JP2009088073A - Method for measuring thickness of semiconductor substrate in grinding stage - Google Patents

Method for measuring thickness of semiconductor substrate in grinding stage Download PDF

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栄一 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the in-situ thickness of a semiconductor substrate having a thickness of 20-100 μm at an error range of 0.5 μm or smaller, by using an optical thickness measuring instrument during grinding. <P>SOLUTION: The thickness of a semiconductor substrate W, which is being ground on a semiconductor holder table of a grinding stage, is measured by a thickness measuring instrument 100, which is provided with a sensor head holder 101 having a fluid channel to supply pressurized gas to the outer periphery of a sensor head 102 with a laser light floodlight and a photodetector, a control unit 110 and a data analysis means 120. Midway of grinding or after the completion of grinding, while the pressurized air is being supplied onto the silicon substrate surface of the semiconductor substrate through the sensor head holder 101, a laser light is directed with the floodlight to the surface of the silicon substrate, to which the air is supplied, and a reflection factor from the silicon substrate surface, wherein an air film is formed is used, to calculate the thickness of the silicon substrate of the semiconductor substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、研削ステージにおける薄肉の半導体基板のin-situ厚み測定方法に関する。本発明の基板の厚み測定方法は、研削ステージ上の半導体基板の研削加工の終点時期を検出するのに有効である。 The present invention relates to a method for measuring an in-situ thickness of a thin semiconductor substrate in a grinding stage. The substrate thickness measurement method of the present invention is effective for detecting the end point of grinding of a semiconductor substrate on a grinding stage.

半導体基板の径が300mm、450mmと拡径するとともに、厚みが20〜80μmと極薄の半導体基板が望まれている。配線プリント面が保護テープで被覆されている半導体基板のシリコン基板面を研削砥石で研削加工し、ついで、研削加工シリコン面を研磨加工または/およびエッチング加工して基板の厚みを20〜80μmと薄肉化および鏡面化する平坦化装置として、基板を真空吸着保持できる基板ホルダーテーブルの複数を下方に配置し、それぞれの基板ホルダーテーブルの上方に粗研削砥石を備える回転スピンドル、仕上研削砥石を備える回転スピンドル、および研磨工具を備える回転スピンドルを配置し、基板収納カセット内に保管されている基板を位置合わせ用の仮置台へ搬送する多関節型搬送ロボット、基板ホルダーテーブル上の基板を次ぎの加工ステージへと搬送する搬送パッドを備えた搬送器具および基板洗浄機器を備える平坦化装置が使用されている。 There is a demand for an extremely thin semiconductor substrate having a diameter of 300 mm or 450 mm and a thickness of 20 to 80 μm. The silicon substrate surface of the semiconductor substrate whose wiring printed surface is covered with the protective tape is ground with a grinding wheel, and then the ground silicon surface is polished or / and etched to reduce the thickness of the substrate to 20 to 80 μm. As a flattening device for forming a mirror and a mirror surface, a plurality of substrate holder tables capable of holding a substrate by vacuum suction are arranged below, a rotary spindle provided with a rough grinding wheel above each substrate holder table, and a rotary spindle provided with a finish grinding wheel , And a rotating spindle equipped with a polishing tool, and an articulated transfer robot that transfers the substrate stored in the substrate storage cassette to the temporary placement table for alignment, and the substrate on the substrate holder table to the next processing stage And a flattening device equipped with a substrate cleaning equipment It is.

例えば、ローディング/アンローディングステージ、第1粗研削ステージ、第2仕上研削ステージおよび研磨ステージに区画した一台のインデックス型回転テーブルに小径の半導体基板5枚を真空チャックできる基板ホルダーテーブル4組みを前記インデックス回転テ−ブルの軸心に対し同一円周上に等間隔で配設した平面研削・研磨装置を用い、各基板ホルダーテーブルに対してインデックス型回転テ−ブルの90度の回転に伴うそれぞれのステージで多関節型搬送ロボットによる半導体基板のローディング、粗研削平砥石による基板裏面の粗研削加工、仕上研削平砥石による基板裏面の仕上研削加工、研磨パッドによる鏡面研磨加工および搬送機器によるアンローディングの処理を順次行うことは知られている(例えば、特許文献1参照。)。 For example, four substrate holder tables that can vacuum chuck five small-diameter semiconductor substrates on one index-type rotary table partitioned into a loading / unloading stage, a first rough grinding stage, a second finish grinding stage, and a polishing stage are described above. Using surface grinding / polishing devices arranged at equal intervals on the same circumference with respect to the axis of the index rotation table, each rotation of the index rotation table with respect to each substrate holder table is 90 degrees. Loading of a semiconductor substrate by an articulated transfer robot, rough grinding of the back side of the substrate by a rough grinding flat grindstone, finish grinding of the back side of the substrate by a flat grinding grindstone, mirror polishing by a polishing pad, and unloading by a transfer device It is known to sequentially perform the processes (see, for example, Patent Document 1). ).

また、基板収納ステージを室外に、多関節型搬送ロボット、位置合わせ用仮置台、研削加工ステージ、移動型搬送パッド、研磨加工ステージ、および洗浄ステージを室内に備える平坦化装置において、該平坦化装置の正面側から背面側に向かって、室外の右側に基板収納ステージを設け、室内においては、室内の前列目に前記基板収納ステージ近傍位置に多関節型搬送ロボットを、その多関節型搬送ロボットの後列の右側に、位置合わせ用仮置台および後列中央側に移動型搬送パッドを設置し、それらの最後列に、時計廻り方向に基板ローディング/アンローディングステージ、粗研削ステージ、および仕上研削ステージの3つのステ−ジを構成する基板ホルダーテーブルを第1インデックス型回転テーブルに同心円上に配置した研削加工ステージを設け、前記基板ローディングテーブル上面を洗浄する回転式チャッククリーナおよび研削加工された基板面を洗浄する回転式洗浄ブラシ一対を備える洗浄機器を基板ホルダーテーブル上面に対し垂直方向および平行方向に移動可能に設け、前記粗研削ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に粗研削カップホイール型ダイヤモンド砥石を備えるスピンドルを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能に設け、前記仕上研削ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に、仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石を備えるスピンドルを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能に設け、前記クリーナおよび回転式洗浄ブラシを備える洗浄機器とで基板ローディング/アンローディングステージを構成し、基板ホルダーテーブルと粗研削カップホイール型ダイヤモンド砥石で粗研削ステージを構成し、基板ホルダーテーブルと仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石で仕上研削ステージを構成させ、前記多関節型搬送ロボットの左側に、基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージを構成する基板ホルダーテーブルと、粗研磨ステージを構成する基板ホルダーテーブルを別の1台の第2インデックス型回転テーブルに同心円上に配置した研磨加工ステ−ジを設け、前記仕上研磨ステ−ジを構成する基板ホルダーテーブル上方に、洗浄液供給機構および研磨パッドを回転可能に軸承するスピンドルを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能および平行に揺動可能に設け、この基板ホルダーテーブルと研磨パッドと洗浄液供給機構と前記移動型搬送パッドと多関節型搬送ロボットまたは別の搬送パッドまたは多関節型搬送ロボットとで基板ローディング/アンローディングテーブル上方に、研磨剤スラリー液供給機構および研磨パッドを回転可能に軸承するスピンドルを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能および平行に揺動可能に設け、この基板ホルダーテーブルと研磨パッドと研磨剤スラリー液供給機構とで基板粗研磨ステージを構成した半導体基板の平坦化装置も知られている(例えば、特許文献2参照。)。 Further, in a flattening apparatus provided with a substrate storage stage outdoors, an articulated transfer robot, an alignment temporary placement table, a grinding stage, a movable transfer pad, a polishing stage, and a cleaning stage, the flattening apparatus A substrate storage stage is provided on the right side of the room from the front side to the back side of the room, and in the room, an articulated transfer robot is installed at a position near the substrate storage stage in the front row of the room. On the right side of the rear row, a temporary positioning table and a movable transfer pad are installed on the center side of the rear row. In the last row, a substrate loading / unloading stage, a rough grinding stage, and a finish grinding stage are arranged in the clockwise direction. Grinding processing stage in which the substrate holder table constituting one stage is concentrically arranged on the first index type rotary table A cleaning device including a rotary chuck cleaner for cleaning the upper surface of the substrate loading table and a pair of rotary cleaning brushes for cleaning the ground substrate surface is moved in a vertical direction and a parallel direction with respect to the upper surface of the substrate holder table. A spindle provided with a rough grinding cup wheel type diamond grinding wheel is provided above the substrate holder table constituting the rough grinding stage so as to be movable up and down relative to the upper surface of the substrate holder table, and above the substrate holder table constituting the finish grinding stage. A spindle having a finish grinding cup wheel type diamond grindstone is provided so as to be movable up and down with respect to the upper surface of the substrate holder table, and a substrate loading / unloading stage is constituted by the cleaning device having the cleaner and the rotary cleaning brush. And a rough grinding cup wheel diamond wheel are used to form a rough grinding stage, and a substrate holder table and a finish grinding cup wheel diamond wheel are used to form a finishing grinding stage. A polishing stage in which a substrate holder table constituting a loading / finish polishing stage and a substrate holder table constituting a rough polishing stage are arranged concentrically on another second index-type rotary table is provided, Above the substrate holder table that constitutes the polishing stage, a spindle for rotatably supporting the cleaning liquid supply mechanism and the polishing pad is provided so as to be movable up and down in parallel with the upper surface of the substrate holder table. A pad, a cleaning liquid supply mechanism, and the movable transfer pad; A substrate holder table with a spindle for rotatably supporting the polishing slurry liquid supply mechanism and the polishing pad above the substrate loading / unloading table by the robot and an articulated transfer robot or another transfer pad or an articulated transfer robot There is also known a semiconductor substrate flattening device which is provided so as to be movable up and down and swingable in parallel with respect to the upper surface, and which comprises a substrate rough polishing stage with this substrate holder table, polishing pad and abrasive slurry liquid supply mechanism (for example, See Patent Document 2. ).

前述の特許文献1および特許文献2に記載の平坦化装置のいずれも粗研削ステージおよび仕上研削ステージにおいて、シリコン基板面の研削加工終点時期を判断するため2点式インジケート基板厚み測定計(二点式インプロセスゲージ)が使用されている。 In both of the above-described flattening apparatuses described in Patent Document 1 and Patent Document 2, a two-point indicator substrate thickness meter (two points) is used to determine the end point of grinding of the silicon substrate surface in the rough grinding stage and the finish grinding stage. Formula in-process gauge) is used.

一方、CMP装置の半導体基板の配線回路薄膜層のin-situ研磨加工の研磨終点検出機器には、レーザ光源から出射するレーザ光を研磨パッドに設けた透明窓を介して半導体基板の配線回路薄膜層に投光し、該配線回路薄膜層からの反射光または透過光を受光器で受光してその反射率または透過率の変化からシリコン基板上に堆積された光学薄膜(配線回路薄膜層)の厚みをin-situで測定する方法が用いられている(例えば、特許文献3参照。)。 On the other hand, a polishing end point detection device for in-situ polishing of a wiring circuit thin film layer of a semiconductor substrate of a CMP apparatus has a wiring circuit thin film of a semiconductor substrate through a transparent window provided with a laser beam emitted from a laser light source on a polishing pad. Of the optical thin film (wiring circuit thin film layer) deposited on the silicon substrate by receiving the reflected light or transmitted light from the wiring circuit thin film layer with a light receiver and changing the reflectance or transmittance. A method of measuring the thickness in-situ is used (see, for example, Patent Document 3).

さらに、半導体基板の研削装置、研磨装置等での研削研磨加工後に計測する半導体レーザを用いた計測装置は、レーザ光を照射して、その反射するレーザ光を計測し、光学的三角距離測定方式で計測しているものであったが、半導体レーザの計測するスポットの径は数十ミクロンであり、そのスポットの径の範囲で微細な傾斜や微細な凹凸があると平均値の計測に誤差が生じていたのを防止するため、半導体レーザ光線による非接触自動計測装置を用いて、上方計測部と下方計測部とを上下に相対させて配設すると共に、上部計測部と下部計測部とを夫々同軸上で回転させ、上部計測部と下部計測部との間に被計測の半導体ウエハを回動させながら通過させて測定する方法も提案されている(例えば、特許文献4参照。)。 Furthermore, the measurement device using a semiconductor laser that measures after grinding and polishing processing with a semiconductor substrate grinding device, polishing device, etc., irradiates a laser beam, measures the reflected laser beam, and an optical triangular distance measurement method However, the spot diameter measured by the semiconductor laser is several tens of microns, and if there is a fine tilt or fine unevenness within the spot diameter range, there will be an error in the average value measurement. In order to prevent the occurrence, a non-contact automatic measurement device using a semiconductor laser beam is used to dispose the upper measurement unit and the lower measurement unit relative to each other vertically, and the upper measurement unit and the lower measurement unit. There has also been proposed a method in which measurement is performed by rotating on the same axis and passing a semiconductor wafer to be measured while rotating between an upper measurement unit and a lower measurement unit (for example, see Patent Document 4).

他方、半導体製造機器の付属測定機器の市場では、近赤外光(波長1.3μm)を計測ステージ上のシリコン基板の片面に照射し、その反射光を受光器により検知し、シリコン基板の厚みを算出するシリコン基板厚さ測定装置が、プレサイズゲージ株式会社よりLTM1001の商品名で、ホトジェニック株式会社より厚み測定装置C8125の商品名で、米国FRONTIER SEMICONDUCTOR社からFSM413-300の商品名で、2004年から販売されている。 On the other hand, in the market for measurement equipment attached to semiconductor manufacturing equipment, near-infrared light (wavelength: 1.3 μm) is irradiated on one side of a silicon substrate on a measurement stage, and the reflected light is detected by a photoreceiver to determine the thickness of the silicon substrate. The silicon substrate thickness measuring device for calculating the value is the product name LTM1001 from Presize Gauge Co., Ltd., the product name of the thickness measuring device C8125 from Photogenic Co., Ltd. It has been on sale since 2004.

また、米国FILMETRICS,INC.社から2007年に反射率分光法を用いる非接触光学式厚み測定器F20−XTが上市された(非特許文献1参照)。 In addition, a non-contact optical thickness measuring instrument F20-XT using reflectance spectroscopy was put on the market in 2007 by FILMETRICS, INC. (See Non-Patent Document 1).

特開2000−254857号公報JP 2000-254857 A 米国特許第7238087号明細書US Pat. No. 7,238087 特開2003−519361号公報JP 2003-519361 A 特開2000−193425号公報JP 2000-193425 A フィルメトリクス株式会社(日本)、「ADVANCED THIN-FILM MEASUREMENTS SYSTEMS」カタログ、2007年1月発行、p1−p7Filmetrics Co., Ltd. (Japan), “ADVANCED THIN-FILM MEASUREMENTS SYSTEMS” catalog, published in January 2007, p1-p7

特許文献1および2に記載される基板平坦化装置においては、シリコン基板面の研削加工終点時期を判断するため2点式インジケート基板厚み測定計が使用されている。2点式インジケート基板厚み測定計では、保護テープの厚み分布バラツキ(約5〜10μm)や配線回路薄膜の厚み分布バラツキ(数ナノから数十ナノ)をも拾って測定するため、半導体基板の全体厚み(20〜80μm)に対する前記厚みバラツキ率が大きい。また、ゲージによるシリコン基板面を傷つけるおそれがある。半導体素子製造μm以下の測定誤差である半導体基板の厚み測定手段の利用を期待している。 In the substrate flattening apparatus described in Patent Documents 1 and 2, a two-point indicator substrate thickness meter is used to determine the end point of grinding of the silicon substrate surface. The two-point indicator substrate thickness meter measures and measures the thickness distribution variation of the protective tape (approximately 5 to 10 μm) and the thickness distribution variation of the wiring circuit thin film (several nanos to several tens of nanos). The said thickness variation rate with respect to thickness (20-80 micrometers) is large. In addition, the silicon substrate surface due to the gauge may be damaged. The use of a semiconductor substrate thickness measuring means that is a measurement error of a semiconductor element manufacturing μm or less is expected.

従来の厚み100〜700mmの半導体基板のシリコン基板面を50〜500μm減じる裏面研削加工においては、仕上研削加工された半導体基板のシリコン基板の厚みが50〜300μmと厚いので、保護フィルム
の厚み分布バラツキによる誤差の影響は小さいものであった。前述の2004年以降に販売されたレーザ光を用いる厚み測定器は、半導体基板のシリコン基板層の厚みを測定することが可能であるが、研削途中に研削加工を中断し、これら厚み測定器の測定ステージに半導体基板を移し変え、そこでシリコン層の厚みを測定することは、シリコン層の厚みが希望厚みと異なっていたときは、再び半導体基板を研削ステージに戻し、研削加工を再開する必要があり面倒である。
In the conventional backside grinding process in which the silicon substrate surface of the semiconductor substrate having a thickness of 100 to 700 mm is reduced by 50 to 500 μm, the thickness of the silicon substrate of the semiconductor substrate subjected to finish grinding is as thick as 50 to 300 μm. The effect of error due to was small. The thickness measuring device using laser light sold after the above-mentioned 2004 can measure the thickness of the silicon substrate layer of the semiconductor substrate, but the grinding process is interrupted during the grinding, Transferring the semiconductor substrate to the measurement stage and measuring the thickness of the silicon layer there is a need to return the semiconductor substrate to the grinding stage again and restart the grinding process if the silicon layer thickness is different from the desired thickness. It is troublesome.

半導体基板のシリコン基板面の研削加工中に半導体基板の厚みをin-situで測定するには、前述の分光反射率を利用した終点検出機器や単一のレーザ光反射率を利用する変位センサを用いる厚み測定器が最適である。しかし、これら赤外レーザ光、近赤外レーザ光の反射を利用する厚み測定器は、厚み測定時に飛散する研削液滴の反射による影響や半導体基板に付着している研削屑による乱反射の影響を受けて測定値に誤差が生じ易い。これらレーザ光反射率を利用する厚み測定器のセンサヘッドは、研削ステージ上に利用されていない。特許文献4に記載の上下一対の半導体レーザ光線による非接触自動測定器は、半導体基板をバキュームチャックする基板ホルダーテーブルにレーザ光が通過する孔が設けられていないため、前述の平坦化装置の研削ステージに応用することはできない。 To measure the thickness of the semiconductor substrate in-situ during grinding of the silicon substrate surface of the semiconductor substrate, an end point detection device using the aforementioned spectral reflectance or a displacement sensor using a single laser light reflectance is used. The thickness measuring instrument used is optimal. However, the thickness measuring instrument using the reflection of these infrared laser light and near-infrared laser light is affected by the reflection of grinding droplets scattered during the thickness measurement and the influence of irregular reflection by grinding dust adhering to the semiconductor substrate. As a result, errors are likely to occur in the measured values. The sensor head of the thickness measuring device using these laser light reflectivities is not used on the grinding stage. Since the non-contact automatic measuring device using a pair of upper and lower semiconductor laser beams described in Patent Document 4 is not provided with a hole through which a laser beam passes in a substrate holder table that vacuum chucks a semiconductor substrate, It cannot be applied to the stage.

本発明は、特許文献1および特許文献2などに記載の基板の平坦化装置の研削ステージにおいて、分光反射率を利用した厚み測定器や単一のレーザ光反射率利用センサを利用する厚み測定器を用いて研削ステージ上の半導体基板のシリコン基板厚みをin-situで0.5μm以下の測定誤差内で測定可能とする、半導体基板の厚み測定方法に関する。 The present invention provides a thickness measuring device using a spectral reflectance or a thickness measuring device using a single laser light reflectance sensor in a grinding stage of a substrate flattening apparatus described in Patent Document 1 and Patent Document 2, etc. The present invention relates to a method for measuring the thickness of a semiconductor substrate, in which the silicon substrate thickness of the semiconductor substrate on the grinding stage can be measured in-situ within a measurement error of 0.5 μm or less.

請求項1の発明は、スピンドルに軸承された基板ホルダーテーブルと、該基板ホルダーテーブルの上方に、昇降可能に設けられたスピンドルに軸承された研削砥石と、前記基板ホルダーテーブル上に載置された半導体基板面と前記研削砥石の下面が摺擦する間に研削液を供給できる研削液供給手段とからなる研削ステージ、および、レーザ光投光器と受光器を備えるセンサヘッドの外周に気体を供給できる流体通路を設けたセンサヘッド保持具とコントロールユニットとデータ解析手段を備える厚み測定器を用い、前記基板ホルダーテーブル上にシリコン基板面が上方を向くように半導体基板を載置し、基板ホルダーテーブルのスピンドルを回転しつつ研削砥石を軸承するスピンドルを回転させつつ降下させて前記研削砥石をシリコン基板面に摺擦させつつ研削液供給手段より該シリコン基板面と前記研削砥石の下面が摺擦する面に研削液を供給してシリコン基板面を研削してシリコン基板の厚みを減少させる研削加工を行い、この研削加工の途中、または研削加工終了後、厚み測定器のセンサヘッド保持具より気体を半導体基板のシリコン基板面に供給しつつ投光器よりレーザ光をシリコン基板の気体が供給された面に投光し、気体膜が形成されているシリコン基板面からの反射光を受光器が受け、コントロールユニットを介してデータ解析手段へ電気信号として送信し、該データ解析手段により半導体基板のシリコン基板の厚みを算出することを特徴とする、半導体基板の厚み測定方法を提供するものである。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a substrate holder table supported by a spindle, a grinding wheel supported by a spindle that can be moved up and down above the substrate holder table, and mounted on the substrate holder table. A grinding stage comprising a grinding liquid supply means capable of supplying a grinding liquid while the semiconductor substrate surface and the lower surface of the grinding wheel are rubbed, and a fluid capable of supplying gas to the outer periphery of a sensor head including a laser light projector and a light receiver A thickness measuring device including a sensor head holder provided with a passage, a control unit, and data analysis means is used to place a semiconductor substrate on the substrate holder table so that the silicon substrate surface faces upward, and the spindle of the substrate holder table The grinding wheel is lowered while rotating the spindle that supports the grinding wheel while rotating the wheel. Grinding is performed to reduce the thickness of the silicon substrate by grinding the silicon substrate surface by supplying a grinding fluid to the surface on which the silicon substrate surface and the lower surface of the grinding wheel rub from the grinding fluid supply means while rubbing. During the grinding process or after the grinding process is completed, the laser light is projected from the projector onto the surface of the silicon substrate supplied with gas while the gas is supplied from the sensor head holder of the thickness measuring device to the silicon substrate surface of the semiconductor substrate. Then, the light receiver receives the reflected light from the silicon substrate surface on which the gas film is formed, and transmits it as an electrical signal to the data analysis means via the control unit. The data analysis means determines the thickness of the silicon substrate of the semiconductor substrate. The present invention provides a method for measuring a thickness of a semiconductor substrate.

請求項2の発明は、厚み測定器がレーザ波長1.3μmのレーザ光を単独で投光する厚み測定器であり、レーザビームスポット径は1.2〜250μmψ、基板ホルダーテーブルの回転速度は20〜100min−1、研削砥石の回転速度は1,000〜4,000min−1、センサヘッド保持具の下面とシリコン基板面との距離は10〜150mm、シリコン基板面への気体供給量は1,000〜10,000cc/分であることを特徴とする、請求項1に記載の半導体基板の厚み測定方法にある。 The invention of claim 2 is a thickness measuring device in which the thickness measuring device independently projects a laser beam having a laser wavelength of 1.3 μm, the laser beam spot diameter is 1.2 to 250 μm ψ, and the rotation speed of the substrate holder table is 20 ~100Min -1, the distance between the rotational speed 1,000~4,000Min -1, the lower surface and the silicon substrate surface of the sensor head holder of the grinding wheel is 10 to 150 mm, the gas supply amount to the silicon substrate surface 1, The method of measuring a thickness of a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the thickness is from 000 to 10,000 cc / min.

請求項3の発明は、厚み測定器が650nm〜1,700nm波長の近赤外光を投光する分光型厚み測定器であり、基板ホルダーテーブルの回転速度は20〜100min−1、研削砥石の回転速度は1,000〜4,000min−1、センサヘッド保持具の下面とシリコン基板面との距離は10〜150mm、シリコン基板面への気体供給量は1,000〜10,000cc/分であることを特徴とする、請求項1に記載の半導体基板の厚み測定方法にある。 The invention of claim 3 is a spectroscopic thickness measuring device in which the thickness measuring device projects near infrared light with a wavelength of 650 nm to 1,700 nm, the rotation speed of the substrate holder table is 20 to 100 min −1 , The rotational speed is 1,000 to 4,000 min −1 , the distance between the lower surface of the sensor head holder and the silicon substrate surface is 10 to 150 mm, and the gas supply amount to the silicon substrate surface is 1,000 to 10,000 cc / min. It exists in the thickness measuring method of the semiconductor substrate of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

半導体基板のシリコン基板面の投光スポットへ気体が供給されて研削屑が流し去られるとともに、基板ホルダーテーブルの回転の遠心力により投光スポットへと向かう研削液の投光スポットへの侵入が防止され、センサヘッドと測定されるシリコン基板面間の測定スポット面に気体の透明膜が形成されるので、投光されたレーザ光の乱反射が防止される。よって、研削屑や飛散した研削液滴に起因する乱反射を捕らえることなく、シリコン基板の厚みを測定できる。 Gas is supplied to the light projecting spot on the silicon substrate surface of the semiconductor substrate, and grinding scraps are washed away, and the centrifugal force of the rotation of the substrate holder table prevents the grinding liquid from entering the light projecting spot. Since a gas transparent film is formed on the measurement spot surface between the sensor head and the silicon substrate surface to be measured, irregular reflection of the projected laser beam is prevented. Therefore, the thickness of the silicon substrate can be measured without capturing irregular reflections caused by grinding scraps or scattered grinding droplets.

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。 図1は平坦化装置の平面図、図2は裏面仕上研削装置の一部を切り欠いた正面図、および、図3は厚み測定装置のセンサヘッド保持具の断面図である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a flattening device, FIG. 2 is a front view with a part of the back surface finishing grinding device cut away, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a sensor head holder of the thickness measuring device.

図1に示す半導体基板の平坦化装置10において、この平坦化装置10は基板収納ステージ13,13を室仕切壁12の外側に備え、室仕切壁12の内側にはベース11上に多関節型搬送ロボット14、位置合わせ用仮置台15、研削加工ステージ20、移動型搬送パッド16、研磨加工ステージ70、および洗浄機器38を室内に備える。基板収納ステージ13の収納カセット内には基板25枚が収納可能となっている。 In the planarization apparatus 10 for a semiconductor substrate shown in FIG. 1, the planarization apparatus 10 includes substrate storage stages 13, 13 outside the chamber partition wall 12, and an articulated type on the base 11 inside the chamber partition wall 12. The transfer robot 14, the temporary positioning table 15, the grinding stage 20, the movable transfer pad 16, the polishing stage 70, and the cleaning device 38 are provided in the room. In the storage cassette of the substrate storage stage 13, 25 substrates can be stored.

各ステージは、この平坦化装置10の正面側から背面側に向かって、室外の右側に基板収納ステージ13,13を設け、室内の前列目に前記基板収納ステージ近傍位置に吸着アーム14aを備える多関節型搬送ロボット14を、その多関節型搬送ロボットの後列の右側に、位置合わせ用仮置台15および後列中央側に移動型搬送パッド16を設置し、それらの最後列に、時計廻り方向に基板ローディング/アンローディングステージS1、粗研削ステージS、および仕上研削ステージSの3つのステ−ジを構成する部材の基板ホルダ−30a,30b,30cを第1インデックス型回転テーブル2に同心円上に配置した研削加工ステージ20を設けている。そして、前記多関節型搬送ロボット14の左側に、基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージpsを構成する基板ホルダーテーブル70aと、粗研磨ステージps(70)を構成する基板ホルダーテーブル70bを第2インデックス型回転テーブル71に同心円上に配置した研磨加工ステージ70を設けている。 Each stage is provided with substrate storage stages 13 on the right side of the room from the front side to the back side of the flattening apparatus 10, and a suction arm 14 a is provided near the substrate storage stage in the front row in the room. The articulated transfer robot 14 is provided with a temporary positioning table 15 on the right side of the rear row of the multi-joint transfer robot and a movable transfer pad 16 on the center side of the rear row. The substrate holders 30a, 30b, and 30c constituting the three stages of the loading / unloading stage S 1 , the rough grinding stage S 2 , and the finish grinding stage S 3 are concentrically arranged on the first index type rotary table 2. Is provided with a grinding stage 20 disposed on the surface. Then, on the left side of the articulated transfer robot 14, and the substrate holder table 70a constituting the substrate loading / unloading / finish polishing stage ps 1, the substrate holder table 70b constituting the rough grinding stage ps 2 (70) first A polishing stage 70 disposed concentrically on a two-index rotary table 71 is provided.

前記第1インデックス型回転テーブル2に設けられた基板ローディング/アンローディングステージS1を構成する基板ホルダーテーブル30a上方には、基板ホルダーテーブル30a上面を洗浄する回転式チャッククリーナおよび研削加工された基板面を洗浄する回転式洗浄ブラシ一対を基板ホルダーテーブル上面に対し垂直方向および平行方向に移動可能に設けた洗浄機器38が設置されている。 Wherein the upper substrate holder table 30a constituting the substrate loading / unloading stage S 1 provided on the first index rotary table 2, the rotary chuck cleaner and grinding processed substrate surface to clean the substrate holder table 30a upper surface A cleaning device 38 is provided in which a pair of rotary cleaning brushes for cleaning the substrate is movably movable in a direction perpendicular to and parallel to the upper surface of the substrate holder table.

前記粗研削ステージS2を構成する基板ホルダーテーブル30b上方に、粗研削カップホイール型ダイヤモンド砥石90aを備えるスピンドル90bを基板ホルダーテーブル30b上面に対し昇降可能に設け、前記仕上研削ステージSを構成する基板ホルダーテーブル30c上方に、仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石91aを備えるスピンドル91bを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能に設けている。各スピンドル90b,91bの支持板90c,91cはサーボモータ90d,91dの駆動により回転駆動するボールネジに螺合されている支持板90c,91cが案内ガイド90e,91eに沿って上下方向に移動可能となっている。図中、6は2点式インジケート基板厚み測定計、101は厚み測定器100のセンサヘッド保持具である。 The substrate holder table 30b upward constituting the rough grinding stage S 2, the spindle 90b provided with a rough grinding cup wheel type diamond grindstone 90a movable up and down relative to the substrate holder table 30b upper surface, constituting the finish grinding stage S 3 Above the substrate holder table 30c, a spindle 91b provided with a finish grinding cup wheel type diamond grindstone 91a is provided so as to be movable up and down with respect to the upper surface of the substrate holder table. The support plates 90c and 91c of the spindles 90b and 91b can be moved in the vertical direction along the guide guides 90e and 91e. The support plates 90c and 91c are screwed into ball screws that are driven to rotate by the servo motors 90d and 91d. It has become. In the figure, 6 is a two-point indicator substrate thickness meter, and 101 is a sensor head holder of the thickness measuring device 100.

前記基板ホルダーテーブル30aと多関節型搬送ロボット14と移動型搬送パッド16と回転式チャッククリーナおよび回転式洗浄ブラシを備える洗浄機器38とで基板ローディング/アンローディングステージS1を構成し、前記基板ホルダーテーブル30bと粗研削カップホイール型ダイヤモンド砥石90aとで粗研削ステージS2を構成し、前記基板ホルダーテーブル30cと仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石91aとで仕上研削ステージS3を構成する。前記基板ローディング/アンローディングステージS1は、基板と基板ホルダーテーブル30aが洗浄されるので洗浄ステージとも言える。 The Configure substrate loading / unloading stage S 1 by the substrate holder table 30a and articulated transfer robot 14 and the mobile conveyor pad 16 and rotating the chuck cleaning device 38 comprises a cleaner and a rotating cleaning brush, the substrate holder configure the rough grinding stage S 2 in the table 30b and the rough grinding cup wheel type diamond grindstone 90a, constituting a grinding stage S 3 finish at said substrate holder table 30c and fine grinding cup wheel type diamond grindstone 91a. The substrate loading / unloading stage S 1 can be regarded as the cleaning stage since the substrate and the substrate holder table 30a is cleaned.

粗研削カップホイール型ダイヤモンド砥石90aとしては、砥番(JIS一般砥粒粒度)800〜1,800のレジンボンドダイヤモンド砥石が、仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石としては、砥番2,000〜8,000のメタルボンドダイヤモンド砥石またはビトリファイドボンドダイヤモンド砥石が好ましい。これらカップホイール型ダイヤモンド砥石90a,91aには、特開2004−167617号公報の図1に開示されるように研削液給水ガイドが設けられている。仕上研削ステージS3には、特開2003−218079号公報の図2に示すように基板ホルダーテーブル外に設けた研削液供給ノズルより仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石91aと半導体基板のシリコン基板面が当接する研削加工点に研削液を供給するようにしてもよい。 As the rough grinding cup wheel type diamond grinding wheel 90a, a resin bond diamond grinding wheel having a grinding number (JIS general abrasive grain size) 800 to 1,800 is used, and as a finish grinding cup wheel type diamond grinding wheel, grinding number 2,000 to 8, 000 metal bond diamond wheels or vitrified bond diamond wheels are preferred. The cup wheel type diamond grindstones 90a and 91a are provided with a grinding fluid supply guide as disclosed in FIG. 1 of JP-A No. 2004-167617. As shown in FIG. 2 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-218079, the finish grinding stage S 3 includes a finish grinding cup wheel type diamond grindstone 91a and a silicon substrate surface of a semiconductor substrate from a grinding liquid supply nozzle provided outside the substrate holder table. You may make it supply a grinding fluid to the grinding process point which contact | abuts.

研削加工ステージ20の基板ホルダーテーブル30a,30b,30cの各々は、第1インデックス型回転テーブル2に同一円周上に120度の等間隔で配置されている。 Each of the substrate holder tables 30a, 30b, and 30c of the grinding stage 20 is arranged on the first index type rotary table 2 at equal intervals of 120 degrees on the same circumference.

裏面研削装置の研削ステージを図2に示す。基板ホルダーテーブル(真空チャック)30は、ワークwの径と略同一径のポーラスセラミック製円板状載置台30を、上部に大小2段の環状空所を有する非通気性材料製支持台5にポ−ラスセラミック製円板状載置台の上面と非通気性材料製支持台上面が面一となるよう載せ、この非通気性材料製支持台を上面凹状支持枠51と軸受け51aを介して中空スピンドル52に回転自在に軸承させる。基板ホルダーテーブル30,30は、モ−タM3で120度づつ回転されるスピンドル軸57に軸承されている。基板ホルダーテーブル30a上に基板が載置されると、吸引孔に通じるパイプ59を真空ポンプ(図示されていない)で吸引し、基板を基板ホルダーテーブル30上に固定する。各基板ホルダーテーブル30,30はモ−タM4,M5で水平方向に回転される。前記スピンドル軸57が回転されると、インデックステーブル2が120度または−120度時計廻り方向に回転され、各々の基板ホルダーテーブル30a,30b,30cは次のステージ位置S,S,Sへと移動される。 The grinding stage of the back grinding apparatus is shown in FIG. The substrate holder table (vacuum chuck) 30 includes a porous ceramic disk-shaped mounting table 30 having a diameter substantially the same as the diameter of the workpiece w, and a non-breathable material supporting table 5 having a large and small two-dimensional annular space in the upper part. The upper surface of the porous ceramic disk-shaped mounting table and the upper surface of the non-breathable material support table are placed flush with each other, and the non-breathable material support table is hollowed via the upper surface concave support frame 51 and the bearing 51a. The spindle 52 is rotatably supported. Substrate holder table 30 and 30, motor - is journalled on a spindle shaft 57 which is rotated by one 120 degrees motor M 3. When the substrate is placed on the substrate holder table 30a, the pipe 59 leading to the suction hole is sucked by a vacuum pump (not shown), and the substrate is fixed on the substrate holder table 30. Each substrate holder table 30 and 30 mode - is rotated horizontally by motor M 4, M 5. When the spindle shaft 57 is rotated, the index table 2 is rotated 120 degrees or -120 degrees clockwise, each of the substrate holder table 30a, 30b, 30c following stage position S 1, S 2, S 3 Moved to.

前記厚み測定器100のセンサヘッド保持具101は、仕上研削ステージS3側のベース3上より起立させたアーム110に投光器から投光されるレーザ光が下方向、好ましくは垂直(90度)に向くよう固定される。 Sensor head holder 101 of the thickness gauge 100, finish grinding stage S 3 of the base third laser beam is projected from the projector to the arm 110 that is erected from the top downwards, preferably in a vertical (90 °) Fixed to face.

仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石91aは、エアースピンドル42で軸承し、エアースピンドル42はビルトインモ−タ43で回転される。44はスピンドルケーシング、45は軸受、46はX軸(左右)方向の傾斜調整ボルト、46'はY軸(前後)方向の傾斜調整ボルト、Mはモ−タで傾斜ボルト46を締めたり、緩めたりする。47はケ−シング44を昇降機構48に据え付ける取り付け部、49は昇降機構を垂直方向に昇降可能とする凹状溝を有するレ−ルである。取り付け部47下部には半球状凹部47aが設けられ、昇降機構48の下部には前記半球状凹部47aに嵌合する半球状凸部48aが設けられ、半球状凹部47aと半球
状凸部48a間には0.05〜0.1mmの隙間が形成されている。
The finish grinding cup wheel type diamond grindstone 91 a is supported by an air spindle 42, and the air spindle 42 is rotated by a built-in motor 43. Tighten or tilt bolt 46 with data, - 44 spindle casing, 45 is a bearing, 46 the X-axis (left-right) direction of the tilt adjusting bolt, 46 'Y-axis (longitudinal) direction of the tilt adjusting bolt, M 3 is Mo Loosen. Reference numeral 47 is a mounting portion for mounting the casing 44 to the lifting mechanism 48, and 49 is a rail having a concave groove that allows the lifting mechanism to be vertically lifted. A hemispherical concave portion 47a is provided at the lower portion of the attachment portion 47, and a hemispherical convex portion 48a that fits into the hemispherical concave portion 47a is provided at the lower portion of the lifting mechanism 48, between the hemispherical concave portion 47a and the hemispherical convex portion 48a. A gap of 0.05 to 0.1 mm is formed in the.

傾斜調整ボルト46,46'をモ−タM、M3の駆動力で締めたり緩めたりすることにより昇降機構48の下部の半球状凸部48aを中心に取り付け部下部の半球状凹部47a前に設けた前記隙間を利用してスピンドル42が傾斜する。48bはボールネジ、48cは螺合体でACサーボモータM2の駆動で昇降機構を上下させることによりスピンドル42に軸承された仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石91aが上下に昇降する。 The tilt adjusting bolt 46, 46 'motor - motor M, before hemispherical recess 47a of the subordinate unit mounted around the lower portion of the hemispherical protrusion 48a of the elevating mechanism 48 by tightening and loosening the driving force of M 3 The spindle 42 is tilted using the provided gap. 48b ball screw, 48c grinding cup wheel type diamond grindstone 91a finish which is journalled to the spindle 42 by raising or lowering the lifting mechanism by driving the AC servomotor M 2 at screw coalescence is up and down.

前記ポーラスセラミック製基板ホルダーテーブル30下部の空所を吸引するバキューム手段は、真空ポンプと、これに連結する配管59と切換バルブ59aとロータリージョイントと、このロータリージョイントに連結する中空スピンドル52内に配される管より構成される。切換バルブには純水供給管が連結されている。 The vacuum means for sucking the void under the porous ceramic substrate holder table 30 is arranged in a vacuum pump, a pipe 59 connected to the vacuum pump, a switching valve 59a, a rotary joint, and a hollow spindle 52 connected to the rotary joint. Composed of pipes. A pure water supply pipe is connected to the switching valve.

また、中空スピンドル52内には、上面凹状支持枠の凹部に通じる管が配置され、ロータリージョイント、それに連結する管を経由して冷却用の純水を供給するポンプに接続されている。凹状支持枠凹部に供給された純水は非通気性材料製支持台の底部を冷却する。 Further, in the hollow spindle 52, a pipe that communicates with the concave portion of the upper concave support frame is disposed, and is connected to a rotary joint and a pump that supplies pure water for cooling via a pipe connected thereto. The pure water supplied to the concave support frame recess cools the bottom of the non-breathable material support.

前記バキューム手段を稼動させることによりポーラスセラミック製基板ホルダーテーブル30上に載置された半導体基板wはシリコン基板面を上方に向けてポーラスセラミック製基板ホルダーテーブル30に減圧固定される。バキューム手段の真空を止めた後、切換バルブ60aを純水供給側へ切り換えると加圧純水がポーラスセラミック製ホルダーテーブル30を洗浄する。 By operating the vacuum means, the semiconductor substrate w placed on the porous ceramic substrate holder table 30 is fixed to the porous ceramic substrate holder table 30 under reduced pressure with the silicon substrate surface facing upward. After the vacuum of the vacuum means is stopped, when the switching valve 60a is switched to the pure water supply side, the pressurized pure water cleans the porous ceramic holder table 30.

研磨加工ステージ70は前記多関節型搬送ロボット14の左側に設けられる。研磨加工ステージ70は、基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージ(ps)を構成する基板ホルダーテーブル70aと、粗研磨ステージ(ps)を構成する基板ホルダーテーブル70bを第2インデックス型回転テーブル71に同心円上に対称に配置する。前記仕上研磨ステージを構成する基板ホルダーテ−ブル70a上方に、洗浄液供給機構72および仕上研磨パッド73を回転可能に軸承するスピンドル74を基板ホルダーテーブル70a上面に対し昇降可能および直線揺動可能に揺動アーム77に設ける。 The polishing stage 70 is provided on the left side of the articulated transfer robot 14. The polishing stage 70 includes a substrate holder table 70a constituting a substrate loading / unloading / finish polishing stage (ps 1 ) and a substrate holder table 70b constituting a rough polishing stage (ps 2 ) as a second index type rotary table 71. Are arranged symmetrically on a concentric circle. Above the substrate holder table 70a constituting the finish polishing stage, a spindle 74 that rotatably supports the cleaning liquid supply mechanism 72 and the finish polishing pad 73 swings up and down with respect to the upper surface of the substrate holder table 70a and can swing linearly. Provided on the arm 77.

この基板ホルダーテーブル70aと仕上研磨パッド73と洗浄液供給機構72と前記移動型搬送パッド16とで基板ロ−ディング/アンロ−ディング/仕上研磨ステージ(ps)を構成する。基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージpsおよび粗研磨ステージps2は、図示されていない次ぎのテープマウンタ加工ステージへの搬送位置に近い方に基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージpsを設ける。よって、図1の平坦化装置においては、基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージpsは研削ステージ20に近い方に設けられている。基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージpsは基板を洗浄する洗浄ステ−ジとも言える。 The substrate holder table 70a, the finish polishing pad 73, the cleaning liquid supply mechanism 72, and the movable transfer pad 16 constitute a substrate loading / unloading / finish polishing stage (ps 1 ). The substrate loading / unloading / finish polishing stage ps 1 and the rough polishing stage ps 2 are provided with a substrate loading / unloading / finish polishing stage ps 1 closer to the transfer position to the next tape mounter processing stage (not shown). . Therefore, in the planarization apparatus of FIG. 1, the substrate loading / unloading / finish polishing stage ps 1 is provided closer to the grinding stage 20. The substrate loading / unloading / finish polishing stage ps 1 can also be said to be a cleaning stage for cleaning a substrate.

前記粗研磨ステージps2を構成する基板ホルダーテーブル70b上方に、研磨剤スラリー液供給機構72'および粗研磨パッド73'を回転可能に軸承するスピンドル74を基板ホルダーテーブル70b上面に対し昇降可能および平行に振子揺動または直線揺動可能に設け、この基板ホルダーテーブル70bと粗研磨パッド73'と研磨剤スラリー液供給機構72'とで基板粗研磨ステージps2を構成する。基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージpsの粗研磨パッド73'の揺動軌跡上にはパッドコンディショナ75が設けられ、粗研磨パッド73'の下面をドレッシング砥石75aで削り、毛羽立たせるとともに、洗浄水75bが粗研磨パッド面に供給され、洗浄する。図示されていないが、必要により仕上研磨パッド73の揺動軌跡上に別のパッドコンディショナ75を設置してもよい。 The above substrate holder table 70b constituting the rough grinding stage ps 2, liftable and parallel spindles 74 journalled rotatably abrasive slurry supply mechanism 72 'and coarse polishing pad 73' to the substrate holder table 70b upper surface pendulum swinging or linearly swingably provided, constituting the substrate rough grinding stage ps 2 out with the substrate holder table 70b and rough polishing pad 73 'and the abrasive slurry supply mechanism 72' to. Substrate loading / unloading / finish polishing stage ps 1 of the rough polishing pad 73 'is on the swing trajectory of the pad conditioner 75 is provided, the rough polishing pad 73' scraping the lower surface of the dressing grinding stone 75a, causes fluffed, The cleaning water 75b is supplied to the rough polishing pad surface and cleaned. Although not shown, another pad conditioner 75 may be installed on the swinging locus of the finishing polishing pad 73 if necessary.

研磨剤スラリー液としては、コロイダルシリカ、酸化セリウム、アルミナ、ベーマイト、二酸化マンガンなどの砥粒を純水に分散したスラリー液が用いられる。必要によりスラリー液には界面活性剤、キレート剤、pH調整剤、酸化剤、防腐剤が配合される。研磨剤スラリー液は50〜1,500cc/分の割合で研磨布面に供給される。 As the abrasive slurry liquid, a slurry liquid in which abrasive grains such as colloidal silica, cerium oxide, alumina, boehmite, and manganese dioxide are dispersed in pure water is used. If necessary, a surfactant, a chelating agent, a pH adjuster, an oxidizing agent, and a preservative are blended in the slurry liquid. The abrasive slurry liquid is supplied to the polishing cloth surface at a rate of 50 to 1,500 cc / min.

洗浄液としては、純水、蒸留水、深層海水、脱イオン交換水、界面活性剤含有純水等が使用される。 As the cleaning liquid, pure water, distilled water, deep seawater, deionized exchange water, surfactant-containing pure water, or the like is used.

図1に示される基板平坦化装置において、粗研磨パッド73'および仕上研磨パッド73は回動軸76に支持されたアーム77の前方に回転自在に固定される。回動軸76の回転により図2において仮想線で示される研磨パッド位置(待機位置)まで後退できる。研磨ヘッド70a,70bの回転数は、10〜150rpm(min−1)、基板ホルダーテーブル70a,70bの回転数は10〜150rpm、研磨パッドが基板に当てられる圧力は0.05〜0.3kg/cm、好ましくは100〜200g/cmである。 In the substrate flattening apparatus shown in FIG. 1, the rough polishing pad 73 ′ and the finish polishing pad 73 are rotatably fixed in front of an arm 77 supported by a rotation shaft 76. With the rotation of the rotation shaft 76, the polishing pad position (standby position) indicated by the phantom line in FIG. The rotational speed of the polishing heads 70a and 70b is 10 to 150 rpm (min −1 ), the rotational speed of the substrate holder tables 70a and 70b is 10 to 150 rpm, and the pressure at which the polishing pad is applied to the substrate is 0.05 to 0.3 kg / cm 2 , preferably 100 to 200 g / cm 2 .

図1に開示される研磨加工ステージ70の研磨パッド73,73'は、モータM2により回動されるボールネジ78に螺合されている螺合体79がリニアーガイド80に沿って前後方向へ移動することにより研磨パッドを軸承する中空スピンドル74が基板ホルダーテーブル70a,70b上を直線揺動することにより仮想線で示される研磨パッド位置(待機位置)まで後退される。ホルダーテーブルのスピンドル95およびインデックス型回転テーブル71のスピンドル7は、ベース20の刳り貫き穴109部分に起立して設置される。中空スピンドル74の回転は、モータMの回転駆動をプーリー81が受け、ベルト82を介してプーリー83に伝え中空スピンドル74を回転させることにより行われる。中空スピンドル74の昇降はエアシリンダー84により行われる。この中空スピンドル74の中央には液供給管85が設けられ、ロータリージョイント86に接続され、更に洗浄液供給機構72あるいは研磨剤スラリー液供給機構72'に接続している。この中空スピンドル74内側と液供給管85外側で形成される空間87には前記ロータリージョイント86を経由して加圧空気供給管88が接続されている。 In the polishing pads 73 and 73 ′ of the polishing stage 70 disclosed in FIG. 1, a screwed body 79 screwed with a ball screw 78 rotated by a motor M 2 moves along the linear guide 80 in the front-rear direction. As a result, the hollow spindle 74 that supports the polishing pad linearly swings on the substrate holder tables 70a and 70b, thereby being retracted to the polishing pad position (standby position) indicated by the phantom line. The spindle 95 of the holder table and the spindle 7 of the index type rotary table 71 are installed upright in the through hole 109 portion of the base 20. The rotation of the hollow spindle 74 is performed by the pulley 81 receiving the rotational drive of the motor M 1 and transmitting it to the pulley 83 via the belt 82 to rotate the hollow spindle 74. The hollow spindle 74 is raised and lowered by an air cylinder 84. A liquid supply pipe 85 is provided at the center of the hollow spindle 74 and is connected to a rotary joint 86 and further connected to a cleaning liquid supply mechanism 72 or an abrasive slurry liquid supply mechanism 72 ′. A pressurized air supply pipe 88 is connected to the space 87 formed inside the hollow spindle 74 and the liquid supply pipe 85 via the rotary joint 86.

研磨ステージ70の第2インデックス型回転テーブル71の構造は、基板ホルダーテーブル70a,70bが2基である点を除けば研削ステージ20の第1インデックス型回転テーブル2の構造に類似する。即ち、図5において、基板ホルダーテーブル(真空チャック)70a,70bは、ワークwの径と略同一径を有する穿孔(孔径は0.3〜1mm)したセラミック製円板状載置台70a,70bを、非通気性材料製支持台92に穿孔セラミック製円板状載置台70a,70bの上面と非通気性材料製支持台92上面が面一となるよう載せ、この非通気性材料製支持台92を中空スピンドル95に上面凹状支持枠94を介して回転自在に軸承させるとともに、前記穿孔セラミック製円板状載置台下面にある前記非通気性材料製支持台の環状空所96を減圧するバキューム手段97を備える。基板ホルダーテーブル70a,70bは、スピンドル7に軸承され、スピンドルはモータMの駆動を受けて回転可能となっている。基板ホルダーテーブル(穿孔セラミック製円板状載置台)70a,70bは、研削ステージで用いたものと同種のポーラスセラミック製円板であってもよい。 The structure of the second index type rotary table 71 of the polishing stage 70 is similar to the structure of the first index type rotary table 2 of the grinding stage 20 except that there are two substrate holder tables 70a and 70b. That is, in FIG. 5, the substrate holder tables (vacuum chucks) 70a and 70b are made of ceramic disk-like mounting tables 70a and 70b, which are perforated (having a hole diameter of 0.3 to 1 mm) having substantially the same diameter as the workpiece w. The non-breathable material support base 92 is mounted so that the upper surfaces of the perforated ceramic disk-like mounting tables 70a and 70b and the upper surface of the non-breathable material support base 92 are flush with each other. Vacuum means for causing the hollow spindle 95 to be rotatably supported through the upper concave support frame 94 and for reducing the pressure of the annular space 96 of the non-breathable material support base on the bottom surface of the perforated ceramic disk-like mounting base 97. Substrate holder table 70a, 70b are journalled to the spindle 7, the spindle can be rotated by the driving of the motor M 3. The substrate holder table (perforated ceramic disk-shaped mounting table) 70a, 70b may be the same kind of porous ceramic disk used in the grinding stage.

バキューム手段を稼動させることにより穿孔セラミック製円板状載置台70a,70b上に載せられた半導体基板wは基板面を上方に向けて穿孔セラミック製円板状載置台70a,70bに減圧固定される。バキューム手段の真空を止めた後、切換バルブを純水供給側へ切り換えると加圧純水が穿孔セラミック製円板状載置台70a,70bを洗浄する(所謂バックフラッシュ)。 By operating the vacuum means, the semiconductor substrate w placed on the perforated ceramic disk-shaped mounting tables 70a and 70b is fixed to the perforated ceramic disk-shaped mounting tables 70a and 70b under reduced pressure with the substrate surface facing upward. . After the vacuum of the vacuum means is stopped, when the switching valve is switched to the pure water supply side, the pressurized pure water cleans the perforated ceramic disk-like mounting tables 70a and 70b (so-called back flush).

研磨ステージ70の基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージpsと粗研磨ステージps2は、第2インデックス型回転テーブル71上に設けられた仕切堤108の存在により飛散した研磨剤スラリー液や洗浄液が相手方ステージに飛散しない。 The substrate loading / unloading / finish polishing stage ps 1 and the rough polishing stage ps 2 of the polishing stage 70 are filled with abrasive slurry liquid and cleaning liquid scattered due to the presence of the partition wall 108 provided on the second index type rotary table 71. Do not scatter on the opponent's stage.

図3に示す厚み測定器100は、レーザ光投光器と受光器を備えるセンサヘッド102の外周を囲む外套103によりセンサヘッド102外壁と外套103内壁間に圧力空気やチッソガス、炭酸ガス等の気体を供給できる断面円環状の流体通路104を設けたセンサヘッド保持具101とコントロールユニット110とデータ解析手段120を備える厚み測定器である。流体通路104の円環状隙間幅は、1〜5mmである。前記流体通路104には、図示されていないコンプレッサまたはポンプで0.2〜0.4MPaの加圧気体が管を介して供給される A thickness measuring device 100 shown in FIG. 3 supplies gas such as pressurized air, nitrogen gas, carbon dioxide gas, etc. between the outer wall of the sensor head 102 and the inner wall of the outer shell 103 by the outer shell 103 surrounding the outer periphery of the sensor head 102 having a laser beam projector and a light receiver. This is a thickness measuring device including a sensor head holder 101 provided with a fluid passage 104 having an annular cross section, a control unit 110, and data analysis means 120. The annular gap width of the fluid passage 104 is 1 to 5 mm. The fluid passage 104 is supplied with a pressurized gas of 0.2 to 0.4 MPa through a pipe by a compressor or a pump (not shown).

このセンサヘッド保持具101は、図1および図2に示すように、インデックステーブル2に設けた裏面研削装置の仕上研削ステージSの基板ホルダー30cの上方に設置される。センサヘッド保持具101の下面とシリコン基板面との距離は10〜150mmが好ましい。基板ホルダーテーブルの回転速度は20〜100rpm(min−1)、研削砥石の回転速度は1,000〜4,000min−1、シリコン基板面への気体供給量は1,000〜10,000cc/分である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the sensor head holder 101 is installed above the substrate holder 30 c of the finish grinding stage S 3 of the back grinding apparatus provided on the index table 2. The distance between the lower surface of the sensor head holder 101 and the silicon substrate surface is preferably 10 to 150 mm. Rotational speed of the substrate holder table 20~100rpm (min -1), the rotational speed of the grinding wheel 1,000~4,000min -1, gas supply amount to the silicon substrate surface 1,000~10,000Cc / min It is.

厚み測定器100は、レーザ光の反射率を利用する厚み測定器のセンサヘッド102とコントロールユニット110とデータ解析手段120を備える厚み測定器を市場より入手し、このセンサヘッド102の外壁と外套103内壁間に気体を供給できる断面円環状の流体通路104を設けたセンサヘッド保持具101と改造して用いる。 The thickness measuring instrument 100 obtains a thickness measuring instrument including a sensor head 102, a control unit 110, and a data analyzing means 120 of a thickness measuring instrument utilizing the reflectance of the laser beam from the market. A sensor head holder 101 provided with a fluid passage 104 having an annular cross section capable of supplying gas between the inner walls is used by remodeling.

かかる市販のレーザ光の反射率を利用する厚み測定器としては、近赤外光(波長1.3μm)をレーザビームスポット径1.2〜250μmψで計測ステージ上のシリコン基板の片面に照射し、その反射光を受光器により検知し、シリコン基板の厚みを算出するシリコン基板厚さ測定器として、プレサイズゲージ株式会社よりLTM1001の商品名で、ホトジェニック株式会社より厚み測定装置C8125の商品名で、米国FRONTIER SEMICONDUCTOR社からFSM413-300の商品名で入手できる。また、650nm〜1,700nm波長の近赤外光をビームスポット径100〜1,000μmψで利用する反射率分光法を用いる非接触光学式厚み測定器として、米国FILMETRICS,INC.社から非接触光学式厚み測定器F20−XTの商品名で、大塚電子株式会社よりインライン膜厚測定器MCPD5000の商品名で入手できる。半導体基板のプリント配線基板面の厚みを測定する分光の波長は、白色光(420〜720nm波長)が用いられ、シリコン基板の厚みを測定する分光の波長は、650nmまたは1.3μm波長が用いられる。 As a thickness measuring device using the reflectance of such commercially available laser light, near infrared light (wavelength 1.3 μm) is irradiated to one side of a silicon substrate on a measurement stage with a laser beam spot diameter of 1.2 to 250 μmφ, As a silicon substrate thickness measuring device that detects the reflected light with a light receiver and calculates the thickness of the silicon substrate, the product name is LTM1001 from Presize Gauge Co., Ltd. and the product name is Thickness Measurement Device C8125 from Photogenic Co., Ltd. Available from FRONTIER SEMICONDUCTOR, USA under the trade name FSM413-300. In addition, as a non-contact optical thickness measuring instrument using reflectance spectroscopy using near infrared light having a wavelength of 650 nm to 1,700 nm with a beam spot diameter of 100 to 1,000 μmψ, non-contact optical from FILMETRICS, INC. It can be obtained from Otsuka Electronics Co., Ltd. under the trade name MCPD5000. White light (420 to 720 nm wavelength) is used as the spectral wavelength for measuring the thickness of the printed wiring board surface of the semiconductor substrate, and 650 nm or 1.3 μm wavelength is used as the spectral wavelength for measuring the thickness of the silicon substrate. .

シリコン基板面へ供給される気体としては、空気、窒素ガス、炭酸ガス、ヘリウムガス等の加圧気体が使用される。 As the gas supplied to the silicon substrate surface, pressurized gas such as air, nitrogen gas, carbon dioxide gas, helium gas is used.

図1または図2に示す研削装置の仕上研削ステージSにおいて、図3に示す基板厚み測定器100を用い、半導体基板裏面の薄肉化研削加工を行う作業は、次ぎの工程を経て行われる。なお、加工に先立って、仕上研削ステージS上でのシリコン基板の所望厚みtを厚み測定器100のコントロールユニット110のメモリーに操作盤より入力しておき、データ解析手段120がシリコン基板の厚みがtと認識したときに仕上研削加工終了と加工プログラムで決めておく。 In the finish grinding stage S 3 of the grinding apparatus shown in FIG. 1 or FIG. 2, a substrate thickness gauge 100 shown in FIG. 3, the work of performing thinning grinding of the rear surface of the semiconductor substrate is performed through the following steps. Prior to the processing, advance the desired thickness t of the silicon substrate on at finish grinding stage S 3 input from memory to the operation panel of the control unit 110 of the thickness gauge 100, the data analysis unit 120 is a silicon substrate thickness Is determined by the finish grinding processing and the processing program.

1)基板収納ステージ13の収納カセット内に保管されている半導体基板wを多関節型搬送ロボット14の吸着パッド14aに吸着し、位置合わせ用仮置台15上に搬送し、そこで半導体基板のセンタリング位置調整を行う。 1) The semiconductor substrate w stored in the storage cassette of the substrate storage stage 13 is sucked to the suction pad 14a of the articulated transfer robot 14 and transferred onto the temporary placement table 15 for alignment, where the semiconductor substrate is centered. Make adjustments.

2)位置合わせされた基板上面を前記多関節
型搬送ロボットの吸着パッド14aに吸着させ、ついで、第1インデックス型回転テーブル2に設けられた基板ロ−ディング/アンローディングステ−ジSを構成する基板ホルダーテーブル30a上に移送する。
2) the aligned substrate top surface is sucked by the suction pads 14a of the articulated transfer robot then substrate B provided in the first index rotary table 2 - constituting the di S 1 - loading / unloading stearate The substrate is transferred onto the substrate holder table 30a.

3)第1インデックス型回転テーブル2を時計廻り方向に120度回転させることにより、基板ローディング/アンローディングステージS1位置の基板ホルダーテーブル30aに真空チャックされている基板を粗研削ステージS2の基板ホルダーテーブル30b位置へと移送する。 3) by rotating 120 degrees to the first index rotary table 2 clockwise, the substrate being vacuum-chucked to the substrate loading / unloading stage S 1 position of the substrate holder table 30a of the rough grinding stage S 2 substrate Transfer to the holder table 30b position.

4)ダイヤモンドカップホイール型砥石90aを用いて粗研削ステージS2に移動してきた基板裏面を粗研削する。この間に、多関節型搬送ロボット14を用い前記第1と第2の工程が行われ、新たな基板wが基板ローディング/アンローディングステージS1上に搬送される。 4) rough grinding the back surface of the substrate which has moved to the rough grinding stage S 2 using a diamond cup wheel type grinding wheel 90a. During this time, the first and second steps using a multi-joint type transport robot 14 is carried out, a new substrate w is carried onto the substrate loading / unloading stage S 1.

5)第1インデックス型回転テーブル2を時計廻り方向に120度回転させることにより、粗研削された基板を仕上研削ステージS3の基板ホルダーテーブル30c位置へと移送するとともに、基板ローディング/アンローィングステージS1位置の基板ホルダーテーブル30a上の基板を粗研削ステージS2へと移送する。 5) by rotating 120 degrees to the first-index the turntable 2 clockwise, while transferred to the substrate holder table 30c position of the grinding stage S 3 finish a rough grinded substrate, the substrate loading / unloading row ing stage transferring the substrate on the substrate holder table 30a of S 1 position to the rough grinding stage S 2.

6)仕上研削ステージS3でカップホイール型ダイヤモンド砥石91aを用い粗研削された基板裏面を仕上研削する。この間に、粗研削ステージS2で基板裏面はカップホイール型ダイヤモンド砥石90aを用いて粗研削されるとともに、多関節型搬送ロボット14により新たな基板が位置合わせ用仮置台15を経由して基板ローディング/アンローディングステージS1位置の基板ホルダーテーブル30a上に搬送される。 6) In the finish grinding stage S 3 for finish grinding the rough grinded back surface of the substrate using a cup wheel type diamond grindstone 91a. During this time, the back surface of the substrate at the rough grinding stage S 2 together with the rough grinding using a cup wheel type diamond grindstone 90a, substrate loading with new substrate via the positioning provisional table 15 by articulated transfer robot 14 / it is conveyed unloading stage S 1 position on the substrate holder table 30a to.

7)第1インデックス型回転テーブル2を時計廻り方向に120度回転させる、もしくは時計逆廻り方向に240度回転させることにより、仕上研削された基板を基板ローディング/アンローディングステージS1上へと移送するとともに、粗研削された基板を仕上研削ステージS3へと移送する。 7) is rotated 120 degrees first index rotary table 2 clockwise or by rotating 240 degrees in a clockwise reverse around direction, transferring the substrates from the fine grinding to the substrate loading / unloading stage S 1 above At the same time, the roughly ground substrate is transferred to the finish grinding stage S 3 .

8)第1インデックス型回転テーブル2の基板ローディング/アンローディングステージS1位置にある基板ホルダーテーブル30a上の仕上研削された基板の上面に回転洗浄ブラシを下降させ、洗浄液を基板上面に供給しながら基板上面を洗浄し、次いで移動型搬送パッド16の吸着パッド16a面に研削・洗浄された基板上面を吸着し、ついで、仮想線で示される位置まで回転移動もしくは直線移動後、再び移動して第2インデックス型回転テ−ブル71に設けられた基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージpsに位置する基板ホルダーテーブル70a上へと基板を移送する。この基板の移送の間に第1インデックス型回転テーブル2の基板ローディング/アンローディングステージS位置にある基板ホルダーテーブル30a上面は回転式セラミック製チャッククリーナにより洗浄される。基板ホルダ−30a上面を洗浄後、多関節型搬送ロボット14により新たな基板が位置合わせ用仮置台15を経由して基板ローディング/アンローディングステージS位置の基板ホルダーテーブル30a上に搬送される前述の第1工程および第2工程が行われる。また、第1インデックス型回転テ−ブルの粗研削ステージS2に位置する基板ホルダーテーブル30b上の基板は、前述の第4工程の粗研削が行われるとともに、第1インデックス型回転テーブルの仕上研削ステージS3に位置する基板ホルダーテーブル30c上の基板は、前述の第6工程の仕上研削が行われる。 8) lowering the rotating cleaning brush to fine grinding top surfaces of the substrate on the substrate holder table 30a in the substrate loading / unloading stage S 1 position of the first index rotary table 2, while supplying a cleaning liquid to the upper surface of the substrate The top surface of the substrate is cleaned, and then the ground and cleaned substrate top surface is suctioned to the suction pad 16a surface of the movable transfer pad 16, and then moved to the position indicated by the imaginary line, and then moved again and moved again. 2 index type rotary tape - and transferring the substrate on the substrate holder table 70a located on the substrate loading / unloading / finish polishing stage ps 1 provided in table 71. The substrate holder table 30a the upper surface in the substrate loading / unloading stage S 1 position of the first index rotary table 2 during the transfer of the substrate is cleaned by rotating a ceramic chuck cleaner. After washing the substrate holder -30a top, new substrate by articulated transfer robot 14 is transported through the provisional table 15 for positioning on the substrate loading / unloading stage S 1 position of the substrate holder table 30a described above The first step and the second step are performed. The first index rotary Te - substrate on the substrate holder table 30b located rough grinding stage S 2 of the table, along with the rough grinding of the fourth step described above is carried out, the finishing of the first index rotary table grinding substrate on the substrate holder table 30c positioned on the stage S 3 is performed finish grinding of the foregoing sixth step.

9)前記基板の粗研削加工後、第2インデックス型回転テーブル71は時計回り方向または時計回り方向に180度回転され、研削・洗浄された基板は第2インデックス型回転テーブルに設けられた粗研磨ステージps位置へと移動される。この動作に平行して前述の第7工程が実行される。 9) After the rough grinding of the substrate, the second index-type rotary table 71 is rotated 180 degrees clockwise or clockwise, and the ground and cleaned substrate is roughly polished provided on the second index-type rotary table. It is moved to the stage ps 2 position. In parallel with this operation, the aforementioned seventh step is executed.

10)第2インデックス型回転テーブル71に設けられた粗研磨ステージpsに位置する基板ホルダーテーブル70b上に保持された基板上面に回転する粗研磨パッド73'が下降され、基板面を摺擦する。この基板と粗研磨パッド摺擦の際、研磨砥粒を水に分散させた研磨剤スラリー液72'が研磨剤スラリー液供給機構から粗研磨パッドの研磨布またはウレタン発泡製シートパッドを経由して基板上面に供給されるとともに粗研磨パッド73'は振子揺動もしくは直線揺動される。同時平行して前述の第8工程が実行される。前記基板の粗研磨中、分光型光電センサ120cにより半導体基板のin-situ研磨終点検出が行われ、研磨終点が検出されると、粗研磨加工は終了される。 10) The coarse polishing pad 73 ′ rotating on the upper surface of the substrate held on the substrate holder table 70 b located on the coarse polishing stage ps 2 provided on the second index type rotary table 71 is lowered and rubs the substrate surface. . During the rubbing of the substrate and the rough polishing pad, an abrasive slurry liquid 72 ′ in which abrasive grains are dispersed in water is passed from the abrasive slurry liquid supply mechanism via the polishing pad of the rough polishing pad or the urethane foam sheet pad. The coarse polishing pad 73 ′ is supplied to the upper surface of the substrate and the pendulum swings or linearly swings. At the same time, the aforementioned eighth step is executed. During rough polishing of the substrate, in-situ polishing end point detection of the semiconductor substrate is performed by the spectroscopic photoelectric sensor 120c, and when the polishing end point is detected, the rough polishing process is finished.

11)第2インデックス型回転テーブル71は時計回り方向または時計回り方向に180度回転され、粗研磨加工された基板は第2インデックス型回転テーブル71の基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージps位置へと移動される。同時平行して第1インデックス型回転テーブル2を時計廻り方向に120度または時計逆回り方向240度回転させることにより、仕上研削された基板を基板ローディング/アンローディングステージS上へと移送、粗研削された基板を仕上研削ステージS3へと移送、基板ローディング/アンローディングステージS上の基板を粗研削ステージS2へと移送する。 11) The second index type rotary table 71 is rotated 180 degrees clockwise or clockwise, and the substrate subjected to the rough polishing is loaded into the second index type rotary table 71 at the substrate loading / unloading / finish polishing stage ps 1 position. Moved to. Simultaneously in parallel, the first index type rotary table 2 is rotated 120 ° clockwise or 240 ° counterclockwise to transfer the finish-ground substrate onto the substrate loading / unloading stage S 1 and rough. transferred to the grinding stage S 3 finish grinding is substrate, transferring the substrate on the substrate loading / unloading stage S 1 to the rough grinding stage S 2.

12)第2インデックス型回転テーブル71の基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージpsでは、基板ホルダーテーブル70a上に保持された粗研磨加工基板上面に回転する仕上研磨パッド73が下降され、基板面を摺擦する。この基板と仕上研磨パッド摺擦の際、研磨砥粒を含有しない洗浄液72、例えば純水が洗浄液供給機構から仕上研磨パッド73の研磨布またはウレタン発泡製シートパッドを経由して基板上面に供給されるとともに仕上研磨パッド73は揺動される。仕上研磨された基板は、仕上研磨パッド73を上昇させ、基板ホルダーテーブルを回転させることにより仕上研磨面が乾燥するので、基板ホルダーテーブルを回転させながらCCDセンサにより仕上研磨加工された半導体基板外周縁のチッピング(破損)の有無をモニタリング(観察)するとともに、基板厚み測定レーザ変位センサ120bを揺動させて仕上研磨加工された半導体基板の径方向の厚み分布を測定する。仕上研磨加工された半導体基板は、吸着パッドをアームに備える基板搬送器具または多関節型搬送ロボットを用いて図示されていない次ぎのマウンタ加工ステージへと搬送される。 12) In the substrate loading / unloading / finish polishing stage ps 1 of the second index type rotary table 71, the finish polishing pad 73 rotating on the upper surface of the rough polishing substrate held on the substrate holder table 70a is lowered, and the substrate surface Rub. At the time of rubbing the substrate with the finish polishing pad, a cleaning liquid 72 containing no abrasive grains, such as pure water, is supplied from the cleaning liquid supply mechanism to the upper surface of the substrate via the polishing cloth of the finishing polishing pad 73 or the urethane foam sheet pad. At the same time, the finish polishing pad 73 is swung. Since the finish polishing surface is dried by raising the finish polishing pad 73 and rotating the substrate holder table, the finish polished substrate is dried by the CCD sensor while rotating the substrate holder table. In addition to monitoring (observing) the presence or absence of chipping (breakage), the substrate thickness measurement laser displacement sensor 120b is swung to measure the thickness distribution in the radial direction of the finished polished semiconductor substrate. The semiconductor substrate that has been subjected to finish polishing is transferred to the next mounter processing stage (not shown) using a substrate transfer device having an adsorption pad on the arm or an articulated transfer robot.

13)仕上研磨加工された半導体基板が次工程のステージへと移送されたことにより第2インデックス型回転テーブル71の基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージps位置の基板ホルダーテーブル70aが空くと、第1インデックス型回転テーブル2の基板ローディング/アンローディングステージS位置にある基板ホルダーテーブル30a上の研削・洗浄された基板を移動型吸着パッド16で吸着し、ついで、第2インデックス型回転テーブル71に設けられた基板ローディング/アンローディング/仕上研磨ステージpsに位置する基板ホルダーテーブル70a上へと移送する。同時平行して第1インデックス型回転テーブル2の各ステージS,S,Sおよび第2インデックス型回転テーブル71の粗研磨ステージpsでは、前述の第8工程を含む第10工程が実行される。 13) When finish polished semiconductor substrate is a substrate loading / unloading / finish polishing stage ps 1 position of the substrate holder table 70a of the second index rotary table 71 becomes free by which is transferred to the stage of the next step, the grinding and cleaned substrate on the substrate holder table 30a in the substrate loading / unloading stage S 1 position of the first index rotary table 2 adsorbed in a mobile suction pad 16, then the second index rotary table 71 Situated in substrate loading / unloading / finish polishing stage ps 1 provided to transfer onto the substrate holder table 70a. At the same time, in the respective stages S 1 , S 2 , S 3 of the first index type rotary table 2 and the rough polishing stage ps 2 of the second index type rotary table 71, the tenth process including the aforementioned eighth process is executed. Is done.

14)以後、前述の第11工程、第12工程および第13工程を繰り返し、半導体基板の基板面を研削・洗浄・研磨し、基板を薄肉化・平坦化する作業を連続的に行う。 14) Thereafter, the above-described eleventh step, twelfth step and thirteenth step are repeated, and the substrate surface of the semiconductor substrate is ground, washed and polished, and the operation of thinning and flattening the substrate is continuously performed.

実施例1 図1に示す基板の平坦化装置を用い、厚み測定器として米国FRONTIER SEMICONDUCTOR社のFSM413-300(商品名)のセンサヘッド「エコプローブ」商品名(長さ50mm、直径25mm、1.3μm波長利用)外周に加圧空気が供給できるように改造したセンサヘッド保持具を用い、センサヘッド保持具下面とシリコン基板面間の距離25mmにセンサヘッドを固定した。半導体基板としては、配線プリント面にポリイミド保護膜が貼付された300mm径、シリコン基板厚みが約220μmの半導体基板を用い、砥番2000のカップホイールダイヤモンド砥石による粗研削加工で約180μmの厚み減少、砥番4000のカップホイールダイヤモンド砥石による仕上削加工で約10μmの厚み減少させ、シリコン基板厚みが30μmを切ったら仕上げ研削加工を終了させるようにした。 Example 1 Using the substrate flattening apparatus shown in FIG. 1, FSM413-300 (trade name) sensor head “Eco-probe” of US FRONTIER SEMICONDUCTOR as a thickness measuring device (length 50 mm, diameter 25 mm, 1. Using a 3 μm wavelength) A sensor head holder modified so that pressurized air can be supplied to the outer periphery was used, and the sensor head was fixed at a distance of 25 mm between the lower surface of the sensor head holder and the silicon substrate surface. As the semiconductor substrate, a semiconductor substrate having a 300 mm diameter with a polyimide protective film attached to the printed wiring surface and a silicon substrate thickness of about 220 μm is used, and the thickness is reduced by about 180 μm by rough grinding with a cup wheel diamond grindstone with a grinding number of 2000. The thickness was reduced by about 10 μm by finishing with a cup wheel diamond grindstone with a grinding wheel number of 4000, and the finish grinding process was terminated when the silicon substrate thickness fell below 30 μm.

基板ホルダーテーブル30cの回転速度は50min−1、仕上研削砥石91aの回転速度は2,000min−1、シリコン基板面への加圧空気供給量は3,000cc/分で仕上研削を実施した。 Rotational speed of the substrate holder table 30c is 50min -1, rotation speed of the finishing grinding wheel 91a is at 2000 -1, compressed air supply amount to the silicon substrate surface was performed finish grinding at 3,000 cc / min.

仕上研削終了時のin-situ測定シリコン基板(Air Dry)の8点平均厚みは、29.32μmで、厚みの振れ幅(σ)は、0.008μmであった。このwet測定仕上研削半導体基板の研削面を純水で洗浄、スピン乾燥し、米国FRONTIER SEMICONDUCTOR社のFSM413-300(商品名)の測定ステージ上でシリコン基板の厚みを測定(dry)したところ、8点平均厚みは、29.45μmで、厚みの振れ幅(σ)は、0.010μmであった。 The 8-point average thickness of the in-situ measurement silicon substrate (Air Dry) at the end of finish grinding was 29.32 μm, and the thickness fluctuation width (σ) was 0.008 μm. Wet measurement finish grinding The ground surface of the semiconductor substrate was washed with pure water, spin-dried, and the thickness of the silicon substrate was measured (dry) on the measurement stage of FSM413-300 (trade name) of US FRONTIER SEMICONDUCTOR. The point average thickness was 29.45 μm, and the thickness fluctuation width (σ) was 0.010 μm.

In-situで測定したAir Dry値と、測定ステージ上でdry測定したシリコン基板の厚みのズレは、0.13μmであり、in-situ測定値に信憑性があることが理解される。 The deviation between the Air Dry value measured in-situ and the thickness of the silicon substrate measured on the measurement stage is 0.13 μm, and it is understood that the in-situ measured value is reliable.

比較例1 実施例1において、センサヘッド保持具から純水を供給しない他は同様にして半導体基板の仕上研削加工を行った。仕上研削終了時のin-situ測定シリコン基板(wet)の8点平均厚みは、29.28μmで、厚みの振れ幅(σ)は、2.583μmであった。 Comparative Example 1 Finish grinding of a semiconductor substrate was performed in the same manner as in Example 1 except that pure water was not supplied from the sensor head holder. The 8-point average thickness of the in-situ measurement silicon substrate (wet) at the end of finish grinding was 29.28 μm, and the thickness fluctuation width (σ) was 2.583 μm.

実施例2 実施例1において、厚み測定器として大塚電子株式会社の膜厚測定器MCPD−5000(ファイバー長さ2000mm、径12mm。分光波長650nmを利用。)のセンサヘッドに加圧空気が供給できるように改造したセンサヘッド保持具を用い、かつ、センサヘッド保持具下面とシリコン基板面間の距離15mmにセンサヘッドを固定したほかは同様にして半導体基板の仕上研削加工を行った。 Example 2 In Example 1, pressurized air can be supplied to a sensor head of a film thickness measuring device MCPD-5000 (fiber length 2000 mm, diameter 12 mm, using a spectral wavelength of 650 nm) manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. as a thickness measuring device. The semiconductor substrate was ground in the same manner except that the sensor head holder thus modified was used and the sensor head was fixed at a distance of 15 mm between the lower surface of the sensor head holder and the silicon substrate surface.

8点平均厚みは、29.26μmで、厚みの振れ幅(σ)は、0.0013μmであった。この研削半導体基板の研削面を純水で洗浄、スピン乾燥し、大塚電子株式会社の膜厚測定器MCPD−5000(商品名)の測定ステージ上でシリコン基板の厚みを測定(dry)したところ、8点平均厚みは、29.68μmで、厚みの振れ幅(σ)は、0.0005μmであった。In-situで測定したAir Dry値と、測定ステージ上でdry測定したシリコン基板の厚みのズレは、0.38μmであり、in-situ測定値に信憑性があることが理解される。 The 8-point average thickness was 29.26 μm, and the thickness fluctuation width (σ) was 0.0013 μm. The ground surface of the ground semiconductor substrate was washed with pure water, spin-dried, and the thickness of the silicon substrate was measured (dry) on the measurement stage of a film thickness measuring device MCPD-5000 (trade name) manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. The 8-point average thickness was 29.68 μm, and the thickness fluctuation width (σ) was 0.0005 μm. The deviation between the Air Dry value measured in-situ and the thickness of the silicon substrate measured on the measurement stage is 0.38 μm, and it is understood that the in-situ measured value is reliable.

実施例3 図1に示す基板の平坦化装置を用い、厚み測定器として米国FRONTIER SEMICONDUCTOR社のFSM413-300(商品名)のセンサヘッド「エコプローブ」商品名(長さ50mm、直径25mm、1.3μm波長利用)外周に加圧空気が供給できるように改造したセンサヘッド保持具を用い、センサヘッド保持具下面とシリコン基板面間の距離25mmにセンサヘッドを固定した。半導体基板としては、配線プリント面にポリイミド保護膜が貼付された300mm径、シリコン基板厚みが約220μmの半導体基板を用い、砥番8000のカップホイールダイヤモンド砥石による粗研削加工で約130μmの厚み減少、砥番4000のカップホイールダイヤモンド砥石による仕上削加工で約10μmの厚み減少させ、シリコン基板厚みが81μmを切ったら仕上げ研削加工を終了させるようにした。 Example 3 Using the substrate flattening apparatus shown in FIG. 1, FSM413-300 (trade name) of sensor head “Eco-Probe” manufactured by FRONTIER SEMICONDUCTOR as a thickness measuring instrument (length 50 mm, diameter 25 mm, 1. Using a 3 μm wavelength) A sensor head holder modified so that pressurized air can be supplied to the outer periphery was used, and the sensor head was fixed at a distance of 25 mm between the lower surface of the sensor head holder and the silicon substrate surface. As the semiconductor substrate, a semiconductor substrate having a 300 mm diameter with a polyimide protective film attached to the printed wiring surface and a silicon substrate thickness of about 220 μm is used, and the thickness is reduced by about 130 μm by rough grinding with a cup wheel diamond grindstone with an abrasive number of 8000. The thickness was reduced by about 10 μm by finishing with a cup wheel diamond grindstone with a grinding wheel of 4000, and the finish grinding was terminated when the silicon substrate thickness fell below 81 μm.

基板ホルダーテーブル30cの回転速度は50mi
−1、仕上研削砥石91aの回転速度は2,500min−1、シリコン基板面への空気供給量は5,000cc/分で仕上研削を実施した。
The rotation speed of the substrate holder table 30c is 50 mi.
Finish grinding was performed with n −1 , a rotational speed of the finishing grinding wheel 91a of 2,500 min −1 , and an air supply amount to the silicon substrate surface of 5,000 cc / min.

仕上研削終了時のin-situ測定シリコン基板(Air Dry)の8点平均厚みは、81.15μmで、厚みの振れ幅(σ)は、0.0012μmであった。この仕上研削半導体基板の研削面を純水で洗浄、スピン乾燥し、米国FRONTIER SEMICONDUCTOR社のFSM413-300(商品名)の測定ステージ上でシリコン基板の厚みを測定(dry)したところ、8点平均厚みは81.70μmで、厚みの振れ幅(σ)は0.0052μmであった。 The 8-point average thickness of the in-situ measurement silicon substrate (Air Dry) at the end of finish grinding was 81.15 μm, and the thickness fluctuation width (σ) was 0.0012 μm. The ground surface of this finished ground semiconductor substrate was washed with pure water, spin-dried, and the thickness of the silicon substrate was measured (dry) on the FSM413-300 (trade name) measurement stage of FRONTIER SEMICONDUCTOR, USA. The thickness was 81.70 μm and the thickness fluctuation width (σ) was 0.0052 μm.

本発明の薄い半導体基板の仕上研削加工時におけるシリコン基板の研削ステージ上でのin-situ厚み測定方法は、研削液や研削屑の乱反射の影響を受けることなくシリコン基板の厚みに信憑性のある測定結果を提示できる。 The in-situ thickness measurement method on the grinding stage of the silicon substrate at the time of finish grinding of the thin semiconductor substrate of the present invention is reliable in the thickness of the silicon substrate without being affected by irregular reflection of the grinding fluid and grinding debris. Measurement results can be presented.

基板平坦化装置の平面図である。It is a top view of a board | substrate planarization apparatus. 裏面仕上研削装置の一部を切り欠いた正面図である。It is the front view which notched a part of back surface finishing grinding apparatus. 厚み測定装置のセンサヘッド保持具の断面図である。It is sectional drawing of the sensor head holder of a thickness measuring apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10 基板平坦化装置 w 半導体基板 S 仕上げ研削ステージ 30 基板ホルダーテーブル 100 厚み測定器101 センサヘッド保持具102 センサヘッド110 コントロールユニット120 データ解析手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate flattening apparatus w Semiconductor substrate S 3 Finish grinding stage 30 Substrate holder table 100 Thickness measuring device 101 Sensor head holder 102 Sensor head 110 Control unit 120 Data analysis means

Claims (3)

スピンドルに軸承された基板ホルダーテーブルと、該基板ホルダーテーブルの上方に、昇降可能に設けられたスピンドルに軸承された研削砥石と、前記基板ホルダーテーブル上に載置された半導体基板面と前記研削砥石の下面が摺擦する間に研削液を供給できる研削液供給手段とからなる研削ステージ、および、レーザ光投光器と受光器を備えるセンサヘッドの外周に気体を供給できる流体通路を設けたセンサヘッド保持具とコントロールユニットとデータ解析手段を備える厚み測定器を用い、前記基板ホルダーテーブル上にシリコン基板面が上方を向くように半導体基板を載置し、基板ホルダーテーブルのスピンドルを回転しつつ研削砥石を軸承するスピンドルを回転させつつ降下させて前記研削砥石をシリコン基板面に摺擦させつつ研削液供給手段より該シリコン基板面と前記研削砥石の下面が摺擦する面に研削液を供給してシリコン基板面を研削してシリコン基板の厚みを減少させる研削加工を行い、この研削加工の途中、または研削加工終了後、厚み測定器のセンサヘッド保持具より気体を半導体基板のシリコン基板面に供給しつつ投光器よりレーザ光をシリコン基板の気体が供給された面に投光し、気体膜が形成されているシリコン基板面からの反射光を受光器が受け、コントロールユニットを介してデータ解析手段へ電気信号として送信し、該データ解析手段により半導体基板のシリコン基板の厚みを算出することを特徴とする、半導体基板の厚み測定方法。 A substrate holder table supported by a spindle, a grinding wheel supported by a spindle provided so as to be movable up and down above the substrate holder table, a semiconductor substrate surface mounted on the substrate holder table, and the grinding wheel A sensor head holding provided with a grinding stage comprising a grinding fluid supply means capable of supplying a grinding fluid while the lower surface of the surface is rubbed, and a fluid passage capable of supplying gas to the outer periphery of the sensor head including a laser beam projector and a light receiver Using a thickness measuring instrument equipped with a tool, a control unit and data analysis means, a semiconductor substrate is placed on the substrate holder table so that the silicon substrate surface faces upward, and a grinding wheel is rotated while rotating the spindle of the substrate holder table. Grinding while grinding the grinding wheel against the silicon substrate surface by rotating and lowering the bearing spindle Grinding is performed to reduce the thickness of the silicon substrate by supplying a grinding liquid to the surface where the silicon substrate surface and the lower surface of the grinding wheel rub against each other from the supply means, and during the grinding process, Alternatively, after the grinding process is completed, a gas film is formed by projecting laser light from the projector onto the surface of the silicon substrate supplied with gas while supplying gas from the sensor head holder of the thickness measuring instrument to the silicon substrate surface of the semiconductor substrate. The light receiving device receives the reflected light from the surface of the silicon substrate, transmits it as an electrical signal to the data analysis means via the control unit, and calculates the thickness of the silicon substrate of the semiconductor substrate by the data analysis means. A method for measuring a thickness of a semiconductor substrate. 厚み測定器が、レーザ波長1.3μmのレーザ光を単独で投光する厚み測定器であり、レーザビームスポット径は1.2〜250μmψ、基板ホルダーテーブルの回転速度は20〜100min−1、研削砥石の回転速度は1,000〜4,000min−1、センサヘッド保持具の下面とシリコン基板面との距離は10〜150mm、シリコン基板面への気体供給量は1,000〜10,000cc/分であることを特徴とする、請求項1に記載の半導体基板の厚み測定方法。 The thickness measuring device is a thickness measuring device that independently projects laser light having a laser wavelength of 1.3 μm, the laser beam spot diameter is 1.2 to 250 μmφ, the rotation speed of the substrate holder table is 20 to 100 min −1 , grinding The rotational speed of the grindstone is 1,000 to 4,000 min −1 , the distance between the lower surface of the sensor head holder and the silicon substrate surface is 10 to 150 mm, and the gas supply amount to the silicon substrate surface is 1,000 to 10,000 cc / The method of measuring a thickness of a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the thickness is a minute. 厚み測定器が650nm〜1,700nm波長の近赤外光を投光する分光型厚み測定器であり、基板ホルダーテーブルの回転速度は20〜100min−1、研削砥石の回転速度は1,000〜4,000min−1、センサヘッド保持具の下面とシリコン基板面との距離は10〜150mm、シリコン基板面への気体供給量は1,000〜10,000cc/分であることを特徴とする、請求項1に記載の半導体基板の厚み測定方法。 The thickness measuring device is a spectroscopic thickness measuring device that projects near-infrared light having a wavelength of 650 nm to 1,700 nm, the rotation speed of the substrate holder table is 20 to 100 min −1 , and the rotation speed of the grinding wheel is 1,000 to 4,000 min −1 , the distance between the lower surface of the sensor head holder and the silicon substrate surface is 10 to 150 mm, and the gas supply amount to the silicon substrate surface is 1,000 to 10,000 cc / min. The method for measuring a thickness of a semiconductor substrate according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011031371A (en) * 2009-08-06 2011-02-17 Okamoto Machine Tool Works Ltd Compound surface grinding device
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