DE69838161T2

DE69838161T2 - Poliervorrichtung

Info

Publication number: DE69838161T2
Application number: DE69838161T
Authority: DE
Inventors: Tetsuji Chigasaki-shi Togawa; Nobuyuki Fujisawa-shi Takada; Seiji Atsugi-shi Katsuoka; Hiroyuki Kawasaki-shi OSAWA
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2018-10-21
Also published as: EP0911114B1; DE69838161D1; EP0911114A2; EP0911114A3; US6312312B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Poliervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist zum Polieren eines Werkstückes, wie beispielsweise eines Halbleiter-Wafers zu einer flachen spiegelartig endbearbeiteten Oberfläche, und insbesondere für eine Poliervorrichtung mit einer Transportvorrichtung zum Transportieren eines Werkstückes zwischen einem Topring und einem Roboter, der mit der Poliervorrichtung assoziiert ist.
Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung wird in US 5 329 732 A offenbart. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Transport eines Werkstückes nach Anspruch 11.
Beschreibung der verwandten Technik
Der neuere schnelle Fortschritt bei der Halbleitervorrichtungsintegration verlangt immer kleinere Verdrahtungsmuster oder Verbindungen und auch engere Freiräume zwischen den Verbindungen, die aktive Bereiche verbinden. Einer der Prozesse, die zum Bilden einer solchen Verbindung verfügbar sind, ist die Photolithographie. Obwohl der photolithographische Prozess Verbindungen bilden kann, die nur 0,5 μm breit sind, erfordert er, dass die Oberflächen, auf denen die Musterbilder durch einen Schrittmotor zu fokussieren sind, so flach wie möglich sind, weil die Tiefenschärfe des optischen Systems relativ klein ist.
Es ist daher nötig, die Oberflächen der Halbleiter-Wafer für die Photolithographie flach zu machen. Ein üblicher Weg zum Flachmachen der Oberflächen der Halbleiter-Wafer ist, sie mit einer Poliervorrichtung zu polieren.
Üblicherweise hat eine Poliervorrichtung einen Drehtisch und einen Topring, die sich mit jeweiligen individuellen Drehzahlen drehen. Ein Poliertuch bzw. Polierkissen ist an der Oberseite des Drehtisches angebracht. Ein zu polierender Halbleiter-Wafer wird auf dem Poliertuch angeordnet und zwischen dem Topring und dem Drehtisch festgeklemmt. Eine abrasive Flüssigkeit, die abrasive Körner enthält, wird auf das Poliertuch geliefert und auf dem Poliertuch gehalten. Während des Betriebs übt der Topring einen gewissen Druck auf den Drehtisch aus und die Oberfläche des Halbleiter-Wafers, die gegen das Poliertuch gehalten wird, wird daher durch eine Kombination aus chemischen Polieren und mechanischen Polieren zu einer flachen spiegelartig endbearbeiteten Oberfläche poliert, während der Topring und der Drehtisch gedreht werden.
Es ist üblich gewesen, einen Roboter zu installieren, um einen Halbleiter-Wafer von dort zum Topring zu transportieren, bevor er poliert wird, und um den Halbleiter-Wafer weg vom Topring dorthin zu transportieren, nachdem er poliert wurde. Das heißt, der Halbleiter-Wafer wird direkt zwischen dem Topring und der Hand des Roboters transportiert, die mit der Poliervorrichtung assoziiert ist.
Einen Halbleiter-Wafer direkt zwischen dem Topring und der Hand des Roboters zu transportieren bewirkt jedoch, einen Fehler beim Transport, weil der Topring und der Roboter gewöhnlicherweise ihre Unregelmäßigkeiten bei der Transportgenauigkeit haben.
Um die Transportgenauigkeit des Toprings und des Roboters zu verbessern, ist es vorzuziehen, eine Transportvorrichtung, einen sogenannten Pusher oder Heber, an einer Transportposition für den Halbleiter-Wafer einzubauen. In diesem Fall hat der Heber eine derartige Funktion, dass er einen zu polierenden Halbleiter-Wafer trägt, der durch die Hand des Roboters geliefert worden ist, und dann den Halbleiter-Wafer auf dem Topring anhebt und überträgt, der über den Heber bewegt worden ist. Weiterhin hat der Heber einen weitere Funktion dahingehend, dass er den Halbleiter-Wafer, der po liert worden ist, vom Topring aufnimmt und dann den Halbleiter-Wafer auf die Hand des Roboters überträgt.
Der Pusher bzw. Heber weist einen Tragtisch auf, der eine Tragfläche hat, um die Unterseite des Halbleiter-Wafers zu tragen, und eine Vielzahl von Führungsstiften, die geringfügig außerhalb der Tragfläche angeordnet sind und eine verjüngte Oberfläche an einem spitzen Ende davon haben, und einen Betätigungsmechanismus zur vertikalen Bewegung des Tragtisches.
Wenn der Pusher bzw. Heber den Halbleiter-Wafer vom Roboter aufnimmt, wird der Halbleiter-Wafer auf der Tragfläche angeordnet, während er durch die Führungsstifte geführt wird. Da die assoziierten Glieder, die die Führungsstifte und den Tragtisch aufweisen, so dimensioniert sind, dass ein geringfügiges Spiel zwischen den Führungsstiften und dem Halbleiter-Wafer gebildet wird, wird der Halbleiter-Wafer sanft auf der Tragfläche des Tragtisches angeordnet. Danach wird der Halbleiter-Wafer zum Topring übertragen, wo er über dem Tragtisch positioniert ist und in dem Standby- bzw. Wartezustand ist.
Bei dem herkömmlichen Topring ist ein Haltering (oder Führungsring) an dem unteren Umfangsteil des Toprings vorgesehen, um den Halbleiter-Wafer zu halten, und der Haltering ist so bemessen, dass der Innendurchmesser des Halterings vergleichsweise größer als der Außendurchmesser des Halbleiter-Wafers ist. Das heißt, ein relativ großer Freiraum (oder ein Spiel) ist zwischen der Innenumfangsfläche des Halterings und dem Außenumfang des Halbleiter-Wafers ausgebildet. Auch wenn die Mitte des Halbleiter-Wafers, der auf dem Pusher angeordnet ist, und die Mitte des Toprings nicht ordnungsgemäß ausgerichtet sind, kann daher der Halbleiter-Wafer vom Pusher zum Topring übertragen werden. Auch im Fall einer Übertragung des Halbleiter-Wafers vom Topring auf den Pusher bzw. Heber, kann im Gegensatz dazu der Halbleiter-Wafer vom Topring auf den Pusher durch die Funktion der Führungsstifte übertragen werden, auch wenn die Mitte des Halbleiter-Wafers, der von dem Topring gehalten wird, und die Mitte der Tragfläche des Pushers nicht ordnungsgemäß ausgerichtet sind.
Wenn die Halbleitervorrichtungsintegration weiter voranschreitet, wird jedoch eine Anforderung zur Verbesserung der Gleichförmigkeit der polierten Oberfläche des Halbleiter-Wafers immer strenger. Daraus folgt, dass die Mitte des Halbleiter-Wafers und die Mitte des Toprings ordnungsgemäß angeordnet sein müssen, um die Gleichmäßigkeit des Poliervorgangs zu verbessern, und somit die Gleichförmigkeit der polierten Oberfläche des Halbleiter-Wafers zu verbessern, indem ein Spiel zwischen der Innenumfangsfläche des Halterings und dem Außenumfang des Halbleiter-Wafers so klein wie möglich gemacht wird.
Wenn jedoch das Spiel zwischen der Innenumfangsfläche des Halterings und dem Außenumfang des Halbleiter-Wafers klein ist, dann kann der Halbleiter-Wafer evtl. nicht ordnungsgemäß in dem Haltering angeordnet werden, was einen Liefer- bzw. Förderfehler bewirken kann, wenn der Halbleiter-Wafer zum Topring übertragen wird. In einem solchen Fall wird der Halbleiter-Wafer anfänglich in einem solchen Zustand poliert, in dem ein Teil des Halbleiter-Wafers auf der Unterseite des Halterings angeordnet ist, und somit ein Bruch oder eine Beschädigung des Halbleiter-Wafers verursacht wird.
Weiterhin sein hingewiesen auf US 5 329 732 A , die sich auf ein Wafer-Polierverfahren und auf eine Waver-Poliervorrichtung bezieht. Die Poliervorrichtung weist einen Drehtisch mit einer Polierfläche, mit einem Wafer-Träger zum Tragen des zu polierenden Werkstückes und zum Pressen des Werkstückes gegen den Drehtisch, und eine Transportvorrichtung auf, um das Werkstück zwischen dem Wafer-Träger und der Transportvorrichtung zu transportieren. Die Transportvorrichtung weist einen Indextisch bzw. Drehtisch auf, der einen drehbaren runden Ring aufweist, der fünf Wafer-Entladungsschalen genauso wie fünf Wafer-Ladeschalen enthält. Die Wafer-Ladeschalen und die Wafer-Entladeschalen sind dabei vertikal durch einen Hubmechanismus bewegbar. Die Wafer-Ladeschalen und die Wafer-Entladeschalen sind weiterhin jeweils ein einheitliches Stück, welches eine Wafertragfläche definiert, genauso wie eine abgewinkelte Oberfläche, die radial die Wafer-Tragfläche umgibt. Die abgewinkelte Oberfläche der Wafer-Schale sieht dabei eine selbstführende Anordnung zwischen der Wafer-Schale und dem Unterteil eines Wafer-Trägers während der Lade- und Entladebetriebe vor.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind eine Poliervorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Transport eines Werkstückes nach Anspruch 11 vorgesehen. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Poliervorrichtung mit einer Transportvorrichtung vorzusehen, die eine Transportgenauigkeit eines Werkstückes, wie beispielsweise eines Halbleiter-Wafers, verbessern kann, ohne einen Transport- bzw. Förderfehler zu bewirken, wenn das Werkstück zwischen dem Topring und der Hand des Roboters transportiert wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Poliervorrichtung mit einer Transportvorrichtung vorzusehen, die einen Förder- bzw. Transportfehler detektieren kann, wenn ein Werkstück, wie beispielsweise ein Halbleiter-Wafer zwischen der Transportvorrichtung und dem Topring und zurück immer wieder transportiert wird.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Poliervorrichtung vorzusehen, bei der keine vorherige strenge Positionseinstellung zwischen der Transportvorrichtung und dem Topring erforderlich ist, und wobei eine Transportposition einfach eingestellt werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Poliervorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstückes vorgesehen, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Bei der obigen Anordnung wird der Halbleiter-Wafer, nachdem eine Zentrierung des Halbleiter-Wafers vorgenommen wurde, von der Transportvorrichtung zum Topring oder von der Transportvorrichtung zur Roboterhand transportiert. Daher kann verhindert werden, dass ein Transportfehler bzw. Übertragungsfehler des Halbleiter-Wafers auftritt.
Gemäß einem optionalen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Poliervorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstückes vorgesehen, die weiter einen Sensor zum Detektieren einer vertikalen Position der Stufe aufweist; wobei, wenn die Stufe, die das Werkstück trägt zum Topring hin angehoben wird, um das Werkstück zum Topring zu übertragen, der Sensor detektiert, ob die Stufe auf eine vorbestimmte Position angehoben ist oder nicht.
Wenn der Transportfehler des Halbleiter-Wafers aufgrund von gewissen Gründen auftritt, kann er bei der obigen Anordnung detektiert werden und dann kann der Transport- bzw. Übertragungsvorgang des Halbleiter-Wafers immer wieder auf der Grundlage des detektierten Ergebnisses ausgeführt werden. Daher kann verhindert werden, dass ein Schaden am Halbleiter-Wafer auftritt, der durch den Transportfehler verursacht wird.
Gemäße einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Poliervorrichtung weiter einen Gleitmechanismus auf, um die Stufe und das Führungsglied in einer horizontalen Ebene zu bewegen; und einen ersten Positionierungsmechanismus zum Positionieren der Stufe und des Führungsgliedes mit Bezug zum Topring, wenn das Werkstück zwischen der Transportvorrichtung und dem Topring übertragen wird.
Wenn das Werkstück zwischen der Transportvorrichtung und dem Topring übertragen wird, werden bei der obigen Anordnung die Stufe und das Führungsglied bezüglich des Toprings durch den ersten Positionierungsmechanismus positioniert. Zu diesem Zeitpunkt werden die Stufe und das Führungsglied in einer horizontalen Ebene durch den Gleitmechanismus bewegt, wodurch eine optimale Positionierung zwischen der Stufe und dem Führungsglied und dem Topring automatisch ausgeführt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Transport eines Werkstückes in einer Poliervorrichtung gemäß Anspruch 1 mit den Merkmalen des Anspruchs 11 vorgesehen.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulichen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht einer Poliervorrichtung mit einer Transportvorrichtung gemäß ersten und zweiten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Transportvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Ansicht der in 2 gezeigten Transportvorrichtung;
4 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche die Beziehung zwischen einer Führungsfläche eines Führungsgliedes in der Transportvorrichtung und einen Halbleiter-Wafer zeigt;
5A bis 5G sind vertikale Querschnittsansichten der Transportvorrichtung, die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Betrieb ist;
6 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche die Beziehung zwischen dem Topring und dem Halbleiter-Wafer zeigt, die in normalen Betrieb ist (linke Seite) und in abnormem Betrieb ist (rechte Seite), und zwar gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Transportvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Ansicht der in 7 gezeigten Transportvorrichtung;
9 ist eine Querschnittsansicht, die einen Gleitmechanismus und seine assoziierten Glieder zeigt;
10 ist eine Ansicht des Gleitmechanismus;
11A bis 11G sind vertikale Querschnittsansichten der Übertragungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die in Betrieb ist; und
12 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Betrieb der in 7 gezeigten Transportvorrichtung zeigt.
Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Eine Poliervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unten mit Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, weist eine Poliervorrichtung einen Polierabschnitt 1 zum Polieren eines Halbleiter-Wafers auf, und einen Reinigungsabschnitt 30 zum Reinigen des Halbleiter-Wafers, der in dem Polierabschnitt 1 poliert worden ist. Der Polierabschnitt 1 weist einen Drehtisch 2 auf, der mittig an geordnet ist, eine Topringeinheit 5, die an einer Seite des Drehtisches 2 angeordnet ist, und einen Topring 4 zum Halten eines Halbleiter-Wafers 3 hat, und eine Abrichteinheit bzw. Aufbereitungseinheit 7, die auf der anderen Seite des Drehtisches 2 positioniert ist und ein Aufbereitungs- bzw. Abrichtwerkzeug 6 hat. Die Poliervorrichtung hat einen Pusher bzw. Heber 10, der benachbart zur Topringeinheit 5 und dem Drehtisch 2 angeordnet ist. Der Pusher bzw. Heber 10 bildet eine Transport- bzw. Übertragungsvorrichtung.
Die Reinigungseinheit 30 weist eine Lade/Entladestufe 31 auf, um darauf Wafer-Kassetten 9 anzuordnen, die eine Vielzahl von Halbleiter-Wafern 3 aufnehmen, zwei Werkstückförderroboter 32 und 33, die mittig angeordnet sind und in den Richtungen bewegbar sind, die durch den Pfeil A gezeigt sind, zwei Werkstückumdreheinheiten 34 und 35, die auf einer Seite der Werkstückförderroboter 32 und 33 angeordnet sind und primäre, sekundäre und tertiäre Reinigungsvorrichtungen 36, 37 und 38, die auf der anderen Seite der Werkstückförderroboter 32 und 33 angeordnet sind.
In der in 1 gezeigten Poliervorrichtung nimmt der Werkstückförderroboter 32 einen Halbleiter-Wafer 3 aus der Kassette 9 heraus, wenn eine Wafer-Kassette 9, die eine Vielzahl von zu polierenden Halbleiter-Wafern 3 aufnimmt, auf die Lade/Entladestufe 31 gestellt wird, und überträgt den Halbleiter-Wafer 3 zur Werkstückumdreheinheit 34. Nachdem der Halbleiter-Wafer von der Werkstückumdreheinheit 34 umgedreht wurde, d.h. umgewendet, wird der von dem Werkstückförderroboter 33 aufgenommen und dann auf dem Pusher bzw. Heber 10 durch den Werkstückförderroboter 33 angeordnet.
Danach wird der Topring 4 der Topringeinheit 5 in Winkelrichtung verschoben, wie durch die Strich-Punkt-Linie gezeigt, und zwar zu einer Position direkt über dem Pusher 10, Der Halbleiter-Wafer auf dem Pusher 10 wird zu einer Position nahe einer Unterseite des Toprings 4 angehoben und wird dann an dem Topring 4 unter Vakuum befestigt, welches von einer Vakuumpumpe oder Ähnlichem (nicht gezeigt) entwickelt wird.
Dann wird der Topring 4 über den Drehtisch 2 bewegt und drückt den Halbleiter-Wafer gegen eine Polierfläche, die ein Poliertuch bzw. Polierelement auf dem Drehtisch 2 aufweist. Während der Drehtisch 2 und der Topring 4 unabhängig voneinander gedreht werden, wird die Unterseite des Halbleiter-Wafers 3 zu einer flachen spiegelartig endbearbeiteten Oberfläche poliert. Nachdem der Halbleiter-Wafer 3 poliert wurde, wird der Topring 4 zurück über den Pusher 10 bewegt und transportiert den polierten Halbleiter-Wafer auf den Pusher 10.
Der Halbleiter-Wafer 3, der auf dem Pusher 10 angeordnet ist, wird dann durch den Werkstückförderroboter 33 gehalten und wird von dort zur Werkstückumdreheinheit 35 transportiert. Die Werkstückumdreheinheit 35 dreht den Halbleiter-Wafer 3 um. Der umgedrehte Halbleiter-Wafer wird durch die Werkstückförderroboter 33 und 32 aufeinander folgend zu den primären, sekundären und tertiären Reinigungsvorrichtungen 36, 37 und 38 transportiert, wo er gereinigt und getrocknet wird. Der gereinigte und getrocknete Halbleiter-Wafer 3 wird schließlich zur Kassette 9 auf der Lade/Entlade-Stufe 31 durch den Werkstückförderroboter 32 zurückgebracht.
Die 2 und 3 zeigen den Pusher 10 in der in 1 gezeigten Poliervorrichtung in einem vergrößerten Maßstab. 2 ist eine Querschnittsansicht des Pushers 10 und 3 ist eine Ansicht des Pushers 10. 2 zeigt den Zustand, in dem der Topring 4 über dem Pusher 10 positioniert ist. Ein Haltering (oder Führungsring) 8 ist an dem unteren Umfangsteil des Toprings 4 vorgesehen, um den Halbleiter-Wafer darin zu halten.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, weist der Pusher 10 eine Pusher- bzw. Heberstufe 11 mit sechs Wafer-Trägern 11a auf, die sich von einem Basisteil 11b nach oben erstrecken, und ein Führungsglied 12, welches radial nach außen von der Pusherstufe 11 positioniert ist und Führungsflächen 12c mit umgekehrter Kegelform haben, d.h. eine sich nach oben erstreckende und nach außen geneigte Kreisform. Die Oberseiten der Wafer-Träger 11a der Pusherstufe 11 tragen die Unterseite des Halbleiter-Wafers 3. Das Führungsglied 12 weist eine Basis 12a auf, die aus einer dünnen Platte mit einer länglichen Form gemacht ist, und ein Paar von Führungsteilen 12b, die sich von der Basis 12a nach oben erstrecken und einen bogenförmigen horizontalen Querschnitt haben. Die Führungsteile 12b haben jeweilige Führungsflächen 12c mit einer nach oben ausgestellten konischen Form, an deren oberen inneren Umfangsflächen. Wie in 3 gezeigt, sind die beiden gegenüberliegenden Teile S des Führungsgliedes 12, wo die Führungsteile 12b nicht gelegen sind, so offen, dass die Roboterhand dort hindurch eingeführt werden kann.
4 zeigt die Beziehung zwischen den Führungsflächen 12c des Führungsgliedes 12 und dem Halbleiter-Wafer 3. Die invertierten kegelförmigen Führungsflächen 12c sind in einem Winkel (θ) von ungefähr 60° bis 80° angeordnet. Der Innendurchmesser ID₁ des mittleren Teils der Führungsflächen 12c ist so angeordnet, dass er gleich dem nominellen Durchmesser OD des Halbleiter-Wafers 3 ist. Der Innendurchmesser ID₂ des oberen Endteils der Führungsflächen 12c ist größer als der maximale Durchmesser des Halbleiter-Wafers 3 bei der Betrachtung der Zulässigkeit des Halbleiter-Wafers. Der Innendurchmesser ID₃ des unteren Endteils der Führungsflächen 12c ist kleiner als der minimale Durchmesser des Halbleiter-Wafers 3 unter Berücksichtigung der Zulässigkeit der Halbleiter-Wafer.
Wie in 2 gezeigt, wird die Pusher- bzw. Heberstufe 11 fest von einer Welle 13 getragen, und der untere Endteil der Welle 13 ist mit einer Welle 15a einer Betätigungsvorrichtung 15 verbunden, wie beispielsweise mit einem Schrittmotor durch eine Verbindung 14. Durch Betätigung der Betätigungsvorrichtung 15 bewegt sich die Welle 15a auf und ab, um die Pusherstufe 11 anzuheben oder abzusenken. Die Welle 15a der Betätigungsvorrichtung 15 hat ein unteres Ende, an dem eine Platte 17 angebracht ist. Ein Entfernungsmessungssensor 18, der einen Wirbelstromsensor aufweist, ist unter der Platte 17 vorgesehen. Der Entfernungsmessungssensor 18 ist an einem Tragtisch 25 befestigt, sodass die Distanz L zwischen dem Sensor 18 und der am unteren Ende der Welle 15a befestigten Platte 17 gemessen werden kann.
Das Führungsglied 12, welches radial außerhalb der Pusherstufe 11 angeordnet ist, ist an einem inneren Zylinder 20 befestigt. Der innere Zylinder 20 ist an einem äußeren Zylinder 21 befestigt, wobei er obere und untere zylindrische Glieder aufweist, die aneinander durch einen Schnappring bzw. Sprengring 22 am unteren Ende des inneren Zylinders 20 gekoppelt sind. Das untere Ende des äußeren Zylinders 21 ist an dem Tragtisch 25 befestigt. Der Tragtisch 25 ist mit einer Stange 26a eines Luftzylinders 26 verbunden, der an einer Basis 27 befestigt ist. Durch Betätigung des Luftzylinders 26 bewegt sich die Stange 26a auf und ab, um dadurch den Tragtisch 25 anzuheben oder abzusenken. Insbesondere durch Betätigung des Luftzylinders 26, der einen zweiten Betätigungsmechanismus bildet, werden das Führungsglied 12 und die Heber- bzw. Pusherstufe 11 integral angehoben oder abgesenkt, und durch Betätigung der Betätigungsvorrichtung 15, die einen ersten Betätigungsmechanismus bildet, wird die Pusherstufe 11 unabhängig und alleine angehoben oder abgesenkt.
Als nächstes wird der Betrieb des Pushers 10 in der Poliervorrichtung mit Bezugnahme auf die 1 und 5A bis 5G beschrieben. Der Werkstückförderroboter 33, der einen zu polierenden Halbleiter-Wafer 3 trägt, fördert den Halbleiter-Wafer 3 zu der Position über dem Pusher 10. Zu diesem Zeitpunkt nähert sich die (nicht gezeigte) Roboterhand des Werkstückförderroboters 33, der den Halbleiter-Wafer trägt, der Position oberhalb des Pushers 10 von der Richtung des Pfeils B in 3. Dann wird die Hand abgesenkt, die den Halbleiter-Wafer 3 trägt, und der Halbleiter-Wafer 3 wird auf der Pusherstufe 11 des Pushers 10 angeordnet, wie in 5A gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Pusherstufe 11 an der in 5A gezeigten Position bezüglich der Führungsflächen 12c des Führungsgliedes 12 gelegen, und der Umfang des Halbleiter-Wafers 3 ist nicht in Kontakt mit den Führungsflächen 12c. Durch eine Betätigung der Betätigungsvorrichtung 15 wird als nächstes die Pusherstufe 11 alleine abgesenkt, wie in 5B gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Teil des Halbleiter-Wafers 3, der nach außen von der Pusherstufe 11 vorsteht, in Kontakt mit den Führungsflächen 12c des Führungsgliedes 12 gebracht, und der Halbleiter-Wafer 3 wird durch das Führungsglied 12 zur Mitte der Führungsflächen 12c gedrückt, während er entlang den Führungsflächen 12c abgesenkt wird. Wie in 5B gezeigt, werden schließlich im Wesentlichen alle Umfangsteile des Halbleiter-Wafers 3 in Kontakt mit den Führungsflächen 12c gebracht und die Positionierung des Halbleiter-Wafers 3 wird bezüglich der Führungsflächen 12c vorgenommen. Daher wird die Mitte des Halbleiter-Wafers 3 mit der Mitte der Führungsflächen 12c ausgerichtet, und die Zentrierung des Halbleiter-Wafers 3 wird vollendet. Die Pusherstufe 11 bewegt sich weiter nach unten, nachdem der Halbleiter-Wafer 3 auf den Führungsflächen 12c angeordnet ist, und die Tragfläche der Pusherstufe 11 kommt weg von dem Halbleiter-Wafer 3.
Durch eine Betätigung des Luftzylinders 26 werden als nächstes das Führungsglied 12 und die Pusherstufe 11 auf die Position angehoben, wo der Topring 4 wartet, wie in 5C gezeigt. Das Führungsglied 12 und die Pusherstufe 11 werden angehoben, bis die Oberseite des Führungsgliedes 12 in Kontakt mit der Unterseite des Halterings 8 kommt, der an dem Umfangsteil des Toprings 4 angebracht ist. In diesem Fall können das Führungsglied 12 und die Pusherstufe 11 angehoben werden, bis die Oberseite des Führungsgliedes 12 eine Position benachbart zur Unterseite des Halterings 8 erreicht. Durch Betätigung der Betätigungsvorrichtung 15 wird als nächstes die Pusherstufe 11 alleine angehoben, sie nimmt den Halbleiter-Wafer 3 auf, der durch die Führungsflächen 12c zentriert worden ist, und transportiert den Halbleiter-Wafer 3 zum Topring 4, wie in 5D gezeigt. Weil der Topring 4 und der Pusher 10 in ihren geeigneten Positionen positioniert sind, und weil der Halbleiter-Wafer 3 im Pusher 10 zentriert ist, wird zu diesem Zeitpunkt der Halbleiter-Wafer 3 in dem Haltering 8 des Toprings 4 ohne einen Übertragungsfehler aufgenommen.
Während der Halbleiter-Wafer 3 zum Topring 4 übertragen wird, wird die Hubbewegung der Heber- bzw. Pusherstufe 11 stoppen, wenn der Halblei ter-Wafer 3, der auf der Pusherstufe 11 angeordnet ist, einen Stützfilm berührt, der an der Unterseite des Toprings 4 oder des Halterings 8 angebracht ist. Zu diesem Zeitpunkt misst der Entfernungsmessungssensor 18 die Verschiebung der Pusherstufe 11 in der Richtung der Z-Achse. Wenn die Übertragung des Halbleiter-Wafers normal ausgeführt ist, ist der gemessenen Wert innerhalb des vorbestimmten Wertes.
Wenn der Halbleiter-Wafer 3 nicht normal im Haltering 8 wegen einer Fehlausrichtung des Halbleiter-Wafers angeordnet ist, beeinflusst er die Verschiebung der Pusherstufe 11 in der Richtung der Z-Achse, und der Wert der Verschiebung wird durch den Entfernungsmessungssensor 18 gemessen. Ob die Übertragung des Halbleiter-Wafers normal ausgeführt wurde oder nicht, wird unter Berücksichtigung des zulässigen Bereiches entschieden, indem der Messfehler oder die Variation der Dicke der Halbleiter-Wafer berücksichtigt wird. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Topring und dem Halbleiter-Wafer, der in einem normalen Zustand (linke Seite) und in einem abnormen Zustand (rechte Seite) ist. Wenn der gemessene Wert innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, wird entschieden, dass die Übertragung des Halbleiter-Wafers normal ausgeführt worden ist, und wenn der gemessene Wert außerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, d.h., wenn die Verschiebung ΔH in der Z-Achsenrichtung auftritt, wird entschieden, dass ein Übertragungsfehler aufgetreten ist. In dem Fall, wo ein Übertragungsfehler auftritt, wird der Halbleiter-Wafer 3 vom Topring 4 durch eingespritzte Flüssigkeit, wie beispielsweise durch Wasser, von der Unterseite des Toprings 4 entfernt, und der Halbleiter-Wafer 3 wird wieder auf die Pusherstufe 11 gebracht. Danach wird der in den 5A bis 5D gezeigte Betrieb wieder ausgeführt. Das heißt, die Zentrierung des Halbleiter-Wafers 3 wird wieder ausgeführt, und der Halbleiter-Wafer 3 wird wieder auf den Topring 4 übertragen.
Der Halbleiter-Wafer, der von dem Pusher 10 auf den Topring 4 übertragen worden ist, wie in 5D gezeigt, wird zu der Position über dem Drehtisch 2 durch die Schwenkbewegung der Topringeinheit 5 bewegt. Danach wird der Halbleiter-Wafer 3 gegen die Polierfläche des Drehtisches 2 gedrückt, um den Halbleiter-Wafer 3 zu polieren. Nachdem das Polieren des Halbleiter-Wafers 3 vollendet ist, bewegt sich der Topring 4, der den Halbleiter-Wafer 3 hält, zu der Position über dem Pusher 10.
Durch eine Betätigung des Luftzylinders 26 werden als nächstes das Führungsglied 12 und die Pusherstufe 11 angehoben, bis die Oberseite des Führungsgliedes 12 die Unterseite des Halterings 8 berührt, die am Umfangsteil des Toprings 4 angebracht ist, wie in 5E gezeigt. Danach wird der Halbleiter-Wafer 3 durch das Einspritzen von Flüssigkeit von der Unterseite des Toprings 4 entfernt. Der Halbleiter-Wafer, der vom Topring 4 entfernt worden ist, wird auf der Pusherstufe 11 angeordnet, wie in 5E gezeigt.
Durch eine Betätigung der Betätigungsvorrichtung 15 wird als nächstes die Pusherstufe 11 alleine abgesenkt, wie in 5F gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt berührt ein Teil des Halbleiter-Wafers 3, der nach außen von der Pusherstufe 11 vorsteht, die Führungsflächen 12c des Führungsgliedes 12, und der Halbleiter-Wafer 3 wird zur Mitte der Führungsflächen 12c gedrückt, während er entlang der Führungsflächen 12c abgesenkt wird. Wie in 5F gezeigt, werden schließlich im Wesentlichen alle Umfangsteile des Halbleiter-Wafers 3 in Kontakt mit den Führungsflächen 12c gebracht, und die Positionierung des Halbleiter-Wafers 3 wird bezüglich der Führungsflächen 12c ausgeführt. Daher ist die Mitte des Halbleiter-Wafers 3 mit der Mitte der Führungsflächen 12c ausgerichtet, und die Zentrierung des Halbleiter-Wafers 3 ist vollendet. Die Pusherstufe 11 bewegt sich weiter nach unten, nachdem der Halbleiter-Wafer 3 auf den Führungsflächen 12c angeordnet ist und die Tragfläche der Pusherstufe 11 kommt weg vom Halbleiter-Wafer 3.
Durch eine Betätigung der Betätigungsvorrichtung 15 wird als nächstes die Pusherstufe 11 alleine angehoben, wie in 5G gezeigt, sie nimmt den Halbleiter-Wafer 3 auf, der durch die Führungsflächen 12c zentriert worden ist, und wird weiter auf die vorbestimmte Position angehoben, wie in 5G gezeigt. In dem in 5G gezeigten Zustand bewegt die Roboterhand des Werkstückförderroboters 33 sich zu der Position unter dem Halbleiter-Wafer 3. Danach wird die Hand angehoben, um den Halbleiter-Wafer 3 von der Pusherstufe 11 aufzunehmen, und dann überträgt der Werkstückförderroboter 33 den Halbleiter-Wafer 3 zur Werkstückumdreheinheit 35.
Bei dem in den 5A bis 5G gezeigten Betriebsablauf wird der Halbleiter-Wafer auf der Pusherstufe 11 durch die Roboterhand angeordnet (siehe 5A), wenn der Halbleiter-Wafer zwischen dem Pusher 10 und der Roboterhand übertragen wird, und der Halbleiter-Wafer wird von der Pusherstufe 11 durch die Roboterhand aufgenommen (siehe 5G). Wenn der Halbleiter-Wafer zwischen dem Pusher 10 und der Roboterhand übertragen wird, kann jedoch der Halbleiter-Wafer auf den Führungsflächen 12c des Führungsgliedes 12 direkt durch die Roboterhand angeordnet werden, und der Halbleiter-Wafer wird von den Führungsflächen 12c des Führungsgliedes 12 direkt von der Roboterhand aufgenommen. In diesem Fall ist der Betriebsvorgang in den 5A und 5G nicht erforderlich und der Betrieb wird von dem in 5A gezeigten Zustand starten und in dem in 5F gezeigten Zustand beendet sein.
Bei der Poliervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Pusher 10 eine Selbstdiagnose ausführen, indem er eine Funktion des Detektierens eines Transportfehlers mit dem Entfernungsmessungssensor 18 verwendet. Genauer gesagt, wird die Anzahl der Transportfehler gezählt, die aufgetreten sind, wenn der Halbleiter-Wafer 3 vom Pusher 10 zum Topring 4 übertragen wird, und falls diese eine vorbestimmte Anzahl von Malen überschreitet, wird entschieden, dass der Pusher 10 und/oder der Halbleiter-Wafer in einem abnormen Zustand sind. In dem Fall, wo beispielsweise dreimal oder mehrmals ein Übertragungsfehler pro Mal eines Übertragungsvorgangs auftritt, wird entschieden, dass der Pusher 10 und/oder der Halbleiter-Wafer in einem abnormen Zustand sind, und dann wird ein Alarm aktiviert. Somit kann entschieden werden, ob die gegenwärtigen Bedingungen des Pushers 10 und des Toprings 4 normal sind oder nicht. Ob der Pusher 10 und/oder der Topring 4 in einem normalen Zustand mit einer anfänglichen Einstellung aufgrund einer Variation sind oder nicht, kann beispielsweise entschieden werden.
Ob der Halbleiter-Wafer normal vom Pusher 10 auf den Topring 4 übertragen wurde, wird in dem Ausführungsbeispiel durch den Entfernungsmessungssensor 18 detektiert, der am Ende der Welle 13 der Pusherstufe vorgesehen ist. Es ist auch möglich, den Transportfehler durch eine Detektionsvorrichtung zu detektieren, die getrennt oder entfernt vom Pusher vorgesehen ist. Es ist weiterhin möglich, den Transportfehler nicht nur von einer Richtung senkrecht zum Halbleiter-Wafer, sondern auch von einer Richtung parallel zum Halbleiter-Wafer zu detektieren.
Als Mittel zum Detektieren des Transportfehlers können verschiedene herkömmliche Sensoren verwendet werden, die einen Wirbelstromsensor, einen optischen Sensor, der Laser oder Ähnliches einsetzt, und einen Sensor aufweisen, der ein piezoelektrisches Element einsetzt.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird, nachdem die Zentrierung des Halbleiter-Wafers ausgeführt wurde, der Halbleiter-Wafer vom Pusher zum Topring oder vom Pusher zur Roboterhand übertragen. Daher kann die Transport- bzw. Übertragungsgenauigkeit des Halbleiter-Wafers stark verbessert werden, und es kann verhindert werden, dass der Transportfehler auftritt.
Wenn der Transportfehler des Halbleiter-Wafers aufgrund von gewissen Gründen auftritt, kann er weiterhin detektiert werden, und dann kann der Transport- bzw. Übertragungsvorgang des Halbleiter-Wafers immer wieder auf der Grundlage des detektierten Ergebnisses ausgeführt werden. Daher kann verhindert werden, dass eine Beschädigung des Halbleiter-Wafers, die durch den Übertragungsfehler verursacht wird, auftritt.
Durch das Zählen der Anzahl der Transportfehler, ob diese in einem vorbestimmten Ausmaß oder mehr auftritt, kann weiterhin dann entschieden werden, ob die Vorrichtung in einem abnormen Zustand ist. Eine Entscheidung dahingehend, ob die gegenwärtigen Bedingungen der Transportvorrichtung und des Toprings normal sind, kann somit auch gefällt werden.
Als nächstes wird eine Poliervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die 7 bis 12 beschrieben.
Bei der herkömmlichen Transportvorrichtung der Poliervorrichtung muss in dem Fall, wo der Halbleiter-Wafer zwischen der Transportvorrichtung (Pusher) und dem Topring übertragen wird, der Pusher bezüglich der Position besonders genau mit Bezug zum Topring eingestellt werden. Mühselige und zeitaufwendige Betriebsvorgänge sind erforderlich, um eine genaue Transportposition einzustellen, wo der Pusher zu positionieren ist.
Weiterhin ist in herkömmlicher Weise die Transportvorrichtung (Pusher) bezüglich der Position in Beziehung zu einem einzigen Topring eingestellt worden. Neuere Polierprozesse erfordern eine hohe Effizienz und daher in machen Fällen einen Vielzahl von Topringen, die mit Bezug zu einem einzigen Drehtisch vorgesehen sind. Um daher eine einzige Transportvorrichtung (Pusher) mit einer Vielzahl von Topringen gemeinsam zu verwenden, hat es eine Anforderung bezüglich einer selbstausrichtenden Übertragungs- bzw. Transportvorrichtung gegeben.
Es ist daher ein Ziel des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, einen Poliervorrichtung vorzusehen, bei der keine vorherige strenge Positionseinstellung zwischen der Übertragungsvorrichtung und dem Topring oder der Roboterhand erforderlich ist, und wobei eine Übertragungsposition einfach eingestellt werden kann.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel, welches in den 7 bis 12 gezeigt ist, werden die gleichen oder ähnlichen Teile wie jene im ersten Ausführungsbeispiel, welches in den 1 bis 6 gezeigt, ist, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die 7 und 8 sind Ansichten, die einen Pusher 10 in einer Poliervorrichtung zeigen. 7 ist eine Querschnittsansicht der gesamten Struktur des Pushers 10, und 8 ist eine Draufsicht des Pushers 10. 7 zeigt den Zustand, in dem der Topring 4 über dem Pusher 10 positioniert ist. Ein Haltering 8 ist am unteren Umfangsteil des Toprings 4 vorgesehen, um einen Halbleiter-Wafer darin zu halten. Wie in den 7 und 8 gezeigt, weist der Pusher 10 eine Pusherstufe 11 mit sechs Wafer-Trägern 11a auf, die sich nach oben von einem Basisteil 11b erstrecken, und ein Führungsglied 12, welches radial außerhalb der Pusherstufe 11 positioniert ist und Führungsflächen 12c mit einer umgekehrten konischen Form hat, d.h. mit einer sich nach außen erstreckenden und nach außen geneigten Kreisform. Die Oberseiten der Wafer-Träger 11a der Pusherstufe 11 tragen die Unterseite des Halbleiter-Wafers 3. Das Führungsglied 2 weist eine Basis 12a auf, die aus einer dünnen Platte mit einer langgestreckten Form gemacht ist, und ein Paar von Führungsteilen 12b, die sich in an der Basis 12a nach oben erstrecken und einen bogenförmigen horizontalen Querschnitt haben. Die Führungsteile 12b haben jeweilige Führungsflächen 12c mit einer nach oben ausgestellten konischen Form an den oberen Innenumfangsflächen davon. Die Führungsplatten 19 sind an den jeweiligen Führungsteilen 12b befestigt, um die Pusherstufe 11 und das Führungsglied 12 bezüglich des Toprings 4 zu positionieren. Die Führungsplatten 19 bilden einen ersten Positionierungsmechanismus. Wie in 8 gezeigt, sind die zwei gegenüberliegenden Teile S des Führungsgliedes 12. wo die Führungsteile 12b nicht gelegen sind, offen, sodass eine Roboterhand dort hindurch eingeführt werden kann.
Die Beziehung zwischen der Führungsfläche 12c des Führungsgliedes 12 und dem Halbleiter-Wafer 3 im zweiten Ausführungsbeispiel ist die gleiche wie jene im ersten Ausführungsbeispiel, wie in 4 gezeigt. Daher wird die Zentrierung des Halbleiter-Wafers in der gleichen Weise ausgeführt wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 4 gezeigt. Wie in 7 gezeigt, ist die Pusherstufe 11 fest von einer Welle 13 getragen, und der untere Endteil der Welle 13 ist mit einer Stange 15a eines Luftzylinders 15 durch eine Verbindung 14 verbunden. Der untere Endteil der Welle 13 ist horizontal in dem Gelenk 14 bewegbar. Durch eine Betätigung des Luftzylinders 15 bewegt sich die Stange 15a nach oben und unten, um die Pusherstufe 11 anzuheben oder abzusenken. Die Stange 15a des Luftzylinders 15 hat ein unteres Ende, an dem eine Platte 17 angebracht ist. Ein Entfernungsmesssensor 18, der einen Wirbelstromsensor aufweist, ist unter der Platte 17 vorgesehen. Der Entfernungsmesssensor 18 ist an einem Tragtisch 25 befestigt, sodass die Distanz L zwischen dem Sensor 18 und der am unteren Ende der Stange 15a befestigten Platte 17 gemessen werden kann.
Das Führungsglied 12, welches radial außerhalb der Pusherstufe 11 angeordnet ist, ist an einem inneren Zylinder 20 befestigt. Ein äußerer Zylinder 21 ist außerhalb des inneren Zylinders 20 vorgesehen. Der äußere Zylinder 21 wird von einer Feder 30 und einem Hublager 135 getragen und ist vertikal mit Beziehung zum Hublager 135 verschiebbar. Ein Federring bzw. Seegerring 22, der am unteren Ende des äußeren Zylinders 21 vorgesehen ist, berührt das untere Ende eines Lagergehäuses 23. Der äußere Zylinder 21 wird durch die Feder 30 nach oben gedrückt. Der Federring 22 berührt das untere Ende des Lagergehäuses 23, um dadurch zu verhindern, dass der äußere Zylinder 21 daraus herausfällt. Das heißt, der oberste Teil des äußeren Zylinders 21 bezüglich des Lagergehäuses 23 wird durch den Federring bzw. Seegerring 22 festgelegt. Das Lagergehäuse 23 ist an dem Tragtisch 25 befestigt. Der Tragtisch 25 ist mit einer Stange 26a eines Luftzylinders 26 verbunden, der an einer Basis 27 befestigt ist. Durch Betätigung des Luftzylinders 26 bewegt sich die Stange 26a auf und ab, um dadurch den Tragtisch 25 anzuheben oder abzusenken. Durch eine Betätigung des Luftzylinders 26 werden insbesondere das Führungsglied 12 und die Pusherstufe 11 integral angehoben oder abgesenkt, und durch eine Betätigung des Luftzylinders 15 wird die Pusherstufe 11 unabhängig und alleine angehoben oder abgesenkt.
Der äußere Zylinder 21 hat einen Tragteil 21a an seinem oberen Ende, und der obere Teil 20a des inneren Zylinders 20 wird von dem Tragteil 21a durch einen Gleitmechanismus 28 getragen.
9 ist eine Querschnittsansicht des Gleitmechanismus 28 und seiner assoziierten Komponenten, und 10 ist eine Draufsicht des Gleitmechanismus 28. Wie in den 9 und 10 gezeigt, weist der Gleitmechanismus 28 einen Haltring 28a auf, der aus einer ringförmigen dünnen Platte gemacht ist, und eine Anzahl von Kugellöchern hat, und eine Anzahl von Wälzelementen 28b, die Kugeln aufweisen, die von dem Haltering 28a gehalten werden. Das Führungsglied 12 ist an dem oberen Teil 20a des inneren Zylinders 20 befestigt, und die Welle 13, die die Pusherstufe 11 trägt, wird von dem inneren Zylinder 20 durch obere und untere Lager 29a und 29b getragen (siehe 7 und 9). Somit sind sowohl das Führungsglied 12 als auch die Pusherstufe 11 horizontal durch den Schiebemechanismus 28 bewegbar. Obwohl der Schiebemechanismus frei in horizontaler Richtung bewegbar ist, hat der äußere Zylinder 21 innere und äußere umlaufende Stufen, die in Kontakt mit dem Gleitmechanismus 28 kommen, um zu verhindern, dass sich der Gleitmechanismus 28 übermäßig stark bewegt. Wenn das Führungsglied 12 und die Pusherstufe 11 sich bewegen, rollen die Wälzelemente 28b, welche die Kugeln aufweisen, auf dem Tragteil 21a des äußeren Zylinders 21 und daher bewegen sich das Führungsglied 12 und die Pusherstufe 11 sanft. Ein geeigneter Spalt ist zwischen dem unteren Endteil der Welle 13 und der Innenumfangsfläche der Verbindung 14 definiert, so dass die Welle 13 sich frei in horizontaler Richtung bewegen kann.
Wie in 7 gezeigt, hat das Führungsglied 12 an seiner Unterseite eine Führungsplatte 41 zum Positionieren des Pusherstufe 11 und des Führungsgliedes 12 bezüglich der Basis 27, welche ein stationäres Glied ist. Die Basis 27 hat an ihrem oberen Ende ein Eingriffsglied 42, welches mit der Führungsplatte 41 in Eingriff zu bringen ist. Die Führungsplatte 41 und das Eingriffsglied 42 bilden einen zweiten Positionierungsmechanismus.
Als nächstes wird der Betrieb des Pushers 10 in der Poliervorrichtung mit Bezugnahme auf die 7 und 11A bis 11G beschrieben. Der Werkstückförderroboter 33, der einen zu polierendem Halbleiter-Wafer 3 trägt, fördert den Halbleiter-Wafer 3 zu der Position über dem Pusher 10. Zu diesem Zeitpunkt nähert sich die (nicht gezeigte) Roboterhand des Werkstückförderroboters 33, die den Halbleiter-Wafer trägt, der Position über dem Pusher bzw. Heber 10 von der Richtung des Pfeils B in 8. Zu diesem Zeitpunkt sind die Pusherstufe 11 und das Führungsglied 12 in der unteren Position gelegen, und ihre Positionierung wird bezüglich der Basis 27 durch einen Eingriff der Führungsplatte 41 und des Eingriffsgliedes 42 ausgeführt. Dieser Zustand ist in 7 gezeigt. Dann wird die Hand abgesenkt, welche den Halbleiter-Wafer 3 trägt, und der Halbleiter-Wafer 3 wird auf der Pusherstufe 11 des Pushers 10 angeordnet, wie in 11A gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Pusherstufe 11 in der in 11A gezeigten Position bezüglich der Führungsflächen 12c des Führungsgliedes 12 gelegen, und der Umfang des Halbleiter-Wafers 3 ist nicht in Kontakt mit den Führungsflächen 12c. Durch eine Betätigung des Luftzylinders 15 wird als nächstes die Pusherstufe 11 alleine abgesenkt, wie in 11B gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Teil des Halbleiter-Wafers 3, der nach außen von der Pusherstufe 11 vorsteht, in Kontakt mit den Führungsflächen 12c des Führungsgliedes 12 gebracht, und der Halbleiter-Wafer 3 wird durch das Führungsglied 12 durch zur Mitte der Führungsflächen 12c gedrückt, während er entlang den Führungsflächen 12c abgesenkt wird. Wie in 11B gezeigt, werden schließlich im Wesentlichen alle Umfangsteile des Halbleiter-Wafers 3 in Kontakt mit den Führungsflächen 12c gebracht und der Halbleiter-Wafer 3 wird bezüglich der Führungsflächen 12c positioniert. Daher wird die Mitte des Halbleiter-Wafers 3 mit der Mitte der Führungsflächen 12c ausgerichtet und die Zentrierung des Halbleiter-Wafers 3 wird vollendet. Die Pusherstufe 11 bewegt sich weiter nach unten, nachdem der Halbleiter-Wafer auf den Führungsflächen 12c angeordnet ist, und die Tragfläche der Pusherstufe 11 kommt weg vom Halbleiter-Wafer 3.
Durch eine Betätigung des Luftzylinders 26 werden als nächstes das Führungsglied 12 und die Pusherstufe 11 zu der Position angehoben, wo der Topring 4 wartet, wie in 11C gezeigt. Das Führungsglied 12 und die Pusherstufe 11 werden angehoben, bis die Oberseite des Führungsgliedes 12 die Unterseite des Halterings 18 berührt, der am Umfangsteil des Toprings 4 angebracht ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Feder 30 um mehrere Millimeter zusammengeschoben. Das Führungsglied 12 wird stabil in Kontakt mit dem Topring 4 an seinem gesamten Umfangsteil gebracht. Zu diesem Zeitpunkt werden die Führungsplatten 19 über den Haltering 8 gepasst, um dadurch zu gestatten, dass die Pusherstufe 11 und das Führungsglied 12 bezüglich des Toprings 4 positioniert werden. Während die Positionierung der Pusherstufe 11 und des Führungsgliedes 12 ausgeführt wird, bewegen sich die Pusherstufe 11 und das Führungsglied 12 horizontal durch den Gleitmechanismus 28, und daher wird eine optimale Positionierung der Pusherstufe 11, des Führungsgliedes 12 und des Toprings 4 automatisch ausgeführt. Dieser Zustand ist in 12 gezeigt.
Durch eine Betätigung des Luftzylinders 15 wird als nächstes alleine die Pusherstufe 11 angehoben, sie nimmt den Halbleiter-Wafer 3 auf, der durch die Führungsflächen 12c zentriert worden ist und überträgt den Halbleiter-Wafer 3 zum Topring 4, wie in 11D gezeigt. Weil der Topring 4 und der Pusher 10 in ihren geeigneten Positionen positioniert sind, und weil der Halbleiter-Wafer 3 im Pusher 10 zentriert ist, wird zu diesem Zeitpunkt der Halbleiter-Wafer 3 in dem Haltering 8 des Toprings 4 ohne einen Übertragungs- bzw. Transportfehler aufgenommen. Während der Halbleiter-Wafer 3 zum Topring 4 übertragen wird, wird die Hubbewegung der Pusherstufe 11 stoppen, wenn der Halbleiter-Wafer 3, der auf der Pusherstufe 11 angeordnet ist, einen Stützfilm berührt, der an der Unterseite des Toprings 4 oder des Halterings 8 angebracht ist. Zu diesem Zeitpunkt misst der Entfernungsmesssensor 18 die Verschiebung der Pusherstufe 11 in der Richtung der Z-Achse. Wenn die Übertragung des Halbleiter-Wafers normal ausgeführt wird, ist der gemessene Wert innerhalb des gemessenen Wertes.
Wenn der Halbleiter-Wafer 3 nicht normal im Haltering 8 wegen einer Fehlausrichtung des Halbleiter-Wafers angeordnet ist, beeinflusst dies die Verschiebung der Pusherstufe 11 in Richtung der Z-Achse, und der Wert der Verschiebung wird durch den Distanzmesssensor 18 gemessen. Ob die Übertragung des Halbleiter-Wafers normal ausgeführt wurde oder nicht, wird unter Berücksichtigung des zulässigen Bereiches des Messfehlers oder unter Berücksichtigung der Variation der Dicke der Halbleiter-Wafer entschieden. Wenn der gemessene Wert innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, wird entschieden, dass die Übertragung des Halbleiter-Wafers normal ausgeführt wurde, und wenn der gemessene Wert außerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, wird entschieden, dass ein Transport- bzw. Übertragungsfehler aufgetreten ist. (Siehe 6). In dem Fall, wo ein Übertragungsfehler auftritt, wird der Halbleiter-Wafer 3 vom Topring 4 durch das Einspritzen eines Strömungsmittels, wie beispielsweise von Luft, von der Unterseite des Toprings 4 entfernt, und der Halbleiter-Wafer 3 wird wieder auf der Pusherstufe 11 angeordnet. Danach wird der in den 11A bis 11D gezeigte Betrieb wieder ausgeführt. Das heißt, die Zentrierung des Halbleiter-Wafers 3 wird wieder ausgeführt, und der Halbleiter-Wafer 3 wird wieder zum Topring 4 übertragen.
Der Halbleiter-Wafer, der von dem Pusher 10 zum Topring 4 übertragen wurde, wie in 11D gezeigt, wird zu der Position über dem Drehtisch 2 durch die Schwenkbewegung der Topringeinheit 5 bewegt. Danach wird der Halbleiter-Wafer 3 gegen die Polierfläche des Drehtisches 2 gedrückt, um den Halbleiter-Wafer 3 zu polieren. Nachdem der Poliervorgang des Halbleiter-Wafers 3 vollendet ist, bewegt sich der Topring 4, den den Halbleiter-Wafer 3 halt, zu der Position über dem Pusher 10.
Durch eine Betätigung des Luftzylinders 26 werden als nächstes das Führungsglied 12 und die Pusherstufe 11 angehoben, bis die Oberseite des Führungsgliedes 12 die Unterseite des Halterings 8 berührt, der am Umfangsteil des Toprings 4 angebracht ist, wie in 11E gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Feder 30 um mehrere Millimeter zusammengedrückt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Positionierung des Toprings 4, des Führungsglieds 12 und der Pusherstufe 11 durch einen Eingriff der Führungsplatten 19 und des Halterings 8 aufgeführt (siehe 12). Zu diesem Zeitpunkt ist die Pusherstufe 11 in einem derartigen Zustand, dass sie bezüglich des Führungsgliedes 12 abgesenkt wird. Danach wird der Halbleiter-Wafer 3 durch Einspritzen von Strömungsmittel von der Unterseite des Toprings 4 entfernt. Der Halbleiter-Wafer, der vom Topring 4 entfernt worden ist, wird auf der Pusherstufe 11 angeordnet, wie in 11E gezeigt.
Durch eine Betätigung des Luftzylinders 26, um die Pusherstufe 11 und das Führungsglied 12 abzusenken, wird als nächstes die Feder 30 vollständig aus dem in 11E gezeigten, zusammengeschobenen Zustand ausgedehnt, und somit wird die Pusherstufe 11 bezüglich des Führungsgliedes 12 um mehrere Millimeter abgesenkt. Zu diesem Zeitpunkt berührt ein Teil des Halbleiter-Wafers, der von der Pusherstufe 11 nach außen vorsteht, die Führungsflächen 12c des Führungsgliedes 12 und der Halbleiter-Wafer 3 wird zur Mitte der Führungsflächen 12c gedrückt, während er entlang den Führungsflächen 12c abgesenkt wird. Wie in 11F gezeigt, werden schließlich im Wesentlichen alle Umfangsteile des Halbleiter-Wafers 3 in Kontakt mit den Führungsflächen 12c gebracht und die Positionierung des Halbleiter-Wafers 3 wird bezüglich der Führungsflächen 12c ausgeführt. Daher wird die Mitte des Halbleiter-Wafers 3 mit der Mitte der Führungsflächen 12c ausgerichtet, und die Zentrierung des Halbleiter-Wafers 3 wird vollendet. Weil die Feder 30 ausgefahren ist, ist das Führungsglied 12 angehoben, und nachdem der Halbleiter-Wafer 3 auf den Führungsflächen 12c angeordnet ist, kommt die Tragfläche der Führungsstufe 11 weg vom Halbleiter-Wafer 3.
Durch eine Betätigung des Luftzylinders 15 wird als nächstes die Pusherstufe 11 alleine angehoben, wie in 11G gezeigt, sie nimmt den Halbleiter-Wafer 3 auf, der durch die Führungsflächen 12 zentriert worden ist und wird weiter zu der vorbestimmten Position angehoben. Zu diesem Zeitpunkt sind die Pusherstufe 11 und das Führungsglied 12 in der unteren Position gelegen und werden bezüglich der Basis 27 durch einen Eingriff der Führungsplatte 41 und des Eingriffsgliedes 42 positioniert. In dem in 11G gezeigten Zustand bewegt sich die Roboterhand des Werkstückförderroboters 33 zu der Position unter dem Halbleiter-Wafer 3. Danach wird die Hand angehoben, um den Halbleiter-Wafer 3 von der Pusherstufe 11 aufzunehmen, und dann transportiert der Werkstückförderroboter 33 dem Halbleiter-Wafer zur Werkstückumdreheinheit 35.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Halbleiter-Wafer vom Pusher zum Topring oder vom Pusher zur Roboterhand übertragen, nachdem die Zentrierung des Halbleiter-Wafers ausgeführt wurde. Daher kann die Übertragungsgenauigkeit des Halbleiter-Wafers stark verbessert werden, und es kann verhindert werden, dass ein Übertragungsfehler dabei auftritt.
Wenn der Halbleiter-Wafer übertragen wird, kann weiterhin die Positionseinstellung zwischen dem Pusher und dem Topring genau ausgeführt werden, die Übertragungsgenauigkeit des Halbleiter-Wafers kann verbessert werden, und es kann verhindert werden, dass ein Transport- bzw. Übertragungsfehler dabei auftritt.
Weiterhin kann die Positionseinstellung zwischen dem Pusher und dem Topring genau und automatisch vorgenommen werden, und daher ist keine vorherige genaue Positionseinstellung zwischen dem Pusher und dem Topring erforderlich.
Obwohl ein gewisses bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben wurde, sei bemerkt, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Es sei bemerkt, dass die Ziele und Vorteile der Erfindung durch irgendeine kompatible Kombination (Kombinationen) erreicht werden können, die speziell in den beigefügten Ansprüchen dargelegt sind. 16640

Claims

Poliervorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks (3), wobei Folgendes vorgesehen ist: ein Drehtisch (2) mit einer Polieroberfläche; ein Topring (4) zum Tragen des zu polierenden Werkstücks (3) und zum Pressen des Werkstücks (3) gegen die Polieroberfläche; und eine Transfer- bzw. Transportvorrichtung (10) zum Transportieren des Werkstücks zwischen dem Topring (4) und der Transportvorrichtung (10); wobei die Transportvorrichtung (10) Folgendes aufweist: eine Stufe (11) mit einer Tragoberfläche (11a) zum Tragen des Werkstücks (3); einen ersten Betätigungsmechanismus (15) zum Bewegen der Stufe (11) in einer Vertikalrichtung; und wobei die Poliervorrichtung gekennzeichnet ist durch ein Führungsglied (12) angeordnet gesondert und radial nach außen gegenüber der erwähnten Stufe (11), und zwar mit einer Führungsoberfläche (12c) von umgedrehter konischer Form zur Durchführung der Zentrierung des Werkstücks (3) dadurch, dass ein Umfang des Werkstücks (3) in Kontakt mit der Führungsoberfläche (12c) gebracht wird.
Poliervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erwähnte erste Betätigungsmechanismus (15) die erwähnte Stufe (11) unabhängig bezüglich des Führungsglieds (12) bewegt.
Poliervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die umgekehrten oder invertierten konisch geformten Führungsoberflächen (12c) unter einem Winkel von 60° bis 80° angeordnet sind.
Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Innendurchmesser (ID₁) des Mittelteils der Führungsoberflächen (12c) angeordnet ist, um gleich einem Nenn-Durchmesser des Werkstücks (3) zu sein, wobei ein Innendurchmesser (ID2) eines oberen Endteils der Führungsoberflächen (12c) größer ist als der Maximaldurchmesser des Werkstücks (3) bezüglich seiner Zulässigkeit, und wobei ferner ein Innendurchmesser (ID3) eines unteren Endteils der Führungsoberflächen (12c) kleiner ist als der Minimaldurchmesser des Werkstücks 3 bezüglich seiner Zulässigkeit.
Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner Folgendes vorgesehen ist: ein zweiter Betätigungsmechanismus (26) zum integralen Bewegen der erwähnten Stufe (11) und des Führungsgliedes (12).
Poliervorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Führungsglied (12) eine obere Oberfläche (Oberseite) zum Kontakt mit einer unteren Oberfläche (Unterseite) des Halterings (8) des Toprings (4) aufweist.
Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner Folgendes vorgesehen ist: ein Gleitmechanismus (28) zum Bewegen der erwähnten Stufe (11) und des erwähnten Führungsglieds (12) in einer horizontalen Ebene; und ein erster Positionierungsmechanismus (19) zum Positionieren der Stufe (11) und des Führungsglieds (12) bezüglich des Toprings (4) dann, wenn das Werkstück (3) zwischen der Transfervorrichtung (10) und dem Topring transferiert oder transportiert wird.
Poliervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Gleitmechanismus (28) eine Vielzahl von Roll- oder Walzenelementen (28b) enthalten in einem Halter (28a) aufweist.
Poliervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei ferner Folgendes vorgesehen ist: ein zweiter Positionierungsmechanismus (41, 42) zum Positionieren der erwähnten Stufe (11) und des erwähnten Führungs glieds (12) bezüglich eines stationären Teils (27) dann, wenn die Stufe (11) und das Führungsglied (12) in einer unteren Position angeordnet sind.
Poliervorrichtung nach einem der vorliegenden Ansprüche, wobei ferner Folgendes vorgesehen ist: ein Sensor (18) zum Detektieren einer Vertikalposition der Stufe (11) dann, wenn die Stufe (11), die das Werkstück (3) trägt, zu dem Topring (4) hin angehoben wird, um das Werkstück zu dem Topring (4) zu übertragen, wobei der Sensor (18) detektiert, ob die Stufe (11) auf eine vorbestimmte Position angehoben ist oder nicht.
Verfahren zum Transferieren oder Transportieren eines Werkstücks (3) zwischen einer Transfer- bzw. Transportvorrichtung (10) und einem Topring (4) zum Tragen des Werkstücks (3) in einer Poliervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bringen eines Umfangs des Werkstücks (3) in Kontakt mit der umgekehrten konischen Führungsoberfläche (12c) auf dem Führungsglied (12), um das Werkstück (3) bezüglich des Führungsglieds (12) auszurichten und darauf zu tragen; Anheben der Stufe (11) zum Anheben des Werkstücks (3) von dem Führungsglied (12) und zum Anheben des Werkstücks (3) zu einer Transfer- oder Transportposition; und Transferieren oder Transportieren des Werkstücks (3) von der Transfervorrichtung (10) zum Topring (4).
Verfahren nach Anspruch 11, wobei ferner Folgendes vorgesehen ist: Detektieren, ob das Werkstück (3) innerhalb einer vorbestimmten Position des Toprings (4) gehalten ist; Zurückbringen des Werkstücks (3) zu der Transfervorrichtung (10) durch Entfernen des Werkstücks (3) vom Topring (4) dann, wenn das Werkstück (3) nicht innerhalb der vorbestimmten Position des Toprings (4) gehalten wird; Ausrichten einer Mitte des Werkstücks (4) mit einer Mitte des Toprings (4) dadurch, dass der Umfang des Werkstücks (3) wiederum mit der umgedrehten konischen Führungsoberfläche (12c) auf dem Führungsglied (12) in Kontakt gebracht wird; Anheben der Stufe (11) wiederum zur Transferposition; und Transferieren des Werkstücks (3) wiederum von der Transfervorrichtung (10) zu dem Topring (4).
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Detektieren durch einen Sensor (18) ausgeführt wird, der detektiert, dass die Stufe (11) das Werkstück (3) in der Transfervorrichtung (10) trägt und nicht auf eine vorbestimmte Position angehoben ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Anzahl der Transferfehler, wo die Stufe (11) nicht auf die erwähnte vorbestimmte Position angehoben ist, durch den Sensor (18) detektiert und gezählt wird, und wobei ein Zustand der erwähnten Transfervorrichtung (10) und/oder des Toprings (4) auf der Basis der Anzahl der Transferfehler beurteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Zentrierung des Werkstücks (3) durch Absenken des Werkstücks (3) entlang der erwähnten Führungsoberfläche (12c) ausgeführt wird, bis im Wesentlichen der gesamte Umfang des Werkstücks (3) in Kontakt mit der Führungsoberfläche (12c) gebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Absenkung des Werkstücks (3) dadurch ausgeführt wird, dass man die erwähnte Stufe (11), die das Werkstück (3) trägt, absenkt.