DE10106678B4

DE10106678B4 - Waferpoliervorrichtung

Info

Publication number: DE10106678B4
Application number: DE10106678A
Authority: DE
Inventors: Takao Mitaka 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: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: KR20010092671A; TW471995B; JP2001274124A; GB0103539D0; DE10106678A1; GB2361448B; GB2361448A; JP3556148B2; US20010024938A1; KR100389691B1; US6494768B2

Abstract

Waferpoliervorrichtung (1), umfassend eine Indexeinheit (2) zum Befördern eines Wafers (10) von einer Kassette (21) zu einer Lade/Entlade-Einheit (3), wobei die Lade/Entlade-Einheit (3) zum Überführen von der Indexeinheit (2) zu einer Poliereinheit (4) und von der Poliereinheit (4) zu einer Wascheinheit (5), die Poliereinheit (4) zum Polieren des Wafers (10) und die Wascheinheit (5) zum Waschen des Wafers (10) nach dem Polieren eingerichtet ist, wobei:
die Poliereinheit (4) drei in Reihe angeordnete Trägerplatten (41), von denen eine andere Poliereigenschaften aufweist als die anderen, und zwei Warteeinheiten (43), welche jeweils Waferablagetische (431, 432) mit einer Zweistufen-Struktur, die einen oberen und einen unteren Waferablagetisch (431, 432) umfasst, aufweisen und einen Polierkopf (42) zum Halten und Befördern des Wafers (10) umfasst, wobei die Warteeinheiten (43) zwischen jeweils zwei Trägerplatten (41) angeordnet sind, Einspritzöffnungen (45) zum Einspritzen von Waschwasser zum Waschen des Wafers (10) zwischen den Trägerplatten (41) und den Warteeinheiten (43) angeordnet...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Waferpoliervorrichtung. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Poliervorrichtung für Halbleiterwafer anhand chemisch-mechanischen Polierens (CMP).
Die Miniaturisierung von IC (integrierte Schaltungen) ist in den letzten Jahren vorangeschritten, und IC-Leiterbilder werden nun in mehreren Schichten ausgebildet. Eine Oberfläche der 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 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 derartigen IS-Leiterbildes zur Anwendung gebracht.
Die Waferpoliervorrichtung gemäß dem Stand der Technik umfaßt nur eine Trägerplatte. Infolgedessen erfolgt, wenn Zweistufenpolieren des Wafers durchgeführt wird, das Polieren des Wafers zunächst mittels eines bestimmten Schlammes und daraufhin durch Wechseln des Schlammes. Da jedoch, ehe der Schlamm gewechselt wird, die Trägerplatte gewaschen werden muß, wird Polierzeit verschwendet, und die Arbeitseffizienz ist gering.

Eine entsprechende Waferpoliervorrichtung ist aus der britischen Patentanmeldung GB 2 324 750 bekannt, wobei die Waferpoliervorrichtung zwei Trägerplatten aufweist, welche parallel betrieben werden.

Eine Waferpoliervorrichtung mit einer Mehrzahl parallel betriebener Trägerplatten offenbart die US-Patentschrift US 5,329,732 .

Darüber hinaus ist eine Waferpoliervorrichtung bekannt, welche zwei oder mehrere Trägerplatten umfaßt und die Poliereigenschaften für jede Trägerplatte verschieden sein kann. Allerdings befördert die Waferpoliervorrichtung den polierten Wafer zu einer nächsten Trägerplatte, während der in einem vorhergehenden Schritt verwendete Schlamm weiterhin am Wafer anhaftet. Das Polieren kann dann nicht zufriedenstellend durchgeführt werden. Alternativ dazu wird das Zweistufenpolieren durch Transportieren des Wafers, welcher einfach poliert wurde, zu einer Wascheinheit und darauffolgendes Transportieren des auf diese Weise gewaschenen Wafers zu einer nächsten Trägerplatte durchgeführt. In diesem Fall kommt es bei den Polierschritten zu dem Nachteil, dass die Polierzeit lang wird, da der Wafer jedesmal, nachdem er poliert wurde, in die Wascheinheit befördert wird.

Ferner ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 774 323 A2 eine Waferpoliervorrichtung mit einer Poliereinheit, welche zwei Trägerplatten umfasst, bekannt, wobei zwischen den Trägerplatten Einspritzöffnungen zum Einspritzen von Waschwasser an den Übergängen zwischen den Trägerplatten angeordnet sind. Nachteilig ist bei der bekannten Waferpoliervorrichtung, dass beim Durchführen des Polierens in zwei Schritten, die unterschiedlichen Polierzeiten der verschiedenen Schritte nicht berücksichtigt werden und die Trägerplatten, trotz Beendigung des Poliervorgangs, nicht durch einen nächsten zu polierenden Wafer wieder belegt werden können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts der oben beschriebenen Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Waferwaschvorrichtung vorzusehen, welche in der Lage ist, hochgenaues Mehrstufenpolieren durchzuführen, ohne bei den Polierschritten einen Zeitverlust zuzulassen.

Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, sind in einer Waferpoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung drei oder mehr Trägerplatten in Reihe und zwei Warteeinheiten, welche jeweils Waferablagetische mit einer Zweistufen-Struktur, die einen oberen und einen unteren Waferablagetisch umfasst, aufweisen und zwischen jeweils zwei Trägerplatten in einer Poliereinheit, die einen Polierkopf zum Halten und Befördern des Wafers umfasst, angeordnet und Einspritzöffnungen für Waschwasser an den Übergängen zwischen den Trägerplatten und den Warteeinheiten angeordnet. Wenn Zweischrittpolieren des Wafers durchgeführt wird, kann Waschwasser von den Einspritzöffnungen den Wafer waschen, während der in einem ersten Schritt polierte Wafer vom Polierkopf festgehalten und zur nächsten Trägerplatte befördert wird. Demzufolge ist die Waferpoliervorrichtung imstande zu verhindern, daß am Wafer anhaftender Schlamm, etc. zum nächsten Polierschritt mitgeführt wird, und vermag daher hochgenaues Waferpolieren durchzuführen. Zudem wird die Atmosphäre innerhalb der Trägerplatte des nächsten Polierschrittes nicht verschmutzt.

Ferner kann die Waferpoliervorrichtung Mehrstufenpolieren durchführen, ohne die Notwendigkeit, den Wafer immer dann, wenn ein Polierschritt abgeschlossen wurde, zu einer Wascheinheit zu befördern, und die beim Polierschritt verlorene Zeit kann minimiert 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:
1 eine schematische Draufsicht auf eine Gesamtkonstruktion einer Waferpoliervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Draufsicht auf eine Poliereinheit der Waferpoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Seitenansicht der Poliereinheit der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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 (vor dem Waferpolieren) verwendet, während der untere Übergaberoboter 32 zum Entladen (nach dem Waferpolieren) 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 durch den oberen Übergaberoboter 31 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 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 verstaut der Roboter 22 der Indexeinheit 2 den Wafer 10 in der Kassette 21. Das Obengesagte erläutert umrißweise das Einstufen- Polierverfahren der in 1 dargestellten Waferpoliervorrichtung 1.
Als nächstes wird die Konstruktion der Poliereinheit 4 als Merkmal der Waferpoliervorrichtung der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf 2 und 3 ausführlich erläutert.
Wie in 2 dargestellt wird, ist die Poliereinheit 4 mit drei Trägerplatten 41 und zwei Polierköpfen 42 ausgestattet. Wenn Zweistufenpolieren durchgeführt wird, verwenden die Trägerplatten 41a sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite dieselbe Art Schlamm, während die mittlere Trägerplatte 41b eine andere Art Schlamm verwendet, so daß Poliereigenschaften geändert werden können. Natürlich kann der Grad der Sauberkeit einzelner Kammern, welche diese Trägerplatten aufnehmen, den Poliereigenschaften entsprechend geändert werden.
Der Polierkopf 42 zum Halten des Wafers 10 kann zwischen den Trägerplatten geradlinig bewegt und auch, beispielsweise von einer Kugelrollspindel-Konstruktion, nach oben und nach unten bewegt werden.
Die Poliereinheit 4 ist mit zwei Warteeinheiten 43 zwischen den jeweiligen Paaren von Trägerplatten 41a und 41b ausgestattet. Jede Warteeinheit 43 weist einen Waferablagetisch mit einer Zweistufenstruktur (oberer – unterer) auf. Jeder Waferablagetisch 431, 432 ist über ein Verbindungsglied 433 mit einem stangenlosen Zylinder 434 verbunden. Infolgedessen können sich die Waferablagetische 431 und 432 geradlinig bewegen, wenn sie vom stangenlosen Zylinder 434 angetrieben werden.
Die Poliereinheit 4 umfaßt des weiteren eine Spindelwascheinheit 44 in einem Raum unterhalb der Warteeinheit 43. Die Spindelwascheinheit 44 ist unterhalb des unteren Waferablagetisches 432 angeordnet und als zylindrischer Behälter 441 ausgebildet, welcher eine derartige Größe aufweist, daß der Polierkopf 42 wie auch die Spindel in sie hineinfahren können. Zu diesem Behälter 441 wird Waschwasser zugeführt.
Einspritzöffnungen 45 für Waschwasser sind an den Übergängen zwischen den Trägerplatten 41a und 41b der Poliereinheit 4 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind die Einspritzöffnungen 45 für Waschwasser zum Waschen des Wafers 10 am Übergang zur Warteeinheit 43 und innerhalb der Atmosphäre der sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite angeordneten Trägerplatten 41a angeordnet, um Waschwasser einzuspritzen, wenn der Wafer 10 vom Polierschritt durch die sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite angeordneten Trägerplatten 41a zum Polierschritt durch die in der Mitte angeordnete Trägerplatte 41b befördert wird.
Der Betrieb dieser Poliereinheit 4 wird für den Fall des Zweistufenpolierens erläutert. Wenn der Wafer 10, welcher vom oberem Übergaberoboter 31 der Lade/Entlade-Einheit 3 befördert wird, auf dem oberen Ablagetisch 431 der Warteeinheit 43 abgelegt wird, betätigt und bewegt der stangenlose Zylinder 434 des oberen Waferablagetisches 431 den Wafer 10 auf dem oberen Waferablagetisch 431 geradlinig in jene Position, in welcher er dem Polierkopf 42 übergeben wird.
Als nächstes bewegt sich der Polierkopf 42, hält den Wafer 10 auf dem oberen Waferablagetisch 431 mittels Vakuumaufnahmen oder ähnlicher Mittel fest und befördert den Wafer 10 zu der rechten linken Trägerplatte 41a, wo der erste Polierschritt durchgeführt wird.
Nachdem der erste Polierschritt abgeschlossen wurde, wird der Wafer 10 zur nächsten Trägerplatte 41b in der Mitte befördert, welche andere Poliereigenschaften aufweist, während der Wafer 10 weiterhin vom Polierkopf 42 festgehalten wird. Dazwischen wäscht Waschwasser, welches von der Einspritzöffnung 45 eingespritzt wird, den Schlamm oder dergleichen ab, welche am Wafer 10 und am Polierkopf 42 anhaften. Nebenbei bemerkt kann der Polierkopf 42 erforderlichenfalls in Waschwasser innerhalb des Behälters 441 eingetaucht und weiter gewaschen werden. Zu diesem Zeitpunkt bewegen sich natürlich der obere und der untere Waferablagetisch 431 bzw. 432 aus der Position oberhalb der Spindelwascheinheit 44 weg.
Die mittlere Trägerplatte 41b, welche andere Poliereigenschaften aufweist, da sie sich beispielsweise anderer Schlämme bedient, unterzieht den Wafer 10, welcher zur mittleren Trägerplatte 41b befördert wird, dem nächsten Polierschritt. Nachdem das Polieren fertiggestellt wurde, befördert der Polierkopf 42 den Wafer 10 auf den unteren Ablagetisch 432 der Warteeinheit 43, welcher sich bereits bewegt hat. Als nächstes betätigt und bewegt der stangenlose Zylinder 34 den unteren Waferablagetisch 432, auf welchem der Wafer 10 getragen wird, nach dem Zweistufenpolieren in die ursprüngliche Übergabeposition zur Lade/Entlade-Einheit 3. Der untere Übergaberobotor 32 der Lade/Entlade-Einheit 3 nimmt den Wafer 10 nach dem Zweistufenpolieren vom unteren Waferablagetisch 432 entgegen und befördert diesen zur nächsten Wascheinheit 5.
Wenngleich diese Ausführungsform für Zweistufenpolieren erläutert wurde, kann Mehrstufenpolieren ebenfalls mittels desselben Verfahrens durchgeführt werden.
Die oben erläuterte Waferpoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vermag am Wafer anhaftenden Schlamm, etc. während des Vorgangs wegzuwaschen, in welchem der Wafer nach dem ersten Polierschritt zur Trägerplatte mit anderen Poliereigenschaften überführt wird, und vermag demnach hochgenaues Zweistufenpolieren durchzuführen. Die Waferpoliervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist imstande zu verhindern, daß am Wafer anhaftender Schlamm, etc., zur nächsten Trägerplatte mitgeführt werden, und ist somit imstande, die Reduktion des Grades an Sauberkeit jener Kammer infolge von Verschmutzung zu verhindern.
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

Waferpoliervorrichtung (1), umfassend eine Indexeinheit (2) zum Befördern eines Wafers (10) von einer Kassette (21) zu einer Lade/Entlade-Einheit (3), wobei die Lade/Entlade-Einheit (3) zum Überführen von der Indexeinheit (2) zu einer Poliereinheit (4) und von der Poliereinheit (4) zu einer Wascheinheit (5), die Poliereinheit (4) zum Polieren des Wafers (10) und die Wascheinheit (5) zum Waschen des Wafers (10) nach dem Polieren eingerichtet ist, wobei: die Poliereinheit (4) drei in Reihe angeordnete Trägerplatten (41), von denen eine andere Poliereigenschaften aufweist als die anderen, und zwei Warteeinheiten (43), welche jeweils Waferablagetische (431, 432) mit einer Zweistufen-Struktur, die einen oberen und einen unteren Waferablagetisch (431, 432) umfasst, aufweisen und einen Polierkopf (42) zum Halten und Befördern des Wafers (10) umfasst, wobei die Warteeinheiten (43) zwischen jeweils zwei Trägerplatten (41) angeordnet sind, Einspritzöffnungen (45) zum Einspritzen von Waschwasser zum Waschen des Wafers (10) zwischen den Trägerplatten (41) und den Warteeinheiten (43) angeordnet sind, und der Wafer (10) von dem Polierkopf (42) beförderbar ist, so dass der Wafer (10), welcher von einer der Trägerplatten (41) poliert wurde, von der anderen der Trägerplatten (41), welche andere Poliereigenschaften aufweist, weiter polierbar ist.