KR20210005109A - 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

기판을 처리하는 기판 처리 시스템으로서, 제 1 기판에 있어서의 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 당해 제 1 기판의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 장치와, 상기 주연부에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판이 접합되는 계면에 정해진 처리를 행하는 계면 처리 장치와, 상기 개질층을 기점으로 상기 주연부를 제거하는 주연 제거 장치와, 상기 개질층 형성 장치에서 형성된 상기 개질층의 위치, 또는, 상기 계면 처리 장치에서 처리된 상기 계면의 위치를 검출하는 위치 검출 장치와, 상기 개질층 형성 장치와 상기 계면 처리 장치를 제어하는 제어 장치를 가지고, 상기 제어 장치는, 상기 위치 검출 장치에서 검출된 상기 개질층의 위치에 기초하여, 상기 계면 처리 장치에서 처리되는 상기 계면의 위치를 제어하고, 또는, 상기 위치 검출 장치에서 검출된 상기 계면의 위치에 기초하여, 상기 개질층 형성 장치에서 형성하는 상기 개질층의 위치를 제어한다.

Description

기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법
본원은 2018년 4월 27일에 일본국에 출원된 특허출원 2018-87735호 및 2018년 9월 13일에 일본국에 출원된 특허출원 2018-171253호에 기초하여, 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
본 개시는 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 외주부에 지립이 마련된 원판 형상의 연삭 공구를 회전하고, 연삭 공구의 적어도 외주면을 반도체 웨이퍼에 선 형상으로 접촉시켜 반도체 웨이퍼의 둘레 단부(端部)를 대략 L자 형상으로 연삭하는 것이 개시되어 있다. 반도체 웨이퍼는 2 매의 실리콘 웨이퍼를 붙여 제작된 것이다.
일본국 특허공개공보 평09-216152호
본 개시에 따른 기술은, 기판끼리가 접합된 중합 기판에 있어서, 하나의 기판의 주연부를 적절히 제거한다.
본 개시의 일태양은, 기판을 처리하는 기판 처리 시스템으로서, 제 1 기판에 있어서의 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 상기 제 1 기판의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 장치와, 상기 주연부에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판이 접합되는 계면에 정해진 처리를 행하는 계면 처리 장치와, 상기 개질층을 기점으로 상기 주연부를 제거하는 주연 제거 장치와, 상기 개질층 형성 장치에서 형성된 상기 개질층의 위치, 또는, 상기 계면 처리 장치에서 처리된 상기 계면의 위치를 검출하는 위치 검출 장치와, 상기 개질층 형성 장치와 상기 계면 처리 장치를 제어하는 제어 장치를 가지고, 상기 제어 장치는, 상기 위치 검출 장치에서 검출된 상기 개질층의 위치에 기초하여, 상기 계면 처리 장치에서 처리되는 상기 계면의 위치를 제어하고, 또는, 상기 위치 검출 장치에서 검출된 상기 계면의 위치에 기초하여, 상기 개질층 형성 장치에서 형성하는 상기 개질층의 위치를 제어한다.
본 개시의 일태양에 따르면, 기판끼리가 접합된 중합 기판에 있어서, 하나의 기판의 주연부를 적절히 제거할 수 있다.
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 중합 웨이퍼의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 3은 중합 웨이퍼의 일부의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 4는 처리 유닛의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 5는 각 연삭 유닛의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 6은 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 종단면도이다.
도 7은 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 8은 피처리 웨이퍼의 내부에 개질면을 형성한 모습을 나타내는 종단면도이다.
도 9는 도 8에 나타낸 개질면을 형성하는 모습을 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 10은 피처리 웨이퍼의 디바이스층에 개질면을 형성한 모습을 나타내는 종단면도이다.
도 11은 도 10에 나타낸 개질면을 형성하는 모습을 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 12는 중합 웨이퍼에 있어서 피처리 웨이퍼가 편심한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 13은 개질층이 개질면의 내주보다 직경 방향 내측에 위치한 경우의 설명도이다.
도 14는 개질층이 개질면의 내주보다 직경 방향 외측에 위치한 경우의 설명도이다.
도 15는 제 1 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리의 주요 공정에 있어서 피처리 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 16은 처리 유닛의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 17은 제 1 실시 형태의 변형예에 따른 웨이퍼 처리의 주요 공정에 있어서 피처리 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 18은 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 19는 계면 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 20은 피처리 웨이퍼에 개질홈을 형성한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 21은 피처리 웨이퍼에 개질면을 형성한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 22는 웨이퍼 처리의 주요 공정에 있어서 피처리 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 23은 계면 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 24는 계면 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 25는 웨이퍼 처리의 주요 공정에 있어서 지지 웨이퍼의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 26은 개질층을 산화막의 단부보다 직경 방향 내측에 형성한 모습을 나타내는 종단면도이다.
도 27은 계면 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 28은 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 종단면도이다.
도 29는 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 30은 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 31은 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 32는 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 33은 다른 실시 형태에 있어서 피처리 웨이퍼에 개질층을 형성한 모습을 나타내는 종단면도이다.
먼저, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 종래의 단면(端面) 연삭 장치에 대하여 설명한다. 단면 연삭 장치는 척 테이블과, 스핀들과, 다이아몬드 휠을 가진다. 척 테이블은 웨이퍼를 배치하여, Z축 방향(연직 방향)을 회전축으로서 회전한다. 스핀들은 그 선단부에 다이아몬드 휠을 장착하고, Y축 방향(수평 방향)을 회전축으로서 회전한다. 또한 스핀들은, Y축 방향 및 Z 방향으로 이동한다. 다이아몬드 휠은 외주부에 다이아몬드 지립이 마련된 원판 형상의 연삭 공구이다. 이러한 단면 연삭 장치를 이용하여, 웨이퍼의 주연부의 단면 연삭을 행하는 경우에는, 척 테이블을 회전하면서, 스핀들을 Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동함으로써, 다이아몬드 휠을 웨이퍼에 접촉시킨다. 그리고, 웨이퍼의 주연부를 대략 L자 형상으로 연삭한다.
여기서, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 표면에 복수의 전자 회로 등의 디바이스가 형성된 웨이퍼에 대하여, 당해 웨이퍼의 이면을 연삭하여, 웨이퍼를 박화하는 것이 행해지고 있다. 그리고, 이 박화된 웨이퍼를 그대로 반송하거나, 후속의 처리를 행하면, 웨이퍼에 휨 또는 균열이 생길 우려가 있다. 따라서, 웨이퍼를 보강하기 위하여, 예를 들면 지지 기판에 웨이퍼를 부착하는 것이 행해지고 있다.
통상, 웨이퍼의 주연부는 면취 가공이 되어 있는데, 상술한 바와 같이 웨이퍼에 연삭 처리를 행하면, 웨이퍼의 주연부가 날카롭게 뾰족한 형상(이른바 나이프 엣지 형상)이 된다. 그러면, 웨이퍼의 주연부에서 치핑이 발생하여, 웨이퍼가 손상을 입을 우려가 있다. 따라서, 연삭 처리 전에 미리 웨이퍼의 주연부를 깎는, 이른바 엣지트림이 행해지고 있다.
상술한 특허 문헌 1에 기재의 단면 연삭 장치는, 이 엣지트림을 행하는 장치이다. 그러나, 이 단면 연삭 장치에 있어서, 스핀들의 Z축 방향의 이동은, 예를 들면 공차 등의 각종 요인에 의해 일정하지 않은 경우가 있다. 이러한 경우, 다이아몬드 휠의 Z축 방향의 이동이 적절히 제어되지 않아, 지지 기판의 표면까지 연삭될 우려가 있다. 따라서, 종래의 엣지트림에는 개선의 여지가 있다.
이하, 엣지트림을 적절히 행하기 위한, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
먼저, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
기판 처리 시스템(1)에서는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 제 1 기판으로서의 피처리 웨이퍼(W)와 제 2 기판으로서의 지지 웨이퍼(S)를 접합하여 중합 웨이퍼(T)를 형성하고, 또한 피처리 웨이퍼(W)를 박화한다. 이하, 피처리 웨이퍼(W)에 있어서, 가공되는 면(지지 웨이퍼(S)와 접합되는 면과 반대측의 면)을 '가공면(Wg)'이라 하고, 가공면(Wg)과 반대측의 면을 '비가공면(Wn)'이라 한다. 또한 지지 웨이퍼(S)에 있어서, 피처리 웨이퍼(W)와 접합되는 면을 '접합면(Sj)'이라 하고, 접합면(Sj)과 반대측의 면을 '비접합면(Sn)'이라 한다.
피처리 웨이퍼(W)는 예를 들면 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼로, 비가공면(Wn)에 복수의 디바이스를 포함하는 디바이스층(D)이 형성되어 있다. 또한, 디바이스층(D)에는 또한 산화막(Fw), 예를 들면 SiO2막이 형성되어 있다. 또한, 피처리 웨이퍼(W)의 주연부는 면취 가공이 되어 있어, 주연부의 단면은 그 선단을 향해 두께가 작아지고 있다.
지지 웨이퍼(S)는 피처리 웨이퍼(W)를 지지하는 웨이퍼로, 예를 들면 실리콘 웨이퍼이다. 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)에는 산화막(Fs), 예를 들면 SiO2막이 형성되어 있다. 또한, 지지 웨이퍼(S)는 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)의 디바이스를 보호하는 보호재로서 기능한다. 또한, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)의 복수의 디바이스가 형성되어 있는 경우에는, 피처리 웨이퍼(W)와 마찬가지로 접합면(Sj)에 디바이스층(도시하지 않음)이 형성된다.
또한 도 2에 있어서는, 도시의 번잡함을 회피하기 위하여, 디바이스층(D)과 산화막(Fw, Fs)의 도시를 생략하고 있다. 또한, 이하의 설명에서 이용되는 다른 도면에 있어서도 마찬가지로, 이들 디바이스층(D)과 산화막(Fw, Fs)의 도시를 생략하는 경우가 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이 기판 처리 시스템(1)은, 반입반출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다. 반입반출 스테이션(2)은, 예를 들면 외부와의 사이에서 복수의 중합 웨이퍼(T)를 수용 가능한 카세트(Ct)가 반입반출된다. 처리 스테이션(3)은 중합 웨이퍼(T)에 대하여 정해진 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비하고 있다.
반입반출 스테이션(2)에는 카세트 배치대(10)가 마련되어 있다. 도시의 예에서는, 카세트 배치대(10)에는 복수, 예를 들면 4 개의 카세트(Ct)를 X축 방향으로 일렬로 배치 가능하게 되어 있다. 또한, 카세트 배치대(10)에 배치되는 카세트(Ct)의 개수는 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다.
반입반출 스테이션(2)에는 카세트 배치대(10)에 인접하여 웨이퍼 반송 영역(20)이 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(20)에는 X축 방향으로 연신하는 반송로(21) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(22)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(22)는 중합 웨이퍼(T)를 유지하여 반송한다, 예를 들면 2 개의 반송 암(23, 23)을 가지고 있다. 각 반송 암(23)은 수평 방향, 연직 방향, 수평축 둘레 및 연직축 둘레로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 반송 암(23)의 구성은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의의 구성을 취할 수 있다.
처리 스테이션(3)에는 웨이퍼 반송 영역(30)이 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(30)에는 X축 방향으로 연신하는 반송로(31) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(32)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(32)는 후술하는 트랜지션 장치(34), 웨트 에칭 장치(40, 41), 가공 장치(50)에 대하여, 중합 웨이퍼(T)를 반송 가능하게 구성되어 있다. 또한, 웨이퍼 반송 장치(32)는 중합 웨이퍼(T)를 유지하여 반송하는, 예를 들면 2 개의 반송 암(33, 33)을 가지고 있다. 각 반송 암(33)은 수평 방향, 연직 방향, 수평축 둘레 및 연직축 둘레로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 반송 암(33)의 구성은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의의 구성을 취할 수 있다.
웨이퍼 반송 영역(20)과 웨이퍼 반송 영역(30) 사이에는 중합 웨이퍼(T)를 전달하기 위한 트랜지션 장치(34)가 마련되어 있다.
웨이퍼 반송 영역(30)의 Y축 정방향측에는 웨트 에칭 장치(40, 41)가, 반입반출 스테이션(2)측으로부터 X축 방향으로 이 순으로 배열되어 배치되어 있다. 웨트 에칭 장치(40, 41)에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)에 대하여 예를 들면 불산 등의 약액으로 웨트 에칭을 행한다.
웨이퍼 반송 영역(30)의 X축 정방향측에는 가공 장치(50)가 배치되어 있다. 가공 장치(50)에서는, 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 연삭 및 세정 등의 가공 처리가 행해진다.
이상의 기판 처리 시스템(1)에는 제어 장치(60)가 마련되어 있다. 제어 장치(60)는 예를 들면 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 중합 웨이퍼(T)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한 프로그램 저장부에는, 상술한 각종 처리 장치 및 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 후술의 기판 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것으로, 당해 기억 매체(H)로부터 제어 장치(60)에 인스톨된 것이어도 된다.
이어서, 가공 장치(50)에 대하여 설명한다. 가공 장치(50)는 회전 테이블(70), 반송 유닛(80), 처리 유닛(90), 제 1 세정 유닛(110), 제 2 세정 유닛(120), 거친 연삭 유닛(130), 중간 연삭 유닛(140) 및 마무리 연삭 유닛(150)을 가지고 있다.
회전 테이블(70)은 회전 기구(도시하지 않음)에 의해 회전 가능하게 구성되어 있다. 회전 테이블(70) 상에는 중합 웨이퍼(T)를 흡착 유지하는 척(71)이 4 개 마련되어 있다. 척(71)은 회전 테이블(70)과 동일 원주 상에 균등, 즉 90도마다 배치되어 있다. 4 개의 척(71)은 회전 테이블(70)이 회전함으로써, 전달 위치(A0) 및 가공 위치(A1 ~ A3)로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 4 개의 척(71)은 각각, 회전 기구(도시하지 않음)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 전달 위치(A0)는 회전 테이블(70)의 X축 부방향측 또한 Y축 부방향측의 위치이며, 전달 위치(A0)의 X축 부방향측에는 제 2 세정 유닛(120), 처리 유닛(90) 및 제 1 세정 유닛(110)이 배열되어 배치된다. 처리 유닛(90)과 제 1 세정 유닛(110)은 상방으로부터 이 순으로 적층되어 배치된다. 제 1 가공 위치(A1)는 회전 테이블(70)의 X축 정방향측 또한 Y축 부방향측의 위치이며, 거친 연삭 유닛(130)이 배치된다. 제 2 가공 위치(A2)는 회전 테이블(70)의 X축 정방향측 또한 Y축 정방향측의 위치이며, 중간 연삭 유닛(140)이 배치된다. 제 3 가공 위치(A3)는 회전 테이블(70)의 X축 부방향측 또한 Y축 정방향측의 위치이며, 마무리 연삭 유닛(150)이 배치된다.
반송 유닛(80)은 복수, 예를 들면 3 개의 암(81)을 구비한 다관절형의 로봇이다. 3 개의 암(81)은 각각이 선회 가능하게 구성되어 있다. 선단의 암(81)에는 중합 웨이퍼(T)를 흡착 유지하는 반송 패드(82)가 장착되어 있다. 또한, 기단의 암(81)은 암(81)을 연직 방향으로 이동시키는 이동 기구(83)에 장착되어 있다. 그리고, 이러한 구성을 구비한 반송 유닛(80)은 전달 위치(A0), 처리 유닛(90), 제 1 세정 유닛(110) 및 제 2 세정 유닛(120)에 대하여, 중합 웨이퍼(T)를 반송할 수 있다.
처리 유닛(90)에서는, 연삭 처리 전의 중합 웨이퍼(T)의 수평 방향의 방향을 조절한다. 예를 들면 척(91)에 유지된 중합 웨이퍼(T)를 회전시키면서, 검출부(도시하지 않음)에서 피처리 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 검출함으로써, 당해 노치부의 위치를 조절하여 중합 웨이퍼(T)의 수평 방향의 방향을 조절한다.
또한, 처리 유닛(90)에서는 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 개질층을 형성한다. 처리 유닛(90)은, 도 4에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)가 상측으로서 지지 웨이퍼(S)가 하측에 배치된 상태로, 중합 웨이퍼(T)를 유지하는 척(91)을 가지고 있다. 척(91)은 이동 기구(92)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이동 기구(92)는 일반적인 정밀 XY 스테이지로 구성되어 있다. 또한, 척(91)은 회전 기구(93)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
척(91)의 상방에는, 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하는 제 1 레이저 헤드(94)가 마련되어 있다. 제 1 레이저 헤드(94)는 레이저광 발진기(도시하지 않음)로부터 발진된 고주파의 펄스 형상의 레이저광으로서, 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 투과성을 가지는 파장의 레이저광을, 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 정해진 위치에 집광하여 조사한다. 이에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 있어서 레이저광이 집광된 부분이 개질된다. 제 1 레이저 헤드(94)는 이동 기구(95)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이동 기구(95)는 일반적인 정밀 XY 스테이지로 구성되어 있다. 또한 제 1 레이저 헤드(94)는, 승강 기구(96)에 의해 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
또한, 처리 유닛(90)에서는 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 주연부(We)에 개질면을 형성한다. 구체적으로, 예를 들면 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)까지 레이저광을 투과시켜, 각 계면에서 어블레이션을 일으킨다. 그리고, 후술하는 바와 같이 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S) 간의 계면에 있어서의 접합력을 저하시킴으로써, 주연부(We)를 효율적으로 제거한다. 이러한 경우, 척(91)의 상방에는, 비가공면(Wn)에 레이저광을 조사하여 개질하는 제 2 레이저 헤드(97)가 마련되어 있다. 제 2 레이저 헤드(97)는, 레이저광 발진기(도시하지 않음)로부터 발진된 고주파의 펄스 형상의 레이저광으로서, 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 투과성을 가지는 파장의 레이저광을, 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 정해진 위치에 집광하여 조사한다. 이에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 있어서 레이저광이 집광된 부분이 개질된다. 제 2 레이저 헤드(97)는 이동 기구(98)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이동 기구(98)는 일반적인 정밀 XY 스테이지로 구성되어 있다. 또한 제 2 레이저 헤드(97)는, 승강 기구(99)에 의해 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
또한, 처리 유닛(90)에서는 피처리 웨이퍼(W)에 형성된 개질층(M)의 위치 또는 개질면(R1)의 내주 위치를 검출한다. 이러한 경우, 척(91)의 외주부 상방에는 위치 검출부(100)가 마련되어 있다. 위치 검출부(100)는 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 위치 검출부(100)에는 예를 들면 적외선을 이용한 IR 카메라가 이용된다. 그리고, 위치 검출부(100)는 척(91)에 유지된 중합 웨이퍼(T)에 대하여, 피처리 웨이퍼(W)에 형성된 개질층(M)의 위치 또는 개질면(R1)의 내주 위치를 검출한다.
도 1에 나타내는 바와 같이 제 1 세정 유닛(110)에서는, 연삭 처리 후의 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 세정하고, 보다 구체적으로 스핀 세정한다. 예를 들면 스핀 척(도시하지 않음)에 유지된 중합 웨이퍼(T)를 회전시키면서, 세정액 노즐(도시하지 않음)로부터 가공면(Wg)으로 세정액을 공급한다. 그러면, 공급된 세정액은 가공면(Wg) 상을 확산되어, 당해 가공면(Wg)이 세정된다.
제 2 세정 유닛(120)에서는 연삭 처리 후의 피처리 웨이퍼(W)가 반송 패드(82)에 유지된 상태의 지지 웨이퍼(S)의 비접합면(Sn)을 세정하고, 또한 반송 패드(82)를 세정한다.
거친 연삭 유닛(130)에서는 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 거친 연삭한다. 거친 연삭 유닛(130)은 거친 연삭부(131)를 가지고 있다. 거친 연삭부(131)는, 도 5에 나타내는 바와 같이 거친 연삭 숫돌(132), 스핀들(133) 및 구동부(134)를 가지고 있다. 거친 연삭 숫돌(132)은 척(71)의 상방에 있어서 환상 형상으로 마련되어 있다. 거친 연삭 숫돌(132)에는 스핀들(133)을 개재하여 구동부(134)가 마련되어 있다. 구동부(134)는 예를 들면 모터(도시하지 않음)를 내장하여, 거친 연삭 숫돌(132)을 회전시키고, 또한 도 1에 나타내는 지주(135)를 따라 연직 방향 및 수평 방향으로 이동시킨다. 그리고, 거친 연삭 유닛(130)에서는, 척(71)에 유지된 피처리 웨이퍼(W)와 거친 연삭 숫돌(132)의 원호의 일부를 접촉시킨 상태에서, 척(71)과 거친 연삭 숫돌(132)을 각각 회전시킴으로써, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭한다.
중간 연삭 유닛(140)에서는 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 중간 연삭한다. 중간 연삭 유닛(140)의 구성은, 도 1 및 도 5에 나타내는 바와 같이 거친 연삭 유닛(130)의 구성과 대략 동일하며, 중간 연삭부(141), 중간 연삭 숫돌(142), 스핀들(143), 구동부(144) 및 지주(145)를 가지고 있다. 또한, 중간 연삭 숫돌(142)의 지립의 입도는 거친 연삭 숫돌(132)의 지립의 입도보다 작다.
마무리 연삭 유닛(150)에서는 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 마무리 연삭한다. 마무리 연삭 유닛(150)의 구성은, 도 1 및 도 5에 나타내는 바와 같이 중간 연삭 유닛(140)의 구성과 대략 동일하며, 마무리 연삭부(151), 마무리 연삭 숫돌(152), 스핀들(153), 구동부(154) 및 지주(155)를 가지고 있다. 또한, 마무리 연삭 숫돌(152)의 지립의 입도는 중간 연삭 숫돌(142)의 지립의 입도보다 작다.
또한 본 실시 형태에 있어서는, 처리 유닛(90)은 개질부인 제 1 레이저 헤드(94)를 가지고 있고, 가공 장치(50)는 개질층 형성 장치를 구성하고 있다. 또한 본 실시 형태에 있어서는, 처리 유닛(90)은 계면 처리부인 제 2 레이저 헤드(97)를 가지고 있고, 가공 장치(50)는 계면 처리 장치를 구성하고 있다. 또한 본 실시 형태에 있어서는, 처리 유닛(90)은 위치 검출부(100)를 가지고 있고, 가공 장치(50)는 위치 검출 장치를 구성하고 있다. 또한 본 실시 형태에 있어서는, 후술하는 바와 같이 거친 연삭 유닛(130)(또는 거친 연삭 유닛(130) 및 중간 연삭 유닛(140))에 있어서 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)가 제거되고, 가공 장치(50)는 주연 제거 장치를 구성하고 있다.
여기서, 상술한 도 4에 나타낸 처리 유닛(90)에서 행해지는 처리에 대하여 설명한다. 처리 유닛(90)에서는 검출부(도시하지 않음)를 이용한 중합 웨이퍼(T)의 수평 방향의 방향을 조절에 더하여, 다음의 3 개의 처리가 행해진다. 1 번째의 처리는, 제 1 레이저 헤드(94)를 이용한 개질층의 형성이다. 2 번째의 처리는, 제 2 레이저 헤드(97)를 이용한 개질면의 형성이다. 3 번째의 처리는, 위치 검출부(100)를 이용한 개질층 또는 개질면의 검출이다. 이 중, 후술하는 바와 같이 3 번째의 처리의 개질층 또는 개질면의 검출은, 1 번째의 처리에 있어서의 제 1 레이저 헤드(94)와 2 번째의 처리에 있어서의 제 2 레이저 헤드(97)를 제어한다.
처리 유닛(90)에서 행해지는 1 번째의 처리인, 제 1 레이저 헤드(94)를 이용한 개질층의 형성에 대하여 설명한다. 처리 유닛(90)에서는, 회전 기구(93)에 의해 척(91)을 회전시키면서, 제 1 레이저 헤드(94)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사한다. 그러면 도 6에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 있어서 레이저광(L)이 집광된 부분이 개질되어, 개질층(M)이 형성된다. 개질층(M)은 판 두께 방향으로 연신하여, 세로로 긴 애스펙트비를 가진다. 또한, 도 7에 나타내는 바와 같이 개질층(M)은 환상으로 형성된다.
이 개질층(M)의 피처리 웨이퍼(W)에 있어서의 형성 위치에 대하여 상술한다. 기판 처리 시스템(1)에서는, 지지 웨이퍼(S)에 접합된 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭하는데, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 주연부에 나이프 엣지가 형성되는 것을 회피하기 위하여, 연삭 전에 주연부를 제거해 둔다. 개질층(M)은 이 주연부 제거 시의 기점이 되는 것으로, 도 7에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 있어서의 제거 대상의 주연부(We)와 중앙부(Wc)와의 경계를 따라 환상으로 형성된다. 또한, 주연부(We)는 예를 들면 피처리 웨이퍼(W)의 단부로부터 직경 방향으로 0.5 mm ~ 2.0 mm의 범위이며, 면취부가 포함된다.
또한, 도 6에 나타내는 바와 같이 개질층(M)의 하단은, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 목표 표면(도 6 중의 점선)보다 상방에 위치하고 있다. 즉, 개질층(M)의 하단과 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn) 사이의 거리(H1)는, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 목표 두께(H2)보다 크다. 거리(H1)는 임의이지만, 목표 두께(H2)보다 예를 들면 5 μm ~ 10 μm 크다. 이러한 경우, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)은 남지 않는다.
또한, 본 실시 형태의 처리 유닛(90)에서는 척(91)을 수평 방향으로 이동시키고 있었지만, 제 1 레이저 헤드(94)를 수평 방향으로 이동시켜도 되며, 혹은 척(91)과 제 1 레이저 헤드(94)의 양방을 수평 방향으로 이동시켜도 된다. 또한, 척(91)을 회전시키고 있었지만, 제 1 레이저 헤드(94)를 회전시켜도 된다.
처리 유닛(90)에서 행해지는 2 번째의 처리인, 제 2 레이저 헤드(97)를 이용한 개질층의 형성에 대하여 설명한다. 처리 유닛(90)에서 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 계면을 처리할 시에는, 피처리 웨이퍼(W)의 내부를 개질하거나, 혹은 디바이스층(D)의 내부를 개질한다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 계면에는, 이들 피처리 웨이퍼(W)의 내부와 디바이스층(D)의 내부가 포함된다.
도 8에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부를 개질하는 경우, 주연부(We)(개질층(M)의 외측)에 있어서, 비가공면(Wn)의 근방에 개질면(R1)이 형성된다. 이 가공 방법으로서는, 도 9에 나타내는 바와 같이 제 2 레이저 헤드(97)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부를 향해 레이저광(L)을 조사한다. 레이저광(L)은 피처리 웨이퍼(W)의 내부를 투과하여 집광하고, 집광된 부분이 개질된다. 그리고, 회전 기구(93)에 의해 척(91)을 회전시키면서, 이동 기구(98)에 의해 제 2 레이저 헤드(97)를 직경 방향 외측으로 이동시키면서, 제 2 레이저 헤드(97)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L)을 조사한다. 그러면, 개질면(R1)이 형성된다. 또한, 개질면(R1)을 형성할 시에는, 이동 기구(92)에 의해 척(91)을 직경 방향으로 이동시켜도 되고, 혹은 제 2 레이저 헤드(97)와 척(91)의 양방을 이동시켜도 된다.
또한, 이와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 개질면(R1)을 형성하는 경우, 주연부(We)를 제거한 후, 지지 웨이퍼(S) 상에 피처리 웨이퍼(W)의 일부가 잔존하게 된다. 이 때문에, 주연부(We)를 제거한 후에, 이 잔존하는 피처리 웨이퍼(W)의 일부를 에칭하여 제거해도 된다.
도 10에 나타내는 바와 같이 디바이스층(D)의 내부를 개질하는 경우, 주연부(We)(개질층(M)의 외측)에 있어서, 디바이스층(D)의 내부에 개질면(R2)이 형성된다. 이 가공 방법으로서는, 예를 들면 도 11에 나타내는 바와 같이 3 개의 방법이 있다.
1 번째의 가공 방법은, 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이 제 2 레이저 헤드(97)로부터의 레이저광(L)의 집광점을, 피처리 웨이퍼(W)의 내부로서 디바이스층(D)의 상방에 위치시키는 방법이다. 이러한 경우, 레이저광(L)이 집광되어도 피처리 웨이퍼(W)가 개질되지 않을 정도로, 레이저광(L)의 에너지를 작게 해 둔다. 그러면, 레이저광(L)은 피처리 웨이퍼(W)의 내부에서 일단 집광되는데, 또한 디포커스시켜 퍼진 레이저광(L)은 피처리 웨이퍼(W)를 투과하여 디바이스층(D)에 조사된다. 레이저광(L)은 디바이스층(D)에 흡수되어, 당해 디바이스층(D)이 어블레이션을 일으킨다. 그리고, 회전 기구(93)에 의해 척(91)을 회전시키면서, 이동 기구(98)에 의해 제 2 레이저 헤드(97)를 직경 방향 외측으로 이동시키면서, 제 2 레이저 헤드(97)로부터 레이저광(L)을 조사한다. 그러면, 디바이스층(D)에 개질면(R2)이 형성된다. 또한, 개질면(R2)을 형성할 시에는, 이동 기구(92)에 의해 척(91)을 직경 방향으로 이동시켜도 되고, 혹은 제 2 레이저 헤드(97)와 척(91)의 양방을 이동시켜도 된다.
2 번째의 가공 방법은, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이 제 2 레이저 헤드(97)로부터의 레이저광(L)의 집광점을, 디바이스층(D)의 내부에 위치시키는 방법이다. 이러한 경우, 레이저광(L)은 피처리 웨이퍼(W)를 투과하여 디바이스층(D)에 조사되어, 당해 디바이스층(D)이 어블레이션을 일으킨다. 그리고, 회전 기구(93)에 의해 척(91)을 회전시키면서, 이동 기구(98)에 의해 제 2 레이저 헤드(97)를 직경 방향 외측으로 이동시키면서, 제 2 레이저 헤드(97)로부터 레이저광(L)을 조사한다. 그러면, 디바이스층(D)에 개질면(R2)이 형성된다. 또한, 개질면(R2)을 형성할 시에는, 이동 기구(92)에 의해 척(91)을 직경 방향으로 이동시켜도 되고, 혹은 제 2 레이저 헤드(97)와 척(91)의 양방을 이동시켜도 된다.
3 번째의 가공 방법은, 도 11의 (c)에 나타내는 바와 같이 제 2 레이저 헤드(97)로부터의 레이저광(L)의 집광점을, 디바이스층(D)의 하방에 위치시키는 방법이다. 이러한 경우, 레이저광(L)은 피처리 웨이퍼(W)를 투과하여 디바이스층(D)에 조사되어, 당해 디바이스층(D)이 어블레이션을 일으킨다. 또한, 레이저광(L)은 디바이스층(D)에 형성되므로, 당해 디바이스층(D)의 하방에서 집광되지는 않는다. 그리고, 회전 기구(93)에 의해 척(91)을 회전시키면서, 이동 기구(98)에 의해 제 2 레이저 헤드(97)를 직경 방향 외측으로 이동시키면서, 제 2 레이저 헤드(97)로부터 레이저광(L)을 조사한다. 그러면, 디바이스층(D)에 개질면(R2)이 형성된다. 또한, 개질면(R2)을 형성할 시에는, 이동 기구(92)에 의해 척(91)을 직경 방향으로 이동시켜도 되고, 혹은 제 2 레이저 헤드(97)와 척(91)의 양방을 이동시켜도 된다.
처리 유닛(90)에서 행해지는 3 번째의 처리인, 위치 검출부(100)를 이용한 개질층(M) 또는 개질면(R1, R2)의 검출에 대하여 설명한다. 이 처리는, 개질층(M)의 위치와, 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 일치시키기 위하여 행해진다.
이 개질층(M)의 위치와, 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 일치시키는 이유에 대하여 설명한다. 일례로서 도 12에, 중합 웨이퍼(T)에 대하여 피처리 웨이퍼(W)가 편심하여 접합되어, 개질층(M)의 위치와 개질면(R1, R2)의 내주 위치가 어긋나 있는 경우를 나타낸다. 이러한 경우, 도 12에 나타내는 바와 같이 개질층(M)이 개질면(R1, R2)의 내주보다 직경 방향 내측에 위치하는 장소와, 개질층(M)이 개질면(R1, R2)의 내주보다 직경 방향 외측에 위치하는 장소가 존재한다.
도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이 개질층(M)이 개질면(R1, R2)의 내주보다 직경 방향 내측에 위치하는 경우, 도 13의 (b)에 나타내는 바와 같이 가공면(Wg)을 연삭하여 주연부(We)를 제거할 시에, 제거된 주연부의 폭(D1)이, 제거해야 할 주연부(We)의 목표 폭(D2)보다 작아진다. 또한, 제거된 주연부는 개질층(M)과 크랙(C)을 개재하지 않고 박리하기 때문에, 당해 주연부를 제거한 후의 피처리 웨이퍼(W)의 외측면이 거칠어지는 경우가 있다.
도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이 개질층(M)이 개질면(R1, R2)의 내주보다 직경 방향 외측에 위치하는 경우, 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭하여 주연부(We)를 제거하면, 피처리 웨이퍼(W)와 디바이스층(D) 사이에 개질면(R1, R2)이 남는다. 이 개질면(R1, R2)이 있는 부분에서는, 피처리 웨이퍼(W)와 디바이스층(D)이 박리되는 경우가 있어, 치핑이 발생할 가능성이 있다.
이러한 개질층(M)의 위치와 개질면(R1, R2)의 내주 위치의 어긋남을 해소하는 방법으로서, 본 실시 형태에서는 위치 검출부(100)를 이용하여 개질층(M)의 위치 또는 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 검출한다. 그리고, 그 검출 결과에 기초하여, 후속의 처리로 형성되는 개질면(R1, R2) 또는 개질층(M)의 위치를 조정한다.
이어서, 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다. 또한 본 실시 형태에서는, 기판 처리 시스템(1)의 외부의 접합 장치(도시하지 않음)에 있어서, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 반데르발스력 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합되어, 미리 중합 웨이퍼(T)가 형성되어 있다.
먼저, 복수의 중합 웨이퍼(T)를 수납한 카세트(Ct)가, 반입반출 스테이션(2)의 카세트 배치대(10)에 배치된다.
이어서, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Ct) 내의 중합 웨이퍼(T)가 취출되어, 트랜지션 장치(34)로 반송된다. 이어서, 웨이퍼 반송 장치(32)에 의해, 트랜지션 장치(34)의 중합 웨이퍼(T)가 취출되어, 가공 장치(50)로 반송된다.
가공 장치(50)로 반송된 중합 웨이퍼(T)는, 처리 유닛(90)으로 전달된다. 처리 유닛(90)에 있어서 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 반송 장치(32)로부터 척(91)으로 전달되어 유지된다. 이 후, 검출부(도시하지 않음)에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 수평 방향의 방향이 조절된다.
또한, 처리 유닛(90)에서는 이동 기구(92)에 의해 척(91)을 수평 방향으로 이동시켜, 중합 웨이퍼(T)의 센터링을 행하고, 또한 제 1 레이저 헤드(94)가 중합 웨이퍼(T)(피처리 웨이퍼(W))의 정해진 위치의 직상(直上)에 위치하도록 위치 조정 행한다. 이 정해진 위치는, 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)와 중앙부(Wc)의 경계이다. 이 후, 회전 기구(93)에 의해 척(91)을 회전시키면서, 제 1 레이저 헤드(94)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L)을 조사하여, 도 15의 (a)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 환상의 개질층(M)을 형성한다. 또한, 이 피처리 웨이퍼(W)의 형성 위치는 상술한 도 6 및 도 7을 이용하여 설명한 바와 같다.
피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)이 형성되면, 위치 검출부(100)에 의해 적외선을 이용하여 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 개질층(M)이 촬상되어, 당해 개질층(M)의 위치가 검출된다. 위치 검출부(100)의 검출 결과는 제어 장치(60)에 출력된다. 제어 장치(60)에서는 위치 검출부(100)의 검출 결과, 즉 개질층(M)의 위치에 기초하여, 척(91)의 중심축 또는 제 2 레이저 헤드(97)로부터의 레이저광(L)의 조사축을 조정한다.
그리고, 제 1 레이저 헤드(94)를 퇴피시키고, 또한 제어 장치(60)에 의한 제어에 기초하여 제 2 레이저 헤드(97)를 주연부(We)의 상방으로 이동시킨다. 이어서, 척(91)을 회전시키면서, 제 2 레이저 헤드(97)를 직경 방향 외측으로 이동시키면서, 제 2 레이저 헤드(97)로부터 레이저광을 조사한다. 그러면, 도 15의 (b)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 또는 디바이스층(D)에, 각각 개질면(R1 또는 R2)이 형성된다. 이 때, 상술한 바와 같이 척(91)의 중심축 또는 제 2 레이저 헤드(97)로부터의 레이저광(L)의 조사축이 조정되어 있으므로, 피처리 웨이퍼(W)에 개질면(R1, R2)을 적절히 형성할 수 있다. 그리고 그 결과, 개질층(M)의 위치와 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
또한, 도 15의 (a)에 나타낸 개질층(M)의 형성과, 도 15의 (b)에 나타낸 개질면(R1, R2)의 형성의 순서는 반대여도 된다. 이러한 경우, 피처리 웨이퍼(W)에 개질면(R1, R2)을 형성한 후, 위치 검출부(100)에 의해 적외선을 이용하여 개질면(R1, R2)이 촬상되어, 당해 개질면(R1, R2)의 내주 위치가 검출된다. 위치 검출부(100)의 검출 결과는 제어 장치(60)에 출력된다.
제어 장치(60)에서는 위치 검출부(100)의 검출 결과, 즉 개질면(R1, R2)의 내주 위치에 기초하여, 척(91)의 중심축 또는 제 1 레이저 헤드(94)로부터의 레이저광(L)의 조사축을 조정한다. 그러면, 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 적절히 형성할 수 있다. 그리고 그 결과, 개질층(M)의 위치와 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 반송 유닛(80)에 의해, 처리 유닛(90)으로부터 전달 위치(A0)로 반송되어, 당해 전달 위치(A0)의 척(71)으로 전달된다. 이 후, 척(71)을 제 1 가공 위치(A1)로 이동시킨다. 그리고, 거친 연삭 유닛(130)에 의해, 도 15의 (c)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 거친 연삭된다. 구체적으로, 피처리 웨이퍼(W)와 거친 연삭 숫돌(132)의 원호의 일부를 접촉시킨 상태로, 거친 연삭 숫돌(132)을 하강시키면서, 척(71)과 거친 연삭 숫돌(132)을 각각 회전시킴으로써, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭한다.
가공면(Wg)의 연삭 시에 있어서, 피처리 웨이퍼(W)의 내부에는, 개질층(M)으로부터 판 두께 방향으로 크랙(C)이 진전하여, 가공면(Wg)과 비가공면(Wn)에 도달한다. 크랙(C)은 피처리 웨이퍼(W)가 실리콘의 단결정을 가지므로 대략 직선 형상으로 진전한다. 또한, 크랙(C)은 평면에서 봤을 때 환상으로 형성된다. 또한, 크랙(C)은 처리 유닛(90)에서 개질층(M)을 형성할 시에 진전하는 경우도 있다. 환언하면, 크랙(C)이 형성되는 타이밍은, 거친 연삭 유닛(130)에 있어서의 가공면(Wg)의 연삭 시여도 되고, 처리 유닛(90)에서 개질층(M)이 형성되는 경우여도 된다.
또한, 가공면(Wg)의 연삭을 진행시켜 가면, 도 15의 (d)에 나타내는 바와 같이 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)가 박리되어 제거된다. 이 때, 상술한 바와 같이 크랙(C)은 대략 직선 형상으로 진전하고 있으므로, 제거된 후의 피처리 웨이퍼(W)의 외측면을, 요철(凹凸)이 적은 평탄으로 할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 개질층(M)의 하단은, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 목표 표면보다 상방에 위치하고 있으므로, 개질층(M)은 가공면(Wg)의 연삭 시에 제거된다. 개질층(M)은 아몰퍼스화되어 있어 강도가 약하다. 이 점, 본 실시 형태에서는, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)이 남지 않으므로, 강한 강도를 확보할 수 있다. 또한, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 계면에 개질면(R1, R2)이 형성되어 접합력이 저하되어 있으므로, 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다.
이어서, 척(71)을 제 2 가공 위치(A2)로 이동시킨다. 그리고, 중간 연삭 유닛(140)에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 중간 연삭된다. 또한, 상술한 거친 연삭 유닛(130)에 있어서, 주연부(We)가 완전히 제거될 수 없는 경우에는, 이 중간 연삭 유닛(140)에서 주연부(We)가 완전히 제거된다. 즉, 거친 연삭 유닛(130)과 중간 연삭 유닛(140)의 2 단계로 주연부(We)를 제거해도 된다. 이러한 경우, 제거되는 주연부(We)의 크기를 단계적으로 작게 할 수 있다. 즉, 각 연삭 유닛(130, 140)에서 제거되는 주연부(We)가 작아진다.
이어서, 척(71)을 제 3 가공 위치(A3)로 이동시킨다. 그리고, 마무리 연삭 유닛(150)에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 마무리 연삭된다.
이어서, 척(71)을 전달 위치(A0)로 이동시킨다. 여기서는, 세정액 노즐(도시하지 않음)을 이용하여, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 세정액에 의해 거친 세정된다. 이 때, 가공면(Wg)의 오염을 어느 정도까지 제거하는 세정이 행해진다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 반송 유닛(80)에 의해, 전달 위치(A0)로부터 제 2 세정 유닛(120)으로 반송된다. 그리고, 제 2 세정 유닛(120)에서는 피처리 웨이퍼(W)가 반송 패드(82)에 유지된 상태에서, 지지 웨이퍼(S)의 비접합면(Sn)이 세정되고, 건조된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 반송 유닛(80)에 의해, 제 2 세정 유닛(120)으로부터 제 1 세정 유닛(110)으로 반송된다. 그리고, 제 1 세정 유닛(110)에서는, 세정액 노즐(도시하지 않음)을 이용하여, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 세정액에 의해 마무리 세정된다. 이 때, 가공면(Wg)이 원하는 청정도까지 세정되고 건조된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(32)에 의해 웨트 에칭 장치(40, 41)로 순차 반송되어, 2 단계로 가공면(Wg)이 웨트 에칭된다.
이 후, 모든 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 반송 장치(32)에 의해 트랜지션 장치(34)로 반송되고, 또한 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트 배치대(10)의 카세트(Ct)로 반송된다. 이렇게 하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 다음의 효과를 얻을 수 있다. 이하의 설명에 있어서는, 종래와 같이 피처리 웨이퍼의 주연부를 휠(연삭 공구)로 연삭하여 제거하는 경우와 대비하여 설명한다. 또한, 종래, 블레이드(연삭 공구)를 이용하여 피처리 웨이퍼의 주연부를 제거하는 경우가 있는데, 이 경우에도 휠을 이용한 경우와 동일한 과제가 있다.
피처리 웨이퍼와 지지 웨이퍼를 접합 후에, 종래의 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 피처리 웨이퍼의 주연부를 휠로 연삭 제거하는 경우, 예를 들면 공차 등의 각종 요인에 의해, 휠의 연직 이동이 적절히 제어되지 않아, 지지 웨이퍼의 표면까지 연삭될 우려가 있다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 개질층(M)을 형성함으로써, 당해 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 주연부(We)를 제거할 수 있다. 이러한 경우, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)이 연삭 등에 의한 데미지를 입지 않는다.
피처리 웨이퍼와 지지 웨이퍼를 접합 전에, 종래와 같이 피처리 웨이퍼의 주연부를 휠로 연삭 제거하는 경우, 연삭에 의해 파티클이 발생하고, 당해 파티클이 피처리 웨이퍼의 디바이스에 부착할 우려가 있다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 형성한 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 주연부(We)를 박리시켜 제거하므로, 파티클이 발생하지 않는다.
종래와 같이 휠을 이용하는 경우, 휠의 수평 방향의 위치 조정에는 한계가 있어, 수 μm 정도의 불균일이 생긴다. 그러면, 휠로 연삭 제거되는 주연부의 폭(트림폭)에도 불균일이 생겨, 가공 정밀도가 좋지 않다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 레이저를 이용하여 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 개질층(M)을 형성하므로, 예를 들면 1 μm 미만의 높은 정밀도를 확보할 수 있다. 이 때문에, 개질층(M)을 기점으로서 제거되는 주연부(We)의 폭(트림폭)의 정밀도도 향상된다.
종래와 같이 휠을 이용하는 경우, 휠을 하강시켜 주연부를 연삭하기 때문에, 피처리 웨이퍼를 유지하는 척의 회전 속도에 제한이 있어, 주연부를 제거하는데 시간이 걸린다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 고주파의 레이저를 이용하여 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 개질층(M)을 형성하므로, 척(91)의 회전 속도를 빠르게 할 수 있어, 매우 단시간에 처리를 행할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
종래와 같이 휠을 이용하는 경우, 당해 휠이 마모되기 때문에, 정기적인 교환이 필요해진다. 또한, 휠을 이용한 연삭에 있어서는 연삭수를 사용하여, 그 폐액 처리도 필요해진다. 이 때문에, 러닝코스트가 소요된다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 제 1 레이저 헤드(94) 자체가 경시적으로 열화되지 않아, 메인터넌스 빈도를 저감할 수 있다. 또한, 레이저를 이용한 드라이 프로세스이기 때문에, 연삭수 및 폐수 처리가 불필요해진다. 이 때문에, 러닝코스트를 저렴화할 수 있다.
또한, 반도체 웨이퍼인 피처리 웨이퍼(W)에는, 결정 방위의 방향을 나타내기 위한 노치가 형성되어 있지만, 종래의 블레이드에만 의한 주연부(We)의 제거로는, 이 노치의 형상을 그대로 남기는 것이 곤란했다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 예를 들면 처리 유닛(90)에 있어서, 피처리 웨이퍼(W)와 레이저광을 상대적으로 동작 제어함으로써, 개질층(M)을 노치의 형상에 맞추어 형성할 수 있어, 노치의 형상을 남긴 채로, 주연부(We)를 용이하게 제거할 수도 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 제 2 레이저 헤드(97)에 의해 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 계면에 개질면(R1, R2)이 형성되어 있다. 그러면, 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 계면에 있어서의 접합력이 저하되어 있으므로, 주연부(We)를 효율적으로 제거할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 처리 유닛(90)에 있어서, 위치 검출부(100)에 의해 피처리 웨이퍼(W)에 형성된 개질층(M)의 위치를 검출하고 있다. 그리고, 이 검출 결과에 기초하여, 척(91)의 중심축 또는 제 2 레이저 헤드(97)로부터의 레이저광(L)의 조사축을 조정한다. 그러면 이 후, 제 2 레이저 헤드(97)를 이용하여, 피처리 웨이퍼(W)에 개질면(R1, R2)을 적절히 형성할 수 있다. 그 결과, 개질층(M)의 위치와 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
또한 상술한 바와 같이, 먼저 개질면(R1, R2)이 형성되는 경우라도, 동일한 방법으로, 제 1 레이저 헤드(94)를 이용하여, 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 적절히 형성할 수 있다. 요점은, 개질층(M)의 형성 또는 개질면(R1, R2)의 형성 중 어느 것이 먼저 행해져도, 위치 검출부(100)로 개질층(M)의 위치 또는 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 검출함으로써, 이 후, 개질면(R1, R2) 또는 개질층(M)을 적절히 형성할 수 있다. 그리고, 이들 개질층(M)의 위치와 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
게다가, 처리 유닛(90)에서는, 동일한 척(91)을 이용하여, 개질층(M)의 형성과 개질면(R1, R2)의 형성을 행하고 있으므로, 제 1 레이저 헤드(94)에 의한 처리와 제 2 레이저 헤드(97)에 의한 처리에 있어서, 피처리 웨이퍼(W)는 편심하지 않는다. 그 결과, 개질층(M)의 위치와 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 일치시킬 수 있어, 주연부(We)를 보다 적절히 제거할 수 있다.
또한 이상의 실시 형태에 있어서, 가공면(Wg)의 연삭 시에 주연부(We)를 효율 좋게 제거하는 방법으로서는 다음의 방법이 있다. 예를 들면 회전하는 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 거친 연삭 숫돌(132)의 회전 방향을 피처리 웨이퍼(W)의 외측으로부터 내측으로 회전시켜도 된다. 혹은, 회전하는 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 거친 연삭 숫돌(132)의 회전 방향을 피처리 웨이퍼(W)의 내측으로부터 외측으로 회전시켜도 된다. 이와 같이 거친 연삭 숫돌(132)의 회전 방향을, 피처리 웨이퍼(W)의 종류 또는 가공 공정에 따라 변경할 수 있다.
또한, 가공면(Wg)의 연삭 시에, 고압수를 피처리 웨이퍼(W)의 내측으로부터 외측을 향해 주연부(We)에 맞춤으로써, 주연부(We)를 효율적으로 제거해도(날려도) 된다.
또한 이상의 실시 형태에서는, 개질층(M)의 위치와 개질면(R1, R2)의 내주 위치의 어긋남을 해소하는 방법으로서, 개질층(M)의 위치 또는 개질면(R1, R2)의 내주 위치의 검출 결과를 이용했지만, 다른 방법으로도 실현할 수 있다. 예를 들면 중합 웨이퍼(T)에 있어서의 피처리 웨이퍼(W)의 편심을 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여, 개질층(M)의 위치 또는 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 조정해도 된다.
이러한 경우, 도 16에 나타내는 바와 같이 처리 유닛(90)에는, 척(91)의 중심부 상방에 있어서, 편심 검출부(160)가 더 마련된다. 편심 검출부(160)는 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 편심 검출부(160)는 예를 들면 CCD 카메라를 가지고 있다. 그리고, 편심 검출부(160)는 척(91)에 유지된 중합 웨이퍼(T), 구체적으로 예를 들면 외주부의 적어도 3 점을 촬상한다. 그리고, 척(91)의 회전 중심에 대한 피처리 웨이퍼(W)의 중심의 어긋남, 즉 중합 웨이퍼(T)에 있어서의 피처리 웨이퍼(W)의 편심을 검출한다. 또한, 편심 검출부(160)의 구성은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 예를 들면 IR 카메라를 가지고 있어도 된다. 이러한 경우, 편심 검출부(160)는 예를 들면 피처리 웨이퍼(W)에 형성된 얼라이먼트 마크를 촬상하고, 중합 웨이퍼(T)에 있어서의 피처리 웨이퍼(W)의 편심을 검출한다.
처리 유닛(90)에서는, 중합 웨이퍼(T)는 척(91)에 유지된 후, 편심 검출부(160)에 의해 중합 웨이퍼(T)가 촬상되어, 중합 웨이퍼(T)에 있어서의 피처리 웨이퍼(W)의 편심이 검출된다. 편심 검출부(160)의 검출 결과는 제어 장치(60)에 출력된다.
제어 장치(60)에서는, 편심 검출부(160)의 검출 결과, 즉 피처리 웨이퍼(W)의 편심에 기초하여, 척(91)의 중심축, 제 1 레이저 헤드(94)로부터의 레이저광의 조사축, 또는 제 2 레이저 헤드(97)로부터의 레이저광의 조사축을 조정한다. 척(91)의 중심축 또는 제 1 레이저 헤드(94)의 조사축을 조정함으로써, 도 15의 (a)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 적절히 형성할 수 있다. 또한, 척(91)의 중심축 또는 제 2 레이저 헤드(97)의 조사축을 조정함으로써, 도 15의 (b)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질면(R1, R2)을 적절히 형성할 수 있다.
이상과 같이, 편심 검출부(160)에 의한 검출 결과에 기초하여, 척(91)의 중심축, 제 1 레이저 헤드(94)의 조사축 또는 제 2 레이저 헤드(97)의 조사축을 조정함으로써, 개질층(M)의 위치와 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
또한, 편심 검출부(160)는 가공 장치(50)의 외부의 편심 검출 장치(도시하지 않음)에 마련되어 있어도 된다. 이러한 경우, 웨이퍼 반송 장치(32)에 의해 중합 웨이퍼(T)를 편심 검출 장치로부터 가공 장치(50)의 처리 유닛(90)으로 반송할 시, 편심 검출부(160)에 의한 검출 결과에 기초하여, 피처리 웨이퍼(W)의 중심과 척(91)의 중심을 일치시키도록 중합 웨이퍼(T)를 반송한다. 그러면, 도 15의 (a)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 적절히 형성할 수 있어, 또한 도 15의 (b)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부 또는 디바이스층에 개질면(R1, R2)을 적절히 형성할 수 있다. 따라서, 개질층(M)의 위치와 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 지지 웨이퍼(S)에 대하여, 1 매의 피처리 웨이퍼(W)가 접합되는 경우에 대하여 설명했지만, 디바이스가 형성된 반도체 웨이퍼끼리의 접합, 또는 디바이스가 형성된 피처리 웨이퍼(W)가 복수 적층되어도 된다. 이하의 설명에서는, 제 1 실시 형태의 기판 처리 시스템(1)을 이용하여, 디바이스가 형성된 피처리 웨이퍼(W)를 복수 적층하는 경우에 대하여 설명한다.
이하의 설명에 있어서는, 지지 웨이퍼(S)에 적층되는 1 매째의 피처리 웨이퍼(W)를 제 1 피처리 웨이퍼(W1)라 하고, 다음으로 제 1 피처리 웨이퍼(W1)에 더 적층되는 2 매째의 피처리 웨이퍼(W)를 제 2 피처리 웨이퍼(W2)라 한다. 또한 이하의 설명에 있어서는, 상층의 제 2 피처리 웨이퍼(W2)에서 제거되는 주연부(We)를, 하층의 제 1 피처리 웨이퍼(W1)에서 제거되는 주연부(We)의 내측으로 하는 경우에 대하여 설명한다.
상기 실시 형태에 있어서의 웨이퍼 처리가 실시된 중합 웨이퍼(T)에서는, 도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)가 제거되고, 또한 가공면(Wg)이 목표 두께까지 연삭되어 있다.
이 중합 웨이퍼(T)는 예를 들면 기판 처리 시스템(1)의 외부의 접합 장치(도시하지 않음)에 있어서, 도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이 다음의 피처리 웨이퍼(W)가 적층되어 접합된다. 그리고, 제 1 피처리 웨이퍼(W1)의 가공면(Wg)과 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 비가공면(Wn)이 접합되어, 중합 웨이퍼(T)가 형성된다.
이어서, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)가 접합된 중합 웨이퍼(T)가, 카세트(Ct)에 수납된 상태로 기판 처리 시스템(1)으로 반송된다. 기판 처리 시스템(1)에서는, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(32)에 의해 가공 장치(50)의 처리 유닛(90)으로 반송된다. 처리 유닛(90)에서는 중합 웨이퍼(T)가 척으로 전달되어 유지된 후, 검출부(도시하지 않음)에 의해, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향이 조절된다.
또한, 처리 유닛(90)에서는 또한, 처리 유닛(90)에서는 이동 기구(92)에 의해 척(91)을 수평 방향으로 이동시켜, 중합 웨이퍼(T)의 센터링을 행하고, 또한 제 1 레이저 헤드(94)를 주연부(We)의 상방으로 이동시킨다. 이 후, 척(91)을 회전시키면서 제 1 레이저 헤드(94)로부터 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 내부에 레이저광(L)을 조사하여, 도 17의 (b)에 나타내는 바와 같이 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 내부의 정해진 위치에 개질층(M)이 형성된다. 또한, 개질층(M)의 위치는 제 1 피처리 웨이퍼(W1)의 단부보다 직경 방향 내측이다.
피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)이 형성되면, 위치 검출부(100)에 의해 적외선을 이용하여 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 내부의 개질층(M)이 촬상되어, 당해 개질층(M)의 위치가 검출된다. 위치 검출부(100)의 검출 결과는 제어 장치(60)에 출력된다. 제어 장치(60)에서는 위치 검출부(100)의 검출 결과, 즉 개질층(M)의 위치에 기초하여, 척(91)의 중심축 또는 제 2 레이저 헤드(97)로부터의 레이저광(L)의 조사축을 조정한다.
그리고, 제 1 레이저 헤드(94)를 퇴피시키고, 또한 제어 장치(60)에 의한 제어에 기초하여 제 2 레이저 헤드(97)를 주연부(We)의 상방으로 이동시킨다. 이어서, 척(91)을 회전시키면서, 제 2 레이저 헤드(97)를 직경 방향 외측으로 이동시키면서, 제 2 레이저 헤드(97)로부터 레이저광을 조사한다. 그러면, 도 17의 (c)에 나타내는 바와 같이 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 내부에 또는 디바이스층(D)에, 각각 개질면(R1 또는 R2)이 형성된다. 이 개질면(R1 또는 R2)은 개질층(M)과 제 1 피처리 웨이퍼(W1)의 단부와의 사이에 있어서의, 제 1 피처리 웨이퍼(W1)와 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 계면에 형성된다. 또한 이 때, 상술한 바와 같이 척(91)의 중심축 또는 제 2 레이저 헤드(97)로부터의 레이저광(L)의 조사축이 조정되어 있으므로, 피처리 웨이퍼(W)에 개질면(R1, R2)을 적절히 형성할 수 있다. 그리고 그 결과, 개질층(M)의 위치와 개질면(R1, R2)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
또한, 도 17의 (b)에 나타낸 개질층(M)의 형성과, 도 17의 (c)에 나타낸 개질면(R1, R2)의 형성의 순서는 반대여도 된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 반송 유닛(80)에 의해 전달 위치(A0)의 척(71)으로 전달되어, 척(71)을 제 1 가공 위치(A1)로 이동시킨다. 그리고 거친 연삭 유닛(130)에 있어서, 도 17의 (d)에 나타내는 바와 같이 거친 연삭 숫돌(132)에 의해 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 가공면(Wg)을 연삭한다. 이 때, 도 17의 (e)에 나타내는 바와 같이 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 주연부(We)가 제거된다.
이어서, 척(71)을 제 2 가공 위치(A2)로 이동시킨다. 그리고, 중간 연삭 유닛(140)에 의해, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 가공면(Wg)이 중간 연삭된다. 또한, 상술한 거친 연삭 유닛(130)에 있어서, 주연부(We)가 완전히 제거될 수 없는 경우에는, 이 중간 연삭 유닛(140)에서 주연부(We)가 완전히 제거된다.
이어서, 척(71)을 제 3 가공 위치(A3)로 이동시킨다. 그리고, 마무리 연삭 유닛(150)에 의해, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 가공면(Wg)이 마무리 연삭된다.
그 후의 제 2 피처리 웨이퍼(W2)에 대한 처리는 상기 실시 형태와 동일하다. 즉, 제 2 세정 유닛(120)에 있어서의 비접합면(Sn)의 세정, 제 1 세정 유닛(110)에 있어서의 가공면(Wg)의 세정, 웨트 에칭 장치(40, 41)에 있어서의 가공면(Wg)의 웨트 에칭 등이 행해진다. 이렇게 하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
여기서, 도 17의 (a)에 나타낸 중합 웨이퍼(T)에 대하여, 종래와 같이 휠을 이용하여 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 주연부(We)를 제거하는 경우, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 비가공면(Wn)의 하방이 중공으로 되어 있기 때문에, 당해 주연부(We)를 연삭하기 어렵다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 내부에 개질층(M)을 형성함으로써, 당해 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 주연부(We)를 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 종래와 같이 휠 및 블레이드를 이용하는 경우, 휠 및 블레이드의 수평 방향의 위치 조정에는 한계가 있어, 수 μm 정도의 불균일이 생긴다. 그러면, 휠 및 블레이드로 연삭 제거되는 주연부의 폭(트림폭)에도 불균일이 생기고, 특히 피처리 웨이퍼를 적층하면 그 불균일이 쌓여간다. 이 때문에, 예를 들면 상층의 피처리 웨이퍼가 하층의 피처리 웨이퍼로부터 튀어나오는 경우도 있다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 레이저를 이용하여 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 내부에 개질층(M)을 형성하므로, 높은 정밀도를 확보할 수 있어, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)를 적절히 적층할 수 있다.
게다가 본 실시 형태에서는, 상층의 제 2 피처리 웨이퍼(W2)에서 제거되는 주연부(We)를, 하층의 제 1 피처리 웨이퍼(W1)에서 제거되는 주연부(We)의 내측으로 하고 있다. 즉, 도 17의 (b)에 나타낸 바와 같이 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 내부의 개질층(M)을, 제 1 피처리 웨이퍼(W1)의 단부보다 직경 방향 내측에 형성하고 있다. 이러한 경우, 도 17의 (e)에 나타낸 바와 같이 최종적으로 적층되는 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 직경은, 제 1 피처리 웨이퍼(W1)의 직경보다 작아진다. 그러면, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)가 제 1 피처리 웨이퍼(W1)로부터 튀어나오는 것을 확실히 방지할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 있어서, 제 2 피처리 웨이퍼(W2)에서 제거되는 주연부(We)의 위치가 중합 웨이퍼(T)의 위치와 일치하는 경우에는, 개질면(R1, R2)의 형성을 생략해도 된다.
또한 본 실시 형태에 있어서, 처리 유닛(90)에 있어서, 제 1 레이저 헤드(94)와 제 2 레이저 헤드(97)는 별개로 마련할 필요는 없으며, 공통의 헤드로 해도 된다.
또한 본 실시 형태에서는, 개질층(M)을 형성하기 위한 제 1 레이저 헤드(94)와, 개질면(R1, R2)을 형성하기 위한 제 2 레이저 헤드(97)는 각각, 중합 웨이퍼(T)의 얼라이먼트를 행하는 처리 유닛(90)에 마련되어 있었지만, 장치 구성은 이에 한정되지 않는다. 제 1 레이저 헤드(94), 이동 기구(95) 및 승강 기구(96)를 구비하는 개질층 형성 유닛과, 제 2 레이저 헤드(97), 이동 기구(98) 및 승강 기구(99)를 구비하는 계면 처리 유닛은 각각, 처리 유닛(90)에 따로 마련되어 있어도 된다. 개질층 형성 유닛과 계면 처리 유닛은, 반송 유닛(80)이 중합 웨이퍼(T)를 반송할 수 있는 범위이면 임의의 위치에 배치할 수 있다. 예를 들면 개질층 형성 유닛과 계면 처리 유닛은, 처리 유닛(90)에 적층하여 마련되어도 된다. 혹은 처리 유닛(90)의 수평 방향에 인접한 위치, 예를 들면 이동 기구(83)를 사이에 두고 처리 유닛(90)과 반대측의 위치에 마련되어 있어도 된다. 또한, 개질층 형성 유닛과 계면 처리 유닛 중 어느 일방이, 가공 장치(50)의 내부에 배치되어 있어도 된다. 혹은 개질층 형성 유닛(개질층 형성 장치)과 계면 처리 유닛(계면 처리 장치)의 양방이, 가공 장치(50)의 외부에 배치되어 있어도 된다. 또한 위치 검출부(100)도 가공 장치(50)의 내부의 위치 검출 유닛에 마련되어 있어도 되며, 가공 장치(50)의 외부의 위치 검출 장치에 마련되어 있어도 된다.
이어서, 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(200)의 구성에 대하여 설명한다. 도 18은 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(200)의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
기판 처리 시스템(200)은 제 1 실시 형태의 기판 처리 시스템(1)의 구성에 대하여, 처리 스테이션(3)에 접합 장치(210)와 계면 처리 장치(220)를 더 가지고 있다. 접합 장치(210)와 계면 처리 장치(220)는 웨이퍼 반송 영역(30)의 Y축 부방향측에 있어서, 반입반출 스테이션(2)측으로부터 X축 방향으로 이 순으로 배열되어 배치되어 있다. 또한 이러한 경우, 반입반출 스테이션(2)에는 복수의 피처리 웨이퍼(W), 복수의 지지 웨이퍼(S), 복수의 중합 웨이퍼(T)를 각각 수용 가능한 카세트(Cw, Cs, Ct)가 반입반출된다. 그리고, 카세트 배치대(10)에는 이들 카세트(Cw, Cs, Ct)가 X축 방향으로 일렬로 배치 가능하게 되어 있다.
접합 장치(210)는 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)과 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)을 반데르발스력 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합한다. 이 접합 시, 비가공면(Wn)과 접합면(Sj)은 각각 개질되고 친수화되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로 비가공면(Wn)과 접합면(Sj)을 개질할 시에는, 예를 들면 감압 분위기 하에 있어서, 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 이 산소 이온 또는 질소 이온이 비가공면(Wn)과 접합면(Sj)에 조사되어, 비가공면(Wn)과 접합면(Sj)이 플라즈마처리되어, 활성화된다. 또한, 이와 같이 개질된 비가공면(Wn)과 접합면(Sj)에 순수를 공급하여, 비가공면(Wn)과 접합면(Sj)을 친수화한다. 또한, 접합 장치(210)의 구성은 임의이며, 공지의 접합 장치를 이용할 수 있다.
도 19에 나타내는 바와 같이 계면 처리 장치(220)는, 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S) 간의 계면에 있어서의 접합력을 저하시키는 처리를 행하는 것이다. 그리고, 이와 같이 접합력을 저하시킴으로써, 주연부(We)를 효율적으로 제거한다. 구체적으로 계면 처리 장치(220)로는, 예를 들면 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 대하여, 레이저광 등을 조사하여 거칠게 한다.
계면 처리 장치(220)는 비가공면(Wn)이 상방을 향한 상태로 피처리 웨이퍼(W)를 유지하는 척(221)을 가지고 있다. 척(221)은 이동 기구(222)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이동 기구(222)는 일반적인 정밀 XY 스테이지로 구성되어 있다. 또한, 척(221)은 회전 기구(223)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
척(221)의 상방에는, 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)에 레이저광(K)을 조사하는 레이저 헤드(224)가 마련되어 있다. 레이저 헤드(224)로부터 조사하는 레이저광(K)은 임의이지만, 예를 들면 엑시머 레이저 또는 파이버 레이저가 이용된다. 비가공면(Wn)에는 상술한 바와 같이 디바이스층(D)과 산화막(Fw)이 형성되어 있지만, 레이저광은 예를 들면 자외광이면 된다. 또한, 레이저 헤드(224)는 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다.
레이저 헤드(224)의 레이저광(K)의 조사구는, 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이동 기구는 예를 들면 레이저 헤드(224)의 조사구를 기계적으로 이동시켜도 되고, 혹은 음향 소자로 조사구를 이동시켜도 된다. 레이저광은 산화막(Fw)에 흡수되기 때문에, 그 집광점을 엄밀하게 제어할 필요가 없다. 이 때문에, 본 실시 형태와 같이 이동 기구에 의해, 레이저 헤드(224)의 조사구를 이동시켜, 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)(산화막(Fw))을 개질하여 조면화할 수 있다.
척(221)의 상방에는, 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 가스를 공급하는 가스 공급부(225)가 마련되어 있다. 가스 공급부(225)로부터 공급되는 가스에는, 예를 들면 청정 공기 또는, 질소 가스 등의 불활성 가스가 이용된다. 가스 공급부(225)는 가스를 공급하는 노즐(226)과, 노즐(226)로부터 공급된 가스를 정류하는 정류판(227)을 가지고 있다. 노즐(226)은 가스를 저류하여 공급하는 가스 공급원(도시하지 않음)에 연통하고 있다. 또한 노즐(226)에 있어서의 가스의 공급구는, 피처리 웨이퍼(W)의 중심 상방에 형성되어 있다. 정류판(227)은 척(221)에 유지된 피처리 웨이퍼(W)와 대략 평행하게 마련되고, 노즐(226)로부터의 가스가, 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn) 상을 흐르도록 제어한다.
척(221)의 주위에는, 가스 공급부(225)로부터의 가스를 수집하여 배기하기 위한 컵(228)이 마련되어 있다. 컵(228)의 하면에는, 가스를 배출하기 위한 배기관(229)이 접속되어 있다. 또한, 컵(228)은 피처리 웨이퍼(W)의 전 둘레를 덮는 것이어도 되고, 혹은 레이저 헤드(224)의 주위만을 국소적으로 덮는 것이어도 된다.
계면 처리 장치(220)에서는, 먼저, 척(221)으로 피처리 웨이퍼(W)를 유지한 후, 이동 기구(222)에 의해 척(221)을 수평 방향으로 이동시켜, 피처리 웨이퍼(W)의 센터링을 행한다. 이 후, 회전 기구(223)에 의해 척(221)을 회전시키면서, 레이저 헤드(224)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)에 레이저광(K)을 조사하여, 당해 비가공면(Wn)을 조면화한다.
또한, 비가공면(Wn)을 조면화할 시, 가스 공급부(225)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 대하여 가스를 공급한다. 공급된 가스는, 비가공면(Wn)의 전면을 흘러 배기관(229)으로부터 배출된다. 본 실시 형태와 같이 레이저광을 이용하여 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)을 개질하는 경우, 데브리(쓰레기)가 발생하는 경우가 있다. 이 데브리가 중앙부(Wc)에 있어서의 비가공면(Wn)에 부착하면, 디바이스가 손상을 입을 우려가 있다. 따라서, 가스 공급부(225)로부터 가스를 공급하여 퍼지함으로써, 데브리가 비가공면(Wn)에 부착하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 계면 처리 장치(220)에 있어서의 계면 처리 후, 또 다른 세정 장치(도시하지 않음)에 있어서 비가공면(Wn)을 세정해도 된다. 이러한 경우, 예를 들면 계면 처리 장치(220)와 같이 정류판(227)과 피처리 웨이퍼(W)의 사이로 가스를 공급하는 구성이 없는 경우에 비해, 본 실시 형태에서는 계면 처리 장치(220)에서 세정을 행하기 때문에, 상기 다른 세정 장치에 있어서의 세정을 경도로 억제할 수 있다.
비가공면(Wn)의 조면화하는 위치에는, 도 20에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 비가공면(Wn)과, 제거되지 않는 중앙부(Wc)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)과의 경계를 개질하여, 개질홈(R3)을 형성해도 된다. 또한, 개질홈(R3)의 외측에 복수의 환상의 개질홈(R4)을 형성해도 된다. 혹은, 도 21에 나타내는 바와 같이 주연부(We)에 상당하는 부분을 면 형상으로 개질하여, 조면화된 개질면(R5)을 형성해도 된다. 이러한 경우, 복수의 개질홈(R4)으로 개질면(R5)을 형성해도 되며, 혹은 레이저광의 조사 범위를 조정하여 개질면(R5)을 형성해도 된다.
또한 본 실시 형태에서는, 계면 처리 장치(220)에 있어서 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)을 형성하며, 처리 유닛(90)에서는 제 2 레이저 헤드(97), 이동 기구(98) 및 승강 기구(99)가 생략된다.
이어서, 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(200)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다. 또한 본 실시 형태에 있어서, 제 1 실시 형태와 동일한 처리에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
먼저, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Cw) 내의 피처리 웨이퍼(W)가 취출되어, 트랜지션 장치(34)로 반송된다. 이어서, 웨이퍼 반송 장치(32)에 의해, 트랜지션 장치(34)의 피처리 웨이퍼(W)가 취출되어, 계면 처리 장치(220)로 반송된다. 계면 처리 장치(220)에서는, 도 22의 (a)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)에 있어서 비가공면(Wn)(산화막(Fw))이 개질되어, 조면화된 개질홈(R3, R4), 개질면(R5) 중 어느 하나가 형성된다. 이 때, 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)의 폭(직경 방향 내측의 단부의 위치)은 피처리 웨이퍼(W)에 있어서 제거되는 주연부(We)의 폭에 따라 설정된다.
또한, 이 계면 처리 장치(220)에서의 비가공면(Wn)의 조면화와 병행하여, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(Cs) 내의 지지 웨이퍼(S)가 취출되어, 트랜지션 장치(34)를 거쳐 웨이퍼 반송 장치(32)에 의해, 접합 장치(210)로 반송된다.
이어서, 피처리 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 접합 장치(210)로 반송된다. 이 때, 피처리 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(22) 또는 반전 장치(도시하지 않음)에 의해 표리면이 반전된다. 접합 장치(210)에서는, 도 22의 (b)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되어 중합 웨이퍼(T)가 형성된다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 웨이퍼 반송 장치(32)에 의해 가공 장치(50)의 처리 유닛(90)으로 반송된다. 처리 유닛(90)에 있어서 중합 웨이퍼(T)는, 척(91)으로 전달되어 유지된다. 이 후, 검출부(도시하지 않음)에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 수평 방향의 방향이 조절된다.
또한, 처리 유닛(90)에서는 위치 검출부(100)에 의해 적외선을 이용하여 피처리 웨이퍼(W)의 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)이 촬상되어, 당해 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)의 내주 위치가 검출된다. 위치 검출부(100)의 검출 결과는 제어 장치(60)에 출력된다. 제어 장치(60)에서는 위치 검출부(100)의 검출 결과, 즉 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)의 내주 위치에 기초하여, 척(91)의 중심축 또는 제 1 레이저 헤드(94)로부터의 레이저광(L)의 조사축을 조정한다.
이어서, 제어 장치(60)에 의한 제어에 기초하여 제 1 레이저 헤드(94)를 주연부(We)의 상방으로 이동시킨다. 이 후, 회전 기구(93)에 의해 척(91)을 회전시키면서, 제 1 레이저 헤드(94)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L)을 조사하여, 도 22의 (c)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 정해진 위치에 개질층(M)이 형성된다. 이 때, 상술한 바와 같이 척(91)의 중심축 또는 제 1 레이저 헤드(94)가 조정되어 있으므로, 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 적절히 형성할 수 있다. 그리고 그 결과, 개질층(M)의 위치와 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 반송 유닛(80)에 의해 전달 위치(A0)의 척(71)으로 전달되어, 척(71)을 제 1 가공 위치(A1)로 이동시킨다. 그리고, 거친 연삭 유닛(130)에 있어서, 도 22의 (d)에 나타내는 바와 같이 거친 연삭 숫돌(132)에 의해 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭한다. 이 때, 도 22의 (e)에 나타내는 바와 같이 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 주연부(We)가 제거된다. 또한, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 계면(비가공면(Wn))이 조면화되어 접합력이 저하되어 있으므로, 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다.
이어서, 척(71)을 제 2 가공 위치(A2)로 이동시킨다. 그리고, 중간 연삭 유닛(140)에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 중간 연삭된다. 또한, 상술한 거친 연삭 유닛(130)에 있어서, 주연부(We)가 완전히 제거될 수 없는 경우에는, 이 중간 연삭 유닛(140)에서 주연부(We)가 완전히 제거된다.
이어서, 척(71)을 제 3 가공 위치(A3)로 이동시킨다. 그리고, 마무리 연삭 유닛(150)에 의해, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)이 마무리 연삭된다.
그 후의 피처리 웨이퍼(W)에 대한 처리는 상기 실시 형태와 동일하다. 즉, 제 2 세정 유닛(120)에 있어서의 비접합면(Sn)의 세정, 제 1 세정 유닛(110)에 있어서의 가공면(Wg)의 세정, 웨트 에칭 장치(40, 41)에 있어서의 가공면(Wg)의 웨트 에칭 등이 행해진다. 이렇게 하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
이상의 제 2 실시 형태에 있어서도, 상기 제 1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 도 22의 (a)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)을 형성한 후, 도 22의 (b)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합하고, 도 22의 (c)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 형성했다. 그러나, 이들 순서는 한정되지 않는다. 예를 들면, 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)의 형성, 개질층(M)의 형성, 웨이퍼(W, S)의 접합을 이 순으로 행해도 된다. 또한 예를 들면, 개질층(M)의 형성, 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)의 형성, 웨이퍼(W, S)의 접합을 이 순으로 행해도 된다. 더 예를 들면, 개질층(M)의 형성, 웨이퍼(W, S)의 접합, 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)의 형성을 이 순으로 행해도 된다.
또한, 계면 처리 장치(220)에 있어서의 레이저 처리에 앞서, 비가공면(Wn)에 보호막을 형성해도 된다. 이러한 경우, 기판 처리 시스템(200)의 처리 스테이션(3)에는, 보호막을 형성하는 도포 장치(도시하지 않음)와, 보호막을 세정하는 (도시하지 않음)가 마련된다. 도포 장치는 예를 들면 스핀 도포법에 따라 비가공면(Wn)의 전면에 보호재를 도포하여, 보호막을 형성한다. 또한, 세정 장치는 예를 들면 스핀 세정법에 의해 비가공면(Wn)의 전면에 세정액을 공급하여, 보호막을 세정 제거한다.
그리고, 기판 처리 시스템(200)에서는 먼저, 도포 장치에 있어서, 비가공면(Wn)의 전면에 보호막을 형성한다. 이 후, 계면 처리 장치(220)에 있어서, 도 22의 (a)에 나타낸 바와 같이 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)을 개질한다. 이 때, 피처리 웨이퍼(W)의 중앙부(Wc)에는 보호막이 형성되어 있기 때문에, 레이저광에 의한 데브리가 발생해도, 디바이스가 손상을 입는 것을 억제할 수 있다. 그리고 세정 장치에 있어서, 비가공면(Wn)의 보호막을 세정 제거하면, 이 후, 도 22의 (b)에 나타낸 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합할 수 있다.
또한 이상의 제 2 실시 형태는, 도 17에 나타낸 바와 같이 중합 웨이퍼(T)에 제 2 피처리 웨이퍼(W2)를 더 적층하는 경우에도 적용할 수 있다. 즉, 계면 처리 장치(220)는 제 2 피처리 웨이퍼(W2)의 개질층(M), 또는 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)의 위치를 검출한다. 이러한 검출 결과에 기초하여, 개질층(M)의 위치와 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)의 내주 위치를 일치시킬 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 계면 처리 장치(220)를 이용하여, 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S) 간의 계면에 있어서의 접합력을 저하시켰지만, 접합력을 저하시키는 방법은 이에 한정되지 않는다. 이 접합력을 저하시키는 방법의 다른 구체예로서는, 다음의 4 개의 방법이 상정된다.
접합력 저하 방법으로서, 예를 들면 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에, 이형제를 도포하여 이형막을 형성해도 된다. 구체적으로, 예를 들면 도 23에 나타내는 계면 처리 장치(230)를 이용한다. 또한, 계면 처리 장치(230)는 예를 들면 기판 처리 시스템(200)의 처리 스테이션(3)에 있어서, 계면 처리 장치(220) 대신에 마련된다.
계면 처리 장치(230)는 비가공면(Wn)이 상방을 향한 상태로 피처리 웨이퍼(W)를 유지하는 척(231)을 가지고 있다. 척(231)은 회전 기구(232)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
척(231)의 상방에는, 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)에 이형제(A)를 도포하는 노즐(233)이 마련되어 있다. 노즐(233)은 이형제(A)를 저류하여 공급하는 이형제 공급원(도시하지 않음)에 연통하고 있다. 또한 노즐(233)은, 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다. 이형제(A)에는, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S) 간의 계면에 있어서의 접합력을 저하시키는 임의의 재료가 이용된다.
이상의 계면 처리 장치(230)가 마련된 기판 처리 시스템(200)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리 방법은, 도 22에 나타낸 방법에 있어서, 계면 처리 장치(220)의 레이저 처리를, 계면 처리 장치(230)의 이형제 도포 처리로 변경한 것이다. 계면 처리 장치(230)에서는, 척(231)을 회전시키면서, 노즐(233)로부터 주연부(We)의 비가공면(Wn)에 이형제(A)를 도포함으로써, 당해 비가공면(Wn)에 이형막이 형성된다. 그리고, 주연부(We)에서는 이형막에 의해 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합력이 저하되기 때문에, 도 22의 (e)에 있어서 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다.
또한, 계면 처리 장치(230)에 있어서의 척(231)의 회전 속도가 고속인 경우, 도포된 이형제(A)는 원심력에 의해 피처리 웨이퍼(W)의 외측으로 털어내진다. 한편, 척(231)의 회전 속도가 중속인 경우, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)에 이형제(A)가 들어갈 우려가 있기 때문에, 당해 가공면(Wg)측으로부터 이형제(A)의 린스액을 공급해도 된다. 또한, 척(231)의 회전 속도가 저속인 경우, 피처리 웨이퍼(W)의 외측으로부터 이형제(A)를 흡인하여 배출해도 된다. 또한 본 실시 형태에서는, 접합 전의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 대하여, 상술한 바와 같이 이형제(A)를 도포했지만, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)에 대하여 동일한 처리를 행해도 된다.
또한 접합력 저하 방법으로서, 예를 들면 상술한 바와 같이 접합 장치(210)가 플라즈마를 이용한 접합 장치인 경우에는, 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)을, 접합 시에 플라즈마 조사해도 된다. 상술한 바와 같이 접합 장치(210)에서는, 플라즈마화된 산소 이온 또는 질소 이온이 비가공면(Wn)에 조사되어, 비가공면(Wn)이 플라즈마 처리되어, 활성화된다. 따라서, 이 접합 장치(210)에 있어서, 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)에 산소 이온 또는 질소 이온이 조사되지 않도록, 당해 비가공면(Wn)의 상방에 차폐판을 마련해도 된다.
이러한 경우, 접합 장치(210)에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 중앙부(Wc)에 있어서의 비가공면(Wn)은 산소 이온 또는 질소 이온에 의해 활성화되지만, 주연부(We)에 있어서의 비가공면(Wn)은 활성화되지 않는다. 그러면, 도 22의 (b)에 나타낸 바와 같이 접합 장치(210)로 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합할 시, 주연부(We)에 있어서는 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되지 않는다. 이 때문에, 도 22의 (e)에 있어서 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다. 또한 본 실시 형태에서는, 접합 전의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 대하여, 상술한 바와 같이 주연부(We)가 활성화되지 않도록 했지만, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)에 대하여 동일한 처리를 행해도 된다.
또한 접합력 저하 방법으로서, 예를 들면 제거되는 주연부(We)에 대응하는 부분의 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)을 에칭해도 된다. 구체적으로, 예를 들면 도 24에 나타내는 계면 처리 장치(240)를 이용한다. 또한, 계면 처리 장치(240)는, 예를 들면 기판 처리 시스템(200)의 처리 스테이션(3)에 있어서, 계면 처리 장치(220) 대신에 마련된다.
계면 처리 장치(240)는 접합면(Sj)이 상방을 향한 상태로 지지 웨이퍼(S)를 유지하는 척(241)을 가지고 있다. 척(241)은 회전 기구(242)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
척(241)의 상방에는, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)에 대하여, 제 1 에칭액(E1)을 공급하는 제 1 액 공급부로서의 제 1 노즐(243)과, 제 2 에칭액(E2)을 공급하는 제 2 액 공급부로서의 제 2 노즐(244)이 마련되어 있다. 노즐(243, 244)은 각각, 에칭액(E1, E2)을 저류하여 공급하는 에칭액 공급원(도시하지 않음)에 연통하고 있다. 또한 노즐(243, 244)은 각각, 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다.
제 1 에칭액(E1)은 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)에 형성된 산화막(Fs)을 에칭한다. 제 1 에칭액(E1)에는 예를 들면 HF(불화수소) 등이 이용된다. 제 2 에칭액(E2)은 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj), 즉 실리콘을 에칭한다. 제 2 에칭액(E2)에는 예를 들면 TMAH(수산화테트라메틸 암모늄), Choline(코린), KOH(수산화칼륨) 등이 이용된다.
이러한 경우, 계면 처리 장치(240)로 반송된 지지 웨이퍼(S)에는, 도 25의 (a)에 나타내는 바와 같이 그 접합면(Sj)에 산화막(Fs)이 형성되어 있다. 그리고, 도 25의 (b)에 나타내는 바와 같이 척(241)을 회전시키면서, 제 1 노즐(243)로부터 산화막(Fs)의 주연부에 제 1 에칭액(E1)을 공급하여, 당해 산화막(Fs)의 주연부가 에칭된다. 또한 본 실시 형태에서는, 에칭된 산화막(Fs)의 단부는, 후술하는 개질층(M)이 형성되는 위치, 즉 제거되는 주연부(We)의 단부와 일치하고 있다.
이어서, 도 25의 (c)에 나타내는 바와 같이 척(241)을 회전시키면서, 제 2 노즐(244)로부터 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)의 주연부에 제 2 에칭액(E2)을 공급하고, 당해 접합면(Sj)(실리콘 부분)의 주연부가 에칭된다. 이 때, 제 2 에칭액(E2)에는 상술한 TMAH, Choline, KOH 등 i가 이용되기 때문에, 산화막(Fs)은 에칭되지 않고, 당해 산화막(Fs)을 마스크로서 접합면(Sj)이 에칭된다. 또한, 접합면(Sj)은 두께 방향으로 예를 들면 수 μm 에칭된다.
이어서, 에칭 처리가 행해진 지지 웨이퍼(S)와, 피처리 웨이퍼(W)가 각각, 접합 장치(210)로 반송된다. 접합 장치(210)에서는, 도 25의 (d)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되어, 중합 웨이퍼(T)가 형성된다. 이 때, 주연부(We)에 있어서는 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되지 않는다.
이어서, 중합 웨이퍼(T)는 가공 장치(50)의 처리 유닛(90)으로 반송된다. 처리 유닛(90)에서는, 위치 검출부(100)에 의해 적외선을 이용하여 산화막(Fs)의 단부의 위치가 검출된다. 위치 검출부(100)의 검출 결과는 제어 장치(60)에 출력된다. 제어 장치(60)에서는, 위치 검출부(100)의 검출 결과, 즉 산화막(Fs)의 단부의 위치에 기초하여, 척(91)의 중심축 또는 제 1 레이저 헤드(94)로부터의 레이저광(L)의 조사축을 조정한다.
이어서, 제어 장치(60)에 의한 제어에 기초하여 제 1 레이저 헤드(94)를 주연부(We)의 상방으로 이동시킨다. 이 후, 회전 기구(93)에 의해 척(91)을 회전시키면서, 제 1 레이저 헤드(94)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광(L)을 조사하여, 도 25의 (d)에 나타내는 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 개질층(M)이 형성된다. 이 때, 상술한 바와 같이 척(91)의 중심축 또는 제 1 레이저 헤드(94)가 조정되어 있으므로, 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 적절히 형성할 수 있다. 그리고 그 결과, 개질층(M)의 위치와 산화막(Fs)의 단부의 위치를 일치시킬 수 있다.
이어서, 거친 연삭 유닛(130)에 있어서 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연삭할 시에, 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 주연부(We)가 제거된다. 이 때, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되어 있지 않으므로, 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다.
여기서, 예를 들면 산화막(Fs)의 막 두께가 작은 경우, 당해 산화막(Fs)을 에칭 한 것만으로는, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합된 후, 주연부(We)가 재밀착할 우려가 있다. 이 점, 본 실시 형태에서는 산화막(Fs)에 더하여, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)까지 에칭하고 있으므로, 당해 재밀착을 억제할 수 있어, 주연부(We)에 있어서 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 미접합 영역을 유지할 수 있다. 또한, 예를 들면 산화막(Fs)의 막 두께가 충분히 큰 경우에는, 접합면(Sj)의 에칭을 생략해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는 제 2 에칭액(E2)으로서 알칼리성의 액을 이용하고 있다. 이러한 경우, 제 2 에칭액(E2)을 이용하여 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)을 에칭 하면, 당해 접합면(Sj)이 조면화한다. 그러면, 주연부(We)에 있어서의 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합과 재밀착을 보다 확실히 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 도 25의 (d)에 나타낸 바와 같이 에칭된 산화막(Fs)의 단부의 위치와 개질층(M)의 위치를 일치시키고 있었지만, 도 26에 나타내는 바와 같이 개질층(M)을 산화막(Fs)의 단부보다 직경 방향 내측에 형성해도 된다. 환언하면, 산화막(Fs)의 에칭을 개질층(M)의 직경 방향 외측에서 행해도 된다.
이러한 경우, 제 1 레이저 헤드(94)로부터의 레이저광(L)에 의해 개질층(M)을 형성할 시에, 예를 들면 가공 오차 등에 의해 개질층(M)이 산화막(Fs)의 단부로부터 어긋나 형성되었다 하더라도, 당해 개질층(M)이 산화막(Fs)의 단부로부터 직경 방향 외측에 형성되는 것을 억제할 수 있다. 여기서, 개질층(M)이 산화막(Fs)의 단부로부터 직경 방향 외측에 형성되면, 주연부(We)가 제거된 후에 지지 웨이퍼(S)에 대하여 피처리 웨이퍼(W)가 뜬 상태가 되어 버린다. 이 점, 본 실시 형태에서는, 이러한 피처리 웨이퍼(W)의 상태를 확실히 억제할 수 있다.
또한, 본 개시자들이 예의 검토한 바, 산화막(Fs)의 단부와 개질층(M)과의 거리(G)가 충분히 작으면 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있는 것을 확인하고 있다. 그리고, 이 거리(G)는 500 μm 이내인 것이 바람직하다.
또한, 도 26의 예에서는 개질층(M)을 산화막(Fs)의 단부보다 직경 방향 내측에 형성했지만, 마찬가지로 상기 실시 형태에 있어서도 개질층(M)은, 개질면(R1, R2), 개질홈(R3, R4), 개질면(R5)의 단부보다 직경 방향 내측에 형성되어 있어도 된다.
또한 본 실시 형태에서는, 접합 전의 지지 웨이퍼(S)의 접합면(Sj)을 에칭했지만, 예를 들면 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의, 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 형성된 산화막(Fw)을 에칭해도 된다. 예를 들면 에칭액에는, HF(불화수소)가 이용된다.
이러한 경우, 도 22의 (a)에 나타낸 계면 처리 장치(220)의 레이저 처리 대신에, 주연부(We)의 에칭 처리가 행해진다. 에칭된 주연부(We)는 제거되어 중앙부(Wc)와의 사이에서 단차가 형성되거나, 혹은 에칭된 주연부(We)는 조면화된다. 그러면, 도 22의 (b)에 나타낸 바와 같이 접합 장치(210)로 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합할 시, 주연부(We)에 있어서는 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되지 않는다. 이 때문에, 도 22의 (e)에 있어서 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다.
또한 접합력 저하 방법으로서, 예를 들면 제거되는 주연부(We)에 상당하는 부분의 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 형성된 산화막(Fw)을 연마해도 된다. 구체적으로, 예를 들면 도 27에 나타내는 계면 처리 장치(250)를 이용한다. 또한, 계면 처리 장치(250)는 예를 들면 기판 처리 시스템(200)의 처리 스테이션(3)에 있어서, 계면 처리 장치(220) 대신에 마련된다.
계면 처리 장치(250)는 산화막(Fw)이 상방을 향한 상태로 피처리 웨이퍼(W)를 유지하는 척(251)을 가지고 있다. 척(251)은 회전 기구(252)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
척(251)의 상방에는 산화막(Fw)의 주연부에 압압되어, 당해 산화막(Fw)의 주연부의 제거를 행하기 위한 연마 부재(253)가 마련되어 있다. 연마 부재(253)는 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
이와 같이 연마 부재(253)를 이용하여 산화막(Fw)의 주연부의 제거를 행함으로써, 주연부(We)에 있어서 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합되지 않아, 후속의 처리에 있어서 주연부(We)를 적절히 제거할 수 있다. 또한, 산화막(Fw)의 표면에는 데미지층이 형성되기 때문에, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 재밀착을 억제할 수 있어, 미접합 영역을 유지할 수 있다.
또한, 연마 부재(253)의 표면 입도, 즉 연마 부재(253)의 지립 직경을 임의로 선택할 수 있기 때문에, 산화막(Fw)의 막 제거 레이트, 및 막 제거 후의 산화막(Fw)의 표면 거칠기를 임의로 조절할 수 있다. 이에 의해, 미접합 영역의 재밀착을 더 적절히 억제할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 산화막(Fw)을 연마했지만, 지지 웨이퍼(S)의 산화막(Fs)에 대하여 동일한 처리를 행해도 된다.
이상의 실시 형태의 처리 유닛(90)에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이 개질층(M)은, 그 하단이 피처리 웨이퍼(W)의 연삭 후의 목표 표면보다 상방에 위치하도록, 1 개소에 형성되어 있었지만, 개질층(M)의 형성 방법은 이에 한정되지 않는다. 도 28의 (a) ~ (d)에 나타내는 바와 같이 개질층(M)은, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수 형성되어 있어도 된다.
도 28의 (a)에 나타내는 예에 있어서는 개질층(M1 ~ M4)이, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수 단, 예를 들면 4 단으로 형성되어 있다. 최하층의 개질층(M4)의 하단은, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 목표 표면(도 28의 (a) 중의 점선)보다 상방에 위치하고 있다. 또한, 이들 개질층(M1 ~ M4)에 의해 진전하는 크랙(C)은, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)과 비가공면(Wn)에 도달하고 있다.
도 28의 (b)에 나타내는 예에 있어서는 개질층(M1 ~ M2)이, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수 단, 예를 들면 2 단으로 형성되어 있다. 하층의 개질층(M2)의 하단은, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 목표 표면(도 28의 (b) 중의 점선)보다 상방에 위치하고 있다. 또한, 이들 개질층(M1 ~ M2)에 의해 진전하는 크랙(C)은, 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 도달하지만, 가공면(Wg)에는 도달하고 있지 않다. 이러한 경우, 예를 들면 거친 연삭 유닛(130)에 있어서, 거친 연삭 숫돌(132)을 하강시켜 가공면(Wg)을 연삭할 시, 거친 연삭 숫돌(132)의 연삭면이 크랙(C)에 도달할 때까지는, 가공면(Wg)이 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 포함하여 연삭된다. 그리고, 거친 연삭 숫돌(132)의 연삭면이 크랙(C)에 도달하면, 당해 크랙(C)보다 하방에 있어서 주연부(We)가 박리되어 제거된다. 이와 같이 개질층(M1 ~ M2)으로부터 연신하는 크랙(C)의 상단 높이를 정해진 위치로 제어함으로써, 제거되는 주연부(We)의 소편의 크기(높이)를 제어할 수 있다.
도 28의 (c)에 나타내는 예에 있어서는 개질층(M1 ~ M4)이, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수 단, 예를 들면 4 단으로 형성되어 있다. 최하층의 개질층(M4)의 하단은, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)의 목표 표면(도 28의 (c) 중의 점선)보다 하방에 위치하고 있다. 또한, 이들 개질층(M1 ~ M4)에 의해 진전하는 크랙(C)은, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)과 비가공면(Wn)에 도달하고 있다. 이러한 경우, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)에 있어서 주연부(We)와 중앙부(Wc)의 경계에 개질층(M4)이 형성되어 있으므로, 당해 주연부(We)를 보다 확실히 박리시켜 제거할 수 있다. 또한, 이와 같이 개질층(M4)을 목표 표면보다 하방에 형성하는 경우, 개질층(M4)으로부터 연장되는 크랙(C)이 발생하기 어렵도록 레이저광의 집광을 흐리게 함으로써 제어한다. 그러면, 피처리 웨이퍼(W)에 접합된 지지 웨이퍼(S)에까지, 크랙(C)을 발생시키는 것을 억제할 수 있다. 크랙(C)의 위치는 전 둘레 방향에서 바뀌지만, 이와 같이 개질층(M4)의 하단은 제어할 수 있으므로, 정밀도 좋게 제거할 수 있다.
도 28의 (d)에 나타내는 예에 있어서는 개질층(M1 ~ M4)이, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수 단, 예를 들면 4 단으로 형성되어 있다. 최하층의 개질층(M4)의 하단은, 디바이스층(D)의 내부에 위치하고 있다. 또한, 이들 개질층(M1 ~ M4)에 의해 진전하는 크랙(C)은, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)에 도달하고 있다. 이러한 경우라도, 연삭 후의 피처리 웨이퍼(W)에 있어서 주연부(We)와 중앙부(Wc)의 경계에 개질층(M4)이 형성되어 있으므로, 당해 주연부(We)를 보다 확실히 박리시켜 제거할 수 있다.
또한, 상술한 도 10에 나타낸 바와 같이 디바이스층(D)에 개질면(R2)을 형성하는 경우에는, 주연부(We)의 디바이스층(D)에 있어서의 어블레이션의 영향이, 그 내측의 중앙부(Wc)에 있어서의 디바이스층(D)에 미칠 우려가 있다. 이러한 경우, 도 28의 (d)에 나타낸 바와 같이 디바이스층(D)에 개질층(M4)을 형성한 후, 개질면(R2)을 형성하는 것이 바람직하다. 개질층(M4)이 어블레이션의 영향을 막는 역할을 하여, 당해 어블레이션의 영향이 중앙부(Wc)에 미치는 것을 확실히 방지할 수 있다.
도 28에 나타낸 바와 같이 개질층(M)을, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수 형성하는 방법은 임의이지만, 예를 들면 도 29에 나타내는 바와 같이 3 개의 가공 방법을 들 수 있다. 도 29에 있어서는, 피처리 웨이퍼(W)에 있어서 개질층(M)이 형성되는 부분(주연부(We)와 중앙부(Wc)의 경계)을 평면에 전개한 도이다. 즉, 도 29의 횡방향은 주연부(We)와 중앙부(Wc)의 경계의 둘레 방향을 나타내며, 종방향은 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향을 나타낸다. 또한, 도 29에서 점선은 개질층(M1 ~ M4)을 나타내고, 피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 복수의 개질층(M1 ~ M4)이 형성되어 있는 모습을 나타낸다.
도 29의 (a)에 나타내는 가공 방법에 있어서는, 처리 유닛(90)에 있어서, 회전 기구(93)에 의해 척(91)을 회전시키면서, 연직 방향으로 고정된 제 1 레이저 헤드(94)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 환상의 개질층(M4)을 형성한다. 다음으로, 척(91)의 회전을 정지하고, 제 1 레이저 헤드(94)로부터의 레이저광의 조사를 정지한 후, 승강 기구(96)에 의해 제 1 레이저 헤드(94)를 정해진 위치, 즉 개질층(M3)을 형성하는 위치까지 상승시킨다. 이 후, 척(91)을 회전시키면서 제 1 레이저 헤드(94) 레이저광을 조사하여, 환상의 개질층(M3)을 형성한다. 개질층(M2, M1)에 대해서도 동일하게 형성하여, 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M1 ~ M4)을 형성한다.
또한, 개질층(M1 ~ M4)을 형성할 시에는, 척(91)의 회전을 계속한 상태에서, 제 1 레이저 헤드(94)로부터의 레이저광의 조사를 온 오프 제어해도 된다. 예를 들면 척(91)을 회전시키면서, 제 1 레이저 헤드(94)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 개질층(M4)을 형성한다. 이 후, 척(91)의 회전을 계속한 상태에서, 일단 제 1 레이저 헤드(94)로부터의 레이저광의 조사를 정지한다. 이어서, 제 1 레이저 헤드(94)를 상승시켜, 다시 제 1 레이저 헤드(94)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 개질층(M3)을 형성한다. 또한 이 때, 개질층(M4)을 형성할 시의 레이저광의 조사 개시 위치 및 조사 종료 위치를 기억해 둠으로써, 다음으로 개질층(M3)을 형성할 시의 레이저광의 조사 개시 위치 및 조사 종료 위치를 맞출 수 있다. 그리고, 이상과 같이 척(91)의 회전을 정지시키지 않음으로써, 척(91)의 회전 가속 및 감속 중인 레이저광의 조사 대기 시간을 단축하여, 전체의 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한 척(91)의 회전 속도를 등속으로 유지함으로써, 레이저 처리를 균일하게 행할 수 있어, 개질층(M)의 수평 방향의 피치를 동일하게 하는 것도 가능해진다.
도 29의 (b)에 나타내는 가공 방법에 있어서는, 이동 기구(92)에 의해 척(91)을 회전시키면서, 연직 방향으로 고정된 제 1 레이저 헤드(94)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사하여, 환상의 개질층(M4)을 형성한다. 이 개질층(M4)의 형성이 종료되기 전에, 척(91)의 회전과 제 1 레이저 헤드(94)로부터의 레이저광의 조사를 계속한 상태에서, 승강 기구(96)에 의해 제 1 레이저 헤드(94)를 정해진 위치, 즉 개질층(M3)을 형성하는 위치까지 상승시킨다. 이 후, 제 1 레이저 헤드(94)의 연직 방향 위치를 고정한 상태에서, 척(91)을 회전시키면서 제 1 레이저 헤드(94)로부터 레이저광을 조사하여, 환상의 개질층(M3)을 형성한다. 개질층(M2, M1)에 대해서도 동일하게 형성하여, 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M1 ~ M4)을 형성한다. 이러한 경우, 개질층(M1 ~ M4)을 연속하여 형성할 수 있으므로, 도 29의 (a)에 나타낸 가공 방법에 비해, 가공 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있다.
도 29의 (c)에 나타내는 가공 방법에 있어서는, 회전 기구(93)에 의해 척(91)을 회전시키면서, 승강 기구(96)에 의해 제 1 레이저 헤드(94)를 상승시키면서, 당해 제 1 레이저 헤드(94)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 레이저광을 조사한다. 그리고, 환상의 개질층(M1 ~ M4)을 연속하여 형성한다. 즉, 본 가공 방법에서는, 개질층(M1 ~ M4)을 나선 형상으로 연속하여 형성한다. 이러한 경우라도, 개질층(M1 ~ M4)을 연속하여 형성할 수 있으므로, 도 29의 (a)에 나타낸 가공 방법에 비해, 가공 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 개질층(M1 ~ M4)을 측면에서 봤을 때 급구배로 형성하지 않아, 도 29의 (b)에 나타낸 가공 방법에 비해, 연직 방향(피처리 웨이퍼(W)의 두께 방향)으로 균일하게 형성할 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 처리 유닛(90)에 있어서, 피처리 웨이퍼(W)의 내부에 환상의 개질층(M)을 형성했지만, 도 30에 나타내는 바와 같이 환상의 개질층(M)으로부터 직경 방향 외측으로 연신하는 복수의 직경 방향 개질층(M’)을 더 형성해도 된다. 이러한 경우, 예를 들면 처리 유닛(90)에서 주연부(We)를 제거할 시, 당해 주연부(We)는, 환상의 개질층(M)을 기점으로 박리하면서, 직경 방향 개질층(M’)에 의해 복수로 분할된다. 그러면, 제거되는 주연부(We)가 작아져, 보다 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 가공면(Wg)의 연삭 시에 제거하는 주연부(We)(엣지편)를 소편화하는 방법으로서, 도 30에 나타내는 바와 같이 개질층(M)과 동심원 방향으로 임의의 간격으로, 복수의 환상의 분할 개질층(M”)을 형성해도 된다. 이러한 경우, 제거되는 주연부(We)를 보다 작게 할 수 있다. 또한, 분할 개질층(M”)의 직경 방향의 간격을 제어함으로써, 제거되는 주연부(We)의 소편의 크기를 제어할 수 있다.
또한 이와 같이 복수의 환상의 분할 개질층(M”)을 형성하는 경우, 도 31에 나타내는 바와 같이 평면에서 봤을 때 분할 개질층(M”)을 나선 형상으로 형성해도 된다. 이러한 경우, 처리 유닛(90)에 있어서, 척(91) 또는 제 1 레이저 헤드(94)를 수평 방향으로 이동시키면서, 척(91)을 회전시키면서 제 1 레이저 헤드(94)로부터 피처리 웨이퍼(W)에 레이저광을 조사한다. 그러면, 나선 형상의 분할 개질층(M”)을 연속하여 형성할 수 있다. 그 결과, 가공 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 도 32에 나타내는 바와 같이 분할 개질층(M”)은, 평면에서 봤을 때 나선 형상, 또한 사행하여 형성해도 된다. 이러한 경우, 처리 유닛(90)에 있어서, 척(91) 또는 제 1 레이저 헤드(94)를 수평 방향으로 이동시키면서, 척(91)을 회전시키면서 제 1 레이저 헤드(94)로부터 피처리 웨이퍼(W)에 레이저광을 조사한다. 이 때, 척(91) 또는 제 1 레이저 헤드(94)의 이동의 위상, 주기, 진폭을 제어함으로써, 이러한 사행하는 파형 형상의 분할 개질층(M”)을 형성할 수 있다. 또한, 이 분할 개질층(M”)을 2 주 이상 형성한다. 그리고, 분할 개질층(M”)의 사행 위상의 어긋남 및 주수를 제어함으로써, 제거되는 주연부(We)의 소편의 크기를 제어할 수 있다. 또한 본 실시 형태에 있어서는, 도 30 및 도 31에 나타낸 직경 방향 개질층(M’)은 불필요해진다.
또한, 도 33의 (a)에 나타내는 바와 같이 분할 개질층(M”)을, 분할 개질층(M”)으로부터 진전하는 크랙(C)이, 피처리 웨이퍼(W)의 내부의 정해진 위치까지 연신하도록 형성해도 된다. 즉, 크랙(C)은, 피처리 웨이퍼(W)의 비가공면(Wn)에 도달하지만, 가공면(Wg)에는 도달하지 않는다. 이러한 경우, 예를 들면 거친 연삭 유닛(130)에 있어서 거친 연삭 숫돌(132)을 하강시켜 가공면(Wg)을 연삭할 시, 거친 연삭 숫돌(132)의 연삭면이 크랙(C)에 도달할 때까지는, 도 33의 (b)에 나타내는 바와 같이 가공면(Wg)이 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 포함하여 연삭된다. 그리고, 거친 연삭 숫돌(132)의 연삭면이 크랙(C)에 도달하면, 당해 크랙(C)보다 하방에 있어서 주연부(We)가 박리되어 제거된다. 이와 같이 크랙(C)의 상단 높이를 정해진 위치로 제어함으로써, 제거되는 주연부(We)의 소편의 크기(높이)를 제어할 수 있다. 또한 도 30의 예에 있어서는, 분할 개질층(M”)은 2 단으로 형성되어 있지만, 제 1 레이저 헤드(94)로부터의 집광점을 2 개로 조정함으로써, 척(91)을 회전시키면서, 2 단의 분할 개질층(M”)을 동시에 형성하는 것도 가능하다.
또한, 이상의 실시 형태의 기판 처리 시스템(1, 200)에는, 피처리 웨이퍼(W)의 가공면(Wg)을 연마하는 CMP 장치(CMP : Chemical Mechanical Polishing, 화학 기계 연마)가 마련되어 있어도 된다. 이러한 경우, 연마 후의 가공면(Wg)을 세정하는 세정 장치가 마련되어 있어도 된다. CMP 장치는 예를 들면 처리 스테이션(3)에 있어서, 웨이퍼 반송 영역(30)의 Y축 부방향측에 마련되어도 된다. 또한, 세정 장치는 예를 들면 웨이퍼 반송 영역(30)의 X축 정방향측에 있어서, 웨트 에칭 장치(40, 41)에 적층하여 마련되어도 된다.
이상의 실시 형태에서는, 거친 연삭 유닛(130)(또는 거친 연삭 유닛(130) 및 중간 연삭 유닛(140))에 있어서 피처리 웨이퍼(W)의 주연부(We)를 제거했지만, 주연 제거 장치의 구성은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 피처리 웨이퍼(W)에 개질층(M)을 형성한 후, 당해 개질층(M)보다 외측에 힘을 작용시킴으로써, 주연부(We)를 제거해도 된다. 이와 같이 힘을 작용시키는 방법은 임의이지만, 예를 들면 숫돌 휠(도시하지 않음) 및 블레이드(도시하지 않음), 브러시(도시하지 않음)를 주연부(We)에 접촉시켜, 당해 주연부(We)에 충격을 부여한다. 혹은, 주연부(We)에 수압, 공기압을 부여한다. 또한, 주연부(We)에 테이프(도시하지 않음)를 부착하여 잡아당긴다. 이러한 외력에 의해, 주연부(We)는 개질층(M)과 크랙(C)을 기점으로 박리되어 제거된다.
이상의 실시 형태에서는, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 직접 접합하는 경우에 대하여 설명했지만, 이들 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)는 접착제를 개재하여 접합되어도 된다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기의 실시 형태는 첨부한 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
1 : 기판 처리 시스템
50 : 가공 장치
60 : 제어 장치
90 : 처리 유닛
130 : 거친 연삭 유닛
S : 지지 웨이퍼
T : 중합 웨이퍼
W : 피처리 웨이퍼

Claims (14)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리 시스템으로서,
    제 1 기판에 있어서의 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 상기 제 1 기판의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 장치와,
    상기 주연부에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판이 접합되는 계면에 정해진 처리를 행하는 계면 처리 장치와,
    상기 개질층을 기점으로 상기 주연부를 제거하는 주연 제거 장치와,
    상기 개질층 형성 장치에서 형성된 상기 개질층의 위치, 또는, 상기 계면 처리 장치에서 처리된 상기 계면의 위치를 검출하는 위치 검출 장치와,
    상기 개질층 형성 장치와 상기 계면 처리 장치를 제어하는 제어 장치를 가지고,
    상기 제어 장치는,
    상기 위치 검출 장치에서 검출된 상기 개질층의 위치에 기초하여, 상기 계면 처리 장치에서 처리되는 상기 계면의 위치를 제어하고,
    또는, 상기 위치 검출 장치에서 검출된 상기 계면의 위치에 기초하여, 상기 개질층 형성 장치에서 형성하는 상기 개질층의 위치를 제어하는, 기판 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 검출 장치는, 적외선을 이용하여, 상기 개질층 형성 장치에서 형성된 상기 개질층의 위치, 또는, 상기 계면 처리 장치에서 처리된 상기 계면의 위치를 검출하는, 기판 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 장치는, 상기 계면 처리 장치에서 처리된 상기 계면의 단부에 대응하는 위치보다 직경 방향 내측에 상기 개질층을 형성하는, 기판 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 장치는, 상기 계면의 단부에 대응하는 위치로부터 직경 방향 내측으로 500 μm 이내의 위치에 상기 개질층을 형성하는, 기판 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 계면 처리 장치는, 상기 계면을 개질하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 계면 처리 장치는,
    상기 제 2 기판의 표면에 형성된 막을 제 1 에칭액으로 에칭하는 제 1 액 공급부와,
    상기 막이 에칭된 상기 제 2 기판의 표면을 제 2 에칭액으로 에칭하는 제 2 액 공급부를 가지는, 기판 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 계면 처리 장치는, 상기 제 1 기판의 표면에 형성된 막 또는 상기 제 2 기판의 표면에 형성된 막을 연마하는, 기판 처리 시스템.
  8. 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서,
    제 1 기판에 있어서의 제거 대상의 주연부와 중앙부와의 경계를 따라 상기 제 1 기판의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    상기 주연부에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판이 접합되는 계면에 정해진 처리를 행하는 계면 처리 공정과,
    상기 개질층 형성 공정에서 형성된 상기 개질층의 위치, 또는, 상기 계면 처리 공정에서 처리된 상기 계면의 위치를 검출하는 위치 검출 공정과,
    상기 개질층을 기점으로 상기 주연부를 제거하는 주연 제거 공정을 가지고,
    상기 개질층 형성 공정이 상기 계면 처리 공정 전에 행해지는 경우, 상기 위치 검출 공정에서 검출된 상기 개질층의 위치에 기초하여, 상기 계면 처리 공정에 있어서 처리하는 상기 계면의 위치를 제어하고,
    또는, 상기 계면 처리 공정이 상기 개질층 형성 공정 전에 행해지는 경우, 상기 위치 검출 공정에서 검출된 상기 계면의 위치에 기초하여, 상기 개질층 형성 공정에 있어서 형성하는 상기 개질층의 위치를 제어하는, 기판 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 위치 검출 공정에서는, 적외선을 이용하여, 상기 개질층 형성 공정에서 형성된 상기 개질층의 위치, 또는, 상기 계면 처리 공정에서 처리된 상기 계면의 위치를 검출하는, 기판 처리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 공정은 상기 계면 처리 공정 후에 행해지고,
    상기 개질층 형성 공정에 있어서, 상기 계면 처리 공정에서 처리된 상기 계면의 단부에 대응하는 위치보다 직경 방향 내측에 상기 개질층을 형성하는, 기판 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 개질층 형성 공정에 있어서, 상기 계면의 단부에 대응하는 위치로부터 직경 방향 내측에 500 μm 이내의 위치에 상기 개질층을 형성하는, 기판 처리 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 계면 처리 공정에 있어서, 상기 계면을 개질하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 계면 처리 공정은,
    상기 제 2 기판의 표면에 형성된 막을 제 1 에칭액으로 에칭하는 제 1 에칭 공정과,
    상기 막이 에칭된 상기 제 2 기판의 표면을 제 2 에칭액으로 에칭하는 제 2 에칭 공정을 가지는, 기판 처리 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 계면 처리 공정에 있어서, 상기 제 1 기판의 표면에 형성된 막 또는 상기 제 2 기판의 표면에 형성된 막을 연마하는, 기판 처리 방법.
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