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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Poliervorrichtung zum
Polieren eines zu polierenden Werkstückes, wie beispielsweise eines
Halbleiter-Wafers zu einer flachen spiegelartig endbearbeiteten
Oberfläche,
und insbesondere auf eine Poliervorrichtung, die eine Abrichtvorrichtung
zum Abrichten einer Oberfläche
eines Poliertuches aufweist, das an einer Oberseite eines Poliertisches
angebracht ist.
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Hintergrund
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Da
Halbleitervorrichtungen in den letzten Jahren immer höher integriert
werden, werden Schaltungsverbindungen feiner und die Entfernung
zwischen diesen Schaltungsverbindungen wird kleiner. Im Fall der
Photolithographie, die Verbindungen bilden kann, die bis zu 0,5 μm breit sind,
ist es erforderlich, dass Oberflächen,
auf denen Musterbilder durch einen Schrittmotor zu fokussieren sind,
so flach wie möglich
sein sollten, weil die Tiefenschärfe
des optischen Systems relativ klein ist. Eine Poliervorrichtung
zum Ausführen
eines chemisch mechanischen Poliervorgangs (CMP = chemical mechanical
polishing) ist zum Einebnen des Halbleiter-Wafers verwendet worden.
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In
einer Poliervorrichtung zum Polieren und Ebnen einer Oberfläche eines
Halbleiter-Wafers, auf dem ein Vorrichtungsmuster gebildet wird,
ist bis jetzt ein nicht gewebter Stoff als ein Poliertuch verwendet worden,
welches an einer Oberseite eines Poliertisches angebracht ist. Da
jedoch ICs und LSIs in den letzten Jahren immer weiter integriert
wurden, ist es erforderlich, einen Höhenunterschied der zu polierenden
Oberfläche
des Vorrichtungsmusters beim Polieren zu verringern. Um die Anforderung,
dass das Polieren den Höhenunterschied
der zu polierenden Oberfläche
des Vorrichtungsmusters verringern soll, zu erfüllen, ist ein Poliertuch verwendet
worden, welches aus einem harten Material gemacht ist, beispielsweise
ein Poliertuch aus Schaumpolyurethan.
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Diese
Art einer Poliervorrichtung weist, wie in 21 gezeigt,
einen Poliertisch 402 mit einem Poliertuch (Polierkissen) 400 auf,
das daran angebracht ist und eine Polieroberfläche bildet, und mit einem Topring 404 zum
Halten eines Substrates W als ein zu polierendes Werkstück, wie
beispielsweise ein Halbleiter-Wafer, und zwar derart, dass die zu
polierende Oberfläche
zum Poliertisch 402 hin weist. Ein Halbleiter-Wafer W wird
durch diese Poliervorrichtung, wie folgt, poliert: der Poliertisch 402 und
der Topring 404 werden unabhängig gedreht, und während eine
Polierflüssigkeit
aus einer Polierflüssigkeitsdüse 406 geliefert
wird, die über
dem Poliertisch 402 vorgesehen ist, wird der Halbleiter-Wafer
W gegen das Poliertuch 400 auf dem Poliertisch 402 mit
einem vorbestimmten Druck durch den Topring 404 gedrückt. Beispielsweise
wird eine Suspension von feinen Polierpartikeln aus Siliziumoxyd
oder Ähnlichem
in einer alkalischen Lösung
als die Polierflüssigkeit
verwendet, die aus der Polierflüssigkeitsdüse 406 geliefert
wird. Somit wird der Halbleiter-Wafer W zu einer flachen spiegelartig
endbearbeiteten Oberfläche
poliert, und zwar durch den kombinierten Effekt eines chemischen
Poliereffektes, der durch die alkalische Flüssigkeit erreicht wird, und
eines mechanischen Poliereffektes, der durch die Polierpartikel
erreicht wird.
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Wenn
der Halbleiter-Wafer W in Kontakt mit dem Poliertuch 400 gebracht
wird, und der Poliertisch 402 gedreht wird, um einen Poliervorgang
auszuführen,
werden Polierpartikel oder Polierabfallstoffe an dem Poliertuch 400 anhaften,
was eine Veränderung der
Eigenschaften des Poliertuches 400 und eine Verschlechterung
der Polierleistung zur Folge hat. Wenn daher ein identisches Poliertuch 400 wiederholt
zum Polieren von Halbleiter-Wafern W verwendet wird, werden Probleme
verursacht, wie beispielsweise eine verringerte Polierrate und ein
ungleichmäßiger Poliervorgang.
Um solche Probleme zu überwinden,
wird eine Aufbereitung vor, nach oder während des Poliervorgangs des
Halbleiter-Wafers ausgeführt,
der Abrichten (Dressing) genannt wird, um das Poliertuch zu regenerieren.
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Wenn
der Abrichtvorgang des Poliertuches ausgeführt wird, wird eine Abrichtvorrichtung 408 in der
Poliervorrichtung vorgesehen, und das Poliertuch 400 wird
von der Abrichtvorrichtung 408, beispielsweise zum Zeitpunkt
des Ersetzens eines zu polierenden Halbleiter-Wafers W, abgerichtet
bzw. aufbereitet. Insbesondere wäh rend
ein Abrichtelement an der Unterseite der Abrichtvorrichtung 408 gegen
das Poliertuch 400 auf dem Poliertisch 402 gedrückt wird, werden
der Poliertisch 402 und die Abrichtvorrichtung 408 unabhängig gedreht,
um Polierpartikel und Polierabfallstoffe zu entfernen, die an der
Polieroberfläche
anhaften, und um die gesamte Polieroberfläche abzuflachen und abzurichten
bzw. aufzubereiten, wodurch die Polieroberfläche regeneriert wird.
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Bezüglich des
Abrichten eines Poliertuches weist gemäß den Eigenschaften des Poliertuches
die herkömmliche
Poliervorrichtung eine Abrichtvorrichtung auf, die aus der Gruppe
ausgewählt
wird, die eine berührende
Diamantabrichtvorrichtung mit Diamantpartikeln, eine berührende Bürstenabrichtvorrichtung
mit einer Bürste
und einer berührungsfreien Abrichtvorrichtung
zum Ausstoßen
eines Strömungsmittelstrahls
zur Oberfläche
des Poliertuches hin aufweist, um den Abrichtvorgang auszuführen.
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Beim
Abrichten bzw. Aufbereiten des Poliertuches ist es jedoch notwendig
geworden, unterschiedliche Abrichtvorrichtungen zu verwenden, beispielsweise
eine Abrichtvorrichtung zum dünnen
Abschälen
der Oberfläche
des Poliertuches für
eine anfängliche
Oberflächenkonditionierung
vor der Anwendung beim Polieren, und eine Abrichtvorrichtung zur
Entfernung von einer verstopften Ansammlung der Schlämmung (Polierflüssigkeit)
und der Polierabfallstoffe vom Poliertuch im Polierprozess. Wenn
die verstopfte bzw. angelagerte Ansammlung der Schlämmung (Polierflüssigkeit)
oder der Polierabfallstoffe nicht vom Poliertuch entfernt werden,
besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Polierpartikel und
die Polierabfallstoffe an dem Poliertuch anhaften, wobei sie die
Polierfunktion verschlechtern, oder dass die zu polierende Oberfläche des
Halbleiter-Wafers verkratzt wird, was eine verringerte Ausbeute
zur Folge hat. Daher sollten bei der herkömmlichen Poliervorrichtung
zwei oder mehr Abrichtvorrichtungen mit unterschiedlichen Abrichtelementen ersetzt
werden, falls nötig.
Diese Arbeit ist mühselig und
verringert nachteilig den Durchsatz des Halbleiter-Wafers.
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Weiter
kann bei der herkömmlichen
Poliervorrichtung, falls die Topring-Einheit und die Abricht-Einheit
aus Gründen
der Einschränkung
des Layouts bzw. der Anord nung vorgesehen sind, oder falls eine
Vielzahl der Topring-Einheiten und einer Abrichteinheit auf einem
einzigen Tisch angeordnet sind, sodass sie miteinander in Gegenwirkung
treten, dann das Abrichten nur ausgeführt werden, wenn der Topring
nicht den Poliervorgang ausführt
und in einer Warteposition positioniert ist. Als eine Folge kann
der Poliervorgang nicht während
des Abrichtens ausgeführt
werden, und daher wird die Anzahl der Halbleiter-Wafer, die pro
Zeiteinheit poliert werden, verringert.
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Die
Dicke eines dünnen
Films, der auf der Oberfläche
des Halbleiter-Wafers gebildet wird, variiert von Position zu Position
in radialer Richtung des Halbleiter-Wafers, abhängig vom Filmablagerungsverfahren
oder von den Charakteristiken einer Filmablagerungsvorrichtung.
Insbesondere hat der dünne Film
eine Filmdickenverteilung in radialer Richtung. Weiterhin variiert
die Filmdickenverteilung abhängig von
der Art eines Filmablagerungsverfahrens oder einer Filmablagerungsvorrichtung.
Insbesondere variieren die Position und die Anzahl der Teile mit
einer großen
Filmdicke in radialer Richtung, und der Unterschied der Dicke zwischen
dünnen
Filmteilen und dicken Filmteilen variiert abhängig von der Art eines Filmablagerungsverfahrens
oder einer Filmablagerungsvorrichtung.
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In
der zuvor erwähnten
herkömmlichen
Abrichtvorrichtung wird jedoch die gesamte Polierfläche gleichförmig abgerichtet,
sodass die gesamte Polierfläche
zu einem einheitlichen Zustand regeneriert wird, wodurch die gesamte
Polieroberfläche
eine gleichförmige
Polierleistung hat. Wenn die gesamte Fläche eines Halbleiter-Wafers gleichförmig gegen die
Polierfläche
gedrückt
wird, nachdem die Polierfläche
durch die herkömmliche
Abrichtvorrichtung regeneriert wurde, ist daher dann die Polierrate
auf der gesamten Fläche
des Halbleiter-Wafers identisch. Somit ist es unmöglich, einen
Poliervorgang gemäß der obigen
Filmdickenverteilung auszuführen,
und daher wird das Halbleiter-Substrat übermäßig in Teilen mit kleiner Filmdicke
poliert und wird unzureichend in Teilen mit großer Filmdicke poliert.
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Weiterhin
sei hingewiesen auf
WO99/50024 , die
eine Poliervorrichtung mit einem Drehtisch mit einem daran angebrachten
Poliertuch und einem Topring zum Halten und Drücken des zu polierenden Werkstückes gegen
das Poliertuch mit einem gewissen Druck offenbart. Die Vorrichtung
hat auch eine erste Abrichteinheit mit einer Kontaktabrichtvorrichtung
zum Abrichten des Poliertuches, indem die Kontaktabrichtvorrichtung
in Kontakt mit dem Poliertuch gebracht wird, und eine zweite Abrichteinheit
mit einer kontaktfreien Abrichtvorrichtung zum Abrichten bzw. Aufbereiten
des Poliertuches mit einem Strömungsmittelstrahl,
der von dort auf das Poliertuch aufgebracht wird. Die Kontaktabrichtvorrichtung weist
eine Diamantabrichtvorrichtung oder eine SIC-Abrichtvorrichtung
auf. Erste und zweite Abrichteinheiten werden verwendet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Abrichten einer Polieroberfläche eines
Poliertuches oder eines Schleifsteins, der in einer Poliervorrichtung
vorgesehen ist, nach Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden in den Unteransprüchen offenbart.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist in Hinsicht auf die obigen Nachteile gemacht
worden. Es ist daher ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung
ein Polierverfahren vorzusehen, welches eine Abrichteinheit aufweist,
die eine gute Polierwirkung eines Poliertuches zum Polieren eines
Halbleiter-Wafers aufrechterhalten kann und somit die Ausbeute und
die Produktivität
des Halbleiter-Wafers zu verbessern, und ein Abrichtverfahren zum
Abrichten des Poliertuches in der Poliervorrichtung.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren zum Abrichten einer Polieroberfläche eines
Poliertuches oder eines Schleifsteins vorgesehen, die in einer chemisch
mechanischen Poliervorrichtung vorgesehen sind, wobei beim Polieren
eines Werkstückes
das Abrichten ausgeführt
wird, während eine
erste Abrichtvorrichtung in Scheibenform mit einem kleineren Durchmesser
als das zu polierende Werkstück
geschwenkt wird; und wobei dann, nachdem ein Topring von der Polierfläche zurückgezogen ist,
das Abrichten durch eine zweite Abrichtvorrichtung in Scheibenform
mit einem größeren Durchmesser
als das zu polierende Werkstück
ausgeführt
wird.
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Folglich
kann das Polieren ordnungsgemäß gemäß dem Profil
(Filmdickenverteilung) der zu polierenden Oberfläche des Werkstückes ausgeführt werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung hat die erste Abrichtvorrichtung einen kleineren Durchmesser
als das zu polierende Werkstück.
Weiterhin richtet die erste Abrichtvorrichtung die Polierfläche während des
Polierens ab. Weiterhin kann ein Reinigungsbad zur Reinigung der
Abrichtvorrichtung vorgesehen sein.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die Poliervorrichtung weiter eine zweite Abrichtvorrichtung
zum Abrichten von im Wesentlichen der gesamten Fläche der
Polierfläche
auf, gegen die das zu polierende Werkstück gedrückt wird. Die zweite Abrichtvorrichtung
hat einen größeren Durchmesser
als das zu polierende Werkstück,
und die zweite Abrichtvorrichtung richtet im Wesentlichen die gesamte
Fläche der
Polierfläche
ab, gegen die das zu polierende Werkstück gedrückt wird. Bei dieser Anordnung
können
Vorsprünge
auf der Polierfläche
selektiv entfernt werden, um die Polierfläche abzuflachen. Insbesondere
da die Teile der Polierfläche,
die weiter während des
Polierens abgerichtet worden sind, früher abgetragen werden als andere
Teile, werden Unregelmäßigkeiten
auf der Oberfläche
der polierten Oberfläche nach
dem Poliervorgang erzeugt. Jedoch kann das Abrichten bzw. Aufbereiten
durch die zweite Abrichtvorrichtung nur die Vorsprünge der
Unregelmäßigkeiten
entfernen, um die Polieroberfläche
abzuflachen.
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Weiterhin
richtet die zweite Abrichtvorrichtung im Wesentlichen die gesamte
Fläche
der Polieroberfläche
ab, wenn die Polieroberfläche
lokal abgenutzt worden ist. Bei dieser Anordnung kann beispielsweise,
auch wenn die Polieroberfläche
lokal während
des Abrichtens der anderen Abrichtvorrichtung abgetragen worden
ist, der Zustand des Poliertuches durch die zweite Abrichtvorrichtung
zurückgesetzt
werden, um dadurch den darauf folgenden Poliervorgang mit höherer Genauigkeit
auszuführen.
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Gemäß einem
bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Filmdickenmesseinheit vorgesehen,
um eine Filmdicke einer zu polierenden Oberfläche des Werkstückes zu
messen. Somit kann das tatsächliche
Profil der zu polieren den Oberfläche des
Werkstückes
durch eine Messung mit der Filmdickenmesseinheit erhalten werden,
und daher kann der Poliervorgang genauer gemäß dem tatsächlichen Profil von jedem Werkstück ausgeführt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Ansicht, die eine gesamte Struktur einer Poliervorrichtung
zeigt, die für
eine Erklärung
der vorliegenden Erfindung nützlich
ist;
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie II-II der 1 aufgenommen
ist;
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3A bis 3C sind
Abbildungen, die eine detaillierte Struktur einer Abrichtvorrichtung
in einer Abrichteinheit mit einer Diamantabrichtvorrichtung zeigt. 3A ist
eine Unteransicht; 3B ist eine Querschnittsansicht,
die entlang einer Linie a-a der 3A aufgenommen
ist, und 3C ist eine vergrößerte Ansicht
eines Teils b in 3B;
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4A und 4B sind
Abbildungen, die eine detaillierte Struktur einer Abrichtvorrichtung
in einer Abrichteinheit mit einer Bürstenabrichtvorrichtung zeigen, 4A ist
eine Unteransicht und 4B ist eine Querschnittansicht,
die entlang einer Linie b-b in 4A aufgenommen
ist;
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5A und 5B sind
Zeitsteuerdiagramme, die eine Reihe von Vorgängen des Polierens und Abrichtens
unter Verwendung der in 1 gezeigten Poliervorrichtung
zeigen.
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6 ist
eine Ansicht, die eine gesamte Konstruktion einer Poliervorrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie VII-VII der 6 aufgenommen
ist;
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8 ist
ein Zeitsteuerdiagramm, welches eine Reihe von Prozessen des Polierens
und Abrichtens unter Verwendung der in 6 gezeigten
Poliervorrichtung zeigt;
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9 ist
eine Frontansicht, die eine Variante (nicht gemäß der vorliegenden Erfindung)
des in den 6 und 7 gezeigten
Ausführungsbeispiels zeigt,
wobei große
und kleine Abrichtvorrichtungen vorgesehen sind;
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10 ist
eine schematische Ansicht, die eine Poliervorrichtung zeigt, die
für eine
Erklärung der
vorliegenden Erfindung nützlich
ist;
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11 ist
eine vertikale Querschnittsansicht, die schematisch einen Hauptteil
eines Polierabschnittes in der Poliervorrichtung der 10 zeigt;
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12 ist
eine schematische Ansicht, die einen Polierabschnitt in der in 10 gezeigten
Poliervorrichtung zeigt, die einen Zustand der anfänglichen Oberflächenkonditionierung
eines Poliertuches veranschaulicht,
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13 ist
eine schematische Ansicht, die den Polierabschnitt in der in 10 gezeigten
Poliervorrichtung zeigt, die einen Zustand des Polierens durch einen
Topring veranschaulicht,
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14 ist
ein Zeitsteuerdiagramm, welches ein Beispiel einer Reihe von Betriebsvorgängen in dem
in 11 gezeigten Polierabschnitt zeigt;
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15 ist
ein Zeitsteuerdiagramm, welches ein Beispiel einer Reihe von Betriebsvorgängen in dem
in 11 gezeigten Polierabschnitt zeigt;
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16 ist
ein Zeitsteuerdiagramm, welches ein Beispiel einer Reihe von Betriebsvorgängen in dem
in 11 gezeigten Polierabschnitt zeigt;
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17 ist
ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel einer Reihe von Betriebsvorgängen in
dem in 11 gezeigten Polierabschnitt
zeigt;
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18 ist
eine vertikale Querschnittsansicht, die schematisch einen Hauptteil
eines Polierabschnittes in einer Poliervorrichtung zeigt, die für eine Erklärung der
vorliegenden Erfindung nützlich ist,
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19 ist
eine schematische Ansicht, die einen Polierabschnitt in der Poliervorrichtung
der 18 zeigt, die einen Zustand der anfäng lichen Oberflächenkonditionierung
eines Poliertuches veranschaulicht,
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20 ist
eine schematische Ansicht, die den Polierabschnitt in der Poliervorrichtung
der 18 zeigt, die einen Zustand des Poliervorgangs durch
einen Topring veranschaulicht; und
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21 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die eine herkömmliche
Poliervorrichtung zeigt.
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Bester Weg zur Ausführung der
Erfindung
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Eine
Poliervorrichtung, die für
eine Erklärung der
vorliegenden Erfindung nützlich
ist, wird unten mit Bezugnahme auf die 1 bis 5B beschrieben. Die 1 und 2 zeigen
eine Gesamtstruktur der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 ist
eine Ansicht und 2 ist eine Querschnittsansicht,
die entlang der Linie II-II der 1 aufgenommen
ist. Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist
die Poliervorrichtung einen Poliertisch 1 und eine Topringeinheit 4 mit
einem Topring 3 auf, um einen Halbleiter-Wafer 2 gegen
den Poliertisch 1 zu drücken,
während
der Halbleiter-Wafer 2 gehalten wird. Der Poliertisch 1 ist
mit einem Motor 15 gekoppelt und ist um eine Welle des
Motors 15 drehbar, wie durch einen Pfeil gezeigt. Ein Poliertuch 5 ist
an der Oberseite des Poliertisches 1 angebracht.
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Die
Topringeinheit 4 ist horizontal schwenkbar, sodass der
Topring 3 in eine Lieferposition über einem Pusher bzw. Heber 16 zum
Liefern eines Halbleiter-Wafers 2 positioniert werden kann,
in einer Polierposition auf dem Poliertisch 1 und in einer
Standby- oder Warteposition. Der Topring 3 ist mit einem (nicht
gezeigten) Motor gekoppelt und ist mit einem (nicht gezeigten) Hubzylinder
verbunden. Daher ist der Topring 3 vertikal bewegbar und
ist um eine Welle des Motors drehbar, wie durch die Pfeile angezeigt, und
kann den Halbleiter-Wafer 2 gegen das Poliertuch 5 mit
einem erwünschten
Druck drücken.
Der Halbleiter-Wafer 2 wird an die untere Endfläche des Toprings 3 durch
eine Vakuumansaugung oder Ähnliches
angezogen. Ein Führungsring 6,
um zu verhindern, dass der Halbleiter-Wafer 2 vom Topring 3 entfernt
wird, ist am unteren Umfangsteil des Toprings 3 vorgesehen
Weiterhin ist eine (nicht gezeigte) Polierflüssigkeitslieferdüse über dem
Poliertisch 1 vorgesehen, und eine Polierflüssigkeit
wird auf das Poliertuch 5 auf dem Poliertisch 1 von
der Polierflüssigkeitslieferdüse geliefert.
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Die
Poliervorrichtung weist eine Aufbereitungs- bzw. Abrichteinheit 8 mit
einer Diamantabrichtvorrichtung 7 auf, und eine Abrichteinheit 14 mit einer
Bürstenabrichtvorrichtung 11.
Sowohl die Abrichteinheit 8 als auch die Abrichteinheit 14 sind
horizontal schwenkbar, sodass die Abrichtvorrichtungen 7, 11 jeweils
in einer Abrichtposition auf dem Poliertisch 1 und in einer
Standby- oder Warteposition positioniert werden können. Die
Abrichtvorrichtung 7 ist mit einem Motor 17 zur
Drehung gekoppelt und ist mit einem Hubzylinder 18 verbunden.
Daher ist die Abrichtvorrichtung 7 vertikal bewegbar und
ist um eine Welle des Motors drehbar, wie von Pfeilen gezeigt. Die
Abrichtvorrichtung 11 ist auch vertikal bewegbar und ist
um eine Welle durch den gleichen Mechanismus drehbar, wie bei der
Abrichtvorrichtung 7.
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Die 3A bis 3C zeigen
die detaillierte Struktur der Diamantabrichtvorrichtung in der Abrichteinheit 8, 3A ist
eine Unteransicht, 3B ist eine Querschnittsansicht,
die entlang einer Linie a-a der 3A aufgenommen
ist, und 3C ist eine vergrößerte Ansicht
eines Teils b in 3B.
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Wie
in den 3A bis 3C gezeigt,
ist die Diamantabrichtvorrichtung 7 in Scheibenform und weist
einen Abrichtvorrichtungskörper 9 auf,
der am Umfangsteil der Unterseite davon vorgesehen ist, und der
Abrichtvorrichtungskörper 9 hat
bandförmige Vorsprünge 9a mit
einer vorbestimmten Umfangsbreite zur elektrischen Ablagerung von
feinen Diamantpartikeln. Ein Diamantelektroablagerungsring 10,
der durch Elektroablagerung von feinen Diamantpartikeln gebildet
wird, ist an den Oberflächen
der Vorsprünge 9a vorgesehen.
Während
der Poliertisch 1 und die Abrichtvorrichtung 7 gedreht
werden, und weiterhin eine Aufbereitungs- bzw. Abrichtflüssigkeit, wie
beispielsweise reines Wasser, und, falls nötig, eine Polierflüssigkeit
von einer (nicht gezeigten) Düse
zum mittleren Teil des sich drehenden Poliertuches 5 geliefert
werden, wird die Oberfläche
des Diamantelektroablagerungsrings in Kontakt mit der Oberfläche des
Poliertuches gebracht, um dünn
die Oberfläche
des Poliertuches zum Abrichten abzuziehen. Der Diamantelektroablagerungsring 10 hat
eine Struktur, sodass feine Diamantpartikel auf den Oberflächen der
Vorsprünge 9a abgelagert
werden, und die Teile, auf denen Diamant abgelagert ist, werden mit
Nickel plattiert und daher werden die feinen Diamantpartikel an
die Oberflächen
der Vorsprünge 9a durch
die Nickelplattierung gebunden.
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Bezüglich der
Abmessung dieser Abrichtvorrichtung ist beispielsweise der Durchmesser
des Abrichtvorrichtungskörpers
250 mm, und eine Vielzahl von Sektorgliedern (8 Glieder in 3A)
mit darauf elektroabgelagertem Diamant und einer Breite von 8 mm
sind am Umfangsteil der Unterseite des Abrichtvorrichtungskörpers angeordnet,
um einen Ring zu bilden. Der Durchmesser des Abrichtvorrichtungskörpers ist
größer als
der Durchmesser (200 mm) des Halbleiter-Wafers als zu polierendes
Werkstück,
und der Abrichtvorrichtungskörper
hat einen Rahmen auf der inneren Umfangsseite und der äußeren Umfangsseite
in radialer Richtung des Tisches, sodass die abgerichtete Fläche des
Poliertuches größer als die
Fläche
der Polierfläche
ist, die zum Polieren des Halbleiter-Wafers zu verwenden ist. Eine
SiC-Abrichtvorrichtung, die einen Ring verwendet, der eine Vielzahl
von SiC-Sektoren
aufweist, kann anstelle der Diamantabrichtvorrichtung mit einem
Diamantelektroablagerungsring verwendet werden. In diesem Fall hat
die SiC-Abrichtvorrichtung
die gleiche Struktur wie die in den 3A bis 3C gezeigte
Abrichtvorrichtung und hat eine Anzahl von pyramidenförmigen Vorsprüngen, die
an der Oberfläche
davon angeordnet sind und mehrere zig μm haben.
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Die 4A und 4B zeigen
die detaillierte Struktur der Bürstenabrichtvorrichtung
in einer Abrichteinheit 14, 4A ist
eine Unteransicht, und 4B ist eine Querschnittsansicht,
die entlang der Linie b-b der 4A aufgenommen
ist. Die Bürstenabrichtvorrichtung 11 hat
eine Scheibenform und weist einen Abrichtvorrichtungskörper 13 mit
einer Bürste 12 auf
der gesamten Fläche
seiner Unterseite auf. Während
der Poliertisch 1 und die Abrichtvorrichtung 11 gedreht
werden, und weiterhin eine Abricht- bzw. Aufbereitungsflüssigkeit,
wie beispielsweise reines Wasser, und, falls nötig, eine Polierflüssigkeit aus
einer (nicht gezeigten) Düse
zum mittleren Teil des sich drehenden Poliertuches 5 geliefert
werden, wird die Oberfläche
der Bürste
in Kontakt mit der Oberfläche
des Poliertuches zum Abrichten bzw. Aufbereiten gebracht, um eine
Ansammlung der Schlämmung
(Polierflüssigkeit)
und von Polierabfallstoffen vom Poliertuch zu entfernen.
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Bezüglich der
Abmessung dieser Abrichtvorrichtung ist beispielsweise der Durchmesser
des Abrichtvorrichtungskörpers
238 mm, und der Abrichtvorrichtungskörper weist eine Nylonbürste mit
einer Länge
von 7 mm auf der gesamten Fläche
seiner Unterseite auf.
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Der
Durchmesser des Abrichtvorrichtungskörpers ist größer als
der Durchmesser (200 mm) des Halbleiter-Wafers als ein zu polierendes
Werkstück, und
der Abrichtvorrichtungskörper
hat einen Rahmen an der Innenumfangsseite und der Außenumfangsseite
in radialer Richtung des Tisches, sodass das abgerichtete bzw. aufbereitete
Gebiet des Poliertuches größer ist
als die Fläche
der Polieroberfläche, die
zum Polieren des Halbleiter-Wafers zu verwenden ist.
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5A und 5B sind
Abbildungen, die die Beziehung des Betriebs in Zeitabfolge bezüglich einer
Abfolge des Prozesses des Polierens und Abrichtens unter Verwendung
der Poliervorrichtung mit einer in 1 gezeigten
Konstruktion zur Verarbeitung von Halbleiter-Wafern zeigen.
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In
einem in 5A gezeigten Beispiel wird die
Oberfläche
des Poliertuches dünn
durch die Abrichteinheit 8 mit der Diamantabrichtvorrichtung 7 (siehe 1)
abgezogen bzw. abgeschält,
um eine anfängliche
Oberflächenkonditionierung
des Poliertuches vor der Anwendung des Polierens auszuführen, und
dann wird der Halbleiter-Wafer 2 durch den Topring 3 poliert
(siehe 2). In einer Periode zwischen den Poliervorgängen wird
eine Aufbereitung bzw. ein Abrichtvorgang durch die Abrichteinheit 14 mit
der Bürstenabrichtvorrichtung 11 ausgeführt (siehe 1).
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In
einem in 5B gezeigten Beispiel wird die
Oberfläche
des Poliertuches dünn
durch die Abrichteinheit 8 mit der Diamantabrichtvorrichtung 7 abgezogen,
um eine anfängliche
Oberflächenkonditionierung
des Poliertuches vor der Anwendung des Polierens auszuführen, und
dann wird der Halbleiter-Wafer 2 durch den Topring 3 poliert.
In einer Periode zwischen den Poliervorgängen wird eine zweistufige Abrichtung
ausgeführt.
Insbesondere wird die Abrichtung zuerst durch die Abrichteinheit 8 mit
der Diamantabrichtvorrichtung 7 ausgeführt, und der darauf folgende
Abrichtvorgang wird durch die Abrichteinheit 14 mit der
Bürstenabrichtvorrichtung 11 ausgeführt,
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Wie
in den 5A und 5B gezeigt,
wird gemäß der Poliervorrichtung,
die zur Erklärung
nützlich
ist, die Oberfläche
des Poliertuches dünn
durch die Abrichteinheit 8 mit der Diamantabrichtvorrichtung 7 abgezogen,
um eine anfängliche
Oberflächenkonditionierung
des Poliertuches vor der Anwendung des Polierens auszuführen, und
dann wird der Halbleiter-Wafer 2 durch den Topring 3 poliert
(siehe 2). In einer Periode zwischen den Poliervorgängen können das
Abrichten durch die Abrichteinheit 8 mit der Diamantabrichtvorrichtung 7 und
das Abrichten durch die Abrichteinheit 14 mit der Bürstenabrichtvorrichtung 11 ordnungsgemäß kombiniert
werden.
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Bis
jetzt sind eine Kontaktdiamantabrichtvorrichtung mit Diamantpartikeln
und eine Kontaktbürstenabrichtvorrichtung
mit einer Bürste
als Abrichtvorrichtung für
die Abrichteinheiten 8 und 14 beschrieben worden.
Weiterhin kann die Abrichtvorrichtung eine sein, die aus der Gruppe
ausgewählt
ist, die die obigen Abrichtvorrichtungen und eine berührungslose
Abrichtvorrichtung bzw. Aufbereitungsvorrichtung aufweist, um einen
Strömungsmittelstrahl
zur Oberfläche
des Poliertuches hin auszustoßen,
um das Poliertuch abzurichten bzw. aufzubereiten. Weiterhin können drei
Abrichteinheiten oder Abrichtvorrichtungen in der Poliervorrichtung
vorgesehen sein. Bei der vorliegenden Konstruktion wird reines Wasser
als die Abrichtflüssigkeit
angewandt, die in jeder der Abrichteinheiten verwendet wird. Um
einen chemischen Abrichteffekt zusätzlich zum mechanischen Abrichteffekt
zu erreichen, kann auch eine chemischen Flüssigkeit verwendet werden,
wie beispielsweise eine Säure,
eine Base oder ein oberflächenaktives
Mittel. Die Polieroberfläche
des Poliertisches 1 kann durch ein Poliertuch oder einen
Schleifstein gebildet werden.
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Wie
oben beschrieben, sind eine Kontaktabrichtvorrichtung mit Diamantpartikeln
und eine Kontaktabrichtvorrichtung mit einer Bürste als eine Abrichtvorrichtung vorgesehen,
um die Oberfläche
des Poliertuches abzurichten, d. h. mindestens zwei Abrichteinheiten
sind vorgesehen. Dies kann die Notwendigkeit eliminieren, eine Abrichtvorrichtung
durch eine andere Abrichtvorrichtung zu ersetzen, und mindestens
zwei ausgewählte
Abrichtvorrichtungen können
ordnungsgemäß kombiniert
werden, um den optimalen Abrichtvorgang des Poliertuches auszuführen.
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Als
nächstes
wird eine Poliervorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unten mit Bezugnahme auf die 6 bis 8 beschrieben.
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Die 6 und 7 sind
Abbildungen, die eine Poliervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigen. 6 ist eine
Ansicht und 7 ist eine Querschnittsansicht,
die entlang einer Linie VII-VII der 6 aufgenommen
ist. In den 6 und 7 bezeichnet das
Bezugszeichen 101 einen Poliertisch, das Bezugszeichen 103 bezeichnet
eine Topringeinheit mit einem Topring 102, das Bezugszeichen 105 eine
Abrichteinheit mit einer Abrichtvorrichtung 104 mit einem
größeren Durchmesser
als ein Halbleiter-Wafer 111 als ein zu polierendes Werkstück und das
Bezugszeichen 107 bezeichnet eine Abrichteinheit mit einer
Abrichtvorrichtung 106 mit einem kleineren Durchmesser
als der Halbleiter-Wafer 111 als
das zu polierende Werkstück.
Die Abrichtvorrichtung 106 kann entlang einer Führungsschiene 108 hin
und her bewegt werden. Ein Pusher bzw. Heber 109 zum Liefern
eines Halbleiter-Wafers zum Topring 102 ist benachbart
zum Poliertisch 101 vorgesehen. Hier kann die Abrichtvorrichtung 104 nicht
den Abrichtvorgang während
des Polierprozesses des Halbleiter-Wafers 111 durch den
Topring 102 ausführen
und die Abrichtvorrichtung 106 kann den Abrichtvorgang
während des
Poliervorgangs des Halbleiter-Wafers 111 durch den Topring 102 ausführen. Insbesondere
tritt der Betriebsbereich der Abrichtvorrichtung 106 nicht
in Gegenwirkung mit dem Betriebsbereich des Toprings 102.
Die Polierfläche
des Poliertisches 101 kann durch ein Poliertuch 110 oder
einen Schleifstein gebildet werden.
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In
den 6 und 7 ist die Abrichteinheit 105 drehbar,
sodass die Abrichtvorrichtung 104 in einer Abrichtposition
auf dem Poliertisch 101 und in einer Standby- bzw. Warteposition
positioniert werden kann. Die Abrichtvorrichtung 104 ist
mit einem Motor 115 zur Drehung gekoppelt und ist mit einem
Hubzylinder 116 verbunden. Daher ist die Abrichtvorrichtung 104 vertikal
bewegbar und ist um eine Welle des Motors drehbar, wie durch Pfeile
gezeigt. Der Topring 102 ist mit einem (nicht gezeigten)
Motor zur Drehung gekoppelt und ist mit einem (nicht gezeigten) Hubzylinder
verbunden. Daher ist der Topring 102 vertikal bewegbar
und ist um eine Welle des Motors drehbar, wie durch Pfeile gezeigt.
Somit kann der Topring 102 den Halbleiter-Wafer 111 gegen
das Poliertuch 101 mit einem erwünschten Druck drücken. Der Halbleiter-Wafer 111 als
ein zu polierendes Werkstück
wird an die untere Endfläche
des Toprings 102 durch Vakuumansaugung oder Ähnliches
angezogen. Ein Führungsring 112,
um zu verhindern, dass der Halbleiter-Wafer 111 vom Topring 102 entfernt wird,
ist am unteren Umfangsteil des Toprings 102 vorgesehen
Weiterhin ist eine (nicht gezeigte) Polierflüssigkeitslieferdüse über dem
Poliertisch 101 vorgesehen, und eine Polierflüssigkeit
wird auf das Poliertuch 110 auf dem Poliertisch 101 aus
der Polierflüssigkeitslieferdüse geliefert.
In 7 bezeichnen die Bezugszeichen 113 und 114 jeweils
einen Diamantelektroablagerungsring. Das heißt, beide Abrichtvorrichtungen 104 und 106 werden
durch eine Diamantabrichtvorrichtung gebildet. Jedoch kann eine
Bürstenabrichtvorrichtung
für die
Abrichtvorrichtungen 104, 106 verwendet werden.
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Die
Abrichteinheit 107 kann entlang einer Führungsschiene 108 hin
und her bewegt werden, um horizontal den Poliertisch 101 zu
schwenken, und um eine Polierfläche
für den
Halbleiter-Wafer während
des Schwenkens auf der Oberfläche
des Poliertisches abzurichten. Die Abrichtvorrichtung 106 ist mit
einem Motor 117 zur Drehung gekoppelt und ist mit einem
Hubzylinder 118 verbunden. Daher ist die Abrichtvorrichtung 106 vertikal
bewegbar und ist um eine Welle des Motors drehbar, wie durch Pfeile
gezeigt.
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8 ist
eine Abbildung, welche die Beziehung des Betriebs in zeitlicher
Abfolge bezüglich
einer Prozessabfolge des Polierens und Abrichtens unter Verwendung
der Poliervorrichtung mit einem in 6 gezeigten
Aufbau zur Bearbeitung von Halbleiter-Wafern zeigt. Die Abrichteinheit 105,
die eine Diamantabrichtvorrichtung 104 mit Diamantpartikeln und
einem größeren Durchmesser
als das zu polierende Werkstück
aufweist, wird zum Ausführen
der anfänglichen
Oberflächenkonditionie rung
des Poliertuches 110 vor der Anwendung des Polierens verwendet.
Nach der Vollendung der anfänglichen
Oberflächenkonditionierung
des Poliertuches nimmt der Topring 102 den Halbleiter-Wafer
vom Pusher bzw. Heber 109 (einer Vorrichtung zum Liefern
eines Wafers) auf, und wird zur Polierposition auf dem Poliertisch 101 bewegt.
Das Abrichten während
des Polierens des Halbleiter-Wafers 111 wird durch die
Abrichteinheit 107 ausgeführt, die eine Diamantabrichtvorrichtung 106 mit
Diamantpartikeln und einem kleineren Durchmesser als das zu polierende
Werkstück aufweist,
während
die Abrichteinheit 107 geschwenkt wird, weil der Poliertisch 101 klein
ist. Nach der Vollendung des Polierens wird der Topring 102 über den Pusher
bzw. Heber 109 (eine Vorrichtung zum Liefern eines Wafers)
geschwenkt, und das Poliertuch 110 wird dann durch die
Abrichteinheit 105 abgerichtet, die eine Diamantabrichtvorrichtung 104 mit
Diamantpartikeln und einen größeren Durchmesser
als das zu polierende Werkstück
aufweist. Die Zeit zum Abrichten der Abrichteinheit 107 während des
Poliervorgangs des Halbleiter-Wafers 111 kann
ausgewählt werden,
wie erwünscht.
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9 ist
eine Frontansicht, die eine Variante (nicht gemäß der vorliegenden Erfindung)
des in den 6 und 7 gezeigten
Ausführungsbeispiels zeigt,
wobei die großen
und kleinen Abrichtvorrichtungen vorgesehen sind. In 9 ist
nur eine Diamantabrichtvorrichtung mit kleinem Durchmesser gezeigt,
wobei eine Abrichtvorrichtung mit großem Durchmesser weggelassen
ist. Wie in 9 gezeigt, ist ein Kontaktsensor 120 am
vorderen Ende der Abrichtvorrichtung 106 mit kleinem Durchmesser
vorgesehen, der durch bzw. über
die Mitte des Poliertisches 101 laufen kann und in Richtung
des Durchmessers bewegt werden kann. Das Profil (Oberflächenwelligkeit)
des Poliertuches, welches als Unebenheit in radialer Richtung der
Polierfläche
definiert ist (Oberseite des Poliertuches 110), kann mit
dem Kontaktsensor 120 gemessen werden, während die Abrichtvorrichtung 106 mit
kleinem Durchmesser entlang des Durchmessers des Poliertisches 101 hin und
her bewegt wird. Das Poliertuch kann lokal durch die Diamantabrichtvorrichtung 106 mit
kleinem Durchmesser abgerichtet werden, um die gemessene Ungleichmäßigkeit
des Poliertuches in radialer Richtung des Poliertisches zu korrigieren.
Nachdem die Polierfläche
durch die Diamantabrichtvorrichtung 106 mit kleinem Durchmesser
abgeflacht ist, wird die Bürstenabrichtvorrichtung 104 mit
großem Durchmesser,
die eine Bürste
anstelle des in 7 gezeigten Diamantelektroablagerungsrings 113 verwendet, verwendet,
um Polierabfallstoffe und restliche Polierpartikel von der Polierfläche zu entfernen.
Alternativ kann die Abrichtvorrichtung 104 mit großem Durchmesser
durch die Diamantabrichtvorrichtung gebildet werden, wie sie in 7 gezeigt
ist, um die Polierfläche
abzuflachen und die Abrichtvorrichtung 106 mit kleinem
Durchmesser kann durch eine Bürstenabrichtvorrichtung
gebildet werden, um Polierabfallstoffe und restliche Polierpartikel
von der Polierfläche
zu entfernen. Die Polierfläche
des Poliertisches 101 kann ein Poliertuch bzw. Poliergewebe
oder ein Schleifstein sein.
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9 zeigt
einen Mechanismus zum Hin- und Herbewegen der Abrichteinheit 107.
Insbesondere ist die Abrichteinheit 107 so aufgebaut, dass
die Abrichteinheit 107 durch Drehung einer Kugelgewindespindel 121 senkrecht
oder umgekehrt durch einen Motor 122 für einen Abrichtvorrichtungsschieber
hin und her bewegt wird. Das Bezugszeichen 123 bezeichnet
eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Hin- und Herbewegung der
Abrichteinheit 107 und zur gleichzeitigen Steuerung der
Druckkraft der Abrichtvorrichtung 106.
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Wie
oben beschrieben sind gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mindestens eine Abrichtvorrichtung mit
einem kleineren Durchmesser als das zu polierende Werkstück und mindestens
eine Abrichtvorrichtung mit einem größeren Durchmesser als das zu
polierende Werkstück vorgesehen.
Somit kann die Abrichtung durch die kleine Abrichtvorrichtung während des
Poliervorgangs ausgeführt
werden, um die Anzahl der pro Zeiteinheit zu polierenden Halbleiter-Wafer
zu vergrößern. Daher
kann die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die Herstellung
von Halbleiter-Vorrichtungen zu einer guten Produktionsausbeute
und einer verbesserten Produktivität beitragen. Wenn eine zusätzliche
kleine Abrichtvorrichtung vorgesehen ist, kann die notwendige Anzahl
von großen
Abrichtvorrichtungen verringert werden, um den notwendigen Raum
für die
Vorrichtung zu verringern.
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Als
nächstes
wird eine Poliervorrichtung, die zur Erklärung der vorliegenden Erfindung
nützlich
ist, unten mit Bezugnahme auf die 10 bis 17 beschrieben.
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10 ist
eine schematische Ansicht, die die Poliervorrichtung gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
zeigt.
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Wie
in 10 gezeigt, ist in der Poliervorrichtung ein Paar
von Polierabschnitten 201a, 201b auf einer Seite
des Raums auf einem Boden angeordnet, der insgesamt rechteckig ist,
sodass sie seitlich zueinander weisen. Ein Paar von Lade/Entladeeinheiten
zum Anordnen von Kassetten 202a, 202b darauf zur
Aufnahme von Halbleiter-Wafern ist auf der anderen Seite angeordnet.
Zwei Transport- bzw. Transferroboter 204a, 204b zum
Transportieren eines Halbleiter-Wafers sind auf einer Linie angeordnet,
welche die Polierabschnitte 201a, 201b mit den Lade/Entladeeinheiten
verbindet, um eine Transferlinie zu bilden. Eine Umdrehvorrichtung 205 oder 206 ist
jeweils auf jeder Seite der Transferlinie angeordnet und zwei Reinigungseinheiten 207a und 208a oder 207b und 208b sind
so angeordnet, dass die Inverter bzw. Umdrehvorrichtungen 205 oder 206 dazwischen
angeordnet sind.
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In
den zwei Polierabschnitten 201a, 201b sind Vorrichtungen
mit im Grunde genommen den gleichen Spezifikationen symmetrisch
zur Transferlinie angeordnet. Jede der Vorrichtungen weist einen Poliertisch 211 mit
einem Poliertuch auf, welches an seiner Oberseite angebracht ist,
weiter eine Topringeinheit 212 zum Halten eines Halbleiter-Wafers
als ein zu polierendes Werkstück
durch Vakuumansaugung und zum Drücken
des Halbleiter-Wafers gegen den Poliertisch 211, um den
Halbleiter-Wafer zu polieren, eine Abrichteinheit 213 zum
Abrichten bzw. Aufbereiten des Poliertuches auf dem Poliertisch 211.
Ein Pusher bzw. Heber 214 zum Aufnehmen eines Halbleiter-Wafers
von der Topringeinheit 212 und zum Transportieren des Halbleiter-Wafers
zur Topringeinheit 212 ist an der Transferlinienseite in
jedem der Polierabschnitte 201a, 201b vorgesehen.
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Die
Transferroboter 204a, 204b haben einen Gelenkarm,
der in einer horizontalen Ebene zu biegen und zu strecken ist, und
obere und untere Halteteile hat, die getrennt jeweils als trockener
Finger und nasser Finger verwendet werden. Da zwei Roboter im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
verwendet werden, ist ein erster Roboter 204a im Grunde
genommen für
eine Region von den Umdrehvorrichtungen 205, 206 zu
den Kassetten 202a, 202b verantwortlich, und ein
zweiter Roboter 204b ist im Grunde genommen für eine Region
von den Umdrehvorrichtungen 205, 206 zu den Polierabschnitten 201a, 201b verantwortlich.
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Die
Umdrehvorrichtungen 205, 206 drehen den Halbleiter-Wafer
um und sind an einer Position angeordnet, die die Hand der Transferroboter 204a, 204b erreichen
kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
werden die zwei Umdrehvorrichtungen 205, 206 getrennt
als eine Vorrichtung zur Handhabung eines trockenen Substrates bzw.
als eine Vorrichtung zum Handhaben eines nassen Substrates verwendet.
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Jede
der Reinigungseinheiten 207a, 207b, 208a und 208b kann
von irgendeiner Bauart sein. Beispielsweise sind Reinigungseinheiten 207a, 207b,
die auf der Seite der Polierabschnitte 201a, 201b vorgesehen
sind, von einer derartigen Bauart, dass beide Seiten des Halbleiter-Wafers
mit einer Rolle abgewischt werden, die mit einem Schwamm ausgerüstet ist,
und die Reinigungseinheiten 208a, 208b, die auf
der Seite der Kassetten 202a, 202b vorgesehen
sind, sind von einer derartigen Bauart, dass eine Reinigungsflüssigkeit
auf den Halbleiter-Wafer geliefert wird, während seine Kante gehalten
wird und er in einer horizontalen Ebene gedreht wird. Letzteres
hat auch eine Funktion zum Trocknen des Halbleiter-Wafers durch
Zentrifugalwirkung. Die Reinigungseinheiten 207a, 207b können einen
primären
Reinigungsprozess des Halbleiter-Wafers ausführen und die Reinigungseinheiten 208a, 208b können einen
sekundären
Reinigungsprozess des Halbleiter-Wafers nach der Vollendung des
primären Reinigungsprozesses
ausführen.
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Als
nächstes
wird der zuvor erwähnte
Polierabschnitt unten beschrieben. 11 ist
eine vertikale Querschnittsansicht, die schematisch einen Hauptteil des
in 10 gezeigten Polierabschnittes 201a zeigt,
und die 12 und 13 sind
schematische Ansichten, die den Polierabschnitt 201a zeigen,
der in 10 gezeigt ist. Nur der Polierabschnitt 201a wird
unten beschrieben. Jedoch kann die folgende Beschreibung auf den
Polierabschnitt 201b angewandt werden.
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Wie
in 11 gezeigt, bildet die Oberfläche des Poliertuches 210 auf
dem Poliertisch 211 eine Polierfläche, die in Gleitkontakt mit
einem Halbleiter-Wafer W als ein zu polierendes Werkstück gebracht
wird. Der Poliertisch 211 ist mit einem (nicht gezeigten)
Motor gekoppelt, der unter dem Poliertisch 211 angeordnet
ist, und zwar über
die Tischwelle 211a, sodass der Poliertisch 211 um
die Tischwelle 211a drehbar ist.
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Wie
in den 11 bis 13 gezeigt,
ist eine Polierflüssigkeit/Wasser-Lieferdüse 215 über dem
Poliertisch 211 angeordnet. Eine Polierflüssigkeit
zur Anwendung beim Polieren und eine Abrichtflüssigkeit (beispielsweise Wasser)
zur Anwendung beim Abrichten, werden von der Polierflüssigkeit/Wasser-Lieferdüse 215 auf
das Poliertuch 210 geliefert. Der Poliertisch 211 wird
von einem Rahmen 217 umgeben, um die Polierflüssigkeit
und das Wasser wiederzugewinnen, und ein Wanne 217a ist
am Unterteil des Rahmens vorgesehen.
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Ein
Zerstäuber 216 zum
Sprühen
einer Flüssigkeit,
die aus einer Mischung aus Stickstoffgas mit reinem Wasser oder
einer chemischen Flüssigkeit besteht,
auf die Polieroberfläche
des Poliertuches ist über
dem Poliertisch 211 angeordnet. Der Zerstäuber 216 weist
eine Vielzahl von Sprühdüsen 216a auf,
die mit einer Stickstoffgasversorgungsquelle und einer Flüssigkeitslieferquelle
verbunden sind. Das Stickstoffgas aus der Stickstoffgaslieferquelle
und das reine Wasser oder eine chemische Flüssigkeit von der Flüssigkeitslieferquelle
werden durch einen Regler oder ein (nicht gezeigtes) Luftbetätigungsventil
geleitet, um den Druck auf einen vorbestimmten Wert zu regeln, und
sie werden zu den Sprühdüsen 216a im Zerstäuber 216 in
einem gemischten Zustand geliefert.
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Die
Mischung des Stickstoffgases mit dem reinen Wasser oder einer chemischen
Flüssigkeit wird
(1) in flüssigen
feinen Partikeln, (2) in festen feinen Partikeln als ein Ergebnis
einer Verfestigung der Flüssigkeit,
oder (3) als ein Gas als eine Folge der Zerstäubung der Flüssigkeit
gebracht (was die Mischung in den Zustand von (1), (2) oder (3)
bringt, der Zerstäubung
genannt wird), und in diesem Zustand wird sie durch die Sprühdüsen 216a im
Zerstäuber 216 zum
Poliertuch 210 hin gesprüht. In welchem Zustand, d.
h. den flüssigen
feinen Partikeln, den festen feinen Partikeln oder dem Gas, die
gemischte Flüssigkeit
eingesprüht
wird, wird beispielsweise abhängig
von dem Druck oder der Temperatur des Stickstoffgases und/oder des
reinen Wassers oder einer chemischen Flüssigkeit oder der Form der
Düsen bestimmt.
Daher kann der Zustand der zu sprühenden Flüssigkeit beispielsweise durch
ordnungsgemäßes Variieren
des Druckes oder der Temperatur des Stickstoffgases und/oder des
reinen Wassers oder einer chemischen Flüssigkeit über einen Regler oder Ähnliches
variiert werden, oder durch ordnungsgemäßes Variieren der Form der
Düsen.
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Die
Topringeinheit 212 weist eine drehbare Spindel 220,
einen Topringkopf 221, der mit dem oberen Ende der Spindel 220 verbunden
ist, eine Topringwelle 222, die sich nach unten vom freien
Ende des Topringkopfes 221 erstreckt, und einen im Wesentlichen
scheibenartigen Topring 223 auf, der mit dem unteren Ende
der Topringwelle 222 verbunden ist. Wenn der Topringkopf 221 durch
die Drehung der Spindel 220 geschwenkt wird, wird der Topring 223 horizontal
bewegt und kann somit zwischen dem Pusher bzw. Heber 214 und
einer Polierposition auf dem Poliertuch 210 hin und her
bewegt werden, wie durch einen Pfeil A in 10 gezeigt.
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Weiterhin
ist der Topring 223 über
eine Topringwelle 222 mit einem (nicht gezeigten) Motor
gekoppelt, der im Topringkopf 221 vorgesehen ist, und ist
mit einem (nicht gezeigten) Hubzylinder verbunden, sodass der Topring 223 vertikal
bewegbar ist und um die Topringwelle 222 drehbar ist. Der
Halbleiter-Wafer W als zu polierendes Werkstück wird an die untere Endstirnseite
des Toprings 223 durch Vakuumansaugung oder Ähnliches
angezogen und dort gehalten. Durch diese Mechanismen kann der Topring 223 sich
drehen und den Halbleiter-Wafer W, der an seiner Unterseite gehalten
wird, gegen das Poliertuch 210 mit einem erwünschten
Druck halten.
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Die
Abrichteinheit 213 regeneriert die Oberfläche des
Poliertuches 210, die als ein Ergebnis des Poliervorgangs
verschlechtert bzw. abgenutzt worden ist, und ist an einer Position
gegenüberliegend zur
Topringeinheit 212 bezüglich
der Mitte des Poliertisches 211 angeordnet. Wie in den 11 bis 13 gezeigt,
weist die Abrichteinheit 213 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
zwei integrierte Ab richtvorrichtungen auf, d. h., eine erste Abrichtvorrichtung 239 und
eine zweite Abrichtvorrichtung 233. Wie unten beschrieben,
wird die erste Abrichtvorrichtung 239 verwendet, um das
Poliertuch 210 während
des Polierens abzurichten bzw. aufzubereiten, und die zweite Abrichtvorrichtung 233 wird zum
Abrichten für
die anfängliche
Oberflächenkonditionierung
bzw. Oberflächenaufbereitung
des Poliertuches 210 vor der Anwendung beim Poliervorgang verwendet.
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Die
Abrichteinheit 213 weist eine drehbare Spindel 230 auf,
weiter einen Abrichtvorrichtungskopf 231, der mit dem oberen
Ende der Spindel 230 verbunden ist, eine Abrichtvorrichtungswelle 232,
die sich nach unten vom freien Ende des Abrichtvorrichtungskopfes 231 erstreckt,
und eine im Wesentlichen scheibenartige zweite Abrichtvorrichtung 233,
die mit dem unteren Ende der Abrichtvorrichtungswelle 232 verbunden
ist. Wenn der Abrichtvorrichtungskopf 231 durch die Drehung
der Spindel 230 geschwenkt wird, wird die zweite Abrichtvorrichtung 233 horizontal
bewegt und kann somit zwischen einer Abrichtposition auf dem Poliertuch 210 und
einer Standby- bzw. Warteposition hin und her bewegt werden, die
außerhalb des
Poliertisches 211 gelegen ist, wie durch einen Pfeil B
in 10 und 12 gezeigt.
Weiterhin ist die zweite Abrichtvorrichtung 233 über eine
Abrichtvorrichtungswelle 232 mit einem (nicht gezeigten) Motor
gekoppelt, der in dem Abrichtvorrichtungskopf 231 vorgesehen
ist, und ist mit einem (nicht gezeigten) Hubzylinder verbunden,
sodass die zweite Abrichtvorrichtung 233 vertikal bewegbar
ist und um die Abrichtvorrichtungswelle 232 drehbar ist.
Ein Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 218 zur Reinigung
der zweiten Abrichtvorrichtung 233 ist in der Warteposition
angeordnet, die außerhalb
des Poliertisches 211 gelegen ist.
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Hier
weist die zweite Abrichtvorrichtung 233 eine Diamantabrichtvorrichtung 234 einer
Pellet- oder Ringbauart als Abrichtelement auf. Eine Vielzahl von
scheibenartigen Gliedern mit Partikeln, wie beispielsweise Diamantpartikeln,
die darauf elektrisch abgelagert sind, sind am Umfang der Unterseite
der zweiten Abrichtvorrichtung 233 angeordnet, um die Diamantabrichtvorrichtung 234 zu
bilden. Der Durchmesser der zweiten Abrichtvorrichtung 233 ist
beispielsweise 270 mm, was größer ist
als der Durchmesser (200 mm). des Halbleiter-Wafers W als das zu
polierende Werkstück.
Daher ist eine Fläche
der Polierfläche,
die durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 abzurichten
ist, größer als
eine Fläche
der Polierfläche,
die zum Polieren des Halbleiter-Wafers W zu verwenden ist.
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Ein
Tragabschnitt 235 ist an der Seite des Abrichtvorrichtungskopfes 231 befestigt,
und ein Schwenkmotor 236 ist am vorderen Ende des Tragabschnittes 235 befestigt.
Ein Schwenkarm 237 ist mit einer Motorwelle 236a des
Schwenkmotors 236 verbunden. Der Schwenkarm 237 wird
durch die Drehung des Schwenkmotors 236 geschwenkt. Dieser Schwenkmotor 236 ist
mit einer Steuervorrichtung 250 zur Steuerung der Drehzahl
des Motors (Schwenkdrehzahl) verbunden. Der Schwenkmotor 236 bildet
einen sich bewegenden Mechanismus zur Bewegung der ersten Abrichtvorrichtung 239,
wie unten beschrieben, auf die Polierfläche des Poliertisches 211.
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Die
Abrichtvorrichtungswelle 238 erstreckt sich nach unten
von der Seite des freien Endes des Schwenkarms 237, und
die im Wesentlichen scheibenartige erste Abrichtvorrichtung 239 ist
mit dem unteren Ende der Abrichtvorrichtungswelle 238 verbunden.
Wenn der Schwenkarm 237 durch Betätigung des Schwenkmotors 236 geschwenkt
wird, wird die erste Abrichtvorrichtung 239 horizontal
bewegt, sodass die erste Abrichtvorrichtung 239 zwischen der
Abrichtposition auf dem Poliertuch 210 und der Warteposition
hin und her bewegt werden kann, die außerhalb des Poliertisches 211 gelegen
ist, wie durch einen Pfeil C in 13 gezeigt.
Eine Tragbasis 246 ist unter dem Abrichtvorrichtungskopf 231 der Spindel 230 befestigt
und ein wannenartiges Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 247 zur
Reinigung der ersten Abrichtvorrichtung 239 ist in der
Tragbasis 246 in der Warteposition der ersten Abrichtvorrichtung 239 vorgesehen.
Die Tragbasis 246 wird integral mit dem Abrichtvorrichtungskopf 231 durch
die Drehung der Spindel 230 geschwenkt.
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Die
Abrichtvorrichtungswelle 238 ist mit einem Luftzylinder
(Druckmechanismus) 240 verbunden, der am Schwenkarm 237 befestigt
ist, und ist vertikal durch den Luftzylinder 240 bewegbar.
Weiterhin ist die Abrichtvorrichtungswelle 238 mit einem Drehzylinder 241 über eine
(nicht gezeigte) Feder verbunden. Dieser Drehzylinder 241 hat
eine Zeitsteuerscheibe 242 an seinem Umfang. Ein Drehmotor
(Drehmechanismus) 243 ist an dem Schwenkarm 237 befestigt,
und die Zeitsteu erscheibe 242 ist über einen Zeitsteuerriemen 244 mit
einer Zeitsteuerscheibe 245 verbunden, die an dem Drehmotor 243 vorgesehen
ist. Daher werden der Drehzylinder 241 und die Abrichtvorrichtungswelle 238 integral über die
Zeitsteuerscheibe 245, den Zeitsteuerriemen 244 und
die Zeitsteuerscheibe 242 durch Antrieb des Drehmotors 243 gedreht,
sodass die erste Abrichtvorrichtung 239 gedreht wird.
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Hier
hat die erste Abrichtvorrichtung 239 eine Diamantabrichtvorrichtung 248 der
Scheibenbauart als Abrichtelement. Ein scheibenartiges Glied mit Partikeln,
wie beispielsweise Diamantpartikeln, die darauf elektrisch abgelagert
sind, ist am gesamten Bereich der Unterseite der ersten Abrichtvorrichtung 239 vorgesehen,
um die Diamantabrichtvorrichtung 248 zu bilden. Der Durchmesser
der ersten Abrichtvorrichtung 239 ist beispielsweise 100
mm, was kleiner ist als der Durchmesser (200 mm) des Halbleiter-Wafers
W als das zu polierende Werkstück.
Daher ist eine Fläche
der Polierfläche,
die durch die erste Abrichtvorrichtung 239 abgerichtet
wird, kleiner als eine Fläche
der Polierfläche,
die zum Polieren des Halbleiter-Wafers
W zu verwenden ist.
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Somit
hat die Abrichteinheit einen derartigen Aufbau, dass zwei Abrichtvorrichtungen
für unterschiedliche
Zwecke und ein Reinigungsbad für
eine der Abrichtvorrichtungen miteinander integriert worden sind.
Dieser Aufbau kann den notwendigen Raum für die Vorrichtung verringern.
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Als
nächstes
wird der Betriebsvorgang des Polierens von Halbleiter-Wafern und
des Abrichtens durch die so aufgebaute Poliervorrichtung unten beschrieben.
Die 14 bis 16 sind
Zeitsteuerdiagramme, die eine Reihe von Betriebsvorgängen im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
zeigen.
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Ein
Beispiel der Erfindung, das in 14 gezeigt
ist, wird unten beschrieben.
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Als
erstes wird eine anfängliche
Oberflächenkonditionierung
bzw. Oberflächenaufbereitung des
Poliertuches vor dem Poliervorgang ausgeführt. Die Oberfläche des
Poliertuches 210 wird dünn
durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 der Abricht einheit 213 abgezogen,
um die anfängliche
Oberflächenkonditionierung
des Poliertuches vor dem Polieren auszuführen. 12 zeigt
diesen Zustand. In diesem Fall wird der Abrichtvorrichtungskopf 231 auf
das Poliertuch 210 in der Abrichtposition durch die Drehung der
Spindel 230 bewegt. Danach werden die zweite Abrichtvorrichtung 233 und
der Poliertisch 211 unabhängig gedreht, und die Diamantabrichtvorrichtung 234,
die an der zweiten Abrichtvorrichtung 233 gehalten wird,
wird in Anlage an das Poliertuch 210 mit einem vorbestimmten
Druck gebracht. Zu dieser Zeit, d. h. dem Moment, in dem das Abrichtelement 234 in Kontakt
mit dem Poliertuch 210 gebracht wird oder davor, wird Wasser
von der Polierflüssigkeit/Wasser-Lieferdüse 215 auf
die Oberfläche
des Poliertuches 210 geliefert, um eine gebrauchte Polierflüssigkeit
wegzuwaschen, die auf dem Poliertuch 210 bleibt. Somit
kann die zweite Abrichtvorrichtung 233 die gesamte Polierfläche des
Poliertuches 210 regenerieren.
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Als
nächstes
wird das Abrichten vor dem Polieren durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 ausgeführt. Während, vor
oder nach dem Abrichten durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 werden
Stickstoffgas und reines Wasser oder eine chemische Flüssigkeit
zur Sprühvorrichtung 216 mit
einem vorbestimmen Druck und einer vorbestimmten Temperatur geliefert,
und eine gemischte Flüssigkeit,
die aus reinem Wasser oder der chemischen Flüssigkeit und dem Stickstoffgas
zusammengesetzt ist, wird aus den Sprühdüsen 216a im Zerstäuber 216 auf
das Poliertuch 210 gesprüht. Somit wird die vermischte Flüssigkeit
in einem zerstäubten
Zustand auf das Poliertuch 210 gesprüht, wodurch die Polierflüssigkeit und
die Polierabfallstoffe, die auf dem Poliertuch 210 zurückbleiben,
zur Außenseite
des Poliertisches 211 geschleudert werden. Insbesondere
die Polierflüssigkeit
und die Polierabfallstoffe, die in Ausnehmungen in dem Poliertuch
gefallen sind, können
von den Ausnehmungen bzw. Vertiefungen durch das Gas weggeblasen
werden, welches in der gemischten Flüssigkeit enthalten ist, und
können
weiter durch das reine Wasser oder die chemische Flüssigkeit
weggewaschen werden. Somit können
die Polierflüssigkeit und
die Polierabfallstoffe, die auf dem Poliertuch 210 zurückbleiben,
um Kratzer zu verursachen, effektiv entfernt werden. Diese Zerstäubung kann
zu irgendeinem Zeitpunkt während
des Abrichtens durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 oder
zu irgendeinem Zeitpunkt vor oder nach dem Abrichten durch die zweite
Abrichtvorrichtung 233 ausgeführt werden. Übrigens
kann die Zerstäubung
auch zu dem Zeitpunkt der anfänglichen
Oberflächenkonditionierung des
Poliertuches vor dem Polieren ausgeführt werden, wie durch eine
gestrichelte Linie in den 14 bis 16 gezeigt.
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Das
Wasser, welches von der Polierflüssigkeit/Wasser-Versorgungsdüse zum Poliertuch 210 geliefert
wird, und die gemischte Flüssigkeit,
die aus dem Zerstäuber 216 auf
das Poliertuch 210 gesprüht wird, werden zur Außenseite
des Poliertisches 211 durch eine Zentrifugalkraft geschleudert,
die durch die Drehung des Poliertisches 211 erzeugt wird,
und werden in der Wanne 217a wiedergewonnen, die am unteren
Teil des Rahmens 217 vorgesehen ist. Nach der Vollendung
des Abrichtens wird die zweite Abrichtvorrichtung 233 zur
Warteposition durch Schwenken des Abrichtvorrichtungskopfes 231 zurückgebracht
und dann in dem Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 218 gereinigt,
welches in dieser Warteposition vorgesehen ist.
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Ein
Poliervorgang des Halbleiter-Wafers wird dann ausgeführt. Während des
Polierens des Halbleiter-Wafers wird nicht nur das Polieren eines
Halbleiter-Wafers W durch den Topring 223, sondern auch das
Abrichten durch die erste Abrichtvorrichtung 239 in der
Abrichteinheit 213 ausgeführt. 13 zeigt diesen
Zustand. In diesem Fall wird die Spindel 220 gedreht, um
den Topringkopf 221 auf das Poliertuch 210 in
der Polierposition zu bewegen. Danach werden der Topring 223 und
der Poliertisch 211 unabhängig gedreht und der Halbleiter-Wafer
W, der auf dem Topring 223 gehalten wird, und der Poliertisch 211 werden
relativ bewegt, um den Halbleiter-Wafer W, der an der Unterseite
des Toprings 223 gehalten wird, gegen das Poliertuch 210 auf
dem Poliertisch 211 zu halten. Zu diesem Zeitpunkt wird
eine Polierflüssigkeit
von der Polierflüssigkeit/Wasser-Versorgungsdüse 215 auf
die Oberseite des Poliertuches 210 geliefert. Beispielsweise
kann eine Suspension von feinen Polierpartikeln in einer alkalischen
Lösung verwendet
werden. In diesem Fall wird der Halbleiter-Wafer W durch den kombinierten
Effekt eines chemischen Poliereffektes, der durch die alkalische Lösung erreicht
wird, und eines mechanischen Poliereffektes poliert, der durch die
Polierpartikel erreicht wird. Die beim Polieren verwendete Polierflüssigkeit
wird zur Außenseite
des Polierti sches 211 durch eine Zentrifugalkraft geschleudert,
die durch die Drehung des Poliertisches 211 erzeugt wird,
und wird in einer Wanne 217a wiedergewonnen, die am unteren
Teil des Rahmens 217 vorgesehen ist.
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Während eines
solchen Poliervorgangs wird der Schwenkmotor 236, der am
Tragabschnitt 235 in der Abrichteinheit 213 befestigt
ist, betätigt,
um den Schwenkarm 237 zu schwenken, wodurch die erste Abrichtvorrichtung 239 bewegt
wird, die in dem Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 247 in
der Tragbasis 246 auf dem Poliertuch 210 aufgenommen
ist. Die erste Abrichtvorrichtung 239 wird dann durch den Drehmotor 243 gedreht,
um die Diamantabrichtvorrichtung 248, die auf der ersten
Abrichtvorrichtung gehalten wird, in Anlage gegen das Poliertuch 210 mit
einem vorbestimmten Druck zu bringen, um das Poliertuch 210 abzurichten.
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Während dieses
Abrichtvorgangs werden der Schwenkarm 237 und die erste
Abrichtvorrichtung 239 durch den Schwenkmotor 236 geschwungen.
Die Steuervorrichtung 250 steuert die Motordrehzahl des
Schwenkmotors 236, sodass die Schwenkdrehzahl der ersten
Abrichtvorrichtung 239 abhängig von der Position der ersten
Abrichtvorrichtung 239 auf dem Poliertisch 211 variiert.
Die Schwenkgeschwindigkeit der ersten Abrichtvorrichtung 239 wird
basierend auf einem Profil der zu polierenden Oberfläche des
Halbleiter-Wafers W gesteuert. Das heißt, die Schwenkgeschwindigkeit
wird so gesteuert, dass sie an einer Position des Poliertuches 210 zum
Polieren eines Bereiches niedrig ist, in welchem die zu polierende
Filmdicke groß ist,
und dass sie in einer Position des Poliertuches 210 zum Polieren
eines Bereiches hoch ist, in dem die zu polierende Filmdicke klein
ist. Daher wird das Poliertuch, welches zum Polieren eines Bereiches
verwendet wird, in dem die zu polierende Filmdicke groß ist, mehr
abgerichtet als das Poliertuch, welches zum Polieren eines Bereiches
verwendet wird, in dem die zu polierende Filmdicke klein ist. Somit
kann beim dem Topring 223 ein Bereich, bei dem die zu polierende
Filmdicke groß ist,
vergleichsweise mehr poliert werden, und ein Bereich, bei dem die
zu polierende Filmdicke klein ist, kann vergleichsweise weniger
poliert werden. Folglich kann dies ein übermäßiges Polieren oder ein unzureichendes
Polieren eliminieren. Die Abrichtzeit der ersten Abrichtvorrichtung 239 während des
Polierens des Halbleiter-Wafers W kann ausgewählt werden, wie erwünscht. Die
Steuervorrichtung 250 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
steuert die Schwenkgeschwindigkeit der ersten Abrichtvorrichtung 239.
Um ein übermäßig starkes Polieren
oder unzureichendes Polieren zu eliminieren, können der Drehmotor (Drehmechanismus) 243 oder
der Luftzylinder (Druckmechanismus) 240 gesteuert werden,
um die Drehzahl oder die Drucklast der ersten Abrichtvorrichtung 239 zu
steuern.
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In
einem weiteren in 15 gezeigten Beispiel, wird
die anfängliche
Oberflächenkonditionierung
des Poliertuches vor dem Polieren durch die erste Abrichtvorrichtung 239 anstatt
durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 ausgeführt, und
andere Merkmale in diesem Beispiel sind die Gleichen wie in dem in 14 gezeigten
Beispiel. Somit kann die erste Abrichtvorrichtung 239 für die anfängliche
Oberflächenkonditionierung
verwendet werden. In noch einem weiteren in 16 gezeigten
Beispiel wird die zweite Abrichtvorrichtung 233 nur zu
dem Zeitpunkt des Ersetzens des Poliertuches 210 verwendet,
und das darauf folgende Abrichten wird durch die erste Abrichtvorrichtung 239 ausgeführt. Da
ein Poliertuch 210 vor der Anwendung überhaupt nicht abgerichtet bzw.
aufbereitet ist, ist die nötige
Zeit zum Abrichten zum Zeitpunkt der anfänglichen Oberflächenkonditionierung
lang. Andererseits kann im Fall eines Poliertuches 210,
welches einmal abgerichtet worden ist, der Polierwirkungsgrad einfach
durch Abrichten in kurzer Zeit vergrößert werden. Daher wird in
dem in 16 gezeigten Beispiel die anfängliche
Oberflächenkonditionierung
in kurzer Zeit durch eine zweite Abrichtvorrichtung 233 mit
großem
Durchmesser ausgeführt,
und das Abrichten von Teilen, die bei dem Poliertuch abgerichtet
werden müssen,
wird durch eine erste Abrichtvorrichtung 239 mit kleinem Durchmesser
ausgeführt.
Dieses Abrichtverfahren ist zur Anwendung in dem Fall geeignet,
wo das Abrichten nicht während
des Poliervorgangs ausgeführt werden
kann, und zwar aus Gründen,
die auf dem Polierprozess beruhen, wie beispielsweise eine Kombination
eines zu polierenden Werkstückes
mit einer verwendeten Polierflüssigkeit.
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Wie
oben beschrieben, kann bei der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung die abzurichtende Fläche,
wie erwünscht,
innerhalb der Polierfläche
variiert werden, da die erste Abrichtvorrichtung 239 mit
einem kleineren Durchmes ser als der Halbleiter-Wafer W als das zu
polierende Werkstück
verwendet wird. Somit kann das Ausmaß des Abrichtens auf eine erwünschte Position
in der Polierfläche
eingestellt werden. Daher kann der Poliervorgang ordnungsgemäß gemäß dem Profil
(der Filmdickenverteilung) der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers
W ausgeführt
werden.
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Beispielsweise
kann hier die Verteilung der zu polierenden Filmdicke beim Halbleiter-Wafer
W, d. h., das zu polierende Profil der Oberfläche des Halbleiter-Wafers W
zuvor basierend auf einem Filmablagerungsverfahren oder einer Filmablagerungsvorrichtung
angenommen werden und die Schwenkgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl
und/oder die Drucklast der ersten Abrichtvorrichtung 239 kann
gemäß einem
Programm basierend auf diesem Profil gesteuert werden. Wie in den 11 bis 13 gezeigt,
kann eine Filmdickenmesseinheit 300 zum Messen des Profils
der zu polierenden Oberfläche des
Halbleiter-Wafers W vor oder während
des Polierens vorgesehen werden und die Schwenkgeschwindigkeit und/oder
die Drehzahl und/oder die Drucklast der ersten Abrichtvorrichtung 239 kann
für jeden
der Halbleiter-Wafer basierend auf dem tatsächlichen Profil der zu polierenden
Oberfläche
des Halbleiter-Wafers W gesteuert werden, welches durch die Filmdickenmesseinheit
gemessen wird. Wenn die Filmdickenmesseinheit 300 vorgesehen
worden ist, kann somit das Polieren genauer für jeden der Halbleiter-Wafer
ausgeführt
werden. Wenn das Profil der zu polierenden Oberfläche des
Halbleiter-Wafers
W durch die Filmdickenmesseinheit 300 gemessen wird, kann
eine Kissenprofilmessvorrichtung zum Messen des Profils der Polieroberfläche des
Poliertuches 210 zusätzlich
vorgesehen sein, um das Profil der Polierfläche zu messen, und die Schwenkgeschwindigkeit
und/oder die Drehzahl und/oder die Drucklast der ersten Abrichtvorrichtung 239 können basierend
sowohl auf den Profilen der zu polierenden Oberfläche des
Halbleiter-Wafers W als auch den Profilen der Polierfläche des
Poliertuches 210 gesteuert werden.
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Weiterhin
kann das Abrichten des Poliertuches 210 gemäß einem
Fluss bzw. Vorgang ausgeführt
werden, wie in 17 gezeigt. Das heißt, nachdem
die anfängliche
Oberflächenkonditionierung durch
die zweite Abrichtvorrichtung 233 ausgeführt wurde,
wird das Poliertuch 210 durch die erste Abrichtvorrichtung 239 abge richtet,
und dann wird ein Halbleiter-Wafer W poliert. Nach dem Polieren
des Halbleiter-Wafers W wird entschieden, ob die Polierleistung
des Poliertuches 210 ordnungsgemäß aufrechterhalten wird oder
nicht. Wenn die Polierleistung nicht ordnungsgemäß aufrechterhalten wird, wird
das gesamte Poliertuch 210 durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 mit
großem
Durchmesser abgerichtet. Um zu entscheiden, ob die Polierleistung
ordnungsgemäß beibehalten
wird oder nicht, wird das Profil der zu polierenden Oberfläche des
Halbleiter-Wafers W mit der Filmdickenmesseinheit 300 gemessen, und
es wird entschieden, ob das gemessene Profil eine vorbestimmte Niveauanforderung
erfüllt
oder nicht. Somit wird in dem Fall, wo die Polierfläche lokal abgenutzt
worden ist, im Wesentlichen die gesamte Fläche der Polierfläche durch
die zweite Abrichtvorrichtung 233 mit großem Durchmesser
abgerichtet, und daher kann der Zustand des Poliertuches 210 durch
die zweite Abrichtvorrichtung 233 wieder hergestellt bzw.
zurückgesetzt
werden, auch wenn das Poliertuch 210 lokal aufgrund des
Abrichtens mit der ersten Abrichtvorrichtung 239 abgetragen
worden ist.
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Als
nächstes
wird einen Poliervorrichtung unten mit Bezugnahme auf die 18 bis 20 beschrieben,
die für
eine Erklärung
der vorliegenden Erfindung nützlich
ist. Gleiche Teile und Komponenten bei der vorliegenden Konstruktion
werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie jene, die
im dritten Ausführungsbeispiel
gezeigt sind. Teile, auf die in der folgenden Beschreibung nicht
insbesondere Bezug genommen wird, sind die gleichen Teile, wie jene,
die in 10 beschrieben wurden.
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18 ist
eine vertikale Querschnittsansicht, die schematisch einen Hauptteil
eines Polierabschnittes in der Poliervorrichtung gemäß einer
anderen Konstruktion zeigt, und 19 und 20 sind
schematische Ansichten, die den Polierabschnitt in der Poliervorrichtung
gemäß der vorliegenden Konstruktion
zeigen.
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Wie
in den 18 bis 20 gezeigt,
weist die Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden
Konstruktion getrennt eine erste Abrichteinheit 252 mit
einer ersten Abrichtvorrichtung 273 zum Abrichten des Poliertuches
während
des Poliervorgangs auf, und eine zweite Abrichteinheit 251 mit
einer zweiten Abrichtvorrichtung 263 zum Abrichten für eine anfängliche
Oberflächenkonditionierung
des Poliertuches vor der Anwendung beim Polieren.
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Die
erste Abrichteinheit 252 weist eine sich horizontal erstreckende
Kugelgewindespindel 270, eine Abrichtvorrichtungswelle 272,
die sich von einer Mutter 271 nach unten erstreckt, die
auf der Kugelgewindespindel 270 vorgesehen ist, und eine
im Wesentlichen scheibenartige erste Abrichtvorrichtung 273 auf,
die mit dem unteren Ende der Abrichtvorrichtungswelle 272 verbunden
ist. Ein Kugelgewindespindelantriebsmotor 274 ist mit einem
Ende der Kugelgewindespindel 270 verbunden. Die Kugelgewindespindel 270 wird
durch Betätigung
des Kugelgewindespindelantriebsmotors 274 gedreht, und
die Mutter 271, die an der Kugelgewindespindel 270 vorgesehen
ist, und die erste Abrichtvorrichtung 273, die mit der
Mutter 271 verbunden ist, sind horizontal durch die Wirkung
der Kugelgewindespindel 270 bewegbar. Somit kann die erste
Abrichtvorrichtung 273 zwischen einer Abrichtposition auf
dem Poliertuch 210 und einer Standby- bzw. Warteposition
hin und her bewegt werden, die außerhalb des Poliertisches 221 gelegen
ist, wie durch einen Pfeil E in 20 gezeigt.
Dieser Kugelgewindespindelantriebsmotor 274 ist mit einer
Steuervorrichtung 280 zum Steuern der Geschwindigkeit bzw.
Drehzahl des Motors (Schwenkgeschwindigkeit) verbunden. Der Kugelgewindespindelantriebsmotor 274 bildet
einen Bewegungsmechanismus zur Bewegung der ersten Abrichtvorrichtung 273 auf
dem Poliertisch 211.
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Weiterhin
ist die erste Abrichtvorrichtung 273 mit einem Drehmotor
(Drehmechanismus) 275 gekoppelt, der an der Mutter 271 der
Kugelgewindespindel 270 befestigt ist, und zwar über die
Abrichtvorrichtungswelle 272, und ist mit einem Luftzylinder (einem
Druckmechanismus) 276 über
die Abrichtvorrichtungswelle 272 verbunden. Daher ist die
erste Abrichtvorrichtung vertikal bewegbar und ist um die Abrichtvorrichtungswelle 272 drehbar.
Ein Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 277 zum Reinigen der ersten
Abrichtvorrichtung 273 ist in der Warteposition angeordnet,
die außerhalb
des Poliertisches 211 gelegen ist.
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Hier
weist die erste Abrichtvorrichtung 273, wie bei der Konstruktion
der 10–17,
eine Diamantabrichtvorrichtung 278 der Scheibenbauart als Abrichtelement auf.
Der Durchmesser der ersten Abrichtvorrichtung 273 ist kleiner
als jener eines Halbleiter-Wafers W als ein zu polierendes Werkstück. Daher
ist der durch die erste Abrichtvorrichtung 273 abgerichtete
Bereich des Poliertuches kleiner als der Bereich der Polierfläche, der
zum Polieren des Halbleiter-Wafers W verwendet werden soll.
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Die
zweite Abrichteinheit 251 weist eine drehbare Spindel 260,
einen Abrichtvorrichtungskopf 261, der mit dem oberen Ende
der Spindel 260 verbunden ist, eine Abrichtvorrichtungswelle 262,
die sich vom freien Ende des Abrichtvorrichtungskopfes 261 nach
unten erstreckt, und eine im Wesentlichen scheibenartige zweite
Abrichtvorrichtung 263 auf, die mit dem unteren Ende der
Abrichtvorrichtungswelle 262 verbunden ist. Wenn der Abrichtvorrichtungskopf 261 durch
die Drehung der Spindel 260 geschwenkt wird, wird die zweite
Abrichtvorrichtung 263 horizontal bewegt und kann somit
zwischen einer Abrichtposition auf dem Poliertuch 210 und
einer Standby- bzw. Warteposition bewegt werden, die außerhalb des
Poliertisches 211 gelegen ist, wie durch einen Pfeil D
in 19 gezeigt. Weiterhin wird die zweite Abrichtvorrichtung 263 über eine
Abrichtvorrichtungswelle 262 mit einem (nicht gezeigten)
Motor gekoppelt, der in dem Abrichtvorrichtungskopf 261 vorgesehen
ist, und ist mit einem (nicht gezeigten) Hubzylinder verbunden,
sodass die zweite Abrichtvorrichtung 263 vertikal bewegbar
ist und um die Abrichtvorrichtungswelle 262 drehbar ist.
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Wie
beim dritten Ausführungsbeispiel
weist hier die zweite Abrichtvorrichtung 263 eine Diamantabrichtvorrichtung 264 der
Pellet-Bauart als Abrichtelement auf. Der Durchmesser der zweiten
Abrichtvorrichtung 263 ist größer als jener des Halbleiter-Wafers
W als das zu polierende Werkstück.
Daher ist der durch die zweite Abrichtvorrichtung 263 gerichtete
Bereich des Poliertuches größer als
der Bereich der Polieroberfläche,
der zum Polieren des Halbleiter-Wafers W zu verwenden ist.
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Als
nächstes
wird der Betriebsvorgang des Polierens von Halbleiter-Wafern und
des Abrichtens des Poliertuches durch die so aufgebaute Poliervorrichtung
unten beschrieben. Nur der Betrieb entsprechend dem Beispiel des
in 14 gezeigten dritten Ausführungsbeispiels wird beschrieben.
Es ist jedoch unnötig
zu erwähnen, dass
die folgende Beschreibung auf den Betrieb entsprechend den Beispielen angewandt
werden kann, die in den 15 bis 17 gezeigt
sind.
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Als
erstes wird die anfängliche
Oberflächenkonditionierung
des Poliertuches vor dem Poliervorgang beschrieben. Die Oberfläche des
Poliertuches 210 wird dünn
durch die zweite Abrichtvorrichtung 263 in der zweiten
Abrichteinheit 251 für
die anfängliche
Oberflächenkonditionierung
des Poliertuches vor dem Polieren abgezogen. 19 zeigt
diesen Zustand. In diesem Fall wird der Abrichtvorrichtungskopf 261 zur
Abrichtposition auf dem Poliertuch 210 durch die Drehung
der Spindel 260 bewegt. Danach werden die zweite Abrichtvorrichtung 263 und
der Poliertisch 211 unabhängig gedreht, und die Diamantabrichtvorrichtung 264,
die auf der zweiten Abrichtvorrichtung 263 gehalten wird,
wird in Anlage an das Poliertuch 210 mit einem vorbestimmten
Druck gebracht. Somit kann die zweite Abrichtvorrichtung 263 die
gesamte Polierfläche
des Poliertuches 210 regenerieren. Nach der Vollendung
des Abrichtens wird die zweite Abrichtvorrichtung 263 zur
Warteposition durch Schwenken des Abrichtvorrichtungskopfes 261 zurückgebracht
und dann in dem Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 218 gereinigt,
welches an dieser Warteposition vorgesehen ist.
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Als
nächstes
wird ein Poliervorgang eines Halbleiter-Wafers ausgeführt. Während des
Polierens eines Halbleiter-Wafers wird nicht nur das Polieren eines
Halbleiter-Wafers
W durch den Topring 223, sondern auch das Abrichten durch
die erste Abrichtvorrichtung 273 in der ersten Abrichteinheit 252 ausgeführt. 20 zeigt
diesen Zustand. In diesem Fall wird die Spindel 220 gedreht,
um den Topringkopf 221 auf das Poliertuch 210 in
der Polierposition zu bewegen. Danach werden der Topring 223 und der
Poliertisch 211 unabhängig
gedreht, und der Halbleiter-Wafer W, der auf dem Topring 223 gehalten
wird, und der Poliertisch 211 werden relativ gedreht, um
den Halbleiter-Wafer W, der an der Unterseite des Toprings 223 gehalten
wird, gegen das Poliertuch 210 auf dem Poliertisch 211 zu
drücken.
Zu dieser Zeit wird eine Polierflüssigkeit von der Polierflüssigkeit/Wasser-Lieferdüse 215 auf
die Oberseite des Poliertuches 210 geliefert, um dadurch
den Halbleiter-Wafer
W zu polieren.
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Während eines
solchen Poliervorgangs wird der Kugelgewindespindelantriebsmotor 274 in
der ersten Abrichteinheit 252 betätigt, um die erste Abrichtvorrichtung 273,
die in dem Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 277 aufgenommen
ist, auf das Poliertuch 210 zu bewegen. Die erste Abrichtvorrichtung 273 wird
dann durch den Drehmotor 275 gedreht, um die Diamantabrichtvorrichtung 278,
die an der ersten Abrichtvorrichtung 273 gehalten wird,
in Anlage gegen das Poliertuch 210 unter einem vorbestimmten Druck
zum Abrichten des Poliertuches 210 zu bringen.
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Während dieses
Abrichtvorgangs wird die erste Abrichtvorrichtung 273 auf
dem Poliertisch 211 in radialer Richtung des Tisches 211 durch
den Kugelgewindespindelantriebsmotor 274 geschwenkt. Die
Steuervorrichtung 280 steuert die Motordrehzahl des Kugelgewindespindelantriebsmotors 274,
sodass die Schwenkgeschwindigkeit der ersten Abrichtvorrichtung 273 abhängig von
der Position der ersten Abrichtvorrichtung 273 auf dem
Poliertisch 211 variiert. Die Schwenkgeschwindigkeit der
ersten Abrichtvorrichtung 273 wird basierend auf dem Profil der
zu polierenden Oberfläche
des Halbleiter-Wafers W gesteuert. Das heißt, die Schwenkgeschwindigkeit wird
so gesteuert, dass sie an einer Position des Poliertuches 210 niedrig
ist, um einen Bereich zu polieren, in dem die zu polierende Filmdicke
groß ist,
und dass sie an einer Position des Poliertuches 210 hoch ist,
um einen Bereich zu polieren, in dem die zu polierende Filmdicke
klein ist. Daher wird das Poliertuch, das zum Polieren eines Bereiches
verwendet wird, in dem die zu polierende Filmdicke groß ist, mehr
abgerichtet, als das Poliertuch, welches zum Polieren eines Bereiches
verwendet wird, in dem die zu polierende Filmdicke klein ist. Somit
kann bei dem Topring 223 ein Bereich, in dem die zu polierende
Filmdicke große
ist, vergleichsweise mehr poliert werden, und ein Bereich, in dem
die zu polierende Filmdicke klein ist, kann vergleichsweise weniger
poliert werden. Folglich kann dies ein übermäßiges Polieren oder ein unzureichendes
Polieren eliminieren. Die Abrichtzeit der ersten Abrichtvorrichtung 273 während des
Polierens des Halbleiter-Wafers W kann ausgewählt werden wie erwünscht. Die
Steuervorrichtung 250 im vorliegenden Ausführungsbeispiel
steuert die Schwenkgeschwindigkeit der ersten Abrichtvorrichtung 273.
Alternativ können
der Drehmotor (Drehmechanismus) 275 oder der Luftzylinder
(Druckmechanismus) 276, gesteuert werden, um die Drehzahl oder
die Drucklast der ersten Abrichtvorrichtung 273 zu steuern,
um einen übermäßig starken
Poliervorgang oder einen unzureichenden Poliervorgang zu eliminieren.
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Wie
oben beschrieben, kann in der Poliervorrichtung der vorliegenden
Erfindung der abzurichtende Bereich innerhalb der Polieroberfläche variiert werden,
wie erwünscht,
da die erste Abrichtvorrichtung 273 verwendet wird, die
einen kleineren Durchmesser hat als der Halbleiter-Wafer W als das
zu polierende Werkstück.
Somit kann das Ausmaß des
Abrichtens an einer gewünschten
Position auf der Polierfläche
eingestellt werden. Daher kann der Poliervorgang ordnungsgemäß gemäß dem Profil
(der Filmdickenverteilung) der zu polierenden Oberfläche des
Halbleiter-Wafers W durchgeführt
werden.
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Wie
bei der Konstruktion der 10–17 kann
bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
beispielsweise das Profil der zu polierenden Oberfläche des
Halbleiter-Wafers
W zuvor basierend auf einem Filmablagerungsverfahren oder einer
Filmablagerungsvorrichtung angenommen werden, und die Schwenkgeschwindigkeit
und/oder die Drehzahl und/oder die Druckbelastung der ersten Abrichtvorrichtung 273 können gemäß einem
Programm basierend auf diesem Profil gesteuert werden. Alternativ kann
eine Filmdickenmesseinheit zur Messung des Profils der zu polierenden
Oberfläche
des Halbleiter-Wafers W vor dem Polieren vorgesehen werden, und
die Schwenkgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl und/oder die Drucklast
der ersten Abrichtvorrichtung 273 können für jeden der Halbleiter-Wafer
basierend auf dem tatsächlichen
Profil der zu polierenden Oberfläche
des Halbleiter-Wafers W gesteuert werden, die von der Filmdickenmesseinheit
gemessen wird.
-
Bei
der Konstruktion der 10–17 und bei
dem Ausführungsbeispiel
der 6 bis 9 wird eine Diamantabrichtvorrichtung
als das Abrichtelement sowohl bei der zweiten Abrichtvorrichtung als
auch bei der ersten Abrichtvorrichtung verwendet. Jedoch ist das
Abrichtelement nicht auf die Diamantabrichtvorrichtung eingeschränkt. Beispielsweise können nicht
nur Diamantabrichtvorrichtungen der Pellet-Bauart oder der Scheibenbauart verwendet werden,
sondern auch Diamantabrichtvorrichtungen der Ringbauart können verwendet
werden. Weiterhin können auch
Bürstenabrichtvorrichtungen
verwendet werden. Es ist auch möglich,
eine ordnungsgemäße Kombination
dieser verschiedenen Abrichtelemente zu verwenden.
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Wie
oben beschrieben, kann gemäß der Konstruktion
der 10 bis 17 und
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der 6 bis 9 der vorliegenden Erfindung,
die abzurichtende bzw. aufzubereitende Fläche, wie erwünscht, innerhalb
der Polieroberfläche
variiert werden, da eine Abrichtvorrichtung mit einem kleineren
Durchmesser als ein zu polierendes Werkstück verwendet wird. Daher wird
das Poliertuch, das zum Polieren einer Fläche verwendet wird, auf der
die zu polierende Filmdicke groß ist, mehr
abgerichtet als das Poliertuch, welches zum Polieren in Bereichen
verwendet wird, in denen die zu polierende Filmdicke klein ist.
Somit kann eine Fläche,
auf der die zu polierende Filmdicke groß ist, vergleichsweise mehr
poliert werden, und eine Fläche,
bei der die zu polierende Filmdicke klein ist, kann vergleichsweise
weniger poliert werden. Folglich kann der Poliervorgang ordnungsgemäß gemäß dem Profil
(Filmdickenverteilung) der zu polierenden Oberfläche des Werkstückes ordnungsgemäß ausgeführt werden.
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Es
ist unnötig,
zu erwähnen,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
eingeschränkt
ist und in verschiedener unterschiedlicher Form innerhalb des Umfangs
der Erfindung praktisch ausgeführt
werden kann, wie er von den Ansprüchen definiert wird.
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Industrielle Anwendbarkeit
-
Die
vorliegende Erfindung ist zur Anwendung in einer Abricht- bzw. Aufbereitungsvorrichtung zum
Abrichten einer Oberfläche
eines Poliertuchs geeignet, welches an einer Oberseite eines Poliertisches
in einer Poliervorrichtung angebracht ist, um ein zu polierendes
Werkstück,
wie beispielsweise einen Halbleiter-Wafer, zu einer flachen spiegelartig endbearbeiteten
Oberfläche
zu polieren.