(57)【要約】【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、裏面研削加工ステージ室１１ｂ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装置１。【選択図】  図１
2011124249.tif 000002
【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。
【請求項２】
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。
【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。
【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。
【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、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。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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
【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２００７−１６５８０２号公報
【特許文献６】特願２００８−１８３３９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明の効果】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は半導体基板の平坦化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している状態を示す断面図である。
【図４】平面研削装置の平面図である。（公知）
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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／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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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）
【００６４】
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）
【００６５】
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）
【００６６】
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）
【００６７】
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）
【００６８】
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）
【００６９】
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）
【００７０】
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）
【００７１】
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）
【００７２】
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）
【００７３】
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）
【００７４】
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）
【００７５】
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）
【００７６】
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）
【００７７】
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）
【００７８】
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）
【００７９】
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）
【００８０】
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）
【００８１】
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）
【００８２】
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）
【００８３】
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）
【００８４】
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）
【００８５】
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）
【００８６】
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）
【００８７】
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）
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【実施例】
【００９１】
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。
【００９２】
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
【００９３】
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。
【００９４】
表１
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【００９５】
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。
【００９６】
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
【産業上の利用可能性】
【００９７】
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】
【００９８】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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