JP2022184618A - 処理システム及び処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の照射により形成された改質層を基点として剥離が行われた基板において、当該基板の剥離面に残存する改質層を適切に除去する。
【解決手段】処理対象体を処理する処理システムであって、処理対象体の内部に形成された改質層を基点に分離された分離体の分離面に残存する前記改質層の位置を取得する改質層位置取得装置と、前記分離面にレーザ光を照射して当該分離面に残存する前記改質層を除去する改質層除去装置と、制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記改質層位置取得装置において、前記分離面に残存する前記改質層の位置を検知する制御を行うことと、前記改質層除去装置において、前記分離面に残存する前記改質層に対して第１のレーザ光を照射して当該改質層を除去する第１の除去処理を実行する制御を行うことと、を実行する。
【選択図】図１１

Description

本開示は、処理システム及び処理方法に関する。

特許文献１には、複数のデバイスが表面側に形成されたウェハの処理方法が開示されている。この処理方法では、レーザ光の照射によりウェハの内部に形成された改質層を基点として当該ウェハを分離して薄化した後、当該ウェハの分離面を研削して、当該分離面に残る改質層を除去する。

国際公開第２０２０／６６４９２号

本開示にかかる技術は、レーザ光の照射により形成された改質層を基点として剥離が行われた基板において、当該基板の剥離面に残存する改質層を適切に除去する。

本開示の一態様は、処理対象体を処理する処理システムであって、処理対象体の内部に形成された改質層を基点に分離された分離体の分離面に残存する前記改質層の位置を取得する改質層位置取得装置と、前記分離面にレーザ光を照射して当該分離面に残存する前記改質層を除去する改質層除去装置と、制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記改質層位置取得装置において、前記分離面に残存する前記改質層の位置を検知する制御を行うことと、前記改質層除去装置において、前記分離面に残存する前記改質層に対して第１のレーザ光を照射して当該改質層を除去する第１の除去処理を実行する制御を行うことと、を実行する。

本開示によれば、レーザ光の照射により形成された改質層を基点として剥離が行われた基板において、当該基板の剥離面に残存する改質層を適切に除去することができる。

重合ウェハの構成の概略を示す側面図である。 第１のウェハの分離後の様子を示す側面図である。 本実施形態にかかるウェハ処理システムの構成例を示す平面図である。 本実施形態にかかる改質層除去装置の構成例を示す側面図である。 本実施形態にかかる改質分離装置の構成例を示す側面図である。 本実施形態にかかるウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。 本実施形態にかかるウェハ処理の主な工程の説明図である。 第１のウェハに内部面改質層を形成する様子を示す平面図である。 第１のウェハに内部面改質層を形成する様子を示す縦断面図である。 分離直後の分離ウェハの分離面の様子を示す縦断面図である。 本実施形態にかかる改質層の除去の様子を示す説明図である。 他の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。 他の実施形態にかかる改質層の除去の様子を示す説明図である。 他の実施形態にかかる改質層の除去の様子を示す説明図である。 他の実施形態にかかる改質層の除去の様子を示す説明図である。 他の実施形態にかかる改質層の除去の様子を示す説明図である。 他の実施形態にかかる改質層の除去の様子を示す説明図である。 他の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程の説明図である。

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、当該ウェハを薄化することが行われている。ウェハの薄化方法は種々あるが、例えばウェハの裏面に研削砥石を当接させて研削する方法や、特許文献１に開示したようにウェハの内部にレーザ光を照射することで形成した改質層（アモルファス層）を基点として分離する方法などがある。

ここで、ウェハの薄化が改質層を基点とした分離により行われた場合、当該ウェハの分離面には改質層が残存する場合がある。このように分離面に残存した改質層は、製造工程の後工程において不具合発生の原因となるおそれがあるため、後工程における処理に先立って除去しておくことが重要になる。分離面に残存する改質層の除去手法としては、例えば特許文献１にも開示されるように、改質層が残存する分離面に研削処理を施することが挙げられる。

しかしながら、このように分離面の研削により改質層の除去を行う場合、例えば結晶構造の違い等の種々の要因に起因して当該改質層が研削処理における研削抵抗増加の原因となり、これにより研削処理によっては適切に改質層が除去できないおそれがある。そして、このように改質層が研削抵抗増加の原因となることについては特許文献１に何ら開示も示唆もなく、したがって、従来の改質層の除去手法には改善の余地がある。

本開示にかかる技術は上記事情に鑑みてなされたものであり、レーザ光の照射により形成された改質層を基点として剥離が行われた基板において、当該基板の剥離面に残存する改質層を適切に除去する。以下、本実施形態にかかる処理システムとしてのウェハ処理システム、及び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と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と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。

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って、表面Ｗａ側に複数のデバイスを含むデバイス層Ｄｖが形成されている。また、第１のウェハＷの表面Ｗａ側には、さらに表面膜Ｆｗが形成され、当該表面膜Ｆｗが第２のウェハＳの表面膜Ｆｓと接合されている。表面膜Ｆｗ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。また、第１のウェハＷの周縁部は面取り加工がされており、周縁部の断面はその先端に向かって厚みが小さくなっている。

第２のウェハＳは、例えば第１のウェハＷを支持するウェハである。第２のウェハＳの表面Ｓａには表面膜Ｆｓが形成されている。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。また、第２のウェハＳは、第１のウェハＷのデバイス層Ｄｖを保護する保護材（サポートウェハ）として機能する。なお、第２のウェハＳはサポートウェハである必要はなく、第１のウェハＷと同様に図示しないデバイス層が形成されたデバイスウェハであってもよい。

なお、以降の説明に用いる図面においては、図示の煩雑さを回避するため、デバイス層Ｄｖと表面膜Ｆｗ、Ｆｓの図示を省略する場合がある。

また、本実施形態の後述のウェハ処理システム１では、図２に示すように重合ウェハＴにおける第１のウェハＷを分離して薄化する。以下の説明においては、分離された表面Ｗａ側の第１のウェハＷを第１の分離ウェハＷ１といい、分離された裏面Ｗｂ側の第１のウェハＷを第２の分離ウェハＷ２という。なお、第１の分離ウェハＷ１は第２のウェハＳに支持された状態の第１のウェハＷを指し、第２のウェハＳを含めて第１の分離ウェハＷ１という場合がある。また、第１の分離ウェハＷ１及び第２の分離ウェハＷ２における分離された側の面を、それぞれ分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａという場合がある。

なお、以下の実施形態においては、重合基板が本開示の技術に係る「処理対象体」、分離ウェハＷ１、Ｗ２が本開示の技術に係る「分離体」にそれぞれ相当する。

図３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軸正方向側から負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、複数の第１の分離ウェハＷ１、複数の第２の分離ウェハＷ２をそれぞれ収容可能なカセットＣｔ、Ｃｗ１、Ｃｗ２がそれぞれ搬入出される。処理ステーション３は、重合ウェハＴ、分離ウェハＷ１、Ｗ２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、Ｃｗ１、Ｃｗ２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、Ｃｗ１、Ｃｗ２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軸負方向側において、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、分離ウェハＷ１、Ｗ２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（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸回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。

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とウェハ搬送領域３０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軸正方向側（搬入出ステーション２側）から負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はウェハ搬送領域３０のＸ軸正方向側に配置され、第２の処理ブロックＧ２と第３の処理ブロックＧ３はそれぞれウェハ搬送領域３０のＹ軸正方向側に配置されている。

ウェハ搬送領域３０には、Ｘ軸方向に延伸する搬送路３１上を移動自在な、ウェハ搬送装置３２が設けられている。ウェハ搬送装置３２は、処理ブロックＧ１～Ｇ３の各処理装置に対して、重合ウェハＴ、分離ウェハＷ１、Ｗ２を搬送可能に構成されている。また、ウェハ搬送装置３２は、重合ウェハＴ、分離ウェハＷ１、Ｗ２を保持して搬送する、２つの搬送アーム３３、３３を有している。各搬送アーム３３は、多関節のアーム部材３４に支持され、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸回りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム３３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。

第１の処理ブロックＧ１には、２つのウェットエッチング装置４０、４０、２つの洗浄装置５０、５０、バッファ装置６０、及び改質分離装置７０が設けられている。ウェットエッチング装置４０、洗浄装置５０及びバッファ装置６０は、Ｙ軸正方向側から負方向側にこの順で並べて配置されている。２つのウェットエッチング装置４０、４０は積層して配置されている。２つの洗浄装置５０、５０は積層して配置されている。また、バッファ装置６０及び改質分離装置７０は積層して配置されている。

第２の処理ブロックＧ２には、反転装置８０と改質層除去装置９０が、上方からこの順で積層して設けられている。

第３の処理ブロックＧ３には、加工装置１００が設けられている。

２つのウェットエッチング装置４０はそれぞれ、加工装置１００で研削された分離ウェハＷ１、Ｗ２のそれぞれの分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａをエッチング処理する。例えば、分離ウェハＷ１、Ｗ２のそれぞれの分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに対して薬液（エッチング液）を供給する。なお、薬液には、例えばＨＦ、ＨＮＯ_３、Ｈ_３ＰＯ_４、ＴＭＡＨ、Ｃｈｏｌｉｎｅ、ＫＯＨなどが用いられる。

２つの洗浄装置５０はそれぞれ、加工装置１００で研削された分離ウェハＷ１、Ｗ２のそれぞれの分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａを洗浄する。例えば分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａにブラシを当接させて、当該分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａをスクラブ洗浄する。なお、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの洗浄には、加圧された洗浄液を用いてもよい。

バッファ装置６０は、ウェハ搬送領域２０からウェハ搬送領域３０に受け渡される処理前の重合ウェハＴを一時的に保持する。またバッファ装置６０は、例えばチャック（図示せず）に保持された重合ウェハＴを回転させながら、検出部（図示せず）で第１のウェハＷのノッチ部の位置を検出することで、当該ノッチ部の位置を調節して重合ウェハＴの水平方向の向きを調節可能に構成されてもよい。また更にバッファ装置６０は、後述するように改質分離装置７０で分離された分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａを撮像して表面状態を検出可能に構成されていてもよい。かかる場合、バッファ装置６０は本開示の技術に係る改質層位置取得装置として機能する。

分離装置としての改質分離装置７０は、第１のウェハＷの内部にレーザ光を照射して後述する内部面改質層を形成し、さらに当該内部面改質層を基点に、第１のウェハＷを第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２に分離する。

改質分離装置７０は、図４に示すように第１のウェハＷが上側であって第２のウェハＳが下側に配置された状態で、重合ウェハＴを保持するチャック７１を有している。チャック７１は、移動部７２によってＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に移動可能に構成されている。移動部７２は、一例として精密ＸＹステージで構成されている。また、チャック７１は、回転部７３によって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。

チャック７１の上方には、第１のウェハＷの内部にレーザ光を照射する、レーザヘッド７４が設けられている。レーザヘッド７４は、レーザ光発振器（図示せず）から発振された高周波のパルス状のレーザ光であって、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）を、第１のウェハＷの内部の所望位置に照射する。これによって、第１のウェハＷの内部においてレーザ光が集光した部分が改質して、内部面改質層が形成される。レーザヘッド７４は、移動部７５によってＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に移動可能に構成されている。移動部７５は、一例として精密ＸＹステージで構成されている。またレーザヘッド７４は、昇降部７６によってＺ軸方向に移動可能に構成されている。

また、チャック７１の上方には、第１のウェハＷの裏面Ｗｂを吸着保持する吸着パッド７７が設けられている。吸着パッド７７は、回転部７８によって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。また吸着パッド７７は、昇降部７９によってＺ軸方向に移動可能に構成されている。

また改質分離装置７０は、例えばチャック７１に保持された重合ウェハＴを例えばＣＣＤカメラ等の撮像機構（図示せず）で撮像することで、第１のウェハＷの内部に形成された内部面改質層の位置、又は分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面に残存する内部面改質層の位置を取得可能に構成されてもよい。

反転装置８０は、改質分離装置７０で分離された第２の分離ウェハＷ２の表裏面を反転させる。なお、反転装置８０の構成は任意である。

２つの改質層除去装置９０はそれぞれ、改質分離装置７０で分離された分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａにレーザ光を照射し、当該分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する後述の内部面改質層を、加工装置１００における研削処理に先立って除去する。

改質層除去装置９０は、図５に示すように分離面Ｗ１ａが上側であって第２のウェハＳの裏面Ｓｂが下側に配置された状態で、第１の分離ウェハＷ１を保持するチャック９１を有している。チャック９１は、移動部９２によってＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に移動可能に構成されている。移動部９２は、一例として精密ＸＹステージで構成されている。また、チャック９１は、回転部９３によって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。なお、改質層除去装置９０において第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａに残存する改質層の除去を行う場合においては、チャック９１は、分離面Ｗ２ａが上側であって第１のウェハＷの裏面Ｗｂが下側に配置された状態で、第２の分離ウェハＷ２を保持する。

チャック９１の上方には、分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａにレーザ光を照射する、レーザヘッド９４が設けられている。レーザヘッド９４は、レーザ光発振器（図示せず）から発振された高周波のパルス状のレーザ光（例えばピコ秒レーザやフェムト秒レーザ等の超短パルスレーザ）を、分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの所望位置（改質層の残存位置）に照射する。これによって、分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａにおいてレーザ光が集光した部分に残存する改質層をアブレーション加工により除去する。レーザヘッド９４は、移動部９５によってＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に移動可能に構成されるとともに、例えばガルバノスキャナ等により分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに対するレーザ光の照射位置を任意に調整可能に構成されている。移動部９５は、一例として精密ＸＹステージで構成されている。またレーザヘッド９４は、昇降部９６によってＺ軸方向に移動可能に構成されている。

またレーザヘッド９４は、図示しない空間光変調器を更に有していてもよい。空間光変調器は、レーザ光を変調して出力する。具体的に空間光変調器は、レーザ光の焦点位置や位相を制御することができ、照射されるレーザ光の形状や数（分岐数）を調整することができる。この時、分岐して照射されたレーザ光は、それぞれの分岐毎に出力等を調整可能に構成される。なお、空間光変調器としては、例えばＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｉｌｉｃｏｎ）が選択できる。

また、改質層除去装置９０は、分離された第１のウェハＷ（分離ウェハＷ１、Ｗ２）の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａを撮像して表面状態を検知する撮像機構９７を有する。撮像機構９７としては、例えばＣＣＤカメラ等を採用できる。そして、撮像機構９７による撮像結果から得られる分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの表面状態により、例えば当該分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層の位置や、後述する当該分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの変位量等を取得できる。

図３に示すように加工装置１００は、第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａと第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａをそれぞれ研削する。加工装置１００は、回転テーブル１１０、第１の研削ユニット１２０、及び第２の研削ユニット１３０を有している。

回転テーブル１１０は、回転機構（図示せず）によって、鉛直な回転中心線１１１を中心に回転自在に構成されている。回転テーブル１１０上には、分離ウェハＷ１、Ｗ２を吸着保持する、チャック１１２が４つ設けられている。チャック１１２は、回転テーブル１１０と同一円周上に均等、すなわち９０度毎に配置されている。４つのチャック１１２は、回転テーブル１１０が回転することにより、受渡位置Ａ１、Ａ２及び加工位置Ｂ１、Ｂ２に移動可能になっている。なお、それぞれのチャック１１２はチャックベース（図示せず）に保持され、回転機構（図示せず）によって回転可能に構成されている。

本実施形態では、第１の受渡位置Ａ１は回転テーブル１１０のＸ軸負方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、第１の分離ウェハＷ１の受け渡しが行われる。第２の受渡位置Ａ２は回転テーブル１１０のＸ軸正方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、第２の分離ウェハＷ２の受け渡しが行われる。第１の加工位置Ｂ１は回転テーブル１１０のＸ軸正方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、第１の研削ユニット１２０が配置される。第２の加工位置Ｂ２は回転テーブル１１０のＸ軸負方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、第２の研削ユニット１３０が配置される。

第１の研削ユニット１２０では、第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａを研削する。第１の研削ユニット１２０は、環状形状で回転自在な研削砥石（図示せず）を備えた第１の研削部１２１を有している。また、第１の研削部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。そして、チャック１１２に保持された第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａを研削砥石に当接させた状態で、チャック１１２と研削砥石をそれぞれ回転させ、さらに研削砥石を下降させることによって、第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａを研削する。これにより、当該第１の分離ウェハＷ１の厚みを予め設定された厚みまで減少させるとともに、当該第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａを平坦化する。

第２の研削ユニット１３０では、第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａを研削する。第２の研削ユニット１３０は、環状形状で回転自在な研削砥石（図示せず）を備えた第２の研削部１３１を有している。また、第２の研削部１３１は、支柱１３２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１１２に保持された第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａを研削砥石に当接させた状態で、チャック１１２と研削砥石をそれぞれ回転させ、さらに研削砥石を下降させることによって、第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａを研削する。これにより、当該第２の分離ウェハＷ２の厚みを予め設定された厚みまで減少させるとともに、当該第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａを平坦化する。

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に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御装置１４０にインストールされたものであってもよい。また、上記記憶媒体は、一時的なものであっても非一時的な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、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、複数の重合ウェハＴを収納したカセット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。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、バッファ装置６０に搬送される。バッファ装置６０では、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の水平方向の向きが調節されてもよい。

次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２により改質分離装置７０に搬送される。改質分離装置７０では、図７（ａ）に示すように第１のウェハＷの内部に内部面改質層Ｍ１が形成される（図６のステップＰ１）。内部面改質層Ｍ１は、第１のウェハＷを第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２に分離する際の基点となるものである。

具体的には、図８に示すように回転部７３によりチャック７１（重合ウェハＴ）を回転させると共に、重合ウェハＴとレーザヘッド７４と相対的に水平方向に移動させて、複数の内部面改質層Ｍ１を断面視において例えば螺旋状に第１のウェハＷの内部に形成する。これら複数の内部面改質層Ｍ１は第１のウェハＷの内部において同じ高さに形成する。そうすると、第１のウェハＷの内部面全面に内部面改質層Ｍ１が形成される。ここで、内部面改質層Ｍ１は、周方向間隔Ｐ（パルスピッチ）、径方向間隔Ｑ（インデックスピッチ）で形成される。かかる周方向間隔Ｐ（パルスピッチ）及び径方向間隔Ｑ（インデックスピッチ）は途中で変更してもよく、すなわち第１のウェハＷの外周と内周において周方向間隔Ｐ（パルスピッチ）及び／又は径方向間隔Ｑ（インデックスピッチ）が異なっていてもよい。

なお、図８中において破線矢印は第１のウェハＷに対するレーザヘッド７４の位置（レーザ光Ｌの照射位置）の移動の軌跡、第１のウェハＷの面内における白抜き丸は形成された内部面改質層Ｍ１、をそれぞれ示している。

内部面改質層Ｍ１は、図９に示すようにレーザヘッド７４から第１のウェハＷの内部にレーザ光Ｌを照射して形成する。内部面改質層Ｍ１の下端は、加工装置１００における研削後の第１のウェハＷの目標表面（図９中の点線）より上方に位置している。また、内部面改質層Ｍ１からは面方向にクラックＣ１が進展する。

内部面改質層Ｍ１を第１のウェハＷの内部に形成すると、続いて、図７（ｂ）に示すように内部面改質層Ｍ１を基点に、第１のウェハＷを第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２に分離する（図６のステップＰ２）。具体的には、改質分離装置７０において第１のウェハＷの裏面Ｗｂを、吸着パッド７７で吸着保持する。その後、吸着パッド７７を上昇させて、第１の分離ウェハＷ１から第２の分離ウェハＷ２を分離する。この際、吸着パッド７７を回転させて、内部面改質層Ｍ１を境界に第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２が縁切りしても良い。

なお、第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａと第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａにはそれぞれ、図７（ｂ）及び図１０に示すように内部面改質層Ｍ１が残存している。

ここで、加工装置１００においては分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの研削処理が行われるが、このように分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに内部面改質層Ｍ１が残存している場合、当該内部面改質層Ｍ１が研削処理における研削抵抗上昇の原因となり、適切に研削処理を実行できないおそれがある。
また、図８及び図９に示したように、レーザ光Ｌが照射された後の第１のウェハＷの面内には、レーザ光Ｌが直接的に照射された改質（アモルファス）部分と、レーザ光が照射されていない非改質（単結晶）部分とが混在している。そうすると、当該改質部分と非改質部分とでは結晶構造の違いから研削抵抗値に差が生じ、かかる観点からも研削処理を適切に実行できないおそれがある。

そこで本実施形態にかかるウェハ処理システム１においては、加工装置１００における研削処理に先立ち、このように分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１を除去する。具体的には、除去対象の内部面改質層Ｍ１に対して超短パルスレーザ（例えばピコ秒レーザやフェムト秒レーザ）を照射することで、アブレーション加工により内部面改質層Ｍ１を除去する。

第１のウェハＷが第１の分離ウェハＷ１及び第２の分離ウェハＷ２に分離されると、次に、第１の分離ウェハＷ１がウェハ搬送装置３２により改質層除去装置９０に搬送される。改質層除去装置９０では、まず、第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａを撮像し、分離面Ｗ１ａにおける内部面改質層Ｍ１の残存位置を検出する（図６のステップＰ３）。この時、チャック９１を回転させて第１の分離ウェハＷ１の水平方向の向きが調節されてもよい。

ステップＰ３と並行して、第２の分離ウェハＷ２はウェハ搬送装置３２により反転装置８０に搬送される。反転装置８０では、第２の分離ウェハＷ２の表裏面が反転される（図６のステップＰ４）。

表裏面が反転された第２の分離ウェハＷ２は、ウェハ搬送装置３２により改質層除去装置９０に搬送される。改質層除去装置９０では、まず、第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａを撮像し、分離面Ｗ２ａにおける内部面改質層Ｍ１の残存位置を検出する（図６のステップＰ５）。この時、チャック９１を回転させて第２の分離ウェハＷ２の水平方向の向きが調節されてもよい。

なお、本実施形態においては、ステップＰ３、Ｐ５に示したように撮像機構９７による分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの撮像結果に基づいて、内部面改質層Ｍ１の残存位置を検出したが、内部面改質層Ｍ１の残存位置は任意の方法により取得することができる。具体的には、例えば分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａを撮像することに代え、分離前の第１のウェハＷの裏面Ｗｂを撮像することにより、内部面改質層Ｍ１の形成位置を検出してもよい。また例えば、撮像機構９７による撮像に代え、改質分離装置７０における処理レシピ（内部面改質層Ｍ１の形成条件）に基づいて、内部面改質層Ｍ１の形成位置を予測により取得してもよい。
また、内部面改質層Ｍ１の残存位置の検出位置も改質層除去装置９０には限定されず、改質分離装置７０や反転装置８０、又はバッファ装置６０で残存位置の検出を行ってもよいし、独立した改質層位置取得装置（図示せず）をウェハ処理システム１に配置してもよい。

分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの撮像が行われると、次に、図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示すように分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１を除去する（図６のステップＰ６）。具体的には、図１１に示すように分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１に向けてレーザ光Ｌを照射することで、当該内部面改質層Ｍ１をアブレーション加工により除去する。

ここで、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１の除去をレーザ光の照射により行った場合、当該レーザ光の照射により新たに改質層（ダメージ層）が形成され、当該新たに形成された改質層により、加工装置１００における研削処理を適切に実行できなくなるおそれがある。このため、本実施形態においてはこのように内部面改質層Ｍ１を除去するために照射するレーザ光により新たな改質層が形成されることを抑制するため、当該レーザ光の照射条件を、新たな改質層が形成されないように、又は形成されたとしても研削処理により適切に除去できるように、熱影響の小さな加工条件でレーザ光の照射を行う。

また、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに新たな改質層を形成することなく、残存する内部面改質層Ｍ１を適切に除去するため、改質層除去装置９０においては、上述の熱影響の小さな加工条件によるレーザ光Ｌの照射を、所望の内部面改質層Ｍ１の除去量が得られるまで繰り返し実行してもよい。

なお、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１（アモルファス層）においては、ステップＰ１における内部面改質層Ｍ１の形成時におけるレーザ光の照射条件（例えばレーザ光の周波数や出力等）の変更等に伴い、当該内部面改質層Ｍ１における結晶構造が変化することが考えられる。そして、このように内部面改質層Ｍ１における結晶構造が変化した場合、これにより当該内部面改質層Ｍ１の除去に要するレーザ光の照射条件が変化するおそれがある。

そこでステップＰ６の内部面改質層Ｍ１の除去においては、ステップＰ１の内部面改質層Ｍ１の形成時におけるレーザ光の照射条件に追従して、レーザヘッド７４からのレーザ光の照射条件を変更してもよい。換言すれば、内部面改質層Ｍ１の形成時におけるレーザ光の照射条件を、内部面改質層Ｍ１の除去時におけるレーザ光の照射条件にフィードフォワードし、当該内部面改質層Ｍ１の除去処理におけるレーザ光の照射条件を変更してもよい。

実施の形態にかかる改質層除去処理は、以上のようにして行われる。次に、改質層の除去処理が施された第１の分離ウェハＷ１はウェハ搬送装置３２により加工装置１００に搬送され、第１の受渡位置Ａ１のチャック１１２に受け渡される。また同時に、第２の分離ウェハＷ２は反転装置８０において反転された後、ウェハ搬送装置３２により加工装置１００に搬送され、第２の受渡位置Ａ２のチャック１１２に受け渡される。

次に、回転テーブル１１０を鉛直軸回りに１８０°回転させて、第１の分離ウェハＷ１を第１の加工位置Ｂ１に移動させ、第２の分離ウェハＷ２を第２の加工位置Ｂ２に移動させる。

次に、第１の加工位置Ｂ１において第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａを研削し、図７（ｅ）及び図１１（ｃ）に示すように、当該分離面Ｗ１ａを平坦化するとともに、第１の分離ウェハＷ１の厚みを目標厚みまで減少させる（図６のステップＰ７）。同時に、第２の加工位置Ｂ２において第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａを研削し、当該分離面Ｗ２ａを平坦化する。
本実施形態によれば、ステップＰ６の改質層除去処理により、分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存していた内部面改質層Ｍ１が除去されている。これにより、残存する内部面改質層Ｍ１に起因する研削抵抗の増加が抑制され、研削ユニット１２０、１３０による分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの研削を適切に実行できる。

次に、回転テーブル１１０を鉛直軸回りに１８０°回転させて、第１の分離ウェハＷ１を第１の受渡位置Ａ１に移動させ、第２の分離ウェハＷ２を第２の受渡位置Ａ２に移動させる。なお、第１の受渡位置Ａ１では、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａが洗浄液によって洗浄されてもよい。また、第２の受渡位置Ａ２でも、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａが洗浄液によって洗浄されてもよい。

次に、第１の分離ウェハＷ１はウェハ搬送装置３２により一の洗浄装置５０に搬送され、第２の分離ウェハＷ２はウェハ搬送装置３２により他の洗浄装置５０に搬送される。洗浄装置５０では分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａがそれぞれスクラブ洗浄される（図６のステップＰ８）。

次に、第１の分離ウェハＷ１はウェハ搬送装置２２により一のウェットエッチング装置４０に搬送され、第２の分離ウェハＷ２はウェハ搬送装置２２により他のウェットエッチング装置４０に搬送される。ウェットエッチング装置４０では分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａが薬液によりウェットエッチングされる（図６のステップＰ９）。上述した加工装置１００で研削された分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａにはそれぞれ、研削痕が形成される場合がある。本ステップＰ９では、ウェットエッチングによって研削痕を除去でき、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａを平滑化することができる。

その後、すべての処理が施された第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２はそれぞれ、ウェハ搬送装置２２によりカセット載置台１０のカセットＣｗ１、Ｃｗ２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。なお、デバイス層Ｄｖを有する第１の分離ウェハＷ１は製品化される。また、第２の分離ウェハＷ２は例えば再利用される。

以上の実施形態によれば、分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの研削処理に先立って、当該分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１をレーザ光の照射により除去する。これにより、当該内部面改質層Ｍ１に起因する研削抵抗の上昇が抑制され、適切に分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの研削を実行できる。

またこの時、内部面改質層Ｍ１の除去を行うことで、研削対象の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａにおいて結晶構造が単結晶部分とアモルファス部分とで混在することが抑制され、更に適切に分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの研削を実行できる。

なお、上記実施形態に示したようにレーザ光の照射により内部面改質層Ｍ１の除去を行った場合、図１１（ｂ）に示したように、内部面改質層Ｍ１の除去後の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに凹凸が形成され、面精度が低下するおそれがある。そして、このように分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの面精度が低下している場合、これにより研削抵抗が上昇するおそれがあり、内部面改質層Ｍ１を適切に除去できている場合であっても加工装置１００における研削処理を適切に実行できないおそれがある。そこで本実施形態にかかるウェハ処理システム１においては、上述の内部面改質層Ｍ１の除去に加え、レーザ光の照射により面精度が低下した分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの平坦化処理を行ってもよい。なお、以下の説明において「平坦化」とは、改質分離装置７０における分離後の第１のウェハＷ（分離ウェハＷ１、Ｗ２）の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの面精度（表面粗さ）を改善することで、後述の加工装置１００における研削処理に際しての研削抵抗を低下させる処理を言うものとする。

以下、内部面改質層Ｍ１の除去に加え、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａを平坦化する場合におけるウェハ処理方法について説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態と実質的に同様の処理が行われる工程については、詳細な説明を省略する。

先ず、上述した図６のステップＰ１、Ｐ２と同様の方法により、第１のウェハＷの内部への内部面改質層Ｍ１の形成、及び当該内部面改質層Ｍ１を基点とする第１のウェハＷの分離が行われる（図１２のステップＱ１、Ｑ２）。

第１のウェハＷが第１の分離ウェハＷ１及び第２の分離ウェハＷ２に分離されると、次に、第１の分離ウェハＷ１がウェハ搬送装置３２により改質層除去装置９０に搬送される。改質層除去装置９０では、まず、第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａを撮像し、分離面Ｗ１ａにおける内部面改質層Ｍ１の残存位置を検出する（図１２のステップＱ３）。この時、チャック９１を回転させて第１の分離ウェハＷ１の水平方向の向きが調節されてもよい。

また、ステップＱ３においては、内部面改質層Ｍ１の残存位置の検出に加え、レーザ光の照射により分離面Ｗ１ａに形成された凹凸部の変位量Ｈを算出する。当該凹凸部における凸部は、ステップＱ１においてレーザ光が照射されていない前述の非改質部分に対応する。また、当該凹凸部における凹部は、ステップＱ１においてレーザ光が照射された前述の改質部分に対応する。凸部における変位量Ｈは、例えば分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの撮像により得られた隣接する凹部と凹部の間隔（図８に示した内部面改質層Ｍ１の径方向間隔Ｑ）に基づいて算出できる。

また、これと並行して、第２の分離ウェハＷ２はウェハ搬送装置３２により反転装置８０に搬送される。反転装置８０では、第２の分離ウェハＷ２の表裏面が反転される（図１２のステップＱ４）。

表裏面が反転された第２の分離ウェハＷ２は、ウェハ搬送装置３２により改質層除去装置９０に搬送される。改質層除去装置９０では、まず、第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａを撮像し、分離面Ｗ２ａにおける内部面改質層Ｍ１の残存位置を検出するまた改質層除去装置９０においては、分離面Ｗ２ａの凹凸部の変位量Ｈをさらに取得する（図１２のステップＱ５）。この時、チャック９１を回転させて第２の分離ウェハＷ２の水平方向の向きが調節されてもよい。

次に、同じ改質層除去装置９０において、分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１を除去するとともに、レーザ光の照射により面精度が低下した分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａを平坦化する。

具体的には、まず、図１３（ａ）に示すように分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１に向けて第１のレーザ光Ｌを照射し、図１３（ｂ）に示すように当該内部面改質層Ｍ１をアブレーション加工により除去する（図１２のステップＱ６：第１の除去処理）。この時、第１のレーザ光Ｌの照射条件を、新たな改質層が形成されないように、又は形成されたとしても研削処理により適切に除去できるように、熱影響の小さな加工条件に設定する。

次に、内部面改質層Ｍ１の除去後に分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに形成された凹凸部のうち、変位量Ｈが大きな凸部Ｄ（ステップＱ１におけるレーザ光の非照射位置である単結晶部分に対応）に第２のレーザ光Ｌを照射する（図１２のステップＱ７）。これにより、凸部Ｄにおける変位量Ｈ１を、図１３（ｃ）に示すように内部面改質層Ｍ１が除去された部分における分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの変位量Ｈ２と略一致させ、すなわち分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの面精度を改善する（第２の除去処理）。なお、変位量Ｈ１が変位量Ｈ２と略一致してるとは、面精度を向上（平坦化）させることにより、加工装置１００において凹凸部の形成に起因する研削抵抗の増加を少なくとも抑制できる状態をいう。

なお、第１の除去処理と同様に、第２のレーザ光Ｌの照射条件は、新たな改質層が形成されないように熱影響の小さな加工条件に設定することが望ましい。しかしながら、特に凸部Ｄの除去量が大きい場合、すなわち変位量Ｈ１と変位量Ｈ２の差分が大きい場合、当該凸部に対して高出力のレーザ光の照射が必要となり、図１３（ｃ）にも示したように凸部Ｄの除去後の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに新たな改質層が形成される場合がある。

そこで次に、第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２をそれぞれウェハ搬送装置３２により加工装置１００に搬送する。加工装置１００では、第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａを研削し、図１３（ｄ）に示すように当該分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａを目標表面まで減少させるとともに、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの面精度を更に向上する（図１２のステップＱ８）。また、図１３（ｃ）に示したように分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａにおける内部面改質層Ｍ１が完全に除去されていなかった場合においては、当該内部面改質層Ｍ１を研削により完全に除去する。

ここで、本実施形態によれば、加工装置１００における当該研削処理に先立って、ステップＱ６において分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１が除去されているとともに、ステップＱ７において当該分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａが平坦化されている。すなわち、研削処理に先立って、当該研削処理における研削抵抗の増加の原因となる要素が除外されているため、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに対する研削処理を適切に実行できる。

その後の処理は、上記実施形態（図６のステップＰ８、Ｐ９）と同様である。すなわち、研削処理が施された分離ウェハＷ１、Ｗ２には、洗浄装置５０における洗浄、ウェットエッチング装置４０におけるエッチングが順次施される（図１２のステップＱ９、Ｑ１０）。

本実施形態でも、上記実施形態と同様の効果を享受できる。しかも本実施形態によれば、研削処理に先立って分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの平坦化を行うため、加工装置１００における分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの研削処理を更に適切に実施できる。

なお、図１２及び図１３に示した例においては、第１の除去処理としての内部面改質層Ｍ１の除去（ステップＱ６）を行った後に第２の除去処理としての凸部Ｄの除去（ステップＱ７）を行ったが、第２の除去処理（ステップＱ７）は第１の除去処理（ステップＱ６）に先立って行われてもよい。

なお、以上の説明においては分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１の除去後、加工装置１００における研削処理により分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの変位量Ｈを目標表面まで減少させる場合を例に説明を行った。しかしながら、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの変位量Ｈは、研削処理に代えて、レーザ光の照射（アブレーション加工）により目標表面まで減少させるようにしてもよい。

具体的には、例えば図１３（ｃ）に示した内部面改質層Ｍ１及び凹凸部の除去後の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに対して超短パルスレーザ（例えばピコ秒レーザやフェムト秒レーザ）を照射することにより、当該分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａをアブレーション加工により目標表面まで除去する。
この時、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに対する研削処理を省略するため、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに照射されるレーザ光Ｌの出力は、かかるレーザ光Ｌの照射により新たなダメージ層が形成されないような熱影響の小さな加工条件でレーザ光の照射を行うことが望ましい。

なお、このように研削処理に代えてレーザ光の照射により変位量Ｈを目標表面まで減少させる場合であっても、内部面改質層Ｍ１の除去（ステップＱ６）に先立って、凸部Ｄの除去（ステップＱ７）を行うことができる。

具体的には、まず、例えば図１４（ａ）に示すように分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに形成された凸部Ｄに対してレーザ光Ｌを照射し、図１４（ｂ）に示すように、当該凸部Ｄにおける変位量Ｈ１を、凹部（隣接する凸部Ｄと凸部Ｄとの間）における変位量Ｈ３と略一致させる。続いて、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１に対して第１のレーザ光Ｌを照射し、図１４（ｃ）に示すように分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの全面における変位量Ｈを目標表面まで減少させるとともに、残存していた内部面改質層Ｍ１を除去する。

なお、図１３又は図１４に示した例においては、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの変位量Ｈを、内部面改質層Ｍ１の除去後の変位量Ｈ２（図１３を参照）、又は凹部における変位量Ｈ３（図１４を参照）に略一致させた後に、更にレーザ光を照射して変位量Ｈを目標表面まで減少させた。換言すれば、図１３又は図１４に示した例においては、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの変位量Ｈを一致させるための除去処理と、変位量Ｈを目標表面まで減少させるための除去処理とを順次行った。しかしながら、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに対する除去処理の方法はこれに限られず、任意の方法で行うことができる。

具体的には、例えば、図１５（ａ）に示すように分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの凸部Ｄに対してレーザ光Ｌを照射して、図１５（ｂ）に示すように当該凸部Ｄにおける変位量Ｈ１を目標表面まで減少させた後、続けて、凹部（内部面改質層Ｍ１）に対してレーザ光Ｌを照射して、図１５（ｃ）に示すように当該凹部における変位量Ｈ３を目標表面まで減少させるようにしてもよい。
また当然に、凹部における変位量Ｈ３を目標表面まで減少させた後、続けて、凸部Ｄにおける変位量Ｈ１を目標表面まで減少させるようにしてもよい。

また、このようにレーザ光の照射により変位量Ｈを目標表面まで減少させる場合、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに新たな改質層の形成することなく、変位量Ｈを目標表面に到達させるため、上述の熱影響の小さな照射条件によるレーザ光Ｌの照射を、変位量Ｈが目標表面に到達するまで繰り返し実行してもよい。

なお、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１の除去、及び分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの平坦化（凹凸部の除去）を適切に行うためには、当該分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの結晶構造やプロファイルに応じて、照射するレーザ光のエネルギー量を調整する必要がある。すなわち、結晶構造が単結晶である部分や変位量Ｈの大きな部分（凸部）においては高出力で、結晶構造がアモルファスである部分や変位量Ｈの小さな部分（凹部）においては低出力で、レーザ光を照射する必要がある。しかしながら、レーザヘッド９４から照射されるレーザ光の出力変更には時間（おそよ０．５秒～１．０秒程度）を必要とするため、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａのプロファイルに応じて逐次出力を変更すると、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの全面を平坦化するのに多大な時間を要する。

そこで本実施形態においては、レーザ光の出力変更の回数を減少させて分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの内部面改質層Ｍ１の除去及び平坦化に要する時間を短縮するため、レーザヘッド９４が前述の空間光変調器（例えばＬＣＯＳ）を有している場合には、レーザ光を複数に分岐させてもよい。

具体的には、図１６に示すように空間光変調器によりレーザ光Ｌを複数（図示の例では２つ）に分岐させ、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａ上の複数点に対して同時にレーザ光Ｌを照射する。より具体的には、複数の凸部Ｄに対して第１のレーザ光を同時に照射して前述の第１の除去処理を行った後、更に複数の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの複数点に対して第２のレーザ光を同時に照射して前述の第２の除去処理を行う。これにより、一度に内部面改質層Ｍ１を除去できる面積、又は平坦化できる面積を拡げることができ、これら処理に要する時間を短縮できる。

なお、図１６においては、空間光変調器により分岐させた複数の第１のレーザ光Ｌを複数の凸部Ｄに対して同時に照射し、更に複数の第２のレーザ光を分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに同時に照射する場合を例に図示を行ったが、図１７に示すように、凸部Ｄと隣接する凹部（内部面改質層Ｍ１）とに対して同時にレーザ光Ｌを照射することで、前述の凸部の除去（第１の除去処理）と残存する内部面改質層Ｍ１の除去（第２の除去処理）とを同時に行うようにしてもよい。

より具体的には、図１７に示したようにレーザヘッド９４を移動させながら凸部Ｄに対して第１のレーザ光を照射するとともに、当該凸部Ｄに対する第１のレーザ光の照射に対して後追いさせるように、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに第２のレーザ光を照射する。すなわち、図１６に示した例においては第１のレーザ光Ｌを凸部Ｄに照射した後、レーザ光の出力を変更し、続けて第２のレーザ光を分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａ（内部面改質層Ｍ１）に照射したが、図１７に示した例においては、凸部Ｄへの第１のレーザ光の照射が行われた直後の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに対する第２のレーザ光の照射を行う。これにより、レーザ光Ｌの出力変更を伴うことなく、第１の除去処理と第２の除去処理とを略同時に実行する。

かかる場合、凸部Ｄに対する第１のレーザ光Ｌの出力と、内部面改質層Ｍ１に対する第２のレーザ光Ｌの出力は、それぞれ独立して制御することが望ましい。これにより、上述のように第１の除去処理と第２の除去処理の除去とを同時に行うことができるため、レーザ光の出力変更を伴うことなく、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの全面に処理を実行することができ、すなわちこれら処理に要する時間を更に適切に短縮できる。

ここで、通常、第１のウェハＷの周縁部は面取り加工がされているが、例えば図７に示したように内部面改質層Ｍ１を第１のウェハＷの全面に形成して分離を行った場合、第１のウェハＷ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、第１のウェハＷの周縁部でチッピングが発生し、第１のウェハＷが損傷を被るおそれがある。そこで、研削処理前に予め第１のウェハＷの周縁部を除去する、いわゆるエッジトリムを行ってもよい。

そこで、以上の実施形態のウェハ処理システム１において、エッジトリムを行ってもよい。以下、ウェハ処理システム１を用いて行われる、他の実施形態にかかるウェハ処理について説明する。なお、本実施形態において、上記実施形態と同様の処理については詳細な説明を省略する。

重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２により改質分離装置７０に搬送される。改質分離装置７０では、図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に示すように、第１のウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ２及び内部面改質層Ｍ１が順次形成される。

周縁改質層は、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り、第１のウェハＷにおける除去対象の周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃとの境界に沿って、環状に形成される。。また、第１のウェハＷの内部には、周縁改質層Ｍ２からクラックＣ２が進展し、表面Ｗａに到達している。但し、クラックＣ２は裏面Ｗｂには到達していない。

内部面改質層Ｍ１は、面方向に中心部から周縁改質層Ｍ２まで、すなわち中央部Ｗｃに形成される。なお、内部面改質層Ｍ１の形成方法は上記実施形態（図６のステップＰ１）と同様である。

次に、同じ改質分離装置７０において、図１８（ｄ）に示すように内部面改質層Ｍ１及び周縁改質層Ｍ２を基点に、第１のウェハＷを第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２に分離する。この際、第２の分離ウェハＷ２は周縁部Ｗｅと一体になって分離される。なお、第１のウェハＷの分離方法は、上記実施形態（図６のステップＰ２）と同様である。

次に、第１の分離ウェハＷ１がウェハ搬送装置３２により改質層除去装置９０に搬送される。改質層除去装置９０では、まず、第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａを撮像し、内部面改質層Ｍ１の残存位置が取得される。この時、第１の分離ウェハＷ１の水平方向の向きが調節されてもよい。

また、これと並行して、第２の分離ウェハＷ２はウェハ搬送装置３２により反転装置８０に搬送される。反転装置８０では、第２の分離ウェハＷ２の表裏面が反転される。

表裏面が反転された第２の分離ウェハＷ２は、ウェハ搬送装置３２により改質層除去装置９０に搬送される。改質層除去装置９０では、まず、第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａを撮像し、内部面改質層Ｍ１の残存位置が取得される。この時、第２の分離ウェハＷ２の水平方向の向きが調節されてもよい。

続いて改質層除去装置９０では、図１８（ｅ）及び図１８（ｆ）に示すように分離ウェハＷ１、Ｗ２の分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１及び周縁改質層Ｍ２をそれぞれ除去する。具体的には、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａに残存する内部面改質層Ｍ１及び周縁改質層Ｍ２に向けてレーザ光を照射することで、当該内部面改質層Ｍ１をアブレーション加工により除去する。なお、内部面改質層Ｍ１の除去方法は、上記実施形態（図６のステップＰ６）と同様である。

次に、第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２はそれぞれウェハ搬送装置３２により加工装置１００に搬送される。加工装置１００では、図１８（ｇ）に示すように第１の分離ウェハＷ１の分離面Ｗ１ａを研削し、当該分離面Ｗ１ａを平坦化するとともに、当該分離面Ｗ１ａの変位量Ｈを目標表面まで減少させる。また、周縁改質層Ｍ２が完全に除去されていなかった場合には、当該周縁改質層Ｍ２を研削により完全に除去する。同時に、図１８（ｈ）に示すように第２の分離ウェハＷ２の分離面Ｗ２ａを研削し、当該分離面Ｗ２ａを平坦化するとともに、周縁改質層Ｍ２を完全に除去する。なお、分離面Ｗ１ａ、Ｗ２ａの研削方法は、上記実施形態（図６のステップＰ７）と同様である。

その後の処理は、上記実施形態（図６のステップＰ８、Ｐ９）と同様である。すなわち、研削処理が施された分離ウェハＷ１、Ｗ２には、洗浄装置５０における洗浄、ウェットエッチング装置４０におけるエッチングが順次施される。

本実施形態でも、上記実施形態と同様の効果を享受できる。しかも、本実施形態によれば第１のウェハＷの周縁部Ｗｅがエッジトリムにより除去されるため、当該周縁部Ｗｅにいわゆるナイフエッジ形状が形成されることが抑制される。

また、以上の実施形態においては、改質層除去処理をウェハ処理システム１の内部に独立して配置された改質層除去装置９０において実行したが、当該改質層除去処理は、例えば改質分離装置７０において行われてもよい。かかる場合、内部面改質層Ｍ１を形成するためのレーザ光（例えばＹＡＧレーザ）と改質層除去処理を行うためのレーザ光（例えばピコ秒レーザ）とは異なるため、それぞれのレーザ光を照射するためのレーザヘッドは独立して配置されることが好ましい。

なお、以上の実施形態においては、第１のウェハＷの分離の基点となる内部面改質層Ｍ１、及び周縁部Ｗｅの除去の基点となる周縁改質層Ｍ２を改質分離装置７０において形成したが、これら改質層の形成位置はこれに限定されない。具体的には、例えばウェハ処理システム１の内部に第１のウェハＷを分離する分離装置（図示せず）と、内部面改質層Ｍ１及び周縁改質層Ｍ２を形成する改質装置（図示せず）とを独立して配置し、かかる改質装置の内部においてこれら改質層を形成してもよい。

なお、以上の実施の形態においては、処理対象体がシリコンウェハである場合を例に説明を行ったが、処理対象体の種類はこれに限定されるものではない。例えば処理対象体としては、シリコン基板に代えて、ガラス基板、単結晶基板、多結晶基板または非晶質基板などが選択されてもよい。また例えば、円形基板に代えて、インゴット、基台または薄板などが選択されてもよい。

また、以上の実施形態では、重合ウェハＴにおける第１のウェハＷを薄化する場合について説明したが、１枚のウェハを薄化する場合にも上記実施形態は適用できる。

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。

１ ウェハ処理システム
７０ 改質層除去装置
１４０ 制御装置
Ｌ レーザ光
Ｍ１ 内部面改質層
Ｓ 第２のウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ 第１のウェハ
Ｗ１ 第１の分離ウェハ
Ｗ１ａ 分離面
Ｗ２ 第２の分離ウェハ
Ｗ２ａ 分離面

Claims (20)

1. 処理対象体を処理する処理システムであって、
   処理対象体の内部に形成された改質層を基点に分離された分離体の分離面に残存する前記改質層の位置を取得する改質層位置取得装置と、
   前記分離面にレーザ光を照射して当該分離面に残存する前記改質層を除去する改質層除去装置と、
   制御装置と、を有し、
   前記制御装置は、
   前記改質層位置取得装置において、前記分離面に残存する前記改質層の位置を取得する制御を行うことと、
   前記改質層除去装置において、前記分離面に残存する前記改質層に対して第１のレーザ光を照射して当該改質層を除去する第１の除去処理を実行する制御を行うことと、を実行する、処理システム。
2. 前記制御装置は、
   前記改質層除去装置において、前記第１のレーザ光を、当該第１のレーザ光の照射により前記分離面に新たな改質層を形成しない出力で前記分離面に照射する制御を行う、請求項１に記載の処理システム。
3. 前記改質層を基点に前記処理対象体を複数の分離体に分離する分離装置を有する、請求項１又は２に記載の処理システム。
4. 前記制御装置は、
   前記改質層除去装置において、前記分離面における前記改質層の非残存位置である凸部に対して第２のレーザ光を照射する第２の除去処理を実行する制御を行うことと、を実行し、
   前記第１のレーザ光の照射後の前記分離面の変位量と、前記第２のレーザ光の照射後の前記分離面の変位量と、を一致させる、請求項１～３のいずれか一項に記載の処理システム。
5. 前記改質層除去装置は、前記分離面の異なる位置に対して複数の前記レーザ光を同時に照射可能に構成され、
   前記制御装置は、
   前記第１の除去処理において、前記分離面に残存する異なる前記改質層に対して複数の前記第１のレーザ光を同時に照射する制御と、
   前記第２の除去処理において、異なる前記凸部に対して複数の前記第２のレーザ光を同時に照射する制御を、を実行する、請求項４に記載の処理システム。
6. 前記改質層除去装置は、前記分離面の異なる位置に対して複数の前記レーザ光を同時に照射可能に構成され、
   前記制御装置は、
   前記改質層に対する前記第１のレーザ光の照射と、前記凸部に対する前記第２のレーザ光の照射と、を同時に行うことで、前記第１の除去処理と前記第２の除去処理とを同時に実行する制御を行う、請求項４に記載の処理システム。
7. 前記制御装置は、同時に照射される前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光の出力を、それぞれ独立して調整する制御を行う、請求項６に記載の処理システム。
8. 前記制御装置は、
   前記改質層除去装置において、前記改質層に対して前記第１のレーザ光を照射し、当該改質層除去装置において照射されるレーザ光の出力変更を伴うことなく、前記第１のレーザ光に追従させて前記凸部に対する前記第２のレーザ光の照射を行う制御を行う、請求項４に記載の処理システム。
9. 前記処理対象体は第１の基板の表面側と第２の基板の表面側とが接合された重合基板であり、
   前記処理対象体は、前記第１の基板の内部に形成された前記改質層を基点として、当該第１の基板を表面側の第１の分離基板と裏面側の第２の分離基板とに分離され、
   前記改質層除去装置においては、少なくとも前記第１の分離基板の分離面に残存する前記改質層を除去する、請求項１～８のいずれか一項に記載の処理システム。
10. 前記改質層の除去後の前記分離面を研削する加工装置を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の処理システム。
11. 処理対象体を処理する処理方法であって、
    前記処理対象体の内部に形成された改質層を基点として分離された分離体の分離面に残存する前記改質層の位置を取得することと、
    前記分離面に残存する前記改質層に対して第１のレーザ光を照射して、当該改質層を除去する第１の除去処理を行うことと、を含む、処理方法。
12. 前記第１のレーザ光を、当該第１のレーザ光の照射により前記分離面に新たな改質層を形成しない出力で前記分離面に照射する、請求項１１に記載の処理方法。
13. 前記改質層を基点に前記処理対象体を複数の分離体に分離することを含む、請求項１１又は１２に記載の処理方法。
14. 前記分離面における前記改質層の非残存位置である凸部に対して第２のレーザ光を照射する第２の除去処理を行うことを含み、
    前記第１のレーザ光の照射後の前記分離面の変位量と、前記第２のレーザ光の照射後の前記分離面の変位量と、を一致させる、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の処理方法。
15. 前記第１の除去処理において、前記分離面に残存する異なる前記改質層に対して複数の前記第１のレーザ光を同時に照射することと、
    前記第２の除去処理において、異なる前記凸部に対して複数の前記第２のレーザ光を同時に照射することを、を含む、請求項１４に記載の処理方法。
16. 前記改質層に対する前記第１のレーザ光の照射と、前記凸部に対する前記第２のレーザ光の照射と、を同時に行うことで、前記第１の除去処理と前記第２の除去処理とを同時に行う、請求項１４に記載の処理方法。
17. 同時に照射される前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光の出力を、それぞれ独立して調整する、請求項１６に記載の処理方法。
18. 前記改質層に対して前記第１のレーザ光を照射し、その後、照射されるレーザ光の出力変更を伴うことなく、前記第１のレーザ光に追従させて前記凸部に対する前記第２のレーザ光の照射を行う、請求項１４に記載の処理方法。
19. 前記処理対象体は第１の基板の表面側と第２の基板の表面側とが接合された重合基板であり、
    前記処理対象体は、前記第１の基板の内部に形成された前記改質層を基点として、当該第１の基板を表面側の第１の分離基板と裏面側の第２の分離基板とに分離され、
    少なくとも前記第１の分離基板の分離面に残存する前記改質層を除去する、請求項１１～１８のいずれか一項に記載の処理方法。
20. 前記改質層の除去後の前記分離面を研削することを含む、請求項１１～１９のいずれか一項に記載の処理方法。
    

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