Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterwafers und ein Verfahren dafür, und insbesondere eine Vorrichtung zum Polieren eines Halbleiterwafers und ein Verfahren dafür.The present invention relates to an apparatus for producing a semiconductor wafer and a method thereof, and more particularly to an apparatus for polishing a semiconductor wafer and a method therefor.
Da die Teile, die in einer Halbleitervorrichtung enthalten sind, immer stärker integriert werden, werden Strukturen der Vorrichtungsdrähte, wie beispielsweise Gate-Leitungen und Bit-Leitungen, weitgehend mehrschichtig ausgeführt. Aus diesem Grund wird eine Stufenbedeckung zwischen Einheitszellen auf einem Halbleitersubstrat vergrößert. Zur Verringerung der Stufenbedeckung zwischen den einzelnen Zellen sind zahlreiche Polierverfahren für einen Wafer entwickelt worden. Unter diesen Verfahren wird hauptsächlich ein chemisch-mechanisches Polierverfahren (CMP) verwendet, welches die Oberfläche der Wafer bei der Herstellung planarisiert.Since the parts included in a semiconductor device are increasingly integrated, structures of the device wires such as gate lines and bit lines are made largely multi-layered. For this reason, step coverage between unit cells on a semiconductor substrate is increased. To reduce the step coverage between the individual cells, numerous polishing processes have been developed for a wafer. Among these methods, a chemical mechanical polishing (CMP) method is mainly used, which planarizes the surface of the wafers during manufacture.
Aus der US 6,080,050 A ist ein Polierkopf bekannt, der einen Wafer mit einer Membran gegen eine Schleifplatte drückt indem ein durch die Membran definierter Raum mit Druckluft beaufschlagt wird. Indem die Membran gegen einen Träger mit Erhebungen und Vertiefungen gedrückt wird, bilden sich Taschen zwischen Wafer und Membran, die zum Festhalten des Wafers durch Unterdruck dienen. Durch den Kontakt der Membran mit dem Wafer beim Polieren, kann die Membran jedoch derart verunreinigt werden, dass eine zuverlässige Aufnahme des Wafers durch die Taschen nicht mehr gewährleistet ist, da die Verunreinigungen das Bilden des Unterdrucks in den Taschen verhindern kann.From the US 6,080,050 A For example, a polishing head is known which presses a wafer with a membrane against a grinding plate by applying compressed air to a space defined by the membrane. By pressing the membrane against a carrier with protrusions and depressions, pockets form between the wafer and the membrane, which serve to hold the wafer by negative pressure. However, due to the contact of the membrane with the wafer during polishing, the membrane may be so contaminated that a reliable uptake of the wafer through the pockets is no longer guaranteed because the contaminants may prevent the formation of negative pressure in the pockets.
Aus US 6,132,298 A ist ein Polierkopf bekannt, bei dem durch auf eine Membran ausgeübter Druck zum Drücken eines Wafers auf eine Schleifplatte dient. Gleichzeitig wird das Festhalten des Wafers mit dieser Membran durchgeführt.Out US 6,132,298 A For example, a polishing head is known in which pressure applied to a membrane serves to press a wafer onto a sanding plate. At the same time, the wafer is held in place with this membrane.
Aus der US 6,135,858 A ist ein Polierkopf bekannt, bei dem mit Druck beaufschlagte Fluidkammern dazu dienen, über eine Membran Druck auf einen Wafer auszuüben, so dass dieser gegen ein Polierpad gedrückt wird.From the US 6,135,858 A For example, a polishing head is known in which pressurized fluid chambers serve to apply pressure to a wafer via a diaphragm so that it is pressed against a polishing pad.
Aus der EP 0 747 167 A2 ist ein Polierkopf bekannt, bei dem der Wafer und eine Aussparung in dem Polierkopf einen Hohlraum bilden. Beim Polieren des Wafers wird dieser Hohlraum mit Druck beaufschlagt, um den Wafer gegen ein Polierpad zu drücken. Um den Wafer mit dem Polierkopf von dem Polierpad anzuheben wird der Hohlraum evakuiert, um den Wafer mit Unterdruck zu halten.From the EP 0 747 167 A2 For example, a polishing head is known in which the wafer and a recess in the polishing head form a cavity. During polishing of the wafer, this cavity is pressurized to press the wafer against a polishing pad. To lift the wafer with the polishing head from the polishing pad, the cavity is evacuated to hold the wafer under vacuum.
Bei einem allgemeinen CMP-Verfahren sichert ein Polierkopf einer CMP-Vorrichtung einen Wafer unter Verwendung von Vakuum oder Oberflächenspannung und lädt den Wafer auf ein Schleifkissen bzw. eine Schleifauflage auf einem Drehtisch. Der Polierkopf übt eine kontrollierte Last bzw. Kraft auf den Wafer aus, um ihn fest in Kontakt mit der Schleifauflage zu halten. Danach wird der Polierkopf gedreht, um den Wafer bezülich der Schleifauflage des Drehtellers zu drehen.In a general CMP process, a polishing head of a CMP device secures a wafer using vacuum or surface tension and loads the wafer onto a sanding pad on a turntable. The polishing head exerts a controlled load on the wafer to hold it firmly in contact with the abrasive pad. Thereafter, the polishing head is rotated to rotate the wafer with respect to the grinding surface of the turntable.
Um die Wirksamkeit des CMP-Verfahrens zu erhöhen, sollte der Wafer bei einer hohen Drehzahl poliert werden, während eine gleichförmige Ebenheit aufrechterhalten wird. Jedoch hängen Eigenschaften wie Gleichförmigkeit, Ebenheit und Poliergeschwindigkeit des Wafers in hohem Maße von der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Wafer und der Schleifauflage ab, die den Wafer gegen die Schleifauflage drückt. Insbesondere je größer die Kraft ist, mit der der Wafer durch den Polierkopf gegen die Schleifauflage gedrückt wird, desto schneller ist die Poliergeschwindigkeit. Demzufolge wird für den Fall, daß eine ungleichmäßige Kraft auf den Wafer durch den Polierkopf ausgeübt wird, ein Abschnitt des Wafers, auf welchen eine relativ große Kraft eingewirkt, mit einer schnelleren Geschwindigkeit poliert, als andere Abschnitte des Wafers, auf welchen nur relativ geringe Kräfte eingewirken.To increase the efficiency of the CMP process, the wafer should be polished at a high speed while maintaining uniform flatness. However, properties such as uniformity, flatness, and polishing speed of the wafer are highly dependent on the relative speed between the wafer and the abrasive pad that presses the wafer against the abrasive pad. In particular, the greater the force with which the wafer is pressed by the polishing head against the grinding pad, the faster the polishing speed. Consequently, in the event that an uneven force is exerted on the wafer by the polishing head, a portion of the wafer which is acted upon by a relatively large force will polish at a faster rate than other portions of the wafer on which there are only relatively small forces is acting.
Im allgemeinen enthält der Polierkopf eine flexible Membran, welche in der Lage ist, den Wafer durch Vakuum aufzunehmen oder freizugeben. Jedoch entsteht zwischen der Membran und dem Wafer oftmals eine Leckage in dem Vakuum, so daß der Wafer während des Transport fallen gelassen wird und somit beschädigt wird.In general, the polishing head includes a flexible membrane capable of vacuum picking up or releasing the wafer. However, leakage between the membrane and the wafer often occurs in the vacuum, so that the wafer is dropped during transport and thus damaged.
Um diesem Problem zu begegnen ist ein Polierkopf mit einem modifizierten Aufbau vorgeschlagen worden, welcher einen Wafer durch Vakuumöffnungen einspannt/freigibt, die an runden aus einer Einspannhaltevorrichtung des Kopfes hervorragenden Vorspringen ausgebildet sind. Derartige Polierköpfe führen jedoch zu Beschränkungen, die in 1 gezeigt sind, welche einen Graphen zeigt, der die sich ergebende unebene Oberfläche eines Wafers darstellt. In 1 bedeutet ein Bezugszeichen A einen Waferabschnitt, der den vorstehenden runden Vorsprüngen entspricht, und Bezugszeichen B einen Waferabschnitt entsprechend einer Stufe, die aus der Kante bzw. dem Rand der Haltevorrichtung herausragt. Die Abschnitte A und B sind im Vergleich zu den anderen Abschnitten des Wafers relativ überpoliert, wodurch die Gleichförmigkeit der polierten Oberfläche des Wafers beeinträchtigt ist.To address this problem, a polishing head having a modified structure has been proposed which clamps / releases a wafer through vacuum holes formed on round protrusions projecting from a gripping retainer of the head. However, such polishing heads lead to restrictions that in 1 which shows a graph illustrating the resulting uneven surface of a wafer. In 1 A reference symbol A denotes a wafer section which corresponds to the protruding bosses, and reference numeral B denotes a wafer portion corresponding to a step protruding from the edge of the fixture. Sections A and B are relatively polished as compared to the other portions of the wafer, thereby affecting the uniformity of the polished surface of the wafer.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Polieren eines Halbleiterwafers und ein Verfahren dafür zu schaffen, welche Kratzer verhindern, die durch den Polierkopf aufgrund von Reinigungspoliermittelpartikeln verursacht sind, die zwischen den Membranen und Haltevorrichtungen während des Polierverfahrens strömen, und wobei gleichzeitig ein Wafer stabil von dem Polierkopf aufgenommen werden kann.It is an object of the present invention to provide an improved apparatus for polishing a semiconductor wafer and a method therefor, which prevent scratches caused by the polishing head due to cleaning polish particles flowing between the membranes and holders during the polishing process, and at the same time Wafer can be stably absorbed by the polishing head.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Polierkopf nach Anspruch 1, eine Vorrichtung zum Polieren eines Wafers nach Anspruch 7 und ein Verfahren zum Polieren eines Wafers nach Anspruch 8. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a polishing head according to claim 1, a device for polishing a wafer according to claim 7 and a method for polishing a wafer according to claim 8. Further developments of the invention are specified in the subclaims.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die vorhergehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in der beiliegenden Zeichnung dargestellt, in welcher gleiche Bezugszeichen für die gleichen Teile in verschiedenen Ansichten verwendet werden, besser ersichtlich. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, sondern sollen vielmehr die Grundlagen der Erfindung verdeutlichen.The foregoing and other objects, features and advantages of the invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the invention, as illustrated in the accompanying drawings, in which like reference characters represent the same parts throughout the different views. The drawings are not necessarily to scale, but rather are intended to illustrate the principles of the invention.
1 zeigt einen Graphen, der einen unebenen Polierzustand eines Wafers zeigt. 1 Fig. 10 is a graph showing an uneven polishing state of a wafer.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer CMP-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 shows a perspective view of a CMP device according to the present invention.
3 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Polierkopfes, der nicht in allen Einzelheiten mit der beanspruchten Erfindung übereinstimmt. 3 shows an exploded perspective view of a polishing head, which does not correspond in full detail with the claimed invention.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Polierkopfes, der in 3 gezeigt ist. 4 shows a perspective view of the polishing head, which in 3 is shown.
5 zeigt eine Querschnittsansicht des Polierkopfes entlang einer Linie 5-5 in 4. 5 shows a cross-sectional view of the polishing head along a line 5-5 in 4 ,
6a bis 6c zeigen Querschnittsansichten, die Verfahrensschritte zum Polieren des Wafers unter Verwendung des Polierkopfes aus 3 zeigen. 6a to 6c 12 show cross-sectional views illustrating the process steps of polishing the wafer using the polishing head 3 demonstrate.
7a zeigt eine Querschnittsansicht eines Polierkopfes gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen Zustand zeigt, bei dem ein Druck auf den Wafer ausgeübt wird. 7a FIG. 10 is a cross-sectional view of a polishing head according to a preferred first embodiment of the present invention, showing a state in which pressure is applied to the wafer. FIG.
7b zeigt eine Querschnittsansicht des Polierkopfes von 7a, die einen Zustand zeigt, bei dem der Wafer durch ein Vakuum bzw. einem Unterdruck nach oben gezogen ist. 7b shows a cross-sectional view of the polishing head of 7a showing a state where the wafer is pulled up by a vacuum.
8a zeigt eine Querschnittsansicht eines Polierkopfes in Übereinstimmung mit einer bevorzugten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen Zustand zeigt, bei dem ein Druck auf dem Wafer ausgeübt wird. 8a FIG. 12 is a cross-sectional view of a polishing head in accordance with a preferred second embodiment of the present invention, showing a state in which a pressure is applied to the wafer. FIG.
8b zeigt eine Querschnittsansicht des Polierkopfes von 8a, die einen Zustand zeigt, bei dem der Wafer durch ein Vakuum bzw. einem Unterdruck nach oben gezogen ist. 8b shows a cross-sectional view of the polishing head of 8a showing a state where the wafer is pulled up by a vacuum.
9 zeigt eine Bodenansicht des Polierkopfes aus 3. 9 shows a bottom view of the polishing head 3 ,
10a bis 10d zeigen Ansichten, eines Polierkopfes, der eine Abwandlung des Polierkopfes aus 3 ist. 10a to 10d show views of a polishing head, a modification of the polishing head 3 is.
11a zeigt eine Querschnittsansicht eines Polierkopfes in Übereinstimmung mit einer bevorzugten dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfidung, die einen Zustand zeigt, bei dem ein Druck auf den Wafer ausgeübt wird. 11a FIG. 12 is a cross-sectional view of a polishing head in accordance with a preferred third embodiment of the present invention, showing a state in which a pressure is applied to the wafer. FIG.
11b zeigt eine Querschnittsansicht des Polierkopfes von 11a, die einen Zustand zeigt, bei dem der Wafer durch ein Vakuum bzw. einem Unterdruck nach oben gezogen ist. 11b shows a cross-sectional view of the polishing head of 11a showing a state where the wafer is pulled up by a vacuum.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung, in welcher bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind, detailliert beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in zahlreichen unterschiedlichen Formen ausgeführt sein und sollte nicht so ausgelegt werden, als sei sie auf die hierin dargestellten Ausführungsformen beschränkt; vielmehr sind diese Ausführungsformen dazu vorgesehen, die Offenbarung sorgfältig und vollständig zu offenbaren, und den Umfang der Erfindung für den Fachmann vollständig abzudecken. In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente verwendet.The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the invention are shown. However, the invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments illustrated herein; rather, these embodiments are intended to disclose the disclosure carefully and completely, and to fully cover the scope of the invention to those skilled in the art. In the figures, like reference numerals are used for like elements.
Gemäß 2 enthält eine allgemeine Vorrichtung 100 für ein chemisch-mechanisches Polieren, in welchem die vorliegende Erfindung angewendet wird, eine Polierstation 110 und eine Polierkopfanordnung 120.According to 2 contains a general device 100 for a chemical mechanical polishing in which the present invention is applied, a polishing station 110 and a polishing head assembly 120 ,
Auf der Polierstation 110 ist ein drehbarer Drehtisch 114 angeordnet, der mit einer nicht näher dargestellten Vorrichtung zum Drehen des Drehtisches verbunden ist. Bei einem Polierverfahren wird die Drehvorrichtung mit ungefähr 50 bis 80 U/min (Umdrehungen pro Minute) gedreht. Der drehbare Drehtisch 114 weist eine darauf montierte Schleifauflage 112 auf Die Schleifauflage 112 besteht aus einer kreisförmigen Platte aus einem Verbundwerkstoff mit einer unebenen Polieroberfläche.On the polishing station 110 is a rotatable turntable 114 arranged, which is connected to a device, not shown, for rotating the turntable. In a polishing process, the rotating device is rotated at approximately 50 to 80 rpm (revolutions per minute). The rotatable turntable 114 has a grinding pad mounted thereon 112 on the sanding pad 112 consists of a circular plate made of a composite material with an uneven polishing surface.
Die Polierstation 110 enthält eine Vorrichtung 116 zum Aufbereiten der Schleifauflage 112 und eine Vorrichtung 118 zum Zuführen von Poliermittel auf die Oberfläche der Schleifauflage 112. Das Poliermittel besteht für ein Oxidationspolieren zum Beispiel aus einem Reaktionsmittel, wie beispielsweise deionisiertem Wasser (DIW), aus Schleifpartikeln, wie beispielsweise Siliziumdioxid, und aus einem chemischen Katalysatormittel, wie beispielsweise Kaliumhydroxid. Es ist zu beachten, daß die Aufbereitungsvorrichtung 116 und die Poliermittelversorgungsvorrichtung 118 bei der vorliegenden Erfindung nicht im Detail beschrieben werden, da diese allgemein bekannte Vorrichtungen im Stand der Technik sind und daher nicht in den Umfang der Erfindung fallen.The polishing station 110 contains a device 116 for preparing the sanding pad 112 and a device 118 for supplying polishing agent to the surface of the abrasive pad 112 , The polishing agent is for oxidation polishing of, for example, a reactant such as deionized water (DIW), abrasive particles such as silica, and a chemical catalyst such as potassium hydroxide. It should be noted that the treatment device 116 and the polishing agent supply device 118 in the present invention will not be described in detail since these are well-known devices in the prior art and therefore do not fall within the scope of the invention.
Die Polierkopfanordnung 120 der Vorrichtung 100 zum chemisch-mechanischen Polieren enthält einen Polierkopf 130, eine Antriebsachse 122 und einen Motor 124. Der Polierkopf 130 dient dazu, einen nach unten gerichteten gleichförmigen Druck auf den Wafer 10 auszuüben und den Wafer 10 (nicht gezeigt) in Kontakt mit der Scheifauflage 112 zu halten. Der Polierkopf 130 kann durch die Drehachse 122, die mit dem Motor 124 gekoppelt ist, mit 40 bis 70 U/min gedreht werden. Der Polierkopf 130 ist ebenso mit zwei Fluidkanälen verbunden, von welchen jeder mit einer Pumpe gekoppelt ist, um Luft zum Andrücken des Wafers zuzuführen oder ein Vakuum (bzw. einen Unterdruck) zum Fangen und Halten des Wafers 10 aufzubauen.The polishing head assembly 120 the device 100 for chemical mechanical polishing contains a polishing head 130 , a drive axle 122 and a motor 124 , The polishing head 130 serves to provide a downward uniform pressure on the wafer 10 exercise and the wafer 10 (not shown) in contact with the Scheifauflage 112 to keep. The polishing head 130 can through the axis of rotation 122 that with the engine 124 coupled to be rotated at 40 to 70 rpm. The polishing head 130 is also connected to two fluid channels, each of which is coupled to a pump to supply air for pressing the wafer or a vacuum (or a negative pressure) for catching and holding the wafer 10 build.
Gemäß den 3 bis 5 enthält ein Polierkopf 130, der nicht in allen Einzelheiten mit der beanspruchten Erfindung übereinstimmt, aber einem besseren Verständnis der Erfindung dient, einen Verteiler 132, einen tellerförmigen Träger 134, einen Haltering 140, eine Haltevorrichtung 150 und eine flexible Membran 170. Der Verteiler 132 ist ein Bauteil, das zum Verbindung von zwei Fluidkanälen mit ersten und zweiten Fluiddurchläßen 134a, 134b dient, wie in 5 gezeigt. Die Haltevorrichtung 150, die in dem Träger angeordnet ist, weist einen oberen Oberflächenabschnitt 152, einen unteren Oberflächenabschnitt 154, eine Vielzahl von ersten Öffnungen 156, eine Vielzahl von zweiten Öffnungen 15S und eine erste Kammer 160 auf. Der obere Oberflächenabschnitt 152 der Haltevorrichtung 150 bildet eine zweite Kammer 136 zusammen mit einer inneren Oberfläche des Trägers 134 aus. Die zweite Kammer 136 kommuniziert mit dem zweiten Fiuiddurchlaß 134b des Trägers 134 und den zweiten Öffnungen 158, die in dem unteren Oberflächenabschnitt 154 der Haltevorrichtung 150 ausgebildet sind. Die erste Kammer 160 kommuniziert mit dem ersten Fluiddurchlaß 134a und den ersten Öffnungen 156. Der untere Oberflächenabschnitt 154 der Haltevorrichtung 150 weist eine im wesentlichen planare ebene Oberfläche oder eine im wesentliche planare und abgerundete Kantenoberfläche auf. Alternativ kann die Kante 155 des unteren Oberflächenabschnitts 154 abgeschrägt sein. Der Aufbau des unteren Oberflächenabschnitts 154 enthält eine im wesentlichen planare ebene Oberfläche und abgerundete Kanten, um eine gleichförmige Belastung (d. h. Kraft) auf eine rückseitige bzw. erste Oberfläche 10a des Wafers 10 bei einem Polierverfahren auszuüben.According to the 3 to 5 contains a polishing head 130 which does not accord in every detail with the claimed invention, but serves a better understanding of the invention, a distributor 132 , a plate-shaped carrier 134 , a retaining ring 140 , a holding device 150 and a flexible membrane 170 , The distributor 132 is a component used to connect two fluid channels with first and second fluid passages 134a . 134b serves as in 5 shown. The holding device 150 , which is arranged in the carrier, has an upper surface portion 152 , a lower surface section 154 , a variety of first openings 156 , a variety of second openings 15S and a first chamber 160 on. The upper surface section 152 the holding device 150 forms a second chamber 136 together with an inner surface of the carrier 134 out. The second chamber 136 communicates with the second fluid passage 134b of the carrier 134 and the second openings 158 located in the lower surface section 154 the holding device 150 are formed. The first chamber 160 communicates with the first fluid passage 134a and the first openings 156 , The lower surface section 154 the holding device 150 has a substantially planar planar surface or a substantially planar and rounded edge surface. Alternatively, the edge 155 of the lower surface section 154 beveled. The construction of the lower surface section 154 includes a substantially planar planar surface and rounded edges for uniform loading (ie, force) on a back surface or first surface, respectively 10a of the wafer 10 exercise in a polishing process.
Auf dem unteren Oberflächenabschnitt 154 der Haltevorrichtung 150 sind optional Filme bzw. dünne Schichten 164 haftend angebracht, die als ein Hilfsmittel beim Ziehen und Freigeben des Wafers 10 dienen. Die Filme 164 sind an dem unteren Oberflächenabschnitt 154 der Haltevorrichtung 150 in Bereichen haftend angebracht, die die ersten Öffnungen 156 umgeben. Jeder Film 164 ist derart bemessen, daß er in der Lage ist, in jeweilige korrespondierende dritte Öffnungen 172 der Membran 170 eingefügt zu werden und weist die gleiche Dicke wie die Membran 170 auf. Alternativ kann die Dicke der Filme 164 auch geringer als die Dicke der Membran 170 ausgebildet sein.On the lower surface section 154 the holding device 150 are optional films or thin layers 164 adhesively attached, which acts as an aid in pulling and releasing the wafer 10 serve. The movies 164 are at the lower surface portion 154 the holding device 150 attached in areas adhering to the first openings 156 surround. Every movie 164 is such that he is capable is in respective corresponding third openings 172 the membrane 170 to be inserted and has the same thickness as the membrane 170 on. Alternatively, the thickness of the films 164 also less than the thickness of the membrane 170 be educated.
Die Membran 170 weist vorzugsweise einen dünnen Gummifilm auf, welcher in Kontakt mit der rückseitigen Oberfläche 10a des Wafers 10 steht. Wenn ein Gas oder eine Flüssigkeit, vorzugsweise Luft, in die Membran 170 eingebracht bzw. eingeblasen wird, wird sie zum Ausüben einer gleichmäßigen Belastung auf der rückwärtigen Oberfläche 10a des Wafers 10 ausgedehnt. Die Membran 170 weist eine Vielzahl von dritten Öffnungen 172 auf, die in Abschnitten ausgebildet sind, die mit den ersten Öffnungen 156 zum Ansaugen und Halten des Wafers mit einem Vakuum (bzw. Unterdruck) korrespondieren.The membrane 170 preferably has a thin rubber film which is in contact with the back surface 10a of the wafer 10 stands. When a gas or a liquid, preferably air, enters the membrane 170 is injected, it is used to apply a uniform load on the back surface 10a of the wafer 10 extended. The membrane 170 has a plurality of third openings 172 on, which are formed in sections, with the first openings 156 for sucking and holding the wafer with a vacuum (or negative pressure) correspond.
Unter einer Kante eines unteren Endes des Trägers 134 ist ein Haltering 140 angeordnet. Der Haltering 140 dient dazu, zu verhindern, daß der Wafer 10 sich von dem Polierkopf 130 während des Polierens löst.Under an edge of a lower end of the carrier 134 is a retaining ring 140 arranged. The retaining ring 140 serves to prevent the wafer 10 from the polishing head 130 during polishing.
Im folgenden wird ein Polierverfahren für einen Wafer einer Vorrichtung 100 für ein chemisch-mechanisches Polieren beschrieben, die den Polierkopf 130 aus 3 aufweist. Das Polierverfahren weist die Schritte eines Ladens eines Wafers 10 auf eine Schleifauflage 112 eines Drehtisch 140 durch einen Polierkopf 130, ein Polieren einer vorderen bzw. zweiten Oberfläche 10b des Wafers 10 durch Ausüben eines Luftdrucks auf eine Membran 170, ein Einspannen des Wafers 10 durch den Polierkopf 130, und ein Entladen des Wafers 10 aus der Schleifauflage 112 des Drehtellers 114 auf eine Stand-by-Plattform (nicht gezeigt) auf.The following is a polishing method for a wafer of a device 100 described for a chemical-mechanical polishing, the polishing head 130 out 3 having. The polishing process includes the steps of loading a wafer 10 on a sanding pad 112 a turntable 140 through a polishing head 130 , a polishing of a front and second surface 10b of the wafer 10 by applying an air pressure to a membrane 170 , a clamping of the wafer 10 through the polishing head 130 , and a discharge of the wafer 10 from the sanding pad 112 of the turntable 114 on a stand-by platform (not shown).
Im folgenden werden die Schritte des Polierverfahrens unter Bezugnahme auf die folgende Tabelle erläutert. [Tabelle 1] Erste Kammer Zweite Kammer
Beladungsschritt Vakuum Null oder Vakuum
Polierschritt Druck Druck
Einspannschritt Vakuum Null oder Vakuum
Entladunsgschritt Druck Entweder Druck, Null oder Vakuum (Falls möglich Druck)
In the following, the steps of the polishing method will be explained with reference to the following table. [Table 1] First chamber Second Chamber
loading step vacuum Zero or vacuum
polishing step print print
clamping step vacuum Zero or vacuum
Entladunsgschritt print Either pressure, zero or vacuum (if possible pressure)
Gemäß der Tabelle 1 wird bei dem Beladungsschritt der Polierkopf 130 bewegt, um die Membran 170 in Kontakt mit der rückwärtigen Oberfläche 10a des Wafers 10 zu bringen. Anschließend wird ein Gas, vorzugsweise Luft, durch einen ersten Fluiddurchlaß 134a bzw. durch einen zweiten Fluiddurchlaß 134b ausgegeben bzw. entladen, um eine erste Kammer 160 zu evakuieren bzw. eine zweite Kammer auf atmosphärischen Druck (im Stand der Technik als ”Null” bezeichnet) zu Bringen oder zu evakuieren. Folglich wird der Wafer 10 durch die ersten Öffnungen 156 der Haltevorrichtung 150 und durch die dritten Öffnungen 172 der Membran 170 durch Komprimieren der Membran 170 gegen die Unterseite der Haltevorrichtung gesaugt, wie es in 6a gezeigt ist. Als nächstes wird der Wafer 10, der an der Membran 170 durch ein Vakuum haftend gehalten wird, auf die Schleifauflage 112 des Drehtisches 114 durch den Polierkopf 130 geladen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Polierkopf 130 so lange herabgelassen, bis der Wafer 10 in Kontakt mit der Schleifauflage 112 kommt.According to Table 1, in the loading step, the polishing head 130 moved to the membrane 170 in contact with the rear surface 10a of the wafer 10 bring to. Subsequently, a gas, preferably air, through a first fluid passage 134a or through a second fluid passage 134b discharged or discharged to a first chamber 160 to evacuate or evacuate a second chamber to atmospheric pressure (referred to in the art as "zero"). Consequently, the wafer becomes 10 through the first openings 156 the holding device 150 and through the third openings 172 the membrane 170 by compressing the membrane 170 sucked against the bottom of the fixture as it is in 6a is shown. Next is the wafer 10 that is attached to the membrane 170 held by a vacuum adhering to the abrasive pad 112 of the turntable 114 through the polishing head 130 loaded. At this time, the polishing head 130 lowered until the wafer 10 in contact with the sanding pad 112 comes.
Wie es in 6b gezeigt ist, wird während des Polierschrittes Luft in die ersten und zweiten Kammern 160, 136 durch die ersten und zweiten Fluiddurchlässe 134a, 134b eingebracht. Folglich wird durch die ersten und zweiten Öffnungen 156, 158a ein Luftdruck auf die Membran 170 ausgeübt und dadurch die Membran 170 ausgedehnt, da die dritten Öffnungen 172 der Membran 170 durch den Wafer 10 blockiert bzw. verschlossen sind. Die ausgedehnte Membran 170 sieht eine gleichförmige Belastung über die gesamte rückwärtige Oberfläche 10a des Wafers 10 vor. In diesem Zustand werden durch die Poliermittelversorgungsvorrichtung Poliermittel zugeführt und der Polierkopf 130 und der Drehteller 140 werden in zueinander entgegengesetzten Richtungen zum Polieren der vorderen Oberfläche 10b des Wafers 10 gedreht.As it is in 6b is shown, air is in the first and second chambers during the polishing step 160 . 136 through the first and second fluid passages 134a . 134b brought in. Consequently, through the first and second openings 156 . 158a an air pressure on the membrane 170 exerted and thereby the membrane 170 extended, as the third openings 172 the membrane 170 through the wafer 10 blocked or closed. The extended membrane 170 sees a uniform load over the entire rear surface 10a of the wafer 10 in front. In this state, polishing agent is supplied by the polishing agent supply device and the polishing head 130 and the turntable 140 are used in opposite directions to polish the front surface 10b of the wafer 10 turned.
Wie es in 6c gezeigt ist, wird während des Einspannschritts, der auf das Polieren folgt, wieder Luft durch den ersten Fluiddurchlaß 134a bzw. durch den zweiten Fluiddurchlaß 134b entladen bzw. abgeführt, um die ersten Kammer 160 zu evakuieren bzw. die zweite Kammer 136 auf einen atmosphärischen Druck zu bringen oder zu evakuieren. Folglich wird der Wafer 10 durch die ersten Öffnungen 156 der Haltevorrichtung 150 und durch die dritten Öffnungen 172 der Membran 170 während eines Komprimierens der Membran angesaugt und daran haftend gehalten. Als nächstes wird der Wafer 10, der durch ein Vakuum an der Membran 170 haftend gehalten wird, auf eine Stand-by-Plattform von der Schleifauflage 112 des Drehtisches 114 durch den Polierkopf 130 entladen. Danach wird Luft in die ersten und zweiten Kammern 160, 136 durch die ersten und zweiten Fluiddurchlässe 134a, 134b eingebracht. Folglich wird der Wafer, der an der Membran 170 durch ein Vakuum haftend gehalten worden ist, von der Membran 170 gelöst.As it is in 6c is shown, air is again through the first fluid passage during the clamping step, which follows the polishing 134a or through the second fluid passage 134b discharged or discharged to the first chamber 160 to evacuate or the second chamber 136 to bring to an atmospheric pressure or to evacuate. Consequently, the wafer becomes 10 through the first openings 156 the holding device 150 and through the third openings 172 the membrane 170 during compression of the membrane sucked and kept adhering to it. Next is the wafer 10 passing through a vacuum on the membrane 170 is held on a stand-by platform from the sanding pad 112 of the turntable 114 through the polishing head 130 discharged. Thereafter, air is introduced into the first and second chambers 160 . 136 through the first and second fluid passages 134a . 134b brought in. Consequently, the wafer attached to the membrane 170 held in place by a vacuum, from the membrane 170 solved.
Nach der Durchführung des Polierverfahrens kann ein Reinigungsverfahren zum Entfernen der Poliermittel, die zwischen der Membran 170 und dem unteren Oberflächenabschnitt 154 der Haltevorrichtung 150 geströmt ist, ausgeführt werden. Während des Reinigungsverfahrens wird zunächst deionisiertes Wasser (DIW) und N2-Gas ununterbrochen in die zweite Kammer 136 durch den zweiten Fluiddurchlaß 134b zugeführt. Folglich strömt DIW und N2-Gas zwischen der Membran 170 und dem unteren Oberflächenabschnitt 154 der Haltevorrichtung 150 durch die zweiten Öffnungen 158, die mit der zweiten Kammer 136 kommunizieren (d. h. damit verbunden sind), um die Poliermittel dazwischen zu reinigen. Somit werden die Poliermittel entfernt und dadurch können Kratzer, die auf dem Wafer während der darauffolgenden Verfahren aufgrund der verbleibenden Poliermittelpartikel erzeugt werden, minimiert werden.After performing the polishing process, a cleaning process can be used to remove the polishing agents that are between the membrane 170 and the lower surface portion 154 the holding device 150 has flowed, be executed. During the cleaning process, deionized water (DIW) and N 2 gas are first introduced into the second chamber 136 through the second fluid passage 134b fed. Consequently, DIW and N 2 gas flow between the membrane 170 and the lower surface portion 154 the holding device 150 through the second openings 158 connected to the second chamber 136 communicate (ie, communicate with) to clean the polishes therebetween. Thus, the polishing agents are removed and thereby scratches generated on the wafer during the subsequent processes due to the residual polishing agent particles can be minimized.
Wie vorhergehend erläutert, kann der Polierkopf 130 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verhindern, daß der Wafer während eines Gehaltenseins herunterfällt, da er den Wafer durch Ansaugen und direktes Halten des Wafers durch die Öffnungen 172 der Membran 170 durch ein Vakuum nach oben zieht. Ebenso wird das Problem eines teilweisen Überpolierens des Wafers beseitigt, da während des Polierschrittes der Polierkopf eine gleichförmige Belastung auf die rückwärtige Oberfläche des Wafers durch die im wesentlichen ebene Oberfläche bzw. der ebenen Oberfläche mit abgerundeter Kante der unteren Oberfläche der Haltevorrichtung ausüben kann.As previously explained, the polishing head 130 According to the first embodiment of the present invention, the wafer is prevented from falling down during being held since it heats the wafer by sucking and directly holding the wafer through the openings 172 the membrane 170 pulls up through a vacuum. Also, the problem of partial overpolishing of the wafer is eliminated because during the polishing step, the polishing head can exert a uniform load on the back surface of the wafer through the substantially planar surface or rounded surface of the bottom surface of the holder.
10a bis 10c zeigen Ansichten, die einen Polierkopf 130d gemäß einer Abwandlung des Polierkopfes aus 3 zeigen. 10a to 10c show views showing a polishing head 130d according to a modification of the polishing head 3 demonstrate.
Bei dem Reinigungsverfahren des Polierkopfes 130 aus 3 wird DIW und N2-Gas in die zweite Kammer 136 durch den zweiten Fluiddurchlaß 134b ununterbrochen zugeführt und strömt anschließend zwischen der Membran 170 und der unteren Oberfläche 154 der Haltevorrichtung 150 durch die zweiten Öffnungen 158, die mit der zweiten Kammer 136 kommunizieren, um verbleibendes Poliermittel dazwischen zu reinigen. Bei diesem Reinigungskopf 130 jedoch wird das meiste DIW und N2-Gas, das durch die zweiten Öffnungen 158 strömt, durch die dritten Öffnungen 172 in der Nähe der zweiten Öffnungen 158 entladen, bevor es einen Mittenabschnitt erreicht, der durch den Bereich ”C” in 9 gezeigt ist. Folglich ist der Reinigungseffekt an dem Mittenabschnitt ”C” verglichen mit dem Reinigungseffekt an den Umfangsabschnitten der zweiten Öffnungen 158 nicht so gründlich, da nur eine geringe Menge an reinigenden DIW an dem Mittenabschnitt ”C” ankommt. Um dieses Problem zu losen wird der Polierkopf 130 des veränderten Beispiels der ersten Ausführungsform vorgesehen.In the cleaning process of the polishing head 130 out 3 is DIW and N2 gas in the second chamber 136 through the second fluid passage 134b fed continuously and then flows between the membrane 170 and the lower surface 154 the holding device 150 through the second openings 158 connected to the second chamber 136 communicate to clean up any remaining polish in between. In this cleaning head 130 however, most of the DIW and N 2 gas will pass through the second orifices 158 flows through the third openings 172 near the second openings 158 discharge before reaching a center section passing through the area "C" in FIG 9 is shown. Consequently, the cleaning effect at the center portion "C" is compared with the cleaning effect at the peripheral portions of the second openings 158 not so thorough, since only a small amount of cleaning DIW arrives at center section "C". To solve this problem is the polishing head 130 of the modified example of the first embodiment.
Gemäß 10a bis 10c weist der Polierkopf 130d gemäß dem veränderten Beispiel der ersten Ausführungsform eine zweite Öffnung 158 auf, die an einem Mittenabschnitt einer Haltevorrichtung 150 in Verbindung mit einer zweiten Kammer 136 ausgebildet ist. Bei einer Membran 170 jedoch ist eine Öffnung entsprechend der zweiten Öffnung 158 in dem Mittenabschnitt der Haltevorrichtung 150 nicht ausgebildet. Bei einem Polierverfahren strömt somit eine ausreichende Menge an DIW und N2-Gas in den Mittenabschnitt ”C”, ebenso wie an einen Kantenabschnitt der Haltevorrichtung 150, so daß eine gleichförmige Reinigungswirkung erzielt werden kann.According to 10a to 10c points the polishing head 130d according to the modified example of the first embodiment, a second opening 158 on, which at a middle section of a holding device 150 in conjunction with a second chamber 136 is trained. For a membrane 170 however, there is an opening corresponding to the second opening 158 in the middle section of the holding device 150 not trained. Thus, in a polishing process, a sufficient amount of DIW and N 2 gas flows into the center portion "C" as well as an edge portion of the holder 150 So that a uniform cleaning effect can be achieved.
Da der restliche Aufbau des Polierkopfes 130d (mit Ausnahme der einen zweiten Öffnung 158 in dem Mittenabschnitt der Haltevorrichtung 150) der gleiche wie der bei dem Polierkopf 130 aus 3 ist, wird er nicht weiter im Detail erläutert.As the rest of the structure of the polishing head 130d (except for a second opening 158 in the middle section of the holding device 150 ) the same as that of the polishing head 130 out 3 is not explained in detail.
7a und 7b zeigen Querschnittansichten eines Polierkopfes 130a gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Polierkopf 130a der ersten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Polierkopf 130 aus 3 dadurch, daß die Belastung sowohl an der Haltevorrichtung 150a als auch dem Haltering 140 individuell gesteuert werden kann. Ebenso weist der Polierkopf 130a einen separaten Einspannring zur Verwendung beim Bewegen des Wafers auf. 7a and 7b show cross-sectional views of a polishing head 130a according to a first preferred embodiment of the present invention. The polishing head 130a The first embodiment is different from the polishing head 130 out 3 in that the load on both the holding device 150a as well as the retaining ring 140 can be controlled individually. Likewise, the polishing head 130a a separate clamping ring for use in moving the wafer.
Ein nach unten gerichteter Druck des Halterings 140 wird durch Luft gesteuert, die durch einen dritten Fluiddurchlaß 134c eines Verteilers 132 zugeführt wird. Dazu ist ein elastisches Teil 180 zwischen dem Verteiler 132 und dem Träger 134 angeordnet. Das elastische Teil 180 wird durch Luft, die durch den dritten Fluiddurchlaß 134c zugeführt wird ausgedehnt oder komprimiert, um eine Belastung auf den Träger 134 auszuüben. Der Träger 134 ist mit dem Haltering 140 gekoppelt, um eine nach unten gerichtete Belastung darauf auszuüben. Das elastische Teil 180 besteht aus synthetischem Gummi, so daß es sich zwischen dem Verteiler 132 und dem Träger 134 ausdehnen oder komprimieren kann, um den Träger 134 und den Haltering 140 zu puffern.A downward pressure of the retaining ring 140 is controlled by air passing through a third fluid passage 134c a distributor 132 is supplied. This is an elastic part 180 between the distributor 132 and the carrier 134 arranged. The elastic part 180 is through air, through the third fluid passage 134c is supplied expanded or compressed to a load on the carrier 134 exercise. The carrier 134 is with the retaining ring 140 coupled to exert a downward load on it. The elastic part 180 is made of synthetic rubber, so that it is between the manifold 132 and the carrier 134 expand or compress to the wearer 134 and the retaining ring 140 to buffer.
Ebenso enthält der Polierkopf 130a eine Haltevorrichtung 150a zum Ausüben einer gleichförmig verteilten Belastung auf dem Wafer und einen Einspannring 182 zum Einfangen bzw. Festhalten des Wafers durch ein Vakuum. Eine erste Kammer 160 der Haltevorrichtung 150a steht in Verbindung mit einem ersten Fluiddurchlaß 134a, der in Verbindung mit der Außenseite des Polierkopfes 130a steht, und mit ersten Öffnungen 156, die in einem unteren Oberflächenabschnitt 154 der Haltevorrichtung 150a ausgebildet ist.Likewise, the polishing head contains 130a a holding device 150a for applying a uniformly distributed stress on the wafer and a clamping ring 182 for capturing or holding the wafer by a vacuum. A first chamber 160 the holding device 150a is in communication with a first fluid passage 134a , which in conjunction with the outside of the polishing head 130a stands, and with first openings 156 placed in a lower surface section 154 the holding device 150a is trained.
Der Einspannring 182 bildet zusammen mit einem oberen Oberflächenabschnitt 152 der Haltevorrichtung 150a und einer inneren Oberfläche des Trägers 134 eine zweite Kammer 136 aus, die mit einem zweiten Fluiddurchlaß 134b kommuniziert. Der Einspannring 182 weist eine Vielzahl von Vakuumöffnungen 184 zum Ansaugen und Halten des Wafers durch ein Vakuum auf. Auf einer unteren Oberfläche des Einspannrings 182, an welcher die Vakuumöffnungen 184 ausgebildet sind, sind Filme 164 haftend angebracht, wie vorhergehend beschrieben. Die Filme dienen als ein Hilfsmittel zum Verhindern von Kratzern zwischen dem Einspannring 182 und dem Wafer 10 während eines Einspannen und Lösens des Wafers 10.The clamping ring 182 forms together with a top surface section 152 the holding device 150a and an inner surface of the carrier 134 a second chamber 136 from that with a second fluid passage 134b communicated. The clamping ring 182 has a variety of vacuum openings 184 for sucking and holding the wafer by a vacuum. On a lower surface of the clamping ring 182 at which the vacuum openings 184 are educated, are films 164 adhesively attached, as previously described. The films serve as an aid to prevent scratches between the gripping ring 182 and the wafer 10 during a clamping and releasing of the wafer 10 ,
Während des Polierens wird Gas, vorzugsweise Luft, durch den ersten Fluiddurchlaß 134a zum Vorsehen eines Luftdrucks eingebracht, um Wafers 10 zu anzudrücken, und zum Einfangen bzw. Festhalten des Wafers wird ein Gas, vorzugsweise Luft, durch den zweiten Fluiddurchlaß 134b eingebracht, um eines Vakuum zum Ansaugen und Halten des Wafers 10 auszubilden.During polishing, gas, preferably air, passes through the first fluid passage 134a for providing an air pressure introduced to wafers 10 to press and to capture the wafer, a gas, preferably air, through the second fluid passage 134b introduced to a vacuum for sucking and holding the wafer 10 train.
Im folgenden wird ein Wafer-Polierverfahren einer Vorrichtung 100 zum chemisch-mechanischen Polieren mit einem Polierkopf 130a gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Polierverfahren weist die Schritte eines Ladens eines Wafers 10 auf eine Schleifauflage 112 eines Drehtisches 114 durch einen Polierkopf 130a, ein Polieren einer vorderen bzw. zweiten Oberfläche 10b des Wafers 10 durch Ausüben eines Luftdrucks auf eine Membran 170a, ein Einspannen des Wafers 10 durch den Polierkopf 130a und ein Entladen des Wafers auf eine Stand-by-Plattform (nicht gezeigt) von der Schleifauflage 112 des Drehtisches 114 auf.The following is a wafer polishing method of a device 100 for chemical mechanical polishing with a polishing head 130a according to the first embodiment of the present invention. The polishing process includes the steps of loading a wafer 10 on a sanding pad 112 a turntable 114 through a polishing head 130a , a polishing of a front and second surface 10b of the wafer 10 by applying an air pressure to a membrane 170a , a clamping of the wafer 10 through the polishing head 130a and unloading the wafer onto a stand-by platform (not shown) from the abrasive pad 112 of the turntable 114 on.
Die Schritte des Polierverfahrens werden im Detail unter Bezugnahme auf die folgende Tabelle erläutert. [Tabelle 2] Erste Kammer Zweite Kammer Dritter Fluiddurchlaß
Beladungsschritt Null oder Vakuum Vakuum Druck → Null
Polierschritt Druck Druck Druck
Einspannschritt Null oder Vakuum Vakuum Druck → Null
Entladunsgschritt Entweder Druck, Null oder Vakuum (falls möglich Druck) Druck Null
The steps of the polishing process will be explained in detail with reference to the following table. [Table 2] First chamber Second Chamber Third fluid passage
loading step Zero or vacuum vacuum Pressure → zero
polishing step print print print
clamping step Zero or vacuum vacuum Pressure → zero
Entladunsgschritt Either pressure, zero or vacuum (if possible pressure) print zero
Gemäß der Tabelle 2 wird der Polierkopf 130a während des Beladungsschrittes bewegt, um es der Membran 170a zu ermöglichen, mit der rückwärtigen Oberfläche 10a des Wafers 10 in Kontakt zu kommen. Anschließend wird ein Gas oder eine Flüssigkeit, vorzugsweise Luft, durch einen ersten Fluiddurchlaß 134a bzw. durch einen zweiten Fluiddurchlaß 134b abgeführt, um eine erste Kammer zu evakuieren oder auf atmosphärischen Druck zu bringen bzw. eine zweite Kammer 136 zu evakuieren. Zu diesem Zeitpunkt wird Luft zum Herablassen des Trägers 134 durch einen dritten Fuiddurchlaß 134c solange gepumpt, bis der Wafer 10 durch ein Vakuum vollständig angesaugt und gehalten bzw. eingespannt ist. Nach einem Hochziehen des Wafers wird die Luft durch den dritten Fluiddurchlaß 134c abgeführt, um einen nach unten gerichteten Druck des Trägers 134 bei atmosphärischem Druck aufrechtzuerhalten. Wie in 7b gezeigt, wird folglich der Wafer 10 durch Vakuumöffnungen 184 des Einspannrings 182 während eines Komprimierens der Membran 170a angesaugt und hoch gezogen.According to Table 2, the polishing head 130a during the loading step it moves to the membrane 170a to allow with the back surface 10a of the wafer 10 to get in touch. Subsequently, a gas or a liquid, preferably air, through a first fluid passage 134a or through a second fluid passage 134b discharged to evacuate a first chamber or bring to atmospheric pressure or a second chamber 136 to evacuate. At this time, air is used to lower the wearer 134 through a third Fuiddurchlaß 134c pumped until the wafer 10 completely sucked by a vacuum and held or clamped. After pulling up the wafer, the air passes through the third fluid passage 134c dissipated to a downward pressure of the wearer 134 maintain at atmospheric pressure. As in 7b consequently, the wafer becomes 10 through vacuum openings 184 of the clamping ring 182 during compression of the membrane 170a sucked and pulled up.
Der Wafer 10 wird dann auf die Schleifauflage 112 und den Drehtisch 114 durch den Polierkopf 130a geladen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Polierkopf 130a heruntergelassen, bis der Wafer 10 in Kontakt mit der Schleifauflage 112 kommt. The wafer 10 then gets on the sanding pad 112 and the turntable 114 through the polishing head 130a loaded. At this time, the polishing head 130a lowered until the wafer 10 in contact with the sanding pad 112 comes.
Wie es in 7a gezeigt ist, wird während des Polierschritts Luft in die ersten und zweiten Kammern 160, 136 und das erste elastische Teil 180 durch die ersten, zweiten und dritten Fluiddurchlässe 134a, 134b und 134c gepumpt. Folglich wird der Luftdruck durch die ersten Öffnungen 156 zu der Membran 170a zum Ausdehnen der Membran 170a und durch die Vakuumöffnungen 184 zu einer Kante des Wafers 10 zum Ausüben einer Belastung darauf vorgesehen. Das elastische Teil 180 wird ähnlich zum Ausüben einer Kraft auf den Träger 134 ausgedehnt. In diesem Zustand werden Poliermittel durch die Poliermittelversorgungsvorrichtung 118 zugeführt und der Polierkopf 130a und der Drehtisch 114 werden in entgegengesetzten Richtungen gedreht, um die vordere Oberfläche 10b des Wafers 10 zu polieren.As it is in 7a is shown, air is in the first and second chambers during the polishing step 160 . 136 and the first elastic part 180 through the first, second and third fluid passages 134a . 134b and 134c pumped. Consequently, the air pressure through the first openings 156 to the membrane 170a for expanding the membrane 170a and through the vacuum holes 184 to an edge of the wafer 10 to impose a burden on it. The elastic part 180 becomes similar to applying a force to the wearer 134 extended. In this state, polishing agents are passed through the polishing agent supply device 118 fed and the polishing head 130a and the turntable 114 are turned in opposite directions to the front surface 10b of the wafer 10 to polish.
Wie in 7b gezeigt wird nach einem Polieren während des Einspannschritts wieder Luft durch den ersten Fluiddurchlaß 134a bzw. durch den zweiten Fluiddurchlaß 134b abgeführt, um die erste Kammer 160 zu evakuieren oder auf einen atomosphärischen Druck zu bringen bzw. die zweite Kammer 136 zu evakuieren. Zu diesem Zeitpunkt wird durch den dritten Fluiddurchlaß 134c zum Herablassen des Trägers 134 Luft gepumpt, bis der Wafer 10 durch ein Vakuum vollständig angesaugt und hoch gezogen worden ist. Nach einem Hochziehen des Wafers 10 wird Luft durch den dritten Fluiddurchlaß 134c abgeführt, um einen nach unten gerichteten Druck des Trägers 134 bei atmosphärischem Druck aufrecht zu erhalten. Folglich wird der Wafer 10 angesaugt und durch die Vakuumöffnungen 184 des Einspannrings 182 während eines Komprimierens der Membran 170a hochgezogen. Anschließend wird der durch die Vakuumöffnungen 184 hochgezogene Wafer 10 auf eine Stand-by-Plattform von der Schleifauflage 112 des Drehtisches 114 durch den Polierkopf 130a entladen. Danach wird Luft in die ersten und zweiten Kammern 160, 136 durch die ersten und zweiten Fluiddurchlässe 134a, 134b gepumpt. Folglich wird der Wafer von den Vakuumöffnungen 184 getrennt und freigegeben.As in 7b shown after polishing during the Einspannschritts again air through the first fluid passage 134a or through the second fluid passage 134b dissipated to the first chamber 160 to evacuate or bring to an atomospheric pressure or the second chamber 136 to evacuate. At this time is through the third fluid passage 134c for lowering the vehicle 134 Air pumped until the wafer 10 completely sucked in by a vacuum and pulled up. After pulling up the wafer 10 Air is through the third fluid passage 134c dissipated to a downward pressure of the wearer 134 to maintain at atmospheric pressure. Consequently, the wafer becomes 10 sucked in and through the vacuum openings 184 of the clamping ring 182 during compression of the membrane 170a pulled up. Subsequently, the through the vacuum openings 184 raised wafers 10 on a stand-by platform from the sanding pad 112 of the turntable 114 through the polishing head 130a discharged. Thereafter, air is introduced into the first and second chambers 160 . 136 through the first and second fluid passages 134a . 134b pumped. As a result, the wafer is separated from the vacuum openings 184 disconnected and released.
Wie vorhergehend erläutert ist der Polierkopf 130a der zweiten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß er einen separaten Einpannring 182 zum Hochziehen des Wafers durch ein Vakuum aufweist. Während des Polierverfahrens übt der Einspannring 182 durch die Vakuumöffnung 184 einen Druck auf die Kante des Wafers 10 unabhängig von der Membran aus, während ein Druck durch die erste Öffnung 134a auf den Mittenabschnitt des Wafers 10 ausgeübt wird. Ebenso kann der Polierkopf 130a eine Belastung, die auf die Haltevorrichtung 150a und den Haltering 140 ausgeübt werden soll, individuell steuern.As previously explained, the polishing head 130a the second embodiment, characterized in that it has a separate clamping ring 182 to pull up the wafer by a vacuum. During the polishing process, the clamping ring exercises 182 through the vacuum opening 184 a pressure on the edge of the wafer 10 regardless of the diaphragm while pressing through the first opening 134a on the middle section of the wafer 10 is exercised. Likewise, the polishing head 130a a strain on the holding device 150a and the retaining ring 140 should be exercised, individually controlled.
Ansonsten ist der Aufbau und der Betrieb des Polierkopfes 130a der zweiten Ausführungsform ähnlich zu der des Polierkopfes 130 aus 3, der vorhergehend beschrieben worden ist.Otherwise, the structure and operation of the polishing head 130a the second embodiment similar to that of the polishing head 130 out 3 which has been previously described.
8a und 8b zeigen Querschnittsansichten eines Polierkopfes 130b gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Polierkopf 130b der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Polierkopf 130 aus 3 darin, daß er individuell eine Belastung, die auf den ersten und zweiten Bereichen X1, X2 ausgeübt werden soll, individuell steuern kann und ebenso einen separaten Einspannring zum Hochziehen des Wafers wie in der ersten Ausführungsform aufweist. 8a and 8b show cross-sectional views of a polishing head 130b according to a second preferred embodiment of the present invention. The polishing head 130b The second embodiment is different from the polishing head 130 out 3 in that it can individually control a load to be applied to the first and second areas X1, X2 and also has a separate clamping ring for pulling up the wafer as in the first embodiment.
Der Polierkopf 130b der zweiten Ausführungsform enthält einen Träger 134, eine Mittenhaltevorrichtung 186, eine Zwischenhaltevorrichtung 188, eine erste Membran 192, eine zweite Membran 194 und einen Einspannring 182.The polishing head 130b The second embodiment includes a carrier 134 , a center-holding device 186 , an intermediate holding device 188 , a first membrane 192 , a second membrane 194 and a clamping ring 182 ,
Der Träger 134 enthält erste, zweite und dritte Fluiddurchlässe 134a, 134b, 134c. Die Mittenhaltevorrichtung 186 weist eine erste Kammer 187, die mit einem ersten Fluiddurchlaß 134a kommuniziert, und einen unteren Oberflächenabschnitt mit ersten Öffnungen 186a auf, um mit der ersten Kammer 187 zu kommunizieren. Durch den ersten Fluiddurchlaß 134a wird Luft in die erste Kammer 187 gepumpt, um eine Kraft auf eine erste Fläche X1 des Wafers 10 auszuüben.The carrier 134 includes first, second and third fluid passages 134a . 134b . 134c , The center holder 186 has a first chamber 187 provided with a first fluid passage 134a communicates, and a lower surface portion with first openings 186a on to the first chamber 187 to communicate. Through the first fluid passage 134a Air gets into the first chamber 187 pumped to a force on a first surface X1 of the wafer 10 exercise.
Die Zwischenhaltevorrichtung 188, die um die Mittenhaltevorrichtung 186 in dem Träger 134 angeordnet ist, ist in der gleichen Ebene positioniert, wie die der Mittenhaltevorrichtung 186. Die Zwischenhaltevorrichtung 188 weist eine zweite Kammer 189, die mit dem zweiten Fluiddurchlaß 134b kommuniziert, und einen unteren Abschnitt mit zweiten Öffnungen 188a auf, um mit der zweiten Kammer 189 zu kommunizieren. Durch den zweiten Fluiddurchlaß 134b wird Luft in die zweite Kammer 189 eingebracht, um eine Kraft auf einen zweiten Bereich X2 auf den Wafer 10 auszuüben.The intermediate holding device 188 around the center holding device 186 in the carrier 134 is positioned in the same plane as that of the center holding device 186 , The intermediate holding device 188 has a second chamber 189 connected to the second fluid passage 134b communicates, and a lower section with second openings 188a on to the second chamber 189 to communicate. Through the second fluid passage 134b air gets into the second chamber 189 introduced to a force on a second area X2 on the wafer 10 exercise.
Die ersten und zweiten Membrane 192, 194 sind an den Kanten der Mitten- und Zwischenhaltevorrichtungen 186, 188 haftend angebracht, um jeweils deren untere Oberflächenabschnitte einzuschließen. Die zweite Membran 194 schließt die Zwischenhaltevorrichtung 188 ein und deren unterer Oberflächenabschnitt ist in einer Ringform ausgebildet. The first and second membranes 192 . 194 are at the edges of the center and intermediate fixtures 186 . 188 adhesively attached to each include their lower surface portions. The second membrane 194 closes the intermediate holding device 188 one and the lower surface portion thereof is formed in a ring shape.
Nach unten gerichtete Kräfte der ersten und zweiten Membrane 192, 194 gegen die ersten und zweiten Bereiche X1 und X2 des Wafers 10 werden durch den Luftdruck in der ersten und zweiten Kammer 187, 189 gesteuert. Das heißt, Belastungen der ersten und zweiten Bereiche X1, X2 des Wafers 10 werden durch Verändern von Luftdrücken der ersten und zweiten Fluiddurchlässe 134a, 134b des Trägers 134 gesteuert.Downward forces of the first and second membranes 192 . 194 against the first and second regions X1 and X2 of the wafer 10 be due to the air pressure in the first and second chambers 187 . 189 controlled. That is, loads on the first and second regions X1, X2 of the wafer 10 are changed by changing the air pressures of the first and second fluid passages 134a . 134b of the carrier 134 controlled.
Somit können die Kräfte, welche auf bestimmte Abschnitte X1, X2 des Wafers 10 ausgeübt werden, ohne weiteres gesteuert werden und dadurch die relativen Poliergeschwindigkeiten der bestimmten Abschnitte X1, X2 des Wafers 10 präziser gesteuert werden.Thus, the forces acting on certain sections X1, X2 of the wafer 10 can be readily controlled and thereby the relative polishing rates of the particular sections X1, X2 of the wafer 10 be controlled more precisely.
Der Einspannring 182 bildet zusammen mit einer inneren Oberfläche des Trägers 134 und oberen Oberfläche der Haltevorrichtungen 186, 188 eine dritte Kammer 183 aus, die mit dem dritten Fluiddurchlaß 134c verbunden ist. Der Einspannring 182 weist Vakuumöffnungen 184 zum Hochziehen des Wafers durch ein Vakuum auf. An einer unteren Oberfläche des Einspannrings 182, in welchen die Vakuumöffnungen 184 ausgebildet sind, sind Filme 164 haftend angebracht. Die Filme 164 dienen als ein Hilfsmittel zum Verhindern von Kratzern des Wafers 10 aufgrund eines Einspannens und Lösens des Wafers 10 durch den Einspannring 182.The clamping ring 182 forms together with an inner surface of the vehicle 134 and upper surface of the holders 186 . 188 a third chamber 183 from that with the third fluid passage 134c connected is. The clamping ring 182 has vacuum openings 184 for pulling up the wafer by a vacuum. On a lower surface of the clamping ring 182 in which the vacuum openings 184 are educated, are films 164 adherently attached. The movies 164 serve as an aid for preventing scratches of the wafer 10 due to chucking and loosening of the wafer 10 through the clamping ring 182 ,
Im folgenden wird ein Wafer-Polierverfahren einer Vorrichtung 100 zum chemisch-mechanischen Polieren mit einem Polierkopf 130b gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Polierverfahren weist folgende Schritte auf: Laden eines Wafers auf eine Schleifauflage 112 eines Drehtisches 114 durch einen Polierkopf 130b, Polieren einer vorderen bzw. zweiten Oberfläche 10b des Wafers 10 durch Ausüben von Luftdruck auf erste und zweite Membrane 192, 194, Einspannen des Wafers 10 durch den Polierkopf 130b und Entladen des Wafers 10 von der Schleifauflage 112 des Drehtellers 114 auf eine Stand-by-Plattform (nicht gezeigt).The following is a wafer polishing method of a device 100 for chemical mechanical polishing with a polishing head 130b according to the second embodiment of the present invention. The polishing process includes the steps of loading a wafer onto a grinding pad 112 a turntable 114 through a polishing head 130b , Polishing a front or second surface 10b of the wafer 10 by applying air pressure to the first and second membranes 192 . 194 , Clamping the wafer 10 through the polishing head 130b and unload the wafer 10 from the sanding pad 112 of the turntable 114 on a standby platform (not shown).
Die Schritte des Polierverfahrens werden im folgenden unter Bezugnahme auf die folgende Tabelle im Detail erläutert. [Tabelle 3] Erste und zweite Kammer Dritte Kammer
Beladungsschritt Null oder Vakuum Vakuum
Polierschritt Druck Druck
Einspannschritt Null oder Vakuum Vakuum
Entladunsgschritt Entweder Druck, Null oder Vakuum (falls möglich Druck) Druck
The steps of the polishing process will be explained below in detail with reference to the following table. [Table 3] First and second chamber Third Chamber
loading step Zero or vacuum vacuum
polishing step print print
clamping step Zero or vacuum vacuum
Entladunsgschritt Either pressure, zero or vacuum (if possible pressure) print
Gemäß Tabelle 3 wird bei dem Beladungsschritt der Polierkopf 130b bewegt, um es den ersten und zweiten Membranen 192, 194 zu ermöglichen, in Kontakt mit der rückwärtigen Oberfläche 10a des Wafers 10 zu kommen. Anschließend wird ein Gas, vorzugsweise Luft, durch die ersten und zweiten Fluiddurchlässe 134a, 134b bzw. durch einen dritten Fluiddurchlaß 134c abgeführt, um die ersten und zweiten Kammern 187, 189 zu evakuieren oder auf atmosphärischen Druck zu bringen bzw. eine dritte Kammer 183 zu evakuieren. Wie in 8b gezeigt, wird folglich der Wafer 10 an den Vakuumöffnungen 184 eines Einspannrings 182 während eines Komprimierens der ersten und zweiten Membrane 192, 194 angesaugt und festgehalten.According to Table 3, in the loading step, the polishing head 130b moved to the first and second membranes 192 . 194 to allow in contact with the back surface 10a of the wafer 10 get. Subsequently, a gas, preferably air, through the first and second fluid passages 134a . 134b or through a third fluid passage 134c dissipated to the first and second chambers 187 . 189 to evacuate or bring to atmospheric pressure or a third chamber 183 to evacuate. As in 8b consequently, the wafer becomes 10 at the vacuum openings 184 a clamping ring 182 during compression of the first and second membranes 192 . 194 sucked and held.
Der Wafer 10 wird als nächstes auf das Schleifkissen 112 des Drehtisches 114 durch den Polierkopf 130b geladen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Polierkopf 130b solange herabgelassen, bis der Wafer 10 in Kontakt mit dem Schleifkissen 112 steht.The wafer 10 will be next on the sanding pad 112 of the turntable 114 through the polishing head 130b loaded. At this time, the polishing head 130b let down until the wafer 10 in contact with the sanding pad 112 stands.
Wie es in 8a gezeigt ist, wird in dem Polierschritt Luft individuell in die ersten, zweiten und dritten Kammern 187, 189, 183 durch die ersten, zweiten und dritten Fluiddurchlässe 134a, 134b, 134c eingebracht. Folglich wird der Luftdruck durch die ersten und zweiten Öffnungen 186a, 188a zu den ersten und zweiten Membranen 192, 194 vorgesehen, um diese auszudehnen, und dadurch werden erste und zweite Räume S1, S2 zwischen der Mittenhaltevorrichtung 186 und der ersten Membran 192 bzw. zwischen der Zwischenhaltevorrichtung 188 und der zweiten Membran 194 ausgebildet. Ein Luftdruck in den ersten und zweiten Räumen S1, S2 bewirkt, daß die ersten und zweiten Bereiche X1, X2 des Wafers 10 angedrückt werden. Ebenso wird eine leichte Kraft auf eine Kante des Wafers 10 über die Vakuumöffnungen 184 zugeführte Luft ausgeübt. In diesem Zustand wird Poliermittel durch die Poliermittelversorgungsvorrichtung 118 zugeführt und der Polierkopf 130b und der Drehtisch 114 werden in zueinander entgegengesetzten Richtungen gedreht, um die vordere Oberfläche 10b des Wafers 10 zu polieren.As it is in 8a is shown in the polishing step, air is individually in the first, second and third chambers 187 . 189 . 183 through the first, second and third fluid passages 134a . 134b . 134c brought in. Consequently, the air pressure through the first and second openings 186a . 188a to the first and second membranes 192 . 194 provided to expand it, and thereby become first and second spaces S1, S2 between the center holding device 186 and the first membrane 192 or between the intermediate holding device 188 and the second membrane 194 educated. An air pressure in the first and second spaces S1, S2 causes the first and second areas X1, X2 of the wafer 10 be pressed. Likewise, a light force is applied to one edge of the wafer 10 over the vacuum openings 184 supplied air exercised. In this state, polishing agent becomes through the polishing agent supply device 118 fed and the polishing head 130b and the turntable 114 are rotated in opposite directions to each other around the front surface 10b of the wafer 10 to polish.
Wie in 8b gezeigt, wird während des Einspannschritts nach dem Polieren Luft durch die ersten und zweiten Fluiddurchlässe 134a, 134b bzw. durch den dritten Fluiddurchlaß 134c abgeführt, um die ersten und zweiten Kammern 187, 189 zu evakuieren oder auf atmosphärischen Druck zu bringen bzw. um die dritte Kammer 183 zu evakuieren. Folglich wird der Wafer durch die Vakuumöffnungen 184 des Einspannrings 182 während eines Komprimieren der ersten und zweiten Membrane 192, 194 angesaugt und eingespannt oder aufgenommen. Als nächstes wird der Wafer auf die Stand-by-Plattform von der Schleifauflage 112 des Drehtisches 114 durch den Polierkopf 130b entladen. Danach wird Luft in die dritte Kammer 183 durch den dritten Fluiddurchlaß 134c eingebracht. Folglich wird der Wafer von den Vakuumöffnungen 184 getrennt und reigegeben.As in 8b During the clamping step after polishing, air is forced through the first and second fluid passages 134a . 134b or through the third fluid passage 134c dissipated to the first and second chambers 187 . 189 to evacuate or bring to atmospheric pressure or to the third chamber 183 to evacuate. Consequently, the wafer passes through the vacuum openings 184 of the clamping ring 182 during compression of the first and second membranes 192 . 194 sucked and clamped or absorbed. Next, the wafer is placed on the stand-by platform of the grinding pad 112 of the turntable 114 through the polishing head 130b discharged. Thereafter, air is transferred to the third chamber 183 through the third fluid passage 134c brought in. As a result, the wafer is separated from the vacuum openings 184 separated and released.
Wie vorhergehend erläutert ist der Polierkopf 130b der zweiten Ausführungsform darin gekennzeichnet, daß er einen separaten Einspannring 182 zum Aufnehmen des Wafers durch ein Vakuum und zum Vorsehen eines Raums oder eines Volumens aufweist, um eine Kraft auf einen Abschnitt des Wafers 10 durch ein Zuführen von Luft durch den ersten Fluiddurchlaß 134c auszuüben. Ebenso kann der Polierkopf 130b zum Ausüben einer Kraft auf bestimmte Bereiche des Wafers individuell gesteuert werden.As previously explained, the polishing head 130b the second embodiment characterized in that it has a separate clamping ring 182 for receiving the wafer by a vacuum and providing a space or volume to apply a force to a portion of the wafer 10 by supplying air through the first fluid passage 134c exercise. Likewise, the polishing head 130b be controlled to exert a force on specific areas of the wafer individually.
Es ist ebenso zu beachten, daß bei dem Polierkopf 130b der zweiten Ausführungsform Membrane jeweils an den Mitten- und Zwischenhaltevorrichtungen angeordnet ist, aber mehrere Membrane können an einer Haltevorrichtung oder umgekehrt eine Membran an mehreren Haltevorrichtungen angeordnet werden. Ebenso kommunizieren Räume, die durch eine oder mehrere Membrane bzw. Haltevorrichtungen ausgebildet sind, mit entsprechenden Fluiddurchlässen, um den Luftdruck darin individuell zu steuern.It should also be noted that in the polishing head 130b In the second embodiment, the diaphragm is disposed respectively on the center and intermediate holding devices, but a plurality of diaphragms may be disposed on a holding device or, conversely, a diaphragm may be disposed on a plurality of holding devices. Similarly, spaces formed by one or more diaphragms or retainers communicate with respective fluid passages to individually control the air pressure therein.
11a und 11b zeigen Querschnittsansichten eines Polierkopfes 130c gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Polierkopf 130c der dritten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine Kraft, die auf jede der ersten, zweiten und dritten Bereiche X1, X2 und X3 ausgeübt werden soll, individuell steuern kann, und weist einen Einspannring zum Aufnehmen des Wafers auf. Der Einspannring 182 ist zwischen den Haltevorrichtungen mit verbesserten unteren Oberflächenabschnitten angeordnet. 11a and 11b show cross-sectional views of a polishing head 130c according to a third preferred embodiment of the present invention. The polishing head 130c The third embodiment is characterized in that it can individually control a force to be applied to each of the first, second and third regions X1, X2 and X3, and has a clamping ring for receiving the wafer. The clamping ring 182 is arranged between the holding devices with improved lower surface portions.
Gemäß 11a enthält der Polierkopf 130c der dritten Ausführungsform einen Träger 134, eine Mittenhaltevorrichtung 186, eine Endhaltevorrichtung (d. h. Haltevorrichtung für den Außenbereich der Waferscheibe) 196, eine erste Membran 192, eine zweite Membran 194 und einen Einspannring 182.According to 11a contains the polishing head 130c the third embodiment, a carrier 134 , a center-holding device 186 an end holder (ie, outer wafer holding apparatus) 196 , a first membrane 192 , a second membrane 194 and a clamping ring 182 ,
Der Träger 134 weist erste, zweite und dritte Fluiddurchlässe 134a, 134b und 134c auf. Die Mittenhaltevorrichtung 186 weist eine erste Kammer 187, die mit dem ersten Fluiddurchlaß 134a kommuniziert, und einen unteren Oberflächenabschnitt der Mittenhaltevorrichtung auf, die erste Öffnungen 186a zum Kommunizieren mit der ersten Kammer 187 aufweist. Durch den ersten Fluiddurchlaß 134a wird Luft in die erste Kammer 187 zum Ausüben einer Kraft auf einen ersten Bereich X1 des Wafers 10 eingebracht.The carrier 134 has first, second and third fluid passages 134a . 134b and 134c on. The center holder 186 has a first chamber 187 connected to the first fluid passage 134a and a lower surface portion of the center holder, the first openings 186a to communicate with the first chamber 187 having. Through the first fluid passage 134a Air gets into the first chamber 187 for applying a force to a first region X1 of the wafer 10 brought in.
Der Einspannung 182, der um die Mittenhaltevorrichtung 186 in dem Träger 134 angeordnet ist, wird in der gleichen Ebene positioniert, wie die der Mittenhaltevorrichtung 186.The clamping 182 that around the center holder 186 in the carrier 134 is positioned in the same plane as that of the center holder 186 ,
Die Endhaltevorrichtung 196 wird um den Einspannring 182 in dem Träger 134 herum angeordnet und ist in der gleichen Ebene positioniert wie die der Mittenhaltevorrichtung 186. Die Endhaltevorrichtung 196 weist eine zweite Kammer 197, die mit dem zweiten Fluiddurchlaß 134b kommuniziert, und einen unteren Oberflächenabschnitt auf, der zweite Öffnungen 196a zum Kommunizieren mit der zweiten Kammer 197 aufweist. Durch den zweiten Fluiddurchlaß 134b wird in die zweite Kammer 196 Luft zum Ausüben einer Kraft auf einen zweiten Bereich X2 des Wafers 10 eingebracht.The end holder 196 is about the clamping ring 182 in the carrier 134 arranged around and is positioned in the same plane as that of the center holding device 186 , The end holder 196 has a second chamber 197 connected to the second fluid passage 134b communicates, and a lower surface portion, the second openings 196a to communicate with the second chamber 197 having. Through the second fluid passage 134b will be in the second chamber 196 Air for applying a force to a second region X2 of the wafer 10 brought in.
Jeder untere Oberflächenabschnitt der Mitten- und Endhaltevorrichtungen 186, 196 ist eine ebene Oberfläche mit einer abgerundeten Kante. Alternativ können die Kanten der unteren Oberflächenabschnitte abgeschrägt sein. Der Aufbau der unteren Oberflächenabschnitte mit ebenen Oberflächen und abgerundeten Kanten dient zum Ausüben einer gleichförmigen Kraft auf eine rückwärtige bzw. erste Oberfläche 10a des Wafers 10 während des Polierverfahrens.Each lower surface portion of the center and end fixtures 186 . 196 is a flat surface with a rounded edge. Alternatively, the edges of the lower surface portions may be chamfered. The construction of the lower surface sections with flat surfaces and rounded Edges serve to exert a uniform force on a rear or first surface 10a of the wafer 10 during the polishing process.
Der Einspannunng 182 bildet zusammen mit einer inneren Oberfläche des Trägers 134 und oberen Oberflächen der Haltevorrichtungen 186, 196 eine dritte Kammer 183, die mit dem dritten Fluiddurchlaß 134c kommunizieren. Der Einspannring 182 weist Vakuumöffnungen zum Aufnehmen des Wafers durch ein Vakuum auf. An einer unteren Oberfläche des Einspannrings 182, bei welchem die Vakuumöffnungen 184 ausgebildet sind, sind Filme (bzw. Stutzen) 164 angeordnet. Die Filme 164 dienen als ein Hilfsmittel zum Verhindern von Kratzern auf dem Wafer 10 aufgrund des Einspannrings 182, während eines Einspannens und Lösens des Wafers 10.The clamping 182 forms together with an inner surface of the vehicle 134 and upper surfaces of the holders 186 . 196 a third chamber 183 connected to the third fluid passage 134c communicate. The clamping ring 182 has vacuum holes for receiving the wafer by a vacuum. On a lower surface of the clamping ring 182 in which the vacuum openings 184 are formed, are films (or nozzles) 164 arranged. The movies 164 serve as an aid to prevent scratches on the wafer 10 due to the clamping ring 182 during clamping and loosening of the wafer 10 ,
Die ersten und zweiten Membrane 192, 194 sind an den Kanten der Mitten- und Endhaltevorrichtungen 186, 196 derart angeordnet, daß sie jeweils ihre unteren Oberflächenabschnitte umschließen. Die zweiten Membran 194 umschließt die Endhaltevorrichtung 196 und ihr unterer Oberflächenabschnitt ist in einer Ringform ausgebildet.The first and second membranes 192 . 194 are at the edges of the center and end fixtures 186 . 196 arranged so that they each enclose their lower surface portions. The second membrane 194 encloses the end holder 196 and its lower surface portion is formed in a ring shape.
Wenn Luft individuell in die ersten und zweiten Kammern 187, 197 durch die ersten und zweiten Fluiddurchlässe 134a, 134b gepumpt wird, wird durch die ersten und zweiten Öffnungen 186a, 196a zu – den ersten und zweiten Membranen 192, 194 ein Luftdruck vorgesehen, um sie auszudehnen, und dabei erste und zweite Räume oder Volumen S1, S2 zwischen der Mittenhaltevorrichtung 186 und der ersten Membran 192 bzw. zwischen der Endhaltevorrichtung 196 und der zweiten Membran 194 ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird zwischen dem Einspannring 182 und dem Wafer 10 ein dritter Raum oder Volumen S3 durch die ersten und zweiten Membrane 192, 194 ausgebildet. Somit ist der Polierkopf 130c dieser Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß ein separater Einspannring 182 durch Luft betrieben wird und ein dritter Raum S3 spontan durch Ausdehnen der ersten und zweiten Membrane 192, 194 ausgebildet wird. Ebenso können Luftdrücke der Räume S1, S2 und S3 jeweils durch die ersten, zweiten und dritten Fluiddurchlässe 134a, 134b und 134c individuell gesteuert werden.When air individually in the first and second chambers 187 . 197 through the first and second fluid passages 134a . 134b is pumped through the first and second openings 186a . 196a to the first and second membranes 192 . 194 provided an air pressure to expand it, and thereby first and second spaces or volumes S1, S2 between the center holding device 186 and the first membrane 192 or between the end holder 196 and the second membrane 194 educated. At this time, between the clamping ring 182 and the wafer 10 a third space or volume S3 through the first and second membranes 192 . 194 educated. Thus, the polishing head 130c this embodiment characterized in that a separate clamping ring 182 is operated by air and a third space S3 spontaneously by expanding the first and second membranes 192 . 194 is trained. Likewise, air pressures of the spaces S1, S2, and S3 may flow through the first, second, and third fluid passages, respectively 134a . 134b and 134c be individually controlled.
Während eines Polierschritts können nach unten gerichtete Kräfte gegen die ersten, zweiten und dritten Bereiche X1, X2 und X3 des Wafers 10 durch Luftdrücke in den ersten, zweiten und dritten Kammern 187, 197 und 183 gesteuert werden. Das heißt, daß eine zu den ersten und zweiten Kammern 187, 197 zugeführte Luft in die erste und zweiten Membrane 192, 194 strömt und diese zum Ausbilden und zweiten Räume S1, S2 ausdehnt, die eine Kraft gegen die ersten und zweiten Bereiche X1, X2 des Wafers 10 vorsehen, und eine zu der dritten Kammer 183 zugeführte Luft in den dritten Raum zwischen den ersten und zweiten Membranen 192, 194 strömt, um eine Kraft gegen den dritten Bereich X3 des Wafers 10 vorzusehen. Somit können die Kräfte, die auf bestimmte Abschnitte X1, X2 und X3 auf dem Wafer 10 ausgeübt werden, ohne weiteres durch ein Verändern der Luftdrücke, die durch die Fluiddurchlässe 134a, 134b und 134c des Trägers 134 zugeführt worden sind, gesteuert werden, und dadurch eine Poliergeschwindigkeit oder Abtragungsrate der bestimmten Abschnitte X1, X2 und X3 des Wafers 10 präziser gesteuert werden.During a polishing step, downward forces may be applied against the first, second and third regions X1, X2 and X3 of the wafer 10 by air pressures in the first, second and third chambers 187 . 197 and 183 to be controlled. That is, one to the first and second chambers 187 . 197 supplied air into the first and second membranes 192 . 194 flows and expands them to form and second spaces S1, S2 which exert a force against the first and second areas X1, X2 of the wafer 10 and one to the third chamber 183 supplied air in the third space between the first and second membranes 192 . 194 flows to force against the third region X3 of the wafer 10 provided. Thus, the forces acting on specific sections X1, X2 and X3 on the wafer 10 be readily exerted by changing the air pressures passing through the fluid passages 134a . 134b and 134c of the carrier 134 are fed, and thereby a polishing rate or removal rate of the specific portions X1, X2 and X3 of the wafer 10 be controlled more precisely.
Die Stutzen 164, die in der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsform als Hilfsmittel angeordnet sind, sind optional.The pillars 164 which are arranged as aids in the first, second, third and fourth embodiments are optional.
Der übrige Aufbau und Betrieb des Polierkopfs 130c, der zuvor beschrieben worden ist, ist der gleiche wie bei den Polierköpfen aus 3 und der ersten Ausführungsform.The rest of the construction and operation of the polishing head 130c which has been described above is the same as the polishing heads 3 and the first embodiment.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich, ist festzuhalten, daß die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Polieren eines Wafers vorsieht, welche den Wafer durch ein Ansaugen und Einspannen durch ein Vakuum stabiler bzw. sicherer Laden und Entladen kann.As apparent from the foregoing description, it should be noted that the present invention provides an apparatus for polishing a wafer, which can stably and safely charge and discharge the wafer by sucking and clamping by a vacuum.
Ebenso kann die vorliegende Erfindung durch ein gleichmäßiges Ausüben einer Kraft auf eine rückwärtige Querfläche des Wafers bei einem Polierverfahren verhindern, daß ein bestimmter Abschnitt eines Wafers überpoliert wird.Also, by uniformly applying a force to a rear transverse surface of the wafer in a polishing process, the present invention can prevent a certain portion of a wafer from being overpolished.
Überdies kann die vorliegende Erfindung eine Kraft, die durch Vorsehen einer Vielzahl von voneinander durch Haltevorrichtungen und Membrane getrennten Räumen auf bestimmte Bereiche eines Wafers ausgeübt wird, leicht kontrollieren, und dadurch die Poliergeschwindigkeit der bestimmten Abschnitte des Wafers präzise steuern.Moreover, the present invention can easily control a force applied to particular areas of a wafer by providing a plurality of spaces separated from each other by holding devices and diaphragms, thereby precisely controlling the polishing rate of the particular portions of the wafer.
Außerdem verhindert die vorliegende Erfindung durch Reinigen der Poliermittelpartikel, die zwischen die Membrane und die Haltevorrichtungen während des Polierverfahrens strömen, daß Kratzer durch des Polierkopfes erzeugt werden.In addition, by cleaning the polishing agent particles that flow between the membrane and the fixtures during the polishing process, the present invention prevents scratches from being created by the polishing head.
