DE69823113T2

DE69823113T2 - Halbleiterscheibenpoliermaschine

Info

Publication number: DE69823113T2
Application number: DE69823113T
Authority: DE
Inventors: Minoru Mitaka-shi Numoto; Takao Mitaka-shi Inaba; Hisashi Mitaka-shi Terashita
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 1997-08-11
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2018-08-11
Also published as: MY120754A; EP0896859A3; TW434096B; KR19990023511A; EP0896859B1; DE69823113D1; US6080049A; EP0896859A2; SG65778A1; KR100306717B1

Description

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.

Claims

Wafer-Poliervorrichtung (10), die einen Träger (24) mit einer Vielzahl von Luftblaslöchern (48, 52) zum Halten eines Wafers (50), sowie eine Drückeinrichtung (30A) zum Übertragen einer Druckkraft auf den Träger (24) aufweist, wobei in Funktion der Träger die Luft über die Vielzahl von Luftblaslöchern (48, 52) bläst, um eine Druckluftschicht (51) zwischen dem Träger (24) und dem Wafer (50) zu erzeugen, und die Druckkraft, die auf den Träger (24) von der Drückeinrichtung (30A) übertragen wird, über die Druckluftschicht (51) auf den Wafer (50) überträgt, und so den Wafer (50) poliert, der an ein Poliertuch (16) der Wafer-Poliervorrichtung (10) gedrückt wird, wobei die Vielzahl von Luftblaslöchern (48, 52) an einem äußeren Rand einer Fläche des Trägers (24) ausgebildet ist, die dem Wafer (50) zugewandt ist, wobei die Vielzahl von Luftblaslöchern (48, 52) mit entsprechenden Luftleitnuten (49, 53; 92, 94) verbunden ist, die in einer Fläche des Trägers (24) ausgebildet sind, die dem Wafer (50) zugewandt ist, wobei die Luftleitnuten (49, 53; 92, 94) aus einer ersten Luftleitnut (53; 92) und einer zweiten Luftleitnut (49; 94) bestehen, und die erste Luftleitnut (53; 92) am Innenumfang eines Kreises ausgebildet ist, dessen Radius dem maximalen Radius des Wafers (50) entspricht, und die zweite Luftleitnut (49; 94) am Innenumfang eines Kreises ausgebildet ist, dessen Radius dem minimalen Radius des Wafers (50) entspricht, wobei der minimale Radius des Wafers (50) der Länge einer senkrechten Linie von dem Mittelpunkt des Wafers (50) zu einer Ausrichtabflachung entspricht, die in dem Wafer (50) ausgebildet ist, oder wobei der minimale Radius des Wafers (50) der Länge einer Linie vom Mittelpunkt des Wafers (50) zu einer Einkerbung entspricht, die in dem Wafer (50) ausgebildet ist.
Wafer-Poliervorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Luftleitnut (92) und die zweite Luftleitnut (94) in eine Vielzahl von Nuten unterteilt sind und die erste Luftleitnut (92) sowie die zweite Luftleitnut (94) abwechselnd ausgebildet sind.
Wafer-Poliervorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei ein Ansaugteil (42) im Inneren der zweiten Luftleitnut (94) des Trägers (24) ausgebildet ist, um den Wafer (50) anzusaugen und, wenn das Ansaugteil (42) den Wafer (50) ansaugt, die Luft über die Luftblaslöcher (48, 52) geblasen wird, um zu verhindern, dass der Staub außerhalb des Trägers (24) in einen Raum zwischen dem Ansaugteil (42) und dem Wafer (50) eindringt.
Wafer-Poliervorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei Wasserspritzlöcher (52) in dem Träger (24) ausgebildet sind, um Wasser auf den Wafer (50) zuzuspritzen, wobei das über die Wasserspritzlöcher (52) gespritzte Wasser nach dem Polieren Aufschlämmung abspült, die an dem Wafer (50) haftet.
Wafer-Poliervorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei die Wasserspritzlöcher (52) auch als die Luftblaslöcher dienen.
Wafer-Poliervorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Luftblaslöcher (48) über ein Ventil (100) mit einer Luftpumpe (40) und einer Saugpumpe (46) verbunden sind, und, wenn mit dem Ventil (100) eine Seite der Luftpumpe (40) geöffnet wird und eine Seite der Saugpumpe (46) geschlossen wird, die Luft über die Luftblaslöcher (48) geblasen wird, und, wenn mit dem Ventil (100) die Seite der Luftpumpe (40) geschlossen wird und die Seite der Saugpumpe (46) geöffnet wird, die Luftblaslöcher (48) als Luftsauglöcher dienen, um den Wafer (50) anzusaugen und zu halten.
Wafer-Poliervorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: eine Druckluftschicht-Erzeugungseinrichtung (40) zum Blasen der Luft über die Vielzahl von Luftblaslöchern (48, 52) des Trägers (24), um die Druckluftschicht (50) zu erzeugen; einen Haltering (62), der den Wafer (50) umschließt, um zu verhindern, dass der Wafer (50) aus dem Träger (24) herausspringt; einen Polierflächen-Einstellring (28), der den Wafer (50) umschließt und mit dem Wafer (50) mit dem Poliertuch (16) in Kontakt kommt; eine zweite Drückeinrichtung (30B), die den Haltering (62) und den Polierflächen-Einstellring (28) an das Poliertuch (16) drückt; und eine Materialabnahme-Erfassungseinrichtung (70), die eine Materialabnahme des Wafers (50) erfasst.