DE19981622C2 - Maschine zum Polieren von Halbleiterwafern - Google Patents

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterwaferpoliermaschine. Insbesondere befaßt sich diese Erfindung mit einer Halbleiterwaferpoliermaschine, welche sich eines chemomechanischen Polierverfahrens (CMP-Verfahrens) bedient, welches das Abflachen der Oberfläche eines Halbleiterwafer beim Zeichnen von IS- Leiterbildern auf dem Halbleiterwafer bewirkt.

STAND DER TECHNIK

Das mikroskopische Bearbeiten von integrierten Schaltkreisen (IS) wurde in den letzten Jahren vereinfacht. IS-Leiterbilder werden in vielen Lagen aufgebracht. Es ist daher unvermeidbar, daß es auf den Oberflächen der mit Leiterbildern versehenen Lagen zu Unregelmäßigkeiten kommt. Für gewöhnlich wird, selbst wenn es auf einer Lage zu einer derartigen Unregelmäßigkeit kommt, eine nachfolgende Lage derart gefertigt, daß die Unregelmäßigkeit bestehen bleibt. Wenn nun die Anzahl der Lagen zunimmt, verringern sich die Breiten von Linien oder die Durchmesser von Löchern. Dies erschwert das Strukturieren feiner Leiterbilder. Es können häufig Mängel auftreten. Aus diesem Grund wird erst nachdem die Oberfläche einer Lage poliert wird, um flach zu sein, die nächste Lage hergestellt. Überdies wird der Halbleiterwafer, nachdem Löcher gebohrt wurden, durch Galvanisieren oder dergleichen mit Metall zum Verbinden von Halbleiterlagen beschichtet. Die metallische Schicht an der Oberfläche wird anschließend abgeschliffen, so daß das Metall nur in den Löchern zurückbleibt. Eine Halbleiterwaferpoliermaschine (CMP- Maschine), welche sich eines CMP-Verfahrens bedient, wird verwendet, um Halbleiterwafer vor jedem Aufbringen eines IS-Leiterbildes zu polieren.

Fig. 1A und Fig. 1B sind erläuternde Diagramme, welche die Bearbeitung betreffen, die gemäß dem CMP-Verfahren bei der Herstellung integrierter Schaltkreise auszuführen ist. Fig. 1A zeigt das Polieren der Oberfläche eines Zwischenlagen-Dielektrikums, welches auszuführen ist, so daß die Oberfläche davon flach wird. Fig. 1B zeigt Abschleifen der Oberfläche davon, welches auszuführen ist, so daß nur in den Löchern eine metallische Lage zurückbleibt. Wie aus Fig. 1A hervorgeht, wird, nachdem ein Leiterbild 2 auf einem Substrat 1 durch Ausbilden einer metallischen Lage oder dergleichen darauf ausgebildet wird, wenn eine dielektrische Zwischenlage 3 gebildet wird, der Leiterbildabschnitt der dielektrischen Zwischenlage höher als der andere Abschnitt davon. Dies führt zu einer unregelmäßigen Oberfläche. Eine CMP- Maschine wird dann benutzt, um die Oberfläche zu polieren. Die Oberfläche wird somit in den Zustand gebracht, der in Fig. 1A rechts abgebildet ist. Daraufhin wird das nächste Leiterbild hergestellt. Zum Ausbilden einer metallischen Lage, welche Lagen verbindet, wie aus Fig. 1B zu ersehen ist, werden Verbindungslöcher in die untere Lage gebohrt, auf welcher sich das Leiterbild 2 befindet, und eine metallische Lage 4 wird durch Galvanisieren oder dergleichen gebildet. Daraufhin wird die CMP-Maschine verwendet, um die metallische Oberflächenlage 4 völlig abzuschleifen.

Fig. 2 zeigt den grundlegenden Aufbau der CMP-Maschine. Wie abgebildet ist, weist die CMP-Maschine eine Poliergrundfläche 11 und einen Halbleiterwaferhaltekopf 21 auf. Ein elastisches Poliertuch 13 ist an die Oberfläche der Poliergrundfläche 11 bondiert. Die Poliergrundfläche 1 dreht sich, wobei eine Drehachse 12 einen Mittelpunkt darstellt. Schlamm, welcher ein Schleifmittel ist, wird zum Poliertuch 13 auf der sich drehenden Poliergrundfläche 11 durch eine Düse, welche nicht dargestellt ist, zugeführt. Der Halbleiterwaferhaltekopf 21 hält einen zu polierenden Halbleiterwafer 100, drückt den Halbleiterwafer mit einem vorgegebenen Druck gegen das Poliertuch 13 und dreht sich mit der Drehachse 22 als Mittelpunkt. Die Oberfläche des gehaltenen Halbleiterwafers wird somit poliert. Im Poliertuch 13 ist im allgemeinen eine Rille ausgebildet, um die Zufuhr von Schlamm zur Kontaktfläche des Poliertuches, welche mit einem Halbleiterwafer in Berührung kommt, zu erleichtern. In der Zeichnung beträgt die Anzahl der Halbleiterwaferhalteköpfe 21 eins. Diesfalls wird die rechte Seite der Poliergrundfläche 1 unbenutzt gelassen, und die Produktionseffizienz ist nicht zufriedenstellend. Im allgemeinen wird eine Mehrzahl von Halbleiterwaferhalteköpfen 21, beispielsweise zwei oder vier Halbleiterwafernhalteköpfe, vorgesehen, um eine Mehrzahl von Halbleiterwafern gleichzeitig zu polieren.

Wenn die CMP-Maschine zum Polieren verwendet wird, so wird der Halbleiterwafer 100 zunächst ausgerichtet und zu einer Beladevorrichtung transportiert. Der Halbleiterwaferhaltekopf 21 hält den Halbleiterwafer, welcher auf der Beladevorrichtung abgelegt wurde, durch Verwendung eines Saugmechanismus, bewegt ihn zur Poliergrundfläche 11 und drückt ihn gegen die Poliergrundfläche 11. Der Halbleiterwafer wird dann poliert. Nach vollendetem Polieren hält der Halbleiterwaferhaltekopf 21 den Halbleiterwafer durch Verwendung des Saugmechanismus und transportiert es zu einer Entladevorrichtung. Schlamm, bei dem es sich um ein Schleifmittel handelt, haftet am rHalbleiterwafer 100, welche zur Entladevorrichtung transportiert wird, an. Nachdem der Halbleiterwafer mittels einer Waschvorrichtung gewaschen wurde, wird er getrocknet. Daraufhin wird der Halbleiterwafer zu einer Halbleiterwafersammelvorrichtung, beispielsweise zu einer Kassette, transportiert. Nachdem der Halbleiterwafer poliert wurde, werden auf dem Halbleiterwafer anhand eines lithographischen Verfahrens oder dergleichen IS- Leiterbilder gezeichnet. Falls Schleifmittelteilchen oder -rückstände zurückgelassen wurden, würde dies ein schadhaftes IS-Leiterbild zur Folge haben. Daher muß ein Waschvorgang durchgeführt werden, um einen Halbleiterwafer äußerst gründlich zu reinigen. Ein gewaschener Halbleiterwafer muß sorgsam gehandhabt werden, damit sich kein Staub oder dergleichen am Halbleiterwafer anlegen kann.

Die CMP-Maschine hat Anforderungen zu entsprechen, derart, daß die Polierleistung ausreichend hoch ist, um Hochpräzisionspolieren zu gewährleisten, daß die als Durchsatz zum Ausdruck gebrachte Verarbeitungseffizienz hervorragend ist und daß eine für die Installation erforderliche Fläche klein zu sein hat. Um die Anforderungen zu erfüllen wird eine Mehrzahl von Poliergrundflächen vorgesehen, und eine Halbleiterwaferbeladeeinheit sowie eine Halbleiterwaferentladeeinheit werden von den Poliergrundflächen gemeinsam verwendet. Die Halbleiterwaferbeladeeinheit führt der Mehrzahl von Poliergrundflächen Halbleiterwafern zu. Die Halbleiterwaferentladeeinheit transportiert Halbleiterwafer von der Mehrzahl von Poliergrundflächen weg. Wird diese Konfiguration verwendet, kann die zur Installation erforderliche Fläche kleiner ausgebildet werden, da eine Halbleiterwaferbeladeeinheit und eine Halbleiterwaferentladeeinheit hinsichtlich einer Mehrzahl von Poliergrundflächen vorgesehen werden. Darüberhinaus ist die Zeit, welche für das Transportieren von Halbleiterwafern von der Halbleiterwaferbeladeeinheit zur Poliergrundfläche benötigt wird, oder die Zeit, welche für das Transportieren von Halbleiterwafern von der Poliergrundfläche zur Halbleiterwaferentladeeinheit benötigt wird, kürzer als die Zeit, welche für das Polieren benötigt wird. Auch dann, wenn die oben genannte Konfiguration verwendet wird, wird sich die Verarbeitungseffizienz nicht verschlechtern. Des weiteren kann das Polieren eines Halbleiterwafers durch Kombinieren von Grobpolieren und Feinpolieren realisiert werden. Das Grobpolieren wird mit einer hohen Poliergeschwindigkeit durchgeführt, ist jedoch von der Präzision her unzureichend. Das Feinpolieren wird mit einer niedrigen Poliergeschwindigkeit durchgeführt, gewährleistet jedoch eine hohe Präzision. Wenn die oben genannte Konfiguration verwendet wird, kann eine der Mehrzahl von Poliergrundflächen verwendet werden, um Feinpolieren durchzuführen, und die anderen Poliergrundflächen können verwendet werden, um Grobpolieren durchzuführen.

Die CMP-Maschine, welche eine Mehrzahl von Poliergrundflächen aufweist, umfaßt die Halbleiterwaferbeladeeinheit und die Halbleiterwaferentladeeinheit. Allerdings wird derselbe Transportmechanismus verwendet, um Halbleiterwafer zur Halbleiterwaferbeladeeinheit zu transportieren und Halbleiterwafer von der Halbleiterwaferentladeeinheit weg zu transportieren. Infolgedessen haftet Staub, beispielsweise Schleifmittelteilchen oder -rückstände, am Transportmechanismus an, welcher polierte Halbleiterwafer transportierte. Diese Art von Staub haftet an Halbleiterwafern an, welche nicht poliert wurden und zur Halbleiterwaferbeladeeinheit transportiert werden. Der Staub, welcher an der polierten Oberfläche von Halbleiterwafern anhaftet, stellt kein gravierendes Problem dar. Allerdings stellt der Staub, welcher an den Rückseiten der Halbleiterwafer anhaftet, insofern ein Problem dar, als ein Polierdruck ungleichmäßig wird. Dies hat eine Verschlechterung der Polierleistung zur Folge.

Aus der EP 648 575 A1 ist zur Vermeidung des Transports von Verschmutzungen (Schleifmittelteilchen und/oder - rückständen) in den Produktionsprozeß bekannt, ein Handhabungssystem mit zwei Greifeinrichtungen zu nutzen, von denen eine exklusiv die verschmutzten Halbleiterwafer (innerhalb der Poliereinrichtung), die andere nur die sauberen handhabt. In EP 761 387 A1 ist beschrieben, daß zur Reinigung beider Seiten der Halbleiterwafer diese vor der Reinigung aus dem Carrier entnommen werden.

Bezüglich der Erhöhung der Produktionseffizienz ist aus der US 56 79 055 A der gleichzeitige Einsatz einer Vielzahl von Schleifeinrichtungen und einer automatisierten Handhabungseinrichtung bekannt. US 56 49 854 A dagegen zeigt einen kontinuierlichen Durchsatz der Halbleiterwafer durch die Poliereinrichtung.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung versucht, die oben genannten Probleme zu lösen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine CMP-Maschine vorzusehen, welche eine Mehrzahl von Poliergrundflächen aufweist, und eine Halbleiterwaferbeladeeinheit und Halbleiterwaferentladeeinheit, welche von der Mehrzahl von Poliergrundflächen gemeinsam verwendet werden. Die Halbleiterwaferbeladeeinheit führt der Mehrzahl von Poliergrundflächen Halbleiterwafer zu. Die Halbleiterwaferentladeeinheit transportiert Halbleiterwafer von der Mehrzahl von Poliergrundflächen weg. Bei der CMP-Maschine sind die Komponenten derart angeordnet, daß ein Anhaften von Staub an unpolierten Halbleiterwafern minimiert werden kann.

Um die oben genannte Aufgabe zu bewerkstelligen, weist eine CMP-Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Poliergrundflächen auf, welche einander benachbart angeordnet sind. Darüberhinaus sind eine Halbleiterwaferbeladeeinheit und eine Halbleiterwaferentladeeinheit einander benachbart angeordnet. Eine erste Poliergrundfläche und die Halbleiterwaferbeladeeinheit sind diagonal angeordnet. Eine zweite Poliergrundfläche und die Halbleiterwaferentladeeinheit sind diagonal angeordnet. Der Transport eines Halbleiterwafers zur Halbleiterwaferbeladeeinheit und der Transport eines Halbleiterwafers von der Halbleiterwaferentladeeinheit weg werden durch Verwendung verschiedener Systeme realisiert.

Insbesondere besteht eine CMP-Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer ersten und einer zweiten Poliergrundfläche, einem ersten und einem zweiten Halbleiterwaferhaltekopf, einer Halbleiterwaferbeladeeinheit, einer Halbleiterwaferentladeeinheit, einem ersten Kopfdrehmechanismus, einem zweiten Kopfdrehmechanismus, einem ersten Transportmechanismus und einem zweiten Transportmechanismus. Die erste und die zweite Poliergrundfläche weisen jeweils ein Poliertuch auf, welches an ihrer Oberfläche angebracht ist, und drehen ihr Poliertuch. Der erste und der zweite Halbleiterwaferhaltekopf halten jeweils Halbleiterwafer und drehen sich, während sie die Oberflächen der Halbleiterwafer gegen das Poliertuch drücken. Unpolierte Halbleiterwafer werden auf die Halbleiterwaferbeladeeinheit abgelegt. Polierte Halbleiterwafer werden auf die Halbleiterwaferentladeeinheit abgelegt. Der erste Kopfdrehmechanismus dreht den ersten Halbleiterwaferhaltekopf, um ihn über der ersten Poliergrundfläche, der Halbleiterwaferbeladeeinheit oder der Halbleiterwaferentladeeinheit zu positionieren. Der zweite Kopfdrehmechanismus dreht den zweiten Halbleiterwaferhaltekopf, um ihn über der zweiten Poliergrundfläche, der Halbleiterwaferbeladeeinheit oder der Halbleiterwaferentladeeinheit zu positionieren. Der erste Transportmechanismus transportiert ein unpolierter Halbleiterwafer zur Halbleiterwaferbeladeeinheit. Der zweite Transportmechanismus transportiert ein polierter Halbleiterwafer von der Halbleiterwaferentladeeinheit weg. Die erste und die zweite Poliergrundfläche sind einander benachbart angeordnet. Die Halbleiterwaferbeladeeinheit und die Halbleiterwaferentladeeinheit sind einander benachbart angeordnet. Die erste Poliergrundfläche und die Halbleiterwaferbeladeeinheit sind diagonal angeordnet. Die zweite Poliergrundfläche und die Halbleiterwaferentladeeinheit sind diagonal angeordnet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden der erste Transportmechanismus und der zweite Transportmechanismus vorgesehen, damit der Transport von Halbleiterwafern zur Halbleiterwaferbeladeeinheit und der Transport von Halbleiterwafern von der Halbleiterwafernentladeeinheit weg unter Verwendung der verschiedenen Transportmechanismen realisiert werden kann. Das Anhaften von Staub an unpolierten Halbleiterwafern kann folglich minimiert werden.

Der erste und der zweite Halbleiterwaferhaltekopf sind ausgebildet, um in der Lage zu sein, sich voneinander unabhängig zu drehen und dabei jeweils zwei Halbleiterwafer zu halten. Die Oberflächen der Poliergrundflächen können auf diese Weise effizient genutzt werden.

Eine der beiden Poliergrundflächen kann zum Grobschleifen verwendet werden, und die andere Poliergrundfläche kann zum Feinpolieren verwendet werden.

Es ist vorstellbar, einen Mechanismus zum Drehen der Halbleiterwaferbeladeeinheit und der Halbleiterwaferentladeeinheit oder zum Bewegen derselben parallel zueinander, um diese zu verschieben, vorzusehen.

Durch Verwenden des Mechanismus wird entweder die Halbleiterwaferbeladeeinheit oder die Halbleiterwaferentladeeinheit selektiv in eine Position bewegt, in welcher Halbleiterwafer vom Halbleiterwaferhaltekopf entgegengenommen werden oder an diesen ausgegeben werden. Folglich ermöglicht es der Mechanismus, die Halbleiterwaferbeladeeinheit und die Halbleiterwaferentladeeinheit auszuwechseln und an derselben Position Halbleiterwafer entgegenzunehmen oder auszugeben. Wenn der Mechanismus verwendet wird, können drei Poliergrundflächen vorgesehen und Grobpolieren sowie Feinpolieren zugeteilt werden. Zwei Poliergrundflächen werden jenem Polieren zugeordnet, welches eine lange Verarbeitungszeit erfordert. Dies kann einen verbesserten Durchsatz zur Folge haben. Allerdings müssen gemäß dieser Konfiguration der erste und der zweite Transportmechanismus aus verschiedenen Richtungen auf die gemeinsame Position zugreifen, an welcher Halbleiterwafer von der Halbleiterwaferbeladeeinheit entgegengenommen oder an die Halbleiterwaferentladeeinheit ausgegeben werden. Eine Komponente zum Ausrichten unpolierter Halbleiterwafer und eine Komponente zum Waschen polierter Halbleiterwafer müssen in unterschiedlichen Richtungen angeordnet werden. Dies führt zu einer Erhöhung der für die Installation der CMP-Maschine erforderlichen Fläche. Insbesondere muß ein Gestell, durch welches Halbleiterwafer in die und aus der CMP-Maschine gefahren werden, verbreitert werden. Dies wird für das Ausbilden eines automatisierten Fertigungsverfahrens nicht bevorzugt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A und Fig. 1B sind erläuternde Diagramme betreffend die Verarbeitung, welche gemäß einem CMP-Verfahren durchzuführen ist;

Fig. 2 zeigt den grundlegenden Aufbau einer CMP-Maschine;

Fig. 3 zeigt die Anordnung von Komponenten einer CMP-Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 4 zeigt den Aufbau eines Halbleiterwaferhaltekopfes gemäß der Ausführungsform.

DIE ZUM REALISIEREN DER ERFINDUNG BESTE AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 3 ist eine Draufsicht, welche die Anordnung von Komponenten einer CMP-Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie zu ersehen ist, werden zwei Poliergrundflächen 14 und 15 vorgesehen. Zwei Halbleiterwaferhalteköpfe 31 und 32, welche jeweils Halbleiterwafer halten und diese gegen eine zugeordnete Poliergrundfläche drücken, sind oberhalb der beiden Poliergrundflächen angeordnet. Die Halbleiterwaferhalteköpfe 31 und 32 umfassen Halbleiterwaferhalte- und -drehmechanismen 33, 34, 35 und 36. Jeder Halbleiterwaferhalte- und -drehmechanismus saugt einen Halbleiterwafe an und hält diesen. Zum Polieren drückt jeder Halbleiterwaferhalte- und - drehmechanismus einen Halbleiterwafer pneumatisch gegen ein Poliertuch, welches auf der Poliergrundfläche 14 oder 15 angeordnet ist. Die Halbleiterwaferhalteköpfe 31 und 32 sind auf Drehbalken 37 und 38 aufgehängt, wobei jeweils ein Ende dieser Drehbalken durch eine Drehachse 40 und das andere Ende davon durch eine ringförmige Führung 39 getragen wird. Auf diese Weise können sich die Halbleiterwaferhalteköpfe 31 und 32 über eine Halbleiterwaferbeladeeinheit 41 und eine Halbleiterwaferentladeeinheit 42 bewegen.

Unpolierte Halbleiterwafer, welche in einer Mehrzahl von Halbleiterwaferkassetten 62 aufbewahrt werden, werden von einem Transportarm 60 aufgenommen, welcher gelagert ist, um in der Lage zu sein, auf einem Bewegungsmechanismus 61 bewegt zu werden, und daraufhin auf einer Übergabefläche 59 abgelegt. Ein Transportarm 58 transportiert der Halbleiterwafern zu einem Dickenmeßgerät 57 zum Messen und Überprüfen der Dicke einer zu polierenden Schicht des auf der Übergabefläche 59 abgelegten Halbleiterwafers. Halbleiterwafer, deren Dicke überprüft wurde, werden vom Transportarm 58 auf Aufnahmegliedern 43 und 44 auf der Halbleiterbeladeeinheit 41 abgelegt.

Jeder der polierten Halbleiterwafern, welche auf die Aufnahmeglieder 45 und 46 auf der Halbleiterwaferentladeeinheit 42 abgelegt werden, wird von einem Transportarm 48 auf eine erste Waschvorrichtung 51 gelegt. Der Halbleiterwafer, welcher von der ersten Waschvorrichtung 51 gewaschen wurde, wird auf eine benachbarte zweite Waschvorrichtung 52 gelegt. Das Waschen eines polierten Halbleiterwafers wird durch die beiden folgenden Schritte realisiert. Der Transportarm 48 transportiert einen Halbleiterwafer, welcher soeben poliert wurde und aufgrunddessen verschmutzt ist. Der Transportarm 54 transportiert einen Halbleiterwafer, welcher dem ersten Waschschritt unterzogen wurde und demnach nicht so stark verschmutzt ist wie ein Halbleiterwafer auf dem Transportarm 48. Ein Halbleiterwafer, welcher dem zweiten Waschschritt in der zweiten Waschvorrichtung 52 unterzogen wurde, wird von einem Transportarm 55 auf einen Trockner 53 gelegt und hernach getrocknet. Die Transportarme 54 und 55 sind derart gelagert, daß sie auf einem Bewegungsmechanismus 56 bewegbar sind. Der Halbleiterwafer, welcher dem zweiten Waschschritt unterzogen wurde, ist weniger verschmutzt als der Halbleiterwafer, welcher dem ersten Waschschritt unterzogen wurde. Daher wird der Transportarm 55 zum Transportieren eines Halbleiterwafers, welcher dem ersten Waschschritt unterzogen wurde, getrennt vom Transportarm 54 vorgesehen. Ein vom Trockner 53 getrockneter Halbleiterwafer wird vom Transportarm 60 zur Halbleiterwaferkassette 62 zurück befördert.

Das Polieren wird mit einer Zeitverzögerung von einem halben Zyklus zwischen den Poliergrundflächen 14 und 15 durchgeführt. Während die Poliergrundflächen 14 und 15 zum Polieren verwendet werden, werden Halbleiterwafer, deren Lagendicken überprüft wurden, auf den Aufnahmegliedern 43 und 44 auf der Halbleiterwaferbeladeeinheit 41 abgelegt. Nach vollendetem Polieren unter Verwenden der Poliergrundfläche 14 hält der Halbleiterwaferhaltekopf 31 die Halbleiterwafer in den Halbleiterwaferhalte- und - drehmechanismen 33 und 34 und bewegt sich im Uhrzeigersinn über die Halbleiterwaferentladeeinheit 42. Der Halbleiterwaferhaltekopf 31 legt sodann die polierten Halbleiterwafer auf den Aufnahmegliedern 45 und 46 ab. Daraufhin bewegt sich der Halbleiterwaferhaltekopf 31 über die Halbleiterwaferbeladeeinheit 41 und saugt unpolierte Halbleiterwafer, welche auf den Aufnahmegliedern 43 und 44 liegen, in die Halbleiterwaferhalte- und -drehmechanismen 33 und 34 an. Inzwischen transportiert der Transportarm 48 den polierten Halbleiterwafer vom Aufnahmeglied 45 in die erste Waschvorrichtung 51. Der Halbleiterwaferhaltekopf 31 hält die unpolierten Halbleiterwafer und bewegt sich über die Poliergrundfläche 14, wodurch das Polieren gestartet wird. Inzwischen werden unpolierte Halbleiterwafer auf den Aufnahmegliedern 43 und 44 auf der Halbleiterwaferbeladeeinheit 41 abgelegt. Nachdem der Halbleiterwafer in der ersten Waschvorrichtung 51 gewaschen wurde, wird er in die zweite Waschvorrichtung 52 befördert. Zugleich transportiert der Transportarm 48 der polierte Halbleiterwafer vom Aufnahmeglied 46 zur ersten Waschvorrichtung 51.

Daraufhin, nach erfolgtem Polieren unter Verwendung der Poliergrundfläche 15, hält der Halbleiterwaferhaltekopf 32 die Halbleiterwafer in den Halbleiterwafernhalte- und -drehmechanismen 35 und 36 und bewegt sich gegen den Uhrzeigersinn über die Halbleiterwaferentladeeinheit 42. Daraufhin legt der Halbleiterwaferhaltekopf 32 die polierten Halbleiterwafer auf die Aufnahmeglieder 45 und 46 ab. Hernach bewegt sich der Halbleiterwaferhaltekopf 32 über die Halbleiterwaferbeladeeinheit 41 und saugt unpolierte Halbleiterwafer, welche auf den Aufnahmegliedern 43 und 44 liegen, in die Halbleiterwaferhalte- und -drehmechanismen 33 und 34 an. Die anderen Bewegungen entsprechen den oben genannten.

Die Poliergrundflächen 14 und 15 und die Halbleiterwaferhalte- und -drehmechanismen 33, 34, 35 und 36 der Halbleiterwaferhalteköpfe 31 und 32 können denselben Aufbau wie herkömmlich verwendete aufweisen. In diesem Dokument ist jeder Halbleiterwaferhalte- und -drehmechanismus aufgebaut, um einen Halbleiterwafer unter Verwendung eines vorgegebenen pneumatisch induzierten Drucks gegen ein Poliertuch zu drücken. Fig. 4 zeigt den Aufbau des Halbleiterwaferhalte- und -drehmechanismus 33 des Halbleiterwaferhaltekopfes 31.

Wie daraus zu ersehen ist, umfaßt der Halbleiterwaferhalte- und -drehmechanismus 33 ein Trägerglied 71, einen Polieroberflächeneinstellring 74, einen Führungsring 75, ein Drehsubstrat 77, eine Drehführungsplatte 80, eine Drehachse 82, Zahnräder 83 und 84 und einen Motor 85. Die Drehachse 82 weist einen Schleifring auf. Das Trägerglied 71 weist Luftöffnungen 72 auf, durch welche Luft ausgeblasen wird, und Saugöffnungen 73, durch welche ein Unterdruck aufgebracht wird. Ein Halbleiterwafer 100 wird unter Verwendung des Druckes der aus den Luftöffnungen 72 ausgeblasenen Luft gegen ein Poliertuch 13 gedrückt. Daraufhin wird durch die Saugöffnungen 73 ein Unterdruck aufgebracht, wodurch der Halbleiterwafer 100 angesaugt und am Trägerglied 71 gehalten wird. Der Polieroberflächeneinstellring 74 kommt mit einem bestimmten Druck mit dem Poliertuch 13 in Berührung und homogenisiert auf diese Weise den Zustand des inneren Poliertuches 13, um unregelmäßiges Polieren zu verhindern. Darüberhinaus hält, wenn sich der Halbleiterwaferhaltekopf 31 nach oben bewegt, der Polieroberflächeneinstellring 74 das Trägerglied 71. Zum Drücken des Halbleiterwafers 100 gegen das Poliertuch 13 sind der Polieroberflächeneinstellring 74 und das Trägerglied 71 nicht gegenseitig eingeschränkt. Wenn sich der Halbleiterwaferhaltekopf 31 noch oben bewegt, hält der Führungsring 75 den Polieroberflächeneinstellring 74.

Zum Drücken des Halbleiterwafers 100 gegen das Poliertuch 13 sind der Führungsring 74 und der Polieroberflächeneinstellring 74 nicht gegenseitig eingeschränkt.

Ein Gummisitz 76 ist zwischen dem Drehsubstrat 77, dem Trägerglied 71 und dem Polieroberflächeneinstellring 74 angeordnet. Ein vorgegebener Luftdruck wird durch eine Luftöffnung 78 aufgebracht, wodurch das Trägerglied 71 mit einem vorgegebenen Druck niedergedrückt wird. Ein vorgegebener Luftdruck wird durch Luftöffnungen 79 aufgebracht, wodurch der Polieroberflächeneinstellring 74 mit einem vorgegebenen Druck niedergedrückt wird. Wenn das Trägerglied 71 mit einem Luftdruck, welcher durch die Luftöffnung 78 aufgebracht wird, niedergedrückt wird, verändert sich der Zwischenraum zwischen dem Trägerglied 71 und dem Halbleiterwafer 100. Demnach kann, wenngleich der Druck der Luft, welche durch die Luftöffnungen 72 ausgeblasen wird, unverändert bleibt, der Druck, mit welchem der Halbleiterwafer 100 gegen das Poliertuch 13 gedrückt wird, verändert werden.

Das Drehsubstrat 77 wird durch die Drehführungsplatte 80 über Lager 81 derart gehalten, daß sich das Drehsubstrat drehen kann. Wird ein Motor 85 gedreht, so wird das Drehsubstrat 77 über das Zahnrad 84 und das Zahnrad 83, welches auf der Drehachse 82 ausgebildet ist, gedreht.

Die Halbleiterwaferhalte- und -drehmechanismen 34, 35 und 36 weisen den Aufbau auf, welcher dem oben dargelegten entspricht.

Wie oben dargelegt wurde, benötigt die CMP-Maschine ein Meßgerät zum Messen der Dicke einer Lage eines unpolierten Halbleiterwafers, eine Waschvorrichtung zum Waschen eines polierten Halbleiterwafers und einen Trockner zum Trocknen des gewaschenen Halbleiterwafers. Wird eine Mehrzahl von Poliergrundflächen vorgesehen, um einen von der Maschine ermöglichten Durchsatz zu verbessern, ist es erforderlich, eine Verschlechterung der Polierpräzision zu verhindern, welche durch Staub, beispielsweise Schleifmittelteilchen oder -rückstände, welcher an der Rückseite eines unpolierten Halbleiterwafers anhaftet, verursacht wird. Ferner muß eine Fläche, welche für die Installation benötigt wird, ins Kalkül gezogen werden. Insbesondere müssen bei einer automatisierten CMP-Straße die Abmessungen eines Gestells, welches zum Zuführen und Einsammeln unpolierter bzw. polierter Halbleiterwafer benötigt wird, ins Kalkül gezogen werden. Es wird demnach vorgezogen, daß die Halbleiterwaferbeladeeinheit 41 und die Halbleiterwaferentladeeinheit 42 von den beiden Poliergrundflächen getrennt angeordnet werden, wie dies bei dieser Ausführung auch der Fall ist. Insbesondere wird vorgezogen, daß ein Zuführweg, entlang welchem unpolierte Halbleiterwafer zugeführt werden, und ein Einsammelweg, entlang welchem polierte Halbleiterwafer eingesammelt werden, als voneinander unabhängig definiert werden.

Beispielsweise können zum Verbessern eines Durchsatzes, welcher von einer CMP-Maschine ermöglicht wird, die in der Lage ist, Grobpolieren und Feinpolieren durchzuführen, eine weitere Poliergrundfläche an der Halbleiterwaferentladeeinheit 42 angeordnet und insgesamt drei Poliergrundflächen zum Grobpolieren und Feinpolieren verwendet werden. Zwei der Poliergrundflächen können für jenes Polieren verwendet werden, welches eine lange Verarbeitungszeit erfordert. Diesfalls sind vier Aufnahmeglieder, umfassend zwei Beladeaufnahmeglieder und zwei Entladeaufnahmeglieder, in einer Halbleiterwaferübergabeeinheit ausgebildet. Jede beliebigen zwei der vier Aufnahmeglieder können durch Drehen oder paralleles Verfahren der Halbleiterwaferübergabeeinheit ausgewählt werden. Somit können die Ladeaufnahmeglieder und die Entladeaufnahmeglieder unabhängig voneinander verwendet werden. Durch Verwendung dieses Aufbaus kann verhindert werden, daß sich die Poliergenauigkeit infolge von Staub, beispielsweise Schleifmittelteilchen oder -rückstände, welcher an der Rückseite eines unpolierten Halbleiterwafers anhaftet, verschlechtert. Jedoch sind selbst in diesem Fall getrennte Transportarme erforderlich, um Halbleiterwafer zu den Beladeaufnahmegliedern bzw. den Entladeaufnahmegliedern zu transportieren. Die Transportarme müssen demnach derart angeordnet sein, daß sie auf die Aufnahmeglieder aus verschiedenen Richtungen zugreifen. Demgemäß müssen das zugeordnete Lagendickenmeßgerät und die Waschvorrichtung in verschiedenen Richtungen angeordnet werden. Die führt zu einem breiten Gestell. Außerdem ist dieser Aufbau nur dann effizient, wenn sich die für das Grobpolieren erforderliche Zeit dermaßen von der für das Feinpolieren erforderlichen Zeit unterscheidet, daß eine Zeit doppelt so lang wie die andere ist. Falls die für das Grobpolieren und das Feinpolieren erforderlichen Zeiten beinahe gleich sind, hat die Verwendung des Aufbaus keinen verbesserten Durchsatz zur Folge. Übrigens sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Zeiten, welche für das Grobpolieren und das Feinpolieren erforderlich sind, gleich. Diesfalls wird die Komponentenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgezogen.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine automatisch betriebene CMP-Maschine einen hohen Durchsatz ermöglichen und eine hochgradige Poliergenauigkeit gewährleisten. Ferner kann eine Komponentenanordnung, welche eine geringe Installationsfläche benötigt, oder insbesondere ein kleines Gestell, realisiert werden.

Claims (2)

1. Halbleiterwaferpoliermaschine, umfassend:
eine erste und eine zweite Poliergrundfläche (14, 15), wobei jede davon ein an ihrer Oberfläche angebrachtes Poliertuch aufweist und das Poliertuch dreht;
einen ersten und einen zweiten Halbleiterwaferhaltekopf (31, 32), wobei jeder davon Halbleiterwafer hält und sich dreht und dabei die Oberflächen der Halbleiterwafer gegen das Poliertuch drückt;
eine Halbleiterwaferbeladeeinheit (41), auf welche unpolierte Halbleiterwafer abgelegt werden;
eine Halbleiterwaferentladeeinheit (42), auf welche polierte Halbleiterwafer abgelegt werden;
einen ersten Kopfdrehmechanismus (33, 34) zum Drehen des ersten Halbleiterwaferhaltekopfes (31) um die Drehachse (40), um diesen über der ersten Poliergrundfläche (14), der Halbleiterwaferbeladeeinheit (41) oder der Halbleiterwaferentladeeinheit (42) zu positionieren;
einen zweiten Kopfdrehmechanismus (35, 36) zum Drehen des zweiten Halbleiterwaferhaltekopfes (32) um die Drehachse (40), um diesen über der zweiten Poliergrundfläche (15), der Halbleiterwaferbeladeeinheit (41) oder der Halbleiterwaferentladeeinheit (42) zu positionieren;
einen ersten Transportmechanismus (60, 58) zum Transportieren eines unpolierten Halbleiterwafers zur Halbleiterwaferbeladeeinheit (41); und
einen zweiten Transportmechanismus (48, 54, 55, 60) zum Transportieren eines polierten Halbleiterwafers weg von der Halbleiterwaferentladeeinheit (42),
wobei die erste und die zweite Poliergrundfläche (14, 15) um die Drehachse (40) herum einander benachbart angeordnet sind, die Halbleiterwaferbeladeeinheit (41) und die Halbleiterwaferentladeeinheit (42) um die Drehachse (40) herum einander benachbart angeordnet sind, die erste Poliergrundfläche (14) und die Halbleiterwaferbeladeeinheit (41) bezüglich der Drehachse (40) einander gegenüberliegend angeordnet sind und die zweite Poliergrundfläche (15) und die Halbleiterwaferentladeeinheit (42) bezüglich der Drehachse (40) einander gegenüberliegend angeordnet sind.

2. Halbleiterwaferpoliermaschine nach Anspruch 1, wobei sich der erste und der zweite Halbleiterwaferhaltekopf (31, 32) voneinander unabhängig drehen und dabei jeweils zwei Halbleiterwafer halten können.