DE19538991A1

DE19538991A1 - Poliervorrichtung

Info

Publication number: DE19538991A1
Application number: DE19538991A
Authority: DE
Inventors: Toyomi Nishi; Manabu Tsujimura; Tamami Takahashi; Hiromi Yajima; Riichiro Aoki; Yukio Imoto; Shoichi Kodama; Kazuaki Himukai; Gisuke Kouno; Takanobu Nishimura
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 1996-05-02
Also published as: JP3418467B2; US5704827A; JPH08118231A; KR100394362B1; KR960015777A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Poliervorrichtung und insbesondere auf eine Poliervorrichtung zur Herstellung einer flachen Spiegelpolierung an einem Polierobjekt wie beispielsweise einem Halbleiterwafer.

Die in den vergangenen Jahren entwickelten eine hohe Dichte besitzenden integrierten Halbleitervorrichtungen erfordern zunehmend feinere Mikroschaltungen und die Be abstandung bzw. der Linienabstand nahm beständig ab. Für optische Litografievorgänge basierend auf einem Zwischen zeilen- oder Zwischenlinienabstand von weniger als 0,5 Mikrometer ist die Fokusiertiefe flach und ist eine Flachheit mit hoher Präzision an dem zu polierenden bzw. polierten Objekt erforderlich und zwar inbesondere koin zident mit der Fokusierebene der Schritt oder Stufenvor richtung (stepper).

Diese Erfordernisse bedeuten, daß die Halbleiterwafer oberfläche extrem flach sein muß und ein erster Schritt bei der Erreichung einer solch präzisen Flachheit besteht in der ordnungsgemäßen Oberflächenvorbereitung durch Polieren mit einer Poliervorrichtung.

Eine Poliervorrichtung konventioneller Art verwendet bei solchen Anwendungen einen Drehtisch mit einem an einer Oberseite oder Oberfläche angeordneten Poliertuch, einem oberen Ring, wobei jedes dieser Bauteile eine unabhängige Drehsteuerung besitzt, und einen dazwischen angeordneten Polierobjekt. Die Oberfläche des zu polierenden Objektes wird nach unten auf das Poliertuch durch den oberen Ring gedrückt, der einen gesteuerten Druck anlegt, während eine Polierlösung auf das Poliertuch aufgebracht wird. Der Polierprozeß wird solange fortgesetzt bis die Polier oberfläche auf das erforderliche Flachheitsausmaß und die Spiegelpolierung poliert ist.

Das Wechseln des Poliertuchs auf dem Drehtisch wird da durch erreicht, daß man die Poliervorrichtung stoppt, das Poliertuch vom Drehtisch entfernt, verbleibende Polier lösung von der Oberfläche des Drehtischs abwäscht, den Drehtisch trocknet und schließlich ein neues Poliertuch direkt auf dem Drehtisch anbringt. Dieses Verfahren ist zeitraubend und macht die Vorrichtung längere Zeit unbe nutzbar und führt ferner zu einer geringen Produktivität, d. h. die Anzahl der polierten Objekte pro Zeiteinheit des Vorrichtungsbetriebs ist gering.

Eine Lösungsmöglichkeit für dieses Produktivitätsproblem besteht darin, daß man ein Kassettentuchsystem verwendet, bei dem ein Poliertuch mit einer Basisstruktur verbunden ist, und diese Anordnung wird auf dem Drehtisch ange bracht oder von diesem entfernt. Die Verwendung eines Kassettentuchsystems eliminiert die erforderliche Zeit, die benötigt wird, um das Tuch am Drehtisch zu wechseln, wodurch sich eine verkürzte Ausfallzeit ergibt und so die Produktivität der Poliervorrichtung erhöht wird.

Solche Verfahren sind in den folgenden japanischen Patentpubli kationen offenbart: Nr. S59-44185 und H2-30827 und ja panische offengelegte Patentveröffentlichung H4-206929.

Eine Vorrichtung zur Befestigung der Kassette an dem Drehtisch zum leichten Austausch neuer und gebrauchter Kassetten umfaßt eine Vorrichtung, wie sie in der oben erwähnten japanischen Patentpublikation S59-44185 be schrieben ist, wobei hier der Außenumfang der Kassette am Drehtisch festgelegt ist, während bei der Vorrichtung gemäß der japanischen Offenlegungsschrift H4-206929 eine Kupplungsvorrichtung verwendet wird zur Befestigung, oder aber wobei gemäß der erwähnten japanischen Patentver öffentlichung H230827 die Oberflächenspannkraft eines Strömungsmittels ausgenutzt wird.

Zur Erleichterung dem Kassettenaustausches sollte diese leicht sein. Eine Möglichkeit, eine leichte Kassette vorzusehen besteht darin, die Kassette dünn zu machen.

Fig. 4 zeigt einen konventionellen Drehtisch mit einer Tuchkassette, wobei folgendes vorgesehen ist: eine Tuch kassette 1 mit einem an einem Basisglied 2 angebrachten Poliertuch 3, wobei das Glied 2 an seinem Umfangsab schnitt an dem Drehtisch 4 befestigt ist. Bei dem Fixier verfahren, welches nur von Umfangsbefestigungsverfahren, wie denen in Fig. 4 gezeigten abhängt, wird ein Problem insofern hervorgerufen, als während des Polierens, dann wenn der nach unten gerichtete Druck durch den oberen Ring 11 angelegt wird, und auf die dünne Kassette 1 ver größert wird, die ungleichmäßige Belastung, angelegt durch den oberen Ring 11 die Kassette 1 zu einer geringen Deformation veranlaßt, was das Abheben vom Drehtisch 4 zur Folge hat. Die sich mit dem Drehtisch drehende ge wellte Kassette hat eine Wellenwirkung an der Polier grenzfläche zur Folge, was Produktionsprobleme insofern hervorruft, als die Wafer brechen und nicht hinreichend flach sein können.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Poliervorrichtung vorzusehen zur Verhinderung der Defor mation einer dünnen Kassette und zwar unter Verwendung einer Befestigungsstruktur, um der ungleichmäßigen Be lastung an der Tuchkassette zu widerstehen, einer Belas tung, die während des Poliervorgangs angelegt werden kann.

Dieses Ziel wird erreicht durch eine Poliervorrichtung, die folgendes aufweist: einen Drehtisch zum Drehpolieren des Objektes; eine Tuchkassette einschließlich eines Poliertuches verbunden insbesondere auch verklebt mit einem Basisglied, welches sich mit dem Drehtisch dreht und lösbar daran befestigt ist; Versorgungs- oder Liefermittel zur Lieferung einer Polierlösung an die Oberfläche des Poliertuchs; Pressmittel, um das Objekt auf die Polieroberfläche des Poliertuchs zu drücken; wobei die Tuchkassette lösbar am Drehtisch befestigt ist; und zwar an einem Umfangsabschnitt und auch an einem Mittelabschnitt der Tuchkassette.

Ein weiterer Aspekt der Poliervorrichtung besteht darin, daß die Tuchkassette an dem Drehtisch durch Vakuumsaug mittel angebracht oder befestigt werden kann.

Durch die Struktur der Poliervorrichtung der oben ange gebenen Art und durch Vorsehen mechanischer Befestigungs mittel der Tuchkassette am Drehtisch durch zwei Befes tigungsabschnitte an den Umfangs- und Mittelabschnitten oder durch nicht mechanische Mittel infolge Vakuumsaugens ist es möglich, das Auftreten des Abhebens oder Lüftens der Tuchkassette zu verhindern, was ansonsten durch die ungleichmäßige Belastung an der Tuchkassette durch das obere Anpress- oder Ringglied bewirkt werden könnte. Wenn die sich ergebende Wellung der Tuchkassette verhindert wird, so wird die Flachheit des polierten Wafers ver bessert und zwar gleichzeitig mit einer Verbesserung der Produktivität, dadurch daß der Bruch von Wafers während des Poliervorgangs minimiert wird.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbei spielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt des ersten Ausführungs beispiels einer Tuchkassettenpoliervorrichtung der Erfindung;

Fig. 2 einen weiteren Vertikalquerschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung der Erfindung;

Fig. 3 einen Vertikalquerschnitt, der den Poliervor gang der Poliervorrichtung der Erfindung zeigt;

Fig. 4 einen Vertikalquerschnitt einer bekannten Poliervorrichtung unter Verwendung einer Tuch kassette;

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Poliervor richtung der vorliegenden Erfindung.

Im folgenden seien bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.

Die Fig. 1 bis 3 und 5 zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Poliervorrichtung der Erfindung, die einen Drehtisch und eine Tuchkassette aufweisen. Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Vertikalschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung und zwar eine Tuchkassette und einen Drehtisch aufweisen.

Fig. 2 ist eine um 90° gegenüber Fig. 1 versetzte Quer schnittsansicht.

Die Tuchkassette 1 weist ein Tuch (Poliertuch) 3, ange bracht auf einem Basisglied 2 auf. Bolzen oder Schrauben einsatzlöcher sind an dem Außenumfangsabschnitt und dem Mittenabschnitt der Tuchkassette 1 vorgesehen und zwar zum von Einsetzen von Bolzen oder Schrauben zur An bringung bzw. Befestigung der Tuchkassette 1 am Drehtisch 4. Entsprechende Bolzenlöcher sind an dem Drehtisch 4 vorgesehen. Im ersten Ausführungsbeispiel ist jedoch das Bolzenloch in dem Mittelabschnitt für den Drehtisch 4 in einer Scheibenplatte 6 ausgebildet, die am Drehtisch 4 befestigt ist. Die Scheibenplatte 6 kuppelt mit Ver tiefungsabschnitten (Ausschnitten) gebildet an der Boden- oder Unterseite der Tuchkassette 1 und der Oberseite oder Oberfläche des Drehtischs 4, wodurch die Koaxialität von Tuchkassette 1 und Drehtisch 4 sichergestellt wird, um so die zwei Komponenten 1 und 4 um das gleiche Drehzentrum zu drehen. Die Tuchkassette 1 ist auf der Oberseite (obere Oberfläche) des Drehtischs 4 angeordnet, und ist lösbar am Drehtisch 4 mittels Bolzen 5 befestigt, die an den Mittenabschnitten und Umfangsabschnitten vorgesehen sind. Die Tuchkassette 1 weist eine Umfangskanalnut 7 auf, die im Bodenkörper der Kassette 1 ausgebildet ist, beispielsweise durch Werkzeugmaschinenbearbeitung, wohin gegen der Drehtisch 4 mit einem Umfangsvorsprungabschnitt 4a ausgestattet ist, um mit der Kanalnut 7 gekuppelt zu sein, um den Schlupf der Tuchkassette 1 bezüglich des Drehtischs 4 zu verhindern. Diese Anordnung stellt sicher, daß die zwei Komponenten 1 und 4 stets miteinan der rotieren. Das Basisglied 2 der Tuchkassette 1 besteht entweder aus Legierungsmetallen, wie beispielsweise rost freiem Stahl oder Aluminium oder aus Plastikmaterialien. Das mit der Oberseite der Kassette 1 verbundene, bei spielsweise verklebte Tuch 3 ist ein Poliertuch wie bei spielsweise ein Harztuch (beispielsweise Suba 800 her gestellt aus einem nicht gewebten Material bestehend aus Fasern, die miteinander durch Urethanharz verbunden sind, wobei dieses Tuch von der Firma Rodel Products Corporation hergestellt wird).

Die Poliervorrichtung weist ferner eine frei entfernbare Abdeckung 8 aus einem Kunststoffmaterial oder dergleichen auf, welches entfernbar an der Oberfläche der Kassette 1 angebracht ist und ferner einen Handgriff 9 vorgesehen nahe dem Umfang der Tuchkassette 1 zur Erleichterung der Entfernung und des Transports der Tuchkassette 1. Das Basisglied 2 der Tuchkassette 1 ist als eine Scheibe ge formt mit einem Verhältnis t/d seiner Dicke t und seines Durchmessers d in einen Bereich von 0,005-0,05 (vgl. dazu Fig. 1).

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht von Einzelheiten des Polierabschnitts der Poliervorrichtung des ersten Aus führungsbeispiels. Das Tuch 3 ist mit der Oberseite der Tuchkassette 1 verbunden (bzw. verklebt), die auf der Oberseite des Drehtischs 4 angeordnet ist und am Dreh tisch 4 durch die Mitten- und Umfangsabschnitte befestigt ist. Der Drehtisch 4 dreht sich um die Drehachse 1, wo durch die am Drehtisch 4 befestigte Tuchkassette 1 ge dreht wird. Oberhalb des Drehtischs 4 ist ein oberer Ring (Andruckmittel) 11 zum Halten eines Halbleiterwafers 12 angeordnet. Der obere Ring 11 dreht sich nicht nur um die Drehachse 13, sondern bewegt sich auch vertikal um so eine bestimmte Anpreßkraft an dem Halbleiterwafer vorzu sehen.

Oberhalb des Drehtischs 4 ist auch eine Düse 14 angeord net, die eine Poliermittellösung Q auf das Tuch 3 verbun den mit der Tuchkassette 1 liefert.

Die Poliervorrichtung mit der obigen Konstruktion arbei tet wie folgt. Ein Halbleiterwafer 12 wird auf der Unter seite (Bodenoberfläche) des oberen Rings 11 mittels Vakuumsaugens gehalten und der obere Ring 11 drückt den Halbleiterwafer 12 auf das Tuch 3, welches an der Tuch kassette 1 angebracht ist. Sodann werden der Drehtisch 4 und der obere Ring 11 gedreht und zwar gefolgt von einem Fluß von Polierlösung Q durch die Düse 14 auf das Tuch 3. Das Tuch 3 hält die Polierlösung Q um die Oberfläche (d. h. die Unterseite) des zu polierenden Halbleiterwafers 12 zu erreichen, um so den Poliervorgang auszuführen.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Tuchkassette und der Drehtisch mittels Bolzen gekuppelt, die an den Um fangs- und Mittelabschnitten befestigt sind, aber dieses Kupplungsverfahren ist nicht auf die Verwendung von Bol zenmitteln begrenzt; es können irgendwelche anderen Be festigungsmittel verwendet werden und auch irgendwelche anderen Arten von Kupplungsvorrichtungen ohne das Prinzip der Erfindung zu verlassen. Ein Beispiel eines nicht mechanischen Befestigungsverfahrens ist unten angegeben.

Fig. 5 ist ein Querschnitt eines zweiten Ausführungsbei spiels der Erfindung. Der Drehtisch 4 dieses Ausführungs beispiels ist mit einer Vielzahl von Luftdurchlässen 15 an der Oberseite des Drehtischs 4 versehen. Nach dem Plazieren der Tuchkassette 1 auf der Oberseite des Dreh tischs 4 werden die Luftdurchlässe 15 mit einer Vakuum quelle 16 verbunden, wodurch die Tuchkassette 1 durch Vakuumsaugen am Drehtisch 4 angebracht ist. Die Tuch kassette 1 kann vom Drehtisch 4 entfernt oder an diesem angebracht werden einfach durch Öffnen zur Atmosphäre bzw. zur Verbindung mit einer Strömungsmitteldruckquelle.

Wie oben erläutert, sieht die Erfindung eine Poliervor richtung vor, die in der Lage ist, daß Wellen eines Teils der Tuchkassette zu verhindern, welches durch eine un gleichmäßige Belastung an der Tuchkassette hervorgerufen wird. Zwei Verfahren zur Anbringung der Tuchkassette am Drehtisch wurden veranschaulicht: mechanische Befesti gungsmittel um dem Umfang herum und auch an den Mittel abschnitten des Drehtischs, oder aber die Befestigung durch Vakuumsaugmittel. Die Poliervorrichtung der Erfin dung ist somit in der Lage, die Flachheit zu verbessern, die für Halbleiterwafer gefordert wird und es wird ferner erreicht, daß die Ausbeute der Poliervorrichtung erhöht wird.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Eine Poliervorrichtung weist eine lösbare leichtgewich tige Tuchkassette auf, die wenig Deformation zeigt, selbst bei nicht gleichmäßiger Belastung während des Poliervorgangs. Es wird dadurch erreicht, daß man ent weder mechanische oder nicht mechanische Befestigungs mittel bzw. Befestigungsverfahren verwendet und zwar zwischen der Tuchkassette und dem Drehtisch. Das mechanische Verfahren umfaßt die Anbringung der Tuch kassette an dem Drehtisch an dem Umfangsabschnitt und auch an dem Mittelabschnitt der Tuchkassette. Das nicht mechanische Verfahren umfaßt die Anbringung der Tuch kassette an dem Drehtisch durch eine Vakuumansauganord nung. Die sich ergebende Anordnung der Tuchkassette und des Drehtischs produziert nicht nur ausgezeichnete Flach heit an den polierten Halbleiterwafers durch Aufrechter haltung einer ebenen Polieroberfläche, sondern verbessert auch die Produktionsausbeute dadurch daß der Bruch von Wafern verhindert wird, der sonst während des Polier prozesses auftreten kann.

Claims

1. Poliervorrichtung zum Polieren eines Objektes, zum Vorsehen einer flachen spiegelartigen Polierung an dem Objekt, wobei folgendes vorgesehen ist:
ein Drehtisch (4) zum Drehpolieren des Objektes;
eine Tuchkassette (1) mit einem Poliertuch angebracht auf einem Basisglied und zwar sich drehend mit und lösbar befestigt an dem Drehtisch (4);
Versorgungsmittel (14) zur Lieferung einer Polier lösung an einer Oberfläche des Poliertuchs;
Preßmittel (11) zum Anpressen des Objektes auf die Polieroberfläche des Poliertuchs;
wobei die Tuchkassette lösbar an dem Drehtisch ange bracht ist und zwar an einem Umfangsabschnitt und auch an einem Mittelabschnitt der Tuchkassette.

2. Poliervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Tuch kassette als eine Scheibe ausgebildet ist mit einem Verhältnis d/t, gegeben durch eine Scheibendicke t und einen Scheibendurchmesser d und zwar in einem Bereich zwischen 0,005 bis 0,05.

3. Poliervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette mit einem Kupplungsabschnitt versehen ist, um den Schlupf der Tuchkassette bzgl. des Drehtischs (4) zu verhindern.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette mit einem Ab deckglied versehen ist, und zwar zum Schutz des Poliertuchs.

5. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette mit Handgriffmitteln ausgestattet ist, zum Entnehmen und zum Transport der Tuchkassette.

6. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisglied der Tuch kassette aus einem Material hergestellt ist, welches aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:
Stahllegierungen, Legierungen, Aluminiumlegierungen und Kunststoffmaterialien.

7. Poliervorrichtung zum Polieren eines Objektes, um eine flache sowie spiegelartige Polierung auf dem Objekt vorzusehen, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
einen Drehtisch (4) zum Drehpolieren des Objektes;
eine Tuchkassette (1) einschließlich eines Polier tuchs, angebracht an oder verbunden mit einem Basis glied zum Drehen mit dem Drehtisch und zum lösbaren Befestigen daran;
Versorgungsmittel zur Lieferung einer Polierlösung an eine Polieroberfläche des Poliertuchs;
Anpreßmittel zum Anpressen des Objektes auf die Polieroberfläche des Poliertuchs, wobei die Tuch kassette lösbar an dem Drehtisch durch Vakuumsaug mittel angebracht ist.

8. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette als eine Scheibe ausgebildet oder ausgeformt ist und ein Ver hältnis d/t im Bereich zwischen 0,005-0,05 besitzt, wobei t die Scheibendicke und d der Scheibendurch messer sind.

9. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette mit einem Kupplungsabschnitt ausgestattet ist, um den Schlupf der Tuchkassette bezüglich des Drehtischs zu verhindern.

10. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette mit einem Abdeckglied ausgestattet ist und zwar zum Schutz des Poliertuchs.

11. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette mit Handgriffmitteln ausgestattet ist zum Lösen oder Entfernen bzw. zum Transport der Tuchkassette.

12. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisglied der Tuch kassette aus einem Material hergestellt ist, welches aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Stahl legierungen, Legierungen, Aluminiumlegierungen und Kunststoffmaterialien.