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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die einen Riss in einem Werkstück dadurch verhindern, dass festgestellt wird, wenn ein Werkstück vor dem Bearbeiten nicht fachgerecht in eine Halteöffnung eines Trägers eingesetzt wird, um das Werkstück zu bearbeiten, wobei das Werkstück in der Halteöffnung des Trägers gehalten wird und beide Oberflächen des Werkstücks gleichzeitig bearbeitet werden.
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STAND DER TECHNIK
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Wenn zum Beispiel ein dünnes plattenartiges Werkstück, wie beispielsweise ein Siliziumwafer, abgeflacht wird, wurde in der Vergangenheit eine doppelseitige Poliervorrichtung oder eine doppelseitige Läppvorrichtung verwendet. Zum Beispiel hat die doppelseitige Poliervorrichtung einen scheibenförmigen Träger mit einem Planetenrad am äußeren Rand zwischen dem oberen und unteren Drehteller, an dem ein Polierkissen angebracht ist, das aus Urethanschaum oder einem Faservliesstoff ausgebildet ist. Durch das Halten eines Werkstücks in einer Halteöffnung dieses Trägers und durch das gegensinnige Drehen eines Sonnenrads und eines Innenrads, die in das Planetenrad eingreifen, werden die Drehung und Orbitalbewegung des Trägers erzeugt. Durch diese Drehung und Orbitalbewegung und die Drehung des oberen und unteren Drehtellers sowie die Gleitbewegung des oberen und unteren Drehtellers und des Werkstücks werden die obere und untere Oberfläche des Werkstücks gleichzeitig poliert. Um das Polieren effizient durchzuführen, wird während des Polierens eine Polieraufschlämmung aus einer Mehrzahl von Öffnungen zugeführt, die im oberen Drehteller vorgesehen sind.
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Der obere Drehteller ist mit einem Auf-und-Ab-Bewegungsmechanismus ausgestattet, und in einer Position, in der der obere Drehteller nach oben bewegt wird, wird der Träger eingerichtet und ein Werkstück vom Träger gehalten. Es gibt einen Fall, in dem das Halten des Werkstücks manuell von einer Bedienperson ausgeführt wird, und einen Fall, in dem das Halten des Werkstücks mittels einer automatischen Bedienvorrichtung durchgeführt wird (siehe zum Beispiel das Patentdokument 1). Nach dem Halten des Werkstücks wird der obere Drehteller nach unten bewegt, wodurch das Werkstück und der Träger zwischen dem oberen und unteren Drehteller eingefügt werden.
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Um die Poliergeschwindigkeit zu steuern, gibt es ein Verfahren zum Ändern der Gleitgeschwindigkeit des Werkstücks und des oberen und unteren Drehtellers durch Ändern der Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Drehtellers, des Sonnenrads sowie des Innenrads, sowie ein Verfahren zum Steuern einer Polierlast.
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Ein Halteabschnitt für den oberen Drehteller wird üblicherweise mit einem Messinstrument ausgestattet, das das Gewicht des oberen Drehtellers misst. Wenn sich zum Beispiel der obere Drehteller in einer Position befindet, für die der obere Drehteller nach oben bewegt wird, misst das Messinstrument das Gesamtgewicht des oberen Drehtellers. In einer Position, in der der obere Drehteller vollständig nach unten bewegt wird, wird das Gewicht des oberen mittels des Messinstruments gemessenen Drehtellers Null, da das Werkstück und der Träger mit dem ganzen Gewicht des oberen Drehtellers beaufschlagt werden. Wenn der obere Drehteller aus der Position, in der der obere Drehteller vollständig nach unten bewegt ist, allmählich nach oben bewegt wird, wird das Gewicht des oberen Drehtellers, mit dem nur das Werkstück und der Träger beaufschlagt sind, allmählich vom Halteabschnitt des oberen Drehtellers aufgenommen. Das bedeutet, dass es durch eine geeignete Steuerung der Höhenposition des oberen Drehtellers möglich ist, das Werkstück und den Träger mit einer gewünschten Polierlast zu beaufschlagen.
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ENTGEGEN HALTUNGSLISTE
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PATENTLITERATUR
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- Patentdokument 1: JP-A-2005-243996
- Patentdokument 2: JP-A-2013-78826
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Wenn ein Werkstück in einem Zustand poliert wird, in dem das vom Träger gehaltene Werkstück nicht fachgerecht in die Halteöffnung des Trägers eingesetzt ist, d. h. in einem Zustand, in dem ein fehlerhaftes Halten des Werkstücks aufgetreten ist, fliegt das Werkstück aus der Halteöffnung und wird beschädigt. In diesem Fall ist sehr wahrscheinlich, dass nicht nur das Werkstück, das aus dem Träger herausgeflogen ist, beschädigt wird, sondern auch, dass durch eine Kettenreaktion auch das andere Werkstück und der Träger beschädigt werden. Darüber hinaus werden manchmal das Zubehör, das Polierkissen und der Drehteller der Vorrichtung beschädigt.
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Dies führt in unerwünschter Weise zu geringeren Ausbeuten, die durch eine Beschädigung des Werkstücks verursacht werden, zu einer niedrigeren Produktivität aufgrund der Instandsetzungsarbeit an der Bearbeitungsvorrichtung und zu einem Kostenanstieg, der durch den Austausch des beschädigten Vorrichtungsteils und des Polierkissens verursacht wird.
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Als Ursache für ein fehlerhaftes Halten eines Werkstücks gibt es einen Fall, in dem das Werkstück von Anfang an nicht fachgerecht in die Halteöffnung eingesetzt wird, und einen Fall, in dem das Werkstück fachgerecht in die Halteöffnung eingesetzt wird, aber zum Beispiel aufgrund der Drehung der Drehteller vor dem Beginn des Polierens außerhalb der Halteöffnung liegt. Es wird davon ausgegangen, dass ein solches fehlerhaftes Halten durch einen einfachen Bedienfehler verursacht wird, wenn das Halten eines Werkstücks manuell von der Bedienperson ausgeführt wird und durch unzureichendes Funktionieren der Vorrichtung aufgrund eines Ausfalls oder dergleichen verursacht wird, wenn das Halten eines Werkstücks mittels der automatischen Bedienvorrichtung erfolgt.
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Es wird davon ausgegangen, dass der Grund, warum das fachgerecht in die Halteöffnung eingesetzte Werkstück sich vor dem Beginn des Polierens außerhalb der Halteöffnung befindet, wie folgt ist.
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Das Wasser oder die Aufschlämmung, die sich in der Halteöffnung des auf den unteren Drehteller gelegten Trägers angesammelt hat, verleiht dem Werkstück einen Auftrieb, wodurch das Werkstück leicht außerhalb der Halteöffnung zu liegen kommt. Insbesondere ist bei üblichen doppelseitigen Poliervorrichtungen und doppelseitigen Läppvorrichtungen ein Träger oft in der Lage, ein Werkstück oder mehrere Werkstücke zu halten, und mehrere Träger, zum Beispiel fünf Träger, werden oft in der Vorrichtung in regelmäßigen Abständen vorgesehen, das heißt in einem Abstand von 72°. Zum Halten eines Werkstücks von einem Träger wird ein Zielträger aus der Mehrzahl der Träger in eine bestimmte Werkstücksollposition bewegt, indem das Innenrad und das Sonnenrad gedreht werden. Die Bedienperson bringt das Werkstück manuell am Träger an, der sich in dieser speziellen Sollposition befindet, oder die automatische Bedienvorrichtung bringt den Träger an dem Werkstück an. Nachdem das vom Träger ausgeführte Halten des Wafers in dieser speziellen Sollposition abgeschlossen ist, wird dadurch, dass das Innenrad und das Sonnenrad 72° in dieselbe Richtung gedreht werden, ein Träger, der sich direkt neben dem obigen Träger befindet, dann in die Arbeitssollposition bewegt (dieser Vorgang wird manchmal auch als Indexieren von Trägern bezeichnet). Durch wiederholtes Halten eines Werkstücks und fünfmaliges Indexieren wird bewirkt, dass alle fünf Träger das Werkstück halten. Unter den oben beschriebenen Bedingungen, die es dem Werkstück ermöglichen, einen Auftrieb zu erhalten und leicht außerhalb des Trägers zu liegen zu kommen, wenn der Träger wie beim Indexieren bewegt und gedreht wird, gibt es die Möglichkeit, dass das Werkstück außerhalb des Trägers zu liegen kommt.
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Um ein fehlerhaftes Halten eines Werkstücks festzustellen, wird manchmal von der Bedienperson eine manuelle Überprüfung vorgenommen, nachdem der Träger das Werkstück hält; allerdings ist es nicht effizient, wenn die Bedienperson eine solche manuelle Überprüfung direkt durchführt, da diese Durchführung Zeit kostet.
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Außerdem ist ein Verfahren zum Beurteilen des Auftretens eines fehlerhaften Haltens eines Werkstücks bekannt, wenn eine Differenz zwischen der Höhenposition eines oberen Drehtellers, die mittels eines Laserabstandssensors festgestellt wird, und einer Referenzposition einen Schwellenwert überschreitet (siehe Patentdokument 2). Allerdings erhöht dieses Verfahren die Kosten in Bezug auf das Einführen des Laserabstandssensors.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme durchgeführt, und ihre Aufgabe besteht darin, eine Bearbeitungsvorrichtung und ein Bearbeitungsverfahren vorzusehen, die ein fehlerhaftes Halten eines Werkstücks in kurzer Zeit mit hoher Präzision bei niedrigen Kosten feststellen können, bevor das Werkstück bearbeitet wird, und Beschädigungen des Werkstücks und der Bearbeitungsvorrichtung verhindern können.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine Werkstückbearbeitungsvorrichtung vor, die beide Oberflächen eines Werkstücks gleichzeitig bearbeitet, indem das Werkstück in einer Halteöffnung eines Trägers gehalten wird, indem das Werkstück darin eingesetzt wird, ein oberer Drehteller nach unten in eine festgelegte Position bewegt wird und der das Werkstück haltende Träger zwischen den oberen Drehteller und einen unteren Drehteller eingefügt wird, wobei die Werkstückbearbeitungsvorrichtung eine Steuereinheit umfasst, die mit einem Speichermedium ausgestattet ist, auf dem vorher eine Polierlast aufgezeichnet wurde, die gemessen wird, wenn der obere Drehteller nach unten in die festgelegte Position bewegt wird, während das Werkstück fachgerecht in der Halteöffnung des Trägers gehalten wird, eine Differenz zwischen einer Polierlast, die gemessen wird, wenn der obere Drehteller nach unten in die festgelegte Position bewegt wird, während das Werkstück in der Halteöffnung des Trägers gehalten wird, und der auf dem Speichermedium gespeicherten Polierlast berechnet, und das Auftreten eines fehlerhaften Haltens des Werkstücks beurteilt, wenn die berechnete Differenz einen Schwellenwert überschreitet.
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Mit einer solchen Bearbeitungsvorrichtung ist es möglich, ein fehlerhaftes Halten eines Werkstücks in kurzer Zeit mit hoher Präzision bei geringen Kosten zu ermitteln, bevor das Werkstück bearbeitet wird. Dadurch wird es möglich, eine Beschädigung des Werkstücks und der Bearbeitungsvorrichtung effizient zu verhindern und die Produktivität zu verbessern.
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Die Werkstückbearbeitungsvorrichtung kann eine doppelseitige Poliervorrichtung oder eine doppelseitige Läppvorrichtung sein.
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In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Steuereinheit eine Steuereinheit ist, die in der Lage ist, die Polierlast, die vorher auf dem Speichermedium aufgezeichnet wurde, in Übereinstimmung mit zeitlichen Veränderungen in einem Polierkissen der doppelseitigen Poliervorrichtung oder eines Läppdrehtellers der doppelseitigen Läppvorrichtung zu aktualisieren.
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Mit einer solchen Steuereinheit ist es möglich zu verhindern, dass eine falsche Beurteilung hinsichtlich des Auftretens eines fehlerhaften Haltens eines Werkstücks durch eine zeitliche Reduzierung der Dicke des Polierkissens oder des Läppdrehtellers erfolgt, und eine Beschädigung des Werkstücks und der Bearbeitungsvorrichtung langfristig zu verhindern.
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Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung ein Werkstückbearbeitungsverfahren zum gleichzeitigen Bearbeiten beider Oberflächen eines Werkstücks, indem das Werkstück in einer Halteöffnung eines Trägers gehalten wird, indem das Werkstück darin eingesetzt wird, ein oberer Drehteller nach unten in eine festgelegte Position bewegt wird und der Träger, der das Werkstück hält, zwischen den oberen Drehteller und einen unteren Drehteller eingefügt ist, wobei das Werkstückbearbeitungsverfahren die folgenden Schritte umfasst: vorhergehendes Aufzeichnen einer Polierlast, die gemessen wird, wenn der obere Drehteller nach unten in die festgelegte Position bewegt wird, während das Werkstück fachgerecht in der Halteöffnung des Trägers gehalten wird; Berechnen einer Differenz zwischen einer Polierlast, die gemessen wird, wenn der obere Drehteller nach unten in die festgelegte Position bewegt wird, während das Werkstück in der Halteöffnung des Trägers gehalten wird, und der aufgezeichneten Polierlast; und Beurteilen des Auftretens eines fehlerhaften Haltens des Werkstücks, wenn die berechnete Differenz einen Schwellenwert überschreitet, und Bearbeiten des Werkstücks nach dem erneuten Durchführen des Haltens des Werkstücks und Bearbeiten des Werkstücks wie üblich, wenn die berechnete Differenz den Schwellenwert nicht überschreitet.
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Mit einem solchen Bearbeitungsverfahren ist es möglich, ein fehlerhaftes Halten eines Werkstücks in kurzer Zeit mit hoher Präzision bei geringen Kosten festzustellen, bevor das Werkstück bearbeitet wird. Dadurch wird es möglich, eine Beschädigung des Werkstücks und der Bearbeitungsvorrichtung effizient zu verhindern und die Produktivität zu verbessern.
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Bei dem Bearbeiten, das am Werkstück durchgeführt wird, kann es sich um ein doppelseitiges Polieren oder ein doppelseitiges Läppen handeln.
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In diesem Fall ist es bevorzugt, einen Schritt zum Aktualisieren der Polierlast, die vorher aufgezeichnet wurde, in Übereinstimmung mit zeitlichen Veränderungen eines Polierkissens vorzusehen, das beim doppelseitigen Polieren oder Läppdrehteller verwendet wird, der beim doppelseitigen Läppen verwendet wird.
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Dabei ist es möglich zu verhindern, dass eine falsche Beurteilung hinsichtlich des Auftreten eines fehlerhaften Haltens eines Werkstücks durch eine zeitliche Reduzierung der Dicke des Polierkissens oder des Läppdrehtellers erfolgt, und eine Beschädigung des Werkstücks und der Bearbeitungsvorrichtung langfristig zu verhindern.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Da in der vorliegenden Erfindung für die Bearbeitung eines Werkstücks beurteilt wird, dass ein fehlerhaftes Halten eines Werkstücks aufgetreten ist, wenn eine Polierlast, die gemessen wird, wenn ein oberer Drehteller nach unten in eine festgelegte Position bewegt wird, während das Werkstück in einer Halteöffnung eines Trägers gehalten wird, eine Differenz zeigt, die größer als oder so groß wie ein Schwellenwert einer Polierlast unter normalen Bedingungen ist, ist es möglich, ein fehlerhaftes Halten eines Werkstücks in kurzer Zeit mit hoher Präzision bei geringen Kosten festzustellen, bevor das Werkstück bearbeitet wird. Durch das erneute Halten des Werkstücks abhängig von dem festgestellten Ergebnis ist es möglich, eine Beschädigung und einen Ausfall des Werkstücks und der Bearbeitungsvorrichtung, wie beispielsweise des Trägers und peripherer Elemente, effizient zu verhindern. Dadurch wird ist möglich, eine geringere Ausbeute, die durch eine Beschädigung des Werkstücks verursacht wird, eine geringere Produktivität, die durch die Instandsetzung der Bearbeitungsvorrichtung verursacht wird, und einen Kostenanstieg, der durch den Austausch des beschädigten Teils und des Polierkissens verursacht werden, zu verhindern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht, die eine doppelseitige Poliervorrichtung als Beispiel für eine Bearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem in der doppelseitigen Poliervorrichtung der 1 ein Träger, durch den ein Werkstück fachgerecht gehalten wird, zwischen einem oberen und unteren Drehteller eingefügt ist;
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3 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem in der doppelseitigen Poliervorrichtung der 1 ein Träger, durch den ein Werkstück nicht fachgerecht gehalten wird, zwischen dem oberen und unteren Drehteller eingefügt ist;
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4 ist eine schematische Ansicht, die eine doppelseitige Läppvorrichtung als Beispiel für eine Bearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist eine Darstellung, die die Ergebnisse einer Polierlast in Beispiel 1 angibt; und
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6 ist eine Darstellung, die die Ergebnisse der zeitlichen Veränderungen in der Polierlast im Beispiel 2 angibt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung allerdings nicht darauf beschränkt ist.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine Untersuchung durchgeführt, um die oben beschriebene Aufgabe zum effizienten Feststellen eines fehlerhaften Haltens eines Werkstücks bei geringen Kosten zu lösen. Im Ergebnis haben die Erfinder festgestellt, dass eine Polierlast, mit der ein Werkstück beaufschlagt wird, wenn ein fehlerhaftes Halten des Werkstücks aufgetreten ist, größer wird als eine Polierlast, die unter normalen Bedingungen angelegt wird, und durch Bewerten einer Differenz zwischen diesen Polierlasten ist es möglich, ein fehlerhaftes Halten des Werkstücks in kurzer Zeit festzustellen, womit die vorliegende Erfindung abgeschlossen ist.
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Zuerst wird eine Werkstückbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Diese Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet beide Oberflächen eines Werkstücks gleichzeitig, indem zum Beispiel ein dünnes plattenartiges Werkstück, wie beispielsweise ein Siliziumwafer, in einer Halteöffnung eines Träger gehalten wird, indem das Werkstück darin eingesetzt wird, und der Träger, der das Werkstück hält, zwischen einen oberen Drehteller und einen unteren Drehteller eingefügt wird, indem der obere Drehteller in eine festgelegte Position bewegt wird, und Beispiele derselben umfassen eine doppelseitige Poliereinrichtung und eine doppelseitige Läppvorrichtung. Hier wird die doppelseitige Poliereinrichtung als Beispiel genommen und wird mit Bezug auf 1 beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine doppelseitige Poliervorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung einen oberen Drehteller 2 und einen unteren Drehteller 3, die so vorgesehen sind, dass sie einander vertikal gegenüberliegen, wobei an jedem der Drehteller 2 und 3 ein Polierkissen 4 angebracht ist. In der Mitte zwischen dem oberen Drehteller 2 und dem unteren Drehteller 3 ist ein Sonnenrad 6 vorgesehen, an dessen äußeren Rand ein Innenrad 7 vorgesehen ist. In einem Träger 5 ist eine Halteöffnung 8 zum Halten eines Werkstücks W ausgebildet. Während des doppelseitigen Polierens ist der Träger 5 zwischen dem oberen Drehteller 2 und dem unteren Drehteller 3 in einem Zustand angeordnet, in dem der Träger 5 das Werkstück W in der Halteöffnung 8 hält.
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Äußere Zähne des Trägers 5 stehen mit den Zähnen des Sonnenrads 6 und des Innenrads 7 in Eingriff, und als Ergebnis eines Drehens des oberen Drehtellers 2 und des unteren Drehtellers 3 durch eine nicht veranschaulichte Antriebsquelle dreht sich der Träger 5 um das Sonnenrad 6, während er sich um seine eigene Achse dreht. Dabei werden beide Oberflächen des Werkstücks W, das in der Halteöffnung 8 des Trägers 5 gehalten wird, gleichzeitig durch das obere und untere Polierkissen 4 poliert. Während des Polierens des Werkstücks wird den polierten Oberflächen des Werkstücks über eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen, die im oberen Drehteller 2 vorgesehen sind, aus einer nicht veranschaulichten Düse eine Polieraufschlämmung zugeführt.
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Der obere Drehteller 2 kann mittels eines Servomotors 9 und eines Servomotorzylinders 10 nach oben und unten bewegt werden, und seine Höhenposition kann präzise gesteuert werden. An einem unteren Ende einer Welle des Servomotorzylinders 10, an dem der obere Drehteller 2 angebracht ist, ist eine Lastzelle 11 vorgesehen, die mit dem oberen Drehteller 2 gekoppelt ist und eine nach unten gerichtete Last misst. Wie in 1 gezeigt ist, gibt die Last, die von der Lastzelle 11 gemessen wird, das Gesamtgewicht des oberen Drehtellers 2 an, wenn der obere Drehteller 2 nach oben bewegt wird und das obere Polierkissen 4 nicht in Kontakt mit dem Werkstück W ist. Wie in 2 gezeigt ist, wird, wenn der obere Drehteller 2 nach unten bewegt wird und das obere Polierkissen 4 sich mit dem Werkstück W in Kontakt befindet, ein Teil des Gesamtgewichts des oberen Drehtellers 2 durch das Werkstück W auf dem unteren Drehteller 3 aufgenommen. Dieser Teil des Gewichts, der vom Werkstück W aufgenommen wird, ist die Polierlast, mit der das Werkstück W beaufschlagt wird. Daher gibt die Last, die mittels der Lastzelle 11 gemessen wird, zu dieser Zeit die Differenz zwischen dem Gesamtgewicht des oberen Drehtellers 2 und der Polierlast an, mit der das Werkstück W beaufschlagt wird.
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Wie oben beschrieben, kann aus einer Differenz zwischen der Last, die von der Lastzelle 11 gemessen wird, und dem Gesamtgewicht des oberen Drehtellers 2 die Polierlast berechnet werden, mit der das Werkstück W beaufschlagt wird. Es ist möglich, diese Polierlast durch Einstellen der Höhenposition des oberen Drehtellers 2 zu steuern. Die Höhenposition des oberen Drehtellers 2, bei der eine gewünschte Polierlast erhalten werden kann, wird als festgelegte Position verwendet, und während des Polierens wird jedes Mal der obere Drehteller 2 immer nach unten in dieselbe festgelegte Position bewegt.
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Der Träger 5 kann so ausgestaltet sein, dass das Werkstück W im manuellen Betrieb gehalten wird, der von einer Bedienperson ausgeführt wird, aber es kann auch ein Roboterarm vorgesehen sein, der das Werkstück W zur Halteöffnung 8 des Trägers 5 transportiert und das Werkstück W in die Halteöffnung 8 einsetzt.
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Weiterhin besitzt die doppelseitige Poliervorrichtung 1 eine Steuereinheit 12, die mit einem Speichermedium 13 vorgesehen ist. Auf diesem Speichermedium 13 wird vorher eine Polierlast (nachfolgend manchmal als Polierlast unter normalen Bedingungen bezeichnet), die gemessen wird, wenn der obere Drehteller 2 nach unten in die festgelegte Position bewegt wird, während das Werkstück W fachgerecht in der Halteöffnung 8 des Trägers gehalten wird. Zum Beispiel kann das Speichermedium 13 als elektronisches Medium vorgesehen sein, das mit der Steuereinheit 12 verbunden ist, um es möglich zu machen, die Steuereinheit 12 mit der Funktion des Speicherns der oben beschriebenen Polierlast auf dem Speichermedium 13 und der Funktion des Auslesens der Polierlast aus dem Speichermedium 13 auszustatten.
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Die Steuereinheit 12 ist mit der Lastzelle 11 verbunden und kann die Last, die von der Lastzelle 11 gemessen wird, aufnehmen und die Polierlast aus der Differenz zwischen der Last und dem Gesamtgewicht des oberen Drehtellers 2 berechnen. Darüber hinaus hat die Steuereinheit 12 ein Steuerprogramm, das eine Differenz zwischen der Polierlast, die gemessen wird, wenn der obere Drehteller 2 nach unten in die festgelegte Position bewegt wird, während das Werkstück W in der Halteöffnung 8 des Trägers 5 gehalten wird, und der oben erwähnten Polierlast unter normalen Bedingungen berechnet und, wenn die berechnete Differenz einen Schwellenwert überschreitet, das Auftreten eines fehlerhaften Haltens des Werkstücks W berechnet.
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Es wird nun die Beurteilung des Auftretens eines fehlerhaften Haltens des Werkstücks ausführlicher beschrieben.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist, wenn ein fehlerhaftes Halten des Werkstücks W aufgetreten ist, d. h. ein Teil oder das gesamte Werkstück W außerhalb der Halteöffnung 8 liegt, die Höhenposition des oberen Drehtellers 2, die beobachtet wird, wenn das obere Polierkissen 4 mit dem Werkstück W in Kontakt gelangt, höher als die Höhenposition, die unter normalen Bedingungen beobachtet wird. Selbst wenn der obere Drehteller 2 sich nach unten in die festgelegte Position bewegt, ist dabei die Höhenposition des oberen Drehtellers 2 tatsächlich höher als die festgelegte Position, weil sich das Werkstück W außerhalb der Halteöffnung befindet. Daher wird der Spielraum d2 (siehe 3) zwischen dem oberen und unteren Drehteller größer als der Spielraum d1 (siehe 2) zwischen dem oberen und unteren Drehteller unter normalen Bedingungen.
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Da wie zuvor beschrieben der obere Drehteller 2 immer nach unten in dieselbe festgelegte Position bewegt, wird daher eine Polierlast, mit der das Werkstück unter fehlerhaften Bedingungen beaufschlagt wird, größer als eine Polierlast, mit der es unter normalen Bedingungen beaufschlagt wird. Daher beurteilt das Steuerprogramm, dass ein fehlerhaftes Halten des Werkstücks W aufgetreten ist, wenn eine Differenz zwischen der berechneten Polierlast und der Polierlast unter normalen Bedingungen einen Schwellenwert überschreitet. Hierbei ist der Schwellenwert nicht auf einen bestimmten Schwellenwert beschränkt und kann in geeigneter Weise abhängig von der Art der Bearbeitungsvorrichtung, der Größe des Werkstücks und des oberen und unteren Drehtellers, den Variationen in der Polierlast, die gemessen wird, wenn ein fehlerhaftes Halten eines Werkstücks aufgetreten ist und so weiter bestimmt werden. Die Variationen hinsichtlich der Polierlast werden hier durch eine Differenz hinsichtlich des Zustands des fehlerhaften Haltens hervorgerufen, wie beispielsweise in Bezug auf das Ausmaß, in dem das Werkstück außerhalb der Halteöffnung liegt, die Anzahl der Werkstücke, bei denen ein fehlerhaftes Halten aufgetreten ist, oder die Richtung, in der das Werkstück außerhalb der Halteöffnung liegt, im Hinblick auf die Halteöffnung.
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Mit einer solchen Bearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein fehlerhaftes Halten des Werkstücks W mit hoher Präzision in kurzer Zeit festzustellen, bevor das Werkstück W bearbeitet wird. Dadurch wird es möglich, eine Beschädigung des Werkstücks und der Bearbeitungsvorrichtung effizient zu verhindern und die Produktivität zu verbessern. Da es notwendig ist, nur eine Steuereinheit vorzusehen, und es keine Notwendigkeit gibt, ein neues Messinstrument, wie beispielsweise einen Laserabstandssensor einzuführen, ist es darüber hinaus möglich, einen Kostenanstieg zu kontrollieren.
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Die Dicke des Polierkissens 4, das in der doppelseitigen Poliervorrichtung 1 verwendet wird, wird allmählich durch Verschleiß während des Polierens und regelmäßiges Abziehen verringert. Darüber hinaus wird die Dicke des Trägers auch leicht in Übereinstimmung mit der Zeitdauer der Verwendung des Trägers reduziert. Daher nimmt das Spiel zwischen dem oberen und unteren Drehteller, das beobachtet wird, wenn der obere Drehteller 2 nach unten in die oben beschriebene festgelegte Position bewegt wird, wenn das Werkstück fachgerecht gehalten wird, allmählich in Übereinstimmung mit einer Reduzierung der Dicke des Polierkissens 4 und des Trägers 5 zu. Da diese Zunahme des Spiels die Polierlast reduziert, mit der das Werkstück W beaufschlagt wird, nimmt die Polierlast unter normalen Bedingungen im Laufe der Zeit ab.
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Daher ist es bevorzugt, dass die Steuereinheit 12 die Funktion des Aktualisierens der Polierlast unter normalen Bedingungen in Übereinstimmung mit den zeitlichen Veränderungen des Polierkissens 4 der doppelseitigen Poliervorrichtung 1 umfasst, wobei die Polierlast vorher auf das Speichermedium 13 aufgezeichnet wurde. Wenn die Bearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine doppelseitige Läppvorrichtung ist, die im Folgenden beschrieben ist, wird die Polierlast unter normalen Bedingungen in Übereinstimmung mit zeitlichen Veränderungen bei einem Läppdrehteller der doppelseitigen Läppvorrichtung aktualisiert. Die zeitlichen Veränderungen sind hier zum Beispiel Änderungen hinsichtlich der Dicke, wie oben beschrieben.
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Was die Polierlast unter normalen Bedingungen, die zu aktualisieren ist, anbetrifft, wird auf dem Speichermedium 13 aufgezeichnet, wie sich die Polierlast unter normalen Bedingungen in Übereinstimmung mit den zeitlichen Veränderungen im Polierkissen 4 ändert und kann die Polierlast unter normalen Bedingungen auf der Grundlage der aufgezeichneten Änderungen in der Polierlast aktualisiert werden. Alternativ kann die Polierlast unter normalen Bedingungen in Bezug auf den Durchschnittswert der Polierlasten in den zuletzt durchgeführten mehreren Bearbeitungsvorgängen des Werkstücks aktualisiert werden. Diese Funktion des Aktualisieren der Polierlast unter normalen Bedingungen kann durch die Steuereinheit 12 automatisiert werden.
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Die Polierlast unter normalen Bedingungen kann in Übereinstimmung mit zeitlichen Veränderungen im Träger 5 zusätzlich zu den oben beschriebenen zeitlichen Veränderungen des Polierkissen 4 aktualisiert werden.
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Dadurch wird es möglich, mit zeitlichen Änderungen in Bezug auf die Polierlast unter normalen Bedingungen umzugehen. Die Reduzierungsrate hinsichtlich der Dicke des Polierkissens 4 ist sehr gering und durch automatisches Aktualisieren der Polierlast unter normalen Bedingungen ist es möglich, eine fehlerhafte Bedingung mit höherer Präzision ohne eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit festzustellen, selbst wenn zeitliche Veränderungen in dem Polierkissen oder dem Läppdrehteller auftreten.
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In der obigen Beschreibung sind Erläuterungen auf der Grundlage der doppelseitigen Poliervorrichtung als Beispiel für die Bearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung gegeben worden. Die vorliegende Erfindung kann aber auch auf eine doppelseitige Läppvorrichtung angewendet werden, und es ist möglich, dieselben Wirkungen wie die oben beschriebenen zu erhalten.
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In 4 wird eine doppelseitige Läppvorrichtung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in 4 gezeigt ist, umfasst eine doppelseitige Läppvorrichtung 21 einen oberen und unteren Drehteller 22 und 23 (Läppdrehteller), die so vorgesehen sind, dass sie einander vertikal gegenüberliegen. Der untere Drehteller 23 hat ein Sonnenrad 25 im Zentrum seiner oberen Oberfläche, und an seinem äußeren Rand ist ein ringförmiges Innenrad 26 angebracht. Darüber hinaus wird am Außenumfang eines Trägers 24, der ein Werkstück W hält, ein Zahnradabschnitt, der in das Sonnenrad 25 und das Innenrad 26 eingreift, gebildet, wobei diese Elemente insgesamt einen Radaufbau bilden.
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Der Träger 24 ist mit einer Mehrzahl von Halteöffnungen 27 ausgestattet. Ein zu läppendes Werkstück W wird gehalten, indem es in diese Halteöffnung 27 eingesetzt wird. Der Träger 24 wird zwischen den oberen und unteren Drehteller 22 und 23 eingefügt und erzeugt eine Planetenradbewegung, d. h. kreist und dreht sich um seine Achse als Ergebnis der Drehung des unteren Drehtellers 23. Dabei wird die Aufschlämmung dem Werkstück W und zwischen den oberen und unteren Drehteller 22 und 23 über Durchgangsöffnungen 29, die im oberen Drehteller 22 vorgesehen sind, von einer Düse zugeführt, und es werden beide Oberflächen des Werkstücks W geläppt.
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Auf dieselbe Weise wie die Beschreibung der oben beschriebenen doppelseitigen Poliervorrichtung wird eine Lastzelle 28 über dem oberen Drehteller 22 vorgesehen, wobei die Lastzelle 28 eine Last in Richtung des oberen Drehtellers 22 misst, sowie eine Steuereinheit 12, die mit dieser Lastzelle 28 verbunden ist. Im Übrigen sind die Lastzelle 28 und der obere Drehteller 22 aneinander gekoppelt, obwohl das in 4 nicht gezeigt ist. Es ist möglich, eine Polier-(Läpp-)-Last, mit der das Werkstück W beaufschlagt ist, aus der Last zu berechnen, die von der Lastzelle 28 gemessen wird. Darüber hinaus ist es möglich, durch die Steuereinheit 12 eine Differenz zwischen einer Polierlast, die gemessen wird, wenn sich der obere Drehteller 22 nach unten in eine festgelegte Position bewegt, während das Werkstück W in der Halteöffnung 27 des Trägers 24 gehalten wird, und einer Polierlast unter normalen Bedingungen zu berechnen, die auf einem Speichermedium 13 aufgezeichnet ist und das Auftreten eines fehlerhaften Haltens des Werkstücks W beurteilt, wenn die berechnete Differenz einen Schwellenwert überschreitet.
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Als Nächstes wird ein Werkstückbearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung beschrieben. Her wird als Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem ein doppelseitiges Polieren auf einem Werkstück mittels einer doppelseitigen Poliervorrichtung 1 der vorliegenden, in 1 gezeigten Erfindung durchgeführt wird.
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Wie bei der Beschreibung der oben beschriebenen doppelseitigen Poliervorrichtung wird eine Polierlast (eine Polierlast unter normalen Bedingungen), die gemessen wird, wenn der obere Drehteller 2 nach unten in die festgelegte Position bewegt wird, während ein Werkstück W fachgerecht in der Halteöffnung 8 des Trägers 5 gehalten wird, vorher aufgezeichnet.
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Dann wird ein zu polierendes Werkstück W in die Halteöffnung 8 des Trägers 5 manuell durch die Bedienperson oder durch einen Roboterarm eingeführt und darin gehalten, wird der obere Drehteller 2 nach unten in die festgelegte Position bewegt und wird der Träger 5, der das Werkstück W hält, zwischen den oberen Drehteller 2 und den unteren Drehteller 3 eingefügt.
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In diesem Zustand wird eine Polierlast, mit der das Werkstück W beaufschlagt wird, aus der Last, die durch die Lastzelle 11 gemessen wird, und einer Differenz zwischen der berechneten Polierlast und der aufgezeichneten Polierlast unter normalen Bedingungen berechnet. Wenn die berechnete Differenz den Schwellenwert nicht überschreitet, wird das Werkstück W wie üblich poliert; wenn die berechnete Differenz den Schwellenwert überschreitet, wird entschieden, dass ein abnormales Halten des Werkstücks W aufgetreten ist und wird ein erneutes Halten des Werkstücks W durchgeführt.
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Nach dem erneuten Durchführen des Haltens des Werkstücks W wird geprüft, ob das Werkstück fachgerecht gehalten wird oder nicht. Dieses Prüfen kann durchgeführt werden, indem erneut beurteilt wird, ob die Differenz zwischen den Polierlasten, die auf die obige Weise berechnet wurden, den Schwellenwert nicht überschreitet oder, insbesondere wenn die Anzahl der Werkstücke, deren Halten erneut durchgeführt wurde, gering ist, ein Überprüfung durch die Bedienperson erfolgen kann.
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Dann werden durch Drehen des oberen Drehtellers 2 und des unteren Drehtellers 3 unter Zuführen einer Polieraufschlämmung zu den polierten Oberflächen des Werkstücks beide Oberflächen des Werkstücks W gleichzeitig durch das obere und untere Polierkissen 4 poliert.
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Mit einem solchen Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein fehlerhaftes Halten eines Werkstücks in kurzer Zeit mit hoher Präzision bei geringen Kosten festzustellen, bevor das Werkstück bearbeitet wird. Dadurch wird es möglich, eine Beschädigung des Werkstücks und der Bearbeitungsvorrichtung wirksam zu verhindern und die Produktivität zu verbessern.
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Wie bei der Beschreibung der oben beschriebenen doppelseitigen Poliervorrichtung ist es bevorzugt, die Polierlast, die vorher aufgezeichnet wurde, in Übereinstimmung mit zeitlichen Veränderungen des Polierkissens (des Läppdrehtellers beim doppelseitigen Läppen), das beim doppelseitigen Polieren verwendet wird, zu aktualisieren.
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Dabei ist es möglich, eine falsche Beurteilung hinsichtlich des Auftretens eines fehlerhaften Haltens eines Werkstücks durch eine zeitliche Reduzierung der Dicke des Polierkissens oder des Läppdrehtellers zu verhindern und eine Beschädigung des Werkstücks und der Bearbeitungsvorrichtung langfristig zu verhindern.
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Beispiele
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung ausführlicher mit Beispielen der vorliegenden Erfindung und einem Vergleichsbeispiel beschrieben, wobei aber die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
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Beispiel 1
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Durch die Verwendung der Werkstückbearbeitungsvorrichtung (der doppelseitigen Poliervorrichtung) der vorliegenden, in 1 gezeigten Erfindung wurde ein doppelseitiges Polieren eines Siliziumwafers mit einem Durchmesser von 300 mm in Übereinstimmung mit dem Werkstückbearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt. Im Übrigen wird davon ausgegangen, dass die doppelseitige Poliervorrichtung insgesamt fünf Träger mit jeweils einer Halteöffnung umfasst.
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Zuerst wurde eine Polierlast unter normalen Bedingungen gemessen und auf dem Speichermedium aufgezeichnet. Die aufgezeichnete Polierlast unter normalen Bedingungen war der Durchschnittswert der Polierlasten, die durch die mehr als einmal durchgeführte Messung erhalten wurden.
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Um einen Schwellenwert zu bestimmen, wurde als Nächstes ein fehlerhaftes Halten eines Wafers bewusst verursacht, und es wurde zu dieser Zeit eine Polierlast gemessen. Insbesondere wurden Variationen hinsichtlich der Polierlast durch Änderung des Zustands eines fehlerhaften Haltens des Wafers gemessen, wie beispielsweise eine kleine Verlagerung des Wafers, eine große Verlagerung des Wafers, eine Verlagerung des Wafers zur Seite des Sonnenrads hin, eine Verlagerung des Wafers zur Seite des Innenrads hin, eine Verlagerung des Wafers nach links (in der CW-Richtung) im Hinblick auf das Drehzentrum des Drehtellers, eine Verlagerung des Wafers nach rechts (in der CCW-Richtung) im Hinblick auf das Drehzentrum des Drehtellers, eine Verlagerung von einem Wafer und eine Verlagerung von zwei Wafern.
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Die Ergebnisse der gemessenen Polierlasten sind in 5 angegeben. 5 gibt die Polierlastverteilungen unter normalen Bedingungen und unter fehlerhaften Bedingungen an, und eine Polierlastverteilung B unter normalen Bedingungen ist in einer Polierlastverteilung A unter fehlerhaften Bedingungen nicht enthalten und gibt explizit niedrige Werte an.
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Auf der Grundlage einer Differenz (ΔP in 5) zwischen den beiden Polierlasten wurde ein Schwellenwert (θ in 5) festgelegt.
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Dann wurde jeder der insgesamt fünf Wafer durch einen entsprechenden der fünf Träger gehalten und der obere Drehteller wurde nach unten in die festgelegte Position bewegt. Zu dieser Zeit wurde eine Polierlast gemessen und eine Differenz zwischen dieser Polierlast und der oben beschriebenen aufgezeichneten Polierlast unter normalen Bedingungen wurde berechnet. Ein Fall, in dem die berechnete Differenz den oben beschriebenen festgelegten Schwellenwert überschritt, wurde als fehlerhaftes Halten beurteilt, es wurde das Halten des Wafers erneut durchgeführt und der Poliervorgang wurde ausgeführt. Wenn ein solches Polieren des Wafers wiederholt durchgeführt wurde und die Präzision der Beurteilung eines fehlerhaften Haltens bewertet wurde, konnte ein fehlerhaftes Halten mit einer Wahrscheinlichkeit von 100% richtig beurteilt werden. Daher trat keine Beschädigung des Wafers auf.
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Da diese Beurteilungsabwicklung in Bezug auf ein fehlerhaftes Halten in bemerkenswert kurzer Zeit durchgeführt werden konnte, konnte die Produktivität im Vergleich zu einem bestehenden Nachweisverfahren, das von der Bedienperson manuell durchgeführt wurde, verbessert werden.
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Beispiel 2
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Das doppelseitige Polieren eines Siliziumwafers wurde auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Polierlast unter normalen Bedingungen in Übereinstimmung mit zeitlichen Veränderungen des Polierkissens aktualisiert wurde.
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In 6 sind die Ergebnisse der Polierlasten unter normalen Bedingungen und unter fehlerhaften Bedingungen angegeben, wobei die Polierlasten verwendet werden, die mit der Zeit das Polierkissen verändern. Wie in 6 angegeben, ist es klar, dass die Polierlasten unter normalen Bedingungen und unter fehlerhaften Bedingungen im Laufe der Zeit, in der das Polierkissen verwendet wird, reduziert sind, was zu einer fast gleichen Neigung führt. Der Grund ist wie folgt: Während die festgelegte Position des oberen Drehtellers so eingestellt ist, dass sie immer in derselben Position ist, nimmt die Dicke des Polierkissens im Laufe der Zeit, in der das Polierkissen verwendet wird, ab.
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Da die Polierlasten unter normalen Bedingungen und unter fehlerhaften Bedingungen reduziert sind und fast die gleiche Neigung zeigen, wie oben beschrieben, war es nicht notwendig, den Schwellenwert zu ändern.
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Während das doppelseitige Polieren des Wafers wiederholt wurde, wurde die Polierlast unter normalen Bedingungen wie folgt aktualisiert. Die Aktualisierung erfolgte unter Verwendung der Polierlast, die gemessen wurde, wenn der Wafer fachgerecht gehalten wurde, d. h. als Polierlast unter normalen Bedingungen, und zwar jedes Mal, wenn das Polieren abgeschlossen war. Das bedeutet, dass die Polierlast unter normalen Bedingungen, auf die während der Beurteilung eines fehlerhaften Haltens Bezug genommen wurde, so eingestellt wurde, dass sie die Polierlast unter normalen Bedingungen war, die während des letzten Poliervorgangs aktualisiert wurde.
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Durch das Aktualisieren der Polierlast unter normalen Bedingungen, wie oben beschrieben, war es möglich, eine falsche Beurteilung des Auftretens eines fehlerhaften Haltens des Wafers durch zeitliche Veränderungen des Polierkissens zu vermeiden.
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Es ist davon auszugehen, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf ihre oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Die obige Ausführungsform ist nur ein Beispiel; und alles, was weitgehend denselben Aufbau wie die technische Idee hat, die in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung angegeben ist und die ähnliche Arbeiten und Vorteile bietet, fällt unter den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung.
