(57)【要約】【課題】基板を研削する工具の摩耗によるスループットの低下を抑制できる、技術を提供する。【解決手段】可動部が予め設定された速度切換位置に達したことを位置検出器によって検出すると、前記可動部の基板保持部への接近速度を第１速度から前記第１速度よりも小さい第２速度に減速し、前記第２速度で、前記可動部に装着された工具を、前記基板保持部に保持されている前記基板に接触させることにより、前記基板の研削処理を実施する制御部と、前記可動部に装着された前記工具と、前記基板保持部に保持されている前記基板との接触によって生じるＡＥ波の有無を検出するＡＥセンサとを備え、前記制御部は、Ｋ（Ｋは１以上の自然数）回目の前記研削処理における前記ＡＥセンサの検出結果に基づき、Ｌ（ＬはＫよりも大きい自然数）回目の前記研削処理における前記速度切換位置を補正する。【選択図】図７
2020015105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が保持される保持面を有する基板保持部と、
前記基板を研削する工具が交換可能に装着される可動部と、
前記基板保持部に対し接離する方向に前記可動部を移動させる移動駆動部と、
前記可動部の位置を検出する位置検出器と、
前記可動部が予め設定された速度切換位置に達したことを前記位置検出器によって検出すると前記可動部の前記基板保持部への接近速度を第１速度から前記第１速度よりも小さい第２速度に減速し、前記第２速度で、前記可動部に装着された前記工具を、前記基板保持部に保持されている前記基板に接触させることにより、前記基板の研削処理を実施する制御部と、
前記可動部に装着された前記工具と、前記基板保持部に保持されている前記基板との接触によって生じるＡＥ波の有無を検出するＡＥセンサとを備え、
前記制御部は、Ｋ（Ｋは１以上の自然数）回目の前記研削処理における前記ＡＥセンサの検出結果に基づき、Ｌ（ＬはＫよりも大きい自然数）回目の前記研削処理における前記速度切換位置を補正する、基板処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、Ｋ回目の前記研削処理におけるＡＥ波の発生終了時に前記位置検出器の検出した前記可動部の位置に基づき、Ｌ回目の前記研削処理における前記速度切換位置を補正する、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、Ｋ回目の前記研削処理におけるＡＥ波の発生開始時に前記位置検出器の検出した前記可動部の位置に基づき、Ｌ回目の前記研削処理における前記速度切換位置を補正する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記研削処理に用いられる前記速度切換位置を設定する設定処理を実施し、
前記設定処理は、
前記工具と前記基板との接触によってＡＥ波が発生するまで、前記工具が装着された前記可動部を前記基板が保持されている前記基板保持部に接近させる処理と、
ＡＥ波の発生を前記ＡＥセンサによって検出すると、ＡＥ波の発生時の前記可動部の位置を前記位置検出器によって検出すると共に、前記可動部を前記基板保持部から離間させる処理と、
前記位置検出器によって検出した前記可動部の位置に基づき、その後に行われる前記研削処理に用いられる前記速度切換位置を設定する処理とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記可動部は、前記工具が交換可能に装着されるフランジと、前記フランジが端部に設けられるスピンドル軸と、前記スピンドル軸を回転自在に支持する軸受と、前記スピンドル軸を回転させるスピンドルモータとを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記可動部は、前記スピンドルモータのハウジングに対し固定される固定棒を有し、
前記固定棒は、前記スピンドルモータの回転子と前記スピンドル軸とを貫通する貫通穴に配置され、
前記貫通穴の内部に、前記固定棒の先端部に固定される受信部と、前記フランジに装着される前記ＡＥセンサとが配置され、
前記ＡＥセンサと前記受信部との間には、隙間が形成され、
前記受信部は、前記ＡＥセンサから送信される信号を無線受信し、無線受信した信号を前記制御部に送信する、請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
基板を研削する、研削処理を実施する工程と、
前記研削処理の設定を補正する、補正処理を実施する工程とを有し、
前記研削処理を実施する工程は、
可動部が予め設定された速度切換位置に達したことを位置検出器によって検出すると、前記可動部の基板保持部への接近速度を第１速度から前記第１速度よりも小さい第２速度に減速する工程と、
前記第２速度で、前記可動部に装着された工具を、前記基板保持部に保持されている前記基板に接触させる工程とを含み、
前記補正処理を実施する工程は、
Ｋ（Ｋは１以上の自然数）回目の前記研削処理において、前記可動部に装着された前記工具と、前記基板保持部に保持されている前記基板との接触によって生じるＡＥ波の有無をＡＥセンサによって検出する工程と、
Ｋ回目の前記研削処理における前記ＡＥセンサの検出結果に基づき、Ｌ（ＬはＫよりも大きい自然数）回目の前記研削処理における前記速度切換位置を補正する工程とを含む、基板処理方法。
【請求項８】
前記速度切換位置を補正する工程は、Ｋ回目の前記研削処理におけるＡＥ波の発生終了時に前記位置検出器の検出した前記可動部の位置に基づき、Ｌ回目の前記研削処理における前記速度切換位置を補正する工程を含む、請求項７に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記速度切換位置を補正する工程は、Ｋ回目の前記研削処理におけるＡＥ波の発生開始時に前記位置検出器の検出した前記可動部の位置に基づき、Ｌ回目の前記研削処理における前記速度切換位置を補正する工程を含む、請求項７または８に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記研削処理の設定を決める、設定処理を実施する工程を有し、
前記設定処理を実施する工程は、
前記工具と前記基板との接触によってＡＥ波が発生するまで、前記工具が装着された前記可動部を前記基板が保持されている前記基板保持部に接近させる工程と、
ＡＥ波の発生を前記ＡＥセンサによって検出すると、ＡＥ波の発生時の前記可動部の位置を前記位置検出器によって検出すると共に、前記可動部を前記基板保持部から離間させる工程と、
前記位置検出器によって検出した前記可動部の位置に基づき、その後に行われる前記研削処理に用いられる前記速度切換位置を設定する工程とを含む、請求項７〜９のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理装置および基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の研削装置は、液晶パネル基板を研削する砥石が装着される砥石ヘッドの振動を検出するＡＥセンサと、砥石ヘッドの振動の振幅の値が所定時間だけ継続して基準値を超えたか否かを判定する判定部とを有する。砥石ヘッドの振動の振幅の値が所定時間だけ継続して基準値を超えた場合、砥石ヘッドの回転および移動が停止され、その後、液晶パネル基板から離れるように砥石ヘッドが移動される。これにより、液晶パネル基板の損傷等を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５５２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の一態様は、基板を研削する工具の摩耗によるスループット（単位時間当たりの処理枚数）の低下を抑制できる、技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係る基板処理装置は、
基板が保持される保持面を有する基板保持部と、
前記基板を研削する工具が交換可能に装着される可動部と、
前記基板保持部に対し接離する方向に前記可動部を移動させる移動駆動部と、
前記可動部の位置を検出する位置検出器と、
前記可動部が予め設定された速度切換位置に達したことを前記位置検出器によって検出すると前記可動部の前記基板保持部への接近速度を第１速度から前記第１速度よりも小さい第２速度に減速し、前記第２速度で、前記可動部に装着された前記工具を、前記基板保持部に保持されている前記基板に接触させることにより、前記基板の研削処理を実施する制御部と、
前記可動部に装着された前記工具と、前記基板保持部に保持されている前記基板との接触によって生じるＡＥ波の有無を検出するＡＥセンサとを備え、
前記制御部は、Ｋ（Ｋは１以上の自然数）回目の前記研削処理における前記ＡＥセンサの検出結果に基づき、Ｌ（ＬはＫよりも大きい自然数）回目の前記研削処理における前記速度切換位置を補正する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の一態様によれば、基板を研削する工具の摩耗によるスループットの低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す平面図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る１次加工ユニットを示す側面図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る１次加工ユニットの可動部を示す断面図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートであって、基板を１次研削する１次研削処理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、一実施形態に係る１次研削処理における可動部のＺ軸方向位置の時間変化を示す図である。
【図６】図６は、一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートであって、１次研削処理の設定を補正する補正処理を示すフローチャートである。
【図７】図７は、一実施形態に係るＫ回目の１次研削処理におけるＡＥ波の発生開始時の可動部のＺ軸方向位置と、Ｌ回目の１次研削処理における速度切換位置との関係を示す図である。
【図８】図８は、一実施形態に係るＫ回目の１次研削処理におけるＡＥ波の発生終了時の可動部のＺ軸方向位置と、Ｌ回目の１次研削処理における速度切換位置との関係を示す図である。
【図９】図９は、一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートであって、１次研削処理の設定を決める設定処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、一実施形態に係る設定処理におけるＡＥ波の発生時の可動部のＺ軸方向位置と、１次研削処理における速度切換位置との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。尚、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。以下の説明において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。また、下方とは鉛直方向下方（Ｚ軸負方向）を意味し、上方とは鉛直方向上方（Ｚ軸正方向）を意味する。
【０００９】
図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す平面図である。基板処理装置１０は、基板２を加工する。基板２は、例えば、シリコンウェハなどの半導体基板である。基板処理装置１０は、回転テーブル２０と、基板保持部としての回転チャック３０と、１次加工ユニット４１と、２次加工ユニット４２と、３次加工ユニット４３と、制御部９０とを備える。
【００１０】
なお、基板処理装置１０は、基板２の１次加工、２次加工および３次加工を行うべく、基板２を加工する加工ユニットを３つ有するが、加工ユニットの数は３つには限定されない。加工ユニットの数は、１つでもよいし、２つでもよく、４つ以上でもよい。また、回転チャック３０の数は、図１では４つであるが、加工ユニットの数よりも１つ多ければよい。
【００１１】
回転テーブル２０は、鉛直軸周りに回転させられる。回転テーブル２０の回転中心線の周りには、４つの回転チャック３０が等間隔で配設される。４つの回転チャック３０のそれぞれは、回転テーブル２０と共に回転し、受渡位置Ａ０、１次加工位置Ａ１、２次加工位置Ａ２および３次加工位置Ａ３に移動する。
【００１２】
受渡位置Ａ０は、搬送ロボットが加工前の基板２を回転チャック３０に載せる位置と、搬送ロボットが加工後の基板２を回転チャック３０から受け取る位置とを兼ねる。１次加工位置Ａ１は、１次加工ユニット４１が１次加工（例えば１次研削）を行う位置である。２次加工位置Ａ２は、２次加工ユニット４２が２次加工（例えば２次研削）を行う位置である。３次加工位置Ａ３は、３次加工ユニット４３が３次加工（例えば３次研削）を行う位置である。
【００１３】
尚、搬送ロボットが加工前の基板２を回転チャック３０に載せる位置と、搬送ロボットが加工後の基板２を回転チャック３０から受け取る位置とは、本実施形態では同じ位置であるが、異なる位置であってもよい。後者の場合、回転チャック３０の数は、加工ユニットの数よりも２つ多ければよい。
【００１４】
４つの回転チャック３０は、それぞれの回転中心線を中心に回転自在に、回転テーブル２０に取り付けられる。４つの回転チャック３０のそれぞれは、保持している基板２が加工ユニットによって加工される間、回転させられる。４つの回転チャック３０のそれぞれは、搬送ロボットとの間で加工前または加工後の基板２を受け渡す間、回転停止させられる。
【００１５】
４つの回転チャック３０のそれぞれは、基板２が保持される保持面３１（図２参照）を有する。保持面３１は、基板２を下方から水平に保持する。保持面３１は、基板２の直径よりも大きい直径の円形に形成され、基板２を吸着する。保持面３１に対し垂直な方向は、例えばＺ軸方向である。
【００１６】
なお、基板２の回転チャック３０に対向する面には、不図示の保護テープが予め貼合されてよい。つまり、回転チャック３０は、保護テープを介して基板２を保持してよい。保護テープは、基板２に予め形成されたデバイスを保護する。保護テープとしては、一般的なものが用いられ、例えば樹脂テープが用いられる。
【００１７】
図２は、一実施形態に係る１次加工ユニットを示す側面図である。１次加工ユニット４１は、基板２の１次研削を行う。１次加工ユニット４１は、基板２を研削する工具４が交換可能に装着される可動部５０を備える。工具４は、例えば、円盤状のホイール５と、リング状に配列される複数の砥石６とを含む。複数の砥石６は、例えばホイール５の回転チャック３０に対向する面（例えば下面）の外周部に固定される。砥石６が摩耗し、砥石６の厚みＴ１が予め設定された交換厚みＴ１０よりも小さくなると、工具４が交換される。工具４の交換は、定期的に行われてもよい。なお、砥石６は、ホイールの５の回転チャック３０に対向する面の全体に固定されてもよい。
【００１８】
図３は、一実施形態に係る１次加工ユニットの可動部を示す断面図である。可動部５０は、例えば、工具４が交換可能に装着されるフランジ５１と、フランジ５１が端部に設けられるスピンドル軸５２と、スピンドル軸５２を回転自在に支持する軸受５６と、スピンドル軸５２を回転させるスピンドルモータ５７とを有する。
【００１９】
スピンドル軸５２は、スピンドルモータ５７の回転子５８が連結される第１円柱部５３と、フランジ５１が連結される第２円柱部５４と、第１円柱部５３と第２円柱部５４との間に配置される中継軸部５５とを有する。第１円柱部５３と第２円柱部５４と中継軸部５５とは、同軸的に配置される。中継軸部５５の直径は、第１円柱部５３の直径および第２円柱部５４の直径よりも小さい。
【００２０】
軸受５６は、例えば、空気圧によってスピンドル軸５２を回転自在に支持する空気軸受である。軸受５６は、筒状に形成され、中継軸部５５が挿通される貫通穴を有する。軸受５６は、第１円柱部５３に対向する端面（例えば上面）と、第２円柱部５４に対向する端面（例えば下面）と、中継軸部５５の外周面を取り囲む内周面とに、圧縮空気を噴出する噴出口を有する。軸受５６は、圧縮空気の空気圧によって、軸方向の荷重と、径方向の荷重とを支える。なお、軸受５６は、空気軸受には限定されず、一般的なものであってよい。
【００２１】
スピンドルモータ５７は、スピンドル軸５２を回転させることにより、フランジ５１に装着される工具４を回転させる。スピンドルモータ５７は、スピンドル軸５２が連結される回転子５８と、内部に回転磁界を形成する固定子５９と、固定子５９が固定されるハウジング６０とを有する。
【００２２】
スピンドルモータ５７としては、高いトルクを得るべく、例えば誘導モータが用いられる。誘導モータは、固定子５９の巻線に交流電流を供給することにより回転磁界を形成し、その回転磁界によって回転子５８を回転させる。固定子５９の巻線に供給される交流電流の周波数に応じた回転数で工具４が回転させられる。
【００２３】
図２に示すように、１次加工ユニット４１は、回転チャック３０に対し接離する方向（例えばＺ軸方向）に可動部５０を移動させる移動駆動部７０を備える。移動駆動部７０は、Ｚ軸方向に延びるガイド７１と、ガイド７１に沿って移動するスライダ７２と、スライダ７２を移動させる移動モータ７３とを有する。スライダ７２には、可動部５０が固定される。移動モータ７３は、回転運動するものでもよいし、直線運動するものでもよい。移動モータ７３が回転運動する場合、移動モータ７３の回転運動をスライダ７２の直線運動に変換するボールねじを、移動駆動部７０が有する。
【００２４】
移動駆動部７０は、可動部５０を下降させることにより、可動部５０を回転チャック３０に接近させる。この間、回転チャック３０が回転させられると共に、可動部５０に装着された工具４が回転させられる。工具４は、回転しながら下降し、回転チャック３０と共に回転する基板２に接触させられ、基板２を研削する。その後、移動駆動部７０は、可動部５０を上昇させることにより、可動部５０を回転チャック３０から離間させる。
【００２５】
１次加工ユニット４１は、可動部５０のＺ軸方向位置ｚを検出する位置検出器８１を備える。位置検出器８１としては、例えば移動モータ７３の回転を検出することで、可動部５０のＺ軸方向位置ｚを検出するロータリーエンコーダが用いられる。位置検出器８１は、可動部５０のＺ軸方向位置ｚを示す信号を制御部９０に送信する。
【００２６】
なお、位置検出器８１は、移動モータ７３の回転を検出するロータリーエンコーダには限定されず、一般的なものであってよい。例えば、位置検出器８１は、スライダ７２の位置を検出するリニアエンコーダであってもよい。リニアエンコーダは、ガイド７１に沿って設置されるスケールと、スライダ７２に搭載される読み取りヘッドとを含み、読み取りヘッドによってスケールの目盛を読み取ることにより、スライダ７２の位置を検出する。
【００２７】
１次加工ユニット４１は、回転チャック３０の保持面３１に保持されている基板２の厚みＴ２を検出する厚み検出器８２を備える。厚み検出器８２は、例えば、基板２の工具４によって研削される面（例えば基板２の上面）に接触する接触子８３と、接触子８３の変位を検出する変位検出部８４とを有する。厚み検出器８２は、基板２の厚みＴ２を示す信号を制御部９０に送信する。
【００２８】
なお、厚み検出器８２は、接触式には限定されず、非接触式であってもよい。非接触式の厚み検出器８２としては、例えば、レーザー変位計が用いられる。レーザー変位計は、例えば分光干渉式であって、基板２の上方から光を照射し、基板２の上面で反射された光と基板２の下面で反射された光との位相差を検出することで、基板２の厚みＴ２を検出する。
【００２９】
１次加工ユニット４１は、可動部５０に装着された工具４と回転チャック３０に保持されている基板２との接触によって生じるＡＥ（Acoustic Emission）波の有無を検出するＡＥセンサ８５を備える。ＡＥ波は、超音波を含む。ＡＥセンサ８５は、圧電素子で構成され、ＡＥ波を電気信号に変換する。ＡＥセンサ８５は、ＡＥ波の検出結果を示す信号を、制御部９０に送信する。
【００３０】
図３に示すように、可動部５０は、スピンドルモータ５７のハウジング６０に対し固定される固定棒６１を有する。固定棒６１は、貫通穴６２に配置される。貫通穴６２は、スピンドルモータ５７の回転子５８とスピンドル軸５２とを貫通する。貫通穴６２の長手方向は、スピンドルモータ５７の回転子５８およびスピンドル軸５２の回転軸方向である。
【００３１】
貫通穴６２の内部に、固定棒６１の先端部に固定される受信部８６と、フランジ５１に装着されるＡＥセンサ８５とが配置される。基板２の研削時にＡＥセンサ８５は回転するが受信部８６は回転しないので、ＡＥセンサ８５と受信部８６との間には僅かな隙間が形成される。受信部８６は、ＡＥセンサ８５から送信される信号を無線受信し、無線受信した信号を制御部９０に送信する。
【００３２】
基板２の研削時に受信部８６が回転しないので、受信部８６と制御部９０とを電気的に接続する配線の取り回しが容易である。また、受信部８６とＡＥセンサ８５との両方が貫通穴６２の内部に配置されるので、受信部８６とＡＥセンサ８５との間の隙間が小さく、受信部８６がＡＥセンサ８５から送信される信号を精度良く無線受信できる。さらに、ＡＥセンサ８５は、フランジ５１に固定されるので、フランジ５１に装着された工具４と基板２との接触によって生じるＡＥ波の有無を精度良く検出できる。
【００３３】
なお、ＡＥセンサ８５と受信部８６との配置は、図３に示す配置には限定されない。ＡＥ波の有無をＡＥセンサ８５によって検出すれば、後述の補正処理と後述の設定処理とが可能である。
【００３４】
制御部９０は、例えばコンピュータで構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２とを備える。記憶媒体９２には、基板処理装置１０において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、基板処理装置１０の動作を制御する。また、制御部９０は、入力インターフェース９３と、出力インターフェース９４とを備える。制御部９０は、入力インターフェース９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース９４で外部に信号を送信する。
【００３５】
かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されていたものであって、その記憶媒体から制御部９０の記憶媒体９２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、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が挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御部９０の記憶媒体９２にインストールされてもよい。
【００３６】
図４は、一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートであって、基板を１次研削する１次研削処理を示すフローチャートである。図５は、一実施形態に係る１次研削処理における可動部のＺ軸方向位置の時間変化を示す図である。図４および図５に示す１次研削処理は、制御部９０による制御下で実施される。
【００３７】
基板処理方法は、可動部５０が速度切換位置ｚ１に達するまで、可動部５０を処理開始位置ｚ０から第１速度Ｖ１で下降させる工程Ｓ１０１を有する。この工程Ｓ１０１では、制御部９０は、可動部５０に装着された工具４を、回転チャック３０に保持されている基板２に接近させる。制御部９０は、工具４を基板２に接近させる間、予め設定された回転数で工具４を回転させる。また、制御部９０は、工具４を基板２に接近させる間、予め設定された回転数で回転チャック３０を回転させることで、基板２を回転させる。
【００３８】
なお、制御部９０は、可動部５０が速度切換位置ｚ１に達した後で、工具４の回転を開始してもよい。また、制御部は、可動部５０が速度切換位置ｚ１に達した後で、基板２の回転を開始してもよい。可動部５０が速度切換位置ｚ１に達する前に、工具４と基板２が接触することはないからである。
【００３９】
基板処理方法は、時刻ｔ１において可動部５０が速度切換位置ｚ１に達したことを位置検出器８１によって検出すると、可動部５０の下降速度を第１速度Ｖ１から第１速度Ｖ１よりも小さい第２速度Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）に減速する工程Ｓ１０２を有する。可動部５０の下降速度は、可動部５０の回転チャック３０への接近速度である。可動部５０が速度切換位置ｚ１に達した時に、工具４と基板２との間に隙間が形成されるように、速度切換位置ｚ１が設定される。可動部５０が速度切換位置ｚ１に達した時刻ｔ１から、可動部５０に装着された工具４が回転チャック３０に保持されている基板２に接触する時刻ｔ２までに工具４が移動する距離を、エアカット量Δｚ（図５参照）とも呼ぶ。エアカット量Δｚは、基板２の初期厚みＴ２Ａのバラツキに基づき設定される。初期厚みＴ２Ａとは、１次研削処理の開始時の厚みである。
【００４０】
基板処理方法は、第２速度Ｖ２で可動部５０を下降させながら、可動部５０に装着された工具４を回転チャック３０に保持されている基板２に接触させる工程Ｓ１０３を有する。制御部９０は、低速で可動部５０を回転チャック３０に接近させるので、工具４が基板２に接触する時の衝撃を低減でき、基板２の破損および工具４の破損を抑制できる。なお、制御部９０は、可動部５０が速度切換位置ｚ１に達するまで、高速で可動部５０を回転チャック３０に接近させるので、スループットの低下を抑制できる。
【００４１】
基板処理方法は、基板２の厚みＴ２が設定厚みＴ２Ｂに達したことを厚み検出器８２によって検出するまで、可動部５０をさらに下降させることにより、工具４によって基板２を研削する工程Ｓ１０４を有する。制御部９０は、基板２の厚みＴ２が設定厚みＴ２Ｂに達するまでの間、図５では可動部５０の下降速度を第２速度Ｖ２に維持するが、可動部５０の下降速度を変更してもよい。
【００４２】
基板処理方法は、時刻ｔ３において基板２の厚みＴ２が設定厚みＴ２Ｂに達したことを厚み検出器８２によって検出すると、可動部５０の下降を停止する工程Ｓ１０５を有する。設定厚みＴ２Ｂは、１次研削終了時の目標厚みよりも、僅かに厚く設定される。なお、厚み検出器８２が接触式である場合、制御部９０は、可動部５０の下降を停止すると共に、厚み検出器８２の接触子８３を基板２の上面から離間してもよい。下記の工程Ｓ１０６において、基板２の上面における厚み検出器８２の接触跡を除去できる。
【００４３】
基板処理方法は、設定時間の間、可動部５０をＺ軸方向位置ｚ３に停止させた状態で、工具４を回転させると共に基板２を回転させる工程Ｓ１０６を有する。工具４が基板２を僅かに研削することで、工具４が基板２に押し付けられなくなり、研削による音が消える。このように可動部５０を移動停止させた状態で工具４を回転させると共に基板２を回転させる動作を、スパークアウトとも呼ぶ。
【００４４】
基板処理方法は、可動部５０が処理終了位置ｚ５に達するまで、可動部５０を上昇させる工程Ｓ１０７を有する。この工程Ｓ１０７では、制御部９０は、可動部５０に装着された工具４を、回転チャック３０に保持されている基板２から離間させる。制御部９０は、工具４と基板２との接触が解除された後、工具４の回転を停止する。また、制御部９０は、工具４と基板２との接触が解除された後、回転チャック３０の回転を停止することにより、基板２の回転を停止する。
【００４５】
制御部９０は、時刻ｔ５において可動部５０が処理終了位置ｚ５に達すると、可動部５０の上昇を停止させる。このようにして、１次研削処理が終了する。１次研削処理は、基板２を代えて、繰り返し行われる。
【００４６】
１次研削処理の回数ｎが増えるにつれ、砥石６が摩耗し、砥石６の厚みＴ１が小さくなる。そこで、制御部９０は、砥石６の厚みＴ１の減少に起因するエアカット量Δｚの増加を抑制すべく、速度切換位置ｚ１を補正する。
【００４７】
制御部９０は、速度切換位置ｚ１の設定の補正に、ＡＥセンサ８５の検出結果を利用する。ＡＥセンサ８５は、工具４と基板２との接触によって生じるＡＥ波の有無を検出する。工具４が基板２に押し付けられていなくても、工具４が基板２と接触していれば、ＡＥ波が発生する。
【００４８】
工具４が基板２に押し付けられていると、工具４および工具４が装着される可動部５０が僅かに弾性変形する。弾性変形による寸法変化は、速度切換位置ｚ１の設定誤差の原因になる。可動部５０が速度切換位置ｚ１に達した時に、工具４が基板２に押し付けられていないからである。
【００４９】
制御部９０は、ＡＥセンサ８５の検出結果に基づき、速度切換位置ｚ１を補正する。それゆえ、速度切換位置ｚ１の設定を精度良く補正できる。ＡＥセンサ８５の代わりに、移動モータ７３のトルクを検出するトルクセンサを用いる場合とは異なり、工具４が基板２に押し付けられていなくても、工具４が基板２と接触していれば、ＡＥ波が発生するからである。
【００５０】
なお、移動モータ７３のトルクの急激な上昇によって、工具４と基板２との接触開始を検知する場合、工具４が基板２に押し付けられている。また、移動モータ７３のトルクの急激な下降によって、工具４と基板２との接触終了を検知する場合、工具４が基板２に押し付けられている。
【００５１】
図６は、一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートであって、１次研削処理の設定を補正する補正処理を示すフローチャートである。図６に示す補正処理は、制御部９０による制御下で実施され、例えば定期的に実施される。
【００５２】
基板処理方法は、Ｋ回目の１次研削処理において、可動部５０に装着された工具４と、回転チャック３０に保持されている基板２との接触によって生じるＡＥ波の有無をＡＥセンサ８５によって検出する工程Ｓ２０１を有する。Ｋは、１以上の自然数である。制御部９０は、１次研削処理の回数ｎを計測するカウンタ部を有する。カウンタ部は、可動部５０に新しい工具４が装着された時に「ｎ」をゼロにリセットする。
【００５３】
ＡＥ波は、例えば、図５に示す時刻ｔ２から時刻ｔ４まで発生する。時刻ｔ２は、工具４と基板２との接触開始の時刻である。時刻ｔ４は、工具４と基板２との接触終了の時刻である。なお、時刻ｔ４は、図５では可動部５０の上昇開始時刻と同じ時刻であるが、可動部５０の上昇開始時刻よりも早い時刻であってもよいし、可動部５０の上昇開始時刻よりも僅かに遅れた時刻であってもよい。
【００５４】
基板処理方法は、Ｋ回目の１次研削処理におけるＡＥセンサ８５の検出結果に基づき、Ｌ回目の１次研削処理における速度切換位置ｚ１（ｎ＝Ｌ）を補正する工程Ｓ２０２を有する。Ｋは１以上の自然数であり、ＬはＫよりも大きい自然数である。Ｌは、Ｋよりも大きい自然数である限り、特に限定されないが、例えばＫ＋１であってよい。
【００５５】
Ｌ回目の１次研削処理における速度切換位置ｚ１（ｎ＝Ｌ）は、Ｌ回目の１次研削処理におけるエアカット量Δｚ（ｎ＝Ｌ）が予め設定された値Δｚ０に近づくように補正される。Ｌ回目の１次研削処理における速度切換位置ｚ１（ｎ＝Ｌ）は、Ｋ回目の１次研削処理における速度切換位置ｚ１（ｎ＝Ｋ）に比べ、回転チャック３０の保持面３１に近づくように補正される。従って、砥石６の厚みＴ１の減少に起因するエアカット量Δｚの増加を抑制できるので、砥石６の摩耗に起因するスループットの低下を抑制できる。
【００５６】
図７は、一実施形態に係るＫ回目の１次研削処理におけるＡＥ波の発生開始時の可動部のＺ軸方向位置と、Ｌ回目の１次研削処理における速度切換位置との関係を示す図である。図７において、実線はＫ回目の１次研削処理におけるＡＥ波の発生開始時の可動部５０のＺ軸方向位置ｚ２（ｎ＝Ｋ）を示し、二点鎖線はＬ回目の１次研削処理における速度切換位置ｚ１（ｎ＝Ｌ）を示す。
【００５７】
速度切換位置ｚ１を補正する工程Ｓ２０２は、図７に示すように、Ｋ回目の１次研削処理におけるＡＥ波の発生開始時の可動部５０のＺ軸方向位置ｚ２（ｎ＝Ｋ）に基づき、Ｌ回目の１次研削処理における速度切換位置ｚ１（ｎ＝Ｌ）を補正する工程を有する。ｚ１（ｎ＝Ｌ）は、例えば、「ｚ１（ｎ＝Ｌ）＝ｚ２（ｎ＝Ｋ）＋Δｚ０」の式を用いて算出する。上記の式において、ｚ２（ｎ＝Ｋ）は、位置検出器８１とＡＥセンサ８５とによって検出する。
【００５８】
Ｌ回目の１次研削処理における速度切換位置ｚ１（ｎ＝Ｌ）は、Ｌ回目の１次研削処理におけるエアカット量Δｚ（ｎ＝Ｌ）が予め設定された値Δｚ０に近づくように補正される。砥石６の厚みＴ１の減少に起因するエアカット量Δｚの増加を抑制できるので、砥石６の摩耗に起因するスループットの低下を抑制できる。
【００５９】
図８は、一実施形態に係るＫ回目の１次研削処理におけるＡＥ波の発生終了時の可動部のＺ軸方向位置と、Ｌ回目の１次研削処理における速度切換位置との関係を示す図である。図８において、実線はＫ回目の１次研削処理におけるＡＥ波の発生終了時の可動部５０のＺ軸方向位置ｚ４（ｎ＝Ｋ）を示し、二点鎖線はＬ回目の１次研削処理における速度切換位置ｚ１（ｎ＝Ｌ）を示す。
【００６０】
速度切換位置ｚ１を補正する工程Ｓ２０２は、図８に示すように、Ｋ回目の１次研削処理におけるＡＥ波の発生終了時の可動部５０のＺ軸方向位置ｚ４（ｎ＝Ｋ）に基づき、Ｌ回目の１次研削処理における速度切換位置ｚ１（ｎ＝Ｌ）を補正する工程を有する。ｚ１（ｎ＝Ｌ）は、例えば、「ｚ１（ｎ＝Ｌ）＝ｚ４（ｎ＝Ｋ）＋ΔＴ２＋Δｚ０」の式を用いて算出する。
【００６１】
上記の式において、ｚ４（ｎ＝Ｋ）は、位置検出器８１とＡＥセンサ８５とによって検出する。ΔＴ２は、基板２の初期厚みＴ２Ａと、基板２の設定厚みＴ２Ｂとの差である。Ｔ２Ａは、代表値でもよいし、実測値でもよい。実測値としては、例えば、Ｌ回目の１次研削処理に供される基板２の初期厚みＴ２Ａ（ｎ＝Ｌ）が用いられる。Ｔ２Ａ（ｎ＝Ｌ）は、厚み検出器８２によって検出する。
【００６２】
Ｌ回目の１次研削処理における速度切換位置ｚ１（ｎ＝Ｌ）は、Ｌ回目の１次研削処理におけるエアカット量Δｚ（ｎ＝Ｌ）が予め設定された値Δｚ０に近づくように補正される。砥石６の厚みＴ１の減少に起因するエアカット量Δｚの増加を抑制できるので、砥石６の摩耗に起因するスループットの低下を抑制できる。
【００６３】
ところで、Ｋ回目の１次研削処理において、ＡＥ波の発生終了後には、工具４が基板２から離れるので、砥石６が摩耗しない。それゆえ、ＡＥ波の発生終了時における可動部５０のＺ軸方向位置ｚ４（ｎ＝Ｋ）に基づきｚ１（ｎ＝Ｌ）を補正すれば、砥石６の厚みＴ１の減少に起因するエアカット量Δｚの増加をより抑制できる。その結果、砥石６の摩耗に起因するスループットの低下をより抑制できる。
【００６４】
なお、制御部９０は、図７に示すＡＥ波の発生開始時の可動部５０のＺ軸方向位置ｚ２（ｎ＝Ｋ）と、図８に示すＡＥ波の発生終了時の可動部５０のＺ軸方向位置ｚ４（ｎ＝Ｋ）との両方に基づき、速度切換位置ｚ１（ｎ＝Ｌ）を補正してもよい。
【００６５】
図６に示すように、基板処理方法は、Ｋ回目の１次研削処理におけるＡＥセンサ８５の検出結果に基づき、Ｌ回目の１次研削処理における処理開始位置ｚ０（ｎ＝Ｌ）を補正する工程Ｓ２０３を有する。Ｋは１以上の自然数であり、ＬはＫよりも大きい自然数である。Ｌは、Ｋよりも大きい自然数である限り、特に限定されないが、例えばＫ＋１であってよい。Ｌ回目の１次研削処理における処理開始位置ｚ０（ｎ＝Ｌ）は、Ｌ−１回目の１次研削処理における処理終了位置ｚ５（ｎ＝Ｌ−１）を兼ねる。
【００６６】
可動部５０は、Ｌ−１回目の１次研削処理において処理終了位置ｚ５（ｎ＝Ｌ−１）まで上昇され、Ｌ回目の１次研削処理において処理開始位置ｚ０（ｎ＝Ｌ）から下降される。Ｌ−１回目の１次研削処理の終了から、Ｌ回目の１次研削処理の開始まで、可動部５０はＺ軸方向には移動しない。
【００６７】
Ｌ回目の１次研削処理における処理開始位置ｚ０（ｎ＝Ｌ）は、上記の工程Ｓ２０２において補正されたＬ回目の１次研削処理における速度切換位置ｚ１（ｎ＝Ｌ）から、予め設定された距離だけ離れた位置に補正される。Ｌ回目の１次研削処理における処理開始位置ｚ０（ｎ＝Ｌ）は、Ｋ回目の１次研削処理における処理開始位置ｚ０（ｎ＝Ｋ）よりも、回転チャック３０の保持面３１に近づくように補正される。従って、砥石６の摩耗に起因するスループットの低下を抑制できる。
【００６８】
図９は、一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートであって、１次研削処理の設定を決める設定処理を示すフローチャートである。図９に示す設定処理は、制御部９０による制御下で実施される。
【００６９】
図９に示す設定処理は、例えば、可動部５０に新しい工具４が装着された後、１回目の１次研削処理が行われる前に実施される。図９に示す設定処理で設定された速度切換位置ｚ１は、１回目の１次研削処理に用いられる。その後、図９に示す設定処理は、無駄な処理の増加を抑制すべく、工具４が交換されるまで実施されなくてよい。図４に示す補正処理が実施されれば、砥石６の摩耗に起因するスループットの低下を抑制できるからである。
【００７０】
なお、本実施形態では図９に示す設定処理は１回目の１次研削処理が行われる前に実施され工具４が交換されるまで実施されないが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、１次研削処理において可動部５０が速度切換位置ｚ１に達する前に工具４が基板２に接触するなどの異常が発生した場合、あるいは、停電などで記憶媒体９２が速度切換位置ｚ１の設定を失った場合、図９に示す設定処理が実施されてもよい。
【００７１】
基板処理方法は、工具４と基板２との接触によってＡＥ波が発生するまで、工具４が装着された可動部５０を下降させる工程Ｓ３０１を有する。この工程Ｓ３０１では、制御部９０は、可動部５０に装着された工具４を、回転チャック３０に保持されている基板２に接近させる。制御部９０は、工具４を基板２に接近させる間、工具４を予め設定された回転数で回転させる。また、制御部９０は、工具４を基板２に接近させる間、回転チャック３０を予め設定された回転数で回転させることにより、基板２を回転させる。可動部５０の下降速度と、工具４の回転数と、回転チャック３０の回転数とは、工具４と基板２との接触時に基板２がほとんど研削されないように、設定される。なお、制御部９０は、工具４を基板２に接近させる間、工具４と基板２の少なくとも一方を回転させればよい。工具４と基板２の少なくとも一方が回転していれば、工具４と基板２との接触時にＡＥ波が発生する。制御部９０は、ＡＥ波の発生をＡＥセンサ８５によって検出する。
【００７２】
基板処理方法は、ＡＥ波の発生をＡＥセンサ８５によって検出すると、ＡＥ波の発生時の可動部５０のＺ軸方向位置ｚ６を位置検出器８１によって検出すると共に、可動部５０を回転チャック３０から離間させる工程Ｓ３０２を有する。制御部９０は、Ｚ軸方向位置ｚ６において、可動部５０の移動方向を反転する。工具４と基板２との接触後に、工具４が基板２に押し付けられないので、基板２がほとんど研削されない。
【００７３】
基板処理方法は、上記の工程Ｓ３０２において位置検出器８１によって検出したＺ軸方向位置ｚ６に基づき、その後に行われる１次研削処理に用いられる速度切換位置ｚ１を設定する工程Ｓ３０３を有する。その後、設定処理に供された基板２は、回転チャック３０から取り外されることなく、そのまま、１次研削処理に供されてよい。ダミー基板を設定処理に供する場合に比べて、基板２の取り替え時間を省略できる。
【００７４】
図１０は、一実施形態に係る設定処理におけるＡＥ波の発生時の可動部のＺ軸方向位置と、１次研削処理における速度切換位置との関係を示す図である。図１０において、実線は設定処理におけるＡＥ波の発生時の可動部５０のＺ軸方向位置ｚ６を示し、二点鎖線は１次研削処理における速度切換位置ｚ１を示す。
【００７５】
図１０に示すように、ｚ１は、例えば、「ｚ１＝ｚ６＋Δｚ０」の式を用いて算出する。上記の式において、ｚ６は、上記の工程Ｓ３０２において位置検出器８１によって検出する。Δｚ０は、基板２の初期厚みＴ２Ａのバラツキに基づき設定される。
【００７６】
制御部９０は、ＡＥセンサ８５の検出結果に基づき、速度切換位置ｚ１を設定する。それゆえ、速度切換位置ｚ１を精度良く設定できる。ＡＥセンサ８５の代わりに、移動モータ７３のトルクを検出するトルクセンサを用いる場合とは異なり、工具４が基板２に押し付けられていなくても、工具４が基板２と接触していれば、ＡＥ波が発生するからである。
【００７７】
２次加工ユニット４２は、１次加工ユニット４１と同様に構成されるので、図示および説明を省略する。また、２次研削処理は、１次研削処理と同様に実施されるので、図示および説明を省略する。但し、２次加工ユニット４２の砥石の砥粒径は、１次加工ユニット４１の砥石の砥粒径よりも小さい。一般的に、砥粒径が小さいほど、研削速度が遅い。それゆえ、２次研削処理における第２速度Ｖ２は、１次研削処理における第２速度Ｖ２よりも遅く設定される。従って、２次研削処理においてエアカット量Δｚの増加を抑制することは、１次研削処理においてエアカット量Δｚの増加を抑制することよりも、基板処理装置１０のスループットを向上するうえで、より重要である。基板処理装置１０は、１次研削処理と２次研削処理とを同時に実施するからである。
【００７８】
３次加工ユニット４３は、１次加工ユニット４１と同様に構成されるので、図示および説明を省略する。また、３次研削処理は、１次研削処理と同様に実施されるので、図示および説明を省略する。但し、３次加工ユニット４３の砥石の砥粒径は、２次加工ユニット４２の砥石の砥粒径よりも小さい。一般的に、砥粒径が小さいほど、研削速度が遅い。それゆえ、３次研削処理における第２速度Ｖ２は、２次研削処理における第２速度Ｖ２よりも遅く設定される。従って、３次研削処理においてエアカット量Δｚの増加を抑制することは、２次研削処理においてエアカット量Δｚの増加を抑制することよりも、基板処理装置１０のスループットを向上するうえで、より重要である。基板処理装置１０は、２次研削処理と３次研削処理とを同時に実施するからである。
【００７９】
以上、本開示に係る基板処理装置および基板処理方法の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
【００８０】
基板２は、シリコンウェハなどの半導体基板には限定されず、ガラス基板などであってもよい。
【００８１】
１回の１次研削処理で、１枚の基板が１次研削されるが、複数枚の基板が１次研削されてもよい。
【００８２】
図９に示す設定処理は、図４に示す補正処理と組合わせずに、単独で実施されてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
２    基板
４    工具
１０  基板処理装置
３０  回転チャック（基板保持部）
３１  保持面
５０  可動部
５１  フランジ
５２  スピンドル軸
５６  軸受
５７  スピンドルモータ
５８  回転子
６０  ハウジング
６１  固定棒
６２  貫通穴
７０  移動駆動部
８１  位置検出器
８２  厚み検出器
８５  ＡＥセンサ
８６  受信部
９０  制御部
【図１】
2020015105.tif 000003
【図２】
2020015105.tif 000004
【図３】
2020015105.tif 000005
【図４】
2020015105.tif 000006
【図５】
2020015105.tif 000007
【図６】
2020015105.tif 000008
【図７】
2020015105.tif 000009
【図８】
2020015105.tif 000010
【図９】
2020015105.tif 000011
【図１０】
2020015105.tif 000012