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JP5470081B2 - Compound semiconductor substrate planarization processing apparatus and planarization processing method - Google Patents

Compound semiconductor substrate planarization processing apparatus and planarization processing method

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JP5470081B2 JP2010030873A JP2010030873A JP5470081B2 JP 5470081 B2 JP5470081 B2 JP 5470081B2 JP 2010030873 A JP2010030873 A JP 2010030873A JP 2010030873 A JP2010030873 A JP 2010030873A JP 5470081 B2 JP5470081 B2 JP 5470081B2
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Description

本発明は、発光ダイオード(Light Emitted Diode)やレーザ半導体チップに使用される化合物半導体基板の表面を研削加工して基板の厚みを減らし、更に、ラップ研磨加工して表面粗さRaが数ナノ〜数十ナノの精密仕上げの基板を得るのに使用する化合物半導体基板の平坦化加工装置およびその装置を用いて化合物半導体基板の表面を平坦化加工する方法に関する。   In the present invention, the surface of a compound semiconductor substrate used for a light emitting diode or a laser semiconductor chip is ground to reduce the thickness of the substrate, and the surface roughness Ra is several nanometers by lapping. The present invention relates to an apparatus for planarizing a compound semiconductor substrate used to obtain a precision-finished substrate of several tens of nanometers and a method for planarizing a surface of a compound semiconductor substrate using the apparatus.

発光ダイオードは、サファイアやSCなどの脆弱な化合物半導体基板の表面にバッファ層(例えばAlN)を介して厚み20〜250ナノの単結晶薄膜を形成させたものであり、単結晶薄膜としてGaAs、InP、InAs、GaN、InGaNなどが使用されている。 Light emitting diode, which has to form single-crystal thin film having a thickness of 20 to 250 nano via a buffer layer on a sapphire or S i C fragile compound semiconductor substrate surface, such as a (e.g. AlN), GaAs as a single crystal thin film InP, InAs, GaN, InGaN, etc. are used.

最近の単結晶薄膜形成技術では、5〜60ナノの厚みの単結晶薄膜が得られる。よって、サファイア基板についても、その表面粗さRaが数ナノ〜数十ナノの精密仕上げが要求される。基板の精密仕上げ加工方法としては、基板面と硬い定盤面に砥粒が挟まれ、両者面が相互に回転運動するときに砥粒が転がり運動するラッッピング加工(表面粗さ0.1〜2μm)、基板面と研磨パッド定盤面に砥粒が挟まれ、両者面が相互に回転運動するときに砥粒が研磨パッド定盤面に固定されてその切れ刃で微小切削を行うポリッシング加工(表面粗さ0.01〜1μm)、石英ガラスやABS樹脂定盤を用いるMCP(Mechano-Chemical Polishing)加工(表面粗さ0.001〜0.1μm)、発泡ポリウレタンや不織布定盤を用いるCMP(Chemical Mechanical Polishing)加工(表面粗さ0.001〜0.1μm)、ポリウレタンゴム微粒子駆動工具を用いるEEM(Elastic Emission Machining)加工(表面粗さ〜0.002μm)が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。   In recent single crystal thin film formation technology, a single crystal thin film having a thickness of 5 to 60 nanometers can be obtained. Therefore, the sapphire substrate is also required to have a precision finish with a surface roughness Ra of several nanometers to several tens of nanometers. A precision finishing method for substrates is a lapping process in which abrasive grains are sandwiched between a substrate surface and a hard surface plate surface, and the abrasive grains roll when both surfaces rotate relative to each other (surface roughness 0.1 to 2 μm). Polishing process (surface roughness) in which abrasive grains are sandwiched between the substrate surface and the polishing pad surface, and when both surfaces rotate relative to each other, the abrasive grains are fixed to the polishing pad surface and the cutting edge performs micro-cutting 0.01 to 1 μm), MCP (Mechano-Chemical Polishing) processing using quartz glass or ABS resin surface plate (surface roughness 0.001 to 0.1 μm), CMP (Chemical Mechanical Polishing) using polyurethane foam or non-woven surface plate ) Processing (surface roughness 0.001 to 0.1 μm), EEM (Elastic Emission Machining) processing (surface roughness to 0.002 μm) using a polyurethane rubber fine particle driving tool has been proposed (for example, Non-Patent Document 1).

特開2005−205542号公報(特許文献1)は、サファイア基板を平均粒径0.6μmのα型アルミナをエポキシ樹脂結合剤で結合した研磨砥石を用い、片面ポリッシング加工する方法を提案する。   Japanese Patent Laying-Open No. 2005-205542 (Patent Document 1) proposes a single-side polishing method using a polishing grindstone in which an α-type alumina having an average particle diameter of 0.6 μm is bonded with an epoxy resin binder.

また、特開2001−18160号公報(特許文献2)は、図3、図4に示すポリシャを有する水平方向に回転可能なラップ盤4、該ラップ盤のポリシャ上に設けられたラップ盤ポリシャ面3のコンディショニングを行なうコンディショナーリング10、該コンディショナーリングの位置決め機構11および回転駆動機構12、前記コンディショナーリングならびにコンディショナーリングの位置決め機構および回転駆動機構の配列に対して対称の位置に設けられた一対のワーク(例えば、LEDガラス基板、半導体シリコンウエハ、セラミック基板)の加工ステーション位置決め機構13、治具に取り付けられたワークに荷重をかけ、かつ、ポリシャ面上でワークを保持する一対の加工ステーション14、前記ワークの加工ステーション位置決め機構13をポリシャ面3上で往復移動(揺動)させる駆動機構15、およびポリシャ上に研磨剤をポンプ16aで供給する研磨剤供給機構16を具備する平面ラップ装置1を開示する。   Japanese Patent Laying-Open No. 2001-18160 (Patent Document 2) discloses a lapping machine 4 having a polisher shown in FIGS. 3 and 4 that can be rotated in the horizontal direction, and a lapping machine polisher surface provided on the polisher of the lapping machine. A conditioner ring 10 for performing the conditioning of 3, a positioning mechanism 11 and a rotation drive mechanism 12 of the conditioner ring, and a pair of workpieces provided at positions symmetrical to the arrangement of the conditioner ring and the positioning mechanism and rotation drive mechanism of the conditioner ring (For example, LED glass substrate, semiconductor silicon wafer, ceramic substrate) processing station positioning mechanism 13, a pair of processing stations 14 for applying a load to a workpiece attached to a jig and holding the workpiece on a polisher surface, Work processing station position Determining mechanism 13 discloses a flat lapping machine 1 having a polishing agent supply mechanism 16 for supplying a driving mechanism 15 for reciprocating on polisher surface 3 (swings), and the abrasive on polisher pump 16a.

特開2008−211040号公報(特許文献3)は、セラミック固定具に貼り付けたサファイア基板をアルミナ砥粒5〜30重量%の割合で固定した金属定盤で研磨したところ、算術平均表面粗さRaが0.0002〜0.001μmのサファイア基板が得られたと開示する。 Japanese Patent Laid-Open No. 2008-211040 (Patent Document 3) discloses an arithmetic average surface roughness obtained by polishing a sapphire substrate attached to a ceramic fixture with a metal surface plate fixed at a rate of 5 to 30% by weight of alumina abrasive grains. It is disclosed that a sapphire substrate with Ra of 0.0002 to 0.001 μm was obtained.

特開2008−311404号公報(特許文献4)は、表面が保護テープ貼着で保護されたLED基板のサファイア基板裏面を研削砥石で研削してその厚みを減らす方法を開示する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2008-311404 (Patent Document 4) discloses a method of reducing the thickness by grinding the back surface of a sapphire substrate of an LED substrate whose surface is protected by sticking a protective tape with a grinding wheel.

特開2009−28814号公報(特許文献5)は、研磨剤スラリーを用い、サファイア基板をCMP加工してRaが0.2nm程度の基板が得られたと報告する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2009-28814 (Patent Document 5) reports that a substrate having an Ra of about 0.2 nm was obtained by CMP processing of a sapphire substrate using an abrasive slurry.

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

前記非特許文献1に記載される種々のナノ精密仕上げ加工方法では、基板の厚みを減ずる加工時間が長く要するので、実際には、基板研削装置を用いて基板を研削加工して薄肉化した後に前記ナノ精密仕上げ加工を施こしている。 The various nano precision finishing methods described in Non-Patent Document 1 require a long processing time for reducing the thickness of the substrate. Therefore, actually, after the substrate is ground and thinned using a substrate grinding apparatus, The nano precision finishing process is applied.

米国特許第7,238,087号明細書(特許文献6)は、図5に示すように基板研削装置20と研磨装置70を多関節型アーム搬送ロボット40と回動式吸着パッド17を用いてインライン化した平坦化装置1を開示する。収納カセットK内に収納された基板は、基板研削装置20により半導体基板裏面のシリコン基盤を研削加工したのち、研磨装置70によりCMP研磨加工してシリコン基盤面を薄肉化し、0.1μm程度の表面粗さRaを有するシリコン基盤面が得られたと開示する。 US Pat. No. 7,238,087 (Patent Document 6) uses a substrate grinding apparatus 20 and a polishing apparatus 70 as shown in FIG. 5 by using an articulated arm transfer robot 40 and a rotary suction pad 17. An in-line planarizing apparatus 1 is disclosed. The substrate stored in the storage cassette K is ground on the backside of the semiconductor substrate by the substrate grinding device 20 and then subjected to CMP polishing by the polishing device 70 to reduce the thickness of the silicon substrate surface to a surface of about 0.1 μm. It is disclosed that a silicon substrate surface having a roughness Ra was obtained.

さらに、セリア粒子を分散させた表面研削砥石を用いてバキュームチャックに固定されているサファイア基板をドライポリッシュしたところ、数百ナノの表面粗さの鏡面を有するサファイア基板が得られたとの報告も基板加工メーカーから聞いている。 Furthermore, when a sapphire substrate fixed to a vacuum chuck was dry-polished using a surface grinding wheel in which ceria particles were dispersed, it was reported that a sapphire substrate having a mirror surface with a surface roughness of several hundred nanometers was obtained. I heard from a processing manufacturer.

超精密加工編集委員会著、「超精密加工の基礎と実際」、日刊工業新聞社発行、106−110頁、2006年2月28日刊。Published by Nihonkaku Kogyo Shimbun, pages 106-110, February 28, 2006, published by the Ultraprecision Machining Committee. 特開2005−205542号公報JP 2005-205542 A 特開2001−18160号公報JP 2001-18160 A 特開2008−211040号公報JP 2008-211040 A 特開2008−311404号公報JP 2008-311404 A 特開2009−28814号公報JP 2009-28814 A 米国特許第7,238,087号明細書US Pat. No. 7,238,087

サファイア基板のナノ精密仕上げ加工方法としては、研磨剤液をサファイア基板とラップ定盤のポリッシャ面間に供給しつつ、サファイア基板をラップ定盤のポリッシャ面に押圧しつつラップ研磨加工することが発明者らの追試で確認できた。この確認が正しいことは、前記特許文献3記載のデータと他の特許文献記載のデータを比較しても裏付けられている。   As a nano-precision finishing method of a sapphire substrate, it is an invention to lap-polish while pressing the sapphire substrate against the polisher surface of the lap surface plate while supplying an abrasive liquid between the sapphire substrate and the polisher surface of the lap surface plate. We were able to confirm it by their additional tests. The fact that this confirmation is correct is supported by comparing the data described in Patent Document 3 with the data described in other Patent Documents.

よって、前記米国特許第7,238,087号明細書(特許文献6)に開示の研削装置20に特開2001−18160号公報(特許文献2)に開示の平面ラップ装置を用い、多関節型基板搬送ロボット14の替わりに吸着パッドおよび反転機能を有する搬送アームを供える多関節型基板搬送ロボットを用いてインライン化した基板平坦化加工装置を組み立て、サファイア基板の平坦化加工を行ったところ、次の問題点が見出された。   Therefore, the planar lapping apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-18160 (Patent Document 2) is used for the grinding apparatus 20 disclosed in the above-mentioned US Pat. No. 7,238,087 (Patent Document 6). When an inlined substrate flattening apparatus was assembled using an articulated substrate transfer robot having a suction pad and a transfer arm having a reversing function instead of the substrate transfer robot 14, the sapphire substrate was flattened. The problem was found.

1)枚葉の研削加工された薄いサファイア基板は反り易いので、研削加工されたサファイア基板をラップ装置のチャック機構(テンプレート14b)に受け渡し(貼付)するのが困難である。2)ラップ装置では同時に2枚の基板をラップ研磨加工するため、仮置台が1基不足する。3)基板平坦化加工されたサファイア基板に付着した研削加工屑やラップ加工屑を洗浄装置で0.1μm径以下の不純物の数が10個以下に落とすことが困難である。   1) Since a thin sapphire substrate that has been ground is easily warped, it is difficult to transfer (paste) the ground sapphire substrate to the chuck mechanism (template 14b) of the lapping apparatus. 2) In the lapping apparatus, two substrates are lapped at the same time, so one temporary table is insufficient. 3) It is difficult to reduce the number of impurities having a diameter of 0.1 μm or less to 10 or less by a cleaning device with grinding and lapping scraps adhering to the sapphire substrate that has been flattened.

本発明は、ラップ装置の押圧可能なチャック機構(テンプレート)14bを通気性の優れるポーラステンプレート板を使用した吸着チャックとし、かつ、振り子揺動できる吸着チャック機構に替え、この吸着チャック機構に研削加工されたサファイア基板を受け渡す基板搬送ロボットTとして吸着パッドおよび反転機能を有する搬送アームを供える多関節型基板搬送ロボットを用いることにより前述の1)の問題点を解決する。仮置台を1基追加することにより前述の2)の問題点を解決する。基板収納カセットKより研削装置据付位置をラップ装置据付位置よりも更に遠ざけるとともに、研削加工されたサファイア基板の第一洗浄装置、ラップ加工されたサファイア基板の第二洗浄装置、ラップ装置の第一チャック機構の第一洗浄装置、ラップ装置の第二チャック機構の第二洗浄装置、および多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドの縦型洗浄装置を設けることにより前述の3)の問題点を解決することができる平坦化加工装置の提供を目的とする。   In the present invention, the chuck mechanism (template) 14b that can be pressed in the lap apparatus is replaced with a suction chuck mechanism that uses a porous template plate having excellent air permeability, and the suction chuck mechanism that can swing the pendulum is replaced by grinding. The above-mentioned problem 1) is solved by using an articulated substrate transfer robot provided with a suction pad and a transfer arm having a reversing function as the substrate transfer robot T that delivers the sapphire substrate. The problem 2) described above is solved by adding one temporary table. The grinding device installation position is further away from the substrate storage cassette K than the lapping device installation position, and the first cleaning device for the ground sapphire substrate, the second cleaning device for the lapped sapphire substrate, and the first chuck for the lapping device Solving the above-mentioned problem 3) by providing a first cleaning device for the mechanism, a second cleaning device for the second chuck mechanism of the lap device, and a vertical cleaning device for the suction pads of the articulated substrate transfer robot. An object of the present invention is to provide a flattening apparatus capable of performing the above.

請求項1の発明は、平坦化加工装置を据え付ける部屋を屋外に基板の収納カセットの複数が据え付けられている前方部より左側部にギリシャ文字のΓ字状の基板のローディング/アンローディングステージ室を、右側部の基板のラップ加工ステージ室および奥部の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左側部壁には前記複数の基板の収納カセットに通じるロードポートを設けた化合物半導体基板の平坦化加工装置であって、
前記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より室内奥方向に向って、第二基板洗浄機と第二仮置台を併設、研磨剤液供給機構と吸着パッドおよび反転機能を有する搬送アームを供える多関節型基板搬送ロボットを併設、縦型吸着パッド洗浄機と第一仮置台を併設、および第一基板洗浄機と回動式吸着パッドを併設し、
前記基板のラップ加工ステージ室内には、中央部にラップ定盤ポリシャ面のコンディショニングを行なうコンディショナーリングを搭載するラップ定盤を設け、このラップ定盤の前方に吸着機構を有するテンプレートと振り子揺動および上下移動可能な第二基板吸着チャック機構と前記吸着機構を有するテンプレートを洗浄する第二基板吸着チャック洗浄機構を、かつ、前記ラップ定盤の後方に吸着機構を有するテンプレートと振り子揺動および上下移動可能な第一基板吸着チャック機構と前記吸着機構を有するテンプレートを洗浄する第一基板吸着チャック洗浄機構を設け、
前記基板の研削加工ステージ室内には、1台のインデックス型ターンテーブルに3組の基板吸着チャックテーブルを同一円周上に等間隔に回転可能に設けた基板吸着チャック定盤を設け、前記3組の基板吸着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(s)、基板粗研削ステージチャック(s)、基板仕上げ研削チャック(s)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、前記ローディング/アンローディングステージチャック(s)の上方にブラシ洗浄機器およびチャック洗浄機器を横方向移動、上下移動可能および回転可能に設け、前記基板粗研削ステージチャック(s)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、前記基板仕上げ研削ステージチャック(s)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、
前記ローディング/アンローディングステージ室内の中央部に設けられた多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドにより、収納カセット内に収納されていた基板を吸着し、第一駆台上へ搬送、第一仮置台上の基板を研削加工ステージ室内のローディング/アンローディングステージチャック(s)上へ搬送、第一基板洗浄機上の基板を吸着してラップ加工ステージ室内の第一基板吸着チャック機構へ搬送し受け渡し、第一基板洗浄機上の基板を吸着してラップ加工ステージ室内の第二基板吸着チャック機構へ搬送し受け渡し、第一基板吸着チャック機構に吸着されていた基板を受け取り第二基板洗浄機へ搬送、第二基板吸着チャック機構に吸着されていた基板を受け取り第二基板洗浄機へ搬送、第二基板洗浄機上の基板を吸着し第二仮置台上へ搬送、第二仮置台上の基板を吸着し基板収納カセットへ搬送する作業を行い、
前記ローディング/アンローディングステージ室内の回動式吸着パッドを用いてローディング/アンローディングステージチャック(s)上の化合物半導体基板を吸着し、回動させて第一基板洗浄機上へ化合物半導体基板を移送する、
ことを特徴とする化合物半導体基板の平坦化加工装置を提供するものである。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a loading / unloading stage chamber for Greek letter Γ-shaped substrates on the left side of the front portion where a plurality of substrate storage cassettes are installed outdoors. The right-side substrate lapping stage chamber and the back-side substrate grinding stage chamber can be divided into three chambers by partition walls, and the substrates leading to adjacent stage chambers can be taken in and out of the partition walls between the stage chambers. An apparatus for planarizing a compound semiconductor substrate, wherein an opening is provided, and a load port leading to a storage cassette for the plurality of substrates is provided in a front left side wall of the loading / unloading stage chamber,
The substrate loading / unloading stage chamber is provided with a second substrate cleaning machine and a second temporary placement table from the back of the load port toward the interior of the chamber, and has a polishing agent liquid supply mechanism, a suction pad, and a reversing function. It has an articulated substrate transfer robot with an arm, a vertical suction pad cleaner and a first temporary mounting table, and a first substrate cleaner and a rotary suction pad.
In the lap processing stage chamber of the substrate, there is provided a lap surface plate equipped with a conditioner ring for conditioning the lap surface plate polisher surface in the center, and a template having a suction mechanism in front of the lap surface plate and a pendulum swing and A second substrate suction chuck mechanism capable of moving up and down and a second substrate suction chuck cleaning mechanism for cleaning a template having the suction mechanism, and a template having a suction mechanism behind the lap surface plate and swinging the pendulum and moving up and down A first substrate suction chuck mechanism and a first substrate suction chuck cleaning mechanism for cleaning a template having the suction mechanism,
In the substrate grinding stage chamber, there is provided a substrate suction chuck surface plate in which three sets of substrate suction chuck tables are rotatably provided on the same circumference at an equal interval on one index type turntable. The numerical value control device stores the index of the substrate suction chuck table as the loading / unloading stage chuck (s 1 ), substrate rough grinding stage chuck (s 2 ), substrate finishing grinding chuck (s 3 ) position, and A brush cleaning device and a chuck cleaning device are provided above the loading / unloading stage chuck (s 1 ) so as to be laterally movable, vertically movable, and rotatable, and above the substrate rough grinding stage chuck (s 2 ), a cup wheel type. A rough grinding wheel is provided so that it can be moved up and down and rotated and rotated. A cup wheel type finishing grinding wheel is provided above the cutting stage chuck (s 3 ) so that it can be moved up and down and rotated and rotated.
The substrate stored in the storage cassette is sucked by the suction pad of the articulated substrate transfer robot provided in the center of the loading / unloading stage chamber, and transferred to the first driving table, the first temporary mounting table Transfer the upper substrate onto the loading / unloading stage chuck (s 1 ) in the grinding stage chamber, suck the substrate on the first substrate cleaning machine, and transfer it to the first substrate suction chuck mechanism in the lapping stage chamber. , Picks up the substrate on the first substrate cleaning machine, transfers it to the second substrate suction chuck mechanism in the lapping stage chamber, transfers it, receives the substrate sucked on the first substrate suction chuck mechanism, and transfers it to the second substrate cleaning machine Receive the substrate adsorbed by the second substrate adsorption chuck mechanism, transport it to the second substrate cleaning machine, adsorb the substrate on the second substrate cleaning machine and place it temporarily Conveying upward, the task of conveying to the second provisional table the substrate on the adsorbed substrate storage cassettes performed,
The compound semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck (s 1 ) is adsorbed by using a rotary suction pad in the loading / unloading stage chamber and rotated to place the compound semiconductor substrate on the first substrate cleaning machine. Transport,
An apparatus for planarizing a compound semiconductor substrate is provided.

請求項2の発明は、請求項1に記載の化合物半導体基板の平坦化加工装置を用い、次の工程を経て化合物半導体基板の平坦化加工を行うことを特徴とする化合物半導体基板の平坦化加工方法を提供するものである。
(1)ローディング用の基板収納カセットに収納された化合物半導体基板を多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドに吸着したのち、第一仮置台上へ搬送する。
(2)第一仮置台上で基板の芯出しを行った後、第一仮置台上の基板を研削加工ステージ室内のローディング/アンローディングステージチャック(s)上へ搬送する。
(3)その研削加工ステージ室内のインデックス型ターンテーブルを逆時計廻り方向に120度回転させて前記ローディング/アンローディングステージチャック(s)を基板粗研削ステージチャック(s)位置へと移動させる。
(4)その基板粗研削ステージチャック(s)位置で、カップホイール型砥石を用いて化合物半導体基板の裏面を粗研削加工する。
(5)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120度回転させて前記基板粗研削ステージチャック(s)を基板仕上げ研削ステージチャック(s)位置へと移動させる。
(6)その基板仕上げ研削ステージチャック(s)位置でカップホイール型砥石を用いて粗研削加工された化合物半導体基板の裏面を仕上げ研削加工して化合物半導体基板の裏面を薄肉化する。
(7)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120度回転、または時計廻り方向に240度回転させて前記基板仕上げ研削ステージチャック(s)をローディング/アンローディングステージチャック(s)位置へと移動させる。
(8)ローディング/アンローディングステージ室内の回動式吸着パッドを用い、ローディング/アンローディングステージチャック(s)上の化合物半導体基板を吸着し、回動させて第一基板洗浄機上へ化合物半導体基板を移送する。
(9)第一基板洗浄機上で化合物半導体基板をスピン洗浄する。
(10)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第一基板洗浄機上の化合物半導体基板を吸着し、吸着パッドを反転させた後、ラップ加工ステージ室内の第二基板吸着チャック機構へ搬送し受け渡す。
(11)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第一基板洗浄機上の新たに洗浄された別の化合物半導体基板を吸着し、吸着パッドを反転させた後、ラップ加工ステージ室内の第一基板吸着チャック機構へ搬送し受け渡す。
(12)ラップ定盤を回転させ、かつ、前記第一基板吸着チャック機構および第二基板吸着チャック機構を振り子揺動させて前記ラップ定盤の研磨剤液が供給されているポリシャ面上方に移動させたのち、第一基板吸着チャック機構および第二基板吸着チャック機構を下降させて吸着されている化合物半導体基板をラップ定盤のポリシャ面に押圧して荷重をかけ、ラップ研磨加工を開始する。ラップ定盤の回転および前記第一基板吸着チャック機構および第二基板吸着チャック機構のポリシャ面上での振り子揺動および下降による基板への荷重を継続させ、化合物半導体基板のラップ研磨加工を行う。
(13)化合物半導体基板のラップ研磨加工の終了後、前記第一基板吸着チャック機構および第二基板吸着チャック機構を振り子揺動させて第一基板吸着チャック洗浄機構および第二基板吸着チャック洗浄機構の上方に移動させた後、下降させ、ついで、第一基板吸着チャック洗浄機構および第二基板吸着チャック洗浄機構で前記第一基板吸着チャック機構に吸着および第二基板吸着チャック機構に吸着されている化合物半導体基板のラップ研磨加工面を洗浄する。
(14)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第二基板吸着チャック機構に吸着されている化合物半導体基板を吸着し、ついで第二基板洗浄機上へ搬送し、受け渡す。
(15)第二基板洗浄機で化合物半導体基板を洗浄する。
(16)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第二基板洗浄機上の洗浄された化合物半導体基板を吸着し、第二仮置台上へ化合物半導体基板を移送し、ついで、化合物半導体基板の芯出しを行う。
(17)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第二仮置台上の化合物半導体基板を吸着し、アンローディング用の基板収納カセット内に化合物半導体基板を移送する。
(18)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第一基板吸着チャック機構に吸着されている化合物半導体基板を吸着し、ついで第二基板洗浄機上へ搬送し、受け渡す。
(19)第二基板洗浄機で化合物半導体基板を洗浄する。
(20)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第二基板洗浄機上の洗浄された化合物半導体基板を吸着し、第二仮置台上へ化合物半導体基板を移送し、ついで、化合物半導体基板の芯出しを行う。
(21)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第二仮置台上の化合物半導体基板を吸着し、アンローデヂィング用の基板収納カセット内に化合物半導体基板を移送する。
According to a second aspect of the present invention, the compound semiconductor substrate is planarized using the compound semiconductor substrate planarization apparatus according to the first aspect of the present invention through the following steps. A method is provided.
(1) After the compound semiconductor substrate stored in the substrate storage cassette for loading is adsorbed on the suction pad of the articulated substrate transfer robot, it is transferred onto the first temporary placement table.
(2) After the substrate is centered on the first temporary placement table, the substrate on the first temporary placement table is transferred onto the loading / unloading stage chuck (s 1 ) in the grinding stage chamber.
(3) The index type turntable in the grinding stage chamber is rotated 120 degrees counterclockwise to move the loading / unloading stage chuck (s 1 ) to the substrate rough grinding stage chuck (s 2 ) position. .
(4) At the substrate rough grinding stage chuck (s 2 ) position, the back surface of the compound semiconductor substrate is roughly ground using a cup wheel type grindstone.
(5) The index type turntable is rotated 120 degrees counterclockwise to move the substrate rough grinding stage chuck (s 2 ) to the substrate finishing grinding stage chuck (s 3 ) position.
(6) The back surface of the compound semiconductor substrate that has been subjected to rough grinding using the cup wheel type grindstone at the substrate finish grinding stage chuck (s 3 ) position is finish ground to thin the back surface of the compound semiconductor substrate.
(7) The index-type turntable is rotated 120 degrees counterclockwise or 240 degrees clockwise to place the substrate finish grinding stage chuck (s 3 ) at the loading / unloading stage chuck (s 1 ) position. Move to.
(8) Using a rotary suction pad in the loading / unloading stage chamber, the compound semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck (s 1 ) is adsorbed and rotated to the first substrate cleaning machine. Transfer the substrate.
(9) Spin cleaning the compound semiconductor substrate on the first substrate cleaner.
(10) The compound semiconductor substrate on the first substrate cleaning machine is sucked by the suction pad of the articulated substrate transfer robot, and the suction pad is inverted, and then transferred to the second substrate suction chuck mechanism in the lapping stage. hand over.
(11) The newly cleaned compound semiconductor substrate on the first substrate cleaning machine is absorbed by the suction pad of the articulated substrate transfer robot, and the suction pad is inverted, and then the first substrate in the lapping stage chamber. It is transferred to the suction chuck mechanism and delivered.
(12) The lap platen is rotated and the first substrate suction chuck mechanism and the second substrate suction chuck mechanism are swung to move above the polisher surface to which the abrasive liquid of the lap platen is supplied. After that, the first substrate suction chuck mechanism and the second substrate suction chuck mechanism are moved down to press the compound semiconductor substrate being sucked against the polisher surface of the lap platen to apply a load, and lap polishing is started. The load on the substrate is continued by rotating the lapping plate and swinging and lowering the pendulum on the polisher surfaces of the first substrate suction chuck mechanism and the second substrate suction chuck mechanism to perform lapping of the compound semiconductor substrate.
(13) After completion of the lapping process of the compound semiconductor substrate, the first substrate suction chuck mechanism and the second substrate suction chuck mechanism are swung to swing the first substrate suction chuck cleaning mechanism and the second substrate suction chuck cleaning mechanism. After being moved upward, it is lowered, and then the compound adsorbed on the first substrate adsorption chuck mechanism and adsorbed on the second substrate adsorption chuck mechanism by the first substrate adsorption chuck cleaning mechanism and the second substrate adsorption chuck cleaning mechanism Clean the lapping surface of the semiconductor substrate.
(14) The compound semiconductor substrate adsorbed by the second substrate adsorbing chuck mechanism is adsorbed by the adsorbing pad of the articulated substrate conveying robot, and then conveyed to the second substrate cleaning machine for delivery.
(15) The compound semiconductor substrate is cleaned with a second substrate cleaning machine.
(16) The compound semiconductor substrate on the second substrate cleaning machine is adsorbed by the suction pad of the articulated substrate transfer robot, and the compound semiconductor substrate is transferred onto the second temporary placement table, and then the core of the compound semiconductor substrate I will take out.
(17) The compound semiconductor substrate on the second temporary table is sucked by the suction pad of the articulated substrate transfer robot, and the compound semiconductor substrate is transferred into the unloading substrate storage cassette.
(18) The compound semiconductor substrate adsorbed by the first substrate adsorbing chuck mechanism is adsorbed by the adsorbing pad of the articulated substrate conveying robot, and then conveyed to the second substrate cleaning machine for delivery.
(19) The compound semiconductor substrate is cleaned with a second substrate cleaning machine.
(20) The cleaned compound semiconductor substrate on the second substrate cleaning machine is sucked by the suction pad of the articulated substrate transfer robot, and the compound semiconductor substrate is transferred onto the second temporary placement table, and then the core of the compound semiconductor substrate I will take out.
(21) The compound semiconductor substrate on the second temporary table is sucked by the suction pad of the articulated substrate transfer robot, and the compound semiconductor substrate is transferred into the substrate storage cassette for unloading.

なお、上述の(10)工程と(11)工程の吸着チャック機構への基板の受け渡し、および、(14)と(18)工程の吸着チャック機構から第二基板洗浄機への基板の受け渡しは、第一基板吸着チャック機構での化合物半導体基板の受け渡しを優先し、次いで、第二基板吸着チャック機構での化合物半導体基板の受け渡しを行うように変更してもよい。   In addition, the delivery of the substrate to the suction chuck mechanism in steps (10) and (11) and the delivery of the substrate from the suction chuck mechanism in steps (14) and (18) to the second substrate cleaning machine are as follows: It may be modified so that the delivery of the compound semiconductor substrate by the first substrate suction chuck mechanism is given priority, and then the delivery of the compound semiconductor substrate by the second substrate suction chuck mechanism is performed.

また、前記(21)工程の後に、(22)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドを垂直に回転し、次いで縦型吸着パッド洗浄機内の洗浄液に浸漬し、吸着パッドを超音波洗浄して付着した研磨屑や砥粒残滓を洗い落とした後、吸着パッドを待機位置へ戻す工程が行われる。   Further, after the step (21), (22) the suction pad of the articulated substrate transfer robot is rotated vertically, and then immersed in the cleaning liquid in the vertical suction pad cleaning machine, and the suction pad is ultrasonically cleaned and adhered. A process of returning the suction pad to the standby position is performed after washing away the scraps and abrasive grains remaining.

化合物半導体基板裏面のラップ研磨加工が行われる前に基板裏面の研削加工を行うので、化合物半導体基板裏面の薄肉化、nano精密表面加工のスループット時間を短縮できる。   Since the back surface of the substrate is ground before the lapping of the back surface of the compound semiconductor substrate is performed, it is possible to reduce the thickness of the back surface of the compound semiconductor substrate and the throughput time of nano precision surface processing.

基板収納カセットより研削装置据付位置をラップ装置据付位置よりも更に遠ざけるとともに、研削加工されたサファイア基板の第一洗浄装置、ラップ加工されたサファイア基板の第二洗浄装置、ラップ装置の第一チャック機構の第一洗浄装置、ラップ装置の第二チャック機構の第二洗浄装置、および多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドの縦型洗浄装置を設けることにより、平坦化加工されたサファイア基板に付着する0.1μm未満径の異物の数が2個/100mm以下と極度に減らすことができた。 The grinding device installation position is further away from the lap device installation position than the substrate storage cassette, and the ground sapphire substrate first cleaning device, the lapped sapphire substrate second cleaning device, and the lap device first chuck mechanism By attaching the first cleaning device, the second cleaning device of the second chuck mechanism of the lap device, and the vertical cleaning device of the suction pad of the articulated substrate transfer robot, it adheres to the flattened sapphire substrate. The number of foreign matters having a diameter of less than 1 μm could be extremely reduced to 2/100 mm 2 or less.

図1は化合物半導体基板の平坦化加工装置の平面図である。FIG. 1 is a plan view of an apparatus for planarizing a compound semiconductor substrate. 図2は化合物半導体基板の平坦化加工装置の要部を示す左側面図である。FIG. 2 is a left side view showing the main part of the planarizing apparatus for the compound semiconductor substrate. 図3は平面ラップ装置の平面図である。(公知)FIG. 3 is a plan view of the flat lapping apparatus. (Known) 図4は平面ラップ装置の一部を切り欠いた側面図である。(公知)FIG. 4 is a side view in which a part of the flat lapping apparatus is cut away. (Known) 図5は基板の平坦化加工装置の平面図である。(公知)FIG. 5 is a plan view of the substrate flattening apparatus. (Known)

以下、図1と図2を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図1に示す化合物半導体基板裏面の平坦化加工装置1は周壁Wに囲綾され、大きく3部屋に仕切られている。正面前方部より左側部にギリシャ文字のΓ字状の基板のローディング/アンローディングステージ室W1を、正面右側部に基板のラップ加工ステージ室W3を、および、奥部に基板の研削加工ステージ室W3を仕切り壁で3部屋に区分けし、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左側部壁にはローディング用基板収納カセットKおよびアンローディング用基板収納カセットKに通じるロードポートが設けられている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIGS.
1 is surrounded by a peripheral wall W and is largely divided into three rooms. A Greek Γ-shaped substrate loading / unloading stage chamber W1 is located on the left side of the front front portion, a substrate lapping stage chamber W3 is located on the right side of the front surface, and a substrate grinding stage chamber W3 is located on the back side. The partition wall between the stage chambers is provided with an opening through which the substrate leading to the adjacent stage chamber can be taken in and out, and the front left side wall of the loading / unloading stage chamber is provided on the partition wall between the stage chambers. A load port is provided that communicates with the loading substrate storage cassette K and the unloading substrate storage cassette K.

基板の平坦化加工中、前記研磨加工ステージ室W2の室内圧力は、前記研削加工ステージ室W3の室内圧力より高く設定される。 During the planarization of the substrate, the chamber pressure in the polishing stage chamber W2 is set higher than the chamber pressure in the grinding stage chamber W3.

前記基板収納カセットKは、多関節型基板搬送ロボットの吸着パッド直径が基板収納カセット内に出し入れできる大きさであるときは、市販の収納カセット単独で用いてもよいが、多関節型基板搬送ロボットの吸着パッド径が基板収納カセット内に出し入れできる大きさよりも大きい直径であるときは、特開昭61−230853号公報に記載される基板搬送用ベルトとその搬送用ベルト幅調整機構を備える搬送用ベルト装置kを備え付けた収納カセットKを用いる。図1中、kは係止板であり、左側の基板収納カセットKがローディング用の基板収納カセット、右側の基板収納カセットKがアンローディング用の基板収納カセットである。図2では基板収納カセットKは図略されており、符号Bはベースである。 When the suction pad diameter of the articulated substrate transfer robot is large enough to be taken in and out of the substrate storage cassette, the substrate storage cassette K may be used alone as a commercially available storage cassette. If the suction pad diameter is larger than the size that can be taken in and out of the substrate storage cassette, the substrate transport belt described in JP-A-61-230853 and the transport belt width adjusting mechanism are provided. using storage cassette K equipped with a belt apparatus k 1. In Figure 1, k 2 is a locking plate, the left side of the substrate storage cassette K is a substrate storage cassettes for loading and the right of the substrate storage cassette K is a substrate storage cassette for unloading. In FIG. 2, the substrate storage cassette K is not shown, and the symbol B is a base.

前記基板のローディング/アンローディングステージ室内W1には前記壁に設けられたロードポート背後より室内奥方向に向って、第二基板洗浄機52と第二仮置台42を併設、研磨剤液供給機構16と液吸着パッド40aおよび反転機能を有する搬送アーム40bを供える多関節型基板搬送ロボット40を併設、縦型吸着パッド洗浄機53と第一仮置台41を併設、および、第一基板洗浄機51と回動式吸着パッド17を併設する。   The substrate loading / unloading stage chamber W1 is provided with a second substrate cleaning machine 52 and a second temporary table 42 from the back of the load port provided on the wall toward the interior of the chamber. And an articulated substrate transport robot 40 having a liquid suction pad 40a and a transport arm 40b having a reversing function, a vertical suction pad cleaning machine 53 and a first temporary placement table 41, and a first substrate cleaning machine 51 A rotary suction pad 17 is also provided.

図1に示すように吸着パッド40aおよび反転機能を有する搬送アーム40bを供える多関節型基板搬送ロボット40は、吸着パッド40aおよび搬送アー40bを実線および仮想線で示すように、吸着パッドが収納カセット内に収納されていた基板を吸着し、第一駆台41上へ搬送、第一仮置台上の基板を研削加工ステージ室内のローディング/アンローディングステージチャックt(s)上へ搬送、第一基板洗浄機51上の基板を吸着してラップ加工ステージ室内の第一基板吸着チャック機構14aへ搬送し受け渡し、第一基板洗浄機上の基板を吸着してラップ加工ステージ室内の第二基板吸着チャック機構14bへ搬送し受け渡し、第一基板吸着チャック機構に吸着されていた基板を受け取り第二基板洗浄機へ搬送、第二基板吸着チャック機構に吸着されていた基板を受け取り第二基板洗浄機61bへ搬送、第二基板洗浄機上の基板を吸着し第二仮置台42上へ搬送、第二仮置台上の基板を吸着し基板収納カセットKへ搬送する作業を行う。 As shown in FIG. 1, the articulated substrate transfer robot 40 having the suction pad 40a and the transfer arm 40b having a reversing function is configured such that the suction pad is stored in the storage cassette as indicated by the solid line and the virtual line. The substrate stored in the substrate is adsorbed and transported onto the first driving table 41, and the substrate on the first temporary mounting table is transported onto the loading / unloading stage chuck t (s 1 ) in the grinding stage. The substrate on the substrate cleaning machine 51 is sucked and transferred to the first substrate suction chuck mechanism 14a in the lapping stage, and the second substrate suction chuck in the lapping stage is picked up by sucking the substrate on the first substrate cleaner. Transported to mechanism 14b, delivered, received substrate sucked by first substrate chucking mechanism, transported to second substrate cleaning machine, second substrate suction The substrate adsorbed by the chuck mechanism is received and conveyed to the second substrate cleaning machine 61b, the substrate on the second substrate cleaning machine is adsorbed and conveyed onto the second temporary table 42, and the substrate on the second temporary table is adsorbed to the substrate. The operation of transporting to the storage cassette K is performed.

前記基板洗浄機器51,52は、化合物半導体基板の加工面を洗浄するスピン方式の基板洗浄機器で、洗浄液供給ノズルから基板面に供給される洗浄液としては、蒸留水、深層海水、脱イオン交換水などの純水、界面活性剤含有純水、過酸化水素水、オゾン水等が使用される。 The substrate cleaning devices 51 and 52 are spin-type substrate cleaning devices that clean the processed surface of the compound semiconductor substrate. The cleaning liquid supplied from the cleaning liquid supply nozzle to the substrate surface includes distilled water, deep seawater, and deionized water. Such as pure water, surfactant-containing pure water, hydrogen peroxide water, ozone water, etc. are used.

第一基板吸着チャック洗浄機構61aと第二基板吸着チャック洗浄機構61bは、純水を吸着パッド40aおよび吸着パッドに吸着されている基板面に向けて高圧ジェット噴水して吸着パッド40aの吸着面または基板加工面に付着した異物を洗い流すものである。   The first substrate suction chuck cleaning mechanism 61a and the second substrate suction chuck cleaning mechanism 61b perform high-pressure jet fountain spraying pure water toward the suction pad 40a and the substrate surface sucked by the suction pad, or the suction surface of the suction pad 40a. This is to wash away foreign substances adhering to the substrate processing surface.

縦型吸着パッド洗浄機53は、超音波振動により洗浄水を振動させて吸着パッド40aに付着した異物を洗い流す形式の洗浄機が好ましい。   The vertical suction pad cleaning machine 53 is preferably a cleaning machine of a type in which cleaning water is vibrated by ultrasonic vibration to wash away foreign substances adhering to the suction pad 40a.

前記基板のラップ研磨加工ステージ室内W3には、中央部にラップ盤ポリシャ3面のコンディショニングを行なうコンディショナーリング10を搭載するラップ定盤4を設け、このラップ定盤4の前方に吸着機構を有するテンプレートと振り子揺動および上下移動可能な第二基板吸着チャック機構14bと前記吸着機構を有するテンプレートを洗浄する第二基板吸着チャック洗浄機構61bを、かつ、前記ラップ定盤の後方に吸着機構を有するテンプレートと振り子揺動および上下移動可能な第一基板吸着チャック機構14aと前記吸着機構を有するテンプレートを洗浄する第一基板吸着チャック洗浄機構61aを設ける。   In the lap polishing stage chamber W3 of the substrate, a wrap surface plate 4 on which a conditioner ring 10 for conditioning the surface of the lap disk polisher 3 is mounted is provided at the center, and a template having a suction mechanism in front of the lap surface plate 4 is provided. A second substrate suction chuck mechanism 14b that can swing and move up and down, a second substrate suction chuck cleaning mechanism 61b that cleans the template having the suction mechanism, and a template that has a suction mechanism behind the lap platen And a first substrate suction chuck mechanism 14a that can swing and move up and down, and a first substrate suction chuck cleaning mechanism 61a that cleans the template having the suction mechanism.

第一基板吸着チャック機構14aと第二基板吸着チャック機構14bの基板吸着テンプレートは、回転軸14c廻りに振り子揺動できるよう設けられる。また、前記コンディショナーリング10は位置決め機構11によりポリシャ面上の位置を決められ、回転駆動機構12によりポリシャ面上で回転運動される。   The substrate suction templates of the first substrate suction chuck mechanism 14a and the second substrate suction chuck mechanism 14b are provided so as to be able to swing the pendulum about the rotation shaft 14c. The conditioner ring 10 is positioned on the polisher surface by the positioning mechanism 11 and is rotated on the polisher surface by the rotation drive mechanism 12.

ラップ定盤4の素材としては、ケメット、鋳鉄、鋼、錫、セラミック、エンジニアリングプラスチック(PEEK、ナイロン6,10、ポリアセタール、芳香族エポキシ樹脂など)、ラップ定盤4のポリシャ面3をナノ無機充填剤(合成ダイヤモンド、シリカ、セリア、α型アルミナなど)が0.1〜3重量%の割合で分散埋め込み固定されたエンジニアリングプラスチックが挙げられる。サファイア基板にはケメット、α型アルミナ植え込みエポキシ樹脂が好ましい。   The material of the lap surface plate 4 includes nano-inorganic filling of kemet, cast iron, steel, tin, ceramic, engineering plastics (PEEK, nylon 6,10, polyacetal, aromatic epoxy resin, etc.), and the polisher surface 3 of the wrap surface plate 4 Examples include engineering plastics in which an agent (synthetic diamond, silica, ceria, α-type alumina, etc.) is dispersed and fixed in a proportion of 0.1 to 3% by weight. The sapphire substrate is preferably a chemet or α-type alumina implanted epoxy resin.

基板と接するラップ定盤4のポリシャ面3には研磨液供給機構16のポンプ16aの稼動により研磨剤液が供給される。研磨剤液としては純水が好ましいが、数ナノから数十アノ粒子を分散させたコロイダルセリア、コロイダルシリカを用いてもよい。   The polishing liquid is supplied to the polisher surface 3 of the lapping surface plate 4 in contact with the substrate by the operation of the pump 16 a of the polishing liquid supply mechanism 16. The abrasive liquid is preferably pure water, but colloidal ceria or colloidal silica in which several nano to several tens of nanoparticles are dispersed may be used.

定盤4の回転数は、1〜5min−1、基板吸着チャック機構14のラップ定盤4へのラップ荷重は0.5〜2kgf、コンディショナーリング10の回転数は5〜20min−1、基板吸着チャック機構14の揺動幅は5〜20mm、研磨剤液の供給量は20〜600cc/分が好ましい。 The rotation speed of the surface plate 4 is 1 to 5 min −1 , the lap load on the lap surface plate 4 of the substrate suction chuck mechanism 14 is 0.5 to 2 kgf, the rotation speed of the conditioner ring 10 is 5 to 20 min −1 , and the substrate suction The swinging width of the chuck mechanism 14 is preferably 5 to 20 mm, and the supply amount of the abrasive liquid is preferably 20 to 600 cc / min.

前記基板の研削加工ステージ室内W2には、1台のインデックス型ターンテーブルTに3組の基板吸着チャックテーブルを同一円周上に等間隔に回転可能に設けた基板吸着チャック定盤を設け、前記3組の基板吸着チャックテーブルt,t,tをローディング/アンローディングステージチャック(s)、基板粗研削ステージチャック(s)、基板仕上げ研削チャック(s)位置であると数値制御装置にインデックス記憶する。および、前記ローディング/アンローディングステージチャック(s)の上方に米国特許第7,238,087号明細書に記載のブラシ洗浄機器38aおよびチャック洗浄機器38bを固定する滑走板38fが案内ガイド38g上に横方向に移動可能に設けられ、仮想線で示された位置までの距離横移動可能である。ブラシ洗浄機器38aのブラシおよびチャック洗浄機器38bの砥石棹はモータによりそれぞれ回転可能に設けられ、かつ、シリンダー100により上下移動可能となっている。 The substrate grinding stage chamber W2 is provided with a substrate suction chuck surface plate in which three sets of substrate suction chuck tables are provided on one index type turntable T so as to be rotatable at equal intervals on the same circumference, Three sets of substrate suction chuck tables t 1 , t 2 , and t 3 are numerical values as loading / unloading stage chuck (s 1 ), substrate rough grinding stage chuck (s 2 ), and substrate finishing grinding chuck (s 3 ) positions. The index is stored in the control device. A sliding plate 38f for fixing the brush cleaning device 38a and the chuck cleaning device 38b described in US Pat. No. 7,238,087 above the loading / unloading stage chuck (s 1 ) is provided on the guide guide 38g. Are provided so as to be movable in the horizontal direction, and can be moved laterally by a distance to the position indicated by the phantom line. The brush of the brush cleaning device 38 a and the grindstone of the chuck cleaning device 38 b are rotatably provided by a motor and can be moved up and down by a cylinder 100.

前記基板粗研削ステージチャック(s)の上方にカップホイール型粗研削砥石90aを軸承する砥石軸90bを、砥石軸を固定する滑走板90cをモータ90dでボールネジ駆動させて案内ガイド90e面を下昇降移動および前記砥石軸をビルトインモータ(図示されていない)回転駆動により回転可能に設ける。90tは2点式インゲージ厚み測定器、90sは研削液供給機構である。 Above the substrate rough grinding stage chuck (s 2 ), a grinding wheel shaft 90b for supporting the cup wheel type rough grinding wheel 90a is driven, and a sliding plate 90c for fixing the grinding wheel shaft is driven by a ball screw by a motor 90d so that the surface of the guide guide 90e is lowered. The lifting / lowering movement and the grindstone shaft are rotatably provided by a built-in motor (not shown). 90t is a two-point gauge thickness measuring device, and 90s is a grinding fluid supply mechanism.

前記基板仕上げ研削ステージチャック(s)の上方に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、砥石軸を固定する滑走板91cをモータ91dでボールネジ駆動させて案内ガイド91e面を下昇降移動および前記砥石軸をビルトインモータ91mで回転駆動により回転可能に設ける。91tは2点式インゲージ厚み測定器、91sは研削液供給機構である。 Above the substrate finishing grinding stage chuck (s 3 ), a grinding wheel shaft 91b that supports the cup wheel type finishing grinding wheel 91a is driven, and a sliding plate 91c that fixes the grinding wheel shaft is driven by a ball screw by a motor 91d so that the surface of the guide guide 91e is lowered. The lifting / lowering movement and the grinding wheel shaft are rotatably provided by a built-in motor 91m. 91t is a two-point gauge thickness measuring device, and 91s is a grinding fluid supply mechanism.

図2に示す91zは砥石軸を前後方向に傾斜させる機構、91xは、特公平1−52148号公報に開示の砥石軸を前後方向に傾斜させる機構であり、モータ91m,91mの作動により基板の水平面に直角の鉛直面に対し、砥石軸91bを0度から5度傾斜させることができる。砥石軸を傾斜させることにより砥石の切刃と基板との接触面積を小さくすることができるので基板の砥石焼けを防ぐことができる。なお、砥石軸90bに対してもこれらの砥石軸傾斜機構が備え付けられている。 91z shown in FIG. 2 is a mechanism for tilting the grindstone shaft in the front-rear direction, and 91x is a mechanism for tilting the grindstone shaft disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-52148 in the front-rear direction. The operation of the motors 91m and 91m The grindstone shaft 91b can be inclined from 0 degree to 5 degrees with respect to a vertical plane perpendicular to the horizontal plane. By tilting the grindstone axis, the contact area between the grindstone cutting edge and the substrate can be reduced, so that the grindstone burn of the substrate can be prevented. Note that these grindstone shaft tilt mechanisms are also provided for the grindstone shaft 90b.

前記粗研削砥石90aとしては、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が好ましく、仕上げ研削砥石としては、砥番500〜20,000のダイヤモンドカップホイール型粗研削砥石が好ましい。 The rough grinding wheel 90a is preferably a diamond cup wheel type rough grinding wheel with a grinding number of 300 to 2,000, and the finish grinding wheel is preferably a diamond cup wheel type rough grinding wheel with a grinding number of 500 to 20,000.

粗研削加工ステ−ジ(s)の基板チャックtの回転速度は8〜300rpm(min−1)、カップホイール型粗研削砥石90aの回転速度は1,000〜4,000min−1、基板面への研削液供給量は100〜2,000cc/分である。仕上げ研削加工ステ−ジ(s)基板チャックtの回転速度は5〜80min−1、カップホイール型仕上げ研削砥石91aの回転速度は400〜3,000min−1、基板面への研削液供給量は100〜2,000cc/分である。 The rotation speed of the substrate chuck t in the rough grinding stage (s 2 ) is 8 to 300 rpm (min −1 ), the rotation speed of the cup wheel type rough grinding wheel 90 a is 1,000 to 4,000 min −1 , and the substrate surface The amount of grinding fluid supplied to is from 100 to 2,000 cc / min. The grinding speed of the finish grinding stage (s 3 ) substrate chuck t is 5 to 80 min −1 , the rotational speed of the cup wheel type finishing grinding wheel 91 a is 400 to 3,000 min −1 , and the amount of grinding fluid supplied to the substrate surface Is 100 to 2,000 cc / min.

前記ダイヤモンドカップホイール型研削砥石90a,91aと基板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。 Examples of the grinding fluid supplied to the grinding point where the diamond cup wheel grinding wheels 90a and 91a contact the substrate include pure water, ceria particle aqueous dispersion, fumed silica aqueous dispersion, colloidal silica aqueous dispersion, or These grinding fluids containing tetramethylammonium, ethanolamine, caustic potash, imidazolium salt, etc. can be used.

前記チャック洗浄機器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(s)のチャックt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t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t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t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t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t内より噴出して完全に取り去る。 The chuck cleaning device 38 includes a brush 38a, a rotary chuck cleaner grindstone 38b, and a pure water supply nozzle. While supplying pure water from the pure water supply nozzle to the surface of the rotating chucking / unloading stage (s 1 ) of the rotating loading / unloading stage (s 1 ), the rotating brush 38a is lowered and brought into contact with and rubbed with the surface of the chuck 30a. After removing the grinding residue and abrasive grains adhering to the surface, the brush is raised, and then the rotating rotary chuck cleaner grindstone 38b is lowered to abut and rub against the surface of the chuck t. The grinding residue stuck in the porous ceramic chuck t together with the pure water supplied from the supply nozzle is removed. Further, pressurized water is ejected from the back surface of the porous ceramic chuck t, and the grinding residue stuck into the porous ceramic chuck t is ejected from the porous ceramic chuck t to be completely removed.

基板粗研削ステージチャックtおよび基板仕上げ研削チャックtの傍らのベースB上には基板の厚みを測定する2点式厚みインジケータ91t,91t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。 On the base B beside the substrate rough grinding stage chuck t and the substrate finish grinding chuck t, two-point thickness indicators 91t and 91t for measuring the thickness of the substrate are provided. This thickness measuring instrument for measuring the thickness of a semiconductor substrate is a sensor head holder provided with a fluid passage capable of supplying gas to the outer periphery of a sensor head provided with a laser beam projector and a light receiver disclosed in JP 2009-88073 A A non-contact thickness measuring instrument including a control unit and data analysis means may be used.

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

前記研磨加工ステージ室内W3の半導体基板のラップ研磨加工作業は、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、ラップ研磨加工ステージでは同時に2枚の化合物半導体基板のラップ研磨加工作業が実施できるように構成されている。   The lapping process of the semiconductor substrate in the polishing stage chamber W3 takes about twice as long as the grinding process in the grinding stage 20. Therefore, the lapping polishing stage is configured so that lapping work of two compound semiconductor substrates can be performed simultaneously.

図1に示す化合物半導体基板の平坦化加工装置1を用い、基板裏面を薄肉化・平坦化加工する作業は、以下の工程を経て行われる。   Using the compound semiconductor substrate flattening apparatus 1 shown in FIG. 1, the operation of thinning and flattening the back surface of the substrate is performed through the following steps.

(1)ローディング用の基板収納カセットKに収納された化合物半導体基板をベルト搬送補助手段の助けを借りてカセット外へ搬出し、ついで、化合物半導体基板を多関節型基板搬送ロボット40の吸着パッド40aに吸着したのち、第一仮置台上へ搬送する。 (1) The compound semiconductor substrate stored in the substrate storage cassette K for loading is unloaded from the cassette with the help of the belt transfer auxiliary means, and then the compound semiconductor substrate is sucked into the suction pad 40a of the articulated substrate transfer robot 40. And then transported onto the first temporary table.

(2)第一仮置台41上で基板の芯出しを行った後、第一仮置台上の基板を研削加工ステージ室内のローディング/アンローディングステージチャック(s)t上へ搬送する。 (2) After the substrate is centered on the first temporary placement table 41, the substrate on the first temporary placement table is transported onto the loading / unloading stage chuck (s 1 ) t in the grinding stage chamber.

(3)その研削加工ステージ室内のインデックス型ターンテーブルTを逆時計廻り方向に120度回転させて前記ローディング/アンローディングステージチャックt(s)を基板粗研削ステージチャックt位置(s)へと移動させる。 (3) The index-type turntable T in the grinding stage chamber is rotated 120 degrees counterclockwise to move the loading / unloading stage chuck t (s 1 ) to the substrate rough grinding stage chuck t position (s 2 ). And move.

(4)その基板粗研削ステージチャック(s)位置で、カップホイール型砥石90aを用いて化合物半導体基板の裏面を粗研削加工する。 (4) At the substrate rough grinding stage chuck (s 2 ) position, the back surface of the compound semiconductor substrate is roughly ground using the cup wheel type grindstone 90a.

(5)前記インデックス型ターンテーブルTを逆時計廻り方向に120度回転させて前記基板粗研削ステージチャック(s)を基板仕上げ研削ステージチャックt位置(s)へと移動させる。 (5) The index-type turntable T is rotated 120 degrees counterclockwise to move the substrate rough grinding stage chuck (s 2 ) to the substrate finish grinding stage chuck t position (s 3 ).

(6)その基板仕上げ研削ステージチャックt(s)位置でカップホイール型砥石を用いて粗研削加工された化合物半導体基板の裏面を仕上げ研削加工して化合物半導体基板の裏面を薄肉化する。 (6) The back surface of the compound semiconductor substrate that has been subjected to rough grinding using the cup wheel type grindstone at the position of the substrate finish grinding stage chuck t (s 3 ) is finish-grinded to thin the back surface of the compound semiconductor substrate.

(7)前記インデックス型ターンテーブルTを逆時計廻り方向に120度回転、または時計廻り方向に240度回転させて前記基板仕上げ研削ステージチャックt(s)をローディング/アンローディングステージチャック位置(s)へと移動させる。 (7) The index-type turntable T is rotated 120 degrees counterclockwise or 240 degrees clockwise so that the substrate finish grinding stage chuck t (s 3 ) is loaded / unloaded stage chuck position (s Move to 1 ).

(8)ローディング/アンローディングステージ室内の回動式吸着パッド17を用い、ローディング/アンローディングステージチャック(s)上の化合物半導体基板を吸着パッド17aで吸着し、パッド17aのアームを回動させて第一基板洗浄機51上へ化合物半導体基板を移送する。 (8) Using the rotary suction pad 17 in the loading / unloading stage chamber, the compound semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck (s 1 ) is sucked by the suction pad 17a, and the arm of the pad 17a is rotated. Then, the compound semiconductor substrate is transferred onto the first substrate cleaning machine 51.

(9)第一基板洗浄機51上で化合物半導体基板をスピン洗浄する。 (9) Spin cleaning the compound semiconductor substrate on the first substrate cleaner 51.

(10)多関節型基板搬送ロボット40の吸着パッド40aで第一基板洗浄機51上の化合物半導体基板を吸着し、吸着パッド40aを反転させた後、ラップ加工ステージ室内の第二基板吸着チャック機構14bへ搬送し基板を受け渡す。 (10) After the compound semiconductor substrate on the first substrate cleaning machine 51 is sucked by the suction pad 40a of the articulated substrate transport robot 40 and the suction pad 40a is reversed, the second substrate suction chuck mechanism in the lapping stage chamber 14b to deliver the substrate.

(11)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッド40aで第一基板洗浄機51上の新たに洗浄された別の化合物半導体基板を吸着し、吸着パッドを反転させた後、ラップ加工ステージ室内の第一基板吸着チャック機構14aへ搬送し受け渡す。 (11) The newly cleaned another compound semiconductor substrate on the first substrate cleaning machine 51 is adsorbed by the adsorption pad 40a of the articulated substrate transfer robot, and after the adsorption pad is inverted, the first in the lap processing stage chamber It is conveyed and delivered to the single substrate suction chuck mechanism 14a.

(12)ラップ定盤4を回転させ、かつ、前記第一基板吸着チャック機構14aおよび第二基板吸着チャック機構14bをモータ駆動で振り子揺動させて前記ラップ定盤4の研磨剤液が供給されているポリシャ面4上方に移動させたのち、第一基板吸着チャック機構14aよび第二基板吸着チャック機構14bを下降させて吸着されている化合物半導体基板をラップ定盤のポリシャ面4に約1kgfの荷重で押圧し、ラップ研磨加工を開始する。ラップ定盤の回転および前記第一基板吸着チャック機構および第二基板吸着チャック機構14bのポリシャ面4上での振り子揺動および基板への荷重負荷を継続させ、化合物半導体基板のラップ研磨加工を行う。 (12) The lapping surface plate 4 is rotated, and the first substrate suction chuck mechanism 14a and the second substrate suction chuck mechanism 14b are swung by a motor to supply the polishing liquid of the lap surface plate 4. The first semiconductor substrate chucking mechanism 14a and the second semiconductor substrate chucking mechanism 14b are moved down to move the adsorbed compound semiconductor substrate to the polishing surface 4 of the lapping surface plate by about 1 kgf. Press with load and start lapping. The lap polishing of the compound semiconductor substrate is performed by continuing the rotation of the lap platen, the swinging of the pendulum on the polisher surface 4 of the first substrate suction chuck mechanism and the second substrate suction chuck mechanism 14b, and the load load on the substrate. .

(13)化合物半導体基板のラップ研磨加工の終了後、前記第一基板吸着チャック機構14aおよび第二基板吸着チャック機構14bを振り子揺動させて第一基板吸着チャック洗浄機構61aおよび第二基板吸着チャック洗浄機構61bの上方に移動させた後、下降させ、ついで、第一基板吸着チャック洗浄機構61aおよび第二基板吸着チャック洗浄機構61bで前記第一基板吸着チャック機構14aに吸着および第二基板吸着チャック機構14bに吸着されている化合物半導体基板のラップ研磨加工面に1.2〜4kgf/cmの高圧ジェット噴水を吹き付けて基板の洗浄を行う。 (13) After completing the lapping of the compound semiconductor substrate, the first substrate suction chuck mechanism 14a and the second substrate suction chuck mechanism 14b are swung to swing the first substrate suction chuck cleaning mechanism 61a and the second substrate suction chuck. The first substrate suction chuck cleaning mechanism 61a and the second substrate suction chuck cleaning mechanism 61b perform suction and second substrate suction chuck on the first substrate suction chuck cleaning mechanism 61b. The substrate is cleaned by spraying a high pressure jet fountain of 1.2 to 4 kgf / cm 2 onto the lapped surface of the compound semiconductor substrate adsorbed by the mechanism 14b.

(14)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッド40aで第二基板吸着チャック機構14bに吸着されている化合物半導体基板を吸着し、ついで第二基板洗浄機61b上へ搬送し、受け渡す。 (14) The compound semiconductor substrate adsorbed by the second substrate adsorption chuck mechanism 14b is adsorbed by the adsorption pad 40a of the articulated substrate conveyance robot, and then conveyed to the second substrate cleaning machine 61b for delivery.

(15)第二基板洗浄機52で化合物半導体基板をスピン洗浄する。第二基板吸着チャック洗浄機構61b上では、第二基板吸着チャック機構14bのテンプレートのジェット洗浄が行われる。 (15) The compound semiconductor substrate is spin cleaned by the second substrate cleaning machine 52. On the second substrate suction chuck cleaning mechanism 61b, the template of the second substrate suction chuck mechanism 14b is jet cleaned.

(16)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッド40aで第二基板洗浄機52上の洗浄された化合物半導体基板を吸着し、第二仮置台42上へ化合物半導体基板を移送し、ついで、化合物半導体基板の芯出しを行う。 (16) The cleaned compound semiconductor substrate on the second substrate cleaning machine 52 is sucked by the suction pad 40a of the articulated substrate transfer robot, and the compound semiconductor substrate is transferred onto the second temporary table 42, and then the compound semiconductor Center the board.

(17)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッド40aで第二仮置台52上の化合物半導体基板を吸着し、アンローディング用の基板収納カセットK内に化合物半導体基板をベルト搬送の補助kのもとに移送する。 (17) adsorbing the compound semiconductor substrate on the second temporary table 52 by the suction pads 40a articulated substrate transfer robot, also the auxiliary k 1 of a compound semiconductor substrate of the belt conveyor in the substrate storage cassette K for unloading And transfer to.

(18)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッド40aで第一基板吸着チャック機構14aに吸着されている化合物半導体基板を吸着し、ついで第二基板洗浄機52上へ搬送し、受け渡す。 (18) The compound semiconductor substrate adsorbed by the first substrate adsorption chuck mechanism 14a is adsorbed by the adsorption pad 40a of the articulated substrate conveyance robot, and then conveyed to the second substrate cleaning machine 52 and delivered.

(19)第二基板洗浄機52で化合物半導体基板をスピン洗浄する。第一基板吸着チャック洗浄機構61a上では、第一基板吸着チャック機構14aのテンプレートのジェット洗浄が行われる。 (19) The compound semiconductor substrate is spin cleaned by the second substrate cleaning machine 52. On the first substrate suction chuck cleaning mechanism 61a, the template of the first substrate suction chuck mechanism 14a is jet cleaned.

(20)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッド40aで第二基板洗浄機上の洗浄された化合物半導体基板を吸着し、第二仮置台42上へ化合物半導体基板を移送し、ついで、化合物半導体基板の芯出しを行う。 (20) The cleaned compound semiconductor substrate on the second substrate cleaning machine is sucked by the suction pad 40a of the articulated substrate transfer robot, and the compound semiconductor substrate is transferred onto the second temporary table 42, and then the compound semiconductor substrate Perform centering.

(21)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッド40aで第二仮置台42上の化合物半導体基板を吸着し、アンローデヂィング用の基板収納カセットK内に化合物半導体基板を化合物半導体基板をベルト搬送の補助kのもとに移送する。 (21) The compound semiconductor substrate on the second temporary table 42 is sucked by the suction pad 40a of the articulated substrate transport robot, and the compound semiconductor substrate is transported in a belt in the substrate storage cassette K for unloading. to transfer under the auxiliary k 1.

(22)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッド40a面が垂直となるようにアーム40bを回転し、次いで縦型吸着パッド洗浄機53内の洗浄液に浸漬し、吸着パッドを超音波洗浄して付着した研磨屑や砥粒残滓を洗い落とした後、吸着パッド40a位置を待機位置へ戻す。   (22) The arm 40b is rotated so that the surface of the suction pad 40a of the articulated substrate transfer robot is vertical, then immersed in the cleaning liquid in the vertical suction pad cleaning machine 53, and the suction pad is ultrasonically cleaned and adhered. After washing away the polishing scraps and abrasive grains remaining, the suction pad 40a position is returned to the standby position.

以下、上記(1)工程から(22)の工程が繰り返えされ、化合物半導体基板2枚の裏面平坦化加工が継続される。 Thereafter, the steps (1) to (22) are repeated, and the back surface planarization of the two compound semiconductor substrates is continued.

なお、上述の(10)工程と(11)工程の吸着チャック機構への基板の受け渡し、および、(14)と(18)工程の吸着チャック機構から第二基板洗浄機への基板の受け渡しは、第一基板吸着チャック機構での化合物半導体基板の受け渡しを優先し、次いで、第二基板吸着チャック機構での化合物半導体基板の受け渡しを行うように変更してもよい。   In addition, the delivery of the substrate to the suction chuck mechanism in steps (10) and (11) and the delivery of the substrate from the suction chuck mechanism in steps (14) and (18) to the second substrate cleaning machine are as follows: It may be modified so that the delivery of the compound semiconductor substrate by the first substrate suction chuck mechanism is given priority, and then the delivery of the compound semiconductor substrate by the second substrate suction chuck mechanism is performed.

本発明の化合物半導体基板の平坦化加工装置は、基板裏面の研削・ラップ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化合物半導体基板を製造することができる。   The planarization processing apparatus for a compound semiconductor substrate of the present invention can perform grinding and lapping of the back surface of the substrate with high throughput. In addition, it is possible to manufacture an ultrathin compound semiconductor substrate with a small number of adhered foreign substances.

1 基板の平坦化加工装置
B ベース
K 収納カセット
T インデックス型ターンテーブル
W1 ローディング/アンローディングステージ室
W2 基板のラップ研磨加工ステージ室
W3 基板の研削加工ステージ室
基板のローディング/アンローディングステージ
基板の粗研削加工ステージ
基板の仕上げ研削加工ステージ
3 ラップ定盤
4 ポリシャ面
14 吸着チャック機構
16 研磨剤液供給機構
17 回動式吸着パッド
40 多関節型基板搬送ロボット
40a 吸着パッド
41,42 仮置台
51 基板洗浄機
61 吸着パッドの縦型洗浄機
90a 粗研削砥石
91a 仕上げ研削砥石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate flattening apparatus B Base K Storage cassette T Index type turntable W1 Loading / unloading stage chamber W2 Substrate lapping stage W3 Substrate grinding stage s 1 Substrate loading / unloading stage s 2 Substrate rough grinding stage s 3 Substrate finish grinding stage 3 Lap surface plate 4 Polisher surface 14 Suction chuck mechanism 16 Abrasive liquid supply mechanism 17 Rotary suction pad 40 Articulated substrate transfer robot 40a Suction pads 41 and 42 Temporary table 51 Substrate cleaner 61 Adsorbent pad vertical cleaner 90a Coarse grinding wheel 91a Finish grinding wheel

Claims (2)

平坦化加工装置を据え付ける部屋を屋外に基板の収納カセットの複数が据え付けられている前方部より左側部にギリシャ文字のΓ字状の基板のローディング/アンローディングステージ室を、右側部の基板のラップ加工ステージ室および奥部の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左側部壁には前記複数の基板の収納カセットに通じるロードポートを設けた化合物半導体基板の平坦化加工装置であって、
前記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より室内奥方向に向って、第二基板洗浄機と第二仮置台を併設、研磨剤液供給機構と吸着パッドおよび反転機能を有する搬送アームを供える多関節型基板搬送ロボットを併設、縦型吸着パッド洗浄機と第一仮置台を併設、および第一基板洗浄機と回動式吸着パッドを併設し、
前記基板のラップ加工ステージ室内には、中央部にラップ定盤ポリシャ面のコンディショニングを行なうコンディショナーリングを搭載するラップ定盤を設け、このラップ定盤の前方に吸着機構を有するテンプレートと振り子揺動および上下移動可能な第二基板吸着チャック機構と前記吸着機構を有するテンプレートを洗浄する第二基板吸着チャック洗浄機構を、かつ、前記ラップ定盤の後方に吸着機構を有するテンプレートと振り子揺動および上下移動可能な第一基板吸着チャック機構と前記吸着機構を有するテンプレートを洗浄する第一基板吸着チャック洗浄機構を設け、
前記基板の研削加工ステージ室内には、1台のインデックス型ターンテーブルに3組の基板吸着チャックテーブルを同一円周上に等間隔に回転可能に設けた基板吸着チャック定盤を設け、前記3組の基板吸着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(s)、基板粗研削ステージチャック(s)、基板仕上げ研削チャック(s)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、前記ローディング/アンローディングステージチャック(s)の上方にブラシ洗浄機器およびチャック洗浄機器を横方向移動、上下移動可能および回転可能に設け、前記基板粗研削ステージチャック(s)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、前記基板仕上げ研削ステージチャック(s)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、
前記ローディング/アンローディングステージ室内の中央部に設けられた多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドにより、収納カセット内に収納されていた基板を吸着し、第一駆台上へ搬送、第一仮置台上の基板を研削加工ステージ室内のローディング/アンローディングステージチャック(s)上へ搬送、第一基板洗浄機上の基板を吸着してラップ加工ステージ室内の第一基板吸着チャック機構へ搬送し受け渡し、第一基板洗浄機上の基板を吸着してラップ加工ステージ室内の第二基板吸着チャック機構へ搬送し受け渡し、第一基板吸着チャック機構に吸着されていた基板を受け取り第二基板洗浄機へ搬送、第二基板吸着チャック機構に吸着されていた基板を受け取り第二基板洗浄機へ搬送、第二基板洗浄機上の基板を吸着し第二仮置台上へ搬送、第二仮置台上の基板を吸着し基板収納カセットへ搬送する作業を行い、
前記ローディング/アンローディングステージ室内の回動式吸着パッドを用いてローディング/アンローディングステージチャック(s)上の化合物半導体基板を吸着し、回動させて第一基板洗浄機上へ化合物半導体基板を移送する、
ことを特徴とする化合物半導体基板の平坦化加工装置。
A room for installing the flattening processing equipment outdoors. A loading / unloading stage chamber for Greek letter Γ-shaped substrates is placed on the left side of the front part where a plurality of substrate storage cassettes are installed. The processing stage chamber and the back substrate grinding processing stage chamber are divided into three chambers by a partition wall, and the partition wall between the stage chambers is provided with an opening through which a substrate leading to an adjacent stage chamber can be taken in and out, A compound semiconductor substrate planarization apparatus provided with a load port communicating with a storage cassette of the plurality of substrates on a front left side wall of a loading / unloading stage chamber,
The substrate loading / unloading stage chamber is provided with a second substrate cleaning machine and a second temporary placement table from the back of the load port toward the interior of the chamber, and has a polishing agent liquid supply mechanism, a suction pad, and a reversing function. It has an articulated substrate transfer robot with an arm, a vertical suction pad cleaner and a first temporary mounting table, and a first substrate cleaner and a rotary suction pad.
In the lap processing stage chamber of the substrate, there is provided a lap surface plate equipped with a conditioner ring for conditioning the lap surface plate polisher surface in the center, and a template having a suction mechanism in front of the lap surface plate and a pendulum swing and A second substrate suction chuck mechanism capable of moving up and down and a second substrate suction chuck cleaning mechanism for cleaning a template having the suction mechanism, and a template having a suction mechanism behind the lap surface plate and swinging the pendulum and moving up and down A first substrate suction chuck mechanism and a first substrate suction chuck cleaning mechanism for cleaning a template having the suction mechanism,
In the substrate grinding stage chamber, there is provided a substrate suction chuck surface plate in which three sets of substrate suction chuck tables are rotatably provided on the same circumference at an equal interval on one index type turntable. The numerical value control device stores the index of the substrate suction chuck table as the loading / unloading stage chuck (s 1 ), substrate rough grinding stage chuck (s 2 ), substrate finishing grinding chuck (s 3 ) position, and A brush cleaning device and a chuck cleaning device are provided above the loading / unloading stage chuck (s 1 ) so as to be laterally movable, vertically movable, and rotatable, and above the substrate rough grinding stage chuck (s 2 ), a cup wheel type. A rough grinding wheel is provided so that it can be moved up and down and rotated and rotated. A cup wheel type finishing grinding wheel is provided above the cutting stage chuck (s 3 ) so that it can be moved up and down and rotated and rotated.
The substrate stored in the storage cassette is sucked by the suction pad of the articulated substrate transfer robot provided in the center of the loading / unloading stage chamber, and transferred to the first driving table, the first temporary mounting table Transfer the upper substrate onto the loading / unloading stage chuck (s 1 ) in the grinding stage chamber, suck the substrate on the first substrate cleaning machine, and transfer it to the first substrate suction chuck mechanism in the lapping stage chamber. , Picks up the substrate on the first substrate cleaning machine, transfers it to the second substrate suction chuck mechanism in the lapping stage chamber, transfers it, receives the substrate sucked on the first substrate suction chuck mechanism, and transfers it to the second substrate cleaning machine Receive the substrate adsorbed by the second substrate adsorption chuck mechanism, transport it to the second substrate cleaning machine, adsorb the substrate on the second substrate cleaning machine and place it temporarily Conveying upward, the task of conveying to the second provisional table the substrate on the adsorbed substrate storage cassettes performed,
The compound semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck (s 1 ) is adsorbed by using a rotary suction pad in the loading / unloading stage chamber and rotated to place the compound semiconductor substrate on the first substrate cleaning machine. Transport,
An apparatus for planarizing a compound semiconductor substrate, comprising:
請求項1に記載の化合物半導体基板の平坦化加工装置を用い、次の工程を経て化合物半導体基板の平坦化加工を行うことを特徴とする化合物半導体基板の平坦化加工方法。
(1)ローディング用の基板収納カセットに収納された化合物半導体基板を多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドに吸着したのち、第一仮置台上へ搬送する。
(2)第一仮置台上で基板の芯出しを行った後、第一仮置台上の基板を研削加工ステージ室内のローディング/アンローディングステージチャック(s)上へ搬送する。
(3)その研削加工ステージ室内のインデックス型ターンテーブルを逆時計廻り方向に120度回転させて前記ローディング/アンローディングステージチャック(s)を基板粗研削ステージチャック(s)位置へと移動させる。
(4)その基板粗研削ステージチャック(s)位置で、カップホイール型砥石を用いて化合物半導体基板の裏面を粗研削加工する。
(5)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120度回転させて前記基板粗研削ステージチャック(s)を基板仕上げ研削ステージチャック(s)位置へと移動させる。
(6)その基板仕上げ研削ステージチャック(s)位置でカップホイール型砥石を用いて粗研削加工された化合物半導体基板の裏面を仕上げ研削加工して化合物半導体基板の裏面を薄肉化する。
(7)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120度回転、または時計廻り方向に240度回転させて前記基板仕上げ研削ステージチャック(s)をローディング/アンローディングステージチャック(s)位置へと移動させる。
(8)ローディング/アンローディングステージ室内の回動式吸着パッドを用い、ローディング/アンローディングステージチャック(s)上の化合物半導体基板を吸着し、回動させて第一基板洗浄機上へ化合物半導体基板を移送する。
(9)第一基板洗浄機上で化合物半導体基板をスピン洗浄する。
(10)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第一基板洗浄機上の化合物半導体基板を吸着し、吸着パッドを反転させた後、ラップ加工ステージ室内の第二基板吸着チャック機構へ搬送し受け渡す。
(11)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第一基板洗浄機上の新たに洗浄された別の化合物半導体基板を吸着し、吸着パッドを反転させた後、ラップ加工ステージ室内の第一基板吸着チャック機構へ搬送し受け渡す。
(12)ラップ定盤を回転させ、かつ、前記第一基板吸着チャック機構および第二基板吸着チャック機構を振り子揺動させて前記ラップ定盤の研磨剤液が供給されているポリシャ面上方に移動させたのち、第一基板吸着チャック機構および第二基板吸着チャック機構を下降させて吸着されている化合物半導体基板をラップ定盤のポリシャ面に押圧して荷重をかけ、ラップ研磨加工を開始する。ラップ定盤の回転および前記第一基板吸着チャック機構および第二基板吸着チャック機構のポリシャ面上での振り子揺動および下降による基板への荷重を継続させ、化合物半導体基板のラップ研磨加工を行う。
(13)化合物半導体基板のラップ研磨加工の終了後、前記第一基板吸着チャック機構および第二基板吸着チャック機構を振り子揺動させて第一基板吸着チャック洗浄機構および第二基板吸着チャック洗浄機構の上方に移動させた後、下降させ、ついで、第一基板吸着チャック洗浄機構および第二基板吸着チャック洗浄機構で前記第一基板吸着チャック機構に吸着および第二基板吸着チャック機構に吸着されている化合物半導体基板のラップ研磨加工面を洗浄する。
(14)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第二基板吸着チャック機構に吸着されている化合物半導体基板を吸着し、ついで第二基板洗浄機上へ搬送し、受け渡す。
(15)第二基板洗浄機で化合物半導体基板を洗浄する。
(16)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第二基板洗浄機上の洗浄された化合物半導体基板を吸着し、第二仮置台上へ化合物半導体基板を移送し、ついで、化合物半導体基板の芯出しを行う。
(17)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第二仮置台上の化合物半導体基板を吸着し、アンローディング用の基板収納カセット内に化合物半導体基板を移送する。
(18)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第一基板吸着チャック機構に吸着されている化合物半導体基板を吸着し、ついで第二基板洗浄機上へ搬送し、受け渡す。
(19)第二基板洗浄機で化合物半導体基板を洗浄する。
(20)多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドで第二基板洗浄機上の洗浄された化合物半導体基板を吸着し、第二仮置台上へ化合物半導体基板を移送し、ついで、化合物半導体基板の芯出しを行う。
A planarization method for a compound semiconductor substrate, comprising: planarizing a compound semiconductor substrate through the following steps using the planarization apparatus for a compound semiconductor substrate according to claim 1.
(1) After the compound semiconductor substrate stored in the substrate storage cassette for loading is adsorbed on the suction pad of the articulated substrate transfer robot, it is transferred onto the first temporary placement table.
(2) After the substrate is centered on the first temporary placement table, the substrate on the first temporary placement table is transferred onto the loading / unloading stage chuck (s 1 ) in the grinding stage chamber.
(3) The index type turntable in the grinding stage chamber is rotated 120 degrees counterclockwise to move the loading / unloading stage chuck (s 1 ) to the substrate rough grinding stage chuck (s 2 ) position. .
(4) At the substrate rough grinding stage chuck (s 2 ) position, the back surface of the compound semiconductor substrate is roughly ground using a cup wheel type grindstone.
(5) The index type turntable is rotated 120 degrees counterclockwise to move the substrate rough grinding stage chuck (s 2 ) to the substrate finishing grinding stage chuck (s 3 ) position.
(6) The back surface of the compound semiconductor substrate that has been subjected to rough grinding using the cup wheel type grindstone at the substrate finish grinding stage chuck (s 3 ) position is finish ground to thin the back surface of the compound semiconductor substrate.
(7) The index-type turntable is rotated 120 degrees counterclockwise or 240 degrees clockwise to place the substrate finish grinding stage chuck (s 3 ) at the loading / unloading stage chuck (s 1 ) position. Move to.
(8) Using a rotary suction pad in the loading / unloading stage chamber, the compound semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck (s 1 ) is adsorbed and rotated to the first substrate cleaning machine. Transfer the substrate.
(9) Spin cleaning the compound semiconductor substrate on the first substrate cleaner.
(10) The compound semiconductor substrate on the first substrate cleaning machine is sucked by the suction pad of the articulated substrate transfer robot, and the suction pad is inverted, and then transferred to the second substrate suction chuck mechanism in the lapping stage. hand over.
(11) The newly cleaned compound semiconductor substrate on the first substrate cleaning machine is absorbed by the suction pad of the articulated substrate transfer robot, and the suction pad is inverted, and then the first substrate in the lapping stage chamber. It is transferred to the suction chuck mechanism and delivered.
(12) The lap platen is rotated and the first substrate suction chuck mechanism and the second substrate suction chuck mechanism are swung to move above the polisher surface to which the abrasive liquid of the lap platen is supplied. After that, the first substrate suction chuck mechanism and the second substrate suction chuck mechanism are moved down to press the compound semiconductor substrate being sucked against the polisher surface of the lap platen to apply a load, and lap polishing is started. The load on the substrate is continued by rotating the lapping plate and swinging and lowering the pendulum on the polisher surfaces of the first substrate suction chuck mechanism and the second substrate suction chuck mechanism to perform lapping of the compound semiconductor substrate.
(13) After completion of the lapping process of the compound semiconductor substrate, the first substrate suction chuck mechanism and the second substrate suction chuck mechanism are swung to swing the first substrate suction chuck cleaning mechanism and the second substrate suction chuck cleaning mechanism. After being moved upward, it is lowered, and then the compound adsorbed on the first substrate adsorption chuck mechanism and adsorbed on the second substrate adsorption chuck mechanism by the first substrate adsorption chuck cleaning mechanism and the second substrate adsorption chuck cleaning mechanism Clean the lapping surface of the semiconductor substrate.
(14) The compound semiconductor substrate adsorbed by the second substrate adsorbing chuck mechanism is adsorbed by the adsorbing pad of the articulated substrate conveying robot, and then conveyed to the second substrate cleaning machine for delivery.
(15) The compound semiconductor substrate is cleaned with a second substrate cleaning machine.
(16) The compound semiconductor substrate on the second substrate cleaning machine is adsorbed by the suction pad of the articulated substrate transfer robot, and the compound semiconductor substrate is transferred onto the second temporary placement table, and then the core of the compound semiconductor substrate I will take out.
(17) The compound semiconductor substrate on the second temporary table is sucked by the suction pad of the articulated substrate transfer robot, and the compound semiconductor substrate is transferred into the unloading substrate storage cassette.
(18) The compound semiconductor substrate adsorbed by the first substrate adsorbing chuck mechanism is adsorbed by the adsorbing pad of the articulated substrate conveying robot, and then conveyed to the second substrate cleaning machine for delivery.
(19) The compound semiconductor substrate is cleaned with a second substrate cleaning machine.
(20) The cleaned compound semiconductor substrate on the second substrate cleaning machine is sucked by the suction pad of the articulated substrate transfer robot, and the compound semiconductor substrate is transferred onto the second temporary placement table, and then the core of the compound semiconductor substrate I will take out.
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