JP7093855B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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Description

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、半導体装置の製造方法が開示されている。この製造方法では、半導体基板の第２主表面を研削することにより、当該半導体基板の厚みを所望の厚みにまで薄くした後、研削された半導体基板の第２主表面上に所望の薬液を吐出することにより、当該第２主表面にエッチング処理を施す。
特開２０１１－６０８９３号公報
本開示にかかる技術は、基板の表面を薄化した後、基板の裏面の金属汚染を除去しつつ、当該基板の表面を適切にエッチングする。
本開示の一態様は、デバイス層が形成された第１の基板と第２の基板とが接合された重合基板を処理する基板処理装置であって、前記第２の基板の裏面を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記第１の基板を処理する処理部と、前記第１の基板において前記デバイス層と反対側の表面に当該第１の基板の表面をエッチングする第１の処理液を供給する第１の処理液供給管と、前記第１の処理液の供給を制御するバルブを含む第１の処理液供給部と、前記第２の基板の裏面に当該第２の基板の裏面における金属汚染を除去する第２の処理液を供給する第２の処理液供給管と、前記第２の処理液の供給を制御するバルブを含む第２の処理液供給部と、前記第２の基板の裏面にリンス液を供給するリンス液供給管と、前記リンス液の供給を制御するバルブを含むリンス液供給部と、を有する。
本開示によれば、基板の表面を薄化した後、基板の裏面の金属汚染を除去しつつ、当該基板の表面を適切にエッチングすることができる。
第１の実施形態にかかるウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。 重合ウェハの構成の概略を示す側面図である。 重合ウェハの一部の構成の概略を示す側面図である。 エッチング装置の構成の概略を示す縦断面図である。 保持機構の構成の概略を示す側面図である。 改質装置の構成の概略を示す平面図である。 改質装置の構成の概略を示す側面図である。 周縁除去装置の構成の概略を示す平面図である。 周縁除去装置の構成の概略を示す側面図である。 搬送アームの構成の概略を示す縦断面図である。 第１の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。 第１の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程の説明図である。 処理ウェハに周縁改質層と分割改質層を形成する様子を示す説明図である。 処理ウェハに周縁改質層と分割改質層を形成した様子を示す説明図である。 処理ウェハに内部面改質層を形成する様子を示す説明図である。 処理ウェハに内部面改質層を形成する様子を示す説明図である。 エッチング装置におけるエッチング液と洗浄液の流れを示す説明図である。 他の実施形態にかかる重合ウェハの一部の構成の概略を示す側面図である。 周縁洗浄装置の構成の概略を示す縦断面図である。 第２の実施形態にかかるウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。 第２の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。 第３の実施形態にかかるウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。 第３の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。 第３の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程の説明図である。
半導体デバイスの製造工程においては、例えば特許文献１に開示された方法のように、裏面に複数の電子回路等のデバイスが形成された半導体ウェハ（以下、ウェハという）に対し、当該ウェハの表面を研削加工して、ウェハを薄化することが行われている。
ウェハの表面を研削すると、当該ウェハの表面にはクラックや傷などを含むダメージ層が形成される。ダメージ層はウェハに残留応力を生じさせるため、例えばウェハをダイシングしたチップの抗折強度が弱くなり、チップの割れや欠けを生じさせるおそれがある。そこで、ダメージ層を除去するため、ストレスリリーフ処理が行われる。具体的にストレスリリーフ処理として、例えば特許文献１に開示された方法のように、研削されたウェハの表面に所望の薬液を吐出することにより、当該表面をエッチング処理することが行われる。
ところで、ウェハの表面の研削加工は、例えばアルミナなどの金属成分を含んだチャックによりウェハの裏面を保持し、ウェハの表面に研削砥石を当接させた状態で、ウェハ（チャック）と研削砥石をそれぞれ回転させて行われる。かかる場合、金属成分を含んだチャックでウェハの裏面を保持するため、当該裏面が金属で汚染される。そしてこの状態で、上述したエッチング処理を行った後、ウェハは例えばＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅ Ｐｏｄ）と呼ばれるカセットに収容される。そうすると、カセット内が金属汚染され、後続の処理に影響が出るおそれがある。
そこで、エッチング処理後のウェハをカセットに収容する前に、金属汚染を除去する必要があるが、従来、例えば特許文献１に開示された方法のように、かかる金属汚染を除去することまでは考慮されていない。
本開示にかかる技術は、ウェハの表面を薄化した後、ウェハの裏面の金属汚染を除去しつつ、当該ウェハの表面を適切にエッチングする。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システム、及び基板処理方法としてのウェハ処理方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
先ず、第１の実施形態にかかるウェハ処理システムの構成について説明する。図１は、ウェハ処理システム１の構成の概略を模式的に示す平面図である。
ウェハ処理システム１では、図２及び図３に示すように第１の基板としての処理ウェハＷと第２の基板としての支持ウェハＳとが接合された、重合基板としての重合ウェハＴに対して所望の処理を行う。そしてウェハ処理システム１では、処理ウェハＷを薄化する。以下、処理ウェハＷにおいて、加工される面（支持ウェハＳに接合された面と反対側の面）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、支持ウェハＳにおいて、処理ウェハＷに接合された面を表面Ｓａといい、表面Ｓａと反対側の面を裏面Ｓｂという。
処理ウェハＷは、例えばシリコンウェハなどの半導体ウェハであって、裏面Ｗｂに複数のデバイスを含むデバイス層Ｄが形成されている。また、デバイス層Ｄにはさらに酸化膜（図示せず）、例えばＳｉＯ２膜（ＴＥＯＳ膜）が形成されている。なお、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅは面取り加工がされており、周縁部Ｗｅの断面はその先端に向かって厚みが小さくなっている。また、周縁部Ｗｅはエッジトリムにおいて除去される部分であり、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。
なお、図２においては、図示の煩雑さを回避するため、デバイス層Ｄの図示を省略している。また、以下の説明で用いられる他の図面においても同様に、デバイス層Ｄの図示を省略する場合がある。
支持ウェハＳは、処理ウェハＷを支持するウェハであって、例えばシリコンウェハである。支持ウェハＳの表面Ｓａには酸化膜（図示せず）が形成されている。また、支持ウェハＳは、デバイス層Ｄ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。
ここで、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅにおいて、処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合されていると、周縁部Ｗｅを適切に除去できないおそれがある。そこで、処理ウェハＷと支持ウェハＳの界面には、デバイス層Ｄと支持ウェハＳの表面Ｓａが接合された接合領域Ａａと、接合領域Ａａの径方向外側の領域である未接合領域Ａｂとを形成する。このように未接合領域Ａｂが存在することで、周縁部Ｗｅを適切に除去できる。
図１に示すようにウェハ処理システム１は、搬入出ステーション２と処理ステーション３を一体に接続した構成を有している。搬入出ステーション２は、例えば外部との間で複数の重合ウェハＴを収容可能なカセットＣｔが搬入出される。処理ステーション３は、重合ウェハＴに対して所望の処理を施す各種処理装置を備えている。
搬入出ステーション２には、カセット載置台１０が設けられている。図示の例では、カセット載置台１０には、複数、例えば３つのカセットＣｔをＹ軸方向に一列に載置自在になっている。なお、カセットＣｔは例えばＦＯＵＰである。また、カセット載置台１０に載置されるカセットＣｔの個数は、本実施形態に限定されず、任意に決定することができる。
搬入出ステーション２には、カセット載置台１０のＸ軸負方向側において、当該カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送装置２０が設けられている。ウェハ搬送装置２０は、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動自在に構成されている。また、ウェハ搬送装置２０は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム２２、２２を有している。各搬送アーム２２は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸周りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム２２の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。そして、ウェハ搬送装置２０は、カセット載置台１０のカセットＣｔ、及び後述するトランジション装置３０に対して、重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。
搬入出ステーション２には、ウェハ搬送装置２０のＸ軸負方向側において、当該ウェハ搬送装置２０に隣接して、重合ウェハＴを受け渡すためのトランジション装置３０が設けられている。
処理ステーション３には、例えば３つの処理ブロックＧ１～Ｇ３が設けられている。第１の処理ブロックＧ１、第２の処理ブロックＧ２、及び第３の処理ブロックＧ３は、Ｘ軸正方向側（搬入出ステーション２側）から負方向側にこの順で並べて配置されている。
第１の処理ブロックＧ１には、エッチング装置４０、洗浄装置４１、及びウェハ搬送装置５０が設けられている。エッチング装置４０と洗浄装置４１は、積層して配置されている。なお、エッチング装置４０と洗浄装置４１の数や配置はこれに限定されない。例えば、エッチング装置４０と洗浄装置４１はそれぞれＸ軸方向に延伸し、平面視において並列に並べて載置されていてもよい。さらに、これらエッチング装置４０と洗浄装置４１はそれぞれ、積層されていてもよい。
エッチング装置４０は、後述する加工装置８０で研削された処理ウェハＷの表面Ｗａをエッチング処理する。エッチング装置４０の具体的な構成は後述する。
洗浄装置４１は、後述する加工装置８０で研削された処理ウェハＷの表面Ｗａを洗浄する。例えば表面Ｗａにブラシを当接させて、当該表面Ｗａをスクラブ洗浄する。なお、表面Ｗａの洗浄には、加圧された洗浄液を用いてもよい。また、洗浄装置４１は、処理ウェハＷの表面Ｗａと共に、支持ウェハＳの裏面Ｓｂを洗浄する構成を有していてもよい。
ウェハ搬送装置５０は、例えばエッチング装置４０と洗浄装置４１に対してＹ軸負方向側に配置されている。ウェハ搬送装置５０は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム５１、５１を有している。各搬送アーム５１は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸周りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム５１の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。そして、ウェハ搬送装置５０は、トランジション装置３０、エッチング装置４０、洗浄装置４１、及び後述する改質装置６０に対して、重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。
第２の処理ブロックＧ２には、改質装置６０、周縁除去装置６１、及びウェハ搬送装置７０が設けられている。改質装置６０と周縁除去装置６１は、積層して配置されている。なお、改質装置６０と周縁除去装置６１の数や配置はこれに限定されない。
改質装置６０は、処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射し、周縁改質層、分割改質層、及び内部面改質層を形成する。改質装置６０の具体的な構成は後述する。
周縁除去装置６１は、改質装置６０で形成された周縁改質層を基点に、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを除去する。周縁除去装置６１の具体的な構成は後述する。
ウェハ搬送装置７０は、例えば改質装置６０と周縁除去装置６１に対してＹ軸正方向側に配置されている。ウェハ搬送装置７０は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム７１、７１を有している。各搬送アーム７１は、多関節のアーム部材７２に支持され、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸周りに移動自在に構成されている。搬送アーム７１の具体的な構成は後述する。そして、ウェハ搬送装置７０は、洗浄装置４１、改質装置６０、周縁除去装置６１、及び後述する加工装置８０に対して、重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。
第３の処理ブロックＧ３には、加工部としての加工装置８０が設けられている。なお、加工装置８０の数や配置は本実施形態に限定されず、複数の加工装置８０が任意に配置されていてもよい。
加工装置８０は、処理ウェハＷの表面Ｗａを研削する。そして、内部面改質層が形成された表面Ｗａにおいて、当該内部面改質層を除去し、さらに周縁改質層を除去する。
加工装置８０は、回転テーブル８１を有している。回転テーブル８１は、回転機構（図示せず）によって、鉛直な回転中心線８２を中心に回転自在に構成されている。回転テーブル８１上には、重合ウェハＴを吸着保持する、保持部としてのチャック８３が２つ設けられている。チャック８３は、回転テーブル８１と同一円周上に均等に配置されている。２つのチャック８３は、回転テーブル８１が回転することにより、受渡位置Ａ０及び加工位置Ａ１に移動可能になっている。また、２つのチャック８３はそれぞれ、回転機構（図示せず）によって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。なお、チャック８３は例えばアルミナなどの金属成分を含む。
受渡位置Ａ０では、重合ウェハＴの受け渡しが行われる。加工位置Ａ１では、研削ユニット８４が配置される。研削ユニット８４では、処理ウェハＷの表面Ｗａを研削する。研削ユニット８４は、環状形状で回転自在な研削砥石（図示せず）を備えた研削部８５を有している。研削砥石は例えば金属成分を含む。また、研削部８５は、支柱８６に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。そして、チャック８３に保持された処理ウェハＷの表面Ｗａを研削砥石に当接させた状態で、チャック８３と研削砥石をそれぞれ回転させ、表面Ｗａを研削する。
以上のウェハ処理システム１には、制御部としての制御装置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、ウェハ処理システム１における重合ウェハＴの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、ウェハ処理システム１における後述の基板処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御装置９０にインストールされたものであってもよい。
次に、上述したエッチング装置４０について説明する。図４は、エッチング装置４０の構成の概略を示す縦断面図である。
エッチング装置４０は、重合ウェハＴを保持する保持機構１００を有している。保持機構１００は、重合ウェハＴより大きい径を有する略円板状のベース１０１と、ベース１０１の外周部に設けられた複数の保持部材１０２とを有している。図５に示すように保持部材１０２の側面には、支持ウェハＳの外縁部を嵌め込む窪み部１０２ａが形成されている。そして、図４に示すように複数の保持部材１０２によって、重合ウェハＴの支持ウェハＳが保持される。なお、各保持部材１０２は、移動機構（図示せず）によって水平方向に移動自在に構成されている。
ベース１０１の中央部には回転機構１０３が設けられている。回転機構１０３は回転駆動部（図示せず）に接続され、当該回転機構１０３により、ベース１０１、及びベース１０１に保持された重合ウェハＴは回転自在に構成されている。なお、回転機構１０３は中空に構成されている。
ベース１０１の上方には、第１のノズル１１０が設けられている。第１のノズル１１０はノズルアーム１１１に支持され、ノズルアーム１１１には移動機構１１２が設けられている。第１のノズル１１０は、移動機構１１２によって回転自在に構成され、また鉛直方向に移動自在に構成されている。
第１のノズル１１０には、処理ウェハＷの表面Ｗａに第１の処理液としてのエッチング液と、リンス液とを供給する供給管１１３が接続されている。供給管１１３は、第１のノズル１１０と反対側においてエッチング液供給管１１４とリンス液供給管１１５に分岐している。
エッチング液供給管１１４には、内部にエッチング液を貯留するエッチング液供給源１１６が接続されている。エッチング液には、例えばＨＦ、ＨＮＯ３などのフッ硝酸系の液が用いられる。また、エッチング液供給管１１４には、エッチング液の供給を制御するバルブ１１７が設けられている。このエッチング液により、処理ウェハＷの表面Ｗａがエッチングされる。また、このエッチング液により、処理ウェハＷの表面Ｗａの金属汚染が除去される。
リンス液供給管１１５には、内部にリンス液、例えば純水を貯留するリンス液供給源１１８が接続されている。また、リンス液供給管１１５には、リンス液の供給を制御するバルブ１１９が設けられている。なお、リンス液を供給するノズルは、第１のノズル１１０とは別に設けてもよい。
ベース１０１の下方には、第２のノズル１２０が設けられている。第２のノズル１２０は、中空に構成された回転機構１０３から突出するように設けられている。
第２のノズル１２０には、支持ウェハＳの裏面Ｓｂに第２の処理液としての洗浄液と、リンス液とを供給する供給管１２１が接続されている。供給管１２１は、回転機構１０３の内部を挿通し、第２のノズル１２０と反対側において洗浄液供給管１２２とリンス液供給管１２３に分岐している。
洗浄液供給管１２２には、内部に洗浄液を貯留する洗浄液供給源１２４が接続されている。洗浄液には、例えばＦＰＭ（フッ酸過酸化水素水溶液）、ＳＣ２(塩酸過酸化水素水溶液)などが用いられる。また、洗浄液供給管１２２には、洗浄液の供給を制御するバルブ１２５が設けられている。この洗浄液により、支持ウェハＳの裏面Ｓｂの金属汚染が除去される。
リンス液供給管１２３には、内部にリンス液、例えば純水を貯留するリンス液供給源１２６が接続されている。また、リンス液供給管１２３には、リンス液の供給を制御するバルブ１２７が設けられている。なお、リンス液を供給するノズルは、第２のノズル１２０とは別に設けてもよい。
保持機構１００の周囲には、重合ウェハＴから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１３０が設けられている。カップ１３０の下面には、回収した液体を排出する排出管１３１と、カップ１３０内の雰囲気を真空引きして排気する排気管１３２が接続されている。
次に、上述した改質装置６０について説明する。図６は、改質装置６０の構成の概略を示す平面図である。図７は、改質装置６０の構成の概略を示す側面図である。
改質装置６０は、重合ウェハＴを上面で保持する、保持部としてのチャック１４０を有している。チャック１４０は、処理ウェハＷが上側であって支持ウェハＳが下側に配置された状態で、当該支持ウェハＳを吸着保持する。チャック１４０は例えばアルミナなどの金属成分を含む。チャック１４０は、エアベアリング１４１を介して、スライダテーブル１４２に支持されている。スライダテーブル１４２の下面側には、回転機構１４３が設けられている。回転機構１４３は、駆動源として例えばモータを内蔵している。チャック１４０は、回転機構１４３によってエアベアリング１４１を介して、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。スライダテーブル１４２は、その下面側に設けられた移動機構１４４によって、基台１４６に設けられＹ軸方向に延伸するレール１４５に沿って移動可能に構成されている。なお、移動機構１４４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１４０の上方には、改質部としてのレーザヘッド１５０が設けられている。レーザヘッド１５０は、レンズ１５１を有している。レンズ１５１は、レーザヘッド１５０の下面に設けられた筒状の部材であり、チャック１４０に保持された処理ウェハＷにレーザ光を照射する。
レーザヘッド１５０は、レーザ光発振器（図示せず）から発振された高周波のパルス状のレーザ光であって、処理ウェハＷに対して透過性を有する波長のレーザ光を、処理ウェハＷの内部の所望位置に集光して照射する。これによって、処理ウェハＷの内部においてレーザ光が集光した部分が改質し、周縁改質層、分割改質層、及び内部面改質層が形成される。
レーザヘッド１５０は、支持部材１５２に支持されている。レーザヘッド１５０は、鉛直方向に延伸するレール１５３に沿って、昇降機構１５４により昇降自在に構成されている。またレーザヘッド１５０は、移動機構１５５によってＹ軸方向に移動自在に構成されている。なお、昇降機構１５４及び移動機構１５５はそれぞれ、支持柱１５６に支持されている。
チャック１４０の上方であって、レーザヘッド１５０のＹ軸正方向側には、マクロカメラ１６０とマイクロカメラ１６１が設けられている。例えば、マクロカメラ１６０とマイクロカメラ１６１は一体に構成され、マクロカメラ１６０はマイクロカメラ１６１のＹ軸正方向側に配置されている。マクロカメラ１６０とマイクロカメラ１６１は、昇降機構１６２によって昇降自在に構成され、さらに移動機構１６３によってＹ軸方向に移動自在に構成されている。
マクロカメラ１６０は、処理ウェハＷ（重合ウェハＴ）の外側端部を撮像する。マクロカメラ１６０は、例えば同軸レンズを備え、可視光、例えば赤色光を照射し、さらに対象物からの反射光を受光する。なお例えば、マクロカメラ１６０の撮像倍率は２倍である。
マイクロカメラ１６１は、処理ウェハＷの周縁部を撮像し、接合領域Ａａと未接合領域Ａｂの境界を撮像する。マイクロカメラ１６１は、例えば同軸レンズを備え、赤外光（ＩＲ光）を照射し、さらに対象物からの反射光を受光する。なお例えば、マイクロカメラ１６１の撮像倍率は１０倍であり、視野はマクロカメラ１６０に対して約１／５であり、ピクセルサイズはマクロカメラ１６０に対して約１／５である。
次に、上述した周縁除去装置６１について説明する。図８は、周縁除去装置６１の構成の概略を示す平面図である。図９は、周縁除去装置６１の構成の概略を示す側面図である。
周縁除去装置６１は、重合ウェハＴを上面で保持するチャック１７０を有している。チャック１７０は、処理ウェハＷが上側であって支持ウェハＳが下側に配置された状態で、当該支持ウェハＳを吸着保持する。またチャック１７０は、回転機構１７１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１７０の上方には、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを保持して移送するパッド１８０が設けられている。パッド１８０には例えば真空ポンプなどの吸引機構（図示せず）が接続され、パッド１８０はその下面において周縁部Ｗｅを吸着保持する。パッド１８０には、パッド１８０を鉛直方向に昇降させる昇降機構１８１と、パッド１８０を水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に移動させる移動機構１８２とが設けられている。
チャック１７０の上方には、処理ウェハＷから周縁部Ｗｅが除去されたか否かを確認するための検知部１９０が設けられている。検知部１９０は、チャック１７０に保持され、且つ周縁部Ｗｅが除去された処理ウェハＷにおいて、周縁部Ｗｅの有無を検知する。検知部１９０には、例えばセンサが用いられる。センサは、例えばライン型のレーザ変位計であり、重合ウェハＴ（処理ウェハＷ）の周縁部にレーザを照射して当該重合ウェハＴの厚みを測定することで、周縁部Ｗｅの有無を検知する。なお、検知部１９０による周縁部Ｗｅの有無の検知方法はこれに限定されない。例えば検知部１９０には、例えばラインカメラを用い、重合ウェハＴ（処理ウェハＷ）を撮像することで、周縁部Ｗｅの有無を検知してもよい。
なお、チャック１７０の下方には、パッド１８０で移送された周縁部Ｗｅを回収する回収部（図示せず）が設けられている。回収部は、パッド１８０で吸着保持された周縁部Ｗｅを収容して回収する。
次に、上述したウェハ搬送装置７０の、分離部としての搬送アーム７１について説明する。図１０は、搬送アーム７１の構成の概略を示す縦断面図である。
搬送アーム７１は、重合ウェハＴより大きい径を有する、円板状の吸着板２００を有している。吸着板２００の下面には、処理ウェハＷの中央部Ｗｃを保持する保持部２１０が設けられている。
保持部２１０には中央部Ｗｃを吸引する吸引管２１１が接続され、吸引管２１１は例えば真空ポンプなどの吸引機構２１２に連通している。吸引管２１１には、吸引圧力を測定する圧力センサ２１３が設けられている。圧力センサ２１３の構成は任意であるが、例えばダイヤフラム型の圧力計が用いられる。
吸着板２００の上面には、当該吸着板２００を鉛直軸回りに回転させる回転機構２２０が設けられている。回転機構２２０は、支持部材２２１に支持されている。また、支持部材２２１（回転機構２２０）は、アーム部材７２に支持されている。
次に、以上のように構成されたウェハ処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。図１１は、ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。図１２は、ウェハ処理の主な工程の説明図である。なお、本実施形態では、ウェハ処理システム１の外部の接合装置（図示せず）において、処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合され、予め重合ウェハＴが形成されている。
先ず、図１２（ａ）に示す重合ウェハＴを複数収納したカセットＣｔが、搬入出ステーション２のカセット載置台１０に載置される。
次に、ウェハ搬送装置２０によりカセットＣｔ内の重合ウェハＴが取り出され、トランジション装置３０に搬送される。続けて、ウェハ搬送装置５０により、トランジション装置３０の重合ウェハＴが取り出され、改質装置６０に搬送される。改質装置６０では、図１２（ｂ）に示すように処理ウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１と分割改質層Ｍ２が順次形成され（図１１のステップＡ１、Ａ２）、さらに図１２（ｃ）に示すように内部面改質層Ｍ３が形成される（図１１のステップＡ３）。周縁改質層Ｍ１は、エッジトリムにおいて周縁部Ｗｅを除去の際の基点となるものである。分割改質層Ｍ２は、除去される周縁部Ｗｅが小片化するための基点となるものである。内部面改質層Ｍ３は、処理ウェハＷを薄化するための基点となるものである。
先ず、ウェハ搬送装置５０から重合ウェハＴが搬入され、チャック１４０に保持される。次に、チャック１４０をマクロアライメント位置に移動させる。マクロアライメント位置は、マクロカメラ１６０が処理ウェハＷの外側端部を撮像できる位置である。
次に、マクロカメラ１６０によって、処理ウェハＷの周方向３６０度における外側端部の画像が撮像される。撮像された画像は、マクロカメラ１６０から制御装置９０に出力される。
制御装置９０では、マクロカメラ１６０の画像から、チャック１４０の中心Ｃｃと処理ウェハＷの中心Ｃｗの第１の偏心量を算出する。さらに制御装置９０では、第１の偏心量に基づいて、当該第１の偏心量のＹ軸成分を補正するように、チャック１４０の移動量を算出する。チャック１４０は、この算出された移動量に基づいてＹ軸方向に移動し、チャック１４０をマイクロアライメント位置に移動させる。マイクロアライメント位置は、マイクロカメラ１６１が処理ウェハＷの周縁部を撮像できる位置である。ここで、上述したようにマイクロカメラ１６１の視野はマクロカメラ１６０に対して約１／５と小さいため、第１の偏心量のＹ軸成分を補正しないと、処理ウェハＷの周縁部がマイクロカメラ１６１の画角に入らず、マイクロカメラ１６１で撮像できない場合がある。このため、第１の偏心量に基づくＹ軸成分の補正は、チャック１４０をマイクロアライメント位置に移動させるためともいえる。
次に、マイクロカメラ１６１によって、処理ウェハＷの周方向３６０度における接合領域Ａａと未接合領域Ａｂの境界を撮像する。撮像された画像は、マイクロカメラ１６１から制御装置９０に出力される。
制御装置９０では、マイクロカメラ１６１の画像から、チャック１４０の中心Ｃｃと接合領域Ａａの中心Ｃａの第２の偏心量を算出する。さらに制御装置９０では、第２の偏心量に基づいて、接合領域Ａａの中心とチャック１４０の中心が一致するように、周縁改質層Ｍ１に対するチャック１４０の位置を決定する。
次に、図１３及び図１４に示すようにレーザヘッド１５０からレーザ光Ｌ１（周縁用レーザ光Ｌ１）を照射して、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃの境界に周縁改質層Ｍ１を形成する（図１１のステップＡ１）。なお、周縁改質層Ｍ１は、接合領域Ａａの外側端部よりも径方向内側に形成される。
上記レーザ光Ｌ１によって形成される周縁改質層Ｍ１は、厚み方向に延伸し縦長のアスペクト比を有する。周縁改質層Ｍ１の下端は、薄化後の処理ウェハＷの目標表面（図１３中の点線）より上方に位置している。すなわち、周縁改質層Ｍ１の下端と処理ウェハＷの裏面Ｗｂとの間の距離Ｈ１は、薄化後の処理ウェハＷの目標厚みＨ２より大きい。かかる場合、薄化後の処理ウェハＷに周縁改質層Ｍ１が残らない。なお、処理ウェハＷの内部には、周縁改質層Ｍ１からクラックＣ１が進展し、表面Ｗａと裏面Ｗｂに到達している。
ステップＡ１では、制御装置９０で決定されたチャック１４０の位置に合わせて、接合領域Ａａの中心とチャック１４０の中心が一致するように、回転機構１４３によってチャック１４０を回転させると共に、移動機構１４４によってチャック１４０をＹ軸方向に移動させる。この際、チャック１４０の回転とＹ軸方向の移動を同期させる。
そして、このようにチャック１４０（処理ウェハＷ）を回転及び移動させながら、レーザヘッド１５０から処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌ１を照射する。すなわち、第２の偏心量を補正しながら、周縁改質層Ｍ１を形成する。そうすると周縁改質層Ｍ１は、接合領域Ａａと同心円状に環状に形成される。すなわち、図１３に示す周縁改質層Ｍ１と接合領域Ａａの外側端部との距離Ｄを一定にすることができる。このため、その後周縁除去装置６１において、周縁改質層Ｍ１を基点に周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。
なお、本例においては、第２の偏心量がＸ軸成分を備える場合に、チャック１４０をＹ軸方向に移動させつつ、チャック１４０を回転させて、当該Ｘ軸成分を補正している。一方、第２の偏心量がＸ軸成分を備えない場合には、チャック１４０を回転させずに、Ｙ軸方向に移動させるだけでよい。
次に、レーザヘッド１５０をＹ軸方向に移動させて、図１３及び図１４に示すようにレーザヘッド１５０からレーザ光Ｌ２（分割用レーザ光Ｌ２）を照射して、周縁改質層Ｍ１の径方向外側に分割改質層Ｍ２を形成する（図１１のステップＡ２）。
分割改質層Ｍ２も、周縁改質層Ｍ１と同様に厚み方向に延伸し、縦長のアスペクト比を有する。なお、本実施形態においては、分割改質層Ｍ２は周縁改質層Ｍ１と同じ高さに形成される。また、分割改質層Ｍ２からクラックＣ２が進展し、表面Ｗａと裏面Ｗｂに到達している。
また、分割改質層Ｍ２及びクラックＣ２を径方向に数μｍのピッチで複数形成することで、図１４に示すように周縁改質層Ｍ１から径方向外側に延伸する、１ラインの分割改質層Ｍ２が形成される。なお、図示の例においては、径方向に延伸するラインの分割改質層Ｍ２は８箇所に形成されているが、この分割改質層Ｍ２の数は任意である。少なくとも、分割改質層Ｍ２が２箇所に形成されていれば、周縁部Ｗｅは除去できる。かかる場合、エッジトリムにおいて周縁部Ｗｅを除去する際、当該周縁部Ｗｅは、環状の周縁改質層Ｍ１を基点に分離しつつ、分割改質層Ｍ２によって複数に分割される。そうすると、除去される周縁部Ｗｅが小片化され、より容易に除去することができる。なお、この周縁部Ｗｅの除去（いわゆるエッジトリム）は、研削後の処理ウェハＷの周縁部Ｗｅが鋭く尖った形状（いわゆるナイフエッジ形状）のを回避するために行われる。
なお、本実施形態では分割改質層Ｍ２を形成するにあたり、レーザヘッド１５０をＹ軸方向に移動させたが、チャック１４０をＹ軸方向に移動させてもよい。
次に、図１５及び図１６に示すようにレーザヘッド１５０からレーザ光Ｌ３（内部面用レーザ光Ｌ３）を照射して、面方向に沿って内部面改質層Ｍ３を形成する（図１１のステップＡ３）。なお、図１６に示す黒塗り矢印はチャック１４０の回転方向を示し、以下の説明においても同様である。
内部面改質層Ｍ３の下端は、薄化後の処理ウェハＷの目標表面（図１５中の点線）より少し上方に位置している。すなわち、内部面改質層Ｍ３の下端と処理ウェハＷの裏面Ｗｂとの間の距離Ｈ３は、薄化後の処理ウェハＷの目標厚みＨ２より少し大きい。なお、処理ウェハＷの内部には、内部面改質層Ｍ３から面方向にクラックＣ３が進展する。
ステップＡ３では、チャック１４０（処理ウェハＷ）を回転させると共に、レーザヘッド１５０を処理ウェハＷの外周部から中心部に向けてＹ軸方向に移動させながら、レーザヘッド１５０から処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌ３を照射する。そうすると、内部面改質層Ｍ３は、処理ウェハＷの面内において、外側から内側に螺旋状に形成される。
なお、本実施形態では内部面改質層Ｍ３を形成するにあたり、レーザヘッド１５０をＹ軸方向に移動させたが、チャック１４０をＹ軸方向に移動させてもよい。また内部面改質層Ｍ３を形成するにあたり、チャック１４０を回転させたが、レーザヘッド１５０を移動させて、チャック１４０に対してレーザヘッド１５０を相対的に回転させてもよい。
次に、処理ウェハＷに内部面改質層Ｍ３が形成されると、ウェハ搬送装置７０によって重合ウェハＴが搬出される。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置７０により周縁除去装置６１に搬送される。周縁除去装置６１では、図１２（ｄ）に示すように周縁改質層Ｍ１を基点に、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを除去する（図１１のステップＡ４）。ステップＡ４では、昇降機構１８１によりパッド１８０を下降させて周縁部Ｗｅを吸着保持した後、さらにパッド１８０を上昇させる。そうすると、パッド１８０に保持された周縁部Ｗｅが、周縁改質層Ｍ１を基点に処理ウェハＷから分離される。この際、分割改質層Ｍ２を基点に、周縁部Ｗｅは小片化して分離される。なお、除去された周縁部Ｗｅは、パッド１８０から回収部（図示せず）に回収される。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置７０により加工装置８０に搬送される。加工装置８０では、先ず、搬送アーム７１から受渡位置Ａ０のチャック８３に重合ウェハＴを受け渡す。この際、図１２（ｅ）に示すように内部面改質層Ｍ３を基点に、処理ウェハＷの表面Ｗａ側（以下、表面ウェハＷａ１という）を分離する（図１１のステップＡ５）。
ステップＡ５では、搬送アーム７１の吸着板２００で処理ウェハＷを吸着保持しつつ、チャック８３で支持ウェハＳを吸着保持する。そして、吸着板２００を回転させて、内部面改質層Ｍ３を境界に表面ウェハＷａ１が縁切りされる。その後、吸着板２００が表面ウェハＷａ１を吸着保持した状態で、当該吸着板２００を上昇させて、処理ウェハＷから表面ウェハＷａ１を分離する。この際、圧力センサ２１３で表面ウェハＷａ１を吸引する圧力を測定することで、表面ウェハＷａ１の有無を検知して、処理ウェハＷから表面ウェハＷａ１が分離されたか否かを確認することができる。なお、分離された表面ウェハＷａ１は、ウェハ処理システム１の外部に回収される。
続いて、チャック８３を加工位置Ａ１に移動させる。そして、研削ユニット８４によって、図１２（ｆ）に示すようにチャック８３に保持された処理ウェハＷの表面Ｗａを研削し、当該表面Ｗａに残る内部面改質層Ｍ３と周縁改質層Ｍ１を除去する（図１１のステップＡ６）。ステップＡ６では、表面Ｗａに研削砥石を当接させた状態で、処理ウェハＷと研削砥石をそれぞれ回転させ、表面Ｗａを研削する。なおその後、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、処理ウェハＷの表面Ｗａが洗浄液によって洗浄されてもよい。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置７０により洗浄装置４１に搬送される。洗浄装置４１では処理ウェハＷの研削面である表面Ｗａがスクラブ洗浄される（図１１のステップＡ７）。なお、洗浄装置４１では、処理ウェハＷの表面Ｗａと共に、支持ウェハＳの裏面Ｓｂが洗浄されてもよい。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置５０によりエッチング装置４０に搬送される。エッチング装置４０では、処理ウェハＷの表面Ｗａをエッチングするとともに、支持ウェハＳの裏面Ｓｂの金属汚染を除去する（図１１のステップＡ８）。ステップＡ８では、先ず、ウェハ搬送装置５０から保持機構１００に重合ウェハＴが受け渡され、保持される。
次に、回転機構１０３によって保持機構１００に保持された重合ウェハＴを回転させた状態で、第１のノズル１１０から処理ウェハＷの表面Ｗａにエッチング液Ｅ１を供給する。かかる場合、エッチング液Ｅ１によって、処理ウェハＷの表面Ｗａがエッチングされる。上述した加工装置８０で研削された表面Ｗａには、ダメージ層が形成される。これに対し、表面Ｗａをウェットエッチングすることによってダメージ層を除去してストレス（応力）を除去でき、表面Ｗａを平滑化することができる。ここで、上述した加工装置８０で表面Ｗａを研削する際には、金属成分を含むチャック８３で支持ウェハＳの裏面Ｓｂが保持されるので、金属のゴミが発生して表面Ｗａに回り込む場合がある。また、金属成分を含む研削砥石で研削するので、やはり表面Ｗａに金属が付着する場合がある。さらに、改質装置６０においても、金属成分を含むチャック１４０で支持ウェハＳの裏面Ｓｂが保持されるので、金属のゴミが発生して表面Ｗａに回り込む場合がある。これに対し、エッチング液Ｅ１によって、処理ウェハＷの表面Ｗａの金属汚染も除去することができる。
また、第１のノズル１１０から処理ウェハＷの表面Ｗａにエッチング液Ｅ１を供給すると同時に、第２のノズル１２０から支持ウェハＳの裏面Ｓｂに洗浄液Ｅ２を供給する。上述したように加工装置８０で表面Ｗａを研削する際には、金属成分を含むチャック８３で裏面Ｓｂが保持されるので、当該裏面Ｓｂが金属で汚染される。また、改質装置６０においても、金属成分を含むチャック１４０で支持ウェハＳの裏面Ｓｂが保持されるので、当該裏面Ｓｂが金属で汚染される。これに対し、洗浄液Ｅ２によって、支持ウェハＳの裏面Ｓｂの金属汚染を除去することができる。
そしてこの際、図１７に示すように重合ウェハＴの側方において、エッチング液Ｅ１はデバイス層Ｄに到達せず、洗浄液Ｅ２はデバイス層Ｄに到達するにようにするのが好ましい。具体的には、第２のノズル１２０から供給する洗浄液Ｅ２の供給量を、第１のノズル１１０から供給されるエッチング液Ｅ１の供給量より多くしてもよい。かかる場合、エッチング液Ｅ１によってデバイス層Ｄがエッチングさせるのを抑制することができ、デバイス層Ｄを保護することができる。
なお、本実施形態では、エッチング液Ｅ１による表面Ｗａのエッチングを行う時間と、洗浄液Ｅ２による裏面Ｓｂの金属汚染の除去を行う時間とを同じにしている。具体的には、例えばエッチング液Ｅ１と洗浄液Ｅ２のそれぞれの濃度や温度を調節することで、上記時間を調節している。そして、表面Ｗａのエッチングと裏面Ｓｂの金属汚染除去の開始タイミングと終了タイミングを同じにしている。
次に、表面Ｗａのエッチングと裏面Ｓｂの金属汚染除去が終了すると、回転機構１０３による重合ウェハＴの回転を維持した状態で、第１のノズル１１０から表面Ｗａにリンス液を供給するとともに、第２のノズル１２０から裏面Ｓｂにリンス液を供給する。そして、表面Ｗａのリンスと裏面Ｓｂのリンスを同時に行う。その後、さらに回転機構１０３による重合ウェハＴの回転を維持し、リンス液を振り切り乾燥する。
その後、すべての処理が施された重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置５０によりトランジション装置３０に搬送され、さらにウェハ搬送装置２０によりカセット載置台１０のカセットＣｔに搬送される。こうして、ウェハ処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。
以上の実施形態によれば、ステップＡ８において、エッチング液Ｅ１による処理ウェハＷの表面Ｗａのエッチングと、洗浄液Ｅ２による支持ウェハＳの裏面Ｓｂの金属汚染の除去とを行っている。したがって、ステップＡ８を行った後の重合ウェハＴを清浄な状態にすることができ、カセットＣｔに戻すことができる。その結果、カセットＣｔ内が金属で汚染されるのを抑制することができ、後続の処理を適切に行うことができる。また、カセットＣｔを交換するなどの手間も必要なくなる。
ここで、従来、表面Ｗａのエッチングを行ってカセットＣｔに戻して、さらにウェハ処理システム１の外部で洗浄を行っていたため、ウェハ処理のスループットが低下していた。この点、本実施形態では、エッチング装置４０において表面Ｗａのエッチングに加えて、裏面Ｓｂの金属汚染の除去まで行っているので、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。
また、ステップＡ８において、エッチング液Ｅ１によるエッチングと、洗浄液Ｅ２による金属汚染の除去とを同時に行っているので、ウェハ処理のスループットをさらに向上させることができる。なお、エッチングと金属汚染除去は同時に行われる必要はなく、例えば連続して行われてもよい。
さらに、ステップＡ８において、エッチング液Ｅ１によるエッチングの終了タイミングと、洗浄液Ｅ２による金属汚染の除去の終了タイミングとを同じにしているので、その後のリンス処理を同時に行うことができる。その結果、ウェハ処理のスループットをさらに向上させることができる。
なお、以上の実施形態では、エッチング液Ｅ１によるエッチングを行う時間と、洗浄液Ｅ２による金属汚染の除去を行う時間とを同じにして、それぞれの終了タイミングを同じにしたが、これらエッチング時間と金属汚染除去時間は異なっていてもよい。かかる場合、エッチングと金属汚染除去の開始タイミングをずらすことで、終了タイミングを同じにすることができる。具体的には、エッチング時間に合わせて、第２のノズル１２０からの洗浄液Ｅ２の供給開始タイミングを制御する。このようにエッチング時間を固定することで、表面Ｗａのオーバーエッチングを防止することができる。
以上の実施形態では、エッチング液Ｅ１として、例えばＨＦ、ＨＮＯ３などのフッ硝酸系の液、すなわち酸性のエッチング液が用いられたが、例えばＴＭＡＨ、Ｃｈｏｌｉｎｅ、ＫＯＨなどのアルカリ性のエッチング液を用いてもよい。酸性とアルカリ性のエッチング液のいずれを用いるかは、処理ウェハＷの表面Ｗａをどの程度エッチングするかで選択することができる。
例えば、表面Ｗａの目標エッチング高さが、デバイス層Ｄの上面よりも十分高い場合、上記実施形態のように、酸性のエッチング液のみを用いるのがよい。酸性のエッチング液は、エッチング速度が速いため、エッチングにかかる時間を短縮することができる。
一方例えば、表面Ｗａの目標エッチング高さが、デバイス層Ｄの上面に近接している場合、酸性のエッチング液を用いた後、アルカリ性のエッチング液に切り替えてもよい。仮に酸性のエッチング液のみで表面Ｗａをエッチングすると、エッチング速度が速いため、オーバーエッチングしてしまい、デバイス層Ｄまでエッチングされるおそれがある。そこで、表面Ｗａを酸性のエッチング液である程度までエッチングした後、アルカリ性のエッチングに切り替えてエッチングすることで、かかるオーバーエッチングを防止することができる。
なお、このようにアルカリ性のエッチング液を用いる場合、図１８（ａ）に示すように処理ウェハＷの裏面Ｗｂとデバイス層Ｄとの間には、デバイス層Ｄを保護する保護膜Ｐが形成されていてもよい。保護膜Ｐには例えば酸化膜が用いられ、アルカリ性のエッチング液は保護膜Ｐをエッチングしない。かかる場合、図１８（ｂ）に示すように表面Ｗａをデバイス層Ｄの上面の間近までエッチングしても、保護膜Ｐによってエッチング液がデバイス層Ｄに到達するのを防止することができる。
なお、表面Ｗａの目標エッチング高さが上記いずれの場合でも、アルカリ性のエッチング液のみを用いて表面Ｗａをエッチングしてもよい。
以上の実施形態において、ステップＡ６で表面Ｗａを研削後であって、ステップＡ８で表面Ｗａのエッチングと裏面Ｓｂの金属汚染除去を行う前に、支持ウェハＳの周縁部を洗浄してもよい。支持ウェハＳの周縁部の洗浄は、例えば図１９に示す周縁洗浄装置２３０を用いて行われる。周縁洗浄装置２３０は、例えば第１の処理ブロックＧ１において、エッチング装置４０と洗浄装置４１に積層して設けられる。
周縁洗浄装置２３０は、周縁除去部としての上方ノズル２３１と下方ノズル２３２を有している。上方ノズル２３１は、支持ウェハＳの周縁部に上方から洗浄液を供給する。下方ノズル２３２は、支持ウェハＳの周縁部に下方から洗浄液を供給する。上方ノズル２３１と下方ノズル２３２は、それぞれ内部に洗浄液を貯留する洗浄液供給源（図示せず）に連通している。
また、周縁洗浄装置２３０は、重合ウェハＴを回転して保持するスピンチャック（図示せず）を有している。そして、重合ウェハＴがスピンチャックに保持されて回転した状態で、上方ノズル２３１と下方ノズル２３２から支持ウェハＳの周縁部に洗浄液を供給して、当該周縁部を洗浄する。なお、使用済みの洗浄液は、スピンチャックの周囲に設けられたカップ（図示せず）に回収される。
例えば、ステップＡ８において洗浄液Ｅ２を用いて裏面Ｓｂの金属汚染除去をする際、洗浄液Ｅ２が支持ウェハＳの周縁部に回り込まず、当該周縁部の金属汚染を除去するのが不十分な場合がある。かかる場合であっても、周縁洗浄装置２３０において、支持ウェハＳの周縁部の金属汚染を適切に除去することができる。
次に、第２の実施形態にかかるウェハ処理システムの構成について説明する。図２０は、ウェハ処理システム３００の構成の概略を模式的に示す平面図である。図２１は、ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。
図２０に示すようにウェハ処理システム３００は、第１の実施形態のウェハ処理システム１の構成から、加工装置８０を省略したものである。
図２１に示すようにウェハ処理システム３００では、周縁改質層Ｍ１の形成（図２１のステップＢ１）、分割改質層Ｍ２の形成（図２１のステップＢ２）、内部面改質層Ｍ３の形成（図２１のステップＢ３）、周縁部Ｗｅの除去（図２１のステップＢ４）、表面ウェハＷａ１の分離（図２１のステップＢ５）、表面Ｗａの洗浄（図２１のステップＢ６）が順次行われる。これらステップＢ１～Ｂ６はそれぞれ、第１の実施形態のステップＡ１～Ａ５、Ａ７と同様である。
次に、エッチング装置４０において、エッチング液Ｅ１による表面Ｗａのエッチングと、洗浄液Ｅ２による裏面Ｓｂの金属汚染の除去を行う（図２１のステップＢ７）。ここで、ウェハ処理システム３００では、第１の実施形態におけるステップＡ６の処理ウェハＷの表面Ｗａの研削を省略しており、ステップＢ７では、当該研削分の表面Ｗａの薄化もエッチング液Ｅ１によりエッチングで行う。
本第２の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の効果を享受することができる。
次に、第３の実施形態にかかるウェハ処理システムの構成について説明する。図２２は、ウェハ処理システム４００の構成の概略を模式的に示す平面図である。
ウェハ処理システム４００では、処理ウェハＷの表面Ｗａを薄化するにあたり、第１の実施形態のように内部面改質層Ｍ３を形成して表面ウェハＷａ１を分離することに代えて、表面Ｗａを研削する。具体的にウェハ処理システム４００は、第１の実施形態のウェハ処理システム１の加工装置８０に代えて、加工装置４１０を備えた構成を有している。
加工装置４１０は、処理ウェハＷの表面Ｗａを研削する。加工装置４１０は、回転テーブル４２０、粗研削ユニット４３０、中研削ユニット４４０、及び仕上研削ユニット４５０を有している。
回転テーブル４２０は、回転機構（図示せず）によって、鉛直な回転中心線４２１を中心に回転自在に構成されている。回転テーブル４２０上には、重合ウェハＴを吸着保持する、保持部としてのチャック４２２が４つ設けられている。チャック４２２は、回転テーブル４２０と同一円周上に均等、すなわち９０度毎に配置されている。４つのチャック４２２は、回転テーブル４２０が回転することにより、受渡位置Ａ０及び加工位置Ａ１～Ａ３に移動可能になっている。また、４つのチャック４２２はそれぞれ、回転機構（図示せず）によって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。なお、チャック４２２は例えばアルミナなどの金属成分を含む。
本実施形態では、受渡位置Ａ０は回転テーブル４２０のＸ軸正方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、重合ウェハＴの受け渡しが行われる。第１の加工位置Ａ１は回転テーブル４２０のＸ軸負方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、粗研削ユニット４３０が配置される。第２の加工位置Ａ２は回転テーブル４２０のＸ軸負方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、中研削ユニット４４０が配置される。第３の加工位置Ａ３は回転テーブル４２０のＸ軸正方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、仕上研削ユニット４５０が配置される。
粗研削ユニット４３０では、処理ウェハＷの表面Ｗａを粗研削する。粗研削ユニット４３０は、環状形状で回転自在な粗研削砥石（図示せず）を備えた粗研削部４３１を有している。粗研削砥石は例えば金属成分を含む。また、粗研削部４３１は、支柱４３２に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。そして、チャック４２２に保持された処理ウェハＷの表面Ｗａを粗研削砥石に当接させた状態で、チャック４２２と粗研削砥石をそれぞれ回転させ、表面Ｗａを粗研削する。
中研削ユニット４４０では、処理ウェハＷの表面Ｗａを中研削する。中研削ユニット４４０は、環状形状で回転自在な中研削砥石（図示せず）を備えた中研削部４４１を有している。中研削砥石は例えば金属成分を含む。また、中研削部４４１は、支柱４４２に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。なお、中研削砥石の砥粒の粒度は、粗研削砥石の砥粒の粒度より小さい。そして、チャック４２２に保持された処理ウェハＷの表面Ｗａを中研削砥石に当接させた状態で、チャック４２２と中研削砥石をそれぞれ回転させ、表面Ｗａを中研削する。
仕上研削ユニット４５０では、処理ウェハＷの表面Ｗａを仕上研削する。仕上研削ユニット４５０は、環状形状で回転自在な仕上研削砥石（図示せず）を備えた仕上研削部４５１を有している。仕上研削砥石は例えば金属成分を含む。また、仕上研削部４５１は、支柱４５２に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。なお、仕上研削砥石の砥粒の粒度は、中研削砥石の砥粒の粒度より小さい。そして、チャック４２２に保持された処理ウェハＷの表面Ｗａを仕上研削砥石に当接させた状態で、チャック４２２と仕上研削砥石をそれぞれ回転させ、表面Ｗａを仕上研削する。
次に、以上のように構成されたウェハ処理システム４００を用いて行われるウェハ処理について説明する。図２３は、ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。図２４は、ウェハ処理の主な工程の説明図である。
ウェハ処理システム４００では先ず、改質装置６０において、図２４（ａ）及び（ｂ）に示すように処理ウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１を形成し（図２３のステップＣ１）、さらに分割改質層Ｍ２を形成する（図２３のステップＣ２）。これらステップＣ１～Ｃ２はそれぞれ、第１の実施形態のステップＡ１～Ａ２と同様である。
次に、周縁除去装置６１において、図２４（ｃ）に示すように周縁改質層Ｍ１を基点に、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを除去する（図２３のステップＣ３）。このステップＣ３は、第１の実施形態のステップＡ４と同様である。
次に、加工装置４１０において、処理ウェハＷの表面Ｗａを研削する。加工装置４１０に搬送された重合ウェハＴは、受渡位置Ａ０のチャック４２２に受け渡される。続いて、チャック４２２を第１の加工位置Ａ１に移動させる。そして、粗研削ユニット４３０によって、図２４（ｄ）に示すように処理ウェハＷの表面Ｗａを粗研削する（図２３のステップＣ４）。
次に、チャック４２２を第２の加工位置Ａ２に移動させる。そして、中研削ユニット４４０によって、処理ウェハＷの表面Ｗａを中研削する（図２３のステップＣ５）。
次に、チャック４２２を第３の加工位置Ａ３に移動させる。そして、仕上研削ユニット４５０によって、処理ウェハＷの表面Ｗａを仕上研削する（図２３のステップＣ６）。
次に、チャック４２２を受渡位置Ａ０に移動させる。なお、受渡位置Ａ０では、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、処理ウェハＷの表面Ｗａが洗浄液によって洗浄されてもよい。
次に、洗浄装置４１において、処理ウェハＷの表面Ｗａをスクラブ洗浄する（図２３のステップＣ７）。このステップＣ７は、第１の実施形態のステップＡ７と同様である。
次に、エッチング装置４０において、エッチング液Ｅ１による表面Ｗａのエッチングと、洗浄液Ｅ２による裏面Ｓｂの金属汚染の除去を行う（図２３のステップＣ８）。このステップＣ８は、第１の実施形態のステップＡ８と同様である。
以上のように、ウェハ処理システム４００において一連のウェハ処理が行われる。本第３の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の効果を享受することができる。
なお、以上の実施形態では、周縁部Ｗｅの除去は、周縁除去装置６１においてパッド１８０で周縁部Ｗｅを保持して除去していたが、除去方法はこれに限定されない。例えば、周縁部Ｗｅに対して、物理的な衝撃や超音波などを付与して除去してもよい。
また以上の実施形態では、処理ウェハＷからの表面ウェハＷａ１の分離は、ウェハ搬送装置７０の搬送アーム７１から加工装置８０のチャック８３に重合ウェハＴを受け渡す際に行っていたが、分離方法はこれに限定されない。例えば、分離装置（図示せず）を周縁除去装置６１と同一装置内に設けてもよいし、分離装置（図示せず）を別途設けてもよい。
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。
１ ウェハ処理システム
４０ エッチング装置
１１０ 第１のノズル
１２０ 第２のノズル
Ｄ デバイス層
Ｅ１ エッチング液
Ｅ２ 洗浄液
Ｓ 支持ウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ 処理ウェハ

Claims (20)

  1. デバイス層が形成された第１の基板と第２の基板とが接合された重合基板を処理する基板処理装置であって、
    前記第２の基板の裏面を保持する保持部と、
    前記保持部に保持された前記第１の基板を処理する処理部と、
    前記第１の基板において前記デバイス層と反対側の表面に当該第１の基板の表面をエッチングする第１の処理液を供給する第１の処理液供給管と、前記第１の処理液の供給を制御するバルブを含む第１の処理液供給部と、
    前記第２の基板の裏面に当該第２の基板の裏面における金属汚染を除去する第２の処理液を供給する第２の処理液供給管と、前記第２の処理液の供給を制御するバルブを含む第２の処理液供給部と、
    前記第２の基板の裏面にリンス液を供給するリンス液供給管と、前記リンス液の供給を制御するバルブを含むリンス液供給部と、を有する、基板処理装置。
  2. 前記第１の処理液供給部のバルブの開閉と前記第２の処理液供給部のバルブの開閉を制御する制御部を有し、
    前記制御部は、前記第１の処理液によるエッチングと、前記第２の処理液による金属汚染除去とを同時に行うように、前記第１の処理液供給部と前記第２の処理液供給部を制御する、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記制御部は、前記第１の処理液によるエッチングの終了時と、前記第２の処理液による金属汚染除去の終了時とが同じになるように、前記第１の処理液供給部と前記第２の処理液供給部を制御する、請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記第１の処理液供給部のバルブの開閉と前記第２の処理液供給部のバルブの開閉を制御する制御部を有し、
    前記制御部は、前記重合基板の側方において、前記第１の処理液が前記デバイス層に到達せず、前記第２の処理液が前記デバイス層に到達するように、前記第１の処理液供給部と前記第２の処理液供給部を制御する、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記第１の処理液は、酸性の処理液とアルカリ性の処理液を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記第１の処理液供給部のバルブの開閉を制御する制御部を有し、
    前記第１の基板の裏面と前記デバイス層との間には、前記アルカリ性の処理液から前記デバイス層を保護する保護膜が形成され、
    前記制御部は、前記第１の基板の表面に前記酸性の処理液を供給した後、前記アルカリ性の処理液を供給するように、前記第１の処理液供給部を制御する、請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 前記第１の基板の内部に、面方向に沿ってレーザ光を照射して内部面改質層を形成する、前記処理部である改質部と、
    前記改質部で形成された内部面改質層を基点に、前記第１の基板を分離する分離部と、
    前記分離部で前記第１の基板が分離された後、前記第２の基板に接合された前記第１の基板の表面を研削加工する、前記処理部である加工部と、を有し、
    前記第１の処理液供給部は、前記加工部で研削加工された前記第１の基板の表面に前記第１の処理液を供給する、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記第１の基板の内部に、面方向に沿ってレーザ光を照射して内部面改質層を形成する、前記処理部である改質部と、
    前記改質部で形成された内部面改質層を基点に、前記第１の基板を分離する分離部と、を有し、
    前記第１の処理液供給部は、前記分離部で前記第１の基板が分離された後、前記第２の基板に接合された前記第１の基板の表面に前記第１の処理液を供給する、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 前記第１の基板の表面を研削加工する、前記処理部である加工部を有し、
    前記第１の処理液供給部は、前記加工部で研削加工された前記第１の基板の表面に前記第１の処理液を供給する、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 前記第２の処理液供給部によって前記第２の基板の裏面に前記第２の処理液を供給する前に、前記第２の基板の周縁部を洗浄する周縁洗浄部を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  11. デバイス層が形成された第１の基板と第２の基板とが接合された重合基板を処理する基板処理方法であって、
    前記第２の基板の裏面が保持部に保持された状態で、前記第１の基板を処理することと、
    前記第１の基板において前記デバイス層と反対側の表面に第１の処理液を供給し、当該第１の基板の表面をエッチングすることと、
    前記第２の基板の裏面に第２の処理液を供給し、当該第２の基板の裏面における金属汚染を除去することと、
    前記第２の基板の裏面に純水を供給し、当該第２の基板の裏面をリンスすることと、を有する、基板処理方法。
  12. 前記第１の処理液によるエッチングと、前記第２の処理液による金属汚染除去とを同時に行う、請求項１１に記載の基板処理方法。
  13. 前記第１の処理液によるエッチングの終了時と、前記第２の処理液による金属汚染除去の終了時とは同じである、請求項１２に記載の基板処理方法。
  14. 前記重合基板の側方において、前記第１の処理液が前記デバイス層に到達せず、前記第２の処理液が前記デバイス層に到達する、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  15. 前記第１の処理液は、酸性の処理液とアルカリ性の処理液を含む、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  16. 前記第１の基板の裏面と前記デバイス層との間には、前記アルカリ性の処理液から前記デバイス層を保護する保護膜が形成され、
    前記第１の基板の表面に前記酸性の処理液を供給した後、前記アルカリ性の処理液を供給する、請求項１５に記載の基板処理方法。
  17. 改質部から前記第１の基板の内部に、面方向に沿ってレーザ光を照射して内部面改質層を形成することと、
    分離部によって、前記改質部で形成された内部面改質層を基点に、前記第１の基板を分離することと、
    前記分離部で前記第１の基板が分離された後、加工部によって、前記第２の基板に接合された前記第１の基板の表面を研削加工することと、を有し、
    前記加工部で研削加工された前記第１の基板の表面に前記第１の処理液を供給する、請求項１１～１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  18. 改質部から前記第１の基板の内部に、面方向に沿ってレーザ光を照射して内部面改質層を形成することと、
    分離部によって、前記改質部で形成された内部面改質層を基点に、前記第１の基板を分離することと、を有し、
    前記分離部で前記第１の基板が分離された後、前記第２の基板に接合された前記第１の基板の表面に前記第１の処理液を供給する、請求項１１～１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  19. 加工部によって前記第１の基板の表面を研削加工することを有し、
    前記加工部で研削加工された前記第１の基板の表面に前記第１の処理液を供給する、請求項１１～１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  20. 前記第２の基板の裏面に前記第２の処理液を供給する前に、周縁洗浄部によって前記第２の基板の周縁部を洗浄する、請求項１１～１９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
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