WO2019239892A1 - 基板処理方法、改質装置及び基板処理システム - Google Patents

基板処理方法、改質装置及び基板処理システム Download PDF

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WO2019239892A1
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back surface
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layer
processing
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範史 小濱
貴幸 石井
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東京エレクトロン株式会社
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    • B23K2103/56—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting

Definitions

  • the present disclosure relates to a substrate processing method, a reformer, and a substrate processing system.
  • Patent Document 1 discloses an apparatus for bonding two wafers.
  • the bonding apparatus first, of the two wafers arranged opposite to each other in the vertical direction, the central portion of the upper wafer is pressed with a push pin, and this central portion is brought into contact with the lower wafer. Thereafter, the spacer supporting the upper wafer is retracted, the entire upper wafer is brought into contact with the entire lower wafer, and the wafers are bonded together.
  • the technology according to the present disclosure accurately processes the front surface of the substrate while the back surface of the substrate is held.
  • One aspect of the present disclosure is a substrate processing method for processing a substrate, wherein at least a back surface layer of the substrate or an inside of the substrate is irradiated with laser light to form a modified layer, and then And a surface treatment step of treating the surface of the substrate while the back surface of the substrate is held.
  • the surface of the substrate can be processed with high accuracy while the back surface of the substrate is held.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing an outline of a configuration of a substrate processing system according to a first embodiment. It is a side view which shows the outline of a structure of a superposition
  • two semiconductor substrates (hereinafter referred to as “substrates”) are joined. Specifically, for example, the substrates are bonded together by van der Waals force and hydrogen bond (intermolecular force).
  • the first substrate disposed on the upper side and the second substrate disposed on the lower side are appropriately aligned. Becomes important. That is, it is necessary to match the position of the pattern formed on the first substrate with the position of the pattern formed on the second substrate.
  • the first substrate and the second substrate are displaced due to various factors.
  • the center portion of the first substrate is moved to the center portion side of the second substrate by the push pin while the outer periphery of the first substrate is held by the upper chuck. Therefore, the first substrate extends downward in a convex manner.
  • the bonded substrates hereinafter referred to as “polymerized substrates”
  • the outer peripheral portion thereof is displaced in the horizontal direction (Scaling ).
  • substrate changes.
  • misalignment such as Translation, Rotation, Orthogonality also occurs.
  • Translation is a case where the position of the first substrate is entirely displaced in the horizontal direction with respect to the second substrate.
  • Rotation is a case where the first substrate rotates and shifts with respect to the second substrate.
  • Orthogonality is a case where the orthogonality of the pattern of the first substrate deviates from the pattern of the second substrate.
  • misalignments such as Scaling, Translation, Rotation, Orthogonality, etc. can be calculated using model equations.
  • the model formula is derived, for example, by measuring the position (coordinates) of each point on the first substrate and the second substrate, and from the measurement result by least square approximation. And the said position shift can be eliminated by correct
  • misalignment such as Scaling, Translation, Rotation, and Orthogonality
  • misalignment in the horizontal direction may remain randomly within the substrate surface.
  • the misalignment that cannot be eliminated by this correction is referred to as distortion. Due to this distortion, for example, a positional shift between the pattern of the first substrate and the pattern of the second substrate occurs in the superposed substrate.
  • the difference in crystal orientation includes a difference in density between patterns formed on the substrate.
  • the substrate is a silicon wafer and the crystal indices of the mirror indices (110) and (100) will be described.
  • the (110) crystal plane and the (100) crystal plane have different Young's modulus and Poisson's ratio, that is, the amount of expansion and contraction of the substrate in the (110) crystal plane and the (100) crystal plane is different.
  • the amount of elongation varies within the substrate plane due to the difference in crystal orientation.
  • the stress applied to the inside of the substrate differs within the substrate surface.
  • the substrate is distorted due to the difference in elongation, and distortion is randomly generated in the substrate surface.
  • the substrate W has, for example, (110) crystal planes in the directions of 0 ° and 90 ° with respect to the position of the notch N, and (100) crystals in the direction of 45 °. There is a face.
  • the inventors calculated the distortion generated in the bonded substrate W. In calculating the distortion, first, the measured value of the elongation amount was measured at each point in the surface of the substrate W after bonding, and the linear components (Scaling, Translation, Rotation, Orthogonality) were calculated from the above-described model formula. Then, the distortion was calculated by subtracting the model calculation value from the actual measurement value.
  • FIG. 1 shows an example of the result. In FIG.
  • the amount and direction of distortion at each point in the plane of the substrate W are indicated by arrows. Referring to FIG. 1, it can be seen that the crystal orientation of the substrate W and the direction of distortion correspond well, and the distortion is caused by the difference in crystal orientation in the substrate plane.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the outline of the configuration of the substrate processing system 1.
  • the first substrate W ⁇ b> 1 and the second substrate W ⁇ b> 2 are bonded to form a superposed substrate T, and further, the first substrate W ⁇ b> 1 is processed.
  • the surface of the first substrate W1 bonded to the second substrate W2 is referred to as “front surface W1a”, and the surface opposite to the front surface W1a is referred to as “back surface W1b”.
  • a surface bonded to the first substrate W1 is referred to as “front surface W2a”
  • a surface opposite to the front surface W2a is referred to as “back surface W2b”.
  • Each of the first substrate W1 and the second substrate W2 is a semiconductor substrate such as a silicon substrate, and a plurality of patterns are formed. Further, the first substrate W1 and the second substrate W2 have a (110) crystal plane and a (100) crystal plane, respectively, as shown in FIG.
  • the substrate processing system 1 has a configuration in which a carry-in / out station 2 and a processing station 3 are integrally connected.
  • cassettes Cw 1, Cw 2, and Ct that can accommodate a plurality of first substrates W 1, a plurality of second substrates W 2, and a plurality of superposed substrates T are carried in and out of the loading / unloading station 2, for example.
  • the processing station 3 includes various processing apparatuses that perform predetermined processing on the first substrate W1, the second substrate W2, and the superposed substrate T.
  • the cassette loading table 10 is provided at the loading / unloading station 2.
  • a plurality of, for example, four cassettes Cw1, Cw2, and Ct can be placed on the cassette mounting table 10 in a line in the X-axis direction.
  • the number of cassettes Cw1, Cw2, and Ct placed on the cassette placing table 10 is not limited to this embodiment, and can be arbitrarily determined.
  • a transfer area 20 is provided adjacent to the cassette mounting table 10.
  • a transport device 22 that is movable on a transport path 21 extending in the X-axis direction is provided.
  • the transfer device 22 includes, for example, two transfer arms 23 and 23 that hold and transfer the first substrate W1, the second substrate W2, and the superposed substrate T.
  • Each transfer arm 23 is configured to be movable in the horizontal direction, the vertical direction, the horizontal axis, and the vertical axis.
  • the structure of the conveyance arm 23 is not limited to this embodiment, Arbitrary structures can be taken.
  • a reformer 30, a joining device 31, and a processing device 32 are arranged side by side from the X axis negative direction to the positive direction side on the Y axis positive direction side of the transfer region 20.
  • the reformer 30 forms a modified layer on the first substrate W1.
  • the bonding apparatus 31 bonds the first substrate W1 and the second substrate W2.
  • the processing device 32 grinds and processes the back surface W1b of the first substrate W1.
  • positioning of these reforming apparatus 30, the joining apparatus 31, and the processing apparatus 32 are not limited to this embodiment, It can determine arbitrarily.
  • the above substrate processing system 1 is provided with a control device 40.
  • the control device 40 is a computer, for example, and has a program storage unit (not shown).
  • a program for controlling processing of the first substrate W1, the second substrate W2, and the superposed substrate T in the substrate processing system 1 is stored.
  • the program storage unit also stores a program for controlling the operation of drive systems such as the above-described various processing apparatuses and transfer apparatuses to realize substrate processing described later in the substrate processing system 1.
  • the program may be recorded on a computer-readable storage medium H and may be installed on the control device 40 from the storage medium H.
  • the reforming device 30, the joining device 31, and the processing device 32 will be described.
  • the processing device 32, the joining device 31, and the reforming device 30 will be described in this order for the sake of easy understanding of the technology.
  • the processing apparatus 32 grinds and processes the back surface W1b of the 1st board
  • the processing apparatus 32 includes, for example, a grinding unit that grinds the back surface W1b, a cleaning unit that cleans the back surface W1b of the first substrate W1, the back surface W2b of the second substrate W2, and the like.
  • the structure of the processing apparatus 32 is arbitrary and a well-known processing apparatus can be used.
  • the bonding apparatus 31 bonds the surface W1a of the first substrate W1 and the surface W2a of the second substrate W2 by van der Waals force and hydrogen bond (intermolecular force).
  • the bonding apparatus 31 includes, for example, a bonding unit that bonds the first substrate W1 and the second substrate W2, an activation unit that activates the surface W1a and the surface W2a, and a hydrophilization that hydrophilizes the surface W1a and the surface W2a. Units are provided.
  • oxygen gas or nitrogen gas which is a processing gas, is excited to be turned into plasma and ionized.
  • the surface W1a and the surface W2a are irradiated with this oxygen ion or nitrogen ion, and the surface W1a and the surface W2a are plasma-treated and activated.
  • the hydrophilization unit pure water is supplied to the activated surfaces W1a and W2a to make the surfaces W1a and W2a hydrophilic.
  • the joining unit the activated and hydrophilicized surface W1a and the surface W2a are joined.
  • the bonding unit 100 includes a first holding unit 110 that sucks and holds the back surface W1b of the first substrate W1, and a second holding unit 111 that sucks and holds the back surface W2b of the second substrate W2.
  • the second holding unit 111 is provided below the first holding unit 110 and is configured to be disposed so as to face the first holding unit 110. That is, the first substrate W1 held by the first holding unit 110 and the second substrate W2 held by the second holding unit 111 can be arranged to face each other.
  • the second holding unit 111 is configured to be movable in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction by a moving mechanism (not shown), and is configured to be rotatable about the vertical axis.
  • the pin holder method is adopted for the first holding unit 110.
  • the first holding part 110 has a main body part 120 having a diameter larger than at least the first substrate W1 in plan view.
  • a plurality of pins 121 that contact the back surface W1b of the first substrate W1 are provided on the lower surface of the main body 120.
  • an outer wall portion 122 that supports the outer peripheral portion of the back surface W1b of the first substrate W1 is provided on the lower surface of the main body portion 120.
  • the outer wall portion 122 is provided in an annular shape outside the plurality of pins 121.
  • a partition wall 123 is provided on the lower surface of the main body 120 inside the outer wall 122.
  • the partition wall 123 is provided in an annular shape concentrically with the outer wall 122.
  • a region 124 inside the outer wall portion 122 (hereinafter also referred to as a suction region 124) includes a first suction region 124 a inside the partition wall portion 123 and a second suction region 124 b outside the partition wall portion 123. It is divided into and.
  • a first suction port 125a for evacuating the first substrate W1 is formed in the first suction region 124a.
  • the first suction port 125a is formed in two places in the first suction region 124a.
  • a first suction pipe 126a provided in the main body 120 is connected to the first suction port 125a.
  • a first vacuum pump 127a is connected to the first suction pipe 126a.
  • a second suction port 125b for evacuating the first substrate W1 is formed in the lower surface of the main body 120 in the second suction region 124b.
  • the second suction port 125b is formed in two places in the second suction region 124b.
  • a second suction pipe 126b provided in the main body 120 is connected to the second suction port 125b.
  • a second vacuum pump 127b is connected to the second suction pipe 126b.
  • a through-hole 128 that penetrates the main body 120 in the thickness direction is formed at the center of the main body 120.
  • the central portion of the main body portion 120 corresponds to the central portion of the first substrate W1 that is sucked and held by the first holding portion 110.
  • tip part of the actuator part 131 in the pushing member 130 mentioned later is penetrated by the through-hole 128. As shown in FIG.
  • a pressing member 130 that presses the central portion of the first substrate W1 is provided on the upper surface of the first holding unit 110.
  • the pushing member 130 has an actuator part 131 and a cylinder part 132.
  • the pushing member 130 controls the pressing load applied to the central portion of the first substrate W1 by the actuator unit 131, and controls the movement of the actuator unit 131 in the vertical direction by the cylinder unit 132. Then, the pressing member 130 can press the central portion of the first substrate W1 and the central portion of the second substrate W2 while abutting the first substrate W1 and the second substrate W2. it can.
  • the second holding part 111 has a main body part 140 having a diameter larger than at least the second substrate W2 in plan view.
  • a plurality of pins 141 that contact the back surface W2b of the second substrate W2 are provided on the upper surface of the main body 140.
  • An outer wall 142 that supports the outer peripheral portion of the back surface W2b of the second substrate W2 is provided on the upper surface of the main body 140.
  • the outer wall portion 142 is provided in an annular shape outside the plurality of pins 141.
  • a partition wall 143 is provided on the upper surface of the main body 140 inside the outer wall 142.
  • the partition wall 143 is provided in an annular shape concentrically with the outer wall 142.
  • a region 144 inside the outer wall 142 (hereinafter, also referred to as a suction region 144) includes a first suction region 144a inside the partition wall 143 and a second suction region 144b outside the partition 143. It is divided into and.
  • a first suction port 145a for evacuating the second substrate W2 is formed in the first suction region 144a.
  • the first suction port 145a is formed in two places in the first suction region 144a.
  • a first suction tube 146a provided inside the main body 140 is connected to the first suction port 145a.
  • a first vacuum pump 147a is connected to the first suction pipe 146a.
  • a second suction port 145b for evacuating the second substrate W2 is formed on the upper surface of the main body 140 in the second suction region 144b.
  • the second suction port 145b is formed in two places in the second suction region 144b.
  • a second suction pipe 146b provided in the main body 140 is connected to the second suction port 145b.
  • a second vacuum pump 147b is connected to the second suction pipe 146b.
  • the first substrate W1 is evacuated from the suction ports 125a and 125b, and the back surface W1b of the first substrate W1 is adsorbed to the first holding unit 110. Retained.
  • the second substrate W2 is evacuated from the suction ports 145a and 145b, and the back surface W2b of the second substrate W2 is sucked and held by the second holding unit 111. Thereafter, the horizontal alignment and vertical alignment of the first substrate W1 and the second substrate W2 are performed.
  • the actuator 131 is lowered by the cylinder 132 of the pushing member 130. Then, as the actuator portion 131 is lowered, the central portion of the first substrate W1 is pressed and lowered. Then, the central portion of the first substrate W1 and the central portion of the second substrate W2 are pressed and brought into contact with each other by the pushing member 130. At this time, the evacuation of the first substrate W1 from the first suction port 125a is stopped. Then, joining by the van der Waals force and the hydrogen bond starts between the central portion of the pressed first substrate W1 and the central portion of the second substrate W2 (thick line portion in FIG. 5B). .
  • the bonding (bonding wave) between the surface W1a and the surface W2a diffuses from the central portion to the outer peripheral portion, and after the elapse of a predetermined time, the surface W1a is removed except for the outer peripheral portion. And the surface W2a are almost completely joined.
  • evacuation of the first substrate W1 from the second suction port 125b is stopped. Then, the outer periphery of the first substrate W1 falls on the second substrate W2. Then, as shown in FIG. 5E, the surface W1a and the surface W2a are in contact with each other, and the first substrate W1 and the second substrate W2 are bonded.
  • the reformer 30 irradiates the inside of the first substrate W1 before bonding with laser light to form a modified layer.
  • the reformer 30 includes a holding unit 150 that holds the first substrate W1 with the back surface W1b on the upper side and the front surface W1a on the lower side.
  • the holding unit 150 is configured to be movable in the X-axis direction and the Y-axis direction by the moving mechanism 151.
  • the moving mechanism 151 is configured by a general precision XY stage.
  • the holding unit 150 is configured to be rotatable around the vertical axis by the rotation mechanism 152.
  • the laser irradiation unit 153 is a high-frequency pulsed laser beam oscillated from a laser beam oscillator (not shown), and a laser beam having a wavelength that is transmissive to the first substrate W1 The light is condensed and irradiated to a predetermined position inside the substrate W1.
  • the portion where the laser beam L is condensed inside the first substrate W1 is modified, specifically, amorphized to form the modified layer M.
  • the modified layer M extends in the depth direction and has a vertically long aspect ratio. As shown in FIG.
  • the laser irradiation unit 153 may be configured to be movable in the X-axis direction and the Y-axis direction by the moving mechanism 154.
  • the moving mechanism 154 is configured by a general precision XY stage.
  • the laser irradiation unit 153 may be configured to be movable in the Z-axis direction by the lifting mechanism 155.
  • the reformer 30 first, the first substrate W1 is held by the holding unit 150, and then the holding unit 150 is moved in the horizontal direction by the moving mechanism 151 to center the first substrate W1. Further, the position of the laser irradiation unit 153 is adjusted by the moving mechanism 154 so that the laser irradiation unit 153 is positioned immediately above a predetermined position of the first substrate W1. Thereafter, while the holding unit 150 is rotated by the rotation mechanism 152, the modified layer M is formed by irradiating the laser beam L from the laser irradiation unit 153 to the inside of the first substrate W1. In order to perform the above-described position adjustment, the reformer 30 may be provided with a camera (not shown) that images the position of the superposed substrate T.
  • the holding unit 150 is moved in the horizontal direction.
  • the laser irradiation unit 153 may be moved in the horizontal direction, or both the holding unit 150 and the laser irradiation unit 153 are moved. May be moved horizontally. Further, although the holding unit 150 is rotated, the laser irradiation unit 153 may be rotated.
  • the processing apparatus 32 grinds the back surface W1b of the first substrate W1 bonded to the second substrate W2. As shown in FIG. 7, the lower end of the modified layer M is located above the target surface W1c (dotted line in FIG. 7) of the ground first substrate W1. In such a case, in the processing apparatus 32, the back surface W1b of the first substrate W1 is ground including the modified layer M, and the modified layer M does not remain on the ground first substrate W1.
  • the modified layer M to be ground and removed here includes cracks extending from the modified portion.
  • the first substrate W1 when the center portion of the first substrate W1 is pressed by the pressing member 130 and the modified layer M is deformed into a convex shape, The one substrate W1 is formed so that the elongation amount thereof is uniform within the substrate surface.
  • the first substrate W1 has a (110) crystal plane and a (100) crystal plane, and a difference in elongation occurs due to the difference in crystal orientation.
  • the modified layer M is formed so as to suppress the distortion by correcting the difference in elongation.
  • the modified layer M is formed by amorphizing the portion where the laser light L emitted from the laser irradiation unit 153 is condensed.
  • the portion of the first substrate W1 where the modified layer M is formed becomes amorphous, and the amount of elongation of the first substrate W1 changes.
  • the difference in crystal orientation in the first substrate W1 is eliminated, and the difference in elongation due to the difference in crystal orientation can be corrected and suppressed.
  • voids voids
  • the elongation of the first substrate W1 can be absorbed by the voids and the amount of elongation can be corrected.
  • the position on the first substrate W1 where the modified layer M is formed can be arbitrarily set.
  • the modified layer M may be formed in a radial double manner at a position corresponding to the (110) crystal plane.
  • the modified layers M may be formed in a radial double manner at positions corresponding to the (100) crystal plane.
  • the modified layer M may be formed in a double shape in the radial direction concentrically with the first substrate W1.
  • the modified layer M may be formed in a single layer in the radial direction, or may be formed in a triple layer or more. In any case, the modified layer M may be formed so that the extension amount of the first substrate W1 is uniform in the substrate plane.
  • the modifications illustrated in FIGS. 8 to 10 are based on this crystal orientation.
  • the formation position of the quality layer M can be controlled arbitrarily. Further, even when the distortion is known in advance, the formation position of the modified layer M can be arbitrarily controlled. In this way, the formation position of the modified layer M may be feedforward controlled based on the crystal orientation and distortion of the first substrate W1.
  • the depth and width of the modified layer M may be controlled in order to make the extension amount of the first substrate W1 uniform.
  • the bonding wave moves from the central part to the outer peripheral part.
  • the stress applied to the first substrate W1 increases. That is, as the bonding wave moves, the stress applied to the first substrate W1 varies. Therefore, the degree of modification, for example, the depth and width of the modified layer M, may be controlled in the radial direction of the first substrate W1 according to the magnitude of this stress.
  • the modified layer M may be formed in a plurality of layers in the depth direction. However, even when the modified layer M is formed in a plurality of layers in this way, it is desirable that all the modified layers M are removed by grinding the back surface W1b in the processing device 32.
  • a cassette Cw1 storing a plurality of first substrates W1 and a cassette Cw2 storing a plurality of second substrates W2 are placed on the cassette mounting table 10 of the loading / unloading station 2.
  • the first substrate W1 in the cassette Cw1 is taken out by the transport device 22 and transported to the reforming device 30.
  • the laser beam L is irradiated from the laser irradiation unit 153 to the inside of the first substrate W ⁇ b> 1 held by the holding unit 150.
  • the portion where the laser beam L is condensed is modified to form a modified layer M.
  • the modified layer M is formed such that the lower end thereof is located above the target surface W1c of the ground first substrate W1.
  • the modified layer M for example, as illustrated in FIGS. 8 to 10
  • the difference in crystal orientation in the first substrate W1 is eliminated, and the difference in elongation due to the difference in crystal orientation is suppressed. Formed as follows.
  • the first substrate W1 on which the modified layer M is formed is transferred to the bonding device 31 by the transfer device 22.
  • the second substrate W2 in the cassette Cw2 is taken out by the transport device 22 and transported to the bonding device 31.
  • the bonding apparatus 31 first, in the activation unit, the surface W1a of the first substrate W1 and the surface W2a of the second substrate W2 are activated, for example, by oxygenated oxygen ions or nitrogen ions. Thereafter, in the hydrophilization unit, pure water is supplied to the surface W1a and the surface W2a, and the surface W1a and the surface W2a are hydrophilized.
  • the bonding apparatus 31 for example, in a reversing unit (not shown), the front and back surfaces of the first substrate W1 and the front and back surfaces of the second substrate W2 are reversed appropriately.
  • the activated and hydrophilicized surface W1a and the surface W2a are joined in the joining unit.
  • the bonding of the first substrate W1 and the second substrate W2 is as described with reference to FIG.
  • the central portion of the first substrate W1 is pressed by the pressing member 130, and the first substrate W1 is deformed into a convex shape.
  • the modified layer M is formed on the first substrate W1
  • the difference in elongation due to the difference in crystal orientation is suppressed.
  • the first substrate W1 is deformed into a convex shape, the amount of elongation becomes uniform within the substrate surface. Therefore, distortion during bonding can be suppressed, and the first substrate W1 and the second substrate W2 can be bonded appropriately.
  • the superposed substrate T on which the first substrate W1 and the second substrate W2 are joined is transported to the processing device 32 by the transport device 22.
  • the back surface W1b of the first substrate W1 in the superposed substrate T is ground to the target surface W1c shown in FIG.
  • the back surface W1b of the first substrate W1 is ground including the modified layer M, and the modified layer M does not remain on the ground first substrate W1.
  • the modified layer M is amorphous and has low strength. In this respect, in the present embodiment, since the modified layer M remains on the first substrate W1 after grinding, strong strength can be ensured.
  • the superposed substrate T that has been subjected to all the processes is transported to the cassette Ct of the cassette mounting table 10 by the transport device 22.
  • a series of substrate processing in the substrate processing system 1 is completed.
  • the reforming device 30 forms the reformed layer M inside the first substrate W1, so that the first substrate W1 is deformed into a convex shape at the time of joining in the joining device 31.
  • the difference in elongation due to the difference in crystal orientation is suppressed.
  • the elongation amount of the first substrate W1 is uniform within the substrate surface. Therefore, distortion during bonding can be suppressed, and the first substrate W1 and the second substrate W2 can be bonded appropriately.
  • the lower end of the modified layer M formed in the first substrate W1 by the reformer 30 is above the target surface W1c of the first substrate W1 after grinding. positioned.
  • the back surface W1b of the first substrate W1 is ground including the modified layer M in the processing apparatus 32, and the modified layer M does not remain on the ground first substrate W1.
  • substrate W1 after grinding can ensure strong intensity
  • the modified layer M is formed in the first substrate W1 in the reformer 30.
  • the modified layer M may be formed in the second substrate W2.
  • the modified layer M may be formed in each of the inside of the first substrate W1 and the inside of the second substrate W2. In any case, the same effect as in the above embodiment can be enjoyed, that is, distortion during joining can be suppressed.
  • the modified layer M is formed in the first substrate W1 in the reformer 30.
  • the modified layer M is formed on the surface layer of the back surface W1b of the first substrate W1. May be.
  • the surface layer of the back surface W1b is irradiated with a laser beam L and condensed.
  • the modified layer M is formed in the part which the laser beam L condensed.
  • the back surface W1b of the first substrate W1 is sucked and held by the first holding unit 110. At this time, friction may be generated between the holding surface of the first holding unit 110 and the back surface W1b, and stress may be generated in the first substrate W1 due to the friction. When stress is applied to the first substrate W1 in this way, the first substrate W1 is distorted.
  • the modified layer M is formed on the surface layer of the back surface W1b as in this embodiment, the back surface W1b is roughened. Then, the frictional force between the roughened back surface W1b and the holding surface of the first holding unit 110 is reduced. As a result, stress generated in the first substrate W1 due to friction can be suppressed, and distortion of the first substrate W1 can be suppressed.
  • the reformed layer M may be formed on the surface layer of the back surface W2b on the second substrate W2 as well as the first substrate W1.
  • the frictional force between the roughened back surface W2b and the holding surface of the second holding unit 111 is reduced.
  • stress generated in the second substrate W2 due to friction can be suppressed, and distortion of the second substrate W2 can also be suppressed.
  • the modified layer M may be formed on the entire back surface W1b of the first substrate W1 and the entire surface of the second substrate W2, or the modified layer M may be locally formed. Also good. For example, when the distortion is known in advance, the modified layer M may be locally formed in accordance with the distortion.
  • the modified layer M may be formed on both the inside of the first substrate W1 and the surface layer of the back surface W1b, or the modified layer M may be formed on either one. Similarly, the modified layer M may be formed on both the inside of the second substrate W2 and the surface layer of the back surface W2b, or the modified layer M may be formed on either one.
  • the modified layer M is formed inside the first substrate W1 (inside the second substrate W2), and the surface layer of the back surface W1b of the first substrate W1 (the surface layer of the back surface W2b of the second substrate W2).
  • the reforming layer M may be formed in a different reforming apparatus. In such a case, in the reformer that forms the reformed layer M on the surface layers of the back surfaces W1b and W2b, laser light having a wavelength that does not transmit through the first substrate W1 and the second substrate W2 may be used.
  • the substrate processing system 1 of the above embodiment has the reforming device 30, the bonding device 31, and the processing device 32, but the configuration of the substrate processing system 1 is not limited to this.
  • the bonding apparatus 31 and the processing apparatus 32 may be provided outside the substrate processing system 1.
  • FIG. 11 is a plan view schematically showing the outline of the configuration of the substrate processing system 200.
  • 12 and 13 are side views schematically showing the outline of the internal configuration of the substrate processing system 200, respectively.
  • the photolithography process is performed on the substrate W.
  • the substrate W is a semiconductor substrate such as a silicon substrate.
  • the substrate processing system 200 has a configuration in which a carry-in / out station 210, a processing station 211, and an interface station 212 are integrally connected.
  • a cassette C containing a plurality of substrates W is carried into and out of the carry-in / out station 210.
  • the processing station 211 includes various processing apparatuses that perform predetermined processing on the substrate W.
  • the interface station 212 is adjacent to the processing station 211 and transfers the substrate W to and from an exposure apparatus 213 that performs exposure processing on the substrate W.
  • the loading / unloading station 210 is provided with a cassette mounting table 220.
  • a cassette mounting table 220 In the illustrated example, a plurality of, for example, four cassettes C can be placed on the cassette mounting table 220 in a line in the Y-axis direction. Note that the number of cassettes C placed on the cassette mounting table 220 is not limited to this embodiment, and can be arbitrarily determined.
  • the carry-in / out station 210 is provided with a transfer region 221 adjacent to the cassette mounting table 220.
  • a transport device 223 that is movable on a transport path 222 extending in the Y-axis direction is provided.
  • the transfer device 223 is also movable in the vertical direction and the vertical axis, and can transfer the substrate W between the cassette C and a transfer device of a third block G3 of the processing station 211 described later.
  • the processing station 211 is provided with a plurality of, for example, four blocks including various devices, that is, a first block G1 to a fourth block G4.
  • the first block G1 is provided on the front side of the processing station 211 (Y-axis negative direction side in FIG. 11), and the second block is provided on the back side of the processing station 211 (Y-axis positive direction side in FIG. 11).
  • G2 is provided.
  • a third block G3 is provided on the loading / unloading station 210 side (X-axis negative direction side in FIG. 11) of the processing station 211, and the interface station 212 side (X-axis positive direction side in FIG. 11) of the processing station 211. Is provided with a fourth block G4.
  • a plurality of liquid processing devices for example, a developing device 230, a lower antireflection film forming device 231, a coating device 232, and an upper antireflection film forming device 233 are arranged in this order from the bottom.
  • the developing device 230 develops the substrate W.
  • the lower antireflection film forming apparatus 231 forms an antireflection film under the resist film of the substrate W.
  • the coating apparatus 232 applies a resist solution as a coating solution to the substrate W to form a resist film.
  • the upper antireflection film forming apparatus 233 forms an antireflection film on the resist film of the substrate W.
  • the developing device 230, the lower antireflection film forming device 231, the coating device 232, and the upper antireflection film forming device 233 are arranged side by side in the horizontal direction.
  • the number and arrangement of the developing device 230, the lower antireflection film forming device 231, the coating device 232, and the upper antireflection film forming device 233 can be arbitrarily selected.
  • a heat treatment apparatus 240, a hydrophobic treatment apparatus 241 and a peripheral exposure apparatus 242 are provided side by side in the vertical direction and the horizontal direction.
  • the heat treatment apparatus 240 performs a heat treatment such as heating or cooling of the substrate W.
  • the hydrophobizing apparatus 241 performs a hydrophobizing process in order to improve the fixability between the resist solution and the substrate W.
  • the peripheral exposure device 242 exposes the outer peripheral portion of the substrate W. Note that the number and arrangement of the heat treatment apparatus 240, the hydrophobic treatment apparatus 241, and the peripheral exposure apparatus 242 can be arbitrarily selected.
  • a plurality of delivery devices 250, 251, 252, 253, 254, 255, 256 are provided in order from the bottom.
  • the fourth block G4 is provided with a plurality of delivery devices 260, 261, and 262 in order from the bottom.
  • a transport area 270 is formed in an area surrounded by the first block G1 to the fourth block G4.
  • a plurality of transport devices 271 that can move around the horizontal direction, the vertical direction, and the vertical axis are arranged.
  • the transfer device 271 can move in the transfer area 270 and transfer the substrate W to a predetermined device in the surrounding first block G1, second block G2, third block G3, and fourth block G4.
  • a shuttle transport device 280 that transports the substrate W linearly between the third block G3 and the fourth block G4 is provided in the transport region 270.
  • the shuttle transport device 280 is linearly movable, for example, in the X-axis direction of FIG.
  • the shuttle transfer device 280 moves in the X-axis direction while supporting the substrate W, and can transfer the substrate W between the transfer device 252 of the third block G3 and the transfer device 262 of the fourth block G4.
  • a transport device 290 that is movable around the horizontal direction, the vertical direction, and the vertical axis is provided next to the Y-axis positive direction side of the third block G3, for example.
  • the transfer device 290 moves up and down while supporting the substrate W, and can transfer the substrate W to each delivery device in the third block G3.
  • a transfer device 300 In the interface station 212, a transfer device 300, a delivery device 301, and a reforming device 30 are provided.
  • the transport apparatus 300 is configured to be movable around, for example, the horizontal direction, the vertical direction, and the vertical axis.
  • the transfer apparatus 300 can transfer the substrate W between each transfer apparatus, the transfer apparatus 301, the reforming apparatus 30, and the exposure apparatus 213 in the fourth block G4.
  • the configuration of the reformer 30 is the same as that of the reformer 30 in the substrate processing system 1 of the first embodiment. However, in the reformer 30 of this embodiment, the reformed layer M is formed on the surface layer of the back surface Wb of the substrate W.
  • the exposure apparatus 213 includes a mounting table 310, a light source 311, and a mask 312.
  • the mounting table 310 mounts the back surface Wb of the substrate W by suction.
  • the light source 311 is disposed above the mounting table 310.
  • the light source 311 irradiates the surface Wa of the substrate W placed on the placement table 310 with light.
  • the mask 312 is disposed between the mounting table 310 and the light source 311.
  • the mask 312 is imprinted with a predetermined pattern.
  • light is irradiated from the light source 311 to the substrate W on the mounting table 310 via the mask 312 to expose the resist film on the substrate W to a predetermined pattern.
  • a cassette C storing a plurality of substrates W is placed on the cassette placing table 220 of the loading / unloading station 2.
  • each substrate W in the cassette C is taken out by the transport device 223 and transported to the delivery device 253 of the third block G3 of the substrate W processing station 211.
  • the substrate W is transferred to the heat treatment apparatus 240 of the second block G2 by the transfer apparatus 271 and subjected to temperature adjustment processing. Thereafter, the substrate W is transported to the lower antireflection film forming device 231 of the first block G1 by the transport device 271, and a lower antireflection film is formed on the substrate W. Thereafter, the substrate W is transferred to the heat treatment apparatus 240 of the second block G2, and heat treatment is performed. Thereafter, the substrate W is returned to the delivery device 253 of the third block G3.
  • the substrate W is transported by the transport device 290 to the delivery device 254 of the third block G3. Thereafter, the substrate W is transported to the hydrophobizing apparatus 241 of the second block G2 by the transporting apparatus 271 and subjected to the hydrophobizing process.
  • the substrate W is transported to the coating device 232 by the transport device 271, and a resist film is formed on the substrate W. Thereafter, the substrate W is transported to the heat treatment apparatus 240 by the transport apparatus 271 and pre-baked. Thereafter, the substrate W is transported to the delivery device 255 of the third block G3 by the transport device 271.
  • the substrate W is transported to the upper antireflection film forming device 233 by the transport device 271, and an upper antireflection film is formed on the substrate W. Thereafter, the substrate W is transferred to the heat treatment apparatus 240 by the transfer apparatus 271 and heated to adjust the temperature. Thereafter, the substrate W is transferred to the peripheral exposure device 242 and subjected to peripheral exposure processing.
  • the substrate W is transferred by the transfer device 271 to the delivery device 256 of the third block G3.
  • the substrate W is transported to the delivery device 252 by the transport device 290, and is transported to the delivery device 262 of the fourth block G4 by the shuttle transport device 280.
  • the substrate W is transported to the reformer 30 by the transport device 300 of the interface station 212, and the reformed layer M is formed on the surface layer of the back surface Wb.
  • the modified layer M may be formed on the entire back surface Wb of the substrate W or locally. Note that the formation of the reformed layer M in the reformer 30 is the same as in the first embodiment.
  • the substrate W is transported to the exposure device 213 by the transport device 300 and subjected to exposure processing in a predetermined pattern.
  • the back surface Wb of the substrate W is sucked and held by the mounting table 310.
  • friction may occur between the holding surface of the mounting table 310 and the back surface Wb of the substrate W, and stress may be generated in the substrate W due to the friction. .
  • the first substrate W1 is distorted.
  • the reforming layer M is formed on the surface of the back surface Wb of the substrate W in the reforming apparatus 30 as in the present embodiment, the back surface Wb is roughened. Then, the frictional force between the roughened back surface Wb and the holding surface of the mounting table 310 is reduced. As a result, stress generated in the substrate W due to friction can be suppressed, and distortion of the substrate W can be suppressed.
  • the substrate W is transferred by the transfer device 300 to the delivery device 260 of the fourth block G4. Thereafter, the film is transferred to the heat treatment apparatus 240 by the transfer device 271 and subjected to post-exposure baking.
  • the substrate W is transported to the developing device 230 by the transport device 271 and developed. After completion of the development, the substrate W is transferred to the heat treatment apparatus 240 by the transfer apparatus 290 and subjected to a post baking process.
  • the substrate W is transported to the transfer device 250 of the third block G3 by the transport device 271 and then transported to the cassette C of the cassette mounting table 220 by the transport device 223 of the carry-in / out station 210. In this way, a series of substrate processing is completed.
  • the reforming layer 30 is formed on the surface layer of the back surface Wb of the substrate W by the reforming apparatus 30, so that the frictional force between the back surface Wb and the holding surface of the mounting table 310 decreases. If it does so, the stress which generate
  • a photolithography process is performed a plurality of times on the substrate W to form a pattern of a plurality of layers.
  • the pattern in each layer can be appropriately formed at a predetermined position, so that the overlay (overlapping position accuracy) can be improved.
  • the reforming layer 30 may be formed inside the substrate W in the reformer 30 as in the first embodiment.
  • the distortion of the substrate W can be more reliably suppressed.
  • the surface layer of the back surface Wb of the substrate W is processed before the processing in the processing apparatus is performed.
  • the modified layer M may be formed.

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Abstract

基板を処理する基板処理方法は、少なくとも前記基板の裏面表層又は前記基板の内部に、レーザ光を用いて改質層を形成する改質工程と、その後、前記基板の裏面が保持された状態で、当該基板の表面を処理する表面処理工程と、を有する。改質装置は、少なくとも前記基板の裏面表層又は前記基板の内部に、レーザ光を照射して改質層を形成するレーザ照射部を有する。

Description

基板処理方法、改質装置及び基板処理システム
（関連出願の相互参照）
　本願は、２０１８年６月１２日に日本国に出願された特願２０１８－１１１５９８号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　本開示は、基板処理方法、改質装置及び基板処理システムに関する。
　特許文献１は、２枚のウェハの貼り合わせ装置が開示されている。貼り合わせ装置では、先ず、上下方向で対向配置させた２枚のウェハのうち、上ウェハの中心部を押動ピンで押圧してこの中心部を下ウェハに当接させる。その後、上ウェハを支持しているスペーサを退避させて、上ウェハの全面を下ウェハの全面に当接させ、当該ウェハ同士を接合する。
日本国特開２００４－２０７４３６号公報
　本開示にかかる技術は、基板の裏面が保持された状態で、当該基板の表面を精度よく処理する。
　本開示の一態様は、基板を処理する基板処理方法であって、少なくとも前記基板の裏面表層又は前記基板の内部に、レーザ光を照射して改質層を形成する改質工程と、その後、前記基板の裏面が保持された状態で、当該基板の表面を処理する表面処理工程と、を有する。
　本開示の一態様によれば、基板の裏面が保持された状態で、当該基板の表面を精度よく処理することができる。
基板の結晶方位とDistortionの関係を示す説明図である。 第１の実施形態にかかる基板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。 重合基板の構成の概略を示す側面図である。 接合ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。 第１の基板と第２の基板を接合する様子を示す説明図である。 改質装置の構成の概略を示す側面図である。 第１の基板に改質層を形成した様子を示す縦断面図である。 第１の基板に改質層を形成した様子を示す平面図である。 第１の基板に改質層を形成した様子を示す平面図である。 第１の基板に改質層を形成した様子を示す平面図である。 第２の実施形態にかかる基板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基板処理システムの内構成の概略を模式的に示す側面図である。 第２の実施形態にかかる基板処理システムの内構成の概略を模式的に示す側面図である。 露光装置の構成の概略を示す側面図である。
　先ず、従来の基板の接合装置及び接合方法について説明する。
　半導体デバイスを３次元に積層する３次元集積技術では、２枚の半導体基板（以下、「基板」という。）の接合が行われる。具体的には、例えば基板同士をファンデルワールス力及び水素結合（分子間力）によって接合する。そして、半導体デバイスを適切に製造するためには、基板を接合して積層する際、上側に配置される第１の基板と下側に配置される第２の基板とを適切に位置合わせすることが重要になる。すなわち、第１の基板に形成されたパターンの位置と、第２の基板に形成されたパターンの位置とを合わせる必要がある。
　しかしながら、基板同士の接合では、種々の要因により第１の基板と第２の基板の位置ずれが生じる。例えば特許文献１に記載された装置を用いた場合、上チャックで第１の基板の外周部を保持した状態で、押動ピンによって第１の基板の中心部を第２の基板の中心部側に下降させるので、当該第１の基板は下方に凸に反って伸びる。そうすると、接合された基板（以下、「重合基板」という。）において、第１の基板と第２の基板の中心部が合致していても、その外周部では水平方向に位置ずれが生じる（Scaling）。そして、第１の基板と第２の基板の大きさの比率が変わる。
　また、このScalingの他、Translation、Rotation、Orthogonalityなどの位置ずれも生じる。Translationは、第２の基板に対して第１の基板の位置が水平方向に全体的にずれる場合である。Rotationは、第２の基板に対して第１の基板が回動してずれる場合である。Orthogonalityは、第２の基板のパターンに対して第１の基板のパターンの直交性がずれる場合である。なお、これらScaling、Translation、Rotation、Orthogonalityなどの位置ずれは、モデル式を用いて計算することができる。モデル式は、例えば第１の基板と第２の基板の各点の位置（座標）を測定し、その測定結果から最小二乗近似により導出される。そして、モデル式による計算結果に基づいて接合条件を補正することで、上記位置ずれを解消することができる。
　しかしながら、上記補正によってScaling、Translation、Rotation、Orthogonalityなどの位置ずれを解消したとしてもなお、基板面内でランダム的に水平方向の位置ずれが残る場合がある。以下、この補正で解消できない位置ずれをDistortionという。そして、このDistortionにより、例えば重合基板において第１の基板のパターンと第２の基板のパターンの位置ずれが生じてしまう。
　発明者らが鋭意検討したところ、Distortionは、基板面内の結晶方位の差に起因することが分かった。なお、結晶方位の差には、基板に形成されたパターンの粗密差なども含まれる。以下、例えば基板がシリコンウェハであり、ミラー指数が（１１０）と（１００）の結晶面を有する場合について説明する。（１１０）結晶面と（１００）結晶面では、それぞれヤング率とポアソン比が異なる、すなわち、これら（１１０）結晶面と（１００）結晶面における基板の伸び縮み量が異なる。そうすると、上述したように押動ピンによって基板の中心を押圧し、当該基板を凸形状に変形させた場合、結晶方位の差によって、基板面内で伸び量が異なる。換言すると、基板の内部にかかる応力が、基板面内で異なる。そして、この伸び量の差によって基板に歪みが発生し、基板面内でランダム的にDistortionが発生する。
　具体的に、図１に示すように基板Ｗには、例えばノッチＮの位置を基準に０°の方向と９０°の方向に（１１０）結晶面があり、４５°の方向に（１００）結晶面がある。かかる場合において、発明者らは、接合後の基板Ｗに生じるDistortionを算出した。Distortionの算出に際しては先ず、接合後の基板Ｗの面内各点において、伸び量の実測値を測定し、さらに上述したモデル式から線形成分（Scaling、Translation、Rotation、Orthogonality）を算出した。そして、実測値からモデル算出値を差し引いて、Distortionを算出した。図１にその結果の一例を示す。図１中には、基板Ｗの面内各点におけるDistortionの量と向きを矢印で示している。図１を参照すると、基板Ｗの結晶方位とDistortionの向きがよく対応しており、Distortionは基板面内の結晶方位の差に起因することが分かる。
　以下、Distortionを抑制するための、第１の実施形態にかかる改質装置、当該改質装置を備えた基板処理システム、及び基板処理方法について、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基板処理システムの構成について説明する。図２は、基板処理システム１の構成の概略を模式的に示す平面図である。
　基板処理システム１では、図３に示すように第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２を接合して重合基板Ｔを形成し、さらに第１の基板Ｗ１の加工処理を行う。以下、第１の基板Ｗ１において第２の基板Ｗ２と接合される面を「表面Ｗ１ａ」、表面Ｗ１ａと反対側の面を「裏面Ｗ１ｂ」という。また、第２の基板Ｗ２において、第１の基板Ｗ１と接合される面を「表面Ｗ２ａ」、表面Ｗ２ａと反対側の面を「裏面Ｗ２ｂ」という。なお、第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２は、それぞれ例えばシリコン基板などの半導体基板であって、複数のパターンが形成されている。また、第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２は、それぞれ図１に示したように（１１０）結晶面と（１００）結晶面を有している。
　図２に示すように基板処理システム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には、例えば外部との間で複数の第１の基板Ｗ１、複数の第２の基板Ｗ２、複数の重合基板Ｔをそれぞれ収容可能なカセットＣｗ１、Ｃｗ２、Ｃｔが搬入出される。処理ステーション３は、第１の基板Ｗ１、第２の基板Ｗ２、重合基板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４つのカセットＣｗ１、Ｃｗ２、Ｃｔ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１０に載置されるカセットＣｗ１、Ｃｗ２、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に隣接して搬送領域２０が設けられている。搬送領域２０には、Ｘ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動自在な搬送装置２２が設けられている。搬送装置２２は、第１の基板Ｗ１、第２の基板Ｗ２、重合基板Ｔを保持して搬送する、例えば２本の搬送アーム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。
　処理ステーション３には、搬送領域２０のＹ軸正方向側に、改質装置３０、接合装置３１、及び加工装置３２がＸ軸負方向から正方向側に向けて並べて配置されている。改質装置３０は、第１の基板Ｗ１に改質層を形成する。接合装置３１は、第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２を接合する。加工装置３２は、第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂを研削して加工する。なお、これら改質装置３０、接合装置３１、加工装置３２の数や配置は、本実施形態に限定されず、任意に決定することができる。
　以上の基板処理システム１には、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、基板処理システム１における第１の基板Ｗ１、第２の基板Ｗ２、重合基板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、基板処理システム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４０にインストールされたものであってもよい。
　次に、改質装置３０、接合装置３１、及び加工装置３２について説明する。なお、以下では、技術の理解を容易にする都合上、加工装置３２、接合装置３１、改質装置３０の順に説明する。
　加工装置３２は、接合装置３１において形成された重合基板Ｔにおける、第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂを研削して加工する。具体的に加工装置３２は、例えば裏面Ｗ１ｂを研削する研削ユニット、第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂや第２の基板Ｗ２の裏面Ｗ２ｂを洗浄する洗浄ユニット等を備えている。なお、加工装置３２の構成は任意であり、公知の加工装置を用いることができる。
　接合装置３１は、第１の基板Ｗ１の表面Ｗ１ａと第２の基板Ｗ２の表面Ｗ２ａをファンデルワールス力及び水素結合（分子間力）によって接合する。具体的に接合装置３１は、例えば第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２を接合する接合ユニット、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａを活性化する活性化ユニット、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａを親水化する親水化ユニット等を備えている。活性化ユニットでは、例えば減圧雰囲気下において、処理ガスである酸素ガス又は窒素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。この酸素イオン又は窒素イオンが表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａに照射されて、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａがプラズマ処理され、活性化される。親水化ユニットでは、活性化された表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａに純水を供給し、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａを親水化する。そして、接合ユニットでは、活性化され親水化された表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａを接合する。
　図４に示すように接合ユニット１００は、第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂを吸着保持する第１の保持部１１０と、第２の基板Ｗ２の裏面Ｗ２ｂを吸着保持する第２の保持部１１１とが設けられている。第２の保持部１１１は、第１の保持部１１０の下方に設けられ、第１の保持部１１０と対向配置可能に構成されている。すなわち、第１の保持部１１０に保持された第１の基板Ｗ１と第２の保持部１１１に保持された第２の基板Ｗ２は対向して配置可能となっている。なお、第２の保持部１１１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、かつ鉛直軸回りに回転可能に構成されている。
　第１の保持部１１０には、ピンチャック方式が採用されている。第１の保持部１１０は、平面視において少なくとも第１の基板Ｗ１より大きい径を有する本体部１２０を有している。本体部１２０の下面には、第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂに接触する複数のピン１２１が設けられている。また本体部１２０の下面には、第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂの外周部を支持する外壁部１２２が設けられている。外壁部１２２は、複数のピン１２１の外側に環状に設けられている。
　また、本体部１２０の下面には、外壁部１２２の内側において隔壁部１２３が設けられている。隔壁部１２３は、外壁部１２２と同心円状に環状に設けられている。そして、外壁部１２２の内側の領域１２４（以下、吸引領域１２４という場合がある。）は、隔壁部１２３の内側の第１の吸引領域１２４ａと、隔壁部１２３の外側の第２の吸引領域１２４ｂとに区画されている。
　本体部１２０の下面には、第１の吸引領域１２４ａにおいて、第１の基板Ｗ１を真空引きするための第１の吸引口１２５ａが形成されている。第１の吸引口１２５ａは、例えば第１の吸引領域１２４ａにおいて２箇所に形成されている。第１の吸引口１２５ａには、本体部１２０の内部に設けられた第１の吸引管１２６ａが接続されている。さらに第１の吸引管１２６ａには、第１の真空ポンプ１２７ａが接続されている。
　また、本体部１２０の下面には、第２の吸引領域１２４ｂにおいて、第１の基板Ｗ１を真空引きするための第２の吸引口１２５ｂが形成されている。第２の吸引口１２５ｂは、例えば第２の吸引領域１２４ｂにおいて２箇所に形成されている。第２の吸引口１２５ｂには、本体部１２０の内部に設けられた第２の吸引管１２６ｂが接続されている。さらに第２の吸引管１２６ｂには、第２の真空ポンプ１２７ｂが接続されている。
　第１の保持部１１０において、本体部１２０の中心部には、当該本体部１２０を厚み方向に貫通する貫通孔１２８が形成されている。この本体部１２０の中心部は、第１の保持部１１０に吸着保持される第１の基板Ｗ１の中心部に対応している。そして貫通孔１２８には、後述する押動部材１３０におけるアクチュエータ部１３１の先端部が挿通するようになっている。
　第１の保持部１１０の上面には、第１の基板Ｗ１の中心部を押圧する押動部材１３０が設けられている。押動部材１３０は、アクチュエータ部１３１とシリンダ部１３２とを有している。押動部材１３０は、アクチュエータ部１３１によって第１の基板Ｗ１の中心部にかかる押圧荷重の制御をし、シリンダ部１３２によってアクチュエータ部１３１の鉛直方向の移動の制御をしている。そして、押動部材１３０は、第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２の接合時に、第１の基板Ｗ１の中心部と第２の基板Ｗ２の中心部とを当接させて押圧することができる。
　第２の保持部１１１には、第１の保持部１１０と同様にピンチャック方式が採用されている。第２の保持部１１１は、平面視において少なくとも第２の基板Ｗ２より大きい径を有する本体部１４０を有している。本体部１４０の上面には、第２の基板Ｗ２の裏面Ｗ２ｂに接触する複数のピン１４１が設けられている。また本体部１４０の上面には、第２の基板Ｗ２の裏面Ｗ２ｂの外周部を支持する外壁部１４２が設けられている。外壁部１４２は、複数のピン１４１の外側に環状に設けられている。
　また、本体部１４０の上面には、外壁部１４２の内側において隔壁部１４３が設けられている。隔壁部１４３は、外壁部１４２と同心円状に環状に設けられている。そして、外壁部１４２の内側の領域１４４（以下、吸引領域１４４という場合がある。）は、隔壁部１４３の内側の第１の吸引領域１４４ａと、隔壁部１４３の外側の第２の吸引領域１４４ｂとに区画されている。
　本体部１４０の上面には、第１の吸引領域１４４ａにおいて、第２の基板Ｗ２を真空引きするための第１の吸引口１４５ａが形成されている。第１の吸引口１４５ａは、例えば第１の吸引領域１４４ａにおいて２箇所に形成されている。第１の吸引口１４５ａには、本体部１４０の内部に設けられた第１の吸引管１４６ａが接続されている。さらに第１の吸引管１４６ａには、第１の真空ポンプ１４７ａが接続されている。
　また、本体部１４０の上面には、第２の吸引領域１４４ｂにおいて、第２の基板Ｗ２を真空引きするための第２の吸引口１４５ｂが形成されている。第２の吸引口１４５ｂは、例えば第２の吸引領域１４４ｂにおいて２箇所に形成されている。第２の吸引口１４５ｂには、本体部１４０の内部に設けられた第２の吸引管１４６ｂが接続されている。さらに第２の吸引管１４６ｂには、第２の真空ポンプ１４７ｂが接続されている。
　接合ユニット１００では、先ず、図５（ａ）に示すように吸引口１２５ａ、１２５ｂから第１の基板Ｗ１が真空引きされ、当該第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂが第１の保持部１１０に吸着保持される。また、吸引口１４５ａ、１４５ｂから第２の基板Ｗ２が真空引きされ、当該第２の基板Ｗ２の裏面Ｗ２ｂが第２の保持部１１１に吸着保持される。その後、第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２の水平方向及び鉛直方向の位置合わせ（アライメント）が行われる。
　次に、図５（ｂ）に示すように押動部材１３０のシリンダ部１３２によってアクチュエータ部１３１を下降させる。そうすると、このアクチュエータ部１３１の下降に伴い、第１の基板Ｗ１の中心部が押圧されて下降する。そして、押動部材１３０によって、第１の基板Ｗ１の中心部と第２の基板Ｗ２の中心部を押圧して当接させる。この際、第１の吸引口１２５ａからの第１の基板Ｗ１の真空引きを停止する。そうすると、押圧された第１の基板Ｗ１の中心部と第２の基板Ｗ２の中心部との間で、ファンデルワールス力と水素結合による接合が開始する（図５（ｂ）中の太線部）。
　続いて、図５（ｃ）に示すように表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａの間の接合（ボンディングウェーブ）は中心部から外周部に拡散し、所定の時間経過後、その外周部を除いて、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａの接合がほぼ全面で完了する。
　次に、図５（ｄ）に示すように第２の吸引口１２５ｂからの第１の基板Ｗ１の真空引きを停止する。そうすると、第１の基板Ｗ１の外周部が第２の基板Ｗ２上に落下する。そして、図５（ｅ）に示すように表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａが全面で当接し、第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２が接合される。
　改質装置３０は、接合前の第１の基板Ｗ１の内部にレーザ光を照射し、改質層を形成する。改質装置３０は、図６に示すように裏面Ｗ１ｂが上側であって表面Ｗ１ａが下側に配置された状態で第１の基板Ｗ１を保持する保持部１５０を有している。保持部１５０は、移動機構１５１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１５１は、一般的な精密ＸＹステージで構成されている。また、保持部１５０は、回転機構１５２によって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。
　保持部１５０の上方には、第１の基板Ｗ１の内部にレーザ光を照射するレーザ照射部１５３が設けられている。レーザ照射部１５３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、第１の基板Ｗ１に対して透過性を有する波長のレーザ光を、第１の基板Ｗ１の内部の所定位置に集光して照射する。これによって、図７に示すように第１の基板Ｗ１の内部においてレーザ光Ｌが集光した部分が改質して、具体的にはアモルファス化して改質層Ｍが形成される。改質層Ｍは、深さ方向に延伸し、縦長のアスペクト比を有する。図６に示すようにレーザ照射部１５３は、移動機構１５４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１５４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１５３は、昇降機構１５５によってＺ軸方向に移動可能に構成されていてもよい。
　改質装置３０では、先ず、保持部１５０で第１の基板Ｗ１を保持した後、移動機構１５１によって保持部１５０を水平方向に移動させて、第１の基板Ｗ１のセンタリングを行う。また、移動機構１５４によってレーザ照射部１５３が第１の基板Ｗ１の所定位置の直上に位置するように位置調整行う。その後、回転機構１５２によって保持部１５０を回転させながら、レーザ照射部１５３から第１の基板Ｗ１の内部にレーザ光Ｌを照射して改質層Ｍを形成する。なお、上述した位置調整を行うため、改質装置３０には、重合基板Ｔの位置を撮像するカメラ（図示せず）が設けられていてもよい。
　なお、本実施形態の改質装置３０では、保持部１５０を水平方向に移動させていたが、レーザ照射部１５３を水平方向に移動させてもよく、あるいは保持部１５０とレーザ照射部１５３の両方を水平方向に移動させてもよい。また、保持部１５０を回転させていたが、レーザ照射部１５３を回転させてもよい。
　次に、第１の基板Ｗ１における改質層Ｍの形成位置について詳述する。基板処理システム１では、加工装置３２において、第２の基板Ｗ２に接合された第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂを研削する。図７に示すように改質層Ｍの下端は、研削後の第１の基板Ｗ１の目標面Ｗ１ｃ（図７中の点線）より上方に位置している。かかる場合、加工装置３２では、第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂが改質層Ｍを含めて研削され、研削後の第１の基板Ｗ１に改質層Ｍは残らない。なお、ここで研削除去される改質層Ｍには、改質された部分から伸びるクラックも含まれる。
　また、改質層Ｍは、図５に示したように接合時に、押動部材１３０によって第１の基板Ｗ１の中心部が押圧され、当該第１の基板Ｗ１が凸形状に変形した際、第１の基板Ｗ１の伸び量が基板面内で均一になるように形成される。図１に示したように第１の基板Ｗ１は（１１０）結晶面と（１００）結晶面を有し、この結晶方位の差に起因して伸び量の差が生じる。改質層Ｍは、この伸び量の差を補正して、Distortionを抑制するように形成される。
　改質層Ｍは、図７に示したようにレーザ照射部１５３から照射されたレーザ光Ｌが集光した部分がアモルファス化したものである。そうすると、第１の基板Ｗ１の内部において、改質層Ｍが形成された部分は非結晶化し、当該第１の基板Ｗ１の伸び量が変わる。その結果、第１の基板Ｗ１における結晶方位の差が解消され、当該結晶方位の差に起因する伸び量の差を補正して抑制することができる。また、改質層Ｍにはボイド（空隙）が形成されるため、当該ボイドで第１の基板Ｗ１の伸びを吸収し、伸び量を補正することができる。
　具体的に、改質層Ｍを第１の基板Ｗ１のどの位置に形成するかは、任意に設定することができる。例えば図８に示すように（１１０）結晶面に対応する位置に、改質層Ｍを径方向に２重に形成してもよい。また、図９に示すように（１００）結晶面に対応する位置に、改質層Ｍを径方向に２重に形成してもよい。さらに、図１０に示すように第１の基板Ｗ１と同心円状に、改質層Ｍを径方向に２重に形成してもよい。なお、改質層Ｍは径方向に１重に形成してもよいし、あるいは３重以上に形成してもよい。いずれの場合でも、改質層Ｍは、第１の基板Ｗ１の伸び量が基板面内で均一になるように形成されればよい。
　なお、本実施形態のように基板処理システム１における基板処理前に、第１の基板Ｗ１における結晶方位が分かっている場合には、この結晶方位に基づいて、図８～図１０に例示した改質層Ｍの形成位置を任意に制御できる。また、事前にDistortionが分かっている場合にも、改質層Ｍの形成位置を任意に制御できる。このように第１の基板Ｗ１の結晶方位やDistortionに基づいて、改質層Ｍの形成位置をフィードフォワード制御してもよい。
　また、第１の基板Ｗ１の伸び量を均一にするため、改質層Ｍの深さや幅を制御してもよい。図５に示したようにボンディングウェーブが中心部から外周部に移動するが、当該ボンディングウェーブが外周部に到達した際に、第１の基板Ｗ１にかかる応力が大きくなる。すなわち、ボンディングウェーブの移動に伴い、第１の基板Ｗ１にかかる応力は変動する。そこで、この応力の大きさに応じて、第１の基板Ｗ１の径方向に改質程度、例えば改質層Ｍの深さや幅を制御してもよい。さらに、改質層Ｍは、深さ方向において、複数層に形成されてもよい。但し、このように改質層Ｍが複数層に形成される場合でも、すべての改質層Ｍが加工装置３２における裏面Ｗ１ｂの研削により除去されるのが望ましい。
　次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われる基板処理について説明する。
　先ず、複数の第１の基板Ｗ１を収納したカセットＣｗ１、複数の第２の基板Ｗ２を収納したカセットＣｗ２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、搬送装置２２によってカセットＣｗ１内の第１の基板Ｗ１が取り出され、改質装置３０に搬送される。改質装置３０では、保持部１５０に保持された第１の基板Ｗ１の内部に、レーザ照射部１５３からレーザ光Ｌが照射される。そして、第１の基板Ｗ１の内部には、レーザ光Ｌが集光した部分が改質され改質層Ｍが形成される。この改質層Ｍは、例えば図７に示したように、その下端が、研削後の第１の基板Ｗ１の目標面Ｗ１ｃより上方に位置するように形成される。また、改質層Ｍは、例えば図８～図１０に例示したように、第１の基板Ｗ１における結晶方位の差が解消され、当該結晶方位の差に起因する伸び量の差が抑制されるように形成される。
　次に、内部に改質層Ｍが形成された第１の基板Ｗ１は、搬送装置２２によって接合装置３１に搬送される。また続けて、搬送装置２２によってカセットＣｗ２内の第２の基板Ｗ２が取り出され、接合装置３１に搬送される。接合装置３１では、先ず、活性化ユニットにおいて、第１の基板Ｗ１の表面Ｗ１ａと第２の基板Ｗ２の表面Ｗ２ａが、例えばプラズマ化された酸素イオン又は窒素イオンによって活性化される。その後、親水化ユニットにおいて、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａに純水を供給し、当該表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａが親水化される。なお、接合装置３１では、例えば反転ユニット（図示せず）において、第１の基板Ｗ１の表裏面と第２の基板Ｗ２の表裏面が、それぞれ適宜反転される。
　その後、接合ユニット１００において、接合ユニットでは、活性化され親水化された表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａが接合される。なお、第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２の接合は、上述の図５を用いて説明したとおりである。そして、この接合では、押動部材１３０によって第１の基板Ｗ１の中心部が押圧され、当該第１の基板Ｗ１が凸形状に変形する。しかしながら、第１の基板Ｗ１には改質層Ｍが形成されているため、結晶方位の差に起因する伸び量の差は抑制される。このため、第１の基板Ｗ１は凸形状に変形したとしても、その伸び量は基板面内で均一になる。したがって、接合時のDistortionを抑制することができ、第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２を適切に接合することができる。
　次に、第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２が接合された重合基板Ｔは、搬送装置２２によって加工装置３２に搬送される。加工装置３２では、重合基板Ｔにおける第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂが、図７に示した目標面Ｗ１ｃまで研削される。そうすると、第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂは改質層Ｍを含めて研削され、研削後の第１の基板Ｗ１に改質層Ｍは残らない。ここで、改質層Ｍは、アモルファス化しており強度が弱い。この点、本実施形態では、研削後の第１の基板Ｗ１に改質層Ｍが残らいので、強い強度を確保することができる。
　その後、すべての処理が施された重合基板Ｔは、搬送装置２２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、基板処理システム１における一連の基板処理が終了する。
　以上、本実施形態によれば、改質装置３０で第１の基板Ｗ１の内部に改質層Ｍが形成されるので、接合装置３１における接合時に第１の基板Ｗ１が凸形状に変形しても、結晶方位の差に起因する伸び量の差は抑制される。このため、第１の基板Ｗ１の伸び量は基板面内で均一になる。したがって、接合時のDistortionを抑制することができ、第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２を適切に接合することができる。
　また、本実施形態によれば、改質装置３０で第１の基板Ｗ１の内部に形成される改質層Ｍは、その下端が、研削後の第１の基板Ｗ１の目標面Ｗ１ｃより上方に位置している。このため、加工装置３２において第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂは改質層Ｍを含めて研削され、研削後の第１の基板Ｗ１に改質層Ｍは残らない。このため、研削後の第１の基板Ｗ１は、強い強度を確保することができる。
　なお、以上の第１の実施形態では、改質装置３０において第１の基板Ｗ１の内部に改質層Ｍを形成したが、第２の基板Ｗ２の内部に改質層Ｍを形成してもよい。あるいは、第１の基板Ｗ１の内部と第２の基板Ｗ２の内部のそれぞれに改質層Ｍを形成してもよい。いずれにしても、上記実施形態と同様の効果を享受することができ、すなわち接合時のDistortionを抑制することができる。
　また、以上の第１の実施形態では、改質装置３０において第１の基板Ｗ１の内部に改質層Ｍを形成したが、第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂの表層に改質層Ｍを形成してもよい。具体的には、改質装置３０において、裏面Ｗ１ｂの表層にレーザ光Ｌを照射して集光する。そして、レーザ光Ｌが集光した部分に改質層Ｍが形成される。
　ここで、接合装置３１では、第１の保持部１１０によって第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂが吸着保持される。この際、第１の保持部１１０の保持面と裏面Ｗ１ｂとの間で摩擦が発生し、さらに摩擦に起因して第１の基板Ｗ１に応力が発生してしまう場合がある。そしてこのように第１の基板Ｗ１に応力がかかると、当該第１の基板Ｗ１が歪む。
　これに対して、本実施形態のように裏面Ｗ１ｂの表層に改質層Ｍを形成すると、当該裏面Ｗ１ｂが粗化される。そうすると、粗化した裏面Ｗ１ｂと第１の保持部１１０の保持面との摩擦力が低下する。その結果、摩擦に起因して第１の基板Ｗ１に発生する応力を抑制することができ、第１の基板Ｗ１の歪みを抑制することができる。
　また、改質装置３０では、第１の基板Ｗ１と同様に第２の基板Ｗ２に対しても、裏面Ｗ２ｂの表層に改質層Ｍを形成してもよい。かかる場合、粗化した裏面Ｗ２ｂと第２の保持部１１１の保持面との摩擦力が低下する。その結果、摩擦に起因して第２の基板Ｗ２に発生する応力を抑制することができ、第２の基板Ｗ２の歪みも抑制することができる。
　なお、改質装置３０では、第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂと第２の基板Ｗ２の全面に、改質層Ｍを形成してもよいし、あるいは局所的に改質層Ｍを形成してもよい。例えば事前にDistortionが分かっている場合には、当該Distortionに応じて、局所的に改質層Ｍを形成してもよい。
　また、改質装置３０では、第１の基板Ｗ１の内部と裏面Ｗ１ｂの表層の両方に改質層Ｍを形成してもよいし、いずれか一方に改質層Ｍを形成してもよい。同様に第２の基板Ｗ２の内部と裏面Ｗ２ｂの表層の両方に改質層Ｍを形成してもよいし、いずれか一方に改質層Ｍを形成してもよい。
　また更に、第１の基板Ｗ１の内部（第２の基板Ｗ２の内部）への改質層Ｍの形成と、第１の基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂの表層（第２の基板Ｗ２の裏面Ｗ２ｂの表層）への改質層Ｍの形成と、は異なる改質装置で行われてもよい。かかる場合、裏面Ｗ１ｂ、Ｗ２ｂの表層に改質層Ｍを形成する改質装置では、第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２を透過しない波長のレーザ光を用いてもよい。
　以上の実施形態の基板処理システム１は、改質装置３０、接合装置３１、及び加工装置３２を有していたが、基板処理システム１の構成はこれに限定されない。例えば接合装置３１や加工装置３２は、基板処理システム１の外部に設けられていてもよい。
　次に、第２の実施形態にかかる基板処理システムの構成について説明する。図１１は、基板処理システム２００の構成の概略を模式的に示す平面図である。図１２及び図１３は、それぞれ基板処理システム２００の内部構成の概略を模式的に示す側面図である。なお、本実施形態の基板処理システム２００では、基板Ｗに対してフォトリソグラフィー処理を行う。基板Ｗは、シリコン基板などの半導体基板である。
　図１１に示すように基板処理システム２００は、搬入出ステーション２１０、処理ステーション２１１、及びインターフェイスステーション２１２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２１０には、例えば外部との間で複数の基板Ｗを収容したカセットＣが搬入出される。処理ステーション２１１は、基板Ｗに対して所定の処理を施す各種処理装置を備えている。インターフェイスステーション２１２は、処理ステーション２１１に隣接し、基板Ｗに露光処理を行う露光装置２１３との間で基板Ｗの受け渡しを行う。
　搬入出ステーション２１０には、カセット載置台２２０が設けられている。図示の例では、カセット載置台２２０には、複数、例えば４つのカセットＣ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２２０に載置されるカセットＣ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２１０には、カセット載置台２２０に隣接して搬送領域２２１が設けられている。搬送領域２２１には、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２２２上を移動自在な搬送装置２２３が設けられている。搬送装置２２３は、鉛直方向及び鉛直軸周りにも移動自在であり、カセットＣと、後述する処理ステーション２１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間で基板Ｗを搬送できる。
　処理ステーション２１１には、各種装置を備えた複数、例えば４つのブロック、すなわち第１のブロックＧ１～第４のブロックＧ４が設けられている。例えば処理ステーション２１１の正面側（図１１のＹ軸負方向側）には第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション２１１の背面側（図１１のＹ軸正方向側）には第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション２１１の搬入出ステーション２１０側（図１１のＸ軸負方向側）には第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション２１１のインターフェイスステーション２１２側（図１１のＸ軸正方向側）には第４のブロックＧ４が設けられている。
　第１のブロックＧ１には、図１２に示すように複数の液処理装置、例えば現像装置２３０、下部反射防止膜形成装置２３１、塗布装置２３２、及び上部反射防止膜形成装置２３３が下からこの順に配置されている。現像装置２３０は、基板Ｗを現像処理する。下部反射防止膜形成装置２３１は、基板Ｗのレジスト膜の下層に反射防止膜を形成する。塗布装置２３２は、基板Ｗに塗布液としてのレジスト液を塗布してレジスト膜を形成する。上部反射防止膜形成装置２３３は、基板Ｗのレジスト膜の上層に反射防止膜を形成する。
　例えば現像装置２３０、下部反射防止膜形成装置２３１、塗布装置２３２、及び上部反射防止膜形成装置２３３は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これら現像装置２３０、下部反射防止膜形成装置２３１、塗布装置２３２、上部反射防止膜形成装置２３３の数や配置は、任意に選択できる。
　第２のブロックＧ２には、図１３に示すように熱処理装置２４０、疎水化処理装置２４１、及び周辺露光装置２４２が鉛直方向と水平方向に並べて設けられている。熱処理装置２４０は、基板Ｗの加熱や冷却といった熱処理を行う。疎水化処理装置２４１は、レジスト液と基板Ｗとの定着性を高めるために疎水化処理を行う。周辺露光装置２４２は、基板Ｗの外周部を露光する。なお、これら熱処理装置２４０、疎水化処理装置２４１、周辺露光装置２４２の数や配置についても、任意に選択できる。
　第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置２５０、２５１、２５２、２５３、２５４、２５５、２５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置２６０、２６１、２６２が下から順に設けられている。
　図１１に示すように第１のブロックＧ１～第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、搬送領域２７０が形成されている。搬送領域２７０には、例えば水平方向、鉛直方向及び鉛直軸周りに移動自在な搬送装置２７１が複数配置されている。搬送装置２７１は、搬送領域２７０内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置に基板Ｗを搬送できる。
　また、搬送領域２７０には、図１３に示すように、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的に基板Ｗを搬送するシャトル搬送装置２８０が設けられている。
　シャトル搬送装置２８０は、例えば図１３のＸ軸方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置２８０は、基板Ｗを支持した状態でＸ軸方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置２５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置２６２との間で基板Ｗを搬送できる。
　図１１に示すように第３のブロックＧ３のＹ軸正方向側の隣には、例えば水平方向、鉛直方向及び鉛直軸周りに移動自在な搬送装置２９０が設けられている。搬送装置２９０は、基板Ｗを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置に基板Ｗを搬送できる。
　インターフェイスステーション２１２には、搬送装置３００、受け渡し装置３０１、及び改質装置３０が設けられている。搬送装置３００は、例えば水平方向、鉛直方向及び鉛直軸周りに移動自在に構成されている。搬送装置３００は、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置３０１、改質装置３０、及び露光装置２１３との間で基板Ｗを搬送できる。なお、改質装置３０の構成は、第１の実施形態の基板処理システム１における改質装置３０の構成と同様である。但し、本実施形態の改質装置３０では、基板Ｗの裏面Ｗｂの表層に改質層Ｍを形成する。
　次に、露光装置２１３について説明する。図１４に示すように露光装置２１３は、載置台３１０、光源３１１、及びマスク３１２を有している。載置台３１０は、基板Ｗの裏面Ｗｂを吸着保持して載置する。光源３１１は、載置台３１０の上方に配置されている。光源３１１は、載置台３１０上に載置された基板Ｗの表面Ｗａに対して光を照射する。マスク３１２は、載置台３１０と光源３１１との間に配置されている。マスク３１２には、所定のパターンが面付けされている。そして、露光装置２１３では、光源３１１からマスク３１２を介して載置台３１０上の基板Ｗに対して光を照射して、基板Ｗ上のレジスト膜を所定のパターンに露光する。
　次に、以上のように構成された基板処理システム２００を用いて行われる基板処理について説明する。
　先ず、複数の基板Ｗを収納したカセットＣが、搬入出ステーション２のカセット載置台２２０に載置される。
　次に、搬送装置２２３によってカセットＣ内の各基板Ｗが取り出され、当該基板Ｗ処理ステーション２１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置２５３に搬送される。
　次に、基板Ｗは、搬送装置２７１によって第２のブロックＧ２の熱処理装置２４０に搬送され、温度調節処理される。その後、基板Ｗは、搬送装置２７１によって第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成装置２３１に搬送され、基板Ｗ上に下部反射防止膜が形成される。その後、基板Ｗは、第２のブロックＧ２の熱処理装置２４０に搬送され、加熱処理が行われる。その後、基板Ｗは、第３のブロックＧ３の受け渡し装置２５３に戻される。
　次に、基板Ｗは、搬送装置２９０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置２５４に搬送される。その後、基板Ｗは、搬送装置２７１によって第２のブロックＧ２の疎水化処理装置２４１に搬送され、疎水化処理が行われる。
　次に、基板Ｗは、搬送装置２７１によって塗布装置２３２に搬送され、基板Ｗ上にレジスト膜が形成される。その後、基板Ｗは、搬送装置２７１によって熱処理装置２４０に搬送され、プリベーク処理される。その後、基板Ｗは、搬送装置２７１によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置２５５に搬送される。
　次に、基板Ｗは、搬送装置２７１によって上部反射防止膜形成装置２３３に搬送され、基板Ｗ上に上部反射防止膜が形成される。その後、基板Ｗは、搬送装置２７１によって熱処理装置２４０に搬送されて、加熱され、温度調節される。その後、基板Ｗは、周辺露光装置２４２に搬送され、周辺露光処理される。
　その後、基板Ｗは、搬送装置２７１によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置２５６に搬送される。
　次に、基板Ｗは、搬送装置２９０によって受け渡し装置２５２に搬送され、シャトル搬送装置２８０によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置２６２に搬送される。
　次に、基板Ｗは、インターフェイスステーション２１２の搬送装置３００によって改質装置３０に搬送され、裏面Ｗｂの表層に改質層Ｍが形成される。改質層Ｍは、基板Ｗの裏面Ｗｂ全面に形成してもよいし、あるいは局所的に形成してもよい。なお、この改質装置３０における改質層Ｍの形成は、第１の実施形態と同様である。
　次に、基板Ｗは、搬送装置３００によって露光装置２１３に搬送され、所定のパターンで露光処理される。露光装置２１３では、載置台３１０によって基板Ｗの裏面Ｗｂが吸着保持される。この際、従来の露光装置であれば、載置台３１０の保持面と基板Ｗの裏面Ｗｂとの間で摩擦が発生し、さらに摩擦に起因して基板Ｗに応力が発生してしまう場合がある。そしてこのように第１の基板Ｗ１に応力がかかると、当該第１の基板Ｗ１が歪む。これに対して、本実施形態のように改質装置３０において基板Ｗの裏面Ｗｂ表層に改質層Ｍを形成すると、当該裏面Ｗｂが粗化される。そうすると、粗化した裏面Ｗｂと載置台３１０の保持面との摩擦力が低下する。その結果、摩擦に起因して基板Ｗに発生する応力を抑制することができ、基板Ｗの歪みを抑制することができる。
　次に、基板Ｗは、搬送装置３００によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置２６０に搬送される。その後、搬送装置２７１によって熱処理装置２４０に搬送され、露光後ベーク処理される。
　次に、基板Ｗは、搬送装置２７１によって現像装置２３０に搬送され、現像される。現像終了後、基板Ｗは、搬送装置２９０によって熱処理装置２４０に搬送され、ポストベーク処理される。
　その後、基板Ｗは、搬送装置２７１によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置２５０に搬送され、その後搬入出ステーション２１０の搬送装置２２３によってカセット載置台２２０のカセットＣに搬送される。こうして、一連の基板処理が終了する。
　以上、本実施形態によれば、改質装置３０で基板Ｗの裏面Ｗｂの表層に改質層Ｍが形成されるので、当該裏面Ｗｂと載置台３１０の保持面との摩擦力が低下する。そうすると、摩擦に起因して基板Ｗに発生する応力を抑制することができ、基板Ｗの歪みを抑制することができる。その結果、基板Ｗにパターンを所定の位置に適切に形成することができる。
　ここで、基板Ｗ上には、フォトリソグラフィー処理が複数回行われ、複数層のパターンが形成される。かかる場合、本実施形態では、上述したように各層におけるパターンを所定の位置に適切に形成できるので、オーバレイ（重ね合わせ位置精度）を改善することができる。
　なお、本実施形態においても第１の実施形態と同様に、改質装置３０では、基板Ｗの内部に改質層Ｍを形成してもよい。基板Ｗの歪みをより確実に抑制することができる。
　また、基板処理システム２００における処理装置において、露光装置２１３と同様に基板Ｗの裏面Ｗｂが吸着保持される場合には、当該処理装置における処理が行われる前に、基板Ｗの裏面Ｗｂの表層に改質層Ｍを形成してもよい。
　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。
　　３０　改質装置
　　１５３　レーザ照射部
　　Ｗ　基板
　　Ｗ１　第１の基板
　　Ｗ２　第２の基板

Claims (12)

  1. 基板を処理する基板処理方法であって、
    少なくとも前記基板の裏面表層又は前記基板の内部に、レーザ光を照射して改質層を形成する改質工程と、
    その後、前記基板の裏面が保持された状態で、当該基板の表面を処理する表面処理工程と、を有する。
  2. 請求項１に記載の基板処理方法において、
    前記改質工程において、少なくとも第１の基板の裏面表層又は前記第１の基板の内部に、前記改質層を形成し、
    前記表面処理工程において、前記第１の基板の表面と第２の基板の表面を接合する。
  3. 請求項２に記載の基板処理方法において、
    前記改質工程において、前記第２の基板の裏面表層に前記改質層を形成する。
  4. 請求項２に記載の基板処理方法において、
    前記表面処理工程は、
    前記第１の基板の裏面を真空引きして第１の保持部で保持し、前記第２の基板の裏面を真空引きして第２の保持部で保持した後、当該第１の基板と第２の基板を対向対置する配置工程と、
    その後、前記第１の保持部に設けられ、前記第１の基板の中心部を押圧する押動部材を下降させ、当該押動部材によって前記第１の基板の中心部と前記第２の基板の中心部を押圧して当接させる押圧工程と、
    その後、前記第１の基板の中心部と前記第２の基板の中心部が押圧された状態で、前記第１の基板の中心部から外周部に向けて、前記第１の基板と前記第２の基板を順次接合する接合工程と、を有する。
  5. 請求項２に記載の基板処理方法において、
    前記改質工程の後、前記第１の基板の裏面を研削する加工工程を有し、
    前記改質工程において、前記改質層は、前記加工工程において前記第１の基板が当該改質層を含めて研削される位置に形成される。
  6. 請求項１に記載の基板処理方法において、
    前記改質工程において、前記基板の裏面表層に前記改質層を形成し、
    前記表面処理工程において、前記基板の表面にフォトリソグラフィー処理における露光処理を行う。
  7. 基板の裏面が保持された状態で基板の表面を処理する前に、当該基板に改質層を形成する改質装置であって、
    少なくとも前記基板の裏面表層又は前記基板の内部に、レーザ光を照射して改質層を形成するレーザ照射部を有する。
  8. 基板を処理する基板処理システムであって、
    少なくとも第１の基板の裏面表層又は前記第１の基板の内部に、レーザ光を照射して改質層を形成するレーザ照射部を備えた改質装置と、
    前記改質層が形成された前記第１の基板の表面と、第２の基板の表面とを接合する接合装置と、
    前記改質装置と前記接合装置に対して、前記第１の基板と前記第２の基板を搬送する搬送装置と、を有する。
  9. 請求項８に記載の基板処理システムにおいて、
    前記改質装置は、前記第２の基板の裏面表層に前記改質層を形成する。
  10. 請求項８に記載の基板処理システムにおいて、
    前記接合装置は、
    前記第１の基板の裏面を吸着保持する第１の保持部と、
    前記第２の基板の裏面を吸着保持する第２の保持部と、
    前記第１の保持部に設けられ、前記第１の基板の中心部を押圧する押動部材と、を有する。
  11. 請求項８に記載の基板処理システムにおいて、
    前記改質層が形成された前記第１の基板の裏面を研削する加工装置を有し、
    前記改質装置は、前記加工装置において前記第１の基板が前記改質層を含めて研削される位置に、当該改質層を形成する。
  12. 基板を処理する基板処理システムであって、
    少なくとも前記基板の裏面表層又は前記基板の内部に、レーザ光を照射して改質層を形成するレーザ照射部を備えた改質装置と、
    前記基板の表面に塗布液を塗布する塗布装置と、
    露光処理後の前記基板を現像処理する現像装置と、
    前記改質装置、前記塗布装置及び前記現像装置に対して、前記基板を搬送する搬送装置と、を有し、
    前記改質装置は、前記基板の裏面が保持された状態で当該基板の表面に露光処理を行う前に、前記改質層を形成する。
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