WO2019013037A1

WO2019013037A1 - 研削装置、研削方法及びコンピュータ記憶媒体

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Publication number: WO2019013037A1
Application number: PCT/JP2018/025158
Authority: WO
Inventors: 田村　武; 宗久児玉
Original assignee: 東京エレクトロン株式会社
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2019-01-17
Also published as: TW201919815A; KR20200029527A; JP6937370B2; JPWO2019013037A1; US20200130124A1; CN110809816A

Abstract

基板を研削する研削装置は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の少なくとも中心部と周縁部に当接し、当該基板を研削する環状の研削部と、を有し、前記基板保持部と前記研削部はそれぞれ複数設けられ、複数の前記研削部のうち、少なくとも一の研削部の径は他の研削部の径と異なる。

Description

研削装置、研削方法及びコンピュータ記憶媒体

（関連出願の相互参照）
　本願は、２０１７年７月１２日に日本国に出願された特願２０１７－１３６０２６号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　本発明は、基板を研削する研削装置、当該研削装置を用いた研削方法及びコンピュータ記憶媒体に関する。

　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など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。

　ウェハの裏面の研削は、例えばウェハの表面を保持し回転自在のチャックと、チャックに保持されたウェハの裏面を研削する研削砥石を備え環状で回転自在に構成された研削ホイールと、を備えた研削装置で行われる。この研削装置では、チャック（ウェハ）と研削ホイール（研削砥石）を回転させながら、研削砥石をウェハの裏面に押圧させることによって、当該ウェハの裏面が研削される。

　このように環状の研削ホイールを用いてウェハの裏面を研削すると、ウェハ裏面に中心部から周縁部に向かって放射状の研削痕（ソーマーク）が形成される。より詳細には、ソーマークはチャック及び研削ホイールの回転の定速性に起因して形成され、チャックを所定の回転速度で回転させながら研削ホイールを所定の回転速度で回転させてウェハを研削すると、ウェハの研削面に固有のソーマークが形成される。そして、このソーマークは、例えばウェハをダイシングして分割されたデバイスの抗折強度を低下させるため、その対策が必要となる。

　そこで、例えば特許文献１には、研削ウェハ研削中に、研削ホイールの回転速度と、ウェハを保持するチャックの回転速度の少なくとも一方を定期的に又はランダムに変動させることが提案されている。かかる場合、研削ホイールとチャックとの定速性による相関を弱め、変動する回転速度によってウェハの研削面に生じるソーマークが互いに打ち消されるように研削を行うことで、ウェハの研削面におけるソーマークの低減を図っている。

日本国特開２００８－４７６９７号公報

　しかしながら、特許文献１に記載された方法、すなわち研削ホイールとチャックの少なくとも一方の回転速度を変動させる方法では、十分にソーマークを打ち消すことができない。また、研削中に研削ホイールとチャックの回転速度を変動させるのは容易ではなく、その回転制御が非常に煩雑になる。このため、適切なタイミングで回転速度を変動させることができず、かかる観点からもソーマークを十分に低減するには至らない。そして、このようにウェハの裏面にソーマークが残存するので、ダイシングされたデバイスの抗折強度も低くなる。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板の裏面を適切に研削し、基板の抗折強度を向上させることを目的とする。

　本発明者らが鋭意検討したところ、例えば基板に対して粗研削、仕上研削を連続して行う研削処理において、粗研削で形成されるソーマークと、仕上研削で形成されるソーマークとが同じ形状で重なって形成されると、基板の抗折強度が低下することが分かった。すなわち、粗研削で用いられる環状の研削ホイール（研削部）が基板に当接する当接部の形状と、仕上研削で用いられる環状の研削ホイールが基板に当接する当接部の形状とが同じである場合、基板の抗折強度が低下する。

　本発明の一態様は、かかる知見に基づいてなされたものであり、基板を研削する研削装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の少なくとも中心部と周縁部に当接し、当該基板を研削する環状の研削部と、を有し、前記基板保持部と前記研削部はそれぞれ複数設けられ、複数の前記研削部のうち、少なくとも一の研削部の径は他の研削部の径と異なる。

　本発明の一態様によれば、複数の研削部のうち、一の研削部の径が他の研削部の径と異なっているので、当該一の研削部が基板に当接する当接部の形状と、他の研削部が基板に当接する当接部の形状とを異ならしめることができる。このように一の研削部により形成されるソーマークと、他の研削部により形成されるソーマークとを異なる形状にすることができるので、基板の抗折強度を向上させることができる。

　別な観点による本発明の一態様は、基板を研削する研削方法であって、基板保持部に保持された基板の少なくとも中心部と周縁部に、環状の研削部を当接させ、当該基板を研削する研削工程を複数有し、複数の前記研削工程において用いられる複数の前記研削部のうち、少なくとも一の研削部の径は他の研削部の径と異なる。

　別な観点による本発明の一態様は、前記研削方法を研削装置によって実行させるように、当該研削装置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る。

　本発明の一態様によれば、基板の裏面を適切に研削し、基板の抗折強度を向上させることができる。

本実施形態にかかる研削装置を備えた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。チャック及び回転機構の概略を示す側面図である。研削装置の構成の概略を示す側面図である。研削装置の構成の概略を示す平面図である。研削装置で行われる研削処理を模式的に示す説明図であり、（ａ）は粗研削を行う様子を示し、（ｂ）は中研削を行う様子を示し、（ｃ）は仕上研削を行う様子を示している。ウェハの裏面に形成されるソーマークを示す説明図であり、（ａ）は粗研削及び中研削で形成されるソーマークを示し、（ｂ）は仕上研削で形成されるソーマークを示し、（ｃ）は（ａ）と（ｂ）のソーマークを両方示している。他の実施形態にかかる研削装置の構成の概略を示す平面図である。他の実施形態にかかる研削装置の構成の概略を示す平面図である。他の実施形態にかかる研削装置で行われる研削処理を模式的に示す説明図であり、（ａ）は粗研削を行う様子を示し、（ｂ）は仕上研削を行う様子を示し、（ｃ）は研磨を行う様子を示している。他の実施形態にかかる研削装置の構成の概略を示す平面図である。他の実施形態にかかるチャック、回転機構及び粗研削ユニットの概略を示す側面図である。粗研削ユニットにおいて粗研削を行う様子を示す説明図である。粗研削ホイールを用いて粗研削を行う様子を示す説明図である。

　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。

＜基板処理システム＞
　先ず、本実施形態にかかる研削装置を備えた基板処理システムの構成について説明する。図１は、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。

　本実施形態の基板処理システム１では、基板としてのウェハＷを薄化する。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る。ウェハＷの表面には電子回路（図示せず）などが形成されており、さらに当該表面には電子回路を保護するための保護テープ（図示せず）が貼り付けられている。そして、ウェハＷの裏面に対して研削などの所定の処理が行われ、当該ウェハが薄化される。

　基板処理システム１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が搬入出される搬入出ステーション２と、ウェハＷ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。

　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ＣをＸ軸方向に一列に載置自在になっている。

　また、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、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸周り（θ方向）に移動自在の搬送アーム２３を有し、この搬送アーム２３により、各カセット載置板１１上のカセットＣと、後述する処理ステーション３の各装置３０、３１との間でウェハＷを搬送できる。すなわち、搬入出ステーション２は、処理ステーション３に対してウェハＷを搬入出可能に構成されている。

　処理ステーション３には、ウェハＷを研削などの各処理を行って薄化する研削装置３０と、当該研削装置３０で加工されたウェハＷを洗浄する洗浄装置３１がＸ軸負方向から正方向に向けて並べて配置されている。

　研削装置３０は、ターンテーブル４０、搬送ユニット５０、アライメントユニット６０、洗浄ユニット７０、粗研削ユニット８０、中研削ユニット９０、及び仕上研削ユニット１００を有している。

（ターンテーブル）
　ターンテーブル４０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。ターンテーブル４０上には、ウェハＷを吸着保持する基板保持部としてのチャック２００が４つ設けられている。チャック２００は、ターンテーブル４０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２００は、ターンテーブル４０が回転することにより、４つの処理位置Ｐ１～Ｐ４に移動可能になっている。

　本実施形態では、第１の処理位置Ｐ１はターンテーブル４０のＸ軸正方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、洗浄ユニット７０が配置される。なお、第１の処理位置Ｐ１のＹ軸負方向側には、アライメントユニット６０が配置される。第２の処理位置Ｐ２はターンテーブル４０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３の処理位置Ｐ３はターンテーブル４０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４の処理位置Ｐ４はターンテーブル４０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）
　図２に示すようにチャック２００の表面、すなわちウェハＷ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。研削処理（粗研削、中研削及び仕上研削）においては、後述する研削砥石２８１、２９１、３０１の円弧の一部がウェハＷに当接する。この際、ウェハＷが均一な厚みで研削されるように、チャック２００の表面を凸形状にし、この表面に沿うようにウェハＷを吸着させる。

　チャック２００には、例えばポーラスチャックが用いられる。チャック２００はチャックテーブル２０１に保持され、チャック２００とチャックテーブル２０１はさらに基台２０２に支持されている。基台２０２には、チャック２００、チャックテーブル２０１及び基台２０２を回転させる回転機構２０３が設けられている。なお、チャック２００、チャックテーブル２０１及び基台２０２は、調節機構（図示せず）によってその面内の傾きが調節される。

　回転機構２０３は、チャック２００を回転させる回転軸２１０と、チャック２００を回転させる際の回転駆動を付与する駆動部２２０と、駆動部２２０による回転駆動を回転軸２１０に伝達する駆動伝達部２３０とを有している。回転軸２１０は、基台２０２の下面中央部に固定して設けられている。また、回転軸２１０は、支持台２１１に回転自在に支持されている。この回転軸２１０を中心に、チャック２００が回転する。

　駆動部２２０は、回転軸２１０と独立して設けられている。駆動部２２０は、駆動軸２２１と、駆動軸２２１を回転させるモータ２２２とを有している。

　駆動伝達部２３０は、回転軸２１０に設けられた従動プーリ２３１と、駆動軸２２１に設けられた駆動プーリ２３２と、従動プーリ２３１と駆動プーリ２３２に巻回されたベルト２３３とを有している。駆動部２２０による回転駆動は、駆動プーリ２３２、ベルト２３３、従動プーリ２３１を介して、回転軸２１０に伝達される。

（搬送ユニット）
　図１に示すように搬送ユニット５０は、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２５０上を移動自在に構成されている。搬送ユニット５０は、水平方向、鉛直方向及び鉛直軸周り（θ方向）に移動自在の搬送アーム２５１を有し、この搬送アーム２５１により、アライメントユニット６０と、第１の処理位置Ｐ１におけるチャック２００との間でウェハＷを搬送できる。

（アライメントユニット）
　アライメントユニット６０では、処理前のウェハＷの水平方向の向きを調節する。アライメントユニット６０は、基台２６０と、ウェハＷを保持して回転させるスピンチャック２６１と、ウェハＷのノッチ部の位置を検出する検出部２６２と、を有している。そして、スピンチャック２６１に保持されたウェハＷを回転させながら検出部２６２でウェハ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ウェハＷの水平方向の向きを調節している。

（洗浄ユニット）
　洗浄ユニット７０では、ウェハＷの裏面を洗浄する。洗浄ユニット７０は、チャック２００の上方に設けられ、ウェハＷの裏面に洗浄液、例えば純水を供給するノズル２７０が設けられている。そして、チャック２００に保持されたウェハＷを回転させながらノズル２７０から洗浄液を供給する。そうすると、供給された洗浄液はウェハＷの裏面上を拡散し、裏面が洗浄される。なお、洗浄ユニット７０は、さらにチャック２００を洗浄する機能を有していてもよい。かかる場合、洗浄ユニット７０には、例えばチャック２００に洗浄液を供給するノズル（図示せず）と、チャック２００に接触して物理的に洗浄するストーン（図示せず）が設けられる。

（粗研削ユニット）
　粗研削ユニット８０では、ウェハＷの裏面を粗研削する。図３及び図４に示すように粗研削ユニット８０は、粗研削部としての粗研削ホイール２８０を有している。粗研削ホイール２８０は、外径がＤ１の環状形状を有している。また、粗研削ホイール２８０は、粗研削砥石２８１と、粗研削砥石２８１を支持するホイール基台２８２とを有している。粗研削砥石２８１は粗研削ホイール２８０と略同一の環状形状を有し、その外径もＤ１である。また、粗研削砥石２８１は、ウェハＷの中心部と周縁部を結ぶ当接領域Ａ１（図４中の塗りつぶし領域）に当接する。ホイール基台２８２は円板状のマウント２８３に支持され、マウント２８３にはスピンドル２８４を介して駆動部２８５が設けられている。駆動部２８５は例えばモータ（図示せず）を内蔵し、粗研削ホイール２８０を鉛直方向に移動させると共に回転させる。そして、チャック２００に保持されたウェハＷを粗研削砥石２８１の円弧の一部（当接領域Ａ１）に当接させた状態で、チャック２００と粗研削砥石２８１をそれぞれ回転させることによって、ウェハＷの裏面を粗研削する。またこのとき、ウェハＷの裏面に研削液、例えば水が供給される。なお、本実施形態では、粗研削の研削部材として粗研削砥石２８１を用いたが、これに限定されるものではない。研削部材は、例えば不織布に砥粒を含有させた部材などその他の種類の部材であってもよい。

（中研削ユニット）
　中研削ユニット９０では、ウェハＷの裏面を中研削する。中研削ユニット９０の構成は粗研削ユニット８０の構成とほぼ同様であり、中研削部としての中研削ホイール２９０、中研削砥石２９１、ホイール基台２９２、マウント２９３、スピンドル２９４、及び駆動部２９５を有している。中研削ホイール２９０（中研削砥石２９１）の外径Ｄ２は、粗研削ホイール２８０（粗研削砥石２８１）の外径Ｄ１と同じである。また、中研削砥石２９１は、ウェハＷの中心部と周縁部を結ぶ当接領域Ａ２（図４中の塗りつぶし領域）に当接する。なお、中研削砥石２９１の粒度は、粗研削砥石２８１の粒度より小さい。そして、チャック２００に保持されたウェハＷの裏面に研削液を供給しながら、裏面を中研削砥石２９１の円弧の一部（当接領域Ａ２）に当接させた状態で、チャック２００と中研削砥石２９１をそれぞれ回転させることによってウェハＷの裏面を研削する。

（仕上研削ユニット）
　仕上研削ユニット１００では、ウェハＷの裏面を仕上研削する。仕上研削ユニット１００の構成は粗研削ユニット８０、中研削ユニット９０の構成とほぼ同様であり、仕上研削部としての仕上研削ホイール３００、仕上研削砥石３０１、ホイール基台３０２、マウント３０３、スピンドル３０４、及び駆動部３０５を有している。仕上研削ホイール３００（仕上研削砥石３０１）の外径Ｄ３は、粗研削ホイール２８０（粗研削砥石２８１）の外径Ｄ１及び中研削ホイール２９０（中研削砥石２９１）の外径Ｄ２よりも大きい。また、仕上研削砥石３０１は、ウェハＷの中心部と周縁部を結ぶ当接領域Ａ３（図４中の塗りつぶし領域）に当接する。なお、仕上研削砥石３０１の粒度は、中研削砥石２９１の粒度より小さい。そして、チャック２００に保持されたウェハＷの裏面に研削液を供給しながら、裏面を仕上研削砥石３０１の円弧の一部（当接領域Ａ３）に当接させた状態で、チャック２００と仕上研削砥石３０１をそれぞれ回転させることによってウェハＷの裏面を研削する。

　以上のように研削装置３０では、ウェハＷの裏面を粗研削、中研削、仕上研削の３段階で研削する。また、各研削ホイール２８０、２９０、３００の外径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の関係は、Ｄ３＞Ｄ１＝Ｄ２となっている。なお、例えばウェハＷの径が３００ｍｍに対し、Ｄ１とＤ２はそれぞれ３００ｍｍであり、Ｄ３は４００ｍｍである。

（洗浄装置）
　図１に示すように洗浄装置３１では、研削装置３０で研削されたウェハＷの裏面を洗浄する。具体的には、スピンチャック３１０に保持されたウェハＷを回転させながら、当該ウェハＷの裏面上に洗浄液、例えば純水を供給する。そうすると、供給された洗浄液はウェハＷの裏面上を拡散し、裏面が洗浄される。

（制御部）
　以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部３２０が設けられている。制御部３２０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。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から制御部３２０にインストールされたものであってもよい。

（ウェハ処理）
　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。図５は、基板処理システム１の研削装置３０で行われる研削処理を模式的に示す説明図である。また、図６は、研削装置３０での研削処理によってウェハＷに形成されるソーマークを模式的に示す説明図である。

　先ず、複数のウェハＷを収納したカセット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。カセットＣには、保護テープが変形するのを抑制するため、当該保護テープが貼り付けられたウェハＷの表面が上側を向くようにウェハＷが収納されている。

　次に、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣ内のウェハＷが取り出され、処理ステーション３の研削装置３０に搬送される。この際、搬送アーム２３によりウェハＷの裏面が上側に向くように、表裏面が反転される。

　研削装置３０に搬送されたウェハＷは、アライメントユニット６０のスピンチャック２６１に受け渡される。そして、当該アライメントユニット６０において、ウェハＷの水平方向の向きが調節される。

　次に、ウェハＷは搬送ユニット５０によって、第１の処理位置Ｐ１のチャック２００に受け渡される。その後、ターンテーブル４０を反時計回りに９０度回転させ、チャック２００を第２の処理位置Ｐ２に移動させる。そして、図５（ａ）に示すように粗研削ユニット８０によって、ウェハＷの裏面が粗研削される。粗研削の研削量は、薄化前のウェハＷの厚みと薄化後に要求されるウェハＷの厚みに応じて設定される。

　次に、ターンテーブル４０を反時計回りに９０度回転させ、チャック２００を第３の処理位置Ｐ３に移動させる。そして、図５（ｂ）に示すように中研削ユニット９０によって、ウェハＷの裏面が中研削される。中研削の研削量も、薄化前のウェハＷの厚みと薄化後に要求されるウェハＷの厚みに応じて設定される。

　次に、ターンテーブル４０を反時計回りに９０度回転させ、チャック２００を第４の処理位置Ｐ４に移動させる。そして、図５（ｃ）に示すように仕上研削ユニット１００によって、ウェハＷの裏面が仕上研削される。なお、ウェハＷは、製品として要求される薄化後の厚みまで研削される。

　ここで、これら粗研削、中研削、仕上研削によりウェハＷの裏面に形成されるソーマークについて、図６を用いて説明する。粗研削と中研削では、図６（ａ）に示すようにウェハＷの裏面にソーマークＳ１が形成される。粗研削ホイール２８０の外径Ｄ１と中研削ホイール２９０の外径Ｄ２は同じであるため、これらのウェハＷに対する当接領域Ａ１と当接領域Ａ２も同じになる。そうすると、粗研削と中研削では、略同一形状のソーマークＳ１が形成される。

　一方、仕上研削では、図６（ｂ）に示すようにウェハＷの裏面にソーマークＳ２が形成される。仕上研削ホイール３００の外径Ｄ３は、粗研削ホイール２８０の外径Ｄ１（中研削ホイール２９０の外径Ｄ２）よりも大きいため、仕上研削ホイール３００による当接領域Ａ３は、粗研削ホイール２８０による当接領域Ａ１（中研削ホイール２９０に当接領域Ａ２）よりも直線形状に近くなる。このため、仕上研削によるソーマークＳ２も、粗研削及び中研削によるソーマークＳ１よりも直線形状に近くなる。

　以上、図６（ｃ）に示すようにウェハＷの裏面には、異なる形状のソーマークＳ１、Ｓ２が形成される。ここで、上述した従来のように粗研削、中研削、仕上研削のすべての研削処理で同じ研削ホイールを用いる場合、ウェハＷに同じ形状のソーマークが形成され、同じ箇所にソーマークが集中するため、その箇所の抗折強度が低下する。これに対して、本実施形態ではウェハＷの裏面において、ソーマークＳ１、Ｓ１が形成される箇所が分散されるので、ウェハＷをダイシングしてデバイスに分割しても、当該デバイスの抗折強度を向上させることができる。

　また、本発明者らが鋭意検討したところ、仕上研削ホイール３００の外径Ｄ３が大きくなればなるほど、仕上研削の精度、例えば仕上研削後のウェハＷの厚みの精度が高くなることが分かった。この原因については、次のように推察される。例えば本実施形態の比較例として、外径Ｄ３が小さいと、ウェハＷの中心部から周縁部に近づくにつれ、ソーマークＳ２は斜めに湾曲して形成されるため、特にウェハＷの周縁部において仕上研削の精度は低くなる。これに対して、本実施形態のように外径Ｄ３が大きいと、ソーマークＳ２は直線形状に近くなり、ウェハＷの周縁部でもソーマークＳ２は直線形状になるため、仕上研削の精度が高くなる。したがって、本実施形態のように、仕上研削ホイール３００の外径Ｄ３を粗研削ホイール２８０の外径Ｄ１（中研削ホイール２９０の外径Ｄ２）よりも大きくすることで、仕上研削の精度を向上させることができる。

　さらに、仕上研削ホイール３００の外径Ｄ３が粗研削ホイール２８０の外径Ｄ１（中研削ホイール２９０の外径Ｄ２）よりも大きいため、研削処理のスループットを向上させることができる。同じ回転数で仕上研削ホイール３００を回転させた場合、外径Ｄ３が大きい方が、周速が大きくなる。そうすると、仕上研削ホイール３００がウェハＷの裏面を研削する速さが大きくなり、これによりスループットを向上させることができる。また、このように周速が大きくなるので、仕上研削砥石３０１の摩耗を抑制することができ、仕上研削ホイール３００の寿命を延ばすことも可能となる。

　以上のように粗研削、中研削、仕上研削が終了すると、次に、ターンテーブル４０を反時計回りに９０度回転させ、又はターンテーブル４０を時計回りに２７０度回転させて、チャック２００を第１の処理位置Ｐ１に移動させる。そして、洗浄ユニット７０によって、ウェハＷの裏面が洗浄液によって洗浄される。

　次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置２２によって洗浄装置３１に搬送される。そして、洗浄装置３１において、ウェハＷの裏面が洗浄液によって洗浄される。なお、ウェハＷの裏面洗浄は、研削装置３０の洗浄ユニット７０でも行われるが、洗浄ユニット７０での洗浄はウェハＷの回転速度が遅く、例えばウェハ搬送装置２２の搬送アーム２３が汚れない程度に、ある程度の汚れを落とすものである。そして、洗浄装置３１では、このウェハＷの裏面を所望の清浄度までさらに洗浄する。

　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、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。

　以上の実施形態によれば、一の基板処理システム１において、粗研削ユニット８０による粗研削、中研削ユニット９０による中研削、仕上研削ユニット１００による仕上研削、及び洗浄ユニット７０及び洗浄装置３１におけるウェハＷの裏面の洗浄を、複数のウェハＷに対して連続して行うことができる。したがって、一の基板処理システム１内でウェハ処理を効率よく行い、スループットを向上させることができる。

　また、本実施形態によれば、研削装置３０において、ウェハＷの裏面に異なる形状のソーマークＳ１、Ｓ２を形成することができるので、ウェハＷ、及びウェハＷがダイシングされたデバイスの抗折強度を向上させることができる。また、仕上研削ホイール３００の外径Ｄ３が、粗研削ホイール２８０の外径Ｄ１（中研削ホイール２９０の外径Ｄ２）よりも大きいため、仕上研削の精度向上、ウェハ処理のスループット向上、仕上研削ホイール３００の延命を実現することも可能となる。

＜研削装置の他の実施形態＞
　次に、研削装置３０の他の実施形態について説明する。

（第１の変形例）
　以上の実施形態では、各研削ホイール２８０、２９０、３００の外径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の関係はＤ３＞Ｄ１＝Ｄ２となっていたが、図７に示すように粗研削ホイール２８０の外径Ｄ１、中研削ホイール２９０の外径Ｄ２、仕上研削ホイール３００の外径Ｄ３は、すべて異なっていてもよい。かかる場合、ウェハＷの裏面において、粗研削、中研削、仕上研削のそれぞれで形成されるソーマークをすべて異なる形状にすることができるので、ウェハＷとデバイスの抗折強度をさらに向上させることができる。なお、このように外径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を異ならせる場合、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の順で大きくする（Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ２）のが好ましい。

　但し、本発明者らが鋭意検討したところ、ソーマークＳ１、Ｓ２のうち、後工程の仕上研削で形成されるソーマークＳ２の方がウェハＷの裏面に残りやすいことが分かった。そこで、設備コストを抑えるために、装置構成部材の共通化を図るという観点からは、粗研削ホイール２８０の外径Ｄ１と中研削ホイール２９０の外径Ｄ２を同じにしてもよい。

　また、抗折強度向上という観点からは、本実施形態と反対に、仕上研削ホイール３００の外径Ｄ３を、粗研削ホイール２８０の外径Ｄ１（中研削ホイール２９０の外径Ｄ２）より小さくしてもよい。但し、仕上研削の精度向上、ウェハ処理のスループット向上、仕上研削ホイール３００の延命という観点からは、本実施形態のように仕上研削ホイール３００の外径Ｄ３は、粗研削ホイール２８０の外径Ｄ１（中研削ホイール２９０の外径Ｄ２）より大きい方が好ましい。

（第２の変形例）
　以上の実施形態の研削装置３０には、粗研削ユニット８０、中研削ユニット９０、仕上研削ユニット１００が設けられていたが、図８に示すように粗研削ユニット８０、仕上研削ユニット１００、研磨ユニット４００が設けられていてよい。粗研削ユニット８０、仕上研削ユニット１００、研磨ユニット４００はそれぞれ、第２の処理位置Ｐ２、第３の処理位置Ｐ３、第４の処理位置Ｐ４に配置される。

　研磨ユニット４００では、粗研削及び仕上研削が行われることでウェハＷの裏面に形成されたダメージ層をストレスリリーフ処理を行って除去しつつ、当該ウェハＷの裏面にゲッタリング層を形成する。研磨ユニット４００では、図９（ｃ）に示すように研削砥石４０１がウェハＷの裏面全面に当接して、当該裏面を研磨する。なお、本実施形態では研磨ユニット４００において、いわゆるドライポリッシュを行う場合について説明するが、これに限定されない。例えばウェハＷの裏面に研磨液、例えば水を供給しながら、裏面を研磨してもよい。

　かかる場合、研削装置３０では、図９（ａ）に示す粗研削ユニット８０による粗研削、図９（ｂ）に示す仕上研削ユニット１００による仕上研削、図９（ｃ）に示す研磨ユニット４００による研磨が順次行われる。そして、本実施形態でも、仕上研削ホイール３００の外径Ｄ３が粗研削ホイール２８０の外径Ｄ１より大きいため、上記実施形態と同様の効果を享受することができ、すなわちウェハＷ及びデバイスの抗折強度を向上させることができる。

＜研削ホイールの検査＞
　以上の研削装置３０において、ソーマークＳ１、Ｓ２に基づき、研削ホイール２８０、２９０、３００の検査を行ってもよい。図１０に示すように研削装置３０は、ソーマークＳ１、Ｓ２を検出する検出部としての検出ユニット４１０と、研削ホイール２８０、２９０、３００の状態を検査する検査部としての検査ユニット４１１とを有している。

　検出ユニット４１０は、例えば第１の処理位置Ｐ１に配置される。検出ユニット４１０は、例えばＣＣＤカメラを有し、チャック２００に保持されたウェハＷの裏面を撮像する。すなわち、検出ユニット４１０では、ウェハＷの裏面のソーマークＳ１、Ｓ２が検出される。検出ユニット４１０で撮像された画像は、検査ユニット４１１に出力される。

　検査ユニット４１１は、例えば制御部３２０の一部である。検査ユニット４１１では、検出ユニット４１０の撮像画像、すなわちソーマークＳ１、Ｓ２に基づいて、研削ホイール２８０、２９０、３００の状態を検査する。図６に示したようにソーマークＳ１、Ｓ２は異なる形状を有している。そこで、例えば検出されたソーマークＳ１が通常の形状と異なる場合、粗研削ホイール２８０又は中研削ホイール２９０のいずれかが異常であると判断される。また、検出されたソーマークＳ２が通常の形状と異なる場合、仕上研削ホイール３００が異常であると判断される。

　なお、研削ホイール２８０、２９０、３００の外径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が異なる場合、ウェハＷの裏面に形成されるソーマークもそれぞれ異なる。かかる場合には、検出ユニット４１０と検査ユニット４１１を用いて、研削ホイール２８０、２９０、３００のそれぞれの状態を検査することができる。

　また、検出ユニット４１０と検査ユニット４１１の配置は本実施形態に限定されるものではなく、例えば基板処理システム１の内部であって研削装置３０の外部に設けられていてもよいし、或いは基板処理システム１の外部に設けられていてもよい。さらに、検出ユニット４１０の構成も、ソーマークを検出できるものであれば本実施形態に限定されるものではない。

＜エアカット制御＞
　以上の研削装置３０において、いわゆるエアカット量を制御してもよい。粗研削ユニット８０による粗研削、中研削ユニット９０による中研削、仕上研削ユニット１００による仕上研削は、それぞれほぼ同じ研削処理であるため、以下では、粗研削ユニット８０による粗研削を対象に説明する。

　粗研削ユニット８０における粗研削では、粗研削ホイール２８０をウェハＷ側に下降させる際、処理時間の短縮の観点から高速で移動させる。しかしながら、このまま高速の粗研削ユニット８０をウェハＷに当接させると、粗研削ユニット８０が破損したり、ウェハＷが損傷を被るおそれあるため、粗研削ユニット８０を減速して低速で移動させる、いわゆるエアカットが行われる。エアカットは、その開始時に粗研削ホイール２８０の回転が開始するが、ウェハＷの裏面に当接せず空転しているため、このように称される。また、エアカットは、チャック２００、スピンドル２８４、粗研削ホイール２８０などの弾性変形を考慮して設定される。

　ここで、本実施形態の比較例として、従来の研削砥石の研削開始位置（すなわち、エアカットの開始位置）の設定方法について説明する。従来の研削開始位置の設定には、種々の方法が用いられるが、例えば特開２０１６－１４０９２２にはその一例が開示されている。具体的に特開２０１６－１４０９２２には、チャックと研削砥石との間で水平方向に延伸されたアームと、アームを垂直方向に昇降させる昇降手段と、アームの上面に配置されて、研削砥石の接触を検出する上方接触センサと、を備えた研削装置が開示されている。そして、この研削装置では、上方接触センサが研削砥石に接触している状態を研削砥石の研削開始位置と判断し、自動で研削開始位置を設定している。

　しかしながら、研削砥石は、複数のウェハを研削すると摩耗し、その厚みが減少する。すなわち、研削ホイールにおける研削砥石の下面高さが変動する。このように研削砥石が摩耗した場合、特開２０１６－１４０９２２に開示されたように研削砥石の研削開始位置を一定に設定していると、エアカット量が増加する。上述したようにエアカットでは、研削ホイールを低速で下降させるため、エアカット量が増加すると、研削の処理時間が長くなりスループットが悪化する。したがって、従来の研削開始位置の設定方法には改善の余地がある。

　そこで、本実施形態では、エアカット量を最小にするため、少なくともチャック２００又は粗研削ホイール２８０に作用する荷重を測定し、当該荷重がゼロになった高さ位置に基づいて、研削開始位置を算出する。

　図１１に示すように粗研削ユニット８０は、荷重測定部としての荷重センサ４２０、４２１を有している。第１の荷重センサ４２０は、チャック２００に作用する荷重を測定し、例えば基台２０２の下面に設けられる。第２の荷重センサ４２１は、粗研削ホイール２８０に作用する荷重を測定し、例えばマウント２８３の上面に設けられる。なお、荷重センサ４２０、４２１の配置は本実施形態に限定されず、それぞれチャック２００、粗研削ホイール２８０に作用する荷重を測定できれば、任意の位置に配置できる。また、荷重測定部の構成も本実施形態に限定されず、荷重を測定をできれば任意の構成を取り得る。

　図１２は、粗研削ユニット８０において粗研削を行う様子を示す説明図である。図１２の左図は、粗研削における粗研削ホイール２８０とウェハＷの位置関係を示す説明図である。図１２の右図は、粗研削ホイール２８０（粗研削砥石２８１）の高さ位置の時系列変化を示すグラフであり、縦軸は粗研削砥石２８１の下面の高さ位置を示し、横軸は時間を示している。

　先ず、粗研削ホイール２８０を待機位置Ｈ１から研削開始位置Ｈ２まで高速で下降させる（時間Ｔ０からＴ１）。その後、粗研削ホイール２８０を減速させ低速で、ウェハＷとの当接位置Ｈ３まで下降させる（時間Ｔ１からＴ２）。この研削開始位置Ｈ２から当接位置Ｈ３までの間がエアカットである。エアカット量はＨ２－Ｈ３となり、粗研削ユニット８０における弾性変形量を考慮して予め設定される。

　その後、粗研削ホイール２８０をさらに下降させ、ウェハＷの裏面を研削終了位置Ｈ４まで研削する（時間Ｔ３からＴ５）。この時間Ｔ３からＴ５では、図１３に示すように例えばレーザ変位計４３０を用いてウェハＷの裏面の高さを測定し、当該裏面の高さが、ウェハＷが目標厚みとなる所定高さになった時点（時間Ｔ５）で粗研削ホイール２８０の下降を停止させる。なお、本実施形態では、時間Ｔ３からＴ５まで段階的に、粗研削ホイール２８０を減速させて研削を行っているが、一定速度で研削を行ってもよい。

　時間Ｔ５からＴ６までは、いわゆるスパークアウトの状態である。すなわち、時間Ｔ５で粗研削ホイール２８０の下降を停止させても、時間Ｔ５からＴ６の一定時間は粗研削ホイール２８０が回転し続けている状態である。

　時間Ｔ６からＴ７は、いわゆるエスケープカットの状態である。すなわち、時間Ｔ６において粗研削ホイール２８０は上昇を開始するが、時間Ｔ６からＴ７の一定時間は粗研削ホイール２８０が回転し続けている状態である。

　ここで、時間Ｔ０からＴ７において、荷重センサ４２０、４２１ではそれぞれ、チャック２００、粗研削ホイール２８０に作用する荷重を測定している。そして、時間Ｔ５において研削が終了し、粗研削ホイール２８０の下降を停止させても、粗研削ホイール２８０とウェハＷとの間には荷重がかかり続けている。その後、時間Ｔ６からＴ７の間において、荷重がゼロになるポイント（以下、荷重ゼロポイントという）、すなわち粗研削ホイール２８０がウェハＷから離れるポイントが到来する。本実施形態では、第１の荷重センサ４２０で測定されるチャック２００に作用する荷重と、第２の荷重センサ４２１で測定される粗研削ホイール２８０に作用する荷重とが共にゼロになる場合を、荷重ゼロポイントとする。

　そして、この荷重ゼロポイントにおける粗研削ホイール２８０の高さ位置（以下、基準位置という）を測定する。具体的には、例えば駆動部２８５のエンコーダが制御部３２０に出力され、制御部３２０ではこのエンコーダに基づいて基準位置を把握する。なお、本実施形態では、駆動部２８５と制御部３２０が本発明の高さ測定部を構成する。

　さらに、制御部３２０では、この基準位置に基づいて、次に研削されるウェハＷに対し、粗研削ホイール２８０の研削開始位置を算出する。具体的には、基準位置に、エッジカット量とウェハＷの目標研削量を加算することで研削開始位置を算出する。そして、算出された研削開始位置に基づいて粗研削ホイール２８０がフィードフォワード制御され、次に研削処理されるウェハＷ（以下、次ウェハＷという場合がある）に対し、当該粗研削ホイール２８０による粗研削が行われる。なお、現在研削処理中のウェハＷ（以下、現在ウェハＷという場合がある）の厚みと、次ウェハＷの厚みが異なる場合には、その厚みの差分も考慮して研削開始位置が算出される。また、本実施形態では、制御部３２０が本発明の算出部を構成する。

　なお、本実施形態では、次ウェハＷの粗研削に対してフィードフォワード制御を行ったが、これに代えて、現在ウェハＷの粗研削の次工程である中研削に対してフィードフォワード制御を行ってもよい。例えば現在ウェハＷの粗研削終了時のデータと、その前に研削処理が終了したウェハＷ（以下、前ウェハＷという場合がある）の中研削終了時のデータとに基づいて、現在ウェハＷの次工程である中研削に対してフィードフォワード制御を行ってもよい。具体的には、現在ウェハＷの粗研削終了時のウェハ上面高さを算出すると共に、前ウェハＷの中研削処理終了時の砥石下面高さを算出し、両者データに基づいて、現在ウェハＷの次工程である中研削にエアカット量低減のためのフィードフォワード制御を行うことが可能となる。

　本実施形態によれば、現在研削処理中のウェハＷに対し、粗研削ホイール２８０が離れる基準位置を測定し、当該基準位置にエッジカット量とウェハＷの目標研削量を加算することで、次に研削処理されるウェハＷに対し、粗研削ホイール２８０の研削開始位置を算出することができる。かかる場合、粗研削砥石２８１が摩耗したとしても、エッジカット量は一定且つ最小に抑えることができる。したがって、研削の処理時間を短縮して、スループットを向上させることができる。エッジカットにおいて粗研削ホイール２８０の下降速度は低速であるため、エッジカット量を最小に維持することは、スループット向上に極めて有用である。

　また、本実施形態では、基準位置の測定に際しては、チャック２００と粗研削ホイール２８０に作用する荷重がゼロになるポイントを基準にしている。ここで、基準位置の把握には、例えばレーザ変位計４３０で測定されるウェハＷの裏面の高さを基準にしても良いとも思われる。しかしながら、上述したように時間Ｔ５からＴ６までのスパークアウト、時間Ｔ６からＴ７までのエスケープカットがあり、この間はウェハＷの裏面が若干研削される。このため、レーザ変位計４３０による測定結果では基準位置を正確に把握することはできない。また、レーザ変位計４３０はウェハＷのある一点の高さを測定するため、例えばウェハＷの高さに面内ばらつきがある場合には、やはり基準位置を正確に把握することはできない。この点、本実施形態では、荷重ゼロポイントを基準にしているので、基準位置を正確に把握することができる。

　なお、本実施形態では、第１の荷重センサ４２０で測定されるチャック２００に作用する荷重と、第２の荷重センサ４２１で測定される粗研削ホイール２８０に作用する荷重とが共にゼロになる場合を荷重ゼロポイントとしていたが、いずれか一方がゼロになる場合を荷重ゼロポイントとしてもよい。例えばチャック２００が全く歪まないと想定される場合には、第２の荷重センサ４２１で測定される粗研削ホイール２８０に作用する荷重を基準にしてもよい。かかる場合、第１の荷重センサ４２０を省略してもよい。一方、例えば粗研削ホイール２８０が全く歪まないと想定される場合には、第１の荷重センサ４２０で測定されるチャック２００に作用する荷重を基準にしてもよい。かかる場合、第２の荷重センサ４２１を省略してもよい。

　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。

　以上の実施形態では、表面に保護テープが貼り付けられたウェハＷを対象に説明したが、本発明は、例えば支持ウェハやガラス基板などの支持基板を貼り合せたウェハＷにも適用することができる。

　　１　　　基板処理システム
　　３０　　研削装置
　　３１　　洗浄装置
　　４０　　ターンテーブル
　　５０　　搬送ユニット
　　６０　　アライメントユニット
　　７０　　洗浄ユニット
　　８０　　粗研削ユニット
　　９０　　中研削ユニット
　　１００　仕上研削ユニット
　　２００　チャック
　　２８０　粗研削ホイール
　　２８１　粗研削砥石
　　２８５　駆動部
　　２９０　中研削ホイール
　　２９１　中研削砥石
　　２９５　駆動部
　　３００　仕上研削ホイール
　　３０１　仕上研削砥石
　　３０５　駆動部
　　３２０　制御部
　　４００　研磨ユニット
　　４１０　検出ユニット
　　４１１　検査ユニット
　　４２０、４２１　荷重センサ
　　Ｗ　　　ウェハ

Claims

基板を研削する研削装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板の少なくとも中心部と周縁部に当接し、当該基板を研削する環状の研削部と、を有し、
前記基板保持部と前記研削部はそれぞれ複数設けられ、
複数の前記研削部のうち、少なくとも一の研削部の径は他の研削部の径と異なる。
請求項１に記載の研削装置において、
前記複数の研削部は、基板を粗研削する粗研削部と、粗研削された基板を仕上研削する仕上研削部と、を有し、
前記仕上研削部の径は前記粗研削部の径よりも大きい。
請求項２に記載の研削装置において、
前記複数の研削部は、粗研削後であって仕上研削前において、基板を中研削する中研削部を有し、
前記中研削部の径は前記粗研削部の径と同じである。
請求項１に記載の研削装置において、
前記複数の研削部によって基板を研削した後、当該基板に形成される研削痕を検出する検出部と、
前記検出部で検出された研削痕に基づいて、前記複数の研削部の状態を検査する検査部と、を有する。
請求項１に記載の研削装置において、
少なくとも前記基板保持部又は前記研削部に作用する荷重を測定する荷重測定部と、
前記研削部によって基板を研削した後、前記荷重測定部で測定される荷重がゼロになった際の前記研削部の高さ位置を測定する高さ測定部と、
前記高さ測定部で測定された前記研削部の高さ位置に基づいて、次に当該研削部によって研削される研削開始位置を算出する算出部と、を有する。
請求項５に記載の研削装置において、
前記荷重測定部は２箇所に設けられ、
一の前記荷重測定部は、前記基板保持部に作用する荷重を測定し、
他の前記荷重測定部は、前記研削部に作用する荷重を測定する。
基板を研削する研削方法であって、
基板保持部に保持された基板の少なくとも中心部と周縁部に、環状の研削部を当接させ、当該基板を研削する研削工程を複数有し、
複数の前記研削工程において用いられる複数の前記研削部のうち、少なくとも一の研削部の径は他の研削部の径と異なる。
請求項７に記載の研削方法において、
前記複数の研削工程は、前記複数の研削部のうちの粗研削部を用いて基板を粗研削する粗研削工程と、その後、前記複数の研削部のうちの仕上研削部を用いて基板を仕上研削する仕上研削工程と、を有し、
前記仕上研削部の径は、前記粗研削部の径よりも大きい。
請求項８に記載の研削方法において、
前記複数の研削工程は、前記粗研削工程後であって前記仕上研削工程前において、前記複数の研削部のうちの中研削部を用いて基板を中研削する中研削工程を有し、
前記中研削部の径は、前記粗研削部の径と同じである。
請求項７に記載の研削方法において、
前記複数の研削工程の後、基板に形成される研削痕を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された研削痕に基づいて、前記複数の研削部の状態を検査する検査工程と、を有する。
請求項７に記載の研削方法において、
前記研削工程は、
前記研削部によって基板を研削する際、少なくとも前記基板保持部又は前記研削部に作用する荷重を測定する荷重測定工程と、
前記研削部によって基板を研削した後、前記荷重測定工程で測定される荷重がゼロになった際の前記研削部の高さ位置を測定する高さ測定工程と、
前記高さ測定工程で測定された前記研削部の高さ位置に基づいて、次に当該研削部によって研削される基板の研削開始位置を算出工程と、を有する。
請求項１１に記載の研削方法において、
前記荷重測定工程において、前記基板保持部に作用する荷重と前記研削部に作用する荷重の両方を測定する。
基板を研削する研削方法を研削装置によって実行させるように、当該研削装置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、
前記研削方法は、
基板保持部に保持された基板の少なくとも中心部と周縁部に、環状の研削部を当接させ、当該基板を研削する研削工程を複数有し、
複数の前記研削工程において用いられる複数の前記研削部のうち、少なくとも一の研削部の径は他の研削部の径と異なる。