JP2020198365A - 基板処理システム及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の貼り合わせの前処理を適切に行う。【解決手段】基板を処理する基板処理システムであって、前記基板には表面膜が形成され、前記表面膜の外周部を改質する外周改質装置と、前記表面膜の外周部の改質により発生したパーティクルを除去する除去装置と、前記外周改質装置および前記除去装置の動作を制御する制御装置と、を含む。または、基板を処理する基板処理方法であって、前記基板には表面膜が形成され、前記表面膜の外周部を改質することと、前記表面膜の外周部の改質により発生したパーティクルを除去することと、を含む。【選択図】図１１

Description

本開示は、基板処理システム及び基板処理方法に関する。

特許文献１には、外周部に砥粒が設けられた円板状の研削工具を回転し、研削工具の少なくとも外周面を半導体ウェハに線状に当接させて半導体ウェハの周端部を略Ｌ字状に研削することが開示されている。半導体ウェハは、二枚のシリコンウェハを貼り合わせて作製されたものである。

特開平９−２１６１５２号公報

本開示にかかる技術は、基板の貼り合わせの前処理を適切に行う。

本開示の一態様は、基板を処理する基板処理システムであって、前記基板には表面膜が形成され、前記表面膜の外周部を改質する外周改質装置と、前記表面膜の外周部の改質により発生したパーティクルを除去する除去装置と、前記外周改質装置および前記除去装置の動作を制御する制御装置と、を含む。

本開示によれば、基板の貼り合わせの前処理を適切に行うことができる。

重合ウェハの構成例の概略を示す側面図である。 レーザトリミング加工を行う重合ウェハの一例を示す平面図である。 前処理におけるパーティクルの飛散を説明する説明図である。 本実施形態に係る処理システムの構成例の概略を示す平面図である。 前処理装置の構成例の概略を示す側面図である。 保護膜形成装置の構成例の概略を示す縦断面図である。 保護膜形成装置の構成例の概略を示す横断面図である。 保護膜形成の様子を模式的に示す説明図である。 形成された保護膜の一例を示す説明図である。 前処理の様子を模式的に示す説明図である。 処理ウェハの洗浄の様子を模式的に示す説明図である。 エッジトリムの様子を模式的に示す説明図である。 保護膜形成装置の他の構成例の概略を示す縦断面図である。 保護膜形成装置における保護膜の除去の様子を示す説明図である。 前処理の様子を模式的に示す説明図である。 第２の実施形態に係る処理システムの構成例の概略を示す平面図である。 液処理装置の構成例の概略を示す側面図である。 液処理装置におけるウェットエッチングの様子を示す説明図である。

半導体デバイスの製造工程においては、表面に複数の電子回路等のデバイスが形成されたウェハの裏面を研削して、当該ウェハを薄化することが行われている。この薄化されたウェハに対して、そのまま搬送を行ったり、そのまま後続の処理を行ったりすると、反りや割れが生じるおそれがある。そこで、この反りや割れの発生を抑制するため、例えばウェハを支持ウェハに貼り付けることにより補強することが行われている。

図１は、基板としての処理ウェハＷと他の基板としての支持ウェハＳとを貼り合わせて形成された重合ウェハＴの構成の概略を示す側面図である。以下、処理ウェハＷにおいて、支持ウェハＳと接合される面を表面Ｗａといい、表面Ｗａとの反対側の面を裏面Ｗｂという。同様に、支持ウェハＳにおいて、処理ウェハＷと接合される面を表面Ｓａといい、表面Ｓａと反対側の面を裏面Ｓｂという。

処理ウェハＷは、例えばシリコンウェハなどの半導体ウェハであって、表面Ｗａに複数の電子回路等のデバイスを含むデバイス層（図示せず）が形成されている。また、デバイス層にはさらに酸化膜Ｆｗ、例えばＳｉＯ_２膜（ＴＥＯＳ膜）が形成されている。

支持ウェハＳは、処理ウェハＷを支持するウェハである。支持ウェハＳの表面Ｓａには、酸化膜Ｆｓ、例えばＳｉＯ_２膜（ＴＥＯＳ膜）が形成されている。また、支持ウェハＳは、処理ウェハＷの表面のデバイス層を保護する保護材として機能する。なお、支持ウェハＳの表面Ｓａに複数のデバイスが形成されている場合には、処理ウェハＷと同様に表面Ｓａにデバイス層（図示せず）が形成される。

通常、図１（ａ）に示すように処理ウェハＷの外端部は面取り加工がされているが、上述したように処理ウェハＷの裏面Ｗｂに研削処理を行うと、処理ウェハＷの外端部が鋭く尖った形状（いわゆるナイフエッジ形状）になる。そうすると、処理ウェハＷの外端部でチッピングが発生し、処理ウェハＷが損傷を被るおそれがある。そこで、図１（ｂ）に示すように研削処理前に予め処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを除去する、いわゆるエッジトリムが行われている。なお、エッジトリムにより除去される周縁部Ｗｅは、例えば処理ウェハＷの外端部から径方向に１ｍｍ〜５ｍｍの範囲である。

上述した特許文献１に記載の端面研削装置は、このエッジトリムを行う装置である。しかしながら、この端面研削装置では、エッジトリムを研削により行うため、当該研削処理時に大量の粉塵（以下、「パーティクル」という。）が発生する。そして、かかるパーティクルが装置の内部において飛散した場合、ウェハを汚染するおそれがある。

そこで本発明者らは、図２に示すように、エッジトリムによる除去対象としての周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃとの境界にレーザ光を集光することにより内部改質層Ｍを形成し、かかる内部改質層Ｍに沿って周縁部Ｗｅの剥離を行った（レーザトリミング加工）。

このような、レーザトリミング加工によれば、特許文献１のような研削を行うことなく周縁部Ｗｅの除去を行うことができるため、エッジトリムにおいて発生するパーティクル量を減少させることができる。

また、前記レーザトリミング加工により正常に処理ウェハＷの周縁部Ｗｅの除去を行うため、処理ウェハＷと支持ウェハＳとの接合前に、周縁部Ｗｅにおける酸化膜Ｆｗと酸化膜Ｆｓとの接合強度を低下させるための前処理が行われている。当該前処理は、例えば処理ウェハＷの周縁部Ｗｅに形成された酸化膜Ｆｗの外周部にレーザ光を集光し、酸化膜Ｆｗの表面の粗面化や除去をすることにより行われる（以下の説明において、前処理が行われる酸化膜Ｆｗの外周部を、「加工領域Ｆｗｅ」という場合がある）。そして、かかる前処理により形成された加工領域Ｆｗｅにおいては、接合時に酸化膜Ｆｗと酸化膜Ｆｓとが接合されず、重合ウェハＴにおいては、接合領域と未接合領域が形成される。

ここで、上述のように前処理を酸化膜Ｆｗの外周部の表面にレーザ光を照射することにより行う場合、図３に示すように、レーザ光Ｌｒの照射により発生した微量のパーティクルＰが飛散する場合がある。そして、このように発生したパーティクルが酸化膜Ｆｗの表面に付着した場合、付着したパーティクルにより酸化膜Ｆｗと酸化膜Ｆｓとの接合界面にボイドが発生し、処理ウェハＷと支持ウェハＳの貼り合わせが正常に行われないおそれがあった。すなわち、ウェハの貼り合わせ前における前処理には改善の余地がある。

本開示にかかる技術は、基板の貼り合わせの前処理を適切に行う。以下、本実施形態にかかる処理システムを用いて行われる前処理の方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

先ず、本実施形態にかかる処理システムの構成について説明する。図４は、処理システム１の構成の概略を示す平面図である。なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図４に示すように処理システム１は、例えば外部との間で複数の処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴをそれぞれ収容可能なカセットＣｗ、Ｃｓ、Ｃｔが搬入出される搬入出ステーション２と、処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴに対して所望の処理を施す各種処理装置を備えた処理ステーション３とを一体に接続した構成を有している。

搬入出ステーション２には、カセット載置台１０が設けられている。図示の例では、カセット載置台１０には、複数、例えば４つのカセット載置板１１がＹ軸方向に一列に並べて配置されている。これらカセット載置板１１には、処理システム１の外部に対してカセットＣｗ、Ｃｓ、Ｃｔを搬入出する際に、カセットＣｗ、Ｃｓ、Ｃｔを載置することができる。このように、搬入出ステーション２は、複数の処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴを保有可能に構成されている。なお、カセット載置板１１の個数は、本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。また、カセット載置板１１には、カセットＣｗ、Ｃｓ、Ｃｔ以外に、たとえば不具合が生じたウェハを回収するためのカセットが載置されてもよい。

搬入出ステーション２には、カセット載置台１０のＸ軸正方向側において、当該カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送装置２０が設けられている。ウェハ搬送装置２０は、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動自在に構成されている。また、ウェハ搬送装置２０は、処理ウェハＷ、支持ウェハＳ及び重合ウェハＴを保持して搬送する、搬送アーム２２を有している。搬送アーム２２は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸周りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム２２の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。そして、ウェハ搬送装置２０は、カセット載置台１０のカセットＣｗ、Ｃｓ、Ｃｔ、及び後述するトランジション装置７０に対して、処理ウェハＷ、支持ウェハＳ及び重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。

処理ステーション３には、例えば３つの処理ブロックＧ１〜Ｇ３が設けられている。例えば処理ステーション３の正面側（図４のＹ軸負方向側）には、第１の処理ブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図４のＹ軸正方向側）には、第２の処理ブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション３の搬入出ステーション２側（図４のＸ軸負方向側）には、第３の処理ブロックＧ３が設けられている。

第１の処理ブロックＧ１には、保護膜形成装置３０、外周改質装置としての前処理装置４０が配置されている。保護膜形成装置３０と前処理装置４０は、Ｘ軸負方向側（搬入出ステーション２側）からこの順で並べて配置されている。

また第２の処理ブロックＧ２には、除去装置としての洗浄装置５０、接合装置６０が配置されている。洗浄装置５０と接合装置６０は、Ｘ軸負方向側（搬入出ステーション２側）からこの順で並べて配置されている。

なお、保護膜形成装置３０、前処理装置４０、洗浄装置５０及び接合装置６０の数や配置はこれに限定されない。例えば保護膜形成装置３０と前処理装置４０、または洗浄装置５０と接合装置６０はそれぞれ積層されていてもよい。また、保護膜形成装置３０と前処理装置４０が第２の処理ブロックＧ２に設けられていてもよいし、第１の処理ブロックＧ１及び第２の処理ブロックＧ２に配置される装置の組み合わせもこれに限定されない。

保護膜形成装置３０は、後述の前処理装置４０における前処理を行う前の処理ウェハＷに対して保護膜材を供給し、酸化膜Ｆｗの表面に保護膜Ｗｐを形成する。保護膜材としては、例えば水溶性材料が選択される。なお、保護膜形成装置３０の詳細な構成については後述する。

前処理装置４０は、酸化膜Ｆｗの外周部にレーザ光を照射し、酸化膜Ｆｗの表面に改質パターンを形成することで加工領域Ｆｗｅを形成する。前処理装置４０は、図５に示すように処理ウェハＷの表面Ｗａ（酸化膜Ｆｗの形成面）が上側であって裏面Ｗｂが下側に配置された状態で、処理ウェハＷを保持するチャック４１を有している。チャック４１は、移動機構４２によってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に構成されている。移動機構４２は、一般的な精密ＸＹステージで構成されている。また、チャック４１は、回転機構４３よって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。

チャック４１の上方には、加工領域Ｆｗｅにおける酸化膜Ｆｗの表面にレーザ光Ｌｒを照射するレーザ照射部４４が設けられている。レーザ照射部４４は、レーザ光発振器（図示せず）から発振された高周波のパルス状のレーザ光Ｌｒ、例えば赤外光を、加工領域Ｆｗｅの所望位置に集光する。レーザ照射部４４は、移動機構４５によってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に構成されていてもよい。移動機構４５は、一般的な精密ＸＹステージで構成されている。またレーザ照射部４４は、昇降機構４６によってＺ軸方向に移動可能に構成されていてもよい。

なお、前記レーザ光ＬｒはＣＷレーザであってもよく、波長も任意に選択することができる。また、加工領域Ｆｗｅに対するレーザ光Ｌｒの集光位置は、上述の構成によればチャック３１の回転に加え、チャック３１およびレーザ照射部３４の水平移動により調整されるが、かかる水平移動に代え、ガルバノミラーを配置し、ミラー角度を変化させることにより調整を行ってもよい。

なお、かかる前処理においては、図３に示したようにレーザ光の集光によりパーティクルＰが発生し、当該発生したパーティクルＰは前処理装置４０の内部に飛散する。

洗浄装置５０は、前処理装置４０において前処理が行われた処理ウェハＷを洗浄する。具体的には、保護膜形成装置３０において形成された保護膜Ｗｐを除去することにより、前処理装置４０において保護膜Ｗｐの表面に付着したパーティクルＰを、保護膜Ｗｐと共に洗い流す。ここで、洗浄装置５０において処理ウェハＷに供給される洗浄液としては、保護膜Ｗｐを除去することができるもの、本実施形態によれば、例えば純水が選択される。

接合装置６０は、処理ウェハＷの酸化膜Ｆｗと、支持ウェハＳの酸化膜Ｆｓとを接合する。接合装置６０においては、接合に先だって、酸化膜Ｆｗと酸化膜Ｆｓは、それぞれ活性化され親水化される。そして、親水化された酸化膜Ｆｗと酸化膜Ｆｓは、処理ウェハＷの中心部と支持ウェハＳの中心部が当接されることにより水素結合による接合が開始し、いわゆるボンディングウェーブが発生する。そして、ボンディングウェーブが酸化膜Ｆｗ、Ｆｓの中心部から拡散を開始し、周縁部まで到達すると、酸化膜Ｆｗ、Ｆｓの全面が水素結合によって接合される。またさらに、接合された重合ウェハＴにアニール処理を行い、酸化膜Ｆｗと酸化膜Ｆｓから水を除去して接合強度を確保する。なお、前処理装置４０において前処理が施された加工領域Ｆｗｅにおいては酸化膜Ｆｗと酸化膜Ｆｓが接合されず、接合領域が形成される。

第３の処理ブロックＧ３には、処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴを受け渡すためのトランジション装置７０が設けられている。なお、トランジション装置７０の数や配置はこれに限定されない。例えばトランジション装置７０は多段に積層して設けられてもよい。

図４に示すように第１の処理ブロックＧ１〜第３の処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域８０が形成されている。ウェハ搬送領域８０には、例えばウェハ搬送装置８１が配置されている。

ウェハ搬送装置８１は、例えば鉛直方向、水平方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）及び鉛直軸周りに移動自在な搬送アーム８２を有している。搬送アーム８２は、処理ウェハＷの裏面Ｗｂの端部近傍（周縁部Ｗｅの近傍）を下方から保持する。

ウェハ搬送装置８１は、ウェハ搬送領域８０内を移動し、任意の、周囲の第１の処理ブロックＧ１の装置、第２の処理ブロックＧ２の装置及び第３の処理ブロックＧ３の装置に処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴを搬送できる。

以上の処理システム１には、制御装置９０が設けられている。制御装置９０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、処理システム１におけるウェハ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、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９０にインストールされたものであってもよい。

次に、上述した保護膜形成装置３０の構成について説明する。図６、図７はそれぞれ保護膜形成装置３０の構成の概略を示す縦断面図及び横断面図である。

図６に示すように保護膜形成装置３０は、内部を閉鎖可能な処理容器１００を有している。図７に示すように処理容器１００の側面には、処理ウェハＷの搬入出口１０１が形成され、搬入出口１０１には、開閉シャッタ１０２が設けられている。

図６に示すように処理容器１００内の中央部には、処理ウェハＷを保持して回転させるスピンチャック１１０が設けられている。スピンチャック１１０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えば処理ウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、処理ウェハＷをスピンチャック１１０上に吸着保持できる。

スピンチャック１１０の下方には、例えばモータなどを備えたチャック駆動部１１１が設けられている。スピンチャック１１０は、チャック駆動部１１１により任意の速度に回転できる。また、チャック駆動部１１１には、例えばシリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１１０は昇降自在になっている。

スピンチャック１１０の周囲には、処理ウェハＷから飛散又は落下する保護液を受け止め、回収するカップ１１２が設けられている。カップ１１２の下面には、回収した液体を排出する排出管１１３と、カップ１１２内の雰囲気を排気する排気管１１４が接続されている。

図７に示すようにカップ１１２のＸ方向負方向（図７の下方向）側には、Ｙ方向（図７の左右方向）に沿って延伸するレール１２０が形成されている。レール１２０は、例えばカップ１１２のＹ方向負方向（図７の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図７の右方向）側の外方まで形成されている。レール１２０には、例えば２本のアーム１２１、１２２が取り付けられている。

図６及び図７に示すように第１のアーム１２１には、処理ウェハＷに形成された酸化膜Ｆｗに保護膜材を供給する保護膜材ノズル１３０が支持されている。第１のアーム１２１は、図７に示すノズル駆動部１３１により、レール１２０上を移動自在である。これにより、保護膜材ノズル１３０は、カップ１１２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１３２からカップ１１２内の処理ウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該処理ウェハＷの表面上を処理ウェハＷの径方向に移動できる。また、第１のアーム１２１は、ノズル駆動部１３１によって昇降自在であり、保護膜材ノズル１３０の高さを調整できる。

図６に示すように保護膜材ノズル１３０には、当該保護膜材ノズル１３０に保護膜材を供給する供給管１３３が接続されている。供給管１３３は、内部に保護膜材を貯留する保護膜材供給源１３４に連通している。また、供給管１３３には、保護膜材の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１３５が設けられている。

図６及び図７に示すように第２のアーム１２２には、保護膜材を除去する溶剤、例えば純水を供給する外周除去部としての溶剤ノズル１４０が支持されている。第２のアーム１２２は、図７に示すノズル駆動部１４１によってレール１２０上を移動自在であり、溶剤ノズル１４０を、カップ１１２のＹ方向負方向側の外方に設けられた待機部１４２からカップ１１２内の処理ウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該処理ウェハＷの表面上を処理ウェハＷの径方向に移動できる。また、ノズル駆動部１４１によって、第２のアーム１２２は昇降自在であり、溶剤ノズル１４０の高さを調節できる。

図６に示すように溶剤ノズル１４０には、当該溶剤ノズル１４０に溶剤を供給する供給管１４３が接続されている。供給管１４３は、内部に溶剤を貯留する溶剤供給源１４４に連通している。また、供給管１４３には、溶剤の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１４５が設けられている。

なお、本実施形態では、保護膜材ノズル１３０を支持する第１のアーム１２１と溶剤ノズル１４０を支持する第２のアーム１２２はそれぞれ同じレール１２０に取り付けられていたが、別々のレールに取り付けられていてもよい。また、保護膜材ノズル１３０と溶剤ノズル１４０はそれぞれ別々のアーム１２１、１２２に支持されていたが、同じアームに支持されていてもよい。

次に、以上のように構成された処理システム１を用いて行われる処理方法としてのウェハ処理について説明する。

先ず、複数の処理ウェハＷを収容したカセットＣｗ、複数の支持ウェハＳを収容したカセットＣｓ及び空のカセットＣｔが、搬入出ステーション２のカセット載置台１０に載置される。

次に、ウェハ搬送装置２０によりカセットＣｗ内の処理ウェハＷが取り出され、処理ステーション３のトランジション装置７０に搬送される。続けて、ウェハ搬送装置８１により、トランジション装置７０の処理ウェハＷが取り出され、第１の処理ブロックＧ１の保護膜形成装置３０に搬送される。

保護膜形成装置３０では、図８（ａ）に示すようにスピンチャック１１０上に保持された処理ウェハＷに対して保護膜材ノズル１３０から保護膜材がスピン塗布され、酸化膜Ｆｗの表面に保護膜Ｗｐが形成される。なお、保護膜材としては例えば水溶性材料が選択される。

ここで、図８（ａ）に示したように保護膜材をスピン塗布する場合、塗布された保護膜材が処理ウェハＷの端部を介して裏面Ｗｂに回り込む場合がある。このように保護膜材が処理ウェハＷの裏面に回り込んだ場合、前述のようにウェハ搬送装置８１の搬送アーム８２は処理ウェハＷの裏面Ｗｂの端部近傍を保持するため、かかる回り込んだ保護膜材により搬送アーム８２が汚染される恐れがある。

そこで保護膜形成装置３０における保護膜材のスピン塗布にあたっては、スピン塗布により処理ウェハＷの端部を介して裏面Ｗｂ側に回り込んだ保護膜材を除去することが望ましい。具体的には、図８（ｂ）に示すように保護膜材のスピン塗布を行っている際に酸化膜Ｆｗの外周部に対して溶剤ノズル１４０から溶剤、本実施形態においては例えば純水、を供給する。これにより、保護膜材が処理ウェハＷの裏面Ｗｂに回り込むことを抑制し、図８（ｃ）に示すように適切に保護膜Ｗｐを形成することができる。

なお保護膜Ｗｐの形成範囲は、図８（ｃ）に示したように平面視において酸化膜Ｆｗの形成範囲と一致していてもよいが、図９に示すように酸化膜Ｆｗの形成範囲よりも小さくてもよい。換言すれば、溶剤ノズル１９０から塗布される溶剤により、図９に示すように保護膜Ｗｐの外周部Ｗｐｅを除去してもよい。

保護膜Ｗｐが形成されると、処理ウェハＷは、ウェハ搬送装置８１によって前処理装置４０に搬送される。

前処理装置４０では、図１０に示すように、酸化膜Ｆｗの加工領域Ｆｗｅにレーザ光を照射する。これによって、酸化膜Ｆｗの表面においてレーザ光が集光した部分が除去または粗面化（以下、かかるレーザ光による「除去」および「粗面化」を総称して「改質」という）し、改質表面Ｆｍが形成される。そして、これにより改質表面Ｆｍが形成された加工領域Ｆｗｅにおいては、後の接合装置６０において支持ウェハＳとの接合が行わず、重合ウェハＴに接合領域が形成される。

なお、前処理装置４０における前処理においては、図３に示したようにパーティクルＰが発生する。発生したパーティクルＰは、酸化膜Ｆｗの表面に付着することにより、支持ウェハＳの酸化膜Ｆｓとの接合時にボイドを発生させる原因となり得る。しかしながら、本実施形態にかかるウェハ処理においては、酸化膜Ｆｗの表面に保護膜Ｗｐを表面に形成しているため、酸化膜ＦｗにパーティクルＰが付着することを適切に抑制できる。

改質表面Ｆｍが形成されると、処理ウェハＷは、ウェハ搬送装置８１によって洗浄装置５０に搬送される。

洗浄装置５０では、保護膜形成装置３０で形成された保護膜Ｗｐの除去を行う。保護膜Ｗｐの除去は、例えば保護膜Ｗｐに、当該保護膜Ｗｐを除去するための溶剤Ｇをスピン塗布することにより行われる。溶剤は、酸化膜Ｆｗに形成された保護膜Ｗｐの材質に応じて選択され、例えば本実施形態においては純水が選択される。

そして、かかる保護膜Ｗｐの除去に際しては、図１１に示すように前述の前処理において保護膜Ｗｐに付着したパーティクルＰが保護膜Ｗｐと共に除去される。

保護膜Ｗｐが除去されると、処理ウェハＷは、ウェハ搬送装置８１によって接合装置６０に搬送される。また、支持ウェハＳがカセットＣｓから取り出され、トランジション装置７０を介して接合装置６０に搬送される。

なお、支持ウェハＳの表面Ｓａに複数のデバイスが形成されている場合には、処理ウェハＷと同様に、支持ウェハＳに対しても保護膜の形成、前処理、保護膜の洗浄が順次行われてもよい。

接合装置６０では、処理ウェハＷと支持ウェハＳはそれぞれ酸化膜Ｆｗ、Ｆｓが形成された表面Ｗａ、Ｓａが対向するように保持部に保持される。そして、かかる状態で酸化膜Ｆｗ、Ｆｓが中心部から当接され、徐々に外周部に向けて接合が行われることで、重合ウェハＴが形成される。

なお、接合に先だって酸化膜ＦｗおよびＦｓは、親水化、改質されていることが好ましい。かかる親水化、改質は任意の場所で行うことができ、処理システム１の外部で行われてもよいし、内部で行われてもよい。また、接合装置６０の外部で行われてもよいし、内部で行われてもよい。

ここで、加工領域Ｆｗｅには前述のように改質表面Ｆｍが形成されているため、酸化膜Ｆｗ、Ｆｓが接合されず、当該酸化膜Ｆｗ、Ｆｓの界面には接合領域と接合領域が形成される。具体的には、改質表面Ｆｍの形成されていない酸化膜Ｆｗの中心部では接合領域が形成され、改質表面Ｆｍが形成された加工領域Ｆｗｅでは接合領域が形成される。

次に、形成された重合ウェハＴはウェハ搬送装置８１によってトランジション装置７０に搬送される。そして、トランジション装置７０に搬送された重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置２０によりカセットＣｔへと搬送され、処理システム１における一連のウェハ処理は終了する。

なお、処理システム１から搬出された重合ウェハＴは、図示しないエッジトリムを行うための装置、例えば周縁除去装置へと搬送される。そして、図２に示したように接合領域と接合領域との境界に沿って内部改質層Ｍが形成された後、当該内部改質層Ｍに沿って周縁部Ｗｅが除去される（エッジトリム）。かかるエッジトリムに際しては、前述のように接合領域が酸化膜Ｆｗの外周部に形成されているため、適切に周縁部Ｗｅを除去することができる。

なお、かかるエッジトリムにあたっては除去対象としての周縁部Ｗｅを処理ウェハＷの薄化とともに行ってもよい。具体的には、周縁除去装置においては図１２（ａ）に示すように内部改質層Ｍに加えて内部面改質層Ｍ１を形成する。そして、図１２（ｂ）に示すように内部改質層Ｍと内部面改質層Ｍ１を基点に、処理ウェハＷが第１の分離ウェハＷ１と第２の分離ウェハＷ２に分離される。この際、周縁部Ｗｅは第２の分離ウェハＷ２に付いて一体となり、第１の分離ウェハＷ１から周縁部Ｗｅが除去される。

以上の実施形態によれば、酸化膜Ｆｗの表面に保護膜Ｗｐを形成することにより、前処理により発生するパーティクルが酸化膜Ｆｗに付着することを抑制でき、また、保護膜Ｗｐと共に付着したパーティクルを除去することができる。これにより、処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合時におけるボイドの発生を抑制し、適切に接合を行うことができる。

また、保護膜形成装置３０においては、溶剤ノズル１４０から塗布される溶剤により処理ウェハＷの端部から裏面Ｗｂに回り込む保護膜材を除去するため、当該処理ウェハＷを下方から保持するウェハ搬送装置８１へ保護膜材が付着するのを抑制できる。そして、このようにウェハ搬送装置８１に保護膜材が付着しないため、当該ウェハ搬送装置８１を介して他の処理ウェハＷを汚染する、いわゆるクロスコンタミネーションの発生を抑制できる。

なお、本実施形態によれば溶剤ノズル１４０はスピンチャック１１０の上方に配置され、上方から酸化膜Ｆｗの外周部に対して溶剤を供給したが、溶剤ノズル１４０の配置はこれに限定されない。例えば、保護膜形成装置３０において溶剤を供給する溶剤ノズル１４０は、図１３に示すようにスピンチャック１１０の下方、すなわち、スピンチャック１１０に保持された処理ウェハＷの裏面Ｗｂ側に配置されていてもよい。

また保護膜Ｗｐは、上述のように酸化膜Ｆｗに対してパーティクルが付着するのを抑制するために形成される。そこで、図９に示したように保護膜Ｗｐの外周部Ｗｐｅを除去する場合、除去される外周部Ｗｐｅの径方向の幅は、図１４に示すように、前処理装置４０において形成される改質表面Ｆｍの径方向の幅よりも小さいことが望ましい。すなわち、外周部Ｗｐｅの除去により露出した酸化膜Ｆｗに対してパーティクルが付着するのを防止できるように、保護膜Ｗｐが除去される外周部Ｗｐｅの幅が決定されることが望ましい。

なお、以上の実施形態によれば、保護膜材としては水溶性材料が選択されたが、前処理において発生したパーティクルが酸化膜Ｆｗに付着することを抑制し、また、酸化膜Ｆｗに影響を与えるものでなければ、任意の材料を使用することができる。

また、溶剤ノズル１４０から供給される溶剤、または、洗浄装置５０において供給される溶剤としては、保護膜Ｗｐを適切に除去することができるものであれば、保護膜Ｗｐの材料に応じて任意の溶剤、例えばＴＭＡＨやＤＨＦを選択できる。

なお、以上の実施の形態によれば、付着したパーティクルを適切に除去することにより接合におけるボイドの発生を抑制したが、当該付着するパーティクルの量をさらに軽減するように前処理装置４０を構成してもよい。

具体的には、前処理装置４０には、例えば図１５（ａ）に示すように、パーティクルＰを拡散させるための流体供給部としての流体ノズル４７が設けられていてもよい。流体ノズル４７は、例えば処理ウェハＷの周縁部Ｗｅ上方に設けられている。また、流体ノズル４７からは例えば純水や気体等が供給され、発生したパーティクルＰを径方向外側へと拡散させることができる。これにより、発生したパーティクルＰが処理ウェハＷの径方向内側へと飛散し、保護膜Ｗｐの表面に付着することを抑制することができる。なお、流体ノズル４７は、発生したパーティクルＰをより確実に径方向外側へと飛散させるため、例えば処理ウェハＷの中央部の上方や、処理ウェハＷの裏面Ｗｂ側に更に設けられていてもよい。

また、前処理装置４０の構成は発生したパーティクルＰを外周方向へ飛散させることができる構成であればよく、上述した構成には限定されない。例えば図１５（ｂ）に示すように、処理ウェハＷにおける径方向内側が陽圧（図１５（ｂ）における「＋」）、外側が負圧（図１５（ｂ）における「−」）となるように前処理装置４０内部の圧力を制御してもよい。これにより前処理装置４０においては処理ウェハＷの径方向内側から外側に向けての気流が形成され、発生したパーティクルＰの外周方向への飛散を適切に行うことができる。またかかる場合、処理ウェハＷの端部の径方向外側に、例えば真空ポンプなどに接続される吸引機構４８を設けることにより、更に適切に径方向内側から外側に向けての気流を形成することができる。

なお、以上の実施形態によれば、保護膜を形成、除去により前処理において発生するパーティクルの酸化膜Ｆｗへの付着を防止したが、前処理において発生するパーティクルの対策はこれに限定されない。

図１６は、第２の実施形態に係る処理システム２００の構成の概略を模式的に示す平面図である。なお、本実施形態において、第１の実施形態にかかる処理システム１と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処理ステーション３の第１の処理ブロックＧ１には、液処理装置２１０が配置されている。また、第２の処理ブロックＧ２には、洗浄装置５０、接合装置６０が配置されている。なお、液処理装置２１０、洗浄装置５０及び接合装置６０の数や配置はこれに限定されない。

液処理装置２１０は、図１７に示すように、酸化膜Ｆｗが上方を向いた状態で処理ウェハＷを保持するチャック２１１を有している。チャック２１１は、回転機構２１２によって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。チャック２１１の上方には、酸化膜Ｆｗの外周部にエッチング液Ｅを塗布するノズル２２０が設けられている。ノズル２２０は、エッチング液Ｅを貯留して供給するエッチング液供給源（図示せず）に連通している。またノズル２２０は、移動機構（図示せず）によってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に構成されている。

液処理装置２１０では、前処理が行われた後の処理ウェハＷの表面に対してノズル２２０からエッチング液Ｅを供給する。これにより図１８に示すように、前処理により発生し、酸化膜Ｆｗの表面に付着したパーティクルがエッチング液Ｅにより除去される。

本実施形態によれば、酸化膜Ｆｗに対して保護膜Ｗｐを形成することなく、適切に酸化膜Ｆｗに付着したパーティクルを除去することができる。そしてこれにより、接合においてパーティクルに起因するボイドの発生を抑制することができる。

なお、ノズル２２０から供給されるエッチング液Ｅとしては、任意の材料を選択することができるが、パーティクルのみを除去し、酸化膜Ｆｗには影響を及ぼさない材料が選択されることが最も望ましい。

また、例えばエッチング液がパーティクルのみならず、酸化膜Ｆｗを除去する恐れがある場合、当該エッチング液Ｅの供給量などの制御することにより、パーティクル及び酸化膜Ｆｗの除去を制御することが望ましい。

なお、処理ウェハＷを処理する処理システムの構成は、以上の第１の実施形態、第２の実施形態に示した構成例には限らず、任意の構成を取り得る。例えば、処理システムにおいては前処理のみが行われてもよい。かかる場合、保護膜形成装置３０、前処理装置４０及び洗浄装置５０のみが処理システムに配置され、処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合は処理システムの外部において行われる。または、前処理装置４０及び液処理装置２１０のみが処理システムに配置されてもよい。

また例えば、処理システムには、上述のようにエッジトリムを行うための周縁除去装置や加工装置が更に配置されていてもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

例えば、上記の実施の形態においては処理前後の処理ウェハＷの形状がそれぞれ円板形状である場合を例に説明を行ったが、処理ウェハＷの形状もこれに限られるものではない。例えば処理ウェハＷは、角型（四角形状）であってもよい。

１ 処理システム
４０ 前処理装置
４４ レーザ照射部
５０ 洗浄装置
Ｆｗ 酸化膜
Ｆｗｅ 加工領域
Ｗ 処理ウェハ

Claims (20)

1. 基板を処理する基板処理システムであって、
   前記基板には表面膜が形成され、
   前記表面膜の外周部を改質する外周改質装置と、
   前記表面膜の外周部の改質により発生したパーティクルを除去する除去装置と、
   前記外周改質装置および前記除去装置の動作を制御する制御装置と、を含む基板処理システム。
2. 前記制御装置は、前記表面膜のウェットエッチングにより前記パーティクルを除去するように、前記除去装置を制御する、請求項１に記載の基板処理システム。
3. 前記表面膜に保護膜を形成する保護膜形成装置を含み、
   前記保護膜形成装置の動作は、前記制御装置により制御される、請求項１に記載の基板処理システム。
4. 前記保護膜形成装置は、前記保護膜の外周部を除去する外周除去部を備える、請求項３に記載の基板処理システム。
5. 前記制御装置は、前記保護膜の除去により前記パーティクルを除去するように、前記除去装置を制御する、請求項３または４に記載の基板処理システム。
6. 前記制御装置は、
   前記保護膜形成装置、前記外周改質装置、前記除去装置において、この順に前記基板の処理が行われるように前記基板の処理を制御する、請求項５に記載の基板処理システム。
7. 前記外周改質装置は、改質処理中に前記表面膜の外周部に流体を供給する流体供給部を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理システム。
8. 前記制御装置は、前記流体供給部により、前記外周改質装置の内部に形成される前記基板の径方向内側から径方向外側に向けての流れを制御する、請求項７に記載の基板処理システム。
9. 前記外周改質装置は、前記表面膜の表面にレーザを照射して前記表面膜の外周部を改質するレーザ照射部を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理システム。
10. 前記外周改質装置で外周部が改質された前記基板の表面膜と、他の基板に形成された他の表面膜とを接合する接合装置を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理システム。
11. 基板を処理する基板処理方法であって、
    前記基板には表面膜が形成され、
    前記表面膜の外周部を改質することと、
    前記表面膜の外周部の改質により発生したパーティクルを除去することと、を含む基板処理方法。
12. 前記パーティクルの除去は、前記表面膜をウェットエッチングすることにより行われる、請求項１１に記載の基板処理方法。
13. 前記外周部の改質よりも前に、前記表面膜へ保護膜を形成することを含む、請求項１１に記載の基板処理方法。
14. 前記保護膜の外周部を除去することを含む、請求項１３に記載の基板処理方法。
15. 前記パーティクルの除去は、前記保護膜を除去することにより行われる、請求項１３または１４に記載の基板処理方法。
16. 保護膜形成装置において、前記保護膜を形成することと、前記保護膜の外周部を除去すること、を順次行い、
    その後、前記保護膜形成装置から外周改質装置に前記基板を搬送し、
    前記外周改質装置において、前記表面膜の外周部を改質し、
    その後、前記外周改質装置から除去装置に前記基板を搬送し、
    前記除去装置において、前記保護膜の除去により、前記パーティクルを除去する、請求項１５に記載の基板処理方法。
17. 前記表面膜の改質処理中に、前記表面膜の外周部に流体を供給する、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
18. 前記表面膜の改質処理中に、流体により、前記基板の径方向内側から径方向外側に向けての流れを形成する、請求項１７に記載の基板処理方法。
19. 前記外周部が改質された前記基板の表面膜と、他の基板に形成された他の表面膜とを接合することを含む、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
20. 前記外周部が改質された前記基板の周縁部を除去することを含む、請求項１９に記載の基板処理方法。

Images