JP2011124249A - Processing device and method for flattening semiconductor substrate - Google Patents

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Yoriyuki Mochimaru
順行 持丸
Eiichi Yamamoto
栄一 山本
Kazuo Kobayashi
一雄 小林
Toshihiro Ito
利洋 伊東
Satoru Ide
悟 井出
Tomio Kubo
富美夫 久保
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flattening device for manufacturing semiconductor substrates with less attachment of foreign matters, which thins and flattens the substrates by grinding and polishing the back surfaces of the semiconductor substrates with high throughput. <P>SOLUTION: The flattening device 1 houses respective machine components in a loading/unloading stage chamber 11a of a semiconductor substrate, a back polishing stage chamber 11c, and a back grinding stage chamber 11b. In the flattening device 1, the throughput time of a back polishing stage 70 for polishing two substrates simultaneously is set to approximately twice longer than that of a back grinding stage 20 for grinding one substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、IC基板の前処理工程において直径が300〜450mmの次世代のDRAM、SOIウエハ、3D−TSVウエハ(Through Silicon Vias wafer)、サファイヤ基板等の半導体基板の裏面を研削および研磨して基板を薄肉、平坦化するに用いる平坦化装置および半導体基板の平坦化方法に関する。特に、DRAMのシリコン基盤層の厚みが20〜70μmまでの厚みまでに薄肉化平坦化加工するにおいて、または、TSVウエハ、SOIウエハ等の積層基板の上側位置の基板を薄肉、平坦化する際に半導体基板に割れやチッピングを生じることなく加工することができる半導体基板の平坦化加工装置および平坦化加工方法に関する。   The present invention grinds and polishes the back surface of a semiconductor substrate such as a next generation DRAM, SOI wafer, 3D-TSV wafer (Through Silicon Vias wafer), sapphire substrate or the like having a diameter of 300 to 450 mm in a pretreatment process of an IC substrate. The present invention relates to a planarization apparatus used for thinning and planarizing a substrate and a method for planarizing a semiconductor substrate. In particular, when thinning and planarizing a silicon base layer of DRAM up to a thickness of 20 to 70 μm, or when thinning and flattening a substrate at an upper position of a laminated substrate such as a TSV wafer or an SOI wafer. The present invention relates to a planarization processing apparatus and a planarization processing method for a semiconductor substrate that can be processed without causing cracks or chipping in the semiconductor substrate.

半導体基板を研削・研磨して基板を薄肉化および鏡面化する平坦化加工装置として、基板のローディング/アンローディングステージ、基板の研削ステージ、基板の研磨ステージおよび基板の洗浄ステージを備える平坦化加工装置を室内に据え付け、基板ロードポートの基板収納カセットを室外に設けた平坦化加工装置が提案され、実用化されている。これら平坦化装置は、300mm径の半導体基板の750μm程度の厚みを薄肉化する平坦化加工をスループット7〜20枚/時できる能力を有する。   Planarization processing apparatus comprising a substrate loading / unloading stage, a substrate grinding stage, a substrate polishing stage, and a substrate cleaning stage as a planarization processing apparatus that thins and mirrors a substrate by grinding and polishing a semiconductor substrate Has been proposed and put to practical use. A flattening processing apparatus is proposed in which a substrate storage cassette for a substrate load port is provided outdoors. These planarization apparatuses have the capability of performing a throughput of 7 to 20 wafers / hour for planarizing a semiconductor substrate having a diameter of 300 mm to a thickness of about 750 μm.

例えば、特開2001−252853号公報(特許文献1)は、ウエハを研削する研削手段と、該研削手段で研削されたウエハを研磨する研磨手段と、前記ウエハの径よりも小径に形成されたウエハ保持部材、及び該ウエハ保持部材に保持されたウエハの周縁を面取りする面取り用砥石を有する面取り手段と、該面取り手段による面取り加工後のウエハを前記研削手段に搬送する搬送手段又は前記研磨手段による研磨加工後のウエハを前記面取り手段のウエハ保持部材に搬送する搬送手段とを備えた平坦化加工装置が提案され、研削加工および研磨加工されたウエハを面取り手段のステージ上に搭載した後、面取り用砥石によって研磨後のウエハの鋭利なエッジ部を面取りし、その後、この平坦化加工されたウエハをカセット内に収納する方法が提案されている。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-252853 (Patent Document 1) is formed with a grinding means for grinding a wafer, a polishing means for polishing a wafer ground by the grinding means, and a diameter smaller than the diameter of the wafer. A wafer holding member, a chamfering means having a chamfering grindstone for chamfering the periphery of the wafer held by the wafer holding member, and a conveying means or a polishing means for conveying the wafer after chamfering by the chamfering means to the grinding means. And a planarization apparatus provided with a transfer means for transferring the wafer after polishing by the wafer holding member of the chamfering means, and after mounting the ground and polished wafer on the stage of the chamfering means, Chamfering the sharp edge of the polished wafer with a chamfering grindstone, and then storing this flattened wafer in a cassette There has been proposed.

特開2005−98773号公報(特許文献2)は、同一のインデックス型回転テーブルに4組の基板ホルダーテーブル(真空チャック)を設置し、その内の1つの基板ホルダーテーブルを基板のローディング/アンローディングステージとし、残りの3つの基板ホルダーテーブルの上方にそれぞれ粗研削カップホイール型ダイヤモンド砥石を備える回転スピンドル、仕上げ研削カップホイール型ダイヤモンド砥石を備える回転スピンドル、ドライ・ポリッシュ平砥石を備える回転スピンドルを配した平坦化加工装置を提案する。   Japanese Patent Laid-Open No. 2005-98773 (Patent Document 2) has four sets of substrate holder tables (vacuum chucks) installed on the same index-type rotary table, and one of the substrate holder tables is loaded / unloaded. A rotating spindle equipped with a rough grinding cup wheel diamond wheel, a rotating spindle equipped with a finish grinding cup wheel diamond wheel, and a rotating spindle equipped with a dry polished flat grinding wheel were arranged above the remaining three substrate holder tables. A flattening device is proposed.

また、本願特許出願人による米国特許第7,238,087号明細書(特許文献3)は、図4に示す基板の平坦化加工装置10を開示する。この平坦化装置10は、複数の基板収納ステージ(ロードポート)13を室外に備え、室内にはベース11上に多関節型搬送ロボット14、位置合わせ用仮置台15、移動型搬送パッド16、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、仕上げ研削ステージSの3つのステージを構成する部材の基板ホルダー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、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に同心円上に配置した研磨加工ステージ70を設けた基板平坦化加工装置である。この平坦化加工装置はGDM300の商品名で株式会社岡本工作機械製作所より市販されている。 Further, US Pat. No. 7,238,087 (Patent Document 3) by the applicant of the present patent application discloses a substrate flattening apparatus 10 shown in FIG. The flattening apparatus 10 includes a plurality of substrate storage stages (load ports) 13 outside the room, and an indoor articulated transfer robot 14, a temporary positioning table 15, a movable transfer pad 16, and a substrate on the base 11. 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 arranged concentrically on the first index type rotary table 2. grinding stage 20 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 concentrically to the second index rotary table 71 Substrate flattening processing provided with the arranged polishing stage 70 It is a device. This flattening apparatus is commercially available from Okamoto Machine Tool Co., Ltd. under the trade name GDM300.

本願特許出願人は、また、日本特許第4,260,251号明細書(特許文献4)で、複数(n基;但し、nは2〜4の整数)の研磨盤を同一の円周上に配してなる基台と、この基台の上方で複数(n+1基)のチャック機構を回動自在に回転軸に支持してなるインデックス型ヘッドと、カセットから移送される研磨前のウエハ及びチャック機構により移送される研磨後のウエハが載置されるウエハ受け台とを備え、ウエハを裏面からチャック機構で保持し、その表面を研磨盤に押し付けてウエハ表面の研磨を行うウエハの研磨装置において、上記複数のチャック機構の回転軸の中心線を結ぶ円周は上記円周上に在り、上記受け台はウエハの受け板とチャック機構掃除用の回転ブラシとを直線上に一体に並設したもので、且つ、受け板と回転ブラシとを並設した受け台を直線方向に進退自在に設け、受け台の進退する直線方向の垂直面が上記インデックスヘッドの下方であって、上記円周上に交差するように上記受け台が直線方向に進退自在に設けられたウエハの研磨装置を提案しており、PNX200、PNX300の商品名で市販している。 The applicant of the present patent application is also disclosed in Japanese Patent No. 4,260,251 (Patent Document 4), wherein a plurality of (n groups; n is an integer of 2 to 4) polishing disks are arranged on the same circumference. A base that is arranged on the base, an index type head that rotatably supports a plurality of (n + 1) chuck mechanisms on the rotating shaft above the base, a wafer before polishing transferred from the cassette, and A wafer polishing apparatus comprising a wafer cradle on which a polished wafer transferred by a chuck mechanism is placed, holds the wafer from the back surface by a chuck mechanism, and presses the surface against a polishing disk to polish the wafer surface , The circumference connecting the center lines of the rotation axes of the plurality of chuck mechanisms lies on the circumference, and the cradle is provided with a wafer receiving plate and a rotating brush for cleaning the chuck mechanism integrally arranged in a straight line. And rotating with the backing plate A cradle provided side by side with a lash is provided so as to be able to advance and retreat in a straight line direction, and the cradle is arranged such that a vertical surface in a linear direction in which the cradle moves forward and backward is below the index head and intersects the circumference A wafer polishing apparatus provided in a linear direction so as to freely advance and retract has been proposed, and is commercially available under the trade names PNX200 and PNX300.

特開2007−165802号公報(特許文献5)は、基板の裏面を上にしてインデックス型ターンテーブルに備え付けられた4基の吸着テーブルに保持して研削、研磨加工する基板の平坦化加工装置であって、
前記吸着テーブルに吸着された研削加工前の前記基板の外縁部(エッジ部)に裏面から表面に亘って外縁部を切削する加工を行う回転ブレード(切削手段)と、
前記吸着テーブルと対向して配置された研削砥石を備え、外縁部を切削加工された前記基板を前記吸着テーブルに保持したまま前記基板の裏面に前記研削砥石を回転させながら押圧することで研削加工する2基の研削ホイール(研削手段)と、
前記吸着テーブルと対向して配置された研磨パフ(研磨パッド)を備え、前記載研削加工された基板を前記吸着テーブルに保持したまま前記基板の裏面に前記研磨パフを回転させながら押圧することで研磨加工する研磨パフ(研磨手段)備え、
これら平坦化加工装置を室内に据付け、室外に複数のロードポート(基板収納カセット)を設け、
前記ロードポートの背後の室内に2節リンク式の基板移送ロボットと位置合わせ仮置台と洗浄機器を備える基板の平坦化加工装置を提案する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-165802 (Patent Document 5) is a substrate flattening apparatus for holding and grinding and polishing on four adsorption tables provided on an index type turntable with the back side of the substrate facing up. There,
A rotating blade (cutting means) that performs a process of cutting the outer edge portion from the back surface to the outer edge portion (edge portion) of the substrate before the grinding process adsorbed on the adsorption table;
A grinding wheel provided with a grinding wheel arranged to face the suction table, and grinding the substrate by pressing the grinding wheel while rotating the grinding wheel against the back surface of the substrate while holding the substrate, the outer edge of which has been cut. Two grinding wheels (grinding means)
A polishing puff (polishing pad) disposed opposite to the suction table is provided, and the ground puffed substrate is held on the suction table and pressed against the back surface of the substrate while rotating the polishing puff. Equipped with a polishing puff (polishing means) for polishing,
These flattening devices are installed indoors, and a plurality of load ports (substrate storage cassettes) are provided outside the room.
The present invention proposes a substrate flattening apparatus including a two-barrel type substrate transfer robot, an alignment temporary table, and a cleaning device in a room behind the load port.

この平坦化加工装置の前記切削手段(回転ブレード)は、特許文献1の平坦化加工装置では研削加工、研磨加工や基板移送中に基板がチッピングを起こす機会が多く、加工基板のロス率が高いので、この回転ブレードにより前記基板の外縁部の全体を切削除去して基板の周縁部に生ずるチッピングや半導体基板の割れを抑制する効果がある。 The cutting means (rotating blade) of this flattening apparatus has many opportunities to cause chipping of the substrate during grinding, polishing and substrate transfer in the flattening apparatus of Patent Document 1, and the loss rate of the processed substrate is high. Therefore, the entire outer edge portion of the substrate is cut and removed by the rotating blade, and the chipping and cracking of the semiconductor substrate which are generated at the peripheral portion of the substrate are suppressed.

なお、本願特許出願人は、特願2008−183398号明細書(特許文献6)を出願し、この明細書は、基板収納ステージを室外に、多関節型搬送ロボット、位置合わせ機能付エッジ面取りテープ研磨機器、研削加工ステージ、一対の天井吊り下げ型移動型搬送パッド、研磨加工ステージ、基板薬剤洗浄機器およびを室内に備える基板用平坦化加工装置において、
該平坦化加工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の右側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左側の中央位置に研磨ステージを、その研磨ステージの左側の左側位置に基板薬剤洗浄機器よりなる基板薬剤洗浄ステージを設け、および前記多関節型搬送ロボットと研磨ステージの間に第一の乾燥空気吹きつけ機器を設け、
前記多関節型搬送ロボットの後列右側に位置合わせ機能付エッジ面取りテープ研磨機器を、および前記多関節型搬送ロボットの後列中央側に時計廻り方向に基板ローディング/基板アンローディングステージ、粗研削ステージ、および、仕上げ研削ステージの3つのステージを構成する3台の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るとともに、前記関節型搬送ロボットおよび基板ローディング/基板アンローディングステージを挟む位置に天井吊り下げ型基板搬送パッドの一対を設け、かつ、前記基板薬剤洗浄ステージの後列であって前記研磨ステージの左側位置に第三の基板搬送パッドと第二の乾燥空気吹きつけ機器を並設させ、
前記基板ローディング/基板アンローディングステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に、基板ホルダー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仕上げ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、および、前記仕上げ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げ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、
前記基板ホルダーテーブルと多関節型搬送ロボットと一対の天井吊り下げ型基板搬送パッド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とで基板ローディング/基板アンローディングステージを構成し、前記基板ホルダーテーブルと前記粗研削カップホイール型ダイヤモンド砥石と2点式インプロセスゲージとで粗研削ステージを構成し、前記基板ホルダーテーブルと前記仕上げ研削カップホイール型ダイヤモンド砥石と非接触型基板厚み測定機器とで仕上げ研削ステージを構成し、
前記研磨ステージは、基板ローディング/基板アンローディング/仕上げ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ルを第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ージとして設け、
前記仕上げ磨ステー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前記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/基板アンローディング/仕上げ研磨ステージを構成し、
前記粗研磨ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に、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前記基板ホルダーテーブルと研磨パッドとで基板粗研磨ステージを構成することを特徴とする、半導体基板の平坦化加工装置を提案した。
The patent applicant of the present application has filed Japanese Patent Application No. 2008-183398 (Patent Document 6). This specification describes an articulated transfer robot, an edge chamfering tape with an alignment function, and a substrate storage stage outside the room. In a substrate flattening apparatus comprising a polishing apparatus, a grinding stage, a pair of ceiling-suspended movable transfer pads, a polishing stage, a substrate chemical cleaning apparatus, and a room,
From the front side to the back side of the flattening apparatus, a substrate storage stage is provided on the right side outside the room,
In the room, an articulated transfer robot is placed at the right position near the substrate storage stage in the front row of the room, a polishing stage is placed at the center position on the left side of the articulated transfer robot, and a left position on the left side of the polishing stage. A substrate drug cleaning stage comprising a substrate drug cleaning device is provided, and a first dry air blowing device is provided between the articulated transfer robot and the polishing stage,
Edge chamfering tape polishing equipment with alignment function on the right side of the rear row of the articulated transfer robot, and substrate loading / unloading stage, rough grinding stage in the clockwise direction on the rear row center side of the articulated transfer robot, and In addition, there is provided a grinding stage in which three substrate holder tables constituting three stages of the finish grinding stage are arranged concentrically on the first index type rotary table, and the articulated transfer robot and the substrate loading / substrate unloading stage A pair of ceiling-suspended substrate transfer pads is provided at a position sandwiching the substrate, and a third substrate transfer pad and a second dry air blowing device are arranged in the rear row of the substrate chemical cleaning stage and on the left side of the polishing stage. Side by side,
A cleaning apparatus having a rotary chuck cleaner for cleaning the upper surface of the substrate holder table and a pair of rotary cleaning brushes for cleaning the surface of the substrate that has been subjected to finish grinding is disposed above the substrate holder table constituting the substrate loading / unloading stage. Provided so that it can move vertically and parallel to the upper surface of the holder table.
A spindle having 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 finish grinding is performed above the substrate holder table constituting the finish grinding stage. A spindle equipped with a cup wheel type diamond grinding wheel is provided so that it can be raised and lowered relative to the upper surface of the substrate holder table.
A substrate loading / substrate unloading stage is configured by the substrate holder table, the articulated transfer robot, a pair of ceiling-suspended substrate transfer pads, and a cleaning device including a rotary chuck cleaner and a rotary cleaning brush, and the substrate holder A rough grinding stage is composed of a table, the rough grinding cup wheel diamond wheel and a two-point in-process gauge, and the substrate holder table, the finish grinding cup wheel diamond wheel and a non-contact type substrate thickness measuring device are used for finishing. Composing the grinding stage,
The polishing stage is provided as a polishing stage in which a substrate holder table constituting a substrate loading / unloading / finish polishing stage and a substrate holder tail constituting a rough polishing stage are arranged concentrically on a second index type rotary table. ,
Above the substrate holder table constituting the finish polishing stage, a spindle for rotatably supporting a cleaning liquid supply mechanism and a polishing pad is provided so as to be movable up and down and swingable in parallel with the upper surface of the substrate holder table. The polishing pad, the cleaning liquid supply mechanism, the movable transfer pad and the articulated transfer robot or another transfer pad or the articulated transfer robot constitute a substrate loading / unloading / finish polishing stage,
A substrate rough polishing stage is constituted by the substrate holder table and the polishing pad above the substrate holder table constituting the rough polishing stage, and the spindle for rotatably supporting the abrasive slurry liquid supply mechanism and the polishing pad is constituted by the substrate holder table and the polishing pad. A semiconductor substrate planarization processing apparatus has been proposed.

特開2001−252853号公報JP 2001-252853 A 特開2005−98773号公報JP 2005-98773 A 米国特許第7,238,087号明細書US Pat. No. 7,238,087 特許第4,260,251号明細書Patent No. 4,260,251 特開2007−165802号公報JP 2007-165802 A 特願2008−183398号明細書Japanese Patent Application No. 2008-183398

次世代の300mm径、次々世代の450mm径の半導体基板のシリコン基盤層の厚みを20〜50μmにまで薄肉化することを要望する半導体基板加工メーカーは、基板の平坦化加工装置として、平坦化加工装置がコンパクト(フットプリントが小さい)で、300mm径半導体基板のスループットが20〜25枚/時可能、450mm径半導体基板のスループットが7〜12枚/時可能である平坦化加工装置の出現を要望している。また、300mm径TSVウエハの電極頭突き出し高さが0.5〜20μmである研削・研磨TSVウエハのスループットが10〜15枚/時可能である平坦化装置の出現を要望している。   Semiconductor substrate processing manufacturers who want to reduce the thickness of the silicon base layer of next-generation 300mm diameter and next-generation 450mm diameter semiconductor substrates to 20-50μm are the flattening process as substrate flattening processing equipment. Request for the emergence of flattening processing equipment with compact equipment (small footprint), 300mm diameter semiconductor substrate throughput of 20-25 sheets / hour, 450mm diameter semiconductor substrate throughput of 7-12 sheets / hour is doing. In addition, there is a demand for the appearance of a planarization apparatus capable of throughput of 10-15 wafers / hour of a grinding / polishing TSV wafer in which the electrode head protrusion height of a 300 mm diameter TSV wafer is 0.5 to 20 μm.

前記特許文献1および特許文献5等に記載の平坦化加工装置は、半導体基板の(端面)裏面研削加工と裏面研磨加工が同一インデックス型回転テーブル上で行われるため、研磨ステージ部分が研削ステージで発生した研削屑により汚れやすい欠点がある。特に、平坦化装置の研磨ステージをTSVウエハ(貫通電極ウエハ)の電極頭突き出し(1〜20μm高さ)に利用する際は、これら研削屑の存在は致命的な欠陥となる。   In the planarization processing apparatus described in Patent Document 1 and Patent Document 5 and the like, the (end surface) back surface grinding process and the back surface polishing process of the semiconductor substrate are performed on the same index type rotary table, so that the polishing stage portion is a grinding stage. There is a drawback that it is easily soiled by the generated grinding waste. In particular, when the polishing stage of the flattening apparatus is used for projecting a head of a TSV wafer (through electrode wafer) (1 to 20 μm high), the presence of these grinding scraps becomes a fatal defect.

さらに、特許文献5のエッジ部切削回転ブレードや特許文献6に記載の研磨テープエッジ部面取り装置ではTSVウエハ、SOIウエハ等の積層ウエハの一部分エッジ面取りができない欠点がある。また、半導体基板の配線プリント面を保護している保護テープが基盤エッジ部で剥離し、研削屑や研磨屑が基盤エッジ外周に付着しやすい。 Furthermore, the edge cutting rotary blade of Patent Document 5 and the polishing tape edge chamfering apparatus described in Patent Document 6 have a drawback that partial edge chamfering of laminated wafers such as TSV wafers and SOI wafers is not possible. Moreover, the protective tape protecting the printed wiring surface of the semiconductor substrate is peeled off at the base edge portion, and grinding scraps and polishing scraps are likely to adhere to the outer periphery of the base edge.

さらに次々世代の450mm径半導体基板の製造においては、平坦化加工される面積が300mm径の半導体基板の2.25倍も拡大している。よって、前記先行技術の特許文献群に記載される半導体基板の平坦化装置を単純に寸法拡大化しても高スループット化は達成できないし、クリーンな半導体基板を得ることができない。   Furthermore, in the production of next-generation 450 mm diameter semiconductor substrates, the area to be flattened is 2.25 times larger than the 300 mm diameter semiconductor substrate. Therefore, even if the semiconductor substrate planarization apparatus described in the prior art patent document group is simply enlarged, high throughput cannot be achieved, and a clean semiconductor substrate cannot be obtained.

本発明は、特許文献3と特許文献6に記載の半導体基板の平坦化加工装置の研磨ステージを特許文献4記載の2チャック研磨ヘッドを4基インデックス型ターンヘッドに置き換えて研磨加工ステージにおける半導体基板の研磨加工時間(スループット)を向上させ、また、特許文献5記載のエッジ部切削手段の回転ブレードを砥石車に替えることにより、積層ウエハの部分エッジ部面取りを可能とする半導体基板の平坦化加工装置の提供を目的とするものである。   The present invention replaces the polishing stage of the flattening apparatus for semiconductor substrates described in Patent Document 3 and Patent Document 6 with a 4-index type turn head in place of the 2-chuck polishing head described in Patent Document 4, and the semiconductor substrate in the polishing stage. Semiconductor substrate flattening that enables chamfering of the partial edge portion of the laminated wafer by improving the polishing time (throughput) of the wafer and changing the rotating blade of the edge portion cutting means described in Patent Document 5 to a grinding wheel The purpose is to provide a device.

請求項1の発明は、平坦化加工装置を据え付ける部屋を前方部よりL字状の半導体基板のローディング/アンローディングステージ室、中間部の半導体基板の研磨加工ステージ室および奥部の半導体基板の研削加工ステージ室の3室に仕切り壁で区分けし、前記各ステージ室間の仕切り壁には隣接するステージ室に通じる基板を出し入れできる開口部が設けられ、前記ローディング/アンローディングステージ室の前方部壁室外には複数基のロードポートの基板収納カセットを設けた半導体基板の平坦化加工装置であって、
前記半導体基板のローディング/アンローディングステージ室内には、前記ロードポート背後の室内に第一の移送式多関節型基板搬送ロボットを設け、その左側に基板洗浄機器を、その基板洗浄機器上方に第一の位置決め仮置台を設け、前記第一の位置決め仮置台の後方奥部に第二の移送式多関節型基板搬送ロボットを設けて在り、
前記研磨加工ステージ室内には、基板4枚を載置することが出来る円形状の仮置台4基を同一円周上にかつ等間隔に設けた仮置台定盤と、基板2枚を研磨加工する平面円形状の研磨定盤の第一、第二および第三の研磨定盤3基とをそれら4基の定盤の中心点が同一円周上に在り、かつ、等間隔に回転自在に設置した研磨手段と、前記3基の研磨定盤のそれぞれの傍らに研磨定盤の研磨布をドレッシングするドレッサ3基を設け、および、これら4基の定盤の上方には、1台のインデックス型ヘッドを設け、このインデックス型ヘッドの下方には基板の研磨される面を下方に向けて吸着する基板吸着チャックの1対を同時に独立して回動自在に主軸に支持してなる基板吸着チャック機構の4基を同心円上に設けた8枚の基板を吸着固定できる基板チャック手段を設けて各基板吸着チャックの2対のそれぞれが前記定盤の4基のいずれかに対応して向き合うことを可能とした研磨加工ステージを設け、
前記半導体基板の研削加工ステージ室内には、前記第二の位置決め仮置台を前記第二の移送式多関節型基板搬送ロボットの背面側に設け、この第二の位置決め仮置台の右側にハンドアーム表裏回転式の第三の多関節型搬送ロボットを設け、この第三の多関節型搬送ロボットの横側に基板表裏面洗浄機器を設け、その基板表裏面洗浄機器の右側に4対の基板チャックテーブルを1台のインデックス型ターンテーブルに同一円周上に等間隔に回転可能に設けた基板チャック定盤を設け、前記4対の基板チャックテーブルをローディング/アンローディングステージチャック、基板エッジ研削ステージチャック、基板粗研削ステージチャックおよび基板仕上げ研削チャック位置であると数値制御装置にインデックス記憶し、および、前記基板エッジ研削ステージチャックの傍らにエッジ研削砥石車を前後移動および上下昇降移動可能と為すエッジ研削装置を設けるとともに、前記基板粗研削ステージチャックの上方にカップホイール型粗研削砥石を上下昇降移動および回転可能に設け、かつ、前記前記基板仕上げ研削ステージチャックの上方にカップホイール型仕上げ研削砥石を上下昇降移動および回転可能に設け、前記第三の多関節型搬送ロボットに前記第二の位置決め仮置台上の半導体基板を前記ローディング/アンローディングステージチャック上へ移送、前記ローディング/アンローディングステージチャック上の半導体基板を前記基板表裏面洗浄機器上へ移送および前記基板表裏面洗浄機器上の半導体基板を前記研磨加工ステージ室内の前記仮置台定盤上へ移送する機能を与えた研削加工ステージ室を設ける、
ことを特徴とする、半導体基板の平坦化加工装置を提供するものである。
According to the first aspect of the present invention, the chamber for installing the planarizing apparatus is loaded from the front portion into an L-shaped semiconductor substrate loading / unloading stage chamber, the intermediate semiconductor substrate polishing stage chamber, and the back semiconductor substrate grinding. The processing stage chamber is divided into three chambers by partition walls, and the partition walls between the stage chambers are provided with openings through which the substrates leading to the adjacent stage chambers can be taken in and out, and the front wall of the loading / unloading stage chamber A semiconductor substrate flattening apparatus provided with a plurality of load port substrate storage cassettes outside the room,
A first transfer type articulated substrate transfer robot is provided in the chamber behind the load port in the loading / unloading stage chamber of the semiconductor substrate, a substrate cleaning device on the left side, and a first above the substrate cleaning device. Provided with a second transfer-type articulated substrate transfer robot at the back rear of the first positioning temporary table,
In the polishing stage chamber, a temporary mounting table surface plate provided with four circular temporary mounting tables on which the four substrates can be placed on the same circumference and at equal intervals, and two substrates are polished. The first, second, and third polishing surface plates of a planar circular polishing surface plate are installed so that the center points of these four surface plates are on the same circumference and can be rotated at equal intervals. And three dressers for dressing the polishing cloth of the polishing surface plate on the side of each of the three polishing surface plates, and one index type above the four surface plates. A substrate suction chuck mechanism comprising a head, and a pair of substrate suction chucks for suctioning the surface of the substrate to be polished downwards at the same time, independently and rotatably supported on the main shaft below the index type head A group capable of adsorbing and fixing eight substrates with four concentric circles arranged concentrically The polishing stage, each chuck means provided two pairs of each substrate adsorption chuck made it possible to face corresponding to one of four of the plate is provided,
In the semiconductor substrate grinding stage chamber, the second positioning temporary table is provided on the back side of the second transfer type articulated substrate transfer robot, and the hand arm front and back are on the right side of the second positioning temporary table. A rotary third articulated transfer robot is provided, a substrate front / back surface cleaning device is provided on the side of the third articulated transfer robot, and four pairs of substrate chuck tables are provided on the right side of the substrate front / back surface cleaning device. Are mounted on a single index type turntable so that they can rotate at equal intervals on the same circumference, and the four pairs of substrate chuck tables are loaded / unloaded stage chucks, substrate edge grinding stage chucks, The substrate rough grinding stage chuck and the substrate finishing grinding chuck position are index-stored in the numerical controller, and the substrate edge An edge grinding device is provided next to the grinding stage chuck to move the edge grinding wheel forward and backward and up and down, and the cup wheel type rough grinding wheel can be moved up and down and rotated above the substrate rough grinding stage chuck. And a cup wheel type finishing grinding wheel is provided above the substrate finishing grinding stage chuck so as to be movable up and down and rotatable, and the third articulated transfer robot is provided with a semiconductor on the second positioning temporary table. The substrate is transferred onto the loading / unloading stage chuck, the semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck is transferred onto the substrate front / back surface cleaning device, and the semiconductor substrate on the substrate front / back surface cleaning device is moved to the polishing stage. Gives the function of transferring to the temporary table surface plate in the room Providing a grinding stage chamber,
The present invention provides a planarization apparatus for a semiconductor substrate.

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加工装置を用い、以下の工程を経て半導体基板裏面の平坦化を行うことを特徴とする、半導体基板裏面の薄肉平坦化方法を提供するものである。
1)基板収納カセット内に保管されている半導体基板を第一の移送式多関節型基板搬送ロボットを用いてローディング/アンローディングステージ室内に移動させ、さらに位置決め仮置台上に移送し、その位置決め仮置台上で半導体基板の芯出しを行う。
2)第二の移送式多関節型基板搬送ロボットを用い、第一の位置決め仮置台上の半導体基板を研削ステージ室内の第二の位置決め仮置台上へ移送する。この第二の位置決め仮置台で半導体基板の芯出しを行う。
3)この第二の位置決め仮置台上の半導体基板を第三の多関節型搬送ロボットを用いてインデックス型ターンテーブル搭載のローディング/アンローディングステージチャック上に載置し、ついでバキューム吸着して半導体基板の裏面を上方に向けて吸着チャック上に固定する。
4)前記インデックス型ターンテーブルを逆時計廻り方向に90度回転させ、前記ローディング/アンローディングステージチャック上の半導体基板を基板エッジ研削ステージチャック位置へと移動させる。
5)基板エッジ研削ステージチャックを回転させるとともに、エッジ研削装置のエッジ研削砥石車を回転させながら半導体基板の在る前方に移動し、ついで、この回転しているエッジ研削砥石車を下降させて基板エッジ研削ステージチャック上の半導体基板裏面のシリコン基盤外周縁を所望する厚さまで減少させるインフィードエッジ研削加工を行う。エッジ研削砥石車と前記半導体基板が接する作業点には研削液が供給される。厚み測定機器で測定した前記半導体基板の外周縁部の厚みが所望の厚みの閾値となったら前記エッジ研削砥石車を上昇させて前記半導体基板の外周縁部面から遠ざける。ついで、前記エッジ研削砥石車を後退させ、エッジ研削開始点位置まで戻す。
6)前記インデックス型ターンテーブルを逆時計廻り方向に90度回転させ、前記基板エッジ研削ステージチャック上半導体基板を基板粗研削ステージチャック位置へと移動させる。
7)基板粗研削ステージチャックを回転させ、ついでカップホイール型粗研削砥石を回転させつつ下降させて外周縁をエッジ研削加工した半導体基板のシリコン基盤面に当接させつつインフィード粗研削加工を行う。インフィード粗研削加工中は前記カップホイール型粗研削砥石と半導体基板が接する作業点には研削液が供給される。厚み測定機器で測定した前記半導体基板の厚みが所望の厚みの閾値となったら前記カップホイール型粗研削砥石を上昇させて前記半導体基板面から遠ざける。
8)前記インデックス型ターンテーブルを逆時計廻り方向に90度回転させ、前記基板粗研削ステージチャック上半導体基板を基板仕上げ研削ステージチャック位置へと移動させる。
9)基板仕上げ研削ステージチャックを回転させ、ついでカップホイール型仕上げ研削砥石を回転させつつ下降させて粗研削加工した半導体基板のシリコン基盤面に当接させつつインフィード仕上げ研削加工を行う。インフィード仕上げ研削加工中は前記カップホイール型仕上げ研削砥石と半導体基板が接する作業点には研削液が供給される。厚み測定機器で測定した前記半導体基板の厚みが所望の厚みの閾値となったら前記カップホイール型仕上げ研削砥石を上昇させて前記半導体基板面から遠ざける。
10)前記インデックス型ターンテーブルを時計廻り方向に270度または逆時計廻り方向に90度回転させ、前記基板仕上げ研削ステージチャック上半導体基板をローディング/アンローディングステージチャック上位置へと移動させる。
11)前記ローディング/アンローディングステージチャック上に固定されているエッジ研削加工・粗研削加工および仕上げ研削加工を施した半導体基板を第三の多関節型搬送ロボットを用いて基基板表裏面洗浄機器へ移送し、そこで前記半導体基板の表面と裏面を洗浄する。
12)前記基板表裏面洗浄機器上の半導体基板を前記第三の多関節型搬送ロボットを用いて前記研磨加工ステージ室内の仮置台定盤上へと移送し、半導体基板のシリコン基盤面が下方を向くように表裏逆転させ、ついで、前記仮置台定盤上に載置する。
13)前記第三の多関節型搬送ロボットの搬送アームを待機位置へ戻す。
14)上記1)工程から13)工程が為されている間にエッジ研削・粗研削・仕上げ研削・両面洗浄された、前記基板表裏面洗浄機器上の次の半導体基板を前記第三の多関節型搬送ロボットを用いて前記研磨加工ステージ室内の仮置台定盤上へと移送し、半導体基板のシリコン基盤面が下方を向くように表裏逆転させ、ついで、前記仮置台定盤の空いている方の位置上に載置する。
15)前記2枚の半導体基板を載置した仮置台定盤を180度回転させる。ついで、この仮置台定盤の上方からインデックス型ヘッドの下方に設けた基板吸着チャックの1対を下降させ、前記第一および第二の2枚の半導体基板を吸着し、ついでこの基板吸着チャックの1対を上昇させる。
16)インデックス型ヘッドの主軸を90度時計廻り方向に回転させ、上記半導体基板2枚を下面に保持する基板吸着チャックの1対を第一の研磨定盤に対向する位置へと移動する。
17)第一の研磨定盤を回転させつつ、前記基板吸着チャックの1対を回転させつつ下降させ、前記2枚の半導体基板のシリコン基盤面を前記第一の研磨定盤に摺擦させて粗研磨加工を行う。この粗研磨加工中、半導体基板のシリコン基盤面と第一の研磨定盤の研磨布が摺擦する研磨作業点には研磨剤液が供給される。半導体基板のシリコン基盤面を所望の厚み減に粗研磨加工した後、前記基板吸着チャックの1対を上昇させ、吸着チャックの1対の回転を停止する。
18)インデックス型ヘッドの主軸を90度時計廻り方向に回転させ、上記粗研磨加工された半導体基板2枚を下面に保持する基板吸着チャックの1対を第二の研磨定盤に対向する位置へと移動する。
19)第二の研磨定盤を回転させつつ、前記基板吸着チャックの1対を回転させつつ下降させ、前記2枚の半導体基板のシリコン基盤面を前記第二の研磨定盤に摺擦させて中仕上げ研磨加工を行う。この中仕上げ研磨加工中、半導体基板のシリコン基盤面と第二の研磨定盤の研磨布が摺擦する研磨作業点には研磨剤液が供給される。半導体基板のシリコン基盤面を所望の厚み減に中仕上げ研磨加工した後、前記基板吸着チャックの1対を上昇させ、吸着チャックの1対の回転を停止する。
20)インデックス型ヘッドの主軸を90度時計廻り方向に回転させ、上記中仕上げ研磨加工された半導体基板2枚を下面に保持する基板吸着チャックの1対を第三の研磨定盤に対向する位置へと移動する。
21)第三の研磨定盤を回転させつつ、前記基板吸着チャックの1対を回転させつつ下降させ、前記2枚の半導体基板のシリコン基盤面を前記第三の研磨定盤に摺擦させて精密仕上げ研磨加工を行う。この精密仕上げ研磨加工中、半導体基板のシリコン基盤面と第三の研磨定盤の研磨布が摺擦する研磨作業点には研磨剤液が供給される。半導体基板のシリコン基盤面を所望の厚み減に精密仕上げ研磨加工した後、前記吸着チャックの1対の回転を停止するとともに、前記第三の研磨定盤の回転も停止する。然る後に前記基板吸着チャックの1対を上昇させて、前記第三の研磨定盤上に2枚の半導体基板を残す。
22)インデックス型ヘッドの主軸を90度時計廻り方向にまたは逆時計廻り方向に270度回転させ、上記仕上げ研磨加工された半導体基板2枚を下面に保持する基板吸着チャックの1対を仮置台定盤に対向する位置へと移動し、基板吸着チャックの1対に吸着された2枚の半導体基板を仮置台定盤表面に当接させる。その後、前記基板吸着チャックの1対の背面より加圧空気を吹き込むことで半導体基板の基板吸着チャックからの固定を開放し、ついで、加圧空気の供給を停止したのち、前記基板吸着チャックの1対を上昇させることにより前記仮置台定盤上に2枚の精密仕上げ研磨加工された半導体基板を残留させた後、前記仮置台定盤を180度回転させる。
23)ローディング/アンローディングステージ室内の前記第二の移送式移送式多関節型基板搬送ロボットを用いて前記研磨加工ステージ室内の前記仮置台定盤上に載置された精密仕上げ研磨加工された半導体基板の一方の第一の半導体基板を把持し、ついで、この精密仕上げ研磨加工された第一の半導体基板を基板洗浄機器上へと移送し、そこで精密仕上げ研磨加工された半導体基板のスピン洗浄を行う。スピン洗浄の間に前記第二の移送式移送式多関節型基板搬送ロボットは待機位置へ戻る。
24)前記基板洗浄機器上の洗浄された第一の半導体基板wを前記第一の移送式移送式移送式多関節型基板搬送ロボットを用いて把持し、ロードポート位置の収納カセット内に移送し、収納する。この間に第二の精密仕上げ研磨加工された半導体基板を前記第二の移送式移送式多関節型基板搬送ロボットで把持し、ついで、この精密仕上げ研磨加工された第二の半導体基板を前記基板洗浄機器上へと移送し、そこで精密仕上げ研磨加工された半導体基板のスピン洗浄を行う。
25)前記基板洗浄機器上の洗浄された第二の半導体基板wを第一の移送式移送式移送式多関節型基板搬送ロボットを用いて把持し、ロードポート位置の収納カセット内に移送し、収納する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for flattening a back surface of a semiconductor substrate using the semiconductor substrate flattening apparatus according to the first aspect, wherein the back surface of the semiconductor substrate is flattened through the following steps. Is to provide.
1) A semiconductor substrate stored in a substrate storage cassette is moved into a loading / unloading stage chamber using a first transfer type articulated substrate transfer robot, and further transferred onto a positioning temporary placement table. The semiconductor substrate is centered on the mounting table.
2) Using the second transfer type articulated substrate transfer robot, the semiconductor substrate on the first positioning temporary table is transferred onto the second positioning temporary table in the grinding stage chamber. The semiconductor substrate is centered by the second positioning temporary table.
3) The semiconductor substrate on the second positioning temporary mounting table is placed on a loading / unloading stage chuck mounted on an index type turntable using a third articulated transfer robot, and then vacuum-adsorbed to the semiconductor substrate. The back surface of the material is fixed upward on the suction chuck.
4) The index type turntable is rotated 90 degrees counterclockwise, and the semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck is moved to the substrate edge grinding stage chuck position.
5) While rotating the substrate edge grinding stage chuck and moving the edge grinding wheel of the edge grinding apparatus to the front where the semiconductor substrate is located, the substrate is moved down by the rotating edge grinding wheel. Infeed edge grinding is performed to reduce the outer peripheral edge of the silicon substrate on the back surface of the semiconductor substrate on the edge grinding stage chuck to a desired thickness. Grinding fluid is supplied to the working point where the edge grinding wheel is in contact with the semiconductor substrate. When the thickness of the outer peripheral edge of the semiconductor substrate measured with a thickness measuring device reaches a desired thickness threshold, the edge grinding wheel is raised and moved away from the outer peripheral edge surface of the semiconductor substrate. Next, the edge grinding wheel is retracted and returned to the edge grinding start position.
6) The index type turntable is rotated 90 degrees counterclockwise to move the semiconductor substrate on the substrate edge grinding stage chuck to the substrate rough grinding stage chuck position.
7) The substrate rough grinding stage chuck is rotated, and then the cup wheel type rough grinding wheel is lowered while rotating, and the outer peripheral edge is in contact with the silicon substrate surface of the edge-ground semiconductor substrate, and infeed rough grinding is performed. . During in-feed rough grinding, a grinding fluid is supplied to a work point where the cup wheel type rough grinding wheel and the semiconductor substrate are in contact with each other. When the thickness of the semiconductor substrate measured with a thickness measuring instrument reaches a desired threshold value, the cup wheel type rough grinding wheel is raised and moved away from the semiconductor substrate surface.
8) The index type turntable is rotated 90 degrees counterclockwise to move the semiconductor substrate on the substrate rough grinding stage chuck to the substrate finishing grinding stage chuck position.
9) The substrate finish grinding stage chuck is rotated, and then the cup wheel type finish grinding wheel is lowered and rotated to perform infeed finish grinding while abutting against the silicon substrate surface of the roughly ground semiconductor substrate. During the in-feed finish grinding, a grinding liquid is supplied to a work point where the cup wheel type finish grinding wheel and the semiconductor substrate are in contact with each other. When the thickness of the semiconductor substrate measured with a thickness measuring instrument reaches a desired thickness threshold, the cup wheel type finish grinding wheel is raised and moved away from the semiconductor substrate surface.
10) The index type turntable is rotated 270 degrees clockwise or 90 degrees counterclockwise to move the semiconductor substrate on the substrate finish grinding stage chuck to the loading / unloading stage chuck upper position.
11) A semiconductor substrate subjected to edge grinding / rough grinding and finish grinding fixed on the loading / unloading stage chuck is transferred to a base substrate front / back surface cleaning device using a third articulated transfer robot. Then, the front and back surfaces of the semiconductor substrate are cleaned.
12) Use the third articulated transfer robot to transfer the semiconductor substrate on the substrate front and back surface cleaning device onto a temporary table surface plate in the polishing stage chamber, so that the silicon substrate surface of the semiconductor substrate The front and back are reversed so as to face, and then placed on the temporary table.
13) Return the transfer arm of the third articulated transfer robot to the standby position.
14) The third multi-joint is connected to the next semiconductor substrate on the substrate front / back surface cleaning apparatus that has been subjected to edge grinding, rough grinding, finish grinding, and double-sided cleaning during the steps 1) to 13). Use a mold transfer robot to transfer it to the temporary table in the polishing stage chamber, reverse the front and back so that the silicon substrate surface of the semiconductor substrate faces downward, and then open the temporary table Place it on the position.
15) The temporary mounting table on which the two semiconductor substrates are mounted is rotated 180 degrees. Next, a pair of substrate suction chucks provided below the index-type head is lowered from above the temporary table base, and the first and second semiconductor substrates are sucked. Raise a pair.
16) The main shaft of the index type head is rotated 90 degrees clockwise, and a pair of substrate suction chucks holding the two semiconductor substrates on the lower surface is moved to a position facing the first polishing surface plate.
17) While rotating the first polishing surface plate, the pair of substrate chucks are lowered while rotating, and the silicon base surfaces of the two semiconductor substrates are rubbed against the first polishing surface plate. Rough polishing is performed. During this rough polishing process, an abrasive solution is supplied to a polishing work point where the silicon substrate surface of the semiconductor substrate and the polishing cloth of the first polishing surface plate rub against each other. After roughly polishing the silicon substrate surface of the semiconductor substrate to a desired thickness reduction, the pair of substrate suction chucks are raised, and the rotation of the pair of suction chucks is stopped.
18) The main axis of the index-type head is rotated 90 degrees clockwise, and a pair of substrate suction chucks holding the two roughly polished semiconductor substrates on the lower surface is moved to a position facing the second polishing surface plate. And move.
19) While rotating the second polishing surface plate, lowering the pair of substrate suction chucks while rotating them, and sliding the silicon base surfaces of the two semiconductor substrates against the second polishing surface plate. Medium finish polishing. During this intermediate finish polishing, an abrasive solution is supplied to the polishing work point where the silicon substrate surface of the semiconductor substrate and the polishing cloth of the second polishing surface plate rub against each other. After the silicon substrate surface of the semiconductor substrate is subjected to intermediate finish polishing to a desired thickness reduction, the pair of substrate chucks are raised and the rotation of the pair of chucks is stopped.
20) A position where the pair of substrate chucks holding the two semi-finished semiconductor substrates on the lower surface is opposed to the third polishing surface plate by rotating the main shaft of the index type head 90 degrees clockwise. Move to.
21) While rotating the third polishing platen, the pair of substrate suction chucks are lowered while rotating, and the silicon base surfaces of the two semiconductor substrates are rubbed against the third polishing platen. Perform precision finish polishing. During this precision finish polishing, an abrasive solution is supplied to the polishing work point where the silicon substrate surface of the semiconductor substrate and the polishing cloth of the third polishing surface plate rub against each other. After precisely finishing polishing the silicon substrate surface of the semiconductor substrate to a desired thickness reduction, the rotation of the pair of suction chucks is stopped and the rotation of the third polishing surface plate is also stopped. Thereafter, the pair of substrate suction chucks are raised to leave two semiconductor substrates on the third polishing surface plate.
22) The main axis of the index-type head is rotated 90 degrees clockwise or counterclockwise 270 degrees, and a pair of substrate suction chucks holding the two finished polished semiconductor substrates on the lower surface is temporarily placed. The semiconductor substrate moves to a position facing the board, and the two semiconductor substrates sucked by the pair of substrate chucks are brought into contact with the surface of the temporary table base. Thereafter, the compressed air is blown from the pair of back surfaces of the substrate suction chuck to release the fixing of the semiconductor substrate from the substrate suction chuck, and then the supply of the pressurized air is stopped. After raising the pair, the two precision-finished and polished semiconductor substrates are left on the temporary table surface plate, and then the temporary table surface plate is rotated 180 degrees.
23) A semiconductor that has been subjected to precision finish polishing that is placed on the temporary table base in the polishing stage using the second transfer-type transfer articulated substrate transfer robot in the loading / unloading stage. The first semiconductor substrate on one side of the substrate is gripped, and then the precision-finished and polished first semiconductor substrate is transferred onto a substrate cleaning device, where the precision-finished and polished semiconductor substrate is subjected to spin cleaning. Do. During the spin cleaning, the second transfer-type transfer articulated substrate transfer robot returns to the standby position.
24) The cleaned first semiconductor substrate w on the substrate cleaning device is gripped by using the first transfer type transfer type transfer type articulated substrate transfer robot and transferred into the storage cassette at the load port position. Storing. During this time, the second precision finish polishing semiconductor substrate is gripped by the second transfer type transfer articulated substrate transfer robot, and then the precision finish polishing second semiconductor substrate is cleaned by the substrate cleaning. The semiconductor substrate that has been transferred to the equipment and precision-polished and polished is subjected to spin cleaning.
25) Grasp the second semiconductor substrate w cleaned on the substrate cleaning device using the first transfer type transfer type multi-joint type substrate transfer robot, and transfer it into the storage cassette at the load port position; Store.

半導体基板裏面の裏面研削工程を行う前に半導体基板のエッジ部厚みをエッジ研削砥石で減少させることにより、以後の仕上げ研削工程、研磨工程、洗浄工程および基板搬送工程において半導体基板に割れやエッジ部にチッピングが生じる機会が極めて稀となる。   By reducing the edge thickness of the semiconductor substrate with an edge grinding wheel before performing the backside grinding process on the backside of the semiconductor substrate, the semiconductor substrate is cracked or edged in subsequent finish grinding, polishing, cleaning, and substrate transport processes. Opportunities for chipping are extremely rare.

また、平坦化装置を据え付ける部屋を前部の逆L字状の半導体基板のローディング/アンローディングステージ室、中間部の半導体基板の研磨加工ステージ室および奥部の半導体基板の研削加工ステージ室の3室に仕切り壁で区分けするとともに、ローディング/アンローディングステージ室に基板洗浄機器を、および、半導体基板の研削加工ステージ室に基板表裏面洗浄機器を設置することにより平坦化加工された半導体基板に付着する粒径1μm未満の異物の数を100個以下とクリーンにすることができる。   Also, the chambers for installing the planarizing device are the front L-shaped semiconductor substrate loading / unloading stage chamber, the intermediate semiconductor substrate polishing stage chamber, and the back semiconductor substrate grinding stage chamber 3. The chamber is divided by a partition wall, and attached to a flattened semiconductor substrate by installing a substrate cleaning device in the loading / unloading stage chamber and a substrate front / back surface cleaning device in the semiconductor substrate grinding stage chamber The number of foreign matters having a particle diameter of less than 1 μm can be as clean as 100 or less.

半導体基板の直径より大きい径の研磨定盤の研磨布に半導体基板を摺擦させて研磨加工を行うので、研磨加工速度を速めることができるとともに、半導体基板全面に亘って研磨定盤の研磨布面圧が懸かる圧力分布が略一定となるため膜厚分布の均一な平坦化加工された半導体基板を得ることができる。および半導体基板が銅電極貫通シリコン基板であるときは、研磨取り代に応じたりシリコン基盤面より1〜20μmの高さの銅電極の頭が突出したTSVウエハを得ることができる。   Since polishing is performed by rubbing the semiconductor substrate against the polishing cloth of the polishing surface plate having a diameter larger than the diameter of the semiconductor substrate, the polishing processing speed can be increased and the polishing cloth of the polishing surface plate can be extended over the entire surface of the semiconductor substrate. Since the pressure distribution over which the surface pressure is applied becomes substantially constant, a flattened semiconductor substrate having a uniform film thickness distribution can be obtained. When the semiconductor substrate is a copper electrode penetrating silicon substrate, it is possible to obtain a TSV wafer in which the head of the copper electrode having a height of 1 to 20 μm protrudes from the silicon substrate surface depending on the polishing allowance.

半導体基板の研磨加工工程は、研削工程の約2倍の時間を要する律速工程であるので、基板二枚を同時に研磨加工できる1対の基板吸着チャックを備えるCMP研磨装置を採用し、研削加工により得られた2枚の研削加工基板の研磨加工を同時研磨加工できることを可能とした。   The polishing process of the semiconductor substrate is a rate-determining process that requires about twice the time of the grinding process. Therefore, a CMP polishing apparatus equipped with a pair of substrate suction chucks that can polish two substrates at the same time is adopted. It was made possible to simultaneously polish the obtained two grinding substrates.

図1は半導体基板の平坦化装置の平面図である.FIG. 1 is a plan view of a semiconductor substrate planarization apparatus. 図2は半導体基板のエッジ研削加工プロセスを示すフロー図である。FIG. 2 is a flowchart showing an edge grinding process of a semiconductor substrate. 図3は第三の研磨定盤で2枚の半導体基板を研磨している状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where two semiconductor substrates are being polished by a third polishing surface plate. 平面研削装置の平面図である。(公知)It is a top view of a surface grinding apparatus. (Known)

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図1に示す半導体基板裏面の平坦化装置1の部室11は、前方部より英字アルファベット表示でL字状の半導体基板のローディング/アンローディングステージ室11a、中間部の半導体基板の研磨加工ステージ室11cおよび奥部の半導体基板の研削加工ステージ室11bの3室に仕切り壁で区分けされている。前記各ステージ室間の仕切り壁には隣接するステージ室(11a,11cまたは11c,11b)に通じる基板を出し入れできる開口部が設けられ、前記ローディング/アンローディングステージ室11aの前方部壁室外には複数基の基板収納カセット13,13,13が設置されており、部室の前方部壁の前記基板収納カセット背後と接する部分にも開口部のロードポート部が設けられ、このロードポート部を開閉できる扉が備え付けられている。各室11a,11b,11cの器具の状況を見るために各室には半回転式透明窓11d,11d,11d,11d,11d,11d,11dが設けられている。図1では回転軌跡を仮想線の円弧で示している。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
A chamber 11 of the semiconductor substrate back surface flattening apparatus 1 shown in FIG. 1 has an alphabetic alphabet display L-shaped semiconductor substrate loading / unloading stage chamber 11a from the front portion, and an intermediate semiconductor substrate polishing stage chamber 11c. And it is divided into three chambers of the grinding stage chamber 11b of the semiconductor substrate at the back by a partition wall. The partition wall between the stage chambers is provided with an opening through which a substrate leading to an adjacent stage chamber (11a, 11c or 11c, 11b) can be taken in and out of the front wall of the loading / unloading stage chamber 11a. A plurality of substrate storage cassettes 13, 13, and 13 are installed, and a load port portion having an opening is provided at a portion of the front wall of the chamber that is in contact with the back of the substrate storage cassette, and the load port portion can be opened and closed. A door is provided. In order to see the status of the appliances in each chamber 11a, 11b, 11c, each chamber is provided with a semi-rotating transparent window 11d, 11d, 11d, 11d, 11d, 11d, 11d. In FIG. 1, the rotation trajectory is indicated by a virtual arc.

半導体基板の平坦化加工中、前記研磨加工ステージ室11cの室内圧力は、前記研削加工ステージ室11b室内圧力より高く設定される。 During planarization of the semiconductor substrate, the chamber pressure in the polishing stage chamber 11c is set higher than the chamber pressure in the grinding stage chamber 11b.

前記半導体基板のローディング/アンローディングステージ室11a内には、前記ロードポート背後の室内にベース12上に第一の移送式多関節型基板搬送ロボット14を設け、その左側に基板洗浄機器3を、その基板洗浄機器上方に第一の位置決め仮置台15を設け、前記第一の位置決め仮置台の後方奥部に第二の移送式多関節型基板搬送ロボット16を設けてある。   In the semiconductor substrate loading / unloading stage chamber 11a, a first transfer type articulated substrate transfer robot 14 is provided on a base 12 in a chamber behind the load port, and a substrate cleaning device 3 is provided on the left side thereof. A first positioning temporary placement table 15 is provided above the substrate cleaning device, and a second transfer multi-joint type substrate transfer robot 16 is provided at the back rear of the first positioning temporary placement table.

前記第一の移送式多関節型基板搬送ロボット14は、ガイドレール14aに沿って左右方向(X軸方向)に移動可能であり、ロボットハンド14bで前記基板収納カセット13内の半導体基板を把持し、前記第一の位置決め仮置台15上に移送(ローディング)、および前記基板洗浄機器3上の半導体基板をロボットハンド14bで把持し、基板収納カセット13内へ移送して収納する(アンローディング)。第二の移送式多関節型基板搬送ロボット16はボールネジ駆動16aで前後方向(Y軸方向)に移送可能である。   The first transfer type articulated substrate transfer robot 14 is movable in the left-right direction (X-axis direction) along the guide rail 14a, and holds the semiconductor substrate in the substrate storage cassette 13 by the robot hand 14b. The semiconductor substrate on the substrate cleaning device 3 is gripped by the robot hand 14b and transferred to and stored in the substrate storage cassette 13 (unloading). The second transfer type articulated substrate transfer robot 16 can be transferred in the front-rear direction (Y-axis direction) by a ball screw drive 16a.

前記第一位置決め仮置台4は、半導体基板の芯出し(センタリング位置調整)を行う位置決め装置である。   The first temporary positioning table 4 is a positioning device that performs centering (centering position adjustment) of the semiconductor substrate.

前記基板洗浄機器3は、半導体基板の研磨加工されたシリコン基盤面を洗浄するスピン方式の基板洗浄機器で、一方の洗浄液供給ノズル3aからは純水が、他方の洗浄液供給ノズル3bからは薬剤洗浄液が前記シリコン基盤面上へ供給される。洗浄液供給ノズル3a,3bは揺動可能である。   The substrate cleaning device 3 is a spin-type substrate cleaning device for cleaning a polished silicon substrate surface of a semiconductor substrate. Pure water is supplied from one cleaning liquid supply nozzle 3a, and chemical cleaning liquid is supplied from the other cleaning liquid supply nozzle 3b. Is supplied onto the silicon substrate surface. The cleaning liquid supply nozzles 3a and 3b can swing.

純水としては、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。薬剤洗浄液としては、過酸化水素水、オゾン水、フッ化水素酸水溶液、SC1液、SC1液とオゾン水の混合液、フッ化水素液と過酸化水素水と水溶性アミン系化合物の混合液など、あるいは、これらに水溶性アニオンまたはノニオン、ベタイン界面活性剤のいずれかを配合したものが用いられる。   As pure water, distilled water, deep seawater, deionized water, surfactant-containing pure water, or the like is used. Examples of the chemical cleaning liquid include hydrogen peroxide water, ozone water, hydrofluoric acid aqueous solution, SC1 liquid, SC1 liquid and ozone water mixed liquid, hydrogen fluoride liquid, hydrogen peroxide water and water-soluble amine compound liquid, etc. Alternatively, those in which any one of a water-soluble anion, nonion, and betaine surfactant is blended are used.

前記基板洗浄機器3として、特願2008−183398号明細書(特許文献6)に記載の薬剤洗浄機器を用いてもよい。この薬剤洗浄機器3は、洗浄槽内にスピンチャックを備え、このスピンチャックは半導体基板wを載置し、水平方向に回転させる。スピンチャックは、中空回転軸に軸承され、中空回転軸内に純水供給管が設けられ、保護テープ面を洗浄するのに純水は使用される。前記中空回転軸内側と純水供給管外側とで減圧流体通路を設けている。前記スピンチャックの上方には、アルカリ洗浄液供給ノズル3bがアームによりスピンチャック中心点を通過する軌道上に振り子回転運動するよう回転駆動機構により起立する支持竿に設けられ、また、酸洗浄液供給ノズル3bがアームによりスピンチャック中心点を通過する軌道上に振り子回転運動するよう回転駆動機構より起立する支持竿に設けられている。また、ベース上からリンス液供給ノズルがスピンチャック中心点にリンス液が到達する角度に設けられている。   As the substrate cleaning device 3, a chemical cleaning device described in Japanese Patent Application No. 2008-183398 (Patent Document 6) may be used. The chemical cleaning device 3 includes a spin chuck in a cleaning tank. The spin chuck places a semiconductor substrate w and rotates it in the horizontal direction. The spin chuck is supported by a hollow rotary shaft, a pure water supply pipe is provided in the hollow rotary shaft, and pure water is used to clean the surface of the protective tape. A decompression fluid passage is provided between the inside of the hollow rotary shaft and the outside of the pure water supply pipe. Above the spin chuck, an alkali cleaning liquid supply nozzle 3b is provided on a support rod that is erected by a rotary drive mechanism so as to rotate by a pendulum on a track passing through the spin chuck center point by an arm, and the acid cleaning liquid supply nozzle 3b. Is provided on a support rod that stands up from a rotary drive mechanism so that the pendulum rotates on an orbit passing through the center point of the spin chuck by the arm. Further, the rinse liquid supply nozzle is provided at an angle at which the rinse liquid reaches the spin chuck center point from above the base.

アルカリ洗浄液としては、アンモニア水(SC1)、トリメチルアンモニウム水などが利用され、シリコン基盤面に付着した異物を取り除くのに利用される。また、酸液洗浄液としては、オゾン溶解水、過酸化水素水、フッ酸水溶液、フッ酸・過酸化水素・イソプロパノール混合水溶液、過酸化水素・塩酸・純水の混合液(SC2)などが使用され、酸化されたシリコン基盤表面(S2)をシリコン(S)に戻す役目をなす。 As the alkaline cleaning liquid, ammonia water (SC1), trimethylammonium water, or the like is used, and is used to remove foreign substances adhering to the silicon substrate surface. As the acid cleaning solution, ozone-dissolved water, hydrogen peroxide water, hydrofluoric acid aqueous solution, hydrofluoric acid / hydrogen peroxide / isopropanol mixed aqueous solution, hydrogen peroxide / hydrochloric acid / pure water mixed solution (SC2), etc. are used. It serves to return the oxidized silicon substrate surface (S i O 2 ) to silicon (S i ).

リンス液としては、脱イオン交換水、蒸留水、深層海水などの純水が使用される。リンス液は、アルカリや酸が半導体基板面に残存しないよう洗い落とす役目をなす。半導体基板のシリコン基盤面の洗浄は、第一にアルカリ洗浄が、第二に酸洗浄が、第三にリンス洗浄が行われる。必要により、第一のアルカリ洗浄と第二の酸洗浄の間にリンス洗浄が加えられることもある。   As the rinsing liquid, pure water such as deionized exchange water, distilled water, and deep seawater is used. The rinsing liquid serves to wash off alkali and acid so that they do not remain on the semiconductor substrate surface. The silicon substrate surface of the semiconductor substrate is cleaned first by alkali cleaning, second by acid cleaning, and third by rinsing cleaning. If necessary, a rinse wash may be added between the first alkaline wash and the second acid wash.

平坦化装置を用いて単層の半導体基板のシリコン基盤面の厚みを720〜770μm減少させ20〜80μmのシリコン基盤面の厚みとするときは、半導体基板のプリント配線面を紫外線硬化型アクリル系樹脂粘着剤テープで保護し、あるいは、ガラス円盤、ポリカーボネート円盤、ポリメチルメタクリレート円盤、ポリエーテルエステルケトン(PEEK)製円盤等のテンプレートに半導体基板のプリント配線面をワックスや加熱分解型発泡接着剤を用いて貼付して収納カセット13に収納させる。TSVウエハやSOIウエハは厚みが十分であり、剛性が高いので、前記保護テープや保護円盤の使用は必要としない。 When the thickness of the silicon base surface of the single-layer semiconductor substrate is reduced by 720 to 770 μm and the thickness of the silicon base surface is 20 to 80 μm using a planarizing device, the printed wiring surface of the semiconductor substrate is made of an ultraviolet curable acrylic resin. Protect the printed circuit board surface of the semiconductor substrate with wax or heat-decomposable foamed adhesive on a template such as glass disk, polycarbonate disk, polymethylmethacrylate disk, polyetheresterketone (PEEK) disk, etc. Pasted and stored in the storage cassette 13. Since TSV wafers and SOI wafers have sufficient thickness and high rigidity, it is not necessary to use the protective tape or the protective disk.

前記第二の移送式多関節型基板搬送ロボット16は、前記第一位置決め仮置台4上で芯出しされた半導体基板をアーム16bで把持し、前記研削加工ステージ室11b内に設置された第二の位置決め仮置台5上へ半導体基板を移送する。および研削加工ステージ室11b内の基板表裏面洗浄機器6上の半導体基板をアーム16bで把持し、前記研磨加工ステージ室11c内の円形状の仮置台定盤70aの手前の仮置台70a1上へと移送する。仮想円16cは第二の移送式多関節型基板搬送ロボットのアーム16bが移動できる最大区域を示す。 The second transfer type articulated substrate transfer robot 16 holds the semiconductor substrate centered on the first positioning temporary table 4 with an arm 16b and is installed in the grinding stage chamber 11b. The semiconductor substrate is transferred onto the temporary positioning table 5. Further, the semiconductor substrate on the substrate front / back surface cleaning device 6 in the grinding stage chamber 11b is held by the arm 16b, and onto the temporary table 70a1 in front of the circular temporary table base 70a in the polishing stage chamber 11c. Transport. A virtual circle 16c indicates the maximum area in which the arm 16b of the second transfer type articulated substrate transfer robot can move.

研削加工ステージ20における半導体基板の研削加工作業は、半導体基板のローディング/アンローディング作業時間と比較すると長い。半導体基板の前記半導体基板の研削加工ステージ室11b内には、前記第二の位置決め仮置台5を前記第二の移送式多関節型基板搬送ロボット16の背面側に設け、この第二の位置決め仮置台の右側にハンドアーム表裏回転式の第三の多関節型搬送ロボット17を設け、この第三の多関節型搬送ロボットの横側に前記基板表裏面洗浄機器6を設け、その基板表裏面洗浄機器の右側に4対の基板チャックテーブル30a,30b,30c,30dを1台のインデックス型ターンテーブル2に同一円周上に等間隔に回転可能に設けた基板チャック定盤を設け、前記4対の基板チャックテーブルを手前側より逆時計廻り方向にローディング/アンローディングステージチャック30a、基板エッジ研削ステージチャック30b、基板粗研削ステージチャック30cおよび基板仕上げ研削チャック30dの位置であると数値制御装置にインデックス位置として記憶させる。前記第三の多関節型搬送ロボット17は、前記第二の位置決め仮置台5上の半導体基板を前記ローディング/アンローディングステージチャック30a上へ移送、前記ローディング/アンローディングステージチャック30a上の半導体基板を前記基板表裏面洗浄機器6上へ移送および前記基板表裏面洗浄機器6上の半導体基板を前記研磨加工ステージ室11c内の仮置台定盤PS1f,PS1b上へ移送する機能を有する。 The grinding work of the semiconductor substrate in the grinding stage 20 is longer than the loading / unloading work time of the semiconductor substrate. In the semiconductor substrate grinding stage 11b of the semiconductor substrate, the second temporary positioning table 5 is provided on the back side of the second transfer type articulated substrate transfer robot 16, and the second temporary positioning substrate 5 is provided. A third articulated transfer robot 17 of a hand arm front / back rotation type is provided on the right side of the mounting table, and the substrate front / back surface cleaning device 6 is provided on the side of the third articulated transfer robot, and the substrate front / back surface cleaning is performed. Provided on the right side of the apparatus is a substrate chuck surface plate in which four pairs of substrate chuck tables 30a, 30b, 30c, 30d are provided on one index type turntable 2 so as to be rotatable at equal intervals on the same circumference. Loading / unloading stage chuck 30a, substrate edge grinding stage chuck 30b, substrate rough grinding stage If it is the position of the jack 30c and substrate finish grinding chuck 30d numerical control device is stored as an index located. The third articulated transfer robot 17 transfers the semiconductor substrate on the second temporary positioning table 5 onto the loading / unloading stage chuck 30a, and transfers the semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck 30a. It has a function of transferring to the substrate front / back surface cleaning device 6 and transferring the semiconductor substrate on the substrate front / back surface cleaning device 6 onto the temporary table base plates PS1f and PS1b in the polishing stage chamber 11c.

前記インデックス型ターンテーブル2は、回転軸に軸承され、この回転軸は図示されていない回転駆動装置により逆時計廻り方向に90度づつ、あるいは、電線や冷却液、空気等の用役配管の捩れ破損を防止する目的で4回の回転について1回、時計廻り方向に270度回転される。このインデックス型ターンテーブル2の回転により4対の基板チャックテーブル30a,30b,30c,30dは別の名前の基板チャックテーブル30b,30c,30d,30a位置として数値制御のメモリーに変更チャック名が記憶される。 The index-type turntable 2 is supported by a rotating shaft, and the rotating shaft is rotated 90 degrees in a counterclockwise direction by a rotation driving device (not shown), or a service pipe such as an electric wire, a coolant, or air is twisted. In order to prevent breakage, it is rotated 270 degrees in the clockwise direction once every four rotations. Due to the rotation of the index type turntable 2, the four pairs of substrate chuck tables 30a, 30b, 30c, 30d are stored in the numerical control memory as different positions of the substrate chuck tables 30b, 30c, 30d, 30a. The

前記ローディング/アンローディングステージチャック30aの上方には、米国特許第7,238,087号明細書(特許文献3)で開示されるチャック洗浄機器8を設ける。このチャック洗浄機器8はブラシおよび回転式チャッククリーナ砥石および純水供給ノズルを備える。回転している前記ローディング/アンローディングステージチャック30a表面に純水供給ノズルより純水を供給しながら回転しているブラシを下降させて当接、摺擦させ、チャック30a面に付着している研削残滓や砥粒屑を除去した後、ブラシを上昇させ、ついで、回転している回転式チャッククリーナ砥石を下降させてチャック30a表面に当接、摺擦させ、純水供給ノズルより供給される純水とともにポーラスセラミックチャク30aに突き刺さっている研削残滓を取り除く。さらに、前記ポーラスセラミックチャク30aの背面より加圧水を噴出させてポーラスセラミックチャク30aに突き刺さっている研削残滓をポーラスセラミックチャク30a内より噴出して完全に取り去る。 Above the loading / unloading stage chuck 30a, a chuck cleaning device 8 disclosed in US Pat. No. 7,238,087 (Patent Document 3) is provided. The chuck cleaning device 8 includes a brush, a rotary chuck cleaner grindstone, and a pure water supply nozzle. Grinding that adheres to the surface of the rotating loading / unloading stage chuck 30a while the rotating brush is lowered and brought into contact with and rubbed while supplying pure water from the pure water supply nozzle. After removing residues and abrasive particles, the brush is raised, then the rotating rotary chuck cleaner grindstone is lowered and brought into contact with and rubbed against the surface of the chuck 30a. The grinding residue stuck in the porous ceramic chuck 30a with water is removed. Further, pressurized water is ejected from the back surface of the porous ceramic chuck 30a, and the grinding residue stuck into the porous ceramic chuck 30a is ejected from the porous ceramic chuck 30a to be completely removed.

前記基板エッジ研削ステージチャック30bの傍らのベース12上にエッジ研削砥石車9aを案内レール9c上にスライダー9dをモータ9e駆動で前後移動および前記エッジ研削砥石車9aを軸承する砥石軸を固定した滑走板をモータ9gの駆動で案内板9fレール上を上下昇降移動可能としたエッジ研削装置9を設ける。 The edge grinding wheel 9a is moved on the base 12 beside the substrate edge grinding stage chuck 30b, the slider 9d is moved forward and backward by the motor 9e on the guide rail 9c, and the grinding wheel shaft that supports the edge grinding wheel 9a is fixed. An edge grinding device 9 is provided that allows the plate to move up and down on the guide plate 9f rail by driving a motor 9g.

前記エッジ研削装置9を用いて半導体基板wのシリコン基盤外周縁をエッジ研削するには、図2に示すように、回転している前記基板エッジ研削ステージチャック30b上の半導体基板wのシリコン基盤外周縁上方に回転している前記ダイヤモンドカップホイール型エッジ研削砥石車9aを前方移動させ(図2a)、ついで、前記ダイヤモンドカップホイール型エッジ研削砥石車9aを下降させてシリコン基盤外周縁0.5〜3mm内にエッジ研削砥石車9a円周表面を当接・摺擦させ、インフィード研削加工を行い(図2b)、所望の厚みを減らしたら(図2c)、前記ダイヤモンドカップホイール型エッジ研削砥石車9aを上昇させて半導体基板w面より遠ざける(図2d)ことにより行われる。 In order to edge-grind the outer peripheral edge of the silicon substrate of the semiconductor substrate w using the edge grinding apparatus 9, as shown in FIG. 2, the silicon substrate outside the silicon substrate w on the rotating substrate edge grinding stage chuck 30b is removed. The diamond cup wheel-type edge grinding wheel 9a rotating upward at the periphery is moved forward (FIG. 2a), and then the diamond cup wheel-type edge grinding wheel 9a is lowered to move the silicon substrate outer periphery 0.5 to When the edge grinding wheel 9a is brought into contact with and rubbed within 3 mm, and the infeed grinding is performed (FIG. 2b) and the desired thickness is reduced (FIG. 2c), the diamond cup wheel type edge grinding wheel 9a is raised and moved away from the surface of the semiconductor substrate w (FIG. 2d).

前記ダイヤモンドカップホイール型粗研削砥石90aと半導体基板のシリコン基盤外周縁が当接する研削加工点には研削液供給ノズル(図示されていない)より研削液が供給される。かかる研削液としては、純水、セリア粒子水分散液、フュームドシリカ水分散液、コロイダルシリカ水分散液、あるいは、これら研削液にテトラメチルアンモニウム、エタノールアミン、苛性カリ、イミダゾリウム塩等が配合されたものが使用できる。 A grinding fluid is supplied from a grinding fluid supply nozzle (not shown) to the grinding point where the diamond cup wheel type rough grinding wheel 90a contacts the outer periphery of the silicon substrate of the semiconductor substrate. As such a grinding liquid, pure water, ceria particle aqueous dispersion, fumed silica aqueous dispersion, colloidal silica aqueous dispersion, or tetramethylammonium, ethanolamine, caustic potash, imidazolium salt, etc. are blended in these grinding liquids. Can be used.

前記基板粗研削ステージチャック30cの上方に砥番300〜2,000のダイヤモンドカップホイール型粗研削砥石90aを軸承する砥石軸90bを固定した固定板90cをコラムの前面に備える滑走板90dをモータ90eの駆動で案内レール90f上を上下昇降移動可能とした粗研削手段90を設ける。前記砥石軸90bの回転駆動装置であるモータやプーリー、伝達ベルト等の回転駆動器具はコラム内に設けられているため図に表示されていない。基板チャックの回転速度は8〜300rpm(min−1)、カップホイール型研削砥石の回転速度は1,000〜4,000min−1、シリコン基盤面への研削液供給量は100〜2,000cc/分である。 Above the substrate rough grinding stage chuck 30c, a fixed plate 90c having a grinding wheel shaft 90b for bearing a diamond cup wheel type rough grinding wheel 90a having a grinding number of 300 to 2,000 is fixed on the front surface of the column. The rough grinding means 90 which can be moved up and down on the guide rail 90f by driving is provided. Rotation driving devices such as a motor, a pulley, and a transmission belt, which are rotation driving devices for the grinding wheel shaft 90b, are not shown in the figure because they are provided in the column. Rotational speed of the substrate chuck 8~300rpm (min -1), the rotational speed of the cup wheel type grinding wheel 1,000~4,000min -1, grinding fluid supply to the silicon base surface is 100~2,000Cc / Minutes.

前記基板仕上げ研削ステージチャック30dの上方に砥番2,500〜30,000のダイヤモンドカップホイール型仕上げ研削砥石91aを軸承する砥石軸91bを固定した固定板91cをコラムの前面に備える滑走板91dをモータ91eの駆動で案内レール91f上を上下昇降移動可能とした仕上げ研削手段91を設ける。前記砥石軸91bの回転駆動装置であるモータ、プーリー、伝達ベルト等の回転駆動器具はコラム内に設けられているため図に表示されていない。基板チャックの回転速度は5〜80rpm(min−1)、カップホイール型研削砥石の回転速度は400〜3,000min−1、シリコン基盤面への研削液供給量は100〜2,000cc/分である。 Above the substrate finishing grinding stage chuck 30d is a sliding plate 91d having a fixed plate 91c fixed to a front surface of the column with a grinding wheel shaft 91b fixed to a diamond cup wheel type finishing grinding wheel 91a having a grinding number of 2,500 to 30,000. A finish grinding means 91 is provided which can be moved up and down on the guide rail 91f by driving the motor 91e. Rotation drive devices such as a motor, a pulley, and a transmission belt, which are rotation drive devices for the grindstone shaft 91b, are not shown in the figure because they are provided in the column. Rotational speed of the substrate chuck 5~80rpm (min -1), the rotational speed of the cup wheel type grinding wheel 400~3,000min -1, grinding fluid supply to the silicon base surface in 100~2,000Cc / min is there.

研削加工ステージ20での厚み750〜770μm前後のシリコン基盤面の研削取り代(730〜750μm厚)を前記半導体基板の粗研削加工ステージで、仕上げ研削加工ステージで10〜40μmの厚みを取り除く。   The grinding allowance (730 to 750 μm thickness) of the silicon base surface having a thickness of about 750 to 770 μm at the grinding stage 20 is removed by the rough grinding stage of the semiconductor substrate, and the thickness of 10 to 40 μm is removed by the finish grinding stage.

基板粗研削ステージチャック30cおよび基板仕上げ研削チャック30dの傍らのベース12上には半導体基板の厚みを測定する2点式厚みインジケータ89,89が設けられている。この半導体基板の厚みを測定する厚み測定機器は、特開2009−88073号公報に開示される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非接触式厚み測定器を用いてもよい。 Two-point thickness indicators 89 and 89 for measuring the thickness of the semiconductor substrate are provided on the base 12 next to the substrate rough grinding stage chuck 30c and the substrate finishing grinding chuck 30d. This thickness measuring instrument for measuring the thickness of a semiconductor substrate is a sensor head holder provided with a fluid passage capable of supplying gas to the outer periphery of a sensor head provided with a laser beam projector and a light receiver disclosed in JP 2009-88073 A A non-contact thickness measuring instrument including a control unit and data analysis means may be used.

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、シリコン基盤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. 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. .

前記ハンドアーム表裏回転式の第三の多関節型搬送ロボット7は、ローディング/アンローディングステージチャック30a上の半導体基板をハンドアーム7aで把持し、前記基板表裏面洗浄機器6上へと搬送する。 The hand arm front / back rotation type third articulated transfer robot 7 grips the semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck 30a with the hand arm 7a and transfers it onto the substrate front / back surface cleaning device 6.

前記基板表裏面洗浄機器6は、例えば、半導体基板表裏面の外周縁部をブラシスクラブ洗浄するブラシ6a,6a一対と、半導体基板表裏面に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル6b,6cを備える。半導体基板表裏面の洗浄は、基板表裏面洗浄機器6の円板状ポーラスセラミック吸着チャック6d上に半導体基板を移送し、ついで載置された半導体基板の表裏面に洗浄液を供給しつつ、円板状ポーラスセラミック吸着チャック6dをスピンしながらブラシスクラブ洗浄を行い、その後、半導体基板の外周縁を6対の固定爪で把持し、この固定爪6個を等間隔に支持するリングを上昇させることにより半導体基板を円板状ポーラスセラミック吸着チャック6d上面より遠ざけ、前記洗浄液供給ノズル6b,6cより半導体基板表裏面に洗浄液を供給して行う。 The substrate front and back surface cleaning device 6 includes, for example, a pair of brushes 6a and 6a for cleaning the outer peripheral edges of the semiconductor substrate front and back surfaces, and cleaning liquid supply nozzles 6b and 6c for supplying a cleaning liquid to the semiconductor substrate front and back surfaces. The cleaning of the front and back surfaces of the semiconductor substrate is performed by transferring the semiconductor substrate onto the disk-shaped porous ceramic suction chuck 6d of the substrate front and back surface cleaning device 6, and then supplying a cleaning liquid to the front and back surfaces of the mounted semiconductor substrate. Brush scrub cleaning while spinning the porous ceramic suction chuck 6d, and then holding the outer peripheral edge of the semiconductor substrate with six pairs of fixed claws and raising the ring that supports the six fixed claws at equal intervals. The semiconductor substrate is moved away from the upper surface of the disk-shaped porous ceramic suction chuck 6d, and the cleaning liquid is supplied to the front and back surfaces of the semiconductor substrate from the cleaning liquid supply nozzles 6b and 6c.

粗研削液、仕上げ研削液、洗浄液としては、純水が一般的であるが、後の工程で半導体基板が研磨工程あるいは洗浄工程に供されるので、純水にアルカリや水溶性アミン化合物を含有していてもよい。   As the rough grinding liquid, finish grinding liquid, and cleaning liquid, pure water is generally used, but since the semiconductor substrate is subjected to a polishing process or a cleaning process in a later process, the pure water contains an alkali or a water-soluble amine compound. You may do it.

基板表裏面洗浄機器6上の表裏面を洗浄された半導体基板は、前記第三の移送式多関節型基板搬送ロボット17のアーム17aに把持され、前記研磨加工ステージ室11c内の円形状の仮置台定盤PS1の仮置台PS1f、PS1b上へと移送される。   The semiconductor substrate whose front and back surfaces on the substrate front and back surface cleaning device 6 have been cleaned is held by the arm 17a of the third transfer type articulated substrate transfer robot 17, and the circular temporary substrate in the polishing stage chamber 11c. It is transferred onto the temporary table PS1f, PS1b of the table base plate PS1.

前記研磨加工ステージ室11c内の半導体基板の研磨加工作業は、前記研削加工ステージ20内の研削加工作業の約2倍の時間を要する。それゆえ、研磨加工ステージ70を同時に2枚の半導体基板の研磨加工作業が実施できるように構成した。   The polishing process of the semiconductor substrate in the polishing stage chamber 11c takes about twice as long as the grinding process in the grinding stage 20. Therefore, the polishing stage 70 is configured so that two semiconductor substrates can be simultaneously polished.

前記研磨加工ステージ室11c内には、基板4枚を載置することが出来る円形状の仮置台4基を同一円周上にかつ等間隔に設けた仮置台定盤PS1と、基板2枚を研磨する平面円形状の研磨定盤の第一、第二および第三の研磨定盤3基PS2,PS3,PS4とをそれら4基の定盤PS1,PS2,PS3,PS4の中心点が同一円周上に在り、かつ、等間隔に回転自在に設置した研磨手段と、前記3基の研磨定盤PS2,PS3,PS4のそれぞれの傍らに研磨定盤の研磨布をドレッシングするドレッサ3基76,76,76を設け、および、これら4基の定盤PS1,PS2,PS3,PS4の上方には、1台のインデックス型ヘッド71を設け、このインデックス型ヘッドの下方には基板の研磨される面を下方に向けて吸着する基板吸着チャックの1対70a,70bを同時に独立して回動自在に主軸に支持してなる基板吸着チャック機構の4基を同心円上に設けた8枚の基板を吸着固定できる基板チャック手段を設けた研磨加工ステージ70に構成した。 In the polishing stage chamber 11c, a temporary mounting table PS1 having four circular temporary mounting tables on which the four substrates can be mounted are provided on the same circumference and at equal intervals, and two substrates are mounted. The first, second and third polishing surface plates of the planar circular polishing surface plate to be polished are the same center point of the four surface plates PS1, PS2, PS3 and PS4. Polishing means installed on the circumference and rotatably at equal intervals, and three dressers 76 for dressing the polishing cloth of the polishing surface plate beside each of the three polishing surface plates PS2, PS3, PS4, 76, 76 are provided, and one index type head 71 is provided above the four surface plates PS1, PS2, PS3, PS4, and the surface of the substrate to be polished is below the index type head. Substrate suction that sucks downward Polishing provided with substrate chuck means capable of adsorbing and fixing eight substrates concentrically provided with four units of a substrate adsorption chuck mechanism in which a pair of chucks 70a and 70b are simultaneously and independently supported by a main shaft so as to freely rotate. The machining stage 70 is configured.

図3に示すように前記基板吸着チャックの1対70a,70bは、インデックス型ヘッド71の回転軸71sの90度回転により各基板吸着チャック70a,70bのそれぞれが前記4基の定盤PS1,PS2,PS3,PS4のいずれかに対応して向き合うことができる。 As shown in FIG. 3, the pair of substrate suction chucks 70a, 70b is rotated by 90 degrees of the rotation shaft 71s of the index type head 71, so that each of the substrate suction chucks 70a, 70b has the four surface plates PS1, PS2. , PS3, PS4 can be faced in correspondence.

また、前記基板吸着チャックの1対70a,70bのスピンドル軸70s,70sはそれぞれ独立してモータ70m,70m駆動により回転可能であり、かつ、両基板吸着チャック70a,70bの固定板を支持する支持板70e上部をシャフト78で吊り下げ、このシャフト78を固定する滑走板78a裏面にボールネジがねじ合わされた固定螺子移動台を設け、サーボモータ78mの回転駆動を前記ボールネジに伝達することにより案内レール78b上下に滑走させることが可能である。この上下移動により前記基板吸着チャックの1対70a,70bの上下移動が為されることとなる。 Further, the spindle shafts 70s and 70s of the pair 70a and 70b of the substrate suction chuck can be independently rotated by driving motors 70m and 70m, and support for supporting the fixing plates of both the substrate suction chucks 70a and 70b. An upper part of the plate 70e is suspended by a shaft 78, a fixed screw moving table having a ball screw screwed to the back surface of the sliding plate 78a for fixing the shaft 78 is provided, and the rotational drive of the servo motor 78m is transmitted to the ball screw to thereby guide the guide rail 78b. It is possible to slide up and down. This vertical movement causes the pair of substrate suction chucks 70a and 70b to move up and down.

前記4基の定盤PS1,PS2,PS3,PS4の回転軸79は、サーボモータ79mにより回転される。 The rotating shafts 79 of the four surface plates PS1, PS2, PS3, PS4 are rotated by a servo motor 79m.

スピンドル軸70s,70sが回転されている前記基板吸着チャックの1対70a,70bに吸着された2枚(第一と第二)の半導体基板w,wのシリコン基盤面は、回転軸79が回転されている研磨定盤研磨布PS表面に当接・摺擦され、研磨加工される。   The rotating shaft 79 rotates on the silicon substrate surfaces of the two (first and second) semiconductor substrates w and w adsorbed by the pair of substrate adsorbing chucks 70a and 70b on which the spindle shafts 70s and 70s are rotated. It is abutted and rubbed against the surface of the polishing surface plate polishing cloth PS, and is polished.

前記半導体基板の研磨加工の際、前記半導体基板w,wと研磨定盤研磨布PSとが摺擦する加工点には水系研磨剤が供給ノズル72,72より供給される。かかる水系研磨剤としては、純水、セリア粒子水分散液、フュームドシリカ水分散液、コロイダルシリカ水分散液、あるいは、これら研削液にテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、エタノールアミン、苛性カリ、イミダゾリウム塩等の塩基、界面活性剤、キレート剤、pH調整剤、酸化剤、防腐剤が配合されものが使用できる。水系研磨剤は50〜2,500cc/分の割合で研磨布(研磨パッド)面に供給される。 When polishing the semiconductor substrate, a water-based abrasive is supplied from supply nozzles 72 to a processing point where the semiconductor substrate w, w and the polishing surface polishing pad PS are rubbed. Examples of such aqueous abrasives include pure water, ceria particle aqueous dispersion, fumed silica aqueous dispersion, colloidal silica aqueous dispersion, or these grinding liquids such as tetramethylammonium hydroxide, ethanolamine, caustic potash, imidazolium salt, etc. And a base, a surfactant, a chelating agent, a pH adjuster, an oxidizing agent, and a preservative can be used. The water-based abrasive is supplied to the polishing cloth (polishing pad) surface at a rate of 50 to 2,500 cc / min.

研磨定盤PS2,PS3,PS4の研磨布として発泡ポリウレタン積層体シート、不織布にウレタンプレポリマーと活性水素基を有する硬化剤化合物よりなる塗工剤を塗布、含侵させ、これを加熱発泡させたものが好ましい。研磨布は、ニッタ・ハース株式会社および東洋紡株式会社からポリウレタン積層シートパッドを、東レコーテックス株式会社および三井化学株式会社からはポリエステル繊維製不織布パッドを、東洋紡株式会社からセリア含有ポリウレタン製パッドを購入できる。TSVウエハの電極頭出し用の研磨布としてはJIS−A硬度が60〜85の柔らかい発泡ポリウレタン製パッドが好ましい。 A foamed polyurethane laminate sheet as a polishing cloth for polishing surface plates PS2, PS3, PS4, and a non-woven fabric coated with a coating agent composed of a urethane prepolymer and a curing agent compound having an active hydrogen group, impregnated, and heated and foamed. Those are preferred. For the polishing cloth, purchase a polyurethane laminated sheet pad from Nitta Haas Co., Ltd. and Toyobo Co., Ltd., purchase a polyester fiber non-woven pad from Toray Cortex Co., Ltd. and Mitsui Chemicals, and a ceria-containing polyurethane pad from Toyobo Co., Ltd. it can. As the polishing cloth for cueing the electrode of the TSV wafer, a soft polyurethane foam pad having a JIS-A hardness of 60 to 85 is preferable.

図1には開示されていないが、研磨加工された半導体基板の厚みを測定する厚み測定機器として、既述した特開2009−88073号公報に開示される非接触式厚み測定器を用いるのが好ましい。 Although not disclosed in FIG. 1, the non-contact type thickness measuring instrument disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-88073 is used as a thickness measuring instrument for measuring the thickness of a polished semiconductor substrate. preferable.

前記スピンドル軸70s,70sが回転されている前記基板吸着チャックの1対70a,70bの回転数は、研磨定盤PS2,PS3上においては5〜100min−1、研磨定盤PS4上においては2〜55min−1である。研磨定盤PS2,PS3の回転数は、5〜100min−1、研磨定盤PS4の回転数は、2〜55min−1が好ましい。研磨定盤が半導体基板に当てる圧力は50〜300g/cm、好ましくは80〜250g/cmである。粗研磨加工と中仕上げ研磨加工の研磨加工条件、水系研磨剤種類は同一であっても異なっていてもよい。 The number of rotations of the pair of substrate suction chucks 70a and 70b on which the spindle shafts 70s and 70s are rotated is 5 to 100 min −1 on the polishing surface plates PS2 and PS3 and 2 to 2 on the polishing surface plate PS4. 55 min −1 . Rotational speed of the polishing platen PS2, PS3 is, 5~100min -1, rotational speed of the polishing platen PS4 is, 2~55min -1 are preferred. The pressure applied to the semiconductor substrate by the polishing platen is 50 to 300 g / cm 2 , preferably 80 to 250 g / cm 2 . The polishing conditions for rough polishing and intermediate finish polishing, and the type of aqueous abrasive may be the same or different.

研磨加工ステージ70での半導体基板の研磨取り代(5〜20μm厚)の85〜95%を前記半導体基板の粗研磨加工ステージと中仕上げ研磨加工ステージで取り除き、仕上げ研磨加工で0.1〜2μmの厚みを取り除く。水系研磨剤にセリア粒子やシリカ粒子を含有する研磨剤スラリーを用いることにより、金属電極に優先してシリコン基盤面が研磨されるので、シリコン基盤面から1〜20μmの高さの電極頭突出したTSV基板が得られる。   85 to 95% of the polishing allowance (5 to 20 μm thickness) of the semiconductor substrate at the polishing stage 70 is removed by the rough polishing stage and the intermediate finish polishing stage of the semiconductor substrate, and 0.1 to 2 μm by the final polishing process. Remove the thickness. By using an abrasive slurry containing ceria particles or silica particles as an aqueous abrasive, the silicon substrate surface is polished in preference to the metal electrode, so that the electrode head with a height of 1 to 20 μm protrudes from the silicon substrate surface. A TSV substrate is obtained.

表面物性が均一な研磨布を用いた場合、得られるTSVウエハの電極頭突出高さは、電極が孤立して存在する箇所では、研磨取り代量の90〜95%の突出高さであり、電極が密集して存在する箇所では、研磨取り代量の55〜60%の突出高さである。よって、電極が密集して存在する箇所を磨く研磨布のJIS−A硬度を電極が孤立して存在する箇所を磨く研磨布のJIS−A硬度より低くしたパターンの研磨布模様にすれば、両者の電極突出高さがもっと近似したTSVウエハが得られることが予測される。 When a polishing cloth with uniform surface properties is used, the electrode head protrusion height of the TSV wafer obtained is a protrusion height of 90 to 95% of the amount of polishing removal at the location where the electrode is present in isolation, Where the electrodes are densely present, the protrusion height is 55 to 60% of the polishing allowance. Therefore, if the JIS-A hardness of the polishing cloth that polishes the places where the electrodes are densely present is made lower than the JIS-A hardness of the polishing cloth that polishes the places where the electrodes exist in isolation, both patterns It is expected that a TSV wafer with a more approximate electrode protrusion height will be obtained.

図1に示す基板の平坦化加工装置1を用い、半導体基板裏面のシリコン基盤面あるいはTSV基板裏面の貫通電極シリコン基盤面を薄肉化・平坦化する作業は、以下の工程を経て行われる。なお、括弧内の作業時間は、半導体基板の径、薄肉化されるシリコン基盤取り代(厚み)にも依存するが、300mm径および450mm径の半導体基板を加工対象とした作業時間を示す。   Using the substrate planarization processing apparatus 1 shown in FIG. 1, the operation of thinning and planarizing the silicon substrate surface on the back surface of the semiconductor substrate or the through electrode silicon substrate surface on the back surface of the TSV substrate is performed through the following steps. The work time in parentheses indicates the work time for processing a 300 mm diameter and 450 mm diameter semiconductor substrate, although it depends on the diameter of the semiconductor substrate and the silicon substrate removal allowance (thickness) to be thinned.

1)基板収納カセット13内に保管されている半導体基板wを第一の移送式多関節型基板搬送ロボット14を用いてローディング/アンローディングステージ室11a内に搬送移動させ、さらに位置決め仮置台4に移送し、その位置決め仮置台上で半導体基板の芯出しを行う。(3〜8秒)   1) The semiconductor substrate w stored in the substrate storage cassette 13 is transported and moved into the loading / unloading stage chamber 11a using the first transfer type articulated substrate transport robot 14, and is further placed on the positioning temporary table 4 The semiconductor substrate is centered on the temporary positioning table. (3-8 seconds)

2)第二の移送式多関節型基板搬送ロボット16を用い、第一の位置決め仮置台5上の半導体基板を研削ステージ室11b内の第二の位置決め仮置台5上へ移送する。この第二の位置決め仮置台で半導体基板の芯出しを行う。(3〜8秒) 2) The semiconductor substrate on the first positioning temporary table 5 is transferred onto the second positioning temporary table 5 in the grinding stage chamber 11b by using the second transfer type articulated substrate transfer robot 16. The semiconductor substrate is centered by the second positioning temporary table. (3-8 seconds)

3)この第二の位置決め仮置台5上の半導体基板を第三の多関節型搬送ロボット17を用いてインデックス型ターンテーブル2搭載のローディング/アンローディングステージチャック30a上に載置し、ついでチャック30aを減圧して半導体基板の裏面(シリコン基盤面)を上方に向けて吸着チャック30a上に固定する。(3〜8秒) 3) The semiconductor substrate on the second temporary positioning table 5 is placed on the loading / unloading stage chuck 30a mounted on the index type turntable 2 by using the third articulated transfer robot 17, and then the chuck 30a. The pressure is reduced and the back surface (silicon substrate surface) of the semiconductor substrate is fixed upward on the suction chuck 30a. (3-8 seconds)

4)前記インデックス型ターンテーブル2を逆時計廻り方向に90度回転させ、前記ローディング/アンローディングステージチャック30a上の半導体基板を基板エッジ研削ステージチャック30b位置へと移動させる。(0.5〜2秒) 4) The index-type turntable 2 is rotated 90 degrees counterclockwise, and the semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck 30a is moved to the substrate edge grinding stage chuck 30b position. (0.5-2 seconds)

5)基板エッジ研削ステージチャック30bを50〜300min−1の回転速度で回転させるとともに、エッジ研削装置のエッジ研削砥石車9aを1,000〜8,000min−1の回転速度で回転させながら半導体基板の在る前方に移動し、ついで、この回転しているエッジ研削砥石車9aを下降させて基板エッジ研削ステージチャック30b上の半導体基板裏面のシリコン基盤外周縁を所望する厚さ(700〜1,000μm)減少させるインフィードエッジ研削加工を行う。エッジ研削砥石車9aと前記半導体基板wが接する作業点には研削液が供給される。厚み測定機器(図示されていない)で測定した前記半導体基板の外周縁部の厚みが所望の厚みの閾値となったら前記エッジ研削砥石車9aを上昇させて前記半導体基板の外周縁部面から遠ざける。ついで、前記エッジ研削砥石車9aを後退させ、エッジ研削開始点位置まで戻す。(3〜10秒) 5) The semiconductor substrate while rotating the substrate edge grinding stage chuck 30b at a rotation speed of 50 to 300 min −1 and rotating the edge grinding wheel 9a of the edge grinding apparatus at a rotation speed of 1,000 to 8,000 min −1. Next, the rotating edge grinding wheel 9a is lowered, and a desired thickness (700 to 1, 1) of the outer periphery of the silicon substrate on the back surface of the semiconductor substrate on the substrate edge grinding stage chuck 30b is lowered. 000 μm) to reduce infeed edge grinding. Grinding fluid is supplied to the working point where the edge grinding wheel 9a contacts the semiconductor substrate w. When the thickness of the outer peripheral edge of the semiconductor substrate measured by a thickness measuring device (not shown) reaches a desired thickness threshold, the edge grinding wheel 9a is raised to move away from the outer peripheral edge surface of the semiconductor substrate. . Next, the edge grinding wheel 9a is retracted and returned to the edge grinding start position. (3-10 seconds)

6)前記インデックス型ターンテーブル2を逆時計廻り方向に90度回転させ、前記基板エッジ研削ステージチャック30b上の半導体基板を基板粗研削ステージチャック30c位置へと移動させる。(0.5〜2秒) 6) The index type turntable 2 is rotated 90 degrees counterclockwise to move the semiconductor substrate on the substrate edge grinding stage chuck 30b to the substrate rough grinding stage chuck 30c position. (0.5-2 seconds)

7)基板粗研削ステージチャック30cを8〜300min−1の回転速度で回転させ、次いで、カップホイール型粗研削砥石90aを1,000〜4,000min−1の回転速度で回転させつつ下降させて外周縁をエッジ研削加工した半導体基板のシリコン基盤面に当接・摺擦させつつインフィード粗研削加工を行う。減らす厚みは例えば、730μmである。インフィード粗研削加工中は前記カップホイール型粗研削砥石90aと半導体基板wが接する作業点には研削液が100〜2,000cc/分の割合で供給される。厚み測定機器89で測定した前記半導体基板の厚みが所望の厚みの閾値となったら前記カップホイール型粗研削砥石90aを上昇させて前記半導体基板のシリコン基盤面から遠ざける。(2.5〜5分) 7) The substrate rough grinding stage chuck 30c is rotated at a rotational speed of 8~300Min -1, then it is lowered while rotating the cup wheel type rough grinding 90a at a rotational speed of 1,000~4,000Min -1 Infeed rough grinding is performed while the outer peripheral edge is abutted and rubbed against the silicon substrate surface of the semiconductor substrate subjected to edge grinding. The thickness to be reduced is, for example, 730 μm. During the in-feed rough grinding, the grinding liquid is supplied at a rate of 100 to 2,000 cc / min to the work point where the cup wheel type rough grinding wheel 90a and the semiconductor substrate w come into contact. When the thickness of the semiconductor substrate measured by the thickness measuring device 89 reaches a desired threshold value, the cup wheel type rough grinding wheel 90a is raised and moved away from the silicon substrate surface of the semiconductor substrate. (2.5-5 minutes)

8)前記インデックス型ターンテーブル2を逆時計廻り方向に90度回転させ、前記基板粗研削ステージチャック30c上の半導体基板を基板仕上げ研削ステージチャック30d位置へと移動させる。(0.5〜2秒) 8) The index-type turntable 2 is rotated 90 degrees counterclockwise to move the semiconductor substrate on the substrate rough grinding stage chuck 30c to the substrate finishing grinding stage chuck 30d position. (0.5-2 seconds)

9)基板仕上げ研削ステージチャック30dを8〜300min−1の回転速度で回転させ、ついでカップホイール型仕上げ研削砥石91aを400〜3,000min−1の回転速度で回転させつつ下降させて粗研削加工した半導体基板のシリコン基盤面に当接させつつインフィード仕上げ研削加工を行う。減らす厚みは例えば、20μmである。インフィード仕上げ研削加工中は前記カップホイール型仕上げ研削砥石と半導体基板が接する作業点には研削液が供給される。厚み測定機器89で測定した前記半導体基板の厚みが所望の厚みの閾値となったら前記カップホイール型仕上げ研削砥石91aを上昇させて前記半導体基板のシリコン基盤面から遠ざける。(2〜4分) 9) The substrate finish grinding stage chuck 30d is rotated at a rotational speed of 8 to 300 min −1 , and then the cup wheel type finish grinding wheel 91a is lowered while rotating at a rotational speed of 400 to 3,000 min −1 to perform rough grinding. Infeed finish grinding is performed while contacting the silicon substrate surface of the semiconductor substrate. The thickness to be reduced is, for example, 20 μm. During the in-feed finish grinding, a grinding liquid is supplied to a work point where the cup wheel type finish grinding wheel and the semiconductor substrate are in contact with each other. When the thickness of the semiconductor substrate measured by the thickness measuring device 89 reaches a desired threshold value, the cup wheel type finish grinding wheel 91a is raised and moved away from the silicon substrate surface of the semiconductor substrate. (2-4 minutes)

10)前記インデックス型ターンテーブル2を時計廻り方向に270度または逆時計廻り方向に90度回転させ、前記基板仕上げ研削ステージチャック30d上の半導体基板をローディング/アンローディングステージチャック30a上位置へと移動させる。(0.5〜2秒) 10) The index type turntable 2 is rotated 270 degrees clockwise or 90 degrees counterclockwise, and the semiconductor substrate on the substrate finishing grinding stage chuck 30d is moved to a position above the loading / unloading stage chuck 30a. Let (0.5-2 seconds)

11)前記ローディング/アンローディングステージチャック30a上に固定されているエッジ研削加工・粗研削加工および仕上げ研削加工を施した半導体基板を第三の多関節型搬送ロボット17を用いて基板表裏面洗浄機器6へ移送し、その場所で前記半導体基板の表面と裏面を洗浄する。(5〜15秒) 11) A substrate front and back surface cleaning device using a third articulated transfer robot 17 for a semiconductor substrate subjected to edge grinding / rough grinding and finish grinding fixed on the loading / unloading stage chuck 30a. 6 and the front surface and the back surface of the semiconductor substrate are cleaned at that location. (5-15 seconds)

12)基板表裏面洗浄機器6上の半導体基板wを前記第三の多関節型搬送ロボット17を用いて前記研磨加工ステージ室11c内の仮置台定盤PS1上へと移送し、半導体基板のシリコン基盤面が下方を向くように表裏逆転させ、ついで、前記仮置台定盤PS1f上に載置する。(1〜2秒) 12) The semiconductor substrate w on the substrate front and back surface cleaning device 6 is transferred onto the temporary table base plate PS1 in the polishing stage chamber 11c by using the third articulated transfer robot 17, and the silicon of the semiconductor substrate is transferred. The substrate surface is reversed so that the base surface faces downward, and then placed on the temporary table base plate PS1f. (1-2 seconds)

13)前記第三の多関節型搬送ロボットの搬送アームを待機位置へ戻す。(0.5〜1秒) 13) Return the transfer arm of the third articulated transfer robot to the standby position. (0.5 to 1 second)

14)上記の1)工程から13)工程が為されている間に別の新たに移送された第二の半導体基板のエッジ研削・粗研削・仕上げ研削・両面洗浄され、前記基板表裏面洗浄機器6上の半導体基板wを前記第三の多関節型搬送ロボット17を用いて前記研磨加工ステージ室11c内の仮置台定盤PS1上へと移送し、半導体基板のシリコン基盤面が下方を向くように表裏逆転させ、ついで、前記仮置台定盤PS1b上に載置する。(2〜4秒) 14) Edge cleaning, rough grinding, finish grinding, double-sided cleaning of the second semiconductor substrate newly transferred during the above steps 1) to 13), and the substrate front and back surface cleaning device The semiconductor substrate w on the semiconductor substrate 6 is transferred onto the temporary table PS1 in the polishing stage chamber 11c by using the third articulated transfer robot 17, so that the silicon substrate surface of the semiconductor substrate faces downward. And then placed on the temporary table PS1b. (2-4 seconds)

15)前記2枚の半導体基板w,wを載置した仮置台定盤PS1の回転軸79を180度回転させる。次いで、この仮置台定盤PS1の上方からインデックス型ヘッド71の下方に設けた基板吸着チャック70a,70bの1対を下降させ、前記第一および第二の半導体基板2枚w,wをバキューム吸着し、ついでこの基板吸着チャックの1対70a,70bを上昇させる。(2〜4秒) 15) The rotary shaft 79 of the temporary table base plate PS1 on which the two semiconductor substrates w and w are placed is rotated 180 degrees. Next, a pair of substrate suction chucks 70a, 70b provided below the index type head 71 is lowered from above the temporary table base plate PS1, and the two first and second semiconductor substrates w, w are vacuum suctioned. Then, the pair of substrate suction chucks 70a and 70b is raised. (2-4 seconds)

16)インデックス型ヘッドの主軸を90度時計廻り方向に回転させ、上記半導体基板2枚を下面に保持する基板吸着チャックの1対を第一の研磨定盤PS2に対向する位置へと移動する。(1〜2.5秒) 16) The main shaft of the index-type head is rotated 90 degrees clockwise, and the pair of substrate suction chucks holding the two semiconductor substrates on the lower surface is moved to a position facing the first polishing surface plate PS2. (1 to 2.5 seconds)

17)第一の研磨定盤PS2を5〜100min−1の回転速度で回転させつつ、前記基板吸着チャックの1対70a,70bを5〜100min−1の回転速度で回転させつつ下降させ、前記2枚の半導体基板w,wのシリコン基盤面を前記第一の研磨定盤PS2の研磨布に摺擦させて粗研磨加工を行う。この粗研磨加工中、半導体基板のシリコン基盤面と第一の研磨定盤の研磨布が摺擦する研磨作業点には研磨液供給ノズル72,72から研磨剤液が供給される。半導体基板のシリコン基盤面を所望の厚み減(例えば10μm)に粗研磨加工した後、前記基板吸着チャックの1対を上昇させ、吸着チャック1対70a,70bの回転を停止する。(5〜10分) 17) while the first polishing platen PS2 is rotated at a rotational speed of 5~100min -1, 1 pair 70a of the substrate suction chuck, 70b and is lowered while rotating at a rotational speed of 5~100min -1, wherein Rough polishing is performed by rubbing the silicon substrate surfaces of the two semiconductor substrates w and w against the polishing cloth of the first polishing surface plate PS2. During this rough polishing process, a polishing liquid is supplied from polishing liquid supply nozzles 72 and 72 to a polishing work point where the silicon substrate surface of the semiconductor substrate and the polishing cloth of the first polishing surface plate rub. After roughly polishing the silicon substrate surface of the semiconductor substrate to a desired thickness reduction (for example, 10 μm), the pair of substrate chucks is raised, and the rotation of the chuck chucks 70a and 70b is stopped. (5-10 minutes)

18)インデックス型ヘッドの主軸71sを90度時計廻り方向に回転させ、上記粗研磨加工された半導体基板2枚w,wを下面に保持する基板吸着チャックの1対70a,70bを第二の研磨定盤PS3に対向する位置へと移動する。(1〜2.5秒) 18) The pair of substrate suction chucks 70a and 70b for holding the two rough-polished semiconductor substrates w and w on the lower surface are rotated by rotating the main shaft 71s of the index-type head 90 degrees clockwise. Move to a position facing the surface plate PS3. (1 to 2.5 seconds)

19)第二の研磨定盤PS3を5〜100min−1の回転速度で回転させつつ、前記基板吸着チャックの1対70a,70bを5〜100min−1の回転速度で回転させつつ下降させ、前記半導体基板2枚w,wのシリコン基盤面を前記第二の研磨定盤PS3の研磨布に摺擦させて中仕上げ研磨加工を行う。この中仕上げ研磨加工中、半導体基板のシリコン基盤面と第二の研磨定盤の研磨布が摺擦する研磨作業点には研磨液供給ノズル72,72から研磨剤液が供給される。半導体基板のシリコン基盤面を所望の厚み減(例えば5μm)に中仕上げ研磨加工した後、前記基板吸着チャックの1対を上昇させ、吸着チャックの1対の回転を停止する。(5〜10分) 19) while rotating at a rotational speed of the second polishing platen PS3 5~100min -1, 1 pair 70a of the substrate suction chuck, 70b and is lowered while rotating at a rotational speed of 5~100min -1, wherein A semi-finished polishing process is performed by rubbing the silicon substrate surfaces of the two semiconductor substrates w and w against the polishing cloth of the second polishing surface plate PS3. During this intermediate finish polishing, the polishing liquid is supplied from the polishing liquid supply nozzles 72 and 72 to the polishing work point where the silicon substrate surface of the semiconductor substrate and the polishing cloth of the second polishing surface plate rub against each other. After the silicon substrate surface of the semiconductor substrate is subjected to intermediate finish polishing to a desired thickness reduction (for example, 5 μm), the pair of substrate suction chucks are raised, and the rotation of the pair of suction chucks is stopped. (5-10 minutes)

20)インデックス型ヘッドの主軸71sを90度時計廻り方向に回転させ、上記中仕上げ研磨加工された半導体基板2枚w,wを下面に保持する基板吸着チャックの1対70a,70bを第三の研磨定盤PS4に対向する位置へと移動する。(1〜2.5秒) 20) A pair of substrate suction chucks 70a and 70b for holding the two semi-finished polished semiconductor substrates w and w on the lower surface by rotating the main spindle 71s of the index type head 90 degrees clockwise. It moves to a position facing the polishing surface plate PS4. (1 to 2.5 seconds)

21)第三の研磨定盤PS4を2〜55min−1の回転速度で回転させつつ、前記基板吸着チャックの1対70a,70bを2〜55min−1の回転速度で回転させつつ下降させ、前記2枚の半導体基板のシリコン基盤面を前記第三の研磨定盤PS4の研磨布に摺擦させて精密仕上げ研磨加工を行う。この精密仕上げ研磨加工中、半導体基板のシリコン基盤面と第三の研磨定盤の研磨布が摺擦する研磨作業点には研磨液供給ノズル72,72から研磨剤液が供給される。半導体基板のシリコン基盤面を所望の厚み減(例えば1〜2μm)に精密仕上げ研磨加工した後、前記基板吸着チャックの1対70a,70b回転を停止し、および、前記第三の研磨定盤PS4の回転も停止する。(2〜8分) 21) while rotating at a rotational speed of the third polishing platen PS4 2~55min -1, 1 pair 70a of the substrate suction chuck, 70b and is lowered while rotating at a rotational speed of 2~55min -1, wherein Precision finishing polishing is performed by rubbing the silicon base surfaces of the two semiconductor substrates against the polishing cloth of the third polishing surface plate PS4. During this precision finish polishing, the polishing liquid is supplied from the polishing liquid supply nozzles 72 and 72 to the polishing work point where the silicon substrate surface of the semiconductor substrate and the polishing cloth of the third polishing surface plate rub against each other. After the silicon substrate surface of the semiconductor substrate is precisely finished and polished to a desired thickness reduction (for example, 1 to 2 μm), the rotation of the pair of substrate suction chucks 70a and 70b is stopped, and the third polishing surface plate PS4 Also stops rotating. (2-8 minutes)

22)インデックス型ヘッドの主軸71sを90度時計廻り方向にまたは逆時計廻り方向に270度回転させ、上記仕上げ研磨加工された半導体基板2枚w,wを下面に保持する基板吸着チャックの1対70a,70bを仮置台定盤PS1に対向する位置へと移動し、基板吸着チャックの1対70a,70bに吸着された2枚の半導体基板を仮置台定盤PS1表面に当接させる。その後、前記基板吸着チャックの1対70a,70bの背面より加圧空気を0.5〜1秒吹き込むことで半導体基板の基板吸着チャックからの固定を開放し、ついで、加圧空気の供給を停止したのち、前記基板吸着チャックの1対70a,70bを上昇させることにより前記仮置台定盤PS1上に2枚の精密仕上げ研磨加工された半導体基板を残留させた後、前記仮置台定盤PS1を180度回転させる。(2〜4秒) 22) A pair of substrate suction chucks for holding the two final polished semiconductor substrates w and w on the lower surface by rotating the spindle 71s of the index type head by 270 degrees in the clockwise direction or in the counterclockwise direction by 90 degrees. 70a and 70b are moved to a position facing the temporary table base plate PS1, and the two semiconductor substrates adsorbed by the pair of substrate adsorption chucks 70a and 70b are brought into contact with the surface of the temporary table base plate PS1. Thereafter, the compressed air is blown from the back surface of the pair of substrate suction chucks 70a and 70b for 0.5 to 1 second to release the fixing of the semiconductor substrate from the substrate suction chuck, and then the supply of pressurized air is stopped. After that, by raising the pair of substrate suction chucks 70a and 70b, two precision-finished and polished semiconductor substrates remain on the temporary table base plate PS1, and then the temporary table base plate PS1 is mounted. Rotate 180 degrees. (2-4 seconds)

23)ローディング/アンローディングステージ室11a内の前記第二の移送式移送式多関節型基板搬送ロボット16を用いて前記研磨加工ステージ室11c内の前記仮置台定盤PS1上に載置された精密仕上げ研磨加工された半導体基板であって前記第二の移送式移送式多関節型基板搬送ロボット16手前側PS1fに位置する第一の半導体基板wを把持し、ついで、この精密仕上げ研磨加工された第一の半導体基板を基板洗浄機器3上へと移送し、そこで精密仕上げ研磨加工された半導体基板のスピン洗浄を行う。(0.5〜2分) 23) The precision mounted on the temporary table base plate PS1 in the polishing stage chamber 11c using the second transfer type transfer articulated substrate transfer robot 16 in the loading / unloading stage chamber 11a. A semiconductor substrate that has been subjected to finish polishing and grips the first semiconductor substrate w located on the front side PS1f of the second transfer-type transfer articulated substrate transfer robot 16 and then this precision finish polishing processing was performed. The first semiconductor substrate is transferred onto the substrate cleaning device 3 where the semiconductor substrate that has been subjected to precision finish polishing is spin-cleaned. (0.5-2 minutes)

24)前記基板洗浄機器5上の洗浄された第一の半導体基板wを第一の移送式多関節型基板搬送ロボット14を用いて把持し、ロードポート位置の収納カセット13内に移送し、収納する。この間に前記仮置台定盤PS1b上の第二の精密仕上げ研磨加工された半導体基板wを前記第二の移送式移送式多関節型基板搬送ロボット16で把持し、ついで、この精密仕上げ研磨加工された第二の半導体基板wを前記基板洗浄機器5上へと移送し、そこで精密仕上げ研磨加工された半導体基板のスピン洗浄を行う。(0.5〜2分) 24) The cleaned first semiconductor substrate w on the substrate cleaning device 5 is gripped by using the first transfer type articulated substrate transfer robot 14, transferred to the storage cassette 13 at the load port position, and stored. To do. During this period, the second precision finish polishing semiconductor substrate w on the temporary table base plate PS1b is held by the second transfer type transfer articulated substrate transfer robot 16, and then this precision finish polishing process is performed. The second semiconductor substrate w is transferred onto the substrate cleaning device 5 where the semiconductor substrate that has been subjected to precision finish polishing is spin-cleaned. (0.5-2 minutes)

25)前記基板洗浄機器5上の洗浄された第二の半導体基板wを第一の移送式移送式移送式多関節型基板搬送ロボット14を用いて把持し、ロードポート位置の収納カセット13内に移送し、収納する。(1〜3秒) 25) The second semiconductor substrate w cleaned on the substrate cleaning device 5 is gripped by using the first transfer-type transfer-type transfer articulated substrate transfer robot 14 and placed in the storage cassette 13 at the load port position. Transport and store. (1-3 seconds)

上記1)工程から25)工程が実施されている間、各基板ローディング/基板アンローディングステージ室11a、研削加工ステージ室11bおよび研磨加工ステージ室内の機械要素は、上記と同様な基板ローディング/基板アンローディングステージ作業、研削加工ステージ作業および研磨加工ステージ作業を行っている。   While the steps 1) to 25) are being performed, the mechanical elements in each substrate loading / substrate unloading stage chamber 11a, grinding stage chamber 11b, and polishing stage chamber are the same as those described above. Loading stage work, grinding stage work and polishing stage work.

従って、300mm径、770μm厚みのシリコン基盤の表面に配線プリントがなされた半導体基板の裏面シリコン基盤の740μm厚みの研削加工減および10μm厚みの研磨加工減の半導体基板2枚の平面平坦化加工のスループットの最大時間は約5分であるので、1時間に最大約24枚の平坦化加工された半導体基板を得ることができる。また、450mm径、770μm厚みのシリコン基盤の表面に配線プリントがなされた半導体基板の裏面シリコン基盤の730μm厚みの研削加工減および10μm厚みの研磨加工減の半導体基板一対の平面平坦化加工のスループットの最大時間は約11分であるので、1時間に約12枚の平坦化加工された半導体基板を得ることができる。   Accordingly, the throughput of planar planarization of two semiconductor substrates having a reduced thickness of 740 μm on the backside silicon substrate and a reduced polishing process of 10 μm on the backside of the semiconductor substrate on which the wiring is printed on the surface of the silicon substrate having a diameter of 300 mm and a thickness of 770 μm. Since the maximum time is about 5 minutes, a maximum of about 24 planarized semiconductor substrates can be obtained in one hour. Also, the throughput of the planar flattening processing of a pair of semiconductor substrates with a reduced thickness of 730 μm on the backside silicon substrate and a reduced polishing process of 10 μm on the backside of the semiconductor substrate on which the wiring print is made on the surface of the silicon substrate with a diameter of 450 mm and a thickness of 770 μm Since the maximum time is about 11 minutes, about 12 planarized semiconductor substrates can be obtained in one hour.

さらに、300mm径、厚み775μm2枚の貫通電極ウエハを積層したTSVウエハ一対の銅電極頭突き出しの平坦化加工のスループット時間は約10分であるので、1時間あたり12枚の銅電極頭突き出しTSVウエハを得ることができる。   Furthermore, since the throughput time of the planarization processing of a pair of copper electrode head protrusions of a TSV wafer in which two 300 mm diameter and 775 μm thick through electrode wafers are laminated is about 10 minutes, 12 copper electrode head protrusion TSV wafers per hour Can be obtained.

実施例1
図1に示す基板の平坦化装置を用い、以下に示す加工条件で直径300mm、厚み775μm基板2枚の貫通電極ウエハを積層したTSVウエハの銅電極貫通シリコン基盤(TSVウエハ。厚み1,550μm)の銅電極頭突き出し平坦化加工を行った。得られたTSVウエハの電極孤立部および電極密集部における銅電極頭突き出し高さ分布(単位μm)を表1に示す。26枚のTSVウエハの銅電極頭突き出し平坦化加工中において、TSVウエハのチッピングや割れは見受けられなかった。
Example 1
Using the substrate flattening apparatus shown in FIG. 1, a through silicon via copper electrode (TSV wafer, thickness 1,550 μm) of a TSV wafer in which two through electrode wafers having a diameter of 300 mm and a thickness of 775 μm are stacked under the following processing conditions. The copper electrode head protrusion was flattened. Table 1 shows the copper electrode head protrusion height distribution (unit: μm) in the isolated electrode portion and the dense electrode portion of the obtained TSV wafer. No chipping or cracking of the TSV wafer was observed during the copper electrode head protrusion flattening of the 26 TSV wafers.

加工条件:
エッジ研削取り代:外周縁より中心内側へ2mm幅、厚み800μm
粗研削加工取り代:厚み700μm
仕上げ研削加工取り代:厚み33μm
粗研磨加工および中仕上げ研磨加工取り代:厚み10μm
仕上げ研磨加工取り代:厚み12μm
加工律速ステージおよびそのフットプリント:
粗研磨加工ステージおよび中仕上げ研磨加工ステージの各々5分48秒
研削液:イオン交換水(純水)
粗研磨加工、中仕上げ研磨加工、仕上げ研磨加工に用いた研磨剤液:
フジミインコーポレーテッド社のコロイダルシリカ系研磨剤スラリー“Glanzox-1302(商品名)”
基板表裏面洗浄液:イオン交換水
第一洗浄機器で用いた洗浄液:1回目はSC1、2回目はSC2、最後はイオン交換水
ダイヤモンドカップホイール型粗研削砥石の砥番:500番
粗研削砥石軸の回転数:2,400min−1
粗研削加工ステージ吸着チャックの回転数:200min−1
ダイヤモンドカップホイール型仕上げ研削砥石の砥番:8,000番
仕上げ研削砥石軸の回転数:1,700
仕上げ研削加工ステージ吸着チャックの回転数:200min−1
各々の研磨定盤の研磨布:ニッタ・ハース社製SUBA1400(商品名)
粗研磨加工、中仕上げ研磨加工時の基板チャックの回転数:41min−1
粗研磨加工、中仕上げ研磨加工時の第二および第三研磨定盤の回転数:40min−1
仕上げ研磨加工時の基板チャックの回転数:21min−1
Processing conditions:
Edge grinding allowance: 2mm width, 800μm thickness from the outer periphery to the center inside
Rough grinding machining allowance: 700μm thickness
Finish grinding machining allowance: thickness 33μm
Rough polishing and intermediate finish polishing machining allowance: 10 μm thickness
Final polishing machining allowance: thickness 12μm
Processing-limited stage and its footprint:
Rough polishing stage and intermediate finish polishing stage 5 minutes 48 seconds each Grinding fluid: Ion exchange water (pure water)
Abrasive liquid used for rough polishing, intermediate finish polishing, and finish polishing:
Colloidal silica abrasive slurry “Glanzox-1302 (trade name)” by Fujimi Incorporated
Substrate front and back surface cleaning liquid: ion exchange water Cleaning liquid used in the first cleaning equipment: SC for the first time, SC2 for the first time, ion exchange water for the last time Diamond cup wheel type rough grinding wheel grinding number: No. 500 Rotational speed: 2,400 min -1
Number of rotations of rough grinding stage suction chuck: 200 min −1
Number of diamond cup wheel type finishing grinding wheel: 8,000 Number of finishing grinding wheel shaft rotation: 1,700
Rotation speed of finish grinding stage suction chuck: 200 min −1
Polishing cloth for each polishing platen: SUBA1400 (trade name) manufactured by Nitta Haas
Number of rotations of substrate chuck during rough polishing and intermediate finish polishing: 41 min −1
Number of rotations of second and third polishing surface plates during rough polishing and intermediate finish polishing: 40 min −1
Number of rotations of substrate chuck during finish polishing: 21 min −1

実施例2〜3
実施例1において、TSVシリコン基盤面の取り代を表1に示す加工条件で行う外は同様にして銅電極貫通シリコン基盤(TSVウエハ)の銅電極頭突き出し平坦化加工を行った。得られたTSVウエハの銅電極頭突き出し高さ(μm)分布を表1に示す。
Examples 2-3
In Example 1, the copper electrode head protrusion flattening process of the copper electrode penetrating silicon substrate (TSV wafer) was performed in the same manner except that the machining allowance of the TSV silicon substrate surface was performed under the processing conditions shown in Table 1. The copper electrode head protrusion height (μm) distribution of the obtained TSV wafer is shown in Table 1.

表1

Figure 2011124249
Table 1
Figure 2011124249

実施例4
図1に示す基板の平坦化装置を用い、以下に示す加工条件でシリコン基盤の直径300mm、厚み775μmの半導体基板のプリント配線面に粘着保護シートを貼付したDRAM基板の裏面シリコン基盤の平坦化加工を行った。得られた厚み25μmシリコン基盤を有するDRAMの表面平均粗さRaは、1nmであった。26枚のDRAMの裏面平坦化加工中において、DRAMのチッピングや割れは見受けられなかった。DRAM1枚当たりのスループット時間は4分42秒であった。
Example 4
1. Using the substrate planarization apparatus shown in FIG. 1, the planarization processing of the backside silicon substrate of the DRAM substrate in which an adhesive protective sheet is pasted on the printed wiring surface of the semiconductor substrate having a diameter of 300 mm and a thickness of 775 μm under the following processing conditions Went. The surface average roughness Ra of the obtained DRAM having a silicon substrate with a thickness of 25 μm was 1 nm. No chipping or cracking of the DRAM was observed during the back surface planarization of the 26 DRAMs. The throughput time per DRAM was 4 minutes and 42 seconds.

加工条件:
エッジ研削取り代:外周縁より中心内側へ2mm幅、厚み750μm
粗研削加工取り代:厚み540μm
仕上げ研削加工取り代:厚み200μm
粗研磨加工および中仕上げ研磨加工取り代:厚み8μm
仕上げ研磨加工取り代:厚み2μm
加工律速ステージおよびそのフットプリント:
粗研磨加工ステージおよび中仕上げ研磨加工ステージの各々4分38秒
研削液:イオン交換水(純水)
粗研磨加工、中仕上げ研磨加工、仕上げ研磨加工に用いた研磨剤液:
フジミインコーポレーテッド社のコロイダルシリカ系研磨剤スラリー“Glanzox-1302(商品名)”
基板表裏面洗浄液:イオン交換水
第一洗浄機器で用いた洗浄液:1回目はSC1、2回目はSC2、最後はイオン交換水
ダイヤモンドカップホイール型粗研削砥石の砥番:500番
粗研削砥石軸の回転数:2,400min−1
粗研削加工ステージ吸着チャックの回転数:200min−1
ダイヤモンドカップホイール型仕上げ研削砥石の砥番:8,000番
仕上げ研削砥石軸の回転数:1,700
仕上げ研削加工ステージ吸着チャックの回転数:200min−1
各々の研磨定盤の研磨布:ニッタ・ハース社製SUBA1400(商品名)
粗研磨加工、中仕上げ研磨加工時の基板チャックの回転数:41min−1
粗研磨加工、中仕上げ研磨加工時の第二および第三研磨定盤の回転数:40min−1
仕上げ研磨加工時の基板チャックの回転数:21min−1
Processing conditions:
Edge grinding allowance: 2mm width, 750μm thickness from the outer periphery to the center inside
Rough grinding machining allowance: Thickness 540 μm
Finish grinding machining allowance: Thickness 200μm
Rough polishing and intermediate finish polishing machining allowance: 8μm thickness
Final polishing machining allowance: Thickness 2μm
Processing-limited stage and its footprint:
4 minutes and 38 seconds each for rough polishing stage and intermediate finish polishing stage Grinding fluid: Ion-exchanged water
Abrasive liquid used for rough polishing, intermediate finish polishing, and finish polishing:
Colloidal silica abrasive slurry “Glanzox-1302 (trade name)” by Fujimi Incorporated
Substrate front and back surface cleaning liquid: ion exchange water Cleaning liquid used in the first cleaning equipment: SC for the first time, SC2 for the first time, ion exchange water for the last time Diamond cup wheel type rough grinding wheel grinding number: No. 500 Rotational speed: 2,400 min -1
Number of rotations of rough grinding stage suction chuck: 200 min −1
Number of diamond cup wheel type finishing grinding wheel: 8,000 Number of finishing grinding wheel shaft rotation: 1,700
Rotation speed of finish grinding stage suction chuck: 200 min −1
Polishing cloth for each polishing platen: SUBA1400 (trade name) manufactured by Nitta Haas
Number of rotations of substrate chuck during rough polishing and intermediate finish polishing: 41 min −1
Number of rotations of second and third polishing surface plates during rough polishing and intermediate finish polishing: 40 min −1
Number of rotations of substrate chuck during finish polishing: 21 min −1

本発明の半導体基板の平坦化加工装置は、半導体基板裏面のシリコン基盤面の研削・研磨加工を高スループットで行うことが可能である。また、異物の付着個数の少ない極薄の半導体基板を製造することができる。   The planarization processing apparatus for a semiconductor substrate according to the present invention can perform grinding and polishing of the silicon base surface on the back surface of the semiconductor substrate with high throughput. In addition, it is possible to manufacture an extremely thin semiconductor substrate with a small number of foreign substances attached.

1 基板の平坦化加工装置
2 インデックス型ターンテーブル
3 基板洗浄機器
4 第一の位置決め仮置台
5 第二の位置決め仮置台
6 基板表裏面洗浄機器
8 チャック洗浄機器
9 エッジ研削装置
11 部室
11a 基板のローディング/アンローディングステージ室
11b 基板の研削加工ステージ室
11c 基板の研磨加工ステージ室
12 ベース
13 収納カセット
14 第一の移送式多関節型基板搬送ロボット
15 第一の位置決め仮置台15
16 第二の移送式多関節型基板搬送ロボット
17 第三の多関節型搬送ロボット
20 研削加工ステージ
30a,30b,30c,30d 基板チャックテーブル
70 研磨加工ステージ
70a,70b 基板吸着チャック
71 インデックス型ヘッド
PS1 仮置台定盤
PS2,PS3,PS4 研磨定盤
90 粗研削加工ステージ
91 仕上げ研削加工ステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate flattening processing device 2 Index type turntable 3 Substrate cleaning equipment 4 First positioning temporary placement table 5 Second positioning temporary placement table 6 Substrate front and back surface cleaning device 8 Chuck cleaning device 9 Edge grinding device 11 Partial chamber 11a Loading of substrate / Unloading stage chamber 11b Substrate grinding stage chamber 11c Substrate polishing stage chamber 12 Base 13 Storage cassette 14 First transfer type articulated substrate transfer robot 15 First temporary positioning table 15
16 Second transfer multi-joint type substrate transfer robot 17 Third multi-joint type transfer robot 20 Grinding stage 30a, 30b, 30c, 30d Substrate chuck table 70 Polishing stage 70a, 70b Substrate suction chuck 71 Index type head PS1 Temporary stand surface plate PS2, PS3, PS4 Polishing surface plate 90 Coarse grinding stage 91 Finish grinding stage

Claims (2)

平坦化加工装置を据え付ける部屋を前方部よりL字状の半導体基板のローディング/アンローディングステージ室、中間部の半導体基板の研磨加工ステージ室および奥部の半導体基板の研削加工ステージ室の3室に仕切り壁で区分けし、前記各ステージ室間の仕切り壁には隣接するステージ室に通じる基板を出し入れできる開口部が設けられ、前記ローディング/アンローディングステージ室の前方部壁室外には複数基のロードポートの基板収納カセットを設けた半導体基板の平坦化加工装置であって、
前記半導体基板のローディング/アンローディングステージ室内には、前記ロードポート背後の室内に第一の移送式多関節型基板搬送ロボットを設け、その左側に基板洗浄機器を、その基板洗浄機器上方に第一の位置決め仮置台を設け、前記第一の位置決め仮置台の後方奥部に第二の移送式多関節型基板搬送ロボットを設けて在り、
前記研磨加工ステージ室内には、基板4枚を載置することが出来る円形状の仮置台4基を同一円周上にかつ等間隔に設けた仮置台定盤と、基板2枚を研磨加工する平面円形状の研磨定盤の第一、第二および第三の研磨定盤3基とをそれら4基の定盤の中心点が同一円周上に在り、かつ、等間隔に回転自在に設置した研磨手段と、前記3基の研磨定盤のそれぞれの傍らに研磨定盤の研磨布をドレッシングするドレッサ3基を設け、および、これら4基の定盤の上方には、1台のインデックス型ヘッドを設け、このインデックス型ヘッドの下方には基板の研磨される面を下方に向けて吸着する基板吸着チャックの1対を同時に独立して回動自在に主軸に支持してなる基板吸着チャック機構の4基を同心円上に設けた8枚の基板を吸着固定できる基板チャック手段を設けて各基板吸着チャックの2対のそれぞれが前記定盤の4基のいずれかに対応して向き合うことを可能とした研磨加工ステージを設け、
前記半導体基板の研削加工ステージ室内には、前記第二の位置決め仮置台を前記第二の移送式多関節型基板搬送ロボットの背面側に設け、この第二の位置決め仮置台の右側にハンドアーム表裏回転式の第三の多関節型搬送ロボットを設け、この第三の多関節型搬送ロボットの横側に基板表裏面洗浄機器を設け、その基板表裏面洗浄機器の右側に4対の基板チャックテーブルを1台のインデックス型ターンテーブルに同一円周上に等間隔に回転可能に設けた基板チャック定盤を設け、前記4対の基板チャックテーブルをローディング/アンローディングステージチャック、基板エッジ研削ステージチャック、基板粗研削ステージチャックおよび基板仕上げ研削チャック位置であると数値制御装置にインデックス記憶し、および、前記基板エッジ研削ステージチャックの傍らにエッジ研削砥石車を前後移動および上下昇降移動可能と為すエッジ研削装置を設けるとともに、前記基板粗研削ステージチャックの上方にカップホイール型粗研削砥石を上下昇降移動および回転可能に設け、かつ、前記前記基板仕上げ研削ステージチャックの上方にカップホイール型仕上げ研削砥石を上下昇降移動および回転可能に設け、前記第三の多関節型搬送ロボットに前記第二の位置決め仮置台上の半導体基板を前記ローディング/アンローディングステージチャック上へ移送、前記ローディング/アンローディングステージチャック上の半導体基板を前記基板表裏面洗浄機器上へ移送および前記基板表裏面洗浄機器上の半導体基板を前記研磨加工ステージ室内の前記仮置台定盤上へ移送する機能を与えた研削加工ステージ室を設ける、
ことを特徴とする半導体基板の平坦化加工装置。
The room for installing the flattening processing apparatus is divided into three chambers: an L-shaped semiconductor substrate loading / unloading stage chamber from the front, an intermediate semiconductor substrate polishing stage chamber, and a back semiconductor substrate grinding stage chamber. The partition wall is partitioned by a partition wall, and the partition wall between the stage chambers is provided with an opening through which a substrate leading to the adjacent stage chamber can be taken in and out, and a plurality of loads are provided outside the front wall chamber of the loading / unloading stage chamber. A flattening apparatus for a semiconductor substrate provided with a port substrate cassette,
A first transfer type articulated substrate transfer robot is provided in the chamber behind the load port in the loading / unloading stage chamber of the semiconductor substrate, a substrate cleaning device on the left side, and a first above the substrate cleaning device. Provided with a second transfer-type articulated substrate transfer robot at the back rear of the first positioning temporary table,
In the polishing stage chamber, a temporary mounting table surface plate provided with four circular temporary mounting tables on which the four substrates can be placed on the same circumference and at equal intervals, and two substrates are polished. The first, second, and third polishing surface plates of a planar circular polishing surface plate are installed so that the center points of these four surface plates are on the same circumference and can be rotated at equal intervals. And three dressers for dressing the polishing cloth of the polishing surface plate on the side of each of the three polishing surface plates, and one index type above the four surface plates. A substrate suction chuck mechanism comprising a head, and a pair of substrate suction chucks for suctioning the surface of the substrate to be polished downwards at the same time, independently and rotatably supported on the main shaft below the index type head A group capable of adsorbing and fixing eight substrates with four concentric circles arranged concentrically The polishing stage, each chuck means provided two pairs of each substrate adsorption chuck made it possible to face corresponding to one of four of the plate is provided,
In the semiconductor substrate grinding stage chamber, the second positioning temporary table is provided on the back side of the second transfer type articulated substrate transfer robot, and the hand arm front and back are on the right side of the second positioning temporary table. A rotary third articulated transfer robot is provided, a substrate front / back surface cleaning device is provided on the side of the third articulated transfer robot, and four pairs of substrate chuck tables are provided on the right side of the substrate front / back surface cleaning device. Are mounted on a single index type turntable so that they can rotate at equal intervals on the same circumference, and the four pairs of substrate chuck tables are loaded / unloaded stage chucks, substrate edge grinding stage chucks, The substrate rough grinding stage chuck and the substrate finishing grinding chuck position are index-stored in the numerical controller, and the substrate edge An edge grinding device is provided next to the grinding stage chuck to move the edge grinding wheel forward and backward and up and down, and the cup wheel type rough grinding wheel can be moved up and down and rotated above the substrate rough grinding stage chuck. And a cup wheel type finishing grinding wheel is provided above the substrate finishing grinding stage chuck so as to be movable up and down and rotatable, and the third articulated transfer robot is provided with a semiconductor on the second positioning temporary table. The substrate is transferred onto the loading / unloading stage chuck, the semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck is transferred onto the substrate front / back surface cleaning device, and the semiconductor substrate on the substrate front / back surface cleaning device is moved to the polishing stage. Gives the function of transferring to the temporary table surface plate in the room Providing a grinding stage chamber,
An apparatus for planarizing a semiconductor substrate, comprising:
請求項1に記載の半導体基板の平坦化加工装置を用い、以下の工程を経て半導体基板裏面の平坦化を行うことを特徴とする、半導体基板裏面の薄肉平坦化方法。
1)基板収納カセット内に保管されている半導体基板を第一の移送式多関節型基板搬送ロボットを用いてローディング/アンローディングステージ室内に移動させ、さらに位置決め仮置台上に移送し、その位置決め仮置台上で半導体基板の芯出しを行う。
2)第二の移送式多関節型基板搬送ロボットを用い、第一の位置決め仮置台上の半導体基板を研削ステージ室内の第二の位置決め仮置台上へ移送する。この第二の位置決め仮置台で半導体基板の芯出しを行う。
3)この第二の位置決め仮置台上の半導体基板を第三の多関節型搬送ロボットを用いてインデックス型ターンテーブル搭載のローディング/アンローディングステージチャック上に載置し、ついでバキューム吸着して半導体基板の裏面を上方に向けて吸着チャック上に固定する。
4)前記インデックス型ターンテーブルを逆時計廻り方向に90度回転させ、前記ローディング/アンローディングステージチャック上の半導体基板を基板エッジ研削ステージチャック位置へと移動させる。
5)基板エッジ研削ステージチャックを回転させるとともに、エッジ研削装置のエッジ研削砥石車を回転させながら半導体基板の在る前方に移動し、ついで、この回転しているエッジ研削砥石車を下降させて基板エッジ研削ステージチャック上の半導体基板裏面のシリコン基盤外周縁を所望する厚さまで減少させるインフィードエッジ研削加工を行う。
6)前記インデックス型ターンテーブルを逆時計廻り方向に90度回転させ、前記基板エッジ研削ステージチャック上半導体基板を基板粗研削ステージチャック位置へと移動させる。
7)基板粗研削ステージチャックを回転させ、ついでカップホイール型粗研削砥石を回転させつつ下降させて外周縁をエッジ研削加工した半導体基板のシリコン基盤面に当接させつつインフィード粗研削加工を行う。
8)前記インデックス型ターンテーブルを逆時計廻り方向に90度回転させ、前記基板粗研削ステージチャック上半導体基板を基板仕上げ研削ステージチャック位置へと移動させる。
9)基板仕上げ研削ステージチャックを回転させ、ついでカップホイール型仕上げ研削砥石を回転させつつ下降させて粗研削加工した半導体基板のシリコン基盤面に当接させつつインフィード仕上げ研削加工を行う。
10)前記インデックス型ターンテーブルを時計廻り方向に270度または逆時計廻り方向に90度回転させ、前記基板仕上げ研削ステージチャック上半導体基板をローディング/アンローディングステージチャック上位置へと移動させる。
11)前記ローディング/アンローディングステージチャック上に固定されているエッジ研削加工・粗研削加工および仕上げ研削加工を施した半導体基板を第三の多関節型搬送ロボットを用いて基基板表裏面洗浄機器へ移送し、そこで前記半導体基板の表面と裏面を洗浄する。
12)前記基板表裏面洗浄機器上の半導体基板を前記第三の多関節型搬送ロボットを用いて前記研磨加工ステージ室内の仮置台定盤上へと移送し、半導体基板のシリコン基盤面が下方を向くように表裏逆転させ、ついで、前記仮置台定盤上に載置する。
13)前記第三の多関節型搬送ロボットの搬送アームを待機位置へ戻す。
14)上記1)工程から13)工程が為されている間にエッジ研削・粗研削・仕上げ研削・両面洗浄された、前記基板表裏面洗浄機器上の次の半導体基板を前記第三の多関節型搬送ロボットを用いて前記研磨加工ステージ室内の仮置台定盤上へと移送し、半導体基板のシリコン基盤面が下方を向くように表裏逆転させ、ついで、前記仮置台定盤の空いている方の位置上に載置する。
15)前記2枚の半導体基板を載置した仮置台定盤を180度回転させる。ついで、この仮置台定盤の上方からインデックス型ヘッドの下方に設けた基板吸着チャックの1対を下降させ、前記第一および第二の2枚の半導体基板を吸着し、ついでこの基板吸着チャックの1対を上昇させる。
16)インデックス型ヘッドの主軸を90度時計廻り方向に回転させ、上記半導体基板2枚を下面に保持する基板吸着チャックの1対を第一の研磨定盤に対向する位置へと移動する。
17)第一の研磨定盤を回転させつつ、前記基板吸着チャックの1対を回転させつつ下降させ、前記2枚の半導体基板のシリコン基盤面を前記第一の研磨定盤に摺擦させて粗研磨加工を行う。
18)インデックス型ヘッドの主軸を90度時計廻り方向に回転させ、上記粗研磨加工された半導体基板2枚を下面に保持する基板吸着チャックの1対を第二の研磨定盤に対向する位置へと移動する。
19)第二の研磨定盤を回転させつつ、前記基板吸着チャックの1対を回転させつつ下降させ、前記2枚の半導体基板のシリコン基盤面を前記第二の研磨定盤に摺擦させて中仕上げ研磨加工を行う。
20)インデックス型ヘッドの主軸を90度時計廻り方向に回転させ、上記中仕上げ研磨加工された半導体基板2枚を下面に保持する基板吸着チャックの1対を第三の研磨定盤に対向する位置へと移動する。
21)第三の研磨定盤を回転させつつ、前記基板吸着チャックの1対を回転させつつ下降させ、前記2枚の半導体基板のシリコン基盤面を前記第三の研磨定盤に摺擦させて精密仕上げ研磨加工を行う。研磨加工後に前記基板吸着チャックの1対を上昇させて、前記第三の研磨定盤上に2枚の半導体基板を残す。
22)インデックス型ヘッドの主軸を90度時計廻り方向にまたは逆時計廻り方向に270度回転させ、上記仕上げ研磨加工された半導体基板2枚を下面に保持する基板吸着チャックの1対を仮置台定盤に対向する位置へと移動し、基板吸着チャックの1対に吸着された2枚の半導体基板を仮置台定盤表面に当接させる。その後、前記基板吸着チャックの1対の背面より加圧空気を吹き込むことで半導体基板の基板吸着チャックからの固定を開放し、ついで、加圧空気の供給を停止したのち、前記基板吸着チャックの1対を上昇させることにより前記仮置台定盤上に2枚の精密仕上げ研磨加工された半導体基板を残留させた後、前記仮置台定盤を180度回転させる。
23)ローディング/アンローディングステージ室内の前記第二の移送式移送式多関節型基板搬送ロボットを用いて前記研磨加工ステージ室内の前記仮置台定盤上に載置された精密仕上げ研磨加工された半導体基板の一方の第一の半導体基板を把持し、ついで、この精密仕上げ研磨加工された第一の半導体基板を基板洗浄機器上へと移送し、そこで精密仕上げ研磨加工された半導体基板のスピン洗浄を行う。スピン洗浄の間に前記第二の移送式移送式多関節型基板搬送ロボットは待機位置へ戻る。
24)前記基板洗浄機器上の洗浄された第一の半導体基板wを前記第一の移送式移送式移送式多関節型基板搬送ロボットを用いて把持し、ロードポート位置の収納カセット内に移送し、収納する。この間に第二の精密仕上げ研磨加工された半導体基板を前記第二の移送式移送式多関節型基板搬送ロボットで把持し、ついで、この精密仕上げ研磨加工された第二の半導体基板を前記基板洗浄機器上へと移送し、そこで精密仕上げ研磨加工された半導体基板のスピン洗浄を行う。
25)前記基板洗浄機器上の洗浄された第二の半導体基板wを第一の移送式移送式移送式多関節型基板搬送ロボットを用いて把持し、ロードポート位置の収納カセット内に移送し、収納する。
A method for flattening a back surface of a semiconductor substrate, comprising: planarizing a back surface of a semiconductor substrate through the following steps using the flattening apparatus for a semiconductor substrate according to claim 1.
1) A semiconductor substrate stored in a substrate storage cassette is moved into a loading / unloading stage chamber using a first transfer type articulated substrate transfer robot, and further transferred onto a positioning temporary placement table. The semiconductor substrate is centered on the mounting table.
2) Using the second transfer type articulated substrate transfer robot, the semiconductor substrate on the first positioning temporary table is transferred onto the second positioning temporary table in the grinding stage chamber. The semiconductor substrate is centered by the second positioning temporary table.
3) The semiconductor substrate on the second positioning temporary mounting table is placed on a loading / unloading stage chuck mounted on an index type turntable using a third articulated transfer robot, and then vacuum-adsorbed to the semiconductor substrate. The back surface of the material is fixed upward on the suction chuck.
4) The index type turntable is rotated 90 degrees counterclockwise, and the semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck is moved to the substrate edge grinding stage chuck position.
5) While rotating the substrate edge grinding stage chuck and moving the edge grinding wheel of the edge grinding apparatus to the front where the semiconductor substrate is located, the substrate is moved down by the rotating edge grinding wheel. Infeed edge grinding is performed to reduce the outer peripheral edge of the silicon substrate on the back surface of the semiconductor substrate on the edge grinding stage chuck to a desired thickness.
6) The index type turntable is rotated 90 degrees counterclockwise to move the semiconductor substrate on the substrate edge grinding stage chuck to the substrate rough grinding stage chuck position.
7) The substrate rough grinding stage chuck is rotated, and then the cup wheel type rough grinding wheel is lowered while rotating, and the outer peripheral edge is in contact with the silicon substrate surface of the edge-ground semiconductor substrate, and infeed rough grinding is performed. .
8) The index type turntable is rotated 90 degrees counterclockwise to move the semiconductor substrate on the substrate rough grinding stage chuck to the substrate finishing grinding stage chuck position.
9) The substrate finish grinding stage chuck is rotated, and then the cup wheel type finish grinding wheel is lowered and rotated to perform infeed finish grinding while abutting against the silicon substrate surface of the roughly ground semiconductor substrate.
10) The index type turntable is rotated 270 degrees clockwise or 90 degrees counterclockwise to move the semiconductor substrate on the substrate finish grinding stage chuck to the loading / unloading stage chuck upper position.
11) A semiconductor substrate subjected to edge grinding / rough grinding and finish grinding fixed on the loading / unloading stage chuck is transferred to a base substrate front / back surface cleaning device using a third articulated transfer robot. Then, the front and back surfaces of the semiconductor substrate are cleaned.
12) Use the third articulated transfer robot to transfer the semiconductor substrate on the substrate front and back surface cleaning device onto a temporary table surface plate in the polishing stage chamber, so that the silicon substrate surface of the semiconductor substrate The front and back are reversed so as to face, and then placed on the temporary table.
13) Return the transfer arm of the third articulated transfer robot to the standby position.
14) The third multi-joint is connected to the next semiconductor substrate on the substrate front / back surface cleaning apparatus that has been subjected to edge grinding, rough grinding, finish grinding, and double-sided cleaning during the steps 1) to 13). Use a mold transfer robot to transfer it to the temporary table in the polishing stage chamber, reverse the front and back so that the silicon substrate surface of the semiconductor substrate faces downward, and then open the temporary table Place it on the position.
15) The temporary mounting table on which the two semiconductor substrates are mounted is rotated 180 degrees. Next, a pair of substrate suction chucks provided below the index-type head is lowered from above the temporary table base, and the first and second semiconductor substrates are sucked. Raise a pair.
16) The main shaft of the index type head is rotated 90 degrees clockwise, and a pair of substrate suction chucks holding the two semiconductor substrates on the lower surface is moved to a position facing the first polishing surface plate.
17) While rotating the first polishing surface plate, the pair of substrate chucks are lowered while rotating, and the silicon base surfaces of the two semiconductor substrates are rubbed against the first polishing surface plate. Rough polishing is performed.
18) The main axis of the index-type head is rotated 90 degrees clockwise, and a pair of substrate suction chucks holding the two roughly polished semiconductor substrates on the lower surface is moved to a position facing the second polishing surface plate. And move.
19) While rotating the second polishing surface plate, lowering the pair of substrate suction chucks while rotating them, and sliding the silicon base surfaces of the two semiconductor substrates against the second polishing surface plate. Medium finish polishing.
20) A position where the pair of substrate chucks holding the two semi-finished semiconductor substrates on the lower surface is opposed to the third polishing surface plate by rotating the main shaft of the index type head 90 degrees clockwise. Move to.
21) While rotating the third polishing platen, the pair of substrate suction chucks are lowered while rotating, and the silicon base surfaces of the two semiconductor substrates are rubbed against the third polishing platen. Perform precision finish polishing. After polishing, the pair of substrate suction chucks are raised to leave two semiconductor substrates on the third polishing surface plate.
22) The main axis of the index-type head is rotated 90 degrees clockwise or counterclockwise 270 degrees, and a pair of substrate suction chucks holding the two finished polished semiconductor substrates on the lower surface is temporarily placed. The semiconductor substrate moves to a position facing the board, and the two semiconductor substrates sucked by the pair of substrate chucks are brought into contact with the surface of the temporary table base. Thereafter, the compressed air is blown from the pair of back surfaces of the substrate suction chuck to release the fixing of the semiconductor substrate from the substrate suction chuck, and then the supply of the pressurized air is stopped. After raising the pair, the two precision-finished and polished semiconductor substrates are left on the temporary table surface plate, and then the temporary table surface plate is rotated 180 degrees.
23) A semiconductor that has been subjected to precision finish polishing that is placed on the temporary table base in the polishing stage using the second transfer-type transfer articulated substrate transfer robot in the loading / unloading stage. The first semiconductor substrate on one side of the substrate is gripped, and then the precision-finished and polished first semiconductor substrate is transferred onto a substrate cleaning device, where the precision-finished and polished semiconductor substrate is subjected to spin cleaning. Do. During the spin cleaning, the second transfer-type transfer articulated substrate transfer robot returns to the standby position.
24) The cleaned first semiconductor substrate w on the substrate cleaning device is gripped by using the first transfer type transfer type transfer type articulated substrate transfer robot and transferred into the storage cassette at the load port position. Storing. During this time, the second precision finish polishing semiconductor substrate is gripped by the second transfer type transfer articulated substrate transfer robot, and then the precision finish polishing second semiconductor substrate is cleaned by the substrate cleaning. The semiconductor substrate that has been transferred to the equipment and precision-polished and polished is subjected to spin cleaning.
25) Grasp the second semiconductor substrate w cleaned on the substrate cleaning device using the first transfer type transfer type multi-joint type substrate transfer robot, and transfer it into the storage cassette at the load port position; Store.
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