JP7581374B2 - 基板処理システム及び基板処理方法 - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理システム及び基板処理方法に関する。
特許文献１には、チャックテーブルの傾き角度を調整してウェハ厚さを調整する研削加工装置が開示されている。この研削加工装置では、二次研削位置の近傍に、二次研削されたウェハのみの厚さを径方向に複数ポイント測定する仕上げ厚さ測定装置を配設し、該装置で測定されたウェハの厚さからウェハの径方向の厚さ分布を把握する。そして、把握した径方向の厚さ分布に基づき、傾き角度調整機構によってチャックテーブルを傾斜させて砥石に対するウェハの角度を調整し、二次研削後のウェハ厚さを調整する。
日本国 特開２００８－２６４９１３号公報
本開示にかかる技術は、基板の研削を含む基板処理のスループットを向上させる。
第１基板と第２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基板を研削する加工装置と、前記加工装置の外部に設けられ、研削前の前記第１基板の厚みと当該第１基板を含む前記重合基板の全体厚みを測定する第１厚み測定装置と、前記加工装置の外部に設けられ、研削後の前記第１基板の厚みを測定する第２厚み測定装置と、を備える。
本開示によれば、基板の研削を含む基板処理のスループットを向上させることができる。
ウェハ処理システムで処理される重合ウェハの構成例を示す側面図である。 ウェハ処理システムの構成例を示す平面図である。 ウェハ処理システムの内部構成例を示す側面図である。 上ウェハの厚み、下ウェハの厚み、及び重合ウェハの全体厚みを示す説明図である。 各研削ユニットの構成例を示す側面図である。 第１厚み測定装置の構成例を示す平面図である。 第１厚み測定装置の構成例を示す側面図である。 第１厚み測定装置の構成例を示す斜視図である。 平面視における厚みの測定位置の一例を示す説明図である。 全体厚み測定部による厚み測定の様子の一例を示す平面図である。 部分厚み測定部による厚み測定の様子の一例を示す平面図である。 第１厚み測定装置の内部に発生する気流を示す説明図である。 第２厚み測定装置の構成例を示す平面図である。 第２厚み測定装置の構成例を示す側面図である。 ウェハ処理の主な工程の一例を示すフロー図である。 第１厚み測定装置での主な工程の一例を示す説明図である。 第２厚み測定装置での主な工程の一例を示す説明図である。 他の実施形態にかかるウェハ処理システムの構成例を示す平面図である。
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、「上ウェハ」という。）と、下ウェハとが接合された重合ウェハに対し、上ウェハの裏面を研削して薄化することが行われている。
上ウェハの薄化は、下ウェハの裏面をチャックにより保持した状態で、上ウェハ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、このように上ウェハの研削を行う場合、上ウェハの裏面に当接される研削砥石と下ウェハを保持するチャックとの相対的な傾きにより、研削後の上ウェハの平坦度（ＴＴＶ：Ｔｏｔａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）が悪化するおそれがある。
上述した特許文献１に開示された研削加工装置では、チャックテーブルの傾き角度を調整することで、ウェハの厚みを調整して、例えば均一厚みにすることを図っている。具体的には、二次研削（仕上研削）終了後、ウェハの厚みを径方向に複数ポイント測定して、ウェハの径方向の厚み分布を把握し、この厚み分布に基づき、チャックテーブルを傾斜させて砥石に対するウェハの角度を調整する。また、この研削加工装置では、仕上げ厚み測定装置が二次研削位置の近傍に設けられており、ウェハをチャックに保持したまま厚みを測定する。そして、径方向の厚み分布を把握する作業時間を短縮し、その結果として生産効率の向上を図っている。
しかしながら、特許文献１に開示された研削加工装置では、二次研削位置において、ウェハの二次研削とウェハの厚み測定が行われる。二次研削後の傾向を次のウェハの研削時のチャックテーブルの傾きの調整に利用する場合、研削加工装置の二次研削位置における作業時間は長くなり、その結果ウェハ処理全体のスループットが低下する。したがって、従来のウェハ処理には改善の余地がある。
本開示にかかる技術は、基板の研削を含む基板処理のスループットを向上させる。以下、本実施形態にかかる基板処理システムとしてのウェハ処理システム、及び基板処理方法としての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後述のウェハ処理システム１では、図１に示すように第１基板としての上ウェハＷと、第２基板としての下ウェハＳとが接合された、重合基板としての重合ウェハＴに対して処理を行う。そしてウェハ処理システム１では、上ウェハＷを薄化する。以下、上ウェハＷにおいて、下ウェハＳに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、下ウェハＳにおいて、上ウェハＷに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。
上ウェハ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Ｄｗが形成されている。また、デバイス層Ｄｗにはさらに表面膜Ｆｗが形成され、当該表面膜Ｆｗを介して下ウェハＳと接合されている。表面膜Ｆｗ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。
下ウェハＳは、例えば上ウェハＷと同様の構成を有しており、表面Ｓａにはデバイス層Ｄｓ及び表面膜Ｆｓが形成されている。なお、下ウェハＳはデバイス層Ｄｓが形成されたデバイスウェハである必要はなく、例えば上ウェハＷを支持する支持ウェハであってもよい。かかる場合、下ウェハＳは上ウェハＷのデバイス層Ｄｗを保護する保護材として機能する。
なお、以降の説明で用いられる図面においては、図示の煩雑さを回避するため、デバイス層Ｄｗ、Ｄｓ及び表面膜Ｆｗ、Ｆｓの図示を省略する場合がある。
図２及び図３に示すようにウェハ処理システム１は、搬入出ステーション２と処理ステーション３を一体に接続した構成を有している。搬入出ステーション２は、例えば外部との間で複数の重合ウェハＴ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、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。
搬入出領域としての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２つのカセットＣをＹ軸方向に一列に載置自在になっている。なお、カセット載置台１０に載置されるカセットＣ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。
処理ステーション３には、例えば３つの処理ブロックＧ１～Ｇ３が設けられている。第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２及び第３処理ブロックＧ３は、Ｘ軸負方向側（搬入出ステーション２側）から正方向側にこの順で並べて配置されている。それぞれの処理ブロックＧ１～Ｇ３間は隔壁により空間的に遮断されており、重合ウェハＴは、各種処理装置に形成された搬入出口を介して、それぞれの処理ブロックＧ１～Ｇ３の間を搬送される。なお、各種処理装置に形成された搬入出口には、当該搬入出口の開閉を行うシャッタ（図示せず）が設けられている。
第１処理ブロックＧ１には、エッチング処理装置３０及びウェハ搬送装置４０が設けられている。エッチング処理装置３０は、例えば鉛直方向に２段に積層して設けられている。ウェハ搬送装置４０は、エッチング処理装置３０のＹ軸正方向側に配置されている。なお、エッチング処理装置３０及びウェハ搬送装置４０の数や配置はこれに限定されない。
エッチング処理装置３０は、研削後の上ウェハＷの裏面Ｗｂ及び下ウェハＳの裏面Ｓｂをエッチングする。この際、パーティクル除去や金属成分除去などの洗浄処理も行われる。例えば裏面Ｗｂ、Ｓｂに対してエッチング液を供給し、当該裏面Ｗｂをウェットエッチングする。エッチング液には、例えばＦＰＭ、ＨＦ、ＨＮＯ３、Ｈ３ＰＯ４、ＴＭＡＨ、Ｃｈｏｌｉｎｅ、ＫＯＨなどが用いられる。
第１基板搬送装置としてのウェハ搬送装置４０は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム４１を有している。各搬送アーム４１は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸回りに移動自在に構成されている。そして、ウェハ搬送装置４０は、カセット載置台１０のカセットＣ、エッチング処理装置３０、後述する第１洗浄装置５０、後述する第２洗浄装置５１、後述する第１厚み測定装置５２及び後述する第２厚み測定装置５３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、第１処理ブロックＧ１には図示しないファンフィルターユニット（ＦＦＵ）が設けられている。これにより、第１処理ブロックＧ１の内部の清浄度が高く保たれるとともに、内部の圧力が第２処理ブロックＧ２と比較して高く保たれている。
処理領域としての第２処理ブロックＧ２には、第１洗浄装置５０、第２洗浄装置５１、第１厚み測定装置５２、第２厚み測定装置５３及びウェハ搬送装置６０が設けられている。第１洗浄装置５０、第２洗浄装置５１、第１厚み測定装置５２及び第２厚み測定装置５３は、上方からこの順で積層して設けられている。ウェハ搬送装置６０は、第１洗浄装置５０、第２洗浄装置５１、第１厚み測定装置５２及び第２厚み測定装置５３のＹ軸負方向側に配置されている。なお、第１洗浄装置５０、第２洗浄装置５１、第１厚み測定装置５２、第２厚み測定装置５３及びウェハ搬送装置６０の数や配置はこれに限定されない。
第１洗浄装置５０は、後述する加工装置７０における研削前の上ウェハＷの裏面Ｗｂと下ウェハＳの裏面Ｓｂを洗浄する。例えば裏面Ｗｂに洗浄液を供給して当該裏面Ｗｂをスピン洗浄し、裏面Ｓｂにブラシを当接させて当該裏面Ｓｂをスクラブ洗浄する。
第２洗浄装置５１は、後述する加工装置７０における研削後の上ウェハＷの裏面Ｗｂと下ウェハＳの裏面Ｓｂを洗浄する。第２洗浄装置５１も、第１洗浄装置５０と同様に、例えば裏面Ｗｂに洗浄液を供給して当該裏面Ｗｂをスピン洗浄し、裏面Ｓｂにブラシを当接させて当該裏面Ｓｂをスクラブ洗浄する。
第１厚み測定装置５２は、後述する加工装置７０における研削前の上ウェハＷの厚みＨｗ（図４を参照）、及び当該上ウェハＷを含む重合ウェハＴの全体厚みＨｔ（図４を参照）を測定する。また、第１厚み測定装置５２は、研削前の重合ウェハＴの水平方向の向き及び位置を調節する。なお、第１厚み測定装置５２の詳細な構成、及び厚み測定の詳細な方法については後述する。
第２厚み測定装置５３は、後述する加工装置７０における研削後の上ウェハＷの厚みＨｗ（図４を参照）を測定する。また、第２厚み測定装置５３は、研削後の重合ウェハＴの水平方向の向き及び位置を調節する。なお、第２厚み測定装置５３の詳細な構成、及び厚み測定の詳細な方法については後述する。
第２基板搬送装置としてのウェハ搬送装置６０は、重合ウェハＴを吸着保持面（図示せず）により吸着保持して搬送する、例えば２つの搬送アーム６１を有している。各搬送アーム６１は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸回りに移動自在に構成されている。そして、ウェハ搬送装置６０は、第２洗浄装置５１、第１厚み測定装置５２及び後述する加工装置７０に対して、重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。
なお、本実施形態においては、後述のウェハ処理の工程に基づいて、ウェハ搬送装置６０による第１洗浄装置５０及び第２厚み測定装置５３に対する重合ウェハＴの搬送が行われない場合を例に説明を行うが、ウェハ処理の工程に応じて、第１洗浄装置５０及び第２厚み測定装置５３に対して重合ウェハＴが搬送可能に構成されていてもよい。
加工領域としての第３処理ブロックＧ３には、加工装置７０が１つ設けられている。なお、加工装置７０の数や配置はこれに限定されない。
加工装置７０は、回転テーブル７１を有している。回転テーブル７１上には、重合ウェハＴを吸着保持する、第３基板保持部としてのチャック７２が４つ設けられている。チャック７２には例えばポーラスチャックが用いられ、重合ウェハＴのうち下ウェハＳの裏面Ｓｂを吸着保持する。チャック７２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、以下の説明の図示においては、チャック７２の凸形状を省略している。
図５に示すように、チャック７２はチャックベース７３に保持されている。チャックベース７３には、後述する各研削ユニット（粗研削ユニット８０、中研削ユニット９０及び仕上研削ユニット１００）が備える研削ホイールとチャック７２の相対的な傾きを調整する傾き調整部７４が設けられている。傾き調整部７４は、チャックベース７３の下面に設けられた固定軸７５と複数、例えば２本の昇降軸７６を有している。各昇降軸７６は伸縮自在に構成され、チャックベース７３を昇降させる。この傾き調整部７４によって、チャックベース７３の外周部の一端部（固定軸７５に対応する位置）を基点に、他端部を昇降軸７６によって鉛直方向に昇降させることで、チャック７２及びチャックベース７３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の各研削ユニット８０、９０、１００が備える研削ホイールの表面とチャック７２の表面との相対的な傾きを調整することができる。
なお、傾き調整部７４の構成はこれに限定されず、研削ホイールの表面に対するチャック７２の表面の相対的な角度（平行度）を調整することができれば、任意に選択できる。
図２に示すように４つのチャック７２は、回転テーブル７１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７２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、ウェハ搬送装置６０による重合ウェハＴの受け渡しが行われる。加工位置Ａ１には粗研削ユニット８０が配置され、上ウェハＷを粗研削する。加工位置Ａ２には中研削ユニット９０が配置され、上ウェハＷを中研削する。加工位置Ａ３には仕上研削ユニット１００が配置され、上ウェハＷを仕上研削する。
図５に示すように、粗研削ユニット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。また粗研削ユニット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。
中研削ユニット９０は粗研削ユニット８０と同様の構成を有している。すなわち中研削ユニット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。
仕上研削ユニット１００は粗研削ユニット８０及び中研削ユニット９０と同様の構成を有している。すなわち仕上研削ユニット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、第３処理ブロックＧ３には図示しない排気ユニットが設けられている。これにより、加工装置７０における研削処理により発生するパーティクル等の排出が行われるとともに、当該第３処理ブロックＧ３の内部圧力が第２処理ブロックＧ２との内部圧力と比較して低く保たれている。すなわちウェハ処理システム１においては、第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２、第３処理ブロックＧ３の内部圧力が、それぞれこの順に高くなるように制御されている。
図２に示すように、以上のウェハ処理システム１には、制御装置１１０が設けられている。制御装置１１０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、ウェハ処理システム１におけるウェハ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Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御装置１１０にインストールされたものであってもよい。
次に、上述した第１厚み測定装置５２の詳細な構成について説明する。
図６及び図７に示すように、第１厚み測定装置５２は、重合ウェハＴを保持する、第１基板保持部としてのチャック３００を有している。チャック３００は、重合ウェハＴのうち下ウェハＳの裏面Ｓｂの中央部を吸着保持する。なお、チャック３００の径は、例えば重合ウェハＴの径の半分以下である。
チャック３００には、チャック３００の中心部から外端部まで径方向（Ｙ軸方向）に延伸する切り欠き部３０１が形成されている。切り欠き部３０１は、後述する全体厚み測定部３３０の下センサ３３２が進退可能に形成されている。
チャック３００は、鉛直軸回りに回転自在であるとともに、水平方向に移動自在に構成されている。チャック３００の下方には、当該チャック３００を回転させる回転機構３１０が設けられている。回転機構３１０には、例えばモータなどの駆動部（図示せず）が内蔵されている。回転機構３１０は、支持部材３１１に支持されている。支持部材３１１は、水平方向（Ｙ軸方向）に延伸するレール３１２に取り付けられている。支持部材３１１は、レール３１２に設けられた移動機構３１３により、当該レール３１２に沿って移動自在に構成されている。移動機構３１３には、例えばモータなどの駆動部（図示せず）が内蔵されている。なお、本実施形態においては、チャック３００を駆動させる回転機構３１０及び移動機構３１３が、本開示の技術にかかる「第１駆動部」を構成する。
チャック３００の側方（Ｘ軸正方向側）には、第１位置検出部としての位置検出部３２０が設けられている。位置検出部３２０は、研削前の重合ウェハＴの水平方向位置を検出する。位置検出部３２０は、チャック３００に保持された下ウェハＳの外周に光を照射し、さらにその光を受光するセンサを有している。あるいは位置検出部３２０は、下ウェハＳの外周を撮像するセンサを有していてもよい。そして、チャック３００に保持された重合ウェハＴを回転させながら、位置検出部３２０で下ウェハＳのノッチ部の位置を検出し、さらに重合ウェハＴ（上ウェハＷ）の中心部の位置（偏心量）を検出する。位置検出部３２０の検出結果は、制御装置１１０に出力される。そして、この検出結果に基づいて、重合ウェハＴの水平方向の向きを調節し（θアライメント）、水平方向の位置を調節する（Ｘ－Ｙアライメント）。なお、本実施形態では下ウェハＳのノッチ部の位置を検出したが、これに限定されない。例えば、下ウェハＳのオリフラの位置を検出して、重合ウェハＴの水平方向の向き及び位置を調節してもよい。
チャック３００の上方及び下方には、全体厚み測定部３３０が設けられている。全体厚み測定部３３０は、図４に示す重合ウェハＴの全体厚みＨｔを測定する。なお、全体厚み測定部３３０で測定された重合ウェハＴの全体厚みＨｔは、制御装置１１０に出力される。
図６～図８に示すように全体厚み測定部３３０は、上センサ３３１、下センサ３３２及び図示しない算出部を有している。上センサ３３１は、チャック３００に保持された重合ウェハＴの上方に配置され、上センサ３３１から上ウェハＷの裏面Ｗｂまでの距離を測定する。下センサ３３２は、チャック３００に保持された重合ウェハＴの下方に配置され、下センサ３３２から下ウェハＳの裏面Ｓｂまでの距離を測定する。また、上センサ３３１と下センサ３３２は同じ座標軸上に対向して配置され、上センサ３３１の測定点と下センサ３３２の測定点は平面視において同じ位置になる。そして、全体厚み測定部３３０では、上センサ３３１と上ウェハＷの裏面Ｗｂ間の距離と、下センサ３３２と下ウェハＳの裏面Ｓｂ間の距離とに基づいて、算出部により重合ウェハＴの全体厚みＨｔを導出する。なお、上センサ３３１と下センサ３３２には、距離を測定するものであれば公知のセンサを使用することができるが、例えば共焦点センサが用いられる。また、図示しない算出部は、第１厚み測定装置５２の内部に設けられていてもよいし、第１厚み測定装置５２の外部に設けられていてもよい。
上センサ３３１と下センサ３３２はそれぞれ、チャック３００が水平方向に移動することで、当該チャック３００に対して相対的に移動する。また、下センサ３３２は、切り欠き部３０１に対して相対的に進退自在に構成されている。すなわち、チャック３００が水平方向に移動することで、下センサ３３２は、切り欠き部３０１に対して進入し、又は退避する。そして、全体厚み測定部３３０は、重合ウェハＴの全体厚みＨｔを複数点で測定することができる。
なお、上センサ３３１及び下センサ３３２は、前述の位置検出部３２０による水平方向位置の検出において重合ウェハＴを回転させた際に、下センサ３３２と切り欠き部３０１が干渉しない位置、すなわち位置検出部３２０よりもＹ軸正方向側に配置される。
チャック３００の上方には、第１測定部としての部分厚み測定部３４０が更に設けられている。部分厚み測定部３４０は、図４に示す上ウェハＷの厚みＨｗを測定する。部分厚み測定部３４０は、上ウェハＷに接触せずに当該上ウェハＷの厚みを測定する。なお、部分厚み測定部３４０で測定された上ウェハＷの厚みＨｗは、制御装置１１０に出力される。制御装置１１０では、全体厚み測定部３３０で測定された重合ウェハＴの全体厚みＨｔから上ウェハＷの厚みＨｗを差し引いた、上ウェハＷ以外の厚みＨｓを算出する。この厚みＨｓは、下ウェハＳの厚み、デバイス層Ｄｗ、Ｄｓの厚み、及び表面膜Ｆｗ、Ｆｓの厚みを含むものであるが、以下の説明では簡略化して、下ウェハＳの厚みＨｓという場合がある。
算出された下ウェハＳの厚みＨｓは、制御装置１１０に出力される。そして、かかる下ウェハＳの厚みＨｓに基づいて、加工装置７０における研削ホイールの表面に対するチャック７２の表面の相対的な角度（平行度）を調整する。
図６～図８に示すように部分厚み測定部３４０は、センサ３４１と図示しない算出部を有している。センサ３４１は、上ウェハＷに対して光を照射し、さらに上ウェハ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。そして、部分厚み測定部３４０では、両反射光に基づいて、算出部により上ウェハＷの厚みＨｗを測定する。またセンサ３４１は、Ｙ軸方向において前述の位置検出部３２０と同じ位置に配置されている。なお、センサ３４１には、厚みを測定するものであれば公知のセンサを使用することができるが、例えば分光干渉式センサが用いられる。また、図示しない算出部は、第１厚み測定装置５２の内部に設けられていてもよいし、第１厚み測定装置５２の外部に設けられていてもよい。
センサ３４１は、チャック３００が水平方向に移動することで、当該チャック３００に対して相対的に移動する。そして、部分厚み測定部３４０は、上ウェハＷの厚みＨｗを複数点で測定することができる。
全体厚み測定部３３０及び部分厚み測定部３４０は、それぞれ平面視における同一の測定点において、重合ウェハＴの全体厚みＨｔ及び上ウェハＷの厚みＨｗを測定する。すなわち、図９に示すように全体厚み測定部３３０及び部分厚み測定部３４０は、それぞれ、重合ウェハＴの全体厚みＨｔ及び上ウェハＷの厚みＨｗを例えば径方向に３点で測定する。測定点Ｐ１は上ウェハＷの中心部である。測定点Ｐ２は上ウェハＷの中間部であり、上ウェハＷの半径をＲとした場合の、中心部からＲ／２の位置である。測定点Ｐ３は上ウェハＷの外周部である。
図１０（ａ）に示すように、全体厚み測定部３３０による測定点Ｐ１での全体厚みＨｔの測定に際しては、チャック３００（重合ウェハＴ）の回転を停止した状態で、重合ウェハＴの全体厚みＨｔを測定する。この際、下センサ３３２は、切り欠き部３０１に進入している。したがって、下センサ３３２とチャック３００の干渉を回避するため、チャック３００を回転させない。
一方、図１１（ａ）に示すように、部分厚み測定部３４０による測定点Ｐ１での上ウェハＷの厚みＨｗの測定に際しては、センサ３４１とチャック３００の干渉が生じないため、チャック３００（重合ウェハＴ）は回転させてもよいし、回転を停止させてもよい。
図１０（ｂ）に示すように、全体厚み測定部３３０による測定点Ｐ２での全体厚みＨｔの測定に際しては、チャック３００を回転させながら、重合ウェハＴの全体厚みＨｔを周方向に複数点で測定する。この際、チャック３００の径が重合ウェハＴの径の半分以下であって、下センサ３３２は切り欠き部３０１から退避しているので、チャック３００を回転させても、下センサ３３２とチャック３００が干渉することはない。
また、図１１（ｂ）に示すように、部分厚み測定部３４０による測定点Ｐ２での上ウェハＷの厚みＨｗの測定に際しても、チャック３００を回転させながら、上ウェハＷの厚みＨｗを周方向に複数点で測定する。
そして、測定点Ｐ２において、測定された周方向の複数点の移動平均値を算出し、当該測定点Ｐ２における重合ウェハＴの全体厚みＨｔ、又は上ウェハＷの厚みＨｗとする。なお、測定点Ｐ２における測定厚みは、周方向の複数点の移動中央値としてもよい。
図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）のそれぞれに示すように、測定点Ｐ３においても、測定点Ｐ２と同様に重合ウェハＴの全体厚みＨｔ及び上ウェハＷの厚みＨｗを測定する。
なお、本実施形態では測定点Ｐ２、Ｐ３において、周方向の複数点の移動平均値又は移動中央値を測定点Ｐ２、Ｐ３における測定厚みとしたが、例えば指定座標において厚み測定を行ってもよい。例えば測定点Ｐ２、Ｐ３において、重合ウェハＴの回転を停止した状態で、重合ウェハＴの全体厚みＨｔ、又は上ウェハＷの厚みＨｗを測定する。そうすると、測定点Ｐ２、Ｐ３において、周方向に１点の全体厚みＨｔ又は上ウェハＷの厚みＨｗが測定される。そして、かかる指定座標において測定された厚みを、代表点として測定点Ｐ２、Ｐ３の厚みとして用いてもよい。
また、本実施形態では、上ウェハＷの厚みＨｗの測定結果は、後述するようにチャック７２の表面と仕上研削ホイール１０１の表面の平行度を調整するために用いられるが、その用途はこれに限定されない。例えば、上ウェハＷの厚みＨｗの傾向を把握するために、指定した測定点で上ウェハＷの厚みＨｗを測定してもよい。
なお、本実施形態の第１厚み測定装置５２では、チャック３００が水平方向（Ｙ軸方向）に移動し、全体厚み測定部３３０の上センサ３３１と下センサ３３２、部分厚み測定部３４０のセンサ３４１が固定されていたが、チャック３００と全体厚み測定部３３０又は部分厚み測定部３４０が相対的に水平方向に移動すればよい。例えば、チャック３００が固定され、上センサ３３１と下センサ３３２、又はセンサ３４１が水平方向に移動してもよい。あるいは、チャック３００が水平方向に移動し、さらに上センサ３３１と下センサ３３２、又はセンサ３４１も水平方向に移動してもよい。
図６に示すように、第１厚み測定装置５２のＸ軸負方向側の側壁面には、第１シャッタ３５０が設けられている。第１シャッタ３５０は駆動機構３５１により第１搬送口を開閉自在に構成されている。そして、この第１シャッタ３５０が開放されることにより、第１厚み測定装置５２と第１処理ブロックＧ１の内部が連通し、ウェハ搬送装置４０による重合ウェハＴの搬入出が行われる。
また、第１厚み測定装置５２のＹ軸負方向側の側壁面には、第２シャッタ３６０が設けられている。第２シャッタ３６０は駆動機構３６１により第２搬送口を開閉自在に構成されている。そして、この第２シャッタ３６０が開放されることにより、第１厚み測定装置５２と第２処理ブロックＧ２の内部が連通し、ウェハ搬送装置６０による重合ウェハＴの搬入出が行われる。
第１厚み測定装置５２の下部には、排気部３７０が接続されている。排気部３７０は、レール３１２等の駆動部分の下方に設けられた排気経路３７１と、当該排気経路３７１に接続される真空ポンプ等の排気機構３７２を有している。排気部３７０は、排気機構３７２の動作により、例えばチャック３００の回転や移動等の駆動により生じるパーティクル等を第１厚み測定装置５２の外部に排出する。
また排気部３７０は、第１厚み測定装置５２の処理空間を排気（減圧）可能に構成されている。第１厚み測定装置５２の内部圧力は、第１処理ブロックＧ１の内部圧力よりも低く、且つ、第２処理ブロックＧ２の内部圧力よりも高い圧力で保たれるように制御される。換言すれば、第１厚み測定装置５２においては、第１シャッタ３５０の開放時において第１処理ブロックＧ１から気流が流入し、第２シャッタ３６０の開放時において第２処理ブロックＧ２へ気流が流出する。これにより、図１２に示すように、第１厚み測定装置５２の内部に加工装置７０における研削処理により生じたパーティクル等が流入することが抑制されるとともに、清浄空間である第１処理ブロックＧ１（カセットＣ）側にパーティクル等が流出することが抑制される。
具体的には、例えば図１２（ａ）に示すように第１シャッタ３５０及び第２シャッタ３６０の閉塞時においては、第１厚み測定装置５２からの気流の流出は起きておらず、排気部３７０からのみ気流が排出される。なお、このように第１シャッタ３５０が閉塞されている場合であっても、図１２（ａ）に示したように、当該第１シャッタ３５０側に形成された微小隙間から、清浄空間である第１処理ブロックＧ１からの微量の気流が流入している。
また、図１２（ｂ）に示すように、第１シャッタ３５０を開放した場合、排気部３７０からのみ気流が排出される。
更に、図１２（ｃ）に示すように、第２シャッタ３６０を開放した場合、当該第２シャッタ３６０側から第１厚み測定装置５２への気流の流入は発生せず、また、第１シャッタ３５０側から第１厚み測定装置５２の外部への気流の流出も発生しない。
このように、第１厚み測定装置５２には、第１シャッタ３５０（第１処理ブロックＧ１）側からのみ気流が流入し、第２シャッタ３６０（加工装置７０）側からの気流は流入しない。すなわち、加工装置７０からのパーティクル等の流入が抑制される。
また、第１厚み測定装置５２からは、第２シャッタ３６０（加工装置７０）側及び排気部３７０のみから気流が流出し、第１シャッタ３５０（第１処理ブロックＧ１）側へは気流が流出しない。すなわち、清浄空間である第１処理ブロックＧ１にパーティクル等が流出することが抑制される。
また更に、図１２に示したように第１厚み測定装置５２においては、第１シャッタ３５０と第２シャッタ３６０とが同時に開放されるタイミングを作らない。これにより、加工装置７０から第１処理ブロックＧ１にパーティクル等が流出することが更に抑制される。
次に、第２厚み測定装置５３の詳細な構成について説明する。なお、第２厚み測定装置５３において、第１厚み測定装置５２と実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１３及び図１４に示すように、第２厚み測定装置５３は、重合ウェハＴを保持する、第２基板保持部としてのチャック４００を有している。チャック４００は、重合ウェハＴのうち下ウェハＳの裏面Ｓｂの中央部を吸着保持する。なお、チャック４００の径は、例えば第１厚み測定装置５２が備えるチャック３００の径よりも大きく、重合ウェハＴの径の半分以上であってもよい。
第２厚み測定装置５３においては研削後の上ウェハＷの厚みＨｗ、換言すれば、第１厚み測定装置５２における研削前の上ウェハＷの厚みＨｗよりも小さい厚みＨｗの測定が行われる。そこで、このようにチャック３００よりも大径のチャック４００で重合ウェハＴを吸着保持することで、研削により薄化された重合ウェハＴに反りが生じることが抑制される。
チャック４００は、回転機構３１０により鉛直軸回りに回転自在であるとともに、レール３１２に沿って水平方向に移動自在に構成されている。また、チャック４００の側方（Ｘ軸正方向側）には、第２位置検出部としての位置検出部３２０が設けられており、研削後の重合ウェハＴの水平方向の向き及び位置を調節するとともに、上ウェハＷの中心部の位置（偏心量）を検出する。なお、本実施形態においては、チャック４００を駆動させる回転機構３１０及び移動機構３１３が、本開示の技術にかかる「第２駆動部」を構成する。
チャック４００の上方には、研削後の上ウェハＷの厚みＨｗを測定する、第２測定部としての部分厚み測定部４４０が設けられている。部分厚み測定部４４０は、上ウェハＷに接触せずに当該上ウェハＷの厚みを測定する。なお、上述のように第２厚み測定装置５３においては研削後の上ウェハＷの厚みＨｗ、換言すれば、第１厚み測定装置５２における研削前の上ウェハＷの厚みＨｗよりも小さい厚みＨｗの測定が行われる。このため、部分厚み測定部４４０には、第１厚み測定装置５２が備える部分厚み測定部３４０よりも小さな厚みを測定することが可能なセンサ４４１が設けられる。
なお、部分厚み測定部４４０で測定された上ウェハＷの厚みＨｗは、制御装置１１０に出力される。そして、かかる上ウェハＷの厚みＨｗに基づいて、ウェハ処理システム１において次に処理される重合ウェハＴの研削処理に際しての、研削ホイールの表面に対するチャック７２の表面の相対的な角度（平行度）を調整する。
部分厚み測定部４４０は、平面視において、第１厚み測定装置５２における全体厚み測定部３３０及び部分厚み測定部３４０と同一の測定点において上ウェハＷの厚みＨｗを測定する。すなわち、部分厚み測定部４４０は、上ウェハＷの厚みＨｗを例えば図９に示した径方向の３点で測定する。なお、部分厚み測定部４４０による上ウェハＷの厚みＨｗの測定方法は、図１１に示した部分厚み測定部３４０による上ウェハＷの厚みＨｗの測定方法と同様である。
なお、第２厚み測定装置５３においても、第１厚み測定装置５２と同様に、測定点Ｐ２、Ｐ３における厚み測定に際して、周方向の複数点の移動平均値又は移動中央値を算出することに代え、指定座標において測定された厚みを代表点として、測定点Ｐ２、Ｐ３の厚みとして用いてもよい。
また、本実施形態では、上ウェハＷの厚みＨｗの測定結果は、次に処理される重合ウェハＴの研削処理に際しての、研削ホイールの表面に対するチャック７２の表面の相対的な角度を調整するために用いられるが、その用途はこれに限定されない。例えば、上ウェハＷの厚みＨｗの傾向を把握するために、指定した測定点で上ウェハＷの厚みＨｗを測定してもよい。
なお、上述したように第２厚み測定装置５３においては重合ウェハＴの全体厚みＨｔの測定は行われない。このため、第２厚み測定装置５３には、第１厚み測定装置５２のように全体厚み測定部３３０が設けられていない。また、このように第２厚み測定装置５３には全体厚み測定部３３０（下センサ３３２）が設けられていないため、チャック４００には、下センサ３３２を進入させるための切欠き部は形成されていない。
図１３に示すように、第２厚み測定装置５３のＸ軸負方向側の側壁面には、第１シャッタ３５０が設けられている。第１シャッタ３５０は駆動機構３５１により第１搬送口を開閉自在に構成されている。そして、この第１シャッタ３５０が開放されることにより、第２厚み測定装置５３と第１処理ブロックＧ１の内部が連通し、ウェハ搬送装置４０による重合ウェハＴの搬入出が行われる。
なお、上述したように第２厚み測定装置５３においては、第２処理ブロックＧ２のウェハ搬送装置６０による重合ウェハＴの搬入出が行われず、第１処理ブロックＧ１のウェハ搬送装置４０のみにより重合ウェハＴの搬入出が行われる。このため、第２厚み測定装置５３には、第２処理ブロックＧ２側の第２搬送口が形成されておらず、すなわち第２シャッタ３６０が設けられていない。上述したように第２厚み測定装置５３においては研削後の重合ウェハＴ（上ウェハＷ）の厚みＨｗが測定されるが、このように第２処理ブロックＧ２側の第２シャッタ３６０を省略し、ウェハ搬送装置４０のみにより重合ウェハＴの搬入出を行うことで、第２厚み測定装置５３の内部に加工装置７０における研削処理により生じたパーティクル等が流入することを防止する。
また、第２厚み測定装置５３の下部には排気部３７０が設けられている。これにより、例えばチャック４００の回転や水平方向への移動等により生じるパーティクル等を第２厚み測定装置５３の外部に排出可能に構成されるとともに、第２厚み測定装置５３の内部圧力を減圧可能に構成されている。第２厚み測定装置５３の内部圧力は、例えば第１処理ブロックＧ１の内部圧力よりも低い圧力で保たれるように制御される。
本実施形態にかかる第１厚み測定装置５２及び第２厚み測定装置５３は以上のように構成されている。次に、以上のように構成されたウェハ処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。本実施形態では、ウェハ処理システム１の外部に設けられた接合装置（図示せず）において上ウェハＷと下ウェハＳが接合され、予め重合ウェハＴが形成されている。
先ず、重合ウェハＴ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４０によりカセットＣ内の重合ウェハＴが取り出され、第１洗浄装置５０に搬送される。第１洗浄装置５０では、重合ウェハＴを回転させながら上ウェハＷの裏面Ｗｂに洗浄液を供給し、当該裏面Ｗｂをスピン洗浄する。また、洗浄ブラシ（図示せず）を下ウェハＳの裏面Ｓｂに当接させた状態で洗浄液を供給して、当該裏面Ｓｂをスクラブ洗浄する（図１５のステップＥ１）。
次に、第１厚み測定装置５２の第１シャッタ３５０が開放され、ウェハ搬送装置４０により重合ウェハＴが第１厚み測定装置５２に搬送される。この際、第１厚み測定装置５２の内部圧力は第１処理ブロックＧ１の内部圧力よりも低く制御されているため、第１シャッタ３５０の開放により、清浄空間である第１処理ブロックＧ１が汚染されることが抑制される。第１厚み測定装置５２では、先ず搬入出位置（ホーム位置）において、チャック３００によって重合ウェハＴが吸着保持される。
続いて、チャック３００を図１６（ａ）に示すようにアライメント位置に移動させる。そして、図１６（ｂ）に示すように重合ウェハＴを回転させながら、位置検出部３２０で重合ウェハＴの水平方向位置を検出し、さらに上ウェハＷの中心部の位置（偏心量）を検出する。この検出結果に基づいて、重合ウェハＴの水平方向の向きが調節され（θアライメント）、水平方向の位置も調節される（Ｘ－Ｙアライメント）（図１５のステップＥ２）。
またアライメント位置においては、図１１に示した方法により、部分厚み測定部３４０で研削前の上ウェハＷの厚みＨｗを測定する（図１５のステップＥ３）。すなわち、先ず、上ウェハＷの中心部（測定点Ｐ１）での厚みＨｗを測定する。測定点Ｐ１での上ウェハＷの厚みＨｗの測定に際しては、チャック３００（重合ウェハＴ）を回転させてもよいし、回転を停止させてもよい。また、測定点Ｐ１での上ウェハＷの厚みＨｗの測定は重合ウェハＴの水平方向位置の検出（ステップＥ２）と同時に行われてもよい。このように測定された上ウェハＷの厚みＨｗ（厚みＨｗの分布）は、制御装置１１０に出力される。
次に、図１６（ｃ）に示すように、チャック３００のＹ軸負方向側への移動及び回転を順次行い、上ウェハＷの径方向の複数点（測定点Ｐ２、Ｐ３）での厚みＨｗを測定する。測定点Ｐ２、Ｐ３での上ウェハＷの厚みＨｗの測定に際しては、チャック３００を回転させながら上ウェハｗの厚みＨｗを周方向に複数点で測定し、測定された周方向の複数点の移動平均値又は移動中央値を算出する。
続いて、図１６（ｄ）に示すように、チャック３００を全体厚み測定部３３０側に移動させ、図１０に示した方法により重合ウェハＴの全体厚みＨｔを測定する（図１５のステップＥ４）。すなわち、先ず、重合ウェハＴの中心部（測定点Ｐ１）での全体厚みＨｔを測定する。測定点Ｐ１においては、下センサ３３２が切り欠き部３０１に進入しているため、重合ウェハＴの回転を停止した状態で、全体厚み測定部３３０によって測定点Ｐ１における重合ウェハＴの全体厚みＨｔを測定する。
次に、図１６（ｅ）に示すように、チャック３００のＹ軸負方向側への移動及び回転を順次行い、重合ウェハＴの径方向の複数点（測定点Ｐ２、Ｐ３）での全体厚みＨｔを測定する。測定点Ｐ２、Ｐ３での重合ウェハＴの全体厚みＨｔの測定に際しては、チャック３００を回転させながら重合ウェハＴの全体厚みＨｔを周方向に複数点で測定し、測定された周方向の複数点の移動平均値又は移動中央値を算出する。このように測定された重合ウェハＴの全体厚みＨｔ（全体厚みＨｔの分布）は、制御装置１１０に出力される。
以上のようにステップＥ２におけるアライメントと、ステップＥ３、Ｅ４における厚み測定が終了すると、図１６（ｆ）に示すように、チャック３００を搬入出位置に移動させる。この際、チャック３００を回転させることで、ステップＥ２において測定された上ウェハＷの水平方向位置を所望の位置に位置合わせする。
制御装置１１０では、ステップＥ４で測定された重合ウェハＴの厚みＨｔから、ステップＥ３で測定された上ウェハＷの厚みＨｗを差し引いて、下ウェハＳの厚みＨｓを算出する（図１５のステップＥ５）。なお、この厚みＨｓは、上述したように下ウェハＳの厚み、デバイス層Ｄｗ、Ｄｓの厚み、及び表面膜Ｆｗ、Ｆｓの厚みを含む。下ウェハＳの厚みＨｓは各測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３において算出され、これにより下ウェハＳの厚みＨｓの分布が得られる。
また制御装置１１０では、ステップＥ５で算出された下ウェハＳの厚みＨｓの分布に基づいて、加工装置７０の加工位置Ａ３における傾き調整部７４を制御する。具体的には、下ウェハＳの厚みＨｓの分布に基づいて、当該下ウェハＳに接合された上ウェハＷの仕上研削後の面内厚みが均一になるように、チャック７２の表面と仕上研削ホイール１０１の表面の平行度が調整される（図１５のステップＥ６）。以下の説明においては、このチャック７２の表面と仕上研削ホイール１０１の表面との平行度の調整を、チルト補正という場合がある。
次に、第１厚み測定装置５２の第２シャッタ３６０が開放され、ウェハ搬送装置６０により重合ウェハＴが加工装置７０に搬送され、受渡位置Ａ０のチャック７２に受け渡される。この際、第１厚み測定装置５２の内部圧力は第２処理ブロックＧ２の内部圧力よりも高く制御されているため、加工装置７０から第１厚み測定装置５２にパーティクル等が進入することが抑制される。
次に、回転テーブル７１を回転させて、重合ウェハＴを加工位置Ａ１に移動させる。そして、粗研削ユニット８０によって、上ウェハＷの裏面Ｗｂが粗研削される（図１５のステップＥ７）。この際、接触式の厚み測定器（図示せず）を用いて重合ウェハＴの全体厚みＨｔを測定しながら、上ウェハＷを所望の厚みに研削する。
次に、回転テーブル７１を回転させて、重合ウェハＴを加工位置Ａ２に移動させる。そして、中研削ユニット９０によって、上ウェハＷの裏面Ｗｂが中研削される（図１５のステップＥ８）。この際、接触式の厚み測定器（図示せず）を用いて重合ウェハＴの全体厚みＨｔを測定しながら上ウェハＷを研削し、その後、非接触式の厚み測定器（図示せず）を用いて上ウェハＷの厚みＨｗを測定しながら上ウェハＷを研削する。
次に、回転テーブル７１を回転させて、重合ウェハＴを加工位置Ａ３に移動させる。そして、仕上研削ユニット１００によって、上ウェハＷの裏面Ｗｂが仕上研削される（図１５のステップＥ９）。この仕上研削では、ステップＥ６においてチルト補正が行われた、チャック７２と仕上研削ホイール１０１が用いられる。またこの際、非接触式の厚み測定器（図示せず）を用いて上ウェハＷの厚みＨｗを測定しながら、上ウェハＷを所望の厚みに研削する。
次に、回転テーブル７１を回転させて、重合ウェハＴを受渡位置Ａ０に移動させる。受渡位置Ａ０では、洗浄部（図示せず）によって研削後の上ウェハＷの裏面Ｗｂを洗浄してもよい。
加工装置７０における処理が終了した重合ウェハＴは、次に、ウェハ搬送装置６０により第２洗浄装置５１に搬送される。第２洗浄装置５１では、ステップＥ１と同様の洗浄が行われる。すなわち、重合ウェハＴを回転させながら上ウェハＷの裏面Ｗｂに洗浄液を供給し、当該裏面Ｗｂをスピン洗浄し、洗浄ブラシ（図示せず）を下ウェハＳの裏面Ｓｂに当接させた状態で洗浄液を供給して、当該裏面Ｓｂをスクラブ洗浄する。（図１５のステップＥ１０）。
次に、第２厚み測定装置５３の第１シャッタ３５０が開放され、ウェハ搬送装置４０により重合ウェハＴが第２厚み測定装置５３に搬送される。この際、第２厚み測定装置５３の内部圧力は第１処理ブロックＧ１の内部圧力よりも低く制御されているため、第１シャッタ３５０の開放により、清浄空間である第１処理ブロックＧ１が汚染されることが抑制される。第２厚み測定装置５３では、先ず搬入出位置（ホーム位置）において、チャック４００によって重合ウェハＴが吸着保持される。
続いて、チャック４００を図１７（ａ）に示すようにアライメント位置に移動させる。そして、図１７（ｂ）に示すように重合ウェハＴを回転させながら、位置検出部３２０で重合ウェハＴの水平方向位置を検出し、さらに上ウェハＷの中心部の位置（偏心量）を検出する。この検出結果に基づいて、重合ウェハＴの水平方向の向きが調節され（θアライメント）、水平方向の位置も調節される（Ｘ－Ｙアライメント）（図１５のステップＥ１１）。
またアライメント位置においては、図１１に示した方法により、部分厚み測定部４４０で研削後の上ウェハＷの厚みＨｗを測定する（図１５のステップＥ１２）。すなわち、先ず、上ウェハＷの中心部（測定点Ｐ１）での厚みＨｗを測定する。測定点Ｐ１での上ウェハＷの厚みＨｗの測定に際しては、チャック４００（重合ウェハＴ）を回転させてもよいし、回転を停止させてもよい。なお、測定点Ｐ１での上ウェハＷの厚みＨｗの測定は重合ウェハＴの水平方向位置の検出（ステップＥ１１）と同時に行われてもよい。
次に、図１７（ｃ）に示すように、チャック４００のＹ軸負方向側への移動及び回転を順次行い、上ウェハＷの径方向の複数点（測定点Ｐ２、Ｐ３）での厚みＨｗを測定する。測定点Ｐ２、Ｐ３での上ウェハＷの厚みＨｗの測定に際しては、チャック４００を回転させながら上ウェハｗの厚みＨｗを周方向に複数点で測定し、測定された周方向の複数点の移動平均値又は移動中央値を算出する。このように測定された上ウェハＷの厚みＨｗ（厚みＨｗの分布）は、制御装置１１０に出力される。
以上のようにステップＥ１１におけるアライメントと、ステップＥ１２における上ウェハＷの厚みＨｗの測定が終了すると、図１７（ｄ）に示すように、チャック４００を搬入出位置に移動させる。この際、チャック４００を回転させることで、ステップＥ１１において測定された重合ウェハＴの水平方向位置を所望の位置に位置合わせする。
制御装置１１０では、ステップＥ１２で測定された上ウェハＷの厚みＨｗの分布に基づいて、加工装置７０の加工位置Ａ３における傾き調整部７４を制御する。具体的には、研削後の上ウェハＷの厚みＨｗの分布に基づいて、次に処理される上ウェハＷの仕上研削後の面内厚みが均一になるように、チャック７２の表面と仕上研削ホイール１０１の表面の平行度が調整される（図１５のステップＥ１３）。すなわち、ステップＥ１３では、ｎ枚目（ｎは１以上の整数）の重合ウェハＴに対してステップＥ１～Ｅ１２を行った後、ｎ＋１枚目の重合ウェハＴ（上ウェハＷ）の研削を行うために、加工位置Ａ３においてチャック７２の表面と仕上研削ホイール１０１の表面の平行度を調整する。
次に、第２厚み測定装置５３の第１シャッタ３５０が開放され、ウェハ搬送装置４０により重合ウェハＴがエッチング処理装置３０に搬送される。エッチング処理装置３０では、上ウェハＷの裏面Ｗｂ及び下ウェハＳの裏面Ｓｂに対してウェットエッチング処理（洗浄処理）が行われる（図１５のステップＥ１４）。
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４０によりカセット載置台１０のカセットＣに搬送される。こうして、ウェハ処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。
なお、ウェハ処理システム１では、ｎ枚目の重合ウェハＴに対する処理と、ｎ＋１枚目の重合ウェハＴに対する処理が並行して行われる場合がある。かかる場合、ｎ枚目の重合ウェハＴに対してステップＥ１～Ｅ１２を行って、ステップＥ１３においてｎ＋１枚目の上ウェハＷの研削用のチルト補正を行う。一方、ｎ＋１枚目の重合ウェハＴに対してステップＥ１～Ｅ５を行って、ステップＥ６においてｎ＋１枚目の上ウェハＷの研削用のチルト補正を行う。このようにｎ枚目のステップＥ１３とｎ＋１枚目のステップＥ６では、同じｎ＋１枚目の上ウェハＷの研削用のチルト補正を行う。そこで、このような場合には、ステップＥ１２で測定したｎ枚目の上ウェハＷの厚みＨｗと、ステップＥ５で算出したｎ＋１枚目の下ウェハＳの厚みＨｓとに基づいて、加工位置Ａ３おけるチャック７２の表面と仕上研削ホイール１０１の表面の平行度を調整する。
以上の実施形態によれば、加工装置７０における研削前後の上ウェハＷの厚みＨｗの測定を、加工装置７０の外部に独立して設けられた第１厚み測定装置５２及び第２厚み測定装置５３でそれぞれ行われる。したがって、従来のように加工装置７０において厚み測定を行う場合に比べて、本実施形態では加工装置７０におけるウェハ処理時間を短縮することができる。その結果、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。
また、このように第１厚み測定装置５２及び第２厚み測定装置５３はウェハ処理システム１において他の処理装置とは独立して設けられているため、ウェハ処理システム１における他の処理装置（例えば第１洗浄装置５０や第２洗浄装置５１）におけるウェハ処理時間に影響を及ぼすこともない。この結果、ウェハ処理のスループットをさらに向上させることができる。
また、本実施形態では、ステップＥ１２で測定された上ウェハＷの厚みＨｗに基づいて、ステップＥ１３においてチャック７２の表面と仕上研削ホイール１０１の表面の平行度を調整するので、次に処理される上ウェハＷの仕上研削後の面内厚みを均一にすることができる。
また、本実施形態では、ステップＥ３における研削前の上ウェハＷの厚みＨｗの測定、及びステップＥ４における研削前の重合ウェハＴの全体厚みＨｔの測定を第１厚み測定装置５２で行う。このように研削前の２回の厚み測定を、それぞれ同一の装置内で行うので、ウェハ処理システム１におけるウェハ処理時間をさらに短縮し、スループットをさらに向上させることができる。
また、本実施形態では、ステップＥ５で算出した下ウェハＳの厚みＨｓに基づいて、ステップＥ６においてチャック７２の表面と仕上研削ホイール１０１の表面の平行度を調整するので、当該上ウェハＷの仕上研削後の面内厚みを均一にすることができる。
また、本実施形態では、ステップＥ３における厚みＨｗの測定、ステップＥ４における全体厚みＨｔの測定、ステップＥ１２における厚みＨｗの測定は、それぞれ同じ測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で行われる。このため、チャック７２の表面と仕上研削ホイール１０１の表面の平行度を適切に行うことができる。
また、本実施形態では、第１厚み測定装置５２及び第２厚み測定装置５３において位置検出部３２０と部分厚み測定部３４０、４４０のセンサ３４１、４４１が、それぞれＹ軸方向（チャック３００、４００の駆動方向）において同じ位置に設けられている。これにより、位置検出部３２０による水平方向位置の検出と部分厚み測定部３４０、４４０による上ウェハＷの中心部での厚みＨｗの測定を同一の位置で実施することができるため、第１厚み測定装置５２及び第２厚み測定装置５３におけるウェハ処理時間を短縮できる。
また、本実施形態では、ウェハ処理システム１においては第１～第３処理ブロックＧ１～Ｇ３の内部圧力がこの順に高く制御され、更に第１厚み測定装置５２の内部圧力が第１処理ブロックＧ１の内部圧力よりも低く、第３処理ブロックＧ３の内部圧力よりも高く制御される。換言すれば、ウェハ処理システム１においては第１処理ブロックＧ１から第１厚み測定装置５２を介して第２、第３処理ブロックＧ２、Ｇ３に順次流れる気流が形成される。これにより、第３処理ブロックＧ３の加工装置７０で発生したパーティクル等が清浄空間である第１処理ブロックＧ１や第１厚み測定装置５２の内部に流入することが抑制され、すなわち、ウェハ処理システム１における一連の処理が施された重合ウェハＴが汚染されることが抑制できる。
また、本実施形態では、一連のウェハ処理において第１厚み測定装置５２の第１シャッタ３５０と第２シャッタ３６０が同時に開放されるタイミングを作らない。換言すれば、重合ウェハＴのアライメント、厚み測定に際して第１処理ブロックＧ１と第２処理ブロックＧ２とが直接的に連通することがないため、第１処理ブロックＧ１にパーティクル等が流入することを更に抑制できる。
また、本実施形態では、加工装置７０における研削後の上ウェハＷの厚みを測定する第２厚み測定装置５３に対しては、ウェハ搬送装置６０による重合ウェハＴの搬送が行われず、第２シャッタ３６０も設けられていない。これにより、加工装置７０と連通する第２処理ブロックＧ２と第２厚み測定装置５３とが連通することがないため、一連の処理が施された重合ウェハＴが汚染されることをさらに抑制できる。
なお、以上の実施形態では図１５のステップＥ１、ステップＥ１０に示したように、重合ウェハＴのアライメントに先立って、当該重合ウェハＴの洗浄を行ったが、これら重合ウェハＴの洗浄は適宜省略されてもよい。
また、以上の実施形態では図１５のステップＥ１１に示したように、第２厚み測定装置５３において研削処理後の重合ウェハＴのアライメントを行った。しかしながら、例えば研削工程（ステップＥ７～Ｅ９）や重合ウェハＴの搬送時において当該重合ウェハＴの水平方向位置にズレが生じない場合には、かかる重合ウェハＴのアライメントは省略されてもよい。
更に、以上の実施形態では図１５のステップＥ１及びＥ２、ステップＥ１０及びＥ１１に示したように、重合ウェハＴのアライメントに先立って、当該重合ウェハＴの洗浄を行ったが、これら重合ウェハＴの洗浄とアライメントの順序は逆であってもよい。かかる場合、重合ウェハＴのアライメントは厚み測定装置の内部で行われてもよいし、又は、厚み測定装置の外部に重合ウェハＴのアライメントを行うためのアライメント装置が更に設けられてもよい。
また、このように重合ウェハＴの洗浄（ステップＥ１、Ｅ１０）とアライメント（ステップＥ２、Ｅ１１）の順序を入れ替える場合、ウェハ搬送装置６０により第１洗浄装置５０及び第２厚み測定装置５３に対して重合ウェハＴが搬送可能に構成されていてもよい。換言すれば、ウェハ搬送装置６０との間で重合ウェハＴの受け渡しを行うための第２シャッタ３６０が、第２厚み測定装置５３に設けられていてもよい。
なお、以上の実施形態では、第１厚み測定装置５２と第２厚み測定装置５３のそれぞれに部分厚み測定部３４０、４４０を設け、第１厚み測定装置５２に全体厚み測定部３３０を設けて、加工位置Ａ３におけるチルト補正に必要な情報（厚み）を収集したが、チルト補正以外に使用される情報（厚み）を収集してもよい。
なお、以上の実施形態では、ステップＥ３、Ｅ４及びＥ１２において重合ウェハＴ（上ウェハＷ）の径方向３点（測定点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３）で厚み測定を行ったが、測定点Ｐは４点以上であってもよい。測定点の数が多いほど、上ウェハＷの厚みＨｗや下ウェハＳの厚みＨｓの分布を適切に把握し、その結果、ステップＥ６においてチャック７２の表面と仕上研削ホイール１０１の表面の平行度を適切に調整することができる。
また、上ウェハＷの厚みＨｗの測定点の位置は本実施形態に限定されない。例えば研削後の上ウェハＷの厚みＨｗに凹凸が生じる位置、すなわち特異点が予め分かっている場合には、当該特異点を厚みＨｗの測定点としてもよい。また例えば、ステップＥ１２における測定点Ｐ１～Ｐ３における厚み測定後、特異点における上ウェハＷの厚みＨｗをさらに測定してもよい。
具体的には、例えば第２厚み測定装置５３において特異点での上ウェハＷの厚みＨｗを測定する場合、チャック４００に重合ウェハＴが保持された状態で、チャック４００（重合ウェハＴ）を回転させるとともに、水平方向に移動させ、部分厚み測定部４４０のセンサ４４１の直下に特異点を移動させる。これにより、上ウェハＷの厚みＨｗを部分厚み測定部４４０により測定する。なお、上ウェハＷの面内に複数の特異点が生じている場合には、チャック４００（重合ウェハＴ）の回転及び移動を繰り返し行うことにより、各特異点における厚み測定を順次行うことができる。
なお、このように第２厚み測定装置５３において特異点での上ウェハＷの厚みＨｗを測定する場合、当該第２厚み測定装置５３の設置位置は本実施形態に限定されない。この測定はステップＥ１４のウェットエッチング処理の後に行ってもよいため、第２厚み測定装置５３は、例えば第１処理ブロックＧ１等に設けられていてもよい。
なお、以上の実施形態では図２及び図３に示したようにウェハ処理システム１が搬入出ステーション２と第１～第３処理ブロックＧ１～Ｇ３がＸ軸方向にこの順に並べて配置された構成を有していたが、ウェハ処理システム１の構成はこれに限られるものではない。
具体的には、図１８に示す他の実施形態にかかるウェハ処理システム５００のように、第１処理ブロックＧ１が省略されてもよい。より具体的には、ウェハ処理システム５００のようにエッチング処理装置３０及びウェハ搬送装置４０を省略し、ウェハ処理システム５００の外部で研削後の重合ウェハＴにエッチング処理を施すようにしてもよい。かかる場合、第２処理ブロックＧ２には、カセット載置台１０のカセットＣ、第１洗浄装置５０、第２洗浄装置５１、第１厚み測定装置５２、第２厚み測定装置５３及び加工装置７０に対して、重合ウェハＴを搬送可能に構成されたウェハ搬送装置５１０が設けられる。
またかかる場合、ウェハ搬送装置５１０は、カセットＣとの間で重合ウェハＴの受け渡しが可能な、例えば重合ウェハＴを保持して搬送する搬送アーム４１と、第１洗浄装置５０、第２洗浄装置５１、第１厚み測定装置５２、第２厚み測定装置５３及び加工装置７０との間で重合ウェハＴの受け渡しが可能な、重合ウェハＴの吸着保持面（図示せず）を備える搬送アーム６１と、を有している。
なお、このようにウェハ処理システム５００においてはウェハ搬送装置４０が省略されるため、第１洗浄装置５０、第２洗浄装置５１、第１厚み測定装置５２及び第２厚み測定装置５３にはウェハ搬送装置５１０のみにより重合ウェハＴの搬送が行われる。換言すれば、ウェハ処理システム５００においては、第１厚み測定装置５２及び第２厚み測定装置５３ではＸ軸負方向側の側面の第１シャッタ３５０及び駆動機構３５１が省略され、Ｙ軸負方向側の側面の第２シャッタ３６０及び駆動機構３６１が設けられる。
なおウェハ搬送装置５１０に２本の搬送アーム６１を設け、研削前の重合ウェハＴを搬送するための搬送アーム６１と、研削後の重合ウェハＴを搬送するための搬送アーム６１とを使い分けてもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ ウェハ処理システム
５２ 第１厚み測定装置
５３ 第２厚み測定装置
７０ 加工装置
Ｈｔ 全体厚み
Ｈｗ （上ウェハの）厚み
Ｓ 下ウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ 上ウェハ

Claims (18)

  1. 第１基板と第２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基板を研削する加工装置と、
    前記加工装置の外部に設けられ、研削前の前記第１基板の厚みと当該第１基板を含む前記重合基板の全体厚みを測定する第１厚み測定装置と、
    前記加工装置の外部に設けられ、研削後の前記第１基板の厚みを測定する第２厚み測定装置と、を備える、基板処理システム。
  2. 前記第１厚み測定装置は、
    前記重合基板を保持する第１基板保持部と、
    前記第１基板保持部に保持された前記第１基板の厚みを測定する第１測定部と、
    前記第１基板保持部に保持された前記重合基板の全体厚みを測定する全体厚み測定部と、を備え、
    前記第１基板保持部には、当該第１基板保持部の中心部から外端部まで径方向に延伸し、前記全体厚み測定部が相対的に進退自在な切り欠き部が形成されており、
    前記第２厚み測定装置は、
    前記重合基板を保持する第２基板保持部と、
    前記第２基板保持部に保持された前記第１基板の厚みを測定する第２測定部と、を備える、請求項１に記載の基板処理システム。
  3. 前記第１基板保持部の径は、前記第２基板保持部の径よりも小さい、請求項２に記載の基板処理システム。
  4. 前記第１厚み測定装置は、
    前記第１基板保持部を水平方向に移動及び回転させる第１駆動部と、
    前記加工装置で研削前の前記重合基板の水平方向位置を検出する第１位置検出部を備え、
    前記第１位置検出部は、前記第１基板保持部の移動方向において、前記第１測定部と同じ位置に配置される、請求項２又は３に記載の基板処理システム。
  5. 前記第２厚み測定装置は、
    前記第２基板保持部を水平方向に移動及び回転させる第２駆動部と、
    研削後の前記重合基板の水平方向位置を検出する第２位置検出部を備え、
    前記第２位置検出部は、前記第２基板保持部の移動方向において、前記第２測定部と同じ位置に配置される、請求項２～４のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  6. 複数の前記重合基板を収容可能なカセットに対して前記重合基板を搬送する第１基板搬送装置と、
    前記加工装置に対して前記重合基板を搬送する第２基板搬送装置と、を備え、
    前記第１厚み測定装置には、
    前記第１基板搬送装置が進入する第１搬送口と、
    前記第２基板搬送装置が進入する第２搬送口と、が形成され、
    前記第２厚み測定装置には、
    前記第１基板搬送装置が進入する第１搬送口が形成され、
    前記第２基板搬送装置が進入する第２搬送口は形成されない、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  7. 複数の前記重合基板を収容可能なカセットが載置される搬入出領域と、
    前記第１厚み測定装置及び前記第２厚み測定装置が設けられる処理領域と、
    前記加工装置が設けられる加工領域と、が形成され、
    前記搬入出領域の内部圧力を前記処理領域の内部圧力よりも高く、かつ、前記処理領域の内部圧力を前記加工領域の内部圧力よりも高く、制御する制御装置を備える、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  8. 前記制御装置は、前記第１厚み測定装置及び前記第２厚み測定装置の内部圧力を前記搬入出領域よりも低く、かつ、前記処理領域の内部圧力よりも高く、制御する、請求項７に記載の基板処理システム。
  9. 前記加工装置で研削前の前記重合基板を洗浄する第１洗浄装置と、
    前記加工装置で研削後の前記重合基板を洗浄する第２洗浄装置と、を備え、
    前記第１洗浄装置、前記第２洗浄装置、前記第１厚み測定装置及び前記第２厚み測定装置が積層して配置される、請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  10. 基板処理システムにおいて第１基板と第２基板が接合された重合基板を処理する基板処理方法であって、
    研削前の前記第１基板の厚みを第１厚み測定装置で測定することと、
    研削前の前記重合基板の全体厚みを第１厚み測定装置で測定することと、
    前記第１基板を加工装置で研削することと、
    研削後の前記第１基板の厚みを第２厚み測定装置で測定することと、を含み、
    前記第１厚み測定装置と前記第２厚み測定装置は、前記加工装置の外部に設けられている、基板処理方法。
  11. 研削前の前記重合基板の全体厚み、及び研削前の前記第１基板の厚みに基づいて前記第２基板の厚みを算出することと、
    前記第１基板の研削に先立ち、算出された前記第２基板の厚みに基づいて、前記加工装置における第３基板保持部の前記重合基板の保持面と、研削砥石の研削面との相対的な傾きを調整することと、を含む請求項１０に記載の基板処理方法。
  12. 前記基板処理システムにおいては、複数の重合基板が連続的に処理され、
    次に処理される重合基板における前記第１基板の研削に先立ち、一の基板で測定された研削後の前記第１基板の厚みに基づいて、前記加工装置における第３基板保持部の前記重合基板の保持面と、研削砥石の研削面との相対的な傾きを調整する、請求項１０または１１に記載の基板処理方法。
  13. 研削前の前記重合基板の水平方向位置を第１厚み測定装置で検出することと、
    研削後の前記重合基板の水平方向位置を第２厚み測定装置で検出することと、を含む請求項１０～１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  14. 第１厚み測定装置及び前記第２厚み測定装置では、前記第１基板の厚みを径方向に複数点で測定し、
    前記第１基板の中心部における厚みの測定を、前記水平方向位置の検出と同じ位置で行う、請求項１３に記載の基板処理方法。
  15. 前記基板処理システムは、
    複数の前記重合基板を収容可能なカセットに対して前記重合基板を搬送する第１基板搬送装置と、
    前記加工装置に対して前記重合基板を搬送する第２基板搬送装置と、を備え、
    前記第１厚み測定装置には、前記第１基板搬送装置及び前記第２基板搬送装置を進入させ、
    前記第２厚み測定装置には、前記第１基板搬送装置のみを進入させて前記第２基板搬送装置は進入させない、請求項１０～１４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  16. 前記基板処理システムには、
    複数の前記重合基板を収容可能なカセットが載置される搬入出領域と、
    前記第１厚み測定装置及び前記第２厚み測定装置が設けられる処理領域と、
    前記加工装置が設けられる加工領域と、が形成され、
    前記搬入出領域の内部圧力を前記処理領域の内部圧力よりも高く、かつ、前記処理領域の内部圧力を前記加工領域の内部圧力よりも高く、制御する、請求項１０～１５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  17. 前記第１厚み測定装置及び前記第２厚み測定装置の内部圧力を前記搬入出領域よりも低く、かつ、前記処理領域の内部圧力よりも高く、制御する、請求項１６に記載の基板処理方法。
  18. 前記第１厚み測定装置での前記第１基板の厚みの測定に先立って、研削前の前記重合基板を第１洗浄装置で洗浄することと、
    前記第２厚み測定装置での前記第１基板の厚みの測定に先立って、研削後の前記重合基板を第２洗浄装置で洗浄することと、を含む、請求項１０～１７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
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