JPWO2020017599A1 - 基板処理システム及び基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

基板を処理する基板処理システムであって、第１の基板の表面と第２の基板の表面が接合された重合基板に対し、前記第１の基板の内部において面方向に中心部から少なくとも当該第１の基板の除去対象の周縁部に向けて延伸する内部面改質層を形成する第１の改質装置と、前記第１の基板の内部において、前記周縁部と中央部との境界に沿って厚み方向に延伸する周縁改質層を形成する第２の改質装置と、前記内部面改質層を基点に前記第１の基板の裏面側を分離する分離装置と、有する。

Description

本開示は、基板処理システム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。
特開２０１２−６９７３６号公報
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、一の基板を効率よく薄化する。
本開示の一態様は、基板を処理する基板処理システムであって、第１の基板の表面と第２の基板の表面が接合された重合基板に対し、前記第１の基板の内部において面方向に中心部から少なくとも当該第１の基板の除去対象の周縁部に向けて延伸する内部面改質層を形成する第１の改質装置と、前記第１の基板の内部において、前記周縁部と中央部との境界に沿って厚み方向に延伸する周縁改質層を形成する第２の改質装置と、前記内部面改質層を基点に前記第１の基板の裏面側を分離する分離装置と、有する。
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、一の基板を効率よく薄化することができる。
本実施形態にかかるウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。 重合ウェハの構成の概略を示す側面図である。 重合ウェハの一部の構成の概略を示す側面図である。 改質装置の構成の概略を示す側面図である。 第１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。 第１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。 改質装置において未接合領域を形成した様子を示す説明図である。 改質装置において処理ウェハに周縁改質層と分割改質層を形成する様子を示す縦断面図である。 改質装置において処理ウェハに周縁改質層と分割改質層を形成する様子を示す平面図である。 周縁除去装置において処理ウェハの周縁部を除去する様子を示す説明図である。 改質装置において処理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。 改質装置において処理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。 改質装置において処理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。 保護膜形成装置において保護膜を形成した様子を示す説明図である。 保護膜形成装置の構成の概略を示す側面図である。 分離装置において処理ウェハから裏面ウェハを分離する様子を示す説明図である。 未接合領域の他の形成例を示す説明図である。 未接合領域の他の形成例を示す説明図である。 未接合領域の他の形成例を示す説明図である。 接合前における未接合領域の形成例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主な工程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主な工程の説明図である。 改質装置において処理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。 第３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。 他の実施形態にかかるウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。
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、ランニングコストがかかる。したがって、従来のウェハの薄化処理には、改善の余地がある。
なお、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。そして、例えば特許文献１に開示された方法では、ウェハの周縁部を部分的に研削又は切削して、このエッジトリムを行っている。
本開示にかかる技術は、ウェハの薄化処理を効率よく行う。以下、本実施形態にかかる基板処理システム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に対して所望の処理を行い、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、処理ウェハ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。
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ＳｉＯ２膜（ＴＥＯＳ膜）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。
なお、図２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。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、これらデバイス層Ｄと酸化膜Ｆｗ、Ｆｓの図示を省略する場合がある。
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４つのカセットＣｔをＸ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、Ｘ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、例えば２本の搬送アーム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。
処理ステーション３には、ウェハ搬送領域３０が設けられている。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、後述するトランジション装置３４、改質装置４０、周縁除去装置４１、ウェットエッチング装置４２、保護膜形成装置４３、分離装置４４、保護膜除去装置４５、研削装置４６に対して、重合ウェハＴ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を保持して搬送する、例えば２本の搬送アーム３３、３３を有している。各搬送アーム３３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。
ウェハ搬送領域２０とウェハ搬送領域３０との間には、重合ウェハＴを受け渡すためのトランジション装置３４が設けられている。
ウェハ搬送領域３０のＹ軸正方向側には、改質装置４０、周縁除去装置４１、ウェットエッチング装置４２が、搬入出ステーション２側からＸ軸方向にこの順並べて配置されている。ウェハ搬送領域３０のＹ軸負方向側には、保護膜形成装置４３、分離装置４４、保護膜除去装置４５が、搬入出ステーション２側からＸ軸方向にこの順並べて配置されている。ウェハ搬送領域３０のＸ軸正方向側には、研削装置４６が配置されている。なお、本実施形態では、ウェットエッチング装置４２と研削装置４６がそれぞれダメージ処理装置を構成している。また、保護膜形成装置４３は保護層形成装置を構成し、保護膜除去装置４５は保護層除去装置を構成している。
改質装置４０は、処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射し、後述する内部面改質層、周縁改質層、及び分割改質層を形成する。改質装置４０は、図４に示すように処理ウェハ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、重合ウェハＴを保持するチャック５０を有している。チャック５０は、移動機構５１によってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に構成されている。移動機構５１は、一般的な精密ＸＹステージで構成されている。また、チャック５０は、回転機構５２よって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。なお、本実施形態の改質装置４０では、内部面改質層、周縁改質層、及び分割改質層を形成しており、本開示における第１の改質装置と第２の改質装置を兼ねている。一方、内部面改質層は第１の改質装置で形成され、周縁改質層及び分割改質層は、第１の改質装置とは別の第２の改質装置で形成されてもよい。
チャック５０の上方には、処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射するレーザヘッド５３が設けられている。レーザヘッド５３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（例えばＹＡＧレーザ）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の内部においてレーザ光Ｌが集光した部分が改質して、改質層が形成される。レーザヘッド５３は、移動機構５４によってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に構成されていてもよい。移動機構５４は、一般的な精密ＸＹステージで構成されている。またレーザヘッド５３は、昇降機構５５によってＺ軸方向に移動可能に構成されていてもよい。
また改質装置４０では、処理ウェハＷの界面にレーザ光Ｌを照射し、エッジトリムにおける除去対象としての周縁部に未接合領域を形成する。具体的には、例えば処理ウェハＷの接合面である表面Ｗａまでレーザ光Ｌを透過させて、各界面でアブレーションを起こす。そして、後述するように除去される周縁部に相当する部分の界面における、処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合力を低下させて未接合領域を形成することで、周縁部を効率的に除去する。かかる場合、チャック５０の上方には、未接合領域を形成する第２のレーザヘッド５６が設けられている。第２のレーザヘッド５６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（例えばＣＯ２レーザ）を、処理ウェハＷの界面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の界面においてレーザ光が集光した部分が改質（粗面化、除去）する。第２のレーザヘッド５６は、移動機構５７によってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に構成されている。移動機構５７は、一般的な精密ＸＹステージで構成されている。また第２のレーザヘッド５６は、昇降機構５８によってＺ軸方向に移動可能に構成されている。
なお、本実施形態にかかる処理ウェハＷの界面には、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。すなわち、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の界面近傍の任意の位置に形成され得る。
図１に示す周縁除去装置４１は、改質装置４０で形成された周縁改質層を基点に処理ウェハＷの周縁部を除去する。
ウェットエッチング装置４２は、処理ウェハＷの裏面Ｗｂに対して薬液（エッチング液）を供給する。そして、研削装置４６で研削された裏面Ｗｂをエッチング処理する。なお、裏面Ｗｂには研削痕が形成される場合があり、当該裏面Ｗｂはダメージ面を構成する。また、薬液には、例えばＨＦ、ＨＮＯ３、Ｈ３ＰＯ４、ＴＭＡＨ、Ｃｈｏｌｉｎｅ、ＫＯＨなどが用いられる。
保護膜形成装置４３は、周縁除去装置４１における処理ウェハＷの周縁部の除去により露出したデバイス層Ｄの側壁部を保護するように保護膜を形成する。なお、後述するように本実施形態では、保護膜形成装置４３は気体状の保護材を供給することにより保護膜を形成し、デバイス層Ｄの側壁部のみならず、処理ウェハＷの裏面にも保護膜が形成される。このように形成された保護膜は熱処理により焼成されてもよい。
分離装置４４は、改質装置４０で形成された内部面改質層を基点に処理ウェハＷの裏面Ｗｂ側を分離する。
保護膜除去装置４５は、保護膜形成装置４３で形成された保護膜を除去する。具体的には、例えば保護膜に有機溶剤を供給して、当該保護膜を除去する。
研削装置４６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、研削装置４６は、裏面Ｗｂに研削砥石を当接させた状態で、処理ウェハＷ（重合ウェハＴ）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。なお、上述した内部面改質層と周縁改質層はダメージを受けた層であり、裏面Ｗｂはダメージ面を構成する。
以上のウェハ処理システム１には、制御装置６０が設けられている。制御装置６０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６０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、第１の実施形態にかかるウェハ処理について説明する。図５は、ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。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がファンデルワールス力及び水素結合（分子間力）によって接合され、予め重合ウェハＴが形成されている。
先ず、図６（ａ）に示すように重合ウェハ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３４に搬送される。続けて、ウェハ搬送装置３２により、トランジション装置３４の重合ウェハＴが取り出され、改質装置４０に搬送される。改質装置４０では、先ず、図７に示すように周縁部Ｗｅに相当する部分における処理ウェハＷとデバイス層Ｄの界面に未接合領域Ａｅが形成される（図５のステップＡ１）。続いて、図６（ｂ）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５のステップＡ２）、分割改質層Ｍ２が形成される（図５のステップＡ３）。
改質装置４０において重合ウェハＴは、チャック５０に受け渡され保持される。その後、図７に示すように第２のレーザヘッド５６を、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅの上方に移動させる。その後、回転機構５２によってチャック５０を回転させながら、第２のレーザヘッド５６からレーザ光Ｌを照射して、周縁部Ｗｅに相当する部分における処理ウェハＷとデバイス層Ｄの界面に未接合領域Ａｅを形成する（図５のステップＡ１）。
次に、同じ改質装置４０において図８に示すようにレーザヘッド５３を、処理ウェハＷの上方であって、当該処理ウェハＷの周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃの境界に移動させる。その後、回転機構５２によってチャック５０を回転させながら、レーザヘッド５３から処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌを照射して、処理ウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１を形成する（図５のステップＡ２）。
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り、図８及び図９に示すように処理ウェハ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。なお、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の範囲であり、面取り部が含まれる。
また、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、研削後の処理ウェハＷの目標表面（図８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、研削後の処理ウェハＷの目標厚みＨ２より大きい。かかる場合、研削後の処理ウェハＷに周縁改質層Ｍ１が残らない。
さらに処理ウェハ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は厚み方向に複数形成されていてもよい。
次に、同じ改質装置４０においてレーザヘッド５３を移動させて、図８に示すように処理ウェハＷの内部であって、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５のステップＡ３）。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。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。なお、分割改質層Ｍ２も厚み方向に複数形成されていてもよい。
そして、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９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。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２により周縁除去装置４１に搬送される。周縁除去装置４１では、図６（ｃ）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５のステップＡ４）。
周縁除去装置４１では、例えば図１０に示すようにテープ７０を拡張（エキスパンド）することで、周縁部Ｗｅを除去する。先ず、図１０（ａ）に示すように拡張可能なテープ７０を処理ウェハＷの裏面Ｗｂに貼り付ける。続いて、図１０（ｂ）に示すようにテープ７０を処理ウェハＷの径方向に拡張させ、周縁改質層Ｍ１を基点に、処理ウェハＷから周縁部Ｗｅを分離する。またこの際、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。その後、図１０（ｃ）に示すようにテープ７０を上昇させて処理ウェハＷから剥離して、周縁部Ｗｅを除去する。なおこの際、このテープ７０の剥離を容易にするため、テープ７０の粘着力を低下させる処理、例えば紫外線照射処理などを行ってもよい。
なお、この周縁部Ｗｅの除去において、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の界面には未接合領域Ａｅが形成されているので、周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。
なお、周縁部Ｗｅを除去する方法は、本実施形態に限定されない。例えば、周縁部Ｗｅに対してエアブローやウォータジェットを噴射し、当該周縁部Ｗｅを打圧して除去してもよい。あるいは、例えばピンセットのような治具を周縁部Ｗｅに接触させ、当該周縁部Ｗｅを物理的に除去してもよい。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２により再び改質装置４０に搬送される。改質装置４０では、図６（ｄ）に示すように処理ウェハＷの内部に内部面改質層Ｍ３が形成される（図５のステップＡ５）。
図１１に示すようにレーザヘッド５３から処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌを照射して、内部面改質層Ｍ３を形成する。内部面改質層Ｍ３は、面方向に延伸し横長のアスペクト比を有する。内部面改質層Ｍ３の下端は、研削後の処理ウェハＷの目標表面（図１１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、研削後の処理ウェハＷの目標厚みＨ２より少し大きい。なお、内部面改質層Ｍ３は縦長のアスペクト比を有し、複数の内部面改質層Ｍ３のピッチを小さくして配置してもよい。また、内部面改質層Ｍ３からは面方向にクラックＣ３が進展する。さらに、内部面改質層Ｍ３のピッチが小さい場合には、クラックＣ３が無くてもよい。
そして、図１１及び図１２に示すようにレーザヘッド５３と重合ウェハＴを相対的に水平方向に移動させて、複数の内部面改質層Ｍ３を処理ウェハＷの中央部Ｗｃの内部に形成する。具体的には、先ず、レーザヘッド５３をＸ軸方向に移動させて、一列の内部面改質層Ｍ３を形成する。その後、レーザヘッド５３をＹ軸方向にずらし、さらに当該レーザヘッド５３をＸ軸方向に移動させて、別列の内部面改質層Ｍ３を形成する。これら複数の内部面改質層Ｍ３は同じ高さに形成する。そうすると、中央部Ｗｃにおいての内部面全面に内部面改質層Ｍ３が形成される。
なお、改質装置４０では、チャック５０を回転させながら、レーザヘッド５３を水平方向に移動させてもよい。かかる場合、内部面改質層Ｍ３は平面視において渦巻き状に形成される。そして、例えば図１３に示すように、処理ウェハＷの同心円方向及び径方向に、複数の内部面改質層Ｍ３のピッチを変えてもよい。図１３の例においては、処理ウェハＷの中心に対して対称に、複数の内部面改質層Ｍ３が形成される。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２により保護膜形成装置４３に搬送される。保護膜形成装置４３では、図６（ｅ）に示すように処理ウェハＷに対して保護膜Ｐ１が形成される（図５のステップＡ６）。
ステップＡ４で周縁部Ｗｅが除去された処理ウェハＷにおいて、図１４に示すようにデバイス層Ｄの側壁部Ｄｅが露出している。この状態で、後述するようにウェットエッチングを行うと、デバイス層Ｄの側壁部Ｄｅが損傷を被るおそれがある。そこで、ステップＡ６において、少なくともデバイス層Ｄの側壁部Ｄｅを保護するように保護膜Ｐ１を形成する。なお、保護膜Ｐ１の材料には、ウェットエッチングで用いられる薬液に対して、耐薬性のある材料が用いられる。
保護膜形成装置４３では、例えば気体状の保護材を供給することによって保護膜Ｐ１を形成する。例えば図１５に示すように保護膜形成装置４３は、重合ウェハＴを収容する処理容器８０を有している。処理容器８０の底面には、処理ウェハＷの裏面Ｗｂが上方を向いた状態で重合ウェハＴを上面に載置する載置台８１が設けられている。また、処理容器８０の天井面には、処理容器８０の内部に載置された重合ウェハＴに、保護膜Ｐ１を形成するための気体状の保護材（以下、保護材ガスという）を供給するための、ガス供給口８２が形成されている。ガス供給口８２は、保護材ガスを貯留して供給する保護材ガス供給源８３に連通している。
保護膜形成装置４３においては、載置台８１上に載置された重合ウェハＴの全面、すなわち、裏面Ｗｂ及びエッジトリムにより露出した重合ウェハＴの側壁部（デバイス層Ｄの側壁部Ｄｅを含む）に対して、保護材ガスが供給される。そして、裏面Ｗｂの全面と処理ウェハＷ、デバイス層Ｄ及び酸化膜Ｆｗの側壁部とに保護膜Ｐ１が形成される。
なお、ステップＡ６では、上述のように保護材ガスにより保護膜Ｐ１が重合ウェハＴの全面に形成されるため、当該保護材ガスによる保護膜Ｐ１の形成は、後述するステップＡ８における裏面Ｗｂの研削よりも前に行われることが好ましい。これにより、デバイス層Ｄの側壁部Ｄｅに対して適切に保護膜Ｐ１を形成することができる。また、保護膜形成装置４３では、保護膜Ｐ１を側壁部Ｄｅの全周に亘って均等に形成することができる。
なお、保護膜Ｐ１を形成する方法は、本実施形態に限定されない。例えばスピン塗布法によって保護膜Ｐ１を形成してもよい。かかる場合、例えば処理ウェハＷをチャック（図示せず）で回転保持した状態で、裏面Ｗｂの中心部上方に配置されたノズル（図示せず）から液体状の保護材を供給する。裏面Ｗｂの中心に供給された保護材は裏面Ｗｂを拡散し、さらに処理ウェハＷ、デバイス層Ｄ及び酸化膜Ｆｗのそれぞれの側壁部に回り込む。そして、裏面Ｗｂの全面と処理ウェハＷ、デバイス層Ｄ及び酸化膜Ｆｗの側壁部とに保護膜Ｐ１が形成される。また、上述したように保護膜Ｐ１の目的はデバイス層Ｄの側壁部Ｄｅの保護であるから、当該デバイス層Ｄの側壁部Ｄｅに対してのみ保護膜Ｐ１を形成してもよい。さらに例えば、保護材に代えて、側壁部Ｄｅを覆うように樹脂をコーティングしてもよい。かかる形態における樹脂としては、例えばＵＶ硬化系樹脂や、フッ素系樹脂を用いることができる。このように樹脂によっても、側壁部Ｄｅを保護することができる。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２により分離装置４４に搬送される。分離装置４４では、図６（ｆ）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５のステップＡ７）。
分離装置４４では、例えば先ず、図１６（ａ）に示すように純水槽９０の内部に貯留された純水９１中に重合ウェハＴを浸漬させる。その後、純水９１中の重合ウェハＴに対して、超音波発振源９２から超音波を発振する。そうすると、処理ウェハＷに対して超音波処理が行われ、内部面改質層Ｍ３を基点に裏面ウェハＷｂ１が分離しやすくなる。次に、純水槽９０から重合ウェハＴを取り出し、図１６（ｂ）に示すように処理ウェハＷの裏面Ｗｂ、より詳細には保護膜Ｐ１を、吸着パッド９３で吸着保持する。吸着パッド９３は、鉛直方向に昇降自在、且つ回転自在に構成されている。そして、吸着パッド９３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１６（ｃ）に示すように吸着パッド９３が裏面ウェハＷｂ１を吸着保持した状態で、当該吸着パッド９３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。
なお、裏面ウェハＷｂ１を分離する方法は、本実施形態に限定されない。例えば吸着パッド９３に代えてテープ（図示せず）を用い、当該テープで裏面ウェハＷｂ１を保持して分離してもよい。また、例えば図１６（ａ）で示した超音波処理のみで裏面ウェハＷｂ１を分離できる場合には、吸着パッド９３やテープによる分離処理を省略してもよい。あるいは、例えば処理ウェハＷの表面Ｗａと裏面Ｗｂで温度差をつけて、当該処理ウェハＷを反らせることにより、裏面ウェハＷｂ１を分離してもよい。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２により研削装置４６に搬送される。研削装置４６では、図６（ｇ）に示すように処理ウェハＷの裏面Ｗｂ（ダメージ面）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５のステップＡ８）。具体的には、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、さらに研削砥石を下降させることで、裏面Ｗｂが研削される。なお、ステップＡ８における裏面Ｗｂの研削後、後述するステップＡ９のウェットエッチングの前に、裏面Ｗｂを洗浄してもよい。裏面Ｗｂの洗浄処理には、例えばブラシを用いてもよいし、あるいは加圧された洗浄液を用いてもよい。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２によりウェットエッチング装置４２に搬送される。ウェットエッチング装置４２では、処理ウェハＷの裏面Ｗｂ（ダメージ面）に薬液を供給してウェットエッチングする（図５のステップＡ９）。上述した研削装置４６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Ａ９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。
なお、本実施形態では、ステップＡ８における裏面Ｗｂの研削と、ステップＡ９における裏面Ｗｂのウェットエッチングとが、当該裏面Ｗｂ（ダメージ面）の処理工程を構成している。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２により保護膜除去装置４５に搬送される。保護膜除去装置４５では、図６（ｈ）に示すように重合ウェハＴに残る保護膜Ｐ１を除去する（図５のステップＡ１０）。具体的には、保護膜Ｐ１に有機溶剤を供給して、当該保護膜Ｐ１を除去する。なお、重合ウェハＴに残る保護膜Ｐ１が、その後の工程で影響を与えない場合には、当該ステップＡ１０における保護膜Ｐ１の除去を省略してもよい。
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３２によりトランジション装置３４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、ステップＡ５において処理ウェハＷの内部に内部面改質層Ｍ３を形成した後、ステップＡ７において内部面改質層Ｍ３を基点に裏面ウェハＷｂ１を分離している。例えば上述した特許文献１に開示されたように、処理ウェハＷの裏面Ｗｂを研削する場合、研削砥石が摩耗し、また研削水を使用するため、廃液処理も必要となる。これに対して、本実施形態では、レーザヘッド５３自体が経時的に劣化することはなく、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。さらに、研削水が支持ウェハＳ側に回り込むことがないため、支持ウェハＳが汚染されるのを抑制することができる。
なお、本実施形態では、ステップＡ８において裏面Ｗｂ（ダメージ面）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。
また、本実施形態によればエッジトリムを行うにあたり、ステップＡ２において処理ウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１を形成した後、ステップＡ４において周縁改質層Ｍ１を基点に、周縁部Ｗｅを除去している。例えば上述した特許文献１に開示された方法では、周縁部Ｗｅを研削又は切削しており、研削砥石が摩耗し定期的な交換が必要となる。これに対して、本実施形態では、レーザヘッド５３自体が経時的に劣化することはなく、メンテナンス頻度を低減することができる。
但し、本開示は、研削によるエッジトリムを除外するものではない。後述する第２の実施形態及び第２の実施形態においても同様である。
また、本実施形態によれば、ステップＡ３において分割改質層Ｍ２を形成しているので、ステップＡ４で除去される周縁部Ｗｅを小片化することができる。したがって、エッジトリムをさらに容易に行うことができる。
しかも、ステップＡ２における周縁改質層Ｍ１の形成、ステップＡ３における分割改質層Ｍ２の形成、及びステップＡ５における内部面改質層Ｍ３の形成は、同一の改質装置４０において行うことができる。したがって、設備コストも低廉化することができる。なお、これら周縁改質層Ｍ１の形成、分割改質層Ｍ２の形成、内部面改質層Ｍ３の形成を別々の装置で形成してももちろんよい。
また更に、本実施形態によれば、ステップＡ１において未接合領域Ａｅを形成しているので、ステップＡ４における周縁部Ｗｅの除去をより効果的に行うことができる。したがって、エッジトリムをさらに容易に行うことができる。
なお、図７に示した例においては、未接合領域Ａｅは処理ウェハＷとの界面であるデバイス層Ｄの一部（厚み方向の一部）を改質することにより形成したが、未接合領域Ａｅの形成位置はこれに限定されない。例えば、図１７に示すように、未接合領域Ａｅは周縁部Ｗｅに相当する部分におけるデバイス層Ｄの全部を除去してもよいし、図１８に示すように、デバイス層Ｄ上に形成された酸化膜Ｆｗとともに除去されてもよい。
また例えば、図１９（ａ）に示すようにデバイス層Ｄが処理ウェハＷの周縁部Ｗｅまで形成されておらず、酸化膜Ｆｗがデバイス層Ｄの端部を被覆して形成されている場合、未接合領域Ａｅは表面Ｗａとの界面である酸化膜Ｆｗの一部を改質して形成されてもよい。また当然に、未接合領域Ａｅは周縁部Ｗｅに対応する位置における酸化膜Ｆｗの全部を除去してもよい。
なお、処理ウェハＷに対する未接合領域Ａｅの形成は、上述のように第３の改質装置を兼ねる改質装置４０において行われてもよいし、未接合領域Ａｅを形成するための第３の改質装置としての界面改質装置（図示せず）をウェハ処理システム１に更に設けて行ってもよい。
また、本実施形態によれば、未接合領域Ａｅは処理ウェハＷの接合後、すなわち重合ウェハＴに対してレーザ光を照射することで形成したが、処理ウェハＷの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の周縁部Ｗｅに相当する部分における酸化膜Ｆｗの改質を行って未接合領域Ａｅを形成し、かかる未接合領域Ａｅが形成された処理ウェハＷと支持ウェハＳを接合し、図２０に示すような重合ウェハＴを形成する。
なお、接合前に未接合領域Ａｅを形成する場合、未接合領域Ａｅの形成方法はレーザ光の照射による接合界面の改質（粗面化、除去）には限定されない。例えば、接合前の処理ウェハＷに対する研磨やウェットエッチング等による接合界面の除去、接合界面の疎水化等により未接合領域Ａｅを形成することができる。なお、本実施形態においては、かかる処理ウェハＷの界接合面の粗面化、除去、研磨、疎水化等を総称して、「改質」という。なお、未接合領域Ａｅが形成される前記「接合界面」は、図２０に示したような酸化膜Ｆｗである場合に限られるものではなく、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。
また、本実施形態によれば、ステップＡ８において裏面Ｗｂ（ダメージ面）を研削し、内部面改質層Ｍ３及び周縁改質層Ｍ１を除去するので、製品である処理ウェハＷの歩留まりを向上させることができる。しかも、ステップＡ９で裏面Ｗｂ（ダメージ面）をウェットエッチングするに先だって、ステップＡ６において保護膜Ｐ１を形成するので、デバイス層Ｄを保護することができる。したがって、歩留まりをさらに向上させることができる。
なお、第１の実施形態では、ステップＡ１〜Ａ１０の処理順序を変更することが可能である。
変形例１として、ステップＡ４の周縁部Ｗｅの除去とステップＡ５の内部面改質層Ｍ３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〜Ａ３、Ａ５、Ａ４、Ａ６〜Ａ１０の順で行われる。
変形例２として、ステップＡ５の内部面改質層Ｍ３形成をステップＡ２の周縁改質層Ｍ１の形成の前に行ってもよい。かかる場合、ウェハ処理は、ステップＡ５、Ａ１〜Ａ４、Ａ６〜Ａ１０の順で行われる。
変形例３として、ステップＡ６の保護膜Ｐ１の形成とステップＡ７の裏面ウェハＷｂ１の分離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〜Ａ５、Ａ７、Ａ６、Ａ８〜Ａ１０の順で行われる。
変形例４として、変形例１と変形例３を組み合わせてもよい。すなわち、ウェハ処理は、ステップＡ１〜Ａ３、Ａ５、Ａ４、Ａ７、Ａ６、Ａ８〜Ａ１０の順で行われる。
また、変形例５として、変形例２と変形例３を組み合わせてもよい。すなわち、ウェハ処理は、ステップＡ５、Ａ１〜Ａ４、Ａ７、Ａ６、Ａ８〜Ａ１０の順で行われる。
変形例６として、ステップＡ１の未接合領域Ａｅの形成をステップＡ２の周縁改質層Ｍ１の形成後に行ってもよい。かかる場合、ウェハ処理は、ステップＡ２、Ａ１、Ａ３、Ａ４〜Ａ１０の順で行われる。
その他、任意の順序によりウェハ処理を行うことができる。
次に、ウェハ処理システム１を用いて行われる、第２の実施形態にかかるウェハ処理について説明する。図２１は、ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。なお、本実施形態において、第１の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。
先ず、図２２（ａ）に示すように重合ウェハ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３４に搬送される。続けて、ウェハ搬送装置３２により、トランジション装置３４の重合ウェハＴが取り出され、改質装置４０に搬送される。改質装置４０では、周縁部Ｗｅに相当する部分における処理ウェハＷとデバイス層Ｄの界面に未接合領域Ａｅが形成される（図２１のステップＢ１）。なお、未接合領域Ａｅの形成方法は、上記ステップＡ１における未接合領域Ａｅの形成方法と同様である。
次に、改質装置４０において、図２２（ｂ）に示すように処理ウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ４が形成される（図２１のステップＢ２）。
改質装置４０では、図２３に示すようにレーザヘッド５３を、処理ウェハＷの上方であって、当該処理ウェハＷの周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃの境界に移動させる。その後、回転機構５２によってチャック５０を回転させながら、レーザヘッド５３から処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌを照射する。そして、周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃとの境界に沿って、環状の周縁改質層Ｍ４を形成する。
第１の実施形態の周縁改質層Ｍ１と同様に、周縁改質層Ｍ４は厚み方向に延伸し、当該周縁改質層Ｍ４の下端は、研削後の処理ウェハＷの目標表面（図２３中の点線）より上方に位置している。さらに周縁改質層Ｍ４は、後述する内部面改質層Ｍ５と同じ高さに形成される。
但し、第１の実施形態の周縁改質層Ｍ１ではクラックＣ１が表面Ｗａと裏面Ｗｂまで進展していたのに対し、周縁改質層Ｍ４からのクラックＣ４は表面Ｗａまでのみ進展し、裏面Ｗｂには到達しない。
次に、改質装置４０において、図２２（ｃ）に示すように処理ウェハＷの内部に内部面改質層Ｍ５が形成される（図２１のステップＢ３）。第１の実施形態の内部面改質層Ｍ３と同様に、内部面改質層Ｍ５は、処理ウェハＷの面方向に延伸している。また、内部面改質層Ｍ５は周縁改質層Ｍ４と同じ高さに形成され、当該内部面改質層Ｍ５の下端は、研削後の処理ウェハＷの目標表面より上方に位置している。そして、内部面改質層Ｍ５は面方向に複数形成され、当該複数の内部面改質層Ｍ５は、面方向に中心部から周縁改質層Ｍ４まで、すなわち中央部Ｗｃに形成される。なお、内部面改質層Ｍ５の形成方法は、上記ステップＡ５における内部面改質層Ｍ３の形成方法と同様である。また、内部面改質層Ｍ５からは面方向にクラックＣ５が進展する。さらに、内部面改質層Ｍ５のピッチが小さい場合には、クラックＣ５が無くてもよい。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２により分離装置４４に搬送される。分離装置４４では、図２２（ｄ）に示すように内部面改質層Ｍ５及び周縁改質層Ｍ４を基点に、処理ウェハＷの裏面Ｗｂ側（以下、裏面ウェハＷｂ２という）を分離する（図２１のステップＢ４）。この際、内部面改質層Ｍ５と周縁改質層Ｍ４が同じ高さに形成されているため、この裏面ウェハＷｂ２は周縁部Ｗｅと一体になって分離される。なお、裏面ウェハＷｂ２の分離方法は、上記ステップＡ７における裏面ウェハＷｂ１の分離方法と同様である。
なお、この周縁部Ｗｅの除去において、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、適切に裏面ウェハＷｂ２の分離を行うことができる。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２により保護膜形成装置４３に搬送される。保護膜形成装置４３では、図２２（ｅ）に示すように処理ウェハＷに対して保護膜Ｐ２が形成される（図２１のステップＢ５）。保護膜Ｐ２は、裏面Ｗｂの全面と処理ウェハＷ、デバイス層Ｄ及び酸化膜Ｆｗの側壁部に形成される。なお、保護膜Ｐ２の形成方法は、上記ステップＡ６における保護膜Ｐ２の形成方法と同様である。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２により研削装置４６に搬送される。研削装置４６では、図２２（ｆ）に示すように処理ウェハＷの裏面Ｗｂ（ダメージ面）を研削し、当該裏面Ｗｂに残る内部面改質層Ｍ５と周縁改質層Ｍ４を除去する（図２１のステップＢ６）。なお、裏面Ｗｂの研削方法は、上記ステップＡ８における裏面Ｗｂの研削方法と同様である。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２によりウェットエッチング装置４２に搬送される。ウェットエッチング装置４２では、処理ウェハＷの裏面Ｗｂ（ダメージ面）に薬液を供給してウェットエッチングする（図２１のステップＢ７）。なお、裏面Ｗｂのウェットエッチング方法は、上記ステップＡ９における裏面Ｗｂのウェットエッチング方法と同様である。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２により保護膜除去装置４５に搬送される。保護膜除去装置４５では、図２２（ｇ）に示すように重合ウェハＴに残る保護膜Ｐ２を除去する（図２１のステップＢ８）。なお、保護膜Ｐ２の除去方法は、上記ステップＡ１０における保護膜Ｐ１の除去方法と同様である。
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３２によりトランジション装置３４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２の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の効果を享受することができる。しかも、本実施形態では、裏面ウェハＷｂ２の径は、処理前の処理ウェハＷの径と変わらないため、当該裏面ウェハＷｂ２を再利用することも可能である。そして、ウェハ処理システム１には、分離された裏面ウェハＷｂ２を回収する回収部や、裏面ウェハＷｂ２を洗浄する洗浄部を設けてもよい。また、裏面ウェハＷｂ２の回収と洗浄に加えて、当該裏面ウェハＷｂ２を研削してもよく、かかる場合、ウェハ処理システム１には研削部を設けてもよい。さらに、裏面ウェハＷｂ２をウェットエッチングしてもよく、かかる場合、ウェハ処理システム１にはウェットエッチング部を設けてもよい。
なお、第２の実施形態では、ステップＢ１〜Ｂ８の処理順序を変更することが可能である。
変形例１として、ステップＢ２の周縁改質層Ｍ４の形成とステップＢ３の内部面改質層Ｍ５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Ｂ１、ステップＢ３、Ｂ２、Ｂ３〜Ｂ８の順で行われる。
変形例２として、ステップＢ１の未接合領域Ａｅの形成は、ステップＢ２の周縁改質層Ｍ４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Ｂ２、ステップＢ１、ステップＢ３〜Ｂ８の順で行われる。
変形例３として、ステップＢ１の未接合領域Ａｅの形成は、ステップＢ３の内部面改質層Ｍ５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Ｂ２〜Ｂ３、ステップＢ１、ステップＢ４〜Ｂ８の順で行われる。
次に、ウェハ処理システム１を用いて行われる、第３の実施形態にかかるウェハ処理について説明する。第３の実施形態は第２の実施形態とほぼ同様であるが、ステップＢ３で形成される内部面改質層が異なる。
ステップＢ３では、図２４（ｃ）に示すように処理ウェハＷの内部に内部面改質層Ｍ６が形成される。第２実施形態の内部面改質層Ｍ５が周縁改質層Ｍ４まで形成されたのに対し、本実施形態の内部面改質層Ｍ６は、面方向に中心部から外端部まで延伸して形成される。なお、内部面改質層Ｍ６からは面方向にクラックＣ６が進展する。また、内部面改質層Ｍ６のピッチが小さい場合には、クラックＣ６が無くてもよい。
かかる場合、ステップＢ４では、図２４（ｄ）に示すように内部面改質層Ｍ６より上方の裏面ウェハＷｂ２と、内部面改質層Ｍ６より下方の周縁部Ｗｅとが、別々に分離される。すなわち、裏面ウェハＷｂ２は内部面改質層Ｍ６を基点に分離され、周縁部Ｗｅは周縁改質層Ｍ４を基点に分離される。なお、その他のステップＢ１〜Ｂ２、Ｂ５〜Ｂ８は、第２の実施形態と同様である。
以上の第３の実施形態においても、上記第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の効果を享受することができる。
なお、以上の実施形態では、デバイス層Ｄの側壁部Ｄｅを保護する保護層として保護膜Ｐ１、Ｐ２を形成したが、保護層はこれに限定されない。例えばウェットエッチング装置４２におけるウェットエッチング処理中、薬液がデバイス層Ｄの側壁部Ｄｅに供給されないように、当該側壁部Ｄｅに阻害液を供給してもよい。
また、以上の実施形態の改質装置４０では、複数の内部面改質層Ｍ３、Ｍ５、Ｍ６を形成するにあたり、１つのレーザヘッド５３（光源）からのレーザ光を、例えばレンズ等で複数に分けて同時に照射してもよい。あるいは、複数のレーザヘッド５３（光源）から複数点に同時にレーザ光を照射してもよい。
さらに、以上の実施形態のウェハ処理システム１において、処理ウェハＷのノッチに合わせてトリミングを行ってもよい。
次に、他の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２５に示すようにウェハ処理システム１００は、ウェットエッチング装置４２に代えて、ＣＭＰ装置１１０（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械研磨）を有していてる。このＣＭＰ装置１１０は、ウェットエッチング装置４２と同様にダメージ処理装置として機能する。すなわち、ＣＭＰ装置１１０では、研削装置４６で研削された裏面Ｗｂ（ダメージ面）を研磨処理する。そして、研削装置４６で裏面Ｗｂに形成された研削痕を除去し、当該裏面Ｗｂを平滑化する。
また、ウェハ処理システム１００では、ウェットエッチング装置４２におけるウェットエッチング処理が行われないため、薬液からデバイス層Ｄの側壁部Ｄｅを保護する必要がない。このため、保護膜形成装置４３と保護膜除去装置４５を省略することができる。
なお、上述したようにダメージ処理装置としての研削装置４６では、裏面Ｗｂを研削して内部面改質層と周縁改質層を除去した。この点、ウェットエッチング装置４２又はＣＭＰ装置１１０だけでこれら内部面改質層と周縁改質層を除去できる場合には、研削装置４６を省略してもよい。また、裏面Ｗｂ（ダメージ面）の処理は、研削装置４６だけで行われる場合もあり、かかる場合には、ウェットエッチング装置４２又はＣＭＰ装置１１０を省略してもよい。
また、ウェハ処理システム１、１００では、処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合はウェハ処理システム１、１００の外部の接合装置で行われていたが、かかる接合装置はウェハ処理システム１、１００の内部に設けられてもよい。かかる場合、搬入出ステーション２には、複数の処理ウェハＷ、複数の支持ウェハＳ、複数の重合ウェハＴをそれぞれ収容可能なカセットＣｗ、Ｃｓ、Ｃｔが搬入出される。そして、カセット載置台１０には、これらカセットＣｗ、Ｃｓ、ＣｔがＸ軸方向に一列に載置自在に構成される。
なお、処理ウェハＷと支持ウェハＳを接合する際、周縁部Ｗｅにおいて酸化膜Ｆｗ、Ｆｓも接合されてしまう場合には、接合処理の前に、当該酸化膜Ｆｗ、Ｆｓに対して前処理を行ってもよい。前処理としては、例えば周縁部Ｗｅにおける酸化膜Ｆｗの表層を除去してもよいし、あるいは酸化膜Ｆｗを突出させてもよい。あるいは、酸化膜Ｆｗの表面を荒らして粗面化してもよい。このような前処理を行うことで、周縁部Ｗｅにおいて酸化膜Ｆｗ、Ｆｓが接合されるのを抑制することができ、周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。
なお、内部面改質層や周縁改質層を形成するためのレーザ光の入射面である処理ウェハＷの裏面Ｗｂには、裏面膜（例えば酸化膜や窒化膜）が形成されている場合がある。なお、当該裏面膜としては、例えば処理ウェハＷの空気中への曝露により形成される自然酸化膜、処理ウェハＷの裏面Ｗｂ保護のために形成される保護膜、処理ウェハＷの反り量調節のために形成される調整膜等が考えられる。そして、このように処理ウェハＷに裏面膜が形成されている場合、当該裏面膜にレーザ光が反射、吸収され、上述の内部面改質層や周縁改質層が適切に形成できない場合がある。またこれにより、内部面改質層や周縁改質層の加工高さを適切に制御できない恐れがある。
そこで、かかる改質層の形成におけるレーザ光の照射に先立って、処理ウェハＷの裏面膜の除去が行われてもよい。当該裏面膜の除去は、例えばウェットエッチングやプラズマエッチング等、任意の方法により行われる。
このように、レーザ光の照射に先立って、すなわち改質層の形成前に裏面膜の除去を行うことにより、改質層を形成するためのレーザ光が吸収、反射されることが抑制され、所望の位置、高さに内部面改質層や周縁改質層を適切に形成することができる。またこれにより、適切に裏面ウェハＷｂ１、Ｗｂ２の分離及び周縁部Ｗｅの除去を行うことができる。また更に、例えば上述のように未接合領域Ａｅを処理ウェハＷの接合後に形成する場合にあっては、当該未接合領域Ａｅを形成するためのレーザ光が吸収、反射されることが抑制できる。
なお、かかる裏面膜の除去は、裏面膜除去装置を兼ねるウェットエッチング装置４２において行われてもよいし、裏面膜除去装置としての裏面膜除去装置（図示せず）をウェハ処理システム１に更に設けて行ってもよい。
以上の実施形態では、処理ウェハＷと支持ウェハＳを直接接合する場合について説明したが、これら処理ウェハＷと支持ウェハＳは接着剤を介して接合されてもよい。
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。
１、１００ ウェハ処理システム
４０ 改質装置
４４ 分離装置
Ｍ３、Ｍ５、Ｍ６ 内部面改質層
Ｓ 支持ウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ 処理ウェハ
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４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、例えば２本の搬送アーム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、ウェハ搬送領域３０が設けられている。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、後述するトランジション装置３４、改質装置４０、周縁除去装置４１、ウェットエッチング装置４２、保護膜形成装置４３、分離装置４４、保護膜除去装置４５、研削装置４６に対して、重合ウェハＴ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を保持して搬送する、例えば２本の搬送アーム３３、３３を有している。各搬送アーム３３は、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。
但し、本開示は、研削によるエッジトリムを除外するものではない。後述する第２の実施形態及び第３の実施形態においても同様である。
なお、接合前に未接合領域Ａｅを形成する場合、未接合領域Ａｅの形成方法はレーザ光の照射による接合界面の改質（粗面化、除去）には限定されない。例えば、接合前の処理ウェハＷに対する研磨やウェットエッチング等による接合界面の除去、接合界面の疎水化等により未接合領域Ａｅを形成することができる。なお、本実施形態においては、かかる処理ウェハＷの接合界面の粗面化、除去、研磨、疎水化等を総称して、「改質」という。なお、未接合領域Ａｅが形成される前記「接合界面」は、図２０に示したような酸化膜Ｆｗである場合に限られるものではなく、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。
なお、第２の実施形態では、ステップＢ１〜Ｂ８の処理順序を変更することが可能である。
変形例１として、ステップＢ２の周縁改質層Ｍ４の形成とステップＢ３の内部面改質層Ｍ５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Ｂ１、ステップＢ３、Ｂ２、Ｂ４〜Ｂ８の順で行われる。
変形例２として、ステップＢ１の未接合領域Ａｅの形成は、ステップＢ２の周縁改質層Ｍ４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Ｂ２、ステップＢ１、ステップＢ３〜Ｂ８の順で行われる。
変形例３として、ステップＢ１の未接合領域Ａｅの形成は、ステップＢ３の内部面改質層Ｍ５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Ｂ２〜Ｂ３、ステップＢ１、ステップＢ４〜Ｂ８の順で行われる。

Claims (25)

  1. 基板を処理する基板処理システムであって、
    第１の基板の表面と第２の基板の表面が接合された重合基板に対し、前記第１の基板の内部において面方向に中心部から少なくとも当該第１の基板の除去対象の周縁部に向けて延伸する内部面改質層を形成する第１の改質装置と、
    前記第１の基板の内部において、前記周縁部と中央部との境界に沿って厚み方向に延伸する周縁改質層を形成する第２の改質装置と、
    前記内部面改質層を基点に前記第１の基板の裏面側を分離する分離装置と、有する、基板処理システム。
  2. 前記周縁部に相当する部分における前記第１の基板と前記第２の基板の接合力を低下させる未接合領域を形成する第３の改質装置を有する、請求項１に記載の基板処理システム。
  3. 前記第２の改質装置は、前記周縁改質層から前記第１の基板の厚み方向に形成されるクラックを、前記第１の基板の表面と裏面まで進展させるように当該周縁改質層を形成する、請求項１または２に記載の基板処理システム。
  4. 前記周縁改質層を基点に前記周縁部を除去する周縁除去装置を有する、請求項３に記載の基板処理システム。
  5. 前記第２の改質装置は、前記第１の基板の内部において前記周縁改質層から径方向外側に延伸した分割改質層を形成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  6. 前記第１の改質装置は、前記第１の基板の内部において面方向に中心部から前記周縁改質層まで延伸するように形成し、
    前記第２の改質装置は、前記周縁改質層から前記第１の基板の厚み方向に形成されるクラックを、前記第１の基板の表面まで進展させるように当該周縁改質層を形成する、請求項１または２に記載の基板処理システム。
  7. 前記第１の改質装置は、前記第１の基板の内部において面方向に中心部から外端部に向けて延伸するように形成し、
    第２の改質装置は、前記周縁改質層から前記第１の基板の厚み方向に形成されるクラックを、前記第１の基板の表面まで進展させるように当該周縁改質層を形成する、請求項１または２に記載の基板処理システム。
  8. 前記第１の改質装置と前記第２の改質装置は、同じ装置である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  9. 前記分離装置で分離後の前記第１の基板において、前記内部面改質層が形成されたダメージ面を処理するダメージ処理装置を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  10. 第１の基板の表面に形成されたデバイス層を保護する保護層を形成する保護層形成装置を有し、
    前記ダメージ処理装置は、前記ダメージ面に対してウェットエッチングを行い、
    前記保護層形成装置は、少なくとも前記第１の基板の周縁部の除去により露出した前記デバイス層の側壁部を保護するように前記保護層を形成する、請求項９に記載の基板処理システム。
  11. 前記保護層を除去する保護層除去装置を有する、請求項１０に記載の基板処理システム。
  12. 前記第１の基板に対する改質層の形成前に、前記第１の基板の裏面に形成された裏面膜の除去を行う裏面膜除去装置を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  13. 基板を処理する基板処理方法であって、
    第１の基板の表面と第２の基板の表面が接合された重合基板に対し、前記第１の基板の内部において面方向に中心部から少なくとも当該第１の基板の除去対象の周縁部に向けて延伸する内部面改質層を形成することと、
    前記第１の基板の内部において、前記周縁部と中央部との境界に沿って厚み方向に延伸する周縁改質層を形成することと、
    前記内部面改質層を基点に前記第１の基板の裏面側を分離することと、有する、基板処理方法。
  14. 前記周縁部に相当する部分における前記第１の基板と前記第２の基板の接合力を低下させる未接合領域を形成することを有する、請求項１３に記載の基板処理方法。
  15. 前記未接合領域の形成は、前記第１の基板と前記第２の基板の接合前に行われる、請求項１４に記載の基板処理方法。
  16. 前記未接合領域の形成は、前記第１の基板と前記第２の基板の接合後に行われる、請求項１４に記載の基板処理方法。
  17. 前記周縁改質層の形成においては、前記周縁改質層から前記第１の基板の厚み方向に形成されるクラックを、前記第１の基板の表面と裏面まで進展させるように当該周縁改質層を形成する、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  18. 前記周縁改質層を基点に前記周縁部を除去することを有する、請求項１７に記載の基板処理方法。
  19. 前記第１の基板の内部において前記周縁改質層から径方向外側に延伸した分割改質層を形成することを有する、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  20. 前記内部面改質層の形成においては、前記第１の基板の内部において面方向に中心部から前記周縁改質層まで延伸するように形成し、
    前記周縁改質層の形成においては、前記周縁改質層から前記第１の基板の厚み方向に形成されるクラックを、前記第１の基板の表面まで進展させるように当該周縁改質層を形成する、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  21. 前記内部面改質層の形成においては、前記第１の基板の内部において面方向に中心部から外端部に向けて延伸するように形成し、
    前記周縁改質層の形成においては、前記周縁改質層から前記第１の基板の厚み方向に形成されるクラックを、前記第１の基板の表面まで進展させるように当該周縁改質層を形成する、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  22. 分離後の前記第１の基板において、前記内部面改質層が形成されたダメージ面を処理することを有する、請求項１３〜２１のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  23. 第１の基板の表面に形成されたデバイス層を保護する保護層を形成することを有し、
    前記ダメージ面の処理において、前記ダメージ面に対してウェットエッチングを行い、
    前記保護層の形成においては、少なくとも前記第１の基板の周縁部の除去により露出した前記デバイス層の側壁部を保護するように前記保護層を形成する、請求項２２に記載の基板処理方法。
  24. 前記保護層を除去することを有する、請求項２３に記載の基板処理方法。
  25. 前記第１の基板に対する改質層の形成前に、前記第１の基板の裏面に形成された裏面膜の除去を行うことを有する、請求項１３〜２４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
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