-
Die vorliegende Erfindung betrifft
im Allgemeinen eine Wafer-Poliervorrichtung und insbesondere eine
Wafer-Poliervorrichtung, die bei einem chemisch-mechanischen Polierverfahren
(CMP) eingesetzt wird, nach Anspruch 1.
-
Aus dem Dokument
EP 0890416 (Stand der Technik gemäß Artikel
54(3) EPC) ist bereits eine Wafer-Poliervorrichtung bekannt, die
einen Träger mit
Luftblaslöchern,
der einen Wafer hält,
und eine Druckeinrichtung aufweist, die eine Druckkraft auf den
Träger überträgt, wenn
der Träger
die Luft über die
Vielzahl von Luftblaslöchern
bläst,
um eine Druckluftschicht zwischen dem Träger und dem Wafer zu erzeugen,
und die Druckkraft, die von der Drückeinrichtung auf den Träger übertragen
wird, über die
Druckluftschicht auf den Wafer überträgt, um so den
Wafer zu polieren, der an ein Poliertuch gepresst wird. Aus dem
Dokument EP-A-0868975 (Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPC) ist ebenfalls
eine Wafer-Poliervorrichtung bekannt, die Luftblaslöcher am
Rand in einer Fläche
des Trägers
aufweist, wobei die Luftblaslöcher
mit einem porösen
Element verbunden sind. Auch Dokument EP-A-0737546 zeigt eine Wafer-Poliervorrichtung
mit einer Vielzahl von Luftblaslöchern
in einem Träger,
der einen Wafer hält.
-
Eine Wafer-Poliervorrichtung, die
in der vorläufigen
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 8-339979 (und EP-A-0737546) offenbart wird, ist mit einem Haltekopf
(einem Träger)
einer Polierscheibe (einem Poliertuch) und einem Dichtungselement
versehen. Ein Flüssigkeits-Zuführdurchlass
ist in dem Haltekopf ausgebildet, und unter Druck stehende Flüssigkeit
wird in einen Raum, der von dem Haltekopf, einem Substrat (einem
Wafer) und dem ringförmigen
Dichtungselement umschlossen wird, über den Flüssigkeits-Zuführdurchlass
zugeführt,
und das Substrat wird poliert, wobei es durch den Druck des unter
Druck stehenden Fluids an die Polierscheibe gepresst wird.
-
Der Flüssigkeitszuführdurchlass
ist koaxial zu der Drehwelle des Haltekopfes ausgebildet, und die
unter Druck stehende Flüssigkeit
wird über
den Flüssigkeits-Zuführdurchlass
auf die Mitte des Substrats zu gespritzt.
-
Gemäß der oben beschriebenen Wafer-Poliervorrichtung
ist der Flüssigkeits-Zuführdurchlass an
einer Position ausgebildet, an der das unter Druck stehende Fluid
auf die Mitte des Substrats zugedrückt wird. Aus diesem Grund
verringert sich der Druck des auf das Substrat aufgebrachten unter Druck
stehenden Fluids, wenn es sich weiter von der Mitte des Substrats
wegbewegt. Aus diesem Grund kann mit der oben beschriebenen Wafer-Poliervorrichtung
das Substrat nicht mit einheitlicher Druckkraft poliert werden.
-
Die vorliegende Erfindung ist angesichts
der oben beschriebenen Umstände
gemacht worden, und ihre Aufgabe besteht in der Schaffung einer
Wafer-Poliervorrichtung, die in der Lage ist, den Wafer selbst dann
mit einheitlicher Druckkraft zu polieren, wenn ein Wafer mit einer
Abflachung oder einer Einkerbung poliert wird.
-
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen
von Anspruch 1 erfüllt.
-
Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
-
Gemäß der Erfindung ist eine Vielzahl
von Luftblaslöchern
am äußeren Rand
des Trägers
ausgebildet, der dem Wafer zugewandt ist, und der auf den Wafer
ausgeübte
Luftdruck ist auf der gesamten Oberfläche des Wafers einheitlich.
So kann der Wafer mit der einheitlichen Druckkraft poliert werden.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird die über
die Luftblaslöcher
ausgeblasene Luft schnell dem gesamten äußeren Rand des Wafers über die Luftleitnuten
zugeführt,
die in dem Träger
ausgebildet sind, um so die Druckluftschicht zu erzeugen. Durch die
Zufuhr der Luft zum äußeren Rand
des Wafers über
die Luftleitnuten wird der auf den Wafer ausgeübte Luftdruck auf der gesamten
Oberfläche
des Wafers einheitlich. So kann der Wafer mit der einheitlichen
Druckkraft poliert werden.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist die Vielzahl von Luftblaslöchern
mit entsprechenden Luftleitnuten verbunden. Die Anzahl von Luftleitnuten entspricht
der von Luftblaslöchern.
-
Wenn die ersten Luftleitnuten am
Innenumfang eines Kreises ausgebildet sind, dessen Radius dem maximalen
Radius des Wafers entspricht, würde der
Luftdruck an der Ausrichtabflachung oder Einkerbung, die in dem
Wafer ausgebildet ist, verringert werden. So kann der Wafer nicht
gleichmäßig gedrückt werden.
Um diesen Mangel zu beheben, ist gemäß der vorliegenden Erfindung
die zweite Luftleitnut am Innenumfang des Kreises ausgebildet, dessen
Radius dem minimalen Radius des Wafers entspricht. Die durch die
zweite Luftleitnut geleitete Luft wird dem gesamten Rand zugeführt, dessen
Radius dem minimalen Radius des Wafers entspricht. Die Ausbildung
der zweiten Luftleitnut ermöglicht
es, die Luft in die Ausrichtabflachung oder die Einkerbung zuzuführen und
es ist daher möglich,
den Wafer mit der Ausrichtabflachung bzw. der Einkerbung mit der
einheitlichen Druckkraft zu polieren.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung
bestehen die erste und die zweite Luftleitnut aus mehreren unterteilten
Nuten. Das Zuführen
der Luft über
jede Luftleitnut verleiht dem Wafer eine Rückbildungskraft, so dass der
sich neigende Wafer in den Ausgangszustand zurückkehren kann. Wenn die erste Luftleitnut
und die zweite Luftleitnut abwechselnd ausgebildet sind, kann die
Rückbildungskraft
wirkungsvoll auf den Wafer ausgeübt
werden.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung
sind Wasserspritzlöcher
in dem Träger
ausgebildet, um die Luft auf den Wafer zu drücken. Das Wasser spült den Schlamm
und den Polierstaub ab, die an dem Wafer haften. Da der Schlamm,
wenn er trocknet, fest wird, wird der Schlamm vorzugsweise vor dem
Trocknen abgewaschen, d. h. unmittelbar nach Abschluss des Polierens.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung
dienen die Wasserspritzlöcher
als die Luftblaslöcher,
so dass es nicht notwendig ist, die Wasserspritzlöcher unabhängig auszubilden.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist ein Saugteil, der den Wafer ansaugt, im Inneren der zweiten
Luftleitnuten ausgebildet. Wenn der Saugteil den Wafer ansaugt,
wird die Luft über
die Luftblaslöcher
geblasen, um zu verhindern, dass der Staub außerhalb des Trägers in
einen Raum zwischen dem Saugteil und dem Wafer eindringt.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung
sind die Luftblaslöcher über ein
Ventil mit einer Luftpumpe und einer Saugpumpe verbunden. Öffnen der
Luftpumpenseite und Schließen
der Saugpumpenseite mit dem Ventil bewirkt Blasen der Luft über die
Luftblaslöcher.
Schließen
der Luftpumpenseite und Öffnen
der Saugpumpenseite mit dem Ventil bewirkt, dass die Luftblaslöcher als
Luftsauglöcher
wirken, die den Wafer ansaugen und halten. Dadurch ist es nicht
notwendig, zusätzlich
ein spezielles Saugelement bereitzustellen.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird die Luft über
eine Vielzahl von Luftblaslöchern
geblasen, die in dem Träger
ausgebildet sind, um eine Druckluftschicht zwischen dem Träger und
dem Wafer auszubilden. Eine Druckkraft wird von einer ersten Druckeinrichtung
auf den Wafer über
die Druckluftschicht übertragen,
um den Wafer an das Poliertuch zu pressen. Selbst wenn Fremdkörper, wie
beispielsweise Polierstaub, zwischen dem Träger und dem Wafer vorhanden
sind, kann die Druckkraft gleichmäßig von der ersten Druckeinrichtung
auf die gesamte Oberfläche
des Wafers überfragen
werden. So kann die gesamte Oberfläche des Wafers gleichmäßig poliert
werden.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung
verhindert ein Haltering, dass der Wafer aus dem Träger springt.
Des Weiteren ist ein Polierflächen-Einstellring
vorhanden, der in Kontakt mit dem Poliertuch mit dem Wafer kommt,
und eine zweite Druckeinrichtung stellt eine Druckkraft des Polierflächen-Einstellrings auf
das Poliertuch ein, um zu verhindern, dass sich das Poliertuch am
Umfangsrand des Wafers abhebt. So kann der Druck gleichmäßig von
dem Poliertuch auf den Wafer ausgeübt werden, und die gesamte Oberfläche des
Wafers kann gleichmäßig poliert
werden. Gemäß der vorliegenden
Erfindung erfasst eine Erfassungseinrichtung eine Materialabnahme
des Wafers beim Polieren, so dass ein Endpunkt der Materialabnahme
ordnungsgemäß erfasst
werden kann.
-
Das Wesen der vorliegenden Erfindung
sowie andere Aufgaben und Vorteile derselben werden im Folgenden
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert,
in denen gleiche Bezugszeichen in allen Figuren die gleichen oder ähnliche
Teile bezeichnen, wobei:
-
1 eine
Ansicht ist, die den gesamten Aufbau der Wafer-Poliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
-
2 eine
Längsschnittansicht
ist, die die erste Ausführung
eines Wafer-Haltekopfes darstellt, der bei der Wafer-Poliervorrichtung
in 1 eingesetzt wird;
-
3 eine
Unteransicht eines Trägers
ist, die dem Verständnis
der vorliegenden Erfindung dient;
-
4 eine
Ansicht ist, die die prinzipielle Erläuterung der Verteilung von
auf den Wafer ausgeübten
Luftdruck unterstützt;
-
5 ein
Blockschaltbild ist, das ein Steuerungssystem in der Wafer-Poliervorrichtung
in 1 darstellt;
-
6 eine
Unteransicht eines Trägers
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist;
-
7 eine
Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen einem Träger in 6 und einem Wafer mit einer
Ausrichtabflachung zeigt;
-
8 eine
Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen einem Träger in 6 und einem Wafer mit einer
Einkerbung zeigt;
-
9 eine
Längsschnittansicht
eines Wafer-Haltekopfes nicht gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
-
10 eine
Unteransicht ist, die einen Träger
eines Wafer-Haltekopfes in 9 nicht
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt; und
-
11 eine
Längsschnittansicht
ist, die einen Wafer-Haltekopf gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt.
-
Die vorliegende Erfindung wird ausführlicher anhand
eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
-
1 zeigt
den Gesamtaufbau einer Wafer-Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Die Wafer-Poliervorrichtung 10 besteht,
wie in 1 dargestellt,
hauptsächlich
aus einem Drehtisch 12 und einem Wafer-Haltekopf 14.
Der Drehtisch 12 ist scheibenförmig, und ein Poliertuch 16 ist an
der Oberseite des Drehtischs 12 angebracht. Eine Spindel 18 verbindet
die Unterseite des Drehtischs 12 mit einer Ausgangswelle
(nicht dargestellt) eines Motors 20. Wenn der Motor 20 angetrieben
wird, dreht sich der Drehtisch 12 in der mit einem Pfeil
A angedeuteten Richtung, und Aufschlämmung wird auf das Poliertuch 16 des
sich drehenden Drehtischs 12 über eine Düse (nicht dargestellt) zugeführt. Eine Hebevorrichtung
(nicht dargestellt) ist in der Lage, den Wafer-Haltekopf 14 vertikal
zu bewegen. Der Wafer-Haltekopf 14 wird nach oben bewegt,
wenn ein zu polierender Wafer in den Wafer-Haltekopf 14 eingesetzt
wird, und der Wafer-Haltekopf 14 wird nach unten bewegt
und an das Poliertuch 16 gepresst, wenn der Wafer poliert
wird.
-
2 ist
eine Längsschnittansicht
des Wafer-Haltekopfs 14. Der Wafer-Haltekopf 14 besteht hauptsächlich aus
einem Kopf-Hauptkörper 22,
einem Träger 24,
einem Leitring 26, einem Polierflächen-Einstellring 28 sowie
einer Gummiplatte 30. Der Kopf-Hauptkörper 22 ist scheibenförmig, und
ein Motor (nicht dargestellt), der mit einer Drehwelle 32 verbunden
ist, dreht den Kopf-Hauptkörper 22 in
der mit einem Pfeil B angedeuteten Richtung. Luftzuführdurchlasse 34, 36 sind
in dem Kopf-Hauptkörper 22 ausgebildet.
Der Luftzuführdurchlass 34 erstreckt sich
zur Außenseite
des Wafer-Haltekopfs 14, wie dies mit abwechselnden langen
und kurzen Linien in 2 darstellt
ist. Der Luftzuführdurchlass 34 ist über einen
Regler (R) 38A mit einer Luftpumpe (AP) 40 verbunden.
Der Luftzuführdurchlass 36 ist über einen
Regler 38B mit der Luftpumpe 40 verbunden.
-
Der Träger 24 ist im Wesentlichen
säulenartig
geformt und koaxial unter dem Kopf-Hauptkörper 22 angeordnet.
Eine Rundhöhlung 25 ist
an der Unterseite des Trägers 24 ausgebildet,
und die Rundhöhlung 25 enthält eine
durchlässige
poröse
Platte 42 (ein Saugteil). Eine Luftkammer 27 ist über der
porösen
Platte 42 ausgebildet, und die Luftkammer 27 ist
mit einem Luftansaugdurchlass 44 verbunden, der in dem
Träger 24 ausgebildet
ist. Der Luftansaugdurchlass 44 erstreckt sich zur Außenseite
des Wafer-Haltekopfes 14,
wie dies mit abwechselnden langen und kurzen Linien in 2 dargestellt ist, und er ist
mit einer Saugpumpe (SP) 46 verbunden. Wenn die Saugpumpe 46 angetrieben
wird, saugt die poröse
Platte 42 den Wafer 50 an ihre Unterseite. Die
poröse
Platte 42 weist eine Anzahl von Luftlöchern darin auf und ist beispielsweise
ein Sinterkörper
aus keramischem Material.
-
Eine Anzahl von Luftblaslöchern 48, 48 .... sind
in der Unterseite des Trägers 24 ausgebildet (2 zeigt lediglich zwei Luftblaslöcher). Sechs Luftblaslöcher 48 sind,
wie in 3 dargestellt,
in regelmäßigen Abständen ausgebildet.
Die Luftblaslöcher 48 erstrecken
sich, wie in 2 mit abwechselnden
langen und kurzen Linien dargestellt, zur Außenseite des Wafer-Haltekopfes 14,
und die Luftblaslöcher 48 sind über einen
Regler 38C mit der Luftpumpe 40 verbunden. Die
Druckluft wird von der Luftpumpe 40 zu einer Luftkammer 41 zwischen
der porösen
Platte 42 und dem Wafer 50 durch die Luftblaslöcher 48 geblasen.
Dadurch entsteht eine Druckluftschicht in der Druckkammer 41,
und daher wird die Druckkraft des Trägers 24 über die
Druckluftschicht auf den Wafer 50 übertragen. Der Wafer 50 wird durch
die über
die Druckluftschicht übertragene Druckkraft
an das Poliertuch 16 gepresst. Die über die Luftblaslöcher 48 geblasene
Luft wird über
einen Auslass (nicht dargestellt), der in dem Polierflächen-Einstellring 28 ausgebildet
ist, nach außen
abgeleitet.
-
Die Luftblaslöcher 48 sind, wie
in 2 und 3 dargestellt, mit einer Luftleitnut 49 verbunden,
die an der Unterseite des Trägers 24 ausgebildet
ist. Die Luftleitnut 49 mit einer vorgegebenen Tiefe ist
am Innenumfang eines Kreises mit dem Radius des Wafers 50 ausgebildet.
Die über
die Luftblaslöcher 48 geblasene
Luft wird über
die Luftleitnut 49 dem gesamten äußeren Rand des Wafers 50 zugeführt. Die Luft
erzeugt die bereits erwähnte
Druckluftschicht. Die Zufuhr der Luft zum äußeren Rand des Wafers 50 über die
Luftleitnut 49 bewirkt, dass der auf den Wafer 50 ausgeübte Luftdruck
auf der gesamten Oberfläche
des Wafers 50 gleichmäßig ist,
wie dies in 4 dargestellt
ist. Dementsprechend kann der Wafer 50 mit einer einheitlichen
Druckkraft poliert werden.
-
Eine Anzahl von Blaslöchern 52 (2 zeigt lediglich zwei von
ihnen) ist in dem Träger 24 ausgebildet.
Sechs Blaslöcher 52 sind,
wie in 3 dargestellt,
in gleichmäßigen Abständen ausgebildet.
Die Blaslöcher 52 erstrecken
sich zur Außenseite
des Wafer-Haltekopfes 14,
wie dies in 2 mit abwechselnden
langen und kurzen Linien dargestellt ist, und jedes Blasloch 52 wird
mit einem Ventil 54 in zwei Verzweigungen unterteilt. Eine
Verzweigung ist über einen
Regler 38D mit der Luftpumpe 40 verbunden, und die
andere Verzweigung ist mit einer Wasserpumpe (WP) 56 verbunden.
Wenn das Ventil 54 die Verzweigung an der Seite der Luftpumpe 40 öffnet und
die Verzweigung an der Seite der Wasserpumpe 56 schließt, wird
die Druckluft von der Luftpumpe 40 über die Blaslöcher 52 der
Luftkammer 51 zugeführt. Wenn
das Ventil 54 umgeschaltet wird und die Verzweigung an
der Seite der Luftpumpe 40 schließt und die Verzweigung an der
Seite der Wasserpumpe 56 öffnet, dann wird der Luftkammer 51 das
Wasser von der Wasserpumpe 56 über die Blaslöcher 52 zugeführt.
-
Wie in den 2 und 3,
die das Verständnis der
vorliegenden Erfindung unterstützen,
dargestellt, sind die Blaslöcher 52 mit
einer Leitnut 53 verbunden, die an der Unterseite des Trägers ausgebildet ist.
Die Leitnut 53 ist mit vorgegebener Tiefe konzentrisch
außerhalb
der Leitnut 49 ausgebildet. Das über die Blaslöcher 52 ausgestoßene Wasser
wird über die
Leitnut 53 dem äußeren Umfangsrand
des Wafers 50 zugeführt.
Das Wasser spült
die Aufschlämmung
und den Polierstaub weg, die am Rand des Wafers 50 haften.
Das Blasen der Luft über
die Blaslöcher 52 trocknet
den Wafer 50, der mit Wasser gespült worden ist.
-
Eine Gummiplatte 30 ist
zwischen dem Träger 24 und
dem Kopf-Hauptkörper 22 angeordnet. Die
Gummiplatte 30 ist eine Scheibe mit gleichmäßiger Dicke.
Die Gummiplatte ist, von einem ringförmigen Anschlag 58 getragen,
an der Unterseite des Kopf-Hauptkörpers 22 befestigt.
Die Gummiplatte ist in einen Mittelteil 30A und einen äußeren Randteil 30B unterteilt,
wobei der Anschlag 58 eine Grenze darstellt. Der Mittelteil 30A der
Gummiplatte 30 drückt
auf den Träger 24 und
der äußere Randteil 30B drückt auf
den Polierflächen-Einstellring 28.
-
Ein Raum 60 ist unter dem
Kopf-Hauptkörper 22 ausgebildet,
und der Raum 60 wird durch den Mittelteil 30A der
Gummiplatte 30 und den Anschlag 58 abgedichtet.
Der Luftzuführdurchlass 36 steht
mit dem Raum 60 in Verbindung. Wenn die Druckluft in den
Raum 60 über
den Luftzuführdurchlass 36 zugeführt wird,
wird der Mittelteil 30A der Gummiplatte 30 unter
dem Luftdruck elastisch verformt und drückt auf die Oberseite des Trägers 24.
So wird der Wafer an das Poliertuch 16 gedrückt. Durch
Regulierung des Luftdrucks mit dem Regler 38B wird die
Druckkraft (Polierdruck) des Wafers 50 gesteuert.
-
Der zylindrische Leitring 26 ist
koaxial unter dem Kopf-Hauptkörper 22 angeordnet.
Der Leitring 26 ist an dem Kopf-Hauptkörper 22 über die
Gummiplatte 30 befestigt. Der Polierflächen-Einstellring 28 ist
zwischen dem Leitring 26 und dem Träger 24 angeordnet.
Ein Haltering 62 ist am Innenumfang des unteren Teils des
Polierflächen-Einstellrings 28 angebracht,
um zu verhindern, dass der Wafer 50 wegspringt.
-
Ein ringförmiger Raum 64 ist
am unteren äußeren Rand
des Kopf-Hauptkörpers 22 ausgebildet und
der Raum 64 wird durch den Kopf-Hauptkörper 22, den äußeren Randteil 30B der
Gummiplatte 30 oder dergleichen fest verschlossen. Der
Luftzuführdurchlass 34 ist
mit dem Raum 64 verbunden. Wenn die Druckluft in den Raum 64 über den
Luftdurchlass 34 eingeleitet wird, wird der äußere Randteil 30B der Gummiplatte 30 unter
dem Luftdruck elastisch verformt und drückt auf die ringförmige Oberseite
des Polierflächen-Einstellrings 28.
Dadurch wird die ringförmige
Unterseite des Polierflächen-Einstellrings 28 an
das Poliertuch 18 gedrückt.
Durch Regulierung des Luftdrucks mit dem Regler 38 wird
die Druckkraft des Polierflächen-Einstellrings 28 gesteuert.
-
Der Wafer-Haltekopf 14 ist,
wie in 2 dargestellt,
mit einem Materialabnahme-Detektor
versehen, der eine Materialabnahme des Wafers 50 beim Polieren
erfasst. Der Materialabnahme-Detektor besteht aus einem Sensor 70,
der sich aus einem Kern 66 und einer Spule 68 zusammensetzt,
und berührungslosen
Sensoren 72. Eine CPU (siehe 5) 74 ist
außerhalb
des Wafer-Haltekopfes 14 vorhanden, und die CPU 74 berechnet
einen erfassten Wert, der von den Sensoren 70, 72 erfasst
wird.
-
Die Spule 68 des Sensors 70 ist
an dem Ende eines Arms 76 angebracht, der sich von der
Innenfläche
des Polierflächen-Einstellrings 28 auf
die Drehwelle des Wafer-Haltekopfes 14 zu
erstreckt. Der Kern 66 des Sensors 70 ist so angeordnet,
dass eine Mittelachse des Kerns 66 koaxial zu der Drehwelle
des Wafer-Haltekopfes 14 ist. Der Sensor 70 erfasst
ein Maß der
vertikalen Bewegung des Trägers 24 in
Bezug auf die Unterseite des Polierflächen-Einstellrings 28,
d. h. in Bezug auf die polierte Fläche des Wafers 50.
Eine Nut 78 ist in dem Träger 24 ausgebildet
und der Arm 76 ist in die Nut 78 eingeführt.
-
Der Sensor 70 ist in der
Lage, die Materialabnahme des Wafers 50 grob zu erfassen.
Bei der vorliegenden Ausführung
jedoch wird der von dem Sensor 70 erfasste Erfassungswert
durch die von den Sensoren 72 erfassten Erfassungswerte
korrigiert, um die richtige Materialabnahme des Wafers 50 zu bestimmen.
-
Der Sensor 72 ist ein berührungsloser
Sensor, wie beispielsweise ein Kapazitätssensor, wobei eine Erfassungsfläche 72A des
Sensors 72 mit der Unterseite der porösen Platte 42 bündig ist.
Der Sensor 72 erfasst den Abstand von der Erfassungsfläche 72A zur
Oberseite des Wafers 50, um so eine Variable bezüglich der
Dicke der Druckluftschicht in der Luftkammer 51 zu erfassen.
-
Die CPU 74 in 5, die die Wafer-Poliervorrichtung
generalisiert und steuert, addiert die Variable bezüglich der
Dicke der Druckluftschicht, die von den Sensoren 72 erfasst,
zum Maß der
Bewegung des Trägers 24,
das von dem Sensor 70 erfasst wird, um die Materialabnahme
des Wafers 50 zu berechnen. Das heißt, die CPU 74 berechnet
die Materialabnahme des Wafers 50 anhand der Variablen
und des Maßes
der Bewegung in Bezug auf einen Bezugswert, der zuvor in einem RAM 75 gespeichert
wird. Wenn beispielsweise das von dem Sensor 70 erfasste
Maß der
Bewegung T1 beträgt
und der Durchschnitt der von den Sensoren 72 erfassten
Variablen T2 beträgt,
wird die Materialabnahme des Wafers 50 entsprechend der
Gleichung T1 + T2 berechnet. Wenn das Maß der Bewegung, das von dem
Sensor 70 erfasst wird, T1 beträgt, und der Durchschnitt der von
den Sensoren 72 erfassten Variablen 0 beträgt, wird
die Materialabnahme des Wafers 50 entsprechend der Gleichung
T1 + 0 berechnet. Wenn das Maß der
Bewegung, das von dem Sensor 70 erfasst wird, T1 beträgt, und
der Durchschnitt der Variablen, die von den Sensoren erfasst werden, –T2 beträgt, wird
die Materialabnahme des Wafers 50 entsprechend der Gleichung
T1 – T2
berechnet. Gemäß dieser
Ausführung
ist es, da die Materialabnahme anhand der Variablen und des Maßes der
Bewegung, die von den Sensoren 70, 72 erfasst
werden, berechnet wird, möglich,
die Materialabnahme des Wafers 50 richtig zu erfassen.
Des Weiteren ist es, da die Dicke des Wafers, der poliert wird,
im Voraus festgestellt wird, auch möglich, eine Beziehung zwischen der
polierten Fläche
des Wafers 50 und einer Kontaktposition des Polierflächen-Einstellrings 28 in
Bezug auf das Poliertuch 16 zu erfassen. So kann die Druckkraft
des Polierflächen-Einstellrings 28 richtig eingestellt
werden.
-
Im Folgenden wird die Funktion der
Wafer-Poliervorrichtung 10 beschrieben, die auf oben beschriebenen
Weise aufgebaut ist.
-
Zunächst wird der Wafer-Haltekopf 14 nach oben
bewegt, und dann wird die Saugpumpe 46 betrieben, um den
Wafer 50, der poliert werden soll, an die poröse Platte 42 zu
saugen. Ehe die Saugpumpe 46 angetrieben wird, wird die
Luft leicht über
die Luftblaslöcher 48, 52 geblasen,
um einen Luftvorhang um die poröse
Platte 42 herum zu erzeugen und zu verhindern, dass der
Staub außerhalb
des Trägers
in einen Raum zwischen der porösen
Platte 42 und dem Wafer 50 eindringt.
-
Dann wird der Wafer-Haltekopf 14 nach
unten bewegt und an einer Position angehalten, an der die Kontaktfläche 29 des
Polierflächen-Einstellrings 28 mit
dem Poliertuch 16 in Kontakt kommt. Anschließend wird
die Saugpumpe 46 angehalten, um den Wafer 50 freizugeben,
und der Wafer 50 wird auf das Poliertuch 16 aufgelegt.
-
Dann wird die Luftpumpe 40 angetrieben,
um die Druckluft über
die Luftblaslöcher 48 zuzuführen, und
die Druckluft wird schnell dem gesamten äußeren Rand des Wafers 50 über die
Luftleitnut 49 zugeführt,
so dass eine Druckluftschicht in der Luftkammer 51 erzeugt
wird. Durch die Zufuhr der Luft über die
Luftleitnut 49 wird der auf den Wafer 50 ausgeübte Luftdruck
auf der gesamten Oberfläche
des Wafers 50 gleichmäßig, wie
dies in 4 dargestellt
ist. Dementsprechend kann der Wafer 50 mit einer einheitlichen
Druckkraft poliert werden.
-
Dann wird die Druckluft von der Luftpumpe 40 dem
Raum 60 über
den Luftzuführdurchlass 36 zugeführt, und
der Mittelteil 30A der Gummiplatte 30 wird unter
dem inneren Luftdruck elastisch verformt und drückt auf den Träger 24.
Der Wafer 50 wird an das Poliertuch 16 gepresst.
Der Regler 38B reguliert den Luftdruck, um so die Druckkraft
des Wafers 50 an dem Poliertuch 16 konstant zu
halten. Die Druckkraft wird mit der externen Eingabevorrichtung 80 in 5 eingestellt.
-
Die Druckluft wird von der Luftpumpe 40 über den
Luftzufuhrdurchlass 34 in den Raum 64 zugeführt, und
der äußere Randteil 30B der
Gummiplatte 30 wird unter dem inneren Luftdruck elastisch
verformt und drückt
auf den Polierflächen-Einstellring 28.
So werden die Unterseiten des Polierflächen-Einstellrings 28 und
des Halterings 62 gleichzeitig an das Poliertuch 16 gepresst.
Dann werden der Drehtisch 12 und der Wafer-Haltekopf 14 gedreht,
um mit dem Polieren des Wafers 50 zu beginnen.
-
Die Sensoren 70, 72 und
die CPU 74 berechnen die Materialabnahme des Wafers 50 beim
Polieren. Wenn die berechnete Materialabnahme einen vorgegebenen
Sollwert erreicht, gibt die CPU 74 ein Polier-Abschlusssignal
aus, um die Wafer-Poliervorrichtung 10 zum Halten zu bringen,
und das Polieren des ersten Wafers 50 ist abgeschlossen.
-
Nachdem das Polieren abgeschossen
ist, wird das Wasser über
die Blaslöcher 52 ausgespritzt, um
die Aufschlämmung
und den Polierstaub abzuspülen,
die an dem Wafer 50 haften. Nach dem Spülen wird die Luft über die
Blaslöcher 52 geblasen,
um den Wafer 50 zu trocknen, und damit ist das Polieren des
ersten Wafers 50 abgeschlossen. Die oben beschriebenen
Schritte werden wiederholt, um die folgenden Wafer 50 zu
polieren.
-
Bei diesem Beispiel ist, wie oben
erwähnt, die
Luftleitnut 49 in einem Bereich ausgebildet, der dem äußeren Rand
des Wafers 50 entspricht, und die Druckluft wird über die
Luftleitnut 49 zugeführt.
Aus diesem Grund kann der Wafer 50 mit der einheitlichen
Druckkraft poliert werden.
-
Wenn die Luftleitnut 49 nicht
ausgebildet ist, können
die gleichen Effekte erreicht werden, wenn die Luftblaslöcher 48 dicht
in einem Bereich ausgebildet sind, der dem Außenumfang des Wafers 50 entspricht.
-
6 ist
eine Unteransicht, die eine Ausführung
eines Trägers 90 darstellt,
der bei dem Wafer-Haltekopf 14 eingesetzt wird.
-
Eine Vielzahl erster Luftleitnuten 92 und
eine Vielzahl zweiter Luftleitnuten 94 sind an der Unterseite
des Trägers 90 ausgebildet.
Luftblaslöcher 93 sind mit
der Mitte der entsprechenden ersten Luftleitnuten 92 verbunden
und Luftblaslöcher 95 sind
mit der Mitte der entsprechenden zweiten Luftleitnuten 94 verbunden.
Die erste Luftleitnut 92 sowie die zweite Luftleitnut 94 sind
abwechselnd ausgebildet.
-
Die ersten Luftleitnuten 92 sind
am Innenumfang eines Kreises ausgebildet, dessen Radius dem maximalen
Radius des Wafers entspricht. Die Luft, die über die Luftblaslöcher
93 ausgeblasen
wird, wird dem äußeren Rand
des Wafers schnell über
die ersten Luftleitnuten 92 zugeführt, und die Luft bildet eine Druckluftschicht.
So kann der Wafer mit der einheitlichen Druckkraft poliert werden.
-
Die ersten Luftleitnuten 92 sind
an einem Kreis entlang ausgebildet, dessen Radius dem maximalen
Radius des Wafers entspricht. Wenn die Ausrichtabflachung oder Einkerbung
in dem Wafer ausgebildet ist, wird der Luftdruck an der Ausrichtabflachung
oder Einkerbung geringer. So kann nicht gleichmäßig auf den Wafer gedrückt werden.
-
Um den oben genannten Mangel zu beheben,
sind die zweiten Luftleitnuten 94 am Innenumfang eines
Kreises entlang ausgebildet, dessen Radius dem minimalen Radius
des Wafers entspricht. Wenn die Luft über die Blaslöcher 95 geblasen
wird, wird die Luft dem gesamten Rand, dessen Radius dem minimalen
Radius des Wafers entspricht, über die
zweiten Luftleitnuten 94 zugeführt, und die Luft bildet eine
Druckluftschicht. Durch die Ausbildung der zweiten Luftleitnuten 94 wird
die Luft der Innenseite der Ausrichtabflachung (OF), die in 7 mit abwechselnden langen
und zwei kurzen Linien dargestellt ist, bzw. der Einkerbung zugeführt, die
in 8 mit abwechselnden
langen und zwei kurzen Linien dargestellt ist. So kann der Wafer 50 mit
der Ausrichtabflachung bzw. Einkerbung mit der einheitlichen Druckkraft
poliert werden.
-
Der oben erwähnte minimale Radius des Wafers
entspricht der Länge
einer senkrechten Linie von dem Mittelpunkt des Wafers bis zur Ausrichtabflachung.
Bei der Einkerbung entspricht der minimale Radius des Wafers der
Länge vom
Mittelpunkt des Wafers bis zu der Einkerbung.
-
Des Weiteren sind eine Vielzahl erster
Luftleitnuten 92 und zweiter Luftleitnuten 97 in
dem Träger 90 in 6 ausgebildet, so dass die
Zufuhr von Luft über
die Luftleitnuten 92, 94 dem Wafer eine Rückstellkraft
verleiht, durch die der geneigte Wafer in den ursprünglichen
Zustand zurückgebracht
wird. Da die erste Luftleitnut 92 und die zweite Luftleitnut 94 abwechselnd
ausgebildet sind, kann die Rückstellkraft
wirkungsvoll auf den Wafer ausgeübt
werden.
-
9 ist
eine Längsschnittansicht
des Wafer-Haltekopfes 114, der nicht der vorliegenden Erfindung
entspricht. Teile, die denen des Wafer-Haltekopfes 14 der
in 2 dar gestellten Ausführung entsprechen,
werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht erläutert.
-
Ein ringförmiges poröses Element 96 in 10, die nicht der vorliegenden
Erfindung entspricht, ist an der Unterseite des Trägers 124 des Wafer-Haltekopfes 114 so
angeordnet, dass es dem Rand des Wafers 50 zugewandt ist.
Das poröse
Element 96 ist, wie in 9 dargestellt,
mit den Luftblaslöchern 48, 52 verbunden.
Die über
die Luftblaslöcher 48, 52 geblasene
Luft wird durch das poröse Element 96 auf
den Rand des Wafers 50 geblasen. Wenn das poröse Element 96 statt
der Luftleitnuten eingesetzt wird, wie dies bei dem Wafer-Haltekopf 114 dieser
Ausführung
der Fall ist, kann die Luft dem Rand des Wafers 50 gleichmäßig zugeführt werden.
-
11 ist
eine Längsschnittansicht
eines Wafer-Haltekopfes 214 gemäß der dritten Ausführung. Teile,
die denen des Wafer-Haltekopfs 14 gemäß der Ausführung in 2 gleichen, sind mit den gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet und werden nicht erläutert.
-
Der Wafer-Haltekopf 214 ist
so aufgebaut, dass die Luftblaslöcher 48,
die in dem Träger 224 ausgebildet
sind, mit der Luftpumpe 40 und der Ansaugpumpe 46 mit
Hilfe eines Ventils 100 verbunden sind. Öffnen der
Verzeigung an der Seite der Luftpumpe 40 und Schließen der
Verzweigung an der Seite der Saugpumpe 46 mit dem Ventil 100 führt dazu,
dass die Luft von der Luftpumpe 40 über die Blaslöcher 48 geblasen
wird. Schließen
der Verzweigung an der Seite der Luftpumpe 40 und Öffnen der
Verzweigung an der Seite der Saugpumpe 46 mit dem Ventil 100 hingegen
bewirkt, dass die Luftblaslöcher 48 als
Luftsauglöcher
dienen, die den Wafer 50 ansaugen und halten. Der Einsatz
der Luftblaslöcher 48 zum
Ansaugen macht die Bereitstellung eines Trägers 224 mit einem
speziellen Saugelement (einem porösen Element) zum Ansaugen des
Wafers 50 überflüssig. Desgleichen
sind die Luftblaslöcher 52 mit
der Luftpumpe 40 und der Saugpumpe 46 über ein
Ventil verbunden, so dass die Luftblaslöcher 52 wechselweise
zum Blasen der Luft und zum Ansaugen des Wafers 50 verwendet
werden können.
-
Gemäß der Wafer-Poliervorrichtung
der vorliegenden Erfindung ist, wie oben dargestellt, eine Vielzahl
Luftblaslöcher
am äußeren Rand
des Trägers
ausgebildet, der dem Wafer zugewandt ist. So kann der Wafer mit
der einheitlichen Druckkraft poliert werden.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird die von den Luftblaslöchern
ausgeblasene Luft dem äußeren Rand
des Wafers über
die erste Luftleitnut zugeführt,
die an dem Kreis entlang ausgebildet ist, dessen Radius dem maximalen
Radius des Wafers entspricht. So kann der Wafer mit der einheitlichen Druckkraft
poliert werden.
-
Des Weiteren ist gemäß der vorliegenden
Erfindung die zweite Luftleitnut an dem Kreis entlang ausgebildet,
dessen Radius dem minimalen Radius des Wafers entspricht. Die Luft
wird über
die zweite Luftleitnut auf den Rand des Wafers zu geblasen, und so
kann der Wafer mit der Ausrichtabflachung oder Einkerbung mit dem
einheitlichen Druck poliert werden.