JP7470792B2

JP7470792B2 - 基板処理システム、基板処理方法及びコンピュータ記憶媒体

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Publication number: JP7470792B2
Application number: JP2022533832A
Authority: JP
Inventors: 信貴福永
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2024-04-18
Anticipated expiration: 2041-06-16
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Description

本開示は、基板処理システム、基板処理方法及びコンピュータ記憶媒体に関する。

特許文献１には、ウェハの厚み測定方法であって、研削加工中または研削加工後に、ウェハをチャックにバキューム吸着した状態で、ウェハの表面とチャックの表面のそれぞれに２点式インプロセスゲージの一対の接触子を当て、測定された高さの差をウェハの厚みとして計測することが開示されている。

また特許文献２には、加工装置において基板の一の面を保持手段に保持し、前記基板の他の面に向けて、該他の面と略直交する方向にレーザ光を照射し、該レーザ光の一の面からの反射光と他の面からの反射光との干渉波を受光して、該干渉波の波形に基づいて基板の厚みを導出する方法が開示されている。

日本国特開２００１－９７１６号公報日本国特開２００９－５０９４４号公報

本開示にかかる技術は、研削加工中における基板の厚み測定において、接触式厚み測定機構による厚み測定から、非接触式厚み測定機構による厚み測定への切り替えを適切に行う。

本開示の一態様は、基板を処理する基板処理システムであって、前記基板の加工面を研削する研削部と、前記基板の厚みを測定する厚み測定部と、前記厚み測定部の動作を制御する制御部と、を有し、前記厚み測定部は、前記基板の前記加工面と接触して当該基板の厚みを測定する接触式測定機構と、前記基板とは非接触で当該基板の厚みを測定する非接触測定機構と、を備え、前記制御部は、前記研削部による前記基板の研削処理に際して、前記接触式測定機構による前記基板の厚み測定動作の制御を行うことと、前記非接触測定機構による測定可能判定動作の制御を行うことと、を並行して行い、前記測定可能判定動作の制御においては、前記非接触測定機構により取得される一の厚み測定値と、当該一の厚み測定値の１つ前に取得された他の厚み測定値と、の差分値を経時的に連続して算出し、算出された前記差分値が、予め定められた閾値内に複数回連続して収まった場合に前記基板の厚み測定が可能であると判定して、前記非接触測定機構による前記基板の厚み測定動作を開始させる制御を行う。

本開示によれば、研削加工中における基板の厚み測定において、接触式厚み測定機構による厚み測定から、非接触式厚み測定機構による厚み測定への切り替えを適切に行うことができる。

加工される基板の構成の概略を示す側面図である。加工装置の構成の概略を示す平面図である。各研削部及びチャックの構成の一例を示す側面図である。接触式測定機構の構成の概略を示す側面図である。非接触測定機構の構成の概略を示す側面図である。接触式測定機構による厚みの測定の様子を示す説明図である。厚み測定部の切り替えの様子を示す説明図である。厚み測定部の切り替えの様子を示す説明図である。非接触測定機構による厚みの測定の様子を示す説明図である。他の基板処理方法の一例を示す説明図である。

近年、半導体デバイスの製造工程においては、表面に複数の電子回路等のデバイスが形成された半導体基板（以下、単に「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。ウェハの裏面の研削は、例えば基板保持手段でウェハの表面を保持した状態で当該基板保持手段を回転させながら、ウェハの裏面に研削手段の研削砥石を当接させることにより行われる。

このウェハの研削処理は、製品としてのウェハを目標の厚みに適切に加工するため、当該ウェハの厚みを測定しながら行われる。上述の特許文献１には、研削処理中のウェハの厚みを、２点式インプロセスゲージの接触子の一方をチャック表面、他方をウェハ上面（研削面である裏面）に接触させることでウェハの高さを測定する、接触式の厚み測定手段が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されるような接触式の厚み測定手段を用いる場合、ウェハに接触する接触子によってウェハの裏面に損傷を与えるおそれがある。また接触式の厚み測定手段を用いる場合、ウェハの表面に形成されたデバイスを保護するための保護テープの厚みを考慮してウェハの厚みを測定することができず、すなわち、ウェハ自体の厚みを適切に測定することができない。このため従来、特許文献２に開示されるように、ウェハに接触子を接触させることなく、レーザ光の干渉波を用いてウェハ自体の厚みを測定することができる、非接触式の厚み測定手段を用いることが提案されている。

しかしながら、このような非接触式の厚み測定手段には、測定することができるウェハの厚みに制限（検知範囲：例えば５～３００μｍ）があり、ウェハの厚みがこの検知範囲から逸脱している場合には、接触式の厚み測定手段を併用する必要がある。そして、このように接触式と非接触式の厚み測定手段を併用する場合、ウェハの研削処理中に接触式から非接触式への厚み測定手段の切り替えが行われるが、この厚み測定手段の切り替えに際して、ウェハの厚みを安定して測定できないおそれがあった。具体的には、非接触式の厚み測定手段により安定してウェハの厚みを正確に測定できない段階、例えばレーザ光の入射面であるウェハの裏面が荒れている段階で、厚み測定手段を接触式から非接触式に切り替えた場合、ウェハの厚みを正確に測定できないおそれがあった。

本開示にかかる技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、研削加工中における基板の厚み測定において、接触式厚み測定機構による厚み測定から、非接触式厚み測定機構による厚み測定への切り替えを適切に行う。以下、本実施形態にかかるウェハ処理システムとしての加工装置、及びウェハ処理方法について、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加工装置１では、基板としてのウェハＷの薄化が行われる。ウェハＷは、例えばシリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体ウェハであり、図１に示すように表面ＷａにはデバイスＤが形成され、更に当該デバイスＤを保護するための保護テープＴが接着されている。そして加工装置１においてはウェハＷの裏面Ｗｂに対して研削などの処理が行われ、これにより当該ウェハＷが薄化される。

図２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では、例えば外部との間で複数のウェハＷを収容可能なカセットＣが搬入出される。処理ステーション３は、ウェハＷ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。また、カセット載置台１０のＹ軸正方向側には、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、ウェハＷ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、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。そして、ウェハ搬送装置２２は、カセット載置台１０のカセットＣ、アライメント部５０、及び第１の洗浄部６０に対して、ウェハＷを搬送可能に構成されている。

処理ステーション３では、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。処理ステーション３は、ウェハＷの搬送を行う搬送部３０、ウェハＷの研削処理を行う研削部４０、研削処理前のウェハＷの水平方向の向きを調節するアライメント部５０、研削処理後のウェハＷの裏面Ｗｂを洗浄する第１の洗浄部６０、及び、研削処理後のウェハＷの表面Ｗａを洗浄する第２の洗浄部７０を有している。

搬送部３０は、複数、例えば３つのアーム３１を備えた多関節型のロボットである。３つのアーム３１は、それぞれが旋回自在に構成されている。先端のアーム３１には、ウェハＷを吸着保持する搬送パッド３２が取り付けられている。また、基端のアーム３１は、アーム３１を鉛直方向に昇降させる昇降機構３３に取り付けられている。そして、搬送部３０は、研削部４０の受渡位置Ａ０、アライメント部５０、第１の洗浄部６０、及び第２の洗浄部７０に対して、ウェハＷを搬送可能に構成されている。

研削部４０には回転テーブル４１が設けられている。回転テーブル４１上には、ウェハＷを吸着保持するチャック４２が４つ設けられている。チャック４２には例えばポーラスチャックが用いられ、ウェハＷの表面Ｗａ（保護テープＴ）を吸着保持する。チャック４２の表面、すなわちウェハＷの保持面は、側面視において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が、以下の説明の図示においては、説明の明瞭化のためチャック４２の中央部の突出を大きく図示する場合がある。

図３に示すように、チャック４２はチャックベース４３に保持されている。チャックベース４３には、各研削部（粗研削部８０、中研削部９０及び仕上研削部１００）とチャック４２の相対的な傾きを調整する傾き調整機構４４が設けられている。傾き調整機構４４はチャック４２及びチャックベース４３を傾斜させることができ、これにより、加工位置Ａ１～Ａ３の各種研削部とチャック４２上面との相対的な傾きを調整できる。なお、傾き調整機構４４の構成は特に限定されるものではなく、研削砥石に対するチャック４２の相対的な角度（平行度）を調整することができれば、任意に選択できる。

４つのチャック４２は、回転テーブル４１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４２はそれぞれ、回転機構（図示せず）によって鉛直軸回りに回転可能に構成されている。

受渡位置Ａ０では、搬送部３０によるウェハＷの受け渡しが行われる。加工位置Ａ１には粗研削部８０が配置され、ウェハＷを粗研削する。加工位置Ａ２には中研削部９０が配置され、ウェハＷを中研削する。加工位置Ａ３には仕上研削部１００が配置され、ウェハＷを仕上研削する。

粗研削部８０は、下面に環状の粗研削砥石を備える粗研削ホイール８１、当該粗研削ホイール８１を支持するマウント８２、当該マウント８２を介して粗研削ホイール８１を回転させるスピンドル８３、及び、例えばモータ（図示せず）を内蔵する駆動部８４を有している。また粗研削部８０は、図２に示す支柱８５に沿って鉛直方向に移動可能に構成されている。

中研削部９０は粗研削部８０と同様の構成を有している。すなわち中研削部９０は、環状の中研削砥石を備える中研削ホイール９１、マウント９２、スピンドル９３、駆動部９４、及び支柱９５を有している。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。

仕上研削部１００は粗研削部８０及び中研削部９０と同様の構成を有している。すなわち仕上研削部１００は、環状の仕上研削砥石を備える仕上研削ホイール１０１、マウント１０２、スピンドル１０３、駆動部１０４、及び支柱１０５を有している。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。

また研削部４０の受渡位置Ａ０、及び加工位置Ａ１～Ａ３には、研削処理中のウェハＷの厚みを測定するための厚み測定部が設けられている。具体的には、図２に示すように、加工位置Ａ１、Ａ２には接触式の厚み測定機構（以下、「接触式測定機構１１０」という。）が設けられ、受渡位置Ａ０及び加工位置Ａ２、Ａ３には非接触式の厚み測定機構（以下、「非接触測定機構１２０」という。）がそれぞれ設けられている。

接触式測定機構１１０は、図４に示すようにチャック側のハイトゲージ１１１、ウェハ側のハイトゲージ１１２、及び算出部１１３を有している。ハイトゲージ１１１はプローブ１１４を備え、プローブ１１４の先端がチャック４２の表面、すなわちウェハＷの保持面に接触することで、当該保持面の高さ位置を測定する。ハイトゲージ１１２はプローブ１１５を備え、プローブ１１５の先端がウェハＷの加工面である裏面Ｗｂに接触し、当該裏面Ｗｂの高さ位置を測定する。算出部１１３は、ハイトゲージ１１２の測定値からハイトゲージ１１１の測定値を差し引くことで、ウェハＷの全体厚みを算出する。なお、ウェハＷの全体厚みとは、ウェハＷの本体厚みに、デバイスＤの厚み、及び保護テープＴの厚みを足したものである。なお、接触式測定機構１１０によるウェハＷの厚み測定範囲は、例えば０～２０００μｍである。

なお、このように接触式測定機構１１０はハイトゲージ１１１、１１２をそれぞれチャック４２の表面、及びウェハＷの裏面Ｗｂに接触させることでウェハＷの全体厚みを算出する。しかしながら、接触式測定機構１１０で算出される厚みデータはこの全体厚みに限られるものではなく、例えば保護テープＴやデバイスＤの厚みが既知である場合には、測定された全体厚みから保護テープＴやデバイスＤの厚みを更に差し引き、ウェハＷの本体厚みを算出してもよい。

非接触測定機構１２０は、図５に示すようにセンサ１２１と算出部１２２を有している。センサ１２１には、ウェハＷに接触せずに当該ウェハＷの本体厚みを測定するセンサが用いられ、例えば白色共焦点（コンフォーカル）式の光学系センサが用いられる。センサ１２１は、ウェハＷに対して所定の波長帯域を有する光を照射し、さらにウェハＷの表面Ｗａから反射した反射光と、裏面Ｗｂから反射した反射光とを受光する。算出部１２２は、センサ１２１で受光した両反射光に基づいて、ウェハＷの本体厚みをパルスデータとして算出する。なお、非接触測定機構１２０によるウェハＷの厚み測定範囲は、例えば５～３００μｍである。

なお、接触式測定機構１１０及び非接触測定機構１２０の構成は本実施形態には限定されず、任意の構成をとることができる。例えば、本実施形態においては非接触測定機構１２０のセンサ１２１には白色共焦点式の光学系センサが用いられたが、非接触測定機構１２０の構成はこれに限定されず、ウェハＷの本体厚みを非接触で測定するものであれば任意の測定機構を用いることができる。また、センサ１２１は、複数設けられていてもよい。また、センサ１２１から照射される光も特に限定されるものではなく、反射光としてセンサ１２１で受光できれば、パルス光であってもよく、又は連続光であってもよい。

本実施形態においては、上述のように加工位置Ａ２に厚み測定部として接触式測定機構１１０と非接触測定機構１２０の両方が設けられている。そして該加工位置Ａ２においては、後述するように研削処理中のウェハＷの厚みや加工面（裏面Ｗｂ）の状態に応じて厚み測定部の切り替え、すなわち接触式測定機構１１０から非接触測定機構１２０への切り替えが行われる。厚み測定部の切り替え動作の詳細については後述する。

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におけるウェハＷの加工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、上述の加工位置Ａ２における厚み測定部の切り替え動作を制御するプログラムが更に格納されている。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を用いて行われるウェハ処理方法について説明する。

先ず、ウェハＷを複数収納したカセットＣ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Ｃ内からウェハＷが取り出され、処理ステーション３のアライメント部５０に搬送される。アライメント部５０では、ウェハＷに形成されたノッチ部（図示せず）の位置を調節することで、ウェハＷの水平方向の向きが調節される。

水平方向の向きが調節されたウェハＷは、次に、搬送部３０によりアライメント部５０から搬送され、受渡位置Ａ０のチャック４２に受け渡される。続いて、回転テーブル４１を回転させて、チャック４２を加工位置Ａ１～Ａ３に順次移動させ、ウェハＷの裏面に対して各種研削処理（粗研削、中研削及び仕上研削）を施す。また、研削部４０における各種研削処理は、上述のようにウェハＷを所望の厚みに研削するため、厚み測定部（接触式測定機構１１０及び非接触測定機構１２０）を用いてウェハＷの厚みを測定しながら行われる。

研削部４０における各種研削処理、及びウェハＷの厚み測定方法について具体的に説明する。

加工位置Ａ１では、図６に示すように接触式測定機構１１０のハイトゲージ１１１のプローブ１１４をチャック４２の表面、ハイトゲージ１１２のプローブ１１５をウェハＷの裏面Ｗｂにそれぞれ接触させた状態で、粗研削部８０を用いてウェハＷの裏面Ｗｂを粗研削する。上述したように、ウェハＷの厚みを測定する際には、当該ウェハＷの裏面Ｗｂに損傷を与えず、またデバイスＤや保護テープＴの厚みを除いたウェハＷ自体の厚みを測定可能な非接触測定機構１２０を用いることが好ましい。しかしながら非接触測定機構１２０は、接触式測定機構１１０と比較してウェハＷの厚み測定範囲が狭く、研削部４０に搬入された直後のウェハＷの厚みを測定することができない。そこで加工位置Ａ１における粗研削処理においては、例えば非接触測定機構１２０により厚み測定を行うことができる厚み（例えば５～３００μｍ）まで、ウェハＷの厚みを減少させる。

ウェハＷが所望の厚みまで粗研削されると、回転テーブル４１を回転させて、チャック４２（ウェハＷ）を加工位置Ａ２に移動させる。

加工位置Ａ２では、先ず、接触式測定機構１１０を用いてウェハＷの厚みを測定しながら中研削部９０を用いてウェハＷの裏面Ｗｂを中研削し、その後、かかる中研削の途中で厚み測定部を接触式測定機構１１０から非接触測定機構１２０に切り替える。上述したように、ウェハＷの厚み測定には非接触測定機構１２０を用いることが好ましいが、粗研削直後の裏面Ｗｂの粗度が大きい状態で非接触測定機構１２０を用いた場合、当該裏面Ｗｂからの反射光にばらつきが生じ、安定した測定結果を得られないおそれがある。

そこで本実施形態において加工位置Ａ２では、中研削処理の初期においては接触式測定機構１１０によるウェハＷの厚み測定と、非接触測定機構１２０による厚み測定の可否の判定（以下、非接触測定機構１２０の「測定可能判定」という。）を並行して行う。そして、中研削処理の進行により粗研削後の裏面Ｗｂの粗度が改善（前研削処理）され、非接触測定機構１２０による厚み測定を適切に実施できると判定されると非接触測定機構１２０による厚み測定を開始し、その後、接触式測定機構１１０による厚み測定を終了する。

具体的には、本実施形態にかかる加工装置１の加工位置Ａ２においては、先ず図７（ａ）に示すように、加工位置Ａ１の粗研削処理と同様の方法、すなわち接触式測定機構１１０により厚み測定を行いながら、ウェハＷの裏面Ｗｂを中研削する（図８のプロセスＰ１）。なお、図８（ａ）は、加工位置Ａ２における接触式測定機構１１０及び非接触測定機構１２０のそれぞれにおけるウェハＷの厚み測定結果の一例を示している。また図８（ｂ）は、図８（ａ）における非接触測定機構１２０の測定結果の一例の詳細を示している。

ウェハＷの厚みが裏面Ｗｂの粗度を改善するための所望の厚みまで減少されると、次に、図７（ｂ）に示すように裏面Ｗｂの中研削、及び接触式測定機構１１０による厚み測定を継続しながら、非接触測定機構１２０の測定可能判定を開始する（図８のプロセスＰ２）。非接触測定機構１２０の測定可能判定は、センサ１２１から照射された光の、ウェハＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂからの反射光に基づいて算出された、ウェハＷの本体厚みのパルスデータを用いて行われる。具体的には、例えば図８に示すように、算出部１２２において算出された一の本体厚みデータｄ（ｎ）と、直前に算出された他の本体厚みデータｄ（ｎ－１）の差分値が、予め定められた閾値内に複数回連続的に収まった場合に、非接触測定機構１２０による正確な厚み測定が可能になったと判定する。換言すれば、連続的に算出される本体厚みデータの経時バラつきが小さくなると、非接触測定機構１２０により測定される本体厚みが測定結果として信用できるデータであると判断し、非接触測定機構１２０による正確な厚み測定が可能になったと判定する。

本実施形態においては、このように裏面Ｗｂの粗度を中研削により改善した後に、非接触測定機構１２０の測定可能判定を行う。裏面Ｗｂの粗度が大きい状態で測定可能判定を開始した場合、上述したように非接触測定機構１２０の反射光（測定される厚みデータ）にバラつきが生じ、安定した測定可能判定を行うことができない。すなわち、例えば測定された厚みデータにばらつきが生じ、測定された厚みデータが偶然に閾値内に収まり、非接触測定機構１２０による正確な厚み測定が実施できないタイミングで、正確な厚み測定が可能になったと誤判定するおそれがある。この点、このように裏面Ｗｂの粗度を改善して、測定される厚みデータのバラつきが小さくなった後に測定可能判定を行うことにより、この測定可能判定における誤判定の発生リスクを低減することができる。

また、測定された厚みデータが閾値内に収まったか否かの判定を、上述したように連続的に複数回に収まった場合に行うことにより、このような測定可能判定における誤判定の発生リスクを更に適切に低減することができる。

なお、判定に用いる閾値として用いられるデータとしては、例えば中研削部９０の研削砥石の下降速度による、非接触測定機構１２０による測定周期当たりのウェハＷの研削量等を用いることができる。かかる場合、用いられる閾値としては、例えばこの測定周期当たりのウェハＷの研削量±１μｍとすることができる。

ただし、閾値として用いるデータはこの「測定周期当たりの研削量」に限定されるものではなく、任意のデータを閾値として用いることができ、また、閾値とするデータ値も当然に任意の値とすることができる。例えば、非接触測定機構１２０による厚みの測定値を、接触式測定機構１１０による厚みの測定値と比較することにより測定可能判定を行ってもよい。換言すれば、接触式測定機構１１０によるウェハＷの厚みの測定結果を、閾値として用いてもよい。

また、非接触測定機構１２０による測定が可能になったと判定するための、差分値が閾値内に収まる連続回数も特に限定されるものではなく、２回以上の任意の回数に決定することができる。ただし、上述のような測定可能判定における誤判定の発生リスクを低減する観点からは、この連続回数は多い方が好ましい。

非接触測定機構１２０による測定が可能になったと判定されると、測定可能判定処理を終了し、非接触測定機構１２０により算出される厚みデータのウェハＷの厚みとしての利用を開始する。そして、非接触測定機構１２０による厚み測定が開始されると、その後、図７（ｃ）に示すようにプローブ１１４、１１５を離接させることにより接触式測定機構１１０によるウェハＷの厚み測定を停止し（図８のプロセスＰ３）、これにより加工位置Ａ２における厚み測定部が接触式測定機構１１０から非接触測定機構１２０に切り替えられる。

なお、測定可能判定において非接触測定機構１２０による測定が不可能であると判定された場合、すなわち、連続的に算出される本体厚みデータの経時バラつきが小さくならない場合には、厚み測定部の切り替えを行わずに、ウェハＷの中研削処理が継続される。このように厚み測定部の切り替えができなかった場合、当該ウェハＷの中研削処理の終了直後にエラーを発報してもよいし、接触式測定機構１１０を用いて研削処理を継続してもよい。

厚み測定部が接触式測定機構１１０から非接触測定機構１２０に切り替えられると、その後、加工位置Ａ２における中研削処理が更に継続される。そして、ウェハＷが目標の厚みまで中研削されると終点として検知され、中研削部９０の研削送り、及び研削を終了する。その後、回転テーブル４１を回転させて、チャック４２（ウェハＷ）を加工位置Ａ３に移動させる。

加工位置Ａ３では、図９に示すように非接触測定機構１２０によりウェハＷの本体厚みを測定しながら、仕上研削部１００を用いてウェハＷの裏面Ｗｂを仕上研削する。加工位置Ａ３では、粗研削部８０及び中研削部９０においてウェハＷの厚みが充分に減少され、また裏面Ｗｂの粗度が改善されているため、適切に非接触測定機構１２０による厚み測定を行うことができる。

ウェハＷの仕上研削処理が完了すると、次に、回転テーブル４１を回転させてチャック４２を受渡位置Ａ０に移動させる。受渡位置Ａ０では、ウェハＷを回転させながら非接触測定機構１２０によりウェハＷの中央部付近と、周縁部付近を含む複数点の本体厚みが測定され、これにより当該ウェハＷの平坦度（ＴＴＶ：ＴｏｔａｌＴｈｉｃｋｎｅｓｓＶａｒｉａｔｉｏｎ）が算出される。

続いてウェハＷは、搬送部３０により受渡位置Ａ０から第２の洗浄部７０に搬送され、搬送パッド３２に保持された状態でウェハＷの表面Ｗａが洗浄される。

次にウェハＷは、搬送部３０により第２の洗浄部７０から第１の洗浄部６０に搬送され、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、ウェハＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂが洗浄される。

その後、すべての処理が施されたウェハＷ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Ｃに搬送される。こうして、加工装置１における一連のウェハ処理が終了する。

以上、本実施形態にかかるウェハ処理によれば、測定可能判定において非接触測定機構１２０による正確な厚み測定が可能であると判定された後に、非接触測定機構１２０による算出データのウェハＷの厚みとしての利用を開始し、その後、厚み測定部を接触式測定機構１１０から非接触測定機構１２０に切り替える。このため、厚み測定部の切り替えに際してウェハＷの厚み測定を安定して継続することができる。

またこのとき、測定可能判定では非接触測定機構１２０で連続して取得される本体厚みのデータの差分値が、閾値内に連続的に複数回収まった場合に、当該非接触測定機構１２０による正確な厚み測定が可能になったと判定する。このように、非接触測定機構１２０による正確な厚み測定が可能であるか否かを、本体厚みのデータの差分値が閾値内に複数回連続して収まった後に行うことにより、測定データのバラつきに起因する測定可能判定の誤判定の発生リスクが低減することができる。すなわち、接触式測定機構１１０から非接触測定機構１２０への動作切り替えを、非接触測定機構１２０により測定される本体厚みが測定結果として信用できるデータであると判断された後に適切に行うことができる。

また本実施形態においては、測定可能判定をウェハＷの中研削により裏面Ｗｂの粗度が改善された後に開始する。これにより、非接触測定機構１２０の測定可能判定における誤判定のリスクを低減することができ、すなわち接触式測定機構１１０から非接触測定機構１２０への動作切り替えを更に適切に行うことができる。

また本実施形態によれば、以上の厚み測定部の切り替え動作を、オペレータによる動作を介することなく、測定されたパルスデータに基づいて自動化して行うことができる。これにより、オペレータの動作を介することによる不具合の発生を抑制できるとともに、加工装置１における研削処理にかかるスループットを適切に向上することができる。

なお、以上の実施形態においてはウェハＷの裏面Ｗｂの粗度を改善した後に非接触測定機構１２０の測定可能判定を行うためのウェハＷの厚み測定を開始したが、このウェハＷの厚み測定は中研削処理と同時に開始してもよい。また、当該測定可能判定を中研削処理と同時に開始してもよい。かかる場合であっても、非接触測定機構１２０によるウェハＷの厚み測定を、非接触測定機構１２０で取得される本体厚みのデータの差分値が閾値内に複数回連続して収まった後に開始することで、適切に厚み測定部の切り替えを行うことができる。

また以上の実施形態においては、加工位置Ａ１の粗研削部８０によりウェハＷの厚みを非接触測定機構１２０の厚み測定範囲（例えば５～３００μｍ）まで減少させた後、ウェハＷを加工位置Ａ２に移動させた。しかしながら、加工位置Ａ２に投入されるウェハＷの厚みはこれに限定されるものではなく、非接触測定機構１２０の厚み測定範囲よりも大きい厚み（例えば３００μｍ超）で、ウェハＷを加工位置Ａ２に投入してもよい。かかる場合、加工位置Ａ２の中研削部９０によりウェハＷの厚みを非接触測定機構１２０の厚み測定範囲まで減少（前研削処理）させた後、非接触測定機構１２０の測定可能判定を開始させる。

また、以上の実施形態においては研削部４０が３軸構成（粗研削部８０、中研削部９０、仕上研削部１００）である場合を例に説明を行ったが、研削処理において厚み測定部の切り替え動作を必要とするものであれば、研削部４０の構成はこれに限定されるものではない。例えば研削部は、粗研削部８０（又は中研削部９０）と仕上研削部１００のみが設けられた２軸構成であってもよいし、１つの研削部のみが設けられた１軸構成であってもよい。

また更に、以上の実施形態においては、加工装置１の研削部４０においてウェハＷの裏面Ｗｂに研削処理を施して薄化する場合を例に説明を行ったが、ウェハＷの薄化方法もこれに限定されるものではない。具体的には、図１０（ａ）に示すようにウェハＷの内部にレーザ光（例えばＹＡＧレーザ）を照射することにより改質層Ｍを形成し、図１０（ｂ）に示すように当該改質層Ｍを基点としてウェハＷを分離して薄化する場合であっても、本開示に係る技術を適用することができる。このように改質層Ｍを基点としてウェハＷの分離を行った場合、ウェハＷの分離面は残存する改質層Ｍ（ダメージ層）の影響により粗度が大きく、非接触測定機構１２０による厚み測定を正確に行うことができないおそれがある。そこで、図１０（ｃ）に示したように、ダメージ層を除去するための研削処理において、先ず、接触式測定機構１１０による厚み測定を行いながら非接触測定機構１２０の測定可能判定を行い、分離面の粗度の改善後（ダメージ層の除去後）、非接触測定機構１２０への切り替えを行う。

なお以上の実施形態においては、非接触測定機構１２０のセンサ１２１から光を照射し、当該光のウェハＷからの反射光に基づいて算出されるパルスデータに基づいて、測定可能判定を行った。しかしながら、測定可能判定に用いられるデータはパルスデータに限られるものではなく、例えば連続光の反射光により算出される連続データに基づいて、測定可能判定を行ってもよい。かかる場合、当該測定可能判定は、上記実施形態のように本体厚みデータの差分値が閾値内に複数回連続的に収まったか否か、を判定に用いることに代え、算出された本体厚みデータが所望の時間で閾値内に収まり続けたか否か、を判定に用いることができる。

なお以上の実施形態においては、図１に示したように基板としてのウェハＷが、表面ＷａにデバイスＤ、保護テープＴを有する単ウェハである場合を例に説明を行ったが、ウェハＷの構成も上記実施形態に限定されるものではない。具体的には、表面にデバイスが形成された第１のウェハと、第２のウェハとが相互に接合された重合ウェハにおいて、第１のウェハを薄化する場合においても、本開示に係る技術を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
４０研削部
１１０接触式測定機構
１２０非接触測定機構
１３０制御部
Ｗウェハ
Ｗｂ裏面

Claims

基板を処理する基板処理システムであって、
前記基板の加工面を研削する研削部と、
前記基板の厚みを測定する厚み測定部と、
前記厚み測定部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記厚み測定部は、
前記基板の前記加工面と接触して当該基板の厚みを測定する接触式測定機構と、
前記基板とは非接触で当該基板の厚みを測定する非接触測定機構と、を備え、
前記制御部は、
前記研削部による前記基板の研削処理に際して、前記接触式測定機構による前記基板の厚み測定動作の制御を行うことと、前記非接触測定機構による測定可能判定動作の制御を行うことと、を並行して行い、
前記測定可能判定動作の制御においては、
前記非接触測定機構により取得される一の厚み測定値と、当該一の厚み測定値の１つ前に取得された他の厚み測定値と、の差分値を経時的に連続して算出し、
算出された前記差分値が、予め定められた閾値内に複数回連続して収まった場合に前記基板の厚み測定が可能であると判定して、前記非接触測定機構による前記基板の厚み測定動作を開始させる制御を行う、基板処理システム。
前記制御部は、前記非接触測定機構による厚み測定動作の開始後、前記接触式測定機構を前記加工面から離接して、前記接触式測定機構による厚み測定動作を停止させる制御を行う、請求項１に記載の基板処理システム。
前記制御部は、前記接触式測定機構による前記基板の厚み測定結果を前記閾値として用いる制御を行う、請求項１又は２に記載の基板処理システム。
前記制御部は、
前記非接触測定機構による測定可能判定動作に先立って、前記研削部により前記加工面の前研削処理を行うように、前記研削部の動作を制御する、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理システム。
前記制御部は、前記前研削処理に際して、前記接触式測定機構により前記基板の厚み測定動作を行うように、前記厚み測定部の動作を制御する、請求項４に記載の基板処理システム。
前記前研削処理においては、前記非接触測定機構による検知範囲内の厚みを有する前記基板の前記加工面を予め定められた厚みで研削し、当該加工面の粗度を向上させる、請求項４又は５に記載の基板処理システム。
前記前研削処理においては、前記非接触測定機構による検知範囲外の厚みを有する前記基板の前記加工面を、当該基板の厚みが検知範囲内に到達するまで研削する、請求項４又は５に記載の基板処理システム。
基板を処理する基板処理方法であって、
前記基板の加工面を研削することと、
前記加工面の研削と並行して、接触式測定機構を用いて前記基板の厚みを測定することと、
前記加工面の研削及び接触式測定機構による厚み測定と並行して、非接触測定機構により前記基板の厚みが測定可能か否かを判定することと、
前記非接触測定機構の測定可能判定結果に基づいて、当該非接触測定機構による前記基板の厚み測定を開始することと、を含み、
前記非接触測定機構の測定可能判定においては、
前記非接触測定機構により取得される一の厚み測定値と、当該一の厚み測定値の１つ前に取得された他の厚み測定値と、の差分値を経時的に連続して算出し、
算出された前記差分値が、予め定められた閾値内に複数回連続して収まった場合に前記基板の厚み測定が可能であると判定する、基板処理方法。
前記非接触測定機構による前記基板の厚み測定の開始後、前記接触式測定機構による前記基板の厚み測定を停止させる、ことを含む、請求項８に記載の基板処理方法。
前記接触式測定機構による前記基板の厚み測定結果を前記閾値として用いる、請求項８又は９に記載の基板処理方法。
前記非接触測定機構の測定可能判定に先立って、前記加工面の前研削処理を行い、
前記加工面の前研削処理においては、前記接触式測定機構による前記基板の厚み測定を行う、請求項８～１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
前記前研削処理においては、前記非接触測定機構による検知範囲内の厚みを有する前記基板の前記加工面を予め定められた厚みで研削し、当該加工面の粗度を向上させる、請求項１１に記載の基板処理方法。
前記前研削処理においては、前記非接触測定機構による検知範囲外の厚みを有する前記基板の前記加工面を、当該基板の厚みが検知範囲内に到達するまで研削する、請求項１１に記載の基板処理方法。
基板を処理する基板処理方法を基板処理システムによって実行させるように、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体であって、
前記基板処理システムは、
前記基板の加工面を研削する研削部と、
前記基板の厚みを測定する厚み測定部と、
前記厚み測定部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記厚み測定部は、
前記基板の前記加工面と接触して当該基板の厚みを測定する接触式測定機構と、
前記基板とは非接触で当該基板の厚みを測定する非接触測定機構と、を備え、
前記基板処理方法は、
前記基板の加工面を研削することと、
前記加工面の研削と並行して、接触式測定機構を用いて前記基板の厚みを測定することと、
前記加工面の研削及び接触式測定機構による厚み測定と並行して、非接触測定機構により前記基板の厚みが測定可能か否かを判定することと、
前記非接触測定機構の測定可能判定結果に基づいて、当該非接触測定機構による前記基板の厚み測定を開始することと、を含み、
前記非接触測定機構の測定可能判定においては、
前記非接触測定機構により取得される一の厚み測定値と、当該一の厚み測定値の１つ前に取得された他の厚み測定値と、の差分値を経時的に連続して算出し、
算出された前記差分値が、予め定められた閾値内に複数回連続して収まった場合に前記基板の厚み測定が可能であると判定する、コンピュータ記憶媒体。