块g2且盒载置台10的x轴正方向侧，与该盒载置台10相邻地设置有晶圆搬送装置20。晶圆搬送装置20构成为在沿y轴方向延伸的搬送路21上移动自如。另外，晶圆搬送装置20具有保持并搬送重合晶圆t、第一晶圆w1以及第二晶圆w2的例如两个搬送臂22、22。各搬送臂22构成为在水平方向、铅垂方向上移动自如并且绕水平轴及铅垂轴移动自如。此外，搬送臂22的结构并不限定于本实施方式，能够采用任意的结构。而且，晶圆搬送装置
20构成为能够对盒载置台10的盒ct、cw1、cw2以及后述的传送装置30搬送重合晶圆t、第一晶圆w1以及第二晶圆w2。
48.在搬送块g2且晶圆搬送装置20的x轴正方向侧，与该晶圆搬送装置20相邻地设置有用于交接重合晶圆t、第一晶圆w1以及第二晶圆w2的传送装置30。
49.处理块g3具有晶圆搬送装置40、周缘去除装置50、清洗装置60、内部用激光照射装置70以及界面用激光照射装置80。
50.晶圆搬送装置40构成为在沿x轴方向延伸的搬送路41上移动自如。另外，晶圆搬送装置40具有保持并搬送重合晶圆t、第一晶圆w1以及第二晶圆w2的例如两个搬送臂42、42。各搬送臂42构成为在水平方向、铅垂方向上移动自如并且绕水平轴和铅垂轴移动自如。此外，搬送臂42的结构并不限定于本实施方式，能够采用任意的结构。而且，晶圆搬送装置40构成为能够对传送装置30、周缘去除装置50、清洗装置60、内部用激光照射装置70以及界面用激光照射装置80搬送重合晶圆t、第一晶圆w1以及第二晶圆w2。
51.周缘去除装置50设置于晶圆搬送装置40的y轴正方向侧，用于进行第二晶圆w2的周缘部we的去除、即边缘修剪处理。清洗装置60设置于晶圆搬送装置40的y轴负方向侧，用于在剥离后或去除周缘部we之后进行重合晶圆t的清洗。作为第二激光照射部的内部用激光照射装置70设置于晶圆搬送装置40的y轴正方向侧，用于向第二晶圆w2的内部照射激光(内部用激光，例如yag激光)，来形成作为周缘部we的剥离的基点的后述的周缘改性层m2。界面用激光照射装置80设置于晶圆搬送装置40的y轴负方向侧，用于向形成于第二晶圆w2的表面w2a的激光吸收层p照射激光(界面用激光，例如co2激光)。此外，在后文中叙述界面用激光照射装置80的结构。
52.在以上的晶圆处理系统1设置有作为控制部的控制装置90。控制装置90例如为计算机，具有程序保存部(未图示)。在程序保存部中保存有用于控制晶圆处理系统1中的重合晶圆t的处理的程序。另外，在程序保存部中还保存有用于控制上述的各种处理装置、搬送装置等的驱动系统的动作来实现晶圆处理系统1中的后述的晶圆处理的程序。此外，上述程序可以记录于可由计算机读取的存储介质h中，并从该存储介质h安装于控制装置90中。
53.晶圆处理系统1如以上那样构成，在晶圆处理系统1中，能够分别进行上述的重合晶圆t的激光剥离处理，即、对第一晶圆w1转印器件层d2的转印处理以及上述的第二晶圆w2的边缘修剪处理。此外，例如在晶圆处理系统1中不进行第二晶圆w2的边缘修剪处理的情况下，能够省略周缘去除装置50和内部用激光照射装置70。
54.接着，对上述的界面用激光照射装置80进行说明。
55.如图3和图4所示，界面用激光照射装置80具有通过上表面来保持重合晶圆t的吸盘100。吸盘100对第一晶圆w1的背面w1b的一部分或整面进行吸附保持。在吸盘100设置有用于与搬送臂42之间进行重合晶圆t的交接的升降销(未图示)。升降销构成为从贯通吸盘100地形成的贯通孔(未图示)中穿过且升降自如，该升降销从重合晶圆t的下方支承该重合晶圆t并使其进行升降。
56.吸盘100经由空气轴承101被支承于滑动台102。在滑动台102的下表面侧设置有旋转机构103。旋转机构103例如内置有马达来作为驱动源。吸盘100构成为通过旋转机构103经由空气轴承101绕θ轴(铅垂轴)旋转自如。滑动台102构成为通过设置于其下表面侧的移动机构104能够沿导轨105移动自如，该导轨105设置于基台106且沿y轴方向延伸。此外，关
于移动机构104的驱动源并无特别限定，例如使用线性马达。
57.在吸盘100的上方设置有激光照射部110。激光照射部110具有激光头111、光学系统112以及透镜113。激光头111振荡出脉冲状的激光。光学系统112控制激光的强度、位置，或者使激光衰减来调整输出。透镜113为筒状的构件，用于向保持于吸盘100的重合晶圆t照射激光。在本实施方式中，激光为脉冲状的co2激光，从激光照射部110发出的激光透过第二晶圆w2并照射于激光吸收层p。此外，co2激光的波长例如为8.9μm～11μm。另外，透镜113构成为通过升降机构(未图示)升降自如。
58.另外，在吸盘100的上方设置有搬送垫120，所述搬送垫120在其下表面具有用于对第二晶圆w2的背面w2b进行吸附保持的吸附面。搬送垫120构成为通过升降机构(未图示)升降自如。搬送垫120在吸盘100与搬送臂42之间搬送第二晶圆w2。具体地说，在使吸盘100移动到搬送垫120的下方(与搬送臂42进行交接的交接位置)后，使搬送垫120下降来吸附并保持第二晶圆w2的背面w2b，之后，再次使搬送垫120上升来将第二晶圆w2从第一晶圆w1剥离。将剥离后的第二晶圆w2从搬送垫120交接到搬送臂42，并从界面用激光照射装置80搬出。此外，搬送垫120可以构成为通过翻转机构(未图示)使晶圆的表面和背面翻转。
59.接着，说明使用如以上那样构成的晶圆处理系统1进行的晶圆处理。此外，在以下的说明中，说明在晶圆处理系统1中进行激光剥离处理的情况，即、将第二晶圆w2的器件层d2转印于第一晶圆w1的情况。此外，在本实施方式中，预先在晶圆处理系统1的外部的接合装置(未图示)中将第一晶圆w1与第二晶圆w2接合来形成重合晶圆t。
60.首先，将收纳有多个重合晶圆t的盒ct载置于搬入搬出块g1的盒载置台10。接着，通过晶圆搬送装置20将盒ct内的重合晶圆t取出。将从盒ct中取出的重合晶圆t经由传送装置30交接到晶圆搬送装置40，之后搬送到界面用激光照射装置80。在界面用激光照射装置80中，将第二晶圆w2从第一晶圆w1剥离(激光修剪处理)。
61.具体地说，首先，通过移动机构104使从搬送臂42经由升降销被吸附保持于吸盘100的重合晶圆t移动到处理位置。该处理位置是能够从激光照射部110向重合晶圆t(激光吸收层p)照射激光的位置。
62.接着，如图5和图6所示，从激光照射部110朝向第二晶圆w2的背面w2b脉冲状地照射激光l(co2激光)。此时，激光l从第二晶圆w2的背面w2b侧透过该第二晶圆w2，并被激光吸收层p吸收。而且，在吸收了该激光l的激光吸收层p的内部产生应力。下面，有时将像这样通过照射激光而形成的、作为第二晶圆w2的剥离的基点(器件层d2的转印的基点)的应力的蓄积层称作“剥离改性层m1”。此外，通过形成剥离改性层m1，被照射于激光吸收层p的激光l的全部能量几乎被吸收，不会到达器件层d2。因此，能够抑制器件层d2受损。
63.在此，照射于激光吸收层p的激光l的输出被控制为不会使第二晶圆w2与激光吸收层p通过照射该激光l而剥离。换言之，例如通过提高激光l的频率来使峰值功率下降，通过照射该激光l，以不会产生第二晶圆w2与激光吸收层p的剥离的方式形成剥离改性层m1。
64.像这样，通过以不会由于照射激光l而产生第二晶圆w2与激光吸收层p的剥离的方式消除所产生的应力的释放空间，来使所产生的应力蓄积在激光吸收层p的内部，由此形成剥离改性层m1。更具体地说，例如通过照射激光将激光吸收层p气体化，来如上述那样消除所产生的气体的释放空间，由此使压缩应力蓄积为剥离改性层m1。另外，例如通过吸收激光来使激光吸收层p产生热，通过激光吸收层p与第二晶圆w2或与器件层d2的热膨胀系数之
差，来使剪切应力蓄积为剥离改性层m1。此外，通过像这样以不产生第二晶圆w2与激光吸收层p的剥离的方式蓄积通过照射激光而产生的应力，由此在剥离改性层m1的形成位置处激光吸收层p与第二晶圆w2的接合强度下降。
65.另外，在向激光吸收层p照射激光l时，通过旋转机构103使吸盘100(重合晶圆t)旋转，并且通过移动机构104使吸盘100沿y轴方向移动。于是，激光l被从径向内侧朝向外侧地照射于激光吸收层p，其结果是，从内侧向外侧螺旋状地照射激光l。此外，图6所示的黑底箭头表示吸盘100的旋转方向。
66.在此，将相邻的剥离改性层m1的形成间隔、换言之为激光l的脉冲间隔(频率)控制为相邻的剥离改性层m1中不会由于在形成该剥离改性层m1时产生的冲击而产生剥离的间隔。具体地说，例如如图7的(a)所示，优选相邻的剥离改性层m1以俯视时彼此不重叠的方式形成。另外，此时，优选相邻的剥离改性层m1以彼此靠近的方式形成。
67.此外，如图8所示，可以在激光吸收层p中同心圆状且环状地照射激光l。但是，在该情况下，交替地进行吸盘100的旋转和吸盘100的y方向，因此通过如上述那样螺旋状地照射激光l能够缩短照射时间来提高生产率。
68.另外，在本实施方式中，在向激光吸收层p照射激光l时，使吸盘100进行了旋转，但也可以使透镜113移动来使透镜113相对于吸盘100相对地旋转。另外，使吸盘100沿y轴方向进行了移动，但也可以使透镜113沿y轴方向移动。另外，剥离改性层m1的形成方向不限于从激光吸收层p的径向内侧朝向外侧，也可以从径向外侧朝向内侧地形成。
69.当通过这样连续地形成多个剥离改性层m1时，如图7的(a)所示，从激光吸收层p的径向内侧朝向外侧依次形成以不产生第二晶圆w2与激光吸收层p的剥离的方式形成有剥离改性层m1的区域(下面称作“未剥离区域r1”。)。在未剥离区域r1中，如上述那样蓄积有在各个剥离改性层m1的形成过程中产生的应力。
70.当继续形成未剥离区域r1时，如图7的(b)所示，剥离改性层m1的形成位置到达第二晶圆w2的端部附近，换言之，到达第一晶圆w1与第二晶圆w2接合了的接合区域ac同该接合区域ac的径向外侧的未接合区域ae之间的边界ad。此外，在此，边界ad例如可以是通过第一晶圆w1与第二晶圆w2的接合而形成的接合端部，例如也可以是通过去除第一晶圆w1与第二晶圆w2的接合界面等而有意形成的。即，未接合区域ae是边界ad的径向外侧的区域，例如可以是通过去除接合界面等而有意地使第一晶圆w1与第二晶圆w2的接合强度消失的区域，例如也可以仅是第一晶圆w1与第二晶圆w2实际地接合了的接合区域ac的径向外侧的区域。
71.当剥离改性层m1的形成位置到达边界ad时，作为该剥离改性层m1而蓄积的应力向未接合区域ae的形成空间、即重合晶圆t的外部释放。当所蓄积的应力被释放时，如图7的(b)所示，在形成于边界ad的附近的剥离改性层m1的形成位置处，在激光吸收层p的厚度方向上、即激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离方向上作用有力，产生激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离。
72.接着，当在边界ad的附近激光吸收层p与第二晶圆w2剥离时，由于通过该剥离而作用于激光吸收层p的厚度方向上的力的影响，激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离向激光吸收层p的径向内侧有进展。而且，进展到径向内侧的剥离到达相邻的剥离改性层m1。即，在相邻的剥离改性层m1的形成位置处产生激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离。
73.当在相邻的剥离改性层m1的形成位置处产生剥离时，作为该剥离改性层m1而蓄积
的应力被释放。由此，在该剥离改性层m1的形成位置处，在激光吸收层p的厚度方向上作用有力，激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离进一步向径向内侧有进展。
74.而且，通过像这样连锁地重复激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离、应力的释放、剥离朝向径向内侧的进展，如图7的(c)所示，从激光吸收层p的径向外侧朝向内侧依次形成剥离区域r2。而且，通过使第二晶圆w2的整面从激光吸收层p(第一晶圆w1)剥离，来将第二晶圆w2的器件层d2转印于第一晶圆w1侧。
75.根据本实施方式，在未剥离区域r1的形成、即剥离改性层m1的连续形成过程中，控制激光l的峰值功率(频率)，以使激光吸收层p与第二晶圆w2不产生剥离。而且，激光吸收层p和第二晶圆w2通过在边界ad的附近形成作为剥离的起点的剥离改性层m1(下面称作“起点改性层m1s”。)，来以未剥离区域r1的剥离改性层m1为基点使剥离自然地进行。由此，在激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离中无需使激光l的频率下降，因此能够缩短器件层d2的转印处理花费的时间，即能够抑制生产率的下降。另外，像这样，无需使激光l的峰值功率上升，因此能够提高器件层d2的转印处理花费的能量效率。
76.当将第二晶圆w2的整面从激光吸收层p剥离时，接着，通过移动机构104使吸盘100移动到交接位置。在交接位置，如图9的(a)所示那样通过搬送垫120来吸附并保持第二晶圆w2的背面w2b，之后，如图9的(b)所示那样使搬送垫120上升，由此将第二晶圆w2从激光吸收层p(第一晶圆w1)剥离。此时，如上述那样在激光吸收层p与第二晶圆w2的界面产生剥离，因此不用施加大的荷重就能够将第二晶圆w2从激光吸收层p剥离。
77.将剥离后的第二晶圆w2从搬送垫120交接到晶圆搬送装置40的搬送臂42，并搬送到盒载置台10的盒cw2。此外，可以在向搬送到盒cw2搬送从界面用激光照射装置80搬出的第二晶圆w2之前，在清洗装置60中清洗该第二晶圆w2的表面w2a。
78.另一方面，经由升降销将保持于吸盘100的第一晶圆w1交接到晶圆搬送装置40的搬送臂42，并搬送到清洗装置60。在清洗装置60中，对作为剥离面的激光吸收层p的表面进行刷洗。此外，在清洗装置60中，可以将第一晶圆w1的背面w1b与激光吸收层p的表面一同进行清洗。
79.之后，通过晶圆搬送装置20将被实施了与器件层d2向第一晶圆w1的转印有关的全部处理后的第一晶圆w1经由传送装置30搬送到盒载置台10的盒cw1。通过这样，晶圆处理系统1中的一系列的晶圆处理结束。
80.根据以上的实施方式，在界面用激光照射装置80中照射的激光l的输出被控制为使激光吸收层p与第二晶圆w2不产生剥离的峰值功率。即，无需在激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离时使激光l的频率下降，因此能够抑制向第一晶圆w1转印器件层d2的生产率下降。另外，即使在像这样使激光l的峰值功率下降了的情况下，也能够通过释放由于形成剥离改性层m1而蓄积的应力来适当地产生激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离。
81.此外，在以上的实施方式中，在边界ad的附近形成剥离改性层m1来作为起点改性层m1s，由此开放应力，开始进行激光吸收层p与第二晶圆w2的连锁剥离，但剥离的开始方法并不限定于此。
82.具体地说，例如可以在形成于激光吸收层p的未剥离区域r1的外侧形成作为剥离的基点的起点改性层m1s，由此开始进行激光吸收层p与第二晶圆w2的连锁剥离。此时，起点改性层m1s是以通过照射激光l会产生激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离的高峰值功率(低
频率)形成的。像这样，通过照射激光l来产生剥离，由此释放压缩应力，之后，进行激光吸收层p与第二晶圆w2的连锁剥离。而且，即使在像这样使频率下降来使形成起点改性层m1s时的峰值功率上升了的情况下，也能够通过与上述实施方式相同的方法来形成未剥离区域r1，因此能够抑制向第一晶圆w1转印器件层d2的生产率的下降。
83.此外，在该情况下，能够在形成未剥离区域r1之前形成起点改性层m1s。即，通过形成起点改性层m1s来预先使激光吸收层p与第二晶圆w2剥离，由此，在之后，通过作为未剥离区域r1的剥离改性层m1的形成位置到达起点改性层m1s的形成位置，能够使压缩应力在该起点改性层m1s中释放，从而能够开始进行连锁剥离。
84.在此，为了在面内均匀地进行激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离，优选使照射激光l的间隔、即脉冲的间隔固定。然而，在如上述那样在进行激光l的照射时使吸盘100(重合晶圆t)旋转了的情况下，吸盘100相对于激光照射部110(透镜113)的相对旋转速度在径向内侧比在径向外侧大。即，即使在吸盘100的旋转速度固定的情况下，如果激光l的照射位置为径向内侧，则激光l的间隔变小，有时激光l在激光吸收层p的中心部重叠。而且，当激光l像这样重叠时，存在有在中心部无法适当地进行激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离、或者产生激光l的漏光而对器件层d2产生影响的风险。
85.因此，在本实施方式中，在进行第二晶圆w2与激光吸收层p的剥离时，如图10所示，可以在激光吸收层p的中心部pc处，在通过释放应力使剥离区域r2自然地延展而形成的范围内省略剥离改性层m1的形成。即使在像这样不在激光吸收层p的中心部形成剥离改性层m1的情况下，也能够通过从径向外侧起发展的剥离(应力释放)的作用使剥离延伸，从而在该中心部将激光吸收层p与第二晶圆w2剥离。
86.另外，在本实施方式中，可以在吸盘100相对于激光照射部110(透镜113)的相对旋转速度变大的径向内侧减小激光l的频率，在径向外侧增大激光l的频率，由此将向激光吸收层p照射激光l的相对照射间隔控制为大致固定。但是，在像这样使频率变化的情况下，当在激光头111的激光振荡器中变更激光l的频率时，该激光l的脉冲波形也发生变化。因而，需要进行考虑到激光l的输出、脉冲波形的复杂调整，难以进行激光处理的工艺控制。
87.因此，在本实施方式中，使用声光调制器来控制激光l的频率。如上述那样，激光照射部110具有激光头111、光学系统112以及透镜113。
88.如图11所示，激光头111具有振荡出脉冲状的激光的激光振荡器130。从激光振荡器130振荡出的激光的频率是后述的声光调制器131所能够控制的最高频率。此外，激光头111可以具有激光振荡器130以外的设备、例如放大器等。
89.光学系统112具有作为光学元件的声光调制器(aom)131和作为衰减器的衰减器132，所述声光调制器(aom)131使来自激光振荡器130的激光向不同的方向转向，所述衰减器132使来自激光振荡器130的激光衰减来调整激光的输出。从激光振荡器130侧起按照声光调制器131、衰减器132的顺序依次设置有声光调制器131和衰减器132。
90.声光调制器131是对激光的强度、位置高速地进行电气控制的光学调制器。如图12所示，在来自激光振荡器130的激光l1入射于声光调制器131时，施加电压来使激光l1的折射率变化，由此使该激光l1向不同的方向转向。具体地说，通过调整电压，能够控制激光l1的变更角度。在本实施方式中，例如使激光l1向两个不同的方向转向，一个方向的激光l2被照射于激光吸收层p，另一个方向的激光l3不被照射于激光吸收层p。通过控制该激光l2、l3
的转向，能够调整向激光吸收层p照射的激光l2的频率。
91.在该情况下，通过使用声光调制器131对激光l1的脉冲进行间隔剔除，能够调整向激光吸收层p照射的激光l2的频率。例如，在某个定时，如果使激光l2和激光l3的相对于激光l1的转向率为100：0，则激光l1直接成为激光l2被照射于激光吸收层p。另一方面，在其它定时，如果使激光l2和激光l3的相对于激光l1的转向率为0：100，则激光l2为0(零)，不向激光吸收层p照射激光l2。在该情况下，能够相对于图13的(a)所示的来自激光振荡器130的激光l1的频率来调整图13的(b)所示的通过声光调制器131转向后的激光l2的频率。另外，如上述那样，激光l1的频率为声光调制器131所能够控制的最高频率，因此能够任意地调整激光l2的频率。此外，图13的横轴表示时间，纵轴表示激光l2的强度。即，图13的曲线图中的密度表示激光l2的频率。
92.而且，在该情况下，不变更从激光振荡器130振荡出的激光l1的频率，因此，激光l1的脉冲波形不改变，能够使激光l2的脉冲波形也与激光l1的脉冲波形相同。因而，能够容易地调整激光l2的频率，不需要如上述那样进行以往的复杂调整，容易进行激光处理的工艺控制。
93.此外，在本实施方式中，使用了声光调制器131来作为光学元件，但并不限定于此。例如，可以使用电光调制器(eom)来作为光学元件。另外，也可以使用声光偏转器(aod)、电光偏转器(eod)等光学偏转器。
94.接着，对从激光照射部210向激光吸收层p照射激光l2时的、该激光l2的控制方法进行说明。如上述那样，在激光l2的照射位置处于激光吸收层p的径向外侧的情况下，增大频率，在激光l2的照射位置处于内侧的情况下，减小频率。
95.下面，使用具体例来进行说明。此外，该具体例中的数值为一例，本公开并不限定于该数值。例如，将激光吸收层p的径向外侧和内侧的、进行剥离所需的能量分别设为400μj。将激光吸收层p的径向外侧的、激光l2的所需频率设为100khz，将内侧的、激光的需要频率设为50khz。将来自激光振荡器130的激光l1的频率设为100khz，将输出设为40w。
96.在该情况下，对于激光吸收层p的径向外侧，在声光调制器131中不对来自激光振荡器130的激光l1的脉冲进行间隔剔除。于是，向激光吸收层p照射的激光l2的频率能够与激光l1的频率同样地为100khz。另外，激光l2的输出也与激光l1的输出同样地为40w。而且，激光l2的能量为400μj(＝40w/100khz)，能够适当地进行剥离。
97.另一方面，对于激光吸收层p的径向内侧，在声光调制器131中对来自激光振荡器130的激光l1的脉冲的一半进行间隔剔除。于是，向激光吸收层p照射的激光l2的频率能够设为激光l1的频率的一半即50khz。另外，通过该激光l1的间隔剔除，激光l2的输出也为激光l1的输出的一半即20w。而且，激光l2的能量为400μj(＝20w/50khz)，能够适当地进行剥离。
98.像这样，根据激光l2的频率和照射位置来控制吸盘100的旋转速度，以使脉冲的间隔固定。而且，在激光吸收层p的中心部，维持吸盘100的最高旋转速度，声光调制器131根据该最高旋转速度来调整激光l2的频率。由此，能够进行最大限度维持了吸盘100的高旋转速度、激光l2的高频率的激光处理，从而能够实现高生产率的激光处理。
99.而且，在该情况下，不变更来自激光振荡器130的激光l1的频率，因此激光l1的脉冲波形不改变，能够使激光l2的脉冲波形也与激光l1的脉冲波形相同。因而，能够容易地调
整激光l2的频率，从而能够进行连续顺畅的加工。其结果是，激光处理的工艺控制变得容易，能够实现稳定的工艺。
100.此外，在本实施方式中，来自激光振荡器130的激光l1的输出为40w，因此无需相对于进行剥离所需的能量400μj进行输出的调整。关于该点，例如在激光l1的输出为50w的情况下，在衰减器132中使激光l1的输出衰减20％来调整输出即可。
101.在以上的实施方式的激光照射部210中，声光调制器131在光学系统112的内部设置于衰减器132的上游侧，但设置位置并不限定于此。例如，如图14所示，声光调制器131也可以在光学系统112的内部设置于衰减器132的下游侧。或者，例如也可以如图15所示的那样，声光调制器131在激光头111的内部设置于激光振荡器130的下游侧。并且，声光调制器131也可以设置于上述设置位置中的两处以上。
102.此外，在激光照射部110中，在通过声光调制器131调整激光l2的频率和输出之后，能够通过衰减器132对输出进行微调整。在此，从激光振荡器130振荡出的激光l1的输出有时由于激光振荡器130的个体差异而出现偏差。在衰减器132中，能够调整这样的输出偏差。另外，在随时监视来自激光振荡器130的激光l1的输出的情况下，能够对衰减器132进行反馈控制来调整输出。而且，从像这样通过衰减器132对激光l2的输出进行微调整的观点出发，优选声光调制器131如图11所示那样设置于衰减器132的上游侧。
103.在以上的实施方式的激光照射部110中，可以省略衰减器132。例如，关于激光l2的输出调整，能够代替衰减器132而通过声光调制器131来进行调整。例如，在激光l1的输出为50w且进行剥离所需的激光l2的输出为40w的情况下，在声光调制器131中，如果将激光l2和激光l3的相对于激光l1的转向率设为80：20，则能够使激光l2的输出为40w。
104.此外，在以上的实施方式中，在激光吸收层p形成使第二晶圆w2与激光吸收层p的接合强度下降了的剥离改性层m1，以该剥离改性层m1为基点进行第二晶圆w2与激光吸收层p的剥离。然而，例如如图16的(a)所示，在未在激光吸收层p的面内照射激光而形成了接合强度未下降的区域(下面称作“未形成区域r3”。)的情况下，有时无法适当地进行第二晶圆w2与激光吸收层p的剥离。具体地说，例如如图16的(b)所示，在接合强度未下降的未形成区域r3中，可能会有第二晶圆w2的一部分(硅片)残留于剥离后的激光吸收层p的表面。
105.因此，在本实施方式中，期望的是形成剥离改性层m1(未剥离区域r1)，以在激光吸收层p的面内减少未形成区域r3的形成面积。具体地说，例如如图17的(a)所示那样控制剥离改性层m1的形成位置，并且增加与一个剥离改性层m1相邻的其它剥离改性层m1的数量，由此能够减少未形成区域r3。另外，例如可以如图17的(b)所示那样控制针对激光吸收层p的激光照射形状来减少未形成区域r3。即，激光照射形状例如可以为四边形。而且，通过像这样使未形成区域r3的面积减少，激光吸收层p的面内的与第二晶圆w2的接合强度下降了的区域增加，其结果是，能够适当地进行激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离。
106.此外，在以上的实施方式中，在第二晶圆w2的表面w2a按照激光吸收层p、器件层d2、表面膜f2的顺序层叠有激光吸收层p、器件层d2以及面膜f2，但也可以如图18的(a)所示那样在第二晶圆w2与激光吸收层p之间还形成有剥离促进层p2。作为剥离促进层p2，选择对于激光(co2激光)具有透过性并且与第二晶圆w2(硅)的密合性至少比与激光吸收层p(sio2)的密合性小的材料，例如氮化硅(sin)。
107.如图18的(b)所示，在进行形成有剥离促进层p2的重合晶圆t中的器件层d2的转印
时，首先，朝向第二晶圆w2的背面w2b脉冲状地照射激光l(co2激光)。此时，激光l从第二晶圆w2的背面w2b侧透过该第二晶圆w2以及剥离促进层p2，并且被激光吸收层p吸收。而且，在吸收了该激光l的激光吸收层p的内部形成剥离改性层m1。
108.在此，通过照射激光l而产生的应力通常如上述实施方式所示那样存留于激光l的照射位置(激光吸收层的内部)，并形成剥离改性层m1。然而，在如本实施方式那样形成有剥离促进层p2的情况下，剥离促进层p2与第二晶圆w2的密合性比剥离促进层p2与激光吸收层p的密合性小，因此如图18的(c)所示那样，所产生的应力透过剥离促进层p2并蓄积在剥离促进层p2与第二晶圆w2的界面。换言之，通过照射激光l而产生的应力移动到能够更稳定地滞留的剥离促进层p2与第二晶圆w2的界面并蓄积在该界面，由此剥离促进层p2与第二晶圆w2的接合强度下降。
109.而且，由于像这样剥离促进层p2与第二晶圆w2的接合强度下降，因此在之后能够适当地进行剥离促进层p2与第二晶圆w2的剥离。另外，此时，由于剥离促进层p2与第二晶圆w2的密合性低，因此，如图16所示，能够适当地抑制第二晶圆w2的一部分残留于剥离后的剥离促进层p2的表面。另外，在本实施方式中，吸收激光l的是激光吸收层p，因此能够更适当地抑制在剥离后的露出表面即第二晶圆w2的表面w2a、剥离促进层p2的表面残留损伤。
110.此外，在像这样在剥离促进层p2与第二晶圆w2的界面处适当地进行剥离的情况下，通过照射激光而产生的气体需要透过剥离促进层p2。然而，在剥离促进层p2的膜厚大的情况下，所产生的气体无法适当地透过剥离促进层p2，有时在剥离促进层p2与激光吸收层p的界面处产生剥离。因此，为了在剥离促进层p2与第二晶圆w2的界面处适当地进行剥离，优选剥离促进层p2的膜厚相对于激光吸收层p而言较薄，具体地说，例如优选剥离促进层p2的膜厚为激光吸收层p的膜厚的十分之一左右。通过像这样减小剥离促进层p2的膜厚，能够使所产生的气体适当地透过剥离促进层p2，从而能够将第二晶圆w2从剥离促进层p2剥离。
111.但是，即使在剥离促进层p2的膜厚大且在剥离促进层p2与激光吸收层p的界面处产生剥离的情况下，第二晶圆w2也经由剥离促进层p2从激光吸收层p被剥离，因此，如图16所示，第二晶圆w2的一部分不会残留于剥离后的激光吸收层p的表面。即，由此能够保护第二晶圆w2的表面w2a，抑制剥离面的粗糙。
112.此外，在上述例子中，使用与第二晶圆w2(硅)的密合性低的材料来作为剥离促进层p2，但使用于剥离促进层p2的材料不限定于此，例如也可以使用热膨胀系数与第二晶圆w2(硅)的热膨胀系数不同的材料。在该情况下，由于通过对激光吸收层p照射激光l而产生的热所引起的变形量在第二晶圆w2和剥离促进层p2中不同，由此，在第二晶圆w2与剥离促进层p2的界面产生剪切力，能够将第二晶圆w2与剥离促进层p2剥离。
113.此外，在以上的实施方式中，通过释放通过照射激光而产生的、作为剥离改性层m1而蓄积的压缩应力，来使第二晶圆w2与剥离促进层p2的剥离有进展，但由于像这样产生的应力而可能会使重合晶圆t产生翘曲。在像这样在重合晶圆t产生了翘曲的情况下，有时无法适当地进行晶圆处理。因此，为了抑制该重合晶圆t的翘曲，可以在对激光吸收层p照射激光l时从上方按压重合晶圆t。
114.例如，在重合晶圆t以变形为上凸形状的方式产生翘曲的情况下，如图19所示，可以通过按压构件200来按压重合晶圆t的中心部。具体地说，在进行第二晶圆w2的剥离时，首先，在按压构件200的按压范围即激光吸收层p的中心部预先进行激光照射加工，即、预先形
成未剥离区域r1。当形成未剥离区域r1时，接着，通过按压构件200来按压该未剥离区域r1。而且，之后，在通过按压构件200按压着未剥离区域r1的状态下，当该未剥离区域r1的形成位置到达激光吸收层p的外周侧端部时，由此开始进行第二晶圆w2的连锁剥离。此时，由于通过按压构件200压制着重合晶圆t的中心部，因此能够抑制在重合晶圆t产生翘曲。
115.此外，也可以从径向外侧朝向内侧形成未剥离区域r1。即，首先，从激光吸收层p的外周部朝向中心部形成未剥离区域r1。此时，将未剥离区域r1的开始形成位置即外周侧端部决定为从激光吸收层p的外周侧端部稍靠径向内侧的位置，不进行应力的释放。当形成未剥离区域r1时，接着，通过按压构件200来按压该未剥离区域r1。而且，之后，在通过按压构件200按压着未剥离区域r1的状态下，未剥离区域r1的形成位置到达激光吸收层p的外周侧端部。之后，通过在第二晶圆w2的径向外侧形成起点改性层m1s，开始进行连锁剥离。此时，通过按压构件200压制着重合晶圆t的中心部，因此能够抑制在重合晶圆t产生翘曲。
116.此外，由于在照射激光l时使重合晶圆t旋转，因此期望按压构件200的端部构成为与重合晶圆t一同旋转。
117.另外，例如在重合晶圆t以变形为下凸形状的方式产生翘曲的情况下，如图20所示，可以通过按压构件200来按压重合晶圆t的周缘部we。具体地说，在进行第二晶圆w2的剥离时，首先，在按压构件200的按压范围即激光吸收层p的外周部预先进行激光照射加工，即、预先形成剥离区域r2。当形成剥离区域r2时，接着，通过按压构件200来按压该剥离区域r2。而且，在之后，在通过按压构件200按压着剥离区域r2的状态下，在激光吸收层p的中心部，开始从径向内侧朝向外侧地未剥离区域r1。而且，当未剥离区域r1的形成区域到达剥离区域r2时，由此开始进行第二晶圆w2的连锁剥离。此时，由于通过按压构件200压制着重合晶圆t的外周部分，因此能够抑制在重合晶圆t产生翘曲。
118.此外，在通过以上的实施方式被处理的重合晶圆t中，如图21所示，可以在激光吸收层p与器件层d2之间设置有反射膜r。即，反射膜r形成于激光吸收层p中的、与激光l的入射面相反一侧的面。使用针对激光l的反射率高且融点高的材料、例如金属膜来作为反射膜r。此外，器件层d2是具有功能的层，与反射膜r不同。
119.在该情况下，从激光照射部110发出的激光l透过第二晶圆w2，并在激光吸收层p几乎被全部吸收，但即使存在未吸收完全的激光l，也会被反射膜r反射。其结果是，激光l不会到达器件层d2，能够可靠地抑制器件层d2受损。
120.另外，被反射膜r反射后的激光l在激光吸收层p被吸收。因而，能够使第二晶圆w2的剥离效率提高。
121.此外，在以上的实施方式中，说明了在晶圆处理系统1中进行重合晶圆t的激光剥离处理即针对第一晶圆w1的、器件层d2的转印处理的情况，但如上述那样，能够在晶圆处理系统1中进行第二晶圆w2的边缘修剪处理。下面，说明在晶圆处理系统1中进行第二晶圆w2的边缘修剪的情况。
122.首先，通过晶圆搬送装置20从载置于搬入搬出块g1的盒载置台10的盒ct中取出重合晶圆t，并经由传送装置30交接到晶圆搬送装置40，之后搬送到内部用激光照射装置70。
123.在内部用激光照射装置70中，如图22的(a)所示那样向第二晶圆w2的内部照射激光l2(yag激光)，来形成在后述的边缘修剪中作为去除周缘部we时的基点的周缘改性层m2。从周缘改性层m2起沿第二晶圆w2的厚度方向延展出裂纹c2。裂纹c2的上端部和下端部分别
到达例如第二晶圆w2的背面w2b和表面w2a。接着，通过晶圆搬送装置40将在第二晶圆w2的内部形成有周缘改性层m2的重合晶圆t搬送到界面用激光照射装置80。
124.在界面用激光照射装置80中，在重合晶圆t中，第二晶圆w2的作为去除对象的周缘部we处的、激光吸收层p与第二晶圆w2的接合强度下降。具体地说，如图22的(b)所示，向激光吸收层p照射激光l(co2激光)，在比通过内部用激光照射装置70形成的周缘改性层m2更靠径向外侧的位置形成剥离改性层m1(未剥离区域r1)。
125.此外，在形成剥离改性层m1(未剥离区域r1)时，通过旋转机构103使吸盘100(重合晶圆t)旋转，并且通过移动机构104使吸盘100沿y轴方向移动。于是，激光l被从径向内侧朝向外侧地照射于激光吸收层p，其结果是，从内侧向外侧螺旋状地照射激光l。
126.当继续形成剥离改性层m1且该剥离改性层m1的形成位置到达第二晶圆w2的端部附近、即边界ad时，如图22的(c)所示，开始进行激光吸收层p的从径向外侧朝向内侧的连锁剥离。在此，在本实施方式中，剥离改性层m1仅形成于比周缘改性层m2(裂纹c2)更靠径向外侧的位置，因此激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离仅在周缘部we、即比周缘改性层m2更靠径向外侧的位置处有进展。
127.接着，通过晶圆搬送装置40将周缘部we处的激光吸收层p与第二晶圆w2的剥离完成的重合晶圆t搬送到周缘去除装置50。
128.在周缘去除装置50中，在重合晶圆t中，如图22的(d)所示，以周缘改性层m2和裂纹c2为基点去除第二晶圆w2的周缘部we(边缘修剪)。此外，能够任意地选择周缘去除装置50的边缘修剪方法。此时，在去除周缘部we时，通过形成剥离改性层m1而使第二晶圆w2与激光吸收层p的接合强度下降了，因此能够容易地进行周缘部we的去除。
129.接着通过晶圆搬送装置40将第二晶圆w2的周缘部we被去除了的重合晶圆t搬送到清洗装置60。在清洗装置60中，进行重合晶圆t的刷洗。之后，通过晶圆搬送装置40将被实施了全部处理的重合晶圆t从清洗装置60搬出，通过晶圆搬送装置20经由传送装置30搬送到盒载置台10的盒ct。通过这样，晶圆处理系统1中的一系列的晶圆处理结束。
130.如以上那样，根据本公开所涉及的技术，在界面用激光照射装置80中能够使周缘部we处的第二晶圆w2与激光吸收层p的接合强度下降，由此，能够在周缘去除装置50中适当地进行周缘部we的去除、即边缘修剪。
131.此外，通过内部用激光照射装置70和界面用激光照射装置80对重合晶圆t进行处理的处理顺序不限定于上述实施方式，可以在通过界面用激光照射装置80进行周缘部we的剥离之后，通过内部用激光照射装置70形成周缘改性层m2。
132.应当认为，本次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。上述的实施方式可以不脱离所附的权利要求书及其主旨地以各种方式进行省略、置换、变更。
133.附图标记说明
134.d2：器件层；l：激光；m1：剥离改性层；m1s：起点改性层；p：激光吸收层；t：重合晶圆；w1：第一晶圆；w2：第二晶圆；w2a：表面；w2b：背面。