JP7203863B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents
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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、積層型半導体装置の製造方法が開示されている。この製造方法では、２以上の半導体ウェハを積層して積層型半導体装置を製造する。この際、各半導体ウェハは、他の半導体ウェハに積層された後、所望の厚みを持つように裏面研削される。
特許文献２には、外周部に砥粒が設けられた円板状の研削工具を回転し、研削工具の少なくとも外周面を半導体ウェハに線状に当接させて半導体ウェハの周端部を略Ｌ字状に研削することが開示されている。半導体ウェハは、二枚のシリコンウェハを貼り合わせて作製されたものである。
本開示にかかる技術は、基板同士が接合された重合基板において、一の基板の周縁部の除去と当該一の基板の薄化のそれぞれの前処理を効率よく行う。
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、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において前記第２の基板を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記第１の基板の内部に、除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って周縁用レーザ光を照射して周縁改質層を形成し、面方向に沿って内部面用レーザ光を照射して少なくとも前記周縁改質層よりも径方向内側に内部面改質層を形成する改質部と、を有し、前記改質部は、前記周縁用レーザ光と前記内部面用レーザ光を照射する共通のレーザヘッドを有し、前記改質部は、前記周縁用レーザ光と前記内部面用レーザ光の少なくとも形状又は数を調整して、当該周縁用レーザ光と内部面用レーザ光を切り換える。
本開示によれば、基板同士が接合された重合基板において、一の基板の周縁部の除去と当該一の基板の薄化のそれぞれの前処理を効率よく行うことができる。
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。
ウェハの裏面の研削加工は、例えば当該裏面に研削砥石を当接させた状態で、ウェハ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て行われる。かかる場合、研削砥石が摩耗し、定期的な交換が必要となる。また、研削加工においては、研削水を使用し、その廃液処理も必要となる。このため、従来のウェハの薄化処理にはランニングコストがかかる。
また、通常、ウェハの周縁部は面取り加工がされているが、上述のようにウェハの裏面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２に記載の端面研削装置は、このエッジトリムを行う装置である。しかしながら、この端面研削装置では、研削によりエッジトリムを行うため、砥石が摩耗し、定期的な交換が必要となる。また、大量の研削水を使用し、廃液処理も必要となる。このため、従来のエッジトリムにはランニングコストがかかる。
本開示にかかる技術は、ウェハの薄化処理とエッジトリムを効率よく行うため、これらの前処理を効率よく行う。以下、本実施形態にかかる基板処理装置としての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。
先ず、本実施形態にかかる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及び図３に示すように第１の基板としての処理ウェハＷと第２の基板としての支持ウェハＳとが接合された、重合基板としての重合ウェハＴに対して所定の処理を行う。そしてウェハ処理システム１では、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを除去し、さらに当該処理ウェハＷを薄化する。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、支持ウェハＳにおいて、処理ウェハ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。
処理ウェハＷは、例えばシリコンウェハなどの半導体ウェハであって、表面Ｗａに複数のデバイスを含むデバイス層（図示せず）が形成されている。また、デバイス層にはさらに酸化膜Ｆ、例えばＳｉＯ２膜（ＴＥＯＳ膜）が形成されている。なお、処理ウェハ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、例えば処理ウェハＷの外端部から径方向に１ｍｍ～５ｍｍの範囲である。
なお、図２においては、図示の煩雑さを回避するため、酸化膜Ｆの図示を省略している。また、以下の説明で用いられる他の図面においても同様に、酸化膜Ｆの図示を省略する場合がある。
支持ウェハＳは、処理ウェハ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。支持ウェハＳの表面Ｓａには酸化膜（図示せず）が形成されている。また、支持ウェハＳは、処理ウェハＷの表面Ｗａのデバイスを保護する保護材として機能する。なお、支持ウェハ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、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。
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、処理ウェハＷと支持ウェハＳの界面には、酸化膜Ｆと支持ウェハＳの表面Ｓａ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とを形成する。このように未接合領域Ａｂが存在することで、周縁部Ｗｅを適切に除去できる。なお、詳細は後述するが、接合領域Ａａ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。
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に対して所定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軸方向に延伸し、平面視において並列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の裏面Ｗｂをエッチング処理する。例えば、裏面Ｗｂに対して薬液（エッチング液）を供給し、当該裏面Ｗｂをウェットエッチングする。薬液には、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で研削された処理ウェハ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、処理ウェハＷの裏面Ｗｂ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に対して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、改質装置６０、周縁除去装置６１、及びウェハ搬送装置７０が設けられている。改質装置６０と周縁除去装置６１は、積層して配置されている。なお、改質装置６０と周縁除去装置６１の数や配置はこれに限定されない。
改質装置６０は、処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射し、周縁改質層、分割改質層、及び内部面改質層を形成する。改質装置６０の具体的な構成は後述する。
周縁除去装置６１は、改質装置６０で形成された周縁改質層を基点に、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを除去する。周縁除去装置６１の具体的な構成は後述する。
ウェハ搬送装置７０は、例えば改質装置６０と周縁除去装置６１に対して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。搬送アーム７１の具体的な構成は後述する。そして、ウェハ搬送装置７０は、洗浄装置４１、改質装置６０、周縁除去装置６１、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、処理ウェハＷの裏面Ｗｂを研削する。そして、内部面改質層が形成された裏面Ｗｂにおいて、当該内部面改質層を除去し、さらに周縁改質層を除去する。具体的に、加工装置８０は、チャック８１に保持された処理ウェハＷの裏面Ｗｂを研削砥石（図示せず）に当接させた状態で、処理ウェハＷと研削砥石をそれぞれ回転させ、裏面Ｗｂを研削する。なお、加工装置８０には公知の研削装置（研磨装置）が用いられ、例えば特開２０１０－６９６０１号公報に記載の装置が用いられる。
以上のウェハ処理システム１には、制御装置９０が設けられている。制御装置９０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における後述の基板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。
次に、上述した改質装置６０について説明する。図４は、改質装置６０の構成の概略を示す平面図である。図５は、改質装置６０の構成の概略を示す側面図である。
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、当該支持ウェハＳ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、回転部１０３が設けられている。回転部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、回転部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水平移動部１０４によって、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、水平移動部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。
図６に示すようにレーザヘッド１１０は、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）１１２をさらに有している。ＬＣＯＳ１１２は、空間光変調器であって、レーザ光を変調して出力する。具体的にＬＣＯＳ１１２には、液晶ミラー（図示せず）が解像度分だけ縦方向及び横方向に並べて配置されている。そして図７に示すように、レーザヘッド１１０に入力されたレーザ光Ｌは、ＬＣＯＳ１１２で反射され、レンズ１１１へと伝播され、処理ウェハＷに照射される。そしてこの際、ＬＣＯＳ１１２は、レーザ光Ｌの焦点位置や位相を制御することができ、処理ウェハＷに照射されるレーザ光Ｌの形状や数（分岐数）を調整することができる。なお、レーザ光Ｌの焦点位置は、レーザヘッド１１０を昇降させることで調整してもよい。
また、図６に示すようにレーザヘッド１１０には、当該レーザヘッド１１０にレーザ光Ｌを出力するレーザ光出力部１２０が接続されている。レーザ光出力部１２０は、レーザ光発振器１２１、アッテネータ１２２、ビームエキスパンダー１２３、及び光軸調整ミラー１２４を有し、高周波のパルス状のレーザ光Ｌを出力する。レーザ光出力部１２０では、レーザ光発振器１２１から発振されたレーザ光Ｌは、アッテネータ１２２で減衰され、さらにビームエキスパンダー１２３及び光軸調整ミラー１２４で光軸が調整されて、レーザヘッド１１０に出力される。
そしてレーザヘッド１１０は、レーザ光出力部１２０から出力された高周波のパルス状のレーザ光Ｌ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Ｌを、処理ウェハＷの内部の所定位置に集光して照射する。これによって、処理ウェハＷの内部においてレーザ光Ｌが集光した部分が改質し、周縁改質層、分割改質層、及び内部面改質層が形成される。
図４及び図５に示すようにレーザヘッド１１０は、支持部材１３０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１３１に沿って、昇降機構１４０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、移動機構１４１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１４０及び移動機構１４１はそれぞれ、支持柱１４２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１５０とマイクロカメラ１６０が設けられている。例えば、マクロカメラ１５０とマイクロカメラ１６０は一体に構成され、マクロカメラ１５０はマイクロカメラ１６０のＹ軸正方向側に配置されている。マクロカメラ１５０とマイクロカメラ１６０は、昇降機構１７０によって昇降自在に構成され、さらに移動機構１７１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１５０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１５０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１５０の撮像倍率は２倍である。
マイクロカメラ１６０は、処理ウェハＷの周縁部を撮像し、接合領域Ａａと未接合領域Ａｂの境界を撮像する。マイクロカメラ１６０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１６０の撮像倍率は１０倍であり、視野はマクロカメラ１５０に対して約１／５であり、ピクセルサイズはマクロカメラ１５０に対して約１／５である。
次に、上述した周縁除去装置６１について説明する。図８は、周縁除去装置６１の構成の概略を示す平面図である。図９は、周縁除去装置６１の構成の概略を示す側面図である。
周縁除去装置６１は、重合ウェハＴを上面で保持するチャック１８０を有している。チャック１８０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、当該支持ウェハＳを吸着保持する。またチャック１８０は、回転機構１８１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１８０の上方には、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを保持して移送するパッド１９０が設けられている。パッド１９０には例えば真空ポンプなどの吸引機構（図示せず）が接続され、パッド１９０はその下面において周縁部Ｗｅを吸着保持する。パッド１９０には、パッド１９０を鉛直方向に昇降させる昇降機構１９１と、パッド１９０を水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に移動させる移動機構１９２とが設けられている。
チャック１８０の上方には、処理ウェハＷから周縁部Ｗｅが除去されたか否かを確認するための検知部２００が設けられている。検知部２００は、チャック１８０に保持され、且つ周縁部Ｗｅが除去された処理ウェハＷにおいて、周縁部Ｗｅの有無を検知する。検知部２００には、例えばセンサが用いられる。センサは、例えばライン型のレーザ変位計であり、重合ウェハＴ（処理ウェハＷ）の周縁部にレーザを照射して当該重合ウェハＴの厚みを測定することで、周縁部Ｗｅの有無を検知する。なお、検知部２００による周縁部Ｗｅの有無の検知方法はこれに限定されない。例えば検知部２００には、例えばラインカメラを用い、重合ウェハＴ（処理ウェハＷ）を撮像することで、周縁部Ｗｅの有無を検知してもよい。
なお、チャック１８０の下方には、パッド１９０で移送された周縁部Ｗｅを回収する回収部（図示せず）が設けられている。回収部は、パッド１９０で吸着保持された周縁部Ｗｅを収容して回収する。
次に、上述したウェハ搬送装置７０の搬送アーム７１について説明する。図１０は、搬送アーム７１の構成の概略を示す縦断面図である。
搬送アーム７１は、重合ウェハＴより大きい径を有する、円板状の吸着板２１０を有している。吸着板２１０の下面には、処理ウェハＷの中央部Ｗｃを保持する保持部２２０が設けられている。
保持部２２０には中央部Ｗｃを吸引する吸引管２２１が接続され、吸引管２２１は例えば真空ポンプなどの吸引機構２２２に連通している。吸引管２２１には、吸引圧力を測定する圧力センサ２２３が設けられている。圧力センサ２２３の構成は任意であるが、例えばダイヤフラム型の圧力計が用いられる。
吸着板２１０の上面には、当該吸着板２１０を鉛直軸回りに回転させる回転機構２３０が設けられている。回転機構２３０は、支持部材２３１に支持されている。また、支持部材２３１（回転機構２３０）は、アーム部材７２に支持されている。
次に、以上のように構成されたウェハ処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。図１１は、ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。図１２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。
先ず、図１２（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、図１２（ｂ）に示すように処理ウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１と分割改質層Ｍ２が順次形成され（図１１のステップＡ１、Ａ２）、さらに図１２（ｃ）に示すように内部面改質層Ｍ３が形成される（図１１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。分割改質層Ｍ２は、除去される周縁部Ｗｅを小片化するための基点となるものである。内部面改質層Ｍ３は、処理ウェハＷを薄化するための基点となるものである。
図１３は、改質装置６０における改質処理の主な工程の説明図である。先ず、図１３（ａ）に示すようにチャック１００（スライダテーブル１０２）を搬入出位置Ｐ１に移動させる。そして、ウェハ搬送装置５０から重合ウェハＴが搬入され、チャック１００に保持される。
次に、図１３（ｂ）に示すようにチャック１００をマクロアライメント位置Ｐ２に移動させる。マクロアライメント位置Ｐ２は、マクロカメラ１５０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１５０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１５０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１５０の画像から、チャック１００の中心Ｃｃと処理ウェハＷの中心Ｃｗ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、図１３（ｃ）に示すようにチャック１００をマイクロアライメント位置Ｐ３に移動させる。マイクロアライメント位置Ｐ３は、マイクロカメラ１６０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１６０の視野はマクロカメラ１５０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１６０の画角に入らず、マイクロカメラ１６０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Ｐ３に移動させるためともいえる。
次に、マイクロカメラ１６０によって、処理ウェハＷの周方向３６０度における接合領域Ａａと未接合領域Ａｂの境界を撮像する。撮像された画像は、マイクロカメラ１６０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１６０の画像から、チャック１００の中心Ｃｃと接合領域Ａａの中心Ｃａ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Ａａ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。ここで上述したように、処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合前に未接合領域Ａｂを形成するが、この未接合領域Ａｂの中心（接合領域Ａａの中心Ｃａ）と、処理ウェハＷの中心とがずれる場合がある。この点、本実施形態のように第２の偏心量に基づいて周縁改質層Ｍ１に対するチャック１００の位置を調整することで、未接合領域Ａｂのずれが補正される。
次に、図１３（ｄ）に示すようにチャック１００を、改質位置Ｐ４に移動させる。改質位置Ｐ４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Ｐ４はマイクロアライメント位置Ｐ３と同じである。
次に、図１４及び図１５に示すようにレーザヘッド１１０からレーザ光Ｌ１（周縁用レーザ光Ｌ１）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１１のステップＡ１）。レーザ光Ｌ１は、ＬＣＯＳ１１２によって、その形状と数が調整される。具体的にレーザ光Ｌ１は、後述の周縁改質層Ｍ１を形成するように、その焦点位置と位相が制御されて形状が調整される。また本実施形態では、レーザ光Ｌ１の数は１つである。
上記レーザ光Ｌ１によって形成される周縁改質層Ｍ１は、厚み方向に延伸し縦長のアスペクト比を有する。周縁改質層Ｍ１の下端は、薄化後の処理ウェハＷの目標表面（図１４中の点線）より上方に位置している。すなわち、周縁改質層Ｍ１の下端と処理ウェハＷの表面Ｗａとの間の距離Ｈ１は、薄化後の処理ウェハＷの目標厚みＨ２より大きい。かかる場合、薄化後の処理ウェハＷに周縁改質層Ｍ１が残らない。なお、処理ウェハ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。
なお、周縁改質層Ｍ１は、接合領域Ａａの外側端部よりも径方向内側に形成される。レーザヘッド１１０からのレーザ光Ｌ１によって周縁改質層Ｍ１を形成する際に、例えば加工誤差などにより周縁改質層Ｍ１が接合領域Ａａの外側端部からずれて形成されたとしても、当該周縁改質層Ｍ１が接合領域Ａａの外側端部から径方向外側に形成されるのを抑制できる。ここで、周縁改質層Ｍ１が接合領域Ａａの外側端部から径方向外側に形成されると、周縁部Ｗｅが除去された後に支持ウェハＳに対して処理ウェハＷが浮いた状態になってしまう。この点、本実施形態では、かかる処理ウェハＷの状態を確実に抑制することができる。
なお、本発明者らが鋭意検討したところ、周縁改質層Ｍ１と接合領域Ａａの外側端部との距離Ｄが十分に小さいと周縁部Ｗｅを適切に除去できることを確認している。そして、この距離Ｄは５００μｍ以内であるのが好く、さらに好ましくは５０μｍ以内である。
ここで、上述したように制御装置９０では、第２の偏心量に基づいてチャック１００の位置が決定されている。ステップＡ１では、この決定されたチャック１００の位置に合わせて、接合領域Ａａの中心とチャック１００の中心が一致するように、回転部１０３によってチャック１００を回転させると共に、水平移動部１０４によってチャック１００をＹ軸方向に移動させる。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。このように完全同期制御を行うことで、チャック１００の移動を、決定された位置に誤差が少なく適切に追従させることができる。
そして、このようにチャック１００（処理ウェハＷ）を回転及び移動させながら、レーザヘッド１１０から処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌ１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Ａａと同心円状に環状に形成される。すなわち、図１４に示す周縁改質層Ｍ１と接合領域Ａａの外側端部との距離Ｄを一定にすることができる。このため、その後周縁除去装置６１において、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。
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、レーザヘッド１１０をＹ軸方向に移動させて、図１６及び図１７に示すようにレーザヘッド１１０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１１のステップＡ２）。この際、ＬＣＯＳ１１２によって、レーザヘッド１１０から照射されるレーザ光が、レーザ光Ｌ１からレーザ光Ｌ２に切り替えられ、レーザ光Ｌ２はその形状と数が調整される。具体的にレーザ光Ｌ２は、後述の分割改質層Ｍ２を形成するように、その焦点位置と位相が制御されて形状が調整される。また本実施形態では、レーザ光Ｌ２の数は１つである。
分割改質層Ｍ２も、周縁改質層Ｍ１と同様に厚み方向に延伸し、縦長のアスペクト比を有する。なお、本実施形態においては、分割改質層Ｍ２は周縁改質層Ｍ１と同じ高さに形成される。また、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、分割改質層Ｍ２及びクラックＣ２を径方向に数μｍのピッチで複数形成することで、図１７に示すように周縁改質層Ｍ１から径方向外側に延伸する、１ラインの分割改質層Ｍ２が形成される。なお、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。少なくとも、分割改質層Ｍ２が２箇所に形成されていれば、周縁部Ｗｅは除去できる。かかる場合、エッジトリムにおいて周縁部Ｗｅを除去する際、当該周縁部Ｗｅは、環状の周縁改質層Ｍ１を基点に分離しつつ、分割改質層Ｍ２によって複数に分割される。そうすると、除去される周縁部Ｗｅが小片化され、より容易に除去することができる。
なお、本実施形態では分割改質層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。
次に、図１８及び図１９に示すようにレーザヘッド１１０からレーザ光Ｌ３（内部面用レーザ光Ｌ３）を照射して、面方向に沿って内部面改質層Ｍ３を形成する（図１１のステップＡ３）。この際、ＬＣＯＳ１１２によって、レーザヘッド１１０から照射されるレーザ光が、レーザ光Ｌ２からレーザ光Ｌ３に切り替えられ、レーザ光Ｌ３はその形状と数が調整される。具体的にレーザ光Ｌ３は、後述の内部面改質層Ｍ３を形成するように、その焦点位置と位相が制御されて形状が調整される。また本実施形態では、レーザ光Ｌ３の数は１つである。なお、図１９に示す黒塗り矢印はチャック１００の回転方向を示し、以下の説明においても同様である。
内部面改質層Ｍ３の下端は、薄化後の処理ウェハＷの目標表面（図１８中の点線）より少し上方に位置している。すなわち、内部面改質層Ｍ３の下端と処理ウェハＷの表面Ｗａとの間の距離Ｈ３は、薄化後の処理ウェハＷの目標厚みＨ２より少し大きい。なお、処理ウェハＷの内部には、内部面改質層Ｍ３から面方向にクラックＣ３が進展する。
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の外周部から中心部に向けて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Ｌ３を照射する。そうすると、内部面改質層Ｍ３は、処理ウェハＷの面内において、外側から内側に螺旋状に形成される。
なお、本実施形態では内部面改質層Ｍ３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。
次に、図１３（ｅ）に示すようにチャック１００を搬入出位置Ｐ１に移動させる。そして、ウェハ搬送装置７０によって重合ウェハＴが搬出される。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置７０により周縁除去装置６１に搬送される。周縁除去装置６１では、図１２（ｄ）に示すように周縁改質層Ｍ１を基点に、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを除去する（図１１のステップＡ４）。ステップＡ４では、図２０に示すように昇降機構１９１によりパッド１９０を下降させて周縁部Ｗｅを吸着保持した後、さらにパッド１９０を上昇させる。そうすると、パッド１９０に保持された周縁部Ｗｅが、周縁改質層Ｍ１を基点に処理ウェハＷから分離される。この際、分割改質層Ｍ２を基点に、周縁部Ｗｅは小片化して分離される。なお、除去された周縁部Ｗｅは、パッド１９０から回収部（図示せず）に回収される。
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８１に重合ウェハＴを受け渡す際、図１２（ｅ）に示すように内部面改質層Ｍ３を基点に、処理ウェハＷの裏面Ｗｂ側（以下、裏面ウェハＷｂ１という）を分離する（図１１のステップＡ５）。
ステップＡ５では、図２１（ａ）に示すように搬送アーム７１の吸着板２１０で処理ウェハＷを吸着保持しつつ、チャック８１で支持ウェハＳを吸着保持する。そして、吸着板２１０を回転させて、内部面改質層Ｍ３を境界に裏面ウェハＷｂ１が縁切りされる。その後、図２１（ｂ）に示すように吸着板２１０が裏面ウェハＷｂ１を吸着保持した状態で、当該吸着板２１０を上昇させて、処理ウェハＷから裏面ウェハＷｂ１を分離する。この際、圧力センサ２２３で裏面ウェハＷｂ１を吸引する圧力を測定することで、裏面ウェハＷｂ１の有無を検知して、処理ウェハＷから裏面ウェハＷｂ１が分離されたか否かを確認することができる。なお、図２１（ｂ）に示したように吸着板２１０を上昇させるだけで裏面ウェハＷｂ１を分離できる場合、図２１（ａ）に示した吸着板２１０の回転を省略してもよい。また、分離された裏面ウェハＷｂ１は、ウェハ処理システム１の外部に回収される。
続いて、図１２（ｆ）に示すようにチャック８１に保持された処理ウェハＷの裏面Ｗｂを研削し、当該裏面Ｗｂに残る内部面改質層Ｍ３と周縁改質層Ｍ１を除去する（図１１のステップＡ６）。ステップＡ６では、裏面Ｗｂに研削砥石を当接させた状態で、処理ウェハＷと研削砥石をそれぞれ回転させ、裏面Ｗｂを研削する。なおその後、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、処理ウェハＷの裏面Ｗｂ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では処理ウェハＷの研削面である裏面Ｗｂがスクラブ洗浄される（図１１のステップＡ７）。なお、洗浄装置４１では、処理ウェハＷの裏面Ｗｂ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では処理ウェハＷの裏面Ｗｂが薬液によりウェットエッチングされる（図１１のステップＡ８）。上述した加工装置８０で研削された裏面Ｗｂには、研削痕が形成される場合がある。本ステップＡ８では、ウェットエッチングすることによって研削痕を除去でき、裏面Ｗｂ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。
以上の実施形態によれば、１つのレーザヘッド１１０を用いてレーザ光Ｌ１～Ｌ３の形状を調整することで、周縁改質層Ｍ１、分割改質層Ｍ２、及び内部面改質層Ｍ３を形成することができる。すなわち、改質層が延伸する方向や、求められる加工品質が異なる場合でも、１つのレーザヘッド１１０を用いてレーザ光の適切な形状を選択することができる。そして、このように任意の形状の改質層を形成することができるので、当該改質層を形成する自由度が向上する。また、装置の占有面積（フットプリント）を小さくすることができ、省スペース化を実現することができる。さらに、装置構成が単純になるので、装置コストを低廉化することも可能となる。このように本実施形態では、処理ウェハＷの薄化処理とエッジトリムの前処理を効率よく行うことができる。
また、本実施形態によれば、周縁改質層Ｍ１を基点に周縁部Ｗｅを除去してエッジトリムを行い、さらに内部面改質層Ｍ３を基点に裏面ウェハＷｂ１を分離して処理ウェハＷの薄化処理を行っている。そして、これら周縁改質層Ｍ１と内部面改質層Ｍ３の形成に用いられるレーザヘッド１１０は経時的に劣化しにくく、消耗品が少なくなるため、メンテナンス頻度を低減することができる。また、レーザを用いたドライプロセスであるため、研削水や廃水処理が不要となる。このため、ランニングコストを低廉化することができる。したがって、従来の研削によるエッジトリムや研削による薄化処理に比して、ランニングコストを抑えることができる。換言すれば、本実施形態では、このようにランニングコストを抑えたエッジトリムと薄化処理を、１つのレーザヘッド１１０で実現可能なのである。
なお、本実施形態では、ステップＡ６において裏面Ｗｂの研削を行っているが、この研削は内部面改質層Ｍ３及び周縁改質層Ｍ１を除去すればよく、その研削量は数十μｍ程度と少ない。これに対して、従来のように処理ウェハＷを薄化するために裏面Ｗｂを研削する場合、その研削量は例えば７００μｍ以上と多く、研削砥石の摩耗度合いが大きい。このため、本実施形態では、やはりメンテナンス頻度を低減することができる。
以上の実施形態では、１つのレーザヘッド１１０によって異なる形状のレーザ光Ｌ１～Ｌ３を照射していたが、レーザヘッド１１０は、処理対象の重合ウェハＴが改質装置６０に搬入される前に較正（キャリブレーション）されるのが好ましい。より詳細には、重合ウェハＴがチャック１００に保持される前に、レーザヘッド１１０の較正をしておくのが好ましい。かかる場合、１つの処理ウェハＷに対する改質処理中にレーザヘッド１１０の較正を行う必要がなく、レーザ光Ｌ１～Ｌ３の切り替えに要する時間を短縮することができる。その結果、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。
以上の実施形態では、周縁改質層Ｍ１を形成するに際し、レーザヘッド１１０から処理ウェハＷの内部に１つのレーザ光Ｌ１を照射したが、複数のレーザ光Ｌ１を照射してもよい。上述したようにレーザヘッド１１０はＬＣＯＳ１１２を有し、レーザ光Ｌ１の形状や数を調整することができる。本実施形態では、図２２及び図２３に示すように複数、例えば３つのレーザ光Ｌ１１～Ｌ１３を照射する場合について説明する。なお、レーザ光Ｌ１の数は本実施形態に限定されない。
レーザ光Ｌ１１～Ｌ１３は、それぞれＸ軸方向に並べて配置される。Ｘ軸方向は、処理ウェハＷの回転方向の接線方向であって、周縁改質層Ｍ１が形成される進行方向である。また、レーザ光Ｌ１１～Ｌ１３の焦点位置は厚み方向に異なり、例えばレーザ光Ｌ１１～Ｌ１３の順に低くなっている。そして、処理ウェハＷを回転させながらレーザヘッド１１０からレーザ光Ｌ１１～Ｌ１３を同時に照射することによって、厚み方向の位置の異なる周縁改質層Ｍ１１～Ｍ１３が形成される。
かかる場合、複数の周縁改質層Ｍ１１～Ｍ１３を同時に形成することにより、クラックＣ１の進展を促進させることができ、結果的に周縁改質層Ｍ１を形成する時間を短縮することができる。したがって、ウェハ処理のスループットをさらに向上させることができる。
また、以上の実施形態では、内部面改質層Ｍ３を形成するに際し、レーザヘッド１１０から処理ウェハＷの内部に１つのレーザ光Ｌ３を照射したが、複数のレーザ光Ｌ３を照射してもよい。本実施形態では、図２４及び図２５に示すように複数、例えば３つのレーザ光Ｌ３１～Ｌ３３を照射する場合について説明する。なお、レーザ光Ｌ３の数は本実施形態に限定されない。
レーザ光Ｌ３１～Ｌ３３は、それぞれＹ軸方向に並べて配置される。Ｙ軸方向は、内部面改質層Ｍ３が形成される進行方向である。また、レーザ光Ｌ３１～Ｌ３３の焦点位置は処理ウェハＷの面方向に異なる。そして、処理ウェハＷを回転させながらレーザヘッド１１０からレーザ光Ｌ３１～Ｌ３３を同時に照射することによって、内部面改質層Ｍ３１～Ｍ３３が形成される。
かかる場合、複数の内部面改質層Ｍ３１～Ｍ３３を同時に形成することにより、処理ウェハＷの全面に内部面改質層Ｍ３を形成する時間を短縮することができる。したがって、ウェハ処理のスループットをさらに向上させることができる。
以上の実施形態の改質装置６０には、１つのレーザヘッド１１０が設けられていたが、図２６に示すように複数、例えば２つのレーザヘッド１１０、３００が設けられていてもよい。本実施形態では説明の便宜上、レーザヘッド１１０を第１のレーザヘッド１１０といい、レーザヘッド３００を第２のレーザヘッド３００という。なお、レーザヘッドの数は本実施形態に限定されない。また、図２６においては図示の煩雑さを回避するため、マクロカメラ１５０とマイクロカメラ１６０の図示を省略している。
第２のレーザヘッド３００は、第１のレーザヘッド１１０のＹ軸正方向側に設けられている。第２のレーザヘッド３００の構成は、第１のレーザヘッド１１０の構成と同様である。すなわち、第２のレーザヘッド３００は、レンズ３０１とＬＣＯＳ３０２を有している。なお、第２のレーザヘッド３００にレーザ光Ｌを出力するレーザ光出力部には、第１のレーザヘッド１１０と共通のレーザ光出力部１２０が用いられてもよいし、あるいは別途のレーザ光出力部が用いられてもよい。
第２のレーザヘッド３００の支持構成も、第１のレーザヘッド１１０の支持構成と同様である。すなわち、第２のレーザヘッド３００は、支持部材３１０、レール３１１、昇降機構３２０、及び移動機構３２１に支持されている。そして、第２のレーザヘッド３００は、昇降自在かつＹ軸方向に移動自在に構成されている。
かかる場合、周縁改質層Ｍ１を形成する際には、図２７に示すように第１のレーザヘッド１１０と第２のレーザヘッド３００を、処理ウェハＷの外周部において同心円上に配置する。そして、処理ウェハＷを回転させながら、第１のレーザヘッド１１０からレーザ光Ｌ１４を照射するとともに、第２のレーザヘッド３００からレーザ光Ｌ１５を照射する。そうすると、レーザ光Ｌ１４によって周縁改質層Ｍ１４が形成され、レーザ光Ｌ１５によって周縁改質層Ｍ１５が形成される。周縁改質層Ｍ１４、Ｍ１５はそれぞれ処理ウェハＷの半周分に形成され、これら周縁改質層Ｍ１４、Ｍ１５を合わせて周縁改質層Ｍ１が環状に形成される。すなわち、本実施形態では、周縁改質層Ｍ１を形成するにあたり、処理ウェハＷは１８０度回転させるだけでよい。したがって、周縁改質層Ｍ１を形成する時間を短縮することができ、その結果、ウェハ処理のスループットをさらに向上させることができる。
なお、上記例においては、第１のレーザヘッド１１０からのレーザ光Ｌ１４と、第２のレーザヘッド３００からのレーザ光Ｌ１５とを、処理ウェハＷの内部において同じ深さに照射し、周縁改質層Ｍ１４と周縁改質層Ｍ１５を同じ深さに形成していた。この点、レーザ光Ｌ１４とレーザ光Ｌ１５を異なる深さに照射し、周縁改質層Ｍ１４と周縁改質層Ｍ１５を異なる深さに形成してもよい。
また、内部面改質層Ｍ３を形成する際には、図２８に示すように第１のレーザヘッド１１０と第２のレーザヘッド３００を、処理ウェハＷの外周部において同心円上に配置する。そして、処理ウェハＷを回転させると共に、第１のレーザヘッド１１０と第２のレーザヘッド３００をそれぞれ処理ウェハＷの外周部から中心部に向けてＹ軸方向に移動させる。すなわち、第１のレーザヘッド１１０をＹ軸正方向に移動させ、第２のレーザヘッド３００をＹ軸負方向に移動させる。この処理ウェハＷの回転及びレーザヘッド１１０、３００の移動中、第１のレーザヘッド１１０から処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌ３４を照射し、第２のレーザヘッド３００から処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌ３５を照射する。そうすると、レーザ光Ｌ３４によって内部面改質層Ｍ３４が形成され、レーザ光Ｌ３５によって内部面改質層Ｍ３５が形成される。内部面改質層Ｍ３４、Ｍ３５はそれぞれ螺旋状に形成され、処理ウェハＷの全面に内部面改質層Ｍ３が形成される。このように内部面改質層Ｍ３４、Ｍ３５を同時に形成することにより、内部面改質層Ｍ３を形成する時間を短縮することができ、その結果、ウェハ処理のスループットをさらに向上させることができる。
なお、以上の実施形態では、分割改質層Ｍ２の形成は、他の周縁改質層Ｍ１と内部面改質層Ｍ３の形成で用いられるレーザヘッド１１０を用いて形成したが、別途のレーザヘッド（図示せず）を用いてもよい。
以上の実施形態では、周縁部Ｗｅの除去は、周縁除去装置６１においてパッド１９０で周縁部Ｗｅを保持して除去していたが、除去方法はこれに限定されない。例えば、周縁部Ｗｅに対して、物理的な衝撃や超音波などを付与して除去してもよい。
また以上の実施形態では、処理ウェハＷからの裏面ウェハＷｂ１の分離は、ウェハ搬送装置７０の搬送アーム７１から加工装置８０のチャック８１に重合ウェハＴを受け渡す際に行っていたが、分離方法はこれに限定されない。例えば、分離装置（図示せず）を周縁除去装置６１と同一装置内に設けてもよいし、分離装置（図示せず）を別途設けてもよい。
また、以上の実施形態では、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを除去した後、当該処理ウェハＷの裏面ウェハＷｂ１を内部面改質層Ｍ３を基点に分離することで薄化したが、周縁部Ｗｅの除去と処理ウェハＷの薄化は同時に行われてもよい。
例えば図２９（ａ）に示すように、処理ウェハＷの内部に環状の周縁改質層Ｍ１を形成すると共に、処理ウェハＷの面方向に沿って内部面改質層Ｍ３を形成する。この際、周縁改質層Ｍ１の上端を、内部面改質層Ｍ３が形成される高さと略一致させる。なお、周縁改質層Ｍ１と内部面改質層Ｍ３の形成順序は任意である。
その後、図２９（ｂ）に示すように、周縁改質層Ｍ１と内部面改質層Ｍ３を基点に、処理ウェハＷの裏面Ｗｂ側を分離する。このように、内部面改質層Ｍ３を基点として裏面Ｗｂ側を分離することにより、処理ウェハＷを薄化することができる。この際、周縁部Ｗｅは裏面Ｗｂ側のウェハと一体となって除去される。
かかる場合、周縁部Ｗｅの除去と処理ウェハＷの薄化を同時に行うので、ウェハ処理のスループットをより向上させることができる。
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。
例えば、上記実施形態では、接合前の処理ウェハＷと支持ウェハＳの界面に未接合領域Ａｂを形成したが、接合後に未接合領域Ａｂを形成してもよい。例えば接合後、酸化膜Ｆの外周部にレーザ光を照射することで、接合強度を低下させ、未接合領域Ａｂを形成することも可能である。
１ ウェハ処理システム
６０ 改質装置
１００ チャック
１１０ レーザヘッド
Ｓ 支持ウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ 処理ウェハ
６０ 改質装置
１００ チャック
１１０ レーザヘッド
Ｓ 支持ウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ 処理ウェハ
Claims (17)
- 基板を処理する基板処理装置であって、
第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において前記第２の基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記第１の基板の内部に、除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って周縁用レーザ光を照射して周縁改質層を形成し、面方向に沿って内部面用レーザ光を照射して少なくとも前記周縁改質層よりも径方向内側に内部面改質層を形成する改質部と、を有し、
前記改質部は、前記周縁用レーザ光と前記内部面用レーザ光を照射する共通のレーザヘッドを有し、
前記改質部は、前記周縁用レーザ光と前記内部面用レーザ光の少なくとも形状又は数を調整して、当該周縁用レーザ光と内部面用レーザ光を切り換える、基板処理装置。 - 前記保持部を水平方向に沿って移動させる水平移動部と、
前記保持部を鉛直軸回りに回転させる回転部と、を有する、請求項１に記載の基板処理装置。 - 前記周縁改質層の形成時において、前記保持部の中心と、前記第１の基板と前記第２の基板との間の接合領域の中心と、の偏心量を補正しながら前記周縁改質層を環状に形成するように、前記水平移動部及び前記回転部を制御する制御部、を有する、請求項２に記載の基板処理装置。
- 前記制御部は、前記偏心量に基づいて決定された前記保持部の位置に合わせて、前記保持部を回転させると共に水平方向に移動させ、前記偏心量の補正を行う、請求項３に記載の基板処理装置。
- 前記第１の基板の内部に形成される前記周縁改質層の上端高さと、前記内部面改質層の形成高さとを一致させる、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記第１の基板と前記第２の基板との間の接合領域よりも径方向外側の領域において、レーザ光の照射により前記第１の基板と前記第２の基板との間の接合強度が低下した未接合領域が形成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記改質部は、前記第１の基板の内部に複数の前記周縁用レーザ光を同時に照射し、
前記複数の周縁用レーザ光の焦点位置は、前記第１の基板の厚み方向に異なる、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記改質部は、前記第１の基板の内部に複数の前記内部面用レーザ光を同時に照射し、
前記複数の内部面用レーザ光の焦点位置は、前記第１の基板の面方向に異なる、請求項１～７のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記改質部は、
前記保持部に保持された前記第１の基板の内部に、前記周縁改質層から径方向外側に向けて分割用レーザ光を照射して分割改質層を形成し、
前記分割用レーザ光の少なくとも形状又は数を調整する、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、
第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において前記第２の基板を保持部で保持することと、
改質部から前記保持部に保持された前記第１の基板の内部に、除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って周縁用レーザ光を照射して周縁改質層を形成することと、
前記改質部から前記保持部に保持された前記第１の基板の内部に、面方向に沿って内部面用レーザ光を照射して、少なくとも前記周縁改質層よりも径方向内側に内部面改質層を形成することと、を有し、
前記改質部は、前記周縁用レーザ光と前記内部面用レーザ光を照射する共通のレーザヘッドを有し、
前記改質部は、前記周縁用レーザ光と前記内部面用レーザ光の少なくとも形状又は数を調整して、当該周縁用レーザ光と内部面用レーザ光を切り換える、基板処理方法。 - 前記周縁改質層の形成時において、前記保持部の中心と、前記第１の基板と前記第２の基板との間の接合領域の中心と、の偏心量を補正しながら前記周縁改質層を環状に形成する、請求項１０に記載の基板処理方法。
- 前記偏心量に基づいて決定された前記保持部の位置に合わせて、前記保持部を回転させると共に水平方向に移動させ、前記偏心量の補正を行う、請求項１１に記載の基板処理方法。
- 前記第１の基板の内部に形成される前記周縁改質層の上端高さと、前記内部面改質層の形成高さとを一致させる、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記第１の基板と前記第２の基板との間の接合領域よりも径方向外側の領域にレーザ光を照射し、前記第１の基板と前記第２の基板との間の接合強度が低下した未接合領域を形成すること、を有する、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記周縁改質層を形成する際に、前記改質部は、前記第１の基板の内部に複数の前記周縁用レーザ光を同時に照射し、
前記複数の周縁用レーザ光の焦点位置は、前記第１の基板の厚み方向に異なる、請求項１０～１４のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記内部面改質層を形成する際に、前記改質部は、前記第１の基板の内部に複数の前記内部面用レーザ光を同時に照射し、
前記複数の内部面用レーザ光の焦点位置は、前記第１の基板の面方向に異なる、請求項１０～１５のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記改質部から前記保持部に保持された前記第１の基板の内部に、前記周縁改質層から径方向外側に向けて分割用レーザ光を照射して分割改質層を形成することを有し、
前記改質部は、前記分割用レーザ光の少なくとも形状又は数を調整する、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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