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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023171413
(43)【公開日】2023-12-01
(54)【発明の名称】基板処理方法及び基板処理システム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20231124BHJP
B24B 7/04 20060101ALI20231124BHJP
B23K 26/53 20140101ALI20231124BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20231124BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 601Z
B24B7/04 A
B24B7/04 Z
B23K26/53
H01L21/68 P
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023159353
(22)【出願日】2023-09-25
(62)【分割の表示】P 2022064945の分割
【原出願日】2019-03-01
(31)【優先権主張番号】P 2018047159
(32)【優先日】2018-03-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2018087711
(32)【優先日】2018-04-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100096389
【弁理士】
【氏名又は名称】金本 哲男
(74)【代理人】
【識別番号】100101557
【弁理士】
【氏名又は名称】萩原 康司
(74)【代理人】
【識別番号】100167634
【弁理士】
【氏名又は名称】扇田 尚紀
(74)【代理人】
【識別番号】100187849
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 隆史
(74)【代理人】
【識別番号】100212059
【弁理士】
【氏名又は名称】三根 卓也
(72)【発明者】
【氏名】田之上 隼斗
(57)【要約】
【課題】基板同士が接合された重合基板において、一の基板の周縁部を適切に除去する。
【解決手段】基板を処理する基板処理方法であって、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を準備する工程と、前記第１の基板における除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って当該第１の基板の内部に改質層を形成する改質層形成処理を行うことと、前記周縁部において、前記第１の基板における前記第１の基板と前記第２の基板が接合される面側の非加工面近傍の前記第１の基板内部であって前記境界から径方向外側に改質処理を行うことと、前記改質層を基点に前記周縁部を除去することと、を有する。
【選択図】図２６
【解決手段】基板を処理する基板処理方法であって、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を準備する工程と、前記第１の基板における除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って当該第１の基板の内部に改質層を形成する改質層形成処理を行うことと、前記周縁部において、前記第１の基板における前記第１の基板と前記第２の基板が接合される面側の非加工面近傍の前記第１の基板内部であって前記境界から径方向外側に改質処理を行うことと、前記改質層を基点に前記周縁部を除去することと、を有する。
【選択図】図２６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を処理する基板処理方法であって、
第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を準備する工程と、
前記第１の基板における除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って当該第１の基板の内部に改質層を形成する改質層形成処理を行うことと、
前記周縁部において、前記第１の基板における前記第１の基板と前記第２の基板が接合される面側の非加工面近傍の前記第１の基板内部であって前記境界から径方向外側に改質処理を行うことと、
前記改質層を基点に前記周縁部を除去することと、を有する。
第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を準備する工程と、
前記第１の基板における除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って当該第１の基板の内部に改質層を形成する改質層形成処理を行うことと、
前記周縁部において、前記第１の基板における前記第１の基板と前記第２の基板が接合される面側の非加工面近傍の前記第１の基板内部であって前記境界から径方向外側に改質処理を行うことと、
前記改質層を基点に前記周縁部を除去することと、を有する。
【請求項2】
請求項１に記載の基板処理方法において、
前記改質処理は、前記重合基板を回転させつつ、レーザ光の集光部を径方向に移動させながら行われる。
前記改質処理は、前記重合基板を回転させつつ、レーザ光の集光部を径方向に移動させながら行われる。
【請求項3】
請求項２に記載の基板処理方法において、
前記レーザ光の集光部を径方向に移動させることは、前記重合基板を保持するチャックを径方向に移動させることにより行われる。
前記レーザ光の集光部を径方向に移動させることは、前記重合基板を保持するチャックを径方向に移動させることにより行われる。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理方法において、
前記改質層形成処理において、前記第１の基板の内部において前記境界から径方向外側に延伸した径方向改質層を形成する。
前記改質層形成処理において、前記第１の基板の内部において前記境界から径方向外側に延伸した径方向改質層を形成する。
【請求項5】
第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を処理する基板処理システムであって、
前記第１の基板における除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って当該第１の基板の内部に改質層を形成することと、
前記周縁部において、前記第１の基板における前記第１の基板と前記第２の基板が接合される面側の非加工面近傍の前記第１の基板内部であって前記境界から径方向外側に改質処理を行うことと、を実行する処理装置と、
前記改質層を基点に前記周縁部を除去する周縁除去装置と、
前記処理装置、前記周縁除去装置の間で前記重合基板を搬送する搬送装置と、を有する。
前記第１の基板における除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って当該第１の基板の内部に改質層を形成することと、
前記周縁部において、前記第１の基板における前記第１の基板と前記第２の基板が接合される面側の非加工面近傍の前記第１の基板内部であって前記境界から径方向外側に改質処理を行うことと、を実行する処理装置と、
前記改質層を基点に前記周縁部を除去する周縁除去装置と、
前記処理装置、前記周縁除去装置の間で前記重合基板を搬送する搬送装置と、を有する。
【請求項6】
請求項５に記載の基板処理システムにおいて、
前記処理装置において、前記第１の基板の内部に前記改質層を形成することと、前記第１の基板内部に改質処理を行うことは、共通のレーザヘッドにより行われる。
前記処理装置において、前記第１の基板の内部に前記改質層を形成することと、前記第１の基板内部に改質処理を行うことは、共通のレーザヘッドにより行われる。
【請求項7】
請求項６に記載の基板処理システムにおいて、
前記処理装置は、前記重合基板を保持するチャックを備え、
前記処理装置において、前記改質処理は、前記チャックを回転させつつ、径方向に移動させることにより前記レーザヘッドから照射されるレーザ光の集光部を径方向に移動させながら行われる。
前記処理装置は、前記重合基板を保持するチャックを備え、
前記処理装置において、前記改質処理は、前記チャックを回転させつつ、径方向に移動させることにより前記レーザヘッドから照射されるレーザ光の集光部を径方向に移動させながら行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１８年３月１４日に日本国に出願された特願２０１８－４７１５９号及び２０１８年４月２７日に日本国に出願された特願２０１８－８７７１１号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１８年３月１４日に日本国に出願された特願２０１８－４７１５９号及び２０１８年４月２７日に日本国に出願された特願２０１８－８７７１１号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【0002】
本発明は、基板処理方法及び基板処理システムに関する。
【背景技術】
【0003】
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ウェハ（以下、ウェハという）に対し、当該ウェハの裏面を研削して、ウェハを薄化することが行われている。そして、この薄化されたウェハをそのまま搬送したり、後続の処理を行ったりすると、ウェハに反りや割れが生じるおそれがある。そこで、ウェハを補強するために、例えば支持基板にウェハを貼り付けることが行われている。
【0004】
ところで、通常、ウェハの周縁部は面取り加工がされているが、上述したようにウェハを研削処理を行うと、ウェハの周縁部が鋭く尖った形状（いわゆるナイフエッジ形状）になる。そうすると、ウェハの周縁部でチッピングが発生し、ウェハが損傷を被るおそれがある。そこで、研削処理前に予めウェハの周縁部を削る、いわゆるエッジトリムが行われている。
【0005】
例えば特許文献１には、エッジトリムを行う装置として、縦軸型の端面研削装置が開示されている。この端面研削装置を用いてウェハの周縁部を研削する場合には、先ず、支持基板が貼り付けられたウェハをテーブルに固定し、テーブルを鉛直軸に平行な軸の回りに回転させる。そして、スピンドルを回転させて、研削工具であるホイールに回転を与えた後、スピンドルを鉛直方向に移動させることにより、ホイールの研削面をウェハに当接させて、ウェハの周縁部を研削する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平９－２１６１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献１に記載の端面研削装置では、スピンドルの鉛直方向の移動は、例えば公差などの種々の要因により一定ではない場合がある。かかる場合、ホイールの鉛直移動が適切に制御されず、支持基板の表面まで研削されるおそれがある。したがって、従来のエッジトリムには改善の余地がある。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板同士が接合された重合基板において、一の基板の周縁部を適切に除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決する本発明の一態様は、基板を処理する基板処理方法であって、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を準備する工程と、前記第１の基板における除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って当該第１の基板の内部に改質層を形成する改質層形成処理を行うことと、前記周縁部において、前記第１の基板における前記第１の基板と前記第２の基板が接合される面側の非加工面近傍の前記第１の基板内部であって前記境界から径方向外側に改質処理を行うことと、前記改質層を基点に前記周縁部を除去することと、を有する。
【0010】
別な観点による本発明の一態様は、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を処理する基板処理システムであって、前記第１の基板における除去対象の周縁部と中央部との境界に沿って当該第１の基板の内部に改質層を形成することと、前記周縁部において、前記第１の基板における前記第１の基板と前記第２の基板が接合される面側の非加工面近傍の前記第１の基板内部であって前記境界から径方向外側に改質処理を行うことと、を実行する処理装置と、前記改質層を基点に前記周縁部を除去する周縁除去装置と、前記処理装置、前記周縁除去装置の間で前記重合基板を搬送する搬送装置と、を有する。
【発明の効果】
【0011】
本発明の一態様によれば、基板同士が接合された重合基板において、一の基板の周縁部を適切に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】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。
【図2】重合ウェハの構成の概略を示す側面図である。
【図3】改質層形成装置の構成の概略を示す側面図である。
【図4】被処理ウェハに改質層を形成した様子を示す縦断面図である。
【図5】被処理ウェハに改質層を形成した様子を示す平面図である。
【図6】加工装置の研削ユニットの構成の概略を示す側面図である。
【図7】第１の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程において被処理ウェハの様子を示す説明図である。
【図8】第１の実施形態の変形例にかかるウェハ処理の主な工程において被処理ウェハの様子を示す説明図である。
【図9】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。
【図10】周縁除去装置の構成の概略を示す側面図である。
【図11】第２の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程において被処理ウェハの様子を示す説明図である。
【図12】他の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程において被処理ウェハの様子を示す説明図である。
【図13】他の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程において被処理ウェハの様子を示す説明図である。
【図14】他の実施形態において被処理ウェハに改質層を形成した様子を示す縦断面図である。
【図15】他の実施形態において被処理ウェハに改質層を形成する様子を示す説明図である。
【図16】他の実施形態において被処理ウェハに改質層を形成した様子を示す平面図である。
【図17】他の実施形態において被処理ウェハに改質層を形成した様子を示す平面図である。
【図18】他の実施形態において被処理ウェハに改質層を形成した様子を示す平面図である。
【図19】他の実施形態において被処理ウェハに改質層を形成した様子を示す縦断面図である。
【図20】界面処理装置の構成の概略を示す側面図である。
【図21】他の実施形態において被処理ウェハに改質溝を形成した様子を示す平面図である。
【図22】他の実施形態において被処理ウェハに改質面を形成した様子を示す平面図である。
【図23】他の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程において被処理ウェハの様子を示す説明図である。
【図24】界面処理装置の構成の概略を示す側面図である。
【図25】処理装置の構成の概略を示す側面図である。
【図26】他の実施形態において被処理ウェハの内部に改質面を形成した様子を示す縦断面図である。
【図28】他の実施形態において被処理ウェハのデバイス層に改質面を形成した様子を示す縦断面図である。
【図30】他の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程において被処理ウェハの様子を示す説明図である。
【図31】重合ウェハにおいて被処理ウェハが偏心した様子を示す平面図である。
【図32】改質層が改質面の内周より径方向内側に位置した場合の説明図である。
【図33】改質層が改質面の内周より径方向外側に位置した場合の説明図である。
【図34】処理装置の構成の概略を示す側面図である。
【図35】第３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。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。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。
【0014】
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態にかかる基板処理システム１の構成の概略を模式的に示す平面図である。なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
【0015】
基板処理システム１では、図２に示すように第１の基板としての被処理ウェハＷと第２の基板としての支持ウェハＳを接合して重合基板としての重合ウェハＴを形成し、さらに被処理ウェハＷを薄化する。以下、被処理ウェハＷにおいて、加工される面（支持ウェハＳと接合される面と反対側の面）を「加工面Ｗｇ」といい、加工面Ｗｇと反対側の面を「非加工面Ｗｎ」という。また、支持ウェハＳにおいて、被処理ウェハＷと接合される面を「接合面Ｓｊ」といい、接合面Ｓｊと反対側の面を「非接合面Ｓｎ」という。
【0016】
被処理ウェハＷは、例えばシリコンウェハなどの半導体ウェハであって、非加工面Ｗｎに複数のデバイスが形成されている。なお、被処理ウェハＷの周縁部は面取り加工がされており、周縁部の断面はその先端に向かって厚みが小さくなっている。
【0017】
支持ウェハＳは、被処理ウェハＷを支持するウェハである。また、支持ウェハＳは、被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎのデバイスを保護する保護材として機能する。なお、支持ウェハＳの接合面Ｓｊの複数のデバイスが形成されている場合には、被処理ウェハＷと同様に接合面Ｓｊにデバイス層（図示せず）が形成される。
【0018】
図１に示すように基板処理システム１は、例えば外部との間で複数の被処理ウェハＷ、複数の支持ウェハＳ、複数の重合ウェハＴをそれぞれ収容可能なカセットＣｗ、Ｃｓ、Ｃｔが搬入出される搬入出ステーション２と、被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴに対して所定の処理を施す各種処理装置を備えた処理ステーション３とを一体に接続した構成を有している。
【0019】
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Ｃｗ、Ｃｓ、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Ｃｗ、Ｃｓ、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。
【0020】
搬入出ステーション２には、カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送領域２０が設けられている。ウェハ搬送領域２０には、Ｘ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動自在なウェハ搬送装置２２が設けられている。ウェハ搬送装置２２は、重合ウェハ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周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。
【0021】
処理ステーション３には、ウェハ搬送領域２０のＹ軸正方向側に、被処理ウェハＷと支持ウェハＳを接合する接合装置３０、被処理ウェハＷの内部に改質層を形成する改質層形成装置３１、及び被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを研削して加工する加工装置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。なお、これら接合装置３０、改質層形成装置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。また、本実施形態では加工装置３２が、本発明の周縁除去装置として機能する。
【0022】
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における被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、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、基板処理システム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、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどの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、その記憶媒体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。
【0023】
次に、接合装置３０、改質層形成装置３１、及び加工装置３２について説明する。
【0024】
接合装置３０は、被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎと支持ウェハＳの接合面Ｓｊ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。この接合の際、非加工面Ｗｎと接合面Ｓｊは、それぞれ改質され親水化されているのが好ましい。具体的に非加工面Ｗｎと接合面Ｓｊを改質する際には、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非加工面Ｗｎと接合面Ｓｊに照射されて、非加工面Ｗｎと接合面Ｓｊがプラズマ処理され、活性化される。また、このように改質された非加工面Ｗｎと接合面Ｓｊに純水を供給し、非加工面Ｗｎと接合面Ｓｊを親水化する。なお、接合装置３０の構成は任意であり、公知の接合装置を用いることができる。
【0025】
改質層形成装置３１は、被処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射し、改質層を形成する。改質層形成装置３１は、図３に示すように被処理ウェハＷが上側であって支持ウェハＳが下側に配置された状態で、重合ウェハＴを保持する、保持部としてのチャック１００を有している。チャック１００は、移動機構１０１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１０１は、一般的な精密ＸＹステージで構成されている。また、チャック１００は、回転機構１０２よって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。
【0026】
チャック１００の上方には、被処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射する、改質部としてのレーザヘッド１０３が設けられている。レーザヘッド１０３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、被処理ウェハＷに対して透過性を有する波長のレーザ光を、被処理ウェハＷの内部の所定位置に集光して照射する。これによって、図４に示すように被処理ウェハＷの内部においてレーザ光Ｌが集光した部分が改質して、改質層Ｍが形成される。改質層Ｍは、板厚方向に延伸し、縦長のアスペクト比を有する。図３に示すようにレーザヘッド１０３は、移動機構１０４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１０４は、一般的な精密ＸＹステージで構成されている。またレーザヘッド１０３は、昇降機構１０５によってＺ軸方向に移動可能に構成されていてもよい。
【0027】
改質層形成装置３１では、先ず、チャック１００で重合ウェハＴを保持した後、移動機構１０１によってチャック１００を水平方向に移動させて、重合ウェハＴのセンタリングを行うと共に、移動機構１０４によってレーザヘッド１０３が重合ウェハＴ（被処理ウェハＷ）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１０２によってチャック１００を回転させながら、レーザヘッド１０３から被処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌを照射して、図５に示すように被処理ウェハＷに環状の改質層Ｍを形成する。なお、上述した位置調整を行うため、改質層形成装置３１には、重合ウェハ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。
【0028】
この改質層Ｍの被処理ウェハＷにおける形成位置について詳述する。基板処理システム１では、支持ウェハＳに接合された被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを研削するが、研削後の被処理ウェハＷの周縁部にナイフエッジが形成されるのを回避するため、研削前に周縁部を除去しておく。改質層Ｍは、この周縁部除去の際の基点となるものであり、図５に示すように被処理ウェハＷにおける除去対象の周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃとの境界に沿って、環状に形成される。なお、周縁部Ｗｅは、例えば被処理ウェハＷの端部から径方向に０．５ｍｍ～２．０ｍｍの範囲であり、面取り部が含まれる。
【0029】
また、図４に示すように改質層Ｍの下端は、研削後の被処理ウェハＷの目標表面（図４中の点線）より上方に位置している。すなわち、改質層Ｍの下端と被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎとの間の距離Ｈ１は、研削後の被処理ウェハＷの目標厚みＨ２より大きい。距離Ｈ１は任意であるが、目標厚みＨ２より例えば５μｍ～１０μｍ大きい。かかる場合、研削後の被処理ウェハＷに改質層Ｍは残らない。
【0030】
なお、本実施形態の改質層形成装置３１では、チャック１００を水平方向に移動させていたが、レーザヘッド１０３を水平方向に移動させてもよく、あるいはチャック１００とレーザヘッド１０３の両方を水平方向に移動させてもよい。また、チャック１００を回転させていたが、レーザヘッド１０３を回転させてもよい。
【0031】
加工装置３２は、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを研削して加工する。具体的に加工装置３２は、例えば加工面Ｗｇを研削する研削ユニット、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇや支持ウェハＳの非接合面Ｓｎを洗浄する洗浄ユニットなどを備えている。
【0032】
図６に示すように研削ユニット１１０は、被処理ウェハＷが上側であって支持ウェハＳが下側に配置された状態で、重合ウェハＴを保持するチャック１１１を有している。チャック１１１は、回転機構（図示せず）よって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。
【0033】
チャック１１１の上方には、環状形状の研削砥石１１２が設けられている。研削砥石１１２にはスピンドル１１３を介して駆動部１１４が設けられている。駆動部１１４は例えばモータ（図示せず）を内蔵し、研削砥石１１２を回転させると共に、鉛直方向及び水平方向に移動させる。
【0034】
そして、研削ユニット１１０では、チャック１１１に保持された被処理ウェハＷと研削砥石１１２の円弧の一部を当接させた状態で、チャック１１１と研削砥石１１２をそれぞれ回転させることによって、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを研削する。
【0035】
次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。
【0036】
先ず、複数の被処理ウェハＷを収納したカセットＣｗ、複数の支持ウェハＳを収納したカセットＣｓ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。
【0037】
次に、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｗ内の被処理ウェハＷが取り出され、接合装置３０に搬送される。また続けて、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｓ内の支持ウェハＳも取り出され、接合装置３０に搬送される。接合装置３０では、被処理ウェハＷが上側で支持ウェハＳが下側に配置された状態で、ファンデルワールス力及び分子間力によって接合され、重合ウェハＴが形成される。この際、被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎと支持ウェハＳの接合面Ｓｊ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ていると、ファンデルワールス力及び分子間力が適切に生じる。
【0038】
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２により改質層形成装置３１に搬送される。改質層形成装置３１に搬送された重合ウェハＴは、チャック１００に受け渡され保持される。その後、移動機構１０１によってチャック１００を水平方向に移動させて、重合ウェハＴのセンタリングを行うと共に、レーザヘッド１０３が重合ウェハＴ（被処理ウェハＷ）の所定位置の直上に位置するように位置調整行う。この所定位置は、被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃの境界である。その後、回転機構１０２によってチャック１００を回転させながら、レーザヘッド１０３から被処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌを照射して、図７（ａ）に示すように被処理ウェハＷの内部に環状の改質層Ｍを形成する。なお、この改質層Ｍの形成位置は、上述した図４及び図５を用いて説明したとおりである。
【0039】
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２により加工装置３２に搬送される。加工装置３２に搬送された重合ウェハＴは、チャック１１１に受け渡され保持される。その後、図７（ｂ）に示すように被処理ウェハＷと研削砥石１１２の円弧の一部を当接させた状態で、研削砥石１１２を下降させつつ、チャック１１１と研削砥石１１２をそれぞれ回転させることによって、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを研削する。
【0040】
加工面Ｗｇの研削時において、被処理ウェハＷの内部には、改質層Ｍから板厚方向にクラックＣが進展し、加工面Ｗｇと非加工面Ｗｎに到達する。クラックＣは、被処理ウェハＷがシリコンの単結晶を有するのでほぼ直線状に進展する。また、クラックＣは、平面視において環状に形成される。なお、クラックＣは、改質層形成装置３１で改質層Ｍを形成する際に進展する場合もある。換言すれば、クラックＣが形成されるタイミングは、加工装置３２における加工面Ｗｇの研削時であってもよいし、改質層形成装置３１で改質層Ｍが形成する場合であってもよい。
【0041】
また、加工面Ｗｇの研削を進めていくと、図７（ｃ）に示すように改質層ＭとクラックＣを基点に被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅが剥離して除去される。この際、上述したようにクラックＣはほぼ直線状に進展しているので、除去された後の被処理ウェハＷの外側面を、凹凸が少ない平坦にすることができる。また、上述したように改質層Ｍの下端は、研削後の被処理ウェハＷの目標表面より上方に位置しているので、改質層Ｍは加工面Ｗｇの研削時に除去される。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、研削後の被処理ウェハＷに改質層Ｍが残らないので、強い強度を確保することができる。
【0042】
こうして改質層形成装置３１では、周縁部Ｗｅが除去されつつ、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇが目標厚みまで研削される。
【0043】
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における一連のウェハ処理が終了する。
【0044】
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。上記においては、接合装置３０で被処理ウェハＷと支持ウェハＳを接合した後、改質層形成装置３１で被処理ウェハＷの内部に改質層Ｍを形成したが、本変形例では、この順序を逆にする。
【0045】
すなわち、基板処理システム１では、先ず、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｗ内の被処理ウェハＷが取り出され、改質層形成装置３１に搬送される。改質層形成装置３１では、図８（ａ）に示すように被処理ウェハＷの内部の所定位置に改質層Ｍが形成される。
【0046】
なお、この改質層形成装置３１で改質層Ｍを形成するのと並行して、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｓ内の支持ウェハＳが取り出され、接合装置３０に搬送される。
【0047】
次に、被処理ウェハＷはウェハ搬送装置２２により接合装置３０に搬送される。接合装置３０では、図８（ｂ）に示すように被処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合され、重合ウェハＴが形成される。
【0048】
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２により加工装置３２に搬送される。加工装置３２では、図８（ｃ）に示すように被処理ウェハＷと研削砥石１１２の円弧の一部を当接させた状態で、研削砥石１１２を下降させつつ、チャック１１１と研削砥石１１２をそれぞれ回転させることによって、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを研削する。そして、図８（ｄ）に示すように周縁部Ｗｅが除去されつつ、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇが目標厚みまで研削される。
【0049】
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における一連のウェハ処理が終了する。
【0050】
以上の第１の実施形態及び変形例によれば、次の効果を享受できる。以下の説明においては、従来のように被処理ウェハの周縁部をホイール（研削工具）で研削して除去する場合と対比して説明する。なお、従来、ブレード（研削工具）を用いて被処理ウェハの周縁部を除去する場合があるが、この場合もホイールを用いた場合と同様の課題がある。
【0051】
被処理ウェハと支持ウェハを接合後に、従来のように、すなわち上述した特許文献１に記載されたように、重合ウェハにおける被処理ウェハの周縁部をホイールで研削除去する場合、例えば公差などの種々の要因により、ホイールの鉛直移動が適切に制御されず、支持ウェハの表面まで研削されるおそれがある。
これに対して、本実施形態では、被処理ウェハＷの内部に改質層Ｍを形成することで、当該改質層ＭとクラックＣを基点に周縁部Ｗｅを除去することができる。かかる場合、支持ウェハＳの接合面Ｓｊが研削等によるダメージを被ることがない。
これに対して、本実施形態では、被処理ウェハＷの内部に改質層Ｍを形成することで、当該改質層ＭとクラックＣを基点に周縁部Ｗｅを除去することができる。かかる場合、支持ウェハＳの接合面Ｓｊが研削等によるダメージを被ることがない。
【0052】
被処理ウェハと支持ウェハを接合前に、従来のように被処理ウェハの周縁部をホイールで研削除去する場合、研削によってパーティクルが発生し、当該パーティクルが被処理ウェハのデバイスに付着するおそれがある。
これに対して、本実施形態では、被処理ウェハＷの内部に形成した改質層ＭとクラックＣを基点に周縁部Ｗｅを剥離させて除去するので、パーティクルが発生しない。したがって、特に図８に示した変形例のように、接合前の被処理ウェハＷに処理を行う場合でも、非加工面Ｗｎのデバイスが汚染されることがない。
これに対して、本実施形態では、被処理ウェハＷの内部に形成した改質層ＭとクラックＣを基点に周縁部Ｗｅを剥離させて除去するので、パーティクルが発生しない。したがって、特に図８に示した変形例のように、接合前の被処理ウェハＷに処理を行う場合でも、非加工面Ｗｎのデバイスが汚染されることがない。
【0053】
従来のようにホイールを用いる場合、ホイールの水平方向の位置調整には限界があり、数μｍ程度のばらつきが生じる。そうすると、ホイールで研削除去される周縁部の幅（トリム幅）にもばらつきが生じ、加工精度が良くない。
これに対して、本実施形態では、レーザを用いて被処理ウェハＷの内部に改質層Ｍを形成するので、例えば１μｍ未満の高い精度を確保できる。このため、改質層Ｍを基点として除去される周縁部Ｗｅの幅（トリム幅）の精度も向上する。
これに対して、本実施形態では、レーザを用いて被処理ウェハＷの内部に改質層Ｍを形成するので、例えば１μｍ未満の高い精度を確保できる。このため、改質層Ｍを基点として除去される周縁部Ｗｅの幅（トリム幅）の精度も向上する。
【0054】
従来のようにホイールを用いる場合、ホイールを下降させて周縁部を研削するため、被処理ウェハを保持するチャックの回転速度に制限があり、周縁部を除去するのに時間がかかる。
これに対して、本実施形態では、高周波のレーザを用いて被処理ウェハＷの内部に改質層Ｍを形成するので、チャック１００の回転速度を速くすることができ、極めて短時間で処理を行うことができる。したがって、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。
これに対して、本実施形態では、高周波のレーザを用いて被処理ウェハＷの内部に改質層Ｍを形成するので、チャック１００の回転速度を速くすることができ、極めて短時間で処理を行うことができる。したがって、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。
【0055】
従来のようにホイールを用いる場合、当該ホイールが摩耗するため、定期的な交換が必要となる。また、ホイールを用いた研削においては、研削水を使用し、その廃液処理も必要となる。このため、ランニングコストがかかる。
これに対して、本実施形態では、レーザヘッド１０３自体が経時的に劣化することはなく、メンテナンス頻度を低減することができる。また、レーザを用いたドライプロセスであるため、研削水や廃水処理が不要となる。このため、ランニングコストを低廉化することができる。
これに対して、本実施形態では、レーザヘッド１０３自体が経時的に劣化することはなく、メンテナンス頻度を低減することができる。また、レーザを用いたドライプロセスであるため、研削水や廃水処理が不要となる。このため、ランニングコストを低廉化することができる。
【0056】
また、半導体ウェハである被処理ウェハＷには、結晶方位の方向を示すためのノッチが形成されているが、従来のブレードのみによる周縁部Ｗｅの除去では、このノッチの形状をそのまま残すのが困難であった。
これに対して、本実施形態では、例えば改質層形成装置３１において、被処理ウェハＷとレーザ光を相対的に動作制御することにより、改質層Ｍをノッチの形状に合わせて形成することができ、ノッチの形状を残したまま、周縁部Ｗｅを容易に除去することもできる。
これに対して、本実施形態では、例えば改質層形成装置３１において、被処理ウェハＷとレーザ光を相対的に動作制御することにより、改質層Ｍをノッチの形状に合わせて形成することができ、ノッチの形状を残したまま、周縁部Ｗｅを容易に除去することもできる。
【0057】
なお、以上の実施形態において、加工面Ｗｇの研削時に周縁部Ｗｅを効率よく除去する方法として、回転する被処理ウェハＷに対して研削砥石１１２の回転方向を被処理ウェハＷの外側から内側に回転させる、あるいは回転する被処理ウェハＷに対して研削砥石１１２の回転方向を被処理ウェハＷの内側から外側に回転させるなどがある。このように研削砥石１１２の回転方向を、被処理ウェハＷの種類や加工工程に応じて変更することができる。
【0058】
また、加工面Ｗｇの研削時に、高圧水を被処理ウェハＷの内側から外側に向けて周縁部Ｗｅに当てることにより、周縁部Ｗｅを効率よく除去しても（飛ばしても）よい。
【0059】
なお、以上の第１の実施形態の変形例では、改質層形成装置３１における改質層Ｍの形成、接合装置３０における被処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合、加工装置３２における周縁部Ｗｅの除去を順次行ったが、ウェハの接合と周縁部Ｗｅの除去の順序は逆でもよい。すなわち、改質層形成装置３１における改質層Ｍの形成、加工装置３２における周縁部Ｗｅの除去、接合装置３０における被処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合を順次行ってもよい。
【0060】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図９は、第２の実施形態にかかる基板処理システム２００の構成の概略を模式的に示す平面図である。基板処理システム２００は、第１の実施形態の基板処理システム１の構成において、処理ステーション３に被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを除去するための周縁除去装置２１０をさらに有している。周縁除去装置２１０は、例えば改質層形成装置３１と加工装置３２の間に配置されている。
【0061】
周縁除去装置２１０は、改質層形成装置３１で被処理ウェハＷに改質層Ｍを形成した後、当該改質層Ｍより外側に力を作用させて周縁部Ｗｅを除去する。すなわち、第１の実施形態では、加工装置３２で被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを研削中に周縁部Ｗｅを除去していたが、第２の実施形態では、この周縁部Ｗｅの除去を周縁除去装置２１０で行う。
【0062】
図１０に示すように周縁除去装置２１０は、被処理ウェハＷが上側であって支持ウェハＳが下側に配置された状態で、重合ウェハＴを保持するチャック２１１を有している。チャック２１１は、回転機構（図示せず）よって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。
【0063】
チャック２１１の上方には、環状形状の砥石ホイール２１２を有している。砥石ホイール２１２にはスピンドル２１３を介して駆動部２１４が設けられている。駆動部２１４は例えばモータ（図示せず）を内蔵し、砥石ホイール２１２を回転させると共に、鉛直方向及び水平方向に移動させる。なお、本実施形態では砥石ホイール２１２を用いたが、これに限定されず、例えばブレードを用いてもよい。
【0064】
そして、周縁除去装置２１０では、チャック２１１に保持された被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅと砥石ホイール２１２の円弧の一部を当接させた状態で、チャック２１１と砥石ホイール２１２をそれぞれ回転させることによって、周縁部Ｗｅに衝撃を付与する。この衝撃によって、周縁部Ｗｅは除去される。かかる場合、改質層Ｍの形成により、被処理ウェハＷの除去面の精度を出すことができる。
【0065】
次に、以上のように構成された基板処理システム２００を用いて行われるウェハ処理について説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同様の処理については詳細な説明を省略する。
【0066】
先ず、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｗ内の被処理ウェハＷが取り出され、改質層形成装置３１に搬送される。改質層形成装置３１では、図１１（ａ）に示すように被処理ウェハＷの内部の所定位置に改質層Ｍが形成される。
【0067】
なお、この改質層形成装置３１で改質層Ｍを形成するのと並行して、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｓ内の支持ウェハＳが取り出され、接合装置３０に搬送される。
【0068】
次に、被処理ウェハＷはウェハ搬送装置２２により接合装置３０に搬送される。接合装置３０では、図１１（ｂ）に示すように被処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合され、重合ウェハＴが形成される。
【0069】
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２により周縁除去装置２１０に搬送される。周縁除去装置２１０では、図１１（ｃ）に示すように被処理ウェハＷの改質層Ｍより外側に砥石ホイール２１２の円弧の一部を当接させる。この状態で、砥石ホイール２１２を下降させつつ、チャック２１１と砥石ホイール２１２をそれぞれ回転させると、被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅに衝撃が付与される。この衝撃によって、図１１（ｄ）に示すように周縁部Ｗｅは、改質層ＭとクラックＣを基点に剥離して除去される。
【0070】
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２により加工装置３２に搬送される。加工装置３２では、図１１（ｅ）に示すように被処理ウェハＷの加工面Ｗｇが目標厚みまで研削される。
【0071】
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２００における一連のウェハ処理が終了する。
【0072】
以上の第２の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の効果を享受することができる。
【0073】
なお、第２の実施形態において図１１に示した例では、改質層Ｍの形成、被処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合、周縁部Ｗｅの除去、及び被処理ウェハＷの加工面Ｗｇの研削が順次行われたが、改質層Ｍの形成と被処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合の順序は反対でもよい。すなわち、被処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合、改質層Ｍの形成、周縁部Ｗｅの除去、及び被処理ウェハＷの加工面Ｗｇの研削をこの順で行ってもよい。
【0074】
以上の実施形態では、支持ウェハＳに対して、１枚の被処理ウェハＷが接合される場合について説明したが、デバイスが形成された半導体ウェハ同士の接合や、デバイスが形成された被処理ウェハＷが複数積層されてもよい。以下の説明では、第１の実施形態の基板処理システム１を用いて、デバイスが形成された被処理ウェハＷを複数積層する場合について説明する。
【0075】
第１の実施形態におけるウェハ処理が施された重合ウェハＴでは、図１２（ａ）に示すように被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅが除去され、且つ加工面Ｗｇが目標厚みまで研削されている。以下の説明においては、この１枚目の被処理ウェハＷを第１の被処理ウェハＷ１という。
【0076】
この重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２により接合装置３０に搬送される。また、次に積層される第３の基板としての被処理ウェハＷもウェハ搬送装置２２により接合装置３０に搬送される。以下の説明においては、この２枚目の被処理ウェハＷを第２の被処理ウェハＷ２という。そして、接合装置３０では、図１２（ａ）に示すように第１の被処理ウェハＷ１の加工面Ｗｇと第２の被処理ウェハＷ２の非加工面Ｗｎが接合され、重合ウェハＴが形成される。
【0077】
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２により改質層形成装置３１に搬送される。改質層形成装置３１では、図１２（ｂ）に示すように第２の被処理ウェハＷ２の内部の所定位置に改質層Ｍが形成される。
【0078】
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２により加工装置３２に搬送される。加工装置３２では、図１２（ｃ）に示すように第２の被処理ウェハＷ２と研削砥石１１２の円弧の一部を当接させた状態で、研削砥石１１２を下降させつつ、チャック１１１と研削砥石１１２をそれぞれ回転させることによって、第２の被処理ウェハＷ２の加工面Ｗｇを研削する。そして、図１２（ｄ）に示すように周縁部Ｗｅが除去されつつ、第２の被処理ウェハＷ２の加工面Ｗｇが目標厚みまで研削される。
【0079】
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における一連のウェハ処理が終了する。
【0080】
ここで、図１２（ａ）に示した重合ウェハＴに対して、従来のようにホイールを用いて第２の被処理ウェハＷ２の周縁部Ｗｅを除去する場合、第２の被処理ウェハＷ２の非加工面Ｗｎの下方が中空になっているため、当該周縁部Ｗｅを研削し難い。
これに対して、本実施形態では、第２の被処理ウェハＷ２の内部に改質層Ｍを形成することで、当該改質層ＭとクラックＣを基点に周縁部Ｗｅを容易に除去することができる。
これに対して、本実施形態では、第２の被処理ウェハＷ２の内部に改質層Ｍを形成することで、当該改質層ＭとクラックＣを基点に周縁部Ｗｅを容易に除去することができる。
【0081】
また、従来のようにホイールやブレードを用いる場合、ホイールやブレードの水平方向の位置調整には限界があり、数μｍ程度のばらつきが生じる。そうすると、ホイールやブレードで研削除去される周縁部の幅（トリム幅）にもばらつきが生じ、特に被処理ウェハを積層するとのそのばらつきが積み上げられていく。このため、例えば上層の被処理ウェハが下層の被処理ウェハからはみ出す場合もある。
これに対して、本実施形態では、レーザを用いて第２の被処理ウェハＷ２の内部に改質層Ｍを形成するので、高い精度を確保することができ、被処理ウェハＷを適切に積層することができる。
これに対して、本実施形態では、レーザを用いて第２の被処理ウェハＷ２の内部に改質層Ｍを形成するので、高い精度を確保することができ、被処理ウェハＷを適切に積層することができる。
【0082】
なお、本実施形態のように被処理ウェハＷを複数積層する場合、上層の第２の被処理ウェハＷ２で除去される周縁部Ｗｅを、下層の第１の被処理ウェハＷ１で除去される周縁部Ｗｅの内側にしてもよい。すなわち、図１３（ａ）に示すように第２の被処理ウェハＷ２の内部の改質層Ｍを、第１の被処理ウェハＷ１の端部より径方向内側に形成してもよい。かかる場合、図１３（ｂ）に示すように最終的に積層される第２の被処理ウェハＷ２の径は、第１の被処理ウェハＷ１の径よりも小さくなる。そうすると、第２の被処理ウェハＷ２が第１の被処理ウェハＷ１からはみ出すことを確実に防止することができる。
【0083】
以上の実施形態の改質層形成装置３１では、図４に示したように改質層Ｍは、その下端が被処理ウェハＷの研削後の目標表面より上方に位置するように、１箇所に形成されていたが、改質層Ｍの形成方法はこれに限定されない。
【0084】
図１４（ａ）～（ｄ）に示すように改質層Ｍは、被処理ウェハＷの厚み方向に複数形成されていてもよい。なお、図１４では、重合ウェハＴの被処理ウェハＷと支持ウェハＳの界面に形成された、デバイス層や酸化膜を図示している。すなわち、被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎには、複数のデバイスが形成されたデバイス層Ｄが形成され、デバイス層Ｄにはさらに酸化膜Ｆｗ（例えばＳｉＯ２膜）が形成されている。また、支持ウェハＳの接合面Ｓｊにも酸化膜Ｆｓが形成されている。なお、支持ウェハＳの接合面Ｓｊの複数のデバイスが形成されている場合には、被処理ウェハＷと同様に接合面Ｓｊにデバイス層（図示せず）が形成される。
【0085】
図１４（ａ）に示す例においては改質層Ｍ１～Ｍ４が、被処理ウェハＷの厚み方向に複数段、例えば４段に形成されている。最下層の改質層Ｍ４の下端は、研削後の被処理ウェハＷの目標表面（図１４（ａ）中の点線）より上方に位置している。また、これら改質層Ｍ１～Ｍ４によって進展するクラックＣは、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇと非加工面Ｗｎに到達している。
【0086】
図１４（ｂ）に示す例においては改質層Ｍ１～Ｍ２が、被処理ウェハＷの厚み方向に複数段、例えば２段に形成されている。下層の改質層Ｍ２の下端は、研削後の被処理ウェハＷの目標表面（図１４（ｂ）中の点線）より上方に位置している。また、これら改質層Ｍ１～Ｍ２によって進展するクラックＣは、被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎに到達するが、加工面Ｗｇには到達していない。かかる場合、例えば加工装置３２において、研削砥石１１２を下降させて加工面Ｗｇを研削する際、研削砥石１１２の研削面がクラックＣに到達するまでは、加工面Ｗｇが被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを含めて研削される。そして、研削砥石１１２の研削面がクラックＣに到達すると、当該クラックＣより下方において周縁部Ｗｅが剥離して除去される。このように改質層Ｍ１～Ｍ２から延伸するクラックＣの上端高さを所定位置に制御することで、除去される周縁部Ｗｅの小片の大きさ（高さ）を制御することができる。
【0087】
図１４（ｃ）に示す例においては改質層Ｍ１～Ｍ４が、被処理ウェハＷの厚み方向に複数段、例えば４段に形成されている。最下層の改質層Ｍ４の下端は、研削後の被処理ウェハＷの目標表面（図１４（ｃ）中の点線）より下方に位置している。また、これら改質層Ｍ１～Ｍ４によって進展するクラックＣは、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇと非加工面Ｗｎに到達している。かかる場合、研削後の被処理ウェハＷにおいて周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃの境界に改質層Ｍ４が形成されているので、当該周縁部Ｗｅをより確実に剥離させて除去することができる。なお、このように改質層Ｍ４を目標表面より下方に形成する場合、改質層Ｍ４から延びるクラックＣが発生しがたいようにレーザ光の集光をぼかすことにより制御する。そうすると、被処理ウェハＷに接合された支持ウェハＳにまで、クラックＣを発生させることを抑制できる。クラックＣの位置は全周方向で変わってくるが、このように改質層Ｍ４の下端は制御できるので、精度よく除去できる。
【0088】
図１４（ｄ）に示す例においては改質層Ｍ１～Ｍ４が、被処理ウェハＷの厚み方向に複数段、例えば４段に形成されている。最下層の改質層Ｍ４の下端は、デバイス層Ｄの内部に位置している。また、これら改質層Ｍ１～Ｍ４によって進展するクラックＣは、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇに到達している。かかる場合でも、研削後の被処理ウェハＷにおいて周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃの境界に改質層Ｍ４が形成されているので、当該周縁部Ｗｅをより確実に剥離させて除去することができる。
【0089】
図１４に示したように改質層Ｍを、被処理ウェハＷの厚み方向に複数形成する方法は任意であるが、例えば図１５に示すように３つの加工方法が挙げられる。図１５においては、被処理ウェハＷにおいて改質層Ｍが形成される部分（周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃの境界）を平面に展開した図である。すなわち、図１５の横方向は、周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃの境界の周方向を示し、縦方向は、被処理ウェハＷの厚み方向を示す。また、図１５において点線は改質層Ｍ１～Ｍ４を示し、被処理ウェハＷの厚み方向に複数の改質層Ｍ１～Ｍ４が形成されている様子を示す。
【0090】
図１５（ａ）に示す加工方法においては、改質層形成装置３１において、回転機構１０２によってチャック１００を回転させながら、鉛直方向に固定されたレーザヘッド１０３から被処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射して、環状の改質層Ｍ４を形成する。次に、チャック１００の回転を停止し、レーザヘッド１０３からのレーザ光の照射を停止した後、昇降機構１０５によってレーザヘッド１０３を所定位置、すなわち改質層Ｍ３を形成する位置まで上昇させる。その後、チャック１００を回転させながらレーザヘッド１０３からレーザ光を照射して、環状の改質層Ｍ３を形成する。改質層Ｍ２、Ｍ１についても同様に形成して、被処理ウェハＷに改質層Ｍ１～Ｍ４を形成する。
【0091】
なお、改質層Ｍ１～Ｍ４を形成するに際しては、チャック１００の回転を継続した状態で、レーザヘッド１０３からのレーザ光の照射をオンオフ制御してもよい。例えばチャック１００を回転させながら、レーザヘッド１０３から被処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射して、改質層Ｍ４を形成する。その後、チャック１００の回転を継続した状態で、一旦レーザヘッド１０３からのレーザ光の照射を停止する。続けて、レーザヘッド１０３を上昇させ、再びレーザヘッド１０３から被処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射して、改質層Ｍ３を形成する。なおこの際、改質層Ｍ４を形成する際のレーザ光の照射開始位置及び照射終了位置を記憶しておくことで、次に改質層Ｍ３を形成する際のレーザ光の照射開始位置及び照射終了位置を合わせこむことができる。そして、以上のようにチャック１００の回転を停止させないことで、チャック１００の回転加速及び減速中のレーザ光の照射待ち時間を短縮し、全体の処理時間を短縮することができる。さらにチャック１００の回転速度を等速に維持することで、レーザ処理を均一に行うことができ、改質層Ｍの水平方向のピッチを等しくすることも可能となる。
【0092】
図１５（ｂ）に示す加工方法においては、回転機構１０２によってチャック１００を回転させながら、鉛直方向に固定されたレーザヘッド１０３から被処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射して、環状の改質層Ｍ４を形成する。この改質層Ｍ４の形成が終了する前に、チャック１００の回転とレーザヘッド１０３からのレーザ光の照射とを継続した状態で、昇降機構１０５によってレーザヘッド１０３を所定位置、すなわち改質層Ｍ３を形成する位置まで上昇させる。その後、レーザヘッド１０３の鉛直方向位置を固定した状態で、チャック１００を回転させながらレーザヘッド１０３からレーザ光を照射して、環状の改質層Ｍ３を形成する。改質層Ｍ２、Ｍ１についても同様に形成して、被処理ウェハＷに改質層Ｍ１～Ｍ４を形成する。かかる場合、改質層Ｍ１～Ｍ４を連続して形成することができるので、図１５（ａ）に示した加工方法に比べて、加工処理に要する時間を短縮することができる。
【0093】
図１５（ｃ）に示す加工方法においては、回転機構１０２によってチャック１００を回転させつつ、昇降機構１０５によってレーザヘッド１０３を上昇させながら、当該レーザヘッド１０３から被処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射して、環状の改質層Ｍ１～Ｍ４を連続して形成する。すなわち、本加工方法では、改質層Ｍ１～Ｍ４を螺旋状に連続して形成する。かかる場合でも、改質層Ｍ１～Ｍ４を連続して形成することができるので、図１５（ａ）に示した加工方法に比べて、加工処理に要する時間を短縮することができる。しかも、改質層Ｍ１～Ｍ４を側面視において急勾配で形成することがなく、図１５（ｂ）に示した加工方法に比べて、鉛直方向（被処理ウェハＷの厚み方向）に均一に形成することができる。
【0094】
以上の実施形態では、改質層形成装置３１において、被処理ウェハＷの内部に環状の改質層Ｍを形成したが、図１６に示すように環状の改質層Ｍから径方向外側に延伸する複数の径方向改質層Ｍ’をさらに形成してもよい。かかる場合、例えば加工装置３２で周縁部Ｗｅを除去する際、当該周縁部Ｗｅは、環状の改質層Ｍを基点に剥離しつつ、径方向改質層Ｍ’によって複数に分割される。そうすると、除去される周縁部Ｗｅが小さくなり、より容易に除去することができる。
【0095】
また、加工面Ｗｇの研削時に除去する周縁部Ｗｅ（エッジ片）を小片化する方法として、図１６に示すように改質層Ｍと同心円方向に任意の間隔で、複数の環状の分割改質層Ｍ”を形成してもよい。かかる場合、除去される周縁部Ｗｅをより小さくすることができる。また、分割改質層Ｍ”の径方向の間隔を制御することで、除去される周縁部Ｗｅの小片の大きさを制御することができる。
【0096】
さらに、このように複数の環状の分割改質層Ｍ”を形成する場合、図１７に示すように平面視において分割改質層Ｍ”を螺旋状に形成してもよい。かかる場合、改質層形成装置３１において、チャック１００又はレーザヘッド１０３を水平方向に移動させつつ、チャック１００を回転させながらレーザヘッド１０３から被処理ウェハＷにレーザ光を照射することで、螺旋状の分割改質層Ｍ”を連続して形成することができる。その結果、加工処理に要する時間を短縮することができる。
【0097】
また、図１８に示すように分割改質層Ｍ”は、平面視において螺旋状、且つ蛇行して形成してもよい。かかる場合、改質層形成装置３１において、チャック１００又はレーザヘッド１０３を水平方向に移動させつつ、チャック１００を回転させながらレーザヘッド１０３から被処理ウェハＷにレーザ光を照射する。この際、チャック１００又はレーザヘッド１０３の移動の位相、周期、振幅を制御することで、このような蛇行する波形状の分割改質層Ｍ”を形成することができる。また、この分割改質層Ｍ”を２周以上形成する。そして、分割改質層Ｍ”の蛇行位相のずれや周数を制御することで、除去される周縁部Ｗｅの小片の大きさを制御することができる。なお、本実施形態においては、図１６及び図１７に示した径方向改質層Ｍ’は不要となる。
【0098】
また、図１９（ａ）に示すように分割改質層Ｍ”を、分割改質層Ｍ”から進展するクラックＣが、被処理ウェハＷの内部の所定位置まで延伸するように形成してもよい。すなわち、クラックＣは、被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎに到達するが、加工面Ｗｇには到達しない。かかる場合、例えば加工装置３２において研削砥石１１２を下降させて加工面Ｗｇを研削する際、研削砥石１１２の研削面がクラックＣに到達するまでは、図１９（ｂ）に示すように加工面Ｗｇが被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを含めて研削される。そして、研削砥石１１２の研削面がクラックＣに到達すると、当該クラックＣより下方において周縁部Ｗｅが剥離して除去される。このようにクラックＣの上端高さを所定位置に制御することで、除去される周縁部Ｗｅの小片の大きさ（高さ）を制御することができる。なお、図１９の例においては、分割改質層Ｍ”は２段に形成されているが、レーザヘッド１０３からの集光点を２つに調整することで、チャック１００を回転させながら、２段の分割改質層Ｍ”を同時に形成することも可能である。
【0099】
以上の実施形態において、周縁部Ｗｅを効率的に除去する方法として、次の方法を用いてもよい。すなわち、例えば接合装置３０において被処理ウェハＷと支持ウェハＳを接合する前に、除去される周縁部Ｗｅに相当する部分の被処理ウェハＷと支持ウェハＳ間の界面における接合力を低下させることにより、周縁部Ｗｅを効率的に除去することができる。この接合力を低下させる方法の具体例としては、次の方法が考えられる。
【0100】
１つ目の接合力低下方法は、例えば除去される周縁部Ｗｅに相当する部分の被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎに対し、レーザ光などを照射して荒らす方法である。具体的には、図２０に示す界面処理装置３００を用いる。なお、界面処理装置３００は、例えば基板処理システム１の処理ステーション３において任意の位置に設けられる。
【0101】
界面処理装置３００は、非加工面Ｗｎが上方を向いた状態で被処理ウェハＷを保持するチャック３０１を有している。チャック３０１は、移動機構３０２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３０２は、一般的な精密ＸＹステージで構成されている。また、チャック３０１は、回転機構３０３によって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。
【0102】
チャック３０１の上方には、被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅにおける非加工面Ｗｎにレーザ光Ｋを照射するレーザヘッド３０４が設けられている。レーザヘッド３０４から照射するレーザ光Ｋは任意であるが、例えばエキシマレーザやファイバーレーザが用いられる。非加工面Ｗｎには上述したようにデバイス層Ｄと酸化膜Ｆｗが形成されているが、レーザ光は酸化膜Ｆｗに吸収される波長、例えば２６６ｎｍであればよい。なお、レーザヘッド３０４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ていてもよい。
【0103】
レーザヘッド３０４のレーザ光Ｋの照射口は、移動機構（図示せず）によって水平方向に移動可能に構成されている。移動機構は、例えばレーザヘッド３０４の照射口を機械的に移動させてもよいし、あるいは音響素子で照射口を移動させてもよい。レーザ光は酸化膜Ｆｗに吸収されるため、その集光点を厳密に制御する必要がない。このため、本実施形態のように移動機構によって、レーザヘッド３０４の照射口を移動させて、周縁部Ｗｅにおける非加工面Ｗｎ（酸化膜Ｆｗ）を改質して粗面化することができる。
【0104】
チャック３０１の上方には、被処理ウェハＷに対してガスを供給するガス供給部３０５が設けられている。ガス供給部３０５から供給されるガスには、例えば清浄空気や、窒素ガスなどの不活性ガスが用いられる。ガス供給部３０５は、ガスを供給するノズル３０６と、ノズル３０６から供給されたガスを整流する整流板３０７とを有している。ノズル３０６は、ガスを貯留して供給するガス供給源（図示せず）に連通している。またノズル３０６におけるガスの供給口は、被処理ウェハＷの中心上方に形成されている。整流板３０７は、チャック３０１に保持された被処理ウェハＷと略平行に設けられ、ノズル３０６からのガスが、被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎ上を流れるように制御する。
【0105】
チャック３０１の周囲には、ガス供給部３０５からのガスを収集して排気するためのカップ３０８が設けられている。カップ３０８の下面には、ガスを排出するための排気管３０９が接続されている。なお、カップ３０８は、被処理ウェハＷの全周を覆うものであってもよいし、あるいはレーザヘッド３０４の周囲のみを局所的に覆うものであってもよい。
【0106】
界面処理装置３００では、先ず、チャック３０１で被処理ウェハＷを保持した後、移動機構３０２によってチャック３０１を水平方向に移動させて、被処理ウェハＷのセンタリングを行う。その後、回転機構３０３によってチャック３０１を回転させながら、レーザヘッド３０４から被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅにおける非加工面Ｗｎにレーザ光Ｋを照射して、当該非加工面Ｗｎを粗面化する。
【0107】
また、非加工面Ｗｎを粗面化する際、ガス供給部３０５から被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎに対してガスを供給する。供給されたガスは、非加工面Ｗｎの全面を流れて排気管３０９から排出される。本実施形態のようにレーザ光を用いて周縁部Ｗｅにおける非加工面Ｗｎを改質する場合、デブリ（ゴミ）が発生する場合がある。このデブリが中央部Ｗｃにおける非加工面Ｗｎに付着すると、デバイスが損傷を被るおそれがある。そこで、ガス供給部３０５からガスを供給してパージすることで、デブリが非加工面Ｗｎに付着するのを抑制することができる。なお、界面処理装置３００における界面処理の後、さらに別の洗浄装置（図示せず）において非加工面Ｗｎを洗浄してもよい。かかる場合、例えば界面処理装置３００のように整流板３０７と被処理ウェハＷの間にガスを供給する構成がない場合に比べて、本実施形態では界面処理装置３００で洗浄を行うため、上記別の洗浄装置における洗浄を軽度に抑えることができる。
【0108】
非加工面Ｗｎの粗面化する位置には、図２１に示すように、例えば除去される周縁部Ｗｅに相当する部分の被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎと、除去されない中央部Ｗｃに相当する部分の被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎとの境界を改質して、接合力を低下させる接合力低下部としての改質溝Ｒ１を形成してもよい。またさらに、改質溝Ｒ１の外側に複数の環状の改質溝Ｒ２を形成してもよい。あるいは、図２２に示すように周縁部Ｗｅに相当する部分を面状で改質して、粗面化された改質面Ｒ３を形成してもよい。かかる場合、複数の改質溝Ｒ２で改質面Ｒ３を形成してもよいし、あるいはレーザ光の照射範囲を調整して改質面Ｒ３を形成してもよい。
【0109】
次に、以上の界面処理装置３００が設けられた基板処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同様の処理については詳細な説明を省略する。
【0110】
先ず、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｗ内の被処理ウェハＷが取り出され、界面処理装置３００に搬送される。界面処理装置３００では、図２３（ａ）に示すように被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅにおいて非加工面Ｗｎ（酸化膜Ｆｗ）が改質され、粗面化された改質溝Ｒ１、Ｒ２、改質面Ｒ３のいずれかが形成される。
【0111】
なお、この界面処理装置３００での非加工面Ｗｎの粗面化と並行して、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｓ内の支持ウェハＳが取り出され、接合装置３０に搬送される。
【0112】
次に、被処理ウェハＷはウェハ搬送装置２２により接合装置３０に搬送される。この際、被処理ウェハＷはウェハ搬送装置２２又は反転装置（図示せず）によって表裏面が反転される。接合装置３０では、図２３（ｂ）に示すように被処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合され、重合ウェハＴが形成される。
【0113】
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２により改質層形成装置３１に搬送される。改質層形成装置３１では、図２３（ｃ）に示すように被処理ウェハＷの内部の所定位置に改質層Ｍが形成される。すなわち、改質層Ｍは、改質溝Ｒ１、Ｒ２、改質面Ｒ３に対応して形成される。
【0114】
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２により加工装置３２に搬送される。加工装置３２では、図２３（ｄ）に示すように被処理ウェハＷの加工面Ｗｇが目標厚みまで研削される。加工面Ｗｇの研削を進めていくと、図２３（ｅ）に示すように改質層ＭとクラックＣを基点に被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅが剥離して除去される。この際、被処理ウェハＷと支持ウェハＳの界面（非加工面Ｗｎ）が粗面化され接合力が低下しているので、周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。
【0115】
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における一連のウェハ処理が終了する。
【0116】
なお、本実施形態では、図２３（ａ）に示したように被処理ウェハＷに改質溝Ｒ１、Ｒ２、改質面Ｒ３のいずれかを形成した後、図２３（ｂ）に示したように被処理ウェハＷと支持ウェハＳを接合し、さらに図２３（ｃ）に示したように被処理ウェハＷに改質層Ｍを形成したが、これらの順序は限定されない。例えば、改質溝Ｒ１、Ｒ２、改質面Ｒ３の形成、改質層Ｍの形成、ウェハＷ、Ｓの接合をこの順で行ってもよい。また例えば、改質層Ｍの形成、改質溝Ｒ１、Ｒ２、改質面Ｒ３の形成、ウェハＷ、Ｓの接合をこの順で行ってもよい。さらに例えば、改質層Ｍの形成、ウェハＷ、Ｓの接合、改質溝Ｒ１、Ｒ２、改質面Ｒ３の形成をこの順で行ってもよい。
【0117】
また、本実施形態では、界面処理装置３００は、改質層形成装置３１と別に設けられていたが、これら界面処理装置３００と改質層形成装置３１は同じ装置であってもよい。かかる場合、例えば改質層形成装置３１に、レーザヘッド３０４が設けられる。
【0118】
あるいは、界面処理装置３００におけるレーザ処理に先だって、非加工面Ｗｎに保護膜を形成してもよい。かかる場合、基板処理システム１の処理ステーション３には、保護膜を形成する塗布装置（図示せず）と、保護膜を洗浄する洗浄装置（図示せず）とが設けられる。塗布装置は、例えばスピン塗布法によって非加工面Ｗｎの全面に保護材を塗布し、保護膜を形成する。また、洗浄装置は、例えばスピン洗浄法によって非加工面Ｗｎの全面に洗浄液を供給し、保護膜を洗浄除去する。
【0119】
そして、基板処理システム１では先ず、塗布装置において、非加工面Ｗｎの全面に保護膜を形成する。その後、界面処理装置３００において、図２３（ａ）に示したように周縁部Ｗｅにおける非加工面Ｗｎを改質する。この際、被処理ウェハＷの中央部Ｗｃには保護膜が形成されているため、レーザ光によるデブリが発生しても、デバイスが損傷を被るのを抑制できる。そして、洗浄装置において、非加工面Ｗｎの保護膜を洗浄除去すれば、その後、図２３（ｂ）に示したように被処理ウェハＷと支持ウェハＳを接合できる。
【0120】
２つ目の接合力低下方法は、例えば除去される周縁部Ｗｅに相当する部分の被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎに、離型剤を塗布して離型膜を形成する方法である。具体的には、例えば図２４に示す界面処理装置３１０を用いる。なお、界面処理装置３１０は、例えば基板処理システム１の処理ステーション３において任意の位置に設けられる。
【0121】
界面処理装置３１０は、非加工面Ｗｎが上方を向いた状態で被処理ウェハＷを保持するチャック３１１を有している。チャック３１１は、回転機構３１２よって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。
【0122】
チャック３１１の上方には、被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅにおける非加工面Ｗｎに離型剤Ａを塗布するノズル３１３が設けられている。ノズル３１３は、離型剤Ａを貯留して供給する離型剤供給源（図示せず）に連通している。またノズル３１３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ていてもよい。離型剤Ａには、被処理ウェハＷと支持ウェハＳ間の界面における接合力を低下させる、任意の材料が用いられる。
【0123】
以上の界面処理装置３１０が設けられた基板処理システム１を用いて行われるウェハ処理方法は、図２３に示した方法において、界面処理装置３００のレーザ処理を、界面処理装置３１０の離型剤塗布処理に変更したものである。界面処理装置３１０では、チャック３１１を回転させながら、ノズル３１３から周縁部Ｗｅの非加工面Ｗｎに離型剤Ａを塗布することで、当該非加工面Ｗｎに離型膜が形成される。そして、周縁部Ｗｅでは離型膜によって被処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合力が低下するため、図２３（ｅ）において周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。
【0124】
なお、界面処理装置３１０におけるチャック３１１の回転速度が高速の場合、塗布された離型剤Ａは遠心力によって被処理ウェハＷの外側に振り切られる。一方、チャック３１１の回転速度が中速の場合、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇに離型剤Ａが回り込むおそれがあるため、当該加工面Ｗｇ側から離型剤Ａのリンス液を供給してもよい。また、チャック３１１の回転速度が低速の場合、被処理ウェハＷの外側から離型剤Ａを吸引して排出してもよい。
【0125】
３つ目の接合力低下方法は、例えば除去される周縁部Ｗｅに相当する部分の被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎを、薬液などで薄くエッチングする方法である。例えばＴＥＯＳ膜の場合、フッ酸でエッチングを行う。このエッチングを行う界面処理装置の構成は任意であり、公知のエッチング装置を用いることができる。
【0126】
本実施形態においては、図２３（ａ）に示した界面処理装置３００のレーザ処理に代えて、周縁部Ｗｅのエッチング処理が行われる。エッチングされた周縁部Ｗｅは除去されて中央部Ｗｃとの間で段差が形成されるか、あるいはエッチングされた周縁部Ｗｅは粗面化される。そうすると、図２３（ｂ）に示したように接合装置３０で被処理ウェハＷと支持ウェハＳを接合する際、周縁部Ｗｅにおいては被処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合されない。このため、図２３（ｅ）において周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。
【0127】
４つ目の接合力低下方法は、例えば上述したように接合装置３０がプラズマを利用した接合装置である場合には、除去される周縁部Ｗｅに相当する部分の被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎを、接合時にプラズマ照射する方法である。上述したように接合装置３０では、プラズマ化された酸素イオン又は窒素イオンが非加工面Ｗｎに照射されて、非加工面Ｗｎがプラズマ処理され、活性化される。そこで、この接合装置３０において、周縁部Ｗｅにおける非加工面Ｗｎに酸素イオン又は窒素イオンが照射されないように、当該非加工面Ｗｎの上方に遮蔽板を設けてもよい。
【0128】
かかる場合、接合装置３０では、被処理ウェハＷの中央部Ｗｃにおける非加工面Ｗｎは酸素イオン又は窒素イオンによって活性化されるが、周縁部Ｗｅにおける非加工面Ｗｎは活性化されない。そうすると、図２３（ｂ）に示したように接合装置３０で被処理ウェハＷと支持ウェハＳを接合する際、周縁部Ｗｅにおいては被処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合されない。このため、図２３（ｅ）において周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。
【0129】
なお、以上の実施形態では、接合前の被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎに対して、上述した４つの処理を行って接合力を低下させたが、支持ウェハＳの接合面Ｓｊに対して同様の処理を行ってもよい。
【0130】
以上の実施形態において、周縁部Ｗｅを効率的に除去する方法として、接合装置３０により被処理ウェハＷと支持ウェハＳを接合した後、除去される周縁部Ｗｅに相当する部分の被処理ウェハＷと支持ウェハＳ間の界面における接合力を低下させることによって、周縁部Ｗｅを効率的に除去することができる。この接合力を低下させる方法の具体例としては、次の方法が考えられる。
【0131】
例えば被処理ウェハＷの非加工面Ｗｎまでレーザ光を透過させて、各界面でアブレーションを起こす。具体的には、例えば図２５に示す処理装置３２０を用いる。なお、処理装置３２０は、例えば基板処理システム１の処理ステーション３において改質層形成装置３１に代えて設けられる。
【0132】
処理装置３２０は、改質層形成装置３１の構成において、さらにレーザヘッド３２１、移動機構３２２及び昇降機構３２３を有している。レーザヘッド３２１は、非加工面Ｗｎにレーザ光を照射して改質する。レーザヘッド３２１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、被処理ウェハＷに対して透過性を有する波長のレーザ光を、被処理ウェハＷの内部の所定位置に集光して照射する。これによって、被処理ウェハＷの内部においてレーザ光が集光した部分が改質する。移動機構３２２は、レーザヘッド３２１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。移動機構３２２は、一般的な精密ＸＹステージで構成されている。また、昇降機構３２３は、レーザヘッド３２１をＺ軸方向に移動させる。以上のとおり処理装置３２０は、改質層形成装置と界面処理装置を兼ねている。
【0133】
処理装置３２０で、被処理ウェハＷと支持ウェハＳの界面を処理する際には、被処理ウェハＷの内部を改質するか、あるいはデバイス層Ｄの内部を改質する。すなわち、本実施形態における界面には、これら被処理ウェハＷの内部とデバイス層Ｄの内部が含まれる。
【0134】
図２６に示すように被処理ウェハＷの内部を改質する場合、周縁部Ｗｅ（改質層Ｍの外側）において、非加工面Ｗｎの近傍に改質面Ｒ４が形成される。この加工方法としては、図２７に示すようにレーザヘッド３２１から被処理ウェハＷの内部に向けてレーザ光Ｌを照射する。レーザ光Ｌは被処理ウェハＷの内部を透過して集光し、集光した部分が改質される。そして、回転機構１０２によってチャック１００を回転させつつ、移動機構３２２によってレーザヘッド３２１を径方向外側に移動させながら、レーザヘッド３２１から被処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌを照射する。そうすると、改質面Ｒ４が形成される。なお、改質面Ｒ４を形成するに際しては、移動機構１０１によってチャック１００を径方向に移動させてもよいし、あるいはレーザヘッド３２１とチャック１００の両方を移動させてもよい。
【0135】
なお、このように被処理ウェハＷの内部に改質面Ｒ４を形成する場合、周縁部Ｗｅを除去した後、支持ウェハＳ上に被処理ウェハＷの一部が残存することになる。このため、周縁部Ｗｅを除去した後に、この残存する被処理ウェハＷの一部をエッチングして除去してもよい。
【0136】
【0137】
１つ目の加工方法は、図２９（ａ）に示すようにレーザヘッド３２１からのレーザ光Ｌの集光点を、被処理ウェハＷの内部であってデバイス層Ｄの上方に位置させる方法である。かかる場合、レーザ光Ｌが集光しても被処理ウェハＷが改質されない程度に、レーザ光Ｌのエネルギーを小さくしておく。そうすると、レーザ光Ｌは被処理ウェハＷの内部で一旦集光するが、さらにデフォーカスさせて広がったレーザ光Ｌは被処理ウェハＷを透過してデバイス層Ｄに照射される。レーザ光Ｌはデバイス層Ｄに吸収され、当該デバイス層Ｄがアブレーションを起こす。そして、回転機構１０２によってチャック１００を回転させつつ、移動機構３２２によってレーザヘッド３２１を径方向外側に移動させながら、レーザヘッド３２１からレーザ光Ｌを照射する。そうすると、デバイス層Ｄに改質面Ｒ５が形成される。なお、改質面Ｒ５を形成するに際しては、移動機構１０１によってチャック１００を径方向に移動させてもよいし、あるいはレーザヘッド３２１とチャック１００の両方を移動させてもよい。
【0138】
２つ目の加工方法は、図２９（ｂ）に示すようにレーザヘッド３２１からのレーザ光Ｌの集光点を、デバイス層Ｄの内部に位置させる方法である。かかる場合、レーザ光Ｌは被処理ウェハＷを透過してデバイス層Ｄに照射され、当該デバイス層Ｄがアブレーションを起こす。そして、回転機構１０２によってチャック１００を回転させつつ、移動機構３２２によってレーザヘッド３２１を径方向外側に移動させながら、レーザヘッド３２１からレーザ光Ｌを照射する。そうすると、デバイス層Ｄに改質面Ｒ５が形成される。なお、改質面Ｒ５を形成するに際しては、移動機構１０１によってチャック１００を径方向に移動させてもよいし、あるいはレーザヘッド３２１とチャック１００の両方を移動させてもよい。
【0139】
３つ目の加工方法は、図２９（ｃ）に示すようにレーザヘッド３２１からのレーザ光Ｌの集光点を、デバイス層Ｄの下方に位置させる方法である。かかる場合、レーザ光Ｌは被処理ウェハＷを透過してデバイス層Ｄに照射され、当該デバイス層Ｄがアブレーションを起こす。なお、レーザ光Ｌはデバイス層Ｄに吸収されるので、当該デバイス層Ｄの下方で集光することはない。そして、回転機構１０２によってチャック１００を回転させつつ、移動機構３２２によってレーザヘッド３２１を径方向外側に移動させながら、レーザヘッド３２１からレーザ光Ｌを照射する。そうすると、デバイス層Ｄに改質面Ｒ５が形成される。なお、改質面Ｒ５を形成するに際しては、移動機構１０１によってチャック１００を径方向に移動させてもよいし、あるいはレーザヘッド３２１とチャック１００の両方を移動させてもよい。
【0140】
なお、デバイス層Ｄに改質面Ｒ５を形成する場合には、周縁部Ｗｅのデバイス層Ｄにおけるアブレーションの影響が、その内側の中央部Ｗｃにおけるデバイス層Ｄに及ぶおそれがある。そこで、図１４（ｄ）に示したようにデバイス層Ｄに改質層Ｍ４を形成した後、改質面Ｒ５を形成するのが好ましい。かかる場合、改質層Ｍ４がアブレーションの影響をせき止める役割を果たし、当該アブレーションの影響が中央部Ｗｃに及ぶのを確実に防止することができる。
【0141】
次に、以上の処理装置３２０が設けられた基板処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同様の処理については詳細な説明を省略する。
【0142】
先ず、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｗ内の被処理ウェハＷが取り出され、接合装置３０に搬送される。また続けて、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｓ内の支持ウェハＳも取り出され、接合装置３０に搬送される。接合装置３０では、図３０（ａ）に示すように被処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合され、重合ウェハＴが形成される。
【0143】
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２により処理装置３２０に搬送される。処理装置３２０では、レーザヘッド１０３を周縁部Ｗｅの上方に移動させる。そして、チャック１００を回転させながら、レーザヘッド１０３から被処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射して、図３０（ｂ）に示すように被処理ウェハＷの内部の所定位置に改質層Ｍが形成される。
【0144】
続けて、処理装置３２０では、レーザヘッド１０３を退避させると共に、レーザヘッド３２１を周縁部Ｗｅの上方に移動させる。そして、チャック１００を回転させつつ、レーザヘッド３２１を径方向外側に移動させながら、レーザヘッド３２１からレーザ光を照射する。そうすると、図３０（ｃ）に示すように被処理ウェハＷの内部に又はデバイス層Ｄに、それぞれ改質面Ｒ４又はＲ５が形成される。
【0145】
【0146】
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置２２により加工装置３２に搬送される。加工装置３２では、図３０（ｄ）に示すように被処理ウェハＷの加工面Ｗｇが目標厚みまで研削される。加工面Ｗｇの研削を進めていくと、図３０（ｅ）に示すように改質層ＭとクラックＣを基点に被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅが剥離して除去される。この際、被処理ウェハＷと支持ウェハＳの界面に改質面Ｒ４又はＲ５が形成されて接合力が低下しているので、周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。
【0147】
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における一連のウェハ処理が終了する。
【0148】
本実施形態においても、上記第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の効果を享受することができる。しかも、処理装置３２０では、同じチャック１００を用いて、改質層Ｍの形成と改質面Ｒ４又はＲ５の形成とを行っているので、レーザヘッド１０３による処理とレーザヘッド３２１による処理とにおいて、被処理ウェハＷは偏心しない。その結果、改質層Ｍの位置と、改質面Ｒ４又はＲ５の内周位置を一致させることができ、周縁部Ｗｅをより適切に除去することができる。
【0149】
なお、処理装置３２０において、レーザヘッド１０３とレーザヘッド３２１は別々に設ける必要はなく、共通のヘッドとしてもよい。また、処理装置３２０におけるレーザヘッド１０３とレーザヘッド３２１が別の装置に設けられていてもよく、それぞれ改質層形成装置３１と界面処理装置に設けられていてもよい。
【0150】
また、図１２に示したよう重合ウェハＴにさらに第２の被処理ウェハＷ２を積層する場合にも、本実施形態を適用できる。この際、第２の被処理ウェハＷ２で除去される周縁部Ｗｅの位置が、重合ウェハＴの位置と一致する場合には、改質面Ｒ４又はＲ５の形成を省略できる。
【0151】
また、図１３に示したように上層の第２の被処理ウェハＷ２で除去される周縁部Ｗｅを、下層の第１の被処理ウェハＷ１で除去される周縁部Ｗｅの内側にする場合にも、本実施形態を適用できる。但しこの場合、第２の被処理ウェハＷ２において、第１の被処理ウェハＷ１から除去される周縁部Ｗｅには、改質面Ｒ４又はＲ５が形成されているのが好ましい。
【0152】
以上の実施形態において、接合前の被処理ウェハＷに形成される改質溝Ｒ１の位置、改質面Ｒ３の内周位置、又は接合後の被処理ウェハＷに形成される改質面Ｒ４、Ｒ５の内周位置はいずれも、改質層Ｍの位置と一致させるのが好ましい。
【0153】
この理由を説明するにあたり、一例として図３１に、重合ウェハＴに対して被処理ウェハＷが偏心して接合され、改質層Ｍの位置と改質面Ｒ４の内周位置がずれている場合を示す。かかる場合、図３１に示すように改質層Ｍが改質面Ｒ４の内周より径方向内側に位置する場所と、改質層Ｍが改質面Ｒ４の内周より径方向外側に位置する場所が存在する。
【0154】
図３２（ａ）に示すように改質層Ｍが改質面Ｒ４の内周より径方向内側に位置する場合、図３２（ｂ）に示すように被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを研削して周縁部Ｗｅを除去する際に、除去された周縁部の幅Ｄ１が、除去すべき周縁部Ｗｅの目標幅Ｄ２よりも小さくなる場合がある。また、除去された周縁部は改質層ＭとクラックＣを介さずに剥離するため、当該周縁部を除去した後の被処理ウェハＷの外側面が粗くなる場合がある。
【0155】
なお、改質層Ｍが改質面Ｒ４の内周より径方向内側に位置した場合であっても、改質層Ｍと改質面Ｒ４の内周との距離が十分に小さい場合には、被処理ウェハＷと支持ウェハＳ間の接合力が十分に小さくなるため、周縁部Ｗｅを除去できる。
【0156】
図３３（ａ）に示すように改質層Ｍが改質面Ｒ４の内周より径方向外側に位置する場合、図３３（ｂ）に示すように被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを研削して周縁部Ｗｅを除去すると、被処理ウェハＷとデバイス層Ｄの間に改質面Ｒ４が残る。この改質面Ｒ４がある部分では、被処理ウェハＷとデバイス層Ｄが剥離する場合があり、チッピングが発生する可能性がある。
【0157】
このような改質層Ｍの位置と改質面Ｒ４の内周位置のずれを解消する方法としては、次の２つの方法が考えられる。１つ目のずれ解消方法は、重合ウェハＴにおける被処理ウェハＷの偏心を検出し、その検出結果に基づいて、改質層Ｍの位置又は改質面Ｒ４の内周位置を調整する方法である。２つ目のずれ解消方法は、改質層Ｍの位置又は改質面Ｒ４の内周位置を検出し、その検出結果に基づいて、後続の処理で形成される改質面Ｒ４又は改質層Ｍの位置を調整する方法である。
【0158】
上述した２つのずれ解消方法を実行するに際しては、例えば図３４に示す処理装置３３０を用いる。処理装置３３０は、例えば基板処理システム１の処理ステーション３において処理装置３２０に代えて設けられる。処理装置３３０は、処理装置３２０の構成において、１つ目のずれ解消方法を実行するための偏心検出部３３１と、２つ目のずれ解消方法を実行するための位置検出部３３２を有している。
【0159】
１つ目のずれ解消方法について説明する。偏心検出部３３１は、チャック１００の中心部上方に配置される。なお、偏心検出部３３１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ている。偏心検出部３３１は、例えばＣＣＤカメラを有している。そして、偏心検出部３３１は、チャック１００に保持された重合ウェハＴ、具体的には例えば外周部の少なくとも３点を撮像する。そして、チャック１００の回転中心に対する被処理ウェハＷの中心のずれ、すなわち重合ウェハＴにおける被処理ウェハＷの偏心を検出する。なお、偏心検出部３３１の構成は本実施形態に限定されず、例えばＩＲカメラを有していてもよい。かかる場合、偏心検出部３３１は、例えば被処理ウェハＷに形成されたアライメントマークを撮像し、重合ウェハＴにおける被処理ウェハＷの偏心を検出する。
【0160】
１つ目のずれ解消方法は、この偏心検出部３３１における検出結果を用いて行われる。ここでは、基板処理システム１において、図３０に示したウェハ処理を行う場合に沿って説明する。
【0161】
先ず、接合装置３０において、図３０（ａ）に示したように被処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合され、重合ウェハＴが形成される。次に、重合ウェハＴは処理装置３３０に搬送される。処理装置３３０では、重合ウェハＴはチャック１００に保持された後、偏心検出部３３１によって重合ウェハＴが撮像され、重合ウェハＴにおける被処理ウェハＷの偏心が検出される。偏心検出部３３１の検出結果は、制御装置４０に出力される。
【0162】
制御装置４０では、偏心検出部３３１の検出結果、すなわち被処理ウェハＷの偏心に基づいて、チャック１００の中心軸、レーザヘッド１０３から照射されるレーザ光の照射軸、又はレーザヘッド３２１から照射されるレーザ光の照射軸を調整する。チャック１００の中心軸又はレーザヘッド１０３の照射軸を調整することで、図３０（ｂ）に示したように被処理ウェハＷに改質層Ｍを適切に形成することができる。また、チャック１００の中心軸又はレーザヘッド３２１の照射軸を調整することで、図３０（ｃ）に示したように被処理ウェハＷに改質面Ｒ４を適切に形成することができる。
【0163】
以上のように、偏心検出部３３１による被処理ウェハＷの偏心の検出結果に基づいて、チャック１００の中心軸、レーザヘッド１０３の照射軸又はレーザヘッド３２１の照射軸を調整することで、改質層Ｍの位置と改質面Ｒ４の内周位置を一致させることができる。
【0164】
なお、偏心検出部３３１は、処理装置３２０の外部の偏心検出装置（図示せず）に設けられていてもよい。かかる場合、ウェハ搬送装置２２により重合ウェハＴを偏心検出装置から処理装置３２０に搬送する際、偏心検出部３３１による被処理ウェハＷの偏心の検出結果に基づいて、被処理ウェハＷの中心とチャック１００の中心を一致させるように重合ウェハＴを搬送する。そうすると、図３０（ｂ）に示したように被処理ウェハＷに改質層Ｍを適切に形成することができ、また図３０（ｃ）に示したように被処理ウェハＷの内部又はデバイス層に改質面Ｒ４を適切に形成することができる。したがって、改質層Ｍの位置と改質面Ｒ４の内周位置を一致させることができる。
【0165】
また、偏心検出部３３１は、重合ウェハＴにさらに積層して接合される第２の被処理ウェハＷ２の偏心を検出してもよい。かかる場合でも、重合ウェハＴに対する第２の被処理ウェハＷ２の偏心の検出結果に基づいて、改質層Ｍの位置と改質面Ｒ４の内周位置を一致させることができる。
【0166】
２つ目のずれ解消方法について説明する。位置検出部３３２は、チャック１００の外周部上方に配置される。なお、位置検出部３３２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ている。位置検出部３３２には、例えば赤外線を用いたＩＲカメラが用いられる。そして、位置検出部３３２は、チャック１００に保持された重合ウェハＴに対し、被処理ウェハＷに形成された改質層Ｍの位置又は改質面Ｒ４の内周位置を検出する。
【0167】
２つ目のずれ解消方法は、この位置検出部３３２における検出結果を用いて行われる。ここでは、基板処理システム１において、図３０に示したウェハ処理を行う場合に沿って説明する。
【0168】
先ず、接合装置３０において、図３０（ａ）に示したように被処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合され、重合ウェハＴが形成される。次に、重合ウェハＴは処理装置３３０に搬送される。処理装置３３０では、レーザヘッド１０３を用いて、図３０（ｂ）に示したように被処理ウェハＷに改質層Ｍが形成される。
【0169】
被処理ウェハＷに改質層Ｍが形成されると、位置検出部３３２により赤外線を用いて被処理ウェハＷの内部の改質層Ｍが撮像され、当該改質層Ｍの位置が検出される。位置検出部３３２の検出結果は、制御装置４０に出力される。
【0170】
制御装置４０では、位置検出部３３２の検出結果、すなわち改質層Ｍの位置に基づいて、チャック１００の中心軸又はレーザヘッド３２１の照射軸を調整する。そうすると、図３０（ｃ）に示したように被処理ウェハＷに改質面Ｒ４を適切に形成することができる。そしてその結果、改質層Ｍの位置と改質面Ｒ４の内周位置を一致させることができる。
【0171】
なお、図３０（ｂ）に示した改質層Ｍの形成と、図３０（ｃ）に示した改質面Ｒ４の形成の順序は逆であってもよい。かかる場合、被処理ウェハＷに改質面Ｒ４を形成した後、位置検出部３３２により赤外線を用いて改質面Ｒ４が撮像され、当該改質面Ｒ４の内周位置が検出される。位置検出部３３２の検出結果は、制御装置４０に出力される。
【0172】
制御装置４０では、位置検出部３３２の検出結果、すなわち改質面Ｒ４の内周位置に基づいて、チャック１００の中心軸又はレーザヘッド１０３の照射軸を調整する。そうすると、被処理ウェハＷに改質層Ｍを適切に形成することができる。そしてその結果、改質層Ｍの位置と改質面Ｒ４の内周位置を一致させることができる。
【0173】
また、以上の実施形態では、位置検出部３３２は、接合後の被処理ウェハＷに形成される改質層Ｍの位置又は改質面Ｒ４の内周位置を検出したが、接合前の被処理ウェハＷに形成される改質層Ｍの位置又は改質面Ｒ４の内周位置を検出してもよい。かかる場合でも、位置検出部３３２での検出後に、改質面Ｒ４又は改質層Ｍを適切に形成して、改質層Ｍの位置と改質面Ｒ４の内周位置を一致させることができる。
【0174】
要は、改質層Ｍの形成又は改質面Ｒ４の形成のいずれが先に行われても、位置検出部３３２で改質層Ｍの位置又は改質面Ｒ４の内周位置を検出することで、その後、改質面Ｒ４又は改質層Ｍを適切に形成することができ、改質層Ｍの位置と改質面Ｒ４の内周位置を一致させることができる。
【0175】
次に、本発明の第３の実施形態の基板処理システムについて説明する。図３５は、第３の実施形態にかかる基板処理システム４００の構成の概略を模式的に示す平面図である。
【0176】
基板処理システム４００は、例えば外部との間で複数の重合ウェハＴを収容可能なカセットＣｔが搬入出される搬入出ステーション４０１と、重合ウェハＴに対して所定の処理を施す各種処理装置を備えた処理ステーション４０２とを一体に接続した構成を有している。
【0177】
搬入出ステーション４０１には、カセット載置台４１０が設けられている。図示の例では、カセット載置台４１０には、複数、例えば４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４１０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。
【0178】
搬入出ステーション４０１には、カセット載置台４１０に隣接してウェハ搬送領域４２０が設けられている。ウェハ搬送領域４２０には、Ｙ軸方向に延伸する搬送路４２１上を移動自在なウェハ搬送装置４２２が設けられている。ウェハ搬送装置４２２は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２本の搬送アーム４２３、４２３を有している。各搬送アーム４２３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４２３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。
【0179】
処理ステーション４０２には、ウェハ搬送領域４３０が設けられている。ウェハ搬送領域４３０には、Ｘ軸方向に延伸する搬送路４３１上を移動自在なウェハ搬送装置４３２が設けられている。ウェハ搬送装置４３２は、後述するトランジション装置４３４、ウェットエッチング装置４４０、４４１、加工装置４５０に対して、重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。また、ウェハ搬送装置４３２は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２本の搬送アーム４３３、４３３を有している。各搬送アーム４３３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４３３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。
【0180】
ウェハ搬送領域４２０とウェハ搬送領域４３０との間には、重合ウェハＴを受け渡すためのトランジション装置４３４が設けられている。
【0181】
ウェハ搬送領域４３０のＹ軸正方向側には、ウェットエッチング装置４４０、４４１が、搬入出ステーション４０１側からＸ軸方向にこの順で並べて配置されている。ウェットエッチング装置４４０、４４１では、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇに対して例えばフッ酸等の薬液でウェットエッチングを行う。
【0182】
ウェハ搬送領域４３０のＸ軸正方向側には、加工装置４５０が配置されている。加工装置４５０では、被処理ウェハＷに対して研削や洗浄などの加工処理が行われる。加工装置４５０は、回転テーブル４６０、搬送ユニット４７０、処理ユニット４８０、第１の洗浄ユニット４９０、第２の洗浄ユニット５００、粗研削ユニット５１０、中研削ユニット５２０、及び仕上研削ユニット５３０を有している。
【0183】
回転テーブル４６０は、回転機構（図示せず）によって回転自在に構成されている。回転テーブル４６０上には、重合ウェハＴを吸着保持するチャック４６１が４つ設けられている。チャック４６１は、回転テーブル４６０と同一円周上に均等、すなわち９０度毎に配置されている。４つのチャック４６１は、回転テーブル４６０が回転することにより、受渡位置Ａ０及び加工位置Ａ１～Ａ３に移動可能になっている。また、４つのチャック４６１はそれぞれ、鉛直軸回りに回転機構（図示せず）によって回転可能に構成されている。
【0184】
本実施形態では、受渡位置Ａ０は回転テーブル４６０のＸ軸負方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、受渡位置Ａ０のＸ軸負方向側には、第２の洗浄ユニット５００、処理ユニット４８０及び第１の洗浄ユニット４９０が並べて配置される。処理ユニット４８０と第１の洗浄ユニット４９０は上方からこの順で積層されて配置される。第１の加工位置Ａ１は回転テーブル４６０のＸ軸正方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、粗研削ユニット５１０が配置される。第２の加工位置Ａ２は回転テーブル４６０のＸ軸正方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、中研削ユニット５２０が配置される。第３の加工位置Ａ３は回転テーブル４６０のＸ軸負方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、仕上研削ユニット５３０が配置される。
【0185】
搬送ユニット４７０は、複数、例えば３つのアーム４７１を備えた多関節型のロボットである。３つのアーム４７１は、それぞれが旋回自在に構成されている。先端のアーム４７１には、重合ウェハＴを吸着保持する搬送パッド４７２が取り付けられている。また、基端のアーム４７１は、アーム４７１を鉛直方向に移動させる移動機構４７３に取り付けられている。そして、かかる構成を備えた搬送ユニット４７０は、受渡位置Ａ０、処理ユニット４８０、第１の洗浄ユニット４９０、及び第２の洗浄ユニット５００に対して、重合ウェハＴを搬送できる。
【0186】
処理ユニット４８０では、研削処理前の重合ウェハＴの水平方向の向きを調節する。例えばチャック１００に保持された重合ウェハＴを回転させながら、検出部（図示せず）で被処理ウェハＷのノッチ部の位置を検出することで、当該ノッチ部の位置を調節して重合ウェハＴの水平方向の向きを調節する。
【0187】
また、処理ユニット４８０は、処理装置３２０の構成、すなわちチャック１００、移動機構１０１、回転機構１０２、レーザヘッド１０３、移動機構１０４、昇降機構１０５、レーザヘッド３２１、移動機構３２２、昇降機構３２３を有している。そして、処理ユニット４８０では、レーザヘッド１０３によって被処理ウェハＷに改質層Ｍを形成し、レーザヘッド３２１によって被処理ウェハＷに改質面Ｒ４又はＲ５を形成する。なお、被処理ウェハＷに予め改質層Ｍが形成されている場合には、処理ユニット４８０では改質面Ｒ４又はＲ５のみを形成する。あるいは逆に、被処理ウェハＷに予め改質面Ｒ４又はＲ５が形成されている場合には、処理ユニット４８０では改質層Ｍのみを形成する。
【0188】
第１の洗浄ユニット４９０では、研削処理後の被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを洗浄し、より具体的にはスピン洗浄する。例えばスピンチャック（図示せず）に保持された重合ウェハＴを回転させながら、洗浄液ノズル（図示せず）から加工面Ｗｇに洗浄液を供給する。そうすると、供給された洗浄液は加工面Ｗｇ上を拡散し、当該加工面Ｗｇが洗浄される。
【0189】
第２の洗浄ユニット５００では、研削処理後の被処理ウェハＷが搬送パッド４７２に保持された状態の支持ウェハＳの非接合面Ｓｎを洗浄するとともに、搬送パッド４７２を洗浄する。
【0190】
粗研削ユニット５１０では、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを粗研削する。粗研削ユニット５１０は、粗研削部５１１を有している。粗研削部５１１は、図６に示した研削砥石１１２、スピンドル１１３、及び駆動部１１４を有している。また、粗研削部５１１は、支柱５１２に沿って鉛直方向及び水平方向に移動可能に構成されている。
【0191】
中研削ユニット５２０では、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを中研削する。中研削ユニット５２０は、中研削部５２１を有している。中研削部５２１は、図６に示した研削砥石１１２、スピンドル１１３、及び駆動部１１４を有している。また、中研削部５２１は、支柱５２２に沿って鉛直方向及び水平方向に移動可能に構成されている。なお、中研削部５２１の研削砥石１１２の砥粒の粒度は、粗研削部５１１の研削砥石１１２の砥粒の粒度より小さい。
【0192】
仕上研削ユニット５３０では、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを仕上研削する。仕上研削ユニット５３０は、仕上研削部５３１を有している。仕上研削部５３１は、図６に示した研削砥石１１２、スピンドル１１３、及び駆動部１１４を有している。また、仕上研削部５３１は、支柱５３２に沿って鉛直方向及び水平方向に移動可能に構成されている。なお、仕上研削部５３１の研削砥石１１２の砥粒の粒度は、中研削部５２１の研削砥石１１２の砥粒の粒度より小さい。
【0193】
次に、以上のように構成された基板処理システム４００を用いて行われるウェハ処理について説明する。本実施形態では、図３０に示したウェハ処理を行う場合に沿って説明する。
【0194】
先ず、複数の重合ウェハＴを収納したカセットＣｔが、搬入出ステーション４０１のカセット載置台４１０に載置される。なお、本実施形態では、基板処理システム４００の外部の接合装置（図示せず）において、図３０（ａ）に示したように被処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合される。
【0195】
次に、ウェハ搬送装置４２２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４３４に搬送される。続けて、ウェハ搬送装置４３２により、トランジション装置４３４の重合ウェハＴが取り出され、加工装置４５０に搬送される。
【0196】
加工装置４５０に搬送された重合ウェハＴは、処理ユニット４８０に受け渡される。処理ユニット４８０では、検出部（図示せず）によって、被処理ウェハＷの水平方向の向きが調節される。処理ユニット４８０ではさらに、レーザヘッド１０３を用いて、図３０（ｂ）に示したように被処理ウェハＷに改質層Ｍを形成した後、レーザヘッド３２１を用いて、図３０（ｃ）に示したように被処理ウェハＷに改質面Ｒ４又はＲ５を形成する。
【0197】
次に、重合ウェハＴは搬送ユニット４７０により、処理ユニット４８０から受渡位置Ａ０に搬送され、当該受渡位置Ａ０のチャック４６１に受け渡される。その後、チャック４６１を第１の加工位置Ａ１に移動させる。そして、粗研削ユニット５１０によって、図３０（ｄ）に示したように被処理ウェハＷの加工面Ｗｇが粗研削される。そうすると、図３０（ｅ）に示したように改質層ＭとクラックＣを基点に被処理ウェハＷの周縁部Ｗｅが剥離して除去される。この際、被処理ウェハＷと支持ウェハＳの界面に改質面Ｒ４又はＲ５が形成されて接合力が低下しているので、周縁部Ｗｅを適切に除去することができる。
【0198】
次に、チャック４６１を第２の加工位置Ａ２に移動させる。そして、中研削ユニット５２０によって、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇが中研削される。なお、上述した粗研削ユニット５１０において、周縁部Ｗｅが完全に除去できない場合には、この中研削ユニット５２０で周縁部Ｗｅが完全に除去される。すなわち、粗研削ユニット５１０と中研削ユニット５２０の２段階で、周縁部Ｗｅを除去してもよい。かかる場合、除去される周縁部Ｗｅの大きさを段階的に小さくすることができる。すなわち、各研削ユニット５１０、５２０で除去される周縁部Ｗｅが小さくなる。
【0199】
次に、チャック４６１を第３の加工位置Ａ３に移動させる。そして、仕上研削ユニット５３０によって、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇが仕上研削される。
【0200】
次に、チャック４６１を受渡位置Ａ０に移動させる。ここでは、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇが洗浄液によって粗洗浄される。この際、加工面Ｗｇの汚れをある程度まで落とす洗浄が行われる。
【0201】
次に、重合ウェハＴは搬送ユニット４７０により、受渡位置Ａ０から第２の洗浄ユニット５００に搬送される。そして、第２の洗浄ユニット５００では、被処理ウェハＷが搬送パッド４７２に保持された状態で、支持ウェハＳの非接合面Ｓｎが洗浄し、乾燥される。
【0202】
次に、重合ウェハＴは搬送ユニット４７０によって、第２の洗浄ユニット５００から第１の洗浄ユニット４９０に搬送される。そして、第１の洗浄ユニット４９０では、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇが洗浄液によって仕上洗浄される。この際、加工面Ｗｇが所望の清浄度まで洗浄し乾燥される。
【0203】
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置４３２によりウェットエッチング装置４４０、４４１に順次搬送され、２段階で加工面Ｗｇがウェットエッチングされる。
【0204】
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４３２によりトランジション装置４３４に搬送され、さらにウェハ搬送装置４２２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４００における一連のウェハ処理が終了する。
【0205】
以上の第３の実施形態においても、上記第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の効果を享受することができる。
【0206】
なお、本実施形態の基板処理システム４００は、周縁除去装置２１０をさらに有していてもよい。周縁除去装置２１０は、例えば処理ユニット４８０及び第１の洗浄ユニット４９０に積層して設けられる。
【0207】
かかる場合、処理ユニット４８０において改質層Ｍ、及び改質面Ｒ４又はＲ５が形成された後、周縁除去装置２１０において改質層Ｍを基点に周縁部Ｗｅが除去される。その後、粗研削ユニット５１０における粗研削、中研削ユニット５２０における中研削、仕上研削ユニット５３０における仕上研削、第２の洗浄ユニット５００における非接合面Ｓｎの洗浄、第１の洗浄ユニット４９０における加工面Ｗｇの洗浄、ウェットエッチング装置４４０、４４１における加工面Ｗｇのウェットエッチングが順次行われる。
【0208】
なお、本実施形態では、改質層Ｍを形成するためのレーザヘッド１０３と、改質面Ｒ４又はＲ５を形成するためのレーザヘッド３２１はそれぞれ、重合ウェハＴのアライメントを行う処理ユニット４８０に設けられていたが、装置構成はこれに限定されない。レーザヘッド１０３、移動機構１０４及び昇降機構１０５を備え、改質層Ｍを形成する改質層形成ユニットと、レーザヘッド３２１、移動機構３２２及び昇降機構３２３を備え、改質面Ｒ４又はＲ５を形成する界面処理ユニットはそれぞれ、処理ユニット４８０と別に設けられていてもよい。改質層形成ユニットと界面処理ユニットは、搬送ユニット４７０が重合ウェハＴを搬送できる範囲であれば任意の位置に配置できる。例えば改質層形成ユニットと界面処理ユニットは、処理ユニット４８０に積層して設けられてもよい。あるいは処理ユニット４８０の水平方向に隣接した位置、例えば移動機構４７３を挟んで処理ユニット４８０と反対側の位置に設けられていてもよい。なお、改質層形成ユニットと界面処理ユニットのいずれか一方が、加工装置４５０の内部に配置されていてもよい。あるいは改質層形成ユニットと界面処理ユニットの両方が、加工装置５０の外部に配置されていてもよい。
【0209】
また、本実施形態の基板処理システム４００には、被処理ウェハＷの加工面Ｗｇを研磨するＣＭＰ装置（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械研磨）が設けられていてもよく、かかる場合、研磨後の加工面Ｗｇを洗浄する洗浄装置が設けられていてもよい。ＣＭＰ装置は、例えば処理ステーション４０２において、ウェハ搬送領域４３０のＹ軸負方向側に設けられてもよい。また、洗浄装置は、例えばウェハ搬送領域４３０のＸ軸正方向側において、ウェットエッチング装置４４０、４４１に積層して設けられてもよい。
【0210】
また、本実施形態の基板処理システム４００では、被処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合は基板処理システム４００の外部の接合装置で行われていたが、かかる接合装置は基板処理システム４００の内部に設けられてもよい。かかる場合、基板処理システム４００の搬入出ステーション４０１には、複数の被処理ウェハＷ、複数の支持ウェハＳ、複数の重合ウェハＴをそれぞれ収容可能なカセットＣｗ、Ｃｓ、Ｃｔが搬入出される。そして、カセット載置台４１０には、これらカセットＣｗ、Ｃｓ、ＣｔがＹ軸方向に一列に載置自在になっている。
【0211】
以上の実施形態では、被処理ウェハＷと支持ウェハＳを直接接合する場合について説明したが、これら被処理ウェハＷと支持ウェハＳは接着剤を介して接合されてもよい。
【0212】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【0213】
１ 基板処理システム
２ 搬入出ステーション
３ 処理ステーション
２２ ウェハ搬送装置
３０ 接合装置
３１ 改質層形成装置
３２ 加工装置
４０ 制御装置
１００ チャック
１０１ 移動機構
１０２ 回転機構
１０３ レーザヘッド
１０４ 移動機構
１０５ 昇降機構
２００ 基板処理システム
２１０ 周縁除去装置
３００、３１０ 界面処理装置
３２０、３３０ 処理装置
４００ 基板処理システム
４０１ 搬入出ステーション
４０２ 処理ステーション
４５０ 加工装置
４８０ 処理ユニット
５１０ 粗研削ユニット
５２０ 中研削ユニット
５３０ 仕上研削ユニット
Ｃ クラック
Ｄ デバイス層
Ｆｗ、Ｆｓ 酸化膜
Ｍ 改質層
Ｍ’ 径方向改質層
Ｍ” 分割改質層
Ｒ１、Ｒ２ 改質溝
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５ 改質面
Ｓ 支持ウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ（Ｗ１、Ｗ２） 被処理ウェハ
Ｗｃ 中央部
Ｗｅ 周縁部
２ 搬入出ステーション
３ 処理ステーション
２２ ウェハ搬送装置
３０ 接合装置
３１ 改質層形成装置
３２ 加工装置
４０ 制御装置
１００ チャック
１０１ 移動機構
１０２ 回転機構
１０３ レーザヘッド
１０４ 移動機構
１０５ 昇降機構
２００ 基板処理システム
２１０ 周縁除去装置
３００、３１０ 界面処理装置
３２０、３３０ 処理装置
４００ 基板処理システム
４０１ 搬入出ステーション
４０２ 処理ステーション
４５０ 加工装置
４８０ 処理ユニット
５１０ 粗研削ユニット
５２０ 中研削ユニット
５３０ 仕上研削ユニット
Ｃ クラック
Ｄ デバイス層
Ｆｗ、Ｆｓ 酸化膜
Ｍ 改質層
Ｍ’ 径方向改質層
Ｍ” 分割改質層
Ｒ１、Ｒ２ 改質溝
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５ 改質面
Ｓ 支持ウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ（Ｗ１、Ｗ２） 被処理ウェハ
Ｗｃ 中央部
Ｗｅ 周縁部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】