WO2024095768A1 - 基板処理方法および基板処理システム - Google Patents

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WO2024095768A1
WO2024095768A1 PCT/JP2023/037668 JP2023037668W WO2024095768A1 WO 2024095768 A1 WO2024095768 A1 WO 2024095768A1 JP 2023037668 W JP2023037668 W JP 2023037668W WO 2024095768 A1 WO2024095768 A1 WO 2024095768A1
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WO
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cover glass
substrates
processed
substrate
amount
Prior art date
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PCT/JP2023/037668
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English (en)
French (fr)
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和宏 柴
晋 早川
陽平 山下
洋介 中村
健人 荒木
義広 川口
克輔 日比
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/16—Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • This disclosure relates to a substrate processing method and a substrate processing system.
  • Patent Document 1 discloses that a processing device that performs laser processing on a workpiece using a laser irradiation means includes a condenser that focuses the laser beam, and the condenser includes an objective lens and a lens protection cover that blocks debris that scatters from the workpiece to prevent contamination of the objective lens.
  • dirt on the lens protection cover is detected by an imaging means.
  • the technology disclosed herein provides a substrate processing method that can appropriately manage and estimate processing quality in substrate processing in which a modified layer is formed on a substrate by laser processing and a crack propagates from the modified layer.
  • One aspect of the present disclosure is a substrate processing method for processing a substrate, which includes irradiating the substrate with laser light to form a modified layer and a crack extending from the modified layer in a thickness direction of the substrate, and obtains data relating to the cumulative number of substrates processed, the amount of dirt on a cover glass protecting a focusing lens that irradiates the laser light, the amount of gas supplied along the underside of the cover glass, and the length of the crack that extends due to the irradiation of the laser light, and controls the irradiation of the laser light based on the obtained data.
  • a substrate processing method can be provided that can appropriately manage and estimate processing quality.
  • FIG. 2 is a side view illustrating an example of an overlapping wafer being processed in a wafer processing system.
  • 1 is a plan view showing an outline of a configuration example of a wafer processing system according to an embodiment
  • FIG. 2 is a plan view showing a configuration example of an internal reformer.
  • FIG. 2 is a side view showing a configuration example of an internal reformer.
  • 4 is a cross-sectional view showing details of the configuration of a laser irradiation unit.
  • FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a series of wafer processing steps in the wafer processing system.
  • FIG. 1 is a flow diagram showing the main steps of detecting dirt on a cover glass.
  • 1A and 1B are schematic diagrams illustrating an example of an imaging result by a lens imaging mechanism.
  • FIGS. 10A and 10B are schematic diagrams illustrating an example of a captured image in which brightness and contrast have been adjusted.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a luminance histogram of a captured image.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a result of binarizing a captured image.
  • 11 is a histogram showing an example of a result of detection of dirt on a cover glass.
  • 1 is a graph showing the relationship between estimated and actual BHC values. 1 is a graph showing the relationship between BHC and the amount of dirt on a cover glass.
  • a first wafer which is a semiconductor substrate (hereafter referred to as a "wafer") with multiple electronic circuits and other devices formed on its surface, is bonded to a second wafer to form a laminated wafer.
  • the peripheral portion of the first wafer is removed, a process known as edge trimming.
  • a modified layer is formed by irradiating the inside of the first wafer with laser light from a laser irradiation unit, a crack is extended in the thickness direction of the first wafer, and the peripheral portion is removed from the first wafer using the modified layer and the crack as a base point.
  • the laser light for forming the modified layer is irradiated from the laser head toward the first wafer via a lens.
  • the laser irradiation unit is provided with a cover glass (lens protection cover) on the lens (objective lens) to prevent particles (debris) from adhering to the lens, and air is supplied along the underside of the cover glass to prevent particles from adhering to the cover glass.
  • Patent Document 1 does not state or suggest such a correlation between the amount of dirt, the number of wafers processed, the volume of air, and BHC.
  • the technology disclosed herein provides a substrate processing method that can appropriately manage and estimate processing quality in substrate processing in which a modified layer is formed on a substrate by laser processing and a crack propagates from the modified layer.
  • a wafer processing system as a substrate processing system and a wafer processing method as a substrate processing method according to this embodiment will be described with reference to the drawings. Note that in this specification and the drawings, elements that have substantially the same functional configuration are denoted with the same reference numerals to avoid redundant description.
  • processing is performed on a laminated wafer T in which a first wafer W as a substrate and a second wafer S are bonded together, as shown in FIG. 1.
  • the surface of the first wafer W that is bonded to the second wafer S is referred to as the front surface Wa
  • the surface opposite the front surface Wa is referred to as the back surface Wb.
  • the surface of the second wafer S that is bonded to the first wafer W is referred to as the front surface Sa
  • the surface opposite the front surface Sa is referred to as the back surface Sb.
  • the first wafer W is a semiconductor substrate such as a silicon substrate, and a device layer Dw including a plurality of devices is formed on the front surface Wa side.
  • a bonding film Fw is further formed on the device layer Dw, and the first wafer W is bonded to the second wafer S via the bonding film Fw.
  • the bonding film Fw for example, an oxide film (THOX film, SiO2 film, TEOS film), a SiC film, a SiCN film, or an adhesive is used.
  • the peripheral portion We of the first wafer W is chamfered, and the cross section of the peripheral portion We becomes thinner toward its tip.
  • the peripheral portion We is a portion to be removed in edge trimming described later, and is, for example, in the range of 0.5 mm to 3 mm in the radial direction from the outer end of the first wafer W.
  • the second wafer S has, for example, the same configuration as the first wafer W, with a device layer Ds and a bonding film Fs formed on the surface Sa, and a chamfered edge. Note that the second wafer S does not have to be a device wafer on which a device layer Ds is formed, and may be, for example, a support wafer that supports the first wafer W.
  • the wafer processing system 1 has a configuration in which a loading/unloading station 2 and a processing station 3 are integrally connected.
  • a FOUP F capable of housing multiple polymerized wafers T is loaded and unloaded between the loading/unloading station 2 and the outside.
  • the processing station 3 is equipped with various processing devices that perform the desired processing on the polymerized wafers T.
  • the loading/unloading station 2 is provided with a FOUP mounting stage 10 on which a FOUP F capable of accommodating multiple polymerized wafers T is mounted.
  • a wafer transport device 20 is provided adjacent to the FOUP mounting stage 10 on the positive X-axis side of the FOUP mounting stage 10.
  • the wafer transport device 20 moves on a transport path 21 extending in the Y-axis direction, and is configured to be able to transport polymerized wafers T between the FOUP F on the FOUP mounting stage 10 and a transition device 30 described below.
  • the loading/unloading station 2 is provided with a transition device 30 adjacent to the wafer transport device 20 on the positive X-axis side of the wafer transport device 20 for transferring the laminated wafer T between the processing station 3 and the wafer transport device 20.
  • Processing station 3 is equipped with a wafer transport device 40, an interface modification device 50, an internal modification device 60, an edge removal device 70, and a cleaning device 80.
  • the wafer transport device 40 is provided on the positive X-axis side of the transition device 30.
  • the wafer transport device 40 is configured to be freely movable on a transport path 41 extending in the X-axis direction, and is configured to be able to transport the polymerized wafer T to the transition device 30, interface modification device 50, internal modification device 60, edge removal device 70, and cleaning device 80 in the loading/unloading station 2.
  • the interface modification device 50 irradiates the interface between the first wafer W and the second wafer S with a laser beam (interface laser beam, for example, a CO2 laser) to form a bonding strength reduced region R (see FIG. 6 below) where the bonding strength between the first wafer W and the second wafer S is reduced.
  • a laser beam interface laser beam, for example, a CO2 laser
  • the configuration of the interface modification device 50 can be determined arbitrarily.
  • the interface modification device 50 also has a control device 51, which will be described later.
  • the internal modification device 60 irradiates the inside of the first wafer W with laser light (internal laser light, e.g., YAG laser or fiber laser) to form a peripheral modification layer M1 that serves as the base point for peeling off the peripheral portion We and a divided modification layer M2 that serves as the base point for dividing the peripheral portion We into smaller pieces (see FIG. 6 below).
  • the internal modification device 60 also has a control device 61, which will be described later.
  • the internal reforming device 60 has a chuck 100 that holds the overlapped wafer T on its upper surface.
  • the chuck 100 holds the back surface Sb of the second wafer S by suction, with the first wafer W, on which the peripheral reforming layer M1 is to be formed, on the upper side and the second wafer S on the lower side.
  • the chuck 100 is supported by a slider table 102 via an air bearing 101.
  • a rotation mechanism 103 is provided on the lower side of the slider table 102.
  • the rotation mechanism 103 has a built-in motor as a drive source.
  • the chuck 100 is configured to be freely rotatable around a vertical axis by the rotation mechanism 103 via the air bearing 101.
  • the slider table 102 is configured to be freely movable on a rail 106 that is provided on a base 105 and extends in the Y-axis direction via a moving mechanism 104 provided on the lower side.
  • the drive source of the moving mechanism 104 is not particularly limited, but a linear motor is used, for example.
  • the laser irradiation unit 110 that irradiates laser light onto the laminated wafer T (first wafer W) held by the chuck 100.
  • the laser irradiation unit 110 has a laser head 111, a condenser lens 112, a cover glass 113, and a nozzle 114.
  • the laser light irradiated from the laser irradiation unit 110 onto the laminated wafer T (first wafer W) is supplied from a laser oscillator (not shown).
  • the laser head 111 is supported by a support member 115.
  • the laser head 111 is configured to be freely raised and lowered by a lifting mechanism 117 along a rail 116 extending in the vertical direction.
  • the laser head 111 is also configured to be freely moved in the Y-axis direction by a moving mechanism 118.
  • the lifting mechanism 117 and the moving mechanism 118 are each supported by a support column 119.
  • the focusing lens 112 is provided on the underside of the laser head 111 and focuses the laser light from the laser oscillator to irradiate the laser light inside the polymerized wafer T held by the chuck 100, more specifically inside the first wafer W. This modifies the portion inside the first wafer W irradiated with the laser light, forming a peripheral modified layer M1 and a divided modified layer M2. Note that from the peripheral modified layer M1 and divided modified layer M2 formed by the irradiation of the laser light, a crack C extends in the thickness direction of the first wafer W, as described below.
  • the cover glass 113 is a component provided on the underside of the focusing lens 112, and prevents particles generated by irradiation of the laminated wafer T (first wafer W) with laser light (laser processing of the first wafer W) from adhering to the focusing lens 112.
  • the nozzle 114 is provided below the condenser lens 112.
  • the nozzle 114 is a hollow cylindrical member in which an internal space 114a is formed, and the laser light from the condenser lens 112 passes through the internal space 114a and is irradiated onto the first wafer W.
  • An air supply unit 114b is provided at the top of the nozzle 114 to supply gas such as air or nitrogen (N 2 ) to the inside of the nozzle.
  • the air supply unit 114b is connected to the internal space 114a.
  • the gas supplied from the air supply unit 114b is supplied to the internal space 114a from the side along the lower surface of the cover glass 113, and then flows downward through the nozzle 114 through the internal space 114a and is sprayed onto the back surface Wb of the first wafer W.
  • This gas prevents particles generated by the laser processing from adhering to the lower surface of the cover glass 113.
  • the particles removed from the back surface Wb of the first wafer W by the gas from the nozzle 114 are collected by a dust collector (not shown).
  • a wafer imaging mechanism 120 is provided above the chuck 100, on the Y-axis positive side of the laser irradiation section 110.
  • the wafer imaging mechanism 120 images the laminated wafer T (first wafer W) held on the chuck 100, and based on the captured image, the alignment of the first wafer W and the determination of the irradiation position of the laser light are performed.
  • a lens imaging mechanism 130 is provided on the Y-axis negative direction side of the chuck 100.
  • the lens imaging mechanism 130 includes one or more cameras.
  • the lens imaging mechanism 130 is disposed on, for example, the slider table 102, and configured to be movable in the Y-axis direction together with the chuck 100 by a moving mechanism 104.
  • the lens imaging mechanism 130 images the cover glass 113 of the laser irradiation unit 110 from below, and the amount of dirt on the cover glass 113 is detected based on the image thus captured.
  • the edge removal device 70 removes the edge portion We of the first wafer W, i.e., performs edge trimming, using the edge modification layer M1 formed by the internal modification device 60 as a base point. Any method for edge trimming can be selected.
  • the edge removal device 70 may insert, for example, a wedge-shaped blade into the interface between the first wafer W and the second wafer S. Also, for example, an air blow or water jet may be sprayed toward the edge portion We to apply an impact to the edge portion We.
  • the cleaning device 80 performs a cleaning process on the first wafer W and the second wafer S after the edge trimming by the edge removal device 70, and removes particles from these wafers.
  • the cleaning method can be selected arbitrarily.
  • the above-described wafer processing system 1 includes a control device 51, a control device 61, and a control device 90.
  • the control device 51 controls the operation of the interface modification device 50 individually.
  • the control device 61 controls the operation of the internal modification device 60 individually.
  • the control device 90 controls a series of wafer processing in the wafer processing system 1.
  • the control devices 51, 61, and 90 are computers equipped with, for example, a CPU, a memory, and the like, and have a program storage unit (not shown).
  • the program storage unit stores a program for controlling the processing of the laminated wafer T.
  • the program may be recorded in a computer-readable storage medium H and installed from the storage medium H.
  • the storage medium H may be temporary or non-temporary.
  • control devices 51 and 61 are provided separately for the interface reformer 50 and the internal reformer 60, respectively, but the control devices 51 and 61 may be integrated with the control device 90. In other words, the operations of the interface reformer 50 and the internal reformer 60 may be controlled by the control device 90.
  • the first wafer W and the second wafer S are bonded together to form a laminated wafer T in advance.
  • a FOUP F containing multiple polymerized wafers T is placed on the FOUP placement stage 10 of the loading/unloading station 2.
  • the polymerized wafers T are removed from the FOUP F by the wafer transfer device 20 and transferred to the interface modification device 50 via the transition device 30 and the wafer transfer device 40.
  • modification of the bonding interface includes amorphizing the bonding film Fw at the irradiation position of the interface laser light and peeling off the interface between the first wafer W and the second wafer S.
  • the irradiation position of the interface laser light at the interface between the first wafer W and the second wafer S is modified in this manner, thereby forming a bonding strength reduced region R in which the bonding strength between the first wafer W and the second wafer S is reduced.
  • edge trimming which will be described later, the peripheral portion We of the first wafer W, which is the target for removal, is removed, and the presence of the bonding strength reduced region R in this manner allows the peripheral portion We to be appropriately removed.
  • the interface laser light may be irradiated onto the overlapped wafer T from the back surface Sb side of the second wafer S, or from the back surface Wb side of the first wafer W.
  • the laminated wafer T in which the bonding strength reduced region R is formed at the interface between the first wafer W and the second wafer S is then transferred to the internal reforming device 60 by the wafer transfer device 40 .
  • the internal modification device 60 as shown in FIG. 6B, an internal laser beam is irradiated to the inside of the first wafer W to form a peripheral modified layer M1 and a divided modified layer M2.
  • a crack C1 and a crack C2 extend in the thickness direction of the first wafer W, respectively.
  • the crack C1 like the peripheral modified layer M1 serves as a base point when removing the peripheral portion We.
  • the crack C2, like the divided modified layer M2 serves as a base point when dividing the peripheral portion We into small pieces.
  • the divided modified layer M2 and the crack C2 may be omitted in order to avoid the illustration becoming complicated.
  • particles are generated when forming the peripheral modified layer M1 (laser processing) in the internal modification device 60.
  • the particles generated by the laser processing of the first wafer W are removed from the first wafer W by the gas from the nozzle 114 as described above, but when the amount of gas supplied from the nozzle 114 is large, the particles may be lifted up and adhere to the lower surface of the cover glass 113. If the particles adhere to the cover glass 113, the processing quality is reduced.
  • the length (BHC) of the crack C1 extending from the peripheral modified layer M1 formed at the lowest part inside the first wafer W (on the side of the front surface Wa to be bonded to the second wafer S) toward the front surface Wa becomes shorter, and the crack C1 does not reach the front surface Wa, making it impossible to properly remove the peripheral portion We.
  • correlation data is obtained between the amount of gas supplied from the nozzle 114, the number of processed laminated wafers T (first wafers W) (accumulated number of processed wafers in the internal reformer 60), the amount of dirt on the cover glass 113 (more specifically, the brightness described below), and the BHC, and the laser processing in the internal reformer 60 is controlled based on the obtained correlation data.
  • a detailed method of controlling the laser processing using the correlation data will be described later.
  • the overlapped wafer T in which the peripheral modified layer M1 and the divided modified layer M2 are formed inside the first wafer W is then transferred by the wafer transfer device 40 to the peripheral removal device 70.
  • the peripheral edge removing device 70 as shown in Fig. 6(c), the peripheral edge We of the first wafer W is removed, i.e., edge trimming is performed.
  • the peripheral edge We is peeled from the center of the first wafer W (the radially inner side of the peripheral edge We) with the peripheral modified layer M1 and the crack C1 as base points, and is completely peeled from the second wafer S with the bonding strength reduced region R as base points.
  • the removed peripheral edge We is also divided into small pieces with the divided modified layer M2 and the crack C2 as base points.
  • a wedge-shaped blade B (see Fig. 6(c)) may be inserted into the interface between the first wafer W and the second wafer S forming the overlapped wafer T.
  • the laminated wafer T from which the peripheral edge portion We of the first wafer W has been removed is then transferred by the wafer transfer device 40 to the cleaning device 80 .
  • the first wafer W and/or the second wafer S after the peripheral edge portion We has been removed is cleaned.
  • a cleaning laser light may be irradiated onto the first wafer W and the second wafer S to modify and remove the irradiated portion of the cleaning laser light, thereby removing (cleaning) remaining particles and the like.
  • the laminated wafer T which has been subjected to all the processes, is transported by the wafer transport device 40 to the transition device 30, and then transported by the wafer transport device 20 to the FOUP F on the FOUP mounting table 10. In this way, the series of wafer processing steps in the wafer processing system 1 is completed.
  • step St1 in FIG. 7 various data for creating the approximation formula (2) described below is acquired (step St1 in FIG. 7). Specifically, in this embodiment, the amount of gas supplied from the nozzle 114 during laser processing, the number of processed overlapped wafers T (first wafer W), and the amount of dirt on the cover glass 113 are acquired as various data for creating the approximation formula.
  • the amount of gas flowing from the nozzle 114 can be obtained based on, for example, the process recipe and processing results of the overlapped wafers T (first wafer W).
  • the number of processed overlapped wafers T (first wafers W) is the cumulative number of overlapped wafers (first wafers W) laser processed in the internal reforming device 60 from the time when the previous data was acquired to the time when the current data was acquired.
  • the amount of dirt on the cover glass 113 can be quantified by moving the chuck 100 to position the cover glass 113 above the lens imaging mechanism 130, capturing an image of the cover glass 113 from below using the lens imaging mechanism 130, and calculating the brightness of the captured image.
  • the image captured by the lens imaging mechanism 130 has contaminated areas with particles P produced by laser processing, and non-contaminated areas with no particles P. Also, as shown in FIG. 8, the image captured by the lens imaging mechanism 130 has a shaded area V due to the angle of view of the camera of the lens imaging mechanism 130, etc.
  • the color captured image with adjusted brightness and contrast is converted to grayscale, making the captured image two-tone (two colors, monochrome).
  • the captured image that was expressed, for example, in RGB values (each 0-255) is now expressed in two colors, black and white, with brightness (0-255).
  • the brightness is low (strong black components) in contaminated areas where particles P are attached, and the brightness is high (strong white components) in non-contaminated areas where particles P are not attached.
  • a luminance histogram (frequency distribution) of the grayscaled captured image is created as shown in Fig. 10.
  • Fig. 10 (a) shows a histogram before laser processing (initial value), and (b) shows a histogram after processing 100 stacked wafers T (first wafers W).
  • the distribution in the histogram before laser processing (a), the distribution is biased toward high luminance because no particles P are attached to the cover glass 113, whereas in the histogram after laser processing (b), the distribution is dispersed to low luminance as well because particles P are attached to the cover glass 113.
  • new luminance is generated in the histogram as particles P are attached to the cover glass 113 by laser processing.
  • the captured image is binarized using, for example, the boundary between the low brightness side and the high brightness side in the histogram after laser processing (b) in FIG. 10 (for example, brightness value 100 in FIG. 10), i.e., the newly generated brightness value, as the threshold value.
  • the brightness value is unified at 255 (white) on the high brightness side of the histogram, which is thought to be the part of the cover glass 113 where no particles P are attached
  • the brightness value is unified at 0 (black) on the low brightness side of the histogram, which is thought to be the part of the cover glass 113 where particles P are attached.
  • the captured image is converted into a simple image in which only the dirty parts attached to the cover glass 113 are extracted in black (brightness value 0) as shown in FIG. 11.
  • the total brightness (number of pixels) of the dirty portion is counted from the binarized captured image, and this total brightness can be quantified as the amount of dirt on the cover glass 113.
  • 12 is a histogram showing the amount of dirt (total brightness) after processing 100 overlapped wafers T (first wafer W) when the gas flow rate from the nozzle 114 during laser processing is set to 10 m/s and 25 m/s. Note that the regions 1 to 5 shown in FIG. 12 are arbitrary regions on the surface of the cover glass 113, that is, the total brightness was counted for each arbitrary region. As shown in FIG.
  • the amount of dirt on the cover glass 113 may be quantified by determining the area percentage of the dirty portion that can be calculated from the total brightness.
  • the amount of dirt can be quantified by counting the total brightness (number of pixels) of the dirty part from the binarized captured image as described above, and then calculating the ratio of the area [pixel 2 ] of the counted dirty part to the area [pixel 2 ] of the entire captured image based on the following formula (1).
  • the area of the entire captured image can be calculated, for example, from the product of the number of pixels [pixel] in each of the vertical and horizontal directions of the captured image.
  • the area of the dirty part can be calculated from the product of the unit area [pixel 2 ] of the pixel in which dirt can be counted and the total brightness [-].
  • Amount of dirt [%] (area of dirt [pixel 2 ] / area of captured image [pixel 2 ]) ⁇ 100 (1)
  • Area of stain [pixel 2 ] unit area [pixel 2 ] x total brightness [-]
  • Area of stain [pixel 2 ] number of vertical pixels in captured image [pixel] ⁇ number of horizontal pixels [pixel]
  • the amount of dirt on the cover glass 113 was quantified based on the image of the cover glass 113 captured by the lens imaging mechanism 130, but the image of the cover glass 113 does not have to be captured by the lens imaging mechanism 130.
  • the cover glass 113 may be removed from the laser irradiation unit 110 by an operator, and the image may be captured outside the internal reforming device 60.
  • the various acquired data is then input to acquire correlation data for the gas volume from the nozzle 114, the number of processed laminated wafers T (first wafer W), the amount of contamination on the cover glass 113, and BHC.
  • a multiple regression analysis is performed using the BHC (the length of the crack C extending from the peripheral modification layer M1 formed at the bottom by laser processing toward the surface Wa) as the objective variable, and the acquired gas volume, number of sheets processed, and amount of dirt as explanatory variables, to create the following approximation equation (2) (step St2 in Figure 7).
  • y ⁇ x1 + ⁇ x2 + ⁇ x3 + ⁇ ... (2)
  • y is the BHC as the objective variable
  • x1 to x3 are the explanatory variables, either the gas flow rate, the number of sheets processed, or the amount of dirt
  • ⁇ to ⁇ are the coefficients of the explanatory variables
  • ⁇ is the intercept.
  • the explanatory variable for the amount of dirt is a value quantified by either the total brightness of the gray scale described above or the area ratio of the dirty part described above.
  • y is the BHC which is the response variable
  • x is the amount of dirt which is the explanatory variable
  • ⁇ is the coefficient of the explanatory variable
  • ⁇ is an intercept including the gas flow rate and the number of sheets processed as constants.
  • the inventors have found that by quantifying the amount of dirt on the cover glass 113 and performing multiple regression analysis, it is possible to estimate the BHC using the above formula (3), and that the amount of dirt on the cover glass 113 (brightness or area ratio) can be determined by the above quantification method based on the gas flow rate and the number of sheets processed.
  • the target BHC specifications (hereinafter sometimes simply referred to as “BHC specifications”) are input (step St3 in FIG. 7).
  • the “BHC specifications” are the minimum length of the crack C required for the crack C1 to reach the surface Wa of the first wafer W, which is the side opposite to the surface irradiated with the laser light, or in other words, the threshold value of the length (BHC) of the crack C for appropriately removing the peripheral portion We.
  • the BHC specifications may be manually input by an operator, for example, or automatically input based on a processing recipe, etc.
  • step St4 laser processing of the overlapped wafer T (first wafer W) is started in the internal modification device 60 (step St4 in FIG. 7). That is, the inside of the first wafer W is irradiated with internal laser light, thereby forming a peripheral modified layer M1. At this time, inside the first wafer W, a crack C1 propagates from the peripheral modified layer M1 in the thickness direction of the first wafer W.
  • the integrated number of processed overlapped wafers T (first wafers W) as the various data described above is updated.
  • step St4 an estimate of the BHC after the laser processing in step St4 is calculated from the above approximate formula (2) (step St5 in FIG. 7). Then, once the estimate of the BHC has been calculated, the estimate is compared with the BHC specs entered in step St3 (spec determination) (step St6 in FIG. 7).
  • step St7 in FIG. 7 If the comparison indicates that the BHC meets the specifications, i.e., that the estimated BHC value is equal to or exceeds the BHC specifications and edge trimming can be performed appropriately, operation of the internal reforming device 60 continues (step St7 in FIG. 7).
  • laser processing may be performed continuously on the next polymerized wafer T (first wafer W), or the data on the number of processed wafers may be updated and the calculation of the above approximation (2) may be performed again.
  • the calculation of the above approximation (2) may be performed for each polymerized wafer T processed in the internal reforming device 60, or may be performed in multiple-wafer processing units (e.g., for each lot).
  • step St8 in FIG. 7 if the comparison indicates that the BHC does not meet the specifications, i.e., that the estimated BHC value is below the BHC specifications and edge trim cannot be performed appropriately, an alarm to this effect is issued to the operator and maintenance of the internal reformer 60 is performed (step St8 in FIG. 7).
  • the cover glass 113 since it is determined based on the above approximation formula (2) that the crack C does not properly extend into the first wafer W due to the amount of contamination on the cover glass 113, the cover glass 113 is removed from the laser irradiation unit 110 and replaced or cleaned. This improves the amount of contamination on the cover glass 113 and updates the estimated value of BHC, so that laser processing of the laminated wafer T (first wafer W) (step St4 in FIG. 7 ) is resumed based on this.
  • the management and control of the laser processing in the internal reforming device 60 is performed as described above.
  • the result of the BHC after the laser processing is estimated from the acquired gas flow rate from the nozzle 114, the number of processed laminated wafers T, and the amount of dirt on the cover glass 113, and in a broader sense, correlation data of the gas flow rate from the nozzle 114, the number of processed laminated wafers T (first wafer W), the amount of dirt on the cover glass 113, and the result of the BHC after the laser processing is acquired, thereby making it possible to determine whether the edge trim of the first wafer W can be appropriately performed prior to the laser processing of the laminated wafer T. If it is determined that the edge trim of the first wafer W cannot be performed properly, i.e., if the estimated BHC value falls outside the BHC specification, an alarm is issued in advance, making it possible to properly determine the timing for maintenance of the apparatus.
  • the gas flow rate, the number of processed wafers, and the amount of dirt are used as explanatory variables for calculating approximation formula (2), but the number of processed laminated wafers T (first wafers W) may be omitted as appropriate when calculating approximation formula (2).
  • the BHC estimated value is calculated (step St5) at least after the start of laser processing of the overlapped wafer T (step St4).
  • the calculation of the BHC estimated value may be performed prior to the start (step St4) of laser processing of the laminated wafer T. This allows the laser processing to be started after the BHC estimated value is calculated and compared with the BHC specification, thereby suppressing a decrease in the yield in the internal reforming device 60.
  • the BHC estimated value calculated from the above approximation formula (2) is used to determine whether edge trim can be performed appropriately.
  • the number of overlapped wafers T (first wafers W) that can be processed to ensure the BHC specification may be estimated based on the BHC estimated value.
  • the total number of "the cumulative number of polymerized wafers T processed since the previous cleaning (maintenance) of the cover glass 113" and "the number of polymerized wafers T to be processed in the internal reformer 60" is within "the number of polymerized wafers T that can ensure the estimated BHC specifications (hereinafter referred to as the "estimated number of processed wafers")," processing in the internal reformer 60 may be started.
  • an alarm may be issued to the operator, and maintenance of the internal reformer 60 (cleaning of the cover glass 113) may be performed without starting processing.
  • the total number exceeds the estimated number of wafers to be processed it is possible to calculate, from the difference between the accumulated number of wafers to be processed and the estimated number of wafers to be processed, how many more polymerized wafers T can be processed before the estimated number of wafers to be processed is reached, instead of immediately performing maintenance on the internal reformer 60.
  • the timing of issuing an alarm to the operator is not limited to the timing when it is confirmed that the total number of sheets exceeds the estimated number of sheets to be processed.
  • an alarm may be issued after the internal reformer 60 resumes processing and the accumulated number of sheets to be processed reaches the estimated number of sheets to be processed, or an alarm may be issued after the internal reformer 60 resumes processing and before the accumulated number of sheets to be processed reaches the estimated number of sheets to be processed.
  • an alarm may be issued when the accumulated number of sheets to be processed is equal to the estimated number of sheets to be processed minus the set number.
  • multiple regression analysis was performed using the BHC results after laser processing as the objective variable in the above approximate formula (2), and the gas flow rate, number of processed sheets, and amount of dirt as explanatory variables.
  • the BHC results after laser processing can be measured or observed, or based on the calculated BHC estimate, other data may be set as the objective variable.
  • an approximation formula may be created by performing multiple regression analysis with the objective function y being the amount of dirt on the cover glass 113 and the explanatory variables x being the gas flow rate, the number of processed sheets, and BHC.
  • the amount of dirt on the cover glass 113 may be estimated by the approximation formula in correspondence with the gas flow rate in laser processing and the actual number of processed sheets.
  • the approximation formula can be expressed as a linear function of the amount of dirt on the cover glass 113 and the BHC as shown in FIG. 14, the amount of dirt on the cover glass 113 can be appropriately estimated from the BHC.
  • the processing in the internal reforming device 60 may be started.
  • the total number exceeds the estimated number of processed wafers (exceeding the amount of dirt on the cover glass 113 that is estimated to allow the crack C1 with a target length to be formed inside the first wafer W)
  • an alarm may be issued to the operator, and maintenance of the internal reforming device 60 (cleaning of the cover glass 113) may be performed without starting the processing.
  • the total number exceeds the estimated number of wafers to be processed, instead of immediately performing maintenance on the internal reformer 60, it is possible to calculate how many more polymerized wafers T can be processed before the estimated number of wafers is reached from the difference between the accumulated number of wafers to be processed and the estimated number of wafers to be processed.
  • processing of the polymerized wafers T may be resumed in the internal reformer 60 until the accumulated number of wafers to be processed reaches the estimated number of wafers to be processed, and after the accumulated number of wafers to be processed reaches the estimated number of wafers to be processed, maintenance of the internal reformer 60 (cleaning of the cover glass 113) may be performed.
  • the timing of issuing an alarm to the operator may be determined arbitrarily as described above.
  • processing may be started when it is determined that the estimated amount of dirt on the cover glass 113 after the total number of polymerized wafers T processed, which is the cumulative number of processed polymerized wafers T and the number of polymerized wafers T to be processed in the future, is equal to or less than the amount of dirt on the cover glass 113 that is determined to allow appropriate edge trimming (a crack C that satisfies the BHC specifications can be formed).
  • the technology disclosed herein can be applied not only to the processing of a polymerized wafer T in which a first wafer W and a second wafer S are bonded together, but also to wafer processing in which a single wafer (a wafer that is not bonded to another wafer) is irradiated with laser light to form a modified layer and then a crack is propagated from the modified layer.
  • the technology disclosed herein can also be applied when, for example, a crack is propagated in the thickness direction of a wafer by irradiating the wafer with laser light, thereby dividing the wafer into a plurality of chips, i.e., when so-called wafer dicing is performed.
  • the variable used in the above approximation formula (2) may simply be "the length of the crack C required (target) for the dicing process formed on the wafer by laser processing" instead of the above BHC (the length of the crack C extending from the peripheral modification layer M1 formed at the bottom by laser processing toward the surface Wa).

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Abstract

基板を処理する基板処理方法であって、基板にレーザ光を照射して、改質層および亀裂を形成すること、を含み、基板の積算処理枚数、レーザ光を照射する集光レンズを保護するカバーガラスの汚れ量、カバーガラスの下面に沿って供給される気体風量およびレーザ光の照射により伸展する亀裂の長さ、にかかるデータを取得し、取得されたデータに基づいてレーザ光の照射を制御する。

Description

基板処理方法および基板処理システム
　本開示は、基板処理方法および基板処理システムに関する。
　特許文献１には、レーザ照射手段によって被加工物にレーザ加工を行う加工装置において、レーザ光線を集光する集光器を備え、集光器が、対物レンズと、被加工物から飛散するデブリを遮断して対物レンズの汚染を防止するレンズ保護カバーと、を備えることが開示されている。特許文献１に記載の加工装置では、撮像手段によりレンズ保護カバーの汚れを検出する。
特開２０１２－１７９６４２号公報
　本開示にかかる技術は、レーザ加工により基板に改質層を形成し、改質層から亀裂を伸展させる基板処理において、加工品質を適切に管理および推定可能な基板処理方法を提供する。
　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、前記基板にレーザ光を照射して、改質層および当該改質層から前記基板の厚み方向に伸展する亀裂を形成すること、を含み、前記基板の積算処理枚数、前記レーザ光を照射する集光レンズを保護するカバーガラスの汚れ量、前記カバーガラスの下面に沿って供給される気体風量および前記レーザ光の照射により伸展する前記亀裂の長さ、にかかるデータを取得し、取得された前記データに基づいて前記レーザ光の照射を制御する。
　レーザ加工により基板に改質層を形成し、改質層から亀裂を伸展させる基板処理において、加工品質を適切に管理および推定可能な基板処理方法を提供できる。
ウェハ処理システムで処理される重合ウェハの一例を示す側面図である。 実施形態にかかるウェハ処理システムの構成例の概略を示す平面図である。 内部改質装置の構成例を示す平面図である。 内部改質装置の構成例を示す側面図である。 レーザ照射部の構成の詳細を示す断面図である。 ウェハ処理システムにおける一連のウェハ処理の様子を示す説明図である。 カバーガラスの汚れ検知の主な工程を示すフロー図である。 レンズ撮像機構による撮像結果の一例を示す模式図である。 明るさ、コントラストを調整した撮像画像の一例を示す模式図である。 撮像画像の輝度のヒストグラムを一例として示す図である。 撮像画像を二値化した結果の一例を示す模式図である。 カバーガラスの汚れ検知の結果の一例を示すヒストグラムである。 ＢＨＣの推定値と実績値の関係を示すグラフである。 ＢＨＣとカバーガラスの汚れ量との関係を示すグラフである。
　半導体デバイスの製造工程においては、表面に複数の電子回路等のデバイスが形成された半導体基板（以下、「ウェハ」という。）である第１のウェハと、第２のウェハが接合された重合ウェハにおいて、第１のウェハの周縁部を除去すること、いわゆるエッジトリムが行われる場合がある。
　第１のウェハのエッジトリムでは、例えば第１のウェハの内部にレーザ照射部からのレーザ光を照射することで改質層を形成し、第１のウェハの厚み方向に亀裂を伸展させ、当該改質層および亀裂を基点として、第１のウェハから周縁部を除去する。改質層を形成するためのレーザ光は、レーザヘッドからレンズを介して第１のウェハに向けて照射される。
　第１のウェハへの改質層の形成に際しては、第１のウェハのレーザ加工によりパーティクルが発生する。発生したパーティクルがレンズに付着すると、加工品質が低下する。そこでレーザ照射部には、特許文献１にも開示されるように、レンズ（対物レンズ）にカバーガラス（レンズ保護カバー）を設けてレンズへのパーティクル（デブリ）の付着を抑制すると共に、カバーガラスの下面側に沿ってエアを供給してカバーガラスへのパーティクルの付着を抑制することが行われている。
　ここで、本発明者らが鋭意検討を行ったところ、レンズへのパーティクルの付着による汚れ量、重合ウェハ（第１のウェハ）の処理枚数、カバーガラスの下面側に供給されるエアの風量およびＢＨＣの間に相関があることを知見した。なお「ＢＨＣ」とは、レーザ加工により第１のウェハの内部に形成される後述の周縁改質層Ｍ１のうち、第１のウェハの表面（第２のウェハとの接合側表面）に最も近い側に形成される周縁改質層Ｍ１から、当該表面に向けて伸展する亀裂Ｃ１の長さ（後の図６（ｂ）を参照）を言う。そして本発明者らは、この相関を利用することで、第１のウェハのエッジトリムにかかる加工品質を適切に管理および推定できる可能性を見出した。特許文献１では、このように汚れ量、処理枚数、エア風量およびＢＨＣの間における相関については記載や示唆がされていない。
　本開示にかかる技術は、レーザ加工により基板に改質層を形成し、改質層から亀裂を伸展させる基板処理において、加工品質を適切に管理および推定可能な基板処理方法を提供する。以下、本実施形態にかかる基板処理システムとしてのウェハ処理システムおよび基板処理方法としてのウェハ処理方法ついて、図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、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。
　本実施形態にかかる後述のウェハ処理システム１では、図１に示すように基板としての第１のウェハＷと、第２のウェハＳとが接合された重合ウェハＴに対して処理を行う。以下、第１のウェハＷにおいて、第２のウェハＳと接合される側の面を表面Ｗａといい、表面Ｗａと反対側の面を裏面Ｗｂという。同様に、第２のウェハＳにおいて、第１のウェハＷと接合される側の面を表面Ｓａといい、表面Ｓａと反対側の面を裏面Ｓｂという。
　第１のウェハＷは、例えばシリコン基板等の半導体基板であって、表面Ｗａ側に複数のデバイスを含むデバイス層Ｄｗが形成されている。また、デバイス層Ｄｗにはさらに接合用膜Ｆｗが形成され、当該接合用膜Ｆｗを介して第２のウェハＳと接合されている。接合用膜Ｆｗとしては、例えば酸化膜（ＴＨＯＸ膜、ＳｉＯ２膜、ＴＥＯＳ膜）、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜または接着剤などが用いられる。なお、第１のウェハ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は後述のエッジトリムにおいて除去される部分であり、例えば第１のウェハＷの外端部から径方向に０．５ｍｍ～３ｍｍの範囲である。
　第２のウェハＳは、例えば第１のウェハＷと同様の構成を有しており、表面Ｓａにはデバイス層Ｄｓおよび接合用膜Ｆｓが形成され、周縁部には面取り加工がされている。なお、第２のウェハＳはデバイス層Ｄｓが形成されたデバイスウェハである必要はなく、例えば第１のウェハＷを支持する支持ウェハであってもよい。
　図２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では、例えば外部との間で複数の重合ウェハＴを収容可能なフープＦが搬入出される。処理ステーション３は、重合ウェハＴに対して所望の処理を施す各種処理装置を備えている。
　搬入出ステーション２には、複数の重合ウェハＴを収容可能なフープＦを載置するフープ載置台１０が設けられている。また、フープ載置台１０のＸ軸正方向側には、当該フープ載置台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上を移動し、フープ載置台１０のフープＦと後述のトランジション装置３０との間で重合ウェハ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軸正方向側において、当該ウェハ搬送装置２０に隣接して、重合ウェハＴを処理ステーション３との間で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、ウェハ搬送装置４０、界面改質装置５０、内部改質装置６０、周縁除去装置７０および洗浄装置８０が配置されている。
　ウェハ搬送装置４０は、トランジション装置３０のＸ軸正方向側に設けられている。ウェハ搬送装置４０は、Ｘ軸方向に延伸する搬送路４１上を移動自在に構成され、搬入出ステーション２のトランジション装置３０、界面改質装置５０、内部改質装置６０、周縁除去装置７０および洗浄装置８０に対して重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。
　界面改質装置５０は、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面にレーザ光（界面用レーザ光、例えばＣＯ２レーザ）を照射し、第１のウェハＷと第２のウェハＳとの接合力が低下された接合力低下領域Ｒ（後の図６を参照）を形成する。界面改質装置５０の構成は任意に決定できる。また界面改質装置５０は、後述する制御装置５１を有する。
　内部改質装置６０は、第１のウェハＷの内部にレーザ光（内部用レーザ光、例えばＹＡＧレーザやファイバーレーザ）を照射し、周縁部Ｗｅの剥離の基点となる周縁改質層Ｍ１および周縁部Ｗｅの小片化の基点となる分割改質層Ｍ２（後の図６を参照）を形成する。また内部改質装置６０は、後述する制御装置６１を有する。
　図３および図４に示すように、内部改質装置６０は、重合ウェハＴを上面で保持するチャック１００を有している。チャック１００は、周縁改質層Ｍ１の形成対象である第１のウェハＷが上側であって第２のウェハＳが下側に配置された状態で、第２のウェハＳの裏面Ｓｂ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、回転機構１０３が設けられている。回転機構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、回転機構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移動機構１０４を介して、基台１０５上においてＹ軸方向に延伸して設けられるレール１０６上を移動自在に構成されている。なお、移動機構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、チャック１００に保持された重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）にレーザ光を照射するレーザ照射部１１０が設けられている。レーザ照射部１１０は、図５に示すように、レーザヘッド１１１、集光レンズ１１２、カバーガラス１１３およびノズル１１４を有する。レーザ照射部１１０から重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）に照射されるレーザ光は、図示しないレーザ発振器から供給される。
　レーザヘッド１１１は、支持部材１１５に支持されている。レーザヘッド１１１は、鉛直方向に延伸するレール１１６に沿って、昇降機構１１７により昇降自在に構成されている。またレーザヘッド１１１は、移動機構１１８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１１７および移動機構１１８はそれぞれ、支持柱１１９に支持されている。
　集光レンズ１１２は、レーザヘッド１１１の下面に設けられ、レーザ発振器からのレーザ光を集光して、チャック１００に保持された重合ウェハＴの内部、より具体的には第１のウェハＷの内部にレーザ光を照射する。これによって、第１のウェハＷの内部においてレーザ光が照射された部分を改質し、周縁改質層Ｍ１および分割改質層Ｍ２を形成する。なお、レーザ光の照射により形成される周縁改質層Ｍ１および分割改質層Ｍ２からは、後述するように、第１のウェハＷの厚み方向に対して亀裂Ｃが伸展する。
　カバーガラス１１３は、集光レンズ１１２の下面に設けられた部材であり、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）へのレーザ光の照射（第１のウェハＷのレーザ加工）により生じる
パーティクルが集光レンズ１１２に付着するのを抑制する。
　ノズル１１４は、集光レンズ１１２の下方に設けられている。ノズル１１４は内部空間１１４ａが形成された中空の筒状部材であり、集光レンズ１１２からのレーザ光は、内部空間１１４ａを通過して第１のウェハＷに照射される。
　ノズル１１４の上部には、当該ノズルの内部にエアや窒素（Ｎ２）等の気体を供給する給気部１１４ｂが設けられている。給気部１１４ｂは、内部空間１１４ａに連通している。給気部１１４ｂから供給された気体は、カバーガラス１１３の下面に沿って側方から内部空間１１４ａに供給され、その後、内部空間１１４ａを通ってノズル１１４を下方に流れて第１のウェハＷの裏面Ｗｂに噴き付けられる。この気体によって、レーザ加工で生成されるパーティクルがカバーガラス１１３の下面に付着するのを抑制する。ノズル１１４からの気体により第１のウェハＷの裏面Ｗｂ上から除去されたパーティクルは、図示しない集塵部により回収される。
　チャック１００の上方であって、レーザ照射部１１０のＹ軸正方向側には、ウェハ撮像機構１２０が設けられている。内部改質装置６０では、ウェハ撮像機構１２０によりチャック１００に保持された重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）を撮像し、撮像された画像に基づいて、第１のウェハＷのアライメントやレーザ光の照射位置の決定を行う。
　チャック１００のＹ軸負方向側には、レンズ撮像機構１３０が設けられている。レンズ撮像機構１３０は、１つ以上のカメラを備える。レンズ撮像機構１３０は、例えばスライダテーブル１０２上に配置され、移動機構１０４によりチャック１００と一体にＹ軸方向に移動可能に構成される。
　そして内部改質装置６０では、レンズ撮像機構１３０によりレーザ照射部１１０のカバーガラス１１３を下方から撮像し、撮像された画像に基づいて、カバーガラス１１３の汚れ量を検出する。
　周縁除去装置７０は、内部改質装置６０で形成された周縁改質層Ｍ１を基点として、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去、すなわちエッジトリムを行う。エッジトリムの方法は任意に選択できる。一例において周縁除去装置７０では、例えばくさび形状からなるブレードを第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に挿入してもよい。また例えば、エアブローやウォータジェットを周縁部Ｗｅに向けて噴射することで、当該周縁部Ｗｅに対して衝撃を加えてもよい。
　洗浄装置８０は、周縁除去装置７０でエッジトリムされた後の第１のウェハＷおよび第２のウェハＳに洗浄処理を施し、これらウェハ上のパーティクルを除去する。洗浄の方法は任意に選択できる。
　以上のウェハ処理システム１には、制御装置５１、制御装置６１および制御装置９０が設けられている。制御装置５１は、界面改質装置５０の動作を個別に制御する。制御装置６１は、内部改質装置６０の動作を個別に制御する。制御装置９０は、ウェハ処理システム１における一連のウェハ処理の制御を統括する。制御装置５１、制御装置６１および制御装置９０は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えた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、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。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からインストールされたものであってもよい。また、上記記憶媒体Ｈは、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。
　なお本実施形態においては、制御装置５１および制御装置６１を、それぞれ界面改質装置５０および内部改質装置６０に対して個別に設置したが、これら制御装置５１、制御装置６１は制御装置９０と一体に構成されてもよい。換言すれば、界面改質装置５０および内部改質装置６０の動作は、制御装置９０により制御されてもよい。
　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。なお、本実施形態では、第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合され、予め重合ウェハＴが形成されている。
　先ず、複数の重合ウェハＴを収納したフープＦが、搬入出ステーション２のフープ載置台１０に載置される。次に、ウェハ搬送装置２０によりフープＦから重合ウェハＴが取り出され、トランジション装置３０およびウェハ搬送装置４０を介して界面改質装置５０に搬送される。
　界面改質装置５０では、重合ウェハＴを回転させるとともにＹ軸方向に沿って水平方向に移動させながら、重合ウェハＴの内部、具体的には第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に界面用レーザ光をパルス状に照射する。これにより、図６（ａ）に示すように、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面（図示の例では接合用膜Ｆｗ、Ｆｓの界面）を改質する。実施の形態における接合界面の改質には、界面用レーザ光の照射位置における接合用膜Ｆｗのアモルファス化や、第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面の剥離等が含まれる。
　界面改質装置５０においては、このように第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面における界面用レーザ光の照射位置を改質することで、第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合強度が低下された接合力低下領域Ｒを形成する。後述するエッジトリムにおいては、除去対象である第１のウェハＷの周縁部Ｗｅが除去されるが、このように接合力低下領域Ｒが存在することで、かかる周縁部Ｗｅの除去を適切に行うことができる。
　なお、界面用レーザ光は重合ウェハＴに対して、第２のウェハＳの裏面Ｓｂ側から照射してもよいし、第１のウェハＷの裏面Ｗｂ側から照射してもよい。
　第１のウェハＷと第２のウェハＳの界面に接合力低下領域Ｒが形成された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により内部改質装置６０へと搬送される。
　内部改質装置６０では、図６（ｂ）に示すように第１のウェハＷの内部に内部用レーザ光を照射し、周縁改質層Ｍ１および分割改質層Ｍ２を形成する。また、内部用レーザ光の照射により形成される周縁改質層Ｍ１および分割改質層Ｍ２からは、それぞれに対応して、第１のウェハＷの厚み方向に亀裂Ｃ１および亀裂Ｃ２が伸展する。亀裂Ｃ１は、周縁改質層Ｍ１と同様に、周縁部Ｗｅを除去する際の基点となる。亀裂Ｃ２は、分割改質層Ｍ２と同様に、周縁部Ｗｅを小片化する際の基点となる。なお以降の説明に用いる図面においては、図示が複雑になることを回避するため、分割改質層Ｍ２および亀裂Ｃ２の図示を省略する場合がある。
　なお、内部改質装置６０での周縁改質層Ｍ１形成（レーザ加工）に際してはパーティクルが発生する。第１のウェハＷのレーザ加工により生じたパーティクルは、上記したようにノズル１１４からの気体により第１のウェハＷ上から除去されるが、特にノズル１１４から供給される気体の風量が大きい場合には、パーティクルが巻き上げられてカバーガラス１１３の下面に付着する場合がある。パーティクルがカバーガラス１１３に付着すると、加工品質が低下する。具体的には、第１のウェハＷの内部において最も下方（第２のウェハＳと接合される表面Ｗａ側）に形成される周縁改質層Ｍ１から表面Ｗａに向けて伸展する亀裂Ｃ１の長さ（ＢＨＣ）が短くなり、亀裂Ｃ１が表面Ｗａに到達せず、適切に周縁部Ｗｅを除去できなくなる。
　そこで本開示の技術にかかる内部改質装置６０では、ノズル１１４から供給される気体の風量、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の処理枚数（内部改質装置６０での積算処理枚数）、カバーガラス１１３の汚れ量（より具体的には後述の輝度）およびＢＨＣの相関データを取得し、取得した相関データに基づいて、内部改質装置６０でのレーザ加工を制御する。相関データを用いたレーザ加工の詳細な制御方法については後述する。
　第１のウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１および分割改質層Ｍ２が形成された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により周縁除去装置７０へと搬送される。
　周縁除去装置７０では、図６（ｃ）に示すように、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去、すなわちエッジトリムが行われる。この時、周縁部Ｗｅは、周縁改質層Ｍ１および亀裂Ｃ１を基点として第１のウェハＷの中央部（周縁部Ｗｅの径方向内側）から剥離されるとともに、接合力低下領域Ｒを基点として第２のウェハＳから完全に剥離される。またこの時、除去される周縁部Ｗｅは分割改質層Ｍ２および亀裂Ｃ２を基点として小片化される。周縁部Ｗｅの除去にあたっては、重合ウェハＴを形成する第１のウェハＷと第２のウェハＳとの界面に、例えばくさび形状からなるブレードＢ（図６（ｃ）を参照）を挿入してもよい。
　第１のウェハＷの周縁部Ｗｅが除去された重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置４０により洗浄装置８０へと搬送される。
　洗浄装置８０では、周縁部Ｗｅが除去された後の第１のウェハＷ、および／または、第２のウェハＳが洗浄される。洗浄装置８０では、図６（ｄ）に示すように、例えば第１のウェハＷ、第２のウェハＳに対して洗浄用レーザ光を照射して当該洗浄用レーザ光の照射部分を改質、除去することで、残留するパーティクル等を除去（洗浄）してもよい。
　その後、全ての処理が施された重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置４０によりトランジション装置３０に搬送された後、ウェハ搬送装置２０によりフープ載置台１０のフープＦ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。
　次に、上記した内部改質装置６０における相関データを用いたレーザ加工の詳細な制御方法について、図面を参照しながら説明する。
　本開示にかかるレーザ加工制御においては、先ず、後述する近似式（２）を作成するための各種データを取得する（図７のステップＳｔ１）。具体的に本実施形態では、近似式を作成するための各種データとして、レーザ加工時にノズル１１４から供給される気体風量、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の処理枚数およびカバーガラス１１３の汚れ量を取得する。
　ノズル１１４からの気体風量は、例えば重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の処理レシピや処理実績に基づき取得できる。
　重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の処理枚数は、前回データ取得時から今回データ取得時までの間に、内部改質装置６０でレーザ加工された重合ウェハ（第１のウェハＷ）の積算処理枚数である。
　カバーガラス１１３の汚れ量は、チャック１００を移動させてカバーガラス１１３をレンズ撮像機構１３０の上方に配置させた状態で、当該レンズ撮像機構１３０によりカバーガラス１１３を下方から撮像し、撮像された画像の輝度を算出することで定量化できる。
　カバーガラス１１３の汚れ量の具体的な定量化手法について説明する。
　レンズ撮像機構１３０による撮像画像は、図８に示すように、レーザ加工により生じたパーティクルＰが付着した汚染部分と、パーティクルＰが付着していない非汚染部分を有する。また、レンズ撮像機構１３０による撮像画像は、図８に示したように、レンズ撮像機構１３０のカメラの画角等に起因する、陰影領域Ｖを有する。
　汚れ量の定量化に際しては、先ず、撮像画像の明るさ、コントラストを調整することで、図９に示すように撮像画像に形成された陰影領域Ｖを解消する。この陰影領域Ｖを解消しない状態で汚れ量の定量化を進めた場合、この陰影領域Ｖを汚れ部分として誤検知してしまうおそれがある。
　続いて、明るさ、コントラストを調整したカラーの撮像画像をグレイスケール化し、撮像画像を二階調（モノクロ２色）にする。換言すれば、例えばＲＧＢ値（各０～２５５）で表現されていた撮像画像を、白黒２色の輝度（０～２５５）で表現する。グレイスケール化された撮像画像では、パーティクルＰが付着した汚染部分では輝度が小さく（黒色成分が強く）なり、パーティクルＰが付着していない非汚染部分では輝度が大きく（白色成分が強く）なる。
　続いて、図１０に示すように、グレイスケール化された撮像画像の輝度ヒストグラム（度数分布）を作成する。図１０において（ａ）はレーザ加工前（初期値）のヒストグラム、（ｂ）は重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の１００枚処理後のヒストグラムをそれぞれ示す。
　図１０で示したように、レーザ加工前（ａ）のヒストグラムではカバーガラス１１３にパーティクルＰが付着していないことから高輝度に分布が偏るのに対し、レーザ加工後（ｂ）のヒストグラムではカバーガラス１１３にパーティクルＰが付着することで低輝度にも分布が分散される。換言すれば、レーザ加工によりパーティクルＰがカバーガラス１１３に付着することで、ヒストグラムに新たな輝度が発生する。
　続いて、例えば図１０のレーザ加工後（ｂ）のヒストグラムにおける低輝度側と高輝度側の境目（図１０では例えば輝度値１００）、すなわち新たに発生した輝度値を閾値として、撮像画像を二値化する。換言すれば、カバーガラス１１３にパーティクルＰが付着していない部分であると考えられるヒストグラムの高輝度側では輝度の値を２５５（白）で一元化し、カバーガラス１１３にパーティクルＰが付着している部分であると考えられるヒストグラムの低輝度側では輝度の値を０（黒）で一元化する。これにより撮像画像は、図１１に示すようにカバーガラス１１３に付着した汚れ部分のみが黒色（輝度の値０）で抽出された単純画像に変換される。
　その後、二値化された撮像画像から汚れ部分の輝度総数（ピクセル数）をカウントすることで、この輝度総数をカバーガラス１１３の汚れ量として定量化できる。
　図１２は、レーザ加工時におけるノズル１１４からの気体風量を１０ｍ／ｓおよび２５ｍ／ｓとして、それぞれ重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）を１００枚処理した後の汚れ量（輝度総数）を示したヒストグラムである。なお、図１２に示す領域１～５は、それぞれカバーガラス１１３の表面における任意の領域であって、すなわち、任意の領域毎に輝度総数をカウントした。図１２に示すように、風量が大きくなるとカバーガラス１１３の汚れ量（輝度総数）が大きくなる傾向になることがわかり、これは、上記したように風量が大きくなることで第１のウェハＷ上のパーティクルＰを巻き上げてしまうことに起因すると考えられる。
　カバーガラス１１３の汚れ量の定量化は以上のようにして行われる。
　なお、二値化された撮像画像からカウントされる汚れ部分の輝度総数（ピクセル数）に代え、当該輝度総数から算出できる汚れ部分の面積割合を求めることで、カバーガラス１１３の汚れ量を定量化してもよい。
　具体的には、上記したように二値化された撮像画像から汚れ部分の輝度総数（ピクセル数）をカウントした後、撮像画像全体の面積［pixel２］に対するカウントされた汚れ部分の面積［pixel２］の割合を、下記式（１）に基づいて計算することで、汚れ量を定量化できる。撮像画像全体の面積は、例えば撮像画像の縦横それぞれのピクセル数［pixel］の積から算出できる。汚れ部分の面積は、汚れをカウント可能なピクセルの単位面積［pixel２］と輝度総数［－］の積から算出できる。
 
　汚れ量[％]=(汚れ部分の面積[pixel２]／撮像画像の面積[pixel２])×１００・・・（１）
 
　なお、
汚れ部分の面積[pixel２]＝単位面積［pixel２］×輝度総数［－］
汚れ部分の面積[pixel２]＝撮像画像の縦ピクセル数［pixel］×横ピクセル数［pixel］
　なお、上記例では、レンズ撮像機構１３０によるカバーガラス１１３の撮像画像に基づいてカバーガラス１１３の汚れ量の定量化を行ったが、カバーガラス１１３の撮像画像の取得は、レンズ撮像機構１３０によるものでなくてもよい。内部改質装置６０の内部でレンズ撮像機構１３０によりカバーガラス１１３を撮像することに代え、例えばオペレータによりレーザ照射部１１０からカバーガラス１１３を取り外し、内部改質装置６０の外部で撮像画像を取得してもよい。
　近似式作成のための各種データが取得されると、次に、取得された各種データを入力し、ノズル１１４からの気体風量、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の処理枚数、カバーガラス１１３の汚れ量およびＢＨＣの相関データを取得する。
　具体的には、ＢＨＣ（レーザ加工により最下方に形成される周縁改質層Ｍ１から表面Ｗａに向けて伸展する亀裂Ｃの長さ）を目的変数、取得された気体風量、処理枚数および汚れ量を説明変数として重回帰分析を実施することで、下記近似式（２）を作成する（図７のステップＳｔ２）。
 
　ｙ＝αｘ１＋βｘ２＋γｘ３＋δ　　　　・・・（２）
 
　上記式において、ｙは目的変数たるＢＨＣ、ｘ１～ｘ３は説明変数たる気体風量、処理枚数および汚れ量のいずれか、α～γは説明変数の係数、δは切片をそれぞれ示す。なお、汚れ量としての説明変数は、上記したグレイスケールの輝度総数または上記した汚れ部分の面積割合のいずれか一方により定量化された値を用いるものである。
　本発明者らが鋭意検討を行ったところ、図１３に示すように、上記近似式（２）で得られたＢＨＣの推定値（縦軸）と、レーザ加工後のＢＨＣの実績値（横軸）の間には良好な一致関係が見られた。そして、このように良好な一致関係が見られたことから、各種データとして取得した気体風量、処理枚数および汚れ量から、ＢＨＣの結果（亀裂Ｃの長さ）を推定できる可能性を見出した。
　より具体的には、上記近似式（２）で用いられる説明変数ｘたる気体風量および処理枚数は、レシピや処理実績に基づいて定まる定数として扱うことができる。このため、上記近似式（２）は、下記式（３）として表現することができ、図１４で示すようにＢＨＣとカバーガラス１１３の汚れ量（輝度）で表される一次関数としてみることができる。
 
　ｙ＝αｘ＋Δ　　　　・・・（３）
 
　上記式において、ｙは目的変数たるＢＨＣ、ｘは説明変数たる汚れ量、αは説明変数の係数、Δは定数としての気体風量および処理枚数を含む切片をそれぞれ示す。
　本発発明者らは、このように、カバーガラス１１３の汚れ量を定量化して重回帰分析を行うことで、上記式（３）によりＢＨＣを推定でき、また、カバーガラス１１３の汚れ量（輝度または面積割合）は気体風量および処理枚数に基づいて上記定量化方法により決定できることを見出した。
　重回帰分析により上記近似式（２）が得られると、次に、目標とするＢＨＣのスペック（以下、単に「ＢＨＣスペック」という場合がある。）を入力する（図７のステップＳｔ３）。「ＢＨＣスペック」は、レーザ光の照射面とは反対面側である第１のウェハＷの表面Ｗａに亀裂Ｃ１を到達させるために必要となる亀裂Ｃの長さの最低値であって、換言すれば、周縁部Ｗｅを適切に除去するための亀裂Ｃの長さ（ＢＨＣ）の閾値と言える。なお、ＢＨＣスペックは、例えばオペレータ等により手入力されてもよいし、処理レシピ等に基づいて自動入力されてもよい。
　装置にＢＨＣスペックが入力されると、内部改質装置６０での重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）のレーザ加工を開始する（図７のステップＳｔ４）。すなわち、第１のウェハＷの内部に内部用レーザ光を照射し、これにより周縁改質層Ｍ１を形成する。この時、第１のウェハＷの内部では、周縁改質層Ｍ１から第１のウェハＷの厚み方向に亀裂Ｃ１が伸展する。
　なお、このようにレーザ加工を行った際には、上記した各種データとしての重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の積算処理枚数を更新する。
　また、このレーザ加工の開始と同時に、または続けて、上記近似式（２）からステップＳｔ４でのレーザ加工後におけるＢＨＣの推定値を算出する（図７のステップＳｔ５）。そして、ＢＨＣの推定値が算出されると、当該推定値と、ステップＳｔ３で入力されたＢＨＣスペックとの比較（スペック判定）が行われる（図７のステップＳｔ６）。
　比較の結果、ＢＨＣがスペックを満たすと判断される場合、すなわちＢＨＣの推定値がＢＨＣスペック以上でありエッジトリムを適切に実施できると判断される場合には、内部改質装置６０の稼働を継続する（図７のステップＳｔ７）。この場合、次の重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）に対するレーザ加工が連続的に実施されてもよいし、処理枚数データを更新して、上記近似式（２）の算出を再度行うようにしてもよい。換言すれば、上記近似式（２）の算出は、内部改質装置６０で処理される重合ウェハＴに対して枚葉で行われてもよいし、複数枚処理単位（例えばロット毎）で行われてもよい。
　一方、比較の結果、ＢＨＣがスペックを満たさないと判断される場合、すなわちＢＨＣの推定値がＢＨＣスペック未満でありエッジトリムを適切に実施できないと判断される場合には、この旨をオペレータにアラーム発報し、内部改質装置６０のメンテナンスを行う（図７のステップＳｔ８）。
　具体的には、本実施形態においては、上記近似式（２）に基づいて、カバーガラス１１３の汚れ量に起因して第１のウェハＷの内部に亀裂Ｃが適切に伸展しないことが判定されるため、レーザ照射部１１０からカバーガラス１１３を取り外し、当該カバーガラス１１３の交換または洗浄を行う。これにより、カバーガラス１１３の汚れ量が改善され、ＢＨＣの推定値が更新されるため、これに基づいて重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）のレーザ加工（図７のステップＳｔ４）を再開する。
　本実施形態にかかる内部改質装置６０でのレーザ加工の管理および制御は、以上のようにして行われる。以上の実施形態によれば、取得されたノズル１１４からの気体風量、重合ウェハＴの処理枚数およびカバーガラス１１３の汚れ量から、レーザ加工後のＢＨＣの結果を推定することで、より広義には、ノズル１１４からの気体風量、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の処理枚数、カバーガラス１１３の汚れ量およびレーザ加工後のＢＨＣの結果の相関データを取得することで、重合ウェハＴのレーザ加工に先立って、第１のウェハＷのエッジトリムを適切に実施できるか否かを判断できる。
　そして、これにより第１のウェハＷのエッジトリムが適切に実施できないと判断される場合、すなわちＢＨＣの推測値がＢＨＣスペックを外れる場合には、事前にアラームを発報し、装置のメンテナンスタイミングを適切に把握できる。
　なお、上記実施形態では、近似式（２）を算出するための説明変数として気体風量、処理枚数および汚れ量を用いたが、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の処理枚数は、近似式（２）の算出に際して適宜省略されてもよい。
　また、上記実施形態では、少なくとも重合ウェハＴへのレーザ加工の開始（ステップＳｔ４）後にＢＨＣ推定値の算出（ステップＳｔ５）を行ったが、この場合、ＢＨＣ推定値がＢＨＣスペックに満たないと判定されると、ステップＳｔ４でレーザ加工が施された重合ウェハＴには亀裂Ｃが適切に形成されておらず、当該重合ウェハＴのエッジトリムを適切に行うことができない。
　そこで、ＢＨＣ推定値の算出（ステップＳｔ５）は、重合ウェハＴへのレーザ加工の開始（ステップＳｔ４）よりも前に行ってもよい。これにより、ＢＨＣ推定値を算出してＢＨＣ推定値とＢＨＣスペックの比較を行った後にレーザ加工を開始できるため、内部改質装置６０における歩留まりの低下を抑制できる。
　また、上記実施形態では、上記近似式（２）から算出されたＢＨＣ推定値を用いてエッジトリムを適切に実施できるか否かを判断したが、これに代えて、ＢＨＣ推定値に基づいてＢＨＣスペックを確保できる重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）の処理枚数を推定するようにしてもよい。
　この場合、「前回のカバーガラス１１３の洗浄（メンテナンス）が行われてからの重合ウェハＴの積算処理枚数」と、「内部改質装置６０でこれから処理を行う予定の重合ウェハＴの処理枚数」との合計枚数が、「推定されたＢＨＣスペックを確保できる重合ウェハＴの処理枚数（以下、「推定処理枚数」という。）」以内である場合に、内部改質装置６０での処理を開始するようにしてもよい。一方、合計枚数が推定処理枚数を超過する場合には、オペレータにアラームを発報し、処理を開始させずに内部改質装置６０のメンテナンス（カバーガラス１１３の洗浄）を行うようにしてもよい。
　または、合計枚数が推定処理枚数を超過する場合には、即時で内部改質装置６０のメンテナンスを行うことに代え、積算処理枚数と推定処理枚数との差分から、推定処理枚数に達するまでにあと何枚の重合ウェハＴが処理可能かを算出してもよい。この場合、積算処理枚数が推定処理枚数に達するまで内部改質装置６０で重合ウェハＴの処理を再開し、積算処理枚数が推定処理枚数に達した後、内部改質装置６０のメンテナンス（カバーガラス１１３の洗浄）を行うようにしてもよい。
　またこの場合、オペレータに対するアラームの発報のタイミングは、上記した合計枚数が推定処理枚数を超過することを確認したタイミングには限られない。例えば、内部改質装置６０での処理の再開後であって積算処理枚数が推定処理枚数に達した後にアラームを発報してもよいし、または、内部改質装置６０での処理の再開後であって積算処理枚数が推定処理枚数に達するよりも前にアラームを発報してもよい。この場合、推定処理枚数から設定枚数を差し引いた積算処理枚数の際にアラームを発報するようにしても良い。
　なお、以上の実施形態においては、上記近似式（２）においてレーザ加工後のＢＨＣの結果を目的変数、気体風量、処理枚数および汚れ量を説明変数として重回帰分析を実施した。しかしながら、例えばレーザ加工後のＢＨＣの結果を測定、観察できる場合には、または、算出されたＢＨＣ推定値に基づいて、他のデータを目的変数として設定してもよい。
　具体的には、例えば目的関数ｙをカバーガラス１１３の汚れ量、説明変数ｘを気体風量、処理枚数およびＢＨＣとして重回帰分析を行い、近似式を作成してもよい。換言すれば、レーザ加工における気体風量、実際の処理枚数と対応させて、近似式によりカバーガラス１１３の汚れ量を推定するようにしてもよい。
　この場合であっても、当該近似式を図１４で示したようにカバーガラス１１３の汚れ量とＢＨＣの一次関数として表現できるため、ＢＨＣからカバーガラス１１３の汚れ量を適切に推定できる。
　そしてこの場合、「前回のカバーガラス１１３の洗浄（メンテナンス）が行われてからの重合ウェハＴの積算処理枚数」と、「内部改質装置６０でこれから処理を行う予定の重合ウェハＴの処理枚数」との合計枚数が、「エッジトリムを適切に実施できる（第１のウェハＷの内部に目標の長さで亀裂Ｃ１を形成できる）と推定されるカバーガラス１１３の汚れ量（輝度または汚れ面積）を確保できる重合ウェハＴの処理枚数（推定処理枚数）」以内である場合に、内部改質装置６０での処理を開始するようにしてもよい。一方、合計枚数が推定処理枚数を超過する（第１のウェハＷの内部に目標の長さで亀裂Ｃ１を形成できると推定されるカバーガラス１１３の汚れ量を超過する）場合には、オペレータにアラームを発報し、処理を開始させずに内部改質装置６０のメンテナンス（カバーガラス１１３の洗浄）を行うようにしてもよい。
　または、合計枚数が推定処理枚数を超過する場合には、即時で内部改質装置６０のメンテナンスを行うことに代え、積算処理枚数と推定処理枚数との差分から、推定処理枚数に達するまでにあと何枚の重合ウェハＴが処理可能かを算出してもよい。この場合、積算処理枚数が推定処理枚数に達するまで内部改質装置６０で重合ウェハＴの処理を再開し、積算処理枚数が推定処理枚数に達した後、内部改質装置６０のメンテナンス（カバーガラス１１３の洗浄）を行うようにしてもよい。なお、オペレータに対するアラームの発報のタイミングは、上記したように任意に決定できる。
　換言すれば、重合ウェハＴの積算処理枚数とこれから処理を行う予定の重合ウェハＴの処理枚数との合計枚数の処理が終了した後の、カバーガラス１１３の汚れ量の推定値が、エッジトリムを適切に実施できる（ＢＨＣスペックを確保した亀裂Ｃを形成できる）と判断されるカバーガラス１１３の汚れ量以下であると判断される場合に処理を開始するようにしてもよい。一方、合計枚数の処理が終了した後のカバーガラス１１３の汚れ量の推定値が、エッジトリムを適切に実施できると判断されるカバーガラス１１３の汚れ量を超過すると判断される場合には、オペレータにアラームを発報し、処理を開始させずに内部改質装置６０のメンテナンス（カバーガラス１１３の洗浄）を行うようにしてもよい。
　なお、以上の実施形態では、内部改質装置６０において、第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合された重合ウェハＴの処理を行う場合に、上記した相関データに基づいてレーザ加工を制御する場合を例に説明を行ったが、本開示にかかる技術は、他のウェハ処理にも適用できる。
　例えば、本開示にかかる技術は、第１のウェハＷと第２のウェハＳが接合された重合ウェハＴの処理ではなく、単枚ウェハ（他のウェハと接合されていないウェハ）に対してレーザ光を照射して改質層を形成し、改質層から亀裂を進展させるウェハ処理でも適用できる。
　または、例えばレーザ光の照射によりウェハの厚み方向に亀裂を進展させて、当該ウェハを複数のチップに分割する場合、すなわち、いわゆるウェハのダイシングを行う場合にも、本開示にかかる技術を適用できる。
　この場合、上記近似式（２）において用いられる変数には、上記したＢＨＣ（レーザ加工により最下方に形成される周縁改質層Ｍ１から表面Ｗａに向けて伸展する亀裂Ｃの長さ）に代えて、単に“レーザ加工によりウェハに形成されるダイシング処理に必要（目標）とされる亀裂の長さ”を用いてもよい。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。例えば、上記実施形態の構成要件は任意に組み合わせることができる。当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用および効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用および他の効果が得られる。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示にかかる技術は、上記の効果とともに、または、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　　１　　　ウェハ処理システム
　　６０　　内部改質装置
　　９０　　制御装置
　　１１２　集光レンズ
　　１１３　カバーガラス
　　１１４　ノズル
　　Ｃ１　　亀裂
　　Ｍ１　　周縁改質層
　　Ｗ　　　第１のウェハ
　　Ｗｅ　　周縁部
 

Claims (20)

  1. 基板を処理する基板処理方法であって、
    前記基板にレーザ光を照射して、改質層および当該改質層から前記基板の厚み方向に伸展する亀裂を形成すること、を含み、
    前記基板の積算処理枚数、前記レーザ光を照射する集光レンズを保護するカバーガラスの汚れ量、前記カバーガラスの下面に沿って供給される気体風量および前記レーザ光の照射により伸展する前記亀裂の長さ、にかかるデータを取得し、
    取得された前記データに基づいて前記レーザ光の照射を制御する、基板処理方法。
  2. 前記データから、前記レーザ光の照射により伸展する前記亀裂の長さを推定する近似式を作成することと、
    前記基板における前記レーザ光の照射面とは反対側の面に前記亀裂が到達する、当該亀裂の長さの最低値であるスペック値を入力することと、
    前記近似式から前記レーザ光の照射後の前記亀裂の長さの推定値を算出することと、を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記推定値が前記スペック値を満たすと判断される場合に前記レーザ光の照射を開始し、
    前記推定値が前記スペック値を満たさないと判断される場合には、前記カバーガラスの洗浄を開始する、請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 前記データから、前記レーザ光の照射により伸展する前記亀裂の長さを推定する近似式を作成することと、
    前記基板における前記レーザ光の照射面とは反対側の面に前記亀裂が到達する、当該亀裂の長さの最低値であるスペック値を入力することと、
    前記近似式から前記スペック値を確保できる前記基板の処理可能枚数を推定することと、を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  5. 前記積算処理枚数とこれから処理を行う予定の前記基板の処理枚数との合計枚数が、推定された処理可能枚数以下であると判断される場合に前記レーザ光の照射を開始し、
    前記合計枚数が推定された処理可能枚数を超過すると判断される場合には、前記カバーガラスの洗浄を開始する、請求項４に記載の基板処理方法。
  6. 前記積算処理枚数とこれから処理を行う予定の前記基板の処理枚数との合計枚数が、推定された処理可能枚数以下であると判断される場合に前記レーザ光の照射を開始し、
    前記合計枚数が推定された処理可能枚数を超過すると判断される場合には、前記積算処理枚数が推定された処理可能枚数となるまで前記基板を処理し、その後、前記カバーガラスの洗浄を開始する、請求項４に記載の基板処理方法。
  7. 前記データから、前記カバーガラスの汚れ量を推定する近似式を作成することと、
    前記基板の処理枚数に対応して、前記近似式により前記カバーガラスの汚れ量を推定することと、を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  8. 前記積算処理枚数とこれから処理を行う予定の前記基板の処理枚数との合計枚数の処理が終了した後の前記カバーガラスの汚れ量の推定値が、前記基板に目標の長さで前記亀裂を形成できると判断される前記カバーガラスの汚れ量以下であると判断される場合に前記レーザ光の照射を開始し、
    前記合計枚数の処理が終了した後の前記カバーガラスの汚れ量の推定値が、前記基板に目標の長さで前記亀裂を形成できると判断される前記カバーガラスの汚れ量を超過すると判断される場合には、前記カバーガラスの洗浄を開始する、請求項７に記載の基板処理方法。
  9. 前記積算処理枚数とこれから処理を行う予定の前記基板の処理枚数との合計枚数の処理が終了した後の前記カバーガラスの汚れ量の推定値が、前記基板に目標の長さで前記亀裂を形成できると判断される前記カバーガラスの汚れ量以下であると判断される場合に前記レーザ光の照射を開始し、
    前記合計枚数の処理が終了した後の前記カバーガラスの汚れ量の推定値が、前記基板に目標の長さで前記亀裂を形成できると判断される前記カバーガラスの汚れ量を超過すると判断される場合には、前記基板に目標の長さで前記亀裂を形成できると判断される前記カバーガラスの汚れ量となるまで前記基板を処理し、その後、前記カバーガラスの洗浄を開始する、請求項７に記載の基板処理方法。
  10. 前記カバーガラスの撮像画像を取得することと、
    前記撮像画像のグレイスケール化を行うことと、
    グレイスケール化された前記撮像画像の二値化を行うことと、
    二値化された前記撮像画像の輝度総数をカウントすることと、
    前記撮像画像の全体面積に対する前記輝度総数の面積割合を算出することと、を含み、
    前記カバーガラスの汚れ量を、前記輝度総数または前記面積割合のいずれか一方により取得する、請求項１～９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  11. 基板を処理する基板処理システムであって、
    前記基板にレーザ光を照射して、改質層および当該改質層から前記基板の厚み方向に伸展する亀裂を形成する内部改質装置と、
    制御装置と、を有し、
    前記内部改質装置は、
    前記レーザ光を前記基板に向けて集光する集光レンズと、
    前記集光レンズの下面を保護するカバーガラスと、
    前記カバーガラスの下面に沿って気体を供給するノズルと、を備え、
    前記制御装置は、前記内部改質装置において、
    前記内部改質装置における前記基板の積算処理枚数、前記カバーガラスの汚れ量、前記ノズルから供給される気体風量および前記レーザ光の照射により伸展する前記亀裂の長さ、にかかるデータを取得し、
    取得された前記データに基づいて前記レーザ光の照射を制御する、基板処理システム。
  12. 前記制御装置は、
    前記データから、前記レーザ光の照射により伸展する前記亀裂の長さを推定する近似式を作成する制御と、
    前記近似式から前記レーザ光の照射後の前記亀裂の長さの推定値を算出する制御と、を実行する、請求項１１に記載の基板処理システム。
  13. 前記制御装置は、
    前記推定値が、前記基板における前記レーザ光の照射面とは反対側の面に前記亀裂が到達する、当該亀裂の長さの最低値であるスペック値を満たすと判断される場合に前記レーザ光の照射を開始し、
    前記推定値が前記スペック値を満たさないと判断される場合には、前記カバーガラスの洗浄を開始するためのアラームを発報する、制御を実行する、請求項１２に記載の基板処理システム。
  14. 前記制御装置は、
    前記データから、前記レーザ光の照射により伸展する前記亀裂の長さを推定する近似式を作成する制御と、
    前記近似式から、前記基板における前記レーザ光の照射面とは反対側の面に前記亀裂が到達する、当該亀裂の長さの最低値であるスペック値を確保できる前記基板の処理可能枚数を推定する制御と、を実行する、請求項１１に記載の基板処理システム。
  15. 前記制御装置は、
    前記積算処理枚数とこれから処理を行う予定の前記基板の処理枚数との合計枚数が、推定された処理可能枚数以下であると判断される場合に前記レーザ光の照射を開始し、
    前記合計枚数が推定された処理可能枚数を超過すると判断される場合には、前記カバーガラスの洗浄を開始するためのアラームを発報する、制御を実行する、請求項１４に記載の基板処理システム。
  16. 前記制御装置は、
    前記積算処理枚数とこれから処理を行う予定の前記基板の処理枚数との合計枚数が、推定された処理可能枚数以下であると判断される場合に前記レーザ光の照射を開始し、
    前記合計枚数が推定された処理可能枚数を超過すると判断される場合には、前記積算処理枚数が推定された処理可能枚数となるまで前記基板を処理し、その後、前記カバーガラスの洗浄を開始するためのアラームを発報する、制御を実行する、請求項１４に記載の基板処理システム。
  17. 前記制御装置は、
    前記データから、前記カバーガラスの汚れ量を推定する近似式を作成する制御と、
    前記基板の処理枚数に対応して、前記近似式により前記カバーガラスの汚れ量を推定する制御と、を実行する、請求項１１に記載の基板処理システム。
  18. 前記制御装置は、
    前記積算処理枚数とこれから処理を行う予定の前記基板の処理枚数との合計枚数の処理が終了した後の前記カバーガラスの汚れ量の推定値が、前記基板に目標の長さで前記亀裂を形成できると判断される前記カバーガラスの汚れ量以下であると判断される場合に前記レーザ光の照射を開始し、
    前記合計枚数の処理が終了した後前記カバーガラスの汚れ量の推定値が、前記基板に目標の長さで前記亀裂を形成できると判断される前記カバーガラスの汚れ量を超過すると判断される場合には、前記カバーガラスの洗浄を開始するためのアラームを発報する、制御を実行する、請求項１７に記載の基板処理システム。
  19. 前記積算処理枚数とこれから処理を行う予定の基板の処理枚数との合計枚数の処理が終了した後の前記カバーガラスの汚れ量の推定値が、前記基板に目標の長さで前記亀裂を形成できると判断される前記カバーガラスの汚れ量以下であると判断される場合に前記レーザ光の照射を開始し、
    前記合計枚数の処理が終了した後の前記カバーガラスの汚れ量の推定値が、前記基板に目標の長さで前記亀裂を形成できると判断される前記カバーガラスの汚れ量を超過すると判断される場合には、前記基板に目標の長さで前記亀裂を形成できると判断される前記カバーガラスの汚れ量となるまで前記基板を処理し、その後、前記カバーガラスの洗浄を開始するためのアラームを発報する、制御を実行する、請求項１７に記載の基板処理システム。
  20. 前記制御装置は、
    前記カバーガラスの撮像画像を取得する制御と、
    前記撮像画像のグレイスケール化を行う制御と、
    グレイスケール化された前記撮像画像の二値化を行う制御と、
    二値化された前記撮像画像の輝度総数をカウントする制御と、
    前記撮像画像の全体面積に対する前記輝度総数の面積割合を算出する制御と、を実行し、
    前記カバーガラスの汚れ量を、前記輝度総数または前記面積割合のいずれか一方により取得する、請求項１１～１９のいずれか一項に記載の基板処理システム。
     
     
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CN201573009U (zh) * 2009-11-24 2010-09-08 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种激光加工头
JP2019000856A (ja) * 2017-06-13 2019-01-10 株式会社ディスコ レーザー加工装置
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