WO2023176519A1 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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WO2023176519A1
WO2023176519A1 PCT/JP2023/008109 JP2023008109W WO2023176519A1 WO 2023176519 A1 WO2023176519 A1 WO 2023176519A1 JP 2023008109 W JP2023008109 W JP 2023008109W WO 2023176519 A1 WO2023176519 A1 WO 2023176519A1
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WO
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substrate
wafer
laser beam
laser
irradiation
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PCT/JP2023/008109
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陽平 山下
陽平 山脇
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東京エレクトロン株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/142—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/57—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece the laser beam entering a face of the workpiece from which it is transmitted through the workpiece material to work on a different workpiece face, e.g. for effecting removal, fusion splicing, modifying or reforming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Definitions

  • the present disclosure relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.
  • Patent Document 1 discloses a substrate processing method in which a laser absorption layer of a polymerized substrate is irradiated with laser light in a pulsed manner.
  • a laser beam is irradiated from the outer periphery of the laser absorption layer toward the center.
  • the technology according to the present disclosure suppresses damage to the substrate support surface caused by the laser light when the substrate on the substrate support surface is irradiated with laser light and processed.
  • One aspect of the present disclosure is a substrate processing apparatus that processes a substrate, including a substrate holding part having a holding surface for the substrate, and a rotation for rotating the substrate on the holding surface about a rotation axis of the substrate holding part. and a laser irradiation section that irradiates the substrate on the holding surface with laser light, and the holding surface of the substrate holding section has a smaller diameter than the substrate.
  • FIG. 2 is a side view schematically showing the configuration of a polymerized wafer to be processed.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of a wafer processing system.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing the configuration of a wafer processing apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of a wafer processing apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of a polymerized wafer held by suction on a chuck. It is a side view which shows the other example of a structure of the chuck
  • FIG. 7 is a side view showing another example of the configuration of the wafer fall prevention pin.
  • FIG. 7 is a side view showing another example of the configuration of the wafer fall prevention pin.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing how a laser absorption layer is irradiated with laser light.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing how the first wafer is peeled off from the laser absorption layer.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a conventional method of determining a laser beam irradiation position.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of determining a laser beam irradiation position according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of determining a laser beam irradiation position according to an embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing another example of irradiation of laser light onto a laser absorption layer.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of a wafer processing apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 2 is a front view schematically showing the configuration of a wafer processing apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing how laser light is reflected by a beam damper. It is an explanatory view showing the state of exhaust by a dust collection part.
  • a device layer formed on the surface of a first wafer is transferred to a second wafer. is being carried out.
  • This device layer transfer is performed using, for example, laser lift-off. That is, the laser absorption layer formed between the first wafer and the device layer is irradiated with laser light, the first wafer and the laser absorption layer are separated, and the device layer is transferred to the second wafer. do.
  • the overlapping wafer held on the substrate holder is rotated, and the laser beam is irradiated in a pulsed manner while moving the laser beam relative to the overlapping wafer in the radial direction.
  • the laser beam irradiation position is set at the outer edge of the polymerized wafer, when the laser beam is irradiated while rotating the polymerized wafer, the laser beam will be radially outward from the outer edge of the polymerized wafer in the circumferential direction. There is a risk of being irradiated.
  • the laser beam will be irradiated onto the substrate holding surface of the substrate holder, which may damage the substrate holding surface. be. If the substrate holding surface is damaged in this way, there is a risk of damaging the stacked wafer that will be held next by the substrate holder, or affecting the holding of the stacked wafer by the substrate holder, or A change in the height position of the top surface of the overlapping wafer on the part may cause processing defects.
  • the technology according to the present disclosure was made in view of the above circumstances, and suppresses damage to the substrate support surface caused by the laser light when the substrate on the substrate support surface is irradiated with laser light and processed. do.
  • a wafer processing system including a wafer processing apparatus as a substrate processing apparatus and a wafer processing method as a substrate processing method according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Note that in this specification and the drawings, elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals and redundant explanation will be omitted.
  • a wafer processing system 1 In a wafer processing system 1 according to the present embodiment, which will be described later, as shown in FIG. 1, processing is performed on a superposed wafer T as a substrate in which a first wafer W and a second wafer S are bonded.
  • the first wafer W the surface to be bonded to the second wafer S will be referred to as the front surface Wa
  • the surface opposite to the front surface Wa will be referred to as the back surface Wb.
  • the front surface Sa the surface to be bonded to the first wafer W
  • the back surface Sb the surface opposite to the front surface Sa
  • the first wafer W is, for example, a semiconductor wafer such as a silicon substrate.
  • the first wafer W has a substantially disk shape.
  • a laser absorption layer P On the surface Wa of the first wafer W, a laser absorption layer P, a device layer Dw, and a surface film Fw are laminated in this order from the surface Wa side.
  • the laser absorption layer P absorbs laser light irradiated from the laser irradiation section 110 as described later.
  • an oxide film SiO 2 film
  • the device layer Dw includes multiple devices.
  • the surface film Fw examples include an oxide film (THOX film, SiO 2 film, TEOS film), SiC film, SiCN film, adhesive, and the like.
  • the position of the laser absorption layer P is not limited to the above embodiment, and may be formed between the device layer Dw and the surface film Fw, for example. Furthermore, the device layer Dw and the surface film Fw may not be formed on the surface Wa. In this case, the laser absorption layer P is formed on the second wafer S side, and a device layer Ds on the second wafer S side, which will be described later, is transferred to the first wafer W side.
  • the second wafer S is, for example, a semiconductor wafer such as a silicon substrate.
  • the second wafer S has a substantially disk shape.
  • a device layer Ds and a surface film Fs are laminated in this order from the surface Sa side.
  • the device layer Ds and the surface film Fs are similar to the device layer Dw and the surface film Fw of the first wafer W, respectively.
  • the surface film Fw of the first wafer W and the surface film Fs of the second wafer S are bonded. Note that the device layer Ds and the surface film Fs may not be formed on the surface Sa.
  • the wafer processing system 1 has a configuration in which a loading/unloading block 10, a transport block 20, and a processing block 30 are integrally connected.
  • the loading/unloading block 10 and the processing block 30 are provided around the transport block 20.
  • the carry-in/out block 10 is arranged on the Y-axis negative direction side of the conveyance block 20.
  • a wafer processing device 31, which will be described later, of the processing block 30 is arranged on the negative side of the X-axis of the transport block 20, and a cleaning device 32, which will be described later, and a reversing device 33, which will be described later, are arranged on the positive side of the X-axis of the transport block 20. .
  • cassettes Ct, Cw, and Cs each capable of accommodating a plurality of stacked wafers T, a plurality of first wafers W, and a plurality of second wafers S are carried in and out of the carry-in/out block 10, respectively.
  • the loading/unloading block 10 is provided with a cassette mounting table 11 .
  • a plurality of cassettes for example, three cassettes Ct, Cw, and Cs, can be placed on the cassette mounting table 11 in a line in the X-axis direction. Note that the number of cassettes Ct, Cw, and Cs placed on the cassette mounting table 11 is not limited to this embodiment, and can be arbitrarily determined.
  • the transport block 20 is provided with a wafer transport device 22 configured to be movable on a transport path 21 extending in the X-axis direction.
  • the wafer transport device 22 has, for example, two transport arms 23, 23 that hold and transport the stacked wafer T, the first wafer W, or the second wafer S.
  • Each transport arm 23 is configured to be movable in the horizontal direction, vertical direction, around the horizontal axis, and around the vertical axis. Note that the configuration of the transport arm 23 is not limited to this embodiment, and may have any configuration.
  • the wafer transfer device 22 transfers the superposed wafer T, the first wafer, and the like to the cassettes Ct, Cw, and Cs of the cassette mounting table 11, a wafer processing device 31 (described later), a cleaning device 32 (described later), and a reversing device 33 (described later). W and is configured to be able to transport the second wafer S.
  • the processing block 30 has a wafer processing device 31, a cleaning device 32, and a reversing device 33.
  • the cleaning device 32 and the reversing device 33 are stacked and arranged on the X-axis positive direction side of the transport block 20.
  • the wafer processing device 31 irradiates the laser absorption layer P of the first wafer W with a laser beam to reduce the bonding strength at the interface between the first wafer W and the laser absorption layer P, and then processes the first wafer with the interface as a base point.
  • the first wafer W is separated from the second wafer S. Note that the configuration of the wafer processing apparatus 31 will be described later.
  • the cleaning device 32 cleans the surface of the laser absorption layer P formed on the surface Sa side of the second wafer S separated by peeling in the wafer processing device 31. For example, a brush is brought into contact with the surface of the laser absorption layer P to scrub the surface. Note that a pressurized cleaning liquid may be used to clean the surface. Further, the cleaning device 32 may be configured to clean the front surface Sa of the second wafer S as well as the back surface Sb.
  • the reversing device 33 reverses the front and back surfaces of the first wafer W separated from the second wafer S by the wafer processing device 31. Note that the configuration of the reversing device 33 is not particularly limited.
  • the above wafer processing system 1 is provided with a control device 40 as a control section.
  • the control device 40 is, for example, a computer, and has a program storage section (not shown).
  • the program storage unit stores a program for controlling the processing of the stacked wafers T in the wafer processing system 1.
  • the program storage unit also stores programs for controlling the operations of drive systems such as the various processing devices and transport devices described above to realize wafer processing in the wafer processing system 1, which will be described later.
  • the above program may be one that has been recorded on a computer-readable storage medium H, and may have been installed in the control device 40 from the storage medium H. Further, the storage medium H may be temporary or non-temporary.
  • the first wafer W is separated from the second wafer S in the wafer processing apparatus 31 as described above, but the wafer processing system 1 also separates the first wafer W from the second wafer S.
  • a peeling device (not shown) for peeling one wafer W may be independently arranged.
  • the wafer processing apparatus 31 has a chuck 100 that holds the stacked wafer T on its upper surface.
  • the chuck 100 has a substrate holding part 100a and a light shielding part 100b.
  • the height of the top surface of the light shielding part 100b is configured to be lower than the height of the top surface of the substrate holding part 100a, that is, the chuck 100 has an upper convex shape when viewed in cross section.
  • the substrate holding section 100a has a substrate holding surface on its upper surface.
  • the substrate holding section 100a has a substrate holding surface that is at least smaller in diameter than the stacked wafer T held by the substrate holding section 100a, and preferably has a size that takes into consideration the transportation accuracy of the stacked wafer T. More specifically, the substrate holder 100a is configured to be able to hold the stacked wafer T over its entire surface even if the stacked wafer T is placed eccentrically due to factors such as transportation accuracy.
  • the substrate holding section 100a holds a part of the radially inner side of the back surface Sb of the second wafer S by suction.
  • the outer peripheral end portion of the overlapping wafer T is in a floating state above the light shielding part 100b.
  • the substrate holding unit 100a is, for example, an electrostatic chuck (ESC) or a vacuum chuck.
  • the light shielding part 100b is arranged so as to surround the substrate holding part 100a in a plan view.
  • the light shielding part 100b is made of a material such as ceramics or metal material that does not have transparency to the laser light irradiated from the laser irradiation part 110, which will be described later. It receives the laser light passing through the radially outer side of the wafer T, and suppresses the laser light L from reaching below the chuck 100.
  • the chuck 100 is provided with a plurality of wafers, for example, three wafers, so as to surround the substrate holding part 100a along the radial direction, more specifically, to surround the periphery of the stacked wafers T on the substrate holding part 100a.
  • a fall prevention pin 101 is provided.
  • the wafer fall prevention pin 101 prevents the first wafer W from being chucked after the laser absorption layer P is irradiated with the laser beam L, as will be described later, due to, for example, centrifugal force accompanying the rotation of the chuck 100 or inertia force accompanying the movement. 100 to prevent falling from above.
  • the wafer fall prevention pin 101 is fixed to the lower surface side of the light shielding part 100b, is configured to be rotatable together with the chuck 100 by a rotation mechanism 104 (described later), and is integrally rotated with the chuck 100 in the Y-axis direction by a movement mechanism 105. It is configured to be movable.
  • the chuck 100 is supported by a slider table 103 as a stage via an air bearing 102.
  • a rotation mechanism 104 is provided on the lower surface side of the slider table 103.
  • the rotation mechanism 104 has a built-in motor as a drive source, for example.
  • the chuck 100 is configured to be rotatable around the ⁇ axis (vertical axis) by a rotation mechanism 104 via an air bearing 102 .
  • the slider table 103 is configured to be movable along a rail 107 provided on a base 106 and extending in the Y-axis direction by a moving mechanism 105 provided on the lower surface side thereof.
  • the driving source for the moving mechanism 105 is not particularly limited, but a linear motor may be used, for example.
  • a laser irradiation unit 110 is provided above the chuck 100.
  • the laser irradiation unit 110 includes a laser head 111, an optical system 112, and a lens 113.
  • the laser head 111 has a laser oscillator (not shown) that oscillates laser light L (see FIG. 11) in a pulsed manner.
  • This laser light L is a so-called pulsed laser.
  • the laser beam L is a CO 2 laser beam, and the wavelength of the CO 2 laser beam is, for example, 8.9 ⁇ m to 11 ⁇ m.
  • the laser head 111 may include equipment other than the laser oscillator, such as an amplifier.
  • the optical system 112 includes an optical element (not shown) that controls the intensity and position of the laser beam L, and an attenuator (not shown) that attenuates the laser beam L and adjusts the output. Further, the optical system 112 can control branching of the laser beam L.
  • the lens 113 irradiates the polymerized wafer T held by the chuck 100 with the laser beam L.
  • the laser light L emitted from the laser irradiation section 110 passes through the first wafer W and is irradiated onto the laser absorption layer P.
  • the lens 113 may be configured to be movable up and down by a lifting mechanism (not shown).
  • the imaging mechanism 120 includes, for example, one or more cameras 121 selected from a macro camera, a micro camera, etc., and a calculation unit 122. Note that the imaging mechanism 120 may be configured to be movable in the Y-axis direction and the Z-axis direction by a lifting mechanism (not shown) or a moving mechanism (not shown).
  • the camera 121 images the outer end of the stacked wafer T held by the chuck 100.
  • the camera 121 includes, for example, a coaxial lens, emits infrared light (IR), and receives reflected light from an object.
  • the calculation unit 122 detects the position of the stacked wafer T on the chuck 100 from the image data captured by the camera 121, and calculates the eccentricity between the rotation center of the chuck 100 and the center of the stacked wafer T (with respect to the horizontal direction) based on this information. The amount of deviation (see FIG. 5) is calculated. Note that although the calculation unit 122 may be provided independently in the imaging mechanism 120 in this way, it may also be included in the control device 40 described above. The imaging result by the camera 121 and the position and eccentricity of the overlapping wafer T calculated by the calculation unit 122 may be output to the control device 40.
  • the chuck 100 and the stacked wafer T are shown on a different scale from the actual scale. Furthermore, in the drawings used in other explanations, the chuck 100 and the stacked wafer T may be shown on a scale different from the actual scale.
  • the positional relationship between the position of the camera 121 of the imaging mechanism 120 and the lens 113 of the laser irradiation unit 110, and the positional relationship between the position of the camera 121 of the imaging mechanism 120 and the rotation center of the chuck 100 are stored in the control device 40 in advance. ing.
  • a transport pad 130 is further provided above the chuck 100.
  • the transport pad 130 is configured to be able to be raised and lowered by a lifting mechanism (not shown).
  • the transfer pad 130 has a suction surface for suctioning and holding the first wafer W. Then, the transfer pad 130 transfers the first wafer W between the chuck 100 and the transfer arm 23. Specifically, after the chuck 100 is moved below the transfer pad 130 (the transfer position with the transfer arm 23), the transfer pad 130 suction-holds the back surface Wb of the first wafer W, and transfers the second wafer S Peel it off. Subsequently, the peeled first wafer W is transferred from the transfer pad 130 to the transfer arm 23 and taken out from the wafer processing apparatus 31.
  • the configuration of the wafer processing apparatus 31 is not limited to this.
  • the substrate holding part 100a and the light shielding part 100b that constitute the chuck 100 are integrated is shown as an example, but the substrate holding part 100a and the light shielding part 100b are separate bodies. may be configured.
  • a substantially disk-shaped substrate holding section 200a having a diameter smaller than at least the superposed wafer T and a substantially disk-shaped light shielding section 200b having a larger diameter than the superposed wafer T are laminated.
  • the chuck 200 may be configured by arranging the parts as shown in FIG.
  • 300b may constitute the chuck 300.
  • the chuck 400 is constituted only by a substantially disk-shaped substrate holder having a diameter smaller than at least the stacked wafer T, and a cover member 401 as a light shielding part is provided with a light shielding surface below the substrate holding surface of the chuck 400. may be placed.
  • the cover member 401 may be arranged to surround the chuck 400, as shown in FIG. Note that the cover member 401 does not need to be arranged so as to surround the entire circumference of the chuck 400 as shown in FIG. It is sufficient that the chuck 400 is disposed directly under the lens 113 and at least in a part of the periphery of the chuck 400 when it comes off.
  • the wafer drop prevention pin 101 is shown as being fixed to the lower surface side of the light shielding part 100b, but the method of fixing the wafer drop prevention pin 101 is not limited to this.
  • the wafer fall prevention pin 201 may be arranged so as to protrude upward from the upper surface side of the light shielding part 100b.
  • the wafer fall prevention pin 201 may be arranged so as to protrude from the upper surface of the light shielding parts 200b and 300b shown in FIGS. 6 and 7 or the cover member 401 shown in FIG. good.
  • a wafer fall prevention pin 301 may be arranged to protrude upward from the upper surface side of the slider table 103 instead of the light shielding part 100b.
  • the wafer fall prevention pin 301 is configured to be movable in the Y-axis direction together with the slider table 103 by the moving mechanism 105.
  • the first wafer W is separated from the second wafer S using the transfer pad 130 of the wafer processing apparatus 31, but as described above, the wafer processing system 1 performs separation.
  • a peeling device may be used to peel the first wafer W instead of the transfer pad 130.
  • the transfer pad 130 transfers the stacked wafer T to the transfer arm 23 without separating the first wafer W from the second wafer S.
  • the first wafer W and the second wafer S are bonded in a bonding device (not shown) outside the wafer processing system 1 to form a superposed wafer T in advance.
  • a cassette Ct containing a plurality of stacked wafers T is placed on the cassette mounting table 11 of the loading/unloading block 10.
  • the stacked wafer T in the cassette Ct is taken out by the wafer transport device 22 and transported to the wafer processing device 31.
  • the stacked wafer T is transferred from the transfer arm 23 to the chuck 100, and is held by the chuck 100 by suction.
  • the moving mechanism 105 moves the chuck 100 to the processing position.
  • This processing position is a position where the laser beam can be irradiated from the laser irradiation section 110 to the polymerized wafer T (laser absorption layer P).
  • a laser beam L (CO 2 laser beam) is irradiated from the laser irradiation unit 110 to the laser absorption layer P, more specifically, to the interface between the laser absorption layer P and the first wafer W in a pulsed manner. do.
  • the laser light L is irradiated from the back surface Wb side of the first wafer W, passes through the first wafer W, and is absorbed in the laser absorption layer P. This laser light L reduces the bonding strength at the interface between the laser absorption layer P and the first wafer W.
  • the bonding strength is reduced refers to a state in which the bonding strength is reduced at least compared to before irradiation with the laser beam L
  • the term “bonding strength is reduced” refers to a state in which the bonding strength is reduced at least compared to before irradiation with the laser beam L. This includes peeling off the layer P and the first wafer W.
  • the moving mechanism 105 moves the chuck 100 to the delivery position. Then, as shown in FIG. 12(a), the back surface Wb of the first wafer W is sucked and held by the transport pad 130. Thereafter, as shown in FIG. 12(b), while the transport pad 130 is holding the first wafer W by suction, the transport pad 130 is raised to separate the first wafer W from the laser absorption layer P. At this time, since the bonding strength at the interface between the laser absorption layer P and the first wafer W is reduced by the irradiation with the laser beam L as described above, the bonding strength between the laser absorption layer P and the first wafer W is reduced without applying a large load. The wafer W can be separated.
  • the peeled first wafer W is transferred from the transfer pad 130 to the transfer arm 23 of the wafer transfer device 22 and transferred to the cassette Cw of the cassette mounting table 11.
  • the first wafer W carried out from the wafer processing device 31 may be transferred to the cleaning device 32 before being transferred to the cassette Cw, and the surface Wa, which is the peeling surface, may be cleaned.
  • the first wafer W carried out from the wafer processing device 31 is turned over in the reversing device 33 so that the surface Wa, which is the peeling surface, faces upward, and then transported to the cleaning device 32. may be done.
  • the second wafer S held by the chuck 100 is transferred to the transfer arm 23 and transferred to the cleaning device 32.
  • the surface of the laser absorption layer P which is the peeled surface, is scrubbed and cleaned.
  • the back surface Sb of the second wafer S may be cleaned together with the front surface of the laser absorption layer P. Further, cleaning sections for cleaning the front surface of the laser absorption layer P and the back surface Sb of the second wafer S may be provided separately.
  • the second wafer S that has undergone all the processes is transported to the cassette Cs of the cassette mounting table 11 by the wafer transport device 22. In this way, a series of wafer processing in the wafer processing system 1 is completed.
  • the irradiation position of the laser beam L is moved from the outside in the radial direction to the inside, and the overlapping wafer T is rotated.
  • Laser light L is irradiated in a pulsed manner.
  • the irradiation position of the laser beam L will be from the outside in the radial direction.
  • the central region R1 of the chuck 100 on which the laser beam L is scanned is set in advance as a circular region having a desired diameter based on the rotation center of the chuck 100 prior to wafer processing in the wafer processing apparatus 31.
  • the radial length of the central region R1 is, for example, the radial position where the relative rotational speed of the chuck 100 with respect to the lens 113 of the laser irradiation unit 110 reaches its upper limit, in other words, it is the limit position where the laser beams L do not overlap.
  • the diameter length of the central region R1 is, for example, about 10 mm.
  • an outer circumferential region R2 in which the chuck 100 is rotated when irradiated with the laser beam L is set to a region radially outer than the central region R1.
  • the outer end of the stacked wafer T on the chuck 100 that has been moved to the processing position is imaged using the imaging mechanism 120. Specifically, while rotating the chuck 100, an image of the outer end of the stacked wafer T (first wafer W) in 360 degrees in the circumferential direction is captured by the camera 121.
  • the amount of eccentricity between the rotation center of the chuck 100 and the center of the stacked wafer T is calculated based on the imaging results obtained by the camera 121. Specifically, the position of the outer end of the stacked wafer T (first wafer W) in 360 degrees in the circumferential direction is detected from the image captured by the camera 121, and the center position of the stacked wafer T is calculated based on this. . Further, as described above, the positional relationship between the camera 121 and the chuck 100 is stored in the control device 40 in advance. Therefore, by comparing the positional relationship between the camera 121 and the chuck 100 and the calculated center position of the stacked wafer T, the amount of eccentricity between the rotation center of the chuck 100 and the center of the stacked wafer T can be calculated.
  • the stacked wafer T to be processed may be carried out from the wafer processing apparatus 31.
  • the operator may be notified of the termination of the process by, for example, issuing an alarm.
  • the stacked wafer T on the chuck 100 may be held by the transfer pad 130, and the stacked wafer T may be placed on the chuck 100 again.
  • the threshold value that serves as a reference for stopping wafer processing may be set, for example, to a value at which the substrate holding surface is exposed when the chuck 100 holds the stacked wafer T.
  • the positions of the central region R1 and outer circumferential region R2 of the chuck 100 are acquired, and the central region R1 and outer circumferential region R2 are set with respect to the stacked wafer T that is the irradiation target of the laser beam L. More specifically, in the plane of the stacked wafer T held by the chuck 100, regions corresponding to each of the above-described central region R1 and outer peripheral region R2 (each of these central region R1 and outer peripheral region R2 in plan view) (overlapping area).
  • the positions of the central region R1 and the outer circumferential region R2 of the chuck 100 may be set based on the rotation center of the chuck 100 as described above, and may be obtained from the positions outputted to the control device 40 in advance.
  • the irradiation position of the laser beam L on the polymerized wafer T (more specifically, the laser absorption layer P) is set.
  • the irradiation position of the laser beam L on the stacked wafer T is set for each region corresponding to the central region R1 and the outer peripheral region R2 of the chuck 100 set on the stacked wafer T. That is, a region where the laser beam L is irradiated onto the stacked wafer T while rotating the chuck 100, and a region where the laser beam L is irradiated onto the stacked wafer T while the rotation of the chuck 100 is stopped and the lens 113 is scanned. Set the irradiation position separately.
  • the region on the radial outer side of the outer circumferential region R2 including the irradiation start position of the laser light L is referred to as the "edge side region R2e", and the irradiation end position of the laser light L is referred to as the "edge side region R2e”.
  • the radially inner region of the outer circumferential region R2 including the center region R2c may be referred to as a "center side region R2c.”
  • the vicinity of the outer peripheral end of the overlapping wafer T is arranged in the edge side region R2e.
  • the center side region R2c the vicinity of the center of the stacked wafer T is arranged.
  • the irradiation position of the laser beam L to the area corresponding to the outer peripheral area R2 is determined based on the outer end position of the superposed wafer T, the beam diameter of the laser beam L and the index amount (the distance of the laser beam L) Due to various factors such as the irradiation interval), as shown in FIG. 14(a), there is a possibility that the portion where the bonding strength is reduced due to the irradiation with the laser beam L extends to the central region R1.
  • the bonding strength is reduced in a part of the central region R1 by irradiating the laser beam L with the purpose of reducing the bonding strength in the region corresponding to the outer peripheral region R2, then the central region R1 When the laser beam L is irradiated to the corresponding area, as shown in FIG. There is a risk of damaging the device layer Dw.
  • the irradiation position of the laser beam L on the stacked wafer T is determined with reference to the rotation center position of the chuck 100 in a region corresponding to the outer peripheral region R2.
  • the irradiation position of the laser beam L to the area corresponding to the center side area R2c of the outer peripheral area R2 is the same as the size of the central area R1 set with the rotation center of the chuck 100 as a reference. , is set in consideration of the beam diameter of the laser beam L to be irradiated. More specifically, as shown in FIG. 15(a), the radial position is the sum of the radius (r1) of the central region R1 and the beam radius (r2) of the laser beam L, with the rotation center of the chuck 100 as a reference.
  • This is set as the irradiation position of the laser beam L, so that the portions where the bonding strength is reduced due to the irradiation of the laser beam L are arranged in the circumferential direction along the boundary between the central region R1 and the outer peripheral region R2 in the center side region R2c. Ru.
  • the irradiation position of the laser beam L to the area corresponding to the edge side area R2e of the outer peripheral area R2 is determined from the irradiation position of the laser beam L on the innermost side of the center side area R2c determined in this way (FIG. 15( It is set based on P1) in b).
  • the center side region R2c is calculated from "beam diameter (r) of laser light L" x "natural number (N) that is the number of irradiations of laser light L in the radial direction".
  • the distance in the radial direction of the stacked wafer T is calculated from , and this distance is the irradiation position of the laser beam L from the outer end of the stacked wafer T detected from the imaging result by the camera 121 to the innermost circumferential side of the center side region R2c.
  • the position closest to the distance (r3) to (P1 in FIG. 15(b)) (PN in FIG. 15(b)) is set as the irradiation start position of the laser beam L in the edge side region R2e.
  • the amount of eccentricity between the rotation center of the chuck 100 and the center of the stacked wafer T, which is calculated from the imaging result by the camera 121, is taken into consideration. That is, in consideration of the calculated eccentricity, as shown in FIG. 16, the superimposed wafer T farthest from the rotation center position of the chuck 100, which is the reference for the irradiation position of the laser beam L to the area corresponding to the outer peripheral area R2, is The outer end position of is determined as the irradiation start position of the laser beam L in the edge side region R2e.
  • the rotation mechanism 104 rotates the chuck 100 (polymerized wafer T), and the moving mechanism 105 rotates the chuck 100 (polymerized wafer T). ) in the Y-axis direction alternately and repeatedly. Then, as shown in FIG.
  • the laser beam L is irradiated in the outer circumferential region R2 from the outside in the radial direction toward the inside, concentrically with the chuck 100.
  • the bonding strength at the interface between the laser absorption layer P and the first wafer W is thereby reduced.
  • the laser beam L may be branched by the optical system 112 described above, and multiple points on the laser absorption layer P may be irradiated with the laser beam L at the same time.
  • the substrate holder 100a of the chuck 100 has a diameter smaller than at least the stacked wafer T held by the substrate holder 100a, as described above, and preferably takes into account the transfer accuracy of the stacked wafer T. It consists of the same size. Therefore, as described above, even if the outer end position of the stacked wafer T changes with the rotation of the chuck 100 and the stacked wafer T is not placed directly under the irradiation of the laser beam L by the laser irradiation unit 110, The substrate holder 100a that substantially holds the superposed wafer T is not irradiated with the laser beam L, and thus damage to the substrate holder 100a can be appropriately suppressed.
  • a light shielding section 100b is exposed directly under the irradiation of the laser beam L by the laser irradiation section 110 instead of the substrate holding section 100a.
  • the light shielding part 100b is irradiated with the laser beam L, and as a result, the members placed below the chuck 100 are not damaged, or , generation of particles caused by irradiation with the laser beam L can be suppressed.
  • the height of the top surface of the light shielding part 110b is configured to be lower than at least the height of the top surface of the substrate holding part 100a.
  • the light shielding part 110b can be used to protect the superposed wafer T on the substrate holding part 110a. This will prevent interference with the
  • the light shielding part 100b is arranged around the substrate holding part 100a in this way, even if the polymerized wafer T is not placed directly under the irradiation, the laser light L is prevented from passing below the chuck 100. be done. However, even when the light shielding part 100b is arranged in this way, the laser light L is irradiated only when the polymerized wafer T is placed directly under the irradiation of the laser light L, and the light shielding section 100b is not directly irradiated with the laser light L. Irradiation of the laser beam L may be stopped when the portion 100b is exposed.
  • so-called on/off control may be performed depending on whether the polymerized wafer T is placed directly under the irradiation of the laser beam L or whether the light shielding portion 100b is exposed.
  • On/off control regarding the irradiation of the laser beam L is controlled by, for example, the control device 40.
  • the polymerized wafer T exists directly under the irradiation of the laser beam L, that is, whether the light shielding part 100b is exposed directly under the irradiation of the laser beam L.
  • the determination may be made based on the imaging result by the imaging mechanism 120 described above.
  • the above-described on/off control of the irradiation of the laser beam L is performed not only when the light shielding part 100b is exposed directly under the irradiation of the laser beam L, but also when there is no light shielding part 100b directly under the irradiation of the laser beam L, or as described above. This may also be performed when there is a possibility that the substrate holding surface will be exposed directly under the irradiation of the laser beam L due to the eccentricity exceeding the threshold value.
  • the moving mechanism 105 moves the chuck 100 (polymerized wafer T) in the Y-axis direction. (See FIG. 13).
  • the method of irradiating the laser beam L to the region corresponding to the central region R1 is not limited to the example shown in FIG. 13.
  • the rotation of the chuck 100 is stopped.
  • the irradiation position of the laser beam L is set in a circular shape that gradually becomes smaller from the outer peripheral region toward the center in the central region R1, or in a spiral shape. It may also be moved in a shape.
  • the portion where the bonding strength decreases is suppressed from reaching the central region R1.
  • overlapping of the irradiation regions of laser light L as shown in FIG. 14 is appropriately suppressed.
  • the entire surface of the first wafer W can be appropriately peeled off from the laser absorption layer P, and damage to the device layer Dw can be suppressed.
  • the polymerized wafer T whose central region R1 and outer peripheral region R2 are irradiated with the laser beam L and whose bonding strength is reduced over the entire surface of the first wafer W and the laser absorption layer P, is then chucked by the moving mechanism 105 as described above. 100 is moved to the delivery position, and further, the first wafer W is separated from the laser absorption layer P by the transfer pad 130 as shown in FIG.
  • the polymerized wafer T whose bonding strength between the first wafer W and the laser absorption layer P has decreased due to the irradiation with the laser beam L is thus moved to the delivery position by the moving mechanism 105. If the bonding strength is reduced over the entire surface of the first wafer W and the laser absorption layer P, the first wafer W may fall from the second wafer S (laser absorption layer P) due to the inertia caused by this movement. There is a risk that this may occur. Similarly, even during irradiation with the laser beam L, there is a risk that the first wafer W may peel off from the laser absorption layer P and fall from above the second wafer S due to the centrifugal force accompanying the rotation of the chuck 100. There is.
  • a plurality of at least three wafers are arranged so as to surround the superposed wafer T held by the substrate holding part 100a.
  • a fall prevention pin 101 is provided. Therefore, in this embodiment, after the laser absorption layer P is irradiated with the laser beam L, the first wafer W is separated from the laser absorption layer P due to the inertial force or centrifugal force accompanying the movement and rotation of the chuck 100. Even if the first wafer W falls from above the second wafer S, this is suppressed.
  • the substrate holder 100a that substantially holds the stacked wafer T has a diameter smaller than at least the stacked wafer T held by the substrate holder 100a, and preferably It is constructed with a size that takes into consideration the transportation accuracy of the superposed wafer T.
  • the laser beam L can be irradiated onto the substrate holding surface of the substrate holding part 100a. is suppressed.
  • a light shielding part 100b made of a material that does not transmit the laser beam L is arranged so as to surround the substrate holding part 100a.
  • the reference position of the irradiation position of the laser beam L on the polymerized wafer T (laser absorption layer P) is set at the rotation center of the chuck 100, and the laser beam L
  • the irradiation position of the laser beam L on the edge side region R2e including the irradiation start position is determined to be the radial position where the eccentricity between the center of the stacked wafer T and the rotation center of the chuck 100 is the largest.
  • the entire surface of the laser absorption layer P can be appropriately irradiated with the laser beam L, that is, The entire surface of the first wafer W can be appropriately peeled off from the laser absorption layer P.
  • the irradiation position of the laser beam L on the center side region R2c including the end position of irradiation of the laser beam L on the region corresponding to the outer peripheral region R2 is based on the rotation center of the chuck 100. , is set at a radial position that is the sum of the radius (r1) of the central region R1 and the beam radius (r2) of the laser beam L. This suppresses the influence of the laser beam L irradiated onto the outer peripheral region R2 (range of reduction in bonding strength) from reaching the central region R1. Furthermore, when the central region R1 is irradiated with the laser beam L, this prevents the irradiation range of the laser beam L from overlapping the range in which the bonding strength decreases, thereby suppressing damage to the device layer Dw.
  • the irradiation positions of the laser beam L are arranged concentrically with respect to the outer peripheral region R2, but the irradiation position of the laser beam L is may be arranged spirally in the outer peripheral region R2 with respect to the rotation center of the chuck 100, as shown in FIG.
  • the chuck 100 overlapping wafer T
  • the rotating mechanism 104 the rotating mechanism 104
  • the chuck 100 is rotated by the moving mechanism 105. is moved in the negative Y axis direction.
  • the rotation and movement of the chuck 100 in the Y-axis direction can be seamlessly controlled, thereby improving the throughput related to the irradiation of the laser beam L.
  • the irradiation position of the laser beam L to the region corresponding to the outer peripheral region R2 may be arranged in a combination of a concentric arrangement and a spiral arrangement. Specifically, when the irradiation position of the laser beam L is arranged spirally over the entire surface of the outer peripheral region R2, the irradiation position of the laser light L in the center side region R2c is arranged around the entire surface of the outer peripheral region R2 along the boundary between the central region R1 and the outer peripheral region R2. In other words, there is a possibility that the set shape of the central region R1 may not be constant in the circular shape as shown in FIG. 13.
  • the irradiation position of the laser beam L is arranged concentrically at least in the innermost periphery of the center side region R2c adjacent to the boundary between the central region R1 and the outer peripheral region R2, and
  • the irradiation position of the laser beam L may be arranged in a spiral manner on the radially outer side than the inner circumference.
  • the irradiation positions of the laser beam L are combined in a concentric arrangement and a spiral arrangement in this way, the irradiation of the laser beam L to the region of the concentric arrangement and the irradiation of the laser light L to the region of the spiral arrangement are independent.
  • the process may be performed continuously or continuously.
  • the outer peripheral region R2 is sequentially irradiated with the laser light L from the outside in the radial direction toward the inside, but the outer peripheral region R2 The irradiation of the laser beam L may be performed from the inside in the radial direction to the outside.
  • the above-described edge side region R2e includes the irradiation end position of the laser beam L
  • the above-described center side region R2c includes the irradiation start position of the laser beam L.
  • a series of wafer processing in the wafer processing apparatus 31 can be performed by the same method as in the above embodiment.
  • a schematic configuration of a wafer processing apparatus 500 according to a second embodiment will be described. Note that in the wafer processing apparatus 500, substantially the same elements as those in the wafer processing apparatus 31 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Moreover, in FIG. 19, illustration of the imaging mechanism 120 and the conveyance pad 130 provided above the chuck is omitted to prevent the illustration from becoming complicated.
  • the wafer processing apparatus 500 has a chuck 510 that holds the stacked wafer T on its upper surface.
  • the chuck 510 has a substrate holding part 100a and a light shielding part 510b.
  • the light shielding part 510b is provided on the slider table 103 via, for example, a support member 513, and thereby is configured to be movable together with the chuck 510 in the Y-axis direction.
  • the light shielding section 510b includes a cover member 511 and a beam damper 512.
  • the cover member 511 is disposed below the lens 521 (described later) at least when the irradiation position of the laser beam L is removed from the chuck 510 during irradiation with the laser beam L from the laser irradiation unit 520 (described later).
  • the top surface height of the cover member 511 is set to be approximately the same as the top surface height of the substrate holder 100a, or lower than the top surface height of the substrate holder 100a.
  • the cover member 511 is made of a material that does not transmit the laser beam L from the laser irradiation section 520, such as ceramics or metal material. Further, the cover member 511 is formed with a through hole 511a that penetrates in the thickness direction.
  • the through hole 511a is arranged at a position that overlaps the outer peripheral end position of the stacked wafer T (first wafer W) held by the chuck 510 and is exposed from the stacked wafer T (first wafer W) in plan view. Therefore, when the laser irradiation position moves away from the overlapping wafer T (first wafer W), the through hole 511a is located directly under the irradiation of the laser beam L from the laser irradiation section 520.
  • the through hole 511a communicates with the internal space of the beam damper 512, that is, the laser light L from the laser irradiation section 520 passes through the through hole 511a of the cover member 511 and is irradiated into the inside of the beam damper 512.
  • the beam damper 512 has a substantially cylindrical box shape with an upper surface opened through a through hole 511a.
  • the inside of the beam damper 512 is irradiated with the laser light L from the laser irradiation section 520 as described above.
  • the beam damper 512 is made of a material that has beam resistance and absorbs the laser beam L or diffuses it in another direction, such as a metal material such as aluminum.
  • the bottom surface of the beam damper 512 has a substantially conical shape that projects upward, as shown in FIG. 20 as an example. It is desirable that the apex angle ⁇ of the conical shape is less than 90°. As a result, in the beam damper 512, as shown in FIG. 20, the laser beam L that has entered the interior through the through hole 511a is reflected or absorbed (converted into heat) downward. It is suppressed from slipping out upward again.
  • the temperature of the beam damper 512 increases as it absorbs the laser beam L in this way. Therefore, at least the outer surface (for example, the outer side surface and the outer bottom surface) of the beam damper 512 is provided with a cooling section to increase the surface area and promote heat dissipation (cooling of the beam damper 512), as shown in FIG. It is desirable that uneven portions 512a be formed. Further, a cooling mechanism 514 (for example, a water cooling jacket or a fan) as a cooling unit for promoting heat dissipation (cooling of the beam damper 512) may be further provided outside the beam damper 512. In one example, cooling mechanism 514 forms a coolant flow path outside beam damper 512 .
  • a cooling mechanism 514 for example, a water cooling jacket or a fan
  • the laser beam L from the laser irradiation unit 520 is received and absorbed by the beam damper 512 in this way, thereby suppressing the laser beam L from reaching below the chuck 510.
  • the laser beam L may be reflected upward and damage internal materials of the apparatus, and the cover member 511 may be irradiated with the laser beam L. It is possible to suppress the generation of particles caused by
  • the configuration and shape of the beam damper 512 are not limited to the above example.
  • the beam damper refers to, as described above, a beam damper that receives laser light and damages the internal materials of the device due to reflection of the laser light, or generates particles when the cover member is irradiated with the laser light. It refers to something that has the function of suppressing the
  • a laser irradiation unit 520 is provided above the chuck 510.
  • the laser irradiation unit 520 includes a laser head 111 that includes a built-in laser oscillator (not shown) that oscillates laser light, and an optical system 112. Further, the laser irradiation section 520 has a lens 521 and an air supply section 522. The lens 521 and the air supply section 522 are configured to be movable up and down relative to a dust collection section 530, which will be described later.
  • the lens 521 focuses the laser beam L emitted from the laser oscillator of the laser head 111 and irradiates it onto the polymerized wafer T.
  • the air supply section 522 includes an air supply path 522a formed to surround the outer circumferential direction of the lens 521.
  • the air supply unit 522 protects the lens 521 from particles generated by laser processing by supplying dry air from the air supply source 523 to the space below the lens 521 through the air supply path 522a. .
  • the wafer processing apparatus 500 includes a dust collection section 530 that collects particles generated during laser processing.
  • the dust collecting section 530 is formed to surround the air supply section 522 on the outside in the circumferential direction.
  • the dust collection section 530 collects particles through a dust collection path 531.
  • the dust collection path 531 is formed in the dust collection section 530, and particles are collected through a plurality of suction ports 530b formed in a portion of the dust collection section 530 facing an opening 530a, which will be described later.
  • the collected particles are connected to an exhaust port (not shown).
  • an opening 530a for allowing the laser beam L from the laser irradiation section 520 to pass is provided directly under the irradiation of the laser beam L.
  • the through hole is removed. It is arranged at a position overlapping with the hole 511a in plan view.
  • the beam damper 512 immediately below the lens 521 of the laser irradiation section 520, at least damage to internal materials of the apparatus due to irradiation with the laser beam L can be prevented. Particle generation can be suppressed.
  • a space is formed below the dust collecting section 530 on the outside of the outer end (radially outside) of the stacked wafer T. is larger than when the cover member 511 is provided.
  • an outer gap is formed between the lower end of the dust collector 530 and the upper surface of the beam damper 512 directly below the dust collector 530, and an outer gap is formed between the lower end of the dust collector 530 and the upper surface of the stacked wafer T.
  • the difference between the inner gap and the inner gap formed between the lower end of the dust collecting section 530 and the upper surface of the cover member 511 is larger than the difference between the outer gap and the inner gap formed between the lower end of the dust collecting section 530 and the upper surface of the cover member 511 when the cover member 511 is arranged.
  • the cover member 511 reduces the outer gap (distance between the dust collector 530 and the top surface of the cover member 511) formed between the dust collector 530 and the inner gap (the distance between the dust collector 530 and the upper surface of the cover member 511). 530 and the distance to the upper surface of the superposed wafer T).
  • the light shielding part 510b may be configured to be able to be raised and lowered, for example, by a lifting mechanism (not shown). In this case, the size of the outer gap between the upper surface of the cover member 511 and the lower end of the dust collecting section 530 can be adjusted.
  • the wafer processing apparatus 500 according to the second embodiment is configured as described above.
  • the wafer processing method of the present disclosure was applied when performing laser lift-off to peel the first wafer W from the laser absorption layer P, but the wafer processing to which it is applied is not limited to this.
  • a modified layer is formed by irradiating the inside of a silicon substrate of a wafer with multiple devices such as electronic circuits formed on the surface along the surface direction, and the modified layer is Wafers are thinned by separating them based on their layers.
  • a YAG laser beam is used for this laser beam.
  • the laser light irradiation method of the present disclosure can also be applied when forming a modified layer that serves as a starting point for thinning a wafer in this manner.
  • the laser beam L irradiation method of the present disclosure can be applied to wafer surface modification and wafer surface flattening techniques, and wafer annealing techniques.
  • the irradiation shape of the laser beam L is round as shown in FIG. 15 was explained as an example, but the irradiation shape of the laser beam L is not limited to this, It may be controlled to have an arbitrary shape (for example, a rectangle, etc.).
  • the irradiation shape of the laser beam L can be controlled by a diffractive optical element such as a DOE (Diffractive Optical Element).
  • scanning of the irradiation position of the laser beam L on the polymerized wafer T was performed by moving the laser irradiation part and the chuck relatively in the horizontal direction, but instead of this, for example, a galvanometer
  • the irradiated laser beam L may be configured to be able to scan the overlapping wafer T using a mirror or the like.
  • the irradiation range of the laser beam L overlaps in the central area R1. was suppressed. However, if it is within a range that does not cause damage to the device layer Dw, for example, a portion where the energy amount is small around the irradiation spot (beam diameter) of the laser beam L, even if the irradiation range of the laser beam L overlaps, the device layer Dw can be damaged. Damage can be suppressed.
  • Wafer processing apparatus 100 Chuck 100a Substrate holding part 100b Light shielding part 104 Rotation mechanism 110 Laser irradiation part L Laser light T Polymerized wafer W First wafer S Second wafer

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Abstract

基板を処理する基板処理装置であって、前記基板の保持面を有する基板保持部と、前記基板保持部の回転軸を中心として前記保持面上の基板を回転させる回転機構と、前記保持面上の前記基板にレーザ光を照射するレーザ照射部と、を備え、前記基板保持部の前記保持面は、前記基板と比較して小径である。

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、重合基板のレーザ吸収層にレーザ光をパルス状に照射する基板処理方法が開示されている。かかる基板処理方法では、レーザ吸収層の外周部から中心部に向かってレーザ光を照射する。
国際公開第２０２１／１３１７１１号
　本開示にかかる技術は、基板保持面上の基板にレーザ光を照射して処理する際に、当該レーザ光により基板支持面に損傷を与えることを抑制する。
　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、前記基板の保持面を有する基板保持部と、前記基板保持部の回転軸を中心として前記保持面上の基板を回転させる回転機構と、前記保持面上の前記基板にレーザ光を照射するレーザ照射部と、を備え、前記基板保持部の前記保持面は、前記基板と比較して小径である。
　本開示によれば、基板保持面上の基板にレーザ光を照射して処理する際に、当該レーザ光により基板支持面に損傷を与えることを抑制できる。
処理対象の重合ウェハの構成の概略を示す側面図である。 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。 第１の実施形態に係るウェハ処理装置の構成の概略を示す側面図である。 第１の実施形態に係るウェハ処理装置の構成の概略を示す平面図である。 チャックに吸着保持された重合ウェハの様子を示す説明図である。 ウェハ処理装置が備えるチャックの他の構成例を示す側面図である。 ウェハ処理装置が備えるチャックの他の構成例を示す側面図である。 ウェハ処理装置が備えるチャックの他の構成例を示す側面図である。 ウェハ落下防止ピンの他の構成例を示す側面図である。 ウェハ落下防止ピンの他の構成例を示す側面図である。 レーザ吸収層にレーザ光を照射する様子を示す説明図である。 レーザ吸収層から第１のウェハを剥離する様子を示す説明図である。 レーザ吸収層に対するレーザ光の照射例を示す説明図である。 従来のレーザ光の照射位置の決定方法を示す説明図である。 実施形態に係るレーザ光の照射位置の決定方法を示す説明図である。 実施形態に係るレーザ光の照射位置の決定方法を示す説明図である。 レーザ吸収層に対するレーザ光の他の照射例を示す説明図である。 第２の実施形態に係るウェハ処理装置の構成の概略を示す平面図である。 第２の実施形態に係るウェハ処理装置の構成の概略を示す正面図である。 ビームダンパでのレーザ光の反射の様子を示す説明図である。 集塵部による排気の様子を示す説明図である。
　半導体デバイスの製造工程では、２枚の半導体基板（以下、「ウェハ」という。）が接合された重合ウェハにおいて、第１のウェハの表面に形成されたデバイス層を第２のウェハに転写することが行われている。このデバイス層の転写は、例えばレーザリフトオフを用いて実行される。すなわち、第１のウェハとデバイス層の間に形成されたレーザ吸収層に対してレーザ光を照射し、当該第１のウェハとレーザ吸収層を剥離させて、デバイス層を第２のウェハに転写する。
　レーザリフトオフでは、基板保持部上に保持された重合ウェハを回転させると共に、重合ウェハに対してレーザ光を径方向に相対的に移動させながら、当該レーザ光をパルス状に照射する。
　この際、基板保持部に対して重合ウェハが偏心して保持されていた場合、すなわち、基板保持部の回転中心と重合ウェハの中心にズレが生じていた場合、基板保持部の回転中心と重合ウェハの外端部との距離が、周方向において変化する。このため、重合ウェハの外端部位置にレーザ光の照射位置を設定すると、重合ウェハを回転させながらレーザ光を照射する場合、周方向において重合ウェハの外端部より径方向外側にレーザ光が照射されるおそれがある。またこの時、基板保持部の基板保持面の大きさが重合ウェハの大きさと同等以上の場合、レーザ光が基板保持部の基板保持面に照射され、これにより基板保持面に損傷を与えるおそれがある。そして、このように基板保持面に損傷が生じた場合、次に基板保持部で保持される重合ウェハに損傷を与えるおそれや、基板保持部による重合ウェハの保持に影響を与えるおそれ、又は基板保持部上における重合ウェハの上面高さ位置が変化することで加工不良を生じさせるおそれがある。
　本開示にかかる技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板保持面上の基板にレーザ光を照射して処理する際に、当該レーザ光により基板支持面に損傷を与えることを抑制する。以下、本実施形態にかかる基板処理装置としてのウェハ処理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。
　本実施形態にかかる後述のウェハ処理システム１では、図１に示すように第１のウェハＷと第２のウェハＳとが接合された基板としての重合ウェハＴに対して処理を行う。以下、第１のウェハＷにおいて、第２のウェハＳに接合される側の面を表面Ｗａといい、表面Ｗａと反対側の面を裏面Ｗｂという。同様に、第２のウェハＳにおいて、第１のウェハＷに接合される側の面を表面Ｓａといい、表面Ｓａと反対側の面を裏面Ｓｂという。
　第１のウェハＷは、例えばシリコン基板等の半導体ウェハである。実施の形態において、第１のウェハＷは略円板形状を有する。第１のウェハＷの表面Ｗａには、レーザ吸収層Ｐ、デバイス層Ｄｗ及び表面膜Ｆｗが表面Ｗａ側からこの順で積層されている。レーザ吸収層Ｐは、後述するようにレーザ照射部１１０から照射されたレーザ光を吸収する。レーザ吸収層Ｐには、例えば酸化膜（ＳｉＯ２膜）が用いられるが、レーザ光を吸収するものであれば特に限定されない。デバイス層Ｄｗは、複数のデバイスを含む。表面膜Ｆｗとしては、例えば酸化膜（ＴＨＯＸ膜、ＳｉＯ２膜、ＴＥＯＳ膜）、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜又は接着剤などが挙げられる。なお、レーザ吸収層Ｐの位置は、上記実施形態に限定されず、例えばデバイス層Ｄｗと表面膜Ｆｗの間に形成されていてもよい。また、表面Ｗａには、デバイス層Ｄｗと表面膜Ｆｗが形成されていない場合もある。この場合、レーザ吸収層Ｐは第２のウェハＳ側に形成され、後述する第２のウェハＳ側のデバイス層Ｄｓが第１のウェハＷ側に転写される。
　第２のウェハＳは、例えばシリコン基板等の半導体ウェハである。実施の形態において、第２のウェハＳは略円板形状を有する。第２のウェハＳの表面Ｓａには、デバイス層Ｄｓと表面膜Ｆｓが表面Ｓａ側からこの順で積層されている。デバイス層Ｄｓと表面膜Ｆｓはそれぞれ、第１のウェハＷのデバイス層Ｄｗと表面膜Ｆｗと同様である。そして、第１のウェハＷの表面膜Ｆｗと第２のウェハＳの表面膜Ｆｓが接合される。なお、表面Ｓａには、デバイス層Ｄｓと表面膜Ｆｓが形成されていない場合もある。
　図２に示すようにウェハ処理システム１は、搬入出ブロック１０、搬送ブロック２０、及び処理ブロック３０を一体に接続した構成を有している。搬入出ブロック１０と処理ブロック３０は、搬送ブロック２０の周囲に設けられている。具体的に搬入出ブロック１０は、搬送ブロック２０のＹ軸負方向側に配置されている。処理ブロック３０の後述するウェハ処理装置３１は搬送ブロック２０のＸ軸負方向側に配置され、後述する洗浄装置３２及び後述する反転装置３３は搬送ブロック２０のＸ軸正方向側に配置されている。
　搬入出ブロック１０は、例えば外部との間で複数の重合ウェハＴ、複数の第１のウェハＷ、複数の第２のウェハＳをそれぞれ収容可能なカセットＣｔ、Ｃｗ、Ｃｓがそれぞれ搬入出される。搬入出ブロック１０には、カセット載置台１１が設けられている。図示の例では、カセット載置台１１には、複数、例えば３つのカセットＣｔ、Ｃｗ、ＣｓをＸ軸方向に一列に載置自在になっている。なお、カセット載置台１１に載置されるカセットＣｔ、Ｃｗ、Ｃｓ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。
　搬送ブロック２０には、Ｘ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動自在に構成されたウェハ搬送装置２２が設けられている。ウェハ搬送装置２２は、重合ウェハＴ、第１のウェハＷ又は第２のウェハＳを保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム２３、２３を有している。各搬送アーム２３は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸回りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム２３の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。そして、ウェハ搬送装置２２は、カセット載置台１１のカセットＣｔ、Ｃｗ、Ｃｓ、後述するウェハ処理装置３１、後述する洗浄装置３２及び後述する反転装置３３に対して、重合ウェハＴ、第１のウェハＷ、第２のウェハＳを搬送可能に構成されている。
　処理ブロック３０は、ウェハ処理装置３１、洗浄装置３２及び反転装置３３を有している。一例において、洗浄装置３２と反転装置３３は、搬送ブロック２０のＸ軸正方向側において積層して配置される。
　ウェハ処理装置３１は、第１のウェハＷのレーザ吸収層Ｐにレーザ光を照射して第１のウェハＷとレーザ吸収層Ｐの界面における接合強度を低下させた後、当該界面を基点として第２のウェハＳから第１のウェハＷを剥離する。なお、ウェハ処理装置３１の構成は後述する。
　洗浄装置３２は、ウェハ処理装置３１での剥離により分離された第２のウェハＳの表面Ｓａ側に形成されたレーザ吸収層Ｐの表面を洗浄する。例えばレーザ吸収層Ｐの表面にブラシを当接させて、当該表面をスクラブ洗浄する。なお、表面の洗浄には、加圧された洗浄液を用いてもよい。また、洗浄装置３２は、第２のウェハＳの表面Ｓａ側と共に、裏面Ｓｂを洗浄する構成を有していてもよい。
　反転装置３３は、ウェハ処理装置３１で第２のウェハＳから剥離された第１のウェハＷの表裏面を反転させる。なお、反転装置３３の構成は特に限定されるものではない。
　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４０が設けられている。制御装置４０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における後述のウェハ処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御装置４０にインストールされたものであってもよい。また、上記記憶媒体Ｈは、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。
　なお、本実施形態においては、上記したようにウェハ処理装置３１において第２のウェハＳから第１のウェハＷを剥離することとしたが、ウェハ処理システム１には、第２のウェハＳから第１のウェハＷを剥離するための剥離装置（図示せず）を独立して配置してもよい。
　次に、上述したウェハ処理装置３１について説明する。
　図３及び図４に示すようにウェハ処理装置３１は、重合ウェハＴを上面で保持するチャック１００を有している。チャック１００は、基板保持部１００ａと遮光部１００ｂとを有している。遮光部１００ｂの上面高さは基板保持部１００ａの上面高さよりも低く構成され、すなわちチャック１００は断面視で上側凸形状を有する。
　基板保持部１００ａは上面に基板保持面を備える。基板保持部１００ａは、この基板保持面が少なくとも当該基板保持部１００ａに保持される重合ウェハＴよりも小径、且つ、好適には重合ウェハＴの搬送精度を考慮した大きさで構成される。より具体的に基板保持部１００ａは、搬送精度等の要因により重合ウェハＴが偏心して載置された場合であっても、その全面で重合ウェハＴを保持できるように構成される。そして基板保持部１００ａは、第２のウェハＳの裏面Ｓｂの径方向内側の一部を吸着保持する。換言すれば、基板保持部１００ａ上において、重合ウェハＴの外周端部分は遮光部１００ｂの上方において浮いた状態となる。基板保持部１００ａは、一例として静電チャック（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　Ｃｈｕｃｋ）や真空チャック（Ｖａｃｕｕｍ　Ｃｈｕｃｋ）である。
　遮光部１００ｂは、平面視で基板保持部１００ａを囲むように配置される。遮光部１００ｂは、セラミックスや金属材料等の後述のレーザ照射部１１０から照射されるレーザ光に対して透過性を有しない素材で構成され、レーザ照射部１１０から照射され基板保持部１００ａ上の重合ウェハＴの径方向外側を通るレーザ光を受け、チャック１００よりも下方にレーザ光Ｌが到達することを抑制する。
　更にチャック１００には、径方向に沿って基板保持部１００ａの周囲を囲むように、より具体的には基板保持部１００ａ上の重合ウェハＴの周囲を囲むように、複数、例えば３本のウェハ落下防止ピン１０１が設けられている。ウェハ落下防止ピン１０１は、例えばチャック１００の回転に伴う遠心力や、移動に伴う慣性力等により、後述するようにレーザ吸収層Ｐに対するレーザ光Ｌの照射後の第１のウェハＷが、チャック１００上から落下することを抑制する。ウェハ落下防止ピン１０１は、一例において遮光部１００ｂの下面側に固定され、後述の回転機構１０４によってチャック１００と一体に回転可能に構成されるとともに、移動機構１０５によってチャック１００と一体にＹ軸方向に移動可能に構成される。
　チャック１００は、エアベアリング１０２を介して、ステージとしてのスライダテーブル１０３に支持されている。スライダテーブル１０３の下面側には、回転機構１０４が設けられている。回転機構１０４は、駆動源として例えばモータを内蔵している。チャック１００は、回転機構１０４によってエアベアリング１０２を介して、θ軸（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１０３は、その下面側に設けられた移動機構１０５によって、基台１０６に設けられＹ軸方向に延伸するレール１０７に沿って移動可能に構成されている。なお、移動機構１０５の駆動源は特に限定されるものではないが、例えばリニアモータが用いられる。
　チャック１００の上方には、レーザ照射部１１０が設けられている。レーザ照射部１１０は、レーザヘッド１１１、光学系１１２、及びレンズ１１３を有している。
　レーザヘッド１１１は、レーザ光Ｌ（図１１を参照）をパルス状に発振するレーザ発振器（図示せず）を有している。このレーザ光Ｌは、いわゆるパルスレーザである。また、本実施形態ではレーザ光ＬはＣＯ２レーザ光であり、ＣＯ２レーザ光の波長は例えば８．９μｍ～１１μｍである。なお、レーザヘッド１１１は、レーザ発振器の他の機器、例えば増幅器などを有していてもよい。
　光学系１１２は、レーザ光Ｌの強度や位置を制御する光学素子（図示せず）と、レーザ光Ｌを減衰させて出力を調整するアッテネータ（図示せず）とを有している。また、光学系１１２は、レーザ光Ｌの分岐を制御できる。
　レンズ１１３は、チャック１００に保持された重合ウェハＴにレーザ光Ｌを照射する。レーザ照射部１１０から発せられたレーザ光Ｌは第１のウェハＷを透過し、レーザ吸収層Ｐに照射される。レンズ１１３は、昇降機構（図示せず）によって昇降自在に構成されていてもよい。
　また、チャック１００の上方には、撮像機構１２０が設けられている。撮像機構１２０は、一例としてマクロカメラやマイクロカメラ等から選択される１つ以上のカメラ１２１と、算出部１２２を備える。なお、撮像機構１２０は、図示しない昇降機構や図示しない移動機構によって、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動自在に構成されてもよい。
　カメラ１２１は、チャック１００に保持された重合ウェハＴの外端部を撮像する。カメラ１２１は、例えば同軸レンズを備え、赤外光（ＩＲ）を照射し、さらに対象物からの反射光を受光する。
　算出部１２２は、カメラ１２１が撮像した画像データから、チャック１００上における重合ウェハＴの位置を検知し、この情報に基づいてチャック１００の回転中心と重合ウェハＴの中心の偏心量（水平方向に対するズレ量：図５を参照）を算出する。なお、算出部１２２はこのように撮像機構１２０に独立して設けられていてもよいが、上記した制御装置４０に含まれていてもよい。カメラ１２１による撮像結果や、算出部１２２により算出された重合ウェハＴの位置や偏心量は、制御装置４０に出力されてもよい。
　なお、図５においては、チャック１００の回転中心と重合ウェハＴの中心の偏心量を明確に示すため、これらチャック１００や重合ウェハＴを実際とは異なる縮尺で示している。また、他の説明において用いる図面においても、同様にこれらチャック１００や重合ウェハＴを実際とは異なる縮尺で示す場合がある。
　なお、撮像機構１２０のカメラ１２１の位置とレーザ照射部１１０のレンズ１１３との位置関係、及び撮像機構１２０のカメラ１２１の位置とチャック１００の回転中心の位置関係は、予め制御装置４０に記憶されている。
　チャック１００の上方には、搬送パッド１３０が更に設けられている。搬送パッド１３０は、昇降機構（図示せず）によって昇降自在に構成されている。また、搬送パッド１３０は、第１のウェハＷを吸着保持するための吸着面を有している。そして、搬送パッド１３０は、チャック１００と搬送アーム２３との間で第１のウェハＷを搬送する。具体的には、チャック１００を搬送パッド１３０の下方（搬送アーム２３との受渡位置）まで移動させた後、搬送パッド１３０は第１のウェハＷの裏面Ｗｂを吸着保持し、第２のウェハＳから剥離する。続いて、剥離された第１のウェハＷを搬送パッド１３０から搬送アーム２３に受け渡して、ウェハ処理装置３１から搬出する。
　実施の形態に係るウェハ処理装置３１は以上のように構成されるが、ウェハ処理装置３１の構成はこれに限定されるものではない。
　例えば、図３においては、チャック１００を構成する基板保持部１００ａと遮光部１００ｂが一体に構成される場合を例に図示を行ったが、これら基板保持部１００ａと遮光部１００ｂは、別体で構成されてもよい。
　この場合、図６に示すように、少なくとも重合ウェハＴよりも小径を有する略円板形状の基板保持部２００ａと、重合ウェハＴよりも大径を有する略円板形状の遮光部２００ｂとを積層して配置することでチャック２００を構成してもよい。
　またこの場合、図７に示すように、少なくとも重合ウェハＴよりも小径を有する略円板形状の基板保持部３００ａと、当該基板保持部３００ａの周囲を囲むように配置される略環状の遮光部３００ｂとにより、チャック３００を構成してもよい。
　またさらに、チャック４００を少なくとも重合ウェハＴよりも小径を有する略円板形状の基板保持部のみにより構成し、当該チャック４００の基板保持面よりも下方に遮光面を備える遮光部としてのカバー部材４０１を配置してもよい。一例としてカバー部材４０１は、図８に示すように、チャック４００の周囲を囲むように配置されてもよい。
　なお、カバー部材４０１は、図８に示したようにチャック４００の周囲を全周で囲むように配置される必要はなく、レーザ光Ｌの照射位置が重合ウェハＴの外周端部から径方向外側に外れた際に、レンズ１１３の直下で、チャック４００の周囲の一部に少なくとも配置されていればよい。
　また例えば、図３においては、ウェハ落下防止ピン１０１が遮光部１００ｂの下面側に固定される場合を例に図示を行ったが、ウェハ落下防止ピン１０１の固定方法はこれに限定されない。
　具体的には、例えば図９に示すように、ウェハ落下防止ピン２０１を遮光部１００ｂの上面側から上方に突出するように配置してもよい。また同様に、図示は省略するが、図６、図７に示した遮光部２００ｂ、３００ｂ、または図８に示したカバー部材４０１の上面から突出するようにウェハ落下防止ピン２０１を配置してもよい。なお、このようにカバー部材４０１の上面からウェハ落下防止ピン２０１を突出させる場合、当該カバー部材４０１は、チャック４００の全周を囲むように配置されることが望ましい。
　また図１０に示すように、ウェハ落下防止ピン３０１を、遮光部１００ｂに代えて、スライダテーブル１０３の上面側から上方に突出するように配置してもよい。この場合、ウェハ落下防止ピン３０１は、移動機構１０５によってスライダテーブル１０３と一体にＹ軸方向に移動可能に構成される。
　更に例えば、本実施形態においては、ウェハ処理装置３１の搬送パッド１３０を用いて第２のウェハＳから第１のウェハＷを剥離することとしたが、上記したように、ウェハ処理システム１において剥離装置（図示せず）を独立して配置する場合には、この搬送パッド１３０に代えて、剥離装置を用いて第１のウェハＷの剥離を行うようにしてもよい。この場合、搬送パッド１３０は、第１のウェハＷを第２のウェハＳから剥離することなく、重合ウェハＴを搬送アーム２３に受け渡す。
　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。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、第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合され、予め重合ウェハＴが形成されている。
　先ず、複数の重合ウェハＴを収納したカセットＣｔが、搬入出ブロック１０のカセット載置台１１に載置される。
　次に、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｔ内の重合ウェハＴが取り出され、ウェハ処理装置３１に搬送される。ウェハ処理装置３１において重合ウェハＴは、搬送アーム２３からチャック１００に受け渡され、チャック１００に吸着保持される。続いて、移動機構１０５によってチャック１００を処理位置に移動させる。この処理位置は、レーザ照射部１１０から重合ウェハＴ（レーザ吸収層Ｐ）にレーザ光を照射できる位置である。
　次に、図１１に示すようにレーザ照射部１１０からレーザ吸収層Ｐ、より詳細にはレーザ吸収層Ｐと第１のウェハＷの界面にレーザ光Ｌ（ＣＯ２レーザ光）をパルス状に照射する。この際、レーザ光Ｌは、第１のウェハＷの裏面Ｗｂ側から照射されて当該第１のウェハＷを透過し、レーザ吸収層Ｐにおいて吸収される。そして、このレーザ光Ｌによって、レーザ吸収層Ｐと第１のウェハＷとの界面において接合強度が低下される。なお、実施の形態において「接合強度が低下」とは、少なくともレーザ光Ｌの照射前と比較して接合強度が低下している状態のことを言い、レーザ吸収層Ｐの改質や、レーザ吸収層Ｐと第１のウェハＷの剥離を含むものとする。
　なお、ウェハ処理装置３１における具体的なウェハ処理方法は後述する。
　次に、移動機構１０５によってチャック１００を受渡位置に移動させる。そして、図１２（ａ）に示すように搬送パッド１３０で第１のウェハＷの裏面Ｗｂを吸着保持する。その後、図１２（ｂ）に示すように搬送パッド１３０が第１のウェハＷを吸着保持した状態で、当該搬送パッド１３０を上昇させて、レーザ吸収層Ｐから第１のウェハＷを剥離する。この際、上述したようにレーザ光Ｌの照射によってレーザ吸収層Ｐと第１のウェハＷの界面では接合強度が低下しているので、大きな荷重をかけることなく、レーザ吸収層Ｐから第１のウェハＷを剥離することができる。
　剥離された第１のウェハＷは、搬送パッド１３０からウェハ搬送装置２２の搬送アーム２３に受け渡され、カセット載置台１１のカセットＣｗに搬送される。なお、ウェハ処理装置３１から搬出された第１のウェハＷは、カセットＣｗに搬送される前に洗浄装置３２に搬送され、その剥離面である表面Ｗａが洗浄されてもよい。この場合、ウェハ処理装置３１から搬出された第１のウェハＷは、反転装置３３において表裏面が反転されて剥離面である表面Ｗａが上側を向いた状態とされた後、洗浄装置３２に搬送されてもよい。
　一方、チャック１００に保持されている第２のウェハＳについては、搬送アーム２３に受け渡され、洗浄装置３２に搬送される。洗浄装置３２では、剥離面であるレーザ吸収層Ｐの表面がスクラブ洗浄される。なお、洗浄装置３２では、レーザ吸収層Ｐの表面と共に、第２のウェハＳの裏面Ｓｂが洗浄されてもよい。また、レーザ吸収層Ｐの表面と第２のウェハＳの裏面Ｓｂをそれぞれ洗浄する洗浄部を別々に設けてもよい。
　その後、すべての処理が施された第２のウェハＳは、ウェハ搬送装置２２によりカセット載置台１１のカセットＣｓ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、上述したウェハ処理装置３１におけるレーザ光Ｌの照射方法について説明する。
　本実施形態では、チャック１００に保持された重合ウェハＴを回転させると共に、当該重合ウェハＴを径方向に移動させることにより、レーザ光Ｌの照射位置を径方向外側から内側に移動させながら、当該レーザ光Ｌをパルス状に照射する。この際、第１のウェハＷとレーザ吸収層Ｐの剥離をウェハ面内で均一に行うため、レーザ光Ｌを照射する間隔を一定にしようとすると、レーザ光Ｌの照射位置が径方向外側から内側に移動するにしたがって、より具体的にはチャック１００の回転中心に近づくにしたがって、レーザ光Ｌの照射位置における重合ウェハＴの周速が遅くなるため、重合ウェハＴの回転速度を速くする必要がある。しかしながら、このように重合ウェハＴの回転速度を速くした場合、レーザ光Ｌの照射途中であっても、重合ウェハＴの回転に伴う遠心力により第１のウェハＷが第２のウェハＳから剥離してしまうおそれがある。
　そこで本実施形態においては、重合ウェハＴの回転速度が比較的遅いチャック１００の外周領域Ｒ２（図１３を参照）に対するレーザ光Ｌの照射においては重合ウェハＴを回転させ、重合ウェハＴの回転速度が早くなるチャック１００の中央領域Ｒ１（図１３を参照）に対するレーザ光Ｌの照射においては重合ウェハＴの回転を停止させた状態でレーザ光Ｌを走査させる。
　なお、レーザ光Ｌを走査させるチャック１００の中央領域Ｒ１は、チャック１００の回転中心を基準として所望の径長を有する円形状領域として、ウェハ処理装置３１におけるウェハ処理に先立って予め設定されている。中央領域Ｒ１の径長は、例えばレーザ照射部１１０のレンズ１１３に対するチャック１００の相対的な回転速度が上限に達する径方向位置であり、換言すれば、レーザ光Ｌが重ならない限界の位置である。中央領域Ｒ１の径長は、一例として１０ｍｍ程度である。
　また、レーザ光Ｌの照射に際してチャック１００を回転させる外周領域Ｒ２は、中央領域Ｒ１よりも径方向外側の領域に設定されている。
　ウェハ処理装置３１におけるウェハ処理に際しては、先ず、処理位置に移動されたチャック１００上の重合ウェハＴの外端部を、撮像機構１２０を用いて撮像する。具体的には、チャック１００を回転させながら、カメラ１２１によって重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の周方向３６０度における外端部の画像が撮像される。
　続いて、カメラ１２１による撮像結果に基づいて、チャック１００の回転中心と重合ウェハＴの中心の偏心量（図５を参照）を算出する。具体的には、カメラ１２１による撮像画像から重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の周方向３６０度における外端部の位置が検知され、これに基づいて重合ウェハＴの中心位置が算出される。また、上記したように、カメラ１２１とチャック１００の位置関係は予め制御装置４０に記憶されている。このため、このカメラ１２１とチャック１００の位置関係と、算出された重合ウェハＴの中心位置とを比較することにより、チャック１００の回転中心と重合ウェハＴの中心の偏心量が算出できる。
　ここで、算出された偏心量が大きく、予め定めた閾値を超える場合には、ウェハ処理装置３１における処理を開始させず、処理対象の重合ウェハＴをウェハ処理装置３１から搬出してもよい。この場合、例えばアラームの発報等により、処理の停止をオペレータに通知してもよい。又は、このように偏心量が閾値を超える場合、搬送パッド１３０によってチャック１００上の重合ウェハＴを保持し、再度、同チャック１００上に重合ウェハＴを載置するようにしてもよい。ウェハ処理の停止の基準となる上記閾値は、例えばチャック１００が重合ウェハＴを保持した際に基板保持面が露出する値に設定されてもよい。
　続いて、チャック１００の中央領域Ｒ１及び外周領域Ｒ２の位置を取得し、当該中央領域Ｒ１及び外周領域Ｒ２を、レーザ光Ｌの照射対象である重合ウェハＴに対して設定する。より具体的には、チャック１００に保持された重合ウェハＴの面内において、上記した中央領域Ｒ１と外周領域Ｒ２のそれぞれに対応する領域（平面視においてこれら中央領域Ｒ１と外周領域Ｒ２のそれぞれと重複する領域）を設定する。チャック１００の中央領域Ｒ１及び外周領域Ｒ２の位置は、上記したようにチャック１００の回転中心を基準として設定され、制御装置４０に予め出力されていたものを取得してもよい。
　続いて、重合ウェハＴ（より具体的にはレーザ吸収層Ｐ）に対するレーザ光Ｌの照射位置を設定する。重合ウェハＴに対するレーザ光Ｌの照射位置は、当該重合ウェハＴに設定されたチャック１００の中央領域Ｒ１及び外周領域Ｒ２のそれぞれに対応する領域毎に設定する。すなわち、チャック１００を回転させながら重合ウェハＴに対してレーザ光Ｌを照射する領域と、チャック１００の回転を停止し、レンズ１１３を走査させながら重合ウェハＴに対してレーザ光Ｌを照射する領域と、に分けて照射位置を設定する。
　なお、以下の説明では、外周領域Ｒ２と対応する領域において、レーザ光Ｌの照射開始位置を含む外周領域Ｒ２の径方向外側の領域を「エッジ側領域Ｒ２ｅ」、レーザ光Ｌの照射終了位置を含む外周領域Ｒ２の径方向内側の領域を「センタ側領域Ｒ２ｃ」という場合がある。エッジ側領域Ｒ２ｅには、重合ウェハＴの外周端部の近傍が配置される。センタ側領域Ｒ２ｃには、重合ウェハＴの中心部近傍が配置される。
　ここで、外周領域Ｒ２と対応する領域へのレーザ光Ｌの照射位置を重合ウェハＴの外端部位置を基準として決定した場合、レーザ光Ｌのビーム径やインデックス量（レーザ光Ｌの距離的な照射間隔）等の種々の要因により、図１４（ａ）に示すように、レーザ光Ｌの照射による接合強度の低下部分が中央領域Ｒ１へと及んでしまうおそれがある。
　そして、このように外周領域Ｒ２との対応領域での接合強度の低下を目的としたレーザ光Ｌの照射により中央領域Ｒ１の一部で接合強度を低下させてしまった場合、その後、中央領域Ｒ１との対応領域へのレーザ光Ｌの照射に際して、図１４（ｂ）に示すように接合強度の低下部分とレーザ光Ｌの照射位置が重複し、この結果、レーザ吸収層Ｐの下部に形成されたデバイス層Ｄｗに損傷を与えてしまうおそれがある。
　そこで実施の形態に係るウェハ処理装置３１においては、外周領域Ｒ２と対応する領域において、重合ウェハＴに対するレーザ光Ｌの照射位置を、チャック１００の回転中心位置を基準として決定する。
　具体的には、本実施形態においては、外周領域Ｒ２のセンタ側領域Ｒ２ｃと対応する領域へのレーザ光Ｌの照射位置が、チャック１００の回転中心を基準として設定された中央領域Ｒ１の大きさと、照射するレーザ光Ｌのビーム径を考慮して設定される。より具体的には、図１５（ａ）に示すように、チャック１００の回転中心を基準とし、中央領域Ｒ１の半径（ｒ１）とレーザ光Ｌのビーム半径（ｒ２）を足した径方向位置がレーザ光Ｌの照射位置として設定され、これにより、レーザ光Ｌの照射による接合強度の低下部分が、センタ側領域Ｒ２ｃにおいて中央領域Ｒ１と外周領域Ｒ２の境界に沿って周方向に並んで配置される。
　そして、外周領域Ｒ２のエッジ側領域Ｒ２ｅと対応する領域へのレーザ光Ｌの照射位置は、このように決定されたセンタ側領域Ｒ２ｃの最内周側のレーザ光Ｌの照射位置（図１５（ｂ）中のＰ１）を基準として設定される。具体的には、図１５（ｂ）に示すように、“レーザ光Ｌのビーム径（ｒ）”ד径方向に対するレーザ光Ｌの照射数である自然数（Ｎ）”から、センタ側領域Ｒ２ｃから重合ウェハＴの径方向に対する距離を算出し、この距離が、カメラ１２１による撮像結果から検出された重合ウェハＴの外端部からセンタ側領域Ｒ２ｃの最内周側のレーザ光Ｌの照射位置（図１５（ｂ）中のＰ１）までの距離（ｒ３）と最も近くなる位置（図１５（ｂ）中のＰＮ）が、エッジ側領域Ｒ２ｅにおけるレーザ光Ｌの照射開始位置として設定される。
　また、このレーザ光Ｌの照射開始位置の設定に際しては、カメラ１２１による撮像結果から算出されたチャック１００の回転中心と重合ウェハＴの中心の偏心量を考慮する。すなわち、算出された偏心量を考慮して、図１６に示すように、外周領域Ｒ２と対応する領域へのレーザ光Ｌの照射位置の基準であるチャック１００の回転中心位置から最も遠い重合ウェハＴの外端部位置を、エッジ側領域Ｒ２ｅにおけるレーザ光Ｌの照射開始位置として決定する。
　これにより、重合ウェハＴがチャック１００に対して偏心して保持されている場合であっても、当該重合ウェハＴ（レーザ吸収層Ｐ）の全面に対して適切にレーザ光Ｌを照射できる。
　外周領域Ｒ２と対応する領域へのレーザ光Ｌの照射位置が決定されると、次に、この外周領域Ｒ２と対応する領域における重合ウェハＴ（レーザ吸収層Ｐ）に対するレーザ光Ｌの照射を開始する。この時、ウェハ処理装置３１では、レーザ照射部１１０からレーザ光Ｌをパルス状に照射させながら、回転機構１０４によるチャック１００（重合ウェハＴ）の回転と、移動機構１０５によるチャック１００（重合ウェハＴ）のＹ軸方向への移動を交互に繰り返し実行する。そうすると図１３に示したように、外周領域Ｒ２において、径方向外側から内側に向けて、チャック１００と同心円状にレーザ光Ｌが照射される。重合ウェハＴ（レーザ吸収層Ｐ）にレーザ光Ｌが照射されると、これにより、レーザ吸収層Ｐと第１のウェハＷとの界面において接合強度が低下する。
　なお、ウェハ処理のスループットを向上させるため、上記した光学系１１２によりレーザ光Ｌを分岐させ、レーザ吸収層Ｐの複数点に同時にレーザ光Ｌを照射してもよい。
　本実施形態によれば、チャック１００の基板保持部１００ａは、上記したように少なくとも当該基板保持部１００ａに保持される重合ウェハＴよりも小径、且つ、好適には重合ウェハＴの搬送精度を考慮した大きさで構成される。このため、上記したようにチャック１００の回転に伴って重合ウェハＴの外端部位置が変化し、レーザ照射部１１０によるレーザ光Ｌの照射直下に重合ウェハＴが配置されない場合であっても、実質的に重合ウェハＴを保持する基板保持部１００ａにはレーザ光Ｌが照射されず、すなわち基板保持部１００ａに損傷を与えることを適切に抑制できる。
　またこの場合、レーザ照射部１１０によるレーザ光Ｌの照射直下には、基板保持部１００ａに代えて遮光部１００ｂが露出する。これにより、当該照射直下に重合ウェハＴが配置されない場合であっても、遮光部１００ｂにレーザ光Ｌが照射され、この結果、チャック１００の下方に配置される部材に損傷を与えることや、又は、レーザ光Ｌの照射に起因するパーティクルの発生を抑制できる。
　また本実施形態によれば、遮光部１１０ｂの上面高さが、少なくとも基板保持部１００ａの上面高さと比較して低くなるように構成される。これにより、上記したように遮光部１００ｂにレーザ光Ｌが照射された場合でも、当該レーザ光Ｌは基板保持部１１０ａ上の重合ウェハＴに焦点を合わせて照射されるため、焦点位置から、レーザ光Ｌが照射される遮光部１００ｂの上面までの距離が大きくなり、この結果、遮光部１００ｂの損傷やパーティクルの発生を抑制できる（焦点ずらし）。
　また、このように遮光部１１０ｂの上面高さが、少なくとも基板保持部１００ａの上面高さと比較して低くなるように構成されることで、当該遮光部１１０ｂが基板保持部１１０ａ上の重合ウェハＴと干渉することが抑制される。
　なお、このように基板保持部１００ａの周囲には遮光部１００ｂが配置されているため、照射直下に重合ウェハＴが配置されない場合であってもチャック１００の下方にレーザ光Ｌが抜けることは抑制される。しかしながら、このように遮光部１００ｂが配置される場合であっても、レーザ光Ｌの照射直下に重合ウェハＴが配置された際にのみレーザ光Ｌを照射し、レーザ光Ｌの照射直下に遮光部１００ｂが露出した際にはレーザ光Ｌの照射を停止してもよい。換言すれば、レーザ光Ｌの照射直下に重合ウェハＴが配置されるか、又は遮光部１００ｂが露出するかにより、いわゆるオンオフ制御を実施してもよい。レーザ光Ｌの照射に係るオンオフ制御は、例えば制御装置４０により制御される。このようにレーザ光Ｌの照射をオンオフ制御することにより、遮光部１００ｂに対するレーザ光Ｌの照射回数が低減され、この結果、遮光部１００ｂの部品寿命を延ばすことができる。
　なお、このようにレーザ光Ｌの照射をオンオフ制御する場合、レーザ光Ｌの照射直下に重合ウェハＴが存在するか否か、すなわち遮光部１００ｂがレーザ光Ｌの照射直下に露出するか否か、の判断は、上記した撮像機構１２０による撮像結果に基づいて行われてもよい。
　なお、上記したレーザ光Ｌの照射のオンオフ制御は、レーザ光Ｌの照射直下に遮光部１００ｂが露出される場合に加え、レーザ光Ｌの照射直下に遮光部１００ｂがない場合や、上記したように偏心量が閾値を超えたことでレーザ光Ｌの照射直下に基板保持面が露出する可能性がある場合にも行われてもよい。
　外周領域Ｒ２と対応する領域へのレーザ光Ｌの照射（第１のウェハＷとレーザ吸収層Ｐの接合強度の低下）が完了すると、次に、中央領域Ｒ１と対応する領域における重合ウェハＴ（レーザ吸収層Ｐ）に対するレーザ光Ｌの照射を開始する。中央領域Ｒ１と対応する領域へのレーザ光Ｌの照射に際しては、チャック１００の回転を停止する。そして、レーザ照射部１１０からレーザ光Ｌをパルス状に照射させながら、当該レーザ光Ｌの照射位置のＸ軸方向への走査と、移動機構１０５によるチャック１００（重合ウェハＴ）のＹ軸方向への移動を交互に繰り返し実行する（図１３を参照）。
　なお、中央領域Ｒ１と対応する領域へのレーザ光Ｌの照射方法は図１３に示した例に限定されない。例えば、中央領域Ｒ１と対応する領域へのレーザ光Ｌの照射に際しては、チャック１００の回転を停止する。そして、レーザ照射部１１０からレーザ光Ｌをパルス状に照射させながら、当該レーザ光Ｌの照射位置を、中央領域Ｒ１における外周領域から中央に向けて徐々に小円となる円環状、または、螺旋状に移動させても良い。
　本実施形態によれば、図１５に示したように、外周領域Ｒ２に対するレーザ光Ｌの照射に際して中央領域Ｒ１に接合強度の低下部分が及ぶことが抑制されるため、この中央領域Ｒ１と対応する領域へのレーザ光Ｌの照射に際して、図１４に示したようなレーザ光Ｌの照射領域の重複が生じることが適切に抑制される。そしてこれにより、レーザ吸収層Ｐから第１のウェハＷの全面を適切に剥離することができ、また、デバイス層Ｄｗに損傷を与えることが抑制される。
　中央領域Ｒ１及び外周領域Ｒ２にレーザ光Ｌが照射され、第１のウェハＷとレーザ吸収層Ｐの全面で接合強度が低下された重合ウェハＴは、その後、上記したように移動機構１０５によってチャック１００を受渡位置に移動され、更に、図１２に示したように搬送パッド１３０によってレーザ吸収層Ｐから第１のウェハＷが剥離される。
　ここで、レーザ光Ｌの照射により第１のウェハＷとレーザ吸収層Ｐの接合強度が低下した重合ウェハＴは、このように移動機構１０５によって受渡位置に移動されるが、上記したように第１のウェハＷとレーザ吸収層Ｐの全面で接合強度が低下している場合、この移動に伴う慣性力により、第１のウェハＷが第２のウェハＳ（レーザ吸収層Ｐ）上から落下してしまうおそれがある。
　また同様に、レーザ光Ｌの照射中であっても、チャック１００の回転に伴う遠心力により第１のウェハＷがレーザ吸収層Ｐから剥離し、第２のウェハＳ上から落下してしまうおそれがある。
　この点、本実施形態に係るウェハ処理装置３１では、図３及び図４で示したように、基板保持部１００ａに保持された重合ウェハＴの周囲を囲むように、複数、少なくとも３本のウェハ落下防止ピン１０１を設けている。これにより本実施形態においては、レーザ吸収層Ｐに対するレーザ光Ｌの照射後、チャック１００の移動、回転に伴う慣性力や遠心力により第１のウェハＷがレーザ吸収層Ｐから剥離した場合であっても、当該第１のウェハＷが第２のウェハＳ上から落下してしまうことが抑制される。
　以上、本実施形態に係るウェハ処理装置３１では、重合ウェハＴを実質的に保持する基板保持部１００ａを、少なくとも当該基板保持部１００ａに保持される重合ウェハＴよりも小径、且つ、好適には重合ウェハＴの搬送精度を考慮した大きさで構成する。
　これにより、例えば搬送誤差等に起因して重合ウェハＴの中心がチャック１００の回転中心から偏心している場合であっても、基板保持部１００ａの基板保持面上にレーザ光Ｌが照射されることが抑制される。
　また本実施形態に係るウェハ処理装置３１では、この基板保持部１００ａの周囲を囲むように、レーザ光Ｌに対して透過性を有しない素材で構成された遮光部１００ｂを配置している。
　これにより、上記したように基板保持部１００ａを重合ウェハＴよりも小径で構成した場合であっても、チャック１００の下方にレーザ光Ｌが漏れ出て照射されることを抑制し、装置内部材の損傷やパーティクルの発生を抑制できる。
　また本実施形態に係るウェハ処理装置を用いたウェハ処理方法によれば、重合ウェハＴ（レーザ吸収層Ｐ）に対するレーザ光Ｌの照射位置の基準をチャック１００の回転中心に設定し、レーザ光Ｌの照射開始位置を含むエッジ側領域Ｒ２ｅに対するレーザ光Ｌの照射位置を、重合ウェハＴの中心とチャック１００の回転中心の偏心量が最も大きい径方向位置に決定する。
　これにより、例えば搬送誤差等に起因して重合ウェハＴの中心がチャック１００の回転中心から偏心している場合であっても、レーザ吸収層Ｐの全面に適切にレーザ光Ｌを照射でき、すなわち、第１のウェハＷの全面を適切にレーザ吸収層Ｐから剥離できる。
　また本実施形態に係るウェハ処理方法では、外周領域Ｒ２と対応する領域へのレーザ光Ｌの照射終了位置を含むセンタ側領域Ｒ２ｃに対するレーザ光Ｌの照射位置が、チャック１００の回転中心を基準とし、中央領域Ｒ１の半径（ｒ１）とレーザ光Ｌのビーム半径（ｒ２）を足した径方向位置に設定される。
　これにより、外周領域Ｒ２に対して照射されたレーザ光Ｌの影響（接合強度の低下範囲）が中央領域Ｒ１に及ぶことが抑制される。またこれにより、中央領域Ｒ１へのレーザ光Ｌの照射に際して、当該レーザ光Ｌの照射範囲が接合強度の低下範囲と重複することが抑制され、デバイス層Ｄｗに損傷を与えることを抑制できる。
　なお、以上の実施形態にかかるウェハ処理方法おいては、例えば図１３に示したように、外周領域Ｒ２に対してレーザ光Ｌの照射位置を同心円状に配置したが、レーザ光Ｌの照射位置は、図１７に示すように、チャック１００の回転中心に対して、外周領域Ｒ２において螺旋状に配置されてもよい。
　この場合、外周領域Ｒ２と対応する重合ウェハＴ（レーザ吸収層Ｐ）へのレーザ光Ｌの照射に際しては、回転機構１０４によってチャック１００（重合ウェハＴ）を回転させると共に、移動機構１０５によってチャック１００をＹ負軸方向に移動させる。
　このようにレーザ光Ｌの照射位置を螺旋状に配置した場合、チャック１００の回転とＹ軸方向移動をシームレスに制御でき、これによりレーザ光Ｌの照射に係るスループットを向上できる。
　または、外周領域Ｒ２に対応する領域へのレーザ光Ｌの照射位置は、同心円状配置と螺旋状配置を組み合わせて配置してもよい。
　具体的に、外周領域Ｒ２の全面でレーザ光Ｌの照射位置を螺旋状に配置した場合、センタ側領域Ｒ２ｃにおけるレーザ光Ｌの照射位置が、中央領域Ｒ１と外周領域Ｒ２の境界に沿って周方向に並ばず、すなわち中央領域Ｒ１の設定形状が図１３に示したような円形状で一定にならないおそれがある。
　そこで実施の形態に係るウェハ処理装置３１においては、少なくとも中央領域Ｒ１と外周領域Ｒ２の境界に隣接するセンタ側領域Ｒ２ｃの最内周においてはレーザ光Ｌの照射位置を同心円状配置とし、当該最内周よりも径方向外側においてレーザ光Ｌの照射位置を螺旋状配置とするようにしてもよい。これにより、中央領域Ｒ１の設定形状を一定に制御しつつ、外周領域Ｒ２と対応する領域へのレーザ光Ｌの照射に係るスループットを向上できる。
　なお、このようにレーザ光Ｌの照射位置を同心円配置と螺旋状配置で組み合わせる場合、当該同心円配置の領域へのレーザ光Ｌの照射と、当該螺旋配置の領域へのレーザ光Ｌの照射は独立して行なわれてもよいし、連続的に行なわれてもよい。
　また、以上の実施形態にかかるウェハ処理方法おいては、例えば図１３に示したように、外周領域Ｒ２に径方向外側から内側に向けてレーザ光Ｌの照射を順次行ったが、外周領域Ｒ２へのレーザ光Ｌの照射は、径方向内側から外側に向けて行われてもよい。
　この場合、上記したエッジ側領域Ｒ２ｅがレーザ光Ｌの照射終了位置を含み、上記したセンタ側領域Ｒ２ｃがレーザ光Ｌの照射開始位置を含む。この場合であっても、ウェハ処理装置３１における一連のウェハ処理は、上記実施形態と同様の方法により行うことができる。
　続いて、上記したウェハ処理装置３１の変形例として、第２の実施形態に係るウェハ処理装置５００の構成の概略について説明する。なお、ウェハ処理装置５００において、ウェハ処理装置３１と実質的に同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図１９においては、図示が煩雑になることを抑制するため、チャック上方に設けられる撮像機構１２０及び搬送パッド１３０の図示を省略する。
　図１８～図１９に示すようにウェハ処理装置５００は、重合ウェハＴを上面で保持するチャック５１０を有している。チャック５１０は、基板保持部１００ａと遮光部５１０ｂを有する。図１９に示すように、遮光部５１０ｂは、例えば支持材５１３を介してスライダテーブル１０３に設けられ、これによりチャック５１０と一体にＹ軸方向に移動可能に構成される。遮光部５１０ｂは、カバー部材５１１とビームダンパ５１２とを有している。
　カバー部材５１１は、後述のレーザ照射部５２０からのレーザ光Ｌの照射時において、少なくともレーザ光Ｌの照射位置がチャック５１０から外れた際に後述のレンズ５２１の下方に配置される。カバー部材５１１の上面高さは、基板保持部１００ａの上面高さと略同一、または基板保持部１００ａの上面高さよりも低く設定される。カバー部材５１１は、セラミックスや金属材料等、レーザ照射部５２０からのレーザ光Ｌに対して透過性を有しない素材で構成される。
　また、カバー部材５１１には、厚み方向に貫通する貫通孔５１１ａが形成されている。貫通孔５１１ａは、チャック５１０に保持された重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の外周端位置に重なり、平面視で重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）から露出する位置に配置される。このため、レーザ照射位置が重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）から外れた際に、レーザ照射部５２０からのレーザ光Ｌの照射直下に貫通孔５１１ａが位置する。そして、貫通孔５１１ａはビームダンパ５１２の内部空間に連通し、すなわちレーザ照射部５２０からのレーザ光Ｌは、カバー部材５１１の貫通孔５１１ａを通過してビームダンパ５１２の内部に照射される。
　ビームダンパ５１２は、上面が貫通孔５１１ａを通じて開口された略円筒箱型形状を有する。ビームダンパ５１２の内部には、上記したようにレーザ照射部５２０からのレーザ光Ｌが照射される。ビームダンパ５１２は、耐ビーム性を有し、レーザ光Ｌを吸収する材料または他方向に拡散させる材料、例えばアルミニウム等の金属材料で構成される。
　ビームダンパ５１２の底面は、図２０に一例として示すように、上方に向けて突出してなる略円錐形状を有する。当該円錐形状の頂角φは、９０°未満であることが望ましい。これによりビームダンパ５１２では、図２０に示すように、貫通孔５１１ａを介して内部に進入したレーザ光Ｌが下方に向けて反射、または吸収（熱に変換）されるため、貫通孔５１１ａを介して再度上方に抜け出ることが抑制される。
　なお、このようにビームダンパ５１２は、レーザ光Ｌを吸収することで温度が上昇する。このため、ビームダンパ５１２の少なくとも外側表面（例えば外側側面や外側底面）には、図２０に示したように表面積を増加させることで放熱（ビームダンパ５１２の冷却）を促進するための、冷却部としての凹凸部５１２ａが形成されることが望ましい。また、ビームダンパ５１２の外方には、放熱（ビームダンパ５１２の冷却）を促進するための冷却部としての冷却機構５１４（例えば水冷ジャケットやファン）が更に設けられていてもよい。一例において冷却機構５１４は、ビームダンパ５１２の外側に冷媒流路を形成する。
　そしてウェハ処理装置５００では、このようにレーザ照射部５２０からのレーザ光Ｌをビームダンパ５１２により受け、吸収することで、チャック５１０よりも下方にレーザ光Ｌが到達することを抑制する。
　またウェハ処理装置５００では、このようにビームダンパ５１２によりレーザ光Ｌを受けることで、当該レーザ光Ｌが上方に反射して装置内部材の損傷を与えることや、カバー部材５１１にレーザ光Ｌが照射されることによるパーティクルの発生を抑制できる。
　なお、ビームダンパ５１２の構成や形状は上記した例に限定されるものではない。本開示の技術においてビームダンパとは、上記したように、レーザ光を受け、レーザ光の反射により装置内部材に損傷を与えることや、カバー部材にレーザ光が照射されることによりパーティクルが発生することを抑制できる機能を持つものをいうものとする。
　チャック５１０の上方には、レーザ照射部５２０が設けられている。レーザ照射部５２０は、レーザ光を発振するレーザ発振器（図示せず）等を内蔵したレーザヘッド１１１と、光学系１１２を有する。またレーザ照射部５２０は、レンズ５２１と給気部５２２を有している。レンズ５２１及び給気部５２２は、後述の集塵部５３０に対して昇降可能に構成されている。
　レンズ５２１は、レーザヘッド１１１のレーザ発振器から発振されたレーザ光Ｌを集光して重合ウェハＴに照射する。
　給気部５２２は、レンズ５２１の周方向外側を囲むように形成された給気路５２２ａを備える。そして給気部５２２は、エア供給源５２３からのドライエアを、給気路５２２ａを介してレンズ５２１の下方の空間に向けて供給することで、レーザ加工で生成されるパーティクルからレンズ５２１を保護する。
　また例えば図２０に示すように、ウェハ処理装置５００はレーザ加工で生成されるパーティクルを収集する集塵部５３０を有する。集塵部５３０は給気部５２２を周方向外側で囲むように形成される。図２１に示すように、集塵部５３０は、集塵路５３１を介してパーティクルを収集する。集塵路５３１は、集塵部５３０内に形成され、パーティクルは集塵部５３０における後述の開口５３０ａに対向する部分に複数形成される吸引口５３０ｂを介して収集される。収集されたパーティクルは、図示しない排気口に接続される。
　また、集塵部５３０には、レーザ照射部５２０からのレーザ光Ｌを通過させるための開口５３０ａが、レーザ光Ｌの照射直下に設けられている。レーザ照射部５２０からのレーザ光Ｌの照射時において、上記したカバー部材５１１の貫通孔５１１ａと対応する位置、すなわちレーザ照射位置が重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）から外れた際に、貫通孔５１１ａと平面視で重なる位置に配置される。
　ここで、第２の実施形態に係るウェハ処理装置５００では、少なくともレーザ照射部５２０のレンズ５２１の直下にビームダンパ５１２を配置すれば、少なくともレーザ光Ｌの照射に起因する装置内部材の損傷や、パーティクルの発生を抑制できる。しかしながら、このようにレンズ５２１の直下にビームダンパ５１２のみを配置し、カバー部材５１１が配置されない場合、集塵部５３０の下方で重合ウェハＴの外端部外側（径方向外側）に形成される空間が、カバー部材５１１を配置した場合と比較して大きくなる。換言すれば、集塵部５３０の直下で集塵部５３０の下端とビームダンパ５１２の上面との間に形成される外側隙間と、集塵部５３０の下端と重合ウェハＴの上面との間に形成される内側隙間との差が、カバー部材５１１を配置した場合における、集塵部５３０の下端とカバー部材５１１の上面との間に形成される外側隙間と内側隙間との差と比較して大きくなる。そして、このように外側隙間と内側隙間との差が大きくなった場合、集塵部５３０による内側隙間側からの吸引量と、外側隙間側からの吸引量とが不均一に、より具体的には外側隙間側からの吸引量が大きくなり、適切にパーティクルの捕集ができなくなる場合がある。
　かかる点を鑑みて、レーザ照射部５２０の下方には、ビームダンパ５１２に加えてカバー部材５１１を設けることが望ましい。すなわち、上記を鑑みれば、カバー部材５１１は、集塵部５３０との間に形成される外側隙間（集塵部５３０とカバー部材５１１の上面までの距離）を小さくし、内側隙間（集塵部５３０と重合ウェハＴの上面までの距離）との差を小さくする役割を有すると言える。そして、このように外側隙間と内側隙間の差を小さく、好適には略同一の大きさにすることで、集塵部５３０による吸引量が均一になり、パーティクルの捕集を効率的に行うことができる。なお、この場合、遮光部５１０ｂは例えば図示しない昇降機構により昇降自在に構成されてもよい。この場合、カバー部材５１１の上面と集塵部５３０の下端との間の外側隙間の大きさが調節可能になる。
　第２の実施形態に係るウェハ処理装置５００は、以上のように構成される。
　なお、以上の実施形態では、レーザ吸収層Ｐから第１のウェハＷを剥離するレーザリフトオフを行う際に、本開示のウェハ処理方法を適用したが、適用対象のウェハ処理はこれに限定されない。
　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のシリコン基板の内部に、面方向に沿ってレーザ光を照射して改質層を形成し、当該改質層を基点にウェハを分離することで、ウェハを薄化することが行われている。このレーザ光には、ＹＡＧレーザ光が用いられる。このようにウェハの薄化の基点となる改質層を形成する際にも、本開示のレーザ光の照射方法を適用することができる。また更に、本開示のレーザ光Ｌの照射方法は、ウェハの表面の改質やウェハの表面の平坦化の技術、及びウェハのアニール技術においても適用することができる。
　なお、上記実施形態においては、例えば図１５に示したようにレーザ光Ｌの照射形状が丸形である場合を例に説明を行ったが、レーザ光Ｌの照射形状はこれに限定されず、任意の形状（例えば矩形等）に制御されてもよい。レーザ光Ｌの照射形状は、一例においてＤＯＥ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｌｅｍｅｎｔ）等の回折光学素子により制御できる。
　また、上記実施形態においては、重合ウェハＴに対するレーザ光Ｌの照射位置の走査を、レーザ照射部とチャックとを相対的に水平方向に移動させることにより行ったが、これに代えて、例えばガルバノミラー等を使用して、照射されるレーザ光Ｌを重合ウェハＴに対して走査可能に構成してもよい。
　なお、上記実施形態においては、チャック１００の回転中心を基準として外周領域Ｒ２と対応する領域に対するレーザ光Ｌの照射位置を設定することで、中央領域Ｒ１においてレーザ光Ｌの照射範囲が重複することを抑制した。しかしながら、デバイス層Ｄｗに損傷を与えない範囲、例えばレーザ光Ｌの照射スポット（ビーム径）外周のエネルギー量の小さい部分、であればレーザ光Ｌの照射範囲が重複していてもデバイス層Ｄｗの損傷を抑制できる。
　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。
　３１　　　ウェハ処理装置
　１００　　チャック
　１００ａ　基板保持部
　１００ｂ　遮光部
　１０４　　回転機構
　１１０　　レーザ照射部
　Ｌ　　　　レーザ光
　Ｔ　　　　重合ウェハ
　Ｗ　　　　第１のウェハ
　Ｓ　　　　第２のウェハ

Claims (23)

  1. 基板を処理する基板処理装置であって、
    前記基板の保持面を有する基板保持部と、
    前記基板保持部の回転軸を中心として前記保持面上の基板を回転させる回転機構と、
    前記保持面上の前記基板にレーザ光を照射するレーザ照射部と、を備え、
    前記基板保持部の前記保持面は、前記基板と比較して小径である、基板処理装置。
  2. 前記基板保持部の周囲において、前記レーザ照射部からの前記レーザ光を受ける遮光部を備える、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記遮光部を、前記基板保持部の周囲を囲むように前記基板保持部と一体に構成し、
    前記遮光部の上面を、前記基板保持部の上面と比較して低い位置に配置する、請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記遮光部を、前記基板保持部と独立して前記基板保持部の周囲に配置し、
    前記遮光部の上面を、前記基板保持部の上面と比較して低い位置に配置する、請求項２に記載の基板処理装置。
  5. 前記遮光部は貫通孔を有するカバー部材と、
    前記貫通孔に連通して内部空間が形成されるビームダンパと、を有する、請求項２に記載の基板処理装置。
  6. 前記ビームダンパは、底面が上方に向けて突出する円錐形状で形成され、
    前記円錐形状の頂角は９０°未満である、請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 前記レーザ照射部は、気体を供給する給気部を有し、
    基板処理装置は、パーティクルを捕集する集塵部を有し、
    前記集塵部には、前記レーザ光の照射直下に形成される開口が設けられ、
    前記貫通孔は、前記開口と平面視で重なるように配置される、請求項５に記載の基板処理装置。
  8. 前記基板保持部の周囲を囲むように配置される複数の基板落下防止用ピンを備え、
    前記基板落下防止用ピンを、前記遮光部と一体に構成する、請求項２～７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 前記基板保持部を水平方向に移動自在に構成するステージと、
    前記基板保持部の周囲を囲むように配置される複数の基板落下防止用ピンを備え、
    前記基板落下防止用ピンを、前記ステージと一体に構成する、請求項１～７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 前記基板処理装置は制御部を備え、
    前記制御部は、
    前記回転軸を基準として設定された、前記レーザ光を走査させて当該レーザ光を照射する中央領域、及び、当該中央領域よりも径方向外側の外周領域、を前記基板に対して設定する制御と、
    前記中央領域の半径と前記レーザ光のビーム径を考慮した位置を、前記外周領域における径方向内側のセンタ側領域に対する前記レーザ光の照射位置として設定する制御と、を実行する、請求項１～９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  11. 前記制御部は、
    前記センタ側領域に対する前記レーザ光の照射位置を基準として、前記外周領域における径方向外側のエッジ側領域に対するレーザ光の照射位置を設定する制御を実行する、請求項１０に記載の基板処理装置。
  12. 前記基板処理装置は、前記基板の外端部を検知するカメラを備え、
    前記制御部は、
    前記カメラにより検知された情報に基づいて前記基板の中心と前記基板保持部の前記回転軸との偏心量を算出する制御と、
    前記エッジ側領域に対するレーザ光の照射位置を、少なくとも前記偏心量が最も大きい位置を含むように設定する制御を実行する、請求項１１に記載の基板処理装置。
  13. 前記制御部は、前記エッジ側領域に対するレーザ光の照射位置の設定において、
    前記レーザ光のビーム径と前記レーザ光の照射数に基づいて、前記センタ側領域から前記基板の径方向に対する距離を算出する制御と、
    前記距離が、前記カメラにより検知された前記基板の外端部位置から前記センタ側領域までの距離と最も近くなる位置を、前記エッジ側領域に対するレーザ光の照射位置として設定する制御と、を実行する、請求項１２に記載の基板処理装置。
  14. 前記制御部は、
    前記回転軸を基準として、前記外周領域に対する前記レーザ光の照射位置を設定する制御、を実行する、請求項１３に記載の基板処理装置。
  15. 前記制御部は、前記カメラにより検知された情報に基づいて算出された前記基板の中心と前記基板保持部の前記回転軸との偏心量が、予め定められた閾値を超えると判断される場合には、前記基板に対する前記レーザ光の照射を開始させない制御を実行する、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  16. 前記制御部は、前記カメラにより検知された情報に基づいて算出された前記基板の中心と前記基板保持部の前記回転軸との偏心量が、予め定められた閾値を超えると判断される場合には、前記基板保持部に対する前記基板の再配置を行う制御を実行する、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  17. 前記制御部は、
    前記レーザ光の照射直下に前記基板が配置された際に、前記レーザ照射部から前記レーザ光を照射する制御と、
    前記レーザ光の照射直下に前記基板保持部が露出する際に、前記レーザ照射部からの前記レーザ光の照射を停止する制御と、を実行する、請求項１０～１６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  18. 基板処理装置における基板の処理方法であって、
    前記基板処理装置は、
    前記基板と比較して小径の保持面を有する基板保持部と、
    前記基板保持部の回転軸を中心として前記保持面上の基板を回転させる回転機構と、
    前記保持面上の前記基板にレーザ光を照射するレーザ照射部と、を備え、
    前記基板の処理方法は、
    前記回転軸を基準として設定された、前記レーザ光を走査させて当該レーザ光を照射する中央領域、及び、当該中央領域よりも径方向外側の外周領域、を前記基板に対して設定することと、
    前記中央領域の半径と前記レーザ光のビーム径を考慮した位置を、前記外周領域における径方向内側のセンタ側領域に対する前記レーザ光の照射位置として設定することと、
    前記センタ側領域に対する前記レーザ光の照射位置を基準として、前記外周領域における径方向外側のエッジ側領域に対するレーザ光の照射位置を設定することと、を含む、基板処理方法。
  19. 前記基板の径方向外側を通過する前記レーザ光を、前記基板保持部の周囲において、当該基板保持部の上面と比較して低い位置に配置された遮光部により受ける、請求項１８に記載の基板処理方法。
  20. 前記基板の中心と前記基板保持部の前記回転軸との偏心量を検知すること、を含み、
    前記エッジ側領域に対するレーザ光の照射位置を、少なくとも前記偏心量が最も大きい位置を含むように設定する、請求項１８又は１９に記載の基板処理方法。
  21. 前記エッジ側領域に対するレーザ光の照射位置の設定において、
    前記レーザ光のビーム径と前記レーザ光の照射数に基づいて、前記センタ側領域から前記基板の径方向に対する距離を算出し、
    前記距離が、カメラにより検知された前記基板の外端部位置から前記センタ側領域までの距離と最も近くなる位置を、前記エッジ側領域に対するレーザ光の照射位置として設定する、請求項２０に記載の基板処理方法。
  22. 検知された前記偏心量が、予め定められた閾値を超える場合には、前記基板に対する前記レーザ光の照射を開始しない、請求項２０又は２１に記載の基板処理方法。
  23. 前記レーザ光の照射直下に前記基板が配置された際に前記レーザ照射部から前記レーザ光を照射し、
    前記レーザ光の照射直下に前記基板保持部が露出する際には前記レーザ照射部からの前記レーザ光の照射を停止する、請求項１８～２２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
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