(57)【要約】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、改質層の形成予定領域である前記基板の外周部における前記表面膜を処理して、第１の処理領域を形成する第１の表面処理部を備え、前記第１の処理領域においては、少なくとも前記基板の表面が露出する深さまで、前記表面膜が除去される。
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【特許請求の範囲】
【請求項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、
改質層の形成予定領域である前記基板の外周部における前記表面膜を処理して、第１の処理領域を形成する第１の表面処理部を備え、
前記第１の処理領域は、少なくとも前記基板の表面が露出する深さまで、前記表面膜が除去されることにより形成される、基板処理装置。
【請求項２】
前記第１の処理領域よりも径方向外側において前記表面膜を処理して、第２の処理領域を形成する第２の表面処理部を備える、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第２の表面処理部は、前記表面膜の表面を粗面化することにより、前記第２の処理領域を形成する、請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記基板処理装置の動作を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記第１の処理領域における前記表面膜の表面粗さが、前記第２の処理領域における前記表面膜の表面粗さに比べて小さくなるように、前記基板処理装置の動作を制御する、請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記第２の表面処理部は、前記表面膜の表面を除去することにより、前記第２の処理領域を形成する、請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記第２の処理領域は、前記表面膜の表面から厚み方向に４００ｎｍ以内に形成される、請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記第１の処理領域および前記第２の処理領域が形成された一の基板と、他の基板とを接合する接合部を備える、請求項２〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記第１の処理領域の内周側端部をアライメント位置として検知するアライメント部と、
前記接合部により接合された前記一の基板の内部にレーザ光を集光させて、前記アライメント位置に基づいて前記改質層を形成する内部改質部と、を備え、
前記基板の厚み方向の異なる高さに同時に集光させる集光点の数は、
前記一の基板の厚み方向における前記表面膜が形成された表面側においては前記基板の裏面側と比較して少ない、請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記改質層を基点として前記基板の除去対象としての周縁部を除去する外周除去部を備える、請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
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、
前記基板処理方法は、
改質層の形成予定領域である前記基板の外周部における前記表面膜を処理して、第１の処理領域を形成することを含み、
前記第１の処理領域においては、少なくとも前記基板の表面が露出する深さまで、前記表面膜が除去される、基板処理方法。
【請求項１１】
前記第１の処理領域よりも径方向外側において前記表面膜を処理して第２の処理領域を形成することを含む、請求項１０に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記第２の処理領域は、前記表面膜の表面を粗面化することにより形成される、請求項１１に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記第１の処理領域は、前記第２の処理領域と比べて、前記表面膜の表面粗さが小さくなるように形成される、請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記第２の処理領域は、前記表面膜の表面を除去することにより形成される、請求項１１に記載の基板処理方法。
【請求項１５】
前記第２の処理領域は、前記表面膜の表面から厚み方向に４００ｎｍ以内を除去することにより形成される、請求項１４に記載の基板処理方法。
【請求項１６】
前記第１の処理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と、
他の基板と重合された一の前記基板の内部にレーザ光を集光させて、前記アライメント位置に基づいて前記改質層を形成することと、を含み、
一の前記基板の厚み方向の異なる高さに同時に集光させる集光点の数は、
一の前記基板の厚み方向における前記表面膜が形成された表面側においては、一の前記基板の裏面側と比較して少ない、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１７】
前記改質層を基点として一の前記基板の除去対象としての周縁部を除去することと、
一の前記基板を薄化することと、を含む、請求項１６に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１６１５２号公報
【特許文献２】特開２０１８−１１４５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示にかかる技術は、レーザトリミング加工におけるアライメント精度を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、改質層の形成予定領域である前記基板の外周部における前記表面膜を処理して、第１の処理領域を形成する第１の表面処理部を備え、前記第１の処理領域においては、少なくとも前記基板の表面が露出する深さまで、前記表面膜が除去される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、レーザトリミング加工におけるアライメント精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】重合ウェハの構成例を示す側面図である。
【図２】従来の半導体ウェハ製造工程における主な工程を示すフロー図である。
【図３】従来の半導体ウェハ製造工程における主な工程を示す説明図である。
【図４】処理ウェハに周縁改質層を形成する様子の一例を示す説明図である。
【図５】処理ウェハに分割改質層を形成する様子の一例を示す説明図である。
【図６】従来の半導体ウェハ製造工程における課題点を示す説明図である。
【図７】本実施形態にかかるウェハ処理システムの構成例を模式的に示す説明図である。
【図８】第１の実施形態にかかる表面処理部の構成例を模式的に示す断面図である。
【図９】表面処理部における処理領域の形成例を模式的に示す説明図である。
【図１０】第１の実施形態にかかる表面処理方法の主な工程を示す説明図である。
【図１１】砥粒径の違いによる加工精度の違いについて模式的に示す説明図である。
【図１２】表面処理部における処理領域の他の形成例を模式的に示す説明図である。
【図１３】第２の実施形態にかかる表面処理部の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１４】第３の実施形態にかかる表面処理部の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１５】ウェハ処理システムの他の構成例を模式的に示す説明図である。
【図１６】他の実施形態にかかるウェハ処理の主な工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
半導体デバイスを３次元に積層する３次元集積技術では、２枚の半導体ウェハ（以下、ウェハという）の接合が行われる。具体的には、例えばウェハ同士をファンデルワールス力及び水素結合（分子間力）によって接合する。
【００１０】
図１（ａ）は、上述のように２枚の半導体ウェハとしての処理ウェハＷと第２の基板としての支持ウェハＳとを接合して形成された重合ウェハＴの構成の概略を示す側面図である。以下、処理ウェハＷにおいて、支持ウェハＳと接合される面を表面Ｗａといい、表面Ｗａとの反対側の面を裏面Ｗｂという。同様に、支持ウェハＳにおいて、処理ウェハＷと接合される面をＳａといい、表面Ｓａと反対側の面をＳｂという。
【００１１】
処理ウェハＷは、例えばシリコンウェハなどの半導体ウェハであって、表面Ｗａに複数の電子回路等のデバイスを含む金属膜としてのデバイス層Ｄが形成されている。また、デバイス層Ｄにはさらに酸化膜Ｆｗ、例えばＳｉＯ２膜（ＴＥＯＳ膜）が形成されている。なお、以下の説明においては、デバイス層Ｄと酸化膜Ｆｗとを合わせて、「表面膜Ｗｆ」という場合がある。
【００１２】
支持ウェハＳは、処理ウェハＷを支持するウェハである。支持ウェハＳの表面Ｓａには、酸化膜Ｆｓ、例えばＳｉＯ２膜（ＴＥＯＳ膜）が形成されている。また、支持ウェハＳは、処理ウェハＷの表面のデバイス層Ｄを保護する保護材として機能する。なお、支持ウェハＳの表面Ｓａに複数のデバイスが形成されている場合には、処理ウェハＷと同様に表面Ｓａにデバイス層（図示せず）が形成される。
【００１３】
半導体デバイスの製造工程では、接合された重合ウェハＴのうち、表面Ｗａにデバイス層Ｄが形成された処理ウェハＷの裏面Ｗｂを研削して、当該処理ウェハＷを薄化することが行われている。通常、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅは面取り加工がされているが、このような処理ウェハＷに研削処理を行うと、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅ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、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅ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、研削処理前に予め処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを削る、いわゆるエッジトリムが行われている。
【００１４】
前記エッジトリムは、特許文献１、特許文献２に開示されるように、例えば研削工具（研削ブレード）を半導体ウェハに当接させることにより行われる。しかしながら、このように研削工具を当接させることによりエッジトリムを行う場合、砥石が摩耗し、定期的な交換が必要となる。また、大量の研削水を使用し、廃液処理も必要となる。このため、従来のエッジトリムにはランニングコストがかかる。また更に、特許文献２に開示されるように貼着された被加工物の裏面を研削する場合、研削部においてチッピング問題、具体的には、チップが研削装置のチャンバー内や排液ラインに溜まってしまったり、チップがウェハの研削面に付着することで研削に悪影響を及ぼしたりすることが考えられる。したがって、従来のエッジトリムには改善の余地がある。
【００１５】
そこで本開示者らは、図１（ｂ）に示すように、エッジトリムによる除去対象としての周縁部Ｗｅと中心部Ｗｃとの境界にレーザ光を集光することにより周縁改質層Ｍ１を形成し、かかる周縁改質層Ｍ１に沿って周縁部Ｗｅの剥離を行った（レーザトリミング加工）。また、周縁改質層Ｍ１の径方向外側において、処理ウェハＷの径方向に延伸する分割改質層Ｍ２を形成し、かかる分割改質層Ｍ２に沿って周縁部Ｗｅを小片化することにより、より適切に周縁部Ｗｅを剥離することができることを見出した。
【００１６】
また、前記レーザトリミング加工により正常に処理ウェハＷの周縁部Ｗｅの除去を行うため、処理ウェハＷと支持ウェハＳとの接合前に、レーザトリミング加工における除去対象としての周縁部Ｗｅにおける接合強度を低下させるための前処理が行われている。当該前処理は、例えば処理ウェハＷに形成された表面膜Ｗｆの外周部に対して粗面化や疎水化、または除去等を施すことにより行われる。そして、かかる前処理が行われた表面膜Ｗｆの外周部においては、接合工程で処理ウェハＷと支持ウェハＳとが接合されず、重合ウェハＴの接合界面においては、接合領域と未接合領域が形成される。
【００１７】
ところで、レーザトリミング加工においては、当該レーザトリミング加工前に、例えばトリミング加工位置、すなわちレーザ光の集光位置を決定するため、ＩＲカメラ等を用いて表面膜Ｗｆの外周部の位置、すなわち、接合領域と未接合領域との境界を特定すること（アライメント）が行われる。処理ウェハＷの周縁部Ｗｅは所望の位置で除去される必要があるため、当該アライメントはレーザトリミング加工における重要な処理である。
【００１８】
ここで、かかる前処理が処理ウェハＷの表面膜Ｗｆの表層のみに行われた場合、すなわち、酸化膜Ｆｗのみに行われた場合、処理ウェハＷの表面Ｗａにはデバイス層Ｄが残存する。そして、このように処理ウェハＷの表面Ｗａにデバイス層Ｄが残存している場合、前記ＩＲカメラを用いたアライメントを適切に行うことができない場合がある。具体的には、ＩＲカメラにより照射されたＩＲ波長が、前記残存したデバイス層Ｄにより遮断され、トリミング加工位置を特定することができなくなってしまう。そして、このように適切にアライメントを行うことができない場合、前述のように所望の位置で適切に周縁部Ｗｅを除去することができない場合や、デバイス層Ｄに損傷を与えてしまう場合がある。また、例えば適切に周縁部Ｗｅを除去することができず、チッピングの発生の原因となる場合もある。
【００１９】
そこで本開示にかかる技術は、レーザトリミング加工におけるアライメント精度を向上させる。以下、本実施形態にかかる基板処理装置としてのウェハ処理システム、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。
【００２０】
先ず、前述した従来の半導体デバイスの製造工程について、一連のウェハ処理の流れに沿って、図２、図３に基づいて説明する。図２は、ウェハ処理の主な工程を示すフロー図、図３は、ウェハ処理の主な工程における様子を示す説明図である。
【００２１】
はじめに、支持ウェハＳとの接合対象としての処理ウェハＷが準備される。処理ウェハＷの表面Ｗａには、前述のように表面膜Ｗｆが形成されている。
【００２２】
準備された処理ウェハＷには、先ず、図３（ａ）に示すように、後述のエッジトリムにおいて正常に周縁部Ｗｅを剥離するための前処理が行われ、表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅにおける酸化膜Ｆｗに処理領域Ｆｗｓが形成される（図２のステップＰ１）。かかる前処理においては、例えば処理ウェハＷに形成された表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅの粗面化や疎水化、または除去等が行われる。
【００２３】
なお、かかる前処理が行われている際に、処理ウェハＷとの接合対象としての支持ウェハＳが準備される。
【００２４】
処理ウェハＷに前処理が行われると、続いて、図３（ｂ）に示すように、処理ウェハＷの酸化膜Ｆｗと支持ウェハＳの酸化膜Ｆｓが接合され、重合ウェハＴが形成される（図２のステップＰ２）。この際、ステップＰ１において前処理が行われた表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅでは、酸化膜Ｆｗ，Ｆｓが接合されず、当該酸化膜Ｆｗ，Ｆｓの界面には接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅが形成される。
【００２５】
重合ウェハＴが形成されると、続いて、レーザトリミング加工におけるトリミング加工位置を決定するため、表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅの内周側端部、すなわち、接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅの境界Ａｄ（以下、単に「境界Ａｄ」という。）が、特定される（アライメント：図２のステップＰ３）。かかるアライメントは、図３（ｃ）に示すように、例えばアライメント部としてのＩＲカメラ５００を用いて行われる。ＩＲカメラ５００は、例えば同軸レンズを備え、赤外光（ＩＲ光）を照射し、さらに対象物からの反射光を受光する。
【００２６】
前記アライメントにより境界Ａｄが特定されると、続いて、図３（ｄ）に示すように、処理ウェハＷ（重合ウェハＴ）を回転させながら処理ウェハＷの内部にレーザヘッド（図示せず）からレーザ光を照射することにより、周縁改質層Ｍ１が形成される（図２のステップＰ４）。周縁改質層Ｍ１は、例えば前記アライメント位置、すなわち境界Ａｄから径方向内側の所望の位置に形成される。なお、かかる周縁改質層Ｍ１よりも径方向外側の環状領域が、後述のエッジトリムにより除去される周縁部Ｗｅとなる。なお、図示の例においては、周縁改質層Ｍ１は処理ウェハＷの厚み方向に７箇所形成されているが、この周縁改質層Ｍ１の数は任意である。
【００２７】
また、処理ウェハＷに周縁改質層Ｍ１が形成されると、レーザヘッドを移動させて、図１および図３（ｄ）に示すように、周縁改質層Ｍ１の径方向外側に、処理ウェハＷの径方向に延伸する分割改質層Ｍ２を形成する（図２のステップＰ４）。なお、図示の例においては、分割改質層Ｍ２は処理ウェハＷの円周方向に８箇所、厚み方向に７箇所形成されているが、この分割改質層Ｍ２の数は任意である。
【００２８】
ここで、周縁改質層Ｍ１は境界Ａｄと重なる位置に形成されることが理想であるが、例えば加工誤差などにより周縁改質層Ｍ１がずれて形成される場合がある。そして、これにより周縁改質層Ｍ１が境界Ａｄから径方向外側に離れた位置、すなわち未接合領域Ａｅに形成されると、周縁部Ｗｅが除去された後に支持ウェハＳに対して処理ウェハＷが浮いた状態になってしまう場合がある。この点、図３（ｄ）に示したように周縁改質層Ｍ１を境界Ａｄよりも径方向内側に形成するように制御することにより、例えば加工誤差により形成位置がずれたとしても、境界Ａｄと重なる位置、または境界Ａｄよりも径方向内側であっても当該境界Ａｄに近接した位置に周縁改質層Ｍ１を形成することができ、境界Ａｄから径方向外側に離れた位置に周縁改質層Ｍ１が形成されるのを抑制できる。
【００２９】
周縁改質層Ｍ１および分割改質層Ｍ２が形成されると、続いて、図３（ｅ）に示すように、前記ステップＰ４において形成された周縁改質層Ｍ１を基点に処理ウェハＷの周縁部Ｗｅが除去される（図２のステップＰ５）。この際、周縁部Ｗｅは分割改質層Ｍ２を基点に小片化されるため、容易に周縁部Ｗｅの除去を行うことができる。なお、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅの除去は、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。
【００３０】
処理ウェハＷの周縁部Ｗｅが除去されると、続いて、図３（ｆ）に示すように、処理ウェハＷの薄化が行われる（図２のステップＰ６）。処理ウェハＷの薄化は、例えば研削装置（図示せず）により回転する研磨部材を裏面Ｗｂに押圧することにより行われてもよいし、例えばレーザ光の照射により内部改質層を形成することにより行われてもよい。
【００３１】
こうして、処理ウェハＷの厚みが所望の厚みまで減少されると（薄化されると）、一連のウェハ処理が終了する。
【００３２】
なお、前記周縁改質層Ｍ１および分割改質層Ｍ２を形成した前記レーザヘッドは、図示しない空間光変調器を有している。空間光変調器は、レーザ光を変調して出力する。具体的に空間光変調器は、レーザ光の焦点位置や位相を制御することができ、処理ウェハＷに照射されるレーザ光の形状や数（分岐数）を調整することができる。なお、空間光変調器としては例えばＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）が選択される。
【００３３】
ここで、前記周縁改質層Ｍ１の形成にあたっては、前記空間光変調器によってレーザヘッドから照射されるレーザ光が切り替えられ、その形状と数が調整されることが望ましい。具体的には、先ず、図４（ａ）に示すように、処理ウェハＷの厚み方向における表面Ｗａ側に、レーザ光Ｌｒ１を照射して、周縁改質層Ｍ１（１）〜（３）を形成する。レーザ光Ｌｒ１の集光点の数は、１つである（単焦点加工）。次に、図４（ｂ）に示すように、周縁改質層Ｍ１（３）の上方側、すなわち、処理ウェハＷの厚み方向における裏面Ｗｂ側に、周縁改質層Ｍ１（４）〜（７）を形成する。レーザ光Ｌｒ２の集光点の数は、例えば２つであり、すなわち、周縁改質層Ｍ１（４），（５）または、周縁改質層Ｍ１（６），（７）は同時に形成される（多焦点加工）。
【００３４】
また、前記分割改質層Ｍ２の形成にあたっても、前記空間光変調器によってレーザヘッドから照射されるレーザ光が切り替えられ、その形状と数が調整される。具体的には、図５に示すように、処理ウェハＷの内部にレーザ光Ｌｒ３を照射して、分割改質層Ｍ２を形成する。レーザ光Ｌｒ３の集光点の数は、例えば２つである（多焦点加工）。すなわち、分割改質層Ｍ２は、レーザヘッドから処理ウェハＷの内部の厚み方向における異なる高さにおいて、同時に２つのレーザ光が照射されることにより形成される。
【００３５】
なお、レーザ光Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３による周縁改質層Ｍ１および分割改質層Ｍ２の形成数、および、レーザ光Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３の集光点の数は任意である。すなわち、例えばすべての周縁改質層Ｍ１を単焦点加工により形成してもよいし、多焦点加工で形成してもよい。また、すべての分割改質層Ｍ２を単焦点加工により形成してもよい。また更に、これら単焦点加工および多焦点加工を任意に組み合わせてもよい。
【００３６】
ただし、処理ウェハＷのデバイス層Ｄ側に形成される周縁改質層Ｍ１（１）〜（３）においては、デバイス層Ｄの方向へ進展する亀裂を制御、すなわち、デバイス層Ｄに損傷を与えることを抑制するため、前記単焦点加工により高精度に周縁改質層Ｍ１が形成されることが好ましい。一方、周縁改質層Ｍ１（４）〜（７）および分割改質層Ｍ２は、後のエッジトリム、及び加工処理により除去される位置に形成され、また前述のようにデバイス層Ｄに損層を与える可能性が低いため、前記多焦点加工を行うことにより、すなわち同時に複数の改質層を形成することにより、改質層の形成におけるスループットを向上させることができる。
【００３７】
なお、上述したように、半導体デバイスの製造工程におけるウェハ処理の一連の流れによれば、ステップＰ４におけるトリミング加工位置は、ステップＰ３により特定されたアライメント位置、すなわち未接合領域Ａｅと接合領域Ａｃとの境界Ａｄを基準として径方向内側の所望の位置に決定される。すなわち、レーザトリミング加工を適切に行うためには、前述したように、アライメント位置を適切に特定することが重要となる。
【００３８】
ここで当該アライメントは、前述したように例えばＩＲカメラ５００を用いて行われる。すなわち当該アライメントは、ＩＲカメラ５００から照射され、対象物から反射された反射光としてのＩＲ光を受光することにより行われる。
【００３９】
しかしながら、図３（ｃ）に示したように、アライメント対象としての境界Ａｄにデバイス層Ｄが形成されている場合、図６に示すように、照射されたＩＲ光がデバイス層Ｄにより遮断され、適切に境界Ａｄを特定することができなくなる場合がある。そして、このように適切に境界Ａｄを特定できない場合、適切に周縁改質層Ｍ１を形成することができなくなり、すなわち、エッジトリムを所望の位置で行うことができなくなる。
【００４０】
そこで次に、当該アライメントを適切に行うための前処理を行う表面処理部１０、および、当該表面処理部１０を備えるウェハ処理システム１について説明する。
【００４１】
本実施形態にかかるウェハ処理システム１は、図７に示すように、表面処理部１０と、接合部２０と、内部改質部または外周除去部としての加工部３０と、を有している。
【００４２】
表面処理部１０は、前記アライメントを適切に行うための前処理（図２におけるステップＰ１）を行う。具体的には、表面処理部１０においては、前述したように、接合（図２におけるステップＰ２）前の処理ウェハＷに形成された表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅにおける接合強度を低下させ、接合時に適切に未接合領域Ａｅを形成するための処理を行う。なお、表面処理部１０の詳細な説明については後述する。
【００４３】
接合部２０は、表面処理部１０において前処理された処理ウェハＷの酸化膜Ｆｗと、支持ウェハＳの酸化膜Ｆｓを接合する（図２におけるステップＰ２）。接合部２０においては、接合に先だって、酸化膜Ｆｗと酸化膜Ｆｓがそれぞれ活性化され親水化される。そして、親水化された酸化膜Ｆｗと酸化膜Ｆｓは、処理ウェハＷの中心部と支持ウェハＳの中心部が当接されることにより水素結合による接合が開始し、いわゆるボンディングウェーブが発生する。そして、ボンディングウェーブが酸化膜Ｆｗ，Ｆｓの中心部から拡散を開始し、周縁部まで到達すると、酸化膜Ｆｗ，Ｆｓの全面が水素結合によって接合される。またさらに、接合された重合ウェハＴにアニール処理を行い、酸化膜Ｆｗと酸化膜Ｆｓから水を除去して接合強度を確保する。なお、表面処理部１０において前処理が施された表面膜Ｗｆ（酸化膜Ｆｗ）の外周部Ｗｆｅにおいては接合が行われず、未接合領域Ａｅが形成される。
【００４４】
加工部３０においては、重合ウェハＴを形成する処理ウェハＷのエッジトリム（図２におけるステップＰ５）および薄化（図２におけるステップＰ６）が行われる。加工部３０においては、エッジトリムに先だって、処理ウェハＷの内部に周縁改質層Ｍ１および分割改質層Ｍ２が形成される。
【００４５】
以上のウェハ処理システム１には、制御部４０が設けられている。制御部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、ウェハ処理システム１における処理ウェハＷ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に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部４０にインストールされたものであってもよい。
【００４６】
続いて、表面処理部１０について説明する。図８は、第１の実施形態にかかる表面処理部１０の構成の概略を模式的に示す断面図である。また、図９は本実施の形態にかかる表面処理部１０において、表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅに形成される処理領域を模式的に示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【００４７】
図８に示すように、表面処理部１０は、接合前の処理ウェハＷを上面で保持するチャック１１を有している。チャック１１は、表面膜Ｗｆが形成された表面Ｗａが上側であって裏面Ｗｂが下側に配置された状態で、当該処理ウェハＷの裏面Ｗｂを吸着保持する。またチャック１１は、回転機構１２によって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。
【００４８】
チャック１１の上方には、表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅの表面処理を行う、第１の表面処理部としての第１の研磨部材１３、および、第２の表面処理部としての第２の研磨部材１４が設けられている。第１の研磨部材１３，第２の研磨部材１４は、それぞれ移動機構（図示せず）により水平方向および鉛直方向に移動可能に構成されており、チャック１１に吸着保持された処理ウェハＷに形成された表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅに押圧されることにより、表面膜Ｗｆの表面を粗面化する。
【００４９】
第１の研磨部材１３は、回転機構１２により回転する処理ウェハＷに押圧されることにより、図９に示すように、表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅの全周に亘って環状の第１の処理領域としての第１の研磨領域１３ａを形成する。
【００５０】
また、後述する研磨部材の砥粒径によるアライメント精度の悪化を抑制するため、第１の研磨部材１３としては、砥粒径が小さなものが選定されることが好ましい。
【００５１】
第１の研磨領域１３ａは、図９に示すように、表面膜Ｗｆにおける外周部Ｗｆｅにおいて、当該外周部Ｗｆｅの内周側端部に沿って全周に亘って形成される。第１の研磨領域１３ａの内周側端部が、接合後における境界Ａｄを形成する。また、第１の研磨領域１３ａは、図９（ａ）に示すように、当該第１の研磨領域１３ａの下底が、少なくとも処理ウェハＷの表面Ｗａに到達する深さで、換言すれば、少なくとも処理ウェハＷ上に形成されたデバイス層Ｄが除去される深さで形成される。
【００５２】
第２の研磨部材１４は、回転機構１２により回転する処理ウェハＷに押圧させることにより、図９に示すように、表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅの全周に亘って環状の第２の処理領域としての第２の研磨領域１４ａを形成する。
【００５３】
また後述するエッジボイドの発生を抑制するため、第２の研磨部材１４としては、少なくとも第１の研磨部材１３が有する砥粒径よりも大きな砥粒径を有するものが選択され、より好ましくはできるだけ大きな砥粒径を有する研磨部材が選択される。
【００５４】
第２の研磨領域１４ａは、図９に示すように、表面膜Ｗｆにおける外周部Ｗｆｅにおいて、第１の研磨領域１３ａよりも径方向外側に形成される。すなわち第２の研磨領域１４ａは、第２の研磨領域１４ａの内周側端部の位置が、第１の研磨領域１３ａの内周側端部から径方向外側に距離Ｌだけ離隔されるように形成される。
【００５５】
また、前述したように、第２の研磨部材１４は、少なくとも第１の研磨部材１３と比べて大きな砥粒径を有する研磨部材により構成される。すなわち、第２の研磨領域１４ａにおける表面膜Ｗｆの表面粗さは、第１の研磨領域１３ａにおける表面膜Ｗｆの表面（第１の研磨領域１３ａを形成する壁面）粗さ、及び、処理ウェハＷの表面粗さに比べて大きくなっている。
【００５６】
そして、このように表面膜Ｗｆの粗面化、ないしは、表面膜Ｗｆの除去が行われた第１，第２の研磨領域１３ａ，１４ａにおいては、後の接合工程において酸化膜Ｆｗ，酸化膜Ｆｓが接合されることなく、未接合領域Ａｅが形成される。すなわち、未接合領域Ａｅとは、換言すれば、表面処理部１０において第１，第２の研磨領域１３ａ，１４ａが形成された領域である。
【００５７】
なお、本構成によれば、第１の研磨部材１３および第２の研磨部材１４を、それぞれ個別にチャック１１の上方に設けたが、第１の研磨部材１３および第２の研磨部材１４は一体に構成されていてもよい。すなわち、第１の研磨部材１３および第２の研磨部材１４は、それぞれ共通の移動機構により移動可能に構成されていてもよい。
【００５８】
続いて、以上のように構成された表面処理部１０を用いて行われる表面処理方法について説明する。図１０は、本実施形態にかかる表面処理方法の一連の流れを模式的に示す説明図である。
【００５９】
先ず、前処理が行われる接合前の処理ウェハＷが、図示しない搬送機構により表面処理部１０に搬入され、チャック１１（図１０においては図示せず）に保持される。
【００６０】
表面処理部１０に処理ウェハＷが搬入されると、図１０（ａ）に示すように、第１の研磨部材１３が移動機構（図示せず）により表面膜Ｗｆの所望の位置に押圧される。そして、図１０（ｂ）に示すように、回転機構１２（図１０においては図示せず）により処理ウェハＷを回転させつつ、第１の研磨部材１３を下方、すなわち、表面膜Ｗｆの厚み方向に押し進めていく。これにより、図１０（ｃ）に示すように、表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅの内周側端部には、第１の研磨領域１３ａが形成される。なお、第１の研磨部材１３が押圧される所望の位置とは、前述したように、第１の研磨部材１３の径方向内側端部が、外周部Ｗｆｅの内周側端部と一致する位置である。
【００６１】
第１の研磨領域１３ａが形成されると、第１の研磨部材１３が移動機構により外周部Ｗｆｅの上方から退避し、続けて図１０（ｄ）に示すように、第２の研磨部材１４が移動機構（図示せず）により表面膜Ｗｆの所望の位置に押圧される。そして、回転機構１２により処理ウェハＷを回転させつつ、図１０（ｅ）に示すように、第２の研磨部材１４を水平方向、すなわち、表面膜Ｗｆの表面に沿って径方向外側へ移動させる。これにより、図１０（ｆ）に示すように、表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅには、第２の研磨領域１４ａが形成される。なお、第２の研磨部材１４が押圧される所望の位置とは、前述したように、外周部Ｗｆｅにおける第１の研磨領域１３ａの径方向外側であって、少なくとも第２の研磨部材１４の径方向内側の端部が、第１の研磨領域１３ａの内周側端部から径方向外側へ距離Ｌ離隔された位置である。
【００６２】
処理ウェハＷに第２の研磨領域１４ａが形成されると、表面処理部１０における一連の前処理としての表面処理が終了する。そして、一連の表面処理が終了した処理ウェハＷは搬送機構（図示せず）により表面処理部１０から搬出され、順次、接合処理，アライメント処理，改質層の形成，エッジトリム処理，薄化処理（図２のステップＰ２〜ステップＰ６）が行われる。
【００６３】
なお、かかる改質層の形成においては、上述したように、前記ＬＣＯＳによってレーザヘッドから照射されるレーザ光が切り替えられ、その形状と数が調整される。
【００６４】
本実施形態によれば、第１の研磨領域１３ａは、少なくとも表面膜Ｗｆのデバイス層Ｄを除去し、処理ウェハＷの表面Ｗａが露出する深さで形成される。これにより、本実施形態にかかる表面処理が行われた処理ウェハＷにおいては、アライメント処理（図２におけるステップＰ３）において、ＩＲ光がデバイス層Ｄによって遮断されることがない。すなわち、適切にアライメント位置としての接合領域Ａｃと未接合領域Ａｅとの境界Ａｄを特定することができる。
【００６５】
なお、本実施形態において説明したように、未接合領域Ａｅを形成するための表面処理を、研磨部材を用いた表面膜Ｗｆの粗面化により行う場合、当該研磨部材の砥粒径によってアライメントを適切に行うことができなくなる場合がある。具体的には、砥粒径の大きな研磨部材を用いて表面処理を行った場合、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、アライメント位置としての境界Ａｄ、すなわち第１の研磨領域１３ａの内周側端部のキワ（第１の研磨領域１３ａを形成する壁面）が、粗くなる。そして、このように第１の研磨領域１３ａを形成する壁面があれている場合、アライメント位置を適切に特定することができない場合がある。
【００６６】
そこで本実施形態によれば、第１の研磨領域１３ａを形成するための第１の研磨部材１３としては、できるだけ小さな砥粒径を有する研磨部材が選定される。これにより、図１０（ｃ）および図１１（ｃ）に示すように、第１の研磨領域１３ａを形成する壁面の加工精度が向上し、適切にアライメント位置を特定することができる。
【００６７】
なお、上記実施形態においては、第１の研磨領域１３ａを形成した後に第２の研磨領域１４ａを形成したが、第２の研磨領域１４ａを外周部Ｗｆｅの全面に形成した後に、外周部Ｗｆｅの内周側端部に沿って第１の研磨領域１３ａを形成するようにしてもよい。
【００６８】
また、本実施形態によれば第１の研磨部材１３により表面膜Ｗｆのデバイス層Ｄを除去したが、デバイス層Ｄの除去を除去する部材は、第１の研磨部材１３は限られない。例えば第２の研磨部材１４によってデバイス層Ｄの除去を行ってもよし、例えば第１の研磨部材１３および第２の研磨部材１４に加え、デバイス層Ｄを除去するためのデバイス層除去部材（図示せず）が更に設けられていてもよい。
【００６９】
ここで、例えば第２の研磨部材１４によりデバイス層Ｄの除去を行うことにより、デバイス層Ｄの除去までにかかる時間を短縮することができ、表面処理部１０におけるスループットを向上させることができる。ただし、前述のように、第２の研磨部材１４を用いて研磨を行った場合、境界Ａｄにおける加工精度が悪化し、アライメント位置を適切に特定することができない場合がある。よって、デバイス層Ｄの除去領域（上記実施形態における第１の研磨領域）の内周側端部、すなわち、アライメント位置としての境界Ａｄにおいては、加工精度を向上させるため、第１の研磨部材１３による仕上研磨を行い、加工精度を向上させることが望ましい。
【００７０】
ところで、半導体デバイスの製造工程における前記接合工程は、前述したように、ボンディングウェーブが酸化膜Ｆｗ，Ｆｓの中心部から周縁部にかけて拡散することにより進行する。かかるボンディングウェーブの端部においては、処理ウェハＷ、支持ウェハＳ間の空間は空気が圧縮されることにより高圧になる。そして、かかる高圧雰囲気は、周縁部Ｗｅにおいて大気圧まで急激に減圧されることなるが、かかる際、周縁部Ｗｅにおいてはジュールトムソン効果が発生して温度が低下し、結露が発生する。この結露は、処理ウェハＷ、支持ウェハＳが接合されると、酸化膜Ｆｗ、酸化膜Ｆｓの界面に閉じ込められる。そして、かかる状態で重合ウェハＴにアニール処理を行った場合、界面に存在する結露水が蒸発して膨張してボイドとなり、重合ウェハＴの周縁部Ｗｅに環状のエッジボイドが発生する。エッジボイドは、例えば当該エッジボイドを基点とするピーリングやクラックの発生、処理ウェハＷと支持ウェハＳとの接続不良の原因となる場合があるため、発生を抑制する必要がある。
【００７１】
ここで、本実施形態によれば、処理ウェハＷに形成された表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅにおいては、第１の研磨領域１３ａおよび第２の研磨領域１４ａが形成され、これにより、前記接合工程においては当該研磨領域において未接合領域Ａｅが形成される。また更に、第２の研磨領域１４ａは、少なくとも第１の研磨部材１３よりも大きな砥粒径を有する第２の研磨部材１４により粗面化されることにより形成されている。
【００７２】
このように、本実施形態によれば外周部Ｗｆｅには表面膜Ｗｆの粗面化により未接合領域Ａｅが形成されるので、前記ボンディングウェーブの端部の高圧な雰囲気は、処理ウェハＷの周縁部Ｗｅにかけて徐々に大気圧まで減圧されていく。このように急激な減圧を抑えることにより、前記エッジボイドの発生を抑制することができる。しかも第２の研磨領域１４ａは、表面膜Ｗｆの表面の突出が周方向に不連続になるように、すなわち、表面粗さが大きくなるように形成されるため、ボンディングウェーブの端部の高圧な雰囲気を重合ウェハＴの外部に逃がすことができる。そうすると、周縁部Ｗｅで結露が発生したとしても、水蒸気を重合ウェハＴの外部に逃がすことができ、エッジボイドの発生を更に適切に抑制することができる。
【００７３】
なお、エッジボイドの発生を抑制するため、上記実施形態における説明においては、第２の研磨領域１４ａの表面粗さを大きくするように制御を行ったが、例えば第２の研磨領域１４ａにおける表面膜Ｗｆを除去（薄化）することによっても、同様の効果を得ることができる。すなわち、例えば図１２に示すように、第２の研磨領域１４ａにおける表面膜Ｗｆの高さ方向の位置Ｈ１を、中心部Ｗｃにおける表面膜Ｗｆの高さ方向の位置Ｈ２に比べて低くすることにより、接合工程において酸化膜Ｆｗ，酸化膜Ｆｓが接合されることを抑制することができる。
【００７４】
また、このように表面膜Ｗｆの除去により未接合領域Ａｅを形成する場合、高さＨ１及び高さＨ２との差が大きいと、第２の研磨領域１４ａにおいて前述のように急激な減圧が発生し、エッジボイドが発生してしまうおそれがある。よって、このようなエッジボイドの発生を抑制するため、高さＨ１及び高さＨ２との差は、４００ｎｍ以内であることが好ましい。これにより、第２の研磨領域１４ａにおける急激な減圧を抑制し、エッジボイドの発生を抑制することができる。
【００７５】
なお、第１の研磨領域１３ａを径方向に対して大きく形成している場合、すなわち、前記距離Ｌが大きく設定され、第１の研磨部材１３による表面膜Ｗｆの除去体積が大きい場合、当該第１の研磨領域１３ａにおいて前記高圧になった雰囲気が開放され、エッジボイドの原因となる場合がある。そこで、本実施形態においては、図１２に示したように、第１の研磨部材１３により除去する表面膜Ｗｆの体積を小さくすることが望ましい。換言すれば、前記第１の研磨領域１３ａの内周側端部と前記第２の研磨領域１４ａの内周側端部との間の距離Ｌを小さくすることが望ましい。具体的には、距離Ｌは、第１の研磨領域１３ａの内周側端部、すなわち、前記アライメント処理において必要となる境界Ａｄに対応する部分（第１の研磨領域１３ａを形成する壁面）の加工精度を確保できれば足るものである。すなわち、距離Ｌは、少なくとも第２の研磨部材１４の砥粒径よりも大きくなるように設定されていればよい。これにより、適切に前記アライメント処理により境界Ａｄを特定することができるとともに、適切にエッジボイドの発生を抑制することができる。
【００７６】
なお、以上の第１の実施形態における表面処理部１０によれば、研磨部材を用いて表面膜Ｗｆの粗面化を行うことにより処理ウェハＷの前処理を行ったが、処理ウェハＷの前処理方法はこれに限定されるものではない。例えば、表面処理部１０は、研磨部材に代えて研削部材や切削部材を有し、表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅを研削、または、切削により除去してもよい。
【００７７】
図１３は、第２の実施形態にかかる表面処理部１１０の構成の概略を模式的に示す断面図である。なお、本実施形態において、表面処理部１０と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。
【００７８】
図１３に示すように、第２の実施形態にかかる表面処理部１１０は、処理ウェハＷを吸着保持するチャック１１と、回転機構１２と、を有している。
【００７９】
また、本実施形態にかかる表面処理部１１０においては、チャック１１の上方には、第１の表面処理部、及び第２の表面処理部としてのレーザヘッド１１３が設けられている。レーザヘッド１１３は、レンズ１１４を有している。レンズ１１４は、レーザヘッド１１３の下面に設けられた筒状の部材であり、チャック１１に保持された処理ウェハＷに形成された表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅにレーザ光Ｌｒを照射する。また、レーザヘッド１１３は、移動機構（図示せず）により水平方向および鉛直方向に移動可能に構成されている。
【００８０】
レーザヘッド１１３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Ｌｒであって、表面膜Ｗｆに対して透過性を有する波長のレーザ光Ｌｒを、表面膜Ｗｆの表面の所望の位置に集光して照射する。これによって、処理ウェハＷの表面膜Ｗｆにおいてレーザ光Ｌｒが集光した部分が除去，粗面化される。そして、このように表面膜Ｗｆの表面の粗面化、ないしは、表面膜Ｗｆの除去を行うことにより、表面膜Ｗｆが除去，粗面化された外周部Ｗｆｅにおいては後の接合工程において接合されることがなく、未接合領域Ａｅが形成される。
【００８１】
ここで、レーザヘッド１１３は、第１の実施形態にかかる表面処理部１０と同様に、図１３（ｂ）に示すように、第１の処理領域としての第１の照射領域１１３ａと、第２の処理領域としての第２の照射領域１１３ｂを形成する。
【００８２】
第１の照射領域１１３ａは、表面膜Ｗｆにおける外周部Ｗｆｅにおいて、当該外周部Ｗｆｅの内周側端部の全周に亘って形成される。また、第１の照射領域１１３ａは、当該第１の照射領域１１３ａの下底が、少なくとも処理ウェハＷの表面Ｗａに到達する深さで、換言すれば、少なくとも処理ウェハＷ上に形成されたデバイス層Ｄが除去される深さで形成される。
【００８３】
また、第１の照射領域１１３ａは、前述のエッジボイドの発生を抑制するため、距離Ｌが小さくなるように、すなわち、前記アライメント処理において必要となる境界Ａｄに対応する第１の照射領域１１３ａの内周側端部を残す程度の大きさで形成されることが望ましい。
【００８４】
第２の照射領域１１３ｂは、処理ウェハＷの全周に亘って、第１の照射領域１１３ａの径方向外側に形成される。また、前述のエッジボイドの発生を抑制するため、第２の照射領域１１３ｂは粗されていることが望ましく、例えば少なくとも第１の照射領域１１３ａの表面よりも大きな表面粗さを有するように形成される。
【００８５】
なお、第２の照射領域１１３ｂにおける表面膜Ｗｆの表面高さＨ１は、中心部Ｗｃにおける表面膜Ｗｆの表面高さＨ２に比べて低くなるように形成されていてもよい。かかる場合、高さＨ１及び高さＨ２の差は、４００ｎｍ以内であることが望ましい。
【００８６】
なお、本実施形態によればチャック１１の上方にはレーザヘッド１１３を１つ設け、第１の照射領域１１３ａおよび第２の照射領域１１３ｂを、レーザヘッド１１３を兼用して形成したが、当然に、レーザヘッドを複数設けてもよい。すなわち、第１の表面処理部としてのレーザヘッドおよび第２の表面処理部としてのレーザヘッドがそれぞれ独立して設けられていてもよい。
【００８７】
なお、本実施形態における表面処理部１１０においても、前記アライメントを更に適切に行うため、第１の照射領域１１３ａにおける内周側端部の壁面に、加工精度を向上させるための仕上処理を行ってもよい。
【００８８】
なお、処理ウェハＷの前処理は、外周部Ｗｆｅに対してエッチング液Ｅを塗布することによるウェットエッチングにより行われてもよい。
【００８９】
図１４は、第３の実施形態にかかる表面処理部２１０の構成の概略を模式的に示す断面図である。なお、本実施形態において、表面処理部１０と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。
【００９０】
図１４に示すように、第２の実施形態にかかる表面処理部２１０は、処理ウェハＷを吸着保持するチャック１１と、回転機構１２と、を有している。
【００９１】
また、本実施形態にかかる表面処理部２１０においては、チャック１１の上方には、第１の表面処理部、及び第２の表面処理部としてのノズル２１３が設けられている。ノズル２１３は、エッチング液Ｅを貯留して供給するエッチング液供給源（図示せず）に連通している。また、ノズル２１３は、移動機構（図示せず）によって水平方向および鉛直方向に移動可能に構成されている。
【００９２】
ノズル２１３は、処理ウェハＷに形成された表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅにエッチング液Ｅを塗布する。これによって、処理ウェハＷの表面膜Ｗｆにおいてエッチング液Ｅが塗布された部分が除去される。そして、このように表面膜Ｗｆの除去を行うことにより、表面膜Ｗｆが除去された外周部Ｗｆｅにおいては後の接合工程において接合されることがなく、未接合領域Ａｅが形成される。
【００９３】
ここで、ノズル２１３は、第１の実施形態にかかる表面処理部１０と同様に、図１４（ｂ）に示すように、第１の処理領域としての第１のエッチング領域２１３ａと、第２の処理領域としての第２のエッチング領域２１３ｂを形成する。
【００９４】
第１のエッチング領域２１３ａは、表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅにおいて、当該外周部Ｗｆｅの内周側端部の全周に亘って形成される。また、第１のエッチング領域２１３ａは、当該第１のエッチング領域２１３ａの下底が、少なくとも処理ウェハＷの表面Ｗａに到達する深さで、換言すれば、少なくとも処理ウェハＷ上に形成されたデバイス層Ｄが除去される深さで形成される。
【００９５】
また、第１のエッチング領域２１３ａは、前述のエッジボイドの発生を抑制するため、距離Ｌが小さくなるように、すなわち、前記アライメント処理において必要となる境界Ａｄに対応する第１のエッチング領域２１３ａの内周側端部を残す程度の大きさで形成されることが望ましい。
【００９６】
第２のエッチング領域２１３ｂは、処理ウェハＷの全周に亘って、第１のエッチング領域２１３ａの径方向外側に形成される。また、前述の未接合領域Ａｅを形成するため、第２のエッチング領域２１３ｂにおける表面膜Ｗｆの表面高さＨ１は、中心部Ｗｃにおける表面膜Ｗｆの表面高さＨ２に比べて低くなるように形成される。かかる場合、高さＨ１及び高さＨ２の差は、４００ｎｍ以内であることが望ましい。
【００９７】
なお、本実施形態によればチャック１１の上方にはノズル２１３を１つ設け、第１のエッチング領域２１３ａおよび第２のエッチング領域２１３ｂを、ノズル２１３を兼用して形成したが、当然に、ノズルを複数設けてもよい。すなわち、第１の表面処理部としてのノズルおよび第２の表面処理部としてのノズルがそれぞれ独立して設けられていてもよい。
【００９８】
なお、本実施形態における表面処理部２１０においても、前記アライメントを更に適切に行うため、第１のエッチング領域２１３ａにおける内周側端部の壁面に、加工精度を向上させるための仕上処理を行ってもよい。
【００９９】
以上の第１〜第３の実施形態においては、処理ウェハＷにおける表面膜Ｗｆの粗面化、除去を行うことにより第２の処理領域を形成したが、接合工程において適切に未接合領域Ａｅを形成できるものであれば、第２の処理領域の形成方法はこれらに限られない。例えば、第２の処理領域を、表面膜Ｗｆの疎水化，撥水化により形成することにより、未接合領域Ａｅを形成することができる。
【０１００】
そこで、第４の実施形態にかかる表面処理部３１０においては、チャック１１の上方に設けられたノズル３１３から、処理ウェハＷに形成された表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅに疎水化剤Ｇを塗布する。なお、本実施形態にかかる表面処理部３１０は、実質的に第３実施形態にかかる表面処理部２１０と同一の構成を有しているため、図１４を参照して、重複説明を省略する。
【０１０１】
半導体デバイスの製造工程における前記接合は、前述したように、処理ウェハＷおよび支持ウェハＳに形成された酸化膜Ｆｗ，Ｆｓの表面に形成されたダングリングボンドへのＯＨ基の付与、すなわち親水化の後に、水素結合させることによりおこなわれる。
【０１０２】
そこで、本実施形態にかかる表面処理部３１０においては、ノズル３１３から表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅに疎水化剤Ｇが塗布される。疎水化剤Ｇとしては、例えばダングリングボンドにシリル基を付与するためのシリル化剤、メチル基を付与するためのメチル化剤、または、離型剤、等が選択される。
【０１０３】
このように、表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅに疎水化材、例えば、シリル化剤が塗布されることにより、前記ダングリングボンドには、シリル基（Ｓｉ−Ｒ）を付与される。これにより、シリル基が付与された外周部Ｗｆｅにおいては酸化膜Ｆｗの表面が疎水化、撥水化され、ダングリングボンドに対するＯＨ基の付与が阻害される。すなわち、外周部Ｗｆｅにおいては酸化膜Ｆｗと酸化膜Ｆｓとが接合されず、適切に未接合領域Ａｅを形成することができる。
【０１０４】
なお、以上の第１〜第４の実施形態に示した表面処理部の構成は、任意に組み合わせて構成することができる。例えば表面処理部は、表面膜Ｗｆの研磨により第１の処理領域を形成した後、エッチング液Ｅの塗布により第２の処理領域を形成するように構成されていてもよい。また例えば、レーザの照射により第１の処理領域を形成した後、疎水化剤の塗布により第２の処理領域を形成するように構成されていてもよい。また、例えば第１処理領域の形成手段、または第２の処理領域の形成手段が、それぞれ複数設けられていてもよい。このように、表面処理部は任意の構成をとることができる。
【０１０５】
また、第１の処理領域および第２の処理領域の形成順序も特に限定されるものではなく、例えば研磨により第２の処理領域を形成した後、レーザの照射により第１の処理領域を形成してもよい。
【０１０６】
また例えば、初めに第１の処理領域を酸化膜Ｆｗの表面のみを処理するように形成した後、第２の処理領域を形成し、その後さらに、第１の処理領域においてデバイス層Ｄの除去を行うようにしてもよい。すなわち、第１の処理領域の形成を、デバイス層Ｄの除去と、第１の処理領域における内周側端部の壁面の加工精度の向上と、の２つの工程に分けて行ってもよい。
【０１０７】
なお、本実施形態においては、第１の研磨領域１３ａは処理ウェハＷの表面Ｗａが露出する深さで形成し、第２の研磨領域１４ａは外周部Ｗｆｅの表層を粗面化することにより形成したが、第１の研磨領域１３ａ及び第２の研磨領域１４ａの形成方法はこれに限定されない。例えば、第２の研磨領域１４ａを、第１の研磨領域１３ａと同様に処理ウェハＷの表面Ｗａが露出する深さで形成してもよい。換言すれば、表面膜Ｗｆの外周部Ｗｆｅには第１の研磨領域１３ａのみが形成されてもよい。かかる場合であっても、第１の研磨領域１３ａの内周側端部においては、適切にアライメント位置を検知することができる。ただし、上述のように処理ウェハＷの周縁部Ｗｅにおいて前述のエッジボイドの発生を抑制するという観点からは、第１の研磨領域１３ａと第２の研磨領域１４ａの両方が形成されることが望ましい。
【０１０８】
なお、本開示にかかるウェハ処理システム１の構成は、図７において示した上記実施例に限られるものではない。例えばウェハ処理システム１は、本開示にかかる表面処理部１０，接合部２０，加工部３０から任意に選択される１以上の処理部を備えた構成とすることができる。すなわち、例えばウェハ処理システム１は、図１５（ａ）に示すように本開示にかかる表面処理部１０のみを単独で備えていてもよいし、図１５（ｂ）に示すように表面処理部１０および接合部２０を備え、加工部３０はウェハ処理システム１外部の他のウェハ処理システム設けられていてもよい。なおかかる場合、ウェハ処理システムを制御する制御部４０は、それぞれのウェハ処理システムに対して独立して設けられる。
【０１０９】
また、上記実施例において示した加工部３０においては、改質層の形成，エッジトリム，薄化が行われた。しかし、加工部３０においてはこれらウェハ処理のうちから任意に選択される１以上の処理を行うように構成されてもよい。すなわち、例えば加工部３０に代え、前記改質層の形成を行う内部改質部、前記エッジトリムを行う周縁除去部、前記薄化を行う加工部、をそれぞれ分離して設けるようにしてもよい。
【０１１０】
また、以上の実施形態では、図３に示したように処理ウェハＷの周縁部Ｗｅを除去した後に、当該処理ウェハＷの薄化を行ったが、処理ウェハＷのエッジトリム及び薄化方法はこれに限らず、周縁部Ｗｅの除去と処理ウェハＷの薄化は同時に行われてもよい。
【０１１１】
例えば図１６（ａ）に示すように、処理ウェハＷの内部に環状の周縁改質層Ｍ１を形成すると共に、処理ウェハＷの面方向に沿って内部面改質層Ｍ３を形成する。この際、周縁改質層Ｍ１の上端を、内部面改質層Ｍ３が形成される高さと略一致させる。なお、内部面改質層Ｍ３は周縁改質層Ｍ１と同様に、処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射して形成され、周縁改質層Ｍ１と内部面改質層Ｍ３の形成順序は任意である。
【０１１２】
その後、図１６（ｂ）に示すように、周縁改質層Ｍ１と内部面改質層Ｍ３を基点に、処理ウェハＷの裏面Ｗｂ側を分離する。このように、内部面改質層Ｍ３を基点として裏面Ｗｂ側を分離することにより、処理ウェハＷを薄化することができる。またこの際、周縁部Ｗｅは裏面Ｗｂ側のウェハと一体となって除去される。
【０１１３】
かかる場合、周縁部Ｗｅの除去と処理ウェハＷの薄化を同時に行うので、ウェハ処理のスループットをより向上させることができる。また、内部面改質層Ｍ３を基点とする分離によって処理ウェハＷの薄化を行うことにより、処理ウェハＷを研削のみで薄化する場合に比べて、研削屑の発生量がすることが少なくなると共に、消耗品である研削工具の数を減少することができるため、装置構成を簡易化することができる。
【０１１４】
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。
【符号の説明】
【０１１５】
１        ウェハ処理システム
１３      第１の研磨部材
１３ａ    第１の研磨領域
Ｄ        デバイス層
Ｗ        処理ウェハ
Ｗａ      表面
Ｗｆ      表面膜
Ｗｆｅ    外周部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年8月5日(2021.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、
改質層の形成予定領域である前記基板の外周部における前記表面膜を除去して、少なくとも前記基板の表面が露出する深さまで前記表面膜が除去された環状の第１の処理領域を形成する第１の表面処理部と、
前記第１の処理領域よりも径方向外側において前記表面膜を粗面化または除去して、環状の第２の処理領域を形成する第２の表面処理と、を備える、基板処理装置。
【請求項２】
前記基板処理装置の動作を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記第１の処理領域における前記表面膜の表面粗さが、前記第２の処理領域における前記表面膜の表面粗さに比べて小さくなるように、前記基板処理装置の動作を制御する、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第１の処理領域および前記第２の処理領域が形成された第１の基板と、第２の基板とを接合する接合部を備える、請求項１又は２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第１の処理領域の内周側端部をアライメント位置として検知するアライメント部と、
前記接合部により接合された前記第１の基板の内部にレーザ光を集光させて、前記アライメント位置に基づいて前記改質層を形成する内部改質部と、を備える、請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記内部改質部においては、前記第１の基板の厚み方向の異なる高さに複数の前記改質層を形成し、
前記第１の基板の厚み方向の異なる高さに同時に集光させる集光点の数は、
前記第１の基板の厚み方向における前記表面膜が形成された表面側においては前記基板の裏面側と比較して少ない、請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記改質層を基点として前記第１の基板の除去対象としての周縁部を除去する外周除去部を備える、請求項４又は５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
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、
前記基板処理方法は、
改質層の形成予定領域である前記基板の外周部における前記表面膜を除去して、少なくとも前記基板の表面が露出する深さまで前記表面膜が除去された環状の第１の処理領域を形成することと、
前記第１の処理領域よりも径方向外側において前記表面膜を粗面化または除去して、環状の第２の処理領域を形成することと、を含む、基板処理方法。
【請求項８】
前記第１の処理領域は、前記第２の処理領域と比べて、前記表面膜の表面粗さが小さくなるように形成される、請求項７に記載の基板処理方法。
【請求項９】
基板を処理する基板処理方法であって、
表面に表面膜が形成され、改質層の形成予定領域である外周部における前記表面膜が少なくとも前記表面が露出する深さまで除去された環状の第１の処理領域と、前記第１の処理領域よりも径方向外側において前記表面膜が粗面化または除去された環状の第２の処理領域と、が形成された第１の基板と、
第２の基板と、を接合させる基板処理方法。
【請求項１０】
基板を処理する基板処理方法であって、
表面に表面膜が形成され、改質層の形成予定領域である外周部における前記表面膜が少なくとも前記表面が露出する深さまで除去された環状の第１の処理領域と、前記第１の処理領域よりも径方向外側において前記表面膜が粗面化または除去された環状の第２の処理領域が形成された第１の基板と、第２の基板とが接合させた重合基板に対して、
前記第１の処理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と、
前記第１の基板の内部にレーザ光を集光させて、前記アライメント位置に基づいて前記改質層を形成することと、を含む基板処理方法。
【請求項１１】
前記改質層は前記第１の基板の厚み方向の異なる高さに複数形成され、
前記第１の基板の厚み方向の異なる高さに同時に集光させる集光点の数は、
前記第１の基板の厚み方向における前記表面膜が形成された表面側においては、前記第１の基板の裏面側と比較して少ない、請求項１０に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記改質層を基点として前記第１の基板の除去対象としての周縁部を除去することと、
前記第１の基板を薄化することと、を含む、請求項１０又は１１に記載の基板処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
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、改質層の形成予定領域である前記基板の外周部における前記表面膜を除去して、少なくとも前記基板の表面が露出する深さまで前記表面膜が除去された環状の第１の処理領域を形成する第１の表面処理部と、前記第１の処理領域よりも径方向外側において前記表面膜を粗面化または除去して、環状の第２の処理領域を形成する第２の表面処理と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【国際調査報告】
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