JP2021100071A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板の周縁部を適切に除去する。【解決手段】基板を処理する基板処理装置であって、前記基板の表面には表面膜が形成され、前記基板処理装置は、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、前記第１の基板の内部にレーザ光を照射して、除去対象の周縁部と中央部の境界に沿って前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成する周縁改質部を備え、前記第１の基板の外周部には、前記表面膜を除去することで前記第１の基板の表面を露出させた基板露出領域が形成されている。【選択図】図７

Description

本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。

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

また特許文献２には、被加工物の加工方法であって、外周部が切削ブレードにより除去された被加工物をサブストレートと貼着し、その後、貼着された被加工物の裏面を研削して所定の厚みにすることが開示されている。

特開平９−２１６１５２号公報 特開２０１８−１１４５８１号公報

本開示にかかる技術は、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板の周縁部を適切に除去する。

本開示の一態様は、基板を処理する基板処理装置であって、前記基板の表面には表面膜が形成され、前記基板処理装置は、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、前記第１の基板の内部にレーザ光を照射して、除去対象の周縁部と中央部の境界に沿って前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成する周縁改質部を備え、前記第１の基板の外周部には、前記表面膜を除去することで前記第１の基板の表面を露出させた基板露出領域が形成されている。

本開示によれば、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板の周縁部を適切に除去することができる。

重合ウェハの構成例を示す側面図である。 第１のウェハに形成された基板露出領域の概略を示す説明図である。 本実施形態に係るウェハ処理システムの構成の概略を示す平面図である。 半導体ウェハ製造工程における主な工程の一例を示す説明図である。 第１のウェハの内部における改質層の形成例を示す平面図である。 半導体ウェハ製造工程における主な工程の一例を示すフロー図である。 第１のウェハの内部における改質層の形成例を示す説明図である。 第１のウェハの内部における改質層の形成例を示す説明図である。 他の実施形態に係るウェハ処理システムの構成の概略を示す平面図である。 基板露出領域の形成方法の一例を示す説明図である。 基板露出領域の形成例を示す説明図である。

近年、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、「第１の基板」という。）と第２の基板が接合された重合基板に対し、当該第１の基板の裏面を研削して薄化することが行われている。

ところで、通常、第１の基板の周縁部は面取り加工がされているが、特許文献１にも開示されるように、第１の基板の裏面に研削処理を行うと、第１の基板の周縁部が鋭く尖った形状（いわゆるナイフエッジ形状）になる。そうすると、第１の基板の周縁部でチッピングが発生し、第１の基板が損傷を被るおそれがある。そこで、研削処理前に予め第１の基板の周縁部を削る、いわゆるエッジトリムが行われている。

上述した特許文献２に記載の研削方法は、ウェハ（第１のウェハ）の外周部にこのナイフエッジ形状が形成されるのを抑制するための研削方法である。しかしながら特許文献２に記載の方法で第２の基板に接合された第１の基板の裏面を研削して薄化すると、当該第１の基板の薄化に伴いチッピング問題が発生する場合があった。具体的には、例えば第１の基板の薄化時に飛散する破片が研削装置のチャンバー内や排液ラインに溜まり、装置内の排液を阻害したり、破片の除去のためのメンテナンスにより装置の稼働率を低下させたりする場合があった。また例えば、破片が第１の基板の研削面に付着することで研削を適切に行うことができなくなる場合があった。したがって、従来のエッジトリムには改善の余地がある。

本開示にかかる技術は上記事情に鑑みてなされたものであり、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、第１の基板の周縁部を適切に除去する。具体的には、第１の基板の内部にレーザを照射して、除去対象の第１の基板の周縁部と中央部の境界に沿って周縁改質層を形成し、当該周縁改質層を基点に周縁部を剥離して除去する（レーザトリミング加工）。以下、本実施形態にかかる基板処理装置および基板処理方法ついて、図面を参照して説明する。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。

本実施形態に係る基板処理装置としてのウェハ処理システム１では、図１に示すように第１の基板としての第１のウェハＷと、第２の基板としての第２のウェハＳとが接合された重合基板としての重合ウェハＴに対して処理を行う。そしてウェハ処理システム１では、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅを除去しつつ、当該第１のウェハＷを薄化する。以下、第１のウェハＷにおいて、第２のウェハＳに接合された面を表面Ｗａといい、表面Ｗａと反対側の面を裏面Ｗｂという。同様に、第２のウェハＳにおいて、第１のウェハＷに接合された面を表面Ｓａといい、表面Ｓａと反対側の面を裏面Ｓｂという。また、第１のウェハＷにおいて、除去対象としての周縁部Ｗｅの径方向内側を中央部Ｗｃ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ウェハであって、表面Ｗａに複数のデバイスを含むデバイス層Ｄが形成されている。デバイス層Ｄにはさらに、表面膜Ｆｗが形成され、当該表面膜Ｆｗを介して第２のウェハＳの表面膜Ｆｓと接合されている。表面膜Ｆｗとしては、例えば酸化膜（ＳｉＯ_２膜、ＴＥＯＳ膜）、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜又は接着剤などが挙げられる。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を支持するウェハである。第２のウェハＳの表面Ｓａには表面膜Ｆｓが形成され、周縁部は面取り加工がされている。表面膜Ｆｓとしては、例えば酸化膜（ＳｉＯ_２膜、ＴＥＯＳ膜）、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜又は接着剤などが挙げられる。また、第２のウェハＳは、第１のウェハＷのデバイス層Ｄを保護する保護材（サポートウェハ）として機能する。なお、第２のウェハＳはサポートウェハである必要はなく、第１のウェハＷと同様にデバイス層が形成されたデバイスウェハであってもよい。かかる場合、第２のウェハＳの表面Ｓａには、デバイス層を介して表面膜Ｆｓが形成される。

なお、第１のウェハＷの外周部には、前述のレーザトリミング加工により正常に第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去を行うため、当該周縁部Ｗｅにおける第２のウェハＳとの接合力をなくすための前処理が行われている。当該前処理は、図２に示すように、第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合に先立ち、第１のウェハＷの外周部に形成された表面膜Ｆｗ及びデバイス層Ｄを研削部材により除去し、少なくとも第１のウェハＷの表面Ｗａを露出させることにより、より好ましくは、表面Ｗａを完全に露出させるため、表面Ｗａを研削部材により削ることにより行われる。なお以下の説明においては、第１のウェハＷの露出部分を「基板露出領域Ｗｅｄ」、基板露出領域Ｗｅｄにおける第１のウェハＷの露出面を「露出面Ｗａｄ」という場合がある。そしてこれにより、重合ウェハＴにおいては、第１のウェハＷと第２のウェハＳとが接合された接合領域と、前処理により第１のウェハＷと第２のウェハＳとが接合されない未接合領域が形成されている。

図３に示すようにウェハ処理システム１は、搬入出ステーション２と処理ステーション３を一体に接続した構成を有している。搬入出ステーション２は、例えば外部との間で複数の重合ウェハＴ（図１及び図２を参照）を収容可能なカセットＣｔが搬入出される。処理ステーション３は、重合ウェハＴに対して所望の処理を施す各種処理装置を備えている。

搬入出ステーション２には、カセット載置台１０が設けられている。図示の例では、カセット載置台１０には、複数、例えば３つのカセットＣｔをＹ軸方向に一列に載置自在になっている。なお、カセット載置台１０に載置されるカセットＣｔの個数は、本実施形態に限定されず、任意に決定することができる。

搬入出ステーション２には、カセット載置台１０のＸ軸負方向側において、当該カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送装置２０が設けられている。ウェハ搬送装置２０は、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動自在に構成されている。また、ウェハ搬送装置２０は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム２２、２２を有している。各搬送アーム２２は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸周りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム２２の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。そして、ウェハ搬送装置２０は、カセット載置台１０のカセットＣｔ及び後述するトランジション装置３０に対して、重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。

搬入出ステーション２には、ウェハ搬送装置２０のＸ軸負方向側において、当該ウェハ搬送装置２０に隣接して、重合ウェハＴを受け渡すためのトランジション装置３０が設けられている。

処理ステーション３には、例えば３つの処理ブロックＧ１〜Ｇ３が設けられている。第１の処理ブロックＧ１、第２の処理ブロックＧ２、及び第３の処理ブロックＧ３は、Ｘ軸正方向側（搬入出ステーション２側）から負方向側にこの順で並べて配置されている。

第１の処理ブロックＧ１には、エッチング装置４０、洗浄装置４１、及びウェハ搬送装置５０が設けられている。エッチング装置４０と洗浄装置４１は、積層して配置されている。なお、エッチング装置４０と洗浄装置４１の数や配置はこれに限定されない。例えば、エッチング装置４０と洗浄装置４１はそれぞれＸ軸方向に並べて載置されていてもよい。さらに、これらエッチング装置４０と洗浄装置４１はそれぞれ積層されていてもよい。

エッチング装置４０は、後述する加工装置８０で研削された第１のウェハＷの研削面をエッチング処理する。例えば、研削面に対して薬液（エッチング液）を供給し、当該研削面をウェットエッチングする。薬液には、例えばＨＦ、ＨＮＯ_３、Ｈ_３ＰＯ_４、ＴＭＡＨ、Ｃｈｏｌｉｎｅ、ＫＯＨなどが用いられる。

洗浄装置４１は、後述する加工装置８０で研削された第１のウェハＷの研削面を洗浄する。例えば研削面にブラシを当接させて、当該研削面をスクラブ洗浄する。なお、研削面の洗浄には、加圧された洗浄液を用いてもよい。また、洗浄装置４１は、第１のウェハＷの研削面と共に、第２のウェハＳの裏面Ｓｂを洗浄する構成を有していてもよい。

ウェハ搬送装置５０は、例えばエッチング装置４０と洗浄装置４１のＹ軸負方向側に配置されている。ウェハ搬送装置５０は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム５１、５１を有している。各搬送アーム５１は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸周りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム５１の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。そして、ウェハ搬送装置５０は、トランジション装置３０、エッチング装置４０、洗浄装置４１、後述する改質装置６０、及び後述する周縁除去装置６１に対して、重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。

第２の処理ブロックＧ２には、周縁改質部としての改質装置６０、周縁除去部としての周縁除去装置６１及びウェハ搬送装置７０が設けられている。改質装置６０と周縁除去装置６１は、積層して配置されている。なお、改質装置６０と周縁除去装置６１の数や配置はこれに限定されない。例えば、改質装置６０と周縁除去装置６１はそれぞれＸ軸方向に並べて載置されていてもよい。さらに、これら改質装置６０と周縁除去装置６１はそれぞれ、積層されていてもよい。

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）を照射し、周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２を形成する。周縁改質層Ｍ１は、後述のエッジトリムにおいて周縁部Ｗｅを剥離する際の基点となるものである。分割改質層Ｍ２は、除去される周縁部Ｗｅを小片化するための基点となるものである。

周縁除去装置６１は、改質装置６０において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、任意に選択することができる。

ウェハ搬送装置７０は、例えば改質装置６０及び周縁除去装置６１のＹ軸正方向側に配置されている。ウェハ搬送装置７０は、重合ウェハＴを図示しない吸着保持面により吸着保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム７１、７１を有している。各搬送アーム７１は、多関節のアーム部材７２に支持され、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸周りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム７１の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。そして、ウェハ搬送装置７０は、エッチング装置４０、洗浄装置４１、改質装置６０、周縁除去装置６１及び後述する加工装置８０に対して、重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。

第３の処理ブロックＧ３には、加工部としての加工装置８０が設けられている。なお、加工装置８０の数や配置は図示の例に限定されず、複数の加工装置８０が任意に配置されていてもよい。

加工装置８０は、回転テーブル８１を有している。回転テーブル８１は、回転機構（図示せず）によって、鉛直な回転中心線８２を中心に回転自在に構成されている。回転テーブル８１上には、重合ウェハＴを吸着保持するチャック８３が２つ設けられている。チャック８３は、回転テーブル８１と同一円周上に均等に配置されている。２つのチャック８３は、回転テーブル８１が回転することにより、受渡位置Ａ０及び加工位置Ａ１に移動可能になっている。また、２つのチャック８３はそれぞれ、回転機構（図示せず）によって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。

受渡位置Ａ０では、重合ウェハＴの受け渡しが行われる。加工位置Ａ１には、研削ユニット８４が配置され、第１のウェハＷを研削する。研削ユニット８４は、環状形状で回転自在な研削砥石（図示せず）を備えた研削部８５を有している。また、研削部８５は、支柱８６に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。そして、チャック８３に保持された重合ウェハＴに研削砥石に当接させた状態で、チャック８３と研削砥石をそれぞれ回転させる。

以上のウェハ処理システム１には、制御部としての制御装置９０が設けられている。制御装置９０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、ウェハ処理システム１における重合ウェハＴの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、ウェハ処理システム１における後述のウェハ処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御装置９０にインストールされたものであってもよい。

次に、以上のように構成されたウェハ処理システム１を用いて行われる基板処理方法としてのウェハ処理について説明する。なお、本実施形態では、予めウェハ処理システム１の外部の接合装置（図示せず）において、前処理装置（図示せず）により外周部に基板露出領域Ｗｅｄが形成された第１のウェハＷと、基板露出領域が形成されていない第２のウェハＳが接合され、重合ウェハＴが形成されている。そして、このように第１のウェハＷに基板露出領域Ｗｅｄが形成されているため、重合ウェハＴにおいては接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅとが形成されている（図４参照）。

先ず、図４（ａ）に示す重合ウェハＴを複数収納したカセットＣｔが、搬入出ステーション２のカセット載置台１０に載置される。次に、ウェハ搬送装置２０によりカセットＣｔ内の重合ウェハＴが取り出され、トランジション装置３０に搬送される。

続けて、ウェハ搬送装置５０により、トランジション装置３０の重合ウェハＴが取り出され、改質装置６０に搬送される。改質装置６０では、図４（ｂ）及び図５に示すように第１のウェハＷの内部に、順次、周縁改質層Ｍ１と分割改質層Ｍ２が形成される（図６のステップＰ１及びステップＰ２）。なお、図示の煩雑さを回避するため、図４（ｃ）以降の図面においては、分割改質層Ｍ２の図示を省略している。なお、周縁改質層Ｍ１と分割改質層Ｍ２の形成順序は任意である。

周縁改質層Ｍ１の形成にあたっては、重合ウェハＴ（第１のウェハＷ）を回転させながら、レーザヘッド（図示せず）から第１のウェハＷの内部にレーザ光を周期的に照射する。これにより、周縁改質層Ｍ１は接合領域Ａｃ（未接合領域Ａｅ）と同心円状の環状に形成される。なお、第１のウェハＷ１の厚み方向における周縁改質層Ｍ１の形成数は図示の例には限定されず、任意に決定できる。

また、第１のウェハＷの内部には、周縁改質層Ｍ１から厚み方向（以下、「上下方向」という場合があり、第１のウェハＷの裏面Ｗｂ側を「上方」、表面Ｗａ側を「下方」とする。）にクラックＣ１が伸展する。周縁改質層Ｍ１から上方に伸展するクラックＣ１は、例えば第１のウェハＷの裏面Ｗｂに到達させる。また、下方に伸展するクラックＣ１は、基板露出領域Ｗｅｄの露出面Ｗａｄに到達させる。

なお、本実施形態に係るウェハ処理システム１においては、周縁改質層Ｍ１の形成に先立って、周縁改質層Ｍ１の形成位置の基準となる接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅとの境界Ａｄ、すなわち基板露出領域Ｗｅｄの内周側端部がアライメント位置として検知される。かかるアライメント位置の検知は、ウェハ処理システム１における任意の位置において行われる。

ここで、アライメント位置としての境界Ａｄにデバイス層Ｄが形成されている場合、アライメント処理を行うためのＩＲ光がデバイス層Ｄにより遮断され、適切に境界Ａｄを検知できない場合がある。しかしながら本実施形態に係る重合ウェハＴにおいては、第１のウェハＷの外周部に予め前処理、具体的には表面膜Ｆｗ及びデバイス層Ｄの除去により少なくとも第１のウェハＷの表面Ｗａが露出しているため、ＩＲ光がデバイス層Ｄにより遮断されることがない。すなわち、アライメント位置である接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅとの境界Ａｄを適切に検知することができる。

第１のウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１が形成されると、レーザヘッド（図示せず）とステージ（図示せず）とを相対的に水平方向に移動させて、周縁改質層Ｍ１の径方向外側に、第１のウェハＷの径方向に延伸する分割改質層Ｍ２を形成する。

第１のウェハＷの内部に分割改質層Ｍ２が形成されると、次に、ウェハ搬送装置７０によって重合ウェハＴが改質装置６０から周縁除去装置６１へと搬送される。

周縁除去装置６１においては、図４（ｃ）に示すように、周縁改質層Ｍ１及びクラックＣ１を基点に第１のウェハＷの周縁部Ｗｅが除去される（図６のステップＰ３）。周縁部Ｗｅの除去の方法は任意に決定することができるが、例えば、くさび形状からなる挿入部材としてのブレードを挿入してもよい。また例えば、エアブローやウォータジェットを噴射し、当該周縁部Ｗｅを打圧して除去してもよい。このように、エッジトリムにあたっては第１のウェハＷの周縁部Ｗｅに対して衝撃を加えることにより、適切に周縁部Ｗｅが分割改質層Ｍ２を基点に小片化されるとともに、周縁改質層Ｍ１を基点に剥離される。また、本実施形態に係る重合ウェハＴにおいては、第１のウェハＷの外周部に基板露出領域Ｗｅｄが形成され、これにより第１のウェハＷと第２のウェハＳの接合力をなくした未接合領域Ａｅが形成されているため、周縁部Ｗｅがさらに適切に除去される。

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７０によって周縁除去装置６１から加工装置８０へと搬送される。加工装置８０では、図４（ｄ）に示すように、第１のウェハＷの裏面Ｗｂが研削部８５により研削され、これにより第１のウェハＷが所望の厚みまで薄化される（図４のステップＰ４）。なおその後、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、第１のウェハＷの研削面が洗浄液によって洗浄されてもよい。

ここで本実施形態に係る重合ウェハＴにおいては、加工装置８０による第１のウェハＷの薄化に先立ち、周縁除去装置６１において周縁部Ｗｅの除去が行われている。これにより、本実施形態においては第１のウェハＷの薄化、すなわち研削中にチッピング問題が発生することが抑制される。具体的には、第１のウェハＷの研削中に破片が飛散することが抑制されるため、加工装置８０において破片が排液ラインに溜まったり、破片が第１のウェハＷの研削面に付着したりすることが抑制される。

加工装置８０において第１のウェハＷが所望の厚みまで薄化されると、次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置７０により洗浄装置４１に搬送される。洗浄装置４１では第１のウェハＷの研削面がスクラブ洗浄される（図４のステップＰ５）。なお、洗浄装置４１では、第１のウェハＷの研削面と共に、第２のウェハＳの裏面Ｓｂが洗浄されてもよい。

次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置５０によりエッチング装置４０に搬送される。エッチング装置４０では第１のウェハＷの研削面が薬液によりウェットエッチングされる（図４のステップＰ６）。上述した加工装置８０で研削された研削面には、研削痕が形成される場合がある。本ステップＰ６では、ウェットエッチングすることによって研削痕を除去でき、研削面を平滑化することができる。

その後、すべての処理が施された重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置５０によりトランジション装置３０に搬送され、さらにウェハ搬送装置２０によりカセット載置台１０のカセットＣｔに搬送される。こうして、ウェハ処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。

以上の実施形態によれば、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅを予めレーザトリミングにより除去するため、研削後の第１のウェハＷにナイフエッジ形状が形成されることがない。また、このように予め周縁部Ｗｅが除去された第１のウェハＷの裏面Ｗｂを研削するため、研削に際して破片の飛散が抑制され、これにより加工装置８０におけるチッピング問題が抑制される。

また更に、本実施形態に係る重合ウェハＴにおいては、予め前処理により第１のウェハＷの外周部において表面膜Ｆｗ及びデバイス層Ｄが除去されているため、周縁改質層Ｍ１を形成するためのアライメント処理を適切に行うことができ、また、周縁除去装置６１において周縁部Ｗｅを容易に除去できる。

なお、上記実施形態においては、図４（ｂ）に示したように、周縁改質層Ｍ１を接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅの境界Ａｄに沿って、すなわち基板露出領域Ｗｅｄの内周側端部に沿って形成し、またクラックＣ１を下方に伸展させたが、周縁改質層Ｍ１の形成方法はこれに限定されない。

例えば図７（ａ）に示すようにクラックＣ１を斜め下方に伸展させてもよいし、図７（ｂ）〜（ｅ）に示すように、周縁改質層Ｍ１は境界Ｗｄから径方向内側、または、径方向外側に若干ずれた位置に形成されてもよい。かかる場合、周縁改質層Ｍ１が形成される境界Ｗｄから径方向へのずれ量Ｌは、１０μｍ程度であることが好ましい。またこの時、周縁改質層Ｍ１から上方に伸展するクラックＣ１は第１のウェハＷの裏面Ｗｂに、下方に伸展するクラックＣ１は基板露出領域Ｗｅｄにおける露出面Ｗａｄに、それぞれ到達するようにクラックＣ１の進展を制御する。クラックＣ１の進展方向は、例えば周縁改質層Ｍ１の形成時におけるレーザ光の集光状況やパルスエネルギー、及び集光位置（高さ、周方向位置等）を調節することにより制御される。なお、本開示に係る技術においては、このように境界Ｗｄから径方向に若干ずれた位置に周縁改質層Ｍ１を形成する場合を、「境界Ａｄに沿って周縁改質層Ｍ１を形成する」ことに含むものとする。

そして、このように少なくとも周縁改質層Ｍ１から上方に伸展するクラックＣ１を第１のウェハＷの裏面Ｗｂ、下方に伸展するクラックＣ１を露出面Ｗａｄに到達させることにより、周縁除去装置６１において、周縁改質層Ｍ１及びクラックＣ１を基点に周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。

なお、このように周縁改質層Ｍ１の径方向における形成位置、及びクラックＣ１の進展方向を制御する場合であって、クラックＣ１を基板露出領域Ｗｅｄの露出面Ｗａｄにおける内周側端部に到達させない場合、加工装置８０における第１のウェハＷの研削に際して、周縁部Ｗｅの一部が破片として飛散する場合がある。しかしながら、上記実施形態によれば、図４（ｃ）に示したように周縁部Ｗｅの大部分が予め除去され、また、周縁改質層Ｍ１が形成される境界Ａｄからのずれ量Ｌは１０μｍ程度であるため、飛散する破片が微小になり、チッピング問題の発生は抑制される。

なお、第１のウェハＷの周縁部Ｗｅの除去に際しては、第１のウェハＷの内部に、周縁改質層Ｍ１及び分割改質層Ｍ２に加え、改質装置６０において周縁部Ｗｅの剥離の基点となる内部面改質層が更に形成されてもよい。かかる場合、改質装置６０は本開示の技術に係る内部面改質部を構成する。

具体的には、図８（ａ）に示すように、第１のウェハＷの内部には、第１のウェハＷの中央部Ｗｃと周縁部Ｗｅの境界Ａｄに沿った周縁改質層Ｍ１と、第１のウェハＷの面方向に沿って形成される内部面改質層Ｍ３と、が形成される。この時、周縁改質層Ｍ１は境界Ａｄよりも径方向内側に位置することが好ましい。また、内部面改質層Ｍ３、及び内部面改質層Ｍ３から伸展するクラックＣ３は、それぞれ薄化後の第１のウェハＷの最終仕上面よりも上方であって、基板露出領域Ｗｅｄの露出面Ｗａｄよりも表面Ｗａ側に位置することが好ましい。すなわち内部面改質層Ｍ３及びクラックＣ３は、周縁部Ｗｅを適切に除去することができ、また加工装置８０における第１のウェハＷの研削により除去される位置に形成されることが好ましい。

そして、このように内部面改質層Ｍ３を形成することで、内部面改質層Ｍ３及びクラックＣ３を境として周縁部Ｗｅにおける第１のウェハＷの表面Ｗａ側と裏面Ｗｂ側が縁切りされる。これにより、クラックＣ１が第１のウェハＷの最終仕上げ面よりも下方まで伸展することを適切に抑制できる。

このように第１のウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１と分割改質層Ｍ２に加え内部面改質層Ｍ３を形成した場合、除去対象としての周縁部Ｗｅは、図８（ｂ）に示すように、周縁改質層Ｍ１、クラックＣ１、内部面改質層Ｍ３及びクラックＣ３を基点として除去される。そして、上述のように第１のウェハＷの表面Ｗａ側と裏面Ｗｂ側が縁切りされるため、周縁部Ｗｅを適切に除去できるとともに、第１のウェハＷの研削に際して破片が生じること、すなわち、上記チッピング問題をさらに適切に抑制できる。

なお、周縁改質層Ｍ１と内部面改質層Ｍ３の形成順序は特に限定されない。ただし、例えば内部面改質層Ｍ３を周縁改質層Ｍ１よりも先に形成することで、周縁改質層Ｍ１の形成時においてクラックＣ１が下方まで伸展することを、さらに容易に制御することができる。

なお、上記実施形態におけるウェハ処理システム１は、エッチング装置４０、洗浄装置４１、改質装置６０、周縁除去装置６１及び加工装置８０を備えていたが、ウェハ処理システム１の構成もこれに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態においては第１のウェハＷの薄化をウェハ処理システム１に設けられた加工装置８０において行ったが、第１のウェハＷの薄化はウェハ処理システム１の外部で行われてもよい。すなわち、ウェハ処理システム１においては加工装置８０が省略されてもよく、加工装置８０はウェハ処理システム１の外部に設けられていてもよい。

また例えば、上記実施形態においては外周部に基板露出領域Ｗｅｄが形成された第１のウェハＷと、基板露出領域が形成されていない第２のウェハＳと、が接合された重合ウェハＴがウェハ処理システム１に搬入されたが、これら前処理及び接合処理はウェハ処理システム１の内部で行われてもよい。すなわち、前処理部としての前処理装置１００及び接合部としての接合装置１１０がウェハ処理システム１の内部に設けられてもよい。かかる場合、前処理装置１００及び接合装置１１０の配置は任意であるが、例えば図９に示すように、それぞれ第１の処理ブロックＧ１及び第２の処理ブロックＧ２に積層して配置されていてもよい。

このように前処理装置１００がウェハ処理システム１に設けられる場合、前処理装置１００では、第１のウェハＷの外周部に未接合領域Ａｅとなる基板露出領域Ｗｅｄを形成する。具体的には、図１０に示すように、例えばチャック１０１に吸着保持された第１のウェハＷの外周部に形成された表面膜Ｆｗに研削部材１０２を押圧し、かかる状態で第１のウェハＷを回転させることで、外周部における表面膜Ｆｗ及びデバイス層Ｄを除去する。この際、第１のウェハＷの外周部に形成された基板露出領域Ｗｅｄの露出面Ｗａｄは、図１１に示すように、重合ウェハＴにおいて薄化後の第１のウェハＷの最終仕上面Ｅよりも上方に位置することが好ましい。

なお、前処理装置１００における表面膜Ｆｗ及びデバイス層Ｄの除去は、上述の研削部材１０２による研削に代え、例えば研磨や切削等により行われてもよい。

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

１ ウェハ処理システム
６０ 改質装置
Ａｄ 境界
Ｆｗ 表面膜
Ｗ 第１のウェハ
Ｗａ 表面
Ｗｃ 中央部
Ｗｅ 周縁部
Ｗｅｄ 基板露出領域
Ｍ１ 周縁改質層
Ｓ 第２のウェハ
Ｔ 重合ウェハ

Claims (15)

1. 基板を処理する基板処理装置であって、
   前記基板の表面には表面膜が形成され、
   前記基板処理装置は、
   第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、前記第１の基板の内部にレーザ光を照射して、除去対象の周縁部と中央部の境界に沿って前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成する周縁改質部を備え、
   前記第１の基板の外周部には、前記表面膜を除去することで前記第１の基板の表面を露出させた基板露出領域が形成されている、基板処理装置。
2. 前記第１の基板の内部にレーザ光を照射して、前記周縁部において面方向に沿って、前記周縁部の剥離の基点となる内部面改質層を形成する内部面改質部を備える、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記周縁改質部及び前記内部面改質部の動作を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記周縁改質層を前記基板露出領域の内周側端部よりも径方向内側、
   前記内部面改質層を前記基板露出領域における前記第１の基板の露出面よりも表面側、に形成するように、前記周縁改質部及び前記内部面改質部の動作を制御する、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記第１の基板の表面と前記第２の基板の表面とを接合する接合部を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 接合前の前記第１の基板の外周部における表面膜を除去して前記基板露出領域を形成する前処理部を備える、請求項３に記載の基板処理装置。
6. 前記第１の基板の内部に形成された改質層を基点として前記周縁部を剥離する周縁除去部を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記第１の基板と前記第２の基板とが接合された前記重合基板において、前記第１の基板の裏面を研削して薄化する加工部を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 基板を処理する基板処理方法であって、
   前記基板の表面には表面膜が形成され、
   第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、前記第１の基板の内部にレーザ光を照射して、前記第１の基板の除去対象の周縁部と中央部の境界に沿って前記周縁部の剥離の基点となる周縁改質層を形成することを含み、
   前記第１の基板の外周部には、前記表面膜を除去することで前記第１の基板の表面を露出させた基板露出領域が形成されている、基板処理方法。
9. 前記第１の基板の内部にレーザ光を照射して、前記周縁部において面方向に沿って、前記周縁部の剥離の基点となる内部面改質層を形成することを含む、請求項８に記載の基板処理方法。
10. 前記周縁改質層を前記基板露出領域の内周側端部よりも径方向内側に形成し、
    前記内部面改質層を前記基板露出領域における前記第１の基板の露出面よりも表面側に形成する、請求項９に記載の基板処理方法。
11. 前記第１の基板の表面と前記第２の基板の表面とを接合することを含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
12. 接合前の前記第１の基板の外周部における表面膜を除去して前記基板露出領域を形成することを含む、請求項１１に記載の基板処理方法。
13. 前記第１の基板の内部に形成された改質層を基点として前記周縁部を除去することを含む、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
14. 前記第１の基板と前記第２の基板とが接合された前記重合基板において、前記第１の基板の裏面を研削して薄化することを含む、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
15. 前記基板露出領域の内周側端部をアライメント位置として検知することを含み、
    前記アライメント位置に沿って前記周縁改質層を形成する、請求項８〜１４のいずれか一項に記載の基板処理方法。

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