DE102005000645B4

DE102005000645B4 - Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Substraten

Info

Publication number: DE102005000645B4
Application number: DE102005000645A
Authority: DE
Inventors: Chan-Woo Suwon Cho; Jae-Phil Seongnam Boo; Myung-Seok Yongin Kim; Jong-Muk Suwon Kang; Ik-Joo Hwaseong Kim; Jung-Hwan Suwon Sung; Ki-Hong Suwon Jung; Keon-Sik Suwon Seo
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-01-12
Filing date: 2005-01-03
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2025-01-04
Also published as: DE102005000645A1; US7196011B2; US20050153557A1; JP2005203786A

Abstract

Verfahren zum Behandeln eines Substrats, mit folgenden Schritten:
chemisch-mechanisches Polieren des Substrats in einem Zwischenpolierschritt; und
chemisch-mechanisches Polieren des Substrats bei einem Endpolierschritt,
wobei der Zwischenpolierschritt das Substrat zu einem Bezugspunkt unter Verwendung eines Endpunkt-Erfassungsverfahrens poliert,
und wobei der Endpolierschritt das Berechnen einer Polierzeit des Endpolierschrittes aus Daten aufweist, die während eines Endpolierschrittes an einem vorher polierten Substrat gemessen wurden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Halbleitersubstraten, und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren und Reinigen von Halbleitersubstraten.
Beschreibung der verwandten Technik
Aus der EP 1 120 194 A2 ist ein optisches Überwachungsverfahren bei einem zweistufigen chemisch/mechanischem Polierprozess bekannt, wobei ein Reflexionssignal für jede einer Mehrzahl von radialen Zonen erzeugt wird. Die chemisch/mechanische Poliervorrichtung kann von einem hochselektiven Schleifschlamm zu einem wenig selektiven Schleifschlamm umschalten, wenn irgendeines der Reflexionssignale anzeigt, dass eine Metallschicht auf dem Substrat entfernt ist, und das Polieren kann anhalten, wenn alle Reflexionssignale anzeigen, dass eine Oxidschicht vollständig freigelegt ist.
Aus der WO 99/25520 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Modellieren eines chemisch/mechanischem Polierprozesses bekannt, wobei das Modelliersystem seine Modellierparameter durch Vergleichen der empirisch erhaltenen Ergebnisse mit simulierten Ergebnissen optimiert.
Ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen weist ein Abscheidungsverfahren zum Bilden eines Dünnfilms an einem Wafer und ein Ätzverfahren zum Bilden eines feinen Schaltungsmusters an dem Dünnfilm auf. Diese Verfahren werden iterativ durchgeführt, bis ein gewünschtes Schaltungsmuster bzw. eine gewünschte Schaltungsstruktur an dem Wafer gebildet ist. In diesem Fall werden viele Krümmungen bzw. Kurven erzeugt. Mit dem jüngsten Trend hin zu feineren Halbleitervorrichtungen sind die Linienbreiten von Schaltungen kleiner geworden und mehr Verbindungen sind auf einem Chip gestapelt. Aus diesem Grund nimmt ein Stufenunterschied, der auf inneren Positionen des Chips basiert, zu. Der Stufenunterschied erschwert es, eine leitfähige Schicht bei einem anschließenden Verfahren gleichmäßig zu beschichten, und verursacht ein Defokussieren bei einem photolithographischen Verfahren.
In Anbetracht des Vorhergehenden existieren viele Wege zum Planarisieren einer Waferoberfläche. Da die Waferkaliber bzw. Waferdurchmesser größer werden, wird in den letzten Jahren ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP) weit verbreitet verwendet, da eine überragende Planheit nicht nur in einem schmalen Bereich, sondern auch in einem weiten Bereich erreicht werden kann.
Es gibt typischerweise zwei Verfahren zum Polieren von Wafern bis zu einer Zieldicke während eines CMP-Verfahrens. Ein Verfahren ist ein Zeitverfahren, und das andere Verfahren ist ein Endpunkterfassungsverfahren. Bei dem Zeitverfahren stellt ein Benutzer die Polierzeit gemäß der Dicke ein, und Arten von Schichten und Wafern werden für diese eingestellte Zeit poliert. Aufgrund des Abnutzungszustands von Verbrauchsartikeln, wie Polierkissen oder Polierkonditionierer, die bei einem Polierverfahren verwendet werden, des Drucks des Polierkopfes zum Unter-Druck-Setzen des Wafers während des Polierverfahrens, des Hineinschwappens der Menge von zugeführten Schlämmen und der verschiedenen Zustände von Schichten, kann das Zeitverfahren jedoch bedauerlicherweise Wafer nicht zu einer exakten Dicke polieren.
Das Endpunkt-Erfassungsverfahren ist ferner in ein Motorstrom-Erfassungsverfahren und ein optisches Erfassungsverfahren klassifiziert. Das Motorstrom-Erfassungsverfahren ist ein Verfahren zum Erfassen der Variation einer Last, die an einen Motor angelegt ist und die aus einer Reibungskraft von zwei unterschiedlichen Schichten resultiert. Das Motorstrom-Erfassungsverfahren ist in den Fällen vorteilhaft, bei denen ein Polierpunkt eine Grenze einer oberen Schicht und einer unteren Schicht ist. Das Verfahren kann jedoch nicht in einem Fall verwendet werden, bei dem ein Polierpunkt der spezifische Punkt einer einzelnen Schicht ist. Das optische Erfassungsverfahren ist ein Verfahren, das ein intrinsisches Reflexionsvermögen eines Materials nutzt. Das optische Erfassungsverfahren verwendet insbesondere eine Kombination von Wellenformen, die an einer Oberfläche einer Schicht und an einer Grenzfläche von Schichten von einem abtastenden Strahl mit regulärer Wellenlänge reflektiert werden. Das optische Erfassungsverfahren ist in dem Fall vorteilhaft, bei dem ein oberer Punkt oder ein unterer Punkt scharf geschnitten bzw. getrennt ist. Dieses Verfahren kann jedoch nicht bei einem Fall verwendet werden, bei dem der obere oder der untere Punkt nicht scharf getrennt ist oder die gewünschte Dicke klein ist. Es ist daher mit derzeit verwendeten Polierverfahren schwer, Wafer zu einer exakten Dicke zu polieren.
Eine Reinigungsvorrichtung ist allgemein an einer Seite einer Poliervorrichtung angeordnet, um zusätzliche Substanzen, wie z. B. Schlämme, die an einem Wafer, nachdem ein Polierverfahren durchgeführt ist, verbleiben, zu entfernen. Eine typische Reinigungsvorrichtung weist ein Reinigungsmodul, eine Mehrzahl von Ätzmittel-Behandlungsmodulen und ein Trocknungsmodul auf. Ein vollständig polierter Wafer wird unter Verwendung von entionisiertem Wasser (DI-Wasser; DI = Deionized Water) durch das Reinigungsmodul gereinigt. Der Wafer wird dann bei einem Modul unter Verwendung einer gemischten Chemikalie, die Ammoniak, Wasserstoffperoxid und DI-Wasser aufweist, gespült. Nachdem der Wafer durch eine Bürste bei einem Modul unter Verwendung von Fluorwasserstoffsäure (HF) als eine Chemikalie gereinigt ist, wird der Wafer durch einen Schleudertreiber in dem Trocknungsmodul getrocknet. In dem Fall, dass das Reinigungsverfahren unter Verwendung des im Vorhergehenden beschriebenen Verfahrens durchgeführt wird, können Schlammreste und Partikel der Bürste weiter an dem Wafer haften. Der Wafer wird danach zu einer Befeuchtungsstation transportiert, um unter Verwendung der gemischten Chemikalie gespült zu werden, und derselbe wird unter Verwendung von Isopropylalkohol (IPA) basierend auf einem Marangoni-Effekt getrocknet. Es ist somit eine doppelte Zeit zum Reinigen von Wafern aufgrund der Schlammreste und der Partikel der Bürste erforderlich. In den jeweiligen Modulen der Reinigungsvorrichtung werden nasse bzw. befeuchtete Wafer zu den Modulen mittels einer Transporteinheit transportiert. Die Chemikalie kann dementsprechend auf die Module tropfen, wodurch die Module beschmutzt oder verunreinigt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren und System zum Behandeln von Substraten sind geschaffen, das Substrate zu einer genaueren Dicke polieren, die Zeit reduzieren, die erforderlich ist, um die Substrate zu polieren, und verhindern, dass Reinigungsvorrichtungen durch einen Tropfen einer Chemikalie von einem Substrat während eines Reinigungsverfahrens verunreinigt werden.
Ein Ausführungsbeispiel schafft ein Verfahren, das Zwischenpolierschritte und Endpolierschritte aufweist. Bei dem Zwischenpolierschritt wird das Substrat zu einem Bezugspunkt bzw. Referenzpunkt unter Verwendung eines Endpunkt-Erfassungsverfahrens poliert. Bei dem Endpolierschritt wird das Substrat für eine Polierzeit poliert, die aus Daten berechnet wird, die während eines Endpolierschritts eines vorher polierten Substrats gemessen wurden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein weiteres Verfahren, das das Reinigen des polierten Substrats durch Laden des polierten Substrats auf eine Reinigungsvorrichtung aufweist. Die Reinigungsvorrichtung reinigt das Substrat unter Verwendung von entionisiertem Wasser (DI-Wasser). Dann reinigt die Reinigungsvorrichtung das Substrat bei einem chemischen Anfangsreinigungsschritt unter Verwendung einer Lösung, die Fluorwasserstoffsäure (HF) aufweist. Dann reinigt die Reinigungsvorrichtung bei einem chemischen Endreinigungsschritt das Substrat durch Tauchen des Substrats in eine Lösung, die Ammoniak, Wasserstoffperoxid und DI-Wasser aufweist. Die Reinigungsvorrichtung trocknet dann das Substrat bei einem Trocknungsschritt. Das Substrat kann nach jedem Reinigungsschritt getrocknet werden, um eine Verunreinigung der Reinigungsvorrichtung durch Chemikalien, die von dem Substrat tropfen, zu verhindern.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein System zum Behandeln von Substraten, das eine Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren bzw. eine chemisch-mechanische Poliervorrichtung aufweist. Die Vorrichtung weist einen Polierteil, einen Messteil und ein Poliersteuersystem auf. Das Poliersteuersystem weist eine Zwischenpoliersteuerung und eine Endpoliersteuerung zum Steuern des Zwischenpolierens bzw. des Endpolierens des Substrats auf. Das Zwischenpolieren wird unter Verwendung eines Endpunkt-Erfassungsverfahrens durchgeführt, und das Endpolieren wird unter Verwendung eines Zeitverfahrens, basierend auf einer Regelschleifensteuerung bzw. einer Steuerung mit einer geschlossenen Schleife, durchgeführt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein weiteres System, das eine Reinigungsvorrichtung aufweist. Die Reinigungsvorrichtung weist Module zum Spülen, chemischen Reinigen und Trocknen des Substrats auf. Jedes der Spülmodule und der chemischen Reinigungsmodule kann eine Düse aufweisen, die ein Trocknungsgas zuführt, um das Substrat vor dem Transportieren des Substrats zu einem nächsten Modul zu trocknen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Substratbehandlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines in 1 gezeigten Polierteils.
3 ist eine Querschnittsansicht, die Mehrfachschichtregionen, die bei jedem Plattenabschnitt poliert werden, für den Fall zeigt, dass Mehrfachschichten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung jeweils bei Plattenabschnitten poliert werden.
4 zeigt eine Endpoliersteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 ist eine Querschnittsansicht, die mehrschichtige Regionen, die jeweils bei jedem Plattenabschnitt poliert werden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wenn dieselben eingestellt sind, um eine gleichmäßige Entfernungsdicke aufzuweisen.
6 zeigt eine Wellenform, die unter Verwendung eines optischen Interferenzmessverfahrens erhalten wird.
7 zeigt die Reinigungsvorrichtung von 1.
8 ist eine Vorderansicht eines Halteteils der Reinigungsvorrichtung von 7.
9 zeigt ein Spülmodul der Reinigungsvorrichtung von 7.
10 zeigt ein Anfangschemo-Behandlungsmodul der Reinigungsvorrichtung von 7.
11 zeigt ein Endchemo-Behandlungsmodul der Reinigungsvorrichtung von 7.
12 zeigt ein weiteres Beispiel der Reinigungsvorrichtung von 1.
13 zeigt eine Anordnung einer Mehrzahl von Reinigungsvorrichtungen, die gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet sind.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Substratbehandlungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt.
15 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte des Reinigungsverfahrens in 14 zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie in 1 dargestellt ist, weist eine Substratbehandlungseinrichtung gemäß der Erfindung eine Poliervorrichtung 10 und eine Reinigungsvorrichtung 20 auf. Die Poliervorrichtung 10 ist an einer Seite angeordnet, und die Reinigungsvorrichtung 20 ist daneben bei einer lateralen Fläche der Poliervorrichtung 10 angeordnet. Ein Transportroboter 30 ist zwischen der Poliervorrichtung 10 und der Reinigungsvorrichtung 20 eingebaut, um einen Wafer zwischen denselben zu transportieren. Eine Mehrzahl von Ladestationen 50 ist lateral zu der Reinigungsvorrichtung 20 angeordnet. Ein Träger, der Wafer aufweist, ist an der Ladestation 50 platziert. Die Poliervorrichtung 10 führt ein Polierverfahren durch, um Schichten eines Wafers zu polieren, und die Reinigungsvorrichtung 20 entfernt zusätzliche Substanzen, wie z. B. Schlämme, die an dem Wafer nach dem Polierverfahren haften.
Die Poliervorrichtung 10 weist einen Polierteil 130, einen Messteil 160 und einen Steuersystemteil 180 auf. Der Polierteil 130 ist in der Poliervorrichtung 10 angeordnet, um Wafer direkt zu polieren. Der Messteil 160 misst eine Vorpolier-Waferdicke und eine Nachpolier-Waferdicke und kann in einer Endeinrichtung der Ladestation 50 angeordnet sein. Der Messteil 160 misst ferner eine Dicke einer zu polierenden Schicht. Wenn die zu polierende Schicht aus einer oberen Schicht und einer unteren Schicht zusammengesetzt ist, misst der Messteil 160 eine Dicke der unteren Schicht. Der Messteil 160 misst alternativ eine Nachpolier-Waferdicke, und ein Einrichtungsteil zum Durch führen des Vorpolierverfahrens (z. B. eine Abscheidungseinrichtung; nicht gezeigt) misst die Vorpolier-Waferdicke.
Bezug nehmend auf 2 und 1 weist der Polierteil 130 einen Anfangsplattenabschnitt 100a, einen Zwischenplattenabschnitt 100b, einen Endplattenabschnitt 100c, eine Ladeschale 120 und eine Polierkopfanordnung 140 auf. Die Ladeschale 120 und der Plattenteil 100 sind quadratisch angeordnet. Die Ladeschale 120 ist benachbart zu der Reinigungsvorrichtung 20 angeordnet. Die Plattenabschnitte 100a, 100b und 100c sind in einer Gegenuhrzeigerrichtung in der genannten Reihenfolge angeordnet. Jeder Plattenabschnitt 100a, 100b und 100c weist eine Auflageplatte 102, an der ein Polierkissen 104 haftet, einen Schlammzufuhrarm 106 zum Zuführen von Schlämmen zu dem Polierkissen 104 während eines Polierverfahrens und einen Kissenkonditionierer 108 zum Halten des Polierkissens auf einer geeigneten Rauhigkeit auf. Die Polierkopfanordnung 140 weist eine kreuzförmige Trageplatte 142 mit vier Endgliedern, die jeweils mit einem Polierkopf 144 kombiniert sind, auf. Der Polierkopf 144 adsorbiert einen Wafer unter einem Vakuumzustand, während der Wafer transportiert wird, und legt einen regulierbaren Druck an den Wafer während eines Polierverfahrens an. Die Polierköpfe 144 sind um die Achse 145 derselben drehbar, und die Polierkopfanordnung 140 ist ferner um die Achse 15 derselben drehbar. Die Wafer werden durch die Polierkopfanordnung 140 durch die Anfangs-, Zwischen- und Endplattenabschnitte 100a, 100b und 100c poliert.
Zurückkehrend zu 1 steuert der Steuersystemteil 180 den Grad, mit dem ein Wafer bei den Plattenteilen 100a, 100b und 100c poliert wird. Der Steuersystemteil 180 weist eine Anfangspoliersteuerung 180a zum Steuern des Grads, mit dem ein Wafer bei dem Anfangsplattenabschnitt 100a poliert wird, eine Zwischenpoliersteuerung 180b zum Steuern des Grads, mit dem ein Wafer bei dem Zwischenplattenabschnitt 100b poliert wird, und eine Endpoliersteuerung 180c zum Steuern des Grads, mit dem ein Wafer bei dem Endplattenabschnitt 100c poliert wird, auf. Bei dem Anfangsplattenabschnitt 100a wird ein Wafer zu einer vorbestimmten Dicke poliert. Bei dem Zwischenplattenabschnitt 100b wird der Wafer zu einem Bezugspunkt poliert. An dem Endplattenabschnitt 100b wird der Wafer poliert, bis derselbe eine Zieldicke erreicht. In dem Fall, bei dem eine zu polierende Schicht des Wafers eine mehrschichtige Schicht ist, die aus einer oberen Schicht (60a von 3) und einer unteren Schicht (60b von 3) zusammengesetzt ist, ist ein Bezugspunkt eine Grenze 60c der oberen und der unteren Schicht 60a und 60b.
Die Anfangspoliersteuerung 180a steuert das Polieren, das an dem Anfangsplattenabschnitt 100a durchgeführt wird, unter Verwendung eines Endpunkt-Erfassungsverfahrens oder eines Festzeitverfahrens. Das Endpunkt-Erfassungsverfahren verwendet ein optisches interferometrisches Verfahren, das in der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2002-34771 und dem US-Patent Nr. 6,511,363 offenbart ist. Das optische interferometrische Verfahren ist in der Technik gut bekannt und ist nicht detaillierter beschrieben. Das Festzeitverfahren ist ein Verfahren, bei dem ein Arbeiter die Polierzeit gemäß zugeordneten Daten (z. B. der Polierdicke und der Polierzeit) basierend auf einer Art einer zu polierenden Schicht direkt einstellt und die Schicht dann für die eingestellte Polierzeit poliert wird.
Die Zwischenpoliersteuerung 180b steuert das Polieren, das bei dem Zwischenplattenabschnitt 100b durchgeführt wird, unter Verwendung eines Endpunkt-Erfassungsverfahrens. Das Endpunkt-Erfassungsverfahren kann ein optisches interferometrisches Verfahren oder ein Motorstrom-Steuerverfahren verwenden. Das Motorstrom-Steuerverfahren erfasst die Variation einer Last, die durch einen Reibungsunterschied der Schichten (obere und untere Schichten 60a und 60b) erzeugt wird und die an einen Motor anzulegen ist. Wie im Vorhergehenden erwähnt ist, steuert die Zwischenpoliersteuerung 180b das Polieren, das durchzuführen ist, bis die obere Schicht 60a bei dem Zwischenplattenabschnitt 100b vollständig poliert ist und die untere Schicht 60b freigelegt ist.
Die Endpoliersteuerung 180c steuert das Polieren, das bei dem Endplattenabschnitt 100c durchgeführt wird, unter Verwendung eines variablen Zeitverfahrens, das auf einer Regelung basiert. Wenn das Festzeitverfahren zum Polieren verwendet wird, unterscheidet sich die Dicke der unteren Schicht 60b nach dem Polieren von der Zieldicke. Dies liegt daran, dass sich untere Schichten 60b von Wafern hinsichtlich der Dicke unterscheiden, und dass sich, während das Polierverfahren durchgeführt wird, Verbrauchsartikel, wie z. B. das Polierkissen und der Kissenkonditionierer, abnutzen, was die Polierrate ändert. Gemäß dem Verfahren mit variabler Zeit bzw. dem Variabelzeitverfahren, das auf der Regelung basiert, wird eine Polierrate, basierend auf einem derzeitigen Zustand der Poliervorrichtung 10 aus Daten, wie z. B. der Polierzeit und der Dicke, eines aktuell polierten Wafers berechnet, und dann wird die Polierzeit automatisch berechnet.
In 3 wird ein Bereich 'a' bei dem Anfangsplattenabschnitt 100a durch ein Festzeitverfahren oder ein Endpunkt-Erfassungs-(EPD-; EPD = EndPoint Detecting)Verfahren poliert. Ein Bereich 'b' wird bei dem Zwischenplattenabschnitt 100b durch das Endpunkt-Erfassungsverfahren poliert, und ein Bereich 'c' wird an dem Endplattenabschnitt 100c durch ein Variabelzeitverfahren basierend auf einer Regelung (CLC; CLC = Closed Loop Control) poliert.
Wie in 4 dargestellt ist, weist die Endpoliersteuerung 180c einen Datenteil 181, einen Analyseteil 182, einen Berechnungsteil 183, einen Behandlungsteil 184 und einen Steuerteil 185 auf. Der Datenteil 181 empfängt Daten einer Vor- und Nach-Polierdicke einer unteren Schicht 60b von jedem Wafer, die bei dem Messteil 160 gemessen werden, und Daten über die Polierzeit, die für das Polieren des Wafers bei einem Endpolierschritt erforderlich ist. Der Analyseteil 182 analysiert basierend auf Daten, die in dem Datenteil 181 gespeichert sind, eine Polierrate von jedem Wafer, wenn derselbe poliert wird. Der Berechnungsteil 183 kombiniert einen oder mehrere Werte, die aus dem Analyseteil 182 analysiert werden, um eine aktuelle Polierrate (auf die im Folgenden als eine ”Verfahrenspolierrate” Bezug genommen wird) der Poliervorrichtung 10 zu berechnen. Der Behandlungsteil 184 berechnet eine Polierzeit, die bei einem Wafer, der einem aktuellen Verfahren ausgesetzt wird, anzuwenden ist. Der Steuerteil 185 steuert die Polierkopfanordnung 149, derart, dass das Polieren an dem Endplattenabschnitt 100c während der Polierzeit, die bei dem Behandlungsteil 184 berechnet wird, durchgeführt wird.
Die Schritte des Berechnens einer Polierzeit bei der Endpoliersteuerung 180c sind nun vollständiger beschrieben. Die Endpoliersteuerung 180c steuert das Polieren der unteren Schicht 60b eines Wafers, der zu einer Zieldicke zu polieren ist.
Einstellungen:

PRE-THK_i

ist eine Dicke einer unteren Schicht 60b eines Wafers, die bis jetzt noch nicht in einem i-ten Polierverfahren poliert wurde;

TARGET

ist eine Zieldicke;

RR_i

bezeichnet eine Verfahrenspolierrate;

PRE-THK_K

ist eine Dicke der unteren Schicht 60b vor dem Durchführen eines Polierverfahrens für einen Wafer, der einem k-ten Verfahren ausgesetzt ist (auf den im Folgenden als ein ”k-ter Wafer” Bezug genommen wird);

POST-THK_K

ist eine Dicke der unteren Schicht 60b nach dem Durchführen eines Endpolierverfahrens für den k-ten Wafer; und

T_K

ist eine Polierzeit des k-ten Wafers,
wobei der in dem i-ten Verfahren zu polierende Wafer ein Wafer ist, der bei einem aktuellen Verfahren zu polieren ist, und der k-te Wafer ein Wafer ist, der bereits poliert ist, und wobei die k-ten Wafer zu dem gleichen Los wie Wafer gehören, die poliert werden und bereits poliert und gemessen sind, oder Wafer sind, die zu einem Los gehören, das gerade vorher poliert wurde.

PRE-THK_i, PRE-THK_K; POST-THK_K und T_K sind alle in dem Datenteil 181 gespeichert. Der Analyseteil 182 analysiert eine Polierrate RR_K der Poliervorrichtung 10, wenn ein k-ter Wafer poliert wird.
[Gleichung 1]

RRK = (PRE-THKK – POST-THKK)/TK

Der Berechnungsteil 183 verwendet die Polierraten RR_K, die bei dem Analyseteil 182 berechnet werden, um eine Polierrate RR_i zu berechnen. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann eine der Polierraten, die bei dem Analyseteil 182 (Polierrate eines k-ten Wafers) analysiert wurde, als eine Verfahrenspolierrate RR_i eingestellt werden. Der k-te Wafer ist vorzugsweise ein (i – 1)-ter Wafer, der gerade vollständig poliert wurde. Bei dem Fall, bei dem jedoch der (i – 1)-te Wafer nicht gemessen wird, ist der k-te Wafer ein Wafer, der zuletzt gemessen wurde.
Bei einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel wird aus den Polierraten, die bei dem Analyseteil 182 analysiert werden, eine Mehrzahl von Polierraten kombiniert, um eine Verfahrenspolierrate RR_i zu berechnen. Die Verfahrenspolierrate RR_i kann beispielsweise ein Durchschnittswert von Polierraten von aufeinander folgend polierten Wafern, wie durch Gleichung 2 gezeigt ist, sein. [Gleichung 2]
Bei diesem Fall werden vorzugsweise Polierraten für Wafer, die zuletzt gemessen wurden, verwendet. Allgemein ist es vorzuziehen, einen Durchschnittswert von etwa drei bis fünf Polierraten zu verwenden. Wenn beispielsweise Polierraten von drei Wafern, die gerade vor dem Wafer poliert wurden, der aktuell zu polieren ist, verwendet werden, wird durch Gleichung 3 eine Polierrate RR_i erhalten. [Gleichung 3]
Bei einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel werden Polierraten von einer Mehrzahl von Wafern kombiniert, um eine Verfahrenspolierrate RR_i zu erhalten, während den jeweiligen Polierraten ein vorbestimmtes Gewicht gegeben wird. [Gleichung 4]
In diesem Fall ist es vorzuziehen, Polierraten von aktuell polierten Wafern ein höheres Gewicht zu geben. Wenn Polierraten von drei Wafern, die gerade vor dem Wafer poliert wurden, der aktuell poliert wird, verwendet werden und den drei Wafern folgend die Gewichtungen 0,5; 0,3 und 0,2 verliehen werden, wird durch Gleichung 5 eine Polierrate RR_i erhalten.
[Gleichung 5]

RRi = RRi-1 × 0,5 + RRi-2 × 0,3 + RRi-3 × 0,2

Wenn die Verfahrenspolierrate RR_i bei dem Berechnungsteil 183 berechnet wird, bestimmt der Behandlungsteil 184 eine Polierzeit T_i für ein Polieren, das bei einem Endpolierschritt durchzuführen ist. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel berechnet gemäß Gleichung 6 ein Behandlungsteil 184 eine Polierzeit T_i.
[Gleichung 6]

Ti = (PRE-THKi – TARGET)/RRi

Bei einigen Fällen ist die Dicke einer unteren Schicht 60b, die bei einem Polierverfahren poliert wird, wichtiger als die Dicke einer unteren Schicht 60b, die an einem Wafer nach dem Polieren desselben verbleibt. In diesem Fall steuert eine Poliersteuerung 180c eine Polierzeit, derart, dass eine Schicht, die bei der unteren Schicht 60b eines Wafers entfernt wird, eine vorbestimmte Dicke aufweist. Wie in 5 dargestellt ist, ist eine Dicke, die 'c' entspricht (auf die im Folgenden als eine „Entfernungsdicke” bzw. „Abtragungsdicke” Bezug genommen wird), eine Konstante. Der Behandlungsteil 184 kann eine Polierzeit T_i gemäß Gleichung 7 berechnen.
[Gleichung 7]

Ti = TARGETR/RRi

TARGET_R stellt eine Entfernungsdicke dar.
Bei einem Fall eines Wafers, der zuerst von einem entsprechenden Los poliert wird, werden Daten über die Polierrate eines vorher polierten Wafers nicht gespeichert. Aus diesem Grund kann die Polierzeit durch ein Festzeitverfahren bestimmt werden. Die Polierzeit kann nämlich abhängig von der Zeit bestimmt sein, die ein Arbeiter direkt eingibt.
Nachdem ein Polierverfahren beendet ist, kann die Dicke der unteren Schicht 60b größer als die Zieldicke TARGET sein, oder die entfernte bzw. abgetragene Dicke der unteren Schicht 60b kann kleiner als die Entfernungsdicke TARGET_R sein. In beiden Fällen kann der Wafer bei dem Endplattenabschnitt 100c erneut poliert werden. Die Polierzeit ist ferner vorzugsweise durch ein Zeitverfahren basierend auf einer Regelung bestimmt.
Wie im Vorhergehenden bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel erwähnt ist, wird ein Wafer bei dem Anfangsplattenabschnitt 100a, dem Zwischenplattenab schnitt 100b und dem Endplattenabschnitt 100c kontinuierlich poliert. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel verwendet ein Polierteil lediglich einen Zwischenplattenabschnitt 100b und einen Endplattenabschnitt 100c. Bei dem Zwischenplattenabschnitt 100b wird ein Wafer poliert, bis eine untere Schicht 60b freigelegt ist. An dem Endplattenabschnitt 100c wird der Wafer poliert, bis die untere Schicht 60b eine Zieldicke erreicht.
Der Polierteil 130 weist alternativ lediglich einen Plattenabschnitt auf, um einen Wafer zu polieren, bis die untere Schicht 60b freigelegt ist (ein Endpunkt-Erfassungsverfahren ermöglicht einem Arbeiter, zu erfassen, ob die untere Schicht 60b freigelegt ist oder nicht), und dann wird der Wafer unter Verwendung eines Variabelzeitverfahrens basierend auf einer Regelung kontinuierlich poliert.
Obwohl die vorhergehenden Ausführungsbeispiele das Polieren eines mehrschichtigen Wafers beschreiben, kann das Verfahren auf eine einzelne Schicht angewendet werden. In diesem Fall wird ein Wafer zu einer vorbestimmten Dicke bei einem Anfangsplattenabschnitt 100a unter Verwendung eines Festzeitverfahrens oder eines Endpunkt-Erfassungsverfahrens basierend auf einem optischen Interferenzmessverfahren poliert. Danach wird der Wafer zu einem Zwischenplattenabschnitt 100b bewegt, um zu einem Bezugspunkt unter Verwendung eines Endpunkt-Erfassungsverfahrens basierend auf einem optischen Interferenzmessverfahren poliert zu werden. Wenn beispielsweise eine Wellenform, die unter Verwendung einer optischen Referenz bzw. eines optischen Bezugs erhalten wird, eine in 6 gezeigte Wellenform ist, und eine Endzieldicke eine Dicke ist, die einem Punkt 'P' entspricht, wird ein Wafer bei einem Zwischenplattenabschnitt 100b bis zu einer Dicke poliert, die einem oberen Punkt oder einem unteren Punkt E2 entspricht, der am benachbartesten zu dem Punkt 'P' der Wellenform ist. Danach wird der Wafer unter Verwendung eines Zeitverfahrens basierend auf einer Regelung zu einer Zieldicke poliert. Aus den vorhergehenden Gleichungen werden sowohl PRE-THK_i als auch PRE-THK_K des Wafers eine Konstante der gleichen Dicke. D. h., PRE-THK_i = PRE-THK_K = PRE-THK (konstant). In dem Fall, dass ein Wafer bei dem Anfangsplattenabschnitt 100a unter Ver wendung eines optischen Interferenzmessverfahrens poliert wird, ist ein polierter Abschnitt des Wafers ein Abschnitt, der einem oberen Punkt E1 entspricht.
Ein Wafer, der vollständig bei der Poliervorrichtung 10 poliert wird, wird zu einer Reinigungsvorrichtung 20 transportiert. Wie in 7 dargestellt ist, weist die Reinigungsvorrichtung 20 eine Ladeeinheit 202, eine Mehrzahl von Reinigungsmodulen 200, eine Entladeeinheit 204, eine Transporteinheit 260 und eine Steuereinheit 280 auf. Nachdem ein Polierverfahren beendet ist, wird ein Wafer auf der Ladeeinheit 202 platziert. Der platzierte Wafer wird durch die Transporteinheit 260 zu dem Reinigungsmodul 200 transportiert, um gereinigt zu werden. Ein vollständig gereinigter Wafer wird auf der Entladeeinheit 204 platziert und dann in einen Träger durch einen Transportroboter 42 gestellt. Obwohl es nicht in dieser Figur gezeigt ist, kann ein Positionsschalter bei der Ladeeinheit 202 und der Entladeeinheit 204 eingebaut sein, um zu bewirken, dass ein horizontal platzierter Wafer aufrecht steht. Die Transporteinheit 260 weist eine Mehrzahl von Halteteilen 262, einen Teil zum horizontalen Bewegen bzw. einen Horizontalbewegungsteil 266 und einen Teil zum vertikalen Bewegen bzw. einen Vertikalbewegungsteil 268 auf. Der Halteteil 262 ist durch eine Klammer 261 mit einer Führungsschiene 264 gekoppelt und führt mittels des Vertikalbewegungsteils 268 eine geradlinige Bewegung entlang der Führungsschiene 264 durch. Der Halteteil 262 ist über dem Reinigungsmodul 200 angeordnet. Der Halteteil 262 bewegt sich vertikal nach oben und nach unten, wenn ein Wafer in die jeweiligen Reinigungsmodule 200 geladen oder von denselben entladen wird, und führt eine geradlinige Bewegung in einer horizontalen Richtung durch, wenn ein Wafer zwischen den Reinigungsmodulen 200 transportiert wird. Wie in 8 dargestellt ist, weist der Halteteil 262 einen Träger 262a und zwei Arme 262b und 262c auf. Der Arm 262b ist an dem Träger 262a befestigt, und der Arm 262c ist an dem Träger 262a angebracht, um entlang desselben bewegbar zu sein. Greifer 262d sind an unteren Enden der Arme 262b und 262c angeordnet, um jeweils einen Wafer zu halten.
Jedes der Reinigungsmodule 200 weist ein Spülmodul 210, ein Modul für eine chemische Anfangsbehandlung bzw. ein Anfangschemo-Behandlungsmodul 220, ein Modul für eine chemische Zwischenbehandlung bzw. ein Zwischenchemo-Behandlungsmodul 230, ein Modul für eine chemische Endbehandlung bzw. ein Endchemo-Behandlungsmodul 240 und ein Trocknungsmodul 250 auf, die in der genannten Reihenfolge zwischen der Ladeeinheit 202 und der Entladeeinheit 204 angeordnet sind. Die Halteteile 262 sind gleichzeitig horizontal und vertikal bewegbar. Die Halteteile 262 können alternativ unabhängig horizontal und vertikal bewegbar sein. An dem Spülmodul 210 wird ein Waferspülverfahren unter Verwendung einer Spüllösung, wie z. B. eines entionisierten Wassers (DI-Wasser), durchgeführt. Bei dem Anfangschemo-Behandlungsmodul 220 wird ein Reinigungsverfahren unter Verwendung eines Ätzmittels, wie z. B. HF, durchgeführt, um Metallpartikel, die an einem Wafer haften, zu entfernen. In dem Zwischenchemo-Behandlungsmodul 230 wird ein Reinigungsverfahren unter Verwendung einer Chemikalie, wie z. B. Ammoniak, durchgeführt, um zu verhindern, dass Partikel oder dergleichen erneut an dem Wafer haften. Bei dem Endchemo-Behandlungsmodul 240 wird ein Reinigungsverfahren unter Verwendung einer gemischten Chemikalie aus Ammoniak, Wasserstoffperoxid und DI-Wasser durchgeführt, um organische Stoffe an dem Wafer zu entfernen und schließlich ein erneutes Haften von Partikeln zu verhindern. Bei dem Trocknungsmodul 250 wird die Transporteinheit 260 gesteuert, um folgend ein Spülverfahren unter Verwendung von DI-Wasser, ein Reinigungsverfahren unter Verwendung von Fluorwasserstoffsäure (HF), ein Reinigungsverfahren unter Verwendung von Ammoniak, ein Reinigungsverfahren unter Verwendung einer gemischten Chemikalie und ein Trocknungsverfahren durchzuführen.
Wie im Vorhergehenden in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel erwähnt ist, sind die Reinigungsmodule 200 gemäß der Reihenfolge von Verfahren, die für einen Wafer durchgeführt werden, angeordnet. Es kann jedoch Fälle geben, dass eine herkömmliche Vorrichtung verwendet werden sollte. In diesen Fällen weist die Transporteinheit 260 etwa ein bis drei Halteteile 260 auf, um die Verfahren in der im Vorhergehenden genannten Reihenfolge durchzuführen. Die Halteteile 260 können unabhängig horizontal und vertikal bewegbar sein.
Bei einer typischen Reinigungsvorrichtung wird ein Wafer unter Verwendung einer gemischten Chemikalie vor dem Reinigen unter Verwendung von HF gereinigt. Danach wird der Wafer zu einer speziellen Befeuchtungsstationseinrichtung transportiert, um ein Reinigungs- und Trocknungsverfahren unter Verwendung einer gemischten Chemikalie erneut durchzuführen. Auf der anderen Seite wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein Wafer zu einer Einrichtung für das nächste Verfahren (z. B. ein Abscheidungsverfahren) transportiert, ohne zu einer Befeuchtungsstationseinrichtung transportiert zu werden, da ein Reinigungsverfahren unter Verwendung einer gemischten Chemikalie zuletzt durchgeführt wird. Das Zwischenchemo-Behandlungsmodul 230 kann zusätzlich weggelassen werden, und die Reinigungsvorrichtung 20 kann eine Mehrzahl von Endchemo-Behandlungsmodulen 440 aufweisen, in denen ein Reinigungsverfahren unter Verwendung einer gemischten Chemikalie durchgeführt wird. In diesem Fall wird ein Wafer aufeinander folgend einem Spülverfahren unter Verwendung von DI-Wasser, einem Reinigungsverfahren unter Verwendung einer gemischten Chemikalie, einem Reinigungsverfahren unter Verwendung von HF, einem Reinigungsverfahren unter Verwendung von Ammoniak, einem Reinigungsverfahren unter Verwendung einer gemischten Chemikalie und einem Trocknungsverfahren ausgesetzt. Ein Reinigungsmodul 200 zum Durchführen eines Reinigungsverfahrens unter Verwendung eines weiteren Ätzmittels kann alternativ zusätzlich bei der Reinigungsvorrichtung 20 sowie den im Vorhergehenden beschriebenen Reinigungsmodulen 200 eingebaut sein, oder eine Mehrzahl von identischen Reinigungsmodulen 200 kann eingebaut sein.
Wie in 9 dargestellt ist, weist das Reinigungsmodul 210 ein Gehäuse 212 mit einem obere Ende, in dem ein Schlitz 212a gebildet ist, auf. Wafer treten durch den Schlitz 212a ein und aus. Ein Abflussrohr 211 ist mit einem unteren Ende des Gehäuses 212 verbunden. Eine Spüllösung fließt durch das Abflussrohr 211 ab. Ein Wafer wird in einem Schlitz (nicht gezeigt), der an jedem Tragestab 214, der sich während eines Verfahrens dreht, gebildet ist, eingeführt. Eine Düse 216 ist in das Gehäuse 212 eingeführt. Die Düse 216 ist horizontal angeordnet, um die Mitte eines Wafers zu durchlaufen. Eine Mehrzahl von Einspritzlöchern 216a sind in der Düse 216 gebildet. Der Wafer dreht sich, während DI-Wasser auf den Wafer injiziert wird bzw. eingespritzt wird. Ein Spül lösungszufuhrrohr 219a und ein Trocknungsgaszufuhrrohr 219b sind mit der Düse 216 verbunden. Das Spüllösungszufuhrrohr 219a ist zum Zuführen von DI-Wasser konfiguriert, und das Trocknungsgaszufuhrrohr 219b ist zum Zuführen von Trocknungsgas konfiguriert. Wenn der Wafer vollständig gespült ist, wird das Trocknungsgas, wie z. B. Stickstoff, von der Düse 216 zugeführt, um das DI-Wasser, das an dem Wafer haftet, zu entfernen. Ein Halteteil 262 transportiert den Wafer von dem Reinigungsmodul 210 zu einem Anfangschemo-Behandlungsmodul 220. Wafer werden getrocknet transportiert, wodurch verhindert wird, dass DI-Wasser, das an den Wafer hinterlassen wird, auf die äußeren Wände der Module 200 tropft.
Wie in 10 dargestellt ist, weist das Anfangschemo-Behandlungsmodul 220 ein Gehäuse 222, einen Träger 224, eine Düse 226 und Bürsten 228 auf. Das Gehäuse 222 und der Träger 224 sind ähnlich zu dem Gehäuse 212 und dem Träger 214 des Spülmoduls 210 und sind nicht detaillierter beschrieben. Die Bürsten 228 sind in dem Gehäuse 222 eingebaut. Eine Welle 227 ist in die Mitte der Bürsten eingeführt und wird durch einen Motor 227a während eines Wafers gedreht. Die Bürsten 228 können eine geradlinige Bewegung in einer entgegengesetzten Richtung durchführen, derart, dass ein Wafer zwischen denselben platziert wird. Eine Düse ist über den Bürsten 228 angeordnet. Ein Ätzmittelzufuhrrohr 229a und ein Trocknungsgaszufuhrrohr 229b sind mit der Düse 226 verbunden. Das Ätzmittelzufuhrrohr 229a ist zum Zuführen von HF konfiguriert, und das Trocknungsgaszufuhrrohr 229b ist zum Zuführen eines Trocknungsgases konfiguriert. Eine Mehrzahl von Injektionslöchern 226a ist an der Düse 226 gebildet. Während HF von der Düse 226 zugeführt wird, dreht sich der Wafer. Nachdem das Reinigungsverfahren beendet ist, wird der Wafer unter Verwendung eines Trocknungsgases getrocknet. Ein Zwischenchemo-Behandlungsmodul 230 weist die gleiche Konfiguration wie das Anfangschemo-Behandlungsmodul 220 auf, verwendet jedoch Ammoniak anstatt HF als die chemische Behandlung. Der Wafer kann alternativ in diesen Modulen durch Eintauchen des Wafers gespült oder gereinigt werden. In diesem Fall ist die Düse 226 vorzugsweise in einem oberen Abschnitt in einem Gehäuse angeordnet.
Wie in 11 dargestellt ist, weist das Endchemo-Behandlungsmodul 240 ein Gehäuse 242, einen Träger 244, eine Düse 246 und einen Megaschallwellen-Generator 248 auf. Das Gehäuse 242 und der Träger 244 sind ähnlich zu dem Gehäuse 212 und dem Träger 214 des Reinigungsmoduls 210 und sind nicht detaillierter beschrieben. Bei dem Endchemo-Behandlungsmodul 240 wird der Wafer in eine gemischte Chemikalie eingetaucht, um gereinigt zu werden. Eine Düse 246 ist bei einem oberen Abschnitt in dem Gehäuse 242 angeordnet. Ein Ätzmittelzufuhrrohr 249a und ein Trocknungsgaszufuhrrohr 249b sind mit der Düse 246 verbunden. Das Ätzmittelzufuhrrohr 249a ist zum Zuführen eines Ätzmittels konfiguriert, und das Trocknungsgaszufuhrrohr 249b ist zum Zuführen eines Trocknungsgases konfiguriert. Eine Mehrzahl von Injektionslöchern 226 ist in der Düse 246 gebildet. Die im Vorhergehenden erwähnte gemischte Chemikalie wird als das Ätzmittel verwendet, in dem Ammoniak, Wasserstoffperoxid und DI-Wasser in einem Verhältnis von 1:4:20 gemischt sein können. Der Megaschall-Wellengenerator 248 ist an einem unteren Ende des Gehäuses 242 angebracht, um eine Wellenform an die gemischte Chemikalie anzulegen.
Wie im Vorhergehenden in 9 bis 11 beschrieben ist, werden ein Ätzmittel oder eine Spüllösung und ein Trocknungsgas durch die gleiche Düse in den jeweiligen Modulen 200 zugeführt. Eine Düse zum Zuführen eines Ätzmittels oder einer Spüllösung und eine Düse zum Zuführen eines Trocknungsgases können alternativ unabhängig eingebaut sein. In diesem Fall ist die Düse zum Zuführen eines Ätzmittels oder einer Spüllösung vorzugsweise oberhalb der Düse zum Zuführen eines Trocknungsgases angeordnet. Die Düse zum Zuführen eines Trocknungsgases ist insbesondere vorzugsweise in einem oberen Abschnitt des Gehäuses angeordnet.
Ein Wafer, der vollständig unter Verwendung eines Ätzmittels gereinigt ist, wird zu dem Trocknungsmodul 250 bewegt, um getrocknet zu werden. Das Trocknungsmodul 250 kann ein Trocknungsverfahren unter Verwendung eines Marangoni-Effekts durchführen. Ein Verfahren unter Verwendung des Marangoni-Effekts ist in der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2003-47511 und Nr. 2002-93248 offenbart, und ein Schleudertrocknungsverfahren ist in dem US-Patent Nr. 5,829,256 offenbart, die nicht detaillierter beschrieben sind.
12 stellt eine Reinigungsvorrichtung 20 mit einer anderen Anordnung einer Ladeeinheit 202, einer Entladeeinheit 204 und einer Mehrzahl von Reinigungsmodulen 200 dar, in der Pfeile eine Wafertransportrichtung zeigen. Bezug nehmend auf 12 sind die Reinigungsmodule 200 in zwei Linien angeordnet. Die Reinigungsvorrichtung 20 weist daher im Wesentlichen eine U-Form auf. Die Ladeeinheit 202 und ein Teil der Reinigungsmodule 200 sind in einer ersten Spalte benachbart zu der Poliervorrichtung 10 folgend angeordnet, und die anderen Module 200 und die Entladeeinheit 204 sind in einer zweiten Spalte angeordnet. Die vorhergehende Anordnung ist für die Verwendung für viele Reinigungsmodule 200 vorteilhaft.
13 stellt den Fall dar, dass eine Mehrzahl von Reinigungsvorrichtungen 20 angeordnet ist, wobei Pfeile eine Wafertransportrichtung zeigen. Zwei oder mehrere Reinigungsvorrichtungen 20 sind neben einer Seite der Poliervorrichtung 10 positioniert. Eine Ladeeinheit 202 und eine Entladeeinheit 204 sind an jeweiligen Reinigungsvorrichtungen 20 angeordnet. Ein Verteilungsteil 206 ist an einer Seite der Ladeeinheiten 202 angeordnet. Ein Transportroboter 206a ist in dem Verteilungsteil 206 eingebaut, um einen Wafer von der Poliervorrichtung 10 zu den jeweiligen Ladeeinheiten 202 zu transportieren. Ein weiterer Verteilungsteil 208 ist an einer Seite der Entladeeinheiten 204 angeordnet. Ein Transportroboter 208a ist in dem Verteilungsteil 208 eingebaut, um einen Wafer von der Reinigungsvorrichtung 20 zu einem Messteil 160 zu transportieren. Die vorhergehende Konfiguration ermöglicht es, ein Stapeln von Wafer in dem Fall zu verhindern, bei dem eine Zeit, die zum Reinigen eines Wafers erforderlich ist, länger ist als eine Zeit, die zum Polieren eines Wafers erforderlich ist.
14 ist ein Flussdiagramm zum Erklären eines Substratbehandlungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, und 15 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte eines in 14 gezeigten Reinigungsverfahrens zeigt. Wie in 14 und 15 dargestellt ist, wird bei einem Schritt S10 eine Dicke einer unteren Schicht 60b eines Wafers bei einem Messteil 160 gemessen, und die gemessenen Daten werden zu dem Datenteil 181 gesendet. Ein Waferpolierverfahren wird bei einem Schritt S20 bei einem Polierteil durchgeführt. Der Wafer wird bei einem Schritt S220 zu einem Anfangsplattenabschnitt 100a der Poliervorrichtung 10 transportiert, um zu einer bestimmten Dicke poliert zu werden. Die bestimmte Dicke kann unter Verwendung eines Zeitverfahrens oder eines Endpunkt-Erfassungsverfahrens erfasst werden. Der Wafer wird zu einem Zwischenplattenabschnitt 100b transportiert, um bei einem Schritt S240 so lange poliert zu werden, bis die untere Schicht 60b freigelegt ist. Der Wafer wird zu einem Endplattenabschnitt 100c transportiert, um bei einem Schritt S260 für eine Polierzeit, die bei einem Behandlungsteil 184 berechnet wird, poliert zu werden. Ein Verfahren zum Bestimmen der Polierzeit ist bereits im Vorhergehenden beschrieben und ist nicht weiter beschrieben. Wenn das Polierverfahren beendet ist, wird der Wafer zu einer Ladeeinheit einer Reinigungsvorrichtung 20 transportiert, um ein Reinigungsverfahren bei Schritten S30 und S310 durchzuführen. Der Wafer wird bei einem Schritt S320 zu einem Reinigungsmodul 210 transportiert. Bei dem Reinigungsmodul 210 wird der Wafer bei einem Schritt S322 zuerst unter Verwendung von DI-Wasser gespült. Dann wird der Wafer bei einem Schritt S324 unter Verwendung eines Trocknungsgases getrocknet. Wenn das Spülverfahren beendet ist, wird der Wafer bei einem Schritt S330 zu einem Anfangschemo-Behandlungsmodul 220 transportiert. Bei dem Anfangschemo-Behandlungsmodul 220 wird der Wafer bei einem Schritt S332 unter Verwendung von HF gereinigt. Dann wird der Wafer bei einem Schritt S334 unter Verwendung eines Trocknungsgases getrocknet. Der Wafer wird bei einem Schritt S340 zu einem Zwischenchemo-Behandlungsmodul 240 transportiert. Bei dem Zwischenchemo-Behandlungsmodul 240 wird der Wafer bei einem Schritt S342 unter Verwendung von Ammoniak gereinigt. Dann wird der Wafer bei einem Schritt S344 unter Verwendung eines Trocknungsgases getrocknet. Der Wafer wird dann zu einem Endchemo-Behandlungsmodul 240 transportiert (S350). Bei dem Endchemo-Behandlungsmodul 240 wird der Wafer bei einem Schritt S352 unter Verwendung einer gemischten Chemikalie gereinigt. Der Wafer wird dann bei einem Schritt S354 unter Verwendung eines Trocknungsgases getrocknet. Der Wafer wird bei einem Schritt S360 bei dem Trocknungsmodul 250 getrocknet. Der Wafer wird bei einem Schritt S370 zu einer Entladeeinheit transportiert. Bei dem Messteil 160 wird bei einem Schritt S40 eine Dicke der verbleibenden unteren Schicht 60b gemessen, und die gemessenen Daten werden zu einem Datenteil 181 gesendet. Dem Schritt S20 kann alternativ direkt der Schritt S40 folgen, und der Schritt S10 kann weggelassen werden, wenn die Dicke der unteren Schicht 60b vorher bei einem vorhergehenden Verfahren gemessen wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine polierte Dicke der Schicht statt einer Abnutzung von einem Polierkissen oder dergleichen genau gesteuert, wenn eine Schicht von einem Wafer poliert wird. Bei einem Reinigungsverfahren, das folgend dem Polierverfahren durchgeführt wird, wird der Wafer schließlich unter Verwendung einer gemischten Chemikalie, die Ammoniak, Wasserstoffperoxid und DI-Wasser aufweist, gereinigt. Danach muss der Wafer bei einer Befeuchtungsstation nicht erneut gereinigt werden. Der Wafer tritt von jedem Reinigungsmodul getrocknet unter Verwendung des Trocknungsgases aus, wodurch eine Verunreinigung einer Vorrichtung verhindert wird.
Obwohl mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zum Zweck der Darstellung detailliert beschrieben sind, können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, ohne von dem Schutzbereich und dem Geist der Erfindung abzuweichen. Die Erfindung soll daher, außer durch die beigefügten Ansprüche, nicht begrenzt sein.

10: Poliervorrichtung
15: Achse
20: Reinigungsvorrichtung
20': Reinigungsvorrichtung
30: Transportroboter
42: Transportroboter
50: Ladestation
60a: obere Schicht aus 3
60b: untere Schicht aus 3
60c: Grenze
100: Polierteil
100a: Anfangsplattenabschnitt
100b: Zwischenplattenabschnitt
100c: Endplattenabschnitt
102: Auflageplatte
104: Polierkissen
106: Schlammzufuhrarm
108: Kissenkonditionierer
120: Ladeschale
130: Polierteil
140: Polierkopfanordnung
142: Trageplatte
144: Polierkopf
145: Achse
149: Polierkopfanordnung
160: Messteil
180: Steuersystemteil
180a: Anfangspoliersteuerung
180b: Zwischenpoliersteuerung
180c: Endpoliersteuerung
181: Datenteil
182: Anatyseteil
183: Berechnungsteil
184: Behandlungsteil
185: Steuerteil
200: Reinigungsmodul
202: Ladeeinheit
204: Entladeeinheit
206: Verteilungsteil
206a: Transportroboter
208: Verteilungsteil
208a: Transportroboter
210: Spülmodul
210: Reinigungsmodul
211: Abflussrohr
212: Gehäuse
212a: Schlitz
214: Tragestab
214: Träger
216: Düse
216a: Einspritzloch
219a: Spüllösungszufuhrrohr
219b: Trocknungsgaszufuhrrohr
220: chemische Anfangsbehandlung bzw. Anfangschemo-Behandlungsmodul
222: Gehäuse
224: Träger
226: Injektionsloch
226a: Injektionsloch
227: Welle
227a: Motor
228: Bürsten
229a: Ätzmittelzufuhrrohr
229b: Trocknungsgaszufuhrrohr
230: chemische Zwischenbehandlung bzw. Zwischenchemo-Behandlungsmodul
240: chemische Endbehandlung bzw. Endchemo-Behandlungsmodul
242: Gehäuse
244: Träger
246: Düse
248: Megaschallwellen-Generator
249a: Ätzmittelzufuhrrohr
249b: Trocknungsgaszufuhrrohr
250: Trocknungsmodul
260: Transporteinheit
260: Halteteil
262: Halteteil
262a: Träger
262b: Arm
262c: Arm
262d: Greifer
264: Führungsschiene
266: Horizontalbewegungsteil
268: Vertikalbewegungsteil
280: Steuereinheit
440: Endchemo-Behandlungsmodul

Claims

Verfahren zum Behandeln eines Substrats, mit folgenden Schritten: chemisch-mechanisches Polieren des Substrats in einem Zwischenpolierschritt; und chemisch-mechanisches Polieren des Substrats bei einem Endpolierschritt, wobei der Zwischenpolierschritt das Substrat zu einem Bezugspunkt unter Verwendung eines Endpunkt-Erfassungsverfahrens poliert, und wobei der Endpolierschritt das Berechnen einer Polierzeit des Endpolierschrittes aus Daten aufweist, die während eines Endpolierschrittes an einem vorher polierten Substrat gemessen wurden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Berechnen einer Polierzeit des Endpolierschrittes aus Daten, die während eines Endpolierschrittes an einem vorher polierten Substrat gemessen wurden, folgende Schritte aufweist: Messen einer Polierrate und einer Endpolierdicke des vorher polierten Substrats; Berechnen einer neuen Polierrate des Endpolierschritts aus der gemessenen Polierrate des vorher polierten Substrats; und Berechnen der Polierzeit des Endpolierschritts aus der neuen Polierrate.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Substrat mehrschichtig ist, und der Bezugspunkt bei dem Zwischenpolierschritt eine Grenze einer oberen Schicht und einer unteren Schicht ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Endpolierschritt das Substrat derart poliert, dass eine Dicke der unteren Schicht eine Zieldicke erreicht.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die neue Polierrate des Endpolierschrittes die gemessene Polierrate des vorher polierten Substrats ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die neue Polierrate des Endpolierschrittes durch Kombinieren von gemessenen Polierraten einer Mehrzahl von vorher polierten Substraten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Polierzeit des Endpolierschrittes durch Berechnen eines Unterschieds zwischen einer Dicke der unteren Schicht vor dem Endschritt des Polierens und der Zieldicke und durch Teilen dieses Unterschieds durch einen Durchschnitt der gemessenen Polierraten einer Mehrzahl von vorher polierten Substraten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Polierzeit des Endpolierschrittes durch Berechnen eines Unterschieds zwischen einer Dicke der unteren Schicht vor dem Endschritt des Polierens und der Zieldicke und Teilen des Unterschieds durch einen Durchschnitt der gemessenen Polierraten von drei vorher polierten Substraten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die neue Polierrate des Endpolierschrittes durch Kombinieren von gewichteten Polierraten einer Mehrzahl von vorher polierten Substraten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Polierzeit des Endpolierschrittes durch Berechnen eines Unterschieds zwischen einer Dicke der unteren Schicht vor dem Endschritt des Polierens und der Zieldicke und durch Teilen des Unterschieds durch einen gewichteten Durchschnitt von gemessenen Polierraten einer Mehrzahl von vorher polierten Substraten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das Wiederholen des chemisch-mechanischen Polierens des Substrats bei dem Endpolierschritt aufweist, wenn die Dicke der unteren Schicht größer als die Zieldicke ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Endpolierschritt das Substrat derart poliert, dass eine Dicke von Material, das von der unteren Schicht entfernt wird, eine Zieldicke erreicht.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die neue Polierrate des Endpolierschrittes die gemessene Polierrate des vorher polierten Substrats ist.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die neue Polierrate des Endpolierschrittes durch Kombinieren von gemessenen Polierraten einer Mehrzahl von vorher polierten Substraten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Polierzeit des Endpolierschrittes durch Teilen der Zieldicke von Material, das von der unteren Schicht entfernt wird, durch einen Durchschnitt der gemessenen Polierraten einer Mehrzahl von vorher polierten Substraten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Polierzeit des Endpolierschrittes durch Teilen der Zieldicke von Material, das von der unteren Schicht entfernt wird, durch einen Durchschnitt der gemessenen Polierraten von drei vorher polierten Substraten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die neue Polierrate des Endpolierschrittes durch Kombinieren von gewichteten Polierraten einer Mehrzahl von vorher polierten Substraten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Polierzeit des Endpolierschrittes durch Teilen der Zieldicke von Material, das von der unteren Schicht entfernt wird, durch einen gewichteten Durchschnitt von gemessenen Polierraten einer Mehrzahl von vorher polierten Substraten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Endpunkt-Erfassungsverfahren ein optisches interferometrisches Verfahren ist.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner das Wiederholen des Polierens des Substrats bei dem Endpolierschritt aufweist, wenn die Dicke des Materials, das von der unteren Schicht entfernt wird, kleiner als die Zieldicke ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Endpunkt-Erfassungsverfahren ein Motorstromsteuerverfahren ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Substrat eine einzelne Schicht ist, und das Endpunkt-Erfassungsverfahren ein optisches interferometrisches Verfahren ist.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner das Polieren des Substrats bei einem Anfangspolierschritt vor dem Polieren des Substrats bei dem Zwischenpolierschritt aufweist, wobei der Anfangspolierschritt das Substrat zu einer vorbestimmten Dicke poliert.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der Anfangspolierschritt das Substrat unter Verwendung eines Endpunkt-Erfassungsverfahrens poliert.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der Anfangspolierschritt das Substrat für eine vorbestimmte Zeitmenge poliert.
Verfahren nach Anspruch 1, mit ferner folgenden Schritten: Reinigen des Substrats anschließend zu einem chemisch-mechanischen Polieren des Substrats; wobei das Reinigen des Substrats anschließend zu dem chemisch-mechanischen Polieren des Substrats folgende Schritte aufweist: Laden des Substrat auf eine Reinigungsvorrichtung; Reinigen des Substrats unter Verwendung von entionisiertem Wasser (DI-Wasser); Reinigen des Substrats bei einem Anfangschemo-Reinigungsschritt unter Verwendung einer Reinigungslösung, die Fluorwasserstoffsäure (HF) aufweist; Reinigen des Substrats bei einem Endchemo-Reinigungsschritt durch Eintauchen des Substrats in ein Bad, das eine Reinigungslösung aus Ammoniak, Wasserstoffperoxid und DI-Wasser aufweist; Trocknen des Substrats bei einem Trocknungsschritt; und Entladen des Substrats von der Reinigungsvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das Reinigen des Substrats bei dem Endreinigungsschritt das Anlegen einer Megaschallwelle an das Bad aufweist, das die Reinigungslösung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 26, das ferner das Reinigen des Substrats bei einem Zwischenreinigungsschritt folgend dem Reinigen des Substrats bei dem Anfangsreinigungsschritt aufweist, wobei das Reinigen des Substrats bei dem Anfangsreinigungsschritt das Reinigen des Substrats mit einer Bürste aufweist, wobei das Reinigen des Substrats bei dem Zwischenreinigungsschritt das Ver wenden einer Reinigungslösung, die Ammoniak aufweist, und das Bürsten des Substrats aufweist.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das Trocknen des Substrats bei dem Trocknungsschritt das Trocknen des Substrats unter Verwendung eines Marangoni-Effekts aufweist.
Substratbehandlungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: einer Vorrichtung (10) für ein chemisch-mechanisches Polieren, wobei die Vorrichtung (10) für das chemisch-mechanische Polieren folgende Merkmale aufweist: einen Polierteil (130) zum Unter-Druck-Setzen eines Substrats gegen ein Polierkissen (104), um das Substrat zu polieren, einen Meßteil (160) zum Messen einer Dicke einer Schicht des polierten Substrats, und ein Poliersteuersystem (180), wobei das Poliersteuersystem (180) folgende Merkmale aufweist: eine Zwischenpoliersteuerung (180b) zum Steuern eines Zwischenpolierens des Substrats zu einem Zwischenbezugspunkt unter Verwendung eines Endpunkt-Erfassungsverfahrens, und eine Endpoliersteuerung (180c) zum Steuern eines Endpolierens des Substrats zu einem Endbezugspunkt unter Verwendung eines Zeitverfahrens basierend auf einer Regelung.
System nach Anspruch 30, bei dem das Substrat mehrschichtig ist und der Zwischenbezugspunkt eine Grenze einer oberen Schicht und einer unteren Schicht ist.
System nach Anspruch 30, bei dem die Endpoliersteuerung (180c) folgende Merkmale aufweist: einen Datenspeicherteil (181) zum Speichern von Daten bezüglich einer Dicke einer Schicht eines vorher polierten Substrats und einer Dicke einer Schicht eines nachher polierten Substrats; einen Analyseteil (182) zum Analysieren einer Polierrate aus den Daten, die in dem Datenspeicherungsteil (181) gespeichert sind; einen Berechnungsteil (183) zum Berechnen einer neuen Polierrate aus der analysierten Polierrate; und einen Steuerteil (185) zum Steuern einer Polierzeit bei dem Endpolieren des Substrats.
System nach Anspruch 30, bei dem der Polierteil (130) folgende Merkmale aufweist: einen Zwischenplattenabschnitt (100b) zum Durchführen des Zwischenpolierens an dem Substrat gemäß einer Steuerung der Zwischenpoliersteuerung (180b); einen Endplattenabschnitt (100c) zum Durchführen eines Endpolierens an dem Substrat gemäß einer Steuerung der Endpoliersteuerung (180c); und eine Polierkopfanordnung (140) zum Adsorbieren und Transportieren des Substrats und zum Unter-Druck-Setzen des Substrats gegen die Zwischen- und Endplattenabschnitte (100b, 100c).
System nach Anspruch 30, bei dem der Polierteil (130) ferner einen Anfangsplattenabschnitt (100a) aufweist, der zum Durchführen eines Anfangspolierens an dem Substrat zu einer vorbestimmten Dicke, bevor das Substrat bei dem Zwischenplattenabschnitt (100b) poliert wird, konfiguriert ist, und bei dem der Steuerteil (185) ferner eine Anfangspoliersteuerung (180a) zum Steuern des Anfangspolierens des Substrats bei dem Anfangsplattenabschnitt (100a) unter Verwendung eines Endpunkt-Erfassungsverfahrens aufweist.
System nach Anspruch 30, bei dem der Polierteil (130) ferner einen Anfangsplattenabschnitt (100a) aufweist, der zum Durchführen eines Anfangspolierens an dem Substrat zu einer vorbestimmten Dicke, bevor das Substrat bei dem Zwischenplattenabschnitt (100b) poliert wird, konfiguriert ist, und bei dem der Steuerteil ferner eine Anfangspoliersteuerung zum Steuern des Anfangspolierens des Substrats bei dem Anfangsplattenabschnitt durch Polieren für eine vorbestimmte Zeitdauer aufweist.
System nach Anspruch 30, das ferner eine Reinigungsvorrichtung (20) aufweist, die nahe zu der Poliervorrichtung (10) angeordnet ist, um das Substrat zu reinigen, das durch die Poliervorrichtung poliert wurde: wobei die Reinigungsvorrichtung (20) folgende Merkmale aufweist: ein Spülmodul (210) zum Spülen des Substrats, ein Anfangschemo-Behandlungsmodul (220) zum Reinigen des Substrats unter Verwendung einer Reinigungslösung, die Fluorwasserstoffsäure (HF) aufweist, ein Endchemo-Behandlungsmodul (240), das mit einer Reinigungslösung, die Ammoniak, Wasserstoffperoxid und entionisiertes Wasser (DI-Wasser) aufweist, gefüllt ist, zum Reinigen des Substrats, das in die Reinigungslösung eingetaucht ist, ein Trocknungsmodul (250) zum Trocknen des Substrats; eine Transporteinheit (260) zum Transportieren des Substrats, und einen Steuerteil (280) zum Steuern der Transporteinheit (260), um das Substrat folgend in dem Spülmodul (210), dem Anfangschemo-Behandlungsmodul (220) und dem Endchemo-Behandlungsmodul (240) zu reinigen.
System nach Anspruch 36, bei dem die Reinigungsvorrichtung (20) ferner ein Zwischenchemo-Behandlungsmodul (230) zum Reinigen des Substrats, das in dem Anfangschemo-Behandlungsmodul (220) gereinigt wurde, durch Bürsten des Substrats unter Verwendung einer Reinigungslösung aufweist, die Ammoniak aufweist.
System nach Anspruch 37, bei dem die Reinigungsvorrichtung (20) ferner folgende Merkmale aufweist: eine Ladeeinheit (202); und eine Entladeeinheit (204), wobei die Ladeeinheit (202), das Spülmodul (210), das Anfangschemo-Behandlungsmodul (220), das Zwischenchemo-Behandlungsmodul (230), das Endchemo-Behandlungsmodul (240) und die Entladeeinheit (204) in der genannten Reihenfolge angeordnet sind.
System nach Anspruch 38, bei dem die Module der Reinigungsvorrichtung (20) in einer U-förmigen Konfiguration angeordnet sind.
System nach Anspruch 36, das mindestens zwei Reinigungsvorrichtungen (20), die an einer Seite der Poliervorrichtung positioniert sind, aufweist.
System nach Anspruch 36, bei dem das Spülmodul (210), das Anfangschemo-Behandlungsmodul (220), das Endchemo-Behandlungsmodul (240) und das Trocknungsmodul (250) jeweils einen Substrat-Eingabe/Ausgabe-Schlitz, der an einem oberen Ende jedes Moduls positioniert ist, aufweisen, und bei dem die Transporteinheit (260) folgende Merkmale aufweist: mindestens einen Halteteil (262) zum Halten des Substrats, einen Vertikalbewegungsteil (268) zum Bewegen des Halteteils (262) in einer vertikalen Richtung, und einen Horizontalbewegungsteil (266) zum Bewegen des Halteteils (262) in einer horizontalen Richtung.
System nach Anspruch 41, bei dem die Transporteinheit (260) eine Mehrzahl von Halteteilen, die unabhängig bewegbar sind, aufweist.
System nach Anspruch 42, bei dem die Reinigungsvorrichtung (20) ferner folgende Merkmale aufweist: eine Düse (216), die in dem Spülmodul (210), dem Anfangschemo-Behandlungsmodul (220) und/oder dem Endchemo-Behandlungsmodul (240) eingebaut ist, um ein Trocknungsgas zu dem Substrat zu injizieren, so dass das Substrat vor dem Transportieren zu einem nächsten Modul getrocknet wird.
System nach Anspruch 41, bei dem das Trocknungsmodul (250) das Substrat unter Verwendung eines Marangoni-Effekts trocknet.