(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フットプリントがコンパクトな基板平坦化装置の提供。【解決手段】      基板収納ステージ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、基板ローディングステージＳ1、粗研削ステージＳ２、中仕上研削ステージＳ３、仕上研削ステージＳ４、基板アンローディングステージＳ５の５つのステージを構成する部材の基板ホルダー30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ，30ｅ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装置10。【選択図】  図１
2009285738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板収納ステージを室外に、多関節型搬送ロボット、位置合わせ用仮置台、研削加工ステージ、移動型搬送パッド、および洗浄ステージを室内に備えるインデックス型研削装置において、
該研削装置の正面側から背面側に向かって、室外の右側に基板収納ステージを設け、
室内においては、室内の前列目に前記基板収納ステージ近傍位置に多関節型搬送ロボットを、その多関節型搬送ロボットの後列の右側に、位置合わせ用仮置台および後列中央側に移動型搬送パッドを設置し、それらの最後列に、時計廻り方向に基板ローディングステージ、粗研削ステージ、中仕上研削ステージ、仕上研削ステージおよびの基板アンローディングステージの５つのステージを構成する５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、
前記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、砥番１７０〜３００の粗研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボ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、
前記中仕上研削ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に、砥番１，０００〜１，５００の中仕上研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を備えるスピンドルを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能に設け、
前記仕上研削ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に、砥番２，０００〜８，０００の仕上研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボ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移動型搬送パッドとで基板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中仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石で中仕上研削ステージを、前記基板ホルダーテーブルと前記仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石で仕上研削ステージを構成し、前記基板ホルダーテーブルと多関節型搬送ロボットと移動型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アンローディングステージを構成することを特徴とする、インデックス型研削装置。
【請求項２】
基板収納ステージを室外に、多関節型搬送ロボット、位置合わせ用仮置台、研削加工ステージ、移動型搬送パッド、研磨加工ステージ、および洗浄ステージを室内に備える基板用平坦化装置において、
該平坦化装置の正面側から背面側に向かって、室外の右側に基板収納ステージを設け、
室内においては、室内の前列目に前記基板収納ステージ近傍位置に多関節型搬送ロボットを、その多関節型搬送ロボットの後列の右側に、位置合わせ用仮置台および後列中央側に移動型搬送パッドを設置し、それらの最後列に、時計廻り方向に基板ローディングステージ、粗研削ステージ、中仕上研削ステージ、仕上研削ステージおよびの基板アンローディングステージの５つのステージを構成する５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、
前記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、前記中仕上研削ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に、中仕上研削カップホイ−ル型ダイヤモンドレジンボ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、前記仕上研削ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に、仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石を備えるスピンドルを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能に設け、
前記基板ホルダーテーブルと多関節型搬送ロボットと移動型搬送パッドとで基板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中仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石とで中仕上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研削カップホイール型ダイヤモンド砥石とで仕上研削ステージを構成し、および、前記基板ホルダーテーブルと多関節型搬送ロボットと移動型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アンローディングステージを構成し、
前記多関節型搬送ロボットの左側に、基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージを構成する基板ホルダーテーブルと、粗研磨ステージを構成する基板ホルダーテールを別の１台の第２インデックス型回転テーブルに同心円上に配置した研磨加工ステージを設け、
前記仕上研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／アンローディング／仕上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装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板用平坦化装置を用い、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化・平坦化方法。
１）基板収納ステージの収納カセット内に保管されている基板を多関節型搬送ロボットの吸着パッドに吸着し、位置合わせ用仮置台上に搬送し、そこで基板のセンタリング位置調整を行う。
２）位置合わせされた基板上面を前記多関節型搬送ロボットの吸着パッドに吸着させ、ついで、第１インデックス型回転テーブルに設けられた基板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に移送する。
３）第１インデックス型回転テ−ブルを回転させることにより、基板ローディングステージ位置の基板ホルダーテーブルに真空チャックされている基板を粗研削ステージの基板ホルダーテーブル位置へと移送する。
４）粗研削ステージで砥番１７０〜３００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて基板裏面を粗研削する。この間に、多関節型搬送ロボットを用い前記第１工程と第２工程が行われ、新たな基板が基板ローディングステージ上に搬送される。
５）第１インデックス型回転テーブルを回転させることにより、粗研削された基板を中仕上研削ステージの基板ホルダーテーブル位置へと移送するとともに基板ローディングステージ位置の基板ホルダーテーブル上の基板を粗研削ステージへと移送する。
６）中仕上研削ステ−ジで砥番１，０００〜１，５００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて粗研削された基板裏面を中仕上研削する。この間に、粗研削ステージでは砥番１７０〜３００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて基板裏面が粗研削されるとともに、多関節型搬送ロボットにより新たな基板が位置合わせ用仮置台を経由して基板ローディングステージ位置の基板ホルダーテーブル上に搬送される。
７）第１インデックス型回転テ−ブルを回転させることにより、中仕上研削された基板を仕上研削ステージの基板ホルダーテーブル位置へと移送するとともに粗研削された基板を中仕上研削ステージへと移送する。
８）仕上研削ステージで砥番２，０００〜８，０００の仕上研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて中仕上研削された基板裏面を仕上研削する。この間に、粗研削ステージでは砥番１７０〜３００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて基板裏面が粗研削されるとともに、中仕上研削ステージで砥番１，０００〜１，５００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて粗研削された基板裏面を中仕上研削する。また、多関節型搬送ロボットにより新たな基板が位置合わせ用仮置台を経由して基板ローディングステージ位置の基板ホルダーテーブル上に搬送される。
９）第１インデックス型回転テーブルを回転させることにより、仕上研削された基板を基板アンローディングステージ上へと移送するとともに、基板ローディングステージ位置の基板ホルダーテーブル上の基板を粗研削ステージ上へ、粗研削された基板を中仕上研削ステージへ、および、中仕上研削された基板を仕上研削ステージへと移送する。
１０）第１インデックス型回転テーブルの基板アンローディングステージ位置にある基板ホルダーテーブル上の仕上研削された基板の上面に回転洗浄ブラシを下降させ、洗浄液を基板上面に供給しながら基板上面を洗浄し、次いで移動型搬送パッドの吸着パッド面に研削・洗浄された基板上面を吸着し、ついで、第２インデックス型回転テーブルに設けられた基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージに位置する基板ホルダ−テーブル上へと移送する。この基板の移送の間に第１インデックス型回転テーブルの基板アンローディングステージ位置にある基板ホルダーテーブル上面は回転式セラミック製チャッククリーナにより洗浄される。この間、多関節型搬送ロボットにより新たな基板が位置合わせ用仮置台を経由して基板ローディングステージ位置の基板ホルダーテーブル上に搬送される前述の第１工程および第２工程が行われる。また、第１インデックス型回転テーブルの粗研削ステージに位置する基板ホルダーテーブル上の基板には、前述の第４工程の粗研削加工が行われるとともに、第１インデックス型回転テーブルの中仕上研削ステージに位置する基板ホルダーテーブル上の基板には前述の第６工程の中仕上研削加工が行われ、第１インデックス型回転テーブルの仕上研削ステージに位置する基板ホルダーテーブル上の基板には前述の第８工程の仕上研削加工が行われる。
１１）前記基板の粗研削加工後、第２インデックス型回転テーブルは時計回り方向または時計回り方向に１８０度回転され、研削・洗浄された基板は第２インデックス型回転テーブルに設けられた粗研磨ステージ位置へと移動される。この動作に平行して前述の第１０工程が実行される。
１２）第２インデックス型回転テーブルに設けられた粗研磨ステージに位置する基板ホルダーテーブル上に保持された基板上面に回転する粗研磨パッドが下降され、基板面を摺擦する。この基板と粗研磨パッド摺擦の際、研磨砥粒を水に分散させた研磨剤スラリー液が研磨剤スラリー液供給機構から直接基板上面にまたは粗研磨パッドを経由して基板上面に供給されるとともに粗研磨パッドは基板面上で摺擦揺動される。同時平行して前述の第１０工程が実行される。
１３）第２インデックス型回転テーブルは時計回り方向または時計回り方向に１８０度回転され、粗研磨加工された基板は第２インデックス型回転テーブルの基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージ位置へと移動される。同時に第１インデックス型回転テーブルを回転させることにより、仕上研削された基板を基板アンローディングステージ上へと移送、粗研削された基板を中仕上研削ステージへと移送、中仕上研削された基板を仕上研削ステージへと移送、および、基板ローディングステージ上の基板を粗研削ステージへと移送する。
１４）第２インデックス型回転テーブルの基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージでは、基板ホルダーテーブル上に保持された粗研磨加工基板上面に仕上研磨パッドが回転しつつ下降され、基板面を摺擦する。この基板と仕上研磨パッド摺擦の際、研磨砥粒を含有しない洗浄液、例えば純水が洗浄液供給機構から直接基板上面にまたは仕上研磨パッドの研磨布またはウレタン発泡製シートパッドを経由して基板上面に供給されるとともに仕上研磨パッドは揺動される。仕上研磨された基板は、吸着パッドをアームに備える基板搬送器具または多関節型搬送ロボットを用いて次ぎの加工ステージへと搬送される。第２インデックス型回転テーブルの基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージ位置の基板ホルダーテーブル上が空いた後、第１インデックス型回転テーブルの基板アンローディングステージ位置にある基板ホルダーテーブル上の研削・洗浄された基板を移動型吸着パッドで吸着し、ついで、第２インデックス型回転テーブルに設けられた基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージに位置する基板ホルダーテーブル上へと移送する。同時平行して第１インデックス型回転テーブルの各ステージおよび第２インデックス型回転テーブルの粗研磨ステージでは、前述の第１０工程を含む第１２工程が実行される。
１５）以後、前述の第１３工程および第１４工程を繰り返し、半導体基板の基板面を研削・洗浄・研磨し、基板を薄肉化および平坦化する作業を連続的に行う。
【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、３種の異なった砥番のカップホイール型砥石を備えた砥石軸の一対を各ステージに配するとともに５台の基板チャックテーブルを備えたインデックス型研削装置とし、スループットを高める点に特徴がある。
【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装置として、基板を真空吸着保持できる基板ホルダーテーブルの複数基を下方に配置し、それぞれの基板ホルダーテーブルの上方に粗研削砥石を備える回転スピンドル、仕上研削砥石を備える回転スピンドル、および研磨工具を備える回転スピンドルを配置し、基板収納カセット内に保管されている基板を位置合わせ用の仮置台へ搬送する多関節型搬送ロボット、基板ホルダーテーブル上の基板を次ぎの加工ステージへと搬送する搬送パッドを備えた搬送器具および基板洗浄機器を備える平坦化装置が使用されている。
【０００３】
例えば、ローディング／アンローディングステージＡ、第１粗研削ステージＢ、第２仕上研削ステージＣおよび研磨ステージＤに区画した一台のインデックス型回転テーブルに小径の半導体基板５枚を真空チャックできる基板ホルダーテーブル４組みを前記インデックス回転テーブルの軸心に対し同一円周上に等間隔で配設した平面研削・研磨装置を用い、各基板ホルダーテーブルに対してインデックス型回転テーブルの９０度の回転に伴うそれぞれのステージで多関節型搬送ロボットによる半導体基板のローディング、粗研削平砥石による基板裏面の粗研削加工、仕上研削平砥石による基板裏面の仕上研削加工、研磨パッドによる鏡面研磨加工および搬送機器によるアンローディングの処理を順次行うことは知られている。この平面研削・研磨装置では、粗研削平砥石、仕上研削平砥石および研磨パッドのそれぞれの直径は、基板ホルーテーブルの直径より大きいものが使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
半導体基板の直径が２００ｍｍ（８インチ）と大きくなり、インデックス型回転テ−ブルに設けられた４組みの基板ホルダーテーブル上にはそれぞれ１個の半導体基板が載置され、粗研削カップホイール型ダイヤモンド砥石、仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石および研磨パッドが備えられた平坦化加工装置が提案された。この平坦化加工装置は、ローディング／アンローディングステージ、粗研削ステージ、仕上研削ステージおよび研磨ステージに区画した一台のインデックス型回転テーブルに半導体基板１枚を真空チャックできる基板ホルダーテーブル４組みを前記インデックス型回転テーブルの軸心に対し同一円周上に等間隔で配設した平面研削・研磨装置であり、粗研削砥石、仕上研削砥石および研磨パッドの直径は基板ホルダーテーブルの直径の１〜１．３倍寸法である（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
かかる平坦化装置を用いて３００ｍｍ径の半導体基板裏面の平坦化加工を行う工程は、カセット収納ステージにあるロードポートに収納されている半導体基板一枚を研削ステージに搬入し、研削、研磨加工された半導体基板を平坦化装置外の次の工程ステージへ、あるいは加工基板収納カセットへ収納させるスループット（１時間当たり、平坦化加工装置が加工できる３００ｍｍ径基板の枚数）は、装置メーカーの口称１５〜２０枚／時で、半導体基板加工メーカーの実働では１３〜１３．５枚／時であった。
【０００６】
前記特許文献２の平坦化装置に類似する平坦化装置として、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装置も提案されている。この平坦化装置においては、ドライ・ポリッシュ平砥石を備える回転スピンドルは、第４の研磨ステージに割り振られた研磨ステージの基板ホルダーテーブルの保持面に垂直な方向に移動可能および保持面に平行な方向に直線揺動可能(reciprocate)に設置されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
かかる平坦化装置を用いて３００ｍｍ径の半導体基板裏面の平坦化加工を行う工程は、装置メーカーの口称２０枚／時で、半導体基板加工メーカーの実働では１７．５枚／時のスループットまで２００８年４月現時点において改良されている。
【０００８】
先に、本願特許出願人は、３００ｍｍ径の半導体基板のスループットが２０〜２５枚目標の図５に示す平坦化装置１０を提案した（例えば、特許文献４参照。）。
【０００９】
この平坦化装置１０は、基板収納ステージ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装置である。
【００１０】
この基板用平坦化装置１０を用いて半導体基板裏面の平坦化を行う平坦化方法は、以下の工程を経て行われ、半導体基板加工メーカーのある種の３００ｍｍ径、厚み７５０μｍの半導体基板の３５μｍ薄厚化加工においては、２３．５枚／時のスループットであった。
【００１１】
１）基板収納ステージの収納カセット１３内に保管されている基板を多関節型搬送ロボット１４の吸着パッドに吸着し、位置合わせ用仮置台１５上に搬送し、そこで基板のセンタリング位置調整を行う。
【００１２】
２）位置合わせされた基板上面を前記多関節型搬送ロボット１４の吸着パッドに吸着させ、ついで、第１インデックス型回転テーブル２０に設けられた基板ローディング／アンローディングステージＳ1を構成する基板ホルダーテーブル３０ａ上に移送する。
【００１３】
３）第１インデックス型回転テーブル２０を時計廻り方向に１２０度回転させることにより、基板ローディング／アンローディングステージＳ1位置の基板ホルダーテーブル３０ａに真空チャックされている基板を粗研削ステージＳ２の基板ホルダーテーブル３０ｂ位置へと移送する。
【００１４】
４）粗研削ステージＳ２で砥番８００〜１，８００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９０ａを用いて基板裏面を粗研削する。この間に、多関節型搬送ロボット１４を用い前記第１工程と第２工程が行われ、新たな基板が基板ローディング／アンローディングステージ上に搬送される。
【００１５】
５）第１インデックス型回転テーブル２０を時計廻り方向に１２０度回転させることにより、粗研削された基板を仕上研削ステージＳ３の基板ホルダーテーブル３０ｃ位置へと移送するとともに、基板ローディング／アンローディングステージＳ１位置の基板ホルダーテーブル３０ａ上の基板を粗研削ステージＳ２へと移送する。
【００１６】
６）仕上研削ステージＳ３で砥番２，０００〜８，０００のカップホイール型ダイヤモンドメタルボンド砥石もしくは砥番２，０００〜８，０００のカップホイール型ダイヤモンドビトリファイドボンド砥石９１ａを用い前記粗研削された基板裏面を仕上研削する。この間に、粗研削ステージで基板裏面はカップホイール型ダイヤモンド砥石９０ａを用いて粗研削されるとともに、多関節型搬送ロボット１４により新たな基板が位置合わせ用仮置台１５を経由して基板ローディング／アンローディングステージＳ１位置の基板ホルダーテーブル３０ａ上に搬送される。
【００１７】
７）第１インデックス型回転テーブル２０を時計廻り方向に１２０度回転させる、または時計逆廻り方向に２４０度回転させることにより、仕上研削された基板を基板ローディング／アンローディングステージＳ１上へと移送、粗研削された基板を仕上研削ステージへＳ３と移送する。
【００１８】
８）第１インデックス型回転テーブル２０の基板ローディング／アンローディングステージＳ１位置にある基板ホルダーテーブル３０ａ上の仕上研削された基板の上面に回転洗浄ブラシを下降させ、洗浄液を基板上面に供給しながら基板上面を洗浄し、次いで移動型搬送パッド１６の吸着パッド面に研削・洗浄された基板上面を吸着し、ついで、第２インデックス型回転テーブル７１に設けられた基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１に位置する基板ホルダーテーブル上へと移送する。この基板の移送の間に第１インデックス型回転テーブルの基板ローディング／アンローディングステージＳ１位置にある基板ホルダーテーブル３０ａ上面は回転式セラミック製チャッククリーナにより洗浄される。基板ホルダー３０ａ上面を洗浄後、多関節型搬送ロボット１４により新たな基板が位置合わせ用仮置台１５を経由して基板ローディング／アンローディングステージＳ１位置の基板ホルダーテーブル３０ａ上に搬送される前述の第１工程および第２工程が行われる。また、第１インデックス型回転テーブル２０の粗研削ステージＳ２に位置する基板ホルダーテーブル３０ｂ上の基板は、前述の第４工程の粗研削が行われるとともに、第１インデックス型回転テーブル２０の仕上研削ステージＳ３に位置する基板ホルダーテール３０ｃ上の基板には、前述の第６工程の仕上研削が行われる。
【００１９】
９）前記基板の粗研削加工後、第２インデックス型回転テーブル７１は時計回り方向または時計回り方向に１８０度回転され、研削・洗浄された基板は第２インデックス型回転テーブル７１に設けられた粗研磨ステージｐｓ２位置へと移動される。この動作に平行して前述の第７工程が実行される。
【００２０】
１０）第２インデックス型回転テーブル７１に設けられた粗研磨ステージｐｓ２に位置する基板ホルダーテーブル７０ｂ上に保持された基板上面に回転する粗研磨パッド７３‘が下降され、基板面を摺擦する。この基板と粗研磨パッド摺擦の際、研磨砥粒を水に分散させた研磨剤スラリー液が研磨剤スラリー液供給機構から直接基板上面にまたは粗研磨パッドを経由して基板上面に供給されるとともに粗研磨パッドは基板面上で摺擦揺動される。同時平行して前述の第８工程が実行される。
【００２１】
１１）第２インデックス型回転テーブル７１は時計回り方向または時計回り方向に１８０度回転され、粗研磨加工された基板は第２インデックス型回転テーブルの基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１位置へと移動される。同時に第１インデックス型回転テーブル２０を時計廻り方向に１２０度または時計逆回り方向２４０度回転させることにより、仕上研削された基板を基板ローディング／アンローディングステージＳ１上へと移送、粗研削された基板を仕上研削ステージＳ３へと移送、基板ローディング／アンローディングステージＳ１上の基板を粗研削ステージＳ２へと移送する。
【００２２】
１２）第２インデックス型回転テーブル７１の基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１では、基板ホルダーテーブル７０ａ上に保持された粗研磨加工基板上面に仕上研磨パッド７３が回転されつつ下降され、基板面を摺擦する。この基板と仕上研磨パッド摺擦の際、研磨砥粒を含有しない洗浄液、例えば純水が洗浄液供給機構から直接基板上面に、または、仕上研磨パッド７３の研磨布またはウレタン発泡製シートパッドを経由して基板上面に供給されるとともに仕上研磨パッド７３は揺動される。仕上研磨された基板は、吸着パッドをアームに備える基板搬送器具または多関節型搬送ロボット１４を用いて次ぎの加工ステージもしくは基板収納カセット１３内へと搬送される。第２インデックス型回転テーブル７１の基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１位置の基板ホルダーテーブル７０ａ上が空いた後、第１インデックス型回転テーブル２０の基板ローディング／アンローディングステージＳ１位置にある基板ホルダーテーブル３０ａ上の研削・洗浄された基板を移動型吸着パッド１６で吸着し、ついで、第２インデックス型回転テーブル７１に設けられた基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ２に位置する基板ホルダーテール７３上へと移送する。同時平行して第１インデックス型回転テーブル２０の各ステージＳ１，Ｓ２，Ｓ３および第２インデックス型回転テーブル７１の粗研磨ステージｐｓ２では、前述の第８工程を含む第１０工程が実行される。
【００２３】
１３）以後、前述の第１１工程および第１２工程を繰り返し、半導体基板の基板面を研削・洗浄・研磨し、基板を薄肉化および平坦化する作業を連続的に行う。
【００２４】
本願特許出願人は、前記特許文献４記載の半導体基板の平坦化装置１０を提案する以前に、図６に示す平坦化装置１００を提案した。この平坦化装置１００は、基板収納ステージ１０１を室外に、基板エッヂ把持型第一搬送ステージ１０３、室内に時計廻り方向に基板ローディング／アンローディングステージｓ１、砥番３２０〜６００のカップホイール型ダイヤモンド砥石を用いる粗研削ステージｓ2、砥番１，０００〜２，０００のカップホイール型ダイヤモンド砥石を用いる中仕上研削ステージｓ3および砥番２，５００〜８，０００のカップホイール型ダイヤモンド砥石を用いる精密研削ステージｓ4の４つのステージを１台の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１０４、一対の基板仮置台１０５ａ，１０５ｂ、２枚の基板を同時に研磨できる研磨加工ステージ１０６、基板エッジ把持型第二搬送ステージ１０８、および洗浄ステージ１０９を備える平坦化装置である（例えば、特許文献５参照）。
【００２５】
この特許文献５記載の各加工ステージにおいて２ヘッドの主軸を用いる平坦化装置１００を用いて厚み７７５μｍ、３００ｍｍ径の半導体基板のシリコン基板面を７４０μｍ取り去り厚み約３５μｍの半導体基板とする薄肉化平坦加工のスループットは、特許文献５の段落００８０に２３．５枚／時と記載されている。
【００２６】
本願特許出願人は、また、スループットの優れた研磨装置として、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基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基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−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／アンローディー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つのステージは、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度ずつ、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た（例えば、特許文献６参照）。
【００２７】
【特許文献１】特開昭６０−７６９５９号公報
【特許文献２】特開２０００−２５４８５７号公報
【特許文献３】特開２００５−９８７７３号公報
【特許文献４】特開２００７−２６０８５０号公報
【特許文献５】特開２００７−４４７８６号公報
【特許文献６】特開２００２−２１９６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
次世代の３００ｍｍ径の半導体基板のシリコン基板層の厚みを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、次世代の基板の平坦化加工装置として、平坦化装置がコンパクト（フットプリントが小さい）で、スループットが３０枚／時可能である平坦化装置の出現を半導体装置メーカーに要望している。
【００２９】
本願発明者等は、特許文献４に記載の前記平坦化加工装置１０のインデックス型研削装置の部分を特許文献５に記載のインデックス型研削装置に置き換えて検討したところ、スループットが２０〜２５枚／時程度となり、スループット向上には至らなかった。また、前記特許文献６に記載の各研削工程および研磨工程をそれぞれのステージで実施するのに一対のツールスピンドル（ツール軸）を用いればスループットが４７枚／時となると推測されるが、フットプリントが大きくなる欠点がある。
【００３０】
本願発明者等は、半導体基板の搬送、研削加工、研磨加工、洗浄、各工程の繋ぎ時間などの各々の加工工程の各々を５７秒以下で行い、インデックス型回転テーブルの回転を３秒以下で行えるように改造すれば、スループットが５５〜６０枚／時が可能であることに着目し、粗研削ステージを粗研削ステージと中仕上研削ステージに分けて３つの異なった砥番の砥石を備える砥石軸を備える３研削加工および研磨加工を前提に改造を試みたところ、基板ローディング／アンローディングステージｓ１を基板ローディングｓ１と基板アンローディングステージｓ５に分けることで半導体基板加工メーカーの要望を越えて５０〜６０枚／時のスループットが達成できることを確認し、本発明のインデックス型研削装置および基板平坦化装置に至った。
【００３１】
本発明は、高スループット可能なインデックス型研削装置および基板用平坦化装置の提供、ならびに、その装置を用いて半導体基板裏面を平坦化加工して薄厚とする方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
請求項１の発明は、基板収納ステージを室外に、多関節型搬送ロボット、位置合わせ用仮置台、研削加工ステージ、移動型搬送パッド、および洗浄ステージを室内に備えるインデックス型研削装置において、
該研削装置の正面側から背面側に向かって、室外の右側に基板収納ステージを設け、
室内においては、室内の前列目に前記基板収納ステージ近傍位置に多関節型搬送ロボットを、その多関節型搬送ロボットの後列の右側に、位置合わせ用仮置台および後列中央側に移動型搬送パッドを設置し、それらの最後列に、時計廻り方向に基板ローディングステージ、粗研削ステージ、中仕上研削ステージ、仕上研削ステージおよびの基板アンローディングステージの５つのステージを構成する５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、
前記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、砥番１７０〜３００の粗研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボ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、
前記中仕上研削ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に、砥番１，０００〜１，５００の中仕上研削カップホイ−ル型ダイヤモンドレジンボンド砥石を備えるスピンドルを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能に設け、
前記仕上研削ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に、砥番２，０００〜８，０００の仕上研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボ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移動型搬送パッドとで基板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中仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石で中仕上研削ステージを、前記基板ホルダーテーブルと前記仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石で仕上研削ステージを構成し、前記基板ホルダーテーブルと多関節型搬送ロボットと移動型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アンローディングステージを構成することを特徴とする、インデックス型研削装置を提供するものである。
【００３３】
請求項２の発明は、基板収納ステージを室外に、多関節型搬送ロボット、位置合わせ用仮置台、研削加工ステージ、移動型搬送パッド、研磨加工ステージ、および洗浄ステージを室内に備える基板用平坦化装置において、
該平坦化装置の正面側から背面側に向かって、室外の右側に基板収納ステージを設け、
室内においては、室内の前列目に前記基板収納ステージ近傍位置に多関節型搬送ロボットを、その多関節型搬送ロボットの後列の右側に、位置合わせ用仮置台および後列中央側に移動型搬送パッドを設置し、それらの最後列に、時計廻り方向に基板ローディングステージ、粗研削ステージ、中仕上研削ステージ、仕上研削ステージおよびの基板アンローディングステージの５つのステージを構成する５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、
前記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、前記中仕上研削ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に、中仕上研削カップホイ−ル型ダイヤモンドレジンボ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、前記仕上研削ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に、仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石を備えるスピンドルを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能に設け、
前記基板ホルダーテーブルと多関節型搬送ロボットと移動型搬送パッドとで基板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中仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石とで中仕上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研削カップホイール型ダイヤモンド砥石とで仕上研削ステージを構成し、および、前記基板ホルダーテーブルと多関節型搬送ロボットと移動型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アンローディングステージを構成し、
前記多関節型搬送ロボットの左側に、基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージを構成する基板ホルダーテーブルと、粗研磨ステージを構成する基板ホルダーテールを別の１台の第２インデックス型回転テーブルに同心円上に配置した研磨加工ステージを設け、
前記仕上研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／アンローディング／仕上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装置を提供するものである。
【００３４】
請求項３の発明は、請求項２に記載の基板用平坦化装置を用い、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化・平坦化方法を提供するものである。
１）基板収納ステージの収納カセット内に保管されている基板を多関節型搬送ロボットの吸着パッドに吸着し、位置合わせ用仮置台上に搬送し、そこで基板のセンタリング位置調整を行う。
２）位置合わせされた基板上面を前記多関節型搬送ロボットの吸着パッドに吸着させ、ついで、第１インデックス型回転テーブルに設けられた基板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に移送する。
３）第１インデックス型回転テ−ブルを回転させることにより、基板ローディングステージ位置の基板ホルダーテーブルに真空チャックされている基板を粗研削ステージの基板ホルダーテーブル位置へと移送する。
４）粗研削ステージで砥番１７０〜３００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて基板裏面を粗研削する。この間に、多関節型搬送ロボットを用い前記第１工程と第２工程が行われ、新たな基板が基板ローディングステージ上に搬送される。
５）第１インデックス型回転テーブルを回転させることにより、粗研削された基板を中仕上研削ステージの基板ホルダーテーブル位置へと移送するとともに基板ローディングステージ位置の基板ホルダーテーブル上の基板を粗研削ステージへと移送する。
６）中仕上研削ステ−ジで砥番１，０００〜１，５００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて粗研削された基板裏面を中仕上研削する。この間に、粗研削ステージでは砥番１７０〜３００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて基板裏面が粗研削されるとともに、多関節型搬送ロボットにより新たな基板が位置合わせ用仮置台を経由して基板ローディングステージ位置の基板ホルダーテーブル上に搬送される。
７）第１インデックス型回転テ−ブルを回転させることにより、中仕上研削された基板を仕上研削ステージの基板ホルダーテーブル位置へと移送するとともに粗研削された基板を中仕上研削ステージへと移送する。
８）仕上研削ステージで砥番２，０００〜８，０００の仕上研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて中仕上研削された基板裏面を仕上研削する。この間に、粗研削ステージでは砥番１７０〜３００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて基板裏面が粗研削されるとともに、中仕上研削ステージで砥番１，０００〜１，５００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて粗研削された基板裏面を中仕上研削する。また、多関節型搬送ロボットにより新たな基板が位置合わせ用仮置台を経由して基板ローディングステージ位置の基板ホルダーテーブル上に搬送される。
９）第１インデックス型回転テーブルを回転させることにより、仕上研削された基板を基板アンローディングステージ上へと移送するとともに、粗研削された基板を中仕上研削ステージへ、中仕上研削された基板を仕上研削ステージへと移送する。
１０）第１インデックス型回転テーブルの基板アンローディングステージ位置にある基板ホルダーテーブル上の仕上研削された基板の上面に回転洗浄ブラシを下降させ、洗浄液を基板上面に供給しながら基板上面を洗浄し、次いで移動型搬送パッドの吸着パッド面に研削・洗浄された基板上面を吸着し、ついで、第２インデックス型回転テーブルに設けられた基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージに位置する基板ホルダーテーブル上へと移送する。この基板の移送の間に第１インデックス型回転テーブルの基板アンローディングステージ位置にある基板ホルダーテーブル上面は回転式セラミック製チャッククリーナにより洗浄される。この間、多関節型搬送ロボットにより新たな基板が位置合わせ用仮置台を経由して基板ローディングステージ位置の基板ホルダーテーブル上に搬送される前述の第１工程および第２工程が行われる。また、第１インデックス型回転テーブルの粗研削ステージに位置する基板ホルダーテーブル上の基板には、前述の第４工程の粗研削加工が行われるとともに、第１インデックス型回転テーブルの中仕上研削ステージに位置する基板ホルダーテーブル上の基板には前述の第６工程の中仕上研削加工が行われ、第１インデックス型回転テーブルの仕上研削ステージに位置する基板ホルダーテーブル上の基板には前述の第８工程の仕上研削加工が行われる。
１１）前記基板の粗研削加工後、第２インデックス型回転テーブルは時計回り方向または時計回り方向に１８０度回転され、研削・洗浄された基板は第２インデックス型回転テーブルに設けられた粗研磨ステージ位置へと移動される。この動作に平行して前述の第１０工程が実行される。
１２）第２インデックス型回転テーブルに設けられた粗研磨ステージに位置する基板ホルダーテーブル上に保持された基板上面に回転する粗研磨パッドが下降され、基板面を摺擦する。この基板と粗研磨パッド摺擦の際、研磨砥粒を水に分散させた研磨剤スラリー液が研磨剤スラリー液供給機構から直接基板上面にまたは粗研磨パッドを経由して基板上面に供給されるとともに粗研磨パッドは基板面上で摺擦揺動される。同時平行して前述の第１０工程が実行される。
１３）第２インデックス型回転テーブルは時計回り方向または時計回り方向に１８０度回転され、粗研磨加工された基板は第２インデックス型回転テーブルの基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージ位置へと移動される。同時に第１インデックス型回転テーブルを回転させることにより、仕上研削された基板を基板アンローディングステージ上へと移送、粗研削された基板を中仕上研削ステージへと移送、中仕上研削された基板を仕上研削ステージへと移送、および、基板ローディングステージ上の基板を粗研削ステージへと移送する。
１４）第２インデックス型回転テーブルの基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージでは、基板ホルダーテーブル上に保持された粗研磨加工基板上面に仕上研磨パッドが回転しつつ下降され、基板面を摺擦する。この基板と仕上研磨パッド摺擦の際、研磨砥粒を含有しない洗浄液、例えば純水が洗浄液供給機構から直接基板上面にまたは仕上研磨パッドの研磨布またはウレタン発泡製シートパッドを経由して基板上面に供給されるとともに仕上研磨パッドは揺動される。仕上研磨された基板は、吸着パッドをアームに備える基板搬送器具または多関節型搬送ロボットを用いて次ぎの加工ステージへと搬送される。第２インデックス型回転テーブルの基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージ位置の基板ホルダーテーブル上が空いた後、第１インデックス型回転テーブルの基板アンローディングステージ位置にある基板ホルダーテーブル上の研削・洗浄された基板を移動型吸着パッドで吸着し、ついで、第２インデックス型回転テーブルに設けられた基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージに位置する基板ホルダーテーブル上へと移送する。同時平行して第１インデックス型回転テーブルの各ステージおよび第２インデックス型回転テーブルの粗研磨ステージでは、前述の第１０工程を含む第１２工程が実行される。
１５）以後、前述の第１３工程および第１４工程を繰り返し、半導体基板の基板面を研削・洗浄・研磨し、基板を薄肉化および平坦化する作業を連続的に行う。
【発明の効果】
【００３５】
請求項１に記載のインデックス型研削装置においては、特許文献４に記載の基板平坦化装置の基板ローディング／アンローディングステージにおける基板ホルダーテーブル上への基板のローディングおよび基板ホルダーテーブル上基板のアンローディング作業が律速である欠点を、本発明では基板ローディングステージと基板アンローディングステージに分け、かつ、中研削ステージを加えることにより各研削ステージでの研削加工を１分内で行えるようにし、基板のスループットを５５〜６０枚／時とすることができた。また、請求項２に記載の基板平坦化装置および請求項３の基板の平坦化方法においては、研削加工された基板の移送に基板面を裏返すことなく可能とし、特許文献５に記載の研削加工された基板の移送に基板面を裏返す際に生じやすい基板の破損の機会を減少させることができた。
【００３６】
また、特許文献６に記載のように、各ステージにおいて、一対のツールスピンドルを配する加工装置とすれば、基板のスループットを約１１０枚／時とすることができると予測できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は研削ステージと研磨ステージがインライン化された方式の基板平坦化装置の平面図、図２は第１インデックス型回転テーブルに設けられた基板ホルダーテーブル（真空チャック）の一部を切り欠いた断面図、図３は研磨ステージの一部を切り欠いた側面図、および、図４はエッジ研磨機器である。
【００３８】
図１に示す半導体基板裏面の平坦化装置１０において、この平坦化装置１０は基板収納ステージ１３，１３を室仕切壁１２の外側に備え、室仕切壁１２の内側にはベース１１上に多関節型搬送ロボット１４、位置合わせ用仮置台１５、研削加工ステージ２０を構成するインデックス型研削装置、移動型搬送パッド１６、研磨加工ステージ７０、および洗浄機器３８を室内に備える。基板収納ステージ１３の収納カセット内には基板２５枚が収納可能となっている。
【００３９】
各ステージは、この平坦化装置１０の正面側から背面側に向かって、室外の右側に基板収納ステージ１３，１３を設け、室内の前列目に前記基板収納ステージ近傍位置に吸着アーム１４ａを備える多関節型搬送ロボット１４を、その多関節型搬送ロボットの後列の右側に、位置合わせ用仮置台１５および後列中央側に移動型搬送パッド１６を設置し、それらの最後列に、時計廻り方向に基板ローディングステージＳ1、粗研削ステージＳ２、中仕上研削ステージＳ３、仕上研削ステ−ジＳ４および基板ローディングステージＳ５の五つのステージを構成する部材の基板ホルダー３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅを第１インデックス型回転テーブル２に同心円上に等間隔に配置した研削加工ステージ２０を設けている。そして、前記多関節型搬送ロボット１４の左側に、基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージ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を設けている。
【００４０】
前記第１インデックス型回転テーブル２に設けられた基板アンローディングステージＳ５を構成する基板ホルダーテーブル３０ｅ上方には、基板ホルダーテーブル３０ｅ上面３１ｅを洗浄する回転式チャッククリーナ３８ａおよび研削加工された基板面を洗浄する回転式洗浄ブラシ３８ｂ一対を基板ホルダーテーブル上面に対し垂直方向および平行方向に移動可能に設けた図２に示す洗浄機器３８が設置されている。
【００４１】
図１に戻って、前記粗研削ステージＳ2を構成する基板ホルダーテーブル３０ｂ上方には、粗研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９０ａを備えるスピンドル９０ｂを基板ホルダーテーブル３０ｂ上面に対し昇降可能に設け、前記中仕上研削ステージＳ３を構成する基板ホルダーテーブル３０ｃ上方には、中仕上研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９１ａを備えるスピンドル９１ｂを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能に設け、前記仕上研削ステージＳ４を構成する基板ホルダーテーブル３０ｄ上方には、仕上研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９２ａを備えるスピンドル９２ｂを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能に設けている。各スピンドル９０ｂ，９１ｂ，９２ｂの支持板９０ｃ，９１ｃ，９２ｃはモ−タ９０ｄ，９１ｄ，９２ｄの駆動により回転駆動するボールネジに螺合されている支持板９０ｃ，９１ｃ，９２ｃが案内ガイド９０ｅ，９１ｅ，９２ｅに沿って上下方向に昇降可能となっている。図中、６，６，６は、２点式インジケート基板厚み測定計である。
【００４２】
前記基板ホルダーテーブル３０ａと多関節型搬送ロボット１４と移動型搬送パッド１６とで基板ローディングステージＳ1を構成し、前記基板ホルダーテーブル３０ｂと粗研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９０ａとで粗研削ステージＳ2を構成し、前記基板ホルダーテ−ブル３０ｃと中仕上研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９１ａとで中仕上研削ステージＳ3を構成し、前記基板ホルダーテーブル３０ｄと仕上研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９２ａとで仕上研削ステージＳ４を構成し、および、前記基板ホルダーテーブル３０ｅと多関節型搬送ロボット１４と移動型搬送パッド１６と回転式チャッククリーナおよび回転式洗浄ブラシを備える洗浄機器３８とで基板アンローディングステージＳ５を構成する。前記基板アンローディングステージＳ５は、基板研削加工面と基板ホルダーテーブル３０ｅ上面が洗浄されるので洗浄ステージとも言える。
【００４３】
粗研削カップホイール型ダイヤモンド砥石９０ａとしては、砥番（ＪＩＳ一般砥粒粒度）１７０〜３００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石が、中仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石としては、砥番１，０００〜１，５００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石が、仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石としては、砥番２，０００〜８，０００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石が好ましい。スループット向上の目的ならカップホイール型ダイヤモンドビトリファイドボンド砥石やカップホイール型ダイヤモンドメタルボンド砥石でも達成できる。しかし、砥石の寿命が短いとともに、破砕層の深さがカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いたとき(深さ２〜５μｍ)と比較し、７〜１０μｍと深くなるので、破砕層を取り除く研磨加工の加工時間が増加することとなるので好ましくない。
【００４４】
３００ｍｍ径、厚み７７５μｍの半導体基板のシリコン基板裏面を７４５μｍ研削加工により取り除いて２０μｍの厚みまで薄肉化するのに各研削ステージでの基板厚み変化は、粗研削ステージで７７５μｍから２７５μｍ、中仕上研削ステージで２７５から３０〜４０μｍへ、仕上研削ステージでは２０μｍの厚みとなるよう設定することにより、各研削ステージにおける基板のスループット時間を６０秒以内に抑えることができる。
【００４５】
図２は、研削加工ステージ２０の第１インデックス型回転テ−ブル２に設けられた基板ホルダーテーブル（真空チャック）３０ａ，３０ｅの構造と洗浄機器３８の構造を示すものである。図中、３は第１インデックス型回転テ−ブル２の回転軸、５は回転軸３の駆動モ−タである。基板ホルダーテーブル３０は、ワークｗの径と略同一径もしくは、約０．５からｍｍ程度小さい径のポーラスセラミック製円板状載置台３１を、上部に大小２段の環状空所３２ｂ，３２ｃを有する非通気性材料製支持台３２にポーラスセラミック製円板状載置台３１の上面と非通気性材料製支持台３２上面３２ａが面一となるよう載せ、この非通気性材料製支持台３２を上面凹状支持枠３４を介して中空スピンドル３３に回転自在に軸承させるとともに、前記ポーラスセラミック製円板状載置台下面にある前記非通気性材料製支持台の環状空所３２ｂ，３２ｃを減圧するバキューム手段４０を備える。
【００４６】
前記ポーラスセラミック製円板状載置台３１の外周壁面に接する非通気性材料製支持台３２の環状側壁部の上面３２ａには、浅い深さを有する環状溝３２ｄを設けている。非通気性材料製支持台３２の下面は上面凹状支持枠３４にボルトで固定され、上面凹状支持枠３４下部を中空スピンドル３３に軸承されている。中空スピンドル３３の下部には、クラッチ機構５０ａ，５０ｂが設けられ、下部のクラッチ板５０ｂには駆動モータ５１が設置されている。クラッチ板５０ａ，５０ｂが接続されると駆動モータ５１の回転力を受けて中空スピンドル３３は回転し、その回転駆動力を受けてスピンドル軸に軸承されている凹状支持枠３４、およびポーラスセラミック製円板状載置台３１も回転する。
【００４７】
前記バキューム手段４０は、図示されていない真空ポンプと、これに連結する配管４１と切換バルブ４２とロータリージョイント４３と、このロータリージョイント４３に連結する中空スピンドル３３内に配される管４４より構成される。切換バルブ４２には純水を供給する管４５が連結されている。
【００４８】
また、中空スピンドル３３内には、上面凹状支持枠３４の凹部３４ａに通じる管４６が配置され、ロータリージョイント４７、それに連結する管４８を経由して冷却用の純水を供給するポンプＰに接続されている。凹状支持枠３４の凹部３４ａに供給された純水は非通気性材料製支持台３２の底部を冷却する。
【００４９】
前記バキューム手段４０を稼動させることによりポーラスセラミック製円板状載置台３１上の載せられた半導体基板ｗは基板面を上方に向けてポースセラミック製円板状載置台３１に減圧固定される。バキューム手段４０の真空を止めた後、切換バルブ４２を純水供給側へ切り換えると加圧純水がポーラスセラミック製円板状載置台３１を洗浄する。
【００５０】
洗浄機器３８は、特開２００５−４４８７４号公報に開示されており、基板ホルダーテーブル３０ａの上面を洗浄する回転式セラミック製チャッククリーナ３８ａおよび基板研削面を洗浄する回転式洗浄ブラシ３８ｂの一対のユニット、中空スピンドル昇降機構３８ｃ、ユニット昇降機構３８ｄ、洗浄液が通過する中空スピンドル３８ｅ、中空スピンドル回転モ−タ３８ｆを備える。
【００５１】
再び図１に戻って、研磨加工ステージ７０は前記多関節型搬送ロボットの左側に設けられる。研磨加工ステージ７０は、基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージ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ル７０ｂを第２インデックス型回転テーブル７１に同心円上に対称に配置する。前記仕上研磨ステージを構成する基板ホルダーテーブル７０ａ上方には、洗浄液供給機構７２および仕上研磨パッド７３を回転可能に軸承するスピンドル７４を基板ホルダーテーブル７０ａ上面に対し昇降可能および平行に振子揺動（図２）または直線揺動（図１）可能に設ける。この基板ホルダーテーブル７０ａと仕上研磨パッド７３と洗浄液供給機構７２と前記移動型搬送パッド１６と図示されていない次ぎのマウンタステージに設置されている搬送機器とで基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ1を構成する。基板ローディング／アンローディング／仕上研磨スージｐｓ１および粗研磨ステージｐｓ2は、次ぎのステージへの搬送位置に近い方に基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１を設ける。よって、図１の平坦化装置においては、基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１は研削ステージ２０に近い方に設けられている。基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１は基板を洗浄する洗浄ステージとも言える。
【００５２】
前記粗研磨ステージｐｓ2を構成する基板ホルダーテーブル７０ｂ上方には、研磨剤スラリー液供給機構７２’および粗研磨パッド７３’を回転可能に軸承するスピンドル７４を基板ホルダーテーブル７０ｂ上面に対し昇降可能および平行に振子揺動または直線揺動可能に設け、この基板ホルダーテーブル７０ｂと粗研磨パッド７３’と研磨剤スラリー液供給機構７２’とで基板粗研磨ステージｐｓ2を構成する。基板ローディング／アンーディング／仕上研磨ステージｐｓ１の粗研磨パッド７３’の揺動軌跡上にはパッドコンディショナ７５が設けられ、粗研磨パッド７３’の下面を砥石７５ａで削り、毛羽立たせるとともに、洗浄水７５ｂが粗研磨パッド面に供給され、洗浄する。図示されていないが、必要により仕上研磨パッド７３の揺動軌跡上に別のパッドコンディショナ７５を設置してもよい。
【００５３】
研磨剤スラリー液としては、コロイダルシリカ、酸化セリウム、アルミナ、ベーマイト、二酸化マンガンなどの砥粒を純水に分散したスラリーが用いられる。必要によりスラリーには界面活性剤、キレート剤、ｐＨ調整剤、酸化剤、防腐剤が配合される。研磨剤スラリーは５０〜１，５００ｃｃ／分の割合で研磨布面に供給される。
【００５４】
洗浄液としては、純水、蒸留水、深層海水、脱イオン交換水、界面活性剤含有純水等が使用される。
【００５５】
研磨ヘッド７０ａ，７０ｂの回転数は、１０〜２５０ｒｐｍ、基板ホルダーテーブル７０ａ，７０ｂの回転数は１０〜１５０ｒｐｍ、研磨パッドが基板に当てられる圧力は５０〜３００ｇ／ｃｍ２、好ましくは８０〜２５０ｇ／ｃｍ２である。
【００５６】
図１および図３に開示される研磨加工ステ−ジ７０の研磨パッド７３，７３’は、モータＭ2により回動されるボールネジ７８に螺合されている螺合体７９がリニアーガイド８０に沿って前後方向へ移動することにより研磨パッドを軸承する中空スピンドル７４が基板ホルダーテーブル７０ａ，７０ｂ上を直線揺動することにより仮想線で示される研磨パッド位置（待機位置）まで後退できる。中空スピンドル７４の回転は、モータＭ１の回転駆動をプーリー８１が受け、ベルト８２を介してプーリー８３に伝え中空スピンドル７４を回転させることにより行われる。中空スピンドル７４の昇降はエアシリンダー８４により行われる。この中空スピンドル７４の中央には液供給管８５が設けられ、ロータリージョイント８６に接続され、更に洗浄液供給機構７２あるいは研磨剤スラリー液供給機構７２’に接続している。この中空スピンドル７４内側と液供給管８５外側で形成される空間８７には前記ロータリージョイント８６を経由して加圧空気供給管８８が接続されている。
【００５７】
研磨ステージ７０の第２インデックス型回転テーブル７１の構造は、基板ホルダーテーブル７０ａ，７０ｂが２基である点を除けば研削ステージ２０の第１インデックス型回転テール２の構造に類似する。即ち、図３において、基板ホルダーテーブル７０ａ，７０ｂは、ワークｗの径と略同一径の穿孔（孔径は０．３〜１ｍｍ）されたセラミック製円板状載置台７０ａ，７０ｂを、非通気性材料製支持台９２に穿孔セラミック製円板状載置台７０ａ，７０ｂの上面と非通気性材料製支持台９２上面が面一となるよう載せ、この非通気性材料製支持台９２を中空スピンドル９５に上面凹状支持枠９４を介して回転自在に軸承させるとともに、前記穿孔セラミック製円板状載置台下面にある前記非通気性材料製支持台の環状空所９６を減圧するバキューム手段９７を備える。基板ホルダーテーブル７０ａ，７０ｂは、スピンドル７に軸承され、スピンドルはモータＭ３の駆動を受けて回転可能となっている。基板ホルダーテーブル（穿孔セラミック製円板状載置台）７０ａ，７０ｂは、研削ステージで用いたものと同種のポーラスセラミック製円板であってもよい。
【００５８】
前記穿孔セラミック製円板状載置台７０ａ，７０ｂの外周壁面に接する非通気性材料製支持台９２の環状内側壁部には、環状溝９８が設けられ、この環状溝に冷却水９９が供給される。非通気性材料製支持台９２の下面は上面凹状支持枠９４にボルトで固定され、上面凹状支持枠９４下部を中空スピンドル９５に軸承されている。中空スピンドル９５の下部には、クラッチ板１００ａ，１００ｂが設けられ、下部のクラッチ板１００ｂには駆動モータＭ４が設置されている。クラッチ板１００ａ，１００ｂが接続されると駆動モータＭ４の回転力を受けて中空スピンドル９５は回転し、その回転駆動力を受けてスピンドル軸に軸承されている凹状支持枠９４、および穿孔セラミック製円板状載置台７０ａ，７０ｂも回転する。
【００５９】
前記バキューム手段９７は、図示されていない真空ポンプと、これに連結する配管１０１と切換バルブ１０２とロータリ−ジョイント１０３と、このロータリージョイントに連結する中空スピンドル９５内に配される管９７より構成される。切換バルブ１０２には純水を供給する管１０４が連結されている。
【００６０】
また、中空スピンドル９５内には、非通気性材料製支持台９２の環状内側壁部に設けられた環状溝９８に通じる管９９が配置され、ロータリージョイント１０５、それに連結する管１０６を経由して冷却用の純水を供給するポンプ１０７に接続されている。
【００６１】
前記バキューム手段を稼動させることにより穿孔セラミック製円板状載置台７０ａ，７０ｂ上に載せられた半導体基板ｗは基板面を上方に向けて穿孔セラミック製円板状載置台７０ａ，７０ｂに減圧固定される。バキューム手段の真空を止めた後、切換バルブ１０２を純水供給側へ切り換えると加圧純水が穿孔セラミック製円板状載置台７０ａ，７０ｂを洗浄する。
【００６２】
研磨ステージ７０の基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１と粗研磨ステージｐｓ2は、第２インデックス型回転テーブル７１上に設けられた仕切堰１０８の存在により飛散した研磨剤スラリー液や洗浄液が相手方ステージ側へ飛散しない。
【００６３】
図１に示す平坦化装置１０は、３００ｍｍ径、厚み７７５μｍ前後の半導体基板シリコン板裏面を加工して約２０〜３０μｍ厚に薄肉化するスループットが約３０枚／時で薄肉化・平坦化できる装置であり、そのフットプリントは、部屋の最大横幅１３７５ｍｍ、部屋の前後列最大長さ３８００ｍｍのものである。
【００６４】
図１に示す基板用平坦化装置１０を用い、半導体基板裏面の薄肉化・平坦化を行う作業は、以下の工程を経て行われる。
【００６５】
１）基板収納ステージ１３の収納カセット内に保管されている基板を多関節型搬送ロボット１４の吸着パッド１４ａに吸着し、位置合わせ用仮置台１５上に搬送し、そこで基板のセンタリング位置調整を行う。
【００６６】
２）位置合わせされた基板上面を前記多関節型搬送ロボットの吸着パッド１４ａに吸着させ、ついで、第１インデックス型回転テーブル２に設けられた基板ローディングステージＳ１を構成する基板ホルダーテーブル３０ａ上に移送する。
【００６７】
３）第１インデックス型回転テ−ブル２を逆時計廻り方向に７２度回転させることにより、基板ローディングステージＳ１位置の基板ホルダーテーブル３０ａに真空チャックされている基板を粗研削ステージＳ２の基板ホルダーテーブル３０ｂ位置へと移送する。
【００６８】
４）粗研削ステージＳ２で砥番１７０〜３００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９０ａを用いて基板裏面を粗研削する。この間に、多関節型搬送ロボット１４を用い前記第１工程と第２工程が行われ、新たな基板が基板ローディングステージＳ１上に搬送される。
【００６９】
５）第１インデックス型回転テーブル２を逆時計廻り方向に７２度回転させることにより、粗研削された基板を中仕上研削ステージＳ３の基板ホルダーテーブル位置へと移送するとともに基板ローディングステージ位置の基板ホルダーテーブル上の基板を粗研削ステージへと移送する。
【００７０】
６）中仕上研削ステ−ジＳ３で砥番１，０００〜１，５００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９１ａを用いて粗研削された基板裏面を中仕上研削する。この間に、粗研削ステージでは砥番１７０〜３００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９０ａを用いて基板裏面が粗研削されるとともに、多関節型搬送ロボット１４により新たな基板が位置合わせ用仮置台１５を経由して基板ローディングステージＳ１位置の基板ホルダーテーブル３０ａ上に搬送される。
【００７１】
７）第１インデックス型回転テ−ブル２を逆時計廻り方向に７２度回転させることにより、中仕上研削された基板を仕上研削ステージＳ４の基板ホルダーテーブル３０ｄ位置へと移送するとともに粗研削された基板を中仕上研削ステージＳ３へと移送する。
【００７２】
８）仕上研削ステージＳ４で砥番２，０００〜８，０００の仕上研削カップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９２ａを用いて中仕上研削された基板裏面を仕上研削する。この間に、粗研削ステージＳ２では砥番１７０〜３００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９０ａを用いて基板裏面が粗研削されるとともに、中仕上研削ステージＳ３では砥番１，０００〜１，５００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石９１ａを用いて粗研削された基板裏面を中仕上研削する。また、多関節型搬送ロボット１４により新たな基板が位置合わせ用仮置台１５を経由して基板ローディングステージＳ１位置の基板ホルダーテーブル３０ａ上に搬送される。
【００７３】
９）第１インデックス型回転テーブル２を逆時計廻り方向に７２度もしくは時計廻り方向に２８８度回転させることにより、仕上研削された基板を基板アンローディングステージＳ１上へと移送するとともに、基板ローディングステージＳ１位置の基板ホルダーテーブル３０ａ上の基板を粗研削ステージＳ２上へ、粗研削された基板を中仕上研削ステージＳ３へ、および、中仕上研削された基板を仕上研削ステージＳ４へと移送する。
【００７４】
１０）第１インデックス型回転テーブル２の基板アンローディングステージＳ５位置にある基板ホルダーテーブル３０ｅ上の仕上研削された基板の上面に回転洗浄ブラシ３８ｂを下降させ、洗浄液を基板上面に供給しながら基板上面を洗浄し、次いで移動型搬送パッドの吸着パッド１６ａ面に研削・洗浄された基板上面を吸着し、ついで、第２インデックス型回転テーブル７１に設けられた基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１に位置する基板ホルダーテーブル７０ａ上へと移送する。この基板の移送の間に第１インデックス型回転テーブル２の基板アンローディングステージＳ５位置にある基板ホルダーテーブル３０ｅ上面は回転式セラミック製チャッククリーナ３８ａにより洗浄される。この間、多関節型搬送ロボット１４により新たな基板が位置合わせ用仮置台１５を経由して基板ローディングステージＳ１位置の基板ホルダーテーブル３０ａ上に搬送される前述の第１工程および第２工程が行われる。また、第１インデックス型回転テーブル２の粗研削ステージＳ２に位置する基板ホルダーテーブル３０ｂ上の基板には、前述の第４工程の粗研削加工が行われるとともに、第１インデックス型回転テーブルの中仕上研削ステージＳ３に位置する基板ホルダーテーブル３０ｃ上の基板には前述の第６工程の中仕上研削加工が行われ、第１インデックス型回転テーブルの仕上研削ステージＳ４に位置する基板ホルダーテーブル上の基板には前述の第８工程の仕上研削加工が行われる。
【００７５】
１１）前記基板の粗研削加工後、第２インデックス型回転テーブル７１は時計回り方向または逆時計回り方向に１８０度回転され、研削・洗浄された基板は第２インデックス型回転テーブルに設けられた粗研磨ステージｐｓ２位置へと移動される。この動作に平行して前述の第１０工程が実行される。
【００７６】
１２）第２インデックス型回転テーブル７１に設けられた粗研磨ステージｐｓ２に位置する基板ホルダーテーブル７０ａ上に保持された基板上面に粗研磨パッド７３’が回転されながら下降され、基板面を摺擦する。この基板と粗研磨パッド７３摺擦の際、研磨砥粒を水に分散させた研磨剤スラリー液が研磨剤スラリー液供給機構から直接基板上面にまたは粗研磨パッドを経由して基板上面に供給されるとともに粗研磨パッドは基板面上で摺擦揺動される。同時平行して前述の第１０工程が実行される。
【００７７】
１３）第２インデックス型回転テーブル７１は時計回り方向または逆時計回り方向に１８０度回転され、粗研磨加工された基板は第２インデックス型回転テーブルの基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１位置へと移動される。同時に第１インデックス型回転テーブル２を逆時計廻り方向に７２度回転させることにより、仕上研削された基板を基板アンローディングステージＳ５上へと移送、粗研削された基板を中仕上研削ステージＳ３へと移送、中仕上研削された基板を仕上研削ステージＳ４へと移送、および、基板ローディングステージＳ１上の基板を粗研削ステージＳ２へと移送する。
【００７８】
１４）第２インデックス型回転テーブル７１の基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１では、基板ホルダーテーブル７０ａ上に保持された粗研磨加工基板上面に仕上研磨パッド７３が回転しつつ下降され、基板面を摺擦する。この基板と仕上研磨パッド摺擦の際、研磨砥粒を含有しない洗浄液、例えば純水が洗浄液供給機構から直接基板上面にまたは仕上研磨パッド７３の研磨布またはウレタン発泡製シートパッドを経由して基板上面に供給されるとともに仕上研磨パッドは揺動される。仕上研磨された基板は、吸着パッドをアームに備える基板搬送器具または多関節型搬送ロボットを用いて次ぎの加工ステージへと搬送される。第２インデックス型回転テーブル７１の基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１位置の基板ホルダーテーブル７０ａ上が空いた後、第１インデックス型回転テーブル２の基板アンローディングステージＳ５位置にある基板ホルダーテーブル３０ｅ上の研削・洗浄された基板を移動型吸着パッド１６で吸着し、ついで、第２インデックス型回転テーブル７１に設けられた基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１に位置する基板ホルダーテーブル７０ａ上へと移送する。同時平行して第１インデックス型回転テーブル２の各ステージおよび第２インデックス型回転テーブル７１の粗研磨ステージｐｓ２では、前述の第１０工程を含む第１２工程が実行される。
【００７９】
１５）以後、前述の第１３工程および第１４工程を繰り返し、半導体基板の基板面を研削・洗浄・研磨し、基板を薄肉化および平坦化する作業を連続的に行う。
【００８０】
本発明の基板平坦化装置を用いる基板の薄肉化・平坦化方法の別の態様として、移動型吸着パッド１６で研削・洗浄された基板を直接粗研磨ステージｐｓ２位置の基板ホルダーテーブル７０ｂ上へ搬送し、そのステージｐｓ２で基板の粗研磨を行い、ついで第２インデックス型回転テ−ブル７１を１８０℃回転させて基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１位置へと基板を移送し、その粗研磨ステージｐｓ1で基板の仕上研磨を行うことも可能である。
【００８１】
また、位置合わせ仮置台１５に代えて、図４に示すセンタリング機構を有する半導体基板のエッジ研磨機器１５０を採用することにより研削加工、研磨加工、基板搬送時の半導体基板のエッジ部クラックや割れの機会が極端に減少されるので、砥石軸や研磨軸、ホルダーテーブルの回転速度をさらに高速運転することができ、スループット時間をより向上させることができる。
【００８２】
図４に示すエッジ研磨機器１５０において、ｗは半導体基板、１１はベース、１５はセンタリング機構、１２０はスピンチャック、１２１はスラッジカバー、１３０は洗浄水供給ノズル、１４０は研磨テープ送り機構、１４１は研磨テープ送りリール、１４２は研磨テープ巻き取りリール、１４３は抑えローラ、１４４はテープ送りローラ、１４５はテープ押さえプッシャー、１４６は研磨テープである。スピンチャック１２０に載置され、回転されている半導体基板ｗのエッジ部に研磨テープ１４６をテープ押さえプッシャー１４５を左方向に移動させてエッジ部に当接させ、半導体基板のエッジ部をテープ研磨する。半導体基板のエッジ研磨は、３〜７秒で終えることができる。
【実施例】
【００８３】
実施例１
図１に示す基板平坦化装置１０を用い、３００ｍｍ径のシリコン基板の上にプリント配線した半導体基板（厚み７７５μｍ）の裏面（シリコン基板面）を７５０μｍ除去し、厚み２５μｍとする研削加工と、研削加工面５μｍの取り代の研磨加工を行った。粗研削加工は、砥番１７０のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて７７５μｍから２７５μｍまでの厚みへ薄肉化（５００μｍの取り代）、中仕上研削加工は、砥番１，３００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて２７５μｍから３５μｍまでの厚みへ薄肉化（２４０μｍの取り代）、および、仕上研削加工は、砥番２，３００のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石を用いて３５μｍから２５μｍまでの厚みへ薄肉化（１０μｍの取り代）を行った。
【００８４】
厚み７７５μｍの半導体基板は、積水化学工業の加熱発泡型接着剤を用い、直径３１０ｍｍ、厚み１ｍｍの円板状ガラス板に基板のシリコン面を上側面にして積層し、積層体として用いた。
【００８５】
研削加工ステージＳ２，Ｓ３，Ｓ４における各々のカップホイール型ダイヤモンドレジンボンド砥石の回転速度は全て３，０００ｒｐｍで、基板ホルダーテーブル（バキュームチャック）３０の回転速度は、粗研削加工時２００ｒｐｍ、中仕上研削加工時１２０ｒｐｍ、精密研削加工時１２０ｒｐｍとした。また、基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１位置での研磨パッド７３および研磨ヘッドの回転数は１００ｒｐｍで、研磨ヘッドの加圧は１００ｇ／ｃｍ２、および粗研磨ステージｐｓ２位置での研磨パッド７３’および研磨ヘッドの回転数は、２００ｒｐｍで、研磨ヘッドの加圧は２５０ｇ／ｃｍ２で行った。
【００８６】
各ステージのスループット時間を次に示す。
（ａ）ロードポート（基板収納カセット１３）に多間接型搬送ロボット１４のハンド１４ａが来て基板スキャンを行い、基板を吸着して位置合わせ用仮置台１５上に載せるまでの時間は２０秒。
（ｂ）位置合わせ用仮置台１５上で基板の位置合わせ（アライメント）する時間は、２秒。
（ｃ）位置合わせ用仮置台１５上の基板を多間接型搬送ロボット１４のハンド１４ａが把持し、基板ローディングＳ１に基板を載せ、基板ホルダーテーブル３０ａの減圧を行って基板を固定し、ついで、多間接型搬送ロボット１４のハンド１４ａが待機位置へ戻るまでの時間が２３秒。ならびに、多間接型搬送ロボット１４のハンド１４ａが待機位置より基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１位置へと移動し、基板を把持し、基板収納カセット１３内へ戻す時間が２０秒、および、多間接型搬送ロボット１４のハンド１４ａがロードポート１３より待機位置へ戻る時間が５秒。
（ｄ）第一インデックス型回転テーブル２の回転時間は３秒。第二インデックス型回転テーブル７１の回転時間は２秒。ならびに、基板アンローディングステージＳ１から移動型搬送パッド１６を用いて基板を吸着し、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位置へ基板を搬送する時間は５秒。
（ｅ）研削加工ステージにおける粗研削時間は５５秒、中仕上研削時間は５０秒および仕上研削加工時間は４０秒。粗研磨ステージｐｓ２位置で粗研磨時間は４０秒および基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージｐｓ１位置での仕上研磨および基板洗浄時間は１０秒。ならびに、基板ローディングステージＳ１位置での基板洗浄時間は５秒および基板ホルダーテーブル３０ａ表面のチャック洗浄に５秒。
【００８７】
一枚の基板が収納カセット１３から平坦化装置１０内に搬入され、位置合わせ、研削、研磨、洗浄され、平坦化装置の外の収納カセット１３内に戻される時間は、合計３０１秒である。しかし、上記（ａ）工程乃至（ｅ）工程において各ステージにおける加工は平行して行われる。各工程（ａ）乃至（ｅ）を実施する時間は、（ａ）工程２０秒、（ｂ）工程２秒、（ｃ）工程４８秒、（ｄ）工程５秒、および（ｅ）工程５５秒である。
【００８８】
よって、上記（ａ）工程乃至（ｅ）工程における各工程のスループット律速時間は、（ｅ）工程の５５秒であり、これにインデックス型回転テーブルの回転時間３秒を足し算するとスループットが１枚当たり５７秒、時間換算して約６０枚／時となる。
【００８９】
なお、得られた研削・研磨加工された厚み２０μｍの半導体基板には反りは認められなかった。また、半導体チップにしたときのロス率は約９％（エッジ研磨を行ったときは約３％）で、業界で報告されている既存のビルト・イン方式の３００ｍｍ径基板用平坦化装置の８０μｍ薄肉化製品ロス率２８〜３０％と比較すると本発明のインライン方式の本平坦化装置は各段と製品ロス率が低く、優れたものである。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明の半導体基板の平坦化装置は、半導体基板裏面のシリコン基板面の研削・研磨加工を高スループットで行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】基板平坦化装置の平面図である。
【図２】第１インデックス型回転テーブルに設けられた基板ホルダーテーブルの一部を切り欠いた断面図である。
【図３】研磨ステージの一部を切り欠いた側面図である。
【図４】位置決め機構を兼ね備えた基板エッジ研磨機器の正面図である。（公知）
【図５】別態様の平坦化装置の斜視図である。（公知）
【図６】別態様の平坦化装置の斜視図である。（公知）
【符号の説明】
【００９２】
２    第１インデックス型回転テーブル
１０    基板平坦化装置
ｗ      半導体基板
Ｓ１    基板ローディングステージ
Ｓ２     粗研削ステージ
Ｓ３     中仕上研削ステージ
Ｓ４     仕上研削ステージ
Ｓ５     基板アンローディングステージ
１３    基板収納ステージ
１４    多関節型搬送ロボット
１５    位置合わせ用仮置台
１６    移動型搬送パッド
２０    研削加工ステージ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ  基板ホルダーテーブル
７０    研磨加工ステージ
７１    第２インデックス型回転テーブル
ｐｓ１  基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージ
ｐｓ２  粗研磨ステージ
７０ａ，７０ｂ  基板ホルダーテーブル
７３    仕上研磨パッド
７３’  粗研磨パッド
９０ａ  粗研削砥石
９１ａ  仕上研削砥石
１５０  基板エッジ研磨機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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