CN113518686B - 处理装置和处理方法 - Google Patents

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Abstract

处理装置具有：保持部，其保持处理体；改性部，其向被保持部保持的处理体的内部照射激光，来沿着面方向形成改性层；旋转机构，其使保持部和改性部相对地旋转；以及移动机构，其使保持部和改性部沿水平方向相对地移动。在一边通过旋转机构使被保持部保持的处理体相对于改性部相对地旋转一边从改性部向处理体的内部周期性地照射激光、并且还通过移动机构使改性部相对于保持部在径向上相对地移动来形成改性层时，计算使改性层的周向间隔成为期望阈值的、激光在径向上的边界位置，并使从边界位置起在改性部的移动方向上减小改性层的径向间隔以及/或者降低激光的频率。

Description

处理装置和处理方法
技术领域
本公开涉及一种处理装置和处理方法。
背景技术
在专利文献1中公开了一种层叠型半导体装置的制造方法。在该制造方法中，将两个以上的半导体晶圆进行层叠来制造层叠型半导体装置。此时，在将各半导体晶圆层叠于其它半导体晶圆之后，对各半导体晶圆进行背面磨削使之具有期望的厚度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-69736号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开所涉及的技术使处理体的薄化处理的生产率提高。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式是对处理体进行处理的处理装置，所述处理装置具有：保持部，其保持处理体；改性部，其向被所述保持部保持的处理体的内部照射激光来沿着面方向形成改性层；旋转机构，其使所述保持部与所述改性部相对地旋转；移动机构，其使所述保持部与所述改性部沿水平方向相对地移动；以及控制部，其控制所述保持部、所述改性部、所述旋转机构以及所述移动机构，其中，所述控制部控制所述保持部、所述改性部、所述旋转机构以及所述移动机构，以使在一边通过所述旋转机构使被所述保持部保持的处理体相对于所述改性部相对地旋转一边从所述改性部向处理体的内部周期性地照射所述激光、并且通过所述移动机构使所述改性部相对于所述保持部相对地在径向上移动来形成所述改性层时，计算使所述改性层的周向间隔成为期望阈值的、所述激光在径向上的边界位置，并使从所述边界位置起在所述改性部的移动方向上减小所述改性层的径向间隔以及/或者降低所述激光的频率。
发明的效果
根据本公开，能够使处理体的薄化处理的生产率提高。
附图说明
图1是示意性地表示本实施方式所涉及的晶圆处理***的结构的概要的俯视图。
图2是表示重合晶圆的结构的概要的侧视图。
图3是表示重合晶圆的一部分结构的概要的侧视图。
图4是表示改性装置的结构的概要的俯视图。
图5是表示改性装置的结构的概要的侧视图。
图6是表示搬送臂的结构的概要的纵剖视图。
图7是表示本实施方式所涉及的晶圆处理的主要工序的流程图。
图8是本实施方式所涉及的晶圆处理的主要工序的说明图。
图9是表示在处理晶圆形成周缘改性层的情形的说明图。
图10是表示在处理晶圆形成了周缘改性层的情形的说明图。
图11是表示在处理晶圆形成内部面改性层的情形的说明图。
图12是表示在处理晶圆形成内部面改性层的情形的说明图。
图13是表示从处理晶圆分离背面晶圆的情形的说明图。
图14是表示在处理晶圆形成内部面改性层的情形的说明图。
图15是表示在处理晶圆形成内部面改性层的情形的说明图。
图16是表示在处理晶圆形成内部面改性层的情形的说明图。
图17是表示其它实施方式中的在处理晶圆形成内部面改性层的情形的说明图。
具体实施方式
在半导体器件的制造工序中，例如如专利文献1所公开的方法那样，针对在表面形成有多个电子电路等器件的半导体晶圆(以下称作晶圆)，对该晶圆的背面进行磨削加工来使晶圆薄化。
例如，在使磨削磨石与晶圆的背面抵接的状态下，使晶圆和磨削磨石分别旋转并使磨削磨石下降，来对该晶圆的背面进行磨削加工。在该情况下，磨削磨石产生磨耗，需要定期进行更换。另外，在磨削加工中使用磨削水，还需要对其进行废液处理。
因此，在晶圆的内部沿着面方向照射激光来形成改性层，以该改性层为起点来分离晶圆。在该情况下，在照射激光时使用的激光头不易随着时间经过而劣化，消耗品变少，因此能够降低维修频度。另外，由于是利用了激光的干式工艺，因此不需要磨削水、废液处理。然而，利用该激光进行的薄化处理在生产率方面存在改善的余地。
本公开所涉及的技术通过缩短晶圆的薄化处理的时间来高效地进行晶圆的薄化处理。下面，参照附图来说明具备高效地进行薄化处理的作为本实施方式所涉及的处理装置的改性装置的晶圆处理***、以及作为处理方法的晶圆处理方法。此外，在本说明书和附图中，对实质上具有相同的功能结构的要素标注相同的标记，由此省略重复说明。
首先，对本实施方式所涉及的晶圆处理***的结构进行说明。图1是示意性地表示晶圆处理***1的结构的概要的俯视图。
在晶圆处理***1中，如图2和图3所示的那样，对将作为第一基板的处理晶圆W与作为第二基板的支承晶圆S接合而成的作为重合基板的重合晶圆T进行期望的处理。而且，在晶圆处理***1中，去除处理晶圆W的周缘部We，并且使该处理晶圆W薄化。下面，将处理晶圆W中与支承晶圆S接合的面称作表面Wa，将与表面Wa相反一侧的面称作背面Wb。同样地，将支承晶圆S中与处理晶圆W接合的面称作表面Sa，将与表面Sa相反一侧的面称作背面Sb。此外，在本实施方式中，处理晶圆W相当于本公开中的处理体。
处理晶圆W例如为硅基板等半导体晶圆，在处理晶圆W的表面Wa形成有包括多个器件的器件层(未图示)。另外，在器件层还形成有氧化膜F、例如SiO2膜(TEOS膜)。此外，处理晶圆W的周缘部We被进行了倒角加工，周缘部We的截面的厚度随着去向处理晶圆W的前端而变小。另外，周缘部We为在边缘修剪中去除的部分，例如为自处理晶圆W的外端部起的径向上的1mm～5mm的范围。
此外，在图2中，为了避免图示的复杂而省略了氧化膜F的图示。另外，在以下的说明中所使用的其它附图中，有时也同样地省略氧化膜F的图示。
支承晶圆S为支承处理晶圆W的晶圆，例如为硅晶圆。在支承晶圆S的表面Sa形成有氧化膜(未图示)。另外，支承晶圆S作为保护处理晶圆W的表面Wa的器件的保护件发挥功能。此外，当在支承晶圆S的表面Sa形成有多个器件的情况下，与处理晶圆W同样地在表面Sa形成器件层(未图示)。
在此，若在处理晶圆W的周缘部We处，处理晶圆W与支承晶圆S接合在一起，则可能会无法适当地去除周缘部We。因此，在处理晶圆W与支承晶圆S之间的边界形成接合区域Aa和未接合区域Ab，所述接合区域Aa是氧化膜F与支承晶圆S的表面Sa进行了接合的区域，所述未接合区域Ab是接合区域Aa的径向外侧的区域。通过像这样存在未接合区域Ab，能够适当地去除周缘部We。此外，优选接合区域Aa的外侧端部位于比要被去除的周缘部We的内侧端部略靠径向外侧的位置。
此外，例如在进行接合之前形成未接合区域Ab。即，在进行接合前，在氧化膜F的外周部对支承晶圆S的表面Sa进行使接合强度下降的处理。具体地说，可以对外周部的表层进行研磨、湿蚀刻等来进行去除。或者，也可以将外周部的表面进行疏水化，也可以通过激光使表面***糙。
另外，例如也可以在进行接合之后形成未接合区域Ab。例如，通过在进行接合之后向氧化膜F的外周部照射激光，也能够使针对支承晶圆S的表面Sa的接合強度降低。
如图1所示，晶圆处理***1具有将搬入搬出站2与处理站3连接为一体所得到的结构。例如在搬入搬出站2与外部之间进行能够收容多个重合晶圆T的盒Ct的搬入和搬出。处理站3具备对重合晶圆T实施期望的处理的各种处理装置。
在搬入搬出站2设置有盒载置台10。在图示的例子中，在盒载置台10，多个例如三个盒Ct沿Y轴方向自由地载置成一列。此外，被载置于盒载置台10的盒Ct的个数不限定为本实施方式，能够任意地决定。
在搬入搬出站2且盒载置台10的X轴负方向侧，与该盒载置台10邻接地设置有晶圆搬送装置20。晶圆搬送装置20构成为在沿Y轴方向延伸的搬送路21上移动自如。另外，晶圆搬送装置20具有保持重合晶圆T并进行搬送的例如两个搬送臂22、22。各搬送臂22构成为沿水平方向、铅垂方向移动自如并且绕水平轴、铅垂轴移动自如。此外，搬送臂22的结构不限定于本实施方式，能够采取任意的结构。而且，晶圆搬送装置20构成为能够向盒载置台10的盒Ct以及后述的传送装置30搬送重合晶圆T。
在搬入搬出站2且晶圆搬送装置20的X轴负方向侧，与该晶圆搬送装置20邻接地设置有用于交接重合晶圆T的传送装置30。
在处理站3设置有例如三个处理块G1～G3。第一处理块G1、第二处理块G2以及第三处理块G3以从X轴正方向侧(搬入搬出站2侧)向负方向侧按照所记载的顺序排列的方式配置。
在第一处理块G1设置有蚀刻装置40、清洗装置41以及晶圆搬送装置50。蚀刻装置40与清洗装置41层叠地配置。此外，蚀刻装置40和清洗装置41的数量、配置并不限定于此。例如，蚀刻装置40和清洗装置41也可以分别沿X轴方向延伸，以在俯视观察时并排的方式载置。并且，蚀刻装置40和清洗装置41这些装置也可以分别是层叠的。
蚀刻装置40对通过后述的加工装置80被磨削后的处理晶圆W的背面Wb进行蚀刻处理。例如，对背面Wb供给药液(蚀刻液)来对该背面Wb进行蚀刻。关于药液，例如使用HF、HNO3、H3PO4、TMAH、Choline、KOH等。
清洗装置41对通过后述的加工装置80被磨削后的处理晶圆W的背面Wb进行清洗。例如，使刷子与背面Wb抵接来对该背面Wb进行刷洗。此外，也可以使用被加压后的清洗液来进行背面Wb的清洗。另外，清洗装置41也可以具有将支承晶圆S的背面Sb与处理晶圆W的背面Wb一同进行清洗的结构。
晶圆搬送装置50例如相对于蚀刻装置40和清洗装置41配置于Y轴负方向侧。晶圆搬送装置50具有保持重合晶圆T并进行搬送的例如两个搬送臂51、51。各搬送臂51构成为能够沿水平方向、铅垂方向移动自如并且绕水平轴、铅垂轴移动自如。此外，搬送臂51的结构不限定于本实施方式，能够采取任意的结构。而且，晶圆搬送装置50构成为能够向传送装置30、蚀刻装置40、清洗装置41以及后述的改性装置60搬送重合晶圆T。
在第二处理块G2设置有改性装置60和晶圆搬送装置70。此外，改性装置60的数量、配置并不限定于实施方式，可以层叠地配置有多个改性装置60。
改性装置60向处理晶圆W的内部照射激光，来形成周缘改性层和内部面改性层。在后文中叙述改性装置60的具体结构。
晶圆搬送装置70例如相对于改性装置60配置于Y轴正方向侧。晶圆搬送装置70具有保持并搬送重合晶圆T的例如两个搬送臂71、71。各搬送臂71被多关节的臂构件72支承，构成为能够沿水平方向、铅垂方向移动自如以及绕水平轴、铅垂轴移动自如。在后文中叙述搬送臂71的具体结构。而且，晶圆搬送装置70构成为能够向清洗装置41、改性装置60以及后述的加工装置80搬送重合晶圆T。
在第三处理块G3设置有加工装置80。此外，加工装置80的数量、配置并不限定于本实施方式，可以任意地配置有多个加工装置80。
加工装置80对处理晶圆W的背面Wb进行磨削。而且，将形成有内部面改性层的背面Wb中的该内部面改性层去除，还将周缘改性层去除。
加工装置80具有旋转台81。旋转台81构成为通过旋转机构(未图示)以铅垂的旋转中心线82为中心旋转自如。在旋转台81上设置有对重合晶圆T进行吸附来保持该重合晶圆T的两个吸盘83。吸盘83均匀地配置在与旋转台81相同的圆周上。通过旋转台81旋转，两个吸盘83能够移动至交接位置A0和加工位置B0。另外，两个吸盘83分别构成为通过旋转机构(未图示)能够绕铅垂轴旋转。
在交接位置A0进行重合晶圆T的交接。在加工位置B0配置磨削单元84。在磨削单元84中对处理晶圆W的背面Wb进行磨削。磨削单元84具有磨削部85，所述磨削部85具备呈环状形状且旋转自如的磨削磨石(未图示)。另外，磨削部85构成为能够沿着支柱86在铅垂方向上移动。而且，在使被吸盘83保持的处理晶圆W的背面Wb与磨削磨石抵接的状态下，使吸盘83和磨削磨石分别旋转来对背面Wb进行磨削。
在以上的晶圆处理***1设置有作为控制部的控制装置90。控制装置90例如为计算机，具有程序保存部(未图示)。在程序保存部中保存有用于控制晶圆处理***1中的重合晶圆T的处理的程序。另外，在程序保存部中还保存有用于控制上述的各种处理装置、搬送装置等的驱动***的动作以实现晶圆处理***1中的后述的基板处理的程序。此外，上述程序可以是记录在计算机可读存储介质H中并从该存储介质H安装到控制装置90中的程序。
接着，对上述的改性装置60进行说明。图4是表示改性装置60的结构的概要的俯视图。图5是表示改性装置60的结构的概要的侧视图。
改性装置60具有作为保持部的吸盘100，该吸盘100通过上表面来保持重合晶圆T。吸盘100在处理晶圆W配置于上侧且支承晶圆S配置于下侧的状态下对该支承晶圆S进行吸附来保持该支承晶圆S。吸盘100经由空气轴承101被支承于滑动台102。在滑动台102的下表面侧设置有旋转机构103。旋转机构103例如内置有作为驱动源的马达。吸盘100构成为：通过旋转机构103，经由空气轴承101绕铅垂轴旋转自如。滑动台102构成为：通过设置于其下表面侧的移动机构104，能够沿着设置于基台106且沿Y轴方向延伸的导轨105移动。此外，关于移动机构104的驱动源并无特别限定，例如使用线性马达。
在吸盘100的上方设置有作为改性部的激光头110。激光头110具有透镜111。透镜111为设置于激光头110的下表面的筒状的构件，向被吸盘100保持的处理晶圆W照射激光。
激光头110将从激光振荡器(未图示)振荡出的、呈高频的脉冲状且相对于处理晶圆W具有透过性的波长的激光以在处理晶圆W的内部的期望位置进行聚光的方式进行照射。由此，处理晶圆W的内部的激光进行了聚光的部分改性，形成周缘改性层和内部面改性层。
激光头110被支承构件120支承。激光头110构成为通过升降机构114沿着沿铅垂方向延伸的导轨113升降自如。另外，激光头110构成为通过移动机构115沿Y轴方向移动自如。此外，升降机构114和移动机构115分别被支承柱116支承。
在吸盘100的上方且激光头110的Y轴正方向侧设置有微距相机120和显微相机121。例如，微距相机120和显微相机121构成为一体，微距相机120配置于显微相机121的Y轴正方向侧。微距相机120和显微相机121构成为通过升降机构122升降自如，还构成为通过移动机构123沿Y轴方向移动自如。
微距相机120拍摄处理晶圆W(重合晶圆T)的外侧端部。微距相机120例如具备同轴透镜，照射可见光、例如红色光，并且接受来自对象物的反射光。此外，例如微距相机120的摄像倍率是2倍。
显微相机121拍摄处理晶圆W的周缘部，拍摄接合区域Aa与未接合区域Ab之间的边界。显微相机121例如具备同轴透镜，照射红外光(IR光)，并且接受来自对象物的反射光。此外，例如显微相机121的摄像倍率为10倍，视场约为微距相机120的视场的1/5，像素尺寸约为微距相机120的像素尺寸的1/5。
接着，说明上述的晶圆搬送装置70的搬送臂71。图6是表示搬送臂71的结构的概要的纵剖视图。
搬送臂71具有圆板状的吸附板130，该吸附板130具有比重合晶圆T的直径大的直径。在吸附板130的下表面设置有保持处理晶圆W的背面Wb的保持部140。
保持部140与用于吸引处理晶圆W的吸引管141连接，吸引管141例如与真空泵等吸引机构142连通。在吸引管141设置有测定吸引压力的压力传感器143。压力传感器143的结构是任意的，例如使用隔膜型的压力计。
在吸附板130的上表面设置有使该吸附板130绕铅垂轴旋转的旋转机构150。旋转机构150被支承构件151支承。另外，支承构件151(旋转机构150)被臂构件72支承。
接着，对使用如以上那样构成的晶圆处理***1进行的晶圆处理进行说明。图7是表示晶圆处理的主要工序的流程图。图8是晶圆处理的主要工序的说明图。此外，在本实施方式中，在晶圆处理***1的外部的接合装置(未图示)中，预先将处理晶圆W与支承晶圆S进行接合来形成重合晶圆T。
首先，将收纳有多个图8的(a)所示的重合晶圆T的盒Ct载置于搬入搬出站2的盒载置台10。
接着，通过晶圆搬送装置20将盒Ct内的重合晶圆T取出并搬送至传送装置30。接下来，通过晶圆搬送装置50将传送装置30的重合晶圆T取出并搬送至改性装置60。在改性装置60中，如图8的(b)所示那样在处理晶圆W的内部形成周缘改性层M1(图7的步骤A1)，并且如图8的(c)所示那样形成内部面改性层M2(图7的步骤A2)。周缘改性层M1是在边缘修剪中去除周缘部We时的基点。内部面改性层M2是用于使处理晶圆W薄化的基点。
在改性装置60中，首先，从晶圆搬送装置50搬入重合晶圆T并将该重合晶圆T保持于吸盘100。接着，使吸盘100移动至微距相机对准位置。微距相机对准位置是微距相机120能够拍摄处理晶圆W的外侧端部的位置。
接着，通过微距相机120来拍摄处理晶圆W的周向360度的外侧端部的图像。将拍摄到的图像从微距相机120输出至控制装置90。
在控制装置90中，根据微距相机120的图像来计算吸盘100的中心Cc与处理晶圆W的中心Cw的第一偏心量。并且，在控制装置90中，基于第一偏心量来计算吸盘100的移动量，以校正该第一偏心量的Y轴成分。基于该计算出的移动量使吸盘100沿Y轴方向移动，来使吸盘100移动至显微相机对准位置。显微相机对准位置为显微相机121能够拍摄处理晶圆W的周缘部的位置。在此，如上述那样，显微相机121的视场小，约为微距相机120的视场的1/5，因此，若不校正第一偏心量的Y轴成分，则有时处理晶圆W的周缘部不进入显微相机150的视角，无法通过显微相机121进行拍摄。因此，可以说基于第一偏心量对Y轴成分进行的校正是为了使吸盘100移动至显微相机对准位置。
接着，通过显微相机121来拍摄处理晶圆W的周向360度的接合区域Aa与未接合区域Ab之间的边界。将拍摄到的图像从显微相机121输出至控制装置90。
在控制装置90中，根据显微相机121的图像来计算吸盘100的中心Cc与接合区域Aa的中心Ca的第二偏心量。并且，在控制装置90中，基于第二偏心量来决定吸盘100相对于周缘改性层M1的位置，以使吸盘100的中心与接合区域Aa的中心一致。
接着，如图9和图10所示，从激光头110照射激光L1(周缘用激光L1)，来在处理晶圆W的周缘部We与中央部Wc之间的边界形成周缘改性层M1(图7的步骤A1)。周缘改性层M1形成于比接合区域Aa的外侧端部更靠径向内侧的位置。
通过上述激光L1形成的周缘改性层M1的下端位于比薄化后的处理晶圆W的目标表面(图9中的虚线)更靠上方的位置。即，周缘改性层M1的下端与处理晶圆W的表面Wa之间的距离H1比薄化后的处理晶圆W的目标厚度H2大。在该情况下，在薄化后的处理晶圆W中不残留周缘改性层M1。此外，在处理晶圆W的内部，裂纹C1从周缘改性层M1起仅延展至表面Wa，不到达背面Wb。
在步骤A1中，根据通过控制装置90决定出的吸盘100的位置，通过旋转机构103使吸盘100旋转并通过移动机构104使吸盘100沿Y轴方向移动，以使接合区域Aa的中心与吸盘100的中心一致。此时，使吸盘100的旋转与Y轴方向的移动同步。
而且，一边像这样使吸盘100(处理晶圆W)进行旋转及移动，一边从激光头110向处理晶圆W的内部照射激光L1。即，一边校正第二偏心量一边形成周缘改性层M1。于是，周缘改性层M1和接合区域Aa形成为环状，且为同心圆状。因此，之后能够以周缘改性层M1为基点适当地去除周缘部We。
此外，在本例中，在第二偏心量具备X轴成分的情况下，使吸盘100沿Y轴方向移动并且使吸盘100旋转，来校正该X轴成分。另一方面，在第二偏心量不具备X轴成分的情况下，不使吸盘100旋转，仅使吸盘100沿Y轴方向移动即可。
接着，如图11和图12所示，从激光头110照射激光L2(内部面用激光L2)，来沿着面方向形成内部面改性层M2(图7的步骤A2)。此外，图12所示的黑底箭头表示吸盘100的旋转方向。
内部面改性层M2的下端位于比薄化后的处理晶圆W的目标表面(图11中的虚线)稍微靠上方的位置。即，内部面改性层M2的下端与处理晶圆W的表面Wa之间的距离H3比薄化后的处理晶圆W的目标厚度H2稍大。此外，在处理晶圆W的内部，裂纹C2从内部面改性层M2起沿面方向延展。裂纹C2仅延展至周缘改性层M1的内侧。
在步骤A2中，一边使吸盘100(处理晶圆W)旋转一周(360度)一边从激光头110向处理晶圆W的内部照射激光L2，来形成环状的内部面改性层M2。之后，使激光头110向处理晶圆W的径向内侧(Y轴方向)移动。当重复进行这些环状的内部面改性层M2的形成和激光头110朝向径向内侧的移动时，沿面方向形成内部面改性层M2。此外，在后文中叙述该步骤A2中的内部面改性层M2的形成方法的详情。
此外，在本实施方式中，在形成内部面改性层M2时，使激光头110沿Y轴方向移动，但也可以使吸盘100沿Y轴方向移动。另外，在形成内部面改性层M2时，使吸盘100旋转，但也可以使激光头110移动并使激光头110相对于吸盘100相对地旋转。
接着，当在处理晶圆W形成内部面改性层M2后，通过晶圆搬送装置70搬出重合晶圆T。
接着，通过晶圆搬送装置70将重合晶圆T搬送至加工装置80。在加工装置80中，首先，在从搬送臂71向吸盘83交接重合晶圆T时，如图8的(d)所示那样以周缘改性层M1和内部面改性层M2为基点来分离处理晶圆W的背面Wb侧(以下称作背面晶圆Wb1)(图7的步骤A3)。此时，还从处理晶圆W去除周缘部We。
在步骤A3中，如图13的(a)所示，通过搬送臂71的吸附板130对处理晶圆W进行吸附来保持该处理晶圆W，并且通过吸盘83对支承晶圆S进行吸附来保持该支承晶圆S。而且，使吸附板130旋转，来以周缘改性层M1和内部面改性层M2为边界来切除背面晶圆Wb1。之后，如图13的(b)所示，在吸附板130吸附并保持着背面晶圆Wb1的状态下，使该吸附板130上升来将背面晶圆Wb1从处理晶圆W分离。此时，通过压力传感器143来测定吸引背面晶圆Wb1的压力，由此能够探测有无背面晶圆Wb1，确认是否将背面晶圆Wb1从处理晶圆W分离了。此外，将分离后的背面晶圆Wb1回收至晶圆处理***1的外部。如以上那样，在步骤A3中，将背面晶圆Wb1与周缘部We一体地分离，即同时进行周缘部We的去除和处理晶圆W的分离。
此外，在本实施方式中，在使吸附板130旋转后，使吸附板130上升来分离处理晶圆W，但也可以省略吸附板130的旋转，仅通过吸附板130的上升来分离处理晶圆W。
接下来，使吸盘83移动至加工位置B0。然后，通过磨削单元84，如图8的(e)所示那样对被吸盘83保持的处理晶圆W的背面Wb进行磨削，来去除残留于该背面Wb的内部面改性层M2和周缘改性层M1(图7的步骤A4)。在步骤A4中，在使磨削磨石与背面Wb抵接的状态下使处理晶圆W和磨削磨石分别旋转，来对背面Wb进行磨削。此外，之后也可以使用清洗液喷嘴(未图示)通过清洗液对晶圆W的背面Wb进行清洗处理。
接着，通过晶圆搬送装置70将重合晶圆T搬送至清洗装置41。在清洗装置41中，对处理晶圆W的磨削面即背面Wb进行刷洗(图7的步骤A5)。此外，在清洗装置41中，也可以对处理晶圆W的背面Wb和支承晶圆S的背面Sb一同进行清洗。
接着，通过晶圆搬送装置50将重合晶圆T搬送至蚀刻装置40。在蚀刻装置40中，通过药液对处理晶圆W的背面Wb进行湿蚀刻(图7的步骤A6)。在通过上述的加工装置80被磨削后的背面Wb有时会形成磨削痕迹。在本步骤A6中，通过进行湿蚀刻能够去除磨削痕迹，从而能够使背面Wb平滑化。
之后，通过晶圆搬送装置50将被实施了全部的处理的重合晶圆T搬送至传送装置30，并且通过晶圆搬送装置20将该重合晶圆T搬送至盒载置台10的盒Ct。通过这样，晶圆处理***1中的一系列的晶圆处理结束。
此外，在上述实施方式中，当在步骤A3中分离了处理晶圆W后，通过在步骤A4中磨削处理晶圆W的背面Wb来进行内部面改性层M2和周缘改性层M1的去除，但也可以通过步骤A6中的湿蚀刻来进行内部面改性层M2和周缘改性层M1的去除。在该情况下，能够省略步骤A4。
另外，如果在步骤A4中对处理晶圆W的背面Wb进行磨削来去除内部面改性层M2和周缘改性层M1，则可以省略步骤A6中的湿蚀刻。
接着，使用图14～图16来详细地说明步骤A2中的内部面改性层M2的形成方法。在步骤A2中，如上述那样在径向上形成多个环状的内部面改性层M2，但在以下的说明中，方便起见，有时将各环称作加工线。另外，如图11和图12所示，将加工线上的相邻的内部面改性层M2的在周向上的间隔称作周向间隔P(脉冲间距)，将在径向上相邻的加工线间的间隔称作径向间隔Q(定位间距)。
在此，本发明的发明人们关于缩短步骤A2的处理时间来提高生产性进行了研究。为了缩短步骤A2的处理时间，增加每单位时间的激光L2的照射次数即可，但从激光头110照射的激光L2的频率的提高是有限的。
因此，本发明的发明人们关于通过增大图11和图12所示的周向间隔P和径向间隔Q来减少激光L2的照射次数(内部面改性层M2的数量)进行了研究。为了在步骤A3中从处理晶圆W适当地分离(剥离)背面晶圆Wb1，需要使作为进行该分离的基点的裂纹C2适当地延展。例如，当周向间隔P过大时，从在周向上相邻的内部面改性层M2起的裂纹C2不相连。同样地，如果径向间隔Q过大，则从在径向上相邻的内部面改性层M2起的裂纹C2不相连。而且，本发明的发明人们经过认真研究的结果是，作为一例，在激光L2的能量为18.5μJ的情况下，如果周向间隔P为15μm、径向间隔Q为30μm，则裂纹C2能够适当地延展，能够使处理晶圆W分离。
另一方面，在处理晶圆W的中心部有时无法适当地分离背面晶圆Wb1。例如，在激光L2的频率固定的条件下，为了将周向间隔P维持为固定，需要使吸盘100的旋转速度随着激光L2的照射位置从径向外侧向内侧移动而上升。然而，存在以下情况：当吸盘100的旋转速度达到上限时，随着激光L2的照射位置向径向内侧移动，周向间隔P变小，在中心部，内部面改性层M2在同一加工线上重叠。因此，有时无法将处理晶圆W的中心部分离。
关于无法将处理晶圆W的中心部分离的原因，更详细地进行说明。当通过照射激光L2来形成内部面改性层M2时，该内部面改性层M2膨胀。通过在该膨胀时产生的应力形成裂纹C2。然而，例如在内部面改性层M2重叠的情况下，会对第一个内部面改性层M2照射下一次的(第二次的)激光L2，因此裂纹C2难以在径向上延展。另外，例如即使在内部面改性层M2不重叠的情况下，当周向间隔P比期望阈值小时，会对从第一个内部面改性层M2延展的裂纹C2照射下一次的(第二次的)激光L2。在该情况下，由于是对已经释放了应力的裂纹C2照射激光L2，因此裂纹C2还是在径向上难以延展。像这样，无法在处理晶圆W的中心部使裂纹C2适当地延展，因此有时无法分离该中心部。
因此，本发明的发明人们想到以下两个方法来作为用于使处理晶圆W的中心部分离的方法。
第一个方法是在处理晶圆W的中心部减小径向间隔Q的方法。如上述那样，即使从各内部面改性层M2起在径向上延展的裂纹C2的长度变短，只要使从在径向上相邻的内部面改性层M2起的裂纹C2相连即可。因此，使径向间隔Q减小。
第二个方法是降低从激光头110照射的激光L2的频率的方法。在该情况下，能够将周向间隔P维持为期望阈值以上，其结果是，能够使裂纹C2从各内部面改性层M2起适当地延展。周向间隔P的期望阈值由激光L2的能量决定。例如，在激光L2的能量为18.5μJ的情况下，期望阈值为7.5μm。
如以上那样，需要使裂纹C2适当地延展以在整个晶圆面内形成内部面改性层M2。为了满足该裂纹C2的条件，在本实施方式中，当在步骤A2中形成内部面改性层M2时，进行以下的第一步骤A21～第三步骤A23。此外，在本实施方式中，例如从激光头110照射的激光L2的能量为18.5μJ，激光L2的频率为180kHz。
图14是第一步骤A21的说明图。在第一步骤A21中，在从处理晶圆W的端部起至第一边界位置B1为止的第一区域R1中形成内部面改性层M2。
在第一步骤A21中，伴随着使激光头110向径向内侧移动来使吸盘100的旋转速度上升，以将周向间隔P固定地维持为期望阈值(例如7.5μm)以上的第一周向间隔P1(例如15μm)。激光头110进行移动，直至激光L2的照射位置到达第一边界位置B1为止。该第一边界位置B1为吸盘100的旋转速度达到最大旋转速度(例如1200rpm)的位置。
能够通过计算来求出第一边界位置B1。例如，在激光L2的频率为180kHz、吸盘100的最大旋转速度为1200rpm并且将第一周向间隔P1固定地维持为15μm的情况下，计算出第一边界位置B1为从中心起的径向上的43.2mm的位置。即，能够根据激光L2的径向位置来计算用于维持第一周向间隔P1即15μm的旋转速度，并将该计算出的旋转速度达到最大旋转速度的位置设为第一边界位置B1。此外，在进行晶圆处理之前，预先计算第一边界位置B1。
此外，在第一步骤A21中，径向间隔Q为第一径向间隔Q1(例如30μm)。
图15是第二步骤A22的说明图。在第二步骤A22中，在从第一边界位置B1起至第二边界位置B2为止的第二区域R2中形成内部面改性层M2。
在第二区域R2中，即使将吸盘100的旋转速度维持为最大旋转速度(例如1200rpm)，周向间隔P也会伴随使激光头110向径向内侧移动而变得比第一周向间隔P1(例如15μm)小。但是，如上述那样，能够在周向间隔P达到期望阈值即第二周向间隔P2(例如7.5μm)之前使裂纹C2延展。因此，在第二步骤A22中，一边使吸盘100以最大旋转速度旋转，一边使激光头110进行移动直至激光L2的照射位置达到第二边界位置B2为止。该第二边界位置B2为周向间隔P达到第二周向间隔P2的位置。
能够通过计算来求出第二边界位置B2。例如，在激光L2的频率为180kHz、吸盘100的最大旋转速度为1200rpm的情况下，计算出第二边界位置B2为从中心起的径向上的22mm的位置。即，能够根据激光L2的径向位置来计算周向间隔P，并将该计算出的周向间隔P到达第二周向间隔P2的位置设为第二边界位置B2。换言之，关于第二边界位置B2是通过变更吸盘100的旋转速度与周向间隔P之间的关系来计算出的使该周向间隔P成为第二周向间隔P2的位置。此外，在进行晶圆处理前，预先计算第二边界位置B2。
此外，在第二步骤A22中，径向间隔Q与第一步骤A21相同地也为第一径向间隔Q1(例如30μm)。
图16是第三步骤A23的说明图。在第三步骤A23中，在比第二边界位置B2更靠径向内侧的第三区域R3中形成内部面改性层M2。
在第三步骤A23中，如上述那样减小径向间隔Q(第一个方法)、或者降低激光L2的频率(第二个方法)。或者，也可以进行这两方。
对第一个方法进行说明。在减小径向间隔Q的情况下，将第一区域R1和第二区域R2的第一径向间隔Q1即例如30μm减小至第二径向间隔Q2即例如10μm～15μm。在该情况下，即使径向间隔Q变小且从各内部面改性层M2起沿径向延展的裂纹C2的长度变短，也能够将从在径向上相邻的内部面改性层M2起的裂纹C2相连。因而，也能够适当地分离处理晶圆W的中心部。此外，关于使径向间隔Q减小多少，预先设定为能够分离处理晶圆W的中心部的程度即可。
对第二个方法进行说明。在降低从激光头110照射的激光L2的频率的情况下，能够将周向间隔P维持为第一周向间隔P1。在该情况下，能够使裂纹C2从各内部面改性层M2起适当地延展。因而，处理晶圆W的中心部也能够适当地分离。此外，关于使激光L2的频率降低多少，预先设定为能够分离处理晶圆W的中心部的程度即可。
在此，当减小径向间隔Q时，与该减小程度相应地，形成内部面改性层M2的数量增加，处理时间变长。另外，即使降低激光L2的频率，形成内部面改性层M2的数量也会增加，处理时间也会变长。关于该点，在本实施方式中，能够将减小径向间隔Q的定时或者降低激光L2的频率的定时设定为激光L2到达第二边界位置B2的定时，能够使第三区域R3最小化。因而，能够缩短处理时间，使生产性提高。
根据以上的实施方式，在第三步骤A23中，减小径向间隔Q以及/或者降低激光L2的频率(维持周向间隔P)。其结果是，在第三区域R3中，能够使裂纹C2适当地延展，从而能够从处理晶圆W适当地分离背面晶圆Wb1。
在第一步骤A21中，由于尽可能增大了周向间隔P和径向间隔Q，因此能够缩短处理时间。另外，在第二步骤A22中，吸盘100的旋转速度达到最大旋转速度，因此周向间隔P变小，但由于分别维持径向间隔Q和激光L2的频率，因此能够将处理时间的变长抑制为最小限度。并且，在第三步骤A23中，处理时间会与优先使裂纹C2适当地延展的优先程度相应地变长，但由于将第三区域R3进行了最小化，因此还是能够将处理时间的变长抑制在最小限度。因而，能够缩短处理时间来提高生产率，能够进一步提高生产性。
此外，在处理晶圆W中，根据硅的晶体取向的不同，裂纹C2的延展难度不同，延展的长度也不固定。即使在像这样裂纹C2的延展长度不同的情况下，如果使用本实施方式的方法，则也能够将裂纹C2适当地连起来。
在以上的实施方式中，在步骤A2中形成了多个环状的内部面改性层M2，但例如如图17所示，也可以从径向外侧向内侧螺旋状地形成内部面改性层M2。具体地说，一边使吸盘100(处理晶圆W)旋转并且使激光头110从处理晶圆W的径向外侧朝向内侧沿Y轴方向移动，一边从激光头110向处理晶圆W的内部照射激光L2。
与上述实施方式同样地，在该情况下也预先求出第一边界位置B1和第二边界位置B2，在第一区域R1～第三区域R3中依次进行第一步骤A21～第三步骤A23。于是，能够享受到与上述实施方式同样的效果。
另外，在以上的实施方式中，在步骤A2中从径向外侧朝向内侧形成内部面改性层M2，但也可以从径向内侧朝向外侧形成该内部面改性层M2。即，也可以是，一边使激光头110从处理晶圆W的径向内侧朝向外侧沿Y轴方向移动，一边从激光头110向处理晶圆W的内部照射激光L2。在该情况下也是，能够通过在径向外侧的区域中减小径向间隔Q以及/或者降低激光L2的频率(维持周向间隔P)来使裂纹C2适当地延展，从而能够从处理晶圆W适当地分离背面晶圆Wb1。
另外，在以上的实施方式中，同时进行了周缘部We的去除和处理晶圆W的分离，但也可以分别进行该去除和分离。在该情况下，在晶圆处理***1中，去除周缘部We的周缘去除装置(未图示)例如层叠地设置于改性装置60中。关于通过周缘去除装置去除周缘部We的方法并无特别限定，例如可以对周缘部施加物理冲击来去除周缘部We。
在以上的实施方式中，说明了将处理晶圆W与支承晶圆S直接进行接合的情况，但也可以经由粘接剂将这些处理晶圆W与支承晶圆S进行接合。
另外，在以上的实施方式中，说明了使重合晶圆T中的处理晶圆W薄化的情况，但在使一张晶圆薄化的情况下也能够应用上述实施方式。例如，可以在对一张晶圆进行薄化处理后将其与支承晶圆S进行接合来形成重合晶圆T。
另外，在以上的实施方式中，以处理体为硅基板的情况为例进行了说明，但处理体的种类并不限定于此。例如，代替硅基板，也可以选择玻璃基板、单晶基板、多晶基板或非晶基板等来作为处理体。另外，代替基板，例如也可以选择钢锭、基台或薄板等来作为处理体。
应当认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。上述的实施方式在不脱离所附的权利要求书及其主旨的情况下能够以各种方式进行省略、置换、变更。
附图标记说明
1：晶圆处理***；60：改性装置；90：控制装置；100：吸盘；103：旋转机构；104：移动机构；110：激光头；115：移动机构；B2：第二边界位置；M2：内部面改性层；P：周向间隔；Q：径向间隔；S：支承晶圆；T：重合晶圆；W：处理晶圆。

Claims (14)

1.一种处理装置，对处理体进行处理，所述处理装置具有：
保持部，其保持处理体；
改性部，其向被所述保持部保持的处理体的内部照射激光来沿着面方向形成改性层；
旋转机构，其使所述保持部与所述改性部相对地旋转；
移动机构，其使所述保持部与所述改性部沿水平方向相对地移动；以及
控制部，其控制所述保持部、所述改性部、所述旋转机构以及所述移动机构，
其中，所述控制部控制所述保持部、所述改性部、所述旋转机构以及所述移动机构，以使在一边通过所述旋转机构使被所述保持部保持的处理体相对于所述改性部相对地旋转一边从所述改性部向处理体的内部周期性地照射所述激光、并且通过所述移动机构使所述改性部相对于所述保持部相对地在径向上移动来形成所述改性层时，
计算使所述改性层的周向间隔成为期望阈值的、所述激光在径向上的边界位置，
并使从所述边界位置起在所述改性部的移动方向上减小所述改性层的径向间隔以及/或者降低所述激光的频率。
2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，
所述控制部控制所述保持部、所述改性部、所述旋转机构以及所述移动机构，以执行以下处理：
伴随使所述改性部相对于所述保持部沿径向相对地移动而使所述保持部相对于所述改性部的相对旋转速度上升至最大旋转速度，并使所述改性层的周向间隔固定；
一边使所述保持部相对于所述改性部以所述最大旋转速度相对地旋转，一边使所述改性部相对于所述保持部沿径向相对地移动，直至所述激光到达所述边界位置为止；以及
从所述边界位置起在所述改性部的移动方向上减小所述改性层的径向间隔以及/或者降低所述激光的频率。
3.根据权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于，
所述控制部变更所述保持部相对于所述改性部的相对旋转速度与所述改性层的周向间隔之间的关系，将使所述改性层的周向间隔成为所述期望阈值的所述激光的径向位置计算为所述边界位置。
4.根据权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于，
所述期望阈值是根据所述激光的能量来决定的。
5.根据权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于，
所述控制部控制所述保持部、所述改性部、所述旋转机构以及所述移动机构，以一边使被所述保持部保持的处理体相对于所述改性部相对地旋转一周，一边从所述改性部向处理体的内部周期性地照射所述激光，来形成环状的所述改性层，
之后，使所述改性部相对于所述保持部沿径向相对地移动，
重复进行环状的所述改性层的形成和所述改性部沿径向的移动来在面方向上形成所述改性层。
6.根据权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于，
所述控制部控制所述保持部、所述改性部、所述旋转机构以及所述移动机构，以一边使被所述保持部保持的处理体相对于所述改性部相对地旋转一边使所述改性部相对于所述保持部沿径向相对地移动，并且从所述改性部向处理体的内部周期性地照射所述激光，来在所述改性部的移动方向上形成螺旋状的所述改性层。
7.根据权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于，
所述处理体为将第一基板与第二基板接合而成的重合基板，
所述保持部从所述第二基板侧保持所述重合基板，
所述改性部向所述第一基板的内部照射激光，来沿着面方向形成所述改性层。
8.一种处理方法，用于对处理体进行处理，所述处理方法包括以下处理：
通过保持部来保持处理体；以及
一边使被所述保持部保持的处理体相对于照射激光的改性部相对地旋转，一边从所述改性部向处理体的内部周期性地照射所述激光，并且使所述改性部相对于所述保持部沿径向相对地移动，来沿着面方向形成改性层，
计算使所述改性层的周向间隔成为期望阈值的、所述激光的径向上的边界位置，
从所述边界位置起在所述改性部的移动方向上减小所述改性层的径向间隔以及/或者降低所述激光的频率。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，包括以下处理：
伴随使所述改性部相对于所述保持部沿径向相对地移动而使所述保持部相对于所述改性部的相对旋转速度上升至最大旋转速度，并使所述改性层的周向间隔固定；
一边使所述保持部相对于所述改性部以所述最大旋转速度相对地旋转，一边使所述改性部相对于所述保持部沿径向相对地移动，直至所述激光到达所述边界位置为止；以及
从所述边界位置起在所述改性部的移动方向上减小所述改性层的径向间隔以及/或者降低所述激光的频率。
10.根据权利要求8或9所述的处理方法，其特征在于，
变更所述保持部相对于所述改性部的相对旋转速度与所述改性层的周向间隔之间的关系，将使所述改性层的周向间隔成为所述期望阈值的所述激光的径向位置计算为所述边界位置。
11.根据权利要求8或9所述的处理方法，其特征在于，
所述期望阈值是根据所述激光的能量来决定的。
12.根据权利要求8或9所述的处理方法，其特征在于，
一边使被所述保持部保持的处理体相对于所述改性部相对地旋转一周，一边从所述改性部向处理体的内部周期性地照射所述激光，来形成环状的所述改性层，
之后，使所述改性部相对于所述保持部沿径向相对地移动，
重复进行环状的所述改性层的形成和所述改性部沿径向的移动，来在面方向上形成所述改性层。
13.根据权利要求8或9所述的处理方法，其特征在于，
一边使被所述保持部保持的处理体相对于所述改性部相对地旋转，一边使所述改性部相对于所述保持部沿径向相对地移动，并且从所述改性部向处理体的内部周期性地照射所述激光，来在所述改性部的移动方向上形成螺旋状的所述改性层。
14.根据权利要求8或9所述的处理方法，其特征在于，
所述处理体为将第一基板与第二基板接合而成的重合基板，
所述保持部从所述第二基板侧保持所述重合基板，
所述改性部向所述第一基板的内部照射激光来沿着面方向形成所述改性层。
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