DE4345408C2

DE4345408C2 - Wafer-Träger zum Tragen eines dünnen Materialwafers beim Polieren

Info

Publication number: DE4345408C2
Application number: DE4345408A
Authority: DE
Inventors: Chris E Karlsrud; Anthony G Van Woerkom; Shigeru Odagiri; Isao Nagahashi
Original assignee: Speedfam Corp
Current assignee: Speedfam IPEC Corp
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JP2908025B2; USRE37622E1; DE4345408A1; JPH07508685A; KR100217870B1; DE4345407C2; KR950702144A; WO1993025347A1; TW221795B; US5498196A; DE4345407A1; US5329732A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wafer-Träger zum Tragen eines dünnen Material-Wafers beim Polieren der Oberfläche des Wafers an einer Polierfläche.

Die Fertigung integrierter Schaltungen beginnt mit der Her stellung von Halbleiter-Wafern hoher Qualität. Jeder Wafer ist aufgrund der detaillierten, zu seiner Herstellung er forderlichen Bearbeitung relativ teuer. Während des Verfah rens zur Herstellung integrierter Schaltungen ist zumindest auf einer Seite des Wafers eine extrem ebene Oberfläche erwünscht. Das Polieren von Wafern ist eine zum Erzielen einer derartigen ebenen Fläche bekannte Technik.

Dieses Polieren umfaßt allgemein die Befestigung einer Seite des Wafers auf einer ebenen Oberfläche eines Wafer- Trägers oder -Spannfutters und das Anpressen des Wafers ge gen eine ebene Polierfläche. Die Polierfläche wird unter dem Wafer bewegt, und der Wafer wird ferner um seine verti kale Achse gedreht und hin- und herbewegt, um die Polier wirkung zu verbessern. Die Polierfläche ist allgemein ein an einem starren ebenen Tisch befestigtes Polster, welches zum Vorsehen von Bewegung gedreht wird und auf welches ein Schleifschlamm und/oder chemischer Schlamm gepumpt wird. Die gemeinsame Wirkung des Polsters, des Schlamms und der Relativbewegungen der Teile ergibt einen kombinierten me chanischen und chemischen Prozeß auf der Oberfläche des Wa fers, der auf dem Wafer eine in hohem Maße ebene Oberfläche erzeugt, wobei die Oberflächenvariationen auf weniger als beispielsweise 0,5 µm gehalten werden.

Das Polieren ist typischerweise vor der Herstellung inte grierter Schaltungen vorgenommen worden, so daß auf dem Halbleiter-Wafer eine ebene Fläche verfügbar ist, auf wel cher die Herstellung der Schaltungen stattfinden kann. Mit dem Anstieg der Komplexität integrierter Schaltungen haben die Breiten der Leiterbahnen beträchtlich abgenommen. Dies macht den Fokus und die Feldtiefe des Abbildungsprozesses empfindlicher gegen Oberflächenvariationen auf dem Sub strat. Dies hat den Bedarf an Wafern mit besseren Oberflä chen erhöht. Bei dem Fabrikationsprozeß für integrierte Schaltungen werden ferner Schichten von beispielsweise Lei tern und Dielektrika auf dem Wafer aufgebaut, auf welchen dann wiederum andere derartige Schichten hergestellt werden sollen. Somit wurde es erforderlich, die Wafer-Oberfläche auch während der gerade stattfindenden Herstellung der in tegrierten Schaltung "wiedereinzuebnen", und nicht nur vor ihr. Der Vorgang des Wiedereinebnens wird als Planarisie rung bezeichnet. Bei jedem einzelnen von mehreren aufein anderfolgenden Planarisierungsvorgängen ist der Wafer be trächtlich wertvoller. Bei den gegebenen Halbleiterbear beitungskosten ist es sehr wohl möglich, daß ein einziger teilweise bearbeiteter 8-Zoll-Wafer (8 Zoll ≈ 20,3 cm) bei Durchführung der Planarisierung $10.000 oder mehr Wert ist. Es versteht sich daher, daß bei der Behandlung jedes derar tigen Wafers große Sorgfalt erforderlich ist.

Die Geschwindigkeit des Polierens von Wafern ist immer von Interesse gewesen, sie ist jedoch noch wichtiger, wenn die Planarisierung einer der erforderlichen aufeinanderfolgend durchzuführenden Bearbeitungsschritte ist. Frühere Anord nungen polieren typischerweise einen oder zwei Wafer mit beträchtlicher Wartezeit zum Be- und Entladen der Wafer. Es besteht daher Bedarf an Verfahren und Vorrichtungen, welche den Polierprozeß beschleunigen.

Die Zunahme des Werts der gerade bearbeiteten Wafer hat in großem Maße den Bedarf an Präzision bei dem Planarisie rungsprozeß erhöht. Unsachgemäßes Polieren eines Wafers im Wert von $100 ist eine vollständig andere Sache als unsach gemäßes Polieren eines Wafers im Wert von $10.000. Es wer den Verfahren und Vorrichtungen benötigt, welche für ver bessertes Polieren sorgen, insbesondere in einer schnellen Fertigungsumgebung.

Hierbei spielt auch der Aufbau des Wafer-Trägers eine wichtige Rolle.

Aus der US 4,194,324 ist ein Halbleiter-Wafer-Träger bekannt, bei welchem an einer Unterseite der Wafer durch Vakuum gehalten wird. Eine axiale Anpreßkraft wird auf die den Wafer durch Vakuum tragende Komponente im wesentlichen unmittelbar in axialer Richtung übertragen.

Die US 4,811,522 offenbart eine Wafer-Poliereinrichtung mit einem Polierkopf, der einen Halbleiter-Wafer gegen eine Polieroberfläche drücken kann. Der Polierkopf ist in schwebender Art und Weise getragen und kann somit schnell auf Konturvariationen der Polieroberfläche reagieren.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wafer-Träger vorzusehen, welcher in sich Ungleichmäßigkeiten bei Durchführung eines Poliervorgangs kompensieren kann und über die Oberfläche eines zu polierenden Wafers hinweg ein gleichmäßiges Polierergebnis erzielt.

Gemäß dar vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch den in Anspruch 1 angegebenen Wafer- Träger gelöst.

Eine Wafer-Poliervorrichtung, bei welcher ein erfindungsgemäßer Wafer-Träger eingesetzt werden kann, umfaßt eine Polieranordnung mit einer Mehrzahl von Wafer-Trägern zum im wesentlichen gleichzeitigen Ineingriffbringen einer Mehr zahl von Material-Wafern mit einer Polieroberfläche. Die Vorrichtung umfaßt einen Fortschalttisch zum Halten der zu polierenden Wafer, sowie eine Positioniervorrichtung, um die Polieranordnung zwischen der Polierfläche und dem Fort schalttisch zu bewegen. Auf dem Fortschalttisch werden alle Wafer-Träger der Polieranordnung im wesentlichen gleichzei tig mit Wafern beladen. Nach dem Beladen der Träger wird die Polieranordnung in Poliereingriff mit der Polierober fläche angeordnet. Durch Einbau eines Fortschalttischs in der Vorrichtung können unpolierte Wafer auf den Fortschalt tisch geladen werden zur Vorbereitung ihrens gleichzeitigen Ladens auf die Wafer-Träger. Dies ist hinsichtlich des Durchsatzes vorteilhaft.

Beim Beladen mit unpolierten Wafern schaltet der Fort schalttisch in Schritten fort, so daß die Wafer, so wie sie aus einer Multi-Wafer-Kassette entnommen werden, einer nach dem anderen auf ihm angeordnet werden können. Die Bewegung der unpolierten Wafer zu den Ladeschalen findet vorteilhaf terweise statt, während sich die Polieranordnung in einer Polierstellung befindet, in der sie eine weitere Mehrzahl von Wafern poliert. Nach Beendigung des Polierens kehrt die Anordnung zu dem Fortschalttisch zurück, um im wesentlichen gleichzeitig einen weiteren Satz zu polierender Wafer auf zunehmen.

Der Fortschalttisch kann ferner eine Mehrzahl von Entlade schalen umfassen, die in ähnlicher Weise eingesetzt werden wie die Ladeschalen, um die polierten Wafer nach dem Polie ren im wesentlichen gleichzeitig von den Wafer-Trägern ab zunehmen. Das Entfernen polierter Wafer aus den Entlade schalen kann dann vorgenommen werden, während andere Wafer gerade von der Polieranordnung poliert werden.

Die Ausrichtung der Polieranordnung, des Fortschalttisches und der Polierfläche wird dadurch beibehalten, daß die Vor richtung einen stabilen Rahmen aufweist. Hierzu verläuft zwischen der Polierfläche und dem Fortschalttisch eine li neare Schiene zum Bewegen der Polieranordnung. Die lineare Schiene stellt einen stabilen robusten Rahmen bereit, wäh rend sie eine gesteuerte Bewegung der Polieranordnung zwi schen dem Fortschalttisch und der Polierfläche ermöglicht.

Die Vorrichtung kann ferner eine automatische Anordnung zum Reinigen jedes Wafers bei dessen Entfernen von dem Fort schalttisch umfassen. Dieses Reinigen stellt sicher, daß die aus der Vorrichtung entnommenen polierten Wafer für die Reinraumumgebung geeignet sind.

Die Vorrichtung wird durch einen Rechner gesteuert, der viele getrennte Regelschleifen abarbeitet, um die Präzision der Vorgänge aufrecht zu erhalten. Beispielsweise wird auf jeden Wafer-Träger von einem Luftzylinder ein Polierdruck ausgeübt, und der ausgeübte Druck wird von einem Drucksen sor jedes Wafer-Trägers erfaßt. Für die Hin- und Herbewe gung und Drehung jedes Wafer-Trägers sorgen separate Servo motoren, deren Stellung und Drehzahl ebenfalls erfaßt wird. Die Wertebereiche für den gewünschten Druck und die ge wünschte Bewegung der Wafer-Träger werden auf Grundlage einer Eingabe einer Bedienungsperson bestimmt. Der Rechner liest dann die von den Sensoren gemessenen aktuellen Be triebsparameter ein und stellt den Luftdruck und die Bewe gung der Servomotoren ein, um die aktuellen Parameter in nerhalb der gewünschten Bereiche zu halten.

Die Bedienungsperson gibt Daten ein, die die Betriebspara meter für jeden der verwendeten Wafer-Träger anzeigen. Die se Parameter bilden dann die Grundlage für die gewünschten Bereiche, die in dem Rechner gesondert gespeichert werden. Bevorzugt kann die Bedienungsperson für jeden Wafer-Träger die gleichen oder unterschiedliche Parameter bestimmen. Da jeder Wafer-Träger von dem Rechner gemäß für diesen Wafer- Träger gespeicherten Variablen gesteuert wird, kann die Vorrichtung Wafer auf verschiedenen Wafer-Trägern unter schiedlich bearbeiten.

Jeder Wafer-Träger umfaßt ein oberes Kraftübertragungselement mit einer Mittelachse zum Zuführen von Druckkräften längs der Mittelachse und von Drehkräften um die Mittelachse. Ein Polierelement des Wa fer-Trägers umfaßt eine untere ebene Fläche mit einer Po lierachse. Druckkräfte werden zwischen dem Kraftübertra gungselement und dem Polierelement mittels eines Kraftüber tragungselements übertragen, welches ein symmetrisch um die Mittelachse des Kraftübertragungselements angeordnetes er stes Bahnelement, ein symmetrisch um die Polierachse des Wafer-Trägers angeordnetes zweites Bahnelement und zwischen den ersten und zweiten Bahnelementen gehaltene Kugellager umfaßt. Das erste Bahnelement, die Kugellager und das zwei te Bahnelement wirken zusammen, um Druckkräfte durch das Krafteinkopplungselement auf einen Punkt auf der Polier achse zu fokussieren. Ferner werden Drehkräfte von einer Mehrzahl von Nockenfolgern zugeführt, die um den Umfang des Kraftübertragungselements angeordnet sind und an Lagerflä chen des Polierelements anliegen, um Drehkräfte einzukop peln. Nachdem das Kraftübertragungselement in eine zylin drische Öffnung in dem Polierelement eingesetzt worden ist, wird es von einem Ansatz elastisch am Ort gehalten, der eine Mehrzahl von Federn umfaßt, um das Kraftübertragungs element in der zylindrischen Öffnung des Polierelements zu halten und den Druck auf die Kugellager aufrechtzuerhalten.

Eine untere ebene Fläche des Polierelements umfaßt in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von sie durchsetzenden Löchern, die mit einem Zentralkanal in dem Kraftübertragungselement in Verbindung stehen. Dieser hohle Kanal ist mittels flexibler Einrich tungen abgedichtet, um eine Relativbewegung des Polierele ments und des Kraftübertragungselements zu ermöglichen, während gleichzeitig ein im wesentlichen fluiddichter Ver bindungskanal bereitgestellt wird.

Das Polierelement umfaßt in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ferner eine um seine Polierfläche verlaufende Lippe, um eine zusätzliche Halterung für die davon getragenen Wafer bereitzustellen. In dar bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Lippe einen Materialring mit ei nem Gewinde an seiner Innenfläche, die mit einem Gewinde an der Außenfläche des Polierelements in Eingriff ist. Die Hö he der sich ergebenden Lippe kann durch Steuern der Tiefe, in der die Gewinde des Rings und des Polierelements inein ander eingreifen, sorgfältig eingestellt werden. Bevorzugt ist ein Ansatz über den Ring gelegt, der mit dem Ring in Reibeingriff steht, um ihn an Verdrehen und Dejustieren zu hindern.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den Figuren der Zeichnung bezeichnen analoge Bezugszei chen ähnliche Teile und in der Zeichnung stellt dar:

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Wafer-Poliersystems;

Fig. 2 eine Draufsicht des Systems der Fig. 1 bei abge nommenem Oberteil;

Fig. 3 einen Schnitt des Wafer-Poliersystems durch dessen Fortschalttisch;

Fig. 4 und 5 zusätzliche Draufsichten des Systems, welche verschiedene Abschnitte des Wafer-Polier vorgangs darstellen;

Fig. 6a und 6b Schnitte, die das Laden von Wafern darstellen;

Fig. 7a und 7b Schnitte, die das Entladen von Wafern darstellen;

Fig. 8 eine Seitenansicht, die eine Wafer-Polieranordnung und ihre Bewegung in dem System darstellt;

Fig. 9 eine Draufsicht der Wafer-Polieranordnung;

Fig. 10 einen Schnitt einer Polierarmanordnung der Wafer- Polieranordnung;

Fig. 11 und 12 Seiten- und Draufsichten einer Wafer- Reinigungsanordnung;

Fig. 13 einen Schnitt eines Wafer-Trägers, der Teil der Wafer-Polieranordnung ist;

Fig. 14 eine Perspektivansicht eines unteren Kraftele ments, das Teil des Wafer-Trägers von Fig. 13 ist;

Fig. 15 ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung für das Wafer-Poliersystem;

Fig. 16 einen Schnitt des Wafer-Poliersystems, und zwar im Schnitt durch dessen Poliertisch; und

Fig. 17 bis 22 Flußdiagramme des Steuerprozesses für das Wafer-Poliersystem der Fig. 1.

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht einer Wafer-Poliervorrichtung 100, bei welcher ein nachfolgend zu beschreibender erfindungsgemäßer Wafer-Träger eingesetzt wird. Die Wafer-Poliervorrichtung 100 umfaßt ein Wafer-Eingabe-/Ausgabemodul 101 und ein Wa fer-Bearbeitungsmodul 102. Die Wafer-Poliervorrichtung 100 ist derart aufgebaut, daß das Eingabe-/Ausgabemodul 101 beispielsweise in einer Reinraumumgebung der Klasse 10 an geordnet sein kann, während das Bearbeitungsmodul 102 hin ter einer angrenzenden Wand möglicherweise in einer Rein raumumgebung der Klasse 1000 angeordnet ist. Mit nicht ge sondert dargestellten Vorrichtungen wird in dem Poliersy stem eine Luftströmung erzeugt, und die Luftdrücke werden derart geregelt, daß die Umgebung des Reinraums der Klasse 10 nicht nachteilig beeinflußt wird.

Fig. 2 ist eine Draufsicht der Wafer-Poliervorrichtung 100, bei welcher das Oberteil und bestimmte andere Teile der Perspektivansicht zur Erleichterung des Verständnisses entfernt worden sind. Zusätzlich ist in Fig. 2 eine Wand 104 dargestellt, die die Trennung des Eingabe-/Ausgabemo duls 101 und des Bearbeitungsmoduls 102 darstellt. Die Wa fer werden mittels Multi-Wafer-Kassetten dem Eingabe-/Aus gabemodul 101 übergeben und aus diesem entfernt. In den Fig. 1 und 2 sind zwei Eingabekassetten 106 und 107 und zwei Ausgabekassetten 108 und 109 dargestellt. Die Kasset ten 106 bis 109 sind im Stand der Technik bekannt und neh men bis zu 25 Wafer eines vorgewählten Durchmessers in im wesentlichen horizontaler Orientierung auf. In der vorlie genden Beschreibung werden 8-Zoll-Wafer (8 Zoll ≈ 20,3 cm) diskutiert. Jede der Kassetten 106 bis 109 hat geschlossene Seiten- und Rückteile mit einem offenen Vorderteil zum Be laden und Entladen der Wafer. Das Eingabe-/Ausgabemodul 101 umfaßt einen Drei-Achsen-Laderoboter 111, der mittels im Stand der Technik bekannter Vorrichtungen Wafer nachein ander aus den Kassetten 106 und 107 entnimmt und sie auf eine Ausrichteinheit 113 setzt. Der Laderoboter 111 kann beispielsweise ein "ADE Model 351" sein, und die Ausricht einrichtung 113 kann beispielsweise ein "ADE Model 428" sein. Die Ausrichteinheit 113 zentriert den ihr von dem Roboter 111 übergebenen Wafer und positioniert ihn zum Le sen eines Balkencodes auf dem Wafer. Nach Ausrichtung des Wafers ergreift ein Eingabegreifer 115 die Ränder des aus gerichteten Wafers.

Das Bearbeitungsmodul 102 umfaßt einen Fortschalttisch 117, der zur Aufnahme von Wafern von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 101 und zum Bereitstellen von Wafern für diese verwendet wird. Der Fortschalttisch 117 umfaßt einen drehbaren Ring 118 mit fünf Wafer-Entladeschalen 119 bis 123 und fünf Wa fer-Ladeschalen 124 bis 128. Die Entladeschalen 119 bis 123 sind in 72°-Schritten um die vertikale Mittelachse des Fortschalttischs 117 angeordnet, und die Ladeschale 124 bis 128 sind in analoger Weise in 72°-Schritten um die vertika le Achse an mit den Entladeschalen abwechselnden Stellen angeordnet. Somit ist nach jedem 36°-Schritt um das dreh bare Element 118 eine Wafer-Schale vorhanden, und die Lade- und Entladeschalen sind abwechselnd angeordnet.

Der Fortschalttisch 117 kann um 360° gedreht werden und wird hauptsächlich in ganzzahligen Vielfachen von 36° im Gegenuhrzeigersinn (Fig. 2) gedreht, um die Wafer-Schalen 119 bis 128 zu Eingabe-/Ausgabevorgängen anzuordnen und Wa fer in Gruppen zu fünf in eine Polieranordnung 132 zu laden bzw. aus dieser zu entladen. Jegliches Fortschalten im Uhr zeigersinn wird nachfolgend besonders angegeben. In Fig. 2 sind zwei Positionen des Fortschalttisches 117 ausgewiesen. Eine Position 129, die sogenannte Eingabeposition, liegt vor, wenn eine Eingabeschale des Tischs 117 dem Eingabe greifer 115 benachbart angeordnet ist. In Fig. 2 befindet sich die Wafer-Ladeschale 124 in der Eingabeposition 129. Eine zweite Position 131, die sogenannte Ausgabeposition, liegt vor, wenn eine Entladeschale des Tischs 117 einem Ausgabegreifer 116 benachbart angeordnet ist. In Fig. 2 befindet sich die Schale 120 in der Ausgabeposition 131. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das gesamte Laden und Entladen von Wafern in die Polieranordnung 132 bzw. aus dieser mit Wafer-Schalen in der Eingabeposition durchge führt, d. h. die Ladefunktionen der Anordnung 132 werden durchgeführt, wenn sich eine Ladeschale in der Eingabeposi tion 129 befindet, und die Entladefunktionen werden durch geführt, wenn sich eine Entladeschale in der Eingabeposi tion 129 befindet. Zum Durchführen des Be- und Entladens von Wafer-Schalen ist unter dem Fortschalttisch 117 ein Luftzylinder 159 an einer Stelle zum Ergreifen der Wafer- Schale in der Eingabeposition 129 angeordnet. In ähnlicher Weise sind unter dem Fortschalttisch 117 vier weitere Luft zylinder 159 in 72°-Schritten von der Eingabeposition ange ordnet. Fig. 3 ist eine Darstellung des Bearbeitungsmoduls 102 längs der Schnittlinie 3-3 und zeigt einen Schnitt des Fortschalttischs 117 und bestimmter zugehöriger Vorrichtun gen.

Wenn ein Wafer von der Ausrichtvorrichtung 113 ausgerichtet worden ist und sich eine leere Ladeschale 124 in der Ein gabeposition 119 befindet, ergreift der Eingabegreifer 115 den ausgerichteten Wafer und dreht ihn vertikal um 180°, um den neu ausgerichteten Wafer in der Eingabeschale 124 anzu ordnen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Nachdem die Schale 124 einen Wafer aufgenommen hat, wird der Fortschalttisch 117 unter der Steuerung eines von einem Wechselstrom-Servomotor 131 angetriebenen Fortschaltantriebssystems 130 (Fig. 3) um 72° im Gegenuhrzeigersinn gedreht, um die nächste ver fügbare Ladeschale, beispielsweise 128, zur Aufnahme eines ausgerichteten Wafers in die Eingabeposition 129 zu brin gen. Das Fortschalttisch-Antriebssystem 130 arbeitet zur Durchführung seines Fortschaltbetriebs unter der Steuerung eines Rechners 103. Durch alternierendes Beladen von Lade schalen und Fortschalten des Fortschalttisches 117 werden alle fünf Ladeschalen 124 bis 128 mit zu polierenden Wafern beladen, und dann befindet sich wiederum die Ladeschale 124 in der Eingabeposition 124. Es werden keine weiteren Einga beoperationen durchgeführt, bis die fünf Ladeschalen, wie nachfolgend beschrieben, entleert worden sind.

In der vorliegenden Ausführungsform werden jeweils fünf Wafer gleichzeitig von einer Mehrkopf-Wafer-Polieranordnung poliert, welche in Verbindung mit einem Polier-Drehtisch 134 arbeitet. Die Mehrkopf-Polieranordnung 132 ist in Fig. 1 aufgeschnitten dargestellt und in den Fig. 2, 4 und 5 als transparentes Zehneck dargestellt. Die Einzelheiten des Aufbaus der Polieranordnung 132 sind weiter unten angege ben. Die Polieranordnung 132 umfaßt fünf Wafer-Träger 139 bis 143 und kann gleichzeitig fünf Wafer auf den Polier- Drehtisch 134 drücken, während sie gleichzeitig jeden Wafer dreht und zwischen zwei Umfängen auf dem Polier-Drehtisch 134 hin- und herbewegt. In Fig. 2, 4 und 5 sind die Wa fer-Träger 139 bis 143 durch Kreise mit breitem geschwärz tem Umfang dargestellt. Die beiden Umfänge, zwischen denen die Wafer-Träger 139 und 143 sich hin- und herbewegen kön nen, bestehen aus einer Ausgangsstellung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, und einer äußersten Stellung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Wenn das Polieren der Wafer been det ist oder die Wafer-Träger 139 bis 143 leer sind, werden sie in eine beträchtliche Höhe über dem Poliertisch 134 an gehoben. Wenn die Wafer-Träger 139 bis 143 angehoben sind, werden sie ebenfalls in die Ausgangsstellung der Hin- und Herbewegung gebracht.

Wenn die Fortschalttisch-Ladeschalen 124 bis 128 jeweils einen zu polierenden Wafer enthalten, müssen diese Wafer auf die Wafer-Träger 139 bis 143 überführt werden, bevor das Polieren beginnen kann. Das Laden der Wafer in die Wafer-Träger 139 bis 143 beginnt mit der Bewegung der Po lieranordnung 132 aus einer sich über dem Poliertisch 134 befindenden Position in eine sich über dem Fortschalttisch 117 befindende Position. Wie in Fig. 3 und 8 gezeigt ist, ist die Polieranordnung 132 an einer Hauptstruktur platte 136 des Bearbeitungsmoduls 102 mittels eines Paars Transportschienen 137 befestigt, die über die Länge des Be arbeitungsmoduls 102 zwischen dem Polier-Drehtisch 134 und dem Fortschalttisch 117 verlaufen. Die Polieranordnung 132 ist über einen Transportrahmen 144 mit den Schienen 137 verbunden, der mit den Schienen 137 durch vier Transport- Linearlager verbunden ist, beispielsweise THK-Lager Nr. HSR 35CB2UU. Die Linearbewegung längs der Schienen 137 wird von einer motorgetriebenen Transport-Kugelumlaufspindel gesteu ert, beispielsweise THK Nr. BLK 3232EZZ, die von einem Wechselstrom-Servomotor 165 angetrieben ist. Fig. 5 zeigt die Stellung der Transportkopf-Polieranordnung 132 über dem Fortschalttisch 117 am Ende der Linearbewegung von dem Po liertisch 134 her. Der Beladevorgang beginnt, wenn die fünf Wafer-Träger 139 bis 143 in einen in der Mitte des Rings 118 ausgebildeten Trog 133 abgesenkt sind, und sie werden gegen eine Bürste 146 gedreht, während sie gleichzeitig aus einer Mehrzahl von Düsen 147 mit einem Lösungsmittel, bei spielsweise Wasser, besprüht werden. Die Wafer-Träger 139 bis 143 werden dann in ihre höchste Stellung angehoben und in ihre äußerste Stellung nach außen bewegt. Durch Voraus richten der Wafer-Träger 139 bis 143 auf der Poliereinrich tung 132 und geeignetes Fortschalten der Drehung des Fort schalttischs 117 befindet sich jeder Wafer-Träger 139 bis 143 oberhalb und im wesentlichen in vertikaler Ausrichtung zu einer der Schalen des Fortschalttischs 117. Zur Durch führung eines Beladevorgangs wird der Tisch 117 derart an geordnet (Fig. 4), daß die Ladeschalen 124 bis 128 sich in vertikaler Ausrichtung zu den Wafer-Trägern 139 bis 143 be finden, während der Fortschalttisch 117 zur Durchführung eines Entladevorgangs (Fig. 5) derart angeordnet wird, daß für eine vertikale Ausrichtung zwischen den Entladeschalen 119 bis 123 und den Wafer-Trägern 139 bis 143 gesorgt ist.

In der vorliegenden Beschreibung sei angenommen, daß die Wafer-Träger 139 bis 143 gerade einen Poliervorgang beendet haben und jeder einen zu entladenden Wafer enthält. Fig. 4 zeigt die Relativstellung des Fortschalttischs 117 nach Aufnahme von Wafern von dem Eingabe-/Ausgabemodul 101. Um die Entladeschalen für den Entladevorgang zu den Wafer-Trä gern 139 bis 143 auszurichten, wird der Fortschalttisch 117 im Uhrzeigersinn um einen 36°-Schritt fortgeschaltet, was zu der in Fig. 5 dargestellten Stellung der Lade- und Ent ladeschalen führt. Nach einer derartigen ordnungsgemäßen Positionierung wird zwischen den Entladeschalen 119 und 123 und entsprechenden der Wafer-Träger 139 bis 143 im wesent lichen gleichzeitig ein Wafer-Entladevorgang durchgeführt. Nach Beendigung dieses Entladevorgangs können die Wafer- Träger 139 bis 143 in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt und für eine zusätzliche Reinigung mittels der Bürste 146 und der Düsen 147 wieder abgesenkt werden. Wenn die Träger 139 bis 143 mit neuen Wafern zum Polieren beladen werden sollen, werden sie erneut angehoben und in ihre äußerste Stellung bewegt, und der Fortschalttisch 117 wird um einen 36°-Schritt im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so daß die Lade schalen 124 bis 128 sich in vertikaler Ausrichtung zu den Wafer-Trägern 139 bis 143 befinden. Wenn diese Ausrichtung einmal erzielt ist, wird der Trägerbeladevorgang durchge führt, um alle fünf Wafer-Träger im wesentlichen gleichzei tig zu beladen. Während sich, wie in Fig. 5 gezeigt, die Mehrkopf-Polieranordnung zu Be- und Entladevorgängen über dem Fortschalttisch 117 befindet, kann ferner der Polier- Drehtisch 134 mittels einer Schleifpolster-Behandlungsan ordnung 149 erneuert werden. Die Polster-Behandlungsanord nung 149 besteht aus einem Drehkopf 150, der auf seiner un teren Fläche ein Schleifmittel aufweist. Der Drehkopf wird über den Poliertisch 134 hin- und herbewegt, um die Ober fläche für eine weitere Poliersitzung vorzubereiten. Das Oberflächenvorbereitungselement 149 trägt den Drehkopf 150 auf einem Hin- und Herbewegungselement 151, das an einem Gelenkpunkt 152 gehalten ist.

Der Wafer-Träger-Beladevorgang ist in den Fig. 6a und 6b am Beispiel des Wafer-Trägers 139 dargestellt. Jede Lade schale, beispielsweise 124, umfaßt einen beweglichen Ein satz 154 und ein Halterungselement 155 dafür. Das Halte rungselement 155 umfaßt in erster Linie eine ebene Halte fläche des drehbaren Elements 118, welche von einer Öffnung durchsetzt ist, um eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Schaleneinsatzes 154 zu ermöglichen. Der Schaleneinsatz 154 ist zum sanften Umgang mit den zu handhabenden Wafern aus einem Material wie Delrin^TM gefertigt und umfaßt eine ange winkelte Fläche 156, deren oberster Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des untersten Punkts des Wafer-Trägers 139 ist und dessen unterer Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Wafer-Trä gers 139 ist. Die angewinkelte Fläche 156 der Wafer-Schale sorgt während Be- und Entladevorgängen für eine selbstfüh rende Ausrichtung zwischen der Wafer-Schale und dem Boden eines Wafer-Trägers. Jede Ladeschale 124 bis 128 umfaßt ferner ein Bodenelement 157 zum Eingriff mit einem Kolben 158 des Luftzylinders 159. Die Dicke des Bodenelements 157 ist derart bemessen und der Kolben 158 wird derart bewegt, daß bei Betätigung des Kolbens, wie in Fig. 6b darge stellt, der Schaleneinsatz nach oben gegen die untere Flä che des Wafer-Trägers 139 getrieben wird, so daß der von dem Schaleneinsatz 154 getragene Wafer eine untere ebene Fläche 261 des Wafer-Trägers 139 im wesentlichen berührt. Wenn der Kolben 158 sich in seiner oberen Bewegungsstellung befindet, wird durch Löcher in der ebenen unteren Fläche 261 des Wafer-Trägers 139 Unterdruck angelegt, um den Wafer an der Fläche zu sichern. Hierauf wird der Luftzylinder 159 deaktiviert, was den Schaleneinsatz 154 in das Schalenhal terungselement 155 absenkt. Vor der Absenkung des Schalen einsatzes 154 kann es wünschenswert sein, einen Unterdruck test durchzuführen, um sicherzustellen, daß der Wafer in jedem Schaleneinsatz 154 an dem Wafer-Träger 139 gesichert worden ist.

Fig. 7a und 7b stellen den analogen Prozeß für das Ent laden eines Wafers am Beispiel des Wafer-Trägers 139 dar. Die Entladeschale 120 umfaßt einen Schaleneinsatz 161 mit im wesentlichen den gleichen oberen Eigenschaften und Ab messungen wie die Schale 154 der Ladeschale 124. Das unte re Element 162 des Entladeschaleneinsatzes 161 ist jedoch geringfügig weiter von der Oberseite des Kolbens 158 des Luftzylinders 159 entfernt angeordnet. Dieser im Vergleich zu den Ladeschalen geringfügig größere Abstand führt dazu, daß der Schaleneinsatz 161 nach oben in eine geringfügig tiefere Stellung unter dem Wafer-Träger 139 bewegt wird. Nach Erreichen der oberen Stellung wird der an die Fläche 261 des Wafer-Trägers 139 angelegte Unterdruck aufgehoben und der Wafer kann sich von dem Wafer-Träger 139 trennen. Es kann wünschenswert sein, einen positiven Fluidstrom, beispielsweise einen Luft- oder Wasserstrom, vorzusehen, um den Wafer von der Fläche des Trägers 139 wegzudrängen. Auf grund der Positionierung des Schaleneinsatzes 161 kann der Wafer über eine geringe, mit 163 bezeichnete Distanz fal len, bevor er von dem Schaleneinsatz aufgefangen wird. Die se Distanz stellt sicher, daß der Wafer sich von der Ober fläche 261 des Wafer-Trägers 139 getrennt hat. Es kann ein Unterdrucktest durchgeführt werden, um sicherzustellen, daß der Wafer sich tatsächlich von der Fläche des Wafer-Trägers 139 getrennt hat. Nach Beendigung der Entladefolge wird der Luftzylinder 159 deaktiviert und der Einsatz 161 kehrt in seine Ruhestellung auf der Fläche 155 des Fortschalttischs 117 zurück.

Nachdem die polierten Wafer in Entladeschalen 119 bis 123 angeordnet und nicht polierte Wafer in Wafer-Träger 139 bis 143 geladen worden sind, wird die Wafer-Polieranordnung 132 längs der Schienen 137 in eine Stellung über dem Polier- Drehtisch 134 bewegt. Fig. 8 zeigt in Seitenansicht die Bewegung längs der seitlich angeordneten Schienen 137. Fig. 8 umfaßt eine gestrichelte Darstellung des Transport rahmens 144' in der linken oder Fortschaltstellung sowie eine zweite durchgezogene Darstellung des Transportrahmens 144 in der rechten oder Polierstellung. Festzuhalten ist, daß in der Ausführungsform lediglich ein derartiger Trans portrahmen vorhanden ist, es sind jedoch zwei dargestellt, um den Bereich der Linearbewegung der Polieranordnung 132 anzugeben. In der Polierstellung greifen vier von den Transportrahmen 144 getragene Keile 166 in entsprechende Schlitze 167 in zugeordneten, an der Hauptplatte 136 be festigten Halterungselementen 168 ein. In Fig. 8 sind zwei derartige Keile dargestellt, die beiden anderen sind auf der entgegengesetzten Seite des Hauptrahmens 144 getragen. Nach Eingriff zwischen den Keilen 166 und den Schlitzen 167 werden vier Solenoide 169 betätigt, um einen Hebelarm 171 mit einer Rolle an einem Ende in Eingriff mit den Keilen 166 zu drehen, um einen festen Paßsitz zwischen den Keilen 166 und den Schlitzen 167 aufrecht zu erhalten. Durch die Betätigung der Keile 166 und der Halterungselemente 168 werden nach oben gerichtete Kräfte, die von dem Druck der Wafer-Träger 139 bis 143 auf den Tisch 134 erzeugt werden, von den Halterungselementen 168 aufgenommen und nicht von den Lagern 145. Die Polieranordnung 132 wird in Antwort auf die Drehung der Transport-Kugelumlaufspindel 163 längs der Schienen 137 bewegt, welche in Antwort auf Befehle von dem Rechner 103 von dem Wechselstrom-Servomotor 165 angetrieben wird.

Das Polieren der Wafer wird durch die kombinierte Wirkung der Waferträger 139 bis 143, der Polieranordnung 132 und der Bewegung des Poliertisches 134, die in Anwesenheit ei nes Schleifschlamms und/oder chemischen Schlamms arbeiten, bewirkt. Fig. 16 zeigt einen Schnitt des Bearbeitungsmo duls 102 längs der Schnittlinie 16-16 durch den Poliertisch 134. Der Poliertisch 134 ist oberhalb der Hauptstruktur platte 136 durch ein Lagerelement 281 auf einer zentralen Welle 282 drehbar gehalten. Die Welle 282 verläuft durch die Platte 136 und ist durch einen Antriebsriemen 283 und eine Riemenscheibe 284 mit einer Ausgangsriemenscheibe 285 des Poliertischmotors 280 verbunden. Der Motor 280 arbeitet in Antwort auf Befehle an eine Schnittstelle 442 eines im Stand der Technik wohlbekannten Typs, um die Drehzahl des Poliertischs 134 genau zu regeln. Fig. 16 zeigt ferner ein Paar Schlammdüsen 221, die von einer Schlammpumpe 223 ( Fig. 15) zugeführten Schlamm auf dem Tisch 134 verteilen. Die Schlammpumpe 223 arbeitet unter der Steuerung des Rechners 103.

Der Tisch 134 umfaßt eine scheibenförmige obere Fläche 286, die von einem Halterungsrahmen 288 zum Haltern der oberen Fläche 286 und zur Bildung wenigstens einer Kühlfluidkammer 293 getragen ist. Die Welle 282 weist längs ihrer Mittel achse einen hohlen Kanal 291 auf und umfaßt ein Rohr 290, das darin zur Bildung zweier Fluidkanäle angeordnet ist. Im Betrieb befindet sich ein Fluidkanal innerhalb des Rohrs 290 und der zweite befindet sich in dem Ringraum zwischen dem Rohr 290 und der Innenfläche des Kanals 291. Kühlfluid wird über das zentrale Rohr 290 und ein Anschlußstück 297 in den Kanal 293 gepumpt. Erwärmtes Wasser aus dem Kanal 293 fließt durch den Ringkanal um das Rohr 290 und wird über das Anschlußstück 297 zu einem Wärmetauscher 295 (Fig. 2) zurückgeführt. Der Wärmetauscher 295, der eine (nicht dargestellte) Fluidpumpe umfaßt, fährt mit der Zir kulation und Kühlung des Arbeitsfluids fort, um am Polier tisch 134 eine herabgesetzte Temperatur aufrechtzuerhalten.

Die in Fig. 9 in Draufsicht dargestellte Polieranordnung 132 umfaßt fünf unabhängige Poliereinheiten, von denen jede in einem gesonderten Bereich angeordnet ist, der in der Po lieranordnung ausgebildet ist. Der Aufbau der Anordnung 132 umfaßt ein oberes Stahlplatten-Zehneck 170, welches von ei nem unteren parallelen Stahlplatten-Zehneck 172 durch ein zentrales Stahlhalterungselement 174 getrennt ist, sowie fünf bereichsdefinierende Stahlplatten 175, wie dies in Fig. 9 in Draufsicht dargestellt ist. Das Halterungselement 174 ist an den oberen und unteren Platten 170 und 172 ange schweißt, und jede der bereichsdefinierenden Platten 175 ist an der Längserstreckung des Halterungselements 174 und an den oberen und unteren Platten 170 und 172 angeschweißt.

In jedem Bereich der Polieranordnung 132 ist ein sich hin- und herbewegender Polierarm 180 schwenkbar angebracht, um sich um eine durch einen Punkt 176 verlaufende vertikale Achse horizontal hin- und herzubewegen. In Antwort auf Steuersignale von dem Rechner 103 reguliert der sich hin- und herbewegende Polierarm 180 die Stellung eines Wafer- Trägers, beispielsweise 139, dessen Druck auf den Polier- Drehtisch 134, sowie die Drehzahl des Wafer-Trägers 139.

Ein sich hin- und herbewegender Polierarm 180 ist in Fig. 10 im einzelnen dargestellt. Der Polierarm 180 umfaßt eine vertikale Schwenksäule 181, an welcher ein oberes horizon tales Halterungselement 182 angeschweißt ist, sowie einen unteren horizontalen Halterungs-I-Träger 183. Die freien Enden des Elements 182 und des I-Trägers 183 sind mittels eines Endelements 184 verbunden. Das obere Ende der Schwenksäule 181 ist mittels Bolzen mit der Drehfläche eines Drehzahluntersetzers 186 verbunden, der eine Öffnung in der oberen Platte 170 durchsetzt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Drehzahluntersetzer 186 ein "Dojen Series II Model No. 04"-Drehzahluntersetzer. Der stationäre Teil des Drehzahluntersetzers 186 ist mittels Bolzen mit der oberen Fläche der Platte 170 verbunden. Das untere Ende der Schwenksäule 181 ist mittels eines Lagers 187 und eines Lagerhaltestifts 188 gehalten, der an der unteren Platte 172 des Gehäuses 132 befestigt ist. Ein Wechselstrom-Servo motor 190 ist mit dem Drehzahluntersetzer 186 verbunden und treibt diesen an. Indem der Servomotor 190 wahlweise zu Drehung im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn erregt wird, wird in einfacher Weise die Hin- und Herbewegung des Po lierarms 180 um die vertikale, von der Säule 181 festge legte Achse gesteuert.

Der Polierarm 180 trägt die Vorrichtung, die die Funktion eines Wafer-Trägers, beispielsweise 139, steuert. Das Anhe ben, Absenken und die nach unten gerichteten Kräfte auf den Wafer-Träger werden von einem doppelt wirkenden Luftzylin der 192 gesteuert, der an der oberen Fläche des oberen Ele ments 182 des Polierarms befestigt ist. Der Luftzylinder 192, der beispielsweise ein SNC Serie NCA1 sein kann, ver läuft durch einen bogenförmigen Schlitz 195, der in der oberen Platte 170 ausgebildet ist, so daß die freie Hin- und Herbewegung des Arms 180 nicht behindert wird. Eine Ausgangswelle 194 des Luftzylinders 192 ist an einem Ring flansch 196 befestigt, der mit einem schalenförmigen Ele ment 197 verbunden ist. Das schalenförmige Element 197 nimmt durch eine kreisförmige Öffnung 199 in dem schalen förmigen Element einen Lageransatz 198 auf. Der Flansch 196 und das schalenförmige Element 197 bilden zusammen eine zy linderförmige Kammer, die größer bemessen ist als der mit einem Flansch versehene obere Teil des Lageransatzes 198, so daß keine Querkräfte von unterhalb des Lageransatzes 198 her auf den Luftzylinder 192 übertragen werden. Eine untere Fläche des Lageransatzes 198 ist an einer oberen Fläche eines Kraftsensors 202 befestigt, beispielsweise einer "Sensetel Model 41"-Meßdose, deren untere Fläche an einem hohlzylindrischen Kraftübertragungselement 204 befestigt ist. Und zwar ist das Kraftübertragungselement 204 an sei ner unteren Fläche mittels eines Axiallagers 208 mit dem Umfang einer hohlen Trägerantriebswelle 206 verbunden. In dem hohlen Kraftübertragungselement 204 befindet sich eine Fluidkupplung 210, die über eine Öffnung 209 in dem Kraft übertragungselement 204 dem hohlen Zentrum der Trägeran triebswelle 206 über eine Fluidverbindung 211 Fluide und Unterdruck zuführt.

Die Trägerantriebswelle 206 ist an dem I-Träger 183 bei 212 durch einen Kugelschiebekeil (ball spline) und eine Lager anordnung gehalten, welche die Welle 206 an seitlicher Be wegung hindert, jedoch sowohl eine Aufwärts- und Abwärts bewegung als auch eine Drehung der Welle ermöglicht. Die Anordnung 212 umfaßt einen Kugelschiebekeil-Ansatz 214, beispielsweise einen "THK LBST50", der mittels eines Lagers 216, beispielsweise ein "Torrington 9120K", am Ort gehalten wird. Das untere Ende der Antriebswelle 206 ist an einem kreisförmigen Flansch 218 befestigt, der sich durch einen bogenförmigen Schlitz 219 im Boden der Platte 172 der An ordnung 132 erstreckt. Der bogenförmige Schlitz 219 ist im wesentlichen dem bogenförmigen Schlitz 195 identisch und dient zur Ermöglichung einer Hin- und Herbewegung der Welle 206 und des Trägers 139. Die Oberseite des Kugelschiebe keils 214 ist mit einem Zahnrad 224 verbunden, das von einem an einer Ausgangswelle 227 des Drehzahluntersetzers 222 befestigten Zahnrads 226 angetrieben wird. Ein Wechsel strom-Servomotor 220 stellt unter der Steuerung des Rech ners 103 Drehkräfte für den Drehzahluntersetzer 222 und somit die Welle 206 bereit.

Fig. 13 ist eine Schnittdarstellung eines Wafer-Trägers 139, der zur gleichmäßigen Verteilung von nach unten ge richteten Druckkräften und Drehkräften von der Welle 206 auf einem von dem Wafer-Träger getragenen Wafer ausgebildet ist. Der Wafer-Träger 139 umfaßt ein oberes Kraftübertra gungselement 251 kreisförmigen horizontalen Querschnitts, das mittels Bolzen an der unteren Fläche 219 des Flansches 218 angebracht ist. Das obere Element 251 ist von einer zy linderförmigen oberen Öffnung eines unteren Kraftübertra gungselements 253 aufgenommen, welches in Fig. 14 ferner perspektivisch dargestellt ist. Der Außendurchmesser des oberen Elements 251 ist kleiner als der Innendurchmesser des Aufnahmezylinders des unteren Elements 253, um Änderun gen der Ausrichtung zwischen der Achse der Antriebswelle 206 und der Drehachse des Wafer-Trägers 139 zu ermöglichen. Die Kopplung zwischen dem oberen Element 251 und dem unte ren Element 253 umfaßt ein Kardanlager (bearinged gimble), um im Fall von Ausrichtungsänderungen einen gleichmäßigen Druck über die ebene Fläche 261 des Trägers 139 aufrecht zu erhalten.

Nach unten gerichtete Druckkräfte werden von einer Kugel lageranordnung übertragen, welche eine Mehrzahl von Kugel lagern 258 umfaßt, die von einer unteren Bahn 255 gehalten und von einem Rückhalteelement 257 zurückgehalten sind. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist die untere Bahn 255 an dem un teren Kraftelement 253 um dessen vertikale Mittelachse be festigt und umfaßt eine Nut 260 zum Ausrichten der Kugel lager 258. Von einer symmetrisch um die vertikale Achse der unteren Fläche des oberen Kraftelements 251 angeordneten, oberen Bahn 256 werden Druckkräfte auf die Kugellager 258 ausgeübt. Die Lagerkontaktfläche der oberen Bahn 256 ist in dem dargestellten Querschnitt mit einem Radius R ausgebil det, der im wesentlichen gleich dem Abstand zu einem vorbe stimmten Punkt auf der vertikalen Mittelachse des unteren Elements 253 ist. In der vorliegenden Ausführungsform be findet sich der vorbestimmte Punkt an der die Fläche defi nierenden Oberfläche 261 des Wafer-Trägers 139 und ist mit 262 bezeichnet. Zur gleichmäßigen Kraftverteilung fokus siert diese Anordnung die ausgeübten Druckkräfte auf dem Mittelpunkt der Fläche 261. Die Ausbildungen der Bahnen 255 und 256 können so gewählt sein, daß der Kraftfokus oberhalb oder unterhalb des dargestellten angeordnet ist; es ist je doch am erwünschtesten, die Kräfte auf der Vertikalachse zu fokussieren.

Über vier Nockenfolger 263, die in 90°-Abständen um den zylinderförmigen Umfang des oberen Elements 251 angebracht sind, werden Drehkräfte von dem oberen Element 251 auf das untere Element 253 gekoppelt. Die Außenringe der Nockenfol ger 263 sind in Schlitzen 265 (Fig. 14) angeordnet, die in Winkelabständen von 90° um den aufrechten zylinderförmigen Teil des unteren Elements 253 angeordnet sind. Die Schlit ze, die zur freien Bewegung geringfügig breiter sind als der Durchmesser der Außenringe der Nockenfolger 263, sind in Vertikalrichtung ausreichend lang, um vorhersagbare Be reiche erforderlicher Bewegung zu ermöglichen. Drehkräfte werden zu dem unteren Element 253 übertragen, wenn die Nockenfolger 263 an den Seitenflächen (Lagerflächen) der Schlitze 265 anliegen. Das obere Element 251 ist in dem un teren Element 253 durch einen Ansatz 267 gehalten, der an dem unteren Element 253 nach Einsetzen des oberen Elements 251 befestigt ist. Zum Aufrechterhalten eines Drucks auf die Kugellager 258 und zum Ermöglichen einer Bewegungsfrei heit zwischen den Elementen 251 und 253 umfaßt der Ansatz 267 eine Mehrzahl Federn 269, die einen flexiblen nach unten gerichteten Druck von dem Ansatz 267 auf das obere Element 251 aufrechterhalten.

Das untere Element 253 ist in zwei Abschnitten gefertigt, so daß Fluid und Unterdruck dadurch zur Oberfläche 261 ge führt werden können. Ein oberer Abschnitt 271 des unteren Elements 253 weist eine Mehrzahl von eingefrästen Kanälen 273 auf, die mit einer Zentralöffnung 272 in Verbindung stehen. Der die Oberfläche definierende untere Abschnitt 274 des unteren Elements 253 umfaßt eine Mehrzahl von durchgebohrten Löchern 275, um Fluide und Unterdruck zwi schen der Oberfläche 261 und den gefrästen Kanälen 273 zu führen. Ein Hohlraum 274 ist zwischen dem oberen Element 251 und dem Flansch 218 ausgebildet, welcher Hohlraum an seiner unteren Fläche mittels einer flexiblen Dichtung 276 abgedichtet ist. Jegliches Fluid oder Unterdruck, das in das hohle Zentrum des Antriebselements 206 geführt wird, wird von dem Kanal 277, der Öffnung 272, den gefrästen Ka nälen 273 und den Löchern 275 durch das Flächenelement 274 über den Hohlraum 274 zu den Löchern in der Fläche 261 ge leitet. Der Wafer-Träger 139 umfaßt ferner einen hohlzylin drischen Ring 268 aus Kunststoffmaterial, beispielsweise Delrin, der über dem Flächenelement 274 angeordnet ist, um eine äußere Lippe 270 für die Fläche 261 zu bilden. Die Lippe 270 wird verwendet, um einen befestigten Wafer daran zu hindern, auf der Oberfläche 261 zu gleiten, und die op timale Höhe der Lippe 270 variiert in Abhängigkeit von der Waferdicke und anderen Prozeßvariablen. Wie in Fig. 14 ge zeigt, umfaßt ein äußerer Flansch 262 des unteren Elements 253 an seiner Außenfläche ein Gewinde 264, das mit einem Gewinde 264' an der inneren zylinderförmigen Fläche des Rings 268 zusammenpaßt. Durch Aufschrauben des Rings 268 auf den Flansch 262 kann die Höhe der Lippe 270 durch Dre hen des Rings fein eingestellt werden. Wenn die gewünschte Höhe der Lippe 270 erreicht ist, wird sie durch einen Rück haltering 266, der mittels Bolzen an dem unteren Element 253 befestigt ist, durch Reibeingriff gehalten. Vorteilhaf terweise können um den Rückhaltering 266 Kennzeichnungsmar kierungen 259 angeordnet sein, welche beim Einstellen der Höhe der Lippe 270 mit einer Bezugslinie 254 auf dem Ring 268 verglichen werden können.

Wenn sich die Polieranordnung 132 beim Poliertisch 134 be findet, kann der Wafer-Ausgabeprozeß stattfinden, polierte Wafer aus den Entladeschalen 119 bis 123 des Fortschalt tischs 117 in eine Ausgabe-Wafer-Kassette, beispielsweise 108, zu bewegen. Der Wafer-Ausgabeprozeß beginnt damit, daß der Fortschalttisch 117 in eine Stellung gebracht wird, in der sich die Entladeschale 120 in der Ausgabeposition 131 befindet. Der Ausgabeprozeß beginnt, wenn die Wafer-Schale 117 in der Ausgabeposition von einem Luftzylinder 160 ange hoben wird und der Entladegreifer 116 den Wafer 135 in der Entladeschale 120 an dessen Rand ergreift, ihn vertial dreht und ihn in eine Wasserreinigungsvorrichtung 230 setzt. Die Wasserreinigungsvorrichtung 230 ist im einzelnen in Seitenansicht in Fig. 11 dargestellt und in Draufsicht in Fig. 12. Der entladene Wafer 235 wird durch den Greifer 116 auf vier Spindeln 232 gesetzt, von denen jede eine mit tels eines Kugellagers montierte Kappe 233 aufweist. Die Spindeln 232 und Kappen 233 sind derart angeordnet, daß der Umfang des Ausgabewafers 235 auf einem Vorsprung 236 aller vier Kappen getragen wird. Eine Reinigungsanordnung 237 mit sechs umlaufenden Bürsten 238 wird dann längs Führungsach sen 240 nach rechts zu dem Wafer 235 in eine Stellung ober halb und unterhalb des Wafers getrieben. Nach dieser Posi tionierung wird ein Bürsten tragender unterer Teil 241 der Reinigungsanordnung 237 von einem Luftzylinder 239 nach oben bewegt, um den Wafer 235 zwischen die oberen und un teren Bürstensätze 238 einzuschließen. Die Bürsten werden dann von Schrittmotoren 247 und 246 und (nicht dargestell ten) Riemen gedreht, während entionisiertes Wasser von ei ner Mehrzahl Düsen 243 in dem oberen Element 244 der Reini gungsanordnung 237 und einer Mehrzahl von unter dem Wafer 235 angebrachten Düsen 245 zugeführt wird. Die asymmetri sche Anordnung der Bürsten 238 dreht den Wafer 235 in dem Wasser und reinigt dadurch dessen Oberfläche. Nach einer vorbestimmten Zeit zum Beenden des Reinigens wird die Rei nigungsanordnung 237 in ihre linkeste Stellung zurückge führt, und der Wafer 235 wird von einer Lift-/Armvorrich tung 249 in eine Stellung oberhalb der Wasserreinigungs anordnung 230 angehoben. Die Lift-/Armanordnung 249 wird dann längs des Führungselements 248 zu einer Wasserrutsche 250 (Fig. 1) bewegt, wo der Wafer 235 freigegeben wird, um mittels Wasserströmung in die Ausgabewaferkassette 108 zu gleiten. Vorteilhafterweise bleibt die Waferkassette 108 in Wasser eingetaucht, bis sie von einer Bedienungsperson ent fernt wird.

Das hier beschriebene Verfahren und die hier beschriebene Vorrichtung wird von dem Rechner 103 gesteuert, der einen "Intel 486"-Hauptprozessor, Speicher und geeignete Eingabe- /Ausgabeschnittstellen zur Steuerung und Erfassung von Pro duktionsprozessen umfaßt. Die Rechneranordnung, die ein Sy stem mit einem VME-Bus sein kann, und ihre Schnittstelle zu den Produktionsprozessen sind im Stand der Technik wohlbe kannt und werden hier nicht im einzelnen beschrieben. Fer ner umfaßt jeder der beschriebenen Servo- und Schrittmoto ren einen zugeordneten Positions- und/oder Drehzahlsensor, der von dem Rechner 103 bei der Regelung der Drehung und Stellung des Motors eingesetzt wird. Derartige Positions- und Drehzahlsensoren sind im Stand der Technik ebenfalls wohlbekannt. Obgleich der Rechner 103 mit einem (nicht dar gestellten) Prozeßsteuer-Hauptrechner kommunizieren kann, der einen gesamten Wafer-Herstellungsprozeß steuern kann, ist ferner ein derartiger Hauptrechner oder eine derartige Kommunikation für das vorliegende Verfahren und die vorlie gende Vorrichtung nicht erforderlich und wird daher hier nicht beschrieben.

Fig. 15 ist ein elektrisches Blockdiagramm der vorlie genden Vorrichtung, die die von dem Rechner 103 ausgeübte Steuerung darstellt. Der Großteil der Steuerung wird in Regelschleifen durchgeführt, indem auf dem Bus 450 und dem Bus 450' von dem Rechner 103 an eine Stellvorrichtung ein Befehl gesendet wird und von dem Rechner über den Bus 451 und den Bus 451' ein Sensor überprüft wird, um sicherzu stellen, daß der Befehl zur Erzielung des gewünschten Er gebnisses korrekt ausgeführt wurde. In Fig. 15 sind zwi schen den verschiedenen Stellvorrichtungen, beispielsweise dem Luftzylinder 192, und einem oder mehreren Sensoren, beispielsweise 202 und 407, gestrichelte Linien darge stellt. Diese gestrichelten Linien sind Bauteilen zugeord net, die Teile der Regelschleife sind. Beispielsweise wird der Druck zwischen einem Wafer und dem Poliertisch 134 auf rechterhalten, indem einer einen oder mehrere Luftzylinder 192 steuernden Schnittstelle einer analogen Luftdrucksteue rung 401 Befehle von dem Rechner 103 übermittelt werden, um einen in dem Befehl angegebenen Druck auszuüben. Der auf den Poliertisch von jedem Träger, beispielsweise 139, tat sächlich ausgeübte Druck wird dann von einem Drucksensor 202 über eine Schnittstelle 408 eingelesen und der Rechner 103 sendet an die Luftdrucksteuerung 401 Justierbefehle, um den Druck auf einem gewünschten Wert zu halten.

Fig. 17 bis 22 sind Flußdiagramme des von dem System 100 durchgeführten Wafer-Polierprozesses, wie er von dem Rech ner 103 gesteuert wird. Der Wafer-Polierprozeß umfaßt sechs Grundroutinen, die in den Flußdiagrammen dargestellt sind und nachfolgend im einzelnen diskutiert werden. Die sechs Grundroutinen sind In-Gang-Setzen, Eingabe, Ausgabe, Bela den, Entladen und Polieren. Die In-Gang-Setz-Routine (Fig. 17) wird beim "Einschalten" durchgeführt und, wenn neue Prozeßvariable eingegeben werden sollen. Die Eingaberoutine wird verwendet, um unpolierte Wafer aus den Eingabekasset ten 106 auf den Fortschalttisch 117 zu laden. Die Eingabe routine kann ausgeführt werden, wann immer Eingabe-Wafer verfügbar sind, Ladeschalen 124 bis 128 des Fortschalt tischs 117 verfügbar sind und die Polieranordnung 132 den Fortschalttisch nicht benutzt. Die Ausgaberoutine wird durchgeführt, wann immer polierte Wafer in den Entladescha len 119 bis 123 verfügbar sind, eine Ausgabekassette 108 verfügbar ist und die Polieranordnung 132 den Fortschalt tisch 117 nicht verwendet. Die Beladeroutine (Fig. 19) wird durchgeführt, wenn die Ladeschalen 124 bis 128 voll sind und die Wafer-Träger 139 bis 143 leer sind. Die Be laderoutine wird unmittelbar von der Polierroutine der Fig. 20 gefolgt. Die Entladeroutine der Fig. 21 wird durch geführt, wann immer die Träger 139 bis 143 polierte Wafer enthalten und die Entladeschalen 119 bis 123 leer sind. Wie aus Vorstehendem zu ersehen ist, können mehrere Routinen gleichzeitig durchgeführt werden. Beispielsweise können während einer Polierroutine, wenn die Polieranordnung 132 den Fortschalttisch 117 nicht benötigt, sowohl die Eingabe- als auch die Ausgaberoutinen durchgeführt werden, falls das Fortschalten des Tischs 117 koordiniert ist.

Der Prozeß beginnt mit der In-Gang-Setz-Routine (Fig. 17), wenn eine Bedienungsperson die Vorrichtung einschaltet und wenigstens eine Eingabekassette 108 mit Wafern und wenig stens eine leere Ausgabekassette 108 in das Eingabe-/Ausga bemodul 101 einsetzt. Der Rechner 103 antwortet in Schritt 301 auf das "Einschalten" mit der Durchführung interner Initialisierungsroutinen wohlbekannter Art, und mit der Initialisierung des Systems im Schritt 303. Diese System initialisierung umfaßt das Ablesen aller Sensoren, um die Funktionsfähigkeit des Systems zu bestimmen. Als nächstes wird der Schritt 304 durchgeführt, in welchem die Prozeß variablen von einer Bedienungsperson eingegeben werden.

In der vorliegenden Ausführungsform arbeitet ein Videomoni tor 105 (Fig. 1) als Vorrichtung mit berührungsempfindli chem Bildschirm und ermöglicht die Eingabe der Prozeßvari ablen. Ebenso könnten andere Eingabevorrichtungen, bei spielsweise Rechnertastaturen, verwendet werden. Die von der Bedienungsperson eingegebenen Prozeßvariablen geben be stimmte Eigenheiten des Polierens für jeden Wafer-Träger 139 bis 143 an. Beispielsweise kann die Bedienungsperson für jeden Wafer-Träger 139 bis 143 den auf dem Poliertisch 134 auszuübenden Druck, die Drehzahl des Wafer-Trägers, die von dem Polierarm 180 hervorgerufene Hin- und Herbewegungs distanz, und die Zeit, über die dieser Druck auf dem Po liertisch aufrechterhalten werden soll, eingeben. Die Be dienungsperson spezifiziert im Schritt 304 ferner die Dreh zahl des Poliertisches 134 und die zum Tisch zu pumpende Schlammenge. Die für einen Polierarm 180 spezifizierten Va riablen können von jenen für andere Arme spezifizierten ab weichen. In der folgenden Ausführungsform sei jedoch ange nommen, daß alle fünf Wafer-Träger 139 bis 143 gemäß den gleichen Prozeßvariablen arbeiten. Der Rechner 103 spei chert die Prozeßvariablen für jeden Polierarm 180 an unter schiedlichen Speicherstellen in dem Rechner. Der Rechner 103 verwendet die eingegebenen Prozeßvariablen zur Bestim mung von Bereichen tatsächlich erfaßter Werte von den Sen soren, die die physikalischen Variablen des Prozesses mes sen.

Nach Bestimmung und Speicherung der Prozeßvariablen wird der Schritt 305 durchgeführt, in welchem alle fünf Träger 139 bis 143 angehoben, in die Ausgangsstellung und in die Polierstellung bewegt werden. Schritt 305 wird mittels der Übertragung von Befehlen über die Luftdrucksteuerung 401 durchgeführt, um alle fünf Luftzylinder 192 derart zu steu ern, daß sie ihre verbundenen Wafer-Träger 139 bis 143 an heben. Die Beendigung des Anhebens wird durch Ablesen von fünf Halleffekt-Grenzdetektoren 407 über eine Schnittstelle 408 überprüft. Die Bewegung in die Ausgangsstellung wird dadurch erzielt, daß entsprechende Befehle an die Hin- und Herbewegungs-Servoschnittstelle 403 gesendet werden, welche die Servomotoren 190 mit Leistung versorgt, um die Träger in die Ausgangsstellung zu schwenken. Die ordnungsgemäße Bewegung wird dann durch Ablesen von Servopositionssensoren 409 der Motoren 190 (jedem Servomotor 190 ist einer zuge ordnet) über eine Schnittstelle 410 überprüft. Als nächstes wird ein Schritt 306 durchgeführt, in welchem dem Polier tischmotor 280 über eine Schnittstelle 442 ein Befehl ge sendet wird, um zu erreichen, daß die Drehzahl auf die Pro zeßvariablen eingestellt wird. Der Rechner 103 liest über eine Schnittstelle 441 periodisch das Ausgangssignal eines Drehzahlsensors 440 des Motors 280 ein, um die tatsächliche Drehzahl des Poliertischs 134 einzustellen. Schließlich wird die Stellung der Polieranordnung 132 von einem dem Servomotor 165 zugeordneten Stellungssensor 415 abgelesen, und falls die Anordnung sich nicht in der Polierstellung befindet, werden dem Servomotor 165 über eine Schnittstelle 417 Befehle zugesendet, um die Anordnung dorthin zu bewe gen.

Nachdem das System 100 in einen bekannten Zustand versetzt worden ist, wird ein Schritt 307 ausgeführt, um zu bestim men, ob eine Eingabekassette 108 in eine Eingabe-/Ausgabe einheit 101 geladen worden ist. Diese Überprüfung kann das Ablesen eines Sensors 119 in Form einer photoelektrischen Zelle in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 101 mittels des Rech ners 103 umfassen. Wenn keine Kassette vorhanden ist, kann ein Alarm oder eine andere Anzeige vorgesehen werden, um eine Bedienungsperson zu einer Handlung zu veranlassen. Andernfalls, wenn eine solche Kassette vorhanden ist, beginnt der Prozeß mit der Eingaberoutine (Fig. 18) in ei nem Schritt 309. Der Schritt 309 wird durchgeführt, um den Fortschalttisch 117 in die Eingabe-/Ausgabestellung zu bringen, in welcher sich die Ladeschale 124 in der Eingabe position 129 in der Nähe des Eingabegreifers 115 befindet. Der Schritt 309 umfaßt zum Identifizieren der Position des Fortschalttischs 117 das Ablesen eines Stellungssensors 421 des Fortschalt-Servomotors 131 und den Befehl über die Schnittstelle 423, den Servomotor 131 um 36° fortzuschal ten, falls sich eine Entladeschale, beispielsweise 119, in der Eingabeposition 129 befindet. Andernfalls, wenn sich die Ladeschale 124 bereits in der Eingabeposition 129 be findet, wird nicht fortgeschaltet. Nach Festlegen der Ein gabeposition wird in Schritt 311 an den Eingaberoboter 111 der Befehl übermittelt, einen Wafer von der Eingabekassette 106 zur Ausrichtvorrichtung 113 zu leiten. Eine geeignete Ausrichtung des Wafers durch die Ausrichtvorrichtung 113 kann dann von dem Rechner 103 abgelesen werden, um zu be stimmen, ob der Waferbewegungs- und -ausrichtungsvorgang erfolgreich beendet worden ist.

Nach ordnungsgemäßer Ausrichtung wird ein Schritt 313 durchgeführt, in welchem die Ladeschale 124 in der Eingabe position 129 angehoben wird, und der Eingabegreifer 115 er hält im Schritt 315 den Befehl, den ausgerichteten Wafer in die Ladeschale zu setzen. Die Ladeschale 124 wird dann in einem Schritt 317 abgesenkt und der Servomotor 131 erhält in Schritt 318 den Befehl, um 72° fortzuschalten. Nach dem Fortschalten wird eine Überprüfung 319 durchgeführt, um zu bestimmen, ob ein Waferzähler in dem Rechner 103 zeigt, daß fünf Wafer auf den Fortschalttisch 117 gesetzt worden sind. Wenn weniger als fünf Wafer auf den Fortschalttisch gesetzt worden sind, beginnt die Wafer-Eingaberoutine erneut bei Schritt 311.

Wenn alle fünf Ladeschalen 124 bis 128 Wafer zum Polieren enthalten, beginnt die Wafer-Beladeroutine (Fig. 19) in Schritt 321, nach welchem die Träger 139 bis 143 sich in den angehobenen Stellungen und Ausgangsstellungen befinden. Eine Funktion zum Bewegen der Polieranordnung 132 beginnt dann in Schritt 323, welcher den Befehl von dem Rechner 103 an die Klemmensteuerung 425 umfaßt, die Keile 166 von den Halteelementen 168 zu lösen, und dessen Durchführung durch Ablesen eines Sensors 426 überprüft wird. Die Funktion zum Bewegen der Polieranordnung umfaßt ferner den Befehl an den Servomotor 165, die Polieranordnung 132 in die Fortschalt tischstellung zu bewegen. Diese Bewegung wird durch Ablesen eines Stellungssensors 415 des Servomotors 165 überprüft.

Nachdem die Träger 139 bis 143 über dem Fortschalttisch 117 angeordnet worden sind, werden sie in Schritt 325 durch Ab senken und Drehen gegen die Bürste 146 bei gleichzeitigem Besprühen mit Wasser aus den Düsen 147 geschrubbt. Die Steuerung des Wasserversprühens ist in Fig. 15 durch eine Wasserventil-Steuereinheit 428 dargestellt, die über eine Schnittstelle 429 Befehle empfängt. In einem Schritt 327 werden die Träger 139 bis 143 durch Befehle an die Luftzy linder 192 angehoben und durch Befehle an die fünf Servomo toren 202 in ihre äußerste Stellung bewegt. Das ordnungsge mäße Anheben und Bewegen der Träger 139 bis 143 wird durch Ablesen der Sensoren 407 und 409 überprüft.

Die Stellung der Ladeschalen 124 bis 128 wird in einem Schritt 328 überprüft, um festzustellen, daß sich eine La deschale 124 in der Eingabeposition 129 befindet, und falls sich eine Entladeschale in dieser Position befindet, wird der Tisch um 36° fortgeschaltet. Wenn die Ladeschalen 124 bis 128 ordnungsgemäß angeordnet sind, werden die Ladescha len in einem Schritt 329 durch Befehle von dem Rechner 103 an eine Luftzylinder-Steuereinheit 431 über eine Schnitt stelle 430 angehoben. Eine Mehrzahl von Halleffekt-Sensoren 432 werden von dem Rechner 103 abgelesen, um die ordnungs gemäße Betätigung der Luftzylinder festzustellen. Die Scha len richten sich nach dem Anheben selbst zu den Trägern aus, und der Rechner 103 befiehlt einer Unterdrucksteuer- Schnittstelle 434, fünf Fluidventile 435 derart zu steuern, daß von einer Quelle 438 an die Oberflächen 261 der Träger 139 bis 143 über Schläuche zu dem Fluidkopplungseingang 211 (Fig. 10) Unterdruck zugeführt wird. Der zugeführte Unter druck sichert die Wafer an den Trägern 139 bis 143, und die Ladeschalen werden in einem Schritt 333 zum Fortschalttisch 117 abgesenkt. Bevorzugt überprüfen Unterdrucksensoren 436 den Wert des Unterdrucks, um sicherzustellen, daß ein Wafer auf jedem Träger 139 bis 143 vorhanden ist, bevor der Pro zeß fortschreitet. Der Zustand der Sensoren 436 wird von dem Rechner 103 über eine Schnittstelle 437 eingelesen. Die Wafer-Träger 139 bis 143 werden dann im Schritt 335 in die Ausgangsstellung bewegt und dem Servomotor 165 wird in ei nem Schritt 337 befohlen, die Polieranordnung 132 in die Polierstellung zu bewegen.

Nach Erreichen der Polierstellung wird die Polieranordnung durch einen Befehl an die Klemmensteuereinheit 425 in ihrer Position verriegelt, und in Schritt 341 beginnt die Polier routine (Fig. 20). Festzuhalten ist, daß das System 100 gleichzeitig mit dem Polieren die Eingaberoutine durchfüh ren kann, um neue Wafer für das Polieren vorzubereiten, und/oder eine nachfolgend zu beschreibende Ausgaberoutine durchführen kann, um polierte Wafer von dem Fortschalttisch 117 zu entfernen.

Im Schritt 341 wird die Drehzahl des Poliertischs über prüft, indem über eine Schnittstelle 441 ein Drehzahlsensor 440 abgelesen wird, und die Drehzahl wird durch Befehle an den Poliertischmotor 280 über die Schnittstelle 442 einge stellt. Zu diesem Zeitpunkt werden über eine Schnittstelle 405 Befehle an die Servomotoren 220 gesendet (Schritt 343), damit diese mit ihrer Drehung mit der von der Bedienungs person in den eingegebenen Variablen spezifizierten Dreh zahl beginnen. Ferner werden die Träger 139 bis 143 abge senkt und mit dem spezifizierten Druck gegen den Polier- Drehtisch 134 gedrückt, und die Hin- und Herbewegungsdi stanz und -frequenz der Träger 139 bis 143 wird beibehal ten. Bevorzugt werden Drucksensoren 202, Positionssensoren 409 und Drehzahlsensoren 412 von dem Rechner 103 während des Polierens häufig abgelesen und geeignete Einstell befehle übermittelt, um alle Bewegungen und Kräfte sorgfäl tig in den Bereichen zu halten, die von der Bedienungsper son in den eingegebenen Variablen spezifizierten Werte be stimmt worden sind. Ferner wird einer Schlamm-Schnittstelle die auf dem Poliertisch 134 gepumpte Schlammenge zugeführt und die Temperatur des Poliertischs wird von dem Rechner 103 durch Kommunikation mit dem Wärmetauscher 295 gesteu ert, um sorgfältiges Polieren aufrechtzuerhalten.

Ein Zeitzählschritt 349 beginnt zu laufen, wenn das Polie ren beginnt, und die Wafer-Träger 139 bis 143 werden ange hoben (Schritt 351) und ihre Bewegung angehalten, wenn die von der Bedienungsperson spezifizierte Zeitvariable er reicht ist. Falls dann Entladeschalen verfügbar sind, was in Schritt 353 bestimmt wird, schreitet der Prozeßfluß zur Entladeroutine (Fig. 21) in Schritt 355 fort.

Im Schritt 355 wird die Polieranordnung 132 in die Fort schalttischstellung bewegt, die Träger im Schritt 357 abge senkt und geschrubbt, und im Schritt 359 angehoben und in ihre äußerste Stellung bewegt. Im Schritt 361 wird die Stellung des Fortschalttischs 117 von dem Rechner 103 er faßt, und erforderlichenfalls wird der Tisch so gedreht, daß sich eine Entladeschale 120 in der Eingabeposition 129 befindet. Wenn sich die Entladeschalen in einer ordnungsge mäßen Position befinden, werden sie in Schritt 363 zur Aus richtung mit den Trägern 139 bis 143 angehoben und der Un terdrucksteuerung 434 wird befohlen, den Unterdruck an den Flächen 261 aufzuheben, um es den Wafern zu ermöglichen, in ihre jeweiligen Entladeschalen zu fallen. Tatsächlich kann festgestellt werden, daß notwendig ist, ferner ein Fluid, beispielsweise Wasser, dem Unterdrucksystem unter Druck zuzuführen, um die Wafer von ihren entsprechenden Ober flächen 261 wegzudrängen. Eine derartige Fluideinleitung in das System wird von der Steuerung des Rechners 103 der Fluidventile 435 durchgeführt, die gemäß der Darstellung in Fig. 5 mit einer Unterdruckquelle 434 und einer Quelle 439 für unter Druck stehendes Wasser verbunden ist.

Wenn die Wafer in die Entladeschalen 119 bis 123 gefallen sind, werden sie im Schritt 367 zur Oberfläche des Fort schalttischs 117 abgesenkt. Die Träger 139 bis 143 werden dann in ihre Ausgangsstellung bewegt (Schritt 369), abge senkt und geschrubbt (Schritt 371) und angehoben (Schritt 373). Dann wird ein Schritt 375 durchgeführt, um zu bestim men, ob unpolierte Wafer in den Ladeschalen 124 bis 128 vorhanden sind. Wenn Wafer in den Ladeschalen vorhanden sind, wird die im Schritt 327 beginnende Beladeroutine (Fig. 19) durchgeführt.

Wenn die Polieranordnung 132 zu dem Poliertisch entweder mit oder ohne zu polierenden Wafern zurückgekehrt ist und polierte Wafer in den Entladeschalen 119 bis 123 vorhanden sind, beginnt die Wafer-Ausgaberoutine (Fig. 22) in Schritt 381. In Schritt 381 wird die Fortschalttisch-Stel lung überprüft und, erforderlichenfalls gesteuert, um eine Entladeschale 120 in die Ausgabeschalenposition 131 zu bringen. Die Entladeschale 120 in der Position 131 wird dann in einem Schritt 383 von einem Ausgabeluftzylinder 160 in Antwort auf Befehle von dem Rechner 103 an eine Luftzy lindersteuereinheit 431 angehoben. Der Ausgabegreifer 116 wird dann in Schritt 385 in die Ausgabeposition 131 gedreht und erhält von dem Rechner 103 den Befehl, den Wafer zu er greifen und von der angehobenen Entladeschale in die Reini gungsstation 230 zu überführen, wo er im Schritt 387 durch eine Kombination von Befehlen an die Luftzylindersteuerung 431, die Wassersteuerung 428 und die Schrittmotorsteuerung 445 gereinigt wird. Wenn das Reinigen beendet ist, was von einem Zeitzählschritt 389 angegeben wird, wird in Schritt 391 überprüft, ob weitere polierte Wafer in den Entlade schalen 119 bis 123 des Fortschalttischs 117 verfügbar sind, und falls dies so ist, wird der Tisch um 72° fortge schaltet und die Eingaberoutine fährt mit Schritt 383 fort. Wenn alle Entladeschalen 119 bis 123 leer sind, endet der Ausgabeprozeß.

Claims

1. Wafer-Träger zum Tragen eines dünnen Materialwafers beim Polieren der Oberfläche des Wafers an einer Polierfläche (134), umfassend:

1. ein Polierelement (253), umfassend eine ebene untere Oberfläche (261), die im wesentlichen parallel zur Polierfläche (134) ist, wobei die ebene untere Oberfläche (261) eine zu dieser normale Mittelachse als Polierachse aufweist,
2. ein Kraftübertragungselement (251) mit einer Mittelachse zum Übertragen von Druckkräften entlang der Mittelachse und von Drehkräften um die Mittelachse,
3. Druckkrafteinkopplungsmittel (255, 256, 258), die zwischen dem Kraftübertragungselement (251) und dem Polierelement (253) angeordnet sind, umfassend ein erstes Bahnelement (256), das um die Mittelachse des Kraftübertragungselements (251) symmetrisch angeordnet ist, ein zweites Bahnelement (255), das um die Polierachse des Polierelements (251) herum symmetrisch angeordnet ist, und Kugellagermittel (258), die zwischen dem ersten Bahnelement (256) und dem zweiten Bahnelement (255) gehalten sind, wobei das erste Bahnelement (256), das zweite Bahnelement (255) und die Kugellagermittel (258) zum Fokussieren der Druckkräfte durch die Druckkrafteinkopplungsmittel (255, 256, 258) auf einen Punkt (262) auf der Mittelachse zusammenwirken,
4. Drehkraftübertragungsmittel (263), umfassend eine Mehrzahl von Nockenfolgermitteln (265), die mit dem Kraftübertragungselement (251) mit regelmäßigem Winkelabstand um die Mittelachse verbunden sind, wobei das Polierelement (253) Lagerflächen aufweist zur Anlage der Nockenfolgermittel (263), um die Drehkräfte von dem Kraftübertragungselement (251) auf das Polierelement (253) zu übertragen, und
5. Mittel (269) zum elastischen Beibehalten des Eingriffs zwischen dem Kraftübertragungselement (251) und dem Polierelement (253).

2. Wafer-Träger nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Fluidverbindungskanal (274) in dem Kraftübertragungselement (251), Mittel (277) zum Zuführen von Fluiden und Unterdruck in dem Fluidverbindungskanal (274) des Kraftübertragungselements (251) zu der ebenen, unteren Oberfläche des Polierelements (253) und flexible Mittel, um die Druckkrafteinkopplungsmittel (255, 256, 258) gegen Kontakt mit dem in dem Fluidverbindungskanal (254) geführten Fluid und Unterdruck abzudichten.

3. Wafer-Träger nach Anspruch 1, bei dem das Polierelement (253) erste Gewindemittel (264) umfaßt, die an einer zur ebenen, unteren Oberfläche (261) im wesentlichen normal verlaufenden, zylindrischen Oberfläche des Polierelements (253) koaxial zur Polierachse angeordnet sind, und ringförmige Wafer-Halterungsmittel (268) mit zweiten Gewindemitteln an ihre Innenfläche zum Gewindeeingriff mit den ersten Gewindemitteln.

4. Wafer-Träger nach Anspruch 3, ferner umfassend Reibungseingriffsmittel zum drehfesten Haltern der Wafer-Halterungsmittel (268) bezüglich des Polierelements (253) zum Verhindern von deren Drehung um die Polierachse.