JP2007194533A - 半導体基板の平坦化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体基板平坦化加工時の保護粘着テ−プの使用量を半減化し、反りのない極薄半導体基板の単位時間当りの生産量を向上させる基板の平坦化方法の提供。
【解決手段】 一対の半導体基板２の電子回路面を温水溶解性粘着剤３を用いて前記半導体基板の直径より大きい直径を有する１枚の剛体製支持プレ−ト４表裏面に接着して半導体基板／温水溶解性粘着剤／支持プレ−ト／温水溶解性粘着剤／半導体基板の積層体１を形成し、この積層体１の表裏面を研削、洗浄、研磨、洗浄後、この平坦化加工された積層体１を６０〜９０℃の温水中に浸漬し、温水溶解性粘着剤３を溶解させて２枚の２０〜５０μｍ厚みの極薄半導体基板２と１枚の剛体製支持プレ−ト４に分離させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリコン基板表面に電子回路が設けられた半導体基板のシリコン基板面を研削して薄肉化された半導体基板の研削面を研磨する方法に関し、シリコン基板面に研削傷のない鏡面を呈する厚み２０〜５０μｍの半導体基板を得ることを目的とする。

次々世代の半導体基板としては、厚みが２０〜５０μｍ、直径３００〜４５０ｍｍの半導体基板が要望されている。従来の厚み１５０〜７５０μｍ、直径２００〜３００ｍｍの半導体基板と次世代の厚み８０〜１２０μｍの半導体基板を比較すると、次世代の半導体基板は極薄で、大口径であるためにシリコン基板表面に電子回路が設けられた半導体基板が撓む性質があり、半導体基板の裏面研削加工および研削面の研磨加工時、半導体基板の電子回路面を光硬化型剥離性粘着剤テ−プ（光硬化型発泡性剥離性粘着剤テ−プまたは紫外線照射硬化型剥離性粘着剤テ−プ）で保護し、これを光不透過性のアルミニウム板やセラミック板、あるいは透光性のある透明のガラス板やポリカ−ボネ−ト樹脂板などの支持プレ−トに電子回路面を接着し、反対面のシリコン基板面を裏面研削し、ついで、研削面を研磨加工またはエッチング加工して研削面を鏡面化し、その後、照射強度が４０ｍＷ／ｃｍ^２となるよう照度を調節して２分間剥離性粘着剤テ−プ側より照射して剥離性粘着剤テ−プを半導体基板面より剥がし、厚み８０〜１２０μｍの半導体基板に加工している（例えば、特許文献１参照。）。

また、基板の大きさは小さいが、光硬化性接着剤で２枚の水晶ウエハを直接、又はダミー板を挟んでシリコン系もしくはオレフィン系接着剤で貼り合わせ、光照射して接着剤を硬化させて積層ウエハを形成し、従来のキャリア及び研磨加工装置を用いて積層ウエハの両面を所望の板厚に研磨加工した後、研磨加工後の積層ウエハを剥離液中に浸漬して光硬化性接着剤を溶解させ、個々の厚み１０〜２５μｍの水晶ウエハに分離する両面研磨加工方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

米国特許第６９３００２３号明細書 特開２００１−２７４１２８号公報

次々世代の厚みが２０〜５０μｍ、直径３００〜４５０ｍｍの半導体基板の研磨加工となると、次世代の厚み８０〜１２０μｍの半導体基板より撓みはより大きくなる。特許文献２に記載の積層水晶ウエハを両面研磨加工する方法は、特許文献１に記載の研削方法・研磨方法と比較すると剥離性粘着剤テ−プの使用量が半減できる利点がある。しかし、シリコン基板表面に電子回路が設けられた半導体基板を積層して研削加工または研磨加工するにおいて、シリコン基板は不透明または半透明であるため、光硬化性樹脂接着剤（紫外線照射硬化性樹脂粘着剤を含む）を剥離させるための紫外線照射硬化を行うと硬化時間が遅く、実用的でない。

本発明者らは、光（紫外線）照射型の粘着剤(接着剤)に代えてガラス中空瓶の感圧ラベル粘着剤として利用されている６０〜９０℃の温水で溶解する温水溶解性粘着剤を用いれば半導体基板の電子回路面のカッティングストリ−ト溝に温水が浸透し、温水溶解性粘着剤の溶解が進むことに着想し、本発明の極薄半導体基板の平坦化方法に至った。

請求項１の発明は、一対の半導体基板の電子回路面を６０〜９０℃の温水で溶解する温水溶解性粘着剤を用いて前記半導体基板の直径より大きい直径を有する１枚の剛体製支持プレ−ト表裏面に接着して半導体基板／温水溶解性粘着剤／支持プレ−ト／温水溶解性粘着剤／半導体基板の積層体を形成し、この積層体の表裏面のシリコン基板面を研削し、洗浄後、次いで、研削面を研磨加工して研削面を鏡面化し、研磨面を洗浄後、研削・研磨加工された積層体を６０〜９０℃の温水中に浸漬し、温水溶解性粘着剤を溶解させて２枚の厚み２０〜５０μｍの半導体基板と１枚の剛体製支持プレ−トに分離させることを特徴とする、半導体基板の平坦化方法を提供するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の半導体基板の平坦化方法において、前記研削・研磨加工された積層体を６０〜９０℃の温水中に浸漬して温水溶解性粘着剤を溶解させる工程が積層体に超音波を照射しながら行うことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の請求項１に記載の半導体基板の平坦化方法において、積層体のシリコン基板面の研磨加工が、積層体を回転軸に軸承されたチャックに吸着させ、半導体基板直径の１．１５〜１．３倍の直径を有する研磨パッドを用い、積層体のシリコン基板面全面を覆うよう、かつ、研磨パッドを半導体基板中心に向けて５０〜７５ｍｍ前後揺動させながら研磨を行うことを特徴とする。

直径が３００〜４５０ｍｍ、厚み１００〜７７０μｍの半導体基板の電子回路面を温水溶解性粘着剤を用いて半導体基板の直径より２〜５ｍｍ程度大きい直径を有する１枚の厚み１００〜１，０００μｍの剛体製支持プレ−ト表裏面に接着して半導体基板／温水溶解性粘着剤／支持プレ−ト／温水溶解性粘着剤／半導体基板の積層体を形成し、しかる後にこの積層体表裏面を研削・研磨加工して基板の厚みを減少化できるので、半導体基板保護粘着剤テ−プの使用量が半減する。また、温水溶解性粘着剤を用いるので、従来の支持プレ−トから薄肉化された半導体基板を別の剥離用粘着剤テ−プを用いて引き剥がす方法と比較して薄肉化された半導体基板に引き剥がし時の応力がかかることがないので、極薄半導体基板の破損の機会がない。また、温水によるアニ−リング効果により加工時の熱ストレスが極薄半導体基板から開放され、反りの小さい極薄半導体基板を得ることができる。

極薄半導体基板／温水溶解性粘着剤／支持プレ−ト／温水溶解性粘着剤／極薄半導体基板の積層体を温水中に浸漬して温水溶解性粘着剤を温水に溶解させる際、超音波進藤を積層体に与えることにより、半導体基板の回路の切断ストリ−トへの温水の浸透性を向上でき、ストリ−トに存在する温水溶解性粘着剤の溶解速度を高める。

半導体基板直径の１．１５〜１．３倍の直径を有する研磨パッドを用い、積層体のシリコン基板面全面を覆うよう、かつ、研磨パッドを半導体基板中心に向けて５０〜７５ｍｍ前後揺動させながら研磨を行うことにより反りのない極薄半導体基板が得られる。

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は半導体基板／温水溶解性粘着剤／支持プレ−ト／温水溶解性粘着剤／半導体基板の積層体の断面図、図２は半導体基板の薄肉化加工装置の平面図、図３は積層体の研磨装置の正面図、および図４は積層体の温水剥離装置の断面図である。

図１において、１は薄肉化される前の積層体で、この積層体は半導体基板２／温水溶解性粘着剤３／支持プレ−ト４／温水溶解性粘着剤３／半導体基板２の構造を採る。この積層体１は、半導体基板２の電子回路面２ａに６０〜９０℃の温水で溶解する温水溶解性粘着剤を塗布し、切断用のストリ−ト２ｂをも温水溶解性粘着剤３で満たし、この半導体基板一対の温水溶解性粘着剤面を半導体基板の直径より大きい直径を有する厚み１００〜１，０００μｍの剛体製支持プレ−ト４の表裏面に接着して半導体基板／温水溶解性粘着剤／支持プレ−ト／温水溶解性粘着剤／半導体基板の構造の積層体１と為す。

前記剛体製支持プレ−ト４としては、ガラス板、水晶板、ポリカ−ボネ−ト板、ポリメチルメタクリレ−ト・α−メチルスチレン共重合体板等の光透過性材料よりなる円板、アルミニウム板、ステンレス板、ガラス繊維補強エポキシ樹脂板、ガラス繊維補強アラミド樹脂板、ガラス繊維補強ポリイミド樹脂板等の光不透過性材料よりなる厚み１００〜１，０００μｍの円板が利用できる。これらの中でも２０〜５０μｍと極薄化された半導体基板２が半光透過性を示すことから光透過性材料よりなる円板の方が反対側の半導体基板２の電子回路面のストリ−ト位置を光センサにより確認できるので好ましい。

温水溶解性粘着剤（接着剤）３は、例えば、特開２００２−１４０００８号公報に開示される温水剥離ラベルに使用されている６０〜８０℃の温水で３０〜１２０秒で溶解する粘着剤で、デイスパージョン型アクリル系樹脂粘着剤に、少なくとも、温水溶解性あるいは膨潤性を有する平均粒径２０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下の粒子状デンプンまたはリン酸塩水溶液で処理した平均粒径２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下の膠質あるいは軽質炭酸カルシウムを、オリゴマ−粘着剤固形分に対して１〜２０質量％、好ましくは２〜１５質量％、より好ましくは３〜１０質量％配合した粘着剤組成物であり、この粘着剤組成物を剥離性フィルム基材の表面に塗布し、持ち運び使用できるようにするのが好ましい。

前記粒子状デンプンの粒径が２０μｍを超えたり、炭酸カルシウムの粒径が２μｍを超えると温水との接触面積が小さくなり、温水応答性が低くなるので好ましくない。粒子状デンプンや炭酸カルシウムの配合量が２０質量％を超えると粘着力が失われる恐れがあり、１質量％未満では充分な温水剥離性が得られない懼れがありいずれも好ましくない。

炭酸カルシウムのみの使用であるとリン酸塩の使用量が多くなり、粘着層の吸湿性が大きくなるため、冷水に対する耐水性が悪化する懼れがある。そのような場合は、上記粒子状デンプンと炭酸カルシウムを併用することにより樹脂粘着剤層の温水剥離性を維持できる。上記粒子状デンプンと炭酸カルシウムを併用する際は、粘着剤固形分に対して両者の合計で１〜３０質量％、好ましくは２〜２５質量％、より好ましくは３〜２０質量％配合した粘着剤組成物を用いる。粒子状デンプンと炭酸カルシウムの合計配合量が３０質量％を超えると粘着力が失われる懼れがあり、１質量％未満では充分な温水剥離性が得られない懼れがありいずれも好ましくない。

前記アクリル系樹脂粘着剤は、例えば、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、ヒドロキシルエチルアクリレ−ト、ヒドロキシルエチルメタクリレ−ト、ヒドロキシルブチルメタクリレ−ト、ヒドロキシルイソプロピルアクリレ−ト、ヒドロキシルイソプロピルメタクリレ−ト、ヒドロキシルブチルメタクリレ−ト等の（メタ）アクリル系モノマ−、アクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド系モノマ−、該アミド系モノマ−のＮ−アルコキシ置換体、同Ｎ−メチロ−ル置換体、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系モノマ−、アリルグリジジルエ−テル、トリアリルイソシアヌレ−ト等のアリル系モノマ−、酢酸ビニル、Ｎ−ビニルピロリドン、α−メチル・Ｎ−ビニルピロリドン等の重合性二重結合を有するモノマ−等の一種ないしそれ以上と、カルボキシル基を有するアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマ−ル酸、イタコン酸、その他等の不飽和カルボン酸の一種ないしそれ以上との共重合体を挙げることができる。

デイスパージョン型アクリル系樹脂粘着剤は、上記アクリル系樹脂粘着剤の水性エマルジョン形態のものである。

温水溶解性あるいは膨潤性を有する平均粒径２０μｍ以下の粒子状デンプンは、６０〜８０℃の温水により糊化が起こり、水溶解性あるいは水膨潤性を有する充填剤となる。

粒子状デンプンは、主にアミロースとアミロペクチンで構成され、アミロースは温水溶解性、網目構造を有するアミロペクチンは温水膨潤性を示す。粒子状デンプンには未化工のものや、化工デンプンであるエーテル化デンプン、エステル化デンプン、グラフト共重合デンプンといった誘導体やアルファー化デンプン、ばい焼デキストリンなどがあるが、化工デンプンには冷水溶解性のあるものも含まれるので、溶解温度が約６０℃以上であるように適切に変性されたものを使用することが必要である。

また、アルファーデンプンの内、米由来のライスデンプンは平均粒径が約３〜６μｍと小さい多角形構造をしているため、表面積が大きく、温水との接触面積が大きくなり、温水に対する応答性が高くなるので好ましく使用できる。また、ライスデンプンは、未加工では糊化温度が８０℃近と高過ぎるため、必要に応じて部分的にエーテル化、エステル化して、糊化温度を低下させたものが好ましい。

粒子状デンプンの配合量は、充填効果により配合量が増えるとそれに従って粘着力が低下するため、要求される粘着力を充分確保できる必要最小限に抑えることが必要である。具体的には、例えば、粒子状デンプンの配合量が粘着剤固形分に対して１０質量％から急速に粘着力が低下しはじめ、１２質量％で粘着力やタックが半分以下となり、２０質量％を超えるとほとんど粘着力が失われる。

リン酸塩水溶液で処理した炭酸カルシウムは、温水によりカルシウムイオンを遊離させ、粘着剤成分中のカルボン酸などの酸性基と金属塩架橋を起こして、粘着剤皮膜を硬くし、剥離強さを低下させる。この炭酸カルシウムもまた温水反応性をよくするために、粒子径のより小さい、表面積の大きいものが好ましく使用できる。

炭酸カルシウムには脂肪酸や樹脂酸、ロジン酸で表面処理したものや、カルボキシル化ポリブタジエン、カルボキシル化ポリイソプレンなどのカルボン酸系カップリング剤で処理されたものがあるが、疎水性表面になると温水に対する応答性が小さくなるため、溶解性効果が期待できない。

ヘキサメタリン酸ナトリウムなどのリン酸塩は、カルシウムイオンを不活性化する効果があり、例えば硬水の軟化剤としても使用される。デイスパージョン型アクリル系樹脂粘着剤にこの炭酸カルシウムの分散液を直接添加すると、遊離したカルシウムイオンが粘着剤の酸性基と反応して凝集物が発生する場合がある。したがって、炭酸カルシウムを分散させる水には予めヘキサメタリン酸ナトリウムなどのリン酸塩を溶かしておき、次いで添加した炭酸カルシウムからカルシウムイオンが溶け出しても、ヘキサメタリン酸ナトリウムなどのリン酸塩により完全に封止された状態にしておく必要がある。このカルシウムイオンを封止した状態の炭酸カルシウムの分散液をデイスパージョン型アクリル系粘着剤に添加すれば凝集物が発生しない。

炭酸カルシウムの水への溶解度は２５℃で１００ｇの水に１．４〜１．５ｍｇであり、７５℃では１．８ｍｇであるので、室温時に炭酸カルシウムの溶解度以上でカルシムイオン封止に必要なだけのヘキサメタリン酸ナトリウムなどのリン酸塩を加えておけば、温水浸漬時には溶解度の差によって、ヘキサメタリン酸ナトリウムなどのリン酸塩で封止しきれないカルシウムイオンが遊離し始める。温水浸漬により封止しきれないカルシウムイオンが遊離すれば、アクリル系樹脂粘着剤成分中のカルボン酸などの酸性基と金属塩架橋を起こして、粘着剤皮膜を硬くし、剥離強さを低下させることができる。

ヘキサメタリン酸ナトリウム以外のリン酸塩としては、トリポリリン酸ナトリウムやテトラポリリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウムなどを挙げることができる。

上記粒子状デンプンや炭酸カルシウムの機能をよく発揮させるためには上記のアクリル系樹脂粘着剤の内でも、２−エチルヘキシルアクリレート／ブチルアクリレート／酢酸ビニル／アクリル酸の３〜４成分を共重合させたアクリル系樹脂粘着剤が好ましい。また、２−エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート／アクリル酸のオールアクリル系樹脂粘着剤デイスパージョンに酢酸ビニル系樹脂粘着剤デイスパージョンを配合したものも好ましい。

アクリル系樹脂粘着剤組成物３には、必要に応じて更に、防かび剤、防腐剤、分散剤、ｐＨ調整剤、安定剤、可塑剤、消泡剤、その他の所望の添加剤を添加することができる。

温水溶解性アクリル系樹脂粘着剤組成物３を予め半導体基板２の電子回路２ａ面に塗布し、ストリ−ト面２ｂにも温水溶解性アクリル系樹脂粘着剤組成物３を充分に充填させた後、温水溶解性アクリル系樹脂粘着剤組成物３を二軸延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルム基材や二軸延伸ポリプロピレンポリエチレンテレフタレ−トフィルム基材に塗布した粘着剤テ−プで半導体基板２の電子回路２ａ面を保護し、次いで、フィルム基材を引き剥がし、半導体基板２のシリコン基板２ｃ面を外側にして支持体プレ−ト３の表裏面に貼付して積層体１を形成させてもよい。温水溶解性粘着剤としては、住友スリ−エム株式会社から６０℃温水溶解性接着剤がＳ４１４のグレ−ド名で、日化精工株式会社よりスカイボンドの商品名で、化研テック株式会社から９０℃温水溶解性のエコロバラＣＴ−１８８８Ａ／Ｂの商品名で販売されている。なお、平坦化加工される半導体基板が半透明であるときは、阪本薬品工業株式会社の８０℃温水溶解性の光硬化性アクリル系樹脂接着剤を用いることができる。

温水溶解性アクリル系樹脂粘着剤組成物層３の厚みは、５〜２５μｍで、ストリ−ト溝２ｂの深さと回路面の高さの合計値より１〜５μｍ高い厚みが好ましい。粘着剤の力は、２５℃で２０〜１００ｇ／２５ｍｍ幅が好ましい。

図２に、積層体１のシリコン基板面を研削・研磨する半導体基板の平坦化装置１０と温水剥離装置１００のレイアイトを示す。図中、１１はフレ−ムベ−ス、１１ａは第１研削室、１１ｂは第２研削室、１１ｃは第１研磨室、１１ｄは第２研磨室、１１ｅは仕切壁である。１２は積層体１を１０枚または１５枚収納する収納カセットである。第１研削室１１ａには、第１搬送ロボット１３、第１インデックステ−ブル１４が在る。１４ａは回転軸で、第１インデックステ−ブルを軸承し、図示されていないエンコ−ダの指示により時計廻り方向に９０度づつ回転するか、時計廻り方向に９０度、９０度、−２７０度、９０度回転する。１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは第１インデックステ−ブル１４の回転軸１４ａを中心に同心円状に４箇所に配置されたバキュ−ムチャックテ−ブルで、それぞれ図示されていない回転軸により軸承されている。１５ａは積層体１のロ−ディングゾ−ンを、１５ｂは積層体１の粗研削ゾ−ンを、１５ｃは積層体１の仕上研削ゾ−ンを、１５ｄは積層体１の洗浄／アンロ−ディングゾ−ンを示す。

前記ロ−ディングゾ−ン１５ａ上には、第１搬送ロボット１３が吸着ア−ムで収納カセット１２に収納されている積層体１のシリコン基板面を吸着し、積層体１が搬送される。粗研削ゾ−ン１５ｂ頭上にはカップホイ−ル型ダイヤモンド砥石の歯先が積層体１の中心を回転して通過するよう砥石ヘッド１６が回転、上下移動可能に設けられている。仕上研削ゾ−ン１５ｃ頭上にはカップホイ−ル型ダイヤモンド砥石の歯先が積層体１の中心を回転して通過するよう砥石ヘッド１７が回転、上下移動可能に設けられている。また、バキュ−ムチャックテ−ブル１５ｄ頭上には、特開２００５−４４８７４号公報に構造が開示される基板洗浄機器１８ａとバキュ−ムチャックテ−ブルクリ−ナ１８ｂが一対となっている洗浄装置１８が上下移動可能に設けられている。

研削に使用されるカップホイ−ル型ダイヤモンド砥石は、既知の粗研削カップホイ−ル型ダイヤモンド砥石として砥番が３６０メッシュのカップホイ−ル型砥石を、仕上研削カップホイ−ル型ダイヤモンド砥石として砥番が１，５００メッシュのカップホイ−ル型砥石の組み合わせでもよいが、粗研削砥石として砥番が３２５メッシュのカップホイ−ル型ダイヤモンド砥石を、仕上研削砥石として砥番が２，０００メッシュのカップホイ−ル型ダイヤモンド砥石の組み合わせ、あるいは、粗研削砥石として砥番（ＪＩＳ一般砥粒粒度）が３２０番〜３６０番、結合度がＪまたはＬの軟、集中度が６０〜８０、気孔率０％、レジンボンドのカップホイ−ル型ダイヤモンド砥石を用い、仕上研削砥石として砥番が２，０００番〜２，５００番、集中度が１２０〜１６０、気孔率８〜１２％、レジンボンドのカップホイ−ル型ダイヤモンド砥石を用いるのが好ましい。ダイヤモンド砥粒としては、天然ダイヤモンド（Ｄ）、合成ダイヤモンド（ＳＤ）、または金属被覆合成ダイヤモンド（ＳＤＣ）が用いられる。

第２研削室１１ｂは、第１研削室１１ａで研削された積層体１の研削面とは反対の積層体のシリコン基板面を研削する部室である。第２研削室１１ｂにも第１研削室１１ａと同様に、第２搬送ロボット２３、第２インデックステ−ブル２４、第２インデックステ−ブルを軸承し、図示されていないエンコ−ダの指示により時計廻り方向に９０度づつ回転するか、時計廻り方向に９０度、９０度、−２７０度、９０度回転する回転軸２４ａ、この第２インデックステ−ブル２４の回転軸２４ａを中心に同心円状に４箇所に配置されたバキュ−ムチャックテ−ブル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを備え、２５ａは積層体１のロ−ディングゾ−ンを、２５ｂは積層体１の粗研削ゾ−ンを、２５ｃは積層体１の仕上研削ゾ−ンを、２５ｄは積層体１の洗浄／アンロ−ディングゾ−ンを形成する。前記ロ−ディングゾ−ン２５ａ上にも、第２搬送ロボット２３が吸着ア−ムで第１研削室の洗浄／アンロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャック１５ｄ上の積層体１のシリコン基板研削面を吸着し、積層体１が第２研削室のロ−ディングゾ−ン２５ａへと搬送される。粗研削ゾ−ン２５ｂ頭上にもダイヤモンドカップ砥石の歯先が積層体１の中心を回転して通過するよう砥石ヘッド２６が回転、上下移動可能に設けられている。仕上研削ゾ−ン２５ｃ頭上にもダイヤモンドカップ砥石の歯先が積層体１の中心を回転して通過するよう砥石ヘッド２７が回転、上下移動可能に設けられている。また、バキュ−ムチャックテ−ブル２５ｄ頭上にも、特開２００５−４４８７４号公報に構造が開示される基板洗浄機器２８ａとバキュ−ムチャックテ−ブルクリ−ナ２８ｂが一対となっている洗浄装置２８が上下移動可能に設けられている。第２研削室１１ｄには、更に、第３搬送ロボット２９が設置されており、洗浄／アンロ−ディングゾ−ン位置にあるバキュ−ムチャックテ−ブル２５ｄ上の積層体１のシリコン基板研削面を吸着し、第１研磨室１１ｃ内にある第３インデックステ−ブル３４上のロ−ディングゾ−ンを形成するバキュ−ムチャックテ−ブル３５ａ上へと搬送する。

第１研磨室１１ｃは、積層体１のシリコン基板研削面を研磨する部室である。第１研磨室１１ｃには、第４搬送ロボット３３、第３インデックステ−ブル３４、第３インデックステ−ブルを軸承し、図示されていないエンコ−ダの指示により時計廻り方向に９０度づつ回転するか、時計廻り方向に９０度、９０度、−２７０度、９０度回転する回転軸３４ａ、この第３インデックステ−ブル３４の回転軸３４ａを中心に同心円状に４箇所に配置されたバキュ−ムチャックテ−ブル３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを備え、３５ａは積層体１のロ−ディングゾ−ンを、３５ｂは積層体１の粗研磨ゾ−ンを、３５ｃは積層体１の仕上研磨ゾ−ンを、３５ｄは積層体１の洗浄／アンロ−ディングゾ−ンを形成する。既述したように第２研削室１１ｂに在る第３搬送ロボット２９が吸着ア−ムで第２研削室の洗浄／アンロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャック２５ｄ上の積層体１のシリコン基板研削面を吸着し、第１研磨室１１ｃのロ−ディングゾ−ン３５ａへと搬送する。

粗研磨ゾ−ンを形成するバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｂ頭上には、半導体基板直径の１．１５〜１．３倍の直径を有する研磨パッドを回転軸に軸承させた研磨ヘッド３６が積層体のシリコン基板面全面を覆うよう、かつ、研磨パッドを半導体基板中心に向けて５０〜７５ｍｍ前後揺動可能並びに上下移動可能に設けられている。仕上研磨ゾ−ンを形成するバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｃ頭上にも、半導体基板直径の１．１５〜１．３倍の直径を有する研磨パッドを回転軸に軸承させた研磨ヘッド３７が積層体のシリコン基板面全面を覆うよう、かつ、研磨パッドを半導体基板中心に向けて５０〜７５ｍｍ前後揺動可能並びに上下移動可能に設けられている。さらに、バキュ−ムチャックテ−ブル３５ｄ頭上にも、前記構造の基板洗浄機器３８ａとバキュ−ムチャックテ−ブルクリ−ナ３８ｂが一対となっている洗浄装置３８が上下移動可能に設けられている。第１研磨室１１ｃの前記第４搬送ロボット３３は、洗浄／アンロ−ディングゾ−ン位置にあるバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｄ上の積層体１のシリコン基板研磨面を吸着し、第２研磨室１１ｄ内にある第４インデックステ−ブル４４上のロ−ディングゾ−ンを形成するバキュ−ムチャックテ−ブル４５ａ上へと搬送する。

第２研磨室１１ｄも、積層体１のシリコン基板研削面を研磨する部室である。第２研磨室１１ｄには、第５搬送ロボット４３、第４インデックステ−ブル４４、第４インデックステ−ブルを軸承し、図示されていないエンコ−ダの指示により時計廻り方向に９０度づつ回転するか、時計廻り方向に９０度、９０度、−２７０度、９０度回転する回転軸４４ａ、この第４インデックステ−ブル４４の回転軸４４ａを中心に同心円状に４箇所に配置されたバキュ−ムチャックテ−ブル４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄを備え、４５ａは積層体１のロ−ディングゾ−ンを、４５ｂは積層体１の粗研磨ゾ−ンを、４５ｃは積層体１の仕上研磨ゾ−ンを、４５ｄは積層体１の洗浄／アンロ−ディングゾ−ンを形成する。前記第４搬送ロボット４３は、洗浄／アンロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャック４５ｄ上の積層体１のシリコン基板研磨面を吸着し、第２研磨室外にある積層体収納カセット５２へと搬送する。

粗研磨ゾ−ンを形成するバキュ−ムチャックテ−ブル４５ｂ頭上には、半導体基板直径の１．１５〜１．３倍の直径を有する研磨パッドを回転軸に軸承させた研磨ヘッド４６が積層体のシリコン基板面全面を覆うよう、かつ、研磨パッドを半導体基板中心に向けて５０〜７５ｍｍ前後揺動可能並びに上下移動可能に設けられている。仕上研磨ゾ−ンを形成するバキュ−ムチャックテ−ブル４５ｃ頭上にも、半導体基板直径の１．１５〜１．３倍の直径を有する研磨パッドを回転軸に軸承させた研磨ヘッド４７が積層体のシリコン基板面全面を覆うよう、かつ、研磨パッドを半導体基板中心に向けて５０〜７５ｍｍ前後揺動可能並びに上下移動可能に設けられている。さらに、バキュ−ムチャックテ−ブル４５ｄ頭上にも、前記構造の基板洗浄機器４８ａとバキュ−ムチャックテ−ブルクリ−ナ４８ｂが一対となっている洗浄装置４８が上下移動可能に設けられている。

積層体収納カセット５２は、温水剥離装置１００内に貯槽された温水中に搬送、浸漬され、そこで、積層体収納カセット５２に超音波振動が付加され、温水溶解性粘着剤の溶解が行われ、半導体基板が支持プレ−トから分離する。

図３は、第１研磨室１１ｃに在る研磨ヘッド３６と第３インデックステ−ブル３４との位置関係を示す研磨装置の正面部分断面図である。

図３に示す研磨ヘッド３７において、円盤状支持体６１の表面に研磨布６２を貼付した円板状研磨パッド（上定盤）６０は、その研磨面６２ａを第３インデックステ−ブル３５上に存在する仕上研磨ゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｃ上の積層体１の全面を覆うように備えられている。この研磨ヘッド３７は中空スピンドル（回転軸）６３に軸承されている。研磨剤は、ポンプＰにより配管６４、ロ−タリ−ジョイント６５を経て中空スピンドル６３内に設けられた管６６へと供給されて前記研磨パッドの研磨布６２を湿潤する。研磨ヘッド３６の中空スピンドル６３は、取り付けフレ−ム７０に支持され、この取り付けフレ−ムは更にボ−ルネジ７５の途中に設けられた螺合スライダ−７１に支持され、螺合スライダ−７１はボ−ルネジ７５がサ−ボモ−タＭ₂の回転駆動を受けてガイドレ−ル７２上を前後方向に移動可能となっており、研磨ヘッド３７を積層体１の中心方向に揺動できる。また、エア−シリンダ−７９は、研磨ヘッド３７を上下方向へ移動させる。

中空スピンドル６３は、原動機Ｍ_１、プ−リ−７７、ギア−７６，７８などを備えた回転駆動装置により、所定の回転数、例えば１０〜１８０ｍｉｎ^−１で回転可能である。

中空スピンドル６３の内室と研磨剤供給管６６の間の空間６８にはロ−タリ−ジョイント６５に接続された管６６を経由して図示されていないコンプレッサ−より加圧空気が供給される。また、図示されていない真空ポンプにより空間６８内の気体は排気される。

研磨布６２の直径は、研磨加工される半導体基板直径の１．１５〜１．３倍の直径を有し、研磨パッド６０を半導体基板中心に向けて５０〜７５ｍｍ前後揺動させながら研磨を行っている際、研磨パッド面は積層体のシリコン基板面全面を覆って研磨を行うことが可能である。研磨パッドの前後揺動回数は、１〜２０回／分で充分である。また、揺動速度は８０〜２００ｃｍ／分でよい。

研磨布６２の素材としては、ポリウレタンフォ−ムシ−トや、ポリアミド繊維を不織布状に加工し、これをウレタンプレポリマ−で固めたシ−ト状物などが用いられる。

研磨剤は、被研磨物の基板の種類により異なるが、シリコン基板にはコロイダルシリカ系スラリ−、ガラス基板にはセリア系研磨剤スラリ−、サファイア基板には、アルミナ系スラリ−とダイヤモンド系スラリ−が好ましい。

図３に示す第３インデックステ−ブル３４において、積層体１を載置するバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｃ，３５ｄは、ポ−ラスセラミック板８０または穿孔８０ａされた吸着板８０を中空スピンドル８１で軸承し、この中空スピンドルに気体供給管８２をロ−タリ−ジョイント８３を介して内蔵、および、液体供給管８４をロ−タリ−ジョイント８５を介して内蔵させている。気体供給管８２の先は三方コック８６を介し、真空ポンプとコンプレッサに接続されている。液体供給管８４の先は開閉コック８７を介して液体ポンプに連結されている。

前記中空スピンドル８１はサ−ボモ−タＭ₄により回転駆動される。バキュ−ムチャックテ−ブル３５ａ，３５ｂ一対は、第３インデックステ−ブル３４の回転軸３４ａ（８５）に対して対称に支持されている。回転軸３４ａはサ−ボモ−タＭ₃により９０度、または−２７０度回転駆動される。

第３インデックステ−ブル３４を軸承するスピンドル軸３４ａ（８５）をサ−ボモ−タＭ₃により９０度時計回り方向に回転させるとロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ａは、第１研磨ゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｂ位置へと移動し、粗研磨ゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｂは、仕上研磨ゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｃ位置へと移動し、仕上研磨ゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｃは、洗浄／アンロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｄ位置へと移動しする。また、第３インデックステ−ブル３４を軸承するスピンドル軸３４ａをサ−ボモ−タＭ₃により９０度時計逆回り方向に回転させると第２研磨ゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｃは、洗浄／アンロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｄ位置へと移動する。洗浄装置３８は、基板洗浄ブラシ器３８ａ、セラミック棹製チャッククリ−ナ３８ｂ、シャフト（中空スピンドル）昇降機構３８ｃ、ユニット昇降機構３８ｄ、洗浄液が通過する中空スピンドル３８ｅ、シャフト回転モ−タ３８ｆを備える。

図４に示す温水剥離装置１００において、温水槽１０１はその外側壁を発泡樹脂よりなる断熱材外殻で被覆されている。温水槽１０１の底壁には積層体１を１５枚収納する収納カセット５２を収納する支持台１０２および超音波発信器１０３，１０４が設けられている。温水槽１０１の内側には６０〜９０℃の恒温の温水が温水供給管１０５を経由してポンプＰにより供給され、また、温水槽１０１の側壁の下方部には温水溶解粘着剤が溶解した温水を排水する排水管１０６が設けられている。温水を６０〜９０℃の恒温に保つため、モ−タＭ₅により回転駆動される攪拌翼１０９、加熱ヒ−タ１０７および温度計１０８が温水中に埋没される。必要により温水槽１０１の上方開放部には断熱蓋が被覆される。

図３に示される半導体基板の薄肉化加工装置１０および温水剥離装置１００を用い、半導体基板２ａを極薄化させる工程は、次ぎのように行われる。

温水溶解性粘着剤３を用いて半導体基板２の直径より１〜５ｍｍ大きい直径を有する１枚の厚み１００μｍのガラス製支持プレ−ト４の表裏面に接着して半導体基板／支持プレ−ト／半導体基板の積層体と成した積層体１を１５枚収納する収納カセット１２から積層体一枚を第１研削室１１ａに在る第１搬送ロボット１３の吸着ア−ムで吸着し、第１研削室内の第１インデックステ−ブル１４のロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル１５ａ上へと搬入し、バキュ−ムを作用させて積層体１をバキュ−ムチャックテ−ブル１５ａに固定する。

第１インデックステ−ブル１４を９０度時計廻り方向に回動させ、積層体１を粗研削ゾ−ン１５ｂ位置へと移動させる。

その位置で、バキュ−ムチャックテ−ブル１５ｂを回転させつつ、粗研削ヘッド１６の回転しているカップホイ−ル型ダイヤモンド砥石を下降させて積層体１に接触させ、摺擦させつつ、ダウンフィ−ドを行い、目標とする研削取り代の８５〜９８％を研削する。研削中、積層体表面には、研削液が供給される。

粗研削が終了した後、粗研削ヘッドを上昇させ、カップホイ−ル型ダイヤモンド砥石の回転を止めるとともに、研削液の供給、バキュ−ムチャックテ−ブル１５ｂの回転を止める。

第１インデックステ−ブル１４を９０度時計廻り方向に回動させ、積層体１を仕上研削ゾ−ン１５ｃ位置へと移動させる。

その位置で、バキュ−ムチャックテ−ブル１５ｃを回転させつつ、仕上研削ヘッド１６の回転しているカップホイ−ル型ダイヤモンド砥石を下降させて積層体１に接触させ、摺擦させつつ、ダウンフィ−ドを行い、目標とする研削取り代の残り分を研削する。研削中、積層体表面には、研削液が供給される。

仕上研削が終了した後、仕上研削ヘッドを上昇させ、カップホイ−ル型ダイヤモンド砥石の回転を止めるとともに、研削液の供給、バキュ−ムチャックテ−ブル１５ｃの回転を止める。

第１インデックステ−ブル１４を９０度または−２７０度時計廻り方向に回動させ、積層体１を洗浄／アンロ−ディングゾ−ン１５ｄ位置へと移動させる。

洗浄／アンロ−ディングゾ−ン位置に在るバキュ−ムチャックテ−ブル１５ｄを回転させつつ、積層体１の研削面に洗浄液（純水）を供給しながら基板洗浄機器１８ａを下降させ、積層体１の研削面をブラシ洗浄し、然る後、基板洗浄機器１８ａを上昇させ、バキュ−ムチャックテ−ブル１５ｄの回転によるスピン乾燥を行う。積層体の研削面の乾燥後、バキュ−ムチャックテ−ブル１５ｄの回転を止め、バキュ−ムを止め、積層体の背面側に圧空を吹き付けバキュ−ムチャックテ−ブル１５ｄからの積層体の剥離を容易とする。

第２研削室１１ｂに在る第２搬送ロボット２３の吸着ア−ムで洗浄／アンロ−ディングゾ−ン１５ｄ位置に在る積層体の研削面を吸着し、途中で吸着ア−ムを反転させた後、第２研削室１１ｂ内の第２インデックステ−ブル２４のロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル２５ａ上へと搬送し、積層体１の未研削面が上方となるよう載置させる。

積層体１が搬送された後、洗浄／アンロ−ディングゾ−ン位置に在るバキュ−ムチャックテ−ブル１５ｄを回転させ、セラミック製チャッククリ−ナ１８ｂを回転させつつ下降させてバキュ−ムチャックテ−ブル１５ｄ面を摺擦しつつ、洗浄液も供給する。バキュ−ムチャックテ−ブル１５ｄ面の洗浄が終了したら、セラミック製チャッククリ−ナ１８ｂを上昇させ、しかる後、バキュ−ムチャックテ−ブル１５ｄの回転を止める。

ついで、第１インデックステ−ブル１４を９０度時計廻り方向に回動させ、バキュ−ムチャックテ−ブルをロ−ディングゾ−ン１５ａ位置へと戻す。

前述の第１インデックステ−ブル１４が９０度または−２７０度時計廻り方向に回動させられた後、第１インデックステ−ブル１４上の各チャックテ−ブル１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ上では前述の新しい積層体１の搬入、研削加工、洗浄、第２研削室への研削積層体の搬送が成され、平坦化装置１台における単位時間当りの積層体の平坦化加工枚数を増加させる。

片面が研削された積層体が搬入された第２研削室１１ｂにおいても、第１研削室１１ａ
と同様に積層体の半導体基板２ａ面を極薄化させる工程が次ぎのように行われる。

第２研削室１１ｂに在る第２搬送ロボット２３の吸着ア−ムで吸着し、第２インデックステ−ブル２４のロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル２５ａ上へと搬入され、バキュ−ムを作用させて積層体１をバキュ−ムチャックテ−ブル２５ａに固定する。

第２インデックステ−ブル２４を９０度時計廻り方向に回動させ、積層体１を粗研削ゾ−ン２５ｂ位置へと移動させる。

その位置で、バキュ−ムチャックテ−ブル２５ｂを回転させつつ、粗研削ヘッド２６の回転しているカップホイ−ル型ダイヤモンド砥石を下降させて積層体１に接触させ、摺擦させつつ、ダウンフィ−ドを行い、目標とする研削取り代の８５〜９８％を研削する。研削中、積層体表面には、研削液が供給される。

粗研削が終了した後、粗研削ヘッドを上昇させ、カップホイ−ル型ダイヤモンド砥石の回転を止めるとともに、研削液の供給、バキュ−ムチャックテ−ブル２５ｂの回転を止める。

第２インデックステ−ブル２４を９０度時計廻り方向に回動させ、積層体１を仕上研削ゾ−ン２５ｃ位置へと移動させる。

その位置で、バキュ−ムチャックテ−ブル２５ｃを回転させつつ、仕上研削ヘッド２６の回転しているカップホイ−ル型ダイヤモンド砥石を下降させて積層体１に接触させ、摺擦させつつ、ダウンフィ−ドを行い、目標とする研削取り代の残り分を研削する。研削中、積層体表面には、研削液が供給される。

仕上研削が終了した後、仕上研削ヘッドを上昇させ、カップホイ−ル型ダイヤモンド砥石の回転を止めるとともに、研削液の供給、バキュ−ムチャックテ−ブル２５ｃの回転を止める。

第２インデックステ−ブル２４を９０度または−２７０度時計廻り方向に回動させ、積層体１を洗浄／アンロ−ディングゾ−ン２５ｄ位置へと移動させる。

洗浄／アンロ−ディングゾ−ン位置に在るバキュ−ムチャックテ−ブル２５ｄを回転させつつ、積層体１の研削面に洗浄液（純水）を供給しながら基板洗浄機器２８ａを下降させ、積層体１の研削面をブラシ洗浄し、然る後、基板洗浄機器２８ａを上昇させ、バキュ−ムチャックテ−ブル２５ｄの回転によるスピン乾燥を行う。積層体の研削面の乾燥後、バキュ−ムチャックテ−ブル２５ｄの回転を止め、バキュ−ムを止め、積層体の背面側に圧空を吹き付けバキュ−ムチャックテ−ブル２５ｄからの積層体１の剥離を容易とする。

第２研削室１１ｂに在る第３搬送ロボット２９の吸着ア−ムで洗浄／アンロ−ディングゾ−ン２５ｄ位置に在る両面が研削された積層体を吸着し、第１研磨室１１ｃ内の第３インデックステ−ブル３４のロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ａ上へと搬送し、載置させる。

積層体１が搬送された後、洗浄／アンロ−ディングゾ−ン位置に在るバキュ−ムチャックテ−ブル２５ｄを回転させ、セラミック製チャッククリ−ナ２８ｂを回転させつつ下降させてバキュ−ムチャックテ−ブル２５ｄ面を摺擦しつつ、洗浄液も供給する。バキュ−ムチャックテ−ブル２５ｄ面の洗浄が終了したら、セラミック製チャッククリ−ナ２８ｂを上昇させ、しかる後、バキュ−ムチャックテ−ブル２５ｄの回転を止める。

ついで、第２インデックステ−ブル２４を９０度時計廻り方向に回動させ、バキュ−ムチャックテ−ブルをロ−ディングゾ−ン２５ａ位置へと戻す。

前述の第２インデックステ−ブル２４が９０度または−２７０度時計廻り方向に回動させられた後、第２インデックステ−ブル２４上の各チャックテ−ブル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ上では前述の新しい片面が研削された積層体１の搬入、研削加工、洗浄、第１研磨室への両面研削積層体１の搬送が成され、平坦化装置１台における単位時間当りの積層体の平坦化加工枚数を増加させる。

両面研削積層体１が搬入された第１研磨室１１ｃにおいては、研削傷や条痕跡を研磨により取り去り、研削面を鏡面化する平坦化が行われる。研磨取り代は、研削に用いられたダイヤモンド砥石の種類にも依るが、２〜１０μｍで充分である。積層体１の半導体基板研削面２ａを鏡面化させる平坦化工程は、次ぎのように行われる。

第２研削室１１ｂに在る第３搬送ロボット２９により第１研磨室の第３インデックステ−ブル３４のロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ａ上へと搬入された積層体１は、バキュ−ムを作用させることにより積層体１をバキュ−ムチャックテ−ブル３５ａに固定される。

第３インデックステ−ブル３４を９０度時計廻り方向に回動させ、積層体１を粗研磨ゾ−ン３５ｂ位置へと移動させる。

その位置で、バキュ−ムチャックテ−ブル３５ｂを回転させつつ、粗研磨ヘッド３６の回転している研磨パッド６０を下降させて積層体１に接触、摺擦、揺動させ目標とする研磨取り代の８５〜９９％を研磨する。シリコン基板面を研磨中、シリコン基板面には、研磨液が研磨布面を経由して供給される。

粗研磨が終了した後、研磨ヘッド３６を上昇させ、ついで、研磨ヘッドの回転を止めるとともに、研磨液の供給、バキュ−ムチャックテ−ブル３５ｂの回転を止める。

第３インデックステ−ブル３４を９０度時計廻り方向に回動させ、積層体１を仕上研磨ゾ−ン３５ｃ位置へと移動させる。

その位置で、バキュ−ムチャックテ−ブル３５ｃを回転させつつ、仕上研磨ヘッド３７の回転している研磨パッドを下降させて積層体１に接触、摺擦、揺動させ、目標とする研磨取り代の残り分を研磨する。研磨中、積層体のシリコン基板面には、研磨液が研磨布面を経由して供給される。

仕上研磨が終了した後、仕上研磨ヘッドを上昇させ、ついで、研磨ヘッドの回転を止めるとともに、研磨液の供給、バキュ−ムチャックテ−ブル３５ｃの回転を止める。

第３インデックステ−ブル３４を９０度または−２７０度時計廻り方向に回動させ、積層体１を洗浄／アンロ−ディングゾ−ン３５ｄ位置へと移動させる。

洗浄／アンロ−ディングゾ−ン位置に在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｄを回転させつつ、積層体１の研削面に洗浄液（純水）を供給しながら基板洗浄機器３８ａを下降させ、積層体１の研磨面をブラシ洗浄し、然る後、基板洗浄機器３８ａを上昇させ、バキュ−ムチャックテ−ブル３５ｄの回転によるスピン乾燥を行う。積層体の研磨面の乾燥後、バキュ−ムチャックテ−ブル３５ｄの回転を止め、バキュ−ムを止め、積層体の背面側に圧空を吹き付けバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｄからの積層体１の剥離を容易とする。

第１研磨室１１ｃに在る第４搬送ロボット３３の吸着ア−ムで洗浄／アンロ−ディングゾ−ン３５ｄ位置に在る片面が研磨された積層体を吸着し、途中で積層体１を反転させた後、第２研磨室１１ｄ内の第４インデックステ−ブル４４のロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャックテ−ブル４５ａ上へと搬送し、載置させる。

積層体１が搬送された後、洗浄／アンロ−ディングゾ−ン位置に在るバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｄを回転させ、セラミック製チャッククリ−ナ３８ｂを回転させつつ下降させてバキュ−ムチャックテ−ブル３５ｄ面を摺擦しつつ、洗浄液も供給する。バキュ−ムチャックテ−ブル３５ｄ面の洗浄が終了したら、セラミック製チャッククリ−ナ３８ｂを上昇させ、しかる後、バキュ−ムチャックテ−ブル３５ｄの回転を止める。

ついで、第３インデックステ−ブル３４を９０度時計廻り方向に回動させ、バキュ−ムチャックテ−ブルをロ−ディングゾ−ン３５ａ位置へと戻す。

前述の第３インデックステ−ブル３４が９０度または−２７０度時計廻り方向に回動させられた後、第３インデックステ−ブル３４上の各チャックテ−ブル３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ上では前述の新しい両面が研削された積層体１の搬入、研磨加工、洗浄、第２研磨室への片面研磨積層体１の搬送が成され、平坦化装置１台における単位時間当りの積層体の平坦化加工枚数を増加させる。

第２研磨室１１ｄは、第１研磨室１１ｃで研磨された積層体１の研磨面とは反対の積層体のシリコン基板面を研磨する部室である。第２研磨室１１ｄにも第１研磨室１１ｃと同様に、第５搬送ロボット４３、第４インデックステ−ブル４４、第４インデックステ−ブルを軸承し、図示されていないエンコ−ダの指示により時計廻り方向に９０度づつ回転するか、時計廻り方向に９０度、９０度、−２７０度、９０度回転する回転軸４４ａ、この第４インデックステ−ブル４４の回転軸４４ａを中心に同心円状に４箇所に配置されたバキュ−ムチャックテ−ブル４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄを備え、４５ａは積層体１のロ−ディングゾ−ンを、４５ｂは積層体１の粗研磨ゾ−ンを、４５ｃは積層体１の仕上研磨ゾ−ンを、４５ｄは積層体１の洗浄／アンロ−ディングゾ−ンを形成する。前記ロ−ディングゾ−ン４５ａ上には、第１研磨室１１ｃに在る第４搬送ロボット３３が吸着ア−ムで第１研磨室の洗浄／アンロ−ディングゾ−ンに在るバキュ−ムチャック３５ｄ上の積層体１のシリコン基板研磨面を吸着し、積層体１が第４研磨室のロ−ディングゾ−ン４５ａへと搬送される。

粗研磨ゾ−ン４５ｂ頭上にも粗研磨ヘッド４６が回転、上下移動、前後移動可能に設けられている。仕上研磨ゾ−ン４５ｃ頭上にも仕上研磨ヘッド４７が回転、上下移動、前後移動可能に設けられている。また、バキュ−ムチャックテ−ブル４５ｄ頭上にも、特開２００５−４４８７４号公報に構造が開示される基板洗浄機器４８ａとバキュ−ムチャックテ−ブルクリ−ナ４８ｂが一対となっている洗浄装置４８が上下移動可能に設けられている。

粗研磨ゾ−ンを形成するバキュ−ムチャックテ−ブル４５ｂ頭上には、半導体基板直径の１．１５〜１．３倍の直径を有する研磨パッドを回転軸に軸承させた研磨ヘッド４６が積層体のシリコン基板面全面を覆うよう、かつ、研磨パッドを半導体基板中心に向けて５０〜７５ｍｍ前後揺動可能並びに上下移動可能に設けられている。仕上研磨ゾ−ンを形成するバキュ−ムチャックテ−ブル４５ｃ頭上にも、半導体基板直径の１．１５〜１．３倍の直径を有する研磨パッドを回転軸に軸承させた研磨ヘッド４７が積層体のシリコン基板面全面を覆うよう、かつ、研磨パッドを半導体基板中心に向けて５０〜７５ｍｍ前後揺動可能並びに上下移動可能に設けられている。さらに、バキュ−ムチャックテ−ブル４５ｄ頭上にも、前記構造の基板洗浄機器３８ａとバキュ−ムチャックテ−ブルクリ−ナ３８ｂが一対となっている洗浄装置４８が上下移動可能に設けられている。第２研磨室１１ｄのには、前記第５搬送ロボット４３が設置されており、洗浄／アンロ−ディングゾ−ン位置にあるバキュ−ムチャックテ−ブル４５ｄ上の積層体１のシリコン基板研磨面を吸着し、室外にある積層体収納カセット５２へと搬送する。

積層体収納カセット５２は、温水剥離装置１００内に貯槽された６０〜９０℃の恒温温水中に搬送、浸漬され、そこで、積層体収納カセット５２に２０〜１５０ＫＨｚの超音波振動が付加され、温水溶解性粘着剤３の溶解が２〜５分程度で行われ、半導体基板２，２が支持プレ−ト４から分離する。超音波発信装置１０３，１０４は、２０〜５０ＫＨｚの低周波数音波と８０〜１５０ＫＨｚの高周波数音波を交互に発信させてもよいし、一方の超音波発信装置１０３を２０〜５０ＫＨｚの低周波数音波に設定し、他方の超音波発信装置１０４を８０〜１５０ＫＨｚの高周波数音波に設定し、同時に低周波数音波と高周波数音波を照射させてもよい。

本発明の半導体基板の平坦化方法を実施するにおいて、予め半導体基板の切断ストリ−ト面に先にダイサ−刃またはレ−ザ−光で切り溝を施しておき、しかる後に積層、研削、研磨を行ってもよい。

本発明の半導体基板の平坦化方法は、半導体基板の電子回路面を温水溶解性粘着剤を用いて剛体製支持プレ−ト表裏面に接着して半導体基板／温水溶解性粘着剤／支持プレ−ト／温水溶解性粘着剤／半導体基板の積層体を形成し、然る後に積層体表裏面を研削・研磨加工して基板の厚みを減少化できるので、半導体基板保護粘着剤テ−プの使用量が半減する。また、温水溶解性粘着剤を用いるので、従来の支持プレ−トから薄肉化された半導体基板を別の剥離用粘着剤テ−プを用いて引き剥がす方法と比較して薄肉化された半導体基板に引き剥がし時の応力がかかることがないので、極薄半導体基板の破損の機会がない。また、温水によるアニ−リング効果により加工時の熱ストレスが極薄半導体基板から開放され、反りの小さい極薄半導体基板を得ることができる。

半導体基板／温水溶解性粘着剤／支持プレ−ト／温水溶解性粘着剤／半導体基板の積層体の断面図である。 半導体基板の薄肉化加工装置の平面図である。 積層体の研磨装置の一部分を切り欠いた正面図である。 積層体の温水剥離装置の断面図である。

符号の説明

１ 積層体
２ 半導体基板
３ 温水溶解性粘着剤
４ 支持プレ−ト
１０ 薄肉化加工装置
１００ 温水剥離装置

Claims (3)

1. 一対の半導体基板の電子回路面を６０〜９０℃の温水で溶解する温水溶解性粘着剤を用いて前記半導体基板の直径より大きい直径を有する１枚の剛体製支持プレ−ト表裏面に接着して半導体基板／温水溶解性粘着剤／支持プレ−ト／温水溶解性粘着剤／半導体基板の積層体を形成し、この積層体の表裏面のシリコン基板面を研削し、洗浄後、次いで、研削面を研磨加工して研削面を鏡面化し、研磨面を洗浄後、研削・研磨加工された積層体を６０〜９０℃の温水中に浸漬し、温水溶解性粘着剤を溶解させて２枚の厚み２０〜５０μｍの半導体基板と１枚の剛体製支持プレ−トに分離させることを特徴とする、半導体基板の平坦化方法。
2. 請求項１に記載の半導体基板の平坦化方法において、前記研削・研磨加工された積層体を６０〜９０℃の温水中に浸漬して温水溶解性粘着剤を溶解させる工程が積層体に超音波を照射しながら行うことを特徴とする平坦化方法。
3. 請求項１に記載の半導体基板の平坦化方法において、積層体のシリコン基板面の研磨加工が、積層体を回転軸に軸承されたチャックに吸着させ、半導体基板直径の１．１５〜１．３倍の直径を有する研磨パッドを用い、積層体のシリコン基板面全面を覆うよう、かつ、研磨パッドを半導体基板中心に向けて５０〜７５ｍｍ前後揺動させながら研磨を行うことを特徴とする平坦化方法。

Images