半導体基板の平坦化加工装置
【課題】 半導体基板裏面を高スループットで研削、研磨加工し、基板を薄肉化・平坦化することができる異物の付着が少ない半導体基板を製造する平坦化加工装置の提供。
【解決手段】 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、裏面研磨ステージ室１１ｃ、エッジ研削および裏面研削加工ステージ室１１ｂ内に各々の機械要素を収納した平坦化装置１であって、同時に２枚の基板を研磨加工する裏面研磨ステージ７０のスループット時間を１枚の基板を研削加工する裏面研削加工ステージ２０のスループット時間の約２倍に設計した平坦化加工装置１。
【解決手段】 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、裏面研磨ステージ室１１ｃ、エッジ研削および裏面研削加工ステージ室１１ｂ内に各々の機械要素を収納した平坦化装置１であって、同時に２枚の基板を研磨加工する裏面研磨ステージ７０のスループット時間を１枚の基板を研削加工する裏面研削加工ステージ２０のスループット時間の約２倍に設計した平坦化加工装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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(Silicon On Insulator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加工装置に関する。特に、ＤＲＡＭのシリコン基盤層の厚みが１５〜７０μｍ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盤を薄肉、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。これら平坦化加工装置は、３００ｍｍ径半導体基板の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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
また、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Ｓ２、および、仕上げ研削ステージＳ３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／仕上げ研磨ステージｐｓ１を構成する基板ホルダーテーブル７０ａと、粗研磨ステージｐｓ２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。
【０００６】
日本特許第４，２６０，２５１号明細書（特許文献４）は、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組）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、上記複数組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いる。
【０００７】
さらに特開２００２−２１９６４６号公報（特許文献５）も、上方で回転軸に軸承されたインデックスヘッドに該回転軸を中心に同一円周上に等間隔に設けられた４組のスピンドルに取り付けられた基板チャック機構、前記インデックスヘッドの回転軸を時計廻り方向に９０度、９０度、９０度、９０度ずつ、もしくは９０度、９０度、９０度、−２７０度ずつ回動させる回動機構、前記基板チャック機構のスピンドルを昇降させる昇降機構およびスピンドルを水平方向に回転させる機構、前記４組の基板チャック機構の下方に相対向するように前記インデックスヘッドの回転軸の軸心を同一とする中心点より同一円周上に等間隔に設けられた基板ローディング／基板アンローディング／チャック洗浄ステージ、第１ポリシングステージ、第２ポリシングステージおよび第３ポリシングステージ、上面に第１基板ローディング／アンローディングステージ、基板チャック機構用洗浄ステージおよび第２基板ローディング／アンロ−ディングステージを同一円周上に等間隔に設けたインデックステーブル（但し、これら３つのステーは、インデックステーブルの回転により移動して前記基板ローディング／基板アンローディング／チャック洗浄ステージを構成する。）、前記インデックステーブルを時計廻り方向に１２０度、１２０度、１２０ずつ、もしくは１２０度、１２０度、−２４０度ずつ回動させる回動機構、および、前記インデックステーブルの手前の左右に設けられた、基板ローディングカセットと基板ローディング搬送ロボットよりなる基板供給機構と、基板アンローディングカセットと基板アンローディング搬送ロボットよりなる基板排出機構、とを含む基板の研磨装置を提案している。
【０００８】
特開２００７−１６５８０２号公報（特許文献６）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組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組の研削ホイール（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（研磨手段）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手段を備え、
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。
【０００９】
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。
【００１０】
さらに、特開平１１−３３８８７号公報（特許文献７）は、半導体基板の裏面研削加工と斜めエッジ研削加工を同一研削加工ステージで同時に行う裏面研削装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２５２８５３号公報
【特許文献２】特開２００５−９８７７３号公報
【特許文献３】米国特許第７，２３８，０８７号明細書
【特許文献４】特許第４，２６０，２５１号明細書
【特許文献５】特開２００２−２１９６４６号公報
【特許文献６】特開２００７−１６５８０２号公報
【特許文献７】特開平１１−３３８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
次世代の３００ｍｍ径、次々世代の４５０ｍｍ径の半導体基板の厚み７７０μｍ前後のシリコン基盤層の厚みを１５〜５０μｍ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・研磨加工されたＴＳＶウエハのスループットが１０〜１５枚／時可能である平坦化加工装置の出現を要望している。
【００１３】
シリコン基盤の厚みが８０μｍ以上である半導体基板を得るときは問題が生じなかったが、シリコン基盤の厚みが１５〜５０μｍと極薄である半導体基板を得るときは、半導体基板にチッピングや割れが生じるので、前記特許文献１および特許文献６に記載のように半導体基板のエッジ研削ステージを設けることが必要であると半導体基板加工メーカーから指摘されている。
【００１４】
前記特許文献１および特許文献６に記載の平坦化加工装置は、半導体基板のエッジ(端面)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。
【００１５】
さらに、特許文献６のエッジ部切削回転ブレードや市場で用いられている研磨テープエッジ部面取り装置ではＴＳＶウエハ、ＳＯＩウエハ等のウエハの積層貼り合わせ部分のエッジ部（ベベル部含む）の面取りが困難である。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シリコン基盤エッジ部で剥離し、研削屑や研磨屑がシリコン基盤エッジ外周に付着しやすい。
【００１６】
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径の半導体基板と比較して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。
【００１７】
前記特許文献７に開示される裏面研削装置は、半導体裏面研削加工とエッジ研削加工を同時に行うので、研削加工時間を短縮できる利点がある。しかし、この裏面険悪された半導体基板面には研削条痕が残るとともに平面平均粗さＲａの値も大きく、さらに、この研削加工裏面をＣＭＰ研磨加工するか、エッチング加工してより平坦な面にする必要がある。
【００１８】
本発明の第一の目的は、特許文献３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および特許文献５に記載の２チャック研磨ヘッドを４組の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６に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。
【００１９】
本発明の第二の目的は、半導体基板の研削加工ステージをローディング／アンローディングステージ（ｓ１）、粗研削加工ステージ（ｓ２）およびエッジ研削加工と仕上げ研削加工を同一研削ステージで行うことができる仕上げ研削加工ステージ（ｓ3）の３ステージとすることにより平坦化加工装置のフットプリントを小さくした平坦化加工装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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２枚または４枚を載置することが出来るサイズの円柱状の凹陥部を有し、この凹陥部内にポーラスセラミック製凹陥部底部から水を供給する給水手段を備えた仮置台２組または４組を同一円周上に設けた仮置台定盤と、基板２枚を同時に研磨加工する平面円形状の第一、第二および第三の研磨定盤３組とから構成される４組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組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組を設け、および、これら４組の定盤の上方には、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もしくは貼付する基板研磨ヘッドの一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チャック機構の４組を同心円上に設けた８枚の基板を固定できる基板チャック手段を設けて各基板研磨ヘッドに吸着または貼付された基板のそれぞれが前記定盤の４組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、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横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右横側に基板表裏面洗浄機器を設け、前記第三の多関節型搬送ロボットとこの基板表裏面洗浄機器の後ろ側に３組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３組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(ｓ１)、基板粗研削加工ステージチャック(ｓ２)、および、基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック(ｓ３)の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、前記基板粗研削加工ステージチャック(ｓ２)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、前記基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック(ｓ３)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るとともにこの基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック(ｓ３)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、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(ｓ１)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(ｓ１)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作業を行わせる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。
【００２１】
請求項２の発明は、前記仮置台定盤は回転軸に軸承された仮置台固定基台上に中央に凹陥部を有する基板仮置台を設けた仮置台定盤であって、
この底部外周より張り出して中央に凹陥部を有する非通水性材料製筒状外周壁と、この非通水性材料製筒状外周壁内側に等間隔に設けた複数個の上下貫通孔内を上下に移動可能に設けた複数の位置決めロッドと、前記非通水性材料製筒状外周壁を仮置台固定基台上に外部応力により上下移動可能に取り付けた固定具と、前記複数の位置決めロッドの底部を固定する環状固定板を上下方向に移動させる昇降機構と、前記ポーラス材料製リング状底部から給水して基板仮置台の前記中央凹陥部内に貯水させる給水手段とを有する仮置台定盤であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板の平坦化加工装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２２】
半導体基板裏面の粗研削工程および仕上げ研削工程が行われる間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エッジ研削工程を設けたことにより、エッジ研削工程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。また、先の粗研削加工により半導体基板のエッジ部およびベベル部の厚みも減少されているのでエッジ研削工程での研削取り代が少なくなるとともに、直径が２５〜５０ｍｍの砥石車を用いることができるのでエッジ研削装置のフットプリント（設置面積）を小さく設計することができる。
【００２３】
また、平坦化加工装置を据え付ける部屋を、前方部の逆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０．１μｍ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。
【００２４】
半導体基板の直径より大きい径の研磨定盤の研磨布に研磨ヘッドに保持された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（シリコン基盤の研磨除去量）に応じたシリコン基盤面より１〜２０μｍ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。
【００２５】
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一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枚の研削加工基板を研磨ヘッドに保持し前記研磨定盤に摺擦させて同時に２枚の半導体基板を研磨加工できるスループットに調整可能とした。
【００２６】
仮置台定盤は、仮置台と研磨ヘッド間の半導体基板の受け渡しを水流による浮上を利用して実施することを可能とした。仮置台上の半導体基板を研磨ヘッドに受け渡すときは、仮置台の凹陥部内に水流を給水手段より供給して半導体基板を浮上させ、研磨ヘッドの基板保持ポケット内へ送り込み、研磨ヘッドに吸着または研磨ヘッド下部のバッキング部材に貼付させる。逆に、研磨ヘッドに保持された半導体基板を仮置台上に載せる際は、位置決めピンを上昇させた後、仮置台の凹陥部内に給水し、ついで、半導体基板を保持する研磨ヘッドのポケット部を構成する外周環状部分の底部を仮置台の非通水性材料製筒状外周壁上面に当接させて半導体基板を凹陥部内貯水に浸漬させ、必要により研磨ヘッドのポケット部構成の吸着板背面またはバッキング材背面より圧空を吹き込み、ついで、前記位置決めピン頂部に芯出し保持された半導体基板を位置決めピンを下降させつつ、凹陥部内貯水を外部に排出させることにより仮置台のポーラス材料製リング状底部に載せることができる。また、仮置台定盤の仮置台上に載置された半導体基板の研磨ヘッドに対する芯出しは、仮置台固定基台を軸承する回転軸の回転により行う。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は半導体基板の平坦化加工装置の平面図である。
【図２】図２は半導体基板のエッジ研削加工および仕上げ研削加工プロセスを示すフロー図である。
【図３】図３は第三の研磨定盤で２枚の半導体基板を研磨ヘッドに保持して研磨している状態を示す断面図である。
【図４】図４は半導体基板の平坦化加工装置の平面図である。（公知）
【図５】図５は仮置台定盤の部分断面図である。
【図６】図６は仮置台の平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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加工装置１の部室１１は、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の三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の前方部壁室の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。また、前記基板収納カセット１３，１３，１３には半導体基板の存在を確認できるＡＦＭ社の非接触三次元粗さ測定計(inspector)が取り付けられている。
【００２９】
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。
【００３０】
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（センタリング機器）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。図１に示すようにこの第二の移送式多関節型基板搬送ロボット１６は、実線で示す移送式多関節型基板搬送ロボット１６と仮想線で示す第二の移送式多関節型基板搬送ロボット１６’間をボールネジ１６ａ駆動により前後に移動できる。
【００３１】
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。この第一の移送式多関節型基板搬送ロボット１４は、アームハンドの伸縮長さが半導体基板移送に十分な距離伸びる多関節型基板搬送ロボット１４であってもよい。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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性またはノニオン性、カチオン性、あるいはベタイン型両性界面活性剤のいずれかを配合したものが用いられる。
【００３５】
前記基板洗浄機器３として、特願２００８−１８３３９８号明細書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。
【００３６】
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（ＳｉＯ2）をシリコン（Ｓｉ）に戻す役目をなす。
【００３７】
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。
【００３８】
平坦化加工装置１を用いてシリコン基盤が単層の半導体基板（ＤＲＡＭ）のシリコン基盤面の厚みを７２０〜７７０μｍ減少させ１０〜８０μｍのシリコン基盤面の厚みへと平坦化研削・ＣＭＰ研磨加工を行うときは、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、かつ、剛性が高い故に前記保護テープや保護円盤の使用は必要としない。
【００３９】
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。
【００４０】
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横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右横側に前記基板表裏面洗浄機器６が設けられている。前記第三の多関節型搬送ロボット１６および基板表裏面洗浄機器６の後ろ側に３組の基板チャックテーブル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ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３組の基板チャックテーブルを手前側より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（ｓ１）、基板粗研削加工ステージチャック３０ｂ（ｓ２）、および、基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック３０ｃ（ｓ３）の位置であると数値制御装置のメモリー（図示されていない）に記憶される加工プログラム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。
【００４１】
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時計廻り方向に１２０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３回の回転について１回、逆時計廻り方向に２４０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３対の基板チャックテーブル３０ａ，３０ｂ，３０ｃは別の名前の基板チャックテーブル３０ｂ，３０ｃ，３０ａ位置として数値制御の記録部（図示されていない）に変更チャック名（ｓ２、ｓ３、ｓ１）が記録される。
【００４２】
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３８を設ける。このチャック洗浄機器３８はブラシ３８ａおよび回転式チャッククリーナ砥石３８ｂ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３８ａ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３８ｂ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。
【００４３】
前記基板粗研削ステージチャック３０ｂ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。
【００４４】
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。
【００４５】
前記基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削加工ステージチャック３０ｃ（ｓ３）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。また、この基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削加工ステージチャック３０ｃ（ｓ３）の上方にカップホイール型仕上げ研削砥石の外周縁がステージチャック３０ｃの中心点を通過できるように設ける。
【００４６】
前記基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削加工ステージチャック３０ｃ上での基板のエッジ研削加工と仕上げ研削加工は、先に基板のエッジ研削加工を終了させてから仕上げ研削加工を開始する方が好ましい。ただし、仕上げ研削加工をエッジ研削加工と同時に開始、あるいはエッジ研削加工の途中から開始して粗研削加工時間内で、エッジ研削加工と仕上げ研削加工を終了させることも可能である。そのことが可能なように粗研削加工での取り代量および仕上げ研削加工での取り代量を定めることが重要である。
【００４７】
前記エッジ研削装置９を用いて粗研削加工された半導体基板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３０ｃ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のエッジ研削加工面より遠ざける（図２ｄ）ことにより行われる。なお、図２ｄにおいては、基板のエッジ研削加工を終了させてから仕上げ研削加工を開始する例が示されている。図２ａから図２ｃは基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削加工ステージ（ｓ３）を正面から見ている図、図２ｄは右側面から見ている図を示す。
【００４８】
前記エッジ研削砥石車９ａ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供給される研削液としては、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。これら研削液は仕上げ研削液としても利用できる。
【００４９】
前記エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削ステージチャック３０ｃ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。
【００５０】
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。
【００５１】
基板粗研削ステージチャック３０ｂおよび基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削チャック３０ｃ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。
【００５２】
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盤の片面に照射し、その反射光を受光器により検知し、シリコン基盤の厚みを算出するシリコン基盤厚さ測定器として、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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対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。また、特開２００９−２７７７４０号後方に開示される基板表裏面洗浄機器６、具体的には、洗浄機器の中央部に洗浄液貯水槽を設け、この貯水槽の中央部に起立して設けられた回転スピンドルの周囲に支持フランジを設け、この支持フランジより遊星回転軸を前記回転スピンドルに平行して起立して設け、半導体基板の外周縁から中心点に至る距離の直径の基板面拭い具を遊星回転軸の上方に設け、前記回転スピンドルを回転駆動させることによりこの基板面拭い具を遊星回転させて半導体基板ｗの外周縁から中心点に至る面を遊星回転洗浄する基板表裏面洗浄機器６であってもよい。
【００５５】
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。
【００５６】
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内の円形状仮置台定盤ＰＳ１の仮置台ＰＳ１ｆ、ＰＳ１ｂ上へと移送される。
【００５７】
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における研削加工作業の約２倍の時間を要する。それゆえ、研磨加工ステージ７０は同時に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されている。
【００５８】
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組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枚を同時に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組の定盤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組の研磨定盤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組７６，７６，７６を設けてある。ドレサの支柱横にはドレッサ洗浄ノズル７６ａ，７６ａ，７６ａが備え付けられている。これら４組の定盤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半導体基板を吸着または貼付する基板収納ポケット部７１ｐを有する研磨ヘッドの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保持用研磨ヘッド機構の４組を同心円上に設けた８枚の基板を固定できる研磨ヘッドを設けた研磨加工ステージ７０に構成されている。
【００５９】
図３に示すように前記研磨ヘッド（基板チャック）の１対７０ａ，７０ｂは、インデックス型ヘッド７１の回転軸７１ｓの９０度回転により各研磨ヘッド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。
【００６０】
また、前記研磨ヘッドの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、両研磨ヘッド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研磨ヘッドの１対７０ａ，７０ｂの上下移動が可能である。
【００６１】
前記４組の定盤ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４の回転軸（スピンドル）７９は、サーボモータ７９ｍにより回転される。
【００６２】
図５および図６に示すように仮置台定盤ＰＳ１は、中空回転軸７９に軸承された仮置台固定基台上に中央に凹陥部１００を有する基板仮置台ＰＳ１ｆ，ＰＳ１ｂを設けた仮置台定盤であって、前記基板仮置台ＰＳ１ｆは、ポーラス材料（ポーラスセラミック、ポーラスポリアセタール、ポーラスポリ四フッ化エチレン、ポーラスポリ２−フッ化２−クロロエチレン、ポーラス尿素樹脂など）製リング状底部１０１と、この底部外周より張り出して中央に凹陥部を有する非通水性材料製底部１０２とその非通水性材料製底部外周に起立させた上下微移動可能な筒状外周壁１０３と、この非通水性材料製筒状外周壁内側に等間隔に設けた６個の上下貫通孔１０４内を上下に移動可能に設けた６個の位置決めロッド１０５と、前記非通水性材料製筒状外周壁１０３を仮置台固定基台ＰＳ１Ｒ上に外部応力によりスプリング１０７ａが伸縮して前記筒状外周壁１０３を上下移動可能に取り付けた固定具１０７と、前記６個の位置決めロッド１０５の底部を固定する環状固定板１０５ｂを上下方向に移動させる昇降機構（空気シリンダ）１０８と、前記ポーラス材料製リング状底部１０１から給水して基板仮置台の前記中央凹陥部１００内に貯水させる給水手段１０９と、前記基板仮置台ＰＳ１ｆ，ＰＳ１ｂ中央部に設けられた洗浄水供給機構１１０を備える。洗浄水供給機構１１０の給水ノズル１１０ａの噴出し口先端は、前記基板仮置台ＰＳ１Ｒ中央部に向けて純水が噴出供給されるよう向けられている。
【００６３】
この仮置台定盤ＰＳ１は、基板仮置台ＰＳ１ｆ，ＰＳ１ｂと研磨ヘッド７０ａ間の半導体基板ｗの受け渡しを水流による浮上を利用して実施することが可能である。基板仮置台上の半導体基板ｗを研磨ヘッド７０ａに受け渡すときは、仮置台の凹陥部１００内に水流を洗浄水供給機構１１０の給水ノズル１１０ａより供給して半導体基板を浮上させ、研磨ヘッドの基板保持ポケット７０ｐ内へ送り込み、研磨ヘッド吸着板に吸着または研磨ヘッド下部のバッキング部材７０ＢＣに貼付させる。なお、７０Ｒは環状リテイナである。
【００６４】
逆に、研磨ヘッド７０ａに保持された半導体基板ｗを基板仮置台の前記中央凹陥部１００内に載せる際は、位置決めピン１０５を空気シリンダ１０８で上昇させた後、仮置台の凹陥部１００内に給水し、ついで、半導体基板を保持する研磨ヘッドのポケット部７０ｐを構成する外周環状部分（環状リテイナ）７０Ｒの底部を仮置台の非通水性材料製筒状外周壁１０３上面に当接させて半導体基板を凹陥部１００内貯水に浸漬させ、必要により研磨ヘッドのポケット部構成の吸着板背面またはバッキング材背面より圧空を吹き込み、ついで、前記位置決めピン頂部１０５ａに芯出し保持された半導体基板を位置決めピン１０５を下降させつつ、前記凹陥部内貯水を外部に排出させることにより仮置台ＰＳ１Ｒのポーラス材料製リング状底部１０１に載せることができる。また、仮置台定盤ＰＳ１の仮置台上に載置された半導体基板の研磨ヘッド７０ａに対する芯出しは、仮置台固定基台ＰＳ１Ｒを軸承する中空回転軸７９をサーボモータ(図に示していない)駆動の回転により行う。
【００６５】
スピンドル軸７０ｓ，７０ｓが回転されている前記研磨ヘッドの一対７０ａ，７０ｂに吸着または貼付された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の研磨布ＰＳ表面に当接・摺擦される研磨加工が為される。研磨ヘッドの底部には、発泡ポリウレタンシートやスエード等の通気性バッキング材シートが貼付されていてもよい。
【００６６】
前記半導体基板の研磨加工の際、前記研磨ヘッドに保持された半導体基板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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
前記スピンドル軸７０ｓ，７０ｓが回転されている前記研磨ヘッドの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／ｃｍ２、好ましくは８０〜２５０ｇ／ｃｍ２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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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）
【００７４】
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）
【００７５】
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上に載置した後、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上位置（ｓ1）に固定する。（３〜８秒）
【００７６】
４）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１２０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(ｓ１)上の半導体基板を基板粗研削ステージチャック３０ｂ位置(ｓ２)へと移動させる。（０．５〜２秒）
【００７７】
５）基板粗研削ステージチャック３０ｂ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）
【００７８】
６）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１２０度回転させ、前記基板粗研削ステージチャック３０ｂ上の粗研削加工された半導体基板を基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削加工ステージチャック３０ｃ位置(ｓ３)へと移動させる。（０．５〜２秒）
【００７９】
７）基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削加工ステージチャック３０ｃ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３０ｃ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（２０〜１００μｍ）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。（０．５〜１分）
【００８０】
８）前記エッジ研削加工を終えたのち、基板エッジ研削加工並びに仕上げ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、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、１〜２０μｍ、好ましくは２〜１０μｍ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）
【００８１】
９）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２４０度または逆時計廻り方向に１２０度回転させ、前記基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削ステージチャック３０ｃ上位置（ｓ３）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位置（ｓ１）へと移動させる。（０．５〜２秒）
【００８２】
１０）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粗研削加工、エッジ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）
【００８３】
１１）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、前記仮置台定盤の仮置台ＰＳ１ｆ上に載置する。（１〜２秒）
【００８４】
１２）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）
【００８５】
１３）上記の１）工程から１２）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粗研削加工・エッジ研削加工・仕上げ研削加工・両面洗浄がなされ、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）
【００８６】
１４）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、研磨ヘッドに対する半導体基板ｗ，ｗの芯出しを行う。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保持用研磨ヘッド７０ａ，７０ｂの一対を下降させて研磨ヘッドの環状リテイナ底部を円筒状外周壁１０３上面に当接させる。その後、仮置台ＰＳ１ｆの凹陥部１００内に水流を洗浄水供給機構１１０の給水ノズル１１０ａより供給して半導体基板を浮上させ、研磨ヘッドの基板保持ポケット７０ｐ内へ送り込み、研磨ヘッド底部の吸着板に吸着または研磨ヘッド下部のバッキング部材に貼付させる。さらに、前記凹陥部１００内の貯水を排出させたのち、この半導体基板を保持する研磨ヘッド一対７０ａ，７０ｂを上昇させる。（２〜４秒）
【００８７】
１５）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研磨ヘッド（基板吸着チャック）の一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）
【００８８】
１６）第一の研磨定盤ＰＳ２を５〜１００ｍｉｎ−１の回転速度で回転させつつ、前記研磨ヘッドの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、前記研磨ヘッド一対を上昇させ、この研磨ヘッド一対７０ａ，７０ｂの回転を停止する。（５〜１０分）
【００８９】
１７）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を下面に保持する研磨ヘッド一対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）
【００９０】
１８）第二の研磨定盤ＰＳ３を５〜１００ｍｉｎ−１の回転速度で回転させつつ、前記基板を保持する研磨ヘッド一対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、前記研磨ヘッド一対を上昇させたのち、研磨ヘッド一対の回転を停止する。（５〜１０分）
【００９１】
１９）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を下面に保持する研磨ヘッド一対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）
【００９２】
２０）第三の研磨定盤ＰＳ４を２〜５５ｍｉｎ−１の回転速度で回転させつつ、前記研磨ヘッド一対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、前記研磨ヘッド一対７０ａ，７０ｂの回転を停止し、および、前記第三の研磨定盤ＰＳ４の回転も停止する。（２〜８分）
【００９３】
２１）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を下面に保持する研磨ヘッド一対７０ａ，７０ｂを仮置台定盤ＰＳ１に対向する上方位置へと移動させる。
【００９４】
２２）基板仮置台の位置決めピン１０５を空気シリンダ１０８で上昇させた後、仮置台の凹陥部１００内に給水し、ついで、研磨ヘッド７０ａ，７０ｂを下降させて半導体基板を保持する研磨ヘッドのポケット部７０ｐを構成する環状リテイナ７０Ｒの底部を仮置台の非通水性材料製筒状外周壁１０３上面に当接させて半導体基板ｗ，ｗを凹陥部１００内貯水に浸漬させ、必要により研磨ヘッドのポケット部構成の吸着板背面またはバッキング材背面より圧空を０．５〜１秒吹き込むことで半導体基板の研磨ヘッドからの固定を開放して前記位置決めピン頂部１０５ａ内側へ半導体基板を水流移動させる。ついで、加圧空気の供給を停止したのち、前記研磨ヘッド一対７０ａ，７０ｂを上昇させるとともに、前記凹陥部１００内貯水を外部に排出させつつ、前記位置決めピン１０５ａを下降させて前記仮置台定盤ＰＳ１の仮置台ＰＳ１ｆ，ＰＳ１ｂのポーラス材料製リング状底部１０１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る芯出し載置を行った後、前記仮置台定盤ＰＳ１を１８０度回転させる。（３〜５秒）
【００９５】
２３）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を下面に保持する研磨ヘッド一対７０ａ，７０ｂを仮置台定盤ＰＳ１に対向する上方位置へと移動する。
【００９６】
２４）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）
【００９７】
２５）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）
【００９８】
２６）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）
【００９９】
上記１）工程から２６）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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【実施例】
【０１０２】
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。
【０１０３】
加工条件：
粗研削加工取り代：厚み７００μｍ
エッジ研削取り代：外周縁より中心内側へ２ｍｍ幅、厚み５０μｍ
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スループット：
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５０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
ダイヤモンドビトリファイドボンド砥石車の砥番：５００番
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：１，７００ｍｉｎ−１
エッジ研削並びに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研磨ヘッドの回転数：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研磨ヘッドの回転数：２１ｍｉｎ−１
【０１０４】
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。
【０１０５】
表１
【０１０６】
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、０．５ｎｍ以下であった。
【０１０７】
なお、研削工程が終え、研磨ステージに移行する際の研削加工シリコン基盤面の平均粗さは、Ｒａが４ｎｍ、Ｒｙが０．０２３μｍ、Ｒｚが０．０１５μｍであった。
【０１０８】
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。
【０１０９】
加工条件：
粗研削加工取り代：厚み５４０μｍ
エッジ研削取り代：外周縁より中心内側へ２ｍｍ幅、厚み２１０μｍ
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スループット：
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４２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
ダイヤモンドビトリファイドボンド砥石車の砥番：５００番
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：１，７００ｍｉｎ−１
エッジ研削並びに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研磨ヘッドの回転数：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研磨ヘッドの回転数：２１ｍｉｎ−１
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
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。
【符号の説明】
【０１１１】
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
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 基板チャックテーブル
ｓ１ ローディング／アンローディングステージ
ｓ２ 粗研削加工ステージ
ｓ３ エッジ研削並びに仕上げ研削加工ステージ
３８ チャック洗浄器
７０ 研磨加工ステージ
７０ａ，７０ｂ 基板保持用研磨ヘッド
７１ インデックス型ヘッド
７９ 中空回転軸
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
ＰＳ１ｆ，ＰＳ１ｂ 基板仮置台
１００ 凹陥部
１０１ ポーラス材料製リング状底部
１０２ 非通水性材料製底部
１０３ 上下微移動可能な筒状外周壁
１０４ 上下貫通孔
１０５ 上下に移動可能な位置決めロッド
１０７ 筒状外周壁の固定具
１０９ 給水手段
１１０ 洗浄水供給機構
【技術分野】
【０００１】
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(Silicon On Insulator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加工装置に関する。特に、ＤＲＡＭのシリコン基盤層の厚みが１５〜７０μｍ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盤を薄肉、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。これら平坦化加工装置は、３００ｍｍ径半導体基板の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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
また、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Ｓ２、および、仕上げ研削ステージＳ３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／仕上げ研磨ステージｐｓ１を構成する基板ホルダーテーブル７０ａと、粗研磨ステージｐｓ２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。
【０００６】
日本特許第４，２６０，２５１号明細書（特許文献４）は、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組）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、上記複数組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いる。
【０００７】
さらに特開２００２−２１９６４６号公報（特許文献５）も、上方で回転軸に軸承されたインデックスヘッドに該回転軸を中心に同一円周上に等間隔に設けられた４組のスピンドルに取り付けられた基板チャック機構、前記インデックスヘッドの回転軸を時計廻り方向に９０度、９０度、９０度、９０度ずつ、もしくは９０度、９０度、９０度、−２７０度ずつ回動させる回動機構、前記基板チャック機構のスピンドルを昇降させる昇降機構およびスピンドルを水平方向に回転させる機構、前記４組の基板チャック機構の下方に相対向するように前記インデックスヘッドの回転軸の軸心を同一とする中心点より同一円周上に等間隔に設けられた基板ローディング／基板アンローディング／チャック洗浄ステージ、第１ポリシングステージ、第２ポリシングステージおよび第３ポリシングステージ、上面に第１基板ローディング／アンローディングステージ、基板チャック機構用洗浄ステージおよび第２基板ローディング／アンロ−ディングステージを同一円周上に等間隔に設けたインデックステーブル（但し、これら３つのステーは、インデックステーブルの回転により移動して前記基板ローディング／基板アンローディング／チャック洗浄ステージを構成する。）、前記インデックステーブルを時計廻り方向に１２０度、１２０度、１２０ずつ、もしくは１２０度、１２０度、−２４０度ずつ回動させる回動機構、および、前記インデックステーブルの手前の左右に設けられた、基板ローディングカセットと基板ローディング搬送ロボットよりなる基板供給機構と、基板アンローディングカセットと基板アンローディング搬送ロボットよりなる基板排出機構、とを含む基板の研磨装置を提案している。
【０００８】
特開２００７−１６５８０２号公報（特許文献６）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組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組の研削ホイール（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（研磨手段）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手段を備え、
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。
【０００９】
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。
【００１０】
さらに、特開平１１−３３８８７号公報（特許文献７）は、半導体基板の裏面研削加工と斜めエッジ研削加工を同一研削加工ステージで同時に行う裏面研削装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２５２８５３号公報
【特許文献２】特開２００５−９８７７３号公報
【特許文献３】米国特許第７，２３８，０８７号明細書
【特許文献４】特許第４，２６０，２５１号明細書
【特許文献５】特開２００２−２１９６４６号公報
【特許文献６】特開２００７−１６５８０２号公報
【特許文献７】特開平１１−３３８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
次世代の３００ｍｍ径、次々世代の４５０ｍｍ径の半導体基板の厚み７７０μｍ前後のシリコン基盤層の厚みを１５〜５０μｍ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・研磨加工されたＴＳＶウエハのスループットが１０〜１５枚／時可能である平坦化加工装置の出現を要望している。
【００１３】
シリコン基盤の厚みが８０μｍ以上である半導体基板を得るときは問題が生じなかったが、シリコン基盤の厚みが１５〜５０μｍと極薄である半導体基板を得るときは、半導体基板にチッピングや割れが生じるので、前記特許文献１および特許文献６に記載のように半導体基板のエッジ研削ステージを設けることが必要であると半導体基板加工メーカーから指摘されている。
【００１４】
前記特許文献１および特許文献６に記載の平坦化加工装置は、半導体基板のエッジ(端面)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。
【００１５】
さらに、特許文献６のエッジ部切削回転ブレードや市場で用いられている研磨テープエッジ部面取り装置ではＴＳＶウエハ、ＳＯＩウエハ等のウエハの積層貼り合わせ部分のエッジ部（ベベル部含む）の面取りが困難である。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シリコン基盤エッジ部で剥離し、研削屑や研磨屑がシリコン基盤エッジ外周に付着しやすい。
【００１６】
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径の半導体基板と比較して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。
【００１７】
前記特許文献７に開示される裏面研削装置は、半導体裏面研削加工とエッジ研削加工を同時に行うので、研削加工時間を短縮できる利点がある。しかし、この裏面険悪された半導体基板面には研削条痕が残るとともに平面平均粗さＲａの値も大きく、さらに、この研削加工裏面をＣＭＰ研磨加工するか、エッチング加工してより平坦な面にする必要がある。
【００１８】
本発明の第一の目的は、特許文献３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および特許文献５に記載の２チャック研磨ヘッドを４組の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６に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。
【００１９】
本発明の第二の目的は、半導体基板の研削加工ステージをローディング／アンローディングステージ（ｓ１）、粗研削加工ステージ（ｓ２）およびエッジ研削加工と仕上げ研削加工を同一研削ステージで行うことができる仕上げ研削加工ステージ（ｓ3）の３ステージとすることにより平坦化加工装置のフットプリントを小さくした平坦化加工装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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２枚または４枚を載置することが出来るサイズの円柱状の凹陥部を有し、この凹陥部内にポーラスセラミック製凹陥部底部から水を供給する給水手段を備えた仮置台２組または４組を同一円周上に設けた仮置台定盤と、基板２枚を同時に研磨加工する平面円形状の第一、第二および第三の研磨定盤３組とから構成される４組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組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組を設け、および、これら４組の定盤の上方には、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もしくは貼付する基板研磨ヘッドの一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チャック機構の４組を同心円上に設けた８枚の基板を固定できる基板チャック手段を設けて各基板研磨ヘッドに吸着または貼付された基板のそれぞれが前記定盤の４組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、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横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右横側に基板表裏面洗浄機器を設け、前記第三の多関節型搬送ロボットとこの基板表裏面洗浄機器の後ろ側に３組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３組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(ｓ１)、基板粗研削加工ステージチャック(ｓ２)、および、基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック(ｓ３)の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、前記基板粗研削加工ステージチャック(ｓ２)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、前記基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック(ｓ３)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るとともにこの基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック(ｓ３)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、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(ｓ１)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(ｓ１)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作業を行わせる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。
【００２１】
請求項２の発明は、前記仮置台定盤は回転軸に軸承された仮置台固定基台上に中央に凹陥部を有する基板仮置台を設けた仮置台定盤であって、
この底部外周より張り出して中央に凹陥部を有する非通水性材料製筒状外周壁と、この非通水性材料製筒状外周壁内側に等間隔に設けた複数個の上下貫通孔内を上下に移動可能に設けた複数の位置決めロッドと、前記非通水性材料製筒状外周壁を仮置台固定基台上に外部応力により上下移動可能に取り付けた固定具と、前記複数の位置決めロッドの底部を固定する環状固定板を上下方向に移動させる昇降機構と、前記ポーラス材料製リング状底部から給水して基板仮置台の前記中央凹陥部内に貯水させる給水手段とを有する仮置台定盤であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板の平坦化加工装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２２】
半導体基板裏面の粗研削工程および仕上げ研削工程が行われる間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エッジ研削工程を設けたことにより、エッジ研削工程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。また、先の粗研削加工により半導体基板のエッジ部およびベベル部の厚みも減少されているのでエッジ研削工程での研削取り代が少なくなるとともに、直径が２５〜５０ｍｍの砥石車を用いることができるのでエッジ研削装置のフットプリント（設置面積）を小さく設計することができる。
【００２３】
また、平坦化加工装置を据え付ける部屋を、前方部の逆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０．１μｍ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。
【００２４】
半導体基板の直径より大きい径の研磨定盤の研磨布に研磨ヘッドに保持された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（シリコン基盤の研磨除去量）に応じたシリコン基盤面より１〜２０μｍ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。
【００２５】
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一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枚の研削加工基板を研磨ヘッドに保持し前記研磨定盤に摺擦させて同時に２枚の半導体基板を研磨加工できるスループットに調整可能とした。
【００２６】
仮置台定盤は、仮置台と研磨ヘッド間の半導体基板の受け渡しを水流による浮上を利用して実施することを可能とした。仮置台上の半導体基板を研磨ヘッドに受け渡すときは、仮置台の凹陥部内に水流を給水手段より供給して半導体基板を浮上させ、研磨ヘッドの基板保持ポケット内へ送り込み、研磨ヘッドに吸着または研磨ヘッド下部のバッキング部材に貼付させる。逆に、研磨ヘッドに保持された半導体基板を仮置台上に載せる際は、位置決めピンを上昇させた後、仮置台の凹陥部内に給水し、ついで、半導体基板を保持する研磨ヘッドのポケット部を構成する外周環状部分の底部を仮置台の非通水性材料製筒状外周壁上面に当接させて半導体基板を凹陥部内貯水に浸漬させ、必要により研磨ヘッドのポケット部構成の吸着板背面またはバッキング材背面より圧空を吹き込み、ついで、前記位置決めピン頂部に芯出し保持された半導体基板を位置決めピンを下降させつつ、凹陥部内貯水を外部に排出させることにより仮置台のポーラス材料製リング状底部に載せることができる。また、仮置台定盤の仮置台上に載置された半導体基板の研磨ヘッドに対する芯出しは、仮置台固定基台を軸承する回転軸の回転により行う。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は半導体基板の平坦化加工装置の平面図である。
【図２】図２は半導体基板のエッジ研削加工および仕上げ研削加工プロセスを示すフロー図である。
【図３】図３は第三の研磨定盤で２枚の半導体基板を研磨ヘッドに保持して研磨している状態を示す断面図である。
【図４】図４は半導体基板の平坦化加工装置の平面図である。（公知）
【図５】図５は仮置台定盤の部分断面図である。
【図６】図６は仮置台の平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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加工装置１の部室１１は、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の三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の前方部壁室の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。また、前記基板収納カセット１３，１３，１３には半導体基板の存在を確認できるＡＦＭ社の非接触三次元粗さ測定計(inspector)が取り付けられている。
【００２９】
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。
【００３０】
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（センタリング機器）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。図１に示すようにこの第二の移送式多関節型基板搬送ロボット１６は、実線で示す移送式多関節型基板搬送ロボット１６と仮想線で示す第二の移送式多関節型基板搬送ロボット１６’間をボールネジ１６ａ駆動により前後に移動できる。
【００３１】
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。この第一の移送式多関節型基板搬送ロボット１４は、アームハンドの伸縮長さが半導体基板移送に十分な距離伸びる多関節型基板搬送ロボット１４であってもよい。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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性またはノニオン性、カチオン性、あるいはベタイン型両性界面活性剤のいずれかを配合したものが用いられる。
【００３５】
前記基板洗浄機器３として、特願２００８−１８３３９８号明細書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。
【００３６】
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（ＳｉＯ2）をシリコン（Ｓｉ）に戻す役目をなす。
【００３７】
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。
【００３８】
平坦化加工装置１を用いてシリコン基盤が単層の半導体基板（ＤＲＡＭ）のシリコン基盤面の厚みを７２０〜７７０μｍ減少させ１０〜８０μｍのシリコン基盤面の厚みへと平坦化研削・ＣＭＰ研磨加工を行うときは、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、かつ、剛性が高い故に前記保護テープや保護円盤の使用は必要としない。
【００３９】
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。
【００４０】
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横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右横側に前記基板表裏面洗浄機器６が設けられている。前記第三の多関節型搬送ロボット１６および基板表裏面洗浄機器６の後ろ側に３組の基板チャックテーブル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ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３組の基板チャックテーブルを手前側より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（ｓ１）、基板粗研削加工ステージチャック３０ｂ（ｓ２）、および、基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック３０ｃ（ｓ３）の位置であると数値制御装置のメモリー（図示されていない）に記憶される加工プログラム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。
【００４１】
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時計廻り方向に１２０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３回の回転について１回、逆時計廻り方向に２４０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３対の基板チャックテーブル３０ａ，３０ｂ，３０ｃは別の名前の基板チャックテーブル３０ｂ，３０ｃ，３０ａ位置として数値制御の記録部（図示されていない）に変更チャック名（ｓ２、ｓ３、ｓ１）が記録される。
【００４２】
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３８を設ける。このチャック洗浄機器３８はブラシ３８ａおよび回転式チャッククリーナ砥石３８ｂ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３８ａ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３８ｂ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。
【００４３】
前記基板粗研削ステージチャック３０ｂ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。
【００４４】
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。
【００４５】
前記基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削加工ステージチャック３０ｃ（ｓ３）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。また、この基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削加工ステージチャック３０ｃ（ｓ３）の上方にカップホイール型仕上げ研削砥石の外周縁がステージチャック３０ｃの中心点を通過できるように設ける。
【００４６】
前記基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削加工ステージチャック３０ｃ上での基板のエッジ研削加工と仕上げ研削加工は、先に基板のエッジ研削加工を終了させてから仕上げ研削加工を開始する方が好ましい。ただし、仕上げ研削加工をエッジ研削加工と同時に開始、あるいはエッジ研削加工の途中から開始して粗研削加工時間内で、エッジ研削加工と仕上げ研削加工を終了させることも可能である。そのことが可能なように粗研削加工での取り代量および仕上げ研削加工での取り代量を定めることが重要である。
【００４７】
前記エッジ研削装置９を用いて粗研削加工された半導体基板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３０ｃ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のエッジ研削加工面より遠ざける（図２ｄ）ことにより行われる。なお、図２ｄにおいては、基板のエッジ研削加工を終了させてから仕上げ研削加工を開始する例が示されている。図２ａから図２ｃは基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削加工ステージ（ｓ３）を正面から見ている図、図２ｄは右側面から見ている図を示す。
【００４８】
前記エッジ研削砥石車９ａ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供給される研削液としては、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。これら研削液は仕上げ研削液としても利用できる。
【００４９】
前記エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削ステージチャック３０ｃ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。
【００５０】
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。
【００５１】
基板粗研削ステージチャック３０ｂおよび基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削チャック３０ｃ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。
【００５２】
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盤の片面に照射し、その反射光を受光器により検知し、シリコン基盤の厚みを算出するシリコン基盤厚さ測定器として、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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対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。また、特開２００９−２７７７４０号後方に開示される基板表裏面洗浄機器６、具体的には、洗浄機器の中央部に洗浄液貯水槽を設け、この貯水槽の中央部に起立して設けられた回転スピンドルの周囲に支持フランジを設け、この支持フランジより遊星回転軸を前記回転スピンドルに平行して起立して設け、半導体基板の外周縁から中心点に至る距離の直径の基板面拭い具を遊星回転軸の上方に設け、前記回転スピンドルを回転駆動させることによりこの基板面拭い具を遊星回転させて半導体基板ｗの外周縁から中心点に至る面を遊星回転洗浄する基板表裏面洗浄機器６であってもよい。
【００５５】
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。
【００５６】
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内の円形状仮置台定盤ＰＳ１の仮置台ＰＳ１ｆ、ＰＳ１ｂ上へと移送される。
【００５７】
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における研削加工作業の約２倍の時間を要する。それゆえ、研磨加工ステージ７０は同時に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されている。
【００５８】
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組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枚を同時に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組の定盤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組の研磨定盤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組７６，７６，７６を設けてある。ドレサの支柱横にはドレッサ洗浄ノズル７６ａ，７６ａ，７６ａが備え付けられている。これら４組の定盤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半導体基板を吸着または貼付する基板収納ポケット部７１ｐを有する研磨ヘッドの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保持用研磨ヘッド機構の４組を同心円上に設けた８枚の基板を固定できる研磨ヘッドを設けた研磨加工ステージ７０に構成されている。
【００５９】
図３に示すように前記研磨ヘッド（基板チャック）の１対７０ａ，７０ｂは、インデックス型ヘッド７１の回転軸７１ｓの９０度回転により各研磨ヘッド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。
【００６０】
また、前記研磨ヘッドの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、両研磨ヘッド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研磨ヘッドの１対７０ａ，７０ｂの上下移動が可能である。
【００６１】
前記４組の定盤ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４の回転軸（スピンドル）７９は、サーボモータ７９ｍにより回転される。
【００６２】
図５および図６に示すように仮置台定盤ＰＳ１は、中空回転軸７９に軸承された仮置台固定基台上に中央に凹陥部１００を有する基板仮置台ＰＳ１ｆ，ＰＳ１ｂを設けた仮置台定盤であって、前記基板仮置台ＰＳ１ｆは、ポーラス材料（ポーラスセラミック、ポーラスポリアセタール、ポーラスポリ四フッ化エチレン、ポーラスポリ２−フッ化２−クロロエチレン、ポーラス尿素樹脂など）製リング状底部１０１と、この底部外周より張り出して中央に凹陥部を有する非通水性材料製底部１０２とその非通水性材料製底部外周に起立させた上下微移動可能な筒状外周壁１０３と、この非通水性材料製筒状外周壁内側に等間隔に設けた６個の上下貫通孔１０４内を上下に移動可能に設けた６個の位置決めロッド１０５と、前記非通水性材料製筒状外周壁１０３を仮置台固定基台ＰＳ１Ｒ上に外部応力によりスプリング１０７ａが伸縮して前記筒状外周壁１０３を上下移動可能に取り付けた固定具１０７と、前記６個の位置決めロッド１０５の底部を固定する環状固定板１０５ｂを上下方向に移動させる昇降機構（空気シリンダ）１０８と、前記ポーラス材料製リング状底部１０１から給水して基板仮置台の前記中央凹陥部１００内に貯水させる給水手段１０９と、前記基板仮置台ＰＳ１ｆ，ＰＳ１ｂ中央部に設けられた洗浄水供給機構１１０を備える。洗浄水供給機構１１０の給水ノズル１１０ａの噴出し口先端は、前記基板仮置台ＰＳ１Ｒ中央部に向けて純水が噴出供給されるよう向けられている。
【００６３】
この仮置台定盤ＰＳ１は、基板仮置台ＰＳ１ｆ，ＰＳ１ｂと研磨ヘッド７０ａ間の半導体基板ｗの受け渡しを水流による浮上を利用して実施することが可能である。基板仮置台上の半導体基板ｗを研磨ヘッド７０ａに受け渡すときは、仮置台の凹陥部１００内に水流を洗浄水供給機構１１０の給水ノズル１１０ａより供給して半導体基板を浮上させ、研磨ヘッドの基板保持ポケット７０ｐ内へ送り込み、研磨ヘッド吸着板に吸着または研磨ヘッド下部のバッキング部材７０ＢＣに貼付させる。なお、７０Ｒは環状リテイナである。
【００６４】
逆に、研磨ヘッド７０ａに保持された半導体基板ｗを基板仮置台の前記中央凹陥部１００内に載せる際は、位置決めピン１０５を空気シリンダ１０８で上昇させた後、仮置台の凹陥部１００内に給水し、ついで、半導体基板を保持する研磨ヘッドのポケット部７０ｐを構成する外周環状部分（環状リテイナ）７０Ｒの底部を仮置台の非通水性材料製筒状外周壁１０３上面に当接させて半導体基板を凹陥部１００内貯水に浸漬させ、必要により研磨ヘッドのポケット部構成の吸着板背面またはバッキング材背面より圧空を吹き込み、ついで、前記位置決めピン頂部１０５ａに芯出し保持された半導体基板を位置決めピン１０５を下降させつつ、前記凹陥部内貯水を外部に排出させることにより仮置台ＰＳ１Ｒのポーラス材料製リング状底部１０１に載せることができる。また、仮置台定盤ＰＳ１の仮置台上に載置された半導体基板の研磨ヘッド７０ａに対する芯出しは、仮置台固定基台ＰＳ１Ｒを軸承する中空回転軸７９をサーボモータ(図に示していない)駆動の回転により行う。
【００６５】
スピンドル軸７０ｓ，７０ｓが回転されている前記研磨ヘッドの一対７０ａ，７０ｂに吸着または貼付された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の研磨布ＰＳ表面に当接・摺擦される研磨加工が為される。研磨ヘッドの底部には、発泡ポリウレタンシートやスエード等の通気性バッキング材シートが貼付されていてもよい。
【００６６】
前記半導体基板の研磨加工の際、前記研磨ヘッドに保持された半導体基板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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
前記スピンドル軸７０ｓ，７０ｓが回転されている前記研磨ヘッドの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／ｃｍ２、好ましくは８０〜２５０ｇ／ｃｍ２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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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）
【００７４】
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）
【００７５】
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上に載置した後、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上位置（ｓ1）に固定する。（３〜８秒）
【００７６】
４）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１２０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(ｓ１)上の半導体基板を基板粗研削ステージチャック３０ｂ位置(ｓ２)へと移動させる。（０．５〜２秒）
【００７７】
５）基板粗研削ステージチャック３０ｂ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）
【００７８】
６）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１２０度回転させ、前記基板粗研削ステージチャック３０ｂ上の粗研削加工された半導体基板を基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削加工ステージチャック３０ｃ位置(ｓ３)へと移動させる。（０．５〜２秒）
【００７９】
７）基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削加工ステージチャック３０ｃ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３０ｃ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（２０〜１００μｍ）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。（０．５〜１分）
【００８０】
８）前記エッジ研削加工を終えたのち、基板エッジ研削加工並びに仕上げ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、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、１〜２０μｍ、好ましくは２〜１０μｍ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）
【００８１】
９）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２４０度または逆時計廻り方向に１２０度回転させ、前記基板エッジ研削加工並びに仕上げ研削ステージチャック３０ｃ上位置（ｓ３）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位置（ｓ１）へと移動させる。（０．５〜２秒）
【００８２】
１０）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粗研削加工、エッジ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）
【００８３】
１１）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、前記仮置台定盤の仮置台ＰＳ１ｆ上に載置する。（１〜２秒）
【００８４】
１２）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）
【００８５】
１３）上記の１）工程から１２）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粗研削加工・エッジ研削加工・仕上げ研削加工・両面洗浄がなされ、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）
【００８６】
１４）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、研磨ヘッドに対する半導体基板ｗ，ｗの芯出しを行う。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保持用研磨ヘッド７０ａ，７０ｂの一対を下降させて研磨ヘッドの環状リテイナ底部を円筒状外周壁１０３上面に当接させる。その後、仮置台ＰＳ１ｆの凹陥部１００内に水流を洗浄水供給機構１１０の給水ノズル１１０ａより供給して半導体基板を浮上させ、研磨ヘッドの基板保持ポケット７０ｐ内へ送り込み、研磨ヘッド底部の吸着板に吸着または研磨ヘッド下部のバッキング部材に貼付させる。さらに、前記凹陥部１００内の貯水を排出させたのち、この半導体基板を保持する研磨ヘッド一対７０ａ，７０ｂを上昇させる。（２〜４秒）
【００８７】
１５）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研磨ヘッド（基板吸着チャック）の一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）
【００８８】
１６）第一の研磨定盤ＰＳ２を５〜１００ｍｉｎ−１の回転速度で回転させつつ、前記研磨ヘッドの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、前記研磨ヘッド一対を上昇させ、この研磨ヘッド一対７０ａ，７０ｂの回転を停止する。（５〜１０分）
【００８９】
１７）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を下面に保持する研磨ヘッド一対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）
【００９０】
１８）第二の研磨定盤ＰＳ３を５〜１００ｍｉｎ−１の回転速度で回転させつつ、前記基板を保持する研磨ヘッド一対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、前記研磨ヘッド一対を上昇させたのち、研磨ヘッド一対の回転を停止する。（５〜１０分）
【００９１】
１９）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を下面に保持する研磨ヘッド一対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）
【００９２】
２０）第三の研磨定盤ＰＳ４を２〜５５ｍｉｎ−１の回転速度で回転させつつ、前記研磨ヘッド一対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、前記研磨ヘッド一対７０ａ，７０ｂの回転を停止し、および、前記第三の研磨定盤ＰＳ４の回転も停止する。（２〜８分）
【００９３】
２１）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を下面に保持する研磨ヘッド一対７０ａ，７０ｂを仮置台定盤ＰＳ１に対向する上方位置へと移動させる。
【００９４】
２２）基板仮置台の位置決めピン１０５を空気シリンダ１０８で上昇させた後、仮置台の凹陥部１００内に給水し、ついで、研磨ヘッド７０ａ，７０ｂを下降させて半導体基板を保持する研磨ヘッドのポケット部７０ｐを構成する環状リテイナ７０Ｒの底部を仮置台の非通水性材料製筒状外周壁１０３上面に当接させて半導体基板ｗ，ｗを凹陥部１００内貯水に浸漬させ、必要により研磨ヘッドのポケット部構成の吸着板背面またはバッキング材背面より圧空を０．５〜１秒吹き込むことで半導体基板の研磨ヘッドからの固定を開放して前記位置決めピン頂部１０５ａ内側へ半導体基板を水流移動させる。ついで、加圧空気の供給を停止したのち、前記研磨ヘッド一対７０ａ，７０ｂを上昇させるとともに、前記凹陥部１００内貯水を外部に排出させつつ、前記位置決めピン１０５ａを下降させて前記仮置台定盤ＰＳ１の仮置台ＰＳ１ｆ，ＰＳ１ｂのポーラス材料製リング状底部１０１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る芯出し載置を行った後、前記仮置台定盤ＰＳ１を１８０度回転させる。（３〜５秒）
【００９５】
２３）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を下面に保持する研磨ヘッド一対７０ａ，７０ｂを仮置台定盤ＰＳ１に対向する上方位置へと移動する。
【００９６】
２４）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）
【００９７】
２５）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）
【００９８】
２６）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）
【００９９】
上記１）工程から２６）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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【実施例】
【０１０２】
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。
【０１０３】
加工条件：
粗研削加工取り代：厚み７００μｍ
エッジ研削取り代：外周縁より中心内側へ２ｍｍ幅、厚み５０μｍ
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スループット：
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５０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
ダイヤモンドビトリファイドボンド砥石車の砥番：５００番
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：１，７００ｍｉｎ−１
エッジ研削並びに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研磨ヘッドの回転数：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研磨ヘッドの回転数：２１ｍｉｎ−１
【０１０４】
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。
【０１０５】
表１
【０１０６】
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、０．５ｎｍ以下であった。
【０１０７】
なお、研削工程が終え、研磨ステージに移行する際の研削加工シリコン基盤面の平均粗さは、Ｒａが４ｎｍ、Ｒｙが０．０２３μｍ、Ｒｚが０．０１５μｍであった。
【０１０８】
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。
【０１０９】
加工条件：
粗研削加工取り代：厚み５４０μｍ
エッジ研削取り代：外周縁より中心内側へ２ｍｍ幅、厚み２１０μｍ
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スループット：
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４２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
ダイヤモンドビトリファイドボンド砥石車の砥番：５００番
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：１，７００ｍｉｎ−１
エッジ研削並びに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研磨ヘッドの回転数：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研磨ヘッドの回転数：２１ｍｉｎ−１
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
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。
【符号の説明】
【０１１１】
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
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 基板チャックテーブル
ｓ１ ローディング／アンローディングステージ
ｓ２ 粗研削加工ステージ
ｓ３ エッジ研削並びに仕上げ研削加工ステージ
３８ チャック洗浄器
７０ 研磨加工ステージ
７０ａ，７０ｂ 基板保持用研磨ヘッド
７１ インデックス型ヘッド
７９ 中空回転軸
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
ＰＳ１ｆ，ＰＳ１ｂ 基板仮置台
１００ 凹陥部
１０１ ポーラス材料製リング状底部
１０２ 非通水性材料製底部
１０３ 上下微移動可能な筒状外周壁
１０４ 上下貫通孔
１０５ 上下に移動可能な位置決めロッド
１０７ 筒状外周壁の固定具
１０９ 給水手段
１１０ 洗浄水供給機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２枚または４枚を載置することが出来るサイズの円柱状の凹陥部を有し、この凹陥部内にポーラスセラミック製凹陥部底部から水を供給する給水手段を備えた仮置台２組または４組を同一円周上に設けた仮置台定盤と、基板２枚を同時に研磨加工する平面円形状の第一、第二および第三の研磨定盤３組とから構成される４組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組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組を設け、および、これら４組の定盤の上方には、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もしくは貼付する基板研磨ヘッドの一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チャック機構の４組を同心円上に設けた８枚の基板を固定できる基板チャック手段を設けて各基板研磨ヘッドに吸着または貼付された基板のそれぞれが前記定盤の４組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、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横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右横側に基板表裏面洗浄機器を設け、前記第三の多関節型搬送ロボットとこの基板表裏面洗浄機器の後ろ側に３組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３組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(ｓ１)、基板粗研削加工ステージチャック(ｓ２)、および、基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック(ｓ３)の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、前記基板粗研削加工ステージチャック(ｓ２)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、前記基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック(ｓ３)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るとともにこの基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック(ｓ３)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、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(ｓ１)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(ｓ１)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作業を行わせる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。
【請求項２】
前記仮置台定盤は回転軸に軸承された仮置台固定基台上に中央に凹陥部を有する基板仮置台を設けた仮置台定盤であって、
この底部外周より張り出して中央に凹陥部を有する非通水性材料製筒状外周壁と、この非通水性材料製筒状外周壁内側に等間隔に設けた複数個の上下貫通孔内を上下に移動可能に設けた複数の位置決めロッドと、前記非通水性材料製筒状外周壁を仮置台固定基台上に外部応力により上下移動可能に取り付けた固定具と、前記複数の位置決めロッドの底部を固定する環状固定板を上下方向に移動させる昇降機構と、前記ポーラス材料製リング状底部から給水して基板仮置台の前記中央凹陥部内に貯水させる給水手段とを有する仮置台定盤であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板の平坦化加工装置。
【請求項１】
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２枚または４枚を載置することが出来るサイズの円柱状の凹陥部を有し、この凹陥部内にポーラスセラミック製凹陥部底部から水を供給する給水手段を備えた仮置台２組または４組を同一円周上に設けた仮置台定盤と、基板２枚を同時に研磨加工する平面円形状の第一、第二および第三の研磨定盤３組とから構成される４組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組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組を設け、および、これら４組の定盤の上方には、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もしくは貼付する基板研磨ヘッドの一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チャック機構の４組を同心円上に設けた８枚の基板を固定できる基板チャック手段を設けて各基板研磨ヘッドに吸着または貼付された基板のそれぞれが前記定盤の４組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、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横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右横側に基板表裏面洗浄機器を設け、前記第三の多関節型搬送ロボットとこの基板表裏面洗浄機器の後ろ側に３組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３組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(ｓ１)、基板粗研削加工ステージチャック(ｓ２)、および、基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック(ｓ３)の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、前記基板粗研削加工ステージチャック(ｓ２)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、前記基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック(ｓ３)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るとともにこの基板エッジ研削加工並びに基板仕上げ研削加工ステージチャック(ｓ３)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、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(ｓ１)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(ｓ１)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作業を行わせる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。
【請求項２】
前記仮置台定盤は回転軸に軸承された仮置台固定基台上に中央に凹陥部を有する基板仮置台を設けた仮置台定盤であって、
この底部外周より張り出して中央に凹陥部を有する非通水性材料製筒状外周壁と、この非通水性材料製筒状外周壁内側に等間隔に設けた複数個の上下貫通孔内を上下に移動可能に設けた複数の位置決めロッドと、前記非通水性材料製筒状外周壁を仮置台固定基台上に外部応力により上下移動可能に取り付けた固定具と、前記複数の位置決めロッドの底部を固定する環状固定板を上下方向に移動させる昇降機構と、前記ポーラス材料製リング状底部から給水して基板仮置台の前記中央凹陥部内に貯水させる給水手段とを有する仮置台定盤であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板の平坦化加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１６５９９４（Ｐ２０１１−１６５９９４Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８４９５（Ｐ２０１０−２８４９５）
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【出願人】（３９１０１１１０２）株式会社岡本工作機械製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【出願人】（３９１０１１１０２）株式会社岡本工作機械製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
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