DE10106676A1

DE10106676A1 - Waferpoliervorrichtung

Info

Publication number: DE10106676A1
Application number: DE10106676A
Authority: DE
Inventors: Takao Inaba
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2001-10-11
Also published as: GB2361447B; GB0103536D0; KR20010092672A; JP2001274122A; US20010024939A1; GB2361447A; TW553798B; US6623344B2; KR100424713B1

Abstract

Eine Abrichteinrichtung 44 einer Waferpoliervorrichtung gemäß dieser Erfindung umfaßt einen Schleifscheibenkopf 444, welcher leer laufend derart gelagert ist, daß er in der Lage ist, sich relativ zu einem Abrichteinrichtungshauptkörper 441 nach oben und nach unten zu bewegen, und einen Luftsack 449, welcher zwischen dem Abrichteinrichtungshauptkörper und dem Schleifscheibenkopf angeordnet ist. Der Luftdruck innerhalb des Luftsacks kann geregelt werden, so daß die Kraft, welche den Schleifscheibenkopf zum Poliertuch drückt, geregelt werden kann. Ein Waschbehälter 46 zum Waschen des Schleifscheibenkopfes der Abrichteinrichtung ist der Trägerplatte 41 benachbart angeordnet, und ein Bürstentisch 463, in welchem eine Bürste 462 eingesetzt ist, wird abnehmbar am unteren Teil des Waschbehälters 46 vorgesehen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine Waferpoliervorrichtung.

Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Poliervorrichtung zum Polieren von Halbleiterwafern anhand chemisch-mechanischen Polierens (CMP).

2. Beschreibung des Standes der Technik

Die Miniaturisierung von IC (integrierte Schaltungen) ist in den letzten Jahren vorangeschritten, und IC- Leiterbilder werden nun in mehreren Schichten ausgebildet. Eine Oberfläche einer Schicht, auf welcher ein derartiges Leiterbild ausgebildet ist, weist unweigerlich in einem gewissen Maß eine Unebenheit auf. Die im Stand der Technik bekannte Technologie bildet als solche ein Leiterbild auf einer vorhergehenden Schicht aus. Allerdings wird es mit zunehmender Anzahl von Schichten und abnehmenden Linienbreiten und Lochdurchmessern schwieriger, zufriedenstellende Leiterbilder auszubilden, und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Fehlern wird immer größer. Demnach ist es eine übliche Vorgehensweise, die Oberfläche einer Schicht, welche ein darauf ausgebildetes Leiterbild aufweist, eben zu machen und daraufhin das Leiterbild einer nächsten Schicht auszubilden. Eine Waferpoliervorrichtung (CMP-Vorrichtung), welche sich eines CMP-Verfahrens bedient, wird zum Polieren eines Wafers während des Vorgangs des Ausbildens eines IC- Leiterbildes zur Anwendung gebracht.

Die Waferpoliervorrichtung umfaßt einen scheibenartigen Poliertisch (Trägerplatte), welcher ein Poliertuch (Polierkissen) aufweist, das an der Oberfläche angehaftet ist, eine Mehrzahl von Polierköpfen, wobei jeder eine der Oberflächen eines zu polierenden Wafers hält und die Oberfläche des Wafers mit dem Poliertuch in Kontakt bringt, und einen Kopfantriebsmechanismus zum Drehen dieser Polierköpfe relativ zum Poliertisch. Der Wafer wird poliert, während ein Schleifpartikel enthaltender Schlamm zwischen dem Poliertuch und dem Wafer zugeführt wird.

Das Poliertuch wird im allgemeinen aus einem Polyurethan oder einem ähnlichen Material, welche Flexibilität aufweisen, hergestellt. Mit Fortschreiten des Poliervorgangs kommt es auf der Oberfläche des Poliertuches zu Verschleiß oder Verstopfung, und es treten Probleme wie Abnutzung und Glättung des Poliertuches sowie eine Abnahme seiner Poliereffizienz auf.

Demzufolge ist die Waferpoliervorrichtung gemäß dem Stand der Technik mit einer Abrichteinrichtung zum Regulieren der Oberfläche des Poliertuches ausgestattet, um dem Verschleiß der Oberfläche des Poliertuches, dem Anhaften von Polierspänen oder der Verstopfung durch den Schlamm während des Poliervorgangs zu begegnen. Wenn die Oberfläche des Poliertuches abgerichtet werden muß, wird ein Schleifscheibenkopf der Abrichteinrichtung in Kontakt mit dem Poliertuch gebracht, um das Verlegen des Poliertuches zu verhindern.

Diese Bearbeitung des Poliertuches wird im allgemeinen als "Aufbereitungsprozess" des Poliertuches bezeichnet. Der Aufbereitungsprozess wird durchgeführt, wenn ein neues Poliertuch angebracht wird, um das gebrauchte Poliertuch, welches abgenützt ist, zu ersetzen. Dies erfolgt, da die Oberfläche des neuen Poliertuches nicht ausreichend mit dem Schlamm kompatibel ist und die Poliereigenschaften des neuen Poliertuches und jener des bis zu einem gewissen Grad gebrauchten Poliertuches unterschiedlich sind, was einen Unterschied im Waferzustand nach dem Polieren bewirkt. Um dieses Problem zu vermeiden, wird ein Anfahrprozess durchgeführt, um, wenn das neue Poliertuch zum ersten Mal verwendet wird, die Oberfläche des neuen Poliertuches durch Polieren einer Waferattrappe über einen bestimmten Zeitraum einzustellen.

Der Schleifscheibenkopf der herkömmlichen Abrichteinrichtung ist fest an einem Hauptkörper der Abrichteinrichtung befestigt und daher nicht imstande, das Abrichten dem Oberflächenzustand des Poliertuches entsprechend durchzuführen. Daher kann, wenn das Poliertuch irgendeine Welligkeit aufweist, die Nachbearbeitung nicht unter konstanten Bedingungen durchgeführt werden, die Poliereigenschaften werden nicht konstant und der Bearbeitungszustand der Oberfläche des Wafers wird nicht einheitlich.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts der oben beschriebenen Probleme ist es demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Waferpoliervorrichtung vorzusehen, welche mit einer Abrichteinrichtung ausgestattet ist, die imstande ist, einen Abrichtvorgang unter konstanten Bedingungen in Übereinstimmung mit der Oberfläche des Poliertuches entsprechend auszuführen.

Eine Waferpoliervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt Druckmittel zu leer laufenden Lagern eines Schleifscheibenkopfes, derart, daß dieser in der Lage ist, sich innerhalb eines Abrichteinrichtungshauptkörpers zu bewegen, und wobei die Druckmittel in der Lage sind, eine Druckkraft des Schleifscheibenkopfes zu einem Poliertuch hin zu regeln. Daher kann das Abrichten der Oberfläche des Poliertuches entsprechend unter einer konstanten Abrichtbedingung vorgenommen und die Oberfläche eines Wafers in der Folge einheitlich poliert werden.

Eine Waferpoliervorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß das Druckmittel ein Luftsack ist, und seine Funktion und Wirkung ist im wesentlichen dieselbe wie jene der oben beschriebenen Waferpoliervorrichtung.

Eine Waferpoliervorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt einen Waschbehälter für Schleifscheibenköpfe, welcher einer Trägerplatte benachbart angeordnet ist. Da die Schleifscheibenköpfe während des Polierens des Wafers, d. h. wenn kein Abrichtvorgang durchgeführt wird, in Waschwasser innerhalb des Waschbehälters eingetaucht sind, kann das Antrocknen von Schlamm, welcher an den Schleifscheibenköpfen festhaftet, verhindert und der Schlamm weggespült werden. Auf diese Weise kann das Abrichten zufriedenstellend durchgeführt werden.

Eine Waferpoliervorrichtung nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt eine Bürste, welche abnehmbar an einem unteren Teil des Waschbehälters angebracht ist. Folglich kann das Waschen der Schleifscheibenköpfe zufriedenstellender erfolgen und die Bürste problemlos gewechselt werden.

Die vorliegende Erfindung ist aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche in der Folge unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen dargelegt wird, klarer zu verstehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Gesamtkonstruktion einer Waferpoliervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht, welche zum Erläutern der Position und der Bewegung einer Abrichteinrichtung einer Waferpoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zweckdienlich ist;

Fig. 3 eine Längsschnittansicht der Abrichteinrichtung der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 4 eine Längsschnittansicht eines Waschbehälters zum Waschen der Abrichteinrichtung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine Waferpoliervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht, welche eine Gesamtkonstruktion einer Waferpoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Waferpoliervorrichtung 1 umfaßt fünf Einheiten, und zwar eine Indexeinheit 2, eine Lade/Entlade-Einheit 3, eine Poliereinheit 4, eine Wascheinheit 5 und eine Elektroinstallationseinheit 6. Montagevorrichtungen sorgen für die einzelne Montage jeder dieser Einheiten.

Die Indexeinheit 2 ist derart ausgebildet, daß eine Mehrzahl von Kassetten 21 geladen werden können. An der Indexeinheit 2 ist ein Roboter 22 angebracht, um die in den Kassetten 21 untergebrachten Wafer 10 zu entnehmen und diese zur Lade/Entlade-Einheit 3 zu transportieren. Der Roboter 22 nimmt die Wafer 10 nach dem Polieren und Waschen von der Wascheinheit 5 entgegen und transportiert diese in die entsprechenden Kassetten 21 zurück.

Die Lade/Entlade-Einheit 3 umfaßt zwei, einen oberen und einen unteren, Übergaberoboter 31 und 32. Der obere Übergaberoboter 31 wird zum Beladen verwendet, während der untere Übergaberoboter 32 zum Entladen verwendet wird. Jeder Wafer 10 von der Indexeinheit 2 wird zum oberen Übergaberoboter 31 geführt. Ein Vorausrichttisch innerhalb der Lade/Entlade-Einheit 3 (nicht dargestellt) führt die Zentrierung durch, und daraufhin wird der Wafer 10 zur Poliereinheit 4 befördert.

Die Poliereinheit 4 umfaßt drei Trägerplatten 41 und zwei Polierköpfe 42. Eine Warteeinheit 43, welche Waferablagetische mit einer Zweistufen-Struktur (oberer/unterer) aufweist, ist zwischen den jeweiligen Trägerplatten angeordnet. Jeder Waferablagetisch 43a, 43b kann sich geradlinig zwischen einer Position, in welcher er den Wafer 10 mit der Lade/Entlade-Einheit 3 austauscht, und einer Position, in welcher er den Wafer 10 mit dem Polierkopf 42 austauscht, bewegen. Jeder zur Poliereinheit 4 beförderte Wafer 10 wird durch die Polierköpfe 42 über den oberen Waferablagetisch 43a der Warteeinheit 43 auf die Trägerplatte 41 geführt und dort poliert. Nach dem Polieren wird der Wafer 10 durch den unteren Übergaberoboter 32 der Lade/Entlade-Einheit 3 wieder über den unteren Waferablagetisch 43b der Warteeinheit 43 herausgenommen und daraufhin zur Wascheinheit 5 befördert.

Nach erfolgtem Waschen legt der Roboter 22 der Indexeinheit 2 den Wafer 10 in die Kassette 21. Das Obengesagte erläutert umrißweise die Arbeitsschritte der in Fig. 1 dargestellten Waferpoliervorrichtung 1.

Als nächstes wird die Konstruktion einer Abrichteinrichtung 44 als Merkmal der Waferpoliervorrichtung der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 erläutert. Wie in Fig. 2 dargestellt wird, ist die Abrichteinrichtung 44 an der Poliereinheit 4 vorgesehen und kann mittels eines Armes 45 zwischen einer nichtaufbereitenden Arbeitsposition und einer aufbereitenden Arbeitsposition weg von der Trägerplatte 41 gedreht werden. Die Abrichteinrichtung 44 und der Arm 45 können einstückig miteinander über einen Hebemechanismus, welcher in der Zeichnung nicht dargestellt ist, nach oben und nach unten bewegt werden.

Wie in Fig. 3 zu ersehen ist, ist ein Abrichteinrichtungshauptkörper 441 an einer Antriebswelle 442 befestigt und dreht sich mit dieser Antriebswelle 442 mit. Zylindrische Seitenglieder 443 des Abrichteinrichtungshauptkörpers 441 lagern einen zylindrischen Schleifscheibenkopf 444, derart, daß sich dieser innerhalb eines Raums, welcher von den Seitengliedern 443 definiert wird, nach oben und nach unten bewegen kann.

Der Schleifscheibenkopf 444 umfaßt einen Kopfhauptkörper 445 und eine Schleifscheibe 446. Diese Bestandteile sind durch Bolzen befestigt. Mehrere Stifte 447 sind mit gleicher Höhe an der peripheren Seitenfläche des Kopfhauptkörpers 445 eingebaut. Die Stifte 447 werden in einer Mehrzahl längsgerichteter Nuten 448 aufgenommen, welche in der inneren peripheren Oberfläche der zylindrischen Seitenglieder 443 des Abrichteinrichtungshauptkörpers 441 derart untergebracht sind, daß sie in der Lage sind, sich vertikal zu bewegen.

Ein Druckmittel zum Drücken des Schleifscheibenkopfes 444 zu einem Poliertuch auf der Trägerplatte 41 ist zwischen dem Abrichteinrichtungshauptkörper 441 und dem Kopfhauptkörper 445 des Schleifscheibenkopfes angeordnet. Das Druckmittel ist beispielsweise ein Luftsack 449, welcher aus einem folienartigen Kautschuk oder Harz gebildet ist, wie in Fig. 3 zu ersehen ist. Luft zum Aufblasen und Luftlosmachen des Luftsacks 449 wird durch einen Luftdurchgang 450 zugeführt, welcher beispielsweise im Inneren der Antriebswelle 442 definiert ist. Der Luftdruck innerhalb des Luftsacks kann anhand geeigneter Mittel (nicht dargestellt) geregelt werden, und die Druckkraft des Schleifscheibenkopfes 444 zum Poliertuch kann somit geregelt werden.

Des weiteren umfaßt die Abrichteinrichtung 44 Spülwasserzufuhrmittel 451 zum Zuführen von Spülwasser zu einer bearbeiteten Oberfläche während der Aufbereitungsarbeit, welche an der Vorderseite der Abrichteinrichtung 44 vorgesehen sind.

Ein zylindrischer Waschbehälter 46 zum Waschen des Schleifscheibenkopfes 444 der Abrichteinrichtung 44 ist an einer Ecke der Poliereinheit, der Trägerplatte 41 benachbart, angeordnet. Der Waschbehälter 46 kann darin den Abrichteinrichtungshauptkörper 441 aufnehmen. Eine Zufuhröffnung 461 für Waschwasser ist an der Unterseite dieses Behälters 46 ausgebildet. Ein Bürstentisch 463, welche eine darin eingebaute Bürste 462 aufweist, wird nach Bedarf mittels Bolzen an der Unterseite des Behälters 46 befestigt. Die Einbauform der Bürste ist zweckmäßigerweise zum Beispiel kreuzweise verlaufend.

Waschwasser strömt aus dem oberen Teil des Waschbehälters 46 heraus.

Als nächstes wird der Betrieb der Abrichteinrichtung 44, welche die oben beschriebene Konstruktion aufweist, erläutert.

Der Schleifscheibenkopf 444 der Abrichteinrichtung 44 wird während der nichtaufbereitenden Arbeit der Abrichteinrichtung 44, beispielsweise während des Polierens des Wafers 10, in Waschwasser innerhalb des Waschbehälters 46 eingetaucht gehalten. Infolgedessen wird der Schlamm, welcher am Schleifscheibenkopf 444 anhaftet, weggewaschen oder, auch wenn dieser nicht weggewaschen wird, wird der Schlamm nicht trocken.

Wenn nun der Waferpoliervorgang wiederholt durchgeführt wird, nützt sich das Poliertuch auf der Trägerplatte ab und wird aufgrund Verschleiß oder Verstopfung weich, wodurch die Poliereffizienz verringert wird. Diesfalls wird Aufbereitungsarbeit durch die Abrichteinrichtung 44 erforderlich, und der Poliervorgang des Wafers 10 wird angehalten.

Als nächstes bewegt sich die Abrichteinrichtung 44 nach oben und nach unten und dreht sich aus der Position des Waschbehälters 46, bewegt den Schleifscheibenkopf 444 auf die Trägerplatte 41 und drückt diesen zum Poliertuch hin. Zugleich führt die Spülwasserzufuhrmittel 451 der aufbereitend bearbeiteten Oberfläche Spülwasser zu, und die Trägerplatte 41 und der Abrichteinrichtungshauptkörper 441 drehen sich und führen auf diese Weise die Aufbereitungsarbeit des Poliertuches durch. Die Druckkraft des Schleifscheibenkopfes 441 zum Poliertuch wird zu diesem Zeitpunkt geeignet geregelt. Nachdem die Aufbereitungsarbeit abgeschlossen wurde, kehrt der Abrichteinrichtungshauptkörper 441 in seine ursprüngliche Position innerhalb des Waschbehälters 46 zurück.

Bei der oben beschriebenen Waferpoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann sich der Schleifscheibenkopf der Abrichteinrichtung nach oben und nach unten bewegen und die Druckkraft zum Poliertuch regeln. Demnach kann die Regulierung entsprechend dem Oberflächenzustand des Poliertuches erfolgen und der Abrichtzustand des Poliertuches konstant gemacht werden. Infolgedessen kann der Bearbeitungszustand der Waferoberfläche einheitlich gemacht werden.

Während die vorliegende Erfindung nunmehr mit Bezugnahme auf eine spezifische Ausführungsform beschrieben wurde, welche aus Gründen der Veranschaulichung gewählt wurde, sollte es offenkundig sein, daß von einschlägig versierten Fachleuten zahlreiche Veränderungen daran vorgenommen werden könnten, ohne vom Grundgedanken und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Waferpoliervorrichtung, umfassend eine Abrichteinrichtung zum Regulieren des Zustandes eines Poliertuches, welches auf einer Oberfläche einer Trägerplatte zum Polieren eines Wafers angeordnet ist, wobei:
die Abrichteinrichtung einen Schleifscheibenkopf umfaßt, welcher leer laufend innerhalb eines Abrichteinrichtungshauptkörpers gelagert ist, derart, daß er in der Lage ist, sich in einer vertikalen Richtung zu bewegen, und ein Druckmittel, welches zwischen dem Abrichteinrichtungshauptkörper und dem Schleifscheibenkopf angeordnet und in der Lage ist, eine Druckkraft, mit welcher der Schleifscheibenkopf zum Poliertuch gedrückt wird, zu regeln.

2. Waferpoliervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Druckmittel ein Luftsack ist, welcher aus einem Kautschuk, einem Harz oder dergleichen gebildet ist.

3. Waferpoliervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Waschbehälter zum Waschen des Schleifscheibenkopfes der Trägerplatte benachbart angeordnet ist.

4. Waferpoliervorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Waschbehälter zum Waschen des Schleifscheibenkopfes der Trägerplatte benachbart angeordnet ist.

5. Waferpoliervorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Bürste an einem unteren Teil des Waschbehälters abnehmbar vorgesehen ist.

6. Waferpoliervorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Bürste an einem unteren Teil des Waschbehälters abnehmbar vorgesehen ist.