(57)【要約】【課題】  赤外線レーザ・ビーム・アブレーションを用いたウェハ剥離の方法及び装置を提供すること。【解決手段】        中波長赤外線を用いたレーザ・アブレーションが可能な１つ又は複数の剥離可能層を含む接合構造体を用いてハンドラ・ウェハをデバイス・ウェハに一時的に接合するための構造体及び方法が提供される。【選択図】      図１
2016525801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイス・ウェハを操作する方法であって、
デバイス・ウェハと、ハンドラ・ウェハと、前記デバイス・ウェハと前記ハンドラ・ウェハとを互いに接合する接合構造体とを含み、前記接合構造体は、伝導性材料で形成される剥離層を含む、積層構造体を準備することと、
前記ハンドラ・ウェハを通して前記接合構造体を赤外線エネルギーで照射して前記剥離層を実質的に又は完全に気化させ、前記デバイス・ウェハが、前記剥離層の前記実質的な又は完全な気化の直接的結果として前記ハンドラ・ウェハから剥離されるようにすることと、
を含み、
前記赤外線エネルギーの波長が約１．１２μｍから約５μｍまでの範囲にある、
方法。
【請求項２】
前記接合構造体を照射することが、
パルス赤外線レーザ・ビームを前記ハンドラ・ウェハの表面に向けることと、
前記パルス赤外線レーザ・ビームで前記ハンドラ・ウェハの表面全域を走査して前記接合構造体の前記剥離層を実質的に又は完全に気化させることと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記剥離層が金属材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記剥離層が炭素材料又は炭素構造体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記剥離層が、約５ｎｍから約４００ｎｍまでの範囲の厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
デバイス・ウェハと、
ハンドラ・ウェハと、
前記デバイス・ウェハと前記ハンドラ・ウェハとの間に配置され、前記デバイス・ウェハと前記ハンドラ・ウェハとを接合する接合構造体と、
を含み、
前記接合構造体は、伝導性材料で形成された剥離層を含み、前記剥離層は、前記ハンドラ・ウェハを通して赤外線レーザ・エネルギーに曝されると赤外線アブレーションによって実質的に又は完全に気化して、前記剥離層の前記赤外線アブレーションの直接的結果として前記ハンドラ・ウェハからの前記デバイス・ウェハの剥離を引き起すように構成され、
前記赤外線エネルギーの波長は、約１．１２μｍから約５μｍまでの範囲にある、
積層構造体。
【請求項７】
前記剥離層が金属材料を含む、請求項６に記載の積層構造体。
【請求項８】
前記剥離層が炭素材料又は炭素構造体を含む、請求項６に記載の積層構造体。
【請求項９】
前記剥離層が、約５ｎｍから約４００ｎｍまでの範囲の厚さを有する、請求項６に記載の積層構造体。
【請求項１０】
前記剥離層が、前記ハンドラ・ウェハの表面上に直接形成される、請求項６に記載の積層構造体。
【請求項１１】
前記接合構造体が、接着剤層をさらに含む、請求項６に記載の積層構造体。
【請求項１２】
前記接着剤層が、前記赤外線エネルギーを反射するように構成された充填剤粒子を含む、請求項１１に記載の積層構造体。
【請求項１３】
前記接合構造体と前記デバイス・ウェハとの間に配置され、前記赤外線エネルギーを前記デバイス・ウェハから遠ざけるように反射して、前記デバイス・ウェハを前記赤外線エネルギーで照射されないように保護する、反射性層をさらに含む、請求項６に記載の積層構造体。
【請求項１４】
前記ハンドラ・ウェハの表面上に形成され、前記ハンドラ・ウェハのゆがみを軽減するように構成された応力補償層をさらに含む、請求項６に記載の積層構造体。
【請求項１５】
前記応力補償層が、（ｉ）前記接合構造体と前記ハンドラ・ウェハとの間に配置されるもの、及び（ｉｉ）前記ハンドラ・ウェハの、前記接合構造体が形成される表面とは反対側の表面上に形成されるもの、のうちの少なくとも一方である、請求項１４に記載の積層構造体。
【請求項１６】
請求項６に記載の積層構造体を検査する方法であって、ヒートシンク又はコールドプレートを前記ハンドラ・ウェハに熱的に結合することと、ウェハ・レベルの検査プローブを用いて前記デバイス・ウェハを検査して、前記デバイス・ウェハ上の活性回路を電気的に検査することと、を含む方法。
【請求項１７】
デバイス・ウェハと、ハンドラ・ウェハと、前記デバイス・ウェハと前記ハンドラ・ウェハとの間に配置された接合構造体とを含む積層構造体を加工するための装置であって、前記接合構造体は、前記デバイス・ウェハと前記ハンドラ・ウェハとを接合し、前記接合構造体は、伝導性材料で形成される剥離層を含み、前記装置は、
第１の真空チャック及び第２の真空チャックを含む真空システムと、
赤外線レーザ走査システムと
を含み、
前記真空システムは、前記第１の真空チャックを介して真空吸引力を印加して、前記デバイス・ウェハが前記第１の真空チャックに接触した状態で前記積層構造体を所定位置に保持するように構成され、
前記赤外線レーザ走査システムは、パルス赤外線レーザ・ビームを前記ハンドラ・ウェハの裏面に当てて、約１．１２μｍから約５μｍまでの範囲の波長を有する赤外線エネルギーで前記剥離層を照射し、赤外線レーザ・アブレーションにより前記剥離層を実質的に又は完全に気化させ、それにより、前記剥離層の前記赤外線レーザ・アブレーションの直接的結果として前記ハンドラ・ウェハからの前記デバイス・ウェハの剥離を引き起すように構成され、
前記真空システムは、前記接合構造体の赤外線アブレーションの後で前記第２の真空チャックを前記ハンドラ・ウェハに接触するように配置し、前記第２の真空チャックを介して真空吸引力を印加して、前記デバイス・ウェハから前記ハンドラ・ウェハを引き離すように構成される、
装置。
【請求項１８】
前記赤外線レーザ走査システムが、パルス赤外線レーザ・ビームを前記ハンドラ・ウェハの前記裏面にらせん形走査パターンで当てる、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記赤外線レーザ走査システムが、パルス赤外線レーザ・ビームを前記ハンドラ・ウェハの前記裏面に、前記ハンドラ・ウェハの前記裏面を前後に横切るつづら折り形走査パターンで当てる、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記赤外線レーザ走査システムが、パルス赤外線レーザ・ビームを、パルス・レーザ・ビーム・スポットが重なった状態で当てる、請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本分野は一般にウェハ操作技術に関し、より具体的には、中波長赤外線を用いたレーザ・アブレーションが可能な１つ又は複数の剥離可能層を含む接合構造体を用いてハンドラ・ウェハをデバイス・ウェハに一時的に接合するための構造体及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハ加工の分野において、大規模集積化高密度シリコン・パッケージに対する要求の増大は、半導体ダイを非常に薄くするという結果をもたらしている。例えば、ある種の用途に関して、シリコン（Ｓｉ）ウェハは、裏面研削されて５０μｍ又はそれ以下の厚さまで研磨される。単結晶Ｓｉは非常に高い機械的強度を有するが、Ｓｉウェハ及び／又はチップは、薄くなるにつれて脆弱になることがある。また、シリコン貫通ビア（ＴＳＶ）加工、研磨、及びダイシングなどの加工ステップによって欠陥が導入されることもあり、このことが薄化されたウェハ又はチップの機械的強度をさらに低下させる。従って、薄化されたＳｉウェハの操作は、ほとんどの自動設備にとって深刻な課題を呈する。
【０００３】
デバイス・ウェハの加工を容易にするために、機械的ハンドラ・ウェハ（又はキャリア・ウェハ）が、通常、デバイス・ウェハに取り付けられ、加工中のデバイス・ウェハの機械的完全性を高める。デバイス・ウェハの加工が完了すると、ハンドラ・ウェハをデバイス・ウェハから剥離する必要がある。デバイス・ウェハを操作するための最も一般的な手法は、特別に開発された接着剤を用いてハンドラ・ウェハとデバイス・ウェハとを貼り合わせることである。加工ステップ、製品要件、及び接着剤の種類といった因子に応じて、薄化されたデバイス・ウェハを機械的ハンドラ・ウェハから剥離する又は分離するための、熱剥離、化学的溶解、機械的剥離、及びレーザ・アブレーション技術を含む様々な技術が用いられており又は提案されている。
【０００４】
典型的なレーザ支援剥離プロセスでは、ポリマー接着剤（ＵＶ（紫外）スペクトルにおけるエネルギーを十分に吸収することができる）を使用して、デバイス・ウェハをＵＶ透過性ガラス・ハンドラ・ウェハに接合する。レーザ・アブレーション・プロセスを行ってポリマー接着剤をアブレーションし、ガラス・ハンドラ・ウェハとデバイス・ウェハとの間の剥離が達成される。ＵＶレーザ・アブレーション・プロセスにおけるガラス・ハンドラの使用は、熱伝導性が不十分であること、特定の半導体加工設備と不適合であること、並びに高価格であることを含む幾つかの欠点を有する。Ｓｉウェハ・ハンドラの使用はこれらの欠点を克服する可能性があるが、シリコンはＵＶスペクトルに対して透明ではないので、これまでに開発されたＵＶレーザ剥離技術に適合しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、上記の従来技術の欠点を克服するための、赤外線レーザ・ビーム・アブレーションを用いてウェハ剥離を行う方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一般に、本発明の実施形態は、中波長赤外線を用いたレーザ・アブレーションが可能な１つ又は複数の剥離可能層を含む接合構造体を用いて、ハンドラ・ウェハをデバイス・ウェハに一時的に接合するための構造体及び方法を含む。
【０００７】
一実施形態において、デバイス・ウェハと、ハンドラ・ウェハと、デバイス・ウェハとハンドラ・ウェハを互いに接合する接合構造体とを含み、該接合構造体が、伝導性材料で形成された剥離層を含む、積層構造体を準備することによって、デバイス・ウェハを操作する方法が提供される。接合構造体は、ハンドラ・ウェハを通して赤外線エネルギーで照射されて剥離層を実質的に又は完全に気化させ、それにより、デバイス・ウェハが、剥離層の実質的な又は完全な気化の直接的結果としてハンドラ・ウェハから剥離される。赤外線エネルギーの波長は、約１．１２μｍから約５μｍまでの範囲にある。
【０００８】
本発明の別の実施形態において、積層構造体は、デバイス・ウェハと、ハンドラ・ウェハと、デバイス・ウェハとハンドラ・ウェハとの間に配置された接合構造体とを含み、該接合構造体は、デバイス・ウェハとシリコン・ウェハとを互いに接合する。接合構造体は、伝導性材料で形成された剥離層を含み、この剥離層は、ハンドラ・ウェハを通して赤外線レーザ・エネルギーに曝されると赤外線アブレーションによって実質的に又は完全に気化して、剥離層の赤外線アブレーションの直接的結果としてハンドラ・ウェハからのデバイス・ウェハの剥離を引き起すように、構成される。
【０００９】
本発明のこれら及び他の実施形態は、添付の図面と併せて読まれるべき以下の詳細な実施形態の記述の中で説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態による、半導体ウェハを加工し及び操作する方法の流れ図である。
【図２】本発明の実施形態による、デバイス・ウェハをハンドラ・ウェハに一時的に接合するための接合構造体を含む積層構造体を概略的に示す。
【図３】本発明の別の実施形態による、デバイス・ウェハをハンドラ・ウェハに一時的に接合するための接合構造体を含む積層構造体を概略的に示す。
【図４】本発明の別の実施形態による、デバイス・ウェハをハンドラ・ウェハに一時的に接合するための接合構造体を含む積層構造体を概略的に示す。
【図５】本発明の別の実施形態による、デバイス・ウェハをハンドラ・ウェハに一時的に接合するための接合構造体を含む積層構造体を概略的に示す。
【図６】本発明の別の実施形態による、デバイス・ウェハをハンドラ・ウェハに一時的に接合するための接合構造体を含む積層構造体を概略的に示す。
【図７】本発明の別の実施形態による、デバイス・ウェハをハンドラ・ウェハに一時的に接合するための接合構造体を含む積層構造体を概略的に示す。
【図８】本発明の実施形態による、ハンドラ・ウェハをデバイス・ウェハに一時的に接合するために使用され、かつ赤外線レーザ・アブレーション剥離技術を可能にする接着剤材料を形成する方法を示す。
【図９】本発明の実施形態による、中波長赤外線エネルギーを用いてデバイス・ウェハとハンドラ・ウェハとを剥離するためのレーザ剥離プロセスを行うための装置を概略的に示す。
【図１０】本発明の実施形態による、レーザ剥離プロセスを行うために図９の装置内で実装することができるレーザ走査パターンを示す。
【図１１】本発明の実施形態による、レーザ剥離プロセスを行うために図９の装置内で実装することができるレーザ走査パターンを示す。
【図１２】本発明の一実施形態による、剥離層を効果的にアブレーションするためにＩＲレーザ走査プロセス中にパルス・レーザ・ビーム・スポットを効果的に重ねる方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明の実施形態を、中波長赤外線（Ｍｉｄ−ＩＲ線）を吸収する１つ又は複数の剥離可能層を含む接合構造体を用いてハンドラ・ウェハをデバイス・ウェハに一時的に接合して、赤外線アブレーションによるウェハ剥離を達成するための構造体及び方法に関して、より詳しく説明する。例えば、図１は、本発明の実施形態による、半導体ウェハを加工し及び操作する方法の流れ図である。図１を参照すると、本方法は、剥離層を含む接合構造体を用いてハンドラ・ウェハ（又はハンドラ基板）をデバイス・ウェハに接合することによってウェハ接合プロセスを行うステップ（ステップ１０）を含む。本発明の一実施形態において、ハンドラ・ウェハは、Ｓｉハンドラ・ウェハ（又は基板）であり、これがＳｉデバイス・ウェハに接合されるが、それは、機械的Ｓｉハンドラ・ウェハの使用が、標準的なＣＭＯＳシリコン・ウェハ加工技術との適合を可能にすることによる。本発明の他の実施形態において、ハンドラ・ウェハは、ＩＲレーザ・アブレーションに用いられる赤外（ＩＲ）スペクトル内の特定の波長に対して透明又は半透明な（例えば、少なくとも５０％の透明性）ガラス又はその他の適切な材料で形成することができる。
【００１２】
さらに、本発明の実施形態による剥離層は、薄い金属層及び／又は金属粒子を伴って形成された接着剤層を含み、これは、低エネルギーのＭｉｄ−ＩＲ線を用いて実質的に又は完全にアブレーション（気化）させることが可能である、デバイス・ウェハとハンドラ・ウェハとを剥離させる剥離可能層として機能する。具体的には、一実施形態において、ハンドラ・ウェハをデバイス・ウェハに一時的に接合する接合構造体は、パルスＩＲレーザから放射されるＭｉｄ−ＩＲエネルギーを強く吸収するように構成された１つ又は複数の剥離層（例えば、薄い金属膜、金属粒子を伴う接着剤）で形成され、低いアブレーション・エネルギー閾値で高いアブレーション効率をもたらして、デバイス・ウェハからのハンドラ・ウェハの迅速な剥離を可能にする。実際に、これらの接合構造体を用いると、ＩＲレーザからのＭｉｄ−ＩＲエネルギーの超短パルスは、（接合構造体内の非常に浅い深さに制約されるが）剥離層によって容易に吸収されることができ、それにより接合構造体とハンドラ・ウェハとの界面にて剥離層の少なくとも一部分を迅速且つ効率的に気化させ、それによりデバイス・ウェハからハンドラ・ウェハを剥離させる。ハンドラ・ウェハをデバイス・ウェハに接合するための様々な構造体及び方法を、以下で図２−図８を参照しながらより詳しく説明する。
【００１３】
再び図１を参照すると、ひとたびウェハ接合プロセスが完了すると、ハンドラ・ウェハがデバイス・ウェハに取り付けられた状態で、標準的なウェハ加工ステップを行うことができる（ステップ１１）。例えば、本発明の一実施形態において、ハンドラ・ウェハは、デバイス・ウェハの活性面上に形成されたＢＥＯＬ（バック・エンド・オブ・ライン）構造体に接合される。この場合、デバイス・ウェハの裏側（非活性）面を研削／研磨してデバイス・ウェハを薄化するといった標準的なウェハ加工ステップを行うことができる。他のウェハ加工ステップとしては、デバイス・ウェハの裏面を通してデバイス・ウェハの活性面上に形成された集積回路に至る、シリコン貫通ビアを形成するステップが挙げられる。付加的な加工ステップを用いて、シリコン基板及び／又はハンドラ・ウェハ上の圧縮力又は張力によってシリコン活性ウェハ及び／又は接合対の非平担性（又はゆがみ）を最小化することを助ける薄膜（例えば、それらに限定されないが、ＳｉＯ２及び／又はＳｉ３Ｎ４）を堆積させることができる。
【００１４】
他の実施形態において、ハンドラ・ウェハが取り付けられた状態でデバイス・ウェハ（その表面上にダイシング・テープを有する）にウェハ・ダイシング・プロセスを施すことができ、その結果、個々のダイ又は複数のダイを、ダイが基板又は別の全厚ダイに組み付けられるダイ組立てプロセス又はその他のプロセスのために、一時的なハンドラ・ウェハによって保持することができ、次いで、組立て後処理又はアンダーフィル後処理といった後処理において剥離することができる。これらの加工ステップの間、当業者には容易に理解されるように、ハンドラ・ウェハは、ある程度の構造的強度及び安定性をデバイス・ウェハに付与することになる。
【００１５】
図１の例証的なプロセスにおける次のステップは、レーザ・アブレーション・ウェハ剥離プロセスを行ってデバイス・ウェハをハンドラ・ウェハから剥離することを伴う（ステップ１２）。一実施形態において、このプロセスは、中波長ＩＲエネルギーを用いてハンドラ・ウェハを通して接合構造体を照射し、接合構造体の剥離層をレーザ・アブレーションして、デバイス・ウェハを剥離するプロセスを伴う。より具体的には、一実施形態において、このプロセスは、パルスＭｉｄ−ＩＲレーザ・ビームをハンドラ・ウェハに向け、所定の走査パターンに従ってパルスＭｉｄ−ＩＲレーザ・ビームで走査して、接合構造体の剥離層をレーザ・アブレーションすることを伴う。剥離層のレーザ・アブレーションは、剥離層とデバイス・ウェハとの間の界面にて剥離層（例えば、薄い金属層及び／又は金属粒子を伴う接着剤層）の少なくとも一部分を実質的に又は完全に気化させて、ハンドラ・ウェハからのデバイス・ウェハの剥離を可能にすることを含む。本発明の一実施形態において、Ｍｉｄ−ＩＲレーザ・アブレーション・プロセスは、約１．１２μｍから約５μｍまでの範囲、より好ましくは約１．１２μｍから約３μｍまでの範囲の波長を有するＭｉｄ−ＩＲ線を放射する赤外線レーザ・ビームを用いて実施される。以下で、図９−図１２を参照しながらＭｉｄ−ＩＲレーザ・アブレーション・プロセスの様々な実施形態をさらに詳しく説明する。
【００１６】
再び図１を参照すると、ひとたびＭｉｄ−ＩＲレーザ・アブレーション・プロセスが完了してデバイス・ウェハがハンドラ・ウェハから剥離されると、剥離後洗浄プロセスを行ってデバイス・ウェハから任意の残留接着剤材料又はその他の残留物（接合構造体のアブレーションから生じる）を除去することができる（ステップ１３）。例えば、洗浄プロセスは、任意のポリマー・ベース接着剤材料を除去するための化学洗浄プロセス又は湿式洗浄プロセスを用いて行うことができる。アブレーションされた接合構造体の残留物を除去するための他の適切な方法を使用することもでき、これは当業者には既知である。
【００１７】
本発明の実施形態によるレーザ・アブレーション・プロセスの実行のためのＭｉｄ−ＩＲ線の使用は、レーザ・アブレーションへのＦａｒ−ＩＲ線（５ミクロンより長波長）の使用に比べて多くの利点を与える。例えば、Ｍｉｄ−ＩＲ線を使用するレーザ・アブレーション・プロセスは、Ｓｉ及びガラス・ハンドラの両方、並びにＭｉｄ−ＩＲ線に対して透明な材料で形成された他のハンドラに適合する。対照的に、ガラス・ハンドラはＦａｒ−ＩＲスペクトルでは不透明であり、従って、Ｆａｒ−ＩＲレーザ・アブレーション技術には利用することができない。さらに、Ｍｉｄ−ＩＲ線を使用するレーザ・アブレーション・プロセスは、半導体加工段階中に薄いハンドラ・ウェハのゆがみを防ぐために薄いハンドラ・ウェハ上に形成される応力補償層（例えば、酸化シリコン又は窒化シリコン層）に適合する。さらに、Ｆａｒ−ＩＲ線と比べると、より短いＭｉｄ−ＩＲ線の波長は、薄い剥離層内でより高い吸収率を可能にするので、剥離層の効果的なアブレーション（気化又は除去）を達成するために必要とされるアブレーション閾値は遙かに低い（例えば、１０倍低いエネルギー）。Ｆａｒ−ＩＲアブレーションに比べて、アブレーションのためにＭｉｄ−ＩＲ線を使用することの別の利点は、市販のダイシング・テープ製品がＭｉｄ−ＩＲ線に対して透明であることである。従って、レーザ・アブレーション・プロセスの際にダイシング・テープの層がデバイス・ウェハの表面上に配置されている場合、ダイシング・テープは、Ｍｉｄ−ＩＲレーザ・アブレーション・プロセス中に熱損傷を受けない。
【００１８】
図２は、本発明の実施形態による、デバイス・ウェハをハンドラ・ウェハに一時的に接合するための接合構造体を含む積層構造体を概略的に示す。より具体的には、図２は、デバイス・ウェハ２１、ハンドラ・ウェハ２２、及び接合構造体２３を含む、積層構造体２０の略側面図である。接合構造体２３は、接着剤層２４及び剥離層２５を含む。図２はさらに、ＩＲレーザ・ビームをハンドラ・ウェハ２２に放射して剥離層２５の一部分を照射し、その結果、レーザ・アブレーション領域１６を生じさせる、Ｍｉｄ−ＩＲレーザ１４を示す。
【００１９】
本発明の一実施形態において、Ｍｉｄ−ＩＲレーザ１４は、剥離層２５をレーザ・アブレーションするパルス赤外線レーザ・ビームを放射し、ここでＭｉｄ−ＩＲレーザ１４は、約１．１２μｍから約５μｍまでの範囲、より好ましくは約１．１２μｍから約３μｍまでの範囲の波長を有する中波長赤外線レーザ・ビームを放射する。ハンドラ・ウェハ２２は、シリコン・ウェハ又はガラス・ウェハとすることができ、ここでシリコン及びガラスは両方とも、１．１２μｍから約３μｍまでのＩＲ線波長に対して少なくとも約５０％透過性である。従って、ＩＲレーザ・ビームは、ハンドラ・ウェハ２２を貫通して剥離層２５を照射する。
【００２０】
本発明の一実施形態において、剥離層２５は、反応性（不活性でない）、軟質、比較的低融点を有するといった性質を有する金属材料で形成される。例えば、剥離層２５は、アルミニウム（Ａｌ）、錫（Ｓｎ）又は亜鉛（Ｚｎ）などの金属材料で形成することができる。他の実施形態においては、剥離層２５は、例えば、カーボンナノチューブ及びグラフェンなどの炭素材料で形成される。剥離層２５に使用される材料に応じて、剥離層２５は約５ナノメートルから約４００ナノメートルまでの範囲の厚さを有するように形成することができる。例えば、剥離層２５がアルミニウムなどの金属材料で形成される一実施形態において、剥離層２５は、約５ナノメートルから約２００ナノメートルまでの範囲の厚さを有するように形成することができる。剥離層２５が炭素材料で形成される実施形態において、剥離層２５は、約４００ナノメートル又はそれ以下の厚さを有するように形成することができる。
【００２１】
剥離層２５を気化させるためのＭｉｄ−ＩＲレーザ照射のアブレーション閾値（照射レベル及び照射時間）は、薄い剥離層２５の厚さ及びこれを形成するのに使用された材料のタイプに応じて変化することになる。いずれの場合にも、薄い剥離層２５は、Ｍｉｄ−ＩＲレーザ・エネルギーを実質的に吸収し（反射又は透過せず）、その結果、薄い剥離層２５のアブレーションが起こるように構成される。
【００２２】
一実施形態において、接着剤層２４は、任意の適切なポリマー接着剤材料で形成することができ、この材料は、ＩＲレーザ１４から出力されたＭｉｄ−ＩＲエネルギーを十分に吸収することができるものとすることも、十分に吸収できないものとすることもできる。接着剤層２４のＩＲ吸収能力にかかわらず、本発明の一実施形態において、剥離層２５は、Ｍｉｄ−ＩＲエネルギーを強く吸収して接合構造体２３の主剥離可能層として機能するように構成され（材料組成及び厚さにおいて）、これがＩＲレーザ・エネルギーによりアブレーションされる。剥離層２５は、レーザ・アブレーション効率を高めるので、従って、接合構造体２３のアブレーション閾値を低下させる（接着剤層のみを用いる接合構造体と比べて）。本発明の一実施形態において、剥離層２５は、Ｍｉｄ−ＩＲエネルギーに曝された剥離層２５の部分を完全に気化（アブレーション）させるのに十分な、又は、少なくとも、ハンドラ・ウェハ２２を剥離するようにハンドラ・ウェハ２２と剥離層２５との間の界面において剥離層２５の材料を完全に気化させるのに十分な、赤外線エネルギーで照射される。
【００２３】
さらに、本発明の代替的な実施形態において、接合構造体２３は、Ｍｉｄ−ＩＲエネルギーに曝された薄い剥離層２５の少なくとも部分を完全に気化（アブレーション）させるのに十分な、並びに、接着剤層２４と照射されアブレーションされる剥離層２５の部分との間の界面における接着剤層２４の少なくとも部分を気化させ、変成させ、炭化させ、又はそれ以外にアブレーションするのに十分な、Ｍｉｄ−ＩＲエネルギーで照射される。換言すれば、図２に示す接合構造体２３において、Ｍｉｄ−ＩＲレーザ１４で照射された剥離層２５の部分が加熱され気化され、薄い剥離層２５のこの加熱及びアブレーションが周囲の接着剤層２４の材料の加熱をもたらし（照射された剥離層２５と接着剤層２４の間の界面において）、これが接着剤層２４のアブレーションを引き起す。さらに、接着剤層２４を形成するのに用いられた材料のＩＲ吸収特性に応じて、接着剤層２４によるＭｉｄ−ＩＲエネルギーの吸収に起因する何らかの付加的な加熱によって接着剤層２４のアブレーションがさらに達成される。
【００２４】
本発明の一実施形態において、積層構造体２０は以下のように製作することができる。初めに、ハンドラ・ウェハ２２の表面上に剥離層２５が形成される。例えば、剥離層２５は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、又は原子層堆積（ＡＬＤ）などの標準的な技術を用いて金属材料（例えば、Ａｌ）の層を堆積させることによって形成することができる。他の実施形態においては、剥離層２５は、ハンドラ・ウェハ２２の表面上に炭素材料の層（例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン層など）を既知の技術を用いて成長させるか又はそれ以外の方法で配置することによって形成することができる。
【００２５】
次のステップは、剥離層２５の上に接着剤層２４を形成するステップを含む。接着剤層２４は、既知の材料及び堆積技術を用いて形成することができる。例えば、接着剤層２４は、任意の適切なポリマー接着剤材料、高温熱可塑性ポリイミド、ＢＣＢ、アクリル、エポキシ、又は所与の用途に適したその他の接合用接着剤材料で形成することができる。接着剤層２４は、接着剤材料を剥離層２５の上にスピン・コーティングし、この接着剤材料を熱的にベーキングして接着剤層２４を形成することによって形成することができる。その後、標準的な接合プロセスを実施して、ハンドラ・ウェハ２２（接合構造体２３を伴う）をデバイス・ウェハ２１に接合する。
【００２６】
図３は、本発明の別の実施形態による、デバイス・ウェハをハンドラ・ウェハに一時的に接合するための接合構造体を含む積層構造体を概略的に示す。より具体的には、図３は、図２の積層構造体２０に類似した積層構造体３０の略側面図であるが、但し、図３の実施形態においては保護層３２が接合構造体２３とデバイス・ウェハ２１との間に配置される点で異なる。図３に示す接着剤層２４及び剥離層２５は、図２に関して上述したものと同じ又は類似の材料で形成することができる。
【００２７】
図３の実施形態において、保護層３２は、レーザ・アブレーション・プロセス中にＭｉｄ−ＩＲレーザ１４から放射される赤外線エネルギーでデバイス・ウェハ２１が照射されないよう保護するように機能する。より具体的には、保護層３２は、入射するＭｉｄ−ＩＲレーザ・エネルギーをデバイス層２１から遠ざかるように剥離層２５に向けて後方に反射するように構成される（材料組成及び厚さにおいて）。本発明の一実施形態において、保護層３２は、チタン、クロム、金又は銅などの不活性金属材料で、Ｍｉｄ−ＩＲエネルギーを反射するのに十分な厚さ（所与のＭｉｄ−ＩＲレーザ波長にて保護層３２の表皮厚さより厚い）を有するように形成することができる。例えば、保護層３２は、Ｔｉのような金属材料で、約５０ｎｍから約５００ｎｍまでの範囲の厚さを有するように形成することができる。図３の実施形態において、レーザ・アブレーション領域１６内の剥離層２５（及び接着剤材料）の照射部分のアブレーション効率は、図３に概略的に示すように、保護層３２から後方に反射された付加的なＭｉｄ−ＩＲ照射によってさらに高められる。
【００２８】
本発明の一実施形態において、積層構造体３０は、図２に関して上述したものと類似の方法を用いて作成することができる。初めに、ハンドラ・ウェハ２２の表面上に剥離層２５が形成され、次に、図２に関して上述した材料及び技術を用いて、剥離層２５の上に接着剤層２４が形成される。次に、適切な金属材料及び既知の堆積技術を用いて、デバイス・ウェハ２１の表面上に保護層３２が形成される。その後、標準的な接合プロセスを実施して、ハンドラ・ウェハ２２（接合構造体２３を伴う）をデバイス・ウェハ２１（保護層３２を伴う）に接合し、結果としての図３に示す積層構造体が構築される。
【００２９】
図４は、本発明の別の実施形態による、デバイス・ウェハをハンドラ・ウェハに一時的に接合するための接合構造体を含む積層構造体を概略的に示す。より具体的には、図４は、図２の積層構造体２０に類似した積層構造体４０の略側面図であるが、但し、図４の実施形態においては、応力補償層４２がハンドラ・ウェハ２２の表面上に形成され、接合構造体２３とハンドラ・ウェハ２２との間に配置される点で異なる。図４に示す接着剤層２４及び剥離層２５は、図２に関して上述したものと同じ又は類似の材料で形成することができる。図４の実施形態において、応力補償層４２は、積層構造体４０を構築し、及び／又はハンドラ・ウェハ２２に取り付けられたままでデバイス・ウェハ２１を加工するために行われる半導体製造加工段階で、積層構造体４０の異なる層にかかる横応力によって生じ得る積層構造体４０のゆがみを防ぐように機能する。
【００３０】
この実施形態において、応力補償層４２は、もし該応力補償層がなければ積層構造体４０の層に加わって積層構造体４０をゆがませる可能性のある応力を反作用で相殺するように構成される（材料組成及び厚さにおいて）。さらに、応力補償層４２は、Ｍｉｄ−ＩＲエネルギーが応力補償層４２を透過して剥離層２５を照射することになるように、レーザ・アブレーション・プロセスに使用されるＭｉｄ−ＩＲレーザ線の波長に対して透明であるように構成される（材料組成及び厚さにおいて）。
【００３１】
本発明の一実施形態において、応力補償層４２は、例えば、酸化シリコン材料（例えば、ＳｉＯ２）又は窒化シリコン材料（例えば、Ｓｉ３Ｎ４）で形成することができる。応力補償層４２は、約１００ｎｍから約５０００ｎｍまでの範囲の厚さを有するように形成することが好ましく、この厚さは、使用する材料、並びに所与の用途のための積層構造体４０のゆがみを防ぐのに必要な応力反作用の量に依存することになる。一般に、シリコン基板は比較的強く、典型的にはゆがまないが、比較的薄いシリコン基板（例えば、薄化されたシリコン・デバイス・ウェハ）はゆがみ易い。他方、ガラス又はその他の材料で作成されたハンドラ・ウェハは、シリコン・ハンドラ程には強くなく、よりゆがみ易い。従って、補償層４２の実装及び組成は、例えば、ハンドラ・ウェハ２２及びデバイス・ウェハ２１の材料組成及び厚さ、並びに所与の用途に関して積層構造体４０を構築するため及びデバイス・ウェハ２１を加工するために用いられる半導体加工ステップの性質などの因子に依存することになる。
【００３２】
本発明の一実施形態において、積層構造体４０は、図２に関して上述したものと類似の方法を用いて作成することができる。初めに、ハンドラ・ウェハ２２の表面上に応力補償層４２が形成され、次いで、応力補償層４２の上に剥離層２５及び接着剤層２４が順次形成される。これらの層４２、２５及び２４は、前述のように適切な材料及び既知の技術を用いて形成される。その後、標準的な接合プロセスを実施して、ハンドラ・ウェハ２２（接合構造体２３及び応力補償層４２を伴う）をデバイス・ウェハ２１に接合し、結果としての図４に示す積層構造体が構築される。
【００３３】
図５は、本発明の別の実施形態による、デバイス・ウェハをハンドラ・ウェハに一時的に接合するための接合構造体を含む積層構造体を概略的に示す。より具体的には、図５は、図４の積層構造体４０に類似した積層構造体５０の略側面図であるが、但し、図５の実施形態においては、応力補償層４２が、接合構造体２３が形成されるハンドラ・ウェハ２２の表面とは反対側の、ハンドラ・ウェハ２２の表面の上に形成される点で異なる。図５に示す接着剤層２４、剥離層２５、及び応力補償層４２は、図４に関して上述したものと同じ又は類似の材料で形成することができる。しかし、積層構造体５０を作製するとき、初めに応力補償層４２がハンドラ・ウェハの表面上に形成され、次いで、ハンドラ・ウェハ２２の反対側の表面上に接合構造体２３が形成される。
【００３４】
図６は、本発明の別の実施形態による、デバイス・ウェハをハンドラ・ウェハに一時的に接合するための接合構造体を含む積層構造体を概略的に示す。より具体的には、図６は、図２の積層構造体２０に類似した積層構造体６０の略側面図であるが、但し、図６の実施形態においては反射性接着剤層６２が接合構造体２３の中で使用される点で異なる。より具体的には、図６の実施形態において、反射性接着剤層６２は、例えば、ＩＲ反射性粒子と予備混合されたポリマー接着剤材料で形成される。ＩＲ反射性粒子としては、金属粒子（Ａｌ、Ｃｕなど）、又はセラミック球体、及び／又は、入射Ｍｉｄ−ＩＲ線を遮断するか又はそれ以外に反射するように機能するアルミナ、窒化ホウ素、シリカなどのようなその他のタイプのナノ粒子を挙げることができる。
【００３５】
これに関して、反射性接着剤層６２は、図３の積層構造体３０の実施形態における保護層３２と類似の機能を果たす。具体的には、反射性接着剤層６２は、ＩＲ線からデバイス・ウェハ２１を保護するように機能する。さらに、反射性接着剤層６２は、反射性接着剤層６２から剥離層２５に戻るように反射される付加的なＭｉｄ−ＩＲ照射により、レーザ・アブレーション領域１６内の剥離層２５のアブレーション効率を高めるように機能し、それにより剥離層２５のアブレーション閾値を低下させる。
【００３６】
さらに、反射性接着剤層６２が金属粒子又はその他の熱伝導性材料で形成される場合、接着剤層６２の熱伝導率が大きくなる。熱伝導性接着剤層６２は、有利なことに、積層構造体６０を作製するとき及びデバイス・ウェハ２１を加工するときの様々な加工段階の間、積層構造体６０内の熱を拡散させ消散するように機能し、それにより、ハンドラ・ウェハ２２に接合されているままでデバイス・ウェハ２１の高出力検査を行うことを可能にする。反射性接着剤層６２は、例えば、図８に関して以下で説明する方法を用いて形成することができる。
【００３７】
図７は、本発明の別の実施形態による、デバイス・ウェハをハンドラ・ウェハに一時的に接合するための接合構造体を含む積層構造体を概略的に示す。より具体的には、図７は、ＩＲ吸収性接着剤層７２を用いて互いに接合されたデバイス・ウェハ２１とハンドラ・ウェハ２２とを含む積層構造体７０の略側面図である。図７の実施形態において、吸収性接着剤層７２は、接着剤材料のＩＲ吸収を強める金属ナノ粒子と予備混合されたポリマー接着剤材料で形成される。例えば、ナノ粒子はＳｎ、Ｚｎ、Ａｌ、カーボンナノチューブ若しくはグラフェン、又はそれらの組合せで形成することができる。ＩＲ吸収性接着剤層７２は、スピン・コーティング若しくはスプレー・コーティングなどの堆積コーティング・プロセス、又は当技術分野で既知の他の代替的な堆積コーティング形態（又は堆積コーティング・プロセスの任意の組合せ）で形成することができ、ここで予備混合された金属ナノ粒子を含むポリマー接着剤材料は、デバイス・ウェハ２１に接合される前のハンドラ・ウェハ２２の表面上に堆積コーティングされる。
【００３８】
図７の実施形態において、ＩＲ吸収性接着剤層７２は、図７に示すように、接着剤層７２の赤外線アブレーションにより、剥離可能層として機能する。さらに、吸収性接着剤層７２は熱伝導性材料で形成されるので、接着剤層７２の熱伝導率が増大し、これは上記の理由で有利である。他の代替的実施形態において、図６及び図７に示す接着剤層６２及び７２を、図２、図３、図４、及び図５に示す接着剤層の代りに用いることができる。
【００３９】
図８は、本発明の実施形態による、ハンドラ・ウェハをデバイス・ウェハに一時的に接合するために使用することができる、且つレーザ・アブレーション剥離技術をサポートする、接着剤材料を形成する方法を示す。接着剤材料の形成における最初のステップは、充填粒子（金属及び／又は非金属粒子）を界面活性剤（又はカップリング剤（ｃｏｕｐｌｅｒ））及び溶媒と、均一に分散した混合物が得られるまで混合することを含む（ブロック８０）。混合の方法としては、チップ型音波処理、バス型音波処理、三本ロール混合及び当技術分野で知られたその他の適切な混合技術が挙げられる。界面活性剤／カップリング剤及び溶媒材料は、充填材粒子が良好に分散することを保証し、安定な懸濁液及び均一な硬化特性を得るのに役立つ。
【００４０】
使用される充填材粒子のタイプは、一時的接合用接着剤が反射性接着剤層（例えば、図６の層６２）として用いられるか又は剥離可能層（例えば、図７の吸収性接着剤層７２）として用いられるかに応じて変わることになる。例えば、反射性層として用いられる場合、接着剤材料に含められる粒子としては、例えば、アルミナ、窒化ホウ素、シリカ、セラミック球体、又はその他の類似材料などの粒子又はナノ粒子が挙げられる。ＩＲ吸収性層として用いられる場合、接着剤材料に含められる充填材粒子としては、例えば、炭素ナノ粒子、アルミニウム・ナノ粒子、及び／又は他の金属若しくは伝導性ナノ粒子が挙げられる。さらに、使用されるカップリング剤／界面活性剤の材料のタイプは、使用される充填材粒子、溶媒材料、及び接合用接着剤材料に依存することになる。例えば、使用される溶媒は、使用される接合用接着剤（ポリマー・マトリックス）を溶解することが可能なものとすべきである。
【００４１】
次のステップは、接合用接着剤材料を充填材粒子の分散混合物に添加することを含む（ブロック８２）。接合用接着剤材料は、本明細書で説明する技術を用いて、レーザ・アブレーション可能（除去可能）であるか、高い熱伝導率を有するか、又はＩＲ反射性層として機能することができる一時的接合用接着剤の形成を可能にする充填材粒子を含むように再配合することができる、任意の市販の接合用接着剤材料（又はマトリックス材料）とすることができる。そのような接合用接着剤材料としては、高温熱可塑性ポリイミド、ＢＣＢ、アクリル、エポキシ、及びその他の適切な接着剤材料が挙げられる。
【００４２】
次に、接合用接着剤材料と充填材粒子の分散混合物とが、スピン・コーティングのための所望の粘度が得られるまで真空混合される（ブロック８４）。このプロセス（ブロック８０、８２、８４）は、接合用接着剤材料と充填材粒子との均一な混合物をもたらす。スピン・コーティング用途のための一時的接合用接着剤の目標粘度は、例えば、約１０３Ｐａ・ｓから約１０５Ｐａ・ｓまでの範囲である。その後、得られた一時的接合用接着剤材料を剥離層２５（図６）の上にスピン・コーティングするか、又はハンドラ・ウェハ２２の表面上に直接（図７）スピン・コーティングすることができ、次いで、全ての溶媒材料がベークアウトされてポリマー材料が架橋するまで、熱硬化することができる（ブロック８６）。
【００４３】
一例として、本発明の一実施形態による接着剤材料は、約１％から約３５％まで、より好ましくは約５％から約３５％までの範囲の体積充填率で熱可塑性ポリイミドに添加されるアルミニウムのナノ粒子（例えば、７０ｎｍ又はそれ以下）を含む。充填範囲は、接着剤内の特定の材料の浸透（ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ）閾値に依存する。より具体的には、例示的な一実施形態において、１０グラムの７０ｎｍアルミニウム粒子、１ｍｇのＴｒｉｔｏｎＸ−１００（市販の溶媒）、及び１０ｇのＰＧＭＥＡ（市販の界面活性剤）を均一な分散が得られるまで超音波処理する。次いで、２０ｇのＨＤ３００７（市販の接着剤（マトリックス）材料）を混合物に添加し、カウルズ・ブレード（ｃｏｗｌｓ  ｂｒａｄｅ）を備えた高剪断ミキサ内で混合する。均一な混合物が得られた後、混合物を真空ミキサ内に入れて、ＰＧＭＥＡが蒸発して所望の粘度１００００Ｐａ・ｓが得られるまで混合する。
【００４４】
図８の方法を用いて、ハンドラ・ウェハをデバイス・ウェハに一時的に接合するのに用いることができる、さらにそれ自体で（図７）又は別の剥離層と共に剥離層として機能する、熱伝導性接合用接着剤を作製することができることを認識されたい。例えば、図２、図３、図４、及び図５に示す接着剤層は、ＩＲ吸収性充填材粒子を有する熱伝導性接合用接着剤材料（図８に関して上述した方法を用いて形成され堆積される）とすることができ、金属又は炭素材料で作られた薄い伝導性剥離層と共に剥離層として用いることができる。
【００４５】
さらに、ハンドラ・ウェハをデバイス・ウェハに一時的に接合するために熱伝導性接合用接着剤を使用することはまた、デバイス・ウェハがハンドラ・ウェハに接合されている間のデバイス・ウェハのチップ（ダイ）の高出力検査のサポートを提供する。より具体的には、接合構造体の一部分として熱伝導性接着剤層を有する、例えば図２、図３、図４、図５、図６、又は図７に示すような積層構造体は、デバイス・ウェハ上のチップの高出力検査中に、デバイス・ウェハからの熱をハンドラ・ウェハへ移動させる熱伝導層として機能することができる。具体的な例として、強化された電気検査を所与の積層構造体に対して実施することができ、ここで、薄化された半導体デバイス・ウェハは、ウェハ・レベルの検査プローブを用いて検査され、その一方で、熱は、デバイス・ウェハから接合構造体及びシリコン・ハンドラ・ウェハを通して、ハンドラ・ウェハに熱的に結合されたコールドプレート又はヒートシンクへ除去される。積層構造体は、組込み自己診断（ＢＩＳＴ）手順の機械的サポートを提供し、さらに、活性チップ回路を周波数（速度）対電圧に関して並びにチップのその他の電気的検査評価に関して電気的に検査する検査プローブを用いて、全出力及び接地の供給（ｆｕｌｌ  ｐｏｗｅｒ  ａｎｄ  ｇｒｏｕｎｄ  ｄｅｌｉｖｅｒｙ）を提供することもできる。同時に、熱伝導性接着剤層を有する積層構造体は、熱が熱伝導性接着剤層及びハンドラ・ウェハを通してハンドラ・ウェハに結合されたコールドプレート又はヒートシンクへと除去／拡散される薄化されたデバイス・ウェハの代わりの側面を通じて、強化された冷却機能を提供する。
【００４６】
図９は、本発明の実施形態による、中波長赤外線エネルギーを用いてデバイス・ウェハとハンドラ・ウェハとを剥離するレーザ剥離プロセスを行うための装置を概略的に示す。具体的には、図９は、本明細書で説明したように、レーザ・アブレーション可能（除去可能）剥離層を有する例示的な接合構造体の１つを用いて一時的に接合されたハンドラ・ウェハ１０２とデバイス・ウェハ１０４とを含む積層構造体１００をレーザ走査するための装置９０を概略的に示す。一般に、装置９０は、Ｍｉｄ−ＩＲレーザ源９２と、ビーム整形器９４と、ミラー９６−１、９６−２を含むビーム・ラスタ装置９６と、真空チャック９８とを含む。装置９０の構成要素９２、９４及び９６は、特定の走査パターンを用いてパルスＩＲレーザ・ビームでハンドラ・ウェハの表面全域を走査するように構成されたレーザ走査システムの部分である。この赤外線レーザ走査システムは、例えば、出力（エネルギー密度ビーム）、走査速度、及びパルス繰返し数を、積層体１００内の接合構造体の剥離層を効果的にアブレーションするのに十分な方式で制御することによって、レーザ・アブレーション走査プロセスを制御する。ＩＲレーザ走査のパラメータは、接合構造体の枠組みに応じて変えることができる。
【００４７】
より具体的には、レーザ・ビーム源９２は約１．１２μｍから約５μｍまでの範囲、より好ましくは約１．１２μｍから約３μｍまでの範囲の波長を有するパルスＩＲレーザ・ビームを放射する。ビーム整形器９４は、レーザ源９２から放射されたＭｉｄ−ＩＲレーザ・ビームを合焦する。合焦されたレーザ・ビームは、ビーム・ラスタ装置９６へ向けられ、そこで複数の可動（回転）ミラー９６−１及び９６−２が既知の技術を用いて制御可能に作動されて、パルスＭｉｄ−ＩＲレーザ・ビームを積層構造体１００へ向け、複数の適切な走査パターンのうちの１つを用いて、ハンドラ・ウェハ１０２の表面全体をレーザ・ビームで迅速に（例えば、２０秒以内で）走査する。
【００４８】
例えば、図１０及び図１１は、本発明の実施形態による、レーザ剥離プロセスを行うために図９の装置内で実装することができるレーザ走査パターンを示す。図１０はらせん形走査パターンを示し、この場合、走査はハンドラ・ウェハの縁で開始し、ハンドラ・ウェハの外周における複数の走査パスで使用することができ、次いでハンドラ・ウェハ１０２の内側の中心に向かってらせん方向に移動する。これは、蒸気生成物が、回路ウェハに局所的な高圧力又は損傷を生じさせることなく、ハンドラ・ウェハの界面から排出されることを可能にする。さらに、図１１は、つづら折り形走査パターンを示し、この場合もまた、レーザ・ビームはウェハの外周にて走査することができ、次いで、ハンドラ・ウェハ１０２の一方の側から開始してハンドラ・ウェハ１０２の反対側へ向かうようにハンドラ・ウェハ１０２の表面を横切って前後に走査する。図１０及び図１１に示すレーザ・ビーム走査パターンは、下層に活性回路がある領域に関して、以前に走査されたハンドラ・ウェハ１０２の表面領域が一回より多く走査されないように、ハンドラ・ウェハ１０２の全表面がレーザ走査されることを可能にする。
【００４９】
換言すれば、図１０及び図１１に示す走査パターンは、以前にレーザ走査された領域が再び走査されないことを保証するものであり、その理由は、すでに剥離層が気化した領域にレーザ・ビームが向けられると、同じ領域の繰返し走査の結果としてデバイス・ウェハに損傷を与える可能性があるためである。ウェハの外周（下層に活性回路がない）に対しては、レーザの角度及び何らかのエッジ効果、又は剥離層に対するビーム接触におけるエッジ効果、反射若しくは損失に起因する非効率性に応じて、レーザ・ビームの１回又は複数回のパスが必要とされる場合もある。あるいは、剥離のために一回より多くのレーザ剥離のパスが必要とされる場合、本出願で説明するように、活性回路の損傷を避けるための保護層を使用することができる。
【００５０】
図１２は、本発明の実施形態による、レーザ剥離プロセスを行うときに剥離層を効果的にアブレーションするためにＩＲレーザ走査プロセス中にパルス・レーザ・ビーム・スポットを効果的に重ねる方法を示す。図１２に示すように、矢印Ｓで示す所与の走査方向において連続するレーザ・ビーム・スポットＬ１とＬ２とのある程度の重なりが存在するときに、より効率的なレーザ・ビーム・アブレーションが得られる。図１２に概略的に示すように、パルス・レーザ・ビーム走査を用いて、連続するレーザ・ビーム・スポットＬ１とＬ２との効果的な重なりを得るためには、レーザの走査速度を、スポット直径Ｄとパルス周波数との積の半分より小さいか又は等しくする、即ち、
【数１】
2016525801.tif 000003
とすべきである。さもなければ、レーザ・ビーム・スポットＬ１とＬ２との重なりが不十分である（又は重ならない）場合、適切に照射されない、従って十分にアブレーションされない可能性のある剥離層の領域が存在し得ることになる。
【００５１】
再び図９を参照すると、レーザ走査プロセス中、積層構造体１００は真空チャック９８上の所定位置に保持され、それにより、真空システムが真空チャック９８を介して真空吸引力を印加して、デバイス・ウェハ１０４が真空チャック９８に積層構造体１００を接触した状態で所定の位置に保持する。本発明の一実施形態において、真空チャック９８は、超音波又はメガソニック・エネルギーで振動し、レーザ走査の間及び／又は後で振動力を印加して、デバイス・ウェハ１０４からのハンドラ・ウェハ１０２の剥離を支援するように構成される。ＩＲレーザ走査が完了した後、真空システムは、第２の真空チャック（特に図示せず）をハンドラ・ウェハ１０２と接触するように配置して、第２の真空チャック１２０を介して真空吸引力を印加する。第２の真空チャックは、吊り上げ装置によって吊り上げられて、剥離されたハンドラ・ウェハ１０２をデバイス・ウェハ１０４から引き離す。ハンドラ・ウェハ１０２をデバイス・ウェハ１０４から引き離すのに必要な力は最小限であり、なぜなら、剥離層は、実質的に又は完全に気化し、これがレーザ走査アブレーション・プロセスによるデバイス・ウェハ１０４からのハンドラ・ウェハ１０２の剥離を効果的にもたらすためである。
【００５２】
その後、デバイス・ウェハ１０４を化学ステーションに移して、剥離プロセス後にデバイス・ウェハ１０４の表面上に残った残留一時的接着剤層又は他の接合構造体材料をエッチングするか又はそれ以外の方法で除去することができる。図９には示されていないが、装置９０は、剥離プロセス中に発生するデブリを除去及び捕捉し、過剰ガスを排出するための、エア・ハンドラ、ろ過／凝縮システム又は排出システムをさらに含むことができる。図９は、本明細書で説明するＩＲレーザ・アブレーション及びウェハ剥離を行うために実装され又は改造することができる標準的ウェハ加工装置の一般的な高レベル構造描写であることを理解されたい。
【００５３】
本明細書では、例証の目的で添付の図面を参照しながら実施形態を説明したが、本発明は、それらの正確な実施形態に限定されるものではないこと、及び、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱せずに、本明細書において、様々な他の変更及び修正を及ぼすことができることを理解されたい。
【符号の説明】
【００５４】
１４：Ｍｉｄ−ＩＲレーザ
１６：レーザ・アブレーション領域
２０、３０、４０、５０、６０、７０、１００：積層構造体
２１、１０４：デバイス・ウェハ
２２、１０２：ハンドラ・ウェハ
２３：接合構造体
２４：接着剤層
２５：剥離層
３２：保護層
４２：応力補償層
６２：反射性接着剤層
７２：ＩＲ吸収性接着剤層
９０：装置
９２：Ｍｉｄ−ＩＲレーザ源
９４：ビーム整形器
９６：ビーム・ラスタ機器
９６−１、９６−２：ミラー
９８：真空チャック
Ｓ：走査方向
Ｄ：スポット直径
Ｌ１、Ｌ２：レーザ・ビーム・スポット
【図１】
2016525801.tif 000004
【図２】
2016525801.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
2016525801.tif 000016
2016525801.tif 000017