JP7109590B2 - 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、積層型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、２以上の半導体ウェハを積層して積層型半導体装置を製造する。この際、各半導体ウェハは、他の半導体ウェハに積層された後、所望の厚みを持つように裏面研削される。
特許文献２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２０１２－６９７３６号公報 特開平９－２１６１５２号公報
本開示にかかる技術は、基板同士が接合された重合基板において、一の基板の周縁部の除去と当該一の基板の薄化のそれぞれの前処理を効率よく行う。
本開示の一態様は、基板を処理する基板処理装置であって、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において前記第２の基板を保持する保持部と、前記第１の基板と第２の基板が接合された接合領域と、当該接合領域の外側の未接合領域との境界を検出する検出部と、前記保持部に保持された前記第１の基板の内部に、除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って周縁用レーザ光を照射して周縁改質層を形成する周縁改質部と、前記保持部に保持された前記第１の基板の内部に、面方向に沿って内部面用レーザ光を照射して内部面改質層を形成する内部面改質部と、前記保持部を水平方向に移動させる保持部移動機構と、前記検出部で検出された検出結果から、前記保持部の中心と前記接合領域の中心の偏心量を算出し、当該偏心量に基づいて、前記保持部の中心と前記接合領域の中心が一致するように、前記保持部移動機構を制御して前記保持部を移動させる偏心補正を行う制御部と、を有し、前記周縁改質部は、前記偏心補正を行って前記保持部を移動させながら、前記第１の基板の内部に前記周縁用レーザ光を照射し、前記内部面改質部は、少なくとも前記第１の基板の内部の中心部において、前記偏心補正を行わずに前記内部面用レーザ光を照射する。
本開示によれば、基板同士が接合された重合基板において、一の基板の周縁部の除去と当該一の基板の薄化のそれぞれの前処理を効率よく行うことができる。
本実施形態にかかるウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。 重合ウェハの構成の概略を示す側面図である。 重合ウェハの一部の構成の概略を示す側面図である。 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。 マクロカメラが撮像する箇所を示す説明図である。 マクロアライメントで算出される第１の偏心量の説明図である。 マイクロカメラが撮像する箇所を示す説明図である。 マイクロアライメントで算出される第２の偏心量の説明図である。 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。 ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。 ウェハ処理の主な工程の説明図である。 改質処理の主な工程の説明図である。 処理ウェハに周縁改質層を形成する様子を示す説明図である。 処理ウェハに周縁改質層を形成した様子を示す説明図である。 処理ウェハに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。 周縁部を除去する様子を示す説明図である。 処理ウェハから裏面ウェハを分離する様子を示す説明図である。 他の実施形態において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。 他の実施形態にかかる改質装置の構成の概略を示す平面図である。 他の実施形態において処理ウェハに周縁改質層を形成する様子を示す説明図である。 他の実施形態において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。
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、表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、当該ウェハの裏面を研削加工して、ウェハを薄化することが行われている。
ウェハの裏面の研削加工は、例えば当該裏面に研削砥石を当接させた状態で、ウェハと研削砥石をそれぞれ回転させ、さらに研削砥石を下降させて行われる。かかる場合、研削砥石が摩耗し、定期的な交換が必要となる。また、研削加工においては、研削水を使用し、その廃液処理も必要となる。このため、従来のウェハの薄化処理にはランニングコストがかかる。
また、通常、ウェハの周縁部は面取り加工がされているが、上述のようにウェハの裏面に研削処理を行うと、ウェハの周縁部が鋭く尖った形状（いわゆるナイフエッジ形状）になる。そうすると、ウェハの周縁部でチッピングが発生し、ウェハが損傷を被るおそれがある。そこで、研削処理前に予めウェハの周縁部を除去する、いわゆるエッジトリムが行われている。
上述した特許文献２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、研削によりエッジトリムを行うため、砥石が摩耗し、定期的な交換が必要となる。また、大量の研削水を使用し、廃液処理も必要となる。このため、従来のエッジトリムにはランニングコストがかかる。
本開示にかかる技術は、ウェハの薄化処理とエッジトリムを効率よく行うため、これらの前処理を効率よく行う。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、本実施形態にかかるウェハ処理システムの構成について説明する。図１は、ウェハ処理システム１の構成の概略を模式的に示す平面図である。
ウェハ処理システム１では、図２及び図３に示すように第１の基板としての処理ウェハＷと第２の基板としての支持ウェハＳとが接合された、重合基板としての重合ウェハＴに対して所定の処理を行う。そしてウェハ処理システム１では、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを除去し、さらに当該処理ウェハＷを薄化する。以下、処理ウェハＷにおいて、支持ウェハＳに接合された面を表面Ｗａといい、表面Ｗａと反対側の面を裏面Ｗｂという。同様に、支持ウェハＳにおいて、処理ウェハＷに接合された面を表面Ｓａといい、表面Ｓａと反対側の面を裏面Ｓｂという。
処理ウェハＷは、例えばシリコンウェハなどの半導体ウェハであって、表面Ｗａに複数のデバイスを含むデバイス層（図示せず）が形成されている。また、デバイス層にはさらに酸化膜Ｆ、例えばＳｉＯ２膜（ＴＥＯＳ膜）が形成されている。なお、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅは面取り加工がされており、周縁部Ｗｅの断面はその先端に向かって厚みが小さくなっている。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、酸化膜Ｆの図示を省略している。また、以下の説明で用いられる他の図面においても同様に、酸化膜Ｆの図示を省略する場合がある。
支持ウェハＳは、処理ウェハＷを支持するウェハであって、例えばシリコンウェハである。支持ウェハＳの表面Ｓａには酸化膜（図示せず）が形成されている。また、支持ウェハＳは、処理ウェハＷの表面Ｗａのデバイスを保護する保護材として機能する。なお、支持ウェハＳの表面Ｓａの複数のデバイスが形成されている場合には、処理ウェハＷと同様に表面Ｓａにデバイス層（図示せず）が形成される。
ここで、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅにおいて、処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合されていると、周縁部Ｗｅを適切に除去できないおそれがある。そこで、処理ウェハＷと支持ウェハＳの界面には、酸化膜Ｆと支持ウェハＳの表面Ｓａが接合された接合領域Ａａと、接合領域Ａａの径方向外側の領域である未接合領域Ａｂとを形成する。このように未接合領域Ａｂが存在することで、周縁部Ｗｅを適切に除去できる。なお、詳細は後述するが、接合領域Ａａの外側端部は、除去される周縁部Ｗｅの内側端部より若干径方向外側に位置させることが好ましい。
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に対して所定の処理を施す各種処理装置を備えている。
搬入出ステーション２には、カセット載置台１０が設けられている。図示の例では、カセット載置台１０には、複数、例えば３つのカセットＣｔをＹ軸方向に一列に載置自在になっている。なお、カセット載置台１０に載置されるカセットＣｔの個数は、本実施形態に限定されず、任意に決定することができる。
搬入出ステーション２には、カセット載置台１０のＸ軸負方向側において、当該カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送装置２０が設けられている。ウェハ搬送装置２０は、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動自在に構成されている。また、ウェハ搬送装置２０は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム２２、２２を有している。各搬送アーム２２は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸周りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム２２の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。そして、ウェハ搬送装置２０は、カセット載置台１０のカセットＣｔ、及び後述するトランジション装置３０に対して、重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。
搬入出ステーション２には、ウェハ搬送装置２０のＸ軸負方向側において、当該ウェハ搬送装置２０に隣接して、重合ウェハＴを受け渡すためのトランジション装置３０が設けられている。
処理ステーション３には、例えば３つの処理ブロックＧ１～Ｇ３が設けられている。第１の処理ブロックＧ１、第２の処理ブロックＧ２、及び第３の処理ブロックＧ３は、Ｘ軸正方向側（搬入出ステーション２側）から負方向側にこの順で並べて配置されている。
第１の処理ブロックＧ１には、エッチング装置４０、洗浄装置４１、及びウェハ搬送装置５０が設けられている。エッチング装置４０と洗浄装置４１は、積層して配置されている。なお、エッチング装置４０と洗浄装置４１の数や配置はこれに限定されない。例えば、エッチング装置４０と洗浄装置４１はそれぞれＸ軸方向に延伸し、平面視において並列に並べて載置されていてもよい。さらに、これらエッチング装置４０と洗浄装置４１はそれぞれ、積層されていてもよい。
エッチング装置４０は、後述する加工装置８０で研削された処理ウェハＷの裏面Ｗｂをエッチング処理する。例えば、裏面Ｗｂに対して薬液（エッチング液）を供給し、当該裏面Ｗｂをウェットエッチングする。薬液には、例えばＨＦ、ＨＮＯ３、Ｈ３ＰＯ４、ＴＭＡＨ、Ｃｈｏｌｉｎｅ、ＫＯＨなどが用いられる。
洗浄装置４１は、後述する加工装置８０で研削された処理ウェハＷの裏面Ｗｂを洗浄する。例えば裏面Ｗｂにブラシを当接させて、当該裏面Ｗｂをスクラブ洗浄する。なお、裏面Ｗｂの洗浄には、加圧された洗浄液を用いてもよい。また、洗浄装置４１は、処理ウェハＷの裏面Ｗｂと共に、支持ウェハＳの裏面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、加工装置８０が設けられている。なお、加工装置８０の数や配置は本実施形態に限定されず、複数の加工装置８０が任意に配置されていてもよい。
加工装置８０は、処理ウェハＷの裏面Ｗｂを研削する。そして、内部面改質層が形成された裏面Ｗｂ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。具体的に、加工装置８０は、チャック８１に保持された処理ウェハＷの裏面Ｗｂを研削砥石（図示せず）に当接させた状態で、処理ウェハＷと研削砥石をそれぞれ回転させ、裏面Ｗｂを研削する。なお、加工装置８０には公知の研削装置（研磨装置）が用いられ、例えば特開２０１０－６９６０１号公報に記載の装置が用いられる。
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、上述した改質装置６０について説明する。図４は、改質装置６０の構成の概略を示す平面図である。図５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１００を有している。チャック１００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１００は、エアベアリング１０１を介して、スライダテーブル１０２に支持されている。スライダテーブル１０２の下面側には、回転部１０３が設けられている。回転部１０３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、回転部１０３によってエアベアリング１０１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１０２は、その下面側に設けられた水平移動部１０４によって、基台１０６に設けられＹ軸方向に延伸するレール１０５に沿って移動可能に構成されている。なお、本実施形態では、回転部１０３と水平移動部１０４が、保持部移動機構を構成している。また、水平移動部１０４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、レーザヘッド１１０が設けられている。レーザヘッド１１０は、レンズ１１１を有している。レンズ１１１は、レーザヘッド１１０の下面に設けられた筒状の部材であり、チャック１００に保持された処理ウェハＷにレーザ光を照射する。なお、本実施形態では、周縁改質部と内部面改質部が共通のレーザヘッド１１０を有している。
またレーザヘッド１１０は、図示しないＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）をさらに有している。ＬＣＯＳは、空間光変調器であって、レーザ光を変調して出力する。具体的にＬＣＯＳは、レーザ光の焦点位置や位相を制御することができ、処理ウェハＷに照射されるレーザ光の形状や数（分岐数）を調整することができる。
そしてレーザヘッド１１０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の内部の所定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１１０は、支持部材１２０に支持されている。レーザヘッド１１０は、鉛直方向に延伸するレール１２１に沿って、昇降機構１３０により昇降自在に構成されている。またレーザヘッド１１０は、移動機構１３１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１３０及び移動機構１３１はそれぞれ、支持柱１３２に支持されている。
チャック１００の上方であって、レーザヘッド１１０のＹ軸正方向側には、マクロカメラ１４０と検出部としてのマイクロカメラ１５０とが設けられている。例えば、マクロカメラ１４０とマイクロカメラ１５０は一体に構成され、マクロカメラ１４０はマイクロカメラ１５０のＹ軸正方向側に配置されている。マクロカメラ１４０とマイクロカメラ１５０は、昇降機構１６０によって昇降自在に構成され、さらに移動機構１６１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１４０は、図６に示すように処理ウェハＷ（重合ウェハＴ）の外側端部Ｒ１（図６中の点線）を撮像（検出）する。マクロカメラ１４０は、例えば同軸レンズを備え、可視光、例えば赤色光を照射し、さらに対象物からの反射光を受光する。可視光は、処理ウェハＷの裏面Ｗｂでは反射するが、チャック１００では吸収される。このため、マクロカメラ１４０で撮像される画像では、処理ウェハＷは白く映り、チャック１００は黒く映る。なお例えば、マクロカメラ１４０の撮像倍率は２倍である。
マクロカメラ１４０で撮像された画像は、制御装置９０に出力される。制御装置９０では、図７に示すようにマクロカメラ１４０で撮像された画像から、チャック１００の中心Ｃｃと処理ウェハＷの中心Ｃｗの第１の偏心量を算出する。
マイクロカメラ１５０は、図８に示すように処理ウェハＷの周縁部を撮像し、接合領域Ａａと未接合領域Ａｂの境界Ｒ２（図８中の点線）を撮像（検出）する。マイクロカメラ１５０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１５０の撮像倍率は１０倍であり、視野はマクロカメラ１４０に対して約１／５であり、ピクセルサイズはマクロカメラ１４０に対して約１／５である。
マイクロカメラ１５０で撮像された画像は、制御装置９０に出力される。制御装置９０では、図９に示すようにマイクロカメラ１５０で撮像された画像から、チャック１００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は、第２の偏心量に基づいて、チャック１００の中心と接合領域Ａａの中心が一致するように、保持部移動機構（回転部１０３と水平移動部１０４）を制御してチャック１００を移動させる。なお、以下の説明においては、このチャック１００を移動させる制御を偏心補正という場合がある。
次に、上述した周縁除去装置６１について説明する。図１０は、周縁除去装置６１の構成の概略を示す平面図である。図１１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の搬送アーム７１について説明する。図１２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１３は、ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。図１４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１４（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１４（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１３のステップＡ１、Ａ２）、さらに図１４（ｃ）に示すように内部面改質層Ｍ３が形成される（図１３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を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。
図１５は、改質装置６０における改質処理の主な工程の説明図である。先ず、図１５（ａ）に示すようにチャック１００（スライダテーブル１０２）を搬入出位置Ｐ１に移動させる。そして、ウェハ搬送装置５０から重合ウェハＴが搬入され、チャック１００に保持される。
次に、図１５（ｂ）に示すようにチャック１００をマクロアライメント位置Ｐ２に移動させる。マクロアライメント位置Ｐ２は、マクロカメラ１４０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１４０によって、処理ウェハＷの周方向３６０度における外側端部Ｒ１の画像が撮像される。撮像された画像は、マクロカメラ１４０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１４０の画像から、チャック１００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１００の移動量を算出する。チャック１００は、この算出された移動量に基づいてＹ軸方向に移動し、図１５（ｃ）に示すようにチャック１００をマイクロアライメント位置Ｐ３に移動させる。マイクロアライメント位置Ｐ３は、マイクロカメラ１５０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１５０の視野はマクロカメラ１４０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１５０の画角に入らず、マイクロカメラ１５０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１００をマイクロアライメント位置Ｐ３に移動させるためともいえる。
次に、マイクロカメラ１５０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Ｒ２を撮像する。撮像された画像は、マイクロカメラ１５０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１５０の画像から、チャック１００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、チャック１００の中心と接合領域Ａａ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１００の位置を決定する。ここで上述したように、処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合前に未接合領域Ａｂを形成するが、この未接合領域Ａｂの中心（接合領域Ａａの中心Ｃａ）と、処理ウェハＷの中心とがずれる場合がある。この点、本実施形態のように第２の偏心量に基づいて周縁改質層Ｍ１に対するチャック１００の位置を調整することで、未接合領域Ａｂのずれが補正される。
次に、図１５（ｄ）に示すようにチャック１００を、改質位置Ｐ４に移動させる。改質位置Ｐ４は、レーザヘッド１１０が処理ウェハＷにレーザ光を照射して、周縁改質層Ｍ１を形成する位置である。なお、本実施形態では、改質位置Ｐ４はマイクロアライメント位置Ｐ３と同じである。
次に、図１６及び図１７に示すようにレーザヘッド１１０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１３のステップＡ１）。レーザ光Ｌ１は、ＬＣＯＳによって、その形状と数が調整される。具体的にレーザ光Ｌ１は、後述の周縁改質層Ｍ１を形成するように、その焦点位置と位相が制御されて形状が調整される。また本実施形態では、レーザ光Ｌ１の数は１つである。
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１６中の点線）より上方に位置している。すなわち、周縁改質層Ｍ１の下端と処理ウェハＷの表面Ｗａとの間の距離Ｈ１は、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。
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。レーザヘッド１１０からのレーザ光Ｌ１によって周縁改質層Ｍ１を形成する際に、例えば加工誤差などにより周縁改質層Ｍ１が接合領域Ａａの外側端部からずれて形成されたとしても、当該周縁改質層Ｍ１が接合領域Ａａの外側端部から径方向外側に形成されるのを抑制できる。ここで、周縁改質層Ｍ１が接合領域Ａａの外側端部から径方向外側に形成されると、周縁部Ｗｅが除去された後に支持ウェハＳに対して処理ウェハＷが浮いた状態になってしまう。この点、本実施形態では、かかる処理ウェハＷの状態を確実に抑制することができる。
なお、本発明者らが鋭意検討したところ、周縁改質層Ｍ１と接合領域Ａａの外側端部との距離Ｄが十分に小さいと周縁部Ｗｅを適切に除去できることを確認している。そして、この距離Ｄは５００μｍ以内であるのが好く、さらに好ましくは５０μｍ以内である。
ここで、上述したように制御装置９０では、第２の偏心量に基づいてチャック１００の位置が決定されている。ステップＡ１では、この決定されたチャック１００の位置に合わせて、チャック１００の中心と接合領域Ａａの中心が一致するように、回転部１０３によってチャック１００を回転させると共に、水平移動部１０４によってチャック１００をＹ軸方向に移動させる。すなわち、ステップＡ１では偏心補正が行われる。この際、チャック１００の回転とＹ軸方向の移動を同期させる。このように完全同期制御を行うことで、チャック１００の移動を、決定された位置に誤差が少なく適切に追従させることができる。
そして、このようにチャック１００（処理ウェハＷ）を回転及び移動させながら、レーザヘッド１１０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１６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１００をＹ軸方向に移動させつつ、チャック１００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１００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１１０をＹ軸方向に移動させて、図１８及び図１９に示すようにレーザヘッド１１０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１３のステップＡ２）。この際、ＬＣＯＳによって、レーザヘッド１１０から照射されるレーザ光が、レーザ光Ｌ１からレーザ光Ｌ２に切り替えられ、レーザ光Ｌ２はその形状と数が調整される。具体的にレーザ光Ｌ２は、後述の分割改質層Ｍ２を形成するように、その焦点位置と位相が制御されて形状が調整される。また本実施形態では、レーザ光Ｌ２の数は１つである。
分割改質層Ｍ２も、周縁改質層Ｍ１と同様に厚み方向に延伸し、縦長のアスペクト比を有する。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１９に示すように周縁改質層Ｍ１から径方向外側に延伸する、１ラインの分割改質層Ｍ２が形成される。なお、図示の例においては、径方向に延伸するラインの分割改質層Ｍ２は８箇所に形成されているが、この分割改質層Ｍ２の数は任意である。少なくとも、分割改質層Ｍ２が２箇所に形成されていれば、周縁部Ｗｅは除去できる。かかる場合、エッジトリムにおいて周縁部Ｗｅを除去する際、当該周縁部Ｗｅは、環状の周縁改質層Ｍ１を基点に分離しつつ、分割改質層Ｍ２によって複数に分割される。そうすると、除去される周縁部Ｗｅが小片化され、より容易に除去することができる。
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１１０をＹ軸方向に移動させたが、チャック１００をＹ軸方向に移動させてもよい。
次に、図２０及び図２１に示すようにレーザヘッド１１０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１３のステップＡ３）。この際、ＬＣＯＳによって、レーザヘッド１１０から照射されるレーザ光が、レーザ光Ｌ２からレーザ光Ｌ３に切り替えられ、レーザ光Ｌ３はその形状と数が調整される。具体的にレーザ光Ｌ３は、後述の内部面改質層Ｍ３を形成するように、その焦点位置と位相が制御されて形状が調整される。また本実施形態では、レーザ光Ｌ３の数は１つである。なお、図２１に示す黒塗り矢印はチャック１００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２０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の表面Ｗａ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１００（処理ウェハＷ）を回転させると共に、レーザヘッド１１０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１１０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１１０をＹ軸方向に移動させたが、チャック１００をＹ軸方向に移動させてもよい。
ここで、上述したようにステップＡ１で周縁改質層Ｍ１を形成する際には偏心補正が行われるが、本実施形態においてステップＡ３で内部面改質層Ｍ３を形成する際には偏心補正を行わない。
後述のように内部面改質層Ｍ３を基点に処理ウェハＷを分離する際、この分離をウェハ面内で均一に行うためには、当該内部面改質層Ｍ３の間隔（ピッチ）は同じにするのが好ましい。そこでステップＡ３では、チャック１００の回転速度を制御して、内部面改質層Ｍ３の間隔を調整している。すなわち、レーザヘッド１１０の径方向位置（レーザ光Ｌ３の照射位置）が外周部にある場合には回転速度を遅くし、レーザヘッド１１０の径方向位置が中心部にある場合には回転速度を速くしている。具体的には、例えば処理ウェハＷの直径が３００ｍｍの場合、処理ウェハＷの外周部（例えば径方向１２０ｍｍ～１５０ｍｍの範囲）では、回転速度は３０ｒｐｍ～６０ｒｐｍである。一方、処理ウェハＷの中心部（例えば径方向０ｍｍ（中心点）～２０ｍｍの範囲）では、回転速度は５００ｒｐｍ～３０００ｒｐｍである。なお、処理ウェハＷの径方向２０ｍｍ～１２０ｍｍの範囲では、回転速度は６０ｒｐｍ～５００ｒｐｍまで直線的に変化する。
かかる場合、特にレーザヘッド１１０が中心部に位置する場合には、チャック１００が高速回転しているため、当該チャック１００の移動を偏心補正に追従させるのが難しい。そこで、レーザヘッド１１０が中心部に位置する場合には、偏心補正を行わずに、当該レーザヘッド１１０からレーザ光Ｌ３を照射する。
また本実施形態では、レーザヘッド１１０が外周部に位置する場合にも、偏心補正を行わずに、レーザヘッド１１０からレーザ光Ｌ３を照射する。但し、レーザヘッド１１０からのレーザ光Ｌ３の照射開始位置Ｐｓは、周縁改質層Ｍ１より径方向外側にする。また、照射開始位置Ｐｓと周縁改質層Ｍ１との径方向距離Ｑは、第２の偏心量以上である。このようにレーザ光Ｌ３の照射開始位置Ｐｓを設定することで、チャック１００の中心Ｃｃと接合領域Ａａの中心Ｃａの偏心（第２の偏心量）を吸収して、ウェハ全面に内部面改質層Ｍ３を適切に形成することができる。そうするとその後、内部面改質層Ｍ３を基点に処理ウェハＷを適切に分離することができる。
なお本実施形態では、周縁改質層Ｍ１の径方向外側において略１周分、レーザ光Ｌ３が照射され内部面改質層Ｍ３が形成される。但し、少なくともレーザ光Ｌ３の照射開始位置Ｐｓが周縁改質層Ｍ１の径方向外側にあればよく、内部面改質層Ｍ３は周縁改質層Ｍ１の外側において１周以下であってもよい。
次に、処理ウェハＷに内部面改質層Ｍ３が形成されると、図１５（ｅ）に示すようにチャック１００を搬入出位置Ｐ１に移動させる。そして、ウェハ搬送装置７０によって重合ウェハＴが搬出される。
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１４（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１３のステップＡ４）。ステップＡ４では、図２２に示すように昇降機構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からチャック８１に重合ウェハＴを受け渡す際、図１４（ｅ）に示すように内部面改質層Ｍ３を基点に、処理ウェハＷの裏面Ｗｂ側（以下、裏面ウェハＷｂ１という）を分離する（図１３のステップＡ５）。
ステップＡ５では、図２３（ａ）に示すように搬送アーム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８１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を境界に裏面ウェハＷｂ１が縁切りされる。その後、図２３（ｂ）に示すように吸着板２００が裏面ウェハＷｂ１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から裏面ウェハＷｂ１を分離する。この際、圧力センサ２１３で裏面ウェハＷｂ１を吸引する圧力を測定することで、裏面ウェハＷｂ１の有無を検知して、処理ウェハＷから裏面ウェハＷｂ１が分離されたか否かを確認することができる。なお、図２３（ｂ）に示したように吸着板２００を上昇させるだけで裏面ウェハＷｂ１を分離できる場合、図２３（ａ）に示した吸着板２００の回転を省略してもよい。また、分離された裏面ウェハＷｂ１は、ウェハ処理システム１の外部に回収される。
続いて、図１４（ｆ）に示すようにチャック８１に保持された処理ウェハＷの裏面Ｗｂを研削し、当該裏面Ｗｂに残る内部面改質層Ｍ３と周縁改質層Ｍ１を除去する（図１３のステップＡ６）。ステップＡ６では、裏面Ｗｂ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、裏面Ｗｂ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の裏面Ｗｂが洗浄液によって洗浄されてもよい。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置７０により洗浄装置４１に搬送される。洗浄装置４１では処理ウェハＷの研削面である裏面Ｗｂがスクラブ洗浄される（図１３のステップＡ７）。なお、洗浄装置４１では、処理ウェハＷの裏面Ｗｂと共に、支持ウェハＳの裏面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の裏面Ｗｂが薬液によりウェットエッチングされる（図１３のステップＡ８）。上述した加工装置８０で研削された裏面Ｗｂには、研削痕が形成される場合がある。本ステップＡ８では、ウェットエッチングすることによって研削痕を除去でき、裏面Ｗｂを平滑化することができる。
その後、すべての処理が施された重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置５０によりトランジション装置３０に搬送され、さらにウェハ搬送装置２０によりカセット載置台１０のカセットＣｔに搬送される。こうして、ウェハ処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。
以上の実施形態によれば、周縁改質層Ｍ１を基点に周縁部Ｗｅを除去してエッジトリムを行い、さらに内部面改質層Ｍ３を基点に裏面ウェハＷｂ１を分離して処理ウェハＷの薄化処理を行っている。そして、これら周縁改質層Ｍ１と内部面改質層Ｍ３の形成に用いられるレーザヘッド１１０は経時的に劣化しにくく、消耗品が少なくなるため、メンテナンス頻度を低減することができる。また、レーザを用いたドライプロセスであるため、研削水や廃水処理が不要となる。このため、ランニングコストを低廉化することができる。したがって、従来の研削によるエッジトリムや研削による薄化処理に比して、ランニングコストを抑えることができる。
なお、本実施形態では、ステップＡ６において裏面Ｗｂの研削を行っているが、この研削は内部面改質層Ｍ３及び周縁改質層Ｍ１を除去すればよく、その研削量は数十μｍ程度と少ない。これに対して、従来のように処理ウェハＷを薄化するために裏面Ｗｂを研削する場合、その研削量は例えば７００μｍ以上と多く、研削砥石の摩耗度合いが大きい。このため、本実施形態では、やはりメンテナンス頻度を低減することができる。
また、本実施形態によれば、１つのレーザヘッド１１０を用いてレーザ光Ｌ１～Ｌ３の形状を調整することで、周縁改質層Ｍ１、分割改質層Ｍ２、及び内部面改質層Ｍ３を形成することができる。すなわち、改質層が延伸する方向や、求められる加工品質が異なる場合でも、１つのレーザヘッド１１０を用いてレーザ光の適切な形状を選択することができる。そして、このように任意の形状の改質層を形成することができるので、当該改質層を形成する自由度が向上する。また、装置の占有面積（フットプリント）を小さくすることができ、省スペース化を実現することができる。さらに、装置構成が単純になるので、装置コストを低廉化することも可能となる。このように本実施形態では、処理ウェハＷの薄化処理とエッジトリムの前処理を効率よく行うことができる。
また、本実施形態では、ステップＡ１で周縁改質層Ｍ１を形成する際には偏心補正を行い、チャック１００の中心と接合領域Ａａの中心を一致させているので、周縁改質層Ｍ１を接合領域Ａａと同心円状に適切な位置に形成することができる。したがって、後続のステップＡ４において周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。
さらに、本実施形態では、ステップＡ３で内部面改質層Ｍ３を形成する際には偏心補正を行わず、そのレーザ光Ｌ３の照射開始位置Ｐｓを周縁改質層Ｍ１より径方向外側にしている。かかる場合、内部面改質層Ｍ３を処理ウェハＷの全面に適切に位置に形成することができる。しかも、ステップＡ３では、レーザヘッド１１０が中心部に位置する場合でも、偏心補正を行わず、高速の回転速度を維持することができる。その結果、内部面改質層Ｍ３の間隔を面方向で同じにすることができる。したがって、後続のステップＡ５において処理ウェハＷの分離を適切に行うことができる。
以上のように本実施形態によれば、偏心補正の有無を使い分けて、ステップＡ１における周縁改質層Ｍ１の形成と、ステップＡ３における内部面改質層Ｍ３の形成との両方を適切に実現することができる。
以上の実施形態では、ステップＡ３において偏心補正を行わずに、レーザ光Ｌ３の照射開始位置Ｐｓを周縁改質層Ｍ１より径方向外側することで、第２の偏心量を吸収して、処理ウェハＷの内部に内部面改質層Ｍ３を適切に形成することを実現した。この点、第２の偏心量を考慮した内部面改質層Ｍ３の形成方法はこれに限定されない。
例えば図２４に示すように、レーザヘッド１１０からのレーザ光Ｌ３の照射開始位置Ｐｓを周縁改質層Ｍ１より径方向内側とする。そして、レーザヘッド１１０が処理ウェハＷの外周部に位置する範囲では、偏心補正を行う。すなわち、レーザヘッド１１０を径方向外側から内側に移動させつつ、チャック１００の中心と接合領域Ａａの中心が一致するように、回転部１０３によってチャック１００を回転させると共に、水平移動部１０４によってチャック１００をＹ軸方向に移動させる。この際、チャック１００の回転速度は遅いため、偏心補正を適切に行うことができる。そしてその結果、第２の偏心量を吸収して、周縁改質層Ｍ１の内側に内部面改質層Ｍ３を形成することができる。なお、本実施形態における偏心補正は、例えばレーザヘッド１１０がレーザ光Ｌ３を外側から数周分照射する間だけ行ってもよい。
その後、レーザヘッド１１０が処理ウェハＷの中心部まで移動すると、チャック１００の回転速度は速くなる。そこで上記実施形態と同様に、レーザヘッド１１０が中心部に位置する範囲では、偏心補正を行わない。したがって、高速の回転速度を維持することができ、その結果、内部面改質層Ｍ３の間隔を面方向で同じにすることができる。
以上のように本実施形態でも、上記実施形態と同様の効果を享受することができ、処理ウェハＷの内部に内部面改質層Ｍ３を適切に形成することができる。
なお、以上の実施形態では、１つのレーザヘッド１１０によって異なる形状のレーザ光Ｌ１～Ｌ３を照射していたが、レーザヘッド１１０は、処理対象の重合ウェハＴが改質装置６０に搬入される前に較正（キャリブレーション）されるのが好ましい。より詳細には、重合ウェハＴがチャック１００に保持される前に、レーザヘッド１１０の較正をしておくのが好ましい。かかる場合、１つの処理ウェハＷに対する改質処理中にレーザヘッド１１０の較正を行う必要がなく、レーザ光Ｌ１～Ｌ３の切り替えに要する時間を短縮することができる。その結果、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、以上の実施形態では、周縁改質層Ｍ１を形成するに際し、レーザヘッド１１０から処理ウェハＷの内部に１つのレーザ光Ｌ１を照射したが、複数のレーザ光Ｌ１を照射してもよい。かかる場合、周縁改質層Ｍ１を形成する時間を短縮することができ、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。同様に、内部面改質層Ｍ３を形成するに際し、レーザヘッド１１０から処理ウェハＷの内部に１つのレーザ光Ｌ３を照射したが、複数のレーザ光Ｌ３を照射してもよい。かかる場合も、内部面改質層Ｍ３を形成する時間を短縮することができ、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。
以上の実施形態の改質装置６０には、１つのレーザヘッド１１０が設けられていたが、図２５に示すように複数、例えば２つのレーザヘッド１１０、３００が設けられていてもよい。本実施形態では説明の便宜上、レーザヘッド１１０を第１のレーザヘッド１１０といい、レーザヘッド３００を第２のレーザヘッド３００という。なお、レーザヘッドの数は本実施形態に限定されない。また、図２５においては図示の煩雑さを回避するため、マクロカメラ１４０とマイクロカメラ１５０の図示を省略している。
第２のレーザヘッド３００は、第１のレーザヘッド１１０のＹ軸正方向側に設けられている。第２のレーザヘッド３００の構成は、第１のレーザヘッド１１０の構成と同様である。すなわち、第２のレーザヘッド３００は、レンズ３０１とＬＣＯＳ（図示せず）を有している。
第２のレーザヘッド３００の支持構成も、第１のレーザヘッド１１０の支持構成と同様である。すなわち、第２のレーザヘッド３００は、支持部材３１０、レール３１１、昇降機構３２０、及び移動機構３２１に支持されている。そして、第２のレーザヘッド３００は、昇降自在かつＹ軸方向に移動自在に構成されている。
かかる場合、周縁改質層Ｍ１を形成する際には、図２６に示すように第１のレーザヘッド１１０と第２のレーザヘッド３００を、処理ウェハＷの外周部において同心円上に配置する。そして、処理ウェハＷを回転させながら、第１のレーザヘッド１１０からレーザ光Ｌ１１を照射するとともに、第２のレーザヘッド３００からレーザ光Ｌ１２を照射する。そうすると、レーザ光Ｌ１１によって周縁改質層Ｍ１１が形成され、レーザ光Ｌ１２によって周縁改質層Ｍ１２が形成される。周縁改質層Ｍ１１、Ｍ１２はそれぞれ処理ウェハＷの半周分に形成され、これら周縁改質層Ｍ１１、Ｍ１２を合わせて周縁改質層Ｍ１が環状に形成される。すなわち、本実施形態では、周縁改質層Ｍ１を形成するにあたり、処理ウェハＷは１８０度回転させるだけでよい。したがって、周縁改質層Ｍ１を形成する時間を短縮することができ、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、上記例においては、第１のレーザヘッド１１０からのレーザ光Ｌ１１と、第２のレーザヘッド３００からのレーザ光Ｌ１２とを、処理ウェハＷの内部において同じ深さに照射し、周縁改質層Ｍ１１と周縁改質層Ｍ１２を同じ深さに形成していた。この点、レーザ光Ｌ１１とレーザ光Ｌ１２を異なる深さに照射し、周縁改質層Ｍ１１と周縁改質層Ｍ１２を異なる深さに形成してもよい。
また、内部面改質層Ｍ３を形成する際には、図２７に示すように第１のレーザヘッド１１０と第２のレーザヘッド３００を、処理ウェハＷの外周部において同心円上に配置する。そして、処理ウェハＷを回転させると共に、第１のレーザヘッド１１０と第２のレーザヘッド３００をそれぞれ処理ウェハＷの外周部から中心部に向けてＹ軸方向に移動させる。すなわち、第１のレーザヘッド１１０をＹ軸正方向に移動させ、第２のレーザヘッド３００をＹ軸負方向に移動させる。この処理ウェハＷの回転及びレーザヘッド１１０、３００の移動中、第１のレーザヘッド１１０から処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌ３１を照射し、第２のレーザヘッド３００から処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌ３２を照射する。そうすると、レーザ光Ｌ３１によって内部面改質層Ｍ３１が形成され、レーザ光Ｌ３２によって内部面改質層Ｍ３２が形成される。内部面改質層Ｍ３１、Ｍ３２はそれぞれ螺旋状に形成され、処理ウェハＷの全面に内部面改質層Ｍ３が形成される。このように内部面改質層Ｍ３１、Ｍ３２を同時に形成することにより、内部面改質層Ｍ３を形成する時間を短縮することができ、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、分割改質層Ｍ２の形成は、改質装置６０において他の周縁改質層Ｍ１と内部面改質層Ｍ３の形成で用いられるレーザヘッド１１０を用いて形成したが、別途のレーザヘッド（図示せず）を用いてもよい。さらに改質装置６０では、周縁改質層Ｍ１、分割改質層Ｍ２、内部面改質層Ｍ３をそれぞれ、別のレーザヘッド（図示せず）を用いて形成してもよい。
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からの裏面ウェハＷｂ１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８１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
６０ 改質装置
９０ 制御装置
１００ チャック
１０３ 回転部
１０４ 水平移動部
１１０ レーザヘッド
１５０ マイクロカメラ
Ａａ 接合領域
Ａｂ 未接合領域
Ｓ 支持ウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ 処理ウェハ

Claims (14)

  1. 基板を処理する基板処理装置であって、
    第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において前記第２の基板を保持する保持部と、
    前記第１の基板と第２の基板が接合された接合領域と、当該接合領域の外側の未接合領域との境界を検出する検出部と、
    前記保持部に保持された前記第１の基板の内部に、除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って周縁用レーザ光を照射して周縁改質層を形成する周縁改質部と、
    前記保持部に保持された前記第１の基板の内部に、面方向に沿って内部面用レーザ光を照射して内部面改質層を形成する内部面改質部と、
    前記保持部を水平方向に移動させる保持部移動機構と、
    前記検出部で検出された検出結果から、前記保持部の中心と前記接合領域の中心の偏心量を算出し、当該偏心量に基づいて、前記保持部の中心と前記接合領域の中心が一致するように、前記保持部移動機構を制御して前記保持部を移動させる偏心補正を行う制御部と、を有し、
    前記周縁改質部は、前記偏心補正を行って前記保持部を移動させながら、前記第１の基板の内部に前記周縁用レーザ光を照射し、
    前記内部面改質部は、少なくとも前記第１の基板の内部の中心部において、前記偏心補正を行わずに前記内部面用レーザ光を照射する、基板処理装置。
  2. 前記内部面改質部による前記内部面用レーザ光の照射開始位置は、前記周縁改質層より径方向外側であって、
    前記内部面改質部は、前記照射開始位置から径方向内側に向けて、前記偏心補正を行わずに前記内部面用レーザ光を照射する、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記照射開始位置は、前記周縁改質層から径方向外側に前記偏心量以上離間した位置である、請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記内部面改質部による前記内部面用レーザ光の照射開始位置は、前記周縁改質層より径方向内側であって、
    前記内部面改質部は、
    前記第１の基板の内部の外周部において、前記照射開始位置から径方向内側に向けて、前記偏心補正を行って前記保持部を移動させながら前記内部面用レーザ光を照射し、
    その後、前記第１の基板の内部の中心部において、前記偏心補正を行わずに前記内部面用レーザ光を照射する、請求項１に記載の基板処理装置。
  5. 前記周縁改質部と前記内部面改質部は、共通のレーザヘッドを有し、
    前記レーザヘッドは、前記周縁用レーザ光と前記内部面用レーザ光を切り換える、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記レーザヘッドを複数有する、請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 前記レーザヘッドは、鉛直方向に昇降自在且つ水平方向に移動自在に構成されている、請求項５又は６に記載の基板処理装置。
  8. 基板を処理する基板処理方法であって、
    第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において前記第２の基板を保持部で保持することと、
    前記第１の基板と第２の基板が接合された接合領域と、当該接合領域の外側の未接合領域との境界を検出することと、
    前記接合領域と前記未接合領域との境界の検出結果から、前記保持部の中心と前記接合領域の中心の偏心量を算出することと、
    前記偏心量に基づいて、前記保持部の中心と前記接合領域の中心が一致するように、前記保持部を移動させる偏心補正を行うことと、
    周縁改質部から前記保持部に保持された前記第１の基板の内部に、除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って周縁用レーザ光を照射して周縁改質層を形成することと、
    内部面改質部から前記保持部に保持された前記第１の基板の内部に、面方向に沿って内部面用レーザ光を照射して内部面改質層を形成することと、を有し、
    前記周縁改質部は、前記偏心補正を行って前記保持部を移動させながら、前記第１の基板の内部に前記周縁用レーザ光を照射し、
    前記内部面改質部は、少なくとも前記第１の基板の内部の中心部において、前記偏心補正を行わずに前記内部面用レーザ光を照射する、基板処理方法。
  9. 前記内部面改質部による前記内部面用レーザ光の照射開始位置は、前記周縁改質層より径方向外側であって、
    前記内部面改質部は、前記照射開始位置から径方向内側に向けて、前記偏心補正を行わずに前記内部面用レーザ光を照射する、請求項８に記載の基板処理方法。
  10. 前記照射開始位置は、前記周縁改質層から径方向外側に前記偏心量以上離間した位置である、請求項９に記載の基板処理方法。
  11. 前記内部面改質部による前記内部面用レーザ光の照射開始位置は、前記周縁改質層より径方向内側であって、
    前記内部面改質部は、
    前記第１の基板の内部の外周部において、前記照射開始位置から径方向内側に向けて、前記偏心補正を行って前記保持部を移動させながら前記内部面用レーザ光を照射し、
    その後、前記第１の基板の内部の中心部において、前記偏心補正を行わずに前記内部面用レーザ光を照射する、請求項８に記載の基板処理方法。
  12. 前記周縁改質部と前記内部面改質部は、共通のレーザヘッドを有し、
    前記レーザヘッドは、前記周縁用レーザ光と前記内部面用レーザ光を切り換える、請求項８～１１のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  13. 前記レーザヘッドは複数設けられ、
    前記周縁改質層を形成する際に、複数の前記レーザヘッドは、前記第１の基板の内部に前記周縁用レーザ光を同時に照射する、請求項１２に記載の基板処理方法。
  14. 前記レーザヘッドは複数設けられ、
    前記内部面改質層を形成する際に、複数の前記レーザヘッドは、前記第１の基板の内部に前記内部面用レーザ光を同時に照射する、請求項１２に記載の基板処理方法。
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