JP7434352B2 - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
特許文献１には、第１の板状ワークと第２の板状ワークとが貼り合わせて形成された板状ワークにおいて、保持テーブルに保持された第１の板状ワークの少なくとも３箇所の測定位置で厚みを測定する工程と、測定された厚みによって第１の板状ワークの平行度を調整する工程と、平行度の調整後に第２の板状ワークを研削する工程と、を含む研削方法が開示されている。
特開２０１４－２２６７４９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の基板の平坦度を適切に向上させる。
本開示の一態様は、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板において、粗研削された前記第１の基板を基板処理装置において仕上研削処理する方法であって、前記基板処理装置においては複数の重合基板が連続的に処理され、一の重合基板における仕上研削前の第１の基板の一の厚み分布を測定することと、前記一の重合基板よりも後に処理される他の重合基板における仕上研削前の第１の基板の他の厚み分布を測定することと、前記一の厚み分布と前記他の厚み分布との第１の差分データに基づいて、第２の基板の形状特性に起因する平坦度の悪化傾向を算出し、当該悪化傾向を相殺するように、前記他の重合基板を保持する基板保持部と、前記重合基板を仕上研削する研削部との相対的な傾きを決定することと、決定された前記傾きで前記他の重合基板を保持した状態で、前記他の重合基板における第１の基板を仕上研削することと、を含む。
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の基板の平坦度を適切に向上させることができる。
従来の第１のウェハのＴＴＶ悪化の様子を模式的に示す説明図である。 重合ウェハの構成の一例を示す説明図である。 加工装置の構成の一例を模式的に示す平面図である。 回転テーブルの構成の概略を示す平面図である。 各研削ユニットの構成の概略を示す側面図である。 加工処理の主な工程の一例を示す説明図である。 第１のウェハのＴＴＶ悪化の様子を模式的に示す説明図である。
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。
この第１の基板の薄化は、第２の基板の裏面を基板保持部により保持した状態で、第１の基板の裏面に研削砥石を当接させ、研削することにより行われる。しかしながら、このように第１の基板の研削を行う場合、基板保持部により保持された第２の基板の径方向の厚み分布が均一でないと、研削後の第１の基板の平坦度（ＴＴＶ：Ｔｏｔａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）が悪化するおそれがある。具体的には、図１に示すように、重合基板Ｔの面内において第２の基板Ｓの厚みが小さい部分においては第１の基板Ｗの厚みが大きくなり、第２の基板Ｓの厚みが大きい部分においては第１の基板Ｗの厚みが小さくなる。
上述した特許文献１に記載の研削方法は、この第２の基板（第１の板状ワーク）の厚みのばらつきを検出して、基板保持部（保持テーブル）の傾きを調整することで、第１の基板（第２の板状ワーク）を均一な厚みで研削するための研削方法である。特許文献１に記載の研削方法では、重合基板（板状ワーク）の上方に設けられた非接触式の厚み測定手段から出射される測定光により、第２の基板（第１の板状ワーク）の厚みを直接算出している。なお、測定光は第１の基板（第２の板状ワーク）を透過する。
しかしながら、例えば上述のように第１の基板の表面にデバイスが形成されている場合、すなわち、第１の基板と第２の基板との間に金属膜であるデバイス層が介在している場合、当該金属膜を含めた第２の基板の厚みを適切に算出することができない。具体的には、金属膜であるデバイス層を測定光（例えばＩＲ光）が透過することができないため、第１の基板側から、または第２の基板側からのいずれからであっても、金属膜を含めた第２の基板の厚みを適切に計測することができない。そして、このように金属膜を含む第２の基板の厚み分布を適切に計測することができないため、第１の基板に当接させる研削砥石の傾き、すなわち研削量を適切に算出することができず、研削後の第１の基板の平坦度を向上させることが困難になる。したがって、従来の第１の基板を均一な厚みにするための研削方法には改善の余地がある。
そこで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の基板の平坦度を適切に向上させる。以下、本実施形態にかかる基板処理装置としての加工装置、及び基板処理方法としての加工方法ついて、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
本実施形態にかかる後述の加工装置１では、図２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。そして加工装置１では、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Ｆが形成され、当該表面膜Ｆを介して第２のウェハＳと接合されている。表面膜Ｆとしては、例えば酸化膜（ＳｉＯ２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は、加工装置１における研削処理により周縁部に鋭く尖った形状（いわゆるナイフエッジ形状）が形成されるのを抑制するため、当該周縁部が予め除去されている。周縁部は、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Ｄ及び表面膜Ｆが形成されている。また、第２のウェハＳ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。なお、第２のウェハＳはデバイス層Ｄ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。かかる場合、第２のウェハＳは第１のウェハＷの表面Ｗａのデバイス層Ｄを保護する保護材として機能する。
なお、以下の説明においては、図示の煩雑さを回避するため、デバイス層Ｄと表面膜Ｆとを併せて示し、デバイス層及び表面膜「ＤＦ」と付番する場合がある。
図３に示すように加工装置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４つのカセット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Ｙ軸正方向側において、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上を移動自在に構成されたウェハ搬送装置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、搬送フォーク２３を有している。搬送フォーク２３は、その先端が２本に分岐し、重合ウェハＴを吸着保持する。搬送フォーク２３は、例えば研削処理前後の重合ウェハＴを搬送する。そして、搬送フォーク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、ウェハ搬送装置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。例えばウェハ搬送装置２２は、研削処理前、研削処理後の重合ウェハＴをそれぞれ搬送する２本の搬送フォーク２３を備えていてもよい。
処理ステーション３では、重合ウェハＴに対して研削や洗浄などの加工処理が行われる。処理ステーション３は、回転テーブル３０、搬送ユニット４０、アライメントユニット５０、第１の洗浄ユニット６０、第２の洗浄ユニット７０、粗研削ユニット８０、中研削ユニット９０、及び仕上研削部としての仕上研削ユニット１００を有している。
回転テーブル３０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３０上には、重合ウェハＴを吸着保持する基板保持部としてのチャック３１が４つ設けられている。チャック３１は、回転テーブル３０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３１は、回転テーブル３０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３１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。
図３に示すように本実施形態では、受渡位置Ａ０は回転テーブル３０のＸ軸正方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、受渡位置Ａ０のＹ軸負方向側には、第２の洗浄ユニット７０、アライメントユニット５０及び第１の洗浄ユニット６０が配置される。アライメントユニット５０と第１の洗浄ユニット６０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３０のＸ軸正方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、粗研削ユニット８０が配置される。第２の加工位置Ａ２は回転テーブル３０のＸ軸負方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、中研削ユニット９０が配置される。第３の加工位置Ａ３は回転テーブル３０のＸ軸負方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、仕上研削ユニット１００が配置される。
チャック３１には、例えばポーラスチャックが用いられる。チャック３１は重合ウェハＴを形成する第２のウェハＳの裏面Ｓｂを吸着保持する。チャック３１の表面、すなわち重合ウェハＴの保持面は側面視において、その中央部が端部に比べて突出した凸形状を有している。なお、この中央部の突出は微小であるため、以下の説明ではチャック３１の凸形状の図示を省略している。
チャック３１は、チャックベース３２に保持されている。以下の説明では、図４に示すように、加工位置Ａ１～Ａ３及び受渡位置Ａ０に位置する４つのチャックベースをそれぞれ、第１のチャックベース３２１、第２のチャックベース３２２、第３のチャックベース３２３、第４のチャックベース３２４という場合がある。チャックベース３２１～３２４は、それぞれチャック３１１～３１４を保持する。
図５に示すようにチャックベース３２には、チャック３１及びチャックベース３２の水平方向からの傾きを調整する傾き調整部３３が設けられてる。傾き調整部３３は、チャックベース３２の下面に設けられた、固定軸３４と複数の昇降軸３５を有している。各昇降軸３５は伸縮自在に構成され、チャックベース３２を昇降させる。この傾き調整部３３によって、チャックベース３２の外周部の一端部（固定軸３４に対応する位置）を基点に、他端部を昇降軸３５によって鉛直方向に昇降させることで、チャック３１及びチャックベース３２を傾斜させることができる。そしてこれにより、加工位置Ａ１～Ａ３の各種研削ユニットが備える研削砥石に対する、研削面である第１のウェハＷの裏面Ｗｂの傾きを調整することができる。
なお、傾き調整部３３の構成はこれに限定されず、研削砥石に対する第１のウェハＷの相対的な角度（平行度）を調節することができれば、任意に選択することができる。
図３に示すように搬送ユニット４０は、複数、例えば３つのアーム４１を備えた多関節型のロボットである。３つのアーム４１は、それぞれが旋回自在に構成されている。先端のアーム４１には、重合ウェハＴを吸着保持する搬送パッド４２が取り付けられている。また、基端のアーム４１は、アーム４１を鉛直方向に昇降させる昇降機構４３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４０は、受渡位置Ａ０、アライメントユニット５０、第１の洗浄ユニット６０、及び第２の洗浄ユニット７０に対して、重合ウェハＴを搬送できる。
アライメントユニット５０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、検出部（図示せず）で第１のウェハ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。
第１の洗浄ユニット６０では、研削処理後の第１のウェハＷの裏面Ｗｂを洗浄、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）から第１のウェハＷの裏面Ｗｂに洗浄液を供給する。そうすると、供給された洗浄液は裏面Ｗｂ上を拡散し、当該裏面Ｗｂが洗浄される。
第２の洗浄ユニット７０では、研削処理後の重合ウェハＴが搬送パッド４２に保持された状態の第２のウェハＳの裏面Ｓｂを洗浄するとともに、搬送パッド４２を洗浄する。
粗研削ユニット８０では、第１のウェハＷの裏面Ｗｂを粗研削する。粗研削ユニット８０は、粗研削部８１を有している。図５に示すように粗研削部８１は、粗研削ホイール８２、マウント８３、スピンドル８４、及び駆動部８５を有している。粗研削ホイール８２は、下面に粗研削砥石を備え、環状形状を有している。粗研削ホイール８２は、マウント８３に支持されている。マウント８３には、スピンドル８４を介して駆動部８５が設けられている。駆動部８５は例えばモータ（図示せず）を内蔵し、粗研削ホイール８２を回転させると共に、図３に示す支柱８６に沿って鉛直方向に移動させる。そして、粗研削ユニット８０では、チャック３１に保持された重合ウェハＴの第１のウェハＷと粗研削ホイール８２の円弧の一部を当接させた状態で、チャック３１と粗研削ホイール８２をそれぞれ回転させることによって、第１のウェハＷの裏面Ｗｂを粗研削する。
中研削ユニット９０では、第１のウェハＷの裏面Ｗｂを中研削する。中研削ユニット９０の構成は、図３及び図５に示すように粗研削ユニット８０の構成とほぼ同様であり、中研削部９１、中粗研削ホイール９２、マウント９３、スピンドル９４、駆動部９５及び支柱９６を有している。なお、中研削砥石の砥粒の粒度は、粗研削砥石の砥粒の粒度より小さい。
仕上研削ユニット１００では、第１のウェハＷの裏面Ｗｂを仕上研削する。仕上研削ユニット１００の構成は、図３及び図５に示すように粗研削ユニット８０及び中研削ユニット９０の構成とほぼ同様であり、仕上研削部１０１、仕上研削ホイール１０２、マウント１０３、スピンドル１０４、駆動部１０５及び支柱１０６を有している。なお、仕上研削砥石の砥粒の粒度は、中研削砥石の砥粒の粒度より小さい。
また処理ステーション３には、中研削終了後の第１のウェハＷの厚み、及び、仕上研削終了後の第１のウェハＷの厚みをそれぞれ計測する厚み測定部１１０、１２０がそれぞれ設けられている。厚み測定部１１０は、例えば加工位置Ａ２又は加工位置Ａ３に設けられる。厚み測定部１２０は、例えば加工位置Ａ３又は受渡位置Ａ０に設けられる。また、加工位置Ａ１～Ａ３には、それぞれの加工位置における各種研削処理の終点検知を行うための厚み測定機構（図示せず）が設けられている。当該厚み測定機構による測定される第１のウェハＷの厚みが目標厚みに到達すると、回転テーブル３０を回転させて第１のウェハＷを移動させる。なお、加工位置Ａ２及びＡ３においては、前述の厚み測定部１１０、１２０を、終点検知を行うための当該厚み測定機構として用いてもよい。
第１の厚み分布測定部としての厚み測定部１１０は、図４に示すようにセンサ１１１と演算部１１２を有している。センサ１１１は、例えば非接触式のセンサであり、仕上研削前の第１のウェハＷの厚みを測定する。センサ１１１は、第１のウェハＷにおいて複数点の厚みを測定する。センサ１１１の測定結果は、演算部１１２に出力される。演算部１１２では、センサ１１１の複数点の測定結果（第１のウェハＷの厚み）から、第１のウェハＷの厚み分布を取得する。この時、更に第１のウェハＷのＴＴＶデータを算出することもできる。なお、厚み測定部１１０で測定される第１のウェハＷの厚みは、第１のウェハＷにおけるシリコン部分の厚みであり、デバイス層Ｄと表面膜Ｆの厚みを含まない。
第２の厚み分布測定部としての厚み測定部１２０は、図４に示すように厚み測定部１１０の構成とほぼ同様であり、センサ１２１と演算部１２２を有している。厚み測定部１２０は、仕上研削後の第１のウェハＷの厚みをセンサ１２１により取得し、演算部１２２においてＴＴＶデータを算出する。
なお、厚み測定部１１０、１２０を用いた第１のウェハＷの厚み測定においては、第１のウェハＷの径方向における複数の測定点において、第１のウェハＷの厚みを測定する。また径方向における各測定点においては、重合ウェハＴを回転させながら、第１のウェハＷの厚みを周方向に複数点で測定する。そして、周方向の複数点において測定された厚みの移動平均値又は移動中央値を算出し、算出された値を径方向の測定点における第１のウェハＷの厚みとして用いることができる。
なお、複数点の移動平均値又は移動中央値を第１のウェハＷの厚みとすることに代え、例えば任意の指定座標における第１のウェハＷの厚みを測定し、測定された厚みを代表値として、第１のウェハＷの厚みとして用いてもよい。
なお、厚み測定部１１０、１２０の構成は本実施形態に限定されるものではなく、第１のウェハＷの厚み分布を取得し、更にＴＴＶデータを算出することができれば任意に選択することができる。
図３に示すように以上の加工装置１には、制御部１３０が設けられている。制御部１３０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、加工装置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、上述の各種処理ユニットや搬送装置などの駆動系の動作を制御して、加工装置１における後述の加工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から制御部１３０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加工装置１を用いて行われる加工方法について説明する。なお、本実施形態では、加工装置１の外部の接合装置（図示せず）において、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。また、第１のウェハＷの周縁部は予め除去されている。
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２２の搬送フォーク２３によりカセットＣｔ内の重合ウェハＴが取り出され、処理ステーション３のアライメントユニット５０に搬送される。
アライメントユニット５０では、上述のようにスピンチャック（図示せず）に保持された重合ウェハＴを回転させながら、第１のウェハＷのノッチ部の位置を調節することで、重合ウェハＴの水平方向の向きが調節される。
次に、重合ウェハＴは搬送ユニット４０により、アライメントユニット５０から受渡位置Ａ０に搬送され、当該受渡位置Ａ０のチャック３１に受け渡される。その後、チャック３１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８０によって、第１のウェハＷの裏面Ｗｂが粗研削される。
次に、チャック３１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９０によって、第１のウェハＷの裏面Ｗｂが中研削される。
次に、チャック３１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１００によって、第１のウェハＷの裏面Ｗｂが仕上研削される。なお、本実施形態における仕上研削の詳細な方法については後述する。
次に、チャック３１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、第１のウェハＷの裏面Ｗｂが洗浄液によって粗洗浄される。この工程では、裏面Ｗｂの汚れをある程度まで落とす洗浄が行われる。
次に、重合ウェハＴは搬送ユニット４０により、受渡位置Ａ０から第２の洗浄ユニット７０に搬送される。そして、第２の洗浄ユニット７０では、重合ウェハＴが搬送パッド４２に保持された状態で、第２のウェハＳの裏面Ｓｂが洗浄し、乾燥される。
次に、重合ウェハＴは搬送ユニット４０によって、第２の洗浄ユニット７０から第１の洗浄ユニット６０に搬送される。そして、第１の洗浄ユニット６０では、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、第１のウェハＷの裏面Ｗｂが洗浄液によって仕上洗浄される。この工程では、裏面Ｗｂが所望の清浄度まで洗浄し乾燥される。
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２２の搬送フォーク２３によってカセット載置台１０のカセットＣｔに搬送される。そして、カセットＣｔ内のすべての重合ウェハＴに対しての処理が終了すると、加工装置１における一連の加工処理が終了する。なお加工装置１においては、重合ウェハＴの加工処理が枚葉に、すなわち、一の重合ウェハＴの加工処理が完了した後に他の重合ウェハＴの加工処理を開始するようにしてもよいし、複数の重合ウェハＴに対する処理が連続的に、すなわち、加工装置１において複数枚の重合ウェハＴの処理が同時に行われるようにしてもよい。
以上のように加工装置１では、カセットＣｔに収容された複数の重合ウェハＴに対して、連続的に処理が行われる。そして、加工装置１での研削処理を各重合ウェハＴに対して均一に行うためには、すなわち、仕上研削後の各重合ウェハＴにおける第１のウェハＷの厚み分布を均一に制御するためには、上述のように第２のウェハＳの面内における厚み分布を考慮する必要がある。以下、加工装置１における第２のウェハＳの厚み分布を考慮した第１のウェハＷの仕上研削方法について説明する。
なお、以下の説明において加工装置１においてｎ枚目に処理される重合ウェハＴを、それぞれ「重合ウェハＴｎ」という場合がある。同様に、ｎ枚目に処理される重合ウェハＴを構成する第１のウェハＷ、及び、第２のウェハＳを、それぞれ「第１のウェハＷｎ」、「第２のウェハＳｎ」という場合がある。
上記研削方法を実現するに際し、加工装置１は、図３及び図４に示したように、仕上研削前の第１のウェハＷの厚み分布を取得する厚み測定部１１０と、仕上研削後の第１のウェハＷの厚み分布を取得し、更にＴＴＶを算出するための厚み測定部１２０を有している。厚み測定部１１０、１２０は例えばＩＲ光を第１のウェハＷに対して出射することで当該第１のウェハＷの複数点の厚みを測定し、測定された厚みに基づいて第１のウェハＷの面内厚み分布を取得する。更に厚み測定部１２０は、取得された面内厚み分布に基づいて、仕上研削処理後の第１のウェハＷのＴＴＶを算出する。ＩＲ光は例えばチャック３１に保持された重合ウェハＴの上方、すなわち第１のウェハＷ側から重合ウェハＴに対して出射される。なお、上述したように、厚み測定部１１０を用いて、仕上研削処理前の第１のウェハＷのＴＴＶを算出することもできる。
本実施形態においては、先ず、複数の重合ウェハＴのうち１枚目の重合ウェハＴ１の処理において、図６（ａ）に示すように厚み測定部１１０により仕上研削前の第１のウェハＷ１の複数点の厚みを測定し、一の厚み分布としての膜厚分布データＤ１を取得する。取得された膜厚分布データＤ１は、制御部１３０に出力される。
次に重合ウェハＴ１は、仕上研削ユニット１００によって第１のウェハＷ１の裏面Ｗ１ｂが仕上研削される。
重合ウェハＴ１における第１のウェハＷ１の仕上研削においては、膜厚分布データＤ１に基づいて、当該第１のウェハＷ１の面内厚みが均一となるように、すなわち、膜厚分布データＤ１により検知された第１のウェハＷ１の平坦度が改善されるように、その面内における研削量が決定される。具体的には、第１のウェハＷ１の面内において厚みが大きいと判断される位置においては仕上研削量を増やし、厚みが小さいと判断される位置においては仕上研削量を減らす。
次に重合ウェハＴ１は、図６（ｂ）に示すように厚み測定部１２０により仕上研削後の第１のウェハＷ１の複数点の厚みを測定し、仕上研削後の厚み分布としての膜厚分布データＤＤ１を取得する。取得された膜厚分布データＤＤ１は、制御部１３０に出力される。
ここで、仕上研削後の第１のウェハＷ１は、膜厚分布データＤ１に基づいて決定された研削量に基づいて仕上研削されることにより、当該第１のウェハＷ１の平坦度が向上、すなわち、第１のウェハＷ１の厚みが面内において均一となっていることが望ましい。しかしながら、例えば仕上研削砥石の摩耗、チャック３１と仕上研削砥石の平行度や、その他の装置特性により、図６（ｂ）に示したように第１のウェハＷ１の平坦度が改善されない場合がある。
そこで本実施形態にかかる加工処理においては、第１の差分データとしての膜厚分布データＤ１と膜厚分布データＤＤ１との差分データａを取得する。取得された差分データａは、制御部１３０に出力される。なお、差分データａは、ウェハＷの面内における同一のポイントで取得された膜厚分布データＤ１、ＤＤ１に基づいて取得される。
差分データａは、仕上研削ユニット１００における仕上研削前後の第１のウェハＷの膜厚分布データの差分である。換言すれば、差分データａに基づいて、仕上研削ユニット１００における装置特性に起因する平坦度の悪化傾向を算出することができる。そして本実施形態にかかる加工処理においては、２枚目以降の重合ウェハＴｎ（ｎ≧２）の処理においては、かかる差分データａに基づいて、装置特性に起因する平坦度の悪化傾向を相殺するように、仕上研削量を決定する。これにより、２枚目以降の重合ウェハＴの処理にあたっては、第１のウェハＷの平坦度を適切に向上させることができる。
なお、仕上研削ユニット１００における仕上研削量は、例えば傾き調整部３３により仕上研削砥石に対するチャックベース３２の相対的な傾きを調整することにより調整される。
膜厚分布データＤＤ１が取得された重合ウェハＴ１は、次に、図６（ｃ）に示すように取得された差分データａに基づいて、装置特性に起因する第１のウェハＷ１の平坦度の悪化傾向を相殺するように、第１のウェハＷ１を再研削する。第１のウェハＷ１の再研削は、仕上研削ユニット１００において行われる。なお、膜厚分布データＤ１と膜厚分布データＤＤ１とで差分が見られない場合、すなわち、仕上研削ユニット１００の装置特性に問題が見られない場合、当該第１のウェハＷ１の再研削は省略することができる。
その後、加工処理が完了した重合ウェハＴ１は、第２の洗浄ユニット７０及び第１の洗浄ユニット６０を介してカセットＣｔへと搬送される。そして次に、２枚目の重合ウェハＴ２に対する加工処理が開始される。
重合ウェハＴ２の処理においては、図６（ｄ）に示すように厚み測定部１１０により仕上研削前の第１のウェハＷ２の複数点の厚みを測定し、一の厚み分布としての膜厚分布データＤ２を取得する。取得された膜厚分布データＤ２は、制御部１３０に出力される。
ここで、第１のウェハＷ２は、差分データａに基づいて決定された研削量に基づいて仕上研削量が決定されることにより、当該第１のウェハＷ２の平坦度が向上、すなわち、第１のウェハＷ２の厚みが面内において均一となっていることが望ましい。しかしながら、図６（ａ）及び図６（ｄ）に示すように、第２のウェハＳ１と第２のウェハＳ２とで形状特性が異なる場合、第１のウェハＷ１と第１のウェハＷ２とを同様の条件で研削を行うと、第１のウェハＷ２の平坦度が改善されない恐れがある。具体的には、図７に示すように、例えば第２のウェハＳｎが中凸形状、第２のウェハＳｎ＋１が中凹形状であった場合、第１のウェハＷｎと第１のウェハＷｎ＋１とを同様の条件で研削を行うと、第１のウェハＷｎ＋１は外周側のみが研削され、中心部が研削されない。
そこで本実施形態にかかる加工処理においては、第２の差分データとしての膜厚分布データＤ１と膜厚分布データＤ２との差分データＡを取得する。取得された差分データＡは、制御部１３０に出力される。
差分データＡは、仕上研削ユニット１００における仕上研削前の第１のウェハＷ１と、同様に仕上研削前の第１のウェハＷ２との膜厚分布データの差分である。換言すれば、差分データＡに基づいて、第２のウェハＳの形状特性に起因する平坦度の悪化傾向を算出することができる。そして本実施形態にかかる加工処理においては、２枚目の重合ウェハＴ２の処理においては、かかる差分データＡに基づいて、形状特性に起因する平坦度の悪化傾向を相殺するようにチャックベース３２の傾きを調節し、第１のウェハＷ２の面内における仕上研削量を決定する。これにより、重合ウェハＴ２の処理にあたっては、第１のウェハＷ２の平坦度を適切に向上させることができる。
このように、膜厚分布データＤ２が取得された重合ウェハＴ２は、仕上研削ユニット１００によって第１のウェハＷ２の裏面Ｗ２ｂが仕上研削される。第１のウェハＷ２の仕上研削にあたっては、上述のように差分データａに基づくチャックベース３２の傾き調整に加え、差分データＡに基づいて更にチャックベース３２の傾きが補正され、仕上研削量が決定される。これにより、２枚目の重合ウェハＴ２の処理にあたっては、第１のウェハＷ２の平坦度を適切に向上させることができる。
次に重合ウェハＴ２は、図６（ｅ）に示すように厚み測定部１２０により仕上研削後の第１のウェハＷ２の複数点の厚みを測定し、仕上研削後の厚み分布としての膜厚分布データＤＤ２を取得する。取得された膜厚分布データＤＤ２は、制御部１３０に出力される。
膜厚分布データＤＤ２が取得されると、次に、第１の差分データとしての膜厚分布データＤ２と膜厚分布データＤＤ２との差分データｂを取得する。取得された差分データｂは、制御部１３０に出力される。なお、差分データｂは、ウェハＷの面内における同一のポイントで取得された膜厚分布データＤ２、ＤＤ２に基づいて取得される。
差分データｂは、仕上研削ユニット１００における仕上研削前後の第１のウェハＷ２の膜厚分布データの差分である。仕上研削ユニット１００は、複数の重合ウェハＴにおける第１のウェハＷの仕上研削を繰り返し行うことにより、例えば仕上研削砥石の摩耗に起因する装置特性が経時的に変化する。また例えば、仕上研削を行う際における環境要因（例えば雰囲気温度等）によっても、装置特性が経時変化する場合がある。そこで、本実施形態にかかる研削処理においては、装置特性に起因する平坦度の悪化傾向に対して経時的に追従してチャックベース３２の傾きを調整し、仕上研削量を決定する。これにより、３枚目以降の重合ウェハＴの処理においても、第１のウェハＷの平坦度を適切に向上させることができる。
膜厚分布データＤＤ２が取得された重合ウェハＴ２は、その後、第２の洗浄ユニット７０及び第１の洗浄ユニット６０を介してカセットＣｔへと搬送される。そして次に、カセットＣｔから３枚目の重合ウェハＴ３が取り出され、当該重合ウェハＴ３に対する加工処理が開始される。
重合ウェハＴ３の処理においては、図６（ｆ）に示すように厚み測定部１１０により仕上研削前の第１のウェハＷ３の複数点の厚みを測定し、一の厚み分布としての膜厚分布データＤ３を取得する。取得された膜厚分布データＤ３は、制御部１３０に出力される。
また重合ウェハＴ３の処理においては、第２のウェハＳ３の形状特性である第２の差分データとしての膜厚分布データＤ１と膜厚分布データＤ３との差分データＢを取得する。取得された差分データＢは、制御部１３０に出力される。なお、差分データＢは、第２のウェハＳ３の形状特性を取得することができれば、膜厚分布データＤ２と膜厚分布データＤ３の差分であってもよい。
膜厚分布データＤ３が取得された重合ウェハＴ３は、仕上研削ユニット１００によって第１のウェハＷ３の裏面Ｗ３ｂが仕上研削される。第１のウェハＷ３の仕上研削にあたっては、差分データｂ、及び、差分データＢに基づいてチャックベース３２の傾きを調整し、仕上研削量が決定される。これにより、３枚目の重合ウェハＴ３の処理にあたっては、第１のウェハＷ３の平坦度を適切に向上させることができる。なお、差分データａと差分データｂとで差分が見られない場合、すなわち、仕上研削ユニット１００の装置特性に変化が見られない場合、当該第１のウェハＷ３の仕上研削においては、差分データａ、及び、差分データＢに基づいて傾きが調整、すなわち、仕上研削量が決定されてもよい。
次に重合ウェハＴ２は、図６（ｇ）に示すように厚み測定部１２０により仕上研削後の第１のウェハＷ３の複数点の厚みを測定し、仕上研削後の厚み分布としての膜厚分布データＤＤ３を取得する。取得された膜厚分布データＤＤ３は、制御部１３０に出力される。
膜厚分布データＤＤ３が取得されると、次に、第１の差分データとしての膜厚分布データＤ３と膜厚分布データＤＤ３との差分データｃを取得する。取得された差分データｃは、制御部１３０に出力される。なお、差分データｃは、ウェハＷの面内における同一のポイントで取得された膜厚分布データＤ３、ＤＤ３に基づいて取得される。
以上の実施形態によれば、加工装置１において処理される複数の重合ウェハＴのそれぞれにおいて取得される仕上研削前の膜厚分布データに基づいて、それぞれの重合ウェハＴにおける第２のウェハＳの形状特性の違いである差分データＡ、Ｂ、・・・を取得する。そして、かかる差分データに基づいてチャックベース３２の傾きを調整（補正）して第１のウェハＷの仕上研削量を決定するため、第１のウェハＷの仕上厚みを均一に制御できる。すなわち、第１のウェハＷの平坦度を適切に向上させることができる。
この際、本実施形態によれば、厚み測定部１１０及び厚み測定部１２０により第１のウェハＷの厚みを測定することのみによって、第２のウェハＳの形状特性を取得することができる。すなわち、例えば第１のウェハＷの表面Ｗａにデバイス層Ｄが形成され、重合ウェハＴの総厚や第２のウェハＳの厚みを測定することができない場合であっても、適切に第２のウェハＳの形状特性を取得し、第１のウェハＷの平坦度を向上できる。
また、本実施形態では、１枚目の重合ウェハＴ１における仕上研削前後の膜厚分布データに基づいて、仕上研削ユニット１００の装置特性である差分データａを取得する。そして、かかる差分データａに基づいてチャックベース３２の傾きを調整（補正）して第１のウェハＷの仕上研削量を決定するため、第１のウェハＷの仕上厚みをさらに適切に均一に制御できる。すなわち、第１のウェハＷの平坦度を更に適切に向上させることができる。
また更に、本実施形態では、２枚目以降の重合ウェハＴｎにおける仕上研削前後の膜厚分布データに基づいて、仕上研削ユニット１００の装置特性である差分データｂ、ｃ、・・・を取得する。これにより、仕上研削ユニット１００の装置特性が種々の要因により経時変化した場合であっても、当該装置特性の経時変化に追従してチャックベース３２の傾きを調整（補正）して第１のウェハＷの仕上研削量を決定することができるため、更に適切に第１のウェハＷの平坦度を向上できる。
またここで、２枚目以降の重合ウェハＴｎにおける仕上研削においては、１枚目の重合ウェハＴ１の仕上研削時のように再研削を行う必要がない。これは、１枚目の重合ウェハＴ１の仕上研削時において、既に差分データａに基づいて装置特性に起因するＴＴＶ調整を行っているため、再研削を行う必要が生じるほどのＴＴＶ悪化の発生が抑制されることに依る。そして、このように重合ウェハＴ２以降においては再研削を行う必要がないため、適切に第１のウェハＷの仕上研削にかかるスループットを向上させることができる。
なお、以上の実施形態では、１枚目の重合ウェハＴ１の加工処理時において、仕上研削ユニット１００の装置特性である差分データａを取得したが、差分データａは、例えばダミーの重合基板としての重合ウェハＴ０を研削することにより予め取得していてもよい。このようにダミー基板を用いて装置特性を予め取得することにより、カセットＣｔにおける１枚目の重合ウェハＴ１の加工処理において装置特性を取得する必要がない。すなわち、重合ウェハＴ１の加工処理において上述の再研削を行う必要がなく、重合ウェハＴ１の仕上研削にかかるスループットを向上させることができる。
なお、以上の実施形態では、傾き調整部３３によりチャックベース３２を傾斜させることにより、第１のウェハＷの仕上研削量を調整し、これにより第１のウェハＷの平坦度を改善したが、仕上研削量を調整方法はこれに限定されるものではない。例えば、傾き調整部３３が研削砥石を傾斜させることにより第１のウェハＷの仕上研削量を調整してもよい。また例えば、第１のウェハＷの仕上研削量を調整することができれば、傾き調整部３３を用いなくともよい。
また、以上の実施形態では、第１のウェハＷ１の仕上研削前後の膜厚分布データを取得し、取得した膜厚分布データに基づいて第１のウェハＷ１の平坦度の調節を行ったが、かかる平坦度の調節は、第１のウェハＷ１の粗研削や中研削の際に行われてもよい。すなわち、粗研削前後や中研削前後の膜厚分布データを更に取得し、取得した膜厚分布データに基づいて、粗研削や中研削を行う際の研削砥石に対するチャックベース３２の相対的な傾きを調節してもよい。
また、以上の実施形態では第１のウェハＷと第２のウェハＳとの間に介在する金属膜（デバイス層）の影響により、当該金属膜を含めた第２の基板の厚みを算出できない場合を例に説明を行った。しかしながら本開示にかかる技術は、重合ウェハＴが金属膜を有する場合に限らず、第２のウェハＳの厚みを適切に算出することができない任意の場合において、好適に適用することができる。
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 加工装置
１００ 仕上研削ユニット
１１０ 厚み測定部
１３０ 制御部
Ｗ 第１のウェハ
Ｓ 第２のウェハ
Ｔ 重合ウェハ

Claims (10)

  1. 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、粗研削された前記第１の基板を基板処理装置において仕上研削処理する方法であって、
    前記基板処理装置においては複数の重合基板が連続的に処理され、
    一の重合基板における仕上研削前の第１の基板の一の厚み分布を測定することと、
    前記一の重合基板よりも後に処理される他の重合基板における仕上研削前の第１の基板の他の厚み分布を測定することと、
    前記一の厚み分布と前記他の厚み分布との第１の差分データに基づいて、第２の基板の形状特性に起因する平坦度の悪化傾向を算出し、当該悪化傾向を相殺するように、前記他の重合基板を保持する基板保持部と、前記重合基板を仕上研削する研削部との相対的な傾きを決定することと、
    決定された前記傾きで前記他の重合基板を保持した状態で、前記他の重合基板における第１の基板を仕上研削することと、を含む、基板処理方法。
  2. 前記一の重合基板における仕上研削後の第１の基板の厚み分布を測定することを含み、
    前記他の重合基板を保持する前記基板保持部と前記研削部との相対的な傾きは、
    前記第１の差分データに加え、
    前記一の重合基板における仕上研削前の第１の基板の一の厚み分布と前記一の重合基板における仕上研削後の第１の基板の厚み分布との第２の差分データに基づいて決定される、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記一の重合基板は、前記基板処理装置において前記複数の重合基板の処理よりも前に処理されるダミーの重合基板である、請求項１または２に記載の基板処理方法。
  4. 前記一の重合基板は、前記複数の重合基板のうち、前記他の重合基板よりも前に処理される重合基板である、請求項１又は２に記載の基板処理方法。
  5. 前記一の重合基板が、前記複数の重合基板のうち、前記基板処理装置において１枚目に処理される重合基板である場合において、
    前記一の重合基板における仕上研削後の第１の基板の厚み分布を測定することと、
    前記一の重合基板における仕上研削前の第１の基板の一の厚み分布と当該一の重合基板における仕上研削後の第１の基板の厚み分布との第２の差分データに基づいて前記一の重合基板を保持する前記基板保持部と前記研削部との相対的な傾きを決定し、前記一の重合基板における第１の基板を再研削することと、を含む、請求項４に記載の基板処理方法。
  6. 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、当該第１の基板を研削処理する基板処理装置であって
    前記重合基板を保持する基板保持部と、
    粗研削された前記第１の基板を仕上研削する仕上研削部と、
    仕上研削前の前記第１の基板の厚み分布を測定する第１の厚み分布測定部と、
    前記仕上研削部の動作を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記基板処理装置において複数の重合基板を連続的に処理し、
    一の重合基板における仕上研削前の第１の基板の一の厚み分布と、
    前記一の重合基板よりも後に処理される他の重合基板における仕上研削前の第１の基板の他の厚み分布と、
    の差分である第１の差分データに基づいて、第２の基板の形状特性に起因する平坦度の悪化傾向を算出し、当該悪化傾向を相殺するように、前記他の重合基板の仕上研削時における前記基板保持部と前記仕上研削部との相対的な傾きを決定する、基板処理装置。
  7. 仕上研削後の前記第１の基板の厚み分布を測定する第２の厚み分布測定部を備え、
    前記制御部は、前記第１の差分データに加え、
    前記一の重合基板における仕上研削前の第１の基板の一の厚み分布と、
    一の重合基板における仕上研削後の第１の基板の厚み分布と、
    の差分である第２の差分データに基づいて、前記他の重合基板を保持する前記基板保持部と前記仕上研削部との相対的な傾きを決定する、請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記一の重合基板は、前記基板処理装置において前記複数の重合基板の処理よりも前に処理されるダミーの重合基板である、請求項６または７に記載の基板処理装置。
  9. 前記一の重合基板は、前記複数の重合基板のうち、前記他の重合基板よりも前に処理される重合基板である、請求項６又は７に記載の基板処理装置。
  10. 仕上研削後の前記第１の基板の厚み分布を測定する第２の厚み分布測定部を備え、
    前記制御部は、前記一の重合基板が、前記複数の重合基板のうち１枚目に処理される重合基板である場合において、
    前記一の重合基板における仕上研削前の第１の基板の一の厚み分布と、
    一の重合基板における仕上研削後の第１の基板の厚み分布と、
    の差分である第２の差分データに基づいて前記一の重合基板を保持する基板保持部と前記仕上研削部との相対的な傾きを決定し、前記一の重合基板における第１の基板を再研削することと、を含む、請求項９に記載の基板処理装置。
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