JP7133715B2 - 処理装置及び処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、処理装置及び処理方法に関する。

特許文献１には、単結晶基板に内部改質層を形成し、当該内部改質層を基点として基板を割断する方法が開示されている。特許文献１によれば、前記内部改質層は基板の内部にレーザ光を照射することにより単結晶構造が多結晶構造に変化することにより形成される。なお内部改質層においては、隣接する加工跡が連結される。

特開平２０１３－１６１８２０号公報

本開示にかかる技術は、処理対象体の分離処理を適切に行う。

本開示の一態様は、処理対象体を処理する処理装置であって、前記処理対象体を保持する保持部と、前記保持部を水平方向に移動させる保持部移動機構と、前記処理対象体の内部にレーザ光を照射して複数の内部改質層を螺旋状に形成する改質部と、前記改質部を水平方向に移動させる改質部移動機構と、前記内部面改質層の形成動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記内部面改質層の形成にかかる螺旋加工移動と、前記保持部と当該保持部に保持された処理対象体との偏心量を補正する偏心追従移動と、を前記保持部と前記改質部とで分担して行うように、前記保持部及び前記改質部の動作を制御する。

本開示によれば、処理対象体の分離処理を適切に行うことができる。

ウェハ処理システムの構成例の概略を模式的に示す平面図である。 重合ウェハの構成例の概略を示す側面図である。 重合ウェハの一部の構成例の概略を示す側面図である。 改質装置の構成例の概略を示す平面図である。 改質装置の構成例の概略を示す側面図である。 ウェハ処理の主な工程の一例を示すフロー図である。 ウェハ処理の主な工程の一例を示す説明図である。 処理ウェハに周縁改質層を形成する様子を示す説明図である。 処理ウェハに周縁改質層を形成する様子を示す説明図である。 処理ウェハに内部面改質層を形成する様子を示す説明図である。 処理ウェハに内部面改質層を形成する様子を示す説明図である。 処理ウェハの周縁除去の様子を示す説明図である。 処理ウェハを分離する様子を示す説明図である。 処理ウェハを分離する別の方法を示す説明図である。 形成された内部面改質層の説明図である。 第１の偏心補正方法を示す説明図である。 第２の偏心補正方法を示す説明図である。 偏心補正の制御方法の一例を示す説明図である。 偏心補正の２軸制御の一例を示す説明図である。 偏心補正の２軸制御の他の例を示す説明図である。 第２の実施形態にかかる内部面改質層の形成方法を示す説明図である。 第２の実施形態において形成された内部面改質層を示す説明図である。 第２の実施形態にかかるウェハ処理の工程の一例を示すフロー図である。 第２の実施形態にかかるウェハ処理の工程の一例を示す説明図である。 処理ウェハの表面粗さの改善の様子を示す説明図である。 第２の実施形態にかかる内部面改質層の他の形成例を示す説明図である。 第２の実施形態にかかる内部面改質層の他の形成例を示す説明図である。

半導体デバイスの製造工程においては、例えば特許文献１に開示された方法のように、表面に複数の電子回路等のデバイスが形成された円形基板などの半導体ウェハ（以下、ウェハという）の内部にレーザ光を照射して改質層を形成し、当該改質層を基点にウェハを分離することで、ウェハを薄化することが行われている。

かかるウェハの分離においては、ウェハの内部に前記改質層を形成した後、表面側と裏面側とを保持した状態で剥離方向への引張力を付与する。これにより、形成された改質層、及び、当該改質層から進展する亀裂（以下、「クラック」という）を境として、ウェハが分離して薄化される。なお、以下の説明において分離されるウェハのうち、デバイスが形成された表面側のウェハを「第１の分離ウェハ」、裏面側を「第２の分離ウェハ」という場合がある。

ウェハの分離を行う場合、ウェハの内部に形成される前記改質層がウェハに対して偏心して形成されると、当該ウェハの分離を適切に行うことができない場合がある。すなわち、かかる偏心を考慮して、ウェハの内部に前記改質層を形成する必要がある（偏心制御）。

また、ウェハの内部に前記改質層を形成するにあたっては、レーザ光を照射するためのレーザヘッド、又は、ウェハを保持するためのチャックを水平方向に移動させる必要がある。かかるレーザヘッド又はチャックの水平移動と、前述の偏心制御とを１軸で行う場合、すなわち、同一部材により水平移動と偏心制御が行われる場合、処理における制御が困難になってしまう。このような改質層の偏心制御については特許文献１にも記載はなく、改善の余地があった。

本開示に係る技術は、処理対象体の分離処理を適切に行う。以下、本実施形態にかかる処理装置を備えた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。

先ず、ウェハ処理システムの構成について説明する。図１は、ウェハ処理システム１の構成の概略を模式的に示す平面図である。

ウェハ処理システム１では、図２に示すように処理ウェハＷと支持ウェハＳとが接合された重合ウェハＴに対して処理を行う。そしてウェハ処理システム１では、処理ウェハＷを分離して薄化する。以下、処理ウェハＷにおいて、支持ウェハ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、支持ウェハＳにおいて、処理ウェハ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。なお、本実施形態では処理ウェハＷが、本開示における処理対象体に相当する。

処理ウェハＷは、例えば円板形状を有するシリコンウェハなどの半導体ウェハであって、表面Ｗａに複数の電子回路等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ＳｉＯ_２膜（ＴＥＯＳ膜）が形成されている。なお、本実施形態においては、処理ウェハＷが前述の分離対象としてのウェハを構成する。

支持ウェハＳは、処理ウェハＷを支持するウェハである。支持ウェハＳの表面Ｓａには、酸化膜Ｆｓ、例えばＳｉＯ_２膜（ＴＥＯＳ膜）が形成されている。なお、支持ウェハＳの表面Ｓａに複数のデバイスが形成されている場合には、処理ウェハＷと同様に表面Ｓａにデバイス層（図示せず）が形成される。

なお、以下の説明においては、図示の煩雑さを回避するため、デバイス層Ｄおよび酸化膜Ｆｗ、Ｆｓの図示を省略する場合がある。

なお、処理ウェハＷに対しては既述の薄化処理の他に、当該薄化処理により処理ウェハ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）になることを防止するためのエッジトリム処理が行われる。エッジトリム処理は、例えば図３に示すように、除去対象としての周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃとの境界にレーザ光を照射して周縁改質層Ｍ１を形成し、かかる周縁改質層Ｍ１を基点に周縁部Ｗｅを剥離することにより行われる。なお、エッジトリムにより除去される周縁部Ｗｅは、例えば処理ウェハＷの外端部から径方向に１ｍｍ～５ｍｍの範囲である。エッジトリム処理の方法については後述する。

ここで、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅにおいて、処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合されていると、周縁部Ｗｅを適切に除去できないおそれがある。そこで、エッジトリムにおける除去対象としての周縁部Ｗｅに相当する部分における処理ウェハＷと支持ウェハＳの界面には、エッジトリムを適切に行うための未接合領域Ａｅを形成する。具体的には、図３に示したように、処理ウェハＷと支持ウェハＳの界面には、処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合された接合領域Ａｃと、処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合強度が低下された未接合領域Ａｅとを形成する。なお、接合領域Ａｃの外側端部は、除去される周縁部Ｗｅの内側端部より若干径方向外側に位置させることが好ましい。

未接合領域Ａｅは、例えば接合前に形成されてもよい。具体的には、接合前の処理ウェハＷの接合界面に対して、研磨やウェットエッチング等による除去、レーザ光の照射による改質、疎水材の塗布による疎水化、等により接合強度を低下させ、未接合領域Ａｅを形成することができる。なお、未接合領域Ａｅが形成される前記「接合界面」は、処理ウェハＷにおける実際に支持ウェハＳと接合される界面を形成する部分をいう。

未接合領域Ａｅは、例えば接合後に形成されてもよい。具体的には、接合後の処理ウェハＷの周縁部Ｗｅに相当する部分における界面にレーザ光を照射することで、支持ウェハＳの表面Ｓａに対する接合強度を低下させることで形成される。なお、未接合領域Ａｅは、処理ウェハＷの周縁部における処理ウェハＷと支持ウェハＳ間の接合力を適切に低下させることができれば、未接合領域は処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合界面近傍の任意の位置に形成され得る。すなわち、本実施形態にかかる「接合界面近傍」には、処理ウェハＷの内部、デバイス層Ｄの内部、酸化膜Ｆｗの内部、等が含まれるものとする。

図１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装置２０が設けられている。ウェハ搬送装置２０は、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動自在に構成されている。また、ウェハ搬送装置２０は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム２２、２２を有している。各搬送アーム２２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２２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２０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、ウェハ搬送装置２０のＸ軸負方向側において、当該ウェハ搬送装置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と洗浄装置４１は、積層して配置されている。なお、エッチング装置４０と洗浄装置４１の数や配置はこれに限定されない。例えば、エッチング装置４０と洗浄装置４１はそれぞれＸ軸方向に並べて載置されていてもよい。さらに、これらエッチング装置４０と洗浄装置４１はそれぞれ、積層されていてもよい。

エッチング装置４０は、後述する加工装置８０で研削された処理ウェハＷの分離面をエッチング処理する。例えば、分離面に対して薬液（エッチング液）を供給し、当該分離面をウェットエッチングする。薬液には、例えばＨＦ、ＨＮＯ_３、Ｈ_３ＰＯ_４、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で研削された処理ウェハＷの分離面を洗浄する。例えば分離面にブラシを当接させて、当該分離面をスクラブ洗浄する。なお、分離面の洗浄には、加圧された洗浄液を用いてもよい。また、洗浄装置４１は、処理ウェハＷの分離面と共に、支持ウェハ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、例えばエッチング装置４０と洗浄装置４１のＹ軸負方向側に配置されている。ウェハ搬送装置５０は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば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。そして、ウェハ搬送装置５０は、トランジション装置３０、エッチング装置４０、洗浄装置４１、及び後述する改質装置６０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、処理装置としての改質装置６０及びウェハ搬送装置７０が設けられている。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、処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射し、未接合領域Ａｅ、周縁改質層Ｍ１及び内部面改質層Ｍ２を形成する。改質装置６０の詳細な構成は後述する。

ウェハ搬送装置７０は、例えば改質装置６０のＹ軸正方向側に配置されている。ウェハ搬送装置７０は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム７１、７１を有している。各搬送アーム７１は、多関節のアーム部材７２に支持され、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。そして、ウェハ搬送装置７０は、洗浄装置４１、改質装置６０、及び後述する加工装置８０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を吸着保持するチャック８３が２つ設けられている。チャック８３は、回転テーブル８１と同一円周上に均等に配置されている。２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８０ａ及び加工位置８０ｂに移動可能になっている。また、２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回転可能に構成されている。

受渡位置８０ａでは、重合ウェハＴの受け渡しが行われる。加工位置８０ｂには、研削ユニット８４が配置され、処理ウェハＷを研削する。研削ユニット８４は、環状形状で回転自在な研削砥石（図示せず）を備えた研削部８５を有している。また、研削部８５は、支柱８６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に保持された処理ウェハＷ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る。

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９０が設けられている。制御装置９０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における処理ウェハＷ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９０にインストールされたものであってもよい。

なお、上述の各種処理装置には、当該各種処理装置を独立して制御するための制御装置（図示せず）がそれぞれ更に設けられていてもよい。

次に、上述した改質装置６０について説明する。図４、図５は、それぞれ改質装置６０の構成の概略を示す平面図及び側面図である。

改質装置６０は、重合ウェハＴを上面で保持する、保持部としてのチャック１００を有している。チャック１００は、処理ウェハＷが上側であって支持ウェハＳが下側に配置された状態で、支持ウェハＳの裏面Ｓｂを吸着保持する。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、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保持部移動機構としての移動機構１０４を介して、基台１０６に設けられ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。なお、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。

チャック１００の上方には、改質部としてのレーザヘッド１１０が設けられている。レーザヘッド１１０は、レンズ１１１を有している。レンズ１１１は、レーザヘッド１１０の下面に設けられた筒状の部材であり、チャック１００に保持された処理ウェハＷにレーザ光を照射する。

レーザヘッド１１０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、処理ウェハＷに対して透過性を有する波長のレーザ光を、処理ウェハＷの内部の予め決められた位置に集光して照射する。これによって、処理ウェハＷにおいてレーザ光が集光した部分が改質し、未接合領域Ａｅ、周縁改質層Ｍ１及び内部面改質層Ｍ２が形成される。

なお、本実施の形態では図示の煩雑さを回避するため、未接合領域Ａｅ、周縁改質層Ｍ１及び内部面改質層Ｍ２は共通のレーザヘッド１１０により形成されるものとするが、それぞれ異なるレーザヘッドにより形成されてもよい。また、照射するレーザ光の種類によってレーザヘッドを使い分けてもよい。

レーザヘッド１１０は、支持部材１１２に支持されている。レーザヘッド１１０は、鉛直方向に延伸するレール１１３に沿って、昇降機構１１４により昇降自在に構成されている。またレーザヘッド１１０は、改質部移動機構としての移動機構１１５によってＹ軸方向に移動自在に構成されている。なお、昇降機構１１４及び移動機構１１５はそれぞれ、支持柱１１６に支持されている。

チャック１００の上方であって、レーザヘッド１１０のＹ軸正方向側には、マクロカメラ１２０とマイクロカメラ１２１が設けられている。例えば、マクロカメラ１２０とマイクロカメラ１２１は一体に構成され、マクロカメラ１２０はマイクロカメラ１２１のＹ軸正方向側に配置されている。マクロカメラ１２０とマイクロカメラ１２１は、昇降機構１２２によって昇降自在に構成され、さらに移動機構１２３によってＹ軸方向に移動自在に構成されている。

マクロカメラ１２０は、処理ウェハＷ（重合ウェハＴ）の外側端部を撮像する。マクロカメラ１２０は、例えば同軸レンズを備え、可視光、例えば赤色光を照射し、さらに対象物からの反射光を受光する。なお例えば、マクロカメラ１２０の撮像倍率は２倍である。

マクロカメラ１２０で撮像された画像は、制御装置９０に出力される。制御装置９０では、マクロカメラ１２０で撮像された画像から、チャック１００の中心と処理ウェハＷの中心の第１の偏心量を算出する。

マイクロカメラ１２１は、処理ウェハＷの周縁部を撮像し、接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅの境界を撮像する。マイクロカメラ１２１は、例えば同軸レンズを備え、赤外光（ＩＲ光）を照射し、さらに対象物からの反射光を受光する。なお例えば、マイクロカメラ１２１の撮像倍率は１０倍であり、視野はマクロカメラ１２０に対して約１／５であり、ピクセルサイズはマクロカメラ１２０に対して約１／５である。

マイクロカメラ１２１で撮像された画像は、制御装置９０に出力される。制御装置９０では、マイクロカメラ１２１で撮像された画像から、チャック１００の中心と接合領域Ａｃの中心の第２の偏心量を算出する。さらに、制御装置９０は、第２の偏心量に基づいて、チャック１００の中心と接合領域Ａｃの中心が一致するように、チャック１００又はレーザヘッド１１０を移動させる。なお、以下の説明においては、このチャック１００又はレーザヘッド１１０を移動させる制御を偏心補正という場合がある。

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。図６は、ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。図７は、ウェハ処理の主な工程の説明図である。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、処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合され、予め重合ウェハＴが形成されている。また、ウェハ処理システム１に搬入される重合ウェハＴには前述の未接合領域Ａｅが予め形成されていてもよいが、以下の説明においては、未接合領域Ａｅを改質装置６０において形成する場合を例に説明を行う。

先ず、図７（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。

次に、ウェハ搬送装置２０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、先ず、図７（ｂ）に示すように未接合領域Ａｅが形成される（図６のステップＡ１）。続いて、図７（ｃ）に示すように処理ウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１が形成され（図６のステップＡ２）、図７（ｄ）に示すように内部面改質層Ｍ２が形成される（図６のステップＡ３）。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。内部面改質層Ｍ２は、処理ウェハＷを分離するための基点となるものである。

改質装置６０においては先ず、ウェハ搬送装置５０により重合ウェハＴが改質装置６０に搬入され、チャック１００に保持される。次に、チャック１００を未接合領域Ａｅの形成位置に移動させる。未接合領域Ａｅの形成位置は、レーザヘッド１１０が処理ウェハＷの周縁部Ｗｅにレーザ光を照射できる位置である。

次に、チャック１００を周方向に回転させつつレーザヘッド１１０からレーザ光Ｌ（例えばＣＯ_２レーザ）を照射して、未接合領域Ａｅを形成する（図６のステップＡ１）。なお上述のように、未接合領域Ａｅは、処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合強度を低下することができれば、接合界面近傍の任意の位置に形成することができる。

次に、チャック１００をマクロアライメント位置に移動させる。マクロアライメント位置は、マクロカメラ１２０が処理ウェハＷの外側端部を撮像できる位置である。

次に、マクロカメラ１２０によって、処理ウェハＷの周方向３６０度における外側端部の画像が撮像される。撮像された画像は、マクロカメラ１２０から制御装置９０に出力される。

制御装置９０では、マクロカメラ１２０の画像から、チャック１００の中心と処理ウェハＷの中心の第１の偏心量を算出する。さらに制御装置９０では、第１の偏心量に基づいて、当該第１の偏心量のＹ軸成分を補正するように、チャック１００の移動量を算出する。チャック１００は、この算出された移動量に基づいてＹ軸方向に移動し、チャック１００をマイクロアライメント位置に移動させる。マイクロアライメント位置は、マイクロカメラ１２１が処理ウェハＷの周縁部を撮像できる位置である。ここで、上述したようにマイクロカメラ１２１の視野はマクロカメラ１２０に対して約１／５と小さいため、第１の偏心量のＹ軸成分を補正しないと、処理ウェハＷの周縁部がマイクロカメラ１２１の画角に入らず、マイクロカメラ１２１で撮像できない場合がある。このため、第１の偏心量に基づくＹ軸成分の補正は、チャック１００をマイクロアライメント位置に移動させるためともいえる。

次に、マイクロカメラ１２１によって、処理ウェハＷの周方向３６０度における接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅの境界を撮像する。撮像された画像は、マイクロカメラ１２１から制御装置９０に出力される。

制御装置９０では、マイクロカメラ１２１の画像から、チャック１００の中心と接合領域Ａｃの中心の第２の偏心量を算出する。さらに制御装置９０では、第２の偏心量に基づいて、接合領域Ａｃの中心とチャック１００の中心が一致するように、周縁改質層Ｍ１に対するチャック１００の位置を決定する。

次に、チャック１００を、改質位置に移動させる。改質位置は、レーザヘッド１１０が処理ウェハＷにレーザ光を照射して、周縁改質層Ｍ１を形成する位置である。なお、本実施形態では、改質位置はマイクロアライメント位置と同じである。

次に、図８及び図９に示すようにレーザヘッド１１０からレーザ光Ｌ（例えばＹＡＧレーザ）を照射して、処理ウェハ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６のステップＡ２）。なお、処理ウェハＷの内部には、周縁改質層Ｍ１から処理ウェハＷの厚み方向にクラックＣ１が進展する。クラックＣ１は表面Ｗａまでのみ進展し、裏面Ｗｂには到達しない。

なお、上記レーザ光Ｌによって形成される周縁改質層Ｍ１の下端は、分離後の処理ウェハＷの最終仕上げ処理後の表面より上方に位置している。すなわち、分離後（より具体的には後述の研削処理後）の第１の分離ウェハＷ１に周縁改質層Ｍ１が残らないように形成位置が調節される。

ステップＡ２では、制御装置９０で決定されたチャック１００の位置に合わせて、接合領域Ａｃの中心とチャック１００の中心が一致するように、回転機構１０３によってチャック１００を回転させると共に、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（偏心補正）。この際、チャック１００の回転とＹ軸方向の移動を同期させる。

そして、このようにチャック１００（処理ウェハＷ）の偏心補正を行いながら、レーザヘッド１１０から処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌを照射する。すなわち、第２の偏心量を補正しながら、周縁改質層Ｍ１を形成する。そうすると周縁改質層Ｍ１は、接合領域Ａｃと同心円状の環状に形成される。このため、その後、周縁改質層Ｍ１（クラックＣ１）を基点に周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。

なお、本例においては、第２の偏心量がＸ軸成分を備える場合に、チャック１００をＹ軸方向に移動させつつ、チャック１００を回転させて、当該Ｘ軸成分を補正している。一方、第２の偏心量がＸ軸成分を備えない場合には、チャック１００を回転させずに、Ｙ軸方向に移動させるだけでよい。

次に、図１０及び図１１に示すようにレーザヘッド１１０からレーザ光Ｌ（例えばＹＡＧレーザ）を照射して、面方向に沿って内部面改質層Ｍ２を形成する（図６のステップＡ３）。なお、図１１に示す黒矢印はチャック１００の回転方向、白矢印はチャック１００又はレーザヘッド１１０の移動による加工点の移動方向をそれぞれ示している。なお、処理ウェハＷの内部には、内部面改質層Ｍ２から面方向にクラックＣ２が進展する。クラックＣ２は、周縁改質層Ｍ１の径方向内側のみに進展する。

なお、内部面改質層Ｍ２が周縁改質層Ｍ１よりも径方向外側に形成された場合、図１２に示すように、周縁部Ｗｅが除去された後のエッジトリムの品質が低下する。すなわち、周縁部Ｗｅが周縁改質層Ｍ１（クラックＣ１）を基点として適切に除去されず、周縁部Ｗｅの一部が支持ウェハＳ上に残存してしまう恐れがある。かかる観点から、内部面改質層Ｍ２は、周縁改質層Ｍ１よりも径方向内側に形成されるように形成位置が調節される。

なお、上記レーザ光Ｌによって形成される内部面改質層Ｍ２の下端は、分離後の処理ウェハＷの最終仕上げ処理後の表面より上方に位置している。すなわち、分離後（より具体的には後述の研削処理後）の第１の分離ウェハに内部面改質層Ｍ２が残らないように形成位置が調節される。

ステップＡ３では、チャック１００（処理ウェハＷ）を回転させると共に、レーザヘッド１１０を処理ウェハＷの径方向外側から内側に向けてＹ軸方向に移動させながら、レーザヘッド１１０から処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌを周期的に照射することで、面方向に螺旋状の内部面改質層Ｍ２を形成する。なお、内部面改質層Ｍ２の形成方法の詳細は後述する。

なお、内部面改質層Ｍ２を形成するにあたり、チャック１００を回転させたが、レーザヘッド１１０を移動させて、チャック１００に対してレーザヘッド１１０を相対的に回転させてもよい。また、螺旋状の内部面改質層Ｍ２を形成するにあたり、レーザヘッド１１０をＹ軸方向に移動させたが、チャック１００をＹ軸方向に移動させてもよい。

処理ウェハＷに内部面改質層Ｍ２が形成されると、次に、ウェハ搬送装置７０によって重合ウェハＴが改質装置６０から搬出される。

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、搬送アーム７１からチャック８３に重合ウェハＴを受け渡す際、図７（ｅ）に示すように周縁改質層Ｍ１と内部面改質層Ｍ２を基点に、処理ウェハＷを第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２とに分離する（図６のステップＡ４）。この際、処理ウェハＷから周縁部Ｗｅも除去される。かかる際、処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合界面近傍には未接合領域Ａｅが形成されているので、周縁部Ｗｅを容易に剥離することができるため、適切に処理ウェハＷの分離を行うことができる。

ステップＡ４では、図１３（ａ）に示すように搬送アーム７１が備える吸着面７１ａで処理ウェハＷを吸着保持しつつ、チャック８３で支持ウェハＳを吸着保持する。その後、図１３（ｂ）に示すように吸着面７１ａが処理ウェハＷの裏面Ｗｂを吸着保持した状態で、搬送アーム７１を上昇させて、第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２に分離する。以上のようにステップＡ４では、第２の分離ウェハＷ２は周縁部Ｗｅと一体に分離され、すなわち周縁部Ｗｅの除去と処理ウェハＷの分離（薄化）が同時に行われる。

なお、分離された第２の分離ウェハＷ２は、例えばウェハ処理システム１の外部に回収される。また例えば、搬送アーム７１の可動範囲内に回収部（図示せず）を設け、当該回収部において第２の分離ウェハＷ２の吸着を解除することで、分離された第２の分離ウェハＷ２を回収してもよい。

また本実施形態では、加工装置８０においてウェハ搬送装置７０を利用して処理ウェハＷを分離したが、ウェハ処理システム１には処理ウェハＷの分離を行うための分離装置（図示せず）が設けられていてもよい。分離装置は、例えば改質装置６０と積層して配置することができる。

続いて、チャック８３を加工位置８０ｂに移動させる。そして、研削ユニット８４によって、図７（ｆ）に示すようにチャック８３に保持された第１の分離ウェハＷ１の分離面である裏面Ｗ１ｂを研削し、当該裏面Ｗ１ｂに残る周縁改質層Ｍ１、内部面改質層Ｍ２を除去する（図６のステップＡ５）。ステップＡ５では、裏面Ｗ１ｂに研削砥石を当接させた状態で、第１の分離ウェハＷ１と研削砥石をそれぞれ回転させ、裏面Ｗ１ｂを研削する。なおその後、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、第１の分離ウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂが洗浄液によって洗浄されてもよい。

次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置７０により洗浄装置４１に搬送される。洗浄装置４１では第１の分離ウェハＷ１の分離面である裏面Ｗ１ｂがスクラブ洗浄される（図６のステップＡ６）。なお、洗浄装置４１では、第１の分離ウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂと共に、支持ウェハＳの裏面Ｓｂが洗浄されてもよい。

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、分離面である第１の分離ウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂ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Ａ７）。上述した加工装置８０で研削された裏面Ｗ１ｂには、研削痕が形成される場合がある。ステップＡ７では、ウェットエッチングすることによって当該研削痕を除去し、裏面Ｗ１ｂ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２０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。

なお、以上の実施形態では、ステップＡ１～Ａ７の処理順序を適宜変更することが可能である。
変形例１として、ステップＡ２の周縁改質層Ｍ１の形成とステップＡ３の内部面改質層Ｍ２の形成の順序を入れ替えてもよい。かかる場合、ウェハ処理は、ステップＡ１、ステップＡ３、ステップＡ２、ステップＡ４～Ａ７の順で行われる。
変形例２として、ステップＡ１の未接合領域Ａｅの形成は、ステップＡ２の周縁改質層Ｍ１の形成後に行われてもよい。かかる場合、ウェハ処理は、ステップＡ２、ステップＡ１、ステップＡ３～Ａ７の順で行われる。
変形例３として、ステップＡ１の未接合領域Ａｅの形成は、ステップＡ３の内部面改質層Ｍ２の形成後に行われてもよい。かかる場合、ウェハ処理は、ステップＡ２～Ａ３、ステップＡ１、ステップＡ４～Ａ７の順で行われる。

また、以上の実施形態では、ステップＡ１～Ａ７の処理を適宜省略することが可能である。
省略例１として、ステップＡ５の周縁改質層Ｍ１、内部面改質層Ｍ２の除去は、ステップＡ７におけるウェットエッチングにより行われてもよい。かかる場合、ステップＡ５の研削処理を省略することができる。
省略例２として、ステップＡ５の研削処理において周縁改質層Ｍ１、内部面改質層Ｍ２が適切に除去され、また研削痕が形成されていない場合、ステップＡ７のウェットエッチングを省略することができる。
省略例３として、ウェハ処理システム１に対して、未接合領域Ａｅが形成された重合ウェハＴが搬入される場合、ステップＡ１の未接合領域Ａｅの形成を省略することができる。

なお、上述の変形例２、３のように未接合領域Ａｅの形成を改質装置６０における処理ウェハＷのアライメント後に行う場合、前述のマイクロアライメント（未接合領域Ａｅの境界を撮像することによるチャック１００の中心と接合領域Ａｃの第２の偏心量の算出）は省略されてもよい。かかる場合、ステップＡ２の周縁改質層Ｍ１の形成は、マクロアライメントの結果に基づいて行われてもよい。

なお、上記実施形態におけるステップＡ４では、第２の分離ウェハＷ２は周縁部Ｗｅと一体に分離、すなわち周縁部Ｗｅの除去と処理ウェハＷの薄化が同時に行われたが、第２の分離ウェハＷ２と周縁部Ｗｅは同時に分離されなくてもよい。例えば、エッジトリム処理により周縁部Ｗｅを剥離した後に第２の分離ウェハＷ２を分離してもよい。かかる場合、ステップＡ２において形成される周縁改質層Ｍ１から進展するクラックＣ１を、図１４（ａ）に示すように、表面Ｗａ及び裏面Ｗｂに到達させることで、図１４（ｂ）に示すように適切にエッジトリム処理、薄化処理を行うことができる。また、周縁部Ｗｅを剥離しない場合も考えられるが、かかる場合、処理ウェハＷのアライメントは、接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅの境界に代えて、当該処理ウェハＷの外端部により行われてもよい。

次に、ステップＡ３における内部面改質層Ｍ２の形成方法について説明する。ステップＡ３では、上述したように螺旋状の内部面改質層Ｍ２が形成されるが、図１５に示すように、周方向に隣接する内部面改質層Ｍ２の間隔を周方向間隔Ｐ（パルスピッチ）といい、径方向に隣接する内部面改質層Ｍ２の間隔を径方向間隔Ｑ（インデックスピッチ）という。

上述のように内部面改質層Ｍ２は、エッジトリムの品質低下を抑制するため周縁改質層Ｍ１よりも径方向内側に形成される必要がある。しかしながら、チャック１００と処理ウェハＷとの中心が一致していない場合、すなわち、前述の制御装置９０による第１の偏心量及び第２の偏心量の補正が適切に行われなかった場合、処理ウェハＷに対して改質層が偏心して形成される。そして、かかる偏心を考慮せずに改質層の形成を行った場合、内部面改質層Ｍ２が周縁改質層Ｍ１よりも径方向外側に形成されてしまう恐れがある。

そこで改質装置６０においては、内部面改質層Ｍ２が周縁改質層Ｍ１の径方向外側に形成されるのを防止するため、改質層の形成時において偏心補正が行われる。かかる偏心補正は、例えばチャック１００やレーザヘッド１１０を水平方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に移動させることにより行われる。

図１６は、第１の偏心補正方法により処理ウェハＷの内部に形成された改質層の様子を示す説明図である。

チャック１００と処理ウェハＷとの中心が一致していない場合、ステップＡ１において未接合領域Ａｅが処理ウェハＷに対して偏心して形成される。そして、上述のように周縁改質層Ｍ１は、ステップＡ２において接合領域Ａｃ（未接合領域Ａｅ）と同心円状の環状に形成される。そこで、ステップＡ３において内部面改質層Ｍ２は、周縁改質層Ｍ１に沿って、すなわち、接合領域Ａｃ及び周縁改質層Ｍ１と同心の螺旋状に形成する。換言すれば、第１の偏心補正方法においては周縁改質層Ｍ１及び内部面改質層Ｍ２は、いずれも偏心補正が行われながら形成される。

このように第１の偏心補正方法によれば、接合領域Ａｃの偏心に追従して形成された周縁改質層Ｍ１と同心円状に内部面改質層Ｍ２を形成することにより、内部面改質層Ｍ２が周縁改質層Ｍ１の径方向外側に形成されることを抑制できる。

第１の偏心補正方法に示したように、内部面改質層Ｍ２は偏心に追従して形成されることが望ましい。しかしながら、処理ウェハＷの中心部においてかかる偏心に追従して内部面改質層Ｍ２を形成する場合、チャック１００やレーザヘッド１１０を高速で水平方向に往復動作させる必要があり、偏心補正動作が内部面改質層Ｍ２の形成動作に追従できなくなることや、共振やガイド寿命の低下が懸念される。そこで、以下の第２の偏心補正方法では、少なくとも処理ウェハＷの中心部において偏心補正動作を行わない。

図１７は、第２の偏心補正方法により処理ウェハＷの内部に形成された改質層の様子を示す説明図である。

チャック１００と処理ウェハＷとの中心が一致していない場合、ステップＡ１において未接合領域Ａｅが処理ウェハＷに対して偏心して形成される。そして、上述のように周縁改質層Ｍ１は、ステップＡ２において接合領域Ａｃ（未接合領域Ａｅ）と同心円状の環状に形成される。

続いて第２の偏心補正方法においては、ステップＡ２において接合領域Ａｃ（未接合領域Ａｅ）と同心円状の環状に形成された周縁改質層Ｍ１の径方向内側において、レーザヘッド１１０が処理ウェハＷの外周部に位置する範囲では、偏心補正を行う。すなわち、レーザヘッド１１０を径方向外側から内側に移動させつつ、チャック１００の中心と接合領域Ａｃの中心が一致するように、回転機構１０３によってチャック１００を回転させると共に、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。

具体的には、処理ウェハＷにおける内部面改質層Ｍ２の形成範囲を径方向に沿って複数の領域に分割し、かかる領域に応じて徐々に偏心ストロークを縮めていく。なお、図１７においては、内部面改質層Ｍ２の形成範囲を中心領域Ｒ１１及び４つの環状領域Ｒ１２～Ｒ１５に分割し、１００μｍの偏心量を、各環状領域Ｒ１２～Ｒ１５において、２０μｍずつ補正する場合、すなわち偏心ストロークが２０μｍずつ減衰していく場合を例示している。

このように第２の偏心補正方法によれば、処理ウェハＷの外周部に位置する範囲（図１７の環状領域Ｒ１２～Ｒ１５）で偏心補正を行うことにより、中心部近傍においては偏心補正を行う必要がなくなっている。すなわち、処理ウェハＷの外周部において前述の偏心補正（偏心ストロークの減衰）が完了して偏心量が０μｍとなっており、中心部（図１７の中心領域Ｒ１１）においてはチャック１００の中心と接合領域Ａｃの中心が一致している。このように内部面改質層Ｍ２を形成する際、レーザヘッド１１０が外周部に位置する際にはチャック１００の回転速度は遅いため、偏心補正を適切に行うことができる。そしてその結果、偏心量を吸収して、周縁改質層Ｍ１の内側に内部面改質層Ｍ２を形成することができる。この際、中心部においては偏心補正が行われないため、チャック１００の高速の回転速度を維持することができ、その結果、内部面改質層Ｍ２の周方向間隔Ｐを一定にすることができる。

また、処理ウェハＷの中心領域Ｒ１１において偏心補正を行う必要をなくすことにより、先述のように偏心補正が適切に行えなくなるのを抑制できる。また、共振の発生やガイド寿命の低下の懸念を軽減することができる。

なお、偏心補正を行うための環状領域の数は本例に限定されず、任意に設定することができる。また、必ずしも本例のように環状領域毎に段階的に偏心を補正する必要はなく、処理ウェハＷの外周から中心に向けて連続的に偏心補正が行われてもよい。また例えば、レーザヘッド１１０がレーザ光Ｌを外側から数周分照射する間だけ偏心補正を行ってもよい。

なお、第２の偏心補正方法により処理ウェハＷの外周部において偏心量を補正する場合、かかる偏心補正は、処理ウェハＷの半径の半分（ｒ／２）までに完了することが望ましい。換言すれば、図１７に示した中心領域Ｒ１１の半径は、ｒ／２以上であることが望ましい。

ステップＡ３における内部面改質層Ｍ２は、以上のように形成される。以上の偏心補正動作においては、内部面改質層Ｍ２の形成動作の少なくとも一部において、チャック１００又はレーザヘッド１１０を偏心量に追従して水平移動させて、内部面改質層Ｍ２を形成している。

このように、上述の偏心補正を行う場合には、チャック１００又はレーザヘッド１１０を偏心に追従させて水平移動（以下、「偏心追従動作」という場合がある）させる必要がある。また、上述のように内部面改質層Ｍ２を処理ウェハＷの面内に螺旋状に形成する場合、当該螺旋形状を形成するために、チャック１００を回転させながらレーザヘッド１１０又はチャック１００を処理ウェハＷの径方向外側から内側へと水平移動（以下、「螺旋加工動作」という場合がある）させる必要がある。

ここで、以上の偏心追従動作及び螺旋加工動作を１軸のみで行う場合、すなわち、偏心追従動作及び螺旋加工動作をチャック１００又はレーザヘッド１１０のいずれか一方のみを水平移動させて行う場合、内部面改質層Ｍ２の形成にかかる制御が複雑になる。そしてこのように制御が複雑になると、制御にこれら動作が追い付かなくなってしまったり、振動が発生したりする問題が懸念され、かかる懸念は、特に改質層の形成位置が処理ウェハＷの中心部に近づくにつれて大きくなる。

制御が複雑になる原因について、更に詳細に説明する。

図１８（ａ）は、前記螺旋加工動作を行う際における処理ウェハＷの周方向位置（Ｙ位置）及びチャック１００又はレーザヘッド１１０の径方向位置（θ位置）の経時変化を示す説明グラフである。なお、図１８（ａ）におけるＹ位置は、Ｙ位置「０」が処理ウェハＷの外端、Ｙ位置「１」が処理ウェハＷの中心をそれぞれ示すものとする。また、図１８（ａ）におけるθ位置は、θ位置が「０」に回帰している点において処理ウェハＷが１回転したものとする。

図１８（ａ）に示すように、螺旋加工動作においては、処理ウェハＷに対する加工位置が中心部へ近づくにつれて、θ位置が０に回帰する周期が短くなり、周速が速くなっていくことがわかる。具体的には、例えば内部面改質層Ｍ２の形成開始時（処理ウェハＷの外端）においては周速が約６０ｒｐｍであるのに対し、内部面改質層Ｍ２の形成終了時（処理ウェハＷの中心）においては周速が約３０００ｒｐｍとなる。そして更に、内部面改質層Ｍ２の径方向間隔Ｑを一定に制御するため、Ｙ位置の移動量が、θ位置の回帰周期毎に同じになるように制御する。この結果、単位時間当たりのＹ軸方向への移動量は、処理ウェハＷに対する加工位置が中心部へ近づくにつれて大きくなる。

図１８（ｂ）は、前記偏心追従動作にかかるチャック１００又はレーザヘッド１１０のＹ周方向位置（Ｙ位置）の経時変化を示す説明グラフである。

図１８（ｂ）に示すように、偏心追従動作においては、処理ウェハＷの回帰周期毎に偏心補正が行われ、かかる偏心補正においてはチャック１００又はレーザヘッド１１０がサインカーブ状に水平方向に移動する。そして更に、偏心補正は前記回帰周期毎に処理ウェハＷの全周において行われる。この結果、処理ウェハＷに対する加工位置が中心部へ近づくにつれて回帰周期が短くなるため、偏心追従動作を行うチャック１００又はレーザヘッド１１０は、水平方向に高速で振動動作をすることが必要になる。なお、かかる補正移動量は、例えば前記第２の偏心補正方法のように内部面改質層Ｍ２の形成と同時に行う場合、図１７に示したように、徐々にその補正量が小さくなるように制御される。

ここで、以上の偏心追従動作及び螺旋加工動作を１軸のみで行う場合、図１８（ａ）、図１８（ｂ）に示した螺旋形成を形成するための水平移動、及び、偏心補正を行うための水平方向への往復移動、を合成した図１８（ｃ）に示すような動作を行う必要があり、制御が複雑になる。そしてこのように制御が複雑になる場合、上述したように、特に処理ウェハＷの中心部において、制御にこれら動作が追い付かなくなってしまったり、振動が発生したりする。

そこで、このように制御が複雑になることを抑制するため、本発明者らは、偏心追従動作及び螺旋加工動作を２軸で行うことで制御を簡易に行うことができることを見出した。具体的には、従来は、偏心追従動作と螺旋加工動作を、チャック１００またはレーザヘッド１１０のいずれか一方を水平方向に移動させることで一挙に制御を行っていたが、偏心追従動作と螺旋加工動作を、チャック１００とレーザヘッド１１０で分担して制御する。

図１９、図２０は、本実施形態にかかる内部面改質層Ｍ２の形成における偏心補正の様子を模式的に示す説明図である。なお、図１９に示す例においては、チャック１００において「偏心追従動作」、レーザヘッド１１０において「螺旋加工動作」をそれぞれ行う。

図１９に示すように、本実施形態によれば、偏心追従動作と螺旋加工動作をそれぞれチャック１００とレーザヘッド１１０で分担して制御を行うため、図１８（ｃ）に示したように動作が複雑になることがなく、制御性を向上させることができる。具体的には、偏心追従動作を行うチャック１００においてはサインカーブを描く単純往復動作のみを行えばよく、螺旋加工動作を行うレーザヘッド１１０においてはＹ軸方向に対して回帰周期毎に略一定の速度で単純移動を行えばよい。

そして、このようにチャック１００とレーザヘッド１１０のそれぞれを単純移動させればよいため、内部面改質層Ｍ２の形成にかかる制御が簡易になると共に、装置における振動の発生を抑制することができる。またこれにより、装置における共振の発生や、ガイド寿命の低下を抑制することができる。

また更に、このように偏心追従動作と螺旋加工動作を分担して行うことにより、内部面改質層Ｍ２の形成におけるチャック１００の移動幅が少なくなるため、改質装置６０をコンパクトに構成することができる。

なお、図１９に示した例においては、チャック１００が「偏心追従動作」、レーザヘッド１１０が「螺旋加工動作」をそれぞれ行ったが、図２０に示すように、当然にチャック１００が「螺旋加工動作」、レーザヘッド１１０が「偏心追従動作」をそれぞれ行ってもよい。ただし、「偏心追従動作」では処理ウェハＷの中心部において高速で振動動作をする必要があるため、処理ウェハＷの対する内部面改質層Ｍ２の形成精度を維持するため、当該「偏心追従動作」はチャック１００が行う方が好ましい。

なお、以上の実施形態によれば内部面改質層Ｍ２は処理ウェハＷの面内において周方向間隔Ｐ及び径方向間隔Ｑが、それぞれ処理ウェハＷの面内において均一となるように形成したが、内部面改質層Ｍ２の形成間隔もこれに限定されるものではない。

図２１は、第２の実施形態にかかる内部面改質層Ｍ２の形成方法を示す説明図である。第２の実施形態にかかる内部面改質層Ｍ２が形成された処理ウェハＷの面内には、図２１に示すように、内部面改質層Ｍ２の径方向間隔Ｑが異なるエリアが形成されている。具体的には、処理ウェハＷの径方向外側において内部面改質層Ｍ２の径方向間隔Ｑが広く形成された第１の改質層形成領域としての広間隔領域Ｒ１と、広間隔領域Ｒ１の径方向内側において内部面改質層Ｍ２の径方向間隔Ｑが狭く形成された第２の改質層形成領域としての狭間隔領域Ｒ２とが形成されている。なお、内部面改質層Ｍ２の周方向間隔Ｐは、広間隔領域Ｒ１と狭間隔領域Ｒ２とともに全周に亘って一定である。

なお以下の説明において、広間隔領域Ｒ１に形成される内部面改質層Ｍ２を外周側改質層Ｍ２ｅ、狭間隔領域Ｒ２に形成される内部面改質層Ｍ２を内周側改質層Ｍ２ｃという場合がある。

ここで広間隔領域Ｒ１においては、図２１（ｂ）に示すように、隣接する外周側改質層Ｍ２ｅの形成時に面方向に進展するクラックＣ２同士が繋がらないように、外周側改質層Ｍ２ｅの形成間隔Ｑ１が設定される。また狭間隔領域Ｒ２においては、図２１（ｂ）に示すように、隣接する内周側改質層Ｍ２ｃの形成時に面方向に進展するクラックＣ２同士が繋がるように、内周側改質層Ｍ２ｃの形成間隔Ｑ２が設定される。なお一例として、外周側改質層Ｍ２ｅの形成間隔Ｑ１は６０μｍ、内周側改質層Ｍ２ｃの形成間隔Ｑ２は１０μｍとすることができる。

なお内部面改質層Ｍ２は、処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射することにより、当該レーザ光の照射部分をアモルファス化（多結晶化）させることにより形成される。この時、内部面改質層Ｍ２においては、図２２（ａ）に示すように圧縮応力が発生する。ここで、広間隔領域Ｒ１においては隣接する外周側改質層Ｍ２ｅのクラックＣ１が繋がらないため、発生した圧縮応力は外周側改質層Ｍ２ｅに蓄積される。またこれにより、径方向に隣接する外周側改質層Ｍ２ｅ同士の間には、図２２（ａ）に示すように、圧縮応力に起因する引張応力が蓄積される。当該引張応力が作用する領域（以下、「引張領域Ｕ」という）は、図２２（ｂ）に示すように処理ウェハＷの全周に亘って、環状に形成される。

続いて、以上のような広間隔領域Ｒ１及び狭間隔領域Ｒ２の形成方法、及び処理ウェハＷの分離方法について説明する。図２３は、ステップＡ３における内部面改質層Ｍ２の形成方法、及び処理ウェハＷの分離方法の主な工程を示すフロー図である。図２４は、ステップＡ３における内部面改質層Ｍ２の形成方法、及び処理ウェハＷの分離方法の主な工程を模式的に示す説明図である。なお、図２４においては処理ウェハＷの径方向半分における厚み方向の断面視を示している。また、図２４においては図示の煩雑さを回避する為、支持ウェハＳの図示を省略している。

なお、処理ウェハＷには、内部面改質層Ｍ２の形成に先だって、周縁改質層Ｍ１及びクラックＣ１が形成されている（図６および図２３のステップＡ２）。

図２４（ａ）に示すように、内部面改質層Ｍ２の形成にあたっては、先ず広間隔領域Ｒ１が形成される（図２３のステップＡ３－１）。広間隔領域Ｒ１は、チャック１００（処理ウェハＷ）を回転させると共に、レーザヘッド１１０を処理ウェハＷの径方向外側から内側に向けてＹ軸方向に移動させることにより、処理ウェハＷの径方向外側から径方向内側へ向けて順次形成される。外周側改質層Ｍ２ｅの形成間隔Ｑ１は、例えば６０μｍである。ここで、広間隔領域Ｒ１において隣接する外周側改質層Ｍ２ｅから進展するクラックＣ２同士は繋がらない。

なお、本実施形態においても、内部面改質層Ｍ２の形成にあたり処理ウェハＷの偏心を補正する必要がある場合には、偏心追従動作と螺旋加工動作をそれぞれチャック１００とレーザヘッド１１０で分担して制御を行う。

ここでクラックＣ２同士が繋がらないため、上述のように内部面改質層Ｍ２には圧縮応力が蓄積されると共に、隣接する内部面改質層Ｍ２の間には引張領域Ｕが形成される。

広間隔領域Ｒ１が形成されると、次に図２４（ｂ）に示すように、狭間隔領域Ｒ２が形成される（図２３のステップＡ３－２）。狭間隔領域Ｒ２は、チャック１００（処理ウェハＷ）を回転させると共に、レーザヘッド１１０を処理ウェハＷの径方向内側から外側に向けてＹ軸方向に移動させることにより、処理ウェハＷの中心から径方向外側へ向けて順次形成される。内周側改質層Ｍ２ｃの形成間隔Ｑ２は、例えば１０μｍである。ここで、狭間隔領域Ｒ２において隣接する内周側改質層Ｍ２ｃから進展するクラックＣ２は順次繋がっていく。

なお図２４（ｂ）に示すように、ステップＡ３－２における狭間隔領域Ｒ２の形成においては、当該狭間隔領域Ｒ２の最外周側に位置する内周側改質層Ｍ２ｃのクラックＣ２と、広間隔領域Ｒ１の最内周側に位置する外周側改質層Ｍ２ｅのクラックＣ２とは繋げない。

狭間隔領域Ｒ２が形成されると、図２４（ｃ）に示すように、処理ウェハＷの分離を開始するための起点となる起点改質層Ｍ２ｓが形成される。具体的には、広間隔領域Ｒ１と狭間隔領域Ｒ２との間に起点改質層Ｍ２ｓとしての内部面改質層Ｍ２を形成する。これにより、狭間隔領域Ｒ２の最外周側に位置する内周側改質層Ｍ２ｃのクラックＣ２と、広間隔領域Ｒ１の最内周側に位置する一の外周側改質層Ｍ２ｅのクラックＣ２とが連結される。

起点改質層Ｍ２ｓが形成されると、広間隔領域Ｒ１のクラックＣ２と狭間隔領域Ｒ２のクラックＣ２が連結され、これにより広間隔領域Ｒ１の一の外周側改質層Ｍ２ｅに蓄積されていた圧縮応力が解放される。そして、かかる応力の解放により一の外周側改質層Ｍ２ｅは、図２４（ｄ）に示すように第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２とが剥離する方向へと膨らんだ状態になる。すなわち、当該一の外周側改質層Ｍ２ｅの形成位置においては、クラックＣ２を境に第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２とが剥離された状態となる（図２３のステップＡ３－４）。

このように、一の外周側改質層Ｍ２ｅの形成位置において第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２とが剥離されると、かかる剥離により処理ウェハＷの厚み方向（剥離方向）に作用する力の影響で、図２４（ｄ）に示したようにクラックＣ２が径方向外側へと進展する。そしてこれにより、隣接する次の外周側改質層Ｍ２ｅから進展しているクラックＣ２へと連結される（図２３のステップＡ３－５）。

一の外周側改質層Ｍ２ｅと次の外周側改質層Ｍ２ｅのクラックＣ２が連結されると、次の外周側改質層Ｍ２ｅに蓄積されていた圧縮応力が解放される。そして、かかる応力の解放により次の外周側改質層Ｍ２ｅの形成位置においては、クラックＣ２を境に第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２とが剥離された状態となる（図２３のステップＡ３－５）。

そして、このように次の外周側改質層Ｍ２ｅの形成位置において第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２とが剥離されると、かかる剥離により処理ウェハＷの厚み方向（剥離方向）に作用する力の影響で、クラックＣ２が径方向外側へと更に進展する。

そして、このように連鎖的にクラックＣ２の進展、圧縮応力の解放、第２の分離ウェハＷ２の剥離が繰り返されることにより、図２４（ｅ）に示すように、クラックＣ２が周縁改質層Ｍ１へと到達する（図２３のステップＡ３－６）。

そして、このように処理ウェハＷの全面において内部面改質層Ｍ２が形成され、またクラックＣ２が進展すると、ステップＡ３における内部面改質層Ｍ２の形成処理が終了し、その後、周縁部Ｗｅ及び第２の分離ウェハＷ２が除去される（図６および図２３のステップＡ４）。

上記第２の実施形態によれば、処理ウェハＷには内部面改質層Ｍ２が形成され、当該内部面改質層Ｍ２は、広間隔領域Ｒ１及び狭間隔領域Ｒ２を有している。そして、広間隔領域Ｒ１においては上述のように連鎖的に第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２の剥離が進行する。

そして、このように、上記実施の形態によれば第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２の剥離により処理ウェハＷの内部には、厚み方向に隙間が生じる。すなわち、図２４（ｅ）に示したように処理ウェハＷの面内において第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２が繋がっていない領域が形成されるため、後の第２の分離ウェハＷ２の剥離処理において必要となる力が低減される。

また、上記実施の形態によれば、広間隔領域Ｒ１において内部面改質層Ｍ２の径方向間隔Ｑを広げることにより、内部面改質層Ｍ２の形成数を減らすことができるため、内部面改質層Ｍ２の形成にかかる時間を低減することができ、スループットを向上することができる。

また更に、上記実施の形態によれば、広間隔領域Ｒ１における第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２とは、蓄積された応力の解放によって自然発生的に進展するクラックＣ２を基点として分離される。このため、特に広間隔領域Ｒ１においては、周期構造を有する滑らかな分離面を得ることができる。

図２５は、（ａ）処理ウェハＷの径方向間隔Ｑを処理ウェハＷの面内で一定とした場合、（ｂ）広間隔領域Ｒ１及び狭間隔領域Ｒ２を形成した場合、のそれぞれにおける処理ウェハＷの分離面を撮像した写真である。図２５に示すように、広間隔領域Ｒ１及び狭間隔領域Ｒ２を形成し、蓄積された応力の解放によって自然発生的にクラックＣ２を進展させることで、分離後の表面粗さが向上し、滑らかな分離面を得ることができる。

また、上記第２の実施形態においても偏心追従動作と螺旋加工動作をそれぞれチャック１００とレーザヘッド１１０で分担して制御を行うことにより、内部面改質層Ｍ２の形成にかかる制御を容易に行うことができる共に、装置における振動の発生を抑制することができる。またこれにより、装置における共振の発生や、ガイド寿命の低下を抑制することができる。

なお、以上の第２の実施形態によれば広間隔領域Ｒ１を径方向外側、狭間隔領域Ｒ２を径方向内側に形成したが、図２６（ａ）に示すように平面視における処理ウェハＷの径方向外側において狭間隔領域Ｒ２を形成し、当該狭間隔領域Ｒ２の内側に広間隔領域Ｒ１を形成してもよい。また例えば、図２６（ｂ）に示すように処理ウェハＷの径方向外側において広間隔領域Ｒ１と狭間隔領域Ｒ２が交互に形成されてもよい。

また、以上の第２の実施形態においては処理ウェハＷの径方向に対して広間隔領域Ｒ１及び狭間隔領域Ｒ２を形成、すなわち、内部面改質層Ｍ２の径方向間隔Ｑを変更したが、これに代えて周方向間隔Ｐ（パルスピッチ）を変更してもよい。また、径方向間隔Ｑ及び周方向間隔Ｐの両方を変更するようにしてもよい。かかる場合、処理ウェハＷの面内に形成する内部面改質層Ｍ２の数が更に減るため、スループットを更に向上することができる。

また、以上の第２の実施形態においては広間隔領域Ｒ１と狭間隔領域Ｒ２との間に起点改質層Ｍ２ｓを形成することで処理ウェハＷの分離を開始したが、処理ウェハＷの分離開始の方法もこれに限定されない。例えば、図２７（ａ）に示すように処理ウェハＷの径方向外側から内側に向けて広間隔領域Ｒ１を予め定められた任意の位置まで形成した後、図２７（ｂ）に示すように処理ウェハＷの中心から径方向外側に向けて狭間隔領域Ｒ２を形成し、広間隔領域Ｒ１の内部面改質層Ｍ２と合流させることで分離を開始してもよい。

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。

６０ 改質装置
９０ 制御装置
１００ チャック
１０４ 移動機構
１１０ レーザヘッド
１１５ 移動機構
Ｌ レーザ光
Ｍ２ 内部面改質層
Ｗ 処理ウェハ

Claims (9)

1. 処理対象体を処理する処理装置であって、
   前記処理対象体を保持する保持部と、
   前記保持部を水平方向に移動させる保持部移動機構と、
   前記処理対象体の内部にレーザ光を照射して複数の内部面改質層を螺旋状に形成する改質部と、
   前記改質部を水平方向に移動させる改質部移動機構と、
   前記内部面改質層の形成動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記内部面改質層の形成にかかる螺旋加工移動と、
   前記保持部と当該保持部に保持された処理対象体との偏心量を補正する偏心追従移動と、を前記保持部と前記改質部とで分担して行うように、前記保持部及び前記改質部の動作を制御する、処理装置。
2. 前記制御部は、
   前記螺旋加工移動を前記改質部が行い、
   前記偏心追従移動を前記保持部が行うように、前記保持部及び前記改質部の動作を制御する、請求項１に記載の処理装置。
3. 前記制御部は、
   前記螺旋加工移動を前記保持部が行い、
   前記偏心追従移動を前記改質部が行うように、前記保持部及び前記改質部の動作を制御する、請求項１に記載の処理装置。
4. 前記制御部は、
   前記内部面改質層の形成時において、隣接する前記内部面改質層から面方向に進展する亀裂が連結されない第１の改質層形成領域と、
   前記内部面改質層の形成時において、隣接する前記内部面改質層から面方向に進展する亀裂が連結される第２の改質層形成領域と、を形成するように前記改質部を制御する、請求項１～３のいずれか一項に記載の処理装置。
5. 処理対象体を処理する処理方法であって、
   改質部により、保持部に保持された前記処理対象体の内部にレーザ光を照射して内部面改質層を螺旋状に形成し、
   前記内部面改質層を螺旋状に形成するための移動と、
   前記保持部と当該保持部に保持された処理対象体との偏心量を補正するための移動と、を前記保持部と前記改質部とで分担して行う、処理方法。
6. 前記保持部が前記内部面改質層を螺旋状に形成するために移動し、
   前記改質部が前記偏心量を補正するために移動する、請求項５に記載の処理方法。
7. 前記改質部が前記内部面改質層を螺旋状に形成するために移動し、
   前記保持部が前記偏心量を補正するために移動する、請求項５に記載の処理方法。
8. 前記内部面改質層の形成にあたり、
   保持部に保持された前記処理対象体を相対的に回転させながら、前記改質部から処理対象体の内部に前記レーザ光を周期的に照射し、さらに前記保持部に対して前記改質部を相対的に径方向に移動させて、面方向に螺旋状の前記内部面改質層を形成する、請求項５～７のいずれか一項に記載の処理方法。
9. 前記内部面改質層の形成時において、隣接する前記内部面改質層から面方向に進展する亀裂が連結されない第１の改質層形成領域を形成することと、
   前記内部面改質層の形成時において、隣接する前記内部面改質層から面方向に進展する亀裂が連結される第２の改質層形成領域を形成することと、を含む、請求項５～８のいずれか一項に記載の処理方法。

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