WO2020084909A1 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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WO2020084909A1
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substrate
peripheral edge
holding
wafer
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弘明 森
義広 川口
和哉 久野
隼斗 田之上
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Definitions

  • the present disclosure relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.
  • Patent Document 1 a disk-shaped grinding tool provided with abrasive grains on its outer peripheral portion is rotated, and at least the outer peripheral surface of the grinding tool is linearly contacted with the semiconductor wafer to substantially eliminate the peripheral end portion of the semiconductor wafer. Grinding into an L-shape is disclosed. A semiconductor wafer is produced by bonding two silicon wafers together.
  • the technique according to the present disclosure removes the peripheral portion of one substrate at a desired position in a superposed substrate in which the substrates are joined together.
  • One aspect of the present disclosure is a substrate processing apparatus for processing a substrate, comprising a holding unit that holds a superposed substrate in which a first substrate and a second substrate are joined, and an outer end portion of the first substrate.
  • a first detection unit for detecting a second detection unit for detecting a boundary between a bonding region where the first substrate and the second substrate are bonded, and an unbonded region outside the bonding region;
  • a peripheral edge removing unit that removes the peripheral edge of the removal target on the first substrate, a holding unit moving mechanism that horizontally moves the holding unit, the holding unit,
  • a control unit that controls the first detection unit, the second detection unit, the peripheral edge removal unit, and the holding unit movement mechanism, and the control unit is configured to control the first detection unit by the first detection unit.
  • the peripheral portion of one substrate can be removed at a desired position.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a peripheral modified layer and a divided modified layer are formed on a processed wafer. It is a top view showing a mode that a peripheral modification layer and a division modification layer were formed in a processing wafer. It is explanatory drawing of the main processes of the wafer processing concerning other embodiment.
  • a wafer having a plurality of devices such as electronic circuits formed on its surface is ground on the back surface of the wafer to thin the wafer. If the thinned wafer is transported as it is or subjected to subsequent processing, the wafer may be warped or cracked. Therefore, in order to reinforce the wafer, for example, the wafer is attached to a supporting substrate.
  • the peripheral edge of the wafer is chamfered, but when the wafer is ground as described above, the peripheral edge of the wafer becomes a sharp pointed shape (so-called knife edge shape). Then, chipping may occur at the peripheral edge of the wafer and the wafer may be damaged. Therefore, a so-called edge trim is performed in advance by cutting the peripheral portion of the wafer before the grinding process.
  • the end surface grinding device described in Patent Document 1 described above is a device that performs this edge trim.
  • the end surface grinding device has a chuck table, a spindle, and a diamond wheel.
  • the chuck table mounts a wafer thereon and rotates about the Z-axis direction (vertical direction) as a rotation axis.
  • a diamond wheel is attached to the tip of the spindle, and the spindle rotates about the Y-axis direction (horizontal direction) as a rotation axis. Further, the spindle moves in the Y axis direction and the Z direction.
  • the diamond wheel is a disk-shaped grinding tool having diamond abrasive grains provided on the outer periphery thereof.
  • the diamond wheel is brought into contact with the wafer by moving the spindle in the Y-axis direction and the Z-axis direction while rotating the chuck table. Let Then, the peripheral portion of the wafer is ground into a substantially L shape.
  • the peripheral portion of the wafer needs to be removed at a desired position.
  • the wafer may be held while being displaced with respect to the chuck table, and in such a case, the center of the chuck table and the center of the wafer are displaced. Further, even in the bonded wafers, the center of the wafer and the center of the bonding surface may be deviated from each other. If the center of the chuck table, the center of the wafer, and the center of the bonding surface are thus deviated, the peripheral portion removed by the end surface grinding device deviates from the desired position. Therefore, it is necessary to align the peripheral portion with respect to the bonding surface of the wafer, but the edge grinding apparatus described in Patent Document 1 does not consider such alignment. Therefore, there is room for improvement in the conventional edge trim.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the outline of the configuration of the wafer processing system 1.
  • a processed wafer W as a first substrate and a support wafer S as a second substrate are bonded to a superposed wafer T as a superposed substrate. Perform desired processing. Then, in the wafer processing system 1, the peripheral edge We of the processed wafer W is removed, and the processed wafer W is further thinned.
  • a surface bonded to the support wafer S is referred to as a front surface Wa
  • a surface opposite to the front surface Wa is referred to as a back surface Wb.
  • the surface bonded to the processing wafer W is referred to as the front surface Sa
  • the surface opposite to the front surface Sa is referred to as the back surface Sb.
  • the processing wafer W is, for example, a semiconductor wafer such as a silicon wafer, and has a device layer (not shown) including a plurality of devices formed on the front surface Wa. Further, an oxide film F, for example, a SiO 2 film (TEOS film) is further formed on the device layer.
  • TEOS film SiO 2 film
  • oxide film F is not shown in FIG. 2 in order to avoid the complexity of the drawing. Similarly, in other drawings used in the following description, illustration of the oxide film F may be omitted.
  • the support wafer S is a wafer that supports the processing wafer W, and is, for example, a silicon wafer.
  • An oxide film (not shown) is formed on the surface Sa of the support wafer S.
  • the support wafer S also functions as a protective material that protects the devices on the front surface Wa of the processing wafer W.
  • a device layer (not shown) is formed on the front surface Sa similarly to the processed wafer W.
  • a bonding area Aa where the oxide film F and the surface Sa of the supporting wafer S are bonded and an unbonded area Ab which is an area radially outside the bonding area Aa are provided.
  • the presence of the unbonded region Ab in this manner allows the peripheral edge portion We to be appropriately removed.
  • the outer end of the joining area Aa is located slightly outside in the radial direction from the inner end of the peripheral edge We to be removed.
  • the unbonded region Ab is formed, for example, by removing the peripheral edge of the oxide film F by polishing or wet etching before bonding.
  • the center of the unbonded area Ab (bonded area Aa) may deviate from the center of the processed wafer W, that is, the distance between the outer edge of the processed wafer W and the inner edge of the unbonded area Ab is It may not be constant in the circumferential direction.
  • the processing wafer W and the supporting wafer S are sequentially bonded by expanding a so-called bonding wave due to Van der Waals force and hydrogen bond (intermolecular force) from the center toward the outer side in the radial direction.
  • Air is compressed to a high pressure at the end of the bonding wave, but when the high-pressure air is released to the atmosphere at the outer end of the oxide film (outer end of the bonding area), it is rapidly depressurized to atmospheric pressure. Will be. Then, due to this rapid pressure reduction, the Joule-Thomson effect occurs, the temperature decreases, and dew condensation occurs. Further, this dew condensation is confined in the peripheral portion of the overlapped wafer T and becomes a void.
  • the outer peripheral portion Fe of the oxide film F is formed with an inclination that the thickness of the oxide film F decreases toward the outer side in the radial direction.
  • the space in the outer peripheral portion Fe gradually expands radially outward. Then, at the time of bonding, the high-pressure atmosphere at the end of the bonding wave is gradually reduced to the atmospheric pressure in the outer peripheral direction, that is, rapid decompression can be suppressed, and thus voids can be suppressed. it can.
  • the wafer processing system 1 has a configuration in which a loading / unloading station 2 and a processing station 3 are integrally connected.
  • the loading / unloading station 2 loads / unloads a cassette Ct capable of accommodating a plurality of overlapped wafers T with the outside, for example.
  • the processing station 3 includes various processing devices that perform desired processing on the overlapped wafer T.
  • the cassette loading table 10 is provided in the loading / unloading station 2.
  • a plurality of, for example, three cassettes Ct can be mounted on the cassette mounting table 10 in a line in the Y-axis direction.
  • the number of cassettes Ct mounted on the cassette mounting table 10 is not limited to this embodiment, and can be arbitrarily determined.
  • a wafer transfer device 20 is provided adjacent to the cassette mounting table 10 on the X axis negative direction side of the cassette mounting table 10.
  • the wafer transfer device 20 is configured to be movable on a transfer path 21 extending in the Y-axis direction.
  • the wafer transfer device 20 has, for example, two transfer arms 22, 22 for holding and transferring the overlapped wafer T.
  • Each transfer arm 22 is configured to be movable in the horizontal direction, the vertical direction, around the horizontal axis, and around the vertical axis.
  • the configuration of the transfer arm 22 is not limited to this embodiment, and may have any configuration.
  • the wafer transfer device 20 is configured to be able to transfer the overlapped wafer T to the cassette Ct of the cassette mounting table 10 and the transition device 30 described later.
  • the loading / unloading station 2 is provided with a transition device 30 for transferring the overlapped wafer T, adjacent to the wafer transfer device 20 on the X-axis negative direction side of the wafer transfer device 20.
  • the processing station 3 is provided with, for example, three processing blocks G1 to G3.
  • the first processing block G1, the second processing block G2, and the third processing block G3 are arranged side by side in this order from the X-axis positive direction side (the loading / unloading station 2 side) to the negative direction side.
  • the first processing block G1 is provided with an etching device 40, a cleaning device 41, and a wafer transfer device 50.
  • the etching device 40 and the cleaning device 41 are arranged in layers.
  • the number and arrangement of the etching device 40 and the cleaning device 41 are not limited to this.
  • the etching device 40 and the cleaning device 41 may extend in the X-axis direction and may be placed side by side in parallel in a plan view. Further, each of the etching device 40 and the cleaning device 41 may be laminated.
  • the etching device 40 performs an etching process on the back surface Wb of the processing wafer W ground by the processing device 80 described later.
  • the back surface Wb is wet-etched by supplying a chemical solution (etching solution) to the back surface Wb.
  • etching solution etching solution
  • HF, HNO 3 , H 3 PO 4 , TMAH, Choline, KOH or the like is used as the chemical liquid. If the back surface Wb is sufficiently cleaned by the cleaning device 41, the etching device 40 may be omitted.
  • the cleaning device 41 cleans the back surface Wb of the processed wafer W ground by the processing device 80 described later. For example, a brush is brought into contact with the back surface Wb to scrub the back surface Wb. Note that a pressurized cleaning liquid may be used for cleaning the back surface Wb. Further, the cleaning device 41 may have a configuration for cleaning the back surface S of the support wafer S together with the back surface Wb of the processing wafer W.
  • the wafer transfer device 50 is arranged on the Y axis negative direction side with respect to the etching device 40 and the cleaning device 41, for example.
  • the wafer transfer device 50 has, for example, two transfer arms 51, 51 that hold and transfer the overlapped wafer T.
  • Each transfer arm 51 is configured to be movable in the horizontal direction, the vertical direction, around the horizontal axis, and around the vertical axis.
  • the configuration of the transfer arm 51 is not limited to this embodiment, and may have any configuration.
  • the wafer transfer device 50 is configured to transfer the superposed wafer T to the transition device 30, the etching device 40, the cleaning device 41, and the reforming device 60 described later.
  • the second processing block G2 is provided with a reforming device 60, a peripheral edge removing device 61, and a wafer transfer device 70.
  • the reforming device 60 and the peripheral edge removing device 61 are arranged in layers. The number and arrangement of the reforming device 60 and the peripheral edge removing device 61 are not limited to this.
  • the reforming device 60 irradiates the inside of the processed wafer W with laser light to form a peripheral reforming layer.
  • the specific configuration of the reformer 60 will be described later.
  • the peripheral edge removing device 61 removes the peripheral edge portion We of the processing wafer W with the peripheral edge modified layer formed by the reforming device 60 as a starting point.
  • the configuration of the peripheral edge removing device 61 is arbitrary, but has, for example, an expandable tape (not shown). Then, after the tape is attached to the back surface Wb of the processing wafer W, the tape is expanded (expanded) in the radial direction of the processing wafer W, so that the peripheral edge portion We is separated from the processing wafer W with the peripheral edge modifying layer as a base point. To separate.
  • the method of removing the peripheral edge We in the peripheral edge removing device 61 is not limited to this embodiment.
  • an air blow or a water jet may be jetted to the peripheral edge portion We and the peripheral edge portion We may be pressed to be removed.
  • a jig such as tweezers may be brought into contact with the peripheral edge We to physically remove the peripheral edge We.
  • the wafer transfer device 70 is arranged, for example, on the Y axis positive direction side with respect to the reforming device 60 and the peripheral edge removing device 61.
  • the wafer transfer device 70 has, for example, two transfer arms 71, 71 that hold and transfer the overlapped wafer T.
  • the first transfer arm 71 holds the overlapped wafer T from below
  • the second transfer arm 71 holds the overlapped wafer T from above.
  • Each transfer arm 71 is supported by an articulated arm member 72, and is configured to be movable in a horizontal direction, a vertical direction, around a horizontal axis, and around a vertical axis.
  • the configuration of the transfer arm 71 is not limited to this embodiment, and may have any configuration.
  • the wafer transfer device 70 is configured to transfer the superposed wafer T to the cleaning device 41, the reforming device 60, the peripheral edge removing device 61, and the processing device 80 described later.
  • a processing device 80 is provided in the third processing block G3. Note that the number and arrangement of the processing devices 80 are not limited to this embodiment, and a plurality of processing devices 80 may be arranged arbitrarily.
  • the processing device 80 grinds the back surface Wb of the processing wafer W.
  • the processing device 80 has a rotary table 90, a rough grinding unit 100, a middle grinding unit 110, and a finish grinding unit 120.
  • the rotary table 90 is configured to be rotatable about a vertical rotation center line 91 by a rotation mechanism (not shown).
  • a rotation mechanism (not shown).
  • the chucks 92 that adsorb and hold the overlapped wafer T are provided.
  • the chucks 92 are evenly arranged on the same circumference as the rotary table 90, that is, arranged at every 90 degrees.
  • the four chucks 92 can be moved to the delivery position A0 and the processing positions A1 to A3 by rotating the rotary table 90.
  • each of the four chucks 92 is configured to be rotatable about a vertical axis by a rotation mechanism (not shown).
  • the delivery position A0 is a position on the X-axis positive direction side and the Y-axis positive direction side of the rotary table 90, and the overlapped wafer T is delivered.
  • the first processing position A1 is a position on the X-axis negative direction side and the Y-axis positive direction side of the rotary table 90, and the rough grinding unit 100 is arranged.
  • the second processing position A2 is a position on the X-axis negative direction side and the Y-axis negative direction side of the rotary table 90, and the intermediate grinding unit 110 is arranged.
  • the third processing position A3 is a position on the X-axis positive direction side and the Y-axis negative direction side of the rotary table 90, and the finishing grinding unit 120 is arranged.
  • the back surface Wb of the processed wafer W is roughly ground.
  • the rough grinding unit 100 has a rough grinding portion 101 provided with a ring-shaped rotatable grindstone (not shown). Further, the rough grinding section 101 is configured to be movable in the vertical direction along the support column 102. Then, in a state where the back surface Wb of the processed wafer W held by the chuck 92 is brought into contact with the rough grinding wheel, the chuck 92 and the rough grinding wheel are respectively rotated to roughly grind the back surface Wb.
  • the middle grinding unit 110 has a middle grinding part 111 having a ring-shaped rotatable middle grinding wheel (not shown). Further, the intermediate grinding portion 111 is configured to be movable in the vertical direction along the column 112. The grain size of the medium grinding wheel is smaller than that of the rough grinding wheel. Then, with the back surface Wb of the processed wafer W held by the chuck 92 in contact with the intermediate grinding wheel, the chuck 92 and the intermediate grinding wheel are rotated, and the back surface Wb is ground.
  • the back surface Wb of the processed wafer W is finish ground.
  • the finish grinding unit 120 has a finish grinding part 121 provided with a finish grinding wheel (not shown) which is annular and rotatable. Further, the finish grinding section 121 is configured to be movable in the vertical direction along the support column 122. The particle size of the abrasive grains of the finish grinding wheel is smaller than that of the medium grinding wheel. Then, while the back surface Wb of the processed wafer W held by the chuck 92 is brought into contact with the finish grinding wheel, the chuck 92 and the finish grinding wheel are rotated to finish the back surface Wb.
  • the wafer processing system 1 described above is provided with the control device 130 as a control unit.
  • the control device 130 is, for example, a computer and has a program storage unit (not shown).
  • the program storage unit stores a program for controlling the processing of the overlapped wafer T in the wafer processing system 1.
  • the program storage unit also stores a program for controlling the operation of drive systems such as the above-described various processing devices and transfer devices so as to realize substrate processing to be described later in the wafer processing system 1.
  • the program may be recorded in a computer-readable storage medium H and may be installed in the control device 130 from the storage medium H.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the main steps of wafer processing.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of main steps of wafer processing.
  • the processing wafer W and the support wafer S are bonded to each other in the bonding apparatus (not shown) outside the wafer processing system 1 to form the overlapped wafer T in advance.
  • the cassette Ct containing a plurality of overlapping wafers T shown in FIG. 5A is placed on the cassette placing table 10 of the loading / unloading station 2.
  • the overlapped wafer T in the cassette Ct is taken out by the wafer transfer device 20 and transferred to the transition device 30.
  • the wafer transfer device 50 takes out the overlapped wafer T of the transition device 30 and transfers it to the reforming device 60.
  • the peripheral reforming layer M1 is formed inside the processed wafer W (step A1 in FIG. 4). Specifically, in the reforming apparatus 60, while rotating the processing wafer W (overlapping wafer T), laser light is emitted from a laser head described later, and the peripheral edge of the processing wafer W is changed to the boundary between the peripheral edge We and the central portion Wc. The quality layer M1 is formed.
  • the peripheral edge modified layer M1 serves as a base point when the peripheral edge We is removed in the edge trim, and as shown in FIGS. 6 and 7, the peripheral edge We and the central portion Wc of the processing wafer W to be removed.
  • An annular shape is formed along the boundary.
  • the peripheral edge portion We is, for example, in the range of 1 mm to 5 mm in the radial direction from the outer end portion of the processed wafer W, and includes a chamfered portion.
  • the peripheral modified layer M1 is formed radially inward of the outer end of the bonding area Aa.
  • the peripheral edge modifying layer M1 is formed by the laser light from the laser head, even if the peripheral edge modifying layer M1 is formed deviating from the outer end of the bonding area Aa due to, for example, a processing error, the peripheral edge modifying layer is formed. It is possible to prevent M1 from being formed radially outward from the outer end of the joining region Aa.
  • the peripheral edge modified layer M1 floats on the support wafer S after the peripheral edge We is removed. I will end up. In this respect, in the present embodiment, the state of the processed wafer W can be reliably suppressed.
  • the peripheral edge We can be appropriately removed if the distance L between the peripheral edge modified layer M1 and the outer end of the bonding area Aa is sufficiently small.
  • the distance L is preferably within 500 ⁇ m, more preferably within 50 ⁇ m.
  • the peripheral modified layer M1 extends in the thickness direction and has a vertically long aspect ratio.
  • the lower end of the peripheral modified layer M1 is located above the target surface (dotted line in FIG. 6) of the processed wafer W after grinding. That is, the distance H1 between the lower end of the peripheral modified layer M1 and the surface Wa of the processed wafer W is larger than the target thickness H2 of the processed wafer W after grinding. In such a case, the peripheral modified layer M1 does not remain on the processed wafer W after grinding.
  • a plurality of peripheral edge modifying layers M1 may be formed in the thickness direction.
  • the overlapped wafer T is transferred to the peripheral edge removing device 61 by the wafer transfer device 70.
  • the peripheral edge removing device 61 removes the peripheral edge portion We of the processed wafer W from the peripheral edge modified layer M1 as a base point (step A2 in FIG. 4).
  • the overlapped wafer T is transferred to the processing device 80 by the wafer transfer device 70.
  • the overlapped wafer T transported to the processing device 80 is delivered to the chuck 92 at the delivery position A0.
  • the chuck 92 is moved to the first processing position A1.
  • the rear surface Wb of the processed wafer W is roughly ground by the rough grinding unit 100 as shown in FIG. 5D (step A3 in FIG. 4).
  • the chuck 92 is moved to the second processing position A2. Then, the back grinding surface Wb of the processed wafer W is ground by the middle grinding unit 110 (step A4 in FIG. 4).
  • the chuck 92 is moved to the third processing position A3. Then, the back grinding Wb of the processed wafer W is finish ground by the finish grinding unit 120 (step A5 in FIG. 4).
  • the chuck 92 is moved to the delivery position A0.
  • the back surface Wb of the processed wafer W may be cleaned with the cleaning liquid using a cleaning liquid nozzle (not shown).
  • the overlapped wafer T is transferred to the cleaning device 41 by the wafer transfer device 70.
  • the back surface Wb which is the ground surface of the processed wafer W, is scrubbed and cleaned (step A6 in FIG. 4).
  • the back surface S of the support wafer S may be cleaned together with the back surface Wb of the processing wafer W.
  • the overlapped wafer T is transferred to the etching device 40 by the wafer transfer device 50.
  • the back surface Wb of the processed wafer W is wet-etched with a chemical solution (step A7 in FIG. 4).
  • a grinding mark may be formed on the back surface Wb ground by the processing device 80 described above.
  • the grinding marks can be removed by wet etching, and the back surface Wb can be smoothed.
  • the superposed wafer T that has undergone all the processes is transferred to the transition device 30 by the wafer transfer device 50, and further transferred to the cassette Ct of the cassette mounting table 10 by the wafer transfer device 20. In this way, a series of wafer processing in the wafer processing system 1 is completed.
  • FIG. 8 is a plan view showing the outline of the configuration of the reformer 60.
  • FIG. 9 is a side view showing the outline of the configuration of the reformer 60.
  • the reforming apparatus 60 has a chuck 200 as a holding unit that holds the superposed wafer T by suction.
  • the chuck 200 is supported by the slider table 202 via an air bearing 201.
  • a rotating unit 203 is provided on the lower surface side of the slider table 202.
  • the rotating unit 203 incorporates, for example, a motor as a drive source.
  • the chuck 200 is configured to be rotatable about the vertical axis by the rotating unit 203 via the air bearing 201.
  • the slider table 202 is configured to be movable along a rail 205 provided on a base 206 and extending in the Y-axis direction by a horizontal moving unit 204 provided on the lower surface side.
  • the rotating unit 203 and the horizontal moving unit 204 form a holding unit moving mechanism.
  • the drive source of the horizontal moving unit 204 is not particularly limited, but for example, a linear motor is used.
  • a laser head 210 is provided above the chuck 200 as a peripheral edge removing unit.
  • the laser head 210 has a lens 211.
  • the lens 211 is a cylindrical member provided on the lower surface of the laser head 210, and irradiates the processing wafer W held by the chuck 200 with laser light.
  • the laser head 210 emits high-frequency pulsed laser light oscillated from a laser light oscillator (not shown) having a wavelength that is transparent to the processing wafer W inside the processing wafer W.
  • the light is focused and irradiated at a desired position.
  • the portion of the processed wafer W on which the laser light is focused is modified, and the above-described peripheral modified layer M1 is formed.
  • the laser head 210 is configured to be vertically movable by a lifting unit 220 via a support member 212.
  • the elevating part 220 has a rail 221 extending in the vertical direction, and a drive part 222 for elevating the support member 212 (laser head 210) along the rail 221.
  • the lifting unit 220 is supported by the support columns 223.
  • a macro camera 230 as a first imaging unit (first detection unit) and a second imaging unit (second detection unit).
  • a micro camera 240 As a micro camera 240.
  • the macro camera 230 and the micro camera 240 are integrally configured, and the macro camera 230 is arranged on the Y axis positive direction side of the micro camera 240.
  • the macro camera 230 and the micro camera 240 are configured to be movable up and down by a lifting mechanism 250, and are further configured to be movable in the Y-axis direction by a moving mechanism 251. It should be noted that in the present embodiment, this moving mechanism constitutes the detecting portion moving mechanism.
  • the macro camera 230 images (detects) the outer edge R1 (dotted line in FIG. 10) of the processed wafer W (overlapping wafer T) as shown in FIG.
  • the macro camera 230 includes, for example, a coaxial lens, emits visible light, for example, red light, and further receives reflected light from an object.
  • the visible light is reflected by the back surface Wb of the processing wafer W, but absorbed by the chuck 200. Therefore, in the image captured by the macro camera 230, the processed wafer W appears white and the chuck 200 appears black.
  • the imaging magnification of the macro camera 230 is 2 times.
  • the image captured by the macro camera 230 is output to the control device 130.
  • the controller 130 calculates a first eccentric amount of the center Cc of the chuck 200 and the center Cw of the processed wafer W from the image captured by the macro camera 230 as shown in FIG.
  • the micro camera 240 images the peripheral portion of the processed wafer W as shown in FIG. 12, and images (detects) the boundary R2 (the dotted line in FIG. 12) between the bonded area Aa and the unbonded area Ab.
  • the micro camera 240 includes, for example, a coaxial lens, irradiates infrared light (IR light), and further receives reflected light from an object. Note that, for example, the imaging magnification of the micro camera 240 is 10 times, the field of view is about 1 ⁇ 5 of the macro camera 230, and the pixel size is about 1 ⁇ 5 of the macro camera 230.
  • the image captured by the micro camera 240 is output to the control device 130.
  • the controller 130 calculates a second eccentric amount between the center Cc of the chuck 200 and the center Ca of the bonding area Aa from the image captured by the micro camera 240 as shown in FIG.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the main steps of the reforming process.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram of main steps of the reforming process.
  • the chuck 200 (slider table 202) is moved to the loading / unloading position P1. Then, the superposed wafer T is loaded from the wafer transfer device 50 and held by the chuck 200 (step B1 in FIG. 14).
  • the chuck 200 is moved to the macro alignment position P2 (step B2 in FIG. 14).
  • the macro alignment position P2 is a position where the macro camera 230 can capture an image of the outer edge of the processing wafer W.
  • the height of the macro camera 230 is also adjusted.
  • step B3 the outer edge R1 of the processed wafer W is imaged by the macro camera 230 (step B3 in FIG. 14).
  • the chuck 200 is fixed without moving in the Y-axis direction.
  • the chuck 200 is rotated by the rotating unit 203.
  • the macro camera 230 captures an image of the outer edge R1 of the processed wafer W in the circumferential direction of 360 degrees. The captured image is output from the macro camera 230 to the control device 130.
  • the controller 130 calculates the first eccentric amount of the center Cc of the chuck 200 and the center Cw of the processed wafer W from the image of the macro camera 230 (step B4 in FIG. 14). Specifically, as shown in FIG. 16, from the image of the macro camera 230, the position of the outer end portion of the processing wafer W with respect to the rotation angle of the processing wafer W (horizontal axis in FIG. 16) (vertical in FIG. 16). Axis) is obtained. Then, the position of the center Cw of the processed wafer W can be calculated, and further the first eccentricity amount can be calculated.
  • control device 130 calculates the movement amount of the chuck 200 based on the first eccentricity amount so as to correct the Y-axis component of the first eccentricity amount.
  • the chuck 200 moves in the Y-axis direction based on the calculated movement amount, and moves the chuck 200 to the micro alignment position P3 as shown in FIG. 15C (step B5 in FIG. 14).
  • the micro alignment position P3 is a position where the micro camera 240 can capture an image of the peripheral portion of the processing wafer W.
  • the field of view of the micro camera 240 is as small as about 1/5 of that of the macro camera 230. Therefore, if the Y-axis component of the first eccentricity amount is not corrected, the peripheral portion of the processing wafer W is the micro camera.
  • the micro camera 240 may not be able to capture an image because the angle of view of 240 is not included. Therefore, the correction of the Y-axis component based on the first amount of eccentricity in step B5 can also be said to be for moving the chuck 200 to the micro alignment position P3. In step B5, the height of the micro camera 240 is also adjusted.
  • step B6 the boundary R2 between the bonded area Aa and the unbonded area Ab is captured by the micro camera 240 (step B6 in FIG. 14).
  • the movement and rotation of the chuck 200 have the following two patterns.
  • the first pattern is when the first eccentricity amount calculated in step B4 does not include the X-axis component.
  • the chuck 200 is moved in the Y-axis direction in step B5, the Y-axis component of the first eccentricity amount is corrected, so in step B6, the chuck 200 is fixed without moving in the Y-axis direction.
  • the peripheral portion of the processed wafer W is imaged by the micro camera 240.
  • the boundary R2 between the bonded region Aa and the unbonded region Ab at 360 degrees in the circumferential direction of the processed wafer W is imaged.
  • the captured image is output from the micro camera 240 to the control device 130.
  • the second pattern is when the first eccentricity amount calculated in step B4 has an X-axis component.
  • step B6 the chuck 200 is rotated by the rotating unit 203 and the chuck 200 is moved in the Y-axis direction by the horizontal moving unit 204 so as to correct the X-axis component of the first eccentric amount.
  • the rotation of the chuck 200 and the movement in the Y-axis direction are synchronized.
  • the peripheral portion of the processed wafer W is imaged by the micro camera 240.
  • the boundary R2 between the bonded region Aa and the unbonded region Ab at 360 degrees in the circumferential direction of the processed wafer W is imaged.
  • the captured image is output from the micro camera 240 to the control device 130.
  • the controller 130 calculates the second eccentricity amount between the center Cc of the chuck 200 and the center Ca of the bonding area Aa from the image of the micro camera 240 (step B7 in FIG. 14). Specifically, from the image of the micro camera 240, as shown in FIG. 17, the position of the outer end portion of the bonding area Aa with respect to the rotation angle of the processed wafer W (horizontal axis in FIG. 17) (vertical axis in FIG. 17). ) Is obtained. Then, the position of the center Ca of the joining region Aa can be calculated, and the second eccentricity amount can be calculated.
  • the position of the chuck 200 with respect to the peripheral modified layer M1 is adjusted based on the second eccentric amount so that the center of the bonding area Aa and the center of the peripheral modified layer M1 (peripheral part We) match. decide. Specifically, the position of the chuck 200 is determined so as to match the curve shown in FIG. As described above, the unbonded area Ab is formed before the processing wafer W and the supporting wafer S are bonded. The center of the unbonded area Ab (the center Ca of the bonding area Aa) and the center of the processed wafer W are formed. There is a case that it shifts. In this regard, by adjusting the position of the chuck 200 with respect to the peripheral modified layer M1 based on the second eccentric amount as in the present embodiment, the deviation of the unbonded region Ab is corrected.
  • the chuck 200 is moved to the reforming position P4 as the removal position (step B8 in FIG. 14).
  • the reforming position P4 is a position where the laser head 210 irradiates the processing wafer W with laser light to form the peripheral reforming layer M1.
  • the modified position P4 is the same as the micro alignment position P3, and the chuck 200 does not substantially move in step B8.
  • the height of the back surface Wb of the processing wafer W held by the chuck 200 is detected, and the height of the laser head 210 is adjusted based on the detection result (step B9 in FIG. 14). ).
  • the height of the laser head 210 is adjusted so that the peripheral modified layer M1 is formed to a desired height as shown in FIG.
  • step B10 laser light is irradiated from the laser head 210 to the inside of the processed wafer W to form the peripheral modified layer M1 (step B10 in FIG. 14).
  • the position of the chuck 200 is determined based on the second eccentricity amount so as to match the curve shown in FIG.
  • step B10 the chuck 200 is rotated by the rotating unit 203 and the horizontal moving unit 204 is adjusted so that the center of the bonding area Aa and the center of the peripheral modified layer M1 match with the determined position of the chuck 200.
  • the chuck 200 is moved in the Y-axis direction by. At this time, the rotation of the chuck 200 and the movement in the Y-axis direction are synchronized. By performing the complete synchronization control in this manner, the movement of the chuck 200 can be appropriately followed by the determined position with a small error.
  • the laser light is emitted from the laser head 210 to the inside of the processing wafer W. That is, the peripheral edge modified layer M1 is formed while correcting the second eccentricity amount. Then, the peripheral modified layer M1 is formed in an annular shape concentric with the bonding area Aa. That is, the distance L between the peripheral modified layer M1 and the outer end of the bonding area Aa shown in FIG. 6 can be made constant. Therefore, in the peripheral edge removing device 61, the peripheral edge portion We can be appropriately removed with the peripheral edge modifying layer M1 as a starting point.
  • the micro alignment position P3 and the modified position P4 are the same.
  • the micro camera 240 is arranged on the Y-axis positive direction side and the lens 211 of the laser head 210 is arranged on the Y-axis negative direction side with respect to the processed wafer W held by the chuck 200.
  • the laser head 210 forms the peripheral modified layer M1 and the micro camera 240 images the peripheral modified layer M1.
  • the captured image is output to the control device 130, and the control device 130 inspects whether the peripheral edge modified layer M1 is formed at an appropriate position.
  • the micro camera 240 can be moved to a desired position in the Y-axis direction. Good. Further, even when the width of the edge trim changes, that is, when the width of the peripheral edge portion We changes, the micro camera 240 may be moved in the Y-axis direction. Further, when the height of the peripheral modified layer M1 is changed, the height of the micro camera 240 may be adjusted so that the focus of the micro camera 240 matches the peripheral modified layer M1.
  • step B11 the superposed wafer T to be modified next is carried in.
  • the position of the boundary R2 between the bonded area Aa and the unbonded area Ab is accurately grasped by performing the two-step alignment including the macro alignment by the macro camera 230 and the micro alignment by the micro camera 240. be able to. Therefore, the peripheral modified layer M1 can be appropriately formed inside the processed wafer W, and as a result, the peripheral edge We can be appropriately removed.
  • the annular peripheral modified layer M1 is formed inside the processed wafer W in step B10. However, as shown in FIGS. A plurality of divided modified layers M2 that extend radially outward may be formed.
  • the reforming device 60 After forming the peripheral reforming layer M1, while moving the chuck 200 in the Y-axis direction, laser light is irradiated from the laser head 210 to the inside of the processing wafer W to form the divided reforming layer M2.
  • the divided modified layer M2 also extends in the thickness direction and has a vertically long aspect ratio. Further, the crack C2 has propagated from the divided modified layer M2 and reaches the front surface Wa and the back surface Wb.
  • the control device 130 determines the position of the starting point for forming the divided reformed layer M2 (that is, the position of the peripheral reformed layer M1) based on the second eccentricity amount calculated in step B7, and the divided reformed. Correct the length of layer M2. Specifically, the length of the divided reformed layer M2 is corrected so as to match the curve shown in FIG.
  • the divided reformed layers M2 of the line extending in the radial direction are formed at eight locations, but the number of divided reformed layers M2 is arbitrary. If at least the split modified layer M2 is formed at two locations, the peripheral edge portion We can be removed.
  • the peripheral edge We is divided into a plurality of pieces by the division modified layer M2 while separating from the annular peripheral modified layer M1 as a base point.
  • the peripheral edge portion We to be removed is made into small pieces, and can be removed more easily.
  • the peripheral edge portion We of the processed wafer W is removed, and then the processed wafer W is ground and thinned.
  • the thinning method of the processed wafer W is not limited to this, and will be described later.
  • the processed wafer W may be separated based on the inner surface modified layer M3. Further, the removal of the peripheral edge portion We and the thinning of the processed wafer W may be performed at the same time.
  • an annular peripheral modified layer M1 is formed inside the processed wafer W, and an internal modified layer M3 is formed along the surface direction of the processed wafer W.
  • the upper end of the peripheral modified layer M1 is made to substantially coincide with the height at which the internal modified layer M3 is formed.
  • the inner surface modification layer M3 is formed by irradiating the inside of the processed wafer W with a laser beam similarly to the peripheral modification layer M1, and the order of forming the peripheral modification layer M1 and the inner surface modification layer M3 is arbitrary. Is.
  • the back surface Wb side of the processed wafer W is separated from the peripheral edge modified layer M1 and the internal surface modified layer M3 as base points.
  • the processed wafer W can be thinned by separating the back surface Wb side with the inner surface modified layer M3 as a base point.
  • the peripheral edge portion We is removed integrally with the wafer on the back surface Wb side.
  • the throughput of wafer processing can be further improved. Further, by thinning the processed wafer W by separation using the inner surface modified layer M3 as a base point, grinding dust is less likely to be generated and is a consumable item as compared with the case where the processed wafer W is ground. It is not necessary to provide a grinding tool, and the device configuration can be simplified.
  • the substrate processing apparatus in the present disclosure is the reforming apparatus 60
  • the substrate processing apparatus can also be applied to the case of a peripheral edge removing apparatus. That is, instead of the laser head 210 of the reforming apparatus 60, a peripheral edge removing unit such as a blade or a wheel is provided, and the present invention can be applied to the case of removing the peripheral edge We of the processing wafer W. Even when the peripheral edge portion We is removed as described above, the position of the boundary R2 between the bonded area Aa and the unbonded area Ab is obtained by performing the two-step alignment by the macro camera 230 and the micro camera 240 as in the above embodiment. Can be accurately grasped. Therefore, the peripheral edge portion We can be appropriately removed.
  • the peripheral edge removing portion in the present disclosure includes forming the peripheral edge modifying layer M1 in addition to removing the peripheral edge portion We.
  • the macro camera 230 that emits red light is used as the first detection unit, but the first detection unit is not limited to this.
  • a camera that irradiates infrared light (IR light) may be used, or a displacement meter that irradiates the outer edge of the processed wafer W with light may be used.
  • IR light infrared light
  • a displacement meter that irradiates the outer edge of the processed wafer W with light
  • the point is that the peripheral portion of the processed wafer W may be included in the angle of view of the micro camera 240 serving as the second detection unit by the macro alignment performed by the first detection unit.
  • the image pickup magnification of the micro camera 240 as the second image pickup unit is larger than the image pickup magnification of the macro camera 230 as the second image pickup unit has been described.
  • the first imaging unit and the first imaging unit are commonly provided, and may be one second image pickup unit.
  • the unbonded region Ab is formed at the interface between the processing wafer W and the supporting wafer S before bonding, but the unbonded region Ab may be formed after bonding.
  • the bonding strength it is possible to reduce the bonding strength and form the unbonded region Ab by irradiating the outer peripheral portion of the oxide film Fw with laser light after bonding.
  • control device 200 chuck 203 rotating part 204 horizontal moving part 210 laser head 230 macro camera 240 micro camera Aa bonding region Ab unbonding region S supporting wafer T superposed wafer W processed wafer

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Abstract

基板処理装置は、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を保持する保持部と、前記第１の基板の外側端部を検出する第１の検出部と、前記第１の基板と第２の基板が接合された接合領域と、当該接合領域の外側の未接合領域との境界を検出する第２の検出部と、前記保持部に保持された前記重合基板に対し、前記第１の基板における除去対象の周縁部を除去する周縁除去部と、を有する。

Description

基板処理装置及び基板処理方法
　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、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。
特開平９－２１６１５２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、一の基板の周縁部を所望の位置で除去する。
　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を保持する保持部と、前記第１の基板の外側端部を検出する第１の検出部と、前記第１の基板と第２の基板が接合された接合領域と、当該接合領域の外側の未接合領域との境界を検出する第２の検出部と、前記保持部に保持された前記重合基板に対し、前記第１の基板における除去対象の周縁部を除去する周縁除去部と、前記保持部を水平方向に移動させる保持部移動機構と、前記保持部、前記第１の検出部、前記第２の検出部、前記周縁除去部、及び前記保持部移動機構を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１の検出部によって前記第１の基板の外側端部を検出させることと、前記第１の検出部で検出された検出結果から、前記保持部の中心と前記第１の基板の中心との第１の偏心量を算出することと、前記第２の検出部によって前記接合領域と前記未接合領域との境界を検出させることと、前記第２の検出部で検出された検出結果から、前記保持部の中心と前記接合領域の中心との第２の偏心量を算出することと、前記第２の偏心量に基づいて、前記接合領域の中心と前記周縁部の中心が一致するように、前記周縁除去部に対する前記保持部の位置を決定することと、を実行する。
　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、一の基板の周縁部を所望の位置で除去することができる。
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。 ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。 ウェハ処理の主な工程の説明図である。 処理ウェハに周縁改質層を形成した様子を示す縦断面図である。 処理ウェハに周縁改質層を形成した様子を示す平面図である。 本実施形態にかかる改質装置の構成の概略を示す平面図である。 本実施形態にかかる改質装置の構成の概略を示す側面図である。 マクロカメラが撮像する箇所を示す説明図である。 マクロアライメントで算出される第１の偏心量の説明図である。 マイクロカメラが撮像する箇所を示す説明図である。 マイクロアライメントで算出される第１の偏心量の説明図である。 改質処理の主な工程を示すフロー図である。 改質処理の主な工程の説明図である。 処理ウェハの回転角度と処理ウェハの外側端部の位置の関係を示す説明図である。 処理ウェハの回転角度と接合領域の外側端部の位置の関係を示す説明図である。 処理ウェハに周縁改質層及び分割改質層を形成した様子を示す縦断面図である。 処理ウェハに周縁改質層及び分割改質層を形成した様子を示す平面図である。 他の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程の説明図である。
　半導体デバイスの製造工程においては、表面に複数の電子回路等のデバイスが形成されたウェハに対し、当該ウェハの裏面を研削して、ウェハを薄化することが行われている。そして、この薄化されたウェハをそのまま搬送したり、後続の処理を行ったりすると、ウェハに反りや割れが生じるおそれがある。そこで、ウェハを補強するために、例えば支持基板にウェハを貼り付けることが行われている。
　通常、ウェハの周縁部は面取り加工がされているが、上述したようにウェハ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削る、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１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。端面研削装置は、チャックテーブルと、スピンドルと、ダイヤモンドホイールとを有する。チャックテーブルは、ウェハを載置し、Ｚ軸方向（鉛直方向）を回転軸として回転する。スピンドルは、その先端部にダイヤモンドホイールを取り付け、Ｙ軸方向（水平方向）を回転軸として回転する。またスピンドルは、Ｙ軸方向及びＺ方向に移動する。ダイヤモンドホイールは、外周部にダイヤモンド砥粒が設けられた円板状の研削工具である。かかる端面研削装置を用いて、ウェハの周縁部の端面研削を行う場合には、チャックテーブルを回転しながら、スピンドルをＹ軸方向及びＺ軸方向に移動することにより、ダイヤモンドホイールをウェハに当接させる。そして、ウェハの周縁部を略Ｌ字状に研削する。
　ここで、ウェハの周縁部は所望の位置で除去される必要がある。しかしながら、この端面研削装置では、チャックテーブルに対してウェハがずれて保持される場合があり、かかる場合、チャックテーブルの中心とウェハの中心がずれる。また、貼り合わされたウェハにおいても、そのウェハの中心と接合面の中心がずれている場合がある。このようにチャックテーブルの中心、ウェハの中心、接合面の中心がそれぞれずれていると、端面研削装置において除去される周縁部は上記所望の位置からずれてしまう。このため、ウェハの接合面に対する周縁部のアライメントが必要になるが、特許文献１に記載の端面研削装置ではかかるアライメントは考慮されていない。したがって、従来のエッジトリムには改善の余地がある。
　本開示にかかる技術は、エッジトリムを適切に行う。以下、エッジトリムを適切に行う本実施形態にかかる基板処理装置としての改質装置を備えた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。
　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。また、未接合領域Ａｂは、例えば接合前に、酸化膜Ｆの周縁部を研磨やウェットエッチングなどを行って除去することで形成される。この際、未接合領域Ａｂ（接合領域Ａａ）の中心と、処理ウェハＷの中心とがずれる場合があり、すなわち処理ウェハＷの外側端部と未接合領域Ａｂの内側端部との距離が、周方向に一定でない場合がある。
　また、処理ウェハＷと支持ウェハＳは、ファンデルワールス力及び水素結合（分子間力）による、いわゆるボンディングウェーブが中心から径方向外側に向けて拡がることで順次接合される。ボンディングウェーブの端部では空気が圧縮されて高圧になるが、酸化膜の外側端部（接合領域の外側端部）において、この高圧な空気が大気開放されると、急激に大気圧まで減圧されることになる。そうすると、この急激な減圧によりジュールトムソン効果が発生して温度が低下し、結露が発生する。さらに、この結露が重合ウェハＴの周縁部に閉じ込められ、ボイドとなる。
　この点、本実施形態では、酸化膜Ｆの外周部Ｆｅには、径方向外側に向けて酸化膜Ｆの厚みが小さくなる傾斜が形成される。このように外周部Ｆｅに傾斜を形成しておくことで、当該外周部Ｆｅにおいては径方向外側に向けて徐々に空間が拡がる。そうすると、接合に際しては、ボンディングウェーブの端部の高圧な雰囲気が外周方向に向けて徐々に大気圧まで減圧されていくため、すなわち、急激な減圧を抑えることができるため、ボイドを抑制することができる。
　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。なお、洗浄装置４１による裏面Ｗｂの洗浄が十分であれば、エッチング装置４０は省略してもよい。
　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Ｓ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の構成は任意であるが、例えば拡張可能なテープ（図示せず）を有している。そして、テープを処理ウェハＷの裏面Ｗｂに貼り付けた後、当該テープを処理ウェハＷの径方向に拡張（エキスパンド）させることで、周縁改質層を基点に、処理ウェハＷから周縁部Ｗｅを分離する。
　なお、周縁除去装置６１において周縁部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。
　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。一例として、第１の搬送アーム７１は下方から重合ウェハＴを保持し、第２の搬送アーム７１は上方から重合ウェハＴを保持する。各搬送アーム７１は、多関節のアーム部材７２に支持され、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸周りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム７１の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。そして、ウェハ搬送装置７０は、洗浄装置４１、改質装置６０、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。加工装置８０は、回転テーブル９０、粗研削ユニット１００、中研削ユニット１１０、及び仕上研削ユニット１２０を有している。
　回転テーブル９０は、回転機構（図示せず）によって、鉛直な回転中心線９１を中心に回転自在に構成されている。回転テーブル９０上には、重合ウェハＴを吸着保持するチャック９２が４つ設けられている。チャック９２は、回転テーブル９０と同一円周上に均等、すなわち９０度毎に配置されている。４つのチャック９２は、回転テーブル９０が回転することにより、受渡位置Ａ０及び加工位置Ａ１～Ａ３に移動可能になっている。また、４つのチャック９２はそれぞれ、回転機構（図示せず）によって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。
　本実施形態では、受渡位置Ａ０は回転テーブル９０のＸ軸正方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、重合ウェハＴの受け渡しが行われる。第１の加工位置Ａ１は回転テーブル９０のＸ軸負方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、粗研削ユニット１００が配置される。第２の加工位置Ａ２は回転テーブル９０のＸ軸負方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、中研削ユニット１１０が配置される。第３の加工位置Ａ３は回転テーブル９０のＸ軸正方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、仕上研削ユニット１２０が配置される。
　粗研削ユニット１００では、処理ウェハＷの裏面Ｗｂを粗研削する。粗研削ユニット１００は、環状形状で回転自在な粗研削砥石（図示せず）を備えた粗研削部１０１を有している。また、粗研削部１０１は、支柱１０２に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。そして、チャック９２に保持された処理ウェハＷの裏面Ｗｂを粗研削砥石に当接させた状態で、チャック９２と粗研削砥石をそれぞれ回転させ、裏面Ｗｂを粗研削する。
　中研削ユニット１１０では、処理ウェハＷの裏面Ｗｂを中研削する。中研削ユニット１１０は、環状形状で回転自在な中研削砥石（図示せず）を備えた中研削部１１１を有している。また、中研削部１１１は、支柱１１２に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。なお、中研削砥石の砥粒の粒度は、粗研削砥石の砥粒の粒度より小さい。そして、チャック９２に保持された処理ウェハＷの裏面Ｗｂを中研削砥石に当接させた状態で、チャック９２と中研削砥石をそれぞれ回転させ、裏面Ｗｂを中研削する。
　仕上研削ユニット１２０では、処理ウェハＷの裏面Ｗｂを仕上研削する。仕上研削ユニット１２０は、環状形状で回転自在な仕上研削砥石（図示せず）を備えた仕上研削部１２１を有している。また、仕上研削部１２１は、支柱１２２に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。なお、仕上研削砥石の砥粒の粒度は、中研削砥石の砥粒の粒度より小さい。そして、チャック９２に保持された処理ウェハＷの裏面Ｗｂを仕上研削砥石に当接させた状態で、チャック９２と仕上研削砥石をそれぞれ回転させ、裏面Ｗｂを仕上研削する。
　以上のウェハ処理システム１には、制御部としての制御装置１３０が設けられている。制御装置１３０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１３０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を用いて行われるウェハ処理について説明する。図４は、ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。図５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５（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５（ｂ）に示すように処理ウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１が形成される（図４のステップＡ１）。具体的に改質装置６０では、処理ウェハＷ（重合ウェハＴ）を回転させながら、後述するレーザヘッドからレーザ光を照射して、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。
　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６及び図７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、接合領域Ａａの外側端部よりも径方向内側に形成される。レーザヘッドからのレーザ光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、本開示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Ｌ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Ｌ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。
　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６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、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５（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４のステップＡ２）。
　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に搬送された重合ウェハＴは、受渡位置Ａ０のチャック９２に受け渡される。続いて、チャック９２を第１の加工位置Ａ１に移動させる。そして、粗研削ユニット１００によって、図５（ｄ）に示すように処理ウェハＷの裏面Ｗｂを粗研削する（図４のステップＡ３）。
　次に、チャック９２を第２の加工位置Ａ２に移動させる。そして、中研削ユニット１１０によって、処理ウェハＷの裏面Ｗｂが中研削される（図４のステップＡ４）。
　次に、チャック９２を第３の加工位置Ａ３に移動させる。そして、仕上研削ユニット１２０によって、処理ウェハＷの裏面Ｗｂが仕上研削される（図４のステップＡ５）。
　次に、チャック９２を受渡位置Ａ０に移動させる。なお、受渡位置Ａ０では、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４のステップＡ６）。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Ｓ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４のステップＡ７）。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Ａ７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。
　次に、上述した改質装置６０について説明する。図８は、改質装置６０の構成の概略を示す平面図である。図９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を上面で吸着保持する、保持部としてのチャック２００を有している。チャック２００は、エアベアリング２０１を介して、スライダテーブル２０２に支持されている。スライダテーブル２０２の下面側には、回転部２０３が設けられている。回転部２０３は、駆動源として例えばモータを内蔵している。チャック２００は、回転部２０３によってエアベアリング２０１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２０２は、その下面側に設けられた水平移動部２０４によって、基台２０６に設けられＹ軸方向に延伸するレール２０５に沿って移動可能に構成されている。なお、本実施形態では、回転部２０３と水平移動部２０４が、保持部移動機構を構成している。また、水平移動部２０４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２００の上方には、周縁除去部としてのレーザヘッド２１０が設けられている。レーザヘッド２１０は、レンズ２１１を有している。レンズ２１１は、レーザヘッド２１０の下面に設けられた筒状の部材であり、チャック２００に保持された処理ウェハＷにレーザ光を照射する。
　レーザヘッド２１０は、レーザ光発振器（図示せず）から発振された高周波のパルス状のレーザ光であって、処理ウェハＷに対して透過性を有する波長のレーザ光を、処理ウェハＷの内部の所望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が集光した部分が改質し、上述した周縁改質層Ｍ１が形成される。
　レーザヘッド２１０は、支持部材２１２を介して、昇降部２２０によって鉛直方向に昇降自在に構成されている。昇降部２２０は、鉛直方向に延伸するレール２２１と、レール２２１に沿って支持部材２１２（レーザヘッド２１０）を昇降させる駆動部２２２とを有している。なお、昇降部２２０は支持柱２２３に支持されている。
　チャック２００の上方であって、レーザヘッド２１０のＹ軸正方向側には、第１の撮像部（第１の検出部）としてのマクロカメラ２３０と、第２の撮像部（第２の検出部）としてのマイクロカメラ２４０とが設けられている。例えば、マクロカメラ２３０とマイクロカメラ２４０は一体に構成され、マクロカメラ２３０はマイクロカメラ２４０のＹ軸正方向側に配置されている。マクロカメラ２３０とマイクロカメラ２４０は、昇降機構２５０によって昇降自在に構成され、さらに移動機構２５１によってＹ軸方向に移動自在に構成されている。なお、本実施形態では、この移動機構が検出部移動機構を構成している。
　マクロカメラ２３０は、図１０に示すように処理ウェハＷ（重合ウェハＴ）の外側端部Ｒ１（図１０中の点線）を撮像（検出）する。マクロカメラ２３０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。可視光は、処理ウェハＷの裏面Ｗｂでは反射するが、チャック２００では吸収される。このため、マクロカメラ２３０で撮像される画像では、処理ウェハＷは白く映り、チャック２００は黒く映る。なお例えば、マクロカメラ２３０の撮像倍率は２倍である。
　マクロカメラ２３０で撮像された画像は、制御装置１３０に出力される。制御装置１３０では、図１１に示すようにマクロカメラ２３０で撮像された画像から、チャック２００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。
　マイクロカメラ２４０は、図１２に示すように処理ウェハＷの周縁部を撮像し、接合領域Ａａと未接合領域Ａｂの境界Ｒ２（図１２中の点線）を撮像（検出）する。マイクロカメラ２４０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２４０の撮像倍率は１０倍であり、視野はマクロカメラ２３０に対して約１／５であり、ピクセルサイズはマクロカメラ２３０に対して約１／５である。
　マイクロカメラ２４０で撮像された画像は、制御装置１３０に出力される。制御装置１３０では、図１３に示すようにマイクロカメラ２４０で撮像された画像から、チャック２００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。
　次に、以上のように構成された改質装置６０を用いて行われる改質処理について説明する。図１４は、改質処理の主な工程を示すフロー図である。図１５は、改質処理の主な工程の説明図である。
　先ず、図１５（ａ）に示すようにチャック２００（スライダテーブル２０２）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２００に保持される（図１４のステップＢ１）。
　次に、図１５（ｂ）に示すようにチャック２００をマクロアライメント位置Ｐ２に移動させる（図１４のステップＢ２）。マクロアライメント位置Ｐ２は、マクロカメラ２３０が処理ウェハＷの外側端部を撮像できる位置である。なお、ステップＢ２では、マクロカメラ２３０の高さの調節も行う。
　次に、マクロカメラ２３０によって処理ウェハＷの外側端部Ｒ１を撮像する（図１４のステップＢ３）。このステップＢ３において、チャック２００は、Ｙ軸方向に移動せず固定される。一方、チャック２００は、回転部２０３によって回転させる。そうすると、マクロカメラ２３０によって、処理ウェハＷの周方向３６０度における外側端部Ｒ１の画像が撮像される。撮像された画像は、マクロカメラ２３０から制御装置１３０に出力される。
　制御装置１３０では、マクロカメラ２３０の画像から、チャック２００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（図１４のステップＢ４）。具体的には、マクロカメラ２３０の画像から、図１６に示すように処理ウェハＷの回転角度（図１６中の横軸）に対する、当該処理ウェハＷの外側端部の位置（図１６中の縦軸）が取得される。そうすると、処理ウェハＷの中心Ｃｗの位置が算出でき、さらに第１の偏心量が算出できる。
　さらに制御装置１３０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２００の移動量を算出する。チャック２００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１５（ｃ）に示すようにチャック２００をマイクロアライメント位置Ｐ３に移動させる（図１４のステップＢ５）。マイクロアライメント位置Ｐ３は、マイクロカメラ２４０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２４０の視野はマクロカメラ２３０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２４０の画角に入らず、マイクロカメラ２４０で撮像できない場合がある。このため、ステップＢ５における第１の偏心量に基づくＹ軸成分の補正は、チャック２００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。なお、ステップＢ５では、マイクロカメラ２４０の高さの調節も行う。
　次に、マイクロカメラ２４０によって接合領域Ａａと未接合領域Ａｂの境界Ｒ２を撮像する（図１４のステップＢ６）。このステップＢ６において、チャック２００の移動及び回転は、次の２つのパターンがある。
　１つ目のパターンは、ステップＢ４で算出された第１の偏心量が、Ｘ軸成分を備えない場合である。かかる場合、ステップＢ５でチャック２００をＹ軸方向に移動させる際、第１の偏心量のＹ軸成分は補正されているので、ステップＢ６ではチャック２００はＹ軸方向に移動せず固定される。そして、回転部２０３によってチャック２００を回転させながら、マイクロカメラ２４０によって処理ウェハＷの周縁部を撮像する。そうすると、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Ｒ２が撮像される。撮像された画像は、マイクロカメラ２４０から制御装置１３０に出力される。
　２つ目のパターンは、ステップＢ４で算出された第１の偏心量が、Ｘ軸成分を備える場合である。かかる場合、ステップＢ６では、第１の偏心量のＸ軸成分を補正するように、回転部２０３によってチャック２００を回転させると共に、水平移動部２０４によってチャック２００をＹ軸方向に移動させる。この際、チャック２００の回転とＹ軸方向の移動を同期させる。そして、このようにチャック２００を回転及び移動させながら、マイクロカメラ２４０によって処理ウェハＷの周縁部を撮像する。そうすると、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Ｒ２が撮像される。撮像された画像は、マイクロカメラ２４０から制御装置１３０に出力される。
　制御装置１３０では、マイクロカメラ２４０の画像から、チャック２００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（図１４のステップＢ７）。具体的には、マイクロカメラ２４０の画像から、図１７に示すように処理ウェハＷの回転角度（図１７中の横軸）に対する、接合領域Ａａの外側端部の位置（図１７中の縦軸）が取得される。そうすると、接合領域Ａａの中心Ｃａの位置が算出でき、さらに第２の偏心量が算出できる。
　さらに制御装置１３０では、第２の偏心量に基づいて、接合領域Ａａの中心と周縁改質層Ｍ１（周縁部Ｗｅ）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２００の位置を決定する。具体的には、図１７に示すカーブに合致するように、チャック２００の位置が決定される。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２００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１５（ｄ）に示すようにチャック２００を、除去位置としての改質位置Ｐ４に移動させる（図１４のステップＢ８）。改質位置Ｐ４は、レーザヘッド２１０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と同じであり、ステップＢ８ではチャック２００は実質的に移動しない。
　続いて、改質位置Ｐ４において、チャック２００に保持された処理ウェハＷの裏面Ｗｂの高さを検出し、当該検出結果に基づいて、レーザヘッド２１０の高さを調節する（図１４のステップＢ９）。レーザヘッド２１０の高さは、図６に示したように周縁改質層Ｍ１が所望の高さに形成されるように調節される。
　次に、レーザヘッド２１０から処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射し、周縁改質層Ｍ１を形成する（図１４のステップＢ１０）。ここで、上述したように制御装置１３０では、第２の偏心量に基づいて、図１７に示すカーブに合致するように、チャック２００の位置が決定されている。ステップＢ１０では、この決定されたチャック２００の位置に合わせて、接合領域Ａａの中心と周縁改質層Ｍ１の中心が一致するように、回転部２０３によってチャック２００を回転させると共に、水平移動部２０４によってチャック２００をＹ軸方向に移動させる。この際、チャック２００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２００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２００を回転及び移動させながら、レーザヘッド２１０から処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射する。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６に示した、周縁改質層Ｍ１と接合領域Ａａの外側端部との距離Ｌ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、上述したように本実施形態において、マイクロアライメント位置Ｐ３と改質位置Ｐ４は同じである。そしてこの位置では、チャック２００に保持された処理ウェハＷに対して、マイクロカメラ２４０はＹ軸正方向側に配置され、レーザヘッド２１０のレンズ２１１はＹ軸負方向側に配置される。かかる場合、ステップＢ１０では、レーザヘッド２１０によって周縁改質層Ｍ１を形成すると共に、マイクロカメラ２４０によって周縁改質層Ｍ１を撮像する。撮像された画像は制御装置１３０に出力され、制御装置１３０において周縁改質層Ｍ１が適切な位置に形成されているかを検査する。このように周縁改質層Ｍ１の形成と検査を並行して行うことで、作業効率を向上させることができる。また、検査の結果、周縁改質層Ｍ１が所望の位置からずれている場合には、チャック２００の移動を微調整することも可能となる。
　なお、例えばマイクロアライメント位置Ｐ３と改質位置Ｐ４が異なる場合において、周縁改質層Ｍ１の形成と検査を並行して行う場合には、マイクロカメラ２４０をＹ軸方向に所望の位置に移動させればよい。また、エッジトリムの幅が変わる場合、すなわち周縁部Ｗｅの幅が変わる場合にも、マイクロカメラ２４０をＹ軸方向に移動させればよい。さらに、周縁改質層Ｍ１の形成される高さが変わる場合には、マイクロカメラ２４０の焦点が周縁改質層Ｍ１に合致するように、マイクロカメラ２４０の高さを調節すればよい。
　次に、図１５（ｅ）に示すようにチャック２００を搬入出位置Ｐ１に移動させる。そして、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（図１４のステップＢ１１）。こうして、改質装置６０における一連の改質処理が終了する。なお、ステップＢ１１では、次に改質処理される重合ウェハＴが搬入される。
　以上の実施形態によれば、マクロカメラ２３０によるマクロアライメントとマイクロカメラ２４０によるマイクロアライメントの、２段階のアライメントを行うことで、接合領域Ａａと未接合領域Ａｂの境界Ｒ２の位置を正確に把握することができる。このため、処理ウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１を適切に形成することができ、その結果、周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。
　なお、以上の実施形態の改質装置６０では、ステップＢ１０において処理ウェハＷの内部に環状の周縁改質層Ｍ１を形成していたが、図１８及び図１９に示すよう周縁改質層Ｍ１から径方向外側に延伸する分割改質層Ｍ２を複数形成してもよい。
　改質装置６０では、周縁改質層Ｍ１を形成した後、チャック２００をＹ軸方向に移動させながら、レーザヘッド２１０から処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射して、分割改質層Ｍ２を形成する。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。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。
　ここで、図１７に示したように接合領域Ａａの外側端部の位置は、処理ウェハＷの回転角度によって異なる。そうすると、分割改質層Ｍ２の長さは、処理ウェハＷの回転角度によって異なることになる。そこで、制御装置１３０では、ステップＢ７で算出された第２の偏心量に基づいて、分割改質層Ｍ２を形成する始点の位置（すなわち周縁改質層Ｍ１の位置）を決定し、分割改質層Ｍ２の長さを補正する。具体的には、図１７に示したカーブに合致するように、分割改質層Ｍ２の長さを補正する。
　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１９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。
　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を研削して薄化したが、処理ウェハＷの薄化方法はこれに限らず、後述するように内部面改質層Ｍ３を基点に処理ウェハＷを分離してもよい。また、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２０（ａ）に示すように、ステップＢ１０において、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、内部面改質層Ｍ３は周縁改質層Ｍ１と同様に、処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射して形成され、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２０（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。またこの際、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。また、内部面改質層Ｍ３を基点とする分離によって処理ウェハＷの薄化を行うことにより、処理ウェハＷを研削する場合に比べて、研削屑が発生することがなくなると共に、消耗品である研削工具を設ける必要がなくなり、装置構成を簡易化することができる。
　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、本開示における基板処理装置が改質装置６０である場合について説明したが、基板処理装置は周縁除去装置である場合にも適用できる。すなわち、改質装置６０のレーザヘッド２１０に代えて、例えばブレードやホイールなどの周縁除去部が設けられ、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを除去する場合にも適用できる。このように周縁部Ｗｅを除去する場合にも、上記実施形態と同様に、マクロカメラ２３０とマイクロカメラ２４０による２段階のアライメントを行うことで、接合領域Ａａと未接合領域Ａｂの境界Ｒ２の位置を正確に把握することができる。このため、周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。換言すれば、本開示における周縁除去部は、周縁部Ｗｅを除去することに加えて、周縁改質層Ｍ１を形成することも含む。
　また、上記実施形態では、第１の検出部として、赤色光を照射するマクロカメラ２３０を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、赤外光（ＩＲ光）を照射するカメラを用いてもよいし、あるいは処理ウェハＷの外側端部に光を照射する変位計を用いてもよい。要は、第１の検出部によるマクロアライメントによって、処理ウェハＷの周縁部が第２の検出部としてのマイクロカメラ２４０の画角に入ればよい。
　さらに、上記実施形態では、第２の撮像部としてのマイクロカメラ２４０の撮像倍率が、第２の撮像部としてのマクロカメラ２３０の撮像倍率より大きい場合について説明した。この点、例えば重合ウェハＴが精度よくチャック２００に対して搬送される場合、すなわち搬送された処理ウェハＷの周縁部がマイクロカメラ２４０の画角に入る場合には、第１の撮像部と第２の撮像部は共通して設けられ、第２の撮像部一つとしてもよい。
　また、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Ｆｗ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。
　　６０　　改質装置
　　１３０　制御装置
　　２００　チャック
　　２０３　回転部
　　２０４　水平移動部
　　２１０　レーザヘッド
　　２３０　マクロカメラ
　　２４０　マイクロカメラ
　　Ａａ　　接合領域
　　Ａｂ　　未接合領域
　　Ｓ　　　支持ウェハ
　　Ｔ　　　重合ウェハ
　　Ｗ　　　処理ウェハ

Claims (20)

  1. 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を保持する保持部と、
    前記第１の基板の外側端部を検出する第１の検出部と、
    前記第１の基板と第２の基板が接合された接合領域と、当該接合領域の外側の未接合領域との境界を検出する第２の検出部と、
    前記保持部に保持された前記重合基板に対し、前記第１の基板における除去対象の周縁部を除去する周縁除去部と、
    前記保持部を水平方向に移動させる保持部移動機構と、
    前記保持部、前記第１の検出部、前記第２の検出部、前記周縁除去部、及び前記保持部移動機構を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記第１の検出部によって前記第１の基板の外側端部を検出させることと、
    前記第１の検出部で検出された検出結果から、前記保持部の中心と前記第１の基板の中心との第１の偏心量を算出することと、
    前記第２の検出部によって前記接合領域と前記未接合領域との境界を検出させることと、
    前記第２の検出部で検出された検出結果から、前記保持部の中心と前記接合領域の中心との第２の偏心量を算出することと、
    前記第２の偏心量に基づいて、前記接合領域の中心と前記周縁部の中心が一致するように、前記周縁除去部に対する前記保持部の位置を決定することと、を実行する、基板処理装置。
  2. 前記保持部移動機構は、
    前記保持部を回転させる回転部と、
    前記重合基板を搬入出する搬入出位置と、前記周縁除去部によって前記周縁部を除去する除去位置との間で、前記保持部を水平方向に移動させる水平移動部と、を有する、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記第２の検出部は、前記接合領域と前記未接合領域との境界を撮像する第２の撮像部であり、
    前記制御部は、
    前記第１の偏心量が、前記水平移動部による前記保持部の移動方向と直交する直交方向の偏心量を備えない場合、前記第１の偏心量における前記移動方向の偏心量を補正するように、前記水平移動部によって前記保持部を移動させることと、
    前記回転部によって前記保持部を回転させながら、前記第２の撮像部によって前記接合領域と前記未接合領域との境界を周方向に撮像させることと、
    前記第２の撮像部で撮像された画像から、周方向の前記第２の偏心量を算出することと、を実行する、請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記第２の検出部は、前記接合領域と前記未接合領域との境界を撮像する第２の撮像部であり、
    前記制御部は、
    前記第１の偏心量が、前記水平移動部による前記保持部の移動方向と直交する直交方向の偏心量を備える場合、前記第１の偏心量における前記移動方向の偏心量を補正するように、前記水平移動部によって前記保持部を移動させることと、
    前記第１の偏心量における前記直交方向の偏心量を補正するように、前記保持部を前記回転部によって回転させると共に前記水平移動部によって水平方向に移動させながら、前記第２の撮像部によって前記接合領域と前記未接合領域との境界を周方向に撮像させることと、
    前記第２の撮像部で撮像された画像から、周方向の前記第２の偏心量を算出することと、を実行する、請求項２に記載の基板処理装置。
  5. 前記制御部は、前記第２の偏心量に基づいて、前記接合領域の中心と前記周縁部の中心が一致するように、前記保持部を前記回転部によって前記保持部を回転させると共に前記水平移動部によって水平方向に移動させながら、前記周縁除去部によって前記周縁部を除去することを実行する、請求項２～４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記周縁除去部は、前記保持部に保持された前記重合基板に対し、前記周縁部と中央部との境界に沿って前記第１の基板の内部に周縁改質層を形成する、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 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分割改質部を有し、
    前記制御部は、前記第２の偏心量に基づいて、前記分割改質層の径方向の長さを補正する、請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記第２の検出部は、前記周縁改質層を撮像する第２の撮像部であり、
    前記制御部は、前記周縁除去部によって前記周縁改質層を形成させながら、前記第２の撮像部によって当該周縁改質層を撮像させることを実行する、請求項６又は７に記載の基板処理装置。
  9. 前記第２の検出部を水平方向に移動させる検出部移動機構を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 前記第１の検出部は、前記第１の基板の外側端部を撮像する第１の撮像部であり、
    前記第２の検出部は、前記接合領域と前記未接合領域との境界を撮像する第２の撮像部であり、
    前記第２の撮像部の撮像倍率は、前記第１の撮像部の撮像倍率より高い、請求項１～９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  11. 前記第１の検出部は、可視光を照射し、前記重合基板からの反射光を受光する第１の撮像部であり、
    前記第２の検出部は、赤外光を照射し、前記重合基板からの反射光を受光する第２の撮像部である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  12. 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を保持部で保持することと、
    前記第１の基板の外側端部を検出することと、
    前記第１の基板の外側端部の検出結果から、前記保持部の中心と前記第１の基板の中心との第１の偏心量を算出することと、
    前記第１の基板と第２の基板が接合された接合領域と、当該接合領域の外側の未接合領域との境界を検出することと、
    前記接合領域と前記未接合領域との境界の検出結果から、前記保持部の中心と前記接合領域の中心との第２の偏心量を算出することと、
    前記保持部に保持された前記重合基板に対し、周縁除去部によって、前記第１の基板における除去対象の周縁部を除去するに際し、前記第２の偏心量に基づいて、前記接合領域の中心と前記周縁部の中心が一致するように、前記周縁除去部に対する前記保持部の位置を決定することと、を有する、基板処理方法。
  13. 回転部によって前記保持部を回転させながら、第１の撮像部によって前記第１の基板の外側端部を周方向に撮像することと、
    前記第１の撮像部で撮像された画像から、周方向の前記第１の偏心量を算出することと、を有する、請求項１２に記載の基板処理方法。
  14. 前記重合基板を搬入出する搬入出位置と、前記周縁除去部によって前記周縁部を除去形成する除去位置との間で、水平移動部によって前記保持部は水平方向に移動し、
    前記第１の偏心量が、前記水平移動部による前記保持部の移動方向と直交する直交方向の偏心量を備えない場合、前記第１の偏心量における前記移動方向の偏心量を補正するように、前記水平移動部によって前記保持部を移動させることと、
    回転部によって前記保持部を回転させながら、第２の撮像部によって前記接合領域と前記未接合領域との境界を周方向に撮像することと、
    前記第２の撮像部で撮像された画像から、周方向の前記第２の偏心量を算出することと、を有する、請求項１２又は１３に記載の基板処理方法。
  15. 前記重合基板を搬入出する搬入出位置と、前記周縁除去部によって前記周縁部を除去する除去位置との間で、水平移動部によって前記保持部は水平方向に移動し、
    前記第１の偏心量が、前記水平移動部による前記保持部の移動方向と直交する直交方向の偏心量を備える場合、前記第１の偏心量における前記移動方向の偏心量を補正するように、前記水平移動部によって前記保持部を移動させることと、
    前記第１の偏心量における前記直交方向の偏心量を補正するように、前記保持部を回転部によって回転させると共に前記水平移動部によって水平方向に移動させながら、第２の撮像部によって前記接合領域と前記未接合領域との境界を周方向に撮像することと、
    前記第２の撮像部で撮像された画像から、周方向の前記第２の偏心量を算出することと、を有する、請求項１２又は１３に記載の基板処理方法。
  16. 前記重合基板を搬入出する搬入出位置と、前記周縁除去部によって前記周縁部を除去する除去位置との間で、水平移動部によって前記保持部は水平方向に移動し、
    前記第２の偏心量に基づいて、前記接合領域の中心と前記周縁部の中心が一致するように、前記保持部を回転部によって前記保持部を回転させると共に前記水平移動部によって水平方向に移動させながら、前記周縁除去部によって前記周縁部を除去することを実行する、請求項１２～１５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  17. 前記前記周縁除去部は、前記保持部に保持された前記重合基板に対し、前記周縁部と中央部との境界に沿って前記第１の基板の内部に周縁改質層を形成する、請求項１２～１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  18. 分割改質部によって、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し、
    前記第２の偏心量に基づいて、前記分割改質層の径方向の長さを補正する、請求項１７に記載の基板処理方法。
  19. 前記周縁除去部によって前記周縁改質層を形成させながら、当該周縁改質層を撮像する、請求項１７又は１８に記載の基板処理方法。
  20. 前記第１の基板の外側端部の検出は、第１の撮像部で当該外側端部を撮像することにより行われ、
    前記接合領域と前記未接合領域との境界の検出は、第２の撮像部で当該境界を撮像することにより行われ、
    前記第２の撮像部の撮像倍率は、前記第１の撮像部の撮像倍率より高い、請求項１２～１９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
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