CN110809816A - 磨削装置、磨削方法以及计算机存储介质 - Google Patents

磨削装置、磨削方法以及计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

磨削基板的磨削装置具有：基板保持部，其保持基板；和环状的磨削部，其与保持到所述基板保持部的基板的至少中心部以及周缘部抵接，并磨削该基板，所述基板保持部和所述磨削部分别设置有多个，多个所述磨削部中的、至少一个磨削部的直径与其他磨削部的直径不同。

Description

磨削装置、磨削方法以及计算机存储介质
技术领域
(关联申请的相互参照)
本申请基于2017年7月12日向日本国提出申请的日本特愿2017-136026号主张优先权，将其内容引用于此。
本发明涉及一种磨削基板的磨削装置、使用了该磨削装置的磨削方法以及计算机存储介质。
背景技术
近年来，在半导体器件的制造工序中，对在表面形成有多个电子电路等的半导体晶圆(以下，称为晶圆)进行如下处理：磨削该晶圆的背面而使晶圆薄化。
晶圆的背面的磨削由磨削装置进行，该磨削装置具备：保持例如晶圆的表面并旋转自如的卡盘；和磨轮，其具备磨削被保持到卡盘的晶圆的背面的磨削砂轮，该磨轮呈环状且构成为旋转自如。对于该磨削装置，一边使卡盘(晶圆)和磨轮(磨削砂轮)旋转，一边使磨削砂轮按压于晶圆的背面，从而使该晶圆的背面被磨削。
若如此使用环状的磨轮来磨削晶圆的背面，则在晶圆背面从中心部朝向周缘部形成放射状的磨痕(刀痕)。更详细而言，刀痕起因于卡盘和磨轮的旋转的恒速性而形成，若一边使卡盘以预定的旋转速度旋转，一边使磨轮以预定的旋转速度旋转来磨削晶圆，则在晶圆的磨削面形成固有的刀痕。并且，由于该刀痕使例如切割晶圆而分割成的器件的抗弯强度降低，因此，需要该刀痕的对策。
因此，在例如专利文献1中提出了如下方案：在磨削晶圆的磨削中，使磨轮的旋转速度和保持晶圆的卡盘的旋转速度中的至少一者定期地或随机地变动。在该情况下，减弱磨轮的恒速性与卡盘的恒速性的相关，利用变动的旋转速度以在晶圆的磨削面产生的刀痕被相互消除的方式进行磨削，从而谋求晶圆的磨削面的刀痕的减少。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-47697号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1所记载的方法，即使磨轮和卡盘中的至少一者的旋转速度变动的方法中，无法充分地消除刀痕。另外，在磨削中使磨轮和卡盘的旋转速度变动并不容易，其旋转控制变得非常地烦杂。因此，无法在恰当的时刻使旋转速度变动，该观点也不足以使刀痕充分地减少。并且，由于如此在晶圆的背面残存刀痕，因此，切割而成的器件的抗弯强度也变低。
本发明是鉴于上述状况而做成的，目的在于恰当地磨削基板的背面而使基板的抗弯强度提高。
用于解决问题的方案
本发明人等进行了深入研究，结果知晓如下见解：在对例如基板连续地进行粗磨、精磨的磨削处理中，若在粗磨中形成的刀痕与在精磨中形成的刀痕以相同的形状重叠地形成，则基板的抗弯强度降低。即，对于粗磨所使用的环状的磨轮(磨削部)与基板抵接的抵接部的形状同精磨所使用的环状的磨轮与基板抵接的抵接部的形状相同的情况，基板的抗弯强度降低。
本发明的一技术方案是基于该见解而做成的，其是一种磨削装置，用于磨削基板，其具有：基板保持部，其保持基板；和环状的磨削部，其与保持到所述基板保持部的基板的至少中心部以及周缘部抵接，并磨削该基板，所述基板保持部和所述磨削部分别设置有多个，多个所述磨削部中的、至少一个磨削部的直径与其他磨削部的直径不同。
根据本发明的一技术方案，由于多个磨削部中的、一个磨削部的直径与其他磨削部的直径不同，能够使该一个磨削部与基板抵接的抵接部的形状同其他磨削部与基板抵接的抵接部的形状不同。如此能够将由一个磨削部形成的刀痕和由其他磨削部形成的刀痕设为不同的形状，因此，能够使基板的抗弯强度提高。
另一观点的本发明的一技术方案是一种磨削方法，其磨削基板，其中，该磨削方法具有多个使环状的磨削部与保持到基板保持部的基板的至少中心部以及周缘部抵接、并磨削该基板的磨削工序，多个所述磨削工序所使用的多个所述磨削部中的、至少一个磨削部的直径与其他磨削部的直径不同。
另一观点的本发明的一技术方案是一种计算机存储介质，其是能够读取的计算机存储介质，其储存有在控制部的计算机上运行的程序，该控制部控制磨削装置，以利用该磨削装置执行所述磨削方法。
发明的效果
根据本发明的一技术方案，能够恰当地磨削基板的背面而使基板的抗弯强度提高。
附图说明
图1是示意性地表示具备本实施方式的磨削装置的基板处理***的结构的概略的俯视图。
图2是表示卡盘和旋转机构的概略的侧视图。
图3是表示磨削装置的结构的概略的侧视图。
图4是表示磨削装置的结构的概略的俯视图。
图5是示意性地表示由磨削装置进行的磨削处理的说明图，图5的(a)表示进行粗磨的情形，图5的(b)表示进行中磨的情形，图5的(c)表示进行精磨的情形。
图6是表示在晶圆的背面形成的刀痕的说明图，图6的(a)表示在粗磨和中磨中形成的刀痕，图6的(b)表示在精磨中形成的刀痕，图6的(c)表示图6的(a)和图6的(b)的刀痕这两者。
图7是表示另一实施方式的磨削装置的结构的概略的俯视图。
图8是表示另一实施方式的磨削装置的结构的概略的俯视图。
图9是示意性地表示由另一实施方式的磨削装置进行的磨削处理的说明图，图9的(a)表示进行粗磨的情形，图9的(b)表示进行精磨的情形，图9的(c)表示进行研磨的情形。
图10是表示另一实施方式的磨削装置的结构的概略的俯视图。
图11是表示另一实施方式的卡盘、旋转机构以及粗磨单元的概略的侧视图。
图12是表示在粗磨单元进行粗磨的情形的说明图。
图13是表示使用粗磨轮来进行粗磨的情形的说明图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对本发明的实施方式进行说明。此外，在本说明书和附图中，对于具有实质上相同的功能构成的要素，通过标注相同的附图标记而省略重复说明。
＜基板处理***＞
首先，对具备本实施方式的磨削装置的基板处理***的结构进行说明。图1是示意性地表示基板处理***1的结构的概略的俯视图。此外，以下，为了使位置关系明确，规定相互正交的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向，将Z轴正方向设为铅垂朝上方向。
对于本实施方式的基板处理***1，使作为基板的晶圆W薄化。晶圆W是例如硅晶圆、化合物半导体晶圆等半导体晶圆。在晶圆W的表面形成有电子电路(未图示)等，还在该表面粘贴有用于保护电子电路的保护带(未图示)。并且，对晶圆W的背面进行磨削等预定的处理，使该晶圆薄化。
基板处理***1具有一体地连接如下各部而成的结构：送入送出站2，在其与例如外部之间使能够收纳多个晶圆W的盒C送入送出；和处理站3，其具备对晶圆W实施预定的处理的各种处理装置。
在送入送出站2设置有盒载置台10。在图示的例子中，使多个，例如4个盒C在盒载置台10沿着X轴方向呈一列载置自如。
另外，在送入送出站2以与盒载置台10相邻的方式设置有晶圆输送区域20。在晶圆输送区域20设置有在沿着X轴方向延伸的输送路径21上移动自如的晶圆输送装置22。晶圆输送装置22具有沿着水平方向、沿着铅垂方向、绕水平轴线以及绕铅垂轴线(θ方向)移动自如的输送臂23，晶圆输送装置22能够利用该输送臂23在各盒载置板11上的盒C与随后论述的处理站3的各装置30、31之间输送晶圆W。即，送入送出站2构成为，能够相对于处理站3送入送出晶圆W。
在处理站3从X轴负方向朝向正方向排列配置有：磨削装置30，其对晶圆W进行磨削等各处理而使该晶圆W薄化；和清洗装置31，其对由该磨削装置30加工了的晶圆W进行清洗。
磨削装置30具有：转台40、输送单元50、对准单元60、清洗单元70、粗磨单元80、中磨单元90、以及精磨单元100。
(转台)
转台40构成为利用旋转机构(未图示)而旋转自如。在转台40上设置有4个作为吸附保持晶圆W的基板保持部的卡盘200。卡盘200均等地，即每隔90度地配置于与转台40相同的圆周上。4个卡盘200由于转台40旋转而能够向4个处理位置P1～P4移动。
在本实施方式中，第1处理位置P1是转台40的靠X轴正方向侧且Y轴负方向侧的位置，配置有清洗单元70。此外，在第1处理位置P1的Y轴负方向侧配置有对准单元60。第2处理位置P2是转台40的靠X轴正方向侧且Y轴正方向侧的位置，配置有粗磨单元80。第3处理位置P3是转台40的靠X轴负方向侧且Y轴正方向侧的位置，配置有中磨单元90。第4处理位置P4是转台40的靠X轴负方向侧且Y轴负方向侧的位置，配置有精磨单元100。
(卡盘)
如图2所示，卡盘200的表面，即晶圆W的保持面在侧视时具有其中央部比端部突出而成的凸形状。在磨削处理(粗磨、中磨以及精磨)中，随后论述的磨削砂轮281、291、301的圆弧的一部分与晶圆W抵接。此时，将卡盘200的表面设为凸形状，而使晶圆W以沿着该表面的方式吸附，以使晶圆W磨削到均匀的厚度。
对于卡盘200，使用例如多孔卡盘。卡盘200被保持于卡盘台201，卡盘200和卡盘台201还被支承于基座202。在基座202设置有使卡盘200、卡盘台201以及基座202旋转的旋转机构203。此外，卡盘200、卡盘台201以及基座202的面内的倾斜由调节机构(未图示)调节。
旋转机构203具有：旋转轴210，其使卡盘200旋转；驱动部220，其赋予使卡盘200旋转之际的旋转驱动；以及驱动传递部230，其将由驱动部220赋予的旋转驱动向旋转轴210传递。旋转轴210固定地设置于基座202的下表面中央部。另外，旋转轴210被支承台211支承为旋转自如。卡盘200以该旋转轴210为中心旋转。
驱动部220与旋转轴210独立地设置。驱动部220具有驱动轴221和使驱动轴221旋转的马达222。
驱动传递部230具有：从动带轮231，其设置于旋转轴210；驱动带轮232，其设置于驱动轴221；以及带233，其卷绕于从动带轮231和驱动带轮232。由驱动部220赋予的旋转驱动借助驱动带轮232、带233、从动带轮231向旋转轴210传递。
(输送单元)
如图1所示，输送单元50构成为，在沿着Y轴方向延伸的输送路径250上移动自如。输送单元50具有沿着水平方向、沿着铅垂方向以及绕铅垂轴线(θ方向)移动自如的输送臂251，能够利用该输送臂251在对准单元60与第1处理位置P1处的卡盘200之间输送晶圆W。
(对准单元)
在对准单元60对处理前的晶圆W的水平方向的朝向进行调节。对准单元60具有：基座260；旋转卡盘261，其保持晶圆W并使该晶圆W旋转；以及检出部262，其用于检测晶圆W的凹口部的位置。并且，通过一边使保持到旋转卡盘261的晶圆W旋转一边由检出部262检测晶圆W的凹口部的位置，从而对该凹口部的位置进行调节而对晶圆W的水平方向的朝向进行调节。
(清洗单元)
在清洗单元70对晶圆W的背面进行清洗。清洗单元70设置有喷嘴270，该喷嘴270设置于卡盘200的上方，向晶圆W的背面供给清洗液，例如纯水。并且，一边使保持到卡盘200的晶圆W旋转一边从喷嘴270供给清洗液。这样一来，供给来的清洗液在晶圆W的背面上扩散，使背面被清洗。此外，也可以是，清洗单元70还具有对卡盘200进行清洗的功能。在该情况下，在清洗单元70设置有向例如卡盘200供给清洗液的喷嘴(未图示)以及与卡盘200接触而进行物理清洗的磨石(未图示)。
(粗磨单元)
在粗磨单元80对晶圆W的背面进行粗磨。如图3和图4所示，粗磨单元80具有作为粗磨部的粗磨轮280。粗磨轮280具有外径是D1的环状形状。另外，粗磨轮280具有粗磨砂轮281和支承粗磨砂轮281的轮基座282。粗磨砂轮281具有与粗磨轮280大致相同的环状形状，其外径也是D1。另外，粗磨砂轮281与连结晶圆W的中心部和周缘部的抵接区域A1(图4中的涂黑区域)抵接。轮基座282支承于圆板状的安装件283，在安装件283借助主轴284设置有驱动部285。驱动部285内置例如马达(未图示)，使粗磨轮280沿着铅垂方向移动、并且旋转。并且，在使保持到卡盘200的晶圆W与粗磨砂轮281的圆弧的一部分(抵接区域A1)抵接了的状态下，使卡盘200和粗磨砂轮281分别旋转，从而粗磨晶圆W的背面。另外，此时，向晶圆W的背面供给磨削液，例如水。此外，在本实施方式中，使用了粗磨砂轮281作为粗磨的磨削构件，但并不限定于此。磨削构件也可以是例如在无纺布含有磨粒而成的构件等其他种类的构件。
(中磨单元)
在中磨单元90对晶圆W的背面进行中磨。中磨单元90的结构与粗磨单元80的结构大致同样，具有：作为中磨部的中磨轮290、中磨砂轮291、轮基座292、安装件293、主轴294、以及驱动部295。中磨轮290(中磨砂轮291)的外径D2与粗磨轮280(粗磨砂轮281)的外径D1相同。另外，中磨砂轮291与连结晶圆W的中心部和周缘部的抵接区域A2(图4中的涂黑区域)抵接。此外，中磨砂轮291的粒度比粗磨砂轮281的粒度小。并且，在一边向保持到卡盘200的晶圆W的背面供给磨削液、一边使背面与中磨砂轮291的圆弧的一部分(抵接区域A2)抵接了的状态下，使卡盘200和中磨砂轮291分别旋转，从而磨削晶圆W的背面。
(精磨单元)
在精磨单元100对晶圆W的背面进行精磨。精磨单元100的结构与粗磨单元80、中磨单元90的结构大致同样，具有：作为精磨部的精磨轮300、精磨砂轮301、轮基座302、安装件303、主轴304、以及驱动部305。精磨轮300(精磨砂轮301)的外径D3比粗磨轮280(粗磨砂轮281)的外径D1和中磨轮290(中磨砂轮291)的外径D2大。另外，精磨砂轮301与连结晶圆W的中心部和周缘部的抵接区域A3(图4中的涂黑区域)抵接。此外，精磨砂轮301的粒度比中磨砂轮291的粒度小。并且，在一边向保持到卡盘200的晶圆W的背面供给磨削液、一边使背面与精磨砂轮301的圆弧的一部分(抵接区域A3)抵接了的状态下，使卡盘200和精磨砂轮301分别旋转，从而磨削晶圆W的背面。
如以上这样，在磨削装置30以粗磨、中磨、精磨这3个阶段磨削晶圆W的背面。另外，各磨轮280、290、300的外径D1、D2、D3的关系成为D3＞D1＝D2。而且，例如晶圆W的直径是300mm，而D1和D2分别是300mm，D3是400mm。
(清洗装置)
如图1所示，在清洗装置31对由磨削装置30磨削了的晶圆W的背面进行清洗。具体而言，一边使保持到旋转卡盘310的晶圆W旋转，一边向该晶圆W的背面上供给清洗液，例如纯水。这样一来，供给来的清洗液在晶圆W的背面上扩散，使背面被清洗。
(控制部)
在以上的基板处理***1如图1所示那样设置有控制部320。控制部320是例如计算机，具有程序储存部(未图示)。在程序储存部储存有控制基板处理***1的晶圆W的处理的程序。另外，在程序储存部也储存有用于控制上述的各种处理装置、输送装置等的驱动***的动作而实现基板处理***1的随后论述的晶圆处理的程序。此外，所述程序也可以是记录到例如能够计算机读取的硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁盘(MO)、存储卡等计算机能够读取的存储介质H的程序，也可以是从该存储介质H加载到控制部320的程序。
(晶圆处理)
接着，说明使用如以上这样构成的基板处理***1来进行的晶圆处理。图5是示意性地表示由基板处理***1的磨削装置30进行的磨削处理的说明图。另外，图6是示意性地表示由于磨削装置30的磨削处理而在晶圆W形成的刀痕的说明图。
首先，收纳有多个晶圆W的盒C载置于送入送出站2的盒载置台10。为了抑制保护带变形，在盒C以晶圆W的粘贴有该保护带的表面朝向上侧的方式收纳有晶圆W。
接着，盒C内的晶圆W被晶圆输送装置22取出，并向处理站3的磨削装置30输送。此时，利用输送臂23以晶圆W的背面朝向上侧的方式翻转表背面。
输送到磨削装置30的晶圆W被向对准单元60的旋转卡盘261交接。然后，在该对准单元60调节晶圆W的水平方向的朝向。
接着，晶圆W被输送单元50向第1处理位置P1的卡盘200交接。之后，使转台40逆时针旋转90度，而使卡盘200向第2处理位置P2移动。然后，如图5的(a)所示，晶圆W的背面被粗磨单元80粗磨。粗磨的磨削量根据薄化前的晶圆W的厚度和薄化后所要求的晶圆W的厚度来设定。
接着，使转台40逆时针旋转90度，而使卡盘200向第3处理位置P3移动。然后，如图5的(b)所示，晶圆W的背面被中磨单元90中磨。中磨的磨削量也根据薄化前的晶圆W的厚度和薄化后所要求的晶圆W的厚度来设定。
接着，使转台40逆时针旋转90度，而使卡盘200向第4处理位置P4移动。然后，如图5的(c)所示那样晶圆W的背面被精磨单元100精磨。而且，晶圆W被磨削到作为产品所要求的薄化后的厚度。
在此，使用图6对由这些粗磨、中磨、精磨而在晶圆W的背面形成的刀痕进行说明。在粗磨和中磨中，如图6的(a)所示那样在晶圆W的背面形成刀痕S1。粗磨轮280的外径D1与中磨轮290的外径D2相同，因此，它们与晶圆W抵接的抵接区域A1和抵接区域A2也相同。这样一来，在粗磨和中磨中，形成大致相同形状的刀痕S1。
另一方面，在精磨中，如图6的(b)所示那样在晶圆W的背面形成刀痕S2。精磨轮300的外径D3比粗磨轮280的外径D1(中磨轮290的外径D2)大，因此，精磨轮300的抵接区域A3比粗磨轮280的抵接区域A1(中磨轮290的抵接区域A2)接近直线形状。因此，由精磨形成的刀痕S2也比由粗磨和中磨形成的刀痕S1接近直线形状。
以上，如图6的(c)所示那样在晶圆W的背面形成不同的形状的刀痕S1、S2。在此，对于如上述的以往那样在粗磨、中磨、精磨这全部的磨削处理中使用相同的磨轮的情况，在晶圆W形成同样的形状的刀痕，并且刀痕集中于相同的部位，因此，该部位的抗弯强度降低。相对于此，在本实施方式中，在晶圆W的背面，形成刀痕S1、S1的部位被分散，因此，即使切割晶圆W而分割成器件，也能够使该器件的抗弯强度提高。
另外，本发明人等进行了深入研究，结果知晓：精磨轮300的外径D3越大，精磨的精度，例如精磨后的晶圆W的厚度的精度越高。对于其原因，如下这样推测。例如作为本实施方式的比较例，若外径D3较小，则随着从晶圆W的中心部靠近周缘部，刀痕S2倾斜地弯曲而形成，因此，精磨的精度特别是在晶圆W的周缘部变低。相对于此，若如本实施方式这样外径D3较大，则刀痕S2接近直线形状，刀痕S2在晶圆W的周缘部也成为直线形状，因此，精磨的精度变高。因而，通过如本实施方式这样使精磨轮300的外径D3比粗磨轮280的外径D1(中磨轮290的外径D2)大，能够使精磨的精度提高。
而且，由于精磨轮300的外径D3比粗磨轮280的外径D1(中磨轮290的外径D2)大，因此，能够使磨削处理的生产率提高。在以相同的转速使精磨轮300旋转的情况下，外径D3较大的一者周速变大。这样一来，精磨轮300磨削晶圆W的背面的速度变大，由此，能够使生产率提高。另外，由于如此使周速变大，因此，能够抑制精磨砂轮301的磨损，也能够延长精磨轮300的寿命。
若如以上这样使粗磨、中磨、精磨结束，则接着使转台40逆时针旋转90度，或使转台40顺时针旋转270度，而使卡盘200向第1处理位置P1移动。然后，利用清洗单元70，由清洗液清洗晶圆W的背面。
接着，晶圆W被晶圆输送装置22向清洗装置31输送。然后，在清洗装置31，晶圆W的背面被清洗液清洗。而且，晶圆W的背面清洗也在磨削装置30的清洗单元70进行，但对于在清洗单元70的清洗，晶圆W的旋转速度较慢，而使一定程度的污垢洗掉到不会污染例如晶圆输送装置22的输送臂23的程度。然后，在清洗装置31将该晶圆W的背面进一步清洗到所期望的清洁度。
之后，实施了全部的处理的晶圆W被晶圆输送装置22向盒载置台10的盒C输送。这样一来，基板处理***1的一系列的晶圆处理结束。
根据以上的实施方式，在一个基板处理***1，能够对多个晶圆W连续地进行粗磨单元80的粗磨、中磨单元90的中磨、精磨单元100的精磨、以及清洗单元70和清洗装置31处的晶圆W的背面的清洗。因而，能够在一个基板处理***1内高效地进行晶圆处理，使生产率提高。
另外，根据本实施方式，对于磨削装置30，能够在晶圆W的背面形成不同的形状的刀痕S1、S2，因此，能够使晶圆W和切割晶圆W而成的器件的抗弯强度提高。另外，精磨轮300的外径D3比粗磨轮280的外径D1(中磨轮290的外径D2)大，因此，也能够实现精磨的精度提高、晶圆处理的生产率提高、精磨轮300的寿命延长。
＜磨削装置的另一实施方式＞
接着，对磨削装置30的另一实施方式进行说明。
(第1变形例)
在以上的实施方式中，各磨轮280、290、300的外径D1、D2、D3的关系成为D3＞D1＝D2，但如图7所示那样粗磨轮280的外径D1、中磨轮290的外径D2、精磨轮300的外径D3也可以全部不同。在该情况下，能够使分别以粗磨、中磨、精磨而在晶圆W的背面形成的刀痕成为全部不同的形状，因此，能够使晶圆W和器件的抗弯强度进一步提高。此外，在如此使外径D1、D2、D3不同的情况下，优选以D1、D2、D3的顺序增大(D3＞D1＞D2)。
但是，本发明人等进行了深入研究，结果知晓：刀痕S1、S2中的、由后工序的精磨而形成的刀痕S2易于残留于晶圆W的背面。因此，出于为了抑制设备成本而谋求装置构成构件的通用化这样的观点考虑，也可以使粗磨轮280的外径D1和中磨轮290的外径D2相同。
另外，也可以是，出于提高抗弯强度这样的观点考虑，与本实施方式相反，使精磨轮300的外径D3比粗磨轮280的外径D1(中磨轮290的外径D2)小。但是，出于精磨的精度提高、晶圆处理的生产率提高、精磨轮300的寿命延长这样的观点考虑，优选如本实施方式那样使精磨轮300的外径D3比粗磨轮280的外径D1(中磨轮290的外径D2)大。
(第2变形例)
在以上的实施方式的磨削装置30设置有粗磨单元80、中磨单元90、精磨单元100，但可以如图8所示那样设置有粗磨单元80、精磨单元100、研磨单元400。粗磨单元80、精磨单元100、研磨单元400分别配置于第2处理位置P2、第3处理位置P3、第4处理位置P4。
在研磨单元400，通过进行粗磨和精磨从而进行应力消除处理而去除在晶圆W的背面形成的损伤层，并且在该晶圆W的背面形成吸除层。在研磨单元400，如图9的(c)所示那样使磨削砂轮401与晶圆W的整个背面抵接而研磨该背面。此外，在本实施方式中，说明在研磨单元400进行所谓的干磨的情况，但并不限定于此。也可以一边向例如晶圆W的背面供给研磨液，例如水，一边研磨背面。
在该情况下，在磨削装置30依次进行图9的(a)所示的粗磨单元80的粗磨、如图9的(b)所示的精磨单元100的精磨、图9的(c)所示的研磨单元400的研磨。并且，在本实施方式中，精磨轮300的外径D3也比粗磨轮280的外径D1大，因此，能够享有与上述实施方式的效果同样的效果，即能够使晶圆W和器件的抗弯强度提高。
＜磨轮的检查＞
对于以上的磨削装置30，也可以基于刀痕S1、S2进行磨轮280、290、300的检查。如图10所示，磨削装置30具有：作为检测部的检测单元410，其用于检测刀痕S1、S2；和作为***的检查单元411，其用于检查磨轮280、290、300的状态。
检测单元410配置于例如第1处理位置P1。检测单元410具有例如CCD摄像相机，对保持到卡盘200的晶圆W的背面进行拍摄。即，在检测单元410检测晶圆W的背面的刀痕S1、S2。由检测单元410拍摄到的图像被向检查单元411输出。
检查单元411是例如控制部320的一部分。在检查单元411基于检测单元410的拍摄图像，即刀痕S1、S2来检查磨轮280、290、300的状态。如图6所示那样刀痕S1、S2具有不同的形状。因此，在例如检测到的刀痕S1与通常的形状不同的情况下，判断为粗磨轮280和中磨轮290中的任一者异常。另外，在检测到的刀痕S2与通常的形状不同的情况下，判断为精磨轮300异常。
此外，在磨轮280、290、300的外径D1、D2、D3不同的情况下，在晶圆W的背面形成的刀痕也互不相同。在该情况下，能够使用检测单元410和检查单元411来检查磨轮280、290、300各自的状态。
另外，检测单元410和检查单元411的配置并不限定于本实施方式，既可以设置于例如基板处理***1的内部且磨削装置30的外部，或者也可以设置于基板处理***1的外部。而且，只要能够检测刀痕，检测单元410的结构就不限定于本实施方式。
＜空程切割控制＞
对于以上的磨削装置30，也可以控制所谓的空程切割量。由于粗磨单元80的粗磨、中磨单元90的中磨、精磨单元100的精磨均是大致相同的磨削处理，因此，以下，以粗磨单元80的粗磨为对象进行说明。
对于粗磨单元80的粗磨，在使粗磨轮280向晶圆W侧下降之际，出于缩短处理时间的观点考虑，以高速使该粗磨轮280移动。然而，若直接使高速的粗磨单元80与晶圆W抵接，则粗磨单元80有可能破损、或晶圆W遭受损伤，因此，进行使粗磨单元80减速而使该粗磨单元80以低速移动的所谓的空程切割。由于在空程切割的开始时使粗磨轮280的旋转开始，但未与晶圆W的背面抵接地空转，因此如此称呼。另外，考虑卡盘200、主轴284、粗磨轮280等的弹性变形而设定空程切割。
在此，作为本实施方式的比较例，对以往的磨削砂轮的磨削开始位置(即，空程切割的开始位置)的设定方法进行说明。在以往的磨削开始位置的设定中使用各种方法，但在例如日本特开2016-140922中公开有其中的一个例子。具体而言，在日本特开2016-140922中公开有一种磨削装置，该磨削装置具备：臂，其在卡盘与磨削砂轮之间沿着水平方向延伸；升降部件，其使臂沿着铅垂方向升降；以及上方接触传感器，其配置于臂的上表面，用于检测磨削砂轮的接触。并且，对于该磨削装置，将上方接触传感器与磨削砂轮接触的状态判断为磨削砂轮的磨削开始位置，而自动设定了磨削开始位置。
然而，磨削砂轮若磨削多个晶圆，则磨损而其厚度减少。即，磨轮的磨削砂轮的下表面高度变动。在如此磨削砂轮磨损了的情况下，若如日本特开2016-140922所公开那样将磨削砂轮的磨削开始位置设定成恒定，则空程切割量增加。如上述这样在空程切割中，使磨轮以低速下降，因此，若空程切割量增加，则磨削的处理时间变长，而生产率恶化。因而，对于以往的磨削开始位置的设定方法存在改善的余地。
因此，在本实施方式中，为了使空程切割量最小，至少测定作用于卡盘200或粗磨轮280的载荷，而基于该载荷为零的高度位置算出磨削开始位置。
如图11所示，粗磨单元80具有作为载荷测定部的载荷传感器420、421。第1载荷传感器420测定作用于卡盘200的载荷，设置于例如基座202的下表面。第2载荷传感器421测定作用于粗磨轮280的载荷，设置于例如安装件283的上表面。此外，载荷传感器420、421的配置并不限定于本实施方式，只要能够分别测定作用于卡盘200、粗磨轮280的载荷，就能够配置于任意的位置。另外，载荷测定部的结构也并不限定于本实施方式，只要能够测定载荷，能采取任意的结构。
图12是表示在粗磨单元80进行粗磨的情形的说明图。图12的左图是表示粗磨的粗磨轮280与晶圆W的位置关系的说明图。图12的右图是表示粗磨轮280(粗磨砂轮281)的高度位置的时序变化的图表，纵轴表示粗磨砂轮281的下表面的高度位置，横轴表示时间。
首先，使粗磨轮280以高速从待机位置H1下降到磨削开始位置H2(时间T0～T1)。之后，使粗磨轮280减速，而以低速下降到与晶圆W抵接的抵接位置H3(时间T1～T2)。该磨削开始位置H2～抵接位置H3的期间是空程切割。空程切割量成为H2-H3，其考虑粗磨单元80的弹性变形量而被预先设定。
之后，使粗磨轮280进一步下降，将晶圆W的背面磨削到磨削结束位置H4(时间T3～T5)。在该时间T3～T5，如图13所示那样使用例如激光位移计430来测定晶圆W的背面的高度，在该背面的高度达到晶圆W成为目标厚度的预定高度的时间点(时间T5)使粗磨轮280的下降停止。此外，在本实施方式中，在时间T3～T5阶段性地使粗磨轮280减速来进行了磨削，但也可以以恒定速度进行磨削。
时间T5～T6是所谓的清磨的状态。即是如下状态：即使在时间T5使粗磨轮280的下降停止，在时间T5～T6这一定时间内，粗磨轮280也持续旋转。
时间T6～T7是所谓的脱开切割(日文：エスケープカット)的状态。即是如下状态：在时间T6，粗磨轮280开始上升，但在时间T6～T7这一定时间内，粗磨轮280持续旋转。
在此，在时间T0～T7，利用载荷传感器420、421分别测定了作用于卡盘200、粗磨轮280的载荷。并且，在时间T5，磨削结束，即使使粗磨轮280的下降停止，载荷也持续施加于粗磨轮280与晶圆W之间。之后，在时间T6～T7的期间，来到载荷为零的点(以下，称为载荷零点)，即粗磨轮280与晶圆W分离开的点。在本实施方式中，将由第1载荷传感器420测定的作用于卡盘200的载荷和由第2载荷传感器421测定的作用于粗磨轮280的载荷都为零的情况设为载荷零点。
并且，测定该载荷零点处的粗磨轮280的高度位置(以下，称为基准位置)。具体而言，例如驱动部285的编码器被向控制部320输出，在控制部320基于该编码器把握基准位置。此外，在本实施方式中，驱动部285和控制部320构成本发明的高度测定部。
而且，在控制部320，基于该基准位置算出粗磨轮280针对接下来要磨削的晶圆W的磨削开始位置。具体而言，通过使边缘切割量和晶圆W的目标磨削量与基准位置相加，算出磨削开始位置。然后，基于算出来的磨削开始位置对粗磨轮280进行前馈控制，而进行该粗磨轮280针对接下来要磨削处理的晶圆W(以下，存在称为下一晶圆W的情况)的粗磨。此外，在当前磨削处理中的晶圆W(以下，存在称为当前晶圆W的情况)的厚度与下一晶圆W的厚度不同的情况下，也考虑该厚度的差值而算出磨削开始位置。另外，在本实施方式中，控制部320构成本发明的算出部。
此外，在本实施方式中，对下一晶圆W的粗磨进行了前馈控制，但取而代之，也可以对作为当前晶圆W的粗磨的下一工序的中磨进行前馈控制。也可以基于例如当前晶圆W的粗磨结束时的数据和之前结束了磨削处理的晶圆W(以下，存在称为前晶圆W的情况)的中磨结束时的数据而对作为当前晶圆W的下一工序的中磨进行前馈控制。具体而言，算出当前晶圆W的粗磨结束时的晶圆上表面高度，并且，算出前晶圆W的中磨处理结束时的砂轮下表面高度，能够基于两者数据对作为当前晶圆W的下一工序的中磨进行用于减少空程切割量的前馈控制。
根据本实施方式，针对当前磨削处理中的晶圆W测定粗磨轮280分离开的基准位置，使边缘切割量和晶圆W的目标磨削量与该基准位置相加，从而能够算出粗磨轮280针对接下来要磨削处理的晶圆W的磨削开始位置。在该情况下，即使粗磨砂轮281磨损了，边缘切割量也能够恒定且抑制成最小。因而，能够缩短磨削的处理时间而使生产率提高。粗磨轮280的下降速度在边缘切割中是低速，因此，将边缘切割量维持在最小的做法对生产率提高极其有用。
另外，在本实施方式中，在测定基准位置之际，以作用于卡盘200和粗磨轮280的载荷为零的点为基准。在此，对于基准位置的把握，也想到：也可以以由例如激光位移计430测定的晶圆W的背面的高度为基准。然而，如上述那样存在时间T5～T6的清磨、时间T6～T7的脱开切割，在此期间晶圆W的背面被稍微磨削。因此，对于由激光位移计430进行测定的测定结果，无法准确地把握基准位置。另外，激光位移计430测定晶圆W的某一点的高度，因此，在例如在晶圆W的高度存在面内偏差的情况下，还是无法准确地把握基准位置。这一点，由于在本实施方式中以载荷零点为基准，因此，能够准确地把握基准位置。
此外，在本实施方式中，将由第1载荷传感器420测定的作用于卡盘200的载荷和由第2载荷传感器421测定的作用于粗磨轮280的载荷都为零的情况设为载荷零点，但也可以将上述任一者为零的情况设为载荷零点。在设想例如卡盘200完全没有变形的情况下，也可以以由第2载荷传感器421测定的作用于粗磨轮280的载荷为基准。在该情况下，也可以省略第1载荷传感器420。另一方面，在设想例如粗磨轮280完全没有变形的情况下，也可以以由第1载荷传感器420测定的作用于卡盘200的载荷为基准。在该情况下，也可以省略第2载荷传感器421。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于该例子。只要是本领域技术人员，在权利要求书所记载的技术思想的范畴内，能想到各种变更例或修正例是显而易见的，能够理解这些也当然属于本发明的保护范围。
在以上的实施方式中，以在表面粘贴有保护带的晶圆W为对象进行了说明，但本发明也能够适用于粘合有例如支承晶圆、玻璃基板等支承基板的晶圆W。
附图标记说明
1、基板处理***；30、磨削装置；31、清洗装置；40、转台；50、输送单元；60、对准单元；70、清洗单元；80、粗磨单元；90、中磨单元；100、精磨单元；200、卡盘；280、粗磨轮；281、粗磨砂轮；285、驱动部；290、中磨轮；291、中磨砂轮；295、驱动部；300、精磨轮；301、精磨砂轮；305、驱动部；320、控制部；400、研磨单元；410、检测单元；411、检查单元；420、421、载荷传感器；W、晶圆。

Claims (13)

1.一种磨削装置，其用于磨削基板，其中，
该磨削装置具有：
基板保持部，其保持基板；以及
环状的磨削部，其与保持到所述基板保持部的基板的至少中心部以及周缘部抵接，并磨削该基板，
所述基板保持部和所述磨削部分别设置有多个，
多个所述磨削部中的、至少一个磨削部的直径与其他磨削部的直径不同。
2.根据权利要求1所述的磨削装置，其中，
多个所述磨削部具有对基板进行粗磨的粗磨部和对粗磨后的基板进行精磨的精磨部，
所述精磨部的直径比所述粗磨部的直径大。
3.根据权利要求2所述的磨削装置，其中，
多个所述磨削部具有在粗磨后且是在精磨前对基板进行中磨的中磨部，
所述中磨部的直径与所述粗磨部的直径相同。
4.根据权利要求1所述的磨削装置，其中，
该磨削装置具有：
检测部，其在由多个所述磨削部磨削了基板之后检测在该基板形成的磨痕；以及
***，其基于由所述检测部所检测的磨痕来检查多个所述磨削部的状态。
5.根据权利要求1所述的磨削装置，其中，
该磨削装置具有：
载荷测定部，其测定作用于至少所述基板保持部或所述磨削部的载荷；
高度测定部，其在由所述磨削部磨削了基板之后测定由所述载荷测定部测定的载荷为零之际的所述磨削部的高度位置；以及
算出部，其基于由所述高度测定部所测定的所述磨削部的高度位置来算出接下来要利用该磨削部进行磨削的磨削开始位置。
6.根据权利要求5所述的磨削装置，其中，
所述载荷测定部设置于两个部位，
一个所述载荷测定部测定作用于所述基板保持部的载荷，
另一个所述载荷测定部测定作用于所述磨削部的载荷。
7.一种磨削方法，其磨削基板，其中，
该磨削方法具有多个使环状的磨削部与保持到基板保持部的基板的至少中心部以及周缘部抵接、并磨削该基板的磨削工序，
多个所述磨削工序所使用的多个所述磨削部中的、至少一个磨削部的直径与其他磨削部的直径不同。
8.根据权利要求7所述的磨削方法，其中，
多个所述磨削工序具有如下工序：粗磨工序，使用多个所述磨削部中的粗磨部来对基板进行粗磨；和精磨工序，其在该粗磨工序之后，使用多个所述磨削部中的精磨部来对基板进行精磨，
所述精磨部的直径比所述粗磨部的直径大。
9.根据权利要求8所述的磨削方法，其中，
多个所述磨削工序在所述粗磨工序后且是在所述精磨工序前具有使用多个所述磨削部中的中磨部来对基板进行中磨的中磨工序，
所述中磨部的直径与所述粗磨部的直径相同。
10.根据权利要求7所述的磨削方法，其中，
该磨削方法具有：
检测工序，其在多个所述磨削工序之后，检测在基板形成的磨痕；以及
检查工序，基于在所述检测工序检测的磨痕检查多个所述磨削部的状态。
11.根据权利要求7所述的磨削方法，其中，
所述磨削工序具有如下工序：
载荷测定工序，在利用所述磨削部磨削基板之际，测定作用于至少所述基板保持部或所述磨削部的载荷；
高度测定工序，在利用所述磨削部对基板进行了磨削之后，测定在所述载荷测定工序测定的载荷为零之际的所述磨削部的高度位置；以及
算出工序，基于在所述高度测定工序测定的所述磨削部的高度位置算出接下来要利用该磨削部进行磨削的基板的磨削开始位置。
12.根据权利要求11所述的磨削方法，其中，
在所述载荷测定工序，测定作用于所述基板保持部的载荷和作用于所述磨削部的载荷这两者。
13.一种计算机存储介质，其是能够读取的计算机存储介质，其储存有在控制部的计算机上运行的程序，该控制部控制磨削装置，以利用该磨削装置执行磨削基板的磨削方法，其中，
所述磨削方法具有多个使环状的磨削部与保持到基板保持部的基板的至少中心部以及周缘部抵接、并磨削该基板的磨削工序，
多个所述磨削工序所使用的多个所述磨削部中的、至少一个磨削部的直径与其他磨削部的直径不同。
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