JP2021040075A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板を薄化するにあたり、薄化後の基板を支持する基板と重合させたうえで、基板の周縁部を適切に除去する。【解決手段】基板を処理する基板処理装置1であって、内部に周縁部と中央部との境界に沿って周縁改質層が形成された重合基板を保持する複数のチャック83と、複数のチャックを同時に移動させる回転テーブル81と、チャックに保持された基板Tの外側面を、基板の面方向に切削する切削部90と、チャックに保持された基板の研削面を研削する粗研削ユニット110、仕上研削ユニット120と、を有する。【選択図】図2
Description
本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
特許文献1には、2枚のウェハを接合した2層構造において一方のウェハの外周部を除去する方法が開示されている。この方法は、ウェハの一方の面側から外周縁より所定量内側の位置で外周縁に沿ってレーザ光線を照射し、ウェハの外周部を除去する。
本開示にかかる技術は、基板を薄化するにあたり、当該基板の周縁部を適切に除去する。
本開示の一態様は、基板を処理する基板処理装置であって、内部に周縁部と中央部との境界に沿って周縁改質層が形成された基板を保持する複数の保持部と、前記複数の保持部を備え、当該複数の保持部を同時に移動させるテーブルと、前記保持部に保持された基板の外側面を、当該基板の面方向に切削する切削部と、前記保持部に保持された基板の研削面を研削する研削部と、を有する。
本開示によれば、基板を薄化するにあたり、当該基板の周縁部を適切に除去することができる。
半導体デバイスの製造工程においては、表面に複数のデバイスが形成された半導体ウェハ(以下、ウェハという)に対し、当該ウェハの裏面を研削加工して、ウェハを薄化することが行われている。
通常、ウェハの周縁部は面取り加工がされているが、上述したようにウェハに研削処理を行うと、ウェハの周縁部が鋭く尖った形状(いわゆるナイフエッジ形状)になる。そうすると、ウェハの周縁部でチッピングが発生し、ウェハが損傷を被るおそれがある。そこで、研削処理前に予めウェハの周縁部を除去する、いわゆるエッジトリムが行われている。
上述した特許文献1に記載の方法では、エッジトリムを行うにあたり、ウェハの一方の面側から外周縁より所定量内側の位置で外周縁に沿ってレーザ光線を照射して、ウェハの周縁部を除去している。しかしながら、ウェハの周縁部が支持基板に接合されているため、上記方法のように単にレーザ光線を照射しただけでは、周縁部が除去されない場合がある。したがって、従来のウェハの薄化処理(特に、エッジトリム)には改善の余地がある。
本開示にかかる技術は、基板を薄化するにあたり、当該基板の周縁部を適切に除去する。以下、本実施形態にかかる基板処理装置としての加工装置を備えた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。
本実施形態では、図1に示すように第1のウェハWと第2のウェハSとが接合された、基板としての重合ウェハTに対して処理を行う。そして、第1のウェハWの周縁部Weを除去しつつ、当該第1のウェハWを薄化する。以下、第1のウェハWにおいて、第2のウェハSに接合された面を表面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に接合された面を表面Saといい、表面Saと反対側の面を裏面Sbという。
第1のウェハWは、例えばシリコン基板などの半導体ウェハであって、表面Waに複数のデバイスを含むデバイス層Dが形成されている。また、デバイス層Dにはさらに酸化膜Fw、例えばSiO2膜(TEOS膜)が形成されている。なお、第1のウェハW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。また、周縁部Weはエッジトリムにおいて除去される部分であり、例えば第1のウェハWの外端部から径方向に1mm〜5mmの範囲である。
第2のウェハSは、第1のウェハWを支持するウェハであって、例えばシリコンウェハである。第2のウェハSの表面Saには酸化膜Fs、例えばSiO2膜(TEOS膜)が形成されている。なお、第2のウェハSの表面Saの複数のデバイスが形成されている場合には、第1のウェハWと同様に表面Saにデバイス層(図示せず)が形成される。
先ず、第1の実施形態にかかるウェハ処理システム1及びウェハ処理方法について説明する。
図2に示すようにウェハ処理システム1は、搬入出ステーション2と処理ステーション3を一体に接続した構成を有している。搬入出ステーション2と処理ステーション3は、X軸負方向側から正方向側に向けて並べて配置されている。搬入出ステーション2は、例えば外部との間で複数の重合ウェハTを収容可能なカセットCtが搬入出される。処理ステーション3は、重合ウェハTに対して所望の処理を施す各種処理装置を備えている。
搬入出ステーション2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。
搬入出ステーション2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領域20が設けられている。ウェハ搬送領域20には、Y軸方向に延伸する搬送路21上を移動自在なウェハ搬送装置22が設けられている。ウェハ搬送装置22は、重合ウェハTを保持して搬送する、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10のカセットCt、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を搬送可能に構成されている。
搬入出ステーション2には、ウェハ搬送領域20のX軸正方向側において、当該ウェハ搬送領域20に隣接して、重合ウェハTを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。
処理ステーション3には、例えば3つの処理ブロックG1〜G3が設けられている。第1の処理ブロックG1、第2の処理ブロックG2、及び第3の処理ブロックG3は、X軸負方向側(搬入出ステーション2側)から正方向側にこの順で並べて配置されている。
第1の処理ブロックG1には、エッチング装置40、洗浄装置41、及びウェハ搬送装置50が設けられている。エッチング装置40は、第1の処理ブロックG1の搬入出ステーション2側において、X軸方向に2列且つ鉛直方向に3段に設けられている。すなわち、本実施形態では、エッチング装置40は6つ設けられている。洗浄装置41は、エッチング装置40のX軸正方向側において、鉛直方向に3段に積層されて設けられている。ウェハ搬送装置50は、エッチング装置40及び洗浄装置41のY軸正方向側に配置されている。なお、エッチング装置40、洗浄装置41、及びウェハ搬送装置50の数や配置はこれに限定されない。
エッチング装置40は、後述する加工装置80で研削された第1のウェハWの裏面Wbをエッチング処理する。例えば、裏面Wbに対してエッチング(薬液)を供給し、当該裏面Wbをウェットエッチングする。エッチング液には、例えばHF、HNO3、H3PO4、TMAH、Choline、KOHなどが用いられる。
洗浄装置41は、後述する加工装置80で研削された第1のウェハWの裏面Wbを洗浄する。例えば裏面Wbにブラシを当接させて、当該裏面Wbをスクラブ洗浄する。なお、裏面Wb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41は、第1のウェハWの裏面Wbと共に、第2のウェハSの裏面Sbを洗浄する構成を有していてもよい。
ウェハ搬送装置50は、重合ウェハTを保持して搬送する、2つの搬送アーム51、51を有している。各搬送アーム51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51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。ウェハ搬送装置50は、X軸方向に延伸する搬送路52上を移動自在である。そして、ウェハ搬送装置50は、トランジション装置30、第1の処理ブロックG1及び第2の処理ブロックG2の各処理装置に対して、重合ウェハTを搬送可能に構成されている。
第2の処理ブロックG2には、改質装置60及びウェハ搬送装置70が設けられている。ウェハ搬送装置70は、改質装置60のY軸負方向側に配置されている。なお、改質装置60の数や配置は本実施形態に限定されず、複数の改質装置60が積層して配置されていてもよい。
改質装置60は、第1のウェハWの内部にレーザ光を照射し、周縁改質層と分割改質層を形成する。レーザ光には、第1のウェハWに対して透過性を有する波長のレーザ光(例えば、YAGレーザ)が用いられる。なお、周縁改質層は、周縁部Weを除去する際の基点となる。分割改質層は、除去される周縁部Weを分割して小片化する際の基点となる。
ウェハ搬送装置70は、重合ウェハTを保持して搬送する、2つの搬送アーム71、71を有している。各搬送アーム71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71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。また、ウェハ搬送装置70における搬送アーム71の数も本実施形態に限定されず、任意の数の搬送アーム71を設けることができ、例えば1つでもよい。そして、第1の処理ブロックG1〜第3の処理ブロックG3の各処理装置に対して、重合ウェハTを搬送可能に構成されている。
第3の処理ブロックG3には、加工装置80が設けられている。なお、加工装置80の数や配置は本実施形態に限定されず、複数の加工装置80が任意に配置されていてもよい。
加工装置80は、回転テーブル81を有している。回転テーブル81は、回転機構(図示せず)によって、鉛直な回転中心線82を中心に回転自在に構成されている。回転テーブル81上には、重合ウェハTを吸着保持する、保持部としてのチャック83が4つ設けられている。チャック83は、回転テーブル81の回転中心線82を中心とする同一円周上に等間隔、すなわち90度毎に配置されている。4つのチャック83は、回転テーブル81が回転することにより、受渡位置A0及び加工位置A1〜A3に同時に移動可能になっている。また、4つのチャック83はそれぞれ、回転機構(図示せず)によって鉛直軸回りに同時に回転可能に構成されている。
受渡位置A0は回転テーブル81のX軸負方向側且つY軸負方向側の位置であり、第1のウェハWの受け渡しが行われる。受渡位置A0には、切削部としての切削ユニット90と、保持面洗浄部としてのチャック洗浄ユニット100が配置される。第1の加工位置A1は回転テーブル81のX軸正方向側且つY軸負方向側の位置であり、研削部としての粗研削ユニット110が配置される。第2の加工位置A2は回転テーブル81のX軸正方向側且つY軸正方向側の位置であり、研削部としての仕上研削ユニット120が配置される。第3の加工位置A3は回転テーブル81のX軸負方向側且つY軸正方向側の位置であり、基板洗浄部としてのウェハ洗浄ユニット130が配置される。
切削ユニット90では、重合ウェハTの外側面、より詳細には第1のウェハWと第2のウェハSの接合部の外側面を、重合ウェハTの面方向(水平方向)に切削する。図3に示すように切削ユニット90は、重合ウェハTの外側面を切削するブレード91を有している。ブレード91は略円板形状を有し、表面に砥粒が設けられている。ブレード91は、シャフト92を介してアーム93の先端部に支持され、回転機構(図示せず)によりシャフト92を中心軸として回転自在に構成されている。アーム93の基端部には駆動機構(図示せず)が設けられ、この駆動機構により、アーム93(ブレード91)は水平方向に移動自在に構成され、また鉛直方向に昇降自在に構成されている。
図2に示すようにチャック洗浄ユニット100では、チャック83のウェハ保持面を洗浄する。チャック洗浄ユニット100は、チャック83のウェハ保持面に洗浄液を供給するチャック洗浄ノズル101を有している。チャック洗浄ノズル101には、例えば洗浄液とガスを噴射する2流体ノズルが用いられる。チャック洗浄ノズル101は、アーム102の先端部に支持されている。アーム102の基端部には駆動機構(図示せず)が設けられ、この駆動機構により、アーム102(チャック洗浄ノズル101)は水平方向に移動自在に構成され、また鉛直方向に昇降自在に構成されている。
粗研削ユニット110では、第1のウェハWの裏面Wb(研削面)を粗研削する。粗研削ユニット110は、環状形状で回転自在な粗研削砥石(図示せず)を備えた第1の研削機構111を有している。また、第1の研削機構111は、支柱112に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。そして、チャック83に保持された第1のウェハWの裏面Wbを研削砥石に当接させた状態で、チャック83と研削砥石をそれぞれ回転させ、裏面Wbを粗研削する。
仕上研削ユニット120では、第1のウェハWの裏面Wbを仕上研削する。仕上研削ユニット120は、環状形状で回転自在な仕上研削砥石(図示せず)を備えた第2の研削機構121を有している。また、第2の研削機構121は、支柱122に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。なお、仕上研削砥石の砥粒の粒度は、粗研削砥石の砥粒の粒度より小さい。そして、チャック83に保持された第1のウェハWの裏面Wbを研削砥石に当接させた状態で、チャック83と研削砥石をそれぞれ回転させ、裏面Wbを仕上研削する。
ウェハ洗浄ユニット130では、研削後の第1のウェハWの裏面Wbを洗浄する。ウェハ洗浄ユニット130は、裏面Wbに洗浄液を供給するウェハ洗浄ノズル131を有している。ウェハ洗浄ノズル131には、例えば洗浄液とガスを噴射する2流体ノズルが用いられる。ウェハ洗浄ノズル131は、アーム132の先端部に支持されている。アーム132の基端部には駆動機構(図示せず)が設けられ、この駆動機構により、アーム132(ウェハ洗浄ノズル131)は水平方向に移動自在に構成され、また鉛直方向に昇降自在に構成されている。
また、ウェハ洗浄ユニット130は、第1のウェハWの厚みを測定する厚み測定部133を有している。厚み測定部133は、例えばアーム132に取り付けられている。厚み測定部133は、研削後の第1のウェハWの厚みの面内分布を測定する。測定された厚みの面内分布は後述の制御装置140に出力され、後に処理が行われる他の重合ウェハの研削条件(例えばステージの傾きなど)にフィードバック制御される。
以上のウェハ処理システム1には、制御装置140が設けられている。制御装置140は、例えばCPUやメモリ等を備えた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140にインストールされたものであってもよい。
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。
先ず、図5(a)に示す重合ウェハTを複数収納したカセットCtが、搬入出ステーション2のカセット載置台10に載置される。なお、図5においては、図示の煩雑さを回避するため、デバイス層Dと酸化膜Fw、Fsの図示を省略している。
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、トランジション装置30に搬送される。続けて、ウェハ搬送装置50により、トランジション装置30の重合ウェハTが取り出され、改質装置60に搬送される。改質装置60では、図5(b)に示すように第1のウェハWの内部に周縁改質層M1が形成され(図4のステップA1)、さらに分割改質層M2が形成される(図4のステップA2)。周縁改質層M1は、周縁改質層M1は、エッジトリムにおいて周縁部Weを除去の際の基点となるものである。分割改質層M2は、周縁部Weを除去するにあたり、当該周縁部Weを分割して小片化する際の基点となるものである。
改質装置60では先ず、図6及び図7に示すようにレーザヘッド(図示せず)からレーザ光L1(周縁用レーザ光L1)を照射して、第1のウェハWの周縁部Weと中央部Wcの境界に周縁改質層M1を形成する(図4のステップA1)。具体的には例えば、第1のウェハWを回転させながらレーザ光L1を照射することで、環状の周縁改質層M1を形成する。なお、第1のウェハWの内部には、周縁改質層M1からクラックC1が進展し、表面Waと裏面Wbに到達している。
次に、レーザヘッド(図示せず)からレーザ光L2(分割用レーザ光L2)を照射して、周縁改質層M1の径方向外側に分割改質層M2を形成する(図4のステップA2)。具体的には例えば、レーザヘッドを径方向に移動させながら複数点にレーザ光L2を照射することで、周縁改質層M1から径方向外側に延伸して分割改質層M2を形成する。図示の例においては、径方向に延伸するラインの分割改質層M2は8箇所に形成されているが、この分割改質層M2の数は任意である。なお、第1のウェハWの内部には、分割改質層M2からクラックC2が進展し、表面Waと裏面Wbに到達している。また、改質装置60において、レーザ光L1とレーザ光L2は、同じレーザヘッドから照射されてもよい。
次に、重合ウェハTはウェハ搬送装置70により加工装置80に搬送される。
加工装置80では先ず、図8(a)に示すように搬送アーム71から受渡位置A0のチャック83に重合ウェハTが受け渡される(図4のステップA3)。
次に、受渡位置A0において、図8(b)及び図9(a)に示すように切削ユニット90のブレード91を重合ウェハTの外側面に移動させる。そして、チャック83を回転させると共にブレード91を回転させながら、当該ブレード91を進入させて、重合ウェハTの外側面を面方向(水平方向)に切削する(図4のステップA4)。図9の例においては、ブレード91の上端は、研削後の第1のウェハWの目標裏面(図9(a)の一点鎖線)と略一致して位置し、またブレード91の下端は、酸化膜Fwに位置しているが、ブレード91の上端と下端の位置はこれに限定されるものではない。ブレード91の先端は、周縁部Weの内側端部(周縁改質層M1)のより径方向外側に位置している。そして、図5(c)及び図9(b)に示すように第1のウェハWと第2のウェハSの接合界面には、酸化膜Fwと酸化膜Fsが接合された接合領域Aaと、接合領域Aaの径方向外側の領域である未接合領域Abとが形成される。
なお、本実施形態では、未接合領域Abの内側端部は周縁改質層M1の径方向外側に形成されている。この点、本発明者らが鋭意検討したところ、未接合領域Abの内側端部と周縁改質層M1の距離が十分に小さいと、後続のステップA5において周縁部Weを適切に除去できることを確認している。
また、ステップA4において未接合領域Abを形成すると、図5(d)に示すように、周縁改質層M1を基点に第1のウェハWの周縁部Weが剥離して除去される。また、除去された周縁部Weは、分割改質層M2を基点に分割されて小片化され、より容易に除去することができる。
次に、図8(c)に示すように回転テーブル81を反時計回りに回動させて、チャック83を第1の加工位置A1に移動させる。そして、粗研削ユニット110によって第1のウェハWの裏面Wbを粗研削する(図4のステップA5)。
次に、図8(d)に示すように回転テーブル81を反時計回りに回動させて、チャック83を第2の加工位置A2に移動させる。そして、仕上研削ユニット120によって第1のウェハWの裏面Wbを仕上研削する(図4のステップA6)。そうすると、図5(e)に示すように第1のウェハWが所望の厚みに薄化される。
次に、図8(e)に示すように回転テーブル81を反時計回りに回動させて、チャック83を第3の加工位置A3に移動させる。そして、ウェハ洗浄ユニット130によって、研削後の第1のウェハWの裏面Wbを洗浄する(図4のステップA7)。
次に、第3の加工位置A3において、チャック83から搬送アーム71に重合ウェハTを受け渡し、ウェハ搬送装置70によって重合ウェハTを搬出する(図4のステップA8)。
なお、ステップA8において重合ウェハTが加工装置80から搬出されると、時計回りに回動させて、チャック83を受渡位置A0に移動させる。そして、チャック洗浄ユニット100によって、チャック83のウェハ保持面を洗浄する。
次に、重合ウェハTはウェハ搬送装置70により洗浄装置41に搬送される。洗浄装置41では、第1のウェハWの裏面Wbがスクラブ洗浄される(図4のステップA9)。
次に、重合ウェハTはウェハ搬送装置50によりエッチング装置40に搬送される。エッチング装置40では、第1のウェハWの裏面Wbがエッチング液によりウェットエッチングされる(図4のステップA10)。
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50によりトランジション装置30に搬送され、さらにウェハ搬送装置22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。
以上の第1の実施形態によれば、加工装置80が切削ユニット90を有し、ステップA4において切削ユニット90のブレード91で重合ウェハTの外側面(接合部)を面方向に切削し、未接合領域Abを形成する。そして、この未接合領域Abを形成することで、周縁改質層M1を基点に周縁部Weを適切に除去することができる。
しかも、加工装置80において未接合領域Abの形成、周縁部Weの除去、裏面Wbの研削を連続して行うことができ、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。また、切削ユニット90は加工装置80の内部に設けられているので、装置構成を簡略化することも可能となる。
また仮に、ウェハ処理システム1の外部において第1のウェハWと第2のウェハSを接合する際に、周縁部Weにボイド(エッジボイド)が残存したとしても、本実施形態のように切削ユニット90を用いて未接合領域Abを形成することで、かかるボイドを除去することも可能となる。
なお、本実施形態では、ステップA4において重合ウェハTの外側面を切削して未接合領域Abを形成した際に周縁部Weが除去されたが、ここで周縁部Weが除去されない場合には、ステップA5において裏面Wbを粗研削した際に、周縁部Weを除去してもよい。
次に、第2の実施形態にかかるウェハ処理システム200及びウェハ処理方法について説明する。
図10に示すようにウェハ処理システム200は、第1の実施形態にかかるウェハ処理システム1の加工装置80に代えて、他の構成を備えた加工装置210を有している。なお、ウェハ処理システム200の他の装置構成は、ウェハ処理システム1の装置構成と同様であるので説明を省略する。
加工装置210は、回転テーブル211、回転中心線212、及び4つのチャック213を有している。これら回転テーブル211、回転中心線212、及び4つのチャック213の構成はそれぞれ、第1の実施形態の回転テーブル81、回転中心線82、及び4つのチャック83の構成と同様である。
受渡位置A0には、洗浄ユニット220が配置される。洗浄ユニット220は、第1の実施形態のチャック洗浄ユニット100とウェハ洗浄ユニット130を兼用し、すなわちチャック213のウェハ保持面を洗浄すると共に、研削後の第1のウェハWの裏面Wbを洗浄する。洗浄ユニット220は、第1の実施形態のチャック洗浄ユニット100及びウェハ洗浄ユニット130と同様の構成であり、洗浄ノズル221、アーム222、及び厚み測定部223を有している。
第1の加工位置A1には、仕上研削ユニット230が配置される。仕上研削ユニット230は、第1の実施形態の仕上研削ユニット120と同様の構成であり、第2の研削機構231と支柱232を有している。
第2の加工位置A2には、粗研削ユニット240が配置される。粗研削ユニット240は、第1の実施形態の粗研削ユニット110と同様の構成であり、第1の研削機構241と支柱242を有している。
第3の加工位置A3には、切削ユニット250が配置される。切削ユニット250は、第1の実施形態の切削ユニット90と同様の構成であり、ブレード251、シャフト252、及びアーム253を有している。
次に、以上のように構成されたウェハ処理システム200を用いて行われるウェハ処理について説明する。
先ず、改質装置60において、周縁改質層M1の形成(図11のステップB1)、分割改質層M2の形成(図11のステップB2)が順次行われる。これらステップB1、B2はそれぞれ、第1の実施形態のステップA1、A2と同様である。
次に、加工装置210において、図12(a)に示すように搬送アーム71から受渡位置A0のチャック213に重合ウェハTが受け渡される(図11のステップB3)。
次に、図12(b)に示すように回転テーブル211を時計回りに回動させて、チャック213を第3の加工位置A3に移動させる。そして、切削ユニット250によって重合ウェハTの外側面を面方向に切削し、第1のウェハWと第2のウェハSの接合界面に未接合領域Abを形成する(図11のステップB4)。この際、周縁改質層M1を基点に第1のウェハWの周縁部Weが剥離して除去される。このステップB4は、第1の実施形態のステップA4と同様である。
なお、本実施形態においても第1の実施形態と同様に、このステップB4で周縁部Weが除去されない場合には、後述のステップA5において裏面Wbを粗研削した際に、周縁部Weを除去してもよい。
次に、図12(c)に示すように回転テーブル211を時計回りに回動させて、チャック213を第2の加工位置A2に移動させる。そして、粗研削ユニット240によって第1のウェハWの裏面Wbを粗研削する(図11のステップB5)。このステップB5は、第1の実施形態のステップA5と同様である。
次に、図12(d)に示すように回転テーブル211を時計回りに回動させて、チャック213を第1の加工位置A1に移動させる。そして、仕上研削ユニット230によって第1のウェハWの裏面Wbを仕上研削する(図11のステップB6)。このステップB6は、第1の実施形態のステップA6と同様である。
次に、図12(e)に示すように回転テーブル211を反時計回りに回動させて、チャック213を受渡位置A0に移動させる。そして、洗浄ユニット220によって、研削後の第1のウェハWの裏面Wbを洗浄する(図11のステップB7)。このステップB7は、第1の実施形態のステップA7と同様である。
次に、受渡位置A0において、チャック213から搬送アーム71に重合ウェハTを受け渡し、ウェハ搬送装置70によって重合ウェハTを搬出する(図11のステップB8)。
なお、ステップB8において重合ウェハTが加工装置80から搬出されると、洗浄ユニット220によって、チャック213のウェハ保持面を洗浄する。
次に、洗浄装置41において第1のウェハWの裏面Wbがスクラブ洗浄され(図11のステップB9)、その後、エッチング装置40において第1のウェハWの裏面Wbがウェットエッチングされる(図11のステップB10)。これらステップB9、B10はそれぞれ、第1の実施形態のステップA9、A10と同様である。
以上の第2の実施形態においても、上記実施形態と同様の効果を享受できる。すなわち、ステップB4において未接合領域Abが形成されるので、周縁改質層M1を基点に周縁部Weを適切に除去することができる。
次に、第3の実施形態にかかるウェハ処理システム300及びウェハ処理方法について説明する。
第1〜第2の実施形態では、周縁改質層M1と分割改質層M2の形成は改質装置60で行われたが、第3の実施形態では加工装置で行われる。すなわち、図13に示すようにウェハ処理システム300は、第1の実施形態にかかるウェハ処理システム1の改質装置60に代えて、アライメント装置310を有し、またウェハ処理システム1の加工装置80に代えて、他の構成を備えた加工装置320を有している。なお、ウェハ処理システム300の他の装置構成は、ウェハ処理システム1の装置構成と同様であるので説明を省略する。
アライメント装置310は、レーザ処理前の第1のウェハWの水平方向の向き及び中心位置を調節する。例えばスピンチャック(図示せず)に保持された第1のウェハWを回転させながら、検出部(図示せず)で第1のウェハWの外周部及びノッチ部を検出することで、水平方向の向き及び中心位置を調節する。すなわち、このアライメント装置310は、第1の実施形態の改質装置60が備えていたアライメント機能を奏するものである。
加工装置320は、回転テーブル321、回転中心線322、及び4つのチャック323を有している。これら回転テーブル321、回転中心線322、及び4つのチャック323の構成はそれぞれ、第1の実施形態の回転テーブル81、回転中心線82、及び4つのチャック83の構成と同様である。
受渡位置A0には、切削ユニット330と洗浄ユニット340が配置される。切削ユニット330は、第1の実施形態の切削ユニット90と同様の構成であり、ブレード331、シャフト332、及びアーム333を有している。洗浄ユニット340は、第1の実施形態のチャック洗浄ユニット100とウェハ洗浄ユニット130を兼用し、すなわちチャック323のウェハ保持面を洗浄すると共に、研削後の第1のウェハWの裏面Wbを洗浄する。洗浄ユニット340は、第1の実施形態のチャック洗浄ユニット100及びウェハ洗浄ユニット130と同様の構成であり、洗浄ノズル341、アーム342、及び厚み測定部343を有している。
第1の加工位置A1には、仕上研削ユニット350が配置される。仕上研削ユニット350は、第1の実施形態の仕上研削ユニット120と同様の構成であり、第2の研削機構351と支柱352を有している。
第2の加工位置A2には、粗研削ユニット360が配置される。粗研削ユニット360は、第1の実施形態の粗研削ユニット110と同様の構成であり、第1の研削機構361と支柱362を有している。
第3の加工位置A3には、改質部としての改質ユニット370が配置される。改質ユニット370は、レーザ光を照射するレーザヘッド371と、レーザヘッド371を水平方向に移動させる移動機構372を有している。レーザ光には、第1の実施形態の改質装置60と同様に、第1のウェハWに対して透過性を有する波長のレーザ光(例えば、YAGレーザ)が用いられる。
次に、以上のように構成されたウェハ処理システム300を用いて行われるウェハ処理について説明する。
先ず、アライメント装置310において、重合ウェハTにおける第1のウェハWの水平方向の向き及び中心位置が調節される(図14のステップC1)。
次に、加工装置320において、図15(a)に示すように搬送アーム71から受渡位置A0のチャック323に重合ウェハTが受け渡される(図14のステップC2)。
次に、受渡位置A0において、図15(b)に示すように切削ユニット330によって重合ウェハTの外側面を面方向に切削し、第1のウェハWと第2のウェハSの接合界面に未接合領域Abを形成する(図14のステップC3)。このステップC3は、第1の実施形態のステップA4と同様である。
次に、図15(c)に示すように回転テーブル321を時計回りに回動させて、チャック323を第3の加工位置A3に移動させる。そして、改質ユニット370によって第1のウェハWの内部に周縁改質層M1が形成され(図14のステップC4)、さらに分割改質層M2が形成される(図14のステップC5)。
ステップC4では、チャック323(第1のウェハW)を回転させながら、レーザヘッド371からレーザ光L1を照射することで、環状の周縁改質層M1を形成する。その後、ステップC5では、レーザヘッド371を移動させながら、当該レーザヘッド371からレーザ光L2を照射することで、周縁改質層M1から径方向外側に延伸して分割改質層M2を形成する。
次に、図15(d)に示すように回転テーブル321を時計回りに回動させて、チャック323を第2の加工位置A2に移動させる。そして、粗研削ユニット360によって第1のウェハWの裏面Wbを粗研削する(図14のステップC6)。この際、周縁改質層M1を基点に第1のウェハWの周縁部Weが剥離して除去される。また、除去された周縁部Weは、分割改質層M2を基点に分割されて小片化される。なお、このステップC6は、第1の実施形態のステップA5と同様である。
なお、本実施形態では、ステップC5で周縁改質層M1と分割改質層M2を形成すると、周縁部Weが除去される場合がある。
次に、図15(e)に示すように回転テーブル321を時計回りに回動させて、チャック323を第1の加工位置A1に移動させる。そして、仕上研削ユニット350によって第1のウェハWの裏面Wbを仕上研削する(図14のステップC7)。このステップC7は、第1の実施形態のステップA6と同様である。
次に、図15(f)に示すように回転テーブル321を反時計回りに回動させて、チャック323を受渡位置A0に移動させる。そして、洗浄ユニット340によって、研削後の第1のウェハWの裏面Wbを洗浄する(図14のステップC8)。このステップC8は、第1の実施形態のステップA7と同様である。
次に、受渡位置A0において、チャック323から搬送アーム71に重合ウェハTを受け渡し、ウェハ搬送装置70によって重合ウェハTを搬出する(図14のステップC9)。
なお、ステップC9において重合ウェハTが加工装置80から搬出されると、洗浄ユニット340によって、チャック323のウェハ保持面を洗浄する。
次に、洗浄装置41において第1のウェハWの裏面Wbがスクラブ洗浄され(図14のステップC10)、その後、エッチング装置40において第1のウェハWの裏面Wbがウェットエッチングされる(図14のステップC11)。これらステップC10、C11はそれぞれ、第1の実施形態のステップA9、A10と同様である。
以上の第3の実施形態においても、上記実施形態と同様の効果を享受できる。すなわち、ステップC3において未接合領域Abが形成されるので、周縁改質層M1を基点に周縁部Weを適切に除去することができる。
次に、第4の実施形態にかかるウェハ処理システム400及びウェハ処理方法について説明する。
図16に示すようにウェハ処理システム400は、第3の実施形態にかかるウェハ処理システム300の加工装置320に代えて、他の構成を備えた加工装置410を有している。なお、ウェハ処理システム400の他の装置構成は、ウェハ処理システム300の装置構成と同様であるので説明を省略する。
加工装置410は、回転テーブル411、回転中心線412、及び4つのチャック413を有している。これら回転テーブル411、回転中心線412、及び4つのチャック413の構成はそれぞれ、第3の実施形態の回転テーブル321、回転中心線322、及び4つのチャック323の構成と同様である。
受渡位置A0には、改質ユニット420が配置される。改質ユニット420は、第3の実施形態の改質ユニット370と同様の構成であり、レーザヘッド421と移動機構422を有している。
第1の加工位置A1には、切削ユニット430が配置される。切削ユニット430は、第3の実施形態の切削ユニット330と同様の構成であり、ブレード431、シャフト432、及びアーム433を有している。
第2の加工位置A2には、研削ユニット440が配置される。研削ユニット440は、第3の実施形態の粗研削ユニット360と仕上研削ユニット350を兼用し、第1のウェハWの裏面を研削する。研削ユニット440は、第3の実施形態の粗研削ユニット360(と仕上研削ユニット350)と同様の構成であり、研削機構441と支柱442を有している。
第3の加工位置A3には、洗浄ユニット450が配置される。洗浄ユニット450は、第3の実施形態の洗浄ユニット340と同様の構成であり、洗浄ノズル451、アーム452、及び厚み測定部453を有している。
次に、以上のように構成されたウェハ処理システム400を用いて行われるウェハ処理について説明する。
先ず、アライメント装置310において、重合ウェハTにおける第1のウェハWの水平方向の向き及び中心位置が調節される(図17のステップD1)。このステップD1は、第3の実施形態のステップC1と同様である。
次に、加工装置410において、図18(a)に示すように搬送アーム71から受渡位置A0のチャック413に重合ウェハTが受け渡される(図17のステップD2)。
次に、受渡位置A0において、図18(b)に示すように改質ユニット420によって第1のウェハWの内部に周縁改質層M1が形成され(図17のステップD3)、さらに分割改質層M2が形成される(図17のステップD4)。これらステップD3、D4は、第3の実施形態のステップC4、C5と同様である。
次に、図18(c)に示すように回転テーブル411を反時計回りに回動させて、チャック413を第1の加工位置A1に移動させる。そして、切削ユニット430によって重合ウェハTの外側面を面方向に切削し、第1のウェハWと第2のウェハSの接合界面に未接合領域Abを形成する(図17のステップD5)。この際、周縁改質層M1を基点に第1のウェハWの周縁部Weが剥離して除去される。また、除去された周縁部Weは、分割改質層M2を基点に分割されて小片化される。なお、このステップD5は、第3の実施形態のステップC6と同様である。
次に、図18(d)に示すように回転テーブル411を反時計回りに回動させて、チャック413を第2の加工位置A2に移動させる。そして、研削ユニット440によって第1のウェハWの裏面Wbを研削する(図17のステップD6)。このステップD6は、第3の実施形態のステップC6、C7と同様である。
次に、図18(e)に示すように回転テーブル411を反時計回りに回動させて、チャック413を第3の加工位置A3に移動させる。そして、洗浄ユニット450によって、研削後の第1のウェハWの裏面Wbを洗浄する(図17のステップD7)。このステップD7は、第3の実施形態のステップC8と同様である。
次に、第3の加工位置A3において、チャック413から搬送アーム71に重合ウェハTを受け渡し、ウェハ搬送装置70によって重合ウェハTを搬出する(図17のステップD8)。
なお、ステップD8において重合ウェハTが加工装置80から搬出されると、洗浄ユニット450によって、チャック413のウェハ保持面を洗浄する。
次に、洗浄装置41において第1のウェハWの裏面Wbがスクラブ洗浄され(図17のステップD9)、その後、エッチング装置40において第1のウェハWの裏面Wbがウェットエッチングされる(図17のステップD10)。これらステップD9、D10はそれぞれ、第3の実施形態のステップC10、C11と同様である。
以上の第4の実施形態においても、上記実施形態と同様の効果を享受できる。すなわち、ステップD3において未接合領域Abが形成されるので、周縁改質層M1を基点に周縁部Weを適切に除去することができる。
以上の実施形態では、回転テーブル81、211、321、411において、チャック83、213、323、413は4つ設けられていたが、この個数は上記実施形態に限定されない。またこれに伴い、研削ユニットの個数も上記実施形態に限定されず、任意に決定することができる。
以上の実施形態では、第1のウェハWの内部に周縁改質層M1を形成する際、当該周縁改質層M1から進展するクラックC1は表面Waと裏面Wbに到達したが、図19に示すように裏面Wbに到達しないようにしてもよい。以下の説明においては、第1の実施形態のウェハ処理システム1を用いた場合について説明するが、第2〜第4の実施形態のウェハ処理システム200、300、400を用いた場合も同様である。
ステップA1では、改質装置60においてレーザヘッド(図示せず)からレーザ光L1を照射して、第1のウェハWの周縁部Weと中央部Wcの境界に周縁改質層M1を形成する。この際、図19に示すように周縁改質層M1から進展するクラックC1は、表面Waには到達するが、裏面Wbには到達しないようにする。
ステップA2では、改質装置60においてレーザヘッド(図示せず)からレーザ光L2を照射して、周縁改質層M1の径方向外側に分割改質層M2を形成する。この際、図19に示すように分割改質層M2から進展するクラックC2は、表面Waと裏面Wbに到達している。
かかる場合、ステップA4(受渡位置A0)において、加工装置80の切削ユニット90によって重合ウェハTの外側面を面方向に切削し、第1のウェハWと第2のウェハSの接合界面に未接合領域Abを形成する際、周縁部Weは第1のウェハWから剥離しない。そして、その後のステップA5(第1の加工位置A1)において、粗研削ユニット110によって第1のウェハWの裏面Wbを粗研削する際、周縁部Weは剥離して除去される。
本実施形態では、ステップA4で周縁部Weが除去されないので、受渡位置A0において、除去された周縁部Weを廃棄する処理する必要がなくなる。そして、第1の加工位置A1において、周縁部Weは、第1のウェハWの研削くずと共に廃棄処理される。
なお、本実施形態では、第1の加工位置A1で周縁部Weが研削くずと共に廃棄されるため、周縁部Weはできるだけ細かく小片化されるのが好ましい。例えばステップA2において、図20に示すように周縁改質層M1から径方向外側に延伸する分割改質層M2の数を増加させると共に、周縁改質層M1の外側に環状の分割改質層M21を形成してもよい。また、図21に示すように周縁改質層M1の外側に、螺旋状の複数の分割改質層M22を形成してもよい。
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。
80 加工装置
81 回転テーブル
83 チャック
90 切削ユニット
110 粗研削ユニット
120 仕上研削ユニット
S 第2のウェハ
T 重合ウェハ
W 第1のウェハ
81 回転テーブル
83 チャック
90 切削ユニット
110 粗研削ユニット
120 仕上研削ユニット
S 第2のウェハ
T 重合ウェハ
W 第1のウェハ
Claims (18)
- 基板を処理する基板処理装置であって、
内部に周縁部と中央部との境界に沿って周縁改質層が形成された基板を保持する複数の保持部と、
前記複数の保持部を備え、当該複数の保持部を同時に移動させるテーブルと、
前記保持部に保持された基板の外側面を、当該基板の面方向に切削する切削部と、
前記保持部に保持された基板の研削面を研削する研削部と、を有する、基板処理装置。 - 前記保持部に保持された基板の内部にレーザ光を照射し、前記周縁改質層を形成する改質部を有する、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記改質部は、基板の内部において前記周縁改質層より径方向外側にレーザ光を照射し、分割改質層を形成する、請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記保持部に保持された基板の前記研削面を洗浄する基板洗浄部を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記切削部は、前記テーブルにおいて外部から基板が受け渡される位置に配置され、
前記テーブルにおいて、外部から基板が受け渡される位置と、外部に基板を搬出する位置とは異なる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記テーブルにおいて、外部から基板が受け渡される位置と、外部に基板を搬出する位置とは同じであり、
前記切削部は、前記テーブルにおいて、前記基板が受け渡される位置であって基板を搬出する位置と異なる位置に配置されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記テーブルにおいて、外部から基板が受け渡される位置と、外部に基板を搬出する位置と、前記切削部が配置される位置とはそれぞれ同じである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記テーブルにおいて、外部から基板が受け渡される位置と、外部に基板を搬出する位置と、前記切削部が配置される位置とはそれぞれ異なる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記テーブルは回転自在に構成され、
前記複数の保持部は、前記テーブルの回転中心軸を中心とする同一円周上に等間隔に配置されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 基板を処理する基板処理方法であって、
内部に周縁部と中央部との境界に沿って周縁改質層が形成された基板を保持する複数の保持部を同時に移動させるテーブルにおいて、当該保持部に保持された基板の外側面を、切削部によって基板の面方向に切削することと、
前記保持部に保持された基板の研削面を研削部によって研削することと、を有する、基板処理方法。 - 前記テーブルは、当該テーブルの回転軸周りに沿って順に配置された受渡位置、第1の加工位置、第2の加工位置、及び第3の加工位置に前記保持部を移動させ、
前記基板処理方法は、
前記受渡位置において、前記周縁改質層が形成された基板を前記保持部に受け渡すことと、
前記受渡位置において、前記切削部により基板の外側面を面方向に切削することと、
前記第1の加工位置において、前記外側面が切削された基板の前記研削面を粗研削部により粗研削することと、
前記第2の加工位置において、前記粗研削された基板の前記研削面を仕上研削部により仕上研削することと、
前記第3の加工位置において、前記仕上研削された基板の前記研削面を洗浄部により洗浄することと、を有する、請求項10に記載の基板処理方法。 - 前記切削部により基板の外側面を面方向に切削する際に、前記周縁部を除去する、請求項11に記載の基板処理方法。
- 前記粗研削部により基板の前記研削面を粗研削する際に、前記周縁部を除去する、請求項11に記載の基板処理方法。
- 前記テーブルは、当該テーブルの回転軸周りに沿って順に配置された受渡位置、第1の加工位置、第2の加工位置、及び第3の加工位置に前記保持部を移動させ、
前記基板処理方法は、
前記受渡位置において、前記周縁改質層が形成された基板を前記保持部に受け渡すことと、
前記第3の加工位置において、前記切削部により基板の外側面を面方向に切削することと、
前記第2の加工位置において、前記外側面が切削された基板の前記研削面を粗研削部により粗研削することと、
前記第1の加工位置において、前記粗研削された基板の前記研削面を仕上研削部により仕上研削することと、
前記受渡位置において、前記仕上研削された基板の前記研削面を洗浄部により洗浄することと、を有する、請求項10に記載の基板処理方法。 - 前記テーブルは、当該テーブルの回転軸周りに沿って順に配置された受渡位置、第1の加工位置、第2の加工位置、及び第3の加工位置に前記保持部を移動させ、
前記基板処理方法は、
前記受渡位置において、基板を前記保持部に受け渡すことと、
前記受渡位置において、前記切削部により基板の外側面を面方向に切削することと、
前記第3の加工位置において、改質部から基板の内部にレーザ光を照射し、前記周縁改質層を形成することと、
前記第2の加工位置において、前記外側面が切削された基板の前記研削面を粗研削部により粗研削することと、
前記第1の加工位置において、前記粗研削された基板の前記研削面を仕上研削部により仕上研削することと、
前記受渡位置において、前記仕上研削された基板の前記研削面を洗浄部により洗浄することと、を有する、請求項10に記載の基板処理方法。 - 前記テーブルは、当該テーブルの回転軸周りに沿って順に配置された受渡位置、第1の加工位置、第2の加工位置、及び第3の加工位置に前記保持部を移動させ、
前記基板処理方法は、
前記受渡位置において、基板を前記保持部に受け渡すことと、
前記受渡位置において、改質部から基板の内部にレーザ光を照射し、前記周縁改質層を形成することと、
前記第1の加工位置において、前記切削部により基板の外側面を面方向に切削することと、
前記第2の加工位置において、前記外側面が切削された基板の前記研削面を研削部により研削することと、
前記第3の加工位置において、前記研削された基板の前記研削面を洗浄部により洗浄することと、を有する、請求項10に記載の基板処理方法。 - 前記周縁改質層は、基板の前記研削面まで到達して形成される、請求項10〜16のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記周縁改質層は、基板の前記研削面まで到達しないように形成される、請求項10〜16のいずれか一項に記載の基板処理方法。
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